KR101101400B1 - 전기습윤 렌즈 - Google Patents

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KR101101400B1 KR1020057020949A KR20057020949A KR101101400B1 KR 101101400 B1 KR101101400 B1 KR 101101400B1 KR 1020057020949 A KR1020057020949 A KR 1020057020949A KR 20057020949 A KR20057020949 A KR 20057020949A KR 101101400 B1 KR101101400 B1 KR 101101400B1
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크리스티나 에이. 랜데르
스테인 쿠이페
베르나르두스 에이치. 더블유. 헨드릭스
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

전기습윤모듈(20)은, 인터페이스(14)에 의해 분리되는 제 1 유체(A)와 제 2 유체(B)를 함유한 유체 챔버(8)와, 상기 인터페이스의 위치 및/또는 형상을 변화시키기 위해서 상기 유체들 중 적어도 하나에 힘을 가하는 수단(16,17)을 구비한다. 상기 유체들 중 적어도 하나를 적어도 하나의 방향족 비용융 잔재를 갖는 화합물에제공하여, 상기 모듈의 성능을 향상시킬 수 있다. 예를 들면, 전기습윤렌즈(30)의 광출력은 증가될 수 있다.
전기습윤모듈, 인터페이스, 유체 챔버, 화합물

Description

전기습윤 렌즈{ELECTROWETTING RENZ}
본 발명은, 제 1 유체를 갖는 제 1 몸체와 제 2 유체를 갖는 제 2 몸체를 적어도 포함하되 이 몸체들이 인터페이스에 의해 분리되어 있는 유체 챔버와, 상기 몸체들 중 적어도 하나의 몸체에 힘을 가하여 상기 인터페이스의 위치 및/또는 형상을 변화시키는 수단을 구비한, 전기습윤 렌즈에 관한 것이다.
습윤기술은 소정 경로를 따라 유체의 체적을 조작하는 것을 가능하게 하는 것이라고 알고 있다. 이들 기술에 의하면, 상기 체적의 표면 장력은 국부적으로 변경되어(보통 감소되어), 그 체적이 최저의 표면 장력의 방향으로 흐르게 한다.
또한, 유체는, 그것의 형상을 임의의 힘에 따라 변경하고, 가스, 증기, 액체 및 고체와 액체의 혼합물로 이루어지고, 흐를 수 있는 물질이라고 알고 있다.
특정 유체에 의한 표면의 "습윤성"이란, 상기 유체가 상기 특정 표면을 용이하게 젖게 하는 것을 표시하는 것으로, 이는 이를테면 상기 표면의 특징 및/또는 상기 표면의 전위에 좌우되기도 한다. 표면이 특정 유체에 의해 "고습윤성"을 갖는다면, 이것은 상기 표면과 접하는 상기 유체의 액적이, 접촉영역이 비교적 크고 접촉각이 비교적 작은, 통상 약 90도미만의 접촉각인 다소 팽창된 형상이라는 것을 나타낸다. "저습윤성"은, 상기 표면과 접촉하는 액적이, 접촉영역이 비교적 작고 접촉각이 비교적 큰, 통상 약 90도를 넘는 접촉각인 다소 수축된 형상이라는 것을 나타낸다.
"습윤(wetting)"이란, 체적, 예를 들면 특정 유체의 액적의 표면장력을 국부적으로 변화되게 하여, 특정 표면에 대한 상기 유체의 습윤작용에 영향을 미치는 모든 기술을 포함한다는 것을 알 수 있다.
습윤현상을 이용하는 모듈은, 2가지 유체가 예를 들면, 가능한 조밀한 밀도, 저융점, 변형 점성, 양호한 전기습윤작용, 무독성, 그리고 광학모듈일 경우에는 특정 소정의 차이를 갖는 굴절률과 같은 원하는 특성을 갖는 것이 필요하다.
