(57)【要約】【課題】光パワーヒステリシスが低減したエレクトロウェッティング光デバイスを提供すること。【解決手段】非混和性である導電性液体および非導電性液体、ならびに両液が接触し、三重界面を形成する、誘電体エンクロージャーを備えるエレクトロウェッティング光デバイスであって、前記非導電性液体が、０．０００１重量パーセント〜約１重量パーセントの表面吸着剤を含み、前記表面吸着剤が、２５℃で約０．１重量パーセント未満の水溶解度を有する両親媒性分子である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
非混和性である導電性液体および非導電性液体、ならびに
両液が接触し、三重界面を形成する、誘電体エンクロージャー
を備えるエレクトロウェッティング光デバイスであって、
前記非導電性液体が、０．０００１重量パーセントから約１重量パーセントの表面吸着剤を含み、前記表面吸着剤が、２５℃で約０．１重量パーセント未満の水溶解度を有する両親媒性分子である
ことを特徴とする、エレクトロウェッティング光デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載のエレクトロウェッティング光デバイスであって、
前記表面吸着剤が、
前記誘電体エンクロージャー上に保護層を形成する、および／または
前記エレクトロウェッティング光デバイスの光パワーヒステリシスを低減する、および／または
前記エレクトロウェッティング光デバイスのエージング中に、ヒステリシスを引き起こす光パワーのドリフトを防止する、および／または
導電性液体の存在下で、誘電体エンクロージャーの表面上の非導電性液体の接触角を少なくとも５°低下させる
ように構成されていることを特徴とする、
エレクトロウェッティング光デバイス。
【請求項３】
請求項１または２に記載のエレクトロウェッティング光デバイスであって、
前記表面吸着剤が、
エチレングリコールの存在下、パリレンＣ上でのフェニルトリメチルシラン中０．０００１〜１重量％の表面吸着剤の混合物の接触角を測定するステップであって、測定された接触角が１８°以下であるステップ
からなる第１の参照実験により識別され、および／または
前記表面吸着剤が、
前記導電性液体の存在下、０．０００１〜１重量％の前記表面吸着剤を含有する非導電性液体の液滴を誘電体エンクロージャー上に沈積させるステップと、
前記導電性液体と前記誘電体エンクロージャーの下に配置された電極との間に連続的に電圧を印加する前に、接触角ヒステリシスを記録するステップと、
前記導電性液体と前記電極との間に、少なくとも２４時間、連続的に１ｋＨｚのＡＣ方形波電圧を印加するステップであって、前記電圧が、飽和させずに少なくとも２０°の接触角の変化を誘発するように選択されるステップと、
連続的に電圧を印加した後に、接触角ヒステリシスを記録するステップであって、電圧印加前後の接触角ヒステリシス間の差異が５°未満であるステップ
からなる第２の参照実験により識別される
ことを特徴とするエレクトロウェッティング光デバイス。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のエレクトロウェッティング光デバイスであって、前記表面吸着剤が、ジアルキルシロキサンポリマーまたはコポリマー、ポリエトキシル化アルキルフェノール、ポリオール脂肪酸エステル、Ｃ８〜Ｃ１８脂肪族アルコール、ポリエトキシル化脂肪族アルコール、ジアルキルナトリウムスルホサクシネート、グリセロホスホリピド、およびこれらの混合物からなる群より選択されることを特徴とする、エレクトロウェッティング光デバイス。
【請求項５】
請求項４に記載のエレクトロウェッティング光デバイスであって、前記ジアルキルシロキサンポリマーまたはコポリマーが、２０個を超えるジアルキルシロキサンユニットを含む、および／または約３０００ｇ／モル〜約１５０００ｇ／モルの範囲の分子量を有することを特徴とする、エレクトロウェッティング光デバイス。
【請求項６】
請求項４または５に記載のエレクトロウェッティング光デバイスであって、前記ジアルキルシロキサンのアルキル基が、同一もしくは異なり、１２個未満の炭素原子を含み、および／またはそれぞれ飽和もしくは不飽和であり、それぞれ直鎖状、環状、または分岐状の炭化水素基であることを特徴とする、エレクトロウェッティング光デバイス。
【請求項７】
請求項４から６のいずれか一項に記載のエレクトロウェッティング光デバイスであって、前記表面吸着剤が、ポリジメチルシロキサン−ポリエチレンオキサイドコポリマー、ポリアルキルメチルシロキサン−ヒドロキシポリアルキレンオキシプロピルメチルシロキサンコポリマー、ポリジメチルシロキサン−ヒドロキシポリエチレンオキシプロピルメチルシロキサンコポリマー、ポリジメチルシロキサン−メトキシポリエチレンオキシプロピルメチルシロキサンコポリマー、ポリジメチルシロキサン−アルコキシポリエチレンオキシプロピルメチルシロキサンコポリマー、ポリジメチルシロキサン−ポリアミノプロピルメチルシロキサンコポリマー、ヒドロキシル末端ポリジメチルシロキサンポリマー、ヒドロキシル末端ポリジメチルシロキサン−ポリアルキルメチルシロキサンコポリマー、ヒドロキシル末端ポリジメチルシロキサン−ポリジフェニルシロキサンコポリマー、およびこれらの混合物からなる群より選択されることを特徴とする、エレクトロウェッティング光デバイス。
【請求項８】
請求項４に記載のエレクトロウェッティング光デバイスであって、前記表面吸着剤が、ポリエトキシル化ノニルフェノールまたはレシチンであることを特徴とする、エレクトロウェッティング光デバイス。
【請求項９】
請求項４に記載のエレクトロウェッティング光デバイスであって、前記ポリエトキシル化脂肪族アルコールが、Ｃ１６〜Ｃ１８ポリエトキシル化脂肪族アルコールであることを特徴とする、エレクトロウェッティング光デバイス。
【請求項１０】
請求項４に記載のエレクトロウェッティング光デバイスであって、前記ポリオール脂肪酸エステルが、ソルビタン脂肪酸エステルおよび／またはＣ１６〜Ｃ２２脂肪酸のポリオールであることを特徴とする、エレクトロウェッティング光デバイス。
【請求項１１】
請求項４に記載のエレクトロウェッティング光デバイスであって、前記Ｃ８〜Ｃ１８脂肪族アルコールが、ドデカノールである、またはフッ素化もしくはペルフルオロ化されていることを特徴とする、エレクトロウェッティング光デバイス。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一項に記載のエレクトロウェッティング光デバイスを備えることを特徴とする液体レンズ。
【請求項１３】
請求項１２に記載の液体レンズを備えることを特徴とする装置。
【請求項１４】
非混和性である導電性液体および非導電性液体、ならびに両液が接触し、三重界面を形成する、誘電体エンクロージャーを備えるエレクトロウェッティング光デバイスの光パワーヒステリシスを低減する方法であって、０．０００１重量パーセントから約１重量パーセントの表面吸着剤を前記非導電性液体に添加することにより、前記非導電性液体と前記誘電体エンクロージャーとの間の界面エネルギーを軽減するステップであって、前記表面吸着剤が、２５℃で約０．１重量パーセント未満の水溶解度を有する両親媒性分子であるステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１５】
エレクトロウェッティング光デバイスの構成要素としての非導電性液体の使用であって、前記非導電性液体は、０．０００１重量パーセントから約１重量パーセントの表面吸着剤を含み、前記表面吸着剤が、２５℃で約０．１重量パーセント未満の水溶解度を有する両親媒性分子であることを特徴とする使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、光パワーヒステリシス(optical power hysteresis)が低減したエレクトロウェッティング光デバイスに関する。また本開示は、エレクトロウェッティング光デバイスの光パワーヒステリシスを低減させる方法に関する。また本開示は、前記エレクトロウェッティング光デバイスを備える液体レンズ、および前記液体レンズを備える装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エレクトロウェッティングに基づく液体レンズは周知であり、またいくつかの特許には一般的な説明および用途（例えば、欧州特許出願公開第１８１６４９１号明細書および同第１１６６１５７号明細書を参照）が含まれる。このような特許の用途に記載されているエレクトロウェッティングに基づく液体レンズは、すべての現行市販用途と同様に、２つの相、すなわち非導電相（すなわち油）と導電相とからなる配合物に基づき、当該油と導電相とは一般的に非混和性であり、また誘電物質を含む絶縁基板上で三重界面を形成する。欧州特許出願公開第１８１６４９１号明細書では、油は、炭素、シリコン系またはゲルマニウム系モノマー、オリゴマーまたはホモポリマーを含み、また導電相は、水、極性の有機化合物、および塩に基づく水性処方物である。欧州特許出願公開第１１６６１５７号明細書では、油は、ハロゲン化され得るアルカン（ａｌｃａｎｅ）を含む。
