TW201638093A - 用於調節能量流通之裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於新穎化合物及含有此等化合物之裝置。本申請案亦關於用於調節能量自外部空間流通至內部空間中之裝置、含有該裝置之窗戶以及該等裝置及化合物之用途。

Description

用於調節能量流通之裝置
本發明係關於用於調節能量自外部空間流通至內部空間中的化合物及裝置、特定裝置(諸如，窗戶)以及該等化合物及裝置之用途。
大體上在本申請案中用於調節能量流通之裝置意謂調節能量經由具有相對較高能量透射率之區域流通的裝置。此相對較高能量透射率之區域較佳配置在相對較低能量透射率之結構內。舉例而言，較高能量透射率之區域可為玻璃區域或開放區域，且含有該較高能量透射率之區域的較低能量透射率之結構可為牆壁。
該裝置較佳直接或間接調節來自日曬的能量流通。
發生能量自外部空間(較佳直接暴露於日曬的環境)經調節流通至內部空間(例如，建築物或車輛)或實質上與環境密封隔離的另一單元中。
出於本發明之目的，術語能量尤其意謂在UV-A、VIS及NIR區中之電磁輻射能量。特定言之，其意謂不由通常用於窗戶之材料(例如，玻璃)吸收或僅以可忽略之程度吸收之輻射的能量。根據通常所用之定義，UV-A區意謂波長為320至380nm，VIS區意謂波長為380nm至780nm，且NIR區意謂波長為780nm至2000nm。相應地，術語光一般意謂波長在320與2000nm之間的電磁輻射。
在用於調節能量自外部空間流通至內部空間中的裝置之領域中，在過去幾年裏已提出多種不同技術方案。
一種有利的方案為使用包含與一或多種二向色染料組合之液晶 介質的切換層。藉由施加電壓，二向色化合物之分子之空間對準的改變可在此等切換層中達成，導致其吸收改變，且因此透射通過該切換層。對應裝置描述於例如WO 2009/141295中。
出於本申請案之目的，二向色染料意謂吸光化合物，其中吸收性質視化合物相對於光偏振方向之定向而定。二向色染料化合物通常具有細長形狀，亦即該化合物在一個空間方向(縱向方向)比其他兩個空間方向顯著更長。
或者，如例如在US 2010/0259698中所述，此類型之透射變化亦可在無電壓之情況下藉由經溫度誘導，液晶介質自各向同性狀態過渡至液晶狀態來達成。
此外已知以一定方式設計具有包含液晶介質(其包含至少一種二向色染料)之切換層的裝置，該方式使得由染料吸收之能量部分再發射為螢光輻射，其自身傳導至太陽能電池，該太陽能電池將該螢光輻射轉化成電能(WO 2009/141295)。
出於該等目的，採用由於其較高光牢度而知名的螢光染料尤其受關注。此等包括苝及聯三芮衍生物，但其穩定性在用於窗戶的極端要求情況下需要改良。儘管苯并噻二唑及二酮基吡咯并吡咯衍生物在光牢度及二向色方面滿足要求，然而其通常吸收過短波長，意味著藍色-綠色顏色區域僅可覆蓋至不充分程度(Zhang等人，2004,14；WO2004/090046)。
Li等人，2014描述二氟苯并噻二唑之衍生物及在有機光電電池中的用途。
在用於調節能量流通之已知裝置之情況下，對研發適合於此目的之改良之裝置及化合物存在極大興趣。
本發明因此基於以下目標：提供用於調節能量自外部空間流通至內部空間中之新穎的經改良化合物及裝置，其解決上文所述之缺 點。本文中應可能尤其將該等化合物用於切換層。
本發明尤其基於以下目標：在典型液晶混合物中提供具有強螢光、較高光牢度、較高二向色比率及良好溶解度之新穎染料。該等化合物應滿足在與窗戶有關的應用中，尤其在活動的基於液晶之遮光裝置中得出的特定要求。
該等化合物應在光之VIS及/或NIR區中具有較強光吸收。本發明尤其基於提供在450nm以上展現良好吸收的化合物之目標。特定言之，該等化合物應具有較小能帶隙及>450nm之吸收帶。對於將發射之螢光轉換成電能的化合物及裝置，進一步所關注的為化合物具有較高螢光量子產率、來自波傳導的相對較高螢光及較高斯托克位移(Stokes shift)。該等化合物亦應在液晶混合物中具有較高有序度。
該等化合物及裝置亦應具有較長使用期限及較大切換範圍(亦即亮態至暗態中透射的差異)。此外，在利用染料之螢光發射以便藉助於太陽能電池回收能量的裝置之情況下，在能量產率方面存在改良的潛能。在最佳情況中，由太陽能電池提供的能量應足夠，以便提供操作裝置所需的所有能量，或甚至超過此量。
該等化合物亦應適合於其他應用，例如有機太陽能電池、液晶顯示器及有機電子組件，諸如半導體、二極體或OLED。
出乎意料地，目前已發現，該等技術目標利用根據本專利申請專利範圍之化合物及裝置達成。
本發明係關於式(I)化合物：
其中：X 等於S或Se；Z1 彼此獨立地為單鍵、-CR3=CR3-或-C≡C-；或彼此組合之兩個、三個、四個或五個基團，其選自基團-CR3=CR3-及-C≡C-；Z2 彼此獨立地為單鍵、O、S、C(R3)2、-CR3=CR3-或-C≡C-；或彼此組合之兩個、三個、四個或五個基團，其選自基團O、S、C(R3)2、-CR3=CR3-及-C≡C-；Ar1 彼此獨立地為具有5至30個芳環原子之芳基或雜芳基，其可經一或多個基團R4取代；R1 彼此獨立地為H、D、F、CN、N(R5)2或具有1至20個C原子之烷基、烷氧基或硫代烷氧基，其可經一或多個基團R5取代，其中該等烷基、烷氧基或硫代烷氧基中之一或多個CH2基團可經-R5C=CR5-、-C≡C-、C=O、C=S、-C(=O)O-、-OC(=O)-、Si(R5)2、NR5、-O-或-S-置換；R3、R4 彼此獨立地為H、D、F、Cl、CN或具有1至10個C原子之烷基、烷氧基或硫代烷氧基，其可經一或多個基團R5取代，其中該等烷基、烷氧基或硫代烷氧基中之一或多個CH2基團可經-R5C=CR5-、-C≡C-、C=O、C=S、-C(=O)O-、-OC(=O)-、Si(R5)2、NR5、-O-或-S-置換；R5 彼此獨立地為H、D、F、Cl、CN、N(R6)2、具有1至10個C原子之烷基、烷氧基或硫代烷氧基、或具有2至20個C原子之烯基或炔基，其中上述基團可各自經一或多個基團R6取代，且其中上述基團中之一或多個CH2基團可經-R6C=CR6-、-C≡C-、C=O、C=S、-C(=O)O-、-O(C=O)-、Si(R6)2、NR6、-O-或-S-置換，或具有5至30個芳環原子之芳基或雜芳基，其可在各情況下經一或多個基團R6取代；R6 彼此獨立地為H、F或具有1至20個C原子之脂族有機基團， 其中一或多個H原子可經F置換，或具有5至20個C原子之芳基或雜芳基，其中一或多個H原子可經F置換；i 彼此獨立地等於0、1、2、3、4或5。
