KR20020016829A - Electro-optical device and variable transparent article with such device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전지-광학 변환성 구성부와 함께 발색제 성분을 보유하는 전기 광학 셀을 구성하되, 전원이 있거나 없는 가변성 투과율의 전기 광학 장치(29)를 제공한다. 발색제 성분은 광 발색, 열 발색 및/또는 이색성 물질 및 이들의 혼합물일 수 있다. 발색제 성분은 전기-광학 셀내 투명 기판(37 및 39)중 하나 이상의 면의 코팅, 필름 또는 층일 수 있거나 셀의 전기-스위칭전환성 물질(43)의 일부분일 수 있다. 전기-광학 장치는 하나는 액정 물질내에 존재하는 하나 이상의 이색성 염료를 보유하는 액정 셀일 수 있다. 본 발명의 다른 양태에서, 발색성 성분은 전기-광학 장치가 보유하거나 상기 장치 내부에 존재하는 발색제 게스트 물질일 수 있다. 발색제 물질을 보유하는 전기 광학 장치는 프라이버시 글래스(privacy glass), 차양용 밴드 및 승객 칸막이용 스크린과 같은 자동차용 투명체; 천창 및 그밖의 창과 같은 건축용 창; 및 안경류와 같은 용도에 적당하다.The present invention provides an electro-optical device 29 of variable transmittance, with or without a power source, comprising an electro-optic cell containing a chromophore component with a battery-optical converting component. The color developer components may be photochromic, thermochromic and / or dichroic materials and mixtures thereof. The color developer component may be a coating, film or layer of one or more of the transparent substrates 37 and 39 in the electro-optical cell or may be part of the cell's electro-switching material 43. The electro-optical device may be a liquid crystal cell having one or more dichroic dyes present in the liquid crystal material. In another aspect of the invention, the chromogenic component may be a chromophore guest material that is retained or present within the electro-optical device. Electro-optical devices containing color developer materials include automotive transparency, such as privacy glass, sun visor bands and screens for passenger compartments; Architectural windows such as skylights and other windows; And for applications such as eyewear.
Description
전기 발색, 열 발색, 압전 발색 또는 광 발색에 의해 가시광선 영역에서 가역적인 스펙트럼 색상을 나타내는 기술에서, 광학적 변환성(switchable) 고체, 액체 및 기체가 공지되어 있다. 필름과 관련된 주제가, 본원에서 참고로 인용하는 논문["Optically Switchable Thin Films: A Review" by Charles B. Greenberg, Thin Solid Films, 251(1994) pp. 81-93, Elsevier Science S. A ]에서 검토되었다. 광의 투과를 제한하기 위해서 광학적 변환성 제품에서 이러한 물질을 사용하는 것은 의욕적인 시도이다. 유리 및 플라스틱 기판에 광 발색 물질을 사용하는 광학적 변환성 안경류가 시판되고 있다. 또한, 전기 발색 물질을 사용하는 거울이 시판되고 있다. 또한, 최근 다수의 특허는 자동차 및 건축용 창과 거울 및 안경류에서 전기 발색 물질의 영역의 활성화에 대해 언급하고 있다. 유리의 부가 성분 또는 셀 투명 판의 하나로서 광 발색 물질을 갖는 셀을 형성하기 위해 전기-광학 물질을 사용하는 안경류용 가변성 투명 전기-광학 장치의 예가 그루프(Grupp)의 미국 특허 제 5,608,567 호에 개시되어 있다.Optically switchable solids, liquids and gases are known in the art of exhibiting reversible spectral colors in the visible region by electrochromic, thermal, piezoelectric or photochromic. The subject matter relating to film is described in "Optically Switchable Thin Films: A Review" by Charles B. Greenberg, Thin Solid Films, 251 (1994) pp. 81-93, Elsevier Science S. A.]. The use of such materials in optically convertible products to limit the transmission of light is an ambitious attempt. Optically convertible eyewear using photochromic materials for glass and plastic substrates is commercially available. In addition, mirrors using electrochromic materials are commercially available. In addition, many recent patents refer to the activation of areas of electrochromic materials in automotive and architectural windows and mirrors and eyewear. An example of a variable transparent electro-optic device for eyewear that uses an electro-optic material to form a cell having an optical chromic material as one of the additional components of the glass or cell transparent plate is described in US Pat. No. 5,608,567 to Grupp. Is disclosed.
추가로, 상보성 층과 함께 모놀리스형 다층 전기 발색 복합체와 같은 다양한 복합체를 사용하는 전기 발색 장치가 PCT 공개공보 제 WO 96/37809 호에 개시되어 있고, 적당한 전기 발색 셀 및 전원과 회로를 갖는 전기 발색 안경류가 미국 특허 제 5,455,637 호 및 미국 특허 제 5,455,638 호에서 논의되고 있다. 또한, 미국 특허 제 5,477,358 호에서 제시한 바와 같이, 호메오트로픽 배열 및 네가티브 유전성 비등방성을 위한 키랄 네마틱 액정 디스플레이를 갖는 액정 디스플레이가 당 분야에 개시되어 있다. 모든 전술한 문헌 및 특허는 본원에서 참고로 인용한다.In addition, electrochromic devices using a variety of composites, such as monolithic multilayer electrochromic composites with complementary layers, are disclosed in PCT Publication WO 96/37809, which have a suitable electrochromic cell and an electric power source and a circuit. Coloring eyewear is discussed in US Pat. No. 5,455,637 and US Pat. No. 5,455,638. Also disclosed in the art is a liquid crystal display having a chiral nematic liquid crystal display for homeotropic alignment and negative dielectric anisotropy, as shown in US Pat. No. 5,477,358. All the foregoing documents and patents are incorporated herein by reference.
이러한 기술을 개발하여 유용한 제품, 예를 들어 안경류, 및 자동차, 주택 및/또는 건물내의 창 및 칸막이용 창에 적용하려는 산업상의 노력이 계속되고 있다. 예를 들어 안경류로 사용하는 광 발색 기판의 경우, 이러한 제품은 광학적 변환성을 개시하고 발현하기 위해 UV 광선 또는 화학선이 요구된다. 따라서, 이러한 유형의 광선이 최소인 환경하에서는, 변환성이 손상된다. 예를 들어, 자동차와 같은 차량내에서 사용되는 광 발색 안경류는 변환성을 위한 충분한 UV 광선을 수용하지 못한다. 전기 발색 안경은 자동차내에서 작동가능하지만, 이는 휴대용 전원이 요구된다. 또한, 광 발색 변환성은, 그 가변성을 제어할 수 없어, 목적하는 다양한 시점에서 변환성을 중단시킬 수 없다.Industrial efforts continue to develop such technologies and apply them to useful products such as eyewear and windows and partition windows in automobiles, homes and / or buildings. For example, for photochromic substrates used as eyewear, these products require UV or actinic radiation to initiate and express optical convertibility. Thus, under circumstances where this type of light beam is minimal, the conversion is impaired. For example, photochromic eyewear used in vehicles such as automobiles does not receive sufficient UV light for conversion. Electrochromic glasses are operable in automobiles, but require a portable power source. In addition, the photochromic conversion cannot control its variability, and the conversion cannot be stopped at various viewpoints.
본 발명의 목적은 전원 및 회로 등의 요구사항이 편리하게 제공되는 제품에서 투과율 변화능을 제공할 뿐만 아니라 이러한 전원 및 회로 요소를 이용할 수 없거나 또는 다른 전원을 이용할 수 있는 경우에도 광학적 변환성을 가질 수 있는, 가변성 투명 제품용 전기 광학 장치를 제공하는 것이다.The object of the present invention is not only to provide transmittance variability in a product where the requirements of the power source and the circuit are conveniently provided, but also to have optical convertibility even when such power source and circuit elements are not available or other power sources are available. The present invention provides an electro-optical device for a variable transparent product.
발명의 요약Summary of the Invention
본 발명의 한가지 실시양태는, 전기 광학 변환성 구성부에 추가로 발색제 성분을 보유하는 전기 광학 셀을 구성하는 전기 광학 장치에 관한 것이다. 발색제 성분은 광 발색 물질, 열 발색 물질 및/또는 이색성 물질 및 이들의 혼합물일 수 있다. 코팅, 필름 또는 층으로서의 발색제 성분은 전기 변환성 구성부로서 전기 발색 구성부를 갖는 전기 광학 셀의 투명 기판중 하나 이상일 수 있다. 또한, 코팅, 필름 또는 층으로서의 발색제 성분은 액정 물질과 함께 존재하는 1종 이상의 이색성 염료를 보유하는 액정 셀인 하나 이상의 전기-광학 장치의 투명 기판일 수 있다. 본 발명의 다른 양태에서, 발색제 성분은 전기 광학 장치내의 2개 이상의 전극 사이의 간극에 배치된, 전기 변환성(자성 변환성을 포함함) 구성부로서 전기-광학 장치(예를 들어 액정 호스트 물질)와 함께 또는 상기 장치내 존재하는 발색제 게스트 물질일 수 있다. 액정 호스트는 전기 광학 장치내에서 적용된 전기장 및/또는 자기장의 영향하에서, 분자 재배열을 경험한다. 발색제 게스트 물질이 전체 변환성 효과에 대해 개선된 광학 변환성 또는 가요성을 제공하도록 재배열된다. 이것이 발생할 수 있는 한가지 방식은, 입사광에 대한 발색제 게스트 분자의 강제 배열화 또는 재배열된 호스트 분자에 의해 부여되는 구조적 변화 또는 배위 변화에의해 유발된다. 전기-광학 셀 또는 장치의 기판상에 위치하는 광 발색 또는 열 발색 코팅, 필름 또는 층으로서의 발색제 성분은 전체 변환성 효과의 광학 변환성 또는 가요성을 개선시킨다. 박막 침착법에 의해 투명 구성부를 갖는 유리 또는 플라스틱 기판에 대해 중합체 또는 혼성 경질 코팅 물질을 사용하여 호스트와 게스트 발색제를 접근시킬 수 있다. 이와 같은 도포 방법은 부가적인 작용 코팅 또는 층을 보유할 수 있는 기판을 코팅하기 위한 임의의 개별적인 아교형 접착제 물질을 요구하지 않는다. 예를 들어 게스트 물질은 코발트(II) 착체와 같은 이색성 물질, 광 발색 물질 또는 열 발색 물질일 수 있다. 전기장 또는 자기장이 전기전도성 층, 필름 및/또는 코팅으로부터의 전기 광학 창치에 제공되어, 호스트 물질내의 변화와 함께 액정 호스트 물질내에 함유된 게스트 물질의 변화에 영향을 끼친다. 호스트 물질로서 하나 이상의 스메틱 액정 층, 하나 이상의 네마틱 액정 층 및/또는 1종 이상의 리오트로픽(lyotropic) 액정 층 또는 이들의 조합 및 혼합물중 하나 이상의 액정 물질이 이미 배열될 수 있다. 전기 광학 셀의 변환성 물질내의 광 발색 물질 및/또는 열 발색 물질은, 전기-광학 셀을 UV 또는 화학선 공급원 또는 열에 노출하는 경우, 보다 암 상태로 변환성될 수 있다.One embodiment of the present invention relates to an electro-optical device that constitutes an electro-optic cell that holds a colorant component in addition to the electro-optic converting component. The color developer components may be photochromic materials, thermochromic materials and / or dichroic materials and mixtures thereof. The colorant component as a coating, film or layer may be one or more of the transparent substrates of an electro-optic cell having the electrochromic component as an electroconverting component. In addition, the color developer component as a coating, film or layer can be a transparent substrate of one or more electro-optical devices, which is a liquid crystal cell having one or more dichroic dyes present with the liquid crystal material. In another aspect of the present invention, the color developer component is an electro-optical device (e.g., liquid crystal host material) as an electro-convertible (including magnetically convertible) component disposed in the gap between two or more electrodes in the electro-optical device. ) Or a colorant guest material present in the device. The liquid crystal host undergoes molecular rearrangement under the influence of the applied electric and / or magnetic fields in the electro-optical device. The color developer guest material is rearranged to provide improved optical convertibility or flexibility for the total convertible effect. One way in which this can occur is caused by structural or coordination changes imparted by coercion or rearrangement of the chromophore guest molecules to incident light. The chromophore component as a photochromic or thermochromic coating, film or layer located on a substrate of an electro-optical cell or device improves the optical convertibility or flexibility of the overall convertible effect. The thin film deposition method allows a polymer or hybrid hard coating material to be used to access the host and guest colorants to a glass or plastic substrate having transparent features. This application method does not require any individual glue adhesive material for coating the substrate, which may have additional action coatings or layers. For example, the guest material may be a dichroic material, such as a cobalt (II) complex, a photochromic material or a thermochromic material. An electric or magnetic field is provided to the electro-optical device from the electroconductive layer, film and / or coating to affect the change in the guest material contained in the liquid crystal host material with the change in the host material. As host material one or more liquid crystal materials of one or more smectic liquid crystal layers, one or more nematic liquid crystal layers and / or one or more lyotropic liquid crystal layers or combinations and mixtures thereof may already be arranged. Photochromic and / or thermochromic materials in the convertible material of the electro-optic cell may be converted to a darker state when the electro-optic cell is exposed to UV or actinic sources or heat.
발색제 물질을 보유하는 전기 광학 장치는 자동차내 프라이버시 글래스(privacy glass), 차양용 밴드 및 승객 칸막이용 스크린과 같은 자동차용 투명체; 천창 및 그밖의 창과 같은 건축용 창; 및 안경류와 같은 용도에 적당하다. 전기 광학 장치로서, 상기 용도를 위한 가변성 투명 또는 투과 제품이 전원 및 제어 회로로 구성된 적당한 전원을 수용할 수 있도록 개조가능하다. 안경류의 경우,전원은 안경류의 하나 이상의 프레임 부재 내부의 배터리로 구성될 수 있고, 제어 회로는 예를 들어 차량 내부에 다르게 위치할 수 있다. 또한, 차량 자체로부터 또는 상기 차량내의 전원은, 제어 회로가 차량내 또는 차량 내부에 또는 차량으로부터 위치하는 경우, 사용할 수 있다. 예를 들어 제어 회로 및/또는 전원은 차량의 좌석 벨트로부터의 안경 프레임과 연결되어 안경과 연결될 수 있다. 차량 내부에서 안경류의 전기 광학 구성부가 사용되는 이러한 방식은, 광 발색 응답을 제한한다. 안경류는 전원 및 제어 회로와 연결되어 있지 않은 채, 광 발색 물질 또는 열 발색 물질에 의해 차량 외부에서 사용될 수 있다.Electro-optical devices containing colorimetric materials include automotive transparencys such as privacy glass in automobiles, sunshade bands and screens for passenger compartments; Architectural windows such as skylights and other windows; And for applications such as eyewear. As an electro-optical device, a variable transparent or transmissive product for the application is adaptable to accommodate a suitable power source consisting of a power source and a control circuit. In the case of eyewear, the power source may consist of a battery inside one or more frame members of the eyewear, and the control circuit may be located differently inside the vehicle, for example. Further, the power supply from the vehicle itself or in the vehicle can be used when the control circuit is located in or in the vehicle or from the vehicle. For example, the control circuitry and / or power supply may be connected to the spectacle frame from the seat belt of the vehicle and to the spectacles. This manner in which the electro-optical component of the eyewear is used inside the vehicle limits the photochromic response. Eyewear can be used outside of the vehicle by a photochromic material or a thermochromic material without being connected to a power source and control circuit.
본 출원은 찰리(Charles B. Greenberg)의 이름으로 1999년 6월 11일자로 출원된 가출원 제 60/138,197 호의 출원일을 우선일로 한다.This application takes precedence over the filing date of Provisional Application No. 60 / 138,197, filed June 11, 1999 in the name of Charles B. Greenberg.
본 발명은 액정 또는 전기 발색 셀(cell)과 같은 전기 광학 장치 및 적당한 배터리 요소 및 제어 회로 요소와 함께 상기 장치를 보유하는 가변성 투명 제품에 관한 것이다.The present invention relates to an electro-optical device, such as a liquid crystal or electrochromic cell, and a variable transparent article containing the device together with suitable battery elements and control circuit elements.
도 1은 가변성 투명 렌즈의 절단 부분이 프레임로부터 제거된 안경류의 측면 입면도이고, 상기 프레임은 테 내부에 전도용 와이어 및 포트 또는 배터리를 도시하기 위해 절단되었다.1 is a side elevational view of eyewear with a cut portion of a variable transparent lens removed from a frame, the frame being cut to show conductive wires and ports or batteries inside the frame.
도 2는 A-A' 선(상기 선은 도 2의 투명체의 주 표면에 대해 직각임)에 따른 도 1의 투명체 렌즈의 상부 단면도이다.FIG. 2 is a top sectional view of the transparent lens of FIG. 1 along the line A-A '(the line is perpendicular to the major surface of the transparent body of FIG. 2).
도 3은 도 2의 선택적 상부 단면도이다.3 is an optional top cross-sectional view of FIG. 2.
본 명세서의 상세한 설명 및 청구의 범위에서, 숫자 범위의 기재는 상기 범위의 하한 또는 상한에 있어서 "약" 이라는 단어를 포함하며, 이는 이와 대조적인언급이 없는 한 적용된다. 또한, 특정한 개시내용 및 교시 내용에 대한 특허 및 공개공보에 대한 구체적인 참고문헌은 이러한 특허원을 참고하는 개시내용 및 교시내용을 포함한다.In the description and claims of this specification, the description of a range of numbers includes the word "about" at the lower or upper limit of the range, unless otherwise stated. In addition, specific references to patents and publications with respect to particular disclosures and teachings include disclosures and teachings referencing such patent applications.