상기와 같은 광학모듈의 일례로는, 초점거리를 변경할 수 있는 전기습윤렌즈라고도 하는 전기습윤 기반 렌즈가 있다. 전기습윤렌즈에서, 상기 2개의 유체 몸체간의 인터페이스는 메니스커스이다. 이러한 모듈에서, 제 1 유체 몸체는 전기적으로 도전성 및/또는 이온화된 액체이고, 제 2 유체 몸체는, 전기적으로 비도전성인 액체이다. 상기 제 1 유체는, 예를 들면 소금물이고, 제 2 유체는, 예를 들면 브로모드칸(bromodecane), 클로로-또는 브로모나프탈렌 및 실리콘 오일과 같은 유기 비극성의 물과 혼합할 수 없는 액체이다. 전기습윤 광학모듈에는, 상기 메니스커스의 형상 및/또는 위치가 형상화도록 전기력을 가하는 수단이 구비된다. 그 전기습윤 광학모듈의 다른 예로는, 줌렌즈, 조리개, 회절격자, 필터 및 빔 편향기가 있다. 이들 모듈의 실시예는, PCT 특허출원번호 IB03/00222와 유럽특허출원번호 020789309.2, 02080387.0 및 02080060.3에 기재되어 있다. 전기습윤 광학모듈은, 초소형이므로, 광 디스크 주사장치, a/o 이동전화용 미니 카메라, 디스플레이 등과 같은 장치들에서 아주 이롭게 사용되기도 한다.
광학 전기습윤모듈의 광출력은 상기 메니스커스의 곡률과 상기 제 1 액체와 제 2 액체간의 굴절률 차이에 의해 결정된다. 큰 광출력 변화를 생성하는 광학 전기습윤모듈에 대한 수요가 증가하고 있다. 상기 메니스커스의 곡률의 최대 변화가 상기 전기습윤 셀(cell)의 크기에 의해 결정되므로, 곡률의 변화에 의해 실현될 수 있는 광출력의 변화는 소정의 전기습윤 렌즈에 대해 한정되어 있다. 이와 같이 증가된 전력의 문제점은 또 다른 방법으로 해결되어야 한다.
또 다른 전기습윤 모듈은, 전기습윤 현상을 사용하여 소정의 경로를 따라 유체의 체적을 조작하는 모터이고, 그때의 유체는, 후에 설명되는 것처럼, 2개의 모터소자가 서로에 관하여 이동되게 한다. 상기와 같은 모터에서, 제 1 유체와 제 2 유체의 밀도가 서로 일치하지 않으면, 상기 유체들 중 하나는 원심력으로 인해 평평해질 수도 있다.
본 발명의 목적은, 서두에 기재된 것과 같은, 광학모듈로서 사용되는 경우 보다 큰 범위에서 광출력을 변화시키고, 모터에서 사용되는 경우는 상기 유체들 중 하나를 평평하게 하는 것에 상당히 덜 민감한, 전기습윤모듈을 제공하는데 있다. 상기 전기습윤모듈은, 상기 유체들 중 적어도 하나가 적어도 하나의 방향족 비용융 잔재를 갖는 화합물로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 전기습윤모듈은, 비도전성 또는 비극성의 유체 또는 액체로서 사용되거나 이 유체 또는 액체에 포함되는 경우, 상기 화합물이 상기 유체 또는 액체의 굴절률을 증가시켜, 전기습윤 광학모듈에서 상기 비도전성 유체의 굴절률과 도전성 유체의 굴절률간의 차이가 증가된다는 고찰에 의거한다. 이와 같이, 광출력 그 출 력 변화의 범위는 증가될 수 있다. 상기 화합물이 전기습윤 모터에서 비극성 유체로서 사용되거나 그 유체 포함되는 경우, 상기 화합물은 유체가 평평해지는 것을 막는다.
본 발명의 다른 국면은, 광학모듈에 대해서, 광출력동안 상기 메니스커스의 곡률이 감소될 수 있는 것이다. 이와 같이, 상기 모듈의 광학수차에 대한 감도는 감소될 수 있다. 또한, 광출력의 필요한 변화를 위해 필요한 작동전압은 감소될 수 있다.
증가된 굴절률 차이를 나타내는 유체 몸체를 갖는 전기습윤렌즈는 예를 들면B.Berge 및 J.Peseux in Eur.Phys.J.E3,159-163(2000)에 개시되어 있다는 것을 주목한다. 이러한 렌즈의 유체 몸체는, 물과 클로로나프탈렌 각각으로 이루어진다. 그러나, 이들 렌즈는, 특히 DC 전압에 대해 양호한 전기습윤 작용을 나타내지 않는다.