若i大於1，則方括號內之基團可相同或不同。
若i等於0，則方括號內之基團不存在，且基團Ar1及Z2彼此直接連接。
式(I)化合物為染料。此意謂其至少部分吸收在可見區中的光。該化合物較佳為二向色。此意謂其視偏振而定不同程度地吸收光。該化合物尤其為二向色染料。
式(I)化合物含有中心子單元2-(2,5,7-三硫-1,3-二氮雜-s-二環戊二烯并苯-6-亞基)丙二腈(TDIM)，其描繪在式(I)中之兩個基團Z1之間。此結構單元具有三個稠環，其形成二環戊二烯并苯之雜環衍生物。如式(I)中所描繪，在C2位置處的硫原子可在此經硒置換。
表述「彼此組合之兩個、三個、四個或五個基團，其選自基團…」在本申請案意義上意謂該等基團彼此鍵結，較佳呈鏈形式，其中兩個、三個、四個或五個基團彼此鍵結。較佳為恰好兩個或三個基團之組合。該等基團可一般為相同或不同的。
式(I)化合物優於先前技術，且因此達成本發明所基於之目標。該等化合物在溶液中在液晶主體中例如與苝二亞胺衍生物相比展現極端光牢度。另外，其展現長波吸收及較高二向色性以及極佳溶解度。特定優勢為亦可能藉由側鏈之電子供體性質之變化來調節吸收及發射最大值使其適應對應的要求。該等化合物在液晶混合物中亦具有較高有序度，其一般高於苯并噻二唑衍生物之有序度。
主要優勢為螢光發射最大值之位置超過人眼敏感度範圍。在諸如基於液晶客體-主體系統之可切換窗戶的應用中，此使得應用發射之輻射在無螢光(其對眼睛不可見，在該等窗戶系統中導致刺激干擾 效應)之情況下憑藉太陽能電池能夠用於能量自足系統之電力供應。
式(I)化合物在中心單元之每一側上較佳具有兩個或三個芳族基團。式(I)化合物之芳族基團較佳形成鏈。
在式(I)中，所示基團彼此可一般為相同或不同的。因此，若式(I)化合物含有兩個或兩個以上利用該式中相同占位符(諸如Ar1)指示之基團，則該兩個或兩個以上基團Ar1彼此可為相同或不同的。
在本發明意義上之芳基含有6至30個芳環原子；在本發明意義上之雜芳基含有5至30個芳環原子，其中之至少一者為雜原子。雜原子較佳選自N、O及S。此代表基本定義。若在本發明之說明書中指示其他優先選擇，例如相關於所存在之芳環原子或雜原子之數目，則此等優先選擇為適用的。
本文中之芳基或雜芳基意謂簡單芳環，亦即苯，或簡單雜芳環，例如吡啶、嘧啶或噻吩，或縮合(稠合)芳族或雜芳族多環，例如萘、菲、喹啉或咔唑。在本申請案意義上之縮合(稠合)芳族或雜芳族多環由兩個或兩個以上彼此縮合之簡單芳環或雜芳環組成。此類型之多環亦可含有個別非共軛單元，如在例如茀基本結構情況下。
芳基或雜芳基(其可在各情況下經上述基團取代，且可經由任何所需位置鍵聯至芳環或雜芳環系統)意謂尤其衍生自以下之基團：苯、萘、蒽、菲、芘、二氫芘、、苝、丙二烯合茀、苯并蔥、苯并菲、并四苯、并五苯、苯并芘、茀、螺二茀、呋喃、苯并呋喃、異苯并呋喃、二苯并呋喃、噻吩、苯并噻吩、異苯并噻吩、二苯并噻吩、苯并二噻吩、環戊二噻吩、噻吩并噻吩、茚并噻吩、二噻吩并吡咯、矽雜環戊二烯并二噻吩(silolodithiophene)、硒吩、苯并硒吩、二苯并硒吩、吡咯、吲哚、異吲哚、咔唑、吡啶、喹啉、異喹啉、吖啶、啡啶、苯并-5,6-喹啉、苯并-6,7-喹啉、苯并-7,8-喹啉、啡噻嗪、啡噁嗪、吡唑、吲唑、咪唑、苯并咪唑、萘咪唑、菲咪唑、吡啶咪唑、吡 嗪咪唑、喹喏啉咪唑、噁唑、苯并噁唑、萘并噁唑、蒽并噁唑、菲并噁唑、異噁唑、1,2-噻唑、1,3-噻唑、苯并噻唑、噠嗪、苯并噠嗪、嘧啶、苯并嘧啶、喹喏啉、吡嗪、吩嗪、啶、氮雜咔唑、苯并咔啉、啡啉、1,2,3-三唑、1,2,4-三唑、苯并三唑、1,2,3-噁二唑、1,2,4-噁二唑、1,2,5-噁二唑、1,3,4-噁二唑、1,2,3-噻二唑、1,2,4-噻二唑、1,2,5-噻二唑、1,3,4-噻二唑、1,3,5-三嗪、1,2,4-三嗪、1,2,3-三嗪、四唑、1,2,4,5-四嗪、1,2,3,4-四嗪、1,2,3,5-四嗪、嘌呤、喋啶、吲哚嗪及苯并噻二唑。化合物(I)之雜芳基較佳不同於中心TDIM基團。
出於本發明之目的，具有1至10個C原子之烷基或具有2至10個C原子之烯基或炔基(其中另外，個別H原子或CH2基團可經上文在基團之定義下提及之基團取代)較佳意謂基團甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第二丁基、第三丁基、2-甲基丁基、正戊基、第二戊基、環戊基、新戊基、正己基、環己基、新己基、正庚基、環庚基、正辛基、環辛基、2-乙基己基、三氟甲基、五氟乙基、2,2,2-三氟乙基、乙烯基、丙烯基、丁烯基、戊烯基、環戊烯基、己烯基、環己烯基、庚烯基、環庚烯基、辛烯基、環辛烯基、乙炔基、丙炔基、丁炔基、戊炔基、己炔基或辛炔基。
具有1至10個C原子之烷氧基或硫代烷氧基較佳意謂甲氧基、三氟甲氧基、乙氧基、正丙氧基、異丙氧基、正丁氧基、異丁氧基、第二丁氧基、第三丁氧基、正戊氧基、第二戊氧基、2-甲基丁氧基、正己氧基、環己氧基、正庚氧基、環庚氧基、正辛氧基、環辛氧基、2-乙基己氧基、五氟乙氧基、2,2,2-三氟乙氧基、甲硫基、乙硫基、正丙硫基、異丙硫基、正丁硫基、異丁硫基、第二丁硫基、第三丁硫基、正戊硫基、第二戊硫基、正己硫基、環己基硫基、正庚硫基、環庚硫基、正辛基硫基、環辛硫基、2-乙基己硫基、三氟甲基硫基、五氟乙硫基、2,2,2-三氟乙硫基、乙烯基硫基、丙烯基硫基、丁烯基硫 基、戊烯基硫基、環戊烯基硫基、己烯基硫基、環己烯基硫基、庚烯基硫基、環庚烯基硫基、辛烯基硫基、環辛烯基硫基、乙炔基硫基、丙炔基硫基、丁炔基硫基、戊炔基硫基、己炔基硫基、庚炔基硫基或辛炔基硫基。
具有1至20個C原子之脂族有機基團原則上意謂不為芳族或雜芳族的任何所需有機基團。如以上較詳細所述，較佳意謂具有3至20個或4至15個C原子之烷基、具有3至20個或4至15個C原子之烷氧基或具有2至10個C原子之烯基或炔基。