도 1에서, 안경류 프레임(11)은 측면 부재(15 및 17)에 경첩 등에 의해 맞물린 렌즈 홀더 부분(13)을 갖는 전형적인 구조의 임의의 안경 프레임일 수 있다. 측면 부재(15)는 경첩(19)를 통해 렌즈 홀더 부분(13)과 경첩식으로 맞물려 있고 측면 부재(17)는 경첩(21)를 통해 렌즈 홀더 부분(13)과 경첩식으로 맞물려 있다. 예를 들어, 측면 부재는 렌즈 홀더 부분에 대해 하나 이상의 배열로 비스듬하게 놓인 판 스트링을 통해 경첩식으로 맞물릴 수 있다. 측면 부재(15)의 절단면은 포트(25)로부터 렌즈(27 및 29)로 전류를 이동시키기 위한 포트(25) 및 렌즈 홀더 부분에 연결되어 있는 전기 접속부(23)를 도시한다. 측면 부재(17)는 부재(17)내의 배터리(33)에 전기적으로 접속된 전기 접속부(31)의 단면도를 도시한다. 배터리(33)가 도 1의 안경류 내부에 존재하는 경우, 포트(25)는 렌즈(27 및 29)로 전원 공급(전류 및/또는 전압)을 제어하기 위한 전기 회로용 접속부일 수 있다. 이러한 경우, 렌즈(27 및 29) 또는 이들의 주변에 전기 접속부(23)을 통한 포트(25) 사이에 전기 접속부도 존재할 수 있지만, 도 1에는 도시하지 않았다. 배터리(33)가 안경류 내부에 존재하지 않은 경우, 포트(25)는 렌즈(27 및 29)에 적당한 전원 수송 및 변환성 전기를 제공하기 위한 전원 및 전기 제어 회로를 위해 사용된다.In FIG. 1, the eyewear frame 11 can be any eyeglass frame of typical construction having a lens holder portion 13 engaged with a hinge or the like on the side members 15 and 17. The side member 15 is hingedly engaged with the lens holder portion 13 via the hinge 19 and the side member 17 is hingedly engaged with the lens holder portion 13 via the hinge 21. For example, the side members can be hingedly engaged through a plate string lying obliquely in one or more arrangements with respect to the lens holder portion. The cut surface of the side member 15 shows an electrical connection 23 connected to the port 25 and the lens holder portion for moving current from the port 25 to the lenses 27 and 29. Side member 17 shows a cross-sectional view of electrical connection 31 electrically connected to battery 33 in member 17. If the battery 33 is present inside the eyewear of FIG. 1, the port 25 may be a connection for an electrical circuit to control power supply (current and / or voltage) to the lenses 27 and 29. In such a case, there may also be an electrical connection between the ports 25 through the electrical connection 23 around the lenses 27 and 29, but not shown in FIG. 1. If battery 33 is not present inside the eyewear, port 25 is used for power and electrical control circuitry to provide adequate power transport and convertible electricity to lenses 27 and 29.
도 1에서, 렌즈(27)는 투명체의 외부의 주 표면상에 코팅(35)의 단면과 함께 도시한다. 이러한 코팅은 렌즈(29)상에 존재할 수 있고, 코팅은 광 발색 물질을 보유하는 광 발색 코팅일 수 있다. 비제한적인 예로는, 활성화 광에 노출되는 경우 광선이 광 발색 성능을 나타내는 광 발색 폴리우레탄 코팅 조성물일 수 있다.즉, 광 발색 화합물은, 예를 들어 일광 또는 할로겐형 램프의 수은 광의 자외선 광과 같은 자외선을 비롯한 광선에 노출되는 경우, 가역적인 색상의 변화를 나타낸다. 아크릴계, 폴리에스테르계, 폴리아미드계 물질 등과 같은 다른 중합체 물질이 코팅에 사용될 수 있다.In FIG. 1, the lens 27 is shown with a cross section of the coating 35 on the major surface outside of the transparent body. Such a coating may be present on lens 29 and the coating may be a photochromic coating that retains a photochromic material. Non-limiting examples may be photochromic polyurethane coating compositions in which the light beam exhibits photochromic performance when exposed to activating light. That is, the photochromic compound may be, for example, ultraviolet light of mercury light of daylight or halogen lamps. When exposed to light, including the same ultraviolet light, it exhibits a reversible color change. Other polymeric materials such as acrylic, polyester, polyamide based materials and the like can be used in the coating.
코팅에서 유용한 광 발색 물질은 당 분야에 공지된 것으로, 일광 유도된 가역적 색상 변화 또는 어두어짐이 요구되는 용도를 위해 합성되고 제안된 것들이다. 광 발색 화합물로서 가장 광범위하게 개시되어 있는 부류는 옥사진, 피란 및 풀자이드이며, 이들중 임의의 것을 사용할 수 있다. 가역적 색상 변화, 즉 상이한 유형의 광 발색 화합물에 의해 발생하는 광의 가시광선 영역(400 내지 약 770 나노미터)의 흡수 스펙트럼의 변화로 설명할 수 있는 일반적인 작용 기작은, 존(John C. Crano)의 문헌["초개,ogenic Materials(Photochromic)" in KirK-Othemer Encyclopedia of Chemical Technology Fourth Edition, 1993, pp 321-332]에 기재되고 분류되어 있다. 다른 부류의 광 발색 화합물은 인돌리노 스피로푸란 및 인돌리노 스피로옥사진을 포함한다. UV 광선에 의해 활성화되는 이러한 유형의 물질은, 무색성 폐쇄 고리 화합물에서 착색된 개방 고리 종으로 변형된다. 풀자이드 광 발색 화합물에 대한 전기 사이클릭 기작은 무색 개방 고리 형태로부터의 착색된 폐쇄 고리 형태로의 변형을 포함할 수 있다. 이러한 유형의 화합물은 박막 침착법을 비롯한 당 분야의 숙련자들에게 공지되어 있는 임의의 도포 기법에 의해 도 1의 렌즈(27 또는 29)에 코팅을 도포시 사용할 수 있다.Photochromic materials useful in coatings are known in the art and are those synthesized and suggested for applications in which daylight induced reversible color change or darkening is desired. The classes most broadly disclosed as photochromic compounds are oxazine, pyran and fulzide, any of which may be used. A common mechanism of action that can be explained by reversible color change, namely the change in the absorption spectrum of the visible region of light (400 to about 770 nanometers) generated by different types of photochromic compounds, is described by John C. Crano. It is described and classified in "ogenic materials (Photochromic)" in KirK-Othemer Encyclopedia of Chemical Technology Fourth Edition, 1993, pp 321-332. Other classes of photochromic compounds include indolino spiropran and indolino spiroxazine. Materials of this type that are activated by UV light are transformed from colorless closed ring compounds to colored open ring species. The electrocyclic mechanism for the fused zide chromophoric compounds may include a modification from the colorless open ring form to the colored closed ring form. Compounds of this type can be used in applying the coating to the lens 27 or 29 of FIG. 1 by any application technique known to those skilled in the art, including thin film deposition.
본 발명의 코팅 조성물과 함께 사용가능한 그밖의 광 발색 화합물은 코팅 조성물내에 용해되거나 분산되는 것과 같이 도입될 수 있는 400 내지 약 770 나노미터 범위의 하나 이상의 활성화 최대 흡수치를 일반적으로 갖는 유기 광 발색 화합물이다. 미국 특허 제 3,562,172 호, 미국 특허 제 3,578,602 호, 미국 특허 제 4,215,010 호 및 미국 특허 제 5,405,958 호에서 기술한 바와 같은 스피로 (인돌린) 나프톡사진 등과 같은 예를 비롯한 임의의 전술한 광 발색 화합물을 예로 들 수 있다. 또한 미국 특허 제 4,931,219 호에 개시된 바와 같은 스피로 (인돌린) 피리도벤즈옥사진 및 스피로 (벤인돌린) 나프톡사진을 사용할 수 있다. 미국 특허 제 4,816,584 호, 미국 특허 제 4,880,667 호, 미국 특허 제 4,818,096 호 및 문헌["Spiro (Indoline) Pyrans Techniques in Chemistry", Vol. III, "Photochromism" Chapter 3 by Glen H. Brown, editor, John Wiley and Sons, New York, 1971]에 개시되어 있는 다른 광 발색 화합물을 사용할 수 있다.Other photochromic compounds that can be used with the coating compositions of the present invention are organic photochromic compounds that generally have one or more active maximum absorptions in the range of 400 to about 770 nanometers that can be introduced as dissolved or dispersed in the coating composition. . Any of the foregoing photochromic compounds, including examples such as spiro (indoline) naphthography, as described in US Pat. No. 3,562,172, US Pat. No. 3,578,602, US Pat. No. 4,215,010 and US Pat. Can be mentioned. Spiro (indolin) pyridobenzoxazines and spiro (benindolin) naphthoxazines can also be used as disclosed in US Pat. No. 4,931,219. U.S. Patent 4,816,584, U.S. Patent 4,880,667, U.S. Patent 4,818,096, and "Spiro (Indoline) Pyrans Techniques in Chemistry", Vol. III, “Photochromism” Other photochromic compounds disclosed in Chapter 3 by Glen H. Brown, editor, John Wiley and Sons, New York, 1971 can be used.
사용가능한 다른 유기 광 발색 물질은 400 내지 525 나노미터 미만의 가시광선 영역에서 하나 이상의 최대 흡수치, 바람직하게는 2개의 최대 흡수치를 갖는 물질을 사용할 수 있다. 이러한 다수의 발색체는 미국 특허 제 3,567,605 호, 미국 특허 제 4,826,977 호, 미국 특허 제 5,066,818 호, 미국 특허 제 5,238,931 호, 미국 특허 제 5,272,132 호, 미국 특허 제 5,384,077 호, 미국 특허 제 5,466,398 호, 미국 특허 제 5,552,090 호, 미국 특허 제 5,565,146 호, 미국 특허 제 5,573,712 호 및 미국 특허 제 5,578,252 호에 기술되어 있다.Other organic photochromic materials that can be used may use materials having one or more maximum absorptions, preferably two maximum absorptions, in the visible region below 400-525 nanometers. Many of these chromosomes are described in U.S. Patent 3,567,605, U.S. Patent 4,826,977, U.S. Patent 5,066,818, U.S. Patent 5,238,931, U.S. Patent 5,272,132, U.S. Patent 5,384,077, U.S. Patent 5,466,398, U.S. Patent 5,552,090, US Pat. No. 5,565,146, US Pat. No. 5,573,712 and US Pat. No. 5,578,252.
본 발명의 코팅에서 사용하기 위해 고려되는 광 발색 물질의 그밖의 그룹으로는, 400 내지 500 나노미터의 가시광선 영역에서 최대 흡수치를 갖고 500 내지700 나노미터의 가시광선 영역에서 다른 최대 흡수치를 갖는 물질을 들 수 있다. 이러한 물질의 예로는 디벤조-접합된 5원 헤테로사이클릭 화합물 및 치환되거나 비치환된 헤테로사이클릭 고리를 비롯한 피란 고리의 2개의 위치에서 치환체를 갖는 특정의 벤조피란 화합물, 예를 들어 벤조피란의 벤젠 부분에 접합된 벤조티에노 또는 벤조푸란 고리를 비롯한 피란 고리를 들 수 있다. 이러한 물질은 미국 특허 제 5,429,774 호, 미국 특허 제 5,514,817 호, 미국 특허 제 5,552,091 및 제 WO 96/14596 호에 개시되어 있다. 코팅에서 사용가능한 다른 광 발색 화합물 및 물질은 미국 특허 제 3,361,706 호에서와 같은 수은 디티조네이트를 들 수 있다. 미국 특허 제 4,931,220 호의 제 20 단락 제 5 행 내지 제 21 단락 제 38 행에 기재되어 있는 바와 같은 풀자이드 및 풀자미드를 사용할 수 있다.Other groups of photochromic materials contemplated for use in the coatings of the present invention include materials having a maximum absorption in the visible range of 400 to 500 nanometers and other maximum absorption in the visible range of 500 to 700 nanometers. Can be mentioned. Examples of such materials include specific benzopyran compounds having substituents at two positions of the pyran ring, including dibenzo-conjugated 5-membered heterocyclic compounds and substituted or unsubstituted heterocyclic rings, for example benzopyrans. And pyran rings including benzothieno or benzofuran rings conjugated to benzene moieties. Such materials are disclosed in US Pat. No. 5,429,774, US Pat. No. 5,514,817, US Pat. No. 5,552,091 and WO 96/14596. Other photochromic compounds and materials usable in coatings include mercury ditizonates such as in US Pat. No. 3,361,706. Fulzides and fuzamides as described in US Pat. No. 4,931,220, paragraphs 5 to 21 of paragraph 38 can be used.
광 발색 물질에 추가하여, 열 발색 물질을 사용할 수 있다. 상기 물질은 반도체와 금속 상태 사이에서와 같이 열역학적 상태 변화의 결과로 물리적 특성, 예를 들어 흡광도, 반사지수 및 굴절률의 변화를 나타내는 물질일 수 있다. 이러한 유형의 열 발색 물질은 특정 산화바나듐 및 산화티탄을 들 수 있고, 이들은 반도체 상태에서는 비교적 낮은 흡광도를 나타내지만 금속 상태에서는 높은 흡광도 및 높은 반사능을 나타낸다. 반도체와 금속 상태간 열역학적 전이는 가역적이고 이러한 물질의 박막이 유용하도록 상기 전이는 빠르게 진행된다. 본 발명에서, 그밖의 적당한 열 발색 물질은 미국 특허 제 4,028,118 호 및 미국 특허 제 4,732,810 호에 기재되어 있는 바와 같이, 공지된 열 발색 염료, 예를 들어 열 발색 액정, 전자 공여 발색 유기 화합물, 이를 위한 색상 현상제 및 전술한 두가지 성분 사이의 색상발현을 유도하는 화합물로 구성된 3원 시스템 또는 수지성 고형 용액내에 전술한 성분을 함유하는 열 발색 물질을 함유하는 것이다. 전술한 물질은 정상 온도 범위에서 상기 색상 변화의 전/후에서 한가지 상태를 나타내고, 다른 상태는 가열 또는 냉각이 적용되는 경우 존재하며, 상기 가열 또는 냉각이 종결되는 경우, 정상 온도 범위에서의 상태가 회복된다.In addition to photochromic materials, thermochromic materials can be used. The material may be a material that exhibits changes in physical properties, such as absorbance, reflectance and refractive index, as a result of thermodynamic state changes, such as between semiconductor and metal states. Thermochromic materials of this type include certain vanadium oxides and titanium oxides, which exhibit relatively low absorbance in the semiconductor state but high absorbance and high reflectivity in the metal state. The thermodynamic transition between the semiconductor and metal states is reversible and the transition proceeds rapidly so that thin films of these materials are available. In the present invention, other suitable thermochromic materials are known thermochromic dyes, such as thermochromic liquid crystals, electron donating chromophoric organic compounds, as described in US Pat. No. 4,028,118 and US Pat. No. 4,732,810. It contains a thermochromic substance containing the aforementioned components in a three-component system or resinous solid solution composed of a color developer and a compound inducing color expression between the two components described above. The above-mentioned materials exhibit one state before and after the color change in the normal temperature range, and the other state exists when heating or cooling is applied, and when the heating or cooling is terminated, the state in the normal temperature range Recover.
폴리우레탄 코팅과 같은 코팅의 광 발색 화합물은 독일 공화국 특허 제 116,520 호, 유럽 특허원 제 0 146 136 호, 미국 특허 제 4,889,413 호, 일본 특허원 제 3-269507 호 및 일본 특허원 제 5-28753 호에서 개시하고 있다. 코팅에서 사용가능한 적당한 다른 폴리우레탄은 1㎣당 약 50 내지 150 뉴톤의 피셔(Fischer) 미세경도를 갖는 폴리우레탄 성분을 제공할 수 있는 이소시아네이트 또는 폴리이소시아네이트 성분과 유기 폴리올 성분의 반응에 의해 제조되는 화합물이다. 이러한 폴리우레탄 반응물 및 반응은 당 분야의 숙련자들에게 공지되어 있다. 예를 들어 폴리우레탄의 제조 방법은 문헌[Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Fifth Edtion, 1992, Vol. A21, pp 665-716]에 기술되어 있다. 폴리우레탄은 전술한 범위의 피셔 미세경도값을 유발하는 연질 블록 및 경질 블록의 분절을 갖는 화합물이다. 성분의 상대적 함량은 통상적으로 반응성 이소시아네이트기의 유효 갯수 대 반응성 하이드록시 기의 유효 갯수의 비, 즉 NCO:OH의 당량의 비로 표현된다. 비의 적당한 예로는 1.0:1.0의 NCO:OH의 비를 들 수 있지만, 상기 값의 범위는 0.3:1.0 내지 3.0:1.0일 수 있다. 유리 이소시아네이트는 물 또는 반응성 수소 원자를 함유하는 화합물과 반응하기 때문에 안정하지 않고, 따라서 NCO기는, 상온에서 이소시아네이트기가 수소 원자의 반응에 대해 비활성이 되도록 하는 특정하게 선택된 유기 화합물로 블록킹되는 것이 바람직하다. 적당한 블록킹 화합물은 휘발성 알콜, 엡실론-카프로락탐 또는 케톡심 화합물 및 당 분야의 숙련자들에게 공지되어 있는 화합물을 들 수 있다. 이소시아네이트 화합물은 지방족, 방향족 또는 아르알킬 이소시아네이트일 수 있다. 폴리우레탄을 제조하는데 유용한 유기 폴리올은 폴리아크릴릭 폴리올, 폴리에스테르 폴리올 및/또는 폴리에테르 폴리올 또는 폴리옥시알킬렌 폴리올 또는 유기 폴리올, 예를 들어 지방족 디올, 트리올 및 다가 알콜일 수 있다. 또한, 아폭시 폴리올, 폴리하이드릭 폴리비닐 알콜, 우레탄 폴리올 및 이러한 폴리올의 임의의 혼합물이 적당하다. 추가로, 아미드-함유 폴리올을 사용할 수 있다.Photochromic compounds of coatings, such as polyurethane coatings, are described in German Republic Patent No. 116,520, European Patent Application No. 0 146 136, US Patent No. 4,889,413, Japanese Patent Application No. 3-269507 and Japanese Patent Application No. 5-28753. Initiated by. Other suitable polyurethanes usable in the coatings are compounds prepared by the reaction of an isocyanate or polyisocyanate component with an organic polyol component that can provide a polyurethane component having a Fischer microhardness of about 50 to 150 Newtons per square foot. to be. Such polyurethane reactants and reactions are known to those skilled in the art. For example, methods for producing polyurethanes are described in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Fifth Edtion, 1992, Vol. A21, pp 665-716. Polyurethanes are compounds having segments of soft blocks and hard blocks that give rise to Fischer microhardness values in the aforementioned ranges. The relative content of the components is usually expressed as the ratio of the effective number of reactive isocyanate groups to the effective number of reactive hydroxy groups, ie the equivalent of NCO: OH. Suitable examples of ratios include a ratio of NCO: OH of 1.0: 1.0, but the range of values may be 0.3: 1.0 to 3.0: 1.0. Free isocyanates are not stable because they react with water or compounds containing reactive hydrogen atoms, and therefore the NCO groups are preferably blocked with specifically selected organic compounds that make the isocyanate groups inert to the reaction of hydrogen atoms at room temperature. Suitable blocking compounds include volatile alcohols, epsilon-caprolactam or ketoxime compounds and compounds known to those skilled in the art. Isocyanate compounds may be aliphatic, aromatic or aralkyl isocyanates. Organic polyols useful for preparing polyurethanes may be polyacrylic polyols, polyester polyols and / or polyether polyols or polyoxyalkylene polyols or organic polyols such as aliphatic diols, triols and polyhydric alcohols. Also suitable are epoxy polyols, polyhydric polyvinyl alcohols, urethane polyols and any mixtures of such polyols. In addition, amide-containing polyols can be used.
