(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部空間と環境との間の放射エネルギーの流れの調節のためのスイッチ素子であって、式（Ｉ）
【化１】
0005964310.tif 000125
式中、
Ｒ１１は、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、ＮＣＳ、Ｒ１−Ｏ−ＣＯ−、Ｒ１−ＣＯ−Ｏ−、１〜１０のＣ原子を有するアルキル、アルコキシまたはチオアルコキシ基、または２〜１０のＣ原子を有するアルケニル、アルケニルオキシまたはチオアルケニルオキシ基であり、ここで、上記の基中、１または２以上のＨ原子は、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮで置き換えられてもよく、ここで、上記の基中、１または２以上のＣＨ２基は、Ｏ、Ｓ、−Ｏ−ＣＯ−または−ＣＯ−Ｏ−で置き換えられてもよい；
Ｒ１２は、Ｆ、Ｃｌ、１〜１０のＣ原子を有するアルキルおよびアルコキシル基、および２〜１０のＣ原子を有するアルケニルおよびアルケニルオキシ基から選択され、だだし、上記基中、１または２以上のＨがＦまたはＣｌで置き換えられる；
Ｒ１は、各出現において、同一または異なって、１〜１０のＣ原子を有するアルキルまたはアルケニル基であり、ここで、１または２以上のＨ原子は、ＦまたはＣｌで置き換えられてもよい；
【化２】
0005964310.tif 000126
は
【化３】
0005964310.tif 000127
【化４】
0005964310.tif 000128
から選択され；
【化５】
0005964310.tif 000129
は、
【化６】
0005964310.tif 000130
から選択され；
Ｘは、各出現において、同一または異なって、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、ＣＮまたは１〜１０のＣ原子を有するアルキル、アルコキシまたはチオアルコキシ基であり、ここで、上記の基中の１または２以上のＨ原子は、ＦまたはＣｌで置き換えられてもよく、ここで、１または２以上のＣＨ２基は、ＯまたはＳで置き換えられてもよい；
Ｙは、各出現において、同一または異なって、ＨおよびＸから選択され；
Ｚ１１およびＺ１２は、同一または異なって、ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ２ＣＨ２−および単結合から選択される、
で表される１または２以上の化合物と、
式（ＩＩＩ） 
【化７】
0005964310.tif 000131
式中、 
Ｒ３１は、Ｈ、ＣＮ、ＮＣＳ、Ｒ１−Ｏ−ＣＯ−、Ｒ１−ＣＯ−Ｏ−、２〜１０のＣ原子を有するアルキル、１〜１０のＣ原子を有するアルコキシまたはチオアルコキシ基、または２〜１０のＣ原子を有するアルケニル、アルケニルオキシまたはチオアルケニルオキシ基であり、ここで、上記の基中、１または２以上のＣＨ２基は、Ｏ、Ｓ、−Ｏ−ＣＯ−または−ＣＯ−Ｏ−で置き換えられてもよい； 
Ｒ３２は、Ｈ、２〜１０のＣ原子を有するアルキルまたは１〜１０のＣ原子を有するアルコキシ基、または２〜１０のＣ原子を有するアルケニルまたはアルケニルオキシ基であり； 
【化８】
0005964310.tif 000132
は、各出現において、同一または異なって、 
【化９】
0005964310.tif 000133
【化１０】
0005964310.tif 000134
から選択され； 
Ｘは、各出現において、同一または異なって、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、ＣＮまたは１〜１０のＣ原子を有するアルキル、アルコキシまたはチオアルコキシ基であり、ここで、上記の基中の１または２以上のＨ原子は、ＦまたはＣｌで置き換えられてもよく、ここで、１または２以上のＣＨ２基は、ＯまたはＳで置き換えられてもよく； 
Ｙは、各出現において、同一または異なって、ＨおよびＸから選択され； 
Ｚ３１およびＺ３２は、同一または異なって、ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ２ＣＨ２−および単結合から選択される、
で表される１または２以上の化合物、および／または
式ＩＩ−２ａ
【化１１】
0005964310.tif 000135
式中、
Ｒ２１およびＲ２２は、同一または異なって、Ｈ、１〜１０のＣ原子を有するアルキル基、または２〜１０のＣ原子を有するアルケニル基、で表される１または２以上の化合物
とを含む液晶媒体を含む、
熱応答性であり、放射エネルギーに対して透過性の小さい状態と放射エネルギーに対して透過性の大きい状態とを切り替えることを特徴とする、前記スイッチ素子。
【請求項２】
液晶媒体が、式（ＩＩ）
【化１２】
0005964310.tif 000136
式中、
Ｒ２１、Ｒ２２ は、各出現において、同一または異なって、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、ＮＣＳ、Ｒ１−Ｏ−ＣＯ−、Ｒ１−ＣＯ−Ｏ−、１〜１０のＣ原子を有するアルキル、アルコキシまたはチオアルコキシ基、および２〜１０のＣ原子を有するアルケニル、アルケニルオキシまたはチオアルケニルオキシ基から選択され、ここで、上記の基中の１または２以上のＨ原子は、ＦまたはＣｌで置き換えられてもよく、ここで、上記の基中、１または２以上のＣＨ２基は、Ｏ、Ｓ、−Ｏ−ＣＯ−または−ＣＯ−Ｏ−で置き換えられてもよい；
Ｒ１は、請求項１のように定義され；
【化１３】
0005964310.tif 000137
は、
【化１４】
0005964310.tif 000138
【化１５】
0005964310.tif 000139
から選択され；
Ｙは、各出現において、同一または異なって、ＨおよびＸから選択され；
Ｘは、請求項１のように定義され；
Ｚ２１は、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−および単結合から選択される 、
で表される１または２以上の化合物をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のスイッチ素子。
【請求項３】
液晶媒体が、式（ＩＶ）、（Ｖ）および（ＶＩ）
【化１６】
0005964310.tif 000140
式中、
Ｒ４１、Ｒ４２、Ｒ５１、Ｒ５２、Ｒ６１、Ｒ６２は、各出現において、同一または異なって、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、ＮＣＳ、Ｒ１−Ｏ−ＣＯ−、Ｒ１−ＣＯ−Ｏ−、１〜１０のＣ原子を有するアルキル、アルコキシまたはチオアルコキシ基、および２〜１０のＣ原子を有するアルケニル、アルケニルオキシまたはチオアルケニルオキシ基から選択され、ここで、上記の基中の１または２以上のＨ原子は、ＦまたはＣｌで置き換えられてもよく、ここで、上記の基中、１または２以上のＣＨ２基は、Ｏ、Ｓ、−Ｏ−ＣＯ−または−ＣＯ−Ｏ−で置き換えられてもよい；
Ｒ１は、請求項１のように定義され；
【化１７】
0005964310.tif 000141
は、同一または異なって、
【化１８】
0005964310.tif 000142
【化１９】
0005964310.tif 000143
から選択され；
【化２０】
0005964310.tif 000144
は、
【化２１】
0005964310.tif 000145
【化２２】
0005964310.tif 000146
【化２３】
0005964310.tif 000147
から選択され；
Ｙは、各出現において、同一または異なって、ＨおよびＸから選択され；
Ｘは、請求項１のように定義され；
Ｚ４１〜Ｚ４３およびＺ５１〜Ｚ５５は、同一または異なって、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−および単結合から選択される、
で表される１または２以上の化合物をさらに含むことを特徴とする、請求項１または２に記載のスイッチ素子。
【請求項４】
式（Ｉ）で表される化合物が、式（Ｉ−Ａ）および（Ｉ−Ｂ）
【化２４】
0005964310.tif 000148
式中、
Ｒ１１およびＲ１２は、請求項１のように定義され、
【化２５】
0005964310.tif 000149
は、請求項１のように定義され；
Ｚ１１およびＺ１２は、同一または異なって、ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＯＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ２ＣＨ２−および単結合から選択され、ただし、Ｚ１１およびＺ１２の少なくとも１つは、単結合ではない、
で表される化合物から選択されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のスイッチ素子。
【請求項５】
Ｒ１２が、Ｆまたは以下の基Ｒ１２−１〜Ｒ１２−３８
【表１】
0005964310.tif 000150
から選択されることを特徴とする、請求項４に記載のスイッチ素子。
【請求項６】
式（Ｉ−Ａ）で表される化合物が、以下の式（Ｉ−Ａ−１）〜（Ｉ−Ａ−４）
【化２６】
0005964310.tif 000151
式中、
Ｘは、請求項１のように定義され；
Ｒ１１は、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、Ｒ１−Ｏ−ＣＯ−、Ｒ１−ＣＯ−Ｏ−、１〜１０のＣ原子を有するアルキルまたはアルコキシ基、または２〜１０のＣ原子を有するアルケニルまたはアルケニルオキシ基であり、ここで、上記の基中の１または２以上のＨ原子は、ＦまたはＣｌで置き換えられてもよく、ここで、上記の基中の１または２以上のＣＨ２基は、−Ｏ−ＣＯ−または−ＣＯ−Ｏ−で置き換えられてもよく、ここでＲ１は請求項１のように定義され；
Ｒ１２は、Ｆ、Ｃｌ、１〜３のＣ原子を有するアルキルおよびアルコキシ基、および２〜３のＣ原子を有するアルケニルおよびアルケニルオキシ基から選択され、ただし、上記基中２または３以上のＨ原子は、Ｆで置き換えられる；
【化２７】
0005964310.tif 000152
は、同一または異なって
【化２８】
0005964310.tif 000153
から選択される、
で表される化合物であることを特徴とする、請求項４または５に記載のスイッチ素子。
【請求項７】
式（Ｉ−Ｂ）で表される化合物が、以下の式（Ｉ−Ｂ−１）から（Ｉ−Ｂ−１４）
【化２９】
0005964310.tif 000154
【化３０】
0005964310.tif 000155
式中、
Ｒ１１は、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、Ｒ１−Ｏ−ＣＯ−、Ｒ１−ＣＯ−Ｏ−、１〜１０のＣ原子を有するアルキルまたはアルコキシ基または２〜１０のＣ原子を有するアルケニルまたはアルケニルオキシ基から選択され、ここで、上記の基中の１または２以上のＨ原子は、ＦまたはＣｌで置き換えられてもよく、ここで、上記の基中の１または２以上のＣＨ２基は、−Ｏ−ＣＯ−または−ＣＯ−Ｏ−で置き換えられてもよく、Ｒ１は請求項１のように定義され；
Ｒ１２はＦ、Ｃｌ、１〜３のＣ原子を有するアルキルおよびアルコキシ基、および２〜３のＣ原子を有するアルケニルおよびアルケニルオキシ基から選択され、ただし、上記基中２または３以上のＨ原子は、Ｆで置き換えられる；
【化３１】
0005964310.tif 000156
は、同一または異なって、
【化３２】
0005964310.tif 000157
から選択され；
【化３３】
0005964310.tif 000158
は、
