KR20060111575A - 조절가능한 색조를 갖는 폴리머 시트와 다층 유리 패널들 - Google Patents

조절가능한 색조를 갖는 폴리머 시트와 다층 유리 패널들 Download PDF

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KR20060111575A
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Abstract

본 발명은 조절가능한 색조를 갖는 폴리머 시트와 다층 유리 패널들의 분야에 관한 것이고, 더 상세하게는, 본 발명은 전기장 내에서 빛 투과성을 변화시키는 작용물질들(agents)을 포함하는 폴리머 시트와 다층 유리 패널들의 분야에 관한 것이다.

Description

조절가능한 색조를 갖는 폴리머 시트와 다층 유리 패널들{POLYMER SHEETS AND MULTIPLE LAYER GLASS PANELS HAVING ADJUSTABLE TINT}
본 발명은 조절가능한 색조를 갖는 폴리머 시트와 다층 유리 패널들의 분야에 관한 것이고, 더 상세하게는, 본 발명은 전기장 내에서 빛 투과성을 변화시키는 작용물질들(agents)을 포함하는 폴리머 시트와 다층 유리 패널들의 분야에 관한 것이다.
제품들의 최종사용자에 의해 조절이 가능한, 빛 반사와 빛 투과성을 갖는 창문들과 유리제품들을 개발하는 것이 오랫동안 요구되어져 왔다. 예를 들면, 창문의 색조조절이 가능하다는 것은 창문에서 사용자의 마음대로 빛 흡수, 산란 또는 반사를 증가시키게 할 수 있다는 것이므로, 그에 따라 창문을 투과하는 빛의 양을 감소시킬 수도 있다. 이러한 제품은, 예를 들면, 개인적인 필요성 또는 전체적인 빛 필요성에 적합하도록 사용자에게 색조조절을 가능케 한다.
그러나, 조절가능한 색조창문을 제조하는 데 있어서 기존의 시도들을 통해, 그 결과로서 이상적인 특성들보다 못한 특성을 갖는 제품들을 얻었다. 예를 들면, 크롬 전기도금 산화환원 시스템을 사용하는 창문들 또는 폴리머 분산 액정과 부유입자 장치들을 사용하는 창문들은 전압을 가한 후에 비착색된 상태로부터 착색된 상태로의 전환이 매우 느릴 수 있다. 이와 같은 지연시간은 대개 바람직하지 않다. 더욱이, 몇몇의 기존 제품들은 허용할 수 없는 높은 수준의 헤이즈(haze)를 갖는다. 게다가, 기존의 조절가능한 색조제품들은 색조 띤 상태를 유지하기 위하여 전압의 항구적 사용을 필요로 할 수 있는데, 이는 사용과 비용의 복잡성을 증가시키고, 제품의 적용범위를 제한하는 것이다.
따라서, 폴리머 시트와 다층 유리제품들 및 특히 폴리(비닐부티랄)층들과 폴리에틸렌테레프탈레이트층들을 포함하는 적층 유리 패널들에 조절가능한 색조능력을 부여하여, 완성된 유리 패널 상에 바람직하고, 조절가능한 빛 투과 품질을 부여하기 위하여 더 개선된 조성물들과 방법들이 필요하다.
발명의 요약
본 발명은 조절가능한 색조를 갖는 폴리머 시트들과 다층 유리 패널들의 분야에 관한 것이고, 더 상세하게는, 본 발명은 전기장 적용시에 빛 투과성을 변화시키는 작용물질들을 포함하는 폴리머 시트들과 다층 유리 패널들의 분야에 관한 것이다.
본 발명은 다음을 포함하는 폴리머 시트를 포함한다: 폴리머층 및 상기 폴리머층 전체에 걸쳐 분포된 다수의 영역, 상기 영역은 상기 폴리머 시트에 전기장을 적용함에 따라 상기 폴리머 시트를 통하여 투과될 수 있는 가시광선의 양을 변경시키는 작용물질을 포함한다.
본 발명은 다음을 포함하는 다층 유리 패널을 포함한다: 폴리머층 및 상기 폴리머층 전체에 걸쳐 분포된 다수의 영역을 포함하는 제1층(상기 영역은, 상기 제1층에 전기장을 적용함에 따라 상기 제1층을 통하여 투과될 수 있는 가시광선의 양을 변경시키는 작용물질을 포함한다); 상기 제1층과 접촉하여 배치된 전기전도성 폴리머 시트를 포함하는 제2층; 및, 상기 제2층의 반대측에 상기 제1층과 접촉하여 배치된 전기전도성 폴리머 시트를 포함하는 제3층.
본 발명은 다음을 포함하는 다층 유리 패널을 포함한다: 전기전도성 폴리머 시트를 포함하는 제1층; 및, 전기전도성 폴리머 시트를 포함하는 제2층; 상기 제1층 및 상기 제2층은 바인더의 전체에 걸쳐서 분포된 다수의 영역을 포함하는 바인더에 의해 함께 결합되고, 상기 영역은 상기 바인더에 전기장을 적용함에 따라 상기 유리 패널을 통하여 투과될 수 있는 가시광선의 양을 변경시키는 작용물질을 포함한다.
본 발명은 다음의 단계들을 포함하는, 창을 통한 빛 투과를 감소시키는 방법을 포함한다: 상기 창 내에 다층 유리 패널을 제공하는 단계(상기 다층 유리 패널은, 폴리머층 및 상기 폴리머층 전체에 걸쳐 분포된 다수의 영역을 포함하는 제1층(상기 영역은 상기 제1층에 전기장을 적용함에 따라 상기 제1층을 통하여 투과될 수 있는 가시광선의 양의 감소를 야기하는 작용물질을 포함한다), 상기 제1층과 접촉하여 배치된 전기전도성 폴리머 시트를 포함하는 제2층, 및 상기 제2층의 반대측에 상기 제1층과 접촉하여 배치된 전기전도성 폴리머 시트를 포함하는 제3층을 포함한다) 및, 상기 제2층에 전압원을 연결하여 상기 제1층을 통하여 전기장을 발생시키는 단계.
본 발명은 다음의 단계들을 포함하는, 창을 통한 빛 투과를 가역적으로 감소시키는 방법을 포함한다: 상기 창 내에 다층 유리 패널을 제공하는 단계(상기 다층 유리 패널은, 폴리머층 및 상기 폴리머층 전체에 걸쳐 분포된 다수의 영역을 포함하는 제1층(상기 영역은 상기 제1층에 전기장을 적용함에 따라 상기 제1층을 통하여 투과될 수 있는 가시광선의 양을 변경시키는 작용물질을 포함한다), 상기 제1층과 접촉하여 배치된 전기전도성 폴리머 시트를 포함하는 제2층, 및 상기 제2층의 반대측에 상기 제1층과 접촉하여 배치된 전기전도성 폴리머 시트를 포함하는 제3층을 포함한다); 상기 제2층과 상기 제3층에 전압원을 연결하여 상기 제1층을 통하여 전기장을 발생시키는 단계; 및 상기 제2층 및 제3층에 대해 상기 전압원의 극성을 역전시켜 상기 전기장을 역전시키는 단계.
본 발명은 다음을 포함하는 다층 유리 패널을 포함한다: 전기전도성 코팅을 갖는 제1유리층; 전기전도성 코팅을 갖는 제2유리층; 상기의 제1유리층 및 제2유리층 사이에 배치된 폴리머층; 및, 상기 폴리머층 전체에 걸쳐 분포된 다수의 영역, 상기 영역은 상기 폴리머층에 전기장을 적용함에 따라 상기의 폴리머층을 통하여 투과될 수 있는 가시광선의 양을 변경시키는 작용물질을 포함한다.
본 발명은 다음을 포함하는 다층 유리 패널을 포함한다; 전기전도성 코팅을 갖는 제1유리층; 및 전기전도성 코팅을 갖는 제2유리층; 상기 제1유리층과 제2유리층은 바인더 전체에 걸쳐 분포된 다수의 영역을 포함하는 상기 바인더에 의해 함께 결합되고, 상기 영역은 상기 바인더에 전기장을 적용함에 따라 상기 유리 패널을 통하여 투과될 수 있는 가시광선의 양을 변경시키는 작용물질을 포함한다.
도면의 간단한 설명
도 1은 전극들에 전압을 적용하기 전에 두 개의 전극들 사이에 배치된 영역의 단면의 개략도를 나타낸다.
도 2는 두 개의 전극들 사이에 전압원을 적용한 후의 도 1에 도시된 개략도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 물질들을 포함하는 영역을 갖는 폴리머층의 단면도를 나타낸다.
도 4는 두 개의 전도성 폴리머층들 사이에 배치된 도 3에 도시된 폴리머층의 단면도를 나타낸다.
도 5는 폴리머층들이 부가된 본 발명의 여러 구체예들의 단면도를 나타낸다.
도 6은 유리 패널에서 두 개의 유리층들 사이에 다층 폴리머 물질들이 배치된 본 발명의 구체예를 나타낸다.
도 7은 바인더를 이용하는 본 발명의 여러 구체예들의 단면도를 나타낸다.
도 8은 3개의 예시된 분산액에 대한 검출기 전압출력 대 시간의 그래프를 나타낸다.
도 9a와 9b는 인듐주석 산화물 전극에 침착된 실리카졸의 주사전자 현미경 사진이다.
상세한 설명
본 발명은 전기장을 적용함에 따라 물질의 빛 투과 특성들을 변경시킬 수 있는 여러 가지 작용물질들의 사용을 포함한다. 특히 전하를 가질 수 있고, 전기장을 적용함에 따라 매질 내 이동가능한 작용물질들이 본 발명에 사용되고, 다층 유리 패널들, 폴리머층들 및 전압의 적용에 의해 색조처리가능한 제품들을 만들 수 있는 다른 용도들에 사용된다. 본 발명의 여러 구체예들에서, 색조처리가능한 제품들은 전기장의 극성을 역전시킴으로써 가역적으로 색조처리가 가능하다. 본 발명의 범위 내에 있는 제품들은 다층 적층 유리 패널들, 유리 디스플레이 패널들, 시력보정안경들과 선글라스, 비가역적인 색조처리가 바람직한 용도들 및 유리제품들의 조절가능한 색조처리가 요구되는 다른 용도들을 포함한다.
본 발명의 유리제품들의 색조처리는 특정한 작용물질들을 포함하는 한 가지 이상의 다양한 물질층을 전기장으로 처리함으로써 이루어지고, 이에 의해 작용물질의 빛 흡수, 반사 또는 산란 특성들을 변화시킨다. 예를 들면, 전기장의 적용 전에, 본 발명의 작용물질들을 한 층의 물질 전체에 분산시킬 수 있고, 층 내의 한정된 영역 내에 분산시키거나 또는 물질의 전 층을 통해 분산시킬 수 있다. 이 상태에서, 작용물질의 평균 분리는 가장 크므로, 층을 통과하는 최대 수준의 빛 투과를 볼 수 있다. 이 수준은 실질적으로 100%의 빛 투과일 수 있거나 또는 특정한 용도를 위해 요구되는 값보다 낮은 어떤 값일 수 있다. 예를 들면, 항상 관찰가능한 색조가 바람직한 어떤 용도를 위해서는, 작용물질이 최대 평균 분리일 때 100% 미만의 빛 투과가 가능하다. 이 예의 작용물질들에 전기장의 적용은 전기장의 적용 상태 직전보다 작용물질이 더 빛을 흡수, 산란 또는 반사시킬 수 있게 한다. 예를 들면, 이 효과는 폴리머 분자들에 의해 함께 결합된 작용물질들(속박된 작용물질들)의 평균 분리에 있어서의 변화에 의해 야기될 수 있거나, 또는 몇 가지의 콜로이드성 작용물질들에서 볼 수 있듯이 작용물질들의 평균 분리거리에 있어서의 변화 또는 응집화로 인한 빛 투과를 변화시킬 수 있는 작용물질들의 전기영동에 의해, 또는 다른 비등축 입자들에서 볼 수 있듯이, 작용물질들의 정렬상태에 의해 야기될 수 있다.
특별히 다르게 정의된 특정한 구체예들을 제외하고는 본 명세서 전체에서 사용된 바와 같은, 빛의 투과, 빛의 반사, 빛의 흡수 또는 빛의 산란 등에 대한 언급들은 가시 스펙트럼 내에 있는 빛을 뜻한다. 그러나, 본 발명의 여러 구체예들은 가시범위 밖의, 특별히 적외선 범위 근처에서 빛 투과에 영향을 주는 작용물질들을 포함하고, 이러한 구체예들은 본 발명의 범위 내에 속한다.
본 발명의 여러 구체예들에서, 빛 투과의 감소는 적용된 전기장의 극성을 역전시킴으로써 역전될 수 있으며, 이는 본 발명의 작용물질들이 이들의 원래 상태를 회복하게 한다. 본 발명의 다른 구체예들에서, 빛 투과의 감소는 단일의 비가역 단계로서 일어난다. 이 구체예들은, 가역적 변화가 바람직하지 않는 제품들을 위하여 유용하다. 예를 들면, 투명유리에서 불투명 유리제품으로의 비가역적 변화는 도난 발생 후에 제품을 쓸모없게 만드는 경우에 유용할 수 있다. 다른 구체예들에서, 색조처리는 단지 부분적으로 가역적이고, 이는 다시 도난방지장치로서 유용성이 있다.
상기와 같이, 본 발명의 작용물질들은 층, 바인더 또는 다른 적절한 매질 내에 배치된, 규정된 영역 내에 배치될 수 있다. 다르게는, 규정된 영역 없이, 작용물질들은 층, 바인더 또는 다른 적절한 매질 전체에 분산배치될 수 있다.