X較佳表示S。式(I)中之中心基團則為TDIM結構單元。出於本申請案之目的，如式(I)中所示，術語TDIM用作2-(2,5,7-三硫-1,3-二氮雜-s-二環戊二烯并苯-6-亞基)丙二腈之縮寫。
在下文所述之所有化合物中，在C2位置處的硫原子可經硒置換，如式(I)中藉助於取代基X所描繪。較佳不為此情況。
Z1較佳在每次出現時相同或不同地代表單鍵、-CR3=CR3-或-C≡C-。Z1尤其較佳為單鍵。
Z2較佳在每次出現時相同或不同地代表單鍵、-C(R3)2C(R3)2-、-CR3=CR3-、-C≡C-、-OC(R3)2-或-C(R3)2O-，尤其較佳代表單鍵、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-CH=CH-、-CF=CF-、-C≡C-、-OCH2-、-OCF2-、-CH2O-或-CF2O-。Z2尤其較佳為單鍵。
Ar1較佳在每次出現時相同或不同地表示具有6至15個C原子之芳基或具有5至15個C原子之雜芳基，其可經一或多個基團R4取代。Ar1尤其較佳在每次出現時相同或不同地選自苯、茀、萘、吡啶、嘧啶、吡嗪、三嗪、噻吩、具有稠合1,4-二噁烷環之噻吩、苯并噻吩、二苯并噻吩、苯并二噻吩、環戊二噻吩、噻吩并噻吩、茚并噻吩、二噻吩并吡咯、矽雜環戊二烯并二噻吩、硒吩、苯并硒吩、二苯并硒吩、呋喃、苯并呋喃、二苯并呋喃及喹啉，其中之每一者視情況經基團R4取 代。尤其較佳為苯或噻吩，其中之每一者可視情況經氟、較佳每環一或兩個氟取代。
基團R1較佳在每次出現時相同或不同地為H、F、CN、N(R5)2、或具有1至20個C原子之直鏈烷基或烷氧基(其可經一或多個基團R5取代)、或具有3至20個C原子之分支鏈烷基或烷氧基(其可經一或多個基團R5取代)、或具有4至8個C原子之環烷基(其可經一或多個基團R5取代)，其中在烷基及烷氧基中之一或多個CH2基團可經-O-、-S-或-R5C=CR5-置換，或具有1至10個Si原子之矽氧烷基(其可經一或多個基團R5取代)。
R1尤其較佳彼此獨立地選自H、F、或具有3至20個C原子之直鏈烷基或烷氧基(其可經一或多個基團R5取代)、或具有3至20個C原子之分支鏈烷基或烷氧基(其可經一或多個基團R5取代)、或具有6個C原子之環烷基(其可經一或多個基團R5取代)，其中在烷基及烷氧基中之一或多個CH2基團可經-O-、-S-或-R5C=CR5-置換，或具有1至6個Si原子之矽氧烷基(其可經一或多個基團R5取代)。
尤其極佳地，至少一個側鏈R1、較佳兩個側鏈R1選自具有3至20個、尤其4至15個C原子之直鏈烷基或烷氧基、或具有3至20個、尤其4至15個C原子之分支鏈烷基或烷氧基、或具有6個C原子之環狀烷基、或N(R10)2基團，其中R10彼此獨立地選自具有1至10個C原子之烷基。分支鏈R1較佳具有至少一個對掌性中心。
兩個側鏈R1尤其較佳均為具有至少2個、較佳3至20個、尤其4至15個C原子之烷基，較佳為分支鏈，較佳具有一個對掌性中心。
R3較佳在每次出現時相同或不同地為H、F或具有1至10個C原子之烷基，其可經一或多個基團R5取代。R3尤其較佳在每次出現時相同或不同地為H或F。
R4較佳在每次出現時相同或不同地為H、D、F、CN或具有1至10 個C原子之烷基或烷氧基，其可經一或多個基團R5取代。R4尤其較佳在每次出現時相同或不同地為H或F。
R5在每次出現時相同或不同地為H、F、CN或具有1至10個C原子之烷基或烷氧基(其可經一或多個基團R6取代)、或具有5至30個芳環原子之芳基或雜芳基(其可在各情況下經一或多個基團R6取代)、或具有1至6個Si原子之矽氧烷基(其可經一或多個基團R6取代)。
指數i較佳等於1、2或3，尤其較佳等於1或2，尤其極佳等於1。
式(I)化合物不為聚合物。其尚未藉助於聚合製備。其因此關鍵不同於先前技術中所述之一般為聚合物之用於光及電化學的二向色染料。
式(I)化合物較佳具有總計3至5個芳環結構。芳環結構因此指示環或稠合環系統，其較佳具有2至4個稠合環。式(I)化合物尤其較佳具有5個環系統，亦即中心TDIM基團及在每一側上彼此連接的2個芳環。芳環結構較佳經由C-C單鍵彼此鍵聯。
基團R1較佳各具有至少2個C原子，尤其各具有至少一個具有至少2個C原子之烷基鏈。
式(I)化合物尤其較佳具有總計3至5個芳環結構，且基團R1各具有至少一個具有至少2個、較佳具有3至20個C原子之烷基鏈。
在一較佳實施例中，式(I)化合物為對掌性化合物。其較佳以外消旋體形式或以立體異構體(d、l或內消旋)之混合物形式使用。式(I)化合物較佳具有一個、較佳一或兩個分支鏈側鏈R1，其具有一個對掌性中心。
在一較佳實施例中，式(I)化合物在鍵結至中心TDIM基團之兩者不相同的意義上為不對稱的。該等化合物通常具有特定電子性質，尤其特定螢光性質。
在一較佳實施例中，式(I)化合物在<200℃下具有中間相。
式(I)之較佳實施例符合下式(Ia)及(Ib)：
其中出現之基團如上文所定義。
對於式(Ia)及(Ib)，上述基團Ar1、Z2及R1之較佳實施例較佳為適用的。
根據本發明且尤其對於式(Ia)及(Ib)，較佳地，直接鍵結至TDIM結構單元之至少一個Ar1代表含硫雜芳基，尤其較佳噻吩。基團可經一或多個基團R4取代。此類型之化合物利用尤其較高光穩定度來區分開來。
在一較佳實施例中，所有基團Z1及Z2均為單鍵。式(I)化合物則具有式(Ic)：
其中出現之基團如上文所定義。式(Ic)較佳含有上文所指示之較佳基團Ar1及R1，其中Ar2係如Ar1般選擇。
式(Ia)及(Ib)之較佳實施例符合下式：
其中基團Ar1、Z2及R1係如上文所指示定義。
尤其較佳式(I)化合物為下式(IIa)至(IIc)之彼等化合物：
其中基團R1彼此獨立地如上所指示定義。苯及噻吩環可經氟化。較佳地，每個環存在不超過一個氟。
本發明另外關於符合下式(III)及(IV)之式(I)化合物：
其中：出現之基團R4及R5係如上文所定義，R7係如上文R5般定義，且k在每次出現時相同或不同地為0、1、2、3或4；m在每次出現時相同或不同地為0、1、2、3、4、5或6；n在每次出現時相同或不同地為1、2、3、4或5。
在一較佳實施例中，在式(III)及(IV)中之指數k相同或不同地為0或1，尤其較佳相同地為0。
