專利名稱：熱開關反射型光閘的制作方法
技術領域：
本文所述主題涉及通過選擇性反射來控制光和輻射熱的流量的裝置。該技術在被動或主動的調光或調溫膜、材料和裝置(尤其是建筑材料)方面具有特別(但不唯一)的應用。
背景技術：
控制輻射能(例如光和熱)的流量的問題，特別是在諸如調節(jié)建筑中的太陽輻射熱獲得的應用中以及其它應用中，之前已利用許多光學方法來處理。光致暗化(photodarkening)材料已經用了幾十年(例如，在太陽鏡中)，在被紫外線(UV)福射激發(fā)時，選擇性地削弱入射光。當混合入窗戶時，這種材料通過暗化來削弱明亮的陽光，并通過再次變成透明來允許人造光或漫射日光不受阻礙地通過，從而可以用于調節(jié)結構的內部溫度。這種系統是被動的、自調節(jié)的，不需要除了周圍的UV光以外的外部信號而工作。不過，因為它們由UV光控制而不是由溫度控制，所以這種系統在溫度調節(jié)應用方面的效用有限。例如，它們可以在炎熱的天氣阻擋多余的陽光，也會在寒冷的天氣阻擋需要的陽光。電致暗化(electrodarkening)材料也已用于調節(jié)光的透射。最廣泛應用的電致暗化材料是夾在兩個高效吸收偏光片之間的液晶，其主要通過吸收來削弱略多于50%的透過它們的光。這種材料由諸如銦錫氧化物(ITO)的透明導電材料涂層產生的電場控制。這些液晶面板通常用于視頻顯示器中，其被設計為在工作條件下不再各向同性，并且在建筑材料中的應用也很有限。這在某種程度上是因為使用上述液晶面板所需的重要的基礎結構，包括電線和電源，并且需要復雜的控制系統、傳感器和算法，或者大量的用戶輸入，來設置材料的狀態(tài)從而調節(jié)通過它們的光、熱和輻射能。電致暗化材料和光致暗化材料主要通過吸收而不是反射來削弱入射光，這意味著它們在暴露至亮光時將變熱。這些材料吸收的熱量也可以抵消輻射透射過程中減少的熱量，因此在它們調節(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柵偏光片(WGP)自20世紀60年代以來得到使用，并在例如Sriram等人的美國專利第4，512，638號中描述。隨著20世紀90年代至21世紀初納米光刻(nanoscale lithography)的出現，使采用Perkin等人的US專利第6，122, 103號中所描述的高端光學和激光技術制造反射可見光和紫外線波長的寬頻帶線柵偏光片成為可能(盡管昂貴)。最近，引進了低成本反射型偏振膜，其結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，以通過將削弱的光反射回裝置中而非將削弱的光吸收來增強亮度，例如在Weber等人的美國專利第7，038，745號和Verrall等人的美國專利第6，099，758號中所描述的。這樣的反射型偏光片可以像鏡面一樣對光的一個偏振進行鏡面反射，或像白色涂層一樣對光的一個偏振進行漫反射，或者這兩種情況的組合。這些薄膜專門開發(fā)用于視頻顯示器市場，并且沒有應用到視頻顯示器以外的領域。另外，反射型偏光片可以由某些類型的液晶制成。鑒于線柵偏光片和伸展聚合物偏光片是線性偏振，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。 熱開關在其ON或閉合狀態(tài)允許熱能通過，而在其OFF或斷開狀態(tài)阻止熱能通過。這些開關是機械傳遞的，依賴于兩個導電表面(典型地由金屬制成)之間的接觸，以使熱量通過。當兩個表面收回時，熱能除了穿過空氣間隙外不能在兩個表面之間傳導。如果裝置位于真空中，那么熱傳導會在斷開狀態(tài)下被完全阻止。另一類熱開關包括將氣體或液體注入容器中或從容器中抽出。當容器滿時，傳導熱。當空時，不發(fā)生傳導，盡管可能仍然會穿過容器發(fā)生輻射傳遞。光可以通過濾光片而被阻止，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，從而起到光學開關的作用。同時，附加的機械開關可以將其它透明材料(包括濾光片)轉變?yōu)楣鈱W開關。當閘門打開時，光很容易地通過。當閘門閉合時，沒有光通過。如果機械閘門被諸如液晶的電致暗化材料代替，那么開關是“幾乎固態(tài)的”，除了光子、電子和液晶分子自身之外，沒有移動的部分。其它電致暗化材料(例如在Azens等人的美國專利第7，099，062號中描述的)可以起到類似的作用。這些濾光片/光學開關組合不是被動的，而必須由外部信號(例如電信號)控制?？砷_關反射鏡基于可逆的金屬氫化物金屬鋰化物(metal lithidechemistry),例如在Richardson的美國專利第7，042, 615號中描述的。這些可開關的反射鏡依賴于離子在電場的作用下越過勢壘的物理遷移，因此具有有限的開關速度和循環(huán)壽命。另外，電控“光閥”將液晶與一個或多個反射型偏光片相結合，例如在Bruzzone等人的美國專利第6，486，997號中描述的。在這些裝置中，液晶通常用作屈電消偏光片(electrotropicdepolarizer),即，用作改變或轉換透過該液晶的光的偏振的轉軸的結構，以在電場作用下開啟或關斷。由于主要應用于視頻顯示器和高級光學系統中，這些裝置中的一些可能被認為是可開關的反射鏡，盡管它們很少被那樣描述。在說明書背景技術部分中所包含的信息(包括本文中引用的任何參考文獻及其任何描述或討論)都僅用于技術參考目的，而不應被認為是限制本發(fā)明的范圍的主題。

發(fā)明內容
本文中公開的技術涉及對關于輻射能(例如可見光、UV或紅外光)的窗戶或類似材料或結構的透射率進行基于溫度的控制，包括了日光頻譜的整個范圍，目的是基于外部天氣條件、內部溫度或二者的任意組合將熱流量調節(jié)進入一種結構。這項技術可以被用為具有夾在兩個偏振濾光片之間以調節(jié)光能的通過的溫度響應的光學消偏光片(例如，熱致液晶)的裝置。通過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，高達一半的入射輻射能穿過該裝置，在高于閾值溫度時，可從該裝置反射掉100%的入射輻射能，由此得到一種熱開關反射型光閘(opticalshutter)(在下文中稱為“TSR0S”或“閘門(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(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。在一個實施例中，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反射型偏振濾光片被連續(xù)排列。當反射型偏光片被定向為平行時，可以反射高達50%的入射輻射能。實際上，也有少量光被吸收，使得通常透射過兩個平行偏光片的光為30% 40%o當反射型偏光片被定向為彼此垂直時，一個偏光片阻止50%的光,而第二個反射型偏光片阻止由第一個反射型偏光片透射的剩余50%的光。在這種情況下，透射穿過兩個反射型偏光片的光很少(通常小于1%)，大部分光(通常接近100%)被反射回入射方向。
