CN112789551A - 液晶调光元件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种包含如下液晶组合物且适于调光的液晶复合体，所述液晶组合物满足上限温度高、下限温度低、粘度小、光学各向异性大、正介电各向异性大之类的特性的至少一种，或者在这些特性的至少两种之间具有适当的平衡，而且，本发明提供一种具有所述液晶复合体的液晶调光元件。一种液晶复合体，包含液晶组合物以及聚合物，所述液晶组合物含有具有大的正介电各向异性的特定化合物，所述液晶复合体可还含有具有高的上限温度或低的下限温度的特定化合物、或具有大的负介电各向异性的特定化合物。

Description

液晶调光元件
技术领域
本发明主要涉及一种液晶调光元件。更详细而言，本发明涉及一种具有液晶复合体的液晶调光元件，所述液晶复合体是将聚合物与具有正的介电各向异性的液晶组合物组合而成。
背景技术
在液晶调光元件中有利用光散射等的方法。此种元件用于窗玻璃或房间的隔断之类的建筑材料、车载零件等中。这些元件中，不仅使用玻璃基板之类的硬质基板，而且也使用塑料膜之类的软质基板。对于基板之间所夹持的液晶组合物而言，通过调节所施加的电压而液晶分子的排列会发生改变。通过此方法，可控制透过液晶组合物的光，故而液晶调光元件被广泛用于显示器、光学快门、调光窗(专利文献1)、智能窗户(smart window)(专利文献2)等中。
液晶调光元件的一例为光散射模式的高分子分散型的元件。液晶组合物分散于聚合物中。所述元件具有以下特征。元件的制作容易。容易大面积地进行膜厚控制，因此可制作大画面的元件。无需偏光板，因此可达成鲜明的显示。因利用光散射而视场角广。所述元件因具有此种优异的性质而可期待用于调光玻璃、投影型显示器、大面积显示器等中。
另一例为聚合物网络(polymer network)型的液晶调光元件。此类型的元件中，在聚合物的三维网络中存在液晶组合物。所述组合物为连续的，这一方面与高分子分散型不同。所述类型的元件也具有与高分子分散型的元件相同的特征。也有聚合物网络型与高分子分散型混合存在的液晶调光元件。
在液晶调光元件中使用具有适当的特性的液晶组合物。通过提高所述组合物的特性，可获得具有良好特性的元件。将两者的特性中的关联归纳于下述表1中。基于元件来对组合物的特性进一步进行说明。向列相的温度范围与元件可使用的温度范围相关联。向列相的优选的上限温度为约70℃以上，而且向列相的优选的下限温度为约-20℃以下。组合物的粘度与元件的响应时间相关联。为了控制光的透过率，优选为响应时间短。理想为与其他元件相比短1毫秒的响应时间。因此，优选为组合物的粘度小。更优选为低温下的粘度小。组合物的弹性常数与元件的响应时间相关联。为了在元件中实现短的响应时间，更优选为组合物中的弹性常数大。
表1.液晶组合物与液晶调光元件的特性
编号 液晶组合物的特性 液晶调光元件的特性
1 向列相的温度范围广 可使用的温度范围广
2 粘度小 响应时间短
3 光学各向异性大 雾度率大
4 正或负的介电各向异性大 阈电压低、消耗电力小
5 比电阻大 电压保持率大
6 对光及热稳定 寿命长
7 弹性常数大 响应时间短
组合物的光学各向异性与液晶调光元件的雾度率相关联。雾度率是扩散光相对于总透过光的比例。当阻挡光时优选为雾度率大。对于大的雾度率而言优选为光学各向异性大。组合物的介电各向异性大有助于元件中的阈电压低或消耗电力小。因此，优选为介电各向异性大。组合物的比电阻大有助于元件中的电压保持率大。因此，优选为在初始阶段中具有大的比电阻的组合物。优选为在长时间使用后也具有大的比电阻的组合物。组合物对光或热的稳定性或耐候性与元件的寿命相关联。在所述稳定性或耐候性良好时，寿命长。残像或滴痕之类的显示不良也与元件的寿命相关联。期望一种耐候性高、难以发生显示不良的元件。
为了改良液晶调光元件而参考专利文献(专利文献3至专利文献6)。液晶调光元件中有正常模式(normal mode)与反向模式(reverse mode)。在正常模式下，当不施加电压时，元件为不透明，当施加电压时，元件变为透明。在反向模式下，当不施加电压时，元件为透明，当施加电压时，元件变为不透明。广泛使用的是正常模式的元件，所述元件具有廉价且制作容易的优点。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开平06-273725号公报
专利文献2：国际公开2011-96386号
专利文献3：日本专利特开昭63-278035号公报
专利文献4：日本专利特开平01-198725号公报
专利文献5：日本专利特开平07-104262号公报
专利文献6：日本专利特开平07-175045号公报
发明内容
发明所要解决的问题
本发明的课题为提供一种包含如下的液晶组合物且适于调光的液晶复合体，所述液晶组合物满足向列相的上限温度高、向列相的下限温度低、粘度小、光学各向异性大、正介电各向异性大、比电阻大、对光的稳定性高、对热的稳定性高、弹性常数大之类的特性的至少一种。另一课题为提供一种包含如下的液晶组合物且适于调光的液晶复合体，所述液晶组合物在这些特性的至少两种之间具有适当平衡。又一课题为提供一种具有此种液晶复合体的液晶调光元件。又一课题为提供一种具有响应时间短、电压保持率大、阈电压低、雾度率大、耐候性高、寿命长之类的特性的液晶调光元件。
解决问题的技术手段
本发明涉及一种液晶调光元件等，在以照度(180W/m2)、照射时间(100小时)、槽内温度(35℃)的条件下进行的耐候性试验的前后，雾度变化率为20％以下，所述液晶调光元件具有液晶复合体，所述液晶复合体包含含有选自式(1)所表示的化合物中的至少一种化合物作为第一成分的液晶组合物、以及聚合物。
Figure BDA0002997125570000021
式(1)中，R1为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或碳数2至12的烯基；环A为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、2,3-二氟-1,4-亚苯基、2,6-二氟-1,4-亚苯基、嘧啶-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、或四氢吡喃-2,5-二基；Z1为单键、亚乙基、亚乙烯基、亚乙炔基、亚甲基氧基、羰基氧基、或二氟亚甲基氧基；X1及X2为氢或氟；Y1为氟、氯、氰基、至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基、至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷氧基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数2至12的烯基氧基；a为1、2、3、或4。
发明的效果
本发明的优点为提供一种包含如下的液晶组合物且适于调光的液晶复合体，所述液晶组合物满足向列相的上限温度高、向列相的下限温度低、粘度小、光学各向异性大、正介电各向异性大、比电阻大、对光的稳定性高、对热的稳定性高、弹性常数大之类的特性的至少一种。另一优点为提供一种包含如下的液晶组合物且适于调光的液晶复合体，所述液晶组合物在这些特性的至少两种之间具有适当的平衡。又一优点为提供一种具有此种液晶复合体的液晶调光元件。又一优点为提供一种具有响应时间短、电压保持率大、阈电压低、雾度率大、耐候性高、寿命长之类的特性的液晶调光元件。
具体实施方式
在此说明书中，使用“液晶性化合物”、“聚合性化合物”、“液晶组合物”、“聚合性组合物”、“液晶复合体”、“液晶调光元件”等用语。“液晶性化合物”是具有向列相、近晶相等液晶相的化合物，以及虽不具有液晶相但出于调节向列相的温度范围、粘度、介电各向异性之类的特性的目的而添加于组合物中的化合物的总称。所述化合物例如具有1,4-亚环己基或1,4-亚苯基之类的六元环，其分子(液晶分子)为棒状(rod-like)。“聚合性化合物”是出于使液晶组合物中生成聚合物的目的而添加的化合物。具有烯基的液晶性化合物在其意义方面并不被分类为聚合性化合物。
“液晶组合物”是通过将多种液晶性化合物混合来制备。在所述液晶组合物中视需要来添加光学活性化合物、抗氧化剂、紫外线吸收剂、消光剂、色素、消泡剂、极性化合物之类的添加物。即便在添加有添加物的情况下，液晶性化合物的比例也是由基于不包含添加物的液晶组合物的质量百分率(质量％)来表示。添加物的比例是由基于不包含添加物的液晶组合物的质量百分率来表示。即，液晶性化合物或添加物的比例是基于液晶性化合物的总量而算出。
“聚合性组合物”是通过在液晶组合物中混合聚合性化合物来制备。即，聚合性组合物为至少一种聚合性化合物与液晶组合物的混合物。在聚合性化合物中，视需要来添加聚合引发剂、聚合抑制剂之类的添加物。聚合引发剂及聚合抑制剂的比例是由基于聚合性化合物的总量的质量百分率来表示。在添加有添加物的情况下，聚合性组合物中所含的聚合性化合物或液晶组合物的比例也是由基于不包含添加物的聚合性组合物的质量百分率来表示。“液晶复合体”通过聚合性组合物的聚合处理而生成。“液晶调光元件”是具有液晶复合体的元件，且是用于调光的液晶面板及液晶模块的总称。
有时将“向列相的上限温度”简称为“上限温度”。有时将“向列相的下限温度”简称为“下限温度”。“提高介电各向异性”的表述在介电各向异性为正的组合物时，是指其值正向地增加，在介电各向异性为负的组合物时，是指其值负向地增加。“电压保持率大”是指元件在初始阶段不仅在室温下具有大的电压保持率，在接近上限温度的温度下也具有大的电压保持率，而且在长时间使用后不仅在室温下具有大的电压保持率，在接近上限温度的温度下，元件也具有大的电压保持率。有时通过经时变化试验来研究组合物或元件的特性。
Figure BDA0002997125570000041
以所述化合物(1z)为例进行说明。式(1z)中，由六边形包围的α及β的记号分别与环α及环β相对应，且表示六元环、稠环之类的环。在下标‘x’为2时，存在两个环α。两个环α所表示的两个基可相同，或也可不同。此规则适用于下标‘x’大于2时的任意两个环α。此规则也适用于键结基Z之类的其他记号。将环β的一边横切的斜线表示环β上的任意氢可经取代基(-Sp-P)取代。下标‘y’表示经取代的取代基的数量。在下标‘y’为0时，不存在此种取代。在下标‘y’为2以上时，在环β上存在多个取代基(-Sp-P)。此情况下，“可相同，或也可不同”的规则也适用。再者，此规则也适用于将Ra的记号用于多种化合物中的情况。
式(1z)中，例如“Ra及Rb为烷基、烷氧基、或烯基”的表述是指Ra及Rb独立地选自烷基、烷氧基、及烯基的群组中。即，由Ra表示的基与由Rb表示的基可相同，或也可不同。
有时将选自式(1z)所表示的化合物中的至少一种化合物简称为“化合物(1z)”。“化合物(1z)”是指式(1z)所表示的一种化合物、两种化合物的混合物、或三种以上化合物的混合物。对于其他式所表示的化合物也相同。“选自式(1z)及式(2z)所表示的化合物中的至少一种化合物”的表述是指选自化合物(1z)及化合物(2z)的群组中的至少一种化合物。
“至少一个‘A’”的表述是指‘A’的数量为任意。“至少一个‘A’可经‘B’取代”的表述是指在‘A’的数量为一个时，‘A’的位置为任意，在‘A’的数量为两个以上时，它们的位置也可无限制地选择。有时使用“至少一个-CH2-可经-O-取代”的表述。此情况下，-CH2-CH2-CH2-可通过不邻接的-CH2-经-O-取代而转换为-O-CH2-O-。然而，邻接的-CH2-不会经-O-取代。这是因为这一取代中会生成-O-O-CH2-(过氧化物)。
液晶性化合物的烷基为直链状或分支状，不包含环状烷基。直链状烷基优于分支状烷基。这些情况对于烷氧基、烯基之类的末端基也相同。为了提高上限温度，与1,4-亚环己基相关的立体构型是反式构型优于顺式构型。由于2-氟-1,4-亚苯基为左右非对称，故存在朝左(L)及朝右(R)。
Figure BDA0002997125570000042
四氢吡喃-2,5-二基之类的二价基中，也相同。羰基氧基之类的键结基(-COO-或-OCO-)也相同。
本发明为下述项等。
项1.一种液晶调光元件，在以照度(180W/m2)、照射时间(100小时)、槽内温度(35℃)的条件下进行的耐候性试验的前后，雾度变化率为20％以下，所述液晶调光元件具有液晶复合体，所述液晶复合体包含含有选自式(1)所表示的化合物中的至少一种化合物作为第一成分的液晶组合物、以及聚合物。
Figure BDA0002997125570000051
式(1)中，R1为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或碳数2至12的烯基；环A为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、2,3-二氟-1,4-亚苯基、2,6-二氟-1,4-亚苯基、嘧啶-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、或四氢吡喃-2,5-二基；Z1为单键、亚乙基、亚乙烯基、亚乙炔基、亚甲基氧基、羰基氧基、或二氟亚甲基氧基；X1及X2为氢或氟；Y1为氟、氯、氰基、至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基、至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷氧基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数2至12的烯基氧基；a为1、2、3、或4。
