Flüssigkristalline Mischungen

Die vorliegende Anmeldung betrifft eine Mischung enthaltend eine oder mehrere Verbindungen gewählt aus Verbindungen gemäß den unten gezeigten Formeln (1) oder (2), und die Verwendung dieser Mischung in einer Vorrichtung zur Regulierung des Lichtdurchtritts durch ein

Flächenelement.

Unter dem Begriff Licht wird im Rahmen der vorliegenden Anmeldung insbesondere elektromagnetische Strahlung im UV-A-, VIS-, sowie NIR- Bereich verstanden, d.h. gemäß üblicher Definitionen Licht einer

Wellenlänge von 320 nm bis 2000 nm.

Bevorzugt wird unter dem Licht, dessen Durchtritt von der

erfindungsgemäßen Vorrichtung reguliert wird, Sonnenlicht verstanden. Sonnenlicht geht bevorzugt direkt von der Sonne aus. Es kann jedoch auch über Spiegelung, Brechung, oder über Absorption und anschließende Emission durch beliebige Materialien indirekt von der Sonne ausgehen.

Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen werden entsprechend bevorzugt dafür verwendet, den Durchtritt von Sonnenlicht durch ein Flächenelement zu regulieren, insbesondere den Durchtritt von Sonnenlicht durch ein Flächenelement in ein weitgehend abgeschlossenes Raumelement hinein zu regulieren. Derartige Vorrichtungen sind sind auch unter dem

Überbegriff schaltbare Fenster (switchable Windows, smart Windows) bekannt. Diese sind im Überblick beispielsweise in B. Jelle et al., Solar Energy Materials & Solar Cells 2012, S. 1 - 28, beschrieben. Von dem Begriff schaltbares Fenster sind dabei auch schaltbare lichtdurchlässige Dächer, zum Beispiel Dachfenster oder Autodächer, umfasst. Eine Variante dieser schaltbaren Fenster verwendet flüssigkristalline Materialien, welche Farbstoffe enthalten. Beispiele für derartige

Vorrichtungen sind unter anderem in WO 2009/141295 beschrieben.

Es besteht weiterhin Bedarf an neuen Materialien, insbesondere für die oben genannte Verwendung. Erwünschte technische Eigenschaften sind dabei eine breite flüssigkristalline Phase des Materials, insbesondere ein hoher Klärpunkt von 100°C und höher, und ein kleiner Wert für die

Brechungsindex-Anisotropie Δη, insbesondere ein Wert von Δη von weniger als 0.065. Niedrige Werte für Δη sind insbesondere bei

Anwendungen erwünscht, bei denen die Dicke der Schicht enthaltend das flüssigkristalline Material hoch ist.

Weitere erwünschte technische Eigenschaften sind gute Löslichkeit von Farbstoffen im flüssigkristallinen Material, gute Lösungsstabilität von Farbstoffen im flüssigkristallinen Material, insbesondere zeitlich lang andauernde gute und vollständige Löslichkeit im flüssigkristallinen Material, eine hohe Lichtstabilität des flüssigkristallinen Materials, insbesondere des flüssigkristallinen Materials enthaltend Farbstoffe, ein hoher Ordnungsgrad für dichroitische Farbstoffe, und eine geringe Dispersion der

Brechungsindices und des Werts für Δη.

Überraschend wurde gefunden, dass eine Mischung, wie unten

beschrieben, wenigstens eine, bevorzugt mehrere der oben genannten wünschenswerten Eigenschaften aufweist.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit eine Mischung, enthaltend eine oder mehrere Verbindungen, die einer Formel (1) oder einer Formel (2) entsprechen

Formel (1)

Formel (2), wobei für die auftretenden Variablen gilt:

A ¹¹ , A ^{12 21} , A ²² , A ²³ , A ²⁴ sind gewählt aus

Z ¹¹ Z ²¹ Z ²² Z ²³ sjnd gewählt aus Einfachbindung, -(C=O)-O-, -O-(C=O)-,

-CF2-O-, -O-CF2-, -O-CH2-, -CH2-O-, und -CH2-CH2-;

R ¹¹ , R ¹² , R ²¹ , R ²² sind bei jedem Auftreten gleich oder verschieden gewählt aus H, F, Cl, CN, NCS, Alkylgruppen mit 1 bis 10 C-Atomen,

Alkoxygruppen mit 1 bis 10 C-Atomen, Thioalkoxygruppen mit 1 bis 10 C-Atomen, Alkenylgruppen mit 2 bis 10 C-Atomen, und

Alkenyloxygruppen mit 2 bis 10 C-Atomen, wobei ein oder mehrere H-Atome in den Alkyl-, Alkoxy-, Thioalkoxy-, Alkenyl- und

Alkenyloxygruppen durch F, Cl oder CN ersetzt sein können; T ist gewählt aus -CN, F, -N ₃ , -NCS, NO2, - Alkylgruppen mit 1 bis 10 C-Atomen, und Alkoxygruppen mit 1 bis 10 C-Atomen, wobei in den Alkyl- und Alkoxygruppen eine oder mehrere H-Atome durch F, Cl oder CN ersetzt sein können; R ³ ist gewählt aus H, CN, Alkylgruppen mit 1 bis 10 C-Atomen, wobei in den Alkylgruppen eine oder mehrere C-Atome durch F, Cl oder CN ersetzt sein können, und

ist gewählt aus H, CN, und Alkylgruppen mit 1 bis 10 C-Atomen, wobei in den Alkylgruppen eine oder mehrere C-Atome durch F, Cl oder CN ersetzt sein können; ist bei jedem Auftreten gleich oder verschieden 0 oder 1 , wobei die Summe der Indices i in einer Formel mindestens gleich 1 ist; ist bei jedem Auftreten gleich oder verschieden 0 oder 1 , wobei die Summe der Indices k in einer Formel mindestens gleich 1 ist; p ist gleich 0 oder 1 ; und eine oder mehrere Verbindungen gemäß Formel (3)

