CN107526197A - 光学切换器件 - Google Patents

Abstract

本申请涉及包括偏振层和切换层的光学切换器件，所述切换层包含液晶材料和染料化合物。本申请还涉及所述光学切换器件用于调节通过区域元件的光通过的用途。

Description

光学切换器件

本申请涉及具有偏振层和切换层的光学切换器件，其中所述切换层包含含有二向色性染料的液晶材料。本申请还涉及所述光学切换器件用于调节通过区域元件的光通过的用途，特别是用于调节在室内元件，例如建筑内部或运输工具内部中光的入射的用途。

对于本申请的目的而言，术语“光”特别地是指在UV-A、VIS和NIR区域的电磁辐射，即根据通常的定义波长为320nm至2000nm的光。

通过根据本发明的器件来调节其通过的光优选是指日光。日光优选从太阳直接发射。然而，其还可以例如通过反射、折射或通过被任何期望的材料吸收和随后发射而从太阳间接发射。

根据本申请的器件相应地优选用于调节通过区域元件的日光的通过，特别是调节通过区域元件进入基本上封闭的空间元件中的日光的通过。该类型的器件还已知属于上位概念可切换窗户或智能窗户。这些综述于例如B.Jelle等人，Solar Energy Materials&Solar Cells 2012，第1-28页中。在此术语可切换窗户还包括可切换的透光的顶，例如天窗或车顶。

这些可切换窗户的变体使用液晶材料作为用于切换层的材料。对于基于通过液晶材料切换的该类型的器件而言，已知多种不同的功能原理，例如TN模式，VA模式或宾主模式。

所述器件在一些方面需要改进。这些包括特别是尽可能完全地阻隔光通过的能力，并且优选不仅在垂直观察器件的情况下，而且还对于从侧面观察的观察者而言也尽可能完全地阻隔光通过的能力。此外，所述器件应当在尽可能宽的温度范围内尽可能完全地阻隔光通过。再此外，所述器件应当是长期稳定的，特别是在强烈曝露于光(特别是UV光)和热的时候。

本领域技术人员已知的基于在切换层中的液晶材料并尽可能完全地阻隔光通过的器件特别是基于TN模式和VA模式的器件，其在切换层中不包含染料。对于意欲能够尽可能完全阻隔光通过的可切换窗户而言，从本领域技术人员的角度出发，LC盒，特别是具有上述TN和VA模式的LC盒因此是显而易见的选择。然而，这些具有一些缺点，尤其是高温敏感性。此外，在所述模式的情况下光的阻隔仅在某些观察器件的角度下发生。这对于在窗户中使用是不期望的，因为与显示器不同，可切换窗户不是在基本上恒定的视角被观察。此外，在仅仅发生LC盒的低阻隔作用的角度上，撞击可切换窗户的光导致对内部的加热，使得可切换窗户的暗切换状态没有如所期望的有效地阻隔阳光进入内部的能量输入。

在寻找对该情况的解决方案中，现已经令人惊奇地发现，具有特定的设计的器件具有上述期望的性能，所述器件包括偏振层和切换层，其中所述切换层包含液晶材料和二向色性染料。

因此，本申请涉及光学切换器件，其包括

-偏振层，和

-平行于偏振层布置的包含液晶材料的切换层，所述液晶材料包含至少一种二向色性染料，其中所述切换层具有暗切换状态和亮切换状态，所述暗切换状态具有低的通过切换层的透射率，和所述亮切换状态具有高的通过切换层的透射率，

其中根据EN410标准，所述切换层在器件的暗切换状态下对平行于所述至少一种二向色性染料吸收的主轴偏振的光的透光率τ_v为小于5％。

透光率τ_v如在相应的标准EN410，等式(1)中所示测定。透光率τ_v在考虑了标准光源的相对光谱分布和标准观测仪的光谱亮度灵敏度的情况下，由测量的光谱透过率确定。其以百分比表示，相对于作为参考的在切换层中没有染料而在其他方面相同的切换层计，即对应于通过包含染料的切换层的光强度(分子)与通过相同结构而不含染料的切换层的参比光束的强度(分母)的商。对于本申请的目的而言，透光率τ_v是在20℃的温度下的透光率。测定τ_v的精确的方法示于工作实施例中。

