TW201704820A - 用於切換元件之切換層 - Google Patents

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Abstract

本發明呈現一種用於切換元件之切換層S，其在至少一種切換狀態下具有前向散射性質。此外，本發明呈現一種包含該切換層S之切換元件及一種包括該切換元件之窗口元件。

Description

用於切換元件之切換層
本發明係關於一種用於切換元件之切換層，係關於一種包含切換層之切換元件，且係關於一種包括切換元件之窗口元件。
WO 2014/180525 A1描述一種窗口，其包含用於調控能量通過區域之通路的裝置，其中該裝置包含至少兩個切換層S(1)及S(2)，其中之每一者包含含有一或多種二色性化合物之液晶介質，且其中該裝置包含定向層O(1)、O(2)、O(3)及O(4)，其中該等切換層及定向層以順序O(1)、S(1)、O(2)、O(3)、S(2)、O(4)存在於彼此平行之平面中的裝置中，其中鄰近於O(2)的S(1)之液晶介質之分子的定向軸OA(1)*存在於裝置之至少一種切換狀態中，且鄰近於O(3)的S(2)之液晶介質之分子的定向軸OA(2)*存在，且定向軸OA(1)*及OA(2)*並不平行，而平行於切換層之平面。
Applied Physics Letters，第74卷，第26(1999)期，第3945頁至第3947頁描述一種用於製備切換層之方法，其中在厚度為約30μm之單元中，將可以名稱ZLI-4488-000購自Merck之30重量%之向列型液晶混合物與可以名稱CN965購自Cray Valley-Total之70重量%之脂族二丙烯酸胺基甲酸酯混合。將可以名稱Irgacure 651購自Ciba-Geigy之約1重量%之光引發劑添加至該混合物，從而得到光可聚合混合物，其藉助於水銀燈曝光於UV照射達10分鐘，其中該混合物置放於場強度為7T之磁場中。獲得切換層，其自約60伏特開始到達可達成之最大不透 明度狀態。
根據上述實施例中之一者的切換層可整合至切換元件中。切換元件可安裝於窗口元件中，亦即，安裝於窗口之透光性組件中。包括包含上述切換層中之一者之切換元件的窗口元件可在「光亮」與「黑暗」狀態之間切換，以使得在「黑暗」切換狀態下，使在空間外壁中含有窗口元件作為窗口之透光性組件的空間遮光得以達成，其中遮光程度可由施加至切換元件之電壓調控。
然而，許多人對通過「黑暗」切換狀態下之窗口元件進入空間的日光亦感覺不適，此係由於他們甚至會因「黑暗」日光而仍然感覺眩目。儘管為了避免繼續眩目，人們可將切換元件切換成「更黑暗」切換狀態，直至最後達成感覺不再令人眩目的「黑暗」切換狀態為止，但此外觀測到人們對因日光引起的眩目敏感程度不同。若接著最終達成對於每個人而言充分「黑暗」之切換狀態，則以此方式遮光之空間常常過於黑暗而使得工作變得更加困難(若並非完全不可能)。因此，有人被迫藉助於人工照明而恢復工作必要的亮度，然而，自能量觀點來看，人工照明係所不希望的。
因此，本發明之目標為提供一種具有切換元件之窗口元件，除了藉助於光亮/黑暗狀態進行調控以外，藉助於該窗口元件，亦有可能能夠個別地在空間中調控由日光造成的眩目，而無需被迫藉助於人工照明來實現空間中所需的亮度。
另一目標為提供一種用於切換元件之切換層，其促進使切換元件自透明狀態切換成不透明狀態。不透明狀態在本文中為穿過切換元件之光經散射的狀態。不透明切換狀態在本文中引起一或多個效應，其選自如上文所提及之炫目減輕及隱私建立。
此目標係由用於切換元件之切換層S達成，其中切換層S具有切換狀態且包含 - 上部切換層平面USLP及下部切換層平面LSLP，以及配置於USLP與LSLP之間的 - 液晶介質，其中，在該等切換狀態中之一者下，在入射方向D(=)上撞擊該上部切換層平面USLP的平行光線在穿過該切換層S時偏離D(=)，以使得在離開該下部切換層平面LSLP之後，該等最初平行光線在遠離該下部切換層平面LSLP之前向散射方向D(<)上經散射且因此經向前散射，從而導致前向散射，其經量測為擴散透射率Td，其中Td>20%，且其中Td係根據公式(1)定義
其中表示散射角度2.5°之大角度散射之強度，且Itot表示總透射之強度。
此處，所指示之值Td在光譜區間380nm至780nm上平均化。所指示之強度係如實施例中所指示來確定，且值Td係如實施例中所指示來確定。
除了藉助於光亮/黑暗狀態進行調控以外，併入至切換元件中之根據本發明之切換層S亦允許能夠個別地調控由日光造成的眩目，而無需必須藉助於人工空間照明而實現必需的空間亮度。經由根據本發明之切換層S之擴散透射率在切換狀態中之一者下大於20%，此會變得有可能，由此通過切換層而自外部進入空間之光線所造成的眩目至少會顯著地減弱且同時空間充分明亮，以使得在白天期間在無人工照明的情況下工作會變得有可能。許多人對此感覺極舒適，且另外減少具有窗口元件之建築物的能量需要，該窗口元件包括包含根據本發明之切換層S的切換元件。
如上文用於定義根據本發明之切換層S的術語「強度」較佳地意 謂(光)透射強度或簡單地意謂通過所討論之切換層之(光)透射率。強度又較佳地意謂介於380nm至780nm之光譜範圍內的光之強度。強度最佳地意謂介於380至780nm之範圍內的在數值上經平均化之透射率。
在本發明之意義上的術語「切換狀態」主要意謂根據本發明之切換層S可存在的兩種狀態，亦即- 在根據本發明之切換層S的擴散透射率Td>20%且對於人眼顯現均相不透明的切換狀態下，且- 在根據本發明之切換層S的擴散透射率Td 20%且對於人眼顯現實質上透明或澄清的另一切換狀態下。
然而，根據本發明之切換層亦有可能具有其他切換狀態，尤其中間狀態。
另外，若根據本發明之切換層S與其他切換層在切換元件中組合，則其允許在完全私密的狀態與外部可觀察的狀態之間切換。詳言之，外部可觀察為不由天篷及百葉窗提供之性質。
在本發明之意義上的術語「光線」意謂尤其在UV-A、VIS及NIR區域中的電磁射線。詳言之，其意謂不由通常用於窗口(例如，玻璃)之材料吸收或僅以可忽略的程度經吸收之波長的光線。根據通常所用之定義，UV-A區域意謂波長為320nm至380nm，VIS區域意謂波長為380nm至780nm，且NIR區域意謂波長為780nm至2000nm。
