包含液晶介质的光开关元件

包含液晶介质的光开关元件

本发明涉及热响应光开关元件，包括用于辐射能量流随温度而变的 调节的液晶介质。本发明还涉及该光开关元件用于调节内部空间和环境 之间的辐射能量流以及用于调节内部空间温度的用途。本发明还涉及一 种液晶介质，其特征在于其包含5‑95%的式(I)的化合物，特别是用于如 上所述的开关元件。

根据本发明该光开关元件用于窗户或建筑中类似的开口，例如在用 于调节光注入的玻璃门、天窗和/或玻璃屋顶。

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， 该液晶介质显示出从各向同性到液晶相、最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”意指在私人、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。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“光开关元件”因此表示能在其中具有较 低辐射能量透过的状态和具有较高的辐射能量透过的状态之间切换的 器件，术语“辐射能量”如上定义。开关元件可以选择性地在辐射能量 的一个或多个光谱的子区域中切换。术语“器件”和“开关元件”在下 文可互换地使用。

根据本发明的光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。

特别有兴趣的是在温带气候带提供这样的器件，其中在与高太阳辐 射关联的温暖室外温度和与低太阳辐射关联的寒冷的室外温度之间发 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(中 空玻璃组件，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金属或金属氧化物层的玻璃表面的涂 层。以这种方式涂覆的玻璃的生产公开在例如尤其是US3,990,784和 US6,218,018中。具有薄的金属或金属氧化物层的玻璃表面的涂层在许 多情况下与多玻璃板隔绝玻璃的使用结合。涂层尤其具有这样的效果： 玻璃对近红外辐射的可透射性得以降低，由此降低了由于温室效应导致 的室内空间变热。

然而，若辐射能量流仅仅通过这类涂覆技术和/或通过采用隔绝玻 璃来控制，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，所述的光较不透射状态可以是光散射状态或较 少的光透射的状态，但保持透明性。

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。

在暗状态中应当区分其中器件散射入射光并由此仅半透明和不再 透明的暗状态以及其中器件对光较为不可透射但仍然透明的暗状态。前 者将称为半透明暗状态，而后者将称为透明暗状态。

因此，能辨别两类开关器件：在亮状态和透明暗状态之间切换的器 件和在亮状态和半透明暗状态之间切换的器件。两类开关器件的代表在 现有技术中是已知的。

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 et al.,Solar Energy  Materials & Solar Cells,2003,489‑499提供。其中给出的电学可 开关的器件一般能在亮状态和透明暗状态之间切换。

例如US7,042,615和US7,099,062描述了其中在透明状态和非透 明状态之间的切换通过施加电压和产生的离子迁移来实现的电致变 器件。

现有技术已知的用于控制辐射能量流的其他的电学可开关器件基 于悬浮粒子(悬浮粒子器件，SPD)，例如有机多碘化合物(polyiodide) 的粒子，其会在电场中定向(US4,919,521)。它们同样一般从亮状态切 换到透明暗状态。

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(热响应器件)的器件描述在尤其是 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)。

特别是，两个申请US2009/0015902和US2009/0167971公开了 其中将扭曲向列盒(TN盒)用作光开关元件的器件。在这样的情况下，在 亮状态和透明暗状态之间的切换通过存在于扭曲向列盒中的液晶介质 从低于清亮点的温度下的向列态到高于清亮点的温度下的各向同性态 的相转变来实现。

在扭曲向列相盒中，第二起偏器的偏振平面相对于第一起偏器的偏 振平面旋转限定的值。此外，在向列态，液晶介质以可能不同于前面提 到的值的限定值旋转偏振光的偏振平面。在各向异性态，液晶介质不旋 转偏振光的偏振平面。

根据公开于US2009/0015902和US2009/0167971中的优选具体 实施方案，两个起偏器彼此通过这样的方式布置，使得限定量的光能通 过第一起偏器、向列态下的液晶介质和第二起偏器的组合。其中液晶介 质是向列相的该器件的状态代表器件的亮状态。

当液晶介质从液晶到各向同性状态变化时，较少的光能通过该器 件。其中液晶介质是各向同性的器件的状态表示器件的暗状态。

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℃ 清亮点的液晶混合物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。

