(57)【要約】本発明は、光透過を調整するための温度制御切換素子に関する。本発明はさらに、少なくとも１種の液晶結合、単官能性結合を表す少なくとも１種のモノマー結合、および多官能性結合を表す少なくとも１種のモノマー結合を含む混合物に関する。本発明はさらに、本発明の切換素子を製造するための引用した混合物の使用に関する。
2014533375.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過の調節のための温度制御切換素子であって、以下のもの
−  第１の偏光子
−  少なくとも１種の液晶化合物および少なくとも１種のポリマーを含み、ここでポリマーが１つまたは２つ以上のメソゲン性基を含む少なくとも１つの繰り返し単位を含む、偏光に影響する切換層、ならびに
−  第２の偏光子
を含み、
ここで切換層が２つの偏光子の間に配置されている、
前記切換素子。
【請求項２】
切換状態として、切換素子を通しての比較的高い光透過を有する切換状態および切換素子を通しての比較的低い光透過を有する切換状態を有することを特徴とする、請求項１に記載の切換素子。
【請求項３】
切換素子を通しての比較的高い光透過を有する切換状態が切換素子の比較的低い温度において存在し、比較的低い光透過を有する切換状態が切換素子の比較的高い温度において存在することを特徴とする、請求項２に記載の切換素子。
【請求項４】
比較的高い光透過を有する切換状態における切換層の状態がねじれネマチック状態であり、比較的低い光透過を有する切換状態における切換層の状態がアイソトロピック状態であることを特徴とする、請求項２または３に記載の切換素子。
【請求項５】
建物または外部から密封される別の区画の構造的開放部において設置されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の切換素子。
【請求項６】
少なくとも０．０５ｍ２の面積を有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の切換素子。
【請求項７】
形状においてフレキシブルであり、曲げることができることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の切換素子。
【請求項８】
ポリマーが多くとも３０％の割合において切換層中に存在す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切換素子。
【請求項９】
ポリマーがＵＶ光誘発重付加によって形成されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の切換素子。
【請求項１０】
ポリマーが２種または３種以上の異なるモノマー化合物から形成され、ここで少なくとも１種のモノマー化合物が単官能性化合物を表し、少なくとも１種の他のモノマー化合物が多官能性化合物を表すことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の切換素子。
【請求項１１】
ポリマーが、アクリレート基、ビニルエーテル基およびエポキシド基から選択された１つまたは２つ以上の基を各々含むモノマー化合物から形成されることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の切換素子。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の切換素子の、温度の関数として室内への光透過および／または熱流入に影響するための使用。
【請求項１３】
光透過が１０００〜１５００ｎｍの範囲内の波長において切換素子によって影響される、請求項１２に記載の使用。
【請求項１４】
少なくとも１種の液晶化合物および少なくとも１種のモノマー化合物を含む混合物の、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の切換素子の製造のための使用。
【請求項１５】
少なくとも１種の液晶化合物、単官能性化合物を表す少なくとも１種のモノマー化合物、および多官能性化合物を表す少なくとも１種のモノマー化合物を含み、ここで少なくとも１種のモノマー化合物が１つまたは２つ以上のメソゲン性基を含む、混合物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光透過の調整のための温度制御切換素子に関する。本発明はさらに、少なくとも１種の液晶化合物、単官能性化合物を表す少なくとも１種のモノマー化合物、および多官能性化合物を表す少なくとも１種のモノマー化合物を含む混合物に関する。本発明は、再びさらに本発明の切換素子の製造のための前記混合物の使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
建物のエネルギー効率は、上昇するエネルギーコストと共に重要性において増加している。窓およびガラスのファサードは、この関連において、大部分の建物の熱エネルギーが低い外側の温度で失われるか、または建物中への大部分のエネルギー流入が強度の日射の場合において起こる建物の要素であると確認された。
【０００３】
したがって、窓またはガラス領域を通しての光透過およびしたがってエネルギー流れを制御するデバイスについての需要がある。特に、ガラス領域を通してのエネルギー流れを特別の時点で優勢な条件（熱、寒さ、高い日射、低い日射）に整合させることができるデバイスについての需要がある。
【０００４】
特別に興味のあることは、温和な気候区におけるかかるデバイスの提供であり、ここで高い日射と組み合わせた温暖な外部の温度（夏期）から低い日射と組み合わせた低温の外側の温度（冬期）への変化が、その年にわたって起こる。
【０００５】
例えば、低温の季節において、最大の光およびしたがって輸送された熱エネルギーが建物にガラス領域を通って進入するのが、所望される。これによって、光熱費を節約することが可能になる。
【０００６】
他方、温暖な季節において、ガラス領域を通っての建物中への可能な限り低いエネルギー流入が起こるのが、所望される。これによって、より快適な室内気候を達成するかまたは冷暖房費を節約することが可能になる。さらに、入射光線強度の低減が、これらの場合において、例えば直接の日射によるまぶしさを低減するために所望され得る。
【０００７】
したがって、窓または他のガラス領域を通過する光透過を調節する切換素子についての需要がある。特に、上に記載したように、光透過の調節を優勢な条件に対して自動的に整合させる切換素子（高性能の窓）についての需要がある。さらに、エネルギー効率的に作動し、可能な限り低い技術的な複雑さを伴って設置することができ、技術的に信頼可能であり、審美的な要求を満たす切換素子についての需要がある。さらなる観点は、切換素子の容易な加工可能性、操作におけるロバスト性および建物の既存のガラス領域に組み込む可能性である。
【０００８】
従来技術には、電圧の印加の際に透明な状態からより光に対して透明でない状態、例えば曇り（光散乱）または暗い透明な状態に可逆的に切り換えることができるデバイスが開示されている（例えばC. M. Lampert et al., Solar Energy Materials & Solar Cells, 2003, 489-499）。
【０００９】
しかしながら、電気的に切換可能なデバイス、例えば上に述べたデバイスは、それらを直ちにかつ自動的に周囲の条件に整合させることができないという欠点を有する。さらに、それらは電気的な接続を必要とし、それには設置の間の増大した複雑さおよびメンテナンスのための増大した必要性が伴う。
【００１０】
US 2009/0015902およびUS 2009/0167971には、液晶媒体を２つの偏光子間の層中に含む温度反応性デバイスが開示されている。比較的高い光透過を有する状態と比較的低い光透過を有する状態との間の切換は、ここでは必要である電圧の印加を伴わないネマチック状態からアイソトロピック状態への液晶媒体の相転移によって達成される。
【００１１】
しかしながら、前記出願において開示されているデバイスは、液晶媒体を含む層が液体であるという欠点を有する。デバイスは、したがってより損傷しやすい。
【００１２】
フィルムと同様に巻き上げ、切断することができる入手可能なフレキシブルな切換素子を有するのが、さらに所望される。しかしながら、液体層中での液体の絞り出しおよび気泡の形成がこれらの場合において生じ得るので、これは、液体層を含むデバイスの場合においてはより容易に可能ではない。
閉状態におけるデバイスの残余の透過およびその切換特性を変化させることができるのが、尚さらに所望される。
【００１３】
ポリマー化合物を含む液晶媒体は、従来技術から知られている。例えば、Appl. Phys. Lett., 84, 1233には、電気的にアドレスされた光変調器において使用するための液晶化合物およびポリマー（高分子網目液晶、ＰＤＬＣ）を含む混合物が開示されている。しかしながら、このタイプの混合物は、多くの場合において曇りまたは光散乱であるという欠点を有する。
【発明の概要】
【００１４】
本発明は、光透過の調節のための温度制御切換素子であって、以下のもの
−  第１の偏光子
−  少なくとも１種の液晶化合物および少なくとも１種のポリマーを含み、ここでポリマーが１つまたは２つ以上のメソゲン性基を含む少なくとも１つの繰り返し単位を含む、偏光に影響する切換層、ならびに
