KR102611186B1 - 상변화 광학 장치 - Google Patents

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파스칼 에티엔
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로랑 보네
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에씰로 앙터나시오날
유니베르시테 드 몽펠리에
상뜨르 나쇼날 드 라 러쉐르쉬 샹띠피끄
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Abstract

- 봉지 구조 내에 위치되는 에어로겔, - 우선적으로 상기 에어로겔에 내장된 액정 혼합물인 광학적 비등방성 물질로서, 상기 물질에 전기장을 가하는 것에 의해 변화될 수 있는 굴절률을 나타내는 광학적 비등방성 물질, 및 - 봉지 구조 내에 전기장을 발생시키도록 배치되는 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 광학 장치.

Description

상변화 광학 장치
본 발명은 광학 장치의 분야에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 능동 광학 장치의 분야에 관한 것이다.
가변 굴절률을 갖는 광학 장치는 특히 안경 분야에서 그 응용처가 증가하고 있다. 보통, 이러한 장치는 액정을 통합하는데, 액정에 전기장이 가해지면 배향 및 광학 특성이 변화한다. 그러나, 액정은 그 배향 중 적어도 하나에서 복굴절성이기 때문에, 액정은 편광자와 함께 가장 자주 사용될 필요가 있다. 편광자는 고가이며 광학 장치의 전체 투명도를 저감한다. 이와 같이, 편광자는 안과 용도로는 적합하지 않다.
능동 광학 장치에서의 편광자의 필요성을 회피하기 위해, 교차 배향을 갖는 2개의 액정층을 갖는 시스템을 사용하는 것이 알려져 있다. 그러나, 이러한 시스템은 두 층이 정확하게 동일한 두께를 가져야 하기 때문에 구현하기가 복잡하다. 또한, 이러한 시스템 특성은 광의 입사각에 의존하는데, 이는 시스템을 다양한 용도에 부적합하게 한다.
편광자에 대한 다른 알려진 대안은 콜레스테릭 액정을 사용하도록 구성된다. 그러나, 콜레스테릭 액정은 광확산 화합물이며 우선 배향하기 어렵다.
PDCL(polymer dispersed crystal liquid)는 편광자가 없는 대안을 구성하지만, PDCL의 층은 일반적으로 광확산성이며 굴절률의 만족스러운 변화를 가능하게 하는 데에 충분한 결정 액체를 포함하지 않기 때문에 PDCL은 만족스럽지 않다.
따라서, 굴절률이 상당히 변화될 수 있는 투명 광학 장치를 제공할 필요가 있다. 가장 중요하게는, 이러한 광학 장치는 편광자가 없어야 하고 광확산성이 아니어야 한다.
광학 장치에 의해 본 발명은 이러한 필요에 응답하며, 광학 장치는,
- 봉지 구조 내에 위치되는 에어로겔,
- 우선적으로 에어로겔에 내장된 액정 혼합물인 광학적 비등방성 물질로서, 상기 물질에 전기장을 가하는 것에 의해 변화될 수 있는 굴절률을 나타내는 광학적 비등방성 물질, 및
- 봉지 구조 내에 전기장을 발생시키도록 배치되는 제1 전극 및 제2 전극을 포함하며, 광학 장치는 안경 렌즈의 일부로서 적합하다.
바람직하게는, 광학 장치는 안경 렌즈이거나 안경 렌즈의 일부이다.
에어로겔은 액상이 기체로 대체된 겔과 유사한 물질이다. 에어로겔은 다공성이 통상적으로 체적의 적어도 75%에 이르는 초다공성 물질이다. 이러한 높은 다공성은 이들 고체에 유리한 특성을 제공한다. 실제로, 에어로겔은 공기 굴절률(n <1.35)에 가까운 매우 낮은 굴절률을 나타내며, 에어로겔도 매우 가볍다. 에어로겔은 통상적으로 모세관 변형에 매우 취약하며, 옥외에 존재하는 물의 양은 에어로겔 내에 균열을 유도하는 데에 충분할 수 있다.
대부분의 광학 장치에 균열이 매우 적합하지 않기 때문에, 봉지 구조는 본 발명의 에어로겔을 옥외로부터 보호한다.
