KR20230038442A - 저광출력 히스테리시스 유체렌즈 - Google Patents

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제랄딘 말레
스테파니 쉐발리오
레베카 라보
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파로 드론즈
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Abstract

전기습윤 광학장치는 전도액체와 비전도액체를 포함하며, 상기 액체는 비혼합성이다. 비유전체는 상기 액체가 접촉되는 면에 둘러싸여지고 삼중 인터페이스를 형성한다. 비전도성 0.0001 중량%에서 1 중량%의 액체는 표면 흡수제를 포함한다. 상기 표면 흡수제는 물에서 25서 약 0.1 중량퍼센트 보다 낮은 용해도를 갖는 양친매성 분자이다.

Description

저광출력 히스테리시스 유체렌즈{LOW OPTICAL POWER HYSTERESIS LIQUID LENSES}
본 명세서는 감소된 광출력 히스테리시스를 갖는 전기습윤 광학소자(electrowetting optical device)에 관한 것이다. 본 명세서는 또한 전기습윤 광학소자의 광출력 히스테리시스를 감소시키기 위한 방법에 관한 것이다. 본 명세서는 또한 상기 전기습윤 광학소자를 포함하는 유체렌즈들 및 상기 액체 렌즈들을 포함하는 장치에 관한 것이다.
전기습윤 기반 유체렌즈들이 공지되어 있고 그리고 여러 특허들이 이들의 개관 및 응용예들을 커버하고 있다(예를 들면, 특허 EP 1 816 491 A1 및 특허 EP 1 166 157 A1을 참조하시오). 현재의 모든 상용화된 응용예들과 마찬가지로 이들 특허출원들에서 기술된 전기습윤 기반 유체렌즈들은 2 상(two phases), 즉 비-도전상(non-conductive phase)(즉, 오일) 및 도전상(conductive phase)의 형성에 기초하고 있으며, 오일 및 도전상은 대체로 비-혼화성이고 그리고 유전 물질을 포함하는 절연 기재(insulating substrate) 상에 3중의 계면(triple interface)을 형성한다. 특허 EP 1 816 491 A1에서, 오일은 탄소, 실리콘 또는 게르마늄 기반 모노머, 올리고머 또는 호모폴리머들을 포함하고, 그리고 도전상은 물, 극성 유기 화합물들 및 염들 기반의 수성 제형이다. 특허 EP 1 166 157 A1에서, 오일은 할로겐화될 수 있는 알칸을 포함한다.
선행 기술들은 수용가능한 광출력 히스테리시스를 갖는 전기습윤 기반 유체렌즈들을 제공하기 위하여는 도전상의 중에서의 절연 기재 상의 오일의 접촉각이 20° 이하이어야 함을 나타내었다(예를 들면, 특허 EP 1 816 491 A1 및 문헌 Langmuir 2009, 25(11), 6162-6167을 참조하시오). 그러나, 도전상의 존재 중에서 절연 기재 상에서 20° 이하의 접촉각을 갖는 오일 제형들은 종종 달성불가능하고 그리고 높은 광출력 히스테리시스 및 낮은 광학 품질(opticla qualities)을 갖는 유체렌즈의 결과를 가져온다. 소정의 접촉각들의 물리적 관측에 따라, 절연 기재 상에서 20° 이하의 접촉각을 갖는 습윤제(wetting agent)를 대체로 20중량% 또는 그 이상 포함하는 오일의 액체 제형들을 제공하는 데 노력들이 집중되었다. 예를 들면, 특허 EP 1 816 491 A1에서 기술된 습윤제들은 할로겐화 알칸, 할로겐화 방향족 분자, 알킬할로겐화 방향족 분자, 방향족 게르마늄 화합물 및 방향족 실리콘 화합물(aromatic silicium compounds)들 등과 같은 소수성 분자들이다.
특허 US 2006/151754 A1 및 특허 WO 2010/015691 A1은 오일과 도전상 사이의 계면 장력을 감소시키기 위한 액체 제형들에서의 계면활성제들의 사용을 기술하고 있으며, 계면 장력의 감소는 렌즈들의 구동 전압의 감소를 허용한다. 특허 US 2006/151754 A1에서, 기술된 계면활성제들은 음이온성(anionic), 양이온성(cationic) 또는 비-이온성(non-ionic) 분자들이다. 특허 WO 2010/015691 A1에서, 기술된 계면활성제들은 에톡실화 지방알코올, 폴리프로필렌글리콜 또는 폴리에틸렌글리콜 등과 같은 비-이온성 종들이다.
특허 WO 2004/099846 A1은 2개의 비혼화성 유체들의 공간 분포가 전압의 적용에 의해 제어되는 스위칭가능 소자(switchable element)를 기술하고 있다. 액체들의 적절한 공간 분포를 달성하도록 하기 위하여 "계면활성제"가 액체들 중의 적어도 하나에 첨가된다. 특허 WO 2004/099846 A1에서 기술된 "계면활성제"는 펜타플루오로페닐트리메틸실란 등과 같은 소수성의 소분자일 수 있다.
그러나, 도전상의 존재 중에서 절연 기재 상에서 20° 이하의 접촉각을 갖는 20중량% 또는 그 이상의 습윤제 등과 같은 성분을 상당량 수반하는 오일 제형들을 설계하는 것이 항상 가능한 것은 아니다.
게다가, 절연 기재 상에서 20° 이하의 접촉각을 갖는 성분을 상당량 포함하는 선행 기술의 조성물들은 잘 숙성되지 않는 전기습윤 기반 유체렌즈들이라는 결과를 가져올 수 있다. 예를 들면, 높은 작동 온도(service temperature)에서의 장시간 동안의 40V 교류(AC) 1㎑의 적용 이후, 도 1에 나타낸 바와 같이, 일부 렌즈들은 성능의 변동(drift)을 보일 수 있다. 따라서, 개선되고, 안정하고 그리고 오래가는 광학 성능들을 갖는 고도로 신뢰할 수 있는 전기습윤 광학소자의 제공에 대한 지속적인 요구가 존재하고 있다.
본 명세서의 하나의 목적은 감소된 광출력 히스테리시스를 갖는 전기습윤 광학소자를 제공하는 것이다. 본 명세서의 다른 목적은 유전 밀봉체 표면(dielectric enclosure surface)에 대한 비-도전성 액체의 개선된 습윤(적심)을 갖는 전기습윤 광학소자를 제공하는 것이다. 본 명세서의 다른 목적은 개선된 광학 품질, 안정성 및 장수명을 갖는 전기습윤 광학소자를 제공하는 것이다.
제1 양태에 따르면, 추가의 잇점들과 마찬가지로 상기 언급된 목적들이 비혼화성인 도전성 액체 및 비-도전성 액체들; 및 그 위에서 두 유체들이 접촉하고 그리고 3중 계면을 형성하는 유전 밀봉체;를 포함하고, 여기에서 비-도전성 액체가 0.0001중량% 내지 약 1중량%의 표면흡수제를 포함하고 표면흡수제가 25℃에서 약 0.1중량% 이하의 수중에서의 용해도를 갖는 양친매성 분자인 전기습윤 광학소자에 의해 달성된다.
제2 양태에 따르면, 상기 언급된 목적들 중의 하나 또는 그 이상이 제1 양태에 따른 전기습윤 광학소자를 포함하는 유체렌즈에 의해 달성될 수 있다.
제3 양태에 따르면, 상기 언급된 목적들 중의 하나 또는 그 이상이 제2 양태에 따른 유체렌즈를 포함하는 장치에 의해 달성될 수 있다.
제4 양태에 따르면, 상기 언급된 목적들 중의 하나 또는 그 이상이 25℃에서 약 0.1중량% 이하의 수중에서의 용해도를 갖는 양친매성 분자인 표면흡수제 0.0001중량% 내지 약 1중량%를 비-도전성 액체에 첨가하는 것에 의하여 비-도전성 유체와 유전 밀봉체 간의 계면에너지를 감소시키는 것을 포함하는, 액체들이 비혼화성인 도전성 액체와 비-도전성 액체들 및 그 위에서 두 유체들이 접촉하고 그리고 3중 계면을 형성하는 유전 밀봉체를 포함하는 전기습윤 광학소자의 광출력 히스테리시스를 감소시키기 위한 방법에 의해 달성될 수 있다.
제5 양태에 따르면, 상기 언급된 목적들 중의 하나 또는 그 이상이 25℃에서 약 0.1중량% 이하의 수중에서의 용해도를 갖는 양친매성 분자인 표면흡수제 0.0001중량% 내지 약 1중량%를 포함하는 비-도전성 액체의 전기습윤 광학소자의 구성성분으로서의 사용에 의하여 달성될 수 있다.
본 명세서의 다른 양태들 및 잇점들이 이하의 상세한 설명, 도면들 및 첨부된 특허청구범위들로부터 명백하게 될 것이다.
어떠한 제한도 아닌 순전히 표시의 방법으로 주어지는 후속의 상세 살명의 판독으로 그리고 첨부된 도면들을 참조하는 것에 의하여 본 발명이 보다 잘 이해될 수 있고 그리고 다른 잇점들 및 구체예들이 명백하게 될 것이다.
