包含液晶介质的开关元件

包含液晶介质的开关元件

本发明涉及开关元件，其是热响应性的并且其在辐射能的较低透 射状态和辐射能的较高透射状态之间切换，并且其包含液晶介质。本 发明还涉及该开关元件用于调节室内空间和环境之间的辐射能量流以 及用于调节室内空间温度的用途。本发明还涉及一种液晶介质，特征 在于其包含5‑60%的式(I)的化合物，尤其是用于上述的开关元件中。

根据本发明该开关元件用于窗户或建筑物中类似的开口，例如在 用于调节光注入量的玻璃门、天窗和/或玻璃屋顶中的。

对于本发明的目的，术语“液晶介质”用来指在一定条件下显示 液晶性质的材料或化合物。优选地，液晶介质显示出热致行为，更优 选地，液晶介质显示出从各向同性到液晶相、优选到向列相的温度诱 致的相变。

对于本发明的目的，术语“室内空间”确定为指的是在私人、公 共或商业建筑，例如用于办公目的的建筑中的室内空间，以及交通工 具的室内空间。此外，术语室内空间也指纯粹商业所用的建筑，如例 如温室的室内空间。

对于本发明的目的，术语“窗”指的是在建筑物中、在运输容器 中或在交通工具中通过固体材料密封的任何需要的光可透过的开口。

对于本发明的目的，“辐射能量流”指的是由太阳发出，在通过 大气之后达到地球且仅被玻璃片以小程度吸收或者根本不被吸收的电 磁辐射流。电磁辐射或者还可由不同于太阳的光源发出。由于相对短 波长的辐射(UV‑B光)和长波长的红外辐射被大气或玻璃片吸收，所以 对于本发明的目的，术语“辐射能量”理解为包含UV‑A光、可见光区 域的光(VIS光)和近红外(NIR)的光。

除非更具体地定义，术语“光”同样指的是在UV‑A区域、VIS区 域和近红外区域的电磁辐射。

根据在物理光学领域通常采用的定义，对于本发明的目的而言， UV‑A光理解为320到380nm波长的电磁辐射。VIS光理解为380到 780nm波长的电磁辐射。近红外光(NIR)理解为780到3000nm波长的 电磁辐射。因此，对于本发明的目的，术语“辐射能量”和“光”理 解为320到3000nm波长的电磁辐射。

对于本发明的目的，术语“开关元件”因此表示能够在具有较低 辐射能量的透射状态和具有较高辐射能量的透射状态之间切换的器 件，术语“辐射能量”如上述定义。开关元件可以在辐射能量光谱的 一个或多个子区域选择性切换。术语“器件”和“开关元件”将在下 文中可互换地使用。

根据本发明的开关元件是热响应的。然而，其也可额外地通过一 种或多种其他机理来控制，例如通过电流或机械机理。优选，不存在 这样的其他机理。

现代建筑显示出高比例玻璃表面的特点，这出于美观原因以及在 与室内空间的亮度和舒适度相关方面均是合乎需要的。近年来，用于 居住或商业目的和/或公众可通达的建筑具有高的能量效率变得同样 重要。这意味着在温带气候带(大多数高度发达的工业国家处于该区域) 在寒冷季节中用于加热目的而要消耗的能量要尽可能少以及在暖季在 室内空间不需要空调调节或仅需要极少的空调调节。

然而，高比例的玻璃表面阻碍达到这些目标。在温暖气候带和在 温带气候带的暖季，当太阳辐射到达玻璃表面时，其导致室内空间不 希望有的加热。这是由于玻璃对电磁波谱的VIS和NIR区域的辐射是 可透射的这一事实。在室内空间内的物体吸收容许通过的辐射，由此 而变热，这导致室内空间的温度升高(温室效应)。

在玻璃表面后面的室内空间的这种温度提高（这称为温室效应） 是因为在室内已经吸收辐射的物体也会放出辐射这一事实。然而，这 些物体发射的辐射主要在光的红外光谱(一般约10,000nm波长)。因 此，其不能再次通过玻璃，而被“陷”在玻璃后面的空间内。

然而，在建筑中的玻璃表面的上述效应是通常不希望有的：在低 的室外温度下，尤其是在寒冷气候带或者在温带气候带的寒冷季节， 由于温室效应由太阳辐射引起的室内空间的加热可能是有利的，因为 用于加热的能量需求从而降低，花费随之节约。

随着建筑的能量效率日益重要，因此存在着对于控制通过窗户或 玻璃表面的能量流的器件的不断增长的需求。特别是需要这样的器件， 其能使通过玻璃表面的能量流与在特定时间占优势的条件(热、冷、高 太阳辐射、低太阳辐射)匹配。

特别令人感兴趣的是在温带气候区提供此类器件，在此区域内与 高太阳辐射结合的温暖外部温度和与低太阳辐射结合的寒冷外部温度 之间发生季节性变化。

现有技术公开了非可转换器件，其限制能量流，但是不能以可变 的方式调适，以及还公开了可转换器件，其能使能量流与占优势的相 应条件匹配。在可转换器件中，应该区别不能自动适应环境条件的器 件和自动适应环境条件的器件。后一种器件也称为智能窗。

为了改善窗户的热绝缘，一段时间以来已知有多重玻璃窗组件(保 温玻璃组件，IGU)。密封与环境隔绝的一个或多个充气空隙的两个或 多个玻璃板的排列使得通过窗户的热传导与单层玻璃板相比显著降 低。现有技术还公开了具有薄的层例如金属或金属氧化物层的玻璃表 面的涂层（US3,990,784和US6,218,018）。

然而，若辐射能量流仅仅通过涂覆和/或通过采用隔绝玻璃来控 制，则不可能适应不同的天气或季节条件。例如，感兴趣的是在寒冷 的室外温度下对日光完全可透射以降低用于取暖的能量消耗的窗子。 反过来，在温暖的室外温度下使窗户允许较少的日光通过以使得发生 较少的室内空间加热将是合乎需要的。

因此存在着对于其中辐射能量流能与占优势的相应的条件匹配的 器件的需求。特别是，存在对于能自动适应环境条件的器件的需求。

现有技术还公开了在施加电压情况下器件能可逆地从光可透射状 态切换到光较不透射状态。第一种状态在下文将称作亮状态，而第二 种状态将被称作暗状态。

电学可开关的器件的可能的具体实施方案是电致变器件，其尤 其提出在Seeboth等人,Solar Energy Materials & Solar Cells, 2000,263‑277中。进一步的综述由C.M.Lampert等人,Solar Energy Materials & Solar Cells,2003,489‑499提供。

现有技术中已知的其他的电学可开关器件基于在施加电场下液晶 介质的分子定向。这样的器件尤其公开在US4,268,126、US4,641,922、 US5,940,150和WO2008/027031中以及同样还有在电控下从亮状态 到透明暗状态的切换。

尽管如上所述的电学可开关器件使得能够调节辐射能量流，但它 们具有必须电控的缺点。

合乎需要的是能够得到自动适应环境条件且不需要手动控制或者 通过任何另外的能够在检测的温度偏差下发出信号的耦合的器件来控 制的开关元件。

进一步合乎需要的是能够得到不需要任何电路的开关元件。将电 路引入窗户将伴随着在窗户制造过程中额外的工作而且必然有对缺陷 的易感的风险或该器件的短使用寿命的风险。此外，另外的基础结构 对这样的器件而言是必需的，包括电源供给。

不电开关而是通过例如温控的器件(热响应器件)描述在尤其是 Nitz等人,Solar Energy 79,2005,573‑582中。这样的器件的 可能的具体实施方案是基于在高于某一温度的两个相之间间隔的体 系。进一步的具体实施方案基于水凝胶的随温度而变的性质。然而， 这些器件一般在透明状态和半透明暗(散射)状态之间切换，这对于其 中要求器件保持在暗状态下也保持透明的应用是不合需要的。

