(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽から建物または乗物の内部に向かう光および放射エネルギーの透過および吸収を調節するために前記建物または乗物に用いられる温度応答切換式デバイスであって太陽によって加熱されるものであって、
少なくとも２つの吸収型ポラライザであって、それら吸収型ポラライザのそれぞれの偏光方向が互いに直角となるように相対的に配置されるものと、
それら少なくとも２つの吸収型ポラライザの間に配置されたサーモトロピック・デポラライザであって、しきい温度において、規則配列状態と不規則配列状態との間を遷移し、かつ、当該デバイスが前記しきい温度より低温である場合に、当該デバイスに入射した光および放射エネルギーの偏光ベクトルを９０度回転させるものと
を含み、
前記しきい温度より高温であるときに、前記入射した光および放射エネルギーのうち、最大で１００％のものを吸収し、前記しきい温度より低温であるときに、前記入射した光および放射エネルギーのうち、最大で５０％のものを吸収する温度応答切換式デバイス。
【請求項２】
前記サーモトロピック・デポラライザは、低クリアリング・ポイント・サーモトロピック・デポラライザである請求項１に記載の温度応答切換式デバイス。
【請求項３】
前記しきい温度が、−３０℃と８５℃との間の動作温度範囲内にあることと、  
前記しきい温度が、低クリアリング・ポイントであることとのうちの少なくとも一つを採用した請求項１に記載の温度応答切換式デバイス。
【請求項４】
前記少なくとも２つの吸収型ポラライザのうちの少なくとも一つが、前記放射エネルギーの偏光状態に関し、周波数選択的であることと、
前記少なくとも２つの吸収型ポラライザのうちの少なくとも一つが、拡散型ポラライザであるであることと、
前記少なくとも２つの吸収型ポラライザのうちの少なくとも一つが、サーモトロピック吸収型ポラライザであることと、
前記少なくとも２つの吸収型ポラライザのうちの少なくとも一つが、光起電性(photovoltaic)ポラライザであることと、
前記少なくとも２つの吸収型ポラライザのうちの少なくとも一つが、極性回転型(polarity-rotating)ポラライザであることと、
前記少なくとも２つの吸収型ポラライザのうちの少なくとも一つが、極性回転型(polarity-rotating)ポラライザであり、かつ、当該デバイスが、しきい温度より高温であるときに、入射した放射エネルギーのうち、０％のものを透過させ、前記しきい温度より低温であるときに、入射した放射エネルギーのうち、最大で１００％のものを透過させることと、
前記少なくとも２つの吸収型ポラライザが、それぞれ、透過部を規定するとともに、偏光されていない放射エネルギーが当該デバイスを透過することを可能にすることと、
前記少なくとも２つの吸収型ポラライザのうちの少なくとも一つが、スペクトル選択的なポラライザであることと、
前記少なくとも２つの吸収型ポラライザのうちの第１の吸収型ポラライザと第２の吸収型ポラライザとがそれぞれ、互いに異なる周波数において、互いに異なる偏光効率と、互いに異なる偏光応答性とのうちの少なくとも一方を有することと、
前記少なくとも２つの吸収型ポラライザのうちの第１の吸収型ポラライザと第２の吸収型ポラライザとがそれぞれ、互いに異なる周波数において、互いに異なる偏光特性を有することと、
前記少なくとも２つの吸収型ポラライザのうちの第１の吸収型ポラライザと第２の吸収型ポラライザとがそれぞれ、複数のポラライザの組合せを含むこととのうちの少なくとも一つを採用した請求項１に記載の温度応答切換式デバイス。
【請求項５】
さらに、透過性基板を含み、その透過性基板は、前記少なくとも２つの吸収型ポラライザのうちの第１の吸収型ポラライザおよび第２の吸収型ポラライザと、前記サーモトロピック・デポラライザとを支持する請求項１に記載の温度応答切換式デバイス。
【請求項６】
前記透過性基板が、硬質プレートであることと、
前記透過性基板が、長波長透過(longpass)フィルタ、短波長透過(shortpass)フィルタまたはバンドパスフィルタをさらに含むとともに、前記放射エネルギーのうち、特定の波長を有するものについてのみ透過性を有することの少なくとも一つを採用した請求項５に記載の温度応答切換式デバイス。
【請求項７】
当該デバイスは、太陽から前記建物または乗物に入射する光および放射エネルギーの流れを調節するとともに、前記建物または乗物の内部温度を調節するために、前記建物または乗物に組み込まれる請求項１に記載の温度応答切換式デバイス。
【請求項８】
前記しきい温度において前記サーモトロピック・デポラライザを補助して作動させるためのエレクトロトロピック制御システムをさらに含む請求項２に記載の温度応答切換式デバイス。
【請求項９】
前記エレクトロトロピック制御システムは、さらに、
コントローラと、
そのコントローラに接続された電源と、
前記コントローラに接続された温度センサと
を含む請求項８に記載の温度応答切換式デバイス。
【請求項１０】
前記サーモトロピック・デポラライザは、液晶を含む請求項１に記載の温度応答切換式デバイス。
【請求項１１】
前記液晶が、さらに、その液晶の光学的特性と、その液晶の複数の物理的状態間における転移速度とのうちの少なくとも一方を変化させるために前記液晶に混合される添加剤を含むことと、
前記添加剤が、前記液晶に混合される、その液晶とは別の種類の液晶を含むことと、
前記添加剤が、当該デバイスの機能の、環境条件に対する応答の安定度が向上するように選択されることと、
前記液晶と前記添加剤との一方または双方が、前記サーモトロピック・デポラライザの凝固温度と融解温度との差と、ネマティック相からアイソトロピック相に転移する際の転移温度およびアイソトロピック相からネマティック相に転移する際の転移温度と、一対の相変化もしくは状態変化間の差とのうちの一つまたは複数を決定するように選択されることと、
前記液晶が、サーモトロピックに作動させられるとともに、アイソトロピック状態においては、入射光に対して実質的な影響を与えず、ねじれネマティック状態においては、デポラライザとして作用し、それにより、入射光の極性を、前記２つの吸収型ポラライザの一方の極性から前記２つの吸収型ポラライザの他方の極性に回転させることとの少なくとも一つを採用した請求項１０に記載の温度応答切換式デバイス。
【請求項１２】
請求項１に記載の温度応答切換式デバイスを有する断熱ガラスユニットであって、
さらに、
第１のガラス製プレートと、
第２のガラス製プレートと
を含み、
前記少なくとも２つの吸収型ポラライザのうちの第１のポラライザは、前記第１のガラス製プレートと前記第２のガラス製プレートとの間に配置され、前記入射した光および放射エネルギーのうち、最大で５０％のものを吸収し、前記入射した光および放射エネルギーのうち吸収されないもののうちの大部分を透過させ、
前記少なくとも２つの吸収型ポラライザのうちの第２のポラライザは、前記第１のガラス製プレートと前記第２のガラス製プレートとの間に配置され、
前記サーモトロピック・デポラライザは、前記第１のポラライザと前記第２のポラライザとの間に配置されるとともに、前記デバイスが前記しきい温度より低温であるときに、前記入射した光および放射エネルギーの偏光状態を調節し、
前記しきい温度より高温であるときには、前記入射した光および放射エネルギーのうち、最大で１００％のものが前記デバイスによって吸収され、
前記しきい温度より低温であるときには、前記入射した光および放射エネルギーのうち、最大で５０％のものが前記デバイスによって吸収され、
前記第２のポラライザは、前記サーモトロピック・デポラライザが前記しきい温度より高温であるときに、前記第１のポラライザによって透過させられた光および放射エネルギーのうち、最大で１００％のものを吸収し、前記サーモトロピック・デポラライザが前記しきい温度より低温であるときに、前記第１のポラライザによって透過させられた光および放射エネルギーのうち、最大で１００％のものを透過させる断熱ガラスユニット。
【請求項１３】
前記少なくとも２つの吸収型ポラライザは、互いに共同して前記サーモトロピック・デポラライザとして機能する複数のサーモトロピック吸収型ポラライザであり、
前記しきい温度より高温であるときに、前記入射した光および放射エネルギーのうち、最小で０％のものが当該デバイスによって透過させられ、
前記しきい温度より低温であるときに、前記入射した光および放射エネルギーのうち、最大で５０％のものが当該デバイスによって透過させられる請求項１に記載の温度応答切換式デバイス。
【請求項１４】
太陽から建物または乗物の内部に向かう光および放射エネルギーの吸収および透過を調節する方法であって、
前記建物または乗物に用いられる温度応答切換式吸収型光シャッタデバイスを提供する工程であって、前記デバイスは、太陽によって加熱され、前記デバイスは、第１の吸収型ポラライザと、第２の吸収型ポラライザと、それら第１の吸収型ポラライザと第２の吸収型ポラライザとの間に配置されたサーモトロピック・デポラライザとを含み、前記第１の吸収型ポラライザと前記第２の吸収型ポラライザとは、それぞれの偏光方向が互いに直角となるように相対的に配置されており、前記サーモトロピック・デポラライザは、しきい温度において、規則配列状態と不規則配列状態との間を遷移し、前記デバイスに入射した光および放射エネルギーの偏光ベクトルは、前記デバイスが前記しきい温度より低温である場合に、９０度回転させられるものと、
前記デバイスが前記しきい温度より高温であるときに、前記入射した光および放射エネルギーのうち、最大で１００％のものを吸収する工程と、
前記デバイスが前記しきい温度より低温であるときに、前記入射した光および放射エネルギーのうち、最大で５０％のものを吸収する工程と
を含む方法。
【請求項１５】
前記デバイスが前記しきい温度より低温であるときに、当該方法は、さらに、
光および放射エネルギーのうち、前記第１の吸収型ポラライザと前記第２の吸収型ポラライザとの間を透過する部分を偏光状態に関して変化させる工程と、
前記光および放射エネルギーのうち、最大で５０％のものを前記デバイスを透過させる工程と、
前記光および放射エネルギーのうち、最大で５０％のものを吸収する工程と
を含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１のサーモトロピック吸収型ポラライザと前記第２のサーモトロピック吸収型ポラライザは、互いに共同して前記サーモトロピック・デポラライザとして機能する複数のサーモトロピック・デポラライザであり、
当該方法は、さらに、
前記サーモトロピック・デポラライザが前記しきい温度より高温であるときに、前記第１の吸収型ポラライザおよび前記第２の吸収型ポラライザを用いて、入射した光および放射エネルギーのうち、最大で１００％のものを吸収する工程と、
それより低温であると前記第１の吸収型ポラライザと前記第２の吸収型ポラライザとが偏光を行わなくなる前記しきい温度より前記サーモトロピック・デポラライザが低温であるときに、前記入射した光および放射エネルギーのうち、最大で１００％のものを透過させる工程と
を含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記第２の吸収型ポラライザは、極性回転型ポラライザであり、
当該方法は、さらに、
前記サーモトロピック・デポラライザが前記しきい温度より高温であるときに、前記第１の吸収型ポラライザおよび前記極性回転型ポラライザを用いて、入射した光および放射エネルギーのうち、最大で１００％のものを吸収する工程と、
前記サーモトロピック・デポラライザが前記しきい温度より低温であるときに、前記入射した放射エネルギーのうち、最大で１００％のものを、前記吸収型ポラライザと前記サーモトロピック・デポラライザと前記極性回転型ポラライザとを透過させる工程と
を含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
像を表示する工程を含み、
その工程は、
サーモアブソープティブ材料を、表面上に、前記デバイスを形成するように配置する工程と、
特定のしきい温度またはしきい温度範囲より高温であるときに、入射光を、前記サーモアブソープティブ材料から反射する工程であって、前記像は、可視化されるものと
によって実行される請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
さらに、
前記サーモアブソープティブ材料を、ある領域内において、像エリアを形成するように除去する工程と、
反射型光学素子を前記サーモアブソープティブ材料に組み込むとともに、前記サーモアブソープティブ材料の作用時に、そのサーモアブソープティブ材料の光応答特性を変更する工程と、
前記サーモアブソープティブ材料におけるデポラライザの回転角を空間に依存させる工程と、
前記サーモアブソープティブ材料における前記第１の吸収型ポラライザと前記第２の吸収型ポラライザとのうちの少なくとも一つの偏光効率を空間に依存させる工程と
のうち少なくとも一つを含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
さらに、
前記建物または乗物の外面上に前記デバイスを形成するサーモアブソープティブ材料を配置する工程と、
そのサーモアブソープティブ材料の温度応答特性を逆転させ、それにより、そのサーモアブソープティブ材料が、低温時には、入射した光および放射エネルギーの吸収を主体的に行う一方、高温時には、入射した光および放射エネルギーの透過と吸収との一方または双方を比較的に強く行い、それにより、前記建物または乗物の内部温度を調節する工程と
を含む請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の参照】
【０００１】
本出願は、２００７年１２月２０日に出願された米国仮特許出願第６１/０１５，５９８号であって、発明の名称が「温度応答切換式吸収型液晶窓シャッタ（Thermally Switched Absorptive Liquid Crystal Window Shutter）」であるものの優先権の効果と、２００８年１２月１９日に出願された米国特許出願第１２/３４０，５５２号であって、発明の名称が「温度応答切換式吸収型窓シャッタ(Thermally Switched Absorptive Window Shutter)」であるものの優先権の効果とを米国特許法第１１９条（ｅ）に従って主張しており、それぞれの出願は、各出願が全体的に本明細書に記載されているように、引用によって本明細書に合体する。
【０００２】
さらに、 本出願は、２００８年７月１１日に出願された米国特許出願第１２/１７２，１５６号であって、発明の名称が「温度応答切換式反射型光シャッタ（Thermally switched reflective optical Shutter）」であるものに関連している。
【技術分野】
【０００３】
本出願の開示は、選択的吸収によって光と放射熱とを制御するための固体デバイスに関する。より具体的には、本出願の開示は、受動的および／または能動的に光調節および温度調節を行うフィルム、材料およびデバイスに関する。
【背景技術】
【０００４】