【０００３】
先行技術より、光パワーヒステリシスが受け入れ可能なエレクトロウェッティングに基づく液体レンズを提供するためには、絶縁基板上の油の接触角は、導電相の存在下で２０°未満であるべきことが示された（例えば、欧州特許出願公開第１８１６４９１号明細書およびＬａｎｇｍｕｉｒ、２００９年、２５（１１）、６１６２〜６１６７頁を参照）。しかし、導電相の存在下、絶縁基板上の接触角が２０°未満の油処方物は、多くの場合実現不可能であり、また液体レンズの光パワーヒステリシスは高くなってしまい、光学品質は劣る。必要とされる接触角を物理的に観察した結果、絶縁基板上で接触角が一般的に２０°未満の湿潤剤を２０重量パーセント以上含む油の液体処方物を提供することに努力が注がれた。例えば、欧州特許出願公開第１８１６４９１号明細書に記載されている湿潤剤として、疎水性分子、例えばハロゲン化アルカン、ハロゲン化芳香族分子、アルキルハロゲン化芳香族分子、芳香族ゲルマニウム化合物、および芳香族ケイ素化合物等が挙げられる。
【０００４】
米国特許出願公開第２００６／１５１７５４号明細書および国際公開第２０１０／０１５６９１号は、油と導電相との間の界面張力を低減するために、液体処方物における界面活性剤の使用について記載するが、界面張力が低減すると、レンズの駆動電圧を下げることができる。米国特許出願公開第２００６／１５１７５４号明細書では、記載される界面活性剤は、アニオン性、カチオン性、または非イオン性分子である。国際公開第２０１０／０１５６９１号では、記載される界面活性剤は非イオン種、例えばエトキシル化脂肪族アルコール、ポリプロピレングリコール、またはポリエチレングリコール等である。
【０００５】
国際公開第２００４／０９９８４６号は、切り替え可能な要素について記載し、この場合、不混和性の２流体の空間的な分布は、電圧印加により制御される。液体が空間的に適切に分布できるように、「界面活性剤」が少なくとも１つの液体に添加される。国際公開第２００４／０９９８４６号に記載されている「界面活性剤」は、疎水性小分子、例えばペンタフルオロフェニルトリメチルシラン等でもよい。
【０００６】
しかし、導電相の存在下、絶縁基板上の接触角が２０°未満の構成要素、例えば湿潤剤等をかなりの量、例えば２０重量パーセント以上を含む油処方物を設計するのは必ずしも可能ではない。
【０００７】
さらに、絶縁基板上の接触角が２０°未満である、かなりの量の構成要素を含む先行技術組成物では、エレクトロウェッティングに基づく液体レンズはうまく劣化しない可能性がある。例えば、高い使用温度で１ｋＨｚのＡＣ４０Ｖを長時間印加した後、レンズによっては、図１に示す通り性能にドリフトが認められる。したがって、改善した、安定で長寿命の光学性能を有する高度に信頼性のあるエレクトロウェッティング光デバイスを提供する必要性が継続的に存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】欧州特許出願公開第１８１６４９１号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第１１６６１５７号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００６／１５１７５４号明細書
【特許文献４】国際公開第２０１０／０１５６９１号
【特許文献５】国際公開第２００４／０９９８４６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本開示の目的は、光パワーヒステリシスが低減したエレクトロウェッティング光デバイスを提供することにある。本開示の別の目的は、非導電性液体の濡れ性が改善したエレクトロウェッティング光デバイスを誘電体エンクロージャー表面に提供することにある。本開示の別の目的は、光学品質、安定性、および寿命が改善したエレクトロウェッティング光デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の態様によれば、上記目的ならびにさらなる長所は、非混和性である導電性液体および非導電性液体、ならびに、両液が接触し、三重界面を形成する、誘電体エンクロージャーを備えるエレクトロウェッティング光デバイスであって、前記非導電性液体は、０．０００１重量パーセント〜約１重量パーセントの表面吸着剤を含み、前記表面吸着剤は、２５℃で約０．１重量パーセント未満の水溶解度を有する両親媒性分子であることを特徴とする前記デバイスにより達成される。
【００１１】
第２の態様によれば、１つまたは複数の上記目的は、第１の態様によるエレクトロウェッティング光デバイスを備えることを特徴とする液体レンズにより達成し得る。
【００１２】
第３の態様によれば、１つ以上の上記目的は、第２の態様による液体レンズを備えることを特徴とする装置により達成し得る。
【００１３】
第４の態様によれば、１つ以上の上記目的は、非混和性である導電性液体および非導電性液体、ならびに両液が接触し、三重界面を形成する、誘電体エンクロージャーを備えるエレクトロウェッティング光デバイスの光パワーヒステリシスを低減する方法であって、０．０００１重量パーセント〜約１重量パーセントの表面吸着剤を前記非導電性流体に添加することにより、前記非導電性流体と前記誘電体エンクロージャーとの間の界面エネルギーを低下させるステップを含み、前記表面吸着剤が、２５℃で約０．１重量パーセント未満の水溶解度を有する両親媒性分子であることを特徴とする方法により達成し得る。
【００１４】
第５の態様によれば、１つ以上の上記目的は、エレクトロウェッティング光デバイスの構成要素としての非導電性液体の使用であって、前記非導電性液体は、０．０００１重量パーセント〜約１重量パーセントの表面吸着剤を含み、前記表面吸着剤は、２５℃で約０．１重量パーセント未満の水溶解度を有する両親媒性分子であることを特徴とする前記使用により達成し得る。
【００１５】
本開示のその他の態様および長所は、下記の説明、図、および添付の特許請求の範囲から明らかである。
【００１６】
以下の説明を閲読し、また添付の図を参照することにより、本発明がより適切に理解され、またその他の長所および実施形態が明白になるが、ただし純粋に提示を目的とし、決して制限的ではないことを前提とする。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】先行技術によるエレクトロウェッティングを基礎とする液体レンズの光学性能の劣化を示す図である（すでに説明済み）。
【図２】導電性液体の存在下、絶縁基板表面上における非導電性液体の自然な角度の概略図である（先行技術）。
【図３】本開示による代表的なエレクトロウェッティング光デバイスの単純化された断面図である（先行技術）。
【図４】比較のエレクトロウェッティング実験において、印加した電圧に対する、接触角θの進展を示すグラフである。
【図５】本開示によるエレクトロウェッティング実験において、印加した電圧に対する、接触角θの進展を示すグラフである。
【図６】比較のエレクトロウェッティング光デバイスに印加した電圧に対する、ジオプトリー単位の光パワーの進展を示すグラフである。
【図７】本開示によるエレクトロウェッティング光デバイスに印加した電圧に対する、ジオプトリー単位の光パワーの進展を示すグラフである。
【図８】本開示によるエレクトロウェッティング光デバイスに印加した電圧の増加に対するジオプトリー単位の光パワーの進展を、参照エレクトロウェッティングデバイスと比較して示すグラフである。
