JP7317467B2 - 光スイッチング要素において使用するための光スイッチング層 - Google Patents

Description

本発明は、スイッチング要素において使用するためのスイッチング層、該スイッチング層を含むスイッチング要素および該スイッチング要素を含む窓要素に関する。

国際公開第２０１４／１８０５２５号（ＷＯ ２０１４／１８０５２５ Ａ１）には、エネルギーの面の通過を調節するための装置を含む窓であって、該装置が、少なくとも２つのスイッチング層Ｓ（１）およびＳ（２）を含み、該スイッチング層が、それぞれ１種または複数種の２色性化合物を含有する液晶媒体を含み、かつ該装置が、配向層Ｏ（１）、Ｏ（２）、Ｏ（３）およびＯ（４）を含み、該スイッチング層と該配向層とが、互いに平行な面内でＯ（１）、Ｓ（１）、Ｏ（２）、Ｏ（３）、Ｓ（２）、Ｏ（４）の順に該装置内に存在し、該装置の少なくとも１つの切替状態において、Ｏ（２）に隣接するＳ（１）の液晶媒体の分子の配向軸ＯＡ（１）^＊と、Ｏ（３）に隣接するＳ（２）の液晶媒体の分子の配向軸ＯＡ（２）^＊とが存在し、該配向軸ＯＡ（１）^＊と該配向軸ＯＡ（２）^＊とが平行ではなく、かつ該スイッチング層の面に対して平行である窓が記載されている。

Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、第７４巻、第２６号（１９９９）には、第３９４５頁～第３９４７頁にスイッチング層の製造方法が記載されている。その際、厚さ約３０μｍのセル内で、Ｍｅｒｃｋ社よりＺＬＩ－４４８８－０００の名称で入手可能なネマチック液晶混合物３０質量％が、Ｃｒａｙ Ｖａｌｌｅｙ－Ｔｏｔａｌ社よりＣＮ９６５の名称で入手可能な脂肪族ウレタンジアクリラート７０質量％と混合される。この混合物に、Ｃｉｂａ－Ｇｅｉｇｙ社よりＩｒｇａｃｕｒｅ ６５１の名称で入手可能な光開始剤約１質量％を加えることにより光重合性混合物が得られ、これに水銀灯でＵＶが１０分間照射され、その際、この混合物は場の強さ７Ｔの磁場内に置かれる。スイッチング層が生じ、この層は、約６０Ｖから出発して達成可能な最大の曇りの状態に達する。

上記実施形態のうちの１つによるスイッチング層を、スイッチング要素に統合することができる。このスイッチング要素を、窓要素、すなわち窓の透光性の構成要素に組み込むことができる。上記スイッチング層のうちの１つを有するスイッチング要素を含む窓要素は、「明」の状態と「暗」の状態との間での切替が可能であり、「暗」の切替状態では、その外壁内に１つまたは複数の窓の透光性の構成要素としてこの窓要素を含む部屋の遮光が達成され、その際、この遮光の程度を、このスイッチング要素に印加する電圧によって調節することができる。

しかし、「暗」の切替状態で窓要素を通って室内に入射する太陽光も不快であると感じる人が多くいる。なぜならば、「暗い」太陽光によっても依然としてまぶしいと感じる人が多いためである。もうまぶしくないという状態にするためには、最終的には、もうまぶしいとは感じられないように見える「暗」の切替状態に達するまで、さらに「より暗い」切替状態へとスイッチング要素を切り替えることが確かに可能である。さらに、太陽光によるまぶしさに対する人の敏感さは様々な程度であることに留意すべきである。ようやくすべての人にとって十分に「暗い」切替状態が達成された時、そうした方法で遮光された室内はしばしば、作業が不可能ではないにしても少なくとも困難になるほどに暗い。そのため、作業に必要な明るさを人工照明により再度作り出す必要があるが、これはエネルギー的な観点から望ましくない。

したがって本発明は、明／暗状態による調整に加えて、室内で必要な明るさを人工照明により生じさせる必要なく室内での太陽光によるまぶしさを個々に制御することを可能にするスイッチング要素を有する窓要素を提供することを課題とする。

さらに、スイッチング要素において使用するためのスイッチング層であって、該スイッチング要素を、透けて見える状態から曇りの状態、すなわち透けて見えない状態に切替えることを可能にするスイッチング層を提供することを課題とする。ここで、曇りの状態とは、スイッチング要素を通る光が散乱される状態をいう。ここで、この曇りの切替状態によって、上述したようなまぶしさの低減とプライバシーの確保とから選択される１つまたは複数の効果が生じる。

前記課題は、スイッチング要素において使用するためのスイッチング層Ｓであって、
前記スイッチング層Ｓは、複数の切替状態を有するとともに、
－ スイッチング層の上面ＵＳＬＰおよびスイッチング層の下面ＬＳＬＰと、
－ ＵＳＬＰとＬＳＬＰとの間に配置された液晶媒体と、
を含み、前記切替状態のうちの１つにおいて、入射方向Ｄ（＝）で前記スイッチング層の上面ＵＳＬＰに当たる平行光線が、前記スイッチング層Ｓを通る際にＤ（＝）から偏向され、その結果、前記スイッチング層の下面ＬＳＬＰから出た後、前記元の平行光線が、前記スイッチング層の下面ＬＳＬＰから前方散乱方向Ｄ（＜）に、したがって前方に散乱され、それにより前方散乱が生じ、前記前方散乱は拡散透過率Ｔ_ｄとして測定され、Ｔ_ｄは２０％を上回り、Ｔ_ｄは、式（１）
Ｔ_ｄ＝（Ｉ_{≧２．５°}／Ｉ_ｇ）×１００［％］ （１）
により定義され、ここで、
Ｉ_{≧２．５°}は、散乱角が２．５°以上である大角散乱の強度を表し、かつ
Ｉ_ｇは、全透過強度を表す、スイッチング層Ｓにより解決される。

ここで、値Ｔ_ｄは、３８０ｎｍ～７８０ｎｍのスペクトル範囲にわたって平均をとったものを示す。示した強度は実施例に示す通りに求められ、値Ｔ_ｄは実施例に示す通りに求められる。

スイッチング要素に組み込まれる本発明によるスイッチング層Ｓによって、明／暗状態による調整に加えて、必要な明るさを室内の人工照明により生じさせる必要なく、太陽光によるまぶしさを個々に調節することができる。このことは、切替状態のうちの１つにおける本発明によるスイッチング層Ｓの拡散透過率が２０％を上回ることにより可能となり、それにより、屋外から該スイッチング層を通って室内に入射する光線のまぶしさが少なくとも大幅に低減されると同時に、室内で十分な明るさが保たれ、それにより日中に人工照明なしで作業することが可能となる。このことは多くの人にとって極めて快適であると感じられ、さらにこのことによって、本発明によるスイッチング層Ｓを有するスイッチング要素を含む窓要素を備えた建築物のエネルギー必要量が低下する。

本発明によるスイッチング層Ｓの定義において上記で使用される「強度」なる概念は好ましくは、当該スイッチング層を通る（光）透過強度または単に（光）透過率であると理解される。さらに好ましくは強度とは、３８０ｎｍ～７８０ｎｍのスペクトル範囲の光の強度であると理解される。最も好ましくは強度とは、３８０ｎｍ～７８０ｎｍの範囲の数値平均透過率であると理解される。

本発明の範囲において、「切替状態」なる概念は、本発明によるスイッチング層Ｓがとりうる主に２つの状態、すなわち、
－ ある１つの切替状態、この状態では、本発明によるスイッチング層Ｓは、２０％を上回る拡散透過率Ｔ_ｄを有し、人の目には均一に曇っているように見える、および
－ もう１つの切替状態、この状態では、本発明によるスイッチング層Ｓは、２０％以下の拡散透過率Ｔ_ｄを有し、人の目には十分に透明または澄明であるように見える
であると理解される。

しかし本発明によるスイッチング層が、さらなる切替状態、特に中間状態を有することも可能である。

さらに、１つのスイッチング要素内で本発明によるスイッチング層Ｓを他のスイッチング層と組み合わせることで、完全に不透明な状態と、屋外に向かって視線が合う状態との間での切替が可能となる。特に屋外に向かって視線が合うことは、オーニングおよびブラインドによっては提供されない特性である。

本発明の範囲において、「光線」なる概念は特に、ＵＶ－Ａ領域、ＶＩＳ領域およびＮＩＲ領域における電磁放射線であると理解される。特にこれは、窓に通常使用される材料（例えばガラス）によっては吸収されないかまたは無視できる程度にしか吸収されない波長の光線であると理解される。通常用いられている定義によれば、ＵＶ－Ａ領域とは３２０ｎｍ～３８０ｎｍの波長であり、ＶＩＳ領域とは３８０ｎｍ～７８０ｎｍの波長であり、ＮＩＲ領域とは７８０ｎｍ～２０００ｎｍの波長であると理解される。

本発明の範囲において、「液晶媒体」なる概念は、所定の条件下で液晶特性を有する材料であると理解される。典型的には液晶媒体は本発明によれば、その分子が細長い形状を有する、すなわちその分子がある１つの空間方向において他の２つの空間方向よりも明らかに長い（長軸）、少なくとも１種の化合物を含む。

