JP2021105709A - 光透過を制御するデバイス - Google Patents

Abstract

【課題】光透過を制御するデバイスを提供する。【解決手段】本発明は光透過を制御するデバイス、特にスイッチ性窓に関する。本発明は特に、プレチルト角が７７°〜８８°の範囲内に設定されるホメオトロピック配向液晶層を有するスイッチ性光学的セルを含む窓要素に関する。【選択図】なし

Description

本発明は光透過を制御するデバイス、特にスイッチ性窓に関する。本発明は特に、プレチルト角が７７°〜８８°の範囲内に設定されるホメオトロピック配向液晶層を有するスイッチ性光学的セルを含む窓要素に関する。

光の透過を制御または調整するデバイスは一般的にディスプレイ用途に使用されるが、それらは例えば所謂スマートウィンドウ用途においても使用できる。Ｒ．Ｂａｅｔｅｎｓら著、「Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｉｅｓ ｏｆ ｓｍａｒｔ ｗｉｎｄｏｗｓ ｆｏｒ ｄｙｎａｍｉｃ ｄａｙｌｉｇｈｔ ａｎｄ ｓｏｌａｒ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ：Ａ ｓｔａｔｅ−ｏｆ−ｔｈｅ−ａｒｔ ｒｅｖｉｅｗ」、Ｓｏｌａｒ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ＆ Ｓｏｌａｒ Ｃｅｌｌｓ、第９４巻（２０１０年）第８７〜１０５頁（非特許文献１）には、さまざまな動的スマートウィンドウが概説されている。そこで記載される通りスマートウィンドウは、エレクトロクロミズムに基づくデバイス、液晶デバイスおよび電気泳動または浮遊粒子デバイスなどの光の透過を調整するためのいくつかの技術を使用し得る。

光シャッターおよび光強度変調器、特に液晶系光変調器は、建築、自動車、鉄道、航空および航海用途のためのスイッチ性窓において使用できる。

そのようなデバイスにおいては光の透過を可逆的に変化でき、入射光の強度を減衰し、暗くし、または色を付け得る。よって、これらのデバイスは明状態および暗状態の間で、即ち相対的に光透過が高い状態および相対的に光透過が低い状態の間で動作でき、スイッチできる。

液晶系デバイスの異なる光学的状態間のスイッチは熱的にも制御できる一方で多くの場合、電圧の印加によりスイッチを制御する電気的スイッチを使用して異なる光学的状態を採用することが有利であり、適切に好ましい。そのような液晶系デバイスは原理的には２個の導電性電極間の液晶（ＬＣ：ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ）分子の配向の電界を印加することによる変化を用い、その結果、透過を変化させる。

原理的には複数のモードまたは構成を採用でき、そのような可逆的な透過変化を提供する。ツイストネマチック（ＴＮ：ｔｗｉｓｔｅｄ ｎｅｍａｔｉｃ）、超ツイストネマチック（ＳＴＮ：ｓｕｐｅｒ−ｔｗｉｓｔｅｄ ｎｅｍａｔｉｃ）および垂直配向（ＶＡ：ｖｅｒｔｉｃａｌ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）液晶セルには光透過を制御するために、偏光子が一般的に使用される。また、二色性色素分子でドープされた液晶ホストに基づくゲスト−ホスト液晶セルを使用することも可能である。光透過を変更するために、これらのゲスト−ホスト系は偏光子を一切用いず使用し得る。しかしながら実施形態および用途によっては、また少なくとも１個の偏光子と組合わせてもゲスト−ホスト液晶セルを使用する。

国際公開第２０１５／０９０５０６号（特許文献１）には、光の通過を制御するデバイスにおける負の誘電率異方性を有する二色性色素ドープ液晶媒体の使用が記載されている。

国際公開第２０１７／１１８４６５号（特許文献２）には、二色性色素ドープ液晶媒体を含みスイッチ状態の一方においてツイスト構成を有するスイッチ性層を含む、部屋への光の侵入を制御するデバイスが記載されている。

当該分野においては、光の通過を制御するデバイス、特に信頼性が高く有効なスイッチ性能を有するスイッチ性窓に対する要求が依然としてある。

国際公開第２０１５／０９０５０６号 国際公開第２０１７／１１８４６５号

Ｒ．Ｂａｅｔｅｎｓら著、「Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｉｅｓ ｏｆ ｓｍａｒｔ ｗｉｎｄｏｗｓ ｆｏｒ ｄｙｎａｍｉｃ ｄａｙｌｉｇｈｔ ａｎｄ ｓｏｌａｒ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ：Ａ ｓｔａｔｅ−ｏｆ−ｔｈｅ−ａｒｔ ｒｅｖｉｅｗ」、Ｓｏｌａｒ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ＆ Ｓｏｌａｒ Ｃｅｌｌｓ、第９４巻（２０１０年）第８７〜１０５頁

本発明の目的は従って、特にスイッチ状態の外観およびスイッチ速度の点で性能上の利点を提供しながら堅牢で信頼性の高いスイッチを示す光学的セルを含む、光の通過を制御する改良されたデバイスおよび特に窓要素を提供することである。本発明の更なる目的は、以下の詳細な説明から当業者に直ちに明らかになる。

目的は独立請求項で定義される主題によって解決される一方で好ましい実施形態は、それぞれの従属請求項に記載され、下に更に記載する。

本発明は特に主要な態様、好ましい実施形態および特定の特徴を含む以下の項目を提供し、それらはそれぞれ単独および組合わせて上目的の解決に貢献し、最終的に追加の利点を提供する。

本発明の第１態様は、
・第１基板と、
・第１電極層と、
・第１配向層と、
・スイッチ性層と、
・第２配向層と、
・第２電極層と、および
・第２基板とを
この順序で含む層構造を有するスイッチ性光学的セルを含み、
ただしスイッチ性層は、液晶媒体を含むホメオトロピック配向液晶層であり、および
ただし第１配向層および第２配向層の少なくとも一方においてプレチルト角は、７７°〜８８°の範囲内に設定されている窓要素を提供する。

好ましくおよび有利にはスイッチ性光学的セルは、明状態および暗状態の間を動作可能であり、電気的にスイッチ可能である。

本発明においては特に電気的スイッチと組合わせて、垂直配向（ＶＡ：ｖｅｒｔｉｃａｌ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）としても既知のホメオトロピック配向を使用する液晶セルを基礎とするスイッチ性窓要素を提供することが有利であり得ることが認識されてきた。適切な視野角依存性および応答時間を可能にする一方で特に光学的状態間の得られるコントラストおよび暗状態の性能の点で、この構成は特に利点を提供できる。また改良された性能を備えるゲスト−ホスト系を与えるために、これらの構成において二色性色素を使用する可能性も、この構成は提議する。

しかしながら、これらのＶＡ構成では一定の条件下で所望の均一な光学的状態の代わりに最初は不均一な状態が得られることがあることが更に認識されてきた。これは光学的状態間をスイッチするために電界を印加したときや、特に所謂オーバードライブ電圧、即ち飽和電圧を超える駆動電圧を使用したときの場合のことがある。更に窓要素に典型的で通例の液晶ディスプレイよりも一般に大きいセル面積およびセルギャップ厚さで、そのような望ましくない効果がより顕著になることが外観および持続時間の両方の観点から見出されてきた。特に最初にスイッチした後に粒状の外観を持つ望ましくない状態が得られるときがあり、数秒または数分間も持続することがあり、その後のみに所望の均一な外観が生じる。特定の理論に縛られることなく、この現象は最初に不均一性、ディスクリネーションおよび粒状の状態として認識されることのある目に見える領域につながることのある望ましくない逆流力学に起因すると考えられる。引き続いて実際に望まれる均一な状態が、この一時的な中間状態から形成または現れることがある。

本発明においてスイッチすると、均一な外観を備える指定された状態が素早く、直ちにまたは少なくとも合理的に速やかにのいずれかで得られ、よって好ましいスイッチ性能および特に早いスイッチ速度を与えることが望ましいことが認識された。驚くべきことにスイッチ性層における液晶媒体の配列を意図的に制御し、特に少なくとも一方の配向層、好ましくは両方の配向層においてプレチルト角を７７°〜８８°の範囲内で特定に設定することで、中間的な不均一性および一時的な領域パターンに関する有害な効果を大幅に軽減または更に回避し得て、よってスイッチの速度および信頼性の点で実質的な利点を与えることが見出された。

セル壁、即ち基板表面において液晶分子を配列または配向させるために、配列層としても知られる配向層を使用し、所定または所望の分子配列を特異的に生じるか誘発する界面を提供することが可能である。多くの場合、界面においてまたは付近で液晶分子は特に印加電圧がないときですら平均して傾斜している。この点について、基板表面の面またはそれぞれの界面の面から測定した液晶分子の平均傾斜角をプレチルト角と呼ぶ。ホメオトロピックまたは垂直配向のために典型的には８８°および８９°の間のプレチルト角、即ち表面の面と直角に非常に近い角度が観察される。しかしながら、これらの従来のＶＡ構成には不均一性および粒状ドメイン構造、特に上記の電界に誘発される逆流または反対流ＬＣダイナミクスに起因する効果が、特定の場合または特定の条件下で発生することがあることが見出された。

本発明によれば配向層が使用され、少なくとも一方の配向層の界面においておよび近傍でも、好ましくは両方の配向層の界面において７７°〜８８°の範囲内、特に好ましくは８４°〜８６°の範囲内のプレチルト角が設定される。この所与で特定の範囲内でプレチルト角を意図的に設定および観察することで好ましくない不均一性の発生を短縮および／または軽減することに著しく寄与し得て、そのような発生を回避すらし得て、よって所望の欠陥のない均一な光学的状態へ迅速にスイッチするに至る。加えて驚くべきことに更に特に明状態および暗状態において所望の透過を維持するという点において適切に効率的および有利な電気光学的性能が依然として得られ得て、よってスイッチ状態間の十分に高いコントラストを提供する可能性が与えられることが見出された。

