ES2336254T3 - Procedimiento de elaboracion de un material de cristales liquidos con banda de reflexion de la luz ampliada. - Google Patents
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Abstract
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.
Description
Procedimiento de elaboración de un material de
cristales líquidos con banda de reflexión de la luz ampliada.
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.
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 \lambda_{R} relacionada con el
paso p de la estructura en hélice mediante la relación (en
incidencia normal):
\lambda_{R}
=
n\cdotp
en la que n es el índice de
refracción medio del cristal líquido colestérico
(n=(n_{e}+n_{o})/2 siendo n_{e} y n_{o} los índices ópticos
extraordinario y ordinario). El ancho \Delta\lambda de la banda
de reflexión está relacionado con \lambda_{R}, con n y con la
birrefringencia \Deltan=n_{e}-n_{o} mediante
la
relación:
\Delta\lambda =
\lambda_{R}\cdot\Deltan/n
Como (\Deltan)_{max} es del orden de
0,3 para los compuestos orgánicos habituales, \Delta\lambda 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.
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:
\newpage
- -
- 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.
\vskip1.000000\baselineskip
Unos aspectos preferidos pero no limitativos del
procedimiento de elaboración de material de cristales líquidos
según la invención son los siguientes:
- -
- la mezcla presenta un polimorfismo que comprende por lo menos una fase colestérica y/o esméctica C quiral;
- -
- el primer cristal líquido (A) puede cambiar de signo de anisotropía dieléctrica en función de la frecuencia, en cuyo caso comprende además unas segundas moléculas de cristal líquido (A2);
- -
- el segundo cristal líquido (B) es adecuado para activarse mediante irradiación UV;
- -
- la mezcla comprende además un agente fotoiniciador (C) para favorecer la formación de la red de polímero con irradiación UV;
- -
- 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;
- -
- la mezcla comprende además un inhibidor (E) de polimerización térmica;
- -
- 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;
- -
- el segundo tratamiento es una irradiación UV adecuada para polimerizar la mezcla, realizada preferentemente con una radiación UV que tiene una longitud de onda de 365 nm y una potencia de 0,1 mW/cm^{2}, durante un tiempo de exposición comprendido entre 30 y 60 minutos; permite una reticulación o una gelificación de la mezcla;
- -
- el segundo tratamiento puede ser un temple adecuado para vitrificar la mezcla;
- -
- el primer tratamiento puede consistir en aplicar un campo eléctrico a la mezcla, que tiene por ejemplo una frecuencia de 1 kHz y que está comprendido entre 0,5 y 20 V/\mum;
- -
- el primer tratamiento puede consistir en aplicar un campo magnético a la mezcla, comprendido, por ejemplo, entre 2 y 15 kG;
- -
- el primer tratamiento puede consistir en aplicar una presión mecánica sobre la mezcla;
- -
- el primer tratamiento puede ser una irradiación electromagnética, en cuyo caso 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;
- -
- esta irradiación electromagnética se puede realizar mediante una radiación UV que tiene una longitud de onda comprendida entre 250 y 365 nm, una energía comprendida entre 1 y 100 mJ/cm^{2} y durante un tiempo de exposición comprendido entre 1 y 3.600 segundos, preferentemente entre 60 y 600 segundos;
- -
- esta irradiación electromagnética se puede realizar mediante una radiación visible que tiene una longitud de onda superior a 435 nm, una energía comprendida entre 1 y 100 mJ/cm^{2} y durante un tiempo de exposición comprendido entre 1 y 3.600 segundos, preferentemente entre 60 y 600 segundos;
- -
- antes de aplicar cualquiera de los tratamientos, se introduce la mezcla en una célula capacitiva que comprende dos sustratos recubiertos por una película conductora.
\global\parskip0.930000\baselineskip
Se prevé además un dispositivo de cristales
líquidos que comprende un sustrato sobre el que se dispone un
material de cristales líquidos elaborado según el procedimiento
según la invención. Este dispositivo de cristales líquidos puede
comprender además otro sustrato que recubre el material de cristales
líquidos, de manera que se forma una célula capacitiva.
