KR20070092288A - 광학 소자 - Google Patents

Abstract

본 발명의 광학 소자는 굴절률이 실질적으로 달라 서로 혼합되지 않는 제 1 액체 및 제 2 액체와, 용기를 구비하고, 상기 제 1 액체와 제 2 액체의 계면이 소정의 형상이 되도록 이들 액체를 상기 용기 내에 밀폐 수용하고, 상기 용기에 형성된 전극을 통하여 이들 액체 사이에 전압을 인가하여 상기 액체 계면의 형상을 변화시키는 구성을 가지며, 상기 용기가, (1) 내면의 표층부에, 이 내층부보다 불소 원자 함유량이 많은 수지의 상이 있는 수지제의 용기, (2) 천장부 및 바닥부가, 수지와 5중량%의 클로로포름 용액을 10mm 광 경로 셀에서 측정한 파장 400nm의 광선 투과율이 90% 이상이면서 분자량이 1500 이상인 장해 아민 화합물을 함유하는 수지 조성물로 형성된 용기, 또는 (3) 내면이 불소화 탄소 화합물의 CVD막으로 피복되어 있는 용기인 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 일렉트로웨팅 현상을 이용하여 소형의 구성으로 효율적으로 통과하는 광에 대한 굴절력을 제어할 수 있고, 청색 레이저(단파장 레이저)를 지속적으로 투과, 집광시킬 수 있는 광학 소자가 제공된다.

Description

광학 소자{OPTICAL DEVICE}

본 발명은 소형화를 도모할 수 있고, 간단한 구성으로 효율적으로 통과하는 광에 대한 굴절력을 제어할 수 있어 가변 초점 렌즈, 가변 포커스 렌즈 등에 적합하며, 또한 청색 레이저(단파장 레이저)를 지속적으로 투과, 집광시킬 수 있는 광학 소자에 관한 것이다.

스틸 카메라, 비디오 카메라 등의 촬영 장치에 사용되는 촬영 광학계에 있어서는 초점 조절 또는 배율 조절 등의 기능이 요구된다. 촬영 광학계에 이들 기능을 부여하기 위해서는 어느 것이나 모터 등의 액추에이터와 이것의 출력을 렌즈의 일부의 광축 방향의 이동으로 변환하는 변환 기구가 필요해진다. 그러나, 이러한 변환 기구는 메카니컬 구동부가 필요하기 때문에 기기가 대형화되거나 동작시켰을 때 잡음이 발생한다.

또한, CD, DVD, MD, BD, HD-DVD 등의 다종 다양한 정보 기록 매체에는 각각에 상응한 픽업 렌즈가 필요해진다. 그러나, 이들 정보 기록 매체를 하나의 장치에서 다루기 위해서는 초점 거리가 다른 픽업 렌즈가 다수 개 필요하여 장치 구조 가 복잡해진다.

이러한 문제점을 해소하기 위하여, WO 99/18456호 팜플렛, 일본 특허 공개 제 2001-249282호 공보(US 2001-0017985A호 공보) 등에 있어서 전기모관(electrocapillary) 현상(일렉트로웨팅 현상)을 이용한 가변 초점 렌즈가 제안되어 있다.

이들 문헌에 기재된 가변 초점 렌즈는 서로 혼합되지 않는 제 1 액체 및 제 2 액체를 용기 내에 밀폐하고, 이 용기의 측면을 광축에 대하여 소정 각도 경사시킨 구성으로 하고, 광속의 통과의 방해가 되지 않는 부위에 형성된 전극을 통하여 이들 액체 사이에 전압을 인가함에 있어 인가할 전압의 출력을 제어하여 제 1 액체와 제 2 액체의 계면 형상을 변화시킴으로써 통과하는 광에 대한 굴절력을 변화시키도록 한 것이다. 또한 이 가변 초점 렌즈에서는 전극을 절연체 속에 매립하고, 그 절연체의 표면에 불소 수지 등을 도포하여 발수화시키고 있다. 이러한 가변 초점 렌즈에 따르면, 전기 에너지를 직접 렌즈의 형상 변화에 사용할 수 있기 때문에 렌즈를 기계적으로 이동시키지 않고 초점 조절이 가능하다.

그러나, 종래의 가변 초점 렌즈에 있어서는 굴절률이 다른 2액이 접하는 용기 내면 및 전극에 있어서, 2액의 계면의 형상이 흐트러지고, 또한 전압 인가에 대한 응답성이 낮아질 수 있었다. 또한 전극과 굴절률이 다른 2액과의 사이에 절연체와 발수 처리제가 개재되기 때문에 전압 인가에 대한 응답성이 높지 않고, 또한 용기 내면 근방에 있어서 2액 계면의 형상이 흐트러질 수 있었다.

한편, 광 기록 매체로서 고밀도의 기록 재생이 가능한 유기 색소계 광학 기 록 매체(DVD-R)가 실용화되었다. 종래 유기 색소계 광학 기록 매체(DVD-R)에 사용되는 레이저는 적색 반도체 레이저인데, 광 기록 매체의 보다 한층의 고밀도 기록화를 위하여 발진 파장이 짧은 반도체 레이저(파장 350nm 내지 530nm의 청색 레이저)에 대응한 광 기록 매체의 개발이 진척되고 있다.

그러나, 파장 350nm 내지 530nm의 청색 레이저와 같은 단파장 레이저를 종래의 가변 초점 렌즈에 조사하면, 조사 시간이 짧아도 강한 조사량이 되면 렌즈 표면에 어블레이션(ablation)을 발생시킬 수가 있었다. 또한 조사량을 약하게 하여 조사 시간을 길게 하면 렌즈에 백탁을 발생시킬 수가 있었다.

본 발명은 이러한 종래 기술의 실정을 감안하여 이루어진 것으로서, 일렉트로웨팅 현상을 이용하여 소형의 구성으로 효율적으로 통과하는 광에 대한 굴절력을 제어할 수 있는 구조를 갖는 광학 소자를 제공하는 것을 제 1 과제로 한다.

또한 본 발명은, 청색 레이저(단파장 레이저)를 지속적으로 투과, 집광시킬 수 있고, 일렉트로웨팅 현상을 이용하여 소형의 구성으로 효율적으로 통과하는 광에 대한 굴절력을 제어할 수 있는 구조를 갖는 광학 소자를 제공하는 것을 제 2 과제로 한다.

발명의 개시

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위하여, 굴절률이 실질적으로 달라 서로 혼합되지 않는 제 1 액체 및 제 2 액체와, 용기를 구비하고, 상기 제 1 액체와 제 2 액체의 계면이 소정의 형상이 되도록 이들 액체를 상기 용기 내에 밀폐 수용 하고, 상기 용기에 형성된 전극을 통하여 이들 액체 사이에 전압을 인가하여 상기 액체 계면의 형상을 변화시키는 구성을 갖는 광학 소자에 대하여 예의 연구하였다.

그 결과, 이하의 (1) 내지 (3) 중 어느 하나의 방법으로도 2액의 계면의 형상 흐트러짐이 없어지고, 또한 전압 인가에 대한 응답성이 빨라지는 것을 알 수 있었다. 또한 (3)의 방법에 따르면, 청색 레이저의 조사에 의해서도 어블레이션이나 백탁을 발생시키지 않음을 알 수 있었다. 그리고, 이들 깨달음에 기초하여 본 발명을 완성시키기에 이르렀다.

(1) 수지제의 용기 내면의 표층부에 이 용기 내층부보다 불소 원자 함유량이 많은 수지의 상을 마련한다.

(2) 용기의 천장부 및 바닥부를, 수지와 5중량%의 클로로포름 용액을 10mm 광 경로 셀에서 측정한 파장 400nm의 광선 투과율이 90% 이상이면서 분자량이 1500 이상인 장해 아민 화합물을 함유하는 수지 조성물로 형성한다.

(3) 불소화 탄소 화합물로부터 얻어지는 CVD막이 절연성과 발수성을 겸비하고 있어 매우 얇은 막이 되므로, 이 CVD막으로 굴절률이 다른 2액을 봉입할 용기 내면을 피복한다.

이와 같이 하여 본 발명의 제 1 양태에 따르면, 굴절률이 실질적으로 달라 서로 혼합되지 않는 제 1 액체 및 제 2 액체와, 용기를 구비하고, 상기 용기가 내면의 표층부에 이 용기 내층부보다 불소 원자 함유량이 많은 수지의 상을 갖는 수지제의 용기이고, 상기 제 1 액체와 제 2 액체의 계면이 소정의 형상이 되도록 이들 액체를 상기 용기 내에 밀폐 수용하고, 상기 용기에 형성된 전극을 통하여 이들 액체 사이에 전압을 인가하여 상기 액체 계면의 형상을 변화시키는 구성을 갖는 것을 특징으로 하는 광학 소자가 제공된다.

본 발명의 제 2 양태에 따르면, 굴절률이 실질적으로 달라 서로 혼합되지 않는 제 1 액체 및 제 2 액체와, 용기를 구비하고, 상기 용기의 천장부 및 바닥부가, 수지와 5중량%의 클로로포름 용액을 10mm 광 경로 셀에서 측정한 파장 400nm의 광선 투과율이 90% 이상이면서 분자량이 1500 이상인 장해 아민 화합물을 함유하는 수지 조성물로 형성되어 있고, 상기 제 1 액체와 제 2 액체의 계면이 소정의 형상이 되도록 이들 액체를 상기 용기 내에 밀폐 수용하고, 상기 용기에 형성된 전극을 통하여 이들 액체 사이에 전압을 인가하여 상기 액체 계면의 형상을 변화시키는 구성을 갖는 것을 특징으로 하는 광학 소자가 제공된다.

본 발명의 제 3 양태에 따르면, 굴절률이 실질적으로 달라 서로 혼합되지 않는 제 1 액체 및 제 2 액체와, 용기를 구비하고, 상기 용기의 내면이 불소화 탄소 화합물의 CVD막으로 피복되어 있으며, 상기 제 1 액체와 제 2 액체의 계면이 소정의 형상이 되도록 이들 액체를 상기 용기 내에 밀폐 수용하고, 상기 용기에 형성된 전극을 통하여 이들 액체 사이에 전압을 인가하여 상기 액체 계면의 형상을 변화시키는 구성을 갖는 것을 특징으로 하는 광학 소자가 제공된다.

본 발명의 광학 소자에 있어서는, 상기 용기가, (i) 지환식 구조 함유 중합체 수지로 이루어지는 것, (ⅱ) 물에 대한 접촉각이 105도 이상인 내측면을 갖는 것, 및/또는 (ⅲ) 천장부 또는 바닥부가 렌즈, 프리즘, 홀로그램 또는 프레넬의 형상으로 형성된 것이 각각 바람직하다.

또한 본 발명의 광학 소자에 있어서는, 상기 제 1 액체 및 제 2 액체가 모두 도전성 또는 유극성(有極性)의 액체인 것이 바람직하다.

본 발명의 광학 소자는 발수성 및 방오 효과가 뛰어난 용기를 갖는다. 따라서, 용기 내면과 접하는 2액 계면의 형상 흐트러짐이 없어져 전압 인가에 대한 응답성이 빨라진다. 또한 용기 내면의 광 반사율이 저하되므로, 광학 소자에 입사한 광이 광학 소자의 내면에서 바람직하지 못하게 반사되는 것이 발생하지 않게 된다.

또한 본 발명의 광학 소자는 지환식 구조 함유 중합체 수지제의 용기를 이용함으로써 봉입한 두 액체가 이 용기에 흡수되거나 이 용기를 침식 또는 팽윤시키지 않으므로, 용기의 형상 변화에 따른 광학적 특성의 변화가 잘 발생하지 않게 된다.

제 1 발명의 광학 소자의 용기는 그 내면 표층부에 불소 원자 함유량이 많은 수지의 상이 있는 수지제의 것이다. 따라서, 용기 전체가 균일한 수지로 구성되어 있어 적층체와 같은 이종 물질간의 계면이 존재하지 않으므로, 마이크로크랙 등이 발생하지 않아 기계적 강도가 뛰어나다.

제 2 발명의 광학 소자의 광선이 투과하는 부위, 즉 용기의 천장부 및 바닥부가, 수지와 5중량%의 클로로포름 용액을 10mm 광 경로 셀에서 측정한 파장 400nm의 광선 투과율이 90% 이상이면서 분자량이 1500 이상인 장해 아민 화합물을 함유하는 수지 조성물로 형성되어 있다.

따라서, 파장 350nm 내지 530nm의 청색 레이저와 같은 단파장 레이저를 광학 소자에 투과시켜도 표면에 어블레이션을 발생시키지 않고, 렌즈에 백탁을 발생시키지 않는다. 또한 봉입된 두 액체가 이 용기에 흡수되거나 이 용기를 침식 또는 팽 윤시키지 않으므로 용기의 형상 변화에 따른 광학적 특성의 변화가 잘 발생하지 않는다. 더욱이, 청색 레이저(단파장 레이저)를 지속적으로 투과, 집광시킬 수 있고, 일렉트로웨팅 현상을 이용하여 소형의 구성으로 효율적으로 굴절력을 제어할 수 있다.

제 3 발명의 광학 소자는, 용기 내면이 불소화 탄소 화합물의 CVD막으로 피복되어 있다. 불소화 탄소 화합물의 CVD막은 비 유전률이 매우 작고 교류파의 전파 지연이 거의 발생하지 않으므로 응답이 매우 빠른 것이다. 또한 불소화 탄소 화합물의 CVD막은 절연성이 뛰어나 박막으로 형성할 수 있으므로, 종래 사용되었던 두께가 큰 수지제 절연체로 이루어지는 용기와 치환함으로써 전압 응답성을 높일 수 있다. 또한, 불소화 탄소 화합물의 CVD막은 발수성도 뛰어나므로 종래와 같은 절연체의 표면에 발수화 처리를 할 필요가 없다. 따라서, 용기 내면과 접하는 2액 계면의 형상 흐트러짐이 없어져 전압 인가에 대한 응답성이 빨라진다.

