特許 5806249 光学素子及び画像表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5806249

(24)【登録日】2015年9月11日

(45)【発行日】2015年11月10日

(54)【発明の名称】光学素子及び画像表示装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 3/14 20060101AFI20151021BHJP

   G02F 1/17 20060101ALI20151021BHJP

   C08F 20/22 20060101ALI20151021BHJP

   C08F 18/20 20060101ALI20151021BHJP

【ＦＩ】

   G02B3/14

   G02F1/17

   C08F20/22

   C08F18/20

【請求項の数】9

【全頁数】58

(21)【出願番号】特願2013-43478(P2013-43478)

(22)【出願日】2013年3月5日

(65)【公開番号】特開2013-228683(P2013-228683A)

(43)【公開日】2013年11月7日

【審査請求日】2014年4月16日

(31)【優先権主張番号】特願2012-82545(P2012-82545)

(32)【優先日】2012年3月30日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】306037311

【氏名又は名称】富士フイルム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100079049

【弁理士】

【氏名又は名称】中島 淳

(74)【代理人】

【識別番号】100084995

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 和詳

(74)【代理人】

【識別番号】100099025

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 浩志

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 博幸

(72)【発明者】

【氏名】加藤 隆志

【審査官】 高松 大

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２１０７３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０２１５９６８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｆ １／１７

Ｇ０２Ｂ ３／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも一方の表面の少なくとも一部が導電性である第１基板と、
前記第１基板の導電性の表面に対向するように配置された第２基板と、
前記第１基板の導電性の表面と前記第２基板との間に設けられた、非導電性のオイル及び導電性の親水性液体と、
前記第１基板の導電性の表面側の少なくとも一部に設けられ、前記オイルと接触し、重合性基を２つ以上有する多官能性化合物に由来する架橋構造を有する疎水性絶縁膜と、
を有するセルを備え、
前記多官能性化合物が、下記一般式（１）で表される多官能性化合物であり、
前記親水性液体と前記第１基板の導電性の表面との間に印加された電圧に応じ、前記オイルと前記親水性液体との界面の形状が変化する光学素子。

【化1】

【化2】

〔前記一般式（１）中、Ｒｆは、前記式ｆ−１〜前記式ｆ−９から選ばれるｎ価の基を表し、ｎは３〜６の整数を表す。
前記一般式（１）中、Ｌは、炭素数１〜１０のアルキレン基、炭素数６〜１０のアリーレン基、−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｎ（Ｒ）−、又は、炭素数１〜１０のアルキレン基と−Ｏ−、−Ｓ−、及び−Ｎ（Ｒ）−の少なくとも１種とを組み合わせて得られる基を表す（ここで、Ｒは水素原子又は炭素数１〜５のアルキル基を表す）。
前記一般式（１）中、ｍは、０又は１を表す。
前記一般式（１）中、Ｙは、（メタ）アクリロイル基、アリル基、アルコキシシリル基、α−フルオロアクリロイル基、エポキシ基、及び−Ｃ（Ｏ）ＯＣＨ＝ＣＨ_２から選ばれる重合性基を表す。
前記式ｆ−１〜前記式ｆ−９中、＊は、前記ｍが１のときは前記Ｌとの結合位置を表し、前記ｍが０のときは前記Ｙとの結合位置を表す。〕

【請求項2】

前記電圧に応じ、前記オイルと前記疎水性絶縁膜との接触面積が変化する請求項１に記載の光学素子。

【請求項3】

前記多官能性化合物は、フッ素含有率が分子量の３０質量％以上である請求項１又は請求項２に記載の光学素子。

【請求項4】

前記疎水性絶縁膜は、前記多官能性化合物を含有する硬化性組成物を硬化させることにより作製され、該多官能性化合物の重合により形成された架橋構造を有する請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の光学素子。

【請求項5】

前記多官能性化合物が、前記重合性基によって重合して架橋構造を形成したときに、全ての架橋間分子量の計算値が３００以下となる請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の光学素子。

【請求項6】

前記多官能性化合物が、下記式Ｍ−１〜式Ｍ−１３のいずれか１つで表される多官能性化合物である請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の光学素子。

【化3】

【化4】

【請求項7】

前記第１基板が導電膜を有し、
前記導電性の表面が前記導電膜の表面である請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の光学素子。

【請求項8】

前記第１基板及び前記第２基板の少なくとも一方は、３８０ｎｍ〜７７０ｎｍの波長領域全域に渡り透過率が８０％以上である請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の光学素子。

【請求項9】

請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の光学素子を有する画素を備え、前記オイルが色材を含有する画像表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光学素子及び画像表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、互いに混じり合わない２種以上の液体（例えば、オイル及び親水性液体）を含むセルを備え、電圧の印加により動作（駆動）する光学素子に関する検討が行われている。このような光学素子としては、例えば、光シャッター、可変焦点レンズ、光ピックアップレンズ、画像表示装置（３Ｄ画像表示装置を含む）、サイネージ、光変調装置、ポンプシステム等が挙げられる。
近年では、上記光学素子として、特に、エレクトロウェッティング現象を利用した光学素子が注目されている。

【0003】

エレクトロウェッティング現象を利用した光学素子として、例えば、互いに対向配置された第一基板及び第二基板と、前記第二基板の対向面側に格子構造で配置されて、複数の画素ユニットを定義する複数の突起と、隣り合う２つの突起の間の画素ユニットに封入された非導電性な第一流体と、前記第一流体と前記第一基板の間に封入され、且つ前記第一流体と互いに混和しない導電性又は極性液体である第二流体と、を備え、前記画素ユニットが、所定の配置で設けられた共通信号ライン、積蓄容量、及び薄膜トランジスタを含む構成のエレクトロウェッティングディスプレイ（画像表示装置）が知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、マスクを通過する光量の変化により表示の切り替えを行う表示素子であって、第１と第２の支持体と、前記第１と第２の支持体間に形成された空間内に密閉され互いに混合することのない第１の液体及び導電性または有極性の第２の液体とを有し、該第２の液体への電圧の印加により前記第１の液体と前記第２の液体との界面形状を変化させ、マスクを通過する光量の調節を行う表示素子が知られている（例えば、特許文献２参照）。
また、表示装置最下層を構成する第一基材、該第一基材の上に設けられた第一電極、該第一電極の上に設けられた絶縁層、該絶縁層の上に設けられた第二電極、該第二電極を間隔を置いて取り囲むキャビティ仕切り、該キャビティ仕切りの上に設けられた最上層を構成する第二基材と、該キャビティ仕切り内に封入された着色液滴とからなる表示装置において、該着色液滴の球状復帰を促進するための第三電極を設けた表示装置が知られている（例えば、特許文献３参照）。

【0004】

また、エレクトロウェッティング現象を利用した光学素子としては、導電性の第１の液体が充填されたチャンバと、該チャンバの絶縁壁の第１の表面の接触域上に配置されており、前記第１の液体と混和せず、かつ該第１の液体と異なる屈折率及び実質的に同じ密度を有している絶縁性の第２の液体の液滴と、前記第１の液体と前記絶縁壁の第２の表面上に配置された電極との間に電圧を印加するように構成された電圧源と電圧が印加される間に前記液滴の縁部の心合わせを維持しかつその形状を制御するための心合わせ手段と、を備えた可変焦点レンズも知られている（例えば、特許文献４参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００９−８６６６８号公報

【特許文献2】特開２０００−３５６７５０号公報

【特許文献3】特開２００４−２５２４４４号公報

【特許文献4】特表２００１−５１９５３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、互いに混じり合わない２種以上の液体（例えばオイル及び親水性液体）を含むセルを備えた光学素子では、セル内面にオイルと接触する疎水性絶縁膜が設けられており、この疎水性絶縁膜を挟んで親水性液体とセル内面との間に電圧が印加される。これにより、疎水性絶縁膜表面に電荷が発生し、この電荷によってオイルと親水性液体との界面の形状が変化して光学素子が駆動する。
しかしながら、かかる光学素子では、駆動（電圧印加）を繰り返したときに疎水性絶縁膜が劣化する場合がある。この問題に関し、特許文献１〜４に記載の光学素子の疎水性絶縁膜では架橋構造を有しない線状のフルオロポリマーが用いられているにすぎないため、駆動（電圧印加）を繰り返したときに疎水性絶縁膜が劣化し易く、ひいては光学素子の耐久性が不足する場合があった。
本発明は上記に鑑みなされたものであり、繰り返し駆動時における疎水性絶縁膜の劣化が抑制され、耐久性に優れた光学素子及び画像表示装置を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前記課題を達成するための具体的手段は以下の通りである。
＜１＞ 少なくとも一方の表面の少なくとも一部が導電性である第１基板と、前記第１基板の導電性の表面に対向するように配置された第２基板と、前記第１基板の導電性の表面と前記第２基板との間に設けられた、非導電性のオイル及び導電性の親水性液体と、前記第１基板の導電性の表面側の少なくとも一部に設けられ、前記オイルと接触し、重合性基を２つ以上有する多官能性化合物に由来する架橋構造を有する疎水性絶縁膜と、を有するセルを備え、前記多官能性化合物が、後述する一般式（１）で表される多官能性化合物であり、前記親水性液体と前記第１基板の導電性の表面との間に印加された電圧に応じ、前記オイルと前記親水性液体との界面の形状が変化する光学素子である。

【0008】

＜２＞ 前記電圧に応じ、前記オイルと前記疎水性絶縁膜との接触面積が変化する＜１＞に記載の光学素子である。
＜３＞ 前記多官能性化合物は、フッ素含有率が分子量の３０質量％以上である＜１＞又は＜２＞に記載の光学素子である。
＜４＞ 前記疎水性絶縁膜は、前記多官能性化合物を含有する硬化性組成物を硬化させることにより作製され、該多官能性化合物の重合により形成された架橋構造を有する＜１＞〜＜３＞のいずれか１つに記載の光学素子である。

【0016】

【化3】

【0017】

【化4】

【0018】

〔前記一般式（１）中、Ｒｆは、前記式ｆ−１〜前記式ｆ−９から選ばれるｎ価の基を表し、ｎは３〜６の整数を表す。
前記一般式（１）中、Ｌは、炭素数１〜１０のアルキレン基、炭素数６〜１０のアリーレン基、−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｎ（Ｒ）−、又は、炭素数１〜１０のアルキレン基と−Ｏ−、−Ｓ−、及び−Ｎ（Ｒ）−の少なくとも１種とを組み合わせて得られる基を表す（ここで、Ｒは水素原子又は炭素数１〜５のアルキル基を表す）。
前記一般式（１）中、ｍは、０又は１を表す。
前記一般式（１）中、Ｙは、（メタ）アクリロイル基、アリル基、アルコキシシリル基、α−フルオロアクリロイル基、エポキシ基、及び−Ｃ（Ｏ）ＯＣＨ＝ＣＨ_２から選ばれる重合性基を表す。
前記式ｆ−１〜前記式ｆ−９中、＊は、前記ｍが１のときは前記Ｌとの結合位置を表し、前記ｍが０のときは前記Ｙとの結合位置を表す。〕

【0019】

＜５＞ 前記多官能性化合物が、前記重合性基によって重合して架橋構造を形成したときに、全ての架橋間分子量の計算値が３００以下となる＜１＞〜＜４＞のいずれか１つに記載の光学素子である。

【0020】

＜６＞ 前記多官能性化合物が、下記式Ｍ−１〜式Ｍ−１３のいずれか１つで表される多官能性化合物である＜１＞〜＜５＞のいずれか１つに記載の光学素子である。

【0021】

【化5】

【0022】

【化6】

【0023】

＜７＞ 前記第１基板が導電膜を有し、前記導電性の表面が前記導電膜の表面である＜１＞〜＜６＞のいずれか１つに記載の光学素子である。
＜８＞ 前記第１基板及び前記第２基板の少なくとも一方は、３８０ｎｍ〜７７０ｎｍの波長領域全域に渡り透過率が８０％以上である＜１＞〜＜７＞のいずれか１つに記載の光学素子である。
＜９＞ ＜１＞〜＜８＞のいずれか１つに記載の光学素子を有する画素を備え、前記オイルが色材を含有する画像表示装置である。

