專利名稱：驅(qū)動(dòng)電壓降低了的可變焦液體透鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可變焦液體透鏡，更具體地講，涉及一種利用電潤濕技術(shù)的可變焦液體透鏡，在該可變焦液體透鏡中，第一液體和第二液體中的至少一種包含表面活性劑并且在第一液體和第二液體之間存在界面部分，從而降低了驅(qū)動(dòng)電壓并使兩種液體的互溶性最小化。
背景技術(shù)：
總體上，電潤濕技術(shù)是一種調(diào)整液面的凹(凸)面上的電荷以改變液面的凹(凸)面的張力的現(xiàn)象。電潤濕技術(shù)可被用來控制流體中的微流體和微粒。近來，已經(jīng)針對(duì)利用電潤濕技術(shù)的產(chǎn)品進(jìn)行了積極研究。電潤濕技術(shù)主要利用電場(chǎng)，因此其響應(yīng)時(shí)間短并且產(chǎn)品能以相對(duì)低的電壓驅(qū)動(dòng)，這就使小型化成為可能。電潤濕技術(shù)已經(jīng)被廣泛研究并應(yīng)用到液體透鏡、顯示裝置、光學(xué)裝置和微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)的領(lǐng)域中。
然而，在現(xiàn)有技術(shù)中，還沒有將電潤濕技術(shù)研究透徹，所進(jìn)行的研究和所開發(fā)的產(chǎn)品都是基于固-液界面能或者液-氣界面能不發(fā)生改變的假設(shè)，從而使得只可能存在以電勢(shì)差為條件的單一控制。
圖1示出了傳統(tǒng)的利用電潤濕技術(shù)的可變焦液體透鏡的實(shí)施例。如圖1中所示，傳統(tǒng)的可變焦液體透鏡20包括固定板(solid plate)25，由具有一定厚度d的絕緣層24和形成在絕緣層24下面的電極26組成；導(dǎo)電液滴22，放置在固定板25的上表面上；驅(qū)動(dòng)源29，其一端電連接到液滴22而另一端電連接到電極26，以提供液滴22和電極26之間的電勢(shì)差。
根據(jù)上述的構(gòu)造，當(dāng)導(dǎo)電液滴22落在絕緣層24上并隨后由電極26和液滴22之間的驅(qū)動(dòng)源29施加驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，由于電極26和液滴22之間產(chǎn)生了電勢(shì)差，所以不帶電荷的處于收縮狀態(tài)的液滴的曲率半徑(圖1中的實(shí)線)增大為液滴28(圖1中的虛線)的形狀。即，液滴22、28的外部尺寸被改變，從而改變通過液滴22、28的光的焦距。
通常，固定板的接觸角和界面能之間的關(guān)系可用Young’s等式(下面的等式1)來表示。
γSL＝γSG-γLGCOSθ……等式1在上面的等式中，γSL表示固-液界面能，γSG表示固-氣界面能，γLG表示液-氣界面能，θ表示接觸角。
通常，當(dāng)電極之間存在電解液時(shí)，基于電壓施加的熱動(dòng)力的數(shù)值表達(dá)式可用Lippman等式(下面的等式2)來表示。
γ=γ0-12cV2]]>……等式2由上面的等式1和等式2推導(dǎo)出Lippman-Young等式(下面的等式3)。
cosθ=cosθ0+1γLG12cV2]]>……等式3在上面的等式中，θ表示施加電壓時(shí)的接觸角，θ0表示初始的接觸角，c表示電容量，V表示施加的電壓。
上面的Lippman-Young等式并沒有考慮到初始的液-氣界面能和固-氣界面能的改變。傳統(tǒng)的利用電潤濕技術(shù)的裝置僅依靠施加的電壓，使得只能夠進(jìn)行根據(jù)電勢(shì)差的單一控制。
上面的Lippman-Young等式的修改形式如下面的等式4所示。
cosθ=cosθ0-ϵ2·γ1·dV2]]>……等式4在上面的等式中，θ表示施加電壓時(shí)的接觸角，θ0表示初始的接觸角，ε表示電極間的介電常數(shù)，d表示絕緣層的厚度，V表示施加的電壓，γi表示絕緣液體和電解液之間的界面能。