조성물 단독 또는 광 발색 화합물과 일정 비율의 혼합물내에 존재하는 광 발색 물질 또는 열 발색 물질의 양은, 광 발색 화합물(들)이 적용되거나 혼입되어 있는 코팅 조성물이 목적하는 최종 색상을 나타내도록 하는 양이다. 예를 들어, 미여과된 일광으로 활성화되는 경우 회색 또는 갈색의 색조와 같은 실질적인 중성 색상, 가능한 중성 색상과 유사한 색상이 활성화된 광 발색 화합물의 색상으로 제공되고 표준 광 발색 반응 시험법을 사용하여 15분 동안 활성화 한 후 95℉에서 시험하는 경우 광학 밀도(델타 OD)가 0.4 이상 변화하는 것으로 측정되는 것으로 목적하는 세기를 나타낸다. 일반적으로 코팅 조성물에 혼입된 광 발색 물질 또는 열 발색 물질의 양은 코팅 조성물의 중량을 기준으로 0.1 내지 40 중량%로 할 수 있다.The amount of photochromic material or thermochromic material present in the composition alone or in a mixture with the photochromic compound in a proportion is such that the coating composition to which the photochromic compound (s) is applied or incorporated will exhibit the desired final color. For example, when activated with unfiltered daylight, a substantial neutral color, such as a gray or brownish hue, is provided as the color of the activated photochromic compound, possibly using a color similar to that of the neutral, and using standard photochromic reaction assays. When tested at 95 ° F. after activation for minutes, the optical density (delta OD) is determined to vary by more than 0.4, indicating the desired intensity. Generally, the amount of photochromic material or thermochromic material incorporated into the coating composition may be 0.1 to 40% by weight based on the weight of the coating composition.
또한, 상용가능한 틴트(tint) 또는 염료 및 보조제과 같은 다른 첨가제를 코팅 조성물에 혼입시킬 수 있다. 후자의 일부 물질은 레올로지 조절제, 레이블링제, 계면활성제, 개시제, 경화 억제제, 유리 라디칼 소거제 및 접착 증진제를 포함할 수 있다. 그밖의 보조제로는 미국 특허 제 4,720,356 호 및 미국 특허 제 5,391,327 호에서 개시된 UV 흡수제 및 안정화제, 예를 들어 입체장애 아민 광 안정화제, 비대칭 디아릴옥살아미드 및 유사 안정화제를 들 수 있다.In addition, commercially available tints or other additives such as dyes and auxiliaries may be incorporated into the coating composition. Some of the latter may include rheology modifiers, labeling agents, surfactants, initiators, cure inhibitors, free radical scavengers and adhesion promoters. Other adjuvants include the UV absorbers and stabilizers disclosed in US Pat. No. 4,720,356 and US Pat. No. 5,391,327, such as hindered amine light stabilizers, asymmetric diaryloxalamides and similar stabilizers.
렌즈(27 및 29)와 같은 투명 기판은 PPG 인더스트리즈 인코포레이티드(PPG Industries, Inc.)에서 시판중인 CR-39 단량체의 중합화 생성물과 같은 플라스틱과 같은 투명체 또는 유리로 제조될 수 있다. 투명 렌즈(27 및 29)에서와 같은 투명화체는 일반적으로 열가소성 폴리카보네이트형 중합체 및 공중합체, 및 폴리올(알릴 카보네이트)의 단독중합체 또는 공중합체와 같은 열경화성 및 열가소성 유기 중합체 물질과 같은 임의의 안과용 유리 및/또는 가소성 물질로 제조될 수 있다. 일부 양태에서, 전기 광학 셀은 이격된 대향 배열로, 바람직하게는 매칭된 배열로 제 2 기판 이외의 캡슐화 물질을 보유할 수 있다. 캡술화 물질은 기판과 유사하거나 기판과 같은 지지체를 제공하기 보다는 기판을 둘러싸거나 봉입하되 기판 보다는 보다 가요성인 물질일 수 있다.Transparent substrates such as lenses 27 and 29 can be made of transparent or glass, such as plastic, such as the polymerization product of CR-39 monomers commercially available from PPG Industries, Inc. Clearing bodies, such as in transparent lenses 27 and 29, are generally for any ophthalmic, such as thermoplastic polycarbonate-like polymers and copolymers, and thermosetting and thermoplastic organic polymeric materials such as homopolymers or copolymers of polyols (allyl carbonates). It can be made of glass and / or plastic material. In some aspects, the electro-optic cell may retain encapsulation material other than the second substrate in a spaced opposing arrangement, preferably in a matched arrangement. The encapsulating material may be a material that is more flexible than the substrate, enclosing or encapsulating the substrate rather than providing a support similar to or similar to the substrate.
본 발명의 코팅 조성물을 위한 기판일 수 있는 유기 중합체 물질의 예는 (a) 하기 화학식 I의 디아크릴레이트 또는 디메타크릴레이트 화합물, (b) 하기 화학식 II의 디아크릴레이트 또는 디메타크릴레이트 화합물 및 (c) 하기 화학식 III의 에폭시기를 갖는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 화합물중에서 선택된 개별적인단량체 또는 단량체의 혼합물중에서 제조된 중합체이다:Examples of organic polymeric materials that may be substrates for the coating compositions of the invention include (a) diacrylate or dimethacrylate compounds of formula (I), (b) diacrylate or dimethacrylate compounds of formula (II) And (c) a polymer prepared from a mixture of individual monomers or monomers selected from acrylate or methacrylate compounds having an epoxy group of formula III:
상기 식에서,Where
R1및 R2는 동일하거나 상이할 수 있고, 수소 또는 메틸이고,R 1 and R 2 may be the same or different and are hydrogen or methyl,
A는 메틸렌(CH2)이고,A is methylene (CH 2 ),
n은 1 내지 20의 정수이다.n is an integer from 1 to 20.
상기 식에서,Where
D는 CH2CR1CR2이고,D is CH 2 CR 1 CR 2 ,
p는 1 내지 50이다.p is 1 to 50.
상기 식에서,Where
R3는 수소 또는 메틸이다.R 3 is hydrogen or methyl.
상기 화학식 I, 화학식 II 및 화학식 II에서, 상이한 치환체의 정의에 대해 사용된 동일한 문자는 동일한 의미를 갖는다.In the above formulas (I), (II) and (II), the same letters used for the definition of different substituents have the same meaning.
화학식 I 및 화학식 II의 디아크릴레이트 또는 디메타크릴레이트 화합물의 예로는 디에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 트리에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트 등, 부탄디올 디메타크릴레이트 및 폴리(옥시알킬렌 디메타크릴레이트), 예를 들어 폴리에틸렌 글리콜(600) 디메타크릴레이트를 들 수 있다. 화학식 III의 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 화합물의 예는 글리시딜 아크릴레이트 및 글리시딜 메타크릴레이트를 들 수 있다.Examples of diacrylate or dimethacrylate compounds of formula (I) and (II) include butanediol dimethacrylate and poly (oxyalkylene dimethacrylate), such as diethylene glycol dimethacrylate, triethylene glycol dimethacrylate, and the like. ), For example, polyethylene glycol (600) dimethacrylate. Examples of acrylate or methacrylate compounds of formula III include glycidyl acrylate and glycidyl methacrylate.
전술한 바와 같은 광 발색/열 발색 코팅 조성물로 코팅될 수 있는 유기 중합체 물질의 추가적인 예는, 중합체, 즉 화학식 I, 화학식 II 및 화학식 III의 단량체, 예를 들어 비스(알릴 카보네이트) 단량체, 디이소프로페닐 벤젠 단량체, 에톡실화 비스페놀 A 디메타크릴레이트 단량체, 에틸렌 글리콜 비스메타크릴레이트 단량체, 폴리(에틸렌 글리콜)비스 메타크릴레이트 단량체, 에톡실화 페놀 비스 메타크릴레이트 단량체, 알콜시화 다가 알콜 폴리아크릴레이트 단량체, 예를 들어 에톡실화 트리메틸올 프로판 트리아크릴레이트 단량체, 미국 특허 제 5,373,033 호에서 기술한 바와 같은 우레탄 아크릴레이트 단량체, 미국 특허 제 5,475,074 호에서 기술한 바와 같은 비닐벤젠단량체 및 스티렌의 단량체 및 이들의 혼합물의 단독중합체 및 공중합체; 다작용성, 예를 들어 일작용성, 이작용성 또는 다작용성 아크릴레이트 및/또는 메타크릴레이트 단량체, 폴리(C1-12알킬 메타크릴레이트)의 중합체, 즉 단독중합체 및 공중합체, 예를 들어 폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리(알콕실화 페놀 메타크릴레이트), 셀룰로즈 아세테이트, 셀룰로즈 트리아세테이트, 셀룰로즈 아세테이트 프로피오네이트, 셀룰로즈 아세테이트 부티레이트, 폴리(비닐 아세테이트), 폴리(비닐 알콜), 폴리(비닐 클로라이드), 폴리(비닐리덴 클로라이드), 폴리우레탄, 열가소성 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 폴리(에틸렌 테레프탈레이트), 폴리스티렌, 폴리(알파메틸스티렌), 코폴리(스티렌-메틸 메타크릴레이트), 코폴리(스티렌-아크릴로니트릴), 폴리비닐부티르알; 및 디알릴리덴 펜타에리트리톨의 중합체, 즉 단독중합체 및 공중합체, 구체적으로 폴리올(알릴 카보네이트) 단량체, 예를 들어 디에틸렌 글리콜 비스(알릴 카보네이트) 단량체, 예를 들어 디에틸렌 글리콜 비스(알릴 카보네이트), 및 아크릴레이트 단량체, 예를 들어 에틸 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트와의 공중합체를 들 수 있다.Further examples of organic polymeric materials that may be coated with the photochromic / thermochromic coating compositions as described above include polymers, ie monomers of Formula I, Formula II and Formula III, such as bis (allyl carbonate) monomers, diiso Propenyl Benzene Monomer, Ethoxylated Bisphenol A Dimethacrylate Monomer, Ethylene Glycol Bismethacrylate Monomer, Poly (ethylene Glycol) bis Methacrylate Monomer, Ethoxylated Phenolic Bis Methacrylate Monomer, Alcoholized Polyhydric Alcohol Polyacrylate Monomers such as ethoxylated trimethylol propane triacrylate monomers, urethane acrylate monomers as described in US Pat. No. 5,373,033, monomers of vinylbenzene monomers and styrene as described in US Pat. No. 5,475,074, and their Homopolymers and copolymers of mixtures; Multifunctional, for example monofunctional, difunctional or multifunctional acrylate and / or methacrylate monomers, polymers of poly (C 1-12 alkyl methacrylates), ie homopolymers and copolymers such as poly (Methyl methacrylate), poly (alkoxylated phenol methacrylate), cellulose acetate, cellulose triacetate, cellulose acetate propionate, cellulose acetate butyrate, poly (vinyl acetate), poly (vinyl alcohol), poly (vinyl chloride ), Poly (vinylidene chloride), polyurethane, thermoplastic polycarbonate, polyester, poly (ethylene terephthalate), polystyrene, poly (alphamethylstyrene), copoly (styrene-methyl methacrylate), copoly (styrene Acrylonitrile), polyvinyl butyral; And polymers of diallylidene pentaerythritol, ie homopolymers and copolymers, specifically polyol (allyl carbonate) monomers such as diethylene glycol bis (allyl carbonate) monomers such as diethylene glycol bis (allyl carbonate) And copolymers with acrylate monomers such as ethyl acrylate and butyl acrylate.
투명 공중합체 및 투명 중합체의 블렌드도 기판으로서 적당하다. 바람직하게, 호스트 물질은 열가소성 폴리카보네이트 수지, 예를 들어 렉산(LEXAN)의 상품명으로 시판중인 비스페놀 A 및 포스rps으로부터 유도된 카보네이트-결합된 수지; 폴리에스테르, 예를 들어 미라(MYLAR)의 상품명으로 시판중인 물질; 폴리(메틸 메타크릴레이트), 예를 들어 플렉시글라스(PLEXIGLAS)의 상품명으로 시판중인 물질; 폴리올(알릴 카보네이트) 단량체, 구체적으로 단량체를 CR-39라는 상품명으로 시판하는 디에틸렌 글리콜 비스(알릴 카보네이트)의 중합화물, 및 폴리올(알릴 카보네이트), 예를 들어 디에틸렌 글리콜 비스(알릴 카보네이트)와 다른 공중합성 단량체 물질의 공중합체의 중합화물, 예를 들어 비닐 아세테이트의 공중합체, 예를 들어 디에틸렌 글리콜 비스(알릴 카보네이트 80 내지 90% 및 비닐 아세테이트 10 내지 20%의 공중합체, 특히 비스(알릴 카보네이트 ) 80 내지 85% 및 비닐 아세테이트 15 내지 20%의 공중합체 및 미국 특허 제 4,360,653 호 및 미국 특허 제 4,994,208 호에서 기술한 바와 같은 말단 디아크릴레이트 작용성의 폴리우레탄과의 공중합체; 및 미국 특허 제 5,200,483 호에서 기술한 바와 같이 말단부가 알릴 또는 아크릴일 작용기를 포함하는 지방족 우레탄과의 공중합체; 폴리(비닐 아세테이트), 폴리비닐부티르알, 폴리우레탄, 디에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트 단량체, 디이소프로페닐 벤젠 단량체, 에톡실화 비스페놀 A 디메타크릴레이트 단량체, 에틸렌 글리콜 비스메타크릴레이트 단량체, 폴리(에틸렌 글리콜) 비스메타크릴레이트 단량체, 에톡시화 페놀 비스메타크릴레이트 단량체 및 에톡실화 트리메틸올 프로판 트리아크릴레이트 단량체로 구성된 군중에서 선택된 성분의 중합체; 셀룰로즈 아세테이트, 셀룰로즈 프로피오네이트, 셀룰로즈 부티레이트, 셀룰로즈 아세테이트 부티레이트, 열가소성 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 및 스티렌과 메틸 메타크릴레이트, 비닐 아세테이트 및 아크릴로니트릴의 공중합체로부터 제조된 광학적으로 투명한 중합화 유기 물질이다.Blends of transparent copolymers and transparent polymers are also suitable as substrates. Preferably, the host material is a thermoplastic polycarbonate resin, such as carbonate-linked resins derived from bisphenol A and phosphrps available under the trade name of LEXAN; Polyesters such as those sold under the trade name of MYLAR; Poly (methyl methacrylate), for example a material commercially available under the trade name PLEXIGLAS; A polyol (allyl carbonate) monomer, specifically a polymerized product of diethylene glycol bis (allyl carbonate), which is marketed under the trade name CR-39, and a polyol (allyl carbonate), for example diethylene glycol bis (allyl carbonate); Polymerization of copolymers of other copolymerizable monomer materials, for example copolymers of vinyl acetate, for example copolymers of diethylene glycol bis (allyl carbonate 80-90% and vinyl acetate 10-20%, in particular bis (allyl) Carbonate) copolymers of 80 to 85% and vinyl acetate 15 to 20% and terminal diacrylate functional polyurethanes as described in US Pat. Nos. 4,360,653 and 4,994,208; and US Pat. Aliphatic urethanes with terminal allyl or acrylyl functional groups as described in US Pat. No. 5,200,483. Copolymer with poly (vinyl acetate), polyvinyl butyral, polyurethane, diethylene glycol dimethacrylate monomer, diisopropenyl benzene monomer, ethoxylated bisphenol A dimethacrylate monomer, ethylene glycol bismetha Polymers of a component selected from the group consisting of acrylate monomers, poly (ethylene glycol) bismethacrylate monomers, ethoxylated phenol bismethacrylate monomers and ethoxylated trimethylol propane triacrylate monomers; cellulose acetate, cellulose propionate, Optically clear polymeric organic materials prepared from cellulose butyrate, cellulose acetate butyrate, thermoplastic polycarbonate, polystyrene, and copolymers of styrene and methyl methacrylate, vinyl acetate and acrylonitrile.