US2009/0015902和US2009/0167971公开了包含在两个起偏器之 间的液晶介质的光开关元件。所述液晶介质具有在第一温度下旋转光 的偏振平面以及在第二温度下不旋转或基本上不旋转光的偏振平面的 性质。因此，起偏器的合适的布置使得该器件容许在第一温度下比第 二温度下有更多的光通过。两种随温度而变的状态表示亮状态(第一温 度)和透明暗状态(第二温度)，并且优选由液晶介质从向列状态(第一 温度，液晶介质旋转光的偏振平面)向各向同性状态(第二温度，液晶 介质不旋转光的偏振平面)的转变引起。

申请US2009/0015902和US2009/0167971另外公开了具有低清亮 点的液晶介质适用于上述器件。由液晶介质的相转变引起的从亮状态 到透明暗状态的转换过程特意地仅在暖季时由太阳的典型辐射强度加 热器件时发生。为此，公开了低于85℃的优选清亮点。公开的实例是 包含与加入的4’‑己基‑4‑氰基联苯(6CB)一起的液晶混合物E7且具 有35℃的清亮点的液晶介质。此外，上述申请中还一般性公开了具有 72℃的清亮点液晶混合物ZLI1132(Merck KGaA)替代地也可用作用于 制备用于可开关器件的液晶介质的基础。但是在这方面没有公开具体 的说明性的具体实施方案。

在这方面应当提及，在US2009/0015902和US2009/0167971中公 开的通过加入烷基氰基联苯化合物，如例如4’‑己基‑4‑氰基联苯来 改性混合物E7具有液晶介质的低温稳定性受损的缺点。

然而液晶介质良好的低温稳定性是非常需要的，因为在许多应用 中开关元件长时间暴露于低温。

存在着对于适用于热可开关器件的液晶介质的持续关注。特别是， 存在着获得在开关元件的工作温度范围内的温度下从向列态到各向同 性态(清亮点)的转换的液晶介质的需要。此外，对于具有高含量的两 个环的脂环族化合物的液晶介质存在需要，因为这样两个环的化合物 能成本有效地制备。此外存在着对于具有良好的低温储存稳定性（优 选与上述性质相结合）的液晶介质的需要。

为此，本发明提供开关元件，特征在于它是热响应的并且它在辐 射能的较低透射状态和辐射能的较高透射状态之间切换，其包含液晶 介质，所述液晶介质包含一种或多种式(I)的化合物

式(I)

其中

R¹¹,R¹²每次出现时相同或不同地选自F，Cl，CN，NCS，R¹‑O‑CO‑， R¹‑CO‑O‑，具有1到10个C原子的烷基、烷氧基或者硫代烷氧基和具 有2到10个C原子的烯基、烯氧基或者硫代烯氧基，其中在上述基团 中的一个或多个H原子可被F或Cl代替，以及其中上述基团中的一个 或多个CH₂基团可以被O、S、‑O‑CO‑或者‑CO‑O‑代替；并且其中

R¹每次出现时相同或不同地为具有1到10个C原子的烷基或烯基，其中一个或多个H原子可被F或Cl代替；并且和选自和和

Z¹¹选自‑CO‑O‑和‑O‑CO‑。

优选地，该液晶介质另外包含一种或多种式(I I)的化合物

式(II)

其中

R²¹,R²²具有上述对于R¹¹和R¹²给出的含义；和

和选自

和以及

X每次出现时相同或不同地为F、Cl、CN或具有1到10个C原子 的烷基、烷氧基或硫代烷氧基，其中在如上所述的基团中的一个或多 个H原子可被F或Cl代替以及其中一个或多个CH₂基团可被O或S代 替；和

Y每次出现时相同或不同地选自H和X；和

Z²¹是‑CO‑O‑、‑O‑CO‑、‑CF₂O‑、‑OCF₂‑、‑CH₂CH₂‑、‑OCH₂‑、 ‑CH₂O‑或单键；

条件是如果和两者都选择为则Z²¹必须不是‑CO‑O‑或‑O‑CO‑。

优选地，该液晶介质另外包含一种或多种选自式(III)和(IV)的化 合物的化合物

式(III)

式(IV)

其中

R³¹,R³²,R⁴¹和R⁴²具有上述对于R¹¹和R¹²所给出的含义；和到每次出现时相同或不同地选自

和

其中X和Y如上述所定义；以及

到每次出现时相同或不同地选自

和

其中X和Y如上述所定义；并且

Z³¹和Z³²每次出现时相同或不同地选自‑CO‑O‑、‑O‑CO‑、 ‑CF₂O‑、‑OCF₂‑、‑CH₂CH₂‑、‑OCH₂‑、‑CH₂O‑和单键；和

Z⁴¹,Z⁴²和Z⁴³每次出现时相同或不同地选自‑CO‑O‑、‑O‑CO‑和单 键。

根据本发明优选的实施方式，液晶介质包含一种或多种式(I)的化 合物和一种或多种式(II)的化合物以及一种或多种选自式(III)和(IV) 化合物的化合物，如上述定义。

根据本发明优选的实施方式，X每次出现时相同或不同地选自F、 Cl、CN和具有1至8个C原子的烷基或烷氧基。特别优选X选自F和 Cl，并且非常特别优选X是F。

此外，优选R¹¹和R¹²每次出现时相同或不同地选自F、Cl、CN、 R¹‑O‑CO‑、R¹‑CO‑O‑、具有1到10个C原子的直链烷基或烷氧基以及 具有2到10个C原子的烯基或烯氧基，其中在上述基团中的一个或多 个H原子可被F或Cl代替，以及其中上述基团中的一个或多个CH₂基 团可以被‑O‑CO‑或者‑CO‑O‑代替，R¹如上定义。

对于根据式(I)的化合物，优选R¹¹选自R¹‑O‑CO‑、R¹‑CO‑O‑和具 有1到10个C原子的直链烷基或烷氧基，其中在上述基团中的一个或 多个H原子可被F或Cl代替以及其中上述基团中的一个或多个CH₂基 团可以被‑O‑CO‑或者‑CO‑O‑代替，R¹如上定义。

对于根据式(I)的化合物，进一步优选Z¹¹是‑CO‑O‑。

根据本发明特别优选的实施方式，根据式(I)的化合物是以下式 (I‑1)至(I‑4)的化合物：

式(I‑1)

式(I‑2)

式(I‑3)

式(I‑4)，

其中R¹¹和R¹²如上定义。

根据甚至更优选的实施方式，根据式(I‑1)的化合物是下式(I‑1a) 至(I‑1c)的化合物

式(I‑1a)

式(I‑1b)

式(I‑1c)，

其中R¹¹和R¹²每次出现时相同或不同地是具有1到10个C原子的 烷基，其中一个或多个CH₂基团可以被‑O‑CO‑或者‑CO‑O‑代替，并且

R¹是具有1到10个C原子的烷基。

根据进一步甚至更优选的实施方式，根据式(I‑2)的化合物是下式 (I‑2a)至(I‑2c)的化合物

式(I‑2a)

式(I‑2b)

式(I‑2c)，

其中R¹¹和R¹²每次出现时相同或不同地是具有1到10个C原子的 烷基，其中一个或多个CH₂基团可以被‑O‑CO‑或者‑CO‑O‑代替，并且

R¹是具有1到10个C原子的烷基。

根据进一步甚至更优选的实施方式，根据式(I‑3)的化合物是下式 (I‑3a)至(I‑3c)的化合物

式(I‑3a)

式(I‑3b)