【化３４】
0005964310.tif 000159
から選択され；
Ｘは、請求項１のように定義される、
で表される化合物であることを特徴とする、請求項４または５に記載のスイッチ素子。
【請求項８】
Ｘが、Ｆ、Ｃｌ、および１〜８のＣ原子を有するアルキル基から選択されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のスイッチ素子。
【請求項９】
電気配線、電気回路および／または切り替えネットワークが、スイッチ素子中において存在しないことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のスイッチ素子。
【請求項１０】
内部空間と環境との間の放射エネルギーの流れの調節のためのスイッチ素子に用いられる液晶媒体であって、請求項１に定義される式（Ｉ）で表される１または２以上の化合物と、請求項１に定義される式（ＩＩＩ）で表される１または２以上の化合物および／または請求項１に定義される式（ＩＩ−２ａ）で表される１または２以上の化合物とを含む、前記液晶媒体。
【請求項１１】
請求項１に定義される式（Ｉ）で表される１または２以上の化合物と、請求項１に定義される式（ＩＩＩ）で表される１または２以上の化合物および／または請求項１に定義される式（ＩＩ−２ａ）で表される１または２以上の化合物と、請求項２に定義される式（ＩＩ）で表される１または２以上の化合物とを含み、これにより、式（Ｉ）、(ＩＩ)および（ＩＩＩ）で表される化合物の合計濃度が、２０〜１００％である、請求項１０に記載の液晶媒体。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載の液晶媒体およびポリマーを含む、複合系。
【請求項１３】
ポリマーが微孔性ポリマーである、請求項１２に記載の複合系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱応答性であり、放射エネルギーに対して透過性の小さい状態と、放射エネルギーに対して透過性の大きい状態とを切り替え、液晶媒体を含む、スイッチ素子に関する。本発明はさらに、内部空間と環境との間の放射エネルギーフローの制御のための、および内部空間の温度の制御のための、当該スイッチ素子の使用に関する。本発明はさらに、特に上記スイッチ素子における使用のための、式（Ｉ）で表される化合物を含むことを特徴とする、液晶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明にしたがって、スイッチ素子は、窓、または建物における同等の開放部、例えば、光の流入を制御するためのガラス張りのドア、天窓および／またはガラスルーフにおいて用いられる。
【０００３】
本発明の目的のために、用語「液晶媒体」は、特定の条件下において、液晶特性を示す材料または化合物を意味すると解されることを意図する。好ましくは、液晶媒体は、サーモトロピック挙動を示し、さらに好ましくは、液晶媒体は、温度によって誘導されるアイソトロピックから液晶相への、最も好ましくは、ネマチック相への相転移を呈する。
【０００４】
本発明の目的のために、用語「内部空間」は、個人の、公共のまたは商業的な建物における内部空間、例えば、オフィス目的のために使用する建物および、乗り物の内部空間の両方を意味すると解されることを意図する。さらに、用語「内部空間」は、純粋に商業的に用いられる建物、例えばグリーンハウスの内部を意味すると解されることも意図する。
【０００５】
本発明の目的のために、用語「窓」は、建物における、輸送コンテナにおける、または乗り物における、固体材料により密閉された、あらゆる所望の光透過性開口部を意味すると解されることを意図する。
【０００６】
本発明の目的のために、放射エネルギーフローは、太陽から放射され、大気を通過した後に地球に当たり、ガラスシートによってわずかに吸収されるに過ぎないか、または全く吸収されない電磁放射の流れを意味すると解される。あるいは、電磁放射は、太陽以外の光源からも発せられ得る。比較的短波長の放射線（ＵＶ−Ｂ光）および長波長の赤外線が大気によって、またはガラスシートによって吸収されるので、本発明の目的のために、用語「放射エネルギー」は、ＵＶ−Ａ光、可視領域中の光（ＶＩＳ光）および近赤外線（ＮＩＲ）光を含むものと理解される。
【０００７】
用語「光」は、より正確に定義しない限り、同様にＵＶ−Ａ領域、ＶＩＳ領域および近赤外線領域における電磁放射を意味すると解されることを意図する。
【０００８】
物理光学の分野において一般的に用いられている定義にしたがって、本発明の目的のために、ＵＶ−Ａ光は、３２０〜３８０ｎｍの波長の電磁放射であると理解される。ＶＩＳ光は、３８０〜７８０ｎｍの波長の電磁放射であると理解される。近赤外線光（ＮＩＲ）は、７８０〜３０００ｎｍの波長の電磁放射であると理解される。
したがって、本発明の目的のために、用語「放射エネルギー」および「光」は、３２０〜３０００ｎｍの波長の電磁放射であると理解される。
【０００９】
したがって、本発明の目的のために、用語「スイッチ素子」は、放射エネルギーについてのより低い透過を有する状態と放射エネルギーについてのより高い透過を有する状態との間で切り替えることができるデバイスを示し、用語「放射エネルギー」は、上記のように定義される。スイッチ素子は、放射エネルギーのスペクトルの１または２以上のサブ領域中で選択的に切り替えられ得る。用語「デバイス」および「スイッチ素子」を、以下において区別せずに使用する。
【００１０】
本発明のスイッチ素子は、熱応答性である。しかしながら、１または２以上の他の機構によって、例えば電流または機械的機構によってもさらに制御され得る。かかる他の機構は、好ましくは存在しない。
【００１１】
現代の建物は、高い比率のガラス面によって識別され、それは、景観に配慮する理由のために、ならびに内部空間の明るさおよび快適性に関連しても所望される。同等に、生活もしくは商業目的のために使用される、および／または公共に使用し得る建物が、高いエネルギー効率を有することは、近年重要となっている。これは、温帯気候帯（ここに大多数の高度先進工業国が位置する）における寒冷な季節においては、可能な限り少ないエネルギーを暖房目的のために消費すべきであり、温暖な季節においては、内部空間の空調が不必要であるか、またはほとんど必要ではないことを意味する。
【００１２】
しかしながら、高い比率のガラス面が、これらの目的の達成を妨げる。暖かい気候帯において、および温帯気候帯における温暖な季節において、ガラス面は、それらに太陽放射が当たる場合に内部空間の所望されない加熱をもたらす。これは、ガラスが電磁スペクトルのＶＩＳおよびＮＩＲ領域中の放射線に対して透明だからである。内部空間中の物体は、通過した放射線を吸収し、それによって加温され、その結果、内部空間の温度の上昇（温室効果）がもたらされる。
【００１３】
温室効果と呼ばれるガラス面の裏側の内部空間の温度の上昇は、放射線を吸収した内部における物体がまた放射線を放つという事実による。しかしながら、これらの物体の発した放射線は、主として光の赤外線スペクトル（典型的には約１０，０００ｎｍの波長）にある。したがって、それは、ガラスを再び通過することができず、ガラス張りの裏側の空間に「閉じ込められる」。
【００１４】
しかしながら、建物におけるガラス面の上記の効果は、一般的に所望されないわけではない：特に寒帯気候帯における、または温帯気候帯における寒冷な季節における低い外部温度において、温室効果による太陽放射に起因する内部空間の加熱は、暖房のためのエネルギー必要量が低減し、これにより費用を節約することができるので、有利であり得る。
【００１５】
したがって、建物のエネルギー効率の増大する重要性と共に、窓またはガラス面を通過するエネルギーの流れを制御するデバイスについての拡大している需要がある。特に、ガラス面を通過するエネルギーの流れが特定の時点において優勢な条件（熱、寒冷、高い太陽放射、低い太陽放射）と整合することを可能にするデバイスへの需要がある。
【００１６】
特に興味深いのは、高い太陽放射と組み合わされた暖かい外部の温度と、低い太陽放射と組み合わされた冷涼な外部の温度との間に季節的変化が生じる、温帯気候帯におけるかかるデバイスの提供である。
【００１７】
従来技術は、エネルギーフローを制限するが、可変の方式で適合させることができない、切り替え不可能なデバイス、およびまた、エネルギーフローを優勢なそれぞれの条件に整合させることができる切り替え可能なデバイスの両方を開示している。切り替え可能なデバイスの中で、周囲条件に対して自動的に適合しないデバイスと、周囲条件に対して自動的に適合するデバイスとを、区別しなければならない。後者のデバイスは、スマートウィンドウとしても知られている。
【００１８】
窓の断熱を改善するために、多重のガラス張りの(multiple-glazed)窓ユニット（絶縁されたガラスユニット、ＩＧＵ）が、しばらくの間知られている。環境から絶縁された１または２以上のガス充填空間を囲む一連の２または３以上のガラス枠が、単一のガラス枠と比較して、窓を通過する熱伝導を著しく低減することを可能とする。従来技術にはさらに、薄い層、例えば金属または金属酸化物層でのガラス面のコーティングを開示する。（US 3990784およびUS 6218018）。
【００１９】
しかしながら、放射エネルギーフローが、このタイプのコーティング技術によって、および／または絶縁ガラスの使用によって専ら制御される場合には、変化する天候または季節的条件への適合が可能ではない。例えば、暖房のためのエネルギー消費を低減するために、窓が、低温の外部温度において太陽光に対して完全に透明であることは、興味深いであろう。逆に、暖かい外部温度において、窓が、より少ない太陽光が通過することを可能にし、これにより内部空間のより少ない加熱が起こることが望ましいであろう。
【００２０】
したがって、放射エネルギーフローを主流な条件のそれぞれに整合させることができるデバイスへの需要がある。特に、周囲条件に自動的に適合することができるデバイスへの需要がある。
【００２１】
従来技術は、電圧の印加の際に、光透過状態から、より少ない光が透過される状態に、可逆的に切り替えることができるデバイスを開示している。第１の状態を、以下、明るい状態と称し、一方、第２の状態を、暗い状態と称する。
【００２２】
電気的に切り替え可能なデバイスの可能な態様は、エレクトロクロミックデバイスであり、それは、とりわけSeeboth et al., Solar Energy Materials & Solar Cells, 2000, 263-277において提示されている。さらなる報告は、C. M. Lampert et al., Solar Energy Materials & Solar Cells, 2003, 489-499によって提供されている。
【００２３】
従来技術から知られているさらなる電気的に切り替え可能なデバイスは、電界の印加の際の液晶媒体の分子の配列に基づく。かかるデバイスは、とりわけUS 4,268,126、US 4,641,922、US 5,940,150およびWO 2008/027031に開示されており、同様に電気的制御の下で明るい状態から暗い透明状態に切り替わる。
【００２４】
上記で述べた電気的に切り替え可能なデバイスによって、放射エネルギーフローを設定することが可能になるが、それらは、電気的に制御されなければならないという欠点を有する。
【００２５】
周囲条件に自動的に適合し、手動で、または検出された温度偏差によってシグナルを付与することができるいかなる追加の結合したデバイスによっても、制御する必要のないスイッチ素子を入手可能にすることが、望ましい。
【００２６】
