(57)【要約】【課題】【解決手段】  基板の表面上に、または基板内の層として埋め込まれた第２材料を有する基板を記載する。第２材料は、基板とは異なる屈折率および／または剛性を有して、そのため基板および第２材料の引っ張ったり緩めたりすることが、光と相互作用することにより透明状態から不透明または玉虫色状態へおよびその逆の可逆性変化を可能にする第２材料のひだを誘発することができる。本開示は、シェーディングシステムおよび／またはディスプレイとして有用である。【選択図】  図８Ｃ
2013540277.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シェーディングシステムであって、
基板と、
前記基板とは異なる屈折率を有し、前記基板の領域上または前記基板の領域内に埋め込まれ、複数のひだを形成する第２材料と、
前記基板および前記第２材料を可逆的に引っ張り、前記与えられた伸びを低減するための引っ張りデバイスとを備え、
前記引っ張りデバイスは、与えられた歪みに応じて前記ひだの配向を変更することにより、光透過量を制御することが可能であり、
前記シェーディングシステムは、前記ひだのいくつかが前記引っ張り方向と略平行に配向され、前記ひだのいくつかが前記与えられた歪み方向と略垂直に配向されるとき、透明である、シェーディングシステム。
【請求項２】
前記与えられた歪みを増加することが、前記シェーディングシステムを通る光透過を低減させ、前記与えられた歪みの低減が、前記シェーディングシステムを通る光透過を増加させる、請求項１に記載のシェーディングシステム。
【請求項３】
前記与えられた歪みの増加が、前記シェーディングシステムを通る光透過を増加させ、前記与えられた歪みの低減が、前記シェーディングシステムを通る光透過を低減させる、請求項１に記載のシェーディングシステム。
【請求項４】
前記基板が、ポリジメチルシロキサンまたはポリウレタンを含む、請求項１に記載のシェーディングシステム。
【請求項５】
前記第２材料が、前記基板の酸化領域を含む、請求項１に記載のシェーディングシステム。
【請求項６】
前記シェーディングシステムが、前記与えられた歪みの前記方向と略平行に配向される前記ひだを形成することによって不透明になる、請求項１に記載のシェーディングシステム。
【請求項７】
前記基板がポリジメチルシロキサンを含み、前記第２材料がＳｉＯｘを含む、請求項１に記載のシェーディングシステム。
【請求項８】
前記引っ張りデバイスが、１つ以上の環境変化、空気圧作動、与えられた磁界、または与えられた電界に基づいて、歪みを与え、与えられた歪みを低減させる、請求項１に記載のシェーディングシステム。
【請求項９】
前記１つ以上の環境変化が、温度、湿度、または光の強度の変化を含む、請求項８に記載のシェーディングシステム。
【請求項１０】
ディスプレイであって、
基板と、
前記基板と異なる屈折率を有しかつ複数のひだを形成する第２材料を含む、基板上のまたは基板内に埋め込まれた第１領域とを備え、
前記第１領域を通る光透過量を制御して、与えられた歪みに応じて複数のひだの配向を変更することにより所望のメッセージを示すことが可能であり、
前記ディスプレイの第１領域が、前記ひだのいくつかが前記引っ張り方向と略平行に配向され、前記ひだのいくつかが前記与えられた歪み方向と略垂直に配向されるとき、透明である、ディスプレイ。
【請求項１１】
前記与えられた歪みを増加することが、前記第１領域を通る光透過を増加させ、
前記与えられた歪みを低減することが、前記第１領域を通る光透過を低減させる、請求項１０に記載のディスプレイ。
【請求項１２】
前記基板と異なる屈折率を有する、同じまたは異なる第２材料を含む第２領域をさらに備え、
前記与えられた歪みを増加することが、前記第２領域を通る光透過を減少させ、
前記与えられた歪みを低減することが、前記第２領域を通る光透過を増加させる、請求項１１に記載のディスプレイ。
【請求項１３】
前記与えられた歪みを増加することが、前記第１領域を通る光透過を減少させ、
前記与えられた歪みを低減することが、前記第１領域を通る光透過を増加させる、請求項１０に記載のディスプレイ。
【請求項１４】
前記基板と異なる屈折率を有する同じまたは異なる第２材料を含む第２領域をさらに備え、
前記与えられた歪みを増加することが、前記第２領域を通る光透過を増加させ、
前記与えられた歪みを低減することが、前記第２領域を通る光透過を増加させる、請求項１３に記載のディスプレイ。
【請求項１５】
前記基板が、ポリジメチルシロキサンまたはポリウレタンを含む、請求項１０に記載のディスプレイ。
【請求項１６】
前記第２材料が、前記基板の酸化領域を含む、請求項１０に記載のディスプレイ。
【請求項１７】
前記第１領域が、前記与えられた歪みの方向と略平行に配向される前記ひだを形成することによって不透明になる、請求項１０に記載のディスプレイ。
【請求項１８】
前記エラストマー材料がポリジメチルシロキサンを含み、前記第２材料がＳｉＯｘを含む、請求項１０に記載のディスプレイ。
【請求項１９】
前記基板および前記第２材料を可逆的に引っ張り、前記与えられた伸びを低減するための引っ張りデバイスをさらに含む、請求項１に記載のディスプレイ。
【請求項２０】
前記引っ張りデバイスが、歪みを与え、１つ以上の環境変化、空気圧作動、与えられた磁界、または与えられた電界に基づいて、前記与えられた歪みを低減させる、請求項１９に記載のディスプレイ。
【請求項２１】
前記１つ以上の環境変化が、温度、湿度、または光の強度の変化を含む、請求項２０に記載のディスプレイ。
【請求項２２】
基板を提供することと、
基板の領域上にまたは基板の領域内に埋め込まれて、複数のひだを形成して、前記基板と異なる屈折率を有する第２材料を形成することと、
前記基板および前記第２材料を引っ張りデバイスに操作可能に提供して、引っ張りデバイスが、前記シェーディングシステムを引っ張ることが可能であり、前記引っ張りデバイスが、前記与えられた歪みを低減することが可能であり、前記引っ張りデバイスが、与えられた歪みに応じて前記ひだの配向を変更して、光透過量を制御することが可能であるようなシェーディングシステムを形成することとを含み、
前記シェーディングシステムが、前記ひだのいくつかが前記引っ張り方向と略平行に配向され、前記ひだのいくつかが前記与えられた歪み方向と略垂直に配向されるとき、透明である、方法。
【請求項２３】
前記基板および前記第２材料を引っ張って、前記シェーディングシステムを通る光透過を低減させることをさらに含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記与えられた歪みを低減させて、前記シェーディングシステムを通る光透過を増加させることをさらに含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記基板および前記第２材料を引っ張って、前記シェーディングシステムを通る光透過を増加させることをさらに含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
前記与えられた歪みを低減させて、前記シェーディングシステムを通る光透過を低減させることをさらに含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記基板が、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）またはポリウレタンを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２８】
前記第２材料を形成することが、前記基板の領域を酸化して前記第２材料を得ることを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２９】
前記第２材料の形成することが、前記与えられた歪みの方向と略垂直に配向されたひだを有するシートをもたらす、請求項２２に記載の方法。
【請求項３０】
前記基板がポリジメチルシロキサンを含み、前記第２材料がＳｉＯｘを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項３１】
前記引っ張りデバイスが、歪みを与え、１つ以上の環境変化、空気圧作動、与えられた磁界、または与えられた電界に基づいて、前記与えられた歪みを低減させるように操作可能に構成されている、請求項２２に記載の方法。
【請求項３２】
前記１つ以上の環境変化が、温度、湿度、または光の強度の変化を含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