在此液晶材料是指在至少一个温度范围内表现出液晶性质的材料。这优选是指在-50℃到200℃的跨度内的温度范围，特别优选在-30℃到150℃的跨度内的温度范围。液晶性质优选是指向列液晶性质。

在正二向色性染料的情况下，至少一种二向色性染料的吸收主轴是指平行于其化合物具有最大尺寸的轴(纵轴)。相应地，在负二向色性染料的情况下，其是指垂直于化合物具有最大尺寸的轴(横轴)。

根据EN410标准测定，所述器件在暗切换状态下的透光率优选为小于5％，特别优选小于3％，非常特别优选小于2％，和最优选小于1％。所述器件的透光率如在工作实施例中所示测定并涉及20℃的器件温度。

所述切换层在器件的暗切换状态下对平行于所述至少一种二向色性染料吸收的主轴偏振的光的透光率τ_v优选为小于4％，特别优选小于3％和非常特别优选小于2％。

所述器件优选具有以下层序列，其中可以另外存在其他的层。以下所示的层优选在器件中彼此直接相邻：

-偏振层，

-基材层，优选包含玻璃或聚合物，

-导电透明层，优选包含ITO，

-配向层，

-切换层，包含液晶材料和至少一种二向色性染料，

-配向层，

-导电透明层，优选包含ITO，

-基材层，优选包含玻璃或聚合物。

原则上，本领域技术人员已知的所有产品可以用于偏振层。优选使用薄光学膜形式的偏振器。可以用于根据本申请的器件中的反射偏振器的实例是DRPF(漫反射偏振膜，3M)，DBEF(双重增亮膜，3M)，DBR(层状聚合物分布布拉格反射器，如在US 7,038,745和US6,099,758中所描述的)和APF(先进偏振膜，3M，参见Technical Digest SID 2006，45.1，US2011/0043732和US 7023602)。此外，可以使用线栅偏振器(WGP)。可以用于根据本申请的器件中的吸收偏振器的实例是Itos XP38偏振膜，Nitto Denko GU-1220DUN偏振膜和ItosXP40HT偏振膜。

所述偏振层优选由包含一种或多种不同的有机化合物的材料形成，所述一种或多种不同的有机化合物具有共同的固定空间配向并且其吸收在可见区域中的光，例如在XP40HT偏振膜中。所述偏振层特别优选由包含具有共同的固定空间配向的一种或多种不同的有机染料化合物的材料形成。所述染料化合物在这种情况下优选以与(例如可以通过拉伸获得的)取向的聚合物的混合物的形式或者以与液晶材料的混合物的形式存在于所述层中。该类型的偏振器的实例公开于Thulstrup等人，Spectrochimica Acta 1988，8，767-782，和WO 2013/097919中的工作实施例中。已经发现该类型的偏振器能够获得非常长期稳定的切换器件，特别是在强烈曝露于日光和/或高温下的时候。此外，可以使用由线栅组成的偏振层(WGP，线栅偏振器)。由此同样可以获得具有非常长的使用寿命的器件。作为其他的替代方案，可以使用包含拉伸的聚合物的偏振层，优选PVA，并且其中包含碘。

根据本申请的器件的偏振层优选是非常高效的，即其将非常高的比例的光偏振。特别地，优选所述偏振层在每种情况下在550nm的波长下的偏振度为大于95％，特别优选大于98％，非常特别优选大于99％。在此偏振度被定义为在通过方向上的透射率和在阻隔方向上的透射率的差与在通过方向上的透射率和在阻隔方向上的透射率的和之间的商。这对应于等式

