KR20220137890A - 나노공극형 폴리머의 주형 합성 - Google Patents

나노공극형 폴리머의 주형 합성 Download PDF

Info

Publication number
KR20220137890A
KR20220137890A KR1020227025483A KR20227025483A KR20220137890A KR 20220137890 A KR20220137890 A KR 20220137890A KR 1020227025483 A KR1020227025483 A KR 1020227025483A KR 20227025483 A KR20227025483 A KR 20227025483A KR 20220137890 A KR20220137890 A KR 20220137890A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
polymer
voided
layer
templating agent
polymerizable composition
Prior art date
Application number
KR1020227025483A
Other languages
English (en)
Inventor
레나테 에바 클레멘타인 란딕
케네스 알렉산더 디에스트
앤드류 존 아우더커크
셩 예
로버트 지 보우만
찰스 로버트 보우만
윌리엄 아서 핸드릭슨
크리스토퍼 제이 뤼브
Ii 라페 조셉 퍼비스
웬모 썬
팅링 라오
올렉 야로쉬크
이헤 리
아르만 보로만드
추밍 자오
모르테자 칼레그히미보디
Original Assignee
메타 플랫폼즈 테크놀로지스, 엘엘씨
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 메타 플랫폼즈 테크놀로지스, 엘엘씨 filed Critical 메타 플랫폼즈 테크놀로지스, 엘엘씨
Publication of KR20220137890A publication Critical patent/KR20220137890A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/0014—Use of organic additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/26—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof by elimination of a solid phase from a macromolecular composition or article, e.g. leaching out
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C67/00—Shaping techniques not covered by groups B29C39/00 - B29C65/00, B29C70/00 or B29C73/00
    • B29C67/20—Shaping techniques not covered by groups B29C39/00 - B29C65/00, B29C70/00 or B29C73/00 for porous or cellular articles, e.g. of foam plastics, coarse-pored
    • B29C67/202—Shaping techniques not covered by groups B29C39/00 - B29C65/00, B29C70/00 or B29C73/00 for porous or cellular articles, e.g. of foam plastics, coarse-pored comprising elimination of a solid or a liquid ingredient
    • H01L41/09—
    • H01L41/193—
    • H01L41/45—
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/20—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics
    • H04R1/22—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired frequency characteristic only 
    • H04R1/28—Transducer mountings or enclosures modified by provision of mechanical or acoustic impedances, e.g. resonator, damping means
    • H04R1/2807—Enclosures comprising vibrating or resonating arrangements
    • H04R1/2811—Enclosures comprising vibrating or resonating arrangements for loudspeaker transducers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R31/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of transducers or diaphragms therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01—Manufacture or treatment
    • H10N30/09—Forming piezoelectric or electrostrictive materials
    • H10N30/098—Forming organic materials
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/20—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
    • H10N30/857—Macromolecular compositions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2201/00—Foams characterised by the foaming process
    • C08J2201/02—Foams characterised by the foaming process characterised by mechanical pre- or post-treatments
    • C08J2201/03—Extrusion of the foamable blend
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2201/00—Foams characterised by the foaming process
    • C08J2201/04—Foams characterised by the foaming process characterised by the elimination of a liquid or solid component, e.g. precipitation, leaching out, evaporation
    • C08J2201/042—Elimination of an organic solid phase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2201/00—Foams characterised by the foaming process
    • C08J2201/04—Foams characterised by the foaming process characterised by the elimination of a liquid or solid component, e.g. precipitation, leaching out, evaporation
    • C08J2201/042—Elimination of an organic solid phase
    • C08J2201/0422—Elimination of an organic solid phase containing oxygen atoms, e.g. saccharose
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2201/00—Foams characterised by the foaming process
    • C08J2201/04—Foams characterised by the foaming process characterised by the elimination of a liquid or solid component, e.g. precipitation, leaching out, evaporation
    • C08J2201/042—Elimination of an organic solid phase
    • C08J2201/0424—Elimination of an organic solid phase containing halogen, nitrogen, sulphur or phosphorus atoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2201/00—Foams characterised by the foaming process
    • C08J2201/04—Foams characterised by the foaming process characterised by the elimination of a liquid or solid component, e.g. precipitation, leaching out, evaporation
    • C08J2201/05—Elimination by evaporation or heat degradation of a liquid phase
    • C08J2201/0502—Elimination by evaporation or heat degradation of a liquid phase the liquid phase being organic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2205/00—Foams characterised by their properties
    • C08J2205/04—Foams characterised by their properties characterised by the foam pores
    • C08J2205/042—Nanopores, i.e. the average diameter being smaller than 0,1 micrometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2300/00—Characterised by the use of unspecified polymers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/50—Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Otolaryngology (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)

Abstract

공극형 폴리머를 형성하는 방법은 폴리머 전구체 및 고체 주형제를 함유하는 중합 가능한 조성물을 형성하는 단계, 중합 가능한 조성물의 코팅을 형성하는 단계, 코팅을 처리하여 복수의 규정된 영역에 고체상을 갖는 경화된 폴리머 물질을 형성하는 단계, 및 경화된 폴리머 물질로부터 고체상의 적어도 일부를 제거하여 공극형 폴리머 층을 형성하는 단계를 포함한다.

