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課題

電気粘性流体および触覚デバイスを提供する。

解決手段

本発明は、極性液媒体中に懸濁した少なくとも1種類の無機または有機材料粒子を含む電気粘性流体と、触覚デバイスにおけるそのような電気粘性流体の使用と、触覚デバイス自体と、そのような触覚デバイスの製造方法と、電気光学的装置におけるそのような触覚デバイスの使用とに関する。

概要

背景

電気粘性効果は40年以上前ウィンスローにより最初に実証され(米国特許第2417850号(特許文献1))、非導電性液体、例えば、軽量変圧器油変圧器絶縁流体オリーブオイルまたは鉱油中に分散した、デンプン石灰石またはその誘導体石膏小麦粉ゼラチンおよびカーボンなどの微分割固体から成るある種の懸濁液は、それらに電位差を印加する限り流動抵抗の増加を明示することをウィンスローは開示した。しばしば「ウィンスロー効果」と呼ばれる効果は、もともと粘度の増加であると解釈され、そのような材料は「電気粘性流体(electroviscous fluid)」と呼ばれた。しかしながら、その後の研究で、流動抵抗の増加はニュートン流体の意味における粘度の増加のみならず、印加電界ビンガム塑性を誘発することに起因することもあることが示された。結果として、用語「電気粘性流体(electro−rheological fluid)」が一般的に使用されるようになっている。

例えば、電気粘性流体またはER流体は、交流または直流電界存在下で双極性粒子相互作用を発生するために誘電率または導電率相違する流体中に、粒子を懸濁することで作製する。電極架橋する粒子の鎖の形成により電界応答して、ER流体は急速に凝固するか、少なくともER流体の粘度が劇的に増加する。

電気粘性流体の分散相および連続相を改善する観点から研究が継続しており、現象が生じる機構が未だ十分に解明されていないため、異なる手法が開発されてきた。よって、流体によっては水を伴う分散相の存在に依存しており(例えば、英国特許第1501635号(特許文献2)および英国特許第1570234号(特許文献3)を参照)、一方で、他の流体は水から独立している(例えば、英国特許第2170510号(特許文献4)を参照)。これまでに用いられてきた様々な分散相および連続相の概要が、Blockらの総説J.Phys.D.Appl.Phys.第21巻(1988年)、第1661〜1677頁(非特許文献1)で見つかる。英国特許第2208515号(特許文献5)には、それ自体が活性物質として作用し、好ましくは液晶材料(例えば、E7)である流体を含む電気粘性流体が提案されている。所望により乾燥微小ガラス気泡を流体中に懸濁でき、気泡の大部分は、好ましくは、20および100ミクロンの間の直径と、0.5および2ミクロンの間の壁厚とを有する。同一の液晶材料(例えば、E7)を基礎とする他の適切な電気粘性流体が、英国特許第2259918号(特許文献6)、英国特許第2249553号(特許文献7)および英国特許第2199336号(特許文献8)に開示されている。

しかしながら、これらのER流体は、特に、それらのネマチック相範囲およびそれらの極性について限定されている。上記のような低極性の液体結晶材料を基礎とするER流体よりも大きな力を利用するために、代替のER流体に大きな需要がある。

ER流体のミリ秒の応答は、繊維紡糸クラッチおよびアクティブ緩衝デバイスなどの実用的な高速電気機械式アクチュエータに、これらの流体を組み込むことを現在試みている技術者の関心を引いてきた。他の用途は、例えば触覚デバイスで、P.M.Taylor、D.M.Pollet、A.Hosseini−Sianaki、C.J.Varley著、Displays 第18巻(1998年)第135〜14頁(非特許文献2)に記載されているか、英国特許第2265746号(特許文献9)、米国特許第5,222,895号(特許文献10)、米国特許第5,496,174号(特許文献11)および米国特許出願公開第2005/0285846号公報(特許文献12)に開示されている。

Taylorら(非特許文献2)は、ER流体が2枚の導電性基板の間に挟支され、一方の導電性基板が柔軟な導電性ゴムシートであるデバイスについて記載している。好ましくは、ER流体と共に布層基板間に配置され、布層を使用することで駆動力の増加および消費電力の低化を達成でき、また、布層は、デバイスを使用する際に、基板間の電気的接触および回路短絡の防止も助け得ることを著者らは示している。

英国特許第2265746号(特許文献9)には、上部および下部電極電気的に絶縁性メッシュで分離されている以外は、同様の構造が記載されている。

米国特許出願公開第2005/0285846号公報(特許文献12)には、触覚ディスプレイ上に生成されたパターン下地電気光学ディスプレイからの光で直接変調できるように光導電層を備えるデバイス構造が記載されている。また、タッチスクリーンを介した変調も提案されている。米国特許出願公開第2005/0285846号公報(特許文献12)には、透明薄膜の上部および下部基板を使用することが更に提案されているが、2つの電極層間の回路短絡またはフレキシブル基板上の電極の耐久性の課題に対する解決策は一切与えていない。更に、米国特許出願公開第2005/0285846号公報(特許文献12)のデバイスは、2枚の導電性基板を使用することによってもたらされる重大な不具合を保持している。

米国特許第5,222,895号(特許文献10)には、全く異なる設計のER系触覚ディスプレイが記載されている。記載されるデバイスは、曲がらない基板上にER流体が充填された穴の配列を具備する。それぞれの穴は電極を備え、柔軟な膜で蓋をされている。この膜の変形を直接検知するか、触覚キューとして機能するピンの位置を変える膜の運動を起こすことにより、ディスプレイから情報を読み取ることができる。動作時には、画像または情報を表す一群の穴にER流体が圧送し、それにより膜を歪ませる。次いで、これらの穴で電極を活性化し、ER効果に基づいてバルブを形成し、更に圧送することなくディスプレイ上に静的な情報を保持する。このデバイスでは、柔軟な導電性基板の使用において、Taylorら(非特許文献2)に生じる課題が回避される。しかしながら、米国特許第5,222,895号(特許文献10)で開示されるデバイスを動作するには、アドレスされるべきそれぞれの穴内の流体に選択的に適用できる補助圧送機構を必要とする。その構造は比較的複雑で、ディスプレイをアドレスする圧送段階を実行するために、追加の電力および構造を必要とする。デバイスは複数の層および光学的に不均質な構造を含有し、著者はデバイスを透明できることを示唆していない。米国特許第5,222,895号(特許文献10)に記載されるデバイスの更なる欠点がGamerらにより米国特許第5,496,174号(特許文献11)で開示されており、米国特許第5,222,895号(特許文献10)に記載される電極構造の製造は困難で高価な非標準的なプロセスに依っていることをGamerらは指摘している。

米国特許第5,496,174号(特許文献11)には、基板上で柔軟な膜で蓋をされた穴の配列に基づく触覚ディスプレイが記載されている。この開示では、ER流体は、共通接地電極一連のアドレス可能な電極との間に圧送さる。これらのアドレス可能な電極を適切なパターンで作動することで、流れているER流体の粘度の増加に至り、結果的に近傍の穴に力が加わり膜の位置が変化する。膜の位置の変化は直接検知できるか、または先と同様にピンの位置を変化するために使用できる。よって、米国特許第5,496,174号(特許文献11)に記載されるデバイスでは、デバイスが必要とする複雑さおよび電力に加え、システムを通ってER流体を圧送する補助的手段を必要とする。米国特許第5,222,895号(特許文献10)で開示されるデバイスと同様に、米国特許第5,496,174号(特許文献11)で開示されるデバイスは多数の光学的に不均質な層を含み、デバイスを透明にできることは示されていない。

要するに、先行技術のデバイスは以下の不具合を示す:
・2枚の導電性基板が使用され、余分なコストが追加される;
過度の圧力で2枚の基板が押し込まれて接触し、デバイスが回路短絡して適切な動作が妨げられることがある;
・基板を離して維持する必要があるため、基板間に大きな間隔(2.5〜1.3mm)が必要となり、よって、約3000Vの高い動作電圧が必要となる;
・柔軟な電極として導電性ゴム層を使用することで、堅牢で透明なデバイスを実現することが著しく困難となる;
・基板を離して維持するための布層または他の手段が必要なため、デバイスの透明性が更に低下する;および
・一方の電極として導電性ゴム層を使用すると、この層と液晶系ER流体とが相互作用することとなり、この場合、追加の導電性バリアを使用しなければならず、層の柔軟性が低下し、触覚領域を検出することが容易ではなくなる。

概要

電気粘性流体および触覚デバイスを提供する。本発明は、極性液媒体中に懸濁した少なくとも1種類の無機または有機材料の粒子を含む電気粘性流体と、触覚デバイスにおけるそのような電気粘性流体の使用と、触覚デバイス自体と、そのような触覚デバイスの製造方法と、電気光学的装置におけるそのような触覚デバイスの使用とに関する。なし

目的

本発明は、そのようなデバイスの製造方法であって、上および下に記載する通りの電極構造が提供されている基板上に電気粘性流体の層を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
0件

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請求項1

2枚の基板の間に挟支された電気粘性流体を含むデバイスであって、前記基板の少なくとも一方は柔軟であり、前記基板の一方には電気粘性流体に隣接する電極構造が提供されており、電極構造は基板の主面に対して平行な電界の有意な成分を有するデバイス。

請求項2

光に対して透明であることを特徴とする請求項1に記載のデバイス。

請求項3

電極構造は、インタディテイト電極、IPS電極FSS電極または櫛型電極から選択されることを特徴とする請求項1または2に記載のデバイス。

請求項4

反対極性の電極の横方向の間隔は、10μm〜2000μmの範囲内であることを特徴とする請求項1または2に記載のデバイス。

請求項5

駆動電圧は、100〜800Vの範囲内であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のデバイス。

請求項6

電気粘性流体の層厚は、10μm〜1000μmの範囲内であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のデバイス。

