TWI673345B - 電流變流體及觸覺裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於包含懸浮於極性液晶介質中之至少一種無機或有機材料之粒子之電流變流體、該電流變流體在觸覺裝置中之用途、觸覺裝置本身、產生該觸覺裝置之方法及該觸覺裝置在電光學裝置中之用途。

Description

電流變流體及觸覺裝置
本發明係關於包含懸浮於極性液晶介質中之至少一種無機或有機材料之粒子之電流變流體、該電流變流體在觸覺裝置中之用途、觸覺裝置本身、產生該觸覺裝置之方法及該觸覺裝置在電光學裝置中之用途。
四十多年前Winslow(美國專利第2417850號)首次證實電流變效應，其揭示只要將電位差施加至分散於非導電液體(例如輕質變壓器油、變壓器絕緣流體、橄欖油或礦物油)中由細粒固體(例如澱粉、石灰石或其衍生物、石膏、麵粉、明膠及碳)構成之某些懸浮液，該等懸浮液將即表明流阻之增加。該效應通常稱作「溫斯洛效應(Winslow effect)」，其最初被詮釋為黏度之增加且該等材料稱作「電黏性流體」。然而，後續調查研究已顯示流阻之增加可能不僅僅歸因於牛頓意義(Newtonian sense)下之黏度之增加，亦歸因於所施加電場誘導之賓漢姆塑性(Bingham plasticity)。因此，已開始普遍使用術語「電流變流體」。
例如，電流變流體或ER流體係藉由以下方式製得：將粒子懸浮於介電常數或導電率失配之液體中以在AC或DC電場存在下產生偶極粒子相互作用。由於形成橋接電極之粒子鏈，故ER流體響應電場而迅速凝固，或至少急劇增加其黏度。
已著眼於改良電流變流體之分散相及連續相繼續研究，且由於 仍尚未充分瞭解該現象發生之機制，故已演變出不同的方法。因此，一些流體依賴與分散相相關之水之存在-例如參見GB 1501635及GB 1570234，而其他流體為水獨立性的-例如參見GB 2170510。迄今所採用之各種分散相及連續相之綜述可參見Block等人之綜述文章J.Phys.D.Appl.Phys.21(1988),1661-1677。GB 2208515提出包含本身充當活性材料且較佳地係液晶材料(例如E7)之流體之電流變流體。若期望，可將乾燥微觀玻璃氣泡懸浮於流體內，大多數氣泡較佳地具有介於20微米與100微米之間之直徑及介於0.5微米與2微米之間之壁厚度。基於相同液晶材料(例如E7)之其他適宜電流變流體揭示於GB 2259918、GB 2249553、GB 2199336中。
然而，該等ER流體在其向列相範圍及其極性方面尤其受限。為利用較基於如上文所闡述之低極性液晶材料之ER流體更大之力，業內急需替代ER流體。
ER流體之毫秒反應已激起工程師之興趣，該等工程師現正嘗試將該等流體納入實用快速機電致動器(例如纖維紡絲離合器及主動減震器)中。其他應用為(例如)觸覺裝置，其係由P.M.Taylor,D.M.Pollet,A.Hosseini-Sianaki,C.J.Varley,Displays 18(1998)135-14所闡述或揭示於GB 2265746、US 5,222,895、US 5,496,174及US 2005/0285846 A中。
Taylor等人闡述其中ER流體夾於兩個導電基板(其中一個基板係撓性導電橡膠薄片)之間之裝置。較佳地，將織物層連同ER流體一起放置於基板之間；作者指示當使用裝置時，可藉由使用亦可有助於防止基板間之電接觸及短路之織物層達成增加之致動力及較低功率消耗。
GB 2265746闡述類似結構，只是上部電極及下部電極係藉由電絕緣網分離。
US 2005/0285846闡述裝置結構，其包括光導層從而使得可藉由來自下伏電光顯示器之光直接調節生成於觸覺顯示器上之圖案。亦提出經由觸控螢幕之調節。US 2005/0285846進一步提出透明薄膜上部及下部基板之使用，但未提供解決介於兩個電極層間之短路或撓性基板上電極之耐久性問題之任何方案。另外，US 2005/0285846之裝置保留藉由使用兩個導電基板帶來之主要缺點。
US 5,222,895闡述基於ER之觸覺顯示器之相當不同的設計。所闡述之裝置在剛性板中包含填充有ER流體之洞之陣列。每一洞配備有電極且覆蓋有撓性薄膜。可藉由直接感測此薄膜之變形或藉由使薄膜移動以置換用作觸感提示之針自顯示器閱讀資訊。在操作中，應將ER流體泵送至代表影像或資訊之一部分洞中，以藉此扭曲薄膜。然後，該等洞將使其電極活化，從而產生基於ER效應之閥並使資訊在顯示器上保持靜態而無需進一步泵送。此裝置可避免Taylor等人因使用撓性導電基板引起之問題。然而，操作揭示於US 5,222,895中之裝置需要輔助泵送機構，可將該機構選擇性地施加至每一欲尋址之洞中之流體。該結構相對複雜且需要額外功率及結構以實施顯示器尋址之泵送階段。該裝置含有若干層及光學不均勻之結構，且該作者並未建議可將其製得透明。闡述於US 5,222,895中之裝置之其他缺陷係藉由Garner等人在US 5,496,174中揭示，其指出闡述於US 5,222,895中之電極結構之製造將依賴困難且代價較高之非標準製程。
US 5,496,174闡述基於板中覆蓋有撓性薄膜之洞之陣列之觸覺顯示器。在此揭示內容中，將ER流體泵送介於常見接地電極與一系列可尋址電極之間。以適宜圖案致動該等後一電極使得流動ER流體之黏度增加，該流體因此迫使進入附近洞中，從而置換薄膜。可直接感測經置換薄膜或如以前使用其來置換針。因此，闡述於US 5,496,174中之裝置需要輔助構件以藉助系統泵送ER流體，從而給裝置增添複 雜性及功率需求。如闡述於US 5,222,895中之裝置，其包含多個光學不均勻層且並未指示可將其製得透明。
總之，先前技術之裝置展現以下缺點‧使用兩個導電基板，此可增加額外成本；‧可藉由過量壓力使兩個基板接觸，從而使裝置短路並阻止其適當操作；‧對維持基板分離之需求需要該等基板間之離距較大(2.5-1.3mm)，且因此需要約3000V之高操作電壓；‧用作撓性電極之導電橡膠層使得其極其難以達成穩健、透明之裝置；‧對用於維持基板分離之織物層或其他構件之需求可進一步降低裝置之透明度；及‧使用導電橡膠層作為一個電極，可在此層與基於液晶之ER流體之間引起相互作用，藉此在此情形中必須使用另一導電障壁，從而降低層之撓性及可感測觸感區之便利性。
因此，業內仍需要替代ER流體及觸覺裝置，且該等不具有先前技術裝置之缺點或在較小程度上具有該等缺點，且其具體而言應‧僅具有一個圖案化導電基板，‧展現減至最小之短路可能性，‧具有有利的ER流體層厚度，‧利用最佳化之電極間距，從而降低操作電壓，‧利用有利的薄的、高度透明之上層，‧不需要織物或其他間隔層，‧利用大量廉價聚合物作為基板，該等聚合物不與ER流體相互作用，且其‧適於大量產生。
