用于构建液体透镜的聚合物介电涂层制造技术

提供一种电润湿光学装置。所述电润湿光学装置包括第一窗口、第二窗口、和设置在所述第一窗口和所述第二窗口之间的腔。所述电润湿光学装置额外地包括设置在所述腔内的第一液体和第二液体，所述第一液体和所述第二液体实质上彼此不混溶且具有不同的折射率，从而所述第一液体和所述第二液体之间的界面限定可变透镜。所述电润湿光学装置还包括与所述第一液体电连接的公共电极和设置在所述腔的侧壁上、且通过绝缘聚合物介电层与所述第一液体和所述第二液体绝缘的驱动电极。所述绝缘聚合物介电层可利用引发式化学气相沉积(iCVD)形成。

Polymer dielectric coating for liquid lens construction

An electric wetting optical device is provided. The electric wetting optical device includes a first window, a second window, and a cavity arranged between the first window and the second window. The electrowetting optical device additionally comprises a first liquid and a second liquid arranged in the cavity, the first liquid and the second liquid are substantially immiscible with each other and have different refractive indexes, so that the interface between the first liquid and the second liquid defines a variable lens. The electric wetting optical device also includes a common electrode electrically connected with the first liquid and a driving electrode arranged on the side wall of the cavity and insulated with the first liquid and the second liquid through an insulating polymer dielectric layer. The insulating polymer dielectric layer can be formed by using an initiating chemical vapor deposition (ICVD).

