JP2009509192A

JP2009509192A - 高度接着性複合層及びこれを組み込む流体焦点レンズ

Info

Publication number: JP2009509192A
Application number: JP2008530709A
Authority: JP
Inventors: ルルアールエムテイブルグ; デルメールピートファン; ヒォデフリドゥスジェイフェルフックス
Original assignee: Koninklijke Philips NV; Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2005-09-19
Filing date: 2006-09-13
Publication date: 2009-03-05
Also published as: WO2007034377A3; CN101405625A; EP1943549A2; US20080231964A1; KR20080045206A; WO2007034377A2

Abstract

複合材料１０，２０は、導電性金属又は金属酸化物の表面２２Ｂを備えた基板１２，２２と、パリレンのような電気的絶縁材料の層１４，２４と、基板と電気的絶縁の層との間の中間の接着促進金属層１６，２６とを含む。流体焦点レンズ３０は、第１及び第２の流体３２，３４と、第１及び第２の電極とを有し、第１の電極は、コア３８及び流体３２，３４と第２の流体３４に接触する第２の電極５０との間に配された電気的絶縁層４１を伴う複合材料１０，２０のコアを有する。

Description

この出願は、２００５年９月１９日出願の米国仮出願第６０／７１８，４７６号（代理人事件整理番号００１６９７）及び２００５年３月２４日出願の欧州仮出願０５１０２３９８．４号（代理人事件整理番号ＮＬ０５０２５２）の恩恵を請求するものであり、２００５年５月３日出願の国際特許出願第ＰＣＴ／ＷＯ／ＩＢ２００５／０５１４３５号（代理人事件整理番号ＮＬ０５０２５２）の一部継続出願である。

この発明は、金属製の又は金属化されたコア上に電気的絶縁材料の層を有する複合材料に関し、また、この複合材料を組み込む流体焦点レンズに関する。

流体焦点レンズは、２つの不混和性の流体の間のメニスカスにより光が屈折されるレンズである。一般に、２つの流体の一方は、電気的に絶縁性のものとされ、他方は電気的に伝導性のものとされる。このメニスカスの形状は、２つの電極間の電圧の作用の下で変化しうるものであり、当該電極の一方は、導電性流体に接続され、その他方は、流体接触層により当該流体から分離されている表面に接続される。この電圧は、当該メニスカスの形状が変わる要因としてのエレクトロウェッティング効果を生じさせる。

このような流体焦点レンズは、例えばＰＣＴの公開された特許出願ＷＯ−Ａ０３／０６９３８０から知られている。この特許出願において、そのレンズ構造は、略円筒形とされ、当該流体が、円筒状に形成された内部空間の中に含まされ、先ずは流体接触層により、次いでパリレンのような電気的絶縁材料の層が被覆されている金属の電極材料の環状コアにより取り囲まれるようにしている。

パリレン（ポリｐキシレン；poly-p-xylyleneの商品名）は、様々な異なる用途において様々な基板上の薄い共形的堆積コーティングを形成する能力が一般に知られている。米国特許出願に係る文献のＵＳ４，１７３，６６４を参照されたい。

欧州特許出願に係る文献のＥＰ０７８５０７３は、パリレン被膜を、他の材料に容易には接着しない比較的に滑らかな非湿性表面を有するものと述べており、パリレン被覆とインクジェットプリントヘッドにおけるインク流チャネルを形成するために用いられる他のポリマ材料との間の接着層としてタンタル層を使っている。