【発明の効果】

【0024】

本発明によれば、繰り返し駆動時における疎水性絶縁膜の劣化が抑制され、耐久性に優れた光学素子及び画像表示装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明の光学素子の第１の実施形態（電圧オフ状態）を概念的に示す概略断面図である。

【図2】本発明の光学素子の第１の実施形態（電圧オン状態）を概念的に示す概略断面図である。

【図3】本発明の光学素子の第２の実施形態（電圧オフ状態及び電圧オン状態）を概念的に示す概略断面図である。

【図4】本実施例に用いたテストセルを概念的に示す概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、本発明の光学素子及び画像表示装置について詳細に説明する。

【0027】

≪光学素子≫
本発明の光学素子は、少なくとも一方の表面の少なくとも一部が導電性である第１基板と、前記第１基板の導電性の表面に対向するように配置された第２基板と、前記第１基板の導電性の表面と前記第２基板との間に設けられた、非導電性のオイル及び導電性の親水性液体と、前記第１基板の導電性の表面側の少なくとも一部に設けられ、前記オイルと接触し、重合性基を２つ以上有する多官能性化合物に由来する架橋構造を有する疎水性絶縁膜と、を有するセルを備え、前記親水性液体と前記第１基板の導電性の表面との間に印加された電圧に応じ、前記オイルと前記親水性液体との界面の形状が変化する。

【0028】

本発明の光学素子では、導電性の親水性液体と前記第１基板の導電性の表面との間に（即ち、疎水性絶縁膜を介して）電圧が印加される。印加された電圧が所定のしきい値を超えると、疎水性絶縁膜の表面に電荷が生じる。この電荷によって、導電性の親水性液体が疎水性絶縁膜に接近し（更に好ましくは、導電性の親水性液体が、疎水性絶縁膜に接していたオイルを押しのけて疎水性絶縁膜に接触し）、これによりオイルと親水性液体との界面の形状が変化し、光学素子が動作（駆動）する。

【0029】

従来の光学素子でも、上記と同様にして駆動する光学素子があった。
しかしながら、従来の光学素子では、駆動（電圧印加）を繰り返し行い、疎水性絶縁膜の表面における電荷の発生及び消滅が繰り返されると、疎水性絶縁膜が劣化し、ひいては光学素子の応答性が劣化する場合があることが判明した。
この点に関し本発明の光学素子では、疎水性絶縁膜が、重合性基を２つ以上有する多官能性化合物に由来する架橋構造を有する構成とされているため、疎水性絶縁膜の膜強度が高い。このため、電圧印加が繰り返されたときの疎水性絶縁膜の劣化が抑制される。
従って本発明によれば、繰り返し駆動時における疎水性絶縁膜の劣化が抑制され、光学素子の耐久性が向上する。

【0030】

上記繰り返し駆動時の疎水性絶縁膜の劣化は、特に、電圧印加により、（親水性液体が、疎水性絶縁膜に接していたオイルを押しのけて疎水性絶縁膜に接触することにより、）オイルと疎水性絶縁膜との接触面積が変化する場合に顕著である。この理由は、前記接触面積が変化する場合（即ち、オイル、疎水性絶縁膜、及び親水性液体の三者の境界線が移動する場合）には、親水性液体が疎水性絶縁膜を膨潤させ易く、また、前記境界線の移動により疎水性絶縁膜表面に摩擦が生じ易いため、と考えられる。
従って、電圧印加によりオイルと疎水性絶縁膜との接触面積が変化する場合には、上記架橋構造による疎水性絶縁膜の劣化抑制の効果がより顕著に奏される。

【0031】

本発明において、前記界面形状（好ましくは前記接触面積）を変化させるために、親水性液体と第１基板の導電性の表面との間に印加される電圧（駆動電圧）には特に限定はないが、例えば、１Ｖ〜２５Ｖ（好ましくは１Ｖ〜２０Ｖ）の間で任意に設定できる。
また、前記駆動電圧は、直流電圧であってもよいし、交流電圧であってもよい。

【0032】

本発明の光学素子は上記構成を備えるかぎり、その用途には特に制限はない。
例えば、本発明の光学素子は、特開２０００−３５６７９２号公報などに記載の光シャッター、特開２００１−０１３３０６号公報、特表２００１−５１９５３９号公報、特開２００８−９６９５３号公報などに記載の可変焦点レンズ、特表２００７−５３０９９７号公報に記載の光ピックアップレンズ、特開２００９−８６６６８号公報、特開平１０−３９８００号公報、特表２００５−５１７９９３号公報、特表２００７−５３１９１７号公報、特開２００４−２５２４４４号公報、特開２００４−２８７００８号公報などに記載のディスプレイやサイネージ、特表２００５−５０６７７８号公報などに記載の３Ｄディスプレイ、特開２０１０−７９２９７号公報などに記載の光変調装置、米国特許第２０１１／００８３９６４号明細書などに記載のポンプシステムなどに好ましく適用できる。
本発明の光学素子は、エレクトロウェッティング現象によって動作するエレクトロウェッティング素子であることが好ましい。エレクトロウェッティング現象については公知であり、その詳細は、上記の各公報に記載されているとおりである。

【0033】

以下、本発明の光学素子の実施形態について、図１〜図３を参照しながら説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

【0034】

＜第１の実施形態＞
図１及び図２は、本発明の光学素子の第１の実施形態を概念的に示す概略断面図である。この第１の実施形態は、本発明の光学素子を画像表示装置の画素として用いる場合に好適な実施形態である。
図１は、光学素子１００の電圧オフ状態（電圧無印加状態。以下同じ。）を示しており、図２は、同じ光学素子１００の電圧オン状態（電圧印加状態。以下同じ。）を示している。
図１及び図２に示すように、光学素子１００は、基板１１（第１基板）に設けられた疎水性絶縁膜２０と基板１２（第２基板）との間であって、側面２２ａ及び側面２２ｂによって区画された領域内に、親水性液体１４及びオイル１６が設けられたセル３０を有する構成となっている。
ここで、側面２２ａ及び側面２２ｂのそれぞれは、例えば隔壁の側面として構成される。図１及び図２では、疎水性絶縁膜２０、基板１２、側面２２ａ、及び側面２２ｂによって閉じた空間が形成されているが、本発明はこの形態には限定されない。例えば、側面２２ａ及び側面２２ｂの一部（好ましくは基板１２側の一部）が開放されていてもよい（後述の図３中の側面１２２ａ及び側面１２２ｂについても同様である）。

【0035】

基板１１は、基板１１ａと基板１１ａに設けられた導電膜１１ｂとからなるものである。この導電膜１１ｂは、導電膜１１ｂと親水性液体１４との間に電圧を印加するための一方の電極として機能する。
光学素子１００では、この導電膜１１ｂに接するようにして疎水性絶縁膜２０が設けられている。この疎水性絶縁膜２０は、重合性基を２つ以上有する多官能性化合物に由来する架橋構造を有する。

【0036】

親水性液体１４及びオイル１６は互いに混じり合わない液体であり、界面１７Ａ又は界面１７Ｂを境に互いに分離している。
図１及び図２では、電圧オフ状態における親水性液体１４とオイル１６との界面を界面１７Ａ（図１）とし、電圧オン状態における親水性液体１４とオイル１６との界面を界面１７Ｂ（図２）としている。

【0037】

更に、この光学素子１００には、導電膜１１ｂと親水性液体１４との間に電圧を印加するための電源２５（電圧印加手段）及びこの電圧をオン／オフするためのスイッチ２６が設けられている。
この実施形態では、親水性液体１４への電圧（電位）の印加は、親水性液体１４中に差し込まれた電極によって行われる。但し本発明はこの形態には限定されず、光学素子は、基板１２の親水性液体１４に接する側の表面が導電性を有する構成（例えば、基板１２の親水性液体１４に接する側に導電膜が存在する構成）となっており、この導電性の表面（例えば導電膜）に電圧（電位）を印加することにより、親水性液体１４への電圧（電位）の印加を行ってもよい。

【0038】

次に、光学素子１００の動作（電圧オフ状態及び電圧オン状態）について説明する。
図１に示すように、電圧オフ状態では、疎水性絶縁膜２０とオイル１６との親和性が高いことから、疎水性絶縁膜２０の全面にオイル１６が接した状態となっている。
光学素子１００に対し電圧が印加されると、親水性液体１４とオイル１６との界面が、界面１７Ａ（図１）から界面１７Ｂ（図２）のように変形し、疎水性絶縁膜２０とオイル１６との接触面積が減少し、オイル１６がセルの端に移動する。この現象は前述のとおり、電圧印加により疎水性絶縁膜２０の表面に電荷が発生し、この電荷によって、親水性液体１４が、疎水性絶縁膜２０に接していたオイル１６を押しのけて疎水性絶縁膜２０に接触するために生じる現象である。
光学素子１００は、図２における電圧をオフ状態とすると、再び図１の状態に戻る。
光学素子１００では、上記図１及び図２に示した動作が繰り返し行われるが、疎水性絶縁膜２０が重合性基を２つ以上有する多官能性化合物に由来する架橋構造を有していることから、繰り返し動作時の疎水性絶縁膜２０の劣化が抑制される。

【0039】

本発明の光学素子の第１の実施形態について図１及び図２を参照して説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。
例えば、図１及び図２では、導電膜１１ｂが基板１１表面の全体に渡って設けられているが、導電膜が基板表面の一部にのみ設けられた形態であってもよい。
また、前述のとおり、基板１１に導電膜１１ｂが存在することに加え、基板１２の親水性液体１４に接する側にも導電膜が存在していてもよい。

【0040】

上記実施形態において、オイル１６に色材の少なくとも１種を含有させて該オイル１６を所望の色（例えば、黒、赤、緑、青、シアン、マゼンタ、イエロー等）に着色することにより、光学素子１００を、エレクトロウェッティング画像表示装置（以下、単に「画像表示装置」ともいう）の一画素として用いることができる。この場合、オイル１６が、例えば、画素のオン状態及びオフ状態を切り替える光シャッターとして機能する。詳細な機能については、例えば、既述の各公報に記載されているとおりである。この場合の画像表示装置は、透過型、反射型、半透過型のいずれの方式の画像表示装置であってもよい。
光学素子１００を画像表示装置の一画素とする場合、基板表面を隔壁によって例えば格子状に区画し、区画された一領域を一画素とすることができる。このとき、導電膜１１ｂは、一画素ごとに独立してパターニングされた膜であってもよいし（例えば、アクティブマトリクス型の画像表示装置の場合など）、複数画素にまたがるストライプ状にパターニングされた膜であってもよい（例えば、パッシブマトリクス型の画像表示装置の場合など）。
また、光学素子１００を画像表示装置の一画素とする場合、側面２２ａ及び２２ｂの基板１２側の一部が開放され、疎水性絶縁膜２０と基板１２（第２基板）との間の空間が、複数画素に渡って連通されていてもよい。

【0041】

また、光学素子１００を画像表示装置の一画素とする場合、基板１１ａ及び基板１２として、ガラス、プラスチック（ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等）等の光透過性を有する基板を用い、かつ、導電膜１１ｂ及び疎水性絶縁膜２０としても光透過性を有する膜を用いることにより、透過型の画像表示装置の画素とすることができる。この透過型の画像表示装置の画素において、セル外部に反射板を設けることで、反射型の画像表示装置の画素とすることもできる。
また、導電膜１１ｂとして、反射板としての機能を兼ね備えた膜（例えば、Ａｌ膜、Ａｌ合金膜などの金属膜）を用いたり、基板１１ａとして、反射板としての機能を兼ね備えた基板（例えば、Ａｌ基板、Ａｌ合金基板などの金属基板）を用いたりすることで、反射型の画像表示装置の画素とすることもできる。