【技术实现步骤摘要】
用于构建液体透镜的聚合物介电涂层相关申请的交叉引用本申请要求于2018年5月22日提交的美国临时申请No.62/674,866的优先权，通过引用将上述申请的内容作为整体结合在此。
本公开内容涉及用于电润湿光学装置中的改善的聚合物介电涂层，且更具体地，涉及在液体透镜中发挥疏水层和介电层两者作用的聚合物介电涂层。
技术介绍
传统的基于电润湿的液体透镜是基于设置在腔室内的两种不混溶的液体，即油相和导电相，后者是水基的。两个液相通常在包括介电材料的隔离基板上形成三重界面。改变施加到液体的电场可以改变其中一种液体相对于腔室壁的润湿性，这具有改变两种液体之间形成的弯月面的形状的效果。此外，在各种应用中，弯月面形状的变化导致透镜焦距的变化。传统液体透镜配置利用了存在于电极和不混溶液体之间的绝缘特征。通常利用聚合物材料作为该绝缘性特征，因为它们能提供电绝缘性且表现出相对于其中一种液体的润湿性质的所需的疏水性。电润湿是一种在其中绝缘层和疏水层二者的性质均能实现对应的润湿效果的现象。很多研究已旨在优化这些聚合物层的性质，以便将水接触角减小和接触角滞后所需的电压最小化。同时，所使用的材料应当是化学惰性且稳定的，以便确保再现性和长寿命。因此，本领域中需要改善用于绝缘层的材料性质的绝缘材料。具有更高介电常数结合更低界面能或表面能的聚合物材料会在具有越来越薄的装置架构的光学装置中实现电润湿。使用更薄的绝缘层将能够使用更低的施加电势，这能转变为改善的液体透镜可靠性、性能、和制造成本。
技术实现思路
r>根据本公开内容的一些实施方式，提供一种电润湿光学装置。所述电润湿光学装置包括第一窗口、第二窗口、和设置在所述第一窗口和所述第二窗口之间的腔。所述电润湿光学装置额外地包括设置在所述腔内的第一液体和第二液体，所述第一液体和所述第二液体实质上彼此不混溶且具有不同的折射率，从而所述第一液体和所述第二液体之间的界面限定可变透镜。所述电润湿光学装置还包括与所述第一液体电连接的公共电极和设置在所述腔的侧壁上、且通过绝缘聚合物介电层与所述第一液体和所述第二液体绝缘的驱动电极，所述绝缘聚合物介电层具有高于85℃的玻璃转变温度(Tg)。所述绝缘聚合物介电层可利用引发式化学气相沉积(initiatedchemicalvapordeposition，iCVD)形成。根据本公开内容的一些实施方式，提供一种用于涂布电润湿装置的方法。所述方法包括：将设置在腔的侧壁上的电极基板定位在真空室中；将气态单体和气态引发剂引导至所述真空室中；将所述电极基板的表面与所述气态单体和所述气态引发剂接触；和激活所述气态引发剂以聚合所述气态单体并形成与所述驱动电极接触的绝缘聚合物介电层。所述绝缘聚合物介电层通过引发式化学气相沉积(iCVD)形成。根据本公开内容的一些实施方式，提供一种电润湿光学装置。所述电润湿光学装置包括第一窗口、第二窗口、和设置在所述第一窗口和所述第二窗口之间的腔。所述电润湿光学装置额外地包括设置在所述腔内的第一液体和第二液体，所述第一液体和所述第二液体实质上彼此不混溶且具有不同的折射率，从而所述第一液体和所述第二液体之间的界面限定可变透镜。所述电润湿光学装置还包括与所述第一液体电连接的公共电极和设置在所述腔的侧壁上、且通过绝缘聚合物介电层与所述第一液体和所述第二液体绝缘的驱动电极，所述绝缘聚合物介电层具有高于85℃的玻璃转变温度(Tg)。所述绝缘聚合物介电层可利用引发式化学气相沉积(iCVD)形成。所述电润湿光学装置在将驱动电压从0V至最大驱动电压、随后返回至0V顺序施加至所述驱动电极时表现出不大于3°的接触角滞后。下面的详细描述中将阐述额外的特征和优点，并且对于本领域技术人员来说，这些额外的特征和优点从该描述中将显而易见，或者通过实践如本文所述的实施方式(包括下面的详细描述、权利要求以及随附的附图)而认识到。应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述二者仅仅是示例性的，并且意在提供用于理解本公开内容和随附的权利要求的本质和特征的概述或框架。包括随附的附图以提供对本公开内容的原则的进一步理解，并且附图被并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图图解了一个或多个实施方式，并且与说明书一起用于通过示例的方式解释本公开内容的原则和操作。应当理解，本说明书和附图中披露的本公开内容的各种特征可以以任何和所有组合使用。通过非限制性示例的方式，本公开内容的各种特征可以根据以下实施方式彼此组合。附图说明以下是对随附的附图中的各图的描述。各图不一定按比例绘制，并且为了清楚和简明起见，各图的某些特征和某些视图可能在比例上或在示意图中放大显示。在附图中：图1是根据本公开内容一些实施方式的示例性电润湿光学装置的示意性截面图。具体实施方式下面的详细描述中将阐述额外的特征和优点，并且对于本领域技术人员来说，这些额外的特征和优点从该描述中将显而易见，或者通过实践如下文所描述的实施方式以及权利要求和随附的附图而认识到。如本文所使用的，术语“和/或”，当在列出两个或更多个项目中使用时，意味着可以单独使用所列项目中的任何一个，或者可以使用所列项目中的两个或更多个的任一组合。例如，如果组合物被描述为包含组分A、B、和/或C，则该组合物可以仅包含A；仅包含B；仅包含C；包含A和B的组合；包含A和C的组合；包含B和C的组合；或包含A、B、和C的组合。在该文件中，诸如第一和第二、顶部和底部、和类似的关系术语仅用于将一个实体或动作与另一个实体或动作区分开，而不必要求或暗示这些实体或动作之间任何实际的这种关系或顺序。对于本领域技术人员以及制造或使用本公开内容的人员来说，将想到对本公开内容进行修改。因此，应当理解，附图中示出的和上面描述的实施方式仅用于说明性目的，并不意在限制本公开内容的范围，本公开内容的范围由根据包括等同原则的专利法原则解释的所附权利要求限定。出于本公开内容的目的，术语“耦接”(以其所有形式)通常意味着两个部件直接或间接地彼此连接。这种连接可以是本质上固定的或者可以是本质上可移动的。这种连接可以通过两个部件和任何额外的中间元件实现，并且任何额外的中间元件可以彼此一体地形成为单个整体，或者与两个部件一体地形成为单个整体。除非另有说明，这种连接可以是本质上永久性的，或者可以是本质上可移除的或可解除的。如本文所使用的，术语“约”是指量、尺寸、配方、参数和其他数量和特性不是且不必是精确的，但可以根据需要近似和/或更大或更小，反映公差、换算系数、四舍五入、测量误差等、以及本领域技术人员已知的其他因素。当术语“约”用于描述值或范围的端点时，本公开内容应被理解为包括所指的具体值或端点。无论说明书中的数值或范围的端点是否记载“约”，该数值或范围的端点意在包括两种实施方式：一种由“约”修饰，一种未由“约”修饰。将进一步理解的是，每个范围的端点无论是与另一个端点相关联还是独立于另一个端点都是有意义的。如本文所使用的术语“实质上”及其变体意在表明所描述的特征等于或近似本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电润湿光学装置，包括：/n第一窗口、第二窗口、和设置在所述第一窗口和所述第二窗口之间的腔；/n设置在所述腔内的第一液体和第二液体，所述第一液体和所述第二液体具有不同的折射率，从而所述第一液体和所述第二液体之间的界面限定可变透镜；/n与所述第一液体电连接的公共电极；和/n设置在所述腔的侧壁上、且通过绝缘聚合物介电层与所述第一液体和所述第二液体绝缘的驱动电极，所述绝缘聚合物介电层具有高于85℃的玻璃转变温度(T

