KR101034652B1 - 다중-상 액상 조성물, 모노 게르만 화합물을 사용하는 방법, 광학 전자습윤 디바이스, 및 광학 전자습윤 디바이스를 포함하는 장치 - Google Patents

다중-상 액상 조성물, 모노 게르만 화합물을 사용하는 방법, 광학 전자습윤 디바이스, 및 광학 전자습윤 디바이스를 포함하는 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전도성 유체 및 비-전도성 유체를 포함하는 다중-상 액상 조성물에 관한 것으로, 비-전도성 유체는 전도성 유체와 섞이지 않고, 조성물의 산술 평균 동점도는, 약 20℃ 내지 약 +70℃의 온도 범위 내에서, 약 1.5 cSt 내지 약 40 cSt이다. 또한 본 발명은 전자습윤에 의해 구동되는 광학 렌즈뿐만 아니라 상기 다중-상 액상 조성물을 포함하는 광학 전자습윤 디바이스, 및 이들을 포함하는 장치에 관한 것이다.

Description

다중-상 액상 조성물, 모노 게르만 화합물을 사용하는 방법, 광학 전자습윤 디바이스, 및 광학 전자습윤 디바이스를 포함하는 장치 {MULTI-PHASE LIQUID COMPOSITION, USE OF MONO GERMANE COMPOUND, OPTICAL ELECTROWETTING DEVICE AND APPARATUS COMPRISING THE OPTICAL ELECTROWETTING DEVICE}
본 발명은 다중-상 액상 조성물에 관한 것이다. 본 발명은 또한 본 발명의 다중-상 액상 조성물을 포함하는 광학 전자습윤 디바이스, 특히 전자습윤에 의해 구동되는 광학 렌즈에 관한 것이다.
광학 전자습윤 디바이스는 특정 광학 기능을 달성하기 위해 입사 빔을 변형시킬 수 있는 디바이스이다. 광학 전자습윤 디바이스는 가변 초점 액체 렌즈, 광학 조리개, 광학 줌, 안과용 디바이스를 포함하고, 예를 들어 카메라, 휴대용 전화기, 거리 측정기, 내시경, 치과용 비디오 카메라 등과 같이 많은 용도 및 장치에서 더욱더 제안된다.
전자습윤에 의해 구동되고 초점 길이가 가변 가능한 광학 렌즈는 예를 들어 유럽특허 EP-B1-1,166,157에 기재되고, 그 내용은 본 명세서에 참고문헌으로서 병합된다. 본 명세서의 도 1은 상기 특허의 도 12에 해당한다. 전지는 하부 플레이트(7, 9) 및 상부 플레이트(1)를 포함하는 유체 챔버, 및 직각(수직) 또는 실질적으로 직각(수직)인 축Δ에 의해 정의된다. 편평하지 않은 하부 플레이트는 원뿔형 또는 원통형의 오목부(depression) 또는 리세스(3)를 포함하고, 비-전도성 또는 절연성 유체(4)를 함유한다. 전지의 나머지 부분은 축Δ을 따라 전기적으로 치환될 수 있는 전도성 유체(5)로 채워진다.
유체는, 메니스커스(meniscus)(A, B)에 걸쳐서 접하여 서로 섞이지 않으며, 상이한 굴절률 및 실질적으로 동일한 밀도를 갖는다. 전지는, 하부 플레이트의 적어도 하나의 영역에 배열된, 전기 절연성 기판(2)을 포함하고, 그 위에는 두 개의 유체 모두가 접해있다.
절연성 기판의 두께는 바람직하게 약 0.1㎛ 내지 약 100㎛이다. 통상적으로, 얇은 두께는 낮은 전압에서 작동하는 광학 전자습윤 디바이스에 사용되는 반면에, 두꺼운 절연성 기판은 높은 전압 용도에서 사용된다.
도 1에서, 절연성 기판은 전체 하부 플레이트를 덮지만, 위에 두 개의 유체가 접하고 있는 하부 플레이트의 영역으로 제한될 수 있다. 제 1 전극은 절연성 기판에 의해 전도성 유체와 절연성 유체를 분리한다. 이러한 예에서, 하부 플레이트는 제 1 전극으로 작용하는 전도성 본체(7), 및 광의 빔의 통로를 위한 투명한 창(9)을 포함한다. 도 1에서 전도성 본체는 비-전도성 유체의 센터링을 위해 사용된다. 또 다른 전극(8)은 전도성 유체와 접해있다. 전도성 유체에 의한 절연성 기판의 습윤도는 제 1 및 제 2 전극 사이의 전압(V)의 인가 하에 달라지고, 그러한 전자습윤 현상을 통해, 메니스커스의 형태를 전극 사이에 인가된 전압(V)에 따라 변형시킬 수 있다. 따라서 드롭(drop)의 영역에서 플레이트에 수직인 전지를 통과하는 광의 빔은 인가된 전압에 따라 더 크게 또는 더 작은 정도로 모아질 것이다. 전압(V)은, 사용되는 물질에 따라, 0 볼트에서 최대 전압으로 증가될 수 있다. 예를 들어, 전압이 증가하는 경우, 비-전도성 유체 드롭(4)은 제한 위치(B로 정함)에 도달하기 위해 변형된다. 드롭(4)이 이들의 위치(A){정지 위치, 응력 없음, 전도성 유체(5)와 오목한 계면}로부터 위치(B){전도성 유체(5)와 볼록한 계면}로 변형되는 동안, 액체 렌즈의 초점도 달라진다.
전도성 유체는 통상적으로 염을 함유하는 수성 유체이다. 절연성 유체는 통상적으로 오일, 알칸 또는 알칸(가능하게는 할로겐화 알칸)의 혼합물이다.
광학 전자습윤 디바이스의 광학 품질은, 사용 조건에서, 여러 가지 매개 변수에 따라 달라질 수 있다.
중요하게는, 전자습윤에 의해 구동되는 광학 액체 렌즈는 초점 이력 현상(hysteresis)을 나타낼 수 있는데, 이러한 현상은 광학 렌즈의 광학 힘이 전압 램프 방향에 따라 증가하거나 감소하여 다른 것을 의미한다. 즉, 주어진 전압 값에서 디바이스의 초점 길이는, 응력이 증가하는지 감소하는지에 따라, 또는 전도성 유체와 비-전도성 유체 사이의 계면이 전지의 축으로 향해 이동하는지 내부를 향해 이동하는지에 따라 달라질 수 있다. 이러한 현상은 접촉 각 이력 현상과 관련되는 것으로 알려져 있다. 광학 품질의 저하는 그러한 이력 현상과 연관되는 것으로 최종 알려져 있다. 현재까지 전도성 유체 및 비-전도성 유체는, 가변 초점 액체 렌즈, 광학 조리개, 광학 줌 및 내부 또는 외부 환경에서 전자습윤을 사용하는 임의의 다른 광학 디바이스로서 사용되는, 실행이 잘되는 광학 전자습윤 디바이스, 통상적으로 광학 렌즈를 제공하기 위해, 일부 특정한 일반적인 특성을 가져야 하는 것으로 알려져 있다.
본 발명의 목적은 다중-상 액상 조성물, 및 개선된 광학 특성을 갖는 광학 전자습윤 디바이스를 제공하는 것이다.
