ES2861386T3 - Película y acristalamiento absorbentes y reflectantes solares conmutables eléctricamente - Google Patents
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Abstract
Película absorbente-reflectante solar, que comprende: al menos una película conductora transparente reflectante de radiación infrarroja, IR, flexible (20); al menos una película conductora transparente flexible (30); al menos una capa de dispersión de cristal líquido (10) situada entre dicha película conductora transparente reflectante de IR flexible y dicha película conductora transparente flexible; al menos un contacto eléctrico en comunicación con dicha película conductora transparente flexible; caracterizado por el hecho de que dicha dispersión de cristal líquido comprende composiciones de colorantes mesógenos organometálicas (10a); y la reflexión de radiación infrarroja de dicha película absorbente-reflectante solar se puede controlar de manera dinámica mediante la cantidad de campo eléctrico aplicado a la dispersión de cristal líquido.
Description
DESCRIPCIÓN
Película y acristalamiento absorbentes y reflectantes solares conmutables eléctricamente
CAMPO DE LA INVENCIÓN
[0001] La presente invención se refiere a un dispositivo de cristal líquido conmutable eléctricamente, más específicamente a la decoración de vidrio y acristalamientos de ahorro de energía para aplicaciones de acristalamiento de automoción, construcción, marina y aviación, y más particularmente, se refiere a una película o recubrimiento reflectante solar con función de control lumínico como parte del vidrio en las aplicaciones anteriormente mencionadas. Tal dispositivo de control solar permite el ajuste de la transmitancia tanto de radiación IR como de luz visible en un rango de opaco a claro, según se desee, a la vez que se controla y se protege la cantidad de radiación (calor radiante) solar.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
[0002] Ahora, con la creciente concienciación sobre el ahorro de energía y la protección del medio ambiente y con la mejora continua de los niveles de vida de la gente, la aplicación de películas de control solar se vuelve cada vez más popular. Las películas se adhieren comúnmente a la superficie interna de los cristales de las ventanas en los automóviles y los edificios para evitar que entre el calor radiante solar, para proporcionar un ambiente cómodo y adecuado para la gente que está en el interior y, al mismo tiempo, para proporcionar un grado correspondiente de privacidad a la gente que se encuentra en el interior, según los productos con diferente transmitancia de luz visible.
[0003] La película de control solar es una película fina funcionalmente tratada que tiene una función de bloqueo del calor radiante solar.
[0004] La película de cristal líquido disperso en polímero (PDLC) es un material fotoeléctricamente sensible con gotitas de cristal líquido dispersadas uniformemente en una matriz polimérica. La transparencia de la película de PDLC puede cambiar de opaca a clara bajo un campo eléctrico externo.
[0005] La patente de EE. UU. N.° 20080316381 divulga una película de control lumínico, que comprende una capa resistente a las manchas, dos capas de película polimérica, una capa de control lumínico de cristal líquido y un adhesivo. La película de control lumínico tiene funciones de control lumínico y de resistencia a las manchas.
[0006] La patente de EE. UU. N.° 20080317977 divulga una película de control lumínico, que comprende una capa resistente a las manchas, una capa resistente a la abrasión, una capa antideslumbramiento, dos capas de película polimérica, una capa de control lumínico de cristal líquido y un adhesivo. La película de control lumínico tiene funciones de control lumínico, resistencia a la abrasión, antirreflexión y resistencia a las manchas.
[0007] La patente de EE. UU. N.° 005641426 divulga una película ópticamente sensible, que comprende gotitas de cristal líquido dispersadas en un polímero reticulado, donde el polímero comprende al menos un tipo de viniléter.
[0008] La publicación PCT WO2013/036386 divulga una película de ventana de control solar con función de control lumínico, que comprende: una capa antisuciedad; una capa de curado dispuesta bajo la capa antisuciedad; una capa de función de control solar dispuesta bajo la capa de curado; dos capas de iTO-PET; una capa de cristal líquido disperso en polímero; y una capa de liberación protectora de poliéster de superficie inferior, donde una superficie inferior de una de las capas de ITO-PET está unida a la capa de liberación protectora de poliéster de superficie inferior mediante un adhesivo de contacto.
[0009] Una película absorbente-reflectante solar según el preámbulo de la reivindicación se conoce de la US4749261.
[0010] Los problemas principales de las películas de control solar convencionales es que la transmitancia de luz visible de los productos de película de control solar monocapa es fija e inmodificable y no se puede ajustar según el deseo de la gente de luminosidad y oscuridad, así como de protección del calor. Por lo tanto, hay todavía una necesidad largamente anhelada no satisfecha de proporcionar una película fotorreflectora conmutable mejorada.
RESUMEN DE LA INVENCIÓN
[0011] En un primer aspecto, la presente invención se refiere a una película absorbente-reflectante solar como se define en la reivindicación 1. Formas de realización adicionales de la película de la invención se especifican en las reivindicaciones dependientes 2-11.
[0012] En la definición según la reivindicación 1, la película de la invención puede tener adicionalmente las características mencionadas de ahora en adelante.
[0013] La película absorbente-reflectante solar donde la película conductora transparente reflectante de IR flexible está compuesta de finas capas metálicas o capas de óxido metálico.
[0014] La película absorbente-reflectante solar, donde las finas capas metálicas o capas de óxido metálico están constituidas por materiales seleccionados de un grupo consistente en plata, oro, dióxido de titanio, bronce o acero inoxidable y cualquier combinación de los mismos.
[0015] El absorbente-reflectante solar, donde al menos una capa de dispersión de cristal líquido está constituida por mezclas de cristal líquido nemático en dicha dispersión de cristal líquido.
[0016] La película absorbente-reflectante solar, donde al menos una capa de dispersión de cristal líquido comprende mezclas de cristal líquido colestérico, caracterizada por comprender unas capacidades reflectantes de longitud de onda de banda ancha, en dicha dispersión de cristal líquido adaptada para reflejar energía en dicho modo de reflexión solar dinámico.
[0017] La película absorbente-reflectante solar, donde al menos una capa de dispersión de cristal líquido está constituida por mezclas nemáticas de cristal líquido en dicha dispersión de cristal líquido que comprende además mezclas nemáticas quirales, adaptada para comportarse como una fase colestérica de banda ancha.
[0018] La película absorbente-reflectante solar, donde la película absorbente-reflectante solar está integrada en un dispositivo de cristal líquido.
[0019] La película absorbente-reflectante solar, donde la composición de cristal líquido puede ser PDLC, PNLC, PSCT u otro.
[0020] La película absorbente-reflectante solar, donde el dispositivo es un dispositivo de cristal líquido electroóptico flexible.
[0021] La película absorbente-reflectante solar, donde el cristal líquido está caracterizado por una morfología de dispersión de cristal líquido en una matriz polimérica de nanogotas, microgotas, macrogotas o gel en red.
[0022] La película absorbente-reflectante solar, donde la dispersión de cristal líquido podría obtenerse por métodos de separación de fases o microencapsulación.
[0023] La película absorbente-reflectante solar, donde el cristal líquido está caracterizado por la posibilidad de contener composiciones orgánicas y organometálicas dicroicas.
[0024] La película absorbente-reflectante solar, donde al menos una de las películas conductoras transparentes reflectantes flexibles está constituida por un recubrimiento transparente, tal como óxido de indio y estaño (ITO).
[0025] La película absorbente-reflectante solar, donde al menos una de las películas conductoras transparentes reflectantes flexibles está constituida por un recubrimiento de polímero conductor, tal como PEDOT-SS.
[0026] La película absorbente-reflectante solar, donde un recubrimiento intensificador de la reflectividad se puede aplicar a una película conductora transparente seleccionada de un grupo consistente en dicha película conductora transparente flexible, dicha película conductora transparente reflectante de IR flexible y cualquier combinación de las mismas.
[0027] La película absorbente-reflectante solar, donde la película reflectante solar puede estar compuesta de cualquier combinación de dichas películas conductoras transparentes.
[0028] La película absorbente-reflectante solar, donde los materiales colestéricos de banda ancha comprenden un paso colestérico en la región IR.