P＝(T1-T2)/(T1+T2),

其中P是偏振度，T1是在通过方向上的透射率和T2是在阻隔方向上的透射率。

所述器件优选精确地包括一个偏振层。该偏振层优选被布置在切换层朝外的一侧，即在光源(特别是太阳)和切换层之间。

所述偏振层优选是线性偏振光。

在切换层的暗切换状态下，线性偏振光的偏振层的吸收轴被优选布置在与所述至少一种二向色性染料的吸收主轴成70°-110°的角度处。在切换层的暗切换状态下，线性偏振光的偏振层的吸收轴特别优选被布置在与所述至少一种二向色性染料的吸收主轴成80°-100°的角度处，非常特别优选在85°-95°的角度，最优选在90°的角度。

偏振层的吸收轴是指大部分平行于该轴偏振的光被吸收的偏振层平面内的轴。相反，大部分的垂直于吸收轴偏振的光没有被吸收，而被允许通过。偏振层的吸收轴垂直于偏振层的所谓的通过方向。

根据本申请的器件优选包括一个或多个，特别是两个配向层。所述配向层优选与切换层的两侧直接相邻。

可以用于根据本申请的器件中的配向层是本领域技术人员已知用于该目的的任何期望的层。优选聚酰亚胺层，特别优选包含经摩擦的聚酰亚胺的层。如果分子平行于配向层(平面配向)，那么以本领域技术人员已知的某种方式摩擦的聚酰亚胺导致液晶材料的分子在摩擦方向上的配向。在此优选液晶材料的分子在配向层上不是完全平面形式，而是具有轻微的预倾斜角。为了实现分子相对于配向层表面的垂直配向(垂面配向)，优选使用以某种方式处理的聚酰亚胺作为用于配向层的材料(用于非常高的预倾斜角的聚酰亚胺)。此外，通过曝露于偏振光获得的聚合物可以用作配向层以实现分子根据配向轴的配向(光配向)。示例性的材料由含可聚合基团(如丙烯酸酯基)的聚丙烯酸酯或者肉桂酸组成。

优选在根据本申请的器件中围绕切换层的两个配向层的配向方向包围0°-270°的角度。

在此术语“配向方向”是指配向层使切换层的分子配向的方向。这可以例如取决于配向层的制造类型，聚合物的摩擦方向或配向方向(在光配向的情况下)。

切换层的厚度优选为1μm-150μm，特别优选为2-15μm，非常特别优选5-10μm。在本申请中具有柔性基材的更薄的切换层导致更稳定的器件，特别是间隔物(spacers)相对于基材层的不期望的移动更不容易发生。

切换层优选通过施加电压和因此在切换层内形成电场来切换。在此优选将电压施加至电极，所述电极被施加至包含液晶材料的切换层的两侧。电极优选由ITO或薄的，优选透明的金属和/或金属氧化物层组成，例如包含银或本领域技术人员已知用于该目的的替代材料。电极优选具有电连接。电源优选由电池、可充电电池、超级电容器或由外部电源提供。

在此通过施加电压的切换优选发生从没有电压的暗切换状态切换到具有电压的亮切换状态。在此术语“暗切换状态”是指仅允许少量的光通过器件的切换状态，即其透射率是低的。术语亮切换状态相应地是指允许较多的光通过器件的切换状态，即其透射率是相对高的。

切换层的液晶材料优选在两种切换状态下是向列的。无电压状态的特征优选在于液晶材料的分子，和由此至少一种二向色性染料的分子平行于配向层配向。这优选通过相应选择的配向层实现。在电压下的状态的特征优选在于液晶材料的分子，和由此二向色性染料的分子垂直于配向层。

在供替换的实施方案中，通过施加电压使器件从亮切换状态(其在没有电压的情况下存在)转换成暗切换状态。液晶材料优选在两种状态下是向列的。无电压状态的特征优选在于液晶材料的分子，和由此二向色性染料的分子垂直于配向层配向。这优选通过相应选择的配向层实现。在电压下的状态的特征优选在于液晶材料的分子，和由此二向色性染料的分子平行于配向层配向。