スイッチ性光学的セルの好ましい光学的および電気光学的性能に基づいて、本発明のデバイスは幾つかの異なる窓およびシャッター用途において有利に使用し得る。

更なる態様において本発明による窓要素は、建物物または車両の窓において使用される。車両としては例えば、自動車、バスおよびトラックなどの道路車両ならびに列車、ボート、船および飛行機が挙げられる。

それによって本発明を限定することなく以下では本発明を、態様、実施形態および特定の特徴の詳細な説明によって例示し、特定の実施形態をより詳細に記載する。

本発明によれば異なる光学的状態において動作可能であり、好ましく有利には電気的にスイッチ可能な光学的セルを与えるように、スイッチ性層が２枚の基板間に配置される。

窓要素は好ましくは、明状態および暗状態の間をスイッチ可能な光学的セルを含む。この点において明状態は暗状態と比較して、光透過のより大きい程度を有する。

明状態において本発明による窓要素は、好ましくは４５％より高く、より好ましくは５５％より高く、より更に好ましくは６５％より高いＤＩＮ ＥＮ４１０に従って決定される可視光透過度を有する。

暗状態において本発明による窓要素は、好ましくは４０％未満、より好ましくは３０％未満、より更に好ましくは２０％未満のＤＩＮ ＥＮ４１０に従って決定される可視光透過度を有する。好ましい実施形態で暗状態において窓要素は、１％〜３５％の範囲内、より好ましくは５％〜３０％の範囲内のＤＩＮ ＥＮ４１０に従って決定される可視光透過度を有する。

本発明によれば光学的状態の１つにおいて特に電界がないとき、スイッチ性層における液晶媒体はホメオトロピックに配向される。

第１および第２基板はガラスまたはポリマー、特に、ガラス、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、ＣＯＰ（環状オレフィンポリマー）またはＴＡＣ（トリアセチルセルロース）を含んでよく、好ましくは成ってよい。特に好ましい実施形態において、ガラス基板が使用される。

本発明による電気的スイッチは、基板、例えばガラス基板またはプラスチック基板に第１および第２電極を提供することによって達成される。好ましくは基板上に導電層を提供し、導電層は透明導電性材料、例えば透明導電性酸化物、好ましくはインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、ＳｎＯ２：Ｆまたはドープされた酸化亜鉛、特にＩＴＯ、またはポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）またはポリ（４，４−ジオクチルシクロペンタジチオフェン）などの導電性ポリマー、または薄透明金属および／または金属酸化物層、例えば銀を含むか、または形成される。透明導電性材料は透明導電性酸化物であることが好ましく、より好ましくはインジウムスズ酸化物である。透明電極は好ましくは、コーティングプロセスによって基板に塗工される。例えばＩＴＯは、典型的には５ｎｍ〜２５０ｎｍの範囲内の層厚または５Ω／□〜５００Ω／□の範囲内のシート抵抗を得るためにスパッタリングされてよい。

導電性層には好ましくは電気的接続、特にバスバーが提供される。電圧は好ましくは、電池、二次電池、スーパーキャパシタまたは外部電流源によって、より好ましくは外部電流源によって供給される。この点において端子のバスバーに対する接合は、はんだ付け、溶接、導電性接着剤または導電性フィルムの使用によって達成できる。端子線としてのフラットケーブルをそれぞれのバスバーに接合するために、特に異方性導電性フィルムボンディングを使用してよい。電気光学的セルの内部に配置されたスイッチ性媒体の状態を制御するための駆動信号を生成するコントローラまたはドライバへの接続を提供するために、端子を使用してよい。端子は例えば、端子線または電線を取り付けるためのコネクタとして構成してよい。

スイッチ性光学的デバイスの２枚の基板は、それぞれの基板が他方の基板と重ならない少なくとも１個の領域を有するように配置されていることが好ましい。よって、これらの重なり合わない領域は、それぞれの透明電極へのアクセスを提供し、バスバーはこれらの重なり合わない領域に便宜に配置することができる。重なり合わない領域は好ましくは、１ｍｍ〜２０ｍｍ、好ましくは２ｍｍ〜１０ｍｍ、例えば約４ｍｍの範囲内にある第１および第２基板間のオフセットである。

液晶媒体は、例えば真空充填または一滴充填を使用する適切な方法で電気光学的セルに含ませることができる。典型的にはフレームシーラントまたはそれぞれのエッジシーラントがセルを閉じるため、またはそれぞれの媒体を含むために提供される。セルの封止に適した材料の例としては、エポキシ系シーラント、ポリウレタン、ホットメルトシーラントおよびアクリレートが挙げられる。

窓要素において、特にスイッチ性光学的セルにおいてスイッチ性層は、好ましくは少なくとも５μｍ、より好ましくは少なくとも７μｍ、より更に好ましくは少なくとも１０μｍ、より更に好ましくは少なくとも１５μｍ、特に好ましくは少なくとも２０μｍの厚さを有する。ある実施形態において液晶媒体を含むスイッチ性層は、５μｍ〜１００μｍ、より好ましくは１０μｍ〜５０μｍ、特に１５μｍ〜２５μｍの範囲内の厚さを有する。

スイッチ層の厚さを適切に保つために、スペーサーがスイッチ層のセルギャップ内に含まれてよい。典型的にスペーサーは、セルギャップの範囲内の直径を持つ球形状を有する。例えばポリマーまたはガラス製の所定の直径を有する球形状を有する非導電性スペーサーを使用してよい。実施形態によっては粘着性のあるスペーサー、即ち表面により良く付着するための何らかの本質的な粘着特性を有するスペーサーを提供することが有用なことがある。また例えば望ましくない光の漏れを回避または最小にするために、黒色のスペーサーを使用することも有用なことがある。特に黒色で粘着性のあるスペーサーを使用することが有益であり得る。また、他の適切な手段、例えばカラムスペーサーを使用してセル厚を設定または維持してよい。またカラムスペーサーは区画与えるために形成されてもよく、よって任意に自由に切断可能な構造にできる。

本明細書においてフィルムおよび層という用語は、機械的安定性が多少なりとも顕著な剛性または柔軟性のある自立または独立したフィルムまたは層、ならびに支持基板上または２枚の基板間のコーティングまたは層を含む。

また基板上にパッシベーション層またはバリア層を提供することも可能であり、例えば酸化シリコンまたは窒化シリコンを含むパッシベーション層、好ましくは酸化シリコンまたは窒化シリコンから成るパッシベーション層である。この場合パッシベーション層は、配向層が最上位となるように、即ちＬＣ媒体に接触するように基板上に配置される。

また透明導電性電極層は、２枚の透明誘電体層の間にそれぞれ埋め込まれていることが好ましい。従って特に好ましい実施形態によれば光学的デバイスにおいて、液晶媒体はスイッチ性層内に提供され、スイッチ性層は第１配向層および第２配向層との間に挟持され直接接触しており、電極は、それぞれパッシベーション層上に配置され、特に２枚の透明誘電体層の間に埋め込まれている。

好ましくは、液晶媒体は１種類以上の二色性色素を含む。

本明細書において二色性色素とは、吸収特性が光の偏光方向に対する化合物の配向に依存する光吸収性化合物を意味する。本発明による二色性色素化合物は典型的には細長い形状を有しており、即ち化合物は１つの空間方向、即ち長軸方向に沿って他の２つの空間方向よりも著しく長い。二色性色素は一方向の光を吸収するか、またはそれぞれ優先的に吸収するので、二色性色素の方向を変えることで光透過を調節できる。

よって二色性色素分子でドープされた液晶ホストに基づくゲスト−ホスト液晶セルを使用することが可能であり、これらのゲスト−ホスト系は光透過を変えるための偏光子が一切なしで使用し得る。

１種類以上の二色性色素のそれぞれは媒体全体の総重量に基づいて、好ましくは０．００５重量％〜１２．５重量％、より好ましくは０．０１重量％〜１０重量％、さらに好ましくは０．０２５重量％〜７．５重量％、さらにより好ましくは０．０５重量％〜５重量％、さらにより好ましくは０．１重量％〜２．５重量％、特に好ましくは０．２５重量％〜１重量％の割合で液晶媒体中に存在する。

１種類以上の二色性色素は液晶媒体全体中に、好ましくは０．０１重量％〜３０重量％、より好ましくは０．０２５重量％〜２５重量％、さらに好ましくは０．０５重量％〜１５重量％、さらにより好ましくは０．１重量％〜１０重量％、特に好ましくは０．５重量％〜５重量％の範囲内である合計濃度で存在する。

色素（１種類または多種類）の濃度は好ましくは、得られる変調材料の適切な性能、特に所望の色および／または調光効果が保証されるように選択する。

二色性色素は好ましくは例えば、アゾ色素、アントラキノン、チオフェノラントラキノン、メチン化合物、アゾメチン化合物、メロシアニン化合物、ナフトキノン、テトラジン、ピロメテン色素、マロノニトリル色素、ニッケルジチオレン、（金属）フタロシアニン、（金属）ナフタロシアニンおよび（金属）ポルフィリン、リレン、特にペリレンおよびテリレン、チアジアゾール色素、チエノチアジアゾール色素、ベンゾチアジアゾール、チアジアゾロキノキサリン、およびジケトピロロピロールから選択してよい。特に国際公開第２０１４／１８７５２９号に記載される通りのアゾ化合物、アントラキノン、チオフェノラントラキノン、ベンゾチアジアゾール、特に国際公開第２０１５／０９０４９７号に記載される通りのジケトピロロピロール、特に国際公開第２０１６／１７７４４９号に記載される通りのチアジアゾロキノキサリン、特に国際公開第２０１４／０９０３７３に記載される通りのリレンが特に好ましい。

液晶媒体は好ましくは、１、２、３、４、５、６、７、８、９または１０種類の異なる二色性色素を含み、特に好ましくは２または３種類の二色性色素を含む。

ある実施形態において媒体またはスイッチ性層にそれぞれ任意に含まれる二色性色素の吸収スペクトルは好ましくは、目に黒色の印象が生じるように互いに補完し合う。好ましくは可視スペクトルの大部分をカバーするために、このましくは２種類以上、より好ましくは３種類以上の二色性色素が液晶媒体中で使用される。目視で黒色または灰色に見える色素の混合物を調製する正確な方法は当該分野で知られており、例えば、Ｍ．Ｒｉｃｈｔｅｒ、Ｅｉｎｆｕｈｒｕｎｇ ｉｎ ｄｉｅ Ｆａｒｂｍｅｔｒｉｋ［Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｏ Ｃｏｌｏｒｉｍｅｔｒｙ］、第２版、１９８１年、ＩＳＢＮ ３ １１−００８２０９−８、Ｗａｌｔｅｒ ｄｅ Ｇｒｕｙｔｅｒ ＆ Ｃｏに記載されている。