[0029] La película absorbente-reflectante solar, donde la reflexión de calor de una película conmutable es controlada de manera dinámica por la cantidad de campo eléctrico.
[0030] La película absorbente-reflectante solar, donde la transparencia de una película conmutable es controlada de manera dinámica por la cantidad de campo eléctrico.
[0031] La película absorbente-reflectante solar, donde las mezclas colestéricas pueden estar compuestas por al menos dos capas diferentes de materiales colestéricos con orientaciones de quiralidad opuesta.
[0032] La película absorbente-reflectante solar, donde las mezclas colestéricas pueden ser una mezcla de materiales colestéricos de orientación de quiralidad opuesta encapsulados mediante una técnica de microencapsulación.
[0033] La película absorbente-reflectante solar, donde la película conmutable reflectante solar comprende un patrón.
[0034] La película absorbente-reflectante solar, donde la película conmutable reflectante solar comprende una pantalla o señalización de baja definición.
[0035] La película absorbente-reflectante solar, donde la película conmutable de control solar comprende capacidades biestables de la composición de cristal líquido.
[0036] Un segundo aspecto de la invención se refiere a un método para fabricar una película absorbente-reflectante solar como se define en la reivindicación 12. Formas de realización adicionales del método de la invención como se especifica en las reivindicaciones dependientes 13-22.
[0037] En la definición según la reivindicación 12, el método de la invención puede comprender adicionalmente las características mencionadas de ahora en adelante.
[0038] El método, donde la película conductora transparente reflectante de IR flexible está compuesta de finas capas metálicas o capas de óxido metálico.
[0039] El método, donde las finas capas metálicas o capas de óxido metálico están constituidas por materiales seleccionados de un grupo consistente en plata, oro, dióxido de titanio, bronce o acero inoxidable y cualquier combinación de los mismos.
[0040] El método, donde al menos una capa de dispersión de cristal líquido está constituida por mezclas nemáticas de cristal líquido en dicha dispersión de cristal líquido adaptada para reflejar energía en dicho modo de reflexión solar estático.
El método, donde al menos una capa de dispersión de cristal líquido comprende mezclas colestéricas de cristal líquido, caracterizada por comprender unas capacidades reflectantes de longitud de onda de banda ancha, en dicha dispersión de cristal líquido adaptada para reflejar energía en dicho modo de reflexión solar dinámico.
[0041] El método, donde al menos una capa de dispersión de cristal líquido está constituida por mezclas nemáticas de cristal líquido en dicha dispersión de cristal líquido que comprende además mezclas nemáticas quirales, adaptada para comportarse como una mezcla colestérica de banda ancha.
[0042] El método, donde dicha película absorbente-reflectante solar está integrada en un dispositivo de cristal líquido.
[0043] El método, donde la composición de cristal líquido puede ser PDLC, PNLC, PSCT u otro.
[0044] El método, donde dicho dispositivo es un dispositivo de cristal líquido electroóptico flexible.
[0045] El método, donde dicho cristal líquido está caracterizado por una morfología de dispersión de cristal líquido en una matriz polimérica de nanogotas, microgotas, macrogotas o gel en red.
[0046] El método, donde dicha dispersión de cristal líquido podría obtenerse por métodos de separación de fases o microencapsulación.
[0047] El método, donde el cristal líquido está caracterizado por la posibilidad de contener composiciones orgánicas y organometálicas dicroicas.
[0048] El método, donde al menos una de las películas conductoras transparentes reflectantes flexibles está constituida por un recubrimiento transparente, tal como óxido de indio y estaño (ITO).
[0049] El método, donde al menos una de las películas conductoras transparentes reflectantes flexibles está constituida por un recubrimiento de polímero conductor, tal como PEDOT-SS.
[0050] El método, donde la película conductora transparente reflectante de IR flexible puede recubrirse con una película reflectante intensificada.
[0051] El método, donde la película conductora transparente flexible puede recubrirse con una película reflectante intensificada.
[0052] El método, donde la película reflectante solar puede estar compuesta de cualquier combinación de dichas películas conductoras transparentes.
[0053] El método, donde los materiales colestéricos de banda ancha comprenden un paso colestérico en la región visible o IR.
[0054] El método, donde la reflexión de calor de dicha película conmutable es controlada de manera dinámica por la cantidad de campo eléctrico.
[0055] El método, donde la transparencia de dicha película conmutable es controlada de manera dinámica por la cantidad de campo eléctrico.
[0056] El método, donde las mezclas colestéricas pueden estar compuestas por al menos dos capas diferentes de materiales colestéricos con orientaciones de quiralidad opuesta.
[0057] El método, donde las mezclas colestéricas pueden ser una mezcla de materiales colestéricos de orientación de quiralidad opuesta encapsulados mediante una técnica de microencapsulación.
[0058] El método, donde la película conmutable reflectante solar comprende un patrón.
[0059] El método, donde la película conmutable reflectante solar comprende una pantalla o señalización de baja definición.
[0060] El método, donde la película conmutable de control solar es biestable.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
[0061]
Figura 1 - representación esquemática de un ejemplo de referencia de la película reflectante solar.
Figura 2 - representación esquemática de las propiedades de un ejemplo de referencia de la película de cristal líquido.
Figura 3 - representación esquemática de otra posible configuración del ejemplo de referencia de la película de cristal líquido ajustable.
Figura 4 - representación esquemática del experimento realizado sobre uno o dos recubrimientos reflectantes solares metalizados.
Figura 5 - representación esquemática de una forma de realización de la película reflectante solar que comprende un recubrimiento reflectante solar metalizado.
Figura 6 - representación esquemática de las propiedades de un ejemplo de referencia de la película de cristal líquido que comprende un recubrimiento reflectante solar metalizado.
Figura 7 - representación esquemática de otra posible configuración del ejemplo de referencia de la película de cristal líquido ajustable que comprende un recubrimiento reflectante solar metalizado.
Figura 8 - representación esquemática de las propiedades de una forma de realización preferida de la película de cristal líquido que comprende dos recubrimientos reflectantes solares metalizados.
Figura 9 - representación esquemática de otra posible configuración de la forma de realización preferida que comprende un recubrimiento de intensificación reflectante externo.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
[0062] La descripción siguiente se proporciona para permitir que cualquier persona experta en la materia haga uso de dicha invención y establezca los mejores modos contemplados por el inventor para realizar esta invención. Sin embargo, se adaptan varias modificaciones para que permanezcan evidentes para las personas expertas en la materia, ya que los principios genéricos de la presente invención han sido definidos específicamente para proporcionar una película reflectante solar conmutable eléctricamente. Así, se ha obtenido una nueva película. Los componentes reflectantes-absorbentes solares se añaden a la composición de película de PDLC, PNLC, PSLC, PSCT, proporcionando así un dispositivo de película y/o ventana con las propiedades siguientes: reflexión de radiación IR y visible conmutable y ajustable, transmisión y absorción del espectro solar.
[0063] Retroadaptación: se refiere de ahora en adelante a la modificación de una ventana o superficie convencional combinándola de alguna manera con una mejora, es decir, un acristalamiento conmutable, un dispositivo de modulación de luz no conmutable, etc.
[0064] La presente invención se basa parcialmente en la tecnología anterior reivindicada de Gauzy en la US201735590 (solicitud de patente provisional 62065805).
[0065] Según la presente invención, las propiedades ópticas de la película son modificables por medio de la introducción de componentes reflectantes solares en la composición de dispositivo de película y vidrio de PDLC, PNLC, PSLC y PSCT.
[0066] El término "reflectante" se refiere de ahora en adelante a la reflexión de la porción del espectro electromagnético que es visible al ojo humano (puede ser detectada por el mismo). La radiación electromagnética en este rango de longitudes de onda se denomina luz visible o sencillamente luz. Un ojo humano típico responderá a longitudes de onda de aproximadamente 400 a aproximadamente 700 nm. Además, a la reflexión de la porción del espectro electromagnético que es invisible al ojo humano (no puede ser detectada por el mismo) que está incluida entre las longitudes de onda de aproximadamente 700 a aproximadamente 1600 nm e incluye la región infrarroja (IR) o térmica de la radiación electromagnética. En resumen, los términos se refieren de ahora en adelante a la reflexión de las longitudes de onda de aproximadamente 400 a aproximadamente 1600 nm.