도 1은 본 발명의 광학 소자의 용기를 제조하기 위한 장치의 일례를 보인 도면이다.

도 2는 본 발명의 광학 소자의 일례를 보인 도면이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 본 발명의 광학 소자에 대하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 광학 소자는 굴절률이 실질적으로 달라 서로 혼합되지 않는 제 1 액체 및 제 2 액체와, 용기를 구비하는 광학 소자로서, 상기 제 1 액체와 제 2 액체의 계면이 소정의 형상이 되도록, 바람직하게는 곡면을 이룬 상태에서 이들 액체를 상기 용기 내에 밀폐 수용하고, 상기 용기에 형성된 전극을 통하여 이들 액체 사이에 전압을 인가하여 상기 액체 계면의 형상을 변화시키는 구성을 갖는다.

본 발명의 광학 소자는 상기 용기에 형성된 전극을 통하여 이들 액체 사이에 전압을 인가하여 상기 액체 계면의 형상을 변화시키는 구성으로 함으로써, 통과하는 광에 대한 굴절력을 조정하는 것이다. 본 발명의 광학 소자에 따르면, 전압의 값에 의해 제 1 액체가 제 2 액체를 밀어제치는 양을 변화시켜 계면의 형상(계면의 곡률)을 연속적으로 변화시킬 수 있고, 전압값에 의해 초점 거리를 연속적으로 변화시킬 수 있다.

(제 1 액체 및 제 2 액체)

본 발명의 광학 소자는 굴절률이 실질적으로 달라 서로 혼합되지 않는 제 1 액체 및 제 2 액체를 구비한다. 즉, 상기 제 1 액체와 제 2 액체는 그 굴절률이 실질적으로 다른 것이며, 제 2 액체의 굴절률이 제 1 액체의 굴절률보다 큰 것이 바람직하다. 또한 상기 제 1 액체와 제 2 액체는 서로 혼합되지 않는 것이다.

본 발명의 광학 소자에 있어서는, 상기 제 1 액체 및 제 2 액체는 모두 도전성 또는 유극성의 액체인 것이 바람직하다.

제 1 액체로는 구체적으로는 도전성 액 또는 도전성 겔을 들 수 있다.

도전성 액으로는 무기염의 수용액, 유기 액체 등 그 자신이 도전성을 갖는 것, 또는 이온성 성분을 부가함으로써 도전성의 액체가 되는 것을 들 수 있다.

도전성 겔은 상기 도전성 액에 겔화제가 포함되어 있는 것이다.

겔화제로는 측쇄나 주쇄에 하이드록실기, 카르복실기, 설폭실기, 아미드기, 에터기 등의 극성기를 갖는 고분자 재료나, 분자 사이에 작용하는 약한 힘(수소 결합, 이온 결합, 소수 결합, 정전력, 반데르발스 힘 등)의 상호 작용에 의해 기하학적인 질서를 갖는 구조를 가진 중합체를 형성하는 자기 조직화 또는 자기 집적화 물질을 들 수 있다.

고분자 재료의 구체적인 예로는, 폴리바이닐알코올, 폴리에틸렌글리콜, 폴리하이드록시에틸메타크릴레이트, 폴리아크릴산, 폴리스타이렌설폰산, 폴리메틸바이닐에터, 폴리아크릴아미드; 전분, 알긴산, 한천 등의 다당류; 천연 검 재료, 젤라틴, 폴리펩타이드, 콜라겐, 카제인 등의 단백질 등을 들 수 있다.

자기 조직화 또는 자기 집적화 물질로는 스테로이드 구조를 갖는 것, 구체적으로는 다이옥시콜산 나트륨이나 pH 조정제에 의해 나선형의 섬유를 형성하고 나선쇄의 구조에 의해 겔을 형성하는 것 등을 들 수 있다.

제 2 액체로는 구체적으로는, 실리콘 오일, 파라핀 오일 등의 절연성 액을 들 수 있다.

(용기)

본 발명의 광학 소자는 상기 제 1 액체와 제 2 액체를 이들 액체의 계면이 소정의 형상이 되도록 밀폐 수용하는 용기를 구비한다.

본 발명의 광학 소자에 사용하는 용기는, 통형상의 측부와 통의 양 개구를 막는 천장부와 바닥부로 이루어지는 것이다.

본 발명의 광학 소자에 사용하는 용기는 그 형상에 의해 특별히 제한되지 않으며, 도 2에 도시한 바와 같이 바닥부 및 천장부가 편평한 통형상 용기일 수도 있고, 도 2에 있어서 바닥부 또는 천장부가 공지의 렌즈, 프리즘, 프레넬, 홀로그램 등으로 형성되어 있는 통형상 용기일 수도 있다.

본 발명에 사용하는 용기의 측부는 그것을 구성하는 재료에 의해 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어 유리 등의 무기 재료, 수지 등의 유기 재료를 들 수 있다.

측부는 물에 대한 접촉각이 105도 이상인 내측면 또는 물에 대한 접촉각이 차차 변화되는 내측면을 갖는 것이 바람직하다.

물에 대한 접촉각을 높이는 방법 또는 물에 대한 접촉각을 차차 변화시키는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어 불소 가스를 함유하는 분위기에 접촉시켜 표층부를 불소화하는 방법, 불소화 탄소 화합물의 CVD막을 형성하는 방법, 불소 수지를 도포하는 방법 등을 들 수 있다. 내측면의 발수성이 높아짐으로써 제 1 액체가 내려갔을 때 제 1 액체가 제 2 액체 영역의 내측면에 액적으로 남지 않게 되고, 또한 제 1 액체와 제 2 액체와의 계면과 내측면이 접하는 부분에 일그러짐이 잘 발생하지 않게 된다.

용기의 천장부 및/또는 바닥부의 내면, 바람직하게는 제 1 액체에 접하는 천장부 또는 바닥부의 내면은 친수성을 갖는 것이 바람직하다.

제 1 액체와 접하는 천장부 또는 바닥부의 내면을 친수화함으로써 상정 외의 충격으로 제 1 액체와 제 2 액체의 계면이 흐트러진 후, 제 2 액체가 제 1 액체 영역에 있는 천장부 또는 바닥부의 내면에 액적으로 남지 않게 된다. 친수화의 정도는 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는 물의 접촉각이 95도 이하가 되도록 한다.

용기의 천장부 및/또는 바닥부의 내면에 친수성을 부여하는 방법은 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어 산소 또는 물과 불소 가스를 함유하는 분위기에 접촉시켜 표층부를 친수화하는 방법, 친수성 수지를 도포하는 방법 등을 들 수 있다.

본 발명의 광학 소자는 상기 제 1 액체 및 제 2 액체와, 용기를 구비하고, 이 용기가 (1) 내면의 표층부에, 이 용기 내층부보다 불소 원자 함유량이 많은 수지의 상을 갖는 수지제의 용기(제 1 발명의 용기),

(2) 용기의 천장부 및 바닥부가, 수지와 5중량%의 클로로포름 용액을 10mm 광 경로 셀에서 측정한 파장 400nm의 광선 투과율이 90% 이상이면서 분자량이 1500 이상인 장해 아민 화합물을 함유하는 수지 조성물로 형성되어 이루어진 용기(제 2 발명의 용기),

(3) 내면이 불소화 탄소 화합물의 CVD막으로 피복되어 이루어진 용기(제 3 발명의 용기) 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

이들 용기를 구성하는 수지는 원하는 파장에 대하여 투명한 수지이다. 또한 용기에 사용하는 수지는 봉입되는 액체를 흡수하지 않는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 흡수성(ASTM D570)이 바람직하게는 0.05% 이하, 보다 바람직하게는 0.01% 이하인 것이 적합하다.

(제 1 발명의 용기)

본 발명의 광학 소자에 사용하는 제 1 발명의 용기는 수지제의 용기 내면의 표층부에 이 용기의 내층부보다 불소 원자 함유량이 많은 수지의 상을 갖는 것이다.

여기서, "용기 내면의 표층부"란 용기 최표면에서부터 수nm 내지 수μm 정도의 깊이까지의 부분을 말한다. 즉, 제 1 발명의 용기의 내층부 및 표층부는 모두 동종 수지로 구성되어 있으며, 적층 계면이 없고, 표층부는 내층부보다 불소 원자 함유량이 많게 되어 있다. 또한 불소 원자 함유량의 분포는 표층부에서 내층부 쪽으로 서서히 감소해 가는 분포를 이루고 있을 수도 있고, 표층부에서 내층부 쪽으로 계단적으로 감소하는 분포를 이루고 있을 수도 있다. 불소 원자 함유량은 X선 광 전자 분광[ESCA(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis)] 등의 분석 수단에 의해 측정할 수 있다.

투명한 수지로는 지환식 구조 함유 중합체 수지, 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리에스터 수지, 폴리올레핀 수지 등을 들 수 있다. 이들 수지는 1종 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 이들 중에서도 본 발명에 있어서는 지환식 구조 함유 중합체 수지가 바람직하다.

사용하는 지환식 구조 함유 중합체 수지는 주쇄 및/또는 측쇄에 지환 구조를 갖는 중합체이다. 기계적 강도나 내열성 등의 관점에서, 주쇄에 지환 구조를 함유하는 수지가 적합하다. 지환 구조로는 사이클로알케인 구조나 사이클로알켄 구조 등을 들 수 있는데, 기계적 강도, 내열성 등의 관점에서 사이클로알케인 구조가 바람직하다.

지환 구조로는 단환, 다환, 축합 다환, 가교환 등을 들 수 있다. 지환 구조를 구성하는 탄소 원자수는 특별한 제한은 없으나, 통상 4 내지 30개, 바람직하게는 5 내지 20개, 보다 바람직하게는 5 내지 15개의 범위일 때 기계적 강도, 내열성 및 성형성의 제반 특성이 고도로 균형을 이루어 적합하다.

또한 본 발명에서 사용되는 지환식 구조 함유 중합체 수지는 통상 열가소성인 것이다.

지환식 구조 함유 중합체 수지는 통상 지환 구조를 갖는 올레핀(이하, "지환식 올레핀"이라고 할 수 있음) 유래의 반복 단위를 함유한다.

지환식 구조 함유 중합체 수지 중에 있어서 지환식 올레핀 유래 반복 단위의 비율은 사용 목적에 따라 적당히 선택되는데, 통상 30 내지 100중량%, 바람직하게는 50 내지 100중량%, 보다 바람직하게는 70 내지 100중량%이다. 지환식 올레핀 유래 반복 단위의 비율이 과도하게 적으면 내열성이 떨어져 바람직하지 않다.

지환식 올레핀 유래 반복 단위 이외의 반복 단위로는 특별한 한정은 없으며, 사용 목적에 따라 적당히 선택된다.

또한 지환식 구조 함유 중합체 수지는 극성기를 갖는 것일 수도 있다. 극성기로는 하이드록실기, 카르복실기, 알콕실기, 에폭시기, 글리시딜기, 옥시카르보닐기, 카르보닐기, 아미노기, 에스터기, 카르복실산 무수물 잔기, 아미드기, 이미드기 등을 들 수 있고, 특히 에스터기, 카르복실기 또는 카르복실산 무수물 잔기가 적합하다.

지환식 구조 함유 중합체 수지는 통상 지환식 올레핀을 부가 중합 또는 개환 중합하고, 그리고 필요에 따라 불포화 결합 부분을 수소화함으로써, 또는 방향족 올레핀을 부가 중합하고, 그리고 이 중합체의 방향환 부분을 수소화함으로써 얻어진다. 또한 극성기를 갖는 지환식 구조 함유 중합체 수지는, 예를 들어 상기 지환식 구조 함유 중합체 수지에 극성기를 갖는 화합물을 변성 반응에 의해 도입함으로써, 또는 극성기를 함유하는 단량체를 공중합 성분으로서 공중합함으로써 얻어진다.

지환식 구조 함유 중합체 수지를 얻기 위하여 사용되는 지환식 올레핀으로는 노보넨, 다이사이클로펜타다이엔, 테트라사이클로도데센, 에틸테트라사이클로도데센, 에틸리덴테트라사이클로도데센, 테트라사이클로[7.4.0.1^10,13.0^2,7]트라이데카-2,4,6,11-테트라엔, 1,4-메타노-1,4,4a,9a-테트라하이드로플루오렌과 같은 노보넨계 단량체 등의 다환 구조의 불포화 탄화 수소 및 그 유도체; 사이클로뷰텐, 사이클로펜텐, 사이클로헥센, 3,4-다이메틸사이클로펜텐, 3-메틸사이클로헥센, 2-(2-메틸뷰틸)-1-사이클로헥센, 사이클로옥텐, 사이클로헵텐, 사이클로펜타다이엔, 사이클로헥사다이엔 등의 단환 구조의 불포화 탄화 수소 및 그 유도체; 등을 들 수 있다. 이들 환상 올레핀에는 치환기로서 극성기를 가지고 있을 수도 있다.

방향족 올레핀으로는 스타이렌, α-메틸스타이렌, 다이바이닐벤젠 등을 들 수 있다.

지환식 올레핀 및/또는 방향족 올레핀은 각각 1종 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

지환식 올레핀 또는 방향족 올레핀과 공중합 가능한 단량체를 필요에 따라 부가 공중합시킬 수 있다.