在另一種實施例中，改變從中穿過的光的偏振的可開關消偏光片被設置為與兩個或更多的偏光片相連。在一個實施例中，可開關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?？砷_關消偏光片可以專門選擇或設計為熱致變色的，其偏振狀態(tài)在預定溫度下轉換。在“關斷”狀態(tài)下，入射光的偏振狀態(tài)很大程度上不會受到消偏光片的影響，在“開啟”狀態(tài)，已穿過第一個偏光片的特定偏振的光按照設置的量進行旋轉。這通常用于用第二個偏光片對光進行調準，是在平行狀態(tài)還是在垂直狀態(tài)取決于需要的光學影響。從而，兩個反射型偏振濾光片和液晶的結合形成了反射50%或100%入射光(取決于液晶的狀態(tài))的可開關反射鏡。從以下對本發(fā)明的各個實施例的更具體描述中，本發(fā)明的其他特征、細節(jié)、用途和優(yōu)點將顯而易見，本發(fā)明在附圖中進一步示出，并在附加權利要求中被進一步限定。


請注意，在所有圖中，密切相關的元件具有相同或相似的元件標號。圖I是示出了夾在兩個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裝置的一個實施例的示意性截面圖。描述了閘門在冷的狀態(tài)時的入射光的動作。圖2是圖I實施例的示意性截面圖，此圖描述了閘門在熱的狀態(tài)時的入射光的動作。圖3是TSROS裝置的另一個實施例的示意圖，其中，偏光片限定了孔徑或透明區(qū)域，以使來自外部源的一些非偏振光不經修正地穿過閘門。圖4是TSROS裝置的又一個實施例的示意圖，其中，出于美學或其它原因包含了可選濾光片。圖5是TSROS裝置的又一個實施例的示意圖，其中，通過附加兩個透明電極和控制系統，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裝置的又一個實施例的示意圖，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。描述了閘門在冷的狀態(tài)時的入射光的動作。圖7是圖6實施例的示意圖，此圖描述了閘門在熱的狀態(tài)時的入射光的動作。圖8是示例性熱致反射型偏光片在熱和冷兩個狀態(tài)時的示意圖。圖9是TSROS裝置的又一個實施例的不意圖,其中，第一個偏光片是偏振旋轉型偏光片。圖10是示例性偏振旋轉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。
具體實施例方式熱致光學消偏光片可以與兩個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通過閘門、在高溫時反射的熱開關反射型光閘(TSR0S)。消偏光片被專門選擇或設計為熱致性的，也就是說，它的偏振狀態(tài)在預定溫度下轉換。TSROS裝置通過控制建筑物、車輛或其它結構吸收的日光輻射量而專門但不唯一地用于調節(jié)它們的溫度。液晶、偏光片和反射型偏光片的結構、組成、制造和功能均已有詳細記載，但是為了更好的理解，本文還是提出了以下詳盡的細節(jié)。許多材料表現出熱致特性(包括液晶)，它們在已知為“澄清點(clearing point)”的溫度時從規(guī)則的或“ON”狀態(tài)(例如，晶體的、向 列的或近晶的)轉變?yōu)闊o規(guī)則的或“OFF”狀態(tài)(液態(tài)的、各向同性的或無偏振的狀態(tài))。例如，4- 丁基聯苯腈(CB)液晶具有大約16. 5攝氏度的澄清點，而6CB液晶具有大約29. 0攝氏度的澄清點，因此在接近室溫的條件下“熔化”(各向同性的)。4CB和6CB的混合物具有兩個值之間的澄清點，與混合物中每種成分的百分數成比例(接近線性)。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，通過第一個偏光片的特定偏振狀態(tài)的光被旋轉了設定的量(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)。在一些實施中，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50%并透射大約40%的向其移動的光或其它輻射能。在熱(各向同性的)狀態(tài)下，TSROS裝置反射達100%的入射光。從而，它形成了熱開關反射型的光閘。應理解，依靠偏光片和消偏光片層的精確排列，相反的轉變(冷時閘門反射、熱時透射)也是可能的。這種技術具有專門但不唯一的效用，例如建筑物或建筑材料基于溫度調節(jié)通過窗戶、天窗或其它透明材料的輻射能(包括可見光、UV和IR光)的流量，從而在高溫時限制輻射能(例如日光)的進入。因此，這種技術可以用于通過控制建筑物和其它結構吸收日光的量來調節(jié)其內部溫度。為了本文的目的，本文中術語“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。術語“輻射能”用來表示可見光、紅外線、紫外線、無線電、微波、雷達或遵循光學定律的其它波長的電磁輻射。類似地，每當本文使用術語“光(light)”或“光學(optical)”時，其意在包括輻射能的任意形式。本文使用的術語“光學(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，術語“熱致消偏光片”是指消偏振(例如偏振旋轉)隨溫度變化或直接受溫度控制的材料。一種構造熱致消偏光片的方法是在兩個對準層之間放置熱致液晶。熱致液晶分子的方向受到對準層(例如，它們的化學性能和結構)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，這種結構可以用作波阻，其中不同頻率和帶寬的光的偏振的旋轉依賴于溫度，并且其中在高于閾值溫度時波阻的晶狀結構會瓦解。應注意，熱致液晶的討論是作為一個實例提供的，不應該被認為是對TSROS裝置的范圍的限定。