請求項7

電気粘性流体は、二元系液相混合物から選択されることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のデバイス。

請求項8

電気粘性流体は、極性液媒体中に懸濁した少なくとも1種類の無機または有機材料粒子を含むことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のデバイス。

請求項9

請求項1〜8のいずれか1項に記載のデバイスの製造方法であって、面内電極構造が提供されている基板上に電気粘性流体の層を提供する工程を少なくとも含む方法。

請求項10

請求項1〜8のいずれか1項に記載のデバイスの使用であって、指先またはスタイラスで検知できる電気機械的効果を提供するための使用。

請求項11

電気光学的装置における、請求項10に記載の使用。

請求項12

請求項1〜8のいずれか1項に記載のデバイスを含む電気光学的装置。

請求項13

電気光学的装置はディスプレイから選択されることを特徴とする請求項12に記載の電気光学的装置。

請求項14

5以上の誘電方性を示す極性液晶媒体中に懸濁した、少なくとも1種類の無機または有機材料の粒子を含む電気粘性流体。

請求項15

電気粘性流体の全体における無機または有機材料の粒子の量は、5〜70重量%の範囲内であることを特徴とする請求項14に記載の電気粘性流体。

請求項16

無機または有機材料の粒子の大きさは、1nm〜1000nmの範囲内であることを特徴とする請求項14または15に記載の電気粘性流体。

請求項17

無機材料は、アモルファスシリコンおよびTiO2から選択されることを特徴とする請求項14〜16のいずれか1項に記載の電気粘性流体。

請求項18

有機材料は、多孔質PMMA、LiPMACおよびスチレンから選択されることを特徴とする請求項14〜16のいずれか1項に記載の電気粘性流体。

請求項19

請求項1〜8のいずれか1項に記載のデバイスにおける、請求項14〜16のいずれか1項に記載の電気粘性流体の使用。

技術分野

0001

本発明は、極性液媒体中に懸濁した少なくとも1種類の無機または有機材料粒子を含む電気粘性流体と、触覚デバイスにおけるそのような電気粘性流体の使用と、触覚デバイス自体と、そのような触覚デバイスの製造方法と、電気光学的装置におけるそのような触覚デバイスの使用とに関する。

背景技術

0002

電気粘性効果は40年以上前ウィンスローにより最初に実証され(米国特許第2417850号(特許文献1))、非導電性液体、例えば、軽量変圧器油変圧器絶縁流体オリーブオイルまたは鉱油中に分散した、デンプン石灰石またはその誘導体石膏小麦粉ゼラチンおよびカーボンなどの微分割固体から成るある種の懸濁液は、それらに電位差を印加する限り流動抵抗の増加を明示することをウィンスローは開示した。しばしば「ウィンスロー効果」と呼ばれる効果は、もともと粘度の増加であると解釈され、そのような材料は「電気粘性流体(electroviscous fluid)」と呼ばれた。しかしながら、その後の研究で、流動抵抗の増加はニュートン流体の意味における粘度の増加のみならず、印加電界ビンガム塑性を誘発することに起因することもあることが示された。結果として、用語「電気粘性流体(electro−rheological fluid)」が一般的に使用されるようになっている。

0003

例えば、電気粘性流体またはER流体は、交流または直流電界存在下で双極性粒子の相互作用を発生するために誘電率または導電率相違する流体中に、粒子を懸濁することで作製する。電極架橋する粒子の鎖の形成により電界応答して、ER流体は急速に凝固するか、少なくともER流体の粘度が劇的に増加する。

0004

電気粘性流体の分散相および連続相を改善する観点から研究が継続しており、現象が生じる機構が未だ十分に解明されていないため、異なる手法が開発されてきた。よって、流体によっては水を伴う分散相の存在に依存しており(例えば、英国特許第1501635号(特許文献2)および英国特許第1570234号(特許文献3)を参照)、一方で、他の流体は水から独立している(例えば、英国特許第2170510号(特許文献4)を参照)。これまでに用いられてきた様々な分散相および連続相の概要が、Blockらの総説J.Phys.D.Appl.Phys.第21巻(1988年)、第1661〜1677頁(非特許文献1)で見つかる。英国特許第2208515号(特許文献5)には、それ自体が活性物質として作用し、好ましくは液晶材料(例えば、E7)である流体を含む電気粘性流体が提案されている。所望により乾燥微小ガラス気泡を流体中に懸濁でき、気泡の大部分は、好ましくは、20および100ミクロンの間の直径と、0.5および2ミクロンの間の壁厚とを有する。同一の液晶材料(例えば、E7)を基礎とする他の適切な電気粘性流体が、英国特許第2259918号(特許文献6)、英国特許第2249553号(特許文献7)および英国特許第2199336号(特許文献8)に開示されている。

0005

しかしながら、これらのER流体は、特に、それらのネマチック相範囲およびそれらの極性について限定されている。上記のような低極性の液体結晶材料を基礎とするER流体よりも大きな力を利用するために、代替のER流体に大きな需要がある。

0006

ER流体のミリ秒の応答は、繊維紡糸クラッチおよびアクティブ緩衝デバイスなどの実用的な高速電気機械式アクチュエータに、これらの流体を組み込むことを現在試みている技術者の関心を引いてきた。他の用途は、例えば触覚デバイスで、P.M.Taylor、D.M.Pollet、A.Hosseini−Sianaki、C.J.Varley著、Displays 第18巻(1998年)第135〜14頁(非特許文献2)に記載されているか、英国特許第2265746号(特許文献9)、米国特許第5,222,895号(特許文献10)、米国特許第5,496,174号(特許文献11)および米国特許出願公開第2005/0285846号公報(特許文献12)に開示されている。

0007

Taylorら(非特許文献2)は、ER流体が2枚の導電性基板の間に挟支され、一方の導電性基板が柔軟な導電性ゴムシートであるデバイスについて記載している。好ましくは、ER流体と共に布層基板間に配置され、布層を使用することで駆動力の増加および消費電力の低化を達成でき、また、布層は、デバイスを使用する際に、基板間の電気的接触および回路短絡の防止も助け得ることを著者らは示している。

0008

英国特許第2265746号(特許文献9)には、上部および下部電極電気的に絶縁性メッシュで分離されている以外は、同様の構造が記載されている。

0009

米国特許出願公開第2005/0285846号公報(特許文献12)には、触覚ディスプレイ上に生成されたパターン下地電気光学ディスプレイからの光で直接変調できるように光導電層を備えるデバイス構造が記載されている。また、タッチスクリーンを介した変調も提案されている。米国特許出願公開第2005/0285846号公報(特許文献12)には、透明薄膜の上部および下部基板を使用することが更に提案されているが、2つの電極層間の回路短絡またはフレキシブル基板上の電極の耐久性の課題に対する解決策は一切与えていない。更に、米国特許出願公開第2005/0285846号公報(特許文献12)のデバイスは、2枚の導電性基板を使用することによってもたらされる重大な不具合を保持している。

0010

米国特許第5,222,895号(特許文献10)には、全く異なる設計のER系触覚ディスプレイが記載されている。記載されるデバイスは、曲がらない基板上にER流体が充填された穴の配列を具備する。それぞれの穴は電極を備え、柔軟な膜で蓋をされている。この膜の変形を直接検知するか、触覚キューとして機能するピンの位置を変える膜の運動を起こすことにより、ディスプレイから情報を読み取ることができる。動作時には、画像または情報を表す一群の穴にER流体が圧送し、それにより膜を歪ませる。次いで、これらの穴で電極を活性化し、ER効果に基づいてバルブを形成し、更に圧送することなくディスプレイ上に静的な情報を保持する。このデバイスでは、柔軟な導電性基板の使用において、Taylorら(非特許文献2)に生じる課題が回避される。しかしながら、米国特許第5,222,895号(特許文献10)で開示されるデバイスを動作するには、アドレスされるべきそれぞれの穴内の流体に選択的に適用できる補助圧送機構を必要とする。その構造は比較的複雑で、ディスプレイをアドレスする圧送段階を実行するために、追加の電力および構造を必要とする。デバイスは複数の層および光学的に不均質な構造を含有し、著者はデバイスを透明できることを示唆していない。米国特許第5,222,895号(特許文献10)に記載されるデバイスの更なる欠点がGamerらにより米国特許第5,496,174号(特許文献11)で開示されており、米国特許第5,222,895号(特許文献10)に記載される電極構造の製造は困難で高価な非標準的なプロセスに依っていることをGamerらは指摘している。

0011

米国特許第5,496,174号(特許文献11)には、基板上で柔軟な膜で蓋をされた穴の配列に基づく触覚ディスプレイが記載されている。この開示では、ER流体は、共通接地電極一連のアドレス可能な電極との間に圧送さる。これらのアドレス可能な電極を適切なパターンで作動することで、流れているER流体の粘度の増加に至り、結果的に近傍の穴に力が加わり膜の位置が変化する。膜の位置の変化は直接検知できるか、または先と同様にピンの位置を変化するために使用できる。よって、米国特許第5,496,174号(特許文献11)に記載されるデバイスでは、デバイスが必要とする複雑さおよび電力に加え、システムを通ってER流体を圧送する補助的手段を必要とする。米国特許第5,222,895号(特許文献10)で開示されるデバイスと同様に、米国特許第5,496,174号(特許文献11)で開示されるデバイスは多数の光学的に不均質な層を含み、デバイスを透明にできることは示されていない。