Description

나노공극형 폴리머의 주형 합성
관련 출원에 대한 상호 참조문헌
본 출원은 35 U.S.C. §119(e)에 따라 2020년 2월 4일에 출원된 미국 가출원 제62/969,967호 및 2020년 7월 14일에 출원된 미국 가출원 제63/051,573호에 대한 우선권의 이익을 청구하며, 이러한 문헌의 내용은 전문이 본원에 참조로 포함된다.
폴리머 물질은 능동 및 수동 광학 디바이스 및 전기활성 디바이스를 포함하는 다양한 상이한 광학 및 전기-광학 디바이스 아키텍처(architecture) 내에 도입될 수 있다. 전기활성 폴리머(EAP) 물질은, 예를 들어, 전기장의 영향 하에서 이들의 형상을 변화시킬 수 있다. EAP 물질은 작동, 감지 및/또는 에너지 수확을 포함하는, 다양한 기술에서의 사용을 위해 조사되었다. 경량이고 정합성인 전기활성 폴리머는 햅틱 디바이스(haptic device)와 같은 웨어러블 디바이스(wearable device) 내에 도입될 수 있고, 편안하고 조절 가능한 형태 인자(form factor)가 요망되는 가상 현실/증강 현실 디바이스를 포함하는 신흥 기술에 대한 매력적인 후보물질이다.
예를 들어, 가상 현실(VR) 및 증강 현실(AR) 안경류 디바이스 또는 헤드셋은 사용자가 3차원 세계의 컴퓨터 생성 시뮬레이션에서 사람들과의 상호작용 또는 현실 세계 관점(real-world view)에 겹쳐진 시청 데이터(viewing data)와 같은 이벤트(event)를 경험할 수 있게 할 수 있다. VR/AR 안경류 디바이스 및 헤드셋은 또한 레크리에이션(recreation) 이외의 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 정부는 이러한 디바이스를 군사 훈련에 사용할 수 있으며, 의료 전문가는 이러한 디바이스를 사용하여 수술을 시뮬레이션할 수 있으며, 엔지니어는 이러한 디바이스를 설계 시각화 지원품(design visualization aid)으로서 사용할 수 있다.
이러한 그리고 기타 다른 응용분야는 광을 조정하기 위한 굴절률, 및/또는 전기활성 응용분야의 예에서의, 전도성 전극들 사이에 압축을 발생시키기 위한 정전기력을 포함하는, 박막 폴리머 물질의 하나 이상의 특성을 활용할 수 있다. 일부 구현예에서, 전기활성 반응은 디바이스의 공간적 범위에 걸쳐 변하는 전기적 입력에 대한 기계적 반응을 포함할 수 있으며, 전기적 입력은 제어 회로에 의해 쌍을 이루는 전극들 사이에 위치한 전기활성 물질의 층에 인가된다. 기계적 반응은 작동으로 지칭될 수 있으며, 예시적인 디바이스는 액추에이터(actuator)이거나, 이를 포함할 수 있다.
요약
제1 양태에 따르면, 폴리머 전구체 및 고체 주형제(templating agent)를 포함하는 중합 가능한 조성물을 형성하는 단계; 중합 가능한 조성물의 코팅을 형성하는 단계; 코팅을 처리하여 복수의 규정된 영역에 고체상을 포함하는 경화된 폴리머 물질을 형성하는 단계; 및 경화된 폴리머 물질로부터 고체상의 적어도 일부를 제거하여 공극형 폴리머 층(voided polymer layer)을 형성하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
본 방법은 중합 가능한 조성물을 처리하여 균질한 용액을 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
고체상의 적어도 일부를 제거하는 것은 대략 30℃ 내지 대략 300℃의 온도에서 주형제를 승화시키는 것을 포함할 수 있다.
주형제는 다환방향족 탄화수소를 포함할 수 있다.
주형제는 2-나프톨, 안트라센, 벤조산, 살리실산, 캄포르, 사카린, 퀴닌, 콜레스테롤, 팔미트산, 스테아르산, 아세틸살리실산, 아트로핀, 비소, 피페라진, 및 1,4-디클로로벤젠으로 구성되는 군으로부터 선택될 수 있다.
복수의 규정된 영역은 대략 20 ㎛ 미만의 최대 치수를 갖는 주형화 물질-풍부 도메인을 포함할 수 있다.
고체상의 적어도 일부를 제거하는 것은 승화를 포함할 수 있다.
공극형 폴리머 층은 대략 0.2 MPa 내지 대략 500 MPa의 탄성 모듈러스를 가질 수 있다.
중합 가능한 조성물은 UV 라디칼 개시제, 열적 라디칼 개시제, 및 레독스 라디칼 개시제로 구성되는 군으로부터 선택된 개시제를 추가로 포함할 수 있다.
제2 양태에 따르면, 폴리머 전구체 및 고체 주형제를 포함하는 균질한 용액을 형성하는 단계; 기판 상에 용액의 층을 형성하는 단계; 층을 처리하여 고체 주형제 상의 개별 도메인을 포함하는 경화된 폴리머 물질을 형성하는 단계; 및 도메인으로부터 고체상의 적어도 일부를 제거하여 공극형 폴리머 층을 형성하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
주형제는 다환방향족 탄화수소를 포함할 수 있다.
주형제는 2-나프톨, 안트라센, 벤조산, 살리실산, 캄포르, 사카린, 퀴닌, 콜레스테롤, 팔미트산, 스테아르산, 아세틸살리실산, 아트로핀, 비소, 피페라진, 및 1,4-디클로로벤젠으로 구성되는 군으로부터 선택될 수 있다.
고체상의 적어도 일부를 제거하는 것은 승화를 포함할 수 있다.
제3 양태에 따르면, 폴리머 매트릭스 전반에 걸쳐 불균일하게 분산된 복수의 공극을 갖는 폴리머 매트릭스를 포함하는 공극형 폴리머가 제공된다.
공극은 수지상 패턴을 나타낼 수 있다.
제4 양태에 따르면, 제3 양태의 공극형 폴리머의 층을 포함하는 액추에이터 소자가 제공되며, 여기서 공극형 폴리머 층은 전도성 전극들 사이에 배치된다.
제5 양태에 따르면, 제3 양태의 공극형 폴리머를 포함하는 음향 소자가 제공된다.
제6 양태에 따르면, 기화된 반응물 조성물을 반응 챔버에 도입하는 단계로서, 기화된 반응물 조성물은 폴리머 전구체 및 유기 주형제를 포함하는 단계; 반응 챔버 내에 위치한 기판 위에 반응물 조성물을 포함하는 코팅을 형성하는 단계; 및 코팅을 처리하여 폴리머 전구체를 경화시키고, 유기 주형제를 결정화시켜 복합 층을 형성하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
본 방법은 코팅으로부터 결정화된 유기 주형제의 적어도 일부를 제거하여 공극형 폴리머 층을 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 방법은 복합 층의 표면 위에 폴리머 층을 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 방법은 기판을 전처리하여 유기 주형제의 결정화를 국소적으로 촉진하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 방법은 코팅을 형성하기 전에 기판 위에 광배향 층(photoalignment layer)을 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
제7 양태에 따르면, 폴리머 도메인들 사이에 분산된 유기 결정질 도메인을 포함하는 복합 구조물이 제공된다.
결정질 도메인은 바람직한 결정학적 배향을 특징으로 할 수 있다.
폴리머 도메인은 유리질 상태를 특징으로 할 수 있다.
폴리머 도메인은 기계적으로 탄성적일 수 있다.
첨부된 도면은 다수의 예시적인 구현예를 예시하고, 명세서의 일부이다. 하기 설명과 함께, 이러한 도면은 본 개시의 다양한 원리를 입증하고 설명한다.
도 1은 특정 구현예에 따른 나노공극형 폴리머(nanovoided polymer; NVP) 층을 제조하는 예시적인 방법을 도시한다.
도 2는 특정 구현예에 따른 상부 캡핑 층(overlying capping layer)을 갖는 나노공극형 폴리머 층을 제조하는 예시적인 방법을 도시한다.
도 3은 일부 구현예에 따른 하나 이상의 나노공극형 폴리머 층을 포함하는 예시적인 다층 스택(multilayer stack)을 도시한 개략도이다.
도 4는 일부 구현예에 따른 전극형 NVP 스택의 개략도이다.
도 5는 다양한 구현예에 따른 나노공극형 폴리머-기반 액추에이터를 형성하는 예시적인 제조 방법을 도시한다.
도 6은 일부 구현예에 따른 공극형 폴리머의 주사 전자 현미경(SEM) 이미지를 도시한다.
도 7은 일부 구현예에 따른 도 6의 SEM 이미지의 일부의 고배율도이다.
도 8은 일부 구현예에 따른 유기 에피택셜 층(organic epitaxial layer)을 형성하는 예시적인 기상 증착 공정을 도시한다.
도 9는 특정 구현예에 따른 2-도메인 폴리머 박막의 처리를 예시한다.
도 10은 다양한 구현예에 따른 예시적인 다층 구조물을 도시한다.
도 11 내지 도 17은 특정 구현예에 따른 예시적인 기화 가능한 및 결정화 가능한 주형제를 도시한다.
도 18은 본 개시의 구현예와 관련하여 사용될 수 있는 예시적인 증강 현실 안경의 예시이다.
도 19는 본 개시의 구현예와 관련하여 사용될 수 있는 예시적인 가상 현실 헤드셋의 예시이다.
도 20은 본 개시의 구현예와 관련하여 사용될 수 있는 예시적인 햅틱 디바이스의 예시이다.
도 21은 본 개시의 구현예에 따른 예시적인 가상 현실 환경의 예시이다.
도 22은 본 개시의 구현예에 따른 예시적인 증강 현실 환경의 예시이다.
도면 전반에 걸쳐, 동일한 참조 부호 및 설명은 유사한 요소를 나타내지만 반드시 동일한 요소는 아니다. 본원에 기술된 예시적인 구현예가 다양한 수정 및 대안적인 형태가 가능하지만, 특정 구현예는 도면에 예로서 도시되었고, 본원에서 상세히 설명될 것이다. 그러나, 본원에 기재된 예시적인 구현예는 개시된 특정 형태로 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 오히려, 본 개시는 첨부된 청구범위 내에 속하는 모든 변형, 균등물, 및 대안을 포함한다.
폴리머 물질은 능동 및 수동 광학 디바이스 및 전기활성 디바이스를 포함하는, 다양한 상이한 광학 및 전기-광학 디바이스 아키텍처에 도입될 수 있다. 전기활성 폴리머(EAP) 물질은, 예를 들어, 전기장의 영향 하에서 이들의 형상을 변화시킬 수 있다. EAP 물질은 작동, 감지 및/또는 에너지 수확을 포함하는, 다양한 기술에서의 사용을 위해 조사되었다. 경량이고 정합성인 전기활성 폴리머는 햅틱 디바이스와 같은 웨어러블 디바이스에 도입될 수 있고, 편안하고 조절 가능한 형태 인자가 요망되는 가상 현실/증강 현실 디바이스를 포함하는 신흥 기술에 대한 매력적인 후보물질이다.
예를 들어, 가상 현실(VR) 및 증강 현실(AR) 안경류 디바이스 또는 헤드셋은 사용자가 3차원 세계의 컴퓨터 생성 시뮬레이션에서 사람들과의 상호작용 또는 현실 세계 관점에 겹쳐진 시청 데이터와 같은 이벤트를 경험할 수 있게 할 수 있다. VR/AR 안경류 디바이스 및 헤드셋은 또한 레크리에이션 이외의 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 정부는 이러한 디바이스를 군사 훈련에 사용할 수 있으며, 의료 전문가는 이러한 디바이스를 사용하여 수술을 시뮬레이션할 수 있으며, 엔지니어는 이러한 디바이스를 설계 시각화 지원품으로서 사용할 수 있다.
이러한 그리고 기타 다른 응용분야는 광을 조정하기 위한 굴절률, 및/또는 전기활성 응용분야의 예에서의, 전도성 전극들 사이에 압축을 발생시키기 위한 정전기력을 포함하는, 박막 폴리머 물질의 하나 이상의 특성을 활용할 수 있다. 일부 구현예에서, 전기활성 반응은 디바이스의 공간적 범위에 걸쳐 변하는 전기적 입력에 대한 기계적 반응을 포함할 수 있으며, 전기적 입력은 제어 회로에 의해 쌍을 이루는 전극들 사이에 위치한 전기활성 물질의 층에 인가된다. 기계적 반응은 작동으로 지칭될 수 있으며, 예시적인 디바이스는 액추에이터이거나, 이를 포함할 수 있다.
특정 구현예에서, 변형 가능한 광학 소자 및 전기활성 층은 공동-통합될 수 있으며, 이에 의해 광학 소자 자체가 작동될 수 있다. 전기활성 폴리머의 변형은 렌즈 시스템과 같은 광학 어셈블리에서 광학 소자를 작동시키기 위해 사용될 수 있다. 최근의 발전에도 불구하고, 광학적으로 투명한 패키지에서 제어 가능한 변형 반응 및/또는 조정 가능한 굴절률을 포함하는, 개선된 특성을 갖는 전기활성 폴리머 물질을 제공하는 것이 유리할 것이다.
본 개시는 일반적으로 나노공극형 폴리머(NVP)를 포함하는 공극형 폴리머 물질의 형성에 관한 것이다. 공극형 폴리머는, 예를 들어, 엘라스토머일 수 있다. 특정 구현예에서, 공극형 폴리머 물질은 폴리머 전구체 및 고체 주형제의 균질한 용액을 함유하는 중합 가능한 조성물로부터 형성될 수 있다. 중합 가능한 조성물은 층 또는 박막으로서 증기로부터 기판 상에 블랭킷 층(blanket layer)으로서 또는 사전-규정된 패턴으로 증착될 수 있다. 예를 들어, 화학 방사선으로, 증착된 층의 경화는 폴리머 매트릭스의 가교 및 폴리머와 주형제 사이의 상 분리를 유도할 수 있다. 온도, 압력 등의 변화 중 하나 이상을 포함할 수 있는 후속 처리 단계는 초기 폴리머 매트릭스로부터 고체 주형제를 승화 및 제거하고, 공극형 폴리머 층을 형성하는 데 사용될 수 있다. 본 개시는 또한 하나 이상의 공극형 폴리머 층을 포함하는 광학 소자에 관한 것이다.
일부 예에서, "광학 소자(optical element)"는 광과 상호작용하도록 구성된 구조화된 물품을 포함할 수 있고, 비제한적으로, 굴절 광학계, 반사 광학계, 분산 광학계, 편광 광학계, 또는 회절 광학계를 포함할 수 있다. 공극형 폴리머 층은 구조화되거나 패턴화된 층에 도입될 수 있다. "구조화된 층"은, 일부 예에서, 광학 소자와 상호작용하는 광의 파장(λ)보다 작은 적어도 한 방향에서의 특성 치수(l), 예를 들어, l<0.5 λ, l<0.2 λ, 또는 l<0.1 λ를 가질 수 있는, 피쳐(feature), 즉 주기적 피쳐(periodic feature)를 갖는 공극형 폴리머 층을 포함할 수 있다.
일부 구현예에 따르면, 공극형 폴리머는 그 안의 공극의 크기 및 형상을 제어하기 위해 작동될 수 있다. 공극 형태의 제어뿐만 아니라 공극형 폴리머 층의 전체 형태는 광학 소자의 기계적, 광학적, 및 다른 특성을 제어하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 공극형 폴리머 층은 작동되지 않은 상태에서 제1 유효 굴절률 및 작동된 상태에서 제1 굴절률과 상이한 제2 유효 굴절률을 가질 수 있다.
정적 굴절률 또는 2개의 정적 상태 사이에서 전환될 수 있는 지수(index)를 가질 수 있는 종래의 광학 물질과 달리, 나노공극형 폴리머를 포함하는 공극형 폴리머는 굴절률이 이러한 물질과 빛의 상호작용을 유리하게 제어하기 위해 소정 범위의 값에 걸쳐 조정될 수 있는 한 부류의 광학 물질을 나타낸다.
일부 구현예와 관련하여, 공극형(예를 들어, 나노공극형) 폴리머는 음향 볼륨을 증가시키기 위한 확성기와 같은 음향 소자에 도입될 수 있다. 이러한 폴리머 물질은 확성기 시스템의 음향 성능(특히, 저음 성능)을 개선시킬 수 있다. 이는 또한 동일한 음량을 제공하면서 스피커 인클로저(speaker enclosure)가 더욱 소형화되도록 할 수 있다. 공극형 또는 나노공극형 폴리머는, 예를 들어, 확성기 챔버에 자유롭게 분산되거나, 확성기 챔버의 내부 벽에 위치될 수 있다. 일부 구현예에서, 공극형 또는 나노공극형 폴리머는 공극의 내부 표면에서 전자 밀도를 제어하고 이에 따라 흡착 및 탈착 성능을 개선시키기 위해 계면활성제에 의해 처리될 수 있다. 나노미터 내지 마이크로미터의 광범위한 공극 크기를 포함할 수 있는, 공극형 또는 나노공극형 폴리머는 상이한 파장의 소리에 더 나은 응답을 제공하고 광대역 가청 주파수(예를 들어, 20 Hz 내지 20 kHz)에서 효과적인 응답을 제공하도록 구현될 수 있다.
일부 구현예와 관련하여, 공극형(예를 들어, 나노공극형) 폴리머는 사용자의 고막에 입사하는 환경 음압(environmental sound pressure)을 감소시키기 위해(즉, 디바이스의 음향 수동 감쇠를 개선하기 위해) 인이어 디바이스(in-ear device)(예컨대, 히어러블 디바이스(hearable device) 또는 보청기의 귀마개 내부)에 도입될 수 있다. 디바이스의 개선된 수동 감쇠는 또한 히어러블 디바이스 또는 보청기의 더 높은 이득 출력(gain output)에서 통상적으로 발생하는 피드백(feedback)을 완화시킴으로써 시스템의 최대 안정 이득(maximum stable gain; MSG)을 개선할 수 있다.
다양한 구현예에 따르면, 공극형 폴리머 물질은 폴리머 매트릭스 및 매트릭스 전반에 분산된 복수의 공극을 포함할 수 있다. 폴리머 매트릭스 물질은 변형 가능한, 전기활성 폴리머, 예컨대, 폴리디메틸실록산, 아크릴레이트, 우레탄, 또는 폴리비닐리덴 플루오라이드 및 이의 코폴리머뿐만 아니라 이러한 것들의 혼합물을 포함할 수 있다. 일부 구현예에 따르면, 이러한 물질은, 예를 들어, 대략 1.2 내지 대략 30 범위의 유전 상수와 같은 유전 상수 또는 상대 유전율을 가질 수 있다.
본원에서 사용되는 용어 "나노공극(nanovoid)", "나노스케일 공극(nanoscale void)", "나노공극형(nanovoided)" 등은 적어도 하나의 서브-마이크론 치수, 즉, 대략 1000 nm 미만의 길이 및/또는 폭 및/또는 깊이를 갖는 공극을 지칭할 수 있다. 일부 구현예에서, 평균 공극 크기는 대략 2 nm 내지 대략 1000 nm(예를 들어, 대략 2 nm, 대략 5 nm, 대략 10 nm, 대략 20 nm, 대략 30 nm, 대략 40 nm, 대략 50 nm, 대략 60 nm, 대략 70 nm, 대략 80 nm, 대략 90 nm, 대략 100 nm, 대략 110 nm, 대략 120 nm, 대략 130 nm, 대략 140 nm, 대략 150 nm, 대략 160 nm, 대략 170 nm, 대략 180 nm , 대략 190 nm, 대략 200 nm, 대략 250 nm, 대략 300 nm, 대략 400 nm, 대략 500 nm, 대략 600 nm, 대략 700 nm, 대략 800 nm, 대략 900 nm, 또는 대략 1000 nm, 상기 값들 중 임의의 것 사이의 범위 포함)일 수 있다.
특정 구현예에서, 본원에 개시된 공극형 폴리머는 나노공극형 폴리머뿐만 아니라 더 큰 평균 기공 크기, 즉, 최대 대략 20 ㎛, 예를 들어, 대략 1 ㎛, 대략 2 ㎛, 대략 5 ㎛, 대략 10 ㎛, 또는 대략 20 ㎛(상기 값들 중 임의의 것 사이의 범위 포함)를 갖는 공극을 갖는 폴리머를 포함할 수 있다.
예시적인 공극형 폴리머에서, 공극 또는 나노공극은 임의의 장범위 규칙(long-range order)을 나타내지 않고 폴리머 매트릭스 전반에 걸쳐 무작위로 분포될 수 있거나, 공극 또는 나노공극은 대략 20 nm 내지 약 1000 nm의 규칙적인 반복 거리를 갖는 규칙적이고 주기적인 구조를 포함하는, 구조화된 아키텍처를 나타낼 수 있다. 무질서한 구조 및 정렬된 구조 둘 모두에서, 공극은 별개의 폐쇄형-셀 공극, 적어도 부분적으로 상호연결될 수 있는 개방-셀 공극, 또는 이들의 조합일 수 있다. 개방-셀 공극의 경우, 공극 크기(d)는 셀의 최소 평균 직경일 수 있다. 공극은 임의의 적합한 크기일 수 있으며, 일부 구현예에서, 공극은 공극형 폴리머 층의 두께의 스케일에 근접할 수 있다.
특정 구현예에서, 주사 전자 현미경법에 의해 측정하는 경우, 공극은 공극형 폴리머 매트릭스의 대략 5 부피% 내지 대략 75 부피%, 예를 들어, 대략 5 부피%, 대략 10 부피%, 대략 20 부피%, 대략 30 부피%, 대략 40 부피%, 대략 50 부피%, 대략 60 부피%, 대략 70 부피%, 또는 대략 75 부피%(상기 값들 중 임의의 것 사이의 범위 포함)를 차지할 수 있다.
일부 구현예에 따르면, 공극은 실질적으로 구형일 수 있지만, 공극 형상은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 구형 공극에 추가로 또는 대신에, 공극형 폴리머 물질은 편평형, 장형(prolate), 렌즈형(lenticular), 난형(ovoid) 등인 공극을 포함할 수 있고, 볼록 및/또는 오목 단면 형상을 특징으로 할 수 있다. 공극 형상은 등방성 또는 이방성일 수 있다. 또한, 폴리머 매트릭스 전반에 걸친 공극의 토폴로지(topology)는 균일하거나 불균일할 수 있다. 공극과 관련하여 본원에서 사용되는 "토폴로지"는 폴리머 매트릭스 내의 이들의 전체 배열을 지칭하고, 이들의 크기 및 형상뿐만 아니라 폴리머 매트릭스 전반에 걸친 이들의 각각의 분포(밀도, 주기성 등)를 포함할 수 있다. 예로서, 공극의 크기 및/또는 공극 크기 분포는 공극형 폴리머 물질 내의 위치에 따라 달라질 수 있다.
다양한 구현예에 따르면, 공극은 균질하게 또는 불균질하게 분포될 수 있다. 예로서, 공극의 크기 및/또는 공극 크기 분포는 공극형 폴리머 물질 내에서 공간적으로, 즉, 측면으로 및/또는 공극형 폴리머 물질의 층의 두께에 대해 달라질 수 있다. 유사한 맥락에서, 공극형 폴리머 박막은 일정한 공극 밀도를 가질 수 있거나, 공극 밀도는 위치, 예를 들어, 공극형 폴리머 층의 두께에 따라 증가하거나 감소할 수 있다. 예를 들어, EAP의 공극 분율을 조정하는 것은 이의 압축 응력-변형 특성 또는 이의 유효 굴절률을 조정하는 데 사용될 수 있다.
일부 구현예에서, 공극은 가스로 적어도 부분적으로 충전될 수 있다. 충전 가스는 (예를 들어, 용량식 작동(capacitive actuation) 동안) 전기활성 폴리머 소자의 전기적 파괴를 억제하기 위해 공극에 도입될 수 있다. 가스는 공기, 질소, 산소, 아르곤, 육불화황, 유기불화물 및/또는 임의의 다른 적합한 가스를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 이러한 가스는 높은 유전 강도를 가질 수 있다. 일부 구현예에서, 충전 가스 조성물은 광의 산란, 반사, 흡수, 및/또는 투과를 포함하는 공극형 폴리머의 광학 특성을 조정하도록 선택될 수 있다.
일부 구현예에서, 공극형 폴리머 층에 전압의 인가는 이의 공극형 영역 내에 위치한 충전 가스의 내부 압력을 변화시킬 수 있다. 이와 관련하여, 충전 가스는 이의 변형과 관련된 치수 변화 동안 공극형 폴리머 매트릭스 내로 또는 밖으로 확산될 수 있다. 공극 토폴로지의 이러한 변화는, 예를 들어, 치수 변화 동안 전기활성 폴리머를 도입하는 전기활성 디바이스의 히스테리시스(hysteresis)에 영향을 미칠 수 있고, 또한 공극형 폴리머 층의 치수가 빠르게 변할 때 드리프트(drift)를 야기시킬 수 있다.
