Películas de SPD y moduladores de luz que las comprenden.

Una película adecuada para uso como unidad moduladora de luz de un modulador de luz de SPD,

película que resulta de la reticulación de una matriz de polímero por exposición de una emulsión de la combinación de como mínimo una porción de un material de polímero de matriz y una cantidad de una suspensión fotomoduladora a una cantidad suficiente de un haz de electrones o radiación UV para convertir la mencionada emulsión en una película, película que tiene gotitas de la suspensión del modulador de luz líquida distribuidas en la matriz de polímero reticulado, comprendiendo la mencionada suspensión líquida del modulador de luz partículas en suspensión en un medio suspensivo líquido, película caracterizada porque el mencionado medio suspensivo líquido comprende como mínimo un polímero de peso molecular medio, que tiene una viscosidad de entre 500 y 5.000 cps medida a 25ºC, y un peso molecular numérico medio de 1.000 a 5.000, junto con como mínimo un líquido no polímero, y en la que el mencionado medio suspensivo está sustancialmente exento de cualquier polímero de alto peso molecular, que tiene una viscosidad mayor que 5.000 cps, medida a 25ºC, y un peso molecular numérico medio mayor que 5.000, y porque la mencionada matriz y las mencionadas gotitas tienenun índice de refracción dentro del intervalo de 1,455 a 1,463.

Películas de SPD y moduladores de luz que las comprenden Campo de la invención La presente invención se refiere a películas de dispositivos de partículas en suspensión (“SPD”) mejoradas y a moduladores de luz que comprenden tales películas.

Antecedentes de la invención Los moduladores de luz son conocidos desde hace más de sesenta años para la modulación de la luz. Tal como se usa aquí, el término “modulador de luz” se define como una célula formada por dos paredes que están separadas entre sí en una pequeña distancia, siendo transparente al menos una pared. Las paredes están provistas de electrodos, usualmente en forma de revestimientos transparentes eléctricamente conductores. La célula contiene un elemento modulador de la luz (denominada aquí a veces “material activable”) , que puede ser una suspensión líquida de partículas o una película de plástico en la que están distribuidas gotitas de una suspensión líquida de partículas. La suspensión líquida (denominada aquí a veces “suspensión líquida moduladora de luz”) comprende partículas pequeñas en suspensión en un medio líquido suspensivo. En ausencia de un campo eléctrico aplicado, las partículas en suspensión en el líquido adoptan posiciones al azar debido al movimiento browniano, y, por ello, un haz de luz que pasa a la célula se refleja, transmite o absorbe dependiendo de la estructura de la célula, la naturaleza y concentración de las partículas y el contenido de energía de la luz. El modulador de luz es relativamente oscuro en el estado de OFF. Sin embargo, cuando se aplica un campo eléctrico en la suspensión líquida del modulador, las partículas quedan alineadas y, para muchas suspensiones, la mayor parte de la luz puede pasar a través de la célula. El modulador de luz es así relativamente transparente en el estado ON. Los moduladores de luz del tipo descrito son conocidos también como “dispositivos de partículas en suspensión” o “SPD”.

Se han propuesto los moduladores de luz para usarlos en numerosas aplicaciones, incluidas, por ejemplo, pantallas alfanuméricas y pantallas de televisión; filtros para lámparas, cámaras, fibras ópticas y para pantallas de exposición; y ventanas, techos solares, visores solares, cristales de gafas, anteojos y espejos y similares, para controlar la cantidad de luz que pasa a través de los mismos o que se refleja de ellos, según sea el caso. Entre los ejemplos de ventanas figuran, no limitativamente, ventas arquitectónicas para edificios comerciales, invernaderos y residencias, ventanas para vehículos automóviles, botes, trenes, aviones y vehículos espaciales, ventanas para puertas incluidas mirillas, y ventanas para aparatos domésticos tales como hornos y neveras, incluidos compartimientos de los mismos.

Para muchas aplicaciones es preferible para el material activable, esto es, el elemento modulador de luz, una película de plástico con preferencia a una suspensión líquida. Por ejemplo, en un modulador usado como ventana de transmisión variable de la luz, es preferible una película de plástico en la que están distribuidas gotitas de suspensión líquida, a una suspensión líquida sola a causa de que usando una película se pueden evitar los efectos de la presión, por ejemplo, pandeo, asociados con una columna alta de suspensión líquida, y también se puede evitar el riesgo de posibles fugas. Otra ventaja de usar una película de plástico es que, en una película de plástico, las partículas generalmente están presentes sólo dentro de muy pequeñas gotitas y, por tanto, no se aglomeran apreciablemente cuando la película se activa repetidamente con un voltaje.

Una “película de modulador de luz” es el término que se usa aquí refiriéndose a una película que tiene gotitas de una suspensión líquida de partículas distribuidas en la película o en parte de la película.

