Una suspensión líquida para válvula luminosa que comprende una pluralidad de partículas metálicas,

con forma anisométrica, suspendidas en su interior, en la que dichas partículas metálicas, con forma anisométrica, tienen una longitud media en el intervalo entre aproximadamente 50-200 nanómetros, caracterizada porque las partículas se preparan en forma de una nanocinta

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere, en general, a partículas de estabilidad mejorada para su uso en válvulas luminosas SPD, y en suspensiones y películas para válvula luminosa SPD y, más específicamente, a partículas metálicas, con forma anisométrica, útiles para dichas aplicaciones. 5

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Las válvulas luminosas se conocen desde hace más de sesenta años para la modulación de la luz. Como se usa en el presente documento, la expresión “válvula luminosa” se define como una célula formada por dos paredes que están separadas por una pequeña distancia, siendo transparente al menos una de las paredes, teniendo las paredes electrodos en su interior, normalmente en forma de revestimientos conductores transparentes. 10 La célula contiene un elemento modulador de la luz, que puede ser una suspensión líquida de partículas, o una película de plástico, en la que las gotas de una suspensión líquida de partículas están distribuidas y encapsuladas.

La suspensión líquida (denominada en ocasiones en el presente documento “una suspensión líquida para válvula luminosa” o simplemente “suspensión para válvula luminosa”) comprende pequeñas partículas suspendidas en un medio de suspensión líquido. En ausencia de un campo eléctrico aplicado, las partículas en la suspensión 15 líquida adoptan posiciones aleatorias debido al movimiento browniano y, de esta manera, un rayo de luz que pasa por la célula se refleja, transmite o absorbe, dependiendo de la estructura de la célula, la naturaleza y concentración de las partículas y el contenido energético de la luz. La válvula luminosa, de esta manera, es relativamente oscura en el estado DESCONECTADO. Sin embargo, cuando se aplica un campo eléctrico a través de la suspensión líquida para válvula luminosa en la válvula luminosa, las partículas se alinean y, para muchas suspensiones, la mayor parte 20 de la luz puede pasar a través de la célula. La válvula luminosa, de esta manera, es relativamente transparente en el estado CONECTADO. Las válvulas luminosas del tipo descrito en el presente documento se conocen también como “dispositivos de partículas suspendidas” o “SPD”.

Las válvulas luminosas se han propuesto para su uso en numerosas aplicaciones incluyendo, por ejemplo, pantallas alfanuméricas, pantallas de televisión, ventanas, techos solares, viseras, filtros, espejos, gafas y similares, 25 para controlar la cantidad de luz que pasa a través de los mismos o que se refleja desde los mismos, según sea el caso.

Para muchas aplicaciones, como se entenderá bien en la técnica, es preferente que el material activable, es decir, el elemento de modulación de luz, sea una película de plástico en lugar de una suspensión líquida. Por ejemplo, en una válvula luminosa usada como una ventana de transmisión de luz variable, una película de plástico, 30 en la que las gotas de suspensión líquida están distribuidas, es preferente a una suspensión líquida sola, debido a que los efectos de la presión hidrostática, por ejemplo, abombamiento asociado con una columna alta de suspensión líquida, pueden evitarse mediante el uso de una película, y el riesgo de posible fuga puede evitarse también. Otra ventaja del uso de una película de plástico es que, en una película de plástico, las partículas generalmente solo están presentes dentro de gotas muy pequeñas, y de esta manera, no se aglomeran perceptiblemente cuando la 35 película se activa repetidamente con una tensión.

La expresión “película para válvula luminosa”, como se usa en el presente documento, se refiere a una película que tiene gotas de una suspensión líquida de partículas distribuidas en la película.

La Patente de Estados Unidos Nº 5.409.734 ejemplifica un tipo de película para válvula luminosa que está fabricada mediante separación de fases desde una solución homogénea. Se conocen también películas para válvula 40 luminosa fabricadas mediante emulsiones de reticulación. Véanse las Patentes de Estados Unidos Nº 5.463.491 y 5.463.492, ambas de las cuales están cedidas al cesionario de la presente invención.

Para su uso en suspensiones sedimentadas, tales como láminas de polarización de luz, en ocasiones denominadas “polarizadores laminares”, que pueden cortarse y formarse en lentes para gafas de sol polarizadas, o usarse como filtros, las partículas de polarización de luz pueden dispersarse o distribuirse por toda una lámina de 45 material de formación de película adecuado, tal como acetato de celulosa, alcohol polivinílico o similares. Los procedimientos de fabricación de suspensiones sedimentadas para su uso en polarizadores laminares se conocen bien en la técnica anterior. Es importante observar, sin embargo, que las partículas de polarización de luz usadas en las láminas de polarización de luz son inmóviles, es decir, están fijas. Véanse, por ejemplo, las Patentes de Estados Unidos Nº 2.178.996 y 2.041.138. 50

Lo siguiente es una breve descripción, para ilustración, de los componentes de una suspensión para válvula luminosa.

1. Medios de Suspensión Líquidos y Estabilizadores

Una suspensión líquida para válvula luminosa para su uso en la presente invención puede ser cualquier suspensión líquida para válvula luminosa conocida en la técnica, y puede formularse de acuerdo con técnicas bien conocidas por un experto en la materia. La expresión “suspensión líquida para válvula luminosa” significa, como se ha indicado anteriormente, un “medio de suspensión líquido” en el que una pluralidad de pequeñas partículas está dispersada. El “medio de suspensión líquido” comprende uno o más líquidos no acuosos, eléctricamente resistivos, 5 en los que se disuelve preferentemente, al menos, un tipo de estabilizador polimérico que actúa para reducir la tendencia de las partículas a aglomerarse y las mantiene dispersadas y en suspensión.