【図９】比較のエレクトロウェッティング光デバイスに印加した電圧に対する、ジオプトリー単位の光パワーの進展、およびミクロン単位の波面誤差（ＷＦＥ）のｒｍｓ（二乗平均平方根）（光学品質）を示すグラフである。
【図１０】本開示によるエレクトロウェッティング光デバイスに印加した電圧に対する、ジオプトリー単位の光パワーの進展、およびミクロン単位の波面誤差（ＷＦＥ）のｒｍｓ（光学品質）を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本開示の実施形態を、付属の図を参照しながらここで詳細に記載する。本開示の実施形態に関する下記の詳細な説明では、本開示をより徹底的に理解できるように、非常に多くの具体的詳細について記載する。しかし、本開示は、これらの具体的詳細を知らなくても実践可能であることは、当業者にとって明らかである。その他の事例では、記載内容が不必要に複雑化するのを避けるために、周知の特性については詳細に記載しなかった。
【００１９】
本明細書において、単語「を含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）／を含むこと（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、包括的または非制限的であり、また列挙されていない追加の要素を除外しない。さらに、本明細書では、用語「約」および「実質的に」は、各数値につき２０％のマージン、好ましくは１０％のマージンと同義である（同じものを意味する）。
【００２０】
以下において、「有機化合物」とは、主に炭素と水素とからなり、他の元素、例えば酸素、窒素、硫黄、およびリン等を含み得る、化合物を意味するが、ただし元素状の炭素、炭酸塩、炭素酸化物、および炭素シアン化物の分子を除く。以下において、「無機化合物」とは、「有機」とみなされない化合物を意味する。以下において、「イオン性化合物」とは、イオン同士が少なくとも１つのイオン結合により共に維持される化合物を意味する。以下において、「非イオン性化合物」とは、「イオン性」とみなされない化合物を意味する。以下において、「オリゴマー」とは、２〜２０個の同一（ホモオリゴマー）または相異なる（コオリゴマー）反復単位を有する化合物を意味する。以下において、「ポリマー」とは、２０個を超える同一（ホモポリマー）または相異なる（コオリゴマー／コポリマー）反復単位を有する化合物を意味する。以下において、「導電性」とは電気的に伝導性であることを意味する。以下において、「非水性導電性液体」とは、水が導電性液体の主要な構成成分（ｗ．／ｗ．）ではないという事実を意味する。以下において、「吸着」とは、グラフティングまたは物理吸着により分子を固体表面に連結させるプロセスを意味する。以下において、「グラフティング」とは、共有結合により分子を固体表面に連結させるプロセスを意味する。以下において、「物理吸着」とは、水素結合、静電相互作用、および／またはファンデルワールス力が関わる、分子を固体表面に連結させるプロセスを意味する。以下において、「表面吸着剤」とは、表面、例えば誘電体エンクロージャーの表面に吸着するように構成された化合物を意味する。以下において、「両親媒性」とは、親水性（例えば、極性）および親油性（非極性）の両方の部分または特性を有する分子を意味する。ヒステリシスとは、制御パラメーターが、増加する数値または減少する数値により動かすかに関わらず、応答上の差異を意味する。
【００２１】
本開示では、接触角θ（図２で示す場合、参照番号１０５）は、平面絶縁基板（１０３）の形態等をした誘電体エンクロージャーに対する正接（１０６）と、非導電性流体（１０２）の表面に対する正接（１０７）との間に形成される角度であり、両正接が三重界面（１０４）の点において、導電性液体（１０１）の存在下で測定される。
【００２２】
電圧が印加されないとき、θ（０）と呼ぶ接触角は、Ｙｏｕｎｇの式：γ導電性液体／誘電体＝γ非導電性液体／誘電体＋ｃｏｓθγ非導電性液体／導電性液体に依存し、γｉ／ｊは、相ｉと相ｊとの間の界面エネルギーである。
【００２３】
θ（Ｖ）は、電圧Ｖのときの誘電体表面上の油相の接触角である。以下において、電圧を明記しない場合、接触角θは接触角θ（０）（すなわち、０Ｖのときに記録される）であると理解される。
【００２４】
周知の通り、固体表面上の２つの不混和性流体の接触角θ（０）は、物質同士の固有特性であり、またデバイスの幾何学的配置に依存しない。接触角は、参照温度（例えば室温、例えば約２０℃〜約２５℃の間で２２℃等）において平らな基板上で通常測定される。
【００２５】
図３は、本開示による代表的なエレクトロウェッティング光デバイスの単純化された断面図を示す。エレクトロウェッティング光デバイスは、絶縁プレート１（すなわち、図３の上部プレート）を含むセルケーシング、側壁（図示せず）、および誘電体エンクロージャー（例えば絶縁基板の形態であり、その他の実施形態では平面であってもよい）２により定義されるセルを備えることができ、同セルは導電性液体５および非導電性液体４を含み、前記誘電体エンクロージャー２は、例えば導電性液体５に対して濡れ性が低い（例えば、疎水性）。例えば、誘電体エンクロージャー２は非平面もよく、プレートに対して垂直の軸Δを中心とする円錐形または円筒形のくぼみ３（すなわち、凹所、凹み）を備えることができ、および／または非導電性液体４の液滴を含むことができる。図３では、例示的なくぼみ３は円錐台である。セルの残りの部分は、非導電性液体４とは非混和性の導電性液体５で充填され得る。例えば、非導電性液体および導電性液体は異なる屈折率を有し得る、また実質的に同一の密度を有し得る。この例に示す通り、液体４と５との間に形成されるジオプトリー（ｄｉｏｐｔｒｅ）は光軸が軸Δであり、他方の表面が液滴と凹みの底部との接触部に対応する表面を形成する。電極７、例えば環状電極は、誘電体エンクロージャーの外部表面に配置され得る一方、別の電極８は、導電性液体５と接触し得る。この例では、参照番号９は、ガラス製またはプラスチック製の壁を示す。電圧源（図示せず）は、電極７と８との間に交流（すなわち、ＡＣ）電圧Ｖを印加することができる。誘電体エンクロージャー２は、疎水性の材料でコーティングされた透明な材料を通常備える、またはそのような材料からなる。
【００２６】
本出願人は、本開示による非導電性液体は、高度に信頼性のあるエレクトロウェッティング光デバイスを提供することを見出した。もちろん、これらの非導電性液体は、先行技術の非導電性相と比較してより高い信頼性を保証する表面吸着剤を含む。より具体的には、本開示は、誘電体エンクロージャーの表面における非導電性液体の濡れ性を改善するために、非導電性液体において、少量の（例えば、約１重量パーセントを超えない）特別な添加物、すなわち表面吸着剤を使用することに関する。その結果、本開示によるエレクトロウェッティング光デバイスおよび液体レンズは、光パワーヒステリシスの低減、接触角ヒステリシスの低減、光学品質の改善、光学安定性の改善、そして寿命の改善を示した。以下において、光パワーヒステリシスおよび接触角ヒステリシスとは、付属の図４〜１０に示す通り、エレクトロウェッティング光デバイスに印加する電圧を増加させ、次に減少させた（例えば、０Ｖ〜６０Ｖ、次に再び０Ｖまで低下させた）ときに認められるヒステリシスである。
【００２７】
本開示の第１の態様によれば、エレクトロウェッティング光デバイスは、非混和性である導電性液体および非導電性液体、ならびに両液が接触し、三重界面を形成する誘電体エンクロージャーを備えることができ、該非導電性液体は、０．０００１重量パーセント〜約１重量パーセントの表面吸着剤を含み、該表面吸着剤は、２５℃で約０．１重量パーセント未満の水溶解度を有する両親媒性分子である。好ましくは、非導電性液体は、０．００５重量パーセント〜約０．５重量パーセントの表面吸着剤を含む。
【００２８】
確かに、本出願人は、２５℃で約０．１重量パーセント未満の水溶解度を有する両親媒性分子である表面吸着剤を少量、例えば０．０００１重量パーセント〜約１重量パーセント、非導電性液に添加すれば、本明細書で以下に記載するような多くの有益な効果をもたらすことを見出した。
【００２９】