광 발색 폴리우레탄 코팅 조성물과 같은 적당한 코팅은, 유기 중합체 물질, 예를 들어 광학적으로 투명한 중합화물, 즉 광학 구성요소와 같은 광학적 용도에 적당한 물질, 예를 들어 플라노(plano) 및 시력 교정용 안과용 렌즈, 창, 투명한 중합체 필름, 자동차용 투명체, 예를 들어 방풍 유리, 비행기용 투명체, 플라스틱 시트 등과 조합할 수 있다. 이러한 광학적으로 투명한 중합화물은 굴절률이 약 1.48 내지 약 1.75, 예를 들어 약 1.495 내지 약 1.66이다. 구체적으로 열가소성 폴리카보네이트로 제조된 광학 구성요소를 의도할 수 있다. "아플리케한 형태(applique)"의 중합체 필름에 본 발명의 광 발색 폴리우레탄 코팅 조성물을 도포하는 것은 미국 특허 제 5,198,267 호의 제 17 단락 제 28 행 내지 제 18 단락 제 57 행에서 기술한 방법을 사용하여 달성할 수 있다.Suitable coatings, such as photochromic polyurethane coating compositions, are suitable for optical applications such as organic polymeric materials, for example optically clear polymerisation, ie optical components, for example plano and ophthalmology ophthalmology. Lens, window, transparent polymer film, automotive transparent material, for example, windshield, airplane transparent material, plastic sheet and the like. Such optically clear polymerizates have a refractive index of about 1.48 to about 1.75, such as about 1.495 to about 1.66. Specifically, optical components made of thermoplastic polycarbonate can be intended. The application of the photochromic polyurethane coating composition of the present invention to a "applique" polymer film was carried out using the method described in paragraphs 17 to 28 of paragraph 57 of US Pat. No. 5,198,267. Can be achieved.
렌즈가 일반적으로 천공(37 및 39)과 같은 안경 프레임에 정합되도록, 투명한 기판인 렌즈(27 및 29)는 안경 프레임에 정합된다. 안경 프레임에 정합되는 경우, 렌즈는 전기 접속부(23 및/또는 31)에 의해 연결될 수 있다. 이러한 접속부는, 도 2에서 충분히 설명된 바와 같이 렌즈(27 및 29)의 전기-광학 구성부를 위한 전기장 또는 자기장을 제공한다.The lenses 27 and 29, which are transparent substrates, are matched to the spectacle frames such that the lenses are generally matched to the spectacle frames, such as perforations 37 and 39. When mated to the spectacle frame, the lens can be connected by electrical connections 23 and / or 31. This connection provides an electric or magnetic field for the electro-optical components of the lenses 27 and 29 as fully described in FIG. 2.
도 2에서, 투명 렌즈 또는 가변성 투명 렌즈일 수 있는 전기-광학 장치(29)는 2개의 주 표면을 각각 갖는 전도성 기판(37 및 39)을 갖는다. 기판(37 및 39)는 도 2에서 도시하는 바와 같이 매칭된 배열로 존재하여 공간(41)을 형성한다.예를 들어, 공간(41)은 0.01 내지 50 mm, 보다 적당하게는 0.01 내지 15mm의 범위의 거리를 유지한다. 공간(41)은 전술한 바와 같은 광 발색 및/또는 열 발색 물질과 함께 유용한 전기 발색 전기 광학 셀용 중합체-전해질 또는 가변성 전기-광학적 변환성 물질(43)을 함유한다. 임의의 전술한 기판일 수 있는 기판(37)에 대해, 다른 전도성 기판(39)을 마주하는 주 표면은 하나 이상의 전기 발색 층(45)을 보유할 수 있다. 층(45)을 위한 다양한 공지된 전기 발색 물질로는 몰리브덴(MoO3), 텅스텐(WO3), 바나듐(V2O5), 니오브(Nb2O5), 티탄(TiO2), 크롬(Cr2O3), 프라세오디뮴(PRO2) 및 루테늄(RuO2)의 산화물, 산화텅스텐 및 텅스텐의 화합물과 같은 것을 들 수 있으며, 산화텅스텐이 바람직하다. 또한, 삼중 산화금속 및 텅스텐 브론즈, 예를 들어 Mo1-yWyO3, HxWO3, HxMoO3, KxWO3, 및 NaxWO3(여기서, x 및 y는 1 미만임)를 사용할 수 있다. 전도성 기판(37)에 마주하는 전도성 기판(39)의 주 표면은 예를 들어 산화 이리듐 또는 프러시안 블루(Prussian Blue)와 같이 당 분야의 숙련자들에게 공지되어 있는 상대전극 층(47)을 갖는다. 변환성 물질 또는 중합체 전해질(43)을 보유하는 공간(41)이 적층화 또는 밀봉부 또는 밀봉제(49A 및 49B)에 의해 두 개의 전도성 기판(37 및 39) 사이가 밀봉될 수 있다. 또한, 전기 발색 셀은 부스 바아(bus bar)(51 및 53)를 보유하여 전류를 전기 발색 층 및 상대전극 층 각각에 제공한다.In FIG. 2, the electro-optical device 29, which may be a transparent lens or a variable transparent lens, has conductive substrates 37 and 39 having two major surfaces, respectively. The substrates 37 and 39 are in a matched arrangement as shown in Figure 2 to form the space 41. For example, the space 41 may be 0.01 to 50 mm, more suitably 0.01 to 15 mm. Maintain the distance of the range. The space 41 contains a polymer-electrolyte or variable electro-optical converting material 43 for electrochromic electro-optic cells useful with photochromic and / or thermochromic materials as described above. For the substrate 37, which may be any of the aforementioned substrates, the major surface facing the other conductive substrate 39 may have one or more electrochromic layers 45. Various known electrochromic materials for layer 45 include molybdenum (MoO 3 ), tungsten (WO 3 ), vanadium (V 2 O 5 ), niobium (Nb 2 O 5 ), titanium (TiO 2 ), chromium ( Cr 2 O 3 ), oxides of praseodymium (PRO 2 ) and ruthenium (RuO 2 ), such as compounds of tungsten oxide and tungsten, and tungsten oxide is preferred. In addition, triple metal oxides and tungsten bronzes, such as Mo 1-y W y O 3 , H x WO 3 , H x MoO 3 , K x WO 3 , and Na x WO 3 , where x and y are less than 1 Im) can be used. The major surface of the conductive substrate 39 facing the conductive substrate 37 has a counter electrode layer 47 known to those skilled in the art, for example iridium oxide or Prussian Blue. A space 41 holding the convertible material or polymer electrolyte 43 may be sealed between the two conductive substrates 37 and 39 by stacking or sealing or sealant 49A and 49B. The electrochromic cell also has bus bars 51 and 53 to provide current to the electrochromic layer and the counter electrode layer, respectively.
전기 발색 장치를 제조하는 경우, 기판은 바람직하게는 전기 발색 필름으로 층(47)의 일부분으로서 코팅되고, 그 위에 전기전도성 필름을 침착시킨다. 전기전도성 및 전기 발색 필름은 기판 및 캡술화 물질의 표면의 실질적인 부분에 존재할 수 있다. 이러한 실질적 부분은 전기-광학 가변성 투과 구성부를 제품으로서 유용하게 할 수 있는 기판 및 캡슐화 물질의 일부분이다. 예를 들어, 프레임내에 존재하는 기판 및 캡술화 물질의 일부분은 이러한 필름이 필요하지 않지만, 이러한 비코팅된 부분은 마스킹되어 코팅을 피하거나 필름을 제거할 수 있다. 바람직하게, 필름은 기판 및/또는 캡술화 물질의 전체 주 표면상에 본 발명의 전기-광학 셀의 매칭된 대향 배열로 존재한다. 전기전도성 필름은 전기 발색 장치에서 전기전도성 필름으로서 사용되는, 당 분야의 공지된 임의의 것일 수 있다. 이러한 필름은 금속 또는 산화금속의 투명한 박막, 예를 들어 불소 도핑된 산화주석 또는 주석 토핑된 산화인듐(통상적으로 ITO로 지칭됨(인듐/주석 산화물)), 바람직하게는 인듐 대 주석의 비가 약 90:10인 중량비를 갖는 ITO일 수 있다. 안티몬-도핑된 산화주석 및 알루미늄 도핑된 산화 아연과 같은 그밖의 물질이 전기전도성 필름으로서 사용될 수 있다. 이러한 필름을 위한 적당한 시이트 저항은 1평방피트당 10 내지 30 오옴의 범위일 수 있다. 전기전도성 필름을 위한 적당한 두께는 약 1300 내지 약 4000Å, 예를 들어 2000 내지 4000Å일 수 있다. 전기전도성 필름은 기판에 악영향을 주지 않는 한, 당 분야에 공지된 다양한 방법에 의해 침착될 수 있다. 고온의 열분해 방법이 유리상에 전기전도성 필름을 침착시키기 위해서 사용될 수 있지만, 이러한 방법은 일반적으로 낮은 융점의 중합체 기판에 대해서는 적당하지 않다. 전기전도성 필름, 예를 들어 ITO를 중합체 기판에 침착시키기에 적당한 방법은, 예를 들어 미국 특허 제 4,851,095 호, 미국 특허 제 5,225,057 호 및 WO 공개공보 제 96/06203 호(유럽 특허 제 776383 호)에서 기술한 높은 침착율 및 저온의 공정인, 직류(DC) 스퍼터링, 예를 들어 메타모드(MetaMode) 스퍼터링 시스템과 같은 DC 마그네트론 반응성 스퍼터링(MSVP)을 들 수 있다. 냉각 드럼에 의한 진공 웹의 코팅이 플라스틱 기판상에 ITO를 코팅하는 다른 방법이다. 이러한 기법을 사용하여 80% 이상의 가시광선 투과율 및 18 내지 20 오옴/평방피트당 시이트 저항을 갖는 ITO 필름을 약 20℃에서 제조할 수 있다.In the case of producing an electrochromic device, the substrate is preferably coated as part of layer 47 with an electrochromic film, depositing an electroconductive film thereon. Electroconductive and electrochromic films can be present in substantial portions of the surface of the substrate and the encapsulant material. This substantial part is part of the substrate and encapsulation material that can make the electro-optical variable transmissive component useful as a product. For example, portions of the substrate and encapsulant material present in the frame do not require such a film, but such uncoated portions may be masked to avoid coating or remove the film. Preferably, the film is present in a matched opposing arrangement of the electro-optical cells of the invention on the entire major surface of the substrate and / or the encapsulant material. The electroconductive film can be any known in the art, used as an electroconductive film in electrochromic devices. Such films are transparent films of metals or metal oxides, for example fluorine doped tin oxide or tin toped indium oxide (commonly referred to as ITO (indium / tin oxide)), preferably indium to tin ratio of about 90 It may be ITO having a weight ratio of: 10. Other materials, such as antimony-doped tin oxide and aluminum doped zinc oxide, can be used as the electroconductive film. Suitable sheet resistance for such films can range from 10 to 30 ohms per square foot. Suitable thicknesses for the electrically conductive film can be from about 1300 to about 4000 mm 3, for example 2000 to 4000 mm 3. The electrically conductive film can be deposited by various methods known in the art, so long as it does not adversely affect the substrate. Although high temperature pyrolysis methods can be used to deposit electrically conductive films on glass, these methods are generally not suitable for low melting polymer substrates. Suitable methods for depositing electrically conductive films, such as ITO, on polymeric substrates are described, for example, in US Pat. No. 4,851,095, US Pat. No. 5,225,057 and WO Publication No. 96/06203 (European Patent 776383). DC magnetron reactive sputtering (MSVP), such as direct current (DC) sputtering, for example the MetaMode sputtering system, which is the high deposition rate and low temperature process described. Coating of vacuum webs with cooling drums is another method of coating ITO on plastic substrates. Using this technique, an ITO film having at least 80% visible light transmittance and sheet resistance per 18-20 ohms / square foot can be prepared at about 20 ° C.
추가로, 마모 개선 중합체 프라이머(primer)는, 기판 및 전기전도성 필름의 계면에 배치되어 기판 및 전기전도성 필름의 잔금 및/또는 기판 및 전기전도성 필름의 크랙킹을 방지함을 보조하여 개선된 환경에 대한 내구성 및 장시간 사이클링(착색화/표백화 사이클)을 위해 플라스틱 기판의 표면에 전기전도성 필름의 부착을 개선시킨다. 아크릴산 및 치환된 아크릴레이트, 예를 들어 시아노에틸아크릴레이트, 하이드록시에틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트 및 이러한 치환된 아크릴레이트의 혼합물의 아크릴레이트의 공중합체가 사용될 수 있다. 프라이머의 도포 및 경화는 미국 특허 제 5,618,390 호에 기술된 바와 같이 수행할 수 있다.In addition, abrasion improving polymer primers are disposed at the interface of the substrate and the electroconductive film to assist in preventing residues of the substrate and the electroconductive film and / or cracking of the substrate and the electroconductive film for improved environments. Improve the adhesion of the electroconductive film to the surface of the plastic substrate for durability and long time cycling (coloration / bleaching cycle). Copolymers of acrylic acid and substituted acrylates such as cyanoethyl acrylate, hydroxyethyl acrylate, methyl methacrylate and mixtures of such substituted acrylates can be used. Application and curing of the primer may be performed as described in US Pat. No. 5,618,390.
프라이밍된 전기전도성 필름으로 코팅된 투명 기판 한쌍을 이용하여 투명한 전기 발색 장치를 제조한다. 바람직하게는, 전기 발색 필름을 한쪽 플라스틱 기판의 전기전도성 필름상에 침착시키고, 상보성 전기 발색 또는 상대전극 필름을 다른 쪽 플라스틱 기판의 전기전도성 필름상에 침착시킨다. 산화텅스텐을 산화텅스텐의 열 증발에 의해 기판상에 침착시킬 수도 있지만, 희유기체/산소 분위기중 높은 총 기체 압력(20 mTorr 초과)하에 텅스텐의 직류(DC) 마그네트론 스퍼터링에 의해 침착시키는 것이 바람직하다. 또한, 대향 기판은 프라이밍된 층 이외에 상대전극 또는 전기 발색 층 코팅물을 전기전도성 필름상에 갖는다. 이러한 추가의 필름은 미국 특허 제 5,618,390 호에 개시된 바와 같은 질소-함유 산화이리듐중 하나일 수 있다.A transparent electrochromic device is manufactured using a pair of transparent substrates coated with a primed electroconductive film. Preferably, the electrochromic film is deposited on the electroconductive film of one plastic substrate and the complementary electrochromic or counter electrode film is deposited on the electroconductive film of the other plastic substrate. Tungsten oxide may be deposited on the substrate by thermal evaporation of tungsten oxide, but it is preferred to deposit it by direct current (DC) magnetron sputtering of tungsten under high total gas pressure (greater than 20 mTorr) in a rare gas / oxygen atmosphere. The counter substrate also has a counter electrode or electrochromic layer coating on the electroconductive film in addition to the primed layer. This additional film may be one of nitrogen-containing iridium oxides as disclosed in US Pat. No. 5,618,390.
하나의 실시양태에서, 전기 발색 셀(29)의 구조는 3개의 전극, 즉 작동전극(WE), 기준전극(RE) 및 상대전극(CE)을 갖는다. 작동전극은 질소-함유 산화이리듐 필름일 수 있고, 기준전극은 표준 칼로멜 전극(SCE)일 수 있고, 상대전극은 25 cm2의 면적을 갖는 백금 호일일 수 있다. 표준 칼로멜 전극에 대비하여 -0.5 내지 -0.1 V 범위의 인가 전압을 갖는 정전위 조건을 사용하면, 삽입되고 제거되는 전하량이 약 13 내지 40 mC/cm2이다. 또한, 전기화학적 환원은 약 1.5 x 10-3A의 인가 전류 및 1.5 V로 설정된 전압 한계를 비롯한 정전류 조건하에서 수행될 수 있다. 이들 조건하에 삽입되고 제거되는 전하량은 약 23 mC/cm2이다. WE에 직렬로 감긴 전량계를 사용하여 전하를 측정할 수 있다. 축적된 전하는 약 1 내지 40, 바람직하게는 15 내지 29, 더욱 바람직하게는 20 내지 29 mC/cm2의 범위일 수 있다.In one embodiment, the structure of the electrochromic cell 29 has three electrodes, namely working electrode WE, reference electrode RE and counter electrode CE. The working electrode may be a nitrogen-containing iridium oxide film, the reference electrode may be a standard calomel electrode (SCE), and the counter electrode may be a platinum foil having an area of 25 cm 2 . Using potentiostatic conditions with applied voltages in the range of -0.5 to -0.1 V compared to standard caramel electrodes, the amount of charge inserted and removed is about 13 to 40 mC / cm 2 . In addition, the electrochemical reduction can be performed under constant current conditions, including an applied current of about 1.5 x 10 -3 A and a voltage limit set to 1.5 V. The amount of charge inserted and removed under these conditions is about 23 mC / cm 2 . The charge can be measured using a photometer wound in series with WE. The accumulated charge may range from about 1 to 40, preferably from 15 to 29, more preferably from 20 to 29 mC / cm 2 .
2개의 기판을 프라이밍한 후, 필요에 따라 전기전도성 및 전기 발색 또는 상대전극 필름으로 코팅하고, 상기 기판 쌍을 조립하여 정면 관계로 전기 발색 필름을 갖는 셀을 형성한다. 셀(29)는 2개의 반전지 사이에 이온-전도성 중합체의 예비성형된 시이트를 배치하고, 수득된 조립체를 오토클레이브내에서 적층함으로써제조될 수 있다. 이온-전도성 물질, 바람직하게는 이온-전도성 중합체 층이 양쪽의 코팅된 표면과 결합하여 적층 제품을 형성한다.After priming the two substrates, they are coated with an electroconductive and electrochromic or counter electrode film as needed, and the pair of substrates are assembled to form a cell having an electrochromic film in a frontal relationship. Cell 29 can be made by placing a preformed sheet of ion-conducting polymer between two half cells and stacking the resulting assembly in an autoclave. An ion-conductive material, preferably an ion-conductive polymer layer, combines with both coated surfaces to form a laminated article.