[0067] El término "absorbente/de absorción" se refiere de ahora en adelante a la absorción de la porción del espectro electromagnético que es visible al ojo humano (puede ser detectada por el mismo). La radiación electromagnética en este rango de longitudes de onda se denomina luz visible o sencillamente luz. Un ojo humano típico responderá a longitudes de onda de aproximadamente 400 a aproximadamente 700 nm. Además, a la absorción de la porción del espectro electromagnético que es invisible al ojo humano (no puede ser detectada por el mismo) que está incluida entre las longitudes de onda de aproximadamente 700 a aproximadamente 1600 nm e incluye la región infrarroja (IR) o térmica de la radiación electromagnética. En resumen, los términos se refieren de ahora en adelante a la absorción de longitudes de onda de aproximadamente 400 a aproximadamente 1600 nm.
[0068] El término "colorante" se refiere de ahora en adelante a moléculas capaces de absorber longitudes de onda de aproximadamente 400 a aproximadamente 1600 nm, dependiendo de su estructura química.
[0069] El término "de absorción alta" se refiere de ahora en adelante a la capacidad para absorber longitudes de onda de aproximadamente 700 a aproximadamente 1600 nm.
[0070] El término "de absorción baja" se refiere de ahora en adelante a la capacidad para absorber longitudes de onda de aproximadamente 400 a aproximadamente 700 nm.
[0071] El término "colorantes MOM dicroicos" se refiere de ahora en adelante a colorantes como se ha definido anteriormente con las capacidades de cambiar su orientación conforme a la presencia/ausencia de voltaje.
[0072] El término "colorantes dicroicos", que son generalmente orgánicos pero no cristal líquido, se refiere de ahora en adelante a colorantes como se ha definido anteriormente con las capacidades de cambiar su orientación conforme a la presencia/ausencia de voltaje, pero siguiendo la dirección de la rotación del ambiente donde están presentes.
[0073] El término "alto anclaje" se refiere de ahora en adelante a una alta interacción de alineamiento orientativo entre las moléculas de cristal líquido y la superficie de la resina o el sustrato de una película.
[0074] El término "bajo anclaje" se refiere de ahora en adelante a una baja interacción de alineamiento orientativo entre las moléculas de cristal líquido y la superficie de la resina o el sustrato de una película.
[0075] El término "estado encendido" se refiere de ahora en adelante al estado que se da cuando el voltaje se aplica a la película.
[0076] El término "estado apagado" se refiere de ahora en adelante al estado que se da cuando no se aplica voltaje a la película.
[0077] El término "PDLC inverso" se refiere de ahora en adelante al estado en el que el "estado encendido" y el "estado apagado" previos se invierten en sus características de voltaje.
Colorantes mesógenos organometálicos
[0078] La estructura del compuesto de cristal líquido organometálico comprende una unidad multiaromática unida a metal de al menos dos grupos aromáticos enlazados de manera covalente, ya sea directamente o a través de otros grupos conectores orgánicos o inorgánicos polivalentes. Generalmente, hay al menos dos unidades multiaromáticas unidas al metal. Ilustrativo de tal estructura es lo siguiente:
R1-R2-R3 (1)
donde R1 y R3 son la misma o diferentes fracciones, cada una de las cuales proporciona al menos un grupo aromático enlazado de manera covalente (los grupos aromáticos incluyen las estructuras heterocíclicas insaturadas), y R2 contiene un metal polivalente, unido a R1 y R3 por fuerzas de enlace covalentes, iónicas o más débiles. R2 puede contener un átomo de anillo de una estructura saturada o una estructura heterocíclica insaturada y, así, constituye parte de la aromaticidad de la composición.
[0079] Los metales incluidos son vanadio, niobio, tantalio, cromo, molibdeno, tungsteno, manganeso, tecnecio, renio, hierro, rutenio, osmio, cobalto, rodio, iridio, níquel, paladio, platino, cobre, plata, oro, metales de tierras raras, o uranio, y similares. El compuesto (1) puede ser un componente aniónico o catiónico de una sal donde el contraión es una estructura que no afecta negativamente a las propiedades de cristal líquido del compuesto (1) o combina con el compuesto (1) para proporcionar las propiedades de cristal líquido.
[0080] Las composiciones de cristal líquido organometálico particularmente preferidas utilizables en la práctica de esta invención comprenden aquellas con la fórmula:
donde M es cobre, níquel, óxido de vanadilo y paladio y n y m son números positivos de manera que el compuesto (2) es un cristal líquido, y preferiblemente nematógeno. En general, n y m tienen cada uno un valor de 2 a aproximadamente 15, suficiente para que el compuesto sea mesógeno, preferiblemente de manera que el compuesto posea fases enantiotrópicas, monotrópicas, esmécticas, nemáticas y/o colestéricas. Estas composiciones son descritas por Caruso, et al., Liquid Crystals, 1990, vol. 7, n.° 3, págs. 421-430 y Liquid Crystals, 1991, vol. 10, n.° 1, págs. 85-93.
[0081] Mesógenos similares tienen las fórmulas siguientes:
donde n se ha definido anteriormente, y M' es oxivanadio y platino. Véase Sadashiva, et al., Abstract, International LCC, Pisa, Italia, 1992, A-P16, pág. 38.
donde R es orgánico tal como arilo, alquilo, alcoxiarilo y similares, y n se ha definido anteriormente. M se ha definido anteriormente, y es preferiblemente cobre.
[0082] Giroud-godquin y Maitlis, (CA, 91:177447F) y la patente francesa 2,393,839, describe compuestos con la fórmula de MOM con propiedades de absorción alta de IR:
donde R14 son el mismo grupo o diferentes grupos alquilo (C1-14), alcoxi (C1-14) o arilo, R23 son hidrógeno o el mismo grupo o diferentes grupos alquilo (C1-4) y M se ha descrito anteriormente, donde R es alquilo, alcoxi o arilo, R' es H o alquilo, M se ha descrito anteriormente, preferiblemente platino, cobalto o vanadio. En esa misma familia de compuestos están los complejos de metales de transición mesomórficos con las fórmulas:
donde R14 y M se han definido anteriormente. Véase Bruce, et al., J. Mater. Chem., 1991, 1(5), 857-861.
[0083] También está incluido el complejo metálico de bencenoditiol con la fórmula:
donde M es Ni, Pd o Pt, X es Cl o Br, X- y X2 son H o Cl cuando X es Cl y H' o Br cuando X es Br, y R es alquilo C i-i4. Véanse Saito, et al., CA, 105: 2168Hz y la patente de EE. UU. n.° 4,508,655.
[0084] La síntesis de colorantes de ditioleno de níquel y sus ligandos precursores se puede realizar usando métodos proporcionados por K.L. Marshal et. al. (Transition Metal Dithiolene Near-IR Dyes and Their Applications in Liquid Crystal Devices, Mol. Cryst. Liq. Cryst., Vol. 454, págs. 47/ [449]-79/[481], 2006, insertado aquí como referencia). Se pueden emplear tres métodos básicos, dependiendo del grado de sustitución deseado en el complejo y su simetría general. Se pueden sintetizar ditiolenos de níquel mesógenos mediante una modificación de un procedimiento de tres pasos anterior proporcionado por Mueller Westerhoff et al., como se muestra en la figura 10F. Aunque relativamente simple, este método tiene algunas desventajas porque los productos son difíciles de separar de los subproductos alquitranados formados a partir de pentasulfuro de fósforo y, como resultado, el rendimiento de producto purificado es muy bajo (del 5 % al 15 %). Un segundo método que puede ser útil para la preparación de ditiolenos de níquel alquiltiosustituidos se basa en métodos de la bibliografía proporcionados por Wainwright y Underhill, N. Svenstrup et al. y A. Charlton et al., como se muestra en la figura 10G. El método es aplicable a grupos terminales tanto quirales como no quirales. Para grupos terminales no quirales, los rendimientos de los complejos variaron entre el 27 % y el 68 %, mientras que los rendimientos de complejos con grupos terminales enantioméricamente enriquecidos más voluminosos fueron sustancialmente inferiores (5 %-10 %). Un tercer método permite la inserción de un separador de alquilo flexible que varía de 2 a 9 carbonos entre el grupo tio unido al núcleo de ditioleno y un grupo terminal quiral enantioméricamente enriquecido basado en ácidos carboxílicos o alcoholes no racémicos, como se muestra en la figura 10H. Los grupos terminales grandes, flexibles y voluminosos los hacen algo difícil de aislar y purificar. Actualmente, los rendimientos generales para estos materiales son bastante bajos, varían desde un porcentaje pequeño hasta alrededor del 15 % para materiales con grupos separadores de alquilo más cortos.