종래의 유체보다 커서, 본 발명의 전기습윤모듈의 유체들 중 적어도 하나로서 사용되거나 그 유체에 포함되는데 아주 적합한 굴절률 및/또는 밀도를 유체 또는 액체에 제공하도록 화합물 그룹을 발견하였다. 바람직한 화합물은 청구항 2 내지 6에 기재되어 있다.
상기와 같은 화합물로 이루어진 모듈은, 광학성분으로서 구성되어도 되고, 상기 제 1 및 제 2 유체 몸체의 굴절률은 서로 다르다. 이러한 광학모듈에서, 상기 유체들 중 하나에 첨가된 화합물은, 굴절률 차이를 증가시키는 현상을 갖는다.
이러한 모듈에서, 상기 제 1 유체 몸체는, 전기적 도전성 및/또는 극성이고, 제 2 유체 몸체는 전기적으로 비도전성이고, 상기 모듈은 상기 메니스커스 형상의 인터페이스의 위치 및/또는 형상을 변경하도록 전기력을 가하는 수단을 구비하여도 된다.
굴절률의 차이는, 0.1-0.3이고, 바람직하게는 0.1-0.2이며, 상기 제 2의 비도전성 몸체의 굴절률은 1.4보다 크고, 바람직하게는 1.5보다 크다.
바람직하게는, 제 1 및 제 2 유체 몸체는 거의 유사한 밀도를 나타낸다.
또한, 모듈은, 상기 인터페이스의 위치를 변화시키기 위해 압력을 가하는 수단을 구비한다.
본 발명의 이들 국면 및 다른 국면들은, 이후 설명되고 첨부도면에 나타낸 실시예들을 참조하여 비제한적 예시로부터 명백해지고 이 예시에 의해 설명하겠다.
도면에서,
도 1은 광축을 통하는 단면에서, 종래의 전기습윤렌즈가 비활성 상태에 있는 것을 나타내고,
도 2는 상기 렌즈가 활성상태에 있는 것을 나타내고,
도 3은 본 발명에 따른 렌즈가 활성상태에 있는 것을 나타내고,
도 4a 및 도 4b는, 단면도에서, 2개의 서로 다른 시간 모멘트에서의 활성화된 전기습윤 모터를 나타낸 것이다.
도 1은 가변 포커스 렌즈로 이루어진 전기습윤모듈을 나타낸다. 이 부재는, 2개의 유체를 함유하는 유체 챔버(8)를 구성하기 위해서 투명한 전방부재(4)와 투명한 후방부재(6)에 의해 밀봉된 모세관이 형성된 제 1 원통형 전극(2)을 구비한 다. 상기 전극(2)은, 관(tube)의 내벽에 도포된 도전성 코팅물이기도 하다.
본 전기습윤모듈의 실시예에서, 2개의 유체는, 현재는 예를 들면 실리콘 오일 또는 알켄과 같은 전기절연성 제 1 유체 A와, 현재는 예를 들면 염용액을 함유한 물과 같은 전기 도전성 제 2 액체 B의 형태의 2개의 혼화할 수 없는 액체들로 이루어진다. 상기 제 1 유체 A의 굴절률은 제 2 유체 B보다 높다.
제 1 전극(2)은, 일반적으로 1mm-20mm의 내경을 갖는 원통이다. 이러한 전극은, 금속재로 이루어지고 예를 들면 파릴렌으로 형성된 절연층(10)에 의해 코팅된다. 상기 절연층의 두께는, 50nm-100㎛이다. 그 절연층은, 메니스커스(14)의 접촉각에서, 즉 상기 유체 챔버의 원통벽을 갖는 상기 유체 A와 유체 B간의 인터페이스에서의 히스테리시스를 감소시키는 유체 접촉층(12)으로 코팅되어 있다. 상기 유체 접촉은, DuPontTM에서 제조한 TeflonRMAF1500등의 n개의 아모퍼스 플루오로카본으로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 유체 접촉층(12)의 두께는 5nm-50㎛이다.