Formel (3), wobei für die auftretenden Variablen gilt:

A31 ist bei jedem Auftreten gleich oder verschieden gewählt aus

R ³¹ und R ³² sind bei jedem Auftreten gleich oder verschieden gewählt aus H, F, Cl, CN, NCS, Alkylgruppen mit 1 bis 10 C-Atomen,

Alkoxygruppen mit 1 bis 10 C-Atomen, Thioalkoxygruppen mit 1 bis 10 C-Atomen, Alkenylgruppen mit 2 bis 10 C-Atomen, und

Alkenyloxygruppen mit 2 bis 10 C-Atomen, wobei ein oder mehrere H-Atome in den Alkyl-, Alkoxy-, Thioalkoxy-, Alkenyl- und

Alkenyloxygruppen durch F, Cl oder CN ersetzt sein können;

Z ³¹ ist bei jedem Auftreten gleich oder verschieden gewählt aus einer Einfachbindung, -(C=O)-O-, -O-(C=O)-, -CF2-O-, -O-CF2-, -O-CH2-, -CH2-O-, und -CH2-CH2-; m ist gleich 0, 1, 2 oder 3; wobei die Summe der Anteile der Verbindungen gemäß Formel (1), der Verbindungen gemäß Formel (2) und der Verbindungen gemäß Formel (3) in der Mischung mindestens 58% beträgt, und wobei eine oder beide der folgenden Bedingungen a) und b) erfüllt sind:

a) die Mischung enthält eine oder mehrere Verbindungen V, die vier oder mehr Ringe enthalten,

b) die Mischung enthält einen Anteil von mindestens 25 % an

Verbindungen gemäß Formel (2).

Bei der Angabe von Anteilen von Verbindungen in Mischungen in % wird in der vorliegenden Anmeldung unter Prozent Gewichtsprozent verstanden.

Ringe , beispielsweise

werden in der vorliegenden Anmeldung zur Verbesserung der Lesbarkeit im Fließtext als„ A ^x ", beispielsweise„ A ¹¹ abgekürzt.

Unter der Bezeichnung wird in der vorliegenden

Anmeldung 1 ,4-Cyclohexylen verstanden.

In der vorliegenden Anmeldung werden unter Alkylgruppen,

Alkoxygruppen, Thioalkoxygruppen, Alkenylgruppen, und Alkenyloxy- gruppen, bevorzugt die folgenden Gruppen verstanden: Methyl, Ethyl, n- Propyl, i-Propyl, Cyclopropyl, n-Butyl, i-Butyl, s-Butyl, t-Butyl, Cyclobutyl, 2- Methylbutyl, n-Pentyl, s-Pentyl, Cyclopentyl, neo-Pentyl, n-Hexyl,

Cyclohexyl, neo-Hexyl, n-Heptyl, Cycloheptyl, n-Octyl, Cyclooctyl, 2- Ethylhexyl, Trifluormethyl, Pentafluorethyl, 2,2,2-Trifluorethyl, Ethenyl, Propenyl, Butenyl, Pentenyl, Cyclopentenyl, Hexenyl, Cyclohexenyl, Heptenyl, Cycloheptenyl, Octenyl, Cyclooctenyl, Methoxy, Trifluormethoxy, Ethoxy, n-Propoxy, i-Propoxy, n-Butoxy, i-Butoxy, s-Butoxy, t-Butoxy, n- Pentoxy, s-Pentoxy, 2-Methylbutoxy, n-Hexoxy, Cyclohexyloxy, n-Heptoxy, Cycloheptyloxy, n-Octyloxy, Cyclooctyloxy, 2-Ethylhexyloxy, Pentafluor- ethoxy, 2,2,2-Trifluorethoxy, Methylthio, Ethylthio, n-Propylthio,

i-Propylthio, n-Butylthio, i-Butylthio, s-Butylthio, t-Butylthio, n-Pentylthio, s-Pentylthio, n-Hexylthio, Cyclohexylthio, n-Heptylthio, Cycloheptylthio, n-Octylthio, Cyclooctylthio, 2-Ethylhexylthio, Trifluormethylthio, Pentafluor- ethylthio, 2,2,2-Trifluorethylthio.

Die Mischung ist bevorzugt ein flüssigkristallines Material. Darunter wird vorliegend verstanden, dass sie in mindestens einem Temperaturbereich flüssigkristalline Eigenschaften, insbesondere nematisch flüssigkristalline Eigenschaften, aufweist.

Die erfindungsgemäße Mischung zeichnet sich durch eine breite nematisch flüssigkristalline Phase aus. Bevorzugt hat sie eine nematisch

flüssigkristalline Phase von -40°C bis 100°C, besonders bevorzugt bis

105°C, ganz besonders bevorzugt bis 110°C. Bevorzugt hat die Mischung einen Klärpunkt von mindestens 100°C, besonders bevorzugt einen von mindestens 105°C, und ganz besonders bevorzugt einen Klärpunkt von mindestens 110°C.

Weiterhin weisen die erfindungsgemäßen Mischungen einen niedrigen Wert für die Anisotropie des Brechungsindex Δη auf. Bevorzugt liegt dieser unter 0.065, besonders bevorzugt unter 0.06, ganz besonders bevorzugt unter 0.055, und am stärksten bevorzugt unter 0.05.

Bevorzugt hat die Mischung einen Klärpunkt von mindestens 100°C und einen Wert für Δη von unter 0.065. Besonders bevorzugt hat sie einen Klärpunkt von mindestens 105°C und einen Wert von Δη von unter 0.06. Ganz besonders bevorzugt hat sie einen Klärpunkt von mindestens 110°C und einen Wert von Δη von unter 0.055.