別の実施形態において異なる色、例えば赤、緑、青の設定が行われる。

色素の混合物の色位置の設定は、測色学の分野で記載されている。そのために個々の色素のスペクトルをランベルト−ベール則を考慮して計算し、全体のスペクトルを与え、測色法の規則に従って統合照明、例えば昼光には照明Ｄ６５下での対応する色位置および輝度値に変換する。白色点の位置は、それぞれの照明、例えばＤ６５によって固定されており、例えば上文献の中の表で参照される。種々の色素の割合を変えることで、異なる色位置を設定し得る。

好ましい実施形態では、３種類以上の異なる二色性色素が液晶媒体に含まれている。

好ましい実施形態によれば媒体およびスイッチ性層は、赤色およびＮＩＲ領域、即ち６００ｎｍ〜２０００ｎｍの波長、好ましくは６００ｎｍ〜１８００ｎｍの範囲内、特に好ましくは６５０ｎｍ〜１３００ｎｍの範囲内の光を吸収する１種類以上の二色性色素を含む。

ある実施形態において媒体およびスイッチ性層に提供できる二色性色素は好ましくは、Ｂ．Ｂａｈａｄｕｒ、Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌｓ−Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｕｓｅｓ、第３巻、１９９２年、Ｗｏｒｌｄ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ、第１１．２．１節に示される色素類から、特に好ましくは、その中に存在する表に与えられる明示的な化合物から選択される。

前記色素は、当業者に既知で文献に幾度も記載されている二色性色素類に属する。よって例えば、アントラキノン色素は、欧州特許第３４８３２号明細書、欧州特許第４４８９３号明細書、欧州特許第４８５８３号明細書、欧州特許第５４２１７号明細書、欧州特許第５６４９２号明細書、欧州特許第５９０３６号明細書、英国特許第２０６５１５８号明細書、英国特許第２０６５６９５号明細書、英国特許第２０８１７３６号明細書、英国特許第２０８２１９６号明細書、英国特許第２０９４８２２号明細書、英国特許第２０９４８２５号明細書、特開昭５５−１２３６７３号公報、独国特許第３０１７８７７号明細書、独国特許第３０４０１０２号明細書、独国特許第３１１５１４７号明細書、独国特許第３１１５７６２号明細書、独国特許第３１５０８０３号明細書および独国特許第３２０１１２０号明細書に記載され、ナフトキノン色素は、独国特許第３１２６１０８号明細書および独国特許第３２０２７６１号明細書に記載され、アゾ色素は、欧州特許第４３９０４号明細書、独国特許第３１２３５１９号明細書、国際公開第８２／２０５４号、英国特許第２０７９７７０号明細書、特開昭５６−５７８５０号公報、特開昭５６−１０４９８４号公報、米国特許第４３０８１６１号明細書、米国特許第４３０８１６２号明細書、米国特許第４３４０９７３、Ｔ．Ｕｃｈｉｄａ、Ｃ．Ｓｈｉｓｈｉｄｏ、Ｈ．ＳｅｋｉおよびＭ．Ｗａｄａ著：Ｍｏｌ．Ｃｒｙｓｔ．Ｌｉｇ．Ｃｒｙｓｔ．第３９巻、第３９〜５２頁（１９７７年）、およびＨ．Ｓｅｋｉ、Ｃ．Ｓｈｉｓｈｉｄｏ、Ｓ．ＹａｓｕｉおよびＴ．Ｕｃｈｉｄａ著：Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．第２１巻、第１９１〜１９２頁（１９８２年）に記載され、およびペリレン類は、欧州特許第６０８９５号明細書、欧州特許第６８４２７号明細書および国際公開第８２／１１９１号に記載されている。リレン色素は例えば、欧州特許第２１６６０４０号明細書、米国特許出願公開第２０１１／００４２６５１号明細書、欧州特許第６８４２７号明細書、欧州特許第４７０２７号明細書、欧州特許第６０８９５号明細書、独国特許第３１１０９６０号明細書および欧州特許第６９８６４９号明細書に記載されている。

スイッチ性光学的デバイスは例えば、ＵＶブロック層および／またはカラーフィルターなどの機能層を更に含んでよい。

光学的セルおよび窓要素は、好ましくはポリマー系偏光子を含まず、特に好ましくは固体材料相の偏光子を含まず、非常に特に好ましくは偏光子を全く含まないことを特徴とする。従って特に好ましい実施形態においてデバイス、特に窓要素は偏光子を含まない。

しかしながら代替の実施形態によれば、またデバイスは１個以上の偏光子を含んでもよい。従ってある実施形態において少なくとも１枚の偏光層と、任意に少なくとも１枚の位相差層とが光学系デバイス中に提供される。この場合の偏光子は好ましくは、直線偏光子である。吸収型および反射型偏光子の両方を任意に採用し得る。薄光学的フィルム形式の偏光子の使用が特に好ましい。

従って液晶媒体中に１種類以上の二色性色素を提供することに加えるか代わりに、スイッチ性光学的セルが１枚以上の偏光子層および任意に１枚以上の光学的リターダー層を更に含む窓要素を提供することが可能である。

特定の代替においてデバイスが１個のみの偏光子を含むことが好ましい。正確に１個の偏光子が存在する場合、ハイルマイヤー型のゲスト−ホスト配置が好ましく使用される。別の代替において２個の偏光子を有する液晶セルが、好ましくは液晶媒体中に二色性色素が存在しないときに光透過を制御するために使用される。

本発明によれば光学的セルにおいて、液晶媒体と直接接触する第１および第２配向層が提供される。

第１配向層および第２配向層のいずれか一方のみで７７°〜８８°の範囲内のプレチルト角を設定した場合でも、電気的スイッチング時の望ましくない不均一性を既に大幅に低減できることが見出された。しかしながら好ましくは、７７°〜８８°の範囲内のプレチルト角は第１配向層および第２配向層の両方で設定される。このようにして、更に強い効果の低減を達成できる。

本発明によればプレチルト角は少なくとも一方の配向層によって、好ましくは両方の配向層によって７７°〜８８°の範囲内、より好ましくは７９°〜８７．５°の範囲内、より更に好ましくは８１°〜８７°の範囲内、特に８４°〜８６°の範囲内に制御および設定される。驚くべきことに定義される通りのプレチルト角を制御することで更に光学的状態において十分なコントラストおよび適切な透過を提供しながら、不均一性の発生を軽減および短縮し得ることが見出された。

本明細書で使用するときプレチルト角は、光学的セルの表面に対するＬＣ媒体のＬＣ分子のチルト配向を意味すると理解される。特に本明細書でプレチルト角は、ＬＣ分子の長手方向の分子軸（ＬＣディレクタ）と、セルを形成する平面平行な外板の表面との間の平均角度（＜９０°）を表す。プレチルト角の測定に適した方法は、ミューラー・マトリックス・ポラリメトリに基づいており、例に与えられる。他に示さない限り上および下に開示されるプレチルト角の値は、この測定方法に関するものである。

原則として第１配向層および第２配向層は従来の材料および方法に基づいて形成してよく、配向層はホメオトロピックエッジ配向に効果を有するために提供される。

好ましくは第１配向層および第２配向層は有機材料を含み、より好ましくは有機材料から成り、特に有機材料はラビング、特に機械的にラビングされたり、光処理、特に光配向される。例えばレシチン、特にポリイミドなどの有機材料を使用してよい。

好ましくは第１配向層および第２配向層は、ポリイミド系の層である。従って好ましい実施形態において配向層はポリイミドを含み、より好ましくはポリイミドから成る。また化学的に修飾または強化されたポリイミド、例えばアゾベンゼン含有ポリイミドを使用または含むことも可能である。また好ましくはポリイミドを含む配向層もラビングされてよく、光配向法によって調製されてもよい。

配向層、好ましくはポリイミド層は、特に界面において液晶媒体の分子のホメオトロピックな配向、特に本明細書で定義する通りプレチルト角の設定を提供するように配置される。特に好ましい実施形態において両方の基板上で、ラビングしていないポリイミド層を使用する。

また光配向によって調製されたポリイミド層を使用することも可能であり、配向表面の光誘起の配向秩序を利用する。これは偏光を用いた光分解、光二量化または光異性化を通して達成され得る。

スイッチ性層は、ホメオトロピックまたは垂直方向に配向された液晶層である。所定のプレチルト角を有する液晶媒体の分子は、基板表面に対して垂直に近く配向される。よって液晶媒体は好ましくは負の、即ち電界に垂直な誘電異方性Δεを有する。従って媒体は面に垂直な電界を印加することで、層構造の面に平行な配向にスイッチ可能である。

負の誘電異方性を有する適切な液晶媒体の例は、欧州特許出願公開第１ ３７８ ５５８号明細書に記載されている。例えば、メルク社製液晶混合物ＺＬＩ−２８０６を使用してよい。液晶媒体は添加剤を含んでよい。特に液晶媒体は好ましくは、少なくとも５ｐｐｍの濃度で酸化防止剤または安定剤を含む。

上および下でΔｎは光学異方性を表し、

であって、好ましくは光学異方性Δｎは２０℃および５８９．３ｎｍの波長で決定される。液晶媒体は、好ましくは０．０３〜０．３０、より好ましくは０．０４〜０．２７、より更に好ましくは０．０６〜０．２１、特に０．０９〜０．１６の範囲内の光学異方性Δｎを有する。

上および下でΔεは誘電異方性を表し、

である。誘電率異方性Δεは好ましくは、２０℃および１ｋＨｚで決定される。液晶媒体は好ましくは、−０．５〜−２０、好ましくは−１．５〜−１０、特に−３〜−６の範囲内の誘電率異方性Δεを有する。