이 경우에, 제 2의 환형전극(16)은, 후방부재(6)에 인접한 유체 챔버의 일측면에 배치되어 있다. 그 제 2 전극에는, 그 전극이 제 2 유체 B에 관해 동작하도록 유체 챔버 내의 적어도 일부분이 배치되어 있다.
2개의 유체 A와 B는, 메니스커스(14)에 의해 분리된 2개의 유체 몸체로 분리하게 되도록 혼화될 수 없다. 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 전압을 인가하지 않는 경우, 상기 유체 접촉층(12)의 습윤성은 제 2 유체 B에 대한 것보다 제 1 유체 A에 대해 높다. 도 1은 상기 렌즈 구성, 즉 전기습윤렌즈의 비활성상태를 나타낸다. 이 러한 구성에서, 상기 메니스커스와, 상기 유체 B에서 측정된 유체 접촉층(12)과의 초기 접촉각 θ는 90도보다 크다. 제 1 유체 A의 굴절률이 제 2 유체 B의 굴절률보다 크므로, 여기서 메니스커스 렌즈라고 불리는 메니스커스에 의해 형성된 렌즈는 본 구성에서 출력이 네가티브이다.
전기습윤으로 인해, 제 2 유체 B에 의한 습윤성은, 상기 접촉각을 변화시키게 하는 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 전압을 인가하면서 변화시킨다. 도 2는, 소스(17)로부터의 상기 전압을 상기 렌즈에 공급하는 경우, 즉 렌즈가 활성상태에 있는 경우의 렌즈 구성을 나타낸다. 이 경우에, 상기 전압은, 예를 들면 150V-250V와 같이 비교적 높고, 상기 메니스커스의 형상은 볼록형이다. 메니스커스와 상기 유체 접촉층(12)간의 최대 접촉각 θ는, 예를 들면 약 60도이다. 유체 A의 굴절률이 유체 B보다 크므로, 본 구성에서의 메니스커스 렌즈(1)의 출력은 포지티브이고, 이 렌즈는 입사빔 b를 상기 렌즈로부터의 특정 거리 d에 있는 초점(18)에 포커싱한다.
가변 포커스 렌즈의 구성에 대한 더욱 상세한 내용은, 국제특허출원번호 IB03/00222를 참조한다. 고굴절률 액체와 저굴절률 유체간의 적어도 2개의 독립적으로 제어가능한 인터페이스에 구비하는 줌 렌즈는, 유럽특허출원번호 02079473.1(PHNL021095)에 기재되어 있다.
전기습윤렌즈에서, 렌즈의 광출력은, 다음식에서 나타낸 것처럼, 메니스커스의 곡률과, 상기 도전성 액체와 비도전성 액체간의 굴절률의 차이에 좌우된다:
Figure 112005063488637-pct00001
여기서, S는 메니스커스 렌즈의 광출력이고, r은 메니스커스의 곡률반경이고, n2는 비도전성 액체 A의 굴절률이고, n1은 도전성 액체 B의 굴절률이다.
실제로, 가변 포커스 렌즈의 출력을 변화시킬 수 있는 범위를 증가시킬 필요가 있다. 예를 들면, 전기습윤에 의거한 줌렌즈에 대해서, 최대 달성가능한 줌 인자는, 상기와 줌렌즈의 개개의 전기습윤 렌즈의 광출력에서의 최대 달성가능한 변화에 아주 관련되어 있다.
전기습윤 렌즈의 광출력 변화는 도전성 액체와 비도전성 액체간의 굴절률 차이와, 메니스커스의 곡률 변화에 의존하는 것은 상기 식으로부터 드러난다. 최대 곡률변화가 전기습윤 셀의 크기에 의해 결정되므로, 곡률 변화에 의한 광출력의 변화는 소정의 전기습윤렌즈에 대해 한정되어 있다. 또한, 메니스커스의 심한 곡률은, 전기습윤렌즈를 통과하는 빔에서 광수차가 생기고 높은 제어전압을 필요로 한다. 보다 큰 광출력 변화는, 도전성 액체와 비도전성 액체간의 굴절률의 차이를 확대함으로써 이루어진다. 전기습윤렌즈에서 현재 사용된 상기 비도전성 액체(예를 들면, 알칸(alkanes) 또는 실리콘 오일)는, 상기 현재 사용된 도전성 액체의 굴절률(예를 들면, 물, n=1.33)보다 약간만 큰 굴절률(n=1.37-1.43)을 갖는다. 일반적으로, 상기 굴절률의 차이는 0.1이하이다.
