多层变色材料的制作方法
【专利摘要】本文披露了多层变色材料，该多层变色材料包括：一个透明的或半透明的顶层；一个第一色层，其包括2个柔性箔片；一个第二色层，其包括2个柔性箔片；一个第三色层，其包括2个柔性箔片；一个第四色层，其包括2个柔性箔片；一个第五色层，其包括2个柔性箔片，其中该第一色层至该第三色层各自与一个彩色流体储器装置相连接，该彩色流体储器装置允许使彩色流体从一个彩色流体储器流入这2个柔性箔片之间的一个空间中，并且允许使彩色流体从这2个柔性箔片之间的该空间排回该彩色流体储器装置中，并且其中该第四色层与一个黑色流体储罐装置相连接，该黑色流体储罐装置允许使一种黑色流体从该黑色流体储器流入这2个柔性箔片之间的一个空间中，并且允许使黑色流体从这2个柔性箔片之间的该空间排回该黑色流体储器装置中，并且其中该第五色层与一个透明流体储罐装置相连接，该透明流体储器装置允许使一种透明流体从该透明流体储器装置流入这2个柔性箔片之间的一个空间中，并且允许使透明流体从这2个柔性箔片之间的该空间排回该透明流体储器装置中；以及一个背层。
【专利说明】多层变色材料
[0001]本发明是针对一种多层变色材料及其作为用于建筑物、家具、织物或车辆的变色表面的用途。本发明还针对这类材料作为用于窗户、允许透射该窗户的光的着色的微染片材的用途。
[0002]人类视网膜借助于处于视杆和视锥的形式的光受体来创建视觉世界的一个图像。虽然这些视杆对于在一个较宽范围的波长内的光是高度敏感的并且因此对颜色不敏感，但是这些视锥对颜色具有强烈选择性。视锥细胞分成对应地对黄颜色、绿颜色以及蓝颜色最具响应性的三个不同类别。通过这三个不同类型的视锥细胞，人类视觉系统能够构造出具有多种颜色的一个视觉图像。
[0003]常规显示技术使用了加色的原理。加色产生法常规地使用红、绿以及蓝光发射实体来产生颜色。这类常规显示系统具有以下缺点:它们通常要求强烈的逆光来避免它们的表面的灰色外观。
[0004]减色法通常用于印刷工艺。用于一种印刷工艺的减色法从一个白色表面(例如，纸的表面)开始并且添加有色墨水，这在反射其余波长时，引起某一波长的减去(例如，吸收)。通过使用用于青蓝颜色、品红颜色以及黄颜色的有色墨水，并且在大多数情况下使用另一种黑色墨水，可以通过该减色法来构造颜色。虽然该减色法允许在一个表面上构造几乎任何颜色而无需逆光，但是用于此的印刷工艺是不可逆的并且不允许该表面的颜色的变化。
[0005]允许一个表面的外观和/或颜色的变化的多种技术包括多种电致变色材料和热致变色材料。然而，这些技术仅在一个非常有限的程度上允许一个表面的外观和/或颜色的变化。这些技术中没有一种允许自由地选择一个表面的颜色。此外，这些技术要求使用大量的能量，以便实现这些表面的外观和/或颜色的变化。
[0006]因此，本发明的目的是提供一种变色材料，该变色材料允许其表面的颜色到基本上任何颜色的快速变化，而同时不需要使用大量的能量来实现颜色变化。
[0007]所述目标是由一种多层变色材料来解决，该多层变色材料包括:一个透明的或半透明的顶层；一个第一色层，其包括2个柔性箔片；一个第二色层，其包括2个柔性箔片；一个第三色层，其包括2个柔性箔片；一个第四色层，其包括2个柔性箔片；一个第五色层，其包括2个柔性箔片，其中该第一色层至该第三色层各自与一个彩色流体储器装置相连接，该彩色流体储器装置允许使彩色流体从一个彩色流体储器流入这2个柔性箔片之间的一个空间中，并且允许使彩色流体从这2个柔性箔片之间的该空间排回该彩色流体储器装置中，并且其中该第四色层与一个黑色流体储器装置相连接，该黑色流体储器装置允许使一种黑色流体从该黑色流体储器流入这2个柔性箔片之间的一个空间中，并且允许使黑色流体从这2个柔性箔片之间的该空间排回该黑色流体储器装置中，并且其中该第五色层与一个透明流体储器装置相连接，该透明流体储罐装置允许使一种透明流体从该透明流体储器装置流入这2个柔性箔片之间的一个空间中，并且允许使透明流体从这2个柔性箔片之间的该空间排回该透明流体储器装置中；以及一个背层。