일부 구현예에서, 공극형 폴리머는 대략 0.2 MPa 내지 대략 500 MPa의 탄성 모듈러스를 특징으로 할 수 있다. 일부 구현예에서, 공극형 폴리머 물질은 대략 100 MPa 미만(예를 들어, 대략 100 MPa, 대략 50 MPa, 대략 20 MPa, 대략 10 MPa, 대략 5 MPa, 대략 2 MPa, 대략 1 MPa, 대략 0.5 MPa, 또는 대략 0.2 MPa, 상기 값 사이의 임의의 것의 범위 포함)의 탄성 모듈러스를 갖는 엘라스토머 폴리머 매트릭스를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 공극형 폴리머 물질은 적어도 대략 0.2 MPa의 탄성 모듈러스를 갖는 엘라스토머 폴리머 매트릭스를 포함할 수 있다. 즉, 일부 구현예에서, 공극형 폴리머 물질은, 예를 들어, 이의 형성 또는 후속 처리 동안 붕괴 또는 다른 원치 않는 변형을 피하는 데 충분한 강성을 나타낼 수 있다.
나노스케일 치수를 갖는 공극을 포함하는 폴리머 물질은 다수의 유리한 속성을 지닐 수 있다. 예를 들어, 폴리머 매트릭스 내에 나노공극의 도입은 생성된 복합체의 유전율을 증가시킬 수 있다. 또한, 나노공극형 폴리머와 관련된 높은 표면적-대-부피 비율은 나노공극과 주변 폴리머 매트릭스 사이에 더 큰 계면 구역을 제공할 것이다. 이러한 높은 표면적 구조로, 전하는 공극-매트릭스 계면에 축적될 수 있으며, 이는 더 큰 분극성을 가능하게 할 수 있고, 결과적으로 복합체의 증가된 유전율(εr)을 가능하게 할 수 있다. 추가적으로, 플라즈마 전자와 같은 이온이 단지 나노스케일 치수를 갖는 공극 내에서 작은 거리에 걸쳐서 가속될 수 있기 때문에, 추가적인 이온을 유리시키고 파괴 캐스케이드(breakdown cascade)를 생성하는 분자 충돌의 가능성이 감소되며, 이는 비-공극형 또는 심지어 매크로-공극형 폴리머보다 더 큰 파괴 강도를 나타내는 나노공극형 물질을 초래할 수 있다. 일부 구현예에서, 정렬된 나노공극형 아키텍처는 제어된 변형 응답을 제공할 수 있는 반면, 무질서한 나노공극형 구조는 균열 전파에 대한 향상된 저항, 및 이에 따라, 개선된 기계적 내구성을 제공할 수 있다.
본원에 개시된 바와 같이, 프린팅, 기상 증착, 또는 다른 증착 방법은 나노공극형 폴리머 박막 또는 구조화된 층과 같은 공극형 폴리머 물질을 형성하는 데 사용될 수 있다. 공극형 폴리머 박막 또는 구조화된 층을 형성하는 방법은 폴리머 전구체 및 고체 주형제를 함유하는 중합 가능한 조성물을 증착시키는 단계, 폴리머 전구체를 경화시켜 폴리머 매트릭스를 형성하는 단계, 및 이후에, 승화에 의해 폴리머 매트릭스로부터 주형제를 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 기판 상에 중합 가능한 조성물의 코팅을 형성하는 예시적인 방법은 압출 및 프린팅(예를 들어, 잉크젯 프린팅 또는 그라비아 프린팅), 기상 증착(예를 들어, 물리적 기상 증착(PVD), 화학적 기상 증착(CVD), 개시제를 이용한 화학 기상 증착(initiated chemical vapor deposition; i-CVD) 등을 포함하며, 스핀 코팅, 스프레이 코팅, 딥 코팅, 및 닥터 블레이딩과 같은 추가적인 증착 방법이 고려된다.
다양한 구현예에 따르면, 예시적인 방법은 (i) 경화 가능한 물질 및 적어도 하나의 주형제를 포함하는 용액(즉, 중합 가능한 조성물)을 증착하는 단계; (ii) 증착된 용액을 처리하여 고체 주형제의 별개의 영역을 갖는 경화된 폴리머 물질을 형성하는 단계; 및 (iii) 경화된 폴리머 물질로부터 고체 주형제의 적어도 일부를 제거하여 기판 상에 공극형 폴리머 물질을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
다양한 전구체 화학물질은 중합 가능한 조성물을 형성하는 데 사용될 수 있다. 일부 구현예에 따르면, 폴리머 전구체는 하나 이상의 다작용성 비닐-함유(불포화 이중 결합-함유) 분자, 또는 일작용성 비닐 함유 분자와 다작용성 비닐 함유 분자의 혼합물을 포함할 수 있다. 예시적인 비닐-함유 종은 알릴, (메트)아크릴레이트, 플루오로-(메트)아크릴레이트, (메트)아크릴레이트 말단, 비닐-말단 또는 알릴-말단 플루오로-(예비)폴리머, 실리콘-(메트)아크릴레이트, (메트)아크릴레이트 말단, 비닐-말단 또는 알릴-말단 실리콘-(예비)폴리머, (메트)아크릴레이트 말단, 비닐-말단 또는 알릴-말단 폴리디메틸실록산, 우레탄 (메트)아크릴레이트, (메트)아크릴레이트 말단, 비닐-말단 또는 알릴-말단 우레탄-(예비)폴리머, 에틸렌 글리콜 (메트)아크릴레이트, (메트)아크릴레이트 말단, 비닐-말단 또는 알릴-말단 에틸렌 글리콜-(예비)폴리머, (메트)아크릴레이트 말단, 비닐-말단 또는 알릴-말단 티올에테르-(예비)폴리머, 지방족 (메트)아크릴레이트, 아크릴로니트릴, 및 스티렌을 포함한다. 본원에서 사용되는 "(메트)아크릴레이트" 또는 "(메트)아크릴레이트들"이라는 명칭은 총체적으로 아크릴레이트 및/또는 메타크릴레이트 조성물을 지칭한다. 예를 들어, 우레탄 (메트)아크릴레이트를 포함하는 폴리머 전구체는 우레탄 아크릴레이트 및 우레탄 메타크릴레이트 중 하나 또는 둘 모두를 포함할 수 있다.
예시적인 비닐 분자는 2,2,3,3,4,4,5,5-옥타플루오로펜틸 (메트)아크릴레이트, 2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7-도데카플루오로헵틸 (메트)아크릴레이트, 2,2,3,3,4,4,4-헵타플루오로부틸 (메트)아크릴레이트, 1H,1H,2H,2H-퍼플루오로데실 (메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판 에톡실레이트 트리-(메트)아크릴레이트, 폴리(에틸렌 글리콜) 디(메트)아크릴레이트, 에틸 (메트)아크릴레이트, 2(2-에톡시에톡시)-에틸 (메트)아크릴레이트, 부틸 (메트)아크릴레이트, 이소데실 (메트)아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디(메트)아크릴레이트, 2,2,3,3,4,4-헥사플루오로-1,5-펜틸 디(메트)아크릴레이트, 아크릴로니트릴, 1-시아노비닐 아세테이트, 에틸 2-시아노아크릴레이트, 비닐-말단 폴리디메틸실록산, 우레탄 아크릴레이트 등을 포함한다. 특정의 예시적인 조성물은 DMS-V31 및 DMS-V00(Gelest, Inc.), Silmer VIN 65,000 및 Silmer VIN 10,000(Siltech Corporation), NAM-122P 및 NAM-UXF4001M35(NAGASE America), 및 GN4230 및 RAGN4122(RAGN4122)를 포함한다.
일부 구현예에 따르면, 폴리머 전구체는 상기 기술된 바와 같은 다작용성 비닐 함유 종과 2 초과의 평균 작용가(average functionality)를 갖는 다작용성 티올-함유 종의 혼합물을 포함할 수 있다. 티올-함유 종은 디-티올, 트리-티올, 테트라-티올, 티올-말단 플루오로-(예비)폴리머, 티올-말단 실리콘-(예비)폴리머, 티올-말단 폴리디메틸실록산, 티올-말단 우레탄-(예비)폴리머, 티올-말단 에틸렌 글리콜-(예비)폴리머, 티올-말단 티올에테르-(예비)폴리머 등을 포함할 수 있다. 티올-함유 반응성 분자의 특정 예는 트리메틸올프로판 트리스(3-메르캅토프로피오네이트), 2,2'-(에틸렌디옥시) 디에탄티올, 펜타에리트리톨 테트라키스(3-메르캅토프로피오네이트), 1,4-부탄디티올, 테트라(에틸렌 글리콜) 디티올, 폴리(에틸렌 글리콜) 디티올, 펜타에리트리톨 테트라키스(3-메르카포프로피오네이트), 티올-말단 폴리디메틸실록산 등을 포함한다.
일부 구현예에서, 폴리머 전구체는 가교된 폴리디메틸실록산 엘라스토머를 형성하기 위해 백금-기반 촉매와 같은 유기금속 촉매와 함께 가열될 수 있는 비닐-함유 실록산과 하이드라이드(Si-H)의 혼합물을 포함할 수 있다. 실리콘 하이드라이드는, 예를 들어, 1,1,3,3,5,5,7,7-옥타메틸테트라실록산을 포함할 수 있다. 유기금속 촉매는 클로로백금산, 디사이클로펜타디엔 백금(II) 디클로라이드와 같은 가용성 백금 화합물, 또는 백금-디비닐테트라메틸디실록산 착물과 같은 백금 착물을 포함할 수 있다.
일부 구현예에서, 폴리머 전구체는 실록산, 실란-함유 가교제 및 티탄-기반 또는 주석-기반 촉매의 혼합물을 포함할 수 있다. 실란-함유 가교제는 알콕시, 아세톡시, 에스테르, 에폭시 및 옥심 실란을 포함할 수 있다. 티탄-기반 촉매는 티타네이트 또는 유기-티타네이트, 예를 들어, 테트라알콕시 티타네이트를 포함할 수 있는 반면, 주석-함유 촉매는 킬레이트화된 주석 또는 유기-주석, 예를 들어, 디부틸 주석 디라우레이트를 포함할 수 있다.
일부 구현예에서, 폴리머 전구체는 다작용성 이소시아네이트-함유 종과 2 초과의 평균 작용가를 갖는 다작용성 양성자 공여 종의 혼합물을 포함할 수 있다. 이소시아네이트-함유 종은 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 1,4-디이소시아네이토부탄, 톨루엔 2,4-디이소시아네이트, 메틸렌 디페닐 4,4'-디이소시아네이트, 메틸리딘트리-p-페닐렌 트리이소시아네이트, 테트라이소시아네이토실란 등뿐만 아니라 다양한 블로킹된 이소시아네이트를 포함할 수 있다. 블로킹된 이소시아네이트는, 이소시아네이트와, 예를 들어, 상승된 온도에서 해리되어 본래 이소시아네이트 기를 개질시키는 페놀, 카프로락탐, 옥심, 또는 β-디-카보닐 화합물의 반응 생성물이다.
양성자 공여 종은 알코올 및 폴리올, 예를 들어, 에틸렌 글리콜, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, p-디(2-하이드록시에톡시) 벤젠, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리카프로락톤 디올, 폴리프로필렌 글리콜 트리올, 폴리카프로락톤 트리올 등을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 양성자 공여 종은 본원에 개시된 바와 같은 다양한 티올을 포함할 수 있다. 추가의 예에 따르면, 양성자 공여 종은 아민, 예를 들어, 디에틸톨루엔디아민, 메틸렌 비스(p-아미노벤젠), 3,3'-디클로로-4,4'-디아미노디페닐메탄 등을 포함할 수 있다.
중합 가능한 조성물에 도입될 수 있는 추가의 예시적인 촉매는 3차 아민, 예컨대, 트리에틸렌 디아민, 또는 N,N,N',N',N''-펜타메틸-디에틸렌-트리아민, 강염기, 예컨대, 1,8-디아자바이사이클로[5.4.0]운덱-7-엔, 또는 1,5-디아자바이사이클로[4.3.0]논-5-엔을 포함한다. 강염기 촉매는 보호되고 광 조사시 활성화될 수 있다.
예시적인 고체 및 승화 가능한 주형제는 폴리사이클릭 방향족 탄화수소(예를 들어, 2-나프톨, 안트라센 등), 벤조산, 살리실산, 캄포르, 사카린, 퀴닌, 콜레스테롤, 팔미트산 및 스테아르산, 아세틸살리실산, 아트로핀, 비소, 피페라진, 1,4-디클로로벤젠뿐만 아니라 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일부 양태에서, 주형제는 기화될 수 있고, 대략 30℃ 초과의 승화 온도를 특징으로 할 수 있다. 예를 들어, 주형제는 대기압에서 대략 30℃ 내지 대략 300℃, 예를 들어, 대략 30℃, 대략 50℃, 대략 75℃, 대략 100℃, 대략 150℃, 대략 200℃, 대략 250℃, 또는 대략 300℃(상기 값 사이의 임의의 것의 범위 포함)의 온도에서 승화될 수 있다. 승화 온도는 승화 압력을, 예를 들어, 대기압 미만의 압력으로 감소시킴으로써 감소될 수 있다.
일부 구현예에서, 고체 주형제는 폴리머 전구체에 충분히 용해 가능하여 균질한 혼합물, 즉, 액체 용액을 형성할 수 있다. 본원에서 사용되는 "균질한 용액"에서, 용액을 구성하는 성분은 용액의 조성이 전체적으로 동일하도록 분자 수준에서 균일하게 분포된다. 인식되는 바와 같이, 균질한 용액에서는 단일 상만이 관찰된다.
일부 구현예에 따르면, 폴리머 전구체(경화 가능한 물질) 및 고체 주형제 이외에, 중합 가능한 조성물은 중합 개시제, 계면활성제, 에멀젼제, 촉매 및/또는 다른 첨가제(들), 예컨대 가교제와 같은 하나 이상의 추가적인 성분을 포함할 수 있다. 중합 가능한 조성물의 다양한 성분은 단일 배치로 조합되고 동시에 증착될 수 있다.
중합 가능한 조성물은 임의의 적합한 기판 상에 증착될 수 있다. 일부 구현예에서, 기판은 투명하거나 반투명할 수 있다. 예시적인 기판 물질은 렌즈와 같은 다양한 광학 소자 아키텍처를 규정할 수 있는 유리 및 폴리머 조성물을 포함할 수 있다. 본원에 개시된 바와 같이, 추가의 예시적인 기판은 투명 도전성 전극과 같은 투명 도전성 층을 포함할 수 있다.
특정 구현예에서, 중합 가능한 조성물을 증착하기 전에, 기판 표면은, 예를 들어, 증착된 층(들)의 습윤성 또는 접착성을 개선시키기 위해 전처리되거나 컨디셔닝될 수 있다. 기판의 전처리는 절삭(subtractive) 또는 적층(additive) 공정을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기판 전처리는 플라즈마 처리(예를 들어, CF4 플라즈마), 열처리, e-빔 노출, UV 노출, UV-오존 노출, 기계적 마모, 또는 용매, 나노입자 또는 자가-조립된 단일층의 층으로의 코팅(예를 들어, 스핀 코팅, 딥 코팅, 또는 전기분무 코팅) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 인식되는 바와 같이, 자가-조립된 단일층의 형성은 기판 의존적일 수 있다. 자가-조립된 단일층의 예는 알칸티올, -COOH, -NH2, -OH 등과 같은 하나 이상의 말단 기를 포함할 수 있다.
기판 전처리는 기판 표면의 거칠기를 증가시키거나 감소시킬 수 있다. 기판 전처리는 기판 표면의 표면 에너지를 증가시키거나 감소시킬 수 있다. 특정 구현예에서, 결정질 도메인으로의 주형 물질의 성장 및 핵형성에 영향을 미치기 위해 기판 전처리가 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 전처리는 친수성 표면 또는 소수성 표면을 형성하는 데 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 전처리는 친유성 표면 또는 소유성 표면을 형성하는 데 사용될 수 있다.
기판은 결정질 상의 핵형성 및 성장을 전체적으로 또는 국소적으로 증진하는 데 사용될 수 있는 광배향 층, 예를 들어, 블랭킷 또는 패턴화된 층을 포함할 수 있다. 예시적인 광배향 물질은 아조벤젠 유도체 또는 신나메이트-모이어티, 예를 들어, Rolic® ROP 131-306 또는 Rolic® LCMO-VA를 포함한다. 일부 구현예에서, 기판은 비스듬하게 증착된 층일 수 있는 무기 층, 예를 들어, SiOx를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 기판의 증착 표면은, 예를 들어, 이온 빔에 의해 비스듬하게 에칭될 수 있는 유기 물질 또는 무기 물질의 층을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 기판은 반-결정질 폴리머를 포함할 수 있다.
인식되는 바와 같이, 통상적인 포토리소그래피 기술은 기판의 전처리에 공간적으로 영향을 미치기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 포토레지스트의 패턴화된 및 희생 층 또는 패턴화된 및 희생 하드 마스크는, 예를 들어, 가려진 구역 내에서 결정질 상의 핵형성 및 성장을 공간적으로 방해하기 위해 전처리 단계 동안 증착 표면의 일부를 국소적으로 가려지게 하기 위해 사용될 수 있다. 즉, 기판의 증착 표면은 폴리머 전구체 및 주형제 둘 모두의 공간적으로 국소화된 증착을 증진하도록 개질될 수 있다.
다양한 구현예에서, 중합 가능한 조성물은 대략 대기압에서 증착될 수 있지만, 증착 압력은 특별히 제한되지 않고, 예를 들어, 대략 0.1 Torr 내지 대략 760 Torr, 예를 들어, 0.1, 0.2, 0.5, 1, 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200, 500, 또는 760 Torr(상기 값 사이의 임의의 것의 범위 포함)의 감압에서 수행될 수 있다.
하나 이상의 증착 단계 동안, 기판 온도는 대략 실온(약 23℃)에서 유지될 수 있지만, 더 낮고 더 높은 기판 온도가 사용될 수 있다. 예를 들어, 기판 온도는 대략 -50℃ 내지 대략 250℃, 예를 들어, -50℃, -40℃, -20℃, 0℃, 20℃, 40℃, 60℃, 80℃, 100℃, 120℃, 140℃, 160℃, 180℃, 200℃, 또는 250℃(상기 값들 중 임의의 것 사이의 범위 포함)의 범위일 수 있고, 증착 동안 실질적으로 일정하게 유지되거나 변할 수 있다.
일부 구현예에 따르면, 중합 가능한 조성물의 코팅의 두께는 약 5 nm 내지 약 3 밀리미터, 예를 들어, 약 5 nm, 약 10 nm, 약 20 nm, 약 50 nm, 약 100 nm, 약 200 nm, 대략 500 nm, 대략 1 ㎛, 대략 2 ㎛, 대략 5 ㎛, 대략 10 ㎛, 대략 20 ㎛, 대략 50 ㎛, 대략 100 ㎛, 대략 200 ㎛, 대략 500 ㎛, 대략 1 mm, 대략 2 mm, 또는 약 3 mm(상기 값 사이의 임의의 것의 범위 포함)의 범위일 수 있다.
증착된 중합 가능한 조성물은 기판 상에 코팅 또는 박막을 형성할 수 있으며, 이는 경화되어 폴리머 전구체를 가교 및 중합시킬 수 있다. 광원 또는 열원과 같은 경화 공급원은, 예를 들어, 중합 가능한 조성물을 처리하는 데 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 중합은 코팅을 화학 방사선에 노출시킴으로써 달성될 수 있다. 일부 예에서, "화학 방사선"은 물질에서 공유 결합을 파괴할 수 있는 에너지를 지칭할 수 있다. 예는 전자, 전자 빔, 중성자, 알파 입자(He2+), x-선, 감마선, 자외선 및 가시광선, 및 적절하게 높은 에너지 수준에서 플라즈마를 포함하는 이온을 포함할 수 있다. 예로서, 단일 UV 램프 또는 UV 램프의 세트가 화학 방사선에 대한 공급원으로서 사용될 수 있다. 높은 램프 출력을 사용할 때, 경화 시간이 감소될 수 있다. 화학 방사선에 대한 다른 공급원은 레이저(예를 들어, UV, IR, 또는 가시 레이저) 또는 발광 다이오드(LED)를 포함할 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 열원은 열을 발생시켜 폴리머 전구체, 개시제, 및/또는 가교제 사이의 반응을 개시할 수 있다. 폴리머 전구체, 개시제, 및/또는 가교제는 가열 및/또는 화학 방사선 노출시 반응하여 본원에 기술된 바와 같은 폴리머를 형성할 수 있다.
일부 구현예에서, 중합은 자유 라디칼 개시될 수 있다. 이러한 구현예에서, 자유 라디칼 개시는 화학 방사선 또는 열에 대한 노출에 의해 수행될 수 있다. 화학 방사선 및 열-발생된 자유 라디칼에 추가로, 또는 이를 대신하여, 공극형 폴리머의 중합은 원자 이동 라디칼 개시, 전기화학 개시, 플라즈마 개시, 또는 초음파 개시될 뿐만 아니라 이들의 조합일 수 있다. 특정 구현예에서, 자유 라디칼 개시를 유도하기 위해 사용될 수 있는 중합 가능한 조성물에 대한 예시적인 첨가제는 아조 화합물, 및 퍼옥사이드와 같은 열 개시제, 또는 포스핀 옥사이드와 같은 광개시제를 포함한다.
일부 구현예에서, 폴리머 전구체는, 예를 들어, 중합 개시제를 사용하지 않고, 전자 빔, 중성자, 알파 입자(He2+), 감마 또는 x-선 방사선과 같은 단파장 방사선을 사용하여 중합될 수 있다. 추가 구현예에 따르면, 폴리머 전구체는 광개시제와 조합하여 UV 또는 가시광을 사용하여 중합될 수 있다. 예시적인 UV 라디칼 개시제는 2-하이드록시-2-메틸프로피오페논, 2-하이드록시-2-페닐아세토페논, 2-메틸벤조페논, 포스핀 옥사이드, 디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일) 포스핀 옥사이드, 3'-하이드록시아세토페논, 벤조페논, 및 1-하이드록시사이클로헥실 페닐 케톤 블렌드를 포함한다. 비닐에테르 또는 비닐에테르 말단화된-(예비)폴리머를 함유하는 폴리머 전구체의 예에서, 중합은 UV 양이온성 개시제, 예컨대, 트리아릴설포늄 헥사플루오로안티모네이트 염, 또는 비스(4-tert-부틸페닐)아이오도늄 퍼플루오로-1-부탄설포네이트를 사용하여 개시될 수 있다. 일부 구현예에서, 중합은 2,2'-아조비스이소부티로니트릴, 벤조일 퍼옥사이드, tert-부틸 퍼옥사이드 등과 같은 열적 라디칼 개시제를 사용하여 개시될 수 있다. 일부 구현예에서, 중합은 레독스 라디칼 개시제를 사용하여 개시될 수 있다. 예시적인 레독스 라디칼 개시제는 퍼옥사이드-아민 혼합물, 예를 들어, 벤조일 퍼옥사이드와 N,N-디메틸아닐린의 혼합물을 포함한다.
일부 구현예에서, 중합 공정은 단일 경화 단계로 제한되지 않을 수 있다. 오히려, 둘 이상의 단계에 의해 중합을 수행하는 것이 가능할 수 있으며, 이에 의해, 예로서, 중합 가능한 조성물의 코팅은 동일한 타입의 둘 이상의 램프 또는 둘 이상의 상이한 램프에 순차적으로 노출될 수 있다. 상이한 경화 단계의 경화 온도는 동일하거나 상이할 수 있다. 상이한 램프로부터의 램프 출력, 파장, 및 선량은 또한 동일하거나 상이할 수 있다. 일 구현예에서, 중합은 공기 중에서 수행될 수 있으나; 질소 또는 아르곤과 같은 불활성 가스 분위기에서 중합하는 것이 또한 고려된다.
다양한 양태에서, 경화 시간은 코팅의 반응성, 코팅의 두께, 중합 개시제의 타입 및 UV 램프의 출력에 의존할 수 있다. UV 경화 시간은 대략 60분 이하, 예를 들어, 5분 미만, 3분 미만, 또는 1분 미만일 수 있다. 또 다른 구현예에서, 30초 미만의 짧은 경화 시간이 대량 생산에 사용될 수 있다.
인식되는 바와 같이, 증착된 층의 경화는 초기 폴리머 층과 주형제 사이의 상 분리를 유도할 수 있다. 경화 작용 전 또는 동안, 온도 및/또는 압력의 제어는 용해된 주형 물질이 고형화되도록, 예를 들어, 침전 및/또는 결정화를 통해 고체 상의 개별 영역 또는 도메인을 형성하도록 유도할 수 있다. 이러한 도메인 내의 주형 물질은 결정질 또는 비정질일 수 있다. 일부 예에서, 주형 물질은 장범위 규칙성을 갖는 수지상 그레인(dendritic grain)을 형성할 수 있다. 도메인 아키텍처는 원하는 형상을 갖도록, 및/또는 결정질 도메인의 예에서 바람직한 결정학적 배향을 나타내도록 패턴화될 수 있다. 일부 예에서, 패턴화된 도메인은 특정 방향을 따라 배향된 공간 치수와 같은 이방성 피쳐를 가질 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 패턴화된 도메인들 사이의 거리는 복수의 도메인이 무작위로 또는 규칙적인 또는 반-규칙적인 어레이로 구성될 수 있도록 제어될 수 있다.