熟習此項技術者可自下列實施方式即刻明瞭本發明之其他目的。
驚奇地，本發明者已發現一或多個上述問題可藉由包含夾於兩個基板間之電流變流體之裝置解決，該等基板中之至少一者具有撓性，且該等基板中之一者提供有毗鄰電流變流體且具有平行於基板主平面之電場有效分量之電極結構。
因此，本發明係關於如上下文所闡述之裝置。
另外，本發明係關於產生此一裝置之方法，其至少包含將電流變流體之層提供至提供有如上下文所闡述之電極結構之基板上之步驟。
可將整個裝置製作為可附接至電光顯示器或用作獨立單元之薄且輕質之結構，因此，本發明亦係關於裝置用於提供可藉由指尖或記錄針感測之機電效應之用途，具體而言在電光學裝置中之用途。
因此，本發明亦係關於包含如上下文所闡述之裝置之電光學裝置，具體而言觸覺顯示器。
總之，本發明之裝置結構具有眾多優點：可易於藉由諸如光微影蝕刻等充分確立之製程在基板上製作電極結構，且可如在顯示器上方使用所需要將其製得高度透明。僅一個表面上需要電極，從而可降低裝置之製造成本。本發明裝置之簡易結構、低功率消耗、輕且緊湊之構造使得其尤其用於可攜式設備(例如膝上型電腦、手持系統、行動電話、導航系統等)較為理想。
本發明亦係關於如下文所闡述之特定ER流體，其至少包含懸浮於極性液晶介質中之至少一種無機或有機材料之粒子；該等ER流體在如上下文所闡述之裝置中之用途；及其產生方法。
術語及定義
術語「液晶(LC)」係指在一些溫度範圍內具有液晶中間相(熱致性LC)或在一些濃度範圍內在溶液中之材料(溶致性LC)。其必須含有液晶原化合物。
術語「液晶原化合物」及「液晶化合物」意指包含一或多個棒狀(桿型或板型/板條型)或盤狀(盤型)液晶原基團之化合物。術語「液晶原基團」意指能夠誘導液晶相(或中間相)性質之基團。
包含液晶原基團之化合物自身並不一定必須展現液晶中間相。該等液晶原化合物亦可能僅在與其他化合物之混合物中或當該等液晶原化合物或材料或其混合物時才顯示液晶中間相。
棒狀液晶原基團通常包含由一或多個彼此直接連接或經由連接基團連接之芳香族或非芳香族環狀基團組成之液晶原核心、視情況包含附接至液晶原核心之末端基之末端基團，且視情況包含一或多個附接至液晶原核心之長側之側基，其中該等末端基團及側基通常選自(例如)二價碳基(carbyl)或烴基、極性基團(如鹵素、硝基、羥基等)。
出於本申請案之目的，術語平面內電場意指採用分別實質上平行於基板、ER流體層之AC或DC電場。
此申請案之上下文中之光意指具有約400nm至約740nm範圍內之波長之電磁輻射。紫外(UV)光係具有約200nm至約450nm範圍內之波長之電磁輻射。
術語「透明」在此申請案之上下文中意指透過裝置之光為入射光之至少65%，更佳地至少80%，甚至更佳地至少90%。
所有溫度(例如，液晶之熔點T(C,N)或T(C,S)、自層列(S)相至向列(N)相之轉變溫度T(S,N)及清亮點T(N,I))皆係以攝氏度表示。所有溫度差皆係以度數差表示。術語「清亮點」意指在具有最高溫度範圍之中間相與各向同性相之間發生轉變之溫度。
除非另外明確說明，否則在整個本申請案中，所有濃度皆以重 量百分數給出且係指各別完整混合物，所有溫度皆以攝氏度(degree centigrade、Celsius)給出且所有溫度差異皆以攝氏度給出。除非另有明確說明，否則所有物理性質皆已且係根據「Merck Liquid Crystals,Physical Properties of Liquid Crystals」,Status Nov.1997,Merck KGaA,Germany來測定，且係針對20℃之溫度給出。光學各向異性(△n)係在589.3nm之波長下測定。
光學各向異性△n係如以下來定義：△n=ne-no (1)
其中ne係非尋常折射率且no係尋常折射率，且平均折射率nav.由下列等式給出：nav.=((2no 2+ne 2)/3)½ (2)
可使用阿貝折射計(Abbe refractometer)量測平均折射率nav.及尋常折射率no。然後，可根據上述等式計算△n。
在本申請案中，表述介電正性闡述△ε>3.0之化合物或組份，介電中性闡述-1.5△ε3.0之化合物或組份，且介電負性闡述△ε<-1.5之化合物或組份。△ε係以1kHz之頻率且在20℃下測定。各別化合物之介電各向異性係根據10%各別個別化合物於向列主體混合物中之溶液之結果來測定。若主體混合物中相應化合物之溶解度低於10%，則濃度降至5%。測試混合物之電容係在具有垂面排列之單元及具有沿面排列之單元二者中測得。該兩種類型單元之單元厚度為約20μm。所施加電壓係頻率為1kHz且有效值通常為0.5V至1.0V之矩形波，但其始終經選擇以低於各別測試混合物之電容臨限值。
△ε係定義為(ε∥-ε⊥)，而εave.係(ε∥+2 ε⊥)/3。
用於介電正性化合物之主體混合物係混合物ZLI-4792，且用於介電中性及介電負性化合物之主體混合物係混合物ZLI-3086，二者皆來自Merck KGaA,Germany。化合物之介電常數之絕對值係自添加目標 化合物後主體混合物之各別值之變化來測得。將該等值外推至100%之目標化合物濃度。
如有疑問，則應以C.Tschierske、G.Pelzl及S.Diele之Angew.Chem.2004,116,6340-6368中所給出之定義為準。
在較佳實施例中，毗鄰電流變流體且具有平行於基板主平面之電場有效分量之電極結構對應於平面內電極結構。平面內電極結構經構造使得將電場實質上平行於基板主平面施加至毗鄰電流變流體層。
在另一較佳實施例中，平面內電極結構係選自指叉式電極、IPS電極、FFS電極或梳狀電極，較佳地指叉式電極或梳狀電極。就此而言，文件WO 2008/104533 A1闡述電極係作為IPS電極進行配置之配置及另一基電極係作為邊緣場切換(fringe-field switching，FFS)電極佈置於同一基板上之配置。
專家普遍已知適宜電極材料，例如由金屬或金屬氧化物(例如透明氧化銦錫(ITO)，根據本發明其較佳)製得之電極。
電極間之間距較佳地在約1μm至約1000μm之範圍內，更佳地在約10μm至約500μm之範圍內，且甚至更佳地在約10μm至約100μm之範圍內，具體而言在約10μm至約50μm之範圍內。
較佳地，裝置之電極係與切換元件(例如薄膜電晶體(TFT)或薄膜二極體(TFD))連接。
較佳地，驅動電壓係在100V至800V之範圍內，更佳地在150V至600V之範圍內，甚至更在200V至400V之範圍內。
所施加電場強度通常高於約1V/μm-1，較佳地高於約2V/μm-1且更佳地高於約3V/μm-1。
