(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ライトバルブの光変調素子を構成するライトバルブ膜であって、該膜が、内部に分布させた液状ライトバルブ懸濁液の複数のカプセルを含む架橋マトリックスポリマーからなり；≧0.157で且つ＜0.220の相比率：%粒子数値を有し；前記液状ライトバルブ懸濁液は、液体懸濁媒体と、該液体懸濁媒体中に懸濁されたポリヨウ化物粒子とを含み；該相比率：%粒子数値は、下記の式：
0005803021.tif 000005
（式中、「マトリックス／カプセル比率」は「架橋マトリックスポリマーの質量／（ポリヨウ化物粒子の質量＋液体懸濁媒体の質量）」を意味し、「カプセル中の％粒子」は、「ポリヨウ化物粒子の質量／液体懸濁媒体の質量×１００」を意味する）
を使用して算出され、前記ライトバルブ膜が、＜0.5の%Tおよび＞42%のΔTを有するような無出力オフ状態における比較的低い可視透過率を有し、ここで、「%T」は、無出力オフ状態における可視透過率を意味し、「ΔT」は、オン状態とオフ状態間の可視透過率の差を意味することを特徴とする前記ライトバルブ膜。
【請求項２】
ライトバルブの光変調素子を構成するライトバルブ膜であって、該膜が、内部に分布させた液状ライトバルブ懸濁液の複数のカプセルを含む架橋マトリックスポリマーからなり；＞0.802で且つ＜1.197の相比率：%粒子数値を有し；前記ライトバルブ懸濁液は、液体懸濁媒体と、該液体懸濁媒体中に懸濁されたポリヨウ化物粒子とを含み；該相比率：%粒子数値は、下記の式：
0005803021.tif 000006
（式中、「マトリックス／カプセル比率」は「架橋マトリックスポリマーの質量／（ポリヨウ化物粒子の質量＋液体懸濁媒体の質量）」を意味し、「カプセル中の％粒子」は、「ポリヨウ化物粒子の質量／液体懸濁媒体の質量×１００」を意味する）
を使用して算出され、前記ライトバルブ膜が、＞70%の%Tおよび＞57%のΔTを有するようなオン状態における比較的高い可視透過率を有し、ここで、「%T」は、オン状態における可視透過率を意味し、「ΔT」は、オン状態とオフ状態間の可視透過率の差を意味することを特徴とする前記ライトバルブ膜。
【請求項３】
フィルム、コーティングおよびシートの中から選ばれる、前記膜上に適用された少なくとも１つの層をさらに含み；前記少なくとも１つの層が、前記膜に、引掻き抵抗性、紫外線放射からの保護、赤外線エネルギーの反射、前記ライトバルブ膜に適用した電場または磁場を透過性にするための導電性、短絡からの絶縁保護、着色および音響制御からなる群から選ばれる少なくとも１つをもたらす、請求項１記載のライトバルブ膜。
【請求項４】
放射線の透過性制御用の電気光学装置であって、２つの相対する面を有し、一方の面から他方の面まで、下記を含むことを特徴とする前記電気光学装置：
(a) ポリエチレンテレフタレート(PET)プラスチックの第１シート：
(b) 電極として作用するまたは作用し得る、前記PET第１シート上の第１の薄い透明な導電性コーティング；
(c) 請求項１に記載の第１ライトバルブ膜：
(d) 電極として作用するまたは作用し得る、
(e) ポリエチレンテレフタレートプラスチックの第２シートの外表面上に適用された第２の薄い透明な導電性コーティング；
(f) 電極として作用するまたは作用し得る、ポリエチレンテレフタレートプラスチックの前記第２シートの内表面上に適用された第３の薄い透明な導電性コーティング；
(g) 請求項１に記載の第２のライトバルブ膜；
(h) 電極として作用するまたは作用し得る、
(i) ポリエチレンテレフタレート(PET)プラスチックの第３シートの内表面上に適用された第４の薄い透明な導電性コーティング。
【請求項５】
フィルム、コーティングおよびシートの中から選ばれる、前記膜上に適用された少なくとも１つの層をさらに含み；前記少なくとも１つの層が、前記膜に、引掻き抵抗性、紫外線放射からの保護、赤外線エネルギーの反射、前記ライトバルブ膜に適用した電場または磁場を透過性にするための導電性、短絡からの絶縁保護、着色および音響制御からなる群から選ばれる少なくとも１つをもたらす、請求項２記載のライトバルブ膜。
【請求項６】
放射線の透過性制御用の電気光学装置であって、２つの相対する面を有し、一方の面から他方の面まで、下記を含むことを特徴とする前記電気光学装置：
(a) ポリエチレンテレフタレート(PET)プラスチックの第１シート：
(b) 電極として作用するまたは作用し得る、前記PET第１シート上の第１の薄い透明な導電性コーティング；
(c) 請求項２に記載の第１ライトバルブ膜：
(d) 電極として作用するまたは作用し得る、
(e) ポリエチレンテレフタレートプラスチックの第２シートの外表面上に適用された第２の薄い透明な導電性コーティング；
(f) 電極として作用するまたは作用し得る、ポリエチレンテレフタレートプラスチックの前記第２シートの内表面上に適用された第３の薄い透明な導電性コーティング；
(g) 請求項２に記載の第２のライトバルブ膜；
(h) 電極として作用するまたは作用し得る、
(i) ポリエチレンテレフタレート(PET)プラスチックの第３シートの内表面上に適用された第４の薄い透明な導電性コーティング。
【請求項７】