추가 처리 단계에서, 주형제는 폴리머 매트릭스로부터 제거되어, 즉, 주형 물질에 의해 이전에 점유된 영역에 공극을 형성할 수 있다. 일부 구현예에서, 온도 및/또는 압력의 변화는 주형제를 승화시키는 데 사용될 수 있다.
폴리머 매트릭스로부터 주형 물질의 승화 및 이에 수반되는 제거 전에, 캡핑 층이 폴리머 층 위에 형성될 수 있다. 다양한 구현예에 따르면, 실질적으로 조밀한(실질적으로 공극이 없는) 캡핑 층은 본원에 개시된 임의의 증착 방법 및 물질을 사용하여 개질된 중합 가능한 조성물로부터 형성될 수 있다. 이에 따라, 개질된 중합 가능한 조성물은 이전 구현예에서와 같이 폴리머 전구체 및 다른 임의의 첨가제(들)(예를 들어, 개시제, 계면활성제, 에멀젼제, 촉매, 가교제 등)를 포함할 수 있지만, 주형제는 개질된 중합 가능한 조성물로부터 생략된다. 비-다공성 캡핑 층을 증착함으로써, 나노공극형 폴리머 층에 도전성 전극의 형성과 같은 추가 처리가 가능한 실질적으로 평평한 공극이 없는 표면이 제공될 수 있다.
캡핑 층은, 제공되는 경우, 인접한 공극형 폴리머 매트릭스와 동일한 폴리머 물질(들)을 포함할 수 있으며, 캡핑 층 및 폴리머 매트릭스의 조성은 상이할 수 있다.
본원에 개시된 공극형 폴리머 층은 다양한 광학 소자에 도입될 수 있다. 특정 구현예에 따르면, 광학 소자는 일차 전극, 일차 전극의 적어도 일부와 중첩하는 이차 전극, 및 일차 전극과 이차 전극 사이에 배치되고 이에 인접하는 공극형 폴리머 층을 포함할 수 있다.
일부 구현예에서, 광학 소자는 조정 가능한 렌즈, 및 조정 가능한 렌즈의 제1 표면 위에 배치된 공극형 폴리머의 전극 층을 포함할 수 있다. 조정 가능한 렌즈는, 예를 들어, 액체 렌즈일 수 있고, 프리즘형, 자유형, 평면형, 메니스커스형, 양면-볼록(bi-convex), 평면-볼록(plano-convex), 양면-오목(bi-concave), 또는 평면-오목(plano-concave)으로부터 선택된 기하학적 구조를 가질 수 있다. 특정 구현예에서, 추가의 광학 소자가 조정 가능한 렌즈의 제2 표면 위에 배치될 수 있다. 광학 소자는, 예를 들어, 이의 투명한 개구 내에 헤드 탑재형 디스플레이 내에 도입될 수 있다.
다양한 구현예에 따르면, 액체 렌즈는 신속한 포커싱(rapid focusing)으로부터 이익을 얻는 매우 다양한 적용에 걸쳐 이미징 시스템 유연성을 향상시키기 위해 사용될 수 있다. 특정 구현예에 따르면, 작동 가능한 액체 렌즈를 통합함으로써, 이미징 시스템은 카메라로부터 물체의 거리와 무관하게, 보다 선명한 이미지를 제공하기 위해 초점 면을 빠르게 변경할 수 있다. 액체 렌즈의 사용은 가상 현실/증강 현실 장치 이외에 패키지 분류, 바코드 판독, 보안, 및 신속한 자동화와 같이, 검사 중인 물체가 상이한 크기를 가질 수 있거나 렌즈로부터 다양한 거리에 위치할 수 있는, 다중 거리에서의 포커싱을 수반하는 적용에 특히 유리할 수 있다.
정전기 장(E-장)의 존재 하에, 전기활성 폴리머(즉, 공극형 폴리머)는 인가된 장의 크기 및 방향에 따라 변형(예를 들어, 압축, 신장, 굽힘 등)될 수 있다. 이러한 장의 생성은 2개의 전극, 예를 들어, 각각이 상이한 전위에 있는 1차 전극과 2차 전극 사이에 전기활성 폴리머를 배치함으로써 달성될 수 있다. 전극들 사이의 전위차(즉, 전압 차이)가 증가하거나 감소함에 따라(예를 들어, 0 전위로부터), 변형의 양은 또한 주로 전기장 라인을 따라 증가할 수 있다. 이러한 변형은 특정 정전기장 강도에 도달했을 때 포화를 달성할 수 있다. 정전기장이 없으면, 전기활성 폴리머는 유도된 변형을 겪지 않는, 동등하게 언급하면, 내부 또는 외부에 유도된 변형률(strain)이 없는 이의 이완된 상태에 있을 수 있다.
전극(예를 들어, 일차 전극 및 이차 전극)은 하나 이상의 전기 전도성 물질, 예컨대 금속, 반도체(예를 들어, 도핑된 반도체), 탄소 나노튜브, 그래핀, 산화된 그래핀, 플루오르화된 그래핀, 수소화된 그래핀, 다른 그래핀 유도체, 카본 블랙, 투명 전도성 옥사이드(TCO, 예를 들어, 인듐 주석 옥사이드(ITO), 아연 옥사이드(ZnO) 등), 또는 다른 전기 전도성 물질을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 전극은 알루미늄, 금, 은, 백금, 팔라듐, 니켈, 탄탈, 주석, 구리, 인듐, 갈륨, 아연, 이들의 합금 등과 같은 금속을 포함할 수 있다. 추가의 예시적인 투명 전도성 옥사이드는, 비제한적으로, 알루미늄-도핑된 아연 옥사이드, 불소-도핑된 주석 옥사이드, 인듐-도핑된 카드뮴 옥사이드, 인듐 아연 옥사이드, 인듐 갈륨 주석 옥사이드, 인듐 갈륨 아연 옥사이드, 인듐 갈륨 아연 주석 옥사이드, 스트론튬 바나데이트, 스트론튬 니오베이트, 스트론튬 몰리브데이트, 칼슘 몰리브데이트, 및 인듐 아연 주석 옥사이드를 포함한다.
다른 구현예에서, 전극은 하나 이상의 전도성 폴리머, 예를 들어, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 폴리스티렌 설포네이트, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜), Na1+, Li1+, H1+, NH4 1+, K1+, Ca2+, Mg2+, 또는 다른 음이온성 또는 양이온성 반대 양이온을 포함하는 이온과 착화된 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜), 폴리아닐린, 폴리아세틸렌, 폴리페닐렌 비닐렌, 폴리 피롤, 폴리티오펜; 폴리페닐렌 설파이드, 또는 다른 전도성 폴리머를 포함할 수 있다.
일부 구현예에서, 전극(예를 들어, 일차 전극 및 이차 전극)은 대략 1 nm 내지 대략 1000 nm의 두께를 가질 수 있으며, 예시적인 두께는 대략 10 nm 내지 대략 50 nm이다. 일부 전극은 전기적 파괴(예를 들어, 엘라스토머 폴리머 물질의 전기적 파괴와 관련됨)의 치유를 가능하게 하도록 설계될 수 있다. 자가 치유 물질(예를 들어, 알루미늄)을 포함하는 전극의 두께는 대략 30 nm일 수 있다.
전극은 탄성적으로 신장되도록 구성될 수 있다. 이러한 구현예에서, 전극은 TCO 입자, 그래핀, 탄소 나노튜브 등을 포함할 수 있다. 다른 구현예에서, 비교적 강성인 전극(예를 들어, 알루미늄과 같은 금속을 포함하는 전극)이 사용될 수 있다. 전극, 즉, 전극 물질은 제공된 적용에 대해 요망되는 전도도, 변형성, 투명성, 및 광학적 투명도를 달성하도록 선택될 수 있다. 예로서, 변형 가능한 전극의 항복점은 적어도 0.5%의 공학 변형률(engineering strain)에서 발생할 수 있다.
전극(예를 들어, 일차 전극 및 이차 전극)은 임의의 적합한 공정을 사용하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 전극은 물리적 기상 증착(PVD), 화학적 기상 증착(CVD), 증발, 스프레이-코팅, 딥-코팅, 스핀-코팅, 원자층 증착(ALD) 등을 사용하여 제조될 수 있다. 또 다른 양태에서, 전극은 열 증발기, 스퍼터링 시스템, 스프레이 코팅기, 스핀 코팅기 등을 사용하여 제조될 수 있다.
전극들 사이에 전압의 인가는 인가된 전기장의 방향으로 개재된 공극형 폴리머 층(들)의 압축 및 물질에 대한 포아송 비(Poisson’s ratio)로 특징되는 바와 같이 하나 이상의 횡방향 치수에서 폴리머 층(들)의 관련된 팽창 또는 수축을 야기시킬 수 있다. 일부 구현예에서, (예를 들어, 일차 전극 및/또는 이차 전극에 대한) 인가된 전압은 공극형 폴리머 층에서 적어도 하나의 방향(예를 들어, 규정된 좌표계에 대해 x, y, 또는 z 방향)으로 적어도 대략 0.01%의 변형률(예를 들어, 인가된 전압으로부터 발생하는 인가된 힘의 방향으로의 변형량을 물질의 초기 치수로 나눈 것)을 형성할 수 있다.
작동 가능한 공극형 폴리머 층은 다양한 수동 및 능동 광학계에 도입될 수 있다. 예시적인 구조는 조정 가능한 프리즘 및 격자뿐만 아니라 조정 가능한 형태의 복굴절 구조를 포함하며, 이는 균일한 다공도를 갖는 패턴화된 공극형 폴리머 층 또는 공간적으로 가변적인 다공도를 갖는 패턴화되지 않은 공극형 폴리머 층을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 공극형 폴리머 격자의 광학 성능은 격자의 작동을 통해 조정될 수 있으며, 이는 격자 요소의 피치 또는 높이를 수정할 수 있다. 일부 구현예에서, 조정 가능한 굴절률을 갖는 공극형 폴리머 층은 능동적으로 스위칭 가능한 광 도파관에 도입될 수 있다. 일부 구현예에 따르면, 광학 소자의 하나 이상의 광학 특성은 용량성 작동, 기계적 작동, 및/또는 음향 작동을 통해 조정될 수 있다.
본 개시의 공극형 물질이 일반적으로 수동 광학계 및 능동 광학계와 관련하여 기술되지만, 공극형 물질은 다른 분야에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 공극형 폴리머는 광학 지연 필름, 편광기, 보상기, 빔 스플리터, 반사 필름, 정렬층, 컬러 필터, 대전방지 보호 시트, 전자기 간섭 보호 시트, 무안경 3차원 디스플레이용 편광-제어된 렌즈, 적외선 반사 필름 등의 일부로서 또는 이들과 조합하여 사용될 수 있다.
일부 구현예에 따르면, 공극형 폴리머 층은 하향식 또는 상향식 증착 및 패턴화 방식을 사용하여 형성될 수 있다. 하향식 공정에서, 벌크 공극형 폴리머 층이 형성되고, 후속하여, 예를 들어, 리소그래피 및 에칭 공정을 사용하여 패턴화되어 2D 또는 3D 광학 소자를 규정할 수 있다. 상향식 공정에서, 2D 또는 3D 광학 소자는 선택적 증착에 의해 층별로 형성될 수 있다. 예시적인 상향식 공정에서, 주형제의 경화 및 승화 행위(act)는 완전한 구조가 증착된 후 또는 복수의 연속적인 층 각각의 증착 후에 수행될 수 있다.
본원에 기술된 임의의 구현예로부터의 특징은 본원에 기술된 일반 원리에 따라 서로 조합하여 사용될 수 있다. 이러한 및 다른 구현예, 특징, 및 장점은 첨부된 도면 및 청구범위와 함께 하기 상세한 설명을 읽을 때 더욱 완전히 이해될 것이다.
하기는 도 1 내지 도 22를 참조하여, 고체 주형제를 포함하는 중합 가능한 조성물을 사용하여 공극형 폴리머를 제조하는 방법을 포함하는, 공극형 폴리머 물질의 상세한 설명을 제공할 것이다. 도 1 내지 도 5와 관련된 논의는 나노공극형 폴리머 및 나노공극형 폴리머-함유 아키텍처를 형성하는 예시적인 승화 방법의 설명을 포함한다. 도 6 및 도 7과 관련된 논의는 예시적인 공극형 폴리머 층에서 공극 구조의 설명을 포함한다. 도 8 및 도 9와 관련된 논의는 복합물 또는 나노공극형 폴리머 물질을 형성하기 위한 기상 증착 공정의 설명을 포함한다. 도 10과 관련된 논의는 복합물 또는 나노공극형 폴리머 물질을 포함하는 예시적인 복합물 아키텍처를 예시한다. 도 11 내지 도 17은 이러한 물질을 형성하기 위해 기상 증착 공정에 사용될 수 있는 예시적인 기화 가능한 및 결정화 가능한 물질을 도시한다. 도 18 내지 도 22와 관련된 논의는 나노공극형 폴리머 층을 갖는 광학 소자를 포함할 수 있는 예시적인 가상 현실 및 증강 현실 디바이스에 관한 것이다.
공극형 폴리머를 형성하기 위한 예시적인 방법이 도 1에 개략적으로 도시되어 있다. 먼저 도 1A를 참조하면, 방법(100)은 기판(110) 상에 중합 가능한 조성물의 코팅(120)을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 코팅(120)은 폴리머 전구체 및 고체 주형제의 균질한 용액을 포함할 수 있다. 후속 경화 단계에서, 도 1B에 예시된 바와 같이, 코팅(120)은 가교 및 중합되어 폴리머 매트릭스(130) 전반에 걸쳐 분산된 복수의 고체 주형-함유 도메인(140)을 포함하는 폴리머 매트릭스(130)를 형성할 수 있다. 도 1C를 참조하면, 도메인(140) 내의 주형 물질의 적어도 일부는, 예를 들어, 승화(150)에 의해 제거되어, 폴리머 매트릭스(130) 전반에 걸쳐 분포된 복수의 공극(145)을 포함하는 공극형 폴리머 층(160)을 형성할 수 있다. 도 1에 도식적으로 도시된 바와 같이, 공극(145)은 폴리머 층(160)의 표면(162)에서 노출될 수 있다.
일부 구현예에 따르면, 캡핑 층은 나노공극형 폴리머 층의 표면 위에 형성되어 노출된 공극에 의해 중단되지 않은 매끄러운 표면을 제공할 수 있다. 도 2를 참조하면, 방법(200)은 도 2A에 도시된 바와 같이, 기판(210) 상에 중합 가능한 조성물의 코팅(220)을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 이전 구현예에서와 같이, 도 2B를 참조하면, 코팅(220)은 가교되고 중합되어 폴리머 매트릭스(230) 전반에 걸쳐 분산된 복수의 고체 주형-함유 도메인(240)을 포함하는 폴리머 매트릭스(230)를 형성할 수 있다.
고체 주형제의 제거 전에, 도 2C에 예시된 바와 같이, 개질된 중합 가능한 조성물로부터 폴리머 매트릭스(230) 위에 캡핑 층(270)이 형성될 수 있다. 개질된 중합 가능한 조성물은 폴리머 전구체 및 다른 선택적 첨가제를 포함할 수 있다. 그러나, 고체 주형제는 개질된 중합 가능한 조성물로부터 생략된다.
도 2D를 참조하면, 도메인(240) 내의 주형 물질의 적어도 일부는, 예를 들어, 승화(250)에 의해 제거되어, 폴리머 매트릭스(230) 전반에 걸쳐 분포된 복수의 공극(245) 및 비-공극형 표면(272)을 갖는 상부 캡핑 층(270)을 포함하는 공극형 폴리머 층(260)을 형성할 수 있다. 인식되는 바와 같이, 전술한 방법론은 하나 이상의 공극형 폴리머 층 및 하나 이상의 캡핑 층을 포함하는 다층 아키텍처를 형성하기 위해 반복될 수 있다.
도 3을 참조하면, 하나 이상의 공극형 폴리머 층을 포함하는 예시적인 다층 구조가 예시된다. 도 3A에 도시된 바와 같이, 공극형 폴리머 층(360)은 캡핑 층(370) 위에 배치될 수 있다. 도 3B를 참조하면, 공극형 폴리머 층(360)은 제1 캡핑 층(370)과 제2 캡핑 층(372) 사이에 배치될 수 있다. 적층 구조(380)가 도 3C에 예시되어 있다. 적층 구조(380)는 하단으로부터 상단으로, 제1 캡핑 층(370), 제1 공극형 폴리머 층(360), 제2 캡핑 층(372), 제2 공극형 폴리머 층(362), 및 제3 캡핑 층(374)을 포함할 수 있다.
일부 구현예에서, 공극형 폴리머 층은 하나 이상의 전도성 전극과 통합될 수 있다. 예로서, 전극형 다층 스택(400)은 도 4에 예시되어 있고, 하단으로부터 상단으로, 일차 전극(480), 제1 캡핑 층(470), 제1 공극형 폴리머 층(460), 제2 캡핑 층(472), 2차 전극(482), 제3 캡핑 층(474), 제2 공극형 폴리머 층(462), 제4 캡핑 층(476), 및 3차 전극(484)을 포함한다.
전술한 것에 추가로, 도 5에 도식적으로 도시된 바와 같이, 예시적인 제조 공정은 기판 전처리(단계 1), 폴리머 전구체 및 고체 주형제를 포함하는 증착된 층을 형성하기 위해 중합 가능한 조성물을 기판 상에 증착시킴(단계 2), 경화시켜 폴리머 층을 형성시킴(단계 3), 개질된 중합 가능한 조성물을 폴리머 층 위에 증착시킴(단계 4), 폴리머 층 위에 조밀한 캡핑 층을 형성하기 위해 경화시킴(단계 5), 전극 형성(단계 6), 및 승화시켜 캡핑되고 전극형 공극형 폴리머 층을 형성하도록 폴리머 층으로부터 고체 주형제를 제거함(단계 7)의 행위를 포함할 수 있다. 인식되는 바와 같이, 다층 구조는 단계 2 내지 단계 6 중 하나 이상을 반복함으로써 형성될 수 있다.
예시적인 공극형 폴리머 물질의 주사 전자 현미경(SEM) 사진이 도 6 및 도 7에 도시되어 있다. 현미경 사진에서 볼 수 있는 바와 같이, 공극형 폴리머 물질은 폴리머 매트릭스 및 매트릭스 전반에 걸쳐 분산된 복수의 공극을 포함한다. 인식되는 바와 같이, 공극은 장범위 규칙성을 나타내고 폴리머 매트릭스 전반에 걸쳐 불균일하게 분포된다.
복합물 또는 공극형 폴리머 물질을 형성하기 위한 예시적인 화학 기상 증착(CVD) 방법이 도 8에 도식적으로 도시되어 있다. 도 8의 방법에서, 진공 챔버(801)는 챔버(801) 내로 도입되는 중합 가능한 조성물의 중합을 개시하도록 구성된 방사선원(802)을 포함한다. 방사선원(802)은 핫 필라멘트 또는 필라멘트 어레이, 또는 방사선원 예컨대 플라즈마, UV, x-선, 감마선, 전자 또는 전자 빔, 가시광, 및 적절한 에너지 수준의 이온을 포함할 수 있다. 진공 챔버(801)는 챔버 내로 및 밖으로 중합 가능한 조성물 및 이의 부산물을 전달 및 제거하기 위한 하나 이상의 유입구(803) 및 하나 이상의 유출구(804)를 포함할 수 있다.
챔버(801) 내에서, 기판(805)은 기판(805)을 원하는 온도로 가열 또는 냉각시키도록 구성될 수 있는 열 제어된 플레이트(806) 상에 배치될 수 있다. 또한, 다양한 구현예에 따르면, 기판 온도, 챔버 온도, 및 챔버 내의 압력 중 하나 이상은 증착 공정 전반에 걸쳐 일정하게 유지되거나 변할 수 있다.
예시적인 방법에서, 폴리머 전구체(807), 주형제(808), 및 선택적 중합 개시제(809)는 하나 이상의 유입구(803)를 통해 증기 상태로 챔버(801)에 도입된다. 전술한 반응물이 응축되어 기판(805) 상에 증착됨에 따라, 폴리머 전구체(807)의 중합 및 주형제(808)의 결정화를 통해 기판의 증착 표면 상에 복합 박막이 형성된다. 일부 구현예에서, 폴리머 전구체(807)의 중합은 증착 동안 및/또는 증착 후에 가스 상으로 개시될 수 있다. 응축되지 않은/반응하지 않은 증기는 유출구(804)를 통해 챔버(801)에서 배출될 수 있다.
에피택셜 증착 공정에서, 예를 들어, 화학 반응물은 제어되며, 시스템 파라미터는 증착 종(807 내지 809)이 기판(805)의 증착 표면 상에 하강하고 표면 확산을 통해 충분히 이동성을 유지하여 증착 표면의 결정질 배향 또는 표면 구조에 따라 이를 배향하도록 설정된다.
예시적인 공정은 도 9에 도식적으로 도시되어 있다. 단계 1에서, 기판 표면 상에 응축되고 개별 도메인으로 분리되는 주형제(908) 및 폴리머 전구체(907)의 기상 증착을 통해 박막이 형성된다. 단계 2에서, 폴리머 영역(917) 및 결정질 영역(918)은 각각 폴리머 전구체(907) 및 주형제(908)의 중합 및 결정화로부터 형성되어 복합 박막을 형성한다. 폴리머 전구체(907)의 중합 및 주형제(908)의 결정화는 순차적으로 또는 동시에 일어날 수 있다. 단계 1 및 단계 2 동안, 유량, 온도, 및 압력 중 하나 이상은, 예를 들어, 결정질 영역(918)의 결정자 크기, 순서, 및 배향에 영향을 미치도록 제어될 수 있다. 결정질 영역(918)의 결정자 크기, 순서, 및 배향은 또한 조성, 극성, 친수성, 키랄성 등을 포함하는 폴리머 전구체(907) 및 주형제(908)의 선택에 의해 영향을 받을 수 있다.
중합 개시제(809) 또는 다른 촉매에 더하여, 또는 이를 대신하여, 폴리머 전구체(907)의 중합은 열적으로 진행되거나 방사선에 의해, 예를 들어, 플라즈마, UV, x-선, 감마선, 중성자, 알파 입자(He2+), 가시광선, 전자 빔 등에 대한 초기 박막의 노출에 의해 진행될 수 있다. 일부 경우에, 중합은 증착 공정 동안 일어날 수 있다. 일부 경우에, 중합은 증착이 완료된 후에 일어날 수 있다.
여전히 도 9를 참조하면, 단계 3에 도시된 바와 같이, 공극형 폴리머 박막이 결정질 영역(918)의 승화를 통해 형성될 수 있다. 일부 구현예에서, 생성된 공극(928)은 단계 4에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 이차 결정질 물질(938)로 역충전될 수 있다.
일부 구현예에 따르면, 적층형 폴리머 아키텍처는 도 10에 도식적으로 도시되어 있다. 도 10A 및 도 10B를 각각 참조하면, 예시적인 다층 구조물은 층상 기판 사이에 교대로 배치된 복합 폴리머 박막 및 공극형 폴리머 박막을 포함할 수 있다. 기판(1001, 1002, 및 1003)은 본원에 개시된 바와 같은 임의의 적합한 기판을 포함할 수 있다. 특정 구현예에서, 기판(1001, 1002, 및 1003)은 폴리머 전구체(907)의 경화된 층, 즉, 주형제(808, 908) 없이 형성된 단일 도메인 층을 포함할 수 있다.
추가의 예시적인 주형제는 도 11 내지 도 17에 도시되어 있다. 예시된 물질은 거울상이성질체적으로 순수한 조성물 또는 라세미 혼합물로서 사용될 수 있고, 단독으로 또는 임의의 조합으로 사용될 수 있다. 예시된 구조에서, "R"은 CH3, H, OH, OMe, OEt, OiPr, F, Cl, Br, I, Ph, NO2, SO3, SO2Me, i-Pr, Pr, t-Bu, sec-Bu, Et, 아세틸, SH, SMe, 카복실, 알데하이드, 아미드, 아민, 니트릴, 에스테르, SO2NH3, NH2, NMe2, NMeH, 및 C2H2를 포함하지만 이로 제한되지 않는 임의의 적합한 작용기를 포함할 수 있으며, "n"은 0 내지 4의 임의의 정수 값(경계값 포함)일 수 있다. 도 11 내지 도 17에 예시된 물질은 기화 가능하고, 결정화 가능하고, 일부 구현예에서 승화 가능한 것으로 특징화될 수 있다.
다양한 예시적인 주형제는 도 11에 도시되어 있다. 안트라센에 대한 메틸-, 하이드록실-, 및 플루오로-작용기의 첨가를 나타내는 특정 예시적인 주형제 조성물은 도 12에 도시되어 있다. 예시적인 아미노산은 도 13에 도시되어 있으며, 예시적인 당은 도 14에 도시되어 있으며, 예시적인 지방산은 도 15에 도시되어 있다. 추가의 예로서, 적합한 탄화수소는 도 16에 도시되어 있으며, 적합한 스테로이드 조성물은 도 17에 도시되어 있다.
다양한 구현예에 따르면, 주형 승화에 의해 나노공극형 폴리머를 형성하기 위한 예시적인 합성 경로가 시험 1에 제시되어 있다.