在平面状态(其优选对应于切换层的暗切换状态)下切换层的液晶材料分子的配向优选在切换层的整个厚度内是相同的，或者其在切换层内具有扭转。扭转的优选的值是30°-360°，特别优选是90°-270°。如果其具有扭转，则该扭转优选具有90°的倍数的值。特别优选的扭转的值是90°，180°或270°。扭转是我们通过形成彼此相应角度的与切换层相邻的所用配向层上的配向方向实现的。在扭转的情况下，还优选切换层的液晶材料包含手性掺杂剂。

在液晶材料中优选以0.01重量％-3重量％的总浓度，特别优选0.05重量％-1重量％的总浓度使用手性掺杂剂。为了获得高的扭转值，手性掺杂剂的总浓度还可以选择高于3重量％，优选高达10重量％的最大值。优选的掺杂剂是下表中描述的化合物：

切换层的液晶材料还优选包含一种或多种稳定剂。稳定剂的总浓度优选为整个液晶材料的0.00001重量％-10重量％，特别优选为整个液晶材料的0.0001重量％-1重量％。

优选的稳定剂示于下表中：

所述器件的特征优选在于，所述切换层包含至少两种不同的二向色性染料，特别优选精确地包含2，3，4，5或6种不同的二向色性染料，非常特别优选精确地包含2，3或4种不同的二向色性染料。所述二向色性染料优选为有机化合物。

还优选二向色性染料中的至少一种是发光的，优选是荧光的。

在液晶介质中二向色性染料的吸收光谱优选彼此互补，使得对眼睛呈现器件的黑色外观。当在其所有切换状态下看去时，器件特别优选是无色的，其中灰色或黑色外观同样被认为是无色的。

液晶材料的两种或更多种二向色性染料优选覆盖可见光谱的大部分。这优选通过至少一种吸收红色光的二向色性染料，至少一种吸收绿色至黄色光的二向色性染料和至少一种吸收蓝色光的二向色性染料实现。

可以制备对眼睛呈现黑色或灰色的二向色性染料的混合物的精确的方式是本领域技术人员已知的并描述于例如Walter de Gruyter&Co.出版的Manfred Richter，Einführung in die Farbmetrik[Introduction to Colorimetry]，第2版，1981，ISBN 3-11-008209-8中。

此外，二向色性染料优选主要吸收UV-VIS-NIR区域的光，即波长范围是320-2000nm的光。在此，UV光、VIS光和NIR光如上文所定义。二向色性染料特别优选具有在400至1300nm范围内的吸收最大值。

在液晶材料中二向色性染料的总比例优选为0.01-20重量％，特别优选0.1-15重量％和非常特别优选0.2-12重量％。一种或多种染料中的每单独一种的比例优选为0.01-15重量％，优选0.05-12重量％和非常特别优选0.1-10重量％。

优选将所述至少一种二向色性染料溶解于液晶材料中。染料的配向优选受液晶材料分子的配向影响。

所述至少一种二向色性染料优选选自在B.Bahadur，Liquid Crystals-Applications and Uses，第3卷，1992，World Scientific出版，第11.2.1节中所示的化合物类别，和特别优选选自存在于其中的表中所示的明确的化合物。

所述至少一种二向色性染料优选选自偶氮化合物、蒽醌、次甲基化合物、偶氮甲碱化合物、部花青化合物、萘醌、四嗪；萘嵌苯(rylene)，特别是二萘嵌苯和三萘嵌苯(terrylene)；苯并噻二唑、吡咯甲川和二酮吡咯并吡咯。在这些中，特别优选偶氮化合物、蒽醌、苯并噻二唑，特别是如在WO 2014/187529中公开的，二酮吡咯并吡咯，特别是如在WO2015/090497中公开的，以及萘嵌苯，特别是如在WO 2014/090373中公开的。所述至少一种二向色性染料非常特别优选选自偶氮染料、苯并噻二唑染料和萘嵌苯染料。