또 다른 목적은 그러한 다중-상 액상 조성물, 및 넓은 온도 범위에서 투명함과 같은 광학 특성이 적어도 실질적으로 변하지 않게 유지시켜주는 그러한 디바이스를 제공하는 것이다.
또 다른 목적은 그러한 조성물, 및 넓은 온도 범위에서, 전압 램프 방향에서 증가하거나 감소하는 전기 충격에 반응하는 시간이 적어도 실질적으로 변하지 않게 유지시켜주는 디바이스를 제공하는 것이다.
또 다른 목적은 전자습윤에 의해 구동되는 광학 렌즈, 가변 초점 액체 렌즈, 광학 조리개, 광학 줌 및 내부 또는 외부 환경에서 전자습윤을 사용하는 임의의 다른 광학 디바이스로서 사용될 수 있는 디바이스를 제공하는 것이다.
본 발명자는 이제 이러한 그리고 다른 객체가 본 발명의 다중-상 조성물에 의해 전체적으로 또는 부분적으로 충족되는지를 알아냈다.
한 가지 양상에서, 본 발명은 전도성 유체 및 비-전도성 유체를 포함하는 다중-상 액상 조성물에 관한 것이며, 비-전도성 유체는 전도성 유체와 섞이지 않고, 상기 조성물의 산술 평균 동점도(cinematic viscosity)는, 약 -10℃ 내지 약 +60℃, 바람직하게는 약 -20℃ 내지 약 +60℃, 바람직하게는 약 -20℃ 내지 약 +70℃의 온도 범위 내에서, 약 1.5 cSt 내지 약 40 cSt, 바람직하게는 약 1.5 cSt 내지 약 20 cSt, 보다 바람직하게는 약 3 cSt 내지 약 10 cSt이다.
본 발명자는 산술 평균 동점도가 빠른 반응 시간을 갖는 광학 전자습윤 디바이스를 얻고자 할 때 고려되어야만 하는 중요한 매개 변수라는 것을 관찰했다. 이러한 매개 변수는, 광학 전자습윤 디바이스의 액상-액상 계면을 형성하기 위해 사용되는, 각각의 유체의 개별 값보다 더 적절하다는 것을 보여주었다. 즉, 광학 전자습윤 디바이스의 양호한 성능은, 산술 평균 동점도가 상기 범위에 있는 경우, 유체 중 하나에 대한 점도 중 하나의 값이 상술한 범위 바깥에 있게 하면서 달성될 수 있다.
본 명세서, 상세한 설명 및 청구범위에서, "포함한다/포함하는(comprise/comprising)"이라는 단어는 "포함한다/포함하는(include/including)"과 동의어이고, "함유한다/함유하는"은 총괄적이거나 제한이 없으며, 언급되지 않은 추가 요소를 배제하지 않는다. "섞이지 않는"이라는 용어는 서로 섞이지 않거나 실질적으로 섞이지 않는 것을 나타낸다.
본 명세서, 상세한 설명 및 청구범위에서, 동점도는 하기 ASTM D7042-04를 따라 측정된다. 회전자와 고정자 사이의 액체 저항성은 소정의 온도, 예를 들어 약 -20℃, -10℃, +60℃ 또는 +70℃ 및/또는 약 -20℃, -10℃, 및 +60℃ 또는 +70℃ 사이에 포함되는 온도 범위 내의 중간 값에서 결정된다. Anton Paar SVM 3000 유형의 점도계가 사용될 수 있고, 내용이 본 명세서에 병합되어 있는 EP-B1-0 926 481을 참고한다. 이 문헌의 내용은 본 명세서에 참고문헌으로서 병합되어 있다. 산술 평균 동점도는 위의 방법을 사용하여 전도성 및 비-전도성 유체에 대해 개별적으로 측정된 동점도의 수학적 평균이다.
또 다른 특징에 따르면, 약 -10℃ 내지 약 +60℃, 바람직하게는 약 -20℃ 내지 약 +60℃, 보다 바람직하게는 -20℃ 내지 약 +70℃의 온도 범위 내에서, 전도성 유체와 비-전도성 유체 사이의 점도 차이는 0 cSt와 ±10 cSt 사이, 바람직하게는 0 cSt와 약 ±5 cSt에 포함된다.
또 다른 특징에 따르면, 전기 전도성 유체는, 상기 유체에 전도성 특성을 주는, 물 및 적어도 하나의 유기 또는 무기 이온, 일반적으로 적어도 하나의 유기 또는 무기 이온 염 또는 이온화 염, 또는 이들의 혼합물을 포함한다.
다음의 상세한 설명에서, "이온 염"은 물에서 전체적으로 또는 실질적으로 전체적으로 해리된 염을 나타낸다(예를 들어 브롬-음이온 및 양이온). "이온화 염"은 화학적, 물리적 또는 물리-화학적 처리 후에, 물에서 전체적으로 또는 실질적으로 전체적으로 해리된 염을 나타낸다.
본 발명에 적합한 이온은 양이온 및 음이온 모두를 포함하는데, 반드시 그럴 필요는 없지만, 이들은 동시에 전도성 유체에 함께 존재할 수 있다.
음이온의 예로는 할로겐화물, 예를 들어 염소, 브롬, 요오드, 황산염, 탄산염, 탄산수소염, 아세트산염 등, 또한 이들의 혼합물이 있는데, 이에 제한되지 않는다. 양이온의 예로는 알칼리, 알칼리-토류 및 금속성 양이온이 있지만, 이에 제한되지 않는다.
따라서 유기 및 무기 이온 염 및 이온화 염은 이 기술 분야에서 잘 알려져 있으며, 이들의 예로는 아세트산 칼륨, 염소화 마그네슘, 브롬화 아연, 브롬화 리튬, 브롬화 나트륨, 염소화 리튬, 염소화 칼슘, 황산 나트륨 등, 또한 이들의 혼합물이 있는데, 이에 제한되지 않는다.
하나 이상의 이온 염과 하나 이상의 이온화 염의 혼합물 또한 본 발명에 포함된다.
본 발명의 특히 바람직한 실시예에 따르면, 전도성 유체에 존재하는 염은 황산 나트륨, 아세트산 칼륨, 브롬화 아연, 브롬화 나트륨, 또는 브롬화 리튬, 및 이들의 혼합물, 및 보다 바람직하게는 황산 나트륨, 아세트산 칼륨, 브롬화 나트륨, 또는 브롬화 리튬, 및 이들의 혼합물이 있다.
이미 언급한 바와 같이, 전도성 유체는 유기 또는 무기 이온 염 또는 이온화 염을 포함한다. 상기 염은 물에 용해된다.
전도성 유체에 사용된 물은 가능한 순수한 상태, 즉 광학 전자습윤 디바이스, 즉 전자습윤에 의해 구동되는 광학 렌즈의 광학 특성을 변경시킬 수 있는 임의의 다른 용해된 성분이 없거나 실질적으로 없어야 한다.
초 순수 물을 사용하는 것이 가장 바람직하다.
전도성 유체에 있는 용해된 염의 농도는, 매우 높은 농도가 광학 렌즈에 대한 밀도, 굴절률, 혼탁도, 헤이즈, 또는 투명성의 손실의 바람직하지 못한 증가에 기인할 수 있다는 점을 명심하면서, 넓은 비율에서 변할 수 있다.