시험 1 - 2-페닐옥실에틸 아크릴레이트(Sartomer로부터의 SR339, 40.75 중량%), 이소-데실 아크릴레이트(Sartomer로부터의 SR395, 40.75 중량%), 폴리에틸렌 글리콜 아크릴레이트(Sartomer로부터의 CD553, 10 중량%), [3-프로프-2-에노일옥시-2,2-비스(프로프-2-에노일옥시메틸)프로필]프로파노에이트(Sartomer로부터의 SR351, 8 중량%) 및 벤조인(0.5 중량%)를 조합함으로써 용액을 제조하였다. 이후에, 용액(5.608 g)에 캄포르(5.809 g)를 첨가하여 혼합물을 제조하였다. 혼합물을 교반하고, 벤조인 및 캄포르가 완전히 용해되어 균질한 용액을 형성할 때까지 60℃에서 가열하였다. 용액을 0.5 mm 플라스틱 스페이서로 2개의 8×50 mm 유리 슬라이드 사이에 캡슐화하고, 60℃로 가열하였다. 박막을 365 nm UV 방사선에 노출시켜 폴리머 전구체를 중합시키고 폴리머 필름을 형성시켰다. 60℃의 오븐에서 폴리머 필름을 가열함으로써 승화를 통해 캄포르를 제거하였다. 21시간의 가열 후에 대략 50 중량%의 총 중량 손실이 관찰되었다. 주사 전자 현미경 영상화는 대략 1 내지 20 마이크로미터 범위의 직경을 갖는 공극의 수지상 네트워크의 형성을 확인하였다.
본원에 개시된 바와 같이, 나노공극형 폴리머는 폴리머 전구체 및 고체 주형제를 포함하는 중합 가능한 조성물로부터 형성될 수 있다. 폴리머 전구체의 경화 동안 또는 경화 후에 주형 물질의 상 분리 및 승화는 주형에 의해 이전에 점유된 초기 폴리머 매트릭스의 영역 내에 공극의 네트워크를 생성할 수 있다. 예시적인 주형 물질은 다환 방향족 탄화수소(예를 들어, 2-나프톨 및 안트라센), 캄포르, 벤조산 등을 포함하지만, 추가의 고체 물질이 고려된다. 다양한 구현예에 따르면, 고체의 승화 가능한 주형제의 사용은 추출 동안 폴리머 매트릭스에 의한 흡수 및 표면 장력-유발 공극 붕괴를 포함하는, 액체 주형제와 관련된 문제를 방지한다.
경화는 열 또는 화학 방사선에 대한 노출에 의해 달성될 수 있으며, 이는 또한 주형 물질과 폴리머 전구체 사이의 상 분리를 증진시킬 수 있다. 경화 작용 전 또는 동안 일어날 수 있는 주형제의 결정화는 폴리머 매트릭스 내에 무작위, 단범위, 또는 장범위 규칙성을 갖는 공극의 네트워크를 형성시킬 수 있다. 일부 예에서, 공극 구조는 수지상 패턴을 나타낼 수 있다. 승화는 온도, 압력 등의 변화 중 하나 이상에 의해 진행될 수 있다.
다양한 증착 기술은 중합 가능한 조성물의 층을 기재 상에 증착시키기 위해 사용될 수 있다. 중합 가능한 조성물의 화학적 성질 및 증착 방법의 세부사항은 공극 크기, 공극 크기 분포, 공극 밀도, 공극 단범위 규칙성 또는 장범위 규칙성 등을 포함하는 나노공극형 폴리머 층의 특성을 조정하고, 이에 따라 작동 반응, 투과율, 및 복굴절을 포함하는 이의 기계적 및 광학적 특성을 제어하는 데 사용될 수 있다.
일부 구현예에서, 평균 공극 크기는 대략 5 nm 내지 대략 20 ㎛의 범위일 수 있다. 일부 구현예에서, 무-공극 캡핑 층은 평면의 실질적으로 무-포크(pock-free) 표면을 갖는 나노공극형 폴리머 층을 생성하기 위해 승화 전에 중합 가능한 조성물의 층 위에 형성될 수 있다.
다층 구조물은 선택적으로 하나 이상의 캡핑 층을 포함하는, 하나 이상의 나노공극형 폴리머 층을 포함할 수 있고, 나노공극형 폴리머 층(들)을 용량식으로 작동시키도록 구성된 쌍을 이루는 전극을 추가로 포함할 수 있다. 이러한 나노공극형 폴리머 층은 블랭킷 공극형 폴리머 층을 패턴화 및 에칭하는 것을 포함하는 하향식 방법을 사용하거나, 구조화된 2D 또는 3D 소자가 층별로 형성될 수 있는 상향식 방법을 사용하여 수동 또는 능동 광학계에 도입될 수 있다.
예시적인 구현예
실시예 1: 폴리머 전구체 및 고체 주형제를 포함하는 중합 가능한 조성물을 형성하는 단계, 중합 가능한 조성물의 코팅을 형성하는 단계, 코팅을 처리하여 복수의 규정된 영역에 고체상을 갖는 경화된 폴리머 물질을 형성하는 단계, 및 경화된 폴리머 물질로부터 고체상의 적어도 일부를 제거하여 공극형 폴리머 층을 형성하는 단계를 포함하는 방법.
실시예 2: 실시예 1에 있어서, 중합 가능한 조성물을 처리하여 균질한 용액을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
실시예 3: 실시예 1 및 2 중 어느 하나에 있어서, 고체상의 적어도 일부를 제거하는 것이 대략 30℃ 내지 대략 300℃의 온도에서 주형제를 승화시키는 것을 포함하는 방법.
실시예 4: 실시예 1 내지 3 중 어느 하나에 있어서, 주형제가 다환방향족 탄화수소를 포함하는 방법.
실시예 5: 실시예 1 내지 4 중 어느 하나에 있어서, 주형제가 2-나프톨, 안트라센, 벤조산, 살리실산, 캄포르, 사카린, 퀴닌, 콜레스테롤, 팔미트산, 스테아르산, 아세틸살리실산, 아트로핀, 비소, 피페라진, 및 1,4-디클로로벤젠으로부터 선택되는 방법.
실시예 6: 실시예 1 내지 5 중 어느 하나에 있어서, 복수의 규정된 영역이 대략 20 마이크로미터 미만의 최대 치수를 갖는 주형 물질-풍부 도메인을 포함하는 방법.
실시예 7: 실시예 1 내지 6 중 어느 하나에 있어서, 고체상의 적어도 일부를 제거하는 것이 승화를 포함하는 방법.
실시예 8: 실시예 1 내지 7 중 어느 하나에 있어서, 공극형 폴리머 층이 대략 0.2 MPa 내지 대략 500 MPa의 탄성 모듈러스를 갖는 방법.
실시예 9: 실시예 1 내지 8 중 어느 하나에 있어서, 중합 가능한 조성물이 UV 라디칼 개시제, 열적 라디칼 개시제, 및 레독스 라디칼 개시제로부터 선택된 개시제를 추가로 포함하는 방법.
실시예 10: 폴리머 전구체 및 고체 주형제를 포함하는 균질한 용액을 형성하는 단계, 기판 상에 용액의 층을 형성하는 단계, 층을 처리하여 고체상의 개별 도메인을 포함하는 경화된 폴리머 물질을 형성하는 단계, 및 도메인으로부터 고체상의 적어도 일부를 제거하여 공극형 폴리머 층을 형성하는 단계를 포함하는 방법.
실시예 11: 실시예 10에 있어서, 주형제가 다환방향족 탄화수소를 포함하는 방법.
실시예 12: 실시예 10 및 11 중 어느 하나에 있어서, 주형제가 2-나프톨, 안트라센, 벤조산, 살리실산, 캄포르, 사카린, 퀴닌, 콜레스테롤, 팔미트산, 스테아르산, 아세틸살리실산, 아트로핀, 비소, 피페라진, 및 1,4-디클로로벤젠으로부터 선택되는 방법.
실시예 13: 실시예 10 내지 12 중 어느 하나에 있어서, 고체상의 적어도 일부를 제거하는 것이 승화를 포함하는 방법.
실시예 14: 폴리머 매트릭스 전반에 걸쳐 불균질하게 분산된 복수의 공극을 갖는 폴리머 매트릭스를 포함하는 공극형 폴리머.
실시예 15: 실시예 14에 있어서, 공극이 수지상 패턴을 나타내는, 공극형 폴리머.
실시예 16: 실시예 14 및 15 중 어느 하나의 공극형 폴리머의 층을 포함하는 액추에이터 소자로서, 공극형 폴리머 층은 전도성 전극들 사이에 배치되어 있는, 액추에이터 소자.
실시예 17: 실시예 14 및 15 중 어느 하나의 공극형 폴리머를 포함하는 음향 소자.
실시예 18: 기화된 반응물 조성물을 반응 챔버에 도입하는 단계로서, 기화된 반응물 조성물은 폴리머 전구체 및 유기 주형제를 포함하는 단계, 반응 챔버 내에 위치된 기판 위에 반응물 조성물을 포함하는 코팅을 형성하는 단계, 및 코팅을 처리하여 폴리머 전구체를 경화시키고 유기 주형제를 결정화시켜 복합 층을 형성하는 단계를 포함하는 방법.
실시예 19: 실시예 18에 있어서, 결정화된 유기 주형제의 적어도 일부를 코팅으로부터 제거하여 공극형 폴리머 층을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
실시예 20: 실시예 18 및 19 중 어느 하나에 있어서, 복합 층의 표면 위에 폴리머 층을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
실시예 21: 실시예 18 내지 20 중 어느 하나에 있어서, 유기 주형제의 결정화를 국소적으로 증진하기 위해 기판을 전처리하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
실시예 22: 실시예 18 내지 21 중 어느 하나에 있어서, 코팅을 형성하기 전에 기판 위에 광정렬 층을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
실시예 23: 폴리머 도메인들 사이에 분산된 유기 결정질 도메인을 포함하는 복합 구조물.
실시예 24: 실시예 23에 있어서, 결정질 도메인이 바람직한 결정학적 방향을 특징으로 하는, 복합 구조물.
실시예 25: 실시예 23 및 24 중 어느 하나에 있어서, 폴리머 도메인이 유리질 상태를 특징으로 하는, 복합 구조물.
실시예 26: 실시예 23 내지 25 중 어느 하나에 있어서, 폴리머 도메인이 기계적으로 탄성인, 복합 구조물.
본 개시의 구현예는 다양한 유형의 인공 현실 시스템을 포함하거나 이와 함께 구현될 수 있다. 인공 현실은, 예를 들어, 가상 현실, 증강 현실, 혼합 현실, 하이브리드 현실, 또는 일부 조합 및/또는 파생물을 포함할 수 있는, 사용자에게 제시되기 전에 일부 방식으로 조정된 현실의 한 형태이다. 인공 현실 콘텐츠는 완전히 컴퓨터 생성 콘텐츠 또는 캡처된(예를 들어, 현실 세계) 콘텐츠와 결합된 컴퓨터 생성 콘텐츠를 포함할 수 있다. 인공 현실 콘텐츠는 비디오, 오디오, 햅틱 피드백, 또는 이들의 일부 조합을 포함할 수 있으며, 이들 중 임의의 것은 단일 채널 또는 다중 채널(예를 들어, 뷰어(viewer)에 대해 3차원(3D) 효과를 생성하는 스테레오 비디오)로 제시될 수 있다. 추가적으로, 일부 구현예에서, 인공 현실은 또한, 예를 들어, 인공 현실에서 콘텐츠를 생성하는 데 사용되고/되거나 인공 현실에서 (예를 들어, 인공 현실에서 활동을 수행하기 위해) 달리 사용되는 애플리케이션, 제품, 액세서리, 서비스, 또는 이들의 일부 조합과 연관될 수 있다.
인공 현실 시스템은 다양한 상이한 형태 인자 및 구성으로 구현될 수 있다. 일부 인공 현실 시스템은 근안 디스플레이(near-eye display; NED) 없이 작동하도록 설계될 수 있다. 다른 인공 현실 시스템은 현실 세계 내에 가시성을 또한 제공하거나(예를 들어, 도 18의 증강 현실 시스템(1800)) 인공 현실에서 사용자를 시각적으로 몰입시키는(예를 들어, 도 19의 가상 현실 시스템(1900)) NED를 포함할 수 있다. 일부 인공 현실 디바이스가 독립형 시스템일 수 있지만, 다른 인공 현실 디바이스는 사용자에게 인공 현실 경험을 제공하기 위해 외부 디바이스와 통신 및/또는 조정할 수 있다. 이러한 외부 디바이스의 예는 휴대용 컨트롤러, 모바일 디바이스, 데스크탑 컴퓨터, 사용자에 의해 착용된 디바이스, 하나 이상의 다른 사용자에 의해 착용된 디바이스, 및/또는 임의의 다른 적합한 외부 시스템을 포함한다.
도 18을 참조하면, 증강 현실 시스템(1800)은 사용자의 눈 앞에서 좌측 디스플레이 디바이스(1815(A)) 및 우측 디스플레이 디바이스(1815(B))를 보유하도록 구성된 프레임(1810)을 갖는 안경류 장치(1802)를 포함할 수 있다. 디스플레이 디바이스(1815(A) 및 1815(B))는 함께 또는 독립적으로 작동하여 이미지 또는 일련의 이미지를 사용자에게 제공할 수 있다. 증강 현실 시스템(1800)이 2개의 디스플레이를 포함하지만, 본 개시의 구현예는 단일 NED 또는 2개 초과의 NED를 갖는 증강 현실 시스템에서 구현될 수 있다.
일부 구현예에서, 증강 현실 시스템(1800)은 센서(1840)와 같은 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 센서(1840)는 증강 현실 시스템(1800)의 모션(motion)에 응답하여 측정 신호를 생성할 수 있고, 프레임(1810)의 실질적으로 임의의 부분 상에 위치할 수 있다. 센서(1840)는 위치 센서, 관성 측정 유닛(inertial measurement unit; IMU), 깊이 카메라 어셈블리, 구조화된 광 방출기 및/또는 검출기, 또는 이들의 임의의 조합을 나타낼 수 있다. 일부 구현예에서, 증강 현실 시스템(1800)은 센서(1840)를 포함하거나 포함하지 않을 수 있거나, 하나 초과의 센서를 포함할 수 있다. 센서(1840)가 IMU를 포함하는 구현예에서, IMU는 센서(1840)로부터의 측정 신호에 기초하여 보정 데이터를 생성할 수 있다. 센서(1840)의 예는 비제한적으로, 가속도계, 자이로스코프, 자력계, 모션을 검출하는 다른 적합한 타입의 센서, IMU의 오류 정정에 사용되는 센서, 또는 이들의 일부 조합을 포함할 수 있다.
증강 현실 시스템(1800)은 또한 총괄적으로 음향 변환기(1820)로 지칭되는 복수의 음향 변환기(1820(A) 내지 1820(J))를 갖는 마이크로폰 어레이를 포함할 수 있다. 음향 변환기(1820)는 음파에 의해 유도된 기압 변동을 검출하는 변환기일 수 있다. 각각의 음향 변환기(1820)는 소리를 검출하고 검출된 소리를 전자 포맷(예를 들어, 아날로그 또는 디지털 포맷)으로 변환하도록 구성될 수 있다. 도 18의 마이크로폰 어레이는, 예를 들어, 하기 10개의 음향 변환기를 포함할 수 있다: 사용자의 대응하는 귀 내측에 배치되도록 설계될 수 있는 1820(A) 및 1820(B), 프레임(1810) 상의 다양한 위치에 정위될 수 있는 음향 변환기(1820(C), 1820(D), 1820(E), 1820(F), 1820(G), 및 1820(H)), 및/또는 대응하는 넥밴드(1805) 상에 정위될 수 있는 음향 변환기(1820(I) 및 1820(J)).
일부 구현예에서, 음향 변환기(1820(A) 내지 1820(F)) 중 하나 이상은 출력 변환기(예를 들어, 스피커)로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 음향 변환기(1820(A) 및/또는 1820(B))는 이어버드(earbud) 또는 임의의 다른 적합한 타입의 헤드폰 또는 스피커일 수 있다.
마이크로폰 어레이의 음향 변환기(1820)의 구성은 다양할 수 있다. 증강 현실 시스템(1800)이 도 18에 10개의 음향 변환기(1820)를 갖는 것으로 도시되어 있지만, 음향 변환기(1820)의 수는 10보다 크거나 작을 수 있다. 일부 구현예에서, 더 많은 수의 음향 변환기(1820)를 사용하면 수집된 오디오 정보의 양 및/또는 오디오 정보의 감도 및 정확성을 증가시킬 수 있다. 대조적으로, 더 적은 수의 음향 변환기(1820)를 사용하면, 수집된 오디오 정보를 처리하기 위해 관련된 제어기(1850)에 의해 요구되는 컴퓨팅 파워(computing power)를 감소시킬 수 있다. 또한, 마이크로폰 어레이의 각각의 음향 변환기(1820)의 위치는 변할 수 있다. 예를 들어, 음향 변환기(1820)의 위치는 사용자 상의 규정된 위치, 프레임(1810) 상의 규정된 좌표, 각각의 음향 변환기(1820)와 관련된 배향, 또는 이들의 일부 조합을 포함할 수 있다.
음향 변환기(1820(A) 및 1820(B))는 귓바퀴(pinna) 뒤, 이주(tragus) 뒤, 및/또는 귓바퀴(auricle) 또는 와(fossa) 내부와 같은 사용자의 귀의 상이한 부분에 정위될 수 있다. 또는, 이도(ear canal) 내측의 음향 변환기(1820)에 추가하여 귀 상에 또는 귀를 둘러싸는 추가적인 음향 변환기(1820)가 있을 수 있다. 음향 변환기(1820)를 사용자의 이도 옆에 위치시키는 것은 마이크로폰 어레이가 어떻게 소리가 이도에 도달하는 지에 대한 정보를 수집할 수 있게 할 수 있다. (예를 들어, 바이노럴 마이크로폰(binaural microphone)으로서) 적어도 2개의 음향 변환기(1820)를 사용자의 머리에 정위시킴으로써, 증강 현실 디바이스(1800)는 바이노럴 청력(binaural hearing)을 시뮬레이션하고 사용자의 머리 주위의 3D 스테레오 음장(3D stereo sound field)을 캡처할 수 있다. 일부 구현예에서, 음향 변환기(1820(A) 및 1820(B))는 유선 연결(1830)을 통해 증강 현실 시스템(1800)에 연결될 수 있으며, 다른 구현예에서, 음향 변환기(1820(A) 및 1820(B))는 무선 연결(예를 들어, 블루투스 연결)을 통해 증강 현실 시스템(1800)에 연결될 수 있다. 또 다른 구현예에서, 음향 변환기(1820(A) 및 1820(B))는 증강 현실 시스템(1800)과 함께 전혀 사용되지 않을 수 있다.
프레임(1810) 상의 음향 변환기(1820)는 관자놀이의 길이를 따라, 브릿지를 가로질러, 디스플레이 디바이스(1815(A) 및 1815(B))의 위 또는 아래, 또는 이들의 일부 조합에 정위될 수 있다. 음향 변환기(1820)는 마이크로폰 어레이가 증강 현실 시스템(1800)을 착용한 사용자를 둘러싸는 광범위한 방향으로 소리를 검출할 수 있도록 배향될 수 있다. 일부 구현예에서, 최적화 공정은 마이크로폰 어레이에서 각각의 음향 변환기(1820)의 상대적인 정위화를 결정하기 위해 증강 현실 시스템(1800)의 제조 동안 수행될 수 있다.
일부 예들에서, 증강 현실 시스템(1800)은 넥밴드(1805)와 같은 외부 디바이스(예를 들어, 페어링된 디바이스)를 포함하거나 이에 연결될 수 있다. 넥밴드(1805)는 일반적으로 임의의 타입 또는 형태의 페어링된 디바이스를 나타낸다. 이에 따라, 넥밴드(1805)의 하기 논의는 또한 충전 케이스, 스마트 워치, 스마트 폰, 손목 밴드, 다른 웨어러블 디바이스, 휴대용 컨트롤러, 태블릿 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 다른 외부 컴퓨팅 디바이스 등과 같은 다양한 다른 페어링된 디바이스에 적용할 수 있다.
도시된 바와 같이, 넥밴드(1805)는 하나 이상의 커넥터를 통해 안경류 디바이스(1802)에 결합될 수 있다. 커넥터는 유선 또는 무선일 수 있고, 전기적 및/또는 비-전기적(예를 들어, 구조적) 구성요소를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 안경류 디바이스(1802) 및 넥밴드(1805)는 그들 사이에 임의의 유선 또는 무선 연결 없이 독립적으로 작동할 수 있다. 도 18이 안경류 디바이스(1802) 및 넥밴드(1805) 상의 예시적인 위치에서의 안경류 디바이스(1802) 및 넥밴드(1805)의 구성요소를 도시하지만, 구성요소는 안경류 디바이스(1802) 및/또는 넥밴드(1805)의 다른 곳에 위치될 수 있고/있거나 상이하게 분포될 수 있다. 일부 구현예에서, 안경류 디바이스(1802) 및 넥밴드(1805)의 구성요소는 안경류 디바이스(1802), 넥밴드(1805), 또는 이들의 일부 조합과 페어링되는 하나 이상의 추가적인 주변 디바이스에 위치될 수 있다.
넥밴드(1805)와 같은 외부 디바이스를 증강 현실 안경류 디바이스와 페어링하는 것은 안경류 디바이스가 확장된 능력을 위한 충분한 배터리 및 계산 파워를 여전히 제공하면서 한 쌍의 안경의 형태 인자를 달성하는 것을 가능하게 할 수 있다. 증강 현실 시스템(1800)의 배터리 전력, 계산 자원, 및/또는 추가 특징의 일부 또는 전부는 페어링된 디바이스에 의해 제공되거나 페어링된 디바이스와 안경류 디바이스 사이에서 공유될 수 있고, 이에 따라, 요망되는 기능을 여전히 유지하면서 전체 안경류 디바이스의 중량, 열 프로파일, 및 형태 인자를 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 넥밴드(1805)는 사용자가 그들의 머리에 허용되는 것보다 그들의 어깨에 더 큰 중량 부하를 허용할 수 있기 때문에 안경류 디바이스에 포함되지 않았을 구성요소가 넥밴드(1805)에 포함될 수 있게 할 수 있다. 넥밴드(1805)는 또한 열을 주위 환경으로 확산 및 분산시키기 위해 더 큰 표면적을 가질 수 있다. 이에 따라, 넥밴드(1805)는 독립형 안경류 디바이스에서 가능한 것보다 더 큰 배터리 및 계산 용량을 허용할 수 있다. 넥밴드(1805)에 운반되는 중량이 안경류 장치(1802)에 운반되는 중량보다 사용자에게 덜 침습적일 수 있기 때문에, 사용자는 사용자가 무거운 독립형 안경류 디바이스를 착용하는 것을 허용하는 것보다 더 긴 시간 동안 더 가벼운 안경류 디바이스를 착용하고 페어링된 디바이스를 운반 또는 착용하는 것을 허용할 수 있고, 이에 의해, 사용자가 그들의 일상 활동에 인공 현실 환경을 더욱 충분히 통합할 수 있게 한다.
넥밴드(1805)는 안경류 디바이스(1802) 및/또는 다른 디바이스에 통신 가능하게 결합될 수 있다. 이러한 다른 디바이스는 증강 현실 시스템(1800)에 특정 기능(예를 들어, 추적, 국소화, 깊이 맵핑, 처리, 저장 등)을 제공할 수 있다. 도 18의 구현예에서, 넥밴드(1805)는 마이크로폰 어레이의 일부인(또는 잠재적으로 그들 자신의 마이크로폰 서브어레이를 형성하는) 2개의 음향 변환기(예를 들어, 1820(I) 및 1820(J))를 포함할 수 있다. 넥밴드(1805)는 또한 제어기(1825) 및 전원(1835)을 포함할 수 있다.
넥밴드(1805)의 음향 변환기(1820(I) 및 1820(J))는 소리를 검출하고 검출된 소리를 전자 포맷(아날로그 또는 디지털)으로 변환하도록 구성될 수 있다. 도 18의 구현예에서, 음향 변환기(1820(I) 및 1820(J))는 넥밴드(1805) 상에 정위될 수 있고, 이에 의해 넥밴드 음향 변환기(1820(I) 및 1820(J))와 안경류 디바이스(1802) 상에 정위된 다른 음향 변환기(1820) 사이의 거리를 증가시킨다. 일부 경우에, 마이크로폰 어레이의 음향 변환기(1820) 사이의 거리를 증가시키는 것은 마이크로폰 어레이를 통해 수행되는 빔포밍(beamforming)의 정확도를 개선시킬 수 있다. 예를 들어, 소리가 음향 변환기(1820(C) 및 1820(D))에 의해 검출되며 음향 변환기(1820(C) 및 1820(D)) 사이의 거리가, 예를 들어, 음향 변환기(1820(D) 및 1820(E)) 사이의 거리보다 큰 경우, 검출된 소리의 결정된 소스 위치는 소리가 음향 변환기(1820(D) 및 1820(E))에 의해 검출된 경우보다 더 정확할 수 있다.