建物における太陽熱の利得を調節するというような種々の用途において、放射熱（例えば、光および熱）の流れを制御するための光学的方法が用いられる。例えば、光黒化材料(photodarkening materials)が、サングラスのレンズにおいて、紫外（ＵＶ）放射光(radiation)により励起されると入射光を選択的に減衰させるために一般的に使用されてきており、この材料は、窓に組み込むことが可能である。そのような材料は、明るい太陽光を減衰させるためには黒化(darkning)により、また、人工光または拡散昼光が遮断されることなく通過することを可能にするためには再び透明になることにより、構造物の内部温度を調節するために使用することができる。このようなシステムは、受動型であるとともに自己調節型であり、そのシステムの動作のために、周囲の紫外光を除き、いかなる外部信号も必要としない。しかしながら、このようなシステムは、温度よりむしろ紫外光により制御されるため、温度調節という用途においては実用性に限界がある。例えば、このようなシステムは、暑い天候時に不要な太陽光を遮断することに加えて、寒い天候時に必要な太陽光を遮断してしまうかもしれない。
【０００５】
放射エネルギーの流れを制御する別の例においては、あるシステムが、熱黒化材料(thermodarkening materials)であって、当該材料の温度が所定値を上回るかまたは下回るにつれて、変色したり、当該材料による吸収光量を増加させることが可能であるものを使用する。例えば、アメリカ合衆国ミシガン州ウエスト・オリーブ市のＰｌｅｔｏｔｉｎｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎは、２枚のガラス板間に積層して窓に組み込むことが可能である熱黒化材料(thermodarkening materials)を製造している。
【０００６】
さらに、電気的に制御される液晶デバイスのような電気黒化フィルタ(electrodarkening filters)がこれまで、窓に組み込まれてきた。そのフィルタには、作動するために電力を連続的に必要とするとともに、取付部品の一部として、実質的な基盤設備（配線、スイッチ、センサ、制御システムなど）を必要とするという欠点がある。さらに、そのようなデバイスは、ＬＣＤビデオ・ディスプレイと同じ基本技術を基礎とするとともに、その基本技術を使用する。本質的には、電気黒化窓フィルタは、単一の巨大な画素を有する白黒ビデオ・ディスプレイである。ＬＣＤビデオ・ディスプレイにおける液晶は、非常に高い「クリアリング・ポイント(clearing point)」（液晶が相変化を起こして、制御されていない、無秩序であるアイソトロピック液体（状態）となるときの温度）を有し、それにより、当該ディスプレイが、通常動作のための温度および光のレベルのもとで黒化することが防止される。長年にわたり、ディスプレイ設計の目標は、他の重要な設計目標を達成する液晶組成物を開発することにあり、そのような他の重要な設計目標は、例えば、当該ディスプレイが、高温状態において、このような故障モードなしで、作動することを可能にするためにできる限り高いクリアリング・ポイントを有するスイッチング速度であり、そして、市販されているＬＣ混合物を組み込んだ電気黒化窓フィルタは、この特徴を共有する。
【０００７】
本明細書の背景技術の欄に存在する情報であって、本明細書に引用されているすべての文献およびそれら文献についての説明のすべてを含むものは、技術的な参照のみを目的としており、本発明の範囲が拘束されるべき主題であると考えるべきではない。
【発明の概要】
【０００８】
本発明の第１側面によれば、太陽から建物または乗物の内部に向かう光および放射エネルギーの透過および吸収を調節するために前記建物または乗物に用いられる温度応答切換式デバイスであって太陽によって加熱されるものであって、
少なくとも２つの吸収型ポラライザであって、それら吸収型ポラライザのそれぞれの偏光方向が互いに直角となるように相対的に配置されるものと、
それら少なくとも２つの吸収型ポラライザの間に配置されたサーモトロピック・デポラライザであって、しきい温度において、規則配列状態と不規則配列状態との間を遷移し、かつ、当該デバイスが前記しきい温度より低温である場合に、当該デバイスに入射した光および放射エネルギーの偏光ベクトルを９０度回転させるものと
を含み、
前記しきい温度より高温であるときに、前記入射した光および放射エネルギーのうち、最大で１００％のものを吸収し、前記しきい温度より低温であるときに、前記入射した光および放射エネルギーのうち、最大で５０％のものを吸収する温度応答切換式デバイスが提供される。
さらに、本発明の第２側面によれば、太陽から建物または乗物の内部に向かう光および放射エネルギーの吸収および透過を調節する方法であって、
前記建物または乗物に用いられる温度応答切換式吸収型光シャッタデバイスを提供する工程であって、前記デバイスは、太陽によって加熱され、前記デバイスは、第１の吸収型ポラライザと、第２の吸収型ポラライザと、それら第１の吸収型ポラライザと第２の吸収型ポラライザとの間に配置されたサーモトロピック・デポラライザとを含み、前記第１の吸収型ポラライザと前記第２の吸収型ポラライザとは、それぞれの偏光方向が互いに直角となるように相対的に配置されており、前記サーモトロピック・デポラライザは、しきい温度において、規則配列状態と不規則配列状態との間を遷移し、前記デバイスに入射した光および放射エネルギーの偏光ベクトルは、前記デバイスが前記しきい温度より低温である場合に、９０度回転させられるものと、
前記デバイスが前記しきい温度より高温であるときに、前記入射した光および放射エネルギーのうち、最大で１００％のものを吸収する工程と、
前記デバイスが前記しきい温度より低温であるときに、前記入射した光および放射エネルギーのうち、最大で５０％のものを吸収する工程と
を含む方法が提供される。
ここに開示されている技術の一実施例においては、温度応答切換式デバイスが記載されており、この温度応答切換式デバイスは、光および放射エネルギーの透過および吸収を調節する。このデバイスは、２つの吸収型ポラライザと、それら２つの吸収型ポラライザの間に配置されたサーモトロピック（熱転移型）・デポラライザとを含むことが可能である。当該デバイスは、第１温度において、入射した放射エネルギーのうち、第１の部分(percentage)を吸収するとともに、前記入射した放射エネルギーのうち、第２の部分(percentage）を、当該デバイスを通過するように透過させる。当該デバイスは、第２温度において、前記入射した放射エネルギーのうち、第３の部分(percentage)を吸収するとともに、前記入射した放射エネルギーのうち、第４の部分(percentage)を、当該デバイスを通過するように透過させる。さらに、当該切換型デバイスは、しきい温度より高温であるときに、入射光のうち、最大で１００％のものが当該デバイスによって吸収される一方、前記しきい温度より低温であるときに、入射光のうち、最大で５０％のものが当該デバイスによって吸収されるようにすることが可能である。前記サーモトロピック・デポラライザは、それがしきい温度より低温であるときに、入射光の偏光状態を調節するものとすることが可能である。前述の複数のポラライザのうちの一つまたは複数は、前記放射エネルギーの偏光状態に関し、周波数選択的であるものとすることが可能である。
【０００９】
ある具体例においては、前記少なくとも２つの吸収型ポラライザのうちの第１の吸収型ポラライザと第２の吸収型ポラライザとが、それぞれ、透過部を規定するとともに、偏光されていない放射エネルギーが当該デバイスを透過することを可能にするものとすることが可能である。当該切換型デバイスは、さらに、しきい温度において前記サーモトロピック・デポラライザを補助して作動させるためのエレクトロトロピック（電気転移型、電子転移型）制御システムをも含むものとすることが可能である。そのエレクトロトロピック制御システムは、少なくとも、コントローラと、そのコントローラに接続された電源と、前記コントローラに接続された温度センサとを含むものとすることが可能である。
【００１０】
本発明の別の具体例は、断熱ガラスユニットという形態を採用することが可能である。この断熱ガラスユニットは、第１のガラス製プレートと、第２のガラス製プレートとを含むものとすることが可能である。この断熱ガラスユニットは、さらに、前記第１のガラス製プレートと前記第２のガラス製プレートとの間に配置された第１のポラライザをも含むものとすることが可能である。その第１のポラライザは、入射した放射エネルギーのうち、最大で５０％のものを吸収し、前記入射した放射エネルギーのうち吸収されないもののうちの大部分を透過させるものとすることが可能である。さらに、前記断熱ガラスユニットは、前記第１のガラス製プレートと前記第２のガラス製プレートとの間に配置された第２のポラライザと、前記第１のポラライザと前記第２のポラライザとの間に配置することが可能であるサーモトロピック・デポラライザとを含むものとすることが可能である。そのサーモトロピック・デポラライザは、しきい温度より低温であるときに、入射光の偏光状態を調節するものとすることが可能である。前記しきい温度より高温であるときに、入射光のうち、最大で１００％のものが当該デバイスによって吸収され、前記しきい温度より低温であるときに、入射光のうち、最大で５０％のものが当該デバイスによって吸収されるものとすることが可能である。さらに、前記第２のポラライザは、前記サーモトロピック・デポラライザが前記しきい温度より高温であるときに、前記第１のポラライザによって透過させられた放射エネルギーのうち、最大で１００％のものを吸収し、前記サーモトロピック・デポラライザが前記しきい温度より低温であるときに、前記第１のポラライザによって透過させられた放射エネルギーのうち、最大で１００％のものを透過させるものとすることが可能である。
【００１１】
さらに別の具体例においては、入射した放射エネルギーの吸収および透過を温度応答切換式吸収型光シャッタ（ＴＳＡＯＳ）デバイスを用いて調節する方法が開示される。このデバイスは、第１の吸収型ポラライザと、第２の吸収型ポラライザと、それら第１の吸収型ポラライザと第２の吸収型ポラライザとの間に配置されたサーモトロピック・デポラライザとを含み、前記第１の吸収型ポラライザと前記第２の吸収型ポラライザとは、互いに交差するように配置されているものとすることが可能である。当該デバイスは、そのデバイスに放射エネルギーが入射するとともに、第１温度において、前記放射エネルギーのうち、第１の部分(percentage)を、当該デバイスによって吸収するとともに、前記放射エネルギーのうち、第２の部分(percentage)を、当該デバイスを透過させるように、配置することが可能である。さらに、当該デバイスは、第２温度において、前記放射エネルギーのうち、第３の部分(percentage)を、当該デバイスによって吸収するとともに、前記放射エネルギーのうち、第４の部分(percentage)を、当該デバイスを透過させるものとすることが可能である。さらに、前記第１の温度がしきい温度より低温であるときに、第１の吸収工程において、前記第１のポラライザと前記第２のポラライザとが、放射エネルギーのうち、最大で１００％のものを吸収するものとすることが可能である。さらに、前記第２の温度が前記しきい温度より低温であるときに、前記放射エネルギーのうち、前記第１のポラライザと前記第２のポラライザとの間を透過する部分がデポラライズされる（偏光状態が変化する）ものとすることが可能である。この状態において、当該デバイスは、前記放射エネルギーのうち、最大で５０％のものを透過させるとともに、前記放射エネルギーのうち、最大で５０％のものを吸収するものとすることが可能である。
【００１２】
さらに別の具体例は、放射エネルギーの吸収および透過を調節する方法である。吸収型ポラライザを、極性回転型ポラライザに対して、交差するように配置するとともに、サーモトロピック・デポラライザを、前記吸収型ポラライザと前記極性回転型ポラライザとの間に介在させることが可能である。前記吸収型ポラライザおよび前記極性回転型ポラライザは、前記サーモトロピック・デポラライザがしきい温度より高温であるときに、入射した放射エネルギーのうち、最大で１００％のものを吸収する一方、前記しきい温度より低温であるときに、前記入射した放射エネルギーのうち、最大で１００％のものを、前記吸収型ポラライザと前記サーモトロピック・デポラライザと前記極性回転型ポラライザとを透過させることが可能である。
【００１３】
本発明によって下記の各態様が得られる。
（１）  光および放射エネルギーの透過および吸収を調節する温度応答切換式デバイスであって、
少なくとも２つの吸収型ポラライザと、
それら少なくとも２つの吸収型ポラライザの間に配置されたサーモトロピック・デポラライザと
を含み、
当該デバイスは、
第１温度において、入射した放射エネルギーのうち、第１の部分(percentage)を吸収するとともに、前記入射した放射エネルギーのうち、第２の部分(percentage）を、当該デバイスを通過するように透過させ、
第２温度において、前記入射した放射エネルギーのうち、第３の部分(percentage)を吸収するとともに、前記入射した放射エネルギーのうち、第４の部分(percentage)を、当該デバイスを通過するように透過させる温度応答切換式デバイス。
（２）  前記サーモトロピック・デポラライザは、低クリアリング・ポイント・サーモトロピック・デポラライザである（１）項に記載の温度応答切換式デバイス。
（３）  前記サーモトロピック・デポラライザは、しきい温度より低温であるときに、入射光の偏光状態を調節し、
前記しきい温度より高温であるときに、入射光のうち、最大で１００％のものが当該デバイスによって吸収され、
前記しきい温度より低温であるときに、入射光のうち、最大で５０％のものが当該デバイスによって吸収される（１）項に記載の温度応答切換式デバイス。
（４）  前記第１温度、前記第２温度および前記しきい温度は、動作温度範囲内にある（３）項に記載の温度応答切換式デバイス。
（５）  前記動作温度範囲は、−３０℃と８５℃との間である（４）項に記載の温度応答切換式デバイス。
（６）  前記しきい温度は、前記サーモトロピック・デポラライザが規則配列状態から不規則配列状態に遷移する温度である（３）項に記載の温度応答切換式デバイス。
（７）  前記しきい温度は、動作温度範囲内にある（６）項に記載の温度応答切換式デバイス。
（８）  前記しきい温度は、低クリアリング・ポイントである（３）項に記載の温度応答切換式デバイス。
（９）  前記少なくとも２つの吸収型ポラライザのうちの少なくとも１つは、前記放射エネルギーの偏光状態に関し、周波数選択的である（１）項に記載の温度応答切換式デバイス。
（１０）  前記少なくとも２つの吸収型ポラライザのうちの少なくとも１つは、拡散型ポラライザである（１）項に記載の温度応答切換式デバイス。
（１１）  前記少なくとも２つの吸収型ポラライザのうちの少なくとも１つは、鏡面型(specular )ポラライザである（１）項に記載の温度応答切換式デバイス。
（１２）  前記少なくとも２つの吸収型ポラライザのうちの少なくとも１つは、サーモトロピック吸収型ポラライザである（１）項に記載の温度応答切換式デバイス。
（１３）  前記少なくとも２つの吸収型ポラライザのうちの少なくとも１つは、光起電性(photovoltaic)ポラライザである（１）項に記載の温度応答切換式デバイス。
（１４）  前記少なくとも２つの吸収型ポラライザのうちの少なくとも１つは、極性回転型(polarity-rotating)ポラライザである（１）項に記載の温度応答切換式デバイス。
（１５）  当該デバイスは、しきい温度より高温であるときに、入射した放射エネルギーのうち、０％のものを透過させ、
前記しきい温度より低温であるときに、入射した放射エネルギーのうち、最大で１００％のものを透過させる（１４）項に記載の温度応答切換式デバイス。
（１６）  当該デバイスは、薄い軟質フィルムとして構成されている（１）項に記載の温度応答切換式デバイス。