いかなる電気回路をも必要としないスイッチ素子を入手可能にすることが、さらに望ましい。電気回路の窓への導入は、窓の製造中の追加の作業を伴い、欠陥に対する脆弱性のリスク、またはデバイスの短い耐用年数を伴う。さらに、電力供給を含む追加の基礎構造が、かかるデバイスに必要である。
【００２７】
電気的に切り替えられず、代わりに例えば温度制御されるデバイス（熱応答性デバイス）は、とりわけNitz et al., Solar Energy 79, 2005, 573-582に記載されている。かかるデバイスの可能な態様は、ある温度以上での、２相間の分離に基づくシステムである。さらなる態様は、ヒドロゲルの温度依存特性に基づく。しかしながら、これらのデバイスは、典型的には透明状態と暗い半透明状態との間で切り替わり、それは、デバイスが暗い状態においても透明に維持されることが必要とされる用途のためには望ましくない。
【００２８】
US 2009/0015902およびUS 2009/0167971は、２つの偏光子間に液晶媒体を含む光学的スイッチ素子を開示する。当該液晶媒体は、第１の温度で光の偏光面を回転させ、第２の温度で光の偏光面を回転させないか、または本質的に回転させない特性を有する。したがって、偏光子の好適な配置は、デバイスが第２の温度においてよりも第１の温度において、より多くの光を通過させることを可能とする。２つの温度依存状態は、明るい状態（第１の温度）および暗い透明状態（第２の温度）を表し、これは、好ましくは、ネマチック状態（第１の温度、液晶媒体が、光の偏光面を回転させる）から、アイソトロピック状態（第２の温度、液晶媒体が光の偏光面を回転させない）への、液晶媒体の変化によって生じる。
【００２９】
出願US 2009/0015902およびUS 2009/0167971は、低い透明点を有する液晶媒体が、かかるデバイスにおける使用に適していることをさらに開示する。液晶媒体の相転移によって生じる、明るい状態から暗い透明状態への切り替えプロセスは、温暖な季節における太陽の典型的な放射強度による、デバイスの加熱時にのみ起こることを意図する。この目的のため、８５℃より低い好ましい透明点が開示されている。開示された例は、４’−ヘキシル−４−シアノビフェニル（６ＣＢ）を添加した液晶混合物Ｅ７を共に含み、３５℃の透明点を有する液晶媒体である。上記出願において、７２℃の透明点を有する液晶混合物ZLI1132(Merck KGaA)もまた、切り替え可能なデバイスにおける使用のための液晶媒体の調製のためのベースとして代替的に使用することができることを、さらに一般的に開示している。しかしながら、この点に関して、特定の例示的な態様は開示されていない。
【００３０】
この点に関して、US 2009/0015902およびUS 2009/0167971に開示されている混合物Ｅ７の、アルキルシアノビフェニル化合物、例えば４’−ヘキシル−４−シアノビフェニルの添加による改変は、液晶媒体の低温安定性が損なわれるという欠点を有することに注意すべきである。
【００３１】
しかしながら、多くの用途において、スイッチ素子は長期間にわたって低温にさらされるため、液晶媒体の良好な低温安定性が非常に望まれる。
【００３２】
熱的に切り替え可能なデバイスにおける使用に適した液晶媒体への需要が、引き続き存在する。特に、光学的スイッチ素子の動作温度範囲内にある温度において、ネマチック状態からアイソトロピック状態への転移（透明点）を有する液晶媒体への需要がある。さらに、高い含量の混合された脂環式および／または芳香族三環式化合物の高含有量を有する液晶媒体への需要があり、これは、かかる三環式化合物は費用効率的に製造することができるためである。さらに、良好な低温保存安定性を、好ましくは上記の特性と組み合わせて有する液晶媒体への需要がある。
【発明の概要】
【００３３】
この目的のために、本発明は、熱応答性であること、および放射エネルギーに対して透過性の小さい状態と放射エネルギーに対して透過性の大きい状態とを切り替えることを特徴とし、式（Ｉ）で表される化合物から選択される１または２以上の化合物を含む液晶媒体を含むスイッチ素子を提供する：
【化１】
0005964310.tif 000002
【００３４】
式中、
Ｒ１１は、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、ＮＣＳ、Ｒ１−Ｏ−ＣＯ−、Ｒ１−ＣＯ−Ｏ−、１〜１０のＣ原子を有するアルキル、アルコキシまたはチオアルコキシ基、または２〜１０のＣ原子を有するアルケニル、アルケニルオキシまたはチオアルケニルオキシ基、ここで、上記の基中、１または２以上のＨ原子は、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮで置き換えられてもよく、ここで、上記の基中、１または２以上のＣＨ２基は、Ｏ、Ｓ、−Ｏ−ＣＯ−または−ＣＯ−Ｏ−で置き換えられてもよい；
Ｒ１２は、Ｆ、Ｃｌ、１〜１０のＣ原子を有するアルキルおよびアルコキシル基、および２〜１０のＣ原子を有するアルケニルおよびアルケニルオキシ基から選択され、ただし、上記基中、１または２以上のＨがＦまたはＣｌで置き換えられる；
Ｒ１は、各出現において、同一または異なって、１〜１０のＣ原子を有するアルキルまたはアルケニル基であり、ここで、１または２以上のＨ原子は、ＦまたはＣｌで置き換えられてもよい；
【００３５】
【化２】
0005964310.tif 000003
は、
【化３】
0005964310.tif 000004
から選択され；
【００３６】
【化４】
0005964310.tif 000005
は、
【化５】
0005964310.tif 000006
から選択され；
【００３７】
Ｘは、各出現において、同一または異なって、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、ＣＮまたは１〜１０のＣ原子を有するアルキル、アルコキシまたはチオアルコキシ基であり、ここで、上記の基中の１または２以上のＨ原子は、ＦまたはＣｌで置き換えられてもよく、ここで、１または２以上のＣＨ２基は、ＯまたはＳで置き換えられてもよい；
Ｙは、各出現において、同一または異なって、ＨまたはＸから選択され；
Ｚ１１およびＺ１２は、同一または異なって、ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ２ＣＨ２−および単結合から選択される。
【００３８】
好ましくは、液晶媒体は、式（ＩＩ）で表される１または２以上の化合物をさらに含む。
【化６】
0005964310.tif 000007
【００３９】
式中、
Ｒ２１、Ｒ２２は、各出現において、同一または異なって、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、ＮＣＳ、Ｒ１−Ｏ−ＣＯ−、Ｒ１−ＣＯ−Ｏ−、１〜１０のＣ原子を有するアルキル、アルコキシまたはチオアルコキシ基、および２〜１０のＣ原子を有するアルケニル、アルケニルオキシまたはチオアルケニルオキシ基から選択され、ここで、上記の基中の１または２以上のＨ原子は、ＦまたはＣｌで置き換えられてもよく、ここで、上記の基中、１または２以上のＣＨ２基は、Ｏ、Ｓ、−Ｏ−ＣＯ−または−ＣＯ−Ｏ−で置き換えられてもよい；
【００４０】
Ｒ１は、上記のように定義され；
【化７】
0005964310.tif 000008
は、
【化８】
0005964310.tif 000009
から選択され；
【００４１】
Ｙは、各出現において、同一または異なって、ＨおよびＸから選択され；
Ｘは、上記のように定義され；
Ｚ２１は、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−および単結合から選択される。
【００４２】
液晶媒体は、好ましくは、式（ＩＩＩ）で表される化合物から選択される、１または２以上の化合物をさらに含む：
【化９】
0005964310.tif 000010
【００４３】
式中、
Ｒ３１は、Ｈ、ＣＮ、ＮＣＳ、Ｒ１−Ｏ−ＣＯ−、Ｒ１−ＣＯ−Ｏ−、１〜１０のＣ原子を有するアルキル、アルコキシまたはチオアルコキシ基、または２〜１０のＣ原子を有するアルケニル、アルケニルオキシまたはチオアルケニルオキシ基であり、ここで、上記の基中、１または２以上のＣＨ２基は、Ｏ、Ｓ、−Ｏ−ＣＯ−または−ＣＯ−Ｏ−で置き換えられてもよい；
Ｒ３２は、Ｈ、１〜１０のＣ原子を有するアルキルまたはアルコキシ基、または２〜１０のＣ原子を有するアルケニルまたはアルケニルオキシ基であり；
【００４４】
【化１０】
0005964310.tif 000011
は、各出現において、同一または異なって、
【化１１】
0005964310.tif 000012
から選択され；
【００４５】
ここで、ＹおよびＸは、上記のように定義され；
Ｚ３１およびＺ３２は、同一または異なって、ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ２ＣＨ２−および単結合から選択される。
【００４６】
液晶媒体は、好ましくは、式（ＩＶ）、（Ｖ）および（ＶＩ）で表される化合物から選択される、１または２以上の化合物をさらに含む。
【化１２】
0005964310.tif 000013
【００４７】
式中、
Ｒ４１、Ｒ４２、Ｒ５１、Ｒ５２、Ｒ６１、Ｒ６２は、各出現において、同一または異なって、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、ＮＣＳ、Ｒ１−Ｏ−ＣＯ−、Ｒ１−ＣＯ−Ｏ−、１〜１０のＣ原子を有するアルキル、アルコキシまたはチオアルコキシ基、および２〜１０のＣ原子を有するアルケニル、アルケニルオキシまたはチオアルケニルオキシ基から選択され、ここで、上記の基中の１または２以上のＨ原子は、ＦまたはＣｌで置き換えられてもよく、ここで、上記の基中、１または２以上のＣＨ２基は、Ｏ、Ｓ、−Ｏ−ＣＯ−または−ＣＯ−Ｏ−で置き換えられてもよい；
Ｒ１は、上記のように定義され；
【００４８】
【化１３】
0005964310.tif 000014
は、同一または異なって、
【化１４】
0005964310.tif 000015
から選択され；
【００４９】
【化１５】
0005964310.tif 000016
は、
【化１６】
0005964310.tif 000017
および単結合から選択され；
【００５０】
Ｙは、各出現において、同一または異なって、ＨおよびＸから選択され；
Ｘは、上記のように定義され；
Ｚ４１〜Ｚ４３およびＺ５１〜Ｚ５５は、同一または異なって、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−および単結合から選択される。
【００５１】
【化１７】
0005964310.tif 000018
が単結合を示し、Ｒ６１およびＲ６２が単結合で結合され、以下の式
【化１８】
0005964310.tif 000019
の化合物が生じる場合に留意すべきである。
【００５２】
本発明の好ましい態様にしたがって、液晶媒体は、上記の、式（Ｉ）で表される１または２以上の化合物、および式（ＩＩ）、（ＩＩＩ）、（ＩＶ）、（Ｖ）および（ＶＩ）で表される化合物から選択される１または２以上の化合物を含む。特に好ましい態様にしたがって、液晶媒体は、式（Ｉ）で表される１または２以上の化合物および式（ＩＩ）で表される１または２以上の化合物を含む。他の特に好ましい態様にしたがって、液晶媒体は、式（Ｉ）で表される１または２以上の化合物および式（ＶＩ）で表される１または２以上の化合物を含む。
【００５３】
本発明の他の好ましい態様にしたがって、Ｘは、各出現において、同一または異なって、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、および１〜８のＣ原子を有するアルキルまたはアルコキシ基から選択される。Ｘが、Ｆ、Ｃｌ、および１〜８のＣ原子を有するアルキル基から選択されることが特に好ましく、ＸがＦであることが非常に特に好ましい。式（Ｉ）、（ＩＩ）、（ＩＩＩ）、（ＩＶ）、（Ｖ）および／または（ＶＩ）で表される化合物には、好ましい態様が存在する。
