JP4227993B2 - 可変焦点液体レンズ - Google Patents

Description

本発明は可変焦点液体レンズに関し、より詳細には電気湿潤現象を利用した可変焦点液体レンズにおいて、第１液体と第２液体の少なくともいずれか一方が、少なくとも一つの界面活性剤を含み、両液体の間に界面層を備え、両液体間の混合が少なく、減少された駆動電圧を有する可変焦点液体レンズに関する。

電気湿潤（ｅｌｅｃｔｒｏｗｅｔｔｉｎｇ）現象とは界面に存在する電荷を調節し界面の張力が変化する現象を意味する。このような電気湿潤現象を利用し微小流体及び流体中の微小粒子を制御することが可能である。最近、電気湿潤現象を利用した多くの製品が研究されている。このような電気湿潤現象を利用する場合、基本的に電気場現象を利用するため応答速度が非常に速く、比較的低い電圧で駆動されることが可能で、小型化することが可能である。

このような電気湿潤現象の適用先としては、液体レンズ、ディスプレイ装置、光学装置、ＭＥＭＳ（ｍｉｃｒｏ−ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍｓ）分野などに幅広く活用及び研究されている。

しかし、従来の電気湿潤現象は未だ明確に糾明されていない状態で、固体／液体、液体／気体像間の界面エネルギ−の変化がないことを前提に設定し研究及び開発された。従って、電位差に伴う単純な制御のみ可能であった。

従来の電気湿潤現象を利用した可変焦点液体レンズの実施形態を図３に示した。従来の可変焦点液体レンズ２０は図３に図示した通り、一定厚さｄを有する絶縁層２４とその下部面に形成される電極２６からなる固体平板２５と、固体平板２５の上部面に載せられ、導電性を有する液滴２２及び液滴２２と電気的に連結され電極２６に、電気的に連結され、電圧印加時これらの間に電位差を提供する駆動源２９を含んで構成される。

このような場合、絶縁層２４の上に導電性を有する液滴２２を落とした後、選択的に駆動電圧を印加することが可能な電極２６と液滴２２の間に駆動源２９の駆動電圧を印加することになると、無負荷時収縮されていた液滴２２（図３の実線）の曲率が電極２６と液滴２２の間に発生される電位差により液滴２８（図３の点線）の曲率が大きくなり、これによって液滴２２、２８は相互異なる外径を備え、これを通過する光の焦点距離を可変させることが可能である。
一般的な固体平板上の接触角と表面エネルギ−の関係式は、式（１）に示すヤング（Ｙｏｕｎｇ）の式を使用し説明される。

上記式（１）において、γ_SLは固体／液体の界面エネルギ−で、γ_SG は固体／気体の界面エネルギ−で、γ_LGは液体／気体の界面エネルギ−であり、そしてθは接触角を示す。

電極の間の電解液が存在する時電圧印加に伴う熱力学的数式は、一般的に式（２）に示すリップマン（Ｌｉｐｐｍａｎ）の式で説明される。

上記式（１）及び式（２）から、式（３）に示すリップマン−ヤング（Ｌｉｐｐｍａｎｎ−Ｙｏｕｎｇ）の式が導き出される。

上記式（３）において、θは電圧印加時の接触角で、θ₀は最初の接触角で、cは電気容量を示し、そしてＶは印加された電圧を示す。

上記リップマン−ヤングの式は初期液体／気体、固体／気体像の界面エネルギ−変化を無視する。従って、既存の電気湿潤現象を適用する装置は印加される電圧のみに依存するため電位差に伴う単純な制御のみ可能であった。

上記リップマン−ヤングの式の変形された形態として、下記の式（４）がある。

上記式（４）において、θは電圧印加時の接触角で、θ₀は最初の接触角で、εは電極の間の誘電率を示し、ｄは絶縁膜の厚さを示し、Ｖは印加された電圧を示し、そしてγｉは絶縁液と電解液上の界面エネルギ−を示す。

このような式は、図３で示した電解液と絶縁液で構成された液体レンズ駆動特性を説明する一般式である。式（４）においてγｉが小さいほど絶縁液の接触角の変化は大きく示され、これは駆動電圧降下の効果を与えることと期待される。