米国特許出願に係る文献のＵＳ６，２７０，８７２は、パリレン被覆された緩衝デバイスを人の皮膚に付着させる感圧接着剤を使っている。

米国特許出願に係る文献のＵＳ２００５／０１１２８１７は、相互接続部が１つ又は複数の誘電層を通じて１つ又は複数の半導体装置に延びるようにした集積回路装置を記述している。この誘電層は、二酸化シリコン、フッ化物をドープしたケイ酸塩ガラス（ＦＳＧ；fluoride-doped silicate glass）、Black Diamond（登録商標）（カリフォルニア、サンタクララのアプライドマテリアルズ社の製品）、キセロゲル（Xerogel）、エアロゲル（Aerogel）、アモルファスフッ素化炭素、パリレン、ＢＣＢ（ビス−ベンゾシクロブテン；bis-benzocyclobutene）及びＳｉＬＫ（商標）（ミシガン、ミッドランドのダウケミカル社の製品）及び／又はその他の材料を有することができ、ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＰＤＬ、ＡＬＤ、ＰＶＤ、集束イオンビーム（ＦＩＢ；focused ion beam）、ラングミュア−ブロジェット（ＬＢ；Langmuir-Blodgett）分子アセンブリ、スピンオンコーティング及び／又は他の処理により形成可能である。当該相互接続部は、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）、金（Ａｕ）、アルミニウム、カーボンナノチューブ、カーボンフラーレン、耐熱金属、これら材料の合金及び／又は他の材料を含むようにしてもよく、ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＡＬＤ、ＰＶＤ及び／又は他の処理により形成可能である。当該相互接続部はまた、２つ以上の層を含むようにしてもよい。例えば、各相互接続部は、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、タンタル（Ｔａ）若しくは窒化タンタル（ＴａＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、シリコンオキシ−カーバイド（ＳｉＯＣ）を有しうる粘着層と、窒化タンタル（ＴｉＮ）及び／又は窒化タンタル（ＴａＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、シリコンオキシカーバイド（ＳｉＯＣ）を有しうるバリア層と、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）又はアルミニウム合金を有するバルク導電層とを含むようにしてもよい。

本発明の目的は、当該コアの電気的伝導性電極材料と流体焦点レンズの電気的絶縁層との間の密着を向上させることである。

本発明の他の目的は、全体的に複合材料の電気的絶縁層と導電材料との粘着を改善することである。

本発明の第１の態様によれば、基板と、前記基板の少なくとも一部上の電気的絶縁材料の層とを有する複合材料であって、前記基板は、導電性の金属又は金属酸化物の少なくとも１つの表層を有し、当該複合材料は、前記基板と前記電気的絶縁材料の層との間に接着向上金属性材料を有する中間層を含み、これにより、前記基板と前記電気的絶縁材料との間の接着が改善されるようにした、複合材料が提供される。

本発明の第２の態様によれば、流体チャンバと、前記流体チャンバ内のメニスカスにより分離される第１及び第２の不混和性流体と、導電性金属又は金属酸化物の少なくとも１つの表層を有するコアの形態の第１の電極と、前記コアと前記流体チャンバ内の前記第１及び第２の流体との間における前記コア上の電気的絶縁材料の少なくとも１つの層と、前記第２の流体に接触する第２の電極とを有する流体焦点レンズであって、接着向上金属層を有する中間層は、前記コアと前記電気的絶縁材料の層の少なくとも一部との間に配置され、これにより、前記コアと前記電気的絶縁材料の層との間の接着が改善されるようにした、レンズが提供される。

本発明の実施例によれば、前記基板の金属又は金属酸化物は、ステンレス鋼、銅、真鍮及びインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）からなるグループから選択される。

本発明の他の実施例によれば、当該電気的絶縁層の材料は、パリレン、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、窒化シリコン（Ｓｉ_３Ｎ_４）、パラフィン、チタン酸バリウム、テフロン（登録商標）ＡＦ１６００（デュポン社の製品）のようなアモルファスフッ化炭素ポリマからなるグループから選択され、好適な材料はパリレンである。

パリレンは、帯電効果がないので好ましい。また、パリレンは、滑らかな表面と良好に制御された厚さとをもって共形的コーティングとして比較的簡単に適用可能である。こうした特性は、最終製品の駆動電圧を決めるので、エレクトロウェッティング性能にとって重要である。制御される厚さのコーティングがリング状金属コアの内壁上に設けられなければならない場合、共形性（conformality）は特に重要である。

本発明の他の実施例によれば、中間の金属層は、亜鉛、鉛、銅、インジウム及びクロムからなるグループから選ばれる少なくとも１つの金属を有する。これら金属は、比較的に低コストなガルバニック処理により金属コアに適用可能であるので好ましい。