总之，存在着对于适用于热可开关器件的液晶介质的持续需要。特 别是，需要能够获得在光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。此外，还有对于具有高含量 混合的环脂族和芳香族的双环化合物的液晶介质的需求，因为这样的双 环化合物能成本有效地制备。此外，还存在着对于具有良好的低温储存 稳定性(优选与上述性质结合的)的液晶介质的需求。

为此，本发明提供包含液晶介质的热响应光开关元件，其包含一种 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具有1到10个C原子的烷基、 烷氧基或硫代烷氧基或者具有2到10个C原子的烯基、烯氧基或硫代 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 及其中一个或多个CH₂基团可以被O或S代替，或者选自包含F、Cl、 CN、NCS、R¹‑O‑CO‑和R¹‑CO‑O‑的基团；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；以及

选自

选自

以及

Z¹¹选自‑CO‑O‑和‑O‑CO‑;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，其中在上述基团中的一个或多个H原 子可被F或Cl代替，和其中一个或多个CH₂基团可被O或S代替；以及

Y每次出现时相同或不同地选自H和X。

优先地，液晶介质此外包含一种或多种式(II)的化合物

式(II)

其中

R²¹,R²²具有上面对于R¹¹和R¹²所示含义；以及

相同或不同地选自

以及

其中X和Y如上定义；以及

Z²¹选自‑CO‑O‑,‑O‑CO‑,‑CF₂O‑,‑OCF₂‑,‑CH₂CH₂‑,‑OCH₂‑,‑CH₂O‑和 单键；

条件是若的一个是

和Z²¹选自‑CO‑O‑和‑O‑CO‑，

则的另一个必须不能选自

X和Y如上定义。

优选地，该液晶介质此外包含选自式(III)和(IV)的化合物的一种 或多种化合物

式(III)

式(IV)

其中

R³¹、R³²、R⁴¹和R⁴²具有上面对R¹¹和R¹²给出的含义；以及

每次出现时相同或不同地选自

和

其中X和Y如上定义；和

每次出现时相同或不同地选自

以及

其中X和Y如上定义；和

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；以及

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

根据本发明的优选具体实施方案，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)的化合物以及选自如上定义的式(III)和 (IV)的化合物的一种或多种化合物。

根据本发明优选的具体实施方案，X每次出现时相同或不同地选自 F、Cl、CN和具有1到8个C原子的烷基。特别优选X选自F和Cl，以 及非常特别优选X为F。

此外，优选R¹¹和R¹²每次出现时相同或不同地选自具有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，或者选自包 括F、Cl、CN、R¹‑O‑CO‑和R¹‑CO‑O‑的组；其中R¹如上定义。

对于根据式(I)的化合物，优选R¹¹选自具有1到10个C原子的直 链烷基或烷氧基、R¹‑O‑CO‑和R¹‑CO‑O‑；其中R¹如上定义。

对于根据式(I)的化合物，此外优选R¹²是具有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 代替或者R¹²选自F、Cl、R¹‑O‑CO‑和R¹‑CO‑O‑；其中R¹如上定义。

对于根据式(I)的化合物，此外优选Z¹¹是‑CO‑O‑。

根据进一步优选的具体实施方案，

等于

根据发明特别优选的具体实施方案，根据式(I)的化合物是下式 (I‑1)和(I‑2)的化合物：

式(I‑1)

式(I‑2),

其中R¹¹、R¹²和X如上定义。

根据甚至更优选的具体实施方案，根据式(I‑1)的化合物是下式 (I‑1a)到(I‑1b)的化合物

式(I‑1a)