Complejos de ditioleno de níquel enantioméricamente enriquecidos
[0085] La característica más destacable de esta serie de materiales quirales es cómo de rápido y drástico disminuyen sus puntos de fusión a medida que aumentan la longitud y el ancho de los grupos terminales. Con la excepción del derivado de S-(+)-2-metilbutiltioéter, todos los demás materiales son líquidos a temperatura ambiente.
[0086] Otro atributo interesante de estos nuevos ditiolenos metálicos quirales es que son capaces de inducir una fase nemática quiral cuando se añaden a un huésped de LC nemático. La figura 7 muestra microfotografías bajo polarizadores cruzados de una muestra de Merck E7 antes y después de dopar con un 0,5 % del ditioleno de níquel sustituido con S-(+)-2 metilbutiltioéter.
[0087] FIGURA 3A - El método de síntesis para los compuestos de ditioleno de níquel en forma de barra que poseen una fase de cristal líquido.
[0088] FIGURA 3B - Esquema de síntesis modificada para la preparación de complejos tetrakis (alquiltio) bis(etilen-1,2-ditioleno) de níquel (0). Las modificaciones de los procedimientos de la bibliografía establecidos dieron como resultado rendimientos de producto sustancialmente mejorados.
[0089] FIGURA 10C - Esquema de síntesis para los ditiolenos de metales de transición quirales que incorporan un separador flexible entre los grupos terminales y el núcleo de ditioleno.
[0090] Además, como se ha descrito anteriormente, las fórmulas siguientes de mesógenos organometálicos deseables son para usar en la práctica de la invención:
donde R14 son el mismo grupo o diferentes grupos alquilo (C1-14), alcoxi (C1-14) o arilo, R23 son hidrógeno o el mismo grupo o diferentes grupos alquilo (C1-4) y M se ha descrito anteriormente, donde R es alquilo, alcoxi o arilo, R' es H o alquilo, M se ha descrito anteriormente, preferiblemente platino, cobalto o vanadio. En esa misma familia de compuestos están los complejos de metales de transición mesomórficos con las fórmulas:
donde R1,4 y M se han definido anteriormente. Véase Bruce, et al., J. Mater. Chem., 1991, 1(5), 857-861.
[0091] También está incluido el complejo metálico de bencenoditiol con la fórmula:
donde M es Ni, Pd o Pt, X es Cl o Br, X- y X2 son H o Cl cuando X es Cl y H' o Br cuando X es Br, y R es alquilo C1-14. Véanse Saito, et al., CA, 105: 2168Hz y la patente de EE. UU. n.° 4,508,655.
[0092] Otra clase de mesógenos organometálicos deseables para usar en la práctica de la invención tiene la fórmula:
donde Y es halógeno, preferiblemente cloro, X es hidrógeno, alquilo (C1-14), alcoxi (C1-14), halógeno (preferiblemente cloro, bromo o yodo), ciano, nitro y similares, y X' es alquilo (C1-14) o alcoxi (C1-14). Estos compuestos se describen generalmente en Ros, et al., Liquid Crystal, 1991, vol. 9, n.° 1, 77-86, y Ghedini, et al., MATERIALS, 1992, 4, págs. 1119-1123. Además, estos compuestos tienen propiedades de absorción baja de IR.
donde Ro es u OCmH2m+1, donde m es de 1 hasta 20.
[0093] El uso de los MOM "colestéricos" puede proporcionar la posibilidad de que coincidan los colores en las mezclas de los MOM o con los cristales líquidos, donde los colores de "absorción" debidos al complejo metálico se pueden combinar y/o hacer coincidir con el de los colores de "reflexión" debido al paso colestérico para una amplia gama de aplicaciones en la tecnología de las pantallas de cristal líquido. Se pueden encontrar descripciones de tales MOM colestéricos/nemáticos quirales en M. Ghedini et al., Liq. Cryst., Vol. 15, 33 1 (1993); y M. Ghedini et al., Chem. Mater. 5, 883 (1993).
[0094] Tales compuestos colestéricos/nemáticos quirales, que tienen propiedades de absorción baja de IR pueden ser compuestos con las siguientes fórmulas:
donde R es CH3(CH2)m-, donde m=1-20, y donde R* es
donde n y p=1-10.
[0095] Se puede encontrar una descripción de la síntesis de los complejos de paladio con la fórmula general 24 en la solicitud de patente italiana IT1260809 (VE92A000003).
[0096] Otros compuestos de cristal líquido organometálico adecuados para usar en la presente invención, que tienen propiedades de absorción baja de IR, incluyen compuestos con las fórmulas:
[0097] Otro mesógeno organometálico adecuado para el uso como colorantes (absorbentes de luz visible) de compuestos de cristal líquido y polímero de la presente invención incluye los compuestos con la fórmula:
donde R es CH3(CH2)m-, donde m=1-20. Estos compuestos se describen en la solicitud de patente italiana IT1260809 (VE92A00003).
[0098] Algunos ejemplos con las fórmulas de colorantes mesógenos organometálicos son:
Cada mezcla consistía en un sistema de tres componentes correspondiente a la siguiente estructura química general:
Dos isofuncionales eran moléculas enlazadas (ambas aldehidos) para reaccionar simultáneamente con la amina y, finalmente, con el ion metálico. Aunque solo se utilizaron dos especies isofuncionales (aldehídos y/o aminas), una síntesis simultánea de más de dos especies isofuncionales pudo proporcionar un número creciente de complejos metálicos estructuralmente diferentes. Se prepararon seis mezclas metalomesógenas de tres componentes en varias combinaciones de metales y ligandos. Cada componente de la mezcla designada con la fórmula corta: L-MII-L, consistía en cualquiera de MII = Ni2+ y VO2+ en complejo con combinaciones diferentes de ligandos con cadenas alifáticas
(L), quirales (L*) o acrílicas (L') mostradas en las siguientes estructuras:
CH3(CH2)7- R4
EJEMPLO
[0099]
Fórmula de las mezclas químicas metalomesógenas:
Gauzy-1 y Gauzy-2:
[0100] 25 % R&R': -(CH2)7-CH3;
25 % R&R': -C6H5-O-(CH2)6-OOC-CH=CH2;
50 % R: -(CH2)7-CH3; R': -C6H5-O-(CH2)6-OOC-CH=CH2.
[0101] En una forma de realización preferida de la presente invención, los mesógenos organometálicos han sido modificados por la adición de grupos cromóforos, proporcionando así una composición de colorantes dicroicos que comprende moléculas metalomesógenas (MOM). Esta composición se añade a dispositivos de cristal líquido, proporcionando así una película con las propiedades siguientes: transmitancia y absorción UV e IR conmutables. Los grupos cromóforos absorben ciertas longitudes de onda y transmiten o reflejan otras. Los grupos cromóforos tienen dos orbitales moleculares que difieren entre sí en la energía fotónica en el rango del espectro UV-visible-IR cercano.