スイッチング層Ｓの液晶媒体は、このスイッチング層の少なくとも１つの状態において前方散乱性である。

好ましい実施形態において、本発明によるスイッチング層Ｓは、切替状態のうちの１つにおいて、２５％を上回る拡散透過率Ｔ_ｄを有し、特に好ましくは３０％を上回るＴ_ｄを有し、極めて特に好ましくは３５％を上回るＴ_ｄを有し、最も好ましくは４０％を上回るＴ_ｄを有する。

もう１つの好ましい実施形態において、本発明によるスイッチング層Ｓは、もう１つの切替状態において５％未満の拡散透過率Ｔ_ｄを有し、その際、拡散透過率Ｔ_ｄが３％未満であることが特に好ましい。

散乱性の切替状態は好ましくは、非散乱状態が生じる場合の電圧よりも低い印加電圧で生じる。特に、散乱性の切替状態に達するための印加電圧はゼロより明らかに大きく、好ましくは２Ｖ～１０Ｖであり、特に好ましくは３Ｖ～７Ｖである。非散乱性の切替状態に達するための印加電圧は、好ましくは１０Ｖ～３５Ｖであり、特に好ましくは１５Ｖ～３０Ｖである。これは、液晶媒体がキラルドーパントを含有するスイッチング層Ｓの実施形態に該当する。それに対して、液晶媒体がポリマー分とネマチック配列小分子とを含む実施形態においては、好ましくは電圧を印加せずに非散乱状態が生じ、非散乱状態は好ましくは、３０Ｖ～３００Ｖの範囲の電圧で生じ、特に好ましくは４０Ｖ～２００Ｖの範囲の電圧で生じる。

本発明によるスイッチング層Ｓの好ましい一実施形態において、液晶媒体はネマチック配列分子およびポリマー分を含み、このポリマー分は好ましくは、反応性メソゲンの重合により得られる高分子網目構造を含み、この反応性メソゲンは好ましくは、アクリラート基から選択される少なくとも１つの基を含み、特に好ましくはモノアクリラート基、ジアクリラート基またはトリアクリラート基、ビニルエーテル基およびエポキシ基から選択される少なくとも１つの基を含む。

この場合、ネマチック配列分子は好ましくは、低分子化合物の意味での小分子である。

好ましくは本発明による反応性メソゲンは、式（Ｍ－１）または（Ｍ－２）：

の基本構造を有し、ここで、基Ｃは、１つまたは複数の基Ｓに結合するメソゲン基を表す。特に好ましくはこのメソゲン基には、少なくとも１つの、アリール基、ヘテロアリール基またはシクロヘキシル基が含まれる。

さらに基Ｓは、任意のスペーサー基を表す。このスペーサー基は、単結合、単一の原子または２個～２０個の原子の長さを有する鎖を表しうる。好ましくはこのスペーサー基は、２個～１０個の原子の長さを有する鎖を表し、特に好ましくはアルキレン基、アルキレンオキシ基またはアルキレンジオキシ基を表す。メソゲン基とは対照的に、このスペーサー基はあらゆる空間方向に自由に配列および移動しうるフレキシブルな基であり、一方でメソゲン基は典型的には、限定的な移動性を有する。

基Ｒは、重付加反応において重合しうる任意の反応性基を表し、好ましくはアクリラート基、ビニルエーテル基またはエポキシ基を表し、特に好ましくはアクリラート基を表す。添え字ｎは、２～５、好ましくは２～４、特に好ましくは２の値を有する。

式（Ｍ－１）または式（Ｍ－２）による反応性メソゲンであって、２つの式（Ｍ－１－１）または（Ｍ－２－１）：

のうちのいずれかに対応するものが特に好ましく、ここで、基ＣおよびＳは、上記で定義した通りであり、Ｒ^２１は、任意の有機基を表し、好ましくはＨを表すかまたは１個～１０個の炭素原子を有するアルキル基を表し、特に好ましくはＨを表す。

極めて特に好ましくは、反応性メソゲンは、Ｍｅｒｃｋ社よりＲＭ８２の名称で入手可能である、以下の構造式：

を有するジアクリラートであるか、または以下の構造式Ｒ＃２もしくはＲ＃３：

のモノアクリラートである。

さらに、ネマチック配列分子と高分子網目構造とは、互いに均一に分配されている。これは、ネマチック配列分子の液滴形成が少なくとも目視では観察されないことを意味する。

好ましくは、ネマチック配列分子は、ネマチック液晶分子の混合物の形態で使用され、その際、この混合物は、屈折率異方性Δｎおよび誘電異方性Δεを有する。好ましくは、ネマチック液晶分子の混合物は、０．０３～０．４０の範囲の、特に好ましくは０．０６～０．３０の範囲の屈折率異方性Δｎおよび／または－５０～＋１００の範囲の、特に好ましくは－１５～＋７０の範囲の誘電異方性Δεを有する。好ましいのは、負の誘電異方性Δεを有する液晶混合物であり、これは特に好ましくは、－６～－３の値を有する。あるいは、正の誘電異方性Δεを有する液晶混合物も好ましく、これは特に好ましくは、３～５０の値を有し、極めて特に好ましくは５～２０の値を有する。

好ましく使用されるネマチック液晶分子の混合物は、後述のベース混合物＃１であり、これは特に、スイッチング層Ｓにおけるポリマーと組み合わせられる。

本発明によるスイッチング層Ｓの好ましい一実施形態において、ネマチック配列分子は質量分率ｗ_ＬＣを有し、高分子網目構造は質量分率ｗ_ＰＮを有し、ｗ_ＰＮは、質量ｗ_ＬＣ＋ｗ_ＰＮを基準として６０質量％未満の範囲にあり、より好ましくは４０質量％未満の範囲にあり、極めて特に好ましくは３０質量％未満の範囲にある。好ましくは、それぞれ質量ｗ_ＬＣ＋ｗ_ＰＮを基準として、ネマチック配列分子は４０質量％～９８質量％の範囲の質量分率ｗ_ＬＣを有し、高分子網目構造は６０質量％～２質量％の範囲の質量分率ｗ_ＰＮを有する。

既に述べたように、高分子網目構造は、反応性メソゲンの重合により得られる。この目的のために好ましくは光開始剤が使用され、特に好ましくは、現在ＢＡＳＦ社よりＩｒｇａｃｕｒｅ ６５１の名称で入手可能である、以下の構造式：

の光開始剤か、または以下の表にその構造を列挙する光開始剤が使用される。

好ましくは、この混合物は、重合と、それに続く本発明によるスイッチング層Ｓにおける使用と、のために、該混合物の質量を基準として、ネマチック配列分子６０質量％～９８質量％、反応性メソゲン４０質量％～２質量％および光開始剤０．０１質量％～５質量％を含む。

反応性メソゲンは、複数の成分からなることができ、例えば単官能性および多官能性の反応性メソゲンからなることができる。多官能性反応性メソゲン成分によって、通常は架橋が生じる。

もう１つの好ましい実施形態において、光開始剤は使用されない。反応性メソゲンの成分としては、３４０ｎｍを上回る光によって単独で重合を開始しうる反応性メソゲンが使用される。この一例は、クマリン系をベースとする、以下の構造式に示されるメソゲンである。

もう１つの好ましい実施形態において、本発明によるスイッチング層Ｓは、キラルドーパントを含有する液晶媒体を含む。

本実施形態において好ましくは、スイッチング層Ｓが、Ｔ_ｄが２０％を上回る切替状態、つまり曇りの切替状態にある場合には、液晶媒体の分子は、キラルネマチック相で存在する。

もう１つの好ましい実施形態において、Ｔ_ｄが２０％を上回る切替状態において存在するキラルネマチック相は、ポリドメイン状に配列された相である。本発明の範囲において「ポリドメイン状に配列された相」とは、液晶媒体の分子が、一様な配向軸も一様な共通の線状らせん軸も有しない状態を意味する。スイッチング層Ｓの、ポリドメイン状に配列された相は、均一であって、好ましくは視認可能な障害が面全体にわたって存在しないという利点を有する。特にこのことは、基材層に対して一様に平行ならせんを生じる相に対するおよび／またはいわゆるストライプドメインを有する相に対する利点である。ポリドメイン状に配列された相のもう１つの利点は、こうした相を、通常のプラナー配向性またはホメオトロピック配向性の配向層を用いて達成しうることであり、すなわち配向層を特別に追加的に処理しなくて済むことである。

もう１つの好ましい実施形態において、ある切替状態にあるキラルネマチック相は、少なくとも局所的にねじれているか、あるいはまた、そこから形成されうる上位の巨視的な構造配置をとる。

もう１つの好ましい実施形態において、もう１つの切替状態にある相はねじれておらず、すなわちホメオトロピック状もしくはプラナー状に配列しているか、またはわずかなねじれを有する。ここで、わずかなねじれとは、層の厚さにわたる５°～３６０°、好ましくは４５°～３００°、特に好ましくは９０°、１８０°または２７０°の分子のねじれであると理解される。