0012

要するに、先行技術のデバイスは以下の不具合を示す:
・2枚の導電性基板が使用され、余分なコストが追加される;
過度の圧力で2枚の基板が押し込まれて接触し、デバイスが回路短絡して適切な動作が妨げられることがある;
・基板を離して維持する必要があるため、基板間に大きな間隔(2.5〜1.3mm)が必要となり、よって、約3000Vの高い動作電圧が必要となる;
・柔軟な電極として導電性ゴム層を使用することで、堅牢で透明なデバイスを実現することが著しく困難となる;
・基板を離して維持するための布層または他の手段が必要なため、デバイスの透明性が更に低下する;および
・一方の電極として導電性ゴム層を使用すると、この層と液晶系ER流体とが相互作用することとなり、この場合、追加の導電性バリアを使用しなければならず、層の柔軟性が低下し、触覚領域を検出することが容易ではなくなる。

0013

米国特許第2417850号
英国特許第1501635号
英国特許第1570234号
英国特許第2170510号
英国特許第2208515号
英国特許第2259918号
英国特許第2249553号
英国特許第2199336号
英国特許第2265746号
米国特許第5,222,895号
米国特許第5,496,174号
米国特許出願公開第2005/0285846号公報

先行技術

0014

Blockら、J.Phys.D.Appl.Phys.第21巻(1988年)、第1661〜1677頁
P.M.Taylor、D.M.Pollet、A.Hosseini−Sianaki、C.J.Varley著、Displays 第18巻(1998年)第135〜14頁

発明が解決しようとする課題

0015

その結果として、先行技術のデバイスの不具合を有していないか低下した程度に有しており、特に以下の通りでなければならない代替のER流体および触覚デバイスに対する必要性が依然として存在する:
・1枚のみのパターン化導電性基板を有している;
・回路短絡の最も低減された可能性を示す;
・好ましい厚さのER流体層を有する;
・最適化された電極間隔を利用し、動作電圧が低減されている;
・好ましく薄く透明性の高い上層を利用する;
・布層または他のスペーサー層を必要としない;
・基板として、ER流体と相互作用しない安価なポリマー幅広選択肢を利用する;および
大量生産に適している。

0016

本発明の他の目的は、以下の詳細な説明から当業者には直ちに明らかである。

課題を解決するための手段

0017

驚くべきことに、2枚の基板の間に挟支された電気粘性流体を含むデバイスであって、前記基板の少なくとも一方は柔軟であり、前記基板の一方には電気粘性流体に隣接する電極構造が提供されており、電極構造は基板の主面に対して平行な電界の有意な成分を有するデバイスによって、1個以上の上記課題を解決できることを本発明者らは見い出した。

0018

よって、本発明は、上および下に記載する通りのデバイスに関する。

0019

更に、本発明は、そのようなデバイスの製造方法であって、上および下に記載する通りの電極構造が提供されている基板上に電気粘性流体の層を提供する工程を少なくとも1つ含む方法に関する。

0020

デバイス全体は薄くて軽量の構造として製造でき、電気光学的ディスプレイに取り付けることができるか、または独立型ユニットとして使用でき、従って、本発明はまた、指先またはスタイラスで検知できる電気機械的効果を提供するためのデバイスの使用、特に電気光学的装置における使用にも関する。

0021

従って、本発明はまた、上および下に記載するデバイスを含む電気光学的装置、特に触覚ディスプレイにも関する。

0022

要するに、本発明によるデバイス構造は多数の利点を有する:フォトリソグラフィエッチングなどの十分に確立されたプロセスで基板上に電極構造を容易に製造でき、上記ディスプレイの使用に要求される通りの透明性の高い電極構造を作製できる。電極は一方の表面上にのみ必要で、デバイスの製造コストが低減される。本発明によるデバイスは構造が簡単で消費電力が低く、軽量で小型の構成であるため、特に、ラップトップハンドヘルド携帯電話ナビゲーションシステムなど携帯機器での使用に理想的である。

0023

本発明はまた、下記の通り極性液晶媒体中に懸濁した少なくとも1種類の無機または有機材料の粒子を少なくとも含む特定のER流体と、上および下に記載する通りのデバイスにおけるそのようなER流体の使用と、製造方法とにも関する。

0024

<用語および定義>
用語「液晶(LC:liquid crystal)」は、幾つかの温度範囲サーモトロピックLC)において、または、溶液における幾つかの濃度範囲リオトロピックLC)において液晶中間相を有する材料に関する。それらは、必ずメソゲン化合物を含有する。

0025

用語「メソゲン化合物」および「液晶化合物」は、1個以上のカラミチック棒形状または板形状/ラス形状)またはディスコチック(ディスク形状)メソゲン基を含む化合物を意味する。用語「メソゲン基」は、液晶相(または中間相)の挙動を誘発する能力を有する基を意味する。

0026

メソゲン基を含む化合物は、それら自体が必ずしもLC中間相を示す必要はない。また、それらが、他の化合物との混合物においてのみ、または、メソゲン化合物または材料、またはそれらの混合物の際に、LC中間相を示すことも可能である。

0027

カラミチックメソゲン基は、通常、メソゲン核を含む。メソゲン核は、互いに直接または連結基を介してつながっている1個以上の芳香族または非芳香族環状基から成り、任意成分として、メソゲン核の端に結合している末端基を含んでいる。任意成分として、メソゲン核の長手側につながっている1個以上の横方向の基を含んでおり、ただし、これらの末端および横方向の基は、通常、例えば、カルビルまたはヒドロカルビル基ハロゲンニトロ、ヒドロキシなどの極性基、または、重合性基より選択される。

0028

本発明の目的において、面内電界との用語は、基板およびER流体層のそれぞれに実質的に平行なACまたはDC電界を用いることを意味するものと解する。

0029

本出願に関して光は、約400nm〜約740nmの範囲内の波長を有する電磁放射を意味するものと解する。紫外(UV、ultraviolet)線は、約200nm〜約450nmの範囲内の波長を有する電磁放射である。

0030

本出願に関して用語「透明」とは、デバイスを通る光の透過率入射光の少なくとも65%、より好ましくは少なくとも80%、更により好ましくは少なくとも90%であることを意味するものと解する。

0031

例えば、液晶の融点T(C,N)またはT(C,S)、スメクチック(S)からネマチックの(N)相への転移T(S,N)および透明点T(N,I)などの全ての温度を、摂氏度引用する。全ての温度差を、差異の度において引用する。用語「透明点」は、最も高い温度範囲を有する中間相とアイソトロピック相との間の転移が生じる温度を意味する。

0032

本出願の全体に渡って他に明確に述べない限り、全ての濃度は重量パーセントで与えられて個々の完全な混合物に関し、全ての温度は摂氏度(℃)で与えられ、全ての温度差は摂氏度で与えられる。全ての物理的特性は、「Merck Liquid Crystals、Physical Properties of Liquid Crystals」、1997年11月刊、メルク社、ドイツ国に従って決定されたか決定し、他に明確に言明しない限り20℃の温度で与えられる。光学的異方性(Δn)は、589.3nmの波長で決定される。

0033

光学的異方性Δnは、以下の通り定義される。

0034

式中、neは異常屈折率であり、noは通常屈折率であり、平均屈折率nav.は以下の式で与えられる。

0035

平均屈折率nav.および通常屈折率noは、アッベ屈折計を使用して測定できる。次いで上式より、Δnを計算できる。

0036

本願において、誘電的に正との表現はΔε>3.0である化合物または成分を記述し、誘電的に中性は−1.5≦Δε≦3.0であるものを記述し、誘電的に負はΔε<−1.5であるものを記述する。Δεは、1kHzの周波数および20℃で決定する。それぞれの化合物の誘電異方性は、ネマチックホスト混合物におけるそれぞれ個々の化合物の10%溶液の結果から決定する。ホスト媒体におけるそれぞれの化合物の溶解度が10%未満の場合、濃度を5%に低下する。試験混合物の容量は、ホメオトロピック配向を有するセルおよびホモジニアス配向を有するセルの両方で決定する。両方のタイプのセルのセルギャップは、およそ20μmである。印加電圧は1kHzの周波数を有する矩形波で、実効値は典型的には0.5V〜1.0Vであるが、常にそれぞれの試験混合物の容量閾値より低く選択する。

0037

Δεは(ε‖−ε⊥)と定義され、一方でεavは(ε‖+2ε⊥)/3である。

0038

誘電的に正の化合物に使用されるホスト混合物は混合物ZLI−4792で、誘電的に中性および誘電的に負の化合物に使用されるのは混合物ZLI−3086であり、両者ともドイツ国メルク社製である。化合物の誘電定数の絶対値は、検討されるべき化合物を添加した際のホスト混合物のそれぞれの値の変化より決定する。検討されるべき化合物の濃度100%に、値を外挿する。

0039

疑義の場合、C.Tschierske、G.PelzlおよびS.Diele著、Angew.Chem.2004年、116巻、6340〜6368頁で与えられる定義を適用するものとする。

0040

<詳細な説明>
好ましい実施形態において、電気粘性流体に隣接し、基板の主面に対して平行な電界の有意な成分を有する電極構造は、面内電極構造に対応する。面内電極構造は、基板の主面に対して実質的に平行で隣接する電気粘性流体層に電界を印加するように構成される。

0041

更に好ましい実施形態において、面内電極構造は、インタディテイト電極、IPS電極、FSS電極または櫛型電極から、好ましくは、インタディジテイト電極または櫛型電極から選択する。これに関連して、国際特許出願公開第2008/104533号公報には、電極がIPS電極として配置されている構成と、フリンジ場スイッチ(FFS、fringe−field switching)電極として追加のベース電極同一基板上に配置されている構成とが記載されている。

0042

適切な電極材料は、例えば、透明なインジウムスズ酸化物(ITO、indium tin oxide)などの金属または金属酸化物から作製される電極として例えば一般に専門家既知で、それらは本発明で好ましい。