【００５４】
好ましい態様にしたがって、式（Ｉ）で表される化合物は、式（Ｉ−Ａ）および（Ｉ−Ｂ）から選択される。
【化１９】
0005964310.tif 000020
【００５５】
式中、
Ｒ１１およびＲ１２は、上記のように定義され、
【化２０】
0005964310.tif 000021
は、上記のように定義され；
Ｚ１１およびＺ１２は、同一または異なって、ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＯＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ２ＣＨ２−および単結合から選択され、ただし、Ｚ１１およびＺ１２の少なくとも１つは、単結合ではない。
【００５６】
式（Ｉ）ならびに式（Ｉ−Ａ）および（Ｉ−Ｂ）で表される化合物について、Ｒ１１は、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、Ｒ１−Ｏ−ＣＯ−、Ｒ１−ＣＯ−Ｏ−、１〜１０のＣ原子を有するアルキルまたはアルコキシ基、または２〜１０のＣ原子を有するアルケニルまたはアルケニルオキシ基であり、ここで、上記の基中の１または２以上のＨ原子は、ＦまたはＣｌで置き換えられてもよく、ここで、上記の基中の１または２以上のＣＨ２基は、−Ｏ−ＣＯ−または−ＣＯ−Ｏ−で置き換えられてもよく、ここでＲ１は上記のように定義される、ことが好ましい。
【００５７】
式（Ｉ）ならびに式（Ｉ−Ａ）および（Ｉ−Ｂ）で表される化合物について、Ｒ１２は、Ｆ、Ｃｌ、１〜３のＣ原子を有するアルキルおよびアルコキシ基、および２〜３のＣ原子を有するアルケニルおよびアルケニルオキシ基から選択され、ただし、上記基中、２または３以上のＨがＦで置き換えらえることが好ましい。
【００５８】
式（Ｉ）ならびに式（Ｉ−Ａ）および（Ｉ−Ｂ）で表される化合物について、より好ましい態様にしたがって、Ｒ１２はＦまたは以下の基Ｒ１２−１〜Ｒ１２−３８から選択される。
【００５９】
【表１】
0005964310.tif 000022
これらの基から、Ｒ１２は、特に好ましくはＦまたはＯＣＦ３である。
【００６０】
式（Ｉ）ならびに式（Ｉ−Ａ）および（Ｉ−Ｂ）で表される化合物について、
【化２１】
0005964310.tif 000023
が、同一または異なって、
【化２２】
0005964310.tif 000024
【００６１】
式中、Ｘは上記のように定義される、
から選択されることが、さらに好ましい。
【００６２】
本発明のより好ましい態様にしたがって、式（Ｉ）ならびに式（Ｉ−Ａ）および（Ｉ−Ｂ）で表される化合物において、
【化２３】
0005964310.tif 000025
は、
【化２４】
0005964310.tif 000026
から選択される。
【００６３】
他の好ましい態様にしたがって、式（Ｉ）ならびに式（Ｉ−Ａ）および（Ｉ−Ｂ）で表される化合物において、
【化２５】
0005964310.tif 000027
は、
【化２６】
0005964310.tif 000028
から選択される。
【００６４】
式（Ｉ−Ａ）で表される化合物の特に好ましい態様は、以下の式（Ｉ−Ａ−１）〜（Ｉ−Ａ−４）で表される化合物である。
【化２７】
0005964310.tif 000029
【００６５】
式中、
Ｘは、上記のように定義され、好ましくは、同一または異なって、１〜８のＣ原子を有するアルキル基、ＦまたはＣｌであり；
Ｒ１１は、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、Ｒ１−Ｏ−ＣＯ−、Ｒ１−ＣＯ−Ｏ−、１〜１０のＣ原子を有するアルキルまたはアルコキシ基、または２〜１０のＣ原子を有するアルケニルまたはアルケニルオキシ基であり、ここで、上記の基中の１または２以上のＨ原子は、ＦまたはＣｌで置き換えられてもよく、ここで、上記の基中の１または２以上のＣＨ２基は、−Ｏ−ＣＯ−または−ＣＯ−Ｏ−で置き換えられてもよく、ここでＲ１は上記のように定義され；
Ｒ１２は、Ｆ、Ｃｌ、１〜３のＣ原子を有するアルキルおよびアルコキシ基、および２〜３のＣ原子を有するアルケニルおよびアルケニルオキシ基から選択され、ただし、上記基中２または３以上のＨ原子は、Ｆで置き換えられる；
【００６６】
【化２８】
0005964310.tif 000030
は、同一または異なって、
【化２９】
0005964310.tif 000031
から選択される。
【００６７】
式（Ｉ−Ａ−１）で表される化合物の特に好ましい態様は、式（Ｉ−Ａ−１ａ）〜（Ｉ−Ａ−１ｇ）で表される化合物である。
【化３０】
0005964310.tif 000032
【化３１】
0005964310.tif 000033
【００６８】
式中、
Ｒ１１は、上記のように定義され、
Ｒ１２は、Ｆおよび上記の基Ｒ１２−１〜Ｒ１２−３８から選択される。
【００６９】
式（Ｉ−Ａ−２）で表される化合物の特に好ましい態様は、式（Ｉ−Ａ−２ａ）〜（Ｉ−Ａ−２ｇ）で表される化合物である。
【化３２】
0005964310.tif 000034
【化３３】
0005964310.tif 000035
【００７０】
式中、
Ｒ１１は、上記のように定義され、
Ｒ１２は、Ｆおよび上記の基Ｒ１２−１〜Ｒ１２−３８から選択される。
【００７１】
式（Ｉ−Ａ−３）で表される化合物の特に好ましい態様は、式（Ｉ−Ａ−３ａ）〜（Ｉ−Ａ−３ｇ）で表される化合物である。
【化３４】
0005964310.tif 000036
【化３５】
0005964310.tif 000037
【００７２】
式中、
Ｒ１１は、上記のように定義され、
Ｒ１２は、Ｆおよび上記の基Ｒ１２−１〜Ｒ１２−３８から選択される。
【００７３】
式（Ｉ−Ａ−４）で表される化合物の特に好ましい態様は、式（Ｉ−Ａ−４ａ）〜（Ｉ−Ａ−４ｇ）で表される化合物である。
【化３６】
0005964310.tif 000038
【化３７】
0005964310.tif 000039
【００７４】
式中、
Ｒ１１は、上記のように定義され、
Ｒ１２は、Ｆおよび上記の基Ｒ１２−１〜Ｒ１２−３８から選択される。
【００７５】
好ましい態様にしたがって、式（Ｉ−Ｂ）で表される化合物において、Ｚ１１およびＺ１２の一方は単結合であり、他方はＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−および−ＣＨ２ＣＨ２−から選択される。
さらに好ましくは、式（Ｉ−Ｂ）で表される化合物において、Ｚ１１は単結合であり、Ｚ１２はＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−および−ＣＨ２ＣＨ２−から選択される。
【００７６】
式（Ｉ−Ｂ）で表される化合物の好ましい態様は、以下の式（Ｉ−Ｂ−１）〜（Ｉ−Ｂ−１４）で表される化合物である。
【化３８】
0005964310.tif 000040
【化３９】
0005964310.tif 000041
【化４０】
0005964310.tif 000042
【００７７】
式中、
Ｒ１１は、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、Ｒ１−Ｏ−ＣＯ−、Ｒ１−ＣＯ−Ｏ−、１〜１０のＣ原子を有するアルキルまたはアルコキシ基、または２〜１０のＣ原子を有するアルケニルまたはアルケニルオキシ基から選択され、ここで、上記の基中の１または２以上のＨ原子は、ＦまたはＣｌで置き換えられてもよく、ここで、上記の基中の１または２以上のＣＨ２基は、−Ｏ−ＣＯ−または−ＣＯ−Ｏ−で置き換えられてもよく、ここでＲ１は上記のように定義され；
Ｒ１２はＦ、Ｃｌ、１〜３のＣ原子を有するアルキルおよびアルコキシ基、および２〜３のＣ原子を有するアルケニルおよびアルケニルオキシ基から選択され、ただし、上記基中２または３以上のＨ原子は、Ｆで置き換えられる；
【００７８】
【化４１】
0005964310.tif 000043
は、同一または異なって、
【化４２】
0005964310.tif 000044
から選択され；
【００７９】
【化４３】
0005964310.tif 000045
は、
【化４４】
0005964310.tif 000046
から選択され；
【００８０】
Ｘは、上記のように定義され、好ましくは、同一または異なって、ＦまたはＣｌである。
【００８１】
特に好ましくは、式（Ｉ−Ｂ）および式（Ｉ−Ｂ−１）〜（Ｉ−Ｂ−１４）で表される化合物において、
【化４５】
0005964310.tif 000047
となるように選択される。
【００８２】
より好ましくは、式（Ｉ−Ｂ）および式（Ｉ−Ｂ−１）〜（Ｉ−Ｂ−１４）で表される化合物において、
【化４６】
0005964310.tif 000048
となるように選択される。
【００８３】
他の好ましい態様にしたがって、
【化４７】
0005964310.tif 000049
となるように選択され、
【化４８】
0005964310.tif 000050
となるように選択され、ここでＸは上記のように定義される。
【００８４】
好ましい態様にしたがって、式（ＩＩ）で表される化合物において、
Ｒ２１は、Ｈ、１〜１０のＣ原子を有するアルキル基、および２〜１０のＣ原子を有するアルケニル基から選択され、ここで、上記の基中の１または２以上のＨ原子は、ＦまたはＣｌで置き換えられてもよい。
【００８５】
さらに好ましい態様にしたがって、式（ＩＩ）で表される化合物において、
Ｒ２２は、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮまたは１〜１０のＣ原子を有するアルキルまたはアルコキシ基、および２〜１０のＣ原子を有するアルケニルまたはアルケニルオキシ基から選択され、ここで、上記の基中の１または２以上のＨ原子は、ＦまたはＣｌで置き換えられてもよい。
【００８６】
さらに好ましい態様にしたがって、式（ＩＩ）で表される化合物において、
【化４９】
0005964310.tif 000051
は、同一または異なって、
【化５０】
0005964310.tif 000052
から選択され、
ここで、Ｘは上記のように定義される。
【００８７】
他の好ましい態様にしたがって、式（ＩＩ）で表される化合物において、
Ｚ２１は、−ＣＯ−Ｏ−、ＣＨ２ＣＨ２−および単結合から選択される。
より好ましい態様にしたがって、Ｚ２１は単結合である。
【００８８】
式（ＩＩ）で表される化合物の好ましい態様は、以下の式（ＩＩ−１）〜（ＩＩ−５）で表される化合物である。
【化５１】
0005964310.tif 000053
式中、Ｒ２１、Ｒ２２およびＸは、上記のように定義される。
【００８９】
式（ＩＩ−１）で表される化合物の最も好ましい態様は、以下の式（ＩＩ−１ａ）〜（ＩＩ−１ｃ）で表される化合物である。
【化５２】
0005964310.tif 000054
【００９０】
式中、
Ｒ２１はＨ、１〜１０のＣ原子を有するアルキル基、または２〜１０のＣ原子を有するアルケニル基であり；
Ｒ２２は、Ｈ、１〜１０のＣ原子を有するアルキル基、または２〜１０のＣ原子を有するアルケニル基であり、ここで、１または２以上のＨ原子は、ＦまたはＣｌで置き換えられてもよい。
【００９１】
式（ＩＩ−２）で表される化合物の最も好ましい態様は、以下の式（ＩＩ−２ａ）〜（ＩＩ−２ｄ）で表される化合物である。
【化５３】
0005964310.tif 000055
【００９２】
式中、
Ｒ２１およびＲ２２は、同一または異なって、Ｈ、１〜１０のＣ原子を有するアルキル基、または２〜１０のＣ原子を有するアルケニル基である。