式(I‑1b),

其中R¹¹和R¹²每次出现时相同或不同地为具有1到10个C原子 的烷基，和

R¹是具有1到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。

根据进一步甚至更优选的具体实施方案，根据式(I‑2)的化合物是 下式(I‑2a)的化合物

式(I‑2a),

其中R¹¹是具有1到10个C原子的烷基，和

R¹是具有1到10个C原子的烷基。

根据优选的具体实施方案，在根据式(II)的化合物中，

选自以及

选自

其中X如上定义，

条件是若的一个是

和Z²¹选自‑CO‑O‑和‑O‑CO‑，

则的另一个必须不选自

且X如上定义。

根据进一步优选的具体实施方案Z²¹是‑CO‑O‑或单键。

根据进一步优选的具体实施方案，R²¹和R²²每次出现时相同或不 同地为F，Cl，CN或其中一个或多个H原子可被F或Cl代替的具有1 到10个C原子的烷基或烷氧基，或者具有2到10个C原子的烯基。

根据特别优选的具体实施方案，根据式(II)的化合物是下式(II‑1) 到(II‑2)的化合物

式(II‑1)

式(II‑2),

其中R²¹、R²²、如上定义，

条件是，对于根据式(II‑1)的化合物，若中的一个是

则中的另一个必须不能选自

且X和Y如上定义。

根据优选的具体实施方案，在根据式(II‑1)的化合物中，

等于以及

其中X如上定义。

根据进一步优选的具体实施方案，在根据式(II‑2)的化合物中，

以及

其中X如上定义。

根据式(II‑1)化合物的特别优选的具体实施方案是下式(II‑1a)到 (II‑1d)的化合物

式(II‑1a)

式(II‑1b)

式(II‑1c)

式(II‑1d),

其中R¹、R²¹和R²²如上定义。

根据优选的具体实施方案，在根据式(II‑1a)到(II‑1d)的化合物 中，R¹、R²¹和R²²每次出现时相同或不同地为具有1到10个C原子的烷 基。

根据式(II‑2)的化合物的特别优选的具体实施方案是下式(II‑2a) 到(II‑2g)的化合物

式(II‑2a)

式(II‑2b)

式(II‑2c)

式(II‑2d)

式(II‑2e)

式(II‑2f)

式(II‑2g),

其中R¹、R²¹和R²²如上定义。

根据优选的具体实施方案，在根据式(II‑2a)到(II‑2g)的化合物 中，R¹、R²¹和R²²每次出现时相同或不同地为具有1到10个C原子的烷 基。

根据进一步优选的具体实施方案，在根据式(III)的化合物中，

每次出现时相同或不同地选自

其中X如上定义。

根据进一步优选的具体实施方案，在根据式(III)的化合物中，

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

根据进一步优选的具体实施方案，在根据式(III)的化合物中，R²¹ 和R²²每次出现时相同或不同地为F、Cl或CN或者具有1到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。

根据特别优选的具体实施方案，根据式(III)的化合物是下式 (III‑1)到(III‑3)的化合物

式(III‑1)

式(III‑2)

式(III‑3),

其中基团R³¹、R³²、Z³¹、Z³²和如上定义。

根据优选的具体实施方案，在根据式(III‑1)的化合物中

每次出现时相同或不同地选自

其中X如上定义。

根据进一步优选的具体实施方案，在根据式(III‑2)的化合物中，

每次出现时相同或不同地选自

根据进一步优选的具体实施方案，在根据式(III‑3)的化合物中，

每次出现时相同或不同地选自

其中X如上定义。

根据本发明的进一步的尤其优选的具体实施方案，式(III‑1)的化 合物是下式(III‑1a)到(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如上定义。

根据本发明特别优选的具体实施方案，在根据式(III‑1a)到 (III‑1e)的化合物中，R³¹和R³²每次出现时相同或不同地为具有1到10 个C原子的烷基。

根据本发明的进一步的尤其优选的具体实施方案，式(III‑2)的化 合物是下式(III‑2a)的化合物：

式(III‑2a),

其中R³¹如上定义。

根据本发明特别优选的具体实施方案，在根据式(III‑2a)的化合物 中，R³¹是具有1到10个C原子的烷基。

根据本发明的进一步尤其优选的具体实施方案，式(III‑3)的化合 物是下式(III‑3a)到(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

其中X如上定义，以及R³¹和R³²如上定义。

根据本发明的最优选的具体实施方案，式(III‑3a)的化合物是下式 (III‑3a‑1)到(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如上定义。