0043

電極間の間隔は、好ましくはおよそ1μm〜およそ1000μmの範囲内、より好ましくはおよそ10μm〜およそ500μmの範囲内、更により好ましくはおよそ10μm〜およそ100μmの範囲内、特にはおよそ10μm〜およそ50μmの範囲内である。

0044

好ましくは、デバイスの電極は、薄膜トランジスタ(TFT、thin film transistor)または薄膜ダイオード(TFD、thin film diode)などのスイッチ素子を伴う。

0045

好ましくは、駆動電圧は100〜800Vの範囲内、より好ましくは150〜600Vの範囲内、更により200〜400Vの範囲内である。

0046

印加する電界強度は、典型的にはおよそ1V/μm−1より高く、好ましくはおよそ2V/μm−1より高く、より好ましくは3V/μm−1より高い。

0047

好ましい実施形態において、電極構造は、好ましくは下部基板上に配置され、従って、機械的損傷から保護される。ディスプレイ組立品の全体を柔軟にする意図がない限り、好ましくは、低コストで曲がらない基板上に電極を形成でき、それによりデバイスの耐久性が更に増加する。本発明によれば、そのような基板は、高分子材料、金属酸化物、例えばITOおよびガラスから、好ましくはガラスまたはITOから、特にはガラスから成ることができる。

0048

上部ポリマーカバーシートは、ポリエチレンテレフタレート)(PET、poly(ethylene terephthalate))、ポリオレフィンポリエステルまたは他の低コストなポリマーなどの堅固であるが高度に柔軟なポリマーを含んでよい。このシートはまた、反射防止コーティング、自浄化または汚剥落層、印刷された凡例などの追加の機能層を有してもよい。好ましくは触覚ディスプレイで使用するために、ポリマーシートの少なくとも幾つかの領域は触覚効果感じるために適切に薄く高度に透明である一方で、ある程度の光をポリマーシートが通して下地の表示が見えるのであれば、着色または散乱フィルムも使用してよい。

0049

好ましい実施形態において、基板は、互いにおよそ10μm〜およそ1000μmの範囲内で、好ましくは互いにおよそ20μm〜およそ800μmの範囲内で、より好ましくは互いにおよそ30μm〜およそ500μmの範囲内で最初に分離して配置する。それにより、その空間内にER流体層を配置する。

0050

例えば、セル厚の全体に渡って延びるスペーサーもしくは電極または層内の突出構造によって、互いに規定通りに分離して基板層を保つことができる。典型的なスペーサー材料は、例えば、プラスチックシリカエポキシ樹脂などから作製されるスペーサーとして一般に専門家に既知である。

0051

デバイスが単純なため低コストで製造でき、ER流体とディスプレイの他の構成要素との間の互換性に一切問題なく、広い選択肢のER流体を使用できる。

0052

本発明によるデバイスを製造する典型的な方法は、とりわけ以下の工程を含む:
・下部基板を切断および洗浄し、その上に電極を配置する、
・基板上にER流体層を提供する、
・その上に柔軟な上部基板を提供する、
UV硬化性接着剤を使用してセルを組み立てる。

0053

本発明のデバイスは独立型ユニットとして使用でき、または種々のタイプの光学的および電気光学的装置において使用できる。

0054

前記光学的および電気光学的装置としては、電気光学的ディスプレイ、液晶ディスプレイ(LCD、liquid crystal display)、非線形光学的NLO、non−linear optic)装置および光情報記憶装置を限定することなく挙げられる。

0055

しかしながら好ましい実施形態において、本発明によるデバイスは電気粘性流体を含み、電気粘性流体は二元系液相混合物、好ましくは固相に対応する少なくとも1種類の無機または有機材料の粒子と、液相に対応する少なくとも1種類の液晶化合物とを含む混合物から選択される。

0056

適切な粒子サイズは1nm〜1000nmの範囲内、より好ましくは1nm〜500nmの範囲内、更により好ましくは1nm〜250nmの範囲内である。

0057

そのようなER流体は、液晶流体または等方誘電性液体中で多様な粒子分散物を含んでよい。適切で好ましい電気粘性流体は、極性液晶媒体中に懸濁した少なくとも1種類の無機または有機材料の粒子を含む。

0058

ER流体中で粒子のために利用する適切な材料は、少なくとも1、より好ましくは少なくとも2、更により好ましくは少なくとも3の誘電率εを示す材料から選択する。

0059

材料の誘電率は、その材料中に単位電荷当たり、どれほど多くの電束が「生成」されるかを記述する。分極効果のために高い誘電率(単位電荷当たり)を有する材料中に、より多くの電束が存在する。誘電率は電界に応答した誘電分極のし易さの尺度であり、電気感受率直接関係している。よって、誘電率は、電界を伝送(または「許可」)する材料の能力に関連する。SI単位では、誘電率εはメートル当たりファラッド(F/m)で測定され、電気感受率χ無次元である。それらは、下式を介して相互に関連している。

0060

式中、εrは材料の比誘電率であり、ε0=8.8541878176×10−12F/mは真空誘電率である。

0061

好ましい実施形態において、適切な粒子は、例えばアモルファスシリコンおよびTiO2などの無機材料の粒子から選択する。同様に好ましい実施形態において、適切な粒子は、PMMA、LiPMACおよびスチレンなどの有機材料の粒子から選択する。

0062

本発明の好ましい実施形態において、電気粘性流体全体中の粒子の量は5〜70重量%の範囲内、より好ましくは8〜60重量%の範囲内、更により好ましくは10〜40重量%の範囲内である。

0063

本発明による適切なER流体は、2種類以上、好ましくは少なくとも3種類、特に好ましくは少なくとも4種類、非常に特に好ましくは少なくとも5種類の異なる液晶化合物を含み、液晶化合物はER流体の液晶成分を構成する。

0064

本発明の好ましい実施形態において、ER流体は、電気粘性流体全体に対して2〜95重量%の範囲内、より好ましくは5〜90重量%の範囲内、更により好ましくは10〜80重量%の範囲内の量の液晶成分を含む。

0065

本発明の好ましい実施形態による液晶成分に、以下の条件を与える。これらの好ましい条件は個別に満たしてもよく、好ましくは、それぞれ互いに組み合わせて満たしてもよい。それらの2個の組み合せが好ましいが、それらの3個以上の組み合せが特に好ましい。

0066

本発明によれば好ましくは、液晶成分は正の値の誘電異方性Δεを示す。この場合、Δεは、好ましくは、5以上、より好ましくは10以上、更により好ましくは25以上、特には100以上、特に200以上の値を有する。

0067

本発明による液晶成分は、好ましくはおよそ55℃以上、より好ましくはおよそ60℃以上、更により好ましくは65℃以上、特に好ましくはおよそ70℃以上、非常に特に好ましくはおよそ75℃以上の透明点を有する。

0068

本発明による液晶成分は、好ましくは、ネマチック相を示す。ネマチック相は、好ましくは少なくともおよそ0℃以下〜およそ65℃以上、より好ましくは少なくともおよそ−20℃以下〜およそ70℃以上、非常に好ましくは少なくともおよそ−30℃以下〜およそ70℃以上、特には少なくともおよそ−40℃以下〜およそ90℃以上に渡る。個々の好ましい実施形態において、本発明による媒体のネマチック相はおよそ100℃以上まで、更に110℃以上までに渡る必要がある。

0069

本発明の好ましい実施形態において、液晶成分は1種類以上のメソゲン化合物を含み、メソゲン化合物は式Iおよび/またはI*の化合物の群から選択される。

0070

式中、
L11〜L16は、それぞれ互いに独立に、HまたはFであり、

0071

R11はアルキル基であり、該アルキル基は直鎖状または分岐状で、無置換であるか、F、ClまたはCN、好ましくはFで一置換または多置換されており、ただし、1個以上のCH2基は、それぞれの場合で互いに独立に、Oおよび/またはS原子が互いに直接連結しないようにして、−O−、−S−、−NR01−、−SiR01R02−、−CO−、−COO−、−OCO−、−OCO−O−、−S−CO−、−CO−S−、−CY01=CY02−または−C≡C−で置き換えられていてもよく、
Y01およびY02は、それぞれ互いに独立に、F、ClまたはCNであり、あるいはそれらの一方はHでもよく、
R01およびR02は、それぞれ互いに独立に、Hまたは1〜12個のC原子を有するアルキルであり、
X11は、ハロゲン、CN、1〜6個のC原子を有し、一ハロゲン化、二ハロゲン化もしくは多ハロゲン化されたアルキルもしくはアルコキシ基または2〜6個のC原子を有し一ハロゲン化、二ハロゲン化もしくは多ハロゲン化されたアルケニル基、好ましくは、F、Cl、CN、CF3、CHF2、OCF3、OCFHCF3、OCFHCHF2、OCF2CH3、OCF2CHF2、OCF2CF2CHF2、OCFHCF2CF3、OCFHCF2CHF2、OCF2CF2CF3、OCF2CF2CClF2、OCClFCF2CF3またはCH=CF2である。

0072

本発明の好ましい実施形態において、ER流体の液晶成分は1種類以上の式Iの化合物を含み、式Iの化合物は、好ましくは、そのサブ式I−1およびI−2、好ましくは式I−2の化合物の群から選択する。

0073

式中、R11は、上の式Iで与える意味を有し、好ましくはn−アルキル、最も好ましくは、エチル、n−プロピルn−ブチル、n−ペンチルまたはn−ヘキシルである。

0074

本発明の好ましい実施形態において、ER流体の液晶成分は1種類以上の式I*の化合物を含み、式I*の化合物は、好ましくは、そのサブ式I*−1〜I*−8の化合物の群から選択する。