在一較佳實施例中，在式(III)及(IV)中之指數m相同或不同地為0、1或2，尤其較佳相同地為1或2。
在一較佳實施例中，在式(III)及(IV)中之指數n相同或不同地為1、2或3，尤其較佳相同地為2。
另外較佳地，在式(III)及(IV)中之R5為氫或具有1至5個C原子之烷基(其可經一或多個基團R6取代)，尤其較佳甲基。
在一較佳實施例中，在式(III)及(IV)中之R7為氫或具有1至5個C原子之烷基(其可經一或多個基團R6取代)，尤其較佳氫。
式(III)及(IV)之化合物關於在液晶介質中之良好溶解度、良好光穩定度、較高螢光及/或較高吸收之各向異性或二向色行為的上述性質具有尤其極大優勢。
較佳化合物為下式V1至V15之彼等化合物，其中化合物V1至V6尤其較佳：
化合物V10
上文所述之式(I)化合物可利用有機化學之基本上已知方法，尤 其藉由在有機溴化物及有機酸之間的鈴木偶合(Suzuki coupling)，或藉由經由三丁基錫烷基衍生物的史帝爾偶合(Stille coupling)製備。尤其適合之方法以一般形式展示如下。對於製備式(I)化合物的特定方法，另外參考已知文獻及實施例。
在一較佳實施例中，化合物以二鹵二氟苯并噻二唑、尤其二溴二氟苯并噻二唑為起始物質製備。
以下一般合成流程1至3藉助於實例展示如何製備式(I)化合物、尤其式(IIa)、(IIb)及(IIc)之化合物。合成以二鹵二氟苯并噻二唑、尤其二溴二氟苯并噻二唑為起始物質。該等化合物之製備描述於Zhang等人，2011及Li等人，2014中。偶合利用標準方法經由酸(鈴木偶合)或三丁基錫烷基衍生物(史帝爾偶合)進行。在該等流程中，基團R對應於式(I)之基團R1，NBS代表N-溴代丁二醯亞胺，NMP代表N-甲基-2-吡咯啶酮。
流程1：式(IIa)化合物之合成
本發明亦關於一種含有至少一種本發明化合物之裝置。
該裝置尤其選自窗戶(尤其可切換窗戶)、有機太陽能電池(尤其塊材異質接面太陽能電池)、液晶顯示器(客體-主體LCD)、半導體(供 體或接受體)、有機電子組件(諸如，場效應電晶體、二極體或OLED)。染料亦可在例如汽車領域中用於著色聚合物基質。
式(I)化合物較佳為具有正二向色性之染料，亦即具有正各向異性度R之染料。各向異性度R尤其較佳大於0.4，尤其極佳大於0.6且最佳大於0.7。各向異性度可例如如2014年8月25號申請之EP14002950.5之實施例中所指示測定。
吸收較佳當光偏振方向平行於式(I)之分子延伸最長之方向時達至最大值，且當光偏振方向垂直於式(I)之分子延伸最長之方向時達至最小值。
式(I)化合物較佳具有較小能帶隙及在450nm以上之良好吸收。其較佳具有在450nm以上之吸收帶。
式(I)化合物另外較佳為螢光染料。此處之螢光意謂化合物藉由吸收具有一定波長之光而處於電子激發態下，其中該化合物隨後隨著光發射而過渡至基態。所發射光之波長較佳比所吸收光長。此外，自激發態至基態之過渡較佳為允許自旋的，亦即在無自旋之變化的情況下進行。螢光化合物之激發態之壽命另外較佳短於10-5s、尤其較佳短於10-6s、尤其極佳在10-9與10-7s之間。
式(I)之二向色化合物較佳以0.01至10重量%，尤其較佳0.05至7%重量且尤其極佳0.1至7%重量之比例存在於切換層中。
除式(I)化合物以外，包含一或多種不同化合物的液晶介質較佳存在於切換層中。液晶介質較佳表示該裝置之切換層之混合物的主組分。式(I)之二向色化合物較佳在切換層中呈溶液形式。較佳藉由液晶介質之化合物之對準影響其對準。
出於本申請案之目的，術語液晶介質意謂在某些條件下具有液晶性質之材料。該材料較佳在室溫下及在室溫以上及以下之一定溫度範圍內具有液晶性質。液晶介質可包含單一化合物，或其可包含複數 種不同化合物。根據本發明之液晶介質通常包含至少一種化合物，其分子具有細長形狀，亦即在一個空間方向(縱向軸線)比在其他兩個空間方向顯著更長。
本發明另外關於包含液晶介質及至少一種式(I)化合物之混合物之用途，其用於調節能量自外部空間流通至內部空間中之裝置。
切換層之液晶介質較佳具有在70℃至170℃、較佳90℃至160℃、尤其較佳95℃至150℃且尤其極佳105℃至140℃之溫度範圍內之澄清點，較佳自向列液晶狀態至各向同性狀態之相過渡。
另外，切換層之液晶介質之介電各向異性較佳大於3，尤其較佳大於7。
在另一較佳實施例中，切換層之液晶介質之介電各向異性低於0，較佳低於-2。
切換層之液晶介質另外較佳具有0.01至0.3、尤其較佳0.04至0.27之光學各向異性(△n)。
切換層之液晶介質另外較佳包含3至20種不同液晶化合物，較佳8至18種，尤其較佳12至16種不同液晶化合物。
可用作液晶介質之組分的化合物為熟習此項技術者已知的且可自由選擇。
切換層之液晶介質較佳包含至少一種化合物，其含有基於經一或多個氟原子或一或多個腈基團取代之1,4-伸苯基及1,4-伸環己基的結構元件。切換層之液晶介質尤其較佳包含至少一種化合物，其含有2、3或4個，尤其較佳3或4個基於1,4-伸苯基及1,4-伸環己基的結構元件。
切換層之液晶介質另外較佳包含一或多種對掌性摻雜劑。在此情況下，液晶介質之分子較佳在該裝置之切換層中相對於彼此扭轉，尤其較佳如自顯示器之TN模式已知。
對掌性摻雜劑較佳以0.01至3%重量，尤其較佳0.05至1重量%之總濃度用於切換層之液晶介質中。為獲得較高扭轉值，對掌性摻雜劑之總濃度亦可選為高於3重量%，較佳達至10重量%之最大值。
根據一替代方案，同樣較佳實施例，切換層之液晶介質不包含對掌性摻雜劑。在此情況下，液晶介質之分子在切換層中較佳不相對於彼此扭轉。
以少量存在的此等化合物及其他組分之比例當指定液晶化合物及二向色染料之比例時可忽略。
切換層之液晶介質另外較佳包含一或多種穩定劑。穩定劑之總濃度較佳在全部混合物之0.00001與10重量%之間，尤其較佳在0.0001與1重量%之間。以少量存在的此等化合物及其他組分之比例當指定液晶化合物及二向色染料之比例時可忽略。
除一或多種式(I)化合物，且較佳液晶介質以外，根據本發明之裝置在切換層中較佳亦包含具有不同於式(I)之結構的其他二向色染料。其尤其較佳包含具有不同於式(I)之結構的一種、兩種、三種或四種其他染料，尤其極佳兩種或三種其他染料且最佳三種其他染料。
在二向色性之性質方面，針對式(I)化合物所述的較佳性質對於視情況選用之其他二向色染料亦較佳。