しかし、両界面のエネルギ−を小さ過ぎるようにする場合両流体（電解液と絶縁液）は独立的に存在し難い。このような現象は両流体が混合されるか濁ってしまう結果を引き起こしてしまうことが可能である。またこのような既存の電気湿潤現象を適用した液体レンズは充分安定的な形態を成すことが不可能で、印加される電圧が高すぎて小滴の表面が不安定で小滴が均一な形状を維持することが不可能となる問題がある。

ここで、本発明では液体レンズにおいて、焦点変化のため要求される駆動 電圧がより低く両流体間の信頼性を確保することが可能な可変焦点液体レンズを提供しようとする。

本発明の一見知によると、導電性を有する第１液体及び絶縁性を有する第２液体を含んで構成された電気湿潤現象を利用した可変焦点液体レンズにおいて、電解液で構成された第１液体と絶縁液で構成された第２液体の少なくともいずれか一方が、第１液体と第２液体の両液体の間に減少された界面エネルギ−を有するように、少なくとも一つの界面活性剤を含み、両液体の間に中間層として界面活性剤からなる界面層を有することを特徴とする減少された駆動電圧を有する可変焦点液体レンズが提供される。

本発明の他の見知によると、相互混合されること無く、また相互異なる屈折率を有する第１液体と第２液体により形成される界面の形状を変化させて、焦点位置を変化させる可変焦点液体レンズにおいて、電解液で構成された第１液体及び絶縁液で構成された第２液体はセル内に収容され、第２液体は小滴を形成し、第１液体と第２液体の少なくともいずれか一方が、第１液体と第２液体の両液体の間に減少された界面エネルギ−を有するように、少なくとも一つの界面活性剤を含み、両液体の間に中間層として界面活性剤からなる界面層を有し、セル内面には小滴と接触する小滴接触領域が形成され、第１液体及び第２液体は、絶縁層を利用し、反対側に配置される電極と第１液体との間に電圧を印加する電圧印加手段を有し、電圧印加手段による印加電圧を変化させて、界面の形状を変化させることを特徴とする減少された駆動電圧を有する可変焦点液体レンズが提供される。

本発明に伴う可変焦点液体レンズは、両液体の間に界面層が存在し減少された駆動電圧を有し、また界面層により両液体間の混合が少ないため両流体の間の信頼性を確保することが可能である。

本発明者らは電気湿潤現象を利用した液体レンズにおいて、電解液及び／または絶縁液が少なくとも一つの界面活性剤を含み、両液体の間に中間層として界面活性剤からなる界面層が形成される場合、両液体の間の界面エネルギ−が減少されることに伴い焦点変化のための駆動電圧を低くすることが可能で、また両流体の間の混合現象がなく信頼性を確保することを発見し、これにより本発明を完成することとなった。

一般的に界面活性剤とすると炭化水素系列、炭化フッ素系列及び炭化シリコン系列などの界面活性剤を含み、非常に広い範囲に分類され得る。このような界面活性剤らは一般的に固体または液体に少量添加し表面エネルギ−を改質する目的と流変学的な性質を改善する目的として使用されている。

本発明においては、このような全ての界面活性剤が使用されることが可能で、低分子界面活性剤としては表面改質効果に起因する駆動電圧の減少効果を導き出し、そして相対的に高分子界面活性剤としては流変学性質を改質し、絶縁液と電解液間の流体の動きを自在に調節可能になるようにし、またシングルイオンの動きを誘導し電気的安定性を確保した。

本発明に伴う可変焦点液体レンズは導電性を有する第１液体及び絶縁性を有する第２液体を含んで構成された電気湿潤現象を利用した可変焦点液体レンズにおいて、両液体の間に２０ｄｙｎｅ／ｃｍ以下の減少された界面エネルギ−を有するよう第１液体及び／または第２液体が少なくとも一つの界面活性剤を含み、両液体の間に中間層として界面活性剤からなる界面層を有することを特徴とし、それ以外の液体レンズの構造に関しては、従来技術の電気湿潤現象を利用したいかなる可変焦点液体レンズの構造が適用され得る。