−  第２の偏光子
を含み、
ここで切換層が２つの偏光子の間に配置されている、
前記切換素子に関する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、各場合において温度の関数としての、４種の混合物についての透過の変化を示す。
【図２】図２は、各場合において温度の関数としての、４種の混合物についての透過の変化を示す。
【図３】図３は、各場合において温度の関数としての混合物についての透過の変化を示す。
【図４】図４は、各場合において温度の関数としての、４種の混合物についての透過の変化を示す。
【００１６】
本発明の目的のために、用語光は、ＵＶ−Ａ、ＶＩＳおよびＮＩＲ領域における電磁放射線を意味するものと解釈される。特に、それは、通常窓（例えばガラス）中で使用する材料によって無視できる程度に吸収されるに過ぎないかまたは完全に吸収されない放射線を意味するものと解釈される。
【００１７】
通常放射線物理学の領域において使用する定義において、ＵＶ−Ａ光は３２０〜３８０ｎｍの波長を有する放射線を意味するものと解釈され、ＶＩＳ光は３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの波長を有する放射線を意味するものと解釈され、ＮＩＲ光は７８０ｎｍ〜３０００ｎｍの波長を有する放射線を意味するものと解釈される。本発明の目的のために、用語光は、したがって３２０〜３０００ｎｍの波長を有する放射線を意味するものと解釈される。
【００１８】
本発明の目的のために、光透過の調節についての用語切換素子は、規定された領域をカバーし、この領域を通っての光の透過をデバイスが存在する切換状態に依存して変化する程度に低減させるデバイスを意味するものと解釈される。
【００１９】
用語液晶化合物は、ある条件下で液晶特性を示す化合物、および特にある条件下でネマチック液晶相を形成する化合物を意味するものと解釈される。
【００２０】
本発明の目的のために、メソゲン性基は、単独でさえも、つまりさらなる基、例えばスペーサー基または反応性基（以下のモノマー化合物に関する開示を参照）との相互作用がなくても、化合物が液晶特性を有することを生じさせる構造的要素を意味するものと解釈される。メソゲン性基は、典型的にはまた低分子量の反応性でない液晶化合物中に存在する化学的な基または単位である。例は、とりわけビスシクロヘキシル、フェニルシクロヘキシル、ビフェニルおよびフェニルベンゾエートである。
【００２１】
本発明において、メソゲン性基は、ポリマーの少なくとも１つの繰り返し単位中に存在する。それは、ポリマーの側鎖中および／または主鎖中に存在し得る。それは、好ましくは側鎖中に存在する。
【００２２】
繰り返し単位は、ポリマー中で複数回、少なくとも２回出現するポリマーの単位を意味するものと解釈される。ポリマー中の出現の数は、好ましくは重合のために使用するモノマー中の繰り返し単位を含むモノマーの割合に相当する。
【００２３】
好ましくは、ポリマーの繰り返し単位の少なくとも１０％、特に好ましくは少なくとも３０％、非常に特に好ましくは少なくとも６０％およびさらにより好ましくは少なくとも９０％は、１つまたは２つ以上のメソゲン性基を含む。最も好ましくは、ポリマーの本質的にすべての繰り返し単位は、１つまたは２つ以上のメソゲン性基を含む。
【００２４】
本発明において、切換素子の２つの切換状態は、切換素子を通しての比較的高い光透過を有する切換状態（切換状態Ｉまたは開状態）および切換素子を通しての比較的低い光透過を有する切換状態（切換状態ＩＩまたは閉状態）である。
本出願において、２つの状態の間の光透過の差異は、デバイスの切換範囲として知られている。
【００２５】
本発明において、切換素子は温度制御され、それは切換プロセスをデバイスの温度の変化によって行うことができることを意味するものと解釈される。デバイスの２つの切換状態は、したがってデバイスの２つの異なる温度範囲と関連する。切換素子の温度制御を、本発明において０℃〜８０℃、好ましくは１０℃〜７０℃および非常に特に好ましくは２０℃〜６０℃の温度範囲において行う。
【００２６】
本発明の好ましい態様において、切換素子を通しての比較的高い光透過を有する切換状態は、切換素子の比較的低い温度で存在し、比較的低い光透過を有する切換状態は、切換素子の比較的高い温度で存在する。
【００２７】
切換素子が機能する方法は、第１の偏光子によって偏光した入射光線に基づく。これは、ある偏光特性を有する光のみが偏光子を透過することを可能にすることを意味する。２つの切換状態の１つにある偏光に影響する切換層は、第１の偏光子から進出し、切換層に進入する偏光した光の偏光特性を変化させる。より高い、またはより低い割合の偏光した光は、したがって、いかにしてその偏光の平面が第１の偏光子の平面に相対して配置されるかに依存して、第２の偏光子を通過することができる。２つの切換状態の他方において、偏光に影響する切換層は、それを通過する光の偏光特性を変化させないか、または小さな程度に変化させるに過ぎない。
【００２８】
これを例を参照して例示する：偏光子の偏光の２つの平面が互いに関して角度ｘによって回転する場合、および切換素子の第１の切換状態にある切換層が同様に偏光の平面を角度ｘによって回転させる場合には、第１の偏光子を通過した光の大部分はまた、第２の偏光子を通過し、およびしたがって切換素子全体を通過する。切換層の２つの切換状態の他方において、光の偏光の平面は切換層によって回転しないか、またはわずかに回転するに過ぎず、互いに関する２つの偏光子の偏光の平面の回転のために、第１の偏光子を通過する光の小さい部分のみが第２の偏光子を通過することを可能にすることを意味する。切換素子のこの状態において、切換素子に当たる光の小さい部分のみが、したがってそれを通過する。この例において、切換層の偏光に影響する状態は、したがって切換状態Ｉと関連し、偏光に影響しない不活性状態は、切換状態ＩＩと関連する。
【００２９】
すべての場合において、しかしながら、切換層の状態（偏光影響または不活性）は、切換素子の状態（切換状態Ｉまたは切換状態ＩＩ）を決定する。本発明において、切換層の偏光に影響する状態は、層の液晶性の、光学的に異方性の状態と関連し、切換層の不活性状態は、層のアイソトロピック状態と関連する。しかしながら、切換層の残余の異方性は、ここで異方性ポリマーにより残留し得る。
【００３０】
一般的に、切換層のアイソトロピック状態は、実質的な等方性の状態を意味するものと解釈される。残余の異方性がまた等方性と称される状態において存在することは、ここで除外されない。これは、例えばポリマーによって引き起こされ得、それはデバイスの両方の状態において少なくとも部分的に異方性の特性を有する。
【００３１】
好ましい態様において、切換層は、切換素子の切換状態Ｉにおける偏光に影響する状態および切換状態ＩＩにおける不活性状態にある。
【００３２】
本発明において、２つの切換状態の間の切換プロセスは、２つの前述の温度範囲を分離するある温度で突然進まず、代わりに１つの温度範囲にある遷移領域において次第に進む。遷移領域のこの温度範囲は、好ましくは摂氏５〜１００度の幅を有し、つまり、例えば１５〜１１０℃で進む。温度範囲は、特に好ましくは摂氏１０〜５０度の幅を有する。
【００３３】
本出願の目的のために、２つの切換状態の間の遷移領域は、比較的高い光透過を有する切換状態の透過の０．８倍未満、および比較的低い光透過を有する切換状態の透過の１．２倍超が存在する温度領域を意味するものと解釈される。
【００３４】
切換プロセスのより広い遷移領域が切換の温度変化に対するより低い感受性と関連し、反対に切換プロセスの狭い遷移領域が切換プロセスの温度変化に対するより高い感受性と関連することは、当業者に明らかである。
【００３５】
遷移領域の幅を通じての切換プロセスの前述の感受性の記載の代わりに、あるいはまた、およびさらに記載が温度（ｘ軸）に対して透過（ｙ軸）のプロットの曲線の相対的な傾斜を介して起こることが、当業者に交換可能に可能である。この場合において、大きな値を有する曲線勾配は、切換プロセスの高い感受性と関連し、小さな値を有する曲線勾配は、切換プロセスの低い感受性と関連する。
【００３６】
本発明の可能な態様において、２つの切換状態の間の遷移領域の温度範囲は、摂氏５〜３０度の幅、特に好ましくは摂氏１０〜２０度の幅を有する（切換プロセスの高い感受性を有する切換素子タイプＡ’）。
【００３７】
このタイプの態様は、切換プロセスが最も狭い可能な温度領域において起こるべきである場合に好ましい（切換プロセスの高い感受性、上記を参照）。これを、本発明において、例えば、ポリマーを得るための、小さい割合のポリマーの切換層における使用によって、または重合反応における好適なモノマータイプの使用によって達成することができる。この態様の明示的な変形を、以下の章に記載する。
【００３８】
本発明の他の態様において、２つの切換状態の間の遷移領域の温度範囲は、摂氏３０〜１００度の幅、特に好ましくは摂氏５０〜８０度の幅を有する（切換プロセスの低い感受性を有する切換素子タイプＢ’）。このタイプの態様は、切換プロセスが拡張された温度範囲にわたり起こるべきである場合に好ましい（切換プロセスの低い感受性、上記を参照）。これを、本発明において、例えば、ポリマーを得るための、比較的高い割合のポリマーの切換層における使用によって、または重合反応における好適なモノマータイプの使用によって達成することができる。この態様の明示的な変形を、以下の章に記載する。