또 다른 특징에 따르면, 전기 전도성 유체는 적어도 하나의 종래의 어는점 저하제를 포함한다. 어는점 저하제로서, 알코올, 글리콜, 글리콜 에테르, 폴리올, 폴리에테르폴리올 등, 또는 이들의 혼합물이 언급될 수 있다. 이들의 예로는 다음의 작용제: 에탄올, 에틸렌 글리콜(EG), 모노프로필렌 글리콜(MPG 또는 1,2-프로판-디올), 1,3-프로판 디올, 1,2,3-프로판 트리올(글리세롤) 등, 및 이들의 혼합물이 있다. 실시예에서, 전도성 유체는 물, MPG 및 글리세롤의 혼합물을 포함한다.
한 특징에 따르면, 이러한 작용제는, 약 -20℃와 약 +70℃ 사이에 포함되는 온도 범위에 걸쳐서 액체로 머물어야 하는 전도성 유체의 어는점을 감소시키기 위한 것이다.
또 다른 특징에 따르면, 예를 들어 할로겐화물, 아세트산염 또는 황산염과 같은 염은 전도성 유체의 어는점을 낮추는 것으로 알려져 있다. 이와 같이, 그리고 또 다른 특징에 따르면, 어는점 저하제는 염 그 자체가 될 수 있어서, 임의의 추가 어는점 저하제가 필요하지 않지만, 요구되는 경우 여전히 사용할 수 있다.
또 다른 특징에 따르면, 전도성 유체는 적어도 하나의 점도-제어제, 즉 점도-조절제를 포함한다. 본 발명에서 사용될 수 있는 점도-조절제는 당업자로부터 알려진 임의의 유형일 수 있고, 유리하게는 알코올, 글리콜, 글리콜 에테르, 폴리올, 폴리 에테르 폴리올 등, 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 이들의 예로는 다음의 작용제: 에탄올, 에틸렌 글리콜(EG), 모노프로필렌 글리콜(MPG), 1,3-프로판 디올, 1,2,3-프로판 트리올(글리세롤) 등 및 이들의 혼합물이 있다.
바람직한 실시예에서, 점도-조절제의 분자량은 약 130g/mol 미만이다.
점도-조절제는 어는점 저하제와 동일하거나 다를 수 있다. 하나의 특징에 따르면, 전도성 유체는 어는점 저하제 및 점도-조절제 모두인 작용제를 포함한다.
또 다른 특징에 따르면, 전도성 유체는 유리하게는, 광학 전자습윤 디바이스, 특히 전자습윤에 의해 구동되는 렌즈의 경우에서 광학 특성을 저하시키는 박테리아, 균류, 조류, 미세조류 등과 같은 유기 요소의 성장을 막기 위해서 살생물제를 포함한다.
그러한 살생물제는, 어는점 저하제 및 점도-조절제에 대한 경우처럼, 전도성 유체의 요구되는 광학 특성(전술한 바와 같이, 투명성, 굴절률 등)을 변경하지 않는다면, 이 기술 분야에서 공지된 임의의 유형일 수 있다.
전술한 바와 같이, 유기 또는 무기의 이온 염 또는 이온화 염을 포함하는 전도성 유체는 광학 전자습윤 디바이스, 예를 들어 전자습윤에 의해 구동되는 광학 렌즈에서 사용하기 위한 다중-상 액상 조성물을 형성하기 위해 섞이지 않는 비-전도성 유체와 함께 존재한다.
또 다른 특성에 따르면, 다중-상 액상 조성물은 전도성 유체와 섞이지 않는 비-전도성 유체를 포함한다. 비-전도성 유체는 유기 또는 무기 (광물) 화합물 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 그러한 유기 또는 무기 화합물의 예로는 Si-주성분 단량체 또는 올리고머, Ge-주성분 단량체 또는 올리고머, Si-Ge-주성분 단량체 또는 올리고머, 탄화수소, 또는 이들의 혼합물이 있다.
탄화수소는 선형 또는 가지형일 수 있고, 하나 이상의 포화된, 포화되지 않은 또는 부분적으로 포화되지 않은 고리 부분을 포함할 수 있다. 탄화수소는 유리하게는 약 10 내지 약 35개, 바람직하게는 약 20 내지 약 35개의 탄소 원자를 갖는다. 약 10개 미만의 탄소 원자를 갖는 탄화수소는, 전도성 유체로의 섞임이 발생할 수 있기 때문에, 덜 바람직하다.
탄화수소는 이중 및/또는 삼중 결합 형태의 하나 이상의 불포화를 포함할 수 있다. 2 또는 3개 이상의 이중 또는 삼중 결합은 UV 복사선에 의한 분해의 위험을 고려하여 바람직하지 않다. 바람직하게는 탄화수소가 어떠한 이중 또는 삼중 결합을 포함하지 않으며, 이 경우 탄화수소는 본 명세서에서 알칸으로 나타낸다.
탄화수소는 치환기 및/또는 탄화수소 사슬 및/또는 고리를 방해하는 원자 또는 원자의 그룹으로서, 하나 이상의 헤테로원자를 더 포함할 수 있다. 그러한 헤테로원자는 산소, 황, 질소, 인, 할로겐화물(주로 플루오르, 염소, 브롬 및/또는 요오드)을 포함하는데, 이에 제한되지 않는다. 주의해야 할 것은 하나 이상의 헤테로원자의 존재는 두 개가 섞이지 않는 것에 에 영향을 주지 않는다는 점이다.
약 99.8% 보다 많은 알칸을 포함하는 혼합물이 사용될 수 있다. 이러한 혼합물은 약 1중량%(바람직하게는 약 0.5% 미만)보다 낮은 비로 방향족기 및/또는 불포화된 부분의 양을 조금 포함할 수 있다. 염소는 또한 상기 알칸에, 약 10중량% 미만, 바람직하게는 약 7% 미만의 비로 존재할 수 있다. 그러한 불순물은, 예를 들어 이들이 증류 공정에 의해 얻어지는 경우, 알칸의 제조에서 생긴 부산물로서 존재할 수 있다.
본 발명의 여러 가지 특징에 따르면, 탄화수소는 다음과 같거나 다음을 포함한다:
- 데칸(C10H22), 도데칸(C12H24), 스쿠알란(C30H62) 등과 같은 선형 또는 가지형 알칸;
- tert-부틸사이클로헥산(C10H20) 등과 같은, 하나 이상의 고리를 포함하는 알칸;
- α-클로로나프탈렌, α-브로모나프탈렌, 시스,트랜스-데카하이드로나프탈렌(C10H18) 등과 같은, 융합된 고리 시스템;
- Isopar®V, Isopar®P(Exxon Mobil사)로서 이용 가능한 것과 같은, 탄화수소의 혼합물, 및 이들의 혼합물.
본 명세서에서, 올리고머는, 약 2 내지 약 20, 바람직하게는 약 2 내지 약 10, 및 보다 바람직하게는 약 2 내지 약 5인, 많은 동일하거나(호모-올리고머) 상이한(코-올리고머) 반복 단위를 갖는 화합물이다. 약 20개 이상의 반복 단위를 갖는 올리고머는 저온에서 점도의 바람직하지 않은 증가를 유도할 수 있어 덜 바람직하다.
