包含液晶介質的光開關元件制造技術

本發明專利技術涉及光開關元件，其包括用于隨溫度而變的調節輻射能量流的液晶介質。本發明專利技術還涉及該光開關用于調節室內空間和環境之間的輻射能量流以及用于調節室內空間溫度的用途。本發明專利技術還涉及一種液晶介質，其特征在于其包含5-95%的式(I)的化合物，尤其是用于根據本發明專利技術的光開關元件。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】包含液晶介質的光開關元件本專利技術涉及熱響應光開關元件，包括用于輻射能量流隨溫度而調節的液晶介質。本專利技術還涉及該光開關元件用于調節室內空間和環境之間的輻射能量流以及用于調節室內空間溫度的用途。本專利技術還涉及一種液晶介質，其特征在于其包含5-95%的式(I)的化合物，特別是用于如上所述的開關元件。根據本專利技術該光開關元件用于窗戶或建筑中類似的開口，例如在用于調節光注入量的玻璃門、天窗和/或玻璃屋頂。對于本專利技術的目的，術語“液晶介質”用來指在一定條件下顯示液晶性質的材料或化合物。優先地，液晶介質顯示出熱致行為，更優選地，該介質顯示出從各向同性到液晶相、優選向列相的溫度誘致的相變。 對于本專利技術的目的，術語“室內空間”確定為指的是在私人、公共或商業建筑，例如用于辦公目的的建筑中的室內空間，以及交通工具的室內空間。此外，術語室內空間也指純粹商業所用的建筑，如例如溫室的室內空間。對于本專利技術的目的，術語“窗”指的是在建筑物中、在運輸容器中或在交通工具中通過固體材料密封的任何需要的光可透過的開口。對于本專利技術的目的，“輻射能量流”指的是由太陽發出，在通過大氣之后達到地球且僅被玻璃片以小程度吸收或者根本不被吸收的電磁輻射。電磁輻射或者還可由不同于太陽的光源發出。由于相對短波長的福射(UV-B光)和長波長的紅外福射被大氣或玻璃片吸收，所以對于本專利技術的目的，術語“輻射能量”理解為包含UV-A光、可見光區域的光(VIS光)和近紅外(NIR)的光。除非更具體地定義，術語“光”同樣指的是在UV-A區域、VIS區域和近紅外區域的電磁輻射。根據在物理光學領域通常采用的定義，對于本專利技術的目的而言，UV-A-光理解為320到380nm波長的電磁輻射。VIS-光理解為380到780nm波長的電磁輻射。近紅外光(NIR)理解為780到3000nm波長的電磁輻射。因此，對于本專利技術的目的，術語“輻射能量”和“光”理解為320到3000nm波長的電磁輻射。對于本專利技術的目的，術語“光開關元件”因此表示開關以在UV-A、VIS和近紅外區域或在其子區域中的光的形式的輻射能量的流動。術語“器件”和“開關元件”將在下文中可互換地使用。根據本專利技術的光開關元件是熱響應的。然而，其也可額外地通過一種或多種其他機理來控制，例如通過電流或機械機理。優選，不存在這樣的其他機理。現代建筑顯示出高比例玻璃表面的特點，這出于美觀原因以及在與室內空間的亮度和舒適度相關方面均是合乎需要的。近年來，用于居住或商業目的和/或公眾可通達的建筑具有高的能量效率變得同樣重要。這意味著在溫帶氣候帶(大多數高度發達的工業國家處于該區域)在寒冷季節中用于加熱目的而要消耗的能量要盡可能少以及在暖季在室內空間不需要空調調節或僅需要極少的空調調節。然而，高比例的玻璃表面阻礙達到這些目標。在溫暖氣候帶和在溫帶氣候帶的暖季，當太陽輻射到達玻璃表面時，其導致室內空間不希望有的加熱。這是由于玻璃對電磁波譜的VIS和NIR區域的輻射是可透射的。在室內空間內的物體吸收容許通過的輻射，由此而變熱，這導致室內空間的溫度升高(溫室效應)。在玻璃表面后面的室內空間的這種溫度提高(這稱為溫室效應)是因為在室內已經吸收輻射的物體也會放出輻射。然而，這些物體發射的輻射主要在光的紅外光譜(一般約10，OOOnm波長)。因此，其不能再次通過玻璃，而被“陷”在玻璃后面的空間內。