Weiterhin weisen die Mischungen eine hohe Lagerstabilität bei niedrigen Temperaturen auf. Unter Lagerstabilität wird dabei insbesondere die Eigenschaft verstanden, sich nicht zu zersetzen und nicht

auszukristallisieren. Bevorzugt sind für die erfindungsgemäßen

Mischungen Lagerstabilitäten von mehreren Wochen, bevorzugt mehreren Monaten, bei Temperaturen von weniger als -30°C, bevorzugt bei

Temperaturen von weniger als -40°C. Bevorzugt enthält die Mischung sowohl eine oder mehrere Verbindungen der Formel (1) als auch eine oder mehrere Verbindungen der Formel (2). Der Anteil der Verbindungen der Formel (1) und (2) zusammen in der Mischung beträgt bevorzugt 45% bis 70%, besonders bevorzugt 55% bis 70%, ganz besonders bevorzugt 60% bis 70%.

Es ist weiterhin bevorzugt, dass Verbindungen der Formel (1) in der Mischung in einem Anteil von mindestens 25%, besonders bevorzugt mindestens 30% vorhanden sind.

Es ist weiterhin bevorzugt, dass Verbindungen der Formel (2) in der Mischung in einem Anteil von mindestens 25%, besonders bevorzugt mindestens 30% vorhanden sind.

Für die Verbindungen der Formel (1) und (2) gelten die folgenden

Bevorzugungen:

A ¹¹ ,A ¹² , A ²¹ , A ²² , A ²³ , A ²⁴ sind bevorzugt gewählt aus

; und besonders

bevorzugt gleich

Z ¹¹ , Z ²¹ , Z ²² , Z ²³ sind bevorzugt gewählt aus Einfachbindung, -O-CH2-, und -CH2-CH2-; besonders bevorzugt sind sie Einfachbindung.

Weiterhin bevorzugt ist p gleich 0.

Verbindungen der Formel (1) entsprechen bevorzugt der Formel (1-1)

Formel (1-1), wobei die auftretenden Gruppen definiert sind wie für Formel (1).

Verbindungen der Formel (2) entsprechen bevorzugt der Formel (2-1), der Formel (2-2), der Formel (2-3) oder der Formel (2-4)

Formel (2-1),

Formel (2-2),

Formel (2-3)

Formel (2-4), wobei die auftretenden Gruppen definiert sind wie für Formel (2).

Bevorzugt sind in Formel (2-1) und (2-2) und (2-4) A ²¹ , A ²² und A ²³ und

H

gegebenfalls A ²⁴ gleich Bevorzugt sind in Formel (2-3) A ² und A ²² gleich

Bevorzugt ist in Formel (2-3) A ²³ gleich

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Formel (2) entspricht der Formel (2-1-1)

Formel (2-1-1),

wobei die auftretenden Gruppen definiert sind wie für Formel (2).

Die Bedingung für die erfindungsgemäße Mischung, dass sie einen Anteil von mindestens 25 % an Verbindungen gemäß Formel (2) aufweist, gilt bevorzugt derart, dass sie einen Anteil von mindestens 25% an

Verbindungen gemäß Formel (2-1-1) aufweist.

Bevorzugt ist T gewählt aus CN, F, CF3 und OCF3, besonders bevorzugt ist T gleich CN.

Weiterhin sind R ¹¹ , R ¹² , R ²¹ und R ²² bevorzugt bei jedem Auftreten gleich oder verschieden gewählt aus Alkyl- und Alkoxygruppen mit 1 bis 10 C- Atomen und Alkenylgruppen mit 2 bis 10 C-Atomen, besonders bevorzugt aus Alkylgruppen mit 1 bis 10 C-Atomen. Besonders bevorzugte Verbindungen der Formeln (1) und (2) sind im Folgenden aufgeführt:



Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Mischung eine oder mehrere

Verbindungen V enthält, die vier oder mehr Ringe enthalten. Die

Verbindung V entspricht bevorzugt der Formel (V)

Formel (V), wobei für die auftretenden Variablen gilt:

R ¹ und R ^V2 sind bei jedem Auftreten gleich oder verschieden gewählt aus H, F, Cl, CN, NCS, Alkylgruppen mit 1 bis 10 C-Atomen, Alkoxygruppen mit 1 bis 10 C-Atomen, Thioalkoxygruppen mit 1 bis 10 C-Atomen, Alkenylgruppen mit 2 bis 10 C-Atomen, und Alkenyloxygruppen mit 2 bis 10 C-Atomen, wobei ein oder mehrere H-Atome in den Alkyl-, Alkoxy-, Thioalkoxy-, Alkenyl- und Alkenyloxygruppen durch F, Cl oder CN ersetzt sein können;

A ¹ ist bei jedem Auftreten gleich oder verschieden gewählt aus

ist bei jedem Auftreten gleich oder verschieden gewählt aus F, Cl, CN, Alkylgruppen mit 1 bis 10 C-Atomen, Alkoxygruppen mit 1 bis 10 C-Atomen und Thioalkoxygruppen mit 1 bis 10 C-Atomen, wobei ein oder mehrere Wasserstoffatome in den Alkyl-, Alkoxy- und

Thioalkoxygruppen durch F oder Cl ersetzt sein können, und wobei eine oder mehrere CH ₂ -Gruppen in den Alkyl-, Alkoxy- und

Thioalkoxygruppen durch O oder S ersetzt sein können;

Z ^V1 ist bei jedem Auftreten gleich oder verschieden gewählt aus einer Einfachbindung, -(C=O)-O-, -O-(C=O)-, -CF ₂ -O-, -O-CF2-, -O-CH2-, -CH2-O-, und -CH2-CH2-; n ist gleich 1 , 2 oder 3.