全て物理的特性および物理化学的または電気光学的パラメータは、特に「Ｍｅｒｃｋ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌｓ，Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌｓ」、１９９７年１１月刊、メルク社、独国に従って一般的に知られている方法で決定され、他に明示的に述べない限り２０℃の温度で与えられる。

本明細書において他に明示的に述べない限り、全ての濃度は重量パーセントで与えられ、それぞれの完全な混合物に関するものである。

光の透過および散乱は好ましくは、３８０ｎｍ〜７８０ｎｍのスペクトル範囲内の電磁放射の透過および散乱を指す。

スイッチ性層の液晶媒体は好ましくはスイッチ性窓要素の動作温度において、ネマチック相を有する。それは特に好ましくは窓要素の動作温度の上下＋／−２０℃の範囲内、非常に特に好ましくは＋／−３０℃の範囲内でネマチック性液晶である。スイッチ性窓要素の動作温度は、好ましくは−２０℃〜７０℃である。

液晶媒体は好ましくは、少なくとも７０℃以上、好ましくは８０℃より高く、より好ましくは１００℃より高く、特に好ましくは１０５℃より高く、非常に特に好ましくは１１０℃より高く、最も好ましくは１１５℃より高い透明点、好ましくはネマチック液晶状態から等方性状態への相転移を有する。ある実施形態において本発明で使用される通りの液晶媒体は、好ましくは７０℃〜１７０℃、より好ましくは８０℃〜１６０℃、より更に好ましくは９０℃〜１５０℃、特に１００℃〜１４０℃の温度範囲内に透明点を有する。

透明点は、ネマチック液晶状態から等方性状態への相転移が起こる温度を示す。透明点、特にネマチック相および等方性相の間の相転移温度は一般的に知られている方法、例えばメトラー社オーブンまたは偏光顕微鏡下のホットステージを使用して測定および決定し得て、本明細書において好ましくはメトラー社オーブンを使用して決定される。

加えて液晶媒体は好ましくは、目に見える結晶化または分解を伴わない好ましい低温安定性、特に−４０℃でのバルク測定で２００時間を超える長期保存性を示す。

好ましくは液晶媒体は、式ＣＹ、ＰＹおよびＡＣの化合物の群から選択される１種類以上の化合物を含む。

式中、
ａは、１または２を表し、
ｂは、０または１を表し、
ｃは、０、１または２を表し、
ｄは、０または１を表し、

Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^ＡＣ１およびＲ^ＡＣ２は、それぞれ互いに独立に１〜１２個のＣ原子を有するアルキル（ただし加えて１個または２個の隣接しないＣＨ_２基は互いに独立にＯ原子が互いに直接連結しないようにして、

−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＯ−、−ＯＣＯ−または−ＣＯＯ−で置き換えられてよい。）、好ましくは１〜６個のＣ原子を有するアルキルまたはアルコキシを表し、
Ｚ^ｘ、Ｚ^ｙおよびＺ^ＡＣは、それぞれ互いに独立に−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−Ｃ_２Ｆ_４−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ_２Ｏ−または単結合、好ましくは単結合を表し、および
Ｌ^１〜４は、それぞれ互いに独立にＦ、Ｃｌ、ＣＮ、ＯＣＦ_３、ＣＦ_３、ＣＨ_３、ＣＨ_２ＦまたはＣＨＦ_２、好ましくはＦを表す。

好ましくは、Ｌ^１およびＬ^２の両方がＦを表すか、または、Ｌ^１およびＬ^２の一方がＦを表し、他方がＣｌを表すか、または、Ｌ^３およびＬ^４の両方がＦを表すか、または、Ｌ^３およびＬ^４の一方がＦを表し、他方がＣｌを表す。

ある実施形態において１個以上の基Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^ＡＣ１およびＲ^ＡＣ２は、特にシクロプロピル、シクロブチルおよびシクロペンチルから選択される環状アルキルを表す。

本明細書において、

は、トランス−１，４−シクロヘキシレンを表す。

本発明により使用される液晶媒体は、式ＣＹ、ＰＹおよびＡＣの化合物から選択される１種類以上の化合物を媒体の全内容物に基づいて少なくとも５重量％、より好ましくは少なくとも１０重量％、更により好ましくは少なくとも１５重量％、更により好ましくは少なくとも２５重量％、更に好ましくは少なくとも３５重量％、特に好ましくは少なくとも５０重量％の量で含むことが特に好ましい。

式ＣＹの化合物は好ましくは、以下の式の化合物の群から選択させる。

式中、ａは１または２を表し、ａｌｋｙｌおよびａｌｋｙｌ^＊は、それぞれ互いに独立に、１〜６個のＣ原子を有する直鎖状のアルキル基を表し、ａｌｋｅｎｙｌは２〜６個のＣ原子を有する直鎖状のアルケニル基を表し、（Ｏ）は酸素原子または単結合を表す。ａｌｋｅｎｙｌは好ましくはＣＨ_２＝ＣＨ−、ＣＨ_２＝ＣＨＣＨ_２ＣＨ_２−、ＣＨ_３−ＣＨ＝ＣＨ−、ＣＨ_３−ＣＨ_２−ＣＨ＝ＣＨ−、ＣＨ_３−（ＣＨ_２）_２−ＣＨ＝ＣＨ−、ＣＨ_３−（ＣＨ_２）_３−ＣＨ＝ＣＨ−またはＣＨ_３−ＣＨ＝ＣＨ−（ＣＨ_２）_２−を表す。

別の実施形態において式ＣＹの化合物は、以下の式の化合物の群から追加または代替的に選択される。

式中ａｌｋｙｌ^＊は、それぞれ互いに独立に１〜６個のＣ原子を有する直鎖状のアルキル基を表し、（Ｏ）は酸素原子または単結合を表す。

特定の実施形態において化合物ＣＹ−ａ−１が媒体に含まれており、化合物ＣＹ−ａ−１は（Ｏ）ａｌｋｙｌ^＊がエトキシである式ＣＹ−ａの化合物に対応する。

式ＰＹの化合物は好ましくは、以下の式の化合物の群から選択させる。

式中、ａｌｋｙｌおよびａｌｋｙｌ^＊は、それぞれ互いに独立に、１〜６個のＣ原子を有する直鎖状のアルキル基を表し、ａｌｋｅｎｙｌは２〜６個のＣ原子を有する直鎖状のアルケニル基を表し、（Ｏ）は酸素原子または単結合を表す。ａｌｋｅｎｙｌは好ましくはＣＨ_２＝ＣＨ−、ＣＨ_２＝ＣＨＣＨ_２ＣＨ_２−、ＣＨ_３−ＣＨ＝ＣＨ−、ＣＨ_３−ＣＨ_２−ＣＨ＝ＣＨ−、ＣＨ_３−（ＣＨ_２）_２−ＣＨ＝ＣＨ−、ＣＨ_３−（ＣＨ_２）_３−ＣＨ＝ＣＨ−またはＣＨ_３−ＣＨ＝ＣＨ−（ＣＨ_２）_２−を表す。

式ＡＣの化合物は好ましくは、以下の式の化合物の群から選択させる。

式中Ｒ^３およびＲ^４は、上記の通りのＲ^ＡＣ１およびＲ^ＡＣ２の意味を有する。

上記され、以下に記載されたメソゲン化合物またはその混合物の多くは市販されている。これらの化合物は公知であるかまたは文献（例えば標準的な著作、例えば、Ｈｏｕｂｅｎ−Ｗｅｙｌ、Ｍｅｔｈｏｄｅｎ ｄｅｒ Ｏｒｇａｎｉｓｃｈｅｎ Ｃｈｅｍｉｅ［Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ］、Ｇｅｏｒｇ−Ｔｈｉｅｍｅ−Ｖｅｒｌａｇ、Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ）に記載されているように、それ自体公知の方法により、前記反応について公知でありかつ適切な反応条件下で正確になるように製造することができる。本明細書において、それ自体公知の変形例も使用することができる。ただし、本明細書において、より詳細には言及されていない。本発明に係る媒体は、それ自体従来からある方法で製造される。一般的には、成分同士を、好ましくは、高温で溶解させる。適切な添加剤または物質を加えて、液晶相の誘電異方性、粘度および／または配向を変更することができる。

本発明に係る「アルキル」という用語は、好ましくは、１〜７個の炭素原子を有する直鎖および分枝鎖アルキル基、特に、直鎖基であるメチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシルおよびヘプチルを包含する。２〜５個の炭素原子を有する基が概して好ましい。

アルコキシは、直鎖または分枝鎖であることができ、好ましくは、直鎖であり、１、２、３、４、５、６または７個の炭素原子を有するため、好ましくは、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペントキシ、ヘキソキシまたはヘプトキシである。

本発明に係る「アルケニル」という用語は、好ましくは、２〜７個の炭素原子を有する直鎖および分岐鎖アルケニル基、特に、直鎖基を包含する。特に好ましいアルケニル基は、Ｃ_２〜Ｃ_７−１Ｅ−アルケニル、Ｃ_４〜Ｃ_７−３Ｅ−アルケニル、Ｃ_５〜Ｃ_７−４Ｅ−アルケニル、Ｃ_６〜Ｃ_７−５Ｅ−アルケニルおよびＣ_７−６Ｅ−アルケニル、特に、Ｃ_２〜Ｃ_７−１Ｅ−アルケニル、Ｃ_４〜Ｃ_７−３Ｅ−アルケニルおよびＣ_５〜Ｃ_７−４Ｅ−アルケニルである。好ましいアルケニル基の例は、ビニル、１Ｅ−プロペニル、１Ｅ−ブテニル、１Ｅ−ペンテニル、１Ｅ−ヘキセニル、１Ｅ−ヘプテニル、３−ブテニル、３Ｅ−ペンテニル、３Ｅ−ヘキセニル、３Ｅ−ヘプテニル、４Ｅ−ペンテニル、４Ｚ−ヘキセニル、４Ｅ−ヘキセニル、４Ｚ−ヘプテニル、５−ヘキセニルおよび６−ヘプテニルである。５個以下の炭素原子を有する基が概して好ましい。