在較佳實施例中，電極結構較佳地放置於下部基板上且因此免受機械損壞。除非整個顯示器總成意欲具有撓性，否則較佳地電極可形成於低成本剛性基板上，從而將進一步提高裝置之耐久性。根據本發明，該基板可由聚合物材料、金屬氧化物(例如ITO)及玻璃組成，較佳地玻璃或ITO，且具體而言玻璃。
上部聚合物覆蓋薄片可包含穩健但高度撓性之聚合物，例如聚(對苯二甲酸乙二酯)(PET)、聚烯烴、聚酯或其他低成本聚合物。此薄片亦可攜載其他功能性層(例如抗反射塗層、自清潔層或脫塵層)、印刷圖例及諸如此類。較佳地，為用於觸覺顯示器中，聚合物薄片之至少一些區域之厚度適於經歷觸覺效應且高度透明，然而亦可使用經著色或散射膜，條件係該等膜容許一些光穿過以使得下伏顯示器可視。
在較佳實施例中，基板最初係以如下離距進行配置：彼此在約10μm至約1000μm之範圍內，較佳地彼此在約20μm至約800μm之範圍內，且更佳地彼此在約30μm至約500μm之範圍內。ER流體之層藉此位於間隙中。
基板層可彼此保持所定義之離距，例如藉由延伸穿過層中之全部單元厚度或突出結構之間隔物或電極達成。專家普遍已知典型間隔材料，例如由塑膠、二氧化矽、環氧樹脂等製得之間隔物。
裝置之簡易性容許以低成本進行製作，且容許使用大量ER流體而不會在此流體與顯示器之其他組件之間存在任何相容性問題。
產生本發明裝置之典型製程尤其包含以下步驟：- 切割並清潔其上配置電極之下部基板，- 將ER流體之層提供至基板上，- 將上部撓性基板提供至該層上，及- 使用UV可固化黏著劑組裝單元。
本發明裝置可用作獨立單元或用於各種類型之光學及電光學裝置中。
該等光學及電光學裝置包括(但不限於)電光學顯示器、液晶顯示器(LCD)、非線性光學(NLO)裝置及光學資訊儲存裝置。
然而，在較佳實施例中，本發明裝置包含電流變流體，其係選自二元固相-液相混合物，較佳地，包含至少一種無機或有機材料之粒子(對應於固相)與至少一種液晶化合物(對應於液相)之混合物。
適宜粒徑在1nm至1000nm之範圍內，更佳地在1nm至500nm之範圍內，甚至更佳地在1nm至250nm之範圍內。
該ER流體可包含眾多種液晶流體中或各向同性介電液體中之微粒分散液。適宜且較佳之電流變流體包含懸浮於極性液晶介質中之至少一種無機或有機材料之粒子。
用於ER流體中之粒子之適宜材料係選自展現至少1、更佳地至少2且甚至更佳地至少3之電容率ε之材料。
材料之電容率闡述該材料中每單位電荷「生成」多少電通量。具有高電容率(每單位電荷)之材料由於極化效應而存在較多電通量。電容率與電極化率直接相關，該電極化率係介電質響應電場極化之容易程度之量度。因此，電容率係指材料傳輸(或「允許」)電場之能力。在SI單位中，電容率ε係以法拉/米(farad per meter，F/m)量測；電極化率χ係無因次的。其係藉助以下等式彼此相關：ε=εr ε0=(1+χ)ε0
其中εr係材料之相對電容率，且ε0=8.8541878176.×10-12F/m係真空電容率。
在較佳實施例中，適宜粒子係選自無機材料(例如非晶形矽及TiO2)之粒子。在同樣較佳之實施例中，適宜粒子係選自有機材料(例如PMMA、LiPMAC及苯乙烯)之粒子。
在本發明之較佳實施例中，呈一整體之電流變流體中粒子之量在5wt%至70wt%之範圍內，更佳地在8wt%至60wt%之範圍內，甚至更佳地在10wt%至40wt%之範圍內。
本發明之適宜ER流體包含2種或更多種、較佳地至少3種、尤佳地至少4種且極尤佳地至少5種不同的液晶化合物，該等化合物形成ER流體之液晶組份。
在本發明之較佳實施例中，ER流體所包含之液晶組份相對於呈一整體之電流變流體之量在2wt%至95wt%之範圍內，更佳地在5wt%至90wt%之範圍內，甚至更佳地在10wt%至80wt%之範圍內。
以下給出根據本發明之較佳實施例之液晶組份之條件。該等較佳條件可個別地或較佳地彼此組合滿足。較佳者係其二元組合，而尤佳者係其三元或更高組合。
根據本發明，液晶組份之介電各向異性△ε較佳地展現正值。在此情形中，△ε較佳地具有5之值，更佳地10，甚至更佳地25，尤其100，且具體而言200。
本發明之液晶組份之清亮點較佳地為55℃或更高、更佳地約60℃或更高、再更佳地65℃或更高、尤佳地約70℃或更高且極尤佳地約75℃或更高。
本發明之液體-晶體組份較佳地展現向列相。向列相較佳地至少自約0℃或更少延伸至約65℃或更多，更佳地至少自約-20℃或更少延伸至約70℃或更多，極佳地至少自約-30℃或更少至約70℃或更多，且具體而言至少自約-40℃或更少至約90℃或更多。在個別較佳實施例中，本發明介質之向列相可能必須延伸至約100℃或更多且甚至至約110℃或更多之溫度。
在本發明之較佳實施例中，液晶組份包含一或多種液晶原化合物，該等化合物係選自式I及/或I*之化合物之群，
其中L11至L16彼此獨立地係H或F， 及彼此獨立地係 或，較佳地 或， R11係烷基，該烷基為直鏈或具支鏈，未經取代，經F、Cl或CN、較佳經F單取代或多取代，且其中一或多個CH2基團在每一情形下視情況以使O及/或S原子不直接彼此連接之方式彼此獨立地經-O-、-S-、-NR01-、-SiR01R02-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCO-O-、-S-CO-、-CO-S-、-CY01=CY02-或-C≡C-代替， Y01及Y02彼此獨立地係F、Cl或CN，且另一選擇為其中一者可為H，R01及R02彼此獨立地係H或具有1至12個C原子之烷基，X11係鹵素，CN、單鹵化烷基-、二鹵化烷基-或多鹵化烷基-，或具有1至6個C原子之烷氧基或具有2至6個C原子之單鹵化烯基、二鹵化烯基或多鹵化烯基，較佳地F、Cl、CN、CF3、CHF2、OCF3、OCFHCF3、OCFHCHF2、OCF2CH3、OCF2CHF2、OCF2CF2CHF2、OCFHCF2CF3、OCFHCF2CHF2、OCF2CF2CF3、OCF2CF2CClF2、OCClFCF2CF3或CH=CF2。
在本發明之較佳實施例中，ER流體之液晶組份包含一或多種式I化合物，其較佳地選自其子式I-1及I-2(較佳地式I-2)之化合物之群
其中R11具有在上文式I下所給之含義，且較佳地為正烷基，最佳地為乙基、正丙基、正丁基、正戊基或正己基。
在本發明之較佳實施例中，ER流體之液晶組份包含一種以上式I*化合物，較佳地選自其子式I*-1至I*-8之化合物之群，
其中R11具有在上文式I下所給含義中之一者且較佳地為正烷基，最佳地為乙基、正丙基、正丁基、正戊基或正己基，且X11具有在上文式I下所給含義中之一者且較佳地係F、CN、CF3OCHF2或OCF3。