또한, 양성자-전도성 중합체인 이온-전도성 중합체 전해질이 상기 셀에 유용하다. 2-아크릴아미도-2-메틸프로판설폰산(루브리졸(Lubrizol)로부터의 AMPS(등록상표))의 단독중합체 및 AMPS 물질과 다양한 단량체의 공중합체를, 기판 사이에 적층될 수 있는 예비성형 시이트의 형태로, 또는 적소에서 주조되고 경화되는 단량체의 액체 반응 혼합물의 형태로 사용할 수 있다. 본 발명에 따른 적합한 양성자-전도성 중합체 전해질은 바람직하게는 적소에서 주조되고 경화되는, AMPS 물질과 N,N-디메틸아크릴아미드(DMA)의 공중합체이다. AMPS와 DMS의 공중합체의 적합한 예는 AMPS 및 DMA 단량체로부터 약 1:3 내지 1:2의 몰비로 제조되는 것이다. 중합체 전해질의 두께는 약 0.001 내지 약 0.025 인치(0.254 내지 0.625 mm), 더욱 적합하게는 0.005 내지 0.015 인치(0.127 내지 0.381 mm)의 범위이거나 미국 특허 제 5,327,281 호에 기술된 바와 같을 수 있다. AMPS/DMA 공중합체 양성자-전도성 전해질은 바람직하게는 1-메틸-2-피롤리디논(NMP) 및 물중의 단량체 용액으로서 적소에서 주조된다. 단량체 용액은 화학선, 바람직하게는 자외(UV)선에 노출시 단량체를 중합시키는 광개시제를 포함한다. 바람직한 UV 개시제로는 벤조인, 메틸 에테르 및 디에톡시아세토페논이 포함된다. 단량체 용액은 시판중인 밀봉제, 예를 들어 배리안 배큠 프로덕츠(Varian Vacuum Products)로부터 시판중인 토르 시일(Torr Seal, 등록상표)에 의해 적소에 유지된 0.005 내지 0.025 인치(0.381 내지 0.508 mm) 테플론(TEFLON, 등록상표) 스페이서 49 A 및 49 B와 함께 조립된 2개 별개의전기전도성 및 전기 발색 코팅된 기판 사이에 주입될 수 있다. 굽은 렌즈는 전형적으로 직경이 약 70 mm이고 두께가 1 내지 2 mm이다. 한쌍의 굽은 렌즈 기판의 경우, 단량체 용액을 한쪽 렌즈 기판의 오목면상에 주입하고, 다른쪽 렌즈 기판의 볼록면을 단량체 용액과 접촉하여 위치시킴으로써 단량체 용액을 렌즈 기판 사이에서 박막으로 형성할 수 있다. 중합체 전해질을 경화시키기에 충분한 자외선으로의 노출은 전형적으로 수은 램프의 경우 약 30분이고 크세논 램프의 경우 약 1 내지 3분이다. 상기 이온-전도성 중합체 전해질 이외에 다른 물질, 예를 들어 수소 우라닐포스페이트 또는 폴리에틸렌 옥사이드/LiCl04가 또한 사용될 수 있다. 또한, LiNbO3, LiBO3, LiTaO3, LiF, Ta2O5, Na2AlF6, Sb2O5·nH2O+Sb2O3, Na2O×·11 Al2O3, MgF2, ZrO2, Nb2O5및 Al2O3와 같은 무기 필름이 전해질 물질로서 사용될 수 있다. 수득된 전기 발색 렌즈는 무의미한 헤이즈(0.3 내지 0.4%)를 갖고 일반적으로 균열이 없다. 전기 발색 장치에 대한 전기 접속은 바람직하게는 전기전도성 버스 바아를 사용하여 행해진다. 550 nm에서 렌즈의 광투과율은 약 23 내지 29 mC/cm2범위의 전하에 대해 약 +1.5 내지 -1.5 V의 전압 범위에서, 표백 상태에서는 전형적으로 약 75% 이상이고 암 상태에서는 최소 약 10%일 수 있다. 이러한 필름의 하전 용량은 3 mC/cm2미만 내지 30 mC/cm2초과의 범위일 수 있다. 안경 이외의 전기 발색 제품의 경우, 표백 상태에서의 투과율은 보다 낮을 수도 있고 암 상태의 투과율은 보다 높거나 낮을 수도 있다.Also useful for such cells are ion-conducting polymer electrolytes which are proton-conducting polymers. Pre-formed homopolymers of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid (AMPS® from Lubrizol) and copolymers of AMPS materials with various monomers can be laminated between substrates It may be used in the form of a sheet or in the form of a liquid reaction mixture of monomers which is cast and cured in place. Suitable proton-conducting polymer electrolytes according to the invention are copolymers of AMPS material with N, N-dimethylacrylamide (DMA), which are preferably cast and cured in place. Suitable examples of copolymers of AMPS and DMS are those prepared from AMPS and DMA monomers in molar ratios of about 1: 3 to 1: 2. The thickness of the polymer electrolyte may range from about 0.001 to about 0.025 inches (0.254 to 0.625 mm), more suitably 0.005 to 0.015 inches (0.127 to 0.381 mm) or as described in US Pat. No. 5,327,281. The AMPS / DMA copolymer proton-conducting electrolyte is preferably cast in place as a monomer solution in 1-methyl-2-pyrrolidinone (NMP) and water. The monomer solution comprises a photoinitiator that polymerizes the monomer upon exposure to actinic radiation, preferably ultraviolet (UV) radiation. Preferred UV initiators include benzoin, methyl ether and diethoxyacetophenone. The monomer solution was held in place by a commercially available sealant such as Torr Seal (trademark) from Varian Vacuum Products Teflon (0.005 to 0.025 inch (0.381 to 0.508 mm) held in place. TEFLON®) can be injected between two separate electroconductive and electrochromic coated substrates assembled with spacers 49A and 49B. Curved lenses are typically about 70 mm in diameter and 1 to 2 mm thick. In the case of a pair of curved lens substrates, the monomer solution can be formed into a thin film between the lens substrates by injecting a monomer solution onto the concave surface of one lens substrate and placing the convex surface of the other lens substrate in contact with the monomer solution. Exposure to ultraviolet light sufficient to cure the polymer electrolyte is typically about 30 minutes for mercury lamps and about 1 to 3 minutes for xenon lamps. In addition to the ion-conducting polymer electrolyte, other materials may also be used, for example hydrogen uranilphosphate or polyethylene oxide / LiCl0 4 . Further, LiNbO 3 , LiBO 3 , LiTaO 3 , LiF, Ta 2 O 5 , Na 2 AlF 6 , Sb 2 O 5 nH 2 O + Sb 2 O 3 , Na 2 O × 11 Al 2 O 3 , MgF 2 Inorganic films such as, ZrO 2 , Nb 2 O 5 and Al 2 O 3 can be used as the electrolyte material. The electrochromic lens obtained has a meaningless haze (0.3 to 0.4%) and is generally free of cracks. The electrical connection to the electrochromic device is preferably made using an electrically conductive bus bar. The light transmittance of the lens at 550 nm is typically at least about 75% in bleached state and at least about 10% in dark state, in the voltage range of about +1.5 to -1.5 V for charges in the range of about 23 to 29 mC / cm 2. Can be. The charge capacity of such films can range from less than 3 mC / cm 2 to more than 30 mC / cm 2 . For electrochromic products other than glasses, the transmittance in the bleached state may be lower and the transmittance in the dark state may be higher or lower.
버스 바아(51 및 53)는 안경 프레임의 배터리인 전원(33)에 의해 급전되거나, 또는 전원의 전압 및 암페어수를 적절히 조절하면서 자동차내 또는 자동차상의 전원으로부터 공급될 수 있다. 자동차로부터의 전원은 전류 및 전압이 적절히 조절되는 자동차 배터리 및/또는 자동차상에, 예들 들어 방풍유리내에 위치된 하나 이상의 태양발전 셀일 수 있다. 전력은 전기 발색 또는 이후에 기술되는 바와 같은 액정 조작을 위해 전자 회로(55)에 의해 제어된다. 회로(55)는 전기 접속부(31 및 32)와 함께 도 1에 도시된 바와 같은 포트(25)에서의 접속부를 통해 기능적으로 제어할 수 있다. 전기 발색 셀을 제어하기 위한 전원 및 전자 회로는 둘다 도 1의 안경의 측면 부재(15 또는 17)에 존재할 수 있다. 이러한 전기 발색 셀은 "현탁액 적층법 및 장치(Suspension Lamination Method and Device)"에 대해 1997년 11월 13일자로 출원되어 허여된 미국 특허출원 제 08/970,031 호에 기술되어 있고 또한 PCT 특허 공개공보 제 WO 97/43089 호의 대상이기도 한 현탁액 적층법에 의해 제조될 수 있다.The bus bars 51 and 53 may be powered by a power source 33 which is a battery of the eyeglass frame, or may be supplied from a power source in an automobile or on an automobile while appropriately adjusting the voltage and amperage of the power source. The power source from the motor vehicle may be one or more solar cells located on an automotive battery and / or motor vehicle, for example in a windshield, in which the current and voltage are appropriately regulated. Power is controlled by the electronic circuit 55 for electrochromic or liquid crystal manipulation as described later. The circuit 55 can be functionally controlled through a connection at the port 25 as shown in FIG. 1, along with the electrical connections 31 and 32. Both the power source and the electronic circuit for controlling the electrochromic cell may be present in the side member 15 or 17 of the spectacles of FIG. 1. Such electrochromic cells are described in US patent application Ser. No. 08 / 970,031, filed Nov. 13, 1997 for "Suspension Lamination Method and Device," and also in PCT Patent Publication. It can be prepared by the suspension lamination method which is also the subject of WO 97/43089.
도 2에 고체 상태의 변형물로 도시된 전기 발색 셀은 공간(41)에 중합체-전해질을 끼워넣은 두 기판의 적층물이다. 도 3은 기판상의 박막 스택을 사용하는 상보형 박막을 갖는 전기 발색 셀의 또다른 고체 상태의 변형물을 도시한다. 도 2 또는 3에서 한쪽 또는 다른쪽 전극은 사이클링을 위해 하기 반응식 1의 삽입-추출 이온 J+에 의해 예비-하전될 수 있다.The electrochromic cell, shown as a variant in the solid state in FIG. 2, is a stack of two substrates sandwiching a polymer-electrolyte in space 41. 3 shows another solid state variant of an electrochromic cell having a complementary thin film using a thin film stack on a substrate. One or the other electrode in FIG. 2 or 3 may be pre-charged by the insert-extraction ion J + of Scheme 1 below for cycling.
상기 반응식에서 우측은 암 상태를 나타내고 좌측은 밝은 상태를 나타낸다. 상기 반응식은 전자 및 1가 전하-보상 이온의 가역적 이중 삽입에 의해 음극 착색을 나타내는 무기 산화물 필름에 대한 것이다. 반응식 1에서, M은 2m을 n으로 나눈 원자가를 갖는 필름의 다가 양이온이다. m 및 n은 둘다 공칭 정수이다. 색 중심을 형성하면서 삽입되는 이온은 J+이다. 전형적으로 X는 0보다 크고 0.5보다는 작으며, X가 0.5에 가까워짐에 따라 필름은 정상 조명에서의 투명한 투과 상태로부터 동일 색조의 더욱 더 어두운 색조까지 가역적으로 변화한다. 도 3에서 도전성 기판(39)는 버스 바아(53)에 전기 접속된 산화텅스텐 코팅(45)을 가질 수 있다. 산화텅스텐 필름은 전해질 필름(57)과 접촉해 있다. 필름(57)과 접촉해 있는 것은 상대전극 필름(47)이고, 상대전극 필름과 전기 접촉해 있는 것은 인듐 주석 산화물 코팅(59)이다. 코팅(59)은 전기 발색 셀에서의 다른 코팅과 마찬가지로 당 분야의 숙련자에게 공지된 임의의 박막 기법에 의해 침착될 수 있는 박막 코팅이다. 코팅(59)은 전력을 전극 필름으로 운반하는 버스 바아(51)를 갖는다.In the reaction scheme, the right side represents the dark state and the left side represents the bright state. The scheme is for inorganic oxide films that exhibit cathodic coloring by reversible double insertion of electrons and monovalent charge-compensating ions. In Scheme 1, M is a polyvalent cation of a film having a valence of 2 m divided by n. m and n are both nominal integers. The ions inserted while forming the color center are J +. Typically X is greater than 0 and less than 0.5, and as X approaches 0.5, the film reversibly changes from the transparent transmission state in normal illumination to even darker shades of the same hue. In FIG. 3, the conductive substrate 39 may have a tungsten oxide coating 45 electrically connected to the bus bar 53. The tungsten oxide film is in contact with the electrolyte film 57. In contact with the film 57 is the counter electrode film 47, and in contact with the counter electrode film is the indium tin oxide coating 59. Coating 59 is a thin film coating that can be deposited by any thin film technique known to those skilled in the art, like other coatings in electrochromic cells. Coating 59 has a bus bar 51 that carries power to the electrode film.
전력 및 제어 구성요소의 적합한 예는 경량의 배터리식 전기 발색(EC) 안경에 유용한 마이크로-일렉트로닉스이다. 이러한 구성요소는 마이크로일렉트로닉스, 예를 들어 변환성 전기 발색("EC") 렌즈의 저에너지, 고전류(펄스) 드레인 요건을 제공할 수 있는 혼성 동력-공유 구조의 리튬형 1차 셀 및 밀봉된 납산형 2차 셀을 포함할 수 있다. 스위치-모드 동력 공급 제어기는 2차 셀이 1차 셀에 의해 하전되도록 혼성 배터리 시스템상의 전력-공유 부하를 조정한다. 상기 시스템은 허용가능할 만큼 빠른 속도로 밝은 것부터 완전히 어두운 것까지 EC 렌즈를 변환성하는 단기간 펄스 드레인 요건 및 약 1500 사이클의 장기간 작동 수명 요건을 충족시킬 수 있다. 적합한 납산형 배터리는 길다랗고 균일하며 직사각형 단면을 갖고 20 mA-hr 이상의 용량을 제공할 수 있다. 적합한 납산형 배터리는 또한 길다랗고 균일하며 직사각형 단면을 갖고 180 mA-hr 이상의 용량을 제공할 수 있고, 모두 측면 부재(15 및 17)와 같은 하나 이상의 부피-제한된 공간과 양립가능한 아주 작은 부피를 갖는다. 리튬형 및 납산형 배터리는 이들 어느 한쪽 부재내의 공극안에 대칭적으로 위치시키기 위해 대략 동일한 형태 인자 및 부피를 가질 수 있다. 이중형 셀 배터리 구조는 하나 이상의 프레임 장착된 투과율 스위치를 형성하는 가요성 회로와 함께 사용될 수 있다. 콘트롤러 일렉트로닉스는 브릿지에서 렌즈 홀더내에 형성된 미소한 공극내에 정합되는 마이크로콘트롤러일 수 있다. 마지막으로, 외부의 배터리식 배터리 충전기 케이스 및 회로를 또한 이중 배터리에 의해 급전되는 EC 안경과 함께 사용할 수 있다. 이러한 전원 및 콘트롤러는 미국 특허 제 5,455,637 호 및 제 5,455,638 호에 기술된 바와 같은 것들이다.Suitable examples of power and control components are micro-electronics that are useful for lightweight battery-operated electrochromic (EC) glasses. These components are hybrid, power-sharing lithium-type primary cells and sealed lead-acid that can provide the low energy, high current (pulse) drain requirements of microelectronics, eg, convertible electrochromic ("EC") lenses. It may include a secondary cell. The switch-mode power supply controller regulates the power-sharing load on the hybrid battery system such that the secondary cell is charged by the primary cell. The system can meet the short term pulse drain requirement of converting the EC lens from light to completely dark at an acceptable speed as fast as a long term operating life of about 1500 cycles. Suitable lead-acid batteries have a long, uniform, rectangular cross section and can provide a capacity of 20 mA-hr or more. Suitable lead-acid batteries also have a long, uniform, rectangular cross section and can provide a capacity of 180 mA-hr or more, all of which have a very small volume compatible with one or more volume-limited spaces such as the side members 15 and 17. . Lithium-type and lead-acid batteries may have approximately the same form factor and volume to symmetrically place within the voids in either of these members. Dual cell battery structures can be used with flexible circuits that form one or more frame mounted transmittance switches. The controller electronics can be a microcontroller that fits into a micro void formed in the lens holder at the bridge. Finally, external battery-powered battery charger cases and circuits can also be used with EC glasses powered by dual batteries. Such power sources and controllers are those as described in US Pat. Nos. 5,455,637 and 5,455,638.