這個(gè)等式是解釋電解液和圖1中示出的絕緣液體的工作特性的總等式。在上面的等式中，當(dāng)γi變小時(shí)，絕緣液體的接觸角的變化變大，這將會(huì)導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)電壓降低。然而，如果兩種液體的界面能太小，那么兩種流體(電解液和絕緣液體)難以單獨(dú)地存在，這將會(huì)導(dǎo)致兩種流體混合或混濁。此外，傳統(tǒng)的利用電潤濕技術(shù)的液體透鏡不能達(dá)到足夠穩(wěn)定的狀態(tài)，即，施加的電壓太高，以致液滴的表面不能保持穩(wěn)定并且液滴不能維持均勻的形狀。

發(fā)明內(nèi)容
已經(jīng)制作了本發(fā)明來解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，因此，本發(fā)明的目的是提供一種可變焦液體透鏡，在該可變焦液體透鏡中，降低了改變焦距所需的驅(qū)動(dòng)電壓并保證了兩種流體之間的可靠性。
根據(jù)用于實(shí)現(xiàn)該目的的本發(fā)明的一方面，提供了一種利用電潤濕技術(shù)的可變焦液體透鏡，該可變焦液體透鏡包括導(dǎo)電的第一液體和絕緣的第二液體其中，由電解液構(gòu)成的第一液體和由絕緣液體構(gòu)成的第二液體中的至少一種包括表面活性劑，該表面活性劑用于降低第一液體和第二液體之間的界面能，由此，第一液體和第二液體通過表面活性劑聚集，從而降低了驅(qū)動(dòng)電壓。
根據(jù)用于實(shí)現(xiàn)該目的的本發(fā)明的另一方面，提供了一種能夠通過改變不互溶并具有不同折射率的第一液體和第二液體形成的凹凸面的形狀來改變焦距的可變焦液體透鏡，該可變焦液體透鏡包括其中，由電解液構(gòu)成的第一液體和由絕緣液體構(gòu)成的第二液體位于單元內(nèi)，第二液體形成液滴，液滴接觸區(qū)域形成為與單元內(nèi)的液滴接觸，其中，第一液體和第二液體中的至少一種包括用于降低第一液體和第二液體之間的界面能的表面活性劑，由此，第一液體和第二液體之間的界面部分通過表面活性劑聚集，包括電極和絕緣層的裝置用于在電極和第一液體之間施加電壓，該絕緣層位于電極與第一液體和第二液體之間，其中，由電壓施加裝置施加的電壓被調(diào)整，從而降低了的驅(qū)動(dòng)電壓改變液面的凹(凸)面的形狀。


通過結(jié)合附圖的以下的詳細(xì)描述，將更容易理解本發(fā)明的上述和其它目的、特點(diǎn)和其它優(yōu)點(diǎn)，在附圖中圖1是傳統(tǒng)的利用電潤濕技術(shù)的可變焦液體透鏡的示意性剖視圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的具有在第一液體和第二液體之間形成的凹(凸)面的可變焦液體透鏡的構(gòu)造的示意圖；圖3a至圖3c是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的可變焦液體透鏡的構(gòu)造的示意性剖視圖，圖3a示出表面活性劑包含在電解液中以形成界面部分的情況，圖3b示出表面活性劑包含在絕緣液體中以形成界面部分的情況，圖3c示出表面活性劑同時(shí)包含在電解液和絕緣液體中以形成界面部分的情況。
具體實(shí)施例方式
將參照附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施例。
發(fā)明者對(duì)于利用電潤濕技術(shù)的液體透鏡達(dá)成了以下的認(rèn)識(shí)。當(dāng)電解液和絕緣液體中的至少一種包含表面活性劑并且第一液體和第二液體之間的界面部分通過表面活性劑聚集時(shí)，兩種液體之間的界面能降低，這使得調(diào)節(jié)焦距所需的驅(qū)動(dòng)電壓能夠降低，保證了兩種流體不互溶?；谏鲜龅恼J(rèn)識(shí)，發(fā)明者制作出本發(fā)明。
通常，表面活性劑廣泛地包括烴基型、碳氟基型和碳硅基型。通常，為了改善界面能并提高流變性質(zhì)，將少量的表面活性劑添加到固體或液體。所有這些類型的表面活性劑可用于本發(fā)明。用低分子的表面活性劑，通過表面重整效應(yīng)(surface reforming effect)降低了驅(qū)動(dòng)電壓。此外，用相對(duì)高分子的表面活性劑，改善了流變性質(zhì)，從而使得能夠自由地控制絕緣液體和電解液之間的流體運(yùn)動(dòng)，此外還引發(fā)了單個(gè)的離子運(yùn)動(dòng)從而保證了電的穩(wěn)定性。
