Película basada en siloxano para una válvula de luz de un dispositivo de partículas suspendidas y procedimiento de preparación de la película.

Una película adecuada para usar como unidad moduladora de la luz de una válvula de luz de un dispositivo de partículas suspendidas (SPD),

comprendiendo dicha película un polímero de matriz reticulado y teniendo gotitas de una suspensión de válvula de luz líquida distribuidas dentro del polímero de matriz reticulado, en la que dicho polímero de matriz reticulado está basado en siloxano, caracterizada porque dicho polímero de matriz reticulado tiene un contenido de fenilo suficiente para proporcionar al polímero de matriz reticulado un índice de refracción en el intervalo de aproximadamente 1,4700 a aproximadamente 1,4750, comprendiendo dicha suspensión de válvula de luz líquida una pluralidad de partículas suspendidas en un medio que comprende copolímero de metacrilato de octilo/metacrilato de 2-hidroxietilo.

Película basada en siloxano para una válvula de luz de un dispositivo de partículas suspendidas y procedimiento de preparación de la película

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a películas mejoradas para usar en dispositivos de partículas suspendidas tales como válvulas de luz. Más particularmente, la invención se refiere a películas mejoradas formadas con polímeros de matriz de siloxano que tienen un índice de refracción superior a 1,463 y a válvulas de luz que incorporan las películas mejoradas de la invención.

ANTECEDENTES

Las válvulas de luz se conocen desde hace más de sesenta años para modular la luz. Se han propuesto para su uso en numerosas aplicaciones durante este tiempo, incluidas, por ejemplo, pantallas alfanuméricas y pantallas de televisión, filtros para lámparas, cámaras, fibras y pantalla ópticas y ventanas, techos solares, parasoles, gafas de sol, gafas protectoras, espejos y similares para controlar la cantidad de luz que pasa a través de las mismas o se refleja de las mismas, según el caso. Los ejemplos de ventanas, sin limitación, incluyen ventanas arquitectónicas para edificios comerciales, invernaderos y residencias, ventanas para vehículos automóviles, embarcaciones, trenes, aviones y naves espaciales, ventanas para puertas que incluyen mirillas y ventanas para aplicaciones tales como hornos y refrigeradores, incluidos compartimientos de los mismos. Las válvulas de luz del tipo descrito en el presente documento también se conocen como "dispositivos de partículas suspendidas" o "SPD, Suspended Particle Devices".

Tal como se usa en el presente documento, la expresión válvula de luz describe una célula formada por dos paredes que están separadas por una distancia pequeña, siendo al menos una de las paredes transparente. Las paredes tienen electrodos sobre las mismas, habitualmente en forma de recubrimientos transparentes eléctricamente conductores. La célula contiene un elemento modulador de la luz (algunas veces denominado en el presente documento un material activable que puede ser bien 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 (algunas veces denominada en el presente documento "una suspensión de válvula de luz líquida" o "una suspensión de válvula de luz") comprende partículas pequeñas suspendidas en un medio de suspensión líquido. En ausencia de un campo eléctrico aplicado, las partículas presentes en la suspensión líquida adoptan posiciones aleatorias debido al movimiento de browniano. Por lo tanto, un haz de luz que penetre en la célula se refleja, se transmite o se absorbe dependiendo de la estructura de la célula, la naturaleza y la concentración de las partículas y el contenido de energía de la luz. Así, la válvula de luz es relativamente oscura en estado desactivado (OFF). No obstante, cuando se aplica un campo eléctrico a través de la suspensión de válvula de luz líquida en la válvula de luz, las partículas se alinean y para muchas suspensiones la mayor parte de la luz pasa a través de la célula. Así, la válvula de luz es relativamente transparente en estado activado (ON).

Para muchas aplicaciones es preferente que el material activable, es decir, el elemento modulador de la luz, sea una película de plástico mejor que una suspensión líquida. Por ejemplo, en una válvula de luz usada como ventana de transmisión de luz variable, una película de plástico en la que estén distribuidas gotitas de suspensión líquida es preferente a una suspensión líquida sola debido a que pueden evitarse efectos de presión hidrostática, por ejemplo, el abombamiento asociado con una columna alta de suspensión líquida, mediante el uso de una película y también puede evitarse el riesgo de una posible fuga. Otra ventaja de usar una película de plástico es que, en una película de plástico, las partículas están presentes generalmente solo dentro de gotitas muy pequeñas y, por lo tanto, no se aglomeran significativamente cuando la película se activa repetidamente con un voltaje.