【0042】

本実施形態における光学素子１００を画像表示装置の一画素として用いる場合、セルや画像表示装置のその他の構成は、例えば、特開平１０−３９８００、特表２００５−５１７９９３、特開２００４−２５２４４４、特開２００４−２８７００８、特表２００５−５０６７７８、特表２００７−５３１９１７号公報、特開２００９−８６６６８号公報等に記載の公知の構成とすることができる。また、公知のアクティブマトリクス型又はパッシブマトリクス型の液晶表示装置の構成も参照することができる。

【0043】

＜第２の実施形態＞
図３は、本発明の光学素子の第２の実施形態を概念的に示す概略断面図である。
この第２の実施形態は、本発明の光学素子を可変焦点レンズとして用いる場合に好適な実施形態である。
図３に示すように、光学素子２００は、上記光学素子１００と同様に、基板１１１（第１基板）に設けられた疎水性絶縁膜１２０と基板１１２（第２基板）との間であって、側面１２２ａ及び側面１２２ｂによって区画された領域内に、親水性液体１１４及びオイル１１６が設けられたセル１３０を有する構成となっている。図３では図示を省略しているが、光学素子２００には、光学素子１００と同様に、電源及びスイッチが接続されている。

【0044】

光学素子２００の構成は、以下の点を除き、光学素子１００の構成と同様である。
即ち、疎水性絶縁膜１２０の表面は、中央部（好ましくは円形状の領域）を除いた外周部１２０ａに親水性処理が施されている。これにより、オイル１１６が疎水性絶縁膜１２０の表面の前記中央部（好ましくは円形状の領域）のみに接触することで、電圧オフ状態において、オイル１１６と親水性液体１１４との界面１１７Ａが曲面状となっている。
更に、基板１１１（第１の基板）は、基板１１１ａと該基板１１１ａの表面の中央部（好ましくは円形状の領域）が露出するようにパターニングされた導電膜１１１ｂとから構成されている。ここで、導電膜１１１ｂは、基板１１１ａの表面に対して垂直な方向からみたときに、電圧オフ状態におけるオイル１１６と疎水性絶縁膜１２０との接触領域内にパターンエッジが位置するようにパターニングされている。
光学素子２００において、基板１１１、疎水性絶縁膜１２０、オイル１１６、親水性液体１１４、及び基板１１２は、光透過性を有している。
これにより、オイル１１６がレンズとして機能する。

【0045】

図３では、電圧オフ状態におけるオイル１１６と親水性液体１１４との界面を界面１１７Ａとし、電圧オン状態におけるオイル１１６と親水性液体１１４との界面を界面１１７Ｂとしている。
図３に示すように、電圧オフ状態においてオイル１１６と親水性液体１１４との界面は既に所定の曲率を有しているが（界面１１７Ａ）、電圧オン状態となると、界面の曲率が更に大きくなる（界面１１７Ｂ）。この理由は、第１の実施形態と同様に、電圧が印加されると、疎水性絶縁膜１２０表面（オイル１１６との接触面）に電荷が発生するためである。
このようにして、電圧印加により、オイル１１６と親水性液体１１４との界面の曲率を変化させることができ、オイル１１６からなるレンズの焦点距離を変化させることができる。

【0046】

光学素子２００においても、電圧オン及び電圧オフが繰り返されることにより、疎水性絶縁膜１２０表面における電荷の発生及び消滅が繰り返される。
ここでも、疎水性絶縁膜１２０が重合性基を２つ以上有する多官能性化合物に由来する架橋構造を有していることから、繰り返し駆動時の疎水性絶縁膜１２０の劣化が抑制される。

【0047】

前記光学素子２００は、オイル１１６を可変焦点レンズとして用いる場合の一例に過ぎず、その構成については種々の変更が可能である。例えば、外周部１２０ａに親水性処理を施さず、疎水性絶縁膜１２０の表面全体にオイル１１６を接触させ、かつ、側面１２２ａ及び１２２ｂにも導電膜及び疎水性絶縁膜を設けた形態に変更すれば、疎水性絶縁膜１２０とオイル１１６との接触面積を変えずに、親水性液体１１４とオイル１１６との界面の形（レンズの焦点距離）のみを変化させることができる。
光学素子を可変焦点レンズとして用いる場合の具体的な構成については、例えば、特許第４１５４８５８号公報、特開２００１−０１３３０６号公報、特表２００１−５１９５３９号公報、特開２００８−９６９５３号公報等に記載の公知の構成を参照することができる。

【0048】

次に、本発明の光学素子に用いられる各部材や材料について説明する。

【0049】

＜疎水性絶縁膜＞
本発明における疎水性絶縁膜は、第１基板の導電性の表面側の少なくとも一部に設けられる膜であり、オイルと接触する膜である。
本発明における「疎水性」には特に限定はないが、例えば水接触角が６０°以上（好ましくは７０°以上、より好ましくは８０°以上）である性質を指す。
前記水接触角は、具体的にはＪＩＳ Ｒ３２５７「基板ガラス表面のぬれ性試験方法」内の「６．静滴法」に記載された方法が適用される。
より具体的には、接触角測定器（協和界面科学（株）製の接触角計ＣＡ−Ａ）を用い、２０メモリの大きさの水滴をつくり、針先から水滴を出して、疎水性絶縁膜に接触させて水滴を形成し、１０秒静置後、接触角計の覗き穴から水滴の形状を観察し、２５℃における接触角θを求める。

【0050】

また、本発明における「絶縁」には特に限定はないが、例えば、比抵抗が１０^７Ω・ｃｍ以上（好ましくは１０^８Ω・ｃｍ以上、より好ましくは１０^９Ω・ｃｍ以上）である性質を指す。比抵抗は、例えばＪＩＳ Ｃ ２５２６に基づいて測定することができる。

【0051】

前記疎水性絶縁膜は、重合性基を２つ以上有する多官能性化合物に由来する架橋構造を有する。これにより、疎水性絶縁膜が架橋構造を有しない場合（例えば、疎水性絶縁膜に含まれるポリマーとして線状ポリマーのみを用いた場合）と比較して、電圧印加を繰り返したときの疎水性絶縁膜の劣化が抑制される。
前記架橋構造は、重合性基を２つ以上有する多官能性化合物の少なくとも１種を（必要に応じ他のモノマーとともに）重合させることにより好適に形成される。

【0052】

（多官能性化合物）
前記多官能性化合物は、（一分子内に）重合性基を２つ以上有する。
前記重合性基としては、ラジカル重合性基、カチオン重合性基、縮合重合性基等が挙げられ、中でも、（メタ）アクリロイル基、アリル基、アルコキシシリル基、α−フルオロアクリロイル基、エポキシ基、−Ｃ（Ｏ）ＯＣＨ＝ＣＨ_２等が好ましい。
また、多官能性化合物に含まれる２つ以上の重合性基は、同一であっても互いに異なっていてもよい。
前記架橋構造の形成において、前記多官能性化合物は、１種単独で用いても２種以上を併用してもよい。
前記多官能性化合物としては、公知の多官能の重合性化合物（ラジカル重合性化合物、カチオン重合性化合物、縮合重合性化合物等）を用いることができる。

【0053】

前記多官能性化合物としては、例えば、多官能アクリレートとして、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、エトキシ化１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、エトキシ化ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、プロポキシ化ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、１，４−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、１，９−ノナンジオールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、２−ｎ−ブチル−２−エチル−１，３−プロパンジオールジアクリレート、ジメチロールートリシクロデカンジアクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジアクリレート、１，３−ブチレングリコールジ（メタ）アクリレート、エトキシ化ビスフェノールＡジ（メタ）アクリレート、プロポキシ化ビスフェノールＡジ（メタ）アクリレート、シクロヘキサンジメタノールジ（メタ）アクリレート、ジメチロールジシクロペンタンジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、プロポキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、テトラメチロールプロパントリアクリレート、テトラメチロールメタントリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、カプロラクトン変性トリメチロールプロパントリアクリレート、エトキシ化イソシアヌール酸トリアクリレート、トリ（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレートトリアクリレート、プロポキシレートグリセリルトリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ネオペンチルグリコールオリゴアクリレート、１，４−ブタンジオールオリゴアクリレート、１，６−ヘキサンジオールオリゴアクリレート、トリメチロールプロパンオリゴアクリレート、ペンタエリスリトールオリゴアクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレート等が挙げられる。

【0054】

前記多官能性化合物としては、上記以外にも、例えば、特開２００８−１８１０６７号公報の段落００３１〜００３５、特開２００８−１３９３７８号公報の段落０１４９〜０１５５、特開２０１０−１３４１３７号公報の段落０１４２〜０１４６等に記載されている公知の重合性化合物や、後述する「共重合させる他のモノマー」の中から、多官能の重合性化合物を適宜選択して用いることができる。

【0055】

本発明における多官能性化合物は、（一分子内に）重合性基を３つ以上（好ましくは４つ以上、より好ましくは５つ以上）有することが好ましい。これにより、膜中における架橋構造の密度を更に増加させることができるので、電圧印加を繰り返したときの疎水性絶縁膜の劣化がさらに抑制される。

【0056】

本発明における多官能性化合物としては、含フッ素化合物が好ましく、フッ素含有率が分子量の３０質量％以上（好ましくは３５質量％以上、より好ましくは４０質量％以上、更に好ましくは４５質量％以上）である多官能性化合物がより好ましい。
前記多官能性化合物がフッ素原子を含むこと（特に、フッ素含有率が分子量の３０質量％以上であること）により、疎水性絶縁膜の疎水性がより向上する。
前記多官能性化合物におけるフッ素含有率の上限には特に制限はないが、上限は、例えば分子量の６０質量％（好ましくは５５質量％、より好ましくは５０質量％）とすることができる。

【0057】

前記含フッ素化合物の好ましい形態は、フッ素原子と炭素原子とを含む実質的に重合に関与しない原子団（以下、「含フッ素コア部」ともいう）と、この含フッ素コア部にエステル結合やエーテル結合などの連結基を介して連結された、ラジカル重合性、カチオン重合性、または縮合重合性などの重合性を有する、３つ以上の重合性基と、を有する形態である。含フッ素コア部は、更に、その他の原子（例えば酸素原子及び水素原子の少なくとも一方）を含んでいてもよい。

【0058】

本発明における多官能性化合物として、好ましくは下記一般式（Ａ）で表される多官能性化合物（以下、単に「一般式（Ａ）で表される化合物」ともいう）である。下記一般式（Ａ）で表される多官能性化合物は含フッ素化合物である。

【0059】

【化7】

【0060】

前記一般式（Ａ）中、Ｒｆ_Ａは、炭素原子及びフッ素原子を含む鎖状又は環状の（ｐ＋ｑ）価の連結基を表す。
前記一般式（Ａ）中、ｐは３以上の整数を表し、ｑは０以上の整数を表し、ｍは０又は１を表す。
前記一般式（Ａ）中、Ｌは二価の連結基を表し、Ｙは重合性基を表す。

【0061】

前記一般式（Ａ）中のＲｆ_Ａは、炭素原子及びフッ素原子に加え、その他の原子を含んでいてもよい。この場合のその他の原子としては、酸素原子及び水素原子の少なくとも一方が好ましい。このＲｆ_Ａは、上記「含フッ素コア部」に相当する基である。