여기에서 사용된 바의 "영역"은 작용물질의 해당 영역 밖으로의 자유운동을 특별히 제한하는 어떤 영역일 수 있다. 본 발명의 여러 구체예들에서, 영역은 불연속상이 연속 폴리머상 내에 포함된 마이크로캡슐 또는 다상(multiphase) 시스템이다. 불연속상은 작용물질 분산을 포함한다.
도 1은 구형 마이크로캡슐 영역(10)의 단면 개략도를 나타낸다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 코팅(12)은 작용물질(16)이 분산된 현탁물질(14)을 둘러싼다. 본 발명의 여러 구체예들에서 코팅(12)은 폴리머 코팅이다. 본 발명의 여러 구체예들에서, 현탁물질(14)은 유전체 물질이다. 본 발명의 여러 구체예들에서 현탁물질(14)은 유체이다. 다른 구체예들에서, 현탁물질(14)은 겔 또는 고체일 수 있다.
마이크로캡슐(10)은 제1전극(18)과 제2전극(20) 사이에 배치되어 있다. 도시된 하전은 명목상이고, 전압원의 극성을 역전시킴으로써 역전될 수 있다. 도 1에서 작용물질(16)의 분포는 작용물질(16)의 최대 평균 분리상태를 나타낸다. 이 예에서 알 수 있듯이, 전기장은 전혀 발생되지 않았고, 따라서 작용물질(16)은 어떠한 전기영동으로 유도된 운동을 하지 않았다. 이 상태에서 마이크로캡슐(10)을 통한 최대 빛 투과가 관찰된다.
도 2는 제1전극(18)과 제2전극(20)에 전압을 적용함으로써 전기장의 발생 후의 도 1에 설명된 마이크로캡슐(10)의 개략도를 나타낸다. 이 예에서, 양 하전된 작용물질(16)은 음의 제2전극(20)으로 이동하고, 코팅(12)에 부딪혀서 응집화 된다. 이 응집화 상태에서, 분산된 상태에서, 이에 의하여 마이크로캡슐(10)을 통해 통과할 수 있는 빛의 양이 정량 감소된다. 본 발명의 다른 구체예들에서, 작용물질은 폴리머 분자들에 의해 연결되거나 또는 함께 결속된, 반대로 하전된 나노 입자들을 가지는 경우, 아래에서 더 상세하게 설명되어 있듯이, 작용물질(16)의 이동은 마이크로캡슐(10)을 통한 빛 투과의 변화에 영향을 끼치지 않는다.
도 3은 작용물질(22)을 포함하는 영역이 분배된 폴리머층(24)의 단면도를 나타낸다. 다른 도면과 마찬가지로, 도 3은 영역(22)과 폴리머층(24) 사이의 실질적인 크기 관계를 나타내지는 않는다. 본 발명의 여러 구체예들에서, 위에서 설명된 바와 같이 폴리머층(24)은 투명하지만, 다른 구체예들은 최고의 빛 투과 상태에 있을 때는 완전하게 투명한 상태는 아닌 층들과 영역들의 이용을 수반한다. 아래에서 더 상세하게 설명된 바와 같이, 이 구체예들의 폴리머층(24)은 가소화된 폴리(비닐부티랄)과 같은 폴리머를 포함할 수 있거나 또는 적층 유리제품들에 유용한 유사한 물질을 포함할 수 있다.
도 3에서 나타낸 바와 같이, 본 발명은 다음을 포함하는 다층 유리 패널을 포함한다; 폴리머층 및 상기 폴리머층 전체에 걸쳐서 분산된 다수의 영역을 포함하는 제1층(상기 영역은 상기 제1층에 전기장을 적용함에 따라 상기 제1층을 통하여 투과될 수 있는 가시광선의 양을 변경시키는 작용물질을 포함한다); 상기 제1층과 접촉하여 배치된 전기전도성 폴리머 시트를 포함하는 제2층; 및, 상기 제2층의 반대측에 상기 제1층과 접촉하여 배치된 전기전도성 폴리머 시트를 포함하는 제3층.
이 폴리머 시트는 색조처리 가능하고, 투명하고 또는 부분적으로 투명한 폴리머층이 바람직한 어떠한 용도에 사용가능하다.
또 다른 구체예들에서, 도 4에 나타낸 바와 같이, 폴리머층(24)과 영역(22)을 포함하는 제1층 이외에, 제1층과 접촉하여 배치된 전기전도성 폴리머 시트를 포함하는 제2층(26), 및 전기전도성 폴리머 시트를 포함하는 제3층(28)이 제2층(26)의 반대측에 제1층과 접촉하여 배치된다. 앞서 내용과 같이, 전하들은, 전압원에 연결시에 전극으로서 작용하는, 각각의 전기전도성 폴리머 시트에 대해 명목상 지정된다.
도 4에 나타낸 3개의 층들의 배열로부터 분명히 알 수 있듯이, 전압원 및, AC 또는 DC 중의 어느 하나를 제2층(26)과 제3층(28)에 부착하는 것은 제2층(26)과 제3층(28) 사이에서 전기장을 생성시킬 수 있다. 전기장 생성시에, 영역(22) 내에 배치된 작용물질은 이동하거나 또는 다른 상태를 취할 수 있고, 3개층들을 통과하는 빛 투과가 변경될 수 있다. 본 발명의 여러 구체예들에서, 폴리머층(24), 제2층(26) 및 제3층(28)은 투명한 물질로서 이루어질 수 있고, 이로써 전기장 적용 전에는 투명한 다층 제품이 제공된다.
아래에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 제2층(26)과 제3층(28)은 전기전도성이 있는 층을 제공하도록 코팅되거나 또는 처리된 폴리에틸렌테레프탈레이트와 같은 폴리머 물질을 포함할 수 있다. 본 발명의 여러 구체예들에서, 폴리머층(24)은 폴리(비닐부티랄)을 포함하고, 제2층(26)과 제3층(28) 양쪽 모두는 금속코팅, 인듐주석 산화물 코팅 또는 안티몬 주석 산화물 코팅과 같은 전도성 물질로 처리된 폴리에틸렌테레프탈레이트를 포함한다. 도 4에서 나타낸 기본적 3개층 구조체는 어떠한 적당한 용도들에 적절하게 사용될 수 있고, 완성된 유리제품을 만들기 위하여 폴리(비닐부티랄)과 같은 다양한 다른 폴리머 층들과 유리는 도시된 구조체 위에 적층될 수 있다. 도 4에서 나타낸 3개층 구조체를 이용하는 다층 구조체들의 예는 도 5와 6에 나타낸 것들을 포함한다. 도 5에서, 제4층(30)과 폴리(비닐부티랄) 타입 물질의 제5층은 각각 제2층(26) 및 제3층(28)과 접촉하여 배치되어 있다. 도 6에서, 두 층의 유리층(34 및 36)은 각각 제4층(30) 및 제5층(32)과 접촉하여 배치되어 있다. 도 6은 제2층(26)과 제3층(28)에 전압을 적용시킴으로써 색조처리될 수 있는 다층 유리 패널의 단면도를 나타낸다. 여러 구체예들에서, 모든 층들은 투명한 물질들을 포함할 수 있고, 이는 전압이 적용될 때까지는 투명한 유리 패널 상태이고, 전압이 적용되는 시점에서 폴리머층(24), 및 작용물질(22)이 있는 영역을 포함하는 제1층은 덜 투명하게 되고, 다층 유리 패널이 색조처리되게 된다.
도 3~6을 통해 나타낸 구체예들은 물론 예시적이고, 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않는 범위에서 여러 가지의 물질들과 층들의 대체물들이 사용될 수 있다. 예를 들면, 도 6에서 나타낸 다층 유리 패널의 여러 대체물들은, 예를 들어, 제한 없이, 안료, 염료, 난연제, IR 흡수제 등과 같은 한 가지 이상의 첨가제들이 선택적으로 혼입된 한 층 이상의 폴리(비닐부티랄) 타입 물질층을 추가함으로써 얻어질 수 있다. 또한, 당분야에서 공지된, 착색가능한 성분들과 혼화될 수 있는 첨가제들 또는 재료물질들에서의 어떤 변화 또는 다른 변형들은 본 발명의 구체예들에 포함된다.
도 7은 본 발명의 다른 구체예들의 단면도를 나타낸다. 이 구체예에서, 전기전도성 폴리머 시트를 포함하는 제1층(40)과 전기전도성 폴리머 시트를 포함하는 제2층(42)은 바인더(38)에 의해 함께 결합되고, 이는 아래에서 상세하게 설명된 바와 같이, 수많은 조성물들 중의 하나일 수 있다. 바인더(38)는 위에서 설명한 바와 같이 작용물질들을 함유하는 영역을 포함하고, 구분된 영역 내에 위치되기 보다는 오히려 전체에 걸쳐서 분산된 작용물질들을 가질 수 있다.
제1층(40)과 제2층(42)은, 층(26)과 층(28)에 대하여 위에서 지적된 바와 같은 어떤 물질을 포함할 수 있고, 이 층들에 대해 위에서 설명된 바와 같은 동일한 기능을 한다. 층/바인더/층의 배열은 도 4에서 나타낸 구조체를 포함하는 상기에서 언급된 어떠한 변형 구조체를 위해 대체될 수 있다.
도 7에서 나타낸 구조체의 여러 구체예들에서, 제1층(40) 및 제2층(42)은 바인더(38)와 접촉하는 표면상에 폴리스티렌의 라텍스, 실리카 또는 다른 입자타입으로 코팅될 수 있고, 그 위에서 새로이 분산된 작용물질이 전기장 적용시에 응집화될 수 있다.
본 발명의 다른 구체예들에서, 본 발명의 작용물질들을 갖는, 여기에서 설명된 어떤 폴리머층들 또는 바인더들은 다음의 배열을 갖는 3층 구조체를 만들기 위해, 전기전도성 코팅을 갖는 두 개의 유리층들 사이에 도입될 수 있다: 전기전도성 코팅을 갖는 유리층/작용물질을 갖는 폴리머층 또는 바인더/전기전도성 코팅을 갖는 유리층. 상기 유리층들은 상이한 두께나 상이한 전기적 코팅을 가질 수 있다. 이 구체예들에서, 전기전도성 폴리에틸렌테레프탈레이트층들은 필요하지 않다. 이 코팅은 각각 유리층의 어느 한 면에 도포될 수 있고, 여러 구체예들에서, 코팅은 바인더 또는 폴리머층에 접하는 유리의 표면상에 배치된다. 전기전도성 코팅은 어떠한 적당한 코팅일 수 있고, 인듐주석 산화물, 안티몬주석 산화물, 인듐아연 산화물 또는 다른 금속코팅들을 포함하나, 이들에 제한되지는 않는다.
특정 구체예에서, 본 발명은 다음을 포함하는 다층 유리 패널을 포함한다: 전기전도성 코팅을 갖는 제1유리층; 전기전도성 코팅을 갖는 제2유리층; 상기 제1유리층과 상기 제2유리층 사이에 배치된 폴리머층; 및 상기 폴리머층 전체에 걸쳐서 분산된 다수의 영역, 상기 영역은 상기 폴리머층에 전기장을 적용함에 따라 상기 폴리머층을 통해 투과될 수 있는 가시광선의 양을 변경시키는 작용물질을 포함한다.
다른 구체예들에서, 본 발명은 다음을 포함하는 다층 유리 패널을 포함한다: 전기전도성 코팅을 갖는 제1유리층; 전기전도성 코팅을 갖는 제2유리층; 상기 제1유리층과 상기 제2유리층은 바인더 전체에 걸쳐서 분산된 다수의 영역을 포함하는 상기 바인더에 의해 함께 결합되고, 상기 영역은 상기 바인더에 전기장을 적용함에 따라 상기 유리 패널을 통해서 투과될 수 있는 가시광선의 양을 변경시키는 작용물질을 포함한다.
본 발명의 다른 구체예들에서, 본 발명의 폴리(비닐부티랄) 또는 바인더와 같은 폴리머층은 적층 유리 구조체의 전기장 생성부분을 형성하기 위하여 전기전도성 유리층과, 폴리에틸렌테레프탈레이트와 같은 전기전도성 폴리머 시트 사이에 배치될 수 있다. 그러한 구조체를 사용하는 하나의 배열은 다음과 같다: 유리층//폴리(비닐부티랄)층//전기전도성 폴리에틸렌테레프탈레이트 층//작용물질들을 갖는 폴리(비닐부티랄)층//전기전도성 코팅을 지닌 유리층.
상기에서 설명된 본 발명의 여러 구체예들 이외에도, 본 발명의 다른 구체예들은 응집 상태로 될 때 위에서 설명된 것과 반대 작용을 하는 작용물질들을 이용한다. 즉, 이들 대안의 작용물질들은, 분산시에, 그들이 응집 상태로 될 때보다도 덜 빛을 투과시킨다. 이 작용물질들은 본 명세서 다른 곳에서 설명된 본 발명의 어떠한 구체예에서도 사용가능하다.
이제, 본 발명의 일반적이고, 예시적인 구체예들을 설명하는데 있어서, 여러 가지의 성분들이 이하에서 상세히 설명된다.
전기영동 작용물질들과 다른 작용물질들
본 발명의 작용물질들은 본 발명의 다른 성분들과도 혼화될 수 있고, 전기장의 적용 전에 요구되는 빛 투과를 허용하고, 전기장의 적용시에 빛 투과를 변화시킬 수 있는(증가 또는 감소) 당업계에서 공지된 어떤 물질을 포함한다. 본 발명의 여러 구체예들에서, 작용물질들과 작용물질 농도들은 전기장의 적용 전에 본 발명의 층들 또는 바인더들에 배치된 경우에 다음의 빛 투과 수준을 허용하도록 선택된다: 최소한 50%, 최소한 60%, 최소한 70%, 최소한 80%, 최소한 90%, 최소한 95% 및 최소한 99%. 본 발명의 여러 구체예들에서, 적당한 전기장에 적용되는 경우에, 작용물질들과 작용물질 농도들은, 본 발명의 층들 또는 바인더들에 배치시에 전기장 적용 전의 빛 투과에 비하여 다음과 같은 정도로 빛 투과가 전체적으로 감소되도록 선택된다: 최소한 10%, 최소한 20%, 최소한 30%, 최소한 40%, 최소한 50%, 최소한 60%, 최소한 70%, 최소한 80%, 최소한 90%, 최소한 95% 및 최소한 99%. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 빛 "투과"율(%)은 본 발명의 작용물질들을 포함하는 층 또는 바인더의 한 면에 부딪치는 빛의 양과 층 또는 바인더의 반대면으로부터 방출되는 빛의 양의 분율×100으로서 측정된다.
