TWI534251B

TWI534251B - 包含液晶介質之光學轉換元件

Info

Publication number: TWI534251B
Application number: TW100114746A
Authority: TW
Inventors: 麥克強吉
Original assignee: 馬克專利公司
Priority date: 2010-04-28
Filing date: 2011-04-27
Publication date: 2016-05-21
Also published as: US9416314B2; KR101820989B1; KR20130073904A; US20130037746A1; EP2563875B1; CN102858917A; WO2011134582A1; TW201141995A; EP2563875A1; CN102858917B; JP2013530419A; JP6166176B2

Description

包含液晶介質之光學轉換元件

本發明係關於一種包含液晶介質之熱響應性光學轉換元件，其係用於對輻射能量流進行溫度依賴性調節。此外，本發明係關於光學轉換元件之用途，其係用於調節內部空間與環境之間的輻射能量流及調節內部空間之溫度。此外，本發明係關於一種液晶介質，其特徵在於其包含5%至95%之式(I)化合物，詳言之其供用於上文所提及之轉換元件中。

根據本發明，光學轉換元件用於建築之窗戶或類似開口中，諸如玻璃門、天窗及/或玻璃屋項，以用於調節光流入量。

出於本發明之目的，術語液晶介質應視為意謂在某些條件下展示液晶性質的材料或化合物。液晶介質較佳展示向熱特性，該介質更佳展現溫度所致之相轉變，自各向同性相轉變成液晶相，最佳轉變成向列相。

出於本發明之目的，術語內部空間意欲視為意謂私人建築、公共建築或商業建築(例如用於辦公目的之建築)之內部空間以及車輛之內部空間。此外，術語內部空間亦意欲視為意謂純商業用途建築的內部空間，諸如溫室。

出於本發明之目的，術語窗戶意欲視為意謂建築、運輸容器或車輛中由固體材料密封之任何所要透光開口。

出於本發明之目的，輻射能量流視為意謂自太陽發出、通過大氣層後到達地球且僅被玻璃片吸收較小程度或完全未被吸收的電磁輻射流。或者，電磁輻射亦可自除太陽以外之光源發出。因為相對短波長輻射(UV-B光)及長波長紅外輻射被大氣層或玻璃片吸收，因此出於本發明之目的，術語「輻射能」應理解為包含UV-A光、可見區光(VIS光)及近紅外(NIR)光。

除非更確切地定義，否則術語光同樣意欲視為意謂UV-A區、VIS區及近紅外區中之電磁輻射。

根據物理光學領域中之常用定義，出於本發明之目的，UV-A光應理解為具有320至380 nm波長之電磁輻射。VIS光應理解為具有380至780 nm波長之電磁輻射。近紅外光(NIR)應理解為具有780至3000 nm波長之電磁輻射。

因此，出於本發明之目的，術語「輻射能」及「光」應理解為具有320至3000 nm波長之電磁輻射。

出於本發明之目的，術語「光學轉換元件」因而表示轉換呈UV-A區、VIS區及近紅外區或其子區中之光形式的輻射能量流的裝置。術語「裝置」與「轉換元件」在下文中可互換使用。

本發明之光學轉換元件具有熱響應性。然而，其亦可另外由一或多種其他機構控制，例如電流或機械機構。較佳不存在該等其他機構。

現代建築之特色為高比例之玻璃表面，出於審美原因以及使內部空間明亮而舒適而需要如此。近年來，用於居住或商業目的之建築及/或公眾可利用之建築具有高能量效率已變得同等重要。此意謂在溫帶氣候帶(大多數高度發達的工業國家位於溫帶氣候帶)，在寒冷季節必須消耗盡可能少的能量用於加熱目的，且在溫暖季節，內部空間不需要或僅需要極少空氣調節。

然而，高比例之玻璃表面阻礙達成此等目的。在溫暖氣候帶及溫帶氣候帶之溫暖季節，玻璃表面在太陽輻射到達時造成對內部空間之不良加熱。此係歸因於玻璃可透過電磁光譜之VIS區及NIR區中的輻射之事實。內部空間中之物體吸收被允許通過之輻射且從而升溫，由此導致內部空間溫度增加(溫室效應)。

玻璃表面後之內部空間之此溫度增加(其稱為溫室效應)係歸因於已吸收輻射的內部物體亦將發射輻射之事實。然而，此等物體發射之輻射主要在光之紅外光譜(通常約10,000 nm波長)中。因此，其無法再通過玻璃，且被「截留」在玻璃窗後的空間中。

然而，建築中之上述玻璃表面效應並非始終為不良的：在低外部溫度下，詳言之在寒冷氣候帶或在溫帶氣候帶之寒冷季節，由溫室效應所致的由太陽輻射加熱內部空間可能有利，此係因為可藉此降低加熱之能量需要且因而可節約成本。

隨著建築能量效率之重要性日益增加，因此對控制通過窗戶或玻璃表面之能量流的裝置的需求不斷增加。詳言之，存在對能夠使通過玻璃表面之能量流能夠與特定時間之主要條件(熱、冷、高太陽輻射、低太陽輻射)相匹配的裝置之需求。

先前技術揭示限制能量流但不能以可變方式加以調適的非可轉換裝置以及能夠使能量流與各別主要條件相匹配的可轉換裝置。在可轉換裝置中，應區分不根據環境條件而自動調適之裝置與根據環境條件自動調適之裝置。後者裝置亦稱為智慧型窗戶。

為了改良窗戶之絕熱性，已知多玻璃窗窗戶單元(絕熱玻璃單元；IGU)一段時間。與單層玻璃片相比，圍封一或多個充氣中間空間的兩個或兩個以上玻璃片(與環境絕熱)序列使得能夠顯著降低通過窗戶之熱傳導。

先前技術另外揭示用薄金屬或金屬氧化物層塗佈玻璃表面。揭示以此方式製造經塗佈之玻璃，例如，尤其在US 3,990,784及US 6,218,018中。用薄金屬或金屬氧化物層塗佈玻璃表面在許多情況下與使用多片絕熱玻璃相組合。塗層尤其具有降低玻璃對近紅外輻射之透明度因而降低由溫室效應所致之對內部空間之加熱的效應。

然而，若僅藉由此類型塗佈技術及/或使用絕熱玻璃來控制輻射能量流，則不可能根據氣候或季節條件變化而加以調適。例如，應感興趣的是，在寒冷外部溫度下使窗戶對日光完全透明以降低加熱之能量消耗。相反，在溫暖外部溫度下，將需要窗戶允許較少日光通過，以便發生對內部空間之較少加熱。

因此，存在對可使輻射能量流與各別主要條件相匹配的裝置之需求。詳言之，存在對能夠根據環境條件自動進行調適的裝置之需求。

先前技術揭示在施加電壓時可可逆地自透光狀態轉換成較不透光狀態(該狀態可為光散射狀態或透射較少光但維持透明度之狀態)的裝置。

在下文中，第一種狀態將稱為明亮狀態，而第二種狀態將稱為昏暗狀態。

在昏暗狀態內應區分裝置散射入射光且因此僅為半透明而不再透明的昏暗狀態與裝置透射較少光但仍透明的昏暗狀態。前者將稱為昏暗半透明狀態，而後者將稱為昏暗透明狀態。

因此，可鑑別兩種類型之轉換元件：在明亮狀態與昏暗透明狀態之間裝換的轉換元件及在明亮狀態與昏暗半透明狀態之間轉換的轉換元件。

兩種類型轉換元件之代表在先前技術中為已知的。

電可轉換裝置之一個可能實例為電致變色裝置，其尤其提供於Seeboth等人，Solar Energy Materials & Solar Cells,2000,263-277中。另一綜述係由C. M. Lampert等人，Solar Energy Materials & Solar Cells,2003,489-499提供。其中所提供之電可轉換裝置通常可在明亮狀態與昏暗透明狀態之間轉換。