在本發明之意義上的術語「液晶介質」意謂在某些條件下具有液晶性質之材料。根據本發明之液晶介質通常包含至少一種化合物，其分子具有狹長形狀，亦即，相較於在其他兩個空間方向上，在一個空間方向(縱向軸)上明顯更長。
切換層S之液晶介質在切換層之至少一種狀態下前向散射。
在較佳實施例中，根據本發明之切換層S在切換狀態中之一者下 的擴散透射率Td>25%，尤其較佳地Td>30%，極其較佳地Td>35%，且最佳地Td>40%。
在另一較佳實施例中，根據本發明之切換層S在另一切換狀態下的擴散透射率Td<5%，其中擴散透射率Td<3%係尤其較佳的。
散射切換狀態較佳地在小於非散射狀態下出現之電壓的施加電壓下出現。詳言之，用於達成散射切換狀態之施加電壓明顯大於零，較佳地為2至10V，尤其較佳地為3至7伏特。用於達成非散射切換狀態之施加電壓較佳地介於10V與35V之間，尤其較佳地介於15V與30V之間。此適用於液晶介質包含對掌性摻雜劑之切換層S之實施例。在液晶介質包含聚合物組分及以向列方式配置之小分子的實施例中，相比之下，非散射狀態較佳地在無施加電壓的情況下出現，且散射狀態較佳地在介於30V至300V之範圍內的電壓下出現，尤其較佳地在介於40V與200V之間的電壓下出現。
在根據本發明之切換層S之一較佳實施例中，液晶介質包含以向列方式配置之分子及聚合物組分，其中聚合物組分較佳地包含藉由聚合反應性液晶原而獲得之聚合物網，且其中反應性液晶原較佳地含有選自丙烯酸酯基團，尤其較佳地選自單丙烯酸酯基團、二丙烯酸酯基團或三丙烯酸酯基團、乙烯基醚基團及環氧基團之至少一個基團。
在此情況下，以向列方式配置之分子在低分子量化合物之意義上較佳地為小分子。
根據本發明之反應性液晶原較佳地具有式(M-1)或(M-2)之基本結構：
其中基團C代表鍵結至基團S之液晶原基團。其尤其較佳地含有至少一個芳香基、雜芳基或環己基。
此外，基團S代表任何所要間隔基團。其可代表單鍵，單一原子或長度為2至20個原子之鏈。其較佳地代表長度為2至10個原子之鏈，尤其較佳地為伸烷基、伸烷氧基或伸烷二氧基基團。在與液晶原基團之界定中，間隔基團代表可在所有空間方向上自由對準及移動之可撓性基團，而液晶原基團通常具有有限的行動性。
基團R代表能夠在加成聚合反應中聚合之任何所要的反應性基團，其較佳地為丙烯酸酯、乙烯基醚或環氧基團，尤其較佳地為丙烯酸酯基團。指數n之值為2至5，較佳地為2至4，且尤其較佳地為2。
尤其較佳地為具有式(M-1)或式(M-2)之反應性液晶原，其符合兩個式(M-1-1)或(M-2-1)中之一者，
其中基團C及S係如上文所定義且R21代表任何所要有機基團，較佳地為H或具有1至10個C原子之烷基，尤其較佳地為H。
反應性液晶原極其較佳地為具有以下結構式之二丙烯酸酯：
其可以名稱RM82購自Merck，或為具有以下結構式R#2或R#3之 單丙烯酸酯：
此外，以向列方式配置之分子及聚合物網較佳地彼此均相分佈。此意謂至少在視覺上觀測不到以向列方式配置之分子之小滴形成。
以向列方式配置之分子較佳地呈液晶向列型分子之混合物之形式採用，其中該混合物具有折射率各向異性△n及介電各向異性△ε。液晶向列型分子之混合物之折射率各向異性△n較佳地介於0.03至0.40之範圍內，尤其較佳地介於0.06至0.30之範圍內，及/或介電各向異性△ε介於-50至+100之範圍內，尤其較佳地介於-15至+70之範圍內。液晶混合物較佳地具有負介電各向異性△ε，其值尤其較佳地介於-6與-3之間。替代地，液晶混合物較佳地具有正介電各向異性△ε，其值尤其較佳地介於3與50之間，值極其較佳地介於5與20之間。
尤其與切換層S中之聚合物組合較佳採用的液晶向列型分子之混合物為下文所提及之基劑混合物1號。
在根據本發明之切換層S之一較佳實施例中，以向列方式配置之分子具有重量比例wLC且聚合物網具有重量比例wPN，且以重量wLC+wPN計，wPN係在<60重量%之區間中，更佳地在<40重量%之區間中，且極其較佳地在<30重量%之區間中。在各情況下以重量wLC+wPN計，以向列方式配置之分子較佳地具有介於40重量%至98重量%之範圍內的重量比例wLC，且聚合物網具有介於60重量%至2重量%之 範圍內的重量比例wPN。
如已經提及，聚合物網係藉由聚合反應性液晶原來獲得。為此目的，較佳地採用光引發劑，尤其較佳地採用具有以下結構式之光引發劑：
其當前可以名稱Irgacure 651購自BASF，或採用結構在下表中所列舉之光引發劑：
為了聚合且為了後續用於根據本發明之切換層S中，以混合物重量計，混合物較佳地包含60重量%至98重量%之以向列方式配置之分子、40重量%至2重量%之反應性液晶原及0.01重量%至5重量%之光引發劑。
反應性液晶原可由複數種組分組成，例如，由單官能及多官能反應性液晶原組成。多官能反應性液晶原組分通常確保交聯。
在另一較佳實施例中，省略光引發劑。所使用之反應性液晶原之組分為能夠藉助於>340nm之光而自身引發聚合的反應性液晶原。就此而言，實例為在以下結構式中描繪的基於香豆素系統之液晶原：
在另一較佳實施例中，根據本發明之切換層S包含液晶介質，其包含對掌性摻雜劑。
在此實施例中，若切換層S係在Td>20%之切換狀態下(亦即，在不透明切換狀態下)，則液晶介質之分子較佳地處於對掌性向列相中。
在另一較佳實施例中，在Td>20%之一種切換狀態下之對掌性向列相為在多域中對準之相。出於本發明之目的，「在多域中對準之相」意謂液晶介質之分子不具有均一定向軸且不具有均一共同線性螺旋軸之狀態。在切換層S中之多域中對準之相具有如下優點：其為均相的，且較佳地在整體區域上無可見疵點。詳言之，此為優於螺旋出現、均一地平行於基板層之相及/或具有所謂的條帶疇之相的優點。在多域中對準之相的另一優點為：其可使用以平面或垂直方式定向之習知定向層達成，亦即，不需要求助於對該等定向層進行特殊額外處理。
在另一較佳實施例中，在一種切換狀態下之對掌性向列相至少經局部扭轉，亦或呈可自其形成之高級宏觀結構配置形式。
在另一較佳實施例中，在另一切換狀態下之相不扭轉(亦即，以垂直或平面方式對準)，或其具有低程度之扭轉。低程度之扭轉在本文中意謂在層之厚度上的分子扭轉5°至360°，較佳地扭轉45°至 300°，且尤其較佳地扭轉90°、180°或270°。