광 발색 코팅을 갖는 전기 발색 셀에 대해 상기한 바와 같은 도 2 및 도 3의 전기-광학 셀은 또다른 형태의 전기-광학 장치로서 변형될 수 있다. 이러한 변형된 형태로는 액정 셀을 갖는 전기-광학 장치가 있는데, 여기서는 액정 물질이 광 발색, 열 발색 및/또는 이색성 물질을 갖는다. 본 발명의 이러한 양태에서, 도 2 및 3의 셀중 하나와 유사한 셀이 광 발색, 열 발색 및/또는 이색성 물질이 분산된액정 물질, 화합물 또는 중합체를 갖는다. 후자는 스멕틱, 네마틱 및/또는 리오트로픽 액정 등을 중합체 매트릭스중에 분산시키거나 액정 중합체를 사용하여 형성될 수 있다. 이들 액정 함유 물질은 상기에서 논의한 중합체 전해질이라기 보다는 공간(41)내의 변환성 물질(43)일 것이다. 공간(41)의 물질(43)은 액정 물질 이외에, 액정과 게스트-호스트 관계에 있는 1종 이상의 이색성 염료 및/또는 열 발색 물질을 가질 수 있다. 이와 달리, 상기 물질(43)은 1종 이상의 광 발색 물질을 가질 수 있다. 이는 열, 전기장 및/또는 자기장에 의해 호메오트로픽 배향 상태 또는 균일한 배향 상태와 불규칙한 배향 상태 사이에서 변화하는 액정 분자의 배향 순서 변화에 의해 촉진된다. 도 2 및 3의 전기-광학 장치의 경우, 산화텅스텐 또는 상대전극 코팅, 필름 또는 층이 필요하지 않을 것이다. 기판 또는 기판들은 기판상의 하나 이상의 전도성 코팅, 층 또는 필름의 조성 및/또는 존재하에 전도성이 될 것이다. 또한, 액정의 경우 도 2 및 3의 상대전극 코팅 또는 층은 액정을 배향시키는 하나 이상의 폴리이미드 코팅, 층 또는 필름, 또는 하나 이상의 다른 유사한 배향 코팅일 수 있다.The electro-optical cells of FIGS. 2 and 3 as described above for electrochromic cells with photochromic coatings can be modified as another type of electro-optical device. Such a modified form is an electro-optical device having a liquid crystal cell, wherein the liquid crystal material has photochromic, thermochromic and / or dichroic materials. In this embodiment of the invention, a cell similar to one of the cells of FIGS. 2 and 3 has a liquid crystal material, compound or polymer in which photochromic, thermochromic and / or dichroic substances are dispersed. The latter can be formed by dispersing smectic, nematic and / or lyotropic liquid crystals, etc. in the polymer matrix or using liquid crystal polymers. These liquid crystal containing materials will be the convertible material 43 in the space 41 rather than the polymer electrolyte discussed above. The material 43 of the space 41 may have, in addition to the liquid crystal material, one or more dichroic dyes and / or thermochromic materials in a guest-host relationship with the liquid crystal. Alternatively, the material 43 may have one or more photochromic materials. This is facilitated by a change in the orientation order of the liquid crystal molecules that varies between homeotropic or uniform and irregular alignment states by heat, electric and / or magnetic fields. For the electro-optical device of FIGS. 2 and 3, no tungsten oxide or counter electrode coating, film or layer would be needed. The substrate or substrates will be conductive in the composition and / or presence of one or more conductive coatings, layers or films on the substrate. Also, in the case of liquid crystals, the counter electrode coatings or layers of FIGS. 2 and 3 may be one or more polyimide coatings, layers or films, or one or more other similar alignment coatings to orient the liquid crystals.
광 발색 및 열 발색 물질의 적합한 예는 전기 발색 셀에 대해 상기한 바와 같은 것들이다. 이색성 물질의 적합한 예는 단독으로 또는 이들간의 혼합물 또는 광 발색 및/또는 열 발색 물질과의 혼합물 형태로 발색 물질로서 유용한 이색성 염료이다. 이들 물질은 액정 물질내에서 분자가 정렬될 때 특정 편광의 빛을 흡수하는 능력을 갖는다. 이색성 염료는 빛의 하나의 편광만을 주로 산란시키는 필름 또는 기타 물질에 사용될 때, 상기 물질이 빛의 하나의 편광만을 흡수하도록 한다.적합한 이색성 염료로는 콘고 레드(Congo Red)(나트륨 디페닐-비스-α-나프틸아민 설포네이트), 메틸렌 블루, 스틸벤 염료(색지수(CI)=620), 및 1,1'-디에틸-2,2'-시아닌 클로라이드(CI=374(오렌지) 또는 CI=518(블루))가 포함된다. 이들 염료의 특성 및 그의 제조방법은 랜드(E.H. Land)의 문헌[Colloid Chemistry (1946)]에 기술되어 있다. 이들 염료는 폴리비닐 알콜중에서 현저한 이색성을 가지며 셀룰로즈중에서는 더 적은 이색성을 갖는다. 다른 적합한 염료로는 문헌[Kirk Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, Vol. 8, pp. 652-661(4th Ed. 1993)] 및 이 문헌에서 인용된 참조문헌에서 논의된 것으로 그의 특성 및 제조방법과 함께 열거된 것들이 포함된다.Suitable examples of photochromic and thermochromic materials are those as described above for electrochromic cells. Suitable examples of dichroic materials are dichroic dyes useful as chromogenic materials either alone or in mixtures thereof or in the form of photochromic and / or thermochromic materials. These materials have the ability to absorb light of a particular polarization when molecules are aligned in the liquid crystal material. Dichroic dyes allow the material to absorb only one polarization of light when used in a film or other material that mainly scatters only one polarization of light. Suitable dichroic dyes include Congo Red (sodium diphenyl). -Bis-α-naphthylamine sulfonate), methylene blue, stilbene dye (color index (CI) = 620), and 1,1'-diethyl-2,2'-cyanine chloride (CI = 374 (orange) ) Or CI = 518 (blue)). The properties of these dyes and their preparation are described in Colloid Chemistry (1946) of E. H. Land. These dyes have significant dichroism in polyvinyl alcohol and less dichroism in cellulose. Other suitable dyes include Kirk Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, Vol. 8, pp. 652-661 (4th Ed. 1993) and references cited therein, including those listed with their properties and methods of preparation.
이색성 염료를 갖거나 갖지 않는 1종 이상의 발색 성분을 액정 물질의 양을 기준으로 일반적으로 0.05 내지 15 중량%, 바람직하게는 0.5 내지 5 중량%의 양으로 액정 물질중에 사용할 수 있다.One or more chromophoric components with or without dichroic dye may be used in the liquid crystal material in an amount of generally 0.05 to 15% by weight, preferably 0.5 to 5% by weight, based on the amount of the liquid crystal material.
다른 유용한 게스트 화합물로는 방향족 화합물, 예를 들어 모노-치환된 벤젠 유도체, 디-치환된 벤젠 유도체, 트리-치환된 벤젠 유도체, 테트라-치환된 벤젠 유도체, 모노-치환된 비페닐 유도체, 디-치환된 비페닐 유도체, 트리-치환된 비페닐 유도체, 테트라-치환된 비페닐 유도체, 모노-치환된 나프탈렌 유도체, 디-치환된 나프탈렌 유도체, 트리-치환된 나프탈렌 유도체, 테트라-치환된 나프탈렌 유도체, 모노-치환된 피리딘 유도체, 디-치환된 피리딘 유도체, 트리-치환된 피리딘 유도체, 테트라-치환된 피리딘 유도체, 모노-치환된 피라진 유도체, 디-치환된 피라진 유도체, 트리-치환된 피라진 유도체, 테트라-치환된 피라진 유도체, 모노-치환된피리미딘 유도체, 디-치환된 피리미딘 유도체, 트리-치환된 피리미딘 유도체, 테트라-치환된 피리미딘 유도체, 모노-치환된 아줄렌 유도체, 디-치환된 아줄렌 유도체, 트리-치환된 아줄렌 유도체, 테트라-치환된 아줄렌 유도체, 모노-치환된 피롤 유도체, 디-치환된 피롤 유도체, 트리-치환된 피롤 유도체, 테트라-치환된 피롤 유도체, 모노-치환된 티오펜 유도체, 디-치환된 티오펜 유도체, 트리-치환된 티오펜 유도체, 테트라-치환된 티오펜 유도체, 모노-치환된 푸란 유도체, 디-치환된 푸란 유도체, 트리-치환된 푸란 유도체, 테트라-치환된 푸란 유도체, 모노-치환된 피릴륨염 유도체, 디-치환된 피릴륨염 유도체, 트리-치환된 피릴륨염 유도체, 테트라-치환된 피릴륨염 유도체, 모노-치환된 퀴놀린 유도체, 디-치환된 퀴놀린 유도체, 트리-치환된 퀴놀린 유도체, 테트라-치환된 퀴놀린 유도체, 모노-치환된 피리다진 유도체, 디-치환된 피리다진 유도체, 트리-치환된 피리다진 유도체, 테트라-치환된 피리다진 유도체, 모노-치환된 트리아진 유도체, 디-치환된 트리아진 유도체, 트리-치환된 트리아진 유도체, 테트라-치환된 트리아진 유도체, 모노-치환된 테트라진 유도체, 디-치환된 테트라진 유도체, 트리-치환된 테트라진 유도체, 테트라-치환된 테트라진 유도체, 모노-치환된 안트라센 유도체, 디-치환된 안트라센 유도체, 트리-치환된 안트라센 유도체, 또는 테트라-치환된 안트라센 유도체가 포함된다. 상기에서 논한 바와 같은 게스트 화합물에 부착된 전자 공여기의 예로는 아미노기, 알킬기(메틸, 에틸, 이소프로필, n-프로필, n-부틸, t-부틸, sec-부틸, n-옥틸, t-옥틸, n-헥실, 사이클로헥실 등), 알콕시기(메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시 등), 알킬아미노기(N-메틸아미노, N-에틸아미노, N-프로필아미노, N-부틸아미노등), 하이드록시알킬아미노기(N-하이드록시메틸아미노, N-(2-하이드록시에틸)아미노, N-(2-하이드록시프로필)아미노, N-(3-하이드록시프로필)아미노, N-(4-하이드록시프로필)아미노 등), 디알킬아미노기(N,N-디메틸아미노, N,N-디에틸아미노, N,N-디프로필아미노, N,N-디부틸아미노, N-메틸-N-에틸아미노, N-메틸-N-프로필아미노 등), 하이드록시알킬-알킬아미노기(N-하이드록시메틸-N-메틸아미노, N-하이드록시메틸-N-에틸아미노, N-하이드록시메틸-N-프로필아미노, N-(2-하이드록시에틸)-N-메틸아미노, N-(2-하이드록시에틸)-N-에틸아미노, N-(3-하이드록시프로필)-N-메틸아미노, N-(2-하이드록시프로필)-N-에틸아미노, N-(4-하이드록시부틸)-N-부틸아미노 등), 디하이드록시알킬아미노기(N,N-디하이드록시메틸아미노, N,N-디-(2-하이드록시에틸)아미노, N,N-디-(2-하이드록시프로필)아미노, N,N-디-(3-하이드록시프로필)아미노, N-하이드록시메틸-N-(2-하이드록시에틸)아미노 등), 머캅토기 및 하이드록시기가 포함될 수 있다. 한편, 전자 유인기의 예로는 니트로기, 시아노기, 할로겐 원자(불소, 염소, 브롬), 트리플루오로메틸기, 카복실기, 카보닐 에스테르기, 카보닐기 및 설포닐기가 포함될 수 있다. 사용될 수 있는 게스트 화합물의 구부피 예는 다음과 같다: 3-니트로-4-하이드록시-3-소듐카보닐-아조벤젠, 4-클로로-2-페닐퀴나졸린, 아미노아디프산, 아미노안트라센, 아미노비페닐, 2-아미노-5-브로모벤조산, 1-아미노-5-브로모벤조산, 1-아미노-4-브로모나프탈렌, 2-아미노-5-브로모피리딘, 아미노-클로로벤젠설폰산, 2-아미노-4-클로로벤조산, 2-아미노-5-클로로벤조산, 3-아미노-4-클로로벤조산, 4-아미노-2-클로로벤조산, 5-아미노-2-클로로벤조산, 2-아미노-5-클로로벤조니트릴, 2-아미노-5-클로로벤조페논, 아미노-클로로벤조트리플루오라이드, 3-아미노-6-클로로메틸-2-피라진카보니트릴-4옥사이드, 2-아미노-4-클로로-6-메틸피리딘, 1-아미노-4-클로로나프탈렌, 2-아미노-3-클로로-1,4-나프토퀴논, 2-아미노-4-클로로-5-니트로페놀, 2-아미노-4-클로로-5-니트로톨루엔, 2-아미노-4-클로로-4-페놀, 2-아미노-5-클로로퓨린, 2-아미노-5-클로로피리딘, 3-아미노-2-클로로피리딘, 5-아미노-2-클로로피리딘, 아미노크리센, 2-아미노-p-크레솔, 3-아미노-p-크레솔, 4-아미노-p-크레솔, 4-아미노-m-크레솔, 6-아미노-m-크레솔, 3-아미노크로토노니트릴, 6-아미노-3-시아노-2,4-디메틸피리딘, 5-아미노-6-시아노-2-피라지닐 아세테이트, 4-[N-(2-메틸-3-시아노-5-피라지닐메틸)아미노]-벤조산, 3,5-디니트로아닐린, 4-(2,4-디니트로아닐리노)페놀, 2,4-디니트로아니솔, 2,4-디니트로벤즈알데하이드, 2,6-디니트로벤즈알데하이드, 3,5-디니트로벤즈아미드, 1,2-디니트로벤젠, 1,3-디니트로벤젠, 3,4-디니트로벤조산, 3,5-디니트로벤조산, 3,5-디니트로벤조니트릴, 2,6-디니트로-p-크레솔, 2,6-디니트로-o-크레솔, 2,4-디니트로디페닐아민, 디니트로두렌, 2,4-디니트로-N-에틸아닐린, 2,7-디니트로플루오레논, 2,4-디니트로플루오로벤젠, 1,3-디니트로나프탈렌, 1,5-디니트로나프탈렌, 1,8-디니트로나프탈렌, 2,4-디니트로페놀, 2,5-디니트로페놀, 2,4-디니트로페닐하이드라진, 3,5-디니트로살리실산, 2,3-디니트로톨루엔, 2,4-디니트로톨루엔, 2,6-디니트로톨루엔, 3,4-디니트로톨루엔, 9-니트로안트라센, 4-니트로안트라닐산, 2-아미노-5-트리플루오로메틸-1,3,4-티아졸, 7-아미노-4-(트리플루오로메틸)-쿠마린, 9-시아노안트라센, 3-시아노-4,6-디메틸-2-하이드록시피리딘, 5-시아노인돌, 2-시아노-6-메톡시벤조티아졸, 9-시아노페난트렌, 시아누릭 클로라이드, 1,2-디아미노안트라퀴논, 3,4-디아미노벤조산, 3,5-디아미노벤조산, 3,4-디아미노벤조페논, 2,4-디아미노-6-(하이드록시메틸)프테리딘, 2,6-디아미노-4-니트로톨루엔, 2,3-디시아노하이드로퀴논, 2,6-디니트로아닐린, 2-아미노-5-요오도벤조산, 아미노메톡시벤조산, 2-아미노-4-메톡시벤조티아졸, 2-아미노-6-메톡시벤조티아졸, 5-아미노-2-메톡시페놀, 5-아미노-2-메톡시피리딘, 2-아미노-3-메틸벤조산, 2-아미노-5-메틸벤조산, 2-아미노-6-메틸벤조산, 3-아미노-4-메틸벤조산, 4-아미노-3-메틸벤조산, 2-아미노-4-메틸벤조페논, 7-아미노-4-메틸쿠마린, (100) 3-아미노-5-메틸쿠마린, (101) 7-아미노-4-메틸-1,8-나프틸리덴-2-올. 적합한 게스트 화합물로는 4-아미노아세토페논, 4-아미노벤조산, 4-아미노-α,α,α-트리플루오로톨루엔, 4-아미노벤조니트릴, 4-아미노신남산, 4-아미노페놀, 4-브로모톨루엔, 4-브로모아닐린, 4-브로모아니솔, 4-브로모벤즈알데하이드, 4-브로모벤조니트릴, 4-클로로벤조니트릴, 4-클로로톨루엔, 4-클로로아닐린, 4-클로로아니솔, 4-클로로벤즈알데하이드, 4-클로로벤조니트릴, 4-시아노벤즈알데하이드, α-시아노-4-하이드록시신남산, 4-시아노페놀, 4-시아노피리딘-N-옥사이드, 4-플루오로톨루엔, 4-플루오로아닐린, 4-플루오로아니솔, 4-플루오로벤즈알데하이드, 4-플루오로벤조니트릴, 4-니트로아닐린, 4-니트로벤즈아미드, 4-니트로벤조산, 4-니트로벤질 알콜, 4-니트로신남알데하이드, 4-니트로신남산, 4-니트로페놀, 4-니트로페네톨, 4-니트로페닐 아세테이트, 4-니트로페닐하이드라진, 4-니트로페닐 이소시아네이트 4-니트로톨루엔 4-니트로-α,α, α-트리플루오로톨루엔이 포함된다.Other useful guest compounds include aromatic compounds such as mono-substituted benzene derivatives, di-substituted benzene derivatives, tri-substituted benzene derivatives, tetra-substituted benzene derivatives, mono-substituted biphenyl derivatives, di- Substituted biphenyl derivatives, tri-substituted biphenyl derivatives, tetra-substituted biphenyl derivatives, mono-substituted naphthalene derivatives, di-substituted naphthalene derivatives, tri-substituted naphthalene derivatives, tetra-substituted naphthalene derivatives, Mono-substituted pyridine derivatives, di-substituted pyridine derivatives, tri-substituted pyridine derivatives, tetra-substituted pyridine derivatives, mono-substituted pyrazine derivatives, di-substituted pyrazine derivatives, tri-substituted pyrazine derivatives, tetra -Substituted pyrazine derivatives, mono-substituted pyrimidine derivatives, di-substituted pyrimidine derivatives, tri-substituted pyrimidine derivatives, tetra-substituted pyrimidine derivatives, Mono-substituted azulene derivatives, di-substituted azulene derivatives, tri-substituted azulene derivatives, tetra-substituted azulene derivatives, mono-substituted pyrrole derivatives, di-substituted pyrrole derivatives, tri-substituted Pyrrole derivatives, tetra-substituted pyrrole derivatives, mono-substituted thiophene derivatives, di-substituted thiophene derivatives, tri-substituted thiophene derivatives, tetra-substituted thiophene derivatives, mono-substituted furan derivatives, di -Substituted furan derivatives, tri-substituted furan derivatives, tetra-substituted furan derivatives, mono-substituted pyryllium salt derivatives, di-substituted pyryllium salt derivatives, tri-substituted pyryllium salt derivatives, tetra-substituted pyryllium salts Derivatives, mono-substituted quinoline derivatives, di-substituted quinoline derivatives, tri-substituted quinoline derivatives, tetra-substituted quinoline derivatives, mono-substituted pyridazine derivatives, di-substituted pyridazine derivatives, tri-substituted blood Ridazine derivatives, tetra-substituted pyridazine derivatives, mono-substituted triazine derivatives, di-substituted triazine derivatives, tri-substituted triazine derivatives, tetra-substituted triazine derivatives, mono-substituted tetraazine derivatives Derivatives, di-substituted tetrazine derivatives, tri-substituted tetrazine derivatives, tetra-substituted tetrazine derivatives, mono-substituted anthracene derivatives, di-substituted anthracene derivatives, tri-substituted anthracene derivatives, or tetra- Substituted anthracene derivatives are included. Examples of electron