（１７）  さらに、透過性基板を含み、
その透過性基板は、前記少なくとも２つの吸収型ポラライザのうちの第１の吸収型ポラライザおよび第２の吸収型ポラライザと、前記サーモトロピック・デポラライザとを支持する（１）項に記載の温度応答切換式デバイス。
（１８）  前記透過性基板は、硬質プレートである（１７）項に記載の温度応答切換式デバイス。
（１９）  前記透過性基板は、長波長透過(longpass)フィルタ、短波長透過(shortpass)フィルタまたはバンドパスフィルタをさらに含むとともに、前記放射エネルギーのうち、特定の波長を有するものについてのみ透過性を有する（１７）項に記載の温度応答切換式デバイス。
（２０）  当該デバイスは、建物、乗物または他の構造物への入射光の流れを調節するとともに、それら建物、乗物または他の構造物の内部温度を調節するために、建材に組み込まれる（１）項に記載の温度応答切換式デバイス。
（２１）  前記建材は、断熱ガラスユニットである（２０）項に記載の温度応答切換式デバイス。
（２２）  さらに、外部リフレクタまたは部分ミラーと、色フィルタと、紫外線または有害な放射線をカットするフィルタと、透過性基板と、断熱性を有する中実または中空の空間と、反射防止膜と、当該デバイスの温度応答知能力を向上させるための、熱伝達性または断熱性を有する接着剤または層と、相変化材料と、低放射膜または低放射デバイスとのうちの少なくとも１つを部品として含む（１）項に記載の温度応答切換式デバイス。
（２３）  前記少なくとも２つの吸収型ポラライザのうちの第１の吸収型ポラライザと第２の吸収型ポラライザとは、それぞれ、透過部を規定するとともに、偏光されていない放射エネルギーが当該デバイスを透過することを可能にする（１）項に記載の温度応答切換式デバイス。
（２４）  さらに、しきい温度において前記サーモトロピック・デポラライザを補助して作動させるためのエレクトロトロピック制御システムを含む（２３）項に記載の温度応答切換式デバイス。
（２５）  前記エレクトロトロピック制御システムは、さらに、
コントローラと、
そのコントローラに接続された電源と、
前記コントローラに接続された温度センサと
を含む（２４）項に記載の温度応答切換式デバイス。
（２６）  当該デバイスによって調節される放射エネルギーの波長帯域は、可視波長と、赤外波長と、紫外波長とのうちの少なくとも１つを含む（１）項に記載の温度応答切換式デバイス。
（２７）  前記少なくとも２つの吸収型ポラライザのうちの第１の吸収型ポラライザと第２の吸収型ポラライザとのうちの少なくとも１つは、スペクトル選択的なポラライザである（１）項に記載の温度応答切換式デバイス。
（２８）  前記少なくとも２つの吸収型ポラライザのうちの第１の吸収型ポラライザと第２の吸収型ポラライザとはそれぞれ、互いに異なる周波数において、互いに異なる偏光効率と、互いに異なる偏光応答性とのうちの少なくとも一方を有する（１）項に記載の温度応答切換式デバイス。
（２９）  前記少なくとも２つの吸収型ポラライザのうちの第１の吸収型ポラライザと第２の吸収型ポラライザとはそれぞれ、互いに異なる周波数において、互いに異なる偏光特性を有する（１）項に記載の温度応答切換式デバイス。
（３０）  前記少なくとも２つの吸収型ポラライザのうちの第１の吸収型ポラライザと第２の吸収型ポラライザとはそれぞれ、複数のポラライザの組合せを含む（１）項に記載の温度応答切換式デバイス。
（３１）  前記サーモトロピック・デポラライザは、液晶を含む（１）項に記載の温度応答切換式デバイス。
（３２）  前記液晶は、その液晶の光学的特性と、その液晶の複数の物理的状態間における転移速度とのうちの少なくとも一方を変化させるために前記液晶に混合される添加剤をさらに含む（３１）項に記載の温度応答切換式デバイス。
（３３）  前記添加剤は、前記液晶に混合される、その液晶とは別の種類の液晶を含む（３２）項に記載の温度応答切換式デバイス。
（３４）  前記液晶と前記添加剤との一方または双方は、前記サーモトロピック・デポラライザの凝固温度と融解温度との差と、ネマティック相からアイソトロピック相に転移する際の転移温度およびアイソトロピック相からネマティック相に転移する際の転移温度と、一対の相変化もしくは状態変化間の差とのうちの一つまたは複数を決定するように選択される（３２）項に記載の温度応答切換式デバイス。
（３５）  前記添加剤は、当該デバイスの機能の、環境条件に対する応答の安定度が向上するように選択される（３１）項に記載の温度応答切換式デバイス。
（３６）  前記サーモトロピック・デポラライザは、当該デバイスの、美観と、色特性と、光もしくはエネルギーの透過特性と、光もしくはエネルギーの吸収特性と、光もしくはエネルギーの反射特性とのうちの一つまたは複数を変化させる偏光光の回転に関し、前記サーモトロピック・デポラライザの周波数依存特性に基づいて設計ないしは選択される（１）項に記載の温度応答切換式デバイス。
（３７）  前記透過性基板は、硬質プレートである（１７）項に記載の温度応答切換式デバイス。
（３８）  断熱ガラスユニットであって、
第１のガラス製プレートと、
第２のガラス製プレートと、
前記第１のガラス製プレートと前記第２のガラス製プレートとの間に配置され、入射した放射エネルギーのうち、最大で５０％のものを吸収し、前記入射した放射エネルギーのうち吸収されないもののうちの大部分を透過させる第１のポラライザと、
前記第１のガラス製プレートと前記第２のガラス製プレートとの間に配置された第２のポラライザと、
前記第１のポラライザと前記第２のポラライザとの間に配置されたサーモトロピック・デポラライザであって、しきい温度より低温であるときに、入射光の偏光状態を調節するものと
を含み、
前記しきい温度より高温であるときに、入射光のうち、最大で１００％のものが当該デバイスによって吸収され、
前記しきい温度より低温であるときに、入射光のうち、最大で５０％のものが当該デバイスによって吸収され、
前記第２のポラライザは、前記サーモトロピック・デポラライザが前記しきい温度より高温であるときに、前記第１のポラライザによって透過させられた放射エネルギーのうち、最大で１００％のものを吸収し、前記サーモトロピック・デポラライザが前記しきい温度より低温であるときに、前記第１のポラライザによって透過させられた放射エネルギーのうち、最大で１００％のものを透過させる断熱ガラスユニット。
（３９）  入射した放射エネルギーの吸収を調節する切換型シャッタデバイスであって、
第１のサーモトロピック吸収型ポラライザと、
第２のサーモトロピック吸収型ポラライザと
を含み、
しきい温度より高温であるときに、入射した放射エネルギーのうち、最小で０％のものが当該デバイスによって透過させられ、
前記しきい温度より低温であるときに、前記入射した放射エネルギーのうち、最大で５０％のものが当該デバイスによって透過させられ、
第１温度において、前記入射した放射エネルギーのうち、第１の部分(percentage)が、当該デバイスによって吸収されるとともに、前記入射した放射エネルギーのうち、第２の部分(percentage)が、当該デバイスを透過し、
第２温度において、前記入射した放射エネルギーのうち、第３の部分(percentage)が、当該デバイスによって吸収されるとともに、前記入射した放射エネルギーのうち、第４の部分(percentage)が、当該デバイスを透過する切換型シャッタデバイス。
（４０）  入射した放射エネルギーの吸収および透過を調節する方法であって、
温度応答切換式吸収型光シャッタ（ＴＳＡＯＳ）デバイスを提供する工程であって、前記ＴＳＡＯＳデバイスは、第１の吸収型ポラライザと、第２の吸収型ポラライザと、それら第１の吸収型ポラライザと第２の吸収型ポラライザとの間に配置されたサーモトロピック・デポラライザとを含み、前記第１の吸収型ポラライザと前記第２の吸収型ポラライザとは、互いに交差するように配置されているものと、
第１温度において、前記放射エネルギーのうち、第１の部分(percentage)を、前記ＴＳＡＯＳデバイスによって吸収するとともに、前記放射エネルギーのうち、第２の部分(percentage)を、前記ＴＳＡＯＳデバイスを透過させる工程と、
第２温度において、前記放射エネルギーのうち、第３の部分(percentage)を、前記ＴＳＡＯＳデバイスによって吸収するとともに、前記放射エネルギーのうち、第４の部分(percentage)を、前記ＴＳＡＯＳデバイスを透過させる工程と
を含む方法。
（４１）  前記第１の温度がしきい温度より高温であるときに、前記放射エネルギーのうち前記第１の部分を吸収する工程は、
前記第１の吸収型ポラライザおよび前記第２の吸収型ポラライザを用いて、放射エネルギーのうち、最大で１００％のものを吸収する工程をさらに含み、
前記第２の温度が前記しきい温度より低温であるときに、当該方法は、さらに、
前記放射エネルギーのうち、前記第１の吸収型ポラライザと前記第２の吸収型ポラライザとの間を透過する部分を偏光状態に関して変化させる工程と、
前記放射エネルギーのうち、最大で５０％のものを前記ＴＳＡＯＳデバイスを透過させる工程と、
前記放射エネルギーのうち、最大で５０％のものを吸収する工程と
を含む（４０）項に記載の方法。
（４２）  さらに、
前記第１の吸収型ポラライザを、前記第２の吸収型ポラライザに対して、前記入射した放射エネルギーの透過量を増加させるために非直交状態で交差するように配置する工程を含む（４１）項に記載の方法。
（４３）  放射エネルギーの吸収および透過を調節する方法であって、
第１のサーモトロピック吸収型ポラライザを、第２のサーモトロピック吸収型ポラライザに対して、交差するように配置する配置工程と、
しきい温度より高温であるときに、前記第１のサーモトロピック吸収型ポラライザおよび前記第２のサーモトロピック吸収型ポラライザを用いて、入射した放射エネルギーのうち、最大で１００％のものを吸収する工程と、
それより低温であると前記第１のサーモトロピック吸収型ポラライザと前記第２のサーモトロピック吸収型ポラライザとが偏光を行わなくなる前記しきい温度より低温であるときに、前記入射した放射エネルギーのうち、最大で１００％のものを透過させる工程と
を含む方法。
（４４）  放射エネルギーの吸収および透過を調節する方法であって、
吸収型ポラライザを、極性回転型ポラライザに対して、交差するように配置する工程と、
前記吸収型ポラライザと前記極性回転型ポラライザとの間にサーモトロピック・デポラライザを介在させる工程と、
前記サーモトロピック・デポラライザがしきい温度より高温であるときに、前記吸収型ポラライザおよび前記極性回転型ポラライザを用いて、入射した放射エネルギーのうち、最大で１００％のものを吸収する工程と、
前記しきい温度より低温であるときに、前記入射した放射エネルギーのうち、最大で１００％のものを、前記吸収型ポラライザと前記サーモトロピック・デポラライザと前記極性回転型ポラライザとを透過させる工程と
を含む方法。
（４５）  像を表示する方法であって、
サーモアブソープティブ材料を、表面上に、目標像を形成するように配置する工程と、
特定のしきい温度またはしきい温度範囲より高温であるときに、入射光を、前記サーモアブソープティブ材料から反射する工程であって、前記像は、可視化されるものと
を含む方法。
（４６）  前記配置する工程は、前記サーモアブソープティブ材料を、ある領域内において、像エリアを形成するように除去する工程をさらに含む（４５）項に記載の方法。
（４７）  さらに、
反射型光学素子を前記サーモアブソープティブ材料に組み込む工程と、
前記サーモアブソープティブ材料の作用時に、そのサーモアブソープティブ材料の光応答特性を変更する工程と
を含む（４５）項に記載の方法。
（４８）  さらに、
前記サーモアブソープティブ材料におけるデポラライザの回転角を空間に依存させる工程を含む（４５）項に記載の方法。
（４９）  さらに、
前記サーモアブソープティブ材料における複数のポラライザのうちの一つまたは複数の偏光効率を空間に依存させる工程を含む（４５）項に記載の方法。
（５０）  建物、乗物または他の構造物の内部温度を調節する方法であって、
構造物の外面上にサーモアブソープティブ材料を配置する工程と、
そのサーモアブソープティブ材料の温度応答特性を、そのサーモアブソープティブ材料が、低温時には、入射した放射エネルギーの吸収を主体的に行う一方、高温時には、入射した放射エネルギーの透過と吸収との一方または双方を比較的に強く行うように、逆転させる工程と
を含む方法。
（５１）  さらに、
前記サーモアブソープティブ材料を、前記構造物が受ける放射エネルギーが低温時または冬季において最大となるとともに、前記構造物が受ける放射エネルギーが高温時または夏期において最小となるように、前記構造物上に配置する工程を含む（５０）項に記載の方法。
他の特徴、詳細、実用性および効果は、添付した図面において図示されるとともに後続するクレームにおいて定義されているように、シャッタデバイスの種々の実施形態についての、後述の、より具体的な文章による説明から明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、温度応答切換式吸収型シャッタデバイスの一実施形態を概略的に示す断面図であり、この断面図は、２枚の吸収型偏光フィルタ間にサンドイッチされるとともに透過性基板に装着された温度感応型デポラライザ材料の層を示している。入射光の挙動が、当該シャッタデバイスの低温状態について示されている。
【００１５】
【図２】図２は、図１に示すシャッタデバイスの実施形態についての概略的な断面図であるが、入射光の挙動が、当該シャッタデバイスの高温状態について示されている点で、図１とは異なる。
【００１６】
【図３】図３は、温度応答切換式吸収型シャッタデバイスの別の実施形態を概略的に示す図であり、当該シャッタデバイスにおいては、前記吸収型ポラライザに開口部または透過部が形成され、それにより、外部光源からの、偏光されていない光が、変調なしで、当該シャッタデバイスを透過することが可能となる。
【００１７】
【図４】図４は、温度応答切換式吸収型シャッタデバイスのさらに別の実施形態を概略的に示す図であり、当該シャッタデバイスにおいては、任意に選択可能な(optional)色フィルタが、美観または他の目的のために追加されている。
【００１８】
【図５】図５は、温度応答切換式吸収型シャッタデバイスのさらに別の実施形態を概略的に示す図であり、当該シャッタデバイスにおいては、前記サーモトロピック・デポラライザが、エレクトロトロピック・デポラライザに置換されるかまたはエレクトロトロピック・デポラライザとしても追加的に機能し、そのために、２個の透明電極と制御システムとが追加されている。
【００１９】
【図６】図６は、温度応答切換式吸収型シャッタデバイスのさらに別の実施形態を概略的に示す図であり、当該シャッタデバイスにおいては、前記サーモトロピック・デポラライザが省略され、複数の吸収型ポラライザ自体がサーモトロピックである。入射光の挙動が、当該シャッタデバイスの低温状態について示されている。
【００２０】
【図７】図７は、図６に示す実施形態についての概略的な図であるが、入射光の挙動が、当該シャッタデバイスの高温状態について示されている点で、図６とは異なる。
【００２１】
【図８】図８は、サーモトロピック吸収型ポラライザの一例を高温状態と低温状態との双方について概略的に示す図である。
【００２２】
【図９】図９は、温度応答切換式吸収型シャッタデバイスのさらに別の実施形態を概略的に示す図であり、当該シャッタデバイスにおいては、第１のポラライザが極性回転型ポラライザである。
【００２３】