以下化合物是优选的二向色性染料的实例：

切换层的液晶材料在器件的操作温度下优选是向列液晶的。其特别优选在器件的操作温度以上或以下+-20℃范围内、非常特别优选+-30℃范围内是向列液晶的。液晶材料还优选具有在80℃以上、特别优选100℃以上、非常特别优选120℃以上、和最优选130℃以上的清亮点，优选从向列液晶态到各向同性态的相转变。

液晶材料还优选包含3-30种不同的化合物，优选6-20种，特别优选8-18种不同的化合物。

液晶材料还优选具有0.01-0.3，特别优选0.04-0.27的光学各向异性(Δn)。液晶材料同样优选具有2至70或-1.5至-10的介电各向异性Δε。

可以用作液晶材料的成分的化合物是本领域技术人员已知的并基本上可以如期望的选择。优选液晶材料包含至少一种含有基于1,4-亚苯基和1,4-亚环己基的结构元素的化合物。液晶材料特别优选包含至少一种含有2，3或4种，特别优选3或4种基于1,4-亚苯基和1,4-亚环己基的结构要素的化合物。液晶材料还优选包含式(I)的化合物

其中R¹选自具有1-10个C原子的烷基。

所述器件优选包括一个或多个基材层，特别优选精确的两个基材层，在所述基材层之间布置切换层。基材层优选由玻璃或聚合物形成，特别优选由聚合物形成。优选具有低双折射率的聚合物，特别是在与偏振器相邻的基材层中。优选的用于基材层的聚合物材料为PMMA、聚碳酸酯、PET、PEN、COP或PVB。使用包含聚合物材料的基材层具有优势，即无需大量努力就可以制造弯曲的基材层并且弯曲的基材层具有比相应弯曲的玻璃层更低的应力双折射。此外，包含聚合物材料的基材层可以具有非常有效的UV过滤器，其保护液晶材料和二向色性染料不受UV光和由此导致的分解的影响。

根据本申请的器件的基材层优选包含聚合物，优选包含光学各向同性的聚合物。与器件中的偏振器相邻的基材层特别优选包含聚合物，优选包含光学各向同性的聚合物。所述基材层优选没有应力双折射或者仅具有低的应力双折射。这可以特别地通过包含聚合物的基材层实现。可用作基材层的光学各向同性材料是本领域技术人员已知的。优选使用没有延迟或仅具有低延迟的光学各向同性聚合物用作根据本申请的器件中的光学各向同性基材层。与器件的基材层有关的光学各向同性是指基本上，优选完全没有双折射，其中应力双折射被术语双折射涵盖。

优选从切换层的角度考虑，一个或多个其他的层位于偏振层和下一个基材层之间。这些层优选补偿偏振层和基材层的不同的热膨胀系数。为了该目的优选选自粘合剂层和粘合剂膜的层，例如来自3M的光学透明粘合剂或PVB(聚乙烯醇缩丁醛)，或EVA(乙烯乙酸乙烯酯)。

所述光学切换器件可以用于显示器器件(显示器)或可切换窗户中。可切换窗户是指用于均匀调节通过区域元件的光通过的器件，特别是用于调节日光通过的器件。所述器件优选用于可切换窗户中。在此均匀调节是指在区域元件内所有点处透射率基本上相同。

在此区域元件优选具有至少0.05m²，特别优选至少0.1m²，尤其优选至少0.2m²的尺寸。在用于建筑的窗户中时，甚至更大的区域元件是优选的，至少0.5m²，特别优选至少0.8m²。

用于调节通过区域元件的光通过的器件优选包含层形式的混合物。该层优选是可切换的，即表示切换层。该层的厚度优选为12-40μm，特别优选14-30μm和非常特别优选15-25μm。