优选，在根据式(III‑3a‑1)到(III‑3a‑6)的化合物中，R³¹和R³²每 次出现时相同或不同地为具有1到10个C原子的烷基。

根据本发明的另一个最优选的具体实施方案，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如上定义。

优选，在根据式(III‑3b‑1)的化合物中，R³¹和R³²每次出现时相同 或不同地为具有1到10个C原子的烷基。

根据本发明另一个最优选的具体实施方案，式(III‑3c)的化合物是 下式(III‑3c‑1)到(III‑3c‑3)的化合物：

式(III‑3c‑1)

式(III‑3c‑2)

式(III‑3c‑3),

其中R³¹和R³²如上定义。

优选，在根据式(III‑3c‑1)到(III‑3c‑3)的化合物中，R³¹和R³²每 次出现时相同或不同地为具有1到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。

根据另一个优选的具体实施方案，在根据式(IV)的化合物中，

每次出现时相同或不同地选自

其中X如上定义。

根据进一步优选的具体实施方案，在根据式(IV)的化合物中，

Z⁴¹到Z⁴³每次出现时相同或不同地为‑CO‑O‑或单键。

根据进一步优选的具体实施方案，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到10个C原子的烷基。

根据发明的优选具体实施方案，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以及如上定义。

根据本发明尤其优选的具体实施方案，根据式(IV‑1)的化合物是下 式(IV‑1a)到(IV‑1b)的化合物

式(IV‑1a)

式(IV‑1b),

其中R⁴¹和R⁴²如上定义。

根据优选的具体实施方案，在式(IV‑1a)到(IV‑1b)中的R⁴¹和R⁴²每 次出现时相同或不同地为具有1到10个C原子的烷基。

根据本发明进一步特别优选的具体实施方案，根据式(IV‑2)的化合 物是以下式(IV‑2a)的化合物

式(IV‑2a),

其中R⁴¹和R⁴²如上定义。

根据优选具体实施方案，在式(IV‑2a)中的R⁴¹和R⁴²每次出现时相同 或不同地是具有1到10个C原子的烷基。

根据发明优选的具体实施方案，式(I)的化合物的总浓度在5和95% 之间。

最优选，根据式(I)的化合物的浓度在6和60%之间，最优选在7 和55%之间。

此外优选式(II)的化合物的总浓度介于1和75%之间。更优选，根 据式(II)的化合物的浓度介于10和75%之间，甚至更优选20和55%之 间以及最优选30和75%之间。

此外优选根据式(II‑2g)的化合物的总浓度介于0和40%之间，更优 选0和30%之间以及最优选0和25%之间。

此外优选式(I)和(II)的化合物的总浓度在40和100%之间。更优 选，在50和100%之间，最优选在70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30%之间。

本发明此外还涉及包含一种或多种以5到95%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)化合物的液晶介 质，使得式(I)和(II)的化合物的总浓度在40和100%之间。

根据发明的优选的具体实施方案，液晶介质包含至少五种不同的选 自式(I)到(IV)的化合物的化合物。根据特别优选的具体实施方案，液 晶介质包含至少六种不同的选自式(I)到(IV)的化合物的化合物。根据 更优选的具体实施方案，液晶介质包含至少七种不同的选自式(I)到(IV) 的化合物的化合物。

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其他添加剂的手性 掺杂剂。优选的手性掺杂剂列在下面的表E中。这些其他成分的总浓度 基于全部混合物计在0%到10%、优选0.1%到6%的范围。分别使用的各 单个化合物的浓度优选在0.1%到3%范围内。对于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而言，这些以及类似的添加 剂的浓度不考虑在内。

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，例如偶氮染料或蒽醌染料。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℃以及最优 选低于30℃。

根据本发明的用于热响应光开关元件的优选的液晶介质包括(优选 的液晶介质I)