지환식 올레핀 또는 방향족 올레핀과 공중합 가능한 단량체의 구체적인 예로는, 에틸렌, 프로필렌, 1-뷰텐, 1-펜텐, 1-헥센, 3-메틸-1-뷰텐, 3-메틸-1-펜텐, 3-에틸-1-펜텐, 4-메틸-1-펜텐, 4-메틸-1-헥센, 4,4-다이메틸-1-헥센, 4,4-다이메틸-1-펜텐, 4-에틸-1-헥센, 3-에틸-1-헥센, 1-옥텐, 1-데센, 1-도데센, 1-테트라데센, 1-헥사데센, 1-옥타데센, 1-에이코센 등의 탄소수 2 내지 20의 에틸렌 또는 α-올레핀; 1,4-헥사다이엔, 4-메틸-1,4-헥사다이엔, 5-메틸-1,4-헥사다이엔, 1,7-옥타다이엔 등의 비공역 다이엔; 1,3-뷰타다이엔, 아이소프렌 등의 공역 다이엔; 등을 들 수 있다. 이들 단량체는 각각 1종 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

지환식 올레핀 또는/및 방향족 올레핀의 중합은 공지의 방법을 따라 행할 수 있다.

중합 온도는 특별히 한정되지 않으나, 통상 -50℃ 내지 +100℃이다.

또한 중합 압력(가압 압력)은 특별히 한정되지 않으나, 통상 0 내지 5×10³Pa(0 내지 50kgf/cm²)이다.

수소화 반응은 공지의 수소화 촉매의 존재 하에서 수소를 불어넣어 행할 수 있다.

지환식 구조 함유 중합체 수지의 구체적인 예로는, 노보넨계 단량체의 개환 중합체 및 그 수소화물, 노보넨계 단량체의 부가 중합체, 노보넨계 단량체와 바이닐 화합물(=에틸렌이나 α-올레핀 등)의 부가 중합체, 단환 사이클로알켄의 중합체, 지환식 공역 다이엔계 단량체의 중합체 및 그 수소화물, 바이닐 지환식 탄화 수소계 단량체의 중합체 및 그 수소화물, 방향족 올레핀 중합체의 방향환 수소화물 등을 들 수 있다.

이들 중에서도 노보넨계 단량체의 개환 중합체 및 그 수소화물, 노보넨계 단량체의 부가 중합체, 노보넨계 단량체와 바이닐 화합물의 부가 중합체, 방향족 올레핀 중합체의 방향환 수소화물이 바람직하고, 특히 노보넨계 단량체의 개환 중합체의 수소화물이 바람직하다.

상기 지환식 구조 함유 중합체 수지는 1종 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

본 발명에 사용하는 수지는 그 분자량에 의해 특별히 제한되지 않는다. 수지의 분자량은 사이클로헥산(사이클로헥산에 용해되지 않을 때에는 톨루엔)을 용매로 하는 겔 투과 크로마토그래피(GPC)로 측정되는 폴리스타이렌 환산의 중량 평균 분자량(Mw)으로서, 통상 1,000 내지 1,000,000, 바람직하게는 5,000 내지 500,000, 보다 바람직하게는 10,000 내지 250,000의 범위이다. 수지의 중량 평균 분자량(Mw)이 이 범위에 있을 때에는 내후성, 접착성, 표면 평활성 등이 균형을 이루어 적합하다.

수지의 분자량 분포는 사이클로헥산(사이클로헥산에 용해되지 않을 때에는 톨루엔)을 용매로 하는 GPC로 측정되는 중량 평균 분자량(Mw)과 수 평균 분자량(Mn)의 비(Mw/Mn)로서, 통상 5 이하, 바람직하게는 4 이하, 보다 바람직하게는 3 이하이다.

수지의 유리 전이 온도는 사용 목적에 따라 적당히 선택되면 되는데, 바람직하게는 70℃ 이상, 보다 바람직하게는 95℃ 이상, 가장 바람직하게는 120℃ 이상이다.

또한 사용하는 수지로는 방출 수분량이나 방출 유기물량과 같은 휘발 성분이 적은 광학 소자를 얻기 위하여, 수지의 휘발 성분 함유량을 0.5중량% 이하로 하는 것이 바람직하다. 여기서 휘발 성분 함유량은 공지의 시차 열 중량 측정 장치(예를 들어 TG/DTA 200, 세이코 인스트루먼츠사(Seiko Instruments Inc.) 제조 등)를 이용하여 30℃부터 350℃까지 10℃/분으로 가열하였을 때 휘발되는 성분의 양이다.

휘발 성분을 저감하는 방법은 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 후술하는 응고법이나 직접 건조법에 의해 중합체 용액에서 용매와 동시에 다른 방출 수분이나 방출 유기물을 제거하는 방법, 스팀 스트라이핑법, 감압 스트라이핑법, 질소 스트라이핑법 등에 의한 방법을 들 수 있다. 특히, 응고법과 직접 건조법은 생산성이 뛰어나 바람직하다.

응고법은 중합체 용액을 중합체의 빈용매와 혼합함으로써 중합체를 석출시키는 방법이다.

사용하는 빈용매로는 예를 들어 에틸알코올, n-프로필알코올, 아이소프로필알코올 등의 알코올류; 아세톤, 메틸에틸케톤 등의 케톤류; 아세트산 에틸, 아세트산 뷰틸 등의 에스터류; 등의 극성 용매를 들 수 있다.

응고하여 고액 분리한 후, 작은 덩어리 형태의 중합체는 가열 건조하여 용매를 제거한다. 건조 시의 압력은 통상 10kPa 이하, 바람직하게는 3kPa 이하이고, 가열 온도는 통상 260℃ 이상, 바람직하게는 280℃ 이상이다.

직접 건조법은 중합체 용액을 감압 하에서 가열하여 용매를 제거하는 방법이다. 이 방법은, 원심 박막 연속 증발 건조기, 스크래핑 면 열교환형 연속 반응기형 건조기, 고점도 반응기 등의 공지의 장치를 이용하여 행할 수 있다. 진공도나 온도는 그 장치에 따라 적당히 선택할 수 있다.

또한 사용하는 수지는 산화 방지제, 광 안정제, 안료나 염료와 같은 착색제, 형광 증백제, 분산제, 열 안정제, 자외선 흡수제, 근적외선 흡수제, 대전 방지제, 윤활제, 용제, 가소제, 이형제, 엘라스토머, 난연제, 커플링제 등을 적당히 배합한 것일 수도 있다.

바람직한 수지로는 산화 방지제 및/또는 광 안정제를 배합한 것이다.

산화 방지제로는 페놀계 산화 방지제, 인계 산화 방지제, 황계 산화 방지제 등을 들 수 있으며, 이들 중에서도 페놀계 산화 방지제, 특히 알킬 치환 페놀계 산화 방지제가 바람직하다.

페놀계 산화 방지제로는 옥타데실-3-(3,5-다이-t-뷰틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트, 2,2'-메틸렌-비스(4-메틸-6-t-뷰틸페놀), 1,1,3-트리스(2-메틸-4-하이드록시-5-t-뷰틸페닐)뷰테인, 1,3,5-트라이메틸-2,4,6-트리스(3,5-다이-t-뷰틸-4-하이드록시벤질)벤젠, 테트라키스메틸렌-3-(3',5'-다이-t-뷰틸-4'-하이드록시페닐프로피오네이트)메테인〔펜타에리스리틸-테트라키스3-(3,5-다이-t-뷰틸-4-하이드록시페닐프로피오네이트)〕 등의 알킬 치환 페놀계 화합물; 2-t-뷰틸-6-(3-t-뷰틸-2-하이드록시-5-메틸벤질)-4-메틸페닐아크릴레이트, 2,4-다이-t-아밀-6-{1-(3,5-다이-t-아밀-2-하이드록시페닐)에틸}페닐아크릴레이트 등의 아크릴레이트계 화합물; 6-(4-하이드록시-3,5-다이-t-뷰틸아닐리노)-2,4-비스옥틸싸이오-1,3,5-트라이아진, 4-비스옥틸싸이오-1,3,5-트라이아진 등의 트라이아진기 함유 페놀계 화합물; 등을 들 수 있다.

인계 산화 방지제로는 트라이페닐포스페이트, 다이페닐아이소데실포스페이트, 페닐다이아이소데실포스페이트, 트리스(노닐페닐)포스페이트, 트리스(다이노닐페닐)포스페이트, 트리스(2,4-다이-t-뷰틸페닐)포스페이트 등의 모노포스페이트계 화합물; 4,4'-뷰틸리덴-비스(3-메틸-6-t-뷰틸페닐-다이-트라이데실포스페이트) 등의 다이포스페이트계 화합물; 등을 들 수 있다.

황계 산화 방지제로는 다이라우릴 3,3'-싸이오다이프로피오네이트, 다이미리스틸 3,3'-싸이오다이프로피오네이트, 다이스테아릴 3,3'-싸이오다이프로피오네이트, 라우릴스테아릴 3,3'-싸이오다이프로피오네이트 등을 들 수 있다.

이들 산화 방지제는 1종 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

산화 방지제의 배합량은 수지 100중량부에 대하여 통상 0.01 내지 2중량부, 바람직하게는 0.02 내지 1중량부, 보다 바람직하게는 0.05 내지 0.5중량부의 범위이다.

광 안정제로는 장해 아민계 광 안정제(HALS), 벤조에이트계 광 안정제 등을 들 수 있고, 이들 중에서도 장해 아민계 광 안정제가 바람직하다.

장해 아민계 광 안정제의 구체적인 예로는, 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)세바케이트, 비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜)세바케이트, 1-〔2-{3-(3,5-다이-t-뷰틸-4-하이드록시페닐)프로피오닐옥시}에틸〕-4-{3-(3,5-다이-t-뷰틸-4-하이드록시페닐)프로피오닐옥시}-2,2,6,6,-테트라메틸피페리딘, 8-벤질-7,7,9,9,-테트라메틸-3-옥틸-1,2,3-트라이아자스피로[4,5]운데케인-2,4-다이온, 4-벤조일옥시-2,2,6,6,-테트라메틸피페리딘, 숙신산 다이메틸-1-(2-하이드록시에틸)-4-하이드록시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘 중축합물, 폴리[{6-(1,1,3,3-테트라메틸뷰틸)아미노-1,3,5-트라이아진-2,4-다이일}{(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)이미노}헥사메틸렌{(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)이미노}], N,N'-비스(3-아미노프로필)에틸렌다이아민-2,4-비스[N-뷰틸-N-(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜)아미노]-6-클로로-1,3,5-트라이아진 축합물,

테트라키스(2,2,6,6,-테트라메틸-4-피페리딜)-1,2,3,4-뷰테인테트라카르복실레이트, 1,2,3,4-뷰테인테트라카르복실산과 1,2,2,6,6,-테트라메틸-4-피페리디놀과 트라이데실알코올과의 축합물, N,N',N",N"'-테트라키스-(4,6-비스-(뷰틸-(N-메틸-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-4-일)아미노)-트라이아진-2-일)-4,7-다이아자데케인-1,10-다이아민, 다이뷰틸아민과 1,3,5-트라이아진과 N,N'-비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)뷰틸아민과의 중축합물, 폴리〔{(1,1,3,3-테트라메틸뷰틸)아미노-1,3,5-트라이아진-2,4-다이일}{(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)이미노}헥사메틸렌{(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)이미노}〕, 1,6-헥산다이아민-N,N'-비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)과 몰포린-2,4,6-트라이클로로-1,3,5-트라이아진과의 중축합물, 폴리〔(6-몰포리노-s-트라이아진-2,4-다이일)〔(2,2,6,6,-테트라메틸-4-피페리딜)이미노〕-헥사메틸렌〔(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)이미노〕〕숙신산 다이메틸과 4-하이드록시-2,2,6,6-테트라메틸-1-피페리딘에탄올과의 중합물, 1,2,3,4-뷰테인테트라카르복실산과 1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리디놀과 3,9-비스(2-하이드록시-1,1-다이메틸에틸)-2,4,8,10-테트라옥사스피로[5,5]운데케인과의 혼합 에스터화물 등을 들 수 있다.

이들 광 안정제는 1종 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

이들 중에서도 다이뷰틸아민과 1,3,5-트라이아진과 N,N'-비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)뷰틸아민과의 중축합물, 폴리〔{(1,1,3,3-테트라메틸뷰틸)아미노-1,3,5-트라이아진-2,4-다이일}{(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)이미노}헥사메틸렌{(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)이미노}〕, 숙신산 다이메틸과 4-하이드록시-2,2,6,6-테트라메틸-1-피페리딘에탄올과의 중합물 등의 수 평균 분자량이 2,000 내지 5,000인 것이 바람직하다.

광 안정제의 배합량은 수지 100중량부에 대하여 통상 0.0001 내지 5중량부, 바람직하게는 0.001 내지 1중량부, 보다 바람직하게는 0.01 내지 0.5중량부의 범위이다.

제 1 발명의 용기를 제조하는 방법으로는, 내면의 표층부에 이 용기 내층부보다 불소 원자 함유량이 많은 수지의 상을 갖는 수지제의 용기가 얻어지는 것이면 특별히 한정되지 않으나, 수지제의 용기 기재 내면을 불소 가스를 함유하는 분위기에 접촉시키는 것을 포함하는 제조 방법이 바람직하다.

이 방법은 예를 들어 도 1에 도시한 반응 장치를 사용하여 실시할 수 있다.

이 반응 장치는 챔버(1)와 챔버의 온도를 제어하기 위한 가열 장치(5)를 구비하고, 챔버(1)에는 불소 가스 및 불활성 가스를 도입하기 위한 불소 가스 공급 라인(2)과 불활성 가스 공급 라인(3)이 연결되어 있다. 또한 불필요한 가스를 빼내는 배기 라인(4)이 챔버(1)의 다른 위치에 연결되어 있다. 또한, 챔버(1)는 스테인리스제 또는 알루미늄제인 것이 바람직하다.