【図１０】図１０は、極性回転型ポラライザの一例を低温状態について概略的に示す図である。
【００２４】
【図１１】図１１は、光起電性吸収型ポラライザの一例を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本明細書に開示されている技術は、構造物に流入する熱の流れを外部気象条件と内部温度との一方または双方に基づいて調節することを目的として、太陽スペクトルの全域を潜在的に含む放射エネルギー（例えば、可視光、紫外光、赤外光など）に関し、窓または同様な材料もしくは構造物の透過率を温度に基づいて制御することに向けられている。この技術は、窓、天窓および他の透過材料を通過する放射エネルギー（可視光、紫外光および赤外光を含む）の流れを、温度に基づいて調節するために、建物または建材として使用され、それにより、高温状態で放射エネルギー（例えば、太陽光）の入光が制限される。したがって、この技術は、建物および他の構造物が吸収する太陽放射の量を制御することにより、建物および他の構造物の内部温度を調節するために使用することが可能である。
【００２６】
この技術は、温度応答型光デポラライザを有するデバイス、例えば、サーモトロピック（熱変性）液晶であって光エネルギーの通過を調節するために２枚の吸収型偏光フィルタの間にサンドイッチされたものとして採用される。このデバイスを通過する入射エネルギーは、使用されるポラライザの吸収効率に依存する。例えば、対象となる周波数帯域幅にわたって放射エネルギーを非常に高い効率で吸収するポラライザについては、当該デバイスがしきい温度（例えば、前記液晶のクリアリング・ポイント）より低温であるときに、入射した放射エネルギーのうち、最大で半分のものが当該デバイスを通過し、また、当該デバイスが前記しきい温度より高温であるときに、前記入射した放射エネルギーのうち、最大で１００％のものが当該デバイスによって吸収され、これにより、温度応答切換式吸収型光シャッタ（以下、「ＴＳＡＯＳ」または「シャッタ」という）が形成される。
【００２７】
低効率ポラライザまたは効率が周波数に依存するポラライザが、美観、エネルギー管理または他の理由にとって望ましいしきい温度より高温であるときおよび低温であるときに、吸収率を変化させるために使用することが可能である。この効果は、ＴＳＡＯＳデバイスがそれの低温状態において吸収を行うように、逆転させる(reverse)ことも可能であり、または、ＴＳＡＯＳデバイスの透過状態においてＴＳＡＯＳデバイスの透過率がより高くなるように、強化する(expand)ことも可能であり、また、ＴＳＡＯＳデバイスの吸収状態においてＴＳＡＯＳデバイスの吸収率が低くなるように、後退させる(retard)ことも可能である。この効果は、美観もしくはエネルギー管理という理由または他の理由により逆転させてもよい。
【００２８】
電気黒化材料（Electrodarkening materials）もまた、光の透過を調節するために使用されてきた。最も広く使用される電気黒化材料は、２つの高効率吸収型ポラライザの間にサンドイッチされる液晶であり、それらポラライザは、それらポラライザを通過する光のうち５０％よりわずかに多い光を、主に吸収により、減衰させる。この材料の光の透過は、インジウム・スズ酸化物(indium tin oxide)（ＩＴＯ）のような、透過性を有し、かつ、電気的伝導性を有する材料により作られた膜によって形成された電場（電界）により制御される。これらの液晶パネルは、一般的にビデオ・ディスプレイに使用されており、これまで、建材での使用は非常に限定的であるにすぎなかった。この理由の一つは、それら液晶パネルを使用するために、電気配線および電源を含む大がかりな基盤設備が必要であるとともに、前記材料の状態を設定し、それにより、前記材料を通過する光、熱および放射エネルギーを調節するために、高度化された制御システム、センサおよびアルゴリズム、またはユーザによる広範な入力を必要とするというものである。従来技術においては、液晶シャッタを窓シャッタとして使用することは、電気的に作動させられる（すなわち、電気黒化）パネルに限定される。
【００２９】
さらに、サーマルスイッチは、ＯＮ状態すなわち閉じた状態において熱エネルギーの通過を許容するが、ＯＦＦ状態すなわち開いた状態においてその通過を阻止する。サーマルスイッチは、機械式リレーであって、その機械式リレーは、熱の通過を可能にするために、２つの伝導性表面（一般的には、金属製）間の接触に依存する。それら２つの表面が退避すると、熱エネルギーが、エアギャップの経路を除き、それら表面間を伝わることができない。当該デバイスが真空下に置かれると、それが開いた状態において、熱伝導が全体的に阻止される。別の形式のサーマルスイッチは、チャンバに対する気体または液体の注入および吸引を行う。前記チャンバは、それが満杯になると、熱を伝える。前記チャンバが空であると、そのチャンバを横切る放射性移動(radiative transfer、熱放射)は依然として行われるが、熱伝導は行われない。
【００３０】
吸収された光は熱になるため、光スイッチもまた、太陽熱の利得を制御するためのサーマルスイッチである。光は、光フィルタによって遮断することができ、その光フィルタは、ある周波数を有する光を吸収するか反射する一方、他の周波数を有する光を通過させ、それにより、光スイッチのように作用する。また、機械式シャッタを追加すれば、その機械式シャッタがなければ透過性を有する材料（フィルタを含む）を光スイッチに転換することができる。例えば、その機械式シャッタが開いていると、光が容易にその機械式シャッタを通過し、また、その機械式シャッタが閉じていると、光はその機械式シャッタを通過しない。その機械式シャッタを液晶画素のような電気黒化材料に置き換えると、このスイッチは、「近−固体(nearly solid state)」となり、光子、電子および液晶分子自体を除き、運動する部分(moving parts)を有しなくなる。他の電気黒化材料が、例えば、Azensらが発明者である米国特許第７，０９９，０６２号に記載されているが、この材料も、同様な機能を実現し得る。それら光フィルタ／スイッチの組合せは、受動的なものではなく、その動作に外部からの電気信号を必要とする。
【００３１】
熱黒化材料は、その材料の温度が所定値を上回るかまたは下回るにつれて、変色し、また、その材料による吸収光量を増加させる。  光のダウンコンバージョンが熱を発生させ、それにより、サーモアブソープティブ（熱吸収性）材料の温度が、吸収過程において、当該材料の温度環境に応じて上昇させられる。しかしながら、この効果は、多くの用途において有利であるが、他の用途においては無視できる効果である。複数のねじれネマテック結晶ディスプレイであって、例えば、吸収型ポラライザを使用するものは、それらディスプレイの「クリアリング・ポイント（clearing point)」という温度を超えると、完全に黒色に変化し、その理由は、液化（アイソトロピック）状態において、整列されていない複数の液晶分子が、それら液晶分子を通過する光の偏光状態を変化させることができないというものである。仮に、前記ディスプレイが、複数のポラライザを交差状態で使用すると、入射光のうちの約５０％が第１のポラライザにおいて吸収され、残りの５０％が第２のポラライザにおいて吸収され、その結果、ほぼ１００％の不透明度となる。しかしながら、前記複数のポラライザが、９０度より小さい角度だけ互いに離れる向きを有するように配置されるか、または、第３のポラライザがオフセット角度（offset angle）を有するように第１および第２のポラライザの間に配置されると、前記液晶ディスプレイは、それのクリアリング・ポイントより高温であるときに、完全に不透明にならない。
【００３２】
吸収型ポラライザは、多数の形態を取り、一定の直線偏光状態または円偏光状態（circular polarization）を有する光を吸収することが可能である。特定の液晶は、単一の偏光状態を有する光を他の液晶より多量に吸収する。ポラロイドフィルムすなわち一般的な吸収型ポラライザは、そのようないくつかの液晶の配列を用いて製造されてきた。ポラロイドフィルムはまた、ヨウ素によってドーピングされたポリビニルアルコール(ＰＶＡ)（polyvinyl alcohol）プラスティックを用いて製造されてもきた。そのプラスティックは、そのポリマ鎖を一方向に優先的に整列させるために延伸させられる。前記ポリマ鎖に対して平行に偏光された光は、吸収され、また、前記ポリマ鎖に対して非平行に偏光された光は、透過する。さらに、吸収型ポラライザは、特定種類の液晶から製作することが可能である。吸収型液晶ポラライザ（ＬＣＰ）は、直線偏光を行うかまたは円偏光を行うことが可能である。それにより、あるヘリシティ（すなわち、右回りまたは左回り(right- or left-handed)）を有する光は透過するが、反対のヘリシティを有する光は吸収される。
【００３３】
この書類の解釈上、「サーモアブソープティブ（熱吸収型、熱吸収性）」という用語は、温度と共に変化するかまたは温度によって直接的に制御される可変の吸収率を有するデバイスまたは材料を説明するために用いられる。「放射エネルギー」という用語は、可視光、赤外線、紫外線、および、光学の法則に従う、他の波長を有するものを意味するために用いられる。「光の（optical）」という用語は、材料またはデバイスが放射エネルギーに与える効果、例えば、吸収、反射、透過、ポラライゼーション（偏光）、デポラライゼーション（偏光角変更、偏光解消、逆偏光）または拡散を意味する。
【００３４】
この書類の解釈上、「サーモトロピック・デポラライザ(thermotropic depolarizer)」という用語は、デポラライゼーション（偏光角変更、偏光解消、逆偏光）、例えば、偏光の回転(rotation of polarization、旋光）が温度と共に変化するかまたは温度によって直接的に制御される材料を意味する。サーモトロピック・デポラライザを製造する方法の一例は、サーモトロピック液晶を２枚のアライメント（alignment、位置合わせ）層間に保持することである。サーモトロピック液晶の分子の配向は、アライメント層、例えば、それらの化学的性質および構造と、温度または温度勾配との双方によって変化する。ネマティック状態を有するサーモトロピック液晶においては、このような構造を、ウエーブブロック(waveblock、波遮断器）であって、種々の周波数および帯域を有する光の回転偏光が温度に依存するとともに、このウエーブブロックの、結晶に似た構造が、しきい温度より高温であるときに崩壊するものとして利用することが可能である。サーモトロピック液晶についてのこのような説明は、例示であって、前記ＴＳＡＯＳデバイスの範囲を限定するものであると考えるべきではない。
【００３５】
この書類の解釈上、「低クリアリング・ポイント（low clearing point）」という用語は、あるクリアリング・ポイントであって、当該デバイスの通常動作中、動作状態間（例えば、液晶においては、ネマティック状態とアイソトロピック状態との間、または、規則的に整列した他の状態とアイソトロピック状態との間）での機能の遷移（functional transition）が、当該デバイスの通常作用の一部として起こるように選択されているとともに、当該デバイスの動作温度の通常範囲（正常範囲）内にあるように選択されているものを意味する。このことは、ディスプレイでの使用につき、低クリアリング・ポイントの組成物を高クリアリング・ポイントの組成物から区別し、その高クリアリング・ポイントは、動作状態間の遷移がそのディスプレイの通常動作中に起こらないように高く設定されるとともに、当該デバイスの動作温度の通常範囲（正常範囲）の外側にある。低クリアリング・ポイントを有するデバイスの一例は、あるクリアリング・ポイントを有するサーモアブソープティブ窓シャッタであって、そのクリアリング・ポイントは、一般的な使用状態において、遮蔽されている窓によって経験される最高温度、すなわち、約８５℃より低く設定されるとともに、ディスプレイにおいて一般的に採用される高クリアリング・ポイントより十分に低い。別の一例においては、窓フィルムまたは屋外ビデオ・ディスプレイ（例えば、ガスポンプメータ）であって、天候が高温である地域でのある夏の日に太陽光を直に受けるものが、８５℃に達する可能性がある。したがって、それらの条件に耐えることを予定された、「低クリアリング・ポイント」を有するデバイスは、８５℃より低いクリアリング・ポイントを有するであろうし、これに対し、「高クリアリング・ポイント」を有するデバイスは、８５℃より高いクリアリング・ポイントを有するであろう。
【００３６】
この書類の解釈上、「スイッチ」という用語は、エネルギーの流れを選択的に遮断または許可するための固体デバイス、電気デバイス、光デバイスおよび機械的デバイスを含み、また、デジタルスイッチ（例えば、トランジスタおよびリレー）およびアナログ・レギュレータ（例えば、チューブ（tube、真空管）およびレオスタット）の双方を含むが、それに限定されない。さらに、気体または流体の流れを選択的に遮断または調節するためのバルブ(valve)は、スイッチに類似するものと考えることができ、その結果、原則として、それら２つの用語は、相互に置換して使用することができる。この定義によれば、前記ＴＳＡＯＳデバイスは、 当該ＴＳＡＯＳデバイスの温度に基づき、「開いた」状態、すなわち、透過状態から、「閉じた」状態、すなわち、吸収状態に移行する固体光スイッチである。
【００３７】
この書類の解釈上、「受動的な」という用語は、対象物またはデバイスであって、環境条件に応答するが、外部信号またはオペレータからの指示から独立して動作するものを意味する。したがって、デバイスは、多数の複合部品（運動する部品を含む）を含んでもよく、それでもなお、この書類の説明上、受動的デバイスとして考えてもよい。同様に、ユーザのオーバーライド（優先）モードが当該デバイス内に存在する可能性があるが、その存在は、いかなる本質的な方法によっても、このようなデバイスが受動的であるという性質を変更しない。これに対し、能動的なデバイスは、それの通常の機能を実現するために、ユーザによる入力を必要とするものである。それら定義の例として、光に反応するサングラスは、受動的なデバイスであり、一方、壁のスイッチまたは調光スイッチ(dimmer switch)によって動作する標準的な電球は、能動的なデバイスである。
【００３８】
この書類の解釈上、「デポラライザ」という用語は、対象物、デバイスまたは物質であって、減衰以外の方法により、自身を通過する光の偏光ベクトルを回転させるかまたは他の方法で変更するものを意味する。これとは別に、「ポラライザ」という用語は、対象物、デバイスまたは物質であって、ある極性を有する光を遮断する一方、それと直交する極性、すなわち、円偏光である場合には、反対のヘリシティを有する光を透過させるものを意味する。より一般的には、このような遮断は、吸収によって起こる。
【００３９】
さらに理解すべきことは、ある程度の吸収が反射型ポラライザにおいて起こるのと同じように、ある程度の反射が吸収型ポラライザにおいて起こるが、それら２種類のポラライザは、それぞれ互いに異なる動作原理を利用するとともに、量的に互いに異なる光学的効果を実現するということである。吸収型ポラライザを論じるとき、議論のために、それら２種類の吸収型ポラライザは、ある極性を有する光を１００％の効率で（または、約１００％の効率で）吸収し、他の極性を有する光を透過させると仮定するのが好都合である。しかし、実際には、それらポラライザは、１００％より低い効率を有しており（例えば、設計上の選択や、設計上および製作上の限界を理由とする）、部分的な反射性を有し、また、反射、吸収および透過という特性またはそれら特性の組合せが、周波数依存性および空間依存性を有するが（例えば、設計上の選択や、設計上および製作上の限界を理由とする）、このことは、本発明の範囲を限定するものであると解釈すべきではない。