放射線の透過性制御用の電気光学装置であって、２つの相対する面を有し、一方の面から他方の面まで、下記を含むことを特徴とする前記電気光学装置：
(a) ポリエチレンテレフタレート(PET)プラスチックの第１シート：
(b) 電極として作用するまたは作用し得る、前記PET第１シート上の第１の薄い透明な導電性コーティング；
(c) 請求項１に記載の第１ライトバルブ膜：
(d) 電極として作用するまたは作用し得る、
(e) ポリエチレンテレフタレートプラスチックの第２シートの外表面上に適用された第２の薄い透明な導電性コーティング；
(f) 電極として作用するまたは作用し得る、ポリエチレンテレフタレートプラスチックの前記第２シートの内表面上に適用された第３の薄い透明な導電性コーティング；
(g)内部に分布させた液状ライトバルブ懸濁液の複数のカプセルを含む架橋マトリックスポリマーからなり；＞0.802で且つ＜1.197の相比率：%粒子数値を有し；前記液状ライトバルブ懸濁液は、液体懸濁媒体と、該液体懸濁媒体中に懸濁されたポリヨウ化物粒子とを含み；該相比率：%粒子数値は、下記の式：
0005803021.tif 000007
（式中、「マトリックス／カプセル比率」は「架橋マトリックスポリマーの質量／（ポリヨウ化物粒子の質量＋液体懸濁媒体の質量）」を意味し、「カプセル中の％粒子」は、「ポリヨウ化物粒子の質量／液体懸濁媒体の質量×１００」を意味する）
を使用して算出され、前記ライトバルブ膜が、＞70%の%Tおよび＞57%のΔTを有するようなオン状態における比較的高い可視透過率を有し、ここで、「%T」は、オン状態における可視透過率を意味し、「ΔT」は、オン状態とオフ状態間の可視透過率の差を意味する第２のライトバルブ膜；
(h) 電極として作用するまたは作用し得る、
(i) ポリエチレンテレフタレート(PET)プラスチックの第３シートの内表面上に適用された第４の薄い透明な導電性コーティング。
【請求項８】
放射線の透過性制御用の電気光学装置であって、２つの相対する面を有し、一方の面から他方の面まで、下記を含むことを特徴とする前記電気光学装置：
(a) ポリエチレンテレフタレート(PET)プラスチックの第１シート：
(b) 電極として作用するまたは作用し得る、前記PET第１シート上の第１の薄い透明な導電性コーティング；
(c) 内部に分布させた液状ライトバルブ懸濁液の複数のカプセルを含む架橋マトリックスポリマーからなり；＞0.802で且つ＜1.197の相比率：%粒子数値を有し；前記液状ライトバルブ懸濁液は、液体懸濁媒体と、該液体懸濁媒体中に懸濁されたポリヨウ化物粒子とを含み；該相比率：%粒子数値は、下記の式：
0005803021.tif 000008
（式中、「マトリックス／カプセル比率」は「架橋マトリックスポリマーの質量／（ポリヨウ化物粒子の質量＋液体懸濁媒体の質量）」を意味し、「カプセル中の％粒子」は、「ポリヨウ化物粒子の質量／液体懸濁媒体の質量×１００」を意味する）
を使用して算出され、前記ライトバルブ膜が、＞70%の%Tおよび＞57%のΔTを有するようなオン状態における比較的高い可視透過率を有し、ここで、「%T」は、オン状態における可視透過率を意味し、「ΔT」は、オン状態とオフ状態間の可視透過率の差を意味する第１ライトバルブ膜：
(d) 電極として作用するまたは作用し得る、
(e) ポリエチレンテレフタレートプラスチックの第２シートの外表面上に適用された第２の薄い透明な導電性コーティング；
(f) 電極として作用するまたは作用し得る、ポリエチレンテレフタレートプラスチックの前記第２シートの内表面上に適用された第３の薄い透明な導電性コーティング；
(g) 請求項１に記載の第２のライトバルブ膜；
(h) 電極として作用するまたは作用し得る、
(i) ポリエチレンテレフタレート(PET)プラスチックの第３シートの内表面上に適用された第４の薄い透明な導電性コーティング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本出願は、2012年2月10日に出願し、“SPD FILMS WITH DARKER OFF-STATE TRANSMITTANCES AND LIGHTER ON-STATE TRANSMITTANCES”と題する米国仮特許出願第61/597,596号に対する優先権に基づき、その権利を主張する；その内容全体を、参考として本明細書に取り入れる。
発明の分野
【０００２】
本発明は、ライトバルブにおいて使用するための、液状粒子懸濁液およびそのエマルジョンを含む膜または膜積層に関する；これらのライトバルブは、一般に、本明細書においては、懸濁粒子装置またはSPDライトバルブ、或いは単純にSPDと称する。これらのSPD膜は、超暗オフ状態透過率(very dark off‐state transmittance)を有するSPD膜を得るように配合したエマルジョン(SPDエマルジョンとも称する)から作製した。他のSPDエマルジョンは、超高オン状態透過率(very high on‐state transmittance)を有するSPD膜を得るように配合した。
【背景技術】
【０００３】
一般的背景