비-전도성 유체는 다음의 실리콘-주성분 화합물을 하나 또는 여러 개 포함할 수 있다:
- 화학식 1a, 1b 또는 1c의 실록산:
Figure 112008055175319-pct00001
여기서 R1, R2 및 R'는 개별적으로 알킬, (헤테로)아릴, (헤테로)아릴알킬, (헤테로)아릴알케닐 또는 (헤테로)아릴알키닐을 나타내고, n은 약 1 내지 약 20, 바람직하게는 약 1 내지 약 10을 포함하고, 보다 바람직하게는 n은 1, 2, 3, 4 또는 5이고, 정확하게는 화학식 1c에서 2보다 크다;
- 화학식 2의 실란:
Figure 112008055175319-pct00002
여기서 R1, R2 및 R'는 앞서 정의된 바와 같고, m은 약 1 내지 약 20, 바람직하게는 약 1 내지 약 10을 포함하고, 보다 바람직하게는 m은 1, 2 또는 3이다;
- 화학식 3의 모노실란:
Figure 112008055175319-pct00003
여기서 R1 및 R2는 앞서 정의된 바와 같고, R3 및 R4는 개별적으로 알킬, (헤테로)아릴, (헤테로)아릴알킬, (헤테로)아릴알케닐 또는 (헤테로)아릴알키닐을 나타낸다.
위의 화학식에서:
- 알킬은, 약 1개 내지 약 10개, 바람직하게는 약 1개 내지 약 6개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 가지형 알킬 라디칼을 의미하고; 바람직한 알킬은 메틸, 에틸, n-프로필, 이소-프로필을 포함하고; 알킬기는 할로겐화될 수 있으며, 예를 들어 1,1,1-트리플루오로프로필기를 포함할 수 있다;
- (헤테로)아릴은, 적어도 하나, 바람직하게는 하나의 방향족 및/또는 헤테로방향족 고리를 형성하는, 약 5개 내지 약 12개의 원자를 포함하는 방향족 또는 헤테로방향족 라디칼을 의미하고, 상기 고리(들)는 하나 이상의 할로겐화물, 바람직하게는 1, 2, 3개의 할로겐화 원자(주로 플루오르, 염소 및/또는 브롬)로 선택적으로 치환되고, 하나 이상의 포화된, 부분적으로 포화된 또는 불포화된 고리 시스템과 선택적으로 융합되고; 바람직한 (헤테로)아릴은, 1, 2 또는 3개의 할로겐 원자로 선택적으로 치환된, 페닐, 나프틸, 비시클로[4.2.0]옥타트리에닐을 포함한다;
- (헤테로)아릴알킬은 알킬 및 (헤테로)아릴 라디칼 각각에 대해 앞서 정의한 바와 같고; 바람직한 (헤테로)아릴알킬은 1, 2 또는 3개의 할로겐 원소로 선택적으로 치환된 벤질, 펜에틸을 포함한다;
- (헤테로)아릴알케닐 및 (헤테로)아릴알키닐은, (헤테로)아릴 부분이 앞서 정의된 바와 같고, 알케닐 및 알키닐이 앞서 정의된 바와 같이 선형 또는 가지형 알킬 라디칼을 나타내고, 각각 추가로 하나 이상의, 바람직하게는 하나의 이중 결합 또는 하나 이상의, 바람직하게는 하나의 삼중 결합을 포함하는 라디칼에 해당한다.
바람직한 실시예에 따르면, 위의 화학식 1a, 1b 및 2에서, 모든 R'은 동일하거나 상이하며, 바람직하게는 메틸 또는 할로겐화 알킬이다;
더 바람직한 실시예에 따르면, 위의 화학식 1a, 1b 및 2에서, 모든 R'은 동일하고, 보다 바람직하게는 각각의 R'은 메틸이다.
비-전도성 유체는 다음의 특정 실리콘-주성분 종류를 하나 이상 포함할 수 있다:
- 헥사메틸디실란, 디페닐디메틸실란, 클로로페닐트리메틸실란, 페닐트리메틸실란,
- 펜에틸트리스(트리메틸실록시)실란, 페닐트리스(트리에틸실록시)실란, 폴리디메틸실록산, 테트라페닐테트라메틸트리실록산, 폴리(3,3,3-트리플루오로프로필메틸실록산), 3,5,7-트리페닐노나메틸펜타실록산, 3,5-디페닐옥타메틸테트라실록산, 1,1,5,5-테트라페닐-1,3,3,5-테트라메틸트리실록산, 및 헥사메틸시클로트리실록산.
비-전도성 유체는 다음의 게르만 주성분 종류 중 하나 이상을 포함할 수 있다:
- 화학식 4의 게르만옥산
- 화학식 5의 게르만
- 화학식 6의 게르만
Figure 112008055175319-pct00004
여기서 R', R1, R2, R3, R4 및 n은 앞서 정의된 바와 같다.
비-전도성 유체는 다음의 특정 게르만 주성분 종류 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 헥사메틸디게르만, 디페닐디메틸게르만, 페닐트리메틸-게르만.
또 다른 특징에 따르면, 비-전도성 유체는 하나 이상의 페닐기 및/또는 플루오르화 또는 비-플루오르화 알킬(에틸, n-프로필, n-부틸), 선형 또는 가지형 알킬, 염소화 또는 브롬화 페닐기, 벤질기, 할로겐화 벤질기와 같은 다른 기로 치환된, 적어도 하나의 Si- 및/또는 Ge-주성분 화합물; 또는 적어도 하나의 화합물이 하나 이상의 페닐기 및/또는 플루오르화 또는 비-플루오르화 알킬(에틸, n-프로필, n-부틸), 선형 또는 가지형 알킬, 염소화 또는 브롬화 페닐기, 벤질기, 할로겐화 벤질기와 같은 다른 기로 치환된, Si- 및/또는 Ge-주성분 화합물의 혼합물을 포함한다.
Si-주성분 화합물(실란, 실록산을 포함)은 이들의 화학적 안정성에 있어서 특히 유리하다. 더 높은 굴절률을 초래하는 것으로 나타나는, 실록산 화합물, 유리하게는 아릴 실록산 화합물을 사용하면 우수한 성능이 얻어졌다. 바람직한 실시예에서, Si 원자의 총 수에 대한 Si-주성분 화합물(들)이 갖는 아릴(예를 들어 페닐) 라디칼 또는 기의 총 수의 비는 약 1.33 이하, 바람직하게는 1 이하, 보다 바람직하게는 0.8 이하이다. Si 원자에 대한 아릴(예를 들어 페닐) 라디칼 또는 기의 수의 비가 약 1.33 이하, 바람직하게는 약 1 이하, 보다 바람직하게는 0.8 이하인, 선택된 실록산을 사용하면, 광학 렌즈와 같은 광학 전자습윤 디바이스에서 사용하기 위한 허용 가능한 값인, 약 200 NTU 미만의 혼탁도의 감소를 초래하는 것으로 나타난다.
혼탁도, 또는 헤이즈는, 비-전도성 유체가 탄화수소(통상적으로 알칸)이거나 이들을 포함하는 경우, 열 응력 이후에, 통상적으로 관찰되지 않거나 약 1 NTU보다 낮다.
