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。

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、最优选向列相的温度诱致 的相转变。

对于本发明的目的，术语“室内空间”用来指在私人、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。

除非更精确地定义，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气调节。

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。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。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，花费可以随之节约。

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这类涂覆技术和/或通过采用中空玻 璃来控制，则不可能适应不同的天气或季节条件。例如，令人感兴趣 的是在寒冷的室外温度下对日光完全透射以降低用于取暖的能量消耗 的窗户。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。

可电开关的器件的可能的具体实施方式是电致变器件，其尤其 提出在Seeboth等人的Solar Energy Materials&Solar Cells,2000, 263–277中。进一步的综述由C.M.Lampert等人的Solar Energy  Materials&Solar Cells,2003,489‑499提供。

现有技术中已知的其他的可电开关的器件基于在施加电场下液晶 介质的分子配向。这样的器件尤其公开在US4,268,126、US4,641,922、 US5,940,150和WO2008/027031中以及同样是在电控下从亮状态到 透明暗状态切换。

尽管如上所述的可电开关器件使得能够设定辐射能量流，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蒙受对缺 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，包括电力供给。

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 Energy79,2005,573–582中。这样的器件的可能的 具体实施方式是基于在高于某一温度下两个相之间分离的体系。进一 步的具体实施方式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)，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℃清亮点的液晶混合物ZLI1132(Merck KGaA)也可替代地用作用 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式。

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。

仍存在着对于适用于可热开关器件的液晶介质的需要。特别是需 要能够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。此外，需要具有高含量的环脂族和/ 或芳香族三环化合物的液晶介质，因为此类三环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的液晶介质的需要， 优选与上述性质相结合的。

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选自式(I)化合物的化合物，

式(I)，

其中

R¹¹是H、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，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、Cl、CN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；

R¹²选自F，Cl，具有1到10个C原子的烷基和烷氧基，具有2 到10个C原子的烯基和烯氧基，条件是上述基团中的一个或多个H 原子被F或Cl代替；

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；

选自

选自

X每次出现时相同或不同地为F，Cl，Br，CN，或者具有1到 10个C原子的烷基、烷氧基或者硫代烷氧基，其中在上述基团中的一 个或多个H原子可被F或Cl代替并且其中一个或多个CH₂基团可以 被O或S代替；和

Y每次出现时相同或不同地选自H和X；并且

Z¹¹和Z¹²相同或不同地选自CO‑O‑、‑O‑CO‑、‑CF₂O‑、 ‑OCF₂‑、‑OCH₂‑、‑CH₂O‑、‑CH₂CH₂‑和单键。

优选地，液晶介质另外包含一种或多种式(II)的化合物

式(II)

其中

R²¹、R²²每次出现时相同或不同地选自H、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；

R¹如上定义；

选自

Y每次出现时相同或不同地选自H和X；

X如上定义；以及

Z²¹选自‑CO‑O‑、‑O‑CO‑、‑CF₂O‑、‑OCF₂‑、‑CH₂CH₂‑、‑OCH₂‑、 ‑CH₂O‑和单键。

优选地，所述液晶介质另外包含一种或多种选自式(III)化合物的 化合物：

式(III)，

其中

R³¹是H、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，具有2到10个C原子的烯基、 烯氧基或者硫代烯氧基，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；

R³²是H，具有1到10个C原子的烷基或烷氧基，或具有2到10 个C原子的烯基或烯氧基；并且

至每次出现时相同或不同地选自

并且

其中Y和X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‑、‑OCH₂‑、‑CH₂O‑、‑CH₂CH₂‑和单键。

优选地，所述液晶介质另外包含一种或多种选自式(IV)、(V)和(VI) 化合物的化合物，

式(IV)

式(V)

式(VI),

其中

R⁴¹、R⁴²、R⁵¹、R⁵²、R⁶¹、R⁶²每次出现时相同或不同地选自H、 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，以及具有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；

R¹如上定义；

至以及

至相同或不同地选自

以及

选自

以及单键；

Y每次出现时相同或不同地选自H和X；

X如上定义；以及

Z⁴¹至Z⁴³和Z⁵¹至Z⁵⁵相同或不同地选自‑CO‑O‑、‑O‑CO‑、‑CF₂O‑、 ‑OCF₂‑、‑CH₂CH₂‑、‑OCH₂‑、‑CH₂O‑和单键。

应当注意或者如果代表单键，则R⁶¹和R⁶²通过单键连接，这样得到下式的化合物：

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 合物和一种或多种选自如上定义的式(II)、(III)、(IV)、(V)和(VI)化合 物的化合物。根据特别优选的实施方式，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。根据另一个特别优选的实施 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(VI)的 化合物。