【００４０】
概略的に、本発明の一実施形態は、サーモトロピック光デポラライザという形態を取り、そのサーモトロピック光デポラライザは、温度応答切換式吸収型光シャッタ（ＴＳＡＯＳ）を形成するために、２つの透過性ポラライザに関連付けて使用される。そのＴＳＡＯＳデバイスにより、光および放射エネルギーが、低温時には当該デバイスを通過し、高温時には吸収される。前記デポラライザは、それの偏光状態が設定温度において遷移するように選択されるかまたは設計されている（例えば、このデポラライザは、サーモトロピックであり、よって、偏光状態を設定温度において遷移させる。）。このＴＳＡＯＳデバイスはまた、建物、乗物または他の構造物が吸収する太陽放射の量を制御することによってそれら建物、乗物または他の構造物の温度を調節するという特定の用途を有することが可能である。
【００４１】
ＴＳＡＯＳデバイスの一実施態様においては、２枚の吸収型偏光フィルタであって、各々、自身に平行な偏光（偏光面）を有する光を透過するとともに、直角な偏光を有する光を吸収するものが、互いに並んで配置されている。それら吸収型ポラライザの向きが互いに平行であるときには、入射した放射エネルギーのうち、最大で５０％のものが吸収される。それら吸収型ポラライザの向きが互いに直角であるときには、前記光のうち、最大で５０％のものが一方のポラライザにおいて遮断され、残りの、最大で５０％の光であって、その第１のポラライザによって透過させられたものは、第２の吸収型ポラライザによって遮断される。この場合、双方の吸収型ポラライザを透過する光の透過量は非常に少なく（しばしば、１％より少ない）、その光のうちの大部分（しばしば、１００％に近い）が、吸収される。
【００４２】
ＴＳＡＯＳデバイスの一実施態様は、２枚の吸収型偏光フィルタを有し、それらフィルタは、各々、自身に平行な偏光（偏光面）を有する光を透過するとともに、直角な偏光を有する光を吸収する。したがって、入射光のうちの約５０％が吸収される。実際、前記入射光のうち別の少量の部分も吸収され、その結果、互いに平行な２つのポラライザを通過する光の透過率は、３０ないし４０％である。それらポラライザの向きが互いに直角であるときには、前記光のうちの約５０％が一方のポラライザにおいて遮断され、残りの約５０％の光が他方のポラライザにおいて遮断される。この場合、双方のポラライザ（フィルタ）を透過する光の透過量は１％より少なく、前記光のうちの大部分（１００％に近い）が、吸収される。
【００４３】
別の実施態様においては、切換型デポラライザであって、自身を通過する光の偏光状態を変化させるものが、２以上の吸収型ポラライザに関連付けて構成される。この実施態様の一具体例においては、その切換型デポラライザは、ポリマでコーティングされたガラスまたはポリマフィルムのような、透過性を有し、かつ、微細構造を有する(microtextured、マイクロ構造を有する)材料から成る２枚のシート間にサンドイッチされた液晶である。その切換型デポラライザは、サーモトロピックであるように、すなわち、それの偏光状態が設定温度において遷移するように、特別に選択されるかまたは設計される。「オフ」状態においては、入射光の偏光状態は、当該デポラライザによる大きな影響を受けないが、「オン」状態においては、特定の偏光を有する光であって第１のポラライザを通過したものが、設定量だけ回転させられる。このことは、一般に、その光の向きを第２ポラライザの向きに対し、要求される光学的効果に応じて平行状態かまたは直交状態になるように、合わせるために行われる。このように、２枚の吸収型偏光フィルタと液晶（例えば、ネマティック状態を有するサーモトロピック液晶）との組合せにより、その液晶の状態（ひいては、液晶の温度）に応じて、入射光のうち、最大で５０％のものを吸収するかまたは最大で１００％のものを吸収する切換型アブソーバが形成される。このようなサーモアブソープティブ・シャッタは、液晶または液晶組成物を用いており、それら液晶または液晶組成物は、約−３０℃から約６０℃までの設定動作範囲を有し、その設定動作範囲は、人間が耐えられる一般的な温度範囲に対応するもの、および／または、設定クリアリング・ポイントであって、人間の居住地の屋外地表温度範囲（例えば、約−４０℃より高く、約８５℃より低い）に適合する。
【００４４】
多くの材料がサーモトロピック特性を示し、そのような材料は、液晶を含み、その液晶は、秩序（規則）配列状態すなわち「オン」（例えば、結晶、ネマティクまたはスメクティック）状態から、無秩序（不規則）配列状態すなわち「オフ」（液体、アイソトロピックまたは無偏光）状態への遷移が、本明細書において「クリアリング・ポイント」と称される温度で起こる。例えば、４−ブチルシアノビフェニル（ＣＢ）液晶は、約１６．５℃のクリアリング・ポイントを有し、一方、６ＣＢ液晶は、約２９．０℃のクリアリング・ポイントを有しており、それにより、室温に近い条件（温度）のもとで「メルト」化する（すなわち、アイソトロピックになる）。４ＣＢと６ＣＢの混合物は、それら２つの温度値間のクリアリング・ポイントであって、各成分の、当該混合物における比率に直接的に（ほぼリニアに）比例するものを有する。「オフ」状態においては、入射光の偏光状態が、デポラライザの大きな影響を受けないが、「オン」状態においては、特定の偏光を有する光であって第１のポラライザを通過したものが、設定量（例えば、４５度もしくは９０度であるが、１８０度もしくは２７０度、または４５で割り切れない他の値でもよい）だけ回転させられる。
【００４５】
いくつかの実施態様においては、前記ＴＳＡＯＳデバイスが、低温（例えば、結晶、ネマティクまたはスメクティック）状態において、当該ＴＳＡＯＳデバイスに入射する光または他の放射エネルギーのうち、最大で５０％のものを吸収するとともに、約４０％を透過させる。高温（例えば、アイソトロピック）状態においては、前記ＴＳＡＯＳデバイスが、入射光のうち、最大で１００％のものを吸収する。それにより、このＴＳＡＯＳデバイスが、温度に応答して切り換わる吸収型光シャッタを構成する。逆向きの遷移、すなわち、低温状態で吸収性を示し、高温状態で透過性を示すシャッタも採用可能であり、これは、ポラライザの層およびデポラライザの層の実際の配置に依存する。
【００４６】
開示されているいくつかの実施形態の詳細な説明に入る前に理解すべきことは、本発明が、それの用途に関し、図示されているいくつかの具体的な構成態様に限定されることはなく、なぜなら、本発明は、他の構成態様でも実施可能であるからであるということである。また、本明細書内で使用される用語は、説明を目的としており、限定を目的としてはいない。
【００４７】
図１は、ＴＳＡＯＳ（温度応答切換式吸収型光シャッタ）デバイス１００の一実施形態を概略的に示す断面図である。図１に示すように、サーモトロピック・デポラライザ層１０２が、２枚の吸収型偏光フィルタ１０１および１０３間にサンドイッチされるとともに、任意に選択可能な透過性基板１０４に装着されている。一般的な場合には、外部光源は、偏光されていない白色光（すなわち、可視領域、近紫外領域および近赤外領域のスペクトルを有する実質的な（広い）帯域全体にわたり、実質的な（大きな）強度を有する光）であろう。このシャッタデバイス１００の一使用例においては、外部光源は太陽である。しかし、このＴＳＡＯＳデバイス１００は、例えば、青空の拡散放射エネルギーのように、外部光源が白色ではない場合にも、機能する。
【００４８】
一実施態様においては、入射光が、最初に、外側の吸収型ポラライザ１０１を通過する。その吸収型ポラライザ１０１の形式は、ポラロイド（登録商標）・フィルムを含んでもよく、または、吸収型液晶ポラライザ（ＬＣＰ）であってもよいが、それら以外の形式を採用してもよい。
【００４９】
入射光のうち、約５０％は、外側の吸収型ポラライザ１０１の向きに直角である偏光（偏光面）を有し、その外側の吸収型ポラライザ１０１によって吸収される。残りの光であって、外側の吸収型ポラライザ１０１の向きに平行である偏光（偏光面）を有するもののうち、ある部分は、サーモトロピック・デポラライザ１０２によって、および／または、外側の吸収型ポラライザ１０１によるオフアクシス吸収（off-axis absorption）によって吸収され、それ以外の部分は、吸収型ポラライザ１０１を透過する。
【００５０】
入射光（例えば、太陽光）は、外側の吸収型ポラライザ（偏光フィルタ）１０１を通過すると、サーモトロピック・デポラライザ１０２に入射し、そのサーモトロピック・デポラライザ１０２は、互いに異なる２つの偏光状態を示すことが可能なデバイスまたは材料である。それの高温（例えば、アイソトロピックまたは液体）状態においては、サーモトロピック・デポラライザ１０２を通過する、偏光された光は、影響を受けない。低温（例えば、ネマテックまたは結晶）状態においては、サーモトロピック・デポラライザ１０２は、入射光の偏光ベクトルを、固定量だけ回転させる。一実施態様においては、サーモトロピック・デポラライザ１０２は、ねじれネマテック結晶であって、光の偏光ベクトルを９０度だけ回転させるものである。しかし、種々の他のデバイスおよび材料を使用してもよく、そのようなデバイスおよび材料としては、ねじれネマテック液晶であって、外側の吸収型ポラライザ１０１に対して４５度の角度を有する向きに配置されているものがある。
【００５１】
前記光がサーモトロピック・デポラライザ１０２を通過すると、残りの光であって偏光されているものが、内側の吸収型ポラライザ１０３に入射し、そのポラライザ１０３は、「アナライザ」としても知られており、ここでは、前記光が、それの偏光状態に応じて、吸収されるかまたは透過する。内側の吸収型ポラライザ１０３は、それの偏光（偏光面）が、外側の吸収型ポラライザ１０１に対して直交する向きに配置されている。それにより、当該シャッタデバイス１００の高温状態においては、前記光の偏光ベクトルが回転しないと、その光の極性が内側の吸収型ポラライザ１０３の極性に対して直交し、その光のうち、最大で１００％のものが、吸収される。しかし、低温状態においては、前記光の偏光ベクトルが９０度回転し、内側の吸収型ポラライザ１０３に対して平行であるとき、前記光のうち、少量の部分は、その吸収型ポラライジング材料（内側の吸収型ポラライザ１０３）によって吸収され、残りは、内側の吸収型ポラライザ１０３を透過する。
【００５２】
図１には、入射光の挙動が低温状態について示されており、その低温状態においては、外側の吸収型ポラライザ１０１が、入射光のうち、最大で５０％を吸収する。残りの光は、サーモトロピック・デポラライザ１０２を透過し、このサーモトロピック・デポラライザ１０２においては、前記光の偏光ベクトルが回転させられ、その光は、その後、内側の吸収型ポラライザ１０３すなわちアナライザを透過し、この吸収型ポラライザ１０３においては、前記残りの光が大きな影響を受けない。前記光は、その後、任意に選択可能な透過性基板１０４を透過し、最後に、ＴＳＡＯＳデバイス１００から出射する。このように、低温状態においては、ＴＳＡＯＳデバイス１００が、「減衰器」として機能し、その減衰器は、それの外面に入射する光のうち、最大で５０％を吸収し、少量の光を反射し、そして、残りの光を透過させて内面に到達させる。
【００５３】
図２は、図１と同じ実施形態を概略的に示す断面図であるが、入射光の挙動が、ＴＳＡＯＳデバイス１００の高温状態について示されている点で、図１とは異なる。 サーモトロピック・デポラライザ１０２は、それを通過する光の偏光ベクトルを変化させない。これにより、内側の吸収型ポラライザ１０３に入射するすべての光が、そのポラライザ１０３に直交する極性を有し、そして、前記光のうちの約１００％が吸収される。したがって、ＴＳＡＯＳデバイス１００は、それの外面に入射する光のうち約１００％を吸収する日よけ（シェード）として機能する。
【００５４】
よって、低温状態においては、ＴＳＡＯＳデバイス１００は、それの外面に入射した光エネルギーの半分より少し少ないものを透過させるが、高温状態においては、ＴＳＡＯＳデバイス１００は、前記光エネルギーのうち１％より少ないものを透過させる。その結果、ＴＳＡＯＳデバイス１００は、それの温度に基づき、構造物に入射する光または放射熱の流れを調節するために使用することが可能である。
【００５５】
本実施形態においては、透過性基板１０４が、構造的な支持および便宜のために存在する。透過性基板１０４は、ＴＳＡＯＳデバイス１００の機能を実質的に変更することなく、削除することが可能である。これに代えて、ＴＳＡＯＳデバイス１００の機能を実質的に変更することなく、透過性基板１０４を、ＴＳＡＯＳデバイス１００の内面ではなく、ＴＳＡＯＳデバイス１００の外面上に配置することが可能であり、または、ＴＳＡＯＳデバイス１００の機能を実質的に変更することなく、透過性基板１０４を、ＴＳＡＯＳデバイス１００の両面上に配置するか、もしくは、ＴＳＡＯＳデバイス１００における一つまたは複数の機能層間に挿入することが可能である。さらに、透過性基板１０４は、図１および図２に示すように、ＴＳＡＯＳデバイス１００の内面上に配置されており、透過性基板１０４は、すべての波長において透過性を示すことは不要である。さらに、透過性基板１０４は、透過した波長が熱エネルギー、照明または他の目的のために有用である限り、ロングパスフィルタ、ショートパスフィルタまたはバンドバスフィルタとすることが可能である。しかし、利便性およびコストの都合上、ガラスまたはアクリルのような通常の透過性材料を透過性基板１０４として用いることが一般的には望ましい。
【００５６】
一般に、人間の眼は、対数スケールで機能する。そのため、入射光の５０％減衰は、主観的には、減衰していないもとの光の明るさの約８４％であるように視認される可能性があるが、この数字は、具体的な状況または環境に応じ、増加するかもしれないし減少するかもしれない。美観というファクタ、人間というファクタおよびエネルギー管理というファクタのバランスとして、予備的な証拠（preliminary eviednce）は、窓という用途にとっては、高温状態においては、入射した太陽エネルギーの約１０ないし約２０％の透過が望ましく、また、低温状態においては、入射した太陽エネルギーの約５０ないし約７０％の透過が望ましいことを示している。しかしながら、それらとは異なる透過率レベルが、ＴＳＡＯＳデバイス１００についての異なる複数の用途および異なる複数の具体例にとっては望ましいかもしれない。
【００５７】