對掌性摻雜劑較佳地均相分佈於向列相中，以使得液晶介質及對掌性摻雜劑之分子彼此均相分佈。
對掌性摻雜劑尤其較佳地溶解於向列相中。
對掌性向列相較佳地呈向列型液晶混合物形式採用，其中該混合物具有折射率各向異性△n及介電各向異性△ε。該混合物之折射率各向異性△n較佳地介於0.03至0.40之範圍內，尤其較佳地介於0.07至0.30之範圍內，及/或介電各向異性△ε介於-50至+100之範圍內，尤其較佳地介於-15至+70之範圍內。此外，上文針對介電各向異性△ε所指示之較佳值在此方面適用。
液晶混合物較佳地包含至少一種組分I之化合物、至少一種組分II之化合物及至少一種組分III之化合物。
組分I之化合物係選自含有至少一個端基的雙環化合物，該端基係選自F、CN、具有1至10個C原子之烷基、具有2至10個C原子之烯基及具有1至10個C原子之烷氧基。
組分II之化合物係選自含有至少一個端基的三環化合物，該端基係選自F、CN、具有1至10個C原子之烷基、具有2至10個C原子之烯基及具有1至10個C原子之烷氧基。
組分III之化合物係選自含有至少一個端基的四環化合物，該端基係選自F、CN、具有1至10個C原子之烷基、具有2至10個C原子之烯基及具有1至10個C原子之烷氧基。
在液晶介質中之組分I、II及III之化合物的比例合起來較佳地為至少70重量%，較佳地至少為80重量%，且尤其較佳地為至少85重量%。
較佳地採用之液晶分子之混合物為申請人稱作基劑混合物2號之下文所描繪的分子之混合物：
較佳地採用之液晶分子之另一混合物為申請人稱作基劑混合物3號之下文所描繪的分子之混合物：
亦同樣較佳的為實施例中所提及之基劑混合物4號。
所使用之對掌性摻雜劑較佳地為下文所描繪之分子中之一者，其中尤其較佳地為下文所展示之對掌性摻雜劑S-5011或S-811：
切換層S較佳地具有平均折射率n，且分子具有間距p，其中乘積n．p>0.8μm，尤其較佳地>1.0μm，極其較佳地>1.2μm，且尤其較佳地介於50μm至0.8μm之範圍內，且極其較佳地介於25μm至0.8μm之範圍內。
此外，間距p較佳地介於0.5μm與50μm之間，尤其較佳地介於0.5μm與30μm之間，且極其較佳地介於0.5μm與15μm之間。p最佳地介於1μm與5μ.m之間。已發現可因此達成低切換電壓。低切換電壓對於可切換窗口為有利的，尤其出於安全原因。
值p可由熟習此項技術者經由合適地選擇對掌性摻雜劑及其螺旋狀扭轉力β且經由選擇其濃度來予以調整。
在另一較佳實施例中，對掌性摻雜劑在液晶介質中具有介於0.1重量%至30.0重量%之範圍內，較佳地介於0.1重量%至10重量%之範圍內的重量比例wD。
在包含具有對掌性摻雜劑之液晶介質的根據本發明之切換層S之另一較佳實施例中，較佳地使用具有螺旋狀扭轉力β=(p．c)-1μm-1之對掌性摻雜劑，其中p為以μm為單位的液晶介質之分子之間距，且c 為以重量%為單位以整體液晶介質計的對掌性摻雜劑之濃度，且其中β大於5μm-1。對掌性摻雜劑較佳地具有介於5μm-1與250μm-1之間，尤其較佳地介於7μm-1與150μm-1之間的螺旋狀扭轉力。
此外較佳地，值d/p>2，其中d為切換層S之厚度，且p為液晶介質之分子之間距。d/p尤其較佳地<20。d/p之值極其較佳地介於3與10之間。d/p之合適值使得能夠尤其獲得高度散射切換層S，亦即，切換層S具有高擴散透射率Td值。
在包含具有對掌性摻雜劑之液晶介質的根據本發明之切換層S之一較佳實施例中，併入至切換元件中之根據本發明之切換層S可自對人眼顯現澄清的狀態(其中液晶介質之分子以垂直方式配置，亦即，垂直於切換層平面USLP及LSLP配置)切換成對人眼顯現均相不透明的在多域中對準之狀態。多域狀態在顯微鏡下具有結構之事實對視覺上均相不透明之性質無不良影響。
一般而言，液晶介質之澄清點較佳地>90℃，更佳地>100℃或>105℃，且極其較佳地>110℃。
此外，根據本發明之切換層S之液晶介質的比電阻通常較佳地>1.0．109ohm．cm，尤其較佳地>1.0．1011ohm．cm。
此外較佳地，根據本發明之切換層S包含以液晶介質之重量計染料濃度介於0.01重量%至25重量%之範圍內，尤其較佳地介於0.1重量%至15重量%之範圍內的至少一種二色性染料。
然而，在某些條件下亦較佳的為切換層S不包含任何染料之實施例。此具有如下優點：切換元件具有較簡單結構，且光亮狀態具有較高透射率。此外，在此情況下，切換元件之光學外觀為白色的(亦即，未著色)，其對於某些應用而言係所需的，且切換元件之壽命在高溫下且在光照射的情況下較佳地更長。
出於本申請案之目的，術語「二色性染料」意謂吸光性化合 物，其中吸收性質取決於分子相對於光之偏振方向的定向。根據本申請案之二色性染料通常具有狹長形狀，亦即，相較於在其他兩個空間方向上，染料分子在一個空間方向(縱向軸)上明顯更長。
根據本發明之切換層較佳地包含2、3或4種二色性染料，尤其較佳地包含3種二色性染料，其中二色性染料之吸收光譜較佳地以一定方式彼此互補，以使得對人眼產生黑色印象。
染料化合物較佳地選自偶氮化合物、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、芮、苯并噻二唑、吡咯亞甲基、二酮基吡咯并吡咯、噻吩并噻二唑及丙二腈。在此等染料化合物中，尤其較佳地為尤其如WO 2014/090373中所揭示之偶氮化合物、蒽醌、芮；尤其如WO 2014/187529中所揭示之苯并噻二唑；尤其如尚未公開之申請案EP 13005918.1中所揭示之二酮基吡咯并吡咯；尤其如尚未公開之申請案EP 14002950.5中所揭示之噻吩并噻二唑；及尤其如尚未公開之申請案EP 14004145.0中所揭示之丙二腈。
尤其較佳的為使用以下染料，其結構在下文予以描繪：
詳言之，若根據本發明之切換層S之液晶介質不包含聚合物組分但取而代之包含小分子及對掌性摻雜劑，則上文所提及之包含至少一種二色性染料之較佳實施例為較佳的。
根據本發明之切換層S之厚度較佳地介於1μm至300μm之範圍內，尤其較佳地介於3μm至100μm之範圍內，極其較佳地介於20至100μm之範圍內。此適用於根據本發明之切換元件具有恰好一個切換層S的情況。若切換元件具有前後配置之複數個切換層S，則此等層之厚度總和較佳地為5至200μm，尤其較佳地為10至100μm。
