包含液晶介质的光开关元件制造技术

本发明专利技术涉及光开关元件，其包括用于随温度而变的调节辐射能量流的液晶介质。本发明专利技术还涉及该光开关用于调节室内空间和环境之间的辐射能量流以及用于调节室内空间温度的用途。本发明专利技术还涉及一种液晶介质，其特征在于其包含5-95%的式(I)的化合物，尤其是用于根据本发明专利技术的光开关元件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含液晶介质的光开关元件本专利技术涉及热响应光开关元件，包括用于辐射能量流随温度而调节的液晶介质。本专利技术还涉及该光开关元件用于调节室内空间和环境之间的辐射能量流以及用于调节室内空间温度的用途。本专利技术还涉及一种液晶介质，其特征在于其包含5-95%的式(I)的化合物，特别是用于如上所述的开关元件。根据本专利技术该光开关元件用于窗户或建筑中类似的开口，例如在用于调节光注入量的玻璃门、天窗和/或玻璃屋顶。对于本专利技术的目的，术语“液晶介质”用来指在一定条件下显示液晶性质的材料或化合物。优先地，液晶介质显示出热致行为，更优选地，该介质显示出从各向同性到液晶相、优选向列相的温度诱致的相变。 对于本专利技术的目的，术语“室内空间”确定为指的是在私人、公共或商业建筑，例如用于办公目的的建筑中的室内空间，以及交通工具的室内空间。此外，术语室内空间也指纯粹商业所用的建筑，如例如温室的室内空间。对于本专利技术的目的，术语“窗”指的是在建筑物中、在运输容器中或在交通工具中通过固体材料密封的任何需要的光可透过的开口。对于本专利技术的目的，“辐射能量流”指的是由太阳发出，在通过大气之后达到地球且仅被玻璃片以小程度吸收或者根本不被吸收的电磁辐射。电磁辐射或者还可由不同于太阳的光源发出。由于相对短波长的福射(UV-B光)和长波长的红外福射被大气或玻璃片吸收，所以对于本专利技术的目的，术语“辐射能量”理解为包含UV-A光、可见光区域的光(VIS光)和近红外(NIR)的光。除非更具体地定义，术语“光”同样指的是在UV-A区域、VIS区域和近红外区域的电磁辐射。根据在物理光学领域通常采用的定义，对于本专利技术的目的而言，UV-A-光理解为320到380nm波长的电磁辐射。VIS-光理解为380到780nm波长的电磁辐射。近红外光(NIR)理解为780到3000nm波长的电磁辐射。因此，对于本专利技术的目的，术语“辐射能量”和“光”理解为320到3000nm波长的电磁辐射。对于本专利技术的目的，术语“光开关元件”因此表示开关以在UV-A、VIS和近红外区域或在其子区域中的光的形式的辐射能量的流动。术语“器件”和“开关元件”将在下文中可互换地使用。根据本专利技术的光开关元件是热响应的。然而，其也可额外地通过一种或多种其他机理来控制，例如通过电流或机械机理。优选，不存在这样的其他机理。现代建筑显示出高比例玻璃表面的特点，这出于美观原因以及在与室内空间的亮度和舒适度相关方面均是合乎需要的。近年来，用于居住或商业目的和/或公众可通达的建筑具有高的能量效率变得同样重要。这意味着在温带气候带(大多数高度发达的工业国家处于该区域)在寒冷季节中用于加热目的而要消耗的能量要尽可能少以及在暖季在室内空间不需要空调调节或仅需要极少的空调调节。然而，高比例的玻璃表面阻碍达到这些目标。在温暖气候带和在温带气候带的暖季，当太阳辐射到达玻璃表面时，其导致室内空间不希望有的加热。这是由于玻璃对电磁波谱的VIS和NIR区域的辐射是可透射的。在室内空间内的物体吸收容许通过的辐射，由此而变热，这导致室内空间的温度升高(温室效应)。在玻璃表面后面的室内空间的这种温度提高(这称为温室效应)是因为在室内已经吸收辐射的物体也会放出辐射。然而，这些物体发射的辐射主要在光的红外光谱(一般约10，OOOnm波长)。因此，其不能再次通过玻璃，而被“陷”在玻璃后面的空间内。