액정과 같은 광학적 비등방성 물질은 에어로겔에 내장될 때 등방성 상태인 것으로 밝혀졌기 때문에, 본 발명은 상술한 기술적 문제를 해결한다. 이러한 이론에 구속되지 않고, 출원인은, 에어로겔의 다공성이 광학적 비등방성 물질 분자에 입체적인 제약을 유도하기에 충분히 작기 때문에, 임의의 전기장이 인가되지 않을 때 서로 배향하는 것을 방지할 수 있다고 생각한다.
광학적 비등방성 물질을 내장하는 봉지 구조 내에 전기장을 발생시킬 수 있도록 전극이 배치되어, 광학적 비등방성 물질을 배향시켜 광학 장치의 전체 굴절률을 수정한다. 봉지 구조는 통상적으로 에어로겔에 의해 분리된 2개의 면을 제공하며, 각각의 면은 전극 중 하나를 지지한다.
전극은 임의의 유형일 수 있다. ITO(indium tin oxide)는 투명성과 양호한 전기적 특성으로 인해 선호되는 물질이다. 또한, 전환 가능한 형상을 제공하기 위해, 전극은 선택적으로 활성 가능한 전극의 어레이를 포함할 수 있다. 이러한 전극은 WO 2015/136458 및 FR 1654021에 이미 기재되어 있다.
또한, 전극은 WO 2010/040954, WO 2011/015753 또는 WO 2011/052013에 기재된 것과 같은 임의의 적합한 구체적인 구조를 나타낼 수 있다.
광학적 비등방성 물질 분자는 통상적으로 전극에 수직으로 배향되는데, 즉, 전극이 광학 장치의 외면에 위치되는 경우 입사광에 평행한 방향으로 배향된다. 이와 같이, 광학적 비등방성 물질은 수직 배향 상태이지만, 전체적으로는 입사광에 대한 등방성 상태와 균등하다. 따라서, 본 발명은 제1 등방성 상태로부터 제1 등방성 상태와 상이한 굴절률을 나타내는 제2 등방성 상태로 변화하는 광학 매체를 제공한다.
광학 지수 및 굴절률이라는 용어는 무관하게 사용되며 동일한 물리적 특성과 관련된다. 본 발명은 관심 물질에 전기장이 인가되는지 여부에 따른 광학 지수의 변화에 관한 것이기 때문에, 이를 측정하기 위해 사용되는 방법은 본 발명의 개념과 관련이 없다.
광학적 비등방성 물질은 복굴절성일 수 있으며, 이는 입사광의 방향에 따라 광학 지수가 동일하지 않다는 것을 의미한다. 달리 언급되지 않는 한, 본 발명의 목적 상, 입사광은 전극에 수직인 방향으로 배향되는 것으로 여겨진다.
봉지 구조 내에 전기장이 인가되지 않을 때, 광학적 비등방성 물질은 바람직하게는 등방성 상태에 있다.
에어로겔은 바람직하게는 80%보다 큰 공극률을 갖는다. 공극률은 에어로겔의 체적에서 가스의 백분율에 해당한다. 이는 헬륨 비중 측정(helium pycnometry) 또는 다른 적절한 방법[pourriez-vous prιciser les mιthodes de utilisιes?]에 의해 측정될 수 있다. 사실, 공극률이 높을수록 더 많은 양의 광학적 비등방성 물질을 저장하며, 이에 따라, 광학 지수의 전환 가능성이 더 높아진다.
광학적 비등방성 물질은 통상적으로 네마틱 액정 혼합물일 수 있다. 네마틱 액정은 합성하기 편리하고, 비싸지 않으며, 본 발명과의 양호한 호환성을 나타낸다. 그러나, 임의의 다른 유형의 액정 혼합물이 본 발명의 목적을 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 이러한 물질은 비싸고 합성하기 어렵지만, 키랄 도핑(chiral doping) 화합물을 함유하는 콜레스테릭상이 광학적 비등방성 물질에 포함될 수 있다.
에어로겔은 중합체 바인더 내에 혼합된 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 트리메톡시실란 또는 메틸트리메톡시실란의 잔여 부분을 포함할 수 있다. 또한, 이는 실리콘계 모노머로 지칭될 수 있다.
에어로겔은 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 트리메톡시실란 및 메틸트리메톡시실란으로 구성되는 그룹 중 하나를 중합체 바인더와 결합하는 것에 의해 형성될 수 있다.