在本發明之較佳實施例中，ER流體之液晶組份包含一或多種式II化合物
L21至L24彼此獨立地係H或F，R21具有如上文針對式I中之R11所指示含義中之一者， 表示選自以下群組之雙自由基： a)由反式-1,4-伸環己基、1,4-伸環己烯基及1,4’-聯伸環己基組成之群，其中另外一或多個非毗鄰CH2基團可經-O-及/或-S-代替，且其中另外一或多個H原子可經F代替，b)由1,4-伸苯基及1,3-伸苯基組成之群，其中另外一或兩個CH基團可經N代替且其中另外一或多個H原子可經F代替，Z21係-COO-、-OCO-或-CF2O-，且X21表示鹵素、CN、單鹵化或多鹵化烷基-、或具有1至6個C原子之烷氧基或具有2至6個C原子之單鹵化或多鹵化烯基，較佳地F、Cl、CN、CF3、CHF2、OCF3、OCFHCF3、OCFHCHF2、OCF2CH3、OCF2CHF2、OCF2CF2CHF2、OCFHCF2CF3、OCFHCF2CHF2、OCF2CF2CF3、OCF2CF2CClF2、OCClFCF2CF3或CH=CF2，尤佳地F、 CN或CF3。
在本發明之較佳實施例中，ER流體之液晶組份包含一種以上選自式II-1至II-5化合物之群之式II化合物
其中該等參數具有如在式II下所指示含義中之一者。
在本發明之較佳實施例中，ER流體之液晶組份式II-1至II-5之化合物較佳地選自子式II-1a至II-5f之化合物之群，更佳地選自式II-3-c及/或II-2f之化合物之群，
其中R21具有如上文在式II中所給含義中之一者，且較佳地為正烷基，最佳地為乙基、正丙基、正丁基、正戊基或正己基。
在本發明之另一實施例中，ER流體之液晶組份包含一或多種式III化合物，
其中L31至L33彼此獨立地係H或F，Z31係-COO-或-CF2O-，R31係烷基，該烷基為直鏈或具支鏈，未經取代，經F、Cl或CN、較佳地經F單取代或多取代，且其中一或多個CH2基團在每一情形下視情況以使O及/或S原子不直接彼此連接之方式彼此獨立地經-O-、-S-、-NR01-、-SiR01R02-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCO-O-、-S-CO-、-CO-S-、-CY01=CY02-或-C≡C-代替，Y01及Y02彼此獨立地係F、Cl或CN，且另一選擇為其中之一者可為H，且R01及R02彼此獨立地係H或具有1至12個C原子之烷基，且X31表示鹵素、CN、單鹵化或多鹵化烷基-、或具有1至6個C原子之烷氧基或具有2至6個C原子之單鹵化或多鹵化烯基，較佳地F、Cl、CN、CF3、CHF2、OCF3、OCFHCF3、OCFHCHF2、OCF2CH3、 OCF2CHF2、OCF2CF2CHF2、OCFHCF2CF3、OCFHCF2CHF2、OCF2CF2CF3、OCF2CF2CClF2、OCClFCF2CF3或CH=CF2，尤佳地F、CN或CF3。
在另一較佳實施例中，式III化合物較佳地選自式III-1及/或III-2之化合物
其中參數R31、L31至L33及X31具有上文在式III中所給相應含義中之一者。
在本發明之另一較佳實施例中，ER流體之液晶組份包含一或多種選自其子式III-1a至III-1d化合物之群之式III-1化合物，更佳地式III-1a化合物
其中R31及X31具有上文在式III下所給含義中之一者。
在本發明之尤佳實施例中，ER流體之液晶組份介質包含一種以上式III-1a至III-1d化合物，該等化合物較佳地選自以下子式化合物之群
其中R31具有上文在式III下所給之含義，且較佳地為正烷基，最佳地為乙基、正丙基、正丁基、正戊基或正己基。
在本發明之另一較佳實施例中，ER流體之液晶組份包含一或多種選自其子式III-2a至III-2d化合物之群之式III-2化合物，
其中R31及X31具有上文在式III下所給含義中之一者。
在本發明之尤佳實施例中，ER流體之液晶組份包含一種以上式III-2a至III-2d化合物，該等化合物較佳地選自以下子式之化合物之群
其中R31具有上文在式III下所給之含義，且較佳地為正烷基，最佳地為乙基、正丙基、正丁基、正戊基或正己基。
在較佳實施例中，本發明之ER流體之液晶組份包含一種以上式IV化合物
其中R41具有上文在式I下針對R11所給含義中之一者， 及彼此獨立地係 、或，較佳地 、或 及 或
X41表示F或CF3，較佳地F。
在本發明之較佳實施例中，ER流體之液晶組份包含一種以上式IV化合物，較佳地選自其子式IV-1至IV-4之化合物之群，
R41具有上文在式I下針對R11所給含義中之一者，X41表示F或CF3，且在IV-1、IV-3及IV-4中，較佳地F。
在本發明之較佳實施例中，ER流體之液晶組份包含一種以上式V化合物，
其中L51至L53彼此獨立地係H或F，R51係烷基，該烷基係直鏈或具支鏈烷基，較佳地具有1至20個C原子，未經取代，經F、Cl或CN較佳地經F單取代或多取代，且其中一或多個CH2基團視情況在每一情形下彼此獨立地以O及/或S原子不直接彼此連接之方式經-O-、-S-、-NR01-、-SiR01R02-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCO-O-、-S-CO-、-CO-S-、-CY01=CY02-或-C≡C-代替，較佳地具有1至9個C原子、較佳地2至5個C原子之正烷基、正烷氧基，具有2至9個C原子、較佳地具有2至5個C原子之烯基、烯氧基或烷氧基烷基，或鹵化烷基、鹵化烯基或鹵化烷氧基，較佳地單氟化、二氟化或寡氟化烷基、烯基或烷氧基，最佳地正烷基、正烷氧基、烯基、烯氧基或烷氧基烷基，Y01及Y02彼此獨立地係F、Cl或CN，且另一選擇為其中一者可為H，R01及R02彼此獨立地係H或具有1至12個C原子之烷基，且X51表示F或CF3，或R51。
在本發明之較佳實施例中，ER流體之液晶組份包含一種以上式V化合物，其較佳地選自其子式V-1至V-8化合物之群，
其中R51具有在上文式II下所給之含義。
較佳地，本發明之ER流體之液晶組份包含一種以上式VI化合物