根據(jù)本發(fā)明，利用電潤濕技術(shù)的可變焦液體透鏡包括導(dǎo)電的第一液體和絕緣的第二液體，其中，第一液體和第二液體中的至少一種具有至少一種表面活性劑，所述表面活性劑用于將第一液體和第二液體之間的界面能降低至20dyne/cm，并且第一液體和第二液體之間的界面部分通過表面活性劑聚集。對(duì)于結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的剩余部分，可應(yīng)用利用電潤濕技術(shù)的任何類型的傳統(tǒng)液體透鏡的結(jié)構(gòu)。
在圖2中示出了根據(jù)本發(fā)明的可變焦液體透鏡的示例。
如圖2中所示，第一液體2和第二液體4中的至少一種包含表面活性劑，從而第一液體和第二液體之間的界面部分3通過表面活性劑聚集。此時(shí)，表面活性劑可僅包含在第一液體或第二液體中，或者可同時(shí)包含在這兩種液體中，因此降低了兩種液體之間的界面能，從而降低了驅(qū)動(dòng)電壓。此外，由于形成了界面部分，兩種流體不互溶，從而確保了兩種液體的穩(wěn)定性。
表面活性劑可僅包含在第一液體或第二液體中，或者可同時(shí)包含在這兩種液體中。圖3(a)示出表面活性劑包含在第一液體(電解液)中從而界面部分3由第一液體形成的情形，圖3(b)示出表面活性劑包含在第二液體(絕緣液體)中從而界面部分3′由第二液體形成的情形。圖3(c)示出表面活性劑同時(shí)包含在第一液體和第二液體中從而界面部分3和3′由第一液體和第二液體形成。
此外，在根據(jù)本發(fā)明的第一液體和第二液體中的至少一種包含高分子表面活性劑的情況下，高分子表面活性劑改善了液體的流變性質(zhì)，從而能夠自由控制絕緣液體和電解液之間的流體運(yùn)動(dòng)。在這種情況下，高分子表面活性劑引發(fā)了單個(gè)離子的運(yùn)動(dòng)，從而確保了電的穩(wěn)定性。這樣的單個(gè)離子的運(yùn)動(dòng)防止了電解液中鹽的濃度梯度的快速變化，從而使得能夠恰當(dāng)?shù)乜刂齐姖櫇窦夹g(shù)的工藝并確保了電化學(xué)的穩(wěn)定性。
如上所述，表面活性劑可僅包含在第一液體或第二液體中，或者同時(shí)包含在這兩種液體中。根據(jù)表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)，表面活性劑的適當(dāng)含量可不同。然而，量太小會(huì)降低對(duì)界面能的控制效率。另一方面，量太大會(huì)破壞絕緣液體和電解液之間的凹(凸)面的穩(wěn)定性，從而由于增加的密度導(dǎo)致黏滯性增大，而黏滯性增大會(huì)是液體透鏡性能降低的原因。當(dāng)表面活性劑包含在第一液體中時(shí)，優(yōu)選地，第一液體可包含質(zhì)量百分比為0.001％～10％的表面活性劑。當(dāng)表面活性劑包含在第二液體中時(shí)，優(yōu)選地，第二液體可包含質(zhì)量百分比為0.001％～10％的表面活性劑。當(dāng)表面活性劑同時(shí)包含在第一液體和第二液體中時(shí)，優(yōu)選地，第一液體和第二液體中的每一種可包含質(zhì)量百分比為0.001％～10％的表面活性劑。
本發(fā)明中的表面活性劑可以是使第一液體和第二液體之間的界面能能夠降低到20dyne/cm優(yōu)選地降低到0.1～20dyne/cm的任何類型的表面活性劑。適用于本發(fā)明的表面活性劑可從包括以下物質(zhì)的組中選擇陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、兩性非離子表面活性劑、低分子表面活性劑和高分子表面活性劑，但不限于以上這些物質(zhì)。這里，本發(fā)明中的低分子表面活性劑具有大約100至10000個(gè)分子，而高分子表面活性劑至少具有大約10000個(gè)分子。
陰離子表面活性劑通常包括烷基羧基鹽(R-COONa)、烷基硫酸鹽(R-O-SO3Na)、烷基磺酸鹽(R-SO3Na)，這里R表示烴基、碳氟基或硅基。
陽離子表面活性劑包括烷基伯胺鹽(R-Na2HCl)、烷基仲胺鹽、烷基叔胺鹽和烷基季胺鹽，其中R表示烴基、碳氟基或硅基。