Son conocidas las películas de modulador de luz hechas por reticulación de emulsiones. Véase, por ejemplo, patentes U.S. nos. 5.463.491, 5.463.492, 5.728.251 y 6.114.405, todas ellas cedidas al cesionario de la presente invención.

Lo siguiente es una descripción breve, no limitativa, de suspensiones de moduladores de luz líquidas conocidas de la técnica anterior, suspensiones que se pueden modificar de acuerdo con la presente invención según se indica aquí para obtener películas de SPD y moduladores de luz que comprenden las mismas.

1. Medios líquidos suspensivos y estabilizadores La suspensión líquida de modulador de luz puede ser cualquier suspensión líquida de modulador de luz conocida en la técnica y se pueda formular de acuerdo con métodos conocidos por un experto en la técnica. El término “suspensión líquida moduladora de luz” significa un medio suspensivo líquido en el que está dispersada una pluralidad de pequeñas partículas. El “medio líquido suspensivo” comprende uno o varios líquidos no acuosos eléctricamente resistentes en los que preferiblemente está disuelto como mínimo un tipo de estabilizador polímero que actúa para reducir la tendencia de las partículas a aglomerarse y a mantenerlas dispersadas y en suspensión.

La suspensión líquida moduladora de luz puede incluir cualquiera de los medios líquidos suspensivos previamente propuestos para uso en moduladores de luz para mantener el suspensión las partículas. Entre los medios suspensivos líquidos conocidos en la técnica que son útiles al respecto figuran, pero no limitativamente, los medios líquidos suspensivos descritos en las patentes U.S. nos. 4.247.175 y 4.407.565. En general, se escogen uno o ambos del medio líquido suspensivo o el estabilizador polímero disuelto en él de manera que se mantengan en suspensión las partículas en equilibrio gravitatorio.

Los líquidos eléctricamente resistentes seleccionados para uso en películas SPD de la técnica anterior típicamente son líquidos polímeros de “alto” peso molecular o mezclas de líquidos polímeros de “alto” y “medio” peso molecular, según las definiciones dadas aquí para esos términos (esto es, peso molecular alto y medio) , con el fin de obtener suspensiones que tienen una viscosidad óptima para una variedad de aplicaciones de revestimiento. De hecho, la técnica anterior enseña que, aumentando la viscosidad del medio suspensivo líquido, por ejemplo usando líquidos suspensivos de alto peso molecular (o mezclas de peso molecular alto y medio) , se mejora la estabilidad de la suspensión usada para formar la película moduladora de luz, con mejora resultante de las propiedades y el comportamiento de la película producida a partir de la suspensión.

El estabilizador polímero, cuando se emplea, puede ser de tipo singular de polímero sólido que se une a la superficie de las partículas, pero que también se disuelve en el líquido o los líquidos no acuoso (s) del medio suspensivo líquido. Alternativamente, dos o más estabilizadores polímeros sólidos pueden actuar como sistema estabilizador polímero. Por ejemplo, las partículas se pueden revestir con un primer tipo de estabilizador polímero tal como nitrocelulosa que, de hecho, proporciona un revestimiento de superficie lisa para las partículas, después de lo cual las partículas revestidas se vuelven a revestir con uno o varios tipos de revestimiento adicionales de estabilizador polímero sólido que se unen o asocian con el primer estabilizador sólido y que también se disuelven en el medio suspensivo líquido proporcionando dispersión y protección estérica de las partículas. Los estabilizadores polímeros líquidos se pueden usar también, ventajosamente, en películas moduladoras de luz de SPD, según se describe en la patente U.S. nº. 5.463.492.

2. Partículas En una suspensión de modulador de la luz se pueden usar partículas inorgánicas y orgánicas y tales partículas pueden ser absorbentes de la luz o reflectantes de luz en la totalidad o una parte de la porción visible del espectro electromagnético.

Los moduladores de luz de SPD convencionales emplean generalmente partículas de polihaluro de tamaño coloidal.

Tal como se usa aquí, el término “coloidal”, cuando se refiere a tamaño de partícula, significa que la dimensión mayor de la partícula es de media de 1 micrómetro o menos. Preferiblemente, las partículas de polihaluro o de otros tipos usadas o previstas para ser usadas en una suspensión moduladora de luz de SPD tendrán una dimensión mayor que es inferior a la mitad de la longitud de onda de la luz azul, esto es, de 2000 ängstroms o menos, para mantener extremadamente baja la dispersión de la luz.