其中R61係烷基，該烷基係直鏈或具支鏈烷基，較佳地具有1至20個C原子，未經取代，經F、Cl或CN、較佳地經F單取代或多取代，且其中一或多個CH2基團視情況在每一情形下彼此獨立地以O及/或S原子不直接彼此連接之方式經-O-、-S-、-NR01-、-SiR01R02-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCO-O-、-S-CO-、-CO-S-、-CY01=CY02-或-C≡C-替代，較佳地具有1至9個C原子、較佳地具有2至5個C原子之正烷基或正烷氧基，具有2至9個C原子、較佳地具有2至5個C原子之烯基、烯氧基或烷氧基烷基，或具有較佳地至多9個C原子之鹵化烷基、鹵化烯基或鹵化烷氧基，較佳地具有較佳地至多9個C原子之單氟化、二氟化或寡氟化烷基、烯基或烷氧基，最佳地具有較佳地至多9個C原子之正烷基、正烷氧基、烯基、烯氧基或烷氧基烷基，L61及L62彼此獨立地係H或F，較佳地一者為F且另一者為H或F，且最佳地兩者皆為F， Y01及Y02彼此獨立地係F、Cl或CN，且另一選擇為其中之一者可為H，且R01及R02彼此獨立地係H或具有1至12個C原子之烷基。
較佳地，式VI化合物係選自式VI-1及VI-2之化合物，較佳地選自式VI-2
其中R61具有上文在式VI下給出之含義。
此申請案中之烷基或烷氧基(即其中末端CH2基團經-O-代替之烷基)可為直鏈或具支鏈。其較佳地為直鏈，具有1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個或8個碳原子，且因此較佳地係(例如)甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基、庚氧基或辛氧基，另外係壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、壬氧基、癸氧基、十一烷氧基、十二烷氧基、十三烷氧基或十四烷氧基。
氧雜烷基(即其中一個非末端CH2基團經-O-代替之烷基)較佳地係(例如)直鏈2-氧雜丙基(=甲氧基甲基)、2-氧雜丁基(=乙氧基甲基)或3-氧雜丁基(=2-甲氧基乙基)、2-、3-、或4-氧雜戊基、2-、3-、4-或5-氧雜己基、2-、3-、4-、5-或6-氧雜庚基、2-、3-、4-、5-、6-或7-氧雜辛基、2-、3-、4-、5-、6-、7-或8-氧雜壬基或2-、3-、4-、5-、6-、7-、8-或9-氧雜癸基。
烯基(即其中一或多個CH2基團經-CH=CH-代替之烷基)可為直鏈 或具支鏈。其較佳地為直鏈，具有2至10個C原子且因此較佳地為乙烯基、丙-1-烯基或丙-2-烯基、丁-1-烯基、丁-2-烯基或丁-3-烯基、戊-1-烯基、戊-2-烯基、戊-3-烯基或戊-4-烯基、己-1-烯基、己-2-烯基、己-3-烯基、己-4-烯基或己-5-烯基、庚-1-烯基、庚-2-烯基、庚-3-烯基、庚-4-烯基、庚-5-烯基或庚-6-烯基、辛-1-烯基、辛-2-烯基、辛-3-烯基、辛-4-烯基、辛-5-烯基、辛-6-烯基或辛-7-烯基、壬-1-烯基、壬-2-烯基、壬-3-烯基、壬-4-烯基、壬-5-烯基、壬-6-烯基、壬-7-烯基或壬-8-烯基、癸-1-烯基、癸-2-烯基、癸-3-烯基、癸-4-烯基、癸-5-烯基、癸-6-烯基、癸-7-烯基、癸-8-烯基或癸-9-烯基。
尤佳烯基係C2-C7-1E-烯基、C4-C7-3E-烯基、C5-C7-4-烯基、C6-C7-5-烯基及C7-6-烯基，具體而言為C2-C7-1E-烯基、C4-C7-3E-烯基及C5-C7-4-烯基。尤佳烯基之實例係乙烯基、1E-丙烯基、1E-丁烯基、1E-戊烯基、1E-己烯基、1E-庚烯基、3-丁烯基、3E-戊烯基、3E-己烯基、3E-庚烯基、4-戊烯基、4Z-己烯基、4E-己烯基、4Z-庚烯基、5-己烯基、6-庚烯基及諸如此類。通常較佳者係具有至多5個C原子之基團。
在其中一個CH2基團經-O-代替且一者經-CO-替代之烷基中，該等基團較佳地相鄰。因此，該等基團一起形成羰氧基-CO-O-或氧基羰基-O-CO-。較佳地，此一烷基為直鏈且具有2至6個C原子。
因此，其較佳地為乙醯氧基、丙醯氧基、丁醯氧基、戊醯氧基、己醯氧基、乙醯氧基甲基、丙醯氧基甲基、丁醯氧基甲基、戊醯氧基甲基、2-乙醯氧基乙基、2-丙醯氧基乙基、2-丁醯氧基乙基、3-乙醯氧基丙基、3-丙醯氧基丙基、4-乙醯氧基丁基、甲氧基羰基、乙氧基羰基、丙氧基羰基、丁氧基羰基、戊氧基羰基、甲氧基羰基甲基、乙氧基羰基甲基、丙氧基羰基甲基、丁氧基羰基甲基、2-(甲氧基羰基)乙基、2-(乙氧基羰基)乙基、2-(丙氧基羰基)乙基、3-(甲氧基 羰基)丙基、3-(乙氧基羰基)丙基、4-(甲氧基羰基)-丁基。
其中兩個或更多個CH2基團經-O-及/或-COO-代替之烷基可為直鏈或具支鏈。其較佳地係直鏈且具有3至12個C原子。因此，其較佳地係雙-羧基-甲基、2,2-雙-羧基-乙基、3,3-雙-羧基-丙基、4,4-雙-羧基-丁基、5,5-雙-羧基-戊基、6,6-雙-羧基-己基、7,7-雙-羧基-庚基、8,8-雙-羧基-辛基、9,9-雙-羧基-壬基、10,10-雙-羧基-癸基、雙-(甲氧基羰基)-甲基、2,2-雙-(甲氧基羰基)-乙基、3,3-雙-(甲氧基羰基)-丙基、4,4-雙-(甲氧基羰基)-丁基、5,5-雙-(甲氧基羰基)-戊基、6,6-雙-(甲氧基羰基)-己基、7,7-雙-(甲氧基羰基)-庚基、8,8-雙-(甲氧基羰基)-辛基、雙-(乙氧基羰基)-甲基、2,2-雙-(乙氧基羰基)-乙基、3,3-雙-(乙氧基羰基)-丙基、4,4-雙-(乙氧基羰基)-丁基、5,5-雙-(乙氧基羰基)-己基。
經CN或CF3單取代之烷基或烯基較佳地為直鏈。經CN或CF3之取代可發生在任何期望位置處。
至少經鹵素單取代之烷基或烯基較佳地係直鏈。鹵素較佳地係F或Cl，在多次取代之情形下較佳地為F。所得基團亦包括全氟化基團。在單取代之情形下，F或Cl取代基可發生在任何期望位置處，但較佳地發生在ω位置處。具有末端F取代基之尤佳直鏈基團之實例係氟甲基、2-氟乙基、3-氟丙基、4-氟丁基、5-氟戊基、6-氟己基及7-氟庚基。不排除F之其他位置。
鹵素意指F、Cl、Br及I，且較佳地為F或Cl，最佳地為F。
R中之每一者可為極性或非極性基團。在極性基團之情形下，其較佳地選自CN、SF5、鹵素、OCH3、SCN、COR5、COOR5或具有1至4個C原子之單氟化、寡氟化或多氟化烷基或烷氧基。R5視情況係具有1至4個、較佳地1至3個C原子之氟化烷基。尤佳極性基團係選自F、Cl、CN、OCH3、COCH3、COC2H5、COOCH3、COOC2H5、CF3、 CHF2、CH2F、OCF3、OCHF2、OCH2F、C2F5及OC2F5，具體而言F、Cl、CN、CF3、OCHF2及OCF3。在非極性基團之情形下，其較佳地係具有至多15個C原子之烷基或具有2至15個C原子之烷氧基。
另外，由於(例如)結晶趨勢降低，含有非對掌性具支鏈烷基之化合物有時可能至關重要。此類型之具支鏈基團通常不含一條以上之支鏈。較佳非對掌性具支鏈基團係異丙基、異丁基(=甲基丙基)、異戊基(=3-甲基丁基)、異丙氧基、2-甲基-丙氧基及3-甲基丁氧基。