【００９３】
式（ＩＩ−３）で表される化合物の最も好ましい態様は、以下の式（ＩＩ−３ａ）および（ＩＩ−３ｂ）で表される化合物である。
【化５４】
0005964310.tif 000056
【００９４】
式中、
Ｒ２１は、Ｈ、１〜１０のＣ原子を有するアルキル基、または２〜１０のＣ原子を有するアルケニル基である。
【００９５】
式（ＩＩ−４）で表される化合物の最も好ましい態様は、以下の式（ＩＩ−４ａ）および（ＩＩ−４ｂ）で表される化合物である。
【化５５】
0005964310.tif 000057
【００９６】
式中、
Ｒ２１は、Ｈ、１〜１０のＣ原子を有するアルキル基、または２〜１０のＣ原子を有するアルケニル基である。
【００９７】
式（ＩＩ−５）で表される化合物の最も好ましい態様は、以下の式（ＩＩ−５ａ）および（ＩＩ−５ｂ）で表される化合物である。
【化５６】
0005964310.tif 000058
【００９８】
式中、
Ｒ２１およびＲ２２は、同一または異なって、Ｈ、１〜１０のＣ原子を有するアルキル基または２〜１０のＣ原子を有するアルケニル基である。
【００９９】
本発明の好ましい態様において、式（ＩＩＩ）で表される化合物は、式（ＩＩＩ−Ａ）または（ＩＩＩ−Ｂ）で表される化合物である。
【化５７】
0005964310.tif 000059
【０１００】
式中、
Ｒ３１は、Ｈ、ＣＮ、ＮＣＳ、Ｒ１−Ｏ−ＣＯ−、Ｒ１−ＣＯ−Ｏ−、１〜１０のＣ原子を有するアルキル、アルコキシまたはチオアルコキシ基、または２〜１０のＣ原子を有するアルケニル、アルケニルオキシまたはチオアルケニルオキシ基であり、上記の基中、１または２以上のＣＨ２基は、Ｏ、Ｓ、−Ｏ−ＣＯ−または−ＣＯ−Ｏ−で置き換えられてもよく、ここでＲ１は上記のように定義され；
Ｒ３２は、Ｈ、１〜１０のＣ原子を有するアルキルまたはアルコキシ基、または２〜１０のＣ原子を有するアルケニルまたはアルケニルオキシ基であり；
Ｚ３１およびＺ３２は、同一または異なって、ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＣＨ２ＣＨ２−および単結合から選択され、ただし、Ｚ３１およびＺ３２の少なくとも１つは、単結合ではなく；
【０１０１】
【化５８】
0005964310.tif 000060
は、上記のように定義される。
【０１０２】
好ましい態様にしたがって、式（ＩＩＩ）、（ＩＩＩ−Ａ）および（ＩＩＩ−Ｂ）で表される化合物において、Ｒ３１は、ＣＮ、Ｒ１−Ｏ−ＣＯ−、Ｒ１−ＣＯ−Ｏ−、１〜１０のＣ原子を有するアルキルまたはアルコキシ基、または２〜１０のＣ原子を有するアルケニルまたはアルケニルオキシ基であり、ここで上記の基中の１または２以上のＣＨ２基は、−Ｏ−ＣＯ−または−ＣＯ−Ｏ−で置き換えられてもよく、ここでＲ１は上記のように定義される。
【０１０３】
好ましい一態様にしたがって、式（ＩＩＩ−Ａ）で表される化合物は、以下の式（ＩＩＩ−Ａ−１）〜（ＩＩＩ−Ａ−３）で表される化合物である。
【化５９】
0005964310.tif 000061
【０１０４】
式中、
Ｒ３１は、Ｈ、１〜１０のＣ原子を有するアルキルおよびアルコキシル基、および２〜１０のＣ原子を有するアルケニルおよびアルケニルオキシ基から選択され；
Ｒ３２は、Ｈ、１〜１０のＣ原子を有するアルキルおよびアルコキシル基、および２〜１０のＣ原子を有するアルケニルおよびアルケニルオキシ基から選択され；
【０１０５】
【化６０】
0005964310.tif 000062
は、同一または異なって、
【化６１】
0005964310.tif 000063
から選択され
ここで、Ｘは、上記のように定義され、好ましくはＦである。
【０１０６】
好ましくは、式（ＩＩＩ−Ａ−１）〜（ＩＩＩ−Ａ−３）で表される化合物において、
【化６２】
0005964310.tif 000064
は、同一または異なって、
【化６３】
0005964310.tif 000065
から選択される。
【０１０７】
他の好ましい態様にしたがって、式（ＩＩＩ−Ａ）および（ＩＩＩ−Ｂ）で表される化合物において、
【化６４】
0005964310.tif 000066
は、同一または異なって、
【化６５】
0005964310.tif 000067
から選択され、
ここで、Ｘは、上記のように定義され、好ましくはＦである。
【０１０８】
この好ましい態様にしたがった、特に好ましい式（ＩＩＩ−Ａ）で表される化合物は、式（ＩＩＩ−Ａ−４）〜（ＩＩＩ−Ａ−１１）で表される化合物である。
【化６６】
0005964310.tif 000068
【化６７】
0005964310.tif 000069
【０１０９】
式中、
Ｒ３１は、Ｈ、１〜１０のＣ原子を有するアルキル基、または２〜１０のＣ原子を有するアルケニル基から選択され；
Ｒ３２は、Ｈ、１〜１０のＣ原子を有するアルキルまたはアルコキシ基、または２〜１０のＣ原子を有するアルケニルまたはアルケニルオキシ基から選択される。
【０１１０】
好ましい態様にしたがって、式（ＩＩＩ−Ｂ）で表される化合物において、Ｚ３１およびＺ３２の一方が単結合であり、他方がＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−および−ＣＨ２ＣＨ２−から選択される。
さらにより好ましくは、式（ＩＩＩ−Ｂ）で表される化合物において、Ｚ３１が単結合であり、Ｚ３２がＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＦ２Ｏ−、−ＯＣＦ２−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−および−ＣＨ２ＣＨ２−から選択される。
【０１１１】
本発明の好ましい態様にしたがって、式（ＩＩＩ−Ｂ）で表される化合物において、
【化６８】
0005964310.tif 000070
は、各出現において、同一または異なって、
【化６９】
0005964310.tif 000071
から選択され、
Ｘは、上記のように定義され、好ましくはＦである。
【０１１２】
式（ＩＩＩ−Ｂ）で表される化合物の好ましい態様は、式（ＩＩＩ−Ｂ−１）〜（ＩＩＩ−Ｂ−１４）で表される化合物である。
【化７０】
0005964310.tif 000072
【化７１】
0005964310.tif 000073
【０１１３】
式中、
Ｒ３１は、Ｈ、１〜１０のＣ原子を有するアルキルまたはアルコキシ基、および２〜１０のＣ原子を有するアルケニルまたはアルケニルオキシ基から選択され；
Ｒ３２は、Ｈ、１〜１０のＣ原子を有するアルキルまたはアルコキシ基、および２〜１０のＣ原子を有するアルケニル基から選択され；
【０１１４】
【化７２】
0005964310.tif 000074
は、各出現において、同一または異なって、
【化７３】
0005964310.tif 000075
から選択され、
Ｘは、上記のように定義され、好ましくはＦである。
【０１１５】
本発明のさらに好ましい態様に従って、式（ＶＩ）で表される化合物において、
【化７４】
0005964310.tif 000076
は、
【化７５】
0005964310.tif 000077
および単結合、
から選択され、
Ｘは、上記のように定義される。
【０１１６】
本発明の好ましい態様にしたがって、式（Ｉ）で表される化合物の合計濃度は５〜１００％である。より好ましくは、式（Ｉ）で表される化合物の合計濃度は、１０〜９８％、最も好ましくは２０〜９７％である。
【０１１７】
本発明のより好ましい態様にしたがって、式（Ｉ−Ａ）で表される化合物の合計濃度は５〜１００％である。より好ましくは、式（Ｉ−Ａ）で表される化合物の合計濃度は１０〜９８％、最も好ましくは２０〜９７％である。
【０１１８】
本発明の最も好ましい態様にしたがって、式（Ｉ−Ａ−２）および（Ｉ−Ａ−３）で表される化合物の合計濃度は、５〜１００％である。より好ましくは、式（Ｉ−Ａ−２）および（Ｉ−Ａ−３）で表される化合物の合計濃度は、１０〜９８％、最も好ましくは２０〜９７％である。
【０１１９】
式（ＩＩ）で表される化合物の合計濃度は、０〜６０％であることがさらに好ましい。より好ましくは、式（ＩＩ）で表される化合物の合計濃度は、０〜５５％である。
【０１２０】
式（Ｉ）および（ＩＩ）で表される化合物の合計濃度は、２０〜１００％であることがさらに好ましい。より好ましくは、式（Ｉ）および（ＩＩ）で表される化合物の合計濃度は、３０〜１００％であり、最も好ましくは、４０〜１００％である。
【０１２１】
式（Ｉ）および（ＶＩ）で表される化合物の合計濃度は、１０〜１００％であることがさらに好ましく、より好ましくは２０〜１００％、最も好ましくは４０〜１００％である。
【０１２２】
式（ＩＩＩ）で表される化合物の合計濃度は、０〜７０％であることがさらに好ましい。より好ましくは、式（ＩＩＩ）で表される化合物の合計濃度は、０〜６０％である。最も好ましくは、０〜５０％である。
【０１２３】
式（ＩＶ）および（Ｖ）で表される化合物の合計濃度は、０〜４０％であることがより好ましい。
式（ＶＩ）で表される化合物の合計濃度は、０〜６０％であることがより好ましい。
【０１２４】
本発明は、上記の式（Ｉ）で表される１または２以上の化合物を合計濃度５〜１００％で、および好ましくは、上記の式（ＩＩ）および（ＩＩＩ）で表されるさらなる少なくとも１つの化合物を、式（Ｉ）、（ＩＩ）および（ＩＩＩ）で表される化合物の合計濃度が、２０〜１００％となるように含む、液晶媒体にさらに関連する。
【０１２５】
本発明の好ましい態様にしたがって、液晶媒体は、式（Ｉ）〜（ＶＩ）で表される少なくとも５つの異なる化合物を含む。特に好ましい態様にしたがって、液晶媒体は、液晶媒体は、式（Ｉ）〜（ＶＩ）で表される少なくとも６つの異なる化合物を含む。さらにより好ましい態様にしたがって、液晶媒体は、式（Ｉ）〜（ＶＩ）で表される少なくとも７つの異なる化合物を含む。
【０１２６】
任意に、本発明の媒体は、物性特性を調整するために、さらなる液晶化合物を含み得る。かかる化合物は、専門家に知られている。本発明の媒体における、これらの濃度は、好ましくは０％〜３０％、より好ましくは０．１％〜２０％、最も好ましくは１％〜１５％である。
【０１２７】
本発明の液晶媒体は、キラルドーパントをさらなる添加物として、通常の濃度で含有し得る。好ましいキラルドーパントを、以下の表Ｅに記載する。これらのさらなる成分の合計濃度は、全体の混合物に基づいて、０％〜１０％、好ましくは０．１％〜６％の範囲である。使用する個々の化合物の濃度は、それぞれ好ましくは０．１％〜３％の範囲である。これらの、および同様の添加剤の濃度は、本願における液晶媒体の液晶成分および化合物の濃度の値および範囲のために考慮しない。
【０１２８】
本発明の液晶媒体は、安定化剤をさらなる添加剤として、通常の濃度において含有し得る。好ましい安定化剤を、以下の表Ｆに記載する。安定化剤の合計濃度は、全体の混合物に基づいて、０％〜１０％、好ましくは０．０００１％〜１％の範囲である。
【０１２９】
本発明の好ましい態様にしたがって、透明点（ネマチック状態からアイソトロピック状態への相転移の温度、Ｔ（Ｎ，Ｉ））は、６０℃よりも低い。特に好ましい態様において、Ｔ（Ｎ，Ｉ）は５０℃よりも低い。さらにより好ましい態様において、Ｔ（Ｎ，Ｉ）は４０℃より低い。
【０１３０】
本発明の液晶媒体は、数種の化合物、好ましくは５〜３０種、より好ましくは６〜２０種および最も好ましくは６〜１６種の化合物からなる。これらの化合物を、当該分野において知られている方法に従って混合する。通例、より少ない量において使用する化合物の所要量を、より多い量において使用する化合物に溶解する。温度が、より高い濃度において使用する化合物の透明点より高い場合において、溶解のプロセスの完了を観察することが特に容易である。しかしながらまた、媒体を、他の慣用の方法によって、例えば、化合物の同族混合物もしくは共融混合物であり得る例えばいわゆる前混合物(pre-mixture)を使用して、またはその構成要素が直ちに使用可能な混合物自体であるいわゆるマルチボトル系(multi-bottle-system)を使用して製造することが可能である。