根据本申请的器件优选适用于调节从环境进入空间中的日光形式的光通过。在此空间可以是基本上对环境封闭的任何期望的空间，例如建筑、运输工具或容器。所述器件通常可以用于任何期望的空间，特别是如果这些空间仅具有有限的与环境的空气交换和具有透光边界表面的话(通过所述透光边界表面可以发生来自外部的光能形式的能量的进入)。所述器件特别优选用于通过透光区域，例如通过窗户区域经受强日晒的空间。其实例是具有朝向外部的大窗户区域的空间和运输工具的内部，例如机动车、船或飞机的内部，特别是汽车的内部。在用于汽车中的情况下，优选用于车顶区域，特别是滑动天窗和全景车顶。

根据本申请的器件优选被布置在相对大的二维结构的开口中，其中二维结构本身仅允许少量的光通过或者完全不允许光通过，和其中开口相对而言以更大的程度透射光。二维结构优选是墙或者空间与外部的其他分界。

根据本申请的器件优选包括光波导系统，其将光传输至太阳能电池或其他用于将光和/或热能转化成电能的器件，优选如在WO 2009/141295中所描述的。

所述器件优选用于建筑中的窗户中。在这种情况下，根据本申请的器件是可以切换其光透射率的窗户的部件，特别优选包括至少一个玻璃区域的窗户的部件，非常特别优选包括多窗格中空玻璃的窗户的部件。在此，窗户特别是指建筑中的包括框架和至少一个被该框架围绕的玻璃窗格的结构。其优选包括隔热框架和两个或更多个玻璃窗格(多窗格中空玻璃)。根据优选的实施方案，根据本申请的器件直接被施加至窗户的玻璃区域，特别优选在多窗格中空玻璃的两个玻璃窗格之间的空隙中。

所述器件还优选用作部分光透明的、可切换车顶或可切换车窗的活动切换部件。

在此层序列优选为

-偏振层，

-基材层，优选包含玻璃或聚合物，

-导电透明层，优选包含ITO，

-配向层，

-切换层，包含液晶材料和至少一种二向色性染料，

-配向层，

-导电透明层，优选包含ITO，

-基材层，优选包含玻璃或聚合物。

其中所述偏振层面向外部，朝向光源，特别是朝向太阳。

供选择地，所述偏振层还可以位于两个基材层之间或者位于器件的背向太阳的一侧。在这种情况下，优选位于切换层外部的层吸收UV光。特别地，优选基材层包含UV吸收添加剂，或者已经向基材层施加UV过滤器。

特别是在器件用于可切换车顶的情况下，还优选所述器件不是平的，而是在空间中弯曲的。这优选通过使用弯曲的基材层实现。在此优选使用光学各向同性的聚合物基材层。这能够获得二维或三维弯曲的器件，并且所述器件具有均匀的透射率，还没有干涉颜色变化。

工作实施例

1)用于切换层的材料

液晶化合物的结构通过缩写(首字母缩略词)重现。对于所用的缩写，参考在WO2012/052100，第63-89页中的解释。

所有的物理性能根据“Merck Liquid Crystals,Physical Properties ofLiquid Crystals”，Status Nov.1997,Merck KGaA(德国)测定，并适用于20℃的温度。