本発明に伴う可変焦点液体レンズ装置の例を図１に示した。

図１に示した通り、本発明に伴い第１液体２及び／または第２液体４が界面活性剤を含み、これによって両液体の間に中間層として界面活性剤からなる界面層３が形成される。この際、界面活性剤は第１液体または第２液体に単独で含まれるか、または両液体内に全て含まれることが可能である。これによって界面活性剤が両液体の間の界面エネルギ−を減少させることになり、駆動電圧を減少させることとなる。またこのような界面層が形成されることにより両流体間の混合現象が無くなり両液間の信頼性を確保することが可能である。

界面活性剤は第１液体または第２液体に単独で含まれるか、または両液体全てに含まれることもあり得る。図２（ａ）は界面活性剤が第１液体（電解液）に含まれ、第１液体から界面層３が形成された場合を示し、図２（ｂ）は界面活性剤が第２液体（絶縁液）に含まれ、第２液体から界面層（３'）が形成された場合を示し、そして図２（ｃ）は界面活性剤が第１液体及び第２液体両方に含まれ、第１液体と第２液体両方から界面層（３及び３'）が形成された場合を示す。

また、本発明により第１液体及び／または第２液体が高分子界面活性剤を含む場合には、高分子の界面活性剤が液体の流変学的な性質を改質し絶縁液と電解液間の流体の動きを自在に調節可能であるようにする。またこのような場合、高分子の界面活性剤がシングルイオンの動きを誘導し、電気的な安定性を付与することになり、このようなシングルイオンの動きは電解液内の塩の濃度勾配が急激に変わることを制御し、したがって、電気湿潤動きの適切な調節が可能で電気化学的安定性を付与することとなる。

先に説明した通り、界面活性剤は第１液体または第２液体に単独で含まれるか、または両液体全てに含まれることがあり得る。界面活性剤の分子構造により界面活性剤の適正含有量には差があり得るが、あまりに少量を含むような場合、本発明に伴う界面エネルギ−調節効果が極めて低下され、またあまりに過量含まれる場合、絶縁液と電解液の界面の安定性が衰え信頼性を確保することが不可能となり、濃度増加に伴う粘土向上に起因する液体レンズの性能低下の要因となり得る。

界面活性剤が第１液体に含まれる場合には、第１液体の０．００１〜１０重量％で含まれることが好ましく、第２液体に含まれる場合には、第２液体の０．００１〜１０重量％で含まれることが好ましく、そして第１液体及び第２液体両方全てに含まれる場合には、それぞれ第１液体の０．００１〜１０重量％、及び第２液体の０．００１〜１０重量％で含まれることが好ましい。

本発明に使用され得る界面活性剤は両液体、すなわち、第１液体と第２液体の間に２０ｄｙｎｅ／ｃｍ以下、好ましくは０．１〜２０ｄｙｎｅ／ｃｍの減少された界面エネルギ−を付与することが可能であれば、いかなる界面活性剤も使用可能である。これに限定されることではないが、本発明に使用するに適切な界面活性剤は、陰イオン性界面活性剤、陽イオン性界面活性剤、両イオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、低分子界面活性剤及び高分子界面活性剤で構成されるグル−プから選択される。ここで、低分子の界面活性剤は分子量約１００〜１０，０００以下の低分子界面活性剤を称し、そして高分子の界面活性剤は分子量約１０，０００以上の高分子界面活性剤を称する。

陰イオン性の界面活性剤としては、代表的にアルキルカルボキシル塩（Ｒ−ＣＯＯＮａ）、アルキルサルフェ−ト塩（Ｒ−Ｏ−ＳＯ_３Ｎａ）、アルキルスルホン酸塩（Ｒ−ＳＯ_３Ｎａ）及びアルキルリン酸エステル塩（Ｒ−ＯＰ_３Ｎａ_２）を含み、ここでＲは炭化水素系列、炭化フッ素系列またはシリコン系列の基である。

陽イオン性の界面活性剤としては、代表的にアルキル１次アミン塩（Ｒ−Ｎａ_２ＨＣｌ）、アルキル２次アミン塩（Ｒ−Ｎ（ＣＨ_３）（Ｈ）（Ｈ）Ｃｌ）、アルキル３次アミン塩（Ｒ−Ｎ（ＣＨ_３）（ＣＨ_３）（Ｈ）Ｃｌ）、及びアルキル４次アンモニウム塩（Ｒ−Ｎ（ＣＨ_３）（ＣＨ_３）（ＣＨ_３）ＨＣｌ）を含み、ここでＲは炭化水素系列、炭化フッ素系列またはシリコン系列の基である。