【００３９】
本発明の可能な態様において、比較的低い光透過を有する切換状態は、５％より大きい、好ましくは１０％より大きい、特に好ましくは１５％より大きい、および非常に特に好ましくは２５％より大きいＶＩＳ領域における透過を有し、ここでこの透過を、偏光に影響する切換層（高い残余の透過を有する切換素子タイプＢ’’）によって行う。
【００４０】
また比較的低い光透過を有する切換状態において有意な透過を有する切換素子のかかる態様は、光透過の完全な遮断がいかなる場合においても生じるべきでない使用タイプにおいて好ましい場合がある。これは、例えば、オフィスまたは居住用建物の窓における切換素子の使用の際に考えられる。
【００４１】
デバイス、例えば本発明の切換素子における比較的低い光透過を有する切換状態における前述の光透過を、原則的にまた互いに相対しての偏光子の配置によって影響することができることを、ここで強調するべきである。この目的のための可能性は、当業者に熟知されている。例えば、比較的低い光透過を有する切換状態における増加した光透過を、偏光子の偏光の方向が互いに相対して９０°以外の角度によって回転した配置によって達成することができる。
【００４２】
しかしながら、上に明示的に言及したように、５％より大きい、好ましくは１０％より大きい、および特に好ましくは２５％より大きい透過を、本発明の前述の態様において、切換層によって、および互いに相対する偏光子の位置によってではなく行う。
【００４３】
これを、本発明において、例えばポリマーを得るための重合における複屈折Δｎについての高い値を有するモノマーの使用を通じて、特に高い割合のかかるモノマーの使用を通じて、ならびに／または切換層中のポリマーおよび液晶化合物の混合物中での合計におけるポリマーの高い割合を通じて達成することができる。
【００４４】
本発明の代替の好ましい態様において、比較的低い光透過を有する切換状態は、多くとも５％、好ましくは多くとも４％および特に好ましくは多くとも３％のＶＩＳ領域における透過を有する（低い残余の透過を有する切換素子タイプＡ’’）。
【００４５】
これを、本発明において、例えばポリマーを得るための重合における複屈折Δｎについての低い値を有するモノマーの使用を通じて、特に低い割合のかかるモノマーの使用を通じて、ならびに／または切換層中のポリマーおよび液晶化合物の混合物中での合計におけるポリマーの低い割合を通じて達成することができる。
【００４６】
代替の特に好ましい態様において、態様Ａ’（切換プロセスの高い感受性を有する切換素子）およびＡ’’（低い残余の透過を有する切換素子）が、本発明の切換素子における組み合わせ中に出現する。前述の特性を有するこのタイプの特に好ましい切換素子を、タイプＡの切換素子と称する。
【００４７】
特に好ましい態様において、態様Ｂ’（切換プロセスの低い感受性を有する切換素子）およびＢ’’（高い残余の透過を有する切換素子）が、本発明の切換素子における組み合わせ中に出現する。前述の特性を有するこのタイプの特に好ましい切換素子を、タイプＢの切換素子と称する。
【００４８】
本発明において、ポリマーを得るための重合反応において使用するモノマーの濃度に関するあるパラメーター、その複屈折Δｎおよびその中の反応性官能基の数（単官能性対多官能性モノマー）の設定によって、タイプＡまたはタイプＢのいずれかの切換素子を得ることが可能になることが見出された。これらの観点を、以下の章においてより詳細に討議する。
【００４９】
本発明の切換素子は、好ましくはそれが切換プロセスの電気的制御のためのデバイスを含まないことを特徴とする。それは、特に好ましくは電気的制御のためのデバイス、例えばワイヤー、ケーブル、電気的接続または回路を完全に含まない。
【００５０】
本発明の切換素子を、好ましくは、建物の任意の所望の構造的開放部または外部から実質的に密封される別の区画に設置する。
切換素子を、特に好ましくは建物の側壁または天井における構造的開放部に設置する。
しかしながら、原則的に、外側から実質的に密封される区画中のすべてのタイプの開放部は、それらが光透過を有する限り切換素子の設置に適している。
【００５１】
本出願の目的のために、外側から実質的に密封される区画は、特に建物または建物中の個々の部屋を意味するものと解釈される。ここでの建物は、とりわけ、私有の建物、例えば居住用建物、または公共の建築または商業的に使用される建物、例えば工場建造物、倉庫またはオフィスビルであり得る。他の態様において、しかしながら、区画はまた、車両、例えば自動車もしくはトラック、またはコンテナ、例えば輸送コンテナであり得る。
【００５２】
好ましいのは、０．５ｍ２より大きい、特に好ましくは１ｍ２より大きい、非常に特に好ましくは３ｍ２より大きいサイズを有する構造的開放部、例えば窓または天井である。これは、室内中への光透過およびしたがってエネルギー吸収を低減するための好適な手段が採用されない限り、それらが太陽によって照射される場合に、室内中への高いエネルギー吸収がかかる領域を通って生じるという事実による。好ましいのは、さらに建物のそれらの空間的配向ならびに／または地理的および気候的位置に起因する高い日射にさらされる構造的開放部である。
【００５３】
切換素子は、好ましくは、構造的開放部の全領域をカバーして配置され、開放部を通過する光透過が可能な限り完全に調節されるのが可能になる。１つの可能な態様において、単一の切換素子は覆いを提供する。代替の態様において、しかしながら、直接互いに隣接して、またはギャップを残して配置される複数の切換要素がまた、覆いを提供することができる。
【００５４】
多くの場合において、構造的開放部は、透明な材料によって、例えばガラスシートまたはPlexiglasシートによって覆われる。好ましい態様において、本発明の切換素子を、このシートに直接適用する。
このタイプの適用を、既存の配置を組み込むことにより、または完全な再設置により行うことができる。
【００５５】
断熱の観点から有利である構造的開放部の覆いの態様は、２つまたは３つ以上のガラスシートを含む配置であり、ここでガラスシート間の空間は、空気または特別のガス混合物で満たされる（マルチペーン絶縁ガラス(multipane insulating glass)）。相応して、本発明において、切換素子をこのタイプのマルチペーン絶縁ガラスシートの内部に、または外部的にこのタイプのシート上に設置するのが、好ましい。
【００５６】
好ましいのは、一般的に、内部の方向に面するシートの側上の、またはマルチペーン絶縁ガラスの場合においては２つのガラスシート間の空間中での使用である。しかしながら、他の配置がまた考えられ、ある場合において好ましいべきである。当業者は、切換素子の耐久性、光学的および審美的観点、シートを清浄にすることに関する実際的観点に関して、ならびに切換素子の室内および互いに関する外的環境における温度変化に対する反応性に関してある配置の利点および欠点を均衡させ、本場合に最適の設計を選択することができる。
【００５７】
好ましい態様において、切換素子は、それが少なくとも０．０５ｍ２、好ましくは０．１ｍ２〜２０ｍ２および特に好ましくは０．２ｍ２〜５ｍ２の面積を有することを特徴とする。
好ましい態様において、切換素子を使用して、光透過に温度の関数として影響し、特に好ましくは太陽から室内に進出する光透過に影響する。
本発明の使用の場合において、上に述べ、また以下の部分において示す切換素子の好ましい態様が、同様に好ましい。
【００５８】
環境からの室内への光透過は、室内へのエネルギー流入を意味し、その結果、一般的な物理的法則のために、室内の温度の上昇がもたらされる。光透過の本発明の切換素子による影響は、したがって、室内へのとりわけＶＩＳ光の形態における光流入を調節することができることのみならず、熱流入およびしたがって室内の温度を調節することができることを意味する。本発明は同様に、この目的のための切換素子の使用に関する。
【００５９】
好ましい態様において開切換状態が比較的低温で存在し、閉切換状態が比較的高温で存在する、上に記載した切換素子の温度依存性に起因して、室内の温度の自己調節がしたがって起こり得る。ここでの光透過およびしたがって熱流入は、低温で増加し、したがって室内の温度は上昇する。相応して、光透過およびしたがって熱流入は、比較的高温で低減され、したがって室内の温度は低下する。
【００６０】
２つの切換状態の間の切換は、温度で調節された方式において起こる。好ましい態様において、切換素子を、純粋に温度で調節された方式において、切換層が電場の印加によって影響されずに使用する。
【００６１】
当業者に知られているように、とりわけ少なくとも１種の液晶化合物を含む偏光に影響する切換層を、ある条件の下で電場の印加によって１つの切換状態から別の切換状態に変化させることができる。このタイプの切換層の、およびしたがって切換素子全体の電気的にもたらされた影響は、ある条件の下で、例えば比較的多数の切換プロセスの後に切換層の最初の状態を回復するために好ましい場合がある。しかしながら、本発明の特徴が、切換素子を純粋に温度で制御される方式において恒常的な使用のために使用し、切換素子の本発明による使用が電場の印加を必要としないことにあることに注意するべきである。
