PROCEDIMIENTO DE ELABORACION DE UN MATERIAL DE CRISTALES LIQUIDOS CON BANDA DE REFLEXION DE LA LUZ AMPLIADA.
Procedimiento de elaboración de un material de cristales líquidos que se puede orientar mediante un campo eléctrico,
caracterizado porque comprende las etapas que consisten en:
- formar una mezcla de cristales líquidos que tiene una estructura en hélice que comprende un primer cristal líquido (A) no fotorreactivo y un segundo cristal líquido (B) fotorreactivo, comprendiendo el primer cristal líquido (A) unas primeras moléculas de cristal líquido (A1) quirales y siendo el primer cristal líquido (A) de anisotropía dieléctrica positiva, y estando el segundo cristal líquido (B) en una concentración comprendida entre el 3% y el 5% de la mezcla;
- aplicar un primer tratamiento a la mezcla de cristales líquidos, realizándose el primer tratamiento a temperatura constante y modificando un paso de la hélice de la mezcla;
- aplicar un segundo tratamiento a la mezcla de manera que el segundo cristal líquido (B) forma una red de polímero, realizándose el segundo tratamiento durante la totalidad o parte de la duración del primer tratamiento, permitiendo la formación de la red de polímero durante la totalidad o parte de la duración del primer tratamiento que el material de cristales líquidos conserve una memoria de las modificaciones del paso de la hélice
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2006/065895.
Solicitante: CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE (CNRS).
Nacionalidad solicitante: Francia.
Dirección: 3, RUE MICHEL-ANGE,75016 PARIS.
Inventor/es: MITOV,MICHEL.
Fecha de Publicación: .
Fecha Concesión Europea: 11 de Noviembre de 2009.
Clasificación Internacional de Patentes:
- C09K19/02 QUIMICA; METALURGIA. › C09 COLORANTES; PINTURAS; PULIMENTOS; RESINAS NATURALES; ADHESIVOS; COMPOSICIONES NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR; APLICACIONES DE LOS MATERIALES NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR. › C09K SUSTANCIAS PARA APLICACIONES NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR; APLICACIONES DE SUSTANCIAS NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR. › C09K 19/00 Sustancias que forman cristales líquidos. › caracterizadas por las propiedades ópticas, eléctricas o físicas de los constituyentes, en general.
- C09K19/38 C09K 19/00 […] › Polímeros, p. ej. poliamidas.
Clasificación PCT:
- C09K19/02 C09K 19/00 […] › caracterizadas por las propiedades ópticas, eléctricas o físicas de los constituyentes, en general.
- C09K19/38 C09K 19/00 […] › Polímeros, p. ej. poliamidas.
- G02F1/1337 FISICA. › G02 OPTICA. › G02F DISPOSITIVOS O SISTEMAS CUYO FUNCIONAMIENTO OPTICO SE MODIFICA POR EL CAMBIO DE LAS PROPIEDADES OPTICAS DEL MEDIO QUE CONSTITUYE A ESTOS DISPOSITIVOS O SISTEMAS Y DESTINADOS AL CONTROL DE LA INTENSIDAD, COLOR, FASE, POLARIZACION O DE LA DIRECCION DE LA LUZ, p. ej. CONMUTACION, APERTURA DE PUERTA, MODULACION O DEMODULACION; TECNICAS NECESARIAS PARA EL FUNCIONAMIENTO DE ESTOS DISPOSITIVOS O SISTEMAS; CAMBIO DE FRECUENCIA; OPTICA NO LINEAL; ELEMENTOS OPTICOS LOGICOS; CONVERTIDORES OPTICOS ANALOGICO/DIGITALES. › G02F 1/00 Dispositivos o sistemas para el control de la intensidad, color, fase, polarización o de la dirección de la luz que llega de una fuente de luz independiente, p. ej. conmutación, apertura de puerta o modulación; Optica no lineal. › Orientación de las moléculas de los cristales líquidos inducida por las características de superficie, p. ej. por capas de alineamiento.
