CN103354914A - 电润湿用疏水性电介质膜 - Google Patents

Abstract

本发明要解决的技术问题是提供能够以低电压驱动导电性液体的电润湿用疏水性电介质膜。该电润湿用疏水性电介质膜含有偏二氟乙烯系聚合物。

Description

电润湿用疏水性电介质膜

技术领域

本发明涉及电润湿用疏水性电介质膜。 

背景技术

电润湿（electrowetting）是指使用电场使疏水性电介质膜的表面的润湿性（wettability）在疏水性（拨水性）与亲水性之间变化。利用该电润湿，能够驱动配置在上述表面上的导电性液体。该机构在能够没有机械可动部而驱动导电性液体这一点上，对装置的小型化和长寿命化较为有利。因此，已提出将电润湿器件特别应用于显示装置中的光学元件、能够使焦距任意地变化的液体透镜、和检查设备中的少量液体的输送等各种用途。 

但是，这样的导电性液体的驱动需要高电压，其结果，存在装置的消耗电力变高的问题。这妨碍了电润湿器件的实用化。 

不过，疏水性衍生物膜的表面的润湿性用接触角表示。 

已知施加电压为V时的导电性液体与疏水性电介质膜之间的接触角θ_V由下述的式（1）表示。 

$\cos {\mathrm{\θ}}_v=\cos {\mathrm{\θ}}_0+\frac{{\mathrm{\ϵ}}_0\mathrm{\ϵ}}{2l{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{LG}}}{V}^2---\left(1\right)$

在此，式中的符号的意思如下。 

θ_V：施加电压为V时的导电性液体与疏水性电介质膜之间的接触角 

θ₀：没有施加电压时的导电性液体与疏水性电介质膜之间的接触角 

γ_LG：导电性液体的表面张力 

ε：疏水性电介质膜的相对介电常数 

ε₀：真空中的介电常数 

l：电介质膜的膜厚 

V：施加电压 

如上所述，导电性液体的驱动是基于疏水性电介质膜的润湿性的变化，因此，由该式可理解，为了使导电性液体的驱动需要的电压降低，需要使电介质膜的膜厚减小、或者使介电常数增大。 

但是，当使膜厚减小时，容易产生针孔，由此存在容易产生绝缘破坏的问题。 

此外，以往，作为疏水性膜，有使用由氟材料构成的疏水性膜的例子，但是这样的疏水性膜相对介电常数低（5以下）。 

为了解决该问题，例如，在专利文献1中提出了：仅对成为电极的金属的表面进行阳极氧化而形成电介质膜，由此，抑制针孔的产生，能够使电介质膜薄膜化，其结果，使驱动电压降低。 

现有技术文献 

专利文献 

专利文献1：日本特开2008-107826号公报 

发明内容

发明要解决的技术问题 

因此，要求提供能够以低电压驱动导电性液体的技术。 

用于解决技术问题的手段 

本发明的发明人等发现利用含有偏二氟乙烯系聚合物（A）和高介电性无机颗粒（B）的电润湿用疏水性电介质膜能够解决上述技术问题，完成了本发明。 

即，本发明提供下述项中记载的方式等。 

[项1] 

一种电润湿用疏水性电介质膜，其含有偏二氟乙烯系聚合物。 

[项2] 

根据上述项1中记载的电润湿用疏水性电介质膜，其中，偏二氟乙烯系聚合物为偏二氟乙烯/四氟乙烯系共聚物。 

[项3] 

根据上述项1或2中记载的电润湿用疏水性电介质膜，其中，还含有高介电性无机颗粒。 

[项4] 

根据上述项1～3中任一项中记载的电润湿用疏水性电介质膜，其中，高介电性无机颗粒为选自（Ba）式：M^a _naM^b _nbO_nc所示的金属氧化物和（Bb）式：M^a _naM^b’ _nb’O_nc所示的金属氧化物中的1种以上的金属氧化物的颗粒， 

在（Ba）式中，M^a为元素周期表IIA族金属元素；M^b为元素周期表IVB族金属元素；na为0.9～1.1；nb为0.9～1.1；且nc为2.8～3.2， 

在（Bb）式中，M^a为元素周期表IIA族金属元素，M^b’为元素周期表第5周期金属元素，na为0.9～1.1，nb’为0.9～1.1，且nc为2.8～3.2。 

[项5] 

根据上述项4中记载的电润湿用疏水性电介质膜，其中，金属氧化物为钛酸钡。 

[项6] 

根据上述项3～5中任一项中记载的电润湿用疏水性电介质膜，其中，相对于偏二氟乙烯共聚物100质量份，含有10～100质量份的高介电性无机颗粒。 

[项7] 