넥밴드(1805)의 제어기(1825)는 넥밴드(1805) 및/또는 증강 현실 시스템(1800) 상의 센서에 의해 생성된 정보를 프로세싱할 수 있다. 예를 들어, 제어기(1825)는 마이크로폰 어레이에 의해 검출된 소리를 설명하는 마이크로폰 어레이로부터의 정보를 프로세싱할 수 있다. 각각의 검출된 소리에 대해, 제어기(1825)는 검출된 소리가 마이크로폰 어레이에 도달한 방향을 추정하기 위해 DOA(direction-of-arrival) 추정을 수행할 수 있다. 마이크로폰 어레이가 소리를 검출함에 따라, 제어기(1825)는 오디오 데이터 세트를 정보로 채울 수 있다. 증강 현실 시스템(1800)이 관성 측정 유닛을 포함하는 구현예에서, 제어기(1825)는 안경류 디바이스(1802)에 위치된 IMU로부터 모든 관성 및 공간 계산을 계산할 수 있다. 커넥터는 증강 현실 시스템(1800)과 넥밴드(1805) 사이 및 증강 현실 시스템(1800)과 제어기(1825) 사이에 정보를 전달할 수 있다. 정보는 광학 데이터, 전기적 데이터, 무선 데이터, 또는 임의의 다른 전송 가능한 데이터 형태일 수 있다. 증강 현실 시스템(1800)에 의해 생성된 정보의 처리를 넥밴드(1805)로 이동시키는 것은 안경류 장치(1802)의 중량 및 열을 감소시켜, 사용자에게 더욱 편안하게 할 수 있다.
넥밴드(1805)의 전원(1835)은 안경류 장치(1802) 및/또는 넥밴드(1805)에 전력을 제공할 수 있다. 전원(1835)은 비제한적으로 리튬 이온 배터리, 리튬-폴리머 배터리, 일차 리튬 배터리, 알칼리 배터리, 또는 임의의 다른 형태의 전력 저장소를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 전원(1835)은 유선 전원일 수 있다. 안경류 장치(1802) 대신에 넥밴드(1805) 상에 전원(1835)을 포함시키는 것은 전원(1835)에 의해 생성된 중량 및 열을 더 잘 분산시키는 것을 도울 수 있다.
주지된 바와 같이, 일부 인공 현실 시스템은 인공 현실을 실제 현실과 블렌딩하는 대신에, 현실 세계에 대한 사용자의 감각 지각 중 하나 이상을 가상 경험으로 실질적으로 대체할 수 있다. 이러한 타입의 시스템의 일 예는 사용자의 시야를 대부분 또는 완전히 덮는, 도 19의 가상 현실 시스템(1900)과 같은 머리 착용형 디스플레이 시스템이다. 가상 현실 시스템(1900)은 전면 강체(1902) 및 사용자의 머리 주위에 맞도록 형상화된 밴드(1904)를 포함할 수 있다. 가상 현실 시스템(1900)은 또한 출력 오디오 변환기(1906(A) 및 1906(B))를 포함할 수 있다. 또한, 도 19에는 도시되지 않았지만, 전면 강체(1902)는 하나 이상의 전자 디스플레이, 하나 이상의 관성 측정 유닛(IMU), 하나 이상의 트래킹 이미터 또는 검출기, 및/또는 인공 현실 경험을 생성하기 위한 임의의 다른 적합한 디바이스 또는 시스템을 포함하는, 하나 이상의 전자 소자를 포함할 수 있다.
인공 현실 시스템은 다양한 타입의 시각적 피드백 메커니즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 증강 현실 시스템(1800) 및/또는 가상 현실 시스템(1900)의 디스플레이 디바이스는 하나 이상의 액정 디스플레이(LCD), 발광 다이오드(LED) 디스플레이, 유기 LED(OLED) 디스플레이, 디지털 라이트 프로젝트(digital light project; DLP) 마이크로-디스플레이, 실리콘 상의 액정(LCoS) 마이크로-디스플레이, 및/또는 임의의 다른 적합한 타입의 디스플레이 스크린을 포함할 수 있다. 인공 현실 시스템은 양쪽 눈을 위한 단일 디스플레이 스크린을 포함할 수 있거나, 각각의 눈에 대한 디스플레이 스크린을 제공할 수 있으며, 이는 가변초점 조정을 위해 또는 사용자의 굴절 오차를 보정하기 위한 추가적인 유연성을 허용할 수 있다. 일부 인공 현실 시스템은 또한 사용자가 디스플레이 스크린을 볼 수 있는 하나 이상의 렌즈(예를 들어, 통상적인 오목 또는 볼록 렌즈, 프레스넬 렌즈, 조절 가능한 액체 렌즈 등)를 갖는 광학 서브시스템을 포함할 수 있다. 이러한 광학 서브시스템은 광을 시준(예를 들어, 물체가 이의 물리적 거리보다 더 먼 거리에 나타나게 함), 확대(예를 들어, 물체가 이의 실제 크기보다 크게 나타나게 함), 및/또는 (예를 들어, 시청자의 눈에) 중계하는 것을 포함하는, 다양한 목적을 제공할 수 있다. 이러한 광학 서브시스템은 비-동공-형성 아키텍처(예를 들어, 광을 직접 시준하지만 소위 핀쿠션 왜곡을 초래하는 단일 렌즈 구성) 및/또는 동공-형성 아키텍처(예를 들어, 핀쿠션 왜곡을 무효화하기 위해 소위 배럴 왜곡을 생성하는 다중-렌즈 구성)에서 사용될 수 있다.
디스플레이 스크린을 사용하는 것에 추가하여 또는 대신에, 일부 인공 현실 시스템은 하나 이상의 프로젝션 시스템을 포함할 수 있다. 예를 들어, 증강 현실 시스템(1800) 및/또는 가상 현실 시스템(1900)의 디스플레이 디바이스는 주변 광을 통과시킬 수 있는 투명한 결합기 렌즈와 같은 디스플레이 디바이스에 (예를 들어, 도파관을 사용하여) 빛을 투사하는 마이크로-LED 프로젝터를 포함할 수 있다. 디스플레이 디바이스는 투사된 광을 사용자의 동공을 향해 굴절시킬 수 있고, 사용자가 인공 현실 콘텐츠와 현실 세계 둘 모두를 동시에 볼 수 있게 할 수 있다. 디스플레이 디바이스는 도파관 구성요소(예를 들어, 홀로그래픽, 평면, 회절, 편광, 및/또는 반사 도파관 소자), 광-조작 표면 및 소자(예를 들어, 회절, 반사성 및 굴절 소자 및 격자), 커플링 소자 등을 포함하는, 임의의 다양한 상이한 광학 구성요소를 사용하여 이를 달성할 수 있다. 인공 현실 시스템은 또한 가상 망막 디스플레이에 사용되는 망막 프로젝터와 같은 임의의 다른 적합한 타입 또는 형태의 이미지 프로젝션 시스템으로 구성될 수 있다.
인공 현실 시스템은 또한 다양한 타입의 컴퓨터 비전 구성요소 및 서브시스템을 포함할 수 있다. 예를 들어, 증강 현실 시스템(1800) 및/또는 가상 현실 시스템(1900)은 2차원(2D) 또는 3D 카메라와 같은 하나 이상의 광학 센서, 구조화된 광 송신기 및 검출기, 비행 시간(time-of-flight) 깊이 센서, 단일-빔 또는 스위핑(sweeping) 레이저 거리측정기, 3D LiDAR 센서, 및/또는 임의의 다른 적합한 타입 또는 형태의 광학 센서를 포함할 수 있다. 인공 현실 시스템은 이러한 센서들 중 하나 이상으로부터의 데이터를 처리하여 사용자의 위치를 식별하고/하거나, 현실 세계를 맵핑하고/하거나, 사용자에게 현실 세계 환경에 대한 콘텍스트(context)를 제공하고/하거나, 다양한 다른 기능을 수행할 수 있다.
인공 현실 시스템은 또한 하나 이상의 입력 및/또는 출력 오디오 변환기를 포함할 수 있다. 도 19에 도시된 예에서, 출력 오디오 변환기(1906(A) 및 1906(B))는 음성 코일 스피커, 리본 스피커, 정전기 스피커, 압전 스피커, 골전도 변환기, 연골 전도 변환기, 이주-진동 변환기, 및/또는 또는 임의의 다른 적합한 타입 또는 형태의 오디오 변환기를 포함할 수 있다. 유사하게, 입력 오디오 변환기는 콘덴서 마이크로폰, 다이나믹 마이크로폰, 리본 마이크로폰, 및/또는 임의의 다른 타입 또는 형태의 입력 변환기를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 단일 변환기는 오디오 입력 및 오디오 출력 둘 모두에 사용될 수 있다.
도 18에 도시되지 않았지만, 인공 현실 시스템은 촉각(즉, 햅틱) 피드백 시스템을 포함할 수 있으며, 이는 모자, 장갑, 바디 슈트, 휴대용 컨트롤러, 환경 디바이스(예를 들어, 의자, 플로어매트 등), 및 /또는 임의의 다른 타입의 디바이스 또는 시스템을 포함할 수 있다. 햅틱 피드백 시스템은 진동, 힘, 견인, 질감, 및/또는 온도를 포함하는 다양한 타입의 피부 피드백을 제공할 수 있다. 햅틱 피드백 시스템은 또한 모션 및 컴플라이언스와 같은 다양한 타입의 운동감각 피드백을 제공할 수 있다. 햅틱 피드백은 모터, 압전 액추에이터, 유체 시스템, 및/또는 다양한 다른 타입의 피드백 메커니즘을 사용하여 구현될 수 있다. 햅틱 피드백 시스템은 다른 인공 현실 디바이스와 독립적으로, 다른 인공 현실 디바이스 내에서, 및/또는 다른 인공 현실 디바이스와 함께 구현될 수 있다.
햅틱 감각, 가청 콘텐츠, 및/또는 시각 콘텐츠를 제공함으로써, 인공 현실 시스템은 전체 가상 경험을 생성하거나 다양한 콘텍스트 및 환경에서 사용자의 현실 세계 경험을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 인공 현실 시스템은 특정 환경 내에서 사용자의 지각, 기억, 또는 인지를 보조하거나 확장할 수 있다. 일부 시스템은 현실 세계에서 다른 사람들과의 사용자의 상호작용을 향상시킬 수 있거나, 가상 세계에서 다른 사람들과의 보다 몰입형 상호작용을 가능하게 할 수 있다. 인공 현실 시스템은 또한 교육 목적(예를 들어, 학교, 병원, 정부 조직, 군사 조직, 기업체 등에서의 교육 또는 훈련을 위한), 엔터테인먼트 목적(예를 들어, 비디오 게임 플레이, 음악 감상, 비디오 콘텐츠 시청 등을 위한), 및/또는 접근성 목적(예를 들어, 보청기, 시각 보조기 등으로서)을 위해 사용될 수 있다. 본원에 개시된 구현예는 이러한 콘텍스트 및 환경 중 하나 이상 및/또는 다른 콘텍스트 및 환경에서 사용자의 인공 현실 경험을 가능하게 하거나 향상시킬 수 있다.
주지된 바와 같이, 인공 현실 시스템(1800 및 1900)은 보다 강력한 인공 현실 경험을 제공하기 위해 다양한 다른 타입의 디바이스와 함께 사용될 수 있다. 이러한 디바이스는 햅틱 피드백을 제공하고/하거나 환경과 사용자의 상호작용에 대한 햅틱 정보를 수집하는 변환기와의 햅틱 인터페이스일 수 있다. 본원에 개시된 인공 현실 시스템은 촉각 피드백(예를 들어, 사용자가 피부의 신경을 통해 검출하는 피드백, 이는 피부 피드백으로 지칭될 수 있음) 및/또는 운동감각 피드백(예를 들어, 사용자가 근육, 관절, 및/또는 힘줄에 위치된 수용체를 통해 검출하는 피드백)을 포함하는, 다양한 타입의 햅틱 정보를 검출하거나 전달하는 다양한 타입의 햅틱 인터페이스를 포함할 수 있다.
햅틱 피드백은 사용자의 환경(예를 들어, 의자, 테이블, 바닥 등) 내에 정위된 인터페이스 및/또는 사용자에 의해 착용되거나 휴대될 수 있는 물품 상의 인터페이스(예를 들어, 장갑, 손목밴드 등)에 의해 제공될 수 있다. 예로서, 도 20은 착용 가능한 장갑(햅틱 장치(2010)) 및 손목밴드(햅틱 장치(2020)) 형태의 진동촉각 시스템(2000)을 도시한다. 햅틱 디바이스(2010) 및 햅틱 디바이스(2020)는 각각 사용자의 손 및 손목에 대해 정위하도록 형상화되고 구성된 신축성의 착용 가능한 텍스타일 물질(2030)을 포함하는 웨어러블 디바이스의 예로서 도시되어 있다. 본 개시는 또한 손가락, 팔, 머리, 몸통, 발, 또는 다리와 같은 다른 인간 신체 부위에 대해 정위화하도록 형상화되고 구성될 수 있는 진동촉각 시스템을 포함한다. 예로서 및 비제한적으로, 본 개시의 다양한 구현예에 따른 진동촉각 시스템은 또한 다른 가능한 것들 중에서 장갑, 헤드밴드, 암배드, 슬리브, 헤드 커버링, 양말, 셔츠, 또는 바지의 형태일 수 있다. 일부 예에서, 용어 "텍스타일"은 직포, 부직포, 가죽, 천, 신축성 폴리머 물질, 복합 물질 등을 포함하는 임의의 신축성의 착용 가능한 물질을 포함할 수 있다.
하나 이상의 진동촉각 디바이스(2040)는 진동촉각 시스템(2000)의 텍스타일 물질(2030)에 형성된 하나 이상의 대응하는 포켓 내에 적어도 부분적으로 정위화될 수 있다. 진동촉각 디바이스(2040)는 진동촉각 시스템(2000)의 사용자에게 진동 감각(예를 들어, 햅틱 피드백)을 제공하는 위치에 정위화될 수 있다. 예를 들어, 진동촉각 디바이스(2040)는 도 20에 도시된 바와 같이, 사용자의 손가락(들), 엄지 또는 손목에 대해 정위화될 수 있다. 진동촉각 디바이스(2040)는, 일부 예에서, 사용자의 대응하는 신체 부분(들)에 부합하거나 이에 구부리기에 충분히 신축성일 수 있다.
진동촉각 디바이스(2040)의 활성화를 위해 진동촉각 디바이스(2040)에 전압을 인가하기 위한 전원(2050)(예를 들어, 배터리)은, 예를 들어, 전도성 배선(2052)을 통해 진동촉각 디바이스(2040)에 전기적으로 결합될 수 있다. 일부 예에서, 각각의 진동촉각 디바이스(2040)는 개별 활성화를 위해 전원(2050)에 독립적으로 전기적으로 결합될 수 있다. 일부 구현예에서, 프로세서(2060)는 전원(2050)에 작동 가능하게 결합되고, 진동촉각 디바이스(2040)의 활성화를 제어하도록 구성(예를 들어, 프로그래밍)될 수 있다.
진동촉각 시스템(2000)은 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 일부 예에서, 진동촉각 시스템(2000)은 다른 디바이스 및 시스템과 독립적으로 작동하기 위한 통합 서브시스템 및 구성요소를 갖는 독립형 시스템일 수 있다. 또 다른 예로서, 진동촉각 시스템(2000)은 다른 디바이스 또는 시스템(2070)과의 상호작용을 위해 구성될 수 있다. 예를 들어, 진동촉각 시스템(2000)은, 일부 예에서, 신호를 수신 및/또는 다른 장치 또는 시스템(2070)으로 송신하기 위한 통신 인터페이스(2080)를 포함할 수 있다. 다른 디바이스 또는 시스템(2070)은 모바일 디바이스, 게임 콘솔, 인공 현실(예를 들어, 가상 현실, 증강 현실, 혼합 현실) 디바이스, 개인용 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 네트워크 디바이스(예를 들어, 모뎀, 라우터 등), 휴대용 컨트롤러 등일 수 있다. 통신 인터페이스(2080)는 무선(예를 들어, Wi-Fi, 블루투스, 셀룰러, 라디오 등) 링크 또는 유선 링크를 통해 진동촉각 시스템(2000)과 다른 디바이스 또는 시스템(2070) 사이의 통신을 가능하게 할 수 있다. 존재하는 경우, 통신 인터페이스(2080)는 예를 들어, 진동촉각 디바이스(2040) 중 하나 이상을 활성화 또는 비활성화하도록 신호를 프로세서(2060)에 제공하기 위해 프로세서(2060)와 통신할 수 있다.
진동촉각 시스템(2000)은 터치-감지 패드(2090), 압력 센서, 모션 센서, 위치 센서, 조명 소자, 및/또는 사용자 인터페이스 소자(예를 들어, 온/오프 버튼, 진동 제어 소자 등)와 같은 다른 서브시스템 및 구성요소를 선택적으로 포함할 수 있다. 사용 동안, 진동촉각 디바이스(2040)는 사용자 인터페이스 소자와 사용자의 상호작용, 모션 또는 위치 센서로부터의 신호, 터치-감지 패드(2090)로부터의 신호, 압력 센서로부터의 신호, 다른 디바이스 또는 시스템(2070)으로부터의 신호에 응답하는 것과 같은 다양한 상이한 이유로 활성화되도록 구성될 수 있다.
전원(2050), 프로세서(2060), 및 통신 인터페이스(2080)가 도 20에 햅틱 디바이스(2020)에 정위되는 것으로서 예시되어 있지만, 본 개시는 이로 제한되지 않는다. 예를 들어, 전원(2050), 프로세서(2060), 또는 통신 인터페이스(2080) 중 하나 이상은 햅틱 장치(2010) 내에 또는 다른 착용 가능한 텍스타일 내에 정위될 수 있다.
도 20과 관련하여 도시되고 기술된 것과 같은 햅틱 웨어러블은 다양한 타입의 인공 현실 시스템 및 환경에서 구현될 수 있다. 도 21은 하나의 머리-탑재 가상 현실 디스플레이 및 2개의 햅틱 디바이스(즉, 장갑)를 포함하는 예시적인 인공 현실 환경(2100)을 도시하며, 다른 구현예에서, 이러한 구성요소 및 다른 구성요소의 임의의 수 및/또는 조합은 인공 현실 환경(2100)에 포함될 수 있다. 예를 들어, 일부 구현예에서, 각각이 관련된 햅틱 디바이스를 갖는 머리-착용형 디스플레이이 존재할 수 있으며, 각 머리-착용형 디스플레이 및 각 햅틱 디바이스는 동일한 콘솔, 휴대용 컴퓨팅 장치, 또는 다른 컴퓨팅 시스템과 통신한다.
머리-착용형 디스플레이(2102)는 일반적으로 도 19의 가상 현실 시스템(1900)과 같은 임의의 타입 또는 형태의 가상 현실 시스템을 나타낸다. 햅틱 디바이스(2104)는 일반적으로 인공 현실 시스템의 사용자에 의해 착용되는 임의의 타입 또는 형태의 웨어러블 디바이스를 나타내며, 이는 사용자에게 햅틱 피드백을 제공하여 사용자가 가상 객체와 물리적으로 맞물리고 있다는 인식을 제공한다. 일부 구현예에서, 햅틱 디바이스(2104)는 사용자에게 진동, 모션, 및/또는 힘을 가함으로써 햅틱 피드백을 제공할 수 있다. 예를 들어, 햅틱 디바이스(2104)는 사용자의 움직임을 제한하거나 증대시킬 수 있다. 특정 예를 제공하기 위해, 햅틱 디바이스(2104)는 사용자가 사용자의 손이 가상 벽과 물리적으로 접촉하였다는 인식을 갖도록 사용자의 손이 앞으로 움직이는 것을 제한할 수 있다. 이러한 특정 예에서, 햅틱 디바이스 내의 하나 이상의 액추에이터는 햅틱 디바이스의 팽창 가능한 주머니 내로 유체를 펌핑함으로써 물리적-이동 제한을 달성할 수 있다. 일부 예에서, 사용자는 또한 햅틱 디바이스(2104)를 사용하여 콘솔에 액션 요청을 보낼 수 있다. 액션 요청의 예는 비제한적으로, 애플리케이션을 시작하고/하거나 애플리케이션을 종료하라는 요청 및/또는 애플리케이션 내에서 특정 액션을 수행하기 위한 요청을 포함한다.
도 21에 도시된 바와 같이, 햅틱 인터페이스가 가상 현실 시스템과 함께 사용될 수 있는 반면, 도 22에 도시된 바와 같이 증강 현실 시스템과 함께 햅틱 인터페이스가 또한 사용될 수 있다. 도 22는 증강 현실 시스템(2200)과 상호작용하는 사용자(2210)의 투시도이다. 이러한 예에서, 사용자(2210)는 하나 이상의 디스플레이(2222)를 가질 수 있고 햅틱 디바이스(2230)와 페어링되는 한 쌍의 증강 현실 안경(2220)을 착용할 수 있다. 이러한 예에서, 햅틱 디바이스(2230)는 복수의 밴드 소자(2232) 및 밴드 소자(2232)를 서로 연결하는 인장 메커니즘(2234)을 포함하는 손목밴드일 수 있다.
밴드 소자(2232) 중 하나 이상은 햅틱 피드백을 제공하기에 적합한 임의의 타입 또는 형태의 액추에이터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 밴드 소자(2232) 중 하나 이상은 진동, 힘, 견인, 질감, 및/또는 온도를 포함하는, 다양한 타입의 피부 피드백 중 하나 이상을 제공하도록 구성될 수 있다. 이러한 피드백을 제공하기 위해, 밴드 소자(2232)는 다양한 타입의 액추에이터 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 일 예에서, 밴드 소자(2232) 각각은 사용자에게 다양한 타입의 햅틱 감각 중 하나 이상을 제공하기 위해 일제히 또는 독립적으로 진동하도록 구성된 진동촉각기(vibrotactor)(예를 들어, 진동촉각 액추에이터)를 포함할 수 있다. 대안적으로, 단지 단일 밴드 소자 또는 밴드 소자의 서브세트는 진동촉각기를 포함할 수 있다.
햅틱 디바이스(2010, 2020, 2104, 및 2230)는 임의의 적합한 수 및/또는 타입의 햅틱 변환기, 센서, 및/또는 피드백 메커니즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 햅틱 디바이스(2010, 2020, 2104, 및 2230)는 하나 이상의 기계적 변환기, 압전 변환기, 및/또는 유체 변환기를 포함할 수 있다. 햅틱 디바이스(2010, 2020, 2104, 및 2230)는 또한 사용자의 인공 현실 경험을 향상시키기 위해 함께 또는 독립적으로 작동하는 상이한 유형 및 형태의 변환기의 다양한 조합을 포함할 수 있다. 일 예에서, 햅틱 디바이스(2230)의 밴드 소자(2232) 각각은 사용자에게 다양한 타입의 햅틱 감각 중 하나 이상을 제공하기 위해 일제히 또는 독립적으로 진동하도록 구성된 진동촉각기(예를 들어, 진동촉각 액추에이터)를 포함할 수 있다.
본원에 기술되고/되거나 예시된 단계의 공정 파라미터 및 순서는 단지 예로서 제공되고, 요망되는 경우에 변경될 수 있다. 예를 들어, 본원에 예시되고/되거나 기술된 단계가 특정 순서로 도시되거나 논의될 수 있지만, 이러한 단계는 반드시 예시되거나 논의된 순서로 수행될 필요는 없다. 본원에 기술되고/되거나 예시된 다양한 예시적인 방법은 또한 본원에 기술되거나 예시된 단계 중 하나 이상을 생략하거나 개시된 단계 이외에 추가적인 단계를 포함할 수 있다.
전술한 설명은 당업자가 본원에 개시된 예시적인 구현예의 다양한 양태를 가장 잘 활용할 수 있도록 제공되었다. 이러한 예시적인 설명은 총망라되거나 개시된 임의의 정확한 형태로 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 본 개시의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 많은 개질 및 변형이 가능하다. 본원에 개시된 구현예는 모든 면에서 예시적인 것으로 간주되어야 하며 제한적인 것은 아니다. 본 개시의 범위를 결정함에 있어서 첨부된 청구범위 및 이들의 등가물을 참조해야 한다.
달리 주지하지 않는 한, 명세서 및 청구범위에서 사용되는 용어 "...에 연결된" 및 "...에 결합된"(및 이들의 파생어)은 직접적 및 간접적(즉, 다른 요소 또는 구성요소를 통함) 연결 둘 모두를 허용하는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서 및 청구 범위에서 사용되는 단수 용어("a" 또는 "an")는 "... 중 적어도 하나"를 의미하는 것으로 해석되어야 한다. 마지막으로, 사용의 편의를 위해, 명세서 및 청구범위에서 사용되는 용어 "포함하는(including)" 및 "가지는(having)"(및 이들의 파생어)는 단어 "포함하는(comprising)"과 상호교환 가능하고 동일한 의미를 갖는다.
층 또는 영역과 같은 요소가 다른 요소 "상에(on)" 또는 "위에(over)" 형성되거나, 증착되거나, 배치되는 것으로 언급될 때, 이는 다른 요소의 적어도 일부 상에 직접적으로 위치될 수 있거나, 하나 이상의 개재 요소가 또한 존재할 수 있는 것으로 이해될 것이다. 대조적으로, 요소가 다른 요소 "바로 상에" 또는 "바로 위에" 있는 것으로 지칭될 때, 이는 개재 요소가 존재하지 않고 다른 요소의 적어도 일부 상에 위치될 수 있다.
특정 구현예의 다양한 특징, 요소 또는 단계가 전환 어구(transitional phrase) "포함하는"을 사용하여 개시될 수 있지만, 전환 어구 "구성하는" 또는 "필수적으로 구성되는"을 사용하여 기술될 수 있는 것들을 포함하는, 대안적인 구현예가 시사되는 것으로 이해되어야 한다. 이에 따라, 예를 들어, 인듐 주석 옥사이드를 포함하거나 포함하는 전극에 대한 시사된 대안적인 구현예는 전극이 인듐 주석 옥사이드로 필수적으로 구성된 구현예 및 전극이 인듐 주석 옥사이드로 구성된 구현예를 포함한다.