基板を提供することと、
前記基板と異なる屈折率を有しかつ複数のひだを有する第２材料を含む、基板上にまたは基板内に埋め込まれた第１領域を形成して、ディスプレイを形成することとを含み、
前記ディスプレイは、前記第１領域を通る光透過量を制御して、与えられた歪みに応じて前記複数のひだの配向を変更することにより所望のメッセージを示すことが可能であり、
前記ディスプレイの前記第１領域は、前記ひだのいくつかが前記引っ張り方向と略平行に配向され、前記ひだのいくつかが前記与えられた歪み方向と略垂直に配向されるとき、透明である、方法。
【請求項３４】
前記伸びを増加することが、前記第１領域を通る光透過を増加させ、
前記与えられた歪みを低減することが、前記第１領域を通る光透過を低減させる、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記基板と異なる屈折率を有する、同じまたは異なる第２材料を含む第２領域を形成することをさらに含み、
前記与えられた歪みを増加することが、前記第２領域を通る光透過を増加させ、
前記与えられた歪みを低減することが、前記第２領域を通る光透過を増加させる、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記与えられた歪みを増加することが、前記第１領域を通る光透過を減少させ、
前記与えられた歪みを低減することが、前記第１領域を通る光透過を増加させる、請求項３３に記載の方法。
【請求項３７】
前記基板と異なる屈折率を有する、同じまたは異なる第２材料を含む第２領域を形成することをさらに含み、
前記与えられた歪みを増加することが、前記第２領域を通る光透過を増加させ、
前記与えられた歪みを低減することが、前記第２領域を通る光透過を増加させる、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記基板が、ポリジメチルシロキサンまたはポリウレタンを含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３９】
前記第２材料が、前記基板の酸化領域を含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項４０】
前記第２材料の形成が、ひだを、前記与えられた歪み方向と略垂直に配向させる、請求項３３に記載の方法。
【請求項４１】
前記基板がポリジメチルシロキサンを含み、前記第２材料がＳｉＯｘを含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項４２】
引っ張りデバイスを操作可能に提供して前記基板および前記第２材料を可逆的に引っ張り、前記与えられた歪みを低減することをさらに含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項４３】
前記引っ張りデバイスが、歪みを与え、１つ以上の環境変化、空気圧作動、与えられた磁界、または与えられた電界に基づいて、前記与えられた歪みを低減させる、請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記１つ以上の環境変化が、温度、湿度、または光の強度の変化を含む、請求項４３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１０年６月１０日に提出された米国特許出願第６１／３５３，５０５号の出願日遡及の利益を主張し、その内容は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
参照による組み込み
本明細書に引用されている全ての特許、特許出願および公開は、本明細書に記載されている発明の日付において当業者に公知である技術の状態をより完全に記載するために、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００３】
連邦支援の研究または開発に関する記述
本発明は、一部が、空軍省賞ＦＡ９５５０−０９−１−０６６９ＤＯＤ３５ＣＡＰの下に政府支援によってなされた。政府は、この発明においてある特定の権利を有する。
【０００４】
発明の分野
本開示は、エラストマー材料をベースとした適応性のあるシェーディング、ディスプレイおよびカラー制御に関する。より詳細には、本開示は、透明性を適応的に調整することができる適応性のあるシェーディングおよびディスプレイシステムに関する。
【背景技術】
【０００５】
光の透過を制御する種々の形態のシェーディングシステムが存在する。シェーディングシステムとして、例えば、カーテン、ドレーパリー、ブラインド、ルーバーなどの、従来の窓周りの装飾が挙げられる。これらは、光が通って透過できるように経路から移動されなければならない何らかの非透明の異物が窓の付近に常に存在しているという不利点を有する。
【０００６】
この欠点に対処するために、フォトクロミックウィンドウ、サーモトロピックウィンドウ、サーモクロミックウィンドウ、ポリマー分散液晶ウィンドウ、懸濁粒子系のウィンドウ、エレクトロクロミックウィンドウ、およびガスクロミックウィンドウなどの「スマートウィンドウ」が開発されている。これらの種類のウィンドウのレビューは、米国特許公開第２００９／０２９６１８８号の背景記述の項目に見出される。これらのスマートウィンドウは、従来の窓周りの装飾に対してある特定の改善をもたらすが、作製するまたは置き換えるのに極めてコストがかかり、かつ／または困難である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
所望のメッセージを提供する種々の形態のディスプレイが存在する。ディスプレイとして、メッセージが一旦刷り込まれると変えることができない静的ディスプレイ、ホログラフィに基づく動的ディスプレイ、電力を必要とする動的ディスプレイ（例えば、コンピュータ画面）などが挙げられる。しかし、かかるディスプレイは、限定されている（例えば、静的）か、または操作および／もしくは製造するのが高価である（例えば、ホログラフィおよび／またはコンピュータ画面）。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示により、基板と、基板の領域上のまたは基板の領域内に埋め込まれた、基板と異なる屈折率を有し、複数のひだを形成する第２材料と、基板および第２材料を可逆的に引っ張り、与えられた伸びを低減するための引っ張りデバイスとを含むシェーディングデバイスが開示される。ある特定の実施形態において、引っ張りデバイスは、与えられた歪みに応じてひだの配向を変更することにより、光透過量を制御することが可能である。さらに、シェーディングシステムは、ひだのいくつかが、引っ張り方向と略平行に配向され、ひだのいくつかが、与えられた歪み方向と略垂直に配向されるとき、透明である。
【０００９】
本開示により、本開示のシェーディングシステムを作製するための方法が記載される。この方法は、基板を提供することと、基板の領域上にまたは基板の領域内に埋め込むように、複数のひだを形成する、基板と異なる屈折率を有する第２材料を形成することと、基板および第２材料を引っ張りデバイスに操作可能に提供して、引っ張りデバイスが、シェーディングシステムを引っ張ることが可能であり、引っ張りデバイスが、与えられた歪みを低減することが可能であり、引っ張りデバイスが、与えられた歪みに応じてひだの配向を変更して、光透過量を制御することが可能であるようなシェーディングシステムを形成することとを含む。ある特定の実施形態において、シェーディングシステムは、ひだのいくつかが、引っ張り方向と略平行に配向され、ひだのいくつかが、与えられた歪み方向と略垂直に配向されるとき、透明である。
【００１０】
本開示により、ディスプレイが開示される。ディスプレイは、基板と、基板と異なる屈折率を有しかつ複数のひだを形成する第２材料を含む、基板上のまたは基板内に埋め込まれた第１領域とを含むことができる。ある特定の実施形態において、ディスプレイは、第１領域を通る光透過量を制御して、与えられた歪みに応じて複数のひだの配向を変更することにより所望のメッセージを示すことが可能である。さらに、ディスプレイの第１領域は、ひだのいくつかが、引っ張り方向と略平行に配向され、ひだのいくつかが、与えられた歪み方向と略垂直に配向されるとき、透明である。
【００１１】