第１に、表面吸着剤は、エレクトロウェッティング光デバイスの光パワーヒステリシスの有意な低下を実現し得る、および／またはエレクトロウェッティング光デバイスのエージング中にヒステリシスを引き起こす光パワーのドリフトを防止し得る。例えば、表面吸着剤は、非導電性液体と誘電体材料との間の界面エネルギーを低下させるように構成し得る。例えば、ほんの約０．０００１重量パーセント〜約１重量パーセントの使用濃度でも、表面吸着剤は、液体レンズの光パワーヒステリシスを低下させ得る。また、ほんの約０．０００１重量パーセント〜約１重量パーセントの使用濃度でも、表面吸着剤は、接触角θ（０）が２０°より高い場合でさえ、光パワーヒステリシスの低い液体レンズを可能にし得る。確かに、光パワーヒステリシスが低いエレクトロウェッティング光デバイスを提供するために、接触角θ（０）を２０°未満に実質的に改変または低下させる必要はない。さらに、表面吸着剤の量は低いので（例えば、１重量パーセント未満）、非導電性液体の密度、粘度、および光学指数は、表面吸着剤が存在しても実質的に不変のままとなり得る。
【００３０】
第２に、表面吸着剤は、誘電体エンクロージャー上に保護層を形成し得る。その結果、液体レンズの光学安定性および耐久性は改善し得る。確かに、表面吸着剤は、誘電体エンクロージャー上に保護層を形成することにより、安定な光学性能を可能にし得る。例えば、表面吸着剤は、非導電性液体と誘電体材料との間の界面で吸着し得る。電圧をエレクトロウェッティング光デバイスに印加しなければ、非導電性液体は、誘電体エンクロージャー表面を全面的に濡らし（すなわち、被覆し）得る。電圧を印加すれば、誘電体エンクロージャー表面は、非導電性液体により被覆されない状態になり得るが、誘電体エンクロージャーは、誘電体エンクロージャーの表面上に表面吸着剤の層が存在するので、導電性液体と直接接触し得ない。その結果、誘電体エンクロージャーは劣化するおそれがなく、また光学性能が改善し安定したエレクトロウェッティング光デバイスが入手可能である。
【００３１】
第３に、表面吸着剤は、非導電性液体の接触角θ（０）について、誘電体エンクロージャーの表面上でその改善した制御を実現し得る。例えば、１つ以上の実施形態では、表面吸着剤は、導電性液体存在下で、誘電体エンクロージャーの表面上の非導電性液体の接触角θを、少なくとも５°低下させるように構成され得る。１つ以上の実施形態では、表面吸着剤は、誘電体エンクロージャーの表面上の非導電性液体の接触角θを、少なくとも１０°低下させるように構成され得る。
【００３２】
１つ以上の実施形態では、本開示による表面吸着剤は、平らな基板上での第１の参照接触角実験を通じて識別され得る。第１の参照実験は、参照絶縁表面上において、参照不混和性導電性液体の存在下で、参照非導電性液体の接触角θ（０）を測定するステップから構成される。例えば、参照非導電性液体はフェニルトリメチルシランでもよく、参照導電性液体はエチレングリコールでもよく、参照絶縁表面はパリレンＣでもよく、これらの条件における絶縁表面上の非導電性液体の参照接触角は約２３°である（すなわち、非導電性液体が表面吸着剤を含まないとき）。
【００３３】
１つ以上の実施形態では、本開示による表面吸着剤は、第２の参照接触角実験を通じて識別され得る。第２の参照実験は、導電性流体の存在下、０．０００１〜約１重量％の表面吸着剤を含有する非導電性液体の液滴を誘電体エンクロージャー上に配置するステップ；前記導電性液体と前記誘電体エンクロージャー下方に配置された電極との間に連続的に電圧を印加する前に、接触角ヒステリシスを記録するステップ（電圧を増加させ、次に電圧を減少させて印加することにより）；前記導電性液体と前記電極との間に、少なくとも２４時間、連続的に１ｋＨｚのＡＣ方形波電圧を印加するステップであって、前記電圧が、少なくとも２０°の接触角の変化を誘発するように、エレクトロウェッティングデバイスの動作電圧範囲で選択されるステップ；および連続的に電圧を印加した後に、接触角ヒステリシスを記録するステップ（電圧を増加させ、次に電圧を低下させて印加することにより）から構成され、この場合、電圧印加前後の接触角ヒステリシス間の差異は、５°未満、好ましくは４°未満、例えば３°未満等である。例えば、選択される電圧は、約２０Ｖ〜約６０Ｖ、好ましくは約３０Ｖ〜５５Ｖでもよい。
【００３４】
例えば、本開示による表面吸着剤は、１重量％以下の濃度で参照非導電性液体に添加したときに、表面吸着剤が上記参照接触角実験における非導電性液体の接触角を低下させる場合に識別され得る。１つ以上の実施形態では、表面吸着剤（最大１重量％）／非導電性液体混合物の接触角は、１８°未満である。１つ以上の好ましい実施形態では、表面吸着剤（最大１重量％）／非導電性液体混合物の接触角は、１３°未満である。
【００３５】
１つ以上の実施形態では、本開示による表面吸着剤は、上記で定義した参照接触角実験により識別され得るが、これは、０．０００１重量パーセント〜約１重量パーセントの濃度で、非導電性流体処方物に添加され得る。例えば、本開示による表面吸着剤は、上記で定義した参照接触角実験により識別され得るが、これは、純粋のフェニルトリメチルシラン以外の非導電性液体に添加され得る。
【００３６】
１つ以上の実施形態では、表面吸着剤は、ジアルキルシロキサンポリマー、ジアルキルシロキサンコポリマー、ポリエトキシル化アルキルフェノール（例えば、エトキシル化ノニルフェノール）、ポリオール脂肪酸エステル、Ｃ８〜Ｃ１８脂肪族アルコール、ポリエトキシル化脂肪族アルコール、ジアルキルナトリウムスルホサクシネート（例えば、エアロゾールＯＴ（登録商標））、グリセロホスホリピド（例えば、レシチン）、ジ−（カルボエチル）ヒドロキシエチルメチルアンモニウムメトサルフェート、脂肪酸モノエタノールアミド、脂肪酸ジエタノールアミド、およびこれらの混合物からなる群より選択され得る。
【００３７】
１つ以上の実施形態では、ジアルキルシロキサンポリマーおよび／またはジアルキルシロキサンコポリマーは、２０個を超えるジアルキルシロキサンユニットを含み得る。１つ以上の実施形態では、ジアルキルシロキサンポリマーおよび／またはジアルキルシロキサンコポリマーは、約３０００ｇ／モル〜約１５０００ｇ／モルの分子量を有し得る。１つ以上の実施形態では、ジアルキルシロキサンポリマーおよび／またはジアルキルシロキサンコポリマーは、約８０００ｇ／モル〜約１２０００ｇ／モルの範囲の分子量を有し得る。１つ以上の実施形態では、ジアルキルシロキサンのアルキル基は、同一でありまたは異なり、および１２個未満の炭素原子を含む。１つ以上の実施形態では、ジアルキルシロキサンのアルキル基は、同一でありまたは異なり、および１０個未満の炭素原子を含む。１つ以上の実施形態では、ジアルキルシロキサンのアルキル基は、同一でありまたは異なり、および飽和または不飽和、直鎖状、環状または分岐状の炭化水素基でもよい。１つ以上の実施形態では、表面吸着剤は、ポリジメチルシロキサン−ポリエチレンオキサイドコポリマー、ポリアルキルメチルシロキサン−ヒドロキシポリ（アルキレンオキシ）プロピルメチルシロキサンコポリマー、ポリジメチルシロキサン−ヒドロキシポリ（エチレンオキシ）プロピルメチルシロキサンコポリマー、ポリジメチルシロキサン−メトキシポリ（エチレンオキシ）プロピルメチルシロキサンコポリマー、ポリジメチルシロキサン−アルコキシポリ（エチレンオキシ）プロピルメチルシロキサンコポリマー、ポリジメチルシロキサン−ポリアミノプロピルメチルシロキサンコポリマー、ヒドロキシル末端ポリジメチルシロキサンポリマー、ヒドロキシル末端ポリジメチルシロキサン−ポリアルキルメチルシロキサンコポリマー、ヒドロキシル末端ポリジメチルシロキサン−ポリジフェニルシロキサンコポリマー、およびこれらの混合物からなる群より選択され得る。１つ以上の実施形態では、ポリジメチルシロキサン−ポリエチレンオキサイドコポリマーは、約２０〜約３０重量パーセントの非ジメチルシロキサンモノマーを含み得る。１つ以上の実施形態では、表面吸着剤は、ポリジメチルシロキサン−メトキシポリエチレンオキシプロピルメチルシロキサンコポリマーでもよい。１つ以上の実施形態では、ポリジメチルシロキサン−ポリ（アミノプロピルメチルシロキサン）コポリマーは、約２〜約６モルパーセントのアミノプロピルメチルシロキサンモノマーを含み得る。１つ以上の実施形態では、ヒドロキシル末端ポリジメチルシロキサン−ポリジフェニルシロキサンコポリマーは、約１４〜約１８モルパーセントのポリジフェニルシロキサンモノマーを含み得る。１つ以上の実施形態では、ジアルキルシロキサンポリマーまたはジアルキルシロキサンコポリマーは、３０重量パーセントを超えない、好ましくは約１５〜約３０重量パーセントの非ジアルキルシロキサンユニットを含み得る。１つ以上の実施形態では、ジアルキルシロキサンコポリマーは、約１５〜約３０重量パーセントの非ジアルキルシロキサンユニットを含み得る。１つ以上の実施形態では、ジアルキルシロキサンコポリマーは、約１４〜約１８重量パーセントのポリジフェニルシロキサンユニットを含み得る。１つ以上の実施形態では、ジアルキルシロキサンコポリマーは、約３〜約５重量パーセントのアミノプロピルメチルシロキサンユニットを含み得る。
