專(zhuān)利名稱(chēng)：熱開(kāi)關(guān)反射型光閘的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文所述主題涉及通過(guò)選擇性反射來(lái)控制光和輻射熱的流量的裝置。該技術(shù)在被動(dòng)或主動(dòng)的調(diào)光或調(diào)溫膜、材料和裝置(尤其是建筑材料)方面具有特別(但不唯一)的 應(yīng)用。
背景技術(shù)：
控制輻射能(例如光和熱)的流量的問(wèn)題，特別是在諸如調(diào)節(jié)建筑中的太陽(yáng)輻射熱獲得的應(yīng)用中以及其它應(yīng)用中，之前已利用許多光學(xué)方法來(lái)處理。光致暗化 (photodarkening)材料已經(jīng)用了幾十年(例如，在太陽(yáng)鏡中)，在被紫外線(xiàn)(UV)輻射激發(fā) 時(shí)，選擇性地削弱入射光。當(dāng)混合入窗戶(hù)時(shí)，這種材料通過(guò)暗化來(lái)削弱明亮的陽(yáng)光，并通過(guò) 再次變成透明來(lái)允許人造光或漫射日光不受阻礙地通過(guò)，從而可以用于調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的內(nèi)部溫 度。這種系統(tǒng)是被動(dòng)的、自調(diào)節(jié)的，不需要除了周?chē)腢V光以外的外部信號(hào)而工作。不過(guò)， 因?yàn)樗鼈冇蒛V光控制而不是由溫度控制，所以這種系統(tǒng)在溫度調(diào)節(jié)應(yīng)用方面的效用有限。 例如，它們可以在炎熱的天氣阻擋多余的陽(yáng)光，也會(huì)在寒冷的天氣阻擋需要的陽(yáng)光。電致暗化(electrodarkening)材料也已用于調(diào)節(jié)光的透射。最廣泛應(yīng)用的電致 暗化材料是夾在兩個(gè)高效吸收偏光片之間的液晶，其主要通過(guò)吸收來(lái)削弱略多于50%的透 過(guò)它們的光。這種材料由諸如銦錫氧化物(IT0)的透明導(dǎo)電材料涂層產(chǎn)生的電場(chǎng)控制。這 些液晶面板通常用于視頻顯示器中，其被設(shè)計(jì)為在工作條件下不再各向同性，并且在建筑 材料中的應(yīng)用也很有限。這在某種程度上是因?yàn)槭褂蒙鲜鲆壕姘逅璧闹匾幕A(chǔ)結(jié) 構(gòu)，包括電線(xiàn)和電源，并且需要復(fù)雜的控制系統(tǒng)、傳感器和算法，或者大量的用戶(hù)輸入，來(lái)設(shè) 置材料的狀態(tài)從而調(diào)節(jié)通過(guò)它們的光、熱和輻射能。電致暗化材料和光致暗化材料主要通 過(guò)吸收而不是反射來(lái)削弱入射光，這意味著它們?cè)诒┞吨亮凉鈺r(shí)將變熱。這些材料吸收的 熱量也可以抵消輻射透射過(guò)程中減少的熱量，因此在它們調(diào)節(jié)溫度的能力方面具有顯著的 限制。反射而不吸收紅外光的線(xiàn)柵偏光片(WGP)自20世紀(jì)60年代以來(lái)得到使用，并在 例如Sriram等人的美國(guó)專(zhuān)利第4，512，638號(hào)中描述。隨著20世紀(jì)90年代至21世紀(jì)初納 米光刻(nanoscalelithography)的出現(xiàn)，使采用Perkin等人的US專(zhuān)利第6，122，103號(hào)中 所描述的高端光學(xué)和激光技術(shù)制造反射可見(jiàn)光和紫外線(xiàn)波長(zhǎng)的寬頻帶線(xiàn)柵偏光片成為可 能(盡管昂貴)。最近，引進(jìn)了低成本反射型偏振膜，其結(jié)合了分層聚合物分布式布拉格反射器 (DBR)與伸展聚合物偏光片的特性。這樣的反射型偏光片用于視頻顯示器中，以通過(guò)將削弱的光反射回裝置中而非將削弱的光吸收來(lái)增強(qiáng)亮度，例如在Weber等人的美國(guó)專(zhuān)利第7，038，745號(hào)和Verrall等人的美國(guó)專(zhuān)利第6，099，758號(hào)中所描述的。這樣的反射型偏光 片可以像鏡面一樣對(duì)光的一個(gè)偏振進(jìn)行鏡面反射，或像白色涂層一樣對(duì)光的一個(gè)偏振進(jìn)行 漫反射，或者這兩種情況的組合。這些薄膜專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)用于視頻顯示器市場(chǎng)，并且沒(méi)有應(yīng)用到 視頻顯示器以外的領(lǐng)域。另外，反射型偏光片可以由某些類(lèi)型的液晶制成。鑒于線(xiàn)柵偏光片和伸展聚合物 偏光片是線(xiàn)性偏振，這些液晶偏光片(LCP)通常是圓形偏振的。從而透射一種螺旋性(即 右旋或左旋)的光并且反射相反螺旋性的光。熱開(kāi)關(guān)在其ON或閉合狀態(tài)允許熱能通過(guò)，而在其OFF或斷開(kāi)狀態(tài)阻止熱能通過(guò)。 這些開(kāi)關(guān)是機(jī)械傳遞的，依賴(lài)于兩個(gè)導(dǎo)電表面(典型地由金屬制成)之間的接觸，以使熱量 通過(guò)。當(dāng)兩個(gè)表面收回時(shí)，熱能除了穿過(guò)空氣間隙外不能在兩個(gè)表面之間傳導(dǎo)。如果裝置 位于真空中，那么熱傳導(dǎo)會(huì)在斷開(kāi)狀態(tài)下被完全阻止。另一類(lèi)熱開(kāi)關(guān)包括將氣體或液體注 入容器中或從容器中抽出。當(dāng)容器滿(mǎn)時(shí)，傳導(dǎo)熱。當(dāng)空時(shí)，不發(fā)生傳導(dǎo)，盡管可能仍然會(huì)穿 過(guò)容器發(fā)生輻射傳遞。光可以通過(guò)濾光片而被阻止，該濾光片吸收或反射特定頻率的光而允許其它頻率 的光穿過(guò)，從而起到光學(xué)開(kāi)關(guān)的作用。同時(shí)，附加的機(jī)械開(kāi)關(guān)可以將其它透明材料(包括濾 光片)轉(zhuǎn)變?yōu)楣鈱W(xué)開(kāi)關(guān)。當(dāng)閘門(mén)打開(kāi)時(shí)，光很容易地通過(guò)。當(dāng)閘門(mén)閉合時(shí)，沒(méi)有光通過(guò)。如 果機(jī)械閘門(mén)被諸如液晶的電致暗化材料代替，那么開(kāi)關(guān)是“幾乎固態(tài)的”，除了光子、電子和 液晶分子自身之外，沒(méi)有移動(dòng)的部分。其它電致暗化材料(例如在Azens等人的美國(guó)專(zhuān)利 第7，099，062號(hào)中描述的)可以起到類(lèi)似的作用。這些濾光片/光學(xué)開(kāi)關(guān)組合不是被動(dòng)的， 而必須由外部信號(hào)(例如電信號(hào))控制?？砷_(kāi)關(guān)反射鏡基于可逆的金屬氫化物金屬鋰化物(metal lithidechemistry), 例如在Richardson的美國(guó)專(zhuān)利第7，042，615號(hào)中描述的。這些可開(kāi)關(guān)的反射鏡依賴(lài)于 離子在電場(chǎng)的作用下越過(guò)勢(shì)壘的物理遷移，因此具有有限的開(kāi)關(guān)速度和循環(huán)壽命。另外， 電控“光閥”將液晶與一個(gè)或多個(gè)反射型偏光片相結(jié)合，例如在Bruzzone等人的美國(guó)專(zhuān)利 第6，486，997號(hào)中描述的。在這些裝置中，液晶通常用作屈電消偏光片(electrotropic depolarizer)，即，用作改變或轉(zhuǎn)換透過(guò)該液晶的光的偏振的轉(zhuǎn)軸的結(jié)構(gòu)，以在電場(chǎng)作用下 開(kāi)啟或關(guān)斷。由于主要應(yīng)用于視頻顯示器和高級(jí)光學(xué)系統(tǒng)中，這些裝置中的一些可能被認(rèn) 為是可開(kāi)關(guān)的反射鏡，盡管它們很少被那樣描述。在說(shuō)明書(shū)背景技術(shù)部分中所包含的信息(包括本文中引用的任何參考文獻(xiàn)及其 任何描述或討論)都僅用于技術(shù)參考目的，而不應(yīng)被認(rèn)為是限制本發(fā)明的范圍的主題。

發(fā)明內(nèi)容
本文中公開(kāi)的技術(shù)涉及對(duì)關(guān)于輻射能(例如可見(jiàn)光、UV或紅外光)的窗戶(hù)或類(lèi) 似材料或結(jié)構(gòu)的透射率進(jìn)行基于溫度的控制，包括了日光頻譜的整個(gè)范圍，目的是基于外 部天氣條件、內(nèi)部溫度或二者的任意組合將熱流量調(diào)節(jié)進(jìn)入一種結(jié)構(gòu)。這項(xiàng)技術(shù)可以被 用為具有夾在兩個(gè)偏振濾光片之間以調(diào)節(jié)光能的通過(guò)的溫度響應(yīng)的光學(xué)消偏光片(例 如，熱致液晶)的裝置。通過(guò)該裝置的入射能量將取決于所用偏光片的反射和吸收效 率。例如，對(duì)于在感興趣的頻帶上可以有效反射輻射能的偏光片，例如，在低于閾值溫度時(shí)，高達(dá)一半的入射輻射能穿過(guò)該裝置，在高于閾值溫度時(shí)，可從該裝置反射掉100%的入射輻射能，由此得到一種熱開(kāi)關(guān)反射型光閘(opticalshutter)(在下文中稱(chēng)為“TSROS” 或“閘門(mén)(shutter)”)。低效率的偏光片或由頻率決定效率的偏光片可以用于影響美學(xué) (aesthetics)、能量管理或其他原因所需的在閾值溫度以上或以下的反射百分比。這種影 響也可以顛倒，使得TSROS裝置在冷狀態(tài)下能夠反射，這種影響還可以擴(kuò)展，使得TSROS在 透明狀態(tài)下的透射率變高，或者這種影響還可以被阻止，使得TSROS裝置在能夠反射的狀 態(tài)下的反射率變低。在一個(gè)實(shí)施例中，透射平行于自身的偏振的光并反射(不吸收)垂直于該偏振的 光的兩個(gè)反射型偏振濾光片被連續(xù)排列。當(dāng)反射型偏光片被定向?yàn)槠叫袝r(shí)，可以反射高達(dá) 50%的入射輻射能。實(shí)際上，也有少量光被吸收，使得通常透射過(guò)兩個(gè)平行偏光片的光為 30% 40%。當(dāng)反射型偏光片被定向?yàn)楸舜舜怪睍r(shí)，一個(gè)偏光片阻止50%的光，而第二個(gè) 反射型偏光片阻止由第一個(gè)反射型偏光片透射的剩余50%的光。在這種情況下，透射穿過(guò) 兩個(gè)反射型偏光片的光很少(通常小于)，大部分光(通常接近100% )被反射回入射 方向。在另一種實(shí)施例中，改變從中穿過(guò)的光的偏振的可開(kāi)關(guān)消偏光片被設(shè)置為與兩個(gè) 或更多的偏光片相連。在一個(gè)實(shí)施例中，可開(kāi)關(guān)偏光片可以是夾在兩片透明顯微材料(例 如涂有聚合物的玻璃)之間的液晶。可開(kāi)關(guān)消偏光片可以專(zhuān)門(mén)選擇或設(shè)計(jì)為熱致變色的， 其偏振狀態(tài)在預(yù)定溫度下轉(zhuǎn)換。在“關(guān)斷”狀態(tài)下，入射光的偏振狀態(tài)很大程度上不會(huì)受到 消偏光片的影響，在“開(kāi)啟”狀態(tài)，已穿過(guò)第一個(gè)偏光片的特定偏振的光按照設(shè)置的量進(jìn)行 旋轉(zhuǎn)。這通常用于用第二個(gè)偏光片對(duì)光進(jìn)行調(diào)準(zhǔn)，是在平行狀態(tài)還是在垂直狀態(tài)取決于需 要的光學(xué)影響。從而，兩個(gè)反射型偏振濾光片和液晶的結(jié)合形成了反射50%或100%入射 光(取決于液晶的狀態(tài))的可開(kāi)關(guān)反射鏡。從以下對(duì)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的更具體描述中，本發(fā)明的其他特征、細(xì)節(jié)、用途和 優(yōu)點(diǎn)將顯而易見(jiàn)，本發(fā)明在附圖中進(jìn)一步示出，并在附加權(quán)利要求中被進(jìn)一步限定。


請(qǐng)注意，在所有圖中，密切相關(guān)的元件具有相同或相似的元件標(biāo)號(hào)。圖1是示出了夾在兩個(gè)偏振濾光片之間并附著在透明基板上的一層熱敏消偏光 片的TRSOS裝置的一個(gè)實(shí)施例的示意性截面圖。描述了閘門(mén)在冷的狀態(tài)時(shí)的入射光的動(dòng)作。圖2是圖1實(shí)施例的示意性截面圖，此圖描述了閘門(mén)在熱的狀態(tài)時(shí)的入射光的動(dòng)作。圖3是TSROS裝置的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖，其中，偏光片限定了孔徑或透明區(qū) 域，以使來(lái)自外部源的一些非偏振光不經(jīng)修正地穿過(guò)閘門(mén)。圖4是TSROS裝置的又一個(gè)實(shí)施例的示意圖，其中，出于美學(xué)或其它原因包含了可 選濾光片。圖5是TSROS裝置的又一個(gè)實(shí)施例的示意圖，其中，通過(guò)附加兩個(gè)透明電極和控制 系統(tǒng)，熱致消偏光片被電致(electrotropic)消偏光片代替(或另外用作電致消偏光片)。圖6是TSROS裝置的又一個(gè)實(shí)施例的示意圖，其中，除去了熱致消偏光片，而反射型偏光片自身是熱致性的。描述了閘門(mén)在冷的狀態(tài)時(shí)的入射光的動(dòng)作。圖7是圖6實(shí)施例的示意圖，此圖描述了閘門(mén)在熱的狀態(tài)時(shí)的入射光的動(dòng)作。圖8是示例性熱致反射型偏光片在熱和冷兩個(gè)狀態(tài)時(shí)的示意圖。圖9是TSROS裝置的又一個(gè)實(shí)施例的示意圖，其中，第一個(gè)偏光片是偏振旋轉(zhuǎn)型偏 光片。圖10是示例性偏振旋轉(zhuǎn)型偏光片在冷的狀態(tài)下的示意圖。圖11是示例性光電偏光片的示意圖。
具體實(shí)施例方式熱致光學(xué)消偏光片可以與兩個(gè)反射型偏光片一起使用，以制造出一種允許光和輻射能在低溫時(shí)通過(guò)閘門(mén)、在高溫時(shí)反射的熱開(kāi)關(guān)反射型光閘(TSROS)。消偏光片被專(zhuān)門(mén)選擇 或設(shè)計(jì)為熱致性的，也就是說(shuō)，它的偏振狀態(tài)在預(yù)定溫度下轉(zhuǎn)換。TSROS裝置通過(guò)控制建筑 物、車(chē)輛或其它結(jié)構(gòu)吸收的日光輻射量而專(zhuān)門(mén)但不唯一地用于調(diào)節(jié)它們的溫度。液晶、偏光片和反射型偏光片的結(jié)構(gòu)、組成、制造和功能均已有詳細(xì)記載，但是為 了更好的理解，本文還是提出了以下詳盡的細(xì)節(jié)。許多材料表現(xiàn)出熱致特性(包括液晶)， 它們?cè)谝阎獮椤俺吻妩c(diǎn)(clearing point) ”的溫度時(shí)從規(guī)則的或“ON”狀態(tài)(例如，晶體的、 向列的或近晶的)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)規(guī)則的或“OFF”狀態(tài)(液態(tài)的、各向同性的或無(wú)偏振的狀態(tài))。 例如，4-丁基聯(lián)苯腈(CB)液晶具有大約16. 5攝氏度的澄清點(diǎn)，而6CB液晶具有大約29.0 攝氏度的澄清點(diǎn)，因此在接近室溫的條件下“熔化”(各向同性的)。4CB和6CB的混合物具 有兩個(gè)值之間的澄清點(diǎn)，與混合物中每種成分的百分?jǐn)?shù)成比例(接近線(xiàn)性)。在“off”狀態(tài) 下，入射光的偏振狀態(tài)很大程度上不受消偏光片的影響，在“on”狀態(tài)下，通過(guò)第一個(gè)偏光片 的特定偏振狀態(tài)的光被旋轉(zhuǎn)了設(shè)定的量(例如，45或90度，也可以是180或270度，或不被 45整除的其它度數(shù))。在一些實(shí)施中，TSROS裝置在冷(例如晶體的、向列的或近晶的)狀態(tài)下反射高達(dá) 50%并透射大約40%的向其移動(dòng)的光或其它輻射能。在熱(各向同性的)狀態(tài)下，TSROS 裝置反射達(dá)100%的入射光。從而，它形成了熱開(kāi)關(guān)反射型的光閘。應(yīng)理解，依靠偏光片和 消偏光片層的精確排列，相反的轉(zhuǎn)變(冷時(shí)閘門(mén)反射、熱時(shí)透射)也是可能的。這種技術(shù)具有專(zhuān)門(mén)但不唯一的效用，例如建筑物或建筑材料基于溫度調(diào)節(jié)通過(guò)窗 戶(hù)、天窗或其它透明材料的輻射能(包括可見(jiàn)光、UV和IR光)的流量，從而在高溫時(shí)限制 輻射能(例如日光)的進(jìn)入。因此，這種技術(shù)可以用于通過(guò)控制建筑物和其它結(jié)構(gòu)吸收日 光的量來(lái)調(diào)節(jié)其內(nèi)部溫度。為了本文的目的，本文中術(shù)語(yǔ)“熱致反射”用于描述具有隨溫度變化或直接受溫 度控制的可變反射率的裝置或材料。術(shù)語(yǔ)“輻射能”用來(lái)表示可見(jiàn)光、紅外線(xiàn)、紫外線(xiàn)、無(wú) 線(xiàn)電、微波、雷達(dá)或遵循光學(xué)定律的其它波長(zhǎng)的電磁輻射。類(lèi)似地，每當(dāng)本文使用術(shù)語(yǔ)“光 (light)”或“光學(xué)(optical)”時(shí)，其意在包括輻射能的任意形式。本文使用的術(shù)語(yǔ)“光學(xué) (optical)”指的是材料或裝置在輻射能方面的任意影響，例如，吸收、反射、透射、偏振、消 偏振或漫射。為了本文的目的，術(shù)語(yǔ)“熱致消偏光片”是指消偏振(例如偏振旋轉(zhuǎn))隨溫度變化 或直接受溫度控制的材料。一種構(gòu)造熱致消偏光片的方法是在兩個(gè)對(duì)準(zhǔn)層之間放置熱致液晶。熱致液晶分子的方向受到對(duì)準(zhǔn)層(例如，它們的化學(xué)性能和結(jié)構(gòu))和溫度或溫度變化 率的影響。在具有向列狀態(tài)的熱致液晶中，這種結(jié)構(gòu)可以用作波阻，其中不同頻率和帶寬的 光的偏振的旋轉(zhuǎn)依賴(lài)于溫度，并且其中在高于閾值溫度時(shí)波阻的晶狀結(jié)構(gòu)會(huì)瓦解。應(yīng)注意， 熱致液晶的討論是作為一個(gè)實(shí)例提供的，不應(yīng)該被認(rèn)為是對(duì)TSR0S裝置的范圍的限定。對(duì)于本文的目的，術(shù)語(yǔ)“開(kāi)關(guān)”包括用于選擇性阻止或允許能量流動(dòng)的固態(tài)和機(jī)械 裝置，并且包括數(shù)字開(kāi)關(guān)(例如，晶體管和繼電器)和模擬調(diào)節(jié)器(例如電子管和可變電阻 器)。此外，選擇性阻止或調(diào)節(jié)氣體或流體流量的閥可以認(rèn)為是對(duì)開(kāi)關(guān)的模擬，故原則上兩 個(gè)術(shù)語(yǔ)可以互換使用。根據(jù)這個(gè)定義，TSR0S裝置是固態(tài)光閘，它基于TSR0S裝置的溫度從 它的“開(kāi)啟”或透射狀態(tài)向它的“關(guān)斷”或反射狀態(tài)轉(zhuǎn)變。對(duì)于本文的目的，術(shù)語(yǔ)“被動(dòng)的”指的是響應(yīng)于環(huán)境條件而不依賴(lài)于來(lái)自操作員的 外部信號(hào)或指令工作的物體或裝置。從而，裝置可以包括多個(gè)復(fù)雜的組件(甚至是活動(dòng)的 部件)，并且對(duì)于本文的目的仍可以認(rèn)為是“被動(dòng)的”。類(lèi)似地，可能存在的用戶(hù)優(yōu)先模式實(shí) 質(zhì)上不會(huì)改變這種裝置的被動(dòng)性質(zhì)。相反地，主動(dòng)裝置是需要用戶(hù)輸入以執(zhí)行正常功能的 裝置。例如，光感太陽(yáng)鏡是被動(dòng)裝置，而由阻隔式開(kāi)關(guān)(wall switch)或調(diào)光開(kāi)關(guān)操縱的標(biāo) 準(zhǔn)電燈泡是主動(dòng)裝置。對(duì)于本文的目的，術(shù)語(yǔ)“消偏光片”指的是以除削弱以外的一些方式旋轉(zhuǎn)或以另外 的方式改變穿過(guò)它的光的偏振向量的物體、裝置或物質(zhì)。個(gè)別地，術(shù)語(yǔ)“偏光片”指的是阻 止一種偏振的光而透射垂直偏振的光，或者在圓偏振光的情況下透射相反螺旋性的光的物 體、裝置或物質(zhì)。最具體地，這種阻止通過(guò)吸收發(fā)生。對(duì)于本文的目的，術(shù)語(yǔ)“反射型偏光 片”特指通過(guò)反射而非吸收來(lái)阻止一種偏振的光的偏光片。根據(jù)這個(gè)定義，接近標(biāo)準(zhǔn)反射或 半反射濾光片的標(biāo)準(zhǔn)吸收型偏振濾光片不是反射型偏光片并且不應(yīng)該與之混淆。還應(yīng)該理解，一些吸收發(fā)生在反射型偏光片中，正如一些反射發(fā)生在吸收型偏光 片中一樣，但是由于反射型偏光片和吸收型偏光片依賴(lài)于不同的工作原理并產(chǎn)生性質(zhì)上不 同的光學(xué)作用，因此它們之間的區(qū)別是顯著的。當(dāng)討論反射型偏光片時(shí)，為了示例性討論的 目的，我們方便地假設(shè)它們反射一種偏振的光和透射另一種偏振的光的效率為100% (或 效率接近100%)。然而，實(shí)際上，這些偏光片是效率可能小于100% (例如，由于設(shè)計(jì)選擇或 設(shè)計(jì)和制造限制)，這些偏光片是部分吸收性的并且具有依賴(lài)于頻率、依賴(lài)于空間的反射、 吸收和透射的特性(例如，由于設(shè)計(jì)選擇或設(shè)計(jì)和制造限制)，故這不應(yīng)該被解釋為對(duì)發(fā)明 的范圍的限定。圖1是示出了夾在兩個(gè)反射型偏振濾光片101和103之間并附著在可選的透明基 板104上的消偏光片層102的TRS0S裝置的一個(gè)實(shí)施例的示意性截面圖。在最一般的情況 中，外部光源是非偏振白光(也就是，在可見(jiàn)光、近UV和近IR頻譜的重要帶寬上具有顯著 強(qiáng)度的光)。在裝置的一個(gè)示例性應(yīng)用中，外部光源是太陽(yáng)。然而，當(dāng)外部光源不是白色時(shí) (例如街燈或藍(lán)天的漫射輻射能)，裝置也能工作。入射光首先穿過(guò)外部反射型偏光片101。反射型偏光片101的示例性形式包括 由固定于或嵌入透明基板(例如，玻璃或塑料或基于聚合物的反射型偏光膜或液晶偏光片 (LCP))的金屬導(dǎo)線(xiàn)的微小陣列構(gòu)成的線(xiàn)柵偏光片。注意，線(xiàn)柵偏光片具有在極寬波長(zhǎng)范圍 (包括無(wú)線(xiàn)電、微波和雷達(dá)波長(zhǎng))之上的偏振特性，這可能在一些應(yīng)用中尤其有用。約50%的入射光的偏振垂直于偏光片101的偏振，并且有可能被反射掉。相反，普通吸收型偏光片將吸收而不是反射具有垂直偏振的光，從而會(huì)變熱。在具有平行于反射型 偏光片101的偏振的剩余的光中，一部分百分比被吸收，剩下的被透射。一旦入射光(例如日光)穿過(guò)外部反射型偏振濾光片101，它就進(jìn)入熱致消偏光片 102，它是能呈現(xiàn)兩種不同偏振狀態(tài)的裝置或材料。在其熱或各向同性或液體狀態(tài)下，從中 穿過(guò)的偏振光不受影響。在其冷(例如，向列的或晶體的)狀態(tài)下，熱致消偏光片102將入 射光的偏振向量按照固定的量進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。在優(yōu)選的實(shí)施例中，消偏光片102是將光的偏振 向量旋轉(zhuǎn)90度的扭曲向列型(twistednematic)液晶。然而，其它種類(lèi)的裝置和材料(包 括以45度或其它角度定向的向列液晶)也能用于外反射型偏光片101，。一旦剩余的偏振光穿過(guò)熱致消偏光片102，它將照射內(nèi)反射型偏光片103，也就是 已知的“分析器”，其中光是被反射還是被透射，取決于它的偏振狀態(tài)。定向內(nèi)反射型偏光片 103，以使其偏振垂直于外反射型偏光片的偏振。從而，在裝置的熱狀態(tài)中，當(dāng)光的偏振向量 沒(méi)有被旋轉(zhuǎn)時(shí)，光的偏振垂直于內(nèi)反射型偏光片103的偏振，并且光100%被反射。然而，在 冷狀態(tài)中，當(dāng)光的偏振向量被旋轉(zhuǎn)了 90度并且平行于內(nèi)反射型偏光片103時(shí)，一些光被偏 光片材料吸收，剩余的被透射過(guò)去。對(duì)于裝置的冷狀態(tài)，描述了入射光的動(dòng)作外反射型偏光片101反射50%的入射 光。剩余的光穿過(guò)熱致消偏光片102，其中，其偏振向量被旋轉(zhuǎn)，隨后穿過(guò)內(nèi)反射型偏光片或 分析器103，其中大部分光沒(méi)有受到影響。然后光穿過(guò)可選的透明基板104，最終離開(kāi)裝置。 從而，裝置在它的冷狀態(tài)時(shí)充當(dāng)了“半反射鏡”，反射50%照射它外表面的光，吸收了一小部 分，并將剩余的光透射到內(nèi)表面。圖2是圖1實(shí)施例的示意性截面圖，此圖描述了閘門(mén)在熱的狀態(tài)時(shí)的入射光的動(dòng) 作。熱致消偏光片102不會(huì)影響從中穿過(guò)的光的偏振向量。從而，任何照射內(nèi)反射型偏光 片的光對(duì)于它來(lái)說(shuō)都是垂直偏振的，并且高達(dá)100%被反射回去。因此，TSROS裝置充當(dāng)了 “全反射鏡”，反射了高達(dá)100%的照射其外表面的光。因而，閘門(mén)在其冷的狀態(tài)時(shí)透射了略少于一半的照射其外表面的光能量，而在熱 的狀態(tài)時(shí)，閘門(mén)透射了基本上小于的光能。因此，該閘門(mén)可以用于基于閘門(mén)的溫度來(lái)調(diào) 節(jié)進(jìn)入結(jié)構(gòu)的光或輻射熱的流量。從上面的描述中，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)理解，在本實(shí)施例中，透明基板104的 存在僅僅是為了結(jié)構(gòu)支撐和便利的原因。在對(duì)閘門(mén)的功能不做重大改變的情況下可以去掉 這個(gè)組件。可選地，在不對(duì)其功能做重大改變的情況下，透明基板104可以位于間門(mén)外表面 而非內(nèi)表面上，或者透明基板104可以同時(shí)位于兩個(gè)表面上，或者甚至插入間門(mén)的一個(gè)或 多個(gè)功能層之間。此外，如果透明基板104位于閘門(mén)的內(nèi)表面上，如圖1和圖2所示，那么 它不需要對(duì)所有的波長(zhǎng)都是透明的，而實(shí)際上可以是長(zhǎng)通、短通或帶通濾光片，只要透射的波長(zhǎng)作為熱能、照明或用于某些其它目的而使用。然而，為方便起見(jiàn)并節(jié)約成本，通常優(yōu)選 的是使用諸如玻璃或丙烯酸樹(shù)脂的普通透明材料作為基板。由于眼睛在對(duì)數(shù)級(jí)別上工作，所以初步證據(jù)顯示削弱50%的入射光在主觀上看起 來(lái)像原來(lái)(未削弱的光)的約84% —樣亮，但這是可能改變的。作為美學(xué)、人和能量管理等 因素的平衡，初步證據(jù)顯示熱狀態(tài)約10% 20%的入射日光能量的透射和冷狀態(tài)50% 70%的入射日光能量的透射需要應(yīng)用于窗戶(hù)。從而TSROS裝置的不同的應(yīng)用和實(shí)施例可能 需要不同的透射率水平。
在生產(chǎn)TSROS裝置的一個(gè)示例性工藝中，第一步是創(chuàng)建液晶(CL)單元或“瓶子 (bottle)”。兩片SiO2涂層(鈍化)玻璃用劃線(xiàn)器劃為預(yù)定尺寸并置于基板架中。如果在 玻璃上有銦錫氧化物(ITO)低發(fā)射率涂層，那么它應(yīng)該被蝕刻而在適當(dāng)?shù)奈恢秒x開(kāi)SiO2。然 后將這兩個(gè)薄片置于48kHz的超聲波清洗機(jī)(例如，CrestTrueswe印功率級(jí)設(shè)置為8) 15分 鐘，使用每加侖混合1盎司PH中性的肥皂的去離子(DI)水(280hm純度或更好)。如果有 聚酰亞胺(PI)浸濕的問(wèn)題，那么可以用Detrex肥皂再次清洗薄片。較大的薄片可以用商 業(yè)玻璃清洗機(jī)(例如Billco 600系列)代為清洗。由于需要無(wú)潮濕儲(chǔ)存和升級(jí)，薄片可以 用異丙醇(IPA)干燥并置于80 85度的烘干爐中120分鐘或更長(zhǎng)，并隨后置于臭氧清洗機(jī) 中15分鐘。然后溶解在溶劑中的PI對(duì)準(zhǔn)層進(jìn)行500RPM旋涂沉淀10秒和隨后的2000RPM 旋涂沉淀45秒。可靠的涂層在薄片每平方英尺上大約需要lml。對(duì)于太大而不能進(jìn)行旋涂 的薄片，可以通過(guò)噴墨打印機(jī)沉積PI溶液。在涂敷之后，基板加熱至85度5分鐘，以清除剩余的溶劑，然后在180 190度下烘烤1小時(shí)以硬化PI。烤箱門(mén)在內(nèi)部溫度達(dá)到85度或 更低時(shí)才能打開(kāi)。為了預(yù)防PI表面的污染，薄片隨后被儲(chǔ)存在50度的真空箱中直至需要為止。薄片 隨后置于真空固定裝置中以固定在適當(dāng)?shù)奈恢?，并且與一塊用雙面膠帶保護(hù)的被摩擦布材 料包住的聚丙烯或鋁進(jìn)行摩擦。摩擦塊在同一方向被推過(guò)表面25次，除了它自身重量之外 沒(méi)有向下的力。然后在薄片未涂敷的一側(cè)標(biāo)記(例如，用Sharpie筆)摩擦方向。然后使 用噴氣機(jī)將多個(gè)7. 5微米還有隔珠(spacerbead)配置在一個(gè)薄片的摩擦表面，并且摩擦方 向定向?yàn)樽缘谝粋€(gè)基板起90度的第二個(gè)薄片位于摩擦側(cè)向下第一個(gè)薄片的頂上。首先用 不會(huì)與液晶相互影響的光學(xué)粘合劑(例如，Norlin 68)將邊緣密封，然后再用防水密封層 (例如，Loctite 349)密封，至少留兩個(gè)端口不密封，每個(gè)約Icm寬。然后用至少4000mJ/ cm2的劑量的UV固化Norlin 68，并且在50度下烘烤12小時(shí)，或者在室溫下固化一個(gè)星期。然后將瓶子置于壓力為20毫托或更小并且溫度在澄清點(diǎn)以下在液晶凝固點(diǎn)以上 的真空裝載機(jī)中，并下降到含液晶(例如，5份6CB、1. 25份E7和0. 008份811的混合物，其 澄清點(diǎn)為35度)的狹縫中。液晶通過(guò)表面張力作用進(jìn)入瓶子中。當(dāng)加載完成時(shí)，將瓶子從 真空容器中移走，用Norlin 68和Loctite 349密封端口，并重復(fù)固化步驟，注意避免液晶 混合物在UV光下不必要的暴露?，F(xiàn)在，制瓶完成。一旦瓶子制成，就可以進(jìn)一步將其構(gòu)造成完成的TSROS裝置。示例性的TSROS裝置 包括獨(dú)立的、熱致反射濾光片(例如，LC瓶子、偏光片和僅UV防護(hù))和中空玻璃單元(IGU) 或者熱致反射濾光片壓成一層的“雙層窗戶(hù)”。為了制造熱致反射濾光片，LC瓶子被碾壓 幾次，壓上光學(xué)透明薄片粘合劑(例如，3M 8141和3M8142光學(xué)透明粘合劑)和反射型偏 光片膜(例如，3M高級(jí)偏光膜(APF)或非多層膜式反射偏光片(DRPF))的層。然后設(shè)置UV 防護(hù)層(例如，GamColor 1510UV膜)。所有層壓步驟都在含等級(jí)為1，000的下向通風(fēng)罩 (downdraft hood)的等級(jí)為10，000的潔凈室環(huán)境中執(zhí)行，以防止在任一粘合劑層中微粒 產(chǎn)生氣泡。工藝過(guò)程開(kāi)始，通過(guò)使用6ft自動(dòng)/手動(dòng)滾動(dòng)層壓機(jī)開(kāi)始將粘合劑施加至瓶子。利 用整平旋鈕(leveling knob)上的預(yù)置增量，在層壓機(jī)上設(shè)置高度，以避免損壞瓶子。將一 層3M 8141施加至瓶子，緊接著是一層APF或DRPF。然后在瓶子的相反一側(cè)重復(fù)這個(gè)工藝， 其中偏光片膜自前面的層旋轉(zhuǎn)90度。將又一層3M 8141施加至瓶子的兩側(cè)中的任一側(cè)，并隨后施加UV防護(hù)層作為最后一步。至此，瓶子變成熱致反射濾光片。為了便于通過(guò)LC瓶子制造中空玻璃單元(I⑶)，需要進(jìn)一步的層壓。熱致反射濾 光片是UV防護(hù)上給定的兩個(gè)相鄰(consecutive) 3M 8142層。通常比瓶子大1 2英寸 的鋼化玻璃也給定了兩個(gè)相鄰3M 8142層。鋼化玻璃上的層在邊界下面壓上帶子，以防止 3M 8141完全覆蓋玻璃。然后將粘合劑墊片(backing)從LC瓶子和鋼化玻璃板移走。每個(gè) 粘合劑側(cè)都一起放置并隨后最后一次貫穿層壓機(jī)，再次設(shè)置適于層壓并防止損壞瓶子的高 度。裝置現(xiàn)在可以具有建立在它周?chē)臉?biāo)準(zhǔn)中空玻璃單元。含干燥劑的標(biāo)準(zhǔn)鋁隔板用于隔 開(kāi)IGU玻璃的兩層并且附著在含PIB連結(jié)珠(bondingbead)并用熱熔密封劑密封在聚異丁 烯(PIB)周?chē)牟Ａ稀⑶現(xiàn)在已經(jīng)準(zhǔn)備好移動(dòng)和安裝。圖3是TSROS裝置的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖，其中，在偏光片101和103中一個(gè)或 兩個(gè)同時(shí)有間隙105，以使來(lái)自外部源的一些非偏振光在不修正的情況下穿過(guò)閘門(mén)。間隙 105可以是孔或條的形式，或者可選的偏光片材料自身可以設(shè)置在條或點(diǎn)中。然而，本領(lǐng)域 普通技術(shù)人員應(yīng)理解，有許多不需要詳細(xì)闡述的精加工間隙105的備用方法。該實(shí)施例可 能在例如需要提供相對(duì)清晰、未經(jīng)削弱的風(fēng)景的窗戶(hù)中是有用的。這樣，反射狀態(tài)下偏光片 101和103的削弱或吸收將類(lèi)似于通過(guò)普通窗戶(hù)屏來(lái)觀看。具有間隙105的偏光片101和103代替均質(zhì)的偏光片的應(yīng)用增加了在各種條件下 穿過(guò)閘門(mén)的能量的透射率，從而降低了閘門(mén)在其熱的狀態(tài)下反射光和輻射能的能力。然而， 這種安排在冷的狀態(tài)下的透明率比熱的狀態(tài)下的反射率更重要的情況下可能是有優(yōu)勢(shì)的。應(yīng)注意，通過(guò)相對(duì)于彼此以大于0度小于90度的角度旋轉(zhuǎn)兩個(gè)偏光片可以實(shí)現(xiàn)類(lèi) 似的效果，盡管這種方法只能增大閘門(mén)在熱的狀態(tài)下的透明率，并且實(shí)際上可能(取決于 閘門(mén)精確的幾何結(jié)構(gòu)和消偏光片精確的特性)降低在冷的狀態(tài)下的透明率。假設(shè)偏光片有 效地工作，冷的狀態(tài)下的透明率可以從不大于50% (這是當(dāng)兩個(gè)理想偏光片平行放置時(shí)出 現(xiàn)的狀態(tài))。然而，如果偏振效率小于100%，那么在冷的狀態(tài)下可以獲得更大的透明率(以 熱的狀態(tài)下的反射率為代價(jià))。同時(shí)注意，液晶對(duì)準(zhǔn)層中的間隙(或其它改變)可以產(chǎn)生類(lèi)似于在偏光片中具有 間隙的效果，并且在一些情況下，這可能更為容易或者在其它方面更為需要。此外，可以安 排任意一種間隙105，使得只有間接光能通過(guò)閘門(mén)。圖4是TSROS裝置的又一個(gè)實(shí)施例的示意圖，其中增加了可選濾光片106。濾光片 106的示例性形式可以包括帶反射器(諸如，分布布拉格反射鏡(DBR)或皺褶(rugate)濾 光片)，它可以設(shè)計(jì)為反射很窄的波長(zhǎng)范圍并透射其余全部，或設(shè)計(jì)為帶通濾光片(例如， 一片有色玻璃或塑料)，其被設(shè)計(jì)為透射一個(gè)波長(zhǎng)范圍并反射或吸收其余全部。濾光片106被描述為在閘門(mén)的外表面上。然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解，通 過(guò)將濾光片106放置在閘門(mén)的其它層也可以創(chuàng)造不同的美學(xué)或光學(xué)效果。例如，如果濾光 片106放置在閘門(mén)的內(nèi)表面上，那么當(dāng)閘門(mén)處于熱狀態(tài)或100%反射狀態(tài)時(shí)，顏色對(duì)于外部 觀察者來(lái)說(shuō)是透明的。濾光片的使用將減少冷狀態(tài)或50%反射狀態(tài)時(shí)透過(guò)閘門(mén)的光和輻射能的總量。然 而，這種設(shè)置在認(rèn)為美學(xué)、關(guān)鍵波長(zhǎng)的抑制或熱狀態(tài)反射率比冷狀態(tài)透明率更重要的情況 下是有優(yōu)勢(shì)的。備選地，為了不用附加的濾光片層，閘門(mén)可以用一個(gè)或多個(gè)有色偏光片(也就是說(shuō)，在整個(gè)可見(jiàn)光頻譜范圍不吸收或反射的偏光片)替換一個(gè)反射型偏光片。一個(gè)示例性 的有色偏光片是3M DBEF反射型偏光片膜，它在熱或反射狀態(tài)下產(chǎn)生紫色(紅色和藍(lán)色的 混合色)。圖5是TSROS的又一個(gè)實(shí)施例的示意圖，其中，通過(guò)附加兩個(gè)透明電極107和控制 系統(tǒng)108，熱致消偏光片102被電致消偏光片102’替換(或另外用作電致消偏光片)，它們 共同執(zhí)行相同的功能。透明電極的示例形式是銦錫氧化物(ITO)薄層。 控制系統(tǒng)108包括溫度傳感器、 電源和控制器硬件。控制系統(tǒng)108的示例形式是由連接至可編程微控制器并由小電池或光 電電池供電的熱電偶構(gòu)成的LCD控制器和恒溫器。當(dāng)感知的溫度下降到閾值以下時(shí)，控制 系統(tǒng)在透明電極107之間施加AC或DC電壓(透明電極在電致消偏光片102’上產(chǎn)生AC或 DC電場(chǎng))使得它的偏振特性改變(例如，通過(guò)再次定向液晶分子)。這樣的控制系統(tǒng)的設(shè) 計(jì)在現(xiàn)有技術(shù)中是很普通的，這里不需要詳細(xì)闡述。該實(shí)施例的工作情況和應(yīng)用在其它方 面與圖1和圖2所示的實(shí)施例的工作情況和應(yīng)用相同。圖6是TSROS裝置的又一個(gè)實(shí)施例的示意圖，其中，除去了熱致消偏光片102，而反 射型偏光片101，和103，是熱致性的。熱致反射型偏光片101，和103，的設(shè)計(jì)為它們通常 在熱狀態(tài)下偏振，并且在冷狀態(tài)下最低限度偏振或非偏振。從而，在冷狀態(tài)下，進(jìn)入間門(mén)的 非偏振光遇到處于非偏振狀態(tài)下的外偏光片101’，并且不會(huì)受到重大影響，然后遇到處于 非偏振狀態(tài)下的內(nèi)熱致反射型偏光片103’，也不會(huì)受到重大影響。因而，除了一些輕微的吸 收、反射和伴隨著穿過(guò)透明基板和在非偏振狀態(tài)下的熱致反射型偏光片101’和103’的透 射和漫射，幾乎100%的入射光透射了閘門(mén)。圖7是圖6的實(shí)施例在熱的狀態(tài)下的示意圖。在這種情況下，熱致反射型偏光片 101’和103’都在全偏振結(jié)構(gòu)下，在它們之間沒(méi)有偏光片。因而，當(dāng)非偏振光遇到外熱致反 射型偏光片101’時(shí)，像在其它實(shí)施例中一樣，50%的非偏振光被反射。透射的光具有相反 的偏振，因此100%的透射光被反射。從而，在冷的狀態(tài)下的閘門(mén)是100%透射的，在熱的狀 態(tài)下是100%反射的。像在其它實(shí)施例中一樣，當(dāng)兩個(gè)熱致反射型偏光片101’和103’相隔 90度定向時(shí)，發(fā)生理想的反射。可以通過(guò)不重合(misalign)兩個(gè)熱致反射型偏光片101’ 和103’來(lái)調(diào)節(jié)熱狀態(tài)下的透射和反射量，并且可以通過(guò)在兩個(gè)熱致反射型偏光片101’和 103’之間放置消偏光片調(diào)節(jié)冷狀態(tài)下的透射和反射的量。圖8是示例性熱致反射型偏光片101在熱和冷兩個(gè)狀態(tài)時(shí)的示意圖。在該示例性 實(shí)施例中，偏光片101是由平行金屬線(xiàn)109構(gòu)成的線(xiàn)柵偏光片。然而，不同于標(biāo)準(zhǔn)線(xiàn)柵偏光 片，該實(shí)施例中的偏光片是含由線(xiàn)段110構(gòu)成的線(xiàn)109的MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))裝置，線(xiàn)段 110由響應(yīng)于溫度而改變其物理形狀的導(dǎo)電、熱致材料制成。這種材料的實(shí)例包括但不限于 諸如銅鋁鎳合金的形狀記憶合金。在該示例性實(shí)施例中，形成線(xiàn)段110以使其在高溫時(shí)平 躺，并在低溫時(shí)從表面豎起。因而，在某一閾值溫度之上，各線(xiàn)段110充分平躺，以彼此物理 連接并形成連續(xù)的線(xiàn)109，共同形成了線(xiàn)柵偏光片101或103。然而，應(yīng)理解，其它形式的熱 致反射型偏光片也是可能的，包括由液晶或納米工程光學(xué)和光子學(xué)材料或所謂的“超材料” 構(gòu)成的形式，并且在不改變?cè)搶?shí)施例的基本性質(zhì)、目的或功能的條件下，可以采用熱致反射 型偏光片的這些或其它形式代替圖8所示的設(shè)計(jì)。圖9是TSROS裝置的又一個(gè)實(shí)施例的示意圖，其中，外反射型偏光片101被“偏振旋轉(zhuǎn)型偏光片”代替。鑒于吸收型偏光片吸收偏振相反的光，而反射型偏光片反射偏振相 反的光，偏振旋轉(zhuǎn)型偏光片將偏振相反的光轉(zhuǎn)換為偏振相匹配的光。從而，偏光片101是 100%透射的，并且所有離開(kāi)它的光具有相同的偏振。在圖中，偏振相匹配的入射光照射外 偏光片101并且透射過(guò)去。偏振相反的光照射外偏光片101并且被“旋轉(zhuǎn)”，使得它的偏振 與偏光片的偏振相匹配。圖9描述了在冷的狀態(tài)下的該實(shí)施例的工作情況然后偏振光進(jìn)入處于冷的有組 織的狀態(tài)下的消偏光片102 (例如扭曲向列狀態(tài))，從而起到旋轉(zhuǎn)所有從中穿過(guò)的光的偏振 的作用，以匹配第二偏光片或分析器103的偏振，第二偏光片或分析器是如前面其它實(shí)施 例中描述的標(biāo)準(zhǔn)反射型偏光片。既然消偏振的光與第二偏光片103的偏振相匹配，那它就 可以透射過(guò)去。因此，在該實(shí)施例中TSR0S裝置在冷的狀態(tài)下是100%透射的。在熱狀態(tài) 下，消偏光片102變得無(wú)組織(也就是，液態(tài)或各向同性狀態(tài))并且不會(huì)影響從中穿過(guò)的光 的偏振。因此，由于光對(duì)于第二偏光片103來(lái)說(shuō)是偏振相反的，于是100%的光被反射回來(lái)。 因此，TSR0S裝置在熱狀態(tài)下是100%反射的。圖10是偏振旋轉(zhuǎn)型偏光片裝置的示例性形式的示意圖，由線(xiàn)柵偏光片111、反射 鏡112和消偏光片113構(gòu)成。偏振相匹配的光照射偏光片111時(shí)可以透射出去。然而，偏 振相反的光照射偏光片111時(shí)會(huì)被以45度角反射到反射鏡112，并且反射鏡112以45度角 反射該光使其再次沿它原來(lái)的方向傳播。在這點(diǎn)上，反射光透過(guò)以特定量(通常是90度) 旋轉(zhuǎn)其偏振的永久消偏光片(也已知為波阻或波片)。因而，反射光的偏振現(xiàn)在與透射光的 偏振相匹配。因此，偏振旋轉(zhuǎn)型偏光片透射了 100%照射它的光，同時(shí)確保所有的光都是相 同的偏振。應(yīng)理解，光學(xué)組件的種種其它設(shè)置可以實(shí)現(xiàn)相同的效果，并且也可以發(fā)現(xiàn)其它類(lèi) 型的偏振旋轉(zhuǎn)型偏光片，包括基于納米結(jié)構(gòu)的光學(xué)或光子學(xué)材料的偏光片材料、所謂的“超 材料(metamaterial) ”和根據(jù)不同原理工作的其它材料。然而，本實(shí)施例基本的功能、目和 性能不會(huì)受到所采用的偏振旋轉(zhuǎn)型偏光片的確切特性的影響。圖11是另一類(lèi)型的反射型偏光片(光電偏光片)的示意圖，其中，線(xiàn)柵偏光片111 的導(dǎo)線(xiàn)109被光電條(photovoltaic strip)代替。在優(yōu)選實(shí)施例中，這些條109是由半導(dǎo) 體(例如硅)薄膜之上的金屬(例如鋁)薄膜構(gòu)成的Shotkey型二極管。然而，在不對(duì)該 TSR0S裝置實(shí)施例的性質(zhì)或功能做重要改變的情況下，其它光電材料或裝置也可以替換。在 這種配置下，盡管光電條109反射相當(dāng)一部分到達(dá)其自身的偏振相反的光，就像用普通的 線(xiàn)柵偏光片那樣，但是同時(shí)這個(gè)光的相當(dāng)一部分通過(guò)可以獲得以產(chǎn)生電流的電勢(shì)的形式被 吸收。光電裝置的設(shè)計(jì)和功能在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)描述的很充分，這里不需要更多的闡述了。然而，應(yīng)理解，本實(shí)施例可以采用一個(gè)或多個(gè)光電偏光片，使得被一個(gè)偏光片或多 個(gè)偏光片阻止的一部分光可以以電能形式被利用。除了閘門(mén)的普通熱致反射動(dòng)作之外又發(fā) 生這種動(dòng)作。TSR0S裝置是被動(dòng)的、自調(diào)節(jié)的(不需要外部信號(hào)或用戶(hù)輸入而工作)，從而可以 被認(rèn)為是所謂的“智能材料”。TSR0S裝置也可以被理解為近固態(tài)光學(xué)開(kāi)關(guān)。在一些實(shí)施例 中，除了液晶分子薄膜之外，開(kāi)關(guān)不包含移動(dòng)部件，除了光子和電子。TSR0S裝置基于溫度 調(diào)節(jié)從中穿過(guò)的光和輻射能的量。因此間門(mén)通過(guò)控制反射和吸收日光能量或其它入射光能 量，可以用于幫助調(diào)節(jié)建筑物、車(chē)輛和其它結(jié)構(gòu)的內(nèi)部溫度。
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TSROS裝置可以有多種結(jié)構(gòu)。例如，如果TSROS裝置配置為透射并反射漫射可見(jiàn) 光，那么它可以充當(dāng)用于諸如玻璃磚、隱形玻璃和締卷聚合物的半透明建筑材料的美學(xué)、能 量調(diào)節(jié)的替換。備選地，如果TSROS裝置配置為透射并反射具有很少漫射的準(zhǔn)直可見(jiàn)光，那 么它充當(dāng)用于諸如玻璃或聚合物窗戶(hù)的透明建筑材料的美學(xué)、能量調(diào)節(jié)的替換。此外，如果 TSROS裝置配置為顯示可見(jiàn)光頻譜中的反射峰和透射峰，那么它可以充當(dāng)用于有色玻璃、彩 色窗戶(hù)或窗戶(hù)貼花和涂層或有色人工光源的能量調(diào)節(jié)的替換。在不以任何顯著方式改變其 基本功能的條件下，TSROS裝置的實(shí)體實(shí)例可以是厚或薄、強(qiáng)或弱、剛或柔、整體的或由分離 的部件構(gòu)成的。盡管這里描述并闡明了幾種示例性實(shí)施例，但是應(yīng)理解，本發(fā)明不局限于這些特 定的結(jié)構(gòu)。可以增加或移動(dòng)諸如抗反射涂層或薄膜的可選組件以適應(yīng)特定應(yīng)用和特定制造 方法的需求，并通過(guò)去除或代替某些組件可以產(chǎn)生一些實(shí)施例的較低等的形式。例如，用 一個(gè)普通吸收型偏光片代替一個(gè)(不是兩個(gè))反射型偏光片將產(chǎn)生在冷狀態(tài)下50%反射、 40%透射、10%吸收并且在熱狀態(tài)下50%反射、50%吸收、小于透射的TSROS裝置。這 樣的TSROS裝置可以在其熱狀態(tài)下吸收，并因而不會(huì)有效阻止熱量。不過(guò)，如果(例如)認(rèn) 為T(mén)SROS裝置的成本比其性能更重要，那么這樣的安排可能是有優(yōu)勢(shì)的。另外，通過(guò)增加或減少其熱導(dǎo)率和/或熱容量而改善其在冷狀態(tài)下的光透射、反射或吸收，有可能增強(qiáng)TSROS裝置的性能。此外，通過(guò)調(diào)整一個(gè)或兩個(gè)偏振層的結(jié)構(gòu)(例 如，通過(guò)用透明材料替換偏光片材料的條或點(diǎn))，會(huì)增加TSROS裝置在冷和熱兩個(gè)狀態(tài)下的 透明度。通過(guò)調(diào)整偏光片相對(duì)于彼此的方向(也就是說(shuō)，在熱狀態(tài)下小于90度將產(chǎn)生小 于100%的反射率)，有可能增大或減小TSROS裝置在熱狀態(tài)下的透明度(盡管不在冷狀態(tài) 下)。通過(guò)調(diào)整由消偏光片提供的偏振光的旋轉(zhuǎn)，也有可能增大或減小TSROS裝置在冷狀態(tài) 下的透明度。通過(guò)增加可選的特征(例如抗反射涂層、低輻射率涂層、集中鏡頭、空氣間隙 或真空間隙、相變材料或半透明絕熱材料包括但不限于泡沫玻璃和硅氣凝膠)，TSROS裝置 還能在特定應(yīng)用方面被功能性增強(qiáng)。在根本上不背離發(fā)明精神實(shí)質(zhì)的條件下，不同的偏光片類(lèi)型(包括但不限于線(xiàn)柵 偏光片、伸展聚合物偏光片、液晶偏光片、吸收型偏光片、鏡面反射型偏光片、漫反射型偏光 片、功能隨溫度變化的熱致偏光片以及偏振旋轉(zhuǎn)型偏光片)可以以許多種不同的排列方式 組合，以實(shí)現(xiàn)類(lèi)似于這種應(yīng)用描述的效果。例如，可以選擇反射型偏光片使得每個(gè)偏光片在 不同頻率上具有不同的偏振，例如，偏振可以相反，像鏡面型和漫散型或者反射型和吸收型 那樣。盡管當(dāng)反射的波長(zhǎng)范圍盡可能大時(shí)，TSROS裝置會(huì)發(fā)生能量傳輸上的最大控制， 但是由于美學(xué)或其它原因附加的濾色層會(huì)改變透過(guò)TSROS裝置的光的透射譜(即顏色)。 另外，通過(guò)增加一個(gè)或多個(gè)帶阻濾光片以反射特定波長(zhǎng)的光，有可能會(huì)將反射的“顏色” 添加到TSROS裝置的表面上，在其效率方面產(chǎn)生最小的效果。由此產(chǎn)生的光學(xué)特性不會(huì) 近似于任何其它建筑材料的光學(xué)特性，盡管對(duì)某些類(lèi)型的太陽(yáng)鏡來(lái)說(shuō)，它們可能具有短暫 (passing)的類(lèi)似之處。由于美學(xué)、熱和光管理或其它原因，有可能使用僅在特定范圍(或 多個(gè)范圍)波長(zhǎng)內(nèi)工作的頻譜選擇型偏光片，和在特定范圍(或多個(gè)范圍)波長(zhǎng)內(nèi)具有不 同的吸收和反射偏振效率和角度的偏光片。盡管TSROS裝置的材料和結(jié)構(gòu)可以是剛性的，但是對(duì)于該裝置而言，為了執(zhí)行此處描述的功能，其對(duì)硬度沒(méi)有要求。此外，盡管示出并描述了 TSR0S裝置的附著或直接物理 接觸的不同組件，但是若組件僅僅相鄰而物理分離，那么TSR0S裝置也是可以工作的。因 此，TSR0S裝置可以具體化為固態(tài)物體(例如，窗戶(hù)、玻璃磚、拱肩或移動(dòng)面板)或固態(tài)物體 組(例如固定在光學(xué)工作臺(tái)上的組件)的同時(shí)，它也可以具體化為柔性物體，例如帳篷材 料、毯子、窗簾或可以用在玻璃窗戶(hù)拱肩或玻璃磚建筑材料表面的貼花膜。另外，多種可選材料可以用于制造本裝置，包括金屬、陶瓷、半導(dǎo)體、玻璃、聚合物、 納米結(jié)構(gòu)和微結(jié)構(gòu)的光子材料、超材料、液晶、甚至冰、液體和蒸汽。裝置可以包括設(shè)計(jì)為增 強(qiáng)其絕熱特性的性質(zhì)，包括但不限于空氣間隙、真空間隙、泡沫、珠子(bead)、纖維墊或氣凝 膠。它還可以包括設(shè)計(jì)為增強(qiáng)熱敏感、響應(yīng)或轉(zhuǎn)變溫度精度能力的性質(zhì)，例如導(dǎo)電粘合劑、 具有大或小熱質(zhì)量的材料和相變材料。它可以是足夠厚和硬的，以充當(dāng)車(chē)輛或建筑墻壁的 結(jié)構(gòu)組件。它可以被包起來(lái)或形成在復(fù)雜表面之上。它可以用顏色進(jìn)行美學(xué)上的提高，或 它可以偽裝成類(lèi)似于更多傳統(tǒng)建筑材料?？梢栽谀承┍砻嫔咸砑优伭?，以指示它們是 熱還是冷。在熱致消偏光片中可以包含添加劑(例如手征性液晶)，以設(shè)置偏振光旋轉(zhuǎn)的優(yōu) 選方向。這可以改善兩種狀態(tài)之間轉(zhuǎn)變的速度和光學(xué)特性。溶劑(例如Merck液晶溶劑 ZLI1132)可以用作基液以產(chǎn)生液晶混合物。另外，消偏光片中可以包含添加劑以改善轉(zhuǎn)變 的溫度穩(wěn)定性或降低消偏光片對(duì)特定波長(zhǎng)或波長(zhǎng)范圍的光或能量的靈敏度，以減小UV光 造成擊穿的化學(xué)靈敏度，從而防止吸收某些波長(zhǎng)的光并轉(zhuǎn)化為熱或者減輕由其它組件化學(xué) 擊穿造成的轉(zhuǎn)變溫度中的改變。例如，可以引入己烷和三氯甲烷調(diào)節(jié)凝固溫度或更低的粘 滯度?？梢詫?duì)再定向組件增加機(jī)械增強(qiáng)，或使它們面向或者背向入射光，或改變它們的波長(zhǎng) 響應(yīng)或外觀厚度。在不改變TSR0S裝置的主要結(jié)構(gòu)和功能的條件下，不同層的確切的設(shè)置方式可以 不同于這里描述的，并且(取決于所選的材料和波長(zhǎng))不同的層可以組合成一個(gè)層、物體、 裝置或材料。盡管上述描述包含許多特征，但是這些不應(yīng)該解釋為限制發(fā)明的范圍而應(yīng)該 為只提供本發(fā)明某些示例性實(shí)施例的說(shuō)明。存在不同的以不同材料和不同結(jié)構(gòu)制造TSR0S 裝置的可能性。例如，結(jié)構(gòu)可以是膨脹的或者可以最優(yōu)化，用于在水下或在外太空而不是普 通空氣中使用。另外，TSR0S裝置可以加入一個(gè)或多個(gè)附加的偏光片，不管是對(duì)于彼此和對(duì)于原來(lái) 的兩個(gè)偏光片是平行的還是成一定角度旋轉(zhuǎn)的，以改變TSR0S裝置中不同位置的光的偏振 狀態(tài)。在加入多個(gè)偏光片的實(shí)施例中，盡管至少有一個(gè)必須是反射型偏光片，但是沒(méi)有必要 所有的偏光片都反射型偏光片。偏光片角度和液晶分子方向的多種組合可以用于產(chǎn)生不同 的光學(xué)效果(例如，冷時(shí)反射而不是熱時(shí)反射，透射狀態(tài)下不同的顏色等等)。消偏光片可 以采用向列的、螺旋向列的、層列液晶的、固態(tài)/晶體的、圓盤(pán)狀的、手征性的或其它物理/ 分子狀態(tài)、以及可選的液晶技術(shù)(例如在有或沒(méi)有電場(chǎng)、粗糙表面、內(nèi)部導(dǎo)線(xiàn)或其它裝置以 重新定向組件分子的聚合物穩(wěn)定膽留和賓主盒)的多種不同組合。有可能制造這樣的消偏光片在冷狀態(tài)下是漫射的、熱狀態(tài)下是鏡面的(以及相 反的)、并且在一個(gè)或兩個(gè)狀態(tài)下是乳白色的、隨著溫度改變而不同地改變透射和反射的光 的顏色平衡、并且類(lèi)似地在熱和冷狀態(tài)下具有不同的顏色平衡。通過(guò)使用鏡頭、棱鏡膜、定 向敏感的偏光片、或非平行方向的反射型組件，來(lái)自TSR0S裝置的反射可以在任何方向上被發(fā)送，或者可以被漫射，以限制有時(shí)在大鏡面表面發(fā)生的眩目的“第二個(gè)太陽(yáng)”的效應(yīng)。另 夕卜，有可能使用對(duì)任何不同的偏振光(例如圓的、橢圓的和直線(xiàn)的)都能起作用的偏光片。 這樣的實(shí)施例被明確要求為本發(fā)明的一部分。
存在不影響發(fā)明核心原理的許多其它變體。例如，消偏光片或一個(gè)或多個(gè)偏光片 本質(zhì)上可以是機(jī)械的，響應(yīng)于溫度的轉(zhuǎn)換地物理地旋轉(zhuǎn)90度(或者一個(gè)其它角度)?？蛇x 地，熱致消偏光片可以設(shè)計(jì)為它的溫度影響它工作的波長(zhǎng)范圍，而不是(或者除了)影響 它消偏振的能力。例如，由熱膨脹系數(shù)很高的材料制成的波阻會(huì)具有這種特性。裝置中任 意或全部的層可以由摻雜質(zhì)的、納米結(jié)構(gòu)的或微結(jié)構(gòu)的材料(包括但不限于定制的光子液 晶)組成。一個(gè)或多個(gè)層可以是非平面形狀(例如由反射型偏光片形成的拋物面鏡)，或者可以并入其它形狀的反射器或類(lèi)似裝置，以幫助集中、漫射或從種種角度影響入射光。通過(guò)認(rèn)真確定裝置的位置可以提高TSROS裝置作為熱調(diào)節(jié)建筑材料的使用，例 如，通過(guò)將它放在屋子南面的屋檐下使得裝置在冬天時(shí)全光照，夏天太陽(yáng)在空中較高時(shí)能 被屋檐遮蔽。備選地，可以使用它代替?zhèn)鹘y(tǒng)的天窗，或作為固定在普通玻璃窗戶(hù)或玻璃磚上 的面板貼花。在一些情況下，也可能需要在熱致反射材料或裝置后面放置不透明、吸收能量 的材料，以最大化冷(透明)狀態(tài)下熱能的吸收。雖然此處公開(kāi)的TSROS裝置具有像建筑材料那樣的應(yīng)用，尤其用于結(jié)構(gòu)暴露于日 光的外層，它也可以以無(wú)數(shù)種其它方式被使用。例如，熱致反射材料或裝置可以加入淋浴門(mén) 使得熱水或蒸汽的存在導(dǎo)致門(mén)變成反射型的，確保了使用者的隱私。類(lèi)似地，咖啡壺可以做 成熱致反射的，這樣對(duì)于任何觀察者來(lái)說(shuō)，壺中熱咖啡的存在都會(huì)是明顯的。另外，TSROS裝置可以用于顯示溫度控制反射的圖像。產(chǎn)生這樣的圖像(包括文 本、線(xiàn)條畫(huà)、企業(yè)標(biāo)志或單色照片)可以通過(guò)將熱反射材料排列成所需圖片的形狀、或通過(guò) 在特定區(qū)域選擇性變化熱反射材料的溫度響應(yīng)使得在特定溫度或溫度范圍內(nèi)顯現(xiàn)圖像、或 通過(guò)處理液晶取向?qū)踊蚱渌肿尤∠蚬に囀沟貌牧系臒岱瓷漤憫?yīng)在特定區(qū)域提高或降低 以形成圖像、或通過(guò)其它不會(huì)根本上改變圖片性質(zhì)的方法或其基本技術(shù)。這樣的圖像可以 包括反射型光學(xué)組件(例如反射鏡、半反射鏡、光柵、柵格和菲涅爾鏡頭)，使得熱致反射材 料或裝置高溫時(shí)表現(xiàn)出與低溫時(shí)顯著不同的光學(xué)特性。雖然上面已經(jīng)在一定程度上具體性的或參考一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)實(shí)施例而對(duì)本發(fā)明 的各實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可在不背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)或范圍的前 提下對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施方式進(jìn)行各種修改。意思是，上面描述中包含的和附圖中示出的所有 內(nèi)容都應(yīng)該解釋為僅用于說(shuō)明特定實(shí)施例而不是限制性的。所有方向參考(例如，近端、 遠(yuǎn)端、上面、下面、里面、外面、向上、向下、左面、右面、橫向、前面、后面、頂部、底部、上方、下 方、垂直、水平、順時(shí)針和逆時(shí)針)只用于辨別方向的目的，以幫助讀者理解本發(fā)明，并不產(chǎn) 生限制，尤其是對(duì)本發(fā)明的位置、定向或使用不產(chǎn)生限制。除非特別說(shuō)明，否則連接參考 (例如，附于、接合、連接和結(jié)合)可寬泛地進(jìn)行解釋?zhuān)淇砂ㄒ唤M元件之間的中間構(gòu)件并 且這些元件之間可有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。同樣地，連接參考并非必然暗示兩個(gè)元件直接連接和彼此 相對(duì)固定。所述的光透射、吸收和反射的百分比旨在應(yīng)被解釋為僅是示意性的，而不是限制 性的。上面描述中包含的和附圖中示出的所有內(nèi)容都應(yīng)該解釋為僅用于說(shuō)明特定實(shí)施例而 不是限制性的。在不背離所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的基本要素的前提下，可對(duì)細(xì)節(jié)或 結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改或改變。
權(quán)利要求
一種可開(kāi)關(guān)的閘門(mén)裝置，用于調(diào)節(jié)入射輻射能的反射，包括第一反射型偏光片；第二偏光片；以及熱致消偏光片，位于所述第一反射型偏光片和所述第二偏光片之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，在第一溫度時(shí)，第一百分比的所述入射輻射能從所述裝置反射，第二百分比的所述入 射輻射能透射通過(guò)所述裝置；以及在第二溫度時(shí)，第三百分比的所述入射輻射能從所述裝置反射，第四百分比的所述入 射輻射能透射通過(guò)所述裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，當(dāng)?shù)陀陂撝禍囟葧r(shí)，所述熱致消偏光片調(diào)節(jié)入射光的偏振；當(dāng)高于所述閾值溫度時(shí)，高達(dá)100%的入射光被所述裝置反射，以及當(dāng)?shù)陀谒鲩撝禍囟葧r(shí)，高達(dá)50%的入射光被所述裝置反射。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述第二偏光片是反射型偏光片。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中，在第一溫度時(shí)，第一百分比的所述入射輻射能從所述裝置反射，第二百分比的所述入 射輻射能透射通過(guò)所述裝置；以及在第二溫度時(shí)，第三百分比的所述入射輻射能從所述裝置反射，第四百分比的所述入 射輻射能透射通過(guò)所述裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中，所述第一反射型偏光片反射高達(dá)50%的所述入射輻射能，并且透射大部分未被反射的 輻射能；以及當(dāng)所述熱致消偏光片高于所述閾值溫度時(shí)，所述第二偏光片反射高達(dá)100%的由所 述第一反射型偏光片透射的輻射能，當(dāng)所述熱致消偏光片低于所述閾值溫度時(shí)，透射高達(dá) 100%的由所述第一反射型偏光片透射的輻射能。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述第二偏光片是部分反射型偏光片。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述第二偏光片是吸收型偏光片。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述第二偏光片相對(duì)于所述輻射能的偏振具有 頻率選擇性。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述第一反射型偏光片和所述第二偏光片中的 任一個(gè)或兩個(gè)是漫反射型偏光片。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述第一反射型偏光片和所述第二偏光片中的 任一個(gè)或兩個(gè)是鏡面反射型偏光片。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述第一反射型偏光片和所述第二偏光片中的 任一個(gè)或兩個(gè)是熱致反射型偏光片。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述第一反射型偏光片和所述第二偏光片中的 任一個(gè)或兩個(gè)是光電反射型偏光片。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述第一反射型偏光片和所述第二偏光片中的 任一個(gè)或兩個(gè)是偏振旋轉(zhuǎn)的偏光片。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中，當(dāng)高于閾值溫度時(shí)，低至O%的入射輻射能被所述裝置透射，并且當(dāng)?shù)陀谒鲩撝禍囟葧r(shí)，高達(dá)100%的入射輻射能被所述裝置透射。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述裝置是薄且柔性的膜的形式。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括支撐所述第一反射型偏光片、所述第二偏光片 和所述熱致消偏光片的透明基板。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中，所述透明基板是剛性板。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中，所述透明基板包括長(zhǎng)通濾光片、短通濾光片或 帶通濾光片，并且只對(duì)特定波長(zhǎng)的輻射能是透明的。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述裝置被加入建筑材料中，用于調(diào)節(jié)進(jìn)入建 筑物、車(chē)輛或其它結(jié)構(gòu)的入射光的流量，從而調(diào)節(jié)所述建筑物、車(chē)輛或其它結(jié)構(gòu)的內(nèi)部溫 度。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其中，所述建筑材料是絕緣玻璃單元。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括下列組件中的一個(gè)或多個(gè)外部反射器、濾色 器、UV或有害輻射過(guò)濾器、透明基板、用于提供絕熱性的充滿(mǎn)的或中空的空間、抗反射涂層、 用于改善所述裝置的感溫能力的導(dǎo)電或絕緣的粘合劑或?qū)?、相變材料和低輻射率的涂層或直?br> 23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述第一反射型消偏光片和所述第二消偏光片 的每一個(gè)均限定了允許非偏振的輻射能透射通過(guò)所述裝置的透明區(qū)域。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括電致控制系統(tǒng)，用于在閾值溫度時(shí)補(bǔ)充并驅(qū)動(dòng) 所述熱致消偏光片。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的裝置，其中，所述電致控制系統(tǒng)還包括控制器；電源，與所述控制器連接；以及溫度傳感器，與所述控制器連接。
26.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，由所述裝置調(diào)節(jié)的輻射能的波長(zhǎng)范圍包括如下 一個(gè)或多個(gè)可見(jiàn)光、紅外線(xiàn)、紫外線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)電、雷達(dá)或微波波長(zhǎng)。
27.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述第一反射型偏光片和所述第二偏光片中的 任一個(gè)或兩個(gè)是頻譜選擇型偏光片。
28.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述第一反射型偏光片和所述第二偏光片的每 一個(gè)均在不同的頻率上具有不同的偏振效率或偏振響應(yīng)，或二者皆有。
29.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述第一反射型偏光片和所述第二偏光片的每 一個(gè)均在不同的頻率上具有不同的偏振特性。
30.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述第一反射型偏光片和所述第二偏光片中的 任一個(gè)或兩個(gè)包括多個(gè)偏光片的組合。
31.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述熱致消偏光片包括液晶。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的裝置，其中，所述液晶還包括與所述液晶相混合的添加劑， 用于影響所述液晶的光學(xué)特性或所述液晶的物理狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換速度，或二者皆有。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的裝置，其中，所述添加劑包括與所述液晶相混合的第二種液晶。
34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的裝置，其中，所述液晶或所述添加劑或二者被選擇用于確 定所述熱致消偏光片的凝固溫度和熔化溫度之間的差、向列到各向同性以及各向同性到向 列的相變的轉(zhuǎn)換溫度、或一對(duì)相變或狀態(tài)改變之間的差。