一种电润湿器件，其具有： 

第一电极； 

第二电极； 

导电性液体，该导电性液体能够移动地配置在上述第一电极与上述第二电极之间；和 

上述项1～6中任一项中记载的电润湿用疏水性电介质膜，该电润湿用疏水性电介质膜配置在上述第一电极与上述导电性液体之间，使得上述第一电极与上述第二电极绝缘。 

发明效果 

本发明的电润湿用疏水性电介质膜，能够以低电压驱动导电性液体。 

本发明的电润湿器件，因为其具有的导电性液体能够以低电压被驱动，因此，消耗电力低。 

附图说明

图1是表示作为本发明的一个实施方式的光学元件的整体结构的截面图。 

图2是用于对图1所示的光学元件的动作进行说明的概略图。 

图3是表示具有本发明的电润湿用疏水性电介质膜的叠层体的一个具体例子的结构的截面图。 

具体实施方式

1．电润湿用疏水性电介质膜 

本发明的电润湿用疏水性电介质膜含有偏二氟乙烯系聚合物。 

1.1．偏二氟乙烯系聚合物 

作为偏二氟乙烯系聚合物（VdF系聚合物）的例子，可以列举：（1）VdF的均聚物（PVdF）；和（2）VdF和能够与该VdF共聚的1种或2种以上的其他单体的共聚物。 

作为能够与VdF共聚的其他单体的例子，可以列举： 

四氟乙烯（TFE）、三氟氯乙烯（CTFE）、三氟乙烯（TrFE）、单氟乙烯、六氟丙烯（HFP）和全氟（烷基乙烯基醚）（PAVE）等含氟烯烃类； 

含氟丙烯酸酯；和 

具有官能团的含氟单体。 

其中，从溶剂溶解性良好的方面出发，作为优选的例子，可以列举TFE、CTFE、TrFE和HFP。 

此外，在本说明书中，“全氟”是指烃化合物（或烃基）中的全部氢（或者除1个氢以外的全部氢）被氟取代。 

VdF系聚合物中的VdF的共聚比例，从相对介电常数高的方面、和溶剂溶解性高的方面出发，优选为50摩尔%以上，更优选为60摩尔%以上，进一步优选为70摩尔%以上。 

作为VdF系聚合物的具体例子，可以列举PVdF、VdF/TFE系共聚物、VdF/TFE/HFP系共聚物、VdF/HFP系共聚物、VdF/TrFE系共聚物和VdF/CTFE系共聚物，其中，从相对介电常数高的方面和溶剂溶解性良好的方面出发，作为优选的例子，可以列举PVdF、VdF/TFE系共聚物、VdF/TrFE系共聚物、和VdF/HFP系共聚物，作为更优选的例子，可以列举PVdF、VdF/TrFE系共聚物、和VdF/TFE系共聚物，作为特别优选的例子，可以列举VdF/TFE共聚物。VdF/TFE共聚物的相对介电常数特别高，因此，能够使使用由其构成的电润湿用疏水性电介质膜的消耗电力特别低。 

在VdF系聚合物为VdF/TFE系共聚物的情况下，从耐电压高的方面出发，优选VdF单元含量为60～95摩尔%、并且TFE单元含量为5～40摩尔%，更优选VdF单元为65～90摩尔%、并且TFE单元为10～35摩尔%。 

VdF系聚合物的相对介电常数（25℃，1kHz）的下限，从耐电压、绝缘性和相对介电常数高的方面、以及形成为膜时的相对介电常数高的方面出发，优选为3，更优选为5，进一步优选为8，特别优选为9以上。其上限没有特别限制，通常为12，优选为11。 

VdF系聚合物（A）可以单独使用1种，也可以2种以上组合使用。 

本发明的电润湿用疏水性电介质膜中的含氟聚合物（A）的含量优选为50w/w%以上。 

1.2．高介电性无机颗粒（B） 

高介电性无机颗粒（B）优选为例如选自下述的（Ba）的金属氧化物和（Bb）的金属氧化物中的至少1种金属氧化物的颗粒。 

由（Ba）式： 

M^a _naM^b _nbO_nc

（式中， 

M^a为元素周期表IIA族金属元素， 

M^b为元素周期表IVB族金属元素， 

na为0.9～1.1， 

nb为0.9～1.1，且 

nc为2.8～3.2）表示的金属氧化物（以下，有时称为金属氧化物（Ba））。 

作为金属氧化物（Ba）中的元素周期表IIA族金属元素M^a的优选的例子，可以列举铍（Be）、镁（Mg）、钙（Ca）、锶（Sr）和钡（Ba）。作为元素周期表IVB族金属元素M^b的优选的例子，可以列举钛（Ti）和锆（Zr）。在式（Ba）所示的金属氧化物的颗粒中，M^a和M^b各自可以是1种元素，也可以是2种以上的元素。 