【0062】

前記Ｒｆ_Ａとしては、鎖状若しくは環状の（ｐ＋ｑ）価のフッ化炭化水素基、フッ化炭化水素基と−Ｏ−とを組み合わせて得られる鎖状若しくは環状の（ｐ＋ｑ）価の連結基、又は、フッ化炭化水素基と炭化水素基と−Ｏ−とを組み合わせて得られる鎖状若しくは環状の（ｐ＋ｑ）価の連結基が好ましく、鎖状若しくは環状の（ｐ＋ｑ）価のフッ化炭化水素基、又は、フッ化炭化水素基と−Ｏ−とを組み合わせて得られる鎖状若しくは環状の（ｐ＋ｑ）価の連結基がより好ましい。
なお、本明細書中において、フッ化炭化水素基とは、炭化水素基に含まれる水素原子の少なくとも１つがフッ素原子に置き換わった構造の基を指す。

【0063】

前記Ｒｆ_Ａが水素原子を含む場合、Ｒｆ_Ａにおける水素原子数／フッ素原子数には特に制限はないが、防汚性をより向上させる観点からは、１／４以下が好ましく、１／９以下がより好ましい。

【0064】

前記一般式（Ａ）中、ｐは３〜１０の整数であり、ｑは０〜７の整数であり、かつ、（ｐ＋ｑ）は３〜１０の整数であることが好ましい。
ｐは、３〜６の整数であることがより好ましく、３〜４の整数であることが更に好ましい。
ｑは、０〜３の整数であることが好ましく、０又は１であることがより好ましく、０が更に好ましい。
（ｐ＋ｑ）は、３〜６の整数であることがより好ましく、３〜４の整数であることが更に好ましい。

【0065】

前記一般式（Ａ）中、Ｙは、ラジカル重合性、カチオン重合性、又は縮合重合性の重合性基であることが好ましく、より好ましくは、（メタ）アクリロイル基、アリル基、アルコキシシリル基、α−フルオロアクリロイル基、エポキシ基、又は−Ｃ（Ｏ）ＯＣＨ＝ＣＨ_２である。
これらの中でも、重合性の観点から、ラジカル重合性またはカチオン重合性を有する（メタ）アクリロイル基、アリル基、α−フルオロアクリロイル基、エポキシ基、−Ｃ（Ｏ）ＯＣＨ＝ＣＨ_２が好ましく、より好ましくは、ラジカル重合性を有する（メタ）アクリロイル基、アリル基、α−フルオロアクリロイル基、および−Ｃ（Ｏ）ＯＣＨ＝ＣＨ_２である。

【0066】

前記一般式（Ａ）中、Ｌは、二価の連結基を表し、好ましくは、炭素数１〜１０のアルキレン基、炭素数６〜１０のアリーレン基、−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｎ（Ｒ）−、炭素数１〜１０のアルキレン基と−Ｏ−、−Ｓ−及び−Ｎ（Ｒ）−の少なくとも１種とを組み合わせて得られる基、又は、炭素数６〜１０のアリーレン基と−Ｏ−、−Ｓ−及び−Ｎ（Ｒ）−とを組み合わせて得られる基を表す（Ｒは水素原子又は炭素数１〜５のアルキル基を表す）。
前記Ｌとしては、炭素数１〜１０のアルキレン基、炭素数６〜１０のアリーレン基、−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｎ（Ｒ）−、又は、炭素数１〜１０のアルキレン基と−Ｏ−、−Ｓ−及び−Ｎ（Ｒ）−の少なくとも１種とを組み合わせて得られる基が好ましい。
前記Ｌがアルキレン基又はアリーレン基を表す場合、Ｌで表されるアルキレン基及びアリーレン基はハロゲン原子で置換されていることが好ましく、フッ素原子で置換されていることが更に好ましい。

【0067】

本発明における多官能性化合物としては、下記一般式（Ｂ）で表される多官能性化合物（以下、単に、「一般式（Ｂ）で表される化合物」ともいう）がより好ましい。

【0068】

【化8】

【0069】

前記一般式（Ｂ）中、Ｒｆ_Ｂは、鎖状若しくは環状の（ｐ＋ｑ）価のパーフルオロ飽和炭化水素基、又は、パーフルオロ飽和炭化水素基と−Ｏ−とを組み合わせて得られる鎖状若しくは環状の（ｐ＋ｑ）価の連結基を表す。
前記一般式（Ｂ）中、Ｒｆ_ｐ及びＲｆ_ｑは、それぞれ独立に、炭素原子及びフッ素原子を含む鎖状又は環状の１価の基を表す。
前記一般式（Ｂ）中、ｒｐ及びｒｑは、それぞれ独立に０〜１００の整数を表し、ｓｐ及びｓｑは、それぞれ独立に０又は１を表し、ｔｐ及びｔｑは、それぞれ独立に０又は１を表す。
前記一般式（Ｂ）中におけるＹ、Ｌ、ｐ、ｑ、及びｍは、それぞれ、前記一般式（Ａ）中におけるＹ、Ｌ、ｐ、ｑ、及びｍと同義であり、好ましい範囲も同様である。
また、前記一般式（Ｂ）において、ｐ個の基における、（ＯＣＦ_２ＣＦ_２）、（ＯＣＦ_２）、及び（ＣＦＲｆ_ｐ）の配置順、及び、ｑ個の基における、（ＯＣＦ_２ＣＦ_２）、（ＯＣＦ_２）、及び（ＣＦＲｆ_ｑ）の配置順には特に限定はない。

【0070】

本明細書中において、パーフルオロ飽和炭化水素基とは、飽和炭化水素基に含まれる水素原子の全てがフッ素原子に置き換わった構造の基を指す。
また、一般式（Ｂ）において、Ｒｆ_ｐ及びＲｆ_ｑは、それぞれ独立に、炭素原子及びフッ素原子に加え、その他の原子を含んでいてもよい。この場合のその他の原子としては、酸素原子及び水素原子の少なくとも一方が好ましい。
前記Ｒｆ_ｐ及びＲｆ_ｑは、それぞれ独立に、鎖状若しくは環状の１価のフッ化炭化水素基、フッ化炭化水素基と−Ｏ−とを組み合わせて得られる鎖状若しくは環状の１価の基、又は、フッ化炭化水素基と炭化水素基と−Ｏ−とを組み合わせて得られる鎖状若しくは環状の１価の基が好ましく、鎖状若しくは環状の１価のフッ化炭化水素基、又は、フッ化炭化水素基と−Ｏ−とを組み合わせて得られる鎖状若しくは環状の１価の基がより好ましい。
前記Ｒｆ_ｐ及びＲｆ_ｑは、それぞれ独立に、更に好ましくは炭素数１〜１２の鎖状又は分岐のパーフルオロアルキル基（例えば、トリフルオロメチル、パーフルオロエチル、パーフルオロプロピル等）又は炭素数３〜１２のパーフルオロシクロアルキル基（例えば、パーフルオロシクロペンチル、パーフルオロシクロヘキシル等）であり、より好ましくは炭素数１〜１２の鎖状又は分岐のパーフルオロアルキル基であり、最も好ましくはトリフルオロメチル基である。

【0071】

また、前記一般式（Ｂ）において、ｒｐ及びｒｑは、それぞれ独立に０〜１００の整数を表すが、０〜２０の整数が好ましく、１〜５の整数がより好ましく、１が更に好ましい。
また、前記一般式（Ｂ）において、ｓｐ及びｓｑは、それぞれ独立に０又は１を表すが、０が好ましい。
また、前記一般式（Ｂ）において、ｔｐ及びｔｑは、それぞれ独立に０又は１を表すが、０が好ましい。特に、（ｐ＋ｑ）が５以上の整数である場合は、ｔｐ及びｔｑは０であることが好ましい。

【0072】

上述した一般式（Ａ）の特に好ましい形態は、ｐが３〜６の整数であり、かつ、ｑは０である形態である。
また、上述した一般式（Ｂ）の特に好ましい形態は、ｐが３〜６の整数であり、ｑが０であり、ｒｐ及びｒｑがそれぞれ独立に１〜５の整数である形態である。

【0073】

本発明における多官能性化合物としては、下記一般式（１）で表される多官能性化合物（以下、単に、「一般式（１）で表される化合物」ともいう）が更に好ましい。

【0074】

【化9】

【0075】

一般式（１）中、Ｒｆは、炭素原子及びフッ素原子を含む鎖状又は環状のｎ価の連結基を表す。
一般式（１）中、ｎは、３以上の整数を表す。
一般式（１）中、Ｌ、Ｙ、及びｍについては、それぞれ、前記一般式（Ａ）におけるＬ、Ｙ、及びｍと同義であり、好ましい範囲も同様である。

【0076】

前記一般式（１）中、ｎは３〜１０の整数であることが好ましく、３〜６の整数であることがより好ましく、３〜４の整数であることが特に好ましい。

【0077】

前記一般式（１）中のＲｆは、炭素原子及びフッ素原子に加え、その他の原子を含んでいてもよい。この場合のその他の原子としては、酸素原子及び水素原子の少なくとも一方が好ましい。
このＲｆは、上記「含フッ素コア部」に相当する基である。

【0078】

前記Ｒｆとしては、鎖状若しくは環状のｎ価のフッ化炭化水素基、フッ化炭化水素基と−Ｏ−とを組み合わせて得られる鎖状若しくは環状のｎ価の連結基、又は、フッ化炭化水素基と炭化水素基と−Ｏ−とを組み合わせて得られる鎖状若しくは環状のｎ価の連結基が好ましく、鎖状若しくは環状のｎ価のフッ化炭化水素基、又は、フッ化炭化水素基と−Ｏ−とを組み合わせて得られる鎖状若しくは環状のｎ価の連結基がより好ましい。

【0079】

前記Ｒｆが水素原子を含む場合、Ｒｆにおける水素原子数／フッ素原子数には特に制限はないが、防汚性をより向上させる観点からは、１／４以下が好ましく、１／９以下がより好ましい。
また、Ｒｆは、一般式（１）で表される多官能性化合物が全ての重合性基によって重合したときに、架橋間分子量がすべて３００以下になるような基であることも好ましい。架橋間分子量については後述する。

【0080】

前記Ｒｆの特に代表的なものとして、下記の具体例が挙げられる。

【0081】

【化10】

【0082】

前記式ｆ−１〜前記式ｆ−９中、＊は、前記ｍが１の場合には前記Ｌとの結合位置を表し、前記ｍが０の場合には前記Ｙとの結合位置を表す。
前記一般式（１）中のＲｆが、前記式ｆ−１〜前記式ｆ−９から選ばれるｎ価の基である場合、該ｎは３〜６の整数である。

【0083】

前記一般式（１）で表される多官能性化合物として、より好ましくは、屈折率および重合性の観点から、一般式（２）又は一般式（３）で表される多官能性化合物である。

【0084】

【化11】

【0085】

一般式（２）及び一般式（３）中、Ｒｆ及びｎは、一般式（１）中におけるＲｆ及びｎと同義である。

【0086】

以下、本発明における多官能性化合物の好ましい具体例（下記式Ｍ−１〜Ｍ−１３及び式Ｍ−２４〜Ｍ−７５のいずれか１つで表される化合物；以下、例示化合物Ｍ−１〜Ｍ−１３、例示化合物Ｍ−２４〜Ｍ−７５ともいう）を挙げるが、本発明はこれらによって限定されない。