對于本文的目的，術語“開關”包括用于選擇性阻止或允許能量流動的固態(tài)和機械裝置，并且包括數字開關(例如，晶體管和繼電器)和模擬調節(jié)器(例如電子管和可變電阻器)。此外，選擇性阻止或調節(jié)氣體或流體流量的閥可以認為是對開關的模擬，故原則上兩個術語可以互換使用。根據這個定義，TSROS裝置是固態(tài)光閘，它基于TSROS裝置的溫度從它的“開啟”或透射狀態(tài)向它的“關斷”或反射狀態(tài)轉變。對于本文的目的，術語“被動的”指的是響應于環(huán)境條件而不依賴于來自操作員的外部信號或指令工作的物體或裝置。從而，裝置可以包括多個復雜的組件(甚至是活動的部件)，并且對于本文的目的仍可以認為是“被動的”。類似地，可能存在的用戶優(yōu)先模式實質上不會改變這種裝置的被動性質。相反地，主動裝置是需要用戶輸入以執(zhí)行正常功能的裝置。例如，光感太陽鏡是被動裝置，而由阻隔式開關(wall switch)或調光開關操縱的標準電燈泡是主動裝置。
對于本文的目的，術語“消偏光片”指的是以除削弱以外的一些方式旋轉或以另外的方式改變穿過它的光的偏振向量的物體、裝置或物質。個別地，術語“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。最具體地，這種阻止通過吸收發(fā)生。對于本文的目的，術語“反射型偏光片”特指通過反射而非吸收來阻止一種偏振的光的偏光片。根據這個定義，接近標準反射或半反射濾光片的標準吸收型偏振濾光片不是反射型偏光片并且不應該與之混淆。還應該理解，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于不同的工作原理并產生性質上不同的光學作用，因此它們之間的區(qū)別是顯著的。當討論反射型偏光片時，為了示例性討論的目的，我們方便地假設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，實際上，這些偏光片是效率可能小于100% (例如，由于設計選擇或設計和制造限制)，這些偏光片是部分吸收性的并且具有依賴于頻率、依賴于空間的反射、吸收和透射的特性(例如，由于設計選擇或設計和制造限制)，故這不應該被解釋為對發(fā)明的范圍的限定。圖I是示出了夾在兩個反射型偏振濾光片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TRSOS裝置的一個實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，在可見光、近UV和近IR頻譜的重要帶寬上具有顯著強度的光)。在裝置的一個示例性應用中，外部光源是太陽。然而，當外部光源不是白色時(例如街燈或藍天的漫射輻射能)，裝置也能工作。入射光首先穿過外部反射型偏光片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))的金屬導線的微小陣列構成的線柵偏光片。注意，線柵偏光片具有在極寬波長范圍(包括無線電、微波和雷達波長)之上的偏振特性，這可能在一些應用中尤其有用。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)穿過外部反射型偏振濾光片101，它就進入熱致消偏光片102，它是能呈現兩種不同偏振狀態(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行旋轉。在優(yōu)選的實施例中，消偏光片102是將光的偏振向量旋轉90度的扭曲向列型(twisted nematic)液晶。然而,其它種類的裝置和材料(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熱致消偏光片102，它將照射內反射型偏光片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，當光的偏振向量沒有被旋轉時，光的偏振垂直于內反射型偏光片103的偏振,并且光100%被反射。然而,在冷狀態(tài)中，當光的偏振向量被旋轉了 90度并且平行于內反射型偏光片103時,一些光被偏光片材料吸收，剩余的被透射過去。對于裝置的冷狀態(tài)，描述了入射光的動作外反射型偏光片101反射50%的入射光。剩余的光穿過熱致消偏光片102，其中，其偏振向量被旋轉，隨后穿過內反射型偏光片或 分析器103，其中大部分光沒有受到影響。然后光穿過可選的透明基板104，最終離開裝置。從而，裝置在它的冷狀態(tài)時充當了“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表面。圖2是圖I實施例的示意性截面圖，此圖描述了閘門在熱的狀態(tài)時的入射光的動作。熱致消偏光片102不會影響從中穿過的光的偏振向量。從而,任何照射內反射型偏光片的光對于它來說都是垂直偏振的，并且高達100%被反射回去。因此，TSROS裝置充當了“全反射鏡”，反射了高達100%的照射其外表面的光。因而，閘門在其冷的狀態(tài)時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，閘門透射了基本上小于1%的光能。因此，該閘門可以用于基于閘門的溫度來調節(jié)進入結構的光或輻射熱的流量。從上面的描述中，本領域的普通技術人員應理解，在本實施例中，透明基板104的存在僅僅是為了結構支撐和便利的原因。在對閘門的功能不做重大改變的情況下可以去掉這個組件。可選地，在不對其功能做重大改變的情況下，透明基板104可以位于閘門外表面而非內表面上，或者透明基板104可以同時位于兩個表面上，或者甚至插入閘門的一個或多個功能層之間。此外，如果透明基板104位于閘門的內表面上，如圖I和圖2所示，那么它不需要對所有的波長都是透明的，而實際上可以是長通、短通或帶通濾光片，只要透射的波長作為熱能、照明或用于某些其它目的而使用。