US 7,042,615及US 7,099,062描述(例如)電致變色裝置，其中藉由施加電壓及所導致之離子遷移來達成透明狀態與非透明狀態之間的轉換。

自先前技術已知之用於控制輻射能量流的其他電可轉換裝置為基於懸浮粒子(例如有機聚碘化物粒子)之裝置(懸浮粒子裝置；SPD)，該等粒子在電場中對準(US 4,919,521)。其同樣通常自明亮狀態轉換成昏暗透明狀態。

自先前技術已知之其他電可轉換裝置基於液晶介質分子在施加電場時之對準。

該等裝置尤其揭示於US 4,268,126、US 4,641,922、US 5,940,150及WO 2008/027031中，且同樣在電控制下自明亮狀態轉換成昏暗透明狀態。

雖然上述電可轉換裝置使得能夠設定輻射能量流，但其具有必須用電來進行控制的缺點。

將需要獲得根據環境條件自動調適且不必人工控制或藉由能夠在偵測到溫度偏差後提供信號的任何其他耦合裝置來控制的轉換元件。

此外，將需要獲得不需要任何電路的轉換元件。在製造窗戶期間向窗戶中引入電路伴隨額外工作，且擔負易於破裂或縮短裝置之使用壽命之風險。此外，該等裝置需要額外基礎設施，包括電力供應。

不用電轉換而改為由(例如)溫度控制的裝置(熱響應性裝置)尤其描述於Nitz等人，Solar Energy 79,2005,573-582中。該等裝置之一個可能實施例為基於在高於某一溫度時兩相分離的系統。其他實例係基於水凝膠之溫度依賴性性質。然而，此等裝置通常在透明狀態與昏暗半透明狀態之間轉換，其對於要求裝置在處於昏暗狀態時亦保持透明之應用係不良的。

US 2009/0015902及US 2009/0167971揭示在兩個偏振器之間包含液晶介質的光學轉換元件。液晶介質具有在第一溫度下旋轉光偏振平面而在第二溫度下不旋轉或基本上不旋轉光偏振平面的性質。因而，偏振器之適當排列使裝置能夠在第一溫度下比在第二溫度下允許更多光通過。兩種溫度依賴性狀態表示明亮狀態(第一溫度)及昏暗透明狀態(第二溫度)。

詳言之，兩個申請案US 2009/0015902及US 2009/0167971揭示使用扭轉向列晶胞(TN晶胞)作為光學轉換元件的裝置。在此情況下，藉由使扭轉向列晶胞中所存在之液晶介質自在低於清澈點之溫度下的向列狀態相轉變成在高於清澈點之溫度下的各向同性狀態來達成在明亮狀態與昏暗透明狀態之間轉換。

在扭轉向列晶胞中，第二偏振器之偏振平面相對於第一偏振器之偏振平面旋轉一所界定之值。此外，在向列狀態中，液晶介質使偏振光之偏振平面旋轉一所界定之值，該值可能不同於上述值。在各向同性狀態中，液晶介質不旋轉偏振光之偏振平面。

根據US 2009/0015902及US 2009/0167971中所揭示之較佳實施例，兩個偏振器相對於彼此以可使所界定量的光通過第一偏振器、呈向列狀態之液晶介質及第二偏振器之組合的方式加以排列。此狀態表示該裝置之明亮狀態。在此排列中，當液晶介質呈各向同性狀態時，較少光可通過該裝置。此狀態表示該裝置之昏暗狀態。

申請案US 2009/0015902及US 2009/0167971進一步揭示，具有低清澈點之液晶介質適用於該等裝置中。由液晶介質之相轉變所致之自明亮狀態至昏暗透明狀態之轉換過程意欲僅在溫暖季節由典型太陽輻射強度加熱裝置時發生。為此，揭示低於85℃之較佳清澈點。所揭示之一個實例為包含液晶混合物E7以及所添加之4'-己基-4-氰基聯苯(6CB)且具有35℃之清澈點的液晶介質。此外，上述申請案中大體上揭示，具有72℃之清澈點的液晶混合物ZLI1132(Merck KGaA)亦可替代地用作製備供用於可轉換裝置中之液晶介質的基礎。然而，在此方面未揭示特定說明性實施例。

在此方面，應注意，藉由添加烷基氰基聯苯化合物(諸如4'-己基-4-氰基聯苯)來改質US 2009/0015902及US 2009/0167971中所揭示之混合物E7具有損害液晶介質之低溫穩定性的缺點。

然而，極需要液晶介質之良好低溫穩定性，此係因為在許多應用中，轉換元件曝露於低溫歷時長時間段。

總之，高度關注適用於熱可轉換裝置之液晶介質。詳言之，需要獲得在處於光學轉換元件之操作溫度範圍內的溫度下自向列狀態轉變成各向同性狀態(清澈點)的液晶介質。此外，高度關注具有最高可能雙環芳族化合物含量的液晶介質，此係因為可具成本效益地製備雙環芳族化合物。此外，高度關注具有良好低溫儲存穩定性(較佳與上述性質組合)的液晶介質。

為此，本發明提供一種包含液晶介質之熱響應性光學轉換元件，該液晶介質包含一或多種式(I)化合物：

其中：R¹¹、R¹²　在每次出現時為相同或不同的，其係為具有1至10個C原子之烷基或烷氧基或具有2至10個C原子之烯基或烯氧基，其中上述該等基團中之一或多個H原子可由F或Cl置換且其中一或多個CH₂基團可由O或S置換，或R¹¹、R¹²係選自包含F、Cl、CN、NCS、R¹³-O-CO-及R¹³-CO-O-之基團；其中R¹³　在每次出現時為相同或不同的，其係為具有1至10個C原子之烷基，其中烷基中之一或多個H原子可由F或Cl置換且其中烷基中之一或多個CH₂基團可由O或S置換；且

相同或不同，其係選自

X　在每次出現時為相同或不同的，其係為F、Cl或具有1至10個C原子之烷基，其中上述該等基團中之一或多個H原子可由F或Cl置換且其中一或多個CH₂基團可由O或S置換；且Y　在每次出現時為相同或不同的，其係選自H及X。

液晶介質較佳另外包含一或多種式(II)化合物：

其中：R²¹、R²²　具有關於以上R¹¹及R¹²所指示之含義；且

相同或不同，其係選自

X　在每次出現時為相同或不同的，其係為F、Cl或具有1至10個C原子之烷基，其中上述該等基團中之一或多個H原子可由F或Cl置換且其中一或多個CH₂基團可由O或S置換；且Y　在每次出現時為相同或不同的，其係選自H及X；且Z²¹　為-CO-O-、-O_-CO-、-CF₂O-、-OCF₂-、-CH₂CH₂-、-OCH₂-、-CH₂O-或單鍵；其限制條件為若Z²¹係選自-CO-O-及-O-CO-，則