【0087】

【化12】

【0088】

【化13】

【0089】

【化14】

【0090】

【化15】

【0091】

【化16】

【0092】

【化17】

【0093】

【化18】

【0094】

【化19】

【0095】

【化20】

【0096】

【化21】

【0097】

【化22】

【0098】

【化23】

【0099】

例示化合物Ｍ−１〜Ｍ−１３及びＭ−２４〜Ｍ−７５におけるフッ素含有率（質量％；以下では、単に「％」とも表記する）は、それぞれ、以下の通りである。
Ｍ−１： ３７．５％
Ｍ−２： ４６．２％
Ｍ−３： ４８．６％
Ｍ−４： ４９．８％
Ｍ−５： ３６．６％
Ｍ−６： ３９．８％
Ｍ−７： ４７．０％
Ｍ−８： ３５．１％
Ｍ−９： ４４．９％
Ｍ−１０： ４２．５％
Ｍ−１１： ３６．２％
Ｍ−１２： ４７．７％
Ｍ−１３： ４５．８％
Ｍ−２４： ３４．２％
Ｍ−２５： ４４．０％
Ｍ−２６： ３４．１％
Ｍ−２７： ３１．４％
Ｍ−２８： ３５．６％
Ｍ−２９： ３０．６％
Ｍ−３０： ４５．９％
Ｍ−３１： ４７．８％
Ｍ−３２： ４８．９％
Ｍ−３３： ５０．０％
Ｍ−３４： ３４．３％
Ｍ−３５： ３１．７％
Ｍ−３６： ５１．５％
Ｍ−３７： ４９．４％
Ｍ−３８： ４１．７％
Ｍ−３９： ５４．４％
Ｍ−４０： ４４．５％
Ｍ−４１： ３７．３％
Ｍ−４２： ５１．５％
Ｍ−４３： ４９．５％
Ｍ−４４： ５１．９％
Ｍ−４５： ４６．０％
Ｍ−４６： ４７．８％
Ｍ−４７： ５０．４％
Ｍ−４８： ４５．５％
Ｍ−４９： ４９．４％
Ｍ−５０： ５２．７％
Ｍ−５１： ５０．９％
Ｍ−５２： ５４．９％
Ｍ−５３： ４４．９％
Ｍ−５４： ４６．３％
Ｍ−５５： ４８．０％
Ｍ−５６： ４８．６％
Ｍ−５７： ５２．１％
Ｍ−５８： ５２．８％
Ｍ−５９： ５２．５％
Ｍ−６０： ４９．１％
Ｍ−６１： ５４．９％
Ｍ−６２： ５６．７％
Ｍ−６３： ４７．５％
Ｍ−６４： ４９．６％
Ｍ−６５： ５１．６％
Ｍ−６６： ４８．４％
Ｍ−６７： ４９．０％
Ｍ−６８： ４９．７％
Ｍ−６９： ４９．７％
Ｍ−７０： ５０．９％
Ｍ−７１： ５２．０％
Ｍ−７２： ４６．９％
Ｍ−７３： ４９．７％
Ｍ−７４： ５１．７％
Ｍ−７５： ５０．１％

【0100】

また、本発明の多官能性化合物は、架橋密度の観点から、前記重合性基によって重合したときに、架橋間分子量の計算値が全て３００以下となる多官能性化合物（より好ましくは含フッ素化合物）であることが好ましい。これにより、硬度がより向上し、繰り返し動作時の疎水性絶縁膜の劣化がより抑制される。
更に、本発明の多官能性化合物としては、フッ素含有率が分子量の３０質量％以上（より好ましくは３５質量％以上）であり、前記重合性基によって重合して架橋構造を形成したときに全ての架橋間分子量の計算値が３００以下となる含フッ素化合物であることが更に好ましい。

【0101】

ここで、架橋間分子量の計算値とは、前記重合性基によって多官能性化合物が重合して得られた重合体において、合わせて３個以上の炭素原子又はケイ素原子が結合した炭素原子を（ａ）、合わせて３個以上の炭素原子又は酸素原子が結合したケイ素原子を（ｂ）とするときに、（ａ）と（ａ）、（ｂ）と（ｂ）、又は（ａ）と（ｂ）で挟まれた原子団の分子量を指す。
なお、「合わせて３個以上の炭素原子又はケイ素原子が結合した炭素原子」とは、４つある結合手のうち、３つ以上が、炭素原子又はケイ素原子と結合している炭素原子を示し、「合わせて３個以上の炭素原子又は酸素原子が結合したケイ素原子」とは、４つある結合手のうち、３つ以上が、炭素原子又は酸素原子と結合しているケイ素原子を示す。

【0102】

前記架橋間分子量について、例えば、前記多官能性化合物のうち、例示化合物Ｍ−２を例に挙げて説明する。
例示化合物Ｍ−２が、一分子に含まれる全ての重合性基によって重合したと仮定すると、得られる重合体は、式（４）のように表される。

【0103】

【化24】

【0104】

この場合、上記で定義した架橋間分子量の計算の対象となる部分構造は、式（４）の破線で囲まれた部分であり、架橋間分子量の計算値は、それぞれＣ_２Ｆ_４Ｏ＝１１６．０とＣ_５Ｈ_２Ｆ_６Ｏ_３＝２２４．１であり、何れも３００以下である。

【0105】

架橋間分子量の計算値が全て３００以下となる多官能性化合物として、特に好ましくは、上述の例示化合物Ｍ−１〜Ｍ−１３である。
例示化合物Ｍ−１〜Ｍ−１３のそれぞれについて、一分子に含まれる全ての重合性基によって重合したときの架橋間分子量（複数の架橋間分子量が存在する場合にはこれらの最大値）を求めると、以下のようになる。
即ち、架橋間分子量は、それぞれ、５０．０（Ｍ−１）、２２４．１（Ｍ−２）、２１０．１（Ｍ−３）、２２４．１（Ｍ−４）、１００．０（Ｍ−５）、９１．０（Ｍ−６）、９４．１（Ｍ−７）、５８．０（Ｍ−８）、２２４．１（Ｍ−９）、２２４．１（Ｍ−１０）、１００．０（Ｍ−１１）、２２４．１（Ｍ−１２）、２１０．１（Ｍ−１３）である。

【0106】

架橋間分子量の計算値は、より好ましくは２５０以下、さらに好ましくは２００以下である。

【0107】

前記多官能性化合物が含フッ素化合物（例えば、一般式（Ａ）で表される化合物（一般式（Ｂ）又は一般式（１）で表される化合物を含む。以下同じ。））である場合、該含フッ素化合物の製造方法には特に制限はないが、例えば、以下の方法が好適である。
即ち、エステル結合、ジアルコキシ基、および／またはハロゲン原子を有する化合物を液相フッ素化することにより、８０ｍｏｌ％以上（好ましくは９０ｍｏｌ％以上）の水素原子をフッ素原子に置換した後、３つ以上（好ましくは４つ以上、より好ましくは５つ以上）の重合性基を導入する方法が好適である。
前記液相フッ素化については、例えば、米国特許第５０９３４３２号明細書に記載されている。

【0108】

液相フッ素化に供される化合物としては、液相フッ素化する際に用いるフッ素系の溶媒に溶解するか、または、液体であることが要求されるが、それ以外は特に制限は無い。こうした溶解性や反応性の観点から、予めフッ素を含有する化合物を用いても良い。また、エステル結合、ジアルコキシ基、および／またはハロゲン原子を有する化合物は、液相フッ素化後に重合性基を導入する際の反応点を有することができるため、好適である。
液相フッ素化によってフッ素原子の導入を行うことにより、後から導入する重合性基以外の部分のフッ素含有率を極めて高くすることが可能である。

【0109】

−多官能性化合物に由来する重合体−
前記多官能性化合物は種々の重合方法により重合させ、該多官能性化合物に由来する重合体として疎水性絶縁膜に含有させることができる。重合に際しては、該多官能性化合物を単独重合させても共重合させてもよく、さらには、該多官能性化合物を架橋剤として用いてもよい。

【0110】

前記多官能性化合物として前記一般式（Ａ）で表される化合物を用いる場合、疎水性絶縁膜に含まれる重合体は、前記一般式（Ａ）で表される化合物の単独重合体であってもよいし、前記一般式（Ａ）で表される化合物と他のモノマーとの共重合体であってもよい。
共重合させる他のモノマーとしては、公知慣用のモノマー類を使用することができるが、特に代表的なモノマーを例示すると、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、プロピル（メタ）アクリレート、２−トリフルオロエチル（メタ）アクリレート、２，３−ペンタフルオロプロピル（メタ）アクリレート、１Ｈ，１Ｈ，５Ｈ−オクタフルオロペンチル（メタ）アクリレート、１Ｈ，１Ｈ，７Ｈ−ドデカフルオロヘプチル（メタ）アクリレート、１Ｈ，１Ｈ，９Ｈ−ヘキサデカフルオロノニル（メタ）アクリレート、２−（パーフルオロブチル）エチル（メタ）アクリレート、２−（パーフルオロヘキシル）エチル（メタ）アクリレート、２−（パーフルオロオクチル）エチル（メタ）アクリレート、アリルアルコール、エチルアリルエーテル、α−フルオロアクリル酸メチルエステル、酢酸ビニル、エチルビニルケトン、ブチルビニルケトンなどのラジカル重合性のモノマー類、

【0111】

テトラエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、クロロトリメトキシシラン、アミノプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メタクリロイロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、または以下の化学式で表されるモノマーなど、縮合重合性のモノマー類、

【0112】

【化25】

【0113】

【化26】

【0114】

【化27】

【0115】

グリセロールジグリシジルエーテル、グリセロールトリグリシジルエーテル、１，１，１−トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテル、ビスフェノール−Ａ−ジグリシジルエーテル、ハイドロキノンジグリシジルエーテル、レゾルシンジグリシジルエーテル、フルオログリシノールトリグリシジルエーテル、トリグリシジルイソシアヌレート、エチルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテルなどのカチオン重合性のモノマー類などが挙げられる。これらの中でも、重合性の観点から、ラジカルまたはカチオン重合性のモノマー類が好ましく、より好ましくは、ラジカル重合性のモノマー類である。

【0116】

前記多官能性化合物の重合方法として、好ましくは、塊状重合または溶液重合である。
重合の開始方法は、重合開始剤（例えばラジカル開始剤）を用いる方法、光または放射線を照射する方法、酸を加える方法、光酸発生剤を添加した後に光を照射する方法、加熱により脱水縮合させる方法等がある。これらの重合方法、重合の開始方法は、例えば鶴田禎二著、「高分子合成方法」改訂版（日刊工業新聞社刊、１９７１年）や大津隆行・木下雅悦共著、「高分子合成の実験法」、化学同人、昭和４７年、１２４〜１５４頁に記載されている。

【0117】

（硬化性組成物）
本発明における疎水性絶縁膜は、前記多官能性化合物を含有する硬化性組成物を用いて好適に作製される。
前記硬化性組成物に含まれる前記多官能性化合物は、１種のみであっても２種以上であってもよい。

【0118】

また、前記硬化性組成物は、更に、単官能性化合物を含んでいてもよい。
単官能性化合物としては特に限定はなく、公知の単官能モノマーを用いることができる。例えば、単官能性化合物としては、上述の共重合させる他のモノマーとして例示したものから単官能モノマーを適宜選択して用いることができる。

【0119】

前記硬化性組成物中における多官能性化合物の含有量（２種以上である場合には総含有量。以下同じ。）は特に制限はないが、硬化性の観点からは、硬化性組成物の全固形分に対し、３０質量％以上が好ましく、４０質量％以上がより好ましく、５０質量％以上が特に好ましい。ここで、全固形分とは溶剤を除いた全成分を指す。
また、前記硬化性組成物が、前記多官能性化合物の少なくとも１種として前記一般式（Ａ）で表される多官能性化合物を含む場合、前記一般式（Ａ）で表される多官能性化合物の含有量は、硬化性組成物の全固形分に対し、３０質量％以上が好ましく、４０質量％以上がより好ましく、５０質量％以上が特に好ましい。

【0120】

前記硬化性組成物は、更に、溶剤の少なくとも１種を含むことが好ましい。
前記溶剤としては、酢酸エチル、酢酸ブチル、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、ベンゼン、トルエン、アセトニトリル、塩化メチレン、クロロホルム、ジクロロエタン、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、１−ブタノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、シクロヘキサノン、シクロヘキサノール、乳酸エチル、乳酸メチル、カプロラクタムなどが挙げられる。

【0121】

前記硬化性組成物中における溶剤の含有量（２種以上である場合には総含有量）は、前記硬化性組成物の全質量に対し、２０質量％〜９０質量％が好ましく、３０質量％〜８０質量％がより好ましく、４０質量％〜８０質量％が特に好ましい。