다른 작용물질이 사용되는 구체예들(빛 투과에 대한 효과들이 응집화된 상태와 분산된 상태에서 역전되는 예)에서, 전기장의 적용 전에 투과되지 못하는 빛의 양은 최소한 50%, 최소한 60%, 최소한 70%, 최소한 80%, 최소한 90%, 최소한 95%, 및 최소한 99%에 이를 수 있고, 전기장 적용 및 상기 다른 작용물질의 응집 후에, 투과될 수 있는 빛의 전체적인 양은 최소한 10%, 최소한 20%, 최소한 30%, 최소한 40%, 최소한 50%, 최소한 60%, 최소한 70%, 최소한 80%, 최소한 90%, 최소한 95%, 및 최소한 99%일 수 있다.
주어진 구체예에서 얻어지는, 상기한 다양한 범위의 색조처리 양에 대해 언급하였지만, 당업자는 본 발명의 여러 가지 작용물질들의 농도는 많은 용도에 적합하게 하기 위하여 변경될 수 있다는 점을 인정할 것이다.
본 발명의 작용물질들은, 예를 들면, 제한 없이, 티타니아(아나타제 또는 루틸), 바륨설페이트, 실리카, 마그네슘실리케이트. 칼슘카보네이트와 같은 절연입자들, 인듐 주석 옥사이드, 안티몬 주석 옥사이드, 카본블랙, 징크옥사이드, 란타늄헥사보라이드와 같은 반도체입자들과 금, 은, 구리, 백금, 팔라듐 및 합금들과 같은 전도성 입자들을 포함한다.
본 발명의 작용물질들은, 예를 들면, 제한 없이, 티타늄디옥사이드, 실리카, 징크옥사이드, 점토, 마그네슘실리케이트, 금, 은, 인듐 주석 옥사이드, 안티몬 주석 옥사이드와 란타늄헥사보라이드를 포함할 수 있다.
일반적으로 작용물질들은 순하전을 갖고, 전기장의 적용시에 이동할 수 있는 물질들을 포함할 수 있고, 그리고 순하전을 갖지 않거나 불충분한 순하전을 갖고, 전기장의 적용시에 이동하지 않는 물질들을 포함할 수 있다.
순하전을 갖고, 상기에서 주어진 기준을 만족시키는 어떤 작용물질들은 본 발명에 사용될 수 있다. 본 발명의 여러 구체예들에서, 사용된 작용물질은 하전된 나노입자이다. 본 발명에 사용될 수 있는 나노입자들의 예는 금 및 은과 같은 귀금속들, 티타늄디옥사이드 및 실리카와 같은 절연금속산화물들, 인듐 주석 옥사이드, 안티몬 주석 옥사이드, 란타늄헥사보라이드와 같은 반도체들 및 당분야에 공지된 다른 하전된 나노입자들을 포함한다. 직경 ＜5nm를 갖는 매우 작은 금 또는 은 나노입자들의 사용은, 분산상태에서 이들이 강력한 공명흡수밴드를 갖지 않고, 따라서 높은 빛 투과성을 갖기 때문에 특히 유용하다(예를 들어, Templeton J. Phys. Chem. 104:565 (2000), 및 Kreibig와 Genzel, Sur. Sci., 156:681 (1985) 참조). 그러나, 표면상에서 응집될 때, 약 530nm 파장에서 공명흡수밴드의 출현 때문에 투과의 감소가 발생될 수 있다. 본 발명의 다른 구체예에서, 큰 금 나노입자들(직경 15nm)의 필름 어레이는 입자 간격(spacing)의 함수로서의 파장이 다양한 흡수피크들을 갖는다. 분산된 비-상호작용 나노입자들에 대하여, 흡수피크는 530nm 주위에서 발생하고, 가까운 간격을 둔 입자들(0.5nm 분리)에 대해서는, 흡수피크는 690nm 파장으로 재이동된다. 흡수피크의 이동은 색변화를 초래하고, 가시광 투과의 변화를 초래한다(예를 들어. Liz-Marzan과 Mulvaney, J. Phys. Chem. B. 107:7312-26 (2003); Mulvaney, Mater. Chem. 10:1265-1266(2000); Kim, Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 676:Y6.1.1 (2001) 참조). 또한, 금 나노입자들은 전기장의 적용 후에는 응집체를 형성하는 것으로 보고되었고, 이들 응집화는 비가역적이 아닌 것으로 보고되었다(예를 들어, Giersig와 Mulvaney, Langmuir 9:3408-13 (1993) 참조). 분산상태로부터 응집화된 상태로 됨에 따라 일어나는 많은 상이한 나노입자들의 투과의 변화는 Uwe Kreibig와 Michael Vollmer에 의해 요약되었다(Optical Properties of Metal Clusters, Appendix 2 (Springer, Berlin, 1995)).
본 발명의 여러 구체예들에서, 나노입자 작용물질들은 200나노미터 미만, 175, 150, 125, 100, 75, 50, 25, 20, 15, 10, 9, 8, 7, 6 또는 5 나노미터 크기이다. 여러 구체예들에서, 작용물질 입자들은 직경이 100nm 미만, 50nm 미만이고, 몇몇의 구체예들에서는 직경 5nm 미만이다.
본 발명의 여러 구체예들에서, 작용물질은 아나타제 티타니아, 루틸 티타니아, 바륨설페이트, 실리카, 마그네슘실리케이트, 칼슘카보네이트, 인듐 주석 옥사이드, 안티몬 주석 옥사이드, 카본블랙, 징크옥사이드, 란타늄헥사보라이드, 금, 은, 구리, 백금, 팔라듐 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 여러 구체예들에서, 작용물질은 티타니아, 실리카, 카본블랙, 금 및 은으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
입체 안정화제로서 역할을 하기 위하여, 그리고 응집된 상태에서 입자공간 조절을 위하여 작용물질들은 폴리머들 또는 실리카도 코팅될 수 있다. 비수성 분산액 내에서 입체 안정화제들의 사용은 콜로이드 화학에서는 잘 알려져 있다.
응집된 상태로부터 분산된 상태로 이동할 때 빛을 증가시키는 작용물질들은, 제한 없이, 직경이 약 5nm인 금 및 은 나노입자들이다(예를 들어, Liz-Marzan과 Mulvaney, J. Phys. Chem. B. 107:7319 (2003) 및 Kreibig와 Genzel, Surface Science, 156:694 (1985) 참조). 이런 유형의 작용물질은 약 100nm의 입자 크기 또는, 작용물질에 따라, 과다한 헤이즈를 일으키는 입자 크기를 가질 수 있고, 상기 헤이즈는 입자 크기와 입자의 굴절률 및 입자가 분산되는 매질의 굴절률에 따라 달라진다.
본 발명에서 사용되는 다른 하전된 작용물질은 비등축 작용물질을 포함한다. 이러한 작용물질은 이동할 수 있고, 응집될 수 있는데, 응집체 내에서 입자 또는 분자들은 이동을 방해하는 경계(마이크로캡슐 코팅의 내벽 또는 인접한 층)에 대항하여 일정한 방향으로 배향하는 경향이 있고, 이는 분산상태에서 입자 또는 분자들이 야기하는 것보다 더 큰 빛 산란, 흡수 또는 반사를 야기한다. 형식 전하는, 예를 들면 현탁물질 내에 전하 조절제를 첨가함으로써, 이러한 분자들에 부여될 수 있다. 이러한 입자들은 비가역적 응집화가 바람직하지 않은 구체예에서는 충분한 입체적 및 정전기적 안정성을 가질 수 있다. 사용될 수 있는 비등축 작용물질들은 제한없이, 폴리아이오다이드 결정들, 콜레스테릭 액정들, 금 또는 은 입자들 및 실리카 판상 조각들이다.
요구되는 특성들을 갖는다면, 연결제 또는 결속제들도 사용될 수 있다. 이러한 제제들은 전체적인 하전 또는 이동을 일으키기에 충분한 전체적인 하전을 갖지는 않지만, 전기장 적용시에 구조의 변화가 발생하기 때문에 사용될 수 있다. 구조의 변화는 더 큰 양의 빛의 흡수, 산란 또는 반사를 야기한다. 연결제들은 제한없이, 폴리티오펜을 포함할 수 있다(예를 들어, 미국특허출원 2003/0096113 A1 참조).
본 발명의 여러 구체예에서, 하나 이상의 작용물질이 원하는 결과를 얻기 위해 주어진 어떤 용도에 사용될 수 있다.
전하 조절제 및 입자 안정화제
당분야에서 공지된 바와 같이, 전하 조절제들은 사용된 작용물질들의 이동성에 영향을 주기 위해 사용될 수 있다. 이러한 제제들의 예는 국제공개공보 WO 99/10767 및 미국특허 6,120,839 들에서 주어진 것들을 포함한다.
전하 조절제들은 상기 본 발명의 전기영동 작용물질들에게 양호한 전기영동 이동성을 부여하기 위해 사용될 수 있다. 안정화제들은 전기영동 작용물질들이 캡슐 벽에 비가역적으로 침착하는 것을 막고, 전기영동 작용물질들의 응집화를 막기 위해 사용될 수 있다.
넓은 분자량 범위(저분자량, 올리고머 또는 폴리머)에 걸친 물질들로부터 각 구성부분이 구성될 수 있으며, 이는 순수물이거나 혼합물일 수 있다. 특히, 적절한 전하 조절제들은 액체 토너 분야로부터 채택될 수 있다. 입자 표면 하전을 변화 및/또는 안정시키기 위해 사용되는 전하 조절제는 일반적으로 알려진 액체 토너, 전기영동 디스플레이, 비수성 페인트 분산액 및 엔진오일 첨가제용으로 적용될 수 있다. 이러한 모든 경우에, 하전된 물질들은 전기영동 이동성 또는 정전기적 안정성을 증가시키기 위해 비수성 매질에 첨가될 수 있다. 또한, 상기 물질은 입체 안정성을 개선시킬 수 있다.
선택적 이온 흡수, 양성자 이동 및 접촉 대전을 포함하는, 다양한 하전 이론들이 고려된다. 선택적 전하 지시제가 사용될 수 있다.
또한, 전하 보조제들이 첨가될 수 있다. 이런 물질들은 전하 조절제 또는 전하 지시제의 효율성을 증가시킨다. 전하 보조제는 폴리히드록시 화합물 또는 아미노알코올 화합물일 수 있으며, 바람직하게는 현탁물질 내에서 적어도 2중량%의 양으로 용해성일 수 있다. 적어도 2개의 히드록실기를 포함하는 폴리히드록시 화합물들의 예는 에틸렌글리콜, 2,4,7,9-테트라메틸-데신-4,7-디올, 폴리(프로필렌글리콜), 펜타에틸렌글리콜, 트리프로필렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 글리세롤, 펜타에릴트리톨, 글리세롤-트리스-12히드록시스테아레이트, 프로필렌글리세롤 모노히드록시스테아레이트 및 에틸렌글리콜 모노히드록시스테아레이트를 포함하나, 여기에 제한되지는 않는다. 적어도 1개의 알콜기와 1개의 아민기를 같은 분자 내에 포함하는 아미노알코올 화합물들의 예는 트리이소프로판올아민, 트리에탄올아민, 에탄올아민, 3-아미노-1-프로판올, o-아미노페놀, 5-아미노-1-펜탄올 및 테트라키스(2-히드록시에틸)에틸렌-디아민을 포함하나, 여기에 제한되지는 않는다. 전하 보조제는 현탁물질 중에 바람직하게는 입자 무게 g당 약 1~100mg/g, 더 바람직하게는 50~200mg/g으로 존재한다.
입자의 표면은, 예를 들면, 분산을 돕기 위해, 표면 하전 및 분산의 안정성을 향상하기 위해 화학적으로 개질될 수 있다. 표면 개질제는 유기 실록산, 유기할로겐 실란 및 다른 기능성 실란 커플링제(Dow Corning. RTM. Z-6070, Z-6124 및 3 additive, Midland, Mich.); 유기 티타네이트 및 지르코네이트(Tyzor.RTM. TOT, TBT 및 TE Series, E. I. du Pont de Nemours and Company, Wilmington, Del.); 긴 사슬(C12~C50) 알킬과 알킬 벤젠 설폰산, 지방아민 또는 디아민 및 그들의 염들 또는 4가 유도체들과 같은 소수화제들; 및 입자 표면에 공유결합을 할 수 있는 양극성 폴리머들을 포함한다.
일반적으로, 하전은 입자 표면과 연속상 중에 존재하는 어떤 부분 사이의 산염기 반응을 야기한다고 믿어진다. 따라서, 유용한 물질은 상기와 같은 반응, 또는 당분야에서 공지된 어떤 다른 하전 반응에 참여할 수 있는 물질이다.