Claims (15)

  1. 폴리머 전구체 및 고체 주형제를 포함하는 중합 가능한 조성물을 형성하는 단계;
    중합 가능한 조성물의 코팅을 형성하는 단계;
    코팅을 처리하여 복수의 규정된 영역에서 고체상을 포함하는 경화된 폴리머 물질을 형성하는 단계; 및
    경화된 폴리머 물질로부터 고체상의 적어도 일부를 제거하여 공극형 폴리머 층(voided polymer layer)을 형성하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 중합 가능한 조성물을 처리하여 균질한 용액을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 고체상의 적어도 일부를 제거하는 것이 대략 30℃ 내지 대략 300℃의 온도에서 주형제를 승화시키는 것을 포함하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 주형제가 다환방향족 탄화수소를 포함하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 주형제가 2-나프톨, 안트라센, 벤조산, 살리실산, 캄포르, 사카린, 퀴닌, 콜레스테롤, 팔미트산, 스테아르산, 아세틸살리실산, 아트로핀, 비소, 피페라진, 및 1,4-디클로로벤젠으로 구성되는 군으로부터 선택되는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 복수의 규정된 영역이 대략 20 ㎛ 미만의 최대 치수를 갖는 주형 물질-풍부 도메인을 포함하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 고체상의 적어도 일부를 제거하는 것이 승화를 포함하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 공극형 폴리머 층이 대략 0.2 MPa 내지 대략 500 MPa의 탄성 모듈러스를 갖는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 중합 가능한 조성물이 UV 라디칼 개시제, 열적 라디칼 개시제, 및 레독스 라디칼 개시제로 구성되는 군으로부터 선택된 개시제를 추가로 포함하는 방법.
  10. 폴리머 전구체 및 고체 주형제를 포함하는 균질한 용액을 형성하는 단계;
    기판 상에 용액의 층을 형성하는 단계;
    층을 처리하여 고체 주형제 상(solid templating agent phase)의 개별 도메인을 포함하는 경화된 폴리머 물질을 형성하는 단계; 및
    도메인으로부터 고체상의 적어도 일부를 제거하여 공극형 폴리머 층을 형성하는 단계를 포함하는 방법.
  11. 공극형 폴리머로서,
    폴리머 매트릭스 전반에 걸쳐 불균질하게 분산된 복수의 공극을 갖는 폴리머 매트릭스를 포함하는, 공극형 폴리머.
  12. 제11항의 공극형 폴리머의 층을 포함하는 액추에이터 소자로서, 공극형 폴리머 층은 전도성 전극들 사이에 배치되어 있는, 액추에이터 소자.
  13. 제11항의 공극형 폴리머를 포함하는 음향 소자.
  14. 기화된 반응물 조성물을 반응 챔버에 도입하는 단계로서, 기화된 반응물 조성물은 폴리머 전구체 및 유기 주형제를 포함하는 단계;
    반응 챔버 내에 위치된 기판 위에 반응물 조성물을 포함하는 코팅을 형성하는 단계; 및
    코팅을 처리하여 폴리머 전구체를 경화시키고, 유기 주형제를 결정화시켜 복합 층을 형성하는 단계
    를 포함하는 방법.
  15. 복합 구조물로서,
    폴리머 도메인들 사이에 분산된 유기 결정질 도메인을 포함하는, 복합 구조물.
KR1020227025483A 2020-02-04 2021-02-02 나노공극형 폴리머의 주형 합성 KR20220137890A (ko)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202062969967P 2020-02-04 2020-02-04
US62/969,967 2020-02-04
US202063051573P 2020-07-14 2020-07-14
US63/051,573 2020-07-14
US17/142,599 2021-01-06
US17/142,599 US20210238374A1 (en) 2020-02-04 2021-01-06 Templated synthesis of nanovoided polymers
PCT/US2021/016158 WO2021158514A1 (en) 2020-02-04 2021-02-02 Templated synthesis of nanovoided polymers