【０１３１】
本発明はさらに、上記で定義した液晶媒体の製造方法であって、式（Ｉ）で表される１または２以上の化合物および式（ＩＩ）〜（ＩＶ）で表される１または２以上の化合物を、任意に１または２以上のさらなるメソゲン性化合物および／または添加剤と共に、混合することを特徴とする、前記方法に関する。
【０１３２】
本発明の好ましい態様にしたがって、スイッチ素子は、
−  薄層の形態である液晶媒体、および
−  好ましくは薄層の形態である、少なくとも２つの偏光子であって、その１つが液晶媒体の層の一方の側面に配置され、他方が液晶媒体の層の反対側上に配置されている、前記偏光子、
を含む。
【０１３３】
偏光子は、直線偏光子または円偏光子、好ましくは直線偏光子であり得る。
直線偏光子については、２つの偏光子の偏光の方向が定義された角度によって互いに関して回転していることが、好ましい。
【０１３４】
さらなる層および／または素子、例えば１または２以上の別個の整列層、１または２以上のガラスシート、１または２以上のバンドブロック(bandblock)フィルターおよび／またはある波長の光、例えばＵＶ光を遮断するためのカラーフィルターが、存在してもよい。さらに、１または２以上の絶縁層、例えば低放射率フィルムが、例えば存在してもよい。追加で、１または２以上の接着剤層、１または２以上の保護層、１または２以上の不動態化層および１または２以上の障壁層が、存在してもよい。任意に、金属酸化物が２または３以上の異なる金属を含んでもよい、金属酸化物層が、存在してもよく、ここで金属酸化物はハロゲン化物イオン、好ましくはフッ化物でドープされていてもよい。好ましいのは、以下の１または２以上を含む金属酸化物層である：酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化アンチモンスズ（ＡＴＯ）、酸化アルミニウム亜鉛（ＡＺＯ）、ＳｎＯ２およびＳｎＯ２：Ｆ（フッ素がドープされたＳｎＯ２）。特に好ましいのは、ＩＴＯを含む金属酸化物層である。
【０１３５】
液晶媒体の層中に、スペーサーが存在してもよい。上記素子の典型的な態様およびそれらの機能は、当業者に知られている。
【０１３６】
本出願の目的のために、用語「偏光子」は、１つの偏光方向の光を遮断し、他の偏光方向の光を透過するデバイスまたは物質を指す。同様に、用語「偏光子」は、１種の円偏光（右回りまたは左回り）の光を遮断し、一方、他種の円偏光（左回りまたは右回り）の光を透過するデバイスまたは物質を指す。
【０１３７】
遮断は、反射および／または吸収によって生じ得る。反射偏光子は、したがって１つの偏光方向または１種の円偏光の光を反射し、反対の偏光方向または他種の円偏光の光を透過する；また吸収偏光子は、１つの偏光方向または１種の円偏光の光を吸収し、反対の偏光方向または他種の円偏光の光を透過する。反射または吸収は、典型的には定量的ではなく、完全ではない偏光子による光の偏光をもたらす。
【０１３８】
本発明にしたがって、吸収偏光子および反射偏光子の両方を、スイッチ素子において使用してもよい。好ましくは、本発明の偏光子は、光学薄膜を表す。本発明において使用することができる反射偏光子の例は、ＤＲＰＦ（拡散性反射偏光子フィルム、３Ｍによる）、ＤＢＥＦ（二重輝度向上フィルム、３Ｍによる）、US 7,038,745およびUS 6,099,758に記載されている層状ポリマー分布ブラッグ反射体（ＤＢＲ）およびＡＰＦ（高度偏光子フィルム、３Ｍによる）である。さらに、例えば、US 4,512,638に記載されている、赤外光を反射するワイヤグリッド偏光子（ＷＧＰ）を、使用してもよい。スペクトルの可視および紫外線部において反射するワイヤグリッド偏光子は、例えばUS 6,122,103に記載されており、また本発明にしたがって使用してもよい。本発明にしたがって使用してもよい吸収偏光子の例は、Itos XP38偏光フィルムまたはNitto Denko GU-1220DUN偏光フィルムである。本発明にしたがって、使用することができる円偏光子の例は、American Polarizers Inc.からのAPNCP37-035-STD（左回り）およびAPNCP37-035-RH（右回り）である。
【０１３９】
本発明にしたがって、スイッチ素子は熱応答性であり、その切り替え状態が温度によって決定されることを示す。本発明の好ましい態様において、電気配線、電気回路および／または切り替えネットワークは、スイッチ素子中に存在しない。
【０１４０】
スイッチ素子の切り替えは、より高い比率の放射エネルギーが透過されるスイッチ素子の明るい状態または開状態と、より小さい比率の放射エネルギーが透過されるスイッチ素子の暗い状態または閉状態との間で起こる。
【０１４１】
放射エネルギーは、上記のように定義され、ＵＶ−Ａ領域、ＶＩＳ領域および近赤外線領域における電磁放射を含むものと理解される。当然、スイッチ素子は、上記で定義した放射エネルギーの全スペクトルにわたって等しく有効ではない。好ましくは、スイッチ素子は、閉状態において高い比率のＮＩＲおよびＶＩＳ光、特に好ましくは高い比率のＮＩＲ光を遮断する。また好ましいのは、ＶＩＳまたはＮＩＲの範囲の一方のみにおいて切り替えられるスイッチ素子、ならびに一方の範囲において切り替え、他方を永久に遮断する、例えばＶＩＳを切り替え、ＮＩＲを永久に遮断する組み合わせである。
【０１４２】
本発明の好ましい態様にしたがって、切り替えを、液晶媒体の物理的状態の変化によって行う。液晶媒体の物理的状態のこの変化は、温度依存性である。好ましくは、これは相転移である。本発明の特に好ましい態様にしたがって、切り替えを、特定の温度で起こる液晶相からアイソトロピック相への液晶媒体の相転移によって行う。尚より好ましくは、切り替えを、ネマチック相からアイソトロピック相への液晶媒体の相転移によって行う。
【０１４３】
典型的には、液晶媒体は、相転移温度より高い温度においてアイソトロピック状態にあり、相転移温度より低い温度において液晶、好ましくはネマチック状態にある。
デバイスの切り替えが、液晶媒体の物理的状態の温度依存性変化によるので、液晶媒体は、光学的スイッチの熱応答性素子を表す。しかしながら、さらなる熱応答性素子が、存在してもよい。
【０１４４】
内部空間と環境との間の、好ましくは建物の室内と外部との間の放射エネルギー流れを調節するためのスイッチの使用のために、建物の外部について典型的である温度でスイッチが動作することが望ましい。好ましくは、スイッチ素子の切り替え温度は、−２０〜８０℃、より好ましくは１０〜６０℃および最も好ましくは２０〜５０℃である。
【０１４５】
切り替え温度を、光学的スイッチの温度であると定義する。典型的には、この温度は、外気温度に類似する。しかしながら、いくつかの条件の下で、例えば日光への直接的な露光の下で、それは、外気温度と著しく異なり得る。また、あるデバイス組立の場合において、例えばスイッチ素子が絶縁されたガラスユニットの内部に位置する場合には、スイッチ素子の温度は、外気温度と著しく異なり得る。
【０１４６】
本発明の好ましい態様にしたがって、上記で述べたように、スイッチ素子の切り替えを、液晶媒体の物理的状態の変化によって行う。より好ましくは、物理的状態のこの変化は、ある相転移温度で起こる相転移を表す。好ましくは、相転移温度は、−２０〜８０℃、より好ましくは１０〜６０℃および最も好ましくは２０〜５０℃である。
【０１４７】
本発明の高度に好ましい態様において、偏光した光の偏光面は、液晶媒体が液晶状態にある場合には、液晶媒体によって、定義された値で回転する。対照的に、偏光した光の偏光面は、液晶媒体がアイソトロピック状態にある場合には、液晶媒体によって回転しない。偏光子の偏光の方向が互いに同一ではなく、定義された角度で互いに対して回転することが、この好ましい態様のさらなる観点である。
【０１４８】
この好ましい態様において、デバイスの２つの状態は、以下のように特徴づけられる：
明るい状態または開状態において、入射光は、第１の偏光子によって直線的に偏光する。直線偏光は、次にその液晶状態にある液晶媒体を通過し、これにより、その偏光の方向が定義された角度で回転することとなる。
【０１４９】
液晶媒体を通過した後に、直線偏光は、次に第２の偏光子に当たる。偏光子に当たる光の定義された部分は、偏光子を透過する。好ましくは、２つの偏光子の偏光面が互いに対して回転する値と、偏光した光の偏光面がそのネマチック状態にある液晶媒体によって回転する値との同一性または比較的小さい相違のみ、最も好ましくは同一性がある。
【０１５０】
ここで、偏光した光の偏光面が液晶媒体によって回転する値は、媒体に進入する前の偏光面と媒体から出た後の偏光面との間で形成される角度であるものと理解される。この角度は、原則的に０°〜１８０°であり得る。これにしたがい、１８０°より大きい角度Ｘによる回転は、Ｘ−ｎ＊１８０°による回転に等しく、整数ｎは、得られた角度Ｘ’が０°≦Ｘ’＜１８０°の範囲内にあるように選択される。
【０１５１】
しかしながら、液晶媒体が、１８０°より大きい絶対値を有するそれを通過する偏光した光の偏光面のねじれを生じ得ることに注意するべきである。１回の完全な回転（３６０°）より多い回転、例えば２と１／４回転または３と３／４回転さえも、本発明にしたがって生じ得る。しかしながら、偏光した光の偏光面が液晶媒体に入ってから出るまでに回転する正味の値は、尚いずれの場合においても、上記で説明したように０°〜１８０°である。
【０１５２】
明らかに、使用する基準系に依存して、偏光面が回転する角度はまた、−９０°〜９０°の範囲内であり、負の値が右回転を意味し、正の値が左回転を意味することとして表すことができる。
【０１５３】
明るい状態において、２つの偏光子の偏光面が互いに対して回転する値と、偏光した光の偏光面が液晶媒体によって回転する値との間の小さい相違により、第１の偏光子を通過した光の大部分はまた、第２の偏光子を通過する。
【０１５４】
上記の明るい状態が生じるために、液晶媒体がその液晶状態にあることが必要である。典型的には、これは、相転移温度より低い温度における場合である。したがって、この好ましい態様にしたがって、スイッチ素子は、それが切り替え温度より低い温度にある場合には明るい状態にある。
【０１５５】
暗い透明状態または閉状態が生じるために、液晶媒体がアイソトロピック状態にあることが必要である。この場合において、入射光は、この場合もやはり、第１の偏光子によって直線的に偏光する。偏光した光は、次にそのアイソトロピック状態にある液晶媒体を通過する。アイソトロピック状態にある液晶媒体は、直線偏光した光の偏光の方向を回転させない。
【０１５６】
液晶媒体を通過した後に、その偏光の方向が維持された直線偏光は、第２の偏光子に当たる。第２の偏光子の偏光の方向は、上記で記載したように、第１の偏光子の偏光の方向に対して回転し、それは、この場合において、上記で説明したように、また第２の偏光子に当たる直線偏光した光の偏光の方向である。
【０１５７】
偏光した光の偏光および偏光子の方向が一致しないが、２つの偏光子が互いに対して回転する値と同一である定義された値で互いに対して回転するため、光のごく一部のみが、ここで透過する。この状態において透過する光の量は、明るい状態において透過する光の量より少ない。
【０１５８】
上述したように、暗い状態または閉状態において、液晶媒体は、そのアイソトロピック状態にある。典型的には、これは、相転移温度より高い温度における場合である。したがって、この好ましい態様にしたがって、スイッチ素子は、切り替え温度より高い温度にある場合には、暗い状態または閉状態にある。