両イオン性の界面活性剤としては、代表的にアルキルアミノアシッド塩（Ｒ−ＮＨＣＨ_２ＣＨ_２ＣＯＯＨ）、及びアルキルベタイン塩（Ｒ−Ｎ（ＣＨ_３）（ＣＨ_３）ＣＨ_２ＣＯＯ⁻）を含み、ここでＲは炭化水素系列、炭化フッ素系列またはシリコン系列の基である。

本発明に使用可能な低分子の界面活性剤は、これに限定されることではないが、ソヂウムラウリルサルフェ−ト、ソヂウムラウリルスルホネ−ト、ソヂウムラウリレ−ト、ｎ−ヘキシルベンゼンスルホネ−ト、ソヂウムオクタデシルサルフェ−ト、ソヂウムオクタデシルスルホネ−ト、テトラプロピルベンゼンスルホネ−ト、ソヂウムアルキルリン酸エステル、ラウリルベンジルアンモニウムクロライド、ステアリルベンジルアンモニウムクロライド、セチルトリメチルアンモニウムクロライド、セチルトリメチルアンモニウムクロライド、ステアリルトリメチルアンモニウムクロライド、ステアリルトリメチルアンモニウムクロライド、ジステアリルジメチルアンモニウムクロライド、メチル−１−オレイルアミドエチル−３−オレイルイミダゾリニウムメチルサルフェ−ト、ビス（アシルオキシエチル）ヒドロキシエチルメチルアンモニウムメトサルフェ−ト、メチル−１−オレイルアミドエチル−３−オレイルイミダゾリニウムメチルサルフェ−ト、ビス（アシルオキシエチル）ヒドロキシエチルメチルアンモニウム メトサルフェ−ト、メチル−１−オレイルアミドエチル−３−オレイルイミダゾリニウムメチルサルフェ−ト、アミノエチルイミダゾリン、ハイドロエチルイミダゾリン、ココアミドプロピルベタイン、ラウリルベタイン、ラウアミドプロピルベタイン、ラウリルジメチルハイドロキシスルホベタイン、ジソヂウムココアンホジアセテ−ト及びジソヂウムココアンホジアセテ−ト／ソヂウムラウリルサルフェ−トを含む。

この際、低分子界面活性剤は第１液体に含まれる場合には、好ましくは第１液体の０.００１〜１０重量％で含まれ、より好ましくは０．０１〜５重量％で含まれ、第２液体に含まれる場合には好ましくは第２液体の０．００１〜１０重量％で含まれ、より好ましくは０．０１〜５重量％含まれ、そして第１液体及び第２液体両方全てに含まれる場合には、好ましくはそれぞれ第１液体の０．００１〜１０重量％、及び第２液体の０．００１〜１０重量％で含まれ、より好ましくはそれぞれ０．０１〜５重量％で含まれる。

そして本発明に使用可能な高分子界面活性剤は、これに限定することではないが、プロピレンオキシドとエチレンオキシドの共重合体、アクリル酸とアルキルアクリレ−トの共重合体、アクリルアミドと二種アクリルモノマ−の共重合体、ポリビニルアルコ−ル、エチレンオキシド付加ポリアルキルフェノ−ル、ポリビニルピリジウム塩及びカルボキシメチルセルロ−スを含む。好ましくはポリアクリルアシッドが使用される。

この際、高分子界面活性剤は第１液体に含まれる場合には、好ましくは第１液体の０.００１〜１０重量％で含まれ、より好ましくは０．０１〜５重量％で含まれ、第２液体に含まれる場合には、好ましくは第２液体の０．００１〜１０重量％で含まれ、より好ましくは０．０１〜５重量％で含まれ、そして第１液体及び第２液体両方全てに含まれる場合には、好ましくはそれぞれ第１液体の０．００１〜１０重量％及び第２液体の０．００１〜１０重量％で含まれ、より好ましくはそれぞれ０．０１〜５重量％で含まれる。