챔버(1)에는 상기한 용기 기재를 올려놓을 공간이 마련되어 있어, 그곳에 다양한 형상의 용기 기재를 올려놓을 수 있다.

배기 라인(4)으로부터 빠져나온 가스는 그대로, 또는 분리 정제하여 각 가스 공급 라인으로 복귀시켜 순환 재이용할 수 있다.

용기 기재(6)는 본 발명의 광학 소자에 적합한 형상으로 성형할 수 있다. 예를 들어 도 2에 도시한 광학 소자의 용기이면, 수지를 통형상으로 성형함으로써 얻어진다. 이 경우, 용기 기재에 불소 가스를 함유하는 분위기를 접촉시키고, 불소 원자를 이 기재에 도입하면 크기가 약간 변화되므로, 그 변화량을 감안하여 용기 기재를 원하는 용기가 얻어지는 크기나 형상으로 성형하는 것이 바람직하다.

얻어진 용기 기재를 다음 공정에 의해 표면 처리하여 본 발명의 광학 소자용 용기를 적합하게 제조할 수 있다. 또한 용기 내면에만 불소 가스를 함유하는 분위기를 접촉시키기 위하여 마스킹을 행할 수도 있다.

제 1 발명의 용기는, 보다 구체적으로는, 다음 공정을 거침으로써 제조할 수 있다.

(a) 불활성 가스 분위기 중 또는 감압 하에 수지제 용기 기재를 방치하는 공정

공정 (a)에서는 먼저 챔버(1) 내에 용기 기재를 올려놓고, 챔버(1)를 닫고 불활성 가스 공급 라인(3)의 밸브를 열어 불활성 가스를 챔버(1) 내로 유입시킨다.

불활성 가스로는 아르곤, 질소, 헬륨, 네온, 크립톤, 제논 등을 들 수 있다. 본 발명에 있어서는 아르곤이 적합하게 사용된다.

챔버(1) 내를 불활성 가스 분위기로 만들어 가열 장치에 의해 챔버 내의 용기 기재를 가열하는 것이 바람직하다. 이 가열에 의해 용기 기재 중에 포함되어 있던 수분, 산소, 휘발 성분을 효율적으로 제거할 수 있다. 가열 온도는 용기 기재 표면 온도로서 통상 60 내지 180℃, 바람직하게는 80 내지 130℃이다. 가열 시간은 통상 1 내지 360분, 바람직하게는 2 내지 200분이다.

또한 불활성 가스 분위기 중에 방치하는 대신, 감압 하에 용기 기재를 방치할 수도 있다. 감압 하에 방치하는 경우에는, 압력을 통상 6.6×10⁴Pa(500mmHg) 이하, 바람직하게는 1.3×10⁴Pa(100mmHg) 이하로 한다. 압력의 하한은 1.3×10²Pa(1mmHg)이다. 극단적으로 감압하면 배기계로부터 기름이나 수분 등의 오염물이 역확산될 우려가 있다.

감압 하에 방치하였을 때에도 가열하는 것이 바람직하다. 가열 온도는 통상 15 내지 100℃이다. 또한 감압과 동시에 고순도 불활성 가스를 주입하는 것은 산소 및 물의 양을 효율적으로 제거할 수 있으므로 바람직하다. 감압 시간은 통상 1 내지 360분, 바람직하게는 2 내지 200분이다.

또한 다음 공정(b)에 있어서 용기 기재 중에 산소나 수분이 존재하면 용기의 표면이 친수화되기 쉬우므로, 공정 (a)에 있어서 산소나 수분의 양을 줄이는 것이 바람직하다. 바람직한 용기 기재 중의 산소 및 물의 양은 모두 통상 1중량% 이하, 바람직하게는 100중량ppm 이하, 보다 바람직하게는 10중량ppm 이하이다.

이 공정 (a)는 반드시 행해야 하는 공정은 아니지만, 이 공정을 거침으로써 용기 표층부에 불소 원자 함유량이 많은 수지의 상을 면내 분포 없이 존재시킬 수 있게 되므로 공정 (a)를 거치는 것이 바람직하다.

(b) 불소 가스를 함유하는 분위기 중에 이 용기 기재 표면에 불소 가스를 함유하는 분위기를 접촉시키는 공정

공정 (a) 이후, 불활성 가스 공급 라인(3)의 밸브를 닫고, 필요에 따라 챔버(1) 내를 냉각하고, 이어서 불소 가스 공급 라인(2)의 밸브와 필요에 따라 불활성 가스 공급 라인(3)의 밸브를 열고 불소 가스를 챔버(1) 내로 유입시켜 챔버(1) 내를 불소 가스를 함유하는 분위기로 만든다.

불소 가스를 함유하는 분위기는 불소 가스로만 구성되는 분위기일 수도 있는데, 반응을 완만하게 하기 위하여 불활성 가스로 희석한 불소 가스로 구성하는 것이 바람직하다. 불소 가스를 함유하는 분위기 중에는 산소 및 물이 없는 것이 바람직하다. 구체적으로는 산소 및 물의 양이 모두 100중량ppm 이하인 것이 바람직하고, 10중량ppm 이하인 것이 더욱 바람직하며, 1중량ppm 이하인 것이 특히 바람직하다.

용기 기재 표면에 불소 가스를 함유하는 분위기를 접촉시킴으로써 불소 가스가 용기 기재의 표면에서 표층부, 나아가서는 내층부 쪽으로 확산되어 수지 내에 불소 원자의 도입이 일어나 용기 기재를 구성하는 수지 중의 불소 원자 함유량이 증가해 간다. 용기 기재 표면으로부터의 불소 원자의 투과 깊이, 불소 원자의 함유량은 불소 가스의 농도, 온도, 시간에 의존하여 변화된다.

불활성 가스로 희석한 불소 가스의 농도는 통상 0.1 내지 50중량%, 바람직하게는 0.1 내지 30중량%, 보다 바람직하게는 0.1 내지 20중량%이다. 불소 가스를 함유하는 분위기를 접촉시킬 때의 용기 기재 표면 온도는 특별히 제한되지 않으나, 통상 -50 내지 +150℃, 바람직하게는 -20 내지 +80℃, 특히 바람직하게는 0 내지 50℃이다.

접촉시키는 시간은 통상 0.1초 내지 600분, 바람직하게는 0.5초 내지 300분, 보다 바람직하게는 1초 내지 200분이다.

불소 가스 농도가 높은 경우, 온도가 높은 경우, 또는 접촉 시간이 긴 경우에는 불소 원자의 투과 깊이가 깊어져 불소 원자 함유량도 많아진다.

불소 원자 함유량의 증가에 따라 불소 원자가 도입된 부분(주로 표층부)의 굴절률은 저하되므로, 불소 가스 농도, 온도, 시간을 적당히 선택함으로써 원하는 굴절률로 제어할 수 있다.

광 반사율을 저감하기 위해서는, 표층부(최표면: 불소 원자 함유량이 최대인 부분)의 굴절률과 내층부(불소 원자 함유량이 제로인 부분)의 굴절률과의 차를 0.001 이상, 바람직하게는 0.01 이상이 되도록 하는 것이 바람직하다.

불소 가스 농도가 극단적으로 높은 경우, 또는 극단적으로 고온도이고 접촉 시간이 긴 경우에는 용기 기재를 구성하는 수지가 열화되므로, 상기에 나타낸 농도, 온도 및 시간의 범위에서 불소 가스를 접촉시키는 것이 바람직하다.

(c) 불소 가스를 접촉시킨 후, 불활성 가스 분위기 중 또는 감압 하에 공정 (b)를 거친 용기 기재를 재방치하는 공정

불소 가스를 접촉시키고, 소정 시간 경과한 후, 불활성 가스 공급 라인(3)을 열고 불소 가스 공급 라인(2)의 밸브를 닫아 챔버(1) 내를 불활성 가스 분위기로 만든다. 불활성 가스는 상기 공정 (a)에서 설명한 것과 동일한 것을 들 수 있다.

이 경우, 가열 장치에 의해 용기 기재를 가열하는 것이 바람직하다. 이 가열에 의해 용기 기재 중에 완전히 도입되지 못한 잉여의 불소 가스를 제거할 수 있다. 가열 온도는 용기 기재 표면 온도로서 통상 60 내지 180℃, 바람직하게는 80 내지 130℃이다. 가열 시간은 통상 1 내지 360분, 바람직하게는 2 내지 200분이다.

또한 불활성 가스 분위기 중에 방치하는 대신, 감압 하에 용기 기재를 방치할 수도 있다. 감압 하에 방치하는 경우에는 압력을 통상 6.6×10⁴Pa(500mmHg) 이하, 바람직하게는 1.3×10⁴Pa(100mmHg) 이하로 한다. 압력의 하한은 1.3×10²Pa(1mmHg)이다. 극단적으로 감압하면 배기계로부터 기름이나 수분 등의 오염물이 역확산될 우려가 있다.

감압 하에 방치하였을 때에도 가열하는 것이 바람직하다. 가열 온도는 통상 15 내지 100℃이다. 또한 감압과 동시에 고순도 불활성 가스를 주입하는 것은 불소 가스를 효율적으로 제거할 수 있으므로 바람직하다. 감압 시간은 통상 1 내지 360분, 바람직하게는 2 내지 200분이다.

이 공정 (c)는 반드시 행해야 하는 공정은 아니지만, 이 공정을 거침으로써 용기 표층부에 불소 원자 함유량이 많은 수지의 상을 면내 분포 없이 존재시킬 수 있게 되므로 공정 (c)를 거치는 것이 바람직하다.

공정 (c)를 종료 후, 용기를 챔버(1)에서 꺼내 각각의 용도에 따라 사용할 수 있다.

(제 2 발명의 용기)

본 발명의 광학 소자에 사용하는 제 2 발명의 용기는 그 천장부 및 바닥부가, 수지에 필요에 따라 5중량%의 클로로포름 용액을 10mm 광 경로 셀에서 측정한 파장 400nm의 광선 투과율이 90% 이상이면서 분자량이 1500 이상인 장해 아민 화합물이 배합된 수지 조성물로 형성된 것이다.

제 2 발명의 용기의 천장부 및 바닥부를 구성하는 재료는 파장 405nm에서의 광선 투과율이 1mm 두께의 평판에서 측정하였을 때 90% 이상이면서, 온도 25℃, 조사 강도 4000W/m² 및 조사 시간 2000 시간으로 파장 405nm의 광을 조사한 후의 파장 405nm에서의 광선 투과율의 저하가 조사 전의 광선 투과율에 대하여 1% 이하인 것이다.

수지로는 지환식 구조 함유 중합체 수지, 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리에스터 수지, 폴리올레핀 수지 등을 들 수 있다. 이들 수지는 1종 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

이들 중에서도 지환식 구조 함유 중합체 수지 및 아크릴 수지가 바람직하다.

지환식 구조 함유 중합체 수지로는 상기 제 1 발명의 용기를 구성하는 수지와 마찬가지로 지환식 올레핀 유래 반복 단위를 갖는 통상 열가소성의 것이다.

이의 구체적인 예로는 상기 제 1 발명의 용기를 구성하는 수지로서 예시한 것과 동일한 것을 들 수 있다.

지환식 구조 함유 중합 수지 중에서도 노보넨계 단량체의 개환 중합체 및 그 수소화물, 노보넨계 단량체의 부가 중합체, 노보넨계 단량체와 바이닐 화합물의 부가 중합체, 방향족 올레핀 중합체의 방향환 수소화물이 보다 바람직하고, 노보넨계 단량체의 개환 중합체의 수소화물이 특히 바람직하다.

제 2 발명의 용기의 천장부 및 바닥부를 형성하기 위한 아크릴 수지로는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어 (메트)아크릴레이트 화합물의 단독 중합체, (메트)아크릴레이트 화합물의 2종 이상의 공중합체, (메트)아크릴레이트 화합물과 다른 공중합성 단량체의 공중합체 등을 들 수 있다. 여기서, (메트)아크릴레이트는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 중 어느 하나를 나타낸다.

제 2 발명의 용기에 사용하는 수지는 그 분자량에 의해 특별히 제한되지 않는다. 수지의 분자량은 수지가 블록 공중합체인 경우에는 블록 공중합체의 중량 평균 분자량(Mw)이 50,000 내지 300,000, 바람직하게는 55,000 내지 200,000, 특히 바람직하게는 60,000 내지 150,000이다. 수지가 랜덤 공중합체 또는 단독 중합체인 경우에는 중량 평균 분자량(Mw)은 통상 5,000 내지 500,000, 바람직하게는 10,000 내지 200,000이다. Mw가 지나치게 작은 경우에는 기계적 강도가 충분하지 않게 되고, 지나치게 큰 경우에는 성형 시간이 오래 걸려 중합체의 열 분해를 일으키기가 쉬워져 유기물 방출량이 증가하는 경향이 있다.

수지는 그 분자량 분포가 중량 평균 분자량(Mw)과 수 평균 분자량(Mn)의 비(Mw/Mn)에 의한 표기로 통상 2 이하, 바람직하게는 1.5 이하, 보다 바람직하게는 1.2 이하이다. Mw/Mn가 이 범위에 있으면, 기계 강도와 내열성이 고도로 균형을 이룬다. 또한, Mw 및 Mn은 사이클로헥산(사이클로헥산에 용해되지 않을 때에는 톨루엔)을 용매로 하는 겔 투과 크로마토그래피(GPC)로 측정되는 폴리스타이렌 환산 값이다.