Otras características y ventajas de la invención
se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la descripción
siguiente, que es puramente ilustrativa y no limitativa y debe
leerse haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
- la figura 1 es una representación esquemática
de una célula que contiene el material de cristales líquidos según
la invención;
- la figura 2 es un gráfico que pone en
evidencia la modificación del espectro de luz transmitida por un
material de cristales líquidos elaborado según la invención.
Puesto que un cristal líquido colestérico es un
cristal líquido de tipo nemático quiral, las moléculas de cristal
líquido que lo componen forman una estructura en hélice h de paso p.
Tal como se ha recordado anteriormente, esta organización en hélice
permite que un cristal líquido colestérico refleje selectivamente la
luz (reflexiones de Bragg) con una longitud de onda asociada
\lambda_{R} que depende del paso p de la estructura en hélice y
del índice de refracción medio n.
El material de cristales líquidos según la
invención se elabora de manera que sea adecuado para reflejar luz
sobre una amplia banda de longitudes de onda.
El medio de partida que permite elaborar este
material de cristales líquidos es una mezcla que presenta una
estructura en hélice debido a su composición.
Esta mezcla comprende en efecto un primer
cristal líquido (A) no fotorreactivo y un segundo cristal líquido
(B) fotorreactivo. De manera general, se considerará un primer
cristal líquido (A) quiral. No obstante, en el caso en el que el
primer cristal líquido (A) no sea quiral, se elegirá un segundo
cristal líquido (B) quiral, de manera que la mezcla de los primer y
segundo cristales líquidos (A y B) confiera a la mezcla una
estructura en hélice.
El primer cristal líquido (A) no fotorreactivo,
que puede tener una masa molar baja o ser un polímero, puede estar
constituido por moléculas idénticas o por una mezcla de varias
moléculas. Este primer cristal líquido (A) se podrá seleccionar de
entre la familia de los cianobifenilos o cianoterfenilos y ésteres
relacionados.
Una fracción del primer cristal líquido (A)
podrá comprender, por ejemplo, los compuestos E7, BL001, E44 o E63
de Merck Ltd. o ROTN-570, TNO623 o TN10427 de
Hoffman-La Roche.
Además, el primer cristal líquido (A) comprende,
en su totalidad o en parte, unas moléculas de cristal líquido
quirales (A1). Debido a estas moléculas quirales, la mezcla presenta
un polimorfismo que comprende por lo menos una fase colestérica
(también denominada nemática quiral) y/o una fase esméctica C
quiral. Estas moléculas de cristal líquido (A1) se consideran
generalmente no fotorreactivas.
Estas primeras moléculas (A1) se podrán
seleccionar, por ejemplo, de entre la familia de los cianobifenilos
o cianoterfenilos y ésteres relacionados. Se podrá seleccionar en
particular un compuesto de entre la familia de los Licrilite^{TM}
(Merck Ltd.) tal como BL094 o BL095 o de entre los siguientes
compuestos: C15, CB15, ZLI-4571,
ZLI-4572 (Merck Ltd.)
El primer cristal líquido (A) es de anisotropía
dieléctrica positiva. Podrá ser un cristal líquido denominado dual,
es decir, que cambia de signo de anisotropía dieléctrica en función
de la frecuencia, si comprende unas segundas moléculas de cristal
líquido (A2) particulares.
Por ejemplo, se podrán seleccionar estas
segundas moléculas de cristal líquido (A2) de entre los siguientes
compuestos:
- -
- 2F-3333 (Rolic Research Ltd.);
- -
- 2-cloro-4-(4-pentil-benzoiloxi)benzoato de 4-pentilfenilo o 2-cloro-4-(4-heptilbenzoil-oxi)benzoato de 4-octilfenilo (Acros Organics N. V.)
\vskip1.000000\baselineskip
La mezcla comprende asimismo un segundo cristal
líquido (B) fotorreactivo, de manera que la mezcla se vuelve
fotosensible. En efecto, este segundo cristal líquido (B) es
adecuado para activarse mediante radiación UV. Preferentemente,
este segundo cristal líquido (B) comprende más de un grupo
funcional, normalmente acrilato o metacrilato.