必須不能均選自

液晶介質較佳另外包含一或多種選自式(III)化合物及式(IV)化合物之化合物：

其中：R³¹、R³²、R⁴¹及R⁴²具有關於以上R¹¹及R¹²所指示之含義；且

相同或不同，其係選自

X　在每次出現時為相同或不同的，其係為F、Cl或具有1至10個C原子之烷基，其中上述該等基團中之一或多個H原子可由F或Cl置換且其中一或多個CH₂基團可由O或S置換；且Y　在每次出現時為相同或不同的，其係選自H及X；且Z³¹、Z³²　在每次出現時為相同或不同的，其係為-CO-O-、-O-CO-、-CF₂O-、-OCF₂-、-CH₂CH₂-、-OCH₂-、-CH₂O-或單鍵；且Z⁴¹、Z⁴²、Z⁴³在每次出現時為相同或不同的，其係為-CO-O-、-O-CO-或單鍵。

根據本發明之較佳實施例，液晶介質包含一或多種式(I)化合物及一或多種式(II)化合物及一或多種選自如上文所定義之式(III)化合物及式(IV)化合物之化合物。

此外，較佳地，在式(I)化合物中，R¹¹及R¹²在每次出現時為相同或不同的，其係為具有1至10個C原子之烷基或烷氧基，其中上述該等基團中之一或多個H原子可由F或Cl置換，或係選自包含F、Cl、CN及R¹³-CO-O-之基團。

此外，較佳地，R¹³在每次出現時為相同或不同的，其係為具有1至10個C原子之烷基。

尤其較佳地，在式(I)化合物中，R¹¹表示具有1至10個C原子之烷基或烷氧基或R¹³-CO-O-。

此外，較佳地，在本發明化合物中，X在每次出現時為相同或不同的，其係選自F、Cl或具有1至8個C原子之烷基。X係選自F及Cl尤其較佳，X為F尤其極佳。

此外，較佳在式(I)化合物中，與相同或不同，其係選自、

根據本發明之尤其較佳實施例，式(I)化合物為以下式(I-1)及式(I-2)之化合物：

其中X如上文所定義，且R¹¹及R¹²如以上關於式(I)所定義。

尤其較佳之式(I-1)化合物為如式(I-1a)至式(I-1b)中之一者的化合物：

其中R¹¹及R¹²在每次出現時為相同或不同的，其較佳為具有1至10個C原子之烷基或烷氧基。

尤其較佳之式(I-2)化合物為如式(I-2a)及式(I-2b)中之一者的化合物：

其中R¹¹較佳為具有1至10個C原子之烷基。

根據本發明之較佳實施例，式(II)化合物係選自以下式(II-1)及式(II-2)之化合物：

其中：R²¹、R²²具有上文關於R¹¹及R¹²所指示之含義；且

如上文所定義；式(II-2)之限制條件為必須不能均選自

根據較佳實施例，在式(II-1)化合物中：係選自及；且係選自、

根據另一較佳實施例，在式(II-1)及式(II-2)化合物中，R²¹係選自具有1至10個C原子之烷基。

根據另一較佳實施例，在式(II-1)及式(II-2)化合物中，R²²表示具有1至10個C原子之烷基或烷氧基，其中烷基或烷氧基中之一或多個H原子可由F或Cl置換，R²²係選自包含F、Cl、CN及R¹³-CO-O-之基團，其中R¹³為具有1至10個C原子之烷基。

根據本發明之較佳實施例，在式(II-2)化合物中，代表；且係選自

根據本發明之尤其較佳實施例，式(II-1)化合物為以下式(II-1a)、式(II-1b)及式(II-1c)之化合物：

其中：R²¹、R²²具有上文關於R¹¹及R¹²所指示之含義。

根據本發明之另一尤其較佳實施例，式(II-2)化合物為以下式(II-2a)化合物：

其中：R²¹、R²²具有上文關於R¹¹及R¹²所指示之含義。

根據本發明之尤其極佳實施例，式(II-1a)化合物係選自以下式(II-1a-1)及式(II-1a-2)之化合物：

其中R²¹及R²²在每次出現時為相同或不同的，其係為具有1至10個C原子之烷基或烷氧基。

根據本發明之另一尤其極佳實施例，式(II-1b)化合物係選自式(II-1b-1)化合物：

其中R²¹較佳為具有1至10個C原子之烷基。

根據本發明之另一尤其極佳實施例，在式(II-1c)化合物中，R²¹為具有1至10個C原子之烷基，且R²²為具有1至10個C原子之烷氧基。

根據本發明之另一尤其極佳實施例，在式(II-2a)化合物中，R²¹為具有1至10個C原子之烷基，且R²²為具有1至10個C原子之烷基或烷氧基。

根據本發明之較佳實施例，式(III)化合物係選自以下式(III-1)、式(III-2)及式(III-3)之化合物：

其中：R³¹、R³²具有上文關於R¹¹及R¹²所指示之含義；且至如上文所定義；且Z³¹及Z³²在每次出現時為相同或不同的，其係選自-CO-O-及-O-CO-。

根據較佳實施例，在式(III-1)化合物中，

相同或不同，其係選自

根據較佳實施例，在式(III-2)化合物中，

相同或不同，其係選自

根據較佳實施例，在式(III-3)化合物中，

相同或不同，其係選自

在更佳實施例中，在式(III-3)化合物中，

係選自。

在替代性更佳實施例中，在式(III-3)化合物中，

相同或不同，其係選自

根據另一較佳實施例，在式(III-1)、(III-2)及式(III-3)化合物中，R³¹係選自具有1至10個C原子之烷基。

根據另一較佳實施例，在式(III-1)、(III-2)及(III-3)化合物中，R³²表示具有1至10個C原子之烷基，其中烷基中之一或多個H原子可由F或Cl置換，或R³²係選自包含F、Cl及CN之基團。