【0122】

前記硬化性組成物は、更に、重合開始剤の少なくとも１種を含むことが好ましい。
重合開始剤としては、熱及び光の少なくとも一方の作用によりラジカルを発生する重合開始剤が好ましい。

【0123】

熱の作用によりラジカル重合を開始する重合開始剤としては、有機あるいは無機過酸化物、有機アゾ及びジアゾ化合物等を用いることができる。
前記有機過酸化物としては、過酸化ベンゾイル、過酸化ハロゲンベンゾイル、過酸化ラウロイル、過酸化アセチル、過酸化ジブチル、クメンヒドロぺルオキシド、ブチルヒドロぺルオキシドが挙げられる。前記無機過酸化物として、過酸化水素、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム等、有機アゾ化合物として２−アゾ−ビス−イソブチロニトリル、２−アゾ−ビス−プロピオニトリル、２−アゾ−ビス−シクロヘキサンジニトリル等、ジアゾ化合物としてジアゾアミノベンゼン、ｐ−ニトロベンゼンジアゾニウムなどが挙げられる。

【0124】

光の作用によりラジカル重合を開始する重合開始剤としては、ヒドロキシアルキルフェノン類、アミノアルキルフェノン類、アセトフェノン類、ベンゾイン類、ベンゾフェノン類、ホスフィンオキシド類、ケタール類、アントラキノン類、チオキサントン類、アゾ化合物、過酸化物類、２，３−ジアルキルジオン化合物類、ジスルフィド化合物類、フルオロアミン化合物類や芳香族スルホニウム類などがある。
前記ヒドロキシアルキルフェノン類の例には、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−１−プロパン−１−オン、１−［４−（２−ヒドロキシエトキシ）−フェニル］−２−ヒドロキシ−２−メチル−１−プロパン−１−オン、２−ヒロドキシ−１−｛４−［４−（２−ヒドロキシ−２−メチル−プロピオニル）−ベンジル］フェニル｝−２−メチル−プロパン−１−オン、１−ヒドロキシジメチルフェニルケトン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンが含まれる。
前記アミノアルキルフェノン類の例には、２−ジメチルアミノ−２−（４−メチルベンジル）−１−（４−モルフォリン−４−イルフェニル）ブタン−１−オン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタノン−１、２−メチル−１−（４−メチルチオフェニル）−２−モルフォリノプロパン−１−オンが含まれる。
前記アセトフェノン類の例には、２，２−ジエトキシアセトフェノン、ｐ−ジメチルアセトフェノンが含まれる。ベンゾイン類の例には、ベンゾインベンゼンスルホン酸エステル、ベンゾイントルエンスルホン酸エステル、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテルおよびベンゾインイソプロピルエーテルが含まれる。ベンゾフェノン類の例には、ベンゾフェノン、２，４−ジクロロベンゾフェノン、４，４−ジクロロベンゾフェノンおよびｐ−クロロベンゾフェノンが含まれる。ホスフィンオキシド類の例には、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキシドが含まれる。
また、これらの重合開始剤と併用して増感色素を用いることもできる。

【0125】

前記重合開始剤の含有量は特に制限されないが、硬化性組成物の全固形分に対して０．１〜１５質量％が好ましく、より好ましくは０．５〜１０質量％であり、特に好ましくは２〜５質量％である。

【0126】

前記硬化性組成物は、必要に応じ、その他の成分を含んでいてもよい。
その他の成分としては、無機酸化物微粒子、シリコーン系あるいはフッ素系の防汚剤、滑り剤、重合禁止剤、シランカップリング剤、界面活性剤、増粘剤、レベリング剤等が挙げられる。
その他の成分の含有量は、硬化性組成物の全固形分に対して０〜３０質量％の範囲であることが好ましく、０〜２０質量％の範囲であることがより好ましく、０〜１０質量％の範囲であることが特に好ましい。

【0127】

本発明における疎水性絶縁膜の膜厚には特に限定はないが、５０ｎｍ〜１０μｍが好ましく、より好ましくは１００ｎｍ〜１μｍである。前記疎水性絶縁膜の膜厚が上記範囲であると、絶縁性と駆動電圧とのバランスの点で好ましい。

【0128】

（疎水性絶縁膜の作製方法）
本発明における疎水性絶縁膜は、第１基板の導電性の表面側（例えば、第１基板が導電膜を有する場合には少なくとも導電膜上）に前記多官能性化合物を含有する硬化性組成物を用いて硬化性層を形成する硬化性層形成工程と、形成された硬化性層中の多官能性化合物を重合させて該硬化性層を硬化させる硬化工程と、を有する方法により好適に作製できる。これにより、架橋構造を有する疎水性絶縁膜が作製される。

【0129】

前記第１基板上への硬化性層の形成は、公知の塗布法又は転写法により行うことができる。
塗布法の場合、第１基板上に硬化性組成物を塗布して（更に、好ましくは乾燥させて）硬化性層を形成する。前記塗布の方法には特に制限はなく、例えば、スピンコート法、スリットコート法、ディップコート法、エアーナイフコート法、カーテンコート法、ローラーコート法、ワイヤーバーコート法、グラビアコート法、エクストルージョンコート法等の公知の方法を用いることができる。
転写法の場合、予め、前記硬化性組成物を用いて形成された硬化性層を有する転写材料を準備しておき、該転写材料の硬化性層を第１基板上に転写することにより、第１基板上に硬化性層を形成する。転写法の詳細については、例えば、特開２００８−２０２００６号公報の段落００９４〜０１２１や、特開２００８−１３９３７８号公報の段落００７６〜００９０を参照することができる。

【0130】

前記硬化性層の硬化（多官能性化合物の重合）は、例えば、活性エネルギー線の照射（以下、「露光」ともいう）及び加熱の少なくとも一方によって行うことができる。
前記露光に用いられる活性エネルギー線としては特に限定はなく、紫外線（ｇ線、ｈ線、ｉ線等）、電子線、Ｘ線が好ましく用いられる。前記露光は、プロキシミティ方式、ミラープロジェクション方式、ステッパー方式等の公知の露光装置を用いて行ってもよい。

前記露光における露光量は適宜設定できるが、例えば、１０ｍＪ／ｃｍ^２〜２０００ｍＪ／ｃｍ^２とすることができ、５０ｍＪ／ｃｍ^２〜１０００ｍＪ／ｃｍ^２が好ましい。
また、前記露光の際、所定のフォトマスクを介して露光し、次いでアルカリ溶液などの現像液を用いて現像することにより、所望とするパターンにパターニングされた疎水性絶縁膜を得ることも可能である。

【0131】

前記加熱は、例えばホットプレートや炉を用いた公知の方法により行うことができる。
加熱温度は適宜設定できるが、例えば、１００℃〜２８０℃とすることができ、１５０℃〜２５０℃が好ましい。加熱時間も適宜設定できるが、例えば、２分〜１２０分とすることができ、５分〜６０分が好ましい。

【0132】

＜第１基板、第２基板＞
本発明における第１基板は、少なくとも一方の表面の少なくとも一部が導電性を有する基板である。
本発明における第２基板は、前記第１基板の導電性の表面に対向するように配置される基板である。

【0133】

本発明における光学素子を画像表示装置や可変焦点レンズに用いる観点からは、前記第１基板及び前記第２基板の少なくとも一方は、光透過性を有していることが好ましく、具体的には、３８０ｎｍ〜７７０ｎｍの波長領域全域に渡り透過率が８０％以上（より好ましくは９０％以上）であることが好ましい。透過率は、例えば、ＪＩＳ Ｋ ７３６１−１に基づいて測定することができる。

【0134】

（第１基板）
前記第１基板は、少なくとも一方の表面の少なくとも一部が導電性を有していれば特に限定はない。この導電性の表面が、光学素子における電極として機能する。
ここで「導電性」としては電圧を印加できる程度の性質であれば特に制限はないが、例えば、表面抵抗５００Ω／□以下（好ましくは７０Ω／□以下、より好ましくは６０Ω／□以下、更に好ましくは５０Ω／□以下）の性質が好適である。
前記第１基板は、単一構成の導電性基板（金属基板等）であってもよいし、支持基板と支持基板上に設けられた導電膜（パターニングされた導電膜であってもパターニングされていない導電膜であってもよい）とを有する構成の基板であってもよい。
中でも、本発明における光学素子を画像表示装置や可変焦点レンズに用いる観点からは、第１基板の構成は、支持基板と支持基板上に設けられた導電膜とを有する構成であることが好ましい。この形態では、第１基板における導電性の表面は、導電膜の表面に相当する。
なお、表面抵抗は、例えば、ＪＩＳ Ｃ ２１３９に基づいて測定することができる。

【0135】

前記支持基板としては、ガラス基板（例えば、無アルカリガラス基板、ソーダガラス基板、パイレックス（登録商標）ガラス基板、石英ガラス基板等）、プラスチック基板（例えば、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）基板、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基板、ポリカーボネート（ＰＣ）基板、ポリイミド（ＰＩ）基板等）、アルミ基板やステンレス基板等の金属基板、シリコン基板等の半導体基板等を用いることができる。中でも、光透過性の観点から、ガラス基板又はプラスチック基板が好ましい。
また、前記支持基板としては、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が設けられたＴＦＴ基板を用いることもできる。この場合には、前記導電膜がＴＦＴに接続された形態（即ち、前記導電膜が、ＴＦＴに接続された画素電極である形態）が好適である。これにより、画素ごとに独立して電圧を印加できるようになり、ＴＦＴを備えた公知の液晶表示装置と同様に、画像表示装置全体のアクティブ駆動が可能となる。
前記ＴＦＴ基板における、ＴＦＴ、各種配線、積蓄容量等の配置については、公知の配置とすることができ、例えば、特開２００９−８６６６８号公報に記載された配置を参照することができる。

【0136】

前記導電膜の比抵抗には特に制限はないが、例えば、１．０×１０^−３Ω・ｃｍ以下とすることができる。

【0137】

前記導電膜としては、金属膜を用いることもできるが、光透過性の観点からは、透明導電膜が好ましい。
前記透明導電膜は、３８０ｎｍ〜７７０ｎｍの波長領域全域に渡り透過率が８０％以上（より好ましくは９０％以上）であることが好ましい。
前記透明導電膜としては、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）とも呼ばれている）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）とも呼ばれている）、酸化スズ、酸化インジウム、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化カドミウム、及び酸化マグネシウムの少なくとも１種を含む膜が挙げられる。
中でも、前記透明導電膜としては、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）を含む膜であることが、光透過性及び導電性の観点から好ましい。
酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）を含む膜における酸化スズの添加量は、５〜１５質量％
の範囲が、抵抗値を小さくするためには好ましく、８〜１２質量％がさらに好ましい。

【0138】

（第２基板）
前記第２基板としては特に限定はなく、例えば、上記支持基板として例示した基板を用いることができる。
また、前記第２基板としては、前記第１基板と同様に、少なくとも一方の表面の少なくとも一部が導電性を有する基板を用いることもでき、この場合の第２基板の好ましい形態は前記第１基板の好ましい形態と同様である。

【0139】

前記第２基板が導電膜を有する形態では、該導電膜が、例えば、親水性液体に電位を付与するための電極として機能する。
本発明の光学素子を画像表示装置の画素として用いる場合の特に好ましい形態として、第２基板の導電膜に複数画素に渡る共通の電位を付与する一方、第１基板の導電膜表面には画素ごとに独立した電位を付与することで、各画素に独立した電圧を印加する形態である。この形態については、公知の液晶表示装置の形態を参照することができる。

【0140】

＜オイル＞
本発明におけるオイルは、非導電性のオイルである。
前記オイルは、単一成分のオイルであってもよいし、二種以上の成分を含むオイル（オイル組成物）であってもよい。
また、「非導電性」については特に限定はないが、例えば比抵抗１０^６Ω・ｃｍ以上（好ましくは１０^７Ω・ｃｍ以上）の性質を指す。