유용한 전하 조절제들의 다른 비제한적 부류는 유기 설페이트 또는 설포네이트, 금속비누, 블록 또는 빗모양 공중합체, 유기 아미드, 유기 쯔비터이온 및 유기 포스페이트 또는 포스포네이트를 포함한다. 유용한 유기 설페이트 및 설포네이트는 소듐 비스(2-에틸헥실)설포숙시네이트, 칼슘도데실벤젠설포네이트, 칼슘페트롤리움설포네이트, 중성 또는 염기성 바륨디노닐나프탈렌설포네이트, 중성 또는 염기성 칼슘디노닐나프탈렌설포네이트, 도데실벤젠설폰산 소듐염 및 암모늄 라우릴설페이트를 포함하나, 여기에 제한되지는 않는다. 유용한 금속비누는 염기성 또는 중성 바륨페트로네이트, 칼슘페트로네이트, 나프텐산의 Co-, Ca-, Cu-, Mn-, Ni-, Zn- 및 Fe-염, 스테아르산의 Ba-, Al-, Zn-, Cu-, Pb- 및 Fe-염, 알루미늄트리스테아레이트, 알루미늄옥타노에이트, 리튬헵타노에이트, 철스테아레이트, 철디스테아레이트, 바륨스테아레이트, 크롬스테아레이트, 마그네슘옥타노에이트, 칼슘스테아레이트, 철나프테네이트 및 징크나프테네이트, Mn- 및 Zn-헵타노에이트 및 Ba-, Al-, Co-, Mn- 및 Zn-옥타노에이트와 같은 2가 또는 3가 금속 카르복실레이트를 포함하나, 여기에 제한되지는 않는다. 유용한 블록 또는 빗모양 공중합체는 (A) 메틸-p-톨루엔설포네이트로 4가 치환된 2-(N,N)-디메틸아미노에틸 메타크릴레이트의 중합체와, (B) 폴리-2-에틸헥실 메타크릴레이트의 AB 디블록 공중합체, 및 폴리(메틸메타크릴레이트-메타크릴산)의 오일 가용성 앵커 기에 부착된, 폴리(12-히드록시스테아르산)의 오일 가용성 말단을 갖는 약 1800의 분자량의 빗모양 그라프트 공중합체를 포함하나, 여기에 제한되지는 않는다. 유용한 유기아민은 OLOA 1200과 같은 폴리이소부틸렌 숙신이미드, 및 N-비닐피롤리돈 중합체를 포함하나, 여기에 제한되지는 않는다. 유용한 유기 쯔비터이온은 레시틴을 포함하나, 여기에 제한되지는 않는다. 유용한 유기 포스페이트와 포스포네이트는 포화 및 불포화된 산 치환기를 갖는 포스페이트 모노- 및 디-글리세라이드의 소듐염을 포함하나, 여기에 제한되지는 않는다.
입자 응집 또는 캡슐 벽에 부착되는 것을 막기 위해 입자 분산 안정화제가 첨가될 수도 있다. 전기영동 디스플레이 내에서 현탁유체로서 사용되는 전형적인 고저항 액체로서 비수성 계면활성제가 사용될 수 있다. 이들은 글리콜에테르, 아세틸렌글리콜, 알칸올아미드, 소르비톨 유도체, 알킬아민, 4가 아민, 이미다졸린, 디알킬옥사이드 및 설포숙시네이트를 포함하나, 여기에 제한되지는 않는다.
현탁물질
본 발명의 현탁물질(도 1의 부호 14)은 본 발명의 작용물질 및 마이크로캡슐 코팅과 혼화할 수 있는, 그리고 예컨대 유전체 액체일 수 있는 당업계에 공지된 어떤 물질일 수 있다. 작용물질의 이동이 착색을 위해서 필수적이지 않은 구체예들은 유체가 아닌 현탁물질을 포함할 수 있다.
다양한 구체예들에 있어서, 현탁물질은 높은 전기 저항, 낮은 유전상수의 유체(fluid)일 수 있다. 그것은 테트라클로로에틸렌과 같은 할로겐화 하이드로카본 또는 폴리(클로로트리플루오로에틸렌) 또는 퍼플루오르화 폴리에테르와 같은 저분자량의 폴리머일 수 있다. 현탁유체(suspending fluid)는 하이드로카본 또는 트리에틸렌글리콜 비스(2-에틸헥사노에이트)와 같은 비시클릭 모노카르복실산 에스테르 또는 트리에틸렌글리콜 비스(2-에틸헥사노에이트)와 트리에틸렌글리콜 (2-에틸헥사노에이트)의 혼합물일 수 있다.
다양한 구체예들에 있어서, 현탁물질은 저분자량의 폴리(클로로트리플루오로에틸렌), 퍼플루오르화 폴리에테르, 지방족 하이드로카본, 트리에틸렌글리콜 비스(2-에틸헥사노에이트), 또는 트리에틸렌글리콜 (2-에틸헥사노에이트)와 트리에틸렌글리콜 비스(2-에틸헥사노에이트)의 혼합물일 수 있다.
현탁물질이 유체인 구체예들에 있어서, 현탁유체는 밀도, 굴절률, 및 용해도와 같은 특성들을 기초로 하여 선택될 수 있다. 바람직한 현탁유체는 낮은 유전 상수(예컨대, 약 2), 높은 부피 저항(예컨대, 약 1015ohm-cm), 낮은 점도(예컨대, 5cst 미만), 낮은 독성 및 환경 영향, 낮은 수용해도(예컨대, 10ppm 미만), 높은 비중(예컨대, 1.5 초과), 높은 비등점(예컨대, 90℃ 초과), 및 낮은 굴절률(예컨대, 1.2 미만)을 갖는다.
현탁유체의 선택은 화학적 불활성, 사용된 작용물질에 적합한 밀도, 또는 작용물질과 마이크로캡슐 코팅과의 화학적 혼화성에 기초할 수 있다. 유체의 점도는 일반적으로 작용물질 이동을 용이하게 하기 위해서 낮아야만 한다. 현탁유체의 굴절률은 또한 작용물질의 굴절률과 실질적으로 일치될 수 있다. 여기에서 사용된 바와 같이, 현탁유체의 굴절률은 그들 각각의 굴절률 사이의 차이가 0~0.3 사이에 있다면, 작용물질의 굴절률에 "실질적으로 일치"되는 것이다. 다양한 구체예들에 있어서, 이러한 차이는 0.05~0.2 사이이다.
할로겐화 유기용매, 포화된 선형 또는 분지된 하이드로카본, 실리콘 오일 및 저분자량의 할로겐 함유 폴리머들과 같은 유기용매들은 유용한 현탁유체이다. 현탁유체는 단일 유체를 포함할 수 있다. 그러나, 유체는 화학적 특성 및 물리적 특성을 조절하기 위해서 하나 이상의 유체와 혼합될 수 있다. 또한, 유체는 전기영동 작용물질 또는 마이크로캡슐 코팅의 표면 에너지 또는 전하를 변경하기 위해서 표면 개질제를 포함할 수 있다. 마이크로캡슐화 공정에서 사용된 반응물질 또는 용매(예컨대, 오일 가용성 모노머) 또한 현탁유체에 포함될 수 있다. 전하 조절제 또한 현탁유체에 추가될 수 있다.
유용한 유기용매는 예컨대, 데칸 에폭사이드 및 도데칸 에폭사이드와 같은 에폭사이드; 예컨대, 시클로헥실비닐에테르 및 DecaveTM(International Flavors & Fragrances, Inc., New York, N.Y.)와 같은 비닐 에테르; 및 예컨대, 톨루엔 및 나프탈렌과 같은 방향족 하이드로카본을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 유용한 할로겐화 유기용매는 테트라플루오로디브로모에틸렌, 테트라클로로에틸렌, 트리플루오로클로로에틸렌, 1,2,4-트리클로로벤젠, 및 카본 테트라클로라이드를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
유용한 하이드로카본은 도데칸, 테트라데칸, IsoparTM. 시리즈(Exxon, Houston, Tex.), NorparTM(표준 파라핀액의 시리즈), Shell-SoloTM(Shell, Houston, Tex.) 및 Sol-TrolTM(Shell)의 지방족 하이드로카본, 나프타, 및 다른 석유계 용매를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
실리콘 오일들의 유용한 예들은 옥타메틸 시클로실록산 및 고분자량 시클릭 실록산, 폴리(메틸페닐실록산), 헥사메틸디실록산, 및 폴리디메틸실록산을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
유용한 저분자량의 할로겐-함유 폴리머들은 폴리(클로로트리플루오로에틸렌)폴리머(Halogenated hydrocarbon Inc., River Edge, N.J.), GaldeneTM(Ausimont, Morristown, N.J.의 퍼플루오르화 에테르), 또는 E.I. du Pont de Nemours and Company(Wilmington, Del.)의 KrytoxTM을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 하나의 구체예에서, 현탁유체는 폴리(클로로트리플루오로에틸렌) 폴리머이다. 다양한 구체예들에 있어서, 이러한 폴리머는 2~10의 중합도를 갖는다. 상기 많은 물질들은 점도, 밀도, 및 비등점의 범위내에서 이용가능하다.
캡슐이 형성되기 전에 유체를 작은 방울들로 형성할 수 있는 것이 바람직하다. 작은 방울들을 형성하는 방법은 당업계에 공지된, 전단-기초 에멀젼화 뿐만 아니라 플로우-쓰루 제트(flow-through jet), 막, 노즐, 또는 오리피스(orifice)를 포함한다. 작은 방울들의 형성은 전기장 또는 음속장에 의해 도움을 받을 수 있다. 계면활성제 및 폴리머는 에멀젼 타입 캡슐화의 경우에 있어서 방울들의 안정화 및 에멀젼화를 돕기 위해 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예에 사용되는 계면활성제는 소듐 도데실설페이트이다.
마이크로캡슐 코팅 및 형성 기술
본 발명의 마이크로캡슐은 당업계에 공지된 어떤 방법에 의해 형성될 수 있고, 용도에 적합한 어떤 코팅(도 1의 부호 12)을 포함할 수 있다(예컨대, 미국특허 6,120,588 및 6,045,955; WO 00/20921; WO 99/10767; 및, Comiskey 등, Nature 394:253~55(1998) 참조). 본 발명의 다양한 구체예에 있어서, 마이크로캡슐 코팅은 폴리비닐부티랄, 젤라틴, 폴리비닐알코올, 셀룰로오스 유도체, 아라비아 고무, 카라기난, 히드록실레이트 스티렌 언하이드라이드 코폴리머, 메틸비닐에테르 코-말레익 언하이드라이드, 폴리비닐피리딘, 폴리아크릴로니트릴, 폴리스티렌, 폴리(메틸메타크릴레이트), 폴리(부틸메타크릴레이트), 알데히드를 갖는 폴리히드록시아미드, 멜라민 포름알데히드, 우레아 포름알데히드, 멜라민 축합물의 수용성 올리고머, 우레아의 수용성 올리고머, 포름알데히드의 수용성 올리고머, 및 스티렌, 메틸메타크릴레이트, 아크릴로니트릴, 디아실클로라이드, 비닐아세테이트, 아크릴산, 부틸아크릴레이트, 및 t-부틸아크릴레이트와 같은 비닐 모노머로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 포함하는 폴리머 코팅이다(예컨대, PCT/US98/17734 참조).
현탁물질, 특히 현탁 액체의 캡슐화는 하나 이상의 분산제를 이용하여, 많은 다른 방법들에 의해서 달성될 수 있다. 마이크로캡슐화의 많은 적당한 방법들이 Microencapsulation, Processes and Applications, (I.E. Vandegaer, ed.), Plenum Press, New York, N.Y.(1974) and Gutcho, Microcapsules and Microencapsulation Techniques, Nuyes Data Corp., Park Ridge, N.J.(1976)에 상세하게 기술되어 있다. 상기 방법들은 다음의 몇가지 일반적인 카테고리에 포함되고, 이 모든 것은 본 발명에 적용될 수 있다: 계면 중합반응, 원위치(in-situ) 중합반응, 압출과 같이 트윈 나사 압출기를 사용하여 배합하는 물리적 방법 및 다른 상분리 방법들, 액체내 경화처리, 및 단일/복합 코아세르베이션.
다수의 물질들 및 방법들이 본 발명의 조절가능한 색조 패널에 유용한 폴리머 시트를 제조하는데 사용된다. 단일 코아세르베이션 방법에 유용한 물질들은 젤라틴, 폴리비닐알코올, 폴리비닐아세테이트, 및 예컨대, 카르복시메틸셀룰로오스와 같은 셀룰로오스 유도체를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 복합 코아세르베이션 방법에 유용한 물질들은 젤라틴, 아라비아 고무, 카라기난, 카르복시메틸셀룰로오스, 가수분해된 스티렌 언하이드라이드 코폴리머, 한천, 알기네이트, 카제인, 알부민, 메틸비닐에테르 코-말레익언하이드라이드, 및 셀룰로오스 프탈레이트를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 상 분리 방법에 유용한 물질은 폴리스티렌, PMMA, 폴리에틸메타크릴레이트, 폴리부틸메타크릴레이트, 에틸셀룰로오스, 폴리비닐피리딘, 및 폴리아크릴로니트릴을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 원위치 중합반응에 유용한 물질은 알데히드를 갖는 폴리히드록시아미드, 멜라민, 또는 우레아 및 포름알데히드; 멜라민 축합물 또는 우레아 및 포름알데히드의 수용성 올리고머; 및 예컨대, 스티렌, MMA 및 아크릴로니트릴과 같은 비닐 모노머를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 마지막으로, 계면 중합반응 방법에 유용한 물질들은 예컨대, 세바코일, 아디포일과 같은 디아실 클로라이드, 및 디- 또는 폴리-아민 또는 알코올, 및 이소시아네이트를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 유용한 에멀젼 중합반응 물질들은 스티렌, 비닐아세테이트, 아크릴산, 부틸아크릴레이트, t-부틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 및 부틸메타크릴레이트를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 내용에 있어서, 당업자들은 바람직한 마이크로캡슐 특성에 기초하여 캡슐화 방법 및 코팅 물질을 선택할 것이다. 이러한 특성들은 마이크로캡슐 반경의 분포; 전기적, 기계적, 확산, 및 캡슐 벽의 광학 특성; 및 현탁물질과의 화학적인 혼화성을 포함한다.