\global\parskip1.000000\baselineskip
Cuando la concentración en segundo cristal
líquido (B) es minoritaria, entre el 3% y el 5%, el material de
cristales líquidos podrá orientarse, tras el tratamiento, mediante
un campo eléctrico, es decir que podrá hacerse variar sus
propiedades ópticas en función de un campo eléctrico aplicado.
El segundo cristal líquido (B) se selecciona,
por ejemplo, de entre los siguientes compuestos:
- -
- RM257, RM82 (Merck Ltd.);
- -
- BAB, BAB-6, BABB-6, BMBB-6 (L.-C. Chien, Recent Advances in Liquid Crystal Polymers, American Chemical Society Book Series, 1995);
- -
- oligómeros de poliorganosiloxanos fotorreticulables tales como CLM012CN, CC4039, CC390, CC670, CC680, CC1500 (Wacker Chemie Ltd.; documento EP 0 711 780 B1; documento US 005.641.850A).
\vskip1.000000\baselineskip
De manera preferida, la mezcla comprende además
un fotoiniciador (C) destinado a activar la transformación del
segundo cristal líquido (B) tras una irradiación UV por ejemplo. La
concentración del fotoiniciador (C) puede variar entre el 0,5 y el
5,0% del constituyente (B).
Este componente (C) se puede seleccionar de
entre los siguientes compuestos:
- -
- Irgacure 907, Irgacure 651, Darocur 1173 (Ciba-Geigy);
- -
- 2,6-di-tercbutil-4-metilfenol (Sigma-Aldrich).
\vskip1.000000\baselineskip
La mezcla podrá comprender además un agente
dispersante (D). Este agente dispersante (D), que representa entre
el 1 y el 30% de la mezcla, está destinado a favorecer la dispersión
de las especies en la mezcla. Cuando el material de cristales
líquidos es adecuado para orientarse mediante un campo eléctrico,
también permite influir sobre la dinámica durante la reorientación
molecular.
El agente dispersante (D) se podrá seleccionar,
por ejemplo, de entre los siguientes compuestos:
- -
- serie de los Disperbyk-160 (BYK Chemie Ltd.);
- -
- Disperon nº 703 (Kusumoto Kasei Ltd.);
- -
- nº 24000 (ICI Ltd.).
\vskip1.000000\baselineskip
La mezcla podrá comprender asimismo un inhibidor
de polimerización térmica (E). Este inhibidor de polimerización
térmica (E) está destinado a impedir una polimerización por vía
térmica del segundo cristal líquido (B) en particular. Este
compuesto se tomará en proporciones comprendidas entre el 0,001 y el
5% del compuesto (B); preferentemente tendrá una concentración
comprendida entre el 0,001 y el 1% del compuesto (B).
Este inhibidor (E) de polimerización térmica se
seleccionará, por ejemplo, de entre los siguientes compuestos:
hidroquinona, 2-hidroxibenzofenona o
4-metoxi-2-hidroxibenzofenona
(Sigma-Aldrich).
Por último, la mezcla podrá comprender asimismo
un agente absorbente (F) destinado a absorber la radiación UV con
el fin de crear unos materiales con gradiente de estructura y/o de
función. Este agente absorbente (F) representa normalmente entre el
0,5 y el 2% de la mezcla.
El agente absorbente (F) se tomará, por ejemplo,
de la serie Tinuvin (Ciba-Geigy) tal como Tinuvin
1130.
La mezcla de estos diferentes componentes se
realiza de manera homogénea mediante mezclado en temperatura. En un
modo de realización preferido, se elegirá una temperatura de
mezclado superior a la temperatura de clarificación de cada uno de
los compuestos.
Otra manera de realizar la mezcla consiste en
colocar los diferentes compuestos en un tubo de vidrio encapsulado
y someter este tubo de vidrio a ultrasonidos, calentando o no.
La mezcla se podrá introducir por capilaridad en
una célula capacitiva fabricada según el esquema de la figura
1.
Dicha célula capacitiva comprende dos sustratos
1, de vidrio o de plástico, estando cada uno de los sustratos 1
recubierto por un película conductora 2, de ITO (Indium Tin Oxide)
por ejemplo, y por un película de tensioactivo 3, poliimida o
poli(alcohol vinílico) (PVA).