Fragmento de la descripción:
Procedimiento de elaboración de un material de cristales líquidos con banda de reflexión de la luz ampliada.
Campo de la invención
La presente invención se refiere al campo de los cristales líquidos, y más particularmente de los materiales de cristales líquidos adecuados para reflejar una luz incidente.
Estado de la técnica
Los materiales a base de cristales líquidos se usan actualmente cada vez más debido a sus propiedades ópticas que permiten controlar ondas luminosas visibles e invisibles (infrarrojo IR y ultravioleta UV).
En particular se han desarrollado unos materiales a base de cristales líquidos colestéricos, presentando en efecto estos últimos unas propiedades ópticas diferentes de los cristales líquidos nemáticos, debido a la existencia de su estructura en hélice. Esta organización en hélice permite que los cristales líquidos colestéricos reflejen selectivamente la luz con una longitud de onda asociada ?R relacionada con el paso p de la estructura en hélice mediante la relación (en incidencia normal):
en la que n es el índice de refracción medio del cristal líquido colestérico (n=(ne+no)/2 siendo ne y no los índices ópticos extraordinario y ordinario). El ancho ?? de la banda de reflexión está relacionado con ?R, con n y con la birrefringencia ?n=ne-no mediante la relación:
Como (?n)max es del orden de 0,3 para los compuestos orgánicos habituales, ?? se limitará de la manera más común en el visible a 100 nm, siendo normalmente igual a 50 nm. Así, un cristal líquido colestérico habitual sólo puede reflejar una fracción limitada de los rayos.
Aunque, en ciertas aplicaciones, se busca la selectividad de reflexión en los materiales a base de cristales líquidos colestéricos, como por ejemplo en el documento EP 1 295 929, existen numerosas aplicaciones para las que una selectividad de este tipo resulta un inconveniente.
En efecto, para modular eficazmente la energía (luz, calor) que atraviesa un acristalamiento constituido por un material de cristales líquidos por ejemplo, hace falta que este último sea adecuado para reflejar un número importante de longitudes de onda. Esto permite mejorar el equilibrio térmico de ciertos recintos cerrados, tales como los de edificios o medios de transporte, y permitir así ahorros de energía (librándose por ejemplo de la climatización).
Además del campo de los acristalamientos denominados inteligentes, unos materiales de cristales líquidos que presentan unas propiedades de reflexión extendidas, no habituales, encuentran asimismo aplicaciones en numerosos sectores tales como las telecomunicaciones (materiales fotónicos reflectores), la óptica (gafas antideslumbramiento), el campo térmico (revestimiento reflector de IR), el campo militar (camuflaje IR) y la representación visual (pantalla reflectora en blanco y negro sin polarizador).
Unos trabajos pioneros del grupo Philips han permitido elaborar materiales de cristales líquidos colestéricos sólidos que permiten reflejar luz en una banda de longitudes de onda más ancha, del orden de 300 nm (véase D. J. Broer, J. Lub y G.N. Mol, Nature 378, 467 [1995]). Este aumento es una consecuencia de la estructura del material de cristales líquidos colestéricos que presenta una helicidad siguiendo un gradiente de paso.
Los documentos EP 1 249 483, US nº 6.217.948, EP 0 982 605, US 2003/0098442, US 2004/0011994, EP 0 346 911, GB 2 355 720, US nº 6.010.643 y WO 98/57223 proporcionan otros ejemplos de fabricación de materiales cristales líquidos en los que el paso de la hélice de los cristales líquidos se modifica, fijándose esta modificación mediante polimerización.
Un objetivo de la presente invención es proporcionar un procedimiento de elaboración alternativo de un material de cristales líquidos que presenta unas propiedades de reflexión ampliadas.
Exposición de la invención
Para ello, se prevé según la invención un procedimiento de elaboración de un material de cristales líquidos que puede orientarse mediante un campo eléctrico, caracterizado porque comprende las etapas que consisten en:
Unos aspectos preferidos pero no limitativos del procedimiento de elaboración de material de cristales líquidos según la invención son los siguientes:
Reivindicaciones:
1. Procedimiento de elaboración de un material de cristales líquidos que se puede orientar mediante un campo eléctrico, caracterizado porque comprende las etapas que consisten en:
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la mezcla presenta un polimorfismo que comprende por lo menos una fase colestérica y/o esméctica C quiral.
3. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque el primer cristal líquido (A) comprende además unas segundas moléculas de cristal líquido (A2) para que sea adecuado para cambiar de signo de anisotropía dieléctrica en función de la frecuencia.
4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el segundo cristal líquido (B) es adecuado para activarse mediante irradiación UV.
5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la mezcla comprende además un agente fotoiniciador (C) para favorecer la formación de la red de polímero bajo irradiación UV.
6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la mezcla comprende además un agente dispersante (D) para favorecer una dispersión de los componentes de la mezcla y modificar una dinámica del material de cristales líquidos durante una orientación eléctrica.
7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la mezcla comprende además un inhibidor de polimerización térmica (E).
8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la mezcla comprende además un agente absorbente (F) adecuado para absorber la radiación UV de manera que el material de cristales líquidos presente un gradiente de estructura y/o de función.
9. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el segundo tratamiento es una irradiación UV adecuada para polimerizar la mezcla.
10. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque la irradiación UV se realiza con una radiación UV que tiene una longitud de onda de 365 nm y una potencia de 0,1 mW/cm2, durante un tiempo de exposición comprendido entre 30 y 60 minutos.
11. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 9 ó 10, caracterizado porque el segundo tratamiento permite una reticulación de la mezcla.
12. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 9 ó 10, caracterizado porque el segundo tratamiento permite una gelificación de la mezcla.
13. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el segundo tratamiento es un temple adecuado para vitrificar la mezcla.
14. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el primer tratamiento consiste en aplicar un campo eléctrico a la mezcla.
15. Procedimiento según la reivindicación 14, caracterizado porque el campo eléctrico tiene una frecuencia de 1 kHz y está comprendido entre 0,5 y 20 V/µm.
16. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque el primer tratamiento consiste en aplicar un campo magnético a la mezcla.
17. Procedimiento según la reivindicación 16, caracterizado porque el campo magnético está comprendido entre 2 y 15 kG.
18. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque el primer tratamiento consiste en aplicar una presión mecánica sobre la mezcla.
19. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque el primer tratamiento es una irradiación electromagnética, y el primer cristal líquido comprende además unas terceras moléculas de cristal líquido (A3) con el fin de que el primer tratamiento modifique la conformación molecular de la mezcla.
20. Procedimiento según la reivindicación 19, caracterizado porque la irradiación electromagnética se realiza mediante una radiación UV que tiene una longitud de onda comprendida entre 250 y 365 nm, una energía comprendida entre 1 y 100 mJ/cm2 y durante un tiempo de exposición comprendido entre 1 y 3600 segundos.
21. Procedimiento según la reivindicación 20, caracterizado porque el tiempo de exposición está comprendido entre 60 y 600 segundos.
22. Procedimiento según la reivindicación 19, caracterizado porque la irradiación electromagnética se realiza mediante una radiación visible que tiene una longitud de onda superior a 435 nm, una energía comprendida entre 1 y 100 mJ/cm2 y durante un tiempo de exposición comprendido entre 1 y 3600 segundos.
23. Procedimiento según la reivindicación 22, caracterizado porque el tiempo de exposición está comprendido entre 60 y 600 segundos.
24. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque, antes de aplicar cualquiera de los tratamientos, se introduce la mezcla en una célula capacitiva que comprende dos sustratos (1) recubiertos por una película conductora (2).
25. Dispositivo de cristales líquidos que comprende un sustrato (1) sobre el que se dispone un material de cristales líquidos (4) elaborado de acuerdo con el procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
26. Dispositivo de cristales líquidos según la reivindicación 25, caracterizado porque comprende además otro sustrato (1) que recubre el material de cristales líquidos (4), de manera que se forma una célula capacitiva.
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