好ましくは、キラルドーパントはネマチック相で均一に分配されており、したがって液晶媒体の分子とキラルドーパントとは、互いに均一に分配されている。

特に好ましくは、キラルドーパントはネマチック相で溶解している。

好ましくは、キラルネマチック相はネマチック液晶混合物の形態で使用され、その際、この混合物は、屈折率異方性Δｎおよび誘電異方性Δεを有する。好ましくは、この混合物は、０．０３～０．４０の範囲の、特に好ましくは０．０７～０．３０の範囲の屈折率異方性Δｎおよび／または－５０～＋１００の範囲の、特に好ましくは－１５～＋７０の範囲の誘電異方性Δεを有する。これに加えてさらに、誘電異方性Δεに関して上記で示した好ましい値が該当する。

好ましくは液晶混合物は、成分Ｉの少なくとも１種の化合物、成分ＩＩの少なくとも１種の化合物および成分ＩＩＩの少なくとも１種の化合物を含む。

成分Ｉの化合物は、Ｆ、ＣＮ、１個～１０個の炭素原子を有するアルキル基、２個～１０個の炭素原子を有するアルケニル基および１個～１０個の炭素原子を有するアルコキシ基から選択される少なくとも１つの末端基を含む２核化合物から選択される。

成分ＩＩの化合物は、Ｆ、ＣＮ、１個～１０個の炭素原子を有するアルキル基、２個～１０個の炭素原子を有するアルケニル基および１個～１０個の炭素原子を有するアルコキシ基から選択される少なくとも１つの末端基を含む３核化合物から選択される。

成分ＩＩＩの化合物は、Ｆ、ＣＮ、１個～１０個の炭素原子を有するアルキル基、２個～１０個の炭素原子を有するアルケニル基および１個～１０個の炭素原子を有するアルコキシ基から選択される少なくとも１つの末端基を含む４核化合物から選択される。

好ましくは、液晶媒体中の成分Ｉ、ＩＩおよびＩＩＩの化合物の割合の合計は、少なくとも７０質量％であり、好ましくは少なくとも８０質量％であり、特に好ましくは少なくとも８５質量％である。

好ましく使用される液晶分子の混合物は、本出願人がベース混合物＃２と呼ぶ、以下に示す分子の混合物である。

液晶分子のもう１つの好ましい混合物は、本出願人がベース混合物＃３と呼ぶ、以下に示す分子の混合物である。

実施例に記載するベース混合物＃４も同様に好ましい。

キラルドーパントとしては、以下に示す分子のうちの１つが好ましく使用され、その際、特に好ましいのは、以下に示すキラルドーパントＳ－５０１１またはＳ－８１１である。

好ましくは、スイッチング層Ｓは平均屈折率ｎを有し、分子はピッチｐを有し、ここで、積ｎ×ｐは０．８μｍを上回り、特に好ましくは１．０μｍを上回り、極めて特に好ましくは１．２μｍを上回り、特に好ましくは５０μｍ～０．８μｍの範囲にあり、極めて特に好ましくは２５μｍ～０．８μｍの範囲にある。

さらに、好ましくはピッチｐは０．５μｍ～５０μｍであり、特に好ましくは０．５μｍ～３０μｍであり、極めて特に好ましくは０．５μｍ～１５μｍである。最も好ましくは、ｐは１μｍ～５μｍである。それによって、低い切替電圧を達成できることが判明した。とりわけ、切替可能な窓の安全性の理由から、低い切替電圧が有利である。

当業者は、キラルドーパントとそのらせん誘起力βとを適切に選択することによって、またその濃度によって、値ｐを調整することができる。

もう１つの好ましい実施形態において、キラルドーパントは、０．１質量％～３０．０質量％の範囲の、好ましくは０．１質量％～１０質量％の範囲の、液晶媒体における質量分率ｗ_Ｄを有する。

キラルドーパントを含有する液晶媒体を含む本発明によるスイッチング層Ｓのもう１つの好ましい実施形態において好ましくは、らせん誘起力β＝（ｐ×ｃ）^－１μｍ^－１を有するキラルドーパントが使用され、ここで、ｐは、液晶媒体の分子のピッチをμｍで示したものであり、ｃは、液晶媒体全体を基準とするキラルドーパントの濃度を質量％で示したものであり、βは５μｍ^－１を上回る。好ましくはキラルドーパントは、５μｍ^－１～２５０μｍ^－１の、特に好ましくは７μｍ^－１～１５０μｍ^－１のらせん誘起力を有する。

さらに、値ｄ／ｐが２を上回ることが好ましく、ここで、ｄはスイッチング層Ｓの厚さであり、ｐは液晶媒体の分子のピッチである。ｄ／ｐが２０を下回ることが特に好ましい。極めて特に好ましくは、ｄ／ｐは３～１０の値を有する。ｄ／ｐが適切な値である場合に、特に強く散乱するスイッチング層、すなわち拡散透過率Ｔ_ｄの高い値を有するスイッチング層Ｓを得ることができる。

キラルドーパントを含有する液晶媒体を含む本発明によるスイッチング層Ｓの好ましい一実施形態において、スイッチング要素に組み込まれる本発明によるスイッチング層Ｓは、人の目には澄明に見える状態（この状態では、液晶媒体の分子が、ホメオトロピック配列をしており、すなわちスイッチング層の面ＵＳＬＰおよびＬＳＬＰに対して垂直に配列している）から、ポリドメイン状に配列された状態（この状態は、人の目には均一に曇って見える）への切替が可能である。この場合、ポリドメイン状態が顕微鏡下に構造化を示すという事実は、目視した時に均一に曇っているという特性を妨害するものではない。

総じて液晶媒体は、好ましくは９０℃を上回る、より好ましくは１００℃を上回るまたは１０５℃を上回る、極めて特に好ましくは１１０℃を上回る、透明点を有する。

さらに、本発明によるスイッチング層Ｓの液晶媒体は総じて、好ましくは１．０×１０^９Ω・ｃｍを上回る、特に好ましくは１．０×１０^１１Ω・ｃｍを上回る、比抵抗を有する。

さらに、本発明によるスイッチング層Ｓが、少なくとも１種の２色性色素を、液晶媒体の質量を基準として０．０１質量％～２５質量％の範囲の色素濃度で、特に好ましくは０．１質量％～１５質量％の範囲の色素濃度で含むことが好ましい。

しかし特定の条件下では、スイッチング層Ｓが色素を含まない実施形態も好ましい。これは、スイッチング要素の構成がより単純となるとともに、明状態での透過率がより高くなるという利点を有する。さらにこの場合スイッチング要素の光学的外観は、白色であり、つまり着色されておらず、このことは、ある種の用途には望ましいものであり、また加熱および光照射の際のスイッチング要素の耐用年数は、好ましいことに比較的長い。

本出願の範囲において、「２色性色素」なる概念は、吸収特性が偏光方向に対する分子の配向に依存する光吸収性化合物であると理解される。典型的には、本出願による２色性色素は細長い形状を有し、すなわち色素分子は、ある１つの空間方向が他の２つの空間方向よりも明らかに長い（長軸）。

好ましくは本発明によるスイッチング層は、２種、３種または４種の、特に好ましくは３種の２色性色素を含み、この場合、これらの２色性色素の吸収スペクトルは好ましくは、人の目にとって黒色の印象が生じるように相補的である。

好ましくは色素化合物は、アゾ化合物、アントラキノン、メチン化合物、アゾメチン化合物、メロシアニン化合物、ナフトキノン、テトラジン、リレン、ベンゾチアジアゾール、ピロメテン、ジケトピロロピロール、チエノチアジアゾールおよびマロノニトリルから選択される。そのうち特に好ましいのは、アゾ化合物、アントラキノン、リレンであって、特に国際公開第２０１４／０９０３７３号（ＷＯ ２０１４／０９０３７３）に開示されているもの、ベンゾチアジアゾールであって、特に国際公開第２０１４／１８７５２９号（ＷＯ ２０１４／１８７５２９）に開示されているもの、ジケトピロロピロールであって、特に未公開出願ＥＰ １３００５９１８．１に開示されているもの、チエノチアジアゾールであって、特に未公開出願ＥＰ １４００２９５０．５に開示されているものおよびマロノニトリルであって、特に未公開出願ＥＰ １４００４１４５．０に開示されているものである。

以下の色素を使用することが特に好ましく、その構造を以下に示す。

少なくとも１種の２色性色素を用いた上述の好ましい実施形態は、本発明によるスイッチング層Ｓの液晶媒体がポリマー分を含まずに、小分子およびキラルドーパントを含む場合に特に好ましい。

好ましくは本発明によるスイッチング層Ｓは、１μｍ～３００μｍの範囲の、特に好ましくは３μｍ～１００μｍの範囲の、極めて特に好ましくは２０μｍ～１００μｍの範囲の厚さを有する。このことは、本発明によるスイッチング要素がちょうど１つのスイッチング層Ｓを有する場合に該当する。スイッチング要素が、連続して配置された複数のスイッチング層Ｓを有する場合、これらの層の厚さの合計は、好ましくは５μｍ～２００μｍであり、特に好ましくは１０μｍ～１００μｍである。