在另一較佳實施例中，根據本發明之切換層S之厚度介於3μm至200μm之範圍內，較佳地介於3至75μm之範圍內，且在不透明切換狀態下，總透射率T總介於60%至100%之範圍內，且擴散透射率Td在光線之波長為550nm下介於25%至100%之範圍內。
在另一較佳實施例中，在切換狀態中之一者下，根據本發明之切換層S在遠離上部切換層平面USLP之後向散射方向D(>)上較佳地散射小於45%，尤其較佳地小於20%，更佳地小於10%且極其較佳地小於5%之平行光線。此低後向散射尤其較佳地存在於切換層之所有切換狀態下，尤其亦存在於切換層之散射切換狀態下。
在另一較佳實施例中，根據本發明之切換層S具有在介於0%至80%之總透射率範圍內的總透射率之控制範圍，其中該控制範圍至少為15%。
根據本發明之切換層S可與包含液晶介質之另外切換層一起存在於多切換層裝置中。額外切換層在本文中可為另外切換層S，及/或其可為在無散射切換狀態的情況下自光亮切換至黑暗的切換層。特別較佳的為包含兩個、三個或四個切換層之多切換層裝置，尤其較佳地為包含兩個或三個切換層之多切換層裝置。較佳地，此等切換層中之至少一者為並不具有散射切換狀態之切換層。可利用並不具有散射切換狀態之此切換層以使得透射通過整體切換元件，且因此使得整體切換元件之亮度可切換，其中其自光亮切換至黑暗。
本發明進一步涵蓋一種包含上述類型之切換層S的切換元件，其中切換層S係以第一層順序配置，且其中該第一層順序自外向內包含，- 外部基板層，- 外部導電層，- 該切換層S，- 內部導電層，及- 內部基板層。
外部及內部基板層可由玻璃或聚合物組成，尤其由玻璃、聚對苯二甲酸伸乙酯(PET)、聚萘二甲酸伸乙酯(PEN)、聚乙烯醇縮丁醛 (PVB)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚醯亞胺(PI)、環狀烯烴聚合物(COP)或三乙醯纖維素(TAC)組成。
根據本發明之切換元件較佳地包含阻擋UV光之一或多個層。詳言之，其包含不允許波長小於350nm，較佳地小於360nm，尤其較佳地小於380nm之光通過或僅以極小比例使該光通過的一或多個層。已發現，具有此類型之層的裝置可以可再現性方式且在恆定性質的情況下切換更長。
外部及內部導電層可由透明導電氧化物(TCO)，較佳地ITO或SnO2：F組成，或由薄透明金屬及/或金屬氧化層(例如，銀)組成。外部及內部導電層較佳地具備電連接。電壓較佳地由電池、可再充電電池、超級電容器或外部電流源供應。
在根據本發明之切換元件之一較佳實施例中，在第一層順序中，外部定向層在外部導電層與切換層之間配置，且內部定向層在內部導電層與切換層之間配置。
外部及內部定向層較佳地為聚醯亞胺層。外部及內部定向層在其鄰近於根據本發明之切換層S的表面上尤其較佳地具有摩擦聚醯亞胺。若在根據本發明之切換層S中之液晶介質之分子相對於外部或內部定向層呈平面配置(均相或平面定向)之形式，則以熟習此項技術者已知的特定方式摩擦之聚醯亞胺引起該等分子在摩擦方向上較佳地對準。替代地，亦有可能採用實現液晶介質之分子垂直(vertical/homeotropic)定向的定向層。此類型之定向層較佳地由材料聚醯亞胺組成且為熟習此項技術者已知且可購得。此外，亦較佳的為在定向材料進行UV曝光之後稍後引起LC之較佳方向的定向層。該等材料以技術術語「光對準」已知。
在根據本發明之切換元件之另一較佳實施例中，該切換元件在第一層順序之外部基板層上及/或在第一層順序之內部基板層上具有 第二層順序，其中該第二層順序自外向內包含，- 基板層，- 導電層，- 切換層，其包含液晶介質，- 導電層，及- 基板層。
在上文所提及之第二層順序之一較佳實施例中，定向層在各情況下存在於導電層與切換層之間。
對於基板層之較佳實施例，與已在第一層順序之對應層的描述中所解釋的相同，第二層順序之導電層及定向層相應地適用。第二層順序之切換層之液晶介質較佳地並非前向散射。替代地且同樣較佳地，第二層順序之切換層可為另一切換層S，亦即，具有散射狀態之切換層。
在根據本發明之切換元件之另一較佳實施例中，該切換元件在第一層順序之外部基板層上及/或在第一層順序之內部基板層上具有第三層順序，其中該第三層順序自外向內包含，- 基板層，- 導電層，- 定向層，- 切換層，其包含液晶介質，- 定向層，- 導電層，- 基板層，- 一或多個另外視情況選用之層，諸如低E塗層，- 視情況選用之空氣層，- 視情況選用之基板層， - 導電層，- 定向層，- 切換層，其包含液晶介質，- 定向層，- 導電層，及- 基板層。
對於基板層之較佳實施例，與已在第一層順序之對應層的描述中所解釋的相同，第三層順序之導電層及定向層相應地適用。第三層順序之切換層之液晶介質較佳地並非前向散射。替代地且同樣較佳地，第二層順序之切換層中之一者或兩者，較佳地一者可為切換層S，亦即，具有散射狀態之切換層。
第三層順序自外向內尤其較佳地包含，- 基板層，- 導電層，- 切換層，其包含液晶介質，- 導電層，- 基板層，- 導電層，- 切換層，其包含液晶介質，- 導電層，及- 基板層。
在上文所提及之第三層順序之一較佳實施例中，定向層在各情況下存在於導電層與切換層之間。
第二層順序之切換層之液晶介質或第三層順序之切換層中之一者或兩者之液晶介質較佳地包含以各別液晶介質之重量計，染料濃度介於0.01重量%至25重量%之範圍內的至少一種二色性染料。液晶介 質較佳地在各情況下包含2、3或4種二色性染料，較佳地包含3種或3種以上二色性染料，其中二色性染料之吸收光譜較佳地以一定方式彼此互補，以使得對人眼產生黑色印象，且其中尤其較佳地使用染料D1、D2及D3。在某些條件下，4、5或6種不同染料存在於液晶介質中可為較佳的。
根據本申請案之切換元件之較佳實施例包含以下切換層組合或以下個別切換層：
a)不包含二色性染料之切換層S
b)包含二色性染料之切換層S
c)皆不包含二色性染料之兩個切換層S
d)不包含二色性染料之切換層S及包含二色性染料之切換層S
e)皆包含二色性染料之兩個切換層S
f)不包含二色性染料之切換層S及切換層S1
g)不包含二色性染料之切換層S及兩個切換層S1
