[发明专利]光学切换器件

说明书

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。

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 MaterialsSolar 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。