本開示により、本開示のディスプレイを作製するための方法が記載される。この方法は、基板を提供することと、基板と異なる屈折率または剛性を有しかつ複数のひだを有する第２材料を含む、基板上にまたは基板内に埋め込んで第１領域を形成して、ディスプレイを形成することとを含む。ある特定の実施形態において、ディスプレイは、第１領域を通る光透過量を制御して、与えられた歪みに応じて複数のひだの配向を変更することにより所望のメッセージを示すことが可能である。さらに、ディスプレイの第１領域は、ひだのいくつかが、引っ張り方向と略平行に配向され、ひだのいくつかが、与えられた歪み方向と略垂直に配向されるとき、透明である。
【００１２】
本発明の上記および他の目的および利点は、同様の参照符号が全体を通して同様の部分を指している添付の図と併せて以下の詳細な説明を考慮する際に明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】その表面上にシリカ様構造を有していて、ある特定の実施形態により、引っ張られ（図１Ｂおよび１Ｄ）、解放され（図１Ａおよび１Ｃ）て、透明状態と不透明／着色状態との間の可逆的な移行を可能にするＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）シートの写真である。
【図１Ｂ】その表面上にシリカ様構造を有していて、ある特定の実施形態により、引っ張られ（図１Ｂおよび１Ｄ）、解放され（図１Ａおよび１Ｃ）て、透明状態と不透明／着色状態との間の可逆的な移行を可能にするＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）シートの写真である。
【図１Ｃ】その表面上にシリカ様構造を有していて、ある特定の実施形態により、引っ張られ（図１Ｂおよび１Ｄ）、解放され（図１Ａおよび１Ｃ）て、透明状態と不透明／着色状態との間の可逆的な移行を可能にするＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）シートの写真である。
【図１Ｄ】その表面上にシリカ様構造を有していて、ある特定の実施形態により、引っ張られ（図１Ｂおよび１Ｄ）、解放され（図１Ａおよび１Ｃ）て、透明状態と不透明／着色状態との間の可逆的な移行を可能にするＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）シートの写真である。
【図２Ａ】ある特定の実施形態により、表面上に形成されたまたはエラストマー材料内に埋め込まれた第２材料の概略図を示す。
【図２Ｂ】ある特定の実施形態により、表面上に形成されたまたはエラストマー材料内に埋め込まれた第２材料の概略図を示す。
【図２Ｃ】ある特定の実施形態により、表面上に形成されたまたはエラストマー材料内に埋め込まれた第２材料の概略図を示す。
【図３Ａ】ある特定の実施形態により、与えられた歪みに応じて、不透明から透明に変化する第１領域および透明から不透明に変化する第２領域を示す。
【図３Ｂ】ある特定の実施形態により、与えられた歪みに応じて、不透明から透明に変化する第１領域および透明から不透明に変化する第２領域を示す。
【図４Ａ】ある特定の実施形態により、与えられた歪みに応じて、透明から不透明に、そして透明に変化する第１領域、および透明から透明に、そして不透明に変化する第２領域を示す。
【図４Ｂ】ある特定の実施形態により、与えられた歪みに応じて、透明から不透明に、そして透明に変化する第１領域、および透明から透明に、そして不透明に変化する第２領域を示す。
【図４Ｃ】ある特定の実施形態により、与えられた歪みに応じて、透明から不透明に、そして透明に変化する第１領域、および透明から透明に、そして不透明に変化する第２領域を示す。
【図４Ｄ】ある特定の実施形態により、与えられた歪みに応じて、「ＷＹＳＳ           ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ」を表示する不透明領域を含有するフィルムに変化する、最初に透明であるフィルムを示す。
【図５Ａ】ある特定の実施形態により、与えられた歪みに応じて、不透明から透明に、そして不透明に変化する第１領域、および不透明から不透明に、そして透明に変化する第２領域を示す。
【図５Ｂ】ある特定の実施形態により、与えられた歪みに応じて、不透明から透明に、そして不透明に変化する第１領域、および不透明から不透明に、そして透明に変化する第２領域を示す。
【図５Ｃ】ある特定の実施形態により、与えられた歪みに応じて、不透明から透明に、そして不透明に変化する第１領域、および不透明から不透明に、そして透明に変化する第２領域を示す。
【図６Ａ】ある特定の実施形態により、与えられた歪みに応じて、不透明から透明に変化する、「使用中」と表現される第１領域、および透明から不透明に変化する、「利用可能」と表現される第２領域を示す。
【図６Ｂ】ある特定の実施形態により、与えられた歪みに応じて、不透明から透明に変化する、「使用中」と表現される第１領域、および透明から不透明に変化する、「利用可能」と表現される第２領域を示す。
【図６Ｃ】ある特定の実施形態により、与えられた歪みに応じて、不透明から透明に変化する、「私を引っ張って」と表現される第１領域、および透明から不透明に変化する、「ハーバード」と表現される第２領域を示す。
【図６Ｄ】ある特定の実施形態により、与えられた歪みに応じて、不透明から透明に変化する、「私を引っ張って」と表現される第１領域、および透明から不透明に変化する、「ハーバード」と表現される第２領域を示す。
【図７】ある特定の実施形態により、エラストマー材料の上に、第２材料の１つ以上の領域を形成する例示的な方法を示す。
【図８Ａ】ある特定の実施形態により、与えられた歪みに応じて、不透明から透明、そして不透明への材料の移行として第２材料によって形成されたひだの例示的なマイクロ構造を示す。
【図８Ｂ】ある特定の実施形態により、与えられた歪みに応じて、不透明から透明、そして不透明への材料の移行として第２材料によって形成されたひだの例示的なマイクロ構造を示す。
【図８Ｃ】ある特定の実施形態により、与えられた歪みに応じて、不透明から透明、そして不透明への材料の移行として第２材料によって形成されたひだの例示的なマイクロ構造を示す。
【図９Ａ】ある特定の実施形態により、水に浮かぶ重りと関連して透明状態と不透明／着色状態との間の可逆的な移行を可能にする、表面上にシリカ様構造を有するＰＤＭＳシートの概略図である。
【図９Ｂ】ある特定の実施形態により、屈曲可能な枠上で透明状態と不透明／着色状態との間の可逆的な移行を可能にする、その上の表面上にシリカ様構造を有するＰＤＭＳシートの概略図である。
【図９Ｃ】ある特定の実施形態により、透明状態と不透明／着色状態との間の可逆的な移行を可能にすることができる、その上の表面上にシリカ様構造を有するＰＤＭＳシートのモザイクの概略図である。
【図１０】ある特定の実施形態により、与えられた歪みに応じて、シリカ様構造を形成するときに事前引っ張り歪みの０％、１０％、２０％、および３０％を与えることにより調製した、その上の表面上にシリカ様構造を有する種々のＰＤＭＳシートの透過スペクトルを示す。
【図１１Ａ】ある特定の実施形態により、与えられた歪みに応じて、１０％の事前引っ張り歪みにより調製した、第２材料のひだのマイクロ構造の発生を示す光学顕微鏡画像を示す。
【図１１Ｂ】ある特定の実施形態により、与えられた歪みに応じて、１０％の事前引っ張り歪みにより調製した、第２材料のひだのマイクロ構造の発生を示す光学顕微鏡画像を示す。
【図１１Ｃ】ある特定の実施形態により、与えられた歪みに応じて、１０％の事前引っ張り歪みにより調製した、第２材料のひだのマイクロ構造の発生を示す光学顕微鏡画像を示す。
【図１１Ｄ】ある特定の実施形態により、与えられた歪みに応じて、１０％の事前引っ張り歪みにより調製した、第２材料のひだのマイクロ構造の発生を示す光学顕微鏡画像を示す。
【図１１Ｅ】ある特定の実施形態により、与えられた歪みに応じて、１０％の事前引っ張り歪みにより調製した、第２材料のひだのマイクロ構造の発生を示す光学顕微鏡画像を示す。
【図１２Ａ】ある特定の実施形態により、与えられた歪みに応じて、２０％の事前引っ張り歪みにより調製した、第２材料のひだのマイクロ構造の発生を示す光学顕微鏡画像を示す。
【図１２Ｂ】ある特定の実施形態により、与えられた歪みに応じて、２０％の事前引っ張り歪みにより調製した、第２材料のひだのマイクロ構造の発生を示す光学顕微鏡画像を示す。
【図１２Ｃ】ある特定の実施形態により、与えられた歪みに応じて、２０％の事前引っ張り歪みにより調製した、第２材料のひだのマイクロ構造の発生を示す光学顕微鏡画像を示す。
