CN102858917B - 包含液晶介质的光开关元件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光开关元件，其包括用于随温度而变的调节辐射能量流的液晶介质。本发明还涉及该光开关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，其特征在于其包含5-95%的式(I)的化合物，尤其是用于根据本发明的光开关元件。

Description

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调节的液晶介质。本发明还涉及该光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，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量的玻璃门、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。优先地，液晶介质显示出热致行为，更优选地，该介质显示出从各向同性到液晶相、优选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。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”因此表示开关以在UV-A、VIS和近红外区域或在其子区域中的光的形式的辐射能量的流动。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。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。
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色器件，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 EnergyMaterials&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不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色器件。
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。该状态表示器件的亮状态。在这样的布置中，当液晶介质处于各向同性态时，较少的光能通过该器件。该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℃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。
总之，存在着对于适用于热可开关器件的液晶介质的高度关注。特别是，合乎需要的是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，对于具有最高可能含量的两个环的芳香族化合物的液晶介质高度关注，因为两个环的芳香族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高度关注，优选与上述性质相结合的。
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
其中
R11,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、R13-O-CO-和R13-CO-O-的组；其中
R13每次出现时相同或不同地为具有1到10个C原子的烷基，其中在烷基中的一个或多个H原子可被F或Cl代替以及其中在烷基中的一个或多个CH2基团可被O或S代替；以及
相同或不同地选自
以及
X  每次出现时相同或不同地为F、Cl或具有1到10个C原子的烷基，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；以及
Y  每次出现时相同或不同地选自H和X。
优选地，液晶介质此外包含一种或多种式(II)的化合物
其中
R21,R22具有上面对于对R11和R12给出的含义；以及
相同或不同地选自
以及
X  每次出现时相同或不同地为F、Cl或具有1到10个C原子的烷基，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；以及
Y  每次出现时相同或不同地选自H和X；以及
Z21是-CO-O-、-O-CO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-OCH2-、-CH2O-或单键；
条件是若Z21选自-CO-O-和-O-CO-,
则
不能都选自
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
其中
R31、R32、R41和R42具有上述对于R11和R12的含义；以及
到
相同或不同地选自
以及
到
相同或不同地选自
以及
X  每次出现时相同或不同地为F、Cl或具有1到10个C原子的烷基，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
Z31,Z32每次出现时相同或不同地为-CO-O-、-O-CO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-OCH2-、-CH2O-或单键；和
Z41,Z42,Z43每次出现时相同或不同地为-CO-O-、-O-CO-或单键。
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。
此外优选在式(I)的化合物中，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，或者选自包括F、Cl、CN和R13-CO-O-的组。
此外，优选地，R13每次出现时相同或不同地是具有1到10个C原子的烷基。
尤其优选的是在式(I)中的化合物中，R11表示具有1到10个C原子的烷基或烷氧基或者R13-CO-O-。
此外优选的是在根据本发明的化合物中，X每次出现时相同或不同地选自F、Cl或具有1到8个C原子的烷基。尤其优选的是X选自F和Cl，以及尤其优选X是F。
此外优选的是在式(I)的化合物中，
和
相同或不同地选自
根据本发明尤其优选的具体实施方案，式(I)的化合物是下式(I-1)和(I-2)的化合物
其中X如上定义以及R11和R12如上面对于式(I)的定义。
尤其优选的根据式(I-1)的化合物是根据式(I-1a)到(I-1b)之一的化合物