Die Verbindung V ist bevorzugt in einem Anteil von 0 bis 15% in der Mischung vorhanden, besonders bevorzugt in einem Anteil von 1 bis 10%, ganz besonders bevorzugt in einem Anteil von 2 bis 8%.

Bevorzugt ist in der Verbindung der Formel (V) n gleich 1.

Weiterhin ist Z ^V1 bevorzugt gewählt aus einer Einfachbindung, -(C=O)-O- und -CH2-O-. Weiterhin ist A ^V1 bevorzugt bei jedem Auftreten gleich oder verschieden

gewählt aus

Weiterhin bevorzugt sind R ^V1 und R ^v2 Alkylgruppen mit 1 bis 10 C-Atomen. bevorzugte Ausführungsform der Formel (V) ist die Formel (V-1)

Formel (V-1), wobei Z ^V1 gewählt ist aus -(C=O)-O- und -CH2-O-, und wobei die sonstigen auftretenden Variablen definiert sind wie für Formel (V).

Bevorzugte Ausführungsformen von Verbindungen der Formel (V) sind im Folgenden aufgeführt:

Verbindungen der Formel (3) sind in der Mischung bevorzugt in einem Anteil von 15 bis 55% vorhanden, besonders bevorzugt in einem Anteil von 18 bis 50%, ganz besonders bevorzugt in einem Anteil von 25 bis 40%.

Bevorzugt gilt für die Summe der Anteile der Verbindungen der Formel (1 ), der Formel (2) und der Formel (3), dass diese mehr als 60% beträgt, besonders bevorzugt mehr als 70%, ganz besonders bevorzugt mehr als 80%. Am stärksten bevorzugt beträgt die Summe der Anteile der

Verbindungen der Formel (1), der Formel (2) und der Formel (3) mehr als 95%.

Bevorzugt ist in Formel (3) A ³ bei jedem Auftreten gleich oder verschieden

gewählt aus

Weiterhin ist Z ³ bevorzugt bei jedem Auftreten gleich oder verschieden gewählt aus einer Einfachbindung und -(C=O)-O-.

Weiterhin sind R ³¹ und R ³² bei jedem Auftreten gleich oder verschieden gewählt aus H, Alkylgruppen mit 1 bis 10 C-Atomen, Alkoxygruppen mit 1 bis 10 C-Atomen, Thioalkoxygruppen mit 1 bis 10 C-Atomen, Alkenylgruppen mit 2 bis 10 C-Atomen, und Alkenyloxygruppen mit 2 bis 10 C-Atomen. Besonders bevorzugt sind R ³¹ und R ³² Alkylgruppen mit 1 bis 10 C-Atomen.

Weiterhin bevorzugt ist m gleich 0 oder 1 oder 2.

Bevorzugte Ausführungsformen für Verbindungen der Formel (3) sind neben den oben für Verbindung (V) gezeigten die Folgenden:

Bevorzugte Ausführungsformen der Formel (3) entsprechen den Formeln (3-A), (3-B) und (3-C),

Formel (3-C), wobei die auftretenden Variablen definiert sind wie für Formel (3). Es gelten für die Formeln (3-A), (3-B) und (3-C) entsprechend die für Formel (3) genannten bevorzugten Ausführungsformen.

Die Mischung enthält bevorzugt in einem Anteil von 10 bis 40%, besonders bevorzugt in einem Anteil von 12 bis 30%, ganz besonders bevorzugt in einem Anteil von 15 bis 25% Verbindungen der Formel (3-A).

Die Mischung enthält bevorzugt in einem Anteil von 0 bis 20%, besonders bevorzugt in einem Anteil von 2 bis 15%, ganz besonders bevorzugt in einem Anteil von 3 bis 12% Verbindungen der Formel (3-B).

Die Mischung enthält bevorzugt in einem Anteil von 0 bis 15%, besonders bevorzugt in einem Anteil von 1 bis 10%, ganz besonders bevorzugt in einem Anteil von 2 bis 8% Verbindungen der Formel (3-C).

Bevorzugt sind in der Mischung eine oder mehrere Verbindungen der Formel (3-1) enthalten

Formel (3-1), wobei die auftretenden Variablen definiert sind wie für Formel (3), und wobei gilt:

A ^31- sind bei jedem Auftreten gleich oder verschieden gewählt aus

Für Formel (3-1 ) gelten die oben angegebenen bevorzugten

Ausführungsformen für Formel (3) entsprechend.

A ^31- ist bevorzugt

Bevorzugt enthält die Mischung Verbindungen der Formel (3-1 ) in einem Anteil von 5 bis 50%, besonders bevorzugt in einem Anteil von 10 bis 40%, ganz besonders bevorzugt in einem Anteil von 20 bis 30%.

Weiterhin bevorzugt ist die Mischung dadurch gekennzeichnet, dass sie weniger als 60 %, bevorzugt weniger als 50 %, besonders bevorzugt weniger als 40 % an Verbindungen an Verbindungen enthält, welche einen oder mehrere Benzolringe enthalten.

Weiterhin bevorzugt ist die Mischung dadurch gekennzeichnet, dass sie weniger als 20 %, bevorzugt weniger als 10 %, besonders bevorzugt im Wesentlichen keine Verbindungen enthält, welche zwei oder mehr

Benzolringe enthalten.

Die Mischung wird bevorzugt in Kombination mit einem oder mehreren Farbstoffen verwendet. Entsprechend ist eine Mischung, welche zusätzlich zu den oben angegebenen Komponenten einen oder mehrere Farbstoffe enthält, bevorzugt. Die Farbstoffe sind bevorzugt organische Verbindungen, besonders bevorzugt organische Verbindungen enthaltend mindestens eine kondensierte Aryl- oder Heteroarylgruppe.