根据另一个优选的实施方式，X每次出现时相同或不同地选自F、 Cl、CN和具有1到8个C原子的烷基或者烷氧基。特别优选X选自 F、Cl和具有1到8个C原子的烷基，并且非常特别优选X是F。这 些是对于根据式(I)、(II)、(III)、(IV)、(V)和/或(VI)的化合物优选的 实施方式。

根据优选的实施方式，根据式(I)的化合物选自根据式(I‑A)和(I‑B) 的化合物，

式(I‑A)

式(I‑B)，

其中R¹¹和R¹²如上定义，

如上定义；并且

Z¹¹和Z¹²相同或不同地选自CO‑O‑、‑O‑CO‑、‑CF₂O‑、 ‑OCF₂‑、‑OCH₂‑、‑CH₂O‑、‑CH₂CH₂‑和单键，条件是Z¹¹和Z¹²中的 至少一个不是单键。

对于根据式(I)以及式(I‑A)和(I‑B)的化合物，优选R¹¹是H、F、 Cl、CN、R¹‑O‑CO‑、R¹‑CO‑O‑、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)以及式(I‑A)和(I‑B)的化合物，优选R¹²选自F、Cl、 具有1到3个C原子的烷基和烷氧基以及具有2到3个C原子的烯基 和烯氧基，条件是上述基团中的两个或更多个H原子被F所代替。

对于根据式(I)以及式(I‑A)和(I‑B)的化合物，根据更优选的实施方 式，R¹²选自F或者下列基团R^12‑1至R^12‑38

对于这些基团，R¹²特别优选为F或OCF₃。

对于根据式(I)以及式(I‑A)和(I‑B)的化合物，进一步优选

相同或不同地选自

其中X如上定义。

根据本发明更优选的实施方式，在根据式(I)以及式(I‑A)和(I‑B) 的化合物中，

选自

根据另一个优选的实施方式，在根据式(I)以及式(I‑A)和(I‑B)的化 合物中，

选自

根据式(I‑A)的化合物的特别优选的具体实施方式是下式(I‑A‑1) 至(I‑A‑4)的化合物

式(I‑A‑1)

式(I‑A‑2)

式(I‑A‑3)

式(I‑A‑4)，

其中

X如上定义，并且优选相同或不同地为具有1至8个C原子的烷 基、F或Cl；

R¹¹是H、F、Cl、CN、R¹‑O‑CO‑、R¹‑CO‑O‑，具有1到10个C 原子的烷基或者烷氧基，或者具有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；

R¹²选自F，Cl，具有1到3个C原子的烷基和烷氧基，具有2 到3个C原子的烯基和烯氧基，条件是上述基团中两个或更多个H原 子被F代替；并且

相同或不同地选自

根据式(I‑A‑1)的化合物特别优选的实施方式是下式(I‑A‑1a)至 (I‑A‑1g)的化合物

式(I‑A‑1a)

式(I‑A‑1b)

式(I‑A‑1c)

式(I‑A‑1d)

式(I‑A‑1e)

式(I‑A‑1f)

式(I‑A‑1g)，

其中

R¹¹如上所定义，并且

R¹²选自F和上述基团R^12‑1至R^12‑38。

根据式(I‑A‑2)化合物的特别优选的实施方式是下式(I‑A‑2a)至 (I‑A‑2g)的化合物

式(I‑A‑2a)

式(I‑A‑2b)

式(I‑A‑2c)

式(I‑A‑2d)

式(I‑A‑2e)

式(I‑A‑2f)

式(I‑A‑2g)，

其中

R¹¹如上定义，并且

R¹²选自F和上述基团R^12‑1至R^12‑38。

根据式(I‑A‑3)的化合物特别优选的实施方式是下式(I‑A‑3a)至 (I‑A‑3g)的化合物

式(I‑A‑3a)

式(I‑A‑3b)

式(I‑A‑3c)

式(I‑A‑3d)

式(I‑A‑3e)

式(I‑A‑3f)

式(I‑A‑3g)，

其中

R¹¹如上定义，并且

R¹²选自F和上述基团R^12‑1至R^12‑38。

根据式(I‑A‑4)的化合物的特别优选的实施方式是式(I‑A‑4a)至 (I‑A‑4g)的化合物

式(I‑A‑4a)

式(I‑A‑4b)

式(I‑A‑4c)

式(I‑A‑4d)

式(I‑A‑4e)

式(I‑A‑4f)