其中R11和R12优选每次出现时相同或不同地为具有1到10个C原子的烷基或烷氧基。
尤其优选的根据式(I-2)的化合物是根据式(I-2a)和(I-2b)之一的化合物
其中R11优选是具有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(II)的化合物选自下式(II-1)和(II-2)的化合物
其中
R21,R22具有上面对于R11和R12指明的含义；以及
如上定义，
条件是对于式(II-2),
不能都选自
根据优选的具体实施方案，在式(II-1)的化合物中，
选自
以及
选自
根据另一个优选的具体实施方案，在根据式(II-1)和(II-2)的化合物中，R21选自具有1到10个C原子的烷基。
根据另一种优选的具体实施方案，根据式(II-1)和(II-2)的化合物中，R22表示具有1到10个C原子的烷基或烷氧基，其中在烷基或烷氧基中的一个或多个H原子可被F或Cl代替，或者选自包含F、Cl、CN和具有R13为具有1到10个C原子的烷基的R13-CO-O-的组。
根据发明的优选的具体实施方案，在式(II-2)的化合物中，
表示和
选自
根据本发明尤其优选的具体实施方案，式(II-1)的化合物是下式(II-1a)、(II-1b)和(II-1c)的化合物：
其中
R21,R22具有对于上面的R11和R12指明的含义。
根据本发明的进一步的尤其优选的具体实施方案，式(II-2)的化合物是下式(II-2a)的化合物：
其中
R21,R22具有上面的对于R11和R12所指明的含义。
根据发明非常尤其优选的具体实施方案，根据式(II-1a)的化合物选自下式(II-1a-1)和(II-1a-2)的化合物：
其中R21和R22每次出现时相同或不同地为具有1到10个C原子的烷基或烷氧基。
根据本发明的进一步非常尤其优选的具体实施方案，根据式(II-1b)的化合物选自式(II-1b-1)的化合物：
其中R21优选是具有1到10个C原子的烷基。
根据本发明的进一步非常特别优选的具体实施方案，在根据式(II-1c)的化合物中，R21是具有1到10个C原子的烷基以及R22是具有1到10个C原子的烷氧基。
根据本发明的进一步非常特别优选的具体实施方案，在根据式(II-2a)的化合物中，R21是具有1到10个C原子的烷基以及R22是具有1到10个C原子的烷基或烷氧基。
根据优选具体实施方案，式(III)的化合物选自以下式(III-1)、(III-2)和(III-3)的化合物：
其中
R31,R32具有上面对于R11和R12所指明的含义；和
到如上定义；和
Z31和Z32每次出现时相同或不同地选自-CO-O-和-O-CO-。
根据优选的具体实施方案，在式(III-1)的化合物中，
到相同或不同地选自
和
根据优选的具体实施方案，在式(III-2)的化合物中，
到相同或不同地选自
根据优选的具体实施方案，在式(III-3)的化合物中，
到相同或不同地选自
在更优选具体实施方案中，在式(III-3)的化合物中，
到选自
在替代性的更优选具体实施方案中，在式(III-3)的化合物中，
到相同或不同地选自
根据另一种优选的具体实施方案，在根据式(III-1)、(III-2)和(III-3)的化合物中，R31选自具有1到10个C原子的烷基。
根据另一种优选的具体实施方案，在根据式(III-1)、(III-2)和(III-3)的化合物中，R32表示具有1到10个C原子的烷基，其中在烷基中的一个或多个H原子可被F或Cl代替，或者选自F、Cl和CN。
根据特别优选的具体实施方案，根据式(III-1)的化合物选自式(III-1a)的化合物：
其中R31是具有1到10个C原子的烷基。
根据进一步尤其优选的具体实施方案，根据式(III-2)的化合物选自式(III-2a)到(III-2g)的化合物：
其中R31和R32每次出现时相同或不同地是具有1到10个C原子的烷基。
根据进一步尤其优选的具体实施方案，根据式(III-3)的化合物选自式(III-3a)到(III-3h)的化合物：
其中R31是具有1到10个C原子的烷基以及R32是具有1到10个C原子的烷基或烷氧基。
尤其优选，在根据式(III-3a)到(III-3g)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。
尤其优选的是，在根据式(III-3h)的化合物中，R31是具有1到10个C原子的烷基以及R32是具有1到10个C原子的烷氧基。
根据优选的具体实施方案中，式(IV)的化合物选自下式(IV-1)和(IV-2)的化合物：
其中
R41，R42具有对于上面的R11和R12所指明的含义；和
到如上定义。
根据优选的具体实施方案，在式(IV-1)的化合物中，
到相同或不同地选自
根据进一步优选的具体实施方案，在式(IV-2)的化合物中，
到相同或不同地选自
根据另一种优选的具体实施方案中，在根据式(IV-1)和(IV-2)的化合物中，R41和R42选自具有1到10个C原子的烷基。
根据特别优选的具体实施方案，根据式(IV-1)的化合物选自式(IV-1a)的化合物：
其中R41和R42如上定义。
优选在根据式(IV-1a)的化合物中，R41和R42是具有1到10个C原子的烷基。
根据进一步特别优选的具体实施方案，根据式(IV-2)的化合物选自下式(IV-2a)、(IV-2b)和(IV-2c)的化合物：
其中R41和R42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。
进一步优选的是式(II)的化合物的总浓度在1和60%之间。
进一步优选的是式(I)和(II)的化合物的总浓度在60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。
进一步优选的是式(III-3c)、(III-3d)、(III-3e)、(III-3f)、(III-3g)和(III-3h)的总浓度在0和30%之间，更优选0和15%之间，以及最优选在0到8%之间。
本发明此外还涉及以5到95%的总浓度包含一种或多种如上定义的式(I)的化合物和至少一种其他的如上所述的式(II)的化合物的液晶介质，以至于式(I)和(II)的化合物的总浓度在60和100%之间。
根据发明的优选具体实施方案，液晶介质包含至少五种不同的选自式(I)到(IV)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)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)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混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，采用导致灰色或黑色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)、(I-2a)或(I-2b)的化合物，