도 1은 (이미 기술된) 선행 기술에 따른 전기습윤 기반 유체렌즈들의 광학 성능의 저하를 나타내고 있다.
도 2는 (선행 기술의) 도전성 액체의 존재 중에서의 절연 기재의 표면 상에서의 비-도전성 액체의 고유각(natural angle)을 나타내는 모식도이다.
도 3은 본 명세서(선행 기술)에 따른 예시적인 전기습윤 광학소자의 단순화된 단면도이다.
도 4는 비교 전기습윤 실험에 적용된 전압에 대한 접촉각 θ의 전개를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 명세서에 따른 전기습윤 실험에 적용된 전압에 대한 접촉각 θ의 전개를 나타내는 그래프이다.
도 6은 비교 전기습윤 광학소자에 적용된 전압에 대한 곡광도(dioptries)로의 광출력의 전개를 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 명세서에 따른 전기습윤 광학소자에 적용된 전압에 대한 곡광도로의 광출력의 전개를 나타내는 그래프이다.
도 8은 대조 전기습윤 소자와 비교한 본 명세서에 따른 전기습윤 광학소자에 적용된 증가하는 전압에 대한 곡광도로의 광출력의 전개를 나타내는 그래프이다.
도 9는 비교 전기습윤 광학소자에 적용된 전압에 대한 곡광도로의 광출력 및 미크론(microns) 단위의 파면오차(WFE: wave front error) 평균제곱근(rms: root mean square)(광학 품질)의 전개를 나타내는 그래프이다.
도 10은 본 명세서에 따른 전기습윤 광학소자에 적용된 전압에 대한 곡광도로의 광출력 및 미크론 단위의 파면오차 평균제곱근(광학 품질)의 전개를 나타내는 그래프이다.
본 명세서의 구체예들이 이제 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명될 것이다. 본 명세서의 구체예들의 후속의 상세한 설명에서, 본 명세서의 보다 철저한 이해를 제공하기 위하여 여러 특정의 상세들이 규정된다. 그러나, 당해 기술분야에서 숙련된 자에게는 본 명세서가 이들 특정의 상세들 없이도 실행될 수 있다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 다른 경우들에 있어서, 명세서를 불필요하게 복잡하게 하는 것을 피하기 위하여 공지된 특성들은 상세하게 기술되지 않았다.
여기에서, 단어들 "포함하는(comprise)/포함(comprising)"들은 포괄적이거나 또는 제약을 두지 않는(open-ended) 것이고, 별도의, 언급되지 않은 요소들을 배제하는 것이 아니다. 게다가, 여기에서 용어 "약(about)" 및 "실질적으로(substantially)"들은 개별값의 20%의 차이(margin), 그리고 바람직하게는 10%의 차이와 동의어이다(같은 것을 의미한다).
이하에서, "유기 화합물"은 탄소 및 수소로 주로 이루어지며, 원소 탄소(elemental carbon), 탄산염, 탄소 산화물 및 탄소 시안화물(carbon cyanide) 분자들을 제외한 산소, 질소, 황 및 인 등과 같은 다른 원소들을 포함할 수 있는 화합물을 의미한다. 이하에서, "무기 화합물"은 "유기(organic)"로 고려되지 않는 화합물을 의미한다. 이하에서, "이온성 화합물(ionic compound)"은 이온들이 적어도 하나의 이온 결합에 의해 서로 고정된 화합물을 의미한다. 이하에서, "비-이온성 화합물"은 "이온성"으로 고려되지 않는 화합물을 의미한다. 이하에서, "올리고머"는 2 내지 20개의 동일한(호모-올리고머(homo-oligomers)) 또는 서로 다른(코-올리고머(co-oligomers)) 반복 단위들을 갖는 화합물을 의미한다. 이하에서, "폴리머"는 20개 이상의 동일한(호모-폴리머) 또는 서로 다른(코올리고머/폴리머) 반복 단위들을 갖는 화합물을 의미한다. 이하에서, "도전성(conductive)"은 전기적으로 전도성을 의미한다. 이하에서, "비-수성 도전성 액체(non-aqueous conductive liquid)"는 물이 도전성 액체의 주요 구성성분(중량/중량(w./w.))이 아니라는 사실을 의미한다. 이하에서, "흡수"는 분지 또는 물리 흡착을 통하여 고체 표면 상에 분자들이 연결되는 과정을 의미한다. 이하에서, "분지(grafting)"는 공유결합에 의하여 고체 상에 분자들이 연결되는 과정을 의미한다. 이하에서, "물리 흡착(physisorption)"은 수소결합, 정전기 상호작용 및/또는 반데르발스력을 포함하여 고체 표면 상에 분자들이 연결되는 과정을 의미한다. 이하에서, "표면흡수제(surface adsorbing agent)"는 유전 밀봉체의 표면 상에와 같이 표면 상에 흡수되도록 배치되는 화합물을 의미한다. 이하에서, "양친매성(amphiphilic)"은 친수성(예를 들면, 극성) 및 친유성(비-극성) 부분들 또는 특성들 둘 다를 갖는 분자를 의미한다. 히스테리시스는 제어 매개변수(controlling parameter)가 증가하는 값들 또는 감소하는 값들로 구동되는 지의 여부에 따른 차이를 의미한다.
본 명세서에서, 접촉각 θ(도 2에 나타낸 바와 같은 참조번호 105)는 둘 다 3중 계면(104)의 지점에서 그리고 도전성 액체(101)의 존재 중에서 측정된 평면 절연 기재(103)의 형태와 같은 유전 밀봉체에 대한 접선(106)과 비-도전성 유체(102)의 표면에 대한 접선(107) 사이에 형성된 각도이다.
전압이 적용되지 않는 경우, θ(0)로 언급되는 접촉각은 영의 공식(Young equation): γ도전성 액체/유전체 = γ비-도전성 액체/유전체 + cos θ γ비-도전성 액체/도전성 액체에 의존하며, 여기에서 γi/j는 상 i 및 상 j 사이의 계면 에너지이다.
θ(V)는 전압 V에서의 유전체 표면 상에서의 오일상의 접촉각이다. 이하에서, 특정되지 않은 전압에서의 접촉각 θ는 접촉각 θ(0)(즉, 0V에서 기록된)로 이해된다.
공지된 바와 같이, 고체 표면 상에서의 2개의 비혼화성 유체들의 접촉각 θ(0)는 재료들의 고유 특성이며 소자의 기하구조에 의존하지 않는다. 이는 대개는 편평한 기재들 상에서, 기준 온도(예를 들면, 실온 즉, 22℃ 등과 같이 약 20℃ 내지 약 25℃)에서 측정된다.
도 3은 본 명세서에 따른 예시적인 전기습윤 광학소자의 단순화된 단면도를 나타내고 있다. 전기습윤 광학소자는 절연판(1)(즉, 도 3에서 상위판(higher plate), 측벽(도시하지 않음) 및 유전 밀봉체(예를 들면, 다른 구체예들에서 평판으로 만들어질 수 있는 절연 기재의 형태)(2)를 포함하는 셀 케이싱(cell casing)으로 한정되는 셀을 포함할 수 있으며, 이는 도전성 액체(5) 및 비-도전성 액체(4)를 포함하고, 유전 밀봉체(2)는 예를 들면 도전성 액체(5)에 대하여 낮은 젖음성(예를 들면, 소수성)을 갖는다. 예를 들면, 유전 밀봉체(2)는 비-평면상일 수 있고, 평판에 대하여 수직인 축 Δ 주변에 중심을 둔 원추형 또는 원통형 함몰부(depression)(3)(즉, 요홈(recess), 중공(hollow))를 포함할 수 있거나 및/또는 비-도전성 액체(4)의 방울을 포함할 수 있다. 도 3에서, 예시적인 함몰부(3)는 절두원추체(truncated cone)이다. 셀의 잔여부(remainder)는 비-도전성 액체(4)와 비-혼화성인 도전성 액체(5)로 채워질 수 있다. 예를 들면, 비-도전성 액체 및 도전성 액체는 서로 다른 굴절율을 가질 수 있고 그리고 실질적으로 동일한 밀도를 가질 수 있다. 이 실시예에서 나타난 바와 같이, 액체(4) 및 액체(5)들 사이에 형성된 다이옵터(dioptre: 굴절률의 차이를 가진 투명한 두 영역을 나누는 면)가 표면을 형성하고, 그의 광축(optical axis)은 축 Δ이고, 그리고 그의 다른 표면은 방울과 중공의 바닥 사이의 접촉에 대응한다. 환형 전극(annular electrode) 등과 같은 전극(7)이 유전 밀봉체의 외표면 상에 위치될 수 있는 한편으로 다른 전극(8)이 도전성 액체(5)와 접촉될 수 있다. 이 실시예에서, 참조번호 9는 유리 또는 플라스틱 벽을 나타낸다. 전원(도시하지 않음)은 전극(7) 및 전극(8) 사이에의 교류(즉, AC) 전압 V의 적용을 가능하게 한다. 유전 밀봉체(2)는 대개는 소수성인 재료로 피복된 투명한 재료를 포함하거나 또는 이로 만들어진다.