式(I‑A‑4g)，

其中

R¹¹如上所定义，并且

R¹²选自F和上述基团R^12‑1至R^12‑38。

根据优选的实施方式，在式(I‑B)的化合物中，确切地Z¹¹和Z¹² 其中之一是单键并且另一个是CO‑O‑、‑O‑CO‑、‑CF₂O‑、 ‑OCF₂‑、‑OCH₂‑、‑CH₂O‑和‑CH₂CH₂‑。

甚至更优选地，在式(I‑B)的化合物中，Z¹¹是单键并且Z¹²选自 CO‑O‑、‑O‑CO‑、‑CF₂O‑、‑OCF₂‑、‑OCH₂‑、‑CH₂O‑和‑CH₂CH₂‑。

根据式(I‑B)的化合物优选的实施方式是根据下式(I‑B‑1)至(I‑B‑14) 的化合物

式(I‑B‑1)

式(I‑B‑2)

式(I‑B‑3)

式(I‑B‑4)

式(I‑B‑5)

式(I‑B‑6)

式(I‑B‑7)

式(I‑B‑8)

式(I‑B‑9)

式(I‑B‑10)

式(I‑B‑11)

式(I‑B‑12)

式(I‑B‑13)

式(I‑B‑14)，

其中

R¹¹是H、F、Cl、CN、R¹‑O‑CO‑、R¹‑CO‑O‑，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；

R¹²选自F，Cl，具有1到3个C原子的烷基和烷氧基，以及具 有2到3个C原子的烯基和烯氧基，条件是上述基团中的两个或更多 个H原子被F代替；并且

相同或不同地选自

选自

以及

X如上所定义并且优选相同或不同地为F或Cl。

特别优选地，在根据式(I‑B)以及式(I‑B‑1)至(I‑B‑14)的化合物中，

选择为

更优选地，在根据式(I‑B)以及式(I‑B‑1)至(I‑B‑14)的化合物中，

选择为

根据另一个优选的实施方式，

选择为以及

选择为X如上定义。

根据优选的实施方式，在根据式(II)的化合物中，

R²¹选自H、具有1到10个C原子的烷基和具有2到10个C原 子的烯基，其中在上述基团中的一个或多个H原子可被F或Cl代替。

根据进一步优选的实施方式，在根据式(II)的化合物中，

R²²选自H、F、Cl、CN，或者具有1到10个C原子的烷基或烷 氧基，以及具有2到10个C原子的烯基或者烯氧基，其中在上述基 团中的一个或多个H原子可被F或Cl代替。

根据进一步优选的实施方式，在根据式(II)的化合物中，

相同或不同地选自

其中X如上定义。

根据另一个优选的实施方式，在根据式(II)的化合物中，

Z²¹选自‑CO‑O‑、CH₂CH₂‑和单键。

根据更优选的实施方式，Z²¹是单键。

根据式(II)的化合物优选的实施方式是下式(II‑1)至(II‑5)的化合 物

式(II‑1)

式(II‑2)

式(II‑3)

式(II‑4)

式(II‑5)，

其中R²¹、R²²和X如上定义。

根据式(II‑1)的化合物最优选的实施方式是下式(II‑1a)至(II‑1c)的 化合物

式(II‑1a)

式(II‑1b)

式(II‑1c)，

其中

R²¹是H、具有1至10个C原子的烷基或者具有2至10个C原 子的烯基；以及

R²²是H、具有1至10个C原子的烷基或者具有2至10个C原 子的烯基，其中一个或多个H原子可以被F或Cl代替。

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

式(II‑2a)

式(II‑2b)

式(II‑2c)

式(II‑2d)，

其中

R²¹和R²²相同或不同地是H、具有1至10个C原子的烷基或者 具有2至10个C原子的烯基。

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

式(II‑3a)

式(II‑3b)，

其中

R²¹是H、具有1至10个C原子的烷基或者具有2至10个C原 子的烯基。

根据式(II‑4)的化合物的最优选的实施方式是下式(II‑4a)和(II‑4b) 的化合物

式(II‑4a)

式(II‑4b)，

其中

R²¹是H、具有1至10个C原子的烷基或者具有2至10个C原 子的烯基。

根据式(II‑5)的化合物的最优选的实施方式是下式(II‑5a)和(II‑5b) 的化合物

式(II‑5a)

式(II‑5b)，

其中

R²¹和R²²相同或不同地是H、具有1至10个C原子的烷基或者 具有2至10个C原子的烯基。

在本发明优选的实施方式中，根据式(III)的化合物是根据式(III‑A) 或(III‑B)的化合物

式(III‑A)