0075

0076

式中、
R11は、上で式Iに与える意味の1つを有し、好ましくはn−アルキル、最も好ましくは、エチル、n−プロピル、n−ブチル、n−ペンチルまたはn−ヘキシルであり、および
X11は、上で式Iに与える意味の1つを有し、好ましくは、F、CN、CF3、OCHF2またはOCF3である。

0077

本発明の好ましい実施形態において、ER流体の液晶成分は1種類以上の式IIの化合物を含む。

0078

L21〜L24は、それぞれ互いに独立に、HまたはFであり、
R21は、上で式I中のR11に示される意味の1つを有し、

0079

以下の群から選択される2価基を表し、
a)1,4−シクロヘキシレン、1,4−シクロヘキセリンおよび1,4−ビシクロヘキシレンから成る群で、ただし加えて、1個以上の隣接していないCH2基は−O−および/または−S−で置き換えられていてもよく、ただし加えて、1個以上のH原子はFで置き換えられていてもよく、
b)1,4−フェニレンおよび1,3−フェニレンから成る群で、ただし加えて、1個または2個のCH基はNで置き換えられていてもよく、ただし加えて、1個以上のH原子はFで置き換えられていてもよく、
Z21は、−COO−、−OCO−または−CF2O−であり、および
X21は、ハロゲン、CN、1〜6個のC原子を有し、一ハロゲン化もしくは多ハロゲン化されたアルキルもしくはアルコキシ基または2〜6個のC原子を有し一ハロゲン化もしくは多ハロゲン化されたアルケニル基、好ましくは、F、Cl、CN、CF3、CHF2、OCF3、OCFHCF3、OCFHCHF2、OCF2CH3、OCF2CHF2、OCF2CF2CHF2、OCFHCF2CF3、OCFHCF2CHF2、OCF2CF2CF3、OCF2CF2CClF2、OCClFCF2CF3またはCH=CF2、特に好ましくは、F、CNまたはCF3を表す。

0080

本発明の好ましい実施形態において、ER流体の液晶成分は、式II−1〜II−5の化合物の群から選択する1種類以上の式IIの化合物を含む。

0081

式中、パラメータは式IIで示される通りの意味の1つを有する。

0082

本発明の好ましい実施形態において、ER流体の液晶成分の式II−1〜II−5の化合物は、好ましくはサブ式II−1a〜II−5fの化合物の群、より好ましくは式II−3−cおよび/またはII−2fの化合物の群から選択する。

0083

0084

0085

0086

式中、R21は、上で式IIに示す通りの意味の1つを有し、好ましくはn−アルキル、最も好ましくは、エチル、n−プロピル、n−ブチル、n−ペンチルまたはn−ヘキシルである。

0087

本発明の他の実施形態において、ER流体の液晶成分は1種類以上の式IIIの化合物を含む。

0088

式中、
L31〜L33は、互いに独立に、HまたはFであり、
Z31は、−COO−または−CF2O−であり、
R31はアルキル基であり、該アルキル基は直鎖状または分岐状で、無置換であるか、F、ClまたはCN、好ましくはFで一置換または多置換されており、ただし、1個以上のCH2基は、それぞれの場合で互いに独立に、Oおよび/またはS原子が互いに直接連結しないようにして、−O−、−S−、−NR01−、−SiR01R02−、−CO−、−COO−、−OCO−、−OCO−O−、−S−CO−、−CO−S−、−CY01=CY02−または−C≡C−で置き換えられていてもよく、
Y01およびY02は、それぞれ互いに独立に、F、ClまたはCNであり、あるいはそれらの一方はHでもよく、
R01およびR02は、それぞれ互いに独立に、Hまたは1〜12個のC原子を有するアルキルであり、
X11は、ハロゲン、CN、1〜6個のC原子を有し、一ハロゲン化もしくは多ハロゲン化されたアルキルもしくはアルコキシ基または2〜6個のC原子を有し一ハロゲン化もしくは多ハロゲン化されたアルケニル基、好ましくは、F、Cl、CN、CF3、CHF2、OCF3、OCFHCF3、OCFHCHF2、OCF2CH3、OCF2CHF2、OCF2CF2CHF2、OCFHCF2CF3、OCFHCF2CHF2、OCF2CF2CF3、OCF2CF2CClF2、OCClFCF2CF3またはCH=CF2である。

0089

更に好ましい実施形態において、式IIIの化合物は、好ましくは、式III−1および/またはIII−2の化合物から選択する。

0090

式中、パラメータR31、L31〜L33およびX31は、上で式IIIに与える対応する意味の1つを有する。

0091

本発明の他の好ましい実施形態において、ER流体の液晶成分は、式III−1のサブ式III−1a〜III−1dの化合物の群から選択する1種類以上の式III−1の化合物、より好ましくは式III−1aの化合物を含む。

0092

式中、R31およびX31は、上で式IIIに与える意味の1つを有する。

0093

本発明の特に好ましい実施形態において、ER流体の液晶成分は1種類以上の式III−1a〜III−1dの化合物を含み、式III−1a〜III−1dの化合物は、好ましくは、以下のサブ式の化合物の群から選択する。

0094

0095

式中、R31は、上で式IIIに与える意味の1つを有し、好ましくはn−アルキル、最も好ましくは、エチル、n−プロピル、n−ブチル、n−ペンチルまたはn−ヘキシルである。

0096

本発明の他の好ましい実施形態において、ER流体の液晶成分は、式III−2のサブ式III−2a〜III−2dの化合物の群から選択する1種類以上の式III−2の化合物を含む。

0097

式中、R31およびX31は、上で式IIIに与える意味の1つを有する。

0098

本発明の特に好ましい実施形態において、ER流体の液晶成分は1種類以上の式III−2a〜III−2dの化合物を含み、式III−2a〜III−2dの化合物は、好ましくは、以下のサブ式の化合物の群から選択する。

0099

0100

式中、R31は、上で式IIIに与える意味の1つを有し、好ましくはn−アルキル、最も好ましくは、エチル、n−プロピル、n−ブチル、n−ペンチルまたはn−ヘキシルである。

0101

好ましい実施形態において、ER流体の液晶成分は1種類以上の式IVの化合物を含む。

0102

式中、
R41は、上の式IでR11に与える意味の1つを有し、

0103

X41は、FまたはCF3、好ましくはFを表す。

0104

本発明の好ましい実施形態において、ER流体の液晶成分は1種類以上の式IVの化合物を含み、式IVの化合物は、好ましくは、そのサブ式IV−1〜IV−4の化合物の群から選択する。

0105

式中、
R41は、上の式IでR11に与える意味の1つを有し、
X41はFまたはCF3を表し、IV−1、IV−3およびIV−4においては、好ましくはFを表す。

0106

本発明の好ましい実施形態において、ER流体の液晶成分は1種類以上の式Vの化合物を含む。

0107

式中、
L51〜L53は、それぞれ互いに独立にHまたはFであり、
R51はアルキル基であり、該アルキルは直鎖状または分岐状で、好ましくは1〜20個のC原子を有しており、無置換であるか、F、ClまたはCN、好ましくはFで一置換または多置換されており、ただし、1個以上のCH2基は、それぞれの場合で互いに独立に、Oおよび/またはS原子が互いに直接連結しないようにして、−O−、−S−、−NR01−、−SiR01R02−、−CO−、−COO−、−OCO−、−OCO−O−、−S−CO−、−CO−S−、−CY01=CY02−または−C≡C−で置き換えられていてもよく、好ましくは、1〜9個のC原子、好ましくは2〜5個のC原子を有するn−アルキルもしくはn−アルコキシ、2〜9個のC原子、好ましくは2〜5個のC原子を有するアルケニルアルケニルオキシもしくはアルコキシアルキルまたはハロゲン化アルキル、ハロゲン化アルケニルもしくはハロゲン化アルコキシ、好ましくは、一フッ素化、二フッ素化またはオリゴフッ素化されたアルキル、アルケニルまたはアルコキシ、最も好ましくは、n−アルキル、n−アルコキシ、アルケニル、アルケニルオキシまたはアルコキシアルキルであり、
Y01およびY02は、それぞれ互いに独立に、F、ClまたはCNであり、あるいはそれらの一方はHでもよく、
R01およびR02は、それぞれ互いに独立に、Hまたは1〜12個のC原子を有するアルキルであり、
X51は、FまたはCF3またはR51を表す。

0108

本発明の好ましい実施形態において、ER流体の液晶成分は1種類以上の式Vの化合物を含み、式Vの化合物は、好ましくは、そのサブ式V−1〜V−8の化合物の群から選択する。

0109

0110

式中、R51は上で式IIに与える意味を有する。

0111

好ましくは、本発明によるER流体の液晶成分は、1種類以上の式VIの化合物を含む。

0112

式中、
R41はアルキルであり、該アルキルは直鎖状または分岐状で、好ましくは1〜20個のC原子を有しており、無置換であるか、F、ClまたはCN、好ましくはFで一置換または多置換されており、ただし、1個以上のCH2基は、それぞれの場合で互いに独立に、Oおよび/またはS原子が互いに直接連結しないようにして、−O−、−S−、−NR01−、−SiR01R02−、−CO−、−COO−、−OCO−、−OCO−O−、−S−CO−、−CO−S−、−CY01=CY02−または−C≡C−で置き換えられていてもよく、好ましくは、1〜9個のC原子、好ましくは2〜5個のC原子を有するn−アルキルもしくはn−アルコキシ、2〜9個のC原子、好ましくは2〜5個のC原子を有するアルケニル、アルケニルオキシもしくはアルコキシアルキルまたは好ましくは9個までのC原子を有するハロゲン化アルキル、ハロゲン化アルケニルもしくはハロゲン化アルコキシ、好ましくは、9個までのC原子を好ましくは有する一フッ素化、二フッ素化またはオリゴフッ素化されたアルキル、アルケニルまたはアルコキシ、最も好ましくは、9個までのC原子を好ましくは有するn−アルキル、n−アルコキシ、アルケニル、アルケニルオキシまたはアルコキシアルキルであり、
L61およびL62は、それぞれ互いに独立にHまたはFであり、好ましくは一方がFで他方がHまたはFであり、最も好ましくは両者がFであり、
Y01およびY02は、それぞれ互いに独立に、F、ClまたはCNであり、あるいはそれらの一方はHでもよく、
R01およびR02は、それぞれ互いに独立に、Hまたは1〜12個のC原子を有するアルキルである。