【図１２Ｄ】ある特定の実施形態により、与えられた歪みに応じて、２０％の事前引っ張り歪みにより調製した、第２材料のひだのマイクロ構造の発生を示す光学顕微鏡画像を示す。
【図１２Ｅ】ある特定の実施形態により、与えられた歪みに応じて、２０％の事前引っ張り歪みにより調製した、第２材料のひだのマイクロ構造の発生を示す光学顕微鏡画像を示す。
【図１３Ａ】ある特定の実施形態により、与えられた歪みに応じて、３０％の事前引っ張り歪みにより調製した、第２材料のひだのマイクロ構造の発生を示す光学顕微鏡画像を示す。
【図１３Ｂ】ある特定の実施形態により、与えられた歪みに応じて、３０％の事前引っ張り歪みにより調製した、第２材料のひだのマイクロ構造の発生を示す光学顕微鏡画像を示す。
【図１３Ｃ】ある特定の実施形態により、与えられた歪みに応じて、３０％の事前引っ張り歪みにより調製した、第２材料のひだのマイクロ構造の発生を示す光学顕微鏡画像を示す。
【図１３Ｄ】ある特定の実施形態により、与えられた歪みに応じて、３０％の事前引っ張り歪みにより調製した、第２材料のひだのマイクロ構造の発生を示す光学顕微鏡画像を示す。
【図１３Ｅ】ある特定の実施形態により、与えられた歪みに応じて、３０％の事前引っ張り歪みにより調製した、第２材料のひだのマイクロ構造の発生を示す光学顕微鏡画像を示す。
【図１４】ある特定の実施形態により、２人の異なるデスクユーザー間のプライバシーが維持または除去することができるシェーディングシステムを有するデスクの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
透明状態と、あまり透明でない状態、例えば不透明、着色、玉虫色、散乱、回折状態などとの間で可逆的に切り替えることができる装置、例えばシェーディングシステムまたはディスプレイサインを記載する。第１状態において、装置は透明になることができ、第２状態において、装置は、正または負の歪みが与えられているとき、あまり透明でなくなることができる。いくつかの他の実施形態において、装置は、第１状態においてあまり透明でなくなることができるが、歪みを与えるとより透明になる。ある特定の実施形態において、装置は、第１状態においてあまり透明でなくなることができ、歪みを与えると第２状態において透明になり、次いで、歪みをさらに与えると第３状態においてあまり透明でなくなることができる。とにかく、本開示の機械応答装置は、歪みを与えるまたは除去すると、少なくとも２つの異なる透明状態の間で可逆的に切り替えることができる。
【００１５】
図１を参照すると、歪みを与えることまたは除去することによって透明状態とあまり透明でない状態（例えば、不透明および／または玉虫色）との間で可逆的に切り替えることができる装置が図示されている。図１Ａおよび１Ｃに示されているように、装置の下にある文字列を明確に視認できる。装置が引っ張られると、装置の下にある文字列は、図１Ｂおよび１Ｄに示されるように不明瞭になる。与えられた歪みが除去されると、装置は、図１Ａおよび１Ｄに示される透明状態に戻る。
【００１６】
図示のように、装置は、環境の変化に応答して透明性および／または玉虫色を適応的に調整することができる。かかる装置は、全世界的に増えている課題、例えばエネルギー、気候変化、およびヒューマンインターフェースに対応するスマートビルディングの持続性の性能が可能である場合がある。かかる装置は、所与の与えられた歪みにおいて所望のパターン化領域で光の透過量を低減することによってある特定の文字列を示すスマートディスプレイを構築するのに利用することができる。
【００１７】
本開示の装置は、エラストマー材料の表面上にまたはエラストマー材料内に埋め込まれた第２材料の領域を有するエラストマー材料などの適合する基板材料を用いて作製することができ、ここで、第２材料は、エラストマー材料と異なる屈折率、熱膨張係数および／または機械的特性を有する。装置は、透明状態とあまり透明でない状態との間での可逆的な切り替えを可能にする歪みを与えまたは除去することに適切な引っ張りデバイスをさらに含むことができる。
基板材料
【００１８】
基板材料は、許容される範囲内の伸びもしくは歪みで生じる塑性変形または破断を伴わない可逆的な変形を可能にするいかなる適切な材料、例えばエラストマー材料とすることもできる。ある特定の実施形態において、基板材料は、可視波長に対して透明であってもよい。ある特定の実施形態において、基板材料は、赤外線波長に対して透明であってもよい。ある特定の実施形態において、基板材料は、紫外線波長に対して透明であってもよい。いくつかの例示的なエラストマー材料として、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ウレタンゴム、ポリスルフィドゴム、熱可塑性エラストマー、ポリオレフィンエラストマー、エチレン酢酸ビニルなどが挙げられる。エラストマー材料の可逆的な変形特性を損なわずに透明性を改変するために付与することができる許容される歪みの範囲として、      １％〜１０００％のいずれかの範囲にある伸び、例えば約１％、５％、１０％、２０％、３０％、５０％、１００％、または５００％超の伸びが挙げられる。例えば、Ｄｏｗ        Ｓｙｌｇａｒｄ  １８４では最大で１００％の伸びが可能であり、ＰＭＣポリウレタンおよびＥｃｏｆｌｅｘシリコーンでは最大で１０００％の伸びが可能である。
【００１９】
ある特定の実施形態において、基板材料は、所望の色、蛍光、テクスチャ、および変更された機械的特性を提供するための染料、顔料、サーモクロミック粒子、蛍光分子、または充填剤などとの複合材料として提供されてもよい。適切な染料として、Ｓｏｌｖｅｎｔ  ｂｌｕｅ  ３５、Ｓｏｌｖｅｎｔ  ｒｅｄ  ２３などを挙げることができる。適切な蛍光材料として、ローダミン、フルオレセイン、ブリリアントグリーン（ｂｒｉｌｌａｎｔ     ｇｒｅｅｎ）、Ｎｉｌｅ  ｒｅｄなどを挙げることができる。適切な充填剤材料として、シリカ、チタニア、チタン酸バリウム、磁性粒子などを挙げることができる。
第２材料
【００２０】
第２材料は、基板材料に関して異なる光学特性、例えば異なる屈折率、異なる吸収特性、異なる色などを有することができる。第２材料はまた、基板材料に対して異なる機械的特性、例えば異なる係数、異なる弾性、異なる可塑性、異なる破断応力または破断歪み、異なる剛性などを有することもできる。第２材料はまた、温度変化すると、異なる引っ張り度（およびしたがって透明性）を誘発する、異なる熱膨張係数も有する可能性がある。
【００２１】
図２Ａ〜図２Ｃは、基板材料上にまたは基板材料内に提供された第２材料のある例示的な構成を示す。例えば、図２Ａは、基板材料２０１の上にある第２材料の層２０３を示す。図２Ｂは、基板材料２０１内に埋め込まれた第２材料の層２０３を示す。図２Ｃは、基板材料２０１の上に提供された、表面特徴を有する第２材料の層２０３を示す。
【００２２】
ある特定の実施形態において、図２Ｃに示されるように、第２材料は、基板材料のある特定の所望の領域上または領域内にパターン化することができる。例えば、第２材料は、非パターン化領域が透明のままである一方で、歪みを与えると、ある領域のみが不透明または玉虫色にするよう基板材料上にパターン化することができる。
【００２３】
ある特定の実施形態において、図３Ａに示されるように、第２材料は、第２パターン化領域が最初に透明３０３である一方で、第１パターン化領域３０１が最初に不透明または玉虫色であるように、基板材料上または基板材料内にパターン化することができる。     図３Ｂに示されるように、歪みを与えると、第２パターン化領域は不透明または玉虫色   ３０３になる一方で、第１パターン化領域３０１は透明になってもよい。
【００２４】
ある特定の実施形態において、第２材料は、第２パターン化領域が最初に不透明または玉虫色である一方で、第１パターン化領域が最初に透明であるように、基板材料上または基板材料内にパターン化することができる。歪みを与えると、第２パターン化領域は透明になる一方で、第１パターン化領域は不透明または玉虫色になってもよい。
【００２５】
ある特定の実施形態において、図４Ａに示されるように、第２材料は、第１パターン化領域４０１および第２パターン化領域４０３の両方が最初に透明になってもよいように、基板材料上または、基板材料内にパターン化することができる。図４Ｂに示されるように、歪みを与えると、第２パターン化領域４０３は透明のままであるが、第１パターン化領域４０１は不透明または玉虫色になってもよい。次いで、図４Ｃに示されるように、歪みをさらに与えると、第２パターン化領域４０３が不透明または玉虫色になる一方で、第１パターン化領域４０１は再び透明になってもよい。