SPDライトバルブは、光の変調においての使用に関して70年以上に亘って知られている。そのようなライトバルブは、その間に、例えば、英数字用ディスプレーおよびテレビジョンディスプレー；照明器具、カメラ、ディスプレーおよび光繊維用のフィルター；並びに、通過するまたは反射された光量を必要に応じて調整するための窓、サンルーフ、玩具、サンバイザー、眼鏡、ゴーグル、鏡、ライトパイプ等のような多くの用途における使用が提案されている。窓の例としては、限定することなしに、商業用建築物、温室および住宅用の建築用窓；自動車、船、列車、航空機および宇宙船用の窓、サンバイザーおよびサンルーフ；のぞき穴のようなドア用の窓；並びに、コンパートメントを有するオーブンおよび冷蔵庫のような用途のための窓がある。また、本明細書において説明するタイプのライトバルブは、上記したとおり、懸濁粒子装置またはSPDとしても知られている。
【０００４】
本明細書において使用するとき、用語“ライトバルブ”は、小距離で間隔を空けた２つの壁から形成されているセルであって、少なくとも１つの壁が透明であるところのセルを説明する。これらの壁は、その上に、一般に透明で導電性のコーティングの形の電極を有する。上記コーティングは、一般に(必ずしもではない)、インジウムスズ酸化物から形成される。上記導電性コーティングは、上記の壁上に、ライトバルブの種々のセグメントを選択的に活性化できるようなパターンで付着させ得る。さらに、上記壁上の電極は、その上に、薄い透明な誘電性オーバーコーティングを有し得る。上記セルは、光変調素子(本明細書において、活性化可能な材料とも称する)を含む；この光変調素子は、限定することなしに、粒子の液状懸濁液であり得、或いは、上記素子全体の全部または１部が、粒子の液状懸濁液の液滴を内部に分布させているプラスチック膜を含み得る。
【０００５】
上記液状懸濁液(液状ライトバルブ懸濁液またはライトバルブ懸濁液とも称する)は、液体懸濁媒体中に懸濁させた小粒子を含む。印加電場がない場合、上記液状懸濁液中の粒子は、ブラウン運動に基づくランダムな位置を取る。従って、上記セル内に入る光線は、セル構造、上記粒子の性質と濃度、および光のエネルギー含量に応じて、反射し、透過し或いは吸収される。従って、上記ライトバルブは、オフ状態においては、比較的暗である。しかしながら、電場を、上記ライトバルブ内に、上記液状ライトバルブ懸濁液を介して印加したときは、上記粒子は、整列状となり、多くの懸濁液において、殆どの光は、セルを通過し得る。従って、上記ライトバルブは、オン状態において、比較的透明である。ΔTは、オン状態とオフ状態間の可視光透過率の差として定義される。
【０００６】
多くの用途において、上記活性化可能な材料、即ち、上記光変調素子の全てまたは１部は、液状懸濁液であるよりはむしろプラスチック膜であることが好ましい。例えば、可視光透過性窓として使用するライトバルブにおいては、液状懸濁液の液滴を分布させているプラスチック膜の方が、液状懸濁液単独よりも好ましい；何故ならば、静水圧効果、例えば、光懸濁液の高カラムに関連する膨れ(bulging)を、膜の使用によって回避することができ、また、可能性のある漏れのリスクも回避することができるからである。プラスチック膜を使用するもう１つの利点は、プラスチック膜においては、上記粒子は、一般に、極めて小さい液滴内にのみ存在し、従って、上記膜を電圧によって繰返し活性化するときにひどく凝集することはないことである。
【０００７】
ライトバルブ膜(本明細書においては、SPD膜とも称する)は、本明細書において使用するとき、フィルムまたはシート、即ち、その１つ以上がSPDライトバルブにおいて使用するまたは使用することを意図する粒子の懸濁液を含むことを意味する。そのようなライトバルブ膜は、通常、分散粒子を含む１種以上の液体の不連続液滴相(液状ライトバルブ懸濁液)を含む；そのような不連続相は、固形の連続マトリックス相の全体に亘って分散させて、上記不連続相を１種以上の硬質または可撓質の固形フィルムまたはシート内に囲い込む。上記の各相の組合せは、硬化SPDエマルジョンと称する；このSPDエマルジョンは、ライトバルブ膜の１部であり得、膜または膜層とも称する。また、上記ライトバルブ膜および/または上記ライトバルブ膜のラミネート(積層体)は、１種以上のさらなる層、例えば、限定することなしに、フィルム、コーティング、シートまたはこれらの組合せを含み得る；これらのさらなる層は、上記ライトバルブ膜に、例えば、(1) 引掻き抵抗性、(2) 紫外線放射からの保護、(3) 赤外線エネルギーの反射、(4) 印加電場または磁場を上記活性化可能な材料に透過させるための導電性、(5) 誘電性オーバーコーティング、即ち、短絡に対する絶縁保護をもたらすための、(6) 着色および(7) 音響制御の少なくとも１つを付与し得る。
【０００８】