低分子表面活性劑可包括月桂基硫酸鈉(sodium lauryl sulphate)、月桂基磺酸鈉(sodium lauryl sulphonate)、月桂基鈉(sodium laurylate)、n-己基苯磺酸(n-hexyl benzene sulphonate)、sodium octadecylsulphate、sodium octadecylsulphonate、tetrapropylbenzene sulphonate、sodium alkyl phosphate ester、laurylbenzylammoniumchloride、stearylbenzylammoniumchloride、sethyltrimethylammoniumcholoride、sethyltrimethylammoniumchloride、stearyltrimethylammoniumchloride、steatyltrimethyammoniumchloride、dystearyldimethylammoniumchloride、methyl-1-oleyl amid ethyl-3-oleylimidazolinium methyl sulphate、bis(acyloxyethyl)hydroxyethyl methyl ammoniummethosulphate、methyl-l-oleyl amide ethyl-3-oleyl imidazolinium methylsulphate、bis(acyloxyethyl)hydroxyethyl methyl ammonium methosulphate、methyl-1-oleyl amide ethyl-3-oleyl imidazolinium methyl sulphate，、aminoethylimidazolin、hygroethylimidazolin、cocoamicopropylbetain、laurylbetaine、laurylamidopropylbetain、laurylmethylhydroxysulfobetain、disoudium cocoamphodiacetate and disodiumcocoamphodiacetate/sodiumlaurylsulphate，但不限于以上的物質(zhì)。此時(shí)，當(dāng)?shù)头肿颖砻婊钚詣┌诘谝灰后w中時(shí)，優(yōu)選地，第一液體可包含質(zhì)量百分比為0.001％～10％更優(yōu)選地為0.01％～5％的低分子表面活性劑。當(dāng)?shù)头肿颖砻婊钚詣┌诘诙后w中時(shí)，優(yōu)選地，第二液體可包含質(zhì)量百分比為0.001％～10％更優(yōu)選地為0.01％～5％的低分子表面活性劑。當(dāng)?shù)头肿颖砻婊钚詣┩瑫r(shí)包含在第一液體和第二液體中時(shí)，優(yōu)選地，第一液體和第二液體中的每種包含0.001％～10％更優(yōu)選地為0.01％～5％的低分子表面活性劑。
可用于本發(fā)明的高分子表面活性劑可包括但不限于以下物質(zhì)環(huán)氧丙烷(propylene oxide)和乙撐氧(ethylene oxide)的共聚物、丙烯酸(acryl acid)和丙烯酸烷基鹽(alkyl acrylate)的共聚物、丙烯酰胺(acryl amid)和異丙烯單體(heteroacryl monomer)的共聚物、聚乙烯醇(polyvinyl alcohol)、添加聚烷基酚(polyalkylphenol)的乙撐氧(ethylene oxide)、聚乙烯吡啶鹽(polyvinylpyridiumsalt)和羧甲基纖維素(carboxymethyl cellulose)，但是優(yōu)選地為聚丙烯酸(polyacrylic acid)。此時(shí)，當(dāng)高分子表面活性劑包含在第一液體中時(shí)，優(yōu)選地，第一液體可包含質(zhì)量百分比為0.001％～10％更優(yōu)選地為0.01％～5％的高分子表面活性劑。當(dāng)高分子表面活性劑包含在第二液體中時(shí)，優(yōu)選地，第二液體可包含質(zhì)量百分比為0.001％～10％更優(yōu)選地為0.01％～5％的高分子表面活性劑。當(dāng)高分子表面活性劑同時(shí)包含在第一液體和第二液體中時(shí)，優(yōu)選地，第一液體和第二液體中的每種包含0.001％～10％更優(yōu)選地為0.01％～5％的高分子表面活性劑。