项2.根据项1所述的液晶调光元件，具有液晶复合体，所述液晶复合体包含含有选自式(1-1)至式(1-47)所表示的化合物中的至少一种化合物作为第一成分的液晶组合物、以及聚合物。
Figure BDA0002997125570000061
Figure BDA0002997125570000071
Figure BDA0002997125570000081
Figure BDA0002997125570000091
Figure BDA0002997125570000101
Figure BDA0002997125570000111
式(1-1)至式(1-47)中，R1为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或碳数2至12的烯基；X1及X2为氢或氟；Y1为氟、氯、氰基、至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基、至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷氧基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数2至12的烯基氧基。
项3.根据项1或项2所述的液晶调光元件，其中基于液晶组合物的质量，第一成分的比例为5质量％至90质量％的范围。
项4.根据项1至项3中任一项所述的液晶调光元件，具有液晶复合体，所述液晶复合体包含含有选自式(2)所表示的化合物中的至少一种化合物作为第二成分的液晶组合物、以及聚合物。
Figure BDA0002997125570000112
式(2)中，R2及R3为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数2至12的烯基；环B及环C为1,4-亚环己基、1,3-亚苯基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、2,5-二氟-1,4-亚苯基、或嘧啶-2,5-二基；Z2为单键、亚乙基、亚乙烯基、亚乙炔基、亚甲基氧基、或羰基氧基；b为1、2、或3。
项5.根据项1至项4中任一项所述的液晶调光元件，具有液晶复合体，所述液晶复合体包含含有选自式(2-1)至式(2-23)所表示的化合物中的至少一种化合物作为第二成分的液晶组合物、以及聚合物。
Figure BDA0002997125570000121
Figure BDA0002997125570000131
式(2-1)至式(2-23)中，R2及R3为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数2至12的烯基。
项6.根据项4或项5所述的液晶调光元件，其中基于液晶组合物的质量，第二成分的比例为5质量％至90质量％的范围。
项7.根据项1至项6中任一项所述的液晶调光元件，具有液晶复合体，所述液晶复合体包含含有选自式(3)所表示的化合物中的至少一种化合物作为第三成分的液晶组合物、以及聚合物。
Figure BDA0002997125570000141
式(3)中，R4及R5为氢、碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、或碳数2至12的烯基氧基；环D及环F为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、四氢吡喃-2,5-二基、1,4-亚苯基、至少一个氢经氟或氯取代的1,4-亚苯基、萘-2,6-二基、至少一个氢经氟或氯取代的萘-2,6-二基、色原烷-2,6-二基、或者至少一个氢经氟或氯取代的色原烷-2,6-二基；环E为2,3-二氟-1,4-亚苯基、2-氯-3-氟-1,4-亚苯基、2,3-二氟-5-甲基-1,4-亚苯基、3,4,5-三氟萘-2,6-二基、7,8-二氟色原烷-2,6-二基、3,4,5,6-四氟芴-2,7-二基、4,6-二氟二苯并呋喃-3,7-二基、4,6-二氟二苯并噻吩-3,7-二基、或1,1,6,7-四氟茚满-2,5-二基；Z3及Z4为单键、亚乙基、亚乙烯基、亚甲基氧基、或羰基氧基；c为0、1、2、或3，d为0或1；c与d的和为3以下。
项8.根据项1至项7中任一项所述的液晶调光元件，具有液晶复合体，所述液晶复合体包含含有选自式(3-1)至式(3-35)所表示的化合物中的至少一种化合物作为第三成分的液晶组合物、以及聚合物。
Figure BDA0002997125570000151
Figure BDA0002997125570000161
Figure BDA0002997125570000171
Figure BDA0002997125570000181
式(3-1)至式(3-35)中，R4及R5为氢、碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、或碳数2至12的烯基氧基。
项9.根据项7或项8所述的液晶调光元件，其中基于液晶组合物的质量，第三成分的比例为3质量％至25质量％的范围。
项10.根据项1至项9中任一项所述的液晶调光元件，其中聚合物为自包含式(4)所表示的化合物作为主成分的聚合性化合物的混合物衍生的聚合物。
P1-Z5-P2 (4)
式(4)中，P1及P2为聚合性基；Z5为碳数1至20的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个氢可经碳数1至5的烷基、氟、氯、或P3取代，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-NH-、或-N(R6)-取代，至少一个-CH2-CH2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，至少一个-CH2-可经通过自碳环式的饱和脂肪族化合物、杂环式的饱和脂肪族化合物、碳环式的不饱和脂肪族化合物、杂环式的不饱和脂肪族化合物、碳环式的芳香族化合物、或杂环式的芳香族化合物中去除两个氢而生成的二价基取代，这些二价基中，碳数为5至35，且至少一个氢可经R6或P3取代，此处，R6为碳数1至12的烷基，所述烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代；P3为聚合性基。
项11.根据项10所述的液晶调光元件，其中P1、P2、及P3为选自式(P-1)至式(P-6)所表示的聚合性基的基。
Figure BDA0002997125570000182
式(P-1)至式(P-6)中，M1、M2、及M3为氢、氟、碳数1至5的烷基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至5的烷基。
项12.根据项10所述的液晶调光元件，其中P1、P2、及P3的至少一者为丙烯酰氧基或甲基丙烯酰氧基。
项13.根据项1至项9中任一项所述的液晶调光元件，其中聚合物为自包含式(5)所表示的化合物作为主成分的聚合性化合物的混合物衍生的聚合物。
Figure BDA0002997125570000191
式(5)中，M4及M5为氢或甲基；Z6为碳数21至80的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个氢可经碳数1至20的烷基、氟、或氯取代，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-NH-、或-N(R6)-取代，至少一个-CH2-CH2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，此处，R6为碳数1至12的烷基，所述烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代。
项14.根据项1至项9中任一项所述的液晶调光元件，其中聚合物为自包含式(6)所表示的化合物作为主成分的聚合性化合物的混合物衍生的聚合物。
Figure BDA0002997125570000192
式(6)中，M6为氢或甲基；Z7为单键或碳数1至5的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个氢可经氟或氯取代，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代；R7为碳数1至40的烷基，所述烷基中，至少一个氢可经氟或氯取代，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代，至少一个-CH2-可经通过自碳环式的饱和脂肪族化合物、杂环式的饱和脂肪族化合物、碳环式的不饱和脂肪族化合物、杂环式的不饱和脂肪族化合物、碳环式的芳香族化合物、或杂环式的芳香族化合物中去除两个氢而生成的二价基取代，这些二价基中，碳数为5至35，且至少一个氢可经碳数1至12的烷基取代，所述烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代。
项15.根据项14所述的液晶调光元件，其中在式(6)中，M6为氢或甲基；Z7为单键或碳数1至5的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个氢可经氟或氯取代，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代；R7为碳数1至40的烷基，所述烷基中，至少一个氢可经氟或氯取代，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代。
项16.根据项1至项9中任一项所述的液晶调光元件，其中聚合物为自包含选自式(7)、式(8)、及式(9)所表示的化合物中的化合物作为主成分的聚合性化合物的混合物衍生的聚合物。
Figure BDA0002997125570000201
式(7)、式(8)、及式(9)中，环G、环I、环J、环K、环L、及环M为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、1,4-亚环己烯基、吡啶-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、萘-2,6-二基、或芴-2,7-二基，此处，至少一个氢可经氟、氯、氰基、羟基、甲酰基、三氟乙酰基、二氟甲基、三氟甲基、碳数1至5的烷基、碳数1至5的烷氧基、碳数2至5的烷氧基羰基、或碳数1至5的烷酰基取代；Z8、Z10、Z12、Z13、及Z17为单键、-O-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-；Z9、Z11、Z14、及Z16为单键、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-COS-、-SCO-、-OCOO-、-CONH-、-NHCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-CH＝CHCOO-、-OCOCH＝CH-、-CH2CH2COO-、-OCOCH2CH2-、-CH＝CH-、-N＝CH-、-CH＝N-、-N＝C(CH3)-、-C(CH3)＝N-、-N＝N-、或-C≡C-；Z15为单键、-O-或-COO-；Y2为氢、氟、氯、三氟甲基、三氟甲氧基、氰基、碳数1至20的烷基、碳数2至20的烯基、碳数1至20的烷氧基、或碳数2至20的烷氧基羰基；f及h为1至4的整数；k及m为0至3的整数；k及m的和为1至4；e、g、i、j、l、及n为0至20的整数；M7至M12为氢或甲基。
项17.根据项1至项16中任一项所述的液晶调光元件，其中基于液晶复合体的质量，液晶组合物的比例为50质量％至95质量％的范围，聚合物的比例为5质量％至50质量％的范围。
项18.根据项1至项17中任一项所述的液晶调光元件，其中液晶复合体是通过将含有液晶组合物以及聚合性化合物的聚合性组合物作为前体而获得，所述聚合性组合物含有光聚合引发剂作为添加物。
项19.根据项1至项18中任一项所述的液晶调光元件，其中调光层为根据项1至项18中任一项所述的液晶复合体，调光层由一对透明基板夹持，透明基板具有透明电极。
项20.根据项19所述的液晶调光元件，其中透明基板为玻璃板或压克力板。
项21.根据项19所述的液晶调光元件，其中透明基板为塑料膜。
项22.一种调光窗，其使用根据项1至项21中任一项所述的液晶调光元件。
项23.一种智能窗户，其使用根据项1至项21中任一项所述的液晶调光元件。
项24.一种液晶调光元件的用途，所述液晶调光元件为根据项1至项21中任一项所述的液晶调光元件，其用于调光窗中。
项25.一种液晶调光元件的用途，所述液晶调光元件为根据项1至项21中任一项所述的液晶调光元件，其用于智能窗户中。
本发明也包括以下项。(a)根据项1所述的液晶调光元件，具有液晶复合体，所述液晶复合体包含含有选自式(1)中Y1为氟的化合物中的至少一种化合物作为第一成分的液晶组合物、以及聚合物。(b)根据项1所述的液晶调光元件，具有液晶复合体，所述液晶复合体包含含有选自式(1)中Y1为氰基的化合物中的至少一种化合物作为第一成分的液晶组合物、以及聚合物。