【0141】

また、前記オイルは、比誘電率が小さいことが好ましい。
具体的には、前記オイルの比誘電率は１０．０以下の範囲が好ましく、２．０〜１０．０の範囲であることがより好ましい。この範囲内であると、比誘電率が１０．０を超える場合と比較して、応答速度が速くより低い電圧で駆動（動作）させ得る点で好ましい。
ここで、比誘電率は、オイルをセルギャップ１０μｍのＩＴＯ透明電極付きガラスセルに注入し、得られたセルの電気容量を、エヌエフ株式会社製の型式２３５３ＬＣＲメーター（測定周波数：１ｋＨｚ）を用いて２０℃、４０％ＲＨにて測定して得られる値である。

【0142】

また、前記オイルの粘度としては、２０℃での動的粘度で１０ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましい。中でも、該粘度は、０．０１ｍＰａ・ｓ以上が好ましく、更には０．０１ｍＰａ・ｓ以上８ｍＰａ・ｓ以下がより好ましい。前記オイルの粘度が１０ｍＰａ・ｓ以下であることで、粘度が１０ｍＰａ・ｓを超える場合と比較して、応答速度が速くより低い電圧で駆動させ得る点で好ましい。
なお、前記動的粘度は、粘度計（５００型、東機産業（株）製）を用いて２０℃に調整して測定される値である。

【0143】

前記オイルは、実質的に、後述の親水性液体と混ざり合わないことが好ましい。
具体的には、オイルの親水性液体に対する溶解度（２５℃）は、０．１質量％以下が好ましく、０．０１質量％以下がより好ましく、０．００１質量％以下が特に好ましい。

【0144】

前記オイルは、溶媒として、非極性溶媒の少なくとも一種を含有することが好ましい。ここで、非極性溶媒とは、比誘電率の値が小さい溶媒（いわゆる無極性溶媒）をいう。
前記非極性溶媒としては、例えば、ｎ−ヘキサン、ｎ−デカン、ドデカン、テトラデカン、ヘキサデカン等の脂肪族炭化水素系溶媒（好ましくは、炭素数６〜３０の脂肪族炭化水素系溶媒）；前記脂肪族炭化水素系溶媒がフッ素で置換された溶媒（例えばフルオロカーボンオイル等）；シリコーン系溶媒（例えばシリコーンオイル等）；等が挙げられる。中でも、脂肪族炭化水素系溶媒が好ましい。
前記非極性溶媒の含有量は、オイルに含まれる溶媒の全量に対して、７０質量％以上が好ましく、９０質量％以上がより好ましい。非極性溶媒の含有量が７０質量％以上であることで、より優れた光シャッター特性を発現させることができる。また、オイルが色材を含有する場合には、オイルへの色材の溶解性がより良好に保たれる。

【0145】

（色材）
例えば、本発明の光学素子を画像表示装置の画素として用いる場合には、前記オイルは色材の少なくとも１種を含有することが好ましい。
前記色材としては特に制限はなく、前記非極性溶媒に対して溶解性、分散性を有する色素の中から、本発明の効果を損なわない範囲で任意に選択することができる。
前記色材としては、前記非極性溶媒に対し溶解性を示す染料又は顔料が好ましく、染料がより好ましい。

【0146】

前記色材としては特に限定はないが、例えば、画像表示装置用カラーフィルタ（例えば、液晶表示装置用カラーフィルタや固体撮像素子用カラーフィルタ等）の分野で公知の色素のうち、非極性溶媒に溶解するものを適宜選択して用いることができる。
前記色素としては、例えば、メチン系色素（例えば、ピラゾロンメチン系色素、ピリドンメチン系色素、イソオキサゾロンメチン系色素、イソオキサゾリンメチン系色素、等）、アゾメチン系色素（例えば、ピラゾロン系アゾメチン色素、ピリドン系アゾメチン色素、イソオキサゾロン系アゾメチン色素、ピロロトリアゾール系アゾメチン色素、ピラゾロントリアゾール系アゾメチン色素、ナフトール系アゾメチン色素、等）、アゾ系色素（例えば、モノアゾ系色素、ビスアゾ系色素、ベンゾチアゾリルモノアゾ系色素、ピラゾールアゾ系色素、アニリノアゾ系色素、ピラゾロトリアゾールアゾ系色素、ピリドンアゾ系色素）、ジピロメテン系色素、アントラキノン系色素、トリフェニルメタン系色素、アンスラピリドン系色素、ベンジリデン系色素、オキソノール系色素、シアニン系色素、フェノチアジン系色素、キサンテン系色素、フタロシアニン系色素、ベンゾピラン系色素、インジゴ系色素、等の各種の色素を挙げることができる。
前記色素として、より具体的には、Ｏｉｌ Ｂｌｕｅ Ｎ（アルキルアミン置換アントラキノン）、Ｓｏｌｖｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ、Ｓｕｄａｎ Ｒｅｄ、Ｓｕｄａｎ Ｂｌａｃｋなどが挙げられる。
また、前記色材としては、国際公開第２０１１／１１１７１０号パンフレット、国際公開第２００８／１４２０８６号パンフレット、特開２００９−１３８１８９号公報に記載の色材も好ましく用いることができる。

【0147】

前記色素は公知の方法に準じて合成することができる。
例えば、前記アゾメチン系色素の合成は、ジャーナル・オブ・アメリカン・ケミカル・ソサイエティ（Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．），１９５７年、７９巻、５８３頁、特開平９−１００４１７号公報、特開２０１１−１１６８９８号公報、特開２０１１−１２２３１号公報、特開２０１０−２６０９４１号公報、特開２００７−２６２１６５号公報などに記載の方法に準じて行なうことができる。
また、ピラゾロンメチン系色素の合成は、例えば、特開２００８−２４８１２３号公報、特開平２−３４５０号公報、特開昭４９―１１４４２０号公報、特許第２７０７３７１号、特開平５−４５７８９号、特開２００９−２６３５１７号、特開平３−７２３４０号などに記載の方法に準じて行なうことができる。
また、イソオキサゾロンメチン系色素の合成は、例えば、特許第２７０７３７１号、特開平５−４５７８９号、特開２００９−２６３５１７号、および特開平３−７２３４０号、など記載の方法に準じて行なうことができる。
また、モノアゾ系色素、ビスアゾ系色素、及びアントラキノン色素の合成は、例えば、細田豊著「新染料化学」（昭和４８年１２月２１日技報堂発行）、A.V.Ivashchenko著、Dichroic Dyes for Liquid Crystal Displays、CRC Press、1994年、Bulletin of the Chemical Society of Japan, 第７６巻、第６０７−６１２頁、２００３年、Bulletin of the Chemical Society of Japan, 第７２巻、第１２７−１３２頁、１９９９年、など記載の方法に準じて行なうことができる。
また、ジピロメテン系色素の合成は、例えば、特開２００８−２９２９７０号公報に記載の方法に準じて行なうことができる。
また、アゾ系色素は、特許第４４０８３８０号、特許第４６４２４０３号、特許第４３５７３８３号、特許第４３５９５４１号、特開２００６−９１１９０号、特開２００７−３１６１６号、特開２００７−３９４７８号、特許第４５９７８０６号、特開２００２−３７１０７９号、及び特許第４６６６８７３号の各公報などに示す公知の方法で製造することができる。

【0148】

前記色材は、１種単独で用いてもよいし２種以上を併用してもよい。
オイルが色材を含有する場合、色材の含有量は特に制限されるものではなく、その目的に応じて任意の濃度で調製することができる。
前記色材の含有量は、オイル全質量に対して、例えば０．２質量％以上とすることができ、色材は、必要とされるεＣ値（εはオイルの吸光係数）に応じて溶媒（例えば非極性溶媒）により希釈して用いられる。
色相や色濃度の観点から、前記色材の含有量は、オイル全質量に対して、２０質量％以上が好ましく、３０質量％以上がより好ましく、４０質量％以上が更に好ましく、５０質量％以上が特に好ましい。

【0149】

前記オイルは、必要に応じ、紫外線吸収剤、酸化防止剤等の各種添加剤を含んでいてもよい。添加剤の含有量に特に制限はないが、通常、オイルの全質量に対して２０質量％以下程度で用いられる。

【0150】

＜親水性液体＞
本発明における親水性液体は、導電性の親水性液体である。
ここで「導電性」については特に限定はないが、例えば比抵抗１０^５Ω・ｃｍ以下（好ましくは１０^４Ω・ｃｍ以下）の性質を指す。

【0151】

前記親水性液体は、例えば、電解質及び水性溶媒を含んで構成される。
前記電解質としては、例えば、塩化ナトリウム、塩化カリウム、テトラブチルアンモニウムクロリド等の塩が挙げられる。
親水性液体中における電解質の濃度は、０．１〜１０ｍｏｌ／Ｌが好ましく、０．１〜５ｍｏｌ／Ｌがより好ましい。

【0152】

また、前記親水性液体は、水性溶媒として、水以外の水性溶媒を含んでいてもよい。水以外の水性溶媒としては、エタノール等のアルコール系溶媒が挙げられる。

【0153】

＜その他の部材＞
本発明の光学素子は、第１基板上に、セルの領域を確定する隔壁を有することが好ましい。この隔壁は、既述のとおり、第２基板に接していてもよいし、第２基板に接していなくてもよい。
前記隔壁は樹脂を含むことが好ましく、例えば、液晶表示装置等の画像表示装置に用いられる公知の隔壁と同様の構成とすることができる。
前記隔壁は、例えば、感光性レジストや感光性フィルムを用いた公知のフォトリソグラフィー法によって形成することができる。

【0154】

本発明の光学素子は、更に必要に応じ、親水性液体と第１基板の導電性の表面との間に電圧を印加するための電圧印加手段（例えば電源）、セルギャップ（第１基板に設けられた疎水性絶縁膜表面と第２基板との距離）を確保するためのスペーサー等のその他の部材を有していてもよい。本発明の光学素子に用いられることがあるその他の部材としては、例えば、液晶表示装置等の画像表示装置に用いられる公知の部材を用いることができる。

【0155】

なお、本発明におけるセルのセルギャップ（第１基板に設けられた疎水性絶縁膜表面と第２基板との距離）には特に制限はないが、例えば、３μｍ〜１００μｍの範囲で適宜設定することができる。
また、本発明におけるセルのセル面積は、１００μｍ^２〜１００ｃｍ^２の範囲が好ましく、より好ましくは５００μｍ^２〜１０ｃｍ^２の範囲であり、特に好ましくは１０００μｍ^２〜１ｃｍ^２の範囲である。
また、本発明におけるセル内は、オイルと親水性液体とで満たされていることが好ましい。オイルと親水性液体との体積比率（オイル：親水性液体）は、好ましくは１：１０００〜１：０．１、より好ましくは１：１００〜１：１、特に好ましくは１：５０〜１：２である。

【0156】

≪画像表示装置≫
本発明の画像表示装置は、既述の本発明の光学素子を有する画素を備え、前記オイルが色材を含有する。
本発明の画像表示装置は、既述の本発明の光学素子を有する画素を備えているので、電圧オン及び電圧オフを繰り返したときの疎水性絶縁膜の劣化が抑制され、繰り返し駆動時の耐久性に優れる。

【0157】

本発明の画像表示装置の好ましい形態については前述のとおりである。
より具体的には、本発明の画像表示装置は、公知の液晶表示装置の構成における液晶を、オイル及び親水性液体に置き換えた構成とすることができる。これにより、従来の液晶表示装置と同様に駆動させることができる。
即ち、本発明の画像表示装置は、本発明の光学素子を有する画素に加え、必要に応じ、バックライト、セルギャップ調整用のスペーサー、封止用のシール材等、公知の液晶表示装置と同様の部材を備えて構成することができる。