0113

好ましくは、式VIの化合物は、式VI−1およびVI−2、好ましくは式VI−2の化合物から選択する。

0114

式中、R6は上で式VIに与える意味を有する。

0115

本出願において、アルキル基またはアルコキシ基、即ち、末端CH2基が−O−で置き換えられているアルキルは、直鎖状または分岐状のいずれでも構わない。それは、好ましくは、直鎖状で、1、2、3、4、5、6、7または8個の炭素原子を有しており、従って、好ましくは、例えば、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシルヘプチルオクチル、エトキシプロポキシブトキシペントキシヘキソキシ、ヘプトキシ、またはオクトキシであり、更には、ノニルデシルウンデシルドデシルトリデシルテトラデシルペンタデシル、ノノキシ、デコキシ、ウンデコキシ、ドデコキシトリデコキシまたはテトラデコキシである。

0116

オキサアルキル、即ち、1つの非末端のCH2基が−O−で置き換えられているアルキル基は、好ましくは、例えば、直鎖状の2−オキサプロピル(即ちメトキシメチル)、2−(即ちエトキシメチル)または3−オキサブチル(即ち2−メトキシエチル)、2−、3−、または4−オキサペンチル、2−、3−、4−、または5−オキサヘキシル、2−、3−、4−、5−、または6−オキサヘプチル、2−、3−、4−、5−、6−または7−オキサオクチル、2−、3−、4−、5−、6−、7−または8−オキサノニルまたは2−、3−、4−、5−、6−、7−、8−または9−オキサデシルである。

0117

アルケニル基、即ち、1つ以上のCH2基が−CH=CH−で置き換えられたアルキル基は、直鎖状または分岐状のいずれでも構わない。それは、好ましくは、直鎖状で、2〜10個の炭素原子を有し、従って、好ましくは、ビニルプロパ−1−、またはプロパ−2−エチル、ブタ−1−、2−またはブタ−3−エニル、ペンタ−1−、2−、3−またはペンタ−4−エニル、ヘキサ−1−、2−、3−、4−またはヘキサ−5−エニル、ヘプタ−1−、2−、3−、4−、5−またはヘプタ−6−エニル、オクタ−1−、2−、3−、4−、5−、6−またはオクタ−7−エニル、ノナ−1−、2−、3−、4−、5−、6−、7−またはノナ−8−エニル、デカ−1−、2−、3−、4−、5−、6−、7−、8−またはデカ−9−エニルである。

0118

特に好ましいアルケニル基は、C2−C7−1E−アルケニル、C4−C7−3E−アルケニル、C5−C7−4−アルケニル、C6−C7−5−アルケニルおよびC7−6−アルケニルであり、特に、C2−C7−1E−アルケニル、C4−C7−3E−アルケニルおよびC5−C7−4−アルケニルである。特に好ましいアルケニル基の例は、ビニル、1E−プロペニル、1E−ブテニル、1E−ペンテニル、1E−ヘキセニル、1E−ヘプテニル、3−ブテニル、3E−ペンテニル、3E−ヘキセニル、3E−ヘプテニル、4−ペンテニル、4Z−ヘキセニル、4E−ヘキセニル、4Z−ヘプテニル、5−ヘキセニル、6−ヘプテニルなどである。C原子の数が5個までの基が、一般に好ましい。

0119

1つのCH2基が−O−基で置き換えられており、1つが−CO−で置き換えられているアルキル基の中では、これらの基は隣接していることが好ましい。よって、これらの基は、カルボニルオキシ基−CO−O−またはオキシカルボニル基−O−CO−を共に形成する。好ましくは、そのようなアルキル基は直鎖状で、2〜6個のC原子を有する。

0120

従って、それらは、好ましくは、アセチルオキシプロピオニルオキシブチリルオキシペンタノイルオキシ、ヘキサノイルオキシ、アセチルオキシメチル、プロピオニルオキシメチル、ブチリルオキシメチル、ペンタノイルオキシメチル、2−アセチルオキシエチル、2−プロピオニルオキシエチル、2−ブチリルオキシエチル、3−アセチルオキシプロピル、3−プロピオニルオキシプロピル、4−アセチルオキシブチル、メトキシカルボニルエトキシカルボニル、プロポキシカルボニルブトキシカルボニル、ペントキシカルボニル、メトキシカルボニルメチルエトキシカルボニルメチル、プロポキシカルボニルメチルブトキシカルボニルメチル、2−(メトキシカルボニル)エチル、2−(エトキシカルボニル)エチル、2−(プロポキシカルボニル)エチル、3−(メトキシカルボニル)プロピル、3−(エトキシカルボニル)プロピル、または4−(メトキシカルボニル)ブチルである。

0121

2つ以上のCH2基が−O−および/または−COO−で置き換えられているアルキル基は、直鎖状でも分岐状でも構わない。それは、好ましくは、直鎖状で3〜12個のC原子を有する。従って、それは、好ましくは、ビスカルボキシ−メチル、2,2−ビス−カルボキシ−エチル、3,3−ビス−カルボキシ−プロピル、4,4−ビス−カルボキシ−ブチル、5,5−ビス−カルボキシ−ペンチル、6,6−ビス−カルボキシ−ヘキシル、7,7−ビス−カルボキシ−ヘプチル、8,8−ビス−カルボキシ−オクチル、9,9−ビス−カルボキシ−ノニル、10,10−ビス−カルボキシ−デシル、ビス−(メトキシカルボニル)−メチル、2,2−ビス−(メトキシカルボニル)−エチル、3,3−ビス−(メトキシカルボニル)−プロピル、4,4−ビス−(メトキシカルボニル)−ブチル、5,5−ビス−(メトキシカルボニル)−ペンチル、6,6−ビス−(メトキシカルボニル)−ヘキシル、7,7−ビス−(メトキシカルボニル)−ヘプチル、8,8−ビス−(メトキシカルボニル)−オクチル、ビス−(エトキシカルボニル)−メチル、2,2−ビス−(エトキシカルボニル)−エチル、3,3−ビス−(エトキシカルボニル)−プロピル、4,4−ビス−(エトキシカルボニル)−ブチル、5,5−ビス−(エトキシカルボニル)−ヘキシルである。

0122

CNまたはCF3によって一置換されているアルキルまたはアルケニル基は、好ましくは直鎖状である。CNまたはCF3による置換は所望の位置でよい。

0123

ハロゲンによって少なくとも一置換されているアルキルまたはアルケニル基は、好ましくは直鎖状である。ハロゲンは好ましくはFまたはClであり、多置換の場合、好ましくはFである。得られる基は、ペルフルオロ化された基も含む。一置換の場合、FまたはCl置換は何れの所望の箇所でも構わないが、好ましくはω−位である。末端F置換の直鎖状基の特に好ましい例は、フルオロメチル、2−フルオロエチル、3−フルオロプロピル、4−フルオロブチル、5−フルオロペンチル、6−フルオロヘキシルおよび7−フルオロヘプチルである。Fの他の位置は除外されない。

0124

ハロゲンはF、Cl、BrおよびIを意味し、好ましくはFまたはClで、最も好ましくはFである。

0125

Rのそれぞれは、極性でも非極性基でも構わない。極性基の場合、それは、好ましくは、CN、SF5、ハロゲン、OCH3、SCN、COR5、COOR5またはモノ、オリゴまたはポリフッ化された1〜4個のC原子のアルキルまたはアルコキシ基より選ばれる。R5は、1〜4個のC原子、好ましくは1〜3個のC原子のフッ化されたアルキルでよい。特に好ましい極性基は、F、Cl、CN、OCH3、COCH3、COC2H5、COOCH3、COOC2H5、CF3、CHF2、CH2F、OCF3、OCHF2、OCH2F、C2F5およびOC2F5から選ばれ、特に、F、Cl、CN、CF3、OCHF2およびOCF3である。非極性基の場合、それは、好ましくは、15個までのC原子のアルキルまたは2〜15個のC原子のアルコキシである。

0126

加えて、例えば、結晶化する傾向が低減されるため、アキラルな分岐したアルキル基を含む化合物はしばしば重要な場合がある。このタイプの分岐した基は、一般に、1つより多くは鎖の枝を含んでいない。好ましいアキラルな分岐した基は、イソプロピルイソブチル(即ち、メチルプロピル)、イソペンチル(即ち、3−メチルブチル)、イソプロポキシ、2−メチル−プロポキシおよび3−メチルブトキシである。

0127

本明細書で述べる全ての化合物は、専門家に既知の通常の方法で入手できる。出発物質は商業的に入手可能であるか、例えば、Houben−Weyl、Methoden der organischen Chemie(Methodsof Organic Chemistry)、Thieme−Verlag社、Stuttgar市などの刊行された方法により入手できるかのいずいれかである。

0128

本出願における「含む」とは、組成の文意において、参照される存在物、例えば媒体または成分が、問題となっている1種類以上の化合物を、好ましくは10%以上の総濃度、最も好ましくは20%以上含有することを意味する。