本发明也包括以下项。(c)根据项2所述的液晶调光元件，具有液晶复合体，所述液晶复合体包含含有选自项2所述的化合物(1-1)、化合物(1-2)、化合物(1-3)、化合物(1-9)、化合物(1-13)、化合物(1-16)、化合物(1-21)、化合物(1-22)、化合物(1-23)、化合物(1-24)、化合物(1-27)、化合物(1-28)、化合物(1-33)、化合物(1-36)、化合物(1-41)、及化合物(1-42)中的至少一种化合物作为第一成分的液晶组合物、以及聚合物。
本发明也包括以下项。(d)根据项5所述的液晶调光元件，具有液晶复合体，所述液晶复合体包含含有选自项5所述的化合物(2-1)、化合物(2-2)、化合物(2-3)、化合物(2-4)、化合物(2-6)、化合物(2-9)、化合物(2-10)、化合物(2-12)、化合物(2-13)、化合物(2-14)、化合物(2-16)、化合物(2-17)、化合物(2-19)、及化合物(2-21)中的至少一种化合物作为第二成分的液晶组合物、以及聚合物。
本发明也包括以下项。(e)根据项8所述的液晶调光元件，具有液晶复合体，所述液晶复合体包含含有选自项8所述的化合物(3-1)、化合物(3-5)、化合物(3-6)、化合物(3-7)、化合物(3-8)、化合物(3-12)、化合物(3-14)、化合物(3-19)、及化合物(3-34)中的至少一种化合物作为第三成分的液晶组合物、以及聚合物。
本发明也包括以下项。(f)如上所述的液晶调光元件，其中基于液晶复合体的质量，液晶组合物的比例为50质量％至90质量％的范围，聚合物的比例为10质量％至50质量％的范围。(g)如上所述的液晶调光元件，其中基于液晶复合体的质量，液晶组合物的比例为50质量％至85质量％的范围，聚合物的比例为15质量％至50质量％的范围。(h)如上所述的液晶调光元件，其中基于液晶复合体的质量，液晶组合物的比例为60质量％至80质量％的范围，聚合物的比例为20质量％至40质量％的范围。
以如下顺序对本发明的液晶调光元件进行说明。第一，对液晶复合体的构成进行说明。第二，对液晶组合物的构成进行说明。第三，对液晶性化合物的主要特性、以及所述化合物对液晶组合物或元件带来的主要效果进行说明。第四，对液晶组合物中的成分的组合、成分的优选比例及其根据进行说明。第五，对液晶性化合物的优选的方式进行说明。第六，示出优选的液晶性化合物。第七，对聚合性化合物的优选的方式及其一例进行说明。第八，对成分化合物的合成方法进行说明。第九，对可添加于聚合性组合物中的添加物进行说明。最后，对液晶复合体或元件进行说明。
第一，对液晶复合体的构成进行说明。液晶复合体的前体为聚合性组合物。液晶复合体是通过聚合性组合物的聚合而获得。聚合性组合物为液晶组合物与聚合性化合物的混合物。所述液晶组合物的介电各向异性为正。聚合性组合物通过聚合而生成的聚合物会进行相分离，因此提供液晶复合体。即，生成将聚合物与液晶组合物组合而成的液晶复合体。所述液晶复合体适合于当不施加电压时为不透明且当施加电压时变为透明的正常模式的元件。液晶组合物的光学各向异性与聚合物的折射率与液晶调光元件的透明性相关联。一般而言，液晶组合物的光学各向异性(Δn)较大者优选。光学各向异性优选为0.15以上，更优选为0.18以上。
在高分子分散型的元件中，液晶组合物如液滴那样分散于聚合物中。各个液滴分离且液滴不连续。另一方面，在聚合物网络型的元件中，聚合物具有三维的网格结构，液晶组合物被所述网格包围且为连续的。在这些元件中，为了有效率地发生光散射，基于液晶复合体的液晶组合物的比例优选为较大。在液滴或网格大时，驱动电压低。因此，就驱动电压低的观点而言，优选为聚合物的比例较小。在液滴或网格小时，响应时间短。因此，就响应时间短的观点而言，优选为聚合物的比例较大。
基于液晶复合体的质量，液晶组合物的优选的比例为约50质量％至约95质量％的范围。所述优选的比例也为约50质量％至约90质量％的范围。更优选的比例为约50质量％至约85质量％的范围。特别优选的比例为约60质量％至约80质量％的范围。特别优选的比例为约70质量％至约80质量％的范围。因液晶复合体与聚合物的合计为100质量％，故可容易地算出聚合物的比例。再者，聚合物的基于液晶复合体的比例与聚合性化合物的基于聚合性组合物的比例相同。
为了有效率地发生光散射，基于液晶复合体的质量，液晶组合物的优选的比例为约75质量％至约97质量％的范围。更优选的比例为约80质量％至约96质量％的范围。特别优选的比例为约85质量％至约95质量％的范围。
在液晶组合物与聚合物的比例为所述范围内时，会生成聚合物网络型的元件。当聚合物的比例大时，会混合存在高分子分散型的结构。另一方面，在聚合物的比例更小时，会生成聚合物稳定取向型的元件。将其简称为PSA(polymer sustained alignment)元件。在国际公开2012-050178号公报的实施例1中记载了“以相对于液晶材料而成为0.5wt％的方式添加单体”(段落0105)。如根据所述记载可知那样，在PSA元件中，在液晶材料(液晶组合物)中添加微量的聚合性化合物。
在PSA元件中，聚合物对液晶分子的预倾角进行调整。通过将预倾角最优选化，液晶分子稳定化，且元件的响应时间缩短。另一方面，在正常模式的聚合物网络型元件中，聚合物的折射率与液晶分子的折射率存在差异，因此会引起光散射，元件变为不透明。在对所述元件施加电压时，液晶分子与基板垂直地排列，元件变为透明。因此，在聚合物网络型元件中，不同于PSA元件而不需要偏光板。
第二，对液晶组合物的构成进行说明。所述组合物含有多种液晶性化合物。所述组合物也可含有添加物。添加物为光学活性化合物、抗氧化剂、紫外线吸收剂、消光剂、色素、消泡剂、极性化合物等。就液晶性化合物的观点而言，所述组合物被分类为组合物A与组合物B。组合物A不仅含有选自化合物(1)、化合物(2)、及化合物(3)中的液晶性化合物，也可进而含有其他液晶性化合物、添加物等。“其他液晶性化合物”是与化合物(1)、化合物(2)、及化合物(3)不同的液晶性化合物。此种化合物是出于进一步调整特性的目的而混合于组合物中。
组合物B实质上仅包含选自化合物(1)、化合物(2)及化合物(3)中的液晶性化合物。“实质上”是指组合物B虽可含有添加物，但不含其他液晶性化合物。与组合物A相比较，组合物B的成分的数量少。就降低成本的观点而言，组合物B优于组合物A。就可通过混合其他液晶性化合物来进一步调整特性的观点而言，组合物A优于组合物B。
第三，对液晶性化合物的主要特性、以及所述化合物对液晶组合物或元件带来的主要效果进行说明。将成分化合物的主要特性归纳于表2中。表2中，L是指大或高，M是指中等程度的，S是指小或低。记号L、M、S是基于成分化合物之间的定性比较的分类，0(零)是指极其小。
表2.液晶性化合物的特性
化合物 化合物(1) 化合物(2) 化合物(3)
上限温度 S～L S～L S～L
粘度 M～L S～M M～L
光学各向异性 M～L S～L M～L
介电各向异性 S～L 0 M～L<sup>1)</sup>
比电阻 L L L
1)介电各向异性的值为负，且记号表示绝对值的大小
成分化合物对组合物的特性带来的主要效果如下所述。化合物(1)提高介电各向异性。化合物(2)提高上限温度、或降低下限温度。化合物(3)提高液晶分子的短轴方向上的介电常数。
第四，对液晶组合物中的成分的组合、成分的优选比例及其根据进行说明。组合物中的成分的优选的组合为第一成分+第二成分、第一成分+第三成分、或第一成分+第二成分+第三成分。更优选的组合为第一成分+第二成分、或第一成分+第二成分+第三成分。
为了提高介电各向异性，第一成分的优选的比例为约5质量％以上，为了降低下限温度，第一成分的优选的比例为约90质量％以下。更优选的比例为约10质量％至约85质量％的范围。特别优选的比例为约20质量％至约80质量％的范围。
为了提高上限温度、或降低下限温度，第二成分的优选的比例为约5质量％以上，为了提高介电各向异性，第二成分的优选的比例为约90质量％以下。更优选的比例为约10质量％至约85质量％的范围。特别优选的比例为约20质量％至约80质量％的范围。
为了提高液晶分子的短轴方向上的介电常数，第三成分的优选的比例为约3质量％以上，为了降低下限温度，第三成分的优选的比例为约25质量％以下。更优选的比例为约5质量％至约20质量％的范围。特别优选的比例为约5质量％至约15质量％的范围。
第五，对液晶性化合物的优选的方式进行说明。式(1)、式(2)、及式(3)中，R1为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或碳数2至12的烯基。为了提高对光或热的稳定性，优选的R1为碳数1至12的烷基。
R2及R3为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、或至少一个氢经氟或氯取代的碳数2至12的烯基。为了提高上限温度、或降低下限温度，优选的R2或R3为碳数2至12的烯基，为了提高对光或热的稳定性，优选的R2或R3为碳数1至12的烷基。
R4及R5为氢、碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、或碳数2至12的烯基氧基。为了提高对光或热的稳定性，优选的R4或R5为碳数1至12的烷基，为了提高液晶分子的短轴方向上的介电常数，优选的R4或R5为碳数1至12的烷氧基。
优选的烷基为甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、或辛基。为了降低粘度，更优选的烷基为甲基、乙基、丙基、丁基、或戊基。
优选的烷氧基为甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基、或庚氧基。为了降低粘度，更优选的烷氧基为甲氧基或乙氧基。
优选的烯基为乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、1-戊烯基、2-戊烯基、3-戊烯基、4-戊烯基、1-己烯基、2-己烯基、3-己烯基、4-己烯基、或5-己烯基。为了降低粘度，更优选的烯基为乙烯基、1-丙烯基、3-丁烯基、或3-戊烯基。这些烯基中的-CH＝CH-的优选的立体构型依存于双键的位置。为了降低粘度等原因，在1-丙烯基、1-丁烯基、1-戊烯基、1-己烯基、3-戊烯基、3-己烯基之类的烯基中优选为反式构型。在2-丁烯基、2-戊烯基、2-己烯基之类的烯基中优选为顺式构型。
优选的烯基氧基为乙烯基氧基、烯丙基氧基、3-丁烯基氧基、3-戊烯基氧基、或4-戊烯基氧基。为了降低粘度，更优选的烯基氧基为烯丙基氧基或3-丁烯基氧基。
至少一个氢经氟或氯取代的烷基的优选的例子为氟甲基、2-氟乙基、3-氟丙基、4-氟丁基、5-氟戊基、6-氟己基、7-氟庚基、或8-氟辛基。为了提高介电各向异性，更优选的例子为2-氟乙基、3-氟丙基、4-氟丁基、或5-氟戊基。
至少一个氢经氟或氯取代的烯基的优选的例子为2,2-二氟乙烯基、3,3-二氟-2-丙烯基、4,4-二氟-3-丁烯基、5,5-二氟-4-戊烯基、或6,6-二氟-5-己烯基。为了降低粘度，更优选的例子为2,2-二氟乙烯基或4,4-二氟-3-丁烯基。
环A为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、2,3-二氟-1,4-亚苯基、2,6-二氟-1,4-亚苯基、嘧啶-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、或四氢吡喃-2,5-二基。为了提高光学各向异性，优选的环A为1,4-亚苯基或2-氟-1,4-亚苯基。为了提高上限温度，与1,4-亚环己基相关的立体构型是反式构型优于顺式构型。四氢吡喃-2,5-二基为
Figure BDA0002997125570000241
优选为
Figure BDA0002997125570000242
环B及环C为1,4-亚环己基、1,3-亚苯基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、2,5-二氟-1,4-亚苯基、或嘧啶-2,5-二基。为了提高上限温度、或为了降低下限温度，优选的环B或环C为1,4-亚环己基，为了降低下限温度，优选的环B或环C为1,4-亚苯基。
环D及环F为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、四氢吡喃-2,5-二基、1,4-亚苯基、至少一个氢经氟或氯取代的1,4-亚苯基、萘-2,6-二基、至少一个氢经氟或氯取代的萘-2,6-二基、色原烷-2,6-二基、或至少一个氢经氟或氯取代的色原烷-2,6-二基。为了降低下限温度、或为了提高上限温度，优选的环D或环F为1,4-亚环己基，为了降低下限温度，优选的环D或环F为1,4-亚苯基。
环E为2,3-二氟-1,4-亚苯基、2-氯-3-氟-1,4-亚苯基、2,3-二氟-5-甲基-1,4-亚苯基、3,4,5-三氟萘-2,6-二基、7,8-二氟色原烷-2,6-二基、3,4,5,6-四氟芴-2,7-二基(FLF4)、4,6-二氟二苯并呋喃-3,7-二基(DBFF2)、4,6-二氟二苯并噻吩-3,7-二基(DBTF2)、或1,1,6,7-四氟茚满-2,5-二基(InF4)。
Figure BDA0002997125570000251