もう１つの好ましい実施形態において、本発明によるスイッチング層Ｓは、３μｍ～２００μｍの範囲の厚さを有し、好ましくは３μｍ～７５μｍの範囲の厚さを有し、曇りの切替状態で５５０ｎｍの光線の波長で、全透過率Ｔ_{ｔｏｔａｌ}は６０％～１００％の範囲にあり、かつ拡散透過率Ｔ_ｄは２５％～１００％の範囲にある。

もう１つの好ましい実施形態において、本発明によるスイッチング層Ｓは、切替状態のうちの１つにおいて、平行光線の好ましくは４５％未満、特に好ましくは２０％未満、より好ましくは１０％未満、極めて特に好ましくは５％未満を、スイッチング層の上面ＵＳＬＰから後方散乱方向Ｄ（＞）に散乱させる。特に好ましくは、こうしたわずかな後方散乱は、スイッチング層のいずれの切替状態においても存在し、特にスイッチング層の散乱性の切替状態においても存在する。

もう１つの好ましい実施形態において、本発明によるスイッチング層Ｓは、０％～８０％の全透過率範囲内で全透過率の制御範囲を有し、この場合、この制御範囲は少なくとも１５％である。

本発明によるスイッチング層Ｓは、液晶媒体を含むさらなるスイッチング層と一緒に、多層のスイッチング層の装置内に存在することができる。この場合、これらの追加のスイッチング層は、さらなるスイッチング層Ｓであってもよくかつ／またはこれらは、散乱性の切替状態を有することなく明から暗に切り替わるスイッチング層であってもよい。特に好ましいのは、２つ、３つまたは４つのスイッチング層を含む、多層のスイッチング層の装置であり、殊に好ましいのは、２つまたは３つのスイッチング層を含む多層のスイッチング層の装置である。この場合、これらのスイッチング層のうちの少なくとも１つが、散乱性の切替状態を有しないスイッチング層であることが好ましい。散乱性の切替状態を有しないこのスイッチング層を利用して、これが明から暗へ切り替わることにより、スイッチング要素全体の透過率を、ひいてはスイッチング要素全体の明るさを、切り替えられるようにすることができる。

本発明はさらに、上記の様式のスイッチング層Ｓを含むスイッチング要素を含み、この場合、このスイッチング層Ｓは第１の層系列内に配置されており、この第１の層系列は、外側から内側に向かって
－ 外側基材層、
－ 外側導電層、
－ 該スイッチング層Ｓ、
－ 内側導電層および
－ 内側基材層
を含む。

外側基材層および内側基材層は、ガラスまたはポリマーからなることができ、特にガラス、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタラート（ＰＥＮ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、ポリメチルメタクリラート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボナート（ＰＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）からなることができる。

本発明によるスイッチング要素は好ましくは、ＵＶ光を遮断する１つまたは複数の層を含む。特に本発明によるスイッチング要素は、３５０ｎｍ未満の、好ましくは３６０ｎｍ未満の、特に好ましくは３８０ｎｍ未満の波長を有する光を通さないかまたは極めてわずかな割合でしか通さない１つまたは複数の層を含む。このような層を有する装置は、より長期にわたって再現可能な状態で特性が変わることなく切替可能であることが判明した。

外側導電層および内側導電層は、透明導電酸化物（ＴＣＯ）、好ましくはＩＴＯまたはＳｎＯ_２：Ｆ、または薄い透明な金属および／もしくは金属酸化物の層からなることができ、例えば銀からなることができる。好ましくは外側導電層および内側導電層には、電気的接続部が設けられている。電力供給のために、好ましくは電池、充電式電池、スーパーキャパシタまたは外部電源が使用される。

本発明によるスイッチング要素の好ましい一実施形態において、第１の層系列において、外側導電層とスイッチング層との間に外側配向層が配置されており、内側導電層とスイッチング層との間に内側配向層が配置されている。

好ましくは、外側配向層および内側配向層は、ポリイミド層である。特に好ましくは、外側配向層および内側配向層は、本発明によるスイッチング層Ｓに隣接するその表面上に、ラビングされたポリイミドを有する。分子が外側配向層あるいは内側配向層に対してプラナー状に存在する（ホモジニアス配向あるいはプラナー配向）場合には、当業者に知られている所定の様式でラビングされたポリイミドは、本発明によるスイッチング層Ｓにおいてラビング方向に液晶媒体の分子の優先配向を生じさせる。あるいは、液晶媒体の分子の垂直（ホメオトロピック）配向を生じさせる配向層を使用することもできる。そのような配向層は好ましくはポリイミド材料からなり、当業者に知られており、また市販されている。さらに、配向材料のＵＶ露光後に事後的にＬＣの優先方向を生じる配向層も好ましい。そのような材料は、「光配向」なる学術用語で知られている。

本発明によるスイッチング要素のもう１つの好ましい実施形態において、スイッチング要素は、第１の層系列の外側基材層上および／または第１の層系列の内側基材層上に第２の層系列を有し、この第２の層系列は、外側から内側に向かって
－ 基材層、
－ 導電層、
－ 液晶媒体を含むスイッチング層、
－ 導電層および
－ 基材層
を含む。

上記の第２の層系列の好ましい一実施形態において、導電層とスイッチング層との間にはそれぞれ配向層が存在する。

この場合、この第２の層系列の基材層、導電層および配向層の好ましい実施形態については、第１の層系列の対応する層について記載した際に既に説明したのと同一のことが当てはまる。好ましくは、第２の層系列のスイッチング層の液晶媒体は、前方散乱性ではない。あるいは、そして同様に好ましくは、第２の層系列のスイッチング層は、もう１つのスイッチング層Ｓ、すなわち散乱状態を有するスイッチング層であってもよい。

本発明によるスイッチング要素のもう１つの好ましい実施形態において、スイッチング要素は、第１の層系列の外側基材層上および／または第１の層系列の内側基材層上に第３の層系列を有し、この第３の層系列は、外側から内側に向かって
－ 基材層、
－ 導電層、
－ 配向層、
－ 液晶媒体を含むスイッチング層、
－ 配向層、
－ 導電層、
－ 基材層、
－ １つまたは複数のさらなる任意の層、例えばｌｏｗＥコーティング、
－ 任意の空気層、
－ 任意の基材層、
－ 導電層、
－ 配向層、
－ 液晶媒体を含むスイッチング層、
－ 配向層、
－ 導電層および
－ 基材層
を含む。

この場合、この第３の層系列の基材層、導電層および配向層の好ましい実施形態については、第１の層系列の対応する層について記載した際に既に説明したのと同一のことが当てはまる。好ましくは、第３の層系列のスイッチング層の液晶媒体は、前方散乱性ではない。あるいは、そして同様に好ましくは、第３の層系列のスイッチング層のうちの一方または双方、好ましくは一方は、スイッチング層Ｓ、すなわち散乱状態を有するスイッチング層であってもよい。

特に好ましくは、第３の層系列は、外側から内側に向かって
－ 基材層、
－ 導電層、
－ 液晶媒体を含むスイッチング層、
－ 導電層、
－ 基材層、
－ 導電層、
－ 液晶媒体を含むスイッチング層、
－ 導電層および
－ 基材層
を含む。

上記の第３の層系列の好ましい一実施形態において、導電層とスイッチング層との間にはそれぞれ配向層が存在する。

好ましくは、第２の層系列のスイッチング層の液晶媒体または第３の層系列のスイッチング層のうちの一方もしくは双方の液晶媒体は、少なくとも１種の２色性色素を、それぞれの液晶媒体の質量を基準として０．０１質量％～２５質量％の範囲の色素濃度で有する。好ましくは、液晶媒体中にはそれぞれ２種、３種または４種の、好ましくは３種またはそれを上回る２色性色素が存在し、この場合、これらの２色性色素の吸収スペクトルは好ましくは、人の目にとって黒色の印象が生じるように相補的であり、その際、特に好ましくは、色素Ｄ１、Ｄ２およびＤ３が使用される。所定の条件下では、４種、５種または６種の異なる色素が液晶媒体に含まれていることが好ましい。