-以1到30%的总浓度的一种或多种根据式(II-1b-1)的化合物，
-以0到60%的总浓度的一种或多种根据式(II-1a-1)、(II-1a-2)或(II-2a)的化合物，和
-以0到30%的总浓度的一种或多种根据式(III-1a)、(III-2a)到(III-2g)、(III-3a)到(III-3h)、(IV-1a)或(IV-2a)到(IV-2c)的化合物，和
其中式(I)和(II)的化合物的总浓度在60和100%之间。
根据甚至更优选的具体实施方案，优选的液晶介质I以0到30%的总浓度、更优选0到15%的总浓度以及最优选以0到8%的总浓度包含式(III-3c)、(III-3d)、(III-3e)、(III-3f)、(III-3g)和(III-3h)的化合物。
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)、(I-2a)或(I-2b)的化合物，
-以5到60%的总浓度的一种或多种根据式(II-1a-1)或(II-1a-2)的化合物，
-以1到60%的总浓度的一种或多种根据式(II-2a)的化合物，和
-以0到30%的总浓度的一种或多种根据式(III-1a)、(III-2a)到(III-2g)、(III-3a)到(III-3h)、(IV-1a)或(IV-2a)到(IV-2c)的化合物，和
其中式(I)和(II)的化合物的总浓度在60和100%之间。
根据甚至更优选的具体实施方案，优选的液晶介质II以0到30%的总浓度、更优选0到15%的总浓度以及最优选以0到8%的总浓度包含式(III-3c)、(III-3d)、(III-3e)、(III-3f)、(III-3g)和(III-3h)的化合物。
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III)
-以5到95%的总浓度的一种或多种根据式(I-1a)，(I-1b)、(I-2a)或(I-2b)的化合物，
-以5到60%的总浓度的一种或多种根据式(II-1a-1)、(II-1a-2)或(II-1c)的化合物，
-以0到30%的总浓度的一种或多种根据式(III-1a)、(III-2a)到(III-2g)、(III-3a)到(III-3h)、(IV-1a)或(IV-2a)到(IV-2c)的化合物，和
其中式(I)和(II)的化合物的总浓度在60和100%之间。
根据甚至更优选的具体实施方案，优选的液晶介质III以0到30%的总浓度、更优选0到15%的总浓度以及最优选以0到8%的总浓度包含式(III-3c)、(III-3d)、(III-3e)、(III-3f)、(III-3g)和(III-3h)的化合物。
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)、(I-2a)或(I-2b)的化合物，
-以5到60%的总浓度的一种或多种根据式(II-1a-1)或(II-1a-2)的化合物，
-以0到30%的总浓度的一种或多种根据式(III-1a)、(III-2a)到(III-2g)、(III-3a)到(III-3h)、(IV-1a)或(IV-2a)到(IV-2c)的化合物，以及
其中式(I)和(II)的化合物的总浓度在60和100%之间。
根据甚至更优选的具体实施方案，优选的液晶介质IV以0到30%的总浓度，更优选0到15%的总浓度以及最优选以0到8%的总浓度包含式(III-3c)、(III-3d)、(III-3e)、(III-3f)、(III-3g)和(III-3h)的化合物。
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的一面上，另一个位于液晶介质相对的一面上。
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 PolarizersInc.的APNCP37-035-STD(左旋)和APNCP37-035-RH(右旋)。
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/或滤色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，可存在铟锡氧化物(ITO)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。
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嵌入光学透明介质内。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，Mol.Cryst.Liq.Cryst.Nonlin.Optic,157,(1988)，427-441，WO 89/06264和EP0272585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相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°)，例如转或转。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。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。
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，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，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MettlerToledo 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色-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，得到属于通常白色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CnH2n+1,CmH2m+1,ClH2l+1和CkH2k+1分别优选是具有n、m、l和k个C原子的直链烷基，所有基团CnH2n,CmH2m,ClH2l和CkH2k分别优选是(CH2)n,(CH2)m,(CH2)l和(CH2)k以及-CH=CH-优选是反式或E-亚乙烯基。系数n、m、l和k优选具有1和10之间的数值。