[0008]这样一种变色材料允许以一种可逆的方式来改变该变色材料的表面的颜色。与其他变色材料(像常规LED屏幕)相比，根据本发明的变色材料是非常节能的。[0009]根据本发明的变色材料在减色形成的原理下进行工作。通过对应地调节从对应的储器流入这些单独的层的这些柔性箔片之间的空间中的多种彩色流体、黑色流体以及透明流体的量，可以调节表面的颜色。因此，本发明所基于的原理是:通过对应地调节在这些单独的层内的多种彩色流体、黑色流体以及透明流体的量，对应地调节在这些对应的色层的空间内的一个对应的彩色流体膜、黑色流体膜以及透明流体膜的厚度。通过调节这些单独的膜的厚度，可以调节该多层变色材料的表面的颜色外观。
[0010]通过对应地调节该变色材料内的这些单独的彩色流体、黑色流体以及透明流体的容量，发生对该变色材料的表面的颜色外观的调节。
[0011]在以下情况下，变色装置的表面对应地呈现白色或金属色(取决于背层是白色还是金属色):这些彩色流体和该黑色流体中的每一种流体的总容量对应地在这些对应的储器的圆筒之内，并且即使在该第一色层至该第四色层内存在再多的这些彩色流体和黑色流体。
[0012]在这些彩色流体和该黑色流体中的每一种流体的最大容积是在该第一色层至该第四色层之内的情况下，该多层变色材料的表面的外观是黑色的。
[0013]通过调节在该第一色层至该第三色层内的这三种彩色流体的容积，可以调节该变色材料的表面的颜色的色度。
[0014]通过调节在该第四色层内的该黑色流体的容积，可以调节该多层变色材料的表面的颜色的明度。
[0015]通过对在该第一色层至该第三色层内的这三种彩色流体和在该第四色层内的该黑色流体的容积的组合式调节，可以调节该多层变色材料的表面的颜色的饱和度。
[0016]在一个优选实施例中，顶层包括具有的厚度是10_3至5、具体地是10_2至2mm的一种聚合物片材。优选地，该顶层包括具有的弹性模量是3000至70000、具体地是8000至20000N/mm2的一种聚合物片材。在又一个优选实施例中，该顶层包括由聚甲基丙烯酸甲酯制成的一种聚合物片材。
[0017]形成该第一色层至该第五色层的这些柔性箔片的材料应当具有高弹性，以便允许这两个柔性箔片之间的空间在一种彩色流体、一种黑色流体或一种透明流体对应地流入时的扩展。
[0018]在一个优选实施例中，该第一色层至该第五色层的这些柔性箔片具有的厚度是10_6至1、具体地是10_4至0.1mm。当该第一色层至该第五色层的这些柔性箔片具有的弹性模量是I至5、具体地是2至3kN/mm2时，实现了多种特别有利的特性。该第一色层至该第五色层的这些柔性箔片的一种优选材料是聚乙烯。
[0019]为允许根据本发明的多层变色材料的表面颜色的减色形成，优选的是使用由青蓝颜色、品红颜色以及黄颜色组成的CMY色系。
[0020]因此，在根据本发明的多层变色材料的一个优选实施例中，连接至该第一色层上的彩色流体储器装置中的彩色流体具有青蓝颜色，并且连接至该第二色层上的彩色流体储器装置中的彩色流体具有品红颜色，并且连接至该第三色层上的彩色流体储罐装置中的彩色流体具有黄颜色。
[0021]优选地，该青蓝颜色流体具有以下组成:
[0022]蒸馏Η20、0.7g/l 普鲁士蓝[0023]优选地，该品红颜色流体具有以下组成:
[0024]蒸馏H20、7X l(T5g/l Na0H、0.7g/l 酚红
[0025]优选地，该黄颜色流体具有以下组成:
[0026]蒸馏H20、7Xl(T6g/l HC1、0.7g/l 酚红
[0027]优选地，该黑颜色流体具有以下组成:
[0028]蒸馏Η20、0.7g/l 木炭
[0029]优选地，该透明流体具有以下组成:
[0030]蒸馏H2O
[0031]为了以允许在所定义的压力下使这些对应的流体流入的一种方式将彩色流体储器、黑色流体储器以及透明流体储器连接至对应的色层上，这些对应的储器优选地由在尺寸上稳定的一个空心体连接至这些单独的层上。在一个优选实施例中，这些彩色流体储器装置中的每一个、该黑色流体储器装置以及该透明流体储器装置是由柔性耐压管连接至对应的色层上。
[0032]优选地，这些彩色流体储器装置中的每一个、该黑色流体储器装置以及该透明流体储器装置允许使彩色流体、黑色流体或透明流体在一个所定义的压力下对应地流入2个柔性箔片之间的对应的空间中，并且对应地允许使彩色流体、黑色流体或透明流体对应地从这2个柔性箔片之间的空间排回这些彩色流体储器装置、该黑色流体储器装置以及该透明流体储器装置之中。
[0033]在一个特别优选的实施例中，这些彩色流体储器装置中的每一个包括填充有彩色流体的一个圆筒和允许使该彩色流体流入2个柔性箔片之间的对应的空间中，并且允许使彩色流体从这2个柔性箔片之间的该空间排回该彩色流体储器装置中的一个可调整柱塞；并且其中该黑色流体储器包括填充有黑色流体的一个圆筒和允许使该黑色流体流入2个柔性箔片之间的对应的空间中，并且允许使黑色流体从这2个柔性箔片之间的该空间排回该黑色流体储器装置中的一个可调整柱塞；并且该透明流体储罐包括填充有透明流体的一个圆筒和允许使该透明流体流入2个柔性箔片之间的对应的空间中，并且允许使透明流体从这2个柔性箔片之间的该空间排回该透明流体储罐装置中的一个可调整柱塞。
[0034]因此，通过使这些单独的彩色储罐储器、黑色储器装置以及透明储器装置的这些单独的柱塞从一个可锁定位置移动至另一个可锁定位置，可以在一个所定义的压力下对应地调节彩色流体、黑色流体以及透明流体在对应的色层中的流入。
[0035]在又一个优选实施例中，这些彩色流体储器装置中的每一个包括填充有彩色流体的一个圆筒和允许在一个所定义的压力下使该彩色流体流入2个柔性箔片之间的对应的空间中，并且允许使彩色流体从这2个柔性箔片之间的该空间排回该彩色流体储器装置中的一个可调整柱塞；并且其中该黑色流体储器包括填充有黑色流体的一个圆筒和允许在所定义的压力下使该黑色流体流入2个柔性箔片之间的对应的空间中，并且允许使黑色流体从这2个柔性箔片之间的该空间排回该黑色流体储器装置中的一个可调整柱塞；并且其中该透明流体储器是一个加压储器。
[0036]在这个实施例中，透明流体是在大致上恒压下，这样使得在对应的储器或黑色储器的这些柱塞未接合时，第五色层内的透明流体自动地将这些彩色流体和该黑色流体赶出它们的色层而进入这些储器之中。因此，在这个实施例的与背层的颜色(即白色或金属色)相应的“白色/透明”状态下，在多层变色材料内仅存在透明流体。为了给变色材料的表面着色，通过使柱塞移动至另一个可锁定位置来对这些彩色流体中的一种或若干种彩色流体和/或该黑色流体进行加压。通过在所定义的压力下使对应的彩色流体和/或黑色流体流入对应的色层中，相应量的透明流体被迫离开第五色层而进入加压储器之中。
[0037]这个实施例的功能可以解释如下。在这三个彩色流体储器和该黑色流体储器的所有四个柱塞未被对应地锁定的情况下，这些彩色流体和该黑色流体的总量对应地在这些对应的储器的圆筒内，而用于透明流体的加压储器驱赶第四色层中的透明流体。在这种情况下，变色装置的表面对应地呈现白色或金属色。
