(57)【特許請求の範囲】
【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面内電極構造であって、
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ことを特徴とし、
極性液晶媒体は、式ＩまたはＩ＊の化合物の群から選択される１種類以上のメソゲン化合物を含むことを特徴とし、
極性液晶媒体中における式ＩまたはＩ＊の化合物の群から選択される１種類以上のメソゲン化合物の含有量は、１４重量％以上であることを特徴とする
デバイス。
【化１】
0006736481.tif 000054
（式中、
Ｌ１１〜Ｌ１６は、それぞれ互いに独立に、ＨまたはＦであり、
【化２】
0006736481.tif 000055
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である。）
【請求項２】
極性液晶媒体中における式ＩまたはＩ＊の化合物の群から選択される１種類以上のメソゲン化合物の含有量は、４０重量％以上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】
光に対して透明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４】
面内電極構造は、インタディジテイト電極、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１〜３のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項５】
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４に記載のデバイス。
【請求項６】
式Ｉの化合物は、そのサブ式Ｉ−１またはＩ−２の化合物の群から選択され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。
【化３】
0006736481.tif 000056
（式中、
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る。）
【請求項７】
式Ｉ＊の化合物は、そのサブ式Ｉ＊−１〜Ｉ＊−８の化合物の群から選択されることを特徴とする１〜６のいずれか１項に記載のデバイス。
【化４】
0006736481.tif 000057
【化５】
0006736481.tif 000058
（式中、
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である。）
【請求項８】
極性液晶媒体は、式ＩＩの化合物の群から選択される１種類以上の化合物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。
【化６】
0006736481.tif 000059
（式中、
Ｌ２１〜Ｌ２４は、それぞれ互いに独立に、ＨまたはＦであり、
Ｒ２１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、
【化７】
0006736481.tif 000060
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−シクロヘキセニリンおよび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を表す。）
【請求項９】
極性液晶媒体は、式ＩＩＩの化合物の群から選択される１種類以上の化合物を含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のデバイス。
【化８】
0006736481.tif 000061
（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である。）
【請求項１０】
極性液晶媒体は、式ＩＶの化合物の群から選択される１種類以上の化合物を含むことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のデバイス。
【化９】
0006736481.tif 000062
（式中、
Ｒ４１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、
【化１０】
0006736481.tif 000063
Ｘ４１は、ＦまたはＣＦ３を表す。）
【請求項１１】
極性液晶媒体は、式Ｖの化合物の群から選択される１種類以上の化合物を含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のデバイス。
【化１１】
0006736481.tif 000064
（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、
Ｘ５１は、ＦまたはＣＦ３またはＲ５１を表す。）
【請求項１２】
極性液晶媒体は、式ＶＩの化合物の群から選択される１種類以上の化合物を含むことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載のデバイス。
【化１２】
0006736481.tif 000065
（式中、
Ｒ６１はアルキルであり、該アルキルは直鎖状または分岐状で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、
Ｌ６１およびＬ６２は、それぞれ互いに独立にＨまたは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。）
【請求項１３】
極性液晶媒体は、５以上の誘電異方性を示すことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１４】
無機材料は、アモルファスシリコンまたはＴｉＯ２から選択されることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１５】
有機材料は、多孔質ＰＭＭＡ、ＬｉＰＭＡＣまたはスチレンから選択されることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１６】
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１〜１５のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１７】
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１〜１６のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１８】
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１〜１７のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１９】
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１〜１８のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項２０】
電気粘性流体は、二元系固液相混合物から選択されることを特徴とする請求項１〜１９のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項２１】
請求項１〜２０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２２】
請求項１〜２０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２３】
電気光学的装置における、請求項２２に記載の使用。
【請求項２４】
請求項１〜２０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２５】
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２４に記載の電気光学的装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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「電気粘性的流体（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、印加電界が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が相違する流体中に、粒子を懸濁することで作製する。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流体と共に布層が基板間に配置され、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が電気的に絶縁性の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を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、共通接地電極と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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】米国特許第２４１７８５０号
【特許文献２】英国特許第１５０１６３５号
【特許文献３】英国特許第１５７０２３４号
【特許文献４】英国特許第２１７０５１０号
【特許文献５】英国特許第２２０８５１５号
【特許文献６】英国特許第２２５９９１８号
【特許文献７】英国特許第２２４９５５３号
【特許文献８】英国特許第２１９９３３６号
【特許文献９】英国特許第２２６５７４６号
【特許文献１０】米国特許第５，２２２，８９５号
【特許文献１１】米国特許第５，４９６，１７４号
【特許文献１２】米国特許出願公開第２００５／０２８５８４６号公報
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】Ｂｌｏｃｋら、Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｄ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．第２１巻（１９８８年）、第１６６１〜１６７７頁