【００３８】
１つ以上の実施形態では、ポリエトキシル化脂肪族アルコールは、約１〜約８個のエトキシユニットを含み得る。１つ以上の実施形態では、ポリエトキシル化脂肪族アルコールは、約２００ｇ／モル〜約５００ｇ／モルの範囲の分子量を有し得る。１つ以上の実施形態では、ポリエトキシル化脂肪族アルコールは、Ｃ１６〜Ｃ１８脂肪族アルコール部分を含み得る。１つ以上の実施形態では、脂肪族アルコール部分は、飽和または不飽和でもよく、また直鎖状または分岐状の炭化水素基でもよい。１つ以上の実施形態では、ポリエトキシル化脂肪族アルコールは、ポリエトキシル化ノニルフェノールでもよい。
【００３９】
１つ以上の実施形態では、ポリオール脂肪酸エステルは、約４００ｇ／モル〜約１５００ｇ／モルの範囲の分子量を有し得る。１つ以上の実施形態では、ポリオール脂肪酸エステルは、２つ以上のエステルユニットを含み得る。１つ以上の実施形態では、ポリオール脂肪酸エステルは、２つ以上のＣ１６〜Ｃ２２脂肪酸部分を含み得る。１つ以上の実施形態では、脂肪酸部分は、飽和または不飽和でもよく、また直鎖状または分岐状の炭化水素基でもよい。１つ以上の実施形態では、ポリオール脂肪酸エステルは、ソルビタン脂肪酸エステルおよび／またはＣ１６〜Ｃ２２脂肪酸のポリオールでもよい。
【００４０】
１つ以上の実施形態では、Ｃ８〜Ｃ１８脂肪族アルコールは、飽和または不飽和でもよく、また直鎖状または分岐状の炭化水素基でもよい。１つ以上の実施形態では、Ｃ８〜Ｃ１８脂肪族アルコールは、フッ素化物またはペルフルオロ化物でもよい。１つ以上の実施形態では、Ｃ８〜Ｃ１８脂肪族アルコールは、Ｃ１０〜Ｃ１６脂肪族アルコールでもよい。１つ以上の実施形態では、Ｃ８〜Ｃ１８脂肪族アルコールは、ドデカノール、例えばドデカン−１−オールでもよい。１つ以上の実施形態では、Ｃ８〜Ｃ１８脂肪族アルコールは、パーフルオロドデカノール、例えばパーフルオロドデカン−１−オールでもよい。１つ以上の実施形態では、Ｃ８〜Ｃ１８脂肪族アルコールの直線式は、Ｃ８Ｆ１７ＣＨ２ＣＨ２ＯＨでもよい。
【００４１】
１つ以上の実施形態では、表面吸着剤は、ココナッツ油脂肪酸エタノールアミドでもよい。１つ以上の実施形態では、表面吸着剤は、ジ−（カルボエチル）ヒドロキシエチルメチルアンモニウムメトサルフェート、例えばジ−（パームカルボキシエチル）ヒドロキシエチルメチルアンモニウムメトサルフェートでもよい。
【００４２】
非導電性液体は、Ｓｉ系モノマー、オリゴマー、および／またはポリマー、Ｇｅ系モノマー、オリゴマー、および／またはポリマー、Ｓｉ−Ｇｅ系モノマー、オリゴマー、および／またはポリマー、炭化水素、または任意のこれらの組み合わせを、欧州特許出願公開第１８１６４９１号明細書に記載されているように含み得るが、同号を本願に引用して援用する。
【００４３】
炭化水素は、環状、直鎖状、または分岐状でもよい。炭化水素は、飽和または不飽和でもよい。炭化水素は、芳香族または非芳香族でもよい。例えば、炭化水素は、６〜２０個の炭素原子を有し得る。炭化水素は、置換基として、ならびに／または炭化水素鎖および／もしくは環に割り込んだ原子もしくは原子群として、１つ以上のヘテロ原子をさらに含み得る。かかるヘテロ原子は、酸素、イオウ、窒素、リン、ハロゲン（主にフッ素、塩素、臭素、および／またはヨウ素として）に該当するが、ただしこれらに限定されない。
【００４４】
表面吸着剤に加えて、非導電性液体は、少なくとも１つの流体を含み得る。例えば、非導電性液体は、１つのまたはいくつかの下記のシリコン系化合物または流体を含み得る：
−式１ａ、１ｂ、または１ｃのシロキサン：
【化１】
2016024464.tif 000002
式中、Ｒ１、Ｒ２、およびＲ’のそれぞれは独立に、アルキル、（ヘテロ）アリール、（ヘテロ）アリールアルキル、（ヘテロ）アリールアルケニル、または（ヘテロ）アリールアルキニルを表し、またｎは約１〜約２０、例えば約１〜約１０等（１つ以上の実施形態では、ｎは、１、２、３、４、または５でもよく、式１ｃでは厳密にはｎは２より大きい）に該当する；
−式２のシラン：
【化２】
2016024464.tif 000003
式中、Ｒ１、Ｒ２、およびＲ’は上記定義の通りであり、またｍは約１〜約２０、例えば約１〜約１０等（１つ以上の実施形態では、ｍは、１、２、または３でもよい）に該当する；
−式３のモノシラン：
【化３】
2016024464.tif 000004
式中、Ｒ１およびＲ２は上記定義の通りであり、またＲ３およびＲ４のそれぞれは、アルキル、（ヘテロ）アリール、（ヘテロ）アリールアルキル、（ヘテロ）アリールアルケニル、または（ヘテロ）アリールアルキニルを独立に表す。
【００４５】
１つ以上の実施形態では、上記の式１ａ、１ｂ、および２において、すべてのＲ’は、同一であっても、また異なってもよい。例えば、Ｒ’は、メチルまたはハロゲン化されたアルキルでもよい。１つ以上の実施形態では、上記の式１ａ、１ｂ、および２において、すべてのＲ’は同一である。１つ以上の実施形態では、各Ｒ’は、メチルでもよい。例えば、非導電性液体は、１つのまたはいくつかの下記の特定のシリコン系の種を含み得る：ヘキサメチルジシラン、ヘキサエチルジシラン、ジフェニルジメチルシラン、クロロフェニルトリメチルシラン、フェニルトリメチルシラン、フェネチルトリス（トリメチルシロキシ）シラン、フェニルトリス（トリメチルシロキシ）シラン、ポリジメチルシロキサン、テトラフェニルテトラメチルトリシロキサン、ポリ（３，３，３−トリフルオロプロピルメチルシロキサン）、３，５，７−トリフェニルノナメチルペンタシロキサン、３，５−ジフェニルオクタメチルテトラシロキサン、１，１，５，５−テトラフェニル−１，３，３，５−テトラメチルトリシロキサン、およびヘキサメチルシクロトリシロキサン。１つ以上の実施形態では、非導電性液体は、１つのまたはいくつかの下記の特定のシリコン系の種を含み得る：ヘキサメチルジシラン、ヘキサエチルジシラン、ジフェニルジメチルシラン、フェニルトリス（トリメチルシロキシ）シラン、およびポリジメチルシロキサン、例えばトリメチルシロキシ末端ポリジメチルシロキサンであるＧｅｌｅｓｔ（登録商標）社製のＤＭＳ−Ｔ１２。１つ以上の実施形態では、非導電性液体は、ヘキサメチルジシランおよび／またはヘキサエチルジシランを含み得る。これらの実施形態によれば、ヘキサメチルジシランおよびヘキサエチルジシランのような脂肪族シランは、導電性液体中では溶解度が低い絶縁流体を提供し得る。
【００４６】
非導電性液体は、１つまたはいくつかの下記のゲルマン系の種を含み得る：−式４のゲルマノキサン（ｇｅｒｍａｎｏｘａｎｅ）、−式５のゲルマン、−式６のゲルマン：
【化４】
2016024464.tif 000005
式中Ｒ’、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、およびｎは上記定義の通りである。
【００４７】
非導電性液体は、１つまたはいくつかの下記に特定するゲルマン系の種を含み得る：ヘキサメチルジゲルマン、ヘキサエチルジゲルマン、ジフェニルジメチルゲルマン、フェニルトリメチルゲルマン。１つ以上の実施形態では、非導電性液体は、ヘキサメチルジゲルマンおよび／またはヘキサエチルジゲルマンを含み得る。これらの実施形態によれば、本開示によるゲルマン、例えばヘキサメチルジゲルマンやヘキサエチルジゲルマンを使用すれば、本開示による導電性液体の密度に特に適合した密度を有する非導電性液体を提供し得る。別の特性によれば、ヘキサメチルジゲルマンおよびヘキサエチルジゲルマンは、導電性液体において低溶解度の絶縁流体を提供し得る。
【００４８】
本開示に基づけば、導電性液体は、水性または非水性導電性液体でもよい。
【００４９】