\newpage
\global\parskip0.930000\baselineskip
Los dos conjuntos así formados se mantienen a
distancia entre 1 y 500 \mum, preferentemente entre 10 y 20
\mum, mediante la presencia de espaciadores 5. Por ejemplo podrán
tomarse como espaciador 5 unas bolas, o unas fibras de polímero, o
incluso una película de plástico de espesor calibrado.
A continuación se introduce la mezcla 4 de
cristales líquidos descrita anteriormente en el espacio así
formado.
La preparación de la mezcla fotosensible y su
introducción en la célula capacitiva son unas etapas realizadas
preferentemente en la oscuridad.
Tal como se ha observado anteriormente, cuando
la concentración en segundo cristal líquido (B) es mayoritaria, el
material de cristales líquidos podrá constituir una película
semilibre (que permanece sobre un sustrato rígido o flexible) o
libre (sin sustrato).
Habiéndose realizado la mezcla (y estando
dispuesta sobre un sustrato o en una célula capacitiva, o no), debe
tratarse de manera que el material de cristales líquidos resultante
presente unos rendimientos y unas propiedades ópticas extendidas,
no habituales, en particular una banda de longitudes de onda de
reflexión ampliada.
Dicha transformación de las propiedades ópticas
de la mezcla pasa por la aplicación de dos tratamientos, realizados
total o parcialmente de manera simultánea.
El primer tratamiento está destinado a modificar
el paso de la hélice característico de la mezcla que tiene una
estructura en hélice.
De manera preferida, se realiza este primer
tratamiento a temperatura constante para mitigar eventuales
modificaciones de parámetros físicos intrínsecos a la mezcla, a
consecuencia de unas variaciones de temperatura.
El segundo tratamiento tiene por objetivo
proporcionar al material de cristales líquidos una memoria de las
modificaciones de paso de la hélice debidas al primer
tratamiento.
El segundo tratamiento podrá ser, por ejemplo,
una irradiación UV realizada durante el cambio de paso de la hélice
resultante del primer tratamiento. La irradiación UV utilizada
consiste en una radiación UV que tiene una longitud de onda
normalmente del orden de 365 nm, y una potencia de 0,1 mW/cm^{2},
con un tiempo de exposición típico comprendido entre 30 y 60
minutos.
Debido a este modo de elaboración, y en
particular al segundo tratamiento, se produce la formación de una
red de polímero en todo el volumen del cristal líquido. Las
propiedades de orientación del cristal líquido están muy influidas
por la naturaleza de la red de polímero: distribución, homogeneidad,
simetría, etc.
Como consecuencia de este modo de elaboración, y
en particular debido a que los primer y segundo tratamientos se
realizan por lo menos en parte de manera simultánea, la red de
polímero formada proporciona al material de cristales líquidos una
memoria de las modificaciones de paso de la hélice que se producen
durante el primer tratamiento. Como la banda de longitudes de onda
de reflexión de la luz depende del paso helicoidal, el material
presenta una banda ampliada con respecto al caso clásico, por
ejemplo en el centro del espectro visible de 100 a algunas centenas
de nanómetros frente a una cincuentena de nanómetros.
La figura 2, que representa el porcentaje de luz
transmitida en función de la longitud de onda de esta luz, permite
en un ejemplo particular comparar la banda de longitudes de onda de
reflexión de un material de cristales líquidos que no se ha
sometido a ninguno de los dos tratamientos (curva 6) y de un
material de cristales líquidos que se ha realizado según el modo de
realización de la invención (curva 7). Se constata en la curva 6
que, en ausencia de tratamiento, la banda de reflexión es de
aproximadamente 85 nm, centrada en una longitud de onda media de
620 nm, mientras que tras los tratamientos, la banda de reflexión,
siempre centrada en una longitud de onda media de 620 nm, es de
aproximadamente 300 nm.
La ampliación de la banda de reflexión obtenida
depende de la amplitud de la variación del paso en función del
parámetro de control de la reacción; cuanto mayor es esta amplitud,
más se ensancha la banda de reflexión.
El primer tratamiento destinado a cambiar el
paso de la hélice puede consistir en la aplicación de un campo
eléctrico. Por ejemplo, se podrá aplicar un campo eléctrico de 1 kHz
de frecuencia y comprendido entre 0,5 y
20 V/\mum.
20 V/\mum.
También es posible, para hacer variar el paso de
la hélice, aplicar un campo magnético comprendido por ejemplo entre
2 y 15 kG (de 0,2 a 1,5 T).