为了降低粘度，优选的环E为2,3-二氟-1,4-亚苯基，为了提高液晶分子的短轴方向上的介电常数，优选的环E为4,6-二氟二苯并噻吩-3,7-二基。
Z1为单键、亚乙基、亚乙烯基、亚乙炔基、亚甲基氧基、羰基氧基、或二氟亚甲基氧基。为了提高上限温度，优选的Z1为单键，为了提高介电各向异性，优选的Z1为二氟亚甲基氧基。特别优选的Z1为单键。Z2为单键、亚乙基、亚乙烯基、亚乙炔基、亚甲基氧基、或羰基氧基。为了提高对光或热的稳定性，优选的Z2为单键。Z3及Z4为单键、亚乙基、亚乙烯基、亚甲基氧基、或羰基氧基。为了降低下限温度，优选的Z3或Z4为单键，为了提高液晶分子的短轴方向上的介电常数，优选的Z3或Z4为亚甲基氧基。特别优选的Z3或Z4为单键。
亚甲基氧基之类的二价基左右不对称。亚甲基氧基中，-CH2O-优于-OCH2-。羰基氧基中，-COO-优于-OCO-。二氟亚甲基氧基中，-CF2O-优于-OCF2-。
a为1、2、3、或4。为了降低下限温度，优选的a为2，为了提高介电各向异性，优选的a为3。b为1、2、或3。为了降低下限温度，优选的b为1，为了提高上限温度，优选的b为2或3。c为0、1、2、或3，d为0或1，c及d的和为3以下。为了降低下限温度，优选的c为1，为了提高上限温度，优选的c为2或3。为了提高液晶分子的短轴方向上的介电常数，优选的d为0，为了降低下限温度，优选的d为1。
X1及X2为氢或氟。为了提高上限温度，优选的X1或X2为氢，为了提高介电各向异性，优选的X1或X2为氟。
Y1为氟、氯、氰基、至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基、至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷氧基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数2至12的烯基氧基。为了降低粘度，优选的Y1为氟，为了提高介电各向异性，优选的Y1为氰基。
至少一个氢经氟或氯取代的烷基的优选例为三氟甲基。至少一个氢经氟或氯取代的烷氧基的优选例为三氟甲氧基。至少一个氢经氟或氯取代的烯基氧基的优选例为三氟乙烯基氧基。
第六，示出优选的液晶性化合物。优选的化合物(1)为项2所述的化合物(1-1)至化合物(1-47)。这些化合物中，优选为第一成分的至少一种为化合物(1-1)、化合物(1-2)、化合物(1-7)、化合物(1-9)、化合物(1-13)、化合物(1-16)、化合物(1-17)、化合物(1-23)、化合物(1-24)、化合物(1-28)、化合物(1-29)、化合物(1-30)、化合物(1-33)、化合物(1-34)、化合物(1-41)、或化合物(1-42)。优选为第一成分的至少两种为化合物(1-1)及化合物(1-2)、化合物(1-1)及化合物(1-9)、化合物(1-2)及化合物(1-9)、化合物(1-1)及化合物(1-16)、化合物(1-2)及化合物(1-16)、化合物(1-9)及化合物(1-16)、化合物(1-9)及化合物(1-24)、化合物(1-16)及化合物(1-24)、化合物(1-9)及化合物(1-41)、化合物(1-16)及化合物(1-41)、或化合物(1-16)及化合物(1-42)的组合。
优选的化合物(2)为项5所述的化合物(2-1)至化合物(2-23)。这些化合物中，优选为第二成分的至少一种为化合物(2-1)、化合物(2-2)、化合物(2-3)、化合物(2-6)、化合物(2-9)、化合物(2-10)、化合物(2-11)、化合物(2-12)、化合物(2-13)、化合物(2-16)、化合物(2-20)、或化合物(2-21)。优选为第二成分的至少两种为化合物(2-2)及化合物(2-9)、化合物(2-2)及化合物(2-10)、化合物(2-2)及化合物(2-12)、化合物(2-9)及化合物(2-10)、化合物(2-9)及化合物(2-12)、或化合物(2-10)及化合物(2-12)的组合。
优选的化合物(3)为项8所述的化合物(3-1)至化合物(3-35)。这些化合物中，优选为第三成分的至少一种为化合物(3-1)、化合物(3-3)、化合物(3-6)、化合物(3-8)、化合物(3-10)、化合物(3-14)、或化合物(3-34)。优选为第三成分的至少两种为化合物(3-1)及化合物(3-8)、化合物(3-1)及化合物(3-14)、化合物(3-3)及化合物(3-8)、化合物(3-3)及化合物(3-14)、化合物(3-3)及化合物(3-34)、化合物(3-6)及化合物(3-8)、化合物(3-6)及化合物(3-10)、或化合物(3-6)及化合物(3-14)的组合。
第七，对聚合性化合物的优选的方式及其一例进行说明。聚合物衍生自聚合性化合物。聚合性化合物可为单独一种、或多种化合物的混合物。优选的聚合性化合物为化合物(4)、化合物(5)、或化合物(6)。优选的聚合性化合物为化合物(7)、化合物(8)、或化合物(9)。聚合性化合物可为选自化合物(4)至化合物(9)的化合物的混合物。所述混合物可含有与化合物(4)至化合物(9)不同的聚合性化合物。此种混合物含有选自化合物(4)至化合物(9)的化合物作为主成分。此处，主成分是指在混合物中占据最大比例的成分。例如，在40质量％的化合物(4)、30质量％的化合物(5)、及30质量％的化合物(6)的混合物中，主成分是化合物(4)。在所使用的聚合性化合物仅为化合物(4)时，化合物(4)也被称为主成分。
7-1.化合物(4)
式(4)中，Z5为碳数1至20的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个氢可经碳数1至5的烷基、氟、氯、或P3取代，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-NH-、或-N(R6)-取代，至少一个-CH2-CH2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，至少一个-CH2-可经通过自碳环式的饱和脂肪族化合物、杂环式的饱和脂肪族化合物、碳环式的不饱和脂肪族化合物、杂环式的不饱和脂肪族化合物、碳环式的芳香族化合物、或杂环式的芳香族化合物中去除两个氢而生成的二价基取代，这些二价基中，碳数为5至35，且至少一个氢可经R6或P3取代。此处，R6为碳数1至12的烷基，所述烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代。
通过自碳环式或杂环式的饱和脂肪族化合物中去除两个氢而生成的二价基的例子为1,4-亚环己基、十氢萘-2,6-二基、四氢吡喃-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基等。通过自碳环式或杂环式的不饱和脂肪族化合物中去除两个氢而生成的二价基的例子为1,4-亚环己烯基、二氢吡喃-2,5-二基等。通过自碳环式或杂环式的芳香族化合物中去除两个氢而生成的二价基的例子为1,4-亚苯基、至少一个氢经氟所取代的1,4-亚苯基、1,2,3,4-四氢萘-2,6-二基、萘-1,2-二基、嘧啶-2,5-二基等。
优选的Z5为碳数1至20的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个氢可经碳数1至5的烷基取代，至少一个-CH2-可经-O-取代，至少一个-CH2-可经通过自碳环式的饱和脂肪族化合物或碳环式的芳香族化合物中去除两个氢而生成的二价基取代，这些二价基中，碳数为5至35。更优选的Z5为碳数1至20的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个氢可经碳数1至5的烷基取代，至少一个-CH2-可经-O-取代。
为了提高与液晶组合物的相容性，优选的Z5包含1,4-亚环己基或1,4-亚苯基之类的环结构。为了容易地形成网格结构，优选的Z5包含亚烷基之类的链状结构。
P1、P2、及P3为聚合性基。优选的聚合性基为式(P-1)至式(P-6)。这些式中，波形线表示键结的位置。更优选的聚合性基为式(P-1)至式(P-3)。P1、P2、及P3可为丙烯酰氧基或甲基丙烯酰氧基。
式(P-1)至式(P-6)中，M1、M2、及M3为氢、氟、碳数1至5的烷基、或至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至5的烷基。为了提高反应性，优选的M1、M2、或M3为氢或甲基。更优选的M1为氢或甲基，更优选的M2或M3为氢。
化合物(4)的一例为化合物(4-1)至化合物(4-5)。
Figure BDA0002997125570000281
式(4-1)中，p为1至6的整数，式(4-2)中，q为5至20的整数，式(4-4)中，r为1至15的整数。
化合物(4)中，在聚合性基多的情况下，因交联而包围液滴的聚合物变得牢固，或网格变得致密。优选的聚合性化合物具有至少一个丙烯酰氧基(-OCO-CH＝CH2)或甲基丙烯酰氧基(-OCO-(CH3)C＝CH2)。化合物(4)通过聚合而提供对应的聚合物。在化合物(4)为挥发性的情况下，可使用其寡聚物。优选的聚合物为无色透明，且不溶于液晶组合物中。优选的聚合物与元件的基板的密接性优异，使驱动电压下降。为了提高这一效果，也可并用与化合物(4)不同的聚合性化合物。
7-2.化合物(5)
式(5)中，M4及M5为氢或甲基。为了提高反应性，优选的M4或M5为氢。
Z6为碳数21至80的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个氢可经碳数1至20的烷基、氟、或氯取代，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-NH-、或-N(R6)-取代，至少一个-CH2-CH2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，此处，R6为碳数1至12的烷基，所述烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代。为了达成低电压驱动，优选的Z6为碳数21至60的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个氢可经碳数1至20的烷基取代，至少一个-CH2-可经-O-、-COO-、或-OCO-取代。
为了达成低电压驱动，更优选的Z6为至少一个氢经烷基取代的亚烷基。在亚烷基的两个氢经烷基取代时，优选为防止位阻。例如，使两个烷基充分分离，或在其中一个烷基中使用碳数1至5的烷基。在至少三个氢经烷基取代时也相同。
化合物(5)的一例为化合物(5-1)。
Figure BDA0002997125570000291
式(5-1)中，R8及R10为碳数1至5的烷基，R9及R11为碳数5至20的烷基，所述烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代，Z8为碳数10至30的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代。
化合物(5-1)的一例为化合物(5-1-1)及化合物(5-1-2)。
Figure BDA0002997125570000292
式(5-1-1)及式(5-1-2)中，例如R8及R10为乙基，R9及R11为-CH2OCOC9H19、-CH2OCOC10H21、-CH2OC8H17、或-CH2OC11H23。
化合物(5)为二丙烯酸酯或二甲基丙烯酸酯。式(5)的Z6为亚烷基等，因此，聚合物容易形成网格结构。在Z6的分子链短时，聚合物的交联部位接近，因此网格变小。在Z6的分子链长时，聚合物的交联部位远离，分子运动的自由度提高，因此驱动电压下降。在Z6为分支状时，自由度进一步提高，因此驱动电压进一步下降。为了提高这一效果，也可并用与化合物(5)不同的聚合性化合物。
7-3.化合物(6)
式(6)中，M6为氢或甲基。为了提高反应性，优选的M6为氢。
Z7为单键或碳数1至5的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个氢可经氟或氯取代，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代。优选的Z7为单键或碳数1至5的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代。
R7为碳数1至40的烷基，所述烷基中，至少一个氢可经氟或氯取代，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代，至少一个-CH2-可经通过自碳环式的饱和脂肪族化合物、杂环式的饱和脂肪族化合物、碳环式的不饱和脂肪族化合物、杂环式的不饱和脂肪族化合物、碳环式的芳香族化合物、或杂环式的芳香族化合物中去除两个氢而生成的二价基取代，这些二价基中，碳数为5至35，且至少一个氢可经碳数1至12的烷基取代，所述烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代。优选的R7为碳数5至30的烷基。更优选的R7为碳数5至30的分支状烷基。
化合物(6)的一例为化合物(6-1)至化合物(6-6)。
Figure BDA0002997125570000301