본 출원인은 본 명세서에 따른 비-도전성 액체들이 고도로 신뢰할 만한 전기습윤 광학소자들을 제공한다는 것을 발견하였다. 결국, 이들 비-도전성 액체들은 선행 기술의 비-도전성 상들에 비하여 보다 높은 신뢰성을 보장하는 표면흡수제를 포함한다. 특히, 본 명세서는 유전 밀봉체의 표면 상에의 비-도전성 액체 적심을 개선하기 위하여 비-도전성 액체 중에서의 소량(예를 들면, 약 1중량% 이하)의 특정의 첨가제, 즉 표면흡수제의 사용에 관한 것이다. 그 결과, 본 명세서에 따른 전기습윤 광학소자들 및 유체렌즈들은 감소된 광출력 히스테리시스, 감소된 접촉각 히스테리시스, 개선된 광학 품질, 개선된 광학 안정성 및 개선된 장수명을 갖는다. 이하에서, 광출력 히스테리시스 및 접촉각 히스테리시스들은, 첨부된 도 4 내지 도 10들에 나타낸 바와 같이, 전기습윤 광학소자를 증가되고 계속해서 감소(예를 들면, 0V 내지 60V 계속해서 다시 0V)되는 전압에 적용시키는 경우에 관측되는 히스테리시스들이다.
본 명세서의 제1 태양에 따르면, 전기습윤 광학소자는 비혼화성인 도전성 액체와 비-도전성 액체; 및 그 위에서 두 유체들이 접촉하고 그리고 3중 계면을 형성하는 유전 밀봉체를 포함할 수 있고, 여기에서 비-도전성 액체가 0.0001중량% 내지 약 1중량%의 표면흡수제를 포함하고 표면흡수제가 25℃에서 약 0.1중량% 이하의 수중에서의 용해도를 갖는 양친매성 분자이다. 바람직하게는, 비-도전성 액체는 0.005중량% 내지 약 0.5중량%의 표면흡수제를 포함한다.
결국, 본 출원인은 25℃에서 약 0.1중량% 이하의 수중에서의 용해도를 갖는 양친매성 분자인 표면흡수제를 비-도전성 액체 내에 0.0001중량% 내지 약 1중량%와 같이 소량 첨가하는 것이 여기에서 이하에서 기술되는 바와 같은 많은 이로운 효과들을 제공한다는 것을 발견하였다.
첫째, 표면흡수제는 전기습윤 광학소자의 광출력 히스테리시스의 유의미한 감소를 제공하거나 및/또는 전기습윤 광학소자의 노화 동안에 히스테리시스를 야기하는 광출력의 변동을 방지할 수 있을 것이다. 예를 들면, 표면흡수제는 비-도전성 액체와 유전 물질 사이의 계면에너지를 감소시키도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 단지 약 0.0001중량% 내지 약 1중량%의 제공 농도에서, 표면흡수제는 유체렌즈들의 광출력 히스테리시스를 감소시킬 수 있다. 또한, 단지 약 0.0001중량% 내지 약 1중량%의 제공 농도에서, 표면흡수제는 심지어 20° 보다 높은 접촉각 θ(0)에도 불구하고 낮은 광출력 히스테리시스 유체렌즈들을 허용할 수 있다. 결국, 낮은 광출력 히스테리시스를 갖는 전기습윤 광학소자를 제공하기 위하여 접촉각 θ(0)가 실질적으로 변경되거나 또는 20° 이하로 저감되어야 할 필요는 없다. 게다가, 표면흡수제의 양이 저감됨에 따라(예를 들면, 1중량% 이하), 비-도전성 액체의 밀도, 점도 및 광학지수(optical index)가 표면흡수제의 존재 중에서 실질적으로 미변화인 채로 잔류할 수 있다.
둘째, 표면흡수제는 유전 밀봉체 상에 보호층을 형성할 수 있다. 그 결과, 유체렌즈들의 광학 안정성 및 내구성이 개선될 수 있다. 결국, 표면흡수제는 유전체 상에의 보호층의 형성을 통하여 안정한 광학 성능을 허용할 수 있다. 예를 들면, 표면흡수제는 비-도전성 액체와 유전 물질 사이의 계면에서 흡수될 것이다. 전기습윤 광학소자에의 전압의 적용 없이, 비-도전성 액체는 완전히 유전 밀봉체의 표면을 습윤시킬 것이다(즉, 피복할 것이다). 적용된 전압으로, 유전 밀봉체 표면은 비-도전성 액체로 피복되지 않을 수 있으나 그러나 유전 밀봉체의 표면 상의 표면흡수제의 층의 존재로 인하여 유전 밀봉체는 도전성 액체와 직접적으로 접촉되지 않을 수 있다. 그 결과, 유전 밀봉체는 노화되지 않을 수 있고 그리고 개선되고 그리고 안정한 광학 성능들을 갖는 전기습윤 광학소자가 수득될 것이다.
셋째, 표면흡수제는 유전 밀봉체의 표면 상의 비-도전성 액체의 접촉각 θ(0)의 개선된 제어를 제공할 수 있다. 예를 들면, 하나 또는 그 이상의 구체예들에서, 표면흡수제는 도전성 액체의 존재 중에서 유전 밀봉체의 표면 상에서의 비-도전성 액체의 접촉각 θ를 적어도 5° 감소시키도록 구성될 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 표면흡수제는 유전 밀봉체의 표면 상의 비-도전성 액체의 접촉각 θ를 적어도 10° 감소시키도록 구성될 수 있다.
하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 본 명세서에 따른 표면흡수제는 편평한 표면 상의 제1 기준접촉각 실험을 통하여 동정될 수 있다. 제1 기준실험은 기준 비혼화성 도전성 액체의 존재 중에서의 기준 절연 표면 상에서의 기준 비-도전서 액체의 접촉각 θ(0)을 측정하는 것으로 이루어진다. 예를 들면, 기준 비-도전성 액체는 페닐트리메틸실란일 수 있고, 기준 도전성 액체는 에틸렌글리콜일 수 있고 그리고 기준 절연 표면은 패릴렌 C(parylene C)일 수 있고, 이들 조건들에서 절연 표면 상에서의 비-도전성 액체의 기준 접촉각은 약 23° 가 된다(즉, 비-도전성 액체가 표면흡수제를 포함하지 않는 경우).
하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 본 명세서에 따른 표면흡수제는 제2 기준 접촉각 실험을 통하여 동정될 수 있다. 제2 기준 실험은 0.0001 내지 약 1중량%의 표면흡수제를 포함하는 비-도전성 액체의 방울을 도전성 유체의 존재 중에서 유전 밀봉체 상에 침적시키고; 도전성 액체와 유전 밀봉체 아래에 위치되는 전극 사이에의 전압의 연속적인 적용 이전에 (전압 상승 계속해서 하강을 적용하는 것에 의하여) 접촉각 히스테리시스를 기록하고; 전기습윤 소자에 적어도 20°의 접촉각의 변동을 유도하도록 하는 작동 전압 범위에서 선택된 AC 1㎑ 스퀘어 전압(square voltage)을 도전성 액체와 전극 사이에 적어도 24시간 동안 연속적으로 적용시키고; 그리고 전압의 연속적인 적용 이후, (전압 상승 계속해서 하강을 적용하는 것에 의하여) 접촉각 히스테리시스를 기록하는 것;으로 이루어지며, 여기에서 전압의 적용 이전 및 이후 접촉각 히스테리시스들 간의 차이가 5° 이하, 그리고 바람직하게는 4° 이하, 예를 들면 3°이하이다. 예를 들면, 선택된 전압은 약 20V 내지 약 60V, 그리고 바람직하게는 약 30V 내지 55V의 범위일 수 있다.
예를 들면, 기준 비-도전성 액체에 1중량% 또는 그 이하로 첨가되는 경우 상기 기술된 기준 접촉각 실험에서 표면흡수제가 비-도전성 액체의 접촉각을 감소시키는 경우에 본 명세서에 따른 표면흡수제가 동정될 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 표면흡수제(1중량% 최대)/비-도전성 액체 혼합물의 접촉각은 18° 이하이다. 하나 또는 그 이상의 바람직한 구체예에 있어서, 표면흡수제(1중량% 최대)/비-도전성 액체 혼합물의 접촉각은 13° 이하이다.
하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 상기 정의된 기준 접촉각 실험에 따라 동정될 수 있는 본 명세서에 따른 표면흡수제는 비-도전성 유체 제형에 0.0001중량% 내지 약 1중량%의 농도로 첨가될 수 있다. 예를 들면, 상기 정의된 기준 접촉각 실험에 따라 동정될 수 있는 본 명세서에 따른 표면흡수제는 순수한 페닐트리메틸실란 이외의 다른 비-도전성 액체에 첨가될 수 있다.