制备了以下主体混合物：

使用以下染料化合物：

这些用于制备混合物M1和M2，其具有以下组成：

M1：H1包含0.47重量％的D1，1.03重量％的D2和0.892重量％的D3。

M2：H1包含0.6重量％的D4；0.3重量％的D5；1.0重量％的D6；1.5重量％的D7和1.5重量％的D8。

2)切换器件的制造

根据本发明的器件具有以下一般性的层序列：

a0)ITOS XP40HT偏振膜，

a)聚合物层，其包含125μm的聚碳酸酯，以及小于10nm的延迟，

b)氧化铟锌(ITO)层，200埃，

c)聚酰亚胺AL-1054配向层，来自JSR，300埃

d)切换层，厚度为10μm，

e)同c)，

f)同b)，

g)同a)。

摩擦配向层以实现液晶材料的分子的优先方向。如果要实现90°的扭转，则两个配向层在器件中彼此交叉布置，即以使得摩擦方向彼此成90°的角度的方式布置。此外，在这种情况下在液晶材料中存在0.05重量％的手性掺杂剂S-811。ITO层(可以供选择地使用本领域技术人员已知的其他导电透明层)被提供有相应的接触以便可电切换。在所制造的切换器件的情况下，未施加电压的状态是暗态。通过施加电压，其将液晶材料的分子设置在相对于配向层平面直立的位置，器件切换为亮切换状态。

制造了以下切换器件：

E1：切换层，包含混合物M1，90°扭转

E2：切换层，包含混合物M1，0°扭转

E3：切换层，包含混合物M2，0°扭转

3)切换器件的性能数据

a)切换层的透光率τ_{v dark}的测定

透光率τ_{v dark}根据欧洲标准EN410，等式(1)(装配玻璃的发光和日光特性的测定)，在考虑了标准光源的相对光谱分布和标准观测仪的光谱亮度灵敏度的情况下，由测量的光谱透光率确定。测量在器件的暗切换状态下，所述器件的切换层对平行于二向色性染料的吸收主轴偏振的光的透光率τ_v。

为了测量切换层的性能，光谱仪在参比和测量组件(beans)中装配有两个GlanThompson石英偏振器。安装待测量的器件，使其表面精确地垂直于光束。选择面向光束的第一器件基材的配向方向，例如使得其从下指向上，即垂直于实验室空间。由于正二向色性染料精确地沿着该方向配向，因此未扭转的实施例E2和E3的最强吸收的主轴精确地平行于该方向。(对于扭转的实施例E1而言，第一层同样精确地平行于该方向，而最后一层精确地垂直于该方向)。

将两个Glan Thompson偏振器以这样的方式配向，使得透射率精确地在该角度位置相应地达到最低的可能值。

将光谱透光率的测量与作为参比的其他方面相同而在切换层中不含有染料的器件相比，即对应于通过含有染料(一种或多种)的切换层的光强度(分子)与通过不含有染料(一种或多种)的切换层的光强度(分母)的商。

b)具有偏振器的完整器件的透光率τ_{v dark}的测定

为此目的，遵循a)中的程序，区别在于：为了计算透光率，测定光通过具有偏振器的整个器件之后的强度(分子)，并将这些强度与通过不含偏振器且不含染料的器件的强度相比。

结果显示使用根据本发明的器件在器件的暗切换状态下实现了优异的变暗(τ_{v dark}＝0.5％-0.7％)。此外，在宽的温度范围内实现了非常暗的切换状态。甚至在高于主体混合物的清亮点的温度下，仍然实现了在一位数字百分比范围内的低的τ_{v dark}值。

c)透射率的角度依赖性的测定

在每种情况下，对于不同的极角θ和方位角φ的数值对，测定器件E1至E3的作为波长函数的透射率。在此发现，光谱透射率基本上独立于光通过器件的角度。这与宽的波长范围有关。因此，如果观察者从不同的视角观察，则器件对于观察者而言不具有不期望的颜色。其他的优势是，如果器件被切换到暗切换状态，则器件有效地阻隔宽范围的通过角的光。