本文提及之所有化合物皆可藉由專家已知之常用方法獲得。起始材料可自市面購得或可藉由(例如)Houben-Weyl,Methoden der organischen Chemie[Methods of Organic Chemistry],Thieme-Verlag,Stuttgart中公開之方法獲得。
在組合物之背景中，本申請案中之包含意指所提及之實體(例如介質或組份)較佳地以10%或更多且最佳地20%或更多之總濃度含有所述化合物。
在此上下文中，主要組成意指所提及之實體含有80%或更多、較佳地90%或更多且最佳地95%或更多之所述化合物。
在此上下文中，完全組成意指所提及之實體含有98%或更多、較佳地99%或更多且最佳地100.0%之所述化合物。
含於本申請案之ER流體之液晶組份中之式I及/或I*化合物(較佳地選自式I-1及/或I-2及/或I*-2及/或I*-5及/或I*-6及/或I*-8之化合物)之濃度較佳地在0.5%或更多至90%或更少之範圍內，更佳地在1%或更多至80%或更少之範圍內，且最佳地在10%或更多至75%或更少之範圍內。
在較佳實施例中，本發明之ER流體之液晶組份包含
- 選自式II化合物之群之一種化合物或更多種化合物，其總濃度較佳地為1重量%至40重量%，其濃度更佳地為1重量%至35重量%， 且最佳地
- 存在每一單一化合物之濃度為1重量%至10重量%之情形，或
- 式III-1之一種化合物或更多種化合物，其總濃度較佳地為1重量%至40重量%，其濃度更佳地為1重量%至30重量%，且最佳地
- 存在每一單一化合物之濃度為1重量%至20重量%之情形，及/或
- 式III-2之一種化合物或更多種化合物，其總濃度較佳地為1重量%至25重量%，其濃度更佳地為1重量%至10重量%，且最佳地
- 存在每一單一化合物之濃度為1重量%至15重量%之情形。
- 選自式IV化合物之群之一種化合物或更多種化合物，其濃度較佳地為1重量%至25重量%，及/或
- 視情況、較佳地必須地，一或多種選自式V化合物之群之化合物，其濃度較佳地為1重量%至25重量%，及/或
- 視情況、較佳地必須地，一或多種選自式VI化合物之群之化合物，其濃度較佳地為1重量%至25重量%。
在本發明之另一實施例中，本發明ER流體之液晶組份包含ER流體之適宜液晶組份較佳地包含一或多種選自式I及/或I*及II及視情況III之化合物之群之化合物，該一或多種化合物之總濃度較佳在5%或更多至99%或更少、較佳地10%或更多至95%或更少且最佳地12%或更多至90%或更少之範圍內。
具體而言，ER流體之液晶組份較佳地包含一或多種式I及/或I*之化合物，其總濃度在40%或更大至80%或更小、較佳地45%或更大至75%或更小且最佳地50%或更大至70%或更小之範圍內。
若ER流體之液晶組份包含一或多種式II化合物，則該等化合物之總濃度較佳地在1%或更多至35%或更少、較佳地2%或更多至20%或更少且最佳地4%或更多至17%或更少之範圍內。
若ER流體之液晶組份包含一或多種式III化合物，則該等化合物之總濃度較佳地在1%或更多至75%或更少、較佳地2%或更多至50%或更少且最佳地3%或更多至30%或更少之範圍內。
若ER流體之液晶組份包含一或多種式IV化合物，則該等化合物之總濃度較佳地在1%或更多至20%或更少、較佳地2%或更多至15%或更少且最佳地5%或更多至10%或更少之範圍內。
若ER流體之液晶組份包含一或多種式V化合物，則該等化合物之總濃度較佳地在3%或更多至45%或更少、較佳地5%或更多至40%或更少且最佳地7%或更多至35%或更少之範圍內。
若ER流體之液晶組份包含一或多種式VII化合物，則該等化合物之總濃度較佳地在1%或更多至15%或更少、較佳地3%或更多至12%或更少且最佳地5%或更多至10%或更少之範圍內。
較佳實施例係如下文所指示：- 介質包含一種、兩種、三種、四種或更多種式I及/或I*化合物，該等化合物較佳地選自式I-1、I-2及/或I*-2、I*-5、I*-6、I*-8化合物之群- 介質包含一種、兩種或更多種式II、較佳地式II-3及II-4、更佳地式II-3a、II-3c及II-4d之化合物，及/或- 介質包含一或多種式III、較佳地式III-1及III-2、更佳地式III-1b及III-2a之化合物及/或- 介質包含一種、兩種或更多種式IV化合物，及/或- 介質視情況包含一種、兩種、三種或更多種式V化合物，及/或- 介質視情況包含一種、兩種、三種或更多種式VI、較佳地式VI-2之化合物及/或具體而言，較佳者係ER流體之液晶組份，其除一或多種式I及/或I*化合物以外亦包含一或多種式III化合物。
式I至VI之化合物係無色的、穩定的且彼此可容易混溶或可容易與其他液晶材料混溶。
式I及/或I*及II及III之化合物之最佳混合比率實質上取決於期望性質，式I及/或I*、II及/或III之組份之選擇，及可存在之任何其他組份之選擇。上文所給範圍內之適宜混合比率可容易地根據情形來確定。
本發明之ER流體之液晶組份中之式I及II及視情況III化合物之總量在許多情形下並不重要。因此，出於最佳化各種性質之目的，該等混合物可包含一或多種其他組份。然而，式I及II及視情況III之化合物之總濃度愈高，所觀測到對操作電壓及操作溫度範圍之效應通常愈大。
在尤佳實施例中，本發明之ER流體之液晶組份包含一或多種化合物，該等化合物各自具有式I及式II及視情況式III。與式I化合物之有利協同效應產生特別有利的性質。
可用於本發明之ER流體之液晶組份中之式I、I*、II至VI之個別化合物已為人所知或可類似於已知化合物來製備。
上文未明確提及之其他液晶原化合物亦可視情況且有利地以60%、較佳地55%、甚至更佳地55%之量用於本發明介質中。該等化合物已為熟習此項技術者所知且係選自(例如)特徵為式A、B、C、D、E及F之化合物之群：R’-L-E-R” (A)
R’-L-CF2O-E-R” (B)
R’-L-COO-E-R” (C)
R’-L-CH2CH2-E-R” (D)
R’-L-CH=CH-E-R” (E)
R’-L-C≡C-E-R” (F)
其中L、E各自獨立地選自由以下組成之群：-Phe-、-Cyc-、-Phe-Phe-、-Cyc-Phe-、-Cyc-Cyc-、-Dio-、-G-Phe-及-G-Cyc-；以及前文所提及基團之鏡像，其中Phe係未經取代之1,4-伸苯基，Cyc係反式-1,4-環伸己基或1,4-環伸己烯基，Dio係1,3-二噁烷-2.5-二基，且G係2-(反式-1,4-環己基)-乙基、嘧啶-2.5-二基、吡啶-2.5-二基或1,3-二噁烷-2.5-二基；較佳地，基團L及E中之至少一者係Cyc、Phe；更佳地E係Cyc、Phe或Phe-Cyc。