[0102] Como debe ser evidente para las personas que trabajan en esta materia, la diferencia en las propiedades físicas de las MOM en comparación con el cristal líquido que no contiene metal tradicionalmente usado en los compuestos de cristal líquido disperso en polímero proporciona un mecanismo de control sobre la cinética de separación de fases y curado de resinas para variar y particularmente para mejorar la proporción de contraste
(transparencia/opacidad) de las películas de cristal líquido disperso en polímero controlando (i) la solubilidad de cristal líquido en la resina, (ii) la tasa de formación de gotitas, (iii) controlando la tasa de solidificación polimérica y (iv) controlando la morfología de las gotitas de cristal líquido (tamaño, densidad). Este es especialmente el caso cuando se usan MOM conjuntamente con cristales líquidos no metálicos convencionales en el compuesto de cristal líquido disperso en polímero.
[0103] En una forma de realización preferida de la invención, el cristal líquido organometálico se usa en combinación con otra composición de cristal líquido compatible que no es metálica. Preferiblemente, estos otros cristales líquidos son de la forma nemática u operativamente nemáticos, lo que significa que, en ausencia de campos externos, la distorsión estructural del cristal líquido está dominada por la orientación del cristal líquido en su bordes más que por los efectos volumétricos, tales como torsiones muy fuertes (como en el material colestérico) o estratificación (como en el material esméctico). Así, por ejemplo, un material de cristal líquido con ingredientes quirales que inducen una tendencia a la torsión pero que no puede superar los efectos del alineamiento de los bordes del material de cristal líquido se consideraría operativamente nemático. Más preferiblemente, tienen también una anisotropía dieléctrica positiva.
[0104] En otra forma de realización preferida de la invención, el cristal líquido organometálico comprende el 100 % de la fase de cristal líquido discontinua, gotitas y/o red de cristal líquido continua. En estas formas de realización, se emplean mezclas de cristales líquidos organometálicos compatibles. Tales mezclas pueden ser mezclas eutécticas de cristales líquidos organometálicos. En todavía otras formas de realización, se emplean mezclas (incluidas las mezclas eutécticas) de cristales líquidos organometálicos y sus ligandos. La inclusión de los ligandos de los cristales líquidos organometálicos en mezclas de los cristales líquidos organometálicos pueden mejorar la solubilidad de los cristales líquidos organometálicos.
[0105] Cuando se usan cristales líquidos organometálicos en combinación con huéspedes de cristal líquido orgánico, los cristales líquidos organometálicos deben ser compatibles con el huésped de cristal líquido orgánico. Preferiblemente, los cristales líquidos organometálicos deben ser solubles en el huésped de cristal líquido. Una mezcla apropiada de mesógenos organometálicos, así como con sus ligandos originales forman generalmente una mezcla de fusión eutéctica. Esto se nota por la supresión de la temperatura de transición cristalina y el aumento de la temperatura de transición de cristal líquido a líquido (Tni).
[0106] En una forma de realización preferida de la presente invención, los mesógenos organometálicos han sido modificados por la adición de grupos cromóforos, proporcionando así una composición de colorantes dicroicos que comprende moléculas metalomesógenas (MOM). Esta composición se añade a dispositivos de cristal líquido, proporcionando así una película con las propiedades siguientes: transmitancia y absorción UV e IR conmutables. Los grupos cromóforos absorben ciertas longitudes de onda y transmiten o reflejan otras. Los grupos cromóforos tienen dos orbitales moleculares que difieren entre sí en la energía fotónica en el rango del espectro UV-visible-IR cercano.
Características de los componentes absorbentes solares
[0107] La mera presencia de los colorantes MOM en la dispersión de cristal líquido confiere cierto nivel de absorción de radiación visible y/o IR a la película. En un caso, cuando la película está en su "estado encendido" completamente, donde la película está en su transparencia máxima y los colorantes MOM están configurados así en su estado menos expuesto, la absorción de radiación visible y/o IR está al 10 % debido a la presencia de dichos colorantes MOM.
[0108] En el mismo caso, cuando la película está en su "estado apagado" completamente, donde la película está en su opacidad máxima y los colorantes MOM están configurados así en su estado más expuesto, la absorción de radiación visible y/o IR está al 90 %.
[0109] En el caso en el que la modulación de las características de cristal líquido esté controlada por un atenuador, el porcentaje de la absorción de radiación visible e IR sigue un comportamiento sustancialmente lineal. Cuanto más voltaje se aplica, más se ordenan las moléculas, así la película se vuelve más transparente y la absorción de radiación visible e IR disminuye, y viceversa. Este fenómeno está bien representado en el siguiente gráfico:
Comportamiento de la transparencia y la absorción de
radiación visble y/o IR respecto al voltaje
•^'•'•'"'"“ Transparencia “""■"""■"Absorción IR
[0110] Ahora, con referencia a la figura 1, una representación esquemática de un ejemplo de referencia 100, una película de cristal líquido que comprende una fase de cristal líquido 10 y dos películas conductoras transparentes (como de ITO o cualquier otro material conductor) 30. También se representan ejemplos de colorantes MOM 10a.
[0111] Con referencia ahora a la figura 2, una representación esquemática de otro ejemplo de referencia del dispositivo de cristal líquido 200. La dispersión de cristal líquido 10 está constituida por dispersiones de cristal líquido nemático eléctricamente conmutables, que comprenden ejemplos de colorantes MOM 10a, que, en un “estado apagado”, es opaca y, tras la activación de un campo eléctrico en "estado encendido", se vuelve clara. En el estado claro, se permite el paso de la luz visual, mientras que, en el estado opaco, la luz visual es dispersada. Tal como se ha mencionado anteriormente, la mera presencia de los colorantes MOM absorbe aproximadamente un 10 % de luz visible y/o IR. En el "estado encendido", cuando la película está en su máximo de transparencia, la absorbancia de radiación visible y/o IR está en su mínimo, lo que quiere decir al 10 %. En "estado apagado", cuando la película está en su máximo de opacidad, la absorbancia de radiación visible y/o IR está en su máximo, lo que permite la entrada de aproximadamente un 10 % de radiación visible y/o IR (un 90 % está siendo absorbida). Dos películas conductoras transparentes (como de ITO o cualquier otro material conductor) 30 están presentes también para permitir la funcionalidad electroóptica apropiada del dispositivo de cristal líquido.
[0112] En otro ejemplo de referencia, las dispersiones de cristal líquido nemático se pueden sustituir con cristal líquido nemático que comprende cristal líquido nemático quiral, lo que confiere a la dispersión de cristal líquido propiedades colestéricas, o incluso sustituir con cristal líquido colestérico de banda ancha.
[0113] Con referencia ahora a la figura 3, una representación esquemática de otro ejemplo de referencia del dispositivo de cristal líquido ajustable 300 donde la reflectancia de IR se correlaciona con la opacidad de la película. La dispersión de cristal líquido 10 está constituida por dispersiones de cristal líquido de banda ancha colestérico eléctricamente conmutables, incluidos los ejemplos nemáticos o colestéricos de colorantes MOM 10a, que, en el "estado apagado", es clara, permitiendo el paso de la luz visible y la mayor parte de IR solar (donde un 10 % es absorbida por los colorantes MOM). Mientras que, en el "estado encendido", el dispositivo de cristal líquido se vuelve opaco y la luz visual y la mayor parte de la IR solar son bloqueadas (90 %). Además, ya que la película se puede ajustar, con una variación del voltaje, los cristales líquidos de banda ancha colestéricos y/o colorantes MOM se pueden ajustar a estados menos opacos y de menos absorción solar. Como se muestra en la figura 3, cuanto más próximo al estado claro se ajusta el dispositivo, más luz visible pasa a través y menos absorción solar se consigue. Mientras que, cuanto más próximo al estado opaco completo, más luz visible es bloqueada a la vez que la IR solar es absorbida en su mayoría. Una película conductora transparente (como de ITO o cualquier otro material conductor) 30 está presente también para permitir la funcionalidad electroóptica apropiada del dispositivo de cristal líquido.
[0114] En otro ejemplo de referencia, las dispersiones de cristal líquido colestérico de banda ancha se pueden sustituir con cristal líquido nemático que comprende cristal líquido nemático quiral, lo que confiere a la dispersión de cristal líquido propiedades colestéricas.