【０１５９】
２つの偏光子の偏光の方向を、暗い透明状態にあるスイッチ素子の所望の透過に依存して、互いに関してあらゆる任意の値で回転させてもよい。好ましい値は、４５°〜１３５°、より好ましくは７０°〜１１０°、最も好ましくは８０°〜１００°の範囲内にある。
【０１６０】
そのネマチック状態にある液晶媒体が偏光した光の偏光面を回転させる値は、２つの偏光子の偏光の方向が互いに関して回転する値と同一である必要はない。好ましくは、当該値は類似しており、好ましい偏差は、極めて好ましくは３０°より小さく、最も好ましくは２０°より小さい。
【０１６１】
そのネマチック状態にある液晶媒体が偏光した光の偏光面を回転させる値は、好ましくは０°〜３６０°の範囲内にある。しかしながら、３６０°より大きい値もまた、本発明にしたがって存在し得る。
【０１６２】
建物の内部の温度を調節する目的のために、上記で記載した配置が、一般的に好ましい。低温において、スイッチ素子が開状態にあるので、放射エネルギー流れが可能になる。これによって、建物の熱吸収の増大がもたらされ、暖房コストが低減される。高温において、スイッチ素子は閉状態にあり、放射エネルギーの建物中への流れが制限される。これによって、高温における所望されない熱吸収が減少し、空調のためのコストが低下する。
【０１６３】
２つの偏光子が互いに対して相殺される角度に依存して、およびまた偏光子が入射光の全部を偏光させるのか、またはその一部のみを偏光させるかに依存して、程度の差はあるが、光が閉状態にあるスイッチ素子を通過して透過される。「交差した」位置（互いに対して９０°回転した偏光の方向）にある完全な偏光子では、光は、閉状態において透過されない。偏光子の偏光の方向が９０°とは異なる角度で回転する場合には、いくらかの光が、閉状態においても透過される。そのような配置は、本発明にしたがって望ましい。
【０１６４】
同様に、開状態にあるスイッチ素子を通過して透過される光の量は、他の要因の中でも、偏光子の効率および、液晶媒体が直線偏光した光の偏光の方向を回転させる角度と、２つの偏光子の偏光の方向が互いに対して回転する角度との間の差異に依存する。完全な偏光子および回転の角度の正確な一致と共に、５０％までの光が、開状態にあるデバイスを通過して透過され、理想的には、０％の光が、閉状態において透過される。
【０１６５】
光の５０％の排除は、完全な直線偏光子が入射する偏光していない光の５０％を（吸収または反射によって）排除するという事実による。デバイスを通過しての光の透過を、したがって、完全でない偏光子を使用する場合に著しく高めることができ、それは望ましい場合がある。
【０１６６】
ここで、偏光子配向および液晶媒体による偏光の方向の回転の多数の他の組み合わせを、本発明の範囲内で、使用することができることを、述べるべきである。
【０１６７】
本発明の他の態様は、それが第１の温度範囲内にある場合には光を散乱し、第２の温度範囲内では透明であり、一方、この第２の温度範囲は、第１の温度範囲より高いかまたは低い場合がある液晶媒体を含む。本発明の他の態様において、液晶媒体は、円偏光した光の偏光状態に影響し得る。
【０１６８】
本発明のさらなる態様にしたがって、液晶媒体は、１種または２種以上の液晶化合物に加えて染料分子または吸収特性もしくは反射特性を示す他の物質を含む、ゲスト−ホスト系を表す。この態様において、液晶媒体は、液晶状態（低温）にある場合には染料分子に配向を供給するが、アイソトロピック状態（高温）にある場合にはそのような配向を供給しない。染料分子がそれらの配向の程度に依存して異なる方式で光と相互作用するので、ゲスト−ホスト系は、温度依存性の透過特性を示す。本発明にしたがって、液晶媒体がゲスト−ホスト系を表す場合には、本発明のデバイスにおいて、偏光子を１つのみ使用するか、またはさらに偏光子を全く使用しないことが、好ましい場合がある。さらに、本発明にしたがって、液晶媒体がゲスト−ホスト系を表す場合には、液晶媒体のねじれネマチック配向または液晶媒体の垂直に整列した配向を、好ましくは使用する。
【０１６９】
本発明の好ましい態様にしたがって、液晶状態にある液晶媒体による偏光した光の回転は、液晶媒体の分子の整列によって生じる。本発明にしたがって、この整列を、典型的には液晶媒体と直接接触した整列層によってもたらす。優先的に、整列層は、液晶媒体層の２つの外部の境界を表す。例えば、互いに面している２つの整列層を、液晶媒体を包囲する区画の内部に取り付けてもよい。他の好ましい態様にしたがって、整列層は、液晶媒体を包囲する区画を構成する。整列層を、ポリマーまたはポリマーフィルムをラビング布、紙やすりまたはある他の好適な材料でラビングすることにより製造してもよい。ポリイミドフィルムは、これに特に適しているが、配向は、他の種類のポリマー上でも達成され得る。
【０１７０】
さらなる好ましい態様にしたがって、整列層および偏光子層は、離れておらず、１つの単一の層を形成する。それらを、例えば一緒に接着させるかまたは積層させてもよい。液晶分子の整列を誘発する特性を、例えば偏光子層をラビングし、スクラッチし、かつ／またはマイクロパターン化することにより、偏光子に付与してもよい。詳細については、特許出願US 2010/0045924を参照し、その開示は、参照によって本明細書中に組込まれる。
【０１７１】
本発明にしたがって、スイッチ素子の好ましい態様は、液晶媒体を透明な材料のコンテナ、好ましくは透明なポリマーまたはガラス内に含む。
さらに、スイッチ素子は、液晶媒体と直接接触する、２つまたは３つ以上の整列層を含む。例えば、整列層を、上記のコンテナの内面に取り付けることができる。他の好ましい態様にしたがって、内部のコンテナ表面は、整列層自体としての役割を果たすことができる。さらに、スイッチ素子は、上記で開示したように、偏光箔の形態で存在し得る２つまたは３つ以上の偏光子を含む。さらなる剛性であるかまたは柔軟である層、例えば追加のガラスシート、ＵＶ遮断フィルムなどのバンドブロックフィルターおよび／または低放射率フィルムなどの絶縁層が存在してもよい。本発明のこの態様において、剛性材料の層の存在により、スイッチ素子は剛性であり、保存および／または輸送のために曲げるかまたは丸めることができない。
【０１７２】
本発明の他の好ましい態様にしたがって、液晶媒体を、柔軟なポリマーシートによって包囲する。この柔軟なポリマーシートは、偏光子および／または整列層を表し得る。例えば上記で記載したような、さらなる層が、さらに存在してもよい。詳細については、特許出願US 2010/0045924を参照し、その開示は、参照によって本明細書中に組込まれる。この態様にしたがって、スイッチ素子は柔軟であり、曲げること、および／または丸めることができる。
【０１７３】
本発明の他の好ましい態様にしたがって、液晶媒体は、固体の、またはゲル様のコンシステンシーを有する。この態様において、液晶媒体のための硬質のコンテナは、必要ではなく、ガラスおよび／または剛性のポリマーシートがスイッチ素子中に存在する必要性が解消される。本発明のこの態様の利点は、スイッチ素子が損傷を受けにくいこと、丸めることができる薄い柔軟なシートの形態で製造することができることである。スイッチ素子を、次にこのロールから任意の形状または大きさにおいて切断することができ、それによってデバイスの保存、輸送および製造が単純化される。
【０１７４】
液晶媒体の上記の固体の、またはゲル様のコンシステンシーを得るために、以下の手順を、本発明にしたがって使用することができる。
液晶媒体を、例えば別個の区画、例えば液晶媒体の微液滴の形態で、光学的に透明な媒体内に埋め込んでもよい。光学的に透明な媒体は、好ましくはポリマー材料、特に好ましくはアイソトロピックな熱可塑性、デュロプラスチック(duroplastic)またはエラストマーポリマーである。特に好ましくは、ポリマー材料は、熱可塑性またはエラストマーポリマーである。
【０１７５】
このための例は、ＮＣＡＰフィルム（ＮＣＡＰ＝ネマチック曲線整列相）およびＰＤＬＣフィルム（ＰＤＬＣ＝ポリマー分散液晶）である。カプセル封入ポリマー材料、例えばポリビニルアルコール、液晶媒体、および水などの担体材料を、コロイドミル中で十分に混合するプロセスによって、ＮＣＡＰフィルムを得ることができる。その後、担体材料を、例えば蒸発によって除去する。ＮＣＡＰフィルムの形成のための詳細な手順は、US 4,435,047に記載されている。
【０１７６】
例えばUS 4,688,900；WO 89/06264；EP 0272585およびMol. Cryst. Liq. Cryst. Nonlin. Optic, 157, (1988), 427 - 441に記載されているＰＤＬＣフィルムを、液晶媒体をモノマーおよび／またはオリゴマーと均質に混合し、それを後にポリマーマトリックスと反応させることにより得ることができる。重合後に、相分離が誘発され、ここで液晶媒体の区画または微液滴が形成され、それをポリマーマトリックス内に分散させる。
【０１７７】
本発明の他の態様にしたがって、液晶媒体は、連続相として高分子網目（ＰＮ系）内に存在する。そのような系は、例えばEP 452460、EP 313053およびEP 359146に詳細に記載されている。高分子網目は、典型的には多孔質構造を有し、ここで液晶媒体は、自由に浮遊することができる。好ましい態様にしたがって、これをモノまたはポリアクリレートモノマーの重合によって形成する。
【０１７８】
好ましくは、液晶媒体は、ＰＮ系中に６０％より高い割合で、特に好ましくは７０〜９５％の割合で存在する。高分子網目系を、液晶媒体ならびに三次元高分子網目を形成するそれぞれのモノマーおよび／またはオリゴマーを含む混合物中での重合反応を誘発することにより製造することができる。好ましい態様にしたがって、重合を、光開始によって開始する。
【０１７９】
本発明の他の態様にしたがって、ポリマーは、網目を形成せず、ＰＮ網目系におけるような連続相として存在する液晶媒体内に小粒子の形態で分散する。
本発明の液晶媒体は、上記のＰＤＬＣ-、ＮＣＡＰ-およびＰＮ-系において使用するのに特に適している。
したがって、本発明のさらなる主題は、上記で定義した液晶媒体およびポリマー、好ましくは微孔性ポリマーを含む複合系である。
【０１８０】
本発明にしたがって、スイッチ素子を、私有の、公共の、および商業ビル中に、輸送、保存および居住のためのコンテナ中に、ならびにあらゆる車両中に存在するものを含む、あらゆる種類の透明な窓、ファサード、ドアまたは屋根に取り付けることができる。特に好ましいのは、絶縁ガラスユニット（ＩＧＵ）もしくは多重枠窓への取り付けおよび／または絶縁ガラスユニットもしくは多重枠窓の統合した素子としての使用である。本発明の好ましい態様にしたがって、スイッチ素子を、窓、ファサード、ドアまたは屋根の外部に面する側に取り付ける。他の好ましい態様にしたがって、スイッチ素子を、ＩＧＵの内側に配置し、ここでそれを、悪影響、例えば極端な天候条件から、およびＵＶ露光による劣化から保護する。代替の態様において、スイッチ素子を、窓、ファサード、ドアまたは屋根の内部に面する側に取り付ける。
【０１８１】
本発明の１つの態様にしたがって、スイッチ素子は、窓の表面の全面を覆う。この場合において、放射エネルギー流れに対するデバイスの切り替えによる制御は、最大化される。
【０１８２】
本発明の他の態様にしたがって、スイッチ素子は、窓の表面の一部のみを覆い、したがってスイッチ素子によって覆われない残留したすき間がある。これらのすき間は、縞、小領域および／またはより大きい領域の形態を採り得る。これによって、窓のいくつかの部分を明るい状態と暗い状態との間で切り替え、一方他の部分を常に明るく維持することが可能になり得る。これにより、特に閉状態における窓の透明性の増大がもたらされる。
