[发明专利]用于调节光学能量通过的具有两个液晶切换层的装置

说明书

本申请涉及用于调节能量通过的装置，其特征在于所述装置包含至少两个切换层S(1)和S(2)，所述切换层的一个配置在另一个的后面，其中所述切换层包含含有至少一种二色性化合物的液晶介质，和其中在所述装置的至少一个切换状态下，所述液晶介质分子的配向在层S(1)和S(2)中不同。

出于本发明的目的，术语能量特别是指在UV-A、VIS和NIR区域中通过电磁辐射的能量。又特别地，其是指非由通过通常用于窗户的材料(例如玻璃)吸收或仅以忽略不计的程度吸收的辐射的能量。根据通常使用的定义，UV-A区域是指320-380nm的波长，VIS区域是指380nm至780nm的波长，和NIR区域是指780nm至2000nm的波长。相应地，术语光通常是指具有320nm和2000nm之间波长的电磁辐射。

出于本申请的目的，术语液晶介质是指在某种条件下具有液晶性质的材料。该材料优选在室温下和在室温上下的一定温度范围中具有液晶性质。液晶介质可以包含单种的化合物，或其可以包含多种不同的化合物。根据本发明的液晶介质通常包含至少一种其分子具有细长形状(即在一个空间方向比在其它两个空间方向显著更长)的化合物。这种空间方向也被称为分子的纵轴。

出于本申请的目的，二色性染料是指吸光化合物，其中吸收性能依赖于化合物相对光的偏振方向的取向。根据本申请的二色性化合物通常具有细长的形状，即该化合物在一个空间方向比在其它两个空间方向显著更长。这种空间方向也被称为分子的纵轴。

在用于调节能量通过面(例如玻璃面)的切换装置的领域中，在过去几年已经提出了多种不同的技术解决方案。

一个有利的解决方案是使用包含与一种或多种二色性染料混合的液晶介质的切换层。通过施加电压，二色性化合物分子的空间取向的变化可以在这些切换层中实现，引起通过切换层透射率的变化。例如在WO2009/141295中描述了相应的装置。

供选择地，如例如在US2010/0259698中所描述的，这种类型透射率的变化也可以在无电压的情况下通过温度诱导的由液晶介质的各向同性相向液晶相的转变实现。

所述出版物描述了使用如上所述构建且可以切换成具有相对高透射率的状态和切换成具有相对低透射率状态(装置的明亮态和暗态)的单一切换层。基于此原理的装置的特征在于它们在亮态和暗态之间的能量通过仅具有较小的差异。这种差异也被称为透射率范围。

在这方面主要关注点是提供用于调节能量通过的装置，其具有尽可能最大的能量调节能力，即通过其切换在通过该装置能量通过中实现尽可能大的差异。因此，例如它们可以调节进入内部能量的输入，并且从而有效地调节此内部的温度。所需装置因此不仅实现了以可见光形式能量通过的调节，而且还实现了以不可见热辐射形式能量通过的调节，特别是具有780-2000nm波长的的NIR辐射。

此外，所关注的是另外存在具有非常高能量透射率的装置的明亮态。在来自外界低能量辐射的情况下，这为在能量输入由装置调节的内部实现舒适状态的唯一方式。

现有技术描述了(US2010/0259698)使用偏振器以增加用于调节能量通过的切换装置的透射率范围。然而，这显著降低了装置的亮度透射率，如上所述这是不希望的。

在本发明的上下文中，现在已经发现以上提及的技术目的可以通过提供具有新颖结构的用于调节能量通过的装置实现。

因此，本发明涉及用于调节穿过表面能量通过的装置，其中，所述装置包括至少两个切换层S(1)和S(2)，其各自包含含有一种或多种二色性化合物的液晶介质，和其中所述装置包括取向层O(1)、O(2)、O(3)和O(4)，其中所述切换层和取向层在所述装置中以顺序O(1)、S(1)、O(2)、O(3)、S(2)、O(4)存在于相互平行的平面中，

其中邻接于O(2)的S(1)的液晶介质分子的取向轴OA(1)*和邻接于O(3)的S(2)的液晶介质分子的取向轴OA(2)*存在于该装置的至少一个切换状态中，和取向轴OA(1)*和OA(2)*不彼此平行并且平行于切换层的平面。

迄今为止在待查领域未提出这种类型的结构，虽然在现有技术中已知用于调节能量通过的装置的多种不同技术解决方案。

这可能是因为必须要克服针对这种类型结构的技术偏见的事实。这种偏见认为用于建筑结构的装置例如根据本发明的装置必须具有尽可能简单的结构。通常应当避免高复杂性，即使在实践中已展现与较不复杂的组件同样长的寿命。