然而，在建筑中的玻璃表面的上述效应是通常不希望有的在低的室外温度下，尤其是在寒冷气候带或者在温带气候带的寒冷季节，由于温室效应由太阳辐射引起的室内空间的加热可能是有利的，因为用于加热的能量需求从而降低，花费随之节约。随着建筑的能量效率日益重要，因此存在着对于控制通过窗户或玻璃表面的能量 流的器件的不断增长的需求。特别是需要这样的器件，其能使通过玻璃表面的能量流与在特定时间占优势的条件(热、冷、高太阳辐射、低太阳辐射)匹配。现有技术公开了非可转换器件，其限制能量流，但是不能以可变的方式调适，以及还公开了可转换器件，其能使能量流与占优势的相应条件匹配。在可转换器件中，应该区别不能自动适应环境条件的器件和自动适应环境条件的器件。后一种器件也称为智能窗。为了改善窗户的热绝缘，一段时间以来已知有多重玻璃窗组件(保温玻璃组件，IGU)。密封与环境隔绝的一个或多个充气空隙的两个或多个玻璃板的排列使得通过窗户的热传导与单层玻璃板相比显著降低。现有技术还公开了具有薄的金属或金属氧化物层的玻璃表面的涂层。以这种方式涂覆的玻璃的生产公开在例如尤其是US3，990，784和US6，218，018中。具有薄的金属或金属氧化物层的玻璃表面的涂层在许多情况下与多玻璃板隔绝玻璃的使用结合。涂层尤其具有这样的效果玻璃对近红外辐射的可透射性得以降低，由此降低了由于温室效应导致的室内空间变热。然而，若辐射能量流仅仅通过这类涂覆技术和/或通过采用隔绝玻璃来控制，不可能适应不同的天气或季节条件。例如，感兴趣的是在寒冷的室外温度下对日光完全可透射以降低用于取暖的能量消耗的窗子。反过来，在温暖的室外温度下使窗户允许较少的日光通过以使得发生较少的室内空间加热将是合乎需要的。因此存在着对于其中辐射能量流能与占优势的相应的条件匹配的器件的需求。特别是，存在对于能自动适应环境条件的器件的需求。现有技术公开了在施加电压情况下器件能可逆地从光可透射状态切换到光较不透射状态，所述的光较不透射状态可以是光散射状态或较少的光透射的状态，但保持透明性。第一种状态在下文将称作亮状态，而第二种状态将被称作暗状态。在暗状态中应当区分其中器件散射入射光并由此仅半透明和不再透明的暗状态以及其中器件对光较为不可透射但仍然透明的暗状态。前者将称为半透明暗状态，而后者将称为透明暗状态。因此，能辨别两类开关器件在亮状态和透明暗状态之间切换的器件和在亮状态和半透明暗状态之间切换的器件。两类开关器件的代表在现有技术中是已知的。电学可开关的器件的可能的具体实施方案是电致变色器件，其尤其提出在Seeboth 等人，Solar Energy Materials&Solar Cells, 2000，263-277 中。进一步的综述由 C. M. Lampert et al. , Solar Energy Materials&Solar Cells, 2003，489-499 提供。其中给出的电学可开关的器件一般能在亮状态和透明暗状态之间切换。例如US7，042, 615和US7，099, 062描述了其中在透明状态和不透明状态之间的切换通过施加电压和产生的离子迁移来实现的电致变色器件。现有技术已知的用于控制辐射能量流的其他的电学可开关器件基于悬浮粒子(悬浮粒子器件，SF1D),例如有机多碘化合物(polyiodide)的粒子，其会在电场中定向(US4, 919，521)。它们同样一般从亮状态切换到透明暗状态。现有技术中已知的其他的电学可开关器件基于在施加电场下液晶介质的分子定向。 这样的器件尤其公开在US4，268, 126、US4，641，922、US5，940, 150 和W02008/027031中以及同样还有在电控下从亮状态到透明暗状态的切换。尽管如上所述的电学可开关器件使得能够调节辐射能量流，但它们具有必须电控的缺点。合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·容格，
申请(专利权)人：默克专利股份有限公司，
类型：
国别省市：