ＴＳＡＯＳデバイス１００を製作する方法の一例においては、第１ステップが、液晶（ＬＣ）セルすなわち「ボトル(bottle)」を製作するために存在する。二酸化珪素ＳｉＯ２でコーティングされた（不動態化された、passivated)ガラス製の２枚のシートが、予め定められた大きさに、けがき（スクライブ）されるとともに、基板ホルダ内に置かれる。インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）の低放射性被膜が前記ガラス上に存在する場合には、その低放射性被膜が、前記二酸化珪素を適切な位置に残しつつ、エッチングによって除去される。前記２枚のシートは、その後、４８ＫＨｚの超音波洗浄器（例えば、パワーレベルが８にセットされたクレスト・ツルースイープ(Crest Truesweep)内に１５分間、Ｐｈが中性である石けんを、脱イオン化（ＤＩ）水（２８オームの純度であるかまたはそれより純粋な水）を１ガロン当たり１オンスの割合で混合した状態で用いて、置かれる。ポイリイミド（ＰＩ）の湿潤化（コーティング）に関する問題がある場合には、前記２枚のシートは、米国デトレックス(Detrex)社の石けんを用いて再度、洗浄してもよい。より大型のシートの場合には、それに代えて、商用ガラス・ウオッシャ（例えば、ビルコ社のシリーズ６００(例えば、Billco Series 600))を用いて洗浄してもよい。前記２枚のシートは、湿気なしの保管およびステージングのために、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を用いて乾燥するとともに、乾燥オーブン内に８０ないし８５℃で約１２０分間以上置いてもよく、その後、オゾン洗浄器内に約１５分間置かれる。ＰＩアライメント層（ＰＩ製のアライメント層）は、ソルベント内に熔解されているが、その後、スピンコーティング法を、５００ＲＰＭで１０秒間行い、その後、２０００ＲＰＭで４５秒間行うことにより、前記ＰＩアライメント層を前記シートに蒸着（被着）してもよい。一様なコーティングをするためには、シートのうちの１平方インチ当たり約１ｍｌのＰＩ溶液（ＰＩがソルベントに溶解したもの）が必要である。スピンコートできないほどに大型のシートについては、前述のＰＩ溶液がインクジェットプリンタによって蒸着（被着）される。コーティング後、前記基板（２枚のシート）は、残存するソルベントを落とすために、約５分間、８５℃に加熱され、その後、前記ＰＩ（ＰＩ溶液からソルベントが蒸発したもの）を硬化させるために、１８０ないし１９０℃で約１時間焼成（ベーク）される。前記オーブンの扉は、内部温度が８５℃またはそれ以下になるまで、開くべきではない。
【００５８】
前記ＰＩ（前記アライメント層）の表面の汚染を防止するために、前記２枚のシートは、その後、真空オーブン内に５０℃で必要時間、置かれる。それらシートは、その後、適切な位置に保持するため、真空治具(vacuum fixture、真空固定具)内に置かれ、ポリプロピレン製またはアルミニウム製のブロックであって擦り布材料で包囲されるようにそれらブロックと擦り布材料とが両面テープで固着されたものによって擦られる（ラビングされる）。その擦りブロックは、前記ＰＩの表面を横切るように、２５回、同じ向きに、かつ、自重を除き、下向きの圧力を加えることなく、押される。その擦り方向は、その後、前記２枚のシートのうちコーティングされていない側の面上にマークされる（例えば、シャーピィペン(Sharpie pen)を用いて）。７．５ミクロンの複数のスペーサ・ビーズが、その後、１枚目のシートのうち、擦られた面に、エアパフ機を用いて塗布され、２枚目のシートであって、１枚目のシートに対して９０度を成す角度を有する擦り方向を有するものが、それの擦り面を下向きにして、１枚目のシートの上に置かれる。それらシートの端は、まず、光接着剤（例えば、ノーリン６８）であって液晶と反応しないものを用い、次に、防水シーラ（例えば、ロックタイト３４９）を用い、かつ、各々約１ｃｍの幅を有する少なくとも２個のポートが開口状態で残るように、シールされる。前記ノーリン６８は、その後、少なくとも４０００ｍＪ／ｃｍ２の放射線量を有する状態で、紫外線によって硬化されるとともに、５０℃で１２時間焼成されるかまたは室温でまる一週間かけて硬化することが許される。
【００５９】
前記ボトル（部分的にシールされたエッジを有する２枚のシート）は、その後、真空充填器（ローダ）内に、２０ミリＴｏｒｒ以下の圧力で、しかも、前記液晶のクリアリング・ポイントより低いが凝固点より高い温度で置かれるとともに、前記液晶（例えば、３５℃のクリアリング・ポイントを有して、６ＣＢが５、Ｅ７が１．２５、８１１が０．００８の割合で存在する混合物）を収容するスロット内に降下させられる。前記液晶は、毛管現象により、前記ボトル内に引き込まれる。充填が完了すると、前記液晶混合物が紫外光に不必要に曝されることがないように注意しつつ、前記ボトルが、前記真空室から取り出され、前記ポートが、ノーリン６８とロックタイト３４９とによってシールされ、そして、前記硬化工程が反復される。ボトルは、製作されると、その後、さらに加工されて、最終品としての（仕上げられた）ＴＳＡＯＳデバイスとなり得る。ＴＳＡＯＳデバイスの例は、単体の（独立した、スタンドアローンの）サーモアブソープティブ・フィルタ（例えば、一つのＬＣボトル、複数のポラライザおよび紫外線保護部のみ）と、断熱ガラスユニット（ＩＧＵ）すなわち「二重ガラス」であって前記サーモアブソープティブ・フィルタが一方のガラス板に積層されたものとである。サーモアブソープティブ・フィルタを製作するために、前記ＬＣボトルの積層化が、光学的に透明であるシート接着剤（例えば、スリーエム社の８１４１および８１４２という光学的に透明である接着剤）の複数の層と、吸収型偏光フィルム（例えば、日東電工製のＧＵ−１２２０ＤＵＮ）とを用いて、数回行われる。紫外線シールド（例えば、ガムカラー社の１５１０紫外線フィルム）がその後、塗布される。粒子が前記複数の接着層のうちのいずれにも気泡を発生させないようにするために、すべての積層化工程が、１，０００等級の下降気流フード（覆い）を有する１０，０００等級のクリーンルーム環境において実行される。
【００６０】
ボトルからＴＳＡＯＳデバイスを製造する方法は、前記ボトルに接着剤を塗布するために、６フィートの自動／手動式のロール型積層化器（ラミネータ）を用いて開始される。それの高さ調節ノブ上の設定増分刻みを用いることにより、前記ボトルが損傷しないように、前記積層化器上の高さが設定される。スリーエム社の８１４１という接着剤の一つの層が前記ボトルに塗布され、続いて、吸収型ポラライザの層に塗布される。この方法は、その後、前記ボトルのうち反対側の面について、前記吸収型ポラライザのフィルム（層）が、最初の層に対して９０度回転した向きを有する状態で、反復される。スリーエム社の８１４１という接着剤の別の層が、前記ボトルの両面のうちの一方に塗布され、その後、紫外線シールド層の塗布が、最後の工程として行われる。このとき、前記ボトルが、サーモアブソープティブ・フィルタとなる。
【００６１】
これに代えて、軟質のボトルを前記２つのポラライザから直接的に製作してもよい。ある方法は、アライメント層であって、前記ポリマのフィルムのドロー（引き抜き）および／または延伸の方向から自然に形成したり、上述のように、擦る（ラビング）という手段によって前記ポリマのフィルムに塗布されたアライメント層を形成する工程を含んでいる。この場合、前記ＬＣは、上述のように、ポートを通過するように装填されるか、または、前記ＬＣは、薄層として前記ポラライザ上に被覆される（例えば、グラビア(gravure)法を用いて）か、または、前記ＬＣは、前記ポラライザ上に「スロップおよびグロップ(slopped and glopped)」されるとともに、第２のポラライザの上面が第１のポラライザの下面に対して９０度の角度を有するように配置されたなら、前記ＬＣは、平坦にローラ掛けされる（例えば、積層化ローラを用いて）。いずれの場合にも、前記ボトルのエッジが、その後、熱シール工程（例えば、３４５℃のような高温でソルダリング・アイロンを用いて）によるか、または、バイスとヒート・ガンを、５４０℃もしくは前記ポラライザのフィルムの融点より高温であり、かつ、採用可能である程度に柔軟であるエッジ・シールを形成する他のいくつかの温度で用いることにより、シールされる。紫外線遮断フィルムが、その後、上述のように、前記ボトルに積層される。
【００６２】
前記ＬＣボトルから断熱ガラスユニット（ＩＧＵ）を製作するために、さらなる積層化が必要である。前記サーモアブソープティブ・フィルタには、スリーエム社の８１４２という接着剤の、互いに連続した２つの層が、前記紫外線シールドを覆うように与えられる。その後、窓ガラス（未処理ガラス、なましガラス、熱強化ガラス、化学強化ガラスまたはテンパ・ガラス）であって、一般的に、前記ボトルより１ないし２インチだけ大きいものにも、スリーエム社の８１４２という接着剤の、互いに連続した２つの層が与えられる。スリーエム社の８１４２という接着剤が完全に前記窓ガラスを覆うことがないように、その窓ガラス上の前記複数の層は、境界面直下のテープにより、積層化される。その接着剤のバッキング（裏張り）は、その後、前記ＬＣボトルからも前記窓ガラスの板からも除去される。それらＬＣボトルと窓ガラスとのそれぞれの接着面は、互いに対向するように配置され、その後、それらＬＣボトルと窓ガラスとが、最終の積層化工程として、前記ロール型積層化器を通過させられ、そのロール型積層化器からの高さは、積層化に適し、かつ、前記ボトルを損傷しない高さに再設定される。その組立体（ボトルと窓ガラス板との組立体）は、今、標準的な断熱ガラスユニットの一部品として使用される。複数の標準的なアルミニウム製ＩＧＵスペーサであって乾燥剤を有するものが、ＩＧＵガラスの２枚の板を互いに分離するために使用されるとともに、それらスペーサは、前記ガラスに、ＰＩＢボンディンデイング・ビーズを用いて装着され、さらに、それらスペーサは、それらのエッジの周りを、ポリイソブチレン（ＰＩＢ）製のホットメルト型シーラントを用いてシールされる。そのＩＧＵは、今、出荷および設置が行われる準備が整っている。
【００６３】
図３は、ＴＳＡＯＳデバイスの別の実施形態を概略的に示す図であり、当該ＴＳＡＯＳデバイスにおいては、吸収型ポラライザ１０１と１０３との一方または双方に複数のギャップ１０５が存在し、それらギャップ１０５により、外部光源からの、偏光されていない光が、変調なしで、当該シャッタデバイスを透過することが可能である。それらギャップ１０５は、穴またはストライプという形状を有してもよく、また、これに代えて、前記ポラライザ材料自体を、ストライプ(stripes)またはスポット（spots）という形状を成すように塗布してもよい。しかし、当業者であれば、ギャップ１０５を形成するための多くの別の方法であって本明細書での詳述を必要とはしないものが存在することを理解するであろう。本実施形態は、例えば、比較的に透明で、暗くならない眺望を実現することを要求される窓において、有用であるかもしれない。この場合、吸収型ポラライザ１０１および１０３の減衰または遮蔽が、通常の窓のスクリーンを通した眺望と同じになるであろう。
【００６４】
ギャップ１０５を有する吸収型ポラライザ１０１および１０３を一様な(uniform)ポラライザに代えて使用すると、当該シャッタデバイスを透過するエネルギーの透過量がすべての状態（温度条件）において増加し、それにより、当該シャッタデバイスが、高温状態において、光および放射エネルギーを吸収する能力が低下する。しかし、この態様は、高温状態での吸収率より低温状態での透過率が重要である状況の下で有利であるかもしれない。
【００６５】
注目してもよいことは、同様の効果は、前記２つの吸収型ポラライザ１０１および１０３を相対的に、０度より大きく９０度より小さい角度を成すに至るように、回転させることによって達成され得るが、この方法は、当該シャッタデバイスの高温状態における透過率を増加させることのみが可能であり、（当該シャッタデバイスの実際の幾何学的特徴および前記デポラライザの実際の特性に依存して）低温状態においては透過率が実際に減少するかもしれないということである。前記ポラライザが効率よく作用していると場合には、低温状態における透過率は、５０％より高くならない（この状態は、２つの理想的なポラライザが互いに平行に配置されているときに起こる）。しかし、それの偏光効率が１００％より低い場合には、高温状態での吸収率を犠牲にして、低温状態での透過率を向上させることが可能である。
【００６６】
別の実施態様においては、前記液晶または前記アライメント層における複数のギャップ、またはそれら液晶もしくはアライメント層に対する他の変更箇所により、前記ポラライザ内に複数のギャップ１０５が存在することと同じ効果を奏することが可能であるとともに、ある状況においては、このことが、より容易であるか、そうでなくてもより望ましいかもしれないということである。さらに、いかなる種類の複数のギャップ１０５であっても、間接光のみが当該シャッタデバイスを透過するように配置することが可能である。
【００６７】
図４は、ＴＳＡＯＳデバイスのさらに別の実施形態を概略的に示す図であり、当該ＴＳＡＯＳデバイスにおいては、任意に選択可能な(optional)色フィルタ１０６が追加されている。その色フィルタ１０６の別の形式は、バンドリフレクタ（例えば、分布ブラッグリフレクタ(ＤＢＲ)またはルゲートフィルタ）であって、狭い波長帯域内においては反射を行い、残りの波長帯域においては透過を行うように設計されるもの、または、バンドパスフィルタ（例えば、着色ガラスのシートまたは着色プラスチック製のシート）であって、ある波長帯域内においては透過を行い、残りの波長帯域においては反射または吸収を行うように設計されるものとすることが可能である。
【００６８】
図４においては、色フィルタ１０６が、当該シャッタデバイスの外面上に存在するものとして図示されている。しかし、当業者であれば、色フィルタ１０６を当該シャッタデバイス内において他の層の背後に配置することにより、美観または光に関する様々な効果を実現し得ることを理解するであろう。例えば、色フィルタ１０６を当該シャッタデバイスの内面上に配置することにより、当該シャッタデバイスが高温状態すなわち１００％の吸収状態にあるときに、その色（色フィルタ１０６の色）は、外観を観察する人に見えなくなるであろう。
【００６９】
色フィルタというものを使用すると、低温状態すなわち５０％の吸収状態において当該シャッタデバイスを透過する光および放射エネルギーの量が減少するであろう。しかし、この態様は、美観、重要な波長の遮断または高温状態での吸収率が低温状態での透過率より重要であると考えられる状況において有利であるかもしれない。
【００７０】
これに対し、色フィルタ層を追加することに代えて、当該シャッタデバイスは、前記吸収型ポラライザのうちの１つの代わりに、１つまたはそれより多い着色ポラライザ（すなわち、可視スペクトル全域にわたり吸収も反射も行わないもの）と共に使用することが可能である。着色ポラライザの一例は、日東電工製のＧ１２２０ＤＵＮという偏光フィルムであり、その偏光フィルムは、高温状態すなわち吸収状態において、緑色を呈する。
【００７１】
図５は、ＴＳＡＯＳデバイスのさらに別の実施形態を概略的に示す図であり、当該ＴＳＡＯＳデバイスにおいては、前記サーモトロピック・デポラライザ１０２に、電気的に駆動される制御システム１０８であって、少なくとも一つのアクチュエータ１０７を作動させるものが付加されている。
【００７２】
アクチュエータ１０７の形式の一例は、スズ酸化物またはインジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）のような、透過性を有し、かつ、伝導性を有する薄い層であり、これは、サーモトロピック・デポラライザ１０２の温度を上昇させるために電気エネルギーを熱として発生させる抵抗発熱体として採用される。アクチュエータ１０７の形式の別の例は、圧電体であり、これは、電圧が印加されると伸張または収縮し、それにより、サーモトロピック・デポラライザ１０２の体積を縮小または拡大し、それにより、特定の相変化または特定の熱膨張・収縮効果を促進または阻止する。当業者であれば、アクチュエータ１０７の他の形式が、本発明の主旨を逸脱することなく、デポラライザ１０２のサーモトロピックな挙動を変化させるかバイアスするために利用してもよいことを理解する。
【００７３】