式(6-1)至式(6-5)中，R12为碳数5至20的烷基，所述烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代，R13及R14为碳数3至10的烷基，所述烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代。
化合物(6)为丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。在式(6)的R7具有环状结构时，与液晶组合物的亲和性提高。在R7为亚烷基时，聚合物容易形成网格结构。在所述聚合物中，通过亚烷基而分子运动的自由度提高，因此驱动电压下降。为了进一步提高这一效果，也可并用与化合物(6)不同的聚合性化合物。
7-4.化合物(7)至化合物(9)
式(7)、式(8)、及式(9)中，环G、环I、环J、环K、环L、及环M为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、1,4-亚环己烯基、吡啶-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、萘-2,6-二基、或芴-2,7-二基，此处，至少一个氢可经氟、氯、氰基、羟基、甲酰基、三氟乙酰基、二氟甲基、三氟甲基、碳数1至5的烷基、碳数1至5的烷氧基、碳数2至5的烷氧基羰基、或碳数1至5的烷酰基取代。式(7)、式(8)、及式(9)中，优选的环为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、2-甲基-1,4-亚苯基、2-甲氧基-1,4-亚苯基、或2-三氟甲基-1,4-亚苯基。更优选的环为1,4-亚环己基或1,4-亚苯基。
Z8、Z10、Z12、Z13、及Z17为单键、-O-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-。Z9、Z11、Z14、及Z16为单键、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-COS-、-SCO-、-OCOO-、-CONH-、-NHCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-CH＝CHCOO-、-OCOCH＝CH-、-CH2CH2COO-、-OCOCH2CH2-、-CH＝CH-、-N＝CH-、-CH＝N-、-N＝C(CH3)-、-C(CH3)＝N-、-N＝N-、或-C≡C-。Z15为单键、-O-、或-COO-。优选的Z8、Z10、Z12、Z13、或Z17为单键或-O-。优选的Z9、Z11、Z14、或Z16为单键、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-CH2CH2-、-CH2CH2COO-、或-OCOCH2CH2-。
Y2为氢、氟、氯、三氟甲基、三氟甲氧基、氰基、碳数1至20的烷基、碳数2至20的烯基、碳数1至20的烷氧基、或碳数2至20的烷氧基羰基。优选的Y2为氰基、烷基、或烷氧基。
f及h为1至4的整数；k及m为0至3的整数，k及m的和为1至4；e、g、i、j、l、及n为0至20的整数。
M7至M12为氢或甲基。
化合物(7)的一例为化合物(7-1)至化合物(7-24)。
Figure BDA0002997125570000321
Figure BDA0002997125570000331
式(7-1)至式(7-24)中，M7为氢或甲基，e为1至20的整数。
化合物(8)的一例为化合物(8-1)至化合物(8-31)。
Figure BDA0002997125570000341
Figure BDA0002997125570000351
Figure BDA0002997125570000361
式(8-1)至式(8-31)中，M8及M9为氢或甲基，g及i为1至20的整数。
化合物(9)的一例为化合物(9-1)至化合物(9-10)。
Figure BDA0002997125570000371
Figure BDA0002997125570000381
式(9-1)至式(9-10)中，M10、M11、及M12为氢或甲基，j、l、及n为1至20的整数。
化合物(7)、化合物(8)、及化合物(9)具有至少一个丙烯酰氧基(-OCO-CH＝CH2)或甲基丙烯酰氧基(-OCO-(CH3)C＝CH2)。液晶性化合物具有液晶原(诱导出液晶性的刚性的部位)，而这些化合物也具有液晶原。因此，这些化合物与液晶性化合物一起通过取向膜的作用而在同一方向上取向。在聚合后也维持所述取向。此种液晶复合体具有高透明性。为了提高其他特性，也可并用与化合物(7)、化合物(8)、及化合物(9)不同的聚合性化合物。
第八，对成分化合物的合成方法进行说明。这些化合物可利用已知的方法来合成。例示合成方法。化合物(1-9)及化合物(1-16)是利用日本专利特开平2-233626号公报中所记载的方法来合成。化合物(2-1)是利用日本专利特开昭59-176221号公报中所记载的方法来合成。化合物(3-1)是利用日本专利特表平2-503441号公报中所记载的方法来合成。抗氧化剂已有市售。后述的化合物(11-1)可自西格玛奥德里奇公司(Sigma-AldrichCorporation)获取。化合物(11-2)等是利用美国专利3660505号说明书中所记载的方法来合成。聚合性化合物可市售或通过已知的方法来合成。
未记载合成方法的化合物可利用以下成书中所记载的方法来合成：“有机合成(Organic Syntheses)”(约翰威立父子出版公司(John Wiley&Sons,Inc.))、“有机反应(Organic Reactions)”(约翰威立父子出版公司(John Wiley&Sons,Inc.))、“综合有机合成(Comprehensive Organic Synthesis)”(培格曼出版公司(Pergamon Press))、“新实验化学讲座”(丸善)等。组合物是利用现有的方法，由以所述方式获得的化合物来制备。例如，将成分化合物混合，然后通过加热而使其相互溶解。
第九，对可添加于聚合性组合物中的添加物进行说明。此种添加物为光学活性化合物、抗氧化剂、紫外线吸收剂、消光剂、色素、消泡剂、聚合引发剂、聚合抑制剂、极性化合物等。添加物也可添加于液晶组合物或聚合性化合物中来代替添加于聚合性组合物中。
出于引起液晶分子的螺旋结构来赋予扭角(torsion angle)的目的，而将光学活性化合物添加于组合物中。此种化合物的例子为化合物(10-1)至化合物(10-5)。光学活性化合物的优选的比例为约5质量％以下。更优选的比例为约0.01质量％至约2质量％的范围。
Figure BDA0002997125570000391
为了防止由大气中的加热所引起的比电阻下降、或为了在长时间使用元件后，不仅在室温下而且在接近于上限温度的温度下也维持大的电压保持率，也可将化合物(11-1)至化合物(11-3)之类的抗氧化剂添加于组合物中。
Figure BDA0002997125570000401
化合物(11-2)由于挥发性小，故对于在长时间使用元件后，不仅在室温下而且在接近于上限温度的温度下也维持大的电压保持率而言有效。为了获得所述效果，抗氧化剂的优选的比例为约50ppm以上，为了不降低上限温度、或为了不提高下限温度，抗氧化剂的优选的比例为约600ppm以下。更优选的比例为约100ppm至约300ppm的范围。
紫外线吸收剂的优选的例子为二苯甲酮衍生物、苯甲酸酯衍生物、三唑衍生物等。具有位阻的胺之类的光稳定剂也优选。光稳定剂的优选的例子为化合物(12-1)至化合物(12-16)等。为了获得所述效果，这些吸收剂或稳定剂的优选的比例为约50ppm以上，为了不降低上限温度、或为了不提高下限温度，这些吸收剂或稳定剂的优选的比例为约10000ppm以下。更优选的比例为约100ppm至约10000ppm的范围。
Figure BDA0002997125570000411
Figure BDA0002997125570000421
消光剂是通过接受液晶性化合物所吸收的光能量，并转换为热能量来防止液晶性化合物的分解的化合物。消光剂的优选的例子为化合物(13-1)至化合物(13-7)等。为了获得所述效果，这些消光剂的优选的比例为约50ppm以上，为了不提高下限温度，这些消光剂的优选的比例为约20000ppm以下。更优选的比例为约100ppm至约10000ppm的范围。
Figure BDA0002997125570000431
为了适合于宾主(guest host，GH)模式的元件，而将偶氮系色素、蒽醌系色素等之类的二色性色素(dichroic dye)添加于组合物中。色素的优选的比例为约0.01质量％至约10质量％的范围。为了防止起泡，而将二甲基硅酮油、甲基苯基硅酮油等消泡剂添加于组合物中。为了获得所述效果，消泡剂的优选的比例为约1ppm以上，为了防止显示不良，消泡剂的优选的比例为约1000ppm以下。更优选的比例为约1ppm至约500ppm的范围。
在聚合性化合物的聚合时优选为照射紫外线。紫外线照射灯的例子为金属卤化物灯、高压水银灯、超高压水银灯等。在使用光聚合引发剂时，紫外线的波长优选为光聚合引发剂的吸收波长区域。避开液晶组合物的吸收波长范围。优选的波长为330nm以上。更优选的波长为350nm以上，例如为365nm。反应可在室温附近进行，或也可加热进行。
也可在光聚合引发剂等聚合引发剂存在下进行聚合。用以进行聚合的适当条件、或引发剂的适当类型及量已为本发明所属技术领域中具有通常知识者所知，并记载于文献中。例如，作为光聚合引发剂的艳佳固(Irgacure)651(注册商标；巴斯夫(BASF))、艳佳固(Irgacure)184(注册商标；巴斯夫(BASF))、或德牢固(Darocur)1173(注册商标；巴斯夫(BASF))适合于自由基聚合。
当保管聚合性化合物时，为了防止聚合，也可添加聚合抑制剂。聚合性化合物通常是以未去除聚合抑制剂的状态混合于液晶组合物中。聚合抑制剂的例子为对苯二酚、甲基对苯二酚之类的对苯二酚衍生物、4-叔丁基邻苯二酚、4-甲氧基苯酚、吩噻嗪等。
极性化合物为具有极性的有机化合物。此处，不含具有离子键的化合物。氧、硫、及氮之类的原子的电性偏阴性且存在具有部分负电荷的倾向。碳及氢为中性，或存在具有部分正电荷的倾向。极性是因部分电荷在化合物中的不同种的原子间不均等地分布而产生。例如，极性化合物具有-OH、-COOH、-SH、-NH2、>NH、>N-之类的部分结构的至少一种。
极性基与玻璃基板、金属氧化物膜等的表面具有非共价键结的相互作用。所述化合物通过极性基的作用而吸附于基板表面，并控制液晶分子的取向。极性化合物不仅控制液晶分子，有时也控制聚合性化合物。对极性化合物期待此种效果。
最后，对液晶复合体或元件进行说明。由聚合性组合物制备液晶复合体的方法如下所述。首先，在一对基板之间夹持聚合性组合物。夹持是在较聚合性组合物的上限温度高的温度下通过真空注入法或液晶滴注法来进行。在通过这些方法而制作的元件中，有时会产生流痕或滴痕之类的显示不良。流痕是聚合性组合物在元件中流过的痕迹。滴痕是将聚合性组合物滴下后的痕迹。优选为抑制此种显示不良。接着，通过热或光使聚合性化合物进行聚合。在聚合时优选为照射紫外线。通过聚合，聚合物自聚合性组合物进行相分离。由此，在基板之间形成调光层(液晶复合体)。所述调光层被分类为高分子分散型、聚合物网络型、两者混合存在型。
有时会因长时间使用元件而引起经时变化。雾度率与初始阶段相比有时会变化。雾度率的变化较小者优选。在雾度变化率小时，可维持透明或不透明的良好的状态。雾度变化率优选为20％以下。更优选的雾度变化率为10％以下或5％以下。
雾度变化率是液晶调光元件的长寿命的重要因素。优选为在对所述元件的耐候性进行试验时，其前后的雾度变化率小。为了实现小的雾度变化率，重要的是选择液晶性化合物的种类，并与特定的聚合性化合物组合，来研究各成分化合物的比例。为了获得更优选的结果，有用的是对添加物的种类或量、聚合条件等进行研究。
若长时间使用元件，则有时在显示画面中产生闪烁(flicker)。经推测：所述闪烁与图像的重影相关联，且在以交流来驱动元件时，因在正图框(frame)的电位与负图框的电位之间产生差而产生所述闪烁。闪烁率(％)可由(|施加正的电压时的亮度-施加负的电压时的亮度|)/(平均亮度)×100表示。元件的闪烁率优选为0％至1％的范围。可通过适当选择元件中所含的聚合性组合物的成分化合物来抑制闪烁的产生。
在长时间使用元件的情况下，有时亮度会部分性下降。此种显示不良的一例为线残像。此为因对相邻的两个电极反复施加不同的电压而电极间的亮度以条纹状下降的现象。推测所述现象起因于液晶组合物中所含的离子性杂质蓄积于电极附近的取向膜上。
此种调光元件具有被夹持于具有透明电极的一对透明基板之间的调光层(液晶复合体)。基板的一例为玻璃板、石英板、压克力板之类的不易变形的材质。另一例为压克力膜、聚碳酸酯膜之类的可挠性的透明塑料膜。根据用途，基板的其中一者也可为硅树脂等不透明的材料。所述基板也可在其上具有透明电极。透明电极的例子为氧化铟锡(掺锡氧化铟(tin-doped indium oxide，ITO))或导电性聚合物。所述基板也可在透明电极上具有取向膜。
对于取向膜而言，合适的是聚酰亚胺或聚乙烯醇之类的薄膜。例如，聚酰亚胺取向膜可通过将聚酰亚胺树脂组合物涂布于透明基板上，并在约180℃以上的温度下进行热硬化，且视需要通过棉布或人造丝布进行摩擦处理而获得。
