具有較暗的關(guān)態(tài)透光率和較亮的開態(tài)透光率的spd膜的制作方法
【專利說明】具有較暗的關(guān)態(tài)透光率和較亮的開態(tài)透光率的SPD膜 相關(guān)申請
[0001] 本申請是基于并要求2012年2月10日提交的美國臨時專利申請序列號為 61/597, 596,名稱為"具有較暗的關(guān)態(tài)透光率和較亮的開態(tài)透光率的SPD膜"的優(yōu)先權(quán)，將 其全部內(nèi)容并入本申請W作參考。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明設(shè)及在含有液體顆粒懸浮液及其乳液的光閥中使用的膜和膜的層壓體，其 中本文所指的光閥通常一般被稱為懸浮顆粒裝置或SPD光閥，或簡稱為SP化。所述SPD膜 由乳液（有時稱為SPD乳液）形成，配制乳液得到具有非常暗的關(guān)態(tài)透光率的SPD膜。配 制另外的SPD乳液得到具有非常高的開態(tài)透光率的SPD膜。
【背景技術(shù)】
[0003] SPD光閥用于調(diào)光被人所知已經(jīng)超過走十年。在此期間，該樣的光閥已被提出在許 多應(yīng)用中使用，包括：例如，字母數(shù)字顯示器和電視顯示器；用于燈具、照相機(jī)、顯示器和光 纖的濾光器；W及窗口、天窗、玩具、遮陽板、眼鏡、護(hù)目鏡、鏡子、光管等W根據(jù)具體的情況 控制由此通過或反射的光量。窗戶的例子包括但不限于，用于商業(yè)樓宇、溫室和住宅的建筑 窗戶，用于機(jī)動車輛、船、火車、飛機(jī)和航天器的窗戶、遮陽板和天窗，用于口包括窺視孔的 窗戶，和用于家用電器（例如烤箱和冰箱）及包括其分隔間的窗戶。如W上所指出，本文中 所述類型的光閥也稱為懸浮顆粒裝置或SP化。
[0004] 如本文所使用的，術(shù)語"光閥"描述了由兩個壁形成的小室（cell),兩壁W較小的 距離隔開，并有至少一個壁是透明的。在所述壁上有電極，所述電極通常是透明的導(dǎo)電涂層 形式。所述涂層通常但非必要的由銅錫氧化物形成。所述導(dǎo)電涂層可圖案的模式沉積 于壁上，W使不同部分的光閥可W選擇性地被激活。此外，壁上的電極在其上可W具有薄的 透明絕緣外敷涂層。所述小室含有調(diào)光元件（本文有時稱作可激活材料），該調(diào)光元件可W 但不限于顆粒的液體懸浮液，或者整個元件的全部或部分可W包括塑料膜，所述塑料膜中 分布了顆粒液體懸浮液的液滴。
[0005] 所述液體懸浮液（本文中有時稱作液體光閥懸浮液或光閥懸浮液）包括懸浮于液 體懸浮介質(zhì)中的小顆粒。在沒有施加電場時，液體懸浮液中的顆粒由于布朗運(yùn)動呈現(xiàn)隨機(jī) 的位置。因此，根據(jù)所述小室的結(jié)構(gòu)、顆粒的性質(zhì)和濃度，W及光所含的能量，進(jìn)入小室的光 束被反射、透射或者吸收。因此光閥在關(guān)態(tài)下相對較暗。然而，當(dāng)施加通過光閥中的液體光 閥懸浮液的電場時，顆粒變得整齊并且對于許多懸浮液大部分光都能夠穿過所述小室。因 此所述光閥在開態(tài)下相對較透明。將at定義為所述光閥在開態(tài)與關(guān)態(tài)下的可見光透過率 間的差值。