중합체 바인더는 50,000 g/mol보다 큰, 바람직하게는, 100,000 g/mol보다 큰 중량 평균 분자량을 갖는 폴리비닐 아세테이트 중합체일 수 있다.
봉지 구조는 바람직하게는 에어로겔로 완전히 충전되고, 에어로겔은 10 μm보다 큰, 바람직하게는, 20 μm보다 큰, 보다 바람직하게는, 50 μm보다 큰 두께를 갖는다. 실제로, 두꺼운 에어로겔은 더 안정적이고 더 쉽게 광학적 비등방성 물질로 완전히 충전된다. 또한, 에어로겔은 보호될 필요가 있는 광학 장치의 광학적으로 능동적인 부분이다.
제1 전극 및 제2 전극은 봉지 구조 내에 발생된 전기장을 제어하도록 구성되는 전자 장치에 링크 연결될 수 있고, 전원에 링크 연결될 수 있다. 이는 전자 장치가 광학 장치의 광학 지수를 간접적으로 제어하도록 할 수 있다.
광학 장치는 바람직하게는 안경 렌즈이다. 안경 렌즈는 시력을 교정하는 데에 사용되지만, 필요한 교정이 항상 동일하지 않다. 가장 중요하게는, 대상이 위치될 것으로 예상되는 거리에 따라 변화된다. 이와 같이, 전환 가능한 광학 지수, 즉, 전환 가능한 교정을 갖는 안경 렌즈를 제공하는 것이 매우 유리하다.
본 발명은 또한 광학 물품을 제조하는 방법에 관한 것으로, 방법은,
a) 봉지 구조를 제공하는 단계,
b) 봉지 구조의 내측에 에어로겔에 내장된 액정 혼합물을 제공하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 방법의 단계 b는 에어로겔을 형성하는 제1 하위 단계, 및 에어로겔에 액정 혼합물을 내장하는 제2 하위 단계를 포함할 수 있다.
이 경우, 에어로겔을 형성하는 단계로 구성되는 제1 하위 단계는 바람직하게는 후술하는 단계를 포함한다:
a) 용매, 중합체 바인더 및 실리콘계 모노머를 포함하는 조성물을 제공하는 단계,
b) 겔화된 샘플을 형성하기 위해, 봉지 구조에 맞는 형상으로 형성 겔을 형상화하면서 조성물 내의 실리콘계 모노머의 가수분해를 유도하는 단계,
c) 알코올 분위기 내에 겔화된 샘플을 위치시키는 단계.
선택적으로, 제1 하위 단계는 후술하는 단계를 더 포함할 수 있다:
a) 겔화된 샘플 내에 잔류하는 용매를 액체 CO2로 대체하는 단계,
b) 액체 CO2가 초임계 CO2로 전환하는 조건을 제공하는 단계,
c) 에어로겔 샘플 내로 얻어진 샘플을 냉각하는 단계,
d) 액정 혼합물을 에어로겔 샘플에 내장하는 단계.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 광학 물품의 굴절률을 변화시키는 방법에 관한 것으로, 이 방법은 2개의 단계를 포함하며, 2개의 단계는,
a) 제1 전압을 나타내는 제1 전기장을 발생시켜 광학 물품을 제1 모드로 작동하는 단계,
b) 제1 전압과 상이한 제2 전압을 나타내는 제2 전기장을 발생시켜 제2 모드로 절환하는 단계를 포함하고,
제1 전압 또는 제2 전압 중 하나는 액정 혼합물의 액정을 배향하도록 선택되고, 제1 전압 및 제2 전압 중 다른 하나는 0V이다.
본 발명의 내용에 포함됨.
본 발명은 그 실시예(단, 본 발명은 이에 한정되지 않음)에 대한, 도면을 함께 참조한, 후술하는 상세한 설명으로부터 보다 충분하게 이해될 것이다.
- 도 1은 에어로겔을 합성하는 데에 사용되는 장치의 개략도이다.
- 도 2는, 스페이서를 사용하는, 에어로겔을 합성하는 대안적인 방법의 개략도이다.
- 도 3은 본 발명의 광학 장치에서 광학적 비등방성 물질 분자의 배향의 개략도이다.