然而，為方便起見并節(jié)約成本，通常優(yōu)選的是使用諸如玻璃或丙烯酸樹脂的普通透明材料作為基板。由于眼睛在對數級別上工作，所以初步證據顯示削弱50%的入射光在主觀上看起來像原來(未削弱的光)的約84%—樣亮，但這是可能改變的。作為美學、人和能量管理等因素的平衡，初步證據顯示熱狀態(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用于窗戶。從而TSROS裝置的不同的應用和實施例可能需要不同的透射率水平。在生產TSROS裝置的一個示例性工藝中，第一步是創(chuàng)建液晶(CL )單元或“瓶子(bottle)”。兩片SiO2涂層(鈍化)玻璃用劃線器劃為預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，那么它應該被蝕刻而在適當的位置離開Si02。然后將這兩個薄片置于48kHz的超聲波清洗機(例如，Crest Truesweep功率級設置為8) 15分鐘，使用每加侖混合I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(例如Billco 600系列)代為清洗。由于需要無潮濕儲存和升級，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，并隨后置于臭氧清洗機中15分鐘。然后溶解在溶劑中的PI對準層進行500RPM旋涂沉淀10秒和隨后的2000RPM旋涂沉淀45秒?？煽康耐繉釉诒∑科椒接⒊呱洗蠹s需要lml。對于太大而不能進行旋涂的薄片，可以通過噴墨打印機沉積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I小時以硬化PI。烤箱門在內部溫度達到85度或更低時才能打開。為了預防PI表面的污染，薄片隨后被儲存在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的位置，并且與一塊用雙面膠帶保護的被摩擦布 材料包住的聚丙烯或鋁進行摩擦。摩擦塊在同一方向被推過表面25次，除了它自身重量之外沒有向下的力。然后在薄片未涂敷的一側標記(例如，用Sharpie筆)摩擦方向。然后使用噴氣機將多個7. 5微米還有隔珠(spacer bead)配置在一個薄片的摩擦表面，并且摩擦方向定向為自第一個基板起90度的第二個薄片位于摩擦側向下第一個薄片的頂上。首先用不會與液晶相互影響的光學粘合劑(例如，Norlin68)將邊緣密封，然后再用防水密封層(例如，Loctite 349)密封,至少留兩個端口不密封,每個約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，或者在室溫下固化一個星期。然后將瓶子置于壓力為20毫托或更小并且溫度在澄清點以下在液晶凝固點以上的真空裝載機中，并下降到含液晶(例如，5份6CB、I. 25份E7和0. 008份811的混合物，其澄清點為35度)的狹縫中。液晶通過表面張力作用進入瓶子中。當加載完成時，將瓶子從真空容器中移走，用Norlin 68和Loctite 349密封端口，并重復固化步驟，注意避免液晶混合物在UV光下不必要的暴露。現在，制瓶完成。一旦瓶子制成，就可以進一步將其構造成完成的TSROS裝置。示例性的TSROS裝置包括獨立的、熱致反射濾光片(例如，LC瓶子、偏光片和僅UV防護)和中空玻璃單元(I⑶)或者熱致反射濾光片壓成一層的“雙層窗戶”。為了制造熱致反射濾光片，LC瓶子被碾壓幾次，壓上光學透明薄片粘合劑(例如，3M 8141和3M 8142光學透明粘合劑)和反射型偏光片膜(例如，3M高級偏光膜(APF)或非多層膜式反射偏光片(DRPF))的層。然后設置UV防護層(例如，GamColor 1510UV膜)。所有層壓步驟都在含等級為1，000的下向通風罩(downdrafthood)的等級為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生氣泡。工藝過程開始，通過使用6ft自動/手動滾動層壓機開始將粘合劑施加至瓶子。利用整平旋鈕(leveling knob)上的預置增量，在層壓機上設置高度，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重復這個工藝，其中偏光片膜自前面的層旋轉90度。將又一層3M 8141施加至瓶子的兩側中的任一側，并隨后施加UV防護層作為最后一步。至此，瓶子變成熱致反射濾光片。為了便于通過LC瓶子制造中空玻璃單元(KU)，需要進一步的層壓。熱致反射濾光片是UV防護上給定的兩個相鄰(consecutive) 3M 8142層。通常比瓶子大I 2英寸的鋼化玻璃也給定了兩個相鄰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。每個粘合劑側都一起放置并隨后最后一次貫穿層壓機，再次設置適于層壓并防止損壞瓶子的高度。裝置現在可以具有建立在它周圍的標準中空玻璃單元。含干燥劑的標準鋁隔板用于隔開I⑶玻璃的兩層并且附著在含PIB連結珠(bonding bead)并用熱熔密封劑密封在聚異丁烯(PIB)周圍的玻璃上。I⑶現在已經準備好移動和安裝。圖3是TSROS裝置的另一個實施例的示意圖，其中，在偏光片101和103中一個或兩個同時有間隙105，以使來自外部源的一些非偏振光在不修正的情況下穿過閘門。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置在條或點中。然而，本領域普通技術人員應理解，有許多不需要詳細闡述的精加工間隙105的備用方法。該實施例可能在例如需要提供相對清晰、未經削弱的風景的窗戶中是有用的。這樣，反射狀態(tài)下偏光片101和103的削弱或吸收將類似于通過普通窗戶屏來觀看。具有間隙105的偏光片101和103代替均質的偏光片的應用增加了在各種條件下穿過閘門的能量的透射率，從而降低了閘門在其熱的狀態(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)勢的。 應注意，通過相對于彼此以大于0度小于90度的角度旋轉兩個偏光片可以實現類似的效果，盡管這種方法只能增大閘門在熱的狀態(tài)下的透明率，并且實際上可能(取決于閘門精確的幾何結構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%(這是當兩個理想偏光片平行放置時出現的狀態(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)。同時注意，液晶對準層中的間隙(或其它改變)可以產生類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閘門。圖4是TSROS裝置的又一個實施例的示意圖，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)，它可以設計為反射很窄的波長范圍并透射其余全部，或設計為帶通濾光片(例如，一片有色玻璃或塑料)，其被設計為透射一個波長范圍并反射或吸收其余全部。濾光片106被描述為在閘門的外表面上。然而，本領域普通技術人員可以理解，通過將濾光片106放置在閘門的其它層也可以創(chuàng)造不同的美學或光學效果。例如，如果濾光片106放置在閘門的內表面上，那么當閘門處于熱狀態(tài)或100%反射狀態(tài)時，顏色對于外部觀察者來說是透明的。濾光片的使用將減少冷狀態(tài)或50%反射狀態(tài)時透過閘門的光和輻射能的總量。然而，這種設置在認為美學、關鍵波長的抑制或熱狀態(tài)反射率比冷狀態(tài)透明率更重要的情況下是有優(yōu)勢的。備選地，為了不用附加的濾光片層，閘門可以用一個或多個有色偏光片(也就是說，在整個可見光頻譜范圍不吸收或反射的偏光片)替換一個反射型偏光片。一個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)下產生紫色(紅色和藍色的混合色)。圖5是TSROS的又一個實施例的示意圖，其中，通過附加兩個透明電極107和控制系統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?？刂葡到y108包括溫度傳感器、電源和控制器硬件。控制系統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成的LCD控制器和恒溫器。當感知的溫度下降到閾值以下時，控制系統在透明電極107之間施加AC或DC電壓(透明電極在電致消偏光片102’上產生AC或DC電場)使得它的偏振特性改變(例如，通過再次定向液晶分子)。這樣的控制系統的設計在現有技術中是很普通的，這里不需要詳細闡述。該實施例的工作情況和應用在其它方面與圖I和圖2所示的實施例的工作情況和應用相同。圖6是TSROS裝置的又一個實施例的示意圖，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’的設計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，進入閘門的非偏振光遇到處于非偏振狀態(tài)下的外偏光片101’，并且不會受到重大影響，然后遇到處于非偏振狀態(tài)下的內熱致反射型偏光片103’，也不會受到重大影響。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。圖7是圖6的實施例在熱的狀態(tài)下的示意圖。在這種情況下，熱致反射型偏光片101’和103’都在全偏振結構下，在它們之間沒有偏光片。因而，當非偏振光遇到外熱致反射型偏光片101’時，像在其它實施例中一樣，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)下的閘門是100%透射的，在熱的狀態(tài)下是100%反射的。像在其它實施例中一樣，當兩個熱致反射型偏光片101’和103’相隔90度定向時,發(fā)生理想的反射?？梢酝ㄟ^不重合(misalign)兩個熱致反射型偏光片101’和103’來調節(jié)熱狀態(tài)下的透射和反射量，并且可以通過在兩個熱致反射型偏光片101’和103’之間放置消偏光片調節(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在熱和冷兩個狀態(tài)時的示意圖。在該示例性實施例中，偏光片101是由平行金屬線109構成的線柵偏光片。然而，不同于標準線柵偏光片，該實施例中的偏光片是含由線段110構成的線109的MEMS(微機電系統)裝置，線段110由響應于溫度而改變其物理形狀的導電、熱致材料制成。這種材料的實例包括但不限于諸如銅鋁鎳合金的形狀記憶合金。在該示例性實施例中，形成線段110以使其在高溫時平躺，并在低溫時從表面豎起。因而，在某一閾值溫度之上，各線段110充分平躺，以彼此物理連接并形成連續(xù)的線109，共同形成了線柵偏光片101或103。然而，應理解，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和光子學材料或所謂的“超材料”構成的形式，并且在不改變該實施例的基本性質、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所示的設計。圖9是TSROS裝置的又一個實施例的不意圖,其中，夕卜反射型偏光片101被“偏振旋轉型偏光片”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，偏振旋轉型偏光片將偏振相反的光轉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并且透射過去。偏振相反的光照射外偏光片101并且被“旋轉”，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)下的該實施例的工作情況然后偏振光進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))，從而起到旋轉所有從中穿過的光的偏振的作用，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施例中描述的標準反射型偏光片。既然消偏振的光與第二偏光片103的偏振相匹配，那它就可以透射過去。因此，在該實施例中TSROS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變得無組織(也就是，液態(tài)或各向同性狀態(tài))并且不會影響從中穿過的光的偏振。