使一对基板以透明电极成为内侧的方式相向。为了使基板间的厚度均匀，也可放入间隔物。间隔物的例子为玻璃粒子、塑料粒子、氧化铝粒子、光学间隔物(photo spacer)等。调光层的优选的厚度为约2μm至约50μm，更优选为约5μm至约20μm。在将一对基板贴合时，可使用常用的密封剂。密封剂的例子为环氧系热硬化性组合物。
此种元件中，视需要可在元件的背面配置光吸收层、扩散反射板等。也可附加镜面反射、扩散反射、复归性反射、全像反射等功能。
此种元件具有作为调光膜或调光玻璃的功能。在元件为膜状的情况下，可贴附至已有的窗、或者通过一对玻璃板进行夹持而制成层合玻璃。此种元件被用于设置于外壁的窗、或会议室与走廊的隔断。即，存在电子百叶窗(electronic blind)、调光窗、智能窗户等用途。进而，可将作为光开关的功能用于液晶快门等中。
实施例
通过实施例来对本发明进一步进行详细说明。本发明并不受这些实施例的限制。在实施例中，对组合物(M1)、组合物(M2)等进行记载。在实施例中未记载组合物(M1)与组合物(M2)的混合物。然而，视作也公开了所述混合物。视作也公开了选自实施例中的至少两种组合物的混合物。所合成的化合物是通过核磁共振(nuclear magnetic resonance，NMR)分析等方法来鉴定。化合物、组合物及元件的特性是通过下述的方法来测定。
NMR分析：测定时使用布鲁克拜厄斯宾(Bruker BioSpin)公司制造的DRX-500。1H-NMR的测定中，使试样溶解于CDCl3等氘化溶媒中，在室温下以500MHz、累计次数16次的条件进行测定。使用四甲基硅烷作为内部标准。在19F-NMR的测定中，使用CFCl3作为内部标准，以累计次数24次进行测定。核磁共振光谱的说明中，s是指单峰，d是指双重峰，t是指三重峰，q是指四重峰，quin是指五重峰，sex是指六重峰，m是指多重峰，br是指宽峰。
气相色谱分析：测定时使用岛津制作所制造的GC-14B型气相色谱仪。载体气体为氦气(2mL/min)。将试样气化室设定为280℃，将检测器(火焰离子化检测器(flameionization detector，FID))设定为300℃。在进行成分化合物的分离时，使用安捷伦科技有限公司(Agilent Technologies Inc.)制造的毛细管柱DB-1(长度30m、内径0.32mm、膜厚0.25μm；固定液相为二甲基聚硅氧烷；无极性)。所述管柱在200℃下保持2分钟后，以5℃/min的比例升温至280℃。将试样制备成丙酮溶液(0.1质量％)后，将其1μL注入至试样气化室中。记录计为岛津制作所制造的C-R5A型色谱仪组件(Chromatopac)或其同等品。所获得的气相色谱图显示出与成分化合物相对应的峰值的保持时间及峰值的面积。
用以稀释试样的溶媒可使用氯仿、己烷等。为了将成分化合物分离，可使用如下的毛细管柱。安捷伦科技有限公司制造的HP-1(长度30m、内径0.32mm、膜厚0.25μm)、瑞斯泰克公司(Restek Corporation)制造的Rtx-1(长度30m、内径0.32mm、膜厚0.25μm)、澳大利亚SGE国际公司(SGE International Pty.Ltd)制造的BP-1(长度30m、内径0.32mm、膜厚0.25μm)。出于防止化合物峰值的重叠的目的，可使用岛津制作所制造的毛细管柱CBP1-M50-025(长度50m、内径0.25mm、膜厚0.25μm)。
组合物中所含有的液晶性化合物的比例可利用如下所述的方法来算出。利用气相色谱法(FID)来对液晶性化合物的混合物进行分析。气相色谱图中的峰值的面积比相当于液晶性化合物的比例。在使用上文记载的毛细管柱时，可将各种液晶性化合物的修正系数视为1。因此，液晶性化合物的比例(质量％)可根据峰值的面积比来算出。
测定试样：测定组合物或元件的特性时，将组合物直接用作试样。在测定化合物的特性时，通过将所述化合物(15质量％)混合于母液晶(85质量％)中来制备测定用试样。根据通过测定而获得的值，利用外推法来算出化合物的特性值。(外推值)＝{(试样的测定值)-0.85×(母液晶的测定值)}/0.15。于在所述比例下，近晶相(或结晶)在25℃下析出时，将化合物与母液晶的比例以10质量％：90质量％、5质量％：95质量％、1质量％：99质量％的顺序变更。利用所述外推法来求出与化合物相关的上限温度、光学各向异性、粘度、以及介电各向异性的值。
使用下述母液晶。成分化合物的比例是由质量％表示。
Figure BDA0002997125570000461
测定方法：利用下述方法来进行特性的测定。这些方法大多是社团法人电子信息技术产业协会(Japan Electronics and Information Technology IndustriesAssociation；称为JEITA)所审议制定的JEITA标准(JEITA·ED-2521B)中所记载的方法或将其加以修饰而成的方法。用于测定的扭转向列(twisted nematic，TN)元件中，未安装薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)。
(1)向列相的上限温度(NI；℃)：在具备偏光显微镜的熔点测定装置的热板上放置试样，以1℃/min的速度进行加热。测定试样的一部分自向列相变化为各向同性液体时的温度。有时将向列相的上限温度简称为“上限温度”。
(2)向列相的下限温度(TC；℃)：将具有向列相的试样放入玻璃瓶中，在0℃、-10℃、-20℃、-30℃、及-40℃的冷冻器中保管10天后，观察液晶相。例如，当试样在-20℃下保持向列相的状态，而在-30℃下变化为结晶或近晶相时，将TC记载为＜-20℃。有时将向列相的下限温度简称为“下限温度”。
(3)粘度(体积粘度；η；在20℃下测定；mPa·s)：测定时使用东京计器股份有限公司制造的E型旋转粘度计。
(4)粘度(旋转粘度；γ1；在25℃下测定；mPa·s)：依据M.今井(M.Imai)等人的“分子晶体与液晶(Molecular Crystals and Liquid Crystals)”第259期第37页(1995)中所记载的方法来进行测定。在扭转角为0°、且两块玻璃基板的间隔(单元间隙)为5μm的TN元件中放入试样。对所述元件在16V至19.5V的范围内，以0.5V为单位来阶段性地施加电压。不施加电压0.2秒后，以仅施加一个矩形波(矩形脉冲；0.2秒)与不施加电压(2秒)的条件反复施加。测定通过所述施加而产生的瞬态电流(transient current)的峰值电流(peakcurrent)及峰值时间(peak time)。根据这些测定值与M.今井等人的论文中第40页记载的计算式(10)来获得旋转粘度的值。所述计算所需的介电各向异性的值是使用测定所述旋转粘度的元件并利用以下记载的方法来求出。
(5)光学各向异性(折射率各向异性；Δn；在25℃下测定)：使用波长为589nm的光，利用在接目镜上安装有偏光板的阿贝折射计来进行测定。将主棱镜的表面向一个方向摩擦后，将试样滴加于主棱镜上。折射率n∥是在偏光的方向与摩擦的方向平行时进行测定。折射率n⊥是在偏光的方向与摩擦的方向垂直时进行测定。光学各向异性的值是根据Δn＝n∥-n⊥的式子来计算。
(6)介电各向异性(Δε；在25℃下测定)：在两块玻璃基板的间隔(单元间隙)为9μm且扭转角为80度的TN元件中放入试样。对所述元件施加正弦波(10V、1kHz)，2秒后测定液晶分子的长轴方向的介电常数(ε∥)。对所述元件施加正弦波(0.5V、1kHz)，2秒后测定液晶分子的短轴方向的介电常数(ε⊥)。介电各向异性的值是由Δε＝ε∥-ε⊥的式子来计算。
(7)阈电压(Vth；在25℃下测定；V)：测定时使用大塚电子股份有限公司制造的LCD5100型亮度计。光源为卤素灯。在两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为0.45/Δn(μm)、扭转角为80度的常白模式(normally white mode)的TN元件中放入试样。对所述元件施加的电压(32Hz、矩形波)是自0V起以0.02V为单位阶段性地增加至10V。此时，对元件自垂直方向照射光，测定透过元件的光量。制成所述光量达到最大时为透过率100％、所述光量最小时为透过率0％的电压-透过率曲线。阈电压是以透过率成为90％时的电压表示。
(8)电压保持率(VHR；在25℃下测定；％)：测定中使用的TN元件具有聚酰亚胺取向膜，而且两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为5μm。在所述TN元件中放入试样，利用以紫外线进行硬化的粘接剂进行密封。将所述TN元件放入60℃的恒温槽中，施加脉冲电压(1V、60微秒、3Hz)进行充电。利用高速电压计在166.6毫秒期间测定所衰减的电压，求出单位周期中的电压曲线与横轴之间的面积A。面积B为未衰减时的面积。电压保持率是由面积A相对于面积B的百分率来表示。
(9)电压保持率(UV-VHR；在25℃下测定；％)：对放入了试样的TN元件，使用黑光(black light)作为光源，照射166.6分钟的5毫瓦的紫外线。测定电压保持率，来评价对紫外线的稳定性。TN元件的构成或电压保持率的测定方法记载于测定(8)中。具有大的UV-VHR的组合物对紫外线具有大的稳定性。UV-VHR优选为90％以上，更优选为95％以上。
(10)电压保持率(加热VHR；在25℃下测定；％)：将放入了试样的TN元件在120℃的恒温槽内加热20小时后，测定电压保持率，来评价对热的稳定性。TN元件的构成或电压保持率的测定方法记载于测定(8)中。具有大的加热VHR的组合物对热具有大的稳定性。加热VHR优选为90％以上，更优选为95％以上。
(11)响应时间(τ；在25℃下测定；ms)：测定时使用大塚电子股份有限公司制造的LCD5100型亮度计。光源为卤素灯。低通滤波器(Low-pass filter)设定为5kHz。在两块玻璃基板的间隔(单元间隙)为5.0μm，且扭转角为80度的正常显白模式(normally white mode)的TN元件中放入试样。对所述元件施加矩形波(60Hz、5V、0.5秒)。此时，自垂直方向对元件照射光，测定透过元件的光量。在所述光量达到最大时视作透过率为100％，在所述光量为最小时视作透过率为0％。上升时间(τr：rise time；毫秒)是透过率自90％变化为10％所需要的时间。下降时间(τf：fall time；毫秒)是透过率自10％变化为90％所需要的时间。响应时间是由以所述方式求出的上升时间与下降时间之和来表示。
(12)弹性常数(K；在25℃下测定；pN)：测定时使用横河惠普(Yokogawa-Hewlett-Packard)股份有限公司制造的HP4284A型电感电容电阻(LCR)计。在两块玻璃基板的间隔(单元间隙)为20μm的水平取向元件中放入试样。对所述元件施加0V至20V的电荷，并测定静电电容及施加电压。使用“液晶器件手册”(日刊工业报社)75页中的式(2.98)、式(2.101)对所测定的静电电容(C)与施加电压(V)的值进行拟合，由式(2.99)获得K11及K33的值。其次，在“液晶器件手册”(日刊工业新闻公司)第171页的式(3.18)中使用先前所求出的K11及K33的值来算出K22。弹性常数是由以所述方式求出的K11、K22、及K33的平均值来表示。
(13)比电阻(ρ；在25℃下测定；Ωcm)：在具备电极的容器中放入试样1.0mL。对所述容器施加直流电压(10V)，测定10秒后的直流电流。比电阻是由下式来算出。(比电阻)＝{(电压)×(容器的电容)}/{(直流电流)×(真空的介电常数)}
(14)螺旋节距(helical pitch)(P；在室温下测定；μm)：螺旋节距是利用楔形法而测定。参照“液晶便览”第196页(2000年发行，丸善)。将试样放入楔形单元，在室温下静置2小时后，通过偏光显微镜(尼康(Nikon)(股)，商品名MM40/60系列)来观察向错线(disclination line)的间隔(d2-d1)。螺旋节距(P)是由将楔形单元的角度表示为θ的下述式来算出。P＝2×(d2-d1)×tanθ。
(15)短轴方向上的介电常数(ε⊥；在25℃下测定)：在两块玻璃基板的间隔(单元间隙)为9μm、且扭转角为80度的TN元件中放入试样。对所述元件施加正弦波(0.5V、1kHz)，2秒后测定液晶分子的短轴方向上的介电常数(ε⊥)。
(16)预倾角(度)：在预倾角的测定中使用分光椭偏仪M-2000U(J.A.伍拉姆股份有限公司(J.A.Woollam Co.,Inc.)制造)。
(17)取向稳定性(液晶取向轴稳定性)：评价边缘场切换(fringe fieldswitching，FFS)元件的电极侧的液晶取向轴的变化。测定施加应力前的电极侧的液晶取向角度Φ(之前)，然后，对元件施加矩形波4.5V、60Hz 20分钟后，缓冲1秒钟，在1秒后及5分钟后再次测定电极侧的液晶取向角度Φ(之后)。由这些值并使用以下的式子来算出1秒后及5分钟后的液晶取向角度的变化(ΔΦ；deg.)。ΔΦ(deg.)＝Φ(之后)-Φ(之前)
这些测定是以J.希尔菲克(J.Hilfiker)、B.乔司(B.Johs)、C.赫辛格(C.Herzinger)、J.F.埃尔曼(J.F.Elman)、E.蒙巴齐(E.Montbach)、D.布赖恩特(D.Bryant)及P.J.博斯(P.J.Bos)的“固体薄膜(Thin Solid Films)”455-456(2004)596-600为参考来进行。可以说变化(ΔΦ)较小时，液晶取向轴的变化率较小，液晶分子更稳定化。