此外，第一液體和第二液體還可包括離子型聚合物?？捎糜诒景l(fā)明的離子型聚合物可包括但不限于以下物質(zhì)AMP-丙烯酸鹽共聚物(AMP-acrylatecopolymer)、poly(vinylpyrrolidone/dimethylaminoethylmethacrylate)、quaternarypoly(vinylpyrrolidone/dimethylaminoethylmethacrylate)、異丁烯?；一卒@乙內(nèi)酯(methacryloyl ethylbetaine)/異丁烯酸鹽(methacrylate)共聚物、quaternary poly(vinylpyrrolidone/dimethylaminoethylmethacrylate)和聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone)/乙酸乙烯(vinyl acetate)共聚物。當(dāng)離子型聚合物包含在第一液體中時(shí)，優(yōu)選地，第一液體可包含質(zhì)量百分比為0.001％～10％的離子型聚合物。當(dāng)離子型聚合物包含在第二液體中時(shí)，優(yōu)選地，第二液體可包含質(zhì)量百分比為0.001％～10％的離子型聚合物。當(dāng)離子型聚合物同時(shí)包含在第一液體和第二液體中時(shí)，第一液體和第二液體中的每種可包含質(zhì)量百分比為0.001％～10％的離子型聚合物。
此外，雖然在分子中沒有包含鹽，但是在第一液體和第二液體中的至少一種中可包括其化學(xué)結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出減弱了表面能量的功能的物質(zhì)。這種物質(zhì)包括例如通過乙撐氧或環(huán)氧丙烷單體非離子有機(jī)化合物比如多價(jià)醇(polyvlaent alcohol)諸如sorbitan ester和Tween的聚合得到的polyethyleneglycols(R-(CH2CH2O)nH(R是烴基、碳氟基或硅基))。在這種情況下，為了達(dá)到本發(fā)明的效果，可額外地添加鹽以制備電解液或絕緣液體。當(dāng)這種材料包含在第一液體中時(shí)，優(yōu)選地，第一液體可包含質(zhì)量百分比為0.001％～10％的這種材料。當(dāng)這種材料包含在第二液體中時(shí)，優(yōu)選地，第二液體可包含質(zhì)量百分比為0.001％～10％的這種材料。當(dāng)這種材料同時(shí)包含在第一液體和第二液體中時(shí)，優(yōu)選地，第一液體和第二液體中的每種可包含質(zhì)量百分比為0.001％～10％的這種材料。
此外，第一液體(電解液)還可包含至少一種類型的無機(jī)鹽?？捎糜诒景l(fā)明的無機(jī)鹽包括通常所知的用于電潤濕裝置的無機(jī)鹽，而且可包括但不限于例如鈉鹽、硅酸鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽、鎂鹽、鐵鹽、銅鹽、鋅鹽、錳酸鹽、鈷鹽、鋰鹽，并且該無機(jī)鹽優(yōu)選地為硫酸鈉。優(yōu)選地，第一液體可包含質(zhì)量百分比為總質(zhì)量的0.001％～20％的無機(jī)鹽。
根據(jù)本發(fā)明，利用電潤濕技術(shù)的可變焦液體透鏡包括導(dǎo)電的第一液體和絕緣的第二液體，其中，第一液體和第二液體中的至少一種具有表面活性劑，該表面活性劑用于將第一液體和第二液體之間的界面能降低至20dyne/cm，并且第一液體和第二液體之間的界面部分通過表面活性劑聚集。對(duì)于結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的剩余部分，可應(yīng)用利用電潤濕技術(shù)的任何類型的傳統(tǒng)液體透鏡的結(jié)構(gòu)。例如，除了如上所述的第一液體和第二液體的構(gòu)造并且第一液體和第二液體之間的界面部分通過表面活性劑聚集之外，根據(jù)本發(fā)明的可變焦液體透鏡的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的剩余部分可以與在第6,369,954號(hào)美國專利、PCT WO 00/58763和第1999-155341號(hào)日本專利申請(qǐng)中公開的液體透鏡的結(jié)構(gòu)相同。