- 도 4는 2개의 교차 편광자 사이에서의 본 발명에 따른 광학 장치의 사진이다.
도 1 및 도 4는 전극이 동일한 평면에 위치되는 본 발명에 따른 광학 물품의 특성에 대한 양호한 증거를 허용하는 본 발명의 실시예에 해당한다. 도 2 및 도 3은 2개의 전극이 광학 장치의 각 면에 위치되는 광학 안경의 분야에서 관심이 보다 높은 실시예에 해당한다. 그러나, 사용되는 함침된 에어로겔은 두 실시예에서 동일하다.
겔의 합성
후술하는 프로토콜은 액체에 의한 함침에 양호한 내성을 나타내는 비균열(uncracked) 에어로겔을 얻는 것을 허용한다. 대안적으로, WO2012080658의 교시에 따라 에어로겔이 얻어질 수 있으며, 이는 또한 본 발명의 목적에 만족스러운 에어로겔을 제공한다.
테트라메톡시실란(TMOS) 전구체가 사용되는데, 이는 그 겔화 특성이 잘 알려져 있고 관련된 동적 특성이 빠르고 신뢰할 수 있기 때문이다. 본 발명의 범위를 벗어나지 않고, 테트라에톡시실란, 트리메톡시실란 또는 메틸트리메톡시실란과 같은 상이한 전구체를 사용하는 것도 가능하다.
몰당 167,000 g의 분자량을 갖는 폴리비닐 아세테이트(PVAc)가 에어로겔의 합성 시약으로서 사용된다. PVAc는 합성 중 관심 액체로 함침되는 동안 균열 내성을 갖는 에어로겔을 얻을 수 있게 한다.
빗살형으로 서로 평행하게 위치되고 약 20 μm만큼 서로로부터 이격된 ITO(indium tin oxide) 전극(12)을 지지하는 글라스 기판(11)상에서 에어로겔이 합성된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 접착제에 의해 기판에 부착된 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름(13)에 의해 탱크가 기판 상에서 획정된다. 50 μm, 바람직하게는 약 10 μm 이하의 두께를 갖는 에어로겔을 생성하도록, PET 필름 및 접착제의 조합된 두께가 선택된다. 약 10 μm의 두께는 균열의 양을 저감하는 것으로 입증되었다.
대안적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 스페이서(21)가 사용될 수 있다. 스페이서는 요구되는 두께를 갖도록 선택되고 졸을 수용하도록 설계된 창(22)을 유지할 수 있다.
알코올 PVAc 용액이 준비된다. 사용된 PVAc는, 예를 들면, Aldrich, CAS: 9003-20-7, Ref: 18,248-6에 의해 판매되고 몰당 167,000 g의 분자량을 갖는 것이다. PVAc는 20 중량%의 농도로 96% 에탄올에 용해된다. PVAc의 완전한 용해는 적어도 4시간의 지속적인(steady) 교반 및 여러 초음파 처리를 필요로 한다.
대안적으로, 기준 Synthomer Alcotex 359B 하에서 Synthomer에 의해 판매되는 것과 같은 부분적으로 가수 분해된 PVAc가 사용될 수 있다. 후자는 26 중량%의 농도로 혼합물 메탄올/메틸아세테이트에 이미 제공되어 있다. 평균 중량 분자량이 약 245,000 g/mol인 체인 상에서 운반되는 20 내지 30% 몰의 가수 분해된 PVA기를 유지하는데, 이는 임의의 추가적인 수정 없이 용액을 사용하도록 한다.
TMOS 용액이 PVAc 용액에 포함된다. 수 분의 추가적인 교반 이후, 지속적인 교반 하에서, 5·10-2 mol/l의 농도의 수산화 암모늄 용액이 또한 첨가된다. 이러한 3가지 시약의 상대 체적은 PVAc의 50%, TMOS의 33%, 수산화 암모늄의 17%이다.
대안적으로, 1.5·10-3 mol/l의 농도의 암모니아 수용액이 사용될 수 있다. 이는 약 10분 동안 지속되며 겔화 과정에서 겔이 거의 수축되지 않는 겔화를 발생시킨다.
수산화 암모늄은 TMOS의 가수 분해 응축을 유발하여, 용액의 겔화를 유발한다.