donating groups attached to the guest compound as discussed above include amino groups, alkyl groups (methyl, ethyl, isopropyl, n-propyl, n-butyl, t-butyl, sec-butyl, n-octyl, t-octyl , n-hexyl, cyclohexyl, etc.), alkoxy group (methoxy, ethoxy, propoxy, butoxy etc.), alkylamino group (N-methylamino, N-ethylamino, N-propylamino, N-butylamino, etc.) ), Hydroxyalkylamino group (N-hydroxymethylamino, N- (2-hydroxyethyl) amino, N- (2-hydroxypropyl) amino, N- (3-hydroxypropyl) amino, N- ( 4-hydroxypropyl) amino, etc.), dialkylamino group (N, N-dimethylamino, N, N-diethylamino, N, N-dipropylamino, N, N-dibutylamino, N-methyl-N -Ethylamino, N-methyl-N-propylamino, etc.), hydroxyalkyl-alkylamino group (N-hydroxymethyl-N-methylamino, N-hydroxymethyl-N-ethylamino, N-hydroxymethyl- N-Pro Amino, N- (2-hydroxyethyl) -N-methylamino, N- (2-hydroxyethyl) -N-ethylamino, N- (3-hydroxypropyl) -N-methylamino, N- ( 2-hydroxypropyl) -N-ethylamino, N- (4-hydroxybutyl) -N-butylamino and the like), dihydroxyalkylamino group (N, N-dihydroxymethylamino, N, N-di -(2-hydroxyethyl) amino, N, N-di- (2-hydroxypropyl) amino, N, N-di- (3-hydroxypropyl) amino, N-hydroxymethyl-N- (2 -Hydroxyethyl) amino, etc.), a mercapto group and a hydroxy group. Meanwhile, examples of the electron attracting group may include a nitro group, a cyano group, a halogen atom (fluorine, chlorine, bromine), a trifluoromethyl group, a carboxyl group, a carbonyl ester group, a carbonyl group, and a sulfonyl group. Examples of the bulk of guest compounds that may be used are as follows: 3-nitro-4-hydroxy-3-sodiumcarbonyl-azobenzene, 4-chloro-2-phenylquinazolin, aminoadipic acid, aminoanthracene, amino Biphenyl, 2-amino-5-bromobenzoic acid, 1-amino-5-bromobenzoic acid, 1-amino-4-bromonaphthalene, 2-amino-5-bromopyridine, amino-chlorobenzenesulfonic acid, 2-Amino-4-chlorobenzoic acid, 2-amino-5-chlorobenzoic acid, 3-amino-4-chlorobenzoic acid, 4-amino-2-chlorobenzoic acid, 5-amino-2-chlorobenzoic acid, 2-amino-5 -Chlorobenzonitrile, 2-amino-5-chlorobenzophenone, amino-chlorobenzotrifluoride, 3-amino-6-chloromethyl-2-pyrazinecarbonitrile-4oxide, 2-amino-4-chloro-6 -Methylpyridine, 1-amino-4-chloronaphthalene, 2-amino-3-chloro-1,4-naphthoquinone, 2-amino-4-chloro-5-nitrophenol, 2-amino-4-chloro- 5-nitrotoluene, 2-amino-4-chloro-4-phenol, 2-amino-5-chloropurine, 2-amino-5-chloropyridine, 3-amino-2-chloropyridine, 5-amino-2-chloropyridine, aminocream Sen, 2-amino-p-cresol, 3-amino-p-cresol, 4-amino-p-cresol, 4-amino-m-cresol, 6-amino-m-cresol, 3-amino Crotononitrile, 6-amino-3-cyano-2,4-dimethylpyridine, 5-amino-6-cyano-2-pyrazinyl acetate, 4- [N- (2-methyl-3-cyano- 5-pyrazinylmethyl) amino] -benzoic acid, 3,5-dinitroaniline, 4- (2,4-dinitroanilino) phenol, 2,4-dinitroanisole, 2,4-dinitrobenzaldehyde , 2,6-dinitrobenzaldehyde, 3,5-dinitrobenzamide, 1,2-dinitrobenzene, 1,3-dinitrobenzene, 3,4-dinitrobenzoic acid, 3,5-dinitrobenzoic acid , 3,5-dinitrobenzonitrile, 2,6-dinitro-p-cresol, 2,6-dinitro-o-cresol, 2,4-dinitrodiphenylamine, dinitrodurene, 2, 4-dinitro-N-ethyl Nilin, 2,7-dinitrofluorenone, 2,4-dinitrofluorobenzene, 1,3-dinitronaphthalene, 1,5-dinitronaphthalene, 1,8-dinitronaphthalene, 2,4-di Nitrophenol, 2,5-dinitrophenol, 2,4-dinitrophenylhydrazine, 3,5-dinitrosalicylic acid, 2,3-dinitrotoluene, 2,4-dinitrotoluene, 2,6-dinitro Toluene, 3,4-dinitrotoluene, 9-nitroanthracene, 4-nitroanthranylic acid, 2-amino-5-trifluoromethyl-1,3,4-thiazole, 7-amino-4- (trifluor Romethyl) -coumarin, 9-cyanoanthracene, 3-cyano-4,6-dimethyl-2-hydroxypyridine, 5-cyanoindole, 2-cyano-6-methoxybenzothiazole, 9- Cyanophenanthrene, cyanuric chloride, 1,2-diaminoanthraquinone, 3,4-diaminobenzoic acid, 3,5-diaminobenzoic acid, 3,4-diaminobenzophenone, 2,4-diamino- 6- (hydroxymethyl) pteridine, 2,6-diamino-4-nitrotoluene, 2,3-dicyanohydroquinone, 2,6- Nitroaniline, 2-amino-5-iodobenzoic acid, aminomethoxybenzoic acid, 2-amino-4-methoxybenzothiazole, 2-amino-6-methoxybenzothiazole, 5-amino-2-methoxy Phenol, 5-amino-2-methoxypyridine, 2-amino-3-methylbenzoic acid, 2-amino-5-methylbenzoic acid, 2-amino-6-methylbenzoic acid, 3-amino-4-methylbenzoic acid, 4- Amino-3-methylbenzoic acid, 2-amino-4-methylbenzophenone, 7-amino-4-methylcoumarin, (100) 3-amino-5-methylcoumarin, (101) 7-amino-4-methyl-1 , 8-naphthylidene-2-ol. Suitable guest compounds include 4-aminoacetophenone, 4-aminobenzoic acid, 4-amino-α, α, α-trifluorotoluene, 4-aminobenzonitrile, 4-aminocinnamic acid, 4-aminophenol, 4- Bromotoluene, 4-bromoaniline, 4-bromoanisole, 4-bromobenzaldehyde, 4-bromobenzonitrile, 4-chlorobenzonitrile, 4-chlorotoluene, 4-chloroaniline, 4-chloro Anisole, 4-chlorobenzaldehyde, 4-chlorobenzonitrile, 4-cyanobenzaldehyde, α-cyano-4-hydroxycinnamic acid, 4-cyanophenol, 4-cyanopyridine-N-oxide, 4-fluorotoluene, 4-fluoroaniline, 4-fluoroanisole, 4-fluorobenzaldehyde, 4-fluorobenzonitrile, 4-nitroaniline, 4-nitrobenzamide, 4-nitrobenzoic acid, 4 -Nitrobenzyl alcohol, 4-nitrocinnamaldehyde, 4-nitrocinnamic acid, 4-nitrophenol, 4-nitrophenetol, 4-nitrophenyl acetate, 4-ni Phenylhydrazine, 4-nitrophenyl isocyanate-4-nitrotoluene 4-Nitro include toluene -α, α, α- trifluoromethyl.
본 발명에 사용하기 위한 액정 화합물의 예로는 하기 화학식 IV로 표시되는화합물을 들 수 있다:Examples of liquid crystal compounds for use in the present invention include compounds represented by the following general formula (IV):
상기 식에서, A 및 B는 방향족 또는 지방족 탄화수소 6원 환 또는 치환된 6원 환, 또는 질소 또는 산소 함유 6원 환(상기 산소 또는 질소는 탄소와 함께 환내에 있음) 및 이들중 임의의 것의 혼합물일 수 있고; R은 2개의 환 A와 B 사이의 단일결합, (-C≡C-)(이는 삼중결합된 탄소를 나타냄), CH2CH2또는 COO이다. 상기 화학식 IV에서, X 및 Y는 각각 알킬기, 알콕시기, 알콕시알킬기, 알킬페닐기, 알콕시알킬페닐기, 알콕시페닐기, 알킬사이클로헥실기, 알콕시알킬사이클로헥실기, 알킬사이클로헥실페닐기, 시아노페닐기, 시아노기, 할로겐 원자, 플루오로메틸기, 플루오로메톡시기, 알킬페닐알킬기, 알콕시페닐알킬기, 알킬사이클로헥실알킬기, 알콕시알콕시사이클로헥실알킬기, 알콕시페닐알킬기 또는 알킬사이클로헥실페닐알킬기를 나타내며, 여기서 상기 알킬 쇄 및 알콕시 쇄는 각각 그 안에 광학 활성 부위를 가질 수 있고; 환에 대한 치환기는 수소 원자 이외에 할로겐 원자 또는 시아노기일 수 있다. X 및 Y내에 함유될 수 있는 페닐 또는 페녹시기는 시아노기 및 할로겐 원자(예: 불소 및 염소)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 치환기로 치환될 수 있다. 화학식 IV내에 함유된 페닐기는 각각 할로겐 원자(예: 불소 및 염소) 및 시아노기로 이루어진 군으로부터 선택된 4개 이하의 치환기로 치환될 수 있다.Wherein A and B are aromatic or aliphatic hydrocarbon six-membered rings or substituted six-membered rings, or nitrogen or oxygen-containing six-membered rings (the oxygen or nitrogen being in the ring with carbon) and mixtures of any of these Can; R is a single bond between two rings A and B, (-C≡C-) (which represents a triple bonded carbon), CH 2 CH 2 or COO. In Formula (IV), X and Y are alkyl group, alkoxy group, alkoxyalkyl group, alkylphenyl group, alkoxyalkylphenyl group, alkoxyphenyl group, alkylcyclohexyl group, alkoxyalkylcyclohexyl group, alkylcyclohexylphenyl group, cyanophenyl group, cyano group , Halogen atom, fluoromethyl group, fluoromethoxy group, alkylphenylalkyl group, alkoxyphenylalkyl group, alkylcyclohexylalkyl group, alkoxyalkoxycyclohexylalkyl group, alkoxyphenylalkyl group or alkylcyclohexylphenylalkyl group, wherein the alkyl chain and alkoxy The chains may each have an optically active site therein; The substituent for the ring may be a halogen atom or a cyano group in addition to the hydrogen atom. Phenyl or phenoxy groups which may be contained in X and Y may be substituted with one or more substituents selected from the group consisting of cyano groups and halogen atoms such as fluorine and chlorine. The phenyl group contained in formula IV may be substituted with up to 4 substituents each selected from the group consisting of halogen atoms (eg fluorine and chlorine) and cyano groups.
또한, 하나 이상의 불소 원자 또는 불소화 기, 예를 들어 --F, --CF3및 --OCF3를 갖는 불소화된 액정 화합물을 통상적인 시아노-함유 액정 화합물 대신에 사용할 수 있다.In addition, fluorinated liquid crystal compounds having one or more fluorine atoms or fluorinated groups such as --F, --CF 3 and --OCF 3 may be used in place of conventional cyano-containing liquid crystal compounds.
액정 조성물은 또한 자외선 흡수제 및 산화방지제를 비롯한 다양한 첨가제를 포함할 수도 있다.The liquid crystal composition may also include various additives including ultraviolet absorbers and antioxidants.
또한 도 2 및 3중의 공간(41)을 위한 게스트 호스트 조성물로서 유용한 것은 전자 공여기 또는 전자 유인기를 갖는 유기 게스트 화합물의 고용체이다. 유기 게스트 화합물은 DC 전기장 또는 자기장의 적용에 의한 용융하에 배향을 통해 배향된 형태와 같은 비선형 광학 물질내에 함유될 수 있다. 이러한 게스트 화합물의 예는 하나의 치환기가 전자 공여기이고 제 1 치환기에 대해 파라 위치에 있는 다른 치환기가 전자 유인기인 파라-디-치환된 벤젠 유도체이다.Also useful as a guest host composition for the space 41 in FIGS. 2 and 3 is a solid solution of an organic guest compound having an electron donating group or an electron attracting group. The organic guest compound may be contained in a nonlinear optical material, such as a form oriented through orientation under melting by application of a DC electric or magnetic field. An example of such a guest compound is a para-di-substituted benzene derivative in which one substituent is an electron donating group and the other substituent in the para position relative to the first substituent is an electron attracting group.
문헌에 기술된 다른 적합한 예로는 메레디티(Meredity, G.R.) 등의 문헌[Macromolecules, 15, 1385 (1982)]에서 지적된 바와 같이 중합체 액정을 호스트로서 사용하며 극성 분자를 게스트로서 사용하고 상기 중합체 액정의 전기장하 배향을 이용하여 상기 극성 분자를 정렬시키는 것을 들 수 있다.Other suitable examples described in the literature include polymer liquid crystals as hosts and polar molecules as guests and polymers as indicated in Meredity, GR et al. (Macromolecules, 15, 1385 (1982)). Aligning the said polar molecule | numerator is used using the electric charge orientation of a liquid crystal.
또한, 무정형 중합체에서 극성 분자를 정렬시키는 예로는, 아조 착색제가 용해되어 있는 폴리메틸 메타크릴레이트 수지를 필름으로 형성하고 유리전이점 이상의 온도로 가열하고 전압을 공급하여 아조 착색제를 정렬시킨 후, 생성된 구조를 추가로 냉각하여 정착시키는 것이 있다(싱거(Singer, K.D), 손(Shon, J.E.) 및 랄라마(Lalama, S.J.)의 문헌[Appl. Phys, Lett. 49, p. 248 (1986)]). 또한, 중합체 비선형 광학 물질을 수득하기 위해서는 중합체중 비선형 광학-반응성 유기 화합물의 혼합물이 유용할 수 있다(미국 특허 제 4,428,873 호 및 일본 특허 공개 제 1982-45519 호). 일본 특허 공개 제 1987-84139 호에 공지된 아크릴아미드 수지를 호스트 중합체로서 포함하고 비선형 광학-반응성 유기 화합물을 게스트로서 포함하는 비선형 광학 물질이 유용하다. 또한, 일본 특허 공개 제 1987-246962 호에서와 같이 폴리옥시알킬렌 매트릭스내에 비대칭 중심을 갖는 화합물의 결정 성장을 수득하는 것이 유용하다. 또한, 폴리옥시알킬렌 단독으로 구성되거나 폴리옥시알킬렌과 기타 중합체, 예를 들어 폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리(비닐 아세테이트), 폴리스티렌, 폴리(비닐리덴 플루오라이드), 폴리(비닐리덴 시아나이드-비닐 아세테이트), 폴리(비닐리덴 플루오라이드-테트라플루오로에틸렌), 폴리(비닐리덴 시아나이드-비닐 프로피오네이트), 폴리(비닐리덴 시아나이드-비닐 벤조에이트), 폴리(비닐 알콜), 폴리아미드 등과의 혼합물, 중합체 액정, 액정, 및 무기 화합물 분말로 구성된 폴리옥시알킬렌 매트릭스가 사용될 수 있다.In addition, examples of aligning polar molecules in an amorphous polymer include forming a polymethyl methacrylate resin in which an azo colorant is dissolved into a film, heating to a temperature above the glass transition point, and supplying a voltage to align the azo colorant. There is further cooling and fixation of the structure (Singer, KD, Shon, JE and Lalama, SJ, Appl. Phys, Lett. 49, p. 248 (1986)). ]). In addition, mixtures of nonlinear optical-reactive organic compounds in the polymer may be useful to obtain polymeric nonlinear optical materials (US Pat. No. 4,428,873 and JP-1982-45519). Nonlinear optical materials that contain acrylamide resins known in Japanese Patent Laid-Open No. 1987-84139 as host polymers and which contain nonlinear optical-reactive organic compounds as guests are useful. It is also useful to obtain crystal growth of a compound having an asymmetric center in the polyoxyalkylene matrix as in Japanese Patent Laid-Open No. 1987-246962. Furthermore, polyoxyalkylenes alone or polyoxyalkylenes and other polymers such as poly (methyl methacrylate), poly (vinyl acetate), polystyrene, poly (vinylidene fluoride), poly (vinylidene cya Amide-vinyl acetate), poly (vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene), poly (vinylidene cyanide-vinyl propionate), poly (vinylidene cyanide-vinyl benzoate), poly (vinyl alcohol), Polyoxyalkylene matrices composed of mixtures with polyamides and the like, polymeric liquid crystals, liquid crystals, and inorganic compound powders can be used.