Las suspensiones líquidas para válvula luminosa útiles en la presente invención pueden incluir cualquiera de los medios de suspensión líquidos propuestos previamente para su uso en válvulas luminosas para suspender las partículas. Los medios de suspensión líquidos conocidos en la técnica, que son útiles en la invención incluyen, 10 aunque sin limitación, los medios de suspensión líquidos desvelados en las Patentes de Estados Unidos Nº 4.247.175 y 4.407.565. En general, uno o ambos del medio de suspensión líquido o el estabilizador polimérico disuelto en su interior se elige para mantener las partículas suspendidas en equilibrio gravitacional.

El estabilizador polimérico, cuando se emplea, puede ser un solo tipo de polímero sólido que se une a la superficie de las partículas, pero que también se disuelve en el líquido o líquidos no acuosos del medio de 15 suspensión líquido. Como alternativa, dos o más estabilizadores poliméricos pueden servir como un sistema estabilizador polimérico. Por ejemplo, las partículas pueden revestirse con un primer tipo de estabilizador polimérico sólido, tal como nitrocelulosa que, en efecto, proporciona un revestimiento superficial plano para las partículas. Las partículas revestidas posteriormente se vuelven a revestir con uno o más tipos adicionales de estabilizador polimérico sólido que se une a o que se asocia con un primer tipo de estabilizador polimérico sólido y que se disuelve 20 también en el medio de suspensión líquido para proporcionar dispersión y protección estérica para las partículas. Los estabilizadores poliméricos líquidos pueden usarse también por ser ventajosos, especialmente en películas para válvula luminosa SPD, como de describe en la Patente de Estados Unidos Nº 5.463.492.

2. Partículas

Pueden usarse partículas orgánicas e inorgánicas en una suspensión para válvula luminosa, y dichas 25 partículas pueden absorber luz o reflejar luz.

Las válvulas luminosas SPD convencionales generalmente han empleado partículas de polihauro de tamaño coloidal. El termino “coloidal” como se usa en el presente documento significa que las partículas generalmente tienen una dimensión más larga de, como media, aproximadamente 1 micrómetro o menor. Preferentemente, la dimensión más larga de la mayoría de las partículas usadas en una suspensión para válvula 30 luminosa debería ser menor que la mitad de la longitud de onda de la luz...

1. Una suspensión líquida para válvula luminosa que comprende una pluralidad de partículas metálicas, con forma anisométrica, suspendidas en su interior, en la que dichas partículas metálicas, con forma anisométrica, tienen una longitud media en el intervalo entre aproximadamente 50-200 nanómetros, caracterizada porque las partículas se preparan en forma de una nanocinta. 5

2. Una suspensión de acuerdo con la reivindicación 1, en la que dichas partículas metálicas, con forma anisométrica, tienen una longitud media entre aproximadamente 75-180 nanómetros.

3. Una suspensión de acuerdo con la reivindicación 1, en la que dichas partículas metálicas, con forma anisométrica, tienen un proporción de aspecto de al menos aproximadamente 3:1.

4. Una suspensión de acuerdo con la reivindicación 3, en la que dichas partículas metálicas, con forma 10 anisométrica, tienen una proporción de aspecto de al menos aproximadamente 10:1.

5. Una suspensión de acuerdo con la reivindicación 4, en la que dichas partículas metálicas, con forma anisométrica, tienen una proporción de aspecto de al menos aproximadamente 20:1.

6. Una suspensión de acuerdo con la reivindicación 1, en la que dichas partículas metálicas, con forma anisométrica, están formadas a partir de un óxido metálico semi-conductor. 15

7. Una suspensión de acuerdo con la reivindicación 6, en la que dicho óxido metálico semi-conductor es óxido de estaño u óxido de cinc.

8. Una suspensión de acuerdo con la reivindicación 1, en la que dichas partículas metálicas, con forma anisométrica, están formadas a partir de un metal seleccionado entre el grupo que consiste en oro, platino, paladio, cobalto, hierro, cobre, molibdeno y bismuto. 20

9. Una suspensión de acuerdo con la reivindicación 1, en la que dichas partículas metálicas, con forma anisométrica, tienen un diámetro medio que varía de aproximadamente 3 nanómetros a aproximadamente 333 nanómetros.

10. Una suspensión de acuerdo con la reivindicación 9, en la que dichas partículas metálicas, con forma anisométrica, tienen un diámetro medio que varía de aproximadamente 3 nanómetros a aproximadamente 66 25 nanómetros.

11. Una película adecuada para su uso como la unidad de modulación de luz de una válvula luminosa SPD, comprendiendo dicha película una matriz polimérica reticulada y teniendo gotas de una suspensión líquida para válvula luminosa, de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 10, distribuidas en la matriz polimérica reticulada.

12. Un dispositivo electro-óptico que comprende una célula formada por paredes de célula opuestas, una 30 unidad de modulación de luz que comprende una suspensión, de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 10, entre dichas paredes de la célula y electrodos opuestos asociados operativamente con dichas paredes de la célula, para aplicar un campo eléctrico a través de dicha suspensión.

13. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 12, en el que dicha unidad de modulación de luz es una suspensión líquida de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 10, o una película de acuerdo con la reivindicación 11. 35

14. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 13, en el que dicho dispositivo electro-óptico es una válvula luminosa.