切換層之二向色染料之吸收光譜較佳以一定方式彼此互補，以使得眼睛出現黑色之印象。根據本發明之液晶介質之兩種或兩種以上二向色染料較佳覆蓋大部分可見光譜。可製備對眼睛呈現黑色或灰色之染料之混合物的精確方式為熟習此項技術者已知的，且描述於例如Manfred Richter,Einführung in die Farbmetrik[Introduction to Colorimetry]，第2版，1981,ISBN 3-11-008209-8,Verlag Walter de Gruyter & Co中。
染料之混合物之顏色位置的設置描述於比色法領域中。為此目 的，個別染料之光譜考慮蘭伯特-比爾定律(Lambert-Beer law)計算，得到總光譜，且根據比色法法則在相關照明、例如白天的施照體D65下轉化成對應顏色位置及亮度值。白點之位置藉由各別施照體(例如，D65)固定，且引述於表(例如以上參考文獻)中。不同顏色位置可藉由改變各種染料之比例來設置。
根據一較佳實施例，切換層除至少一種式(I)化合物以外包含一或多種二向色染料，其吸收在紅色及NIR區內(亦即在600至2000nm、較佳在650至1800nm範圍內、尤其較佳在650至1300nm範圍內之波長下)的光。在一較佳實施例中，此等二向色染料選自偶氮化合物、蒽醌、次甲基化合物、甲亞胺化合物、部花青素化合物、萘醌、四嗪、苝、聯三芮、聯四芮、較高級芮、吡咯亞甲基、偶氮染料、鎳-二硫醇烯、(金屬)酞菁、(金屬)萘酞菁、(金屬)卟啉、二酮基吡咯并吡咯及苯并噻二唑。此等二向色染料中，尤其較佳為苝及聯三芮。
所有二向色染料在切換層之混合物中之比例較佳為總計0.01至10重量%，尤其較佳0.1至7重量%，且尤其極佳0.2至7重量%。
不符合式(I)的切換層之其他二向色染料另外較佳選自B.Bahadur,Liquid Crystals-Applications and Uses，第3卷，1992,World Scientific Publishing，章節11.2.1中所指示的染料類別，且尤其較佳選自其中呈現之表中所給出的明確化合物。
不符合式(I)的該等染料屬於二向色染料之類別，其對熟習此項技術者為已知的，且已在文獻中多次描述。因此，舉例而言，蒽醌染料描述於EP 34832、EP 44893、EP 48583、EP 54217、EP 56492、EP 59036、GB 2065158、GB 2065695、GB 2081736、GB 2082196、GB 2094822、GB 2094825、JP-A 55-123673、DE 3017877、DE 3040102、DE 3115147、DE 3115762、DE 3150803及DE 3201120中，萘醌染料描述於DE 3126108及DE 3202761中，偶氮染料描述於EP 43904、DE 3123519、WO 82/2054、GB 2079770、JP-A 56-57850、JP-A 56-104984、US 4308161、US 4308162、US 4340973、T.Uchida,C.Shishido,H.Seki及M.Wada：Mol.Cryst.Lig.Cryst.39,39-52(1977)及H.Seki,C.Shishido,S.Yasui及T.Uchida：Jpn.J.Appl.Phys.21,191-192(1982)中，及苝描述於EP 60895、EP 68427及WO 82/1191中。芮染料如描述於例如EP 2166040、US 2011/0042651、EP 68427、EP 47027、EP 60895、DE 3110960及EP 698649中。苯并噻二唑描述例如於WO 2014/187529中，及二酮基吡咯并吡咯描述例如於WO 2015/090497中。
根據一較佳實施例，該裝置之切換層除式(I)化合物以外僅僅包含選自芮染料的二向色染料。
不符合式(I)且可在該裝置之切換層中存在的其他較佳二向色染料之實例在以下表中描繪：
在一較佳實施例中，該裝置之切換層包含一或多種淬滅劑化合物。若該裝置在其切換層中包含一或多種螢光染料，則此尤其較佳。
淬滅劑化合物為淬滅螢光之化合物。淬滅劑化合物可在切換層中接受相鄰分子(諸如，螢光染料)之電子激發能量，且在該過程中過渡至電子激發態。經淬滅之螢光染料因此轉化成電子基態，且因此防止發射螢光或進行後續反應。淬滅劑化合物自身經由無輻射去活化或藉由發射光來恢復基態，且可再次用於其他淬滅。
淬滅劑化合物在該裝置之切換層中可具有多種功能。第一，淬滅劑化合物可藉由電子激發能量之去活化來促進延長染料系統之使用期限。第二，淬滅劑化合物消除可能在美觀性上不當的其他顏色效應，例如自切換層中之螢光染料發出的在內部空間中的著色發射。
為了達成有效淬滅，淬滅劑化合物應適用於各別染料系統，尤其在染料組合中在最長波長下吸收之染料。進行此操作之方法對熟習此項技術者為已知的。
較佳淬滅劑化合物描述於例如Joseph R.Lakowicz,Principles of Fluorescence Spectroscopy，第3版，2010,ISBN 10：0-387-31278-1,Verlag Springer Science+Business Media LLC中第279頁的表8.1中。其他類別之分子例如在關鍵詞暗淬滅劑或黑洞淬滅劑下對熟習此項技術 者為熟悉的。實例為偶氮染料及胺基蒽醌。用於根據本發明之裝置之切換層的淬滅劑化合物亦可為非螢光染料或僅在NIR中發螢光的染料。
在根據本發明之切換層之一較佳實施例中，選擇存在的任何淬滅劑化合物使得在光譜之可見光部分中的螢光得以抑制。
根據本發明之裝置較佳適合於調節藉由太陽發射之呈光形式的能量自環境流通至內部空間中。發生此處待調節之能量自環境(外部空間)流通至內部空間中。
此處內部空間可為實質上與環境密封隔離之任何所需空間，例如建築物、車輛或容器。
本發明因此另外關於該裝置用於調節能量自外部空間流通至內部空間中之用途。
然而，該裝置例如為了光及顏色效應亦可採用有美感的空間設計。舉例而言，含有根據本發明之裝置呈灰色或彩色的門及牆壁元件可切換為透明的。另外，該裝置亦可包含亮度經調變的白色或著色平坦背光或藉助於藍色客體-主體顯示器顏色經調變的黃色平坦背光。該裝置之一個或兩個玻璃側面可具有粗糙化或結構化玻璃用於耦合出光及/或產生光效應。