포집된 공기 기포가 표면으로 되돌아 가도록, 겔화 공정의 종료 전에, 예를 들면, 겔화 공정의 종료 약 2 분 전에, 교반이 정지되는 것이 바람직하다.
선택적으로 그리고 라미네이팅 단계를 용이하게 하기 위해, 글라스 기판이 이산소(dioxygen) 플라즈마 처리될 수 있다. 이는 기판을 세정하고 기판 상에 OH기를 생성하여 글라스 기판에 대한 용액 및 ITO 전극의 접착성을 증가시킨다.
겔화 용액의 라미네이션에 대해 글라스 기판을 준비하는 대안적인 방법은, 1 시간 동안 실온에서 술포크롬산 용액에 각 글라스 기판을 완전히 침지시켜 규칙적인 술포크롬산 용액으로 처리하는 것이다. 그런 다음, 각 기판이 증류수로 헹궈지고, ITO 전극이 95% 에탄올로 함침된 타월로 세정된다.
층을 얻기 위해, 겔화 용액의 한 방울이 탱크의 에지에 위치되고 롤러가 겔화 용액을 글라스 기판의 라이너 층 내로 라미네이팅하여, 겔화 용액을 탱크 내로 봉지한다.
대안적으로, 스페이서(21)를 사용할 때, 겔화 용액은 스페이서 창(22)의 중앙에 주의 깊게 위치된다. 그런 다음, 임의의 공기 기포를 방지하도록 샘플이 실리콘 필름(23)으로 서서히 덮여지고, 잉여 용액을 제거하기 위해 실리콘 필름 상에 무거운 플레이트(24)가 적용된다.
그런 다음, 임의의 건조 문제를 방지하면서 겔의 노화 과정을 가속화하기 위해, 라미네이팅된 샘플을 적어도 2 시간 동안 알코올 분위기에 둔다.
겔을 에어로겔로 전환
그런 다음, 얻어진 겔을 액체 CO2 오토클레이브에 넣어 에어로겔로 전환한다.
이를 위해, 오토클레이브의 반응기가 먼저 0 및 10℃ 사이, 바람직하게는 약 5℃의 온도로 냉각된다. 그런 다음, 겔의 너무 이른 건조를 방지하기 위해, 겔의 라이너 층이 알코올 분위기 하에서 글라스 기판으로부터 분리된다. 그런 다음, 샘플이 오토클레이브의 반응기로 투입된다.
그런 다음, 압력이 약 60 bar에 도달할 때까지, 액체 CO2가 오토클레이브를 완전히 충전하도록 오토클레이브 내로 투입된다. 그런 다음, 온도가 서서히 실온으로 다시 상승하여, 액체 CO2가 겔 샘플의 기공에 포획된 용매를 대체하도록 한다.
그런 다음, CO2를 초임계 상태로 전환하기 위해, 온도와 압력이 증가된다. 통상적으로, 온도는 35℃로 상승되고 압력은 100 bar로 상승된다. 40℃ 및 90 bar에서 작동할 수도 있으며, 보다 낮은 압력에서 작동하는 것이 더 안전하고 보다 양호한 수율로 이어질 수 있다.
CO2가 단일 초임계 상태에 있기 때문에, 겔의 유기 네트워크에 중요한 제약을 가하지 않고, 용매가 증발되어 겔 샘플을 남길 수 있다.
그런 다음, 오토클레이브 내측의 압력이 서서히 감소한다. 오토클레이브 내측의 압력은 임의의 적합한 수단에 의해 조정될 수 있다. 통상적으로, 배출 밸브에 의해 압력이 조정된다. 그런 다음, 압력이 대기압으로 복귀된다. 반응기를 열 때 균열을 방지하기 위해 샘플을 회수하기 전에 아르곤 또는 질소(azote)와 같은 중성 가스가 오토클레이브로 주입된다. 감압 단계는 매우 느리게 수행되어야 하며 6시간보다 많이 걸릴 수 있다.
그런 다음, 얻어진 에어로겔 샘플을 모세관 변형으로 인한 균열을 유도할 수 있는 대기 습도 측정(atmospheric hygrometry)으로부터 보호하기 위해 진공 하에서 보관된다.
에어로겔의 함침
도면에 도시된 실시예에 대응하는 이 예를 위해, 기준 E7하에 Merck에 의해 판매된 액정이 에어로겔을 함침하는 데에 사용된다. 명백하게, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고, 임의의 적합한 광학적 비등방성 물질이 사용될 수 있다.