본 발명에 의하면, 적어도 하나의 방향족 비용융 잔재를 갖는 적어도 하나의 화합물은, 바람직하게는 적어도 하나의 페닐기는, 비도전성의 또는 비극성의 액체 또는 용액으로서 사용되거나, 이러한 액체 또는 용액에서 임의의 성분으로서 사용 된다. 이러한 대책은, 액체 A의 굴절률을 실질적으로 증가시키고, 고투과성, 다른 액체 또는 유체 B를 갖는 비혼화성 및 양호한 전기습윤작용 등의 액체에 대한 요구사항도 만족될 수 있다.
이러한 대책을 사용하여 소정의 메니스커스를 갖는 가변 포커스 전기습윤렌즈의 출력변화의 범위를 증가시키거나, 소정의 범위의 전력변화를 갖는 가변 포커스 렌즈의 메니스커스 곡률을 감소시킬 수 있다. 전기습윤 줌렌즈에서 사용되는 경우, 상기 대책으로 줌 인자를 증가시킬 수 있다. 메니스커스 곡률을 증가시키지 않는 즉, 감소시킴으로써, 전기습윤렌즈를 구성하는 광학계에서의 광수차에 대한 감도는 각 증가되지 않는 즉 감소된다. 더욱이, 광출력의 특정 변화를 이루기 위해서 필요한 작동전압은 보다 낮다.
도 3은 도 2의 렌즈와 같은 구조와 구성을 갖지만, 도 2의 유체 대신에, 적어도 하나의 방향족 비용융 잔재를 갖는 상기 화합물로 이루어진 비도전성 유체 A'가 구비된, 전기습윤 렌즈(20)를 나타낸 것이다. 상기 렌즈(20)에 공급하는 유체 A를 유체 A'로 대체한 결과, 도 2의 렌즈(1)에 공급된 전압과 같은 준위를 갖는 제어전압이 동일하고, 그 준위를 유지하는 것은 그 렌즈로부터의 거리 d'에 초점 18'이 위치한 것이고, 그 거리 d'는 도 2의 거리 d보다 작다.
일반적으로, 전기습윤렌즈에 대해서, 메니스커스 형상은 방위와 중력에 무관하다. 상기 형상은, 상기 액체의 밀도가 동일한 경우 완전히 구형이고 방위와 무관하다. 이러한 요구사항은 본 발명에 따른 전기습윤렌즈에서도 만족될 수 있다.
다수의 화합물은, 전기습윤렌즈에서의 비도전성 유체의 성분에 사용되거나 그 성분으로서 사용되는 경우, 필요한 특성: 즉, 고굴절률, 투명하고, 도전성 유체를 갖는 비혼화성, 상기 도전성 유체의 밀도와 거의 동일한 밀도(즉, 밀도간의 작은 차이가 허락됨), 고유 용융 및 끓는점 및 양호한 전기습윤작용을 제공하는 것을 발견하였다. 본 발명에서 사용되는데 아주 적합한 비도전성 액체 또는 페닐기를 함유한 용해성 고체는, 아래의 표 1에 나타내어져 있다.
[표 1]
Figure 112005063488637-pct00002
표 1로부터 알 수 있는 것은, 페닐기를 갖는 상기 선택된 화합물의 굴절률은 광출력 범위가 큰 전기습윤렌즈에 적합하게 하는 1.49보다 일반적으로 크다는 것이다. 바람직하게는, 1.5보다 큰 굴절률을 갖는 서브세트는, 특히 2보다 큰 줌 인자를 갖는 (이를테면 휴대전화) 포터블 애플리케이션에 대해 줌렌즈를 소형화할 수 있기 때문에 적합하다. 굴절률 n>1.55, 이를테면 1,1,5,5-테트라페닐-1,3,3,5-테트라메틸트리실록산을 갖는 페닐기를 갖는 액체가 보다 바람직하다.
바람직하게는, 비도전성 액체는, 페닐기를 갖는 실리콘 오일, 즉 실록산이 다. 이러한 오일은, 보다 많은 페닐기를 갖는 첨가/치환시에 액체상태를 길게 유지한다.