フッ化アルキルまたはアルコキシは、好ましくは、ＣＦ_３、ＯＣＦ_３、ＣＦＨ_２、ＯＣＦＨ_２、ＣＦ_２Ｈ、ＯＣＦ_２Ｈ、Ｃ_２Ｆ_５、ＯＣ_２Ｆ_５、ＣＦＨＣＦ_３、ＣＦＨＣＦ_２Ｈ、ＣＦＨＣＦＨ_２、ＣＨ_２ＣＦ_３、ＣＨ_２ＣＦ_２Ｈ、ＣＨ_２ＣＦＨ_２、ＣＦ_２ＣＦ_２Ｈ、ＣＦ_２ＣＦＨ_２、ＯＣＦＨＣＦ_３、ＯＣＦＨＣＦ_２Ｈ、ＯＣＦＨＣＦＨ_２、ＯＣＨ_２ＣＦ_３、ＯＣＨ_２ＣＦ_２Ｈ、ＯＣＨ_２ＣＦＨ_２、ＯＣＦ_２ＣＦ_２Ｈ、ＯＣＦ_２ＣＦＨ_２、Ｃ_３Ｆ_７またはＯＣ_３Ｆ_７、特に、ＣＦ_３、ＯＣＦ_３、ＣＦ_２Ｈ、ＯＣＦ_２Ｈ、Ｃ_２Ｆ_５、ＯＣ_２Ｆ_５、ＣＦＨＣＦ_３、ＣＦＨＣＦ_２Ｈ、ＣＦＨＣＦＨ_２、ＣＦ_２ＣＦ_２Ｈ、ＣＦ_２ＣＦＨ_２、ＯＣＦＨＣＦ_３、ＯＣＦＨＣＦ_２Ｈ、ＯＣＦＨＣＦＨ_２、ＯＣＦ_２ＣＦ_２Ｈ、ＯＣＦ_２ＣＦＨ_２、Ｃ_３Ｆ_７またはＯＣ_３Ｆ_７、特に好ましくは、ＯＣＦ_３またはＯＣＦ_２Ｈを含む。好ましい実施形態では、フルオロアルキルは、末端フッ素を有する直鎖基、すなわち、フルオロメチル、２−フルオロエチル、３−フルオロプロピル、４−フルオロブチル、５−フルオロペンチル、６−フルオロヘキシルおよび７−フルオロヘプチルを包含する。ただし、フッ素の他の位置も除外されない。

オキサアルキルは、好ましくは、式Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋１−Ｏ−（ＣＨ_２）_ｍ（式中、ｎおよびｍは、それぞれ独立して、１〜６である）で示される直鎖基を包含する。好ましくは、ｎ＝１であり、ｍは、１〜６である。

オキサアルキルは、好ましくは、直鎖である２−オキサプロピル（＝メトキシメチル）、２−（＝エトキシメチル）もしくは３−オキサブチル（＝２−メトキシエチル）、２−、３−もしくは４−オキサペンチル、２−、３−、４−もしくは５−オキサヘキシル、２−、３−、４−、５−もしくは６−オキサヘプチル、２−、３−、４−、５−、６−もしくは７−オキサオクチル、２−、３−、４−、５−、６−、７−もしくは８−オキサノニルまたは２−、３−、４−、５−、６−、７−、８−もしくは９−オキサデシルである。

ハロゲンは、好ましくは、ＦまたはＣｌ、特に、Ｆである。

上記言及された基のうちの１つが、１つのＣＨ_２基が−ＣＨ＝ＣＨ−により置き換えられているアルキル基である場合、これは、直鎖または分岐鎖であることができる。これは、好ましくは、直鎖であり、２〜１０個の炭素原子を有する。したがって、これは、特に、ビニル、プロパ−１−もしくはプロパ−２−エニル、ブタ−１−、−２−もしくはブタ−３−エニル、ペンタ−１−、−２−、−３−もしくはペンタ−４−エニル、ヘキサ−１−、−２−、−３−、−４−もしくはヘキサ−５−エニル、ヘプタ−１−、−２−、−３−、−４−、−５−もしくはヘプタ−６−エニル、オクタ−１−、−２−、−３−、−４−、−５−、−６−もしくはオクタ−７−エニル、ノナ−１−、−２−、−３−、−４−、−５−、−６−、−７−もしくはノナ−８−エニル、デカ−１−、−２−、−３−、−４−、−５−、−６−、−７−、−８−もしくはデカ−９−エニルである。

上記言及された基のうちの１つが、１つのＣＨ_２基が−Ｏ−により置き換えられておりかつ１つが−ＣＯ−により置き換えられているアルキル基である場合、これらは、好ましくは、隣接している。このため、これらは、アシルオキシ基−ＣＯ−Ｏ−またはオキシカルボニル基−Ｏ−ＣＯ−を含有する。これらは、好ましくは、直鎖であり、２〜６個の炭素原子を有する。

したがって、それらは、特に、アセチルオキシ、プロピオニルオキシ、ブチリルオキシ、ペンタノイルオキシ、ヘキサノイルオキシ、アセチルオキシメチル、プロピオニルオキシメチル、ブチリルオキシメチル、ペンタノイルオキシメチル、２−アセチルオキシエチル、２−プロピオニルオキシエチル、２−ブチリルオキシエチル、３−アセチルオキシプロピル、３−プロピオニルオキシプロピル、４−アセチルオキシブチル、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、プロポキシカルボニル、ブトキシカルボニル、ペントキシカルボニル、メトキシカルボニルメチル、エトキシカルボニルメチル、プロポキシカルボニルメチル、ブトキシカルボニルメチル、２−（メトキシカルボニル）エチル、２−（エトキシカルボニル）エチル、２−（プロポキシカルボニル）エチル、３−（メトキシカルボニル）プロピル、３−（エトキシカルボニル）プロピルまたは４−（メトキシカルボニル）ブチルである。

上記言及された基のうちの１つが、１つのＣＨ_２基が非置換または置換−ＣＨ＝ＣＨ−により置き換えられており、隣接しているＣＨ_２基がＣＯ、ＣＯ−ＯまたはＯ−ＣＯにより置き換えられているアルキル基である場合、これは、直鎖または分岐鎖であることができる。これは、好ましくは、直鎖であり、４〜１３個の炭素原子を有する。したがって、これは、特に、アクリロイルオキシメチル、２−アクリロイルオキシエチル、３−アクリロイルオキシプロピル、４−アクリロイルオキシブチル、５−アクリロイルオキシペンチル、６−アクリロイルオキシヘキシル、７−アクリロイルオキシヘプチル、８−アクリロイルオキシオクチル、９−アクリロイルオキシノニル、１０−アクリロイルオキシデシル、メタクリロイルオキシメチル、２−メタクリロイルオキシエチル、３−メタクリロイルオキシプロピル、４−メタクリロイルオキシブチル、５−メタクリロイルオキシペンチル、６−メタクリロイルオキシヘキシル、７−メタクリロイルオキシヘプチル、８−メタクリロイルオキシオクチルまたは９−メタクリロイルオキシノニルである。

上記言及された基のうちの１つが、ＣＮまたはＣＦ_３により一置換されているアルキル基またはアルケニル基である場合、この基は、好ましくは、直鎖である。ＣＮまたはＣＦ_３による置換は、任意の位置にある。

上記言及された基のうちの１つが、ハロゲンにより少なくとも一置換されているアルキル基またはアルケニル基である場合、この基は、好ましくは、直鎖であり、ハロゲンは、好ましくは、ＦまたはＣｌ、より好ましくは、Ｆである。多置換の場合、ハロゲンは、好ましくは、Ｆである。また、得られる基は、パーフルオロ化基も含む。一置換の場合、フルオロまたはクロロ置換基は、任意の所望の位置にあることができるが、好ましくは、ω位にある。

分岐基を含有する化合物は、幾つかの従来の液晶ベース材料におけるより良好な溶解性のために重要である場合がある。ただし、それらが光学的に活性である場合、それらは、キラルドーパントとして特に適している。

この種の分岐基は、一般的には、１つ以下の鎖分岐を含有する。好ましい分岐基は、イソプロピル、２−ブチル（＝１−メチルプロピル）、イソブチル（＝２−メチルプロピル）、２−メチルブチル、イソペンチル（＝３−メチルブチル）、２−メチルペンチル、３−メチルペンチル、２−エチルヘキシル、２−プロピルペンチル、イソプロポキシ、２−メチルプロポキシ、２−メチルブトキシ、３−メチルブトキシ、２−メチルペントキシ、３−メチルペントキシ、２−エチルヘキソキシ、１−メチルヘキソキシまたは１−メチルヘプトキシである。

上記言及された基のうちの１つが、２つ以上のＣＨ_２基が−Ｏ−および／または−ＣＯ−Ｏ−により置き換えられているアルキル基である場合、これは、直鎖または分岐鎖であることができる。これは、好ましくは、分岐鎖であり、３〜１２個の炭素原子を有する。したがって、これは、特に、ビスカルボキシメチル、２，２−ビスカルボキシエチル、３，３−ビスカルボキシプロピル、４，４−ビスカルボキシブチル、５，５−ビスカルボキシペンチル、６，６−ビスカルボキシヘキシル、７，７−ビスカルボキシヘプチル、８，８−ビスカルボキシオクチル、９，９−ビスカルボキシノニル、１０，１０−ビスカルボキシデシル、ビス（メトキシカルボニル）メチル、２，２−ビス−（メトキシカルボニル）エチル、３，３−ビス（メトキシカルボニル）プロピル、４，４−ビス（メトキシカルボニル）ブチル、５，５−ビス（メトキシカルボニル）ペンチル、６，６−ビス（メトキシカルボニル）ヘキシル、７，７−ビス（メトキシカルボニル）ヘプチル、８，８−ビス（メトキシカルボニル）オクチル、ビス（エトキシカルボニル）メチル、２，２−ビス（エトキシカルボニル）エチル、３，３−ビス（エトキシカルボニル）プロピル、４，４−ビス（エトキシカルボニル）ブチルまたは５，５−ビス（エトキシカルボニル）ペンチルである。