作为金属氧化物（Ba）的具体例子，可以列举钛酸钡、锆酸钡、钛酸钙、锆酸钙、钛酸锶和锆酸锶，其中，特别优选钛酸钡。 

由（Bb）式： 

M^a _naM^b’ _nb’O_nc

（式中， 

M^a为元素周期表IIA族金属元素， 

M^b’为元素周期表第5周期金属元素， 

na为0.9～1.1， 

nb’为0.9～1.1，且 

nc为2.8～3.2）表示的金属氧化物（以下，有时称为金属氧化物（Bb））。 

作为金属氧化物（Bb）中的元素周期表IIA族金属元素M^a的优选的例子，可以列举铍（Be）、镁（Mg）、钙（Ca）、锶（Sr）和钡（Ba）。作为元素周期表第5周期金属元素M^b’的优选的例子，可以列举锡（Sn）、锑（Sb）、锆（Zr）和铟（In）。在式（Bb）所示的金属氧化物的颗粒中，M^a和M^b’各自可以是1种元素，也可以是2种以上的元素。 

作为金属氧化物（Bb）的具体例子，可以列举锡酸镁、锡酸钙、锡酸锶、锡酸钡、锑酸镁、锑酸钙、锑酸锶、锑酸钡、锆酸镁、锆酸钙、锆酸锶、锆酸钡、铟酸镁、铟酸钙、铟酸锶和铟酸钡。 

其中，从相对介电常数高的方面出发，作为优选的例子，可以列举钛酸钡、锆钛酸钡钙和钛酸锶，作为更优选的例子，可以列举钛酸钡。 

高介电性无机颗粒（B）可以单独使用1种，也可以2种以上组合使用。 

另外，在与这样的金属氧化物的颗粒的组合中，可以使用锆钛酸铅、钛酸锌和钛酸铅等其他的金属氧化物（特别是上述的金属氧化物以外的、氧化钛的复合氧化物）的颗粒。 

高介电性无机颗粒（B）的质量平均一次粒径的上限，从膜的均匀分散性优异的方面出发，优选为500nm，更优选为100nm。另一方面，当该质量平均粒径过小时，有得不到高的相对介电常数的情况，因此，质量平均粒径的下限优选为10nm，更优选为20nm，进一步优选为50nm。 

高介电性无机颗粒（B）的相对介电常数（25℃，1kHz）的下限优选为100，更优选为300。其上限没有特别限制，通常为3000左右。 

本发明的电润湿用疏水性电介质膜中的高介电性无机颗粒（B）的含量的下限，相对于VdF系聚合物（A）100质量份，优选为10质量份，更优选为50质量份，进一步优选为150质量份。在该量过少的情况下，膜的相对介电常数有降低的趋势。另一方面，该含量的上限优选为300质量份，更优选为250质量份，进一步优选为100质量份。当该量过多时，膜有变脆的趋势。 

1.3．其他成分 

本发明的电润湿用疏水性电介质膜，根据期望，可以含有亲和性促进剂等其他成分。 

亲和性促进剂能够提高高介电性无机颗粒与偏二氟乙烯系聚合物之间的亲和性，使高介电性无机颗粒均匀地分散在偏二氟乙烯系聚合物中，使高介电性无机颗粒与偏二氟乙烯系聚合物在膜中牢固地结合，抑制空隙的产生，并且提高相对介电常数。 

作为亲和性促进剂，偶联剂、表面活性剂、或含有环氧基的化合物是有效的。 

作为亲和性促进剂的“偶联剂”的例子，可以列举有机钛化合物、有机硅烷化合物、有机锆化合物、有机铝化合物和有机磷化合物。 

作为有机钛化合物的例子，可以列举烷氧基钛、钛螯合物和钛酰化物等偶联剂，其中，从与高介电性无机颗粒（B）的亲和性良好的方面出发，作为优选的例子，可以列举烷氧基钛和钛螯合物。 

作为其具体例子，可以列举钛酸四异丙酯、异丙氧基辛二醇钛、二异丙氧基-双(乙酰丙酮酸)钛、二异丙氧基钛二异硬脂酸酯、四异丙基双(二辛基亚磷酸酯)钛酸酯、以及异丙基三(n-氨基乙基-氨基乙基)钛酸酯、四(2,2-二烯丙氧基甲基-1-丁基)双(二-十三烷基)亚磷酸酯钛酸酯。 

有机硅烷化合物可以是高分子型的，也可以是低分子型的，作为其例子，可以列举单烷氧基硅烷、二烷氧基硅烷、三烷氧基硅烷和四烷氧基硅烷等烷氧基硅烷。另外，也能够适合使用乙烯基硅烷、环氧基硅烷、氨基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷和巯基硅烷等。 

在使用烷氧基硅烷的情况下，通过水解，能够实现作为表面处理效果的体积电阻率的进一步提高（电绝缘性的提高）。 

作为有机锆化合物的例子，可以列举烷氧基锆和锆螯合物。 

作为有机铝化合物的例子，可以列举烷氧基铝和铝螯合物。 

作为有机磷化合物的例子，可以列举亚磷酸酯、磷酸酯和磷酸螯合物。 

作为亲和性促进剂的“表面活性剂”可以是高分子型的，也可以是低分子型的，作为其例子，可以列举非离子性表面活性剂、阴离子性表面活性剂和阳离子性表面活性剂。其中，从热稳定性良好的方面出发，优选高分子型的表面活性剂。 