수지의 유리 전이 온도는 사용 목적에 따라 적당히 선택되면 되는데, 바람직하게는 60 내지 200℃, 보다 바람직하게는 70 내지 180℃, 가장 바람직하게는 90 내지 170℃이다. 유리 전이 온도가 지나치게 낮으면 내열성이 저하되는 경향이 있다. 유리 전이 온도가 지나치게 높으면 가공성이 나빠지는 경향이 있다. 여기서 유리 전이 온도는 시차 주사 열량계를 이용하여 측정한 값이다.

또한 사용하는 수지로는 방출 수분량이나 방출 유기물량과 같은 휘발 성분이 적은 광학 소자를 얻기 위하여, 상기 제 1 발명의 용기를 구성하는 수지의 경우와 마찬가지로 수지의 휘발 성분 함유량을 0.5중량% 이하로 하는 것이 바람직하다.

이 수지에 배합되는 장해 아민 화합물은 (a) 5중량%의 클로로포름 용액의 10mm 광 경로 셀에서 측정한 400nm의 광선 투과율(이하, 단순히 광선 투과율이라고 함)이 90% 이상, 바람직하게는 94% 이상이면서, (b) 분자량이 1,500 이상, 바람직하게는 1,500 내지 10,000, 보다 바람직하게는 1,500 내지 5,000인 것이다. 광선 투과율과 분자량이 전술한 범위 내에 있으면, 청색 레이저에 대해서도 양호한 투명성이 안정적으로 얻어진다.

또한, 장해 아민 화합물이 중합체인 경우, 상기 분자량은 테트라하이드로퓨란을 용매로 사용하는 겔 투과 크로마토그래피(GPC)에 의해 측정한 수 평균 분자량을 의미한다.

사용하는 적합한 장해 아민 화합물은 질소 원자에 인접하는 2개의 탄소 원자의 쌍방에 각각 치환기가 결합한 피페리딘 환을 복수 개 함유하는 것이다. 질소 원자에 인접하는 탄소 원자에 결합하는 치환기로는 메틸기, 에틸기 등의 알킬기가 바람직하고, 쌍방의 탄소 원자의 각각에 메틸기가 결합되어 있는 것이 가장 바람직하다.

장해 아민 화합물의 예로는 제 1 발명의 용기의 설명에서 진술한 장해 아민계 광 안정제를 들 수 있다.

이들 중 특히 적합한 장해 아민 화합물은 폴리{〔6-(1,1,3,3-테트라메틸뷰틸)아미노-1,3,5-트라이아진-2,4-다이일〕〔(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)이미노〕헥사메틸렌〔(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)이미노〕}이다.

장해 아민 화합물은 동일한 화학식이나 명칭으로 표시되는 것이라도 광선 투과율이 다른 경우가 있으며, 중합체에서는 수 평균 분자량이 다른 경우가 있다. 광선 투과율을 높이기 위해서는 순도를 올릴 필요가 있고, 수 평균 분자량을 올리기 위해서는 촉매, 반응 온도, 반응 시간을 조정할 필요가 있다.

예를 들어 후술하는 실시예에 구체적으로 나타낸 바와 같이, 시판되고 있는 분자량이 2,000 이상인 폴리{〔6-(1,1,3,3-테트라메틸뷰틸)아미노-1,3,5-트라이아진-2,4-다이일〕〔(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)이미노〕헥사메틸렌〔(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)이미노〕}에는 광선 투과율이 90% 미만인 것과 90% 이상인 것이 있다.

장해 아민 화합물의 배합량은 수지 100중량부에 대하여 통상 0.01 내지 1.5중량부, 바람직하게는 0.03 내지 1.0중량부, 보다 바람직하게는 0.05 내지 0.5중량부이다. 장해 아민 화합물의 배합량이 이 범위에 없으면 충분한 효과가 얻어지지 않는다.

또한 수지에는 스타이렌-뷰타다이엔-스타이렌 블록 공중합체의 주쇄 수소화물(스타이렌-에틸렌-뷰틸렌-스타이렌 블록 공중합체〔SEBS〕)이나 스타이렌-아이소프렌-스타이렌 블록 공중합체의 주쇄 수소화물(스타이렌-에틸렌-프로필렌-스타이렌 블록 공중합체〔SEPS〕) 등의 엘라스토머를 첨가하는 것이 바람직하다.

그 중에서도 엘라스토머를 첨가하면, 고온 고습 하에서 잘 백탁되지 않고, 코팅제 등과의 밀착성이 높아지고 평활성도 높아지므로 보다 바람직하다. 이러한 엘라스토머는 금속 함량이 50ppm 이하인 것이 바람직하고, 30ppm 이하인 것이 특히 바람직하다.

엘라스토머의 배합량은 수지 100중량부에 대하여 통상 0.05 내지 70중량부, 바람직하게는 0.1 내지 50중량부이다.

또한 수지에는 기계적 성질을 향상시킬 목적으로, 유리 섬유, 탄소 섬유, 금속 섬유, 금속 플레이크, 유리 비즈, 규회석, 록 필러, 탄산 칼슘, 활석, 실리카, 운모, 유리 플레이크, 밀드 파이버, 카올린, 황산 바륨, 흑연, 2황화 몰리브덴, 산화 마그네슘, 산화 아연 위스커, 티타늄산 칼륨 위스커 등의 충전재, 공지의 다른 산화 방지제, 난연제, 항균제, 목분, 커플링제, 가소제, 착색제, 활제, 실리콘 오일, 발포제, 계면 활성제, 이형제, 자외선 흡수제 등의 첨가제를 배합할 수도 있다.

수지에 배합물을 첨가하는 방법으로는, 예를 들어 수지와 장해 아민 화합물을 혼련하는 방법; 수지와 장해 아민 화합물을 적당한 용매 중에서 혼합하고 용매를 제거하는 방법; 등을 들 수 있다.

혼련하기 위하여, 예를 들어 단축 압출기, 2축 압출기, 밴버리 믹서, 니더(kneader), 피더루더(feeder ruder) 등의 용융 혼련기를 사용할 수 있다. 혼련 온도는 바람직하게는 200 내지 400℃, 더욱 바람직하게는 240 내지 350℃이다. 또한 혼련함에 있어서는 각 성분을 일괄적으로 혼련할 수도 있고 수 회로 나누어 첨가하면서 혼련할 수도 있다.

제 2 발명의 용기의 천장부 및 바닥부를 형성하기 위한 적합한 수지는 40℃에서의 수증기 투과 속도가 1mm 두께의 평판에서 0.05g/m².day 이하인 것이다.

또한 용기 천장부 및 바닥부를 구성하는 수지는 원하는 파장에 대하여 투명한 수지이다.

흡수성, 수증기 투과 속도가 작은 수지를 사용함으로써 청색 레이저를 지속적으로 투과, 집광시킬 수 있고, 일렉트로웨팅 현상을 이용하여 소형의 구성으로 효율적으로 굴절력을 제어할 수 있는 구조를 갖는 광학 소자가 얻어진다.

상기 수지를 본 발명의 광학 소자에 적합한 형상으로 성형함으로써 제 2 발명의 용기를 제조할 수 있다. 예를 들어 후술하는 도 2에 도시한 광학 소자의 용기이면, 상기 수지를 통형상으로 성형함으로써 얻을 수 있다.

(제 3 발명의 용기)

본 발명의 광학 소자의 제 3 발명의 용기는 내면이 불소화 탄소 화합물의 CVD막으로 피복되어 이루어진 용기이다.

제 3 발명의 용기를 구성하는 재료로는 특별히 한정되지 않으나, 투명성이 뛰어난 것이 바람직하다. 투명 재료로는 유리가 있는데, 성형성, 경량성 등의 관점에서 수지가 적합하다.

투명 수지로는 지환식 구조 함유 중합체 수지, 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리에스터 수지, 폴리올레핀 수지 등을 들 수 있는데, 본 발명에 있어서는 지환식 구조 함유 중합체 수지가 바람직하다.

지환식 구조 함유 중합체 수지로는 상기 제 1 발명의 용기를 구성하는 수지와 마찬가지로 지환식 올레핀 유래 반복 단위를 갖는 통상 열가소성의 것이다.

이의 구체적인 예로는, 상기 제 1 발명의 용기를 구성하는 수지로서 예시한 것과 동일한 것을 들 수 있다.

지환식 구조 함유 중합체 수지 중에서도 노보넨계 단량체의 개환 중합체 및 그 수소화물, 노보넨계 단량체의 부가 중합체, 노보넨계 단량체와 바이닐 화합물의 부가 중합체, 방향족 올레핀 중합체의 방향환 수소화물이 보다 적합하고, 노보넨계 단량체의 개환 중합체의 수소화물이 특히 바람직하다.

사용하는 수지는 그 분자량에 의해 특별히 제한되지 않는다. 수지의 분자량은 사이클로헥산(사이클로헥산에 용해되지 않을 때에는 톨루엔)을 용매로 하는 겔 투과 크로마토그래피(GPC)로 측정되는 폴리스타이렌 환산의 중량 평균 분자량(Mw)으로서 통상 1,000 내지 1,000,000, 바람직하게는 5,000 내지 500,000, 보다 바람직하게는 10,000 내지 250,000의 범위이다. 수지의 중량 평균 분자량(Mw)이 이 범위에 있을 때에는 내후성, 접착성, 표면 평활성 등이 균형을 이루어 적합하다.

수지의 분자량 분포는 사이클로헥산(사이클로헥산에 용해되지 않을 때에는 톨루엔)을 용매로 하는 GPC로 측정되는 중량 평균 분자량(Mw)과 수 평균 분자량(Mn)의 비(Mw/Mn)로서 통상 5 이하, 바람직하게는 4 이하, 보다 바람직하게는 3 이하이다.

수지의 유리 전이 온도는 사용 목적에 따라 적당히 선택되면 되는데, 바람직하게는 70℃ 이상, 보다 바람직하게는 95℃ 이상, 가장 바람직하게는 120℃ 이상이다.

또한 사용하는 수지로는 방출 수분량이나 방출 유기물량과 같은 휘발 성분이 적은 광학 소자를 얻기 위하여, 상기 제 1 발명의 용기를 구성하는 수지의 경우와 동일하게 수지의 휘발 성분 함유량을 0.5중량% 이하로 하는 것이 바람직하다.

사용하는 수지는 안료나 염료와 같은 착색제, 형광 증백제, 분산제, 열 안정제, 광 안정제, 자외선 흡수제, 근적외선 흡수제, 대전 방지제, 산화 방지제, 윤활제, 용제, 가소제, 이형제, 엘라스토머, 난연제, 커플링제 등을 적당히 배합한 것일 수도 있다.

본 발명의 광학 소자에 적합한 형상으로 수지를 성형함으로써 CVD막으로 피복되기 전의 용기를 얻을 수 있다. 예를 들어 후술하는 도 2에 도시한 광학 소자의 용기이면, 수지를 통형상으로 성형함으로써 얻을 수 있다.

용기 내면을 피복하는 불소화 탄소 화합물의 CVD막은 원료로서 불소화 탄소 화합물을 사용하여 CVD법에 의해 제조한 박막이다.

사용하는 불소화 탄소 화합물은 탄소 원자 및 불소 원자로만 구성되는 화합물이다. 불소화 탄소 화합물은 이중 결합 또는 삼중 결합을 갖는 것이 바람직하다. 불소화 탄소 화합물을 구성하는 탄소수는 바람직하게는 2 내지 7, 보다 바람직하게는 2 내지 5, 더욱 바람직하게는 4 내지 5, 특히 바람직하게는 5이다.

이 불포화 불소화 탄소 화합물의 구체적인 예로는, 테트라플루오로에틸렌 등의 탄소수가 2인 불포화 불소화 탄소 화합물; 헥사플루오로프로펜, 테트라플루오로프로핀, 테트라플루오로사이클로프로펜 등의 탄소수가 3인 불포화 불소화 탄소 화합물; 헥사플루오로-2-뷰틴, 헥사플루오로-1-뷰틴, 헥사플루오로사이클로뷰텐, 헥사플루오로-1,3-뷰타다이엔, 헥사플루오로-(1-메틸사이클로프로펜), 옥타플루오로-1-뷰텐, 옥타플루오로-2-뷰텐 등의 탄소수가 4인 불포화 불소화 탄소 화합물; 옥타플루오로-1-펜틴, 옥타플루오로-2-펜틴, 옥타플루오로-1,3-펜타다이엔, 옥타플루오로-1,4-펜타다이엔, 옥타플루오로사이클로펜텐, 옥타플루오로아이소프렌, 헥사플루오로바이닐아세틸렌, 옥타플루오로-(1-메틸사이클로뷰텐), 옥타플루오로-(1,2-다이메틸사이클로프로펜) 등의 탄소수가 5인 불포화 불소화 탄소 화합물; 도데카플루오로-1-헥센, 도데카플루오로-2-헥센, 도데카플루오로-3-헥센, 데카플루오로-1,3-헥사다이엔, 데카플루오로-1,4-헥사다이엔, 데카플루오로-1,5-헥사다이엔, 데카플루오로-2,4-헥사다이엔, 데카플루오로사이클로헥센, 헥사플루오로벤젠, 옥타플루오로-2-헥산, 옥타플루오로-3-헥신, 옥타플루오로사이클로-1,3-헥사다이엔, 옥타플루오로사이클로-1,4-헥사다이엔 등의 탄소수가 6인 불포화 불소화 탄소 화합물; 운데카플루오로-1-헵텐, 운데카플루오로-2-헵텐, 운데카플루오로-3-헵텐, 도데카플루오로사이클로헵텐 등의 탄소수가 7인 불포화 불소화 탄소 화합물; 을 들 수 있다.