在實(shí)施例中，本發(fā)明的可變焦液體透鏡能夠通過改變由第一液體和第二液體形成的凹(凸)面的形狀來改變焦距，其中第一液體和第二液體不混合并具有不同的折射率。由電解液構(gòu)成的第一液體和由絕緣液體構(gòu)成的第二液體位于單元(cell)中，并且第二液體形成液滴，形成液滴接觸區(qū)域的方式為使其與在單元內(nèi)的液滴接觸。此外，第一液體和第二液體中的至少一種包含表面活性劑，用于降低第一液體和第二液體之間的界面能，由此，第一液體和第二液體之間的界面部分通過表面活性劑聚集。這里還有包括電極和絕緣層的裝置，用于在電極和第一液體之間施加電壓，其中絕緣層位于電極和第一、第二液體之間，通過電壓施加裝置施加的電壓被調(diào)整，從而以降低了的驅(qū)動(dòng)電壓來改變凹(凸)面的形狀。
與傳統(tǒng)的利用電潤濕技術(shù)的可變焦液體透鏡相比，具有上述構(gòu)造的可變焦液體透鏡具有相對(duì)低的驅(qū)動(dòng)電壓電平，優(yōu)選地，驅(qū)動(dòng)電壓降低大約50％。
通過示例將進(jìn)一步詳細(xì)解釋本發(fā)明，這里的示例對(duì)本發(fā)明僅是示例性的而不是限定性的。
示例在這些示例中，為了確認(rèn)包含表面活性劑的液體透鏡的效果，制備了包含表面活性劑的電解液和絕緣液體，用來構(gòu)造圖3中的液體透鏡。隨后，檢測(cè)了驅(qū)動(dòng)電壓和可變焦度，以觀察驅(qū)動(dòng)電壓的降低。為了將包含表面活性劑的情況與不包含表面活性劑的情況做對(duì)比，在表1中提供了電解液和絕緣液體的組分。至于表面活性劑，采用了非離子flurorine alkylacryl-based高分子表面活性劑(3M，F(xiàn)C4430)和硅基表面活性劑(DHM，CAS145686-74-4)。用于制備電解液的水是3DW。至于液體透鏡的構(gòu)造，使用了可從Dow Corning公司獲得的硅油(silicon oil)和二溴(正)己烷(dibromohexane)，其組分如表1中所示。
對(duì)比例透鏡的構(gòu)造本實(shí)驗(yàn)使用的容納液體透鏡的單元具有上部和下部。上部由透明的聚環(huán)烯構(gòu)成，上部的內(nèi)部覆有Ni/V金屬膜，從而通過該厚度為0.25±0.02μm的金屬膜來施加電壓。下部由與上部相同的聚環(huán)烯制成，下部的與水接觸的內(nèi)部覆有厚度為2.5±0.2μm的為高分子絕緣材料的二萘嵌苯(perylene)膜，并且在絕緣膜的下面，覆有厚度為0.25±0.02μm的Ni/V金屬膜。
絕緣液體的構(gòu)造至于構(gòu)成液滴的絕緣液體，將從Dow Corning公司得到的硅油DC704(折射率1.6，密度1.07)和二溴(正)己烷以9∶1的比例混合并使用。
電解液的構(gòu)造至于導(dǎo)電液體，采用了由無機(jī)鹽構(gòu)成的電解液。即，制備了作為導(dǎo)電成分的包含質(zhì)量百分比為20％的LiCl的透明溶液。
將上述的液滴和導(dǎo)電液體加入到透鏡的單元中，從而得到液體透鏡裝置。
檢測(cè)該液體透鏡裝置的驅(qū)動(dòng)電壓和可變焦度。
驅(qū)動(dòng)電壓的檢測(cè)逐漸增加施加到液體透鏡的電壓，從而檢測(cè)當(dāng)電解液和絕緣液體相互接觸的部分的曲率開始變化時(shí)的電壓。
通過滯后現(xiàn)象(hysteresis)檢測(cè)在逐漸增加施加到液體透鏡的電壓的同時(shí)測(cè)量焦距。同樣，在逐漸減小施加到液體透鏡的電壓的同時(shí)也測(cè)量焦距。當(dāng)兩個(gè)焦距之間的差最大時(shí)，通過滯后現(xiàn)象來測(cè)量焦距。
示例1～5除了如下表1中示出的將導(dǎo)電液體和絕緣液體制備成包含非離子flurorine alkylacryl-based高分子表面活性劑(3M，F(xiàn)C4430)和硅基表面活性劑(DHM，CAS145686-74-4)之外，通過與以上對(duì)比例相同的步驟來得到液體透鏡。
采用通過以上步驟得到的液體透鏡，通過與對(duì)比例相同的步驟來檢測(cè)驅(qū)動(dòng)電壓和可變焦度。
在對(duì)比例和示例1～5中使用的電解液和絕緣液體的組分在表1中示出。
表1在對(duì)比例和示例1～5中使用的電解液和絕緣液體的組分(質(zhì)量比)