－以5到95%的总浓度的一种或多种根据式(I‑1a)、(I‑1b)或(I‑2a) 的化合物，

－以1到40%的总浓度的一种或多种根据式(II‑2g)的化合物，

－以0到70%的总浓度的一种或多种根据式(II‑2c)到(II‑2f)或 (II‑1a)到(II‑1d)的化合物，和

－以0到30%的总浓度的一种或多种根据式(III‑1a)到(III‑1e)、 (III‑2a)、(III‑3a‑1)到(III‑3a‑6)、(III‑3b‑1)、(III‑3c‑1)到 (III‑3c‑3)、(IV‑1a)到(IV‑1b)和(IV‑2a)的化合物，并且

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中，液晶介质包含(优选的液 晶介质II)

－以5到95%的总浓度的一种或多种根据式(I‑1a)，(I‑1b)或(I‑2a) 的化合物，

－以0到70%的总浓度的一种或多种根据式(II‑2c)到(II‑2f)的化 合物，

－以1到70%的总浓度的一种或多种根据式(II‑1a)到(II‑1d)的化 合物，和

－以0到30%的总浓度的一种或多种根据式(III‑1a)到(III‑1e)、 (III‑2a)、(III‑3a‑1)到(III‑3a‑6)、(III‑3b‑1)、(III‑3c‑1)到 (III‑3c‑3)、(IV‑1a)到(IV‑1b)和(IV‑2a)的化合物，并且

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中，液晶介质包含(优选的液 晶介质III)

－以5到95%的总浓度的一种或多种根据式(I‑1a)，(I‑1b)或(I‑2a) 的化合物，

－以5到70%的总浓度的一种或多种根据式(II‑2a)到(II‑2f)的化 合物，

－以0到30%的总浓度的一种或多种根据式(III‑1a)到(III‑1e)、 (III‑2a)、(III‑3a‑1)到(III‑3a‑6)、(III‑3b‑1)、(III‑3c‑1)到 (III‑3c‑3)、(IV‑1a)到(IV‑1b)和(IV‑2a)的化合物，并且

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(优选的液晶 介质IV)

－以5到95%的总浓度的一种或多种根据式(I‑1a)，(I‑1b)或(I‑2a) 的化合物，

－以5到70%的总浓度的一种或多种根据式(II‑2c)到(II‑2f)的化 合物，

－以0到30%的总浓度的一种或多种根据式(III‑1a)到(III‑1e)、 (III‑2a)、(III‑3a‑1)到(III‑3a‑6)、(III‑3b‑1)、(III‑3c‑1)到 (III‑3c‑3)、(IV‑1a)到(IV‑1b)和(IV‑2a)的化合物，并且

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，光开关元件包含

‑薄层形式的液晶介质，和

‑至少两个起偏器，优选以薄层形式，其中一个位于液晶介质层的 一面上，另一个位于液晶介质层相对的一面上。

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。任选地，可存在金属氧化物层，其中 金属氧化物可包含两种或更多种不同的金属以及其中金属氧化物可以 被卤化物离子优选氟化物掺杂。优选是包含一种或多种以下物质的金属 氧化物层：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)。特别优选的是包含ITO的金属氧化物层。

在液晶介质层中，可存在隔离件。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。

对于本发明的目的，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光开关元件。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US6,122,103 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，光开关元件是热响应的，意思是其切换状态由温度决 定。在发明的优选的具体实施方案中，在光开关元件中没有电线、电路 和/或切换网络。

光开关元件的切换在其中传递较高比例的辐射能量的光开关元件 的亮状态或打开状态与其中传递较小比例的辐射能量的光开关元件的 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。

对于光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使用，期望该开关在典型的建筑物外部的温 度下工作。优选，光开关的切换温度在‑20和80℃之间，更优选在10 和60℃之间以及最优选在20和50℃之间。

切换温度定义为光开关的温度。一般，该温度类似于外面空气温度。 然而，在一些条件下，例如在日光直接曝晒下，其可能与外面空气温度 显著不同。此外，就某些器件设置而言，例如当光开关位于隔绝的玻璃 元件中时，光开关的温度可能与外面空气温度差别明显。

如上所述，根据发明的优选具体实施方案，光开关的切换受到液晶 介质的物理条件中的变化作用。更优选，物理条件的这一变化是在特定 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50℃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n使得产生的角度X’在0°≤X’>180°范围内。