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220137890A true KR20220137890A (ko) 2022-10-12

Family

ID=77062469

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020227025483A KR20220137890A (ko) 2020-02-04 2021-02-02 나노공극형 폴리머의 주형 합성

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20210238374A1 (ko)
EP (1) EP4100466A1 (ko)
JP (1) JP2023514001A (ko)
KR (1) KR20220137890A (ko)
CN (1) CN115103873A (ko)
WO (1) WO2021158514A1 (ko)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11726332B2 (en) 2009-04-27 2023-08-15 Digilens Inc. Diffractive projection apparatus
US11204540B2 (en) 2009-10-09 2021-12-21 Digilens Inc. Diffractive waveguide providing a retinal image
WO2016020630A2 (en) 2014-08-08 2016-02-11 Milan Momcilo Popovich Waveguide laser illuminator incorporating a despeckler
WO2013167864A1 (en) 2012-05-11 2013-11-14 Milan Momcilo Popovich Apparatus for eye tracking
WO2014188149A1 (en) 2013-05-20 2014-11-27 Milan Momcilo Popovich Holographic waveguide eye tracker
WO2016042283A1 (en) 2014-09-19 2016-03-24 Milan Momcilo Popovich Method and apparatus for generating input images for holographic waveguide displays
CN107873086B (zh) 2015-01-12 2020-03-20 迪吉伦斯公司 环境隔离的波导显示器
US9632226B2 (en) 2015-02-12 2017-04-25 Digilens Inc. Waveguide grating device
US10459145B2 (en) 2015-03-16 2019-10-29 Digilens Inc. Waveguide device incorporating a light pipe
WO2017060665A1 (en) 2015-10-05 2017-04-13 Milan Momcilo Popovich Waveguide display
EP3433659A1 (en) 2016-03-24 2019-01-30 DigiLens, Inc. Method and apparatus for providing a polarization selective holographic waveguide device
EP3548939A4 (en) 2016-12-02 2020-11-25 DigiLens Inc. UNIFORM OUTPUT LIGHTING WAVEGUIDE DEVICE
US10545346B2 (en) 2017-01-05 2020-01-28 Digilens Inc. Wearable heads up displays
JP7404243B2 (ja) 2018-01-08 2023-12-25 ディジレンズ インコーポレイテッド 導波管セル内のホログラフィック格子の高スループット記録のためのシステムおよび方法
EP4372451A2 (en) 2018-03-16 2024-05-22 Digilens Inc. Holographic waveguides incorporating birefringence control and methods for their fabrication
JP2022520472A (ja) 2019-02-15 2022-03-30 ディジレンズ インコーポレイテッド 統合された格子を使用してホログラフィック導波管ディスプレイを提供するための方法および装置
KR20220016990A (ko) 2019-06-07 2022-02-10 디지렌즈 인코포레이티드. 투과 및 반사 격자를 통합하는 도파관 및 관련 제조 방법
CN114341729A (zh) 2019-07-29 2022-04-12 迪吉伦斯公司 用于使像素化显示器的图像分辨率和视场倍增的方法和设备
WO2021041949A1 (en) 2019-08-29 2021-03-04 Digilens Inc. Evacuating bragg gratings and methods of manufacturing

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1005703A (en) * 1971-12-29 1977-02-22 Douglas A. Newman Process for producing transfer elements
TW200406031A (en) * 2002-04-29 2004-04-16 Honeywell Int Inc Organic compositions
JP2006348085A (ja) * 2005-06-13 2006-12-28 Nissan Motor Co Ltd イオン性液体を用いたクッションアクチュエータ、及びそれからなる車両用部品
WO2010120468A1 (en) * 2009-04-15 2010-10-21 3M Innovative Properties Company Process and apparatus for a nanovoided article
US10385181B2 (en) * 2013-03-13 2019-08-20 President And Fellows Of Harvard College Solidifiable composition for preparaton of liquid-infused slippery surfaces and methods of applying
CA3067221A1 (en) * 2017-06-13 2018-12-20 Drinksavvy, Inc. Colorimetric sensors and methods of manufacturing the same
US11245065B1 (en) * 2018-03-22 2022-02-08 Facebook Technologies, Llc Electroactive polymer devices, systems, and methods
US11067848B1 (en) * 2018-06-22 2021-07-20 Facebook Technologies, Llc Switchable reflective devices including first and second optically transparent materials with different refractive indexes and methods and systems for fabrication thereof
US11189258B2 (en) * 2019-01-10 2021-11-30 Facebook Technologies, Llc Nanovoided polymer for tunable acoustic damping

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023514001A (ja) 2023-04-05
US20210238374A1 (en) 2021-08-05
CN115103873A (zh) 2022-09-23
EP4100466A1 (en) 2022-12-14
WO2021158514A1 (en) 2021-08-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20210238374A1 (en) Templated synthesis of nanovoided polymers
US11045835B1 (en) Nanovoided polymers using phase inversion
US11619280B2 (en) Nanovoided polymer for hybrid adaptive vibration control
US20200309995A1 (en) Anti-reflective coatings for transparent electroactive transducers
US11502240B2 (en) Structured actuators: shaped electroactive polymers
CN113316487B (zh) 用于可调谐声阻尼的纳米空隙聚合物
US11256331B1 (en) Apparatuses, systems, and methods including haptic and touch sensing electroactive device arrays
US10962844B1 (en) Actively tunable optical element with full or partial transparency
US11079518B1 (en) Transparent tunable optical elements with structurally-modified electroactive polymer
WO2023114268A1 (en) Organic optical and photonic systems operable through active refractive index modulation via charge injection in organic thin films
US11513259B1 (en) Gas-soluble nanovoided polymers
US11632063B1 (en) Structured actuators
US20240130239A1 (en) Structured actuators: shaped electroactive polymers
US11856860B1 (en) Extruded multilayer with electrodes
WO2023191862A2 (en) Active modulation of the refractive index in photonic integrated circuits via charge injection
EP4330738A2 (en) Multilayer organic solid thin films having a biaxial refractive index
WO2022232047A2 (en) Multilayer organic solid thin films having a biaxial refractive index
WO2023114277A1 (en) Active modulation of the refractive index in organic thin films via charge injection

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination