(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクティブマトリックスを有する光学デバイス（１）であって、ここで、アクティブマトリックス（７）は、高分子分散液晶、ゲスト−ホスト液晶、懸濁粒子、および／または、高分子安定化コレステリック液晶を包含し、アクティブマトリックス（７）は、高透過性モード（２）および低透過性モード（３）を有し、ここで、高透過性モード（２）においては、入射光の少なくとも４０％が光学デバイス（１）を通して透過され、低透過性モード（３）においては、入射光の４０％以下が光学デバイス（１）を通して透過され、ここで、アクティブマトリックス（７）は、高透過性モード（２）および低透過性モード（３）の間ならびにその逆で切り替え可能であり、アクティブマトリックス（７）は、連続的な電圧適用の下では、高透過性モード（２）であり、アクティブマトリックス（７）は、電圧適用なしでは、低透過性モード（３）であり、ここで、高透過性モード（２）のために適用される電圧は、グリッド（４）によって提供され、ここで、光学デバイス（１）は、グリッド（４）の電力なしで、アクティブマトリックス（７）を低透過性モード（３）から高透過性モード（２）へ切り替えることが可能なフェイルセーフ機構（１０）を包含し
フェイルセーフ機構（１０）が、グリッドによって電圧が適用されない場合に、フェイルセーフモードを作動させるためのコントローラ（８）を包含し、
フェイルセーフモードにおいて、少なくとも１つのエネルギー蓄積デバイス（９）によって、コントローラー（８）を介して、電圧が、光学デバイス（１）に適用される前記光学デバイス（１）。
【請求項２】
フェイルセーフ機構（１０）が、任意に交流（ＡＣ）電圧に変換可能な直流（ＤＣ）電圧適用の下で、アクティブマトリックス（７）を低透過性モード（３）から高透過性モード（２）へ切り替えることが可能である、請求項１に記載の光学デバイス（１）。
【請求項３】
光学デバイス（１）のフレームが、少なくとも１つのエネルギー蓄積デバイス（９）を含む、請求項１または２に記載の光学デバイス（１）。
【請求項４】
少なくとも１つのバッテリー（９）が、ニッケル水素バッテリーである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学デバイス（１）。
【請求項５】
少なくとも１つのバッテリー（９）が、円筒またはボタン形状である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学デバイス（１）。
【請求項６】
光学デバイス（１）が、切り替え可能なウィンドウ（１）である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学デバイス（１）。
【請求項７】
フェイルセーフ機構（１０）が、少なくとも１つのエネルギー蓄積デバイス（９）、好ましくは、少なくとも１つのバッテリー（９）、およびコントローラー（８）を含む、請求項１に記載の光学デバイス（１）のためのフェイルセーフ機構（１０）。
【請求項８】
フェイルセーフ機構（１０）のコントローラ（８）が、光学デバイス（１）およびグリッド（４）の間の接続が妨げられた場合に、フェイルセーフモードを解放することが可能である、請求項７に記載のフェイルセーフ機構（１０）。
【請求項９】
フェイルセーフ機構（１０）の少なくとも１つのバッテリー（９）が、グリッド（４）の電力なしで、光学デバイス（１）を高透過性モード（２）に保持または移すために、フェイルセーフモードにおいて光学デバイス（１）に電圧を適用することが可能である、請求項７または８に記載のフェイルセーフ機構（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクティブマトリックスを有する光学デバイスに関し、ここで、アクティブマトリックスは、高分子分散液晶、ゲスト−ホスト液晶、懸濁粒子、および／または、高分子安定化コレステリック液晶を包含し、アクティブマトリックスは、高透過性モードおよび低透過性モードを有し、ここで、高透過性モードにおいては、入射光の少なくとも４０％が光学デバイスを通して透過され、低透過性モードにおいては、入射光の４０％以下が光学デバイスを通して透過され、ここで、アクティブマトリックスは、高透過性モードおよび低透過性モードの間ならびにその逆で切り替え可能である。
【背景技術】
【０００２】
かかる光学デバイスは、切り替え可能なウィンドウの形態で知られている。
切り替え可能なウィンドウ（switchable window）またはスマートウィンドウは、従来知られている。切り替え可能なウィンドウの１つのカテゴリーは、電子的に制御される切り替え可能なウィンドウである。電子的に制御される切り替え可能なウィンドウは、その透過性モードを変化させるための電流または電圧を必要とする。本発明は、エレクトロクロミックな切り替え可能なウィンドウに関するものではない。
【０００３】
エレクトロクロミックな切り替え可能なウィンドウは、電界を使用してイオンが１つのレイヤから他のレイヤに移動可能な、マルチレイヤスタックから成る。２つのレイヤの少なくとも１つは、エレクトロクロミックである、すなわち、還元または酸化によってその吸収特性を変化させるという特性を有する。電圧を変えることによって、還元または酸化状態を制御することが可能であり、ウィンドウの透過を変化させることが可能である。
【０００４】
通常の電子的に切り替え可能なウィンドウは、安全基準を満たさない。例えば、DE102011015950において、高分子分散液晶技術に基づく切り替え可能なウィンドウが開示されており、それは給電がないときに散乱（低透過性）モードに戻る。火災の場合は、グリッド（grid）が、したがってこのウィンドウの給電システムが妨げられるため、ウィンドウを通した可視性が低くなり、建物からの脱出が困難になる。これは安全な状態ではない。
【０００５】
もう１つの切り替え可能なウィンドウがDE3330305に示されており、それは、偏光子シート、および任意に染色液晶を組み入れた液晶に基づく。このシステムは、電圧が供給されないときは低透過性モードに、ＡＣ（交流）電圧が適用されると、高透過性モードにすることができる。このシステムもまたフェイルセーフではなく、電圧が落ちると低透過性状態に戻る。
【０００６】
US2012318466に開示されている切り替え可能なウィンドウは、懸濁粒子技術に基づいており、これは給電がないときに低透過性モードに戻る。
【０００７】
安全で電子的に切り替え可能なウィンドウを作るために、本質的にフェイルセーフなシステムを設計することが可能である。例えば、DE3330305におけるシステムは、デバイスにおける材料を所謂“垂直配向”（ＶＡ）液晶モードを有するものに変更することによって、フェイルセーフシステムとして再設計することができる。これは、異なる液晶材料および液晶のための異なる配向レイヤを必要とする。しかしながら、材料を変更することで、デバイスを作るための選択肢を制限することになる。これは結果的に設計の自由度を減少させ、デバイスをより高価にする原因となり得る。
【発明の概要】
【０００８】
本発明の目的は、高い安全要件および高い設計自由度を保証する、光学デバイスを作成することにある。
【０００９】
かかる目的は、アクティブマトリックスを有する光学デバイスによって達成され、ここで、アクティブマトリックスは、高分子分散液晶、ゲスト−ホスト液晶、懸濁粒子、および／または、高分子安定化コレステリック液晶を包含し、アクティブマトリックスは、高透過性モードおよび低透過性モードを有し、ここで、高透過性モードにおいては、入射光の少なくとも４０％が光学デバイスを通して透過され、低透過性モードにおいては、入射光の４０％以下が光学デバイスを通して透過され、ここで、アクティブマトリックスは、高透過性モードおよび低透過性モードの間ならびにその逆で切り替え可能であり、アクティブマトリックスは、連続的な電圧適用の下で適用することで、高透過性モードになり、アクティブマトリックスは、電圧適用なしでは、低透過性モードになり、ここで、高透過性モードのために供給適用される電圧は、グリッドによって提供され、ここで、光学デバイスは、グリッドの給電なしで、アクティブマトリックスを低透過性モードから高透過性モードへ切り替えることが可能なフェイルセーフ機構を表しさらに包含する。
【００１０】
光学デバイスに電圧を適用するだけで高透過性モードになるという事実によって、かかる切り替え可能な光学デバイスにより高い設計自由度が与えられる。フェイルセーフ機構は、グリッドに給電障害がある場合に光学デバイスに給電し、それを高透過性モードに操縦することを可能にする。これにより、フェイルセーフ機構を本質的に有する材料または設計を使用する必要性がなくなるため、フェイルセーフモードを必要とする場所において、より多くのタイプの電気的に切り替え可能な光学デバイスの使用が可能になる。
【００１１】
本発明の意味するところ、用語“透過性”は、アクティブマトリックスを通過して光学デバイスを通る、特定の波長（ここでは３９０ｎｍ〜７９０ｎｍの範囲の可視スペクトルにおける光）で入射する光（電磁放射）の割合を意味する。高透過性モードにおいては、入射光（ここでもまた可視スペクトルにおける光）の少なくとも４０％、より好ましくは少なくとも５０％、最も好ましくは少なくとも６０％が、アクティブマトリックスを通過し、入射光の６０％以下が、散乱、反射または吸収される。低透過性モードにおいては、入射光（可視スペクトル）の４０％以下、より好ましくは３０％以下、最も好ましくは少なくとも１０％以下が、アクティブマトリックスを通過し（よって光学デバイスを通り）、入射光の少なくとも６０％が、散乱、反射または吸収される。
【００１２】
用語“アクティブマトリックスは、高透過性モードおよび低透過性モードを有する”は、アクティブマトリックスに高透過または低透過が起こるように変更することが可能であることを意味する。液晶を具備するアクティブマトリックスは高透過が可能であるように整列可能であり、整列により低透過が起こるようにすることもできる。液晶の整列に応じた複数の透過レベルが可能であることは理解できるであろう。高透過および低透過は、言及された（端）点に過ぎない。
【００１３】
懸濁粒子ウィンドウは、ガラスまたはプラスチックシートの上または間にラミネートされる、液体に懸濁されたナノメートルスケールのロッド様粒子の薄いフィルムラミネートを意味する。電圧の適用がないと粒子はランダムに配向するため、光をブロックおよび吸収する。電圧の適用があると、粒子はラミネートの平面に垂直に配向するため、光を通すことが可能になる。
【００１４】
好ましくは、フェイルセーフ機構は、グリッドおよび光学デバイス間の接続が望ましくない方法で妨げられ、グリッドの給電が光学デバイスに供給されないときに、フェイルセーフモードを起動する。
【００１５】
グリッドは、電気を必要とするデバイスへ主電源から電気を運ぶための相互接続ネットワークとして定義される。グリッドは、好ましくは光学デバイスに接続され、（例えば緊急時における）フェイルセーフモード以外のすべての状況において、光学デバイスに給電する標準的な電力供給システムである。本発明の意味するところ、バッテリーはグリッドではない。
【００１６】
好ましくは、フェイルセーフ機構は、任意に交流（ＡＣ）電圧に変換可能な直流（ＤＣ）電圧適用の下で、アクティブマトリックスを低透過性モードから高透過性モードに切り替えることが可能である。好ましくは、フェイルセーフ機構および光学デバイスの間に電力変換器が（電子的に）接続され、直流電圧を交流電圧に変換する。
【００１７】
グリッドへの接続が妨げられたときに光学デバイスが高透過モードである場合、フェイルセーフ機構は、好ましくは直流電圧（任意に、電力変換器によって交流電圧に変換することが可能である）を介して光学デバイスに給電することで、高透過モードのままにすることが可能である。
【００１８】
好ましくは、フェイルセーフ機構においては、少なくとも１つのバッテリーによって光学デバイスに電圧が供給される。安全性の観点から、給電障害中の高透過性モードは限られた時間にだけ要求される。この時間は、少なくとも１０分間であるべきである。バッテリー給電を使用することで、少なくとも１０分間動作可能であり、安全要件が満たされる。少なくとも１つのバッテリーを使用することで、フェイルセーフモードはグリッドから独立するため、グリッドが外部影響により破壊された場合でも心配がない。
【００１９】
好ましくは、フェイルセーフ機構は、グリッドによって電圧が供給されない場合でもフェイルセーフモードを起動するコントローラを包含する。好ましくは、電圧は、フェイルセーフモードにおいて、少なくとも１つのエネルギー蓄積デバイスによって、コントローラを介して光学デバイスに適用される。この少なくとも１つのエネルギー蓄積デバイスは、好ましくは１つのバッテリーである。コントローラはグリッドを検出することによって、グリッドおよび光学デバイスの間に接続がない場合（グリッドによって電圧が供給されない場合）、コントローラはフェイルセーフモードを起動する。このフェイルセーフ機構のため、光学デバイスも、グリッドによる電圧供給がない場合に透明である。例えば火災の場合は、グリッドへの接続が破壊され得り、コントローラはこの事実を記録し、フェイルセーフモードをスタートさせる。
【００２０】
フェイルセーフモードにおいて、光学デバイス（好ましくは、光学デバイスを制御および切り替えるコントローラ）に電圧が適用されることで、光学デバイスは、高透過性モード（光学デバイスが以前どちらのモードであったかに関わらず）に移る。したがって、フェイルセーフ機構は、グリッドからの電圧がなくても、光が光学デバイスを通過することを保証する（よって、妨げられない視界が達成される）。例えば、光学デバイスが切り替え可能なウィンドウである場合、かかるフェイルセーフ機構は、ウィンドウを高透過性モードに保持する（グリッドから独立して）。したがって、人々は切り替え可能なウィンドウを通して輝く光に支えられて建物を後にすることができる。
【００２１】
好ましい態様において、少なくとも１〜２０、より好ましくは２〜５のバッテリーがフェイルセーフモードのために使用される。フェイルセーフモードのためのバッテリーの数は、バッテリーの種類および光学デバイス自体によって決まる。光学デバイスが切り替え可能なウィンドウである場合、必要なバッテリーの数は、グリッドによる電力がなく、ウィンドウが低透過性モードに切り替えられる前に、ウィンドウが少なくとも３０分間高透過性モードのままになるように選択される。この時間フレームは、緊急時に建物から避難するためには一般的に十分である。
【００２２】
好ましくは、少なくとも１つのエネルギー蓄積デバイス、好ましくは、少なくとも１つのバッテリーが、光学デバイスのフレームに位置付けられる。好ましくは、少なくとも１つのバッテリーは、ヒートプロテクションを有する。この好ましい態様において、少なくとも１つのバッテリーは、光学デバイスを見る人からは見えない。さらに、少なくとも１つのバッテリーは、光学デバイスのフレーム内で、熱、湿気および埃に対して簡単に隔離することができる。これにより、少なくとも１つのバッテリーの寿命が増加し、少なくとも１つのバッテリーがフェイルセーフモードで動くことが保証される。
【００２３】
好ましくは、高温耐性のあるバッテリーが使用される。バッテリーのヒートプロテクションは、バッテリーの動作をさらに補助するために、好ましくは、少なくとも１０分間、バッテリーがその障害温度まで加熱するのを遅らせる。少なくとも１つのバッテリーのためのある種のヒートプロテクションは、少なくとも１つのバッテリーのためのカバーであり、カバーは、高い熱抵抗特性を有する。少なくとも１つのバッテリーは、好ましくは、このカバーで全体が覆われる。
【００２４】
この新しいフェイルセーフ機構は、フェイルセーフ機構がアクティブシステムであるという点で、現在最先端の技術を上回る。アクティブシステムは、かかるデバイスの設計者が、電力を消費するときにデバイスが高透過モードを有するように作ることが可能になる技術につながる。これは、設計者の可能性の拡大、および入手可能な製品の多さにつながる。
【００２５】
好ましくは、少なくとも１つのバッテリーは、ニッケル水素バッテリーである。少なくとも１つのニッケル水素バッテリーを使用することにより、光学デバイスは、絶縁ガラスの分野でも使用可能である。絶縁ガラスにおける安全テストでは、ガラスが５６℃まで安定していることが要求される。最先端のリチウムイオンおよび再充電可能なバッテリーは、それぞれ４５℃および５５℃まで機能することができる。したがって、これらのバッテリーに基づくフェイルセーフ機構を具備する切り替え可能なウィンドウは、絶縁ガラスのための安全テストには通らない。新しい世代のバッテリー、すなわちニッケル水素バッテリーに基づいたフェイルセーフ機構を具備する切り替え可能なウィンドウは、このテストに通る。
【００２６】
好ましい態様において、少なくとも１つのバッテリーは、円筒またはボタン形状である。この特別な形状により、少なくとも１つのバッテリーは、光学デバイスのフレームの中へ見えないように組み込まれ、フレームは少なくとも１つのバッテリーを具備しないフレームよりは大きくない。
【００２７】
２以上のバッテリーがフェイルセーフ機構のために使用される場合、バッテリーは、異なる形状または同じ形状を有しいてもよい。さらに、例えば、ニッケル水素バッテリーとニッケルカドミウムバッテリーを組み合せるなど、１種類以上のバッテリーをフェイルセーフ機構に使用してもよい。
好ましくは、光学デバイスは、少なくとも１つの再充電可能なバッテリー（少なくとも１つのエネルギー蓄積デバイスとして）に給電するための光起電性素子を含む。
好ましい態様において、光学デバイスは、切り替え可能なウィンドウである。
【００２８】
エレクトロクロミック（ＥＣ）タイプの切り替え可能な窓ガラス（glazing）は、着色されたガラスのシェードのために利用可能な色の範囲が限定されること、および切り替えの完了に数分かかり得るという欠点を有する。US 7,535,614は、双安定のエレクトロクロミック（ＥＣ）セルを説明している。このデバイスの透明性を低減するために電圧が適用される。電圧が取り除かれた後は、低い透明性が残る。入力電力が切られるときにエレクトロクロミックなセルをショートカットすること、または負（逆）電圧を適用することで、エレクトロクロミックなセルはクリアされ、高い透明に切り替わる。
【００２９】
US2007/0285759はまた、様々な透過率のウィンドウを開示している。ここでは、電圧が所定の値を下回り、エレクトロクロミックなウィンドウがクリアになることが引き起こされる場合に、デバイスをグランドにショートさせる高速分光（bleaching）機能が設置されている。この文献にはフェイルセーフ機構は開示されていない。
【００３０】
GB1,186,541およびGB1,356,120には、例えば電気光学デバイスが開示されており、これはエレクトロクロミックなウィンドウとして広く知られている。これらエレクトロクロミックなウィンドウは、電気回路が妨げられたときに高透過性モードを維持する。切り替え可能なウィンドウの要求により、設計は限定される。これは、利用可能な電力がないとき（安全上の理由から）にウィンドウが高透過性モードに戻るように、ウィンドウを設計しなければならないことを意味する。
【００３１】
したがって、フェイルセーフシステムは、切り替え可能なウィンドウを放電し（それを“ショート”し）、それを透明な状態に至らせるために電力を使用する。かかるシステムは、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）ウィンドウ、ＳＰＤ（懸濁粒子）ウィンドウ、または、ＰＤＬＣ（高分子分散液晶ディスプレイ）ウィンドウのためのシステムを低透過状態に至らせるショートサーキットのような、フェイルセーフとしては働かない。
【００３２】
現在の（ゲスト−ホスト）ＬＣＤウィンドウ、ＳＰＤウィンドウ、またはＰＤＬＣウィンドウのために、放電状態よりもそれを透明にする帯電状態が必要である。より正確には、ウィンドウに電圧を適用して、ウィンドウを連続的に帯電および放電する
したがって、ＬＣＤ／ＳＰＤ／ＰＤＬＣウィンドウの分野で説明されている制御システムは、システムを望ましくない低透過状態に至らせることがない。
安全な状態が要求される限りは、本発明のデバイス（ＬＣＤ／ＳＰＤ／ＰＤＬＣ）のために電力を供給する電源がさらに必要である。
【００３３】
好ましくは、切り替え可能なウィンドウは、１または２の透明ガラス、または２つの透過性導電性レイヤを具備する高分子基材から成る。１つの透過性導電性レイヤは、好ましくは各基材の１つの上部にある。サンドイッチは、サンドイッチの内側上に導電性レイヤを具備する２つの基材から作られる。２つの基材の間にはアクティブマトリックスが配置される。アクティブマトリックスは、導電性レイヤに供給される電力を変化させることで、それを通過する光の量を変化させる。単一の基材ウィンドウの場合、アクティブマトリックスは基材の上にある。
【００３４】
本発明の意味する切り替え可能なウィンドウは、ＬＣ（液晶）に基づくウィンドウであり、アクティブマトリックスは、全てまたは一部が液晶物質状態の材料、または懸濁粒子ディスプレイ（ＳＰＤ）から成り、小さな粒子が溶剤に懸濁される（GB1385505）。異なるタイプの液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）ウィンドウが存在し、全てが異なる液晶マトリックスを有する。例として、高分子分散液晶ディスプレイ（ＰＤＬＣ）（KR20090109927）、ゲスト−ホスト液晶ディスプレイ（WO2009141295A1）、および高分子安定化コレステリックディスプレイ（US5,940,150）がある。
【００３５】
本発明はまた、上記の光学デバイスのためのフェイルセーフ機構に関する。好ましくは、光学デバイスのフェイルセーフ機構は、少なくとも１つのエネルギー蓄積デバイスおよびコントローラを表す。エネルギー蓄積デバイスは、好ましくは１つのバッテリーである。
【００３６】
好ましくは、コントローラは、光学デバイスおよびグリッド間の接続が妨げられた場合に、フェイルセーフモードを解放する能力がある。この場合、光学デバイスは、好ましくは少なくとも１つのエネルギー蓄積デバイスによって給電される（好ましくはコントローラを介して）。
【００３７】
好ましくは、フェイルセーフ機構の少なくとも１つのエネルギー蓄積デバイスは、グリッドの給電なしで光学デバイスを高透過モードに保持または移すために、フェイルセーフモードにおいて光学デバイスに電圧を適用する能力がある。電圧は、好ましくは直流（ＤＣ）電圧であり、少なくとも１つのエネルギー蓄積デバイスは、好ましくは少なくとも１つのバッテリーである。エネルギー蓄積デバイスがバッテリーである場合−１つの好ましい態様において、光学デバイスに電圧が適用される前に、電力変換器は直流電圧を交流電圧に変換する。この態様は、光学デバイスが懸濁粒子デバイスである場合、またはアクティブマトリックスとしての液晶に基づくデバイスである場合に、特に好ましい。
【００３８】
少なくとも１つのバッテリーの形態、少なくとも１つのバッテリーの種類に関する全ての好ましい態様、光学デバイスの態様（切り替え可能なウィンドウ、および切り替え可能なウィンドウのための既述の液晶、または光学デバイスが懸濁粒子デバイスである態様）もまた、フェイルセーフ機構に関連して可能である。
【００３９】
本発明は、以下の図面１〜５を参照することにより、最も良く理解されるであろう。図面は、好ましい態様を説明することを意図した例であり、添付のクレームに記載された発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は、フェイルセーフ機構の例を概略的に示す図である。
【図２】図２は、従来技術による低透過性モードにおける光学デバイスを概略的に示す図である。
【図３】図３は、従来技術による高透過性モードにおける光学デバイスを概略的に示す図である。
【図４】図４は、フェイルセーフ機構を具備する光学デバイスのフェイルセーフモードを示す図である。
【図５】図５は、フェイルセーフモードがオフである、フェイルセーフ機構を具備する光学デバイスを示す図である。
【００４１】
図１において、光学デバイス１（例えば切り替え可能なウィンドウ）およびグリッド４を組み合わせたフェイルセーフ機構１０が概略的に示される。フェイルセーフ機構１０は、少なくとも１つのコントローラ８、および少なくとも１つのバッテリー９の形態の少なくとも１つのエネルギー蓄積デバイスを表す。好ましい態様において、複数のバッテリー９がコントローラ８を介して光学デバイス１に接続される。適用されるバッテリー９は、ニッケル水素バッテリー（Ｖａｒｔａ  Ｖ１５０ＨＴ）のように高温に耐え、火災の場合に機能し続けなければならない。バッテリー９は、ボタンまたは円筒形状でもよく、光学デバイス１のフレームに組み込んでもよい。
【００４２】
バッテリー９は、光学デバイス１の電気システムに接続される。グリッド４による電力供給がシャットダウンしている間（切り替え可能なウィンドウ１を低透過性モード３に移す、図１には示されない）、光学デバイス１の電力は、バッテリー９に頼る。バッテリー９は、切り替え可能なウィンドウ１にエネルギーを供給する給電が妨げられたとき、すぐに起動する。バッテリー９が起動し次第、光学デバイス１は、高透過モード２に移行する（図１には示されない）。このフェイルセーフ機構は、ＰＤＬＣウィンドウ、液晶ゲスト−ホストウィンドウ、および懸濁粒子ディスプレイのように、切り替え可能なウィンドウ１のために使用可能である。
【００４３】
図２において、切り替え可能なウィンドウの形態の従来技術の光学デバイス１の一般的な構成が示されている。切り替え可能なウィンドウは、２つのガラス、または透過性導電性フィルム６（例えば電極６）を具備する透明な高分子基材５を表す。２つのガラス基材５の間のギャップは、例えば液晶７などのアクティブマトリックス７で充填される。従来技術の切り替え可能なウィンドウにおいて、アクティブマトリックス７は、電力が切り替え可能なウィンドウに供給されないときはランダム配列である。したがって、切り替え可能なウィンドウは、グリッド４の給電がないときは、低透過性モード３である。事故（例えば火災）の場合、グリッド４およびウィンドウの接続は破壊され、ウィンドウは低透過モード３に移行し、建物から出る人の避難が妨害される。よって、かかるウィンドウは、安全ではなく、安全要件を満たさない。
【００４４】
図３において、図２の光学デバイス（切り替え可能なウィンドウ）は、高透過性モード２で示されている。ここでは、グリッド４が切り替え可能なウィンドウに給電する（電圧が供給される）ため、アクティブマトリックス７は、高透過モード２に配置される。
【００４５】
図４において、本発明のフェイルセーフ機構１０を具備する、図２または３による切り替え可能なウィンドウの形態の光学デバイス１が示されている。グリッド４および光学デバイス１間の接続は、望ましくない方法で分断されているため（例えば事故により）、グリッド４による光学デバイス１への電力供給がない。ここで、新規のフェイルセーフ機構１０が、フェイルセーフモードをスタートさせる。コントローラ８は、光学デバイス１およびグリッド４間の望ましくない方法での分断を検出し、光学デバイス１が少なくとも１つのエネルギー蓄積デバイス９（バッテリー）によって給電されるように処理する。
【００４６】
この追加の給電システムのため、光学デバイス１は、高透過モード２のままであるか、または、グリッド４の給電が妨げられた後に、すぐに高透過モード２に復帰する。これは、コントローラ８が、グリッド４からの電力シャットダウンを検出し、切り替え可能なウィンドウ１が、バッテリー９によるエネルギーで見通せることを意味する。バッテリー９による電力供給により、切り替え可能なウィンドウは、透明／透過性モード（高透過性モード２）に移行する。
【００４７】
好ましい態様において、電力変換器１１は、電圧が光学デバイスに適用される（好ましくはコントローラ８を介して）前に、バッテリー９の電力（直流電圧）を、交流電圧に変換する。述べられたフェイルセーフモードは、グリッド４から切り替え可能なウィンドウへの電力供給の障害のために機能する。切り替え可能なウィンドウ自体の内部障害の場合、切り替え可能なウィンドウが高透過性モード２へ移行しないこともあり得る。
【００４８】
しかし、これらのフェイルセーフモードは、緊急時のために設計されたものである。ほとんどの場合、かかる状況における障害は、グリッド４、およびグリッド４による切り替え可能なウィンドウへの電力供給ロスに特定される。バッテリー９ベースのフェイルセーフ機構１０のもう１つの利点は、フェイルセーフ機構１０（コントローラ８、バッテリー９）のワイヤだけが、火災の場合の熱に対して隔離されなければならないことである。グリッド接続が隔離されなければならない場合、これはなおさら高価なものとなる。フェイルセーフ機構１０を具備する切り替え可能なウィンドウにおいては、バッテリー９が電力供給を引き継ぐため、グリッド４への切り替え可能なウィンドウの接続ワイヤが、火災で損傷しても構わない。
【００４９】
図５は、低透過性モード３の光学デバイス１の例として、切り替え可能なウィンドウを示し、ここでフェイルセーフモードはオフである。光学デバイス１としての高分子分散液晶デバイス（ＰＤＬＣｓ）において、液晶７が液体高分子マトリックスの中へ分散される。電圧が供給されない液晶７は、ランダムな小滴に配置され、スマートウィンドウアセンブリを通過するにつれて光を散乱させる結果になる（低透過モード３）。これは、半透明の“乳白色”の外観をもたらす。
【００５０】
電圧が電極６に供給されるとき、ガラス５上の２つの透明電極６の間に形成される電界により、液晶７の整列を引き起こし、とても小さな散乱で光が小滴を通過することを可能にし、結果的に透明な状態になる（高透過性モード２）。グリッド４の電力シャットダウンの間、切り替え可能なウィンドウは、低透過モード３になる。フェイルセーフ機構１０は、この事態をすぐに検出する。図５において、フェイルセーフ機構を具備する図４の光学デバイス１は、通常モードで示されている（これはフェイルセーフモードが起動していないことを意味する）。
【００５１】
ここでは、グリッド４および光学デバイス１の間の分断は、フェイルセーフモードを引き起こさない。コントローラ８は、分断が適切であり（光学デバイス１を低透過モード３に切り替えるために）、緊急事態は起こっていないことを確認する。利用者が低透過モード３を起動する場合は、好ましくは、信号がコントローラ８に転送される。
【００５２】
この信号のため、コントローラ８は、グリッド４および光学デバイス１間の所望の電力供給接続がない状態、およびグリッド４および光学デバイス１間の望ましくない分断状態を区別するこができる。安全上の理由から、コントローラ８は、いくつかのセンサー（例えば、熱および煙のための）を含んでもよい。光学デバイス１が所望の低透過モード３である場合であっても、コントローラ８は、事故（例えば火災）を検出し、光学デバイス１を高透過性モード２に切り替える。
【００５３】
参照番号
１      光学デバイス
２      高透過性モード
３      低透過性モード
４      グリッド
５      ガラスまたは高分子基材
６      透過性導電性フィルム／電極
７      アクティブマトリックス／液晶
８      コントローラ
９      バッテリー
１０    フェイルセーフ機構
１１    電力変換器
【図１】
0006434970.tif 000002
【図２】
0006434970.tif 000003
【図３】
0006434970.tif 000004
【図４】
0006434970.tif 000005
【図５】
0006434970.tif 000006