本発明の流体焦点レンズの一実施例によれば、流体接触層は、当該中間の金属層とは反対の側において電気的絶縁層と接触している。好ましくは、この流体接触層は、テフロン（登録商標）ＡＦ１６００とするのが良い。

本発明の流体焦点レンズは、単独で、又はカメラ、光学記録装置又は他の光学機器における他のレンズとの組み合わせで用いることができる。流体焦点レンズは、他のレンズと組み合わせられ、必要に応じて光路を得たり、或いはズームレンズをも得たりするようにすることができる。或いは、当該流体焦点レンズは、反射型ディスプレイのようなディスプレイに用いることができ、その場合、当該基板のうちの１つしか光学的に透明である必要がない。流体焦点レンズは、センサとして用いてもよい。

本発明の複合材料、流体焦点レンズ及び方法のこれらの態様及びその他の態様は、図面を参照してさらに詳しく説明する。

図は概略的なものであり一律の縮尺で描かれたものではない。異なる図における同じ参照番号は、同様の部分を指すものである。

ここで図１を参照すると、本発明の複合材料１０の一実施例が、側面図にて概略的に示されている。基板１２は、ステンレス鋼、銅、真鍮又はインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）のような導電性材料である。基板１２により支持されるのは、パリレン、ＳｉＯ_２、パラフィン、チタン酸バリウム又はテフロン（登録商標）ＡＦ１６００のような電気的絶縁層１４である。基板１２と電気的絶縁層１４との間には、亜鉛、鉛、インジウム、クロム又は基板１２にも絶縁層１４にも良好な粘着性を有する他の材料の薄い層のような接着性促進の金属層１６がある。この中間の金属層は、蒸着又は無電極若しくはガルバニックめっきのような標準の応用技術により形成されうる。当該中間金属層は、特に絶縁層がパリレンによるものである場合に、絶縁層１０に対する基板１２の接着性を向上させる。

ここで図２を参照すると、本発明の複合材料２０の他の実施例が示されており、これは図１の実施例と同様なものであり、基板２２、絶縁層２４及び中間の接着促進層２６を含む。但し、この実施例では、基板自体が、非導電性のボディ又はコア部２２Ａと導電性の表層２２Ｂとによる複合材料である。導電表層２２Ｂは、ステンレス鋼、銅、真鍮又はインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）のような金属又は金属酸化物とすることができる。非導電コア又はボディ２２Ａは、例えば被膜の接着、膨張係数、表面の平滑度、製造コストなど特定の用途の条件を満足すれば、例えば、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ；polymethylmethacrylate）、ガラス又はセラミックとすることができる。

ここで図３を参照すると、本発明の他の実施例による流体焦点レンズ３０が示される。レンズ３０は、第１の電気的絶縁流体３２と第２の導電流体３４とを含み、どちらも流体チャンバ３６の中に含まれている。第１の流体３２及び第２の流体３４は、非混和性のものであり、メニスカス３３にわたり互いに接触している。第１の流体３２は、この例ではシリコンオイル、アルカン又は他の適切な電気的絶縁流体である。第２の流体３４は、この例では、塩溶液又は他の適切な導電性流体を含む水である。

流体チャンバ３６は、カバープレート４０と４２との間に環状コア３８を挟み込むことにより形成される。チャンバ３６の側壁は、略円筒状の内壁すなわち環状コア３８の表面３８Ａにより形成されるとともに、その上部及び底部壁は、光学的に透明なカバープレート４０及び４２により形成される。

環状コア３８を取り囲み当該装置の外壁を形成しているのは、円筒状の壁部４４である。当該外壁内において当該コア／カバープレート組立体を保持するのは、リング状の閉鎖部材４６及び４８である。環状コア３８は、ここで説明するようにして流体３４から絶縁されているが、第１の電極を形成するとともに、流体３４に接触するボタン５０は、流体焦点レンズ装置３０の第２の電極５０を形成する。

ここで、図３の装置３０のより詳細な図である図４を参照すると、円筒状壁部４４並びに閉鎖部材４６及び４８は各々、例えば、インジウム又は銅のような金属、又はプラスチックと金属の導電性複合物（例えば二フロン；niflon）のような導電性でかつ延性（可塑性）の材料の層５２、５４及び５６をそれぞれ有している。