然而，在建筑中的玻璃表面的上述效應是通常不希望有的在低的室外溫度下，尤其是在寒冷氣候帶或者在溫帶氣候帶的寒冷季節，由于溫室效應由太陽輻射引起的室內空間的加熱可能是有利的，因為用于加熱的能量需求從而降低，花費隨之節約。隨著建筑的能量效率日益重要，因此存在著對于控制通過窗戶或玻璃表面的能量 流的器件的不斷增長的需求。特別是需要這樣的器件，其能使通過玻璃表面的能量流與在特定時間占優勢的條件(熱、冷、高太陽輻射、低太陽輻射)匹配。現有技術公開了非可轉換器件，其限制能量流，但是不能以可變的方式調適，以及還公開了可轉換器件，其能使能量流與占優勢的相應條件匹配。在可轉換器件中，應該區別不能自動適應環境條件的器件和自動適應環境條件的器件。后一種器件也稱為智能窗。為了改善窗戶的熱絕緣，一段時間以來已知有多重玻璃窗組件(保溫玻璃組件，IGU)。密封與環境隔絕的一個或多個充氣空隙的兩個或多個玻璃板的排列使得通過窗戶的熱傳導與單層玻璃板相比顯著降低。現有技術還公開了具有薄的金屬或金屬氧化物層的玻璃表面的涂層。以這種方式涂覆的玻璃的生產公開在例如尤其是US3，990，784和US6，218，018中。具有薄的金屬或金屬氧化物層的玻璃表面的涂層在許多情況下與多玻璃板隔絕玻璃的使用結合。涂層尤其具有這樣的效果玻璃對近紅外輻射的可透射性得以降低，由此降低了由于溫室效應導致的室內空間變熱。然而，若輻射能量流僅僅通過這類涂覆技術和/或通過采用隔絕玻璃來控制，不可能適應不同的天氣或季節條件。例如，感興趣的是在寒冷的室外溫度下對日光完全可透射以降低用于取暖的能量消耗的窗子。反過來，在溫暖的室外溫度下使窗戶允許較少的日光通過以使得發生較少的室內空間加熱將是合乎需要的。因此存在著對于其中輻射能量流能與占優勢的相應的條件匹配的器件的需求。特別是，存在對于能自動適應環境條件的器件的需求。現有技術公開了在施加電壓情況下器件能可逆地從光可透射狀態切換到光較不透射狀態，所述的光較不透射狀態可以是光散射狀態或較少的光透射的狀態，但保持透明性。第一種狀態在下文將稱作亮狀態，而第二種狀態將被稱作暗狀態。在暗狀態中應當區分其中器件散射入射光并由此僅半透明和不再透明的暗狀態以及其中器件對光較為不可透射但仍然透明的暗狀態。前者將稱為半透明暗狀態，而后者將稱為透明暗狀態。因此，能辨別兩類開關器件在亮狀態和透明暗狀態之間切換的器件和在亮狀態和半透明暗狀態之間切換的器件。兩類開關器件的代表在現有技術中是已知的。電學可開關的器件的可能的具體實施方案是電致變色器件，其尤其提出在Seeboth 等人，Solar Energy Materials&Solar Cells, 2000，263-277 中。進一步的綜述由 C. M. Lampert et al. , Solar Energy Materials&Solar Cells, 2003，489-499 提供。其中給出的電學可開關的器件一般能在亮狀態和透明暗狀態之間切換。例如US7，042, 615和US7，099, 062描述了其中在透明狀態和不透明狀態之間的切換通過施加電壓和產生的離子遷移來實現的電致變色器件。現有技術已知的用于控制輻射能量流的其他的電學可開關器件基于懸浮粒子(懸浮粒子器件，SF1D),例如有機多碘化合物(polyiodide)的粒子，其會在電場中定向(US4, 919，521)。它們同樣一般從亮狀態切換到透明暗狀態。現有技術中已知的其他的電學可開關器件基于在施加電場下液晶介質的分子定向。 這樣的器件尤其公開在US4，268, 126、US4，641，922、US5，940, 150 和W02008/027031中以及同樣還有在電控下從亮狀態到透明暗狀態的切換。盡管如上所述的電學可開關器件使得能夠調節輻射能量流，但它們具有必須電控的缺點。合本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：M·容格，
申請(專利權)人：默克專利股份有限公司，
類型：
國別省市：