【０１８３】
スイッチ素子を、本発明にしたがって、内部空間と環境との間の放射エネルギー流れを調節するために使用してもよい。特に好ましくは、それを、ＶＩＳ光およびＮＩＲ光、またはＶＩＳ光のみ、または調節されたＶＩＳ光と永久に遮断されたＮＩＲ光との組み合わせの形態におけるエネルギー流れを調節するために使用する。スイッチ素子が、手動での制御を必要とせずに、開状態と閉状態との間の温度依存性の切り替えのその能力によって、放射エネルギー流れを自動的に調節するのが、さらに好ましい。本発明の特に好ましい態様にしたがって、スイッチ素子を使用して、建物および／または車両の内部温度を調節する。
【０１８４】
本発明の目的のために、すべての濃度を、他に明確に注記しない限り、質量パーセントにおいて示し、他に明確に注記しない限り、対応する混合物または混合物成分に関する。
液晶混合物の透明点を、毛管中で決定する。好適な機器は、Mettler Toledo FP90である。典型的には、液晶混合物は、透明範囲を示す。本発明者らの定義にしたがって、透明点は、材料全体が尚ネマチックである当該範囲の最低の温度である。
【０１８５】
あるいはまた、ディスプレイ中の混合物の透明点を、通常は白色モードのＴＮセルにおいて、顕微鏡ホットステージ中で決定することができる。ネマチック状態からアイソトロピック状態への転移の開始によって、ＴＮセル中の黒色小領域がもたらされる。加熱した際に、そのような小領域が最初に生じる温度を、透明点であると決定する。
【０１８６】
本発明にしたがった適用のために、ディスプレイにおける液晶媒体の長期間保存挙動が関連する。ディスプレイにおける長期間保存挙動の決定のために、液晶混合物を、５〜６μｍの厚さを有するいくつかのＴＮセル中に満たす。ＴＮセルは、末端シール(end-seal)を受け、偏光子を通常の白色モード組立のために取り付けられ、冷蔵庫中で所与の温度で１０００時間まで保存する。定義した時間間隔において、ＴＮセルを、結晶またはスメクチック−ネマチック転移を示す暗い小領域について視覚的に検査する。ＴＮセルが試験期間の終了時に小領域を示さない場合には、試験を通過する。そうでなければ、最初の小領域が検出されるまでに経過した時間を、長期間保存安定性の評価基準として記録する。
【０１８７】
本出願において、および特に以下の例において、液晶化合物の構造を、略語によって表し、それをまた、「頭字語」と称する。表Ａ〜Ｃは、化合物の構造的要素をそれらの対応する略語と一緒に示す。
【０１８８】
全ての基、ＣｎＨ２ｎ＋１、ＣｍＨ２ｍ＋１、ＣｐＨ２ｐ＋１およびＣｑＨ２ｑ＋１は、好ましくは、それぞれｎ、ｍ、ｐおよびｑのＣ原子を有する好ましくは直鎖アルキル基である。全ての基、ＣｎＨ２ｎ、ＣｍＨ２ｍ、ＣｐＨ２ｐおよびＣｋＨ２ｑは、好ましくは、それぞれ（ＣＨ２）ｎ、（ＣＨ２）ｍ、（ＣＨ２）ｐおよび（ＣＨ２）ｑであり；−ＣＨ＝ＣＨ−は好ましくはそれぞれトランス−Ｅビニレンである。指数ｎ、ｍ、ｐおよびｑは、好ましくは１〜１０の値を有する。
【０１８９】
注：化学構造において左側から右側まで、使用した指数は、１つのみの指数が出現する場合にはｎであり；２つの指数が出現する場合にはｎおよびｍであり；３つの指数が出現する場合にはｎ、ｍおよびｐであり；また４つの指数が出現する場合にはｎ、ｍ、ｐおよびqである。必要ならば、この命名法を拡張してもよい。
【０１９０】
したがって、頭字語命名法に従って、−ｎに対応する、右側のアルキル基−ＣｎＨ２ｎ＋１（下記表参照）は、選択される指数に依存して、−ｍに対応する基−ＣｍＨ２ｍ＋１、または−ｐに対応する基−ＣｐＨ２ｐ＋１、または−ｑに対応する基−ＣｑＨ２ｑ＋１でもあり得る。
同一のことが、表Ｃのすべての他の基に該当し、ここで文字ｎを使用し、ｎ個の炭素原子および２ｎ＋１個の水素原子を有するアルキル基またはｎ個の炭素原子および２ｎ個の水素原子を有するアルキレン基を表す。
【０１９１】
表Ａは、環要素のために使用した記号を列挙し、表Ｂは、結合基のためのものを列挙し、表Ｃは、分子の左側および右側末端基についての記号のためのものを列挙する。
【０１９２】
表Ａ：環要素
【表２】
0005964310.tif 000078
【０１９３】
【表３】
0005964310.tif 000079
【０１９４】
【表４】
0005964310.tif 000080
【０１９５】
表Ｂ：結合基
【表５】
0005964310.tif 000081
【０１９６】
表Ｃ：末端基
【表６】
0005964310.tif 000082
【０１９７】
【表７】
0005964310.tif 000083
【０１９８】
ここで、ｎおよびｍは、各々整数であり、３つの点「...」は、この表の他の記号が当該位置において存在し得ることを示す。
【０１９９】
以下の表Ｄ１およびＤ２における構造は、本発明にしたがったデバイスにおいて用いるための好ましい化合物である。
表Ｄ１において列挙される構造は、上記のシステムにしたがった、頭文字と共に与える。
【０２００】
表Ｄ１：例示的な構造
【表８】
0005964310.tif 000084
【０２０１】
【表９】
0005964310.tif 000085
【０２０２】
【表１０】
0005964310.tif 000086
【０２０３】
【表１１】
0005964310.tif 000087
【０２０４】
【表１２】
0005964310.tif 000088
【０２０５】
【表１３】
0005964310.tif 000089
【０２０６】
【表１４】
0005964310.tif 000090
【０２０７】
【表１５】
0005964310.tif 000091
【０２０８】
【表１６】
0005964310.tif 000092
【０２０９】
【表１７】
0005964310.tif 000093
【０２１０】
【表１８】
0005964310.tif 000094
【０２１１】
【表１９】
0005964310.tif 000095
【０２１２】
【表２０】
0005964310.tif 000096
【０２１３】
【表２１】
0005964310.tif 000097
【０２１４】
【表２２】
0005964310.tif 000098
【０２１５】
【表２３】
0005964310.tif 000099
【０２１６】
【表２４】
0005964310.tif 000100
【０２１７】
【表２５】
0005964310.tif 000101
【０２１８】
【表２６】
0005964310.tif 000102
【０２１９】
【表２７】
0005964310.tif 000103
【０２２０】
【表２８】
0005964310.tif 000104
【０２２１】
表Ｄ２：さらなる例示的な構造
【表２９】
0005964310.tif 000105
【０２２２】
【表３０】
0005964310.tif 000106
【０２２３】
【表３１】
0005964310.tif 000107
【０２２４】
表Ｅは、本発明にしたがった液晶媒体において好ましく使用する、キラルドーパントを列挙する。
表Ｅ
【表３２】
0005964310.tif 000108
【０２２５】
【表３３】
0005964310.tif 000109
【０２２６】
【表３４】
0005964310.tif 000110
【０２２７】
本発明の好ましい態様において、本発明の媒体は、表Ｅの化合物の群から選択された１または２以上の化合物を含む。
【０２２８】
表Ｆは、本発明の液晶媒体において好ましく使用する安定剤を列挙する。
表Ｆ
注：この表において、「ｎ」は、１〜１２の範囲内の整数を意味する。
【表３５】
0005964310.tif 000111
【０２２９】
【表３６】
0005964310.tif 000112
【０２３０】
【表３７】
0005964310.tif 000113
【０２３１】
【表３８】
0005964310.tif 000114
【０２３２】
【表３９】
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【０２３３】
【表４０】
0005964310.tif 000116
【０２３４】
本発明の好ましい態様において、本発明の媒体は、表Ｆの化合物の群から選択される１または２以上の化合物を含む。
【発明を実施するための形態】
【０２３５】
【実施例】
【０２３６】
例
以下の例示的な液晶混合物を、本発明を例示する目的のために列挙し、いかなる方法においてもそれを限定するものと理解するべきではない。
液晶混合物の組成を、それらの透明点およびそれらの長期保存挙動と一緒に以下に列挙する。当業者は、以下に示したデータから、いずれの特性を本発明にしたがった混合物で得ることができるかを理解する。当業者はさらに、いかにして混合物の組成を修正して、所望の特性、特に透明点の定義された温度および高い長期間安定性を得ることができるかを教示される。
【０２３７】
以下の表に列挙した組成を有する液晶混合物を製造し、それらの透明点および長期間保存挙動を決定する。
本出願の説明の部において述べたように、本発明の液晶媒体の透明点は、好ましくは−２０〜８０℃、より好ましくは１０〜６０℃および最も好ましくは２０〜５０℃である。なおより好ましくは、透明点は２０〜４０℃である。
【０２３８】
比較的高い透明点（＞７０℃、特に＞８０℃）を有する例示的な混合物を、好ましくはいわゆる２ボトル系(two-bottle system)として、より低い透明点を有する混合物と組み合わせて使用する。
【０２３９】
１）本発明にしたがった液晶媒体についての例
【表４１】
0005964310.tif 000117
【０２４０】
【表４２】
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【０２４１】
【表４３】
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【０２４２】
【表４４】
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【０２４３】
【表４５】
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【０２４４】
【表４６】
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【０２４５】
【表４７】
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【０２４６】
【表４８】
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【０２４７】
２）スイッチ素子における液晶媒体の使用
本発明にしたがった、混合物１〜１４を、US 2009/0015902の手順にしたがって、スイッチ素子における液晶組成物として使用する。
スイッチ素子を組み立てるために、上記特許出願の段落[００５０]〜[００５５]に記載の手段に従うが、当該出願において開示される混合物（５部の６ＣＢ（４’−ヘキシル−４−シアノビフェニル）、１．２５部の混合物Ｅ７および０．００８部のＳ−８１１）の代わりに、本願の例示的混合物の１つを用いる（例−1〜例−１１）。
【０２４８】
本発明にしたがった混合物（例−1〜例−１４）で、長い稼働寿命を有するスイッチ素子を得ることができる。当該スイッチ素子は、混合物の透明点（素子の好ましい稼働範囲における、１０℃〜８０℃）に近い切り替え温度を有する。
これは、高いデバイス安定性、これと共に制御可能な透明点を本発明にしたがった混合物で得ることができることを示す。
これらの発見は、スイッチ素子において用いるための液晶混合物についての本発明のコンセプトをサポートする。