【００２６】
ある特定の実施形態において、図５Ａに示されるように、第２材料は、第１パターン化領域５０１および第２パターン化領域５０３の両方が最初に不透明または玉虫色であるように、基板材料上または、基板材料内にパターン化することができる。図５Ｂに示されるように、歪みを与えると、第２パターン化領域５０３が不透明または玉虫色のままである一方で、第１パターン化領域５０１は透明になってもよい。次いで、図５Ｃに示されるように、歪みをさらに与えると、第２パターン化領域５０３が透明になる一方で、第１パターン化領域５０１は再び不透明または玉虫色になってもよい。
【００２７】
ある特定の実施形態において、第２材料は、複数の種々のパターン化領域を有する基板材料上または、基板材料内にパターン化されることができる。複数の種々のパターン化領域の各々は、最初に透明であっても、または不透明もしくは玉虫色であってもよく、ここで、歪みを与えると、異なるパターン化領域の各々は、ある特定の与えられた歪みにおいて、最初の透明状態または不透明もしくは玉虫色状態から、不透明もしくは玉虫色状態または透明状態に移行してもよい。上記（ａｂｏｖｅ−ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ）実施形態と異なる多数の実施形態および変更は、当業者の範囲内である。
【００２８】
ある特定の実施形態において、パターン化領域は、不透明状態にあるとき、ある特定のメッセージを表示する文字列または絵を形成してもよい。結果として、与えられた歪みに依存して、異なる所望のメッセージが表示されてもよい。例えば、図６Ａに示されるように、最初の与えられた歪みにおいては、メッセージ「使用中」６０１が、不透明または玉虫色領域によって表示されてもよい。次いで、図６Ｂに示されるように、２番目の与えられた歪み（または歪みゼロ）においては、第２メッセージ「利用可能」６０３が、不透明または玉虫色領域によって表示されてもよい。
【００２９】
図６Ｃおよび６Ｄは、図６Ｃの、最初の与えられた歪み（または歪みゼロ）において、メッセージ「私を引っ張って」が不透明または玉虫色領域によって表示される別の例を示す。次いで、図６Ｄに示されるように、２番目の与えられた歪みにおいては、第２メッセージ「ハーバード」が、不透明または玉虫色領域によって表示される。
【００３０】
いくつかの実施形態において、第２材料は、数ｎｍ〜数μｍの範囲にある厚さを有する薄層として具現化することができる。ある特定の実施形態において、第２材料は、複数の構造、例えば丘、谷、ひだなどを含むことができる。これらの構造は、周期的であっても、ランダムであっても、準周期的であってもよい。この構造は、酸化時間、形成された第２材料の厚さ、および歪み除去速度に依存することができ、５０ｎｍ〜４０μｍの範囲にある横寸法、ならびに、機械的歪みまたは温度に依存することができ、約                    ２０〜３０００ｎｍの範囲にある可能性がある縦寸法を有してもよい。
【００３１】
ある特定の実施形態において、第２材料は、任意の適切な技術、例えば物理および／または化学蒸着、原子層堆積、表面ゾルゲル法、熱酸化、化学酸化、ＵＶ−オゾン処理、プラズマ処理、コロナ放電、溶液堆積などを用いて（例えば、元の基板材料の表面のいくつかの画分を変換することによって）形成することができる。利用される技術に応じて、第２材料の得られる構造が異なっていてもよい。
【００３２】
ある特定の実施形態において、第２材料は、いかなる歪みも与えられない基板材料上にまたは基板材料内に形成することができる。
【００３３】
他の実施形態において、第２材料は、まず所定の歪みを与え、次いで適切な技術を実施して所望の領域に第２材料を形成することによって基板材料上にまたは基板材料内に形成することができる。
【００３４】
いくつかの他の実施形態において、第２材料は、まず、所定の歪みを与え、適切な技術を実施して第１パターン化領域に第２材料を形成し、第２所定の歪みを与え、適切な技術を実施して第２パターン化領域に第２材料を形成することなどによって基板材料上にまたは基板材料内に形成することができる。
【００３５】
図７は、１つ以上の第２材料の領域を作製する例示的な方法を示す。７０１において、基板材料、例えばエラストマー材料が提供される。７０３において、１番目の所定の歪みが提供される（例えば、ゼロまたは有限の量）。７０５において、所望の第１領域を暴露するために、エラストマー材料をマスクする。７０７において、適切な技術（例えば、ＵＶ−オゾン、プラズマ処理など）を実施して、第２材料からなる第１領域を形成する。       ７０９において、マスクを除去する。その後、第２材料からなる追加領域が望まれるときには、７０３、７０５、７０７、および７０９を種々の所定の歪みおよび所望の第２領域によって繰り返して、第２材料からなる追加領域を形成することができる。
【００３６】
多数の種々の実施形態および上記実施形態の変形は、当業者の範囲内である。
透明性および不透明性または玉虫色の最適化
【００３７】
複数の構造の存在が、いくらかの不透明性または玉虫色を提供する場合がある一方で、かかる複数の構造に起因する透過性および不透明性または玉虫色が最適化されている特徴サイズの最適なウィンドウが存在することに注意されたい。例えば、構造は、加工条件、材料の組み合わせ、与えられた歪みなどに依存して、歪みを与えるとき、例えば丘、谷間、ひだなどの複数の構造の形成に関わらず透明のままであってもよい。しかし、本明細書により詳細に議論されているように、加工条件および材料の組み合わせを注意深く選択することにより、歪みを与えると十分に高い不透明性または玉虫色を有する装置を考案することができる。
【００３８】
例えば、最大透過は、第２材料が基板材料上にまたは基板材料内に形成される前に与えられる所定の歪み量に依存する場合がある。通常、第２が所定の伸び歪みを用いて形成されるとき、装置は、第２材料が形成された後に与えられた歪みが無いときに低い透明性を一般に示す。透過率を増加させるために、装置を所定の歪み値に引っ張り戻すことができる。さらに、透過率は、通常、与えられた歪みが所定の歪みを超えるときに再び減少する。しかし、所与の基板および第２材料の組み合わせに関して、第２所定の歪み（例えば、３０％）とは対照的に、第１所定の歪み（例えば、２０％）において形成された装置の実際の透過率は、与えられた歪みがそれぞれの事前引っ張り歪み（例えば、２０％および３０％）、それぞれ）に近いときに、より高い透過率を示すことができる。換言すると、第２材料が２０％の所定の伸び歪みで形成された装置は、操作の間に与えられた歪みが２０％であるときに１００％の透過率を示すことができる。しかし、第２材料が２０％の所定の伸び歪みで形成された装置は、操作の間に与えられた歪みが３０％であるときに８０％の透過率を示す可能性がある。
【００３９】
別の例として、基板の酸化によって基板材料に第２材料を形成するとき、長期間にわたる処理は、領域の透明性を妨げる可能性があるのに対して、不十分な短時間の処理は、対応する不透明性を示さない領域を生成する可能性がある。同様に、低電力における処理は、機械的応力下での光学的応答を示さない可能性があるのに対して、高電力における処理は、領域の透明性を防止することができる。したがって、機器の出力に応じて変動する可能性がある最適な酸素プラズマ処理時間が存在する。例えば、ＰＤＭＳ用酸素プラズマ処理は、例えば、約２０秒〜５分および／または約１００Ｗ〜１ｋＷで実施することができる。
【００４０】
本開示の目的は、透明性を最大にし、不透明性または玉虫色を最大にする加工条件を特定することである。本開示の目的は、透過率と不透明性または玉虫色との間の最大コントラストを提供する加工条件を特定することである。
【００４１】
第２材料の種類および厚さはまた、透過率と不透明性または玉虫色との間の最適なコントラストを提供することもできる。例えば、第２材料の厚さは、形成されるひだ特徴が所望の波長範囲（例えば、可視波長、赤外線波長、紫外線波長など）に対して最大の透過および不透明性または玉虫色を示すよう最適化されるように調整されてもよい。別の例として、基板材料および第２材料は、最小の吸収および／または散乱が、最大透過率を提供する与えられた歪み条件において生じるように、選択することができる。同様に、基板材料および第２材料はまた、最大吸収および／または散乱が、最大の不透明性または玉虫色を提供する与えられた歪み条件において生じるように、選択することができる。
【００４２】