因此，由于光對于第二偏光片103來說是偏振相反的，于是100%的光被反射回來。因此，TSROS裝置在熱狀態(tài)下是100%反射的。圖10是偏振旋轉型偏光片裝置的示例性形式的示意圖，由線柵偏光片111、反射鏡112和消偏光片113構成。偏振相匹配的光照射偏光片111時可以透射出去。然而，偏振相反的光照射偏光片111時會被以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的方向傳播。在這點上，反射光透過以特定量(通常是90度) 旋轉其偏振的永久消偏光片(也已知為波阻或波片)。因而，反射光的偏振現在與透射光的偏振相匹配。因此，偏振旋轉型偏光片透射了 100%照射它的光，同時確保所有的光都是相同的偏振。應理解，光學組件的種種其它設置可以實現相同的效果，并且也可以發(fā)現其它類型的偏振旋轉型偏光片，包括基于納米結構的光學或光子學材料的偏光片材料、所謂的“超材料(metamaterial)”和根據不同原理工作的其它材料。然而,本實施例基本的功能、目和性能不會受到所采用的偏振旋轉型偏光片的確切特性的影響。圖11是另一類型的反射型偏光片(光電偏光片)的不意圖,其中，線柵偏光片111的導線109被光電條(photovoltaic strip)代替。在優(yōu)選實施例中，這些條109是由半導體(例如硅)薄膜之上的金屬(例如鋁)薄膜構成的Shotkey型二極管。然而，在不對該TSROS裝置實施例的性質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反射相當一部分到達其自身的偏振相反的光，就像用普通的線柵偏光片那樣，但是同時這個光的相當一部分通過可以獲得以產生電流的電勢的形式被吸收。光電裝置的設計和功能在現有技術中已經描述的很充分，這里不需要更多的闡述了。然而，應理解，本實施例可以采用一個或多個光電偏光片,使得被一個偏光片或多個偏光片阻止的一部分光可以以電能形式被利用。除了閘門的普通熱致反射動作之外又發(fā)生這種動作。TSROS裝置是被動的、自調節(jié)的(不需要外部信號或用戶輸入而工作)，從而可以被認為是所謂的“智能材料”。TSROS裝置也可以被理解為近固態(tài)光學開關。在一些實施例中，除了液晶分子薄膜之外，開關不包含移動部件，除了光子和電子。TSROS裝置基于溫度調節(jié)從中穿過的光和輻射能的量。因此閘門通過控制反射和吸收日光能量或其它入射光能量，可以用于幫助調節(jié)建筑物、車輛和其它結構的內部溫度。TSROS裝置可以有多種結構。例如，如果TSROS裝置配置為透射并反射漫射可見光，那么它可以充當用于諸如玻璃磚、隱形玻璃和締卷聚合物的半透明建筑材料的美學、能量調節(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直可見光，那么它充當用于諸如玻璃或聚合物窗戶的透明建筑材料的美學、能量調節(jié)的替換。此外，如果TSROS裝置配置為顯示可見光頻譜中的反射峰和透射峰，那么它可以充當用于有色玻璃、彩色窗戶或窗戶貼花和涂層或有色人工光源的能量調節(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裝置的實體實例可以是厚或薄、強或弱、剛或柔、整體的或由分離的部件構成的。盡管這里描述并闡明了幾種示例性實施例，但是應理解，本發(fā)明不局限于這些特定的結構?？梢栽黾踊蛞苿又T如抗反射涂層或薄膜的可選組件以適應特定應用和特定制造方法的需求，并通過去除或代替某些組件可以產生一些實施例的較低等的形式。例如，用一個普通吸收型偏光片代替一個(不是兩個)反射型偏光片將產生在冷狀態(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1%透射的TSROS裝置。這樣的TSROS裝置可以在其熱狀態(tài)下吸收，并因而不會有效阻止熱量。不過，如果(例如)認為TSROS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)勢的。
另外，通過增加或減少其熱導率和/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TSROS裝置的性能。此外，通過調整一個或兩個偏振層的結構(例如，通過用透明材料替換偏光片材料的條或點)，會增加TSROS裝置在冷和熱兩個狀態(tài)下的透明度。通過調整偏光片相對于彼此的方向(也就是說，在熱狀態(tài)下小于90度將產生小于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)。通過調整由消偏光片提供的偏振光的旋轉，也有可能增大或減小TSROS裝置在冷狀態(tài)下的透明度。通過增加可選的特征(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裝置還能在特定應用方面被功能性增強。在根本上不背離發(fā)明精神實質的條件下，不同的偏光片類型(包括但不限于線柵偏光片、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型偏光片)可以以許多種不同的排列方式組合，以實現類似于這種應用描述的效果。例如，可以選擇反射型偏光片使得每個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。盡管當反射的波長范圍盡可能大時，TSROS裝置會發(fā)生能量傳輸上的最大控制，但是由于美學或其它原因附加的濾色層會改變透過TSROS裝置的光的透射譜(即顏色)。另外，通過增加一個或多個帶阻濾光片以反射特定波長的光，有可能會將反射的“顏色”添加到TSROS裝置的表面上，在其效率方面產生最小的效果。由此產生的光學特性不會近似于任何其它建筑材料的光學特性，盡管對某些類型的太陽鏡來說，它們可能具有短暫(passing)的類似之處。由于美學、熱和光管理或其它原因，有可能使用僅在特定范圍(或多個范圍)波長內工作的頻譜選擇型偏光片，和在特定范圍(或多個范圍)波長內具有不同的吸收和反射偏振效率和角度的偏光片。盡管TSROS裝置的材料和結構可以是剛性的，但是對于該裝置而言，為了執(zhí)行此處描述的功能，其對硬度沒有要求。