[0038]在这三个彩色流体装置和用于该黑色流体装置的这一个储器的所有四个柱塞完全相接合(即，锁定在最内部的位置)的情况下，多层变色材料的表面的外观是黑色。
[0039]通过调节这三个彩色流体储器装置的柱塞的位置，可以调节该变色材料的表面的颜色的色度。
[0040]通过调节该黑色流体储器中的柱塞的位置，可以调节该多层变色材料的表面的颜色的明度。
[0041]通过对三个彩色流体储器装置和该黑色流体储器装置的所有四个柱塞的组合式调节，可以调节该多层变色材料的表面的颜色的饱和度。
[0042]在一个优选实施例中，透明流体储器处于一个气球的形式。
[0043]在又一个优选实施例中，背层是白色或金属色。
[0044]在另一个优选实施例中，该背层是透明的或半透明的。
[0045]根据本发明的多层变色材料可以处于具有的厚度是10_3至10、具体地是10_2至5mm的一种刚性面板的形式。这样一种刚性面板特别适用于为平整表面(像桌子或住宅墙壁的表面)提供一个变色表面。
[0046]优选地，处于一种刚性面板形式的多层变色材料具有的厚度是10_3至10mm。
[0047]在一个替代实施例中，根据本发明的变色材料可以处于一种柔性片材的形式。这样一种柔性片材特别适用于为具有复杂形状的一种主体(像车辆)提供一个变色表面。优选地，处于一种柔性片材形式的变色材料具有的厚度是10_2至10、具体地是KT1至1mm。
[0048]本发明还针对如上所述作为用于建筑物、家具、织物或车辆的变色表面的一种多层变色材料的用途。一个特别优选的用途是作为用于车辆的一个变色表面的用途。可替代地，本发明还针对如上所述作为用于窗户、允许透射该窗户的光的着色的微染片材的一种多变色材料的用途。
[0049]图1a至图1d给出来自不同视角的根据本发明的多层变色材料的示意性图示。
[0050]图2a至图2d给出其中第一色层至第五色层的层和柔性箔片具有所包括范围的厚度的来自不同视角的又一个示意性视图。
【权利要求】
1.多层变色材料，包括 一个透明的或半透明的顶层， 一个第一色层，其包括2个柔性箔片， 一个第二色层，其包括2个柔性箔片， 一个第三色层，其包括2个柔性箔片， 一个第四色层，其包括2个柔性箔片， 一个第五色层，其包括2个柔性箔片， 其中该第一色层至该第三色层各自与一个彩色流体储器装置相连接，该彩色流体储器装置允许使彩色流体从一个彩色流体储器流入这2个柔性箔片之间的一个空间中，并且允许使彩色流体从这2个柔性箔片之间的该空间排回该彩色流体储器装置中， 并且其中该第四色层与一个黑色流体储器装置相连接，该黑色流体相装置允许使一种黑色流体从该黑色流体储器流入这2个柔性箔片之间的一个空间中，并且允许使黑色流体从这2个柔性箔片之间的该空间排回该黑色流体储器装置中， 并且其中该第五色层与一个透明流体储器装置相连接，该透明流体储器装置允许使一种透明流体从该透明流体储器装置流入这2个柔性箔片之间的一个空间中，并且允许使透明流体从这2个柔性箔片之间的该空间排回该透明流体储器装置中， 以及一个背层。
2.根据权利要求1所述的多层变色材料，其中该顶层包括具有的厚度是10_3至5mm的一种聚合物片材。
3.根据权利要求1或2所述的多层变色材料，其中该顶层包括具有的弹性模量是3000至70000N/mm2的一种聚合物片材。
4.根据以上权利要求中至少一项所述的多层变色材料，其中该顶层包括由聚甲基丙烯酸甲酯制成的一种聚合物片材。
5.根据以上权利要求中至少一项所述的变色材料，其中该第一色层至该第五色层的这些柔性箔片所具有的一个厚度是10_6至1mm。
6.根据以上权利要求中至少一项所述的变色材料，其中该第一色层至该第五色层的这些柔性箔片所具有的一个弹性模量是I至5kN/mm2。
7.根据以上权利要求中至少一项所述的多层变色材料，其中该第一色层至该第五色层的这些柔性箔片是由聚乙烯制成。