さらに、第１液体及び／または第２液体はイオン性ポリマ−をさらに含むことが可能である。本発明に使用可能なイオン性ポリマ−はこれに限定されることではないが、ＡＭＰ−アクリレ−ト／メタクリレ−トコポリマ−、ポリ（ビニルピロリドン／ジメチルアミノエチルメタクリレ−ト）、４次ポリ（ビニルピロリドン／ジメチルアミノエチルメタクリレ−ト）、メタクリロイルエチルベタイン／メタクリレ−トコポリマ−、４次ポリ（ビニルピロリドン／ジメチルアミノエチルメタアクリレ−ト）及びポリビニルピロリドン／ビニルアセテ−ト共重合体を挙げられる。

イオン性ポリマ−は第１液体に含まれる場合には、第１液体の０.００１〜１０重量％で含まれることが好ましく、第２液体に含まれる場合には、第２液体の０．００１〜１０重量％で含まれることが好ましく、そして第１液体及び第２液体両方全てに含まれる場合には、それぞれ第１液体の０．００１〜１０重量％、及び第２液体の０．００１〜１０重量％で含まれることが好ましい。

また分子内に塩を含んではいないが表面エネルギ−低下機能を発現する化学構造を有する物質が第１液体及び／または第２液体内に含まれることが可能である。このような物質としては例えば、エチレンオキシドまたはプロピレンオキシド単量体の重合を通じ得られたポリエチレングリコ−ル類（Ｒ−（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）ｎＨ（Ｒは炭化水素系列、炭化フッ素系列またはシリコン系列の基である））とソルビタンエステル及びツイン等のような多値アルコ−ル類のような非イオン性有機化合物を含む。

このような場合、別途の塩を添加し電解液または絶縁液を製造し本発明の効果を得ることが可能である。このような物質は第１液体に含まれる場合には、第１液体の０.００１〜１０重量％で含まれることが好ましく、第２液体に含まれる場合には、第２液体の０．００１〜１０重量％で含まれることが好ましく、そして第１液体及び第２液体両方全てに含まれる場合には、それぞれ第１液体の０．００１〜１０重量％、及び第２液体の０．００１〜１０重量％で含まれることが好ましい。

また、第１液体（電解液）は少なくとも一つの無機塩をさらに含むことが可能である。本発明に使用可能な無機塩は電気湿潤装置用として使用される公知の無機塩を含み、これに限定されることではないが、例えば、ナトリウム塩、珪酸塩、窒酸塩、亜窒酸塩、燐酸塩、硼酸塩、マグネシウム塩、鉄塩、銅塩、亜鉛塩、マンガン塩、コバルト塩及びリチウム塩などが使用され得る。好ましくは硫酸ナトリウムが使用される。無機塩は第１液体の総重量を基準に０．００１〜２０重量％の量で含まれることが好ましい。

本発明に伴う可変焦点液体レンズは、導電性を有する第１液体及び絶縁性を有する第２液体を含んで構成された電気湿潤現象を利用した可変焦点液体レンズにおいて、第１液体及び／または第２液体が両液体の間に２０ｄｙｎｅ／ｃｍ以下の減少された界面エネルギ−を有するように、少なくとも一つの界面活性剤を含み、両液体の間に中間層として界面活性剤からなる界面層を有することを特徴とし、以外の液体レンズの構造は一般的に知られた従来技術の電気湿潤現象を利用した可変焦点液体レンズの構造が適用され得る。

例えば、本発明に伴う可変焦点液体レンズは、第１液体及び／または第２液体が上記のように構成され、第１液体と第２液体の間に界面活性剤からなる界面層を有することを除いて、アメリカ特許第６、３６９、９５４号、ＷＯ００／５８７６３、及び日本特許出願第１９９９−１５５３４１号に開示されている液体レンズの構造を有することが可能である。