作为非离子性表面活性剂的例子，可以列举聚醚衍生物、聚乙烯吡咯烷酮衍生物和醇衍生物，其中，从与高介电性无机颗粒（B）的亲和性良好的方面出发，优选聚醚衍生物。 

作为阴离子性表面活性剂的例子，可以列举含有磺酸和羧酸及它们的盐的聚合物等，其中，从与VdF系聚合物（A）的亲和性良好的方面出发，作为优选的例子，可以列举丙烯酸衍生物系聚合物、甲基丙烯酸衍生物系聚合物。 

作为阳离子性表面活性剂的例子，可以列举胺系化合物、和咪唑啉等具有含氮系杂环的化合物、和其卤化盐。 

作为亲和性促进剂的“含有环氧基的化合物”，可以是低分子量化合物，也可以是高分子量化合物，作为其例子，可以列举环氧化合物和缩水甘油基化合物。其中，从与VdF系聚合物（A）的亲和性特别良好的方面出发，优选具有1个环氧基的低分子量的化合物。 

作为含有环氧基的化合物的优选的例子，特别是从与VdF系聚合物（A）的亲和性优异的方面出发，可以列举下式所示的化合物： 

（式中， 

R表示 

（1）（a）氢原子、 

（b）甲基、 

（c）可以隔着氧原子或氮原子的碳原子数2～10的烃基，或 

（2）可以具有取代基的芳香环基团； 

l表示0或1； 

m表示0或1；且 

n表示0～10的整数。）。 

作为其具体例子，可以列举： 

等具有酮基或酯基的化合物。 

亲和性促进剂能够以不失去本发明的效果的范围内的量使用，具体地说，从均匀的分散和得到的膜的相对介电常数高的方面出发，亲和性促进剂的量相对于高介电性无机颗粒（B）100质量份，优选为0.01～30质量份，更优选为0.1～25质量份，进一步优选为1～20质量份。 

另外，本发明的电润湿用疏水性电介质膜可以在不失去本发明的效果的范围内含有其他的添加剂。 

本发明的电润湿用疏水性电介质膜的膜厚的上限，从使导电性液体的驱动需要的电压降低的方面出发，优选为15μm，更优选为10μm，进一步优选为5μm，特别优选为2μm。本发明的电润湿用疏水性电介质膜，优选较薄，为了维持机械强度，通常，其膜厚的下限为约10nm。 

本发明的电润湿用疏水性电介质膜的相对介电常数（测定条件：30℃，100Hz～10kHz），优选为9以上，更优选为15以上，进一步优选为20以上。 

本发明的电润湿用疏水性电介质膜可以是自保持的膜（self-supporting film），也可以是涂膜（coated film）。 

（制造方法） 

本发明的电润湿用疏水性电介质膜能够通过熔融挤出法或浇铸法那样的公知的膜形成方法制造。 

从简便、和得到的膜的均质性优异的方面出发，采用浇铸法较为有利。 

作为基于浇铸法的制造方法，例如，可以列举包含以下工序的方法： 

（1）使上述说明的VdF系聚合物（A）、高介电性无机颗粒（B）、和根据期望的其他成分（C）溶解或分散在溶剂中制备液态组合物； 

（2）将该液态组合物涂敷在基材上，并使其干燥形成膜；和 

（3）根据期望，将膜从上述基材剥离。 

作为溶剂，可以使用能够将VdF系聚合物（A）溶解或均匀地分散的任意的溶剂，特别优选极性有机溶剂。作为极性有机溶剂的优选的例子，可以列举酮系溶剂、酯系溶剂、碳酸酯系溶剂、环状醚系溶剂和酰胺系溶剂，作为其优选的具体例子，可以列举甲基乙基酮、甲基异丁基酮（MIBK）、丙酮、二乙基酮、二丙基酮、乙酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、乳酸乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯、四氢呋喃、甲基四氢呋喃、二噁烷、二甲基甲酰胺（DMF）和二甲基乙酰胺。 

作为将液态组合物涂敷在基材上的方法，例如，能够使用刮刀涂敷法、浇铸涂敷法、辊涂法、凹版涂敷法、刮板涂敷法、棒涂法或气 刀涂敷法等，其中，从操作性容易的方面、膜厚的偏差少的方面、和生产率优异的方面出发，优选辊涂法、凹版涂敷法或浇铸涂敷法。 

在采用这样的涂敷法的情况下，能够得到非常薄的膜厚的电润湿用疏水性电介质膜。 

本发明的电润湿用疏水性电介质膜，通过向其表面施加电荷，其表面的润湿性变化，驱动与其表面接触的导电性液体。另外，本发明的电润湿用疏水性电介质膜，通过向其表面施加电荷，电荷蓄积在该表面，因此，利用该电荷的库仑力驱动近距离的液体。 

作为导电性液体的例子，并不限定于此，可以列举水和含有电解质（例如，氯化钾、氯化钠）的水性溶液。导电性液体通常为极性液体。 

“驱动导电性液体”包括使导电性液体移动和使导电性液体变形。 

本发明的电润湿用疏水性电介质膜，如上所述具有高的相对介电常数，由此，能够以低电压驱动导电性液体，因此，能够适合用于光学元件、显示装置（显示器）、可变焦透镜、光调制装置、光拾取装置、光记录再现装置、显影装置、液滴操作装置、分析仪器（例如，为了分析试样需要使微小的导电性液体移动的化学、生物化学和生物学分析仪器）等中的电润湿器件。 

另外，本发明的电润湿用疏水性电介质膜具有挠性，因此，能够适合用于这样的各种用途。 

为了在上述那样的电润湿器件中使用本发明的电润湿用疏水性电介质膜，例如，可以构成叠层体，该叠层体由基板、在上述基板的至少一部分上形成的电极、以覆盖上述电极的方式配置在上述基板上的无机高电介质层、和配置在上述无机高电介质层上的本发明的电润湿用疏水性电介质膜构成。 

在上述电极形成于上述基板的一个主面整面的情况下，该电极介于上述基板与上述无机高电介质层之间。 

基板例如能够由玻璃或透明树脂那样的光透过性的绝缘材料构成，只要能够在其上形成电极，就没有特别限定。作为透明树脂的例子，可以列举聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）树脂、聚碳酸酯（PC） 树脂、聚酰亚胺（PI）树脂、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和聚苯乙烯树脂等。 

基板的厚度没有特别限定，例如，为1μm～100mm。 

电极例如能够由氧化铟（In₂O₃）、氧化锡（SnO₂）、或作为In₂O₃与SnO₂的混合物的氧化铟锡（ITO：Indium Tin Oxide）等透明的导电材料构成。另外，电极能够为掺杂有锡（Sn）、锑（Sb）或氟（F）等的In₂O₃膜、SnO₂膜或ITO膜。 

另外，电极例如也能够由氧化镁（MgO）或氧化锌（ZnO）等构成。另外，电极能够为作为掺杂有铝（Al）的ZnO膜的AZO膜、作为掺杂有镓（G_a）的ZnO膜的GZO膜、或掺杂有铟的ZnO膜。 

此外，电极例如能够由选自噻吩系导电性聚合物、聚苯胺和聚吡咯等导电性聚合物中的透明的有机导电材料；或铝、铜、铬、镍、锌、不锈钢、金、银、铂、钽、钛、铌、钼等金属材料构成。 

无机高电介质层优选绝缘性高且介电常数也高。例如，无机高电介质层的绝缘性和介电常数，分别优选为与本发明的电润湿用疏水性电介质膜相同的程度。该无机高电介质层的存在，能够使叠层体的电绝缘性和耐电压性提高。 

无机高电介质层例如由含有二氧化硅的无机绝缘涂敷材料构成。作为这样的无机绝缘涂敷材料的例子，能够使用市售的无机涂敷材料（例如，AT-201（商品名），日产化学工业）。 

无机高电介质层的体积电阻率，从得到高的电绝缘性和高的耐电压的目的出发，优选为10¹³Ω·cm以上，更优选为10¹⁴Ω·cm以上，进一步优选为10¹⁵Ω·cm以上。 

从得到良好的绝缘性和提高耐电压的方面出发，无机高电介质层的厚度的下限优选为0.5μm，更优选为1μm，进一步优选为2μm。其上限，从维持高介电性的方面出发，优选为5μm，更优选为3μm。 

这样的叠层体，例如能够通过下述的方法制造。 

利用溅射法或蒸镀法等在上述那样的基板上形成电极。接着，以覆盖该电极的方式，在上述基板的主面上，利用旋涂法等涂敷上述那样的无机绝缘涂敷材料的溶液，然后进行烧制，形成无机高电介质层。接着，该无机高电介质层上，例如，利用在上述的电润湿用疏水性电 介质膜的制造方法中说明的浇铸法等，形成本发明的电润湿用疏水性电介质膜，得到叠层体。 

2．电润湿器件 

本发明的电润湿用疏水性电介质膜，能够适合作为电润湿器件用膜使用。 

本发明的电润湿器件具有： 

第一电极； 

第二电极； 

导电性液体，该导电性液体能够移动地配置在上述第一电极与上述第二电极之间；和 

本发明的电润湿器件用膜，该电润湿器件用膜配置在上述第一电极与上述导电性液体之间，使得上述第一电极与上述第二电极绝缘。 

在本发明的电润湿器件中，当向第一电极与第二电极之间施加规定的电压时，电场被施加于电润湿器件用膜表面。由此，如上述对本发明的电润湿用疏水性电介质膜说明的那样导电性液体被驱动。 

导电性液体为具有极性的液体材料，作为其例子，可以列举水和含有电解质（例如，氯化钾、氯化钠）的水性溶液。 

导电性液体优选与上述对本发明的电润湿用疏水性电介质膜说明的相同、并且为低粘度。 

第一电极和第二电极分别能够为与对上述叠层体说明的电极同样的电极。 

本发明的电润湿器件，例如，能够适合应用于光学元件、显示装置（显示器）、可变焦透镜、光调制装置、光拾取装置、光记录再现装置、显影装置、液滴操作装置、频闪装置、分析仪器（例如，为了分析试样需要使微小的导电性液体移动的化学、生物化学和生物学分析仪器）等。 

以下，参照附图对作为本发明的电润湿器件的一个实施方式的光学元件进行说明，但是本发明并不限定于此。为了使理解容易性优先，这些附图并没有正确表示出各尺寸之比。另外，以下说明的构成要件并不一定是本发明必要的构成要件。此外，在以下的图中，只要没有特别记载，相同符号表示同样的意思。 

图1表示用于对作为本发明的电润湿器件的一个实施方式的光学元件100的结构进行说明的截面图。在图1的光学元件100中，可看到2个单元区域z，但是光学元件在图1的左右方向和前后方向分别可以具有任意数量的单元区域z，例如，单元区域z的数量可以为1个。 

光学元件100具有第一基板101、第一电极102、电润湿用疏水性电介质膜103、分隔壁104、疏水性液体105、导电性液体106、第二电极107、第二基板108和侧壁109。另一方面，控制部200具有开关201和电源202。 

第一基板101和第二基板108由侧壁109支撑而相对配置。 

第一基板101和第二基板108由对上述叠层体的基板说明的材料构成。 

在第一基板101上，按每个单元区域z设置有驱动元件111、和传送用于使该驱动元件111（例如，薄膜晶体管）单独驱动而从控制部200发送的信号的信号线（未图示。例如，电线）。 

第一电极102被分割为多个，并相互绝缘，使得能够按每个单元区域z施加电压，并且其各电极与各单元区域z对应配置。第一电极102电极分别与各驱动元件111连接。 

第一电极102和第二电极107由上述材料构成。 

电润湿用疏水性电介质膜103为上述说明的本发明的电润湿用疏水性电介质膜。 

分隔壁104为划分作为光透过的单位区域的单元区域z的分隔部件，在电润湿用疏水性电介质膜103上立着配置。 

构成分隔壁104的材料，需要既不溶解于疏水性液体105也不溶解于导电性液体106、并且与它们不反应。作为这样的材料，例如，可以列举丙烯酸树脂和环氧树脂那样的高分子材料。 

分隔壁104的表面可以进行亲水化处理使得对导电性液体106显示出亲和性。亲水化处理能够通过紫外线照射、氧等离子体照射、激光照射等公知的方法实施。 

在由分隔壁104划分的单元区域z内，保持有疏水性液体105。即，由分隔壁104防止疏水性液体105向相邻的其他的单元区域z移动（流出）。各单元区域z中的疏水性液体105的量优选为在没有向电润湿 用疏水性电介质膜103表面施加电场时足够将各单元区域z中的电润湿用疏水性电介质膜103的表面全部覆盖的量。 

疏水性液体105含有疏水性有机溶剂作为介质。作为疏水性有机溶剂的例子，可以列举：己烷、辛烷、癸烷、十二烷、十六烷、十一烷、苯、甲苯、二甲苯、均三甲苯、丁基苯、1,1-二苯基乙烯等碳原子数6～35的烃；和硅油。 

这些疏水性有机溶剂能够单独使用或组合使用。 

疏水性液体105含有吸收规定波长的光（例如，可见光）的颜料或染料。颜料或染料分散或溶解在上述介质中。 

作为颜料的例子，能够列举氧化钛、氧化铁、炭黑、偶氮颜料（例如，偶氮色淀）和多环式颜料（例如，酞菁颜料、苝颜料、芘酮颜料、蒽醌颜料、喹吖啶酮颜料、异吲哚啉酮（isoindolinone）颜料、喹酞酮（quinophthalone）颜料）。颜料优选对疏水性液体105具有高分散性。 

作为染料的例子，可以列举油蓝N（奥德里奇（Aldrich）公司）。染料优选对疏水性液体105具有高溶解性。 

疏水性液体105优选为低粘度、并且不与导电性液体106混合。 

此外，疏水性液体105通常为非极性液体。另外，疏水性液体105通常为非导电性液体。 

导电性液体106被保持在电润湿用疏水性电介质膜103与第二电极107之间。疏水性液体105与导电性液体106分离形成2个层。优选电润湿用疏水性电介质膜103与第二电极107之间的空间由疏水性液体105和导电性液体106充满。即使在该情况下，因为疏水性液体105为流体，所以导电性液体106也能够移动。 

导电性液体106为具有极性的透明的液体材料，作为其例子，可以列举水和含有电解质（例如，氯化钾、氯化钠）的水性溶液。 

导电性液体106优选为低粘度、并且不与疏水性液体105混合。 

侧壁109为与第一基板101和第二基板108一起将疏水性液体105和导电性液体106密封的密封部件。作为构成侧壁109的材料的例子，可以列举有机硅。 

控制部200对光学元件100进行驱动控制。 

控制部200具备开关201和电源202。 

开关201的一个端子通过导线与第二电极107连接，另一个端子通过导线，经由电源202和驱动元件111，与第一电极102连接。 

开关201能够选择将两端子之间电连接的导通状态、和将两端子之间电切断的断开状态这2种状态。 

作为电源202，优选使用能够使电压的大小变化、并且能够使电压的大小一定的电源。 

由此，控制部200能够通过开关201的操作和电源202的电压控制，向第一电极102与第二电极107之间施加规定的电压。施加规定电压的单元区域z的选择，通过根据栅极驱动器（未图示）选择驱动元件111来实施。 

接着，参照图2，对上述那样构成的光学元件100的动作进行说明。图2是将光学元件100中的1个单元区域z放大表示的图。 

当在控制部200中使开关201为断开状态、不向第一电极102与第二电极107之间施加电压的情况下，如图2（A）所示，由颜料或染料着色的疏水性液体105扩展，覆盖各单元区域z的整体。由此，例如，在疏水性液体105吸收可见光的全部波长的情况下，从图2（A）的第一基板101侧向某个单元区域z入射的入射光L_in，由疏水性液体105遮断，不通过单元区域z。另一方面，当在控制部200中使开关201为导通状态、向第一电极102与第二电极107之间施加电压的情况下，如图2（B）所示，导电性液体106在单元区域z的一部分区域（区域b）与电润湿用疏水性电介质膜103接触，另一方面，疏水性液体105聚集在各单元区域z的其他区域（区域a）。因此，从第一基板101侧向某个单元区域z入射的入射光L_in中向区域a入射的光L_in-a由疏水性液体105遮断，向区域b入射的其余的光L_in-b通过该区域，作为透过光L_out射出。 

图3表示具备本发明的电润湿用疏水性电介质膜的叠层体的一个具体例子。 

叠层体150由在第一基板101的至少一部分上形成的第一电极102、以覆盖上述第一电极102的方式配置在上述第一基板101上的无机高电介质层112、和配置在上述无机高电介质层112上的电润湿用疏水性电介质膜103构成。 

无机高电介质层112由上述材料构成。 

第一基板101、第一电极102和电润湿用疏水性电介质膜103分别与图1中的同样。 

这样的叠层体150，例如，能够用于替代图1所示的光学元件100中的由第一基板101、第一电极102和电润湿用疏水性电介质膜103构成的部分。 

实施例 

以下，通过实施例更详细地对本发明进行说明，但是本发明并不限定于此。 

此外，本说明书中使用的特性值是用如下的方法测定的。 

（膜厚） 

使用数字测长机（尼康制造的MF-1001）测定膜的厚度。 

（介质损耗角正切和相对介电常数） 

在真空中将膜在两面蒸镀铝作为样品。将该样品用LCR测量仪（ZM2353，株式会社NF回路设计）在干空气气氛下、在30℃测定频率100Hz～10kHz的静电电容和介质损耗角正切。根据膜厚和静电电容算出相对介电常数。 

实施例1 

在1L聚乙烯制容器中装入甲基乙基酮（MEK）（岸田化学）440质量份和VdF/TFE共聚物（VdF/TFE＝67/33）（大金工业）60质量份，用转子进行搅拌，得到12w/w%浓度的氟树脂溶液。 

使用微凹版涂敷机将该氟树脂溶液浇铸到实施了脱模处理的38μm厚的作为非多孔聚酯膜的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）膜上，并通过干燥炉，由此得到在PET膜上形成有氟树脂膜的叠层膜。接着，通过从PET膜剥离，得到膜厚4.5μm的膜。 

实施例2 

在1L聚乙烯制容器中加入甲基乙基酮（MEK）（岸田化学）480质量份和VdF/TFE共聚物（VdF/TFE＝67/33）（大金工业）120质量份，用转子进行搅拌，得到20w/w%浓度的氟树脂溶液。使用的VdF/TFE共聚物的相对介电常数为9.8（25℃，1kHz）。 

在该氟树脂溶液（浓度20w/w%）500质量份中加入钛酸钡（中位径：20nm。BTO-020，户田工业）30质量份、和甲基乙基酮（MEK）333质量份。将该混合物用玻珠研磨机（LMZ015，芦泽精美技术株式会社（Ashizawa Finetech Ltd.））以转速10m/s进行30分钟分散处理，得到涂敷用组合物。 