本出願によるスイッチング要素の好ましい実施形態は、以下のスイッチング層の組合せ物あるいは以下の個々のスイッチング層：
ａ）２色性色素を含有しない１つのスイッチング層Ｓ、
ｂ）２色性色素を含有する１つのスイッチング層Ｓ、
ｃ）双方ともに２色性色素を含有しない２つのスイッチング層Ｓ、
ｄ）２色性色素を含有しない１つのスイッチング層Ｓと、２色性色素を含有する１つのスイッチング層Ｓ、
ｅ）双方ともに２色性色素を含有する２つのスイッチング層Ｓ、
ｆ）２色性色素を含有しない１つのスイッチング層Ｓと、１つのスイッチング層Ｓ１、
ｇ）２色性色素を含有しない１つのスイッチング層Ｓと、２つのスイッチング層Ｓ１、
ｈ）２色性色素を含有する１つのスイッチング層Ｓと、１つのスイッチング層Ｓ１、
ｉ）２色性色素を含有する１つのスイッチング層Ｓと、２つのスイッチング層Ｓ１、
ｊ）双方ともに２色性色素を含有しない２つのスイッチング層Ｓと、１つのスイッチング層Ｓ１、
ｋ）２色性色素を含有しない１つのスイッチング層Ｓと、２色性色素を含有する１つのスイッチング層Ｓと、１つのスイッチング層Ｓ１、
ｌ）双方ともに２色性色素を含有する２つのスイッチング層Ｓと、１つのスイッチング層Ｓ１、
ｍ）双方ともに２色性色素を含有しない２つのスイッチング層Ｓと、２つのスイッチング層Ｓ１、
ｎ）２色性色素を含有しない１つのスイッチング層Ｓと、２色性色素を含有する１つのスイッチング層Ｓと、２つのスイッチング層Ｓ１、
ｏ）双方ともに２色性色素を含有する２つのスイッチング層Ｓと、２つのスイッチング層Ｓ１、
を含み、ここで、スイッチング層Ｓ１は、散乱状態を有しておらずかつ明の切替状態から暗の切替状態へと切り替わるスイッチング層である。

好ましくは、スイッチング層Ｓ１は次のようなスイッチング層であり、すなわち、液晶媒体と少なくとも１種の２色性色素とを含有し、かつ好ましくはゲスト・ホスト原理によって切り替わる、すなわち液晶媒体の分子のねじれたネマチック配列からホメオトロピック配列へと切り替わるスイッチング層である。このようなスイッチング層は特に、国際公開第２０１４／１３５２４０号（ＷＯ ２０１４／１３５２４０）および国際公開第２０１４／１８０５２５号（ＷＯ ２０１４／１８０５２５）の出願に詳細に記載されており、ここに本明細書の一部を構成するものとしてその開示内容を援用する。

さらに本発明は、上記の様式のスイッチング要素を含む窓要素を包含する。本発明の範囲において「窓要素」なる概念は、窓の透光性の構成要素、すなわち、好ましくは建築物の壁の一部である単一または複数のガラスがはめられた窓の板ガラスを意味する。この板ガラスは、入射する平行光線に対向する面（外面）と、入射する平行光線とは反対側の面（内面）とを有する。上述の様式のスイッチング要素を、本発明による窓要素の外面上に配置してもよいし、本発明による窓要素の内面上に配置してもよい。

しかし、本発明によるスイッチング要素は窓でしか使用できないわけではなく、部屋の内部範囲において使用することもでき、例えば部屋と部屋との間の仕切壁および部屋の個々の区画を分離するための要素において使用することもできる。この場合、スイッチング要素を澄明状態から散乱状態へと切り替えることにより達成されるプライバシーによって、こうした室内部分の間に視覚的な障壁を作ることができる。

さらに上記の様式のスイッチング要素を、プレハング加工されたファサード要素に組み込むことができ、その際、このプレハング加工されたファサード要素は、窓の外面の前に配置されている。そうすることで、入射する平行光線が、窓の内面に隣接する室内にいる観察者から比較的大きく離れて散乱される。こうして比較的大きく離れることによって、小さな散乱角度で散乱された光が観察者に当たらずに、観察者がまぶしさを感じなくなる可能性が高くなる。

測定方法
光強度に関して本出願において使用される値の測定を、１５０ｍｍの積分球（ウルブリヒト球）を備えたＵＶ／ＶＩＳ／ＮＩＲ分光計Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ Ｌａｍｂｄａ １０５０で行う。透過強度に関する値をそれぞれ、３８０ｎｍ～７８０ｎｍのスペクトル範囲にわたって平均をとって求める。ここで、「平均をとる」とは、数値平均をとることであると理解される。

大角散乱の透過強度Ｉ_{≧２．５°}を測定するために、試料を積分球の試料保持器に直接据える。積分球を開放する。出射光が、光トラップに、すなわち非反射性の黒色媒体に、例えば黒色の非反射性の布に集まることによって、２．５°未満の開口角を有する光がこの球から出て、もはや測定されなくなる。

実際に測定時に存在する積分球の開口角は４．８°であり、したがって実施する試験では、少なくとも２．５°の大角散乱に関するＴ_Ｄではなく、少なくとも４．８°の大角散乱に関するＴ_Ｄを求めた。したがって、特許請求の範囲に記載された少なくとも２．５°の大角散乱に関するＴ_Ｄは、これよりも幾分大きく、実施例で測定された少なくとも４．８°の大角散乱に関するＴ_Ｄと少なくとも等しい大きさであろうと推定することができる。

全透過強度Ｉ_ｇを測定するために、試料を積分球の入口で試料保持器に直接据える。積分球（ウルブリヒト球）を閉鎖すると、この積分球（ウルブリヒト球）は、試料を通るすべての光、すなわち非散乱光と散乱光の双方を検出器に導く。

上記のＩ_{≧２．５°}およびＩ_ｇの双方の値から、算出により、式（１）：
Ｉ_{ｏｂｓｅｒｖｅｒ＝}Ｉ_ｇ－Ｉ_{≧２．５°} 式（１）
により透過強度Ｉ_{ｏｂｓｅｒｖｅｒ}を得ることができる。

後方散乱強度を測定するために、試料を、積分球の開放された出口開口部に据える。試料の後のさらなる光路内には、光トラップが存在する。１つまたは複数の試料をケーブルと接触させて、記載の値の水準で方形波電圧を供給する。試料から反射される光が積分球を通って検出器に到達し、これを測定する。反射しない光は、検出器に到達せずに積分球から出る。

以下で、散乱しない、とは、Ｔ_ｄの値が３％未満であり、好ましくは１％未満であることを表すことを意図している。構造および作製に起因して、ポリイミドにおけるスペーサーおよび比較的小さな損傷（例えばラビングの際の傷によるもの）により、実際の実施形態においては、Ｔ_ｄの値が完全に０％に達することはありえない。

実施例
本発明を、以下の（比較）例において詳説する。

（比較）例のスイッチング層において、ベース混合物＃１、＃２、＃３および＃４を使用する。これらのベース混合物は、その成分、すなわち液晶分子を以下に列挙する質量分率で有する。

ベース混合物＃１は、誘電異方性Δεが－５．７であり、以下のものからなる：
ＣＣＮ－３３ １３質量％
ＣＺＹ－３－０２ １０質量％
ＣＺＹ－４－０２ １０質量％
ＣＺＹ－５－０２ １０質量％
ＣＣＺＹ－３－０２ ４質量％
ＰＴＹ－３－０２ １４質量％
ＰＴＹ－５－０２ １４質量％
ＣＰＴＹ－３－０１ ５質量％
ＣＰＴＹ－３－０２ ５質量％
ＣＰＴＹ－３－０３ ５質量％
ＣＰ－３－０１ ８質量％および
ＣＧＰＣ－３－３ ２質量％。

ベース混合物＃２は、誘電異方性Δεが＋４１．８であり、屈折率異方性Δｎが０．２５７４であり、透明点が９２℃であり、以下のものからなる：
ＰＺＧ－２－Ｎ ９質量％
ＰＺＧ－３－Ｎ １０質量％
ＰＺＧ－４－Ｎ １４質量％
ＰＺＧ－５－Ｎ ２質量％
ＣＰ－３－Ｎ ２質量％
ＰＰＴＵＩ－３－２ ２０質量％
ＰＰＴＵＩ－３－４ ２８質量％および
ＣＧＰＣ－３－３ ３質量％。

ベース混合物＃３は、誘電異方性Δεが＋１１．３であり、屈折率異方性Δｎが０．１３４９であり、透明点が１１４．５℃であり、以下のものからなる：
ＣＰ－３－Ｎ １６質量％
ＣＰ－５－Ｎ １６質量％
ＣＰＧ－３－Ｆ ５質量％
ＣＰＧ－５－Ｆ ５質量％
ＣＰＵ－３－Ｆ １５質量％
ＣＰＵ－５－Ｆ １５質量％
ＣＣＧＵ－３－Ｆ ７質量％
ＣＧＰＣ－３－３ ４質量％
ＣＧＰＣ－５－３ ４質量％
ＣＧＰＣ－５－５ ４質量％
ＣＣＺＰＣ－３－３ ３質量％
ＣＣＺＰＣ－３－４ ３質量％および
ＣＣＺＰＣ－３－５ ３質量％。

ベース混合物＃４は、誘電異方性Δεが－５．０であり、屈折率異方性Δｎが＝０．１５３１であり、透明点が８１℃であり、以下のものからなる：
ＣＹ－３－Ｏ４ ２５質量％
ＣＹ－５－Ｏ２ ９質量％
ＣＣＹ－３－Ｏ２ ７質量％
ＣＣＹ－３－Ｏ３ ４．５質量％
ＣＰＹ－２－Ｏ２ １０質量％
ＣＰＹ－３－Ｏ２ １０質量％
ＰＹＰ－２－３ １５質量％
ＰＹＰ－２－４ １０質量％
ＣＣＰ－Ｖ－１ ３質量％
ＣＰＰ－３－２ ２質量％
ＰＰ－１－２Ｖ１ ３．５質量％
ＰＧＰ－２－３ ２質量％
ＰＰ－１－２Ｖ１ ３．５質量％および
ＰＧＰ－２－３ ２質量％。