본 발명은, 유체 챔버에 존재하는 양쪽의 유체 몸체간의 굴절률 차이를 증가시키기 위해서, 전기습윤소자의 유체 몸체들 중 적어도 하나에 있는 페닐메틸실록산의 사용을 포함한다.
이러한 점에서, 아직 사전공개되지 않은 국제특허출원번호 IB03/00222에는, 가변 포커스 전기습윤 렌즈를 기재한 것이 관찰되었고, 상기 페닐메틸실록산은 전기적 절연성 액체의 성분으로서 사용된다. 그러나, 페닐메틸실록산을 첨가하는 것은, 유체 챔버에 존재하는 2개의 액체를 동일한 밀도로 제공하는 행위로서 이전의 특허출원에 존재하므로, 렌즈기능은, 방위에 무관하다, 즉 2개의 액체간의 중력현상에 의존하지 않는다. 상기 이전의 특허출원에는, 양쪽의 유체 몸체들간의 굴절률의 차이를 증가시키기 위해서 전기습윤 소자의 유체 챔버에 존재하는 유체 몸체들 중 적어도 하나에서 페닐메틸실록산의 사용이 기재되어 있지 않다.
또한, 본 발명은, 소정의 경로를 따라가는 유체의 체적을 조작하기 위한 습윤기술에 의거하여 전기력에 의해 인터페이스의 형상을 변경할 수 있다는 사실을 이용하는 전기습윤 모터에서 사용되어도 된다. 도 4a 및 도 4b는, 서로 다른 시간 모멘트에서 특히 회전모터와 같은 모터(30)의 실시예의 단면도를 나타낸다. 이 모터는, 거의 원통형의 제 1 몸체(33)와, 상기 제 1 몸체(33) 내에 동심형으로 배치된 거의 원통형의 제 2 몸체(35)를 구비한다. 제 1 및 제 2 몸체(33,35)는, 각각의 내부 표면과 외부 표면 사이에서 거의 원통형의 챔버(34)를 둘러싸고, 이 챔버에 는, 오일 등의 비극성 및/또는 비도전성의 제 1 유체(36)와, 본 예에서는 수용액, 이를테면 (소금)물과 같은 극성 및/또는 도전성의 제 2 유체(37)의 체적(37a-37d)이 채워져 있다. 상기 유체 36, 37은 혼화할 수 없다.
제 1 몸체(33)에는, 그것의 내부 표면의 습윤성을 변화시키는 수단, 즉 원주를 따라 거의 규칙적인 반경방향의 간격으로 이격된 제 1 몸체(33)의 축방향으로 연장되는 12개의 전극(40)이 구비되어 있다. 제 1 몸체(33)의 내부 표면은, 전기적 절연성의 소수성 재료 또는 보다 일반적으로는, 제 1 유체(35)에 의한 습윤성보다 낮은 제 2 유체(37)에 의한 습윤성을 갖는 재료로 이루어진 층(42)으로 덮인다. 이러한 재료의 예로는, 이를테면, Dpont에서 제공한 아모퍼스 플루오로폴리머 AF1600과 같은 Teflon형 재료 또는, 그것의 조합이 있고, 이 경우에 제 1 유체(36)는 오일 또는 공기이고, 제 2 유체는 (소금) 물이다. 상기 전극들(40)은, 전압공급부(미도시됨)에 접속된다.
제 2 몸체(35)는, 견고한 설계이지만 필요한 경우 중공이고, 제 1 몸체(33)에 하나 이상의 적절한 베어링으로 이동가능하게, 특히 회전가능하게 실장된다. 그 또는 각 베어링은, 이를테면, 상기 제 1 및/또는 제 2 몸체(33,35)에 환형홈을 제공하여 구성된 오일 베어링일 수 있고, 그 제 2 몸체(35)의 회전시에, 압력이 증가하여, 제 1 몸체(33) 내에 제 2 몸체(35)와의 중심을 맞춘다.