１つ以上の実施形態では、導電性液体は水を含み得る。１つ以上の実施形態では、導電性液体は、少なくとも５１重量パーセントの水を含み得る。１つ以上の実施形態では、導電性液体は、水と約０．０００１重量パーセント〜約１０重量パーセントの少なくとも１つの塩とを含み得る。例えば、塩は、全体的にまたは実質的にカチオン、ジカチオン、またはトリカチオンに加水分解可能である単価または多価の塩、例えば有機または無機化合物でもよい。例えば、塩は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、ランタニド、ならびにこれらの混合物を含む群より選択される金属を含み得る。例えば、塩は、１つ以上のハロゲン化合物（例えば、Ｆ−、Ｃｌ−、Ｂｒ−、Ｉ−）、および／または１つ以上のカルボン酸塩（例えば、（Ｒ（ＣＯＯ−）ｎ、この場合ｎ＝１〜３、およびＲはＣ１〜Ｃ１０の直鎖状、分岐状、または環状のアルキル基である）、および／または１つ以上の無機酸塩（例えば、硫酸塩、リン酸塩等）を含み得る。１つ以上の実施形態では、導電性液体は、水、少なくとも１つの塩、および少なくとも１つの非イオン性極性溶媒を含み得る。例えば、非イオン性極性有機溶媒は、炭素、水素、窒素、リン、イオウ、および酸素原子（複数可）を含み得、また例えばこれらから構成される。１つ以上の実施形態では、非イオン性極性有機溶媒は、少なくとも２つの炭素および／または少なくとも１つの、好ましくは少なくとも２つのヒドロキシル（−ＯＨ）官能基を含み得る。１つ以上の実施形態では、非イオン性極性有機溶媒は、炭素を４個以下含み得る。
【００５０】
本開示によれば、非水性導電性液体は、非イオン性極性有機溶媒、および少なくとも２重量％の第１の化合物（非水性導電性液体の総重量に対して；すなわちｗ．／ｗ．）を含み得る。１つ以上の実施形態では、非水性導電性液体は、少なくとも５１重量％の非イオン性極性有機溶媒を含み得る。１つ以上の実施形態では、非水性導電性液体は、少なくとも４重量％の第１の化合物を含み得る。１つ以上の実施形態では、非水性導電性液体は、少なくとも１０重量％の第１の化合物を含み得る。１つ以上の実施形態では、非水性導電性液体は、約５重量％未満の水を含む。１つ以上の実施形態では、非水性導電性液体は、約１重量％未満の水を含む。例えば、非イオン性極性有機溶媒は、エタン−１，２−ジオール（すなわち、エチレングリコール）、プロパン−１，３−ジオール（すなわち、トリメチレングリコール）、プロパン−１，２−ジオール（すなわち、プロピレングリコール）、プロパン−１，２，３−トリオール（すなわち、グリセロール）、および任意のこれらの組み合わせを含む群より選択され得る。１つ以上の実施形態では、非水性導電性液体は、エタン−１，２−ジオールおよび／またはプロパン−１，３−ジオールである。
【００５１】
第１の化合物はイオン性または非イオン性のいずれかであり、また少なくとも２重量％の量で非水性導電性液体に含まれる。１つ以上の実施形態では、第１の化合物は、少なくとも４重量％の量で非水性導電性液体中に存在し得る。１つ以上の実施形態では、第１の化合物は、少なくとも１０重量％の量で非水性導電性液体中に存在し得る。１つ以上の実施形態では、第１の化合物は、非水性導電性液体以外の化合物である。１つ以上の実施形態では、第１の化合物は非水性である（すなわち、水ではない）。第１の化合物は、有機性または無機性のいずれでもよい。１つ以上の実施形態では、第１の化合物がイオン性の場合には、非水性導電性液体は、少なくとも４重量％の第１の化合物を含み得る。１つ以上のこれらの実施形態では、第１の化合物は、イオン性かつ有機性、例えば金属のカルボン酸塩等でもよい。１つ以上の実施形態では、第１の化合物が非イオン性の場合には、非水性導電性液体は、少なくとも１０重量％の第１の化合物を含み得る。これらの実施形態によれば、第１の化合物は、非水性導電性液体の凝固点を下げる。これらの実施形態によれば、第１の化合物は、非導電性液体と非水性導電性液体との間の非混和性も増強し得る。
【００５２】
１つ以上の実施形態では、第１の化合物はイオン性化合物でもよい。例えば、第１の化合物は、１つ以上の金属のハロゲン化物またはハロゲン化アンモニウム、１つ以上の金属のカルボン酸塩またはカルボン酸アンモニウム、１つ以上の金属の硫酸塩または硫酸アンモニウム、１つ以上の金属のテトラフルオロホウ酸塩またはテトラフルオロホウ酸アンモニウム、１つ以上の金属の炭酸塩または炭酸アンモニウム、１つ以上の金属の硝酸塩または硝酸アンモニウム、１つ以上の金属のメチルスルホネート塩またはアンモニウムメチルスルホネート、または任意のこれらの組み合わせを含み得る。例えば、ハロゲン化合物は、フッ化物、塩化物、臭化物、ヨウ化物、および任意のこれらの組み合わせを含む群より選択され得る。１つ以上の実施形態では、アンモニウムはＮＨ４＋でもよい。１つ以上の実施形態では、ハロゲン化合物は、塩化物、臭化物、ヨウ化物、および任意のこれらの組み合わせを含む群より選択され得る。例えば、金属は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、ポスト遷移金属（ｐｏｓｔ−ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ  ｍｅｔａｌ）、ランタニド、および任意のこれらの組み合わせを含む群より選択され得る。例えば、金属は、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、亜鉛、および任意のこれらの組み合わせを含む群より選択され得る。例えば、カルボン酸塩は、ギ酸塩、酢酸塩、トリフルオロ酢酸塩、シュウ酸塩、コハク酸塩、および任意のこれらの組み合わせを含む群より選択され得る。１つ以上の実施形態では、イオン性化合物は、酢酸カリウム、酢酸ナトリウム、トリフルオロ酢酸カリウム、トリフルオロ酢酸ナトリウム、臭化リチウム、臭化カリウム、臭化ナトリウム、塩化カルシウム、および任意のこれらの組み合わせを含む群より選択され得る。これらの実施形態によれば、第１の化合物は、塩析効果を提供すると共に、非水性導電性液体の極性効果を高め、そして非導電性液体と非水性導電性液体との間の非混和性をさらに増強する。
【００５３】
１つ以上の実施形態では、第１の化合物が非イオン性である場合、第１の化合物は、非水性導電性液体より極性が高くなり、非イオン性の第１の化合物の極性は、Ｈａｎｓｅｎパラメーターにより測定され、第１の化合物は、極性に関するＨａｎｓｅｎパラメーター（δｐ）と水素結合（δｈ）に関するＨａｎｓｅｎパラメーターとの合計が、非水性導電性液体の対応するＨａｎｓｅｎパラメーターの合計より大きくなり得る。第１の化合物および非水性導電性液体のＨａｎｓｅｎパラメーターは、公知の表および方法、例えばハンセンの著作：Ｈａｎｓｅｎ  Ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ａ  ｕｓｅｒ’ｓ  ｈａｎｄｂｏｏｋ，チャールズ  Ｍ．ハンセン，ＣＲＣ  Ｐｒｅｓｓ  ２０００に記載されている方法により提供され得るが、同書を本願に引用して援用する。１つ以上の実施形態では、第１の化合物は、グリセロール、エチレングリコール、ホルムアミド、エタノールアミン、乳酸、トリエタノールアミン、尿素、および任意のこれらの組み合わせを含む群より選択される非イオン性化合物でもよい。１つ以上の実施形態では、非イオン性化合物は、グリセロールおよび／またはエチレングリコールを含み得る。これらの実施形態によれば、第１の化合物は、非水性導電性液体の極性を高め、また非導電性液体と非水性導電性液体との間の非混和性をさらに増強する。
【００５４】