制御システム１０８は、温度センサ、電源およびコントローラハードウェアを有している。制御システム１０８の形式の一例は、サーモスタットおよびＬＣＤコントローラであり、それは、プログラミング可能なマイクロコントローラに接続された熱電対を含むとともに、小さな電池または光起電性セルによって電力を供給される。検出された温度がしきい値より上昇するかまたは下降する場合には、制御システム１０８は、交流または直流の電圧を一つまたは複数のアクチュエータ１０７に印加し、それにより、サーモトロピック・デポラライザ１０２の偏光特性が（例えば、液晶分子の配向の変更を強制または促進することにより）変更される。本実施形態の作用および用途は、その他の点では、図１および図２において示された実施形態の作用および用途と同様である。
【００７４】
図６は、ＴＳＡＯＳデバイスのさらに別の実施形態を概略的に示す図であり、当該ＴＳＡＯＳデバイスにおいては、前記サーモトロピック・デポラライザ１０２が省略されるとともに、吸収型ポラライザ１０１’および１０３’のうちの少なくとも一方がサーモトロピックである。サーモトロピック吸収型ポラライザ１０１’および１０３’は、それらポラライザ１０１’および１０３’が、高温状態においては、通常の仕方で偏光を行い、低温状態においては、わずかに偏光を行うかまたは全く偏光を行わないように設計されている。一実施態様においては、それらポラライザ１０１’および１０３’が、吸収型「記憶合金」製の複数本のナノロッドから成り、それらナノロッドは、高温状態においては、一列に並んで吸収型ポラライザを形成し、低温状態においては、互いに直交するように並んで、偏光を全く行わないかまたは少しだけ行う構造物を形成する。これに代えて、サーモトロピック吸収型ポラライザは、液晶ポラライザとすることが可能である。したがって、低温状態においては、当該シャッタデバイスに入射する、偏光されていない光が、非偏光状態にある外側のポラライザ１０１’に当たるとともに、その光は、外側のポラライザ１０１’によって実質的に変化させられず、その後、その光は、非偏光状態にある内側のサーモトロピック吸収型ポラライザ１０３’に当たり、そして、その光は、サーモトロピック吸収型ポラライザ１０３’によって実質的に変化させられることもない。したがって、前記透過性基板１０４ならびに非偏光状態にある吸収型ポラライザ１０１’および１０３’の透過に付随するあるわずかな吸収、反射および拡散を除き、入射光のうち、実質的に１００％のものが当該シャッタデバイスを透過する。
【００７５】
図７は、図６に示す実施形態についての高温状態における概略的な図である。この場合、サーモトロピック吸収型ポラライザ１０１’および１０３’はいずれも、完全な偏光を行うように構成されており、それらポラライザ１０１’および１０３’の間にデポラライザを有しない。したがって、偏光されていない光が外側のサーモトロピック吸収型ポラライザ１０１’に当たるときには、他の実施形態と同様にして、その偏光されていない光のうち、最大で５０％のものが吸収される。透過する光は、反対の極性を有しており、よって、その光のうち、最大で１００％のものが内側のサーモトロピック吸収型ポラライザ１０３’によって吸収される。よって、低温状態においては、当該シャッタデバイスは、最大で１００％で透過を行い、高温状態においては、最大で１００％で吸収を行う。他の実施形態におけるように、この理想的な吸収は、２つのサーモトロピック吸収型ポラライザ１０１’および１０３’の向きが互いに約９０度ずれるときに起こる。高温状態における透過量および吸収量は、サーモトロピック吸収型ポラライザ１０１’および１０３’の向きをずらすことによって調整してもよく、また、低温状態における透過量および吸収量は、２つのサーモトロピック吸収型ポラライザ１０１’および１０３’の間にデポラライザを配置することによって調整してもよい。
【００７６】
図８は、サーモトロピック吸収型ポラライザ１０１の一例を高温状態と低温状態との双方について概略的に示す図である。この例示的な実施形態においては、ポラライザ１０１が、平行に並んだ複数本のエレメント１０９により構成される吸収型ポラライザである。本実施形態におけるポラライザ１０１は、ＭＥＭＳ（microelectrical-mechanical systems)デバイスであって、そのＭＥＭＳデバイスは、複数本のエレメント１０９を有し、それらエレメント１０９は、複数本のセグメント１１０によって構成され、各セグメント１１０は、温度に応答して物理的形状が変化する吸収型サーモトロピック材料で構成されている。そのような材料の例は、銅アルミニウムニッケル合金のような形状記憶合金を含むが、これに限定されない。この例示的な本実施形態においては、複数本のセグメント１１０が、高温では平らに横たわっているが、低温では、表面（ポラライザ１０１の表面）から離れる向きに立ち上がるように形成されている。したがって、あるしきい温度より高温であるときには、それぞれのセグメント１１０は、互いに物理的に接触して、複数本の、連続したエレメント１０９（吸収型ポラライザ）を形成するほどに平らに横たわる。しかし、サーモトロピック吸収型ポラライザの別の形式も採用することが可能であり、それら形式は、液晶またはナノ加工された光学およびフォトニック材料、すなわち、いわゆる「メタ材料（metamaterials）」を含むということを理解することが可能であり、さらに、それらサーモトロピック吸収型ポラライザまたはそれらとは別の形式のサーモトロピック吸収型ポラライザは、図８に示す設計構造に代えて、かつ、本実施形態の基本的な性質も目的も機能も変更することなく、採用することが可能であるということを理解することが可能である。
【００７７】
図９は、ＴＳＡＯＳデバイスのさらに別の実施形態を概略的に示す図であり、このＴＳＡＯＳデバイスにおいては、前記外側の吸収型ポラライザが「極性回転型ポラライザ」１０１に置換されている。吸収型ポラライザは、自身とは反対の極性を有する光を吸収し、反射型ポラライザは、自身とは反対の極性を有する光を反射するが、極性回転型ポラライザは、反対の極性を有する光を、自身と一致する極性を有する光に変換する。したがって、ポラライザ１０１は、最大で１００％の透過を行い、そのポラライザ１０１から出射するすべての光は、自身と一致する極性を有する。図９においては、一致する極性を有する入射光は、外側のポラライザ１０１に入射し、そのポラライザ１０１を透過する。図９においては、また、反対の極性を有する光は、外側のポラライザ１０１に入射し、その光の極性が、ポラライザ１０１の極性と同じになるように「回転」させられる。
【００７８】
図９は、低温状態における本実施形態の作用を示しており、前記偏光された光は、その後、デポラライザ１０２に入射し、そのデポラライザ１０２は、低温状態にあるとともに秩序状態(organized state)（例えば、ねじれネマティク状態）にあり、よって、内側の吸収型ポラライザすなわちアナライザ１０３の極性に一致するように、デポラライザ１０２を透過するすべての光の極性を回転させるように機能する。内側の吸収型ポラライザ１０３は、前述の他の実施形態におけるような標準的な吸収型ポラライザである。その極性が回転させられた光(depolarized light、デポラライズされた光）は、内側の吸収型ポラライザ１０３の極性に一致しているため、その光は、その内側の吸収型ポラライザ１０３を透過する。したがって、本実施形態においては、当該ＴＳＡＯＳデバイスが、低温状態において、最大で１００％の透過を行う。高温状態において、デポラライザ１０２は、無秩序状態(disorganized state)（すなわち、液晶状態またはアイソトロピック状態）となり、そのデポラライザ１０２を透過する光の極性を変化させない。したがって、前記光は、内側の吸収型ポラライザ１０３とは反対の極性を有するという理由により、その光のうち、最大で１００％のものが吸収される。このように、当該ＴＳＡＯＳデバイスは、高温状態において、最大で１００％の吸収を行う。
【００７９】
図１０は、極性回転型ポラライザ・デバイスの形式の一例を概略的に示す図であり、その極性回転型ポラライザ・デバイスは、ワイヤグリッド・ポラライザ１１１とミラー１１２とデポラライザ１１３とを含む。ワイヤグリッド・ポラライザ１１１と一致する極性を有する光がそのワイヤグリッド・ポラライザ１１１に入射すると、その光は、そのワイヤグリッド・ポラライザ１１１を透過する。しかし、反対の極性を有する光がワイヤグリッド・ポラライザ１１１に入射すると、その光は、ミラー１１２に対して４５度を成すように反射され、そのミラー１１２は、さらに、前記光を、最初の方向と同じ方向に再度進行するように、４５度の角度で反射する。この時点においては、前記反射された光は、変化しない(permanent、永久的な）デポラライザ（ウエーブブロックまたはウエーブプレートとしても知られている）１１３を透過し、そのデポラライザ１１３は、前記反射された光の極性を特定量（通常は、９０度）だけ回転させる。よって、前記反射された光の極性が、このときには、前記透過した光の極性と一致する。したがって、前記極性回転型ポラライザ・デバイスは、それに入射する光のうち、最大で１００％のものを透過させ、これと同時に、前記光のすべてが同じ偏光を有することを確保する。
【００８０】
同じ効果を達成し得る光学部品の他の構成が無数に存在することと、他の形式の極性回転型ポラライザも存在し得ることを理解すべきであり、そのような極性回転型ポラライザとしては、ナノ構造を有する光学またはフォトニック材料、いわゆる「メタ材料（metamaterials）」を基礎とするポラライザ材料と、異なる原理に基づいて作用する他の材料とがある。しかし、本実施形態の基本的な機能、目的および性能は、採用される極性回転型ポラライザの実際の性質によって変化しない。
【００８１】
図１１は、さらに別の形式の吸収型ポラライザ、すなわち、光起電性ポラライザを概略的に示す図であり、その光起電性（photovoltaic)ポラライザにおいては、前述のロッド状を成す複数本の吸収型エレメント１０９が、複数の光起電性（photovoltaic)ストリップ１０９に置き換えられている。一実施態様においては、それらストリップ１０９が、複数のショットキー型ダイオードであり、各ダイオードは、ハイ・バンドギャップ半導体（例えば、シリコン）の薄膜の上面上に、ロー・バンドギャップ半導体（例えば、ゲルマニウム）の薄膜が積層されて構成されている。しかし、ＴＳＡＯＳデバイスについての本実施形態の性質も機能も本質的に変えることなく、他の光起電性の材料またはデバイスで置き換えることが可能である。この態様においては、光起電性ストリップ１０９が、反対の極性を有してその光起電性ストリップ１０９に入射する光のうちの大部分を吸収する（例えば、熱という形態で）が、この光のうちの実質的な部分はまた、電流を生成するために取り入れられ得る電位という形態でも吸収される。光起電性デバイスの設計構造および機能は、従来技術においてよく説明されるため、本明細書においてはさらに詳細な説明を必要とはしない。
【００８２】
しかし、一つまたは複数の光起電性ポラライザを、本実施形態において、そのポラライザによって遮断される光のうちの一部分が電力という形態で利用され得るように、採用し得ることを理解すべきである。このことは、当該シャッタデバイスの通常のサーモアブソープティブな挙動に加えて発生する。
【００８３】
ＴＳＡＯＳデバイスは、受動的、かつ、自己調節型（機能するために外部信号もユーザによる入力操作も必要としない）であり、よって、いわゆる「スマート材料」であると考えてもよい。このＴＳＡＯＳデバイスは、近−固体光スイッチとして理解してもよい。いくつかの実施態様においては、液晶分子の薄膜はさておき、そのスイッチは、陽子および電子を除き、運動する部品を有しない。当該ＴＳＡＯＳデバイスは、温度に基づき、当該シャッタデバイスを透過する光および放射エネルギーの量を調節する。それにより、当該シャッタデバイスは、建物、乗物および他の構造物の内部温度を、太陽光エネルギーまたは他の入射光エネルギーの透過および吸収を制御することにより、調節することを助けるために使用することが可能である。
【００８４】
当該ＴＳＡＯＳデバイスは、複数の構成態様を有することが可能である。例えば、当該ＴＳＡＯＳデバイスを、拡散可視光を透過させるとともに吸収するように構成し、当該デバイスが、ガラス製ブロック、プライバシーガラス(privacy glass)およびテクスチャ付きポリマ（textured polymers、模様付きポリマ)のような半透明な建材にとっての代替品であって、見た目がよく、しかも、エネルギーを調節するものとして機能するものとすることが可能である。これに代えて、当該ＴＳＡＯＳデバイスを、平行可視光を、ほとんど拡散することなく、透過させるとともに吸収するように構成することが可能である。この場合、当該デバイスは、ガラス製またはポリマ製の窓のような透明な建材にとっての代替品であって、見た目がよく、しかも、エネルギーを調節するものとして機能するものとすることが可能である。さらに、当該ＴＳＡＯＳデバイスを、可視スペクトルにおいて反射率、吸収率または透過率のピークを示すように構成し、当該デバイスが、ステンドグラス、着色窓（tinted windows)もしくは窓のアップリケおよびフィルム(window appliques and coatings)、または着色された人工光の光源にとっての代替品であって、見た目がよく、しかも、エネルギーを調節するものとして機能するものとすることが可能である。ＴＳＡＯＳデバイスの物理的な構成は、それの基本的な機能を実質的な方法で変更することなく、厚くしたり薄くしたり、強くしたり弱くしたり、硬質性としたり軟質体としたり、一体品としたり複数部品の結合体としたりすることが可能である。
【００８５】
一方、ＴＳＡＯＳデバイスの性能を、それの低温状態での光の透過率(transmission)、反射率または吸収率を増加させることにより、または、それの熱伝導率および／または熱容量(thermal capacity)を増加または減少させることにより、向上させることが可能である。さらに、低温状態と高温状態との双方における前記ＴＳＡＯＳデバイスの透過率(transparency)を、２つの偏光層（ポラライザ）の一方または双方の構造を調節することにより（例えば、ポラライザ材料のストライプまたはスポットと透過性材料とを交互に並べることにより）、増加させることが可能である。さらに、低温状態においてではないが、高温状態における前記ＴＳＡＯＳデバイスの透過率を、前記複数のポラライザ間の相対的な向き（すなわち、９０度より小さい角度は、高温状態において、１００％より低い吸収率を実現する）を調節することにより、増加させることが可能である。低温状態における前記ＴＳＡＯＳデバイスの透過率を、前記デポラライザによって生成された、偏光された光の回転を調節することにより、増加または減少させることも可能である。前記ＴＳＡＯＳデバイスは、また、任意に選択可能な特徴物を追加することにより、特定の用途において、機能的に強化され、そのような特徴物には、反射防止膜、低放射膜、集光レンズ、エアギャップもしくは真空ギャップ、相変化材料(phase change materials、相転移材料）、もしくは半透明断熱材（気泡ガラスまたはシリカエアロゲルを含むがそれらに限定されない）、またはそれらのうちの組合せがある。
【００８６】
本発明の主旨からの基本的な逸脱なく、本明細書に記載された効果と類似する効果を達成するために、種々のポラライザ形式（延伸ポリマ・ポラライザ、液晶ポラライザ、鏡面吸収型ポラライザ、拡散吸収型ポラライザ、温度と共に機能が変化するサーモトロピック・ポラライザ、および極性回転型ポラライザを含むが、それらに限定されない）を、多数の様々な態様において組み合わせることが可能である。例えば、複数の吸収型ポラライザは、それぞれが互いに異なる偏光特性を有するように（例えば、それらの偏光特性が、ある周波数においては鏡面的であり、別の周波数においては拡散的であるか、または、ある周波数においては反射的であり、別の周波数においては吸収的であるというように）、選択することが可能である。