式(III‑B)，

其中

R³¹是H、CN、NCS、R¹‑O‑CO‑、R¹‑CO‑O‑，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，R¹如上定义；

R³²是H，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原子的烯基或烯氧基；

Z³¹和Z³²相同或不同地选自CO‑O‑、‑O‑CO‑、‑CF₂O‑、‑OCF₂‑、 ‑OCH₂‑、‑CH₂O‑、‑CH₂CH₂‑和单键，条件是Z³¹和Z³²中至少一个不 是单键；和

至如上定义。

根据优选的实施方式，在根据式(III)、(III‑A)和(III‑B)的化合物 中，R³¹是CN、R¹‑O‑CO‑、R¹‑CO‑O‑，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原子的烯基或烯氧基，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，

根据一个优选的实施方式，根据式(III‑A)的化合物是下式(III‑A‑1) 至(III‑A‑3)的化合物

式(III‑A‑1)

式(III‑A‑2)

式(III‑A‑3)，

其中

R³¹选自H，具有1至10个C原子的烷基和烷氧基，以及具有2 至10个C原子的烯基和烯氧基；并且

R³²选自H，具有1至10个C原子的烷基和烷氧基，以及具有2 至10个C原子的烯基和烯氧基；并且

至相同或不同地选自

X如上定义并且优选为F。

优选地，在根据式(III‑A‑1)至(III‑A‑3)的化合物中，

至相同或不同地选自

根据另一个优选的实施方式，在根据式(III‑A)和(III‑B)的化合物 中，

至相同或不同地选自

X如上定义并且优选为F。

根据该优选的实施方式，特别优选的根据式(III‑A)的化合物是式 (III‑A‑4)至(III‑A‑11)的化合物

式(III‑A‑4)

式(III‑A‑5)

式(III‑A‑6)

式(III‑A‑7)

式(III‑A‑8)

式(III‑A‑9)

式(III‑A‑10)

式(III‑A‑11)，

其中

R³¹选自H，具有1至10个C原子的烷基，或者具有2至10个 C原子的烯基；并且

R³²选自H，具有1至10个C原子的烷基或烷氧基，或者具有2 至10个C原子的烯基或烯氧基。

根据优选的实施方式，在式(III‑B)的化合物中，确切地Z³¹和Z³² 其中之一是单键并且另一个选自CO‑O‑、‑O‑CO‑、‑CF₂O‑、 ‑OCF₂‑、‑OCH₂‑、‑CH₂O‑和‑CH₂CH₂‑。

甚至更优选地，在式(III‑B)的化合物中，Z³¹是单键并且Z³²选自 CO‑O‑、‑O‑CO‑、‑CF₂O‑、‑OCF₂‑、‑OCH₂‑、‑CH₂O‑和‑CH₂CH₂‑。

根据本发明优选的实施方式，在根据式(III‑B)的化合物中，

至每次出现时相同或不同地选自

X如上定义并且优选为F。

根据式(III‑B)的化合物的优选的实施方式是式(III‑B‑1)至 (III‑B‑14)的化合物

式(III‑B‑1)

式(III‑B‑2)

式(III‑B‑3)

式(III‑B‑4)

式(III‑B‑5)

式(III‑B‑6)

式(III‑B‑7)

式(III‑B‑8)

式(III‑B‑9)

式(III‑B‑10)

式(III‑B‑11)

式(III‑B‑12)

式(III‑B‑13)

式(III‑B‑14)，

其中

R³¹选自H，具有1至10个C原子的烷基或烷氧基，以及具有2 至10个C原子的烯基或烯氧基；

R³²选自H，具有1至10个C原子的烷基或烷氧基，以及具有2 至10个C原子的烯基。

至每次出现时相同或不同地选自

以及

X如上定义并且优选为F。

根据本发明进一步优选的实施方式，在根据式(VI)的化合物中，

选自

和单键；并且

X如上定义。

根据本发明优选的实施方式，式(I)的化合物的总浓度在5和100% 之间。更优选地，根据式(I)的化合物的浓度在10和98%之间，最优 选在20和97%之间。

根据本发明更优选的实施方式，式(I‑A)的化合物的总浓度在5和 100%之间。更优选地，根据式(I‑A)的化合物的浓度在10和98%之间， 最优选在20和97%之间。

根据本发明最优选的实施方式，式(I‑A‑2)和(I‑A‑3)的化合物的总 浓度在5和100%之间。更优选地，根据式(I‑A‑2)和(I‑A‑3)的化合物 的浓度在10和98%之间，最优选在20和97%之间。