SPD膜における一般的な(但し、非限定的な)構造は、５つの層、即ち、一方の面から他方の面まで、(1) 好ましくは厚さ0.127〜0.1778mm (5〜7ミル)のポリエチレンテレフタレート(“PET”)プラスチックの第１シート、(2) 電極として作用するまたは作用し得る、上記PET第１シート上の極めて薄い透明な導電性コーティング(典型的には、インジウムスズ酸化物(“ITO”)の)、(3) 通常厚さ0.0508〜0.1270mm (2〜5ミル)の硬化(即ち、架橋)SPDエマルジョンの層、および(4) 第２のPETプラスチック基体(5)上の、電極として作用するまたは作用し得る第２のコーティング(典型的にはITO)を有する。前述したように、他の機能を付与するさらなる層を、必要に応じて、上記の5層SPD膜に加えることができる。典型的には、銅ホイル、導電性布等を上記電極に張り付けて、これらの追加の層が、適切な電圧源に都合よく接続するために、上記SPD膜の周辺を越えて延びるようにする。さらにまた、上記SPD膜は、例えば、透明ホットメルト接着性フィルムおよび/またはガラスまたは厚めの透明プラスチックシート間で積層化して、強度および剛性を付与し且つさもないとSPD膜の性能特性を劣化させ得る環境ストレスから結合ユニットの種々の部分を保護することができる(本発明の譲受人に譲渡された米国特許第7,361,252号参照)。
【０００９】
上記ライトバルブおよび膜を作働させる電力は、任意の通常型または非通常型電源に由来し得る。例えば、本発明の譲受人は、太陽エネルギーまたは代替光源、例えば、ランプに由来し得る光電子/太陽光発電エネルギーを動力源とするSPD膜およびライトバルブの公的に実証された操作法を所有している。
【００１０】
米国特許第5,409,734号は、均質溶液からの相分離によって製造する１種の非架橋型ライトバルブ膜を例示している。また、エマルジョンの架橋(硬化)によって製造したライトバルブ膜も既知である。本発明の方法は、特に、後者のタイプの膜、即ち、エマルジョンを架橋させることによって作製した層を含む膜の使用、さらに、この膜により製造した積層化膜に関する。例えば、米国特許第5,463,491号および第5,463,492号、並びに米国特許第7,361,252号を参照されたい；これらの特許は、全て、本発明の譲受人に譲渡されている。種々のタイプのSPDエマルジョンおよびこれらエマルジョンの硬化方法は、米国特許第6,301,040号、第6,416,827号および第6,900,923 B2号に記載されている；これらの特許は、全て、本発明の譲受人に譲渡されている。そのような膜およびそれら膜の変形物は、それらの膜を(1) 紫外線放射、(2) 電子線または(3) 熱に暴露させることによってもたらされる架橋によって硬化させ得る。本出願において引用した特許、特許出願および他の文献は、全て、参考として本明細書に取り入れる。
【００１１】
種々の液状ライトバルブ懸濁液が当該技術において周知であり、そのような懸濁液は、当業者にとって周知の方法に従って容易に調製し得る。液状ライトバルブ懸濁液なる用語は、上述したように、本明細書において使用するとき、複数の小粒子を分散させている液体懸濁媒体を意味する。この液体懸濁媒体は、１種以上の非水性の電気抵抗性液体を含む；この液体には、好ましくは、上記粒子の凝集する性向を低下させ且つこれら粒子の懸濁液中での分散を維持するように作用する少なくとも１種の高分子安定剤を溶解させる。
【００１２】
本発明において有用な液状ライトバルブ懸濁液は、上記粒子を懸濁させるためにライトバルブにおいて使用するのに以前に提案されたいわゆる従来技術の液体懸濁媒体のいずれかを含み得る。本発明において有用である当該技術において既知の液体懸濁媒体としては、限定するものではないが、米国特許第4,247,175号、第4,407,565号、第4,772,103号、第5,409,734号、第5,461,506号、第5,463,492号および第6,936,193 B2号に開示されている液体懸濁媒体がある；これの米国特許の開示は、参考として本明細書に取り入れる。一般的には、上記懸濁媒体またはこの媒体中に典型的に溶解させる上記高分子安定剤の一方または双方は、懸濁粒子を重力平衡に保持するように選定する。
【００１３】
上記高分子安定剤は、使用する場合、上記粒子の表面に結合するが、上記液体懸濁媒体を構成する上記非水性液体(１種以上)中に溶解もする１つのタイプの固形ポリマーであり得る。また、高分子安定剤系として機能する２種以上の固形高分子安定剤も存在し得る。例えば、上記粒子は、ニトロセルロースのような第１のタイプの固形高分子安定剤(実際に、溶解したとき、上記粒子に平坦な表面コーティングを付与する)によって、１種以上のさらなるタイプの固形高分子安定剤(溶解したとき、上記第１のタイプの固形高分子安定剤と結合または会合し、さらにまた、上記液体懸濁媒体中に溶解して上記粒子に分散性と立体的保護を付与する)と一緒にコーティングすることができる。また、液体高分子安定剤を使用しても、例えば米国特許第5,463,492号に記載されているように、特にSPDライトバルブ膜において利益を享有し得る。
【００１４】
無機および有機粒子をライトバルブ懸濁液中で使用することができ、そのような粒子は、電磁スペクトルの可視部分において光吸収性または光反射性のいずれかであり得る。
【００１５】
通常のSPDライトバルブは、一般に、コロイド状サイズの粒子を使用している。本明細書において使用するとき、コロイド状なる用語は、粒子が平均して１ミクロン以下の最大寸法を有することを意味する。好ましくは、SPDライトバルブ懸濁液中で使用するまたは使用することを意図する殆どのポリハライドまたは非ポリハライドタイプの粒子は、平均して0.3ミクロン以下、さらに好ましくは平均して青色光の波長の1/2未満、即ち、2000オングストローム未満の最大寸法を有して、光散乱を極めて低く保っている。
【００１６】
発明の背景