【0158】

このとき、オイル及び親水性液体は、例えば、第１基板上の隔壁によって区画された領域に、インクジェット法により付与して設けることができる。
本発明の画像表示装置の製造方法としては、例えば、前記第１基板を準備する第１基板準備工程と、前記第１基板の導電性表面側に前記疎水性絶縁膜を形成する工程と、前記第１基板の前記疎水性絶縁膜形成面上を区画する隔壁を形成する隔壁形成工程と、前記隔壁により区画された領域に、（例えばインクジェット法により）前記オイル及び前記親水性液体をこの順に付与する付与工程と、前記付与工程後の前記第１基板のオイル及び親水性液体が付与された側に前記第２基板を重ねてセルを形成するセル形成工程と、（更に必要に応じ、第１基板と第２基板とを前記セルの周囲で接着することにより、前記セルを封止する封止工程と、）を有する方法が挙げられる。
第１基板と第２基板との接着は、液晶表示装置の作製に通常用いられるシール材を用いて行うことができる。
また、隔壁形成工程の後であってセル形成工程の前に、セルギャップ調整用のスペーサーを形成するスペーサー形成工程が設けられていてもよい。

【実施例】

【0159】

以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はその主旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」及び「％」は質量基準である。

【0160】

〔実施例１〜２０〕
＜硬化性組成物Ａ１〜Ａ２０の調製＞
下記表１及び表２に示す種類及び量の重合性単量体及び重合開始剤をメチルエチルケトンに溶解させて固形分３０質量％溶液を調製した後、さらに重合禁止剤として４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−１−オキシルフリーラジカル（東京化成社製）を重合性単量体に対して２００ｐｐｍ（０．０２質量％）となるように加えた。得られた溶液を０．１μｍのテトラフロロエチレン製フィルターでろ過し、硬化性組成物Ａ１〜Ａ２０をそれぞれ調製した。

【0161】

【表1】

【0162】

【表2】

【0163】

（表１及び表２の説明）
・表１及び表２に示す各成分の数値は質量比である。
・表１及び表２に示す重合性単量体及び開始剤の詳細は以下のとおりである。

【0164】

−重合性単量体−
Ｍ−１〜Ｍ−４、Ｍ−９、Ｍ−１０、Ｍ−２４、Ｍ−２５、Ｍ−２７、Ｍ−３１、Ｍ−５４、Ｍ−６３、Ｍ−６４、Ｍ−７４： 前記例示化合物Ｍ−１〜Ｍ−４、Ｍ−９、Ｍ−１０、Ｍ−２４、Ｍ−２５、Ｍ−２７、Ｍ−３１、Ｍ−５４、Ｍ−６３、Ｍ−６４、Ｍ−７４（いずれも多官能性化合物）
Ｍ−１４：ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（ＫＡＹＡＲＡＤ ＤＰＨＡ、日本化薬（株）製）（多官能性化合物）
Ｍ−１５：４官能ウレタンアクリレート（Ｕ−４ＨＡ、日本化薬（株）製）（多官能性化合物）
Ｍ−１６：ペンタエリスリトールテトラアクリレート（ＡＴＭＭＴ、新中村化学（株）製）（多官能性化合物）
Ｍ−１７：２，２，２−トリフルオロエチルアクリレート（Ｖ−３Ｆ、大阪有機化学工業（株）製）（単官能性化合物）
Ｍ−１８：２−（パーフルオロブチル）エチルアクリレート（Ｒ−１４２０、ダイキン工業（株）製）（単官能性化合物）
Ｍ−１９：２，２，３，３，４，４，５，５−オクタフルオロ−１，６−ヘキサンジアクリレート（ＳｙｎＱｕｅｓｔ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ， Ｉｎｃ．製）（多官能性化合物）
Ｍ−２０：トリシクロデカンジメタノールジアクリレート（Ａ−ＤＣＰ、新中村化学（株）製）（多官能性化合物）
Ｍ−２１：ステアリルアクリレート（東京化成工業（株）製）（単官能性化合物）
Ｍ−２２：エトキシ化イソシアヌル酸トリアクリレート（Ａ−９３００、新中村化学（株）製）（多官能性化合物）
Ｍ−２３：エチレングリコールジアクリレート（Ａｌｄｒｉｃｈ社製）（多官能性化合物）

【0165】

−開始剤（光重合開始剤）−
Ｐ−１：２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−１−プロパン−１−オン（ＢＡＳＦ社製。Ｄａｒｏｃｕｒ１１７３）
Ｐ−２：（２−ジメチルアミノ−２−（４メチルベンジル）−１−（４−モルフォリン−４−イルフェニル）ブタン−１−オン（ＢＡＳＦ社製、Ｉｒｇａｃｕｒｅ３７９ＥＧ）

【0166】

＜オイルの調製＞
下記組成中の成分を混合し、オイルを得た。
得られたオイルは黒色であり、その動的粘度（２０℃）を粘度計で測定したところ、７．９ｍＰａ・ｓであった。
以下、オイルを「黒インク」とも称することがある。

【0167】

−オイル（黒インク）の組成−
下記色素Ｙ１ … ２６０ｍｇ
下記色素Ｍ１ … ２００ｍｇ
下記色素Ｍ２ … １６０ｍｇ
下記色素Ｃ１ … ３００ｍｇ
下記色素Ｃ２ … １００ｍｇ
ｎ−デカン … ４０８０ｍｇ

【0168】

【化28】

【0169】

【化29】

【0170】

＜テストセルの作製＞
以下のようにして、図４に示す構造の光学素子（テストセル３００）を作製した。
図４は、本実施例に用いたテストセルの概略断面図である。
まず、第１基板２１１として、膜厚１００ｎｍの酸化インジウムスズ膜（ＩＴＯ膜；透明電極）２１１ｂが形成されたガラス基板（１ｃｍ角）２１１ａを準備した。
このガラス基板２１１ａのＩＴＯ膜２１１ｂ上に、上記で得られた硬化性組成物Ａ１〜Ａ２０のいずれか１つを塗布して塗布層を形成し、引き続き、ＶＣＤ（真空乾燥装置、東京応化工業社製）で３０秒間、溶媒の一部を乾燥して塗布層の流動性を無くした後、１２０℃で３分間プリベーク処理して硬化性組成物層を得た。得られた硬化性組成物層に対し、窒素雰囲気下、超高圧水銀灯を用いて露光量３００ｍＪ／ｃｍ^２で露光することで、硬化性組成物層に含まれる多官能性化合物を重合させて硬化性組成物層を硬化させた。更に、露光後の硬化性組成物層に対し、２４０℃で５０分間加熱処理を施した。
以上により、ＩＴＯ膜２１１ｂ上に、多官能性化合物に由来する架橋構造を有する疎水性絶縁膜２２０（架橋膜；膜厚１００ｎｍ）を形成した。
形成された疎水性絶縁膜２２０上に、厚み２０μｍのフォトレジストフィルム（日立化成社製、商品名フォトキャスト）を重ねた後、格子状パターンを有するフォトマスク（格子の大きさ２００μｍ角、格子の線幅２０μｍ）を介して上記フォトレジストフィルムを露光し、アルカリ現像処理を行うことで隔壁（高さ２０μｍ、幅２０μｍ）２２３を作製した。
隔壁形成後のガラス基板の縁に、シール材２３２として、厚み４０μｍ、幅１ｍｍのシリコンゴム（扶桑ゴム社製、商品名シリウス）を置いた。
次に、隔壁に２２３よって区画された領域に、オイル２１６として、上記で得られたオイル（黒インク）を、厚み４μｍとなるようにインクジェット法により注入し、その上に、親水性液体２１４としての電解液（ＮａＣｌの濃度が１ｍｏｌ／ＬのＮａＣｌ水溶液）を厚み３６μｍとなるよう注入した。
その上に、ＩＴＯ膜２１２ｂが設けられたガラス基板２１２ａ（第２基板２１２）を、ＩＴＯ膜２１２ｂが親水性液体２１４（電解液）側となるように置き、疎水性絶縁膜２２０が設けられた第１基板２１１と第２基板２１２とを、シリコンゴム（シール材２３２）によって固定した。
以上のようにして、図４に示すテストセル３００を作製した。

【0171】

＜駆動時耐久性の評価＞
得られたテストセル３００では、電圧を印加しない状態（電圧オフ状態）では、黒インク（オイル２１６）が疎水性絶縁膜２２０上に広がっており、テストセルは黒色の状態であった（図４）。
このテストセル３００の上下の透明電極（ＩＴＯ膜２１２ｂ及びＩＴＯ膜２１１ｂ）をそれぞれ信号発生器に接続して、直流電圧１５Ｖを印加したところ（電圧オン状態）、黒インク（オイル２１６）が縮んでテストセルは透明な状態となることが確認された（不図示）。
次に、直流電圧の印加を止めると（電圧オフ状態とすると）、再び黒インク（オイル２１６）が疎水性絶縁膜２２０上に広がり、テストセルは黒色の状態となった。

【0172】

以上の電圧オン及び電圧オフのサイクル（直流電圧の印加時間３０秒、インターバル（電圧無印加の時間）３０秒）を５００回繰返し行った。
そして、このサイクルを５００回繰返し行った後に、電圧オン状態として黒インク（オイル２１６）を縮ませ、この状態を目視で観察し、下記評価基準に従って評価した。
評価結果を下記表３に示す。

【0173】

−耐久性の評価基準−
Ａ ： 上記サイクルを５００回繰返し行った後の黒インクの縮み具合が、サイクル１回目における黒インクの縮み具合と同等であった。
Ｂ ： 上記サイクルを５００回繰返し行った後の黒インクの縮み具合が、サイクル１回目における黒インクの縮み具合よりもやや小さかった。
Ｃ ： 上記サイクルを５００回繰返し行った後は黒インクがほとんど縮まず、上記サイクルを５００回繰返したことにより、電圧印加に対する応答性が大幅に劣化した

【0174】

〔比較例１〕
実施例１のテストセルの作製において、硬化性組成物Ａ１を用いて作製された疎水性絶縁膜を、デュポン社製のテフロン（登録商標）ＡＦ−１６００を用いて作製された疎水性絶縁膜に変更したこと以外は実施例１と同様にしてテストセルを作製し、実施例１と同様の評価を行った。ここで、ＡＦ−１６００は、架橋構造を有しないアモルファスフルオロポリマーである。
評価結果を下記表３に示す。

【0175】

〔比較例２〕
実施例１のテストセルの作製において、硬化性組成物Ａ１を用いて作製された疎水性絶縁膜２２０を、旭硝子（株）製のサイトップ「ＣＴＬ−８０９Ｍ」を用いて作製された疎水性絶縁膜に変更したこと以外は実施例１と同様にしてテストセルを作製し、実施例１と同様の評価を行った。ここで、サイトップは、架橋構造を有しないアモルファスフルオロポリマーである。評価結果を下記表３に示す。

【0176】

【表3】

【0177】

表３に示すように、多官能性化合物に由来する架橋構造を有する疎水性絶縁膜を用いた実施例１〜２０のテストセルは、架橋構造を有しない疎水性絶縁膜を用いた比較例１及び２のテストセルと比較して、繰り返し駆動に対する耐久性に優れていた。

【符号の説明】

【0178】

１１、１１１、２１１ … 第１基板
１２、１１２、２１２ … 第２基板
１４、１１４、２１４ … 親水性液体
１６、１１６、２１６ … オイル
１７Ａ、１７Ｂ、１１７Ａ、１１７Ｂ … 親水性液体とオイルとの界面
２０、１２０、２２０ … 疎水性絶縁膜
２２ａ、２２ｂ、１２２ａ、１２２ｂ … 側面
３０、１３０ … セル
１００、２００ … 光学素子
２２３ … 隔壁
２３２ … シール材
３００ … テストセル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】