ベース混合物＃２および＃３の成分の化学構造について、既に明示してある。ベース混合物＃１および＃４の成分の化学構造は略称の形態で示されており、その意味は、国際公開第２０１２／０５２１００号（ＷＯ ２０１２／０５２１００）の第３頁、第２４行目から第６７頁、第１２行目に記載されている。

比較例１
示した層系列を有する比較スイッチング要素１を製造する。

配向層３および６ならびに配向層５ａおよび８によって液晶分子を同一の方向に配列させ、その際、配向層５ａは、配向層３に対して９０°回転しており、配向層８は、配向層６に対して９０°回転している。

スイッチング層４および７はそれぞれ、２４．５μｍの厚さを有する。これらのスイッチング層４および７に含まれる液晶分子の配向軸は、
－ スイッチオフ状態（Ｕ＝０Ｖ）では、それぞれのスイッチング層の面から表して小さなプレティルト角、例えば１°のプレティルト角を伴うプラナー状であって、かつそれぞれの隣接する配向層のそれぞれのラビング方向に対して平行であり、
－ スイッチオン状態（Ｕ＝２０Ｖ）では、それぞれの配向層に対して垂直である。

比較スイッチング要素１は、スイッチング層４および７の電極での電圧が２０Ｖである場合に、「明」の切替状態で７３％の透過強度を有する。この場合、スイッチング層４および７内の液晶分子は、ホメオトロピック配向を生じている。

比較スイッチング要素１は、スイッチング層４および７の電極での電圧が０Ｖである場合に、「暗」の切替状態で１５％の透過強度Ｉ_{ｏｂｓｅｒｖｅｒ}を有する。この場合、スイッチング層４および７内の液晶分子は、プラナー配向を生じている。この比較スイッチング要素１は、明および暗の切替状態ならびに中間状態のいずれにおいても散乱を示さない（１％未満）。

比較例２
以下に概略的に示す層系列を有する比較スイッチング要素２を製造する。

配向層１３は、配向層１５に対して９０°回転している。

スイッチング層１４は、２４．５μｍの厚さを有する。このスイッチング層１４に含まれる分子の配向軸は、
－ スイッチオフ状態（Ｕ＝０Ｖ）では、スイッチング層の面１４から表して小さなプレティルト角、例えば１°のプレティルト角を伴うプラナー状であって、かつ配向層１３および１５のラビング方向に対して平行であり、
－ スイッチオン状態（Ｕ＝２０Ｖ）では、配向層１３および１５に対して垂直である。

比較スイッチング要素２は、スイッチング層１４の電極での電圧が２０Ｖである場合に、「明」の切替状態で７３％の透過強度を有する。この場合、スイッチング層１４内の液晶分子は、ホメオトロピック配向を生じている。

比較スイッチング要素２は、スイッチング層１４の電極での電圧が０Ｖである場合に、「暗」の切替状態で４２％の測定された透過強度Ｉ_{ｏｂｓｅｒｖｅｒ}を有する。この場合、スイッチング層１４内の分子は、プラナー配向を生じている。この比較スイッチング要素２は、明および暗の切替状態ならびに中間状態のいずれにおいても散乱を示さない（１％未満）。

比較例３
以下に概略的に示す層系列を有する比較スイッチング要素３を製造する。

スイッチング層１４’は、５μｍの厚さを有する。このスイッチング層１４’に含まれる液晶分子の配向軸は、
－ スイッチオフ状態（Ｕ＝０Ｖ）では、スイッチング層の面１４’から表して５°のプレティルト角を伴うプラナー状であって、かつ配向層１３’および１５’のラビング方向に対して平行であり、
－ スイッチオン状態（Ｕ＝１２Ｖ）では、配向層１３’および１５’に対して垂直である。

比較スイッチング要素３は、「明」の切替状態で７４％の透過強度を有する。この場合、スイッチング層１４’内の液晶分子は、ホメオトロピック配向を生じている。

比較スイッチング要素３は、「暗」の切替状態で２２％の透過強度Ｉ_{ｏｂｓｅｒｖｅｒ}を有する。この場合、スイッチング層１４’内の液晶分子は、プラナー配向を生じている。この比較スイッチング要素３は、明および暗の切替状態ならびに中間状態のいずれにおいても散乱を示さない（１％未満）。

実施例１
本発明によるスイッチング要素１は、以下に概略的に示す層系列を有するとともに、本発明によるスイッチング層Ｓ_１を、表１に示す実施形態ａ）、ｂ）またはｃ）で含む。その際、
－ 「Ｇｍ＃２」および「Ｇｍ＃３」は、ベース混合物＃２あるいはベース混合物＃３を表し、
－ 「Ｓ－５０１１」は、キラルドーパントＳ－５０１１を表し、
－ 「λ」は、推定反射波長を表し、
－ 「アンチパラレルラビングされたプラナー状」とは、スイッチング層Ｓ_１に隣接する配向層２０および２１における配向が、小さなティルト角を伴うプラナー配向であって、この配向層２０におけるティルト角と配向層２１におけるティルト角とが互いに１８０°回転していることを表し、
－ 「電圧」とは、澄明な状態あるいは曇りの状態でのスイッチング層Ｓ_１の切替電圧を表し、その際、「澄明」とは「明」の切替状態のことであり、「曇り」とは「暗」の切替状態のことであり、「曇り」の切替状態において、スイッチング層Ｓ_１の液晶分子はポリドメイン状に配列された状態にあり、この状態は、目視では均一な外観を有するが、顕微鏡下では様々な構造化を示しうる。

表１－１は、実施形態ａ）、ｂ）およびｃ）でのスイッチング要素１における切替状態および切替電圧を示し、その際、スイッチング層Ｓ４およびＳ７は、「明」または「暗」の状態で存在し、スイッチング層Ｓ_１は、「澄明」または「曇り」の状態で存在する。

表１：スイッチング層Ｓ_１の実施形態

表１－１：スイッチング要素１における切替状態および切替電圧

スイッチング要素１の層系列

スイッチング要素１は、実施形態ｃ）において、
－ 切替状態１で、７８％の透過強度を有し、
－ 切替状態４で、９％の透過強度Ｉ_{ｏｂｓｅｒｖｅｒ}を有し、かつ
－ 切替状態４で、１４％の透過強度Ｉ_ｇを有する。

その際、スイッチング要素１に対して、平行光線を基材層１に照射する。

その結果、スイッチング要素１において、散乱性のスイッチング層の切り替えられた状態では、光線の｛１－（９／１４）｝×１００＝３６％が、散乱によってその元の平行方向から２．５°を上回って偏向される。「曇り」の切替状態では、スイッチング層Ｓ_１の分子は、ポリドメイン状に配列された状態にある。

相応する試験を、スイッチング層の態様ａ）およびｂ）についても行った。その際、測定したところ、散乱状態での拡散透過率に関する値は、上記で明示した態様ｃ）と同程度であり、差はわずかであった。

実施例２ａ）
本発明によるスイッチング要素２ａ）は、本発明による厚さ２４．５μｍのスイッチング層Ｓ_２ａ）を、示した層系列において含む：

表１－２は、スイッチング要素２ａにおける切替状態および切替電圧を示し、その際、スイッチング層Ｓ７は、「明」または「暗」の状態で存在し、スイッチング層Ｓ_２ａは、「明－澄明」または「暗－曇り」の状態で存在する。

表１－２：スイッチング要素２ａにおける切替状態および切替電圧

スイッチング要素２ａ）に対して、平行光線を基材層１に照射する。このスイッチング要素２ａ）は、
－ 切替状態１で、７５％の透過強度を有し、
－ 切替状態４で、１６％の透過強度Ｉ_{ｏｂｓｅｒｖｅｒ}を有し、かつ
－ 切替状態４で、ウルブリヒト球上で測定して、すなわち散乱光を伴って、２８％の透過強度Ｉ_ｇを有する。

その結果、スイッチング要素２ａにおいて、散乱性のスイッチング層の切り替えられた状態では、光線の｛１－（１６／２８）｝×１００＝４３％が、散乱によってその元の平行方向から２．５°を上回って偏向される。「暗－曇り」の切替状態では、スイッチング層Ｓ_２ａ）の分子は、ポリドメイン状に配列された状態にある。

実施例２ｂ）
本発明によるスイッチング要素２ｂ）は、本発明による厚さ２５μｍのスイッチング層Ｓ_２ｂを、以下に概略的に示す層系列において含む。

表１－３は、スイッチング要素２ｂにおける切替状態および切替電圧を示し、その際、スイッチング層Ｓ４は、「明」または「暗」の状態で存在し、スイッチング層Ｓ_２ｂは、「明－澄明」または「暗－曇り」の状態で存在する。