在本發明之較佳實施例中，本發明之液晶組合物含有一或多種選自由式A、B、C、D、E及F組成之群之組份，其中L及E係選自由Cyc、Phe組成之群，且同時一或多種組份選自式A、B、C、D及E之化合物，其中基團L及E中之一者係選自由Cyc、Phe組成之群，且其他基團係選自由-Phe-Phe、-Cyc-Phe-、-Cyc-Cyc-、-G-Phe-及-G-Cyc組成之群，且視情況一或多種組份選自由式A、B、C、D、E及F化合物組成之群，其中基團L及E係選自由-Cyc-Phe-、-Cyc-Cyc-、-G-Phe-及-G-Cyc組成之群。
R’及R”各自彼此獨立地係具有1至8個碳原子之烷基、烯基、烷氧基、烯氧基或烷醯氧基，較佳地R’及R”不同且R’及R”中之至少一者係烷基或烯基。
在另一實施例中，R’係具有1至8個碳原子之烷基、烯基、烷氧基、烯氧基或烷醯氧基，較佳地烷基或烯基。
本發明化合物可自市面購得或可根據或類似於原本已知且闡述於諸如Houben-Weyl,Methoden der organischen Chemie,Thieme-Verlag,Stuttgart等有機化學標準著作中之方法合成。
在本說明書之整個闡述及申請專利範圍中，詞語「包含」及「含有」及該等詞語之變化形式(例如「包含(comprising及comprises)」)意指「包括但不限於」，且並非意欲(且不)將其他組份排除在外。另一方面，詞語「包含」亦涵蓋術語「由……組成」但不限於其。
本發明ER流體之液晶組份係以本身習用之方式來製備。一般而言，將期望量之用量較少的組份溶解於構成主要成份之組份中，該溶解較佳地在升高之溫度下實施。亦可在有機溶劑中混合該等組份之溶液，例如在丙酮、氯仿或甲醇中，且在充分混合後再藉由(例如)蒸餾來去除溶劑。此外，可以其他習用方式製備混合物，例如藉由使用預混合物(例如均勻混合物)或使用所謂的「多瓶」系統。
如上下文所闡述之電流變流體尤其適用於如上下文所闡述之本發明裝置中。
下文將詳細解釋本發明裝置之功能原理。應注意，不應自關於假定運行方式之註解得出申請專利範圍中不存在之對所主張本發明之範圍之限制。
在操作中，預計使用者觸摸裝置之撓性覆蓋基板。因此，較佳者係直接手指觸摸但亦可利用筆狀物或記錄針間接觸摸。當觸摸點遍及裝置移動時，活化某些區域中之電極使得ER流體響應電場而自發凝固，或至少使得其黏度急劇增加，此乃因形成橋接電極之粒子鏈。因此，可檢測到移動阻力、明顯表面起伏或表面紋理之改變。不需要置換ER流體之其他方式。
應瞭解，可對本發明之前述實施例作出修改，而仍屬本發明之範圍內。除非另有所述，否則服務於相同、等效或類似目的之替代特徵可代替本說明書中所揭示之每一特徵。因此，除非另有說明，否則每一所揭示特徵僅係一系列等效或類似特徵中之一個實例。
本說明書中所揭示之所有特徵皆可以任一組合進行組合，只是至少某些該等特徵及/或步驟互相排斥之組合除外。具體而言，本發明之較佳特徵適用於本發明之所有態樣且可以任一組合使用。同樣，非必需組合中所闡述之特徵可單獨使用(並不組合使用)。
應瞭解，上述許多個特徵、尤其多個較佳實施例有其自身之發明性權力，而不僅僅作為本發明實施例之一部分。除本文所主張之任何發明以外或者另一選擇，可為該等特徵尋求獨立保護。
除非另有明確說明，否則本申請案中所指示之參數範圍包括極限值。
所指示用於各性質範圍之不同上限及下限值彼此組合而產生其他較佳範圍。
含有乙烯基末端基團之化合物及含有甲基末端基團之化合物具有低旋轉黏度。
在本發明中且尤其在以下實例中，液晶原化合物之結構係藉助縮寫(亦稱作首字母縮略詞)來指示。在該等首字母縮略詞中，使用下表A至C將化學式縮寫如下。所有基團CnH2n+1、CmH2m+1及ClH2l+1或CnH2n-1、CmH2m-1及ClH2l+1皆表示直鏈烷基或烯基，較佳地為1-E-烯基，其在每一情形下分別具有n個、m個或l個C原子。表A列示用於化合物核心結構之環要素的代碼，而表B顯示連接基團。表C給出左手側或右手側末端基團之代碼之含義。表D結合化合物各自之縮寫顯示其闡釋性結構。表E顯示穩定劑之闡釋性結構。
其中n及m各自表示整數，且三個點「...」係來自此表之其他縮寫之佔位符。
下表結合各自之縮寫顯示闡釋性結構。顯示該等結構以闡釋縮 寫規則之含義。此外，其代表較佳使用之化合物。
其中n(m及l)較佳地彼此獨立地表示1至7、較佳地2至6之整數。
下表(表E)顯示可用作本發明液晶原介質中之穩定劑之闡釋性化合物。
在本發明之較佳實施例中，ER流體之液晶組份包含一或多種選自表E之化合物之群的化合物。
本申請案之介質較佳地包含兩種或更多種、較佳地四種或更多種選自由上表化合物組成之群之化合物。
實例
現將參照以下工作實例更詳細地闡述本發明，該等實例僅具闡釋性且並非限制本發明之範圍。
混合物實例
製備以下混合物。
調配物
在本文所報告之所有實例中，遵循用於調配物之以下程序。
稱出固體材料之重量。在已添加所有組份後，將磁力攪拌蚤置於試樣小瓶中。然後，將試樣混合12小時以確保粒子充分分散於液晶 組份中。然後，將調配物置於真空烘箱中以充分脫氣，之後進行測試。
實例 實例1：
遵循上文所闡述之方法將市售多孔PMMA粒子(0.1494g，ε=3.0)分散於M1(0.3633g，△ε=11.5)中。在調配後，然後遵循測力計量測中所闡述之方法測試此試樣。
實例2：
遵循上文所闡述之方法將市售多孔PMMA粒子(0.1456g，ε=3.0)分散於M2(0.3543g，△ε=55)中。在調配後，然後遵循測力計量測中所闡述之方法測試此試樣。
實例3：
遵循上文所闡述之方法將市售多孔PMMA粒子(0.1462g，ε=3.0)分散於M3(0.3541g，△ε=200)中。在調配後，然後遵循測力計量測中所闡述之方法測試此試樣。
實例4：
遵循上文所闡述之方法將市售多孔PMMA粒子(0.1480g，ε=3.0)分散於M4(0.3579g，△ε=360)中。在調配後，然後遵循測力計量測中所闡述之方法測試此試樣。
實例5：
遵循上文所闡述之方法將市售多孔PMMA粒子(0.1444g，ε=3.0)分散於M5(0.3641g，△ε=500)中。在調配後，然後遵循測力計量測中所闡述之方法測試此試樣。
實例6：
遵循上文所闡述之方法將市售聚甲基丙烯酸鋰(LiPMAC，0.1490g)分散於M6(0.3529g，△ε=400)中。在調配後，然後遵循測力計量 測中所闡述之方法測試此試樣。
實例7：
遵循上文所闡述之方法利用分散劑Tegorad 2800(0.0014g)將市售多孔聚甲基丙烯酸鋰(LiPMAC，0.0846g)分散於M7(0.2017g，△ε=400)中。在調配後，然後遵循測力計量測中所闡述之方法測試此試樣。