１つ以上の実施形態では、非水性導電性液体は、非水性導電性液体の電気伝導度の改善を保証するために、少なくとも１つのイオン性化合物を含み得る。したがって、１つ以上の実施形態では、第１の化合物が非イオン性の場合、非水性導電性液体は、第２の化合物を含み得、第２の化合物はイオン性化合物である。例えば、第２の化合物は、１つ以上の金属のハロゲン化物またはハロゲン化アンモニウム、１つ以上の金属のカルボン酸塩またはカルボン酸アンモニウム、１つ以上の金属の硫酸塩または硫酸アンモニウム、１つ以上の金属のテトラフルオロホウ酸塩またはテトラフルオロホウ酸アンモニウム、１つ以上の金属の炭酸塩または炭酸アンモニウム、１つ以上の金属の硝酸塩または硝酸アンモニウム、１つ以上の金属のメチルスルホネート塩またはアンモニウムメチルスルホネート、または任意のこれらの組み合わせを含み得る。例えば、ハロゲン化合物は、フッ化物、塩化物、臭化物、ヨウ化物、および任意のこれらの組み合わせを含む群より選択され得る。１つ以上の実施形態では、アンモニウムはＮＨ４＋でもよい。１つ以上の実施形態では、ハロゲン化合物は、塩化物、臭化物、ヨウ化物、および任意のこれらの組み合わせを含む群より選択され得る。例えば、金属は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、ポスト遷移金属、ランタニド、および任意のこれらの組み合わせを含む群より選択され得る。例えば、金属は、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、亜鉛、および任意のこれらの組み合わせを含む群より選択され得る。例えば、カルボン酸塩は、ギ酸塩、酢酸塩、トリフルオロ酢酸塩、シュウ酸塩、コハク酸、および任意のこれらの組み合わせを含む群より選択され得る。１つ以上の実施形態では、第２の化合物は、酢酸カリウム、酢酸ナトリウム、トリフルオロ酢酸カリウム、トリフルオロ酢酸ナトリウム、および任意のこれらの組み合わせを含む群より選択される有機化合物でもよい。１つ以上の実施形態では、第２の化合物は、塩化カルシウム、臭化ナトリウム、臭化カリウム、臭化リチウム、および任意のこれらの組み合わせを含む群より選択される無機化合物でもよい。これらの実施形態によれば、第２の化合物は、非水性導電性液体の塩析効果を提供し得るが、また非導電性液体と非水性導電性液体との間の非混和性をさらに増強する。例えば、塩析効果は、第２の化合物の濃度に依存し得る。
【００５５】
１つ以上の実施形態では、非水性導電性液体は、イオン性の第２の化合物を約１０重量％以下の量で含み得る。１つ以上の実施形態では、非水性導電性液体は、イオン性の第２の化合物を約５重量％以下、例えば２重量％〜５重量％等の量で含み得る。１つ以上の実施形態では、非水性導電性液体は、イオン性の第２の化合物を約２重量％以下、例えば約０．５重量％以下の量で含み得る。
【００５６】
１つ以上の実施形態では、本開示による非水性導電性液体は、非イオン性極性有機溶媒を含むので、高度に極性でもよい。さらに、例えば第１の化合物がイオン性のときに、そして例えば非水性導電性液体が２重量％〜５重量％のイオン性の第２の化合物を含むときに、本開示による非水性導電性液体は、少なくとも２重量％のイオン性化合物を含み得る。その結果、固有の塩析効果を実現し、こうして非水性導電性液体と非導電性液体との間の相互溶解度を低減する、または最低限に抑えることができる。例えば、２重量％〜約５重量％のイオン性の第１または第２の化合物、例えばカリウム、ナトリウム、またはアンモニウムの硝酸塩、トリフルオロ酢酸塩、酢酸塩、または炭酸塩を添加すると、非水性導電性液体中への非導電性液体の溶解度は１５％以上低減し得る。さらに、非水性導電性液体と非導電性液体との間の相互溶解度を低減する、または最低限に抑えると、より高い温度、例えば２５℃より高い温度に曝露されても光学性能が高度に安定したエレクトロウェッティングデバイスをもたらす。
【００５７】
本開示の１つ以上の実施形態では、誘電体エンクロージャーは、ポリ−パラ−キシリレン直鎖状ポリマー、ポリジメチルシロキサン、ＳｉＮ３、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、および任意のこれらの組み合わせを含む群より選択される化合物を含み得る。例えば、誘電体エンクロージャーは、置換型または非置換型のポリ−パラ−キシリレンポリマーを含み得る。１つ以上の実施形態では、誘電体エンクロージャーは、ポリ−パラ−キシリレンポリマーおよび／またはフッ素化ポリマーを含み得る。１つ以上の実施形態では、誘電体エンクロージャーは、パリレンＣ（ポリ−クロロ−パラ−キシリレン）を含み得る。１つ以上の実施形態では、誘電体エンクロージャーは、フッ素化ポリ−パラ−キシリレンを含み得る。１つ以上の実施形態では、誘電体エンクロージャーは、フッ素化ポリマーを含み得る。１つ以上の実施形態では、誘電体エンクロージャーは、表面エネルギーが低いコーティング物、例えばテフロン（登録商標）、Ｃｙｔｏｐ（登録商標）、Ｆｌｕｏｒｏｐｅｌ（登録商標）の薄層でコーティングされ得る。１つ以上の実施形態では、誘電体エンクロージャーは、Ｃｙｔｏｐ（登録商標）でコーティングされ得る。１つ以上の実施形態では、誘電体エンクロージャーは、ポリ−パラ−キシリレン直鎖状ポリマーを含み得、また界面エネルギーが低いコーティング物の層でコーティングされ得る。
【００５８】
本開示の第２の態様は、例えば本開示によるエレクトロウェッティング光デバイスを備える可変焦点液体レンズ、光学絞り装置、光学ズーム、眼科用デバイス等の液体レンズを提供することである。
【００５９】
本開示の第３の態様は、第２の態様に基づく液体レンズを備える、例えばカメラ、携帯電話、テレメーター、内視鏡、デンタルビデオカメラ等の装置を提供することである。
【００６０】
本開示の第４の態様は、本開示によるエレクトロウェッティング光デバイスの光パワーヒステリシスを低減する方法を提供することである。当該方法は、０．０００１重量パーセント〜約１重量パーセントの表面吸着剤を非導電性流体に添加することにより、非導電性流体と誘電体エンクロージャーとの間の界面エネルギーを軽減するステップを含み、当該表面吸着剤は、２５℃で約０．１重量パーセント未満の水溶解度を有する両親媒性分子である。
【００６１】
本開示の第５の態様は、エレクトロウェッティング光デバイスの構成要素として、本開示による非導電性液体の使用を提供することである。
【実施例】
【００６２】
下記のエレクトロウェッティング実験により、劣化および光パワーヒステリシスの防止に対する表面吸着剤の有効性を実証するが、この実験は平面絶縁基板上で実施された。例えば、非導電性液体の液滴（表面吸着剤有りおよび無し）を、導電性液体の存在下、誘電体コーティング型Ｓｉウェファー上に配置する。「新鮮な」サンプルのエレクトロウェッティング曲線を記録した後（電圧を増加および減少させて、対応する接触角θを測定する）、電圧を長期間、例えば２４時間にわたり、非導電性液体の液滴に印加する。印加電圧を除去した後、「劣化した」エレクトロウェッティング曲線を記録する。表面吸着剤を非導電性液体に添加しない場合、または有効性を有さない比較化合物を非導電性液体に添加する場合には、図４に示す通り、接触角ヒステリシスの増加を認める（すなわち、長時間印加した電圧に対応する電圧に戻っても、下向曲線は上向曲線と一致しない）。反対に、非導電性液体が表面吸着剤を含む場合には、図５に示す通り、接触角ヒステリシスに変化は認められない（すなわち、長時間印加した電圧に対応する電圧に戻ったとき、下向曲線は上向曲線に一致する）。図４および図５に提示する実施例は、１ｋＨｚのＡＣ５０Ｖを２９時間印加する前後で実施した。処方例５および表面吸着剤を用いない参照実験を試験した。
【００６３】
以下において、本開示による非導電性液体および導電性液体のいくつかの処方物を提示する。表面吸着剤はイタリック表示である。これらの処方物は、コーティングされた誘電体エンクロージャー上で特に、ただし排他的ではなく作用するように設計されている。典型的なコーティング材料として、パリレンならびにポリジメチルシロキサン様ポリマーが挙げられるが、ただしこれらに限定されない。Ｇｅｌｅｓｔ（登録商標）社が販売するＳＩＰ６８２７．０（登録商標）は、フェニルトリス（トリメチルシロキシ）シランである。Ｇｅｌｅｓｔ（登録商標）社が販売するＤＢＥ−２２４（登録商標）は、約２５重量パーセントのエチレンオキサイドモノマーを含み、分子量が約１００００ｇ／モルのポリジメチルシロキサン−メトキシポリ（エチレンオキシ）プロピルメチルシロキサンコポリマーである。Ｇｅｌｅｓｔ（登録商標）社が販売するＤＭＳ−Ｔ０２（登録商標）は、分子量が４１０ｇ／モルのトリメチルシロキシ末端ポリジメチルシロキサンである。Ｇｅｌｅｓｔ（登録商標）社が販売するＡＭＳ−１５２（登録商標）は、４重量パーセント〜５重量パーセントのアミノプロピルメチルシロキサンモノマーを含み、分子量が約７０００ｇ／モル〜約９０００ｇ／モルの範囲のポリジメチルシロキサン−ポリ（アミノプロピルメチルシロキサン）コポリマーである。Ｂｒｉｊ９３（登録商標）は、直線式Ｃ１８Ｈ３５（ＯＣＨ２ＣＨ２）ｎＯＨのポリエチレングリコールオレイルエーテルであり、式中、ｎ≒２である。Ｂｒｉｊ５２（登録商標）は、直線式Ｃ１６Ｈ３３（ＯＣＨ２ＣＨ２）ｎＯＨのポリエチレングリコールヘキサデシルエーテルであり、式中、ｎ≒２である。ＢｒｉｊＳ２（登録商標）は、直線式Ｃ１８Ｈ３７（ＯＣＨ２ＣＨ２）ｎＯＨのポリエチレングリコールオクタデシルエーテルであり、式中、ｎ≒２である。