表１－３：スイッチング要素２ｂにおける切替状態および切替電圧

スイッチング要素２ｂ）に対して、平行光線を基材層１に照射する。このスイッチング要素２ｂ）は、
－ 切替状態１で、７５％の透過強度を有し、
－ 切替状態４で、１６％の透過強度Ｉ_{ｏｂｓｅｒｖｅｒ}を有し、かつ
－ 切替状態４で、２８％の透過強度Ｉ_ｇを有する。

その結果、スイッチング要素２ｂにおいて、散乱性のスイッチング層の切り替えられた状態では、光線の｛１－（１６／２８）｝×１００＝４３％が、散乱によってその元の平行方向から２．５°を上回って偏向される。

「暗－曇り」の切替状態では、スイッチング層Ｓ_２ｂ）の分子は、ポリドメイン状に配列された状態にある。

実施例２ｃ）
本発明によるスイッチング要素２ｃ）は、本発明による２つのそれぞれ厚さ２５μｍのスイッチング層Ｓ_２ｃ１およびＳ_２ｃ２を、以下に概略的に示す層系列において含む。

スイッチング要素２ｃ）に対して、基材層１に垂直に入射する平行光線を照射する。

以下の切替状態の切替を行う：
切替状態１：スイッチング層Ｓ_２ｃ１およびＳ_２ｃ２のどちらにも、それぞれ２５Ｖの電圧が印加されている。この切替状態では、透過強度は７６％である。どちらのスイッチング層も、「明－澄明」の状態にある。

切替状態２：スイッチング層Ｓ_２ｃ１およびＳ_２ｃ２のいずれか一方に２５Ｖの電圧が印加されており、もう一方のスイッチング層Ｓ_２ｃ１またはＳ_２ｃ２には、５Ｖの電圧が印加されている。この切替状態では、透過強度は、散乱光なしで２７％である。この状態では、これら２つのスイッチング層のうちの一方は「明－澄明」の状態にあり、もう一方は「暗－曇り」の状態にある。

切替状態３：スイッチング層Ｓ_２ｃ１およびＳ_２ｃ２の双方に、それぞれ５Ｖの電圧が印加されている。この切替状態では、透過強度Ｉ_{ｏｂｓｅｒｖｅｒ}は１１％である。どちらのスイッチング層も、「暗－曇り」の状態にある。

切替状態３についてＩ_ｇを測定すると、１６％である。

その結果、スイッチング要素２ｃにおいて、散乱性のスイッチング層の切り替えられた状態では、光線の｛１－（１１／１６）｝×１００＝３１％が、散乱によってその元の平行方向から２．５°を上回って偏向される。

「暗－曇り」の切替状態では、スイッチング層Ｓ_２ｃ１およびＳ_２ｃ２の分子は、ポリドメイン状に配列された状態にある。

実施例２ｄ）
本発明によるスイッチング要素２ｄ）は、本発明による２つのそれぞれ厚さ２５μｍのスイッチング層Ｓ_２ｄ１およびＳ_２ｄ２を、以下に概略的に示す層系列において含む。

スイッチング要素２ｄ）に対して、基材層１に垂直に入射する平行光線を照射する。

切替状態１：スイッチング層Ｓ_２ｄ１およびＳ_２ｄ２のどちらにも、それぞれ２５Ｖの電圧が印加されている。この切替状態では、透過強度は７９％である。どちらのスイッチング層も、「澄明」の状態にある。

切替状態２：スイッチング層Ｓ_２ｄ１およびＳ_２ｄ２のどちらにも、それぞれ５Ｖの電圧が印加されている。この切替状態では、透過強度Ｉ_{ｏｂｓｅｒｖｅｒ}は、５９％である。どちらのスイッチング層も、「曇り」の状態にある。

切替状態３についてＩ_ｇを測定すると、７９％である。

その結果、スイッチング要素２ｄにおいて、散乱性のスイッチング層の切り替えられた状態では、光線の｛１－（５９／７９）｝×１００＝２５％が、散乱によってその元の平行方向から２．５°を上回って偏向される。「曇り」の切替状態では、スイッチング層Ｓ_２ｄ１およびＳ_２ｄ２の分子は、ポリドメイン状に配列された状態にある。

実施例３
本発明によるスイッチング要素３は、以下に概略的に示す層系列を有するとともに、本発明によるスイッチング層Ｓ_３を、表２に示す実施形態ａ）、ｂ）およびｃ）で含む。その際、
－ 「Ｇｍ＃２」および「Ｇｍ＃３」は、ベース混合物＃２あるいはベース混合物＃３を表し、
－ 「Ｓ－５０１１」は、キラルドーパントＳ－５０１１を表し、
－ 「λ」は、推定反射波長を表し、
－ 「アンチパラレルラビングされたプラナー状」とは、スイッチング層Ｓ_３に隣接する配向層２０および２１における配向が、小さなティルト角を伴うプラナー配向であって、この配向層２０におけるティルト角と配向層２１におけるティルト角とが互いに１８０°回転していることを表し、
－ 「電圧」とは、澄明な状態あるいは曇りの状態でのスイッチング層Ｓ_３の切替電圧を表し、その際、「曇り」の切替状態において、スイッチング層Ｓ_３の分子は、ポリドメイン状に配列された状態にある。

表１－４は、実施形態ａ）、ｂ）およびｃ）でのスイッチング要素３における切替状態および切替電圧を示し、その際、スイッチング層１４は、「明」または「暗」の状態で存在し、スイッチング層Ｓ_３は、「澄明」または「曇り」の状態で存在する。

表２：

表１－４：スイッチング要素３における切替状態および切替電圧

スイッチング要素３の層系列

スイッチング要素３は、実施形態ｃ）において、
－ 切替状態１で、７４％の透過強度を有し、
－ 切替状態４で、２３％の透過強度Ｉ_{ｏｂｓｅｒｖｅｒ}を有し、かつ
－ 切替状態４で、４１％の透過強度Ｉ_ｇを有する。

その際、スイッチング要素３に対して、平行光線を基材層１１に照射する。

その結果、スイッチング要素３において、散乱性のスイッチング層の切り替えられた状態では、光線の｛１－（２３／４１）｝×１００＝４４％が、散乱によってその元の平行方向から２．５°を上回って偏向される。

「曇り」の切替状態では、スイッチング層Ｓ_３の分子は、ポリドメイン状に配列された状態にある。

相応する試験を、スイッチング層の態様ａ）およびｂ）についても行った。その際、測定したところ、散乱状態での拡散透過率に関する値は、上記で明示した態様ｃ）と同程度であり、差はわずかであった。

実施例３ａ
本発明によるスイッチング要素３ａは、本発明によるスイッチング層１４およびＳ_３を、以下に概略的に示す層系列において含む。

以下の切替状態の切替を行う：

スイッチング要素３ａは、実施形態ｃ）において、
－ 切替状態１で、８８％の透過強度を有し、
－ 切替状態４で、１８％の透過強度Ｉ_{ｏｂｓｅｒｖｅｒ}を有し、かつ
－ 切替状態４で、５３％の透過強度Ｉ_ｇを有する。

その際、スイッチング要素３ａに対して、平行光線を基材層１に照射する。

その結果、スイッチング要素３ａにおいて、散乱性のスイッチング層の切り替えられた状態では、光線の｛１－（１８／５３）｝×１００＝６６％が、散乱によってその元の平行方向から２．５°を上回って偏向される。

「暗－曇り」の切替状態では、スイッチング層１４およびＳ_３の分子は、ポリドメイン状に配列された状態にある。

相応する試験を、スイッチング層の態様ａ）およびｂ）についても行った。その際、測定したところ、散乱状態での拡散透過率に関する値は、上記で明示した態様ｃ）と同程度であり、差はわずかであった。

実施例４
本発明によるスイッチング要素４は、本発明による厚さ２４．５μｍのスイッチング層Ｓ_４を、以下に示す層系列において含む。

このスイッチング要素４は、
－ 「明－澄明」の切替状態で、７４％の透過強度を有し（電圧＝２５Ｖ）、
－ 「暗－曇り」の切替状態で、１５％の透過強度Ｉ_{ｏｂｓｅｒｖｅｒ}を有し（電圧＝５Ｖ）、かつ
－ 「暗－曇り」の切替状態で、２１％の透過強度Ｉ_ｇを有する。

その際、スイッチング要素４に対して、平行光線を基材層１１に照射する。

その結果、スイッチング要素４において、散乱性のスイッチング層の切り替えられた状態では、光線の｛１－（１５／２１）｝×１００＝２９％が、散乱によってその元の平行方向から２．５°を上回って偏向される。

「暗－曇り」の切替状態では、スイッチング層Ｓ_４の分子は、ポリドメイン状に配列された状態にある。

実施例４ｂ
本発明によるスイッチング要素４ｂは、本発明による厚さ２４．５μｍのスイッチング層Ｓ_４ｂを、以下に示す層系列において含む。

このスイッチング要素４ｂは、
－ 「澄明」の切替状態で、９０％の透過強度を有し（電圧＝２５Ｖ）、
－ 「曇り」の切替状態で、４２％の透過強度Ｉ_{ｏｂｓｅｒｖｅｒ}を有し（電圧＝５Ｖ）、かつ
－ 「曇り」の切替状態で、９０％の透過強度Ｉ_ｇを有する。