封止層５８は、当該アセンブリを完成させるために、層５２，５４及び５６も、カバープレート４０及び４２の部分もそれぞれ全体被覆しかつ封鎖する。

封止層５８は、保護被膜としてそれ自体は知られているような、ゴム、エポキシなどのポリマ被膜とすることができる。但し、層５２，５４及び５６は導電性なので、封止層５８も導電性（例えば金属）のものとすることが好ましい。これにより、密封封止され、空気、水又は他の流体に曝されないパッケージの形成が可能となる。さらに、この金属封止層５８は、電気めっき又は電気亜鉛めっきをすることにより形成可能であり、特に、例えば処理液に当該パッケージを浸けることにより３次元表面につき当該めっきを実行可能である点で有利である。

図５Ａから図５Ｃは、内壁３８Ａを含む環状コア３８の左側の部分のより詳細な図である。図５Ａの実施例において、環状コア３８は、導電性材料のものであり、内壁３８Ａは、パリレンのような絶縁材料の層３９により被覆される。比較的に薄い中間の接着促進製金属層４１は、内壁３８Ａと絶縁層３９との間に介在させられる。

薄い中間の金属層４１は、コア３８の全て又は一部にわたり適用可能である。中間の金属層４１の金属は、コア３８及び絶縁層３９の双方との良好な接着を有するＺｎ，Ｐｂ，Ｃｕ，Ｉｎ，Ｃｒ又はその他の材料とすることができる。

一般には、中間の金属層４１は、比較的に薄く（＜５ミクロン）滑らかであるのが良い。中間の金属層４１は、電気めっき、無電極めっき、化学気相成長、ゾルゲル堆積、スパッタリングなどの標準的塗布技術により塗布可能であり、或いはこうした堆積方法の組み合わせが可能であるが、電気めっきが好ましい。

中間の金属層４１は、特に絶縁層がパリレンである場合に、絶縁層３９に対するコア３８の接着を改善する。但し、本発明の流体焦点レンズは、パリレンの層に依拠しなければならないものではない。パラフィン、二酸化シリコン、チタン酸バリウム、又はテフロン（登録商標）ＡＦ１６００のようなアモルファスフッ化炭素ポリマなどの絶縁層材料を用いてもよい。

図５Ｂの実施例では、環状コア３８は、それ自体が電気的絶縁コア材料及び金属又は金属酸化物のような導電性材料の表層により形成された複合材料である。使用した１つの実現性のある組み合わせは、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）が被覆されたポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）である。前の実施例におけるが如く、内壁３８Ａはパリレンのような絶縁材料の層３９で被覆され、中間の接着促進金属層４１は、内壁３８Ａと絶縁層３９との間に介在させられている。接着促進層４１は、非導電性コアが用いられた場合には導電体として機能することもできる。

図５Ｃの実施例は、付加的な電気的絶縁性の流体接触層４３を除いて図５Ａのものと同様である。流体接触層４３は、テフロン（登録商標）ＡＦ１６００のようなアモルファスフッ化炭素ポリマから形成され例えば浸漬被覆（dipcoating）により形成するのが好ましい。旭硝子社からのアモルファスフッ化重合体のサイトップ（Ｒ）のような代替物も可能である。

以上、本発明を、どうしても限られてしまう数の実施例について説明した。この説明から、当業者であれば、他の実施例や実施例の変形は明らかとなる筈であり、これらは本発明及び添付の請求項の範囲内に全部含まれることを意図している。

本発明の複合材料の一実施例の概略的断面図。本発明の複合材料の他の実施例の概略的断面図。本発明の流体焦点レンズの好適実施例の概略的断面図。図３の実施例の左側の部分のより詳細な図。図３のコアの左側の部分のより詳細な図であって、当該コアの内面上の一組み合わせ形態の層を示す図。図３のコアの左側の部分のより詳細な図であって、当該コアの内面上の他の組み合わせ形態の層を示す図。図３のコアの左側の部分のより詳細な図であって、当該コアの内面上のさらに他の組み合わせ形態の層を示す図。