【００６４】
処方物１
【表１】
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【表２】
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【００６５】
処方物２
【表３】
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【表４】
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【００６６】
処方物３
【表５】
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【表６】
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【００６７】
比較処方物３
【表７】
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【表８】
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【００６８】
処方物４
【表９】
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【表１０】
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【００６９】
処方物５
【表１１】
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【表１２】
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【００７０】
比較処方物５
【表１３】
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【表１４】
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【００７１】
処方物６
【表１５】
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【表１６】
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【００７２】
比較処方物６
【表１７】
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【表１８】
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【００７３】
光パワーヒステリシスの防止に対する表面吸着剤の有効性も、下記のエレクトロウェッティング実験により実証する。以下の実施例において、比較処方物６（図６および８）、処方物６（図７および８）、比較処方物３（図９）、および処方物３（図１０）を、液体レンズプロトタイプの製造で用い、そして光学曲線（電圧に対する光パワー）を記録した（電圧を増加および減少させて、対応する光パワーを測定する）。
【００７４】
図６（比較処方物６）および図７（処方物６）に示す通り、表面吸着剤（すなわち、この実施例ではＢｒｉｊ９３（登録商標））が存在すると、光パワーヒステリシスは大幅に低下する（１／ｆ上向曲線は１／ｆ下向曲線と重なり合う）。さらなる改善として、湿潤剤を添加することにより得られる制御電圧は低下するが、その低下は無視し得ることも図８から認められる（測定の不確かさを考慮すれば、２つの曲線のスロープは同一である）。
【００７５】
図９（比較処方物３）および図１０（処方物３）に示す通り、表面吸着剤（すなわち、この実施例ではＤＢＥ−２２４（登録商標））が存在すると、光パワーヒステリシスは大幅に低下する（１／ｆ上向曲線は１／ｆ下向曲線と重なり合う）。さらなる改善として、表面吸着剤が存在すると、例示的なエレクトロウェッティング光デバイスの光学品質が大幅に改善することも図９および１０から認められる（図１０と比較して図９の波面誤差は小さい）。表面吸着剤が存在すると、ＯＦＦ（電圧を印加しない）時のエレクトロウェッティング光デバイスの光パワーが大幅に改善することも図９から認められる。確かに、エレクトロウェッティング光デバイスがＯＦＦのとき、非導電性液体が表面吸着剤を含まない場合、光パワーは約０Ｄであり（図８を参照）、またエレクトロウェッティング光デバイスがＯＦＦのとき、非導電性液体が表面吸着剤を含む場合、光パワーは約−８Ｄである（図９を参照）。
【００７６】
さらなる例として、本出願人は、表面吸着剤を１重量パーセントより高くない量で参照非導電性液体（例えば、純粋なフェニルトリメチルシラン）に添加すれば、参照導電性液体（例えば、純粋なエチレングリコール）の存在下、誘電体エンクロージャーの表面上の非導電性液体の接触角θを少なくとも５°低下させるのに十分であることを見出した。例えば、フェニルトリメチルシランとエチレングリコールとの間の接触角θは、パリレンＣ上で２３°±２°である。１重量パーセントの表面吸着剤を添加すると、パリレンＣ上の１ｗ．％表面吸着剤を含む９９ｗ．％フェニルトリメチルシラン間の接触角θは、エチレングリコールの存在下で、１８°以下に低下する。例えば、Ｂｒｉｊ５２（登録商標）、Ｂｒｉｊ９３（登録商標）、ＢｒｉｊＳ２（登録商標）は、非導電性液体において、約０．５重量パーセントという少量で、接触角θを１８°未満に低下させるのに首尾よく利用可能である。同様に、ＤＢＥ−２２４（登録商標）または水溶解性が０．１重量％未満のその他のポリジメチルシロキサン−メトキシポリ（エチレンオキシ）プロピルメチルシロキサンコポリマー、ＡＭＳ−１５２（登録商標）、ドデカノール、ココナッツ油脂肪酸エタノールアミド、エアロゾールＯＴ（登録商標）、レシチン、およびＤｉ−（パームカルボキシエチル）ヒドロキシエチルメチルアンモニウムメトサルフェート（Ｅｖｏｎｉｋ（登録商標）社より販売されている市販のＲｅｗｏｑｕａｔ  ＷＥ２８）は、首尾よく試験されて、非導電性液体中に１重量パーセント以下の量で添加しても、接触角θを１８°未満に低下させることも可能である。
【００７７】
上記実施例は、詳細に記載されているが、本開示の代替的実施形態も想定内でもよいものと理解される。したがって、例えばＢｒｉｊ５２（登録商標）、Ｂｒｉｊ９３（登録商標）、Ｂｒｉｊ  Ｓ２（登録商標）、ＡＭＳ−１５２（登録商標）、ＤＢＥ−２２４（登録商標）、ドデカノール、ココナッツ油脂肪酸エタノールアミド、エアロゾールＯＴ（登録商標）、レシチン、およびＤｉ−（パームカルボキシエチル）ヒドロキシエチルメチルアンモニウムメトサルフェート以外の表面吸着剤を含む非導電性液体も、本開示によるエレクトロウェッティング光デバイスを提供するのに利用可能である。さらに、非導電性液体および導電性液体に関する様々な組成物も、本開示によるエレクトロウェッティング光デバイスを得るに当たり想定内でもよい。したがって、例えば水系の導電性液体（例えば、処方物４）または非水性導電性液体は、本開示によるエレクトロウェッティング光デバイスを提供するに当たり、想定内でもよい。
【００７８】
話を続けると、本開示による表面吸着剤を含有する非導電性液体処方物を用いて、本出願人は、非導電性液体が導電性液体の存在下、誘電体エンクロージャーに対して、２０°より高い接触角θを有する場合であっても、光パワーヒステリシスが低く、光学品質が高いエレクトロウェッティング光デバイスを作製することが、今や可能であることを見出した。また、本出願人は、非導電性液体中に本開示による表面吸着剤を含むエレクトロウェッティング光デバイスは、高度に安定で、復元力があり、長寿命な光学性能を実現することも見出した。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【外国語明細書】
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