(18)闪烁率(在25℃下测定；％)：测定时使用横河电机(股)制造的多媒体显示器测试仪(multimedia display tester)3298F。光源为发光二极管(Light Emitting Diode，LED)。在两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为3.5μm且摩擦方向为反平行的正常显黑模式(normally black mode)的元件中放入试样。使用以紫外线进行硬化的粘接剂将所述元件密封。对所述元件施加电压，测定透过元件的光量达到最大的电压。一边对元件施加所述电压，一边使传感器部接近元件，读取所显示的闪烁率。
(19)线残像(Line Image Sticking Parameter；LISP；％)：通过对元件施加电气应力而产生线残像。测定存在线残像的区域的亮度与其余区域(参照区域)的亮度。算出因线残像而导致亮度下降的比例，通过这一比例表示线残像的大小。
19a)亮度的测定：使用成像色彩亮度计(瑞淀曦脉(Radiant Zemax)公司制造，PM-1433F-0)来拍摄元件的图像。通过使用软件(普罗麦翠科(Prometric)9.1，瑞淀影像(Radiant Imaging)公司制造)对这一图像进行解析而算出元件的各区域的亮度。光源使用平均亮度为3500cd/m2的LED背光。
19b)应力电压的设定：在单元间隙为3.5μm、具有矩阵结构的FFS元件(纵4单元×横4单元的16单元)中放入试样，使用以紫外线进行硬化的粘接剂将所述元件密封。以偏光轴正交的方式分别在所述元件的上面与下面配置偏光板。对所述元件照射光并施加电压(矩形波，60Hz)。电压是在0V至7.5V的范围内，以0.1V为单位阶段性地增加，测定各电压下的透过光的亮度。将亮度达到最大时的电压简称为V255。将亮度达到V255的21.6％时(即，127灰阶)的电压简称为V127。
19c)应力的条件：在60℃、23小时的条件下对应力区域施加V255(矩形波，30Hz)，且对参照区域施加0.5V(矩形波，30Hz)，使其显示棋盘格图案。接着，施加V127(矩形波，0.25Hz)，在曝光时间4000毫秒的条件下测定亮度。
19d)线残像的算出：在算出时使用16单元中的中央部的4单元(纵2单元×横2单元)。将所述4单元分割为25个区域(纵5单元×横5单元)。将位于四角落的4区域(纵2单元×横2单元)的平均亮度简称为亮度A。自25个区域去除四角落的区域而成的区域为十字形。在自所述十字形的区域去除中央的交叉区域而成的4区域中，将亮度的最小值简称为亮度B。线残像是由以下的式子算出。(线残像)＝(亮度A-亮度B)/亮度A×100。线残像优选为较小。
(20)面残像(Face Image Sticking Parameter；FISP；％)：通过对元件施加电气应力而产生面残像。在25℃下测定存在面残像的区域的亮度与其余区域的亮度。算出因面残像而导致亮度变化的比例，通过所述比例表示面残像的大小。
20a)“亮度的测定”、“应力电压的设定”、“应力的条件”按照“线残像”一项中记载的顺序。
20b)面残像是由以下的式子算出。(面残像)＝(亮度C-亮度D)/亮度D×100。此处，亮度C是施加了V255的8单元的平均亮度，亮度D是施加了0.5V的8单元的平均亮度。面残像优选为较小。在液晶组合物的介电各向异性为正时，由P-FISP表示面残像。在液晶组合物的介电各向异性为负时，由N-FISP表示面残像。
(21)雾度率(％)：在测定雾度率时使用雾度计(haze meter)NDH5000(日本电色工业股份有限公司制造)。
(22)雾度变化率(％)：进行元件的耐候性试验。在试验前后测定雾度率，算出雾度变化率。所述试验是依照日本工业标准(Japanese Industrial Standards，JIS)K5600-7-7、加速耐候性及加速耐光性(氙灯法)来进行。测定条件为照度(UVA；180W/m2)、照射时间(100小时)、黑板温度(63℃±2℃)、槽内温度(35℃)、槽内相对湿度(40％RH)。“UVA”是指紫外线A(ultraviolet A)。
(23)调光元件的特性
在测定液晶显示元件的特性时，通常使用玻璃基板的元件。另一方面，在液晶调光元件中，有时将塑料膜用作基板。因此，制作基板为聚碳酸酯的元件，测定阈电压、响应时间之类的特性。将所述测定值与玻璃基板的元件的情况加以比较。其结果为两种的测定值大致相同。因此，利用玻璃基板的元件来测定特性，记载其结果。
以下表示组合物的实施例。液晶性化合物基于下述表3的定义而以记号来表示。表3中，与1,4-亚环己基相关的立体构型为反式。位于经记号化的化合物后的括弧内的编号表示化合物所属的化学式。(-)的记号是指其他液晶性化合物。液晶性化合物的比例(百分率)是基于不包含添加物的液晶组合物的质量的质量百分率(质量％)。最后，归纳组合物的特性值。
表3.使用记号的化合物的表述法
R-(A1)-Z1-·····-Zn-(An)-R′
Figure BDA0002997125570000511
[组合物(M1)]
Figure BDA0002997125570000512
Figure BDA0002997125570000521
NI＝95.5℃；Tc<-20℃；η＝22.3mPa·s；Δn＝0.100；Δε＝8.1；Vth＝1.50V.
[组合物(M2)]
Figure BDA0002997125570000522
NI＝104.8℃；Tc<-20℃；η＝25.1mPa·s；Δn＝0.107；Δε＝5.9；Vth＝1.79V.
[组合物(M3)]
Figure BDA0002997125570000523
NI＝86.7℃；Tc<-20℃；η＝31.6mPa·s；Δn＝0.162；Δε＝8.6；Vth＝1.68V.
[组合物(M4)]
Figure BDA0002997125570000531
NI＝101.8℃；Tc<-20℃；η＝24.5mPa·s；Δn＝0.105；Δε＝6.1；Vth＝1.76V.
[组合物(M5)]
Figure BDA0002997125570000532
NI＝95.9℃；Tc<-20℃；η＝37.4mPa·s；Δn＝0.162；Δε＝7.4；Vth＝1.87V.
[组合物(M6)]
Figure BDA0002997125570000533
Figure BDA0002997125570000541
NI＝92.9℃；Tc<-20℃；η＝33.6mPa·s；Δn＝0.158；Δε＝7.5；Vth＝1.79V.
[组合物(M7)]
Figure BDA0002997125570000542
NI＝98.2℃；Tc<-20℃；η＝30.8mPa·s；Δn＝0.156；Δε＝7.4；Vth＝1.94V.
[组合物(M8)]
Figure BDA0002997125570000543
Figure BDA0002997125570000551
NI＝102.9℃；Tc<-20℃；η＝75.6mPa·s；Δn＝0.193；Δε＝10.8；Vth＝2.11V.
[组合物(M9)]
Figure BDA0002997125570000552
NI＝104.1℃；Tc<-20℃；η＝64.6mPa·s；Δn＝0.192；Δε＝9.6；Vth＝2.09V.
[组合物(M10)]
Figure BDA0002997125570000553
NI＝95.4℃；Tc<-20℃；η＝50.8mPa·s；Δn＝0.175；Δε＝6.4；Vth＝2.33V.
[组合物(M11)]
Figure BDA0002997125570000554
Figure BDA0002997125570000561
NI＝100.1℃；Tc<-20℃；η＝60.0mPa·s；Δn＝0.193；Δε＝9.4；Vth＝2.07V.
[组合物(M12)]
Figure BDA0002997125570000562
NI＝97.7℃；Tc<-20℃；η＝52.8mPa·s；Δn＝0.165；Δε＝6.3；Vth＝2.48V.
[组合物(M13)]
Figure BDA0002997125570000563
NI＝99.5℃；Tc<-20℃；η＝61.7mPa·s；Δn＝0.192；Δε＝6.7；Vth＝2.77V.
[组合物(M14)]
Figure BDA0002997125570000564
Figure BDA0002997125570000571
NI＝102.1℃；Tc<-20℃；η＝54.8mPa·s；Δn＝0.189；Δε＝9.0；Vth＝2.16V.
[组合物(M15)]
Figure BDA0002997125570000572
NI＝101.0℃；Tc<-20℃；η＝24.2mPa·s；Δn＝0.105；Δε＝6.2；Vth＝1.80V.
[组合物(M16)]
Figure BDA0002997125570000573
NI＝99.9℃；Tc<-20℃；η＝23.9mPa·s；Δn＝0.105；Δε＝6.0；Vth＝1.71V.
[组合物(M17)]
Figure BDA0002997125570000581
NI＝100.5℃；Tc<-20℃；η＝32.3mPa·s；Δn＝0.162；Δε＝6.2；Vth＝2.28V.
[组合物(M18)]
Figure BDA0002997125570000582
NI＝96.9℃；Tc<-20℃；η＝41.0mPa·s；Δn＝0.190；Δε＝6.5；Vth＝2.31V.
[组合物(M19)]
Figure BDA0002997125570000583
NI＝99.6℃；Tc<-20℃；η＝43.6mPa·s；Δn＝0.188；Δε＝8.9；Vth＝1.99V.
[组合物(M20)]
Figure BDA0002997125570000584
Figure BDA0002997125570000591
NI＝102.2℃；Tc<-20℃；η＝25.7mPa·s；Δn＝0.096；Δε＝6.7；.
[组合物(M21)]
Figure BDA0002997125570000592
NI＝90.4℃；Tc<-20℃；Δn＝0.193；Δε＝7.9.
[组合物(M22)]
Figure BDA0002997125570000593
Figure BDA0002997125570000601
NI＝77.2℃；Tc<-20℃；Δn＝0.101；Δε＝5.8；Vth＝1.88V；η＝13.7mPa·s；γ1＝61.3mPa·s.
[组合物(M23)]
Figure BDA0002997125570000602
NI＝78.5℃；Tc<-20℃；Δn＝0.095；Δε＝3.4；Vth＝1.50V；η＝8.4mPa·s；γ1＝54.2mPa·s.
[组合物(M24)]
Figure BDA0002997125570000603
Figure BDA0002997125570000611
NI＝90.3℃；Tc<-20℃；Δn＝0.088；Δε＝5.4；Vth＝1.69V；η＝13.7mPa·s；γ1＝60.6mPa·s.
[组合物(M25)]
Figure BDA0002997125570000612
NI＝78.3℃；Tc<-20℃；Δn＝0.094；Δε＝5.9；Vth＝1.25V；η＝12.8mPa·s；γ1＝61.9mPa·s.
[组合物(M26)]
Figure BDA0002997125570000613
Figure BDA0002997125570000621
NI＝76.6℃；Tc<-20℃；Δn＝0.088；Δε＝5.5；Vth＝1.81V；η＝12.1mPa·s；γ1＝60.2mPa·s.
[组合物(M27)]
Figure BDA0002997125570000622
NI＝82.7℃；Tc<-20℃；Δn＝0.085；Δε＝5.1；Vth＝1.70V；η＝8.0mPa·s；γ1＝53.9mPa·s.
[组合物(M28)]
Figure BDA0002997125570000623
Figure BDA0002997125570000631
NI＝81.9℃；Tc<-20℃；Δn＝0.109；Δε＝4.8；Vth＝1.75V；η＝13.3mPa·s；γ1＝57.4mPa·s.
[组合物(M29)]
Figure BDA0002997125570000632
NI＝78.1℃；Tc<-20℃；Δn＝0.100；Δε＝6.6；Vth＝1.50V；η＝16.2mPa·s；γ1＝61.8mPa·s.
[组合物(M30)]
Figure BDA0002997125570000633
Figure BDA0002997125570000641
NI＝74.3℃；Tc≤-20℃；Δn＝0.111；Δε＝3.0；Vth＝2.39V；η＝11.0mPa·s；γ1＝44.5mPa·s.
[组合物(M31)]
Figure BDA0002997125570000642
NI＝85.2℃；Tc<-20℃；Δn＝0.114；Δε＝7.3；η＝15.0mPa·s.
[组合物(M32)]
Figure BDA0002997125570000643
NI＝83.2℃；Tc<-20℃；Δn＝0.120；Δε＝6.2；η＝13.6mPa·s.