Otra solución que prevé el cambio del paso de la
hélice consiste en aplicar una presión mecánica sobre la célula
capacitiva.
Por último, el primer tratamiento que prevé el
cambio de paso de la hélice que define la estructura de la mezcla
se puede realizar mediante la modificación de la conformación
molecular de la estructura inducida por una radiación
electromagnética, pudiendo ser esta radiación electromagnética una
radiación visible o UV.
\global\parskip1.000000\baselineskip
Para ello, el primer cristal líquido (A) de la
mezcla comprende unas terceras moléculas de cristal líquido (A3)
que representan entre el 0,1 y el 10% de la mezcla, seleccionándose
estas terceras moléculas de entre los siguientes compuestos:
- -
- familia de los azobencenos o azoxibencenos (Kurihara et al., Chem. Mater., 13, 1992, 2001; Kusumoto et al., Mol. Cryst. Liq. Cryst., 14, 727, 1993; Negishi et al., Chem. Lett., 319, 1996 y 583, 1996; Bobrovsky et al., Adv. Mater., 12, 1180-3, 2000; Kitaeva et al., Mol. Cryst. Liq. Cryst., 2, 261-279, 1992) ente los cuales los 4,4'-dialquilazobencenos (Moriyama et al., J. Mater. Chem., 11, 1003-1010, 2001);
- -
- familia de las fulgidas (Yokoyama et al., Chem. Lett., 687, 1997) entre las cuales indol-fulgida (Janicki et al., J. Am. Chem. Soc., 117, 8524, 1995), bisnaphtol-based chiral fulgide derivatives (Yokoyama et al., Chem. Lett., 687, 1997);
- -
- familia de los diariletenos (Uchida et al., Chem. Lett., 654, 2000; Yamaguchi et al., Chem. Mater., 12, 869, 2000) entre los cuales diariletilen-bis-imina (Denekamp et al., Adv. Mater., 10, 1081, 1998);
- -
- familia de los alquenos muy voluminosos (Feringa et al., J. Am. Chem. Soc., 117, 9929, 1995; Huck et al., Science, 273, 1686, 1996).
\vskip1.000000\baselineskip
En este caso, se producirá por ejemplo una
fotoisomerización trans-cis o una fotociclación bajo
el efecto de una radiación UV de longitud de onda comprendida entre
250 y 365 nm.
El cambio inverso se producirá bajo la acción de
una radiación visible de longitud de onda superior o igual a 435
nm.
Las irradiaciones electromagnéticas se aplican
con radiaciones que tienen una energía comprendida normalmente
entre 1 y 100 mJ/cm^{2} y unos tiempos de irradiación que pueden
estar comprendidos entre algunos segundos y algunas decenas de
minutos (entre 1 y 3.600 segundos), normalmente del orden de algunos
minutos (es decir, entre 60 y 600 segundos).
El material de cristales líquidos resultante de
la formación de una red de polímero simultáneamente a unas
modificaciones del paso de la hélice que define la estructura de la
mezcla inicial permite reflejar la luz en una banda de longitudes
de onda ampliada, normalmente en el espectro visible, del orden de
algunas centenas de nanómetros (entre 100 y 500 nanómetros).
Por último, cuando el material comprende menos
del 5% de red de polímero, la propiedad de reflexión de la luz
puede modificarse mediante la aplicación de un campo eléctrico
alternativo con una frecuencia normalmente del orden de 1 kHz. Éste
será el caso, por ejemplo, cuando el cristal líquido fotorreactivo
(B) de la mezcla está en una concentración minoritaria, entre el 3%
y el 5%.
En este caso, el material de cristales líquidos
se puede orientar. La célula óptica pasa progresivamente de un
estado reflector a un estado difusivo (normalmente a partir de 1
V/\mum) y después transparente (normalmente a partir de
10 V/\mum).
10 V/\mum).
Claims (26)
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:
- -
- 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.
\vskip1.000000\baselineskip
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/cm^{2}, 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/\mum.
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/cm^{2} 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/cm^{2} 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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