式(I‑3c)，

其中R¹¹和R¹²每次出现时相同或不同地是具有1到10个C原子的 烷基，其中一个或多个CH₂基团可以被‑O‑CO‑或者‑CO‑O‑代替，并且

R¹是具有1到10个C原子的烷基。

根据进一步甚至更优选的实施方式，根据式(I‑4)的化合物是下式 (I‑4a)至(I‑4c)的化合物

式(I‑4a)

式(I‑4b)

式(I‑4c)，

其中R¹¹和R¹²每次出现时相同或不同地是具有1到10个C原子的 烷基，其中一个或多个CH₂基团可以被‑O‑CO‑或者‑CO‑O‑代替，并且

R¹是具有1到10个C原子的烷基。

根据最优选的实施方式，根据式(I)的化合物是式(I‑1a)至(I‑1c) 的化合物。

根据优选的实施方式，在根据式(II)的化合物中

选自

和

并且

选自

和

其中X如上述定义。

根据进一步优选的实施方式，Z²¹是‑CO‑O‑、‑CH₂CH₂‑或单键。

根据进一步优选的实施方式，R²¹和R²²每次出现时相同或不同地选 自F、Cl、CN或具有1到10个C原子的烷基或烷氧基，其中一个或多 个H原子可被F或Cl代替，或者具有2到10个C原子的烯基。

根据特别优选的实施方式，根据式(II)的化合物是下式(II‑1)至 (II‑3)的化合物

式(II‑1)

式(II‑2)

式(II‑3),

其中R²¹、R²²、和如上述定义，条件是对于式(II‑1),排除和两者都是的情况。

根据优选的实施方式，在根据式(II‑1)的化合物中，

等于或并且

等于或其中

X如上述定义，条件是排除和两者都是的情况。

根据进一步优选的实施方式，在根据式(II‑2)的化合物中，

是和

是

根据进一步优选的实施方式，在根据式(II‑3)的化合物中，

是或和

是

或

其中X如上述定义。

根据式(II‑1)的化合物的特别优选的实施方式是下式(II‑1a)至 (II‑1e)的化合物

式(II‑1a)

式(II‑1b)

式(II‑1c)

式(II‑1d)

式(II‑1e)，

其中R²¹、R²²和X如上述定义。

根据式(II‑2)的化合物的特别优选的实施方式是下式(II‑2a)的 化合物

式(II‑2a)，

其中R²¹、R²²如上述定义。

根据式(II‑3)的化合物的特别优选的实施方式是下式(II‑3a)至 (II‑3h)的化合物

式(II‑3a)

式(II‑3b)

式(II‑3c)

式(II‑3d)

式(II‑3e)

式(II‑3f)

式(II‑3g)

式(II‑3h)，

其中R²¹、R²²和X如上述定义。

根据式(II‑1a)的化合物的最优选的实施方式是下式(II‑1a‑1)至 (II‑1a‑3)的化合物

式(II‑1a‑1)

式(II‑1a‑2)

式(II‑1a‑3)，

其中R¹、R²¹和R²²如上述定义。

优选地，在根据式(II‑1a‑1)至(II‑1a‑3)的化合物中，R¹、R²¹和 R²²选自具有1至10个C原子的烷基。

根据式(II‑1b)的化合物的最优选的实施方式是下式(II‑1b‑1)的 化合物

式(II‑1b‑1)，

其中R²¹如上述定义。

优选地，在根据式(II‑1b‑1)的化合物中，R²¹是具有1至10个C 原子的烷基。

根据式(II‑1e)的化合物的最优选的实施方式是下式(II‑1e‑1)的 化合物

式(II‑1e‑1)，

其中R¹和R²¹如上述定义。

优选地，在根据式(II‑1e‑1)的化合物中，R¹和R²¹选自具有1至 10个C原子的烷基。

根据式(II‑2a)的化合物的最优选的实施方式是下式(II‑2a‑1)的 化合物

式(II‑2a‑1)，

其中R¹和R²¹如上述定义。

优选地，在根据式(II‑2a‑1)的化合物中，R¹和R²¹选自具有1至 10个C原子的烷基。

根据式(II‑3a)的化合物的最优选的实施方式是下式(II‑3a‑1)至 (II‑3a‑2)的化合物

式(II‑3a‑1)

式(II‑3a‑2)，

其中R¹、R²¹和R²²如上述定义。

优选地，在根据式(II‑3a‑1)的化合物中，R¹和R²¹选自具有1至 10个C原子的烷基。优选地，在根据式(II‑3a‑2)的化合物中，R²¹选自 具有1至10个C原子的烷基并且R²²选自具有1至10个C原子的烯基。

根据式(II‑3b)的化合物最优选的实施方式是下式(II‑3b‑1)至式 (II‑3b‑3)的化合物

式(II‑3b‑1)

式(II‑3b‑2)

式(II‑3b‑3)，

其中R¹、R²¹和R²²如上述定义。

优选地，在根据式(II‑3b‑1)至(II‑3b‑3)的化合物中，R¹、R²¹和 R²²选自具有1至10个C原子的烷基。

根据式(II‑3e)的化合物的最优选的实施方式是下式(II‑3e‑1)的 化合物

式(II‑3e‑1)，

其中R²¹如上述定义。

优选地，在根据式(II‑3e‑1)的化合物中，R²¹选自具有1至10个C 原子的烷基。

根据式(II‑3f)的化合物的最优选的实施方式是下式(II‑3f‑1)的 化合物

式(II‑3f‑1)，

其中R²¹如上述定义。

优选地，在根据式(II‑3f‑1)的化合物中，R²¹选自具有1至10个C 原子的烷基。

根据式(II‑3h)的化合物最优选的实施方式是下式(II‑3h‑1)的化 合物

式(II‑3h‑1)，

其中R¹和R²¹如上述定义。

优选地，在根据式(II‑3h‑1)的化合物中，R¹和R²¹选自具有1至 10个C原子的烷基。

根据进一步优选的实施方式，在根据式(III)的化合物中，

至每次出现时相同或不同地选自

和其中X如上述定义。

根据进一步优选的实施方式，在根据式(III)的化合物中，

Z³¹和Z³²每次出现时相同或不同地为‑CO‑O‑、‑O‑CO‑、‑CH₂‑CH₂‑ 或单键。

根据进一步优选的实施方式，在根据式(III)的化合物中，R²¹和 R²²每次出现时相同或不同地是F、Cl或CN或具有1至10个C原子的烷 基，其中一个或多个H原子可被F或Cl代替。

根据特别优选的实施方式，根据式(III)的化合物是下式(III‑1) 至(III‑3)的化合物：

式(III‑1)

式(III‑2)

式(III‑3)，

其中基团R³¹,R³²,Z³¹,Z³²和到如上定义。

根据优选的实施方式，在根据式(III‑1)的化合物中，

到每次出现时相同或不同地选自

和其中X如上述定义。

根据进一步优选的实施方式，在根据式(III‑2)的化合物中，

到每次出现时相同或不同地选自

和

根据进一步优选的实施方式，在根据式(III‑3)的化合物中，

到每次出现时相同或不同地选自

和

其中X如上述定义。

根据本发明特别优选的实施方式，式(III‑1)的化合物是下式 (III‑1a)至(III‑1e)的化合物

式(III‑1a)

式(III‑1b)

式(III‑1c)

式(III‑1d)

式(III‑1e)，

其中R³¹和R³²如上述定义。

根据本发明特别优选的实施方式，在根据式(III‑1a)至(III‑1e) 的化合物中，R³¹和R³²每次出现时相同或不同地选自具有1至10个C原 子的烷基。

根据本发明进一步特别优选的实施方式，式(III‑2)的化合物是下 式(III‑2a)至(III‑2b)的化合物

式(III‑2a)