適切に高い光学異方性に加えスイッチ性層に含まれる液晶媒体は良好な光安定性および適切に高い透明点と組み合わせて、好ましく高い電圧保持率（ＶＨＲ：ｖｏｌｔａｇｅ ｈｏｌｄｉｎｇ ｒａｔｉｏ）を有利に示すことができる。

実施形態によっては光学的状態の１つにおいて特に電界の存在下で、スイッチ性層がツイストまたは超ツイスト構成を有することが好ましい。この規定は驚くべきことに本明細書で定義される通りのプレチルト角の設定に加えて、上記の通りの不均一性の有害な発生を軽減および／または短縮することに更に貢献できることが判明した。

従って液晶媒体は１種類以上のキラル化合物、特に１種類以上のキラルドーパントを更に含んでよい。

キラル化合物および特にキラルドーパントならびにそれらの濃度は、液晶媒体のコレステリックピッチを適切に設定または調整できるように提供できる。本明細書においてピッチとは、コレステリックヘリックスのピッチｐを意味し、ピッチｐはコレステリック液晶の配向軸（ダイレクター）が２π回転するための距離である。好ましい実施形態においてネマチック液晶媒体に高いらせんツイスト力（ＨＴＰ：ｈｅｌｉｃａｌ ｔｗｉｓｔｉｎｇ ｐｏｗｅｒ）を持つキラルドーパントをドーピングして、コレステリック媒体を調製する。また例えば個々のドーパントのＨＴＰの温度依存性を補正して、らせんピッチの温度依存性を小さくするために、２種類以上のキラルドーパントを使用することも可能である。

従ってスイッチ層における液晶媒体は好ましくは１種類以上のキラル化合物、特にキラルドーパントを含む。キラルドーパントは好ましくは中程度に高い〜高い値のＨＴＰの絶対値を有し、一般にメソゲン基礎混合物に比較的低濃度で添加でき、アキラル成分中において良好な溶解性を有する。２種類以上のキラル化合物を採用する場合、それらは同じまたは反対の回転方向と、同じまたは反対のツイストの温度依存性とを持っていてもよい。

好ましくは液晶媒体に含まれてよい１種類以上のキラル化合物は、好ましくはＭｅｒｃｋ社製の市販の液晶混合物ＭＬＣ６８２８において５μｍ^−１以上、より好ましくは１０μｍ^−１以上、更に好ましくは１５μｍ^−１以上の絶対値のらせんツイスト力を有する。好ましくはＭｅｒｃｋ社製の市販の液晶混合物ＭＬＣ６８２８において２０μｍ^−１以上、より好ましくは４０μｍ^−１以上、更により好ましくは６０μｍ^−１以上、最も好ましくは８０μｍ^−１以上〜２６０μｍ^−１以下の範囲内の絶対値のらせんツイスト力を有するキラル化合物が特に好ましい。

好ましくは、１種以上のキラル化合物は、該媒体の全含量に対して２重量％以下、より好ましくは、１重量％以下の量で該液晶媒体中に含有される。

適切なキラルドーパントは当該分野において既知であり例えば、コレステリルノナノアート、Ｒ／Ｓ−８１１、Ｒ／Ｓ−１０１１、Ｒ／Ｓ−２０１１、Ｒ／Ｓ−３０１１、Ｒ／Ｓ−４０１１、Ｂ（ＯＣ）２Ｃ^＊Ｈ−Ｃ−３またはＣＢ１５（全て、メルク社ダルムシュタット市）などの幾つかは商業的に入手可能である。

特に適切なキラルドーパントは、１つ以上のキラル基および１つ以上のメソゲン基またはキラル基と共にメソゲン基を形成する１つ以上の芳香族基もしくは脂環式基を含有する化合物である。本発明の特に好ましい実施形態において液晶媒体は、下表Ｆに示す化合物から選択される1種類以上の化合物を含む。

実施形態によってはスイッチ性層の層厚ｄは媒体のピッチｐに関連して合目的に設定され、ただし比率ｄ／ｐは、好ましくは０から１の範囲内であり、特に好ましくは０．２５または約０．２５である。場合によっては比率ｄ／ｐが０．６６または約０．６６であることが特に好ましい。

好ましい場合において電界の存在下での光学的状態は、９０°のツイストを有するツイストネマチック（ＴＮ：ｔｗｉｓｔｅｄ ｎｅｍａｔｉｃ）配置を有する。別の好ましい場合で例えば２４０°のツイストを有するスーパーツイスト（ＳＴＮ：ｓｕｐｅｒｔｗｉｓｔｅｄ ｎｅｍａｔｉｃ）配置が設定されてよく、この場合、好ましくは単一の光学セルのみが窓要素に使用される。

特定の実施形態においてスイッチ性層はポリマー安定化される。驚くべきことに、ポリマー安定化は、所望の配列および構成を有する光学的状態を得て長期にわたって維持するのに有利に寄与することが見出された。

この点について好ましくは１種類以上の重合性、硬化性または硬化可能の化合物、好ましくは１種類以上の光硬化性モノマーがポリマー安定化に使用されるポリマー成分の前駆体として液晶媒体中に提供され、続いて、これらの反応性化合物は、その場で重合される。

ある実施形態において従って、１種類以上の重合性化合物がポリマー安定化に使用されるポリマー前駆体として液晶媒体中に含まれる。好ましくは１種類以上の重合性化合物は、液晶媒体中で適切で十分な溶解度を有するよう選択される。ある実施形態において反応性メソゲン（ＲＭ：ｒｅａｃｔｉｖｅ ｍｅｓｏｇｅｎ）またはメソゲンモノマーとしても知られる重合性メソゲン化合物または液晶化合物が使用される。これらの化合物はメソゲン基と１個以上の重合性基、即ち重合に適した官能基を含む。ＲＭは、一反応性または二反応性または多反応性でよい。別の実施形態において非メソゲン重合性化合物、即ちメソゲン基を含まない化合物が使用される。

重合性化合物（１種類または多種類）は、反応性メソゲン（１種類または多種類）のみを含むこと、即ち全ての反応性モノマーがメソゲンであることが特に好ましい。またＲＭは、１個以上の非メソゲン重合性化合物と組み合わせて提供され得る。

重合性基または反応性基は、好ましくは、ビニル基、アクリレート基、メタクリレート基、フルオロアクリレート基、オキセタン基またはエポキシ基から選択され、特に好ましくは、アクリレート基またはメタクリレート基である。好ましくは１種類以上の重合性化合物は、アクリレート、メタクリレート、フルオロアクリレートおよび酢酸ビニルから選択され、より好ましくは媒体は、好ましくはジアクリレート、ジメタクリレート、トリアクリレートおよびトリメタクリレートから選択される１種類以上の二反応性および／または三反応性の重合性化合物を更に含む。

重合反応を促進するために従来から使用されている適切な熱開始剤や光開始剤、例えばアゾ化合物やＬｕｐｅｒｏｘ型開始剤などの有機過酸化物を添加できる。更に好適な重合条件、好適な開始剤の種類および量は当該分野で知られており、文献に記載されている。媒体に重合開始剤が含まれる場合、光重合開始剤の使用が好ましい。

例えばＵＶ光を用いて重合する場合、ＵＶ照射により分解してフリーラジカルやイオンを生成し重合反応を開始する光重合開始剤を用いることができる。アクリレートおよびメタクリレート基の重合には、好ましくはラジカル光重合開始剤が用いられる。ビニル、エポキシド、オキセタン基の重合には、好ましくはカチオン系光重合開始剤が用いられる。また加熱すると分解して重合を開始するフリーラジカルおよびイオンを生成する熱重合開始剤を使用することも可能である。

好ましい実施形態において重合は、光照射、即ち光、好ましくはＵＶ光によって行われる。

特に好ましい実施形態によれば重合開始剤、特に光開始剤を使用しない。特定の場合、これはＶＨＲを改善し、スイッチ性層においてイオンを生成する傾向を低減することができる。これは、良好な信頼性および安定性を有する変調材料を得て維持することに貢献し得る。従って好ましい実施形態によれば液晶媒体において、重合開始剤は添加されない。

良好なＶＨＲを維持および達成するために好ましくは、重合安定化の反応生成物中の不純物を最小限に抑えるか、実質的に回避する。特に残留反応種および帯電した汚染物質は、好適に好ましくは最小に保たれる。例えばＵＶ重合を行う場合、好ましい実施形態において可視スペクトルに近づいているか可視スペクトルにまで及んでいる比較的長い波長を有する光が使用され、好ましくはＵＶ光および３４０ｎｍ〜４１０ｎｍの範囲内の光、より好ましくは３４０ｎｍ〜３８０ｎｍのＵＶ光、更に好ましくは３６０ｎｍ〜３８０ｎｍの光が有利に使用される。このようにしてＬＣ媒体の成分、特に任意に提供される１種類以上の二色性色素の望ましくない光分解または分解が回避されるか、または少なくとも最小化され得る。光開始剤を使用する場合、照射波長および光重合開始剤は適切に一致または調整し得る。

光重合開始剤を使用しない好ましい場合、光の波長範囲は重合性化合物の少なくとも一部が光反応を起こし、それ自体で重合反応を開始することができるように設定することができ、一方で更にＬＣ媒体の非重合性成分、特に任意に提供される１種類以上の二色性色素の劣化または分解が回避されるか、少なくとも最小化され得る。所望の波長範囲の取得および設定は、当技術分野で知られている従来の方法、例えば光学的フィルター、特にエッジフィルターを使用することで達成し得る。

好ましくおよび好適には安定化のためのポリマー構造は、その場で調製される。１種類以上の重合性化合物、特に重合性メソゲン化合物を、任意に好ましく提供される１種類以上の二色性色素と一緒に適切に選択し、光重合に使用される光の波長を、特に二色性色素の吸収特性に関して設定および調整することにより、効率的で堅牢な方法を提供することができ、これによりスイッチ性層において所望の重合およびポリマー成分が得られ、更に二色性色素を含む非重合性成分およびその性能を維持できる。ある実施形態においては照射光の波長またはそれぞれの波長スペクトルは、二色性色素の吸収バンドとの重なりが最小になるように選択される。

