[发明专利]用于调节光入射的装置

说明书

本申请涉及一种用于调节进入空间内的光入射的装置，其包含含有扭曲向列型液晶介质和二色性化合物的特殊设计的可切换层。

本申请涉及一种用于调节进入空间内的光入射的装置，其包含含有液晶介质和二色性化合物的可切换层，其中该液晶介质在该装置的至少一个切换状态下为扭曲向列态。

对本发明而言，术语“光”特别应理解为在UV-A、VIS和NIR区中的电磁辐射。特别地，其应理解为仅在可忽略不计的程度上或完全不被常用于窗户的材料(例如玻璃)吸收的波长的光。根据常用定义，UV-A区意在表示320至380nm的波长，VIS区意在表示380nm至780nm的波长，且NIR区意在表示780nm至2000nm的波长。

对本申请而言，术语“液晶介质”意在表示在一定条件下具有液晶性质的材料。根据本发明的液晶介质通常包含至少一种其分子具有细长形状(即在一个空间方向(纵轴)上明显比在另外两个空间方向上长)的化合物。

对本申请而言，二色性化合物意在表示一种光吸收性化合物，对于其而言吸收性质取决于该化合物相对于光的偏振方向的取向。根据本申请的二色性化合物通常具有细长形状，即该化合物在一个空间方向(纵轴)上明显比在另外两个空间方向上长。

扭曲向列态意在表示其中液晶介质的分子的取向轴在每种情况下在与该可切换层的平面平行的平面内互相平行，但相对于相邻平面的分子的取向轴转动一定角度的状态。一个平面中的取向轴相对于另一平面中的取向轴的相对转动与平行于可切换层的轴上的平面彼此的间距成比例，以使得这些取向轴描述具有垂直于可切换层的平面的螺旋轴的螺旋。下文中更详细解释的附图的图2说明扭曲向列态。

在用于调节进入空间内的光入射的装置(可切换窗、智能窗(smart windows))的领域中，过去已经提出许多不同的技术解决方案。

一个可能的解决方案是使用包含与一种或多种二色性化合物混合的非扭曲向列态的液晶介质的可切换层。通过施加电压，可以在这些可切换层中实现二色性化合物的分子的空间取向的改变，其造成透过可切换层的透射率的改变。例如在WO 2009/141295中描述了相应的装置。另选，也可以如例如US 2010/0259698中所述，不用电压，通过温度诱导的从液晶介质的各向同性状态向液晶态的转变来实现这种的透射率改变。

WO2015055274描述了在窗户中使用超扭曲液晶盒(STN液晶盒)。所公开的装置含有具有正介电各向异性的液晶介质，其中扭曲角在30至270°之间或高达3*360°并且其d*Δn2。其中公开的切换层厚度小于12μm。正是在这些薄层厚度的情况下，已经发现，用于生产显示器的玻璃已经不利地为波纹的。这种基底波纹度造成层厚度的不利改变，这进而造成不想要的光学可见缺陷(例如条痕)。此外，用于建筑用途的便宜得多的平板玻璃仍具有明显更高的基底波纹度。因此，这种类型的极薄液晶盒的生产成本高，以避免光学可见缺陷(例如条痕)。此外，对窗户用途优选使用较便宜的生产方法，其不对应于使用优质洁净室的经典LCD生产方法的那些。在这方面，由此产生的、可能的粒子缺陷在薄层厚度的情况下可特别明显看出。

在这方面感兴趣的是提供具有尽可能高的能量调节能力，即在切换时其透光率差异尽可能高的用于调节进入空间内的光入射的装置。这一差异也被称作切换变程(Hub)或变程。尽可能大的切换变程能使该装置有效调节进入空间内的能量输入和因此例如有效调节这一空间的温度。还感兴趣的是，该装置具有尽可能简单的设计，特别是具有尽可能少的层，且它们的生产方法与大规模生产相容。此外，该装置应该需要尽可能低的电压来进行切换操作，即应该高效节能地工作。所用液晶混合物应该具有高的低温稳定性以防在-20℃，优选-30℃，特别是在-40℃下结晶，这优选坚持多于3个月。此外，现代装置应在高于80℃，优选高于90℃，特别是105℃的相对较高温度下仍能够工作。此外，该装置应该具有在整个面上的光学统一外观，其中基于10×10cm的面型子元件、基于观察到的最小和最大的层厚度，归因于基底波纹度的层厚度变化小于10％，优选小于5％，特别优选小于1％。

发明内容