발색제를 갖는 액정 조성물이 도 2 및 3의 공간(41)내에 위치한 스위칭가능한 물질(43)일 때 전기-광학 제품이 구성된다.The electro-optical product is constructed when the liquid crystal composition with the color developer is a switchable material 43 located in the space 41 of FIGS. 2 and 3.
도 2 및 3의 코팅, 층 또는 필름(45 및 47)으로서의 투명 전극은 상기한 바와 같은 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지 및 에폭시 수지를 비롯한 다양한 합성 수지중 임의의 것으로 된 판 또는 유리판인 기판상에 투명 전극 층을 형성함으로써 제조할 수 있다. 상기 투명 전극 층은 예를 들어 산화인듐, 산화 인듐-주석(ITO) 또는 산화주석과 같은 금속 산화물로 이루어질 수 있다. 액정과 접촉하게 되는 투명 전극 층의 표면은 요구에 따라 정렬 처리될 수 있다.The transparent electrode as the coating, layer or film 45 and 47 of FIGS. 2 and 3 is transparent on a substrate which is a plate or glass plate of any of a variety of synthetic resins including acrylic resins, polycarbonate resins and epoxy resins as described above. It can manufacture by forming an electrode layer. The transparent electrode layer may be made of, for example, a metal oxide such as indium oxide, indium oxide-tin (ITO), or tin oxide. The surface of the transparent electrode layer which comes into contact with the liquid crystal can be aligned as required.
도 2 및 3의 셀 장치에 있어서, 전기 발색에 의한 접근법이 아니라 액정에 의한 접근법을 사용하는 결과로서 발생하는 차이가 있다. 그 차이는, 바람직하게는 투명하고 두 기판상에 또는 기판 및 캡슐화 층상에 위치하는 전극 층이 공간(41)에 액정을 첨가하기 전에 정렬 처리된 전극 표면을 갖는다는 점이다.In the cell apparatus of Figs. 2 and 3, there is a difference that occurs as a result of using an approach by liquid crystal rather than an approach by electrochromic. The difference is that the electrode layer, which is preferably transparent and located on the two substrates or on the substrate and encapsulation layer, has an aligned electrode surface before adding the liquid crystal to the space 41.
상기 정렬 처리는, 예를 들어 수직 정렬의 경우 옥타데실디메틸 [3-(트리메틸옥시실릴)프로필]암모늄 클로라이드, 헥사데실트리메틸암모늄 브로마이드 등을 적용하고, 평행 정렬의 경우 폴리이미드를 적용하거나 표면을 면직물, 흡수성 면 등으로 문지르거나 SiOx를 작은 경사각으로 증착시킴으로써 달성될 수 있다. 이러한 정렬 기법을 적합하게 사용할 수 있다. 또다른 정렬 방법이 아쎄이(Patricia Ruzakowski Athey)에 의해 본원과 동일자로 출원된 발명의 명칭 "액정 셀용 전극(Electrodes for Liquid Crystal Cells)"의 공동계류중인 특허 출원에 개시 및 기술되어 있다. 다른 정렬 방법, 예를 들어 중합성 작용기를 함유하는 액정 화합물 또는 이러한 화합물을 함유하는 중합성 액정 조성물을 액정 상태로 정렬시키고, 이어서 상기 물질을 액정 상태로 유지하면서 자외선과 같은 에너지선으로 조사하는 방법을 사용할 수도 있다.The alignment treatment is, for example, octadecyldimethyl [3- (trimethyloxysilyl) propyl] ammonium chloride, hexadecyltrimethylammonium bromide or the like in the case of vertical alignment, polyimide or cotton in the case of parallel alignment. , By rubbing with an absorbent side or the like, or by depositing SiO x with a small tilt angle. This sorting technique can be used suitably. Another alignment method is disclosed and described in a co-pending patent application of the name “Electrodes for Liquid Crystal Cells” of the invention filed identically to this application by Patricia Ruzakowski Athey. Another alignment method, for example, a liquid crystal compound containing a polymerizable functional group or a polymerizable liquid crystal composition containing such a compound is aligned in a liquid crystal state, and then irradiated with an energy ray such as ultraviolet light while the material is kept in a liquid crystal state. You can also use
액정의 메소제닉 코어의 균일한 배향을 반영구적으로 고정시키기 위한 다른 방법으로는, 액정 중합체 화합물을 사용하는 것을 포함하는 방법이 이미 공지되어 있다. 좀더 상세히 설명하면, 이 방법은 서모트로픽 액정성을 나타내는 액정 중합체의 용액을 기판에 적용하고, 상기 기판을 처리하여 액정 중합체를 정렬시키고, 이어서 상기 물질을 액정 중합체 화합물이 액정 상을 나타내는 온도에서 가열하여, 액정 중합체의 목적하는 배향의 메소제닉 코어를 수득하는 것을 포함한다. 이렇게 하여 배향된 중합체 화합물을 유리 상태로 유지시켜 목적하는 배향을 그 안에 고정시킨다.As another method for semi-permanently fixing the uniform orientation of the mesogenic core of the liquid crystal, a method involving the use of a liquid crystal polymer compound is already known. In more detail, this method applies a solution of liquid crystalline polymer exhibiting thermotropic liquid crystalline to a substrate, treating the substrate to align the liquid crystalline polymer, and then heating the material at a temperature at which the liquid crystalline polymer compound exhibits a liquid crystal phase. To obtain a mesogenic core of the desired orientation of the liquid crystal polymer. In this way, the oriented polymer compound is kept in a free state to fix the desired orientation therein.
표 1에 나타낸 물질에 대해 하기 절차에 따라 몇몇 액정 셀을 구성하였다. 상기 셀을 다양한 투명 장치로 만들고 표 1에 나타낸 바와 같이 시험하였다.Several liquid crystal cells were constructed according to the following procedure for the materials shown in Table 1. The cells were made into various transparent devices and tested as shown in Table 1.
1. 선게이트(Sungate, 등록상표) 500 유리를 2" x 2" 조각으로 절단한다. 한쌍의 조각을 사용하여 액정 셀을 구성한다. 상기 선게이트 500 유리는 장치를 위한 전극으로서 기능하고, 또한 액정-염료 혼합물을 위한 정렬 층을 제공한다.1. Cut the Sungate® 500 glass into 2 "x 2" pieces. Construct a liquid crystal cell using a pair of pieces. The Sungate 500 glass functions as an electrode for the device and also provides an alignment layer for the liquid crystal-dye mixture.
2. 선게이트 500 유리를 세정한다: 선게이트 500 유리에 50/50(부피비)의 2-프로판올/탈이온수를 분무하고 테크니클로쓰(Technicloth, 등록상표)(TEXWIPE) 폴리에스테르/셀룰로즈 와이퍼로 닦아 말린다.2. Clean Sungate 500 glass: Spray 50/50 (volume ratio) 2-propanol / deionized water on the Sungate 500 glass and wipe with Technicloth® (TEXWIPE) polyester / cellulose wiper Dries
3. 상기 선게이트 500 유리의 전도성 표면을 문지른다: 2개의 선게이트 500 유리 조각중 하나의 전도성 면을, 2-프로판으로 적셔지고 알루미늄 막대에 감싸진 면 패드(VWR 사이언티픽(VWR Scientific))로 한 방향으로 문지른다.3. Rub the conductive surface of the Sungate 500 glass: A conductive side of one of two pieces of Sungate 500 glass with a cotton pad (VWR Scientific) soaked in 2-propane and wrapped in an aluminum rod. Rub in one direction.
4. 1개의 선게이트 500 유리 조각의 전도성 면상에 스페이서 물질을 스핀 코팅한다: 2-프로판올중 8 미크론 유리섬유 스페이서 물질(EM 인더스트리즈, 인코포레이티드(EM Industries, Inc.))의 희석 혼합물을 제조한다. 이 혼합물은 진탕시흐리게 보여야 한다. 스핀 코팅하기 전에 압축 질소를 사용하여 선게이트 유리의 전도성 표면으로부터 모든 분진을 날려버린다. 유리 샘플을 스핀 코팅기(헤드웨이 리서치, 인코포레이티드(Headway Research, Inc.))의 진공 척상에 장착하고, 이어서 유리 면적(in2)당 5 방울의 유리섬유 스페이서/2-프로판올 혼합물을 유리의 전도성 면상에 위치시킨다. 스핀 코팅기를 21초 동안 1090 rpm으로 회전하도록 세팅한다. 선게이트 500 유리 조각을 스핀 코팅기에서 제거한다.4. Spin coat the spacer material on the conductive side of one piece of Sungate 500 glass: dilute mixture of 8 micron glass fiber spacer material (EM Industries, Inc.) in 2-propanol To prepare. This mixture should appear blurred. Compressed nitrogen is used to blow off all dust from the conductive surface of the sungate glass before spin coating. Glass samples were mounted on a vacuum chuck of a spin coater (Headway Research, Inc.), followed by 5 glass drops of glass fiber spacer / 2-propanol mixture per glass area (in 2 ). It is placed on the conductive side of. The spin coater is set to rotate at 1090 rpm for 21 seconds. A piece of Sungate 500 glass is removed from the spin coater.
5. 액정 셀 조립/초기 밀봉: 2개의 선게이트 500 유리 조각(하나는 유리섬유 스페이서를 갖고 하나는 갖지 않음)을 전도성 면이 대향하고 문지름 방향이 180° 반대가 되도록 위치시킨다. 전기전도 및 충전을 위해 한쌍의 대향 가장자리에서 약 1/4" 어긋나게 한다. 다른 쌍의 대향 가장자리는 균등하게 정렬되어야 한다. 셀을 2개의 바인더 클립으로 고정시킨다. 초기 밀봉을 위해 UV-경화성 에폭시 접착제(록타이트(Loctite, 등록상표) 349)를 2개의 수평 정렬된 가장자리에 적용한다. 셀을 고강도 UV 반응기(RPC 인더스트리즈)에 통과시켜 UV 에폭시를 경화시킨다. 에폭시가 경화되었을 때 바인더 클립을 제거한다. 이렇게 하여 약 1 내지 3/4" x 2" x 8 미크론의 충전가능한 부피를 갖는 셀을 형성한다.5. Liquid Crystal Cell Assembly / Initial Sealing: Place two pieces of Sungate 500 glass (one with fiberglass spacers and one without) with the conductive side facing and the rubbing direction opposite 180 °. Offset about 1/4 "from a pair of opposing edges for electrical conduction and charging. The other pair of opposing edges should be evenly aligned. Secure the cell with two binder clips. UV-curable epoxy adhesive for initial sealing (Loctite® 349) is applied to the two horizontally aligned edges. The cell is passed through a high intensity UV reactor (RPC Industries) to cure the UV epoxy. Remove the binder clip when the epoxy has cured. This forms a cell with a fillable volume of about 1 to 3/4 "x 2" x 8 microns.
6. 액정/이색성 염료/광 발색 염료 혼합물을 제조한다: E7 액정(EM 인더스트리즈, 인코포레이티드)과 G-472 블루 이색성 염료(닛폰, 간코, 시키소, 겐큐소(Nippon, Kankoh, Shikiso, Kenkyusho))를 다음 중량%로 유리병에서 혼합한다: E7 액정 95 중량%; G-472 블루 이색성 염료 1 중량%; 7-120 광 발색 염료 4.0중량%. 혼합물을 E7 액정의 이소트로픽 상태 이상의 온도, 즉 90℃로 세팅된 핫플레이트상에서 가열하고, 모든 염료 입자가 용해될 때까지 가끔 진탕시켜 교반한다.6. Prepare a liquid crystal / dichroic dye / photochromic dye mixture: E7 liquid crystal (EM Industries, Inc.) and G-472 blue dichroic dyes (Nippon, Kanko, Shikiso, Genkyuso (Nippon, Kankoh) , Shikiso, Kenkyusho)) are mixed in a glass bottle at the following weight percent: E7 liquid crystal 95 weight percent; 1 weight percent of G-472 blue dichroic dye; 4.0 weight% of 7-120 photochromic dye. The mixture is heated on a hotplate set at a temperature above the isotropic state of the E7 liquid crystal, ie 90 ° C., and occasionally stirred and stirred until all the dye particles are dissolved.
7. 액정 셀을 충전한다: 미충전된 셀을 90℃로 세팅된 핫플레이트(Thermolyne MirakTM)상에 놓는다. 상기 셀은 밀봉되지 않은 가장자리중 하나를 따라 적하 충전될 수 있도록 핫플레이트상에 위치시켜야 한다. 따뜻한 액정/이색성 염료/광 발색 염료 혼합물을 피펫으로 빨아들이고, 충전 가장자리를 따라 한쪽 코너에서 시작하여 대향 코너까지 상기 혼합물의 연속 라인을 개방된 가장자리를 따라 침착시켜 모세관 충전을 시작한다. 앞선 액정/염료 혼합물이 셀의 밀봉되지 않은 대향 가장자리를 가로질러 이동하였을 때 장치가 충전된다.7. Charge the liquid crystal cell: Place the unfilled cell on a hotplate set at 90 ° C. (Thermolyne Mirak ™ ). The cell should be placed on a hotplate so that it can be loaded dropwise along one of the unsealed edges. Pipette the warm liquid crystal / dichroic dye / photochromic dye mixture into a pipette and deposit a continuous line of the mixture along the open edge starting at one corner along the filling edge and up to the opposite corner. The device is charged when the preceding liquid crystal / dye mixture has moved across the unsealed opposing edge of the cell.
8. 충전된 액정 셀을 냉각한다: 셀을 핫플레이트로부터 제거하여 실온으로 냉각한다. 혼합물이 냉각됨에 따라 E7 액정은 이소트로픽 상태에서 네마틱 상태로 바뀐다.8. Cool the charged liquid crystal cell: Remove the cell from the hotplate and cool to room temperature. As the mixture cools, the E7 liquid crystal changes from the isotropic to the nematic state.
9. 액정 장치의 최종 밀봉: 에폭시(록타이트 100CL)를 2개의 밀봉되지 않은 가장자리에 5분 적용하고 경화시킨다. 이로써 광 발색 염료가 혼입된 게스트-호스트 액정 장치의 제작이 종료된다.9. Final Seal of Liquid Crystal Device: Epoxy (Loctite 100CL) is applied to two unsealed edges for 5 minutes and cured. This completes the production of the guest-host liquid crystal device in which the photochromic dye is incorporated.
10. 액정 장치의 전기적 스위칭: 상기와 같이 제작된 액정 장치는 장치에 전기장이 전혀 공급되지 않을 때는 암 상태에 있다[형광등 조명에서 볼 때 낮은 가시광선 투과율(약 41% Lta)의 청색을 나타낸다]. 전기장이 이러한 액정 장치에 공급되면 상기 장치는 표백된다[형광등 조명에서 볼 때 더욱 높은 가시광 투과율(약63% Lta) 또는 밝은 청색을 나타낸다]. 이들 장치를 스위칭시키기 위해 초기에 0 내지 6VDC를 사용하였지만, DC 전압 사용에 기인할 수 있는 임의의 셀 분해를 피하기 위해 0 내지 6VAC를 사용하여 모든 액정 장치를 스위칭시키는 것이 바람직하다.10. Electrical switching of the liquid crystal device: The liquid crystal device manufactured as described above is in a dark state when no electric field is supplied to the device (showing blue with low visible light transmittance (about 41% Lta) when viewed under fluorescent lighting). . When the electric field is supplied to such a liquid crystal device, the device is bleached (showing a higher visible light transmission (about 63% Lta) or light blue when viewed under fluorescent lighting). Although 0-6 VDC was initially used to switch these devices, it is desirable to switch all liquid crystal devices using 0-6 VAC to avoid any cell degradation that may be due to the use of DC voltage.
11. 광 발색 효과: 상기 액정 장치내 광 발색 염료는 전기장에 의해 활성화되지 않고, 광 발색 반응을 일으키기 위해서는 UV선에 노출시킬 것이 요구된다. UV선이 광 발색 염료 분자에 의해 흡수되고, 이어서 이 염료 분자의 화학 구조가 변화되어 거의 무색에서 암청색으로 염료의 가시적 색 변화가 일어난다(형광등 조명에서 볼 때). 암 상태의 상기 액정 장치가 1분 이내 동안 장파장의 UV선에 노출될 때, 상기 장치는 낮은 가시광 투과율값(측정안됨)의 진한 청색으로 훨씬 더 어두워진다(형광등 조명에서). 장파장의 UV 광원이 제거되면 상기 장치가 1분 이내에 암 상태 셀의 투과율값으로 다시 표백된다. 이러한 광 발색 효과는 동일한 장치로 여러번 재현되었다.11. Photochromic Effect: The photochromic dye in the liquid crystal device is not activated by an electric field and is required to be exposed to UV rays in order to cause the photochromic reaction. UV rays are absorbed by the photochromic dye molecule, followed by a change in the chemical structure of the dye molecule resulting in a visible color change of the dye from almost colorless to dark blue (as seen in fluorescent lighting). When the liquid crystal device in the dark state is exposed to long wavelength UV rays for less than 1 minute, the device becomes much darker (in fluorescent lighting) with dark blue of low visible light transmittance value (not measured). When the long wavelength UV light source is removed, the device is bleached back to the transmittance value of the dark state cell within 1 minute. This photochromic effect has been reproduced many times with the same device.
12. 몇몇 액정 셀의 결과를 하기 표 1A, 1B 및 1C에 제시한다.12. The results of some liquid crystal cells are shown in Tables 1A, 1B and 1C below.
표 1은 광 발색 성분을 혼입시킨 액정 장치를 나타내고, 여기서 SG500은 피피지 인더스트리즈 인코포레이티드(PPG INdustries Inc.)로부터 시판되는 선게이트 500이며, IPA는 이소프로필알콜 또는 2-프로판올이다.Table 1 shows a liquid crystal device incorporating a photochromic component, wherein SG500 is Sungate 500 commercially available from PPG Industries Inc. and IPA is isopropyl alcohol or 2-propanol.
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