Una "película de válvula de luz", tal como se usa en el presente documento, se refiere a una película que tiene gotitas de una suspensión líquida de partículas distribuidas en la película o en una porción de la película.

La patente de Estados Unidos N° 5.49.734 ejemplifica un tipo de película de válvula de luz que se fabrica mediante separación de fases a partir de una solución homogénea. Las películas de válvulas de luz producidas mediante reticulación de emulsiones son también conocidas. Véanse las patentes de Estados Unidos N° 5.463.491 y 5.463.492, que están ambas cedidas al cesionario de la presente invención.

Lo siguiente es una descripción breve, no limitante, de suspensiones de válvula de luz líquidas tal como se conocen en la técnica anterior.

Son bien conocidas en la técnica una diversidad de suspensiones de válvula de luz líquidas y dichas suspensiones se formulan fácilmente según técnicas bien conocidas por el experto en la misma. La expresión "suspensión de válvula de luz líquida", tal como se ha indicado anteriormente, cuando se usa en el presente documento, significa un medio de suspensión líquido en el que están dispersas una pluralidad de partículas pequeñas. El "medio de suspensión líquido" comprende uno o más líquidos no acuosos, electrorreslstlvos, en los que hay preferentemente

disuelto al menos un tipo de estabilizador polimérico que actúa reduciendo la tendencia de las partículas a aglomerarse y las mantiene dispersas y en suspensión.

Las suspensiones de válvula de luz líquidas útiles en la presente invención pueden incluir cualquiera de los medios de suspensión líquidos denominados de "la técnica anterior" propuestos previamente para usar en válvulas de luz para suspender partículas. Medios de suspensión líquidos conocidos en la técnica que son útiles en la presente invención incluyen, pero sin limitación, los medios de suspensión líquidos divulgados en las patentes de Estados Unidos N° 4.247.175, 4.47.565, 4.772.13, 5.49.734, 5.461.56 y 5.463.492. En particular, tal como se describe en el presente documento, son preferentes para su uso en la presente invención suspensiones formadas usando medios de suspensión que comprenden polímeros de suspensión poli((met)acrilatos de alquilo y/o (met)acrilatos de alquilo fluorados). En general, uno de los medios de suspensión o los dos o el estabilizante polimérico típicamente disuelto en los mismos se elige de modo que se mantengan las partículas suspendidas en equilibrio gravitacional.

El estabilizante polimérico, cuando se usa, puede ser un único tipo de polímero sólido que se une a la superficie de las partículas, pero que también se disuelve en el líquido no acuoso o los líquidos no acuosos que comprenden el medio de suspensión líquido. Alternativamente, puede haber dos o más estabilizantes poliméricos sólidos que sirven como un sistema estabilizante polimérico. Por ejemplo, las partículas pueden estar recubiertas con un primer tipo de estabilizante polimérico sólido tal como nitrocelulosa que, en efecto, proporciona un recubrimiento de superficie plano para las partículas, junto con uno o más tipos adicionales de estabilizante polimérico sólido que se une o se asocia con el primer tipo de estabilizante polimérico sólido y que también se disuelve en el medio de suspensión líquido para proporcionar dispersión y protección estérica a las partículas. Además, los estabilizantes poliméricos líquidos pueden usarse ventajosamente, especialmente en películas de válvula de luz de SPD, tal como se describe, por ejemplo, en la patente de Estados Unidos N° 5.463.492.

Pueden usarse partículas Inorgánicas y orgánicas en una suspensión de válvula de luz, y dichas partículas pueden ser absorbentes de la luz o reflectoras de la luz en el intervalo visible del especto electromagnético.