【００６２】
好ましいのは、さらに、光透過がとりわけＮＩＲ領域において影響される切換素子の使用である。ＮＩＲ領域における放射線は、室内への窓を通過してのエネルギーの流入に大きな貢献をする。本発明のデバイス設計のために、特に好ましい態様において、１０００〜１５００ｎｍの範囲内の波長での光透過の影響は、特に好ましい。
【００６３】
本発明の好ましい態様において、切換素子の偏光に影響する切換層は、２つの基板層の間に配置される。
本発明において、基板層は、とりわけ高分子材料、金属酸化物、例えばＩＴＯ、ガラスまたは金属からなり得る。それらは、好ましくはガラスまたはＩＴＯまたは高分子材料からなる。
【００６４】
上に示したコンポーネントに加えて、本発明の切換素子はまた、さらなる要素、例えば１つまたは２つ以上の整列層を含んでもよい。特に好ましくは、正確に２つの整列層が存在する。これらは、好ましくは各々、基板層と切換層との間に配置される。整列層はまた基板層として作用してもよく、それは基板層がデバイスにおいて必要ではないことを意味する。本発明の好ましい態様において、整列層は、ラビングしたポリイミドまたはラビングしたポリアクリレートからなる。
【００６５】
しかしながら、切換素子が切換層に隣接した整列層を含まないことが、本発明において同様に可能であり、ある条件の下で有利である。
【００６６】
本発明の切換素子が１つまたは２つ以上のフィルター層、好ましくは１つまたは２つ以上のＵＶフィルター層を含むのが、さらに好ましい。切換素子は、特に好ましくは、３００ｎｍ未満の波長を有する光、好ましくは３２０ｎｍ未満の波長を有する光、特に好ましくは３４０ｎｍ未満の波長を有する光および非常に特に好ましくは３６０ｎｍ未満の波長を有する光を遮断するＵＶフィルターを含む。
【００６７】
本発明において、切換素子は、２つまたは３つ以上の偏光子を有し、その１つは切換層の一方の側上に配置されており、他のものは切換層の対向する側上に配置されている。切換層および２つの偏光子は、好ましくはここで互いに対して平行に配置されている。
【００６８】
偏光子は、直線偏光子または円偏光子であり得る。好ましくは、正確に２つの偏光子が、デバイス中に存在する。この場合において、偏光子が両方の直線偏光子または両方の円偏光子のいずれかであるのが、さらに好ましい。
【００６９】
２つの直線偏光子がデバイス中に存在する場合、本発明において、２つの偏光子の偏光の方向が互いに相対して４５°〜１３５°、特に好ましくは７０°〜１１０°および非常に特に好ましくは８０°〜１００°の角度によって回転しているのが、好ましい。
【００７０】
偏光子は、反射性の、または吸収性の偏光子であり得る。本出願の意味における反射性偏光子は、一方の方向の偏光の光または一方のタイプの円偏光を反射し、一方それは、他方の方向の偏光の光または他方のタイプの円偏光に対して透明である。相応して、吸収性偏光子は、一方の方向の偏光の光または一方のタイプの円偏光を吸収し、一方それは、他方の方向の偏光の光または他方のタイプの円偏光に対して透明である。
【００７１】
本発明の目的のために、吸収性の、および反射性の偏光子を共に使用することができる。好ましいのは、薄い光学的フィルムの形態にある偏光子の使用である。本発明のデバイス中で使用することができる反射性偏光子の例は、ＤＲＰＦ（拡散性反射性偏光子フィルム、3M）、ＤＢＥＦ（複式明るさ増強フィルム、3M）、ＤＢＲ（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器）およびＡＰＦフィルム（進化した偏光子フィルム、3M、Technical Digest SID 2006, 45.1、US 2011/0043732およびUS 7023602を参照）である。
【００７２】
さらに、赤外光を反射するワイヤグリッド（ＷＧＰ、ワイヤグリッド偏光子）に基づいた偏光子を、使用することができる。本発明のデバイスにおいて使用することができる吸収性偏光子の例は、Itos XP38偏光子フィルムおよび日東電工GU-1220DUN偏光子フィルムである。本発明において使用することができる円偏光子の例は、APNCP37-035-STD偏光子(American Polarizers)である。さらなる例は、CP42偏光子(ITOS)である。
【００７３】
偏光子は、典型的には、ＵＶ−Ａ、ＶＩＳおよびＮＩＲ領域のスペクトルの全体にわたって等しく有効ではない。好ましい態様において、本発明の切換素子は、とりわけＮＩＲ領域における光を偏光する偏光子を含む。
【００７４】
本発明の好ましい態様において、第１の、および第２の偏光子は、各々、同一にまたは異なって吸収性直線偏光子または反射性直線偏光子である。特に好ましくは、両方の偏光子が吸収性直線偏光子であるか、または両方の偏光子が反射性直線偏光子である。さらに好ましい態様において、外方に、つまり室内とは反対方向に面する偏光子は、反射性偏光子である。
【００７５】
本発明の可能な態様において、２つの偏光子は、間に切換層が配置されている、つまり追加の基板層がデバイス中に存在しない基板層である。
【００７６】
本発明のさらなる好ましい態様において、切換層は、フレキシブルな層、例えばフレキシブルなポリマーフィルムの間に位置する。本発明のデバイスは、したがって形状においてフレキシブルであり、曲げることができ、例えば巻き上げることができる。フレキシブルな層は、基板層、整列層および／または偏光子のいずれかであり得る。好ましくは同様にフレキシブルであるさらなる層が、さらに存在してもよい。
【００７７】
さらに、切換層は、本発明においてゼラチン質の、または少なくとも粘性のコンシステンシーを有する。これは、デバイスのより大きなロバスト性の利点を有する。さらに、ゼラチン質切換層を含む本発明のデバイスは切断可能であり得、それは取り扱いにおける利点を表す。
切換層の状態が切換素子が開状態（切換状態Ｉ）にあるか閉状態（切換状態ＩＩ）にあるかを決定することは、上に示した。
【００７８】
好ましい態様において、比較的高い光透過を有する切換状態における切換層は、直線偏光の偏光の平面を回転させる特性を有する。好ましい態様において、この切換状態における切換層は、偏光の平面を、７０〜１１０°の値によって、好ましくは８０〜１００°の値によって、および特に好ましくは８５〜９５°の値によって回転させる。相応して、比較的低い光透過を有する切換状態における切換層は、直線偏光の偏光の平面をわずかな程度に回転させるに過ぎないかまたは全く回転させない特性を有する。
【００７９】
しかしながら、３６０°より大きい光の偏光の平面の回転がデバイスのねじれネマチック状態において起こる、つまり偏光の平面の複数の完全な回転が起こる切換層の態様がまた、本発明において可能である。
【００８０】
比較的高い光透過を有する切換状態（切換状態Ｉ）における切換層の状態は、特に好ましくはねじれネマチック状態である。相応して、比較的低い光透過を有する切換状態（切換状態ＩＩ）における切換層の状態は、アイソトロピック状態である。残余の異方性は、アイソトロピック状態において除外されない。
【００８１】
本発明において、切換層は、少なくとも１種の液晶化合物および少なくとも１種のポリマーを含み、ここでポリマーは、１つまたは２つ以上のメソゲン性基を含む少なくとも１つの繰り返し単位を含む。
異なる液晶化合物の混合物は、好ましくは切換層中に存在する。少なくとも５種および多くとも１５種の異なる液晶化合物が、特に好ましくは切換層中に存在する。
【００８２】
液晶化合物を、当業者に知られている液晶化合物から所望されるように選択することができる。好ましいのは、制限されたサイズおよび分子量の液晶化合物（小分子）である。液晶化合物が１０００Ｄａより大きくない、非常に特に好ましくは８００Ｄａより大きくない、および最も好ましくは６００Ｄａより大きくない分子量を有するのが、特に好ましい。
【００８３】
液晶化合物の混合物（または、１種のみの液晶化合物を使用する場合においては個々の液晶化合物）は、好ましくは、−２０℃〜２００℃の透明点、特に好ましくは１０℃〜１８０℃の透明点を有する。切換層中に存在するポリマーの透明点変化特性に起因して、高い透明点、例えば８０℃〜２００℃、好ましくは１００℃〜１８０℃および特に好ましくは１２０℃〜１６０℃を有する混合物または化合物が、特にまた本発明の切換素子において使用するのに適している。
【００８４】
液晶化合物は、好ましくは以下の式（Ｆ−１）に適合する：
【化１】
2014533375.tif 000003
式中、
Ｒ１１、Ｒ１２は、各出現において同一にまたは異なって、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、ＮＣＳ、ＳＣＮ、Ｒ１３−Ｏ−ＣＯ−、Ｒ１３−ＣＯ−Ｏ−または１〜１０個のＣ原子を有するアルキルもしくはアルコキシ基または２〜１０個のＣ原子を有するアルケニルもしくはアルケニルオキシ基を表し、ここで前述の基中の１個または２個以上の水素原子はＦまたはＣｌによって置き換えられていてもよく、および１つまたは２つ以上のＣＨ２基はＯまたはＳによって置き換えられていてもよく；ならびに
【００８５】
Ｒ１３は、各出現において同一にまたは異なって、１〜１０個のＣ原子を有するアルキル基を表し、ここで１個または２個以上の水素原子は、ＦまたはＣｌによって置き換えられていてもよく、およびここで１つまたは２つ以上のＣＨ２基は、ＯまたはＳによって置き換えられていてもよく；ならびに
