特表 2024-530410 スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体が化学的に結合した変性ポリマー、その製造方法、変性ポリマーを絶縁層として組み込んだ液体レンズ、並びに直流電流下でも使用可能な高い品質係数を有する絶縁層を備えた液体レンズ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-08-21

(54)【発明の名称】スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体が化学的に結合した変性ポリマー、その製造方法、変性ポリマーを絶縁層として組み込んだ液体レンズ、並びに直流電流下でも使用可能な高い品質係数を有する絶縁層を備えた液体レンズ

(51)【国際特許分類】

   G02B 3/14 20060101AFI20240814BHJP

   C08G 81/00 20060101ALI20240814BHJP

   C08G 77/42 20060101ALI20240814BHJP

   C08G 61/02 20060101ALI20240814BHJP

   G02F 1/1516 20190101ALI20240814BHJP

【ＦＩ】

G02B3/14

C08G81/00

C08G77/42

C08G61/02

G02F1/1516

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024502484

(86)(22)【出願日】2022-07-12

(85)【翻訳文提出日】2024-03-05

(86)【国際出願番号】 US2022036757

(87)【国際公開番号】W WO2023003721

(87)【国際公開日】2023-01-26

(31)【優先権主張番号】63/224,197

(32)【優先日】2021-07-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】397068274

【氏名又は名称】コーニング インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100073184

【弁理士】

【氏名又は名称】柳田 征史

(74)【代理人】

【識別番号】100175042

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 秀明

(74)【代理人】

【識別番号】100224775

【弁理士】

【氏名又は名称】南 毅

(72)【発明者】

【氏名】ビュルジェ，バンジャマン ジャン－バティスト フランソワ

【テーマコード（参考）】

2K101

4J031

4J032

4J246

【Ｆターム（参考）】

2K101AA11

2K101AA33

2K101CA01

2K101CA06

2K101CB03

2K101CC13

2K101CD12

2K101EK13

4J031AA48

4J031AA59

4J031AB04

4J031AC13

4J031AD01

4J031AE15

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4J032CG02

4J246AA03

4J246AB02

4J246BA02X

4J246BB021

4J246BB02X

4J246CA34E

4J246CA34U

4J246CA34X

4J246CA39M

4J246CA39X

4J246EA11

4J246HA12

(57)【要約】

液体レンズは、（ｉ）封じ込め領域内に配置された第１の液体及び第２の液体であって、該第１の液体と第２の液体との間に界面を形成する、第１の液体及び第２の液体；（ｉｉ）電極；並びに、（ｉｉｉ）電極を第１の液体及び第２の液体から分離する絶縁層であって、該絶縁層が、ポリマー材料と、該ポリマー材料に化学的に結合したスリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体とを含み、該スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体が、第１の液体及び第２の液体のうちの１つ以上に接触する表面を提供する、絶縁層を含む。絶縁層のポリマー材料はポリ（パラキシリレン）でありうる。スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体は、シリコーン又はポリオレフィンの単位を含むことができ、各単位は、ポリマー材料の繰り返し単位に個別に結合する。液体レンズは、少なくとも２００の品質係数を有する絶縁層を有する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体レンズにおいて、
封じ込め領域内に配置された第１の液体及び第２の液体であって、前記第１の液体と前記第２の液体との間に界面を形成する、第１の液体及び第２の液体、
電極、及び
前記電極を前記第１の液体及び前記第２の液体から分離する絶縁層であって、該絶縁層が、ポリマー材料と、該ポリマー材料に化学的に結合したスリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体とを含み、該スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体が、前記第１の液体及び前記第２の液体のうちの１つ以上に接触する表面を提供する、絶縁層
を備えている、液体レンズ。

【請求項2】

前記絶縁層の前記ポリマー材料がポリ（パラキシリレン）を含み、かつ
任意選択的に、前記絶縁層の前記ポリマー材料が次式のうちの１つ以上の繰り返し単位を含み：

【化1】

ｎが整数である、
請求項１に記載の液体レンズ。

【請求項3】

前記スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体が、前記ポリマー材料の繰り返し単位に結合した、シリコーン鎖、ポリオレフィン鎖、及び／又は長鎖アルキル鎖を含む、
請求項１に記載の液体レンズ。

【請求項4】

前記絶縁層が、次式のうちの１つ以上によって表される繰り返し単位を含み：

【化2-1】

【化2-2】

【化2-3】

【化2-4】

【化2-5】

ｖ、ｗ、ｘ、ｙ、及びｚが１より大きい整数であり、かつ
Ｒ、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４が、（ｉ）水素、（ｉｉ）アルキル鎖、（ｉｉｉ）フッ素化アルキル部分のうちのいずれか１つを含む、
請求項１に記載の液体レンズ。

【請求項5】

前記液体レンズが、（ｉ）直流電流下、又は（ｉｉ）０．１Ｈｚ以下の周波数を有する交流電流下で作動し、
前記絶縁層が、１ｋＨｚの周波数を有する交流電流下で測定して、少なくとも２００の品質係数を含み、かつ
任意選択的に、前記ポリマーコーティングに化学的に結合した前記スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体が２５ｎｍ以下の厚さを含む、
請求項１から４のいずれか一項に記載の液体レンズ。

【請求項6】

液体レンズにおいて、
封じ込め領域内に配置された第１の液体及び第２の液体であって、前記第１の液体と前記第２の液体との間に界面を形成する、第１の液体及び第２の液体、
電極、及び
前記電極を前記第１の液体及び前記第２の液体から分離する絶縁層であって、前記絶縁層又は前記液体レンズが、１ｋＨｚの周波数を有する交流電流下で測定して、少なくとも２００の品質係数を示す、絶縁層
を含み、
前記液体レンズが、（ｉ）直流電流、又は（ｉｉ）０．１Ｈｚ以下の周波数を有する交流電流のいずれかの下で作動する、
液体レンズ。

【請求項7】

変性ポリマーであって、
ポリマー材料と、該ポリマー材料に化学的に結合したスリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体とを含み、
任意選択的に、絶縁層の前記ポリマー材料がポリ（パラキシリレン）を含む、
変性ポリマー。

【請求項8】

前記スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体が２５ｍＮ／ｍ以下の表面エネルギーを含み、前記表面エネルギーの極性部分が１ｍＮ／ｍ以下であり、
任意選択的に、前記スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体が表面を提供し、エチレングリコール中、０．１ｗ／ｗ酢酸カリウムの存在下での前記表面上のドデカンが、前記表面に対して２０°以下の接触角を形成する、
請求項７に記載の変性ポリマー。

【請求項9】

前記変性ポリマーが、次式のうちの１つ以上によって表される繰り返し単位を含み：

【化3-1】

【化3-2】

【化3-3】

【化3-4】

【化3-5】

【化3-6】

ｖ、ｗ、ｘ、ｙ、ｚが１より大きい整数であり、かつ
Ｒ、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４が、（ｉ）水素、（ｉｉ）アルキル鎖、（ｉｉｉ）フッ素化アルキル部分のうちのいずれか１つを含む、
請求項７又は８に記載の変性ポリマー。

【請求項10】

ポリ（パラキシリレン）を変性させる方法であって、
ポリ（パラキシリレン）の表面を、シリコーン、ハロゲン化ポリオレフィン、又はハロゲン化長鎖アルキル鎖を含む溶液と接触させるステップ、及び
任意選択的に、前記溶液に接触させたポリ（パラキシリレン）を、室温を超える温度を含む環境に供するステップ
を含み、ここで、
前記溶液に含まれる前記シリコーン、前記ハロゲン化ポリフィン、又は前記ハロゲン化長鎖アルキルの鎖が、前記ポリ（パラキシリレン）の繰り返し単位に化学的に結合し、
任意選択的に、
前記溶液が前記シリコーンを含む場合、前記シリコーンが、
ポリジメチルシロキサン・ホモポリマー又はコポリマー、
ジメチルシロキサンとメチルフルオロアルキルシロキサンとのコポリマー（任意選択的に、前記メチルフルオロアルキルシロキサンはトリデカフルオロオクチルメチルシロキサンである）、
ビニル末端ポリジメチルシロキサン・ホモポリマー又はコポリマー、
クロロメチル末端ポリジメチルシロキサン・ホモポリマー又はコポリマー、
トリメチルシロキシ末端ポリジメチルシロキサン・ホモポリマー又はコポリマー、又は
メチルヒドロシロキサン／ジメチルシロキサン・コポリマー、
のうちの１つ以上を含み、
前記溶液が前記ハロゲン化ポリオレフィンを含む場合、該ハロゲン化ポリオレフィンが塩素化ポリエチレンである、
ポリ（パラキシリレン）を変性させる方法。

【発明の詳細な説明】

【関連出願の相互参照】

【0001】

本出願は、その内容が依拠され、その全体がここに参照することによって本願に援用される、２０２１年７月２１日出願の米国仮特許出願第６３／２２４，１９７号の優先権の利益を主張する。

【技術分野】

【0002】

本開示は液体レンズに関し、より詳細には、変性ポリマーを絶縁層として組み込んだ液体レンズに関する。

【背景技術】

【0003】

可変焦点レンズは、固定焦点レンズと比較して作業範囲を拡大する。固定焦点レンズでは、焦点距離を変えることはできない。しかしながら、可変焦点レンズでは、レンズの焦点距離を変えることができる。

【0004】

液体レンズは可変焦点レンズの一種である。液体レンズは概して、その中に配置された極性又は導電性の液体と無極性又は絶縁性の液体とを含むキャビティを備えている。液体は互いに非混和性であり、液体間の界面がレンズを形成するように異なる屈折率を有している。共通電極は、極性又は導電性の液体と電気的に連絡する。駆動電極は液体の近くにあるが、絶縁層によって液体から分離されている。絶縁層は誘電特性を有する。極性又は導電性の液体は、ある接触角で絶縁層に接触する。駆動電極と共通電極との間に電圧を印加すると、絶縁層が容量性電荷を蓄積し、これが極性又は導電性の液体と絶縁層との間の相互作用を変化させ、それによって接触角が変化するため、接触角を変化させることができる。したがって、電圧を変化させることによって接触角を変化させることができ、それによって界面の形状を変化させる。界面の形状を変化させると、レンズの焦点距離が変化する。

【0005】

選択されたポリマー材料が絶縁層として用いられており、有益な誘電特性が実証されている。しかしながら、これらのポリマー材料の中には十分な疎水性が欠けているものもある。極性又は導電性の液体と絶縁層との間の凝集相互作用が強すぎると、電圧を変化させても接触角を変化させることができない。さらに、極性液体の存在下でのポリマー材料上の非極性液体の接触角が高すぎると（例えば、２０°を超える）、絶縁層としてポリマー材料を組み込んだ液体レンズのヒステリシスが高くなりすぎて信頼できなくなる。例えば、エチレングリコール中、０．１％ｗ／ｗ酢酸カリウムの極性液体溶液の存在下での非極性液体としてのドデカンは、パリレンＣ（ポリマー材料）上に６０°の接触角を形成する。この接触角は、非常に高いエレクトロウェッティングのヒステリシスをもたらす。

【0006】

適切な疎水性と接触角の不足を補うために、絶縁層に別個の疎水性コーティングを追加することができる。別個の疎水性コーティングは通常、別のポリマー材料の薄層である。この戦略は、絶縁層を形成するポリマー材料をその誘電性能に基づいて選択することができ、疎水性コーティングを形成するポリマー材料をその疎水性特性に基づいて選択することができることから、特に有利である。疎水性コーティングは、湿式又は気相堆積プロセス（例えば、スピンコーティング、ディップコーティング、ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、及びｉＣＶＤ）を通じて施すことができる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、絶縁層上に疎水性コーティングを追加する戦略は、（ｉ）疎水性コーティングの接着力が乏しいこと、（ｉｉ）疎水性コーティングの被覆率と厚さが不均一であること、（ｉｉｉ）疎水性コーティングによる絶縁層の厚さの増加に起因して、液体レンズの動作に必要な電圧が増加すること、（ｉｖ）製造時間とコストが増加すること、及び（ｖ）設計の複雑さによる故障モードの増加に起因して、故障モードが増加することを含む、さまざまな問題を引き起こす。例えば、フッ素化ポリマー（例えば、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）ＡＦ、Ｃｙｔｏｐ（登録商標）、及びＦｌｕｏｒｏＰｅｌ）の疎水性コーティングを備えたパリレンＣの絶縁層を組み込んだ液体レンズは、高温での保管後に信頼性が乏しくなることがわかっている。これらの問題は、液体レンズの場合にそうでありうるように、エレクトロウェッティングに用いられる表面が平坦でない場合に増幅され、深刻になる。

【0008】

加えて、状況によっては、液体レンズの性能を維持しつつ、液体レンズが消費する電力を低減することが望ましい。液体レンズには、通常、交流電流が供給される。電力消費を低減するために、低周波の交流電流（例えば、１ｋＨｚ未満）又は直流電流（交流電流の代わりに）を利用して、液体レンズに電力を供給することができる。しかしながら、典型的に用いられる絶縁層は、低周波の交流電流又は直流電流が供給されると、液体レンズが最適な性能を得られなくなるという問題がある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本開示は、スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体（「ＳＯＣＡＬ」）を絶縁層のポリマー材料上にグラフトすることによって、第１の問題に対処する。したがって、ＳＯＣＡＬは絶縁層の作用面であり、絶縁層を高度に疎水性にする。しかしながら、ＳＯＣＡＬはグラフト化されているため、疎水性コーティングに固有の接着力（化学的結合ではなく機械的結合）が潜在的に不足する可能性については心配ない。さらには、ＳＯＣＡＬのグラフト化によって絶縁層の厚さはそれほど増加せず、（ｉ）被覆率と厚さの均一性の欠如、及び（ｉｉ）疎水性コーティングに伴う電圧要件の増加が回避される。最後に、絶縁層のポリマー材料上へのＳＯＣＡＬのグラフト化は、前述の疎水性コーティングほど複雑ではなく、労力と時間の負担がかからない。