[0115] En otro ejemplo de referencia, las formas de realización preferidas referenciadas en las figuras 1-3, pueden ser un "PDLC invertido", donde, en el "estado encendido", el dispositivo es opaco, mientras que, en el "estado apagado", el dispositivo es claro.
Anclaje del cristal líquido al sustrato de película
[0116] Es bien sabido en la técnica que los fenómenos de anclaje afectan al comportamiento del cristal líquido y el voltaje necesario requerido para el control máximo en la transición entre el "estado apagado" y el "estado encendido", especialmente cuando se usa un atenuador y se requieren estados de los intervalos de las orientaciones de cristal líquido.
[0117] Diferentes tipos de recubrimientos se pueden aplicar a la película de sustratos para aumentar o reducir el nivel de anclaje del cristal líquido a la película de sustrato en orientaciones paralelas (fuertes) o perpendiculares (débiles), respectivamente.
Anclaje de cristal líquido colestérico
[0118] Los cristales líquidos colestéricos se caracterizan normalmente por tener una rotación circular representada por el valor de "paso" y por un tratamiento de superficie puede proporcionar un nivel "de alto anclaje", debido a la interacción superficial fuerte de moléculas de cristal líquido. En este caso, hay un control mucho mayor sobre el ajuste de la reflexión (paso colestérico de banda ancha) y la absorción (colorante metalomesógeno visible e IR) del cristal líquido, debido al "anclaje" fuerte de la variación del paso colestérico con el campo eléctrico. Por lo tanto, la variación de voltaje causará la variación del paso colestérico y, consecuentemente, el ajuste de la película en las regiones de reflexión y de absorción de bajo rango y de alto rango.
Componentes reflectantes solares
[0119] Los componentes reflectantes solares reflejan radiación IR. El componente reflectante solar consiste principalmente en el siguiente componente: al menos una película con recubrimiento metalizado transparente reflectante de IR como conductor transparente para la capa de compuesto de LC y polímero, para reflejar el calor en el "estado apagado" y el "estado encendido".
Propiedades reflectantes de IR - ejemplo
[0120] Se prepararon películas de PDLC sustituyendo el ITO-PET con una y dos películas de soporte de PET recubiertas reflectantes de IR. Los resultados (véase el gráfico a continuación) son los espectros reflectantes de la muestra de una película de PDLC con 700-1100 nm de rango de longitud de onda, que muestra el aumento sustancial de reflexiones de IR de las muestras de PDLC con una y dos películas reflectantes de IR. Mientras que el valor de reflexión máxima del PDLC estándar a 1100 nm está por debajo del 20 %, los de la ref. IR 2 (una película reflectante de IR) y la ref. IR 1 (dos películas reflectantes de IR) están por encima del 35 % y el 55 %, respectivamente.
60
0
700 800 900 1000 1100
Longitud de onda [nm]
Reflexiones espectrales de PDLC estándar (azul), PDLC con una película reflectante de IR
(ref. IR grado 2: naranja) y dos películas reflectantes de IR (ref. IR grado 1: rojo)
[0121] Ahora, con referencia a la figura 4, una representación esquemática del experimento anteriormente mencionado donde PDLC 400a comprende una fase de cristal líquido 10, una película conductora transparente (como de ITO o cualquier otro material conductor) 30 y una película con recubrimiento metalizado transparente reflectante de IR como conductor transparente para el LC 20. Otro PDLC 400b está representado, dicho PDLC comprende una fase de cristal líquido 10 y dos películas con recubrimiento metalizado transparentes reflectantes de IR como conductor transparente para el LC 20. En el experimento, ambas películas se sometieron a radiación
IR. Por otro lado, se situó un sensor para leer la cantidad de radiación IR (calor) que pasa cada PDLC. En el PDLC 400a, aproximadamente el 70 % de la radiación IR fue detectada por el sensor. Esto demuestra que la película con recubrimiento metalizado transparente reflejaba aproximadamente un 30 % de la radiación IR. En el PDLC 400b, aproximadamente el 50 % de la radiación IR fue detectada por el sensor. Esto demuestra que la película con recubrimiento metalizado transparente reflejaba aproximadamente un 50 % de la radiación IR.
[0122] En un ejemplo de referencia, la película absorbente-reflectante controlada solar conmutable eléctricamente refleja una cantidad constante de calor solar tanto en el estado apagado como en el estado encendido, lo que se correlacionó con el número de películas con recubrimiento metalizado transparentes presentes en la invención. Si una está presente, entonces aproximadamente un 30 % de radiación IR será reflejada pasivamente, mientras que, en presencia de dos películas con recubrimiento metalizado transparentes, aproximadamente el 50 % de la radiación IR será reflejada pasivamente. Ahora con referencia a la figura 5, una representación esquemática de un ejemplo de referencia de la invención 500, una película de cristal líquido que comprende una fase de cristal líquido 10, una película conductora transparente (como de ITO o cualquier otro material conductor) 30 y una película con recubrimiento metalizado transparente reflectante de IR como conductor transparente para el LC 20. También se representan algunos ejemplos de colorantes MOM 10a para el modo de absorción visible o IR.
[0123] Ahora con referencia a la figura 6, una representación esquemática de otra forma de realización preferida del dispositivo de cristal líquido 600. La dispersión de cristal líquido 10 está constituida por dispersiones de cristal líquido nemático eléctricamente conmutables, que comprenden ejemplos de colorantes MOM 10a, que, en un “estado apagado”, es opaca y, tras la activación de un campo eléctrico, "estado encendido", se vuelve clara. En el estado claro, se permite que pase la luz visual, mientras que, en el estado opaco, la luz visual es tanto dispersada como también absorbida por un colorante MOM. Una película conductora transparente (como de ITO o cualquier otro material conductor) 30 está presente también para permitir la funcionalidad apropiada del dispositivo de cristal líquido, junto con una película con recubrimiento metalizado transparente reflectante de IR como conductor transparente para el LC 20. La película con recubrimiento metalizado transparente reflectante anteriormente mencionada refleja aproximadamente un 30 % de la IR. Tal como se ha mencionado anteriormente, la mera presencia de los colorantes MOM absorbe aproximadamente un 10 % de la luz visible y/o IR. Los colorantes MOM y la película con recubrimiento metalizado transparente reflectante de IR suman juntos aproximadamente un 40 % de IR a la que no se le deja pasar la película. En el "estado encendido", cuando la película está en su máximo de transparencia, la absorbancia de IR está en su mínimo, lo que quiere decir al 10 % de los colorantes MOM y al 30 % de la película con recubrimiento metalizado transparente reflectante de IR. En el "estado apagado", cuando la película está en su máximo de opacidad, la absorbancia de radiación visible e IR está en su máximo, lo que permite la entrada de aproximadamente un 5 % de radiación IR (un 65 % está siendo absorbida y un 30 % está siendo reflejada).
[0124] En otro ejemplo de referencia, las dispersiones de cristal líquido nemático se pueden sustituir con una mezcla de cristal líquido nemático que comprende componentes mesógenos y/o no mesógenos quirales, que confiere la dispersión de cristal líquido con propiedades colestéricas, o incluso sustituir con cristal líquido colestérico de banda ancha.