Claims

基板と、前記基板の少なくとも一部上の電気的絶縁材料の層とを有する複合材料であって、前記基板は、導電性の金属又は金属酸化物の少なくとも１つの表層を有し、
当該複合材料は、前記基板と前記電気的絶縁材料の層との間に接着促進金属性材料を有する中間層を含み、これにより、前記基板と前記電気的絶縁材料の層との間の接着が改善されるようにした、
複合材料。
請求項１に記載の複合材料であって、前記基板は、実質的に金属性材料からなる、複合材料。
請求項１に記載の複合材料であって、前記基板の金属性材料は、ステンレス鋼、銅、真鍮及びインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）からなるグループから選択される、複合材料。
請求項１に記載の複合材料であって、前記電気的絶縁材料の層は、パリレン、ＳｉＯ_２、パラフィン、チタン酸バリウム及びアモルファスフッ化炭素ポリマからなるグループから選択される、複合材料。
請求項４に記載の複合材料であって、前記電気的絶縁材料は、パリレンである、複合材料。
請求項１に記載の複合材料であって、前記中間層の前記接着促進金属性材料は、Ｚｎ，Ｐｂ，Ｃｕ，Ｉｎ，Ｃｒからなるグループから選択される金属のうちの少なくとも１つである、複合材料。
流体チャンバと、前記流体チャンバ内のメニスカスにより分離される第１及び第２の不混和性流体と、導電性金属又は金属酸化物の少なくとも１つの表層を有するコアの形態の第１の電極と、前記コアと前記流体チャンバ内の前記第１及び第２の流体との間における前記コア上の電気的絶縁材料の少なくとも１つの層と、前記第２の流体に接触する第２の電極とを有する流体焦点レンズであって、
接着促進金属性材料を有する中間層は、前記コアと前記電気的絶縁材料の層の少なくとも一部との間に配置され、これにより、前記コアと前記電気的絶縁材料の層との間の接着が改善されるようにした、レンズ。
請求項７に記載の流体焦点レンズであって、前記基板は、実質的に金属性材料からなる、レンズ。
請求項８に記載の流体焦点レンズであって、前記基板の金属性材料は、ステンレス鋼、銅、真鍮及びインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）からなるグループから選択される、レンズ。
請求項７に記載の流体焦点レンズであって、前記電気的絶縁材料の層は、パリレン、ＳｉＯ_２、パラフィン、チタン酸バリウム及びアモルファスフッ化炭素ポリマからなるグループから選択される、レンズ。
請求項１０に記載の流体焦点レンズであって、前記電気的絶縁材料は、パリレンである、レンズ。
請求項７に記載の流体焦点レンズであって、前記中間層の前記接着促進金属性材料は、Ｚｎ，Ｐｂ，Ｃｕ，Ｉｎ，Ｃｒからなるグループから選択される、レンズ。
請求項７に記載の流体焦点レンズであって、前記中間の金属性層とは反対側において前記電気的絶縁層の少なくとも一部上に、流体接触層が配置される、流体焦点レンズ。
請求項１３に記載の流体焦点レンズであって、前記流体接触層は、アモルファスフッ化炭素ポリマである、レンズ。
基板と、前記基板の少なくとも一部上における電気的絶縁材料の層とを有する構成部であって、前記基板は、導電性材料の少なくとも１つの表層を有し、当該複合材料は、前記基板と前記電気的絶縁材料の層との間に接着促進金属性材料を有する中間層を含み、これにより、前記基板と前記電気的絶縁材料の層との間の接着が改善されるようにした、構成部。
請求項１５に記載の構成部であって、光学システムの構成部である構成部。
請求項１６に記載の構成部であって、流体焦点レンズの構成部である構成部。
導電性材料の少なくとも１つの表層を有する基板と電気的絶縁材料の層との間の接着を改善するための方法であって、
前記基板と前記電気的絶縁材料の層との間に、接着促進金属性材料を有する中間層を形成することを有する、
方法。
請求項１８に記載の方法であって、金属又は金属酸化物の表層を形成することを有する方法。