然而，应当注意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°)的旋转，例如21/4转或33/4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统，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光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态。 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，该光开关元件处于暗状 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。

对于调节建筑内部温度的目的，一般优选如上所述的组件(setup)。 在低温下，由于光开关处于打开状态，所以容许辐射能量的流动。在高 温下，光开关处于其关闭状态，这限制了辐射能量流入该建筑物。这降 低了在高温下不期望的热量摄取，从而减少了空气调节的成本。

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 光开关。采用处于“交叉”位置的理想起偏器(以相对彼此90°的旋转的偏 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光开关的光的量（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%的光传输通过处于开 放状态的器件，理想地，在关闭状态下有0%的光传输。

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，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。根据本发明的另一个具体实施方案，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的偏振光 的旋转由于液晶分子的分子定向引起。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。

根据本发明的光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，光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，光 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，光开关元件 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。

根据发明的另外的优选具体实施方案，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，光开关元件是柔性 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光开关元件中。本发明的该 具体实施方案的优点在于光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，光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，光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中 空玻璃组件(IGU)或多玻璃板窗户和/或用作为中空玻璃组件或多玻璃 板窗户的集成元件。根据本发明的优选的具体实施方案，光开关元件连 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，光开关元件处于IGU的内部，在那里它被保护不受负 面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，将光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，光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，光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光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。这能容许一部分窗能在亮状态和暗 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。

光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，光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，将光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_kH_2k+1优选是分别具有n、m、p 和k个C原子的直链烷基。所有的基团C_nH_2n、C_mH_2m、C_pH_2p和C_kH_2k分别优 选是(CH₂)_n、(CH₂)_m、(CH₂)_p和(CH₂)_k；以及‑CH=CH‑优选是各自的反式E 亚乙烯基。系数n、m、p和k优选具有1和10之间的值。

注释：在化学结构中从左边到右边，若仅存在一个系数，所用的系 数是n；若存在两个系数，则n和m；若存在三个系数，则n、m和p； 以及若存在四个系数，则n、m、p和k。必要时，该命名法则可扩展。

因此，根据缩写命名法则(见下文)的对应于‑n的右手侧烷基‑C_nH_2n+1 取决于所选择的系数还可以是对应于‑m的基团‑C_mH_2m+1，或对应于‑p的基 团‑C_pH_2p+1或对应于‑k的基团‑C_kH_2k+1。同样适用于表C的所有其他基团， 其中使用字母n表示具有n个碳原子的烷基以及2n+1个氢原子或具有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符号以及 表C是用于分子的左手和右手端基的那些符号。

表格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。

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一种或多种 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。

在本发明优选具体实施方案中，根据本发明的介质包含一种或多种 选自表F的化合物组的一种或多种化合物。

实施例

以下示例性的液晶混合物列出用于举例说明本发明的目的而不理 解为以任何方式限制它。

液晶混合物的组成与它们的清亮点和它们的长期储存稳定性列在 下面。本领域技术人员由下面给出的数据能得知采用根据本发明的混合 物能获得怎样的性质。此外还被教导混合物的组成如何改变以达到要求 的性质，特别是限定的清亮点温度和高的长期稳定性。

制备了具有列在下表中的组成的液晶混合物，并测定它们的清亮点 和长期储存特性。

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50℃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 用作与具有较低清亮点的混合物结合的所谓双瓶体系。

1)对于优选的液晶介质I的实例

2)对于优选的液晶介质II的实例

3)对于优选的液晶介质III的实例

4)对于优选的液晶介质IV的实例

5)液晶介质在热响应光开关元件中的用途

根据本发明的混合物1到18根据US 2009/0015902的方法用作 光开关元件中的液晶介质。

为组装光开关元件，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‑ 氰基联苯基)、1.25份混合物E7和0.008份811)而采用本发明的示例 性的混合物之一(实施例1‑18)。

以根据本发明的混合物，能获得具有长使用寿命的热致光开关元 件。开关元件具有接近于混合物的清亮点的开关温度(10℃到80℃，其 处于该元件的优选工作范围)。

这表明与可控制的清亮点结合的高器件稳定性可以根据本发明的 混合物获得。