마이크로캡슐 코팅은 일반적으로 높은 전기 저항(예컨대, 미국특허 4,605,284 참조)을 갖는다. 코팅은 또한 기계적으로 강해야만 한다(제조된 마이크로캡슐 파우더가 코팅을 위해서 경화성 폴리머 바인더에 분산된다면, 기계적 강도는 중요하지 않다).
마이크로캡슐 코팅은 몇몇 용도에 있어서는 다공성일 수 있고, 이들은 후공정 단계에 있어서 오버코팅될 수 있다(즉, 두번째 캡슐화), 게다가, 마이크로캡슐이 경화성 바인더에 분산된다면, 바인더는 구멍들을 줄이는데 도움이 될 수 있다. 다양한 구체예들에 있어서, 마이크로캡슐 코팅은 광학적으로 투명할 수 있다. 그러나, 코팅 물질은 현탁물질 또는 마이크로캡슐이 분산되어질 폴리머 층의 바인더의 굴절률과 일치되도록 선택될 수 있다. 몇가지 용도(예컨대, 두개의 고정된 전극들 사이에 삽입)에 있어서, 단일분산된 마이크로캡슐 반경이 바람직하다.
본 발명에서 사용될 수 있는 캡슐화 기술은 미국특허 4,087,376에 나타나 있다. 상기 방법은 음전하로 하전된 카르복실-치환 선형 하이드로카본 고분자전해질 물질의 존재하에서, 오일/물 에멀젼의 수상에서의 우레아와 포름알데히드 사이의 중합반응을 포함한다. 생성된 마이크로캡슐 코팅은 우레아/포름알데히드 코폴리머이다. 마이크로캡슐은 투명하고, 기계적으로 강하며, 우수한 저항 성능을 갖고 있다. 원위치 중합반응의 관련 기술은 수성 상태에서 현탁물질과 작용물질을 분산시키므로써 형성된 오일/물 에멀젼을 사용한다. 모노머들은 중합반응되어 수상보다는 내부 상에 대해 높은 친화력을 갖는 폴리머를 형성하고, 그 결과 에멀젼화된 기름 방울 둘레에서 응축된다. 원위치 중합반응 방법들의 하나에 있어서, 우레아와 포름알데히드가 폴리(아크릴산)의 존재하에서 축합된다(예컨대, 미국특허 4,001,140 참조). 미국특허 4,273,672에 기술된 다른 유용한 방법에 있어서, 다양한 수성 용액계 가교제들이 미세한 기름 방울 둘레에 침착된다. 그러한 가교제들은 알데히드, 특히 포름알데히드, 글리옥살, 또는 글루타르알데히드; 명반; 지르코늄염; 및 폴리이소시아네이트를 포함한다.
코아세르베이션 방법은 또한 오일/물 에멀젼을 사용한다. 하나 이상의 콜로이드가 수상으로부터 코아세르베이트되고(즉, 응집체로 되고), 온도, pH 및/또는 상대적인 농도의 조절에 의해 기름 방울 주위에 쉘(shell)로서 침착되어, 마이크로캡슐이 생성된다. 코아세르베이션에 적합한 물질은 젤라틴 및 아라비아 검을 포함한다. 예컨대, 미국특허 2,800,457 참조.
계면 중합 방법은 전기영동 조성물 중의 오일-가용성 모노머의 존재를 사용하고, 이는 다시 수상에서 에멀젼으로서 존재한다. 미세한 소수성 방울들 중에 있는 모노머는 수상 내로 도입된 모노머와 반응하여, 방울들 및 주위의 수성 매질 사이의 계면에서 중합되어, 방울들 둘레에 쉘을 형성한다.
당업계에 공지된 다른 기술들 및 물질들 또한 사용될 수 있다.
바인더
도 7에 나타난 구조체를 사용하는 구체예들에 있어서, 바인더(38)는 어떤 적당한 물질을 포함할 수 있다. 다양한 구체예들에 있어서, 바인더는 마이크로캡슐 또는 작용물질을 직접적으로 지지 및 보호할 뿐 아니라 마이크로캡슐 분산액에 대해 전극층을 결합시키는 비전도성의 접착성 매질로서 사용된다. 바인더는 많은 형태와 화학적 타입들로 이용가능하다. 이들 중에는 수용성 폴리머, 수계(water-borne) 폴리머, 유용성 폴리머, 열경화성 및 열가소성 폴리머, 및 방사선-처리된 폴리머가 있다.
수용성 폴리머 중에는 다양한 폴리사카라이드, 폴리비닐알코올, N-메틸피롤리돈, N-비닐피롤리돈, 다양한 Carbowax.RTM 종류들(Union Carbide, Danbury, Conn.), 및 폴리-2-히드록시에틸아크릴레이트가 있다.
수분산 시스템 또는 수계 시스템은 라텍스 조성물이고, 대표적인 것으로는 NeoreTM 및 NeocrylTM 수지(Zeneca Resins, Wilmington, Mass.), AcrysolTM(Rohm and Haas, Philadelphia, Pa.), BayhydrolTM(Bayer, Pittsburgh, Pa.), 및 Cytec Industries (West Paterson, N.J.) HP line이 있다. 이들은 일반적으로 폴리우레탄의 라텍스들이고, 때때로 하나 이상의 아크릴류, 폴리에스테르, 폴리카보네이트 또는 실리콘과 배합되어, 각각 유리전이온도, "점성"의 정도, 연성, 투명도, 유연성, 투수성 및 용매 저항성, 신장 모듈 및 인장강도, 열점성도, 및 고형도에 의해 규정되는 특정 세트의 특성들을 갖는 최종 경화 수지를 제공한다. 일부 수계 시스템들은 반응성 모노머와 혼합되고, 촉매 작용되어 복합체 수지들을 형성할 수 있다. 몇몇은 예컨대 카르복실기와 반응하는 아지리딘과 같은 가교제의 사용에 의해 더 가교될 수 있다.
수계 수지 및 수성 마이크로캡슐의 예는 다음과 같다:
일정 부피의 마이크로캡슐이 과량의 물을 분리하기 위해서 낮은 속도에서 원심분리된다. 예컨대 60중력가속도에서 10분으로 설정된 원심분리 공정 이후에, 마이크로캡슐은 원심분리 튜브 바닥에서 발견되는 반면, 물 부분은 상부에 존재한다. 물 부분을 주의 깊게 제거한다(따라 내거나 또는 피펫으로). 잔여 마이크로캡슐의 질량을 측정하고, 바인더 수지의 질량이 마이크로캡슐 질량의 1/8~1/10이 되도록 일정 질량의 바인더 수지를 추가한다. 이 혼합물을 약 30분 동안 진동 믹서에서 서서히 혼합한다.
약 30분 후에, 혼합물을 적당한 기판, 예컨대 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름상에 코팅되도록 준비한다. 물론, 상기 언급한 바인더들의 어느 것이나 본 발명의 마이크로캡슐과 적절하게 조합되어 사용될 수 있다.
사용될 수 있는 바인더들의 다른 예는 에폭시류이다. 이들 2성분(binary) 시스템들은 점도가 매우 다양할 수 있고, 양자간의 반응성은 상기 혼합물의 "포트 라이프(pot life)"를 결정한다. 포트 라이프가 코팅 조작을 하기에 충분히 길다면, 마이크로캡슐은 수지 경화 및 고화 이전의 코팅 공정에서 지정된 배열로 코팅될 수 있다.
종종 폴리에스테르인, 열가소성 폴리머는 고온에서 용융된다. 이러한 타입의 생성물의 전형적인 용도는 고온-용융 아교이다. 열-저항 마이크로캡슐의 분산물은 그러한 매질 내에서 코팅될 수 있다. 고화 공정은 냉각하는 동안에 시작하고, 최종 경도, 투명도 및 유연성은 폴리머의 분지 및 분자량에 의해 영향을 받는다.
방사능 경화 수지는 일반적으로 용매계 시스템 중에서 발견된다. 마이크로캡슐은 그러한 매질내에 분산되어 코팅될 수 있고, 그 후에 수지는 역치 수준의 긴 파장 또는 짧은 파장의 자외선 조사에 일정시간 노출되므로써 경화될 수 있다. 경화성 폴리머 수지의 모든 경우에 있어서, 최종 특성은 모노머, 올리고머 및 가교제의 분지 및 분자량에 의해 결정된다.
많은 "물-감소성(water-reducible)" 모노머 및 올리고머가 사용될 수 있다. 물은 점도를 감소시키기 위한 경우들에 사용된다(초기의 수천 센티포이즈로부터 수십만 센티포이즈로). 단백질 또는 폴리사카라이드 물질로 만들어진 것과 같은 수계 마이크로캡슐은 그러한 매질 내에 분산되어 코팅될 수 있다. 그러한 시스템 내에서의 경화는 일반적으로 자외선 조사에 의한 것이다.
다양한 구체예들에 있어서, 바인더는 수용성 폴리머, 수계 폴리머, 유용성 폴리머, 열경화성 폴리머, 열가소성 폴리머, 및 조사-경화성 폴리머로 이루어진 군으로부터 선택된다.
폴리머층
도 3에 나타낸 폴리머층(24)은 본 섹션에서 설명되며, 일반적으로 안전 유리 적용에 있어서 중간층으로서 유용하다. 폴리머층은 적당한 폴리머로 이루어질 수 있고, 상기 예시된 바와 같이, 바람직한 구체예에 있어서, 폴리머층은 폴리(비닐부티랄)을 포함한다. 여기에 주어진 본 발명의 어떤 구체예들은 폴리머층의 폴리머 성분으로서 폴리(비닐부티랄)을 포함하고, 다른 구체예는 폴리(비닐부티랄)로 이루어진 또는 필수적으로 폴리(비닐부티랄)로 이루어진다. 이들 구체예들에 있어서, 여기에 개시된 다양한 첨가제들은 폴리(비닐부티랄)로 이루어진 또는 필수적으로 폴리(비닐부티랄)로 이루어진 폴리머를 갖는 폴리머층에 사용될 수 있다.
여기에 사용된 바와 같이, "수지"는 폴리머(예컨대 폴리(비닐부티랄)) 성분을 나타내고, 이는 산 촉매반응 및 이어지는 폴리머 전구체의 중화반응으로부터 생성된 혼합물로부터 제거된 것이다. 수지는 일반적으로 폴리머, 예컨대 폴리(비닐부티랄)에 추가하여 아세테이트, 염, 및 알코올과 같은 다른 성분들을 가질 것이다. 여기에서 사용된 바와 같이, "용융물"은 가소제 및 선택적으로 다른 첨가제들과 수지와의 혼합물을 나타낸다.
하나의 구체예에 있어서, 폴리머층은 부분적으로 아세탈화된 폴리(비닐알코올)들에 기초한 폴리머를 포함한다. 다른 구체예에 있어서, 폴리머층은 폴리(비닐부티랄), 폴리우레탄, 폴리비닐클로라이드, 폴리(에틸렌비닐아세테이트), 이들의 조합물 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 폴리머를 포함한다. 하나의 구체예에 있어서, 폴리머층은 폴리(비닐부티랄)을 포함한다. 다른 구체예들에 있어서, 폴리머층은 가소화된 폴리(비닐부티랄)을 포함한다. 또 다른 구체예들에 있어서, 폴리머층은 폴리(비닐부티랄) 및 하나 이상의 다른 폴리머들을 포함한다. 적합한 유리전이온도를 갖는 다른 폴리머들 또한 사용될 수 있다. 본 명세서의 어느 섹션에서 바람직한 범위, 수치값 및/또는 방법들이 특징적으로 폴리(비닐부티랄)(예컨대, 가소제, 성분 비율, 두께 및 성능-강화 첨가제)에 대해 언급되어 있더라도, 이러한 범위들은 또한, 적용가능한 경우에, 여기에 기술된 폴리머층의 성분들만큼 유용한 다른 폴리머들 및 폴리머 브렌드들에도 적용된다. 폴리(비닐부티랄)을 포함하는 구체예에 대해서, 폴리(비닐부티랄)은 공지된 아세탈화 방법에 의해 생성될 수 있는데, 이 방법은 산 촉매의 존재하에서 부티르알데히드와 폴리(비닐알코올)을 반응시키고, 이어서 촉매의 중화, 수지의 분리, 안정화, 및 건조 단계를 포함한다.
다양한 구체예들에 있어서, 폴리(비닐부티랄)을 포함하는 폴리머층은 PVOH로서 계산된 10~35중량%(wt.%)의 히드록실기, PVOH로서 계산된 13~30중량%의 히드록실기, 또는 PVOH로서 계산된 15~22중량%의 히드록실기를 포함한다. 폴리머층은 또한 폴리비닐아세테이트로서 계산된 잔여 에스테르기를 15중량% 미만, 13중량%, 11중량%, 9중량%, 7중량%, 5중량% 또는 3중량% 미만을 포함할 수 있고, 나머지는 아세탈, 바람직하게는 부티르알데히드 아세탈이지만, 선택적으로 소량의 다른 아세탈기, 예컨대 2-에틸헥사날기를 포함할 수 있다(예컨대, 미국특허 5,137,954 참조).