이들 중에서도 테트라플루오로에틸렌, 헥사플루오로프로펜, 테트라플루오로프로핀, 테트라플루오로사이클로프로펜, 헥사플루오로-2-뷰틴, 헥사플루오로-1-뷰틴, 헥사플루오로사이클로뷰텐, 헥사플루오로-1,3-뷰타다이엔, 헥사플루오로-(1-메틸사이클로프로펜), 옥타플루오로-1-뷰텐, 옥타플루오로-2-뷰텐, 옥타플루오로-1-펜틴, 옥타플루오로-2-펜틴, 옥타플루오로-1,3-펜타다이엔, 옥타플루오로-1,4-펜타다이엔, 옥타플루오로사이클로펜텐, 옥타플루오로아이소프렌, 헥사플루오로바이닐아세틸렌, 옥타플루오로-1-메틸사이클로뷰텐, 옥타플루오로-1,2-다이메틸사이클로프로펜이 바람직하고, 헥사플루오로-2-뷰틴, 헥사플루오로-1-뷰틴, 헥사플루오로사이클로뷰텐, 헥사플루오로-1,3-뷰타다이엔, 헥사플루오로-(1-메틸사이클로프로펜), 옥타플루오로-1-뷰텐, 옥타플루오로-2-뷰텐, 옥타플루오로-1-펜틴, 옥타플루오로-2-펜틴, 옥타플루오로-1,3-펜타다이엔, 옥타플루오로-1,4-펜타다이엔, 옥타플루오로사이클로펜텐, 옥타플루오로아이소프렌, 헥사플루오로바이닐아세틸렌, 옥타플루오로-(1-메틸사이클로뷰텐), 옥타플루오로-(1,2-다이메틸사이클로프로펜)이 보다 바람직하고, 옥타플루오로-2-펜틴, 옥타플루오로-1,3-펜타다이엔, 옥타플루오로사이클로펜텐이 더욱 바람직하며, 옥타플루오로-2-펜틴, 옥타플루오로사이클로펜텐이 더욱 바람직하며, 옥타플루오로-2-펜틴이 특히 바람직하다.

사용하는 불소화 탄소 화합물은 불포화 불소화 탄소 화합물을 바람직하게는 90중량% 이상, 보다 바람직하게는 95중량% 이상, 더욱 바람직하게는 99중량% 이상, 특히 바람직하게는 99.9중량% 이상 함유한다.

사용하는 불소화 탄소 화합물은 수소 원자 함유 화합물의 함유량이 바람직하게는 90중량ppm 이하, 보다 바람직하게는 70중량ppm 이하, 더욱 바람직하게는 50중량ppm 이하, 특히 바람직하게는 10중량ppm 이하이다. 또한, 여기서 수소 원자 함유 화합물이란 수소 원자를 갖는 유기 화합물 및 물 등의 수소 원자를 갖는 무기 화합물을 의미한다.

또한 사용하는 불소화 탄소 화합물은 수분 함유량이 바람직하게는 3중량ppm 이하, 보다 바람직하게는 1중량ppm 이하, 특히 바람직하게는 0.1중량ppm 이하이다.

불소화 탄소 화합물 중에 수소 원자 함유 화합물이 존재하면, CVD법에 의해 형성된 막 중에 수소 원자가 들어간다. 이 수소 원자의 존재에 의해 막의 비 유전률의 상승, 막 형성의 재현성의 저하, 막을 가열 처리하였을 때의 부식성 가스의 발생, 발수성의 저하 등이 일어날 수 있다. 불소화 탄소 화합물 중에의 수소 원자 함유 화합물의 함유량을 상기 범위로 함으로써 응답성이 양호한 광학 소자를 얻을 수 있다.

수소 원자 함유 화합물의 함유량은 가스 크로마토그래피 질량 분석계에 의해 구할 수 있으며, 수분의 함유량은 컬 피셔 수분계에 의해 구할 수 있다.

불소화 탄소 화합물 중의 수소 원자를 갖는 유기 화합물의 함유량을 조정하는 방법으로는 흡착재에 의해 제거하는 방법, 증류하여 저감하는 방법, 또는 화학 반응에 의해 다른 끓는점 차가 큰 화합물로 변환하고나서 증류하는 방법 등에서 적당한 방법을 선택할 수 있다.

수분 함유량을 조정하는 방법으로는 흡착제에 의한 방법이 적합하게 사용된다.

불소화 탄소 화합물은 그 제조 방법에 의해 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어 일본 특허 공개 제 1997-95458호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 1,2-다이클로로헥사플루오로사이클로펜텐을 질소 기류 하 다이메틸포름아미드 중에서 불화 칼륨과 반응시키면서 반응기에 장비된 정류탑으로부터 생성물을 빼냄으로써 순도 99.8 내지 99.98%의 옥타플루오로사이클로펜텐이 얻어진다. 이와 같이 하여 얻어진 옥타플루오로사이클로펜텐을 고 단수를 갖는 정류탑으로 정밀 증류를 행하여 수분이 30중량ppm 정도인 것을 얻을 수 있다.

또한 일본 특허 공개 제 2003-146917호 공보(EP 1453082 A1)에 기재되어 있는 바와 같이, 2,3-다이하이드로데카플루오로펜테인과 용융 수산화 칼륨을 접촉시켜 생성하는 가스 형태의 화합물을 냉각한 트랩 내에 포집하고, 포집된 조생성물을 정류탑으로 정밀 증류함으로써 순도 99.9% 이상의 옥타플루오로-2-펜틴을 얻을 수 있다. 이 방법에 따르면, 정밀 증류 시에 유분은 냉각한 트랩 내에 포집되고, 수분 20중량ppm정도인 것이 얻어진다.

불소화 탄소 화합물 중에는 미량 가스 성분인 질소 가스와 산소 가스가 존재하는 경우도 있는데, 질소 가스와 산소 가스의 합계 함유량은 불소화 탄소 화합물 중에 30중량ppm 이하가 바람직하다.

이용하는 CVD법은 특별히 제한되지 않으며, 공지의 방법으로 행할 수 있다. 구체적으로는, 플라즈마 방전에 의해 불소화 탄소 화합물을 활성화시켜 이온, 라디칼 등의 활성종을 발생시키고, 상기 용기 내면에 플루오로카본의 폴리머 막을 형성시킨다. 폴리머 막이 형성되는 공정은 반드시 명확하지는 않으나, 전리 해리 조건 하에서 이온, 라디칼종의 발생과 함께 불포화 불소화 탄소 화합물의 중합, 개환 반응 등 다양한 반응이 복잡하게 관여해 있는 것으로 생각된다.

플라즈마 CVD의 방법으로는 예를 들어 일본 특허 공개 제 1997-237783호 공보에 기재된 방법 등을 이용할 수 있다. 플라즈마 발생 조건은 통상 평행 평판의 상부 전극(샤워 헤드)에 인가하는 고주파 전력 10W 내지 10kW, 피처리물 온도 0 내지 500℃, 반응실 압력 0.0133Pa 내지 13.3kPa의 조건이 채용된다.

퇴적되는 막의 두께는 통상 0.01 내지 10μm의 범위이다. 플라즈마 CVD에 사용하는 장치로는 평행 평판형 CVD 장치가 일반적인데, 마이크로파 CVD 장치, ECR-CVD 장치, 유도 결합 플라즈마(ICP) CVD 장치 및 고밀도 플라즈마 CVD 장치(헬리콘파식, 고주파 유도식)를 이용할 수 있다.

불소화 탄소 화합물은 통상 플라즈마 CVD 장치 중에 헬륨, 네온, 아르곤, 제논 등의 불활성 가스와 함께 공급된다. 이들 불활성 가스는 플라즈마 CVD용 가스 희석 효과 및 플라즈마의 전자 온도 및 전자 밀도를 변화시키는 효과를 가지므로, 플라즈마 반응 중의 라디칼 및 이온의 밸런스를 제어하여 적정한 성막 조건을 얻는 것이 가능해진다.

플라즈마 CVD 장치 중에서의 불활성 가스의 공급량은 본 발명의 불소화 탄소 화합물 1몰에 대하여 통상 2 내지 100몰, 바람직하게는 5 내지 20몰이다.

이상과 같이 하여 제 3 발명의 용기를 얻을 수 있다.

다음으로, 본 발명의 광학 소자의 구성예를 도 2를 이용하여 설명한다. 도 2에 있어서, 부호 7은 원통 형상의 광학 소자용 용기이다. 도면에서 상하 방향(광의 입사 출사 방향)은 천장판(천장부)과 바닥판(바닥부)이며, 그들은 투명하게 되어 있다. 부호 8은 용기(7)에 봉지된 제 2 액체이며, 여기서는 투명한 실리콘 오일로 구성되어 있다. 부호 9는 용기(7)에 봉지된 제 2 액체보다 굴절률이 낮은 투명한 제 1 액체이며, 여기서는 식염을 용해한 물 등의 도전성 액으로 구성되어 있다. 부호 10은 제 1 액체(도전성 액)(9)에 외부로부터 전위를 가하기 위한 제 1 전극이다. 이 제 1 전극(10)은 도시 생략한 컨트롤 회로에 연결되어 있으며, 플러스, 마이너스 200V 정도의 교류 전계가 가해진다.

부호 11은 절연체 속에 매립된 링형의 제 2 전극이며, 마찬가지로 도시 생략한 컨트롤 회로에 연결되어 있다. 제 2 전극(11)에는 전술한 바와 같은 플러스, 마이너스 200V 정도의 교류 전계가 전술한 제 1 전극(10)과 역극성의 위상으로 가해진다.

도 2(a)의 상태(전압 무 인가 상태)에서는 상방으로부터 입사한 광속(12)은 제 2 액체(8)로부터 제 1 액체(9)로 입사할 때 굴절률의 차이에 의해 계면에서 굴절되어 광이 퍼지도록 되어 있다. 한편, 교류 전계를 가한 도 2(b)의 상태에서는 도전성 액인 제 1 액체(9)가 실리콘 오일 등의 제 2 액체(8)를 링형의 전극(11)의 부근에서 밀어제침으로써 두 액체의 계면이 볼록해져 상방으로부터의 입사 광속(12)은 집광된다.

도 2에 도시한 광학 소자에 따르면, 전압의 값에 따라 제 1 액체(9)가 제 2 액체(8)를 밀어제치는 양이 변화되어 계면의 형상(계면의 곡률)을 연속적으로 변화시킬 수 있다. 즉, 도 2에 도시한 광학 소자는 전압값에 의해 초점 거리를 연속적으로 변화시킬 수 있다.

이러한 효과를 이루는 본 발명의 광학 소자는 카메라나 복사기, 프린터에 사용되는 렌즈, 광 디스크 판독용 픽업 렌즈, CCD용 초소형 렌즈 등의 가변 초점 렌즈 또는 가변 포커스 렌즈에 적합하게 사용된다.

다음으로, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 구체적으로 설명하는데, 본 발명은 이하의 실시예에 의해 전혀 한정되지 않는다.

(실시예 1)

금으로 제조된 통형상 전극과 전극을 지환식 구조 함유 중합체 수지(제오넥스 480R: 니폰 제온사 제조, 장해 아민계 광 안정제 및 알킬 치환 페놀계 산화 방지제를 각각 0.05중량% 함유)로 인서트 성형하여 안치수 직경 5mm, 높이 3mm, 두께 1mm인 양단 개구의 통형상의 용기 기재를 얻었다. 용기 내면에 노출된 통형상 전극 표면에 지환식 구조 함유 중합체 수지 용액을 도포하고 건조하여 전기 절연하였다.

별도로 지환식 구조 함유 중합체 수지를 성형하여 이 용기의 상부면 및 바닥면의 개구를 막기 위한 두께 1mm의 원판 형상의 천장판 및 홀로그램 형상의 면을 갖는 바닥판을 얻었다.

상기 용기 기재를 SUS 316L(일본 공업 규격, 이하 동일)제의 챔버 내에 넣고, 산소 및 수분 함유량 1중량ppb 이하의 고순도 아르곤 기류 하 120℃에서 3시간 가열하여 산소 및 물을 10중량ppm 미만이 될 때까지 제거하였다. 실온까지 냉각하고, 외기로부터의 산소나 수분의 혼입이 없도록 주의하면서 밸브를 전환하여 아르곤 가스로 희석된 1중량% 불소 가스(산소 및 물의 함유량 1중량ppm 미만)를 30℃에서 도입하였다. 10분간 경과 후, 밸브를 전환하여 산소 및 수분 함유량 1중량ppb 이하의 고순도 아르곤을 도입하고, 120℃에서 1시간 가열하여 잉여의 불소 가스를 제거하였다.

다음으로, 불소 가스로 처리된 상기 용기 기재의 내면을 X선 광 전자 분 광(ESCA)에 의해 측정하여 그 표층부에 불소 원자가 많이 존재해 있는 것을 확인하였다. 또한, 이 용기 기재를 초순수 중에 24시간 침지한 후, X선 광 전자 분광(ESCA)에 의해 측정하였더니, 침지 전과 마찬가지로 불소 원자가 표층부에 많이 존재해 있었다. 또한 FTIR-ATR법으로 막 표면을 측정하였더니, 1400 내지 1000cm^-1에 C-F 신축 진동에 유래하는 브로드한 피크가 관측되었다. 용기 내면은 물의 접촉각이 110도가 되어 발수성이 증가해 있었다.