器件E1、E2和E3的最大透射率改变示于下表中：

d)三维弯曲器件的制造

通过以下方式将在2)中获得的器件转换成弯曲形状：将它们固定在两个具有大的半径的表面玻璃之间，并将它们压靠后者，使得它们与表面玻璃接触并使它们呈现曲率。

然后使器件切换，测量它们的透射率。在此，在暗切换状态和亮切换状态二者下，观察在器件的区域内均匀的透射率。此外，没有观察到眼睛可见的颜色改变。

这显示了使用包含含有聚合物的基材层的器件获得了具有均匀透射率和颜色的弯曲的器件。

4)包括玻璃基材层的切换器件

如上文在2)中所示制造器件，其仅仅区别在于，代替层a)和b)，它们具有如下所示的层a’)和b’)：

a’)玻璃层，包含来自Corning的1.1mm的钠钙玻璃，

b’)ITO层，200埃。

使用这些器件获得了如上文对具有聚合物基材层的器件给出的相同的透光率τ_v值。还得到了如上所示的相同的最大透射率改变值。

然而，可以制造具有显著较低的良好曲率的器件，因为这些器件意外地容易破裂。此外，当从不同于垂直的角度观察时，该类型的具有玻璃基材层的弯曲器件显示颜色效果。

Claims (17)

1.光学切换器件，包括

-偏振层，和

-平行于偏振层布置的包含液晶材料的切换层，所述液晶材料包含至少一种二向色性染料，其中所述切换层具有暗切换状态和亮切换状态，所述暗切换状态具有低的通过切换层的透射率，所述亮切换状态具有高的通过切换层的透射率，

其中根据EN410标准，所述切换层在器件的暗切换状态下对平行于所述至少一种二向色性染料吸收的主轴偏振的光的透光率τ_v为小于5％。

2.根据权利要求1的光学切换器件,其特征在于其具有以下层序列：

-偏振层，

-基材层，

-导电透明层，

-配向层，

-包含液晶材料的切换层，所述液晶材料包含至少一种二向色性染料，

-配向层，

-导电透明层，

-基材层。

3.根据权利要求1或2的光学切换器件，其特征在于其精确地包含一个偏振层。

4.根据权利要求1至3中一项或多项的光学切换器件，其特征在于所述偏振层由包含具有共同的固定空间配向的一种或多种不同的有机染料化合物的材料形成。

5.根据权利要求1至4中一项或多项的光学切换器件，其特征在于所述偏振层线性偏振光。

6.根据权利要求5的光学切换器件，其特征在于在切换层的暗切换状态下，线性偏振光的偏振层的吸收轴被布置在与所述至少一种二向色性染料的吸收主轴成70°-110°的角度。

7.根据权利要求1至6中一项或多项的光学切换器件，其特征在于围绕切换层的两个配向层的配向方向包围0°-270°的角度。

8.根据权利要求1至7中一项或多项的光学切换器件，其特征在于所述切换层具有2-15μm的厚度。

9.根据权利要求1至8中一项或多项的光学切换器件，其特征在于切换层的液晶材料的分子在器件的至少一种切换状态下以平面方式扭转，其中所述扭转在切换层的厚度内具有30°-360°的值。

10.根据权利要求1至9中一项或多项的光学切换器件，其特征在于所述切换层的二向色性染料中的至少一种是荧光的。

11.根据权利要求1至10中一项或多项的光学切换器件，其特征在于所述切换层的二向色性染料中的至少一种选自偶氮化合物、蒽醌、苯并噻二唑、二酮吡咯并吡咯和萘嵌苯。

12.根据权利要求1至11中一项或多项的光学切换器件，其特征在于所述液晶材料包含式(I)的化合物

式(I),

其中R¹选自具有1-10个C原子的烷基。

13.根据权利要求1至12中一项或多项的光学切换器件，其特征在于与偏振层相邻的基材层由聚合物组成。

14.根据权利要求1至13中一项或多项的光学切换器件，其特征在于其是在空间中弯曲的。

15.根据权利要求1至14中一项或多项的光学切换器件，其特征在于其包括一个或多个基材层，以及在于从切换层的角度考虑，其在偏振层和下一个基材层之间包括选自粘合剂层和粘合剂膜的层。

16.建筑、容器或机动车的窗，其特征在于其包括根据权利要求1至15中一项或多项的光学切换器件。

17.根据权利要求1至15中一项或多项的光学切换器件用于调节从环境进入空间中的日光的通过的用途。