0129

この文意において、「主に・・・からなる」とは、参照される存在物が、80%以上、好ましくは90%以上、最も好ましくは95%以上の問題となっている1種類以上の化合物を含有することを意味する。

0130

この文意において、「完全に・・・からなる」とは、参照される存在物が、98%以上、好ましくは99%以上、最も好ましくは100.0%の問題となっている1種類以上の化合物を含有することを意味する。

0131

本出願によるER流体の液晶成分に含まれ、好ましくは、式I−1および/またはI−2おおび/またはI*−2および/またはI*−5および/またはI*−6および/またはI*−8から選択される式Iおよび/またはI*の化合物の濃度は、好ましくは0.5%以上〜90%以下の範囲内であり、より好ましくは1%以上〜80%以下の範囲内であり、最も好ましくは10%以上〜75%以下の範囲内である。

0132

好ましい実施形態において、本発明によるER流体の液晶成分は、
・式IIの化合物の群から選択する1種類の化合物または1種類より多い化合物を、好ましくは1重量%〜40重量%の総濃度、より好ましくは1重量%〜35重量%の濃度、最も好ましくは、
・この場合、存在するそれぞれ1種類の化合物について、1重量%〜10重量%の濃度で、または
・式III−Iの1種類の化合物または1種類より多い化合物を、好ましくは1重量%〜40重量%の総濃度、より好ましくは1重量%〜30重量%の濃度、最も好ましくは、
・この場合、存在するそれぞれ1種類の化合物について、1重量%〜20重量%の濃度で、および/または
・式III−2の1種類の化合物または1種類より多い化合物を、好ましくは1重量%〜25重量%の総濃度、より好ましくは1重量%〜10重量%の濃度、最も好ましくは、
・この場合、存在するそれぞれ1種類の化合物について、1重量%〜15重量%の濃度で、
・式IVの化合物の群から選択する1種類の化合物または1種類より多い化合物を、好ましくは1重量%〜25重量%の濃度で、および/または
・任意成分として、好ましくは必須成分として、式Vの化合物の群から選択する1種類以上の化合物を、好ましくは1重量%〜25重量%の濃度で、および/または
・任意成分として、好ましくは必須成分として、式VIの化合物の群から選択する1種類以上の化合物を、好ましくは1重量%〜25重量%の濃度で
含む。

0133

本発明の他の実施形態において、本発明によるER流体の液晶成分は含む。

0134

ER流体の適切な液晶成分は、好ましくは、式Iおよび/またはI*ならびにIIならびに任意に式IIIの化合物の群から選択する1種類以上の化合物を、好ましくは、5%以上〜99%以下、好ましくは10%以上〜95%以下、最も好ましくは12%以上〜90%以下の範囲内の総濃度で含む。

0135

特に、ER流体の液晶成分は、好ましくは、式Iおよび/またはI*の1種類以上の化合物を、40%以上〜80%以下、好ましくは45%以上〜75%以下、最も好ましくは50%以上〜70%以下の範囲内の総濃度で含む。

0136

この場合、ER流体の液晶成分は式IIの1種類以上の化合物を含み、これらの化合物の総濃度は、好ましくは、1%以上〜35%以下、好ましくは2%以上〜20%以下、最も好ましくは4%以上〜17%以下の範囲内である。

0137

この場合、ER流体の液晶成分は式IIIの1種類以上の化合物を含み、これらの化合物の総濃度は、好ましくは、1%以上〜75%以下、好ましくは2%以上〜50%以下、最も好ましくは3%以上〜30%以下の範囲内である。

0138

この場合、ER流体の液晶成分は式IVの1種類以上の化合物を含み、これらの化合物の総濃度は、好ましくは、1%以上〜20%以下、好ましくは2%以上〜15%以下、最も好ましくは5%以上〜10%以下の範囲内である。

0139

この場合、ER流体の液晶成分は式Vの1種類以上の化合物を含み、これらの化合物の総濃度は、好ましくは、3%以上〜45%以下、好ましくは5%以上〜40%以下、最も好ましくは7%以上〜35%以下の範囲内である。

0140

この場合、ER流体の液晶成分は式VIIの1種類以上の化合物を含み、これらの化合物の総濃度は、好ましくは、1%以上〜15%以下、好ましくは3%以上〜12%以下、最も好ましくは5%以上〜10%以下の範囲内である。

0141

好ましい実施形態を以下に示す:
・媒体は、1種類、2種類、3種類または4種類以上の式Iおよび/またはI*、好ましくは式I−1、I−2および/またはI*−2、I*−5、I*−6、I*−8の化合物の群より選択する化合物を含む、
・媒体は、1種類または2種類以上の式II、好ましくは式II−3およびII−4、より好ましくは式II−3a、II−3cおよびII−4dの化合物を含む、および/または
・媒体は、1種類以上の式III、好ましくは式III−1およびIII−2、より好ましくは式III−1bおよびIII−2aの化合物を含む、および/または
・媒体は、1種類または2種類以上の式IVの化合物を含む、および/または
・媒体は、1種類、2種類または3種類以上の式Vの化合物を含んでよく、および/または
・媒体は、1種類、2種類または3種類以上の式VI、好ましくは式VI−2の化合物を含んでよい。

0142

特に、1種類以上の式Iおよび/またはI*の化合物に加え、1種類以上の式IIIの化合物を含むER流体の液晶成分が好ましい。

0143

式I〜VIの化合物は無色で安定であり、お互いにおよび他の液晶材料と容易に混和する。

0144

式Iおよび/またはI*ならびにIIならびにIIIの化合物の最適な混合比は、実質的に所望の特性、式Iおよび/またはI*、IIおよび/またはIIIの化合物の選択、および存在してもよい他の化合物の選択に依存する。上で与えられる範囲内の適切な混合比は、場合に応じて容易に決定できる。

0145

多くの場合、本発明によるER流体の液晶成分における式IおよびIIおよび任意成分としてIIIの化合物の総量は、重要ではない。従って、混合物は、各種の特性を最適化する目的で更に1種類以上の成分を含むことができる。しかしながら、式IおよびIIおよび任意成分としてIIIの化合物の総濃度が高くなると、作動電圧および作動温度範囲において観測される効果が一般に大きくなる。

0146

特に好ましい実施形態において、本発明によるER流体の液晶成分は、式IおよびIIおよび任意成分としてIIIの、それぞれ1種類以上の化合物を含む。式Iの化合物との好ましい相乗効果のため、特に優れた特性となる。

0147

本発明によるER流体の液晶成分で使用できる式I、I*、II〜VIの個々の化合物は既知であるか、既知の化合物に類似して調製できる。

0148

また、上で明らかには述べていない他のメソゲン化合物も任意成分として有利に、本発明による媒体中で60%以上、好ましくは55%以上、更に好ましくは55%以上の量で使用できる。そのような化合物は当業者に既知で、例えば、式A、B、C、D、EおよびFで特徴付けられる化合物の群から選択する。

0149

式中、
LおよびEは、それぞれ互いに独立に、−Phe−、−Cyc−、−Phe−Phe−、−Cyc−Phe−、−Cyc−Cyc−、−Dio−、−G−Phe−および−G−Cyc−ならびにそれらの基の鏡像体から成る群より選択し、ただし、Pheは無置換の1,4−フェニレンであり、Cycはトランス−1,4−シクロヘキシレンまたは1,4−シクロヘキセニレンであり、Dioは1,3−ジオキサン−2,5−ジイルであり、Gは2−(トランス−1,4−シクロヘキシル)エチル、ピリミジン−2,5−ジイル、ピリジン−2,5−ジイルまたは1,3−ジオキサン−2,5−ジイルである。

0150

好ましくは、基LおよびEの少なくとも一方はCyc、Pheであり;より好ましくは、EはCyc、PheまたはPhe−Cycである。

0151

本発明の好ましい実施形態において、本発明の液晶組成物は、LおよびEがCycおよびPheから成る群より選択される式A、B、C、D、EおよびFから成る群より選択される1種類以上の成分を含有し、同時に基LおよびEの一方がCycおよびPheから成る群より選択され、他の基が−Phe−Phe−、−Cyc−Phe−、−Cyc−Cyc−、−G−Phe−および−G−Cyc−から成る群より選択される式A、B、C、D、EおよびFの化合物から選択される1種類以上の成分を含有し、および、任意成分として基LおよびEが−Cyc−Phe−、−Cyc−Cyc−、−G−Phe−および−G−Cyc−から成る群より選択される式A、B、C、D、EおよびFの化合物から成る群より選択される1種類以上の成分を含有する。

0152

R’およびR”は、それぞれ互いに独立に、1〜8個のC原子を有するアルキル、アルケニル、アルコキシ、アルケニルオキシまたはアルカノイルオキシであり、好ましくは、R’およびR”は異なっており、R’およびR”の少なくも一方はアルキルまたはアルケニルである。

0153

更なる実施形態において、R’は1〜8個のC原子を有するアルキル、アルケニル、アルコキシ、アルケニルオキシまたはアルカノイルオキシであり、好ましくは、アルキルまたはアルケニルである。

0154

本発明の化合物は商業的に入手できるか、それ自体は既知で、例えばHouben−Weyl編、Methoden der organischen Chemie、Thieme−Verlag社、Stuttgart市などの有機化学標準的な著作に記載されている方法に従うか類似して合成できるかのいずれかである。

0155

本明細書の記載および請求項を通して、「含む(comprise)」および「含有する(contain)」との語および該語の活用形、例えば、「含む(comprising)」および「含む(comprises)」は、「限定せず挙げられる」を意味し、他の成分を排除することを意図としない(排除しない)。一方、語「含む(comprise)」は用語「から成る(consisting of)」も包含するが、それに限定されない。