【００８６】
【化２】
2014533375.tif 000004
は、各出現において同一にまたは異なって、
【化３】
2014533375.tif 000005
【００８７】
【化４】
2014533375.tif 000006
から選択され、
【００８８】
式中、
Ｘは、各出現において同一にまたは異なって、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮまたは１〜１０個のＣ原子を有するアルキル、アルコキシもしくはアルキルチオ基から選択され、ここで前述の基中の１個または２個以上の水素原子は、ＦまたはＣｌによって置き換えられていてもよく、およびここで前述の基中の１つまたは２つ以上のＣＨ２基は、ＯまたはＳによって置き換えられていてもよく；ならびに
【００８９】
Ｚ１１は、各出現において同一にまたは異なって、−ＣＯ−Ｏ−、−Ｏ−ＣＯ−、−ＣＦ２−ＣＦ２−、−ＣＦ２−Ｏ−、−Ｏ−ＣＦ２−、−ＣＨ２−ＣＨ２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＦ＝ＣＦ−、−ＣＦ＝ＣＨ−、−ＣＨ＝ＣＦ−、−Ｃ≡Ｃ−、−ＯＣＨ２−、−ＣＨ２Ｏ−および単結合から選択され；ならびに
ｄは、０、１、２、３、４、５または６、好ましくは０、１、２または３、特に好ましくは１、２または３の値を採る。
【００９０】
従属式
【化５】
2014533375.tif 000007
で表される基は、各出現において同一であっても異なっていてもよい。
【００９１】
液晶化合物としての使用のために、特に好ましいのは、未だ公表されていない出願GB 1007088.6、EP 10005251.3、GB 1009488.6、EP 10008779.0およびEP 10013797.5に開示されている液晶化合物の混合物である。
【００９２】
本発明において、液晶化合物または液晶化合物の混合物が切換層中に少なくとも５０％、好ましくは少なくとも６０％、特に好ましくは少なくとも７０％および非常に特に好ましくは少なくとも８０％の割合において存在するのが、好ましい。
【００９３】
切換層は、好ましくは１つのタイプのポリマー、つまり対応するモノマーからの正確に１つの重合反応において得られたポリマーを含む。しかしながら、複数種の異なるポリマー、つまり任意に異なるモノマーを使用して複数の異なる重合反応において得られたポリマーを切換層中で使用する態様が、同様に可能である。
【００９４】
本発明において、ポリマーが、切換層中に多くとも５０％、好ましくは多くとも４０％、特に好ましくは多くとも３０％および非常に特に好ましくは多くとも２０％の割合において存在するのが、好ましい。
【００９５】
液晶化合物およびポリマーは、さらに好ましくは切換層中の均一な混合物の形態にある。均一な混合物は、特に肉眼で観察した際に透明な外見を呈する混合物を意味するものと解釈される。それは、好ましくは、顕微鏡を使用して観察した際に２０μｍより大きい、特に好ましくは１０μｍより大きい、非常に特に好ましくは１μｍより大きいサイズを有する包含物、粒子または他の異質を有しない混合物を意味するものと解釈される。
【００９６】
切換層中に存在する混合物の均質は、切換素子の外部の外観に重要である。特に、切換層の混合物の最良の可能な均質の結果、見た際に透明な外見を呈し、可能な限り低いかすみおよび散乱を有する切換素子が得られる。
本発明において、切換層が液晶化合物およびポリマーに加えて１種または２種以上のキラルなドーパントを含むのが、好ましい。
【００９７】
キラルなドーパントを、好ましくは、切換層の混合物中で０．０１％〜３％、特に好ましくは０．０５％〜１％の合計濃度において使用する。ねじれについての高い値を得るために、キラルなドーパントの合計濃度をまた、３％より高く、好ましくは最大１０％まで選択してもよい。
これらの化合物および比較的少量において存在する他のコンポーネントの濃度を、液晶化合物およびポリマーの濃度を特定する際には無視する。
【００９８】
好ましいドーパントは、以下の表中に示した化合物である：
【表１−１】
2014533375.tif 000008
【００９９】
【表１−２】
2014533375.tif 000009
【０１００】
切換層は、さらに好ましくは、１種または２種以上の安定剤を含む。安定剤の合計濃度は、好ましくは全体としての混合物の０．００００１％〜１０％、特に好ましくは０．０００１％〜１％である。これらの化合物および比較的少量において存在する他のコンポーネントの濃度を、液晶化合物およびポリマーの濃度を特定する際には無視する。
【０１０１】
好ましい安定剤化合物を、以下の表中に示す：
【表２−１】
2014533375.tif 000010
【０１０２】
【表２−２】
2014533375.tif 000011
【０１０３】
【表２−３】
2014533375.tif 000012
【０１０４】
【表２−４】
2014533375.tif 000013
【０１０５】
【表２−５】
2014533375.tif 000014
【０１０６】
【表２−６】
2014533375.tif 000015
【０１０７】
本発明の好ましい態様において、切換層は、１重量％未満の二色性色素分子、特に好ましくは０．１重量％の二色性色素分子および非常に特に好ましくは０．０１重量％未満の二色性色素分子を含む。
特に、二色性色素分子が液晶材料中にドープされているいわゆるゲスト／ホスト系は、本発明の好ましい態様を表さない。
【０１０８】
ポリマーは、好ましくは対応する同一であるかまたは異なるモノマーからの重付加反応によって形成される。重合反応は、好ましくは光化学的に開始した反応によって起こるが、また本発明において熱的に開始してもよい。ポリマーは、特に好ましくはＵＶ光誘発重付加反応によって形成される。
【０１０９】
このタイプの重合は、他の重合タイプと比較して、ポリマーのより高い純度を達成することができるという利点を有する。さらに、ＵＶ光誘発重合反応を極度に良好に制御することができ、非常に迅速に進む。混合物コンポーネントの所望されない副反応、例えば分解または酸化は、再びさらに回避される。
【０１１０】
ポリマーは、好ましくは、アクリレート基、ビニルエーテル基およびエポキシド基から選択された１つまたは２つ以上の基を各々含むモノマー化合物から形成される。特に好ましいのは、１つ、２つ、３つまたは４つのアクリレート基を含むモノマー化合物であり、非常に特に好ましいのは、１つまたは２つのアクリレート基を含むモノマー化合物（いわゆるモノアクリレートまたはジアクリレート）である。
【０１１１】
好ましいのは、本発明において、１つのみのタイプの反応性基、例えば専らアクリレート基を含むモノマーである。しかしながら、混合された官能性を有する、つまり、各々１つのタイプの１つまたは２つ以上の反応性基および別のタイプの１つまたは２つ以上の反応性基、例えば１つのアクリレート基および１つのエポキシド基を含むモノマーを使用することもまた、可能である。
【０１１２】
本発明の目的のために、アクリレート基は、好ましくは以下の式（Ａ−１）で表される基を意味するものと解釈される：
【化６】
2014533375.tif 000016
式中、点線の結合はモノマーの残部への結合を表し、Ｒ２１は任意の所望の有機ラジカル、好ましくはＨまたは１〜１０個のＣ原子を有するアルキル基、特に好ましくはＨを表す。対応する状況は、２つまたは３つ以上のアクリレート基を含むモノマーに該当する。
【０１１３】
さらに、ポリマーが２種または３種以上の異なるモノマー化合物から形成されるのが好ましく、ここで少なくとも１種のモノマー化合物は、単官能化合物、好ましくはモノアクリレートを表し、少なくとも１種の他のモノマー化合物は、多官能化合物、好ましくはジアクリレートを表す。
【０１１４】
ここでの多官能化合物は、好ましくは、すべてのモノマー化合物の多くとも８０％の割合において、特に好ましくは多くとも７０％の割合において、および非常に特に好ましくは多くとも６０％の割合において存在する。これらの条件は、好ましくはジアクリレートモノマーに該当する。
【０１１５】
混合物中のジアクリレート対モノアクリレート比は、好ましくは１：２０〜２：１、特に好ましくは１：１５〜３：２および非常に特に好ましくは１：１０〜１：１である。
本発明の切換素子の切換層のポリマーが形成される重合反応における少なくとも１種のモノマーは、１つまたは２つ以上のメソゲン性基を含むことが好ましい。
【０１１６】
ポリマーが形成される重合反応における１つまたは２つ以上のメソゲン性基を含むモノマーの割合は、好ましくは、使用するモノマーの総量を基準として少なくとも１０％である。それは、特に好ましくは少なくとも３０％、非常に特に好ましくは少なくとも６０％およびより好ましくは少なくとも９０％である。
ポリマーの調製のための本質的にすべてのモノマーが１つまたは２つ以上のメソゲン性基を含むのが、特に好ましい。
【０１１７】
メソゲン性基を含むモノマーの使用の利点は、液晶相が使用するモノマーの広い濃度範囲にわたり安定であることにある。さらに、メソゲン性基を含むモノマーの使用が得られた混合物の均質を改善し、光散乱を低減することが見出された。
【０１１８】