根據尤其較佳實施例，式(III-1)化合物係選自式(III-1a)之化合物：

其中R³¹為具有1至10個C原子之烷基。

根據另一尤其較佳實施例，式(III-2)化合物係選自式(III-2a)至式(III-2g)之化合物：

其中R³¹及R³²在每次出現時為相同或不同的，其係為具有1至10個C原子之烷基。

根據另一尤其較佳實施例，式(III-3)化合物係選自式(III-3a)至(III-3h)之化合物：

其中R³¹為具有1至10個C原子之烷基，且R³²為具有1至10個C原子之烷基或烷氧基。

尤其較佳地，在式(III-3a)至式(III-3g)化合物中，R³¹及R³²在每次出現時為相同或不同的，其係為具有1至10個C原子之烷基。

尤其較佳地，在式(III-3h)化合物中，R³¹為具有1至10個C原子之烷基，且R³²為具有1至10個C原子之烷氧基。

根據較佳實施例，式(IV)化合物係選自以下式(IV-1)及式(IV-2)之化合物：

其中：R⁴¹、R⁴²具有上文關於R¹¹及R¹²所指示之含義；且

如上文所定義。

根據較佳實施例，在式(IV-1)化合物中：

相同或不同，其係選自

根據另一較佳實施例，在式(IV-2)化合物中：

相同或不同，其係選自

根據另一較佳實施例，在式(IV-1)及式(IV-2)化合物中，R⁴¹及R⁴²係選自具有1至10個C原子之烷基。

根據尤其較佳實施例，式(IV-1)化合物係選自式(IV-1a)之化合物：

其中R⁴¹及R⁴²如上文所定義。

較佳地，在式(IV-1a)化合物中，R⁴¹及R⁴²為具有1至10個C原子之烷基。

根據另一尤其較佳實施例，式(IV-2)化合物係選自以下式(IV-2a)、式(IV-2b)及式(IV-2c)之化合物：

其中R⁴¹及R⁴²為具有1至10個C原子之烷基。

根據本發明之較佳實施例，式(I)化合物之總濃度為5%至95%。

此外，式(II)化合物之總濃度較佳為1%至60%。

此外，式(I)化合物及式(II)化合物之總濃度較佳為60%至100%。

此外，式(III)化合物及式(IV)化合物之總濃度較佳為0%至30%。

此外，式(III-3c)、式(III-3d)、式(III-3e)、式(III-3f)、式(III-3g)及式(III-3h)化合物之總濃度較佳為0%至30%，更佳為0%至15%，且最佳為0%至8%。

此外，本發明係關於一種液晶介質，其包含總濃度為5%至95%的一或多種如上文所定義之式(I)化合物及至少另一種如上文所定義之式(II)化合物，以使式(I)化合物及式(II)化合物之總濃度為60%至100%。

根據本發明之較佳實施例，液晶介質包含至少5種選自式(I)化合物至式(IV)化合物之不同化合物。根據尤其較佳實施例，液晶介質包含至少6種選自式(I)化合物至式(IV)化合物之不同化合物。根據甚至更佳實施例，液晶介質包含至少7種選自式(I)化合物至式(IV)化合物之不同化合物。

根據本發明之介質可視情況包含其他液晶化合物以便調整物理性質。該等化合物對專業人士為已知的。其在本發明介質中之濃度較佳為0%至30%，更佳為0.1%至20%，且最佳為1%至15%。

本發明之液晶介質可以常用濃度含有對掌性摻雜劑作為其他添加劑。較佳對掌性摻雜劑列於下表E中。此等其他成分之總濃度以全部混合物計在0%至10%範圍內，較佳為0.1%至6%。所使用之個別化合物之濃度各自較佳在0.1%至3%範圍內。本申請案之液晶介質之液晶組分及化合物的濃度值及範圍不考慮此等添加劑及類似添加劑之濃度。

本發明之液晶介質可以常用濃度含有染料作為其他添加劑。在較佳實施例中，使用產生灰色或黑色色彩的染料或染料之組合。在另一較佳實施例中，染料係選自具有高光穩定性及良好溶解度之染料，例如偶氮染料或蒽醌染料。此等其他成分之總濃度以全部混合物計在0%至10%範圍內，較佳為0.1%至6%。所使用之個別化合物之濃度各自較佳在0.1%至9%範圍內。本申請案之液晶介質之液晶組分及化合物的濃度值及範圍不考慮此等添加劑及類似添加劑之濃度。

本發明之液晶介質可以常用濃度含有穩定劑作為其他添加劑。較佳穩定劑列於下表F中。穩定劑之總濃度以全部混合物計在0%至10%範圍內，較佳為0.0001%至1%。

根據本發明之較佳實施例，清澈點(自向列狀態相轉變成各向同性狀態之溫度；T(N,I))低於60℃。根據尤其較佳實施例，T(N,I)低於50℃。根據甚至更佳實施例，T(N,I)低於40℃。

供用於本發明之熱響應性光學轉換元件中之較佳液晶介質(較佳液晶介質I)包含：

-　一或多種式(I-1a)、(I-1b)、(I-2a)或(I-2b)之化合物，總濃度為5%至95%；

-　一或多種式(II-1b-1)之化合物，總濃度為1%至30%；

-　一或多種式(II-1a-1)、(II-1a-2)或(II-2a)之化合物，總濃度為0至60%；及

-　一或多種式(III-1a)、(III-2a)至(III-2g)、(III-3a)至(III-3h)、(IV-1a)或(IV-2a)至(IV-2c)之化合物，總濃度為0%至30%；且其中式(I)化合物及式(II)化合物之總濃度為60%至100%。

根據甚至更佳實施例，較佳液晶介質I包含式(III-3c)化合物、式(III-3d)化合物、式(III-3e)化合物、式(III-3f)化合物、式(III-3g)化合物及式(III-3h)化合物，總濃度為0至30%，總濃度更佳為0至15%，且總濃度最佳為0至8%。

在本發明之另一較佳實施例中，液晶介質(較佳液晶介質II)包含：

-　一或多種式(II-1a-1)或(II-1a-2)之化合物，總濃度為5%至65%；

-　一或多種式(II-2a)之化合物，總濃度為1%至60%；及

根據甚至更佳實施例，較佳液晶介質II包含式(III-3c)化合物、式(III-3d)化合物、式(III-3e)化合物、式(III-3f)化合物、式(III-3g)化合物及式(III-3h)化合物，總濃度為0%至30%，總濃度更佳為0%至15%，且總濃度最佳為0%至8%。

在本發明之另一較佳實施例中，液晶介質(較佳液晶介質III)包含：

-　一或多種式(II-1a-1)、(II-1a-2)或(II-1c)之化合物，總濃度為5%至65%；

根據甚至更佳實施例，較佳液晶介質III包含式(III-3c)化合物、式(III-3d)化合物、式(III-3e)化合物、式(III-3f)化合物、式(III-3g)化合物及式(III-3h)化合物，總濃度為0至30%，總濃度更佳為0%至15%，且總濃度最佳為0%至8%。

在本發明之另一較佳實施例中，液晶介質(較佳液晶介質IV)包含：

-　一或多種式(II-1a-1)或(II-1a-2)之化合物，總濃度為5%至65%；

-　一或多種式(III-1a)、(III-2a)至(III-2g)、(III-3a)至(III-3h)、(IV-1a)或(IV-2a)至(IV-2C)之化合物，總濃度為0至30%；且其中式(I)化合物及式(II)化合物之總濃度為60%至100%。

根據甚至更佳實施例，較佳液晶介質IV包含式(III-3c)化合物、式(III-3d)化合物、式(III-3e)化合物、式(III-3f)化合物、式(III-3g)化合物及式(III-3h)化合物，總濃度為0至30%，總濃度更佳為0%至15%，且總濃度最佳為0%至8%。

本發明之液晶介質由若干種化合物，較佳5至30種、更佳6至20種且最佳6至16種化合物組成。按習知方式混合此等化合物。通常將用量較少之所需量化合物溶解於用量較多之化合物中。若溫度高於以較高濃度使用之化合物之清澈點，則特別易於觀察到溶解過程完成。然而，亦可能藉由其他習知方式來製備介質，例如，使用所謂預混合物，其可為(例如)化合物之均質混合物或共熔混合物，或使用所謂多瓶系統，其成分自身為即用型混合物。