【技术特征摘要】
20180522 US 62/674,8661.一种电润湿光学装置，包括：
第一窗口、第二窗口、和设置在所述第一窗口和所述第二窗口之间的腔；
设置在所述腔内的第一液体和第二液体，所述第一液体和所述第二液体具有不同的折射率，从而所述第一液体和所述第二液体之间的界面限定可变透镜；
与所述第一液体电连接的公共电极；和
设置在所述腔的侧壁上、且通过绝缘聚合物介电层与所述第一液体和所述第二液体绝缘的驱动电极，所述绝缘聚合物介电层具有高于85℃的玻璃转变温度(Tg)，
其中所述绝缘聚合物介电层通过引发式化学气相沉积(iCVD)形成在所述驱动电极上。


2.根据权利要求1所述的电润湿光学装置，其中所述绝缘聚合物介电层包括无定形氟聚合物。


3.根据权利要求1所述的电润湿光学装置，其中所述绝缘聚合物介电层包括聚四氟乙烯。


4.根据权利要求1所述的电润湿光学装置，其中所述绝缘聚合物介电层共价接枝到所述驱动电极上。


5.根据权利要求1所述的电润湿光学装置，其中所述绝缘聚合物介电层包括聚(乙烯-共-四氟乙烯)、氟代乙烯丙烯、全氟烷氧基烷烃、1H，1H，2H，2H-全氟癸基丙烯酸酯、或四氟乙烯和2，2-双(三氟甲基)-4，5-二氟-1，3-二氧杂环戊烯的共聚物。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的电润湿光学装置，其中所述绝缘聚合物介电层具有从约0.5微米至约10微米的厚度。


7.根据权利要求1至5中任一项所述的电润湿光学装置，其中所述绝缘聚合物介电层具有从约0.5微米至约2.5微米的厚度。


8.根据权利要求1至5中任一项所述的电润湿光学装置，其中所述绝缘聚合物介电层的特征在于表示所述引发式化学气相沉积(iCVD)工艺的表面粗糙度具有小于200nm的平均最大高度的特征。


9.一种用于涂布电润湿装置的方法，所述方法包括：
将设置在腔的侧壁上的电极基板定位在真空室中；
将气态单体和气态引发剂引导至所述真空室中；
将所述电极基板的表面与所述气态单体和所述气态引发剂接触；和
激活所述气态引发剂以聚合所述气态单体并形成与所述驱动电极接触的绝缘聚合物介电层；
其中所述绝缘聚合物介电层通过引发式化学气相沉积(iCVD)形成。


10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括：
在定位在所述真空室中之前处理所述电极基板，其中所述处理包括粗化、抛光、电子束、IR辐射、伽马辐射、等...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特·艾伦·贝尔曼，本杰明·吉恩·巴普蒂斯特·弗朗索瓦·博尔格，米歇尔·道恩·法比安，蒂莫西·爱德华·迈尔斯，
申请(专利权)人：康宁公司，
类型：发明
国别省市：美国;US