[0006] 對于許多應(yīng)用，所有或部分的可激活材料（即，調(diào)光元件）優(yōu)選為塑料膜而不是液 體懸浮液。例如，在用作可變光透射窗戶的光閥中，因為流體靜壓的影響，其中分布了液體 懸浮液滴的塑料膜比單獨的液體懸浮液更好，如通過使用膜能夠避免與亮的懸浮液的高柱 有關(guān)的膨脹，且也能夠避免可能的泄露風(fēng)險。使用塑料膜的另一個優(yōu)點是，在塑料膜中，顆 粒一般只存在于極小的液滴中，并且因此，當(dāng)所述膜用電壓反復(fù)地激活時不會明顯地結(jié)塊。
[0007] 本發(fā)明使用的光閥膜（本文中有時也稱作SPD膜）是指含有用于或打算用于SPD 光閥的顆粒的懸浮液的膜或片或不止其中的一種。該樣的光閥膜通常包含液體的不連續(xù)液 滴相或含有分散顆粒的液體（液體光閥懸浮液），該樣的不連續(xù)相分散遍及固體連續(xù)基質(zhì) 相中，所述相封裝在一種或多種剛性或柔性的固體膜或片中。所結(jié)合的前述相稱為固化的 SPD乳液（其可W為光閥膜的部分），有時也稱為膜或膜層。所述光閥膜和/或光閥膜的層 壓體也可W包括一種或多種附加層，例如但不限于，膜、涂層或片或它們的組合，該些可W 提供給所述光閥膜一種或多種，例如（1)抗劃傷性，（2)防紫外線福射，（3)紅外線能反射， (4)用于傳送施加的電場或磁場到可激活材料的電導(dǎo)率，（5)絕緣涂層，即，針對短路提供 絕緣保護(hù)，（6)顏色著色和（7)聲控。
[000引 SPD膜通常（但不限于）的結(jié)構(gòu)為五層，從一側(cè)到另一側(cè)為；（1)第一聚對苯二甲 酸己二醇醋（"PET")塑料片，適當(dāng)?shù)暮穸葹?-7密耳，（2)充當(dāng)或能夠充當(dāng)電極的一種非 常薄的透明的導(dǎo)電涂層（典型的為銅錫氧化物（"ITO"))，該導(dǎo)電涂層在所述第一PET片 上，（3)固化（即，交聯(lián)）的SPD乳液層，厚度通常為2-5密耳化及，（4)充當(dāng)或能夠充當(dāng)電 極的第二涂層（典型的為口0)，該涂層在（5)第二PET塑料基板上。如前所述的，提供其 它功能的附加層可W任選地被增加到W上描述的五層SPD膜上。典型地，將銅巧、導(dǎo)電布等 粘附到電極上，W使它們延伸超出所述SPD膜的周邊W方便連接合適的電壓源。此外，所述 SPD膜可W被層壓（參見轉(zhuǎn)讓給本申請的受讓人的美國專利No. 7, 361，252)，例如，在透明 熱烙膠膜和/或玻璃或較厚的透明塑料片之間W提供強(qiáng)度和剛性并避免結(jié)合單元的各個 部分遭受環(huán)境應(yīng)力，否則，環(huán)境應(yīng)力可能破壞它的性能特征。
[0009] 驅(qū)動光閥和膜的電力可W來自任何常規(guī)或非常規(guī)的能源。例如，本發(fā)明的受讓人 已經(jīng)公開展示了SPD膜的操作和通過光電/光伏能驅(qū)動的光閥，所述光電/光伏能可W來 源于太陽能或可供選擇的光源（如電燈）。
[0010] 美國專利No. 5, 409, 734示例了一類通過由均相溶液進(jìn)行相分離制得的非交聯(lián)的 光閥膜。通過乳液交聯(lián)（固化）制備的光閥膜也是已知的。本發(fā)明的方法特別專注于后一 種類型的膜（即，含有通過交聯(lián)乳液形成的層的膜和由此產(chǎn)生的層壓膜）的使用。例如，參 見美國專利No. 5, 463, 491和No. 5, 463, 492,W及美國專利No. 7, 361，252,該些專利的全部 都轉(zhuǎn)讓給了本發(fā)明的受讓人。美國專利No. 6, 301，040、N〇. 6, 416, 827和No. 6, 900, 923B2描 述了各種類型的SPD乳液及其固化方法，該些專利的全部都轉(zhuǎn)讓給了本發(fā)明的受讓人。該 種膜和它們的變形可W通過交聯(lián)來固化，所述交聯(lián)是通過將膜暴露于（1)紫外線，（2)電子 束或（3)熱源下而產(chǎn)生的。所有該些專利、專利申請和其他在本申請中引用的參考通過引 用并入本發(fā)明。