다양한 구체예들에 있어서, 폴리머층은 30,000, 40,000, 50,000, 55,000, 60,000, 65,000, 70,000, 120,000, 250,000, 또는 350,000g/mole(또는 Dalton) 이상의 분자량을 갖는 폴리(비닐부티랄)을 포함한다. 소량의 디알데히드 또는 트리알데히드 또한 350Dalton 이상으로 분자량을 증가시키기 위해 아세탈화 단계 동안에 첨가될 수 있다(예컨대, 미국특허 4,874,814; 4,814,529; 및 4,654,179 참고). 여기에 사용된 바와 같이, 용어 "분자량"은 중량 평균 분자량을 의미한다. 어떤 적당한 방법이 본 발명의 폴리머층을 제조하기 위해서 사용될 수 있다. 폴리(비닐부티랄)을 제조하는 적당한 방법의 상세한 기술이 당업자에게 공지되어 있다(예컨대, 미국특허 2,282,057 및 2,282,026 참고). 하나의 구체예에 있어서, B.E. Wade의 Polymer Science & Technology 백과사전, 3판, 8권, 381~399페이지의 Vinyl Acetal Polymers에 기술되어 있는 용매 방법이 사용될 수 있다. 다른 구체예에 있어서, 상기 백과사전에 기술된 수성 방법이 사용될 수 있다. 폴리(비닐부티랄)은 예컨대, ButvarTM 수지로서 미조리주, 세인트루이스에 위치한 Solutia Inc.로부터 여러가지 형태로 상업적으로 구입가능하다.
본 발명의 폴리머층의 다양한 구체예들에 있어서, 폴리머층들은 수지 100부 당(phr) 20~60부, 25~60부, 20~80부 또는 10~70부의 가교제를 포함할 수 있다. 물론 다른 양들이 특정 용도에 있어서 적절하게 사용될 수 있다. 몇가지 구체예들에 있어서, 가교제는 20 미만, 15 미만, 12 미만, 또는 10 미만의 탄소원자들로 이루어질 탄화수소 단편을 갖는다.
가소제의 양은 폴리(비닐부티랄)층의 유리전이온도(Tg)에 영향을 미치기 위해서 조절될 수 있다. 일반적으로 많은 양의 가소제가 Tg를 낮추기 위해서 첨가된다. 본 발명의 폴리(비닐부티랄) 폴리머층은 40℃ 이하, 35℃ 이하, 30℃ 이하, 25℃ 이하, 20℃ 이하, 그리고 15℃ 이하의 Tg를 가질 수 있다.
적합한 가소제들은 폴리머층을 형성하기 위해서 본 발명의 폴리머 수지에 첨가될 수 있다. 본 발명의 폴리머층에 사용되는 가소제는 다른 것들 중에서, 다염기 산의 에스테르 또는 다가 알코올을 포함할 수 있다. 적당한 가소제는 예컨대, 트리에틸렌글리콜 디-(2-에틸부티레이트), 트리에틸렌글리콜 디-(2-에틸헥사노에이트), 트리에틸렌글리콜 디헵타노에이트, 테트라에틸렌글리콜 디헵타노에이트, 디헥실 아디페이트, 디옥틸아디페이트, 헥실시클로헥실아디페이트, 헵틸아디페이트와 노닐아디페이트의 혼합물, 디이소노닐아디페이트, 헵틸노닐아디페이트, 디부틸 세바케이트, 오일-변형된 세바식 알키드와 같은 폴리머 가소제 및 미국특허 3,841,890에 개시된 바와 같은 포스페이트와 아디페이트의 혼합물 및 미국특허 제4,144,217에 개시된 바와 같은 아디페이트, 및 이들의 혼합물 및 조합물을 포함한다. 사용될 수 있는 다른 가소제들은 미국특허 5,013,779에 개시된 바와 같은 C4~C9 알킬 알코올 및 시클로 C4~C10 알코올, 및 헥실 아디페이트와 같은 C6~C8 아디페이트 에스테르로부터 제조된 혼합 아디페이트이다.
바람직한 점착력을 제공하기 위해서 점착성 조절제 또한 본 발명의 폴리머층에 포함될 수 있다. 예컨대, 미국특허 5,728,472에 개시된 어떤 ACA가 사용될 수 있다. 또한, 잔여 소듐 아세테이트 및/또는 포타슘 아세테이트는 산 중화반응에서 사용된 관련 하이드록사이드의 양을 다양하게 하므로써 조절될 수 있다. 다양한 구체예들에 있어서, 본 발명의 폴리머층은 소듐 아세테이트에 추가하여, 마그네슘 비스(2-에틸부티레이트)를 포함한다(화학 요약 번호 79992-76-0). 마그네슘염이 유리에 대한 폴리머의 점착력을 조절하기 위해서 유효량으로 포함될 수 있다.
첨가제는 최종 생성물의 성능을 강화하기 위해서 폴리머층에 통합될 수 있다. 그러한 첨가제들은 당업계에 공지된 바와 같은, 가소제, 염료, 안료, 안정화제(예컨대, 자외선 안정화제), 산화방지제, 난연제, IR 흡수제, 상기한 첨가제들의 조합 등을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
가시 스펙트럼 또는 근적외 스펙트럼에서 광을 선택적으로 흡수하는 약제들이 적당한 폴리머층에 첨가될 수 있다. 사용될 수 있는 약제들은 염료, 안료, 인듐 주석 산화물, 안티몬 주석 산화물 또는 란타늄 헥사보라이드를 포함한다.
폴리(비닐부티랄) 폴리머 및 가소제 첨가제들은 당업자들에게 공지된 방법에 따라 열적으로 가공되어 시트 형태로 배열될 수 있다. 폴리(비닐부티랄) 층을 형성하는 하나의 예시적인 방법은 시트 다이(예컨대, 수직면에 있어서보다 하나의 면에 실질적으로 더 큰 개구부를 갖는 다이)를 통해 용융물을 통과시키므로써 수지, 가소제, 및 첨가제를 포함하는 용융 폴리(비닐부티랄)(이하 "용융물")을 압출하는 것을 포함한다. 폴리(비닐부티랄)층을 형성하는 다른 예시적인 방법은 다이로부터 롤러상으로 용융물을 캐스팅하는 단계, 수지를 고체화하는 단계, 및 연속하여 시트로서 고체화된 수지를 제거하는 단계를 포함한다. 두가지 구체예에 있어서, 층의 한쪽 또는 양쪽 면에 있어서의 표면 질감은 다이 개구부의 표면을 조정하므로써, 또는 롤러 표면에 질감을 제공하므로써 조절될 수 있다. 층의 질감을 조절하기 위한 다른 기술들은 물질의 파라미터들을 변경시키는 것을 포함한다(예컨대, 수지 및/또는 가소제의 물함량, 용융 온도, 폴리(비닐부티랄)의 분자량 분포, 또는 상기 파라미터들의 조합). 또한 상기 층은, 라미네이트 공정 동안에 층의 탈기를 용이하게 하기 위하여 일시적인 표면 불균일을 제공하는, 간격을 둔 돌출부들이 포함된 형태로 형성될 수 있고, 그 이후 라미네이트 공정의 상승된 온도와 압력으로 인해 상기 돌출부들은 층내로 용융되므로써 매끈한 마무리 면으로 된다. 다양한 구체예들에 있어서, 폴리머 층들은 0.1~2.5mm, 0.2~2.0mm, 0.25~1.75mm, 및 0.3~1.5mm의 두께를 가질 수 있다.
상기 기술된 폴리머층에 대한 파라미터들은 도 5에 나타낸 바와 같은 제4층(30) 및 제5층(32)에도 적용되고, 또한 본 발명의 다층 구조체 중의 어떤 층인 폴리(비닐부티랄) 타입 층에도 적용된다.
본 발명의 마이크로캡슐은 마이크로캡슐을 가소제에 혼합하고 나서, 층 제품의 형성 전에 수지와 용융 브렌드하므로써 폴리머층에 쉽게 첨가될 수 있다. 마찬가지로, 본 발명의 작용물질은 작용물질을 가소제에 첨가하고나서, 층 형성 이전에 수지와 용융 브렌드하므로써 마이크로캡슐 없이 폴리머층에 분산될 수 있다. 작용물질들은 또한 폴리머 상과 혼화될 수 없는 매질 내에 분산될 수도 있다. 이 경우, 분산물이 폴리머 상과 조합될때, 분산물은 폴리머상에 걸쳐 불균일하게 분포된 개별 구형 영역들로 분리될 것이다. 이것은 폴리머 상 그 자체인 벽을 갖는 마이크로캡슐을 형성한다(예컨대, Meijer와 Janssen의 Mixing and Compounding of Polymers, Hanser Publishers, Munich 및 New York(1994) 중의 "Mixing of Immiscible Liquids" 참고)
다음의 단락은 폴리머층의 특성을 개선 및/또는 측정하기 위해서 사용될 수 있는 다양한 기술들을 기술한다.
폴리머층, 그리고 특히 폴리(비닐부티랄)층의 투명도는 헤이즈(haze)를 측정하므로써 결정될 수 있고, 이는 층을 통해서 투과되지 못한 빛의 정량이다. 헤이즈의 비율은 다음의 기술에 따라 측정될 수 있다. 헤이즈의 양을 측정하기 위한 장치인, Hunter Associates(Reston, VA)제의 Model D25 Hazemeter는 2도의 관찰각도에서, Illuminant C를 사용하여, ASTM D1003-61(Re-approved 1977)-Procedure A에 따라 사용될 수 있다. 본 발명의 다양한 구체예들에 있어서, 헤이즈의 비율은 5% 미만, 3% 미만, 그리고 1% 미만이다.
가시 투과도는 Perkin Elmer Corp.에 의해 제조된 Lambda 900와 같은 UV-Vis-NIR 분광 광도계를 사용하여, 국제 표준 ISO 9050:1990에 기술된 방법에 의해, 정량될 수 있다.
연타 점착력은 다음의 기술에 따라 측정될 수 있고, 여기에서 "연타"는 유리에 대한 폴리머층의 점착력을 정량하기 위해서 여기에서 언급되었고, 다음의 기술은 연타를 결정하기 위해서 사용된다. 2중 유리 적층 샘플들은 표준 오토클레이브 적층 조건들에 의해 제조된다. 적층체들을 약 -17℃(0°F)까지 냉각시키고, 유리를 깨기 위해서 해머를 가지고 수작업으로 두들긴다. 그 후에 폴리(비닐부티랄)층에 부착되지 않은 깨어진 모든 유리를 제거하고, 폴리(비닐부티랄)층에 부착된 남아있는 유리의 양을 한 세트의 표준과 눈으로 비교한다. 상기 표준들은 다양한 양의 유리가 폴리(비닐부티랄)층에 부착되어 남아 있는 스케일에 상응한다. 특히, 연타 표준이 0인 경우에는, 폴리(비닐부티랄)층에 부착되어 남아있는 유리는 없다. 10의 연타 표준에서는, 100%의 유리가 폴리(비닐부티랄)층에 부착되어 남아있다. 본 발명의 폴리(비닐부티랄)층들은, 예컨대 3~10의 연타값을 갖는다.
전기전도성 폴리머 시트
도 4를 참고하여, 제2층(26)과 제3층(28), 및 도 7에 나타낸 제1층(40) 및 제2층(42)을 포함하는 이러한 타입의 추가층들은, 다른 층들과 혼화성이 있는 어떤 적당한 물질을 포함할 수 있고, 전도성 물질이 그 위에 또는 그 속에 배치될 수 있다. 다양한 구체예들에 있어서, 상기 층은 폴리에틸렌테레프탈레이트를 포함하거나, 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어지거나 또는 필수적으로 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어진다.
폴리에틸렌테레프탈레이트의 제조 및 결과의 특성들은 당업계에 공지되어 있고, 예컨대 3M(St. Paul, MN) 또는 CPFilms(Martinsville, VA)에 의해 생산된 필름 제품으로서 구입할 수 있다. 폴리에틸렌테레프탈레이트 층들은 구리 그리드, NIR 흡수제, 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 균등물상에 인쇄되거나, 분산되거나, 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 균등물과 함께 결합되어 사용되는 당업계에 공지된 다른 물질 또는 약제를 선택적으로 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 구체예들에 있어서, 전기전도성 물질은 공지된 기술을 사용하여 폴리에틸렌 층(폴리머 시트)상에 침착된다. 여기에 기술된 본 발명의 어떤 구체예들에 있어서, 전도성 코팅은 폴리머층 또는 바인더에 접하여 적용되거나 또는 그로부터 떨어져 적용될 수 있다. 마이크로캡슐이 사용되지 않고, 작용물질이 폴리머층 또는 바인더의 전체에 걸쳐서 분포된 구체예들에 있어서, 전기전도성 코팅은 일반적으로 작용물질을 포함하는 폴리머층 또는 바인더와 접촉하지 않은 폴리머 시트의 면에 형성될 것이다.
다양한 구체예에 있어서, 전기전도성 코팅은 인듐 주석 옥사이드, 안티몬 주석 옥사이드, 인듐 징크 옥사이드, 및 폴리아닐린과 같은 전도성 폴리머로 이루어진 군으로부터 선택된다. 다른 금속 코팅 또한 사용될 수 있다.
전기전도성 폴리머 시트에 대한 전기 연결은 전기장을 생성하기 위한 당업계에 공지된 방법으로 형성될 수 있다.
기능
상기에 상세하게 기술된 본 발명의 다양한 구체예들에 있어서, 본 발명의 다층 구조체들의 기능을 다음에 기술할 것이다.
다양한 구조체들은 일반적으로 작용물질이 분산(최대 평균 분리)되어 있는 상태로 제조될 것이고, 그 결과 층들을 통해 빛이 최대한 투과된다. 2개의 전기전도성 폴리머 시트에 대한 전압의 적용에 따라, 폴리머층 또는 바인더에 전기장이 생성된다.