式(III‑2b)，

其中R³¹和R³²如上述定义。

根据本发明特别优选的实施方式，在根据(III‑2a)至(III‑2b)的化 合物中，R³¹和R³²选自具有1至10个C原子的烷基。

根据本发明进一步特别优选的实施方式，式(III‑3)的化合物是下 式(III‑3a)至(III‑3c)的化合物

式(III‑3a)

式(III‑3b)

式(III‑3c)，

其中至每次出现时相同或不同地选自

和其中X如上述定义，R³¹和R³²如上述定义。

根据本发明最优选的实施方式，式(III‑3a)的化合物是下式 (III‑3a‑1)至(III‑3a‑6)的化合物

式(III‑3a‑1)

式(III‑3a‑2)

式(III‑3a‑3)

式(III‑3a‑4)

式(III‑3a‑5)

式(III‑3a‑6)，

其中R³¹和R³²如上述定义。

优选地，在根据式(III‑3a‑1)至(III‑3a‑6)的化合物中，R³¹和R³² 每次出现时相同或不同地选自具有1至10个C原子的烷基。

根据本发明进一步最优选的实施方式，式(III‑3b)的化合物是下 式(III‑3b‑1)的化合物

式(III‑3b‑1)，

其中R³¹和R³²如上述定义。

优选地，在根据式(III‑3b‑1)的化合物中，R³¹和R³²每次出现时相 同或不同地选自具有1至10个C原子的烷基。

根据本发明另一个最优选的实施方式，式(III‑3c)的化合物是下 式(III‑3c‑1)至(III‑3c‑3)的化合物

式(III‑3c‑1)

式(III‑3c‑2)

式(III‑3c‑3)，

其中R³¹和R³²如上述定义。

优选地，在根据式(III‑3c‑1)至(III‑3c‑3)的化合物中，R³¹和R³² 每次出现时相同或不同地选自具有1至10个C原子的烷基，其中一个 或多个H原子可以被F或Cl代替。

根据进一步优选的实施方式，在根据式(IV)的化合物中，

到每次出现时相同或不同地选自

和其中X如上定义。

根据进一步优选的实施方式，在根据式(IV)的化合物中，

Z⁴¹至Z⁴³每次出现时相同或不同地为‑CO‑O‑或单键。

根据进一步优选的实施方式，在根据式(IV)的化合物中，

R⁴¹和R⁴²每次出现时相同或不同地为具有1至10个C原子的烷基。

根据本发明优选的实施方式，根据式(IV)的化合物是下式(IV‑1) 和(IV‑2)的化合物

式(IV‑1)

式(IV‑2)，

其中R⁴¹和R⁴²以及至如上述定义。

根据本发明特别优选的实施方式，根据式(IV‑1)的化合物是下式 (IV‑1a)至(IV‑1b)的化合物

式(IV‑1a)

式(IV‑1b)，

其中R⁴¹和R⁴²如上定义。

根据优选的实施方式，式(IV‑1a)至(IV‑1b)中的R⁴¹和R⁴²每次出现 时相同或不同地为具有1至10个C原子的烷基。

根据本发明进一步特别优选的实施方式，根据式(IV‑2)的化合物 是下式(IV‑2a)的化合物

式(IV‑2a)，

其中R⁴¹和R⁴²如上述定义。

根据优选的实施方式，式(IV‑2a)中的R⁴¹和R⁴²每次出现时相同或 不同地为具有1至10个C原子的烷基。

根据本发明优选的实施方案，式(I)的化合物的总浓度在5和60% 之间。更优选地，根据式(I)的化合物的浓度在5和40%之间，最优选 在5和30%之间。

进一步优选的是式(II)的化合物的总浓度在1和90%之间。更优 选地，根据式(II)的化合物的浓度在20和90%之间，最优选在40和 85%之间。

进一步优选的是式(I)和(II)的化合物的总浓度在40和100%之 间。更优选地，根据式(I)和(II)的化合物的浓度在45和100%之间， 最优选在50和100%之间。

进一步优选的是式(III)和(IV)的化合物的总浓度在0和45%之 间。

本发明此外还涉及包含一种或多种以5到60%的总浓度的如上定 义的式(I)的化合物和至少一种其他的如上所述的式(II)化合物以使 得式(I)和(II)的化合物的总浓度在40和100%之间的液晶介质。

根据本发明优选的实施方案，液晶介质包含至少五种不同的、选 自式(I)到(IV)化合物的化合物。根据特别优选的实施方案，液晶介质 包含至少六种不同的选自式(I)到(IV)化合物的化合物。根据甚至更优 选的实施方案，液晶介质包含至少七种不同的、选自式(I)到(IV)化合 物的化合物。

任选地，根据本发明的介质可包含进一步的液晶化合物以调节物 理性质。这样的化合物对专业人员是已知的。在根据本发明的介质中 它们的浓度优选是0%到30%，更优选0.1%到20%以及最优选1%到15%。

根据本发明的液晶介质可以通常浓度包含作为进一步的添加剂的 手性掺杂剂。优选的手性掺杂剂列在下面的表E中。这些进一步的成 分的总浓度基于全部混合物计在0%到10%，优选0.1%到6%的范围。所 用的各个化合物每种的浓度优选在0.1%到3%范围内。这些以及类似的 添加剂的浓度不考虑计入在本申请中的液晶组分以及液晶介质的化合 物的浓度的数值和范围。

根据本发明的液晶介质可以通常的浓度包含染料作为进一步的添 加剂。在优选的具体实施方案中，采用导致灰或黑的染料或染料 的组合。在进一步优选的具体实施方案中，染料选自具有高耐光稳定 性和良好的溶解度的染料，例如偶氮染剂或蒽醌染料。这些进一步的 成分的总浓度在基于全部混合物计0%到10%，优选0.1%到6%的范 围内。所用的各个化合物每种的浓度优选在0.1%到9%的范围。这些 或类似的添加剂的浓度不考虑计入在本申请中的液晶组分和液晶介质 的化合物的浓度的数值和范围。

根据本发明的液晶介质可以通常的浓度包含作为进一步的添加剂 的稳定剂。优选的稳定剂列在下面的表F中。稳定剂的总浓度基于全 部混合物计在0%到10%，优选0.0001%到1%的范围内。

根据发明优选的具体实施方案，清亮点(从向列相到各向同性态的 相转变的温度，T(N,I))低于60℃。根据尤其优选的具体实施方案， T(N,I)低于50℃。根据甚至更优选的具体实施方案T(N,I)低于40℃。

根据本发明的用于开关元件的优选的液晶介质包含(液晶介质I)

‑以5到60%的总浓度的一种或多种根据式(I‑1a)至(I‑1c)、 (I‑2a)至(I‑2c)、(I‑3a)至(I‑3c)和(I‑4a)至(I‑4c)的化合物，

‑以1到40%的总浓度的一种或多种根据式(I I‑3f)的化合物，

‑以0到80%的总浓度的一种或多种根据式(II‑1a)至(II‑1e)、 (II‑2a)、(II‑3a)至(II‑3e)和(II‑3g)和(II‑3h)的化合物，和

‑以0到45%的总浓度的一种或多种根据式(III‑1a)至(III‑1e)、 (III‑2a)到(III‑2b)、(III‑3a)到(III‑3c)、(IV‑1a)、(IV‑1b)和 (IV‑2a)的化合物，

其中式(I)和(II)的化合物的总浓度在40和100%之间。

根据本发明的用于开关元件的更优选的液晶介质包含(优选的液 晶介质I)

‑以5到60%的总浓度的一种或多种根据式(I‑1a)至(I‑1c)的化 合物，

‑以1到40%的总浓度的一种或多种根据式(II‑3f‑1)的化合物，

‑以0到80%的总浓度的一种或多种根据式(II‑1a‑1)至 (II‑1a‑3)、(II‑1b‑1)、(II‑1e‑1)、(II‑2a‑1)、(II‑3a‑1)至 (II‑3a‑2)、(II‑3b‑1)至(II‑3b‑3)、(II‑3e‑1)和(II‑3h‑1)的化合 物，和