本開示の目的は、透明性を最大にし、不透明性または玉虫色を最大にする材料の組み合わせを特定することである。本開示の目的は、透過率と不透明性または玉虫色との間の最大コントラストを提供する材料の組み合わせを特定することである。
【００４３】
本開示の目的は、透明性を最大にし、不透明性または玉虫色を最大にする加工条件および材料の組み合わせを特定することである。本開示の目的は、透過率と不透明性または玉虫色との間の最大コントラストを提供する加工条件および材料の組み合わせを特定することである。
【００４４】
ある特定の実施形態において、第２材料は、歪みを与えるまたは除去すると、特定の装置について最大透過率を示す与えられた歪みにおいて、（通常の入射では）約８０％、８５％、９０％、または９５％超の透過率が達成されるように上記のように最適化された材料の組み合わせおよび加工条件下に提供することができる。ある特定の実施形態において、第２材料は、歪みを与えるとまたは除去すると、最大の不透明性または玉虫色を示す与えられた歪みにおいて、（通常の入射では）２０％、１５％、１０％、または５％未満の透過率が達成されるように上記のように最適化された材料の組み合わせおよび加工条件下に提供することができる。
【００４５】
ある特定の実施形態において、第２材料において形成されたひだの配向は、与えられた引っ張りの量が第２材料の形成に用いられる最初の事前歪み値に対して変化するとき、単軸引っ張り条件下で動的および可逆的に切り替えられる。ひだは、装置が不透明または玉虫色であるとき、実質的に一方向に配向されてもよい。さらに、ひだの振幅は、入射波長との相互作用を促進して入射光のさらなる散乱を促進するよう、実質的に大きくてもよい。しかし、ひだは、装置が透明であるとき、少なくとも二方向に実質的に配向されてもよい。さらに、ひだの振幅は、入射波長との相互作用を低減し、ひいては入射光の散乱を低減するよう、実質的に浅くてもよい。図８Ａ〜８Ｃは、例えば、装置が０％の与えられた歪みで不透明であり、２０％の歪みで透明であり、４０％の歪みで不透明であるときのひだの配向および振幅を模式的に示す。とりわけ、理論によって拘束されることを望まないが、本開示は、透明な材料を得るための新規手段を提供し、第２材料のひだによって形成されるマイクロ構造は、入射波長との相互作用を効果的に取り消すまたは最小にして光が材料を通過することを可能にする配向および振幅にある。
【００４６】
ある特定の実施形態において、ひだは、最初は、引っ張り軸と垂直に配向することができる。引っ張られると、ひだのピッチが徐々に増加する一方で、ひだの振幅は徐々に減少する可能性がある。歪みが最初の事前歪み値に近くなるまで増加すると、ひだは、引っ張り軸と垂直および平行の両方に沿って配向される場合がある。さらに引っ張る（すなわち、過剰引っ張り）と、引っ張り軸に垂直なひだは消える可能性があり、ひだは、主に引っ張り軸に平行になる可能性がある。理論によって拘束されることを望まないが、引っ張り軸に平行であるこれらの新規のひだは、材料のポアソン比が大きいことに起因して、引っ張り軸に垂直な適合する基板の効果的な圧縮によって引き起こされる場合がある。さらなる過剰引っ張りは、引っ張り軸と平行なこれらの新しいひだの振幅を増加させピッチを減少させる場合がある。ひだの配向の切り替えは可逆的であってもよく、元のひだは、歪みが最初の事前歪み値未満に減少したときに回復することができる。
【００４７】
ある特定の実施形態において、第２材料が事前歪みゼロで形成されるとき、この材料は高い透過率を有する場合がある。引っ張り軸と垂直に配向しているひだは、第２材料が形成される間に生じ場合がある基板の自然膨張に起因して形成される場合があるが、ひだの振幅は、入射光が透過するように十分に低い場合がある。引っ張ると、引っ張り軸と平行に配向されるひだを形成することができ、その振幅は、入射光を回折／散乱させることにより基板を不透明にするのに十分に大きくなるようにすることができる。
【００４８】
したがって、第２材料を形成する間に与えられる最初の歪みを制御することによって、与えられた歪みがゼロの状態において所望の透過率を有する装置が作製することができる。
【００４９】
ある特定の実施形態において、最初の事前歪み値付近での引っ張りによるひだの配向の切り替えを多くのサイクルで繰り返すことができる。
【００５０】
ある特定の実施形態において、図８Ａ〜図８Ｃに示されるように、第２材料に形成されるひだは、正弦波であってもよい。最初の事前歪み値付近でのひだの振幅の増加は、格子様のひだパターンの回折効率を効果的に増加させることができる。したがって、基板の透過率は、歪みが最初の事前歪み値から増加するときまたは減少するときのいずれかにおいて減少する可能性がある。この特徴は、外的な機械的応力（圧縮または伸長のいずれか）を検出し、この信号を光学的応答に動的および可逆的に変換する、ひだ状基板に対する機械光学的感受性を付与することができる。
引っ張りデバイス
【００５１】
多数の異なる引っ張りデバイスを利用することができる。例えば、手動操作による簡単な機械的引っ張り具を利用することができる。いくつかの実施形態において、機械的引っ張り具は、センサまたは他の種類のスマート材料によって遠隔で駆動または起動させることができる。いくつかの場合において、基板材料、例えばＰＤＭＳの、温度に対する感受性は、光透過を適応的に制御するのに利用することができる。いくつかの場合において、基板材料の組成は、磁性充填剤を含有して、基板材料を引っ張るための手段として外的な磁界を利用するよう、変更されてもよい。ある特定の実施形態において、空気圧作動を利用することができる。例えば、第２材料を含む円形の基板材料が円形の枠に載置されてウィンドウを形成することができ、空気圧をウィンドウに与えることができる。ウィンドウの膨らませることが所要の歪みを提供して、ウィンドウの透過率を変化させることができる。
【００５２】
本明細書において用いられる場合、「引っ張りデバイス」は、シェーディングシステム、例えばブラインドまたは領域の仕切りを作製および利用することができるように、第２材料を有する基板材料に操作可能に接続されて所望量の伸びを基板材料の上に与えることができる適切な人間でないデバイスを包含することを意味する。
【００５３】
図９は、数種の設計例を図示する。例えば、図９Ａは、水に浮かぶ重りに繋がれた、第２材料を有するエラストマー材料シートの底部を示す。水位を調整することにより（例えば、ポンプ、温度変化、湿度変化）、重りに反作用する浮力はそれぞれ減少または増加することができるため、重りは、第２材料を有するエラストマー材料シートに与えられた歪みを与えるまたは低減することができる。
【００５４】
いくつかの他の実施形態において、図９Ｂに示されるように、第２材料を有するエラストマー材料シートは、可撓性ウィンドウにコーティングされてもよい。ウィンドウの機械的屈曲は、第２材料を有するエラストマー材料シートの引っ張りが、透明性／色の変化を生じさせるのを可能にする場合がある。
【００５５】
なお別の実施形態において、図９Ｃは、広い領域を覆うよう構成されている、第２材料の薄層を有するエラストマー材料シートの狭い領域のモザイクを示す。１つずつ掛かっている個々のシートの重りに起因して、カラーシェーディングが勾配を形成することができる。勾配は、例えば風、温度、湿度などの外部の力を与えることによりさらに変化することができる。モザイクシートの引っ張りの順序およびパターンは、所望により、パターンおよび複合色の美的多様性を達成するようコンピュータ化することができる。
【００５６】
なおいくつかの他の実施形態において、引っ張りデバイスは、与えられた歪みが時間に応じて変化するタイマーデバイスと接続されてもよい。第２材料の複数の種々のパターン化領域を有するエラストマー材料がかかる引っ張りデバイスに繋がれると、与えられた歪みに応じて複数のメッセージが作製される場合がある。例えば、１番目の与えられた歪みでは、「３０分以内に戻る」を示すメッセージを表示することができる。１０分後、引っ張りデバイスは、するとすぐに「２０分以内に戻る」を示すメッセージングを表示することができる、２番目の与えられた歪みを与えてもよい。２０分後、するとすぐに引っ張りデバイスは、「１０分以内に戻る」を示すメッセージングを表示することができる、第３の与えられた歪みを与えてもよい。与えられた歪みが解放されると（例えば、さらに１０分後またはユーザーによる手動入力によるもののいずれか）、「いらっしゃいませ」を示すメッセージを表示することができる。
【００５７】
