具有较暗的关态透光率和较亮的开态透光率的spd膜的制作方法
【专利说明】具有较暗的关态透光率和较亮的开态透光率的SPD膜 相关申请
[0001] 本申请是基于并要求2012年2月10日提交的美国临时专利申请序列号为 61/597, 596,名称为"具有较暗的关态透光率和较亮的开态透光率的SPD膜"的优先权，将 其全部内容并入本申请W作参考。
技术领域
[0002] 本发明设及在含有液体颗粒悬浮液及其乳液的光阀中使用的膜和膜的层压体，其 中本文所指的光阀通常一般被称为悬浮颗粒装置或SPD光阀，或简称为SP化。所述SPD膜 由乳液（有时称为SPD乳液）形成，配制乳液得到具有非常暗的关态透光率的SPD膜。配 制另外的SPD乳液得到具有非常高的开态透光率的SPD膜。
【背景技术】
[0003] SPD光阀用于调光被人所知已经超过走十年。在此期间，该样的光阀已被提出在许 多应用中使用，包括：例如，字母数字显示器和电视显示器；用于灯具、照相机、显示器和光 纤的滤光器；W及窗口、天窗、玩具、遮阳板、眼镜、护目镜、镜子、光管等W根据具体的情况 控制由此通过或反射的光量。窗户的例子包括但不限于，用于商业楼宇、温室和住宅的建筑 窗户，用于机动车辆、船、火车、飞机和航天器的窗户、遮阳板和天窗，用于口包括窥视孔的 窗户，和用于家用电器（例如烤箱和冰箱）及包括其分隔间的窗户。如W上所指出，本文中 所述类型的光阀也称为悬浮颗粒装置或SP化。
[0004] 如本文所使用的，术语"光阀"描述了由两个壁形成的小室（cell),两壁W较小的 距离隔开，并有至少一个壁是透明的。在所述壁上有电极，所述电极通常是透明的导电涂层 形式。所述涂层通常但非必要的由铜锡氧化物形成。所述导电涂层可图案的模式沉积 于壁上，W使不同部分的光阀可W选择性地被激活。此外，壁上的电极在其上可W具有薄的 透明绝缘外敷涂层。所述小室含有调光元件（本文有时称作可激活材料），该调光元件可W 但不限于颗粒的液体悬浮液，或者整个元件的全部或部分可W包括塑料膜，所述塑料膜中 分布了颗粒液体悬浮液的液滴。
[0005] 所述液体悬浮液（本文中有时称作液体光阀悬浮液或光阀悬浮液）包括悬浮于液 体悬浮介质中的小颗粒。在没有施加电场时，液体悬浮液中的颗粒由于布朗运动呈现随机 的位置。因此，根据所述小室的结构、颗粒的性质和浓度，W及光所含的能量，进入小室的光 束被反射、透射或者吸收。因此光阀在关态下相对较暗。然而，当施加通过光阀中的液体光 阀悬浮液的电场时，颗粒变得整齐并且对于许多悬浮液大部分光都能够穿过所述小室。因 此所述光阀在开态下相对较透明。将at定义为所述光阀在开态与关态下的可见光透过率 间的差值。
[0006] 对于许多应用，所有或部分的可激活材料（即，调光元件）优选为塑料膜而不是液 体悬浮液。例如，在用作可变光透射窗户的光阀中，因为流体静压的影响，其中分布了液体 悬浮液滴的塑料膜比单独的液体悬浮液更好，如通过使用膜能够避免与亮的悬浮液的高柱 有关的膨胀，且也能够避免可能的泄露风险。使用塑料膜的另一个优点是，在塑料膜中，颗 粒一般只存在于极小的液滴中，并且因此，当所述膜用电压反复地激活时不会明显地结块。
[0007] 本发明使用的光阀膜（本文中有时也称作SPD膜）是指含有用于或打算用于SPD 光阀的颗粒的悬浮液的膜或片或不止其中的一种。该样的光阀膜通常包含液体的不连续液 滴相或含有分散颗粒的液体（液体光阀悬浮液），该样的不连续相分散遍及固体连续基质 相中，所述相封装在一种或多种刚性或柔性的固体膜或片中。所结合的前述相称为固化的 SPD乳液（其可W为光阀膜的部分），有时也称为膜或膜层。所述光阀膜和/或光阀膜的层 压体也可W包括一种或多种附加层，例如但不限于，膜、涂层或片或它们的组合，该些可W 提供给所述光阀膜一种或多种，例如（1)抗划伤性，（2)防紫外线福射，（3)红外线能反射， (4)用于传送施加的电场或磁场到可激活材料的电导率，（5)绝缘涂层，即，针对短路提供 绝缘保护，（6)颜色着色和（7)声控。