하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 표면흡수제는 디알킬실록산 폴리머(dialkylsiloxane polymers), 디알킬실록산 코폴리머(dialkylsiloxane copolymers), 폴리에톡실화 알킬페놀(polyethoxylated alkylphenols)(예를 들면, 에톡실화 노닐페놀(ethoxylated nonylphenols)), 폴리올 지방산 에스테르(polyol fatty acid esters), 탄소수 8 내지 18의 지방알코올(C8 to C 18 fatty alcohols), 폴리에톡실화 지방알코올(polyethoxylated fatty alcohols), 디알킬소듐설포숙시네이트(dialkyl sodium sulfosuccinates)(예를 들면, 에어로졸 OT®), 글리세로포스포리피드(glycerophospholipids)(예를 들면, 레시틴), 디(카르보에틸) 하이드록시에틸 메틸암모늄 메토설페이트(di(carboethyl) hydroxyethyl methylammonium methosulfates), 지방산 모노에탄올아미드(fattyacid monoethanolamides), 지방산 디에탄올아미드(fattyacid diethanolamides) 및 이들의 혼합물들로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있다.
하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 디알킬실록산 폴리머 및/또는 디알킬실록산 코폴리머는 20개의 디알킬실록산 단위들을 포함할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예에 있어서, 디알킬실록산 폴리머 및/또는 디알킬실록산 코폴리머는 약 3000g/mol 내지 약 15000g/mol의 범위의 분자량을 가질 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예에 있어서, 디알킬실록산 폴리머 및/또는 디알킬실록산 코폴리머는 약 8000g/mol 내지 약 12000g/mol의 범위의 분자량을 가질 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 디알킬실록산의 알킬기들은 동일하거나 또는 서로 다를 수 있고 그리고 12개 이하의 탄소원자들을 포함할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 디알킬실록산의 알킬기들은 동일하거나 또는 서로 다를 수 있고 그리고 10개 이하의 탄소원자들을 포함할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 디알킬실록산의 알킬기들은 동일하거나 또는 서로 다른, 포화되거나 또는 불포화된, 그리고 선형, 환형 또는 분지된 탄화수소기들일 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 표면흡수제는 폴리디메틸실록산-폴리에틸렌옥사이드 코폴리머, 폴리알킬메틸실록산하이드록시폴리(알킬렌옥시)프로필메틸실록산 코폴리머, 폴리디메틸실록산하이드록시폴리(에틸렌옥시)프로필메틸실록산 코폴리머, 폴리디메틸실록산메톡시폴리(에틸렌옥시)프로필메틸실록산 코폴리머, 폴리디메틸실록산알콕시폴리(에틸렌옥시)프로필메틸실록산 코폴리머, 폴리디메틸실록산-폴리아미노프로필메틸실록산 코폴리머, 하이드록실 말단 폴리디메틸실록산 폴리머, 하이드록실 말단 폴리디메틸실록산-폴리알킬메틸실록산 코폴리머, 하이드록실 말단 폴리디메틸실록산-폴리디페닐실록산 코폴리머 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 폴리디메틸실록산-폴리아텔렌옥사이드 코폴리머는 약 20 내지 약 30중량%의 비-디메틸실록산 모노머를 포함할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 표면흡수제는 폴리디메틸실록산메톡시폴리에틸렌옥시프로필메틸실록산 코폴리머일 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 폴리디메틸실록산-폴리(아미노프로필메틸실록산) 코폴리머는 약 2 내지 약 6몰%의 아미노프로필메틸실록산 모노머들을 포함할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 하이드록실 말단 폴리디메틸실록산-폴리디페닐실록산 코폴리머는 약 14 내지 약 18몰%의 폴리디페닐실록산 모노머들을 포함할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 디알킬실록산 폴리머 또는 디알킬실록산 코폴리머는 30중량% 이하 그리고 바람직하게는 약 15 내지 약 30중량%의 비 디알킬실록산 단위들을 포함할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 디알킬실록산 코폴리머는 약 15 내지 약 30중량%의 비 디알킬실록산 단위들을 포함할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 디알킬실록산 코폴리머는 약 14 내지 약 18중량%의 폴리디페닐실록산 단위들을 포함할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 디알킬실록산 코폴리머는 약 3 내지 약 5중량%의 아미노프로필메틸실록산 단위들을 포함할 수 있다.
하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 폴리에톡실화 지방알코올은 약 1 내지 약 8개의 에톡시 단위들을 포함할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예에 있어서, 폴리에톡실화 지방알코올은 약 200g/mol 내지 약 500g/mol의 범위의 분자량을 가질 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예에 있어서, 폴리에톡실화 지방알코올은 탄소수 16 내지 18의 지방알코올 부분(C16-C 18 fatty alcohol moiety)을 포함할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예에 있어서, 지방알코올 부분은 포화되거나 또는 불포화될 수 있고 그리고 선형 또는 분지된 탄화수소기일 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예에 있어서, 폴리에톡실화 지방알코올은 폴리에톡실화 노닐페놀일 수 있다.
하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 폴리올 지방산 에스테르는 약 400g/mol 내지 약 1500g/mol의 범위의 분자량을 가질 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예에 있어서, 폴리올 지방산 에스테르는 2개 또는 그 이상의 에스테르 단위들을 포함할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예에 있어서, 폴리올 지방산 에스테르는 2개 또는 그 이상의 탄소수 16 내지 22의 지방산 부분들을 포함할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예에 있어서, 지방산 부분은 포화되거나 또는 불포화될 수 있고 그리고 선형이거나 또는 분지된 탄화수소기일 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 폴리올 지방산 에스테르는 소르비탄 지방산 에스테르 및/또는 탄소수 16 내지 22의 지방산의 폴리올일 수 있다.
하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 탄소수 8 내지 18의 지방알코올은 포화되거나 또는 불포화될 수 있고 그리고 선형 또는 분지된 탄화수소기일 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예에 있어서, 탄소수 8 내지 18의 지방알코올은 불화(fluorinated)되거나 또는 과불화(perfluorinated)될 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예에 있어서, 탄소수 8 내지 18의 지방알코올은 탄소수 10 내지 16의 지방알코올일 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예에 있어서, 탄소수 8 내지 18의 지방알코올은 도데칸-1-올(dodecan-1-ol) 등과 같은 도데칸올일 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예에 있어서, 탄소수 8 내지 18의 지방알코올은 퍼플루오로도데칸-1-올(perfluorododecan-1-ol) 등과 같은 퍼플루오로도데칸올일 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예에 있어서, 탄소수 8 내지 18의 지방알코올의 선형 구조식(linear formula)은 C8F17CH2CH20H일 수 있다.
하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 표면흡수제는 코코넛오일 지방산 에탄올아미드(Coconut oil fatty acid ethanolamide)일 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예에 있어서, 표면흡수제는 디-(팜카르복시에틸) 하이드록시에틸메틸암모늄메토설페이트(di-(Palm carboxyethyl) hydroxyethyl methylammonium methosulfate) 등과 같은 디(카르보에틸) 하이드록시에틸메틸암모늄 메토설페이트일 수 있다.
비-도전성 액체는 여기에 참조로 포함되는 특허 EP 1 816 491 A1에 기술된 바와 같은 실리콘-기반 모노머(Si-based monomer), 올리고머 및/또는 폴리머, 게르마늄-기반 모노머, 올리고머 및/또는 폴리머, 실리콘-게르마늄-기반 모노머, 올리고머 및/또는 폴리머, 탄화수소 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
탄화수소는 환형, 선형 또는 분지된 것일 수 있다. 탄화수소는 포화되거나 또는 불포화될 수 있다. 탄화수소는 방향족 또는 비-방향족일 수 있다. 예를 들면, 탄화수소는 6 내지 20개의 탄소원자들을 가질 수 있다. 탄화수소는 치환체들로서 및/또는 탄화수소 쇄 및/또는 고리에 끼어드는 원자들 또는 원자들의 단(groups)들 등과 같은 하나 또는 그 이상의 헤테로원자들을 더 포함할 수 있다. 이러한 헤테로원자들에는 산소, 황, 질소, 인, 할로겐(주로 불소, 염소, 브롬 및/또는 요오드) 들이 포함되나, 이들로 제한되는 것은 아니다.
표면흡수제에 더해, 비-도전성 액체는 적어도 하나의 유체를 포함할 수 있다. 예를 들면, 비-도전성 액체는 하기 실리콘-기반 화합물들 또는 유체들 중의 하나 또는 다수를 포함할 수 있다:
- 구조식 1a, 1b 또는 1c의 실록산:
Figure pat00001
Figure pat00002
Figure pat00003
여기에서, R1, R2 및 R' 각각은 독립적으로 알킬, (헤테로)아릴, (헤테로)아릴알킬, (헤테로)아릴알케닐 또는 (헤테로)아릴알키닐을 나타내고 그리고 n은 예를 들어 약 1 내지 약 10 등과 같이 약 1 내지 약 20 사이에 포함되고(하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, n은 1, 2, 3, 4 또는 5일 수 있고 그리고 보다 정확하게는 구조식 1c에서 n은 2 이상이고);
- 구조식 2의 실란:
Figure pat00004
여기에서, R1, R2 및 R'들은 상기 정의된 바와 같고 그리고 m은 예를 들어 약 1 내지 약 10 등과 같이 약 1 내지 약 20 사이에 포함되고(하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, m은 1, 2 또는 3일 수 있고);
- 구조식 3의 모노실란:
Figure pat00005
여기에서 R1 및 R2들은 상기 정의된 바와 같고 그리고 R3 및 R4 각각은 독립적으로 알킬, (헤테로)아릴, (헤테로)아릴알킬, (헤테로)아릴알케닐 또는 (헤테로)아릴알키닐을 나타낸다.