在表2中評(píng)價(jià)和示出了對(duì)比例和示例1～5中得到的液體透鏡的性能。
表2驅(qū)動(dòng)電壓可變焦距的對(duì)比

從表2可以看出，與沒有使用表面活性劑的對(duì)比例相比，根據(jù)本發(fā)明的利用電潤濕技術(shù)的液體透鏡(示例1～5)在相同的電壓電平的情況下得到更大的可變焦度，這表明所需的驅(qū)動(dòng)電壓非常低。
根據(jù)本發(fā)明的可變焦液體透鏡的驅(qū)動(dòng)電壓的電平降低，并且基本不互溶的兩種液體之間的界面部分確保了兩種流體的穩(wěn)定性。
雖然結(jié)合優(yōu)選的實(shí)施例已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明，但是對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的是，在不脫離由權(quán)力要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下可做各種修改和變形。
本申請(qǐng)要求分別于2005年5月13日和2005年1月13日在韓國知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的第2005-40284號(hào)和第2005-3433號(hào)韓國專利申請(qǐng)的利益，該申請(qǐng)公開于此，以資參考。
權(quán)利要求
1.一種利用電潤濕技術(shù)的可變焦液體透鏡，包括導(dǎo)電的第一液體和絕緣的第二液體其中，由電解液構(gòu)成的所述第一液體和由絕緣液體構(gòu)成的所述第二液體中的至少一種包括用于降低所述第一液體和所述第二液體之間的界面能的表面活性劑，由此，所述第一液體和所述第二液體之間的界面部分通過所述表面活性劑聚集，從而降低了驅(qū)動(dòng)電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變焦液體透鏡，其中，所述第一液體和所述第二液體之間的界面能為0.1～20dyne/cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變焦液體透鏡，其中，所述第一液體包括質(zhì)量百分比為0.001～10％的所述表面活性劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變焦液體透鏡，其中，所述第二液體包括質(zhì)量百分比為0.001～10％的所述表面活性劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變焦液體透鏡，其中，所述第一液體包括質(zhì)量百分比為0.001～10％的所述表面活性劑，所述第二液體包括質(zhì)量百分比為0.001～10％的所述表面活性劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變焦液體透鏡，其中，所述表面活性劑從以下物質(zhì)組成的組中選擇陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、兩性非離子表面活性劑、低分子表面活性劑、高分子表面活性劑及其混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變焦液體透鏡，其中，所述第一液體和所述第二液體中的至少一種還包括離子型聚合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的可變焦液體透鏡，其中，所述第一液體包括質(zhì)量百分比為0.001～10％的所述離子型聚合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的可變焦液體透鏡，其中，所述第二液體包括質(zhì)量百分比為0.001～10％的所述離子型聚合物。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的可變焦液體透鏡，其中，所述第一液體包括質(zhì)量百分比為0.001～10％的所述離子型聚合物，所述第二液體包括質(zhì)量百分比為0.001～10％的所述離子型聚合物。