在另一替代用途中，該裝置用於例如保護性護目鏡、遮陽板(visor)或太陽鏡中調節眼睛上的入射光，其中該裝置以一個切換狀態保持眼睛上的入射光較低，且以另一切換狀態減少入射光。
該裝置較佳以相對較大二維結構配置於開口中，其中該二維結構自身僅允許能量少量流通或完全沒有流通，且其中該開口具有相對較高能量透射率。二維結構較佳為牆壁或內部空間與外部的另一邊界。另外，二維結構較佳覆蓋至少相等尺寸之面積，尤其較佳至少大於該裝置安置其中之開口兩倍的面積。
裝置之特徵較佳在於其面積為至少0.05m2、較佳至少0.1m2、尤其較佳至少0.5m2且尤其極佳至少0.8m2。
該裝置較佳容納在具有相對較高能量透射率的開口中，如上所述，在建築物、容器、車輛或另一實質上封閉空間中。該裝置一般可用於任何所需內部空間，尤其若其與環境僅具有有限空氣交換且具有光透射邊界表面，經由該等光透射邊界表面來自外部呈光能形式的能量可進行輸入。該裝置之用途尤其與經由光透射區域(例如，經由窗戶區域)經受強烈日曬之內部空間相關。
該裝置為可切換的。切換在此意謂經由該裝置的能量流通改變。該裝置較佳為可電切換的，如例如於WO 2009/141295及WO 2014/090373中所述。
然而，其亦可為可熱切換的，如例如於WO 2010/118422中所述。在此情況下，切換較佳經由包含式(I)化合物及液晶介質之切換層的溫度改變經由向列狀態過渡至各向同性狀態進行。在向列狀態中，液晶介質之分子處於有序形式，且因此式(I)化合物亦如此，例如其經由對準層之作用平行於該裝置之表面對準。在各向同性狀態中，分子處於無序形式，且因此式(I)化合物亦如此。根據二向色化合物視關於光之振動平面的對準而定具有較高或較低吸收係數的原理，在式(I)二向色化合物之有序與無序存在之間的差異導致該裝置之切換層之光透射率的差異。
若該裝置為可電切換的，則其較佳包含兩個或兩個以上安裝在切換層兩側上的電極。電極較佳由ITO或薄、較佳透明之金屬及/或金屬氧化物層組成，例如銀或FTO(氟摻雜之氧化錫)或熟習此項技術者已知用於此用途之替代材料。電極較佳具有電連接。電壓較佳由電池組、可再充電電池組或外部電源供應器提供。
藉由施加電壓經由對準液晶介質之分子在電切換之情況下進行 切換操作。
在一較佳實施例中，該裝置自具有較高吸收(亦即在無電壓之情況下存在的較低光透射率)的狀態轉化成具有較低吸收(亦即較高光透射率)的狀態。切換層之液晶介質較佳在兩種狀態中均為向列的。無電壓狀態較佳特徵在於液晶介質之分子，且因此式(I)化合物之分子平行於切換層之平面對準。此較佳藉由對應選擇的對準層達成。在電壓下的狀態較佳特徵在於液晶介質之分子、且因此式(I)化合物之分子垂直於切換層之平面。
在針對上述實施例的一替代實施例中，該裝置自具有較低吸收(亦即在無電壓之情況下存在的較高光透射率)的狀態轉化成具有較高吸收(亦即較低光透射率)的狀態。切換層之液晶介質較佳在兩種狀態中均為向列的。無電壓狀態較佳特徵在於切換層之液晶介質之分子、且因此式(I)化合物之分子垂直於該切換層之平面對準。此較佳藉由對應選擇的對準層達成。在電壓下的狀態較佳特徵在於切換層之液晶介質之分子、且因此式(I)化合物之分子平行於該切換層之平面。
根據本發明之一較佳實施例，該裝置在無外部電源供應器之情況下操作，其可藉助於太陽能電池或連接至該裝置將光及/或熱能轉化成電能的另一裝置提供所需能量。藉助於太陽能電池提供能量可直接或間接，亦即經由其間連接之電池組或可再充電電池組或其他儲存能量之單元進行。太陽能電池較佳安裝於裝置外部或為裝置之內部組件，例如於WO 2009/141295中所揭示。此處尤其優先考慮使用在漫射光之情況下尤其有效的太陽能電池及透明太陽能電池。
該裝置較佳具有以下層順序，其中其他層可額外存在。以下所指示層較佳在裝置中直接與彼此鄰接：
- 基板層，其較佳包含玻璃或聚合物
- 導電透明層，其較佳包含ITO
- 對準層
- 切換層，其包含一或多種式(I)化合物
- 對準層
- 導電透明層，其較佳包含ITO
- 基板層，其較佳包含玻璃或聚合物
下文描述個別層之較佳實施例。
該裝置較佳包含一或多個，尤其較佳兩個對準層。對準層較佳直接與包含式(I)化合物之切換層之兩個側面鄰接。
用於該裝置的對準層可為出於此目的熟習此項技術者已知的任何所需層。優先考慮聚醯亞胺層，尤其較佳包含經摩擦聚醯亞胺之層。若分子平行於對準層(平面對準)，則以熟習此項技術者已知之某種方式摩擦的聚醯亞胺導致液晶介質之分子在摩擦方向對準。此處液晶介質之分子較佳在對準層上不完全為平面的，但實際上具有稍微預傾斜角度。為了達成液晶介質之化合物與對準層之表面垂直對準(垂直配向對準)，以某種方式處理的聚醯亞胺較佳用作對準層之材料(聚醯亞胺用於極高預傾斜角)。另外，藉由暴露於偏振光之過程獲得之聚合物可用作對準層，以便達成液晶介質之化合物根據對準軸之對準(光對準)。
在該裝置中的切換層另外較佳在兩個基板層之間配置或由此封閉。基板層可例如由玻璃或聚合物、較佳光透射聚合物組成。
該裝置較佳特徵在於其不包含基於聚合物之偏光器，尤其較佳不包含呈固體材料相形式之偏光器且尤其極佳完全不包含偏光器。
然而，根據一替代實施例，裝置亦可包含一或多個偏光器。在此情況下，偏光器較佳為線性偏光器。
若恰好存在一個偏光器，則在該偏光器位於其上之切換層的側面上，該偏光器的吸收方向較佳垂直於該裝置之液晶介質之化合物的 定向軸線。
在該裝置中，可採用吸收式且亦反射式偏光器。優先考慮使用呈薄光學膜形式之偏光器。可用於該裝置的反射式偏光器之實例為DRPF(漫射反射式偏光器膜，3M)、DBEF(雙重增亮膜，3M)、DBR(層狀聚合物分佈之布拉格(Bragg)反射器，如US 7,038,745及US 6,099,758中所述)及APF膜(高級偏光器膜，3M，參看Technical Digest SID 2006,45.1,US 2011/0043732及US 7,023,602)。此外，可能採用反射紅外光的基於線柵之偏光器(WGP，線柵偏光器)。可用於該等裝置的吸收式偏光器之實例為Itos XP38偏光器膜及Nitto Denko GU-1220DUN偏光器膜。可根據本發明使用之圓形偏光器之實例為APNCP37-035-STD偏光器(American Polarizers)。另一實例為CP42偏光器(ITOS)。