하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 상기 식들 1a, 1b 및 2들에서, R' 모두는 동일하거나 또는 서로 다를 수 있다. 예를 들면, R'는 메틸 또는 할로겐화 알킬일 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예에 있어서, 상기 식들 1a, 1b 및 2들에서, R' 모두는 동일하다. 하나 또는 그 이상의 구체예에 있어서, 각 R'는 메틸일 수 있다. 예를 들면, 비-도전성 액체는 하기 특정의 실리콘-기반 화학종들 즉: 헥사메틸디실란, 헥사에틸디실란, 디페닐디메틸실란, 클로로페닐트리메틸실란, 페닐트리메틸실란, 페네틸트리스(트리메틸실록시)실란, 페닐트리스(트리메틸실록시)실란, 테트라페닐테트라메틸트리실록산, 3,5,7-트리페닐노나메틸펜타실록산, 폴리디메틸실록산, 폴리(3,3,3-트리플루오로프로필 메틸실록산), 3,5-디페닐옥타메틸테트라실록산, 1,1,5,5-테트라페닐-1,3,3,5-테트라메틸트리실록산 및 헥사메틸시클로트리실록산 중의 하나 또는 다수를 포함할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예에 있어서, 비-도전성 액체는 하기 특정의 실리콘-기반 화학종들 즉: 헥사메틸디실란, 헥사에틸디실란, 디페닐디메틸실란, 페닐트리스(트리메틸실록시)실란 및 트리메틸실록시 말단 폴리디메틸실록산인 겔레스트®(Gelest®)로부터의 DMS-T12 등과 같은 폴리디메틸실록산 중의 하나 또는 다수를 포함할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예에 있어서, 비-도전성 액체는 헥사메틸디실란 및/또는 헥사에틸디실란을 포함할 수 있다. 이들 구체예들에 따르면, 헥사메틸디실란 및 헥사에틸디실란 같은 지방족 실란들은 도전성 액체 중에서의 절연 유체의 낮은 용해도를 제공할 수 있다.
The 비-도전성 액체는 하기 게르마늄 기반 화학종들(germane based species) 즉: 구조식 4의 게르만 옥산(germanoxane), 구조식 5의 게르만(germane), 구조식 6의 게르만 즉:
Figure pat00006
Figure pat00007
Figure pat00008
중의 하나 또는 다수를 포함할 수 있으며,
여기에서 R', R1, R2, R3, R4 및 n들은 상기 정의된 바와 같다.
비-도전성 액체는 하기 특정의 게르만 기반 화학종들 즉: 헥사메틸디게르만, 헥사에틸디게르만, 디페닐디메틸게르만, 페닐트리메틸게르만 중의 하나 또는 다수를 포함할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예에 있어서, 비-도전성 액체는 헥사메틸디게르만 및/또는 헥사에틸디게르만을 포함할 수 있다. 이들 구체예들에 따르면, 헥사메틸디게르만 및 헥사에틸디게르만 등과 같은 본 명세서에 따른 게르만의 사용은 본 명세서에 따른 도전성 액체들의 밀도에 특히 적응된 밀도를 갖는 비-도전성 액체를 제공할 수 있다. 다른 특징에 따르면, 헥사메틸디게르만 및 헥사에틸디게르만은 도전성 액체에서 절연 유체의 낮은 용해도를 제공할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 도전성 액체는 수성 또는 비-수성 도전성 액체일 수 있다.
하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 도전성 액체는 물을 포함할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 도전성 액체는 적어도 51중량%의 물을 포함할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 도전성 액체는 물 및 약 0.0001중량% 내지 약 10중량%의 적어도 하나의 염을 포함할 수 있다. 예를 들면, 염은 완전히 또는 실질적으로 양이온, 2가-양이온(di-cation) 또는 3가-양이온(tri-cation)으로 수용성인 유기 또는 무기 화합물 등과 같은 1가 또는 다가의 염일 수 있다. 예를 들면, 염은 알칼리금속, 알칼리토금속, 전이금속, 란탄계 금속 및 마찬가지로 이들의 혼합물들로 이루어지는 군으로부터 선택되는 금속을 포함할 수 있다. 예를 들면, 염은 하나 또는 그 이상의 할로겐화물(예를 들면, F-, Cl-, Br-, I-) 및/또는 하나 또는 그 이상의 카르복실화물(carboxylates)(예를 들면, (R(COO-)n, 여기에서 n = 1 내지 3이고, 그리고 여기에서 R은 탄소수 1 내지 10의 선형, 분지된 또는 환형의 알킬기임) 및/또는 하나 또는 그 이상의 무기산염(예를 들면, 황산염, 인산염 등)을 포함할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 도전성 액체는 물, 적어도 하나의 염 및 적어도 하나의 비-이온성 극성 용매를 포함할 수 있다. 예를 들면, 비-이온성 극성 유기용매는 탄소, 수소, 질소, 인, 황 및 산소 원자(들)을 포함할 수 있고 그리고 예를 들어 이들로 이루어질 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 비-이온성 극성 유기용매는 적어도 2개의 탄소들 및/또는 적어도 하나 및 바람직하게는 적어도 2개의 하이드록실(-OH) 관능기(functionals)들을 포함할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 비-이온성 극성 유기용매는 4개의 탄소들 또는 그 이하를 포함할 수 있다.
본 명세서에 따르면, 비-수성 도전성 액체는 비-이온성 극성 유기용매 및 적어도 2중량%의 제1 화합물(비-수성 도전성 액체의 총 중량을 기준으로, 즉, 중량/중량)을 포함할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 비-수성 도전성 액체는 적어도 51중량%의 비-이온성 극성 유기용매를 포함할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 비-수성 도전성 액체는 적어도 4중량%의 제1 화합물을 포함할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 비-수성 도전성 액체는 적어도 10중량%의 제1 화합물을 포함할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 비-수성 도전성 액체는 약 5중량% 이하의 물을 포함한다. 하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 비-수성 도전성 액체는 약 1중량% 이하의 물을 포함한다. 예를 들면, 비-이온성 극성 유기용매는 에탄-1,2-디올(즉, 에틸렌글리콜), 프로판-1,3-디올(즉, 트리메틸렌글리콜), 프로판-1,2-디올(즉, 프로필렌글리콜), 프로판-1,2,3-트리올(즉, 글리세롤) 및 이들의 임의의 조합을 포함하는 군으로부터 선택될 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 비-수성 도전성 액체는 에탄-1,2-디올 및/또는 프로판-1,3-디올이다.
제1 화합물은 이온성 또는 비-이온성이고 그리고 적어도 2중량%로 비수성 도전성 액체 내에 포함된다. 하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 제1 화합물은 적어도 4중량%의 양으로 비-수성 도전성 액체 내에 존재할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 제1 화합물은 적어도 10중량%의 양으로 비-수성 도전성 액체 내에 존재할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 제1 화합물은 비-수성 도전성 액체 이외의 화합물이다. 하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 제1 화합물은 비-수성(즉, 물이 아닌)이다. 제1 화합물은 유기 또는 무기일 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 제1 화합물이 이온성인 경우, 비수성 도전성 액체는 적어도 4중량%의 제1 화합물을 포함할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 이들 구체예들에 있어서, 제1 화합물은 이온성이고 그리고 예를 들면 금속 카르복실산염(metal carboxylate) 등과 같은 유기일 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 제1 화합물이 비-이온성인 경우, 비-수성 도전성 액체는 적어도 10중량%의 제1 화합물을 포함할 수 있다. 이들 구체예들에 따르면, 제1 화합물은 비-수성 도전성 액체에 동결점 감소를 제공한다. 이들 구체예들에 따르면, 제1 화합물은 또한 비-도전성 액체와 비-수성 도전성 액체 사이에서 비-혼화성을 향상시킬 수 있다.