實例8：
遵循上文所闡述之方法將市售苯乙烯粒子(0.0353g，ε=2.5)分散於M4(0.2258g，△ε=360)中。在調配後，然後遵循測力計量測中所闡述之方法測試此試樣。
實例9：
遵循上述方法將市售非晶形Si粒子(0.0371g，ε=3.9)分散於M4(0.2198g，△ε=360)中。在調配後，然後遵循測力計量測中所闡述之方法測試此試樣。
實例10：
遵循上文所闡述之方法將市售二氧化鈦粒子(0.0362g，ε=110)分散於M4(0.2258g，△ε=360)中。在調配後，然後遵循測力計量測中所闡述之方法測試此試樣。
測力計量測
使用安裝於其市售測試臺上之Sauter FH-2測力計進行測力計量測。此允許測力計降低至特製的高電壓試樣室中。將試樣室安裝至機動升降臺(labjack)(L490MZ/M)上從而提供以微米精確度移動試樣之構件。
將欲測試之試樣置於具有指叉ITO電極之玻璃基板(保存於高電壓試樣室中)上。在沈積試樣後，將薄塑膠基板置於其上以防止污染測力計探針。
收集數據之方法如下；
1.降低探針從而使得其與塑膠基板接觸。
2.開始內部程式以記錄測力計所給出之數據。
3.以10微米階級使機動升降臺升高總共100微米，其中在每一階級之間有10s延遲。
4.在第10個階級後，將測力計在適當位置保持100s以記錄平衡特性。
5.停止記錄數據。
6.升高測力計
7.使用絕緣鈍頭桿探測試樣以確保該試樣返回至平衡無序狀態。
將此過程重複總共6次；3次不向試樣施加電壓，且3次施加高電壓。
當施加電壓時，調配物經歷3.75V μm-1之電場。
測力計數據
下表顯示所收集之測力計量測之數據。

Claims (17)

  1. 一種裝置，其包含夾於兩個基板之間之電流變流體，該等基板中之至少一者具有撓性，且該等基板中之一者提供有毗鄰該電流變流體且具有平行於基板主平面之電場有效分量之具有電極的電極結構，其中該電流變流體包含懸浮於極性液晶介質中之至少一種無機或有機材料之粒子及包含一或多種選自式I及I*的液晶原化合物，
    Figure TWI673345B_C0001
    Figure TWI673345B_C0002
    其中L11至L16 彼此獨立地係H或F，
    Figure TWI673345B_C0003
    及
    Figure TWI673345B_C0004
    彼此獨立地係
    Figure TWI673345B_C0005
    R11 係烷基，該烷基為直鏈或具支鏈，未經取代，或經F、Cl或CN單取代或多取代，且其中一或多個CH2基團在每一情形下未經代替或以使O及/或S原子不直接彼此連接之方式彼此獨立地經-O-、-S-、-NR01-、-SiR01R02-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCO-O-、-S-CO-、-CO-S-、-CY01=CY02-或-C≡C-代替，Y01及Y02 彼此獨立地係F、Cl或CN，且另一選擇為其中一者可為H，R01及R02 彼此獨立地係H或具有1至12個C原子之烷基，X11 係鹵素，CN、單鹵化烷基-、二鹵化烷基-或多鹵化烷基-，或具有1至6個C原子之烷氧基或具有2至6個C原子之單鹵化烯基、二鹵化烯基或多鹵化烯基，且其中該電極結構為平面內電極結構。
  2. 如請求項1之裝置，其中其可透具有400nm至740nm範圍內之波長之光且透過裝置之透光率係入射光之至少65%。
  3. 如請求項1或2之裝置，其中該電極結構係選自指叉式電極、IPS電極、FFS電極或梳狀電極。
  4. 如請求項1或2之裝置，其中相對極性之該等電極之側向間距係在10μm至2000μm之範圍內。
  5. 如請求項1或2之裝置，其中驅動電壓係在100V至800V之範圍內。
  6. 如請求項1或2之裝置，其中該電流變流體之層厚度係在10μm至1000μm之範圍內。
  7. 一種產生如請求項1至6中任一項之裝置之方法，其至少包含將電流變流體之層提供至基板上之步驟，該基板提供有平面內電極結構。
  8. 一種如請求項1至6中任一項之裝置之用途，其用於提供可由指尖或記錄針感測之機電效應。
  9. 如請求項8之用途，其用於電光學裝置中。
  10. 一種電光學裝置，其包含如請求項1至6中任一項之裝置。
  11. 如請求項10之電光學裝置，其中該電光學裝置係選自顯示器。
  12. 一種電流變流體，其包含懸浮於當於1kHz之頻率及20℃下測定時展現
    Figure TWI673345B_C0006
    5之介電各向異性之極性液晶介質中之至少一種無機或有機材料之粒子及包含一或多種選自式I及I*的液晶原化合物，
    Figure TWI673345B_C0007
    Figure TWI673345B_C0008
    其中L11至L16 彼此獨立地係H或F，
    Figure TWI673345B_C0009
    及
    Figure TWI673345B_C0010
    彼此獨立地係
    Figure TWI673345B_C0011
    R11 係烷基，該烷基為直鏈或具支鏈，未經取代，或經F、Cl或CN單取代或多取代，且其中一或多個CH2基團在每一情形下未經代替或以使O及/或S原子不直接彼此連接之方式彼此獨立地經-O-、-S-、-NR01-、-SiR01R02-、-CO-、-COO-、-OCO-、-OCO-O-、-S-CO-、-CO-S-、-CY01=CY02-或-C≡C-代替，Y01及Y02 彼此獨立地係F、Cl或CN，且另一選擇為其中一者可為H，R01及R02 彼此獨立地係H或具有1至12個C原子之烷基，X11 係鹵素，CN、單鹵化烷基-、二鹵化烷基-或多鹵化烷基-，或具有1至6個C原子之烷氧基或具有2至6個C原子之單鹵化烯基、二鹵化烯基或多鹵化烯基。
  13. 如請求項12之電流變流體，其中呈一整體之該電流變流體中之該無機或有機材料之粒子之量係在5wt%至70wt%之範圍內。
  14. 如請求項12或13之電流變流體，其中該無機或有機材料之該等粒子之大小係在1nm至1000nm之範圍內。
  15. 如請求項12或13之電流變流體，其中該無機材料係選自非晶形矽及TiO2。
  16. 如請求項12或13之電流變流體，其中該有機材料係選自多孔PMMA、LiPMAC及苯乙烯。
  17. 一種如請求項12至16中任一項之電流變流體之用途，其用於如請求項1至6中任一項之裝置中。
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