此外，本發明係關於一種製備如上文所定義之液晶介質之方法，其特徵在於將一或多種式(I)化合物與一或多種式(II)化合物及視情況選用之一或多種其他液晶原基化合物及/或添加劑混合。

根據本發明之較佳實施例，光學轉換元件包含：

-　呈薄層形式之液晶介質；及

-　至少兩個偏振器，較佳呈薄層形式，其中一個位於液晶介質之一個側面上，另一個位於液晶介質之相反側面上。

出於本申請案之目的，術語「偏振器」係指阻斷一個偏振方向之光且透射另一偏振方向之光的裝置或物質。同樣，術語「偏振器」係指阻斷一種圓偏振(右旋或左旋)之光而透射另一種圓偏振(左旋或右旋)之光的裝置或物質。阻斷可藉由反射及/或吸收來進行。因此，反射式偏振器反射一個偏振方向之光或一種圓偏振之光而透射相反偏振方向之光或另一種圓偏振之光；且吸收式偏振器吸收一個偏振方向之光或一種圓偏振之光而透射相反偏振方向之光或另一種圓偏振之光。反射或吸收通常不定量，使得偏振器所致之光偏振不完美。

根據本發明，吸收式偏振器及反射式偏振器均可用於光學轉換元件中。本發明之偏振器較佳表示光學薄膜。可根據本發明使用之反射式偏振器之實例為DRPF(漫反射偏振器膜，3M)、DBEF(雙重增亮膜，3M)、如US 7,038,745及US 6,099,758中所述之層狀聚合物分散式布拉格反射器(DBR)及APF(高級偏振器膜，3M)。此外，例如可使用如US 4,512,638中所述之反射紅外光的線柵式偏振器(WGP)。反射光譜之可見光及紫外光部分的線柵式偏振器描述於(例如)US 6,122,103中，且亦可根據本發明加以使用。可根據本發明使用之吸收式偏振器之實例為Itos XP38偏振膜或Nitto Denko GU-1220DUN偏振膜。可根據本發明使用之圓偏振器之實例為來自American Polarizers Inc.之APNCP37-035-STD(左旋)及APNCP37-035-RH(右旋)。

偏振器可為線性偏振器或圓偏振器，較佳為線性偏振器。

對於線性偏振器，兩個偏振器之偏振方向較佳相對於彼此旋轉所界定之角度。

可存在其他層及/或元件，諸如一或多個獨立對準層、一或多個玻璃片、用於阻斷某些波長之光(例如紫外光)的一或多個帶阻濾光片及/或彩色濾光片。此外，例如可存在一或多個絕緣層，諸如低發射率膜。此外，可存在一或多個黏接層、一或多個保護層、一或多個鈍化層或一或多個障壁層。可視情況存在氧化銦錫(ITO)層。在液晶介質層中，可存在間隔物。上述元件以及其功能之典型實施例對於熟習此項技術者為已知的。

根據本發明之較佳實施例，呈液晶狀態之液晶介質旋轉偏振光係由對準液晶介質之分子而引起。根據本發明，此對準通常由與液晶介質直接接觸之對準層實現。對準層較佳表示液晶介質層之兩個外邊界。例如，面向彼此之兩個對準層可附接至圍封液晶介質之隔室內部。根據另一較佳實施例，對準層構成圍封液晶介質之隔室。對準層可藉由用摩擦布、砂紙或一些其他適當材料摩擦聚合物或聚合物膜來加以製備。聚醯亞胺膜尤其適用於此，但亦可在其他種類之聚合物上達成定向。

根據另一較佳實施例，對準層與偏振器層不分開，而形成一個單層。例如可將其膠合或層壓在一起。例如，可藉由摩擦、刮擦及/或微圖案化偏振器層而賦予偏振器以誘導液晶分子對準之性質。關於詳情，請參考專利申請案US 2010/0045924，其揭示內容以引用的方式併入本文中。

本發明光學轉換元件之較佳實施例包含處於透明材料(較佳透明聚合物或玻璃)之容器內的液晶介質。

此外，光學轉換元件包含兩個或兩個以上與液晶介質直接接觸的對準層。例如，對準層可附接至上述容器之內表面。根據另一較佳實施例，容器內表面自身可充當對準層。此外，光學轉換元件包含兩個或兩個以上可能以如上文所揭示之偏振箔片形式存在之偏振器。可存在其他剛性或可撓性層，諸如額外玻璃片、諸如UV阻斷膜之帶阻濾光片及/或諸如低發射率膜之絕緣層。根據本發明之此實施例，光學轉換元件為剛性的，且因存在剛性材料層而無法彎曲或捲起以供儲存及/或運輸。

根據本發明之另一較佳實施例，液晶介質係由可撓性聚合物薄片圍封。此可撓性聚合物薄片可表示偏振器及/或對準層。可另外存在諸如上文所述之其他層。關於詳情，請參考專利申請案US 2010/0045924，其揭示內容以引用的方式併入本文中。根據此實施例，光學轉換元件為可撓性的且可彎曲及/或捲起。

根據本發明之另一較佳實施例，液晶介質具有固體或膠狀稠度。根據此實施例，不需要液晶介質之剛性容器，從而消除對光學轉換元件中存在玻璃及/或剛性聚合物薄片之需要。本發明之此實施例之一個優勢在於，光學轉換元件較不易損壞且可製造成可捲起之可撓性薄片形式。接著可以任何形狀或大小自此卷切割光學轉換元件，從而簡化裝置之儲存、運輸及製造。

為了獲得液晶介質之上述固體或膠狀稠度，可根據本發明使用以下程序。

例如，可將液晶介質以離散隔室形式(諸如液晶介質之微滴)嵌入光學透明介質內。光學透明介質較佳為聚合材料，尤其較佳為各向同性熱塑性、硬塑性或彈性體聚合物。聚合材料尤其較佳為熱塑性或彈性體聚合物。此材料之實例為NCAP膜(NCAP=向列曲線對準相)及PDLC膜(PDLC=聚合物分散液晶)。NCAP膜可藉由在膠體研磨機中充分混合例如聚乙烯醇之囊封聚合材料、液晶介質及諸如水之載劑材料的方法來獲得。之後，藉由(例如)蒸發移除載劑材料。形成NCAP膜之詳細程序描述於US 4,435,047中。例如描述於US 4,688,900、Mol. Cryst. Liq. Cryst. Nonlin. Optic,157,(1988),427-441、WO 89/06264及EP 0272585中之PDLC膜可藉由均質地混合液晶介質與隨後將與聚合物基質反應之單體及/或寡聚物而獲得。聚合後，誘導相分離，其中液晶介質之隔室或微滴形成，其分散於聚合物基質內。

根據本發明之另一實施例，液晶介質係以連續相存在於聚合物網路內(PN系統)。該等系統詳細描述於例如EP 452460、EP 313053及EP 359146中。聚合物網路通常具有海綿狀結構，其中液晶介質可自由浮動。根據較佳實施例，其係藉由單丙烯酸酯或聚丙烯酸酯單體聚合而形成。

液晶介質較佳以60%以上之百分比，尤其較佳以70%至95%之百分比存在於PN系統中。聚合物網路系統可藉由在包含形成三維聚合物網路之液晶介質及各別單體及/或寡聚物之混合物中誘導聚合反應來加以製備。根據較佳實施例，聚合係藉由光引發而開始。