好ましくはポリマー安定化のために液晶媒体中に任意に提供される１種類以上の重合性化合物は、媒体の全内容物に基づいて０〜５重量％の範囲内、より好ましくは０．１重量％〜２．５重量％の範囲内、特に好ましくは０．３重量％〜１重量％の範囲内の量で含まれる。

特に好適な重合性化合物を下表Ｇに列記する。

光学的セルおよび窓要素は種々の形状、例えば正方形、長方形、三角形または多角形を有する。窓要素は例えば、二重グレージングユニットまたは三重グレージングユニット、特に断熱グレージングユニットに収容または配置されてよい。窓ガラスは、建築物や自動車に好適に使用することができる。

建築物の外壁、即ちファサードの一部としての使用に加えて、窓要素は、建築物の内部用途にも使用できる。例えば、窓要素は、パーティションまたは部屋の仕切りとして、または分離壁において、特に所望の際にプライバシーモードを提供するために役立つことがある。このようなプライバシーモードでは視界の接触を効率的に遮断するために、非常に良好な暗状態が望まれる。

スイッチ性光学的セルは、単一のスイッチ性層のみを含むことが好ましい。本発明の一実施形態では、窓要素は正確に１個のスイッチ性光学的セルを含む。

しかしながら別の特に好ましい実施形態において、窓要素は追加のスイッチ性光学的セルを含む。この後者の場合、２つのスイッチ層が別々に、または個別に光学的セル内に提供され、それらが結合されて、例えば特にラミネーションおよび接着剤を用いた結合によって、いわゆる二重セルとして構成される。特に好ましい実施形態において窓要素は、二色性色素を添加した液晶媒体を使用する二重セルを含む。

窓要素が二色性色素添加液晶媒体を用いた二重セルを含む実施形態において非常に良好な暗状態が望ましい場合、例えばスイッチ性のプライバシーモードを提供することが意図されているインテリア用途において特に好ましい

従って上述および下述のスイッチ性光学的セルに加えて窓要素は好ましくは更なるスイッチ性光学的セルを含み、より好ましくは更なるスイッチ性光学的セルは前記第１のスイッチ性光学的セルに適合する。

窓要素は、好ましくは少なくとも１００ｃｍ^２、より好ましくは少なくとも１６００ｃｍ^２、更に好ましくは少なくとも１００００ｃｍ^２の面積を有する。更にスイッチ性層がセグメント化されていないこと、またはスイッチ性層が区画にセグメント化されている代替の場合、前記区画がそれぞれ少なくとも１ｃｍ^２、より好ましくは少なくとも１０ｃｍ^２、更に好ましくは少なくとも５０ｃｍ^２の面積を有することが好ましい。微細な画素が多数存在する従来の液晶ディスプレイと比較して窓要素は典型的には、連続して広がる液晶材料領域および同様に均一に広がる電極領域を含む。従って画素の境界による典型的な影響および隣接する画素間の交差する影響の可能性は、窓の構成の場合には重要ではない。

本発明および特に以下の実施例においてメソゲン化合物の構造は、頭字語とも呼ばれる略語を用いて示される。これらの頭字語において、化学式は下表Ａ〜Ｃを用いて以下のように略される。全ての基Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋１、Ｃ_ｍＨ_２ｍ＋１およびＣ_ｌＨ_２ｌ＋１またはＣ_ｎＨ_２ｎ−１、Ｃ_ｍＨ_２ｍ−１およびＣ_ｌＨ_２ｌ−１は、それぞれｎ個、ｍ個およびｌ個のＣ原子を有する直鎖状のアルキルまたはアルケニル、好ましくは１−Ｅ−アルケニルを示す。表Ａは化合物のコア構造の環要素に使用されるコードを列記し、一方、表Ｂは連結基を示す。表Ｃは左手または右手の末端基のコードの意味を与える。頭字語は任意の連結基を伴う環状要素のコードから成り、第１のハイフンおよび左手の末端基のコードならびに第２のハイフンおよび右手の末端基のコードが続く。表Ｄは、それぞれの略語と共に化合物の例示構造を示す。

＜表Ａ：環要素＞

＜表Ｂ：連結基＞

＜表Ｃ：末端基＞

式中ｎおよびｍは、それぞれ整数を表し、３個の点「．．．」はこの表からの他の略語のための場所である。

以下の表は、それぞれそれらの略語と共に例示の構造を示す。これらは、略語の規則の意味を例示するために示される。それらは更に、好ましく使用できる化合物を表す。

＜表Ｄ：例示構造＞

式中ｎ、ｍおよびｌは好ましくは、互いに独立に１〜７を表す。

以下の表は、本発明による媒体において安定剤として使用できる例示的な化合物を示す。

＜表Ｅ＞
表Ｅは本発明によるＬＣ媒体に添加できる可能な安定剤を示しており、ｎは１〜１２の整数、好ましくは１、２、３、４、５、６、７または８を示す。

ＬＣ媒体は、好ましくは０〜１０重量％、特に１ｐｐｍ〜５重量％、特に好ましくは１ｐｐｍ〜１重量％の安定剤を含む。

下表Ｆは、本発明によるメソゲン媒体においてキラルドーパントとして好ましく使用できる例示的な化合物を示す。

＜表Ｆ＞

本発明の好ましい実施形態においてメソゲン媒体は、表Ｆに示す化合物から選択される１種類以上の化合物を含む。

本発明によるメソゲン媒体は好ましくは、上表Ｄ〜Ｆに示される化合物から選択される２種類以上、好ましくは４種類以上の化合物を含む。

ある実施形態において本発明によるＬＣ媒体は好ましくは、表Ｄに示す３種類以上、より好ましくは５種類以上の化合物を含む。

＜表Ｇ＞
表Ｇは本発明によるＬＣ媒体において、好ましくは反応性メソゲン化合物として使用できる例示的な化合物を照合する。好ましくは重合のために、開始剤または２種類以上の開始剤の混合物が添加される。開始剤または開始剤混合物は好ましくは、混合物を基準にして０．００１重量％〜２重量％の量で添加される。適切な開始剤は例えば、Ｉｒｇａｃｕｒｅ（登録商標）６５１（ＢＡＳＦ社製）である。

本発明の好ましい実施形態においてメソゲン媒体は、表Ｇの化合物の群から選択される１種類以上の化合物を含む。

本発明による液晶媒体は表Ｄの化合物の群から選択される好ましくは４種類以上、より好ましくは６種類以上、更に好ましくは７種類以上、特に好ましくは８種類以上の化合物、好ましくは表Ｄの化合物の群から選択される３種類以上の異なる式の化合物を含む。媒体は、表Ｅの式の群から選択される１種類、２種類以上の化合物を追加して含むことが特に好ましい。更に好ましくは媒体は、表Ｇの式の群から選択される１種類、２種類以上の化合物を更に含む。

以下の例は本発明の単なる例示であり、それらは本発明の範囲をいかなる態様でも限定するものと考えるべきではない。例およびその変更または他の同等物は、本開示に照らして当業者に明らかになるであろう。

しかしながら以下に例示する物性および組成物は、どのような特性が達成され得るか、およびどのような範囲で変更できるかを示す。よって、特に好ましく達成できる様々な特性の組み合わせが十分に定義される。

例において、
Ｖ_０は２０℃における容量閾電圧［Ｖ］を表し、
ｎ_ｅは２０℃および５８９ｎｍにおける異常屈折率を表し、
ｎ_０は２０℃および５８９ｎｍにおける通常屈折率を表し、
Δｎは２０℃および５８９ｎｍにおける光学的異方性を表し、
ε_‖は２０℃および１ｋＨｚにおけるダイレクターに平行な誘電率を表し、
ε_⊥は２０℃および１ｋＨｚにおけるダイレクターに垂直な誘電率を表し、
Δεは２０℃および１ｋＨｚにおける誘電異方性を表し、
ｃｌ．ｐ．、Ｔ（Ｎ，Ｉ）は透明点［℃］を表し、
γ_１は２０℃における回転粘度［ｍＰａ・ｓ］であり、磁界中での回転法で決定され、
Ｋ_１は２０℃における「スプレイ（ｓｐｌａｙ）」変形に対する弾性定数［ｐＮ］を表し、
Ｋ_２は２０℃における「ツイスト（ｔｗｉｓｔ）」変形に対する弾性定数［ｐＮ］を表し、
Ｋ_３は２０℃における「ベンド（ｂｅｎｄ）」変形に対する弾性定数［ｐＮ］を表す。

本発明について用語「閾電圧」は他に明示しない限り、容量閾値（Ｖ_０）に関する。また例において一般的に通常であるが、１０％相対コントラスト（Ｖ_１０）に対する光学的閾値も示し得る。

＜参照例１＞
以下の表に示される通りの組成および特性を有する液晶ホスト混合物Ｈ−１を調製および、その一般的な物理的特性に関して特性解析する。

混合物Ｍ−１は９９．０１％の混合物Ｈ−１と、
０．０５％の下化合物と、

０．１６％の下化合物と、

０．３５％の下化合物と、

および０．４３％の下化合物と

を混合して調製される。

＜参照例２＞
以下の表に示される通りの組成および特性を有する液晶基礎混合物Ｂ−２を調製および、その一般的な物理的特性に関して特性解析する。

混合物Ｍ−２は上参照例１に記載される混合物Ｍ−１に類似して調製され、ただし混合物Ｈ−１の代わりに混合物Ｂ−２が使用される。

＜参照例３＞
以下の表に示される通りの組成および特性を有する液晶基礎混合物Ｂ−３を調製および、その一般的な物理的特性に関して特性解析する。

混合物Ｍ−３は、混合物Ｂ−３の９９．６３８％と、上表Ｆに記載される通りの式Ｓ−８１１の化合物の０．３３２％と、および下式の化合物の０．０３０％とを混合して調製される。