예를 들면, 마이크로 피펫에 의해 한 방울의 액정이 에어로겔의 표면에 위치된다. 액정은 임의의 균열을 일으키지 않고 에어로겔을 함침한다. 그러나, 액정이 어느 정도 점성이므로, 함침이 매우 느리다고 판명될 수 있다. 함침을 가속화하기 위해, 에어로겔 및 액정이 80℃로 가열되어, 에어로겔 내에 임의의 균열을 유도하지 않고 함침을 가속화한다.
특징화
본 발명에 따른 광학 장치의 광학 특성은 전기장의 인가 여부에 따라 후술하는 바와 같이 평가된다.
광학적 비등방성 물질의 각각의 분자는 통상적으로 축을 따라 세장형 형상을 나타낸다. 본래의 형태에서, 이러한 물질은 분자의 이방성 조직으로 인해 복굴절성이다.
그러나, 본 발명에 따른 광학 장치에서 이러한 물질이 에어로겔로 함침되고 전기장이 인가되지 않으면, 분자는 등방성으로 배향된다. 이는 교차 편광자 사이에서 본 발명에 따른 광학 장치를 관찰하는 것에 의해 도 4에 도시되는데: 백색 라인(40)에 대응하는 층 내의 균열을 제외하고는 복굴절이 나타나지 않는다.
인가된 전기장은 전극(12) 사이에 전압을 인가하는 것에 의해 발생된다. 광학적 비등방성 물질의 분자는 자기장의 선을 따라 축을 정렬하는 경향이 있다. 이와 같이, 전극이 입사광에 직각으로 대면하게 위치되는 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 입사광의 방향으로 등방성 상태와 균등한 수직 배향(homeotropic) 상태로 분자(30)가 정렬된다.
도 1 및 도 4에 대응하는 본 발명의 다른 실시예에서, 전극이 동일한 평면에 위치된다. 이 경우, 전기장의 선, 이에 따른, 분자의 배향은 입사광에 직각으로 위치되지 않는다. 이는 물질이 등방성 상태에서 이방성 상태로 변화하도록 한다. 물질이 이방성 상태에 있으면, 전체 광학 장치는 복굴절성으로 된다. 투과가 문제가 되지 않고 편광자에 결합될 수 있는 장치에 이러한 실시예가 적용될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 전기장의 선을 따르는 분자의 배향은 광학 장치가 복굴절성이 되도록 하여 전극(12) 사이의 영역을 가시적으로 만든다. 도 4a, 도 4b, 도 4c 및 도 4d는 각각 0V, 40V, 55V 및 60V의 전기장에 노출된 동일한 광학 장치의 4가지의 상이한 도면으로 구성된다.
분자의 배향의 변화는 광학 지수의 변화를 유도한다. 전기장이 인가되지 않는 경우, 광학 장치의 광학 지수는 n1이고, 수학식 1에 따라, 광학적 비등방성 물질의 통상 굴절률(ordinary index) no 및 이상 굴절률(extraordinary index) ne, 에어로겔의 굴절률 na 및 에어로겔의 공극률 p의 함수로서 표현될 수 있다.
(1)
마찬가지로, 전기장이 인가되면, 광학 장치의 광학 지수는 수학식 2에 따라 산출될 수 있다.
(2)
그러므로, n1과 n2의 차이를 취함으로써 전기장이 인가될 때의 광학 지수 Δn의 변화를 평가할 수 있으며, 이는 수학식 3으로 이어진다.
(3)
광학적 비등방성 물질이 ne-no = 0.4인 액정이고 에어로겔이 80%의 공극률을 갖는 경우, 광학 장치는 0.106의 광학 지수 Δn의 변화를 허용한다. 그런 다음, 함침된 에어로겔의 두께를 고려하여 상응하는 상변화가 산출될 수 있다.
본원에 설명된 실시예는 본 발명의 범위를 제한하지 않으며 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 개선을 구현할 수 있는 것이 이해된다.
달리 명시되지 않는 한, "또는"이라는 단어는 "및/또는"과 균등하다. 마찬가지로, "한 개" 또는 "하나"라는 단어는 달리 언급되지 않는 한 "적어도 하나"와 균등하다.