이어서, 이 용기에 실리콘 오일과 식염수를 넣고 천장판 및 바닥판으로 봉입함으로써 도 2에 도시한 광학 소자와 동일한 구성의 광학 소자(제 1 발명의 소자)를 얻었다. 전극에 전압을 인가하면 실리콘 오일과 식염수의 계면의 형상이 변화되어 굴절률이 변화되는 것을 확인하였다. 또한 용기 내면에 있어서 계면 형상에 흐트러짐은 발생하지 않았고, 전압 변화에 대한 응답성이 불소 가스로 처리되지 않은 용기에 봉입한 광학 소자에 비해 높아져 있었다.

(실시예 2)

금으로 제조된 통형상 전극과 전극을 지환식 구조 함유 중합체 수지(제오넥스 480R: 니폰 제온사 제조, 장해 아민계 광 안정제 및 알킬 치환 페놀계 산화 방지제를 각각 0.05중량% 함유)로 인서트 성형하여 안치수 직경 5mm, 높이 3mm, 두께 1mm인 양단 개구의 통형상의 용기 기재를 얻었다. 다음으로, 용기 내면에 노출된 통형상 전극 표면에 지환식 구조 함유 중합체 수지 용액을 도포하고 건조하여 전기 절연하였다. 별도로 지환식 구조 함유 중합체 수지를 성형하여 이 용기의 상부면 을 막기 위한 볼록 렌즈 형상의 천장판 및 프레넬 렌즈 형상의 면을 갖는 바닥판을 얻었다.

이 용기 기재를 SUS 316L제 챔버에 넣고, 산소 및 수분 함유량 1중량ppb 이하의 고순도 아르곤 기류 하 120℃에서 3시간 가열하여 산소 및 물을 제거하였다. 실온까지 냉각하고, 외기로부터 산소나 수분이 혼입되지 않도록 밸브를 전환하여 아르곤 가스로 희석된 1중량% 불소 가스를 30℃에서 도입하였다. 10분간 경과 후, 밸브를 전환하여 고순도 아르곤을 도입하고, 120℃에서 1시간 가열하여 불소 가스를 제거하였다.

이 용기에 실리콘 오일과 식염수를 넣고 천장판 및 바닥판으로 봉입함으로써 도 2에 도시한 광학 소자와 동일한 구성의 광학 소자(제 1 발명의 소자)를 얻었다. 전극에 전압을 인가하면 실리콘 오일과 식염수의 계면의 형상이 변화되어 굴절률이 변화되는 것을 확인하였다. 또한 용기 내면에 있어서 계면 형상에 흐트러짐은 발생하지 않았고, 전압 변화에 대한 응답성이 불소 가스로 처리되지 않은 용기에 봉입한 광학 소자에 비해 높아져 있었다.

(제조예 1)

질소 치환한 스테인리스제 내압 용기에 스타이렌 76.8부와 아이소프렌 3.2부를 첨가하고 혼합 교반함으로써 혼합 모노머를 조제하였다. 다음으로, 질소 치환한 전자 교반 장치를 구비한 스테인리스강제 오토클레이브에 탈수 사이클로헥산 320부, 혼합 모노머 4부 및 다이뷰틸에터 0.1부를 주입하고 50℃에서 교반하면서 n-뷰틸리튬의 헥산 용액(농도 15%) 0.454부를 첨가하여 중합을 개시시켰다. 중합 개시로부터 0.5 시간 경과(이 시점에서의 중합 전화율은 약 96%이었다) 후, 혼합 모노머 76부를 1시간에 걸쳐 연속적으로 첨가하였다. 혼합 모노머의 첨가 종료(이 시점에서의 중합 전화율은 약 95%이었다)로부터 0.5 시간 경과 후, 아이소프로필알코올 0.1부를 첨가하여 반응을 정지시키고, 스타이렌-아이소프렌 랜덤 공중합체가 용해된 중합 반응 용액을 얻었다.

이어서, 상기 중합 반응 용액 400부에 안정화 니켈 수소화 촉매 E22U(60% 니켈 담지 실리카-알루미나 담체, 닛키 가가쿠고교사(Nikki Chemical Co.,Ltd.) 제조) 3부를 첨가 혼합하여 혼합액을 얻었다. 이 혼합액을 전열 가열 장치와 전자 교반 장치를 구비한 스테인리스강제 오토클레이브에 주입하였다. 이 오토클레이브에 수소 가스를 공급하고 교반하면서 오토클레이브 내를 160℃, 4.5MPa를 유지하도록 하여 6시간 수소화 반응을 행하였다. 수소화 반응 종료 후, 라디올라이트 #800을 여과상으로 구비하는 가압 여과기(펀다백 필터(Fundabac Filter), 이시가와지마하리마 주코교사(Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd.) 제조)를 사용하여 압력 0.25MPa로 가압 여과하여 지환식 구조 함유 중합체 수지를 포함하는 무색 투명한 용액을 얻었다.

얻어진 무색 투명 용액(중합체 수지 고형분 100부)에 장해 아민 화합물로서 분자량이 2,000 내지 2,500인 폴리〔{6-(1,1,3,3-테트라메틸뷰틸)아미노-1,3,5-트라이아진-2,4-다이일}{(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)이미노}헥사메틸렌{(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)이미노}〕(CAS-No.: 71878-19-8)(클로로포름 5중량% 용액의 광 경로 길이 10mm 석영 셀에 의한 400nm의 광선 투과율이 97.0%) 0.1부 및 스 타이렌-아이소프렌-스타이렌 블록 공중합체의 주쇄 수소화물(SEPS, 스타이렌/아이소프렌 중량비=30/70, 멜트플로우 레이트 약 70g/분(230℃, 2.16kgf)) 0.2부를 부가하여 용해시켰다.

다음으로, 이 용액을 금속 파이버제 필터(공경 0.5μm, 니치다이사(Nichidai Corporation) 제조)로 여과하였다. 이어서, 여과액을 제타플러스 필터 3OS(공경 0.5 내지 1μm, 큐노사(Cuno K.K.) 제조)로 여과하고, 다시 금속 파이버제 필터(공경 0.2μm, 니치다이사 제조)로 여과하여 이물질을 제거하였다.

이어서, 얻어진 여과액(중합체 농도: 20중량%)을 250℃로 가열하고, 압력 3MPa로 원통형 농축 건조기(히타치 세이사쿠쇼(Hitachi, Ltd.) 제조)에 연속적으로 공급하였다. 농축 건조기 내의 압력이 60kPa, 건조기 내의 중합체 수지 용액의 온도가 260℃가 되도록 조절하여 농축하였다. 이어서 농축된 용액을 260℃를 유지한 채 동 형태의 농축 건조기에 압력 1.5MPa로 더 공급하였다. 둘째 단의 농축 건조기 내의 압력은 1.5kPa, 중합체 수지의 온도는 270℃가 되도록 조절하고, 용매를 제거하였다.

얻어진 중합체 수지는 그 수소화율은 대략 100%(수소화되지 않은 방향족 바이닐 단량체 단위와 수소화된 방향족 바이닐 단량체 단위와의 합계량에 대한 수소화되지 않은 방향족 바이닐 단량체 단위의 양이 0.01몰% 이하, 수소화되지 않은 공역 다이엔 단량체 단위와 수소화된 공역 다이엔 단량체 단위의 합계에 대한 수소화되지 않은 공역 다이엔 단량체 단위의 양이 0몰%)이었고, 유리 전이 온도(Tg)는 125℃이었다.

다음으로, 용매를 제거한 중합체 수지를 융해 상태에서 농축 건조기로부터 연속적으로 도출하고, 클래스 100의 클린 룸 내에서 압출 성형하고, 물로 냉각하여 펠레타이저(OSP-2, 오사다 세이사쿠쇼사(Osada Seisakusho Co.,Ltd.) 제조)로 커팅하여 펠렛 1을 얻었다.

펠렛 1을 클로로벤젠에 용해시키고, 가스 크로마토그래피(G-3000, 히타치 세이사쿠쇼사 제조, 검출 한계 10ppm)에 의해 분석하였더니, 휘발 성분 함유량은 150ppm이었다.

펠렛 1을 테트라하이드로퓨란에 용해시키고, 그것을 겔 투과 크로마토그래피로 측정하여 표준 폴리스타이렌의 분자량과 대비하여 분자량을 결정하고, 중량 평균 분자량(Mw)과 수 평균 분자량(Mn)을 구하였다. Mw는 85,000, 중량 평균 분자량(Mw)/수 평균 분자량(Mn)은 1.18이었다.

펠렛 1을 공경 0.2μm의 필터로 여과 정제한 테트라린에 용해시켜 1.5% 용액을 얻고, 광 산란식 미립자 검출기(KS-58, 리온사(RION Co.,Ltd.) 제조)를 이용하여 이 용액 중의 입자 직경 0.5μm 이상의 이물질 개수를 측정하였다. 이물질 개수는 2.1×10³개/g이었다.

펠렛 1의 40℃에서의 수증기 투과 속도는 1mm 두께의 평판에서 0.01g/m².day 이하였고, 흡수성(ASTM D570)이 0.001%이었다.

또한 파장 405nm에서의 광선 투과율이 1mm 두께의 평판에서 90% 이상이었고, 온도 25℃, 조사 강도 4000W/m² 및 조사 시간 2000 시간으로 파장 405nm의 광을 조 사한 후의 파장 405nm에서의 광선 투과율의 저하가 조사 전의 광선 투과율에 대하여 1% 이하이었다.

(제조예 2)

질소 치환한 유리제 반응 용기에 테트라사이클로도데센과 에틸렌의 부가형 중합체(극한 점도〔η〕 0.54dl/g, Tg 69℃, 테트라사이클로도데센과 에틸렌의 몰비 1:3)를 100부와 사이클로헥산 900부를 넣고 50℃로 가온하였다. 교반하면서 염화 알루미늄 20부를 첨가하고, 그대로 반응 온도 50℃에서 반응시켰다. 24시간 반응시킨 후, 반응 용액을 2000부의 아이소프로필알코올에 교반하면서 넣고, 침전된 변성체를 채취하고, 1.3×10²Pa(1torr) 이하의 감압 하에서 24시간 건조하여 무색의 지환식 구조 함유 중합체 수지 98부를 얻었다.

다음으로, 얻어진 중합체 수지 100부에 대하여 장해 아민 화합물로서 분자량 2,000 내지 2,500의 폴리{〔6-(1,1,3,3-테트라메틸뷰틸)아미노-1,3,5-트라이아진-2,4-다이일〕〔(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)이미노〕헥사메틸렌〔(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)이미노〕}(클로로포름 5중량% 용액의 광 경로 길이 10mm 석영 셀에 의한 400nm의 광선 투과율이 97.0%) 0.1부를 첨가하고, 2축 압출기로 230℃에서 용융 혼련하여 펠렛 2를 얻었다.

펠렛 2의 40℃에서의 수증기 투과 속도는 1mm 두께의 평판에서 0.04g/m².day 이하이었고, 흡수성(ASTM D570)은 0.03%이었다.

또한 파장 405nm에서의 광선 투과율이 1mm 두께의 평판에서 90% 이상이었고, 온도 25℃, 조사 강도 4000W/m² 및 조사 시간 2000 시간으로 파장 405nm의 광을 조사한 후의 파장 405nm에서의 광선 투과율의 저하가 조사 전의 광선 투과율에 대하여 1% 이하이었다.

(비교 제조예 1)

장해 아민 화합물로서 분자량 약 2,500의 폴리{〔6-(1,1,3,3-테트라메틸뷰틸)아미노-1,3,5-트라이아진-2,4-다이일〕〔(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)이미노〕헥사메틸렌〔(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)이미노〕}(클로로포름 5중량% 용액의 광 경로 길이 10mm 석영 셀에 의한 400nm의 광선 투과율이 89.0%) 0.1부를 첨가한 것 이외에는 제조예 2와 동일한 방법으로 펠렛 3을 얻었다.

펠렛 3의 40℃에서의 수증기 투과 속도는 1mm 두께의 평판에서 0.06g/m².day 이하이었고, 흡수성(ASTM D570)은 0.05%이었다.

(비교 제조예 2)

장해 아민 화합물로서 분자량 722의 1-[2-〔3-(3,5-다이-t-뷰틸-4-하이드록시페닐)프로피오닐옥시〕에틸]-4-〔3-(3,5-다이-t-뷰틸-하이드록시페닐)프로피오닐옥시〕2,2,6,6-테트라메틸피페리딘(클로로포름 5중량% 용액의 광 경로 길이 10mm 석영 셀에 의한 400nm의 광선 투과율이 98.0%) 0.1부를 첨가한 것 이외에는 제조예 2와 동일한 방법으로 펠렛 4를 얻었다.

펠렛 4의 40℃에서의 수증기 투과 속도는 1mm 두께의 평판에서 0.07g/m².day 이하이었고, 흡수성(ASTM D570)은 0.07%이었다.

(실시예 3)

금으로 제조된 통형상 전극과 전극 및 제조예 1에서 얻은 펠렛 1을 인서트 성형하여 안치수 직경 5mm, 높이 3mm, 두께 1mm의 양단 개구의 통형상의 용기 기재를 얻었다. 용기 내면에 노출된 통형상 전극 표면에 제조예 1에서 얻은 펠렛 1의 용액을 도포하고 건조하여 전기 절연하였다.

별도로 제조예 1에서 얻은 펠렛 1을 성형하여 이 용기의 천장면 및 바닥면의 개구를 막기 위한 두께 1mm의 원판 형상의 천장판 및 홀로그램 형상의 면을 갖는 바닥판을 얻었다.