h)包含二色性染料之切換層S及切換層S1
i)包含二色性染料之切換層S及兩個切換層S1
j)皆不包含二色性染料之兩個切換層S及切換層S1
k)不包含二色性染料之切換層S及包含二色性染料之切換層S以及切換層S1
l)皆包含二色性染料之兩個切換層S及切換層S1
m)皆不包含二色性染料之兩個切換層S及兩個切換層S1
n)不包含二色性染料之切換層S及包含二色性染料之切換層S以及兩個切換層S1
o)皆包含二色性染料之兩個切換層S及兩個切換層S1，其中切換層S1為不具有散射狀態且自光亮切換狀態切換至黑暗切換狀態之切換層。
切換層S1較佳地為包含液晶介質及至少一種二色性染料且較佳地根據客體-主體原理切換(亦即，自液晶介質之分子之扭轉向列配置切換至垂直配置)的切換層。此類型之切換層詳細地描述於尤其申請案WO 2014/135240及WO 2014/180525中，其揭示內容明確地併入本文中。
此外，本發明涵蓋一種包括上述類型之切換元件的窗口元件。出於本發明之目的，術語「窗口元件」意謂窗口之透光性組件(亦即，單層玻璃或多層玻璃窗口之玻璃板)，其較佳地為建築物牆壁之部分。玻璃板具有面朝入射平行光線之側面(外部)及背對入射平行光線之側面(內部)。上述類型之切換元件可配置於根據本發明之窗口元件之外部或內部上。
然而，根據本發明之切換元件不僅可用於窗口中，而且可用於空間內部中，例如，用於空間與供隔離空間之個別隔室用的元件之間的分隔壁中。在此情況下，藉由使切換元件自散射切換至澄清而達成的隱私可在空間部分之間產生視覺屏障。
此外，上述類型之切換元件可安裝於預裝備之正面元件中，其中該預裝備之正面元件配置於窗口外前方。入射平行光線由此以距位於臨近窗口內部之空間中之觀測者較大的間隔經散射。歸因於較大間隔，以較小散射角度散射之光經過觀測者且因此並不使他眩目的機率增加。
量測方法
用於本申請案中對光強度值之量測係在具有150mm累計球(午布力西球(Ulbricht sphere))之Perkin Elmer Lambda 1050 UV/VIS/NIR光譜儀中進行。在各情況下，所測定之透射強度值在光譜範圍380至780nm上經平均化。此處，「平均化」意謂在數值上經平均化。
為了量測大角度散射之透射強度，直接地將樣本安置於累計 球之樣本固持器上。累計球為開放式。將出射光收集於光截留器中(亦即，非反射黑色介質中(例如，黑色非反射布中))，以使得孔徑角度小於2.5°之光離開球且不再包括於量測中。
存在於量測中之實際累計球孔徑角度為4.8°，以使得在進行之實驗中，測定至少為4.8°之大角度散射之TD而非至少為2.5°之大角度散射之TD。因此，根據申請專利範圍至少為2.5°之大角度散射之TD應設定為稍微較大，但至少與在實例中量測的至少為4.8°之大角度散射之TD同樣大。
為了量測總透射之強度Itot，直接將樣本安置於累計球之入口處的樣本固持器上。累計球(午布力西球)為封閉式，且將穿過樣本之所有光(亦即，未散射及散射光兩者)導向至偵測器。
可根據等式(1)根據兩個上文所提及之值及Itot計算透射強度I觀測者：
為了量測後向散射強度，將樣本安置於累計球之經開啟出口孔徑處將光截留器定位於樣本後方之另外光路徑中。樣本具備電纜觸點且以所述值之水準供應方形波電壓。由樣本反射之光經由累計球到達偵測器，且對該光進行量測。未反射光離開累計球而不到達偵測器。
下文中之「無散射」欲意謂小於3%，較佳地小於1%之Td值。由於構造及製造，由間隔劑及少量損害(例如，由在摩擦期間之刮擦引起)引起的聚醯亞胺之損害意謂在實際實施例中，0%之Td值絕不會完全達成。
實施例
在以下(比較)實例中更詳細地解釋本發明。
在該等(比較)實例之切換層中，採用具有下文所列舉之按組分(亦即，液晶分子)重量計之比例的基劑混合物1號、2號、3號及4號。
基劑混合物1號具有介電各向異性△ε=-5.7且由以下各者組成：13重量%之CCN-33，10重量%之CZY-3-O2，10重量%之CZY-4-O2，10重量%之CZY-5-O2，4重量%之CCZY-3-O2，14重量%之PTY-3-O2，14重量%之PTY-5-O2，5重量%之CPTY-3-O1，5重量%之CPTY-3-O2，5重量%之CPTY-3-O3，8重量%之CP-3-O1，及2重量%之CGPC-3-3。
基劑混合物2號具有介電各向異性△ε=+41.8、折射率各向異性△n=0.2574及92℃之澄清點，且由以下各者組成：- 9重量%之PZG-2-N，- 10重量%之PZG-3-N，- 14重量%之PZG-4-N，- 2重量%之PZG-5-N，- 2重量%之CP-3-N，- 20重量%之PPTUI-3-2，- 28重量%之PPTUI-3-4，及- 3重量%之CGPC-3-3。
基劑混合物3號具有介電各向異性△ε=+11.3、折射率各向異性△n=0.1349及114.5℃之澄清點，且由以下各者組成：- 16重量%之CP-3-N， - 16重量%之CP-5-N，- 5重量%之CPG-3-F，- 5重量%之CPG-5-F，- 15重量%之CPU-3-F，- 15重量%之CPU-5-F，- 7重量%之CCGU-3-F，- 4重量%之CGPC-3-3，- 4重量%之CGPC-5-3，- 4重量%之CGPC-5-5，- 3重量%之CCZPC-3-3，- 3重量%之CCZPC-3-4，及- 3重量%之CCZPC-3-5。
基劑混合物4號具有介電各向異性△ε=-5.0、折射率各向異性△n=0.1531及81℃之澄清點，且由以下各者組成：- 25重量%之CY-3-O4，- 9重量%之CY-5-O2，- 7重量%之CCY-3-O2，- 4.5重量%之CCY-3-O3，- 10重量%之CPY-2-O2，- 10重量%之CPY-3-O2，- 15重量%之PYP-2-3，- 10重量%之PYP-2-4，- 3重量%之CCP-V-1，- 2重量%之CPP-3-2，- 3.5重量%之PP-1-2V1，- 2重量%之PGP-2-3， - 3.5重量%之PP-1-2V1，及- 2重量%之PGP-2-3。
基劑混合物2號及3號之組分之化學結構已經明確地指示。基劑混合物1號及4號之組分之化學結構係呈縮寫形式指示，在WO 2012/052100第3頁第24行至第67頁第12行中描述其意義。