Bevorzugt enthält die Mischung mindestens zwei, besonders bevorzugt mindestens drei und ganz besonders bevorzugt drei oder vier

verschiedene Farbstoffe. Bevorzugt decken die mindestens zwei

Farbstoffe jeweils verschiedene Bereiche des Lichtspektrums ab.

Wenn zwei oder mehr Farbstoffe in der Mischung vorliegen, ergänzen sich die Absorptionsspektren dieser Farbstoffe bevorzugt derart, dass im

Wesentlichen das gesamte sichtbare Spektrum des Lichts absorbiert wird. Dadurch entsteht für das menschliche Auge der Eindruck von schwarzer Farbe. Bevorzugt wird dies dadurch erreicht, dass drei oder mehr verschiedene Farbstoffe verwendet werden, von denen mindestens einer blaues Licht absorbiert, mindestens einer grünes bis gelbes Licht absorbiert, und mindestens einer rotes Licht absorbiert. Lichtfarbe ist dabei entsprechend B. Bahadur, Liquid Crystals - Applications and Uses, Vol. 3, 1992, World Scientific Publishing, Abschnitt 11.2.1 , definiert.

Der Gesamtanteil der Farbstoffe in der Mischung beträgt bevorzugt 0.01 bis 20%, besonders bevorzugt 0.1 bis 15% und ganz besonders bevorzugt 0.2 bis 12%. Der Anteil jedes einzelnen der einen oder mehreren

Farbstoffe beträgt bevorzugt 0.01 bis 15%, bevorzugt 0.05 bis 12% und ganz besonders bevorzugt 0.1 bis 10%. Der in der Mischung enthaltene Farbstoff ist bevorzugt in der Mischung gelöst. Der Farbstoff wird bevorzugt in seiner Ausrichtung durch die

Ausrichtung der Moleküle der Mischung im flüssigkristallinen Zustand beeinflusst. Bevorzugt ist der Farbstoff ein dichroitischer Farbstoff, besonders bevorzugt ein positiv dichroitischer Farbstoff. Unter positiv dichroitisch wird verstanden, dass der Farbstoff einen positiven Anisotropiegrad R aufweist. Besonders bevorzugt ist der Anisotropiegrad R größer als 0.4, ganz besonders bevorzugt größer als 0.5 und am stärksten bevorzugt größer als 0.6. Der Anisotropiegrad R wird dabei bestimmt wie in den

Ausführungsbeispielen des Anmeldetextes WO2015/154848 angegeben.

Es kann in einer alternativen Ausführungsform auch bevorzugt sein, dass der Farbstoff ein negativ dichroitischer Farbstoff ist. Unter negativ dichroitisch wird verstanden, dass der Farbstoff einen negativen

Anisotropiegrad R aufweist.

Bevorzugt sind die in der Mischung vorhandenen Farbstoffe entweder alle positiv dichroitisch, oder alle negativ dichroitisch.

Weiterhin bevorzugt absorbiert der Farbstoff gemäß der vorliegenden Anmeldung vorwiegend Licht im UV-VIS-NIR-Bereich, d. h. in einem

Wellenlängenbereich von 320 bis 1500 nm. Besonders bevorzugt absorbiert der Farbstoff vorwiegend Licht im VIS -Bereich, d. h. in einem Wellenlängenbereich von 380 bis 780 nm. Besonders bevorzugt hat der Farbstoff ein oder mehrere Absorptionsmaxima im wie oben definierten UV-VIS-NIR-Bereich, bevorzugt im VIS-Bereich, d.h. von 380 nm bis 780 nm Wellenlänge. Für Anwendungen in schaltbaren Fenstern kann es ebenfalls bevorzugt sein, wenn der Farbstoff ein oder mehrere

Absorptionsmaxima im NIR-Bereich hat, insbesondere zwischen 780 nm und 1500 nm.

Weiterhin bevorzugt ist der Farbstoff gewählt aus den in B. Bahadur, Liquid Crystals - Applications and Uses, Vol. 3, 1992, World Scientific Publishing, Abschnitt 11.2.1 angegebenen Farbstoffklassen und besonders bevorzugt aus den in der Tabelle aufgeführten expliziten Verbindungen.

Bevorzugt ist der Farbstoff gewählt aus Azoverbindungen, Anthrachinonen, Methinverbindungen, Azomethinverbindungen, Merocyaninverbindungen, Naphthochinonen, Tetrazinen; Rylenen, insbesondere Perylenen und

Terylenen; Benzothiadiazolen; Pyrromethenen und Diketopyrrolopyrrolen. Besonders bevorzugt sind darunter Azoverbindungen, Anthrachinone, Benzothiadiazole, insbesondere wie in WO 2014/187529 offenbart,

Diketopyrrolopyrrole, insbesondere wie in WO 2015/090497 offenbart, und Rylene, insbesondere wie in WO 2014/090373 offenbart.

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 Die Mischung enthält bevorzugt einen oder mehrere chirale Dotierstoffe. Bevorzugt liegen in diesem Fall die Moleküle der Mischung im

flüssigkristallinen Zustand in der Schicht einer Vorrichtung, die die Mischung enthält, gegeneinander verdrillt vor, besonders bevorzugt wie aus dem TN-Modus oder STN-Modus (twisted nematic mode oder supertwisted nematic mode) von Anzeigevorrichtungen bekannt.

Chirale Dotierstoffe werden in der Mischung bevorzugt in einer

Gesamtkonzentration von 0.01 Gew.-% bis 3 Gew.-%, besonders bevorzugt von 0.05 Gew.-% bis 1 Gew.-% eingesetzt. Um hohe Werte für die Verdrillung zu erhalten, kann die Gesamtkonzentration der chiralen Dotierstoffe auch höher als 3 Gew.-% gewählt werden, bevorzugt bis maximal 10 Gew.-%.