根據本發明之另一實施例，聚合物不形成網路，而是以小粒子形式分散於液晶介質內，其如同在PN網路系統中係以連續相形式存在。

本發明之液晶介質尤其適用於上述PDLC系統、NCAP系統及PN系統。

因此，本發明之另一標的物為包含如上文所定義之液晶介質及聚合物(較佳為微孔聚合物)之複合系統。

根據本發明，光學轉換元件具有熱響應性，意味著由溫度決定其轉換狀態。在本發明之較佳實施例中，光學轉換元件中不存在電線、電路及/或轉換網路。

光學轉換元件之轉換在光學轉換元件之透射較高比例之輻射能量之明亮或開啟狀態與光學轉換元件之透射較小比例之輻射能量之昏暗或關閉狀態之間進行。

輻射能量如上文所定義且應理解為包含UV-A區、VIS區及近紅外區之電磁輻射。在天然條件下，轉換元件在如上文所定義之輻射能量之完全光譜上並非同等地有效。在關閉狀態時，轉換元件較佳阻斷高比例之NIR光及VIS光，尤其較佳為高比例之NIR光。

轉換元件僅轉換VIS或NIR範圍中之一者以及轉換一個範圍及永久阻斷另一範圍之組合(例如轉換VIS且永久阻斷NIR)亦較佳。

根據本發明之較佳實施例，藉由液晶介質之物理狀態變化來實現該轉換。液晶介質之此物理狀態變化具有溫度依賴性。其較佳為相轉變。根據本發明之尤其較佳實施例，藉由液晶介質在特定溫度下發生之自液晶相至各向同性相之相轉變實現此轉換。藉由液晶介質自向列相至各向同性相之相轉變實現該轉換甚至更佳。

通常，液晶介質在高於相轉變溫度之溫度下呈各向同性狀態，且在低於相轉變溫度之溫度下呈液晶狀態，較佳呈向列狀態。

由於裝置之轉換歸因於液晶介質之物理狀態之溫度依賴性變化，因此液晶介質表示光學轉換器之熱響應性元件。然而，可存在其他熱響應性元件。

為了使用光學轉換調節內部空間與環境之間(較佳為建築室內與外部之間)的輻射能量流，需要該轉換在對建築外部典型之溫度下操作。光學轉換之轉換溫度較佳為-20℃至80℃，更佳為10℃至60℃，且最佳為20℃至50℃。

轉換溫度定義為光學轉換之溫度。通常此溫度係類似於外部空氣溫度。然而，在一些條件下，例如直接曝露於日光下時，其可能與外部空氣溫度顯著不同。又，在某些裝置設置之情況下，例如當光學轉換位於絕熱玻璃單元內時，光學轉換之溫度可能與外部空氣溫度顯著不同。

根據本發明之較佳實施例，如上所述，藉由液晶介質之物理狀態變化來實現光學轉換之轉換。此物理狀態變化更佳地表示在某一相轉變溫度下發生之相轉變。相轉變溫度較佳為-20℃至80℃，更佳為10℃至60℃，且最佳為20℃至50℃。

在本發明之極佳實施例中，若液晶介質呈液晶狀態，則其使偏振光之偏振平面旋轉一所界定之值。相比之下，若液晶介質呈各向同性狀態，則其不旋轉偏振光之偏振平面。此較佳實施例之另一態樣為偏振器之偏振方向彼此不同，而是相對於彼此旋轉一所界定之角度。

在此較佳實施例中，裝置之兩種狀態之特徵如下：在明亮或開啟狀態中，第一偏振器線性偏振入射光。經線性偏振之光接著通過呈液晶狀態之液晶介質，該液晶介質使該光之偏振方向旋轉一所界定之角度。

通過液晶介質後，經線性偏振之光到達第二偏振器。到達該偏振器之光之所界定部分經由偏振器透射。較佳係一致的或僅存在相對較小之偏離，最佳為兩個偏振器之偏振平面相對於彼此旋轉之值與呈向列狀態之液晶介質使偏振光之偏振平面旋轉之值一致。

在此，液晶介質使偏振光之偏振平面旋轉的值應理解為在進入介質前之偏振平面與離開介質後之偏振平面之間所形成的角度。此角度原則上可為0°至180°。據此，角度X大於180°之轉動等於X-n*180°之轉動，選擇整數n以使所得角度X'處於0°X'>180°範圍內。

然而，應注意，液晶介質可使通過其之偏振光之偏振平面扭轉(絕對值大於180°)。根據本發明，甚至可能出現大於一個整圈之旋轉，例如2圈或3圈。然而，如上文已解釋，在任何情況下，偏振光之偏振平面自進入液晶介質至離開液晶介質所旋轉之淨值仍為0°至180°。

顯然，視所使用之參考系統而定，偏振平面所旋轉之角度亦可表示為在-90°至90°範圍內，負值意謂右轉，正值意謂左轉。

在明亮狀態中，由於兩個偏振器之偏振平面相對於彼此旋轉之值與液晶介質使偏振光之偏振平面旋轉之值之間存在小的偏離，因此已通過第一偏振器之光的大部分亦通過第二偏振器。

為了出現上述明亮狀態，需要液晶介質呈液晶狀態。通常，在溫度低於相轉變溫度的情況下即為此狀態。因此，根據此較佳實施例，當光學轉換元件處於低於轉換溫度之溫度時，光學轉換元件呈明亮狀態。

為了出現昏暗透明狀態或關閉狀態，需要液晶介質呈各向同性狀態。在此情況下，入射光再次被第一偏振器線性偏振。經偏振之光接著通過呈各向同性狀態之液晶介質。呈各向同性狀態之液晶介質不旋轉經線性偏振之光的偏振方向。

通過液晶介質後，維持其偏振方向的經線性偏振之光到達第二偏振器。如上文所述，第二偏振器之偏振方向相對於第一偏振器之偏振方向旋轉，在此情況下，如上文所解釋，其亦為到達第二偏振器之經線性偏振之光的偏振方向。

由於偏振光之偏振方向與偏振器之偏振方向不一致，而是相對於彼此旋轉與兩個偏振器相對於彼此旋轉之值相同的所界定值，因此現僅透射一部分光。在此狀態下所透射之光的量小於在明亮狀態下所透射之光的量。

如上所述，在昏暗或關閉狀態下，液晶介質呈各向同性狀態。通常，在溫度高於相轉變溫度的情況下即為此狀態。因此，根據此較佳實施例，當光學轉換元件處於高於轉換溫度之溫度時，光學轉換元件呈昏暗或關閉狀態。

兩個偏振器之偏振方向視轉換元件在昏暗透明狀態下之所要透射率而定而可能相對於彼此旋轉任何任意值。較佳值在45°至135°範圍內，更佳為70°至110°，最佳為80°至100°。