11.一種可變焦液體透鏡，所述可變焦液體透鏡能夠通過改變不互溶并具有不同折射率的第一液體和第二液體形成的界面的形狀來改變焦距，所述可變焦液體透鏡包括用于在所述電極和所述第一液體之間施加電壓的裝置，所述電壓施加裝置包括電極和絕緣層，所述絕緣層位于所述電極與所述第一液體和第二液體之間，其中，由電解液構(gòu)成的所述第一液體和由絕緣液體構(gòu)成的所述第二液體位于單元內(nèi)，所述第二液體形成液滴，液滴接觸區(qū)域被形成為與所述單元內(nèi)的所述液滴接觸，其中，所述第一液體和所述第二液體的至少一種包括至少一種表面活性劑，用于降低所述第一液體和所述第二液體之間的界面能，由此，所述第一液體和所述第二液體之間的界面部分通過所述表面活性劑聚集，其中，通過電壓施加裝置施加的所述電壓被調(diào)整，從而以低驅(qū)動(dòng)電壓改變所述界面的形狀。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的可變焦液體透鏡，其中，所述第一液體和所述第二液體之間的界面能為0.1～20dyne/cm。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的可變焦液體透鏡，其中，所述第一液體包括質(zhì)量百分比為0.001～10％的所述表面活性劑。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的可變焦液體透鏡，其中，所述第二液體包括質(zhì)量百分比為0.001～10％的所述表面活性劑。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的可變焦液體透鏡，其中，所述第一液體包括質(zhì)量百分比為0.001～10％的所述表面活性劑，所述第二液體包括質(zhì)量百分比為0.001～10％的所述表面活性劑。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的可變焦液體透鏡，其中，所述表面活性劑從以下物質(zhì)組成的組中選擇陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、兩性非離子表面活性劑、低分子表面活性劑、高分子表面活性劑及其混合物。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的可變焦液體透鏡，其中，所述第一液體和所述第二液體中的至少一種還包括離子型聚合物。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的可變焦液體透鏡，其中，所述第一液體包括質(zhì)量百分比為0.001～10％的所述離子型聚合物。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的可變焦液體透鏡，其中，所述第二液體包括質(zhì)量百分比為0.001～10％的所述離子型聚合物。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的可變焦液體透鏡，其中，所述第一液體包括質(zhì)量百分比為0.001～10％的所述離子型聚合物，所述第二液體包括質(zhì)量百分比為0.001～10％的所述離子型聚合物。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種利用電潤濕技術(shù)的可變焦液體透鏡，該可變焦液體透鏡包括導(dǎo)電的第一液體和絕緣的第二液體。由電解液構(gòu)成的第一液體和由絕緣液體構(gòu)成的第二液體中的至少一種包含表面活性劑，該表面活性劑用于降低第一液體和第二液體之間的界面能。第一液體和第二液體之間的界面部分通過表面活性劑聚集，從而降低了驅(qū)動(dòng)電壓。根據(jù)本發(fā)明的可變焦液體透鏡的改變焦距所需的驅(qū)動(dòng)電壓降低了大約50％，從而確保了兩種流體的穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)G02B3/12GK1804666SQ20061000114
公開日2006年7月19日 申請(qǐng)日期2006年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月13日
發(fā)明者崔熙圣, 鄭夏龍, 裴宰英, 金鐘允, 尹貞晧, 金寧基, 金倍均 申請(qǐng)人:三星電機(jī)株式會(huì)社