[0125] Ahora con referencia a la figura 7, una representación esquemática de otro ejemplo de referencia del dispositivo de cristal líquido ajustable 700 con un anclaje superficial débil donde la reflectancia de IR se correlaciona con la opacidad de la película. Una película conductora transparente (como de ITO o cualquier otro material conductor) 30 está presente también para permitir la funcionalidad apropiada del dispositivo de cristal líquido, junto con al menos una película con recubrimiento metalizado transparente reflectante de IR como conductor transparente para el LC 20. La película con recubrimiento metalizado transparente reflectante anteriormente mencionada refleja aproximadamente un 30 % de la IR. La dispersión de cristal líquido 10 está constituida por dominios de cristal líquido de banda ancha colestérico eléctricamente conmutables, incluidos los colorantes MOM 10a, que, en el "estado apagado", es clara, permitiendo el paso parcial de luz visible y aproximadamente un 60 % de IR solar (donde el 10 % es absorbida por los colorantes MOM y 30-60 % está siendo reflejada por una o dos películas con recubrimiento metalizado transparentes). Mientras que, en el "estado encendido", el dispositivo de cristal líquido se vuelve opaco y la luz visual y la mayor parte de la IR solar son bloqueadas (95 %). Además, ya que la película se puede ajustar, con una variación del voltaje, los cristales líquidos de banda ancha colestérica se pueden ajustar a estados menos opacos y de menos absorción solar. Como se muestra en la figura 6, cuanto más próximo al estado claro se ajusta el dispositivo, más luz visible pasa a través y menos absorción solar se consigue. Mientras que, cuanto más próximo al estado opaco completo, más luz visible es bloqueada a la vez que la IR solar es absorbida en su mayoría.
[0126] En otro ejemplo de referencia, las dispersiones de cristal líquido colestérico de banda ancha se pueden sustituir con cristal líquido nemático que comprende cristal líquido nemático quiral, que confiere a la dispersión de cristal líquido propiedades colestéricas.
[0127] En otro ejemplo de referencia, las formas de realización preferidas referenciadas en las figuras 5-7, pueden ser un "PDLC de modo inverso", donde, en el estado "encendido", el dispositivo es opaco, mientras que, en el estado "apagado", el dispositivo es claro.
[0128] Ahora con referencia a la figura 8, una representación esquemática de una forma de realización preferida del dispositivo de cristal líquido 800. La dispersión de cristal líquido 10 está constituida por dispersiones de cristal líquido nemático eléctricamente conmutables, que comprenden ejemplos de colorantes MOM 10a, que, en un “estado apagado”, es opaca y, tras la activación de un campo eléctrico, "estado encendido", se vuelve clara. En el estado claro, se permite que pase la luz visual, mientras que, en el estado opaco, la luz visual es tanto dispersada como también absorbida por un colorante MOM. Dos películas con recubrimiento metalizado transparentes reflectantes de IR están presentes como conductor transparente para el LC 20, para permitir la funcionalidad apropiada del dispositivo de cristal líquido. Las películas con recubrimiento metalizado transparentes reflectantes anteriormente mencionadas juntas reflejan aproximadamente un 50 % de la IR. Tal como se ha mencionado anteriormente, la mera presencia de los colorantes MOM absorbe aproximadamente un 10 % de la luz visible y/o IR. Los colorantes MOM y la película con recubrimiento metalizado transparente reflectante de IR suman juntos aproximadamente un 60 % de IR a la que no se le deja pasar la película. En el "estado encendido", cuando la película está en su máximo de transparencia, la absorbancia de IR está en su mínimo, lo que quiere decir al 10 % de los colorantes MOM y al 50 % de la película con recubrimiento metalizado transparente reflectante de IR. En el "estado apagado", cuando la película está en su máximo de opacidad, la absorbancia de radiación visible e IR está en su máximo, lo que permite la entrada de aproximadamente un 2 % de radiación IR (un 47 % está siendo absorbida y un 50 % está siendo reflejada).
[0129] Por consiguiente, la forma de realización descrita en la figura 8 puede ser también ajustable (como se muestra en la figura 7), lo que permite controlar la opacidad y la absorción de IR usando voltajes diferentes.
[0130] Con referencia ahora a la figura 9, una representación esquemática de una forma de realización preferida de la invención 900, una película de cristal líquido que comprende un recubrimiento de película conductor metalizado transparente reflectante de IR 20, una fase de cristal líquido 10, una película conductora transparente (como de ITO, plata o cualquier otro material conductor) 30, y un recubrimiento intensificador reflectante 40 encima del recubrimiento de película conductor metalizado transparente 20. Un ejemplo de un recubrimiento de intensificación reflectante puede ser una película 3M.
[0131] En otra forma de realización preferida de la invención, la película absorbente-reflectante controlada solar conmutable eléctricamente comprende un patrón.
[0132] En otra forma de realización preferida de la invención, la película absorbente-reflectante controlada solar conmutable eléctricamente comprende una pantalla o señalización de baja definición.
[0133] En otra forma de realización preferida de la invención, la película absorbente-reflectante controlada solar conmutable eléctricamente comprenderá dispersiones de cristal líquido biestables. Los sistemas biestables funcionan de una manera diferente, por la cual un pulso de voltaje a frecuencias diferentes se aplica para conmutar desde un estado de dispersión/opaco a un estado transparente, y viceversa. En una condición de pulso de voltaje/frecuencia, el material es opaco u ópticamente dispersante, porque el cristal líquido está orientado de forma aleatoria en todo el sistema, y así los índices de refracción varían espacialmente. En otra condición de pulso de voltaje/frecuencia, el material es transparente, porque el cristal líquido está alineado uniformemente y el material se vuelve un medio ópticamente uniforme. No es necesario mantener la corriente para permanecer en cualquiera de los estados de dispersión/opaco o transparente.
[0134] En otra forma de realización preferida de la invención, la dispersión de cristal líquido biestable se puede ajustar por un campo continuo o por pulsos de la misma manera que se puede ajustar el cristal líquido colestérico de banda ancha, para proporcionar diferentes niveles de opacidad.
[0135] Según la presente invención, la dispersión de cristal líquido está caracterizada por una morfología en matriz polimérica (fase continua) de nanogotas, microgotas o macrogotas de cristal líquido (fase discontinua), o por una morfología de red de gel con una fase polimérica discontinua en los dominios de cristal líquido continuos. La dispersión de cristal líquido podría obtenerse por métodos de separación de fases o microencapsulación.
[0136] Según la presente invención, la dispersión de cristal líquido es asignada entre dos soportes conductores transparentes flexibles, tal como óxido de indio y estaño (ITO), plata o cualquiera de los otros materiales conductores. Además, al menos uno de los soportes conductores está caracterizado por un recubrimiento reflectante, tal como plata, oro, etc. Finalmente, al menos una de las películas conductoras de plástico está constituida por un recubrimiento de polímero conductor, tal como PEDOT-SS.
[0137] En una forma de realización preferida, la película absorbente-reflectante controlada solar conmutable eléctricamente puede estar encerrada entre dos cristales o puede retroadaptarse en acristalamientos arquitectónicos interiores y exteriores existentes, ventanas motorizadas y otros acristalamientos interiores. Se puede usar un adhesivo transparente húmedo o seco para pegar el panel a la ventana, que puede ser integral con el panel o proporcionarse por separado. El panel también se puede aplicar a ventanas originales antes de su instalación.
[0138] En otra forma de realización preferida, cualquiera de las películas flexibles transparentes se puede recubrir con un recubrimiento duro resistente a los arañazos. Además, cualquiera de dichas películas flexibles transparentes se puede recubrir con un adhesivo seco o húmedo para crear una película de retroadaptación. Por lo tanto, dicho PDLC puede ser un dispositivo autónomo o retroadaptado en una superficie ya existente.
[0139] Esta invención se puede usar en una amplia variedad de aplicaciones, incluidas, pero de forma no limitativa, ventanas de privacidad arquitectónicas con control de energía estático y regulable; acristalamiento de automoción con control de visión y calor dinámico; acristalamiento de aviación y de marina reflectante de calor conmutable; vidrio de pantalla arquitectónica y de automoción dinámico; ventanas arquitectónicas externas con control de energía estático y regulable; acristalamiento de automoción con control de calor y visión estático y regulable; y acristalamiento de automoción y arquitectónico con control de energía coloreado regulable.
Claims (22)
1. Película absorbente-reflectante solar, que comprende:
al menos una película conductora transparente reflectante de radiación infrarroja, IR, flexible (20);
al menos una película conductora transparente flexible (30);
al menos una capa de dispersión de cristal líquido (10) situada entre dicha película conductora transparente reflectante de IR flexible y dicha película conductora transparente flexible;
al menos un contacto eléctrico en comunicación con dicha película conductora transparente flexible;
caracterizado por el hecho de que
dicha dispersión de cristal líquido comprende composiciones de colorantes mesógenos organometálicas (10a); y la reflexión de radiación infrarroja de dicha película absorbente-reflectante solar se puede controlar de manera dinámica mediante la cantidad de campo eléctrico aplicado a la dispersión de cristal líquido.