【非特許文献２】Ｐ．Ｍ．Ｔａｙｌｏｒ、Ｄ．Ｍ．Ｐｏｌｌｅｔ、Ａ．Ｈｏｓｓｅｉｎｉ−Ｓｉａｎａｋｉ、Ｃ．Ｊ．Ｖａｒｌｅｙ著、Ｄｉｓｐｌａｙｓ  第１８巻（１９９８年）第１３５〜１４頁
【発明の概要】
【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の幅広い選択肢を利用する；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。
【発明を実施するための形態】
【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が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、摂氏度で引用する。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】
【数１】
0006736481.tif 000002
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】
【数１】
0006736481.tif 000003
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、インタディジテイト電極、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が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に既知で、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を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固液相混合物、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、電気感受率に直接関係している。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はメートル当たりのファラッド（Ｆ／ｍ）で測定され、電気感受率χは無次元である。それらは、下式を介して相互に関連している。
【００６０】
【数１】
0006736481.tif 000004
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】
【化１】
0006736481.tif 000005
式中、
Ｌ１１〜Ｌ１６は、それぞれ互いに独立に、ＨまたはＦであり、
【００７１】
【化２】
0006736481.tif 000006
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】
【化３】
0006736481.tif 000007
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】
【化４】
0006736481.tif 000008
【００７６】
【化５】
0006736481.tif 000009
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】
【化６】
0006736481.tif 000010
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】
【化７】
0006736481.tif 000011
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−シクロヘキセニリンおよび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】
【化８】
0006736481.tif 000012
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】
【化９】
0006736481.tif 000013
【００８４】
【化１０】
0006736481.tif 000014
【００８５】
【化１１】
0006736481.tif 000015
【００８６】
【化１２】
0006736481.tif 000016
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】
【化１３】
0006736481.tif 000017
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】
【化１４】
0006736481.tif 000018
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】
【化１５】
0006736481.tif 000019
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】
【化１６】
0006736481.tif 000020
【００９５】
【化１７】
0006736481.tif 000021
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】
【化１８】
0006736481.tif 000022
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】
【化１９】
0006736481.tif 000023
【０１００】
【化２０】
0006736481.tif 000024
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】
【化２１】
0006736481.tif 000025
式中、
Ｒ４１は、上の式ＩでＲ１１に与える意味の１つを有し、
【０１０３】
【化２２】
0006736481.tif 000026
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】
【化２３】
0006736481.tif 000027
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】
【化２４】
0006736481.tif 000028
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】
【化２５】
0006736481.tif 000029
【０１１０】
【化２６】
0006736481.tif 000030
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】
【化２７】
0006736481.tif 000031
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】
【化２８】
0006736481.tif 000032
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（Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  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】
【化２９】
0006736481.tif 000033
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市などの有機化学の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、動きに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】
【表１】
0006736481.tif 000034
【０１６８】
【表２】
0006736481.tif 000035
【０１６９】
【表３】
0006736481.tif 000036
【０１７０】
【表４】
0006736481.tif 000037
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】
【表５】
0006736481.tif 000038
【０１７３】
【表６】
0006736481.tif 000039
【０１７４】
【表７】
0006736481.tif 000040
【０１７５】
【表８】
0006736481.tif 000041
【０１７６】
【表９】
0006736481.tif 000042
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】
【表１０】
0006736481.tif 000043
【０１７９】
【表１１】
0006736481.tif 000044
【０１８０】
【表１２】
0006736481.tif 000045
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。
【実施例】
【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】
【表１３】
0006736481.tif 000046
【０１８５】
【表１４】
0006736481.tif 000047
【０１８６】
【表１５】
0006736481.tif 000048
【０１８７】
【表１６】
0006736481.tif 000049
【０１８８】
【表１７】
0006736481.tif 000050
【０１８９】
【表１８】
0006736481.tif 000051
【０１９０】
【表１９】
0006736481.tif 000052
＜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、磁気式撹拌子を試料用小瓶内に配置する。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。次いで配合物を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に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が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を起動する、
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、絶縁された尖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。
【０２０８】
【表２０】
0006736481.tif 000053