呈向列狀態之液晶介質使偏振光之偏振平面旋轉的值不必與兩個偏振器之偏振方向相對於彼此旋轉之值相同。該等值較佳相似，較佳偏差極佳小於30°且最佳小於20°。

呈向列狀態之液晶介質使偏振光之偏振平面旋轉的值較佳在0°至360°範圍內。然而，根據本發明，亦可存在大於360°之值。

為了調節建築內部之溫度，上述設置一般較佳。在低溫下，允許輻射能量流，此係因為光學轉換呈開啟狀態。在高溫下，光學轉換呈關閉狀態，從而限制輻射能量流進入建築。

視兩個偏振器相對於彼此偏移之角度而定，且亦視該等偏振器偏振所有入射光或是僅偏振其一部分而定，在關閉狀態下或多或少之光經由光學轉換透射。在處於「交叉」位置(偏振方向相對於彼此旋轉90°)之完美偏振器的情況下，在關閉狀態下無光透射。若偏振器之偏振方向旋轉不同於90°之角度，則即使在關閉狀態下，亦有一些光透射。根據本發明，需要該種排列。

類似地，在開啟狀態下經由光學轉換而透射之光的量除其他因素以外亦視偏振器之效率及液晶介質使經線性偏振之光之偏振方向旋轉的角度與兩個偏振器之偏振方向相對於彼此旋轉的角度之間的差異而定。在完美偏振器及旋轉角度精確全等的情況下，在開啟狀態下至多50%光經由裝置透射，且理想地，在關閉狀態下，透射0%光。

斥拒50%光係歸因於完美線性偏振器斥拒(藉由吸收或反射)50%未偏振入射光之事實。因此，若使用非完美偏振器，則可顯著升高裝置之光透射率，可能需要該等偏振器。

在此應提及，本發明內可使用偏振器定向及液晶介質所致之偏振光方向旋轉之許多其他組合。

本發明之其他實施例包含液晶介質，當其處於第一溫度範圍內時其散射光，且其在第二溫度範圍內為透明的，而此第二溫度範圍可高於或低於該第一溫度範圍。根據本發明之另一實施例，液晶介質可影響圓偏振光之偏振狀態。

根據本發明之另一實施例，液晶介質表示賓主系統，除了一或多種液晶化合物以外，其亦包含染料分子或展示吸收或反射性質的其他材料。根據此實施例，當呈液晶狀態(低溫)時，液晶介質為染料分子提供定向，但當呈各向同性狀態(高溫)時，液晶介質不提供該定向。由於染料分子視其定向度不同而以不同方式與光相互作用，因此賓主系統展示溫度依賴性透射性質。根據本發明，當液晶介質表示賓主系統時，在本發明之裝置中較佳可僅使用一個偏振器或甚至完全不使用偏振器。此外，根據本發明，當液晶介質表示賓主系統時，較佳使用液晶介質之扭轉向列定向或液晶介質之垂直對準定向。

根據本發明，光學轉換元件可附接至任何種類之透明窗戶、立面、門或屋項，包括私人建築、公共建築及商業建築、運輸容器、儲存容器及居住容器及任何車輛中所存在者。尤其較佳為附接至絕熱玻璃單元(IGU)或多片窗戶及/或用作絕熱玻璃單元或多片窗戶之整合元件。根據本發明之較佳實施例，光學轉換元件係附接於窗戶、立面、門或屋項之面向外的側面處。根據另一較佳實施例，光學轉換元件係置於IGU內部，其中其受到保護而免於諸如極端氣候條件之不利效應及UV曝露所致之劣化。在替代性實施例中，光學轉換元件係附接於窗戶、立面、門或屋項之面向內的側面處。

根據本發明之一實施例，光學轉換元件覆蓋窗戶之全部表面。在此情況下，藉由裝置之轉換控制輻射能量流的程度最大。

根據本發明之另一實施例，光學轉換元件僅覆蓋窗戶表面之若干部分，因此留下未被光學轉換元件覆蓋之缺口。此等缺口可呈條紋、斑點及/或較大區域形式。此可允許窗戶之一些部分可在明亮狀態與昏暗狀態之間轉換，而其他部分始終保持明亮。此使窗戶之透明度尤其在關閉狀態下得以增加。

可根據本發明使用光學轉換元件以調節內部空間與環境之間的輻射能量流。以使用其來調節呈VIS光及NIR光或僅VIS光形式或呈經調節VIS光與永久阻斷NIR光之組合形式的能量流尤其較佳。此外，較佳地，光學轉換元件因其能夠在開啟狀態與關閉狀態之間進行溫度依賴性轉換而自動調節輻射能量流而不需要人工控制。根據本發明之尤其較佳實施例，使用光學轉換元件調節建築及/或車輛之內部溫度。

出於本發明之目的，除非另外明確指示，否則所有濃度均以質量百分比指示，且除非另外明確指示，否則係相對於相應混合物或混合物組分。

在毛細管中測定液晶混合物之清澈點。適當儀器為Mettler Toledo FP90。液晶混合物通常展示清澈點範圍。根據吾人之定義，清澈點為該範圍之最低溫度，在該範圍中所有材料仍呈向列狀態。

或者，可在正常白色模式TN晶胞中在顯微鏡發熱期測定顯示器中之混合物之清澈點。開始自向列狀態至各向同性狀態之轉變在TN晶胞中產生黑色斑點。當加熱時，第一次出現該等斑點之溫度測定為清澈點。

對於本發明之應用，與液晶介質在顯示器中之長期儲存特性相關。為了測定在顯示器中之長期儲存特性，以5 μm至6 μm之厚度將液晶混合物填充於若干TN晶胞中。TN晶胞受到末端密封、附接偏振器以用於正常白色模式設置，且在冰箱中在指定溫度下儲存多達1000小時。以所界定之時間間隔，以目檢方式檢驗TN晶胞是否有指示結晶或介晶-向列轉變的暗斑。若TN晶胞在測試時段結束時未展示斑點，則通過測試。否則，直至偵測到第一批斑點所逝去之時間記錄為長期儲存穩定性之量測值。

在本申請案中且尤其在以下實例中，液晶化合物之結構由縮寫(亦稱為「首字母縮寫」)表示。表A至C展示化合物之結構要素及其相應縮寫。

所有基團C_nH_2n+1、C_mH_2m+1、C_lH_2l+1及C_kH_2k+1較佳為分別具有n、m、l及k個C原子的直鏈烷基，所有基團C_nH_2n、C_mH_2m、C_lH_2l及C_kH_2k較佳分別為(CH₂)_n、(CH₂)_m、(CH₂)_l及(CH₂)_k，且-CH=CH-較佳為反式各別E伸乙烯基。指數n、m、l及k分別具有介於1與10之間的值。

表A列出用於環要素之符號，表B列出用於連接基團之符號，且表C列出用於分子之左側末端基團及右側末端基團之符號。

表A：環要素

表B：連接基團

表C：末端基團

說明：在化學結構中自左側至右側，若僅存在一個指數，則所使用之指數為n；若存在兩個指數，則所使用之指數為n及m；若存在三個指數，則所使用之指數為n、m及l；且若存在四個指數，則所使用之指數為n、m、l及k。必要時可擴展此命名法。

因此，根據首字母縮寫命名法(參看下文)，對應於-n之右側烷基-C_nH_2n+1亦可為對應於-m之基團-C_mH_2m+1，或對應於-l之基團-C_lH_2l+1，或對應於-k之基團-C_kH_2k+1(視所選擇之指數而定)。相同原則適用於表C中之所有其他基團，其中使用字母n代表指數n。