ある特定の実施形態において、引っ張りデバイスはユーザーであってもよい。例えば、第２材料を有するエラストマー材料は、最初は透明であるベルトまたはサスペンダー上に適用されてもよい。ユーザーの胴回りサイズまたは体のサイズが増加すると、「エクササイズ！」を表示するメッセージを表示することができる。別の例として、第２材料を有するエラストマー材料は、例えば、グリーティングカードに適用された「私を引っ張って！」を表示するパターン化されたメッセージを最初に含有してもよい。ユーザーが材料を引っ張ると、ここで、隠れていたグリーティングカードのメッセージ、例えば「誕生日おめでとう！」が第２パターン化領域において表示されてもよいのに反して、最初に表示された「私を引っ張って！」領域が透明に変わる。
【００５８】
本発明に適切な他の引っ張りデバイスは、当業者に容易に明らかであろう。例えば、第２材料の薄層を有するエラストマー材料シートは、シリンダー上に直接巻かれているか、またはシリンダー上に巻かれている別の材料に付着しているかのいずれでもよく、シートの一方の端部は、ウィンドウの一方の縁部に固定されており、シリンダーは、ウィンドウの第２縁部に設けられている。シリンダーは、シリンダーを回転させることができるウォームギアおよび／またはモーターによって駆動されて、第２材料の薄層を有するエラストマー材料シートに歪みを与えるまたは該シートにおける歪みを低減することができる。シリンダーが回って歪みが与えられるまたは低減されると、第２材料の薄層を有するエラストマー材料シートは、不透明状態から透明状態に切り替えることができる。
【００５９】
ある特定の実施形態において、引っ張りデバイスは、最初の状態に対して単軸張力または単軸圧縮を与えてもよい。いくつかの他の実施形態において、引っ張りデバイスは、最初の状態に対して二次元の張力または圧縮を与えてもよい。いくつかの他の実施形態において、引っ張りデバイスは、屈曲または捻曲して、さらにより複雑な形態の与えられた歪みを与えてもよい。同様に用いられ得る他の形態の与えられた歪みは、当業者に容易に明らかであろう。
実施例１：ＰＤＭＳシェーディングシステム
【００６０】
ＰＤＭＳは、本開示のシェーディングシステムを作製するのに用いることができる１つの材料である。ＰＤＭＳは、マイクロ流体チャネルから建築規模の大きなシートおよびコーティングまでの範囲の種々の形状およびアーキテクチャに加工することができる非毒性かつ透明のエラストマー性ポリマーである。ＰＤＭＳシートは、所望の組み合わせの前駆体および架橋剤（例えば、ＤＯＷ  ＳＹＬＧＡＲＤ１８２または１８４キット）を混合し、混合物をシート形態で硬化することによって製造することができる。得られるＰＤＭＳシートの機械的特性は、前駆体／架橋剤の組み合わせの相対量を制御することによって調整することができる（例えば、ショア硬度５０Ａ±２０）。得られるＰＤＭＳシートは、エラストマー材料であるため、可逆的に引っ張りおよび圧縮することができる。
【００６１】
ＰＤＭＳシートの表面を酸化させると、ＰＤＭＳシートの表面上にシリカ様（ＳｉＯｘ）構造を形成することができる。まず、ＰＤＭＳシートを、例えば、ＰＤＭＳシートをプラズマ酸化チャンバ内に置くこと、ＵＶ−オゾンチャンバ、携帯型コロナ放電器を用いること、または化学的方法を用いることなどの適切な方法を用いることによって酸化させ、ＰＤＭＳシート上にシリカ様層を形成することができる。酸化の間、温度が上昇する可能性がある。酸化後、温度が低下するに従い、ＰＤＭＳおよびシリカ様層の間の異なる熱膨張係数によって、臨界座屈応力よりも大きい機械的応力を界面領域においてもたらすことができる。応力緩和は、表面の座屈を誘発して、サブミクロンサイズの構造、例えば丘および谷間、またはひだを、冷却されたＰＤＭＳシートの表面上に作り出すことができる。
【００６２】
いくつかの他の実施形態において、酸化後、ＰＤＭＳシートのさらなる前駆体および架橋剤を混合し、酸化層の上部に堆積し、硬化することができる。したがって、第２材料をエラストマー材料に埋め込むことができる。かかるアプローチは、シェーディングシステムの両側にＰＤＭＳ（すなわち、疎水性表面）を有する層状構造の形成を可能にすることができる。
【００６３】
酸化された第２材料層を含有するＰＤＭＳを引っ張るときには、丘および谷間のピッチおよび振幅を、可視光が、格子のように作用するひだ状表面の回折効率の変化に起因して多かれ少なかれ散乱するように、変化させることができる。結果として、シリカ様構造を有するＰＤＭＳは、種々の色を有した不透明および玉虫色とすることができる。引っ張り力を除去すると、ＰＤＭＳシートは、その元の（またはほぼ元の）長さに回復することができ、可視光の干渉はもはや生じず、再び透明になる。シェーディングシステムのその元の長さへの引っ張りおよび回復は、完全に可逆的である場合があり、ＰＤＭＳシートの弾性変形の範囲内で非限定回繰り返すことができる。
【００６４】
理論によって拘束されることを望まないが、丘および谷間の表面パターンは、引っ張ると入射光の散乱を引き起こして、シェーディングシステムを不透明にすることができる。散乱光と丘および谷間との間の干渉は、ヒトの眼によって種々の色として知覚される可能性がある（すなわち、回折）。さらに、赤外線放射をＰＤＭＳが吸収することができるか、または表面において散乱されるかのいずれかとなることが可能であってもよい。
【００６５】
別の実施形態において、ＰＤＭＳを酸化前に事前に引っ張ることができる。この場合、酸化および引っ張り状態の解放の際、シェーディングシステムは、不透明である可能性があり、着色した表面を有する可能性がある。歪みを与えると、シェーディングシステムは透明になることができる。他の実施形態は、当業者に容易に明らかであろう。例えば、事前引っ張りの正確な制御、ならびにひだ状パターンにおけるピッチ（または波長）および振幅の制御により、可視光を透過しながら紫外線放射を選択的に散乱させることができるシェーディングシステムをもたらすことができる。
【００６６】
本明細書に記載されているシェーディングシステムは、従来のシステムよりもさらに追加的な優れたさらなる結果を示す。例えば、シェーディングシステムはエラストマーシートを利用するため、小さな穿刺またはスクラッチを容易に修理することができる。例えば、穴をさらなるエラストマー性前駆体によって塞いで、従来のシステムのように全シェードを置き換える必要なく硬化させることができる。ある特定の場合において、エラストマーシートは、「自己治癒」することができ、小さな穿刺またはスクラッチを、エラストマーシートの粘弾性に起因して自身によって治癒することができる。
【００６７】
ある特定の場合において、シェーディングシステムを、シェーディングシステムの表面にある特定の所望の特性を付与するように作製することができる。例えば、疎水性または超疎水性をシェーディングシステムの表面上に付与して、水滴の濃縮を防止し、自己洗浄を容易にすることができる。
【００６８】
ある特定の実施形態において、シェーディングシステムを、折り畳みまたは携帯可能なウィンドウ、シェードなどとして作製することができる。例えば、ポリウレタンは、低いノッチ感受性を示し、シートは、破れることなく、または望ましくない「折り目」マークを残すことなく容易に折り畳み、かつ広げることができる。したがって、本開示のシェーディングシステムは、コンパクトな保管または輸送のために折り畳まれて、設置および／または使用の前に広げられ得る。
【００６９】
本明細書に記載されているシェーディングシステムは、広範な用途に適用可能であると予測され、単に窓周りの装飾のみに限定されない。例えば、シェーディングシステムは、適応性のあるシェード制御および温度制御として利用可能であり、可視波長に限定されず、赤外線および／または紫外線放射にも適用可能に通過する光の量の強度を変更することができる。
実施例２：透明性および不透明性の最適化
【００７０】
２部型シリコーンエラストマー（ＤＯＷ  Ｓｙｌｇａｒｄ  １８４）を基剤対硬化剤が１０：１の質量比で混合した。二重遠心分離混合機を用い、２成分の均一な混合物を作り出し、全てのサンプルについて同一の混合条件を保った。十分に混合したら、材料を真空チャンバにおいて３０分間脱気し、捕捉されたあらゆる気泡を混合物から除去した。脱気後、既知の量の混合物を平坦な浅いポリスチレン皿（３０ｃｍ×３０ｃｍ）に注ぎ入れて所望の厚さを達成し、６０℃のオーブン内に置き、２時間にわたって硬化した。硬化したら、エラストマーシートを皿から剥離した。
【００７１】