従来技術のSPD膜は、電場を印加したときに、そのオフ(無出力)状態とそのオン(出力)状態間で広範囲の光透過性を達成するのに限界を有する。この現象は、オフ状態が超暗である(<0.5%の透過性)またはオン状態が超明である(>70%の透過性)場合に特に明白である。化粧室および会議室の窓およびドアは、超暗オフ状態SPD膜が完全なプライバシーのために望まれる用途の非限定的な例である。超明オン状態SPD膜、即ち、>70%の透過性は、安全規制による自動車のある種の窓において求められおり、また、SPD技術を使用する眼鏡類において望ましい。本発明は、上記の透過性値を越えると同時に、従来技術のSPD膜よりも有意に高い光透過性範囲、即ち、ΔTを得ている。
【００１７】
従来技術のSPD膜およびSPDラミネートの欠点
上述したように、従来技術のSPD膜は、比較的暗オフ状態を有するSPD膜を製造するかまたは比較的明オン状態を有するSPD膜を製造するいずれかの試みを行ったとき、光透過性範囲の低下を被る。本発明の譲受人に譲渡された米国特許第5,463,492号の実施例６は、0.42%のオフ状態透過性を有するSPD膜の製造を説明している。しかしながら、相応するオン状態透過性は、開示されていない。米国特許第5,463,492号の実施例１１は、45%オフ〜72%オンの透過性範囲を有するSPD膜の製造を説明している。高い72%オン状態透過性を達成しているものの、27の狭いΔTと45%の超明オフ状態透過性を代償としている。米国特許第5,463,492号の従来技術SPD膜例のもう１つの欠点は、SPD膜を有機液体で膨潤させて上記オン状態透過性を達成するという必要条件であった。
【００１８】
本発明の譲受人に譲渡された米国特許第7,847,033号の表３は、>70%のオン状態透過性を有するSPD膜を列挙している。しかしながら、上記表３のSPD膜のオフ状態透過性は、依然として比較的明(ほぼ25%の透過性)である。
【００１９】
SPD膜のもっと暗のオフ状態透過性を生じさせる標準の手順は、SPDエマルジョンの厚さを増大させてそれぞれにより暗透過性のSPD膜を得ることである。同様に、SPD膜のもっと明のオン状態透過性を生じさせる標準の手順は、SPDエマルジョンの厚さを低下してそれぞれにより明透過性のSPD膜を得ることである。SPD膜の透過性を変化させるこの方法は、著しい技術的困難性をもたらす。例えば、薄めのエマルジョン層は、低めの固着力を有する硬化SPD膜をもたらすであろう。母線適用並びに昇温および圧力下でのガラスまたはプラスチック基体間でのSPD膜の積層化を含む上記膜の必要とするその後の操作工程は、上記薄めのSPD膜の引き裂きをもたらし、短絡を生じさせるかさもないと使用不可能にする。さらに、SPDエマルジョン層の厚さのコーティングアプリケーターの精度限界に近過ぎる低下は、染みの多い外観を有する不均一なSPD膜をもたらし得る。
【００２０】
厚めのエマルジョンは、製品性能を制限する不完全硬化問題を生じ得る。さらに、厚めのエマルジョン層は、上記粒子をSPD膜の液滴相内で完全に整列させるのに著しく高い電圧を必要とする硬化SPD膜をももたらすであろう。これらの高めの電圧は、(i) 住宅立地および商業立地において見出される標準電圧よりも高い必要があり得、(ii) さらなる安全成分を必要とする製品安全問題をもたらし得、そして、(iii) 厚めのSPD膜から製造した製品のエネルギー効率を低下させるより多くの電力を消費するSPD膜をもたらすであろう。
【００２１】
より暗のSPD膜へのもう１つの経路は、２枚のSPDライトバルブを単純に積み重ねて、入射光が２層のSPD膜を通過するのを必要なようにすることである。しかしながら、この方法は、導電性コーティング付きPETと母線、並びに、積層化工程用のさらなる内部層シートのような２倍の材料を必要とする。
【発明の概要】
【００２２】
発明の要約
本発明は、２つの新規なSPD膜の製造を可能にする。第１のSPD膜は、オフ状態において超暗低可視透過性(<0.5%T)を有し、そして、第２のSPD膜は、オン状態において超明高可視透過性(>70%T)を有する。上記新規なSPD膜の双方は、著しく高いΔTを保持する。このことは、エマルジョンのカプセル相(下記で定義する)の液体懸濁媒体中に特に有効範囲の粒子負荷%を含ませている新規なSPDエマルジョン配合と上記エマルジョンの連続マトリックス相と不連続カプセル相との比率の調整とを合わせた本発明によって達成される。
【００２３】
１つの実施態様においては、本発明は、ライトバルブの光変調素子を構成するライトバルブ膜を含み；この膜は、その内部に分布させた液状ライトバルブ懸濁液の複数の液滴を含む架橋マトリックスポリマーからなり；この膜は、> 0.157で且つ< 0.220の相比率：%粒子数値を有し；この相比率：%粒子数値は、下記の式：
マトリックス/カプセル比率        =    相比率：%粒子数
カプセル中の%粒子
を使用して算出し；上記ライトバルブ膜は、< 0.05の%Tおよび> 42%のΔTを有するような無出力オフ状態における比較的低い可視透過率を有する。
【００２４】
別の実施態様においては、本発明は、ライトバルブの光変調素子を構成するライトバルブ膜を含み；この膜は、その内部に分布させた液状ライトバルブ懸濁液の複数の液滴を含む架橋マトリックスポリマーからなり；この膜は、> 0.802で且つ< 1.197の相比率：%粒子数値を有し；この相比率：%粒子数値は、下記の式：