Las válvulas de luz de SPD convencionales han usado generalmente partículas de tamaño coloidal. Tal como se usa en el presente documento, el término coloidal significa que las partículas tienen generalmente una dimensión máxima de, en promedio, aproximadamente 1 mlcrómetro o inferior. Preferentemente, la mayor parte de tipos de partículas de pollhaluros o no pollhaluros que se usan o que se pretenden para su uso en una suspensión de válvula de luz de SPD tendrán una dimensión máxima que sea en promedio de ,3 micrómetros o inferior y más preferentemente en promedio menos de la mitad de la longitud de onda de la luz azul, es decir, menos de 2 angstroms, para mantener la dispersión de la luz extremadamente baja.

1. Una película adecuada para usar como unidad moduladora de la luz de una válvula de luz de un dispositivo de partículas suspendidas (SPD), comprendiendo dicha película un polímero de matriz retlculado y teniendo gotltas de una suspensión de válvula de luz líquida distribuidas dentro del polímero de matriz retlculado, en la que dicho polímero de matriz reticulado está basado en siloxano, caracterizada porque dicho polímero de matriz retlculado tiene un contenido de fenilo suficiente para proporcionar al polímero de matriz reticulado un índice de refracción en el intervalo de aproximadamente 1,47 a aproximadamente 1,475, comprendiendo dicha suspensión de válvula de luz líquida una pluralidad de partículas suspendidas en un medio que comprende copolímero de metacrllato de octilo/metacrllato de 2-hidroxietilo.

2. La película según la reivindicación 1, en la que el polímero de matriz retlculado tiene un índice de refracción de 1,4717.

3. Una válvula de luz que comprende un par de paredes de célula opuestas separadas y un elemento modulador de la luz entre dichas paredes de célula, en la que dicho elemento modulador de la luz comprende la película según la reivindicación 1 o 2.

4. Un dispositivo electroóptico para controlar la transmisión de radiación, comprendiendo dicho dispositivo una célula formada por paredes de célula opuestas, un elemento modulador de la luz entre dichas paredes de célula, medios de electrodo opuestos asociados operativamente con dichas paredes de célula, comprendiendo dicho elemento modulador de la luz una película según las reivindicaciones 1 o 2, estando adaptados dichos medios de electrodo para aplicar un campo eléctrico a través de dicha suspensión de válvula de luz líquida.

5. Un procedimiento de preparación de una película adecuada para usar como unidad moduladora de la luz de una válvula de luz de un dispositivo de partículas suspendidas, comprendiendo el procedimiento:

preparar una cantidad de un polímero de matriz de siloxano;

formar una emulsión a partir de la combinación de al menos una porción del polímero de matriz de siloxano y una cantidad de una suspensión de válvula de luz líquida, comprendiendo dicha suspensión de válvula de luz líquida una pluralidad de partículas suspendidas en un medio que comprende copolímero de metacrilato de octilo/metacrilato de 2-hidroxietilo y

reticular el polímero de matriz de siloxano para producir un polímero de matriz reticulado y una película que tenga gotitas de la suspensión de válvula de luz líquida distribuidas en el polímero de matriz reticulado, teniendo dicho polímero de matriz reticulado un contenido de fenilo suficiente para proporcionar al polímero de matriz reticulado un índice de refracción en el intervalo de aproximadamente 1,47 a aproximadamente 1,475.

6. El procedimiento según la reivindicación 5, en el que el polímero de matriz está reticulado mediante exposición de dicha emulsión a una cantidad suficiente de calor o radiación durante un periodo de tiempo suficiente para convertir al menos sustancialmente dicha emulsión en una película.

7. El procedimiento según la reivindicación 6, en el que dicha radiación es radiación de haz electrónico o radiación ultravioleta.

8. El procedimiento según la reivindicación 7, en el que dicho polímero de matriz se retícula mediante exposición a radiación ultravioleta y en el que el procedimiento comprende además añadir un fotoiniciador a la emulsión para facilitar la reticulación de dicho polímero de matriz.

9. El procedimiento según la reivindicación 8, en el que el fotoiniciador se selecciona del grupo constituido por alfahidroxicetonas y sus mezclas, alfaamino-cetonas, bencildimetil-cetales, óxidos de acilfosfina y sus mezclas, metalocenos, ásteres de formiato de benzoílo, benzoinéteres, benzofenonas y mezclas de los mismos.

1. El procedimiento según la reivindicación 6, en el que dicha reticulación por calor comprende además añadir un iniciador de radicales libres a la emulsión para facilitar la reticulación de dicho polímero de matriz.