[0011] 各種液體光閥懸浮液在本領(lǐng)域中是公知的，且本領(lǐng)域任一普通技術(shù)人員根據(jù)公知 的技術(shù)就可W容易地配制該樣的懸浮液。如W上所示，術(shù)語液體光閥懸浮液，當(dāng)用于本文時 是指其中分散有大量小顆粒的液體懸浮介質(zhì)。所述液體懸浮介質(zhì)含有一種或多種非水的電 阻性（electricallyresistive)液體，其中該液體優(yōu)選溶解在至少一種類型的能夠起到降 低顆粒凝聚趨勢且保持它們分散和處于懸浮狀態(tài)的聚合物穩(wěn)定劑中。
[0012] 用于本發(fā)明的液體光閥懸浮液可W包括任何之前提到用于光閥W懸浮所述顆粒 的所謂現(xiàn)有技術(shù)的液體懸浮介質(zhì)。用于本發(fā)明的本領(lǐng)域已知的液體懸浮介質(zhì)包括但不限 于，美國專利No. 4, 247, 175、No. 4, 407, 565、No. 4, 772, 103、No. 5, 409, 7：34、No. 5, 461，506、 No. 5, 463, 492和No. 6, 936, 193B2中公開的液體懸浮介質(zhì)，上述專利的公開內(nèi)容通過引用 并入本發(fā)明。一般為了保持懸浮顆粒處于重力平衡，通常選擇懸浮介質(zhì)或溶解在其中的聚 合物穩(wěn)定劑中的一種或兩種。
[0013] 在使用時，所述聚合物穩(wěn)定劑可W是結(jié)合到顆粒表面的單一類型的固體聚合物， 但是其也溶解于含有所述液體懸浮介質(zhì)的非水液體中?；蛘?，可W存在兩種或更多的固體 聚合物穩(wěn)定劑作為聚合物穩(wěn)定劑體系。例如，所述顆?？蒞用第一類型的固體聚合物穩(wěn)定 劑（如硝化纖維素（nitrocellulose))涂覆，實際上，當(dāng)?shù)谝活愋偷墓腆w聚合物穩(wěn)定劑溶解 時，它與一種或多種附加類型的固體聚合物穩(wěn)定劑（溶解時結(jié)合或聯(lián)合所述第一類型的固 體聚合物穩(wěn)定劑并且也溶解于液體懸浮介質(zhì)中為顆粒提供分散和空間保護(hù)）一起為所述 顆粒提供平坦的表面涂層。使用液體聚合物穩(wěn)定劑也可W是有利的，尤其是用于SPD光閥 膜中，例如在美國專利NO. 5, 463, 492中描述的。
[0014] 在光閥懸浮液中可W使用無機(jī)和有機(jī)顆粒，且該些顆粒在電磁波譜的可見部分中 可W是吸收光的或反射光的。
[0015] 常規(guī)的SPD光閥一般使用膠體尺寸的顆粒。本發(fā)明使用的術(shù)語膠體是指所述顆粒 一般具有平均為1微米或更小的最大尺寸。優(yōu)選地，在SPD光閥懸浮液中使用的或打算使 用的大多數(shù)多面化物或非多面化物類型的顆粒具有小于0.3微米的最大尺寸平均，且更優(yōu) 選小于藍(lán)光波長的一半，即小于2000埃，從而保持極低的光散射。 發(fā)明背景
[0016] 當(dāng)施加電場時，現(xiàn)有技術(shù)的SPD膜在實現(xiàn)關(guān)（未通電）態(tài)與開（通電）態(tài)之間光 透射的顯著范圍具