此外，盡管示出并描述了 TSROS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TSROS裝置也是可以工作的。因此，TSROS裝置可以具體化為固態(tài)物體(例如，窗戶、玻璃磚、拱肩或移動面板)或固態(tài)物體組(例如固定在光學工作臺上的組件)的同時，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、半導體、玻璃、聚合物、納米結構和微結構的光子材料、超材料、液晶、甚至冰、液體和蒸汽。裝置可以包括設計為增強其絕熱特性的性質，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。它還可以包括設計為增強熱敏感、響應或轉變溫度精度能力的性質，例如導電粘合劑、具有大或小熱質量的材料和相變材料。它可以是足夠厚和硬的，以充當車輛或建筑墻壁的結構組件。它可以被包起來或形成在復雜表面之上。它可以用顏色進行美學上的提高，或它可以偽裝成類似于更多傳統建筑材料?？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)，以設置偏振光旋轉的優(yōu)選方向。這可以改善兩種狀態(tài)之間轉變的速度和光學特性。溶劑(例如Merck液晶溶劑ZLI1132)可以用作基液以產生液晶混合物。另外，消偏光片中可以包含添加劑以改善轉變的溫度穩(wěn)定性或降低消偏光片對特定波長或波長范圍的光或能量的靈敏度，以減小UV光造成擊穿的化學靈敏度，從而防止吸收某些波長的光并轉化為熱或者減輕由其它組件化學擊穿造成的轉變溫度中的改變。例如，可以引入己烷和三氯甲烷調節(jié)凝固溫度或更低的粘 滯度?？梢詫υ俣ㄏ蚪M件增加機械增強，或使它們面向或者背向入射光，或改變它們的波長響應或外觀厚度。在不改變TSROS裝置的主要結構和功能的條件下，不同層的確切的設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)不同的層可以組合成一個層、物體、裝置或材料。盡管上述描述包含許多特征，但是這些不應該解釋為限制發(fā)明的范圍而應該為只提供本發(fā)明某些示例性實施例的說明。存在不同的以不同材料和不同結構制造TSROS裝置的可能性。例如，結構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，TSROS裝置可以加入一個或多個附加的偏光片，不管是對于彼此和對于原來的兩個偏光片是平行的還是成一定角度旋轉的，以改變TSROS裝置中不同位置的光的偏振狀態(tài)。在加入多個偏光片的實施例中，盡管至少有一個必須是反射型偏光片，但是沒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生不同的光學效果(例如，冷時反射而不是熱時反射，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(例如在有或沒有電場、粗糙表面、內部導線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)、并且在一個或兩個狀態(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、并且類似地在熱和冷狀態(tài)下具有不同的顏色平衡。通過使用鏡頭、棱鏡膜、定向敏感的偏光片、或非平行方向的反射型組件，來自TSROS裝置的反射可以在任何方向上被發(fā)送，或者可以被漫射，以限制有時在大鏡面表面發(fā)生的眩目的“第二個太陽”的效應。另夕卜，有可能使用對任何不同的偏振光(例如圓的、橢圓的和直線的)都能起作用的偏光片。這樣的實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，消偏光片或一個或多個偏光片本質上可以是機械的，響應于溫度的轉換地物理地旋轉90度(或者一個其它角度)?？蛇x地，熱致消偏光片可以設計為它的溫度影響它工作的波長范圍，而不是(或者除了)影響它消偏振的能力。例如，由熱膨脹系數很高的材料制成的波阻會具有這種特性。裝置中任意或全部的層可以由摻雜質的、納米結構的或微結構的材料(包括但不限于定制的光子液晶)組成。一個或多個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似裝置，以幫助集中、漫射或從種種角度影響入射光。通過認真確定裝置的位置可以提高TSROS裝置作為熱調節(jié)建筑材料的使用，例如，通過將它放在屋子南面的屋檐下使得裝置在冬天時全光照，夏天太陽在空中較高時能被屋檐遮蔽。備選地，可以使用它代替?zhèn)鹘y的天窗，或作為固定在普通玻璃窗戶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。雖然此處公開的TSROS裝置具有像建筑材料那樣的應用，尤其用于結構暴露于日光的外層，它也可以以無數種其它方式被使用。例如，熱致反射材料或裝置可以加入淋浴門使得熱水或蒸汽的存在導致門變成反射型的，確保了使用者的隱私。類似地，咖啡壺可以做 成熱致反射的，這樣對于任何觀察者來說，壺中熱咖啡的存在都會是明顯的。另外，TSROS裝置可以用于顯示溫度控制反射的圖像。產生這樣的圖像(包括文本、線條畫、企業(yè)標志或單色照片)可以通過將熱反射材料排列成所需圖片的形狀、或通過在特定區(qū)域選擇性變化熱反射材料的溫度響應使得在特定溫度或溫度范圍內顯現圖像、或通過處理液晶取向層或其它分子取向工藝使得材料的熱反射響應在特定區(qū)域提高或降低以形成圖像、或通過其它不會根本上改變圖片性質的方法或其基本技術。這樣的圖像可以包括反射型光學組件(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表現出與低溫時顯著不同的光學特性。雖然上面已經在一定程度上具體性的或參考一個或多個單獨實施例而對本發(fā)明的各實施方式進行了描述，但是，本領域的技術人員可在不背離本發(fā)明的實質或范圍的前提下對所公開的實施方式進行各種修改。意思是，上面描述中包含的和附圖中示出的所有內容都應該解釋為僅用于說明特定實施例而不是限制性的。所有方向參考(例如，近端、遠端、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、順時針和逆時針)只用于辨別方向的目的，以幫助讀者理解本發(fā)明，并不產生限制，尤其是對本發(fā)明的位置、定向或使用不產生限制。除非特別說明，否則連接參考(例如，附于、接合、連接和結合)可寬泛地進行解釋，其可包括一組元件之間的中間構件并且這些元件之間可有相對運動。同樣地，連接參考并非必然暗示兩個元件直接連接和彼此相對固定。所述的光透射、吸收和反射的百分比旨在應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容都應該解釋為僅用于說明特定實施例而不是限制性的。在不背離所附權利要求所限定的本發(fā)明的基本要素的前提下，可對細節(jié)或結構進行修改或改變。