‑以0到45%的总浓度的一种或多种根据式(III‑1a)至(III‑1e)、 (III‑2a)至(III‑2b)、(III‑3a‑1)至(III‑3a‑6)、(III‑3b‑1)、 (III‑3c‑1)至(III‑3c‑3)、(IV‑1a)、(IV‑1b)和(IV‑2a)的化合物，

其中式(I)和(II)的化合物的总浓度在40和100%之间。

在发明的进一步优选的具体实施方案中，液晶介质包含(液晶介质 II)

‑以5到60%的总浓度的一种或多种根据式(I‑1a)至(I‑1c)、 (I‑2a)至(I‑2c)、(I‑3a)至(I‑3c)和(I‑4a)至(I‑4c)的化合物，

‑以0到80%的总浓度的一种或多种根据式(II‑2a)、(II‑3b)、 (II‑3e)和(II‑3h)的化合物，

‑以1到80%的总浓度的一种或多种根据式(II‑1a)和(II‑1b)的 化合物，和

‑以0到45%的总浓度的一种或多种根据式(III‑1a)至(III‑1e)、 (III‑2a)至(III‑2b)、(III‑3a)至(III‑3c)、(IV‑1a)、(IV‑1b)和 (IV‑2a)的化合物，

其中式(I)和(II)的化合物的总浓度在40和100%之间。

在发明更优选的具体实施方案中，液晶介质包含(优选的液晶介质 II)

‑以5到60%的总浓度的一种或多种根据式(I‑1a)至(I‑1c)的化 合物，

‑以0到80%的总浓度的一种或多种根据式(II‑2a‑1)、(II‑3b‑1) 至(II‑3b‑3)、(II‑3e‑1)和(II‑3h‑1)的化合物，

‑以1到80%的总浓度的一种或多种根据式(II‑1a‑1)至(II‑1a‑3) 和(II‑1b‑1)的化合物，和

‑以0到45%的总浓度的一种或多种根据式(III‑1a)至(III‑1e)、 (III‑2a)至(III‑2b)、(III‑3a‑1)至(III‑3a‑6)、(III‑3b‑1)、 (III‑3c‑1)至(III‑3c‑3)、(IV‑1a)、(IV‑1b)和(IV‑2a)的化合物，

其中式(I)和(II)的化合物的总浓度在40和100%之间。

在发明的另一个优选的具体实施方案，液晶介质包含(液晶介质 III)

‑以5到60%的总浓度的一种或多种根据式(I‑1a)至(I‑1c)、 (I‑2a)至(I‑2c)、(I‑3a)至(I‑3c)和(I‑4a)至(I‑4c)的化合物，

‑以5到80%的总浓度的一种或多种根据式(II‑1e)、(II‑2a)、 (II‑3a)、(II‑3b)、(II‑3e)和(II‑3h)的化合物，

‑以0到45%的总浓度的一种或多种根据式(III‑1a)至(III‑1e)、 (III‑2a)至(III‑2b)、(III‑3a)至(III‑3c)、(IV‑1a)、(IV‑1b)和 (IV‑2a)的化合物，

其中式(I)和(II)的化合物的总浓度在40和100%之间。

在发明更优选的具体实施方案，液晶介质包含(优选的液晶介质 III)

‑以5到60%的总浓度的一种或多种根据式(I‑1a)至(I‑1c)的化 合物，

‑以5到80%的总浓度的一种或多种根据式(II‑1e‑1)、 (II‑2a‑1)、(II‑3a‑1)至(II‑3a‑2)、(II‑3b‑1)至(II‑3b‑3)、 (II‑3e‑1)和(II‑3h‑1)的化合物，

‑以0到45%的总浓度的一种或多种根据式(III‑1a)至(III‑1e)、 (III‑2a)至(III‑2b)、(III‑3a‑1)至(III‑3a‑6)、(III‑3b‑1)、 (III‑3c‑1)至(III‑3c‑3)、(IV‑1a)、(IV‑1b)和(IV‑2a)的化合物，

其中式(I)和(II)的化合物的总浓度在40和100%之间。

在发明另一个优选的具体实施方案，液晶介质包含(液晶介质IV)

‑以5到60%的总浓度的一种或多种根据式(I‑1a)至(I‑1c)、 (I‑2a)至(I‑2c)、(I‑3a)至(I‑3c)和(I‑4a)至(I‑4c)的化合物，

‑以5到80%的总浓度的一种或多种根据式(II‑2a)、(II‑3b)、 (II‑3e)和(II‑3h)的化合物，

‑以0到45%的总浓度的一种或多种根据式(III‑1a)至(III‑1e)、 (III‑2a)至(III‑2b)、(III‑3a)至(III‑3c)、(IV‑1a)、(IV‑1b)和 (IV‑2a)的化合物，

其中式(I)和(II)的化合物的总浓度在40和100%之间。

在发明更优选的具体实施方案，液晶介质包含(优选的液晶介质 IV)

‑以5到60%的总浓度的一种或多种根据式(I‑1a)至(I‑1c)的化 合物，

‑以5到80%的总浓度的一种或多种根据式(II‑2a‑1)、(II‑3b‑1) 至(II‑3b‑3)、(II‑3e‑1)和(II‑3h‑1)的化合物，

‑以0到45%的总浓度的一种或多种根据式(III‑1a)至(III‑1e)、 (III‑2a)至(III‑2b)、(III‑3a‑1)至(III‑3a‑6)、(III‑3b‑1)、 (III‑3c‑1)至(III‑3c‑3)、(IV‑1a)、(IV‑1b)和(IV‑2a)的化合物，

其中式(I)和(II)的化合物的总浓度在40和100%之间。

根据本发明的液晶介质由若干种化合物组成，优选5到30种、更 优选6到20种以及最优选6到16种化合物。这些化合物以常规的方 式混合。一般，将以较少数量使用的要求数量的化合物溶于以更大的 量使用的化合物。若温度高于以较高浓度使用的化合物的清亮点，则 尤其易于观察到溶解过程的完成。然而，以其他常规方式来制备介质 也是可能的，例如采用所谓的预混合物，其可以是例如化合物的同系 的或低共熔的混合物，或者采用所谓的多瓶体系，其成分对于使用混 合物本身是即配即用的。

本发明还涉及一种用于制备如上定义的液晶介质的方法，其特征 在于将一种或多种式(I)的化合物与一种或多种式(II)的化合物以及 任选与一种或多种进一步的介晶化合物和/或添加剂混合。

根据发明的优选具体实施方案，开关元件包含

‑薄层形式的液晶介质，和

‑至少两个起偏器，优选以薄层形式的，其中一个位于液晶介质 的一面上，另一个位于液晶介质的相对面上。

起偏器可以是线性起偏器或圆起偏器，优选线性起偏器。

对于线性起偏器，优选两个起偏器的偏振方向以限定的角度相对 于彼此旋转。

可存在其他的层和/或元件如一种或多种分离的定向层、一种或多 种玻璃片、一种或多种波段阻隔(bandblock)滤波器和/或滤片以阻 断某些波长的光，例如UV‑光。此外，例如可存在一种或多种隔绝层 如低发射膜。另外，可存在一个或多个粘附层、一种或多种保护层、 一种或多种钝化层或一种或多种阻挡层。任选，可以存在金属氧化物 层，其中金属氧化物可以包含两种或更多不同的金属并且其中金属氧 化物可以被卤化物离子、优选氟化物掺杂。优选的金属氧化物层包含 如下的一种或多种：铟锡氧化物(ITO)，锑锡氧化物(ATO)，铝锌氧化 物(AZO)，SnO₂和SnO₂:F(氟掺杂的SnO₂)。特别优选的金属氧化物层包 含ITO。