マトリックス/カプセル比率        =    相比率：%粒子数
カプセル中の%粒子
を使用して算出し；上記ライトバルブ膜は、> 70%の%Tおよび> 57%のΔTを有するようなオン状態における比較的高い可視透過率を有する。
【００２５】
上記の実施態様のいずれの場合も、上記ライトバルブ膜は、上記膜上に適用された、フィルム、コーティングおよびシートの中から選ばれる少なくとも１つの層をさらに含み；上記少なくとも１つの層は、上記膜に、引掻き抵抗性、紫外線放射からの保護、赤外線エネルギーの反射、前記ライトバルブ膜に適用した電場または磁場を透過性にするための導電性、短絡からの絶縁保護、着色および音響制御からなる群から選ばれる少なくとも１つを付与する。
【００２６】
さらなる実施態様においては、本発明は、放射線の透過性制御用の電気光学装置を構成し、該装置は、２つの相対する面を有し、一方の面から他方の面まで、下記を含むことを特徴とする：
(a) ポリエチレンテレフタレート(PET)プラスチックの第１シート：
(b) 電極として作用するまたは作用し得る、上記PET第１シート上の第１の薄い透明な導電性コーティング；
(c) (1) 上記膜が上述したような<0.5の%Tと>42%のΔTを有するような非出力オフ状態における比較的低い可視透過率または(2) 上記膜がこの場合も上述したような>70%の%Tと>57%のΔTを有するようなオン状態における比較的高い可視透過率のいずれかを有する第１ライトバルブ膜：
(d) 電極として作用するまたは作用し得る、(e) ポリエチレンテレフタレートプラスチックの第２シートの外表面上に適用された第２の薄い透明な導電性コーティング；
(f) 電極として作用するまたは作用し得る、ポリエチレンテレフタレートプラスチックの上記第２シートの内表面上に適用された第３の薄い透明な導電性コーティング；
(g) (1) 上記膜が上述したような<0.5の%Tと>42%のΔTを有するような非出力オフ状態における比較的低い可視透過率または(2) 上記膜がこの場合も上述したような>70%の%Tと>57%のΔTを有するようなオン状態における比較的高い可視透過率のいずれかを有する第２のライトバルブ；
(h) 電極として作用するまたは作用し得る、(i) ポリエチレンテレフタレート(PET)プラスチックの第３シートの内表面上に適用された第４の薄い透明な導電性コーティング。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
発明の詳細な説明
本発明者等は、SPDエマルジョンカプセル相中の粒子%の特定範囲への調整と、上記エマルジョンの連続マトリックス相対不連続カプセル相の比率の調整とを合わせた組合せによって、ΔT > 42%を有する非出力オフ状態における超暗SPD膜(< 0.5%T)およびΔT > 57%を有する出力オン状態における超明SPD膜(> 70%T)の双方が得られることを見出した。
【００２８】
カプセル中の%粒子は、下記のとおり定義する：
ポリヨウ化物粒子の質量/懸濁媒体の質量×100
カプセル中のポリヨウ化物粒子の質量を増加させるとより暗(オフ状態における低い%T)のSPD膜に至り、逆にカプセル中のポリヨウ化物粒子の質量を減少させるとより明(オフ状態における高い%T)のSPD膜に至ることを理解すべきである。
【００２９】
マトリックス/カプセル比は、下記のとおり定義する：
マトリックスポリマーの質量/(ポリヨウ化物粒子の質量＋懸濁媒体の質量)
また、エマルジョン中のマトリックスポリマーの質量を増加させるとより明(オフ状態における高い%T)のSPD膜に至り、逆にマトリックスポリマーの質量を減少させるとより暗(オフ状態における低い%T)のSPD膜に至ることも理解すべきである。
【００３０】
上記に基づけば、１つの有用な数は、上記マトリックス/カプセル比をカプセル内の%粒子で割って下記の表１の各膜における相比率：%粒子数を得ることによって得られる。例えば、カプセル相内で増加した%粒子を有するSPD膜配合物は、上記相比率：%粒子数を低める；何故ならば、カプセル数中の%粒子の増加は分母においてであるからである。また、同じSPD膜配合物が少なめのマトリックスポリマーを使用する場合も、この配合物も、マトリックス/カプセル比の値が分子内であることから、低めの相比率：%粒子数をもたらすであろう。従って、カプセル中の%粒子を上昇させ、また、カプセル相に対してマトリックスポリマーの量を減少させることによって製造したSPD膜配合物は、低相比率：%粒子数によって示される暗(低オフ状態%T)SPD膜をもたらす。一方、カプセル相内の%粒子を低め、また、マトリックスポリマーの量を増加させることによって製造したSPD膜は、より明(高オフ状態%T)のSPD膜をもたらす。この場合、分子内の上記マトリックス/カプセルにおける高い値および分母内の%粒子における低い値は、上記比率/%粒子における高い値によって示される。
【００３１】
下記の表は、暗オフ状態透過率(< 0.5%T)を有するSPD膜および極めて透明なオン状態透過率(> 70%T)を有する他のSPD膜を得るためのSPDエマルジョン配合物の非限定的な例を示している。また、この表は、本発明の透過率要件が満たされてない他の例も、説明および比較目的のために含んでいる。