또 다른 특징에 따르면, 디페닐디메틸게르만 및 페닐트리메틸게르만과 같은, Ge-주성분 오일, 및 보다 바람직하게는 아릴-(예를 들어 페닐) 모노-게르만 화합물은 유리하게는 습윤제로서 사용될 수 있다. 이들은 광학 전자습윤 디바이스를 위한 적당한 습윤 특성을 나타낸다. 이들은 UV 방사선 하에, 그리고 고온에서 저장시 가수분해 현상에 대해 매우 안정적이다. 그러한 방향족 게르만 주성분 오일의 굴절률은 높고, 이는 렌즈의 광학 성능에 대해 매우 적합하다. 이들은 다소 밀도가 높아서, 오일의 밀도를 증가시키고 오일과 전도성 상 사이의 밀도의 균형을 맞추기 위해 사용될 수 있다. 유리하게는, 주어진 굴절률에 대해, 게르만 주성분 오일은 실록산보다 덜 점성이 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 비-전도성 유체는 렌즈의 하부 플레이트(분리 기판) 상에서의 상기 유체의 습윤도를 증가시키기 위한 습윤제를 포함한다. 습윤제의 특성은 상기 렌즈의 하부 플레이트 표면의 특성에 의존할 것이다.
또 다른 특징에 따르면, 비-전도성 유체의 주성분인 유기 또는 무기 (광물) 화합물 또는 이들의 혼합물은 그 자체가, 예를 들어 전술한 아릴 모노 게르만 화합물을 갖는 경우이거나 이러한 특성을 제공하는 성분을 포함할 수 있기 때문에, 기판 또는 코팅에 대해 습윤 특성을 갖는다. 따라서 유기 또는 무기 (광물) 화합물은, 특정 기판 또는 코팅이 사용되는 경우, 그 자체가 습윤제일 수 있다.
특히 Parylene®(본 발명의 다중-상 액상 조성물을 갖는 광학 전자습윤 디바이스에 사용될 수 있는 가능한 기판), 또는 높은 표면 에너지( > 30mN/m)를 갖는 다른 비-전도성 (분리) 층 또는 코팅상에서의, 유기 또는 무기 (광물) 화합물 - 및/또는 습윤제의 예는 아래의 표 1, 2 및 3에서 제공된다.
Figure 112008055175319-pct00005
Figure 112008055175319-pct00006
Figure 112008055175319-pct00007
특히 낮은 표면 에너지( < 약 30mN/m)를 갖는 Teflon®AF 또는 다른 분리 층 또는 코팅 상에서의, 유기 또는 무기 (광물) 화합물 - 및/또는 습윤제의 예는 다음의 표 4(실록산) 및 표 5(다른 화합물)에서 제공된다.
Figure 112008055175319-pct00008
Figure 112008055175319-pct00009
습윤제 중에서, 화학식(Ⅰ) 또는 화학식(Ⅱ) 또는 이들의 혼합물의 습윤제는, Parylene®와 같은, 높은 표면 에너지( > 약 30mN/m)를 갖는 분리 층상에서 사용하기에 바람직하다:
Figure 112008055175319-pct00010
여기서:
- X, X1 및 X2는 할로겐 원자(주로 플루오르, 염소 및/또는 브롬)이다;
- A는, 선택적으로 할로겐 원자(들)로 치환되고 선택적으로 하나 이상의(바람직하게는 하나의) 이중 결합 및/또는 하나 이상의(바람직하게는 하나의) 삼중 결합을 포함하는, 선형 또는 가지형 (C4-C20)알킬렌이다;
- Ak는, 메틸, 에틸, 프로필, 및 선형 또는 가지형 부틸, 펜틸 및 헥실과 같은, C1-C10 알킬, 바람직하게는 C1-C6 알킬이다;
- p+q는 2, 3, 4, 5 또는 6이라면, p 및 q는 각각 1, 2, 3, 4 또는 5로부터 선택된다.
바람직하게는, X, X1 및 X2는 개별적으로 Cl 또는 Br이다. Ak는 바람직하게 에틸을 나타낸다.
화학식(Ⅰ)의 예는 위의 표 1에 나열된 화합물을 포함한다. 화학식(Ⅱ)의 예는 위의 표 2에 나열된 화합물을 포함한다.
습윤제 중에서, 화학식(Ⅲ) 또는 화학식(Ⅳ) 또는 이들의 혼합물의 습윤제는 Parylene®와 같은, 높은 표면 에너지( > 약 30mN/m)를 갖는 분리 층상에 적합한 실시예이다:
(Ⅲ) 규소 원자에 대한 페닐기의 비가 1보다 낮은 실록산,
(Ⅳ) X3-An,
여기서
X3은 할로겐화물(바람직하게는 플루오르, 염소 또는 브롬) 또는 수소이고;
An은 n개의 탄소 원자를 가진 선형 또는 가지형 탄화수소 또는 플루오르화 탄화수소이며, n은 약 2 이상이고 약 20 이하이고, 바람직하게는 약 2 이상이고 약 10 이하이다.
화학식(Ⅰ) 및 화학식(Ⅱ)의 화합물은 수성 전도성 유체와 접촉할 때 가수분해에 대한 우수한 저항성을 나타내서, 특히 적합한 습윤제이다.
습윤제는 모노할로겐화 방향족 화합물, α,ω-디할로겐화 알킬 화합물 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 바람직한 실시예에서, 비-전도성 유체는 습윤제로서 1-브로모-4-에틸벤젠, α,ω-디클로로-옥탄 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 바람직한 실시예에서, 비-전도성 유체는 가수분해-내성 습윤제로서 α,ω-디클로로-옥탄을 포함한다.
또 다른 바람직한 실시예에서, 비-전도성 유체는 가수분해-내성 습윤제로서 1-브로모-4-에틸벤젠을 포함한다.
또 다른 양상에서, 본 발명은 전도성 유체 및 비-전도성 유체를 포함하는 다중-상 액상 조성물에 관한 것으로, 상기 각각의 유체는 실질적으로 동일한 밀도를 나타내고, 비-전도성 유체는 전도성 유체와 섞이지 않으며 적어도 하나의 Si- 및/또는 Ge-주성분 화합물, 및 본 명세서에서 앞서 기술된 화학식(Ⅰ) 또는 화학식(Ⅱ)의 적어도 하나의 가수분해-내성 화합물을 포함한다.
또 다른 양상에서, 본 발명은 Si-주성분 화합물, Ge-주성물 화합물, Si-Ge-주성분 화합물 또는 이들의 혼합물, 및 전술한 화학식(Ⅰ)의 화합물 및 화학식(Ⅱ)의 화합물로부터 선택된 적어도 하나의 가수분해-내성 화합물, 바람직하게는 α,ω-디클로로옥탄을 포함하는 액상 조성물에 관한 것이다.
본 발명은 광학 전자습윤 디바이스, 예를 들어 전자습윤에 의해 구동되는 렌즈에서, 가수분해-내성 화합물로서, 화학식(Ⅰ)의 화합물, 바람직하게는 α,ω-디클로로-옥탄의 사용을 특징으로 한다.
본 발명은 또한 광학 전자습윤 디바이스, 예를 들어 전자습윤에 의해 구동되는 광학 렌즈에서, 가수분해-내성 화합물로서, 화학식(Ⅱ)의 화합물, 바람직하게는 1-브로모-4-에틸벤젠의 사용을 특징으로 한다.
또한 다음의 특징 중 하나 이상을 포함한다:
- 비-전도성 유체는 산화방지제를 더 포함한다,
- 전도성 유체는 산화방지제를 더 포함한다,
- 비-전도성 유체는 살생물제 화합물을 더 포함한다,
- 전도성 유체는 살생물제 화합물을 더 포함한다,
- 비-전도성 유체는 UV-필터링 물질을 더 포함한다,
- 전도성 유체는 UV-필터링 물질을 더 포함한다.