在液晶介质层中，可存在隔离件(spacer)。上述的元件及其功能 的典型具体实施方案对本领域的技术人员而言是已知的。

对于本申请的目的，术语“起偏器”指的是阻断一个偏振方向的 光并传输另一个偏振方向的光的器件或物质。类似地，术语“起偏器” 指的是阻断一种圆偏振(右旋或左旋)的光，而传输其他种类的圆偏振 (左旋或右旋)的光的器件或物质。

阻断可通过反射和/或吸收来发生。因此反射式起偏器反射一个偏 振方向或一种圆偏振的光并传输相反的偏振方向或另一种圆偏振的 光；吸收式起偏器吸收一个偏振方向或一种圆偏振的光并传输相反的 偏振方向或另一种圆偏振的光。所述发射或吸收一般不是定量的，导 致通过起偏器的光偏振不完美。

根据本发明，吸收式和反射式起偏器两者皆可用于开关元件。优 选，根据本发明的起偏器表示光学薄膜。根据本发明可使用的反射式 起偏器的实例是DRPF(扩散的反射式偏振膜，3M生产)、DBEF(双重亮 度提高薄膜，3M生产)、如US7,038,745和US6,099,758中描述的层 合聚合物分布Bragg反射器(DBR)和APF(高级偏振膜，3M生产)。此 外，例如可使用如US4,512,638中所述的反射红外光的线栅格‑起偏器 (WGP)。在光谱的可见和紫外部分反射的线栅格起偏器例如描述在 US 6,122,103中，其也可根据本发明使用。可根据本发明使用的吸收 式起偏器的实例是Itos XP38偏振膜或Nitto Denko GU‑1220DUN 偏振膜。可根据本发明使用的圆起偏器的实例是来自American Polarizers Inc.的APNCP37‑035‑STD(左旋)和APNCP37‑035‑ RH(右旋)。

根据本发明，开关元件是热响应的，意思是其切换状态由温度决 定。在发明的优选具体实施方案中，在开关元件中没有电线、电路和/ 或切换网络存在。

开关元件的切换在其中传递较高比例的辐射能量的开关元件的亮 状态或打开状态与其中传递较小比例的辐射能量的开关元件的暗状态 或关闭状态之间发生。

辐射能量如上定义并理解为包含在UV‑A区域、VIS区域和近红外 区的电磁辐射。自然地，开关元件在如上定义的辐射能量的全部光谱 上不是同等有效的。优选，开关元件在关闭状态下阻断高比例的NIR 和VIS‑光，尤其优选高比例的NIR光。

还优选的是其中仅仅在VIS或NIR的范围之一中切换的开关元件 以及在一个范围内切换并永久阻断另一个的组合元件，例如切换VIS 和永久地阻断NIR。

根据发明的优选具体实施方案，所述切换受到液晶介质的物理条 件中的变化的作用。液晶介质的物理条件中的此变化是随温度而变的。 优选，其为相转变。根据本发明尤其优选的具体实施方案，所述切换 受到在特定温度下发生的从液晶相到各向同性相的液晶介质的相转变 作用。甚至更优选，所述切换受到液晶介质的从向列相到各向同性相 的相转变的作用。

一般，液晶介质处于在高于相转变温度的温度下的各向同性状态 以及在低于相转变温度的温度下的液晶态、优选向列态。

由于器件的切换是由于液晶介质物理条件方面的随温度而变的变 化，所以液晶介质相当于光开关的热响应元件。然而，可能存在其他 的热响应性的元件。

对于开关用于调节在室内空间和环境之间、优选建筑物的房间和 外部之间的辐射能量流动的用途，期望该开关在典型的建筑物外部的 温度下工作。优选，开关元件的切换温度在‑20和80℃之间，更优选 在10和60℃之间以及最优选在20和40℃之间。

切换温度定义为开关元件的温度。一般，该温度类似于外部空气 温度。然而在一些条件下，例如在日光直接曝晒下，其可能与外部空 气温度显著不同。此外，就某些器件设置而言，例如当开关元件位于 隔绝的玻璃元件内部时，开关元件的温度可能与外部空气温度差别明 显。

如上所述，根据发明的优选具体实施方案，开关元件的切换受到 液晶介质的物理条件中的变化的影响。更优选，物理条件的这一变化 表示在特定相转变温度发生的相转变。优选，相转变温度在‑20和80℃ 之间，更优选在10和60℃之间以及最优选在20和40℃之间。

在本发明的非常优选的具体实施方案中，偏振光的偏振平面以限 定值通过液晶介质而旋转，若其处于液晶态的话。相比之下，若处于 各向同性状态，偏振光的偏振平面不通过液晶介质而旋转。起偏器的 偏振方向不彼此相等而是以限定的角度相对彼此旋转，这是该优选具 体实施方案的另一方面。

在该优选具体实施方案中，器件的两种状态如下表征：

在亮状态或打开状态下，入射光由第一起偏器而线性偏振。经线 性偏振的光然后通过处于液晶态的液晶介质，这导致其以限定的角度 旋转的偏振方向。

在通过液晶介质之后，经线性偏振的光随后到达第二起偏器。到 达起偏器的特定比例的光被传输通过起偏器。优选，存在一致性或者 仅相对小的偏差，最优选这样的该值的一致性：由于该一致性两个起 偏器的偏振平面彼此旋转，并且偏振光的偏振平面被处于向列态的液 晶介质旋转过该值。

在本文中，偏振光的偏振平面被液晶介质旋转的值理解为在进入 介质之前偏振的平面和离开介质之后偏振的平面之间形成的角度。该 角度原则上可以在0°和180°之间。据此，大于180°的X角度的翻 转等于X减n*180°的翻转，选择整数n使得产生的角度X'在0°≤ X'>180°范围内。

然而，应当注意到液晶介质可导致通过它的偏振光的偏振平面的 扭曲，其具有大于180°的绝对值。甚至根据本发明可发生多于一个 的完全翻转(360°)，例如2转或3转。然而，偏振光的偏振平面 从进入到离开液晶介质的旋转的净值仍在任何情况下介于0°和 180°之间，这已经如上解释。

显然,取决于所用的参照系，偏振平面旋转的角度还可以从‑90° 变化到90°，负值意味着右转，正值意味着左转。

在亮状态下，由于两个起偏器的偏振平面彼此旋转的值和偏振光 的偏振平面通过液晶介质而旋转的值之间的差值很小，所以已经通过 第一起偏器的很大一部分的光也通过第二起偏器。

为了上述的亮状态发生，要求液晶介质处于其液晶态。一般，在 低于相转变温度的温度下就是这样的情况。因此，根据该优选的具体 实施方案，当其处于低于切换温度的温度时开关元件处于亮状态。

为了发生透明暗状态或关闭状态，需要液晶介质处于其各向同性 状态。在这样的情况下，入射光再次由第一起偏器而线性偏振。然后 偏振光通过处于其各向同性状态的液晶介质。处于各向同性状态的液 晶介质不旋转线性偏振光的偏振的方向。

在通过液晶介质之后，保持其偏振方向的线性偏振光到达第二起 偏器。如上所述，第二起偏器的偏振方向相对第一起偏器的偏振方向 旋转，如上所述在这种情况下这也就是到达第二起偏器的线性偏振光 的偏振方向。

由于偏振光和起偏器的偏振方向不一致，而是以限定值相对于彼 此旋转（该值等于两个起偏器彼此旋转的值），所以现在仅部分光被 传输。以这种状态传输的光的量小于在亮状态下传输的光的量。