一具体例として、本発明の可変焦点液体レンズは、相互混合されることなく、また相互異なる屈折率を有する第１液体と第２液体により形成される界面の形状を変化させて、焦点位置を変化させる可変焦点液体レンズを含み、電解液で構成された第１液体及び絶縁液で構成された第２液体はセル内に収容され、第２液体は小滴を形成し、第１液体及び／または第２液体は、両液体の間に２０ｄｙｎｅ／ｃｍ以下の減少された界面エネルギ−を有するように、少なくとも一つの界面活性剤を含み、両液体の間に中間層として界面活性剤からなる界面層を有し、セル内面には小滴と接触する小滴接触領域に形成され、そして第１液体及び第２液体は絶縁層を利用し、反対側に配置される電極と第１液体との間に電圧を印加する電圧印加手段を有しており、その電圧印加手段による印加電圧を変化させることにより、界面の形状を変化させるよう構成され得る。

このように成された本発明の可変焦点液体レンズは、従来の電気湿潤現象を利用した可変焦点液体レンズに比べ相対的に減少された、好ましくは約５０％減少された駆動電圧を有する。

（実施例）
以下、実施例を通じ本発明をより詳細に説明するが、これは単なる本発明を例示することとして本発明を下記実施例で限定することではない。

本実施例においては、液体レンズが界面活性剤を含んだ場合の効果を確認するため、界面活性剤を含む電解液及び絶縁液を製造し、図２の液体レンズを製造した後、駆動電圧及び可変ジオプトリ−を測定し駆動電圧減少効果を観察した。界面活性剤を含んだ場合とそうでない場合を比較するための電解液及び絶縁液の組成を表１に示した。

この際界面活性剤には非イオンフッ素アルキルアクリル系高分子界面活性剤（３Ｍ、ＦＣ４４３０）とシリコン系界面活性剤（ＤＨＭ、ＣＡＳ：１４５６８６−７４−４）が使用された。電解液製造時使用された水は３次純水であった。この際液体レンズ製造のため絶縁液としてはダウコ−ニング社のシリコンオイルとジブロモヘキサンシリコンオイルを下記表１に示されたような組成で使用した。

（比較例）
レンズ製造：
実験に使用された液体レンズは、液体を入れるためのセルは上部と下部で構成され、上部は透明なポリサイクロオレフィンで構成され、その内部はＮｉ／Ｖ金属膜でコ−ティングされており、０．２５±０．０２μｍが金属膜を通じ電解液に電圧を印加するよう構成される。下部は上部と同一のポリサイクロオレフィン材質でなっており、液体と接する内部は、高分子絶縁膜材質としてぺリレン膜が２．５±０．２μｍでコ−ティングされており、絶縁膜の下にはＮｉ／Ｖ金属材質の金属膜０．２５±０．０２μｍがコ−ティングされている。

絶縁液製造：
小滴を構成する絶縁性液体として、ダウコ−ニング社のシリコンオイルＤＣ７０４（屈折率：１．６、密度：１．０７）とジブロモヘキサンを９対１で混合して使用した。

電解液製造：
導電性液体として、無機塩で構成された電解液を利用した。すなわち、水中に導電性成分としてＬｉＣｌ２０重量％を含む透明溶液を製造した。成分としてＬｉＣｌ２０重量％を含む透明溶液を製造した。

このような小滴及び導電性液体をレンズのセルに入れ、液体レンズ装置を得た。

このように得られた液体レンズ装置を利用し、駆動電圧及び可変ジオプトリ−（ヒステリシス）を次のように測定した。

駆動電圧測定：
液体レンズに電圧を徐々に増加させながら印加し電解液と絶縁液が接する部分の曲率が変更され始める地点の電圧を測定した。

ヒステリシス測定：
液体レンズに電圧を徐々に増加させながら焦点距離を測定し、反対に電圧を徐々に減少させながら焦点距離を測定し同一電圧において両焦点距離の差が一番大きい時、この両焦点距離間の差をヒステリシスとして測定した。

（実施例１〜５）
導電性液体及び絶縁性液体が、表１に示された通り非イオンフッ素アルキルアクリル系高分子界面活性剤（３Ｍ、ＦＣ４４３０）とシリコン系界面活性剤（ＤＨＭ、ＣＡＳ：１４５６８６−７４−４）が含まれたことを除いて、上記比較例と同一方法で液体レンズ装置を得た。