Claims (15)

  1. 투명 안경 렌즈로서,
    - 봉지 구조 내에 위치되는 에어로겔,
    - 상기 에어로겔에 내장된 분자를 포함하는 광학적 비등방성 물질로서, 상기 물질에 전기장을 가하는 것에 의해 변화될 수 있는 굴절률을 나타내는 광학적 비등방성 물질, 및
    - 상기 봉지 구조 내에 전기장을 발생시키도록 배치되는 투명 안경 렌즈의 외면에 위치되는 제1 전극 및 제2 전극을 포함하며,
    여기서 광학적 비등방성 물질은 봉지 구조 내에 전기장이 인가되지 않을 때 등방성 상태이고,
    전기장이 인가될 때 광학적 비등방성 물질의 분자는 전극에 수직으로 배향되는 것인, 투명 안경 렌즈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 봉지 구조 내에 전기장이 인가되지 않을 때, 상기 광학적 비등방성 물질은 등방성 상태에 있는, 투명 안경 렌즈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 에어로겔은 80%보다 큰 공극률을 갖는, 투명 안경 렌즈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광학적 비등방성 물질은 네마틱 액정 혼합물인, 투명 안경 렌즈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 에어로겔은 중합체 바인더 내에 혼합된 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 트리메톡시실란 또는 메틸트리메톡시실란의 잔여 부분을 포함하는, 투명 안경 렌즈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 에어로겔은 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 트리메톡시실란 및 메틸트리메톡시실란으로 구성되는 그룹 중 하나를 중합체 바인더와 결합하는 것에 의해 형성되는, 투명 안경 렌즈.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 중합체 바인더는 50,000 g/mol보다 큰 중량 평균 분자량을 갖는 폴리비닐 아세테이트 중합체인, 투명 안경 렌즈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 봉지 구조는 상기 에어로겔로 완전히 충전되고, 상기 에어로겔은 10 μm보다 큰 두께를 갖는, 투명 안경 렌즈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 상기 봉지 구조 내에 발생된 상기 전기장을 제어하도록 구성되는 전자 장치에 링크 연결되고, 전원에 링크 연결되는, 투명 안경 렌즈.
  10. 제1항에 따른 투명 안경 렌즈를 제조하는 방법으로서,
    a. 봉지 구조를 제공하는 단계,
    b. 상기 봉지 구조 내측에 에어로겔에 내장된 액정 혼합물 형태의 비등방성 물질을 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    단계 b는 에어로겔을 형성하는 제1 하위 단계, 및 상기 에어로겔에 액정 혼합물을 내장하는 제2 하위 단계를 포함하는, 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 하위 단계는,
    i. 용매, 중합체 바인더 및 실리콘계 모노머를 포함하는 조성물을 제공하는 단계,
    ii. 겔화된 샘플을 형성하기 위해, 상기 봉지 구조에 맞는 형상으로 형성 겔을 형상화하면서 조성물을 겔화하기 위하여 상기 조성물 내의 상기 실리콘계 모노머의 가수분해를 유도하는 단계,
    iii. 알코올 분위기 내에 상기 겔화된 샘플을 위치시키는 단계를 포함하는, 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 하위 단계는,
    iv. 단계 iii 이후 상기 겔화된 샘플 내에 잔류하는 상기 용매를 액체 CO2로 대체하는 단계,
    v. 상기 액체 CO2가 초임계 CO2로 전환하는 조건을 제공하는 단계,
    vi. 단계 v 이후 얻어진 샘플을 에어로겔 샘플로 냉각하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  14. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 투명 안경 렌즈의 굴절률을 변화시키는 방법으로서, 여기서 광학적 비등방성 물질은 액정 혼합물이며,
    a. 제1 전압을 나타내는 제1 전기장을 발생시켜 상기 투명 안경 렌즈를 제1 모드로 작동하는 단계,
    b. 상기 제1 전압과 상이한 제2 전압을 나타내는 제2 전기장을 발생시켜 제2 모드로 전환하는 단계로 이루어진 2개의 단계를 포함하고,
    상기 제1 전압 또는 상기 제2 전압 중 하나는 상기 액정 혼합물의 액정을 배향하도록 선택되고, 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압 중 다른 하나는 0V인, 방법.
  15. 삭제
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