하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 제1 화합물은 이온성 화합물일 수 있다. 예를 들면, 제1 화합물은 하나 또는 그 이상의 금속 또는 암모늄 할로겐화물, 하나 또는 그 이상의 금속 또는 암모늄 카르복실화물, 하나 또는 그 이상의 금속 또는 암모늄 황산화물, 하나 또는 그 이상의 금속 또는 암모늄 4불화붕산화물(tetrafluoroborate), 하나 또는 그 이상의 금속 또는 암모늄 탄산염, 하나 또는 그 이상의 금속 또는 암모늄 질산화물, 하나 또는 그 이상의 금속 또는 암모늄 메틸설폰화물(methylsulfonate) 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, 할로겐화물은 불화물, 염화물, 브롬화물, 요오드화물 및 이들의 임의의 조합을 포함하는 군으로부터 선택될 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 암모늄은 NH4 +일 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 할로겐화물은 염화물, 브롬화물, 요오드화물 및 이들의 임의의 조합을 포함하는 군으로부터 선택될 수 있다. 예를 들면, 금속은 알칼리금속, 알칼리토금속, 전이금속, 전이후금속(post-transition metals), 란탄계금속 및 이들의 임의의 조합을 포함하는 군으로부터 선택될 수 있다. 예를 들면, 금속은 리튬, 나트륨, 칼륨, 칼슘, 아연 및 이들의 임의의 조합을 포함하는 군으로부터 선택될 수 있다. 예를 들면, 카르복실화물은 포름산염(formate), 아세트산염(acetate), 트리플루오로아세트산염, 옥살산염, 숙신산염 및 이들의 임의의 조합을 포함하는 군으로부터 선택될 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 이온성 화합물은 아세트산칼륨, 아세트산나트륨, 트리플루오로아세트산칼륨, 트리플루오로아세트산나트륨, 브롬화리튬, 브롬화칼륨, 브롬화나트륨, 염화칼슘 및 이들의 임의의 조합을 포함하는 군으로부터 선택될 수 있다. 이들 구체예들에 따르면, 제1 화합물은 염석 효과(salting out effect)를 제공하는 것과 마찬가지로 비-수성 도전성 액체의 극성 효과(polarity effect)를 증가시키고 그리고 추가로 비-도전성 액체와 비-수성 도전성 액체 사이에서의 비-혼화성을 향상시킬 수 있다.
하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 제1 화합물이 비-이온성인 경우, 제1 화합물은 비-수성 도전성 액체 보다 더 극성일 수 있고, 비-이온성 제1 화합물의 극성은 한센 매개변수(Hansen parameters)들에 의해 측정되고, 제1 화합물은 극성(σp)에 대한 한센 매개변수들과 대응하는 비-수성 도전성 액체의 한센 매개변수들의 총합 보다 더 큰 수소결합(σh)에 대한 한센 매개변수들의 총합을 갖는다. 제1 화합물의 그리고 비-수성 도전성 액체의 한센 매개변수들은 공지의 표들 및 여기에 참조로 포함되는 문헌 Hansen's book: Hansen Solubility Parameters, a user's handbook, Charles M. Hansen, CRC Press 2000에서 기술된 방법 등과 같은 방법들에 의해 제공될 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 제1 화합물은 글리세롤, 에틸렌글리콜, 포름아미드, 에탄올아민, 젖산, 트리에탄올아민, 요소 및 이들의 임의의 조합을 포함하는 군으로부터 선택되는 비-이온성 화합물일 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 비-이온성 화합물은 글리세롤 및/또는 에틸렌글리콜을 포함할 수 있다. 이들 구체예들에 따르면, 제1 화합물은 비-수성 도전성 액체의 극성에서의 증가를 제공하고 그리고 추가로 비-도전성 액체와 비-수성 도전성 액체 사이의 비-혼화성을 향상시킬 수 있다.
하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 비-수성 도전성 액체는 비-수성 도전성 액체의 개선된 전기 전도성을 보증하도록 하기 위한 적어도 하나의 이온성 화합물을 포함할 수 있다. 따라서, 하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 제1 화합물이 비-이온성인 경우, 비-수성 도전성 액체는 이온성 화합물인 제2 화합물을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제2 화합물은 하나 또는 그 이상의 금속 또는 암모늄 할로겐화물, 하나 또는 그 이상의 금속 또는 암모늄 카르복실화물, 하나 또는 그 이상의 금속 또는 암모늄 황산화물, 하나 또는 그 이상의 금속 또는 암모늄 4불화붕산화물, 하나 또는 그 이상의 금속 또는 암모늄 탄산염, 하나 또는 그 이상의 금속 또는 암모늄 질산화물, 하나 또는 그 이상의 금속 또는 암모늄 메틸설폰화물 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, 할로겐화물은 불화물, 염화물, 브롬화물, 요오드화물 및 이들의 임의의 조합을 포함하는 군으로부터 선택될 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 암모늄은 NH4 +일 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 할로겐화물은 염화물, 브롬화물, 요오드화물 및 이들의 임의의 조합을 포함하는 군으로부터 선택될 수 있다. 예를 들면, 금속은 알칼리금속, 알칼리토금속, 전이금속, 전이후금속, 란탄계금속 및 이들의 임의의 조합을 포함하는 군으로부터 선택될 수 있다. 예를 들면, 금속은 리튬, 나트륨, 칼륨, 칼슘, 아연 및 이들의 임의의 조합을 포함하는 군으로부터 선택될 수 있다. 예를 들면, 카르복실화물은 포름산염, 아세트산염, 트리플루오로아세트산염, 옥살산염, 숙신산염 및 이들의 임의의 조합을 포함하는 군으로부터 선택될 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 제2 화합물은 아세트산칼륨, 아세트산나트륨, 트리플루오로아세트산칼륨, 트리플루오로아세트산나트륨 및 이들의 임의의 조합을 포함하는 군으로부터 선택될 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 제2 화합물은 염화칼슘, 브롬화나트륨, 브롬화칼륨, 브롬화리튬 및 이들의 임의의 조합을 포함하는 군으로부터 선택되는 무기 화합물일 수 있다. 이들 구체예들에 따르면, 제2 화합물은 비-수성 도전성 액체의 염석 효과를 제공할 수 있고 그리고 추가로 비-도전성 액체와 비수성 도전성 액체 사이에서의 비-혼화성을 향상시킬 수 있다. 예를 들면, 염석 효과는 제2 화합물의 농도에 의존적일 수 있다.
하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 비-수성 도전성 액체는 이온성 제2 화합물을 약 10중량% 또는 그 이하의 양으로 포함할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 비-수성 도전성 액체는 이온성 제2 화합물을 예를 들면 2중량% 내지 5중량%와 같이 약 5중량% 또는 그 이하의 양으로 포함할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 비수성 도전성 액체는 이온성 제2 화합물을 약 2중량% 또는 그 이하, 그리고 예를 들면 약 0.5중량% 또는 그 이하의 양으로 포함할 수 있다.
하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 본 명세서에 따른 비-수성 도전성 액체는 비-이온성 유기용매를 포함함에 따라 보다 고도로 극성일 수 있다. 게다가, 본 명세서에 따른 비-수성 도전성 액체는 예를 들면 제1 화합물이 이온성인 경우, 그리고 예를 들면 비-수성 도전성 액체가 2중량% 내지 5중량%의 이온성 제2 화합물을 포함하는 경우, 적어도 2중량%의 이온성 화합물을 포함할 수 있다. 그 결과, 독특한 염석 효과가 달성되고, 이는 비-수성 도전성 액체와 비-도전성 액체 사이의 교차-용해도(cross-solubility)를 감소시키거나 또는 최소화시키는 것을 허용한다. 예를 들면, 질산화물, 트리플루오로아세트산화물, 아세트산화물 또는 탄산화물의 칼륨, 나트륨 또는 암모늄염 등과 같은 이온성 제1 또는 제2 화합물의 2중량% 내지 5중량%의 첨가가 비-수성 도전성 액체 중에서의 비-도전성 액체의 용해도를 15% 또는 그 이상으로 감소시킬 수 있다. 게다가, 비수성 도전성 액체와 비-도전성 액체 사이의 감소되거나 또는 최소화된 교차-용해도는 25℃ 이상의 온도와 같이 보다 높은 온도에 노출되는 경우에서조차 고도로 안정한 광학 성능들을 갖는 전기습윤 소자들을 제공한다.
본 명세서의 하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 유전 밀봉체는 폴리-파라-자일릴렌 선형 폴리머(poly-paraxylylene linear polymers), 폴리디메틸실록산, SiN3, A1203, Si02 및 이들의 임의의 조합을 포함하는 군으로부터 선택되는 화합물을 포함할 수 있다. 예를 들면, 유전 밀봉체는 치환되거나 또는 비-치환된 폴리-파라-자일릴렌 폴리머를 포함할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예에 있어서, 유전 밀봉체는 폴리-파라-자일릴렌 폴리머 및/또는 불화된 폴리머(fluorinated polymer)를 포함한다. 하나 또는 그 이상의 구체예에 있어서, 유전 밀봉체는 패릴렌 C(폴리-클로로-파라-자일릴렌)을 포함할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예에 있어서, 유전 밀봉체는 불화된 폴리-파라-자일릴렌을 포함할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예에 있어서, 유전 밀봉체는 불화된 폴리머를 포함할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예에 있어서, 유전 밀봉체는 테프론®(Teflon®), 사이톱®(Cytop®), 플루오로펠®(Fluoropel®) 등과 같은 낮은 표면에너지 코팅의 박층으로 피복될 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예에 있어서, 유전 밀봉체는 사이톱®으로 피복될 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구체예들에 있어서, 유전 밀봉체는 폴리-파라-자일릴렌 선형 폴리머를 포함할 수 있고 그리고 낮은 계면에너지 코팅의 층으로 피복될 수 있다.