【００３２】
表中の全ての例を同じ方法で製造した。0.3%のIrgacure 819を、マトリックスポリマー中に、該マトリックスポリマーをカプセル相と混合してSPDエマルジョンを調製する前に溶解させた。SPDエマルジョンの0.1016mm (4ミル)厚層を、２枚の0.1778mm (7ミル)厚ITO‐PET基体の間に挟み込み、同一のUV照射条件を使用して各サンプルを硬化した。
【００３３】
表１
0005803021.tif 000002
【００３４】
オフ状態において暗めで低めの透過率SPD膜を分析したところ、0.27のオフ状態透過率、47.02のオン状態透過率を有する膜#11により、十分な暗SPD膜および高いΔT (46.75)が実証された。この良好な結果は、カプセル中の粒子の%を標準配合物における6.83から7.2に上げたこととマトリックスポリマーの量対カプセル成分(粒子および液体懸濁媒体)の量の比率を標準配合物(表１のstd.参照)における1.5から1に下げたことの組合せによって達成されていた。しかしながら、その後、エマルジョン中でのマトリックスポリマー量の大幅な低減は、標準配合物の膜の固形膜様特性よりはむしろペースト様コンシステンシーを示す最終膜を生じることが判明した。この理論によって拘束されることは望まないけれども、本発明者等は、UV架橋させて固形SPD膜を形成するマトリックスポリマー連続相の量を減じることはコートしたエマルジョンのある領域を相逆転せしめて、カプセル相が連続相となり、マトリックス相がカプセル相になったものと信じている。カプセル相は固形膜に架橋するようには設計していないので、SPD膜の一体性は、カプセル相が連続相に逆転する場合は損なわれる。膜#10は0.1の極めて低いオフ状態透過率を有するが、オン状態透過率は僅かに29.18であった。
【００３５】
理論によって拘束されることは望まないものの、本発明者等は、膜#10のカプセル中の粒子の劇的な増加がカプセル内の利用可能なスペースの減少をもたらし、このスペース減少は、電圧を印加したときに、粒子が十分に整列するのを妨げているものと信じている。
【００３６】
カプセル中の粒子の%を標準配合物における6.83から7.97に上げたこととマトリックスポリマーの量対カプセル成分(粒子および液体懸濁媒体)の量の比率を標準配合物における1.5から1.25に下げたことの組合せによる膜#13は、42.85のΔTにおいて0.38のオフ状態透過率および43.23のオン状態透過率をもたらしていた。この暗SPD膜は、カプセル相の相逆転を示してなく、良好な範囲の光透過性を有していた。
【００３７】
膜#12の配合物は、カプセル中の%粒子を6.83に維持していたが、マトリックス/カプセル比を標準の1.5から1.17に下げた。これは、45.69のΔTにおいて0.35のオフ状態透過率および46.04のオン状態透過率をもたらしていた。
【００３８】
表１におけるこれらの結果および相応する相比率：%粒子数に基づけば、> 0.157および< .220の相比率：%粒子数がΔT > 42%を有する非出力オフ状態における暗SPD膜(< 0.5%T)を得るのに好ましいことが実証されている。
【００３９】
高オン状態透過率を有するSPD膜を参照するに、カプセル中の粒子の%を標準配合物における6.83から0.015に大幅に下げることとマトリックスポリマーの量対カプセル成分(粒子および液体懸濁媒体)の量の比率を標準の1.5に維持することの組合せによる膜#9は、50.16のΔTにおいて21.04のオフ状態透過率および71.2のオン状態透過率をもたらしていた。オン状態透過率とΔTは優れた結果ではあるが、21.04の比較的高いオフ状態透過率は、おそらく、多くの用途において明過ぎるであろう。
【００４０】
また、カプセル中の粒子の標準%をおよそ6.83(実際には6.71)に維持することとマトリックスポリマーの量対カプセル成分(粒子および液体懸濁媒体)の量の比率を標準の1.5から6.42に大幅に上げることの組合せによる膜#1は、61.64のΔTにおいて10.03のオフ状態透過率および71.67のオン状態透過率をもたらしていた。この結果は、膜#9における結果を上回っていて好ましいものであった；何故ならば、大幅に低いオフ状態透過率が達成されていると同時に、> 70%のオン状態透過率およびΔT >60も得られているからである。
【００４１】
膜#1と同様な結果は、複製膜#5および#5Aによっても得られた。#5Aの場合、カプセル中の粒子の%を6.83の標準から3.43に下げることとマトリックスポリマーの量対カプセル成分(粒子および液体懸濁媒体)の量の比率を標準の1.5から2.79に上げることの組合せが、61.81のΔTにおいて10.83のオフ状態透過率および72.64のオン状態透過率をもたらしていた。
【００４２】
表１におけるこれらの結果および相応する相比率：%粒子数に基づけば、> 0.802および< 1.197の相比率：%粒子数がΔT > 57%を有する出力オン状態における明SPD膜(> 70%T)を得るのに好ましいことが実証されている。
【００４３】