該裝置另外較佳包含輸送光至太陽能電池的光波導系統或將光及/或熱能轉化成電能的另一裝置，較佳如WO 2009/141295中所述。光波導系統彙集且集中撞擊裝置之光。其較佳彙集且集中藉由切換層中之螢光二向色染料發射的光。光波導系統與用於將光能轉化為電能之裝置(較佳太陽能電池)接觸，使得所彙集之光以集中之形式撞擊該後一裝置。在本發明之一較佳實施例中，用於將光能轉化成電能的裝置在該裝置之邊緣處安裝，整合至該後一裝置中且電連接至用於該裝置之電切換之構件。
在一較佳實施例中，該裝置為窗戶、尤其較佳包含至少一個玻璃表面之窗戶、尤其極佳包含多窗格隔熱玻璃之窗戶的構成組件。
此處窗戶尤其意謂建築物中之結構，該建築物包含框架及由此框架包圍之至少一個玻璃窗格。其較佳包含隔熱框架及兩個或兩個以上玻璃窗格(多窗格隔熱玻璃)。
根據一較佳實施例，該裝置直接應用於窗戶之玻璃表面，尤其 較佳應用於多窗格隔熱玻璃之兩個玻璃窗格之間的間隙中。
本發明另外關於一種窗戶，其包含根據本發明之裝置，較佳具有上文所指示之較佳特徵。
圖式
圖1展示根據實施例2製備的化合物V2之UV-VIS光譜，其中吸收峰在227、332、404、471及487奈米下。所展示吸收(OD)隨波長(nm)而變化。
實施例
實例展示基於2-(2,5,7-三硫-1,3-二氮雜-s-二環戊二烯并苯-6-亞基)丙二腈(TDIM)之二向色螢光染料的製備。其意欲說明本發明，且不應解釋為限制性的。
實例1a：化合物V1之製備
化合物3根據流程4中展示之合成途徑由化合物1製備：
化合物2之製備：1(Schroeder等人，2012；Li等人，2014)(1.50g，3.04mmol)、(2-乙基丁氧基)苯酸(1.62g，7.3mmol)、參(二亞苄基丙酮)二鈀(0)(32mg，0.035mmol)、參(鄰甲苯基)膦(42mg， 0.138mmol)、甲苯(52ml)及2M Na2CO3水溶液(30ml)之混合物在回流下在氬氣氛圍下加熱18h。混合物經受習知水性處理。獲自有機萃取物的粗產物經由矽膠玻璃料(甲苯/正庚烷1：1)過濾，且隨後自甲苯結晶三次。化合物2之產量：(1.3g，62%)呈紅色晶體形式，HPLC純度99.5%。
化合物3之製備：2(1.00g，1.45mmol)及二巰基亞甲基丙二腈二鈉鹽(Hatchard，1964)(350mg，1.88mmol)及NMP(50ml)之混合物在90℃下在氬氣氛圍下攪拌18h。將混合物倒入水(300ml)中，且使其結晶出來18h。沈澱出的固體用抽吸過濾出，且經由矽膠玻璃料(甲苯/正庚烷1：1)過濾。殘餘物自熱甲苯/正庚烷5：3再結晶。化合物3之產量：(370mg，32%)呈紅色晶體形式，HPLC純度99.7%。HR-MS(C42H39O2N4S5)：791.16664。
實例1b：化合物V2之製備
化合物V2藉由類似於實例1a的途徑，藉由偶合經2-乙基庚基氧基取代之苯基酸而非實例1a中所指示之2-乙基丁氧基苯基酸製備。
實例2：化合物V3之製備
化合物5根據流程5中展示之合成途徑由化合物1製備：
化合物4之製備：化合物1(Schroeder等人，2012；Li等人，2014)(8.00g，16.19mmol)、4-(2-乙基庚基)-2-氟苯酸(8.80g，33.06mmol)、參(二亞苄基丙酮)二鈀(0)(171mg，0.187mmol)、參(鄰甲苯基)膦(224mg，0.736mmol)、甲苯(280ml)及2M Na2CO3水溶液(65ml)之混合物在回流下在氬氣氛圍下加熱18h。混合物經受習知水性處理。獲自有機萃取物的粗產物經由矽膠玻璃料(甲苯/正庚烷1：4)過濾，且隨後自正庚烷/甲苯1：1結晶兩次。化合物4之產量：(8.2g，66%)呈紅色晶體形式，HPLC純度99.3%。
化合物5之製備：4(1.94g，2.5mmol)及二巰基亞甲基丙二腈二鈉鹽(Hatchard，1964)(930mg，5.00mmol)及NMP(25ml)之混合物在室溫下在氬氣氛圍下攪拌24h。混合物倒入水(200ml)中，且使其結晶出來1h。已沈澱出的固體自甲苯(30ml)再結晶，且隨後經由矽膠玻璃料(甲苯)過濾。殘餘物自甲苯(20ml)再次再結晶。化合物5之產量：(1.1g，50%)呈紅色晶體形式，HPLC純度99.4%。HR-MS(C48H49N4F2S5)：879.25234。圖1展示化合物5(1.3mg於100ml四氫呋喃中)之UV-VIS光譜，其中吸收峰在227、332、404、471及487奈米下。
實例3：化合物V1及V3之UV-VIS吸收光譜之量測
記錄於THF(化合物V1，1.3mg於100ml四氫呋喃中，參看圖1)中或於二氯甲烷(化合物V3)中的上述兩種化合物之吸收光譜。
光譜具有以下峰：
實例4：在用於調節光流通之裝置中包含根據本發明之染料之液晶介質的用途
為了製備該等裝置，包含根據本發明之染料中之一者的液晶混合物引入至以下層配置(單一單元)之間隙中：
- 基板層
- ITO層
- 聚醯亞胺對準層
- 使用間隔件保持開放之間隙
- 聚醯亞胺對準層
- ITO層
- 基板層；或引入至以下層配置(雙重單元)之間隙中：
- 基板層
- ITO層
- 聚醯亞胺對準層
- 使用間隔件保持開放之間隙
- 聚醯亞胺對準層
- ITO層
- 基板層
- 基板層
- ITO層
- 聚醯亞胺對準層
- 使用間隔件保持開放之間隙
- 聚醯亞胺對準層
- ITO層
- 基板層， 亦即包含兩個單一單元，一個配置在另一個之後，其中第二單一單元之對準層具有相對於第一單一單元之對準層旋轉90°(相交之單一單元)的摩擦方向。
在此配置中液晶層以平面方式以反向平行預傾斜角度對準。此對準藉由彼此反向平行摩擦的兩個聚醯亞胺層達成。液晶層之厚度由間隔件定義，且通常為25μm。
測定該裝置之暗及亮兩種切換狀態之光透射程度的值τv，且展示如下。亮切換狀態藉由施加電壓達成，而暗切換狀態在無電壓之情況下存在。另外，測定在暗及亮狀態中該裝置之顏色位置(在CIE座標中)。
量測用包含具有染料之液晶介質之裝置在量測射束中及具有相同構造對應地無染料之裝置在參考射束中進行。單元之反射及吸收損失由此消除。