少なくとも２種の異なるモノマーを重合反応において使用する場合において、少なくとも１種のモノマーがメソゲン性基を含まず、少なくとも１種のモノマーが１つまたは２つ以上のメソゲン性基を含むのが、好ましい場合がある。
【０１１９】
本発明のモノマー化合物は、好ましくは式（Ｍ−１）または（Ｍ−２）で表される基本構造を有する：
【化７】
2014533375.tif 000017
式中、基Ｃは、基（単数）Ｓまたは基（複数）Ｓに結合したメソゲン性基を表す。それは、特に好ましくは少なくとも１つのアリール、ヘテロアリールまたはシクロヘキシル基を含む。
【０１２０】
基Ｓはさらに、任意の所望のスペーサー基を表す。それは、単結合、単一の原子または２〜２０個の原子の長さを有する鎖を表すことができる。それは、好ましくは２〜１０個の原子の長さを有する鎖、特に好ましくはアルキレン、アルキレンオキシまたはアルキレンジオキシ基を表す。メソゲン性基からの限界の設定において、スペーサー基はフレキシブルな基を表し、それはすべての空間的方向において自由に向き、移動することができ、一方メソゲン性基は典型的には制限された可動性を有する。
【０１２１】
基Ｒは、重付加反応において重合することができる任意の所望の反応性基、好ましくはアクリレート、ビニルエーテルまたはエポキシド基を表す。指数ｎは、２〜５、好ましくは２〜４および特に好ましくは２の値を有する。
【０１２２】
特に好ましいのは、式（Ｍ−１）または式（Ｍ−２）で表されるモノマー化合物であり、それは、２つの式（Ｍ−１−１）および（Ｍ−２−１）の１つに適合する。
【化８】
2014533375.tif 000018
式中、基Ｃ−１は高い複屈折Δｎを有するメソゲン性基を表し、基Ｓは上に定義した通りであり、Ｒ２１は上に定義した通りである。
【０１２３】
特に好ましいのは、さらに式（Ｍ−１）または式（Ｍ−２）で表されるモノマー化合物であり、それは、２つの式（Ｍ−１−２）または（Ｍ−２−２）の１つに適合する。
【化９】
2014533375.tif 000019
式中、基Ｃ−２は低い複屈折Δｎを有するメソゲン性基を表し、基Ｓは上に定義した通りであり、Ｒ２１は上に定義した通りである。
【０１２４】
式（Ｍ−１−１）で表される特に好ましいモノマー化合物を、以下に示す：
【表３−１】
2014533375.tif 000020
【０１２５】
【表３−２】
2014533375.tif 000021
【０１２６】
【表３−３】
2014533375.tif 000022
【０１２７】
【表３−４】
2014533375.tif 000023
【０１２８】
【表３−５】
2014533375.tif 000024
【０１２９】
【表３−６】
2014533375.tif 000025
【０１３０】
【表３−７】
2014533375.tif 000026
【０１３１】
【表３−８】
2014533375.tif 000027
【０１３２】
【表３−９】
2014533375.tif 000028
【０１３３】
【表３−１０】
2014533375.tif 000029
【０１３４】
【表３−１１】
2014533375.tif 000030
【０１３５】
【表３−１２】
2014533375.tif 000031
【０１３６】
【表３−１３】
2014533375.tif 000032
【０１３７】
【表３−１４】
2014533375.tif 000033
【０１３８】
【表３−１５】
2014533375.tif 000034
【０１３９】
式（Ｍ−２−１）で表される特に好ましいモノマー化合物を、以下に示す：
【表４−１】
2014533375.tif 000035
【０１４０】
【表４−２】
2014533375.tif 000036
【０１４１】
【表４−３】
2014533375.tif 000037
【０１４２】
【表４−４】
2014533375.tif 000038
【０１４３】
【表４−５】
2014533375.tif 000039
【０１４４】
【表４−６】
2014533375.tif 000040
【０１４５】
【表４−７】
2014533375.tif 000041
【０１４６】
【表４−８】
2014533375.tif 000042
【０１４７】
【表４−９】
2014533375.tif 000043
【０１４８】
式（Ｍ−１−２）で表される特に好ましいモノマー化合物を、以下に示す：
【表５−１】
2014533375.tif 000044
【０１４９】
【表５−２】
2014533375.tif 000045
【０１５０】
【表５−３】
2014533375.tif 000046
【０１５１】
【表５−４】
2014533375.tif 000047
【０１５２】
【表５−５】
2014533375.tif 000048
【０１５３】
式（Ｍ−２−２）で表される特に好ましいモノマー化合物を、以下に示す：
【表６−１】
2014533375.tif 000049
【０１５４】
【表６−２】
2014533375.tif 000050
【０１５５】
【表６−３】
2014533375.tif 000051
【０１５６】
【表６−４】
2014533375.tif 000052
【０１５７】
【表６−５】
2014533375.tif 000053
【０１５８】
【表６−６】
2014533375.tif 000054
【０１５９】
また、メソゲン性基を含まないモノマーを式（Ｍ−１）または（Ｍ−２）で表される前述のモノマーに加えて使用するのがまた好ましい場合がある。かかるモノマーは、１つまたは２つ以上の反応性基、好ましくはアクリレート基、ビニルエーテル基またはエポキシド基を含んでいてもよい。それらは、特に好ましくは１つ、２つ、３つまたは４つのアクリレート基を含む。このタイプの好ましいモノマー化合物を、以下の表中に示す：
【０１６０】
【表７−１】
2014533375.tif 000055
【０１６１】
【表７−２】
2014533375.tif 000056
【０１６２】
【表７−３】
2014533375.tif 000057
【０１６３】
【表７−４】
2014533375.tif 000058
【０１６４】
上に述べたタイプＡの本発明の切換素子の製造のために、単官能性モノマー、特に好ましくは正確に１つのアクリレート基を含むモノマーを、好ましくは優勢な割合において使用する。前記好ましいモノマーの割合は、好ましくは使用するモノマーの総量の６０％超、特に好ましくはモノマーの総量の８０％超および非常に特に好ましくはモノマーの総量の９５％超である。
【０１６５】
前述の式（Ｍ−１−２）で表されるモノマーを、非常に特に好ましくは優勢な割合において使用し、上記の表による式（Ｍ−１−２）で表されるモノマーを、さらにより好ましくは優勢な割合において使用する。
【０１６６】
上に述べたタイプＢの本発明の切換素子の製造のために、多官能性モノマー、特に好ましくは正確に２つのアクリレート基を含むモノマーを、好ましくは優勢な割合において使用する。前記好ましいモノマーの割合は、好ましくは使用するモノマーの総量の４０％超、特に好ましくはモノマーの総量の６０％超および非常に特に好ましくは使用するモノマーの総量の８０％超である。
【０１６７】
前述の式（Ｍ−２−１）または（Ｍ−２−２）で表されるモノマーを、非常に特に好ましくは優勢な割合において使用し、上記の表による式（Ｍ−２−１）で表されるモノマーを、さらにより好ましくは優勢な割合において使用する。
【０１６８】
少なくとも１種の液晶化合物および少なくとも１種のポリマーを含む切換層の混合物を、様々な方法で調製することができる。
好ましいのは、ポリマーを液晶化合物の存在下での少なくとも１種のモノマー化合物の重合反応によって調製する態様（in-situ法）である。
【０１６９】
ここでの液晶化合物の存在下での重合は、特に少なくとも１種の液晶化合物および少なくとも１種のモノマー化合物を含む混合物を調製し、少なくとも１種のモノマー化合物が反応してポリマーを形成する重合反応をその後行うことを意味するものと解釈される。前記ポリマーは、この場合において混合物中に、重合反応の完了の後に少なくとも１種の液晶化合物と一緒に存在する。得られた混合物を、切換層の製造のために直接使用するか、またはそれにさらなる加工ステップを施すことができる。
【０１７０】
したがって、本発明はさらに、本発明の切換素子の製造のための少なくとも１種の液晶化合物および少なくとも１種のモノマー化合物を含む混合物の使用に関する。
【０１７１】
好ましいのは、本発明の切換素子の製造のための少なくとも１種の液晶化合物および少なくとも１種のモノマー化合物を含む混合物の使用であり、ここで混合物は、モノアクリレートを表す少なくとも１種のモノマー化合物およびジアクリレートを表す少なくとも１種のモノマー化合物を含むことを特徴とする。
【０１７２】
モノアクリレートを表すモノマー化合物は、好ましくはここで、上に示した式（Ｍ−１）で表される化合物から、特に好ましくは上に示した式（Ｍ−１−１）および（Ｍ−１−２）で表される化合物から選択される。非常に特に好ましいのは、上に示した式（Ｍ−１−１）および（Ｍ−１−２）で表される明示的な化合物である。
【０１７３】