[000引 SPD膜通常（但不限于）的结构为五层，从一侧到另一侧为；（1)第一聚对苯二甲 酸己二醇醋（"PET")塑料片，适当的厚度为5-7密耳，（2)充当或能够充当电极的一种非 常薄的透明的导电涂层（典型的为铜锡氧化物（"ITO"))，该导电涂层在所述第一PET片 上，（3)固化（即，交联）的SPD乳液层，厚度通常为2-5密耳化及，（4)充当或能够充当电 极的第二涂层（典型的为口0)，该涂层在（5)第二PET塑料基板上。如前所述的，提供其 它功能的附加层可W任选地被增加到W上描述的五层SPD膜上。典型地，将铜巧、导电布等 粘附到电极上，W使它们延伸超出所述SPD膜的周边W方便连接合适的电压源。此外，所述 SPD膜可W被层压（参见转让给本申请的受让人的美国专利No. 7, 361，252)，例如，在透明 热烙胶膜和/或玻璃或较厚的透明塑料片之间W提供强度和刚性并避免结合单元的各个 部分遭受环境应力，否则，环境应力可能破坏它的性能特征。
[0009] 驱动光阀和膜的电力可W来自任何常规或非常规的能源。例如，本发明的受让人 已经公开展示了SPD膜的操作和通过光电/光伏能驱动的光阀，所述光电/光伏能可W来 源于太阳能或可供选择的光源（如电灯）。
[0010] 美国专利No. 5, 409, 734示例了一类通过由均相溶液进行相分离制得的非交联的 光阀膜。通过乳液交联（固化）制备的光阀膜也是已知的。本发明的方法特别专注于后一 种类型的膜（即，含有通过交联乳液形成的层的膜和由此产生的层压膜）的使用。例如，参 见美国专利No. 5, 463, 491和No. 5, 463, 492,W及美国专利No. 7, 361，252,该些专利的全部 都转让给了本发明的受让人。美国专利No. 6, 301，040、N〇. 6, 416, 827和No. 6, 900, 923B2描 述了各种类型的SPD乳液及其固化方法，该些专利的全部都转让给了本发明的受让人。该 种膜和它们的变形可W通过交联来固化，所述交联是通过将膜暴露于（1)紫外线，（2)电子 束或（3)热源下而产生的。所有该些专利、专利申请和其他在本申请中引用的参考通过引 用并入本发明。
[0011] 各种液体光阀悬浮液在本领域中是公知的，且本领域任一普通技术人员根据公知 的技术就可W容易地配制该样的悬浮液。如W上所示，术语液体光阀悬浮液，当用于本文时 是指其中分散有大量小颗粒的液体悬浮介质。所述液体悬浮介质含有一种或多种非水的电 阻性（electricallyresistive)液体，其中该液体优选溶解在至少一种类型的能够起到降 低颗粒凝聚趋势且保持它们分散和处于悬浮状态的聚合物稳定剂中。
[0012] 用于本发明的液体光阀悬浮液可W包括任何之前提到用于光阀W悬浮所述颗粒 的所谓现有技术的液体悬浮介质。用于本发明的本领域已知的液体悬浮介质包括但不限 于，美国专利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中公开的液体悬浮介质，上述专利的公开内容通过引用 并入本发明。一般为了保持悬浮颗粒处于重力平衡，通常选择悬浮介质或溶解在其中的聚 合物稳定剂中的一种或两种。
[0013] 在使用时，所述聚合物稳定剂可W是结合到颗粒表面的单一类型的固体聚合物， 但是其也溶解于含有所述液体悬浮介质的非水液体中。或者，可W存在两种或更多的固体 聚合物稳定剂作为聚合物稳定剂体系。例如，所述颗粒可W用第一类型的固体聚合物稳定 剂（如硝化纤维素（nitrocellulose))涂覆，实际上，当第一类型的固体聚合物稳定剂溶解 时，它与一种或多种附加类型的固体聚合物稳定剂（溶解时结合或联合所述第一类型的固 体聚合物稳定剂并且也溶解于液体悬浮介质中为颗粒提供分散和空间保护）一起为所述 颗粒提供平坦的表面涂层。使用液体聚合物稳定剂也可W是有利的，尤其是用于SPD光阀 膜中，例如在美国专利NO. 5, 463, 492中描述的。
[0014] 在光阀悬浮液中可W使用无机和有机颗粒，且该些颗粒在电磁波谱的可见部分中 可W是吸收光的或反射光的。
[0015] 常规的SPD光阀一般使用胶体尺寸的颗粒。本发明使用的术语胶体是指所述颗粒 一般具有平均为1微米或更小的最大尺寸。优选地，在SPD光阀悬浮液中使用的或打算使 用的大多数多面化物或非多面化物类型的颗粒具有小于0.3微米的最大尺寸平均，且更优 选小于藍光波长的一半，即小于2000埃，从而保持极低的光散射。 发明背景
[0016] 当施加电场时，现有技术的SPD膜在实现关（未通电）态与开（通电）态之间光 透射的显著范围具