3. Deficiencias de las películas de la... [Seguir leyendo]

1. Una película adecuada para uso como unidad moduladora de luz de un modulador de luz de SPD, película que resulta de la reticulación de una matriz de polímero por exposición de una emulsión de la combinación de como mínimo una porción de un material de polímero de matriz y una cantidad de una suspensión fotomoduladora a una cantidad suficiente de un haz de electrones o radiación UV para convertir la mencionada emulsión en una película, película que tiene gotitas de la suspensión del modulador de luz líquida distribuidas en la matriz de polímero reticulado, comprendiendo la mencionada suspensión líquida del modulador de luz partículas en suspensión en un medio suspensivo líquido, película caracterizada porque el mencionado medio suspensivo líquido comprende como mínimo un polímero de peso molecular medio, que tiene una viscosidad de entre 500 y 5.000 cps medida a 25ºC, y un peso molecular numérico medio de 1.000 a 5.000, junto con como mínimo un líquido no polímero, y en la que el mencionado medio suspensivo está sustancialmente exento de cualquier polímero de alto peso molecular, que tiene una viscosidad mayor que 5.000 cps, medida a 25ºC, y un peso molecular numérico medio mayor que 5.000, y porque la mencionada matriz y las mencionadas gotitas tienenun índice de refracción dentro del intervalo de 1, 455 a 1, 463.

2, La película de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el índice de refracción de la matriz y las gotitas varía de 1, 457 a 1, 459.

3. La película de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en la que el índice de refracción de la matriz y las gotitas es de aproximadamente 1, 458.

4. La película de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que los índices de refracción de la matriz y las gotitas se diferencian entre sí en menos de aproximadamente 0, 005.

5. La película de acuerdo con la reivindicación 1, en la que cada líquido no polímero mencionado tiene un punto de ebullición a presión atmosférica de como mínimo aproximadamente 150ºC y un índice de refracción dentro del intervalo de 1, 455 a 1, 463, y en la que el mencionado líquido es suficientemente polar para ser sustancialmente inmiscible en la mencionada matriz.

6. La película de acuerdo con la reivindicación 5, en la que el punto de ebullición del mencionado líquido no polímero presente al menos es de como mínimo aproximadamente 200ºC a presión atmosférica.

7. La película de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el mencionado líquido no polímero presente al menos es trimetilato de trietilo.

8. La película de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en la que el medio suspensivo líquido está sustancialmente exento de monómeros fluorados.

9. Un modulador de luz que tiene paredes opuestas de la célula, en la que la película de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 está entre las mencionadas paredes de la célula como la unidad fotomoduladora del modulador de luz.

10. Un procedimiento de preparación de una película adecuada para uso como unidad fotomoduladora de un modulador de luz de SPD, procedimiento que comprende:

- preparar una cantidad de un material de matriz polímero;

-formar una emulsión de la combinación de como mínimo una porción del material de matriz polímero y una cantidad de una suspensión líquida de modulador, suspensión líquida de modulador de luz que comprende una pluralidad de partículas en suspensión en un medio líquido suspensivo, medio líquido suspensivo que comprende como mínimo un polímero de peso molecular medio, que tiene una viscosidad de entre 500 y 5.000 cps medida a 25ºC y un peso molecular numérico medio de 1.000 a 5.000, junto con como mínimo un líquido no polímero, y en la que el mencionado medio suspensivo está sustancialmente exento de cualquier polímero de alto peso molecular, que tiene una viscosidad de más de 5.000 cps medida a 25ºC y un peso molecular numérico medio mayor que 5.000, en el que las mencionadas gotitas y la mencionada matriz tienen un índice de refracción dentro del intervalo de 1, 455 a 1, 463; y

- reticular la matriz de polímero para producir una película que tiene gotitas en la suspensión líquida del modulador de luz distribuidas en la matriz de polímero reticulado, reticulándose la matriz por exposición de la mencionada matriz a una cantidad de radiación de haz de electrones o de radiación ultravioleta de suficiente duración para convertir la mencionada emulsión en una película.

11. El procedimiento de la reivindicación 10, que además comprende mantener los índices de refracción de las mencionadas gotitas y la mencionada matriz dentro de un intervalo de 1, 457 a 1, 459.

12. El procedimiento de la reivindicación 10, que además comprende mantener los índices de refracción de las

mencionadas gotitas y la mencionada matriz a aproximadamente 1, 458.

13. El procedimiento de la reivindicación 10, que además comprende mantener, tan estrechamente como sea posible, los índices de refracción de las gotitas y la matriz con una diferencia entre sí de menos de aproximadamente 0, 005.

14. El procedimiento de la reivindicación 10, en el que el mencionado polímero y el mencionado líquido se seleccionan para que resulte el mencionado modulador de luz con un tiempo de decaimiento de menos de aproximadamente 5 segundos.

15. La película de acuerdo con la reivindicación 14, en la que el como mínimo líquido no polímero presente tiene un punto de ebullición a presión atmosférica de como mínimo aproximadamente 150ºC, y un índice de refracción dentro del intervalo de 1, 455 a 1, 463, y en la que el mencionado líquido es suficientemente polar para que sea inmiscible en la mencionada matriz.

16. La película de acuerdo con la reivindicación 15, en la que el punto de ebullición del como mínimo el mencionado líquido no polímero presente es de como mínimo aproximadamente 200ºC a presión atmosférica.