본 명세서의 제2의 양태는 예를 들면 본 명세서에 따른 전기습윤 광학소자를 포함하는 초점 조절 유체렌즈(variable focus liquid lens), 광학 다이어프램(optical diaphragm), 광학 줌(optical zoom), 안과 기구(ophthalmic device)를 제공하는 것이다.
본 명세서의 제3의 양태는 예를 들면 제2 양태에 따른 유체렌즈를 포함하는 카메라, 핸드폰(cell phone), 원격측정기(telemeter), 내시경, 치과 비디오 카메라(dental video camera) 등과 같은 장치를 제공하는 것이다.
본 명세서의 제4의 양태는 본 명세서에 따른 전기습윤 광학소자의 광출력 히스테리시스를 감소시키는 방법을 제공하는 것이다. 방법은 25℃에서 약 0.1중량% 이하의 수중에서의 용해도를 갖는 양친매성 분자인 표면흡수제 0.0001중량% 내지 약 1중량%를 비-도전성 액체에 첨가하는 것에 의하여 비-도전성 유체와 유전 밀봉체 사이의 계면에너지를 감소시키는 것을 포함한다.
본 명세서의 제5 양태는 전기습윤 광학소자의 요소로서의 본 명세서에 따른 비-도전성 액체의 용도를 제공하는 것이다.
실시예
노화 및 광출력 히스테리시스 방지에 대한 표면흡수제 효능이 이하의 전기습윤 실험에 의해 입증되었으며, 이는 평판 절연 기재 상에서 수행되었다. 예를 들면, 비-도전성 액체 방울(표면흡수제를 수반하거나 수반하지 않는)이 도전성 액체의 존재 중에서 유전-피복된 실리콘 웨이퍼 상에 위치되었다. "신생(fresh)" 샘플의 전기습윤 곡선의 기록(전압의 상승 및 하강 및 대응하는 접촉각 θ을 측정) 후, 24시간 이상 등과 같이 연장된 시간 동안 비-도전성 액체 방울에 전압이 적용되었다. 적용된 전압의 제거 이후, "노화된(aged)" 전기습윤 곡선이 기록되었다. 표면흡수제가 비-도전성 액체에 첨가되지 않은 경우 또는 효과적이지 않은 대조 화합물이 비-도전성 액체에 첨가된 경우, 도 4에 나타난 바와 같이, 접촉각 히스테리시스에서의 증가가 관측되었다(즉, 연장된 시간 동안 적용된 전압에 대응하는 전압이 회귀되는 경우에 하향 곡선(down curve)이 상향 곡선(up curve)과 중첩되지 않는다). 역으로, 비-도전성 액체가 표면흡수제를 포함하는 경우, 도 5에 나타난 바와 같이, 접촉각 히스테리시스에서 변동이 관측되지 않았다(즉, 연장된 시간 동안 적용된 전압에 대응하는 전압이 회귀되는 경우에 하향 곡선이 상향 곡선과 중첩된다). 도 4 및 도 5에 제공된 실시예들은 29시간 동안 50V AC 1㎑의 적용 이전 및 이후에 수행되었다. 제형 실시예 5(formulation example 5) 및 표면흡수제를 수반하지 않는 대조 실험이 시험되었다.
이하에서, 본 명세서에 따른 비-도전성 액체들 및 도전성 액체들의 여러 제형들이 제공되었다. 표면흡수제들은 이탤릭체들로 나타내었다. 이들 제형들은 특별히 피복된 유전 밀봉체들에 작동되도록 설계되었으나 그러나 배타적이지는 않은 것이다. 전형적인 피복 재료들에는 패릴렌과 마찬가지로 폴리디메틸실록산-형 폴리머들을 포함하나 이들로 제한되는 것은 아니다. 겔레스트®에 의해 판매된 SIP6827.0®은 페닐트리스(트리메틸실록시)실란이다. 겔레스트®에 의해 판매된 DBE-224®는 약 25중량%의 에틸렌옥사이드 모노머를 포함하고 그리고 약 10000g/mol의 분자량을 갖는 폴리디메틸실록산-메톡시폴리(에틸렌옥시)프로필메틸실록산 코폴리머이다. 겔레스트®에 의해 판매된 DMS-T02®는 410g/mol의 분자량을 갖는 트리메틸실록시 말단 폴리디메틸실록산이다. 겔레스트®에 의해 판매된 AMS-152®는 4중량% 내지 5중량%의 아미노프로필메틸실록산 모노머를 포함하고 그리고 약 7000g/mol 내지 약 9000g/mol의 범위의 분자량을 갖는 폴리디메틸실록산폴리(아미노프로필메틸실록산) 코폴리머이다. Brij 93®은 선형 구조식 C18H35(OCH2CH2)nOH의 폴리에틸렌글리콜 올레일 에테르이고, 여기에서 n은 약 2이다. Brij 52®는 선형 구조식 C16H33(OCH2CH2)nOH의 폴리에틸렌글리콜 헥사데실 에테르이고, 여기에서 n은 약 2이다. Brij S2®는 선형 구조식 C18H37(OCH2CH2)nOH의 폴리에틸렌글리콜 옥타데실 에테르이고, 여기에서 n은 약 2이다.
제형 1
Figure pat00009
제형 2
Figure pat00010
제형 3
Figure pat00011
비교 제형 3
Figure pat00012
제형 4
Figure pat00013
제형 5
Figure pat00014
비교 제형 5
Figure pat00015
제형 6
Figure pat00016
비교 제형 6
Figure pat00017
광출력 히스테리시스 방지에 대한 표면흡수제 효능이 또한 하기 전기습윤 실험들에 의해 입증되었다. 하기의 실시예들에 있어서, 유체렌즈들의 원형(prototypes)들의 생산에 비교 제형 5(도 5 및 도 8), 제형 5(도 7 및 도 8), 비교 제형 3(도 9) 및 제형 3(도 10)들이 사용되었고, 그리고 광학 곡선들(광출력 대 전압)이 기록되었다(전압의 증가 상승 및 하강 그리고 대응하는 광출력을 측정).
도 6(비교 제형 6) 및 도 7(제형 6)에 나타난 바와 같이, 표면흡수제(즉, 이 실시예에서 Brij 93®)의 존재는 광출력 히스테리시스를 크게 감소시킨다(1/f 상향 곡선이 1/f 하향 곡선과 중첩된다). 추가의 개선으로서, 도 8로부터 습윤제의 첨가에 의해 수득되는 조절 전압의 저감이 무시할 만하다는 것을 또한 나타내고 있다(측정의 불확실성을 고려하면 2개의 곡선들의 경사(slopes)들은 동일하다).
도 9(비교 제형 3) 및 도 10(제형 3)에 나타난 바와 같이, 표면흡수제(즉, 이 실시예에서 DBE-224®)의 존재는 광출력 히스테리시스를 크게 감소시킨다(1/f 상향 곡선이 1/f 하향 곡선과 중첩된다). 추가의 개선으로서, 도 9 및 도 10으로부터 표면흡수제의 존재가 예시적인 전기습윤 광학소자의 광학 품질을 크게 개선시킨다는 것을 나타내고 있다(도 10에 대한 도 9의 보다 낮은 파면오차). 또한, 도 9로부터, 표면흡수제의 존재가 전기습윤 광학소자의 OFF(전압의 적용을 수반하지 않는) 광출력을 크게 개선시키는 것을 나타내고 있다. 결국, 전기습윤 광학소자가 OFF인 경우, 비-도전성 액체가 표면흡수제를 포함하지 않는 경우에 광출력이 약 0D이고(도 8을 참조하시오), 그리고 전기습윤 광학소자가 OFF인 경우, 비-도전성 액체가 표면흡수제를 포함하는 경우에 광출력이 약 -8D이다(도 9를 참조하시오).