8.根据以上权利要求中至少一项所述的多层变色材料，其中连接至该第一色层上的该彩色流体储器装置中的该彩色流体具有青蓝颜色，并且连接至该第二色层上的该彩色流体储器装置中的该彩色流体具有品红颜色，并且连接至该第三色层上的该彩色流体储器装置中的该彩色流体具有黄颜色。
9.根据以上权利要求中至少一项所述的多层变色材料，其中这些彩色流体储器装置中的每一个、该黑色流体储罐装置以及该透明流体储罐装置是各自由柔性耐压管连接至该对应的色层上。
10.根据以上权利要求中至少一项所述的多层变色材料，其中这些彩色流体储器装置中的每一个、该黑色流体储器装置以及该透明流体储器装置允许在一个所定义的压力下使彩色流体、黑色流体或透明流体对应地流入这2个柔性箔片之间的该对应的空间中，并且对应地允许使彩色流体、黑色流体或透明流体对应地从这2个柔性箔片之间的该空间排回这些彩色流体储器装置、该黑色流体储器装置以及该透明流体储器装置之中。
11.根据以上权利要求中至少一项所述的多层变色材料，其中这些彩色流体储器装置中的每一个包括填充有该彩色流体的一个圆筒和允许使该彩色流体流入这2个柔性箔片之间的该对应的空间中，并且允许使彩色流体从这2个柔性箔片之间的该空间排回该彩色流体储器装置中的一个可调整柱塞；并且其中该黑色流体储器包括填充有黑色流体的一个圆筒和允许使该黑色流体流入这2个柔性箔片之间的该对应的空间中，并且允许使黑色流体从这2个柔性箔片之间的该空间排回该黑色流体储器装置中的一个可调整柱塞；并且该透明流体储器包括填充有透明流体的一个圆筒和允许使该透明流体流入这2个柔性箔片之间的该对应的空间中，并且允许使透明流体从这2个柔性箔片之间的该空间排回该透明流体储器装置中的一个可调整柱塞。
12.根据以上权利要求中至少一项所述的多层变色材料，其中这些彩色流体储器装置中的每一个包括填充有该彩色流体的一个圆筒和允许在一个所定义的压力下使该彩色流体流入这2个柔性箔片之间的该对应的空间中，并且允许使彩色流体从这2个柔性箔片之间的该空间排回该彩色流体储器装置中的一个可调整柱塞；并且其中该黑色流体储器包括填充有黑色流体的一个圆筒和允许在所定义的压力下使该黑色流体流入这2个柔性箔片之间的该对应的空间中，并且允许使黑色流体从这2个柔性箔片之间的该空间排回该黑色流体储器装置中的一个可调整柱塞；并且其中该透明流体储器是一个加压储器。
13.根据以上权利要求中至少一项所述的多层变色材料，其中该透明流体储器处于一个气球的形式。
14.根据以上权利要求中至少一项所述的多层变色材料，其中该背层是白色或金属色。
15.根据以上权利要求 中至少一项所述的多层变色材料，其中该背层是透明的或半透明的。
16.根据以上权利要求中至少一项所述的多层变色材料，其中该多层变色材料是处于具有的厚度是10_3至IOmm的一种刚性面板的形式。
17.根据以上权利要求中至少一项所述的多层变色材料，其中该变色材料是处于具有的厚度是10_2至IOmm的一种柔性片材的形式。
18.根据以上权利要求中至少一项所述的多层变色材料作为用于建筑物、家具、织物或车辆的一个变色表面的用途。
19.根据权利要求18所述的用途，作为用于车辆的一个变色表面。
20.根据权利要求1至18中至少一项所述的一种多层变色材料作为用于窗户、允许透射该窗户的光的着色的一种微染片材的用途。
【文档编号】G09F9/37GK103503055SQ201180070358
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2011年4月27日 优先权日:2011年4月27日
【发明者】英戈·施密特-沃尔夫 申请人:英戈·施密特-沃尔夫