使用微凹版涂敷机，将该涂敷组合物浇铸到实施了脱模处理的38μm厚的作为非多孔聚酯膜的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）膜上，并通过干燥炉，由此得到在PET膜上形成有VdF系树脂膜的叠层膜。接着，通过从PET膜剥离，得到膜厚6.0μm的高介电性膜。 

实施例3 

在实施例2中使钛酸钡的量为60质量份，除此以外，同样地制作涂敷组合物，并进行浇铸，由此得到膜厚9.1μm的高介电性膜。 

实施例4 

在实施例1中使VdF/TFE共聚物的组成比为（VdF/TFE＝80/20），除此以外，同样地制作涂敷组合物，并进行浇铸，由此得到膜厚6.0μm的高介电性膜。 

实施例5 

在实施例1中使用PVdF（大金工业，VP825）代替VdF/TFE共聚物，除此以外，同样地制作涂敷组合物，并进行浇铸，由此得到膜厚6.2μm的高介电性膜。 

实施例6 

在100ml聚乙烯制容器中加入甲基乙基酮（MEK）（岸田化学）44质量份和VdF/TFE共聚物（VdF/TFE＝67/33）（大金工业）6质量份，用转子进行搅拌，得到12质量%浓度的氟树脂溶液。用刮条涂敷机将该溶液涂敷在铝板上，在100℃的干燥炉中使溶剂挥发，在铝板上得到膜厚4.0μm的高介电性膜。 

试验例1 

对实施例1～5中得到的膜，得到相对介电常数和介质损耗角正切的数据。将结果示于表1。 

[表1] 

从表1可知，含有VdF系聚合物和高介电性无机颗粒的膜，具有高的相对介电常数。 

试验例2 

对实施例6中得到的膜，得到接触角的数据。 

接触角使用接触角计（协和界面化学）进行测定。 

在高介电性膜上滴加直径3mm的浓度1w/w%食盐水，测定接触角。进行3次测定，将平均值作为电压施加前（0V）的接触角。接着，向水滴施加120V的电压，同样地测定电压施加中的接触角。将结果示于表2。 

[表2] 

产业上的可利用性 

本发明的电润湿用疏水性电介质膜，能够以低电压驱动导电性液体，适合用于光学元件、显示装置（显示器）、可变焦点透镜、光调制装置、光拾取装置、光记录再现装置、显影装置、液滴操作装置、 分析仪器（例如，为了分析试样需要使微小的导电性液体移动的化学、生物化学和生物学分析仪器）等中的电润湿器件。 

符号说明 

100  光学元件 

101  第一基板 

102  第一电极 

103  电润湿用疏水性电介质膜 

104  分隔壁 

105  疏水性液体 

106  导电性液体 

107  第二电极 

108  第二基板 

109  侧壁 

111  驱动元件 

112  无机高电介质层 

150  叠层体 

200  控制部 

201  开关 

202  电源 。

Claims (7)

1.一种电润湿用疏水性电介质膜，其特征在于：

含有偏二氟乙烯系聚合物。

2.根据权利要求1所述的电润湿用疏水性电介质膜，其特征在于：

偏二氟乙烯系聚合物为偏二氟乙烯/四氟乙烯系共聚物。

3.根据权利要求1或2所述的电润湿用疏水性电介质膜，其特征在于：

还含有高介电性无机颗粒。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的电润湿用疏水性电介质膜，其特征在于：

高介电性无机颗粒为选自（Ba）式：M^a _naM^b _nbO_nc所示的金属氧化物和（Bb）式：M^a _naM^b’ _nb’O_nc所示的金属氧化物中的1种以上的金属氧化物的颗粒，

在（Ba）式中，M^a为元素周期表IIA族金属元素，M^b为元素周期表IVB族金属元素，na为0.9～1.1，nb为0.9～1.1，且nc为2.8～3.2，

在（Bb）式中，M^a为元素周期表IIA族金属元素，M^b’为元素周期表第5周期金属元素，na为0.9～1.1，nb’为0.9～1.1，且nc为2.8～3.2。

5.根据权利要求4所述的电润湿用疏水性电介质膜，其特征在于：

金属氧化物为钛酸钡。

6.根据权利要求3～5中任一项所述的电润湿用疏水性电介质膜，其特征在于：

相对于偏二氟乙烯系聚合物100质量份，含有10～100质量份的高介电性无机颗粒。

7.一种电润湿器件，其特征在于，具有：

第一电极；

第二电极；

导电性液体，该导电性液体能够移动地配置在所述第一电极与所述第二电极之间；和

权利要求1～6中任一项所述的电润湿用疏水性电介质膜，该电润湿用疏水性电介质膜配置在所述第一电极与所述导电性液体之间，使得所述第一电极与所述第二电极绝缘。

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