もう１つの実施態様においては、２枚のSPDライトバルブを積み重ねてより暗のSPDオフ状態を得る別法として、SPDライトバルブを構築することができ、その場合、ITOコーティングを有するPETの３枚のシートと２層の硬化SPDエマルジョンを組合せて新規なSPDライトバルブ構築物を作製する。該構築物は、９層、即ち、１面から他の面まで、(1) 好ましくは(必ずしもではないが)厚さ0.127〜0.1778mm (5〜7ミル)のポリエチレンテレフタレート(“PET”)プラスチックの第１のシート、(2) 電極として作用するまたは作用し得る、上記PETの第１シート上のインジウムスズ酸化物(“ITO”)の極めて薄い透明な導電性コーティング、(3) 好ましくは(必ずしもではないが)厚さ0.0508〜0.1270mm (2〜5ミル)の硬化(即ち、架橋)SPDエマルジョンの層、(4) 電極として作用するまたは作用し得る、(5)第２PETプラスチック基体上の第２のITOコーティング、(6) 電極として作用するまたは作用し得る、上記第２PETプラスチック基体の反対面上の第３のITOコーティング、(7) 好ましくは(必ずしもではないが)厚さ0.0508〜0.1270mm (2〜5ミル)の硬化(即ち、架橋)SPDエマルジョンの第２層、(8) 電極として作用するまたは作用し得る、(9) 好ましくは(必ずしもではないが)厚さ0.1270〜0.1778mm (5〜7ミル)のポリエチレンテレフタレート(“PET”)プラスチックの第３シート上の第４のITOコーティング。
【００４４】
後者の構築物は、硬化SPDエマルジョンの単一の厚めの層を出力するのに必要な高電圧を必要としないより暗のSPDライトバルブをもたらす。また、上記構築物は、ITOコーティングを有する１枚のPETシートを取り除くモノリシックSPDライトバルブももたらす。さらに、この実施態様は、カラスまたはプラスチック基体間でのSPDライトバルブのその後の積層化のための内部層の２枚のみのシートの要件も維持している。
【００４５】
また、この実施態様は、各電極の電力供給装置への配線を可能にし、それによって硬化SPDエマルジョンの上記２枚の層の各々を別々に出力させることができ或いはこれらの層の双方を同時に出力させることができる。また、SPDエマルジョンの上記２枚の層は、種々のコーティング厚を有してモノリシックSPDライトバルブの光透過率の変動性/範囲をさらに増進させる。
【００４６】
本発明をその特定の実施態様に関連して説明してきたけれども、多くの他の変形および修正並びに他の使用は、当業者にとって明らかになるであろう。従って、本発明は、本明細書における特定の開示によってではなく、特許請求の範囲によってのみ限定されることが好ましい。
本発明は、又、以下の態様であり得る。
〔１〕ライトバルブの光変調素子を構成するライトバルブ膜であって、該膜が、内部に分布させた液状ライトバルブ懸濁液の複数の液滴を含む架橋マトリックスポリマーからなり；> 0.157で且つ< 0.220の相比率：%粒子数値を有し；該相比率：%粒子数値は、下記の式：
0005803021.tif 000003
を使用して算出され、前記ライトバルブ膜が、< 0.05の%Tおよび> 42%のΔTを有するような無出力オフ状態における比較的低い可視透過率を有することを特徴とする前記ライトバルブ膜。
〔２〕ライトバルブの光変調素子を構成するライトバルブ膜であって、該膜が、内部に分布させた液状ライトバルブ懸濁液の複数の液滴を含む架橋マトリックスポリマーからなり；> 0.802で且つ< 1.197の相比率：%粒子数値を有し；該相比率：%粒子数値は、下記の式：
0005803021.tif 000004
を使用して算出され、前記ライトバルブ膜が、> 70%の%Tおよび> 57%のΔTを有するようなオン状態における比較的高い可視透過率を有することを特徴とする前記ライトバルブ膜。
〔３〕フィルム、コーティングおよびシートの中から選ばれる、前記膜上に適用された少なくとも１つの層をさらに含み；前記少なくとも１つの層が、前記膜に、引掻き抵抗性、紫外線放射からの保護、赤外線エネルギーからの反射、前記ライトバルブ膜に適用した電気的または磁性膜を透過性にするための導電性、短絡からの絶縁保護、着色および音響制御からなる群から選ばれる少なくとも１つをもたらす、前記〔１〕または〔２〕記載のライトバルブ膜。
〔４〕放射線の透過性制御用の電気光学装置であって、２つの相対する面を有し、一方の面から他方の面まで、下記を含むことを特徴とする前記電気光学装置：
(a) ポリエチレンテレフタレート(PET)プラスチックの第１シート：
(b) 電極として作用するまたは作用し得る、前記PET第１シート上の第１の薄い透明な導電性コーティング；
(c) 前記〔１〕または前記〔２〕のいずれかに記載の第１ライトバルブ膜：
(d) 電極として作用するまたは作用し得る、
(e) ポリエチレンテレフタレートプラスチックの第２シートの外表面上に適用された第２の薄い透明な導電性コーティング；
(f) 電極として作用するまたは作用し得る、ポリエチレンテレフタレートプラスチックの前記第２シートの内表面上に適用された第３の薄い透明な導電性コーティング；
(g) 前記〔１〕または前記〔２〕のいずれかに記載の第２のライトバルブ；
(h) 電極として作用するまたは作用し得る、
(i) ポリエチレンテレフタレート(PET)プラスチックの第３シートの内表面上に適用された第４の薄い透明な導電性コーティング。