以下示出实施例中使用的聚合性化合物(RM-1)至(RM-14)。
Figure BDA0002997125570000651
Figure BDA0002997125570000661
(1)液晶调光元件的制作
[实施例1]
组合物(M1)具有正的介电各向异性。将60质量％的组合物(M1)、32质量％的聚合性化合物(RM-1)、以及8质量％的聚合性化合物(RM-5)混合，制备聚合性组合物。基于聚合性化合物的混合物，以0.3质量％的比例添加艳佳固(Irgacure)651(光聚合引发剂；注册商标；巴斯夫(BASF))。将所述聚合性组合物放入两片玻璃基板的间隔(单元间隙)为5μm的元件中。利用高压水银灯，对所述元件照射18mW/cm2的紫外线56秒，制作具有液晶复合体的元件。所述元件为不透明。对所述元件施加30V的电压，在照射光时变为透明。根据所述结果可知，所述元件为正常模式。
[实施例2至实施例32]
在实施例2至实施例22中，按照与实施例1同样的顺序制作元件。在这些实施例中，基于聚合性化合物的混合物，以0.3质量％的比例添加艳佳固(Irgacure)651。另一方面，在实施例23至实施例32中，将艳佳固(Irgacure)651的比例自0.3质量％变更为1.2质量％。将结果归纳于表4中。这些元件在未施加电压时为不透明，在施加电压时为透明。根据所述结果可知，均为正常模式。
(2)雾度变化率
将实施例1至实施例32中制作的元件以元件相对于入射光而垂直的方式设置于雾度计内。对所述元件施加0V至60V的范围的电压，测定雾度率。接着，测定在测定(22)中记载的条件下进行的耐候性试验后的雾度率，求出雾度变化率。将结果归纳于表4中。
表4.液晶调光元件的制作
Figure BDA0002997125570000671
注)在实施例1至实施例22中，添加0.3质量％的艳佳固(Irgacure)651。在实施例23至实施例32中，添加1.2质量％的艳佳固(Irgacure)651。
根据表4的结果可知，实施例1至实施例32的液晶调光元件具有适合于正常模式的特性。对这些元件进行JIS中记载的耐候性试验。试验前后的雾度变化率为3.2％至8.7％的范围。均为20％以下。根据所述结果可知，液晶调光元件的经时变化小。
产业上的可利用性
含有本发明的液晶复合体的液晶调光元件可用于调光窗、智能窗户等。

Claims (25)

1.一种液晶调光元件，在以照度(180W/m2)、照射时间(100小时)、槽内温度(35℃)的条件下进行的耐候性试验的前后，雾度变化率为20％以下，所述液晶调光元件具有液晶复合体，所述液晶复合体包含含有选自式(1)所表示的化合物中的至少一种化合物作为第一成分的液晶组合物、以及聚合物。
Figure FDA0002997125560000011
式(1)中，R1为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或碳数2至12的烯基；环A为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、2,3-二氟-1,4-亚苯基、2,6-二氟-1,4-亚苯基、嘧啶-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、或四氢吡喃-2,5-二基；Z1为单键、亚乙基、亚乙烯基、亚乙炔基、亚甲基氧基、羰基氧基、或二氟亚甲基氧基；X1及X2为氢或氟；Y1为氟、氯、氰基、至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基、至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷氧基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数2至12的烯基氧基；a为1、2、3、或4。
2.根据权利要求1所述的液晶调光元件，具有液晶复合体，所述液晶复合体包含含有选自式(1-1)至式(1-47)所表示的化合物中的至少一种化合物作为第一成分的液晶组合物、以及聚合物。
Figure FDA0002997125560000021
Figure FDA0002997125560000031
Figure FDA0002997125560000041
Figure FDA0002997125560000051
Figure FDA0002997125560000061
Figure FDA0002997125560000071
式(1-1)至式(1-47)中，R1为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、或碳数2至12的烯基；X1及X2为氢或氟；Y1为氟、氯、氰基、至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷基、至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至12的烷氧基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数2至12的烯基氧基。
3.根据权利要求1或2所述的液晶调光元件，其中基于液晶组合物的质量，第一成分的比例为5质量％至90质量％的范围。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的液晶调光元件，具有液晶复合体，所述液晶复合体包含含有选自式(2)所表示的化合物中的至少一种化合物作为第二成分的液晶组合物、以及聚合物。
Figure FDA0002997125560000072
式(2)中，R2及R3为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数2至12的烯基；环B及环C为1,4-亚环己基、1,3-亚苯基、1,4-亚苯基、2-氟-1,4-亚苯基、2,5-二氟-1,4-亚苯基、或嘧啶-2,5-二基；Z2为单键、亚乙基、亚乙烯基、亚乙炔基、亚甲基氧基、或羰基氧基；b为1、2、或3。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的液晶调光元件，具有液晶复合体，所述液晶复合体包含含有选自式(2-1)至式(2-23)所表示的化合物中的至少一种化合物作为第二成分的液晶组合物、以及聚合物。
Figure FDA0002997125560000081
Figure FDA0002997125560000091
式(2-1)至式(2-23)中，R2及R3为碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数2至12的烯基。
6.根据权利要求4或5所述的液晶调光元件，其中基于液晶组合物的质量，第二成分的比例为5质量％至90质量％的范围。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的液晶调光元件，具有液晶复合体，所述液晶复合体包含含有选自式(3)所表示的化合物中的至少一种化合物作为第三成分的液晶组合物、以及聚合物。
Figure FDA0002997125560000101
式(3)中，R4及R5为氢、碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、或碳数2至12的烯基氧基；环D及环F为1,4-亚环己基、1,4-亚环己烯基、四氢吡喃-2,5-二基、1,4-亚苯基、至少一个氢经氟或氯取代的1,4-亚苯基、萘-2,6-二基、至少一个氢经氟或氯取代的萘-2,6-二基、色原烷-2,6-二基、或者至少一个氢经氟或氯取代的色原烷-2,6-二基；环E为2,3-二氟-1,4-亚苯基、2-氯-3-氟-1,4-亚苯基、2,3-二氟-5-甲基-1,4-亚苯基、3,4,5-三氟萘-2,6-二基、7,8-二氟色原烷-2,6-二基、3,4,5,6-四氟芴-2,7-二基、4,6-二氟二苯并呋喃-3,7-二基、4,6-二氟二苯并噻吩-3,7-二基、或1,1,6,7-四氟茚满-2,5-二基；Z3及Z4为单键、亚乙基、亚乙烯基、亚甲基氧基、或羰基氧基；c为0、1、2、或3，d为0或1；c与d的和为3以下。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的液晶调光元件，具有液晶复合体，所述液晶复合体包含含有选自式(3-1)至式(3-35)所表示的化合物中的至少一种化合物作为第三成分的液晶组合物、以及聚合物。
Figure FDA0002997125560000111
Figure FDA0002997125560000121
Figure FDA0002997125560000131
Figure FDA0002997125560000141
式(3-1)至式(3-35)中，R4及R5为氢、碳数1至12的烷基、碳数1至12的烷氧基、碳数2至12的烯基、或碳数2至12的烯基氧基。
9.根据权利要求7或8所述的液晶调光元件，其中基于液晶组合物的质量，第三成分的比例为3质量％至25质量％的范围。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的液晶调光元件，其中聚合物为自包含式(4)所表示的化合物作为主成分的聚合性化合物的混合物衍生的聚合物。
P1-Z5-P2 (4)
式(4)中，P1及P2为聚合性基；Z5为碳数1至20的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个氢可经碳数1至5的烷基、氟、氯、或P3取代，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-NH-、或-N(R6)-取代，至少一个-CH2-CH2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，至少一个-CH2-可经通过自碳环式的饱和脂肪族化合物、杂环式的饱和脂肪族化合物、碳环式的不饱和脂肪族化合物、杂环式的不饱和脂肪族化合物、碳环式的芳香族化合物、或杂环式的芳香族化合物中去除两个氢而生成的二价基取代，这些二价基中，碳数为5至35，且至少一个氢可经R6或P3取代，此处，R6为碳数1至12的烷基，所述烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代；P3为聚合性基。
11.根据权利要求10所述的液晶调光元件，其中P1、P2、及P3为选自式(P-1)至式(P-6)所表示的聚合性基的基。
Figure FDA0002997125560000142
式(P-1)至式(P-6)中，M1、M2、及M3为氢、氟、碳数1至5的烷基、或者至少一个氢经氟或氯取代的碳数1至5的烷基。
12.根据权利要求10所述的液晶调光元件，其中P1、P2、及P3的至少一者为丙烯酰氧基或甲基丙烯酰氧基。
13.根据权利要求1至9中任一项所述的液晶调光元件，其中聚合物为自包含式(5)所表示的化合物作为主成分的聚合性化合物的混合物衍生的聚合物。
Figure FDA0002997125560000151
式(5)中，M4及M5为氢或甲基；Z6为碳数21至80的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个氢可经碳数1至20的烷基、氟、或氯取代，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-NH-、或-N(R6)-取代，至少一个-CH2-CH2-可经-CH＝CH-或-C≡C-取代，此处，R6为碳数1至12的烷基，所述烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代。
14.根据权利要求1至9中任一项所述的液晶调光元件，其中聚合物为自包含式(6)所表示的化合物作为主成分的聚合性化合物的混合物衍生的聚合物。
Figure FDA0002997125560000152
式(6)中，M6为氢或甲基；Z7为单键或碳数1至5的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个氢可经氟或氯取代，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代；R7为碳数1至40的烷基，所述烷基中，至少一个氢可经氟或氯取代，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代，至少一个-CH2-可经通过自碳环式的饱和脂肪族化合物、杂环式的饱和脂肪族化合物、碳环式的不饱和脂肪族化合物、杂环式的不饱和脂肪族化合物、碳环式的芳香族化合物、或杂环式的芳香族化合物中去除两个氢而生成的二价基取代，这些二价基中，碳数为5至35，且至少一个氢可经碳数1至12的烷基取代，所述烷基中，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代。
15.根据权利要求14所述的液晶调光元件，其中在式(6)中，M6为氢或甲基；Z7为单键或碳数1至5的亚烷基，所述亚烷基中，至少一个氢可经氟或氯取代，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代；R7为碳数1至40的烷基，所述烷基中，至少一个氢可经氟或氯取代，至少一个-CH2-可经-O-、-CO-、-COO-、或-OCO-取代。
16.根据权利要求1至9中任一项所述的液晶调光元件，其中聚合物为自包含选自式(7)、式(8)、及式(9)所表示的化合物中的化合物作为主成分的聚合性化合物的混合物衍生的聚合物。
Figure FDA0002997125560000161
式(7)、式(8)、及式(9)中，环G、环I、环J、环K、环L、及环M为1,4-亚环己基、1,4-亚苯基、1,4-亚环己烯基、吡啶-2,5-二基、1,3-二噁烷-2,5-二基、萘-2,6-二基、或芴-2,7-二基，此处，至少一个氢可经氟、氯、氰基、羟基、甲酰基、三氟乙酰基、二氟甲基、三氟甲基、碳数1至5的烷基、碳数1至5的烷氧基、碳数2至5的烷氧基羰基、或碳数1至5的烷酰基取代；Z8、Z10、Z12、Z13、及Z17为单键、-O-、-COO-、-OCO-、或-OCOO-；Z9、Z11、Z14、及Z16为单键、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-COS-、-SCO-、-OCOO-、-CONH-、-NHCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-CH＝CHCOO-、-OCOCH＝CH-、-CH2CH2COO-、-OCOCH2CH2-、-CH＝CH-、-N＝CH-、-CH＝N-、-N＝C(CH3)-、-C(CH3)＝N-、-N＝N-、或-C≡C-；Z15为单键、-O-或-COO-；Y2为氢、氟、氯、三氟甲基、三氟甲氧基、氰基、碳数1至20的烷基、碳数2至20的烯基、碳数1至20的烷氧基、或碳数2至20的烷氧基羰基；f及h为1至4的整数；k及m为0至3的整数；k及m的和为1至4；e、g、i、j、l、及n为0至20的整数；M7至M12为氢或甲基。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的液晶调光元件，其中基于液晶复合体的质量，液晶组合物的比例为50质量％至95质量％的范围，聚合物的比例为5质量％至50质量％的范围。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的液晶调光元件，其中液晶复合体是通过将含有液晶组合物以及聚合性化合物的聚合性组合物作为前体而获得，所述聚合性组合物含有光聚合引发剂作为添加物。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的液晶调光元件，其中调光层为如权利要求1至18中任一项所述的液晶复合体，调光层由一对透明基板夹持，透明基板具有透明电极。
20.根据权利要求19所述的液晶调光元件，其中透明基板为玻璃板或压克力板。
21.根据权利要求19所述的液晶调光元件，其中透明基板为塑料膜。
22.一种调光窗，其使用如权利要求1至21中任一项所述的液晶调光元件。
23.一种智能窗户，其使用如权利要求1至21中任一项所述的液晶调光元件。
24.一种液晶调光元件的用途，所述液晶调光元件为如权利要求1至21中任一项所述的液晶调光元件，其用于调光窗中。
25.一种液晶调光元件的用途，所述液晶调光元件为如权利要求1至21中任一项所述的液晶调光元件，其用于智能窗户中。
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