如上所述，在暗状态或关闭状态下，液晶介质处于其各向同性。 一般，在高于相转变温度的温度下是这样的情况。因此，根据该优选 具体实施方案，当其处于高于切换温度的温度时，该开关元件处于暗 状态或关闭状态。

取决于处于透明暗状态的开关元件所要求的透射率，两个起偏器 的偏振方向可相对于彼此以任意值旋转。优选的数值在45°到135°、 更优选70°到110°、最优选80到100°范围内。

处于向列态的液晶介质旋转偏振光的偏振平面的值不必等于两个 起偏器的偏振方向相对于彼此旋转的值。优选，这些值类似，且优选 的偏差非常优选小于30°以及最优选小于20°。

处于向列态的液晶介质旋转偏振光的偏振平面的值优选在0°到 360°的范围内。然而，根据本发明也可能存在大于360°的值。

为了调节建筑物内部温度的目的，一般优选如上所述的组件 (setup)。在低温下，由于开关元件处于打开状态，所以容许辐射能量 的流动。这导致建筑物的热吸收增加，从而降低加热成本。在高温下， 开关元件处于其关闭状态，这限制了辐射能量流入该建筑物。这减少 了在高温下不必要的热吸收，减少空调的成本。

取决于两个起偏器相对于彼此偏移的角度以及取决于起偏器偏振 所有的入射光还是仅仅部分入射光，程度不同的光传输通过关闭状态 的开关元件。采用处于“交叉”位置的理想起偏器(以相对彼此90° 旋转的偏振方向)，没有光在关闭状态下传输。若起偏器的偏振方向以 不同于90°的角度旋转，则一些光甚至在关闭状态下传输。这样的布 置根据本发明是合乎需要的。

同样地，传输通过处于打开状态的开关元件的光的量（除了其他 因素外）取决于起偏器的效率以及液晶介质旋转经线性偏转的光的偏 振方向的角度和两个起偏器偏振方向相对于彼此旋转的角度之间的差 值。采用理想的起偏器和转动角的准确的全等性，多至50%的光传输 通过处于打开状态的器件，理想地，在关闭状态下有0%的光被传输。

50%的光被排斥是由于理想的线性起偏器排斥了(通过吸收或反射) 50%的入射的未偏振的光的这一事实。若采用非理想的起偏器，则通过 该器件的透射率因此能显著提高，这是合乎需要的。

在这里应当提到的是，起偏器取向和由于液晶介质的偏振光方向 的旋转的许多其他组合能用于本发明。

本发明的其他具体实施方案包括当在第一温度范围内时散射光的 和在第二温度范围内是透明的液晶介质，尽管该第二温度范围可高于 或低于第一温度范围。根据本发明的另一具体实施方案，液晶介质可 能影响环形偏振光的偏振状态。

根据本发明的进一步的具体实施方案，液晶介质是宾主体系，其 除了一种或多种液晶化合物外还包含染料分子或显示吸收或反射的性 质的其他材料。根据该具体实施方案，当处于液晶态(低温)时液晶介 质为染料分子提供了取向，但当处于各向同性状态(高温)时未提供这 样的取向。因为染料分子取决于它们取向度以不同方式与光相互作用， 所以宾主体系显示出随温度而变的传输性质。根据本发明，当液晶介 质是宾主体系时，可以优选在根据本发明的器件中仅使用一个起偏器 或甚至根本没有起偏器。此外根据本发明，当液晶介质是宾主体系时， 优选使用液晶介质的扭曲向列取向或者液晶介质的垂直排列取向。

根据本发明的优选具体实施方案，通过液晶态的液晶介质偏振光 的旋转由于液晶介质的分子定向引起。根据本发明，该定向一般受到 与液晶介质直接接触的定向层的影响。优选地，定向层表示液晶介质 层的两个外边界。例如，彼此相对的两个定向层可附着到封闭液晶介 质的隔室的内部。根据另一个优选的具体实施方案，定向层构成封闭 液晶介质的隔室。定向层可通过用擦拭布、砂纸或一些其它的合适的 材料摩擦聚合物或聚合物膜来制备。聚酰亚胺膜特别适用于此，但取 向也可在其他种类的聚合物上实现。

根据进一步优选的具体实施方案，定向层和起偏器层不是分开的 而是形成一个单独层。例如，它们可以胶合或层压在一起。引起液晶 分子定向的性质例如可通过摩擦、刮擦和/或微图案化偏振层而赋予。 对于细节，参考专利申请US2010/0045924，其公开内容在此引入作 为参考。

根据本发明的开关元件的优选具体实施方案包含在优选透明的聚 合物或玻璃的透明材料容器内的液晶介质。

此外，开关元件包含与液晶介质直接接触的两个或更多个定向层。 例如，定向层可附着到上述容器的内表面。根据另外的优选具体实施 方案，内容器表面可本身起到定向层的作用。

此外，如上公开的，开关元件包含两个或更多个可以偏振箔形式 存在的起偏器。可存在进一步的刚性或柔性的层，如另外的玻璃片、 波段阻隔滤波器如UV‑阻断膜和/或隔绝层如低发射膜。根据本发明的 该具体实施方案，开关元件是刚性的且由于存在刚性材料层，不能弯 曲或卷起用以储存和/或运输。

根据发明的另一个优选具体实施方案，液晶介质通过柔性聚合物 片材封闭。该柔性聚合物片材可充当起偏器和/或定向层。可另外存在 如上所述的进一步的层。对于细节，参考专利申请US2010/0045924， 其公开内容在此引入作为参考。根据该具体实施方案，开关元件是柔 性的且能弯曲和/或卷起。

根据本发明的另一个优选的具体实施方案，液晶介质具有固体或 胶状稠度。根据该具体实施方案，不要求用于液晶介质的刚性容器， 使得不需要玻璃和/或刚性聚合物片材以存在于开关元件中。本发明的 该具体实施方案的优点在于开关元件对损坏不那么脆弱且能以可卷起 的薄的柔性片材的形式生产。然后，开关元件能从该卷材上以任何形 状或尺寸切割下，这简化了该器件的储存、运输和生产。

为了得到上述的液晶介质的固体或胶状稠度，可根据本发明采用 以下方法。

例如可将液晶介质以不连续的隔室(compartments)的形式如液晶 介质的微滴包埋入光学透明介质内。光学透明介质优选是聚合材料， 特别优选各向同性的热塑性的、硬质塑料的或弹性的聚合物。特别优 选，聚合材料是热塑性的或弹性的聚合物。

对此的实例是NCAP‑膜(NCAP=向列曲线排列相)和PDLC‑膜(PDLC= 聚合物分散液晶)。NCAP膜可通过其中将包封聚合材料例如聚乙烯醇、 液晶介质和载体材料如水在胶体磨中彻底混合的方法来获得。之后， 将载体材料例如通过蒸发而去除。对于形成NCAP‑膜的详细方法描述 在US4,435,047中。

PDLC‑膜(例如描述在US 4,688,900、WO 89/06264、EP0272585 和Mol.Cryst.Liq.Cryst.Nonlin.Optic,157,(1988)，427‑441 中)可通过将液晶介质与后来反应成为聚合物基质的单体和/或低聚物 均匀混合而获得。在聚合之后，诱发相分离，其中形成分散在聚合物 基质内的液晶介质的隔室或微滴。

根据本发明的另一个具体实施方案，液晶介质作为连续相存在于 聚合物网络(PN‑体系)内。这样的体系详细描述在例如EP452460、 EP313053和EP359146中。该聚合物网络一般具有海绵状结构，其中 液晶介质可自由地漂浮。根据优选具体实施方案，其通过聚合单或多 丙烯酸酯单体而形成。