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
注释：在化学结构中从左边到右边，若仅出现一个系数，则所用的系数是n；若出现两个系数，则是n和m；若出现三个系数，则是n、m和l；以及若出现四个系数，则是n、m、l和k。必要时，该命名法可扩展。
因此，根据缩写命名法则(见下文)，取决于所选择的系数，对应于-n的右边的烷基-CnH2n+1也可以是对应于-m的基团-CmH2m+1，或者对应于-l的基团-ClH2l+1，或对应于-k的基团-CkH2k+1。同样适用于表C的所有其他基团，其中字母n用于表示系数n。
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。
在本发明优选的具体实施方案中，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
下面给出的实施例用来说明本发明而非以任何方式限制它。
然而，物理性质和组成向专业人员显示了能够实现何种性质以及在何种范围内它们能被改进。尤其是，能优选达到的各种性质的结合对专业人员来说是清楚限定的。
实现具有下表给出的组成和性质的液晶混合物。研究了它们的光学性能。
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低清亮点的混合物结合的所谓两瓶体系。
1)优选的液晶介质I的实例
2)优选的液晶介质II的实例
3)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
示例性的混合物1到12根据US2009/0015902的[0050]-[0055]的方法用作为光开关元件中的液晶介质。
为装配光开关元件，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811)，采用本发明的示例性混合物之一(实施例1-12)。
采用根据本发明的混合物，获得具有高的操作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。

Claims (15)

1.包含液晶介质的用于随温度而调节室内空间和环境之间的辐射能量流的热响应光开关元件，其具有在20和50℃之间的切换温度并且包含一种或多种式(I)的化合物
式(I)
其中，光开关的切换受到液晶介质的物理条件中的变化作用；
R11,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、R13-O-CO-和R13-CO-O-的组；其中
R13每次出现时相同或不同地为具有1到10个C原子的烷基，其中在烷基中的一个或多个H原子可被F或Cl代替以及其中在烷基中的一个或多个CH2基团可被O或S代替；和
相同或不同地选自
以及
X每次出现时相同或不同地为F、Cl或具有1到10个C原子的烷基，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。
2.根据权利要求1的开关元件，其特征在于该液晶介质另外包含一种或多种式(II)的化合物
其中
R21,R22具有权利要求1中对于R11和R12给出的含义；和
相同或不同地选自
以及
X每次出现时相同或不同地为F、Cl或具有1到10个C原子的烷基，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；
条件是若Z21选自-CO-O-和-O-CO-,
不能都选自
3.根据权利要求1的开关元件，其特征在于该液晶介质另外包含一种或多种选自式(III)和(IV)化合物的化合物：
其中
R31,R32,R41和R42具有权利要求1中对于R11和R12所给出的含义；和
到相同或不同地选自
以及
到相同或不同地选自
以及
X每次出现时相同或不同地为F、Cl或具有1到10个C原子的烷基，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
Z31,Z32每次出现时相同或不同地为-CO-O-、-O-CO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-OCH2-、-CH2O-或单键；和
Z41,Z42,Z43每次出现时相同或不同地为-CO-O-、-O-CO-或单键。
4.根据权利要求1到3的任一项的开关元件，其特征在于，在式I的化合物中，
选自
其中X具有权利要求1中所给出的含义。
5.根据权利要求2或3的开关元件，其特征在于式(II)的化合物是下式(II-1)和(II-2)的化合物：
其中
R21,R22具有权利要求1中对于R11和R12给出的含义；和
如权利要求2中定义，条件是对于式(II-2),
不能都选自
其中X和Y具有权利要求1中所给出的含义。
6.根据权利要求5的开关元件，其特征在于，在式(II-1)的化合物中，
选自
以及
选自
其中X具有权利要求1中所给出的含义。
7.根据权利要求5的开关元件，其特征在于，在式(II-2)的化合物中，
表示
选自
其中X具有权利要求1中所给出的含义。
8.根据权利要求3的开关元件，其特征在于式(III)的化合物是下式(III-1)、(III-2)和(III-3)的化合物：
其中
R31,R32具有权利要求1中对于R11和R12给出的含义；和
到如权利要求3定义；和
Z31和Z32每次出现时相同或不同选自-CO-O-和-O-CO-。
9.根据权利要求3的开关元件，其特征在于式(IV)的化合物是下式(IV-1)和(IV-2)的化合物：
其中
R41,R42具有权利要求1中对R11和R12给出的含义；和
到如权利要求3中定义。
10.根据权利要求2或3的开关元件，其特征在于式(I)和(II)的化合物的总浓度在60和100％之间。
11.根据权利要求1到3的任一项的开关元件，其特征在于不存在电线、电路和/或切换网络。
12.根据权利要求1到11的任一项的开关元件用于调节室内空间和环境之间的辐射能量流的用途。
13.液晶介质，其具有低于50℃的清亮点并且包含以5到95％总浓度的一种或多种根据权利要求1的式(I)的化合物和至少一种根据权利要求2的式(II)的进一步的化合物，使得式(I)和(II)的化合物的总浓度介于60和100％之间。
14.包含根据权利要求13的液晶介质和聚合物的复合材料体系。
15.根据权利要求14的复合材料体系，其特征在于，所述聚合物为微孔聚合物。
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