Bevorzugte Dotierstoffe sind die in der folgenden Tabelle abgebildeten

Verbindungen:

Die Mischung enthält weiterhin bevorzugt einen oder mehrere

Stabilisatoren. Die Gesamtkonzentration der Stabilisatoren liegt bevorzugt zwischen 0.00001 Gew.-% und 10 Gew.-%, besonders bevorzugt zwischen 0.0001 Gew.-% und 1 Gew.-% der Gesamtmischung.

Bevorzugte Stabilisatoren sind in der folgenden Tabelle gezeigt:





Bevorzugt ist die dielektrische Anisotropie Δε der Mischung zwischen -1 und -7, besonders bevorzugt zwischen -2 und -6.

Die Mischung, wie oben definiert, kann grundsätzlich in einer beliebigen optischen Schaltvorrichtung verwendet werden. Die optische

Schaltvorrichtung kann in Anzeigevorrichtungen oder in schaltbaren Fenstern verwendet werden. Bevorzugt ist die Verwendung in schaltbaren Fenstern, inbesondere in schaltbaren Fenstern, welche ein

flüssigkristallines Material mit einem oder mehreren dichroitischen

Farbstoffen enthalten.

Bevorzugt ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Mischung in einer Vorrichtung zur homogenen Regulierung des Lichtdurchtritts durch ein Flächenelement, insbesondere zur Regulierung des Durchtritts von Sonnenlicht. Die genannte Vorrichtung wird bevorzugt in einem schaltbaren Fenster eingesetzt. Unter homogener Regulierung wird dabei verstanden, dass die Transmission an allen Stellen innerhalb des

Flächenelements weitgehend gleich hoch ist.

Gegenstand der Erfindung ist somit eine Vorrichtung zur homogenen Regulierung des Lichtdurchtritts durch ein Flächenelement, wobei die

Vorrichtung die erfindungsgemäße Mischung enthält. Das Flächenelement hat dabei bevorzugt eine Ausdehnung von mindestens 0.05 m ² , besonders bevorzugt mindestens 0.1 m ² , besonders bevorzugt mindestens 0.5 m ² und ganz besonders bevorzugt mindestens 0.8 m ² .

Die Mischung liegt in der Vorrichtung zur Regulierung des Lichtdurchtritts durch ein Flächenelement bevorzugt in einer Schicht vor. Diese Schicht ist bevorzugt schaltbar, stellt also eine Schaltschicht dar. Die Schicht weist bevorzugt eine Dicke von 12 bis 40 μητι, besonders bevorzugt von 14 bis 30 μηη und ganz besonders bevorzugt von 15 bis 25 pm auf.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist bevorzugt zur Regulierung des Lichtdurchtritts in Form von Sonnenlicht von der Umgebung in einen Raum hinein geeignet. Der Raum kann dabei ein beliebiger weitgehend von der Umgebung abgeschlossener Raum sein, beispielsweise ein Gebäude, ein Fahrzeug, oder ein Container. Die Vorrichtung kann allgemein für beliebige Räume verwendet werden, besonders wenn diese nur begrenzten

Luftaustausch mit der Umgebung aufweisen und lichtdurchlässige

Begrenzungsflächen aufweisen, durch die Energie-Eintrag von außen in Form von Lichtenergie stattfinden kann. Besonders bevorzugt ist die Verwendung der Vorrichtung für Räume, welche starker

Sonneneinstrahlung durch lichtdurchlässige Flächen, beispielsweise durch Fensterflächen, ausgesetzt sind. Beispiele hierfür sind Räume mit großen Fensterflächen nach außen und die Innenräume von Fahrzeugen, insbesondere von Autos.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist bevorzugt in einer Öffnung einer größeren flächigen Struktur angeordnet, wobei die flächige Struktur selbst nicht oder nur geringfügig Lichtdurchtritt zulässt, und wobei die Öffnung relativ gesehen lichtdurchlässiger ist. Bevorzugt ist die flächige Struktur eine Wand oder eine sonstige Begrenzung eines Raums nach außen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist schaltbar. Unter Schaltung wird dabei eine Änderung des Lichtdurchtritts durch die Vorrichtung verstanden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist bevorzugt elektrisch schaltbar. In diesem Fall umfasst sie bevorzugt zwei oder mehr Elektroden, die zu beiden Seiten der Schicht enthaltend die erfindungsgemäße Mischung angebracht sind. Die Elektroden bestehen bevorzugt aus ITO oder aus einer dünnen, bevorzugt transparenten Metall- und/oder Metalloxidschicht, beispielsweise aus Silber oder FTO (Fluor-dotiertes Zinnoxid) oder einem alternativen, dem Fachmann für diese Verwendung bekannten Material. Die ITO-Elektroden können mit einer Passivierungsschicht, beispielsweise aus S1O2, ausgestattet sein. Die Elektroden sind bevorzugt mit elektrischen Anschlüssen versehen. Die Spannung wird bevorzugt durch eine Batterie, einen Akkumulator, oder durch externe Stromversorgung bereitgestellt.