值τv及CIE座標(x,y)如下定義：τv=光透射之程度，根據DIN EN410測定
此處基本標準施照體D65之顏色位置(針對白色、灰色、黑色)在x=0.3127及y=0.3290處(Manfred Richter,Einführung in die Farbmetrik[Introduction to Colorimetry]，第二版1991,ISBN 3-11-008209-8)。所有指示之顏色位置(x,y)均關於根據CIE 1931的標準施照體D65及2°標 準觀測器。
以下混合物用作主體混合物(M1)：
此等為以下所用其他化合物之結構：
實例4a
使用以下液晶混合物：
針對該裝置所獲得的量測值(雙重單元，25μm在各情況下)：
- 暗態：x=0.312；y=0.329；τv=15%
- 亮態：x=0.334；y=0.358；τv=70.6%
實例4b
針對該裝置(單一單元，25μm)所獲得的量測值：
- 暗態：x=0.313；y=0.329；τv=38%
- 亮態：x=0.322；y=0.344；τv=72%
實例4c
針對該裝置(單一單元，25μm)所獲得的量測值：
- 暗態：x=0.313；y=0.329；τv=30%
- 亮態：x=0.322；y=0.346；τv=60%
實例展示，裝置可藉由施加電壓自具有顯著較低光透射的暗態切換至具有顯著增加之光透射的亮態。
文獻
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圖1展示根據實施例2製備的化合物V2之UV-VIS光譜，其中吸收峰在227、332、404、471及487奈米下。所展示吸收(OD)隨波長(nm)而變化。

Claims (15)

  1. 一種式(I)化合物， 其中：X 等於S或Se；Z1 彼此獨立地為單鍵、-CR3=CR3-或-C≡C-；或彼此組合之兩個、三個、四個或五個基團，其選自基團-CR3=CR3-及-C≡C-；Z2 彼此獨立地為單鍵、O、S、C(R3)2、-CR3=CR3-或-C≡C-；或彼此組合之兩個、三個、四個或五個基團，其選自基團O、S、C(R3)2、-CR3=CR3-及-C≡C-；Ar1 彼此獨立地為具有5至30個芳環原子之芳基或雜芳基，其可經一或多個基團R4取代；R1 彼此獨立地為H、D、F、CN、N(R5)2或具有1至20個C原子之烷基、烷氧基或硫代烷氧基，其可經一或多個基團R5取代，其中該等烷基、烷氧基或硫代烷氧基中之一或多個CH2基團可經-R5C=CR5-、-C≡C-、C=O、C=S、-C(=O)O-、-OC(=O)-、Si(R5)2、NR5、-O-或-S-置換；R3、R4彼此獨立地為H、D、F、Cl、CN或具有1至10個C原子之烷基、烷氧基或硫代烷氧基，其可經一或多個基團R5 取代，其中該等烷基、烷氧基或硫代烷氧基中之一或多個CH2基團可經-R5C=CR5-、-C≡C-、C=O、C=S、-C(=O)O-、-OC(=O)-、Si(R5)2、NR5、-O-或-S-置換；R5 彼此獨立地為H、D、F、Cl、CN、N(R6)2、具有1至10個C原子之烷基、烷氧基或硫代烷氧基、或具有2至20個C原子之烯基或炔基，其中上述基團可各自經一或多個基團R6取代，且其中上述基團中之一或多個CH2基團可經-R6C=CR6-、-C≡C-、C=O、C=S、-C(=O)O-、-O(C=O)-、Si(R6)2、NR6、-O-或-S-置換，或具有5至30個芳環原子之芳基或雜芳基，其可在各情況下經一或多個基團R6取代；R6 彼此獨立地為H、F或具有1至20個C原子之脂族有機基團，其中一或多個H原子可經F置換，或具有5至20個C原子之芳基或雜芳基，其中一或多個H原子可經F置換；及i 彼此獨立地等於0、1、2、3、4或5。
  2. 如請求項1之化合物，其中X等於S及/或其中Z1為單鍵。
  3. 如前述請求項中任一項之化合物，其中Z2彼此獨立地代表單鍵、-C(R3)2C(R3)2-、-CR3=CR3-、-C≡C-、-OC(R3)2-或-C(R3)2O-。
  4. 如前述請求項中任一項之化合物，其中Z1及Z2代表單鍵。
  5. 如前述請求項中任一項之化合物，其中Ar1彼此獨立地表示具有6至15個C原子之芳基或具有5至15個C原子之雜芳基，其可經一或多個基團R4取代。
  6. 如前述請求項中任一項之化合物，其中Ar1在每次出現時選自苯、茀、萘、吡啶、嘧啶、吡嗪、三嗪、噻吩、具有稠合1,4-二噁烷環之噻吩、苯并噻吩、二苯并噻吩、苯并二噻吩、環戊二噻吩、噻吩并噻吩、茚并噻吩、二噻吩并吡咯、矽雜環戊二烯并二噻吩、硒吩、苯并硒吩、二苯并硒吩、呋喃、苯并呋喃、 二苯并呋喃及喹啉，其中之每一者視情況經基團R4取代。
  7. 如前述請求項中任一項之化合物，其中至少一個Ar1選自含硫雜芳基，其可經一或多個基團R4取代。
  8. 如前述請求項中任一項之化合物，其中R1彼此獨立地選自H、F、或可經一或多個基團R5取代之具有3至20個C原子之直鏈烷基或烷氧基、或可經一或多個基團R5取代之具有3至20個C原子之分支鏈烷基或烷氧基、或可經一或多個基團R5取代之具有6個C原子之環烷基，其中該等烷基及烷氧基中之一或多個CH2基團可經-O-、-S-或-R5C=CR5-置換，或可經一或多個基團R5取代之具有1至6個Si原子之矽氧烷基。
  9. 如前述請求項中任一項之化合物，其中R1彼此獨立地為具有4至15個C原子之分支鏈烷基。
  10. 如前述請求項中任一項之化合物，其中指數i等於1或2。
  11. 如前述請求項中任一項之化合物，其中該式(I)化合物之各向異性度R大於0.4。
  12. 一種用於調節能量自外部空間流通至內部空間中之裝置，其中該裝置含有切換層，其中該切換層包含一或多種式(I)化合物。
  13. 如請求項12之裝置，其中除該式(I)化合物以外，包含一或多種不同化合物之液晶介質存在於該切換層中。
  14. 如請求項12或13之裝置，其中其為可電切換的。
  15. 如請求項12至14中任一項之裝置，其中其連接至太陽能電池或用於將光及/或熱能轉化成電能之另一裝置。
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