산화방지제 화합물은 당업자에게 알려져 있는 산화방지제를 포함하고, 예를 들어 2,6-디-tert-부틸-4-메틸페놀과 같은 BHT-유형(부틸화 하이드록시톨루엔) 산화방지제가 있다.
살생물제 화합물은 당업자에게 통상적으로 알려져 있는 살생물제 화합물을 포함하고, 예를 들어 2-메틸-4-이소티아졸린-3-원(MIT) 및 1,2-벤즈이소티아졸린-3-원(BIT)이 있다.
UV-필터링 물질은 광, 특히 태양광선에 노출되는 경우 유체 성분의 바람직하지 않은 분해를 방지하기 위해 선택적으로 사용된다. 그러한 UV-필터링 물질은 그 기술 분야에 잘 공지되어 있다.
또 다른 특징에 따르면, 비-전도성 유체 및 전도성 유체는 실질적으로 동일한 밀도를 갖는다. 이것은, 밀도 차이가 좁은 범위 내에서 변할 수 있어야 수용 가능한 것을 의미한다. 통상적으로, 밀도 차이가 20℃에서 약 3·10-3g/㎤를 넘지 않는 것이 바람직하다.
또 다른 특징에 따르면, 비-전도성 유체 및 전도성 유체는 투명하고(전술한 바와 같음), 서로 다른 굴절률을 갖는다.
두 개의 유체의 굴절률의 차이는 유리하게는 약 ±0.03 내지 약 ±0.8, 바람직하게는 약 ±0.04 내지 약 ±0.6, 보다 바람직하게는 약 ±0.06 내지 약 ±0.3의 범위이다.
바람직한 실시예에서, 비-전도성 유체의 굴절률은 전도성 유체의 굴절률보다 더 크다.
또 다른 양상에서, 본 발명은 본 발명에 따른 다중-상 액상 조성물을 포함하는 광학 전자습윤 디바이스, 특히 전자습윤에 의해 구동되는 광학 렌즈에 관한 것이다.
또 다른 양상에서, 본 발명은, 광학 전자습윤 디바이스, 예를 들어 전자습윤에 의해 구동되는 광학 렌즈의 비-전도성 유체에서, 하나 이상의 페닐기로 치환된 적어도 하나의 Si- 및/또는 Ge-주성분 화합물, 또는 적어도 하나의 화합물이 하나 이상의 페닐기로 치환된 Si- 및/또는 Ge-주성분 화합물의 혼합물의 사용에 관한 것이다.
전술한 바와 같이, 실록산 유형의 Si-주성분 화합물에 대하여, 본 발명은, 광학 전자습윤 디바이스, 예를 들어 전자습윤에 의해 구동되는 광학 렌즈의 비-전도성 유체에서, 바람직하게 하나 이상의 페닐기로 치환된 적어도 하나의 실록산 화합물, 유리하게는 아릴 실록산 화합물, 그 속에 적어도 하나의 화합물이 하나 이상의 아릴(예를 들어 페닐) 라디칼 또는 기로 치환된 실록산의 혼합물, 유리하게는 아릴 실록산 혼합물의 사용에 관한 것임이 주지되어야 하며, Si 원자의 총 수에 대한 화합물(들)이 갖는 아릴(예를 들어 페닐) 라디칼 또는 기의 총 수는 약 1.33 이하, 바람직하게는 약 1 이하, 및 보다 바람직하게는 약 0.8 이하이다.
이러한 사용은, 실질적으로 혼탁하지 않거나, 열 응력 이후에, 또는 혼탁 상태일 때, 전자습윤에 의해 구동되는 광학 렌즈, 또는 보다 통상적으로 광학 전자습윤 디바이스의 비-전도성 유체에, 투명성의 비교적 빠른 회복을 제공하는 것으로 알려져 있는데, 예를 들어 약 85℃의 온도에서, 적어도 약 15시간(예를 들어 18시간)의 열 응력 이후 약 80시간 이내에 투명성을 회복한다.
본 발명은 또한 하나 이상의 페닐기로 치환된 Si- 및/또는 Ge-주성분 화합물, 또는 적어도 하나의 화합물이 하나 이상의 페닐기로 치환된 Si- 및/또는 Ge-주성분 화합물의 혼합물을 포함하는, 전자습윤에 의해 구동되는 광학 렌즈의 비-전도성 유체를 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 명세서에서, 혼탁도는 열 응력시 또는 열 응력 이후에 비-전도성 유체 또는 전도성 유체 중에 하나, 또는 둘 다에 나타나는 헤이즈를 나타낸다.
열 응력시 또는 이후의 유체의 혼탁도는, 예시적인 예에서 설명되는 바와 같이, 혼탁계를 사용하여 측정된다.
본 명세서, 상세한 설명 및 청구범위에서, 광학 전자습윤 디바이스의 모든 부분 및 상기 광학 전자습윤 디바이스의 전체뿐만 아니라, 전도성 및 비-전도성 유체 중 하나 또는 둘 다에 대하여, 투명성은 약 400㎚ 내지 약 700㎚의 파장 범위에 걸쳐서 약 96%보다 큰 투과도, 및/또는 동일한 파장 범위에서 직선 입사 주위의 약 60°의 원뿔에서 약 2% 미만의 산란 에너지로서 이해되어야 한다.
따라서 한 가지 양상에서, 본 발명은 전도성 유체 및 상기 전도성 유체와 섞이지 않는 비-전도성 유체를 포함하는 다중-상 조성물을 특징으로 하고, 상기 비-전도성 유체는 하나 이상의 페닐기로 치환된 Si- 및/또는 Ge-주성분 화합물, 또는 적어도 하나의 화합물이 하나 이상의 아릴(예를 들어 페닐) 라디칼 또는 기로 치환된 Si- 및/또는 Ge-주성분 화합물의 혼합물을 포함하고, 여기서 실록산, 특히 아릴 실록산 화합물인 경우, Si 원자의 총 수에 대한 화합물(들)이 갖는 아릴(예를 들어 페닐) 라디칼 또는 기의 총 수의 비는 약 1.33 이하, 바람직하게는 약 1 이하, 보다 바람직하게는 약 0.8 이하이다.
또 다른 양상에서, 본 발명은, 전도성 유체 및 상기 전도성 유체와 섞이지 않는 비-전도성 유체를 포함하는 광학 전자습윤 디바이스, 통상적으로 전자습윤에 의해 구동되는 광학 렌즈를 특징으로 하고, 여기서 상기 비-전도성 유체는 하나 이상의 페닐기로 치환된 Si- 및/또는 Ge-주성분 화합물, 또는 적어도 하나의 화합물이 하나 이상의 페닐기로 치환된 Si- 및/또는 Ge-주성분 화합물의 혼합물을 포함한다. 유리하게는, 실록산 및/또는 아릴 실록산 화합물의 경우, 비-전도성 유체가 실록산(들), 특히 아릴 실록산(들)을 포함할 때, Si 원자의 총 수에 대한 화합물(들)이 갖는 아릴(예를 들어 페닐) 라디칼 또는 기의 총 수의 비는 유리하게는 약 1.33 이하, 바람직하게는 약 1 이하, 보다 바람직하게는 약 0.8 이하이다.