Der Schaltvorgang erfolgt im Fall von elektrischer Schaltung durch eine Ausrichtung der Moleküle der Mischung im flüssigkristallinen Zustand durch das Anlegen von Spannung.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird dabei die Vorrichtung durch Anlegen einer Spannung von einem Zustand mit hoher Absorption, d. h. geringer Lichtdurchlässigkeit, der ohne Spannung vorliegt, in einen

Zustand mit geringerer Absorption, d. h. höherer Lichtdurchlässigkeit, überführt. Bevorzugt ist die Mischung in der Schicht in der Vorrichtung in beiden Zuständen nematisch flüssigkristallin. Der spannungslose Zustand ist bevorzugt dadurch gekennzeichnet, dass die Moleküle der Mischung im flüssigkristallinen Zustand, und damit die Moleküle des Farbstoffs, parallel zur Ebene der Schaltschicht ausgerichtet vorliegen. Dies wird bevorzugt durch eine entsprechend gewählte Orientierungsschicht erreicht.

Besonders bevorzugt liegen sie in einem verdrillt nematischen Zustand parallel zur Ebene der Schaltschicht vor. Der Verdrillungswinkel beträgt bevorzugt weniger als eine vollständige Umdrehung, besonders bevorzugt zwischen 30 und 270°, ganz besonders bevorzugt zwischen 100° und 260°, noch stärker bevorzugt zwischen 160 und 255° und am stärksten bevorzugt zwischen 230 und 250°. Der Zustand unter Spannung ist bevorzugt dadurch gekennzeichnet, dass die Moleküle der Mischung im flüssigkristallinen Zustand, und damit die Moleküle des Farbstoffs, senkrecht zur Ebene der Schaltschicht vorliegen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Vorrichtung ohne externe Stromversorgung betrieben werden, indem die nötige Energie durch eine Solarzelle oder eine sonstige Vorrichtung zur Umwandlung von Licht und/oder Wärmeenergie in elektrische Energie bereitgestellt wird, die mit der Vorrichtung verbunden ist. Die Bereitstellung der Energie durch die Solarzelle kann direkt oder indirekt, d. h. über eine dazwischengeschaltete Batterie oder Akkumulator oder sonstige Einheit zur Speicherung von Energie, erfolgen. Bevorzugt ist die Solarzelle außen an der Vorrichtung angebracht oder sie ist innerer Bestandteil der

Vorrichtung, wie beispielsweise in WO 2009/141295 offenbart.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist bevorzugt die folgende

Schichtenabfolge auf, wobei zusätzlich weitere Schichten vorhanden sein können. Bevorzugt grenzen die im Folgenden angegebenen Schichten in der Vorrichtung direkt aneinander.

- Substratschicht, bevorzugt aus Glas oder Polymer

- elektrisch leitfähige transparente Schicht, bevorzugt aus ITO

- Orientierungsschicht

- Schaltschicht, enthaltend die erfindungsgemäße Mischung

- Orientierungsschicht

- elektrisch leitfähige transparente Schicht, bevorzugt aus ITO

- Substratschicht, bevorzugt aus Glas oder Polymer. Die bevorzugten Ausführungsformen der einzelnen Schichten werden im Folgenden dargestellt.

Bevorzugt umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung eine oder mehrere, besonders bevorzugt zwei Orientierungsschichten. Die Orientierungsschichten liegen bevorzugt direkt angrenzend an die beiden Seiten der Schicht enthaltend die erfindungsgemäße Mischung vor.

Als Orientierungsschichten der erfindungsgemäßen Vorrichtung können beliebige dem Fachmann hierzu bekannte Schichten verwendet werden. Bevorzugt sind Polyimid-Schichten, besonders bevorzugt Schichten aus geriebenem Polyimid. Auf bestimmte, dem Fachmann bekannte Art geriebenes Polyimid führt zu einer Ausrichtung der Moleküle der Mischung im flüssigkristallinen Zustand in Reiberichtung, wenn die Moleküle parallel zur Orientierungsschicht vorliegen (planare Ausrichtung). Dabei ist es bevorzugt, dass die Moleküle der Mischung im flüssigkristallinen Zustand nicht völlig planar auf der Orientierungsschicht vorliegen, sondern einen leichten Aufstellwinkel aufweisen (pretilt). Zum Erreichen von vertikaler Ausrichtung der Moleküle zur Oberfläche der Orientierungsschicht

(homeotrope Ausrichtung) wird bevorzugt auf bestimmte Art behandeltes Polyimid als Material für die Orientierungsschicht eingesetzt (Polyimid für sehr hohe Pretiltwinkel). Weiterhin können Polymere, die durch einen Belichtungsvorgang mit polarisiertem Licht erhalten wurden, als

Orientierungsschicht zum Erreichen einer Ausrichtung der Moleküle gemäß einer Orientierungsachse verwendet werden (photoalignment).

Es ist bevorzugt, dass in der erfindungsgemäßen Vorrichtung die

Reiberichtungen der beiden Orientierungsschichten, die die Schaltschicht enthaltend die erfindungsgemäße Mischung umgeben, einen Winkel von 30° bis 270° einschließen.

Weiterhin bevorzugt ist in der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Schicht enthaltend die erfindungsgemäße Mischung zwischen zwei

Substratschichten angeordnet bzw. von diesen eingeschlossen. Die Substratschichten können beispielsweise aus Glas oder einem Polymer, bevorzugt einem lichtdurchlässigen Polymer, bestehen.

Bevorzugt ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass sie keinen Polarisator auf Polymerbasis, besonders bevorzugt keinen in fester Materiephase vorliegenden Polarisator und ganz besonders bevorzugt überhaupt keinen Polarisator umfasst. Die Vorrichtung kann jedoch gemäß einer alternativen Ausführungsform auch einen oder mehrere Polarisatoren aufweisen. Bevorzugt sind die Polarisatoren in diesem Fall Linearpolarisatoren. Weiterhin bevorzugt enthält erfindungsgemäße Vorrichtung ein

Lichtleitsystem, das Licht zu einer Solarzelle oder einer sonstigen

Vorrichtung zur Umwandlung von Licht und/oder Wärmeenergie in elektrische Energie leitet, bevorzugt wie in WO 2009/141295 beschrieben. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße

Vorrichtung Bestandteil eines in seiner Lichtdurchlässigkeit schaltbaren Fensters, besonders bevorzugt eines Fensters enthaltend mindestens eine Glasfläche, ganz besonders bevorzugt eines Fensters, welches

Mehrscheiben-Isolierglas enthält.