ジアクリレートを表すモノマー化合物は、好ましくはここで、上に示した式（Ｍ−２）で表される化合物から、特に好ましくは上に示した式（Ｍ−２−１）および（Ｍ−２−２）で表される化合物から選択される。非常に特に好ましいのは、上に示した式（Ｍ−２−１）および（Ｍ−２−２）で表される明示的な化合物である。
【０１７４】
少なくとも１種のポリマーが少なくとも１種の液晶化合物との混合物中に得られる少なくとも１種のモノマー化合物の重合反応は、好ましくはＵＶ光誘発重付加である。
【０１７５】
少なくとも１種の液晶化合物および少なくとも１種のモノマー化合物を含む前述の混合物は、好ましくはさらに少なくとも１種の光開始剤化合物を含む。少なくとも１種の光開始剤化合物は、好ましくは、混合物中に、０．０１％〜２％の濃度および特に好ましくは０．１％〜１％の濃度において存在する。
【０１７６】
本発明による好ましい光開始剤化合物を、以下の表中に示す：
【表８−１】
2014533375.tif 000059
【０１７７】
【表８−２】
2014533375.tif 000060
【０１７８】
【表８−３】
2014533375.tif 000061
【０１７９】
モノマーの重合反応の開始のための好ましい照明系は、水銀に基づく照明系、例えばＨ、ＦおよびＧ放射体である。特に好ましいのは、Ｆ放射体または低いＵＶ−Ｂ容量および高いＵＶ−Ａ容量を有する他の照明系である。好ましいのは、３２０ｎｍ未満の、好ましくは３４０ｎｍ未満の、および特に好ましくは３６０ｎｍ未満の波長を有する光を遮断するフィルターの使用である。
【０１８０】
さらに、少なくとも１種の液晶化合物および少なくとも１種のモノマー化合物を含む前述の混合物は、さらに連鎖移動剤として作用する少なくとも１種の化合物を含む。連鎖移動剤はポリマーフリーラジカルと重合反応において反応して、フリーラジカルおよび飽和ポリマーを形成し、それはさらに反応しない。形成された連鎖移動剤フリーラジカルは、新たな重合反応を開始することができる。連鎖移動剤の使用によって、とりわけ、重合反応において得られたポリマーの分子量を制御することが可能になる。
【０１８１】
連鎖移動剤は、好ましくは混合物中に０．１％〜１０％、特に好ましくは１％〜８％の濃度において存在する。これらの化合物および比較的少量において存在する他のコンポーネントの濃度を、液晶化合物およびポリマーの濃度を特定する場合には無視する。
【０１８２】
本発明において好ましく使用する連鎖移動剤は、少なくとも１つのＣ−ハロゲン、Ｓ−Ｈ、Ｓｉ−ＨまたはＳ−Ｓ結合を含む。特に好ましい連鎖移動剤は、以下の化合物を含む群から選択される：
【化１０】
2014533375.tif 000062
【０１８３】
および２−（ドデシルチオカルボノチオイルチオ）−２−メチルプロピオン酸、２−シアノ−２−プロピル４−シアノベンゾジチオエート、２−シアノ−２−プロピルベンゾジチオエート、２−シアノ−２−プロピルドデシルトリチオカーボネート、２−シアノプロパン−２−イルＮ−メチル−Ｎ−（ピリジン−４−イル）カルバモジチオエート、２−フェニル−２−プロピルベンゾジチオエート、４，４’−チオビスベンゼンチオール、４−シアノ−４−（フェニルカルボノチオイルチオ）ペンタン酸、４−シアノ−４−［（ドデシルスルファニルチオカルボニル）スルファニル］ペンタン酸、ビス（ドデシルスルファニルチオカルボニル）ジスルフィド、ビス（チオベンゾイル）ジスルフィド、ブロモトリクロロメタン、シアノメチルドデシルトリチオカーボネート、シアノメチルメチル（フェニル）カルバモジチオエート、イソオクチル３−メルカプトプロピオネート、メチル２−（ドデシルチオカルボノチオイルチオ）−２−メチルプロピオネート、メチル２−プロピオネートメチル（４−ピリジニル）カルバモジチオエート、Ｎ、Ｎ’−ジメチル−Ｎ，Ｎ’−ジ（４−ピリジニル）チウラムジスルフィド、ペンタエリスリトールテトラキス（２−メルカプトアセテート）、ペンタエリスリトールテトラキス（３−メルカプトプロピオネート）およびトリメチロールプロパントリス（３−メルカプトプロピオネート）。
【０１８４】
代替の、および同様に好ましい態様は、ポリマーを少なくとも１種のモノマー化合物の重合反応によって調製するものであり、ここで液晶化合物およびポリマーを含む切換層を、その後ポリマーおよび液晶化合物を混合することにより製造する（二段階プロセス）。
【０１８５】
本発明は、したがってまた本発明の切換素子の製造のための重付加反応によって得られた少なくとも１種の液晶化合物および少なくとも１種のポリマーを含む混合物の使用に関する。
【０１８６】
この態様（二段階プロセス）において、少なくとも１種のモノマー化合物の重合反応を、上に述べたように少なくとも１種の液晶化合物が混合物中に同時に存在せずに行う。重合を、好ましくは重合反応のために典型的に使用する溶媒中で、特に好ましくはＴＨＦ、トルエン、ブチロラクトンまたはＮＭＰ中で行う。重合の後、溶媒を除去し、ポリマーを少なくとも１種の液晶化合物と混合する。得られた混合物を、切換層の製造のために直接使用するか、またはさらなる加工ステップを施すことができる。
【０１８７】
ポリマーの調製のために、in-situプロセスの場合におけるのと同様のプロセスを、二段階プロセス、例えばＵＶ光誘発重付加反応において使用することができる。しかしながら、このプロセスにおける種々の境界条件のために、ポリマーのための種々の調製方法を使用することがまた、可能である。
【０１８８】
本発明の切換素子の製造のための使用に特に好適であり、適合しているのは、少なくとも１種の液晶化合物、単官能性化合物、好ましくはモノアクリレート化合物を表す少なくとも１種のモノマー化合物、および多官能化合物、好ましくはジアクリレート化合物を表す少なくとも１種のモノマー化合物を含む混合物であり、ここで少なくとも１種のモノマー化合物は、１つまたは２つ以上のメソゲン性基を含む。本発明は、したがって同様にこのタイプの混合物に関する。
【０１８９】
ここでのモノマー化合物は、複屈折Δｎについての高い値を有することができるか、またはそれらは、複屈折Δｎについての低い値を有することができる。
本発明において、混合物に、その後のプロセスステップにおいて重合反応を施す。
したがって、本発明はさらに、前述の混合物の重合反応に起因する混合物に関する。
【０１９０】
前述の混合物中での液晶化合物、単官能性モノマー化合物、多官能性モノマー化合物、モノアクリレート化合物およびジアクリレート化合物の好ましい態様は、上に示したのと同一である。
【０１９１】
本発明の経過において、高濃度の複屈折についての高い値を有するモノマー化合物の使用の結果、残余の透過の増加および切換プロセスの感受性の低減がもたらされることが見出された（タイプＢ切換素子、上記を参照）。
【０１９２】
反対に、複屈折についての低い値を有するモノマー化合物の使用および／または低い濃度のモノマー化合物の使用によって、切換プロセスの低い残余の透過および高い感受性を達成することが可能になる（タイプＡ切換素子、上記を参照）。
本発明によって、したがって切換素子の特性をタイプＡとＢとの間で可変に調整することが可能になる。
【０１９３】
特に、本発明の経過において、多官能性モノマー対単官能性モノマーの割合の比が切換素子の特性に対して大きな影響を有することが見出された。割合の変化によって、切換素子の特性をタイプＡとＢとの間で可変に調整することが可能になる。
【０１９４】
特に、２つまたは３つ以上のアクリレート基を含むモノマー化合物が、１つのアクリレート基を含むモノマー化合物より、切換プロセスの残余の透過および感受性に対してより大きな効果を有することが再び見出された。
【０１９５】
２つまたは３つ以上のアクリレート基を含み、高い複屈折Δｎを有するモノマー化合物の使用の結果、特に高い濃度のこれらのモノマー化合物を使用する場合にタイプＢの切換素子が得られる。
【０１９６】
対照的に、１つのアクリレート基を含み、高い複屈折Δｎのみを有するモノマー化合物を高い濃度においてさえ使用した結果、タイプＢの切換素子が得られない、つまり残余の透過の関連する増加または切換プロセスの感受性の関連する低減がもたらされないことが、見出された。
【０１９７】
特に好ましいのは、したがって少なくとも１種の液晶化合物、少なくとも１種のモノアクリレート化合物および少なくとも１種のジアクリレート化合物を前述のタイプＢの切換素子中に含む混合物の使用であり、ここでジアクリレート化合物は、０．１より大きい、好ましくは０．１２より大きい、および特に好ましくは０．１５より大きい複屈折Δｎを有し、４％より大きい、好ましくは６％より大きい、および非常に特に好ましくは８％より大きい濃度において使用する。
【０１９８】
特に好ましいのは、したがってさらに少なくとも１種の液晶化合物、少なくとも１種のモノアクリレート化合物および少なくとも１種のジアクリレート化合物を前述のタイプＡの切換素子中に含む混合物の使用であり、ここでジアクリレート化合物は、０．１５より小さい、好ましくは０．１２より小さい、および特に好ましくは０．１より小さい複屈折Δｎを有し、かつ／または４％未満、特に好ましくは３％未満および非常に特に好ましくは２％未満の濃度において使用する。
【０１９９】
以下の実施例は、本発明をより詳細に記載し、例示することを意図する。それらは、本発明の範囲に関して限定的であることを意図しない。
【０２００】
実施例
例１：
混合物１、２、３および４を調製する。それらは各々ＬＣ混合物Ａを含み、それは以下の組成を有する：
【表９−１】