エラストマーシートを用途に応じて種々の形状およびサイズに切断した。プラズマ処理プロセスのために、シートを０．５〜２．５ｍｍの範囲の厚さに保った。プラズマ処理の前に、エラストマーサンプルを単軸ネジ駆動の引っ張りデバイス内にクランプし、次いで、所望の事前引っ張り状態（静止時のサンプル長よりも０％、１０％、２０、および３０％長い）に引っ張った。負荷を与えたら、引っ張ったサンプルをプラズマ真空チャンバ内に置いた。粗引きポンプを用いてチャンバを排気した（２分）。酸素ガスを１分間に          １０ｓｃｃｍの流量でシステムに導入し、ガスを止め、真空ポンプがシステム内の圧力を低減することができた（３０秒）。１００Ｗで４０ｋＨｚの電源を用い、酸素ガスをイオン化した。エラストマーを電極から６ｃｍの距離に置いた。処理時間は、種々のパラメータ、特に、プラズマ電極からの距離およびその動作電力に依った。光学コントラストを高くするために、７０秒のプラズマ発生期間を用いた。プラズマ処理後、チャンバを大気圧までベントし、サンプルから歪みをゆっくりと解放した。
【００７２】
酸素プラズマ処理後、７５ｍｍ×２５ｍｍの矩形サンプルを引っ張りデバイス上に戻して載置した。通常の入射角における透過幾何学を用いて光学的な特性決定を実施した。タングステンランプを直径が４００μｍの光ファイバケーブルを通して光学装置に接続した。光ファイバ先端から分散した入射光を、光学信号を収集して処理する特注ソフトウェアによって制御される分光器に繋がれた第２光ファイバケーブル上で収集および結像される直径が約２ｃｍの円形ビームに視準を合わせた。視準を合わせたビーム経路において、調整可能なアパーチャを用いて、サンプル上の照射領域を制御した。２５ｍｓの積分期間で   ４００〜９００ｎｍの波長範囲の単軸歪みの増分値にて、各サンプルについて透過率スペクトルを収集された。光源をつけずに背景のスペクトルを収集し、収集した全てのスペクトルを、ビーム経路にサンプルを置くことなく、収集したスペクトルによって正規化した。
【００７３】
図１０は、種々のサンプルに関する透過率スペクトルを示す。これに見られるように、各サンプルに対する透過率は、事前引っ張り歪み付近で最も高い。しかし、サンプルの中でも、各サンプルに対して最大の透過率値と比較すると、２０％の事前引っ張り歪みによって調製されたサンプルが、最大の透過率を示す。例えば、２０％の事前引っ張りサンプルについて２０％の歪みにおける最大透過率は約９３％であり、１０％の事前引っ張りサンプルについて１０％の歪みにおける最大透過率は約６９％であり、３０％の事前引っ張りサンプルについて３０％の歪みにおける最大透過率は約５８％であった。
実施例３：マイクロ構造の成長
【００７４】
１０％の事前引っ張り歪みに対して実施例２によって調製されたサンプルを光学顕微鏡下に分析し、歪みに応じて成長するマイクロ構造を分析した。図１１Ａに示されるように、０％の与えられた歪み（不透明）では、ひだは、引っ張り方向と垂直に主に配向される。図１１Ｂに示されるように、約１０％の与えられた歪み（透明）では、ひだは、引っ張り方向と平行および垂直の両方に配向される。図１１Ｃに示されるように、約４０％の歪み（不透明）では、ひだは、引っ張り方向と平行に配向される。図１１Ｄに示されるように、歪みが１０％に戻って緩和されると（再び透明）、ひだは、引っ張り方向と平行および垂直の両方に再び配向される。次いで、図１１Ｅに示されるように、歪みが０％に戻って緩和されると（再び不透明）、ひだは、引っ張り方向と垂直に再び配向される。
【００７５】
２０％の事前引っ張り歪みの実施例２によって調製されたサンプルを光学顕微鏡下に分析し、歪みに応じて成長するマイクロ構造を分析した。図１２Ａに示されるように、０％の与えられた歪み（不透明）では、ひだは、引っ張り方向と垂直に優先的に配向される。図１２Ｂに示されるように、約２０％の与えられた歪み（透明）では、ひだは、引っ張り方向と平行および垂直の両方に配向される。図１２Ｃに示されるように、約４０％の歪み（不透明）では、ひだは、引っ張り方向と平行に配向される。図１２Ｄに示されるように、歪みが２０％に戻って緩和されると（再び透明）、ひだは、引っ張り方向と平行および垂直の両方に再び配向される。次いで、図１２Ｅに示されるように、歪みが０％に戻って緩和されると（再び不透明）、ひだは、引っ張り方向と垂直に再び配向される。
【００７６】
３０％の事前引っ張り歪みの実施例２によって調製されたサンプルを光学顕微鏡下に分析し、歪みに応じて成長するマイクロ構造を分析した。図１３Ａに示されるように、０％の与えられた歪み（不透明）では、ひだは、引っ張り方向と垂直に主に配向される。図１３Ｂに示されるように、約３０％の与えられた歪み（透明）では、ひだは、引っ張り方向と平行および垂直の両方に配向される。図１３Ｃに示されるように、約４０％の歪み（不透明）では、ひだは、引っ張り方向と平行に配向される。図１３Ｄに示されるように、歪みが３０％に戻って緩和されると（再び透明）、ひだは、引っ張り方向と平行および垂直の両方に再び配向される。次いで、図１３Ｅに示されるように、歪みが０％に戻って緩和されると（再び不透明）、ひだは、引っ張り方向と垂直に再び配向される。
実施例４：プライバシー遮蔽物
【００７７】
本開示は、透明状態と不透明状態との間を迅速かつ可逆的に移行することができる間仕切りまたは事務机のプライバシー遮蔽物などの、プライバシー制御が望まれるいずれの領域にも適用可能である。図１４は、シングルデスクを作り出す必要があるときには除去することができる自立した引っ張り可能な遮蔽物３２を有するダブルデスクを示す。かかるシェード、仕切りおよびプライバシー遮蔽物は、適所に設置することができるか、または所望の位置に容易に移動可能であるモジュール式の移動可能な部品である。対照的に、他の既存の間仕切りまたは事務机のプライバシー遮蔽物は、設置および使用にかなりの物理的労力およびセットアップ時間を必要とする。
【００７８】
いくつかの他の場合では、プライバシー遮蔽物は、雰囲気設定材料として利用することができ、ここで、色は、種々の視野角および種々の環境条件下において変化することができる。
【００７９】
プライバシー遮蔽物はまた、不均一な引っ張りモードにより、シートのある特定の領域を選択的に引っ張るおよび解放することによって複雑なパターンを製造することができる芸術的なディスプレイにも利用することもできる。
実施例５：サインおよびディスプレイ
【００８０】
ある特定の実施形態において、本開示は、所望のメッセージ、例えば広告サイン、ビジネスサイン、暗号化されたまたは隠されたメッセージ、グリーティングカード、名刺、与えられた歪みに応じて異なるメッセージを表示する「スマート」ディスプレイなどを表示するサインにも適用可能である。
【００８１】
例えば、ディスプレイは、図６Ｃに示されるメッセージ「私を引っ張って」を最初に示してもよく、ここで、ディスプレイの一方の端部のみが固定されている。ユーザーがディスプレイを引っ張ると、新規メッセージ、例えば「ハーバード」（図６Ｄに示す）または任意の他の所望のメッセージを示すことができる。かかるディスプレイは、「私を引っ張って」を最初に示し、読み手がディスプレイを実際に引っ張ると「誕生日おめでとう！」などを後に示すグリーティングカードに組み込むことができる。多数の他の実施形態は当業者によって想定することができる。
【００８２】
本発明の説明および実施形態を検討すると、当業者は、本発明の本質から逸脱することなく、本発明を実施する際に変形および均等物の代用が行われてもよいことを理解するだろう。したがって、本発明は、先に明確に記載した実施形態により限定的であることは意図されておらず、以下に続く特許請求の範囲のみによって限定される。
【図１】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｄ】
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【図５Ａ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１４】
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【図３Ｂ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１１Ｅ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１２Ｅ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【図１３Ｅ】
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【国際調査報告】
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