其中n及m各自為整數，且3個點「...」指示此表之其他符號可能存在於該位置處。

表D1：說明性結構

表D2：其他說明性結構

表E列出較佳用於本發明之液晶介質中的對掌性摻雜劑。

表E

在本發明之較佳實施例中，本發明介質包含一或多種選自表E之化合物之群的化合物。

表F列出較佳用於本發明之液晶介質中的穩定劑。

表F

說明：在此表中，「n」意謂在1至12範圍內之整數。

在本發明之一較佳實施例中，本發明介質包含一或多種選自表F之化合物之群的化合物。

實例

以下所提供之實例說明本發明而不以任何方式限制本發明。

然而，物理性質及組合物向專業人士展示可達成哪種性質及可在哪些範圍內加以改進。因而，尤其為專業人士明確界定可較佳達成之多種性質之組合。

實現具有以下各表中所提供之組合物及性質的液晶混合物。研究其光學效能。

如本申請案之發明內容部分所述，本發明液晶介質之清澈點較佳為-20℃至80℃，更佳為10℃至60℃，且最佳為20℃至50℃。

較佳使用具有相對較高清澈點(>70℃，尤其>80℃)之例示性混合物與具有較低清澈點之混合物組合作為所謂雙瓶系統。

1)較佳液晶介質I之實例

2)較佳液晶介質II之實例

3)較佳液晶介質III之實例

4)較佳液晶介質IV之實例

5)液晶介質在熱響應性光學轉換元件中之用途

根據US 2009/0015902之[0050]至[0055]之程序，使用例示性混合物1至12作為光學轉換元件中之液晶介質。

關於組裝光學轉換元件，遵照上述專利申請案之段落[0050]至[0055]中所述之程序，只是使用本發明例示性混合物中之一者替代該申請案中所揭示之混合物(5份6CB(4'-己基-4-氰基聯苯)、1.25份混合物E7及0.008份811)。

藉由本發明之混合物，獲得具有高操作壽命之向熱性光學轉換元件。該等轉換元件具有接近於該等混合物之清澈點的轉換溫度(10℃至80℃，處於元件之較佳操作範圍內)。

由此可見，可藉由本發明之混合物獲得高裝置穩定性以及可控清澈點。

Claims

一種包含液晶介質之熱響應性光學轉換元件，該液晶介質包含一或多種式(I)化合物：其中：R¹¹、R¹² 在每次出現時為相同或不同的，其係為具有1至10個C原子之烷基或烷氧基或具有2至10個C原子之烯基或烯氧基，其中上述該等基團中之一或多個H原子可由F或Cl置換，且其中一或多個CH₂基團可由O或S置換，或R¹¹、R¹²係選自包含F、Cl、CN、NCS、R¹³-O-CO-及R¹³-CO-O-之基團；其中R¹³ 在每次出現時為相同或不同的，其係為具有1至10個C原子之烷基，其中該烷基中之一或多個H原子可由F或Cl置換，且其中該烷基中之一或多個CH₂基團可由O或S置換；且與相同或不同，其係選自、、及；且X 在每次出現時為相同或不同的，其係為F、Cl或具有1至10個C原子之烷基，其中上述該等基團中之一或多個H原子可由F或Cl置換，且其中一或多個CH₂基團可由O或S置換；且Y 在每次出現時為相同或不同的，其係選自H及X，其中該轉換元件之轉換係在20℃至50℃之範圍內之溫度發生。
如請求項1之轉換元件，其特徵在於該液晶介質另外包含一或多種式(II)化合物：式(II)，其中：R²¹、R²²具有關於請求項1中之R¹¹及R¹²所指示之含義；且與相同或不同，其係選自及；且X 在每次出現時為相同或不同的，其係為F、Cl或具有1至10個C原子之烷基，其中上述該等基團中之一或多個H原子可由F或Cl置換，且其中一或多個CH₂基團可由O或S置換；且Y 在每次出現時為相同或不同的，其係選自H及X；且Z²¹ 為-CO-O-、-O-CO-、-CF₂O-、-OCF₂-、-CH₂CH₂-、-OCH₂-、-CH₂O-或單鍵；其限制條件為若Z²¹係選自-CO-O-及-O-CO-，則及必須不能均選自及。
如請求項1或2之轉換元件，其特徵在於該液晶介質另外包含一或多種選自式(III)化合物及式(IV)化合物之化合物：其中：R³¹、R³²、R⁴¹及R⁴²具有關於請求項1中之R¹¹及R¹²所指示之含義；且至相同或不同，其係選自及；且至相同或不同，其係選自及；且X 在每次出現時為相同或不同的，其係為F、Cl或具有1至10個C原子之烷基，其中上述該等基團中之一或多個H原子可由F或Cl置換，且其中一或多個CH₂基團可由O或S置換；且Y 在每次出現時為相同或不同的，其係選自H及X；且Z³¹、Z³² 在每次出現時為相同或不同的，其係為-CO-O-、-O-CO-、-CF₂O-、-OCF₂-、-CH₂CH₂-、-OCH₂-、-CH₂O-或單鍵；且Z⁴¹、Z⁴²、Z⁴³在每次出現時為相同或不同的，其係為-CO-O-、-O-CO-或單鍵。
如請求項1或2之轉換元件，其特徵在於在式(I)化合物中：及係選自、及。
如請求項1或2之轉換元件，其特徵在於該等式(II)化合物為以下式(II-1)及式(II-2)之化合物：其中：R²¹、R²²具有關於請求項1中之R¹¹及R¹²所指示之含義；且及如請求項2中所定義，其限制條件為對於式(II-2)，及必須不能均選自及。
如請求項5之轉換元件，其特徵在於在式(II-1)化合物中：係選自、及；且係選自、及。
如請求項5之轉換元件，其特徵在於在式(II-2)化合物中：代表；且係選自、及。
如請求項3之轉換元件，其特徵在於該等式(III)化合物為以下式(III-1)、式(III-2)及式(III-3)之化合物：式(III-1) 其中：R³¹、R³²具有關於請求項1中之R¹¹及R¹²所指示之含義；且至如請求項3中所定義；且Z³¹及Z³²在每次出現時為相同或不同的，其係選自-CO-O-及-O-CO-。
如請求項3之轉換元件，其特徵在於該等式(IV)化合物為以下式(IV-1)及式(IV-2)之化合物：其中：R⁴¹、R⁴²具有關於請求項1中之R¹¹及R¹²所指示之含義；且至如請求項3中所定義。
如請求項1或2之轉換元件，其特徵在於該等式(I)化合物及該等式(II)化合物之總濃度為60%至100%。
如請求項1或2之轉換元件，其特徵在於無電線、電路及/或轉換網路存在。
一種如請求項1至11中任一項之轉換元件的用途，其係用於調節內部空間與環境之間的輻射能量流。
一種液晶介質，其包含總濃度為5%至95%之一或多種如請求項1之式(I)化合物，及至少另一種如請求項2之式(II)化合物，以使該等式(I)化合物及該等式(II)化合物之總濃度為60%至100%。
一種複合系統，其包含如請求項13之液晶介質及較佳為微孔聚合物之聚合物。