0156

本発明によるER流体の液晶成分は、それ自体従来の様式で調製する。一般に、より少量で使用される成分の所望の量を、主要な組成を構成する成分中で、好ましくは昇温して溶解する。また、有機溶媒、例えば、アセトンクロロホルムまたはメタノール中の成分の溶液を混合し、完全に混合後に、例えば、蒸留によって溶媒を再び除去することも可能である。更に、例えば、同族混合物などのプレミックスを例えば使用するか、または所謂「マルチボトル」系を使用することにより、他の従来の様式で混合物を調製することも可能である。

0157

上および下に記載する通りの電気粘性流体は、上および下に記載する通りの本発明によるデバイスでの使用に特に適している。

0158

本発明によるデバイスの機能原理を以下に詳細に説明する。特許請求の範囲に存在しない特許請求される本発明の範囲の制限は、機能を推定する上での注釈から導かれるべきではないことに留意する。

0159

動作中、使用者がデバイスのフレキシブルカバー基板に触れると想定する。この際、直接指で触れるのが好ましいが、鉛筆またはスタイラスで間接的に触れることも可能である。デバイスを横切って触れている点を動かすと、特定の領域内の電極が活性化され電極を架橋する粒子の鎖の形成により電界に応答して、、ER流体の自発的な固化に至るか、少なくとも劇的な粘度の増加に至る。従って、動き抵抗する検知可能な変化、見掛け上の表面の起伏または表面の質感が提供される。ER流体を移動させる他の手段は不要である。

0160

本発明の前述の実施形態は、本発明の範囲内に依然として在りながら変更できると理解されるであろう。他に明言しない限り、本明細書において開示されるそれぞれの態様を、同一、同等または同様の目的に働く代替の態様で置き換えても構わない。よって、他に明言しない限り、開示されるそれぞれの態様は、包括的で一連の同等または同様な態様の一例に過ぎない。

0161

本明細書において開示される態様の全ては、その様な態様および/または工程の少なくとも幾つかが互いに排他的である組み合せを除いて、任意の組み合わせで組み合わせて構わない。特に、本発明の好ましい態様は本発明の全ての態様に適用可能であり、任意の組み合わせにおいて使用できる。同様に、本質的でない組み合わせで記載される態様は、個別に(組み合わせずに)使用できる。

0162

上記の態様、特に好ましい実施形態の多くは、それ自体で発明性があり、本発明の実施形態の単なる一部分ではないことが分かるであろう。本願において特許請求される任意の発明に追加するか代わりに、これらの態様に対して独立した特許保護を求める場合がある。

0163

他に明言しない限り、本願で示される全てのパラメータの範囲は限界値を含む。

0164

互いの組合せで種々の範囲の特性に異なる上限および下限が示されている場合、追加の好ましい範囲でるとする。

0165

ビニル末端基を含有する化合物およびメチル末端基を含有する化合物は、低い回転粘度を有する。

0166

本発明および特に以下の例において、メソゲン化合物の構造を頭文字とも呼ばれる略号を用いて示す。これらの頭文字において、化学式は、下の表A〜Cを使用して次の通り略記される。全ての基CnH2n+1、CmH2m+1およびClH2l+1またはCnH2n−1、CmH2m−1およびClH2l−1は、それぞれの場合でn、mおよびl個のC原子を有する直鎖状のアルキルまたはアルケニル、好ましくは1E−アルケニルを、それぞれ表す。表Aには化合物の核構造の環要素に使用されるコードを列記し、一方、表Bには連結基を示す。表Cには、左手または右手の末端基のためのコードの意味を与える。表Dには、それらのそれぞれの略号と共に化合物の構造を図解する。表Eには、安定剤の例示構造を示す。

0167

0168

0169

0170

表中、nおよびmは、それぞれ整数を表し、3つの点「...」は、この表からの他の略号のためのスペースである。

0171

以下の表に、それらのそれぞれの略号と共に、図解される構造を示す。これらは、略号の規則の意味を図解するために示される。それらは、更に、好ましく使用される化合物を表す。

0172

0173

0174

0175

0176

表中、n(、mおよびl)は、好ましくは、互いに独立に、1〜7、好ましくは2〜6の整数を表す。

0177

以下の表、表Eに、本発明によるメソゲン媒体において安定剤として使用できる化合物を図解する。

0178

0179

0180

本発明の好ましい実施形態において、ER媒体の液晶成分は、表Eからの化合物群より選択される1種類以上の化合物を含む。

0181

本出願による媒体は、好ましくは、上の表からの化合物から成る群より選択される、2種類以上、好ましくは4種類以上の化合物を含む。

0182

以下の実施例を引用して本発明を更に詳細に記載するが、実施例は単に例示であり本発明の範囲を限定するものではない。

0183

<混合物例>
以下の混合物を調製する。

0184

0185

0186

0187

0188

0189

0190

<配合>
本明細書で報告する全ての例において、以下の配合方法は以下の通りである。

0191

固体材料を計量する。全ての成分を加えた後に、磁気式撹拌子試料小瓶内に配置する。次いで試料を12時間混合し、確実に液晶成分中に粒子を完全に分散する。次いで配合物真空オーブン内に配置し、試験前に完全に脱気する。

0192

<例>
例1:
上記の方法に従って、商業的に入手可能な多孔質PMMA粒子(0.1494g、ε=3.0)をM1(0.3633g、Δε=11.5)中に分散する。配合したら、次いで<フォースゲージ測定>の箇所に記載する方法に従って、この試料を試験する。

0193

例2:
上記の方法に従って、商業的に入手可能な多孔質PMMA粒子(0.1456g、ε=3.0)をM2(0.3543g、Δε=55)中に分散する。配合したら、次いで<フォースゲージ測定>の箇所に記載する方法に従って、この試料を試験する。

0194

例3:
上記の方法に従って、商業的に入手可能な多孔質PMMA粒子(0.1462g、ε=3.0)をM3(0.3541g、Δε=200)中に分散する。配合したら、次いで<フォースゲージ測定>の箇所に記載する方法に従って、この試料を試験する。

0195

例4:
上記の方法に従って、商業的に入手可能な多孔質PMMA粒子(0.1480g、ε=3.0)をM4(0.3579g、Δε=360)中に分散する。配合したら、次いで<フォースゲージ測定>の箇所に記載する方法に従って、この試料を試験する。

0196

例5:
上記の方法に従って、商業的に入手可能な多孔質PMMA粒子(0.1444g、ε=3.0)をM5(0.3641g、Δε=500)中に分散する。配合したら、次いで<フォースゲージ測定>の箇所に記載する方法に従って、この試料を試験する。

0197

例6:
上記の方法に従って、商業的に入手可能なリチウムポリメタクリレート(LiPMAC、0.1490g)をM6(0.3529g、Δε=400)中に分散する。配合したら、次いで<フォースゲージ測定>の箇所に記載する方法に従って、この試料を試験する。

0198

例7:
上記の方法に従って、商業的に入手可能な多孔質リチウムポリメタクリレート(LiPMAC、0.0846g)をM7(0.2017g、Δε=400)中に、分散剤Tegorad2800(0.0014g)と共に分散する。配合したら、次いで<フォースゲージ測定>の箇所に記載する方法に従って、この試料を試験する。

0199

例8:
上記の方法に従って、商業的に入手可能なスチレン粒子(0.0353g、ε=2.5)をM4(0.2258g、Δε=360)中に分散する。配合したら、次いで<フォースゲージ測定>の箇所に記載する方法に従って、この試料を試験する。

0200

例9:
上記の方法に従って、商業的に入手可能なアモルファスシリコン粒子(0.0371g、ε=3.9)をM4(0.2198g、Δε=360)中に分散する。配合したら、次いで<フォースゲージ測定>の箇所に記載する方法に従って、この試料を試験する。

0201

例10:
上記の方法に従って、商業的に入手可能な二酸化チタン粒子(0.0362g、ε=110)をM4(0.2258g、Δε=360)中に分散する。配合したら、次いで<フォースゲージ測定>の箇所に記載する方法に従って、この試料を試験する。

0202

<フォースゲージ測定>
フォースゲージの測定は、商業的に入手可能な試験台に取り付けられたSauter社FH−2フォースゲージを使用して行った。これにより、フォースゲージを専用高電圧試料室下げることができた。試料室を電動実験用ジャッキ(L490MZ/M)に取り付け、マイクロメートルの精度でサンプルを移動する手段を提供した。

0203

試験される試料を、インタディジテイトITO電極を有するガラス基板上に配置(高電圧試料室内に保持したまま)する。試料を配置したら、その上に薄いプラスチック基板を配置し、フォースゲージプローブ汚れるのを防止する。

0204

データを収集する方法は、以下の通りである:
1.プローブがプラスチック基板と接触するように、プローブを下げる、
2.フォースゲージによって与えられるデータを記録するために、自社製のプログラム起動する、
3.10ミクロンのステップで合計100ミクロン電動実験用ジャッキを上昇し、それぞれのステップ間で10秒遅らせる、
4.10回目のステップ後、その位置で100秒間フォースゲージを放置し、平衡動作を記録する、
5.データの記録を停止する、
6.フォースゲージを上昇する、
7.試料が平衡に達している無秩序な状態に確実に戻るために、絶縁されたっていない棒を使用して試料を探針する。

0205

このプロセスを合計6回繰り返す:3回は試料に電圧を印加せず、3回は高電圧を印加する。

0206

電圧を印加する場合、配合物は3.75Vμm−1の電界を受ける。

0207

<フォースゲージデータ>
以下の表に、フォースゲージ測定のデータを収集して示す。

実施例

0208

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