또 다른 양상에서, 본 발명은 전도성 유체 및 비-전도성 유체를 포함하는 다중-상 액상 조성물에 관한 것으로, 상기 유체 각각은 실질적으로 동일한 밀도를 나타내고, 비-전도성 유체는 전도성 유체와 섞이지 않고, 적어도 하나의 Si- 및/또는 Ge-주성분 화합물 및 본 명세서에서 전술한 화학식(Ⅰ)의 화합물 및 화학식(Ⅱ)으로부터 선택된 적어도 하나의 가수분해-내성 화합물을 포함한다.
바람직한 실시예에서, 비-전도성 유체는 가수분해-내성 화합물로서 α,ω-디클로로-옥탄을 포함한다.
또 다른 바람직한 실시예에서, 비-전도성 유체는 가수분해-내성 화합물로서 1-브로모-4-에틸벤젠을 포함한다.
또 다른 양상에서, 본 발명은 Si-주성분 화합물, Ge-주성분 화합물, Si-Ge-주성분 화합물 또는 이들의 혼합물, 및 전술한 화학식(Ⅰ)의 화합물 및 화학식(Ⅱ)의 화합물로부터 선택된 적어도 하나의 가수분해-내성 화합물을 포함하는 액상 조성물, 바람직하게는, 1-브로모-4-에틸벤젠 또는 α,ω-디클로로-옥탄에 관한 것이다.
본 발명은, 광학 전자습윤 디바이스, 통상적으로 전자습윤에 의해 구동되는 광학 렌즈에서, 가수분해-내성 화합물로서, 화학식(Ⅰ)의 화합물, 바람직하게는 α,ω-디클로로-옥탄의 사용을 특징으로 한다.
본 발명은 또한, 광학 전자습윤 디바이스, 통상적으로 전자습윤에 의해 구동되는 광학 렌즈에서, 가수분해-내성 화합물로서, 화학식(Ⅱ)의 화합물, 바람직하게는 1-브로모-4-에틸벤젠의 사용을 특징으로 한다.
또 다른 양상에서, 본 발명은 본 발명에 따른 광학 전자습윤 디바이스, 통상적으로 전자습윤에 의해 구동되는 광학 렌즈에 관한 것이다. 한 가지 특징에 따르면, 상기 디바이스 또는 렌즈는 D.C. 전압 또는 A.C. 전압, 바람직하게는 A.C. 전압을 전도성 유체에 인가하기 위한 수단을 포함한다.
이러한 디바이스 또는 렌즈는 가변 초점 액체 렌즈, 광학 조리개, 광학 줌, 안과용 디바이스, 전자습윤 구경(aperture) 및 전자습윤을 사용하는 임의의 다른 광학 디바이스에 사용되거나 이들의 부분일 수 있다.
또 다른 양상에서, 본 발명은 본 발명에 따른 광학 전자습윤 디바이스, 통상적으로 전자습윤에 의해 구동되는 광학 렌즈, 및 상기 디바이스 또는 렌즈를 조절하기 위한 드라이버 또는 유사한 전자 수단을 포함하는 세트 또는 장치에 관한 것이다. 실시예에서, 광학 전자습윤 디바이스, 통상적으로 전자습윤에 의해 구동되는 광학 렌즈 및 드라이버 또는 유사한 전자 수단은 상기 장치에 통합된다. 또 다른 실시예에서, 상기 장치는 여러 개의(하나 이상의) 광학 전자습윤 디바이스, 통상적으로 여러 개의 전자습윤에 의해 구동되는 광학 렌즈, 및 적어도 하나의 드라이버 또는 유사한 전자 수단을 포함한다. 한 가지 특징에 따르면, 상기 장치는 D.C. 전압 또는 A.C. 전압, 바람직하게는 A.C. 전압을 전도성 유체에 인가하기 위한 수단을 포함한다. 상기 장치는 카메라, 휴대용 전화기, 내시경, 거리 측정기, 치과용 비디오 카메라 등일 수 있다.
본 발명은 이제 비제한적인 예의 방식과 첨부된 도면의 참조에 의해 더 상세하게 기술된다.
도 1은 본 발명에 따른 가변-초점 액체 렌즈의 간략한 단면도.
도 2는 전도성 유체의 특성에 따라, 비-전도성 유체의 혼탁도 및 투명성 회복을 나타낸 도면.
본 발명은, 몇몇 특정 실시예의 설명으로서 제공되고, 첨부된 청구범위에서 명백하게 정의된 본 발명의 범위를 제한하지 않는 다음의 예에 의해 추가로 설명된 다.
예
전도성 유체로서 사용하거나 이들에 포함되는 여러 가지 종류의 예
Figure 112008055175319-pct00011
1) CF1은, 33.77중량%의 물, 0.2중량%의 황산나트륨, 43.8중량%의 1,2-프로판 디올, 22.2중량%의 1,2,3-프로판 트리올, 및 0.03중량%의 살생물제 Acticide®RS(Thor GmbH에서 얻을 수 있음)를 포함하는 전도성 유체이다.
비-전도성 유체의 여러 가지 주성분의 예
다음의 탄화수소 화합물은 비-전도성 유체에 사용될 수 있다:
데칸(C10H22), 도데칸(C12H24), 스쿠알란(C30H62); tert-부틸사이클로헥산(C10H20), α-클로로나프탈렌, α-브로모나프탈렌, 시스,트랜스-데카하이드로나프탈렌(C10H18), Isopar®V(Exxon Mobil), Isopar®P(Exxon Mobile).
다음의 Si-주성분 화합물은 비-전도성 유체에 사용될 수 있다:
Si- 및/또는 Ge-주성분 화합물 Ph/Si
비		 Ph/Me
비
SIP 6827.0®(ABCR GmbH, 페닐트리스(트리메틸실록시)실란) 0.25 0.11
PMM-O11(750-FTF-EX®,3M; 폴리(페닐메틸실록산)
SID 4556(ABCR GmbH, 3.5-디페닐옥타메틸테트라실록산)
SIT 8662(ABCR GmbH, 3,5,7-트리페닐노나메틸펜타실록산)
DC 705®(Dow Corning, 트리메틸펜타페닐트리실록산)
PDM 7040®
(Gelest, 1,1,5,5-테트라페닐-1,3,3,5-테트라메틸트리실록산)
PSDF 04®(1,1,5,5-테트라페닐-1,3,3,5-테트라메틸트리실록산)
DC 704®(Dow Corning, 테트라메틸테트라페닐트리실록산)
SIP 6719.5®
(ABCR GmbH, 1,1,3,5,5-펜타페닐-1,3,5-트리메틸실록산)
DC 702®
(사이클로실록산과 페닐화 실록산의 혼합물, Dow Corning)
헥사메틸디게르만
0.5
0.6
1.66
1.33

1.33
1.33
1.66

>1.33

0
0.25
0.33
1.66
1

1
1
1.66

>1.33

0
본 발명에 따른 다중-상 액상 조성물의 예
모든 %는 중량%이다. 모든 특성은 20℃에서 측정된다.