比較實例1
產生具有所展示之層順序之比較切換元件1。
定向層3及6以及定向層5a及8在相同方向上對準液晶分子，其中定向層5a相對於定向層3旋轉90°，且定向層8相對於定向層6旋轉90°。
切換層4及7之厚度各自為24.5μm。存在於切換層4及7中之液晶分子之定向軸：- 於切斷狀態(U=0V)下，該等定向軸與小預傾角在一平面上(例如，與1°之預傾角在一平面上)，該預傾角指向各別切換層平面外且平行於各別鄰近定向層之各別摩擦方向，及 - 於接通狀態(U=20V)下，該等定向軸垂直於各別定向層。
比較切換元件1在切換層4及7之電極處之20V電壓下在「光亮」切換狀態下具有73%之透射強度。此處，切換層4及7中之液晶分子係呈垂直定向之形式。
比較切換元件1在切換層4及7之電極處之0V電壓下在「黑暗」切換狀態下具有15%之透射強度I觀測者。此處，切換層4及7中之液晶分子係呈平面定向之形式。
比較切換元件1在光亮及黑暗切換狀態及中間狀態下皆無散射(<1%)。
比較實例2
產生具有在下文予以概略描繪之層順序的比較切換元件2。
定向層13相對於定向層15旋轉90°。
切換層14之厚度為24.5μm。存在於切換層14中之分子之定向軸：- 於切斷狀態(U=0V)下，該等定向軸與小預傾角在一平面上(例如，與1°之預傾角在一平面上)，該預傾角指向切換層平面14外且平行於定向層13及15之摩擦方向，- 於接通狀態(U=20V)下，該等定向軸垂直於定向層13及15。
比較切換元件2在切換層14之電極處之20V電壓下在「光亮」切 換狀態下具有73%之透射強度。此處，切換層14中之液晶分子係呈垂直定向之形式。
比較切換元件2在切換層14之電極處之0V電壓下在「黑暗」切換狀態下具有42%之所量測透射強度I觀測者。此處，切換層14中之分子係呈平面定向之形式。
比較切換元件2在光亮及黑暗切換狀態及中間狀態下皆無散射(<1%)。
比較實例3
產生具有在下文予以概略描繪之層順序的比較切換元件3。
切換層14'之厚度為5μm。存在於切換層14'中之液晶分子之定向軸：- 於切斷狀態(U=0V)下，該等定向軸與5°之預傾角在一平面上，該預傾角指向切換層平面14'外且平行於定向層13'及15'之摩擦方向，- 於接通狀態(U=12V)下，該等定向軸垂直於定向層13'及14'。
比較切換元件3在「光亮」切換狀態下具有74%之透射強度。此處，切換層14'中之液晶分子係呈垂直定向之形式。
比較切換元件3在「黑暗」切換狀態下具有22%之透射強度I觀測者。 此處，切換層14'中之液晶分子係呈平面定向之形式。
比較切換元件3在光亮及黑暗切換狀態及中間狀態下皆無散射(<1%)。
實例1
根據本發明之切換元件1具有在下文予以概略描繪之層順序，且包含表1中所展示之實施例a)、b)或c)中之根據本發明之切換層S1，其中- 「BM2號」及「BM3號」分別表示基劑混合物2號及基劑混合物3號，- 「S-5011」表示對掌性摻雜劑S-5011，- 「λ」表示所估計之反射波長，且- 「摩擦反向平行，平面」表示具有小傾斜角之平面定向，其中意謂鄰近於切換層S1之定向層20及21中之定向，且其中定向層20及21上之傾斜角彼此旋轉180°，- 「電壓」表示切換層S1在澄清或不透明狀態下之切換電壓，其中「澄清」意謂「光亮」切換狀態且「不透明」意謂「黑暗」切換狀態，且其中在「不透明」切換狀態下，切換層S1之液晶分子係在多域中對準之狀態下，在多域中對準之該狀態具有均相視覺外觀，但在顯微鏡下可具有不同結構。
表1-1展示在實施例a)、b)及c)中之切換元件1中之切換狀態及切換電壓，其中切換層S4及S7係在「光亮」或「黑暗」狀態下且切換層S1係在「澄清」或「不透明」狀態下。
切換元件1之層順序
實施例c)中之切換元件1具有以下各者：- 在切換狀態1下之78%之透射強度，- 在切換狀態4下之9%之透射強度I觀測者，及- 在切換狀態4下之14%之透射強度Itot。
此處，使用基板層1上之平行光線照射切換元件1。
因此，在散射切換層之切換狀態下之切換元件1中，{1-(9/14)}．100=36%之光線藉由大於2.5°之散射而偏離其最初平行方向。在「不透明」切換狀態下，切換層S1之分子係在多域中對準之狀態下。
亦針對切換層之版本a)及b)進行對應研究。在小偏差的情況下，量測到與上文明確描述之版本c)之值相同的散射狀態下之擴散透射率值。
實例2a)
根據本發明之切換元件2a)在以下所展示之層順序中包含厚度為24.5μm的根據本發明之切換層S2a)：
表1-2展示切換元件2a中之切換狀態及切換電壓，其中切換層S7係在「光亮」或「黑暗」狀態下且切換層S2a係在「光亮-澄清」或「黑暗-不透明」狀態下。
使用基板層1上之平行光線照射切換元件2a)，且切換元件2a)具有以下各者：- 在切換狀態1下之75%之透射強度，- 在切換狀態4下之16%之透射強度I觀測者，及- 在切換狀態4下之28%之透射強度Itot，其在午布力西球(亦即，具有散射光)上予以量測。
因此，在散射切換層之切換狀態下之切換元件2a中，{1-(16/28)}．100=43%之光線藉由大於2.5°之散射而偏離其最初平行方向。在「黑暗-不透明」切換狀態下，切換層S2a)之分子係在多域中對準之狀態下。
實例2b)
根據本發明之切換元件2b)在下文予以概略描繪之層順序中包含厚度為25μm的根據本發明之切換層S2b。
表1-3展示切換元件2b中之切換狀態及切換電壓，其中切換層S4係在「光亮」或「黑暗」狀態下且切換層S2b係在「光亮-澄清」或「黑暗-不透明」狀態下。
使用基板層1上之平行光線照射切換元件2b)，且切換元件2b)具有以下各者：- 在切換狀態1下之75%之透射強度，- 在切換狀態4下之16%之透射強度I觀測者，及- 在切換狀態4下之28%之透射強度Itot。
因此，在散射切換層之切換狀態下之切換元件2b中，{1-(16/28)}．100=43%之光線藉由大於2.5°之散射而偏離其最初平行方向。
在「黑暗-不透明」切換狀態下，切換層S2b)之分子係在多域中對 準之狀態下。
實例2c)
根據本發明之切換元件2c)在下文予以概略描繪之層順序中包含厚度各自為25μm的根據本發明之兩個切換層S2c1及S2c2。
使用垂直入射於基板層1上之平行光線照射切換元件2c)。