35.根據(jù)權(quán)利要求31所述的裝置，其中，選擇所述添加劑，以提高所述裝置對(duì)于環(huán)境條 件的功能響應(yīng)的穩(wěn)定性。
36.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述熱致消偏光片基于關(guān)于偏振光的旋轉(zhuǎn)的所 述熱致消偏光片的隨頻率變化的特性而被設(shè)計(jì)或選擇，以影響所述裝置的美學(xué)、顏色、光或 能量透射、吸收和反射特性中的一個(gè)或多個(gè)。
37. 一種可開(kāi)關(guān)的光閘裝置，用于調(diào)節(jié)光的反射，包括第一反射型偏光片，反射高達(dá)50 %的入射光并通過(guò)高達(dá)50 %的所述入射光； 第二反射型偏光片，以及熱致消偏光片，位于所述第一反射型偏光片和所述第二偏光片之間，在低于閾值溫度 時(shí)調(diào)節(jié)入射光的偏振，其中，當(dāng)高于所述閾值溫度時(shí)，高達(dá)100%的入射光被所述裝置反射，以及 當(dāng)?shù)陀谒鲩撝禍囟葧r(shí)，高達(dá)50%的入射光被所述裝置反射。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的裝置，還包括支撐所述第一反射型偏光片、所述第二偏光 片和所述熱致消偏光片的透明基板。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的裝置，其中，所述透明基板是剛性板。
40.根據(jù)權(quán)利要求37所述的裝置，其中，所述裝置是薄且柔性的膜的形式。
41. 一種絕緣玻璃單元，包括 第一玻璃板；第二玻璃板；第一反射型偏光片，位于所述第一玻璃板和所述第二玻璃板之間，反射高達(dá)50%的入 射輻射能并且透射大部分未被反射的輻射能；第二反射型偏光片，位于所述第一玻璃板和所述第二玻璃板之間；并且 熱致消偏光片，位于所述第一反射型偏光片和所述第二偏光片之間，用于在低于閾值 溫度時(shí)調(diào)節(jié)入射光的偏振，其中當(dāng)高于所述閾值溫度時(shí)，高達(dá)100%的入射光被所述裝置反射； 當(dāng)?shù)陀谒鲩撝禍囟葧r(shí)，高達(dá)50%的入射光被所述裝置反射；并且 當(dāng)所述熱致消偏光片高于所述閾值溫度時(shí)，所述第二偏光片反射高達(dá)100%的由所 述第一反射型偏光片透射的輻射能，當(dāng)所述熱致消偏光片低于所述閾值溫度時(shí)，透射高達(dá) 100%的由所述第一反射型偏光片透射的輻射能。
42. 一種可開(kāi)關(guān)的閘門(mén)裝置，用于調(diào)節(jié)入射輻射能的反射，包括 第一熱致偏光片；以及第二熱致偏光片，其中當(dāng)高于閾值溫度時(shí)，低至0%的入射輻射能被所述裝置透射，并且 當(dāng)?shù)陀谒鲩撝禍囟葧r(shí)，高達(dá)100%的所述入射輻射能被所述裝置透射。 在第一溫度時(shí)，第一百分比的所述入射輻射能從所述裝置反射，第二百分比的所述入射輻射能透射通過(guò)所述裝置；以及在第二溫度時(shí)，第三百分比的所述入射輻射能從所述裝置反射，第四百分比的所述入 射輻射能透射通過(guò)所述裝置。
43.一種調(diào)節(jié)入射輻射能的反射和透射的方法，包括以下步驟配置熱開(kāi)關(guān)反射型光閘(TSROS)裝置，所述熱開(kāi)關(guān)反射型光閘裝置包括第一反射型偏 光片、第二偏光片和位于所述第一反射型偏光片和所述第二偏光片之間的熱致消偏光片， 其中所述第一反射型偏光片和所述第二偏光片被定向?yàn)楸舜私徊妫?放置所述TSROS裝置，使輻射能入射至其上；在第一溫度時(shí)，第一百分比的所述輻射能從所述TSROS裝置反射，第二百分比的所述 輻射能透射通過(guò)所述TSROS裝置；以及在第二溫度時(shí)，第三百分比的所述輻射能從所述TSROS裝置反射，第四百分比的所述 輻射能透射通過(guò)所述TSROS裝置。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其中當(dāng)所述第一溫度高于閾值溫度時(shí)，所述的第一反射的操作還包括 用所述第一反射型偏光片和所述第二偏光片反射高達(dá)100%的輻射能；以及 當(dāng)所述第二溫度低于所述閾值溫度時(shí)，所述方法還包括對(duì)在所述第一反射型偏光片和所述第二偏光片之間透射的一部分所述輻射能進(jìn)行消 偏振；使高達(dá)50%的所述輻射能透射通過(guò)所述TSROS裝置；以及 反射高達(dá)50%的所述輻射能。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，還包括將所述第一反射型偏光片定向?yàn)樵诜钦环?向上與所述第二偏光片相交叉，以增加所述入射輻射能的透射。
46.一種調(diào)節(jié)輻射能的反射和透射的方法，包括以下步驟 將第一反射型偏光片定向?yàn)榕c第二偏光片相交叉；當(dāng)高于閾值溫度時(shí)，用所述第一反射型偏光片和所述第二偏光片反射高達(dá)50%的入射 輻射能并吸收高達(dá)50 %的入射輻射能；以及 當(dāng)?shù)陀谒鲩撝禍囟葧r(shí)，對(duì)在所述第一反射型偏光片和所述第二偏光片之間透射的一部分所述輻射能進(jìn)行消 偏振；使高達(dá)50%的所述輻射能透射通過(guò)所述第一反射型偏光片和所述第二偏光片；以及 反射高達(dá)50%的所述入射輻射能。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的方法，其中，所述的定向的操作還包括將所述第一反射型 偏光片定向?yàn)樵诜钦环较蛏吓c所述第二偏光片相交叉，以增加所述入射輻射能的透射。
48.一種調(diào)節(jié)輻射能的反射和透射的方法，包括以下步驟 將第一熱致偏光片定向?yàn)榕c第二熱致偏光片相交叉；當(dāng)高于閾值溫度時(shí)，用所述第一熱致偏光片和所述第二熱致偏光片反射高達(dá)100%的 入射輻射能；以及其中，當(dāng)?shù)陀谒鲩撝禍囟葧r(shí)，所述第一熱致偏光片和所述第二熱致偏光片停止偏振， 透射高達(dá)100%的所述入射輻射能。
49.一種調(diào)節(jié)輻射能的反射和透射的方法，包括以下步驟將反射型偏光片定向?yàn)榕c偏振旋轉(zhuǎn)型偏光片相交叉；在所述反射型偏光片和所述偏振旋轉(zhuǎn)型偏光片之間插入熱致消偏光片；當(dāng)所述熱致消偏光片高于閾值溫度時(shí)，用所述反射型偏光片和所述偏振旋轉(zhuǎn)型偏光片 反射高達(dá)100%的入射輻射能；以及當(dāng)?shù)陀陂撝禍囟葧r(shí)，使高達(dá)100%的所述入射輻射能透射通過(guò)所述反射型偏光片、所述熱致消偏光片和所 述偏振旋轉(zhuǎn)型偏光片。
50.一種用于顯示反射圖像的方法，包括以下步驟將熱反射材料或裝置按照期望圖像的形狀設(shè)置在表面上，或去除區(qū)域內(nèi)的熱反射材料 以形成圖像區(qū)域；以及當(dāng)高于或低于特定閾值溫度或特定范圍的溫度時(shí)，從所述熱反射材料反射入射光，其 中，所述反射圖像變?yōu)榭梢?jiàn)的。
51.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，包括以下步驟將反射光學(xué)組件加入所述熱反射材料；并且當(dāng)熱反射圖像處于有效狀態(tài)時(shí)，改變所述熱反射材料的光學(xué)響應(yīng)。
52.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，還包括使所述熱反射材料中的消偏光片的旋轉(zhuǎn)角 度具有空間依賴(lài)性，或使所述熱反射材料中的一個(gè)或多個(gè)偏光片的偏振效率具有空間依賴(lài) 性。
53.一種用于調(diào)節(jié)建筑物、車(chē)輛或其他結(jié)構(gòu)的內(nèi)部溫度的方法，包括以下步驟將熱反射材料置于結(jié)構(gòu)的外表面上；以及轉(zhuǎn)換所述熱反射材料的溫度響應(yīng)，由此所述熱反射材料在高溫時(shí)主要反射入射輻射 能，在低溫時(shí)，相對(duì)地對(duì)入射輻射能更多地進(jìn)行透射或吸收，或二者皆有。
54.根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，還包括將所述熱反射材料置于所述結(jié)構(gòu)上，以在低 溫或冬季時(shí)接收最多的入射輻射能，在高溫或夏季時(shí)接收最少的入射輻射能。
全文摘要
熱開(kāi)關(guān)反射型光閘是自調(diào)節(jié)的“可開(kāi)關(guān)反射鏡”裝置，在高于閾值溫度時(shí)反射高達(dá)100％的入射光，在低于閾值溫度時(shí)反射高達(dá)50％入射光。輻射能流量上的控制不依賴(lài)于裝置的導(dǎo)熱或絕熱率，并且可能會(huì)或不會(huì)保護(hù)圖像和入射可見(jiàn)光的顏色特性。該裝置可以用作建筑材料，以在不需要外部電源或操作者信號(hào)的情況下，有效調(diào)節(jié)建筑物、車(chē)輛或其他結(jié)構(gòu)的內(nèi)部溫度。該裝置具有不能在傳統(tǒng)窗戶(hù)、天窗、有色玻璃、燈具、玻璃磚、磚或墻壁上獲得的唯一的美學(xué)光學(xué)特性。該裝置可以設(shè)計(jì)為在透明和反射狀態(tài)下透射充足的可見(jiàn)光，同時(shí)在透射通過(guò)裝置的全部能量上提供有效控制。
文檔編號(hào)G02B26/02GK101802679SQ200880106571
公開(kāi)日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2008年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月11日
發(fā)明者威爾·麥卡錫, 理查德·M·鮑爾斯 申請(qǐng)人:雷文布里克有限責(zé)任公司