權利要求
1.一種可開關的閘門裝置，用于調節(jié)入射輻射能的反射，所述閘門裝置包括 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并包括熱致驅動液晶，所述熱致驅動液晶在各向同性狀態(tài)下對入射輻射能具有微不足道的影響，并在扭曲向列狀態(tài)作為消偏光片工作以將所述入射輻射能的偏振從所述第一偏光片的偏振旋轉為所述第二偏光片的偏振，其中，所述熱致消偏光片直接響應于溫度而呈現消偏光效果。
2.根據權利要求I所述的裝置，其中 在第一溫度，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所述裝置；以及 在第二溫度，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所述裝置。
3.根據權利要求I或2所述的裝置，其中 所述第二偏光片是反射型偏光片；和/或 所述第二偏光片是部分反射型偏光片；和/或 所述第二偏光片是吸收型偏光片；和/或 所述第二偏光片關于所述輻射能的偏振具有頻率選擇性。
4.一種窗戶或拱肩部，用于調節(jié)輻射能的反射，所述窗戶或拱肩部包括 一個或多個玻璃塊； 第一反射型偏光片，被支撐在所述一個或多個玻璃塊中的一個玻璃塊上； 第二偏光片，由所述一個或多個玻璃塊中的一個玻璃塊所支撐；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并包括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驅動液晶，所述熱致驅動液晶在各向同性狀態(tài)下對入射光具有微不足道的影響，并在扭曲向列狀態(tài)下作為消偏光片工作以將光的偏振從所述第一偏光片的偏振旋轉為所述第二偏光片的偏振，其中當高于閾值溫度時，所述熱致消偏光片調節(jié)入射光的偏振， 當高于所述閾值溫度時，高達100%的入射光被所述窗戶或拱肩部反射，以及 當低于所述閾值溫度時，高達50%的入射光被所述窗戶或拱肩部反射。
5.根據權利要求4所述的窗戶或拱肩部，其中， 在第一溫度，第一百分比的所述入射輻射能從所述窗戶或拱肩部反射，第二百分比的所述入射輻射能透射通過所述窗戶或拱肩部； 以及 在第二溫度，第三百分比的所述入射輻射能從所述窗戶或拱肩部反射，第四百分比的所述入射輻射能透射通過所述窗戶或拱肩部。
6.根據權利要求4所述的窗戶或拱肩部，其中，所述第二偏光片是反射型偏光片。
7.根據權利要求6所述的窗戶或拱肩部，其中， 所述第一反射型偏光片反射高達50%的所述入射輻射能，并且透射大部分未被反射的福射能；以及 當所述熱致消偏光片高于閾值溫度時，所述第二偏光片反射高達100%的由所述第一反射型偏光片透射的輻射能，當所述熱致消偏光片低于所述閾值溫度時，透射高達100%的由所述第一反射型偏光片透射的輻射能。
8.根據權利要求4所述的窗戶或拱肩部，其中，所述第二偏光片是吸收型偏光片。
9.根據權利要求4所述的窗戶或拱肩部，其中，所述第一反射型偏光片或所述第二偏光片中的任意一個或兩個是偏振旋轉偏光片。
10.根據權利要求4所述的窗戶或拱肩部，其中，所述第一反射型偏光片或所述第二偏光片中的任意一個或兩個是漫反射型偏光片。
11.根據權利要求4所述的窗戶或拱肩部，其中，所述第一反射型偏光片或所述第二偏光片中的任意一個或兩個是熱致反射型偏光片。
12.根據權利要求11所述的窗戶或拱肩部，其中，所述第一反射型偏光片或所述第二偏光片中的任意一個或兩個是線柵偏光片。
13.根據權利要求12所述的窗戶或拱肩部，其中，所述線柵偏光片進一步包括響應于溫度而發(fā)生形狀或方位的改變的多個線段。
14.根據權利要求4或12所述的窗戶或拱肩部，其中，所述第一偏光片和所述第二偏光片被相對于彼此定向以使所述第一偏光片和所述第二偏光片之間的偏振的對準差少于90度。
15.根據權利要求11所述的窗戶或拱肩部，其中， 當高于閾值溫度時，少于50%的入射輻射能被所述窗戶或拱肩部透射，以及 當低于閾值溫度時，多于50%的入射輻射能被所述窗戶或拱肩部透射。
16.根據權利要求4所述的窗戶或拱肩部，其中，所述第一反射型偏光片和所述第二反射型偏光片每一個均限定了允許非偏振輻射能透射通過所述窗戶或拱肩部的透明區(qū)域。
17.根據權利要求4所述的窗戶或拱肩部，進一步包括電致控制系統以補充和驅動所述熱致消偏光片。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種熱開關反射型光閘。該熱開關反射型光閘是自調節(jié)的“可開關反射鏡”裝置，在高于閾值溫度時反射高達100%的入射光，在低于閾值溫度時反射高達50%入射光。輻射能流量上的控制不依賴于裝置的導熱或絕熱率，并且可能會或不會保護圖像和入射可見光的顏色特性。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的情況下，有效調節(jié)建筑物、車輛或其他結構的內部溫度。該裝置具有不能在傳統窗戶、天窗、有色玻璃、燈具、玻璃磚、磚或墻壁上獲得的唯一的美學光學特性。該裝置可以設計為在透明和反射狀態(tài)下透射充足的可見光，同時在透射通過裝置的全部能量上提供有效控制。
文檔編號G02F1/13GK102967961SQ20121042254
公開日2013年3月13日 申請日期2008年7月11日 優(yōu)先權日2007年7月11日
發(fā)明者理查德·M·鮑爾斯, 威爾·麥卡錫 申請人:雷文布里克有限責任公司