切換以下切換狀態：
切換狀態1：25V之電壓存在於兩個切換層S2c1及S2c2中之每一者處。在此切換狀態下之透射強度為76%。兩個切換層皆在「光亮-澄清」狀態下。
切換狀態2：25V之電壓存在於切換層S2c1或S2c2中之一者處，且5V之電壓存在於其餘切換層S2c1或S2c2處。在此切換狀態下之透射強度在無散射光的情況下為27%。在此狀態下，兩個切換層中之一者係在「光亮-澄清」狀態下，且另一者係在「黑暗-不透明」狀態下。
切換狀態3：5V之電壓存在於兩個切換層S2c1及S2c2中之每一者處。在此切換狀態下之透射強度I觀測者為11%。兩個切換層皆在「黑暗-不透明」狀態下。
對於切換狀態3，量測到Itot為16%。
因此，在散射切換層之切換狀態下之切換元件2c中，{1-(11/16)}．100=31%之光線藉由大於2.5°之散射而偏離其最初平行方向。
在「黑暗-不透明」切換狀態下，切換層S2c1及S2c2之分子係在多域中對準之狀態下。
實例2d)
根據本發明之切換元件2d)在下文予以概略描繪之層順序中包含厚度各自為25μm的根據本發明之兩個切換層S2d1及S2d2。
使用垂直入射於基板層1上之平行光線照射切換元件2d)。
切換狀態1：25V之電壓存在於兩個切換層S2d1及S2d2中之每一者處。在此切換狀態下之透射強度為79%。兩個切換層皆在「澄清」狀 態下。
切換狀態2：5V之電壓存在於兩個切換層S2d1及S2d2中之每一者處。在此切換狀態下之透射強度I觀測者為59%。兩個切換層皆在「不透明」狀態下。
對於切換狀態3，量測到Itot為79%。
因此，在散射切換層之切換狀態下之切換元件2d中，{1-(59/79)}．100=25%之光線藉由大於2.5°之散射而偏離其最初平行方向。在「不透明」切換狀態下，切換層S2d1及S2d2之分子係在多域中對準之狀態下。
實例3
根據本發明之切換元件3具有在下文予以概略描繪之層順序，且包含表2中所展示之實施例a)、b)及c)中之根據本發明之切換層S3，其中- 「BM2號」及「BM3號」分別代表基劑混合物2號及基劑混合物3號，- 「S-5011」表示對掌性摻雜劑S-5011，- 「λ」表示所估計之反射波長，且- 「摩擦反向平行，平面」表示具有小傾斜角之平面定向，其中意謂鄰近於切換層S3之定向層20及21中之定向，且其中定向層20及21上之傾斜角彼此旋轉180°，- 「電壓」表示切換層S3在澄清或不透明狀態下之切換電壓，其中在「不透明」切換狀態下，切換層S3之分子係在多域中對準之狀態下。
表1-4展示在實施例a)、b)及c)中之切換元件3中之切換狀態及切換電壓，其中切換層14係在「光亮」或「黑暗」狀態下且切換層S3係在「澄清」或「不透明」狀態下。
切換元件3之層順序
實施例c)中之切換元件3具有以下各者：- 在切換狀態1下之74%之透射強度，- 在切換狀態4下之23%之透射強度I觀測者，及- 在切換狀態4下之41%之透射強度Itot。
此處，使用基板層11上之平行光線照射切換元件3。
因此，在散射切換層之切換狀態下之切換元件3中，{1-(23/41)}．100=44%之光線藉由大於2.5°散射而偏離其最初平行方向。
在「不透明」切換狀態下，切換層S3之分子係在多域中對準之狀態下。
亦針對切換層之版本a)及b)進行對應研究。在小偏差的情況下，量測到與上文明確描述之版本c)之值相同的散射狀態下之擴散透射率值。
實例3a
根據本發明之切換元件3a在下文予以概略描繪之層順序中包含根據本發明之切換層14及S3。
切換以下切換狀態：
實施例c)中之切換元件3a具有以下各者：- 在切換狀態1下之88%之透射強度，- 在切換狀態4下之18%之透射強度I觀測者，及- 在切換狀態4下之53%之透射強度Itot。
此處，使用基板層11上之平行光線照射切換元件3a。
因此，在散射切換層之切換狀態下之切換元件3a中，{1-(18/53)}．100=66%之光線藉由大於2.5°之散射而偏離其最初平行方向。
在「黑暗-不透明」切換狀態下，切換層14及S3之分子係在多域中對準之狀態下。
亦針對切換層之版本a)及b)進行對應研究。在小偏差的情況下，量測到與上文明確描述之版本c)之值相同的散射狀態下之擴散透射率值。
實例4
根據本發明之切換元件4在下文所描繪之層順序中包含厚度為24.5μm的根據本發明之切換層S4。
切換元件4具有以下各者：- 在「光亮-澄清」切換狀態下之74%之透射強度(電壓=25V)，- 在「黑暗-不透明」切換狀態下之15%之透射強度I觀測者(電壓=5V)，及- 在「黑暗-不透明」切換狀態下之21%之透射強度Itot。
此處，使用基板層11上之平行光線照射切換元件4。
因此，在散射切換層之切換狀態下之切換元件4中，{1-(15/21)}．100=29%之光線藉由大於2.5°之散射而偏離其最初平行方向。
在「黑暗-不透明」切換狀態下，切換層S4之分子係在多域中對準之狀態下。
實例4b
根據本發明之切換元件4b在下文所描繪之層順序中包含厚度為24.5μm的根據本發明之切換層S4b。
切換元件4b具有以下各者：- 在「澄清」切換狀態下之90%之透射強度(電壓=25V)，- 在「不透明」切換狀態下之42%之透射強度I觀測者(電壓=5V)，及- 在「不透明」切換狀態下之90%之透射強度Itot。
此處，使用基板層11上之平行光線照射切換元件4b。
因此，在散射切換層之切換狀態下之切換元件4b中，{1-(42/90)}．100=53%之光線藉由大於2.5°之散射而偏離其最初平行方向。
在「不透明」切換狀態下，切換層S4b之分子係在多域中對準之狀態下。
實例5
根據本發明之切換元件5在以下層順序中包含根據本發明之切換層S5：
此處，切換層14'之層厚度為5μm。
切換以下切換狀態：
切換元件5具有以下各者： - 在切換狀態1下之74%之透射強度，- 在切換狀態4下之14%之透射強度I觀測者，及- 在切換狀態4下之23%之透射強度Itot。
此處，使用基板層11上之平行光線照射切換元件5。
因此，在散射切換層之切換狀態下之切換元件5中，{l-(14/23)}．100=39%之光線藉由大於2.5°之散射而偏離其最初平行方向。
在「不透明」切換狀態下，切換層S5之分子係在多域中對準之狀態下。
實例6