대부분의 경우에 있어서, 이러한 전기장으로 인해, 마이크로캡슐이 사용된 구체예들에 있어서는 현탁유체의 경계로, 또는 작용물질이 배치된 폴리머층 또는 바인더의 경계로 작용물질의 전기영동 이동이 일어난다. 사용된 작용물질 및 다른 물질들에 따라서, 작용물질은 응집될 것이고, 응집된 작용물질은 일반적으로 전압원을 제거하고 연속하여 전기장을 제거한 후에 응집된 상태로 남아 있을 것이다. 본 발명의 다양한 구체예들에 있어서, 작용물질의 응집체는 안정한 상태이다. 다른 구체예들에 있어서, 응집체는 안정하지 않고, 분산 상태로의 느린 전환이 일어날 것이다. 당업자들에 의해 이해될 것처럼, 작용물질, 코팅 물질, 현탁유체, 바인더, 및 폴리머층의 선택은 모두 응집된 상태의 안정성에 영향을 미칠 수 있다.
또한, 선택된 물질에 따라, 응집된 상태는 가역적, 부분적으로 가역적, 또는 비가역적일 수 있다. 본 발명의 다양한 구체예들에 있어서, 본 발명의 작용물질은 가역적으로 응집체로 될 수 있고, 반대 극의 전기장으로 단순히 변경하므로써 일정하지 않게 분산될 수 있다. 초기 이동 및 응집 이후에, 전기장의 극성의 역전은 작용물질의 응집 상태가 없어지게 할 것이다. 전기장의 지속 시간을 제한하므로써, 작용물질이 마이크로캡슐, 층, 또는 바인더의 반대측에 도달하기 전에 이동을 멈추게 할 수 있고, 이에 따라 비-응집 상태로 전환될 수 있다. 또한, 각각의 전기장의 지속시간을 변경하고, 이로써 작용물질 입자의 평균 분리를 변경하므로써, 최대 수준과 최소 수준 사이의 다양한 빛 투과도를 얻을 수 있다. 마지막으로, 가역적 시스템에 있어서 두가지 상태는 안정할 수 있고(즉, 상태를 유지하기 위해서 전기장을 필요로 하지 않는다), 그 결과 쌍안정성 시스템이 얻어진다.
본 발명의 방법들은 다음의 단계들을 포함하는, 창을 통한 빛의 투과를 가역적으로 감소시키는 방법을 포함한다: 상기 창내에 다층 유리 패널을 제공하는 단계(여기에서 상기 다층 유리 패널은, 폴리머층, 및 상기 폴리머층의 전체에 걸쳐서 분포된, 제1층에 전기장을 적용함에 따라서 상기 제1층을 통해 투과될 수 있는 가시광의 양을 변경시키는 작용물질을 포함하는 다수의 영역을 포함하는 제1층; 상기 제1층과 접촉하여 배치된 전기전도성 폴리머 시트를 포함하는 제2층; 및 상기 제2층의 반대측에 상기 제1층과 접촉하여 배치된 전기전도성 폴리머 시트를 포함하는 제3층을 포함한다); 상기 제2층과 상기 제3층에 전압원을 연결시키고, 이것에 의해 상기 제1층을 통하여 전기장을 생성하는 단계; 및 상기 제2층과 상기 제3층에 대해 상기 전압원의 극성을 역전시키므로써 상기 전기장을 역전시키는 단계.
본 발명의 방법들은 또한 다음의 단계들을 포함하는, 창을 통한 빛의 투과를 감소시키는 방법을 포함한다: 상기 창내에 다층 유리 패널을 제공하는 단계(여기에서 상기 다층 유리 패널은, 폴리머층, 및 상기 폴리머층의 전체에 걸쳐서 분포된, 제1층에 대해 전기장을 적용함에 따라서 상기 제1층을 통해 투과될 수 있는 가시광의 양을 감소시키는 작용물질을 포함하는 다수의 영역들을 포함하는 제1층; 상기 제1층과 접촉하여 배치된 전기전도성 폴리머 시트를 포함하는 제2층; 및 상기 제2층의 반대측에 상기 제1층과 접촉하여 배치된 전기전도성 폴리머 시트를 포함하는 제3층을 포함한다); 및 상기 제2층과 상기 제3층에 대해 전압원을 연결시켜서 상기 제1층을 통하여 전기장을 생성시키는 단계.
본 발명의 다양한 구체예들에 있어서, 분산된 상태와 더욱 응집된 상태 사이의 전이에 따른 광학 상태의 변화는, 높은 가시 투과 투명 상태에서 확산 산란되는 높은 가시 투과 상태로의 변화, 높은 가시 투과 상태에서 낮은 가시 투과(높은 흡수) 상태로의 변화, 낮은 가시 투과 흡수 상태에서 높은 가시 투과 상태로 또는 배열된 콜로이드 크리스탈 응집 상태에 기초한 파장 선택성 반사 상태로의 변화일 수 있다(Liz-Marzan and Mulvaney, J. Phys. Chem. B, 107:7321~7324(2003)).
본 발명의 다른 구체예들에 있어서, 적절한 경우, 상기에서 주어진 작용물질들 중의 어느 것은 고흡수성 나노입자들(금, 은, 카본블랙, 인듐 주석 옥사이드, 또는 란타늄 헥사보라이드와 같은)이 전기장의 적용에 의해 층의 면을 따라서 측면으로 분산이 유도되는 그러한 구조체에 사용될 수 있다. 이러한 구체예에 있어서, 분산된 고흡수성 입자들은 실질적으로 시트의 전체 면적 또는 시트가 통합된 적층 판유리의 전체 면적을 덮는다. 전기장의 적용은 흡수성 입자들을 측면으로 이동시키고, 이로써 시트 또는 판유리의 면적 대부분은 투명하게 된다(예컨대, WO 99/10767 참고).
또한, 본 발명은 여기에 개시된 다층 구조체를 포함하는 적층 안전유리 패널을 포함한다. 폴리머의 층들은 전형적으로 실리콘 디옥사이드를 포함하는 두개의 유리층들 사이에 배치될 수 있다. 또한 여기에 기술된 다수의 폴리머층 구조체들과 함께 유리 시트를 포함하는 적층 안전유리를 포함한다.
본 발명은 또한, 본 발명의 유리 패널을 포함하는, 자동차 앞유리, 창문, 디스플레이 패널, 선글라스, 안전장치, 및 다른 가공된 유리 제품들을 포함한다.
실시예 1
고무 스페이서를 이용하여 0.2cm로 이격된 폴리에틸렌테레프탈레이트의 두개의 투명한 전기전도성 부재로 구성된 전기영동 테스트셀(test cell)을 제작한다. 상기 전도성 PET 전극들을 두개의 유리판으로 지지한다. 전극을 직류 전원에 연결한다. 에틸렌글리콜내에 분산되어 있는 음성전하 실리카 나노파티클들(nanoparticles)의 샘플들을 상기 전극들 사이에 놓고, 전압을 가한다. DP 5820, DP 5480 및 DP 5540(Nyacol Nanotechnologies(Ashland MA)로부터 입수 가능함.)으로 표지된 세개의 분산액들이 사용된다. 에틸렌글리콜내에 분산된 세가지 다른 크기의 실리카 파티클들에 대한 결과는 시간에 대한 빛의 투과도의 플롯으로 나타내며, 이는 도 8에 나타나 있다. 도 8에서 나타낸 바와 같이, 테스트 셀을 통하여 10볼트를 적용한 경우, 전극들 사이에 50볼트/cm의 전기장이 생성되고, 이에 따라 가시적인 전기영동 이동 및 양성전극상에 실리카의 침착으로 인하여 빛 투과율이 감소한다. 전압의 극성을 스위칭하므로써, 실리카 나노파티클들의 재분산이 일어나고, 이는 빛 투과의 증가로 나타나며, 그리고 반대전극상에 침착이 야기되고, 이는 빛 투과의 감소로 나타난다.
도 9a 및 9b는, 약 20nm의 공칭 입자 크기와 몇몇 큰 응집체들을 갖는, 낮은 빛 투과 상태에 상응하는, ITO전극상에 침착된 DP5820으로부터의 실리카 파티클들의 전자 현미경 사진을 스캐닝한 것이다. 적용 전압을 증가시키므로써 높은 빛 투과 상태와 낮은 빛 투과 상태 사이의 스위칭 타임이 감소될 것이다.
응집된 상태에서의 빛 투과의 감소는 빛 산란의 증가에 의해 야기된다고 믿어진다. 증가된 빛 산란의 원인은, 잘 분산된 각각의 나노파티클들에 비해 거대 파티클 응집체들의 산란 효과의 증가와 관련된, 에틸렌글리콜(1.430)과 실리카(1.456) 사이의 굴절률의 불일치에 기인한 것으로 믿어진다.
실시예 2
트리에틸렌글리콜에 분산된 음성 전하 실리카 나노파티클의 샘플을 실시예 1에 개시된 전기영동 테스트셀의 전극 사이에 놓는다. 전극들을 통하여 전압을 적용함에 따라, 심지어는 전압 적용을 연장한 후에도, 빛 투과에 있어서 변화는 전혀 관찰되지 않는다. 빛 투과가 변화하지 않는 이유는 트리에틸렌글리콜(굴절률 1.457)과 실리카(굴절률 1.456)의 굴절률이 거의 완전히 일치하기 때문인 것으로 믿어진다. 실시예 1의 시스템에서는 실리카와 에틸렌글리콜(1.430)의 굴절률사이에 상당한 차이가 있어, 응집된 상태에서 빛의 산란의 증가로 인하여 빛 투과의 변화가 관찰된다.
실시예 3
트리에틸렌글리콜비스(2-에틸헥사노에이트)내에 분산된 인듐주석 옥사이드 나노파티클의 샘플을 실시예 1에 개시된 전기영동 테스트셀의 전극들 사이에 놓는다. 전기영동 테스트셀의 전극들을 통하여 전압을 적용함에 따라 빛 투과의 변화는 관찰되지 않는다. 트리에틸렌글리콜비스(2-에틸헥사노에이트)의 낮은 극성으로 인하여, 전기영동 이동을 일으키기에는 인듐주석 옥사이드 나노파티클들상의 전하가 불충분한 것으로 믿어진다.
본 발명에 의하면, 향상된 프라이버시 및 기후조절을 위해 빛 투과의 조절을 가능하게 하는, 조절가능한 색조를 갖는, 다층 유리 패널, 또는 라미네이트 패널을 제공할 수 있다.
본 발명은 예시적인 구체예들을 언급하면서 설명되었으나, 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 여러 변화가 이루어질 수 있고, 균등물들이 구성요소들에 대체될 수 있다는 것은 당분야의 당업자들에 의해 이해될 것이다. 게다가, 본 발명의 필수적인 범위를 벗어남이 없이, 본 발명의 개시에 따른 특정한 상태 또는 특정 물질에 적용하기 위해 많은 변형들이 이루어질 수 있다. 그러므로, 본 발명을 수행하기 위해 고려되는 최선의 형태로서 개시된 특정한 구체예들에 본 발명이 제한되는 것은 아니며, 본 발명은 첨부된 청구범위 내에 속하는 모든 구체예들을 포함할 것이다.
또한, 본 발명의 어느 하나의 구성성분에 대해 주어진 각각의 성분에 대한 정의된 값을 갖는 구체예를 형성하기 위하여 범위, 수치, 또는 특성들은, 본 명세서에 개시된 바와 같이, 본 발명의 어떤 다른 성분들에 대해 주어진 범위, 수치 또는 특성들과 교환가능하게 사용될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 범위내에 속하는 많은 변경들을 형성하기 위하여, 가소제에 대해 주어진 어떤 범위 이외에 주어진 어떤 범위내의 아세테이트를 포함하는 폴리머층이 형성될 수 있다.
요약서 또는 청구범위내에 주어진 도면부호는 예시의 목적만을 위한 것일뿐 도면에서 나타낸 어느 하나의 특정한 구체예에 청구된 발명이 제한되는 것은 아니다.
본 명세서에서 언급된 정기 간행 논문, 특허, 간행물 및 책들을 포함하는 각각의 참고문헌들은 본원에 참고문헌으로 통합되어 있다.

Claims (48)

  1. 폴리머층, 및
    상기 폴리머층의 전체에 걸쳐서 분포된 다수의 영역을 포함하고,
    상기 영역은 상기 폴리머 시트에 전기장을 적용함에 따라 상기 폴리머 시트를 통하여 투과될 수 있는 가시광선의 양을 변경시키는 작용물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 시트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 영역은 마이크로캡슐의 형태인 것을 특징으로 하는 폴리머 시트.
  3. 제2항에 있어서, 상기 마이크로캡슐은 폴리머 코팅내에 캡슐화된 유전체 물질을 포함하고, 상기 작용물질은 상기 유전체 물질내에 배치되는 것을 특징으로 하는 폴리머 시트.
  4. 제3항에 있어서, 상기 폴리머 코팅은 폴리(비닐부티랄), 젤라틴, 폴리비닐알코올, 셀루로오스 유도체들, 아라비아고무, 카라기난, 히드록실레이트 스티렌언하이드라이드 공중합체들, 메틸비닐에테르 코-말레익언하이드라이드, 폴리비닐피리딘, 폴리아크릴로니트릴, 폴리스티렌, 폴리(메틸메타크릴레이트), 폴리(부틸메타크릴레이트), 알데히드를 갖는 폴리히드록시아미드, 멜라민포름알데히드, 우레아포름 알데히드, 멜라민 축합물의 수용성 올리고머, 우레아의 수용성 올리고머, 포름알데히드의 수용성 올리고머, 스티렌, 메틸메타크릴레이트, 아크릴로니트릴, 디아실클로라이드, 비닐아세테이트, 아크릴산, 부틸아크릴레이트, 및 t-부틸아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 시트.
  5. 제3항에 있어서, 상기 유전체 물질은 저분자량의 폴리(클로로트리플루오로에틸렌), 퍼플루오르화 폴리에테르, 지방족 하이드로카본, 트리에틸렌글리콜 비스(2-에틸헥사노에이트), 및 트리에틸렌글리콜(2-에틸헥사노에이트)와 트리에틸렌글리콜 비스(2-에틸헥사노에이트)의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 폴리머 시트.