2. Película absorbente-reflectante solar según la reivindicación 1, donde dicha película conductora transparente reflectante de IR flexible está compuesta por finas capas metálicas o capas de óxido metálico, donde dichas finas capas metálicas o capas de óxido metálico están constituidas por materiales seleccionados de un grupo consistente en plata, oro, dióxido de titanio, bronce o acero inoxidable y cualquier combinación de los mismos.
3. Película absorbente-reflectante solar según la reivindicación 1, donde al menos una capa de dispersión de cristal líquido está caracterizada por al menos una de las características siguientes:
dicha al menos una capa de dispersión de cristal líquido está constituida por mezclas de cristal líquido nemático en dicha dispersión de cristal líquido;
dicha al menos una capa de dispersión de cristal líquido comprende mezclas de cristal líquido colestérico, caracterizada por unas capacidades reflectantes de longitud de onda de banda ancha, en dicha dispersión de cristal líquido adaptada para reflejar energía en un modo de reflexión solar dinámico; y
dicha al menos una capa de dispersión de cristal líquido está constituida por mezclas nemáticas de cristal líquido en dicha dispersión de cristal líquido que comprende además mezclas nemáticas quirales, adaptadas para comportarse como una fase colestérica de banda ancha.
4. Película absorbente-reflectante solar según la reivindicación 1, donde dicha película absorbente-reflectante solar está integrada en un dispositivo de cristal líquido electroóptico flexible.
5. Película absorbente-reflectante solar según la reivindicación 1, donde dicha al menos una capa de dispersión de cristal líquido
tiene una morfología caracterizada por nanogotas, microgotas, macrogotas o gel en red en una matriz polimérica, y/o
se obtiene por separación de fases o métodos de microencapsulación, y/o comprende composiciones orgánicas y organometálicas dicroicas, y/o se selecciona del grupo que consiste en PDLC, PNLC y PSCt .
6. Película absorbente-reflectante solar según la reivindicación 1, donde al menos una de las películas conductoras transparentes reflectantes flexibles está constituida por al menos una sustancia seleccionada del grupo que consiste en:
un recubrimiento transparente; y
un recubrimiento de polímero conductor.
7. Película absorbente-reflectante solar según la reivindicación 6, donde dicho recubrimiento transparente comprende óxido de indio y estaño (ITO); y/o dicho polímero conductor comprende PEDOT-SS.
8. Película absorbente-reflectante solar según la reivindicación 1, donde al menos una película conductora transparente seleccionada del grupo que consiste en dicha película conductora transparente flexible y dicha película conductora transparente reflectante de IR flexible comprende un recubrimiento intensificador de la reflectividad aplicado a la misma; y/o la transparencia de dicha película conmutable absorbente-reflectante solar es controlada de manera dinámica por la cantidad de campo eléctrico.
9. Película absorbente-reflectante solar según la reivindicación 1, donde dicha al menos una capa de dispersiones de cristal líquido comprende una mezcla colestérica que comprende al menos dos capas diferentes de materiales colestéricos con orientaciones de quiralidad opuesta; y/o es una mezcla de materiales colestéricos de orientación de quiralidad opuesta encapsulados por una técnica de microencapsulación.
10. Película absorbente-reflectante solar según la reivindicación 1, donde dicha película está configurada como un dispositivo autónomo o retroadaptada en una superficie ya existente.
11. Película absorbente-reflectante solar según la reivindicación 1, donde dicha al menos una capa de dispersiones de cristal líquido comprende una composición de cristal líquido que tiene capacidades biestables.
12. Método para la fabricación de una película absorbente-reflectante solar, que comprende:
proporcionar al menos una película conductora transparente reflectante de radiación infrarroja, IR, flexible (20);
proporcionar al menos una película conductora transparente flexible (30);
proporcionar al menos una capa de dispersión de cristal líquido (10);
proporcionar al menos un contacto eléctrico en comunicación con dicha película conductora transparente flexible (30);
posicionar dicha al menos una capa de dispersión de cristal líquido (10) entre dicha película conductora transparente reflectante de IR flexible (20) y dicha película conductora transparente flexible (30); conectar dicho contacto eléctrico a dicha película conductora transparente flexible; proporcionando así dicha película absorbente-reflectante solar;
caracterizado por el hecho de que dicho paso de proporcionar al menos una capa de dispersión de cristal líquido comprende además la introducción de composiciones de colorantes mesógenos organometálicas (10a) en dicha al menos
una capa de dispersiones de cristal líquido de manera que la reflexión de radiación infrarroja de dicha película es controlada de manera dinámica por una cantidad de campo eléctrico aplicado a la dispersión de cristal líquido.
13. Método según la reivindicación 12, donde dicha película conductora transparente reflectante de IR flexible está compuesta de finas capas metálicas o capas de óxido metálico que comprenden al menos un material seleccionado del grupo que consiste en plata, oro, dióxido de titanio, bronce y acero inoxidable.
14. Método según la reivindicación 12, donde al menos una capa de dispersión de cristal líquido está constituida por mezclas nemáticas de cristal líquido adaptadas para reflejar energía cuando dicha película absorbentereflectante solar está en un modo de reflexión solar estático; y/o
comprende mezclas colestéricas de cristal líquido, con capacidades reflectantes de longitud de onda de banda ancha y adaptadas para reflejar energía cuando dicha película absorbente-reflectante solar está en un modo de reflexión solar dinámico; y/o
está constituida por mezclas nemáticas de cristal líquido en dicha dispersión de cristal líquido que comprende además mezclas nemáticas quirales, adaptadas para comportarse como una mezcla colestérica de banda ancha.
15. Método según la reivindicación 12, donde dicha película absorbente-reflectante solar está integrada en un dispositivo de cristal líquido electroóptico flexible.
16. Método según la reivindicación 12, donde dicha al menos una capa de dispersión de cristal líquido tiene una morfología en matriz polimérica de nanogotas, microgotas, macrogotas o gel en red; y/o
se obtiene por métodos de separación de fases o microencapsulación; y/o
contiene composiciones orgánicas y organometálicas dicroicas; y/o
es PDLC, PNLC o PSCT.
17. Método según la reivindicación 12, donde al menos una de las películas conductoras transparentes reflectantes flexibles está constituida por al menos uno seleccionado del grupo consistente en:
recubrimiento transparente; y
recubrimiento de polímero conductor.
18. Método según la reivindicación 17, donde dicho recubrimiento transparente comprende óxido de indio y estaño (ITO); y/o dicho recubrimiento de polímero conductor comprende PEDOT-SS.
19. Método según la reivindicación 12, donde
dicha película conductora transparente reflectante de IR flexible puede recubrirse con una película reflectante intensificada; y/o
dicha película conductora transparente flexible puede recubrirse con una película reflectante intensificada; y/o dicha película reflectante solar puede estar compuesta por cualquier combinación de dichas películas conductoras transparentes; y/o
dicha película comprende materiales colestéricos de banda ancha que comprenden un paso colestérico en la región visible o IR; y/o
la transparencia de dicha película es controlada de manera dinámica por una cantidad de campo eléctrico.
20. Método según la reivindicación 12, donde dicho paso de proporcionar al menos una capa de dispersiones de cristal líquido comprende proporcionar al menos una capa de dispersiones de cristal líquido colestérico que comprende al menos dos capas diferentes de materiales colestéricos con orientaciones de quiralidad opuesta; y/o
comprende una mezcla de materiales colestéricos de orientación de quiralidad opuesta encapsulados por una técnica de microencapsulación.
21. Método según la reivindicación 12, que comprende además la retroadaptación de dicha película en una superficie ya existente.
22. Método según la reivindicación 12, donde dicha película absorbente-reflectante solar es estable.
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