根據本發明之切換元件6在下文予以概略描繪之層順序中包含厚度為25μm的根據本發明之切換層S6。
為了產生切換層S6，將基劑混合物1號、反應性液晶原RM82及光引發劑Irgacure 651按上文所提及之重量比例混合且光聚合3分鐘。
切換元件6具有以下各者：- 在「澄清」切換狀態下之90%之透射強度，- 在「不透明」切換狀態下之45%之透射強度I觀測者，及- 在「不透明」切換狀態下之87%之透射強度Itot。
用於「不透明」切換狀態之切換電壓為150V。
此處，使用基板層28上之平行光線照射切換元件6。
因此，在散射切換層之切換狀態下之切換元件6中，{1-(45/87)}．100=48%之光線藉由大於2.5°之散射而偏離其最初平行方向。
實例7
根據本發明之切換元件7在下文予以概略描繪之層順序中包含根據本發明之切換層S7。
為了產生切換層S7，將基劑混合物4號(澄清點：81℃，光學各向異性：0.1531，介電各向異性：-5.0)、反應性液晶原R#1(可以名稱RM82購自Merck)及光引發劑Irgacure 651按上文所提及之重量比例混合，且光聚合3分鐘。
切換元件7展現以下特徵：- 在0伏特之電壓下的0.3%之擴散透射率及13%之後向散射，及- 在60伏特之電壓下的75.5%之擴散透射率及13%之後向散射。
實例8
根據本發明之切換元件8在下文予以概略描繪之層順序中包含根據本發明之切換層S8。
為了產生切換層S8，將基劑混合物4號(澄清點：81℃，光學各向異性：0.1531，介電各向異性：-5.0)、反應性液晶原R#1、R#2及R#3以及光引發劑Irgacure 651按上文所提及之重量比例混合，且光聚合3分鐘。
切換元件8展現以下特徵：- 在0伏特之電壓下的1.1%之擴散透射率及14%之後向散射，及- 在50伏特之電壓下的82.5%之擴散透射率及13%之後向散射。

Claims (22)

  1. 一種用於切換元件之切換層S，其中該切換層S具有切換狀態且包含上部切換層平面USLP及下部切換層平面LSLP，以及配置於USLP與LSLP之間的液晶介質，其中，在該等切換狀態中之一者下，在入射方向D(=)上撞擊該上部切換層平面USLP的平行光線在穿過該切換層S時偏離D(=)，以使得在離開該下部切換層平面LSLP之後，該等最初平行光線在遠離該下部切換層平面LSLP之前向散射方向D(<)上經散射且因此經向前散射，從而導致前向散射，其經量測為擴散透射率Td，其中Td>20%，且其中Td係根據公式(1)定義 其中表示散射角度2.5°之大角度散射之強度，且Itot表示總透射之強度。
  2. 如請求項1之切換層S，其中該擴散透射率Td在另一切換狀態下<5%。
  3. 如請求項1或2之切換層S，其中該液晶介質包含以向列方式配置之分子及聚合物組分。
  4. 如請求項3之切換層S，其中該聚合物組分包含藉由聚合反應性液晶原而獲得之聚合物網。
  5. 如請求項4之切換層S，其中該等以向列方式配置之分子及該聚合物網係彼此均相分佈。
  6. 如請求項5之切換層S，其中該等以向列方式配置之分子具有重 量比例wLC且該聚合物網具有重量比例wPN，且以重量wLC+wPN計，wPN係在<60重量%之區間中。
  7. 如請求項1或2之切換層S，其中該切換層S包含液晶介質，該液晶介質包含對掌性摻雜劑。
  8. 如請求項7之切換層S，其中該液晶介質之分子在Td>20%之該切換狀態下係處於對掌性向列相中。
  9. 如請求項8之切換層S，其中該對掌性向列相為在多域中對準之相。
  10. 如請求項7至9中任一項之切換層S，其中該切換層S具有平均折射率n，且該液晶介質之分子具有間距p，其中乘積n．p>0.8μm。
  11. 如請求項7至10中任一項之切換層S，其中該對掌性摻雜劑在該液晶介質中之重量比例wD為0.1重量%至30.0重量%。
  12. 如請求項7至11中任一項之切換層S，其中該對掌性摻雜劑具有螺旋狀扭轉力β=(p．c)-1μm-1，其中p為以μm為單位的該液晶介質之分子之間距且c為以重量%為單位以該整體液晶介質計的該對掌性摻雜劑之濃度，且β大於5μm-1。
  13. 如請求項1至12中任一項之切換層S，其中該液晶介質之澄清點>90℃。
  14. 如請求項1至13中任一項之切換層S，其中其包含以該液晶介質之重量計，染料濃度介於0.01重量%至25重量%之範圍內的至少一種二色性染料。
  15. 如請求項1至14中任一項之切換層S，其中該切換層S之厚度為3μm至200μm，且在一種切換狀態下，該總透射率T總係介於60%與100%之間，且該擴散透射率Td在光線之波長為550nm下係介於25%與100%之間。
  16. 如請求項1至15中任一項之切換層S，其中在其所有切換狀態下，該切換層S在遠離該上部切換層平面USLP之後向散射方向D(>)上散射小於45%之平行光線。
  17. 一種包含如請求項1至16中任一項之切換層S之切換元件，其中該切換層S係以第一層順序配置，且其中該第一層順序自外向內包含，外部基板層，外部導電層，該切換層S，內部導電層，及內部基板層。
  18. 如請求項17之切換元件，其中其包含阻擋UV光之一或多個層。
  19. 如請求項17或18之切換元件，其中該切換元件在該第一層順序之該外部基板層上及/或在該第一層順序之該內部基板層上具有第二層順序，其中該第二層順序自外向內包含，基板層，導電層，切換層，其包含液晶介質，導電層，及基板層。
  20. 如請求項17或18之切換元件，其中該切換元件在該第一層順序之該外部基板層上及/或在該第一層順序之該內部基板層上具有第三層順序，其中該第三層順序自外向內包含，基板層，導電層，切換層，其包含液晶介質， 導電層，基板層，導電層，切換層，其包含液晶介質，導電層，及基板層。
  21. 如請求項19或20之切換元件，其中該第二層順序之該切換層之該液晶介質或該第三層順序之一個或兩個切換層之該液晶介質包含以該各別液晶介質之重量計，染料濃度介於0.01重量%至25重量%之範圍內的至少一種二色性染料。
  22. 一種窗口元件，其包括如請求項17至21中任一項之切換元件。
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