추가의 실시예로서, 본 출원인은 1중량% 이하의 양으로 비교 비-도전성 액체(예를 들면, 순수한 페닐트리메틸실란)에의 표면흡수제의 첨가가 비교 도전성 액체(예를 들면, 순수한 에틸렌글리콜)의 존재 중에서 유전 밀봉체의 표면 상에서의 비-도전성 액체의 접촉각 θ를 적어도 5°로 낮추기에 충분하다는 것이 밝혀졌다. 예를 들면, 페닐트리메틸실란과 에틸렌글리콜 사이의 접촉각 θ는 패릴렌 C 상에서 23°±2°이다. 1중량%의 표면흡수제가 첨가되는 경우, 에틸렌글리콜의 존재 중에서 패릴렌 C 상에서의 99중량%의 페닐트리메틸실란 내의 1중량%의 표면흡수제 사이의 접촉각 θ가 18° 또는 그 이하로 저감되었다. 예를 들면, 접촉각 θ를 18° 이하로 낮추기 위하여 Brij 52®, Brij 93®, Brij S2®들이 약 0.5중량%의 양으로 비-도전성 액체에 성공적으로 사용될 수 있다. 동일한 방법으로, 비-도전성 액체 중에 1중량% 이하의 양으로 첨가되는 경우에 DBE-224® 또는 0.1중량% 이하의 수중 용해도(hydrosolubility)를 갖는 다른 폴리디메틸실록산-메톡시폴리(에틸렌옥시)프로필메틸실록산 공중합체들, AMS-152®, 도데칸올, 코코넛오일 지방산 에탄올아미드, 에어로졸 OT®, 레시틴 및 디-(팜카르복시에틸) 하이드록시에틸메틸암모늄메토설페이트(에보니크®로 판매되는 상용적인 레보쿼트 WE28(Rewoquat WE28)) 들이 성공적으로 시험되고 그리고 또한 접촉각 θ를 18° 이하로 낮출 수 있었다.
비록 상기-언급된 실시예들이 상세하게 기술되기는 하였으나, 본 명세서의 대안의 구체예들이 구현될 수 있음은 이해되어야 한다. 따라서, 예를 들면, Brij 52®, Brij 93®, Brij S2®, AMS-152®, DBE-224®, 도데칸올, 코코넛오일 지방산 에탄올아미드, 에어로졸 OT®, 레시틴 및 디-(팜카르복시에틸) 하이드록시에틸메틸암모늄메토설페이트 이외의 다른 표면흡수제를 포함하는 비-도전성 액체들이 본 명세서에 따른 전기습윤 광학소자를 제공하는 데 사용될 수 있다. 게다가, 본 명세서에 따른 전기습윤 광학소자를 수득하기 위한 비-도전성 액체 및 도전성 액체에 대한 여러 조성들이 구현될 수 있다. 따라서 예를 들면, 본 명세서에 따른 전기습윤 광학소자를 제공하기 위한 수 기반 도전성 액체(water based conductive liquids)들(예를 들면, 제형 4) 또는 비-수성 도전성 액체들이 구현될 수 있다.
요약하면, 본 명세서에 따른 표면흡수제를 포함하는 비-도전성 액체로, 본 출원인은 심지어 비-도전성 액체가 도전성 액체의 존재 중에서 유전 밀봉체에 대하여 유전 밀봉체에 대하여 20° 이상의 접촉각 을 갖는 경우에서조차 낮은 광출력 히스테리시스 및 높은 광학 품질을 갖는 전기습윤 광학소자들을 생산하는 것이 가능하다는 것을 발견하였다. 본 출원인은 또한 비-도전성 액체 중에서 본 명세서에 따른 표면흡수제를 포함하는 전기습윤 광학소자들이 고도로 안정하고, 탄성적이고 그리고 장수명의 광학 성능들을 제공한다는 것을 발견하였다.

Claims (15)

  1. 비혼화성인 도전성 액체 및 비-도전성 액체들; 및
    그 위에서 두 유체들이 접촉하고 그리고 3중 계면을 형성하는 유전 밀봉체;를 포함하고,
    여기에서 비-도전성 액체가 0.0001중량% 내지 약 1중량%의 표면흡수제를 포함하고 표면흡수제가 25℃에서 약 0.1중량% 이하의 수중에서의 용해도를 갖는 양친매성 분자인 전기습윤 광학소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    표면흡수제가 유전 밀봉체 상에 보호층을 형성하도록 구성되거나; 및/또는 전기습윤 광학소자의 광출력 히스테리시스를 감소시키거나; 및/또는 전기습윤 광학소자의 노화 동안의 히스테리시스를 야기하는 광출력의 변동을 방지하거나; 및/또는 도전성 액체의 존재 중에서 유전 밀봉체의 표면 상에서의 비-도전성 액체의 접촉각을 적어도 5° 감소시키는 전기습윤 광학소자.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    표면흡수제가
    에틸렌글리콜의 존재 중에서 패릴렌 C 상에서의 페닐트리메틸실란 내에서의 표면흡수제의 0.0001 내지 1중량%의 혼합물의 접촉각을 측정하고, 측정된 접촉각이 18° 또는 그 이하;로 이루어지는 제1 기준 실험을 통하여 동정되거나; 및/또는
    표면흡수제가
    0.0001 내지 1중량%의 표면흡수제를 포함하는 비-도전성 액체의 방울을 도전성 유체의 존재 중에서 유전 밀봉체 상에 침적시키고;
    도전성 액체와 유전 밀봉체 아래에 위치되는 전극 사이에의 전압의 연속적인 적용 이전에 접촉각 히스테리시스를 기록하고;
    포화 없이 적어도 20°의 접촉각의 변동을 유도하도록 선택된 AC 1㎑ 스퀘어 전압을 도전성 액체와 전극 사이에 적어도 24시간 동안 연속적으로 적용시키고; 그리고
    전압의 연속적인 적용 이후의 접촉각 히스테리시스를 기록하고, 전압의 연속적인 적용 이전과 이후 접촉각 히스테리시스가 5° 이하;로 이루어지는 제2 기준 실험을 통하여 동정되는 전기습윤 광학소자.
  4. 상기 청구항들 중의 어느 한 항에 있어서,
    표면흡수제가 디알킬실록산 폴리머 또는 코폴리머; 폴리에톡실화 알킬페놀; 폴리올 지방산 에스테르; 탄소수 8 내지 18의 지방알코올; 폴리에톡실화 지방알코올; 디알킬소듐설포숙시네이트; 글리세로포스포리피드; 및 이들의 혼합물들로 이루어지는 군으로부터 선택되는 전기습윤 광학소자.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 디알킬실록산 폴리머 또는 코폴리머가 20개 이상의 디알킬실록산 단위들을 포함하거나 및/또는 약 3000g/mol 내지 약 15000g/mol의 범위의 분자량을 갖는 전기습윤 광학소자.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    디알킬실록산의 알킬기들이 동일하거나 또는 서로 다르고 그리고 12개 이하의 탄소원자들을 포함하거나 및/또는 각각 포화되거나 또는 불포화되고 그리고 각각 선형, 환형 또는 분지된 탄화수소기인 전기습윤 광학소자.
  7. 제 4 항 내지 제 6 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    표면흡수제가 폴리디메틸실록산-폴리에틸렌옥사이드 코폴리머, 폴리알킬메틸실록산하이드록시폴리알킬렌옥시프로필메틸실록산 코폴리머, 폴리디메틸실록산-하이드록시폴리에틸렌옥시프로필메틸실록산 코폴리머, 폴리디메틸실록산-메톡시폴리에틸렌옥시프로필메틸실록산 코폴리머, 폴리디메틸실록산-알콕시폴리에틸렌옥시프로필메틸실록산 코폴리머, 폴리디메틸실록산-폴리아미노프로필메틸실록산 코폴리머, 하이드록실 말단 폴리디메틸실록산 폴리머, 하이드록실 말단 폴리디메틸실록산-폴리알킬메틸실록산 코폴리머, 하이드록실 말단 폴리디메틸실록산-폴리디페닐실록산 코폴리머 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 전기습윤 광학소자.
  8. 제 4 항에 있어서,
    표면흡수제가 폴리에톡실화 노닐페놀 또는 레시틴인 전기습윤 광학소자.
  9. 제 4 항에 있어서,
    폴리에톡실화 지방알코올이 탄소수 16 내지 18의 폴리에톡실화 지방알코올인 전기습윤 광학소자.
  10. 제 4 항에 있어서,
    폴리올 지방산 에스테르가 소르비탄 지방산 에스테르 및/또는 탄소수 16 내지 22의 지방산의 폴리올인 전기습윤 광학소자.
  11. 제 4 항에 있어서,
    탄소수 8 내지 18의 지방알코올이 도데칸올이거나 또는 불화 또는 과불화된 것인 전기습윤 광학소자.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중의 어느 한 항에 따른 전기습윤 광학소자를 포함하는 유체렌즈.
  13. 제 12 항에 따른 유체렌즈를 포함하는 장치.
  14. 25℃에서 약 0.1중량% 이하의 수중에서의 용해도를 갖는 양친매성 분자인 표면흡수제를 비-도전성 액체에 0.0001중량% 내지 약 1중량%를 첨가하는 것에 의하여 비-도전성 액체와 유전 밀봉체 사이의 계면에너지를 저감시키는 것을 포함하는 비혼화성인 도전성 액체와 비-도전성 액체 및 그 위에서 두 유체들이 접촉하고 그리고 3중 계면을 형성하는 유전 밀봉체를 포함하는 전기습윤 광학소자의 광출력 히스테리시스를 감소시키는 방법.
  15. 25℃에서 약 0.1중량% 이하의 수중에서의 용해도를 갖는 양친매성 분자인 표면흡수제를 0.0001중량% 내지 약 1중량% 포함하는 비-도전성 액체의 전기습윤 광학소자의 성분으로서의 용도.
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