【0010】

本開示は、比較的低い誘電損失係数（すなわち、高い品質係数）を有する絶縁層を利用する液体レンズに関する第２の問題に対処する。このような絶縁層を利用すると、性能上の問題を引き起こすことなく液体レンズに直流電流を電力供給することができる。性能を維持しつつ直流電流を利用することができることから、液体レンズは低電力消費が要求される用途、又は有益である用途に利用することができる。絶縁層は、ポリマー材料である場合、やはり、その上にスリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体をグラフトすることによって、変性させることができる。

【0011】

本開示の第１の態様によれば、液体レンズは、（ｉ）封じ込め領域内に配置された第１の液体及び第２の液体であって、該第１の液体と第２の液体との間に界面を形成する、第１の液体及び第２の液体；（ｉｉ）電極；並びに、（ｉｉｉ）電極を第１の液体及び第２の液体から分離する絶縁層であって、該絶縁層が、ポリマー材料と、該ポリマー材料に化学的に結合したスリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体とを含み、該スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体が第１の液体及び第２の液体のうちの１つ以上に接触する表面を提供する、絶縁層を含む。

【0012】

本開示の第２の態様によれば、絶縁層のポリマー材料がポリ（パラキシリレン）を含む、第１の態様に記載の液体レンズが提供される。

【0013】

本開示の第３の態様によれば、絶縁層のポリマー材料が次式の繰り返し単位を含み：

【0014】

【化1】

【0015】

ｎが整数である、第１の態様に記載の液体レンズが提供される。

【0016】

本開示の第４の態様によれば、絶縁層のポリマー材料が次式の繰り返し単位を含み：

【0017】

【化2】

【0018】

ｎが整数である、第１の態様に記載の液体レンズが提供される。

【0019】

本開示の第５の態様によれば、絶縁層のポリマー材料が次式の繰り返し単位を含み：

【0020】

【化3】

【0021】

ｎが整数である、第１の態様に記載の液体レンズが提供される。

【0022】

本開示の第６の態様によれば、スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体が、ポリマー材料の繰り返し単位に結合したシリコーン鎖を含む、第１から第５の態様のいずれかに記載の液体レンズが提供される。

【0023】

本開示の第７の態様によれば、スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体が、ポリマー材料の繰り返し単位に結合したポリオレフィン又は長鎖アルキル鎖を含む、第１から第５の態様のいずれかに記載の液体レンズが提供される。

【0024】

本開示の第８の態様によれば、絶縁層が、次式のうちの１つ以上によって表される繰り返し単位を含み：

【0025】

【化4-1】

【0026】

【化4-2】

【0027】

【化4-3】

【0028】

【化4-4】

【0029】

ｖ、ｗ、ｘ、ｙ、ｚが、１より大きい整数であり；かつ、Ｒ、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４が、（ｉ）水素、（ｉｉ）アルキル鎖、（ｉｉｉ）フッ素化アルキル部分のうちのいずれか１つを含む、第１の態様に記載の液体レンズが提供される。

【0030】

本開示の第９の態様によれば、（ｉ）絶縁層のポリマー材料がポリ（パラキシリレン）を含み；かつ、（ｉｉ）絶縁層が、ポリマー材料をシリコーン、ハロゲン化ポリオレフィン、又はハロゲン化長鎖アルキル鎖を含む溶液と接触させた結果、表面の絶縁層の化学組成を変化させる生成物である、第１の態様に記載の液体レンズが提供される。

【0031】

本開示の第１０の態様によれば、ポリマーコーティングに化学的に結合したスリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体が２５ｎｍ以下の厚さを含む、第１から第９の態様のいずれかに記載の液体レンズが提供される。

【0032】

本開示の第１１の態様によれば、（ｉ）第１の液体が絶縁性又は無極性の液体であり；（ｉｉ）第２の液体が導電性又は極性の液体であり；かつ、（ｉｉｉ）第２の液体の存在下での第１の液体が、絶縁層の表面に２０°以下の接触角を形成する、第１から第１０の態様のいずれかに記載の液体レンズが提供される。

【0033】

本開示の第１２の態様によれば、（ａ）液体レンズが、（ｉ）直流電流下、又は（ｉｉ）０．１Ｈｚ以下の周波数を有する交流電流下で作動し；かつ、（ｂ）絶縁層又は液体レンズが、少なくとも２００の、１ｋＨｚの周波数を有する交流電流下で測定した品質係数を示す、第１から第１１の態様のいずれかに記載の液体レンズが提供される。

【0034】

本開示の第１３の態様によれば、液体レンズは、（ｉ）封じ込め領域内に配置された第１の液体及び第２の液体であって、第１の液体と第２の液体との間に界面を形成する、第１の液体及び第２の液体；（ｉｉ）電極；並びに、（ｉｉｉ）電極を第１の液体及び第２の液体から分離する絶縁層であって、該絶縁層又は液体レンズが、１ｋＨｚの周波数を有する交流電流下で測定した品質係数が少なくとも２００を示す、絶縁層を含み、ここで、液体レンズは、（ｉ）直流電流下、又は（ｉｉ）０．１Ｈｚ以下の周波数を有する交流電流下で作動する。

【0035】

本開示の第１４の態様によれば、絶縁層がポリマー材料をさらに含み、該絶縁層のポリマー材料が、ポリ（パラキシリレン）を含む、第１３の態様の液体レンズが提供される。

【0036】

本開示の第１５の態様によれば、ポリ（パラキシリレン）が、次式のうちの１つ以上の繰り返し単位を有し：

【0037】

【化5】

【0038】

ｎが整数である、第１４の態様の液体レンズが提供される。

【0039】

本開示の第１６の態様によれば、絶縁層が、ポリマー材料に化学的に結合したスリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体をさらに含み、該スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体が、第１の液体及び第２の液体のうちの１つ以上に接触する表面を提供する、第１４の態様の液体レンズが提供される。

【0040】

本開示の第１７の態様によれば、絶縁層が、ポリマー材料に化学的に結合したスリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体をさらに含み、該スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体が、第１の液体及び第２の液体のうちの１つ以上に接触する表面を提供する、第１５の態様液体レンズが提供される。

【0041】

本開示の第１８の態様によれば、スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体が、ポリマー材料の繰り返し単位に結合した、シリコーン鎖、ポリオレフィン鎖、又は長鎖アルキル鎖を含む、第１６又は第１７の態様に記載の液体レンズが提供される。

【0042】

本開示の第１９の態様によれば、ポリマーコーティングに化学的に結合したスリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体が２５ｎｍ以下の厚さを含む、第１６から第１８の態様のいずれかに記載の液体レンズが提供される。

【0043】

本開示の第２０の態様によれば、（ｉ）第１の液体が絶縁性又は無極性の液体であり；かつ、（ｉｉ）第１の液体が、絶縁層の表面に２０°以下の接触角を形成する、第１３から第１９の態様のいずれかに記載の液体レンズが提供される。

【0044】

本開示の第２１の態様によれば、絶縁層が、ポリマー材料を、シリコーン、ハロゲン化ポリオレフィン、又はハロゲン化長鎖アルキル鎖を含む溶液と接触させた結果、表面の絶縁層の化学組成を変化させる生成物である、第１４から第１７の態様のいずれかに記載の液体レンズが提供される。

【0045】

本開示の第２２の態様によれば、変性ポリマーは、ポリマー材料と、該ポリマー材料に化学的に結合したスリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体とを含む。

【0046】

本開示の第２３の態様によれば、絶縁層のポリマー材料がポリ（パラキシリレン）を含む、第２２の態様の変性ポリマーが提供される。

【0047】

本開示の第２４の態様によれば、ポリマーコーティングに化学的に結合したスリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体が２５ｎｍ以下の厚さを含む、第２２又は第２３の態様に記載の変性ポリマーが提供される。

【0048】

本開示の第２５の態様によれば、スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体が２５ｍＮ／ｍ以下の表面エネルギーを含み、表面エネルギーの極性部分が１ｍＮ／ｍ以下である、第２２から第２４の態様のいずれかに記載の変性ポリマーが提供される。

【0049】

本開示の第２６の態様によれば、（ｉ）スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体が表面を提供し；かつ、（ｉｉ）エチレングリコール中、０．１ｗ／ｗ酢酸カリウムの存在下での表面上のドデカンが、該表面に対して２０°以下の接触角を形成する、第２２から第２５の態様のいずれかに記載の変性ポリマーが提供される。

【0050】

本開示の第２７の態様によれば、変性ポリマーが、次式のうちの１つ以上によって表される繰り返し単位を含み：

【0051】

【化6-1】

【0052】

【化6-2】

【0053】

【化6-3】

【0054】

【化6-4】

【0055】

ｖ、ｗ、ｘ、ｙ、ｚは１より大きい整数であり；かつ
Ｒ、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、（ｉ）水素、（ｉｉ）アルキル鎖、（ｉｉｉ）フッ素化アルキル部分のうちのいずれか１つを含む、第２２の態様の変性ポリマーが提供される。

【0056】

本開示の第２８の態様によれば、ポリ（パラキシリレン）を変性させる方法は、ポリ（パラキシリレン）の表面を、シリコーン、ハロゲン化ポリオレフィン、又はハロゲン化長鎖アルキル鎖を含む溶液と接触させるステップを含み、溶液に含まれるシリコーン、ハロゲン化ポリフィン、又はハロゲン化長鎖アルキルの鎖が、ポリ（パラキシリレン）の繰り返し単位に化学的に結合する。

【0057】

本開示の第２９の態様によれば、溶液がシリコーンを含み、該シリコーンがポリジメチルシロキサン・ホモポリマー又はコポリマーである、第２８の態様の方法が提供される。

【0058】

本開示の第３０の態様によれば、溶液がシリコーンを含み、該シリコーンがジメチルシロキサンとメチルフルオロアルキルシロキサンとのコポリマーである、第２８の態様の方法が提供される。

【0059】

本開示の第３１の態様によれば、メチルフルオロアルキルシロキサンがトリデカフルオロオクチルメチルシロキサンである、第３０の態様の方法が提供される。

【0060】

本開示の第３２の態様によれば、溶液がシリコーンを含み、該シリコーンがビニル末端ポリジメチルシロキサン・ホモポリマー又はコポリマーである、第２８の態様の方法が提供される。

【0061】

本開示の第３３の態様によれば、溶液がシリコーンを含み、該シリコーンがクロロメチル末端ポリジメチルシロキサン・ホモポリマー又はコポリマーである、第２８の態様の方法が提供される。

【0062】

本開示の第３４の態様によれば、溶液がシリコーンを含み、該シリコーンがトリメチルシロキシ末端ポリジメチルシロキサン・ホモポリマー又はコポリマーである、第２８の態様の方法が提供される。

【0063】

本開示の第３５の態様によれば、溶液がシリコーンを含み、該シリコーンがメチルヒドロシロキサン／ジメチルシロキサン・コポリマーである、第２８の態様の方法が提供される。

【0064】

本開示の第３６の態様によれば、溶液がハロゲン化ポリオレフィンを含み、該ハロゲン化ポリオレフィンが塩素化ポリエチレンである、第２８の態様の方法が提供される。

【0065】

本開示の第３７の態様によれば、ポリ（パラキシリレン）が次式のうちの１つ以上の繰り返し単位を含み：

【0066】

【化7】

【0067】

ｎが整数である、第２８の態様の方法が提供される。

【0068】

本開示の第３８の態様によれば、溶液がＫａｒｓｔｅｄｔ触媒をさらに含む、第２８から第３７の態様のいずれかに記載の方法が提供される。

【0069】

本開示の第３９の態様によれば、溶液がパラジウム錯体触媒をさらに含む、第２８から第３７の態様のいずれかに記載の方法が提供される。

【0070】

本開示の第４０の態様によれば、溶液が塩化アルミニウムをさらに含む、第２８から第３７の態様のいずれかに記載の方法が提供される。

【0071】

本開示の第４１の態様によれば、溶液が過酸化物をさらに含む、第２８から第３７の態様のいずれかに記載の方法が提供される。

【0072】

本開示の第４２の態様によれば、溶液に接触させたポリ（パラキシリレン）を、室温を超える温度を含む環境に供するステップをさらに含む、第２８から第４１の態様のいずれかに記載の方法が提供される。

【0073】

本開示の第４３の態様によれば、（ｉ）ポリ（パラキシリレン）を溶液と接触させる前に、極性液体の存在下でポリ（パラキシリレン）の表面に接触する非極性液体が、５０°以上の第１の接触角を形成し；かつ、（ｉｉ）ポリ（パラキシリレン）を溶液と接触させた後に、極性溶液の存在下で表面に接触する非極性液体が、３０度以下の第２の接触角を形成する、第２８から第４２の態様のいずれかに記載の方法が提供される。

【0074】

本開示の第４４の態様によれば、ポリ（パラキシリレン）が、封じ込め領域内の電極上に配置され；かつ、該方法が、（ｉ）封じ込め領域内に第１の液体及び第２の液体を堆積するステップ、及び（ｉｉ）封じ込め領域を閉じて、封じ込め領域内に第１の液体及び第２の液体を捕捉し、第１の液体と第２の液体との間に界面が形成されるステップをさらに含む、第２８から第４３の態様のいずれかに記載の方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0075】

【図1】電極を第１の液体及び第２の液体から分離する絶縁層、並びに該絶縁層上に配置された第１の液体と第２の液体との間の界面を示す、本開示の液体レンズの断面の斜視図

【図1A】本開示の液体レンズの断面の斜視図

【図1B】本開示の液体レンズの断面の斜視図

【図2】（ｉ）ポリ（パラキシリレン）の表面を、該ポリ（パラキシリレン）と反応してシリコーン又はハロゲン化ポリオレフィンの単位をポリ（パラキシリレン）の繰り返し単位に結合する、シリコーン又はハロゲン化ポリオレフィンを含む溶液と接触させ、その結果、表面がポリ（パラキシリレン）に化学的に結合したスリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体となるステップ、並びに（ｉｉ）スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体を有する変性ポリ（パラキシリレン）を絶縁層として使用する図１の液体レンズを形成するステップを示す、ポリマー材料を変性させる方法の概略図

【図3】ポリ（パラキシリレン）と、それに化学的に結合したスリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体とを絶縁層として利用する、図１の液体レンズに印加される電圧の関数として屈折力と波面誤差をプロットした実施例１に関するグラフ。屈折力と波面誤差の両方における最小限のヒステリシスを示している。

【図4】直流電力の印加前後の、ポリ（パラキシリレン）層上に配置された液体についての接触角を時間の関数としてプロットした実施例５に関するグラフ。経時的な接触角の最小変化を示している。

【図5】ポリ（パラキシリレン）を絶縁層として使用する、図１の液体レンズに適用された、直流電力を使用した電圧の関数として屈折力をプロットした実施例６に関するグラフ。最小限のヒステリシスで変化する電圧の関数としての屈折力の応答変化を示している。

【図6】化学的に結合したスリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体を含むように変性されていないポリ（パラキシリレン）上の液体の接触角（負電圧直流電流及び正電圧直流電流の両方）を時間の関数としてプロットした比較例１に関するグラフ。時間の経過とともに大きく変化する接触角を示している。

【発明を実施するための形態】

【0076】

－ 液体レンズ１０ －
ここで図１を参照すると、実施形態では、液体レンズ１０は、ベース１２とキャップ１４とを含む。ベース１２及びキャップ１４は、該ベース１２とキャップ１４との間に電気絶縁を提供するための液密封じ込め領域１６の維持を容易にするために、互いに対して取り付けることができる。液密封じ込め領域１６の維持を容易にするために、ガスケット１８がベース１２とキャップ１４との間に配置されうる。

【0077】

液体レンズ１０は、第１の電極２０、光軸２２、及び第２の電極２４を含む。実施形態では、液体レンズ１０は、光軸２２に関して回転対称である。第１の電極２０及び／又は第２の電極２４は導体を含みうる。実施形態では、第１の電極２０及び／又は第２の電極２４は、銅、銀、金、白金、アルミニウム、クロム、チタン、ニッケル、鋼、青銅、及び／又は真鍮のうちの１つ以上など、金属を含む。実施形態では、第１の電極２０及び／又は第２の電極２４は、導電性ポリマー、例えば、ポリ（３，４，－エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）、ポリフェニルスルフィド（ＰＳＳ）、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ、ポリ－ｐ－フェニレン（ＰｐＰ）、ポリチオフェン（ＰＴｈ）、ポリアニリン類（ＰＡＮＩ）、ポリピロール（ＰＰｙ）、ポリフタロシアニン（ＰＰｈｃ）、又はポリイソチアナフタレン（ＰＩＴＮ）のうちの１つ以上を含む。実施形態では、第１の電極２０及び／又は第２の電極２４は、液体レンズ１０の所望の動作波長範囲にわたって透明な材料を含む。実施形態では、第２の電極２４は、ＰＥＤＯＴ、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ、酸化アルミニウム、酸化カドミウム、酸化ガリウム、酸化スズ（例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ））、及び酸化亜鉛のうちの１つ以上を含む。実施形態では、第１の電極２０及び／又は第２の電極２４に、１つ以上の遷移金属及び／又は第ＩＩＩＡ族金属（例えば、アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム）がドープされる。実施形態では、第１の電極２０及び／又は第２の電極２４は、本質的に導電性のポリマー（例えば、ポリマーの大部分が導電性である）を含む。実施形態では、第１の電極２０及び／又は第２の電極２４は、ナノ粒子及び／又は炭素繊維を含むポリマー複合体を含む。

【0078】

実施形態では、第１の電極２０は、貫通開口２８を介して第１のウィンドウ２６を取り囲む。実施形態では、第１のウィンドウ２６は、第１の基板３０をさらに含む。実施形態では、第１の基板３０は、貫通開口２８に対して取り付けられる。実施形態では、第１の基板３０は、第１の電極２０の貫通開口２８内に全体的に取り付けられ、第１の電極２０が第１の基板３０を全体的に取り囲む。

【0079】

実施形態では、第２の電極２４は、該第２の電極２４の貫通開口３４を介して第２のウィンドウ３２を少なくとも部分的に囲む。実施形態では、第２の電極２４の貫通開口３４は、光軸２２に垂直な方向に断面直径を有しており、台座３５を画成するように段状になっている。実施形態では、第２のウィンドウ３２は、第２の基板３６をさらに含む。実施形態では、第２の基板３６は、対応する貫通開口３４に対して取り付けられる。実施形態では、第２の電極２４の部分３８は、第２の基板３６の一方又は両方の主面の外周部分の上に延在する。

【0080】

実施形態では、第２の基板３６は、取付具４０によって貫通開口３４の台座３５に取り付けられる。さらには、実施形態では、ベース１２は、第２の電極２４、第２のウィンドウ３２、及び取付具４０を含む。このような実施形態では、ガスケット１８は、ベース１２の第２の電極２４とキャップ１４との間に流体シールを提供し、液密封じ込め領域１６の維持を容易にする。

【0081】

実施形態では、キャップ１４は、第１の電極２０及び第１のウィンドウ２６を含むか、又はこれらを支持する。実施形態では、キャップ１４は、第１の電極２０の貫通開口２８の直径よりも小さい有効貫通開口４２を画成し、ここで、リップ４４が第１の電極２０の外面の上及び第１のウィンドウ２６の外周部分の上に延在し、第１の電極２０、及び第１の基板３０と第１の電極２０との間の界面を外力及び環境条件から保護する。さらには、リップ４４は、第１の電極２０の外周面上に延在し、第１の電極２０を外力及び環境条件から保護するのにさらに役立ち、また第１の電極２０をキャップ１４の受け入れ領域内に設置するのに役立つ。実施形態では、キャップ１４は、光軸２２を中心として回転対称な形状を有する。実施形態では、示されるように、キャップ１４は、屈曲部分を有しうる実質的に「Ｓ」字形の部分４６を有し、一方の屈曲部分は液密封じ込め領域１６に面する開口部を有しており、別の屈曲部分は液密封じ込め領域１６とは反対側に面する開口部を有している。実質的に「Ｓ」字形の部分４６は、液密液体レンズ１０の封じ込め領域１６内の流体（明確にするために図示せず）によって圧力が加えられるとき、及び／又は液体レンズ１０のキャップ１４に外部から圧力が加えられるときに、光軸２２に沿った第１の基板３０ａのある程度の移動を可能にしうる。

【0082】

光軸２２は、第１のウィンドウ２６及び第２のウィンドウ３２の両方と交差する。実施形態では、示されるように、光軸２２は、第１の基板３０と第２の基板３６の両方の体積中心を通過する。実施形態では、第２のウィンドウ３２は、光軸２２に沿って第１のウィンドウ２６と位置合わせされる。

【0083】

実施形態では、第１のウィンドウ２６及び第２のウィンドウ３２を通って液密封じ込め領域１６内に入る、又は液密封じ込め領域１６から出る所望の波長範囲の入射電磁放射線４６の透過率は、約８５％以上である。実施形態では、第１の基板３０及び第２の基板３６は各々、入射電磁放射線４６の動作波長範囲にわたって、約８５％以上、約８８％以上、約９０％以上、約９２％以上、約９４％以上、約９６％以上、約９８％以上、又は約９９％以上の平均透過率を有する。本明細書で用いられる場合、透過率とは、動作波長範囲にわたって材料又はデバイスを透過した電磁放射線４６の入射強度の算術平均（例えば、平均）パーセンテージを指す。実施形態では、動作波長範囲は可視光波長を超えうる。実施形態では、動作波長範囲は、約４００ナノメートル（ｎｍ）から７００ｎｍ、約４００ｎｍから約５５０ｎｍ、約５５０ｎｍから約７００ｎｍ、約６００ｎｍから約７００ｎｍまでの波長範囲、又はそれらの間の任意の範囲若しくは部分範囲にわたりうる。幾つかの実施形態では、動作波長範囲は、約７００ｎｍから約１，０００マイクロメートル（μｍ）までの波長範囲にわたるなど、赤外線波長にわたりうる。実施形態では、動作波長範囲は、約１０ｎｍから約４００ｎｍまでの波長範囲にわたるなど、紫外線波長の範囲にわたりうる。

【0084】

第１の基板３０及び／又は第２の基板３６は、ポリマー、結晶材料（例えば、石英、サファイア、単結晶又は多結晶アルミナ、スピネル（ＭｇＡｌ_２Ｏ_４））、ガラスベースの材料、又はそれらの組合せを含みうる。適切なポリマーの例としては、コポリマー及びそれらのブレンドを含む以下のものが挙げられるが、これらに限定されない：ポリスチレン（ＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）を含めた熱可塑性プラスチック、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を含めたポリエステル、ポリエチレン（ＰＥ）を含めたポリオレフィン、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を含めたアクリルポリマー、エポキシ、及びポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）を含めたシリコーン。本明細書で用いられる場合、「ガラスをベースとした」には、ガラスとガラスセラミックの両方が含まれ、ガラスセラミックは、１つ以上の結晶相と、非晶質の残留ガラス相とを有する。ガラスをベースとした材料は、非晶質の材料（例えば、ガラス）、及び任意選択的に１つ以上の結晶性材料（例えば、セラミック）を含みうる。例示的なガラスをベースとした材料には、それらがリチアを含んでいるか、いないかにかかわらず、ソーダ石灰ガラス、アルカリアルミノケイ酸塩ガラス、アルカリ含有ホウケイ酸ガラス、アルカリアルミノホスホケイ酸塩ガラス、及びアルカリアルミノボロケイ酸塩ガラスが含まれうる。

【0085】

液体レンズ１０は、液密封じ込め領域１６内に配置された第１の液体４８及び第２の液体５０をさらに含む。第１の液体４８と第２の液体５０との間に界面５２が形成される。例えば、実施形態では、第１の液体４８と第２の液体５０とは非混和性である。実施形態では、図示されていないが、界面５２は、第１の液体４８を第２の液体５０から分離する透明な膜でありうる。界面５２はレンズを形成する。実施形態では、第１の液体４８及び第２の液体５０は実質的に同じ密度を有しており、これは、液体レンズ１０の物理的配向の変化の結果として（例えば、重力の結果として）、界面５２の形状の変化を回避するのに役立ちうる。実施形態では、第１の液体４８は、第２の液体５０の屈折率より大きい屈折率を有する実施形態では、第１の液体４８は、第２の液体５０の屈折率より小さい屈折率を有する。光軸２２は、界面５２を通過する。

【0086】

実施形態では、第１の液体４８は非導電性の液体である。実施形態では、第１の液体４８は非極性液体である。第１の液体４８の例としては、無機液体（例えば、シリコーン油）、アルキル鎖分子（例えば、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ドデカン）、芳香族化合物（例えば、ベンゼン、トルエン、ジフェニルジメチルシラン、２－（エチルチオ）ベンゾチアゾール、１－クロロナフタレン、チアナフテン、４－ブロモジフェニルエーテル、１－フェニルナフタレン、２，５，－ジブロモトルエン、フェニルスルフィド）、フッ素化炭化水素、フッ素化シリコーン、ゲルマニウム有機金属化合物（例えば、テトラメチルゲルマン、テトラエチルゲルマン、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）、又はそれらの組合せが挙げられる。

【0087】

実施形態では、第２の液体５０は導電性液体である。実施形態では、第２の液体５０は極性液体である。第２の液体５０の例としては、アルコール（例えば、メタノール、プロパンジオール）、グリコール（例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール）、イオン性液体（例えば、炭酸リチウム、１－エチル－３－メチルイミダゾリウム系、１－アルキルピリジニウム系、１－ブチル－３－メチルイミダゾリウム・テトラフルオロボラート系、Ｎ－メチル－Ｎ－アルキルピロリジニウム系の液体）、無機イオン性溶液（例えば、リン酸ナトリウム、臭化ナトリウム、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化リチウム、炭酸アンモニウム、四フッ化ホウ酸アンモニウム、硝酸カリウム）、有機イオン性溶液（例えば、酢酸カリウム、酢酸、コハク酸、イミノ二酢酸（ＩＤＡ）、ニトリロ三酢酸（ＮＴＡ）、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、ジエチレントリアミンペンタ酢酸（ＤＴＰＡ）、エチレングリコール四酢酸（ＥＧＴＡ）、１，２－ビス（ｏ－アミノフェノキシ）エタン－Ｎ，Ｎ，－Ｎ’Ｎ’－四酢酸（ＢＡＰＴＡ）、２，２’２”－（１，４，７，－トリアゾナン－１，４，７，－トリイル）三酢酸（ＮＯＴＡ）、１，４，７，１０－テトラアザシクロドデカン－１，４，７，１０－四酢酸（ＤＯＴＡ））、及びそれらの組合せ（例えば、エチレングリコール中、０．１ｗ／ｗの酢酸カリウム）が挙げられる。

【0088】

液体レンズ１０は絶縁層５４をさらに含む。絶縁層５４は、封じ込め領域１６の観点から、第２のウィンドウ３２、貫通開口３４、及び第２の電極２４を覆う。絶縁層５４は、第２の電極２４が覆わない第２の基板３６の部分を覆う。絶縁層５４は厚さ５６を有する。実施形態では、絶縁層５４の厚さは、光軸２２からの距離の関数として変化する。第１の電極２０は、第２の液体５０と電気的に連絡する。絶縁層５４は、第１の液体４８及び第２の液体５０を第２の電極２４から絶縁する。実施形態では、絶縁層５４は、感知されることが望ましい電磁放射線４６が、本明細書に記載されるように、第２のウィンドウ３２を通過することができるように十分に透明である。本開示の目的のための絶縁層５４の追加の態様については、以下でさらに論じる。

【0089】

実施形態では、封じ込め領域１６は、第１の部分５８（又は、ベース部分）及び第２の部分６０（又は、ヘッドスペース）を含む。実施形態では、第１の液体４８の少なくとも一部は封じ込め領域１６の第１の部分５８に配置され、一方、第２の液体５０の少なくとも一部は、封じ込め領域１６の第２の部分６０内に配置される。実施形態では、第１の液体４８の実質的にすべてが、封じ込め領域１６の第１の部分５８内に配置される。実施形態では、界面５２の周囲６２（例えば、絶縁層５４と接触する界面５２のエッジ）が、封じ込め領域１６の第１の部分５８内に配置される。

【0090】

実施形態では、封じ込め領域１６（例えば、封じ込め領域１６の第１の部分５８）は、図１に示されるように先細になっており、封じ込め領域１６の断面積は、光軸２２に沿って第１のウィンドウ２６から第２のウィンドウ３２に向かう方向に減少する。例えば、封じ込め領域１６の第１の部分５８は、狭い端部６４と広い端部６６とを含む。「狭い」及び「広い」という用語は相対的な用語であり、狭い端部６４が広い端部６６よりも狭い、又はより小さい幅若しくは直径を有することを意味する。このような先細の封じ込め領域１６は、光軸２２に沿った第１の液体４８と第２の液体５０との間の界面５２の整列を維持するのに役立ちうる。他の実施形態では、封じ込め領域１６は、該封じ込め領域１６の断面積が光軸２２に沿って第１のウィンドウ２６から第２のウィンドウ３２に向かう方向に増加するように先細になっているか、又は封じ込め領域１６の断面積が光軸２２に沿って実質的に一定のままになるように、先細になっていない。

【0091】

実施形態では、電磁放射線４６（例えば、可視光線、紫外線、及び赤外線のうちの１つ以上）は、第１のウィンドウ２６を通って液体レンズ１０に入り、第１の液体４８と第２の液体５０との間の界面５２で屈折し、第２のウィンドウ３２を通って液体レンズ１０から出る。実施形態では、説明したように、第１の基板３０及び第２の基板３６は、電磁放射線４６の所望の波長の通過を可能にするのに十分に透明である。第２のウィンドウ３８から出る電磁放射線４６は、センサ（図示せず）によって感知することができる。

【0092】

幾つかの実施形態では、第１の基板３０の外面６８及び第２の基板３６の外面７０のいずれか又は両方が、実質的に平面である。したがって、液体レンズ１０はレンズとして機能することができるが（例えば、界面５２を通過する電磁放射線４６を屈折させることによって）、液体レンズ１０の外面６８、７０は、固定レンズの外面のように湾曲しているのとは対照的に、平坦であってもよい。他の実施形態では、外面６８、７０のいずれか又は両方が湾曲している（例えば、凹面又は凸面）。

【0093】

実施形態では、液体レンズ１０は、第１の電極２０及び第２の電極２４に接続された電源を含む。実施形態では、図示されていないが、第１の電極２０は第１のリードによってアースに接続され、一方、第２の電極２４は第２のリードによって電源に接続される。実施形態では、図示されていないが、第１の電極２０は第１のリードによって電源に接続され、一方、第２の電極２４は第２のリードによってアースに接続される。本明細書で用いられる場合、接地とは、アース、又は大きい電荷槽、例えば大きい導電性の本体などへの接続を指す。本明細書で用いられる場合、電源とは、電位差を生み出すことができるあらゆる装置である。

【0094】

電源から第１の電極２０及び第２の電極２４との間に電位差を印加すると、第１の液体４８と第２の液体５０との間の界面５２によって形成されるレンズの形状を変化させることができる。理論に縛られることは望まないが、第１の液体４８と第２の液体５０との間の界面５２によって形成されるレンズは、エレクトロウェッティング現象を使用して、第１の電極２０と第２の電極２４との間に印加される電位差を調整することによって調整することができる。実施形態では、印加電圧を調整することにより、レンズの焦点距離を変化させる。例えば、このような焦点距離の変化により、液体レンズ１０がオートフォーカス機能を実行できるようになる。本明細書で用いられる場合、レンズの屈折力は、レンズの焦点距離の逆数であるディオプタを使用して測定される。幾つかの実施形態では、屈折力は、約０．２５ディオプタ（Ｄ）以上、約１Ｄ以上、約２Ｄ以上、約５Ｄ以上、約４０Ｄ以下、約３０Ｄ以下、約２０Ｄ以下、又は約１０Ｄ以下で調整することができる。幾つかの実施形態では、レンズの屈折力は、約－２０Ｄから約２０Ｄ、約－１５Ｄから約１５Ｄ、約－１０Ｄから約１０Ｄ、約－５Ｄから約５Ｄ、約－２Ｄから約２Ｄ、約０Ｄから約２０Ｄ、約０Ｄから約１０Ｄ、約０Ｄから約５Ｄ、約０Ｄから約２Ｄの範囲、又はそれらの間の任意の範囲若しくは部分範囲で調整可能でありうる。

【0095】

加えて又は代替的に、電源から第１の電極２０と第２の電極２４との間に電位差を印加すると、液体レンズ１０の光軸２２に対して界面５２が傾斜する。このような傾斜により、液体レンズ１０が光学的画像安定化（「ＯＩＳ」）機能の実施が可能となりうる。界面５２の調整（例えば、傾斜、形状の変更）は、画像センサ、固定レンズ若しくはレンズスタック、ハウジング、又はカメラモジュール若しくは液体レンズ１０を組み込むことができる他のモジュールの他の構成要素に対して、液体レンズ１０を物理的に移動させることなく達成することができる。実施形態では、交流電力が駆動電極３４に印加されて、第１の液体４８と第２の液体５０との間の界面５２を操作する。

【0096】

－ 絶縁層５４ －
実施形態では、絶縁層５４は、ポリマー材料５４ａと、該ポリマー材料に化学的に結合したスリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体５４ｂとを含む。スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体５４ｂは、第１の液体４８及び第２の液体５０のうちの１つ以上と接触する絶縁層５４の表面１０６を提供する。実施形態では、図示されるように、スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体５４ｂは、第１の液体４８と第２の液体５０の両方と接触する絶縁層５４の表面１０６を提供する。スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体５４ｂを用いたポリマー材料５４ａは、その表面１０６におけるポリマー材料５４ａの変性である。したがって、本開示は、そのように変性させたポリマー材料５４ａを、例えば、「変性ポリマー」と呼ぶ。

【0097】

実施形態では、絶縁層５４のポリマー材料５４ａは、ポリ（パラキシリレン）を含む。ポリ（パラキシリレン）は、商業的にはパリレンと呼ばれることが多い。実施形態では、絶縁層５４のポリマー材料５４ａは、商業的にパリレンＮと呼ばれることもあり、次式で表される繰り返し単位を有する：

【0098】

【化8】

【0099】

ここで、ｎは整数である。実施形態では、絶縁層５４のポリマー材料５４ａは、商業的にパリレンＣと呼ばれることもあり、次式で表される繰り返し単位を有する：

【0100】

【化9】

【0101】

ここで、ｎは整数である。実施形態では、絶縁層５４のポリマー材料５４ａは、商業的にパリレンＨＴ（登録商標）又はパリレンＡＦ－４と呼ばれることもあり、次式で表される繰り返し単位を有する：

【0102】

【化10】

【0103】

ここで、ｎは整数である。実施形態では、絶縁層５４のポリマー材料５４ａは、商業的にパリレンＶＴ４と呼ばれることもあり、次式で表される繰り返し単位を有する：

【0104】

【化11】

【0105】

ここで、ｘは整数である。実施形態では、絶縁層５４のポリマー材料５４ａは、商業的にパリレンＤと呼ばれることもあり、次式で表される繰り返し単位を有する：

【0106】

【化12】

【0107】

ここで、ｘは整数である。

【0108】

実施形態では、スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体５４ｂは、ポリマー材料５４ａの繰り返し単位に結合したポリマー又は長鎖アルキル鎖を含む。例えば、実施形態では、ポリマーはシリコーンであり、したがって、スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体５４ｂは、ポリマー材料５４ａの繰り返し単位に結合したシリコーン鎖を含む。別の例として、実施形態では、所望のポリマーは、ポリオレフィン又は長鎖アルキル鎖であり、したがって、スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体５４ｂは、ポリマー材料５４ａの繰り返し単位に結合したポリオレフィン又は長鎖アルキル鎖を含む。「長鎖アルキル鎖」は、５つ以上の炭素原子長を有する任意のアルキル鎖を含む。

【0109】

さまざまなな反応を利用して、スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体５４ｂをポリマー材料５４ａに化学的に結合させることができる。例えば、ＡｌＣｌ_３の存在下、長鎖アルキル鎖のハロゲン化物でパリレンＮ（ポリマー材料５４ａとして）をフリーデル・クラフツアルキル化すると（スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体５４ｂを形成することが望ましい）、次の反応が生じる：

【0110】

【化13】

【0111】

ここで、ｎは整数であり、ｍは２以上の整数である。反応の生成物は、ポリマー材料５４ａ（ここではパリレンＮ）に化学的に結合した長鎖アルキル鎖のスリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体５４ｂである。実施形態では、反応の生成物は絶縁層５４を表す。上記はほんの一例であり、任意の所望のポリオレフィン又はアルキル鎖を同様の方法でパリレンＮの繰り返し単位にグラフトさせることができる。

【0112】

別の例として、紫外線又はラジカル開始剤（過酸化物、例えば過酸化ベンゾイルなど）は、パリレンＣ（ポリマー材料５４ａ）などの塩素化ポリ（パラキシリレン）の繰り返し単位内の塩素と炭素との間の結合を破壊することができ、これにより、塩素化ポリ（パラキシリレン）の繰り返し単位内の塩素があった部分をシリコーン鎖に置換することが可能となる。この反応の例を以下に示す：

【0113】

【化14】

【0114】

「ｎ」は１より大きい整数であり、Ｒ’はシリコーンの残りの部分を表す。反応の生成物は、ポリマー材料５４ａ（ここでは、パリレンＣ）に化学的に結合したシリコーンの鎖のスリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体５４ｂである。実施形態では、反応の生成物は絶縁層５４を表す。

【0115】

別の例として、ＡｌＣｌ_３の存在下、パリレンＮなどのポリマー材料５４ａをシリコーンポリマーのハロゲン化物でフリーデル・クラフツアルキル化すると、次の反応が生じる：

【0116】

【化15】

【0117】

ここで、ｎは１より大きい整数であり、Ｒ’はシリコーン鎖の残りの部分である。反応の生成物は、ポリマー材料５４ａ（ここでは、パリレンＣ）に化学的に結合したシリコーンの鎖のスリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体５４ｂである。実施形態では、反応の生成物は絶縁層５４を表す。

【0118】

別の例として、パラジウム又は白金触媒の存在下でパリレンＣ（ポリマー材料５４ａとして）などの塩素化ポリ（パラキシリレン）とビニル基を有するシリコーンとの溝呂木・ヘック反応により、以下の反応が生じ、シリコーン鎖がパリレンＣの塩素を置き換える。

【0119】

【化16】

【0120】

ここで、ｎは１より大きい整数であり、Ｒ’はシリコーン鎖の残りの部分である。反応の生成物は、ポリマー材料５４ａ（ここでは、パリレンＣ）に化学的に結合したシリコーンの鎖のスリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体５４ｂである。実施形態では、反応の生成物は絶縁層５４を表す。

【0121】

別の例として、パリレンＣ（ポリマー材料５４ａとして）などの塩素化ポリ（パラキシリレン）中の塩素を有機金属で置換すると、シリコーンの鎖上にグラフトすることができる。反応の簡略化した図は以下のとおりである：

【0122】

【化17】

【0123】

ここで、Ｍは金属であり、ｎは１より大きい任意の整数であり、Ｒ’はシリコーン鎖の残りの部分である。反応の生成物は、ポリマー材料５４ａ（ここでは、パリレンＣ）に化学的に結合したシリコーンの鎖のスリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体５４ｂである。実施形態では、反応の生成物は絶縁層５４を表す。

【0124】

別の例として、パリレンＣ（ポリマー材料５４ａとして）などの塩素化ポリ（パラキシリレン）を、ルイス酸又はブレンステッド酸の存在下でシリコーンと反応させると、塩素化ポリ（パラキシリレン）の繰り返し単位の塩素がシリコーンの鎖で還元的に置換される。機構の簡略化バージョンを以下に示す：

【0125】

【化18】

【0126】

ここで、ｎは１より大きい整数であり、Ｒ’はシリコーン鎖の残りの部分である。反応の生成物は、ポリマー材料５４ａ（ここでは、パリレンＣ）に化学的に結合したシリコーンの鎖のスリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体５４ｂである。実施形態では、反応の生成物は絶縁層５４を表す。

【0127】

上述の機構は単なる例であり、シリコーン、ポリオレフィン、又は長いアルキルの鎖は、ポリマー材料５４ａに化学的に結合して、ポリマー材料５４ａ上にスリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体５４ｂを形成する方法を限定することを意図するものではない。

【0128】

実施形態では、上述の反応のうちの１つを実施することにより、絶縁層５４は、次式のうちの１つ以上によって表される繰り返し単位を含んでいた：

【0129】

【化19-1】

【0130】

【化19-2】

【0131】

【化19-3】

【0132】

【化19-4】

【0133】

【化19-5】

【0134】

ここで、ｖ、ｗ、ｘ、ｙ、ｚは１より大きい整数であり、Ｒ、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４は、（ｉ）水素、（ｉｉ）アルキル鎖、（ｉｉｉ）フッ素化アルキル部分のうちのいずれか１つを含む。Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４はすべて同じであってもよい。Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４はすべて異なっていてもよい。

【0135】

ポリマーコーティング５４ａに化学的に結合したスリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体５４ｂは、厚さ５５を有する。実施形態では、厚さ５５は２５ｎｍ以下である。

【0136】

スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体５４ｂは、絶縁層５４に有益な接触角特性を付与する。実施形態では、第２の液体５０（例えば、導電性又は極性液体）の存在下での第１の液体４８（例えば、絶縁性又は無極性の液体）は、スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体５４ｂが提供する絶縁層５４の表面１０６に、２０°以下の接触角を形成する。実施形態では、第２の液体５０としてのエチレングリコール中、０．１％ｗ／ｗ酢酸カリウムの溶液の存在下での第１の液体４８としてのドデカンは、本明細書に記載されるように、スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体５４ｂが提供する絶縁層５４の表面１０６に、１０°以下の接触角を形成する。本明細書で用いられる場合、「接触角」とは、液体界面が固体表面と接触する角度である。接触角は、Ｃｏｎｎｅｌｌｙ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ社（米国ペンシルベニア州ナザレ所在）製などのゴニオメータを使用して測定することができる。接触角は、各試料の５つの異なる部位で測定され、平均されて接触角の値が得られる。

【0137】

加えて、スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体５４ｂは、絶縁層５４に有益な表面エネルギーを付与する。手短に言えば、スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体５４ｂは、市販のポリ（パラキシリレン）よりも低い表面エネルギーを有する。実施形態では、スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体５４ｂは、２５ｍＮ／ｍ以下の表面エネルギーを有し、表面エネルギーの極性部分は１ｍＮ／ｍ以下である。スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体５４ｂのより低い表面エネルギーにより、液体レンズ１０において第１の液体４８及び第２の液体５０として利用することができる液体の一覧が拡大する。さらには、以下の例が示すように、スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体５４ｂを用いた絶縁層５４は、絶縁層５４としての変性されていないパリレンＣ単独と比較して、屈折力のヒステリシスが低い。スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体５４ｂのより低い表面エネルギーは、さらに、印加電圧の変化に応答する応答時間の短縮をもたらす。最後に、スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体５４ｂは、絶縁層５４の上に施されたコーティングではなく、むしろ表面１０６における絶縁層５４のポリマー材料５４ａの化学変性であることから、スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体５４ｂを用いた絶縁層５４は、該絶縁層５４の上に疎水性コーティングを使用する他の解決策よりも、高温及びストレスのかかる電圧下でより信頼性がある。

【0138】

さらには、スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体５４ｂを有する絶縁層５４は信頼性が高く、これにより、液体レンズ１０の信頼性が高くなる。実施形態では、液体レンズ１０は、該液体レンズ１０の有用な動作範囲内で光学ヒステリシス及び波面誤差を増加させることなく、８５℃で１０００時間以上の保管に合格する。実施形態では、液体レンズ１０は、有用な動作範囲内で光学ヒステリシス及び波面誤差を増加させることなく、８５℃で４０００時間以上の保管に合格する。実施形態では、液体レンズ１０は、有用な動作範囲内で光学ヒステリシス及び波面誤差を増加させることなく、７０ＶのＡＣ、１ｋＨｚ、及び８５℃で１０００時間の連続動作に合格する。実施形態では、液体レンズ１０は、有用な動作範囲内で光学ヒステリシス及び波面誤差を増加させることなく、７０ＶのＡＣ、１ｋＨｚ、及び８５℃で３０００時間の連続動作に合格する。実施形態では、液体レンズ１０は、有用な動作範囲内で光学ヒステリシス及び波面誤差を増加させることなく、６０℃で１０００万回の作動サイクルに合格する。実施形態では、液体レンズ１０は、有用な動作範囲内で光学ヒステリシス及び波面誤差を増加させることなく、６０℃で５０００万回の作動サイクルに合格する。作動サイクルは、周波数３Ｈｚの０Ｖから７０Ｖの方形電圧交流によって模倣され、液体レンズ１０にその最大電圧まで電力を供給し、液体レンズ１０に電力を供給しないことをモデル化する。

【0139】

－ ポリ（パラキシリレン）１０２ポリマー材料５４ａを変性させて該ポリマー材料５４ａ上にスリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体５４ｂを形成する方法１００ －
次に図２を参照すると、絶縁層５４のポリマー材料５４ａを変性させるなど、ポリ（パラキシリレン）１０２を変性させる方法１００が、本明細書に示されている。ポリ（パラキシリレン）１０２を変性させると、該ポリ（パラキシリレン）１０２上にスリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体５４ｂが形成する。ステップ１０４では、方法１００は、ポリ（パラキシリレン）１０２の表面１０６を、シリコーン、ハロゲン化ポリオレフィン、又はハロゲン化長鎖アルキルを含む溶液１０８と接触させるステップを含む。実施形態では、ポリ（パラキシリレン）１０２は、基板１１０（例えば、第２の基板３６）、導電性材料１１３（例えば、第２の電極２４）、又は基板１１０と導電性材料１１３の両方の上に配置される。実施形態では、ポリ（パラキシリレン）１０２は、第１の液体４８及び第２の液体５０が加えられ、封じ込め領域１６がキャップ１４、ガスケット１６、及び第１の基板３０で閉じられる前に、液体レンズ１０の封じ込め領域１６内の第２の電極２４及び第２の基板３６上に配置された、ポリマー材料５４ａである。

【0140】

ポリ（パラキシリレン）１０２の表面１０６を溶液１０８と接触させることにより、ポリ（パラキシリレン）１０２が、少なくとも該ポリ（パラキシリレン）１０２の表面１０６において変化する。溶液１０８と接触する前は、ポリ（パラキシリレン）１０２の表面１０６は、上述の繰り返し単位を含む化学組成を有している。ポリ（パラキシリレン）１０２が溶液１０８と接触した後、表面１０６におけるポリ（パラキシリレン）１０２の化学組成は異なる。ポリ（パラキシリレン）１０２の繰り返し単位は、溶液１０８に含まれるシリコーン、ハロゲン化ポリオレフィン、又はハロゲン化長鎖アルキルの鎖を含み、ポリ（パラキシリレン）の繰り返し単位に化学的に結合し、したがってポリ（パラキシリレン）１０２上にスリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体５４ｂを形成する。

【0141】

実施形態では、溶液１０８は、シリコーンを含む。実施形態では、シリコーンは、ポリジメチルシロキサン・ホモポリマー又はコポリマーである。

【0142】

実施形態では、シリコーンは、ジメチルシロキサンとびメチルフルオロアルキルシロキサンとのコポリマーである。実施形態では、メチルフルオロアルキルシロキサンは、トリデカフルオロオクチルメチルシロキサンである。一例は、Ｇｅｌｅｓｔ，Ｉｎｃ．社（米国ペンシルベニア州モリスビル所在）製の製品コードＦＭＳ－７３６である。

【0143】

実施形態では、シリコーンは、ビニル末端ポリジメチルシロキサン・ホモポリマー又はコポリマーである。一例は、Ｇｅｌｅｓｔ，Ｉｎｃ．社（米国ペンシルベニア州モリスビル所在）製の製品コードＤＭＳ－Ｖ３１である。実施形態では、シリコーンは、クロロメチル末端ポリジメチルシロキサン・ホモポリマー又はコポリマーである。一例は、製品コードＤＭＳ－Ｌ２１（米国ペンシルベニア州モリスビル所在のＧｅｌｅｓｔ，Ｉｎｃ．社製）である。実施形態では、シリコーンは、トリメチルシロキシ末端ポリジメチルシロキサン・ホモポリマー又はコポリマーである。例は、Ｇｅｌｅｓｔ，Ｉｎｃ．社（米国ペンシルベニア州モリスビル所在）製の製品コードＤＭＳ－Ｔ２５、及びＧｅｌｅｓｔ，Ｉｎｃ．社（米国ペンシルベニア州モリスビル所在）製の製品コードＤＭＳ－Ｔ０２である。実施形態では、シリコーンは、メチルヒドロシロキサン／ジメチルシロキサン・コポリマーである。一例は、製品コードＨＭＳ０５３（米国ペンシルベニア州モリスビル所在のＧｅｌｅｓｔ，Ｉｎｃ．社製）である。

【0144】

実施形態では、溶液１０８はハロゲン化ポリオレフィンを含む。実施形態では、ハロゲン化ポリオレフィンは、塩素化ポリエチレンである。塩素化ポリプロピレンなどの他のハロゲン化ポリオレフィンも想定される。

【0145】

実施形態では、方法１００に供されるポリ（パラキシリレン）１０２は、次式のうちの１つ以上の繰り返し単位を含み：

【0146】

【化20】

【0147】

ここで、ｎは整数である。上記のように、これらのポリマーは、順に、パリレンＮ、パリレンＣ、及びパリレンＡＦ－４及びパリレンＨＴ（登録商標）（米国インディアナ州インディアナポリス所在のＳｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｏａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ．社の登録商標）として商業的に知られている。

【0148】

実施形態では、溶液１０８は１つ以上の触媒をさらに含む。実施形態では、溶液１０８はＫａｒｓｔｅｄｔ触媒をさらに含む。実施形態では、溶液１０８はパラジウム錯体触媒をさらに含む。実施形態では、溶液１０８は塩化アルミニウムをさらに含む。実施形態では、溶液１０８は、過酸化ベンゾイル又は過酸化ジクミルなどの過酸化物をさらに含む。

【0149】

実施形態では、ステップ１１１において、方法１００は、溶液１０８が接触した接触ポリ（パラキシリレン）１０２を、室温を超える温度を有する環境１１２に供することをさらに含む。実施形態では、環境１１２の高温は、ポリ（パラキシリレン）１０２と、その表面１０６におけるポリ（パラキシリレン）１０２の組成を変化させる溶液１０８（例えば、シリコーン、ハロゲン化ポリオレフィン、又は長鎖アルキル鎖）の反応種との間の反応を促進し、その結果、溶液１０８に含まれるシリコーン、ハロゲン化ポリオレフィン、又はハロゲン化長鎖アルキルの鎖は、ポリ（パラキシリレン）の繰り返し単位に化学的に結合し、したがって、ポリ（パラキシリレン）１０２上にスリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体５４ｂを形成する。実施形態では、温度は７５℃から１８０℃である。実施形態では、環境１１２は空気を含む。実施形態では、環境１１２は不活性アルゴンを含む。

【0150】

上で論じたように、ポリ（パラキシリレン）１０２（ポリマー材料５４ａとして）をその上にスリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体５４ｂを含むように変性させると、極性液体（すなわち、第２の液体２０）の存在下で、非極性液体（例えば、第１の液体４８）がその表面１０６に形成する接触角が大幅に低下する。実施形態では、ポリ（パラキシリレン）１０２を溶液１０８と接触させる前に、極性液体（例えば、第２の液体５０）の存在下でポリ（パラキシリレン）１０２の表面１０６上に配置された非極性液体（例えば、第１の液体４８）は、５０°以上の第１の接触角を形成する。背景技術で説明したように、このような接触角は、エチレングリコール中、０．１％ｗ／ｗ酢酸カリウムの極性液体溶液の存在下で、ドデカンがパリレンＣ上にあるときに形成される。しかしながら、ポリ（パラキシリレン）１０２を溶液１０８と接触させた後（かつ、その上にスリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体５４ｂを形成した後）、表面１０６（ここでは、スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体５４ｂによって提供される）上に配置された非極性液体（例えば、第１の液体４８）は、極性液体（例えば、第２の液体５０）の存在下で、３０度以下の第２の接触角を形成する。実施形態では、第２の接触角は２０度以下である。

【0151】

実施形態では、ポリ（パラキシリレン）１０２を溶液１０８と接触させる前に、ポリ（パラキシリレン）１０２は、（液体レンズ１０となるべきものの）ベース１２の一部としての第２の電極２４及び第２の基板３６上の絶縁層５４のポリマー材料５４ａとして配置される。次に、溶液１０８を、ポリマー材料５４ａとしてポリ（パラキシリレン）１０２に施し、その結果、ポリマー材料５４ａ上にスリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体５４ｂが形成され、その後、絶縁層５４がすすがれる。このような状況では、実施形態では、ステップ１１４において、方法１００は、（ｉ）封じ込め領域１６内に第１の液体４８及び第２の液体５０を堆積すること、及び（ｉｉ）封じ込め領域１６を、キャップ１４、ガスケット１８、第１の電極２０、及び第１の基板３０で閉じることをさらに含む。封じ込め領域１６をキャップ１４、ガスケット１８、第１の電極２０、及び第１の基板３０で閉じることにより、第１の液体４８及び第２の液体５０が封じ込め領域１６内に捕捉される。界面５２は、第１の液体４８と第２の液体５０との間に形成される。ポリマー材料５４ａ上のスリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体５４ｂは、第１の液体４８及び第２の液体５０に接触する、少なくとも絶縁層５４の表面１０６を形成する。

【0152】

したがって、液体レンズ１０の実施形態が形成される。絶縁層５４は、ポリマー材料５４ａとしてのポリ（パラキシリレン）１０２を、シリコーン、ハロゲン化ポリオレフィン、又は長鎖アルキル鎖を含む溶液１０８と接触させた生成物である。よって、ポリマー材料５４ａとしてのポリ（パラキシリレン）１０２を溶液１０８と接触させると、表面１０６に絶縁層５４の化学組成の変化（より具体的には、表面１０６にスリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体５４ｂの形成）がもたらされる。

【0153】

－ 直流電力下で動作可能な液体レンズ１０ －
背景技術で特定した第２の問題にさらに関連して、低い誘電損失係数を有する材料が、直流電力で動作する液体レンズ１０の絶縁層５４として有用であることが発見された。上述のように、絶縁層５４は誘電体材料を含む。誘電体材料は電気絶縁体である（すなわち、電流は材料を通過しない）。しかしながら、誘電体材料に電場が印加されると、誘電体材料が分極する可能性がある。誘電体材料内の正電荷は場と整列し、誘電体材料内の負電荷は場に対して整列する。誘電率（ε）は、誘電体材料がどの程度分極しやすいかを示す尺度である。誘電率（ε）が高いほど、誘電体材料は分極しやすくなり、したがって、電場に応じて誘電体材料が蓄えるエネルギーが多くなる。比誘電率（ε_ｒ）（「誘電定数」と呼ばれることがある）は、材料の誘電率（ε）を自由空間の誘電率（ε_０）で割った商である。したがって、比誘電率は無次元値であり、実数部

【0154】

と虚数部

【0155】

を有する。

【0156】

誘電率（ε）、したがって比誘電率（ε_ｒ）は、印加される電磁場の周波数（ω）の関数である。したがって、比誘電率は次のようになる：

【0157】

虚数部は、束縛電荷と双極子緩和によるものであると考えられ、

【0158】

は、印加される電磁場に応じて誘電体材料が放散する熱と考えることができる。

【0159】

液体レンズ１０の消費電力を低減するためには、比誘電率
（ε_ｒ（ω））の実数部

【0160】

は、液体レンズ１０の誘電体材料として機能するのに十分でなければならず、虚数部

【0161】

は、熱放散の形での電力損失を避けるために低くなければならない。誘電正接は、この比率を次のように定量化する：

【0162】

【数1】

【0163】

誘電正接は、「誘電損失係数」とも呼ばれる。誘電正接の逆数は「品質係数」と呼ばれることもある。虚数部

【0164】

は、材料の「損失弾性率」と呼ばれることがある。

【0165】

上述のように、実施形態では、交流電力の代わりに、直流電力が第２の電極２４に印加されて、第１の液体４８と第２の液体５０との間の界面５２を操作する。（ｉ）直流電流印加時の絶縁層５４の性能と、（ｉｉ）誘電正接、又はより具体的には、交流電流印加時の絶縁層５４の虚数部

【0166】

との間には強い相関がある。虚数部

【0167】

も、部分的には双極子緩和による熱損失と考えることができる。直流電流が印加されると、すべての双極子は電場と整列したままになる（この状態は分極位相と呼ばれる）。しかしながら、この整列（すなわち、材料が分極位相に到達するまで）には時間がかかる。材料が分極位相に達するまでに必要な時間は、虚数部

【0168】

に比例するように見える。言い換えれば、誘電損失係数が比較的高い材料（すなわち、虚数部

【0169】

が比較的高い材料を意味する）は、印加された直流電流に応じて双極子を整列させるのに比較的長い時間を必要とする。また、材料が分極位相に達するのにかかる時間が長ければ長いほど、直流電流又は低周波交流電流が利用される場合、その材料は液体レンズ１０の絶縁層６６としての適用には、より不適となる。

【0170】

実施形態では、絶縁層５４は、１ｋＨｚの周波数を有する交流電流下で測定した場合、少なくとも２００の品質係数を有する。本開示の目的では、材料に印加される交流の周波数の関数として、材料の誘電損失係数（したがって、品質係数）を測定するために、インピーダンス分光法が利用される。品質係数が少なくとも２００である場合、液体レンズ１０は（かつ、実施形態では）、（ｉ）直流電流、又は（ｉｉ）０．１Ｈｚ以下の周波数を有する交流電流のいずれかで作動することができる。したがって、液体レンズ１０は、少ない電力で動作することができ、エネルギー効率がよい。

【0171】

論じたように、実施形態では、絶縁層５４は、ポリ（パラキシリレン）を含みうるポリマー材料５４ａを含む。（ｉ）直流電流下、又は（ｉｉ）０．１Ｈｚ以下の周波数を有する交流電流下のいずれかで動作する液体レンズ１０の実施形態では、ポリ（パラキシリレン）は、次式のうちの１つ以上の繰り返し単位を適切に有することができる：

【0172】

【化21】

【0173】

ここで、ｎは整数である。これらのポリマーは、それぞれパリレンＨＴ（登録商標）及びパリレンＮとして商業的に知られている。インピーダンス分光法により、パリレンＮの比誘電率（ε_ｒ（ω））の実数部

【0174】

及び虚数部

【0175】

は、誘電正接ｔａｎδ（０．１Ｈｚ）が０．００４（又は、品質係数が２５０）では、２０℃、０．１Ｈｚの周波数で、それぞれ、約２．６及び０．０１であると測定された。対照的に、インピーダンス分光法では、商業的にパリレンＣと呼ばれるポリ（パラキシリレン）の比誘電率（ε_ｒ（ω））の実数部

【0176】

及び虚数部

【0177】

は、誘電正接ｔａｎδ（０．１Ｈｚ）が０．０３８（又は、品質係数が２７）では、２０℃、０．１Ｈｚの周波数で、約４及び０．１５であると測定された。

【0178】

実施形態では、絶縁層５４のポリマー材料５４ａは、パリレンＣとパリレンＮの両方を含む。このようなポリマー材料５４ａは、パリレンＣの品質の一部を含むが、より許容可能な誘電正接を有し、絶縁層５４を直流電流用途に適したものにする。

【0179】

実施形態では、絶縁層５４は、上で説明したように、ポリマー材料５４ａに化学的に結合したスリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体５４ｂを含む。スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体５４ｂ、ポリマー材料５４ａに耐久性を付与し、液体レンズ１０を商業的に実用的なものにする。ポリマー材料５４ａのみを有する絶縁層５４（スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体５４ｂを有しないパリレンＮなど）を含む液体レンズ１０は、用途によっては商業的に実用化するのに十分なほど耐久性がない可能性がある。

【実施例】

【0180】

実施例１ － 実施例１では、３つのケイ素試片を、４．２μｍの厚さを有するパリレンＣの層でコーティングした（以下、試料１Ａ、試料１Ｂ、及び試料１Ｃと呼ぶ）。以下に説明するように、試料１Ａ及び試料１Ｂは対照試料である。ドデカンを、その後に試料の接触角の決定に使用するために、エチレングリコールと混合した。試料１ＡのパリレンＣの層上のエチレングリコールの存在下での混合ドデカンの接触角は、６１°であった。

【0181】

同じく対照試料である試料１Ｂでは、次に、ビニル末端ポリジメチルシロキサンのみ（製品コードＤＭＳ－Ｖ３１、Ｇｅｌｅｓｔ，Ｉｎｃ．社（米国ペンシルベニア州モリスビル所在）製）を一滴だけ、パリレンＣの層上に置いた。次に、試料１Ｂを、８５℃の温度を有する空気環境に１時間３０分、置いた。その後、試料をシリコーン油（より具体的には、Ｇｅｌｅｓｔ，Ｉｎｃ．社（米国ペンシルベニア州モリスビル所在）から製品コードＤＭＳ－Ｔ０２で得られるトリメチルシロキシ末端ポリジメチルシロキサン）ですすいだ。次に、試料をアセトンですすいだ。次に、試料を水ですすいだ。次に、試料をイソプロパノールですすいだ。次に、試料に乾燥するまで空気を吹き込んだ。次に、エチレングリコールと混合したドデカンを、試料１Ｂ上に置いた。エチレングリコールの存在下でのドデカンの接触角は、７１°であると決定された。試料１Ｂ対試料１Ａは、パリレンＣをビニル末端ポリジメチルシロキサンと接触させるだけでは接触角に有利な効果はなく、実際に非極性液体ドデカンの接触角を増加させることを示している。

【0182】

試料１Ｃでは、次の成分を混合することによって溶液を調製した：
９９質量％のビニル末端ポリジメチルシロキサン
１質量％の、ビニル末端ポリジメチルシロキサン中、１質量％白金。

【0183】

ビニル末端ポリジメチルシロキサンは、これもＧｅｌｅｓｔ，Ｉｎｃ．社（米国ペンシルベニア州モリスビル所在）製の製品コードＤＭＳ－Ｖ３１であった。ビニル末端ポリジメチルシロキサンは、約２８，０００グラム／モルの平均分子量を有すると考えられる。ビニル末端ポリジメチルシロキサンは、次式によって表されると考えられ、ここで、ｎは、平均した、考えられた分子量を与える整数である：

【0184】

【化22】

【0185】

ビニル末端ポリジメチルシロキサン中、１質量％の白金を、製品コードＳＩＰ６８３０．１でＧｅｌｅｓｔ，Ｉｎｃ．社（米国ペンシルベニア州モリスビル所在）から入手した。ビニル末端ポリジメチルシロキサン中、１質量％の白金は、重量パーセントの降順で、（ｉ）モノビニル末端ポリジメチルシロキサン、（ｉｉ）白金、１，３－ジエテニル－１，１，３，３－テトラメチルジシロキサン錯体、及び（ｉｉｉ）ジビニルテトラメチルジシロキサンであると考えられる。

【0186】

次いで、溶液の一滴を試料１ＣのパリレンＣの層上に置いた。次に、試料１Ｃを、８５℃の温度を有する空気環境に１時間３０分、置いた。その後、試料をシリコーン油（より具体的には、Ｇｅｌｅｓｔ，Ｉｎｃ．社（米国ペンシルベニア州モリスビル所在）から製品コードＤＭＳ－Ｔ０２で得られるトリメチルシロキシ末端ポリジメチルシロキサン）ですすいだ。次に、試料をアセトンですすいだ。次に、試料を水ですすいだ。次に、試料をイソプロパノールですすいだ。次に、試料に乾燥するまで空気を吹き込んだ。

【0187】

次に、エチレングリコールと混合したドデカンを、試料１Ｃのパリレンの変性された層上に置いた。エチレングリコールの存在下でのドデカンの接触角は、２３°であると決定された。２３°の接触角は、対照試料１Ａ（６１°）と比較して大幅に改善されている。試料１Ａ（６１°）と比較した試料１Ｃの接触角（２３°）の違いは、表面のパリレンＣの化学組成が変化したことを示しており、これはビニル末端ポリジメチルシロキサンに白金が含まれていることに起因すると考えられる。理論に束縛されるものではないが、白金は、ビニル末端ポリジメチルシロキサンがパリレンＣの繰り返し単位の塩素を置換する溝呂木・ヘック反応を促進する一種のＫａｒｓｔｅｄｔ触媒として作用すると考えられる。反応を簡略化して説明すると次のようになると考えられる：

【0188】

【化23】

【0189】

ここで、ｎ及びｍは整数である。本発明者が知っている文献には、本発明者が反応であると考えているものは記載されていない。いずれにしても、試料１Ｃと試料１Ｂとの比較から、反応が起こり、パリレンＣの繰り返し単位が表面で変性され、そこに化学的に結合したスリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体が形成されることは明らかである。スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体は、ポリジメチルシロキサンの鎖を含む。

【0190】

パリレンＣを絶縁層として用いて液体レンズを調製した。次に、絶縁層を試料１Ｃに使用した溶液と接触させ、続いて試料１Ｃと同じ方法で加熱し、すすぎ、乾燥させた。したがって、絶縁層は、ポリジメチルシロキサンの鎖が化学的に結合したパリレンＣとなり、スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体を形成した。スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体が絶縁層の表面を提供した。第１の液体及び第２の液体を加え、最上部の外層に施して液体レンズを形成した。第１の液体及び第２の液体は、スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体が提供する表面と接触していた。

【0191】

次に図３を参照すると、液体レンズの測定に基づいて電気光学曲線を生成した。より具体的には、屈折力と波面誤差の両方を測定し、印加電圧の関数としてグラフ化した。結果は、広範囲の屈折力が利用可能であることを示している。加えて、０Ｖ_ｒｍｓから８０Ｖ_ｒｍｓまでの電圧の関数としての屈折力（「上方屈折力」）は、８０Ｖ_ｒｍｓから０Ｖ_ｒｍｓに戻る電圧の関数としての屈折力（「下方屈折力」）とほとんど差がない。－５ディオプタと＋１３ディオプタとの間で測定された最大ヒステリシス、すなわち、（ｉ）電圧を増加させる前に、レンズを－５ディオプタと＋１３ディオプタとの間の屈折力に設定した場合に、所与の電圧で生成される屈折力と、（ｉｉ）８０Ｖ_ｒｍｓの最大電圧まで増加し、その後電圧を基準電圧まで低下させた後に同じ電圧で生成される屈折力との間の最大差は、約０．４ディオプタであった。この例では、－５ディオプタ及び＋１３ディオプタが、レンズの動作ディオプタ範囲として規定される。

【0192】

比較のために、溶液と接触させることなく、またパリレンＣの層上に別の疎水性層を配置することなく、絶縁層としてパリレンＣの層を使用して、液体レンズを調製した。液体レンズは機能しなかった。これはおそらく、パリレンＣの層上での非極性液体の接触角が高すぎたためと考えられる。パリレンＣを絶縁層として使用し、パリレンＣの上に疎水性層を含み、かつ同じ液体を使用する液体レンズは、２ディオプタを超えるヒステリシスを生成する。

【0193】

実施例２ － 実施例２では、２つのケイ素試片を、３．６μｍの厚さを有するパリレンＣの層でコーティングした（以下、試料２Ａ及び試料２Ｂと呼ぶ）。試料２Ａは対照試料である。ドデカンを、その後に試料の接触角の決定に使用するために、エチレングリコールと混合した。試料２ＡのパリレンＣの層上のエチレングリコールの存在下でのドデカンの接触角は、６０°を超えていた。

【0194】

以下の成分を使用して溶液を調製した：
１０グラムのトリメチルシロキシ末端ポリジメチルシロキサン
５０ミリグラムの過酸化ジクミル
トリメチルシロキシ末端ポリジメチルシロキサンは、Ｇｅｌｅｓｔ，Ｉｎｃ．社（米国ペンシルベニア州モリスビル所在）から製品コードＤＭＳ－Ｔ２５として入手した。トリメチルシロキシ末端ポリジメチルシロキサンの化学構造は、次式で表されると考えられる：

【0195】

【化24】

【0196】

次いで、溶液の一滴を試料２ＢのパリレンＣに施した。次いで、試料２Ｂを、１６０℃の温度を有する不活性アルゴンの環境に２時間供した。次に、試料２Ｂをシリコーン油（より具体的には、Ｇｅｌｅｓｔ，Ｉｎｃ．社（米国ペンシルベニア州モリスビル所在）から製品コードＤＭＳ－Ｔ０２で得られるトリメチルシロキシ末端ポリジメチルシロキサン）ですすいだ。次に、試料をアセトンですすいだ。次に、試料を水ですすいだ。次に、試料をイソプロパノールですすいだ。次に、試料に乾燥するまで空気を吹き込んだ。この溶液は表面のパリレンＣを変性させ、その結果、パリレンＣに化学的に結合した、スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体が形成された。スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体には、溶液からのポリジメチルシロキサンの鎖が含まれる。

【0197】

次に、試料２Ｂの変性パリレンＣの層の厚さを測定した。測定された厚さは再度３．６μｍであった。スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体の厚さはパリレンＣの厚さと比較して有意ではなかった。ポリジメチルシロキサンの鎖がパリレンＣに化学結合し、したがって、スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体が形成されたことを確認するには、エネルギー分散型Ｘ線分光法（「ＥＤＳ」）を用いた走査型電子顕微鏡（「ＳＥＭ」）を使用して、試料２Ａ、次いで試料２Ｂの両方に対して分析を実施した。試料２Ｂは、変性されたパリレンＣの表面に、試料２Ａの変性されていないパリレンＣの表面に存在すると測定されたものよりも約５％多い原子ケイ素と約１０％多い原子酸素を含んでいた。結果は、パリレンＣを上記の溶液と接触させると、たとえ厚さが大幅に変化しなかった場合でも、表面の化学組成が変化したことを示している。

【0198】

溶液がパリレンＣの表面上にコーティングをもたらしただけであれば、パリレン層の厚さは試料２Ａと比較して試料２Ｂでは増加したであろう。しかしながら、パリレン層の厚さは試料２Ａと試料２Ｂの両方で同じであり、表面のパリレン層の化学組成はＳＥＭ－ＥＤＳ分析によれば異なることが示された。

【0199】

このスリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体の厚さを推定するために、偏光解析を行った。対照試料２Ａと、溶液で変性されたパリレンＣを含む試料２Ｂの両方とも、スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体を検出するために偏光解析で研究した。試料２Ａでは、偏光解析により、１．６３の屈折率及び３．６μｍの厚さを有する単一層が示された。試料２Ｂでは、偏光解析により、１．６２の屈折率及び３．６μｍの厚さを有する第１の層と、１．２２の屈折率及び２２ｎｍの厚さを有する第２の層が示された。第２の層の非常に低い屈折率は密度が低いことを裏付けており、その液体のような挙動と非常に一致している。

【0200】

溶液中の過酸化ジクミルは、表面にあるパリレンＣの繰り返し単位の塩素と炭素との間の結合を切断するラジカル開始剤として作用し、これにより、塩素をトリメチルシロキシ末端ポリジメチルシロキサンに置き換えることが可能となったと考えられる。得られた変性パリレンＣは、次式で表される繰り返し単位を有すると考えられる：

【0201】

【化25】

【0202】

ここでの文字ｋ、ｍ、及びｎは整数である。

【0203】

試料２Ｂの変性パリレンＣのスリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体上のエチレングリコールの存在下でのドデカンの接触角は、１０°であると測定され、これは、試料２Ａの変性されていないパリレンＣの層と比較して約５０°減少している。次に、２Ｂの試料をアセトンですすいだ。試料２Ｂ上のエチレングリコールの存在下でのドデカンの接触角を再度測定し、測定された接触角は１７°であった。

【0204】

実施例３ － 実施例３では、２つのケイ素試片を、パリレンＨＴ（登録商標）の層でコーティングした（以下、試料３Ａ及び試料３Ｂと呼ぶ）。試料３Ａは対照試料である。ドデカンを、その後に試料の接触角の決定に使用するために、エチレングリコールと混合した。試料３ＡのパリレンＨＴ（登録商標）の層上のエチレングリコールの存在下でのドデカンの接触角は、９０°を超えていた。

【0205】

以下の成分を使用して溶液を調製した：
１０グラムのトリメチルシロキシ末端ポリジメチルシロキサン
５０ミリグラムの過酸化ジクミル
これは、実施例２で使用した溶液と同じ溶液である。次いで、溶液の一滴を試料３ＢのパリレンＨＴ（登録商標）に施した。次いで、試料３Ｂを、１６０℃の温度を有する不活性アルゴンの環境に２時間供した。次いで、試料３Ｂをシリコーン油（より具体的には、Ｇｅｌｅｓｔ，Ｉｎｃ．社（米国ペンシルベニア州モリスビル所在）から製品コードＤＭＳ－Ｔ０２で得られるトリメチルシロキシ末端ポリジメチルシロキサン）ですすいだ。次に、試料をアセトンですすいだ。次に、試料を水ですすいだ。次に、試料をイソプロパノールですすいだ。次に、試料に乾燥するまで空気を吹き込んだ。この溶液は、パリレンＨＴ（登録商標）の表面を変性させ、その結果、化学的に結合したスリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体が形成される。スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体には、溶液からのポリジメチルシロキサンの鎖が含まれる。

【0206】

スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体が提供された試料３Ｂの表面上のエチレングリコールの存在下でのドデカンの接触角は、１６°であると測定され、試料３Ａの変性されていないパリレンＨＴ（登録商標）と比較して約７４°減少している。

【0207】

溶液中の過酸化ジクミルは、その表面にあるパリレンＨＴ（登録商標）の繰り返し単位のフッ素と炭素との間の結合を切断するラジカル開始剤として作用し、これにより、塩素をトリメチルシロキシ末端ポリジメチルシロキサンに置き換えることが可能となったと考えられる。表面の変性されたパリレンＨＴ（登録商標）の繰り返し単位は、次式で表されると考えられる：

【0208】

【化26】

【0209】

ここでの文字ｋ、ｍ、及びｎは整数である。

【0210】

実施例４ － 実施例４では、２つのケイ素試片を、パリレンＣの層でコーティングした（以下、試料４Ａ及び試料４Ｂと呼ぶ）。試料４Ａは対照試料である。以下の成分を含む溶液を調製した：
１０グラムの（１５～２０％トリデカフルオロオクチルメチルシロキサン）－（８０～８５％ジメチルシロキサン）コポリマー
９０ミリグラムの過酸化ジクミル
フッ素化シリコーンコポリマーは、製品コードＦＭＳ－７３６（米国ペンシルベニア州モリスビル所在のＧｅｌｅｓｔ，Ｉｎｃ．社製）として入手した。溶液の一滴をシリコーン試片４Ｂに施した。次いで、試料４Ｂを、１６０℃の温度を有する不活性アルゴンの環境に２時間供した。次に、試料４Ｂをヘキサメチルジシロキサンで２回洗浄した。次に、試料に乾燥するまで空気を吹き込んだ。この溶液は、パリレンＨＴ（登録商標）の表面を変性させ、その結果、化学的に結合したスリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体が形成される。スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体は、溶液からのフッ素化シリコーンコポリマーの鎖を含む。

【0211】

試料４Ｂの変性パリレンＣのスリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体上のエチレングリコールの存在下でのドデカンの接触角は、４°であると測定され、これは、試料４Ａの変性されていないパリレンＣの層と比較して約５５°減少している。

【0212】

パリレンＣを絶縁層として用いて液体レンズを調製した。次に、絶縁層を試料４Ｂに使用した溶液と接触させ、続いて試料４Ｂと同じ方法で加熱し、すすぎ、乾燥させた。したがって、絶縁層は、ポリジメチルシロキサンの鎖が化学的に結合したパリレンＣとなり、スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体を形成した。スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体が絶縁層の表面を提供した。第１の液体及び第２の液体を加え、最上部の外層に施して液体レンズを形成した。第１の液体及び第２の液体は、スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体が提供する表面と接触していた。

【0213】

液体レンズの測定に基づいて電気光学曲線を生成した。より具体的には、屈折力と波面誤差の両方を測定し、印加電圧の関数としてグラフ化した。液体レンズの－５ディオプタから＋１３ディオプタの動作範囲で記録された最大ヒステリシスは、０．１ディオプタであった。

【0214】

実施例５ － 実施例５では、図４を参照すると、時間の関数としてのパリレンＮ上の水の接触角を、直流電力の印加の前後で測定した。結果をグラフ化し、図２に再現した。直流電流の印加は、２０秒の時点で開始した。約４３度の接触角はほぼ瞬時に生じ、その後、接触角はほとんど変化を示さなかった。

【0215】

実施例６ － 実施例６では、図５を参照して、導電性液体として水を用い、絶縁性液体として油を用い、絶縁層としてパリレンＮを用いて、液体レンズを形成した。直流電流を使用してさまざまな電圧を印加して水と油との間の界面を操作し、界面（レンズ）の屈折力をさまざまな電圧の関数として測定した。結果をグラフ化し、そのグラフを図５に再現する。該グラフは、印加電圧に直線的に関係する屈折力を備えた、機能する液体レンズを示している。該グラフはまた、電圧の増加を電圧の減少と比較した場合の屈折力のヒステリシスが最小限であることも示している。実施例５及び６は、パリレンＮなどの高品質係数ポリマー材料を絶縁層として組み込んだ液体レンズが、直流電力又は低周波交流電力で作動させた場合に良好に機能することができることを示している。化学的に結合したスリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体を含むパリレンＮの変性は、変動する電圧又はヒステリシスに対する応答に悪影響を及ぼさないであろうと考えられる。

【0216】

比較例１ － 比較例１では、図６を参照すると、パリレンＣ（フルオロポリマーであるＣｙｔｏｐ（登録商標）の疎水性層で覆われている）上の水の接触角を時間の関数として、直流電力（負電圧と正電圧の両方）を印加する前後で測定した。結果をグラフ化し、図３に再現した。直流電流の印加は、約５秒の時点で開始した。正電圧の直流電流を印加すると、接触角は約８７度まで急速に上昇したが、その後、６０秒の時点に至るまでは約９４度までゆっくりと増加した。負電圧の直流電流を印加すると、接触角は約８５度まで急速に上昇したが、その後、約６０秒の時点に至るまでは約８９度までゆっくりと増加し、次いで、約１３５秒の時点で直流電流の印加が停止するまでゆっくりと減少した。直流電流の印加下でのパリレンＣの時間の関数としての接触角の変動は、パリレンＮの時間の関数としての定常接触角とは対照的である。パリレンＣの時間の関数としての接触角の変動は、双極子の分極の結果であると考えられ、交流の印加下で誘電熱損失が生じる機構と同じである。パリレンＮは、交流電流の印加下でのパリレンＣと比較してはるかに低い誘電正接値に反映されるように、また、印加された直流電流に対して非常に高速かつ安定した接触角の応答に反映されるように、同じ分極を被らない。手短に言えば、パリレンＮはすぐに分極するが、パリレンＣは分極しないため、パリレンＮは直流電流を印加する液体レンズの絶縁層としての使用に適しているが、パリレンＣは適していない。

【0217】

以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。

【0218】

実施形態１
液体レンズであって、該液体レンズが、
封じ込め領域内に配置された第１の液体及び第２の液体であって、前記第１の液体と前記第２の液体との間に界面を形成する、第１の液体及び第２の液体、
電極、及び
前記電極を前記第１の液体及び前記第２の液体から分離する絶縁層であって、該絶縁層が、ポリマー材料と、該ポリマー材料に化学的に結合したスリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体とを含み、該スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体が、前記第１の液体及び前記第２の液体のうちの１つ以上に接触する表面を提供する、絶縁層
を含む、液体レンズ。

【0219】

実施形態２
前記絶縁層の前記ポリマー材料がポリ（パラキシリレン）を含む、
実施形態１に記載の液体レンズ。

【0220】

実施形態３
前記絶縁層の前記ポリマー材料が次式の繰り返し単位を含み：

【0221】

【化27】

【0222】

ｎが整数である、
実施形態１に記載の液体レンズ。

【0223】

実施形態４
前記絶縁層の前記ポリマー材料が次式の繰り返し単位を含み：

【0224】

【化28】

【0225】

ｎが整数である、
実施形態１に記載の液体レンズ。

【0226】

実施形態５
前記絶縁層の前記ポリマー材料が次式の繰り返し単位を含み：

【0227】

【化29】

【0228】

ｎが整数である、
実施形態１に記載の液体レンズ。

【0229】

実施形態６
前記スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体が、前記ポリマー材料の繰り返し単位に結合したシリコーン鎖を含む、
実施形態１から５のいずれかに記載の液体レンズ。

【0230】

実施形態７
前記スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体が、前記ポリマー材料の繰り返し単位に結合したポリオレフィン又は長鎖アルキル鎖を含む、
実施形態１から５のいずれかに記載の液体レンズ。

【0231】

実施形態８
前記絶縁層が、次式のうちの１つ以上によって表される繰り返し単位を含み：

【0232】

【化30-1】

【0233】

【化30-2】

【0234】

【化30-3】

【0235】

【化30-4】

【0236】

【化30-5】

【0237】

【化30-6】

【0238】

ｖ、ｗ、ｘ、ｙ、及びｚが、１より大きい整数であり、かつ
Ｒ、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４が、（ｉ）水素、（ｉｉ）アルキル鎖、（ｉｉｉ）フッ素化アルキル部分のうちのいずれか１つを含む、
実施形態１に記載の液体レンズ。

【0239】

実施形態９
前記絶縁層の前記ポリマー材料がポリ（パラキシリレン）を含み、かつ
前記絶縁層が、前記ポリマー材料をシリコーン、ハロゲン化ポリオレフィン、又はハロゲン化長鎖アルキル鎖を含む溶液と接触させた結果、前記表面における前記絶縁層の化学組成を変化させる生成物である、
実施形態１に記載の液体レンズ。

【0240】

実施形態１０
前記ポリマーコーティングに化学的に結合した前記スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体が、２５ｎｍ以下の厚さを含む、
実施形態１から９のいずれかに記載の液体レンズ。

【0241】

実施形態１１
前記第１の液体が絶縁性又は無極性の液体であり、
前記第２の液体が導電性又は極性の液体であり、かつ
前記第２の液体の存在下での前記第１の液体が、前記絶縁層上に２０°以下の接触角を形成する、
実施形態１から１０のいずれかに記載の液体レンズ。

【0242】

実施形態１２
前記液体レンズが、（ｉ）直流電流下、又は（ｉｉ）０．１Ｈｚ以下の周波数を有する交流電流下で作動し、かつ
前記絶縁層が、周波数１ｋＨｚの交流下で測定して、少なくとも２００の品質係数を含む、
実施形態１から１１のいずれかに記載の液体レンズ。

【0243】

実施形態１３
液体レンズにおいて、
封じ込め領域内に配置された第１の液体及び第２の液体であって、前記第１の液体と前記第２の液体との間に界面を形成する、第１の液体及び第２の液体、
電極、及び
前記電極を前記第１の液体及び前記第２の液体から分離する絶縁層であって、前記絶縁層又は前記液体レンズが、１ｋＨｚの周波数を有する交流電流下で測定して、少なくとも２００の品質係数を示す、絶縁層
を含み、
前記液体レンズが、（ｉ）直流電流、又は（ｉｉ）０．１Ｈｚ以下の周波数を有する交流電流のいずれかの下で作動する、
液体レンズ。

【0244】

実施形態１４
前記絶縁層がポリマー材料をさらに含み、該絶縁層のポリマー材料が、ポリ（パラキシリレン）を含む、
実施形態１３に記載の液体レンズ。

【0245】

実施形態１５
前記ポリ（パラキシリレン）が、次式のうちの１つ以上の繰り返し単位を有しており：

【0246】

【化31】

【0247】

ｎが整数である、
実施形態１４に記載の液体レンズ。

【0248】

実施形態１６
前記絶縁層が、前記ポリマー材料に化学的に結合したスリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体をさらに含み、前記スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体が、前記第１の液体及び前記第２の液体のうちの１つ以上に接触する表面を提供する、
実施形態１４に記載の液体レンズ。

【0249】

実施形態１７
前記絶縁層が、前記ポリマー材料に化学的に結合したスリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体をさらに含み、前記スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体が、前記第１の液体及び前記第２の液体のうちの１つ以上に接触する表面を提供する、
実施形態１５に記載の液体レンズ。

【0250】

実施形態１８
前記スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体が、前記ポリマー材料の繰り返し単位に結合したシリコーン鎖、ポリオレフィン鎖、又は長鎖アルキル鎖を含む、
実施形態１６又は１７に記載の液体レンズ。

【0251】

実施形態１９
前記ポリマーコーティングに化学的に結合した前記スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体が、２５ｎｍ以下の厚さを含む、実施形態１から９のいずれかに記載の液体レンズ。

【0252】

実施形態２０
前記第１の液体が絶縁性又は無極性の液体であり、かつ
前記第１の液体が、前記絶縁層の前記表面に２０°以下の接触角を形成する、
実施形態１３から１９のいずれかに記載の液体レンズ
実施形態２１
前記絶縁層が、前記ポリマー材料をシリコーン、ハロゲン化ポリオレフィン、又はハロゲン化長鎖アルキル鎖を含む溶液と接触させた結果、前記表面における前記絶縁層の化学組成を変化させる生成物である、
実施形態１４から１７のいずれかに記載の液体レンズ。

【0253】

実施形態２２
変性ポリマーであって、
ポリマー材料と、該ポリマー材料に化学的に結合したスリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体と
を含む、変性ポリマー。

【0254】

実施形態２３
前記絶縁層の前記ポリマー材料がポリ（パラキシリレン）を含む、
実施形態２２に記載の変性ポリマー。

【0255】

実施形態２４
前記ポリマーコーティングに化学的に結合した前記スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体が、２５ｎｍ以下の厚さを含む、
実施形態２２から２３のいずれかに記載の変性ポリマー。

【0256】

実施形態２５
前記スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体が２５ｍＮ／ｍ以下の表面エネルギーを含み、前記表面エネルギーの極性部分が１ｍＮ／ｍ以下である、
実施形態２２から２４のいずれかに記載の変性ポリマー。

【0257】

実施形態２６
前記スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体が表面を提供し；かつ
エチレングリコール中、０．１ｗ／ｗ酢酸カリウムの存在下での前記表面上のドデカンが、前記表面に対して２０°以下の接触角を形成する、
実施形態２２から２５のいずれかに記載の変性ポリマー。

【0258】

実施形態２７
前記変性ポリマーが、次式のうちの１つ以上によって表される繰り返し単位を含み：

【0259】

【化32-1】

【0260】

【化32-2】

【0261】

【化32-3】

【0262】

【化32-4】

【0263】

【化32-5】

【0264】

ｖ、ｗ、ｘ、ｙ、ｚが１より大きい整数であり、かつ
Ｒ、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４が、（ｉ）水素、（ｉｉ）アルキル鎖、（ｉｉｉ）フッ素化アルキル部分のうちのいずれか１つを含む、
実施形態２２に記載の変性ポリマー。

【0265】

実施形態２８
ポリ（パラキシリレン）を変性させる方法であって、
ポリ（パラキシリレン）の表面を、シリコーン、ハロゲン化ポリオレフィン、又はハロゲン化長鎖アルキル鎖を含む溶液と接触させるステップ
を含み、ここで、
前記溶液に含まれる前記シリコーン、前記ハロゲン化ポリフィン、又は前記ハロゲン化長鎖アルキルの鎖が、前記ポリ（パラキシリレン）の繰り返し単位に化学的に結合する、
ポリ（パラキシリレン）を変性させる方法。

【0266】

実施形態２９
前記溶液が前記シリコーンを含み、該シリコーンがポリジメチルシロキサン・ホモポリマー又はコポリマーである、実施形態２８に記載の方法。

【0267】

実施形態３０
前記溶液が前記シリコーンを含み、該シリコーンがジメチルシロキサンとメチルフルオロアルキルシロキサンとのコポリマーである、実施形態２８に記載の方法。

【0268】

実施形態３１
前記メチルフルオロアルキルシロキサンがトリデカフルオロオクチルメチルシロキサンである、実施形態３０に記載の方法。

【0269】

実施形態３２
前記溶液が前記シリコーンを含み、該シリコーンがビニル末端ポリジメチルシロキサン・ホモポリマー又はコポリマーである、実施形態２８に記載の方法。

【0270】

実施形態３３
前記溶液が前記シリコーンを含み、該シリコーンがクロロメチル末端ポリジメチルシロキサン・ホモポリマー又はコポリマーである、実施形態２８に記載の方法。

【0271】

実施形態３４
前記溶液が前記シリコーンを含み、該シリコーンが、トリメチルシロキシ末端ポリジメチルシロキサン・ホモポリマー又はコポリマーである、実施形態２８に記載の方法。

【0272】

実施形態３５
前記溶液が前記シリコーンを含み、該シリコーンがメチルヒドロシロキサン／ジメチルシロキサン・コポリマーである、実施形態２８に記載の方法。

【0273】

実施形態３６
前記溶液が前記ハロゲン化ポリオレフィンを含み、該ハロゲン化ポリオレフィンが塩素化ポリエチレンである、実施形態２８に記載の方法。

【0274】

実施形態３７
前記ポリ（パラキシリレン）が、次式のうちの１つ以上の繰り返し単位を含み、

【0275】

【化33】

【0276】

ｎが整数である、
実施形態２８に記載の方法。。

【0277】

実施形態３８
前記溶液がＫａｒｓｔｅｄｔ触媒をさらに含む、実施形態２８から３７のいずれかに記載の方法。

【0278】

実施形態３９
前記溶液がパラジウム錯体触媒をさらに含む、実施形態２８から３７のいずれかに記載の方法。

【0279】

実施形態４０
前記溶液が塩化アルミニウムをさらに含む、実施形態２８から３７のいずれかに記載の方法。

【0280】

実施形態４１
前記溶液が過酸化物をさらに含む、実施形態２８から３７のいずれかに記載の方法。

【0281】

実施形態４２
前記溶液に接触させたポリ（パラキシリレン）を、室温を超える温度を含む環境に供するステップをさらに含む、実施形態２８から４１のいずれかに記載の方法。

【0282】

実施形態４３
前記ポリ（パラキシリレン）を前記溶液と接触させる前に、極性液体の存在下で前記ポリ（パラキシリレン）の前記表面に接触する非極性液体が、５０°以上の第１の接触角を形成し、かつ
前記ポリ（パラキシリレン）を前記溶液と接触させた後に、前記極性溶液の存在下で前記表面に接触する前記非極性液体が、３０度以下の第２の接触角を形成する、
実施形態２８から４２のいずれかに記載の方法。

【0283】

実施形態４４
前記ポリ（パラキシリレン）が、封じ込め領域内の電極上に配置され、かつ
前記方法が、（ｉ）前記封じ込め領域内に第１の液体及び第２の液体を堆積するステップ、並びに（ｉｉ）前記封じ込め領域を閉じて、前記封じ込め領域内に前記第１の液体及び前記第２の液体を捕捉し、前記第１の液体と前記第２の液体との間に界面が形成されるステップをさらに含む、
実施形態２８から４３のいずれかに記載の方法。

【符号の説明】

【0284】

１０ 液体レンズ
１２ ベース
１４ キャップ
１６ 液密封じ込め領域
１８ ガスケット
２０ 第１の電極
２２ 光軸
２４ 第２の電極
２６ 第１のウィンドウ
２８、３４ 貫通開口
３０ 第１の基板
３２ 第２のウィンドウ
３５ 台座
３６ 第２の基板
４０ 取付具
４２ 有効貫通開口
４４ リップ
４８ 第１の液体
５０ 第２の液体
５２ 界面
５４ 絶縁層
５４ａ ポリマー材料
５４ｂ スリッパリーかつオムニフォビックな共有結合液体
１０２ ポリ（パラキシリレン）
１０６ 表面
１０８ 溶液
１１０ 基板
１１２ 環境
１１３ 導電性材料

【図1】

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【国際調査報告】