このように得られた液体レンズ装置を利用し、比較例と同一方法で駆動電圧及び可変ジオプトリ−を測定した。

比較例及び実施例１〜５に使用された電解液及び絶縁液の組成を表１に示した。

表２には、比較例及び実施例１〜５から得られた液体レンズの可変焦点距離の性能評価結果を示した。

上記表２から分かる通り、本発明に伴い界面活性剤を使用した場合の液体レンズ装置（実施例１〜５）は、界面活性剤を使用していない比較例に比べ、同一電圧下における可変ジオプトリ−が大きく確保されることが分かり、これに伴い駆動電圧が相対的に著しく低いことが分かる。

本発明に伴い第１液体と第２液体の間に界面層が形成された可変焦点液体レンズの構成を示す模式図である。 本発明の実施例に伴う可変焦点液体レンズの構成を示す模式的断面図であり、（ａ）は界面活性剤が電解液に含まれこれによって界面層が形成された場合を示し、（ｂ）は界面活性剤が絶縁液に含まれこれによって界面層が形成された場合を示し、（ｃ）は界面活性剤が電解液及び絶縁液両方全てに含まれこれによって界面層が形成された場合を示す。 従来技術に伴う電気湿潤現象を利用した可変焦点液体レンズの構成を示す模式的断面図である。

符号の説明

１ セル ２ 第１液体（電解液）
３ 界面層 ４ 第２液体（絶縁液）
５ 電圧印加手段 ２２ 液滴
２４ 絶縁層 ２６ 電極
２５ 固体平板 ２９ 駆動源
３０ 表面 ０ 光軸

Claims (6)

1. 導電性を有する第１液体及び絶縁性を有する第２液体を含んで構成された電気湿潤現象を利用した可変焦点液体レンズにおいて、
   電解液で構成された前記第１液体および絶縁液で構成された前記第２液体が、前記第１液体と前記第２液体の両液体の間に減少された界面エネルギ−を有するように少なくとも一つの界面活性剤を含み、前記界面活性剤はそれぞれ前記第１液体の０．００１〜１０重量％および前記第２液体の０．００１〜１０重量％で、前記第１液体と前記第２液体に含まれ、
   前記両液体の間に中間層として前記界面活性剤からなる界面層を有することを特徴とする減少された駆動電圧を有する可変焦点液体レンズ。
2. 前記両液体の間の界面エネルギ−は０．１〜２０ｄｙｎｅ／ｃｍであることを特徴とする請求項１に記載の可変焦点液体レンズ。
3. 前記界面活性剤は、陰イオン性、陽イオン性、両イオン性、及び非イオン性界面活性剤、低分子及び高分子界面活性剤、及びこれらの混合物で構成されるグル−プから選択されることを特徴とする請求項１または２に記載の可変焦点液体レンズ。
4. 相互混合されること無く、また相互異なる屈折率を有する第１液体と第２液体により形成される界面の形状を変化させて、焦点位置を変化させる可変焦点液体レンズにおいて、
   電解液で構成された前記第１液体及び絶縁液で構成された前記第２液体はセル内に収容され、前記第２液体は小滴を形成し、
   前記第１液体と前記第２液体は、前記第１液体と前記第２液体の両液体の間に減少された界面エネルギ−を有するように、少なくとも一つの界面活性剤を含み、前記界面活性剤はそれぞれ前記第１液体の０．００１〜１０重量％および前記第２液体の０．００１〜１０重量％で前記第１液体および前記第２液体に含まれ、
   前記両液体の間に中間層として前記界面活性剤からなる界面層を有し、
   前記セル内面には前記小滴と接触する小滴接触領域が形成され、
   前記第１液体及び前記第２液体は、絶縁層を利用し、反対側に配置される電極と前記第１液体との間に電圧を印加する電圧印加手段を有し、
   前記電圧印加手段による印加電圧を変化させて、前記界面の形状を変化させることを特徴とする減少された駆動電圧を有する可変焦点液体レンズ。
5. 前記両液体の間の界面エネルギ−は０．１〜２０ｄｙｎｅ／ｃｍであることを特徴とする請求項４に記載の可変焦点液体レンズ。
6. 前記界面活性剤は陰イオン性、陽イオン性、両イオン性、及び非イオン性界面活性剤、低分子及び高分子界面活性剤、及びこれらの混合物で構成されるグル−プから選択されることを特徴とする、請求項４または５に記載の可変焦点液体レンズ。

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