조성물 1:
Figure 112008055175319-pct00012
조성물 2:
Figure 112008055175319-pct00013
조성물 3:
Figure 112008055175319-pct00014
조성물 4:
Figure 112008055175319-pct00015
조성물 5:
Figure 112008055175319-pct00016
조성물 6:
Figure 112008055175319-pct00017
조성물 7:
Figure 112008055175319-pct00018
조성물 8:
Figure 112008055175319-pct00019
조성물 9:
Figure 112008055175319-pct00020
조성물 10:
Figure 112008055175319-pct00021
조성물 11:
Figure 112008055175319-pct00022
조성물 12:
Figure 112008055175319-pct00023
조성물 13:
Figure 112008055175319-pct00024
조성물 14:
Figure 112008055175319-pct00025
조성물 15:
Figure 112008055175319-pct00026
조성물 16:
Figure 112008055175319-pct00027
조성물 17:
Figure 112008055175319-pct00028
조성물 18:
Figure 112008055175319-pct00029
조성물 19:
Figure 112008055175319-pct00030
조성물 20:
Figure 112008055175319-pct00031
조성물 21:
Figure 112008055175319-pct00032
조성물 22:
Figure 112008055175319-pct00033
조성물 23:
Figure 112008055175319-pct00034
조성물 24:
Figure 112008055175319-pct00035
조성물 25:
Figure 112008055175319-pct00036
조성물 26:
Figure 112008055175319-pct00037
조성물 27:
가수분해 분석
다음의 표는 다양한 할로겐화 화합물의 가수분해 백분율을 기재하고 있다. 염소화 알킬은 해당 브롬화 알킬(예를 들어 1,8-디브로모-옥탄/1,8-디클로로-옥탄 및 1,9-디브로모노난/1,9-디클로로노난)과 비교하여 가수분해에 대해 보다 더 내성을 갖는다. 방향족 시스템은 통상적으로 할로겐화 알킬보다 더 안정하다.
가수분해된 할로겐(%)
1,2-디브로모헥산 1,3886
1,6-디브로모헥산 5,3936
1-브로모옥탄 0,5259
1,8-디브로모옥탄 0,8503
1,9-디브로모노난 0,4875
1-브로모노난 0,2293
1-브로모도데칸 0,0079
2-브로모도데칸 0,0729
1-브로모나프탈렌 0,0014
2-브로모티오아니졸 0,0331
1-클로로옥탄 0,112
1,8-디클로로옥탄 0,218
1,9-디클로로노난 0,136
1-플루오로옥탄 0,088
두 개의 섞이지 않는 유체는 후술하는 바와 같이 제조되고, 비-전도성 유체는 할로겐화 화합물 중 하나를 포함한다. 유리병은 두 개의 유체로 채워지고, 96시간 동안 85℃에서 가열된다. 유체는 실온에서 냉각되고 분리된다. 브롬 이온 농도는 기체 크로마토그래피에 의해 전도성 유체에서 측정된다. 가장 낮은 브롬화물 농도가 더 가수분해 내성이 있는 화합물에 해당한다.
전도성 유체
화합물 중량%
물 33.77%
Na2SO4 0.2%
1,2-프로판 디올 43.8%
1,2,3-프로판 트리올 22.2%
산성 분자(Thor의 RS) 0.03%
비-전도성 유체
화합물 중량%
SIP 6827.0 35.0%
DC 704 25.1%
DC 702 15%
DC 705 5%
할로겐화된 화합물 19.9%
혼탁도 분석
1) 혼탁도에 대한 염의 특성의 영향
혼탁도는 10㎖의 유체에서 HACH®2100p 혼탁계를 사용하여 측정된다.
다중-상 조성물(전도성 유체 + 비-전도성 유체)은 18시간 동안 85℃에서 데워진다(열 응력). 다중-상 조성물은 열 응력 이후에 실온에서 냉각시킨다(2시간). 그런 다음 각각의 유체는 다양한 시간에서 혼탁도에 대해 분석된다.
예로서, 도 2는 비-전도성 유체의 혼탁도에 대한 전도성 유체에서 사용된 염의 특성의 영향을 설명한다:
DC 704®의 4개의 다중-상 조성물 및
1) CF1, 전술한 바와 같이 전도성 유체,
2) 물,
3) LiBr 수용액(d=1.09, 13중량%)
4) ZnBr2 수용액(d=1.09, 9.9중량%)이 전술한 바와 같이 열 응력을 받게 된다.
DC 704®의 혼탁도는 열 응력 이후 최대 100시간까지 다양한 시간에서 각각의 다중-상 조성물에 대해 분석된다.
2) 혼탁도에 대한 페닐화 Si-주성분 화합물의 특성의 영향
혼탁도 분석은 상술한 바와 같이, 전도성 유체로서 물 및 비-전도성 유체로서 다양한 페닐화 Si-주성분 화합물을 사용하여 구현된다. 결과는 아래의 표에 제 공된다.
DC 705 PDM 7040 SIP 6728.0 DC 704
[(Si+Ge)에 대한
페닐의 비		 1.66 1.33 0.25 1.33
혼탁도 > 1000 NTU 55 NTU 0.32 NTU 137 NTU
상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 다중-상 액상 조성물, 및 본 발명의 다중-상 액상 조성물을 포함하는 광학 전자습윤 디바이스, 특히 전자습윤에 의해 구동되는 광학 렌즈에 사용된다.

Claims (32)

  1. 다중-상 액상 조성물로서,
    전도성 액체 및 비-전도성 액체를 포함하고, 비-전도성 액체는 전도성 액체와 섞이지 않으며, 조성물의 산술 평균 동점도(kinematic viscosity)는 -20℃ 내지 +70℃의 온도 범위 내에서 1.5 cSt 내지 20 cSt이고,
    상기 비-전도성 액체는 디페닐디메틸게르만 또는 페닐트리메틸게르만을 포함하는, 다중-상 액상 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 조성물의 동점도는, -20℃ 내지 +70℃의 온도 범위 내에서, 3 cSt 내지 10 cSt인, 다중-상 액상 조성물.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 전도성 유체와 비-전도성 유체간의 점도 차이는, -20℃ 내지 +70℃의 온도 범위 내에서, 0 cSt 내지 ±10 cSt에 포함되는, 다중-상 액상 조성물.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 전도성 유체는, 점도-조절제로서, 알코올, 글리콜, 글리콜 에테르, 폴리올, 폴리 에테르 폴리올, 또는 이들의 혼합물을 더 포함하는, 다중-상 액상 조성물.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 비-전도성 유체 또는 전도성 유체는 산화방지제를 더 포함하는, 다중-상 액상 조성물.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 비-전도성 유체 및 전도성 유체는 산화방지제를 더 포함하는, 다중-상 액상 조성물.
  7. 광학 전자습윤 디바이스의 비-전도성 액체에서 디페닐디메틸게르만 또는 페닐트리메틸게르만을 사용하는 방법.
  8. 제 1항 또는 제 2항에 기재된 다중-상 액상 조성물을 포함하는 광학 전자습윤 디바이스.
  9. 제 8항에 있어서, 광학 전자습윤 디바이스는 가변 초점 액체 렌즈, 광학 조리개, 광학 줌인, 광학 전자습윤 디바이스.
  10. 제 8항에 기재된 광학 전자습윤 디바이스 및 상기 디바이스를 제어하기 위한 드라이버 또는 전자 수단을 포함하는, 장치.
  11. 제 10항에 있어서, 장치는 카메라, 휴대용 전화기, 내시경, 거리 측정기, 치과용 비디오 카메라인, 장치.
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