  6. 제1항에 있어서, 상기 작용물질은 아나타제 티타니아, 루틸 티타니아, 바륨설페이트, 실리카, 마그네슘실리케이트, 칼슘카보네이트, 인듐주석 옥사이드, 안티몬 주석 옥사이드, 카본블랙, 징크옥사이드, 란타늄헥사브로마이드, 금, 은, 구리, 백금, 팔라듐 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 폴리머 시트.
  7. 제1항에 있어서, 상기 작용물질은 티타니아, 실리카, 카본블랙, 금, 및 은으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 폴리머 시트.
  8. 제1항에 있어서, 상기 전기장의 적용은 상기 작용물질의 응집화를 일으키는 것을 특징으로 하는 폴리머 시트.
  9. 제1항에 있어서, 상기 폴리머층은 폴리(비닐부티랄)을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 시트.
  10. 제9항에 있어서, 상기 폴리머층은 가소제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 시트.
  11. 폴리머층 및 상기 폴리머층의 전체에 걸쳐서 분포된 다수의 영역을 포함하는 제1층으로서, 상기 영역은 상기 제1층에 전기장을 적용함에 따라 상기 제1층을 통하여 투과될 수 있는 가시광선의 양을 변경시키는 작용물질을 포함하는, 제1층;
    상기 제1층과 접촉하여 배치된 전기전도성 폴리머 시트를 포함하는 제2층; 및,
    상기 제2층의 반대측에 상기 제1층과 접촉하여 배치된 전기전도성 폴리머 시트를 포함하는 제3층을 포함하는 다층 유리 패널.
  12. 제11항에 있어서, 상기 영역은 마이크로캡슐의 형태인 것을 특징으로 하는 다층 유리 패널.
  13. 제12항에 있어서, 상기 마이크로캡슐은 폴리머 코팅내에 캡슐화된 유전체 물질을 포함하고, 상기 작용물질은 상기 유전체 물질내에 배치되는 것을 특징으로 하는 다층 유리 패널.
  14. 제13항에 있어서, 상기 폴리머 코팅은 폴리(비닐부티랄), 젤라틴, 폴리비닐알코올, 셀루로오스 유도체들, 아라비아고무, 카라기난, 히드록실레이트 스티렌언하이드라이드 공중합체들, 메틸비닐에테르 코-말레익언하이드라이드, 폴리비닐피리딘, 폴리아크릴로니트릴, 폴리스티렌, 폴리(메틸메타크릴레이트), 폴리(부틸메타크릴레이트), 알데히드를 갖는 폴리히드록시아미드, 멜라민포름알데히드, 우레아포름알데히드, 멜라민 축합물의 수용성 올리고머, 우레아의 수용성 올리고머, 포름알데히드의 수용성 올리고머, 스티렌, 메틸메타크릴레이트, 아크릴로니트릴, 디아실클로라이드, 비닐아세테이트, 아크릴산, 부틸아크릴레이트, 및 t-부틸아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 유리 패널.
  15. 제13항에 있어서, 상기 유전체 물질은 저분자량의 폴리(클로로트리플루오로에틸렌), 퍼플루오르화 폴리에테르, 지방족 하이드로카본, 트리에틸렌글리콜 비스(2-에틸헥사노에이트), 및 트리에틸렌글리콜(2-에틸헥사노에이트)와 트리에틸렌글리콜 비스(2-에틸헥사노에이트)의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 다층 유리 패널.
  16. 제11항에 있어서, 상기 작용물질은 아나타제 티타니아, 루틸 티타니아, 바륨설페이트, 실리카, 마그네슘실리케이트, 칼슘카보네이트, 인듐주석 옥사이드, 안티몬 주석 옥사이드, 카본블랙, 징크옥사이드, 란타늄헥사브로마이드, 금, 은, 구리, 백금, 팔라듐, 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 다층 유리 패널.
  17. 제11항에 있어서, 상기 작용물질은 티타니아, 실리카, 카본블랙, 금, 및 은으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 다층 유리 패널.
  18. 제11항에 있어서, 상기 전기장의 적용은 상기 작용물질의 응집화를 일으키는 것을 특징으로 하는 다층 유리 패널.
  19. 제11항에 있어서, 상기 폴리머층은 폴리(비닐부티랄)을 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 유리 패널.
  20. 제19항에 있어서, 상기 폴리머층은 가소제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 유리 패널.
  21. 제11항에 있어서, 상기 제2층의 상기 폴리머 시트는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 유리 패널.
  22. 제21항에 있어서, 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트는 인듐주석 옥사이드, 안티몬 주석 옥사이드, 인듐 징크 옥사이드, 금속 코팅, 폴리아닐린 및 전도성 폴리머로 이루어진 군으로부터 선택되는 전기전도성 물질로 코팅되는 것을 특징으로 하는 다층 유리 패널.
  23. 제11항에 있어서, 상기 제3층의 상기 폴리머 시트는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 포함하는 것을 특징으로 다층 유리 패널.
  24. 제23항에 있어서, 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트는 인듐주석 옥사이드, 안티몬 주석 옥사이드, 인듐 징크 옥사이드, 금속 코팅, 폴리아닐린, 및 전도성 폴리머로 이루어진 군으로부터 선택되는 전기전도성 물질로 코팅되는 것을 특징으로 하는 다층 유리 패널.
  25. 제11항에 있어서, 상기 제2층과 접촉하여 배치된 폴리(비닐부티랄)을 포함하는 제4층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 유리 패널.
  26. 제25항에 있어서, 상기 제3층과 접촉하여 배치된 폴리(비닐부티랄)을 포함하 는 제5층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 유리 패널.
  27. 제26항에 있어서, 상기 제4층과 접촉하여 배치된 유리로 된 제6층 및 상기 제5층과 접촉하여 배치된 유리로 된 제7층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 유리 패널.
  28. 전기전도성 폴리머 시트를 포함하는 제1층; 및,
    전기전도성 폴리머 시트를 포함하는 제2층을 포함하고,
    상기 제1층 및 상기 제2층은 바인더의 전체에 걸쳐서 분포된 다수의 영역을 포함하는 바인더에 의해 함께 결합되고, 상기 영역은 상기 바인더에 전기장을 적용함에 따라 상기 유리 패널을 통하여 투과될 수 있는 가시광선의 양을 변경시키는 작용물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 유리 패널.
  29. 제28항에 있어서, 상기 영역은 마이크로캡슐의 형태인 것을 특징으로 하는 다층 유리 패널.
  30. 제29항에 있어서, 상기 마이크로캡슐은 폴리머 코팅내에 캡슐화된 유전체 물질을 포함하고, 상기 작용물질은 상기 유전체 물질내에 배치되는 것을 특징으로 하는 다층 유리 패널.
  31. 제30항에 있어서, 상기 폴리머 코팅은 폴리(비닐부티랄), 젤라틴, 폴리비닐알코올, 셀루로오스 유도체들, 아라비아고무, 카라기난, 히드록실레이트 스티렌언하이드라이드 공중합체들, 메틸비닐에테르 코-말레익언하이드라이드, 폴리비닐피리딘, 폴리아크릴로니트릴, 폴리스티렌, 폴리(메틸메타크릴레이트), 폴리(부틸메타크릴레이트), 알데히드를 갖는 폴리히드록시아미드, 멜라민포름알데히드, 우레아포름알데히드, 멜라민 축합물의 수용성 올리고머, 우레아의 수용성 올리고머, 포름알데히드의 수용성 올리고머, 스티렌, 메틸메타크릴레이트, 아크릴로니트릴, 디아실클로라이드, 비닐아세테이트, 아크릴산, 부틸아크릴레이트, 및 t-부틸아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 유리 패널.
  32. 제30항에 있어서, 상기 유전체 물질은 저분자량의 폴리(클로로트리플루오로에틸렌), 퍼플루오르화 폴리에테르, 지방족 하이드로카본, 트리에틸렌글리콜 비스(2-에틸헥사노에이트), 및 트리에틸렌글리콜(2-에틸헥사노에이트)와 트리에틸렌글리콜 비스(2-에틸헥사노에이트)의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 다층 유리 패널.
  33. 제28항에 있어서, 상기 작용물질은 아나타제 티타니아, 루틸 티타니아, 바륨설페이트, 실리카, 마그네슘실리케이트, 칼슘카보네이트, 인듐주석 옥사이드, 안티몬 주석 옥사이드, 카본블랙, 징크옥사이드, 란타늄헥사브로마이드, 금, 은, 구리, 백금, 팔라듐, 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 다층 유리 패널.
  34. 제28항에 있어서, 상기 작용물질은 티타니아, 실리카, 카본블랙, 금, 및 은으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 다층 유리 패널.
  35. 제28항에 있어서, 상기 전기장의 적용은 상기 작용물질의 응집화를 일으키는 것을 특징으로 하는 다층 유리 패널.
  36. 제28항에 있어서, 상기 제1층의 상기 폴리머 시트는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 유리 패널.
  37. 제36항에 있어서, 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트는 인듐주석 옥사이드, 안티몬 주석 옥사이드, 인듐 징크 옥사이드, 금속 코팅, 폴리아닐린 및 전도성 폴리머로 이루어진 군으로부터 선택되는 전기전도성 물질로 코팅되는 것을 특징으로 하는 다층 유리 패널.
  38. 제28항에 있어서, 상기 제2층의 상기 폴리머 시트는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 유리 패널.
  39. 제38항에 있어서, 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트는 인듐주석 옥사이드, 안티몬 주석 옥사이드, 인듐 징크 옥사이드, 금속 코팅, 폴리아닐린 및 전도성 폴리머로 이루어진 군으로부터 선택되는 전기전도성 물질로 코팅된 것을 특징으로 하는 다층 유리 패널.
  40. 제28항에 있어서, 상기 바인더는 수용성 폴리머, 수계 폴리머, 유용성 폴리머, 열경화성 폴리머, 열가소성 폴리머들 및 방사선 처리된 폴리머로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 유리 패널.
  41. 제28항에 있어서, 상기 제1층과 접촉하여 배치된 폴리(비닐부티랄)을 포함하는 제3층을 더 포함하는 다층 유리 패널.
  42. 제41항에 있어서, 상기 제2층과 접촉하여 배치된 폴리(비닐부티랄)을 포함하는 제4층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 유리 패널.
  43. 제42항에 있어서, 상기 제3층과 접촉하여 배치된 유리로 된 제5층 및 상기 제4층과 접촉하여 배치된 유리로 된 제6층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 유리 패널.
  44. 다음의 단계들을 포함하는, 창을 통한 빛 투과를 감소시키는 방법:
    상기 창내에 다층 유리 패널을 제공하는 단계,
    여기에서, 상기 다층 유리 패널은 폴리머층, 및 상기 폴리머층의 전체에 걸쳐서 분포된 다수의 영역을 포함하는 제1층으로서, 상기 영역은 상기 제1층에 전기장을 적용함에 따라 상기 제1층을 통하여 투과될 수 있는 가시광선의 양을 감소시키는 작용물질을 포함하는, 제1층,
    상기 제1층과 접촉하여 배치된 전기전도성 폴리머 시트를 포함하는 제2층, 및
    상기 제2층의 반대측에 상기 제1층과 접촉하여 배치된 전기전도성 폴리머 시트를 포함하는 제3층을 포함한다; 및
    상기 제2층 및 상기 제3층에 전압원을 연결시켜 상기 제1층을 통하여 전기장을 발생시키는 단계.
  45. 제44항에 있어서, 상기 빛 투과를 감소시키는 정도는 상기 전압원을 적용하는 기간에 부분적으로 의존적인 것을 특징으로 하는 방법.
  46. 다음의 단계들을 포함하는, 창을 통한 빛 투과를 가역적으로 감소시키는 방법:
    상기 창내에 다층 유리 패널을 제공하는 단계,
    여기에서, 상기 다층 유리 패널은 폴리머층, 및 상기 폴리머층의 전체에 걸쳐서 분포된 다수의 영역을 포함하는 제1층으로서, 상기 영역은 상기 제1층에 전기 장을 적용함에 따라 상기 제1층을 통하여 투과될 수 있는 가시광선의 양을 변경시키는 작용물질을 포함하는, 제1층,
    상기 제1층과 접촉하여 배치된 전기전도성 폴리머 시트를 포함하는 제2층, 및
    상기 제2층의 반대측에 상기 제1층과 접촉하여 배치된 전기전도성 폴리머 시트를 포함하는 제3층을 포함한다;
    상기 제2층 및 상기 제3층에 전압원을 연결시켜 상기 제1층을 통하여 전기장을 발생시키는 단계; 및
    상기 제2층 및 상기 제3층에 대한 상기 전압원의 극성을 역전시키므로써 상기 전기장을 역전시키는 단계.
  47. 전기전도성 코팅을 갖는 제1 유리층;
    전기전도성 코팅을 갖는 제2 유리층;
    상기 제1 유리층 및 상기 제2 유리층 사이에 배치된 폴리머층; 및
    상기 폴리머 층의 전체에 걸쳐서 분포된, 상기 폴리머층에 전기장을 적용함에 따라 상기 폴리머층을 통하여 투과될 수 있는 가시광선의 양을 변경시키는 작용물질을 포함하는 다수의 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 유리 패널.
  48. 전기전도성 코팅을 갖는 제1 유리층; 및
    전기전도성 코팅을 갖는 제2 유리층을 포함하고,
    상기 제1 유리층 및 상기 제2 유리층은 바인더의 전체에 걸쳐서 분포된 다수의 영역을 포함하는 바인더에 의해 함께 결합되고, 상기 영역은 상기 바인더에 전기장을 적용함에 따라 상기 유리 패널을 통하여 투과될 수 있는 가시광선의 양을 변경시키는 작용물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 유리 패널.
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