제 2 몸체(35)에는, 그 외부 표면에 4개의 친수성 영역(44)의 형태로 결합수단이 설치되고, 상기 수는 상기 용적(37a-37d)의 수에 해당한다. 이를테면, 이들 영역(44)은, 제 1 유체(36)에 의한 습윤성보다 높은 제 2 유체(37)에 의한 습윤성 을 갖는 재료로 이루어지거나 덮일 수 있고, 이때 그 재료는 예를 들면 유리일 수 있다. 상기 영역 44는, 상술한 재료들 중 임의의 재료로부터 선택될 수 있는 소수성 재료로 이루어지거나 덮이는 상기 영역 45에 의한 반경방향으로 서로 분리되어 있다. 추가로 또는 이와는 달리, 친수성 영역(44)은, 상기 용적과의 결합력을 향상시키기 위해서 오목해져도 된다. 더욱이, 상기 용적(37a-37d) 중 2개 이상은, 도 4a 및 도 4b에 점선으로 도시된 것처럼, 적어도 하나의 적절한 도관(39)을 통해 상호 연결될 수 있다. 고습윤성 및 저습윤성(44,45)의 영역은, 생략되어도 되지만, 모터의 최대힘을 가하기 위해서 증가시키도록 유지될 수 있다.
상술한 것과 같은 모터는, 다음과 같이 동작한다. 도 4a에서, 로마숫자(즉, 상하 좌우전극)로 표시된 전극(40)에는, 전압이 공급된다. 따라서, 상기 전극 I을 덮는 소수성 층(42)은, 국부적으로 친수성이 될 것이다. 그러므로, 상기 4개의 용적(37a-37d)은, 4개의 전극 I에서 제 1 몸체(33)와 접촉할 것이다. 또한, 4개의 용적은 친수성 영역(44)과 도관(39)인 결합수단에서 제 2 몸체(35)와 접촉한다. 계속하여 전압공급부가 전자의 전극 I에 위치된 제 2 전극 II으로 이동하는 경우, 상기 제 2 전극 II 보다 위의 층은 친수성이 되는 반면에, 상기 제 1 전극 I보다 위의 층은 다시 소수성으로 전환할 것이다. 이것은 도 4b에 도시된 것과 같은 친수성 영역 II을 향하여 상기 용적(37a-37d)을 인출하는 전기습윤력을 일으킨다. 이렇게 움직일 때, 상기 용적(37a-37d)은, 소수성 영역(45)의 에지까지 제 2 몸체(35)의 친수성 영역(44)을 따라 움직일 것이다. 제 2 몸체(35)를 따라가는 추가의 움직임은, 소수성 영역(45)과 제 1 유체(36)의 조합된 동작에 의해 차단되어, 상기 용적(37a- 37d)이 제 2 몸체(35)에 습윤력을 가할 수 있게 하여, 그 몸체(35)를 회전시킬 것이다. 따라서, 적절한 전압으로 연속적인 전극(40) I,II를 순차적으로 활성상태로 함으로써, 제 2 몸체(35)는 계속 회전될 수 있다. 바람직하게는, 상기 전극(40)은, 비교적 서로 근접하거나 심지어 "이빨" 구조를 통해 중첩하게 배치된다. 또한, 상기 전극(40)의 반경방향 치수는, 바람직하게는 상기 용적(37a-37d)의 반경방향 치수 이하이다. 이러한 전극(40)의 배치 및/또는 치수화는 그 용적(37a-37d)이 연속하는 전극(40) II에 새롭게 공급된 전압을 확실히 "감지"할 수 있을 것이다.