进一步优选的是式(II)的化合物的总浓度在0和60%之间。更优 选地，根据式(II)的化合物的浓度在0和55%之间。

进一步优选的是式(I)和(II)的化合物的总浓度在20和100%之间。 更优选地，根据式(I)和(II)的化合物的浓度在30和100%之间，最优 选在40和100%之间。

进一步优选的是式(I)和(VI)的化合物的总浓度在10和100%之 间，更优选20‑100%并且最优选40‑100%。

进一步优选的是式(III)的化合物的总浓度在0和70%之间。更优 选地，式(III)的化合物的总浓度在0和60%之间。最优选在0和50% 之间。

进一步优选的是式(IV)和(V)的化合物的总浓度在0和40%之间。

进一步优选的是式(VI)的化合物的总浓度在0和60%之间。

本发明此外还涉及以5到100%的总浓度包含一种或多种如上定 义的式(I)的化合物，和优选至少一种其它的如上所述的式(II)和(III) 的化合物的液晶介质，使得式(I)、(II)和(III)的化合物的总浓度在20 和100%之间。

根据本发明优选的实施方式，液晶介质包含至少5种不同的选自 式(I)到(VI)化合物的化合物。根据特别优选的实施方式，液晶介质包 含至少6种不同的选自式(I)到(VI)化合物的化合物。根据甚至更优选 的实施方式，液晶介质包含至少7种不同的选自式(I)到(VI)化合物的 化合物。

任选地，根据本发明的介质可包含其他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含有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含有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。

根据发明优选的实施方式，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℃。根据尤其优选的实施方式，T(N,I)低于 50℃。根据甚至更优选的实施方式T(N,I)低于40℃。

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 在于将一种或多种根据式(I)的化合物与一种或多种根据式(II)至(VI) 的化合物彼此地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。

根据发明优选的实施方式，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的 一面上，另一个位于液晶介质相对的一面上。

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，例如可存在一个或多个隔绝层如 低发射膜。另外，可存在一个或多个粘附层、一个或多个保护层、一 个或多个钝化层和一个或多个阻挡层。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种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，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50℃之间。

切换温度定义为开关元件的温度。一般，该温度类似于室外空气 温度。然而，在一些条件下，例如在日光直接曝晒下，其可能与室外 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 于中空玻璃组件中时，开关元件的温度可能与室外空气温度差别明显。

如上所述，根据发明的优选具体实施方式，开关元件的切换受到 液晶介质的物理条件方面的变化影响。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式中，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 体实施方式的另一方面。

在该优选具体实施方式中，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 实施方式，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 具体实施方式，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。

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，由于开关元件处于打开状态，所以容许辐射能量的流动。 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式包括当在第一温度范围内时散射光和 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式，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式，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。根据该具体实施方式，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式，通过处于液晶态的液晶介质的 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，定向层是液晶 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式，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式，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式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 方式，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式，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式，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。根据该具体实施方式，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式，液晶介质具有固体或 胶状稠度。根据该具体实施方式，不要求用于液晶介质的刚性容器， 使得不需要玻璃和/或刚性聚合物片材存在于开关元件中。本发明的该 具体实施方式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US4,688,900，WO89/06264，EP0272585 和Mol.Cryst.Liq.Cryst.Nonlin.Optic,157,(1988)，427‑441中)可 通过将液晶介质与后来将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式，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式，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式，聚合通过光引发开始。

根据发明的另一个具体实施方式，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式，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式，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 实施方式中，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式，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式，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。

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 优选的具体实施方式，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_qH_2q+1优选是分别具 有n、m、p和q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_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。系数n、m、p和q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q。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‑q的基团‑C_qH_2q+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。

下列表D1和D2中的结构是用于根据本发明器件的优选的化合 物。

在表D1中列出的结构与根据上述体系的它们的缩写名称一起给 出。

表D1:示例性的结构

表D2:其他的示例性的结构

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

在本发明的优选具体实施方式中，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式中，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

列出以下示例性的液晶混合物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行为一起列 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。此外还被教导如何改变混合物的组成以达 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50℃之间。 甚至更优选，清亮点在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 选用作与具有较低清亮点的混合物结合的所谓双瓶体系。

1)根据本发明的液晶介质的实施例

2)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14根据US2009/0015902的方法用作 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)、1.25份混合物E7和0.008份S‑811)而采用本发明的示例 混合物之一(实施例‑1至实施例‑11)。

使用根据本发明的混合物(实施例‑1至实施例‑14)，可以获得具有 高运行寿命的开关元件。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)。

这表明与可控制的清亮点结合的高器件稳定性可以采用根据本发 明的混合物获得。

这些发现支持本发明的液晶混合物用于开关元件的构思。