优选，液晶介质以多于60%的百分比，特别优选70‑95%的百分 比存在于PN‑体系中。该聚合物网络体系能通过诱发在包含液晶介质 和形成三维聚合物网络的相应的单体和/或低聚物的混合物中的聚合 反应而制备。根据优选的具体实施方案，聚合通过光引发开始。

根据发明的另一个具体实施方案，该聚合物不形成网络，而是以 小颗粒的形式分散在液晶介质中，其如在PN‑网络系统中一样作为连 续相存在。

根据本发明的液晶介质尤其适用于上述PDLC‑、NCAP‑和PN‑体系。

因此，本发明的进一步的目标是包含如上定义的液晶介质和聚合 物、优选微孔聚合物的复合体系。

根据本发明，开关元件可以连接到任何类型的透明窗户、建筑物 立面、门或屋顶，包括存在于私人、公共和商业建筑中的那些，在用 于运输、存储和居住的容器和在任何交通工具中。尤其优选的是连接 到保温玻璃组件(IGU)或多玻璃板窗户和/或用作为保温玻璃组件或多 玻璃板窗户的集成元件。根据本发明的优选的具体实施方案，开关元 件连接到窗户、建筑物立面、门或屋顶的面向外部的一侧。根据另一 个优选的具体实施方案，开关元件处于IGU的内部，在那里它被保护 不受不利影响如极端气候条件和由于UV曝露的降解。在替代的具体实 施方案中，将开关元件连接到窗户、建筑物立面、门或屋顶的面向内 部的那一侧。

根据发明的一个具体实施方案，开关元件覆盖窗的全部表面。在 这种情况下，通过该器件的切换对辐射能量流的控制得以最大化。

根据发明的另一个具体实施方案，开关元件仅覆盖窗的表面的一 部分，以至于存在留下的不被该开关元件覆盖的间隙。这些间隙可以 是条纹、斑点和/或大面积的形式。这能容许窗的一些部分能在亮状态 和暗状态之间切换，而其他部分仍一直保持亮。这导致尤其在关闭状 态该窗的透明性增加。

开关元件可根据本发明使用以调节在室内空间和环境之间的辐射 能量流。尤其优选，将其用于调节VIS‑光和NIR‑光或仅VIS‑光或者 经调节的VIS‑光和永久阻断的NIR‑光的组合的形式的能量流动。此外 优选，开关元件通过其在打开状态和关闭状态之间随温度而变的切换 的能力自动调节辐射能量流，而不需要手动控制。根据本发明尤其优 选的具体实施方案，将开关元件用于调节建筑物和/或交通工具的内部 温度。

对于本发明的目的，除非另有明确说明，所有的浓度以质量百分 比表示，并且除非另有明确说明，相对于相应的混合物或混合物组分 计。

液晶混合物的清亮点在毛细管中测定。合适的仪器是Mettler Toledo FP90。一般地，液晶混合物显示出清亮范围。根据我们的定义， 清亮点是其中整个材料仍为向列相的该范围的最低温度。

或者，在显示器中混合物的清亮点可在显微镜热载台中的通常白 ‑模式TN‑盒中测定。从向列态到各向同性态转变的开始导致在TN‑ 盒中的黑斑。当加热时，将这样的斑点首先出现时的温度定义为清亮 点。

对于根据本发明的应用，液晶介质在显示器中的长期储存行为是 有关系的。为了测定在显示器中的长期储存行为，将液晶混合物填充 到具有5到6μm厚度的几个TN‑盒中。TN‑盒接受末端密封，得到属 于通常白模式设置的起偏器并以给定的温度储存在冰箱中直至 1000个小时。以特定的时间间隔，目视检查TN‑盒有无显示结晶或近 晶‑向列转变的暗斑。若在测试期间结束时，TN‑盒不显示斑点则通过 测试。否则，将直到检测到第一斑点的所耗费的时间作为长期储存稳 定性的量度。

在本申请尤其是以下实施例中，液晶化合物的结构通过缩写表示， 也称为“首字母缩写”。表A到C一起显示了化合物的结构单元及其 对应的缩写。

所有的基团C_nH_2n+1,C_mH_2m+1,C_pH_2p+1和C_qH_2q+1分别优选是具有n、m、 p和q个C原子的直链烷基。所有基团C_nH_2n,C_mH_2m,C_pH_2p和C_kH_2q分别 优选是(CH₂)_n,(CH₂)_m,(CH₂)_p和(CH₂)_q以及‑CH=CH‑优选是反式或E‑亚 乙烯基。指数n、m、p和q优选具有1和10之间的数值。

备注：在从左边到右边的化学结构中，所使用的指数是n，如果 仅仅出现一个指数；如果出现两个指数，则n和m；如果出现三个指 数，则n、m和p；如果出现四个指数，则n、m、p和q。如有必要， 这种命名可以延伸。

因此，对应于根据缩写命名法(见下表)的‑n的右手侧的烷基 ‑C_nH_2n+1还可以是对应于‑m的基团‑C_mH_2m+1，或者对应于‑p的基团‑C_pH_2p+1， 或者对应于‑q的基团‑C_qH_2q+1，取决于选择的指数。对于表C的所有其 他基团同样适用，其中字母n用于标志具有n个碳原子和2n+1个氢原 子的烷基，或者具有n个碳原子和2n个氢原子的亚烷基。

表A列出用于环单元的符号，表B是用于连接基团的那些以及表 C是用于分子的左手和右手端基的符号。

表A:环单元

表B:连接基团

表C:端基

其中n和m分别是整数，以及三个点“...”表示这个表中的其他 符号可以在该位置存在。

表D1:示例性的结构

表D2:进一步的示例性的结构

表E列出手性掺杂剂，其优选用于根据本发明的液晶介质中。

表E

在本发明优选具体实施方案中，根据本发明的介质包含选自表E 的化合物组的一种或多种化合物。

表F列出稳定剂，其优选用于根据本发明的液晶介质。

表F

注释：在该表中，“n”指的是在1到12范围内的整数。

在本发明优选的具体实施方案中，根据本发明的介质包含选自表 F的化合物组的一种或多种化合物。

实施例

下面列出的示例性液晶混合物用来说明本发明而非以任何方式限 制它。

以下列出了液晶混合物的组成连同它们的清亮点和它们的长期储 存行为。本领域技术人员从下面给出的数据中可以知道采用根据本发 明的混合物可以得到什么性质。此外，本领域技术人员还被教导可以 如何改变所述混合物的组成以得到需要的性质，特别是特定的清亮点 温度和高的长期稳定性。

制备了具有下表中列出的组成的液晶混合物，并测定了它们的清 亮点和长期储存行为。

如本申请的说明书部分说明，根据本发明的液晶介质的清亮点优 选在‑20和80℃之间，更优选10和60℃以及最优选在20和40℃之间。

具有相对高的清亮点(>70℃、特别是>80℃)的示例性的混合物优 选用作与具有低清亮点的混合物结合的所谓两瓶体系。

1)液晶介质I的实施例

2)液晶介质II的实施例

3)液晶介质III的实施例

4)液晶介质IV的实施例

5)液晶介质在开关元件中的用途

将根据本发明的混合物1到8根据US2009/0015902的方法用作为 开关元件中的液晶介质。

为装配开关元件，按照上述专利申请的段落[0050]‑[0055]中描 述的方法，除了不使用公开在该申请中的混合物(5份6CB(4’‑己基 ‑4‑氰基联苯)、1.25份混合物E7和0.008份S‑811)，采用本发明的 示例性混合物之一(实施例1‑8)。

采用根据本发明的混合物，可获得具有高的操作寿命的开关元件。 开关元件具有接近于混合物的清亮点的切换温度(10℃到80℃，其处 于该元件的优选工作范围)。

这表明采用根据本发明的混合物可以获得与可控制的清亮点结合 的高的器件稳定性。