주어진 예시에서는, 회전을 시계방향으로 한다. 이러한 방향은 전극(10)I,II을 활성화하는 순서를 반전하여서 쉽게 반전될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 명백하게, 그 회전의 빈도는, 연속적인 전극(40)I,II의 활성화 빈도에 좌우될 것이다. 이때, 설명된 예시에서 도전성 유체의 4개의 용적(37a-37d)을 사용하였지만, 임의의 용적수를 사용할 수 있다. 상기 용적(37a-37d)은, 축방향으로 선형상화되거나, 일련의 축방향으로 이격된 액적으로 이루어져도 된다. 또한, 이때 도 4a 및 도 4b의 실시예에 따라, 제 1 몸체(33)를 회전가능하게 실장하고 제 2 몸체(35)를 고정하면, 제 2 몸체(35) 대신에 제 1 몸체(33)를 회전시키는 것도 가능하다. 그 경우에, 전압을 제 1의 전극 I에서 제 2의 전극 II으로 전환할 때, 상기 용적(37a-37d)은 친수성영역(44)의 에지까지 제 2 전극 II(보다 높은 습윤성을 특징으로 함)을 향하여 이동한다. 이어서, 습윤력으로 인한 제 2 전극 II은, 상기 용적(37a-37d)으로 인출되어, 제 1 몸체(33)를 반시계방향으로 회전시킨다. 이러한 내용으로부터, 또한, 모터(30)의 동작에 대해서, 전극(40)이 정적 몸체 또는 이동가능형 몸 체에 배치되는지의 여부에 상관없다는 것이 바로 명백해진다. 그러므로, 실제로, 상기 전극(40)이 통상 배선문제를 피하기 위해서 상기 정적 몸체에 놓이지만, 본 실시예는 결코 제한하는 것으로서 보아서는 않된다.
상술한 모터는, 성능에 영향을 미칠 가해진 모터의 원심력으로 인해 상기 유체들 중 하나가 평평해지기도 한다. 본 발명에 의하면, 이것은, 예를 들면 표 1의 화합물 중 하나와 같은 상술한 화합물 중 하나를 사용하여 방지될 수 있다. 또한, 이러한 표는 일부 화합물의 밀도를 나타낸다.
본 화합물은 비도전성 또는 비극성 액체 또는 유체로서 사용되거나, 그 액체 또는 유체 내에 사용되는 것이 바람직하다. 대부분의 화합물의 밀도는 (보통 도전성 액체인) 물보다 크기 때문에, 상기 화합물은 물의 밀도와 일치하도록 밀도가 낮은 화합물과 혼합되어야 한다는 것이 명백할 것이다.
상기 설명에서는 광학 전기습윤모듈의 일례로서 전기습윤 렌즈로 한정되어 있지만, 본 발명은 어떠한 방법으로도 상기와 같은 렌즈에 한정되지 않는다. 본 발명은, 가변포커스 렌즈, 줌 렌즈, 조리개, 필터 및 빔 편향기 등의 임의의 광학 전기습윤모듈에서 사용되어도 된다.

Claims (15)

  1. 전기적으로 도전성 또는 극성 유체 중 적어도 어느 하나를 갖는 제1몸체와 비도전성 또는 비극성 유체 중 적어도 어느 하나를 갖는 제2몸체 중 적어도 하나를 포함하고 상기 두 몸체들이 인터페이스에 의해 분리되어 있는 유체 챔버와,
    상기 몸체들 중 적어도 하나에 전기적 힘을 가하여 상기 인터페이스의 위치 또는 형상 중 적어도 하나를 변화시키는 제1 및 제2 전극, 을 포함하는 전기습윤 렌즈로서,
    적어도 상기 비도전성 또는 비극성 유체는 식 Ø-R을 갖는 화합물을 포함하고, 이때 Ø는 하나 이상의 하부의 C1-C10 알킬기로 치환되거나 이 알킬기를 갖지 않는 페닐기이고,
    R은 하나 이상의 아릴기로 치환되거나 이 아릴기를 갖지 않는 선형 또는 분기형 C1-C10 알킬기, 하나의 아릴기인 것을 특징으로 하는 전기습윤 렌즈.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 식 Ø-R을 갖는 화합물은, 톨루엔, 디페닐메탄, 및 비페닐로 이루어진 기로부터 선택된 것을 특징으로 하는 전기습윤 렌즈.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    광학성분으로서 구성되고, 상기 제 1 및 상기 제 2 유체 몸체는 서로 다른 굴절률을 갖고, 상기 비도전성 또는 비극성 유체에 첨가된 상기 화합물은 굴절률 차이를 증가시키는 현상을 갖는 것을 특징으로 하는 전기습윤 렌즈.
  9. 삭제
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 굴절률의 차이는 0.1-0.3이고, 상기 제 2의 비도전성 몸체의 굴절률은 1.4보다 큰 것을 특징으로 하는 전기습윤 렌즈.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 유체 몸체는, 동일한 밀도인 것을 특징으로 하는 전기습윤 렌즈.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
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