【００８７】
当該ＴＳＡＯＳデバイスについてのエネルギー輸送に対する制御は、吸収される光の波長の帯域ができる限り広いときに、最大の効果を示すが、色フィルタ層を追加することにより、美観または他の目的のために、当該ＴＳＡＯＳデバイスを透過する光の透過スペクトル（例えば、その光の色）を変更することが可能である。さらに、特定の波長を有する光を反射する一つまたは複数のバンドブロックフィルタを追加することにより、前記ＴＳＡＯＳデバイスの効率に対する影響を最小にしつつ、当該ＴＳＡＯＳデバイスの表面に、反射する「色」を追加することが可能である。その結果生じるいくつかの光学的特性は、他のいかなる建材の光学的特性にも近似しない。特定の波長帯域（または、複数の波長帯域）にわたり、異なる偏光効率と、異なる吸収度および反射度とを有するポラライザと同様に、特定の波長帯域（または、複数の波長帯域）にわたってのみ作用するスペクトル選択的(spectrally selective)ポラライザを、美観、熱および光の管理または他の目的のために使用することも可能である。
【００８８】
ＴＳＡＯＳデバイスの材料および構造は、硬質のものでよいが、そのＴＳＡＯＳデバイスが本明細書に記載された機能を実現するために硬質であることは要求されない。さらに、当該ＴＳＡＯＳデバイスのうちの種々の部品が、互いに接着（結合）されるか、または、直に物理的に互いに接触するように、図示されるとともに文章によって説明されているが、当該ＴＳＡＯＳデバイスは、それら部品が互いに隣接しているのみで、物理的には互いに分離していても、機能する。したがって、当該ＴＳＡＯＳデバイスは、１個の固体物（例えば、窓、ガラス製ブロック、スパンドレルまたは可動パネル）または複数の固体物の集まり（例えば、光ワークベンチに取り付けられる複数の部品）として具体化することが可能であるが、当該ＴＳＡＯＳデバイスは、例えば、テント材、毛布、カーテン、またはアップリケ・フィルムであって、ガラス窓、スパンドレルまたはガラス製ブロック建材の表面に付着され得るもののような軟質物として具体化することも可能である。
【００８９】
さらに、当該ＴＳＡＯＳデバイスを製作するために、広範囲にわたる他の材料を使用することが可能であり、それら材料は、金属、セラミック、半導体、ガラス、ポリマ、ワックス、塩(salts)、ナノ構造フォトニック材料およびマイクロ構造フォトニック材料、メタ材料、液晶、氷、液体および蒸気を含む。当該デバイスは、それの断熱特性を向上させるように設計された特徴構造を有することが可能であり、そのような特徴構造は、エアギャップ、真空ギャップ、泡、ビーズ、ファイバ・パッドまたはエアロゲルを含むが、それらに限定されない。当該デバイスは、また、熱感度、応答性、および転移温度正確化性(accuracy capabilities)を向上させるように設計された特徴構造を有することも可能であり、そのような特徴構造には、例えば、伝導性接着剤、大きいかまたは小さい熱容量(thermal masses)を有する材料、および相変化材料がある。さらに、当該ＴＳＡＯＳデバイスは、熱が伝導によって逃げる速度を向上させるように設計された特徴構造を含むものとしたり、乗物または建物の壁についての構造部品として機能するのに十分な厚さおよび剛性を有するものとすることが可能である。当該ＴＳＡＯＳデバイスは、また、複合表面によって包囲したり、複合表面上に形成したり、色によって美観を改善したり、より一般的な建材に近似するように偽装(camouflage、カムフラージュ)してもよい。サーモクロミック（熱変色性）顔料を特定の表面に添加してもよく、そうすれば、低温時であるか高温時であるかを色で示すことができる。
【００９０】
偏光された光についての望ましい回転方向を設定するために、添加剤、例えば、カイラル(chiral)液晶を前記サーモトロピック・デポラライザに追加してもよい。このことにより、状態間転移の速度および光学的特性が向上するかもしれない。複数の液晶の混合物を生成するために、ソルベント（例えば、メリック社の液晶ソルベント  ＺＬＩ１１３２）を主成分(base)として用いることが可能である。さらに、例えば、転移における温度安定性を向上させるという目的、特定の波長または特定の波長帯域を有する光またはエネルギーに対する前記デポラライザの敏感度を低下させるという目的、紫外光による破壊に対する化学的な敏感度を低下させるという目的、特定の波長を有する光の吸収およびその光の熱への変換を防止するという目的、または他の部品の化学的破壊によって転移温度が変動することを緩和するという目的のために、添加剤を前記デポラライザに添加してもよい。例えば、液晶の凝固温度を調節したり、粘性を低下させたりするために、ヘキサンおよびクロロホルムを添加してもよい。入射光に対向するかその入射光から退避するように部品の向きを変更したり、部品の波長応答性もしくはみかけの板厚を変更するために、部品の向きを変更する機械的な補助部品(mechanical enhancements)を追加することが可能である。
【００９１】
前述の種々の層についての具体的な構成態様は、本明細書に記載されているものとは異なるものとすることが可能であり、ＴＳＡＯＳデバイスの本質的な構造および機能を変更することなく、（選択された材料および波長に応じて）互いに異なる複数の層(different layers)を、複数の合体層(single layers)、複数の合体対象物(single objects)、複数の合体デバイス(single devices)または複数の合体材料(single materials)に結合することが可能である。上述の説明においては、多くの具体的事項が存在するが、それら具体的事項は、本発明の範囲を限定するものとして解釈すべきではなく、むしろ、本発明のいくつかの例示的な実施形態についての説明を提供するにすぎないと解釈すべきである。当該ＴＳＡＯＳデバイスを、別の材料を用い、かつ、別の構成態様を有するように製作する種々の可能性が存在する。例えば、その構造は、膨張可能であるものとすることが可能であり、また、通常の空気中（例えば、大気圧）ではなく、水中または宇宙空間内での使用に最適化することが可能である。
【００９２】
さらに、当該ＴＳＡＯＳデバイス内の様々な位置における光の偏光状態を変更するために、当該ＴＳＡＯＳデバイスに一つまたは複数の別のポラライザを、それら別のポラライザ同士が互いに平行であり、かつ、もとの２つのポラライザに対しても平行であるか、それら別のポラライザ同士がある角度を成すように回転位置がずれており、かつ、もとの２つのポラライザに対しても回転位置がずれているかを問わず、組み込むことが可能である。ポラライザ角度と液晶分子配向角度との多数の組合せを、様々な光学的効果（例えば、高温状態において吸収的であることに代えて、低温状態において吸収的であるとか、透過状態における様々な色とか、など）を実現するために用いることが可能である。前記デポラライザは、ネマテック状態、ねじれネマテック状態、スメクテック状態、固体／結晶状態、ディスコティック(discotic)状態、カイラル状態および他の物理／分子状態から得られる広範囲の様々な組合せを、ポリマ安定化コレステリック(polymer stabiliazed cholesterics)、ポリマ・ネマテック、ゲスト・ホスト液晶セル(guest-host cells)（電場の有無を問わない）、テクスチャ付き表面、内部ガイドワイヤ、または、成分分子(component molecules)の向きを変更するための他の手段と同様に、採用することが可能である。
【００９３】
低温状態においては拡散的であるが高温状態においては鏡面的である（および、これとは逆の関係を有する）デポラライザを製作することが可能であり、そのデポラライザは、低温状態および高温状態のうちの一方または双方において乳白色であり、かつ、温度が変化するにつれて、透過した光と吸収された光との間における色バランスが異なるように変化し、かつ、同様に、高温状態と低温状態とで異なる色バランスを有する。さらに、様々な偏光（偏光面）を有する光（例えば、円形状、長円状および直線状の）のうちのいずれかの偏光について作用するポラライザを使用することが可能である。そのような実施形態は、本発明に属するものとして特許請求の範囲に明示的に記載されている。
【００９４】
本発明の本質的原理を損なわない多数の他の変形例が存在する。例えば、前述のデポララザまたは一つもしくは複数のポラライザは、本質的には機械的であり、温度変化に応答して、物理的に９０度だけ（または他の角度だけ）回転するものとすることができる。これに対して、前記サーモトロピック・デポラライザは、それの温度により、デポラライズ(depolaraize)する能力が変化するのではなく（その能力の変化に追加されることもなく）、当該デポラライザが作動する波長帯域が変化するように、設計することが可能である。この特性は、例えば、非常に大きい熱膨張係数を有する材料から構成されるウエーブブロックであれば、有するであろう。当該デバイスにおける複数の層のいずれかまたはすべては、ドーピングされた材料、ナノ構造材料またはマイクロ構造材料によって構成することが可能であり、それら材料は、カスタム・メイド(custom)のフォトニック結晶を含むが、これに限定されない。
【００９５】
ＴＳＡＯＳデバイスを温度調整型建材として使用することを、当該デバイスを慎重に配置することにより、改善してもよい。例えば、当該ＴＳＡＯＳデバイスを、家の南面上のひさしの下方に配置し、それにより、当該ＴＳＡＯＳデバイスが、冬の日々には、完全に太陽光に照らされ、また、太陽がより高く空に位置する夏の日々には、前記ひさしによって日陰となるように配置することが可能である。これに対し、当該ＴＳＡＯＳデバイスを、従来の天窓に代えて使用したり、一般的なガラス窓またはガラス製ブロックに付着されるパネルまたはアップリケとして使用することが可能である。いくつかの場合には、低温（透過）状態における熱エネルギーの吸収を最大化するために、不透明であるエネルギー吸収材をサーモアブソープティブな材料またはデバイスの背後に配置することも望ましい。他のいくつかの場合には、低温（透過）状態における熱エネルギーの吸収を最小化するために、反射材をサーモアブソープティブな材料またはデバイスの背後に配置することも望ましい。
【００９６】
本明細書に開示されているＴＳＡＯＳデバイスは、特に、太陽光に曝される構造物の外面について、建材という特定の用途を有するが、当該デバイスは、無数にある他の方法で使用することも可能である。例えば、サーモアブソープティブな材料またはデバイスは、シャワー室のドアに組み込んで、温水または蒸気が存在するとそのドアが不透明、拡散的、半透明または網状(screening)となって、中に居る人のプライバシーを保証するようにすることが可能である。同様に、コーヒーを入れるポット（魔法瓶）をサーモアブソープティブなものにして、そのポットに熱いコーヒーが入っていることが、そのポットを見る人なら誰にでもすぐに分かるようにすることが可能である。
【００９７】
さらに、ＴＳＡＯＳデバイスを、温度によって制御される像を表示するために使用することが可能である。そのような像は、文書、線画、会社のロゴおよびモノクロ写真を含むが、そのような像は、いくつかの方法によって形成することが可能であり、それら方法としては、サーモアブソープティブな材料を所望の像の形を有するように構成するという方法、前記像が特定の温度または特定の温度範囲において出現するように、前記サーモアブソープティブな材料の温度応答性を特定のエリアにおいて選択的に異ならせるという方法、前記材料のサーモアブソープティブな応答性が、前記像を形成するために、特定のエリアについて増加または減少するように、液晶アライメント層または他の分子アライメント・プロセスを操作するという方法、または、前記像の本質も基礎的な技術も基本的に変更しない他の方法がある。それら像は、ミラー、ハーフミラー、回折格子、グリッドおよびフレネルレンズのような光学部品を、前記サーモアブソープティブな材料またはデバイスが、低温時とは顕著に異なる光学的特性を高温時に示すように、含むことが可能である。
【００９８】
本明細書においては、複数の具体例が図示されるとともに文章によって説明されているが、本発明がそれら具体的な構成態様に限定されることはないと理解すべきである。反射防止用の膜もしくはフィルム、レンズ、プリズム集光フィルム(prismatic films)および方向感度ポラライザ(directionally sensitive polarizers)のような任意に選択可能な部品を、特定の用途または特定の製法の必要性を満たすように、追加したり位置を変更することが可能であるとともに、ある部品を省略したり置換することにより、いくつかの具体例の低級版を提供してもよい。以上、本発明の種々の実施形態を、ある程度の具体性を有するか、または、少なくとも一つの個別の実施例を参照しながら、説明してきたが、当業者であれば、本発明の主旨からも範囲からも逸脱することなく、前述の開示された実施形態に対して多くの変更を加えることが可能である。
【００９９】
上述の説明に含まれるとともに本明細書に添付された添付図面に図示されたすべての事項は、具体的な複数の実施形態のみについての説明であると解釈すべきであって、限定するものではないことを意図する。方向についてのすべての言及、例えば、近位、遠位、上側、下側、内側、外側、上方向、下方向、左方向、右方向、横方向、前側、後側、上端、下端、上方に、下方に、垂直、水平、時計方向および反時計方向は、読者が本発明を理解することを助けるために、区別という目的においてのみ使用され、本発明を、特に、位置、向きまたは使用法に関して本発明を限定することはない。接続に関する言及、例えば、装着、連結、接続および接合は、広く解釈すべきであり、特記されない限り、集まった複数の要素間に介在する中間部材、および複数の要素間の相対運動を含むことが可能である。したがって、接続に関する言及は、２つの要素が直接的に接続されるとともに互いに一体的であることを必ずしも意味しない。光の透過、吸収および反射について述べられた比率または部分(percentages)は、説明としてのみ解釈すべきであり、本発明を限定するものとして理解すべきではない。
【０１００】
さらに、本発明を、具体的な装置、構成態様、部品、システムおよび動作方法に関して説明してきたが、当業者が本明細書中の開示を読めば、本明細書に記載されているように、いくつかの実施形態および／または作動例に対する具体的な変更を、本発明の主旨からも範囲からも逸脱することなく行ってもよいことを理解するであろう。本明細書に記載されている種々の実施形態、作動例、部品および構成態様は、本発明の範囲を限定するのではなく、一般的に例示するものである。したがって、本発明の適切な範囲は、後続する特許請求の範囲において定義される。
【図１】
0005485170.tif 000002
【図２】
0005485170.tif 000003
【図３】
0005485170.tif 000004
【図４】
0005485170.tif 000005
【図５】
0005485170.tif 000006
【図６】
0005485170.tif 000007
【図７】
0005485170.tif 000008
【図８】
0005485170.tif 000009
【図９】
0005485170.tif 000010
【図１０】
0005485170.tif 000011
【図１１】
0005485170.tif 000012