Unter Fenster wird dabei insbesondere eine Struktur in einem Gebäude verstanden, welche einen Rahmen und mindestens eine von diesem Rahmen umfasste Glasscheibe enthält. Bevorzugt enthält sie einen wärmeisolierenden Rahmen und zwei oder mehr Glasscheiben

(Mehrscheiben-Isolierglas).

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Vorrichtung direkt auf einer Glasfläche eines Fensters aufgebracht, besonders bevorzugt im Zwischenraum zwischen zwei Glasscheiben von Mehrscheiben-Isolierglas.

Ausführungsbeispiele im Folgenden werden Strukturen von flüssigkristallinen Verbindungen durch Abkürzungen wiedergegeben (Akronyme). Diese Abkürzungen werden in WO 2012/052100 explizit vorgestellt und erklärt (S. 63 - 89), so dass zur Erläuterung der Abkürzungen in der vorliegenden Anmeldung auf die genannte offengelegte Anmeldung verwiesen wird.

Darüber hinaus werden folgende Akronyme verwendet:

Alle physikalischen Eigenschaften werden nach "Merck Liquid Crystals, Physical Properties of Liquid Crystals", Status Nov. 1997, Merck KGaA, Deutschland bestimmt und gelten für eine Temperatur von 20°C.

A) Verwendete flüssigkristalline Mischungen

Die folgenden erfindungsgemäßen Mischungen werden hergestellt:

B) Verwendete Farbstoffe

C) Messung der Lagerstabilität der Mischungen

Die hergestellten Mischungen weisen eine hohe Lagerstabilität bei tiefen Temperaturen auf. Die Lagerstabilität wird bestimmt, indem die Proben bei der betreffenden Temperatur gelagert werden, und die Zeitdauer bestimmt wird, während der keine sichtbare Kristallisation oder Zersetzung auftritt. Es werden die folgenden Daten für die Lagerstabilität gemessen:

D) Verwendungsbeispiele Es werden Schaltvorrichtungen enthaltend die erfindungsgemäßen Mischungen hergestellt. Diese weisen die folgende Schichtabfolge auf: a) Glasschicht aus poliertem 1.1 mm Soda-Lime-Glas von Corning b) ITO-Schicht, 200 Angström

c) Orientierungsschicht 01 aus Polyimid JALS-2096-R1 von JSR, gerieben

d) Schaltbare Schicht mit flüssigkristallinem Medium (Zusammensetzung und Dicke unten bei den entsprechenden Beispielen angegeben) e) Orientierungsschicht 02, wie c) aufgebaut; in unten angegebenem Winkel zur Reiberichtung der Schicht c) gerieben

f) wie b)

g) wie a)

Die ITO-Schichten werden entsprechend kontaktiert, um elektrisch schaltbar zu sein.

Beispiel 1 :

98.57% von Mischung M-12 werden mit 0,33% D1 , 0.50% D2 und 0.60% D3 versetzt. Von dieser Mischung werden 99,476 % mit 0,524 % chiralem Dotierstoff S-811 versetzt. Der Pitch beträgt 23.1 pm.

Die Mischung wird in die oben beschriebene Vorrichtung mit einer Schichtdicke von 15.4 pm gefüllt. Der Tiltwinkel der Zelle beträgt: 88.5° relativ zur Substratebene. Die Verdrillung (Winkel zwischen den Reiberichtungen von O1 und O2) beträgt 240°.

Für die Vorrichtung werden die folgenden Werte für den

Lichttransmissionsgrad bei einer Betriebstemperatur von 20°C erhalten:

Der Lichttransmissionsgrad xvwird nach der Europäischen Norm EN410, Gleichung (1) (Bestimmung der lichttechnischen und

strahlungsphysikalischen Kenngrößen von Verglasungen) ermittelt aus den gemessenen spektralen Transmissionsgraden unter Berücksichtigung der relativen spektralen Verteilung der Normlichtart und des spektralen

Heilempfindlichkeitsgrads des Normalbeobachters.

Das Beispiel zeigt einen hohen Hub des Lichttransmissionsgrads (Δτν) von 49,8%. Es sind nur wenige sichtbare Streifen aus der Glaswelligkeit und nur wenige Partikeldefekte zu erkennen.

Beispiel 2:

97,35% von Mischung M-2 werden mit 0.6% D1 , 0.85% D2 und 1.2% D3 versetzt. Von dieser Mischung werden 99,478 % mit 0,522 % chiralem Dotierstoff S-811 versetzt. Der Pitch beträgt 22.4 pm.

Die Mischung wird in die oben beschriebene Vorrichtung mit einer

Schichtdicke von 15 pm gefüllt. Der Tiltwinkel der Zelle beträgt: 88° relativ zur Substratebene. Die Verdrillung (Winkel zwischen den Reiberichtungen von 01 und O2) beträgt 240°.

Für die Vorrichtung werden die folgenden Werte für den

Lichttransmissionsgrad bei Betriebstemperaturen zwischen 20°C und 100°C erhalten:

Dieses Beispiel zeigt, dass mit den erfindungsgemäßen Mischungen innerhalb eines breiten Temperaturbereichs, insbesondere bei

Temperaturen von 100°C, die Funktionsfähigkeit der Vorrichtungen erhalten bleibt, insbesondere weitgehend konstante Werte für die Lichttransmission im Hell- und Dunkelzustand erhalten bleiben.