その際、スイッチング要素４ｂに対して、平行光線を基材層１１に照射する。

その結果、スイッチング要素４ｂにおいて、散乱性のスイッチング層の切り替えられた状態では、光線の｛１－（４２／９０）｝×１００＝５３％が、散乱によってその元の平行方向から２．５°を上回って偏向される。

「曇り」の切替状態では、スイッチング層Ｓ_４ｂの分子は、ポリドメイン状に配列された状態にある。

実施例５
本発明によるスイッチング要素５は、本発明によるスイッチング層Ｓ_５を、以下の層系列において含む：

その際、スイッチング層１４’は、５μｍの層厚を有する。

以下の切替状態の切替を行う：

スイッチング要素５は、
－ 切替状態１で、７４％の透過強度を有し、
－ 切替状態４で、１４％の透過強度Ｉ_{ｏｂｓｅｒｖｅｒ}を有し、かつ
－ 切替状態４で、２３％の透過強度Ｉ_ｇを有する。

その際、スイッチング要素５に対して、平行光線を基材層１１に照射する。

その結果、スイッチング要素５において、散乱性のスイッチング層の切り替えられた状態では、光線の｛１－（１４／２３）｝×１００＝３９％が、散乱によってその元の平行方向から２．５°を上回って偏向される。

「曇り」の切替状態では、スイッチング層Ｓ_５の分子は、ポリドメイン状に配列された状態にある。

実施例６
本発明によるスイッチング要素６は、本発明による厚さ２５μｍのスイッチング層Ｓ_６を、以下に概略的に示す層系列において含む。

スイッチング層Ｓ_６を製造するために、ベース混合物＃１と、反応性メソゲンＲＭ８２と、光開始剤Ｉｒｇａｃｕｒｅ ６５１とを上記の質量比で混合し、３分間にわたって光重合させる。

スイッチング要素６は、
－ 「澄明」の切替状態で、９０％の透過強度を有し、
－ 「曇り」の切替状態で、４５％の透過強度Ｉ_{ｏｂｓｅｒｖｅｒ}を有し、かつ
－ 「曇り」の切替状態で、８７％の透過強度Ｉ_ｇを有する。

「曇り」の切替状態についての切替電圧は、１５０Ｖである。その際、スイッチング要素６に対して、平行光線を基材層２８に照射する。

スイッチング要素６において、散乱性のスイッチング層の切り替えられた状態では、光線の｛１－（４５／８７）｝×１００＝４８％が、散乱によってその元の平行方向から２．５°を上回って偏向される。

実施例７
本発明によるスイッチング要素７は、本発明によるスイッチング層Ｓ_７を、以下に概略的に示す層系列において含む。

スイッチング層Ｓ_７を製造するために、ベース混合物＃４（透明点：８１℃、光学異方性：０．１５３１、誘電異方性：－５．０）と、（Ｍｅｒｃｋ社よりＲＭ８２の名称で入手可能である）反応性メソゲンＲ＃１と、光開始剤Ｉｒｇａｃｕｒｅ ６５１とを上記の質量比で混合し、３分間にわたって光重合させる。

スイッチング要素７は、
－ 電圧０Ｖで、０．３％の拡散透過率および１３％の後方散乱を示し、かつ
－ 電圧６０Ｖで、７５．５％の拡散透過率および１３％の後方散乱を示す。

実施例８
本発明によるスイッチング要素８は、本発明によるスイッチング層Ｓ_８を、以下に概略的に示す層系列において含む。

スイッチング層Ｓ_８を製造するために、ベース混合物＃４（透明点：８１℃、光学異方性：０．１５３１、誘電異方性：－５．０）と、反応性メソゲンＲ＃１、Ｒ＃２およびＲ＃３と、光開始剤Ｉｒｇａｃｕｒｅ ６５１とを上記の質量比で混合し、３分間にわたって光重合させる。

スイッチング要素８は、
－ 電圧０Ｖで、１．１％の拡散透過率および１４％の後方散乱を示し、かつ
－ 電圧５０Ｖで、８２．５％の拡散透過率および１３％の後方散乱を示す。

Claims (10)

1. スイッチング層Ｓを含むスイッチング要素を含む、窓要素であって、
   前記スイッチング層Ｓは、複数の切替状態を有するとともに、
   － スイッチング層の上面ＵＳＬＰおよびスイッチング層の下面ＬＳＬＰと、
   － ＵＳＬＰとＬＳＬＰとの間に配置された液晶媒体と、
   を含み、
   前記切替状態のうちの１つである散乱状態において、前記スイッチング層の上面ＵＳＬＰから入射方向Ｄ（＝）で入射した平行光線が、前記スイッチング層によって偏向されて前記スイッチング層の下面ＬＳＬＰから前方散乱方向Ｄ（＜）に散乱され、前方散乱された光の下記式（１）で表される拡散透過率Ｔ_ｄは２０％を上回り、
   Ｔ_ｄ＝（Ｉ_{≧２．５°}／Ｉ_ｇ）×１００［％］ （１）
   （ここで、式（１）において、Ｉ_{≧２．５°}は、散乱角が２．５°以上である大角散乱の強度を表し、かつＩ_ｇは、全透過強度を表す。）、
   もう１つの切替状態での前記拡散透過率Ｔ_ｄが、５％未満であり、
   前記スイッチング層Ｓが、そのいずれの切替状態であっても、前記平行光線の４５％未満を前記スイッチング層の上面ＵＳＬＰから後方散乱方向Ｄ（＞）に散乱させ、
   前記液晶媒体は、０．１質量％～１０．０質量％の範囲の液晶媒体における質量分率ｗ_Ｄを有するキラルドーパントを含有し、かつ９０℃を上回る透明点を有し、かつポリマー分を含まない、かつ
   前記液晶媒体の分子のピッチｐは、１μｍ～５μｍであり、かつ
   前記スイッチング層Ｓが第１の層系列で配置されており、前記第１の層系列が、外側から内側に向かって
   － 外側基材層、
   － 外側導電層、
   － 前記スイッチング層Ｓ、
   － 内側導電層および
   － 内側基材層
   を含み、かつ
   Ｔ _ｄ が２０％を上回る前記切替状態において、前記液晶媒体の分子がキラルネマチック相で存在し、かつ前記キラルネマチック相が、ポリドメイン状に配列された相である、
   窓要素。
2. 前記スイッチング層Ｓが平均屈折率ｎを有し、かつ前記液晶媒体の分子がピッチｐを有し、積ｎ×ｐが０．８μｍを上回ることを特徴とする、請求項１記載の窓要素。
3. 前記キラルドーパントがらせん誘起力β＝（ｐ×ｃ）^－１μｍ^－１を有し、ここで、ｐは、前記液晶媒体の分子のピッチをμｍで示したものであり、ｃは、前記液晶媒体全体を基準とする前記キラルドーパントの濃度を質量％で示したものであり、βは５μｍ^－１を上回ることを特徴とする、請求項１または２記載の窓要素。
4. 少なくとも１種の２色性色素を、前記液晶媒体の質量を基準として０．０１質量％～２５質量％の範囲の色素濃度で含むことを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の窓要素。
5. 前記スイッチング層Ｓが３μｍ～２００μｍの厚さを有し、ある１つの切替状態で５５０ｎｍの光線の波長で、全透過率Ｔ_{ｔｏｔａｌ}が６０％～１００％でありかつ前記拡散透過率Ｔ_ｄが２５％～１００％であることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載の窓要素。
6. ＵＶ光を遮断する１つまたは複数の層を含むことを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載の窓要素。
7. 前記スイッチング要素が、前記第１の層系列の前記外側基材層上または前記第１の層系列の前記内側基材層上に第２の層系列を有し、前記第２の層系列が、外側から内側に向かって
   － 基材層、
   － 導電層、
   － 液晶媒体を含むスイッチング層、
   － 導電層および
   － 基材層
   を含むことを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載の窓要素。
8. 前記スイッチング要素が、前記第１の層系列の前記外側基材層上または前記第１の層系列の前記内側基材層上に第３の層系列を有し、前記第３の層系列が、外側から内側に向かって
   － 基材層、
   － 導電層、
   － 液晶媒体を含むスイッチング層、
   － 導電層、
   － 基材層、
   － 導電層、
   － 液晶媒体を含むスイッチング層、
   － 導電層および
   － 基材層
   を含むことを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載の窓要素。
9. 前記第２の層系列のスイッチング層の前記液晶媒体が、少なくとも１種の２色性色素を、前記それぞれの液晶媒体の質量を基準として０．０１質量％～２５質量％の範囲の色素濃度で有することを特徴とする、請求項７記載の窓要素。
10. 前記第３の層系列のスイッチング層の一方もしくは双方の前記液晶媒体が、少なくとも１種の２色性色素を、前記それぞれの液晶媒体の質量を基準として０．０１質量％～２５質量％の範囲の色素濃度で有することを特徴とする、請求項８記載の窓要素。