2014533375.tif 000063
【０２０１】
【表９−２】
2014533375.tif 000064
【０２０２】
Ｓ−８１１は、キラルなドーパントである（構造は記載を参照）。略語ＲＭによって示した化合物は、モノマーである。それらの構造を、上の表中に示す。混合物２および４は、各々混合物１および３に相当し、差異は、開始剤化合物Irgacure（構造は記載を参照）を加え、重合を行ったことである。
【０２０３】
混合物１：ＬＣ混合物Ａ＋０．１％のＳ−８１１＋１．８％のＲＭ−Ｄ１（ジアクリレート）＋１８．２％のＲＭ−Ｍ１（モノアクリレート）。
混合物２：ＬＣ混合物Ａ＋０．１％のＳ−８１１＋１．８％のＲＭ−Ｄ１（ジアクリレート）＋１８．２％のＲＭ−Ｍ１（モノアクリレート）＋０．２％のIrgacure 907。重合した状態。
混合物３：ＬＣ混合物Ａ＋０．１％のＳ−８１１＋１０％のＲＭ−Ｄ１（ジアクリレート）＋１０％のＲＭ−Ｍ１（モノアクリレート）。
混合物４：ＬＣ混合物Ａ＋０．１％のＳ−８１１＋１０％のＲＭ−Ｄ１（ジアクリレート）＋１０％のＲＭ−Ｍ１（モノアクリレート）＋０．２％のIrgacure 907。重合した状態。
【０２０４】
混合物を本発明の切換素子中に導入し、ここでそれらは切換層を表す。ＴＮセルの態様における切換層は、４ミクロンの層の厚さにおいて存在する。切換素子の偏光子は、交差した位置（９０°）にある。
図１は、各場合において温度の関数としての、４種の混合物についての透過の変化を示す。
【０２０５】
重合の後にさえも、Ｓ字形の曲線が、温度の関数としての透過、つまり透明点の温度の近くの温度での透明点および急速に変化する透過の温度より著しく高い温度または著しく低い温度を有する２つの領域における実質的に一定の透過のために得られることは、全く明白である。
【０２０６】
透明点は、曲線１と比較して曲線２についてより高い温度に著しく移動し、曲線３と比較して曲線４についてより低い温度に著しく移動する。曲線２および４は、「閉状態」における残余の透過および切換プロセスの低減された感受性を温度の関数として有する（透明点の領域におけるより急峻でない曲線）。曲線２および４は、特に比較的高い温度での残余の透過に関して互いと異なる。これは、曲線２の場合におけるより曲線４の場合において著しく高い。
【０２０７】
混合物２および４が均一な外観を有し、可視光線散乱を有しないことを、さらに強調するべきである。
【０２０８】
例２：
混合物１、２、３および４を調製し、重合させる（３分間硬化させる、３６０ｎｍエッジフィルター、３７ｍＷ／ｃｍ２）。  
それらはすべて以下の基本混合物を含む：
５９．７％のＬＣ混合物Ａ＋５％のＣＧＰＣ−３−３＋５％のＣＰＺＧ−３−Ｎ＋０．１％のＳ−８１１＋０．２％のIrgacure 651
【化１１】
2014533375.tif 000065
【０２０９】
さらに、混合物１は、以下のものを含む：
１５％のＲＭ−Ｍ２（モノアクリレート、低デルタｎ）＋１５％のＲＭ−Ｄ２（ジアクリレート、低デルタｎ）
さらに、混合物２は、以下のものを含む：
１５％のＲＭ−Ｍ１（モノアクリレート、高デルタｎ）＋１５％のＲＭ−Ｄ２（ジアクリレート、低デルタｎ）
さらに、混合物３は、以下のものを含む：
１５％のＲＭ−Ｍ２（モノアクリレート、低デルタｎ）＋１５％のＲＭ−Ｄ１（ジアクリレート、高デルタｎ）
さらに、混合物４は、以下のものを含む：
１５％のＲＭ−Ｍ１（モノアクリレート、高デルタｎ）＋１５％のＲＭ−Ｄ１（ジアクリレート、高デルタｎ）
【０２１０】
モノマーＲＭ−Ｍ２、ＲＭ−Ｍ１、ＲＭ−Ｄ２およびＲＭ−Ｄ１の物質特性を、以下の表に示す（構造は上記の表を参照）：
【表１０】
2014533375.tif 000066
【０２１１】
混合物を本発明の切換素子中に導入し、ここでそれらは切換層を表す。ＴＮセルの態様における切換層は、４ミクロンの層の厚さにおいて存在する。切換素子の偏光子は、交差した位置（９０°）にある。
図２は、各場合において温度の関数としての、４種の混合物についての透過の変化を示す。
【０２１２】
混合物は、再び均一な外観を有し、可視光線散乱を有しない。
残余の透過が混合物１から混合物２を介して混合物３を介して混合物４に変化する際に増加することは、全く明白である。さらに、切換プロセスの感受性は、混合物１から混合物２を介して混合物３を介して混合物４に低下する。
【０２１３】
混合物１を含む切換素子はタイプＡ（切換プロセスの低い残余の透過および高い感受性）の切換素子を表し、一方混合物４を含む切換素子はタイプＢ（切換プロセスの高い残余の透過および低い感受性）の切換素子を表す。混合物２または混合物３を含む切換素子は、遷移形態を表す。
【０２１４】
本例は、したがって切換素子の透過曲線どれくらい異なるかを示し、上に、および記載において示した本発明のタイプＡおよびタイプＢ切換素子に対応する、複屈折に対する異なる値を有するモノアクリレートおよびジアクリレートの好適な選択を通じて得ることができる。
【０２１５】
例３：
１０種の混合物を調製し、すべてはコンポーネントＬＣ混合物Ａ、ＣＰＺＧ−３−Ｎ、ＣＧＰＣ−３−３、Irgacure 651およびＳ−８１１を含む。さらに、モノマー化合物ＲＭ−Ｍ２およびＲＭ−Ｄ１（上記を参照）は、比率１：１において増加する割合（４％〜４０％）において存在する。
【０２１６】
混合物の正確な濃度は以下のとおりである：
ＬＣ混合物Ａ（８９．７−ｘ％）＋ＣＰＺＧ−３−Ｎ（５％）＋ＣＧＰＣ−３−３（５％）＋Irgacure 651（０．２％）＋Ｓ−８１１（０．１％）＋ｘ／２％のＲＭ−Ｍ２＋ｘ／２％のＲＭ−Ｄ１、ここで
ｘ＝混合物１について４％
ｘ＝混合物２について６％
ｘ＝混合物３について８％
ｘ＝混合物４について１０％
ｘ＝混合物５について１２％
ｘ＝混合物６について１５％
ｘ＝混合物７について１７％
ｘ＝混合物８について２０％
ｘ＝混合物９について３０％
ｘ＝混合物１０について４０％。
【０２１７】
各場合におけるモノマーは、低い複屈折を有するモノアクリレート（ＲＭ−Ｍ２）および高い複屈折を有するジアクリレート（ＲＭ−Ｄ１）を表す。
混合物を本発明の切換素子中に導入し、ここでそれらは切換層を表す。ＴＮセルの態様における切換層は、４ミクロンの層の厚さにおいて存在する。切換素子の偏光子は、交差した位置（９０°）にある。
図３は、各場合において温度の関数としての混合物についての透過の変化を示す。
【０２１８】
例は、例２におけるように、タイプＡの切換素子のタイプＢの切換素子への転移を、今回は混合物中のモノマーの濃度を増加させることにより達成することができることを示す。
例２とは対照的に、非常に低い濃度の使用するモノマーを有する混合物をまた、ここに示す。これらの場合において、切換プロセスの非常に低い残余の透過および高い感受性を、達成することができる。
【０２１９】
例４：
混合物１〜４を調製し、重合させる。
それらはすべて同一の基本混合物を含む：
ＬＣ混合物Ａ（９９．７−ｘ％）、０．１％のＳ−８１１および０．２％のIrgacure 907。
【０２２０】
さらに、混合物１は、以下のものを含む：
ｘ＝１０％のＲＭ−Ｍ１（モノアクリレート）：ＲＭ−Ｄ１（ジアクリレート）＝１０：１を含むモノマー
さらに、混合物２は、以下のものを含む：
ｘ＝２０％のＲＭ−Ｍ１（モノアクリレート）：ＲＭ−Ｄ１（ジアクリレート）＝１０：１を含むモノマー
さらに、混合物３は、以下のものを含む：
ｘ＝１０％のＲＭ−Ｍ１（モノアクリレート）：ＲＭ−Ｄ１（ジアクリレート）＝１：１を含むモノマー
さらに、混合物４は、以下のものを含む：
ｘ＝２０％のＲＭ−Ｍ１（モノアクリレート）：ＲＭ−Ｄ１（ジアクリレート）＝１：１を含むモノマー
【０２２１】
混合物を本発明の切換素子中に導入し、ここでそれらは切換層を表す。ＴＮセルの態様における切換層は、４ミクロンの層の厚さにおいて存在する。切換素子の偏光子は、交差した位置（９０°）にある。
混合物は、再び均一な外観を有し、可視光線散乱を有しない。
【０２２２】
図４は、各場合において温度の関数としての、４種の混合物についての透過の変化を示す。
切換プロセスの増加した残余の透過および低減された感受性が、両方の場合において使用したモノマーの量の増加に伴って生じることが、明らかになる（１と比較して混合物２および３と比較して４）。
【０２２３】
しかしながら、残余の透過に関して混合物４と２との間で有意な差異がある：高い割合のジアクリレート（比率１：１）を含む混合物４において、残余の透過は、低い含量のジアクリレート（ジアクリレート対モノアクリレート比１：１０）を有し、同一の合計濃度のモノマーを有する混合物２におけるよりも有意に高い。
【０２２４】
しかしながら、切換プロセスの感受性は、両方の混合物の場合において類似している。
残余の透過レベルは、したがって、実質的に切換プロセスの感受性とは独立して、ジアクリレート含量のモノマーの同一の合計濃度に伴う変化によって影響され得る。
【図１】
2014533375.tif 000067
【図２】
2014533375.tif 000068
【図３】
2014533375.tif 000069
【図４】
2014533375.tif 000070
【国際調査報告】
2014533375.tif 000071
2014533375.tif 000072
2014533375.tif 000073
2014533375.tif 000074