＜参照例４＞
以下の表に示される通りの組成および特性を有する液晶基礎混合物Ｂ−４を調製および、その一般的な物理的特性に関して特性解析する。

混合物Ｍ−４は、混合物Ｂ−４の９９．５１％と、上表Ｆに記載される通りの式Ｓ−８１１の化合物の０．４９％とを混合して調製される。

＜参照例５＞
以下の表に示される通りの組成および特性を有する液晶混合物Ｂ−５を調製および、その一般的な物理的特性に関して特性解析する。

＜参照例６＞
液晶混合物Ｍ−６を調製および、その一般的な物理的特性に関して特性解析し、ただし化合物ＣＹ−ａ−１は上記において特定される通り定義される。

＜比較例１＞
それぞれ２枚のガラス板（２０ｍｍ×２６ｍｍ、厚さ１．１ｍｍ）を使用して２個の光学的セルを組み立て、それぞれのガラス板は酸化インジウムスズ（ＩＴＯ：ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）層（厚さ５０ｎｍ、抵抗値１００Ω／□）がコートされている。それぞれのガラス板についてＩＴＯ層の最上に、ポリイミドの層（５０ｎｍ、ＪＳＲ社、ＪＡＬＳ−２０９６−Ｒ１）をスピンコートで塗布する。ポリイミド層を金属ローラー上でベルベットクロス（吉川化工株式会社ＹＡ−２０Ｒ）で反平行にラビングする。

ラビングにより８８．５°のプレチルト角が誘発され、プレチルト角はＡｘｏｍｅｔｒｉｃｓ社製ミューラー・マトリクス・ポラリメーター「ＡｘｏＳｃａｎ」を使用して決定される。

２５μｍの直径を有するプラスチックスペーサーを含め、それぞれポリイミド層を内側に向けた２枚のガラス板を互いに組み合わせてセルを形成し、短辺に３ｍｍのオフセットを使用して配線アクセスを提供する。充填口を除いて、セルの端を密閉する。

上参照例１に記載される通りの色素ドープ液晶混合物Ｍ−１を毛細管力でセル内に充填し、充填口を密閉する。電気ケーブルをセルのオフセット接触領域にはんだ付けする。

端の近くで両面テープを使用して２個のセルを積層し、一方のセルを他方に対して９０°回転させた二重セルを形成する。

３０Ｖｒｍｓの矩形波電圧を使用して二重セルをスイッチすると、小さな輝点および不規則な細い輝線が見える粒状で不規則な外観を有する暗状態になる。これらの欠陥は時間の経過とともに徐々に消えていく。スイッチから僅か１２０秒後に、均一な暗外観を持つ暗状態が得られる。

＜比較例２＞
上比較例１に類似してスイッチ性セルを組み立て、ただし代わりにセル厚を１５μｍおよびプレチルト角を８９°に設定する。

スイッチのために２０Ｖｒｍｓの矩形波電圧を使用すると初期の暗状態の粒状の欠陥が６０秒後に消失し、均一な暗外観が得られる。

＜例１＞
それぞれ２枚のガラス板（２０ｍｍ×２６ｍｍ、厚さ１．１ｍｍ）を使用して２個の光学的セルを組み立て、それぞれのガラス板は酸化インジウムスズ（ＩＴＯ：ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）層（厚さ５０ｎｍ、抵抗値１００Ω／□）がコートされている。それぞれのガラス板についてＩＴＯ層の最上に、ポリイミドの層（５０ｎｍ）をスピンコートで塗布する。ポリイミド層を金属ローラー上でベルベットクロス（吉川化工株式会社ＹＡ−２０Ｒ）により回転速度２００ｒｐｍ、２５ｍｍ／ｓの移動速度および０．３ｍｍのラビング深度を使用してラビングする。

ラビングにより８６°のプレチルト角が誘発され、プレチルト角はＡｘｏｍｅｔｒｉｃｓ社製ミューラー・マトリクス・ポラリメーター「ＡｘｏＳｃａｎ」を使用して決定される。

２５μｍの直径を有するプラスチックスペーサーを含め、それぞれポリイミド層を内側に向けた２枚のガラス板を互いに組み合わせてセルを形成し、短辺に３ｍｍのオフセットを使用して配線アクセスを提供する。充填口を除いて、セルの端を密閉する。

上参照例１に記載される通りの色素ドープ液晶混合物Ｍ−１を毛細管力でセル内に充填し、充填口を密閉する。電気ケーブルをセルのオフセット接触領域にはんだ付けする。

端の近くで両面テープを使用して２個のセルを積層し、一方のセルを他方に対して９０°回転させた二重セルを形成する。

３０Ｖｒｍｓの矩形波電圧を使用して二重セルをスイッチすると、小さな輝点および不規則な細い輝線が見える粒状で不規則な外観を有する暗状態になる。これらの欠陥はすぐに消え、スイッチから１０秒後には均一な暗外観を持つ暗状態が得られる。

＜例２＞
上例１に類似してスイッチ性セルを組み立て、ただし代わりにセル厚を１５μｍおよびプレチルト角を８５°に設定する。

スイッチのために２０Ｖｒｍｓの矩形波電圧を使用すると初期の暗状態の粒状の欠陥が１０秒後に消失し、均一な暗外観が得られる。

＜例３＞
上例１に類似してスイッチ性セルを組み立て、ただし２５μｍの厚さを有するセルのそれぞれにおいて一方のポリイミド層において８６°のプレチルト角を設定し、他方のポリイミド層において８９°のプレチルト角を設定する。

スイッチのために２０Ｖｒｍｓの矩形波電圧を使用すると初期の暗状態の粒状の欠陥が１０秒後に消失し、均一な暗外観が得られる。

＜例４＞
２５μｍのセル厚を使用し、８５°にプレチルト角を設定して上例１に類似してスイッチ性セルを組み立て、ただし２０Ｖの電圧を印加して９０°のツイスト角を有するツイストＴＮ構成が提供される。

スイッチのために２０Ｖｒｍｓの矩形波電圧を使用すると初期の暗状態の粒状の欠陥が１０秒後に消失し、均一な暗外観が得られる。

Claims (16)

1. ・第１基板と、
   ・第１電極層と、
   ・第１配向層と、
   ・スイッチ性層と、
   ・第２配向層と、
   ・第２電極層と、および
   ・第２基板とを
   この順序で含む層構造を有するスイッチ性光学的セルを含み、
   ただしスイッチ性層は、液晶媒体を含むホメオトロピック配向液晶層であり、および
   ただし第１配向層および第２配向層の少なくとも一方においてプレチルト角は、７７°〜８８°の範囲内に設定されている窓要素。
2. スイッチ性層は、少なくとも５μｍ、好ましくは少なくとも１０μｍの厚さを有する請求項１に記載の窓要素。
3. スイッチ性光学的セルは明状態および暗状態の間を動作可能であり、電気的にスイッチ可能であり、
   電界がないときスイッチ性層は、ホメオトロピックに配向している請求項１または２に記載の窓要素。
4. 液晶媒体は、負の誘電率異方性Δε、０．０３〜０．３０の範囲内の光学的異方性Δｎ、および少なくとも７０℃の透明点を有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の窓要素。
5. 液晶媒体は、１種類以上の二色性色素を含む請求項１〜４のいずれか１項に記載の窓要素。
6. スイッチ性光学的セルは更に、１層以上の偏光層および任意に１層以上の光学的リターダ層を含む請求項１〜５のいずれか１項に記載の窓要素。
7. スイッチ性層は、ポリマー安定化されている請求項１〜６のいずれか１項に記載の窓要素。
8. 第１配向層および第２配向層によりプレチルト角は、７７°〜８８°の範囲内に設定される請求項１〜７のいずれか１項に記載の窓要素。
9. 第１配向層および第２配向層は、ラビングまたは光処理された有機材料を含む請求項１〜８のいずれか１項に記載の窓要素。
10. 第１配向層および第２配向層は、ポリイミド系層である請求項１〜９のいずれか１項に記載の窓要素。
11. プレチルト角は、８４°〜８６°の範囲内に設定される請求項１〜１０のいずれか１項に記載の窓要素。
12. スイッチ性光学的セルに加え窓要素は更なるスイッチ性光学的セルを含み、好ましくは更なるスイッチ性光学的セルは先行する請求項のいずれか１項に記載される通りのスイッチ性光学的セルに一致する請求項１〜１１のいずれか１項に記載の窓要素。
13. 窓要素は、少なくとも１００ｃｍ^２の面積を有し、
    スイッチ性層は分割されていないか、それぞれ少なくとも１ｃｍ^２の面積を有する区画に分割されている請求項１〜１２のいずれか１項に記載の窓要素。
14. 電界があるときスイッチ性層は、ツイストまたは超ツイスト構成を有する請求項１〜１３のいずれか１項に記載の窓要素。
15. 液晶媒体は、式ＣＹ、ＰＹおよびＡＣの化合物の群から選択される１種類以上の化合物を含む請求項１〜１４のいずれか１項に記載の窓要素。
    

    

    （式中、
    ａは、１または２を表し、
    ｂは、０または１を表し、
    ｃは、０、１または２を表し、
    ｄは、０または１を表し、
    

    

    

    

    Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^ＡＣ１およびＲ^ＡＣ２は、それぞれ互いに独立に１〜１２個のＣ原子を有するアルキル（ただし加えて１個または２個の隣接しないＣＨ_２基は互いに独立にＯ原子が互いに直接連結しないようにして、
    

    

    −Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＯ−、−ＯＣＯ−または−ＣＯＯ−で置き換えられてよい。）、好ましくは１〜６個のＣ原子を有するアルキルまたはアルコキシを表し、
    Ｚ^ｘ、Ｚ^ｙおよびＺ^ＡＣは、それぞれ互いに独立に−ＣＨ_２ＣＨ_２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ_２Ｏ−、−ＯＣＦ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−Ｃ_２Ｆ_４−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ_２Ｏ−または単結合、好ましくは単結合を表し、および
    Ｌ^１〜４は、それぞれ互いに独立にＦ、Ｃｌ、ＣＮ、ＯＣＦ_３、ＣＦ_３、ＣＨ_３、ＣＨ_２ＦまたはＣＨＦ_２、好ましくはＦを表す。）
16. 建築物または車両の窓における、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の窓要素の使用。