이 용기 기재를 SUS 316L제 챔버에 넣고, 산소 및 수분 함유량 1중량ppb 이하의 고순도 아르곤 기류 하 120℃에서 3시간 가열하여 산소 및 물을 10중량ppm 미만이 될 때까지 제거하였다. 실온까지 냉각하고, 외기로부터 산소나 수분이 혼입되지 않도록 밸브를 전환하여 아르곤 가스로 희석된 1중량% 불소 가스(산소 및 물의 함유량 1중량ppm 미만)를 30℃에서 도입하였다. 10분간 경과 후, 밸브를 전환하여 산소 및 수분 함유량 1중량ppb 이하의 고순도 아르곤을 도입하고, 120℃에서 1시간 가열하여 잉여의 불소 가스를 제거하였다.

불소 가스로 처리된 상기 용기 기재의 내면을 X선 광 전자 분광(ESCA)에 의해 측정하여 그 표층부에 불소 원자가 많이 존재해 있는 것을 확인하였다. 또한, 이 용기 기재를 초순수 중에 24 시간 침지한 후, X선 광 전자 분광(ESCA)에 의해 측정하였더니, 침지 전과 마찬가지로 불소 원자가 표층부에 많이 존재해 있었다. 또한 FTIR-ATR법으로 막 표면을 측정하였더니, 1400 내지 1000cm^-1에 C-F 신축 진동에 유래하는 브로드한 피크가 관측되었다. 용기 내면은 물의 접촉각이 110도가 되어 발수성이 증가해 있었다.

다음으로, 이 용기 기재에 실리콘 오일과 식염수를 넣고 천장판 및 바닥판으로 봉입함으로써 도 2에 도시한 광학 소자와 동일한 구성을 갖는 광학 소자(제 2 발명의 소자)를 얻었다. 전극에 전압을 인가하면 실리콘 오일과 식염수의 계면의 형상이 변화되어 굴절률이 변화되는 것을 확인하였다. 또한 용기 내면에 있어서 계면 형상에 흐트러짐이 발생하지 않아 전압 변화에 대한 응답성이 양호하였다.

레이저 다이오드(TC4030S-F405ASU, 네오아크사 제조)를 이용하여 405±10nm, 2500mW/cm²의 청색 레이저를 60℃의 방에 올려놓은 이 광학 소자의 천장판 및 바닥판에 72시간 투과시켰다. 천장판 및 바닥판 표면의 형상을 광학 현미경(0LYMPUS사 제조, X60)을 이용하여 관찰하였으나, 어블레이션(성형품 표면의 들뜸)은 없었다.

또한 레이저 다이오드(TC4030S-F405ASU, 네오아크사 제조)를 이용하여 405±10nm, 200mW/cm²의 청색 레이저를 60℃의 방에 올려놓은 이 광학 소자의 천장판 및 바닥판에 240시간 투과시켰다. 레이저 조사 후의 광학 소자에 측면으로부터 센 광을 조사하였으나 백탁은 없었다.

(실시예 4)

금으로 제조된 통형상 전극과 전극을 지환식 구조 함유 중합체 수지(제오넥스 480R, 니폰 제온사 제조, 장해 아민계 광 안정제 및 알킬 치환 페놀계 산화 방 지제를 각각 0.05중량% 함유)로 인서트 성형하여 안치수 직경 5mm, 높이 3mm, 두께 1mm의 양단 개구의 통형상의 용기 기재를 얻었다. 용기 내면에 노출된 통형상 전극 표면에 지환식 구조 함유 중합체 수지 용액을 도포하고 건조하여 전기 절연하였다.

별도로 제조예 2에서 얻은 펠렛 2를 성형하여 이 용기의 천장면을 막기 위한 볼록 렌즈 형상의 천장판 및 프레넬 렌즈 형상의 면을 갖는 바닥판을 얻었다. 이 용기 기재에 실리콘 오일과 식염수를 넣고 천장판 및 바닥판으로 봉입함으로써 도 2에 도시한 광학 소자와 동일한 구성을 갖는 광학 소자(제 2 발명의 소자)를 얻었다.

이 광학 소자에 대하여 실시예 1과 동일한 방법으로 평가하였더니, 전극에 전압을 인가하면 실리콘 오일과 식염수의 계면의 형상이 변화되어 굴절률이 변화되는 것이 확인되었다. 또한 용기 내면에 있어서 계면 형상에 흐트러짐은 발생하지 않았고, 전압 변화에 대한 응답성이 불소 가스로 처리되지 않은 용기에 봉입한 광학 소자에 비해 높아져 있었다. 청색 레이저 조사 후의 광학 소자는 어블레이션(성형품 표면의 들뜸) 및 백탁은 없었다.

(비교예 1)

제조예 2에서 얻은 펠렛 2 대신 비교 제조예 1에서 얻은 펠렛 3을 사용한 것 이외에는 실시예 4와 동일한 방법으로 광학 소자를 얻었다. 청색 레이저 조사 후의 광학 소자에는 어블레이션이 발생하였고 약간 백탁도 발생하였다.

(비교예 2)

제조예 2에서 얻은 펠렛 2 대신 비교 제조예 2에서 얻은 펠렛 4를 사용한 것 이외에는 실시예 4와 동일한 방법으로 광학 소자를 얻었다. 청색 레이저 조사 후의 광학 소자에는 어블레이션이 일어났고 백탁도 발생하였다.

이상으로부터, 장해 아민 화합물로서 분자량 2,000 내지 2,500의 폴리{〔6-(1,1,3,3-테트라메틸뷰틸)아미노-1,3,5-트라이아진-2,4-다이일〕〔(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)이미노〕헥사메틸렌〔(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)이미노〕}이라도 그 광선 투과율이 97.0%인 것을 사용한 경우(실시예 3 및 4)에는 청색 레이저 조사 후에 광학 소자 표면에 어블레이션이 없고 백탁도 없는 것을 알 수 있다.

한편, 그 광선 투과율이 89.0%인 것을 사용한 경우(비교예 1)에는 어블레이션이 발생하고 약간 백탁이 발생하는 것을 알 수 있다.

또한 장해 아민 화합물로서 광선 투과율이 95%이어도 분자량 722의 1-[2-〔3-(3,5-다이-t-뷰틸-4-하이드록시페닐)프로피오닐옥시〕에틸]-4-〔3-(3,5-다이-t-뷰틸-하이드록시페닐)프로피오닐옥시〕2,2,6,6-테트라메틸피페리딘을 사용한 경우(비교예 2)에는 어블레이션이 일어나고 백탁도 발생하는 것을 알 수 있다.

(실시예 5)

구리제의 통형상 전극과 전극을 지환식 구조 함유 중합체 수지(제오넥스 480R, 니폰 제온사 제조, 장해 아민계 광 안정제 및 알킬 치환 페놀계 산화 방지제를 각각 0.05중량% 함유)로 인서트 성형하여 안치수 직경 5mm, 높이 3mm, 두께 1mm의 바닥면 및 천장면이 없는 통형상의 용기 기재를 얻었다.

별도로 지환식 구조 함유 중합체 수지를 성형하여 이 용기의 천장면 및 바닥 면을 막기 위한 두께 1mm의 원판 형상의 천장판 및 바닥판을 얻었다.

이 용기 기재를 평행 평판형 플라즈마 CVD 장치에 넣고, 옥타플루오로사이클로펜텐을 유량: 6.668×10^-4리터/초로, 아르곤을 유량: 6.668×10^-3리터/초로 흘리고, 압력 33Pa(250mTorr), RF 출력(주파수는 13.56MHz) 400W, 기판 온도 260℃에서 플라즈마 CVD를 행하여 용기 내면에 두께 0.5μm의 CVD막을 얻었다. 이 막은 보이드의 발생도 없고 치밀하고 균일하며, 내면에의 밀착성도 양호하였다. 또한 막의 비 유전률은 2.4이었고, 물에 대한 접촉각이 109도이었다. 얻어진 CVD막은 절연성과 발수성을 갖추고 있음을 알 수 있다.

다음으로, 이 용기에 실리콘 오일과 식염수를 넣고 천장판 및 바닥판으로 봉입함으로써 도 2에 도시한 광학 소자와 동일한 구성을 갖는 광학 소자(제 3 발명의 소자)를 얻었다. 전극에 전압을 인가하면 실리콘 오일과 식염수의 계면의 형상이 변화되어 굴절률이 변화되는 것을 확인하였다. 또한 용기 내면에 있어서 계면 형상에 흐트러짐은 발생하지 않았고, 전압 변화에 대한 응답성이 불소 가스로 처리되지 않은 용기에 봉입한 광학 소자에 비해 높아져 있었다.

(실시예 6)

지환식 구조 함유 중합체 수지(제오넥스 480R: 니폰 제온사 제조, 장해 아민계 광 안정제 및 알킬 치환 페놀계 산화 방지제를 각각 0.05중량% 함유)로 인서트 성형하여 안치수 직경 5mm, 높이 3mm, 두께 1mm의 바닥면 및 천장면이 없는 통형상의 용기 기재를 얻었다.

다음으로, 용기 측면에 증착법에 의해 IT0막을 제조하고, 링형 전극을 형성하였다.

별도로 지환식 구조 함유 중합체 수지를 성형하여 이 용기의 천장면 및 바닥면을 막기 위한 두께 1mm의 원판 형상의 천장판 및 바닥판을 얻었다. 바닥판의 내면에 증착에 의해 IT0막을 제조하고 전극을 형성하였다.

이어서, 상기 용기 기재를 평행 평판형 플라즈마 CVD 장치에 넣고 옥타플루오로사이클로펜텐을 유량: 6.668×10^-4리터/초로, 아르곤을 유량: 6.668×10^-3리터/초로 흘리고, 압력 33Pa(250mTorr), RF 출력(주파수는 13.56MHz) 400W, 기판 온도 260℃에서 플라즈마 CVD를 행하여 용기 내면에 두께 0.5μm의 CVD막을 얻었다.

이 막은 보이드의 발생도 없고 치밀하고 균일하며, IT0막(링형 전극)에의 밀착성도 양호하였다. 막의 비 유전률은 2.3이었고, 물에 대한 접촉각이 110도이었다.

이 용기에 실리콘 오일과 식염수를 넣고 천장판과 바닥판으로 봉입함으로써 도 2에 도시한 광학 소자와 동일한 구성을 갖는 광학 소자(제 3 발명의 소자)를 얻었다. 전극에 전압을 인가하면 실리콘 오일과 식염수의 계면의 형상이 변화되어 굴절률이 변화되는 것을 확인하였다. 또한 용기 내면에 있어서 계면 형상에 흐트러짐은 발생하지 않았고, 전압 변화에 대한 응답성이 불소 가스로 처리되지 않은 용기에 봉입한 광학 소자에 비해 높아져 있었다.

본 발명의 광학 소자는 소형화를 도모할 수 있고, 간단한 구성으로 효율적으로 통과하는 광에 대한 굴절력을 제어할 수 있어 가변 초점 렌즈, 가변 포커스 렌즈 등에 적합하며, 또한 청색 레이저(단파장 레이저)를 지속적으로 투과, 집광시킬 수 있는 광학 소자이다.

따라서, 본 발명의 광학 소자는 카메라나 복사기, 프린터에 사용되는 렌즈, 광 디스크 판독용 픽업 렌즈, CCD용 초소형 렌즈 등의 가변 초점 렌즈 또는 가변 포커스 렌즈에 적합하게 사용할 수 있다.

Claims (7)

1. 굴절률이 실질적으로 달라 서로 혼합되지 않는 제 1 액체 및 제 2 액체와, 용기를 구비하고,

   상기 용기가 내면의 표층부에, 이 용기 내층부보다 불소 원자 함유량이 많은 수지의 상을 갖는 수지제의 용기이고,

   상기 제 1 액체와 제 2 액체의 계면이 소정의 형상이 되도록 이들 액체를 상기 용기 내에 밀폐 수용하고, 상기 용기에 형성된 전극을 통하여 이들 액체 사이에 전압을 인가하여 상기 액체 계면의 형상을 변화시키는 구성을 갖는 광학 소자.
2. 굴절률이 실질적으로 달라 서로 혼합되지 않는 제 1 액체 및 제 2 액체와, 용기를 구비하고,

   상기 용기의 천장부 및 바닥부가, 수지와 5중량%의 클로로포름 용액을 10mm 광 경로 셀에서 측정한 파장 400nm의 광선 투과율이 90% 이상이면서 분자량이 1500 이상인 장해 아민 화합물을 함유하는 수지 조성물로 형성되어 있고,

   상기 제 1 액체와 제 2 액체의 계면이 소정의 형상이 되도록 이들 액체를 상기 용기 내에 밀폐 수용하고, 상기 용기에 형성된 전극을 통하여 이들 액체 사이에 전압을 인가하여 상기 액체 계면의 형상을 변화시키는 구성을 갖는 광학 소자.
3. 굴절률이 실질적으로 달라 서로 혼합되지 않는 제 1 액체 및 제 2 액체와, 용기를 구비하고,

   상기 용기의 내면이 불소화 탄소 화합물의 CVD막으로 피복되어 있으며,

   상기 제 1 액체와 제 2 액체의 계면이 소정의 형상이 되도록 이들 액체를 상기 용기 내에 밀폐 수용하고, 상기 용기에 형성된 전극을 통하여 이들 액체 사이에 전압을 인가하여 상기 액체 계면의 형상을 변화시키는 구성을 갖는 광학 소자.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 용기가 지환식 구조 함유 중합체 수지로 이루어지는 것인 광학 소자.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 용기가 물에 대한 접촉각이 105도 이상인 내측면을 갖는 것인 광학 소자.
6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 용기가, 천장부 또는 바닥부가 렌즈, 프리즘, 홀로그램 또는 프레넬의 형상으로 형성된 것인 광학 소자.
7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제 1 액체 및 제 2 액체가 모두 도전성 또는 유극성(有極性)의 액체인 광학 소자.

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