[发明专利]复合电泳粒子和含有复合电泳粒子的可变透射膜

说明书

一种电光介质，其包括多个在粘结剂中的微囊、含有密封微孔的聚合片，或在连续聚合相中的小滴。各微囊、微孔或小滴含有分散体，其包括多个带电复合粒子和悬浮流体，且所述带电粒子在电场影响下移动穿过所述悬浮流体。所述复合粒子包括一种或多种类型的颜料粒子，其至少部分涂覆有聚合材料。粘结剂、聚合片、连续聚合相、带电复合粒子和悬浮流体中的每一个都具有折射率，且在550nm处，复合粒子与粘结剂、聚合片、连续聚合相和溶剂中至少一个的折射率之间的差值小于或等于0.05。

相关申请的参考

本申请要求2019年2月25日提交的第62/809,978号美国专利申请的优先权，其通过引用整体并入本文。

发明背景

本发明涉及可变透射装置。更具体地，本发明涉及含有电泳介质的可变透射装置，所述电泳介质包含可改善可变透射装置的光学性能的复合粒子。

光调制器代表电光介质的潜在重要市场。随着建筑物和车辆的能量性能越来越重要，电光介质可被作为窗户(包括屋顶天窗和车顶天窗)上的涂层，以使能够通过改变电光介质的光学状态而电子式控制穿透窗户的入射辐射比例。期望这种“可变透射性”(“VT”)技术在建筑物中的有效实施提供(1)降低炎热天气期间的不希望的加热效应，如此减少冷却所需能量的量、空调设备尺寸和峰值电力需求；(2)增加自然日光的使用，如此减少用于照明的能量和峰值电力需求；和(3)通过增加热和视觉舒适感而提升使用者舒适感。甚至预期在上釉表面对封闭体积的比例显著大于典型建筑物的汽车中积累更大的效益。具体而言，期望VT技术在汽车中的有效实施不仅提供上述效益，还提供(1)提升的驾驶汽车安全性，(2)减少的眩光，(3)增强的镜子性能(通过在镜子上使用电光涂层)，和(4)提升的使用抬头显示器的能力。VT技术的其他潜在应用包括防窥玻璃和电子装置中的防眩光片。

第7,327,511号美国专利描述可变透射装置，其包括分布于非极性溶剂中且被封装的带电颜料粒子。这些可变透射装置可采用AC驱动电压被驱动至开放状态，由此带电颜料粒子被驱动到囊壁。因此，这种可变透射装置可用于期望任意改变透射性的观看表面，如建筑物的防窥玻璃、屋顶天窗和窗户。

第7,327,511号美国专利还描述在光调制器中为了最佳性能而调整电泳介质中重要的各种因素。一个重要因素为雾值最小化。在该申请中，“雾值”表示扩散透射光(透射时散射的光)相较于总透射光的百分比。当设计可从开放、透明状态到关闭不透明状态电子式切换的光调制器时，期望开放状态的雾值小于10％，更优选小于2％。

用于VT装置的颜料如炭黑例如通过散射和吸收的组合衰减透射光。通常最小等级的炭黑粒子提供最有效的光衰减。光散射的性质也受这些粒子的聚集体尺寸影响。随着聚集体的尺寸增加，越来越多的光在向前方向散射。该散射光造成窗户有雾状外观。最小的粒子趋于有最小的聚集体且导致雾值的量最小。由于在VT应用中雾值的减小是优选的，故期望使用尽可能最小的粒子(或聚集体)尺寸。然而，粒子的电泳操纵随它们的尺寸增加而改善，最小、最有效的阻光剂则非常难以控制。由于VT窗户的切换速度和最终动态范围也是重要的参数，故期望为较大的粒子；因此在VT装置中，基于粒度减小雾值的能力会受用以控制光学切换速度所需的最小粒度需求所限制。

基于封装粒子的可变透射装置可为双稳态。术语“双稳态的”和“双稳态性”在本文中以其在本领域中的常规含义使用，以指代包括具有在至少一种光学性质上不同的第一和第二显示状态的显示元件的显示器，并且使得在通过有限持续时间的寻址脉冲驱动任何给定元件以呈现其第一或第二显示状态之后，在寻址脉冲终止后，该状态将持续用以改变显示元件的状态所需的寻址脉冲的最小持续时间的至少几倍，例如至少四倍。双稳态性可通过添加絮凝剂(或亦称为耗竭剂)而增强，其诱发颜料-颜料与颜料-耗竭剂分子之间的渗透压差。结果，微囊内部的内相分离成为富颜料相和富耗竭剂相。然而，当囊为开放状态时，富颜料相中的大颜料聚集体会造成散射和雾状。

因此，现在需要改善双稳态电光介质，其可被掺入具有可接受的切换速率和低雾值的可变透射装置中。

发明概述