JP2013503359A - 透明構造 - Google Patents

Abstract

透明構造、エレクトロニック装置、およびかかる構造／装置を製作するための方法が、提示される。透明構造は、複数のマイクロスケールまたはナノスケールの構造を有する透明基板と、近赤外線または赤外線の放射を遮断し、かつ、基板および複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造の少なくとも実質的な部分を部分的に覆うように構成された少なくとも１つの物質と、透明構造の最も外側の表面を少なくとも部分的に覆うように構成された少なくとも１つの光触媒とを含む。

Description

本開示は、一般に透明構造に関する。

ナノテクノロジの進歩によって、技術の様々な分野にナノ材料を適用して、ユニークな機械的、化学的および電気的な特性を備える製品をもたらすことが可能になってきた。マイクロスケールおよびナノスケールの表面形態（surface morphology）が、表面の特性に影響を及ぼしており、多くの商用用途に対して重要である。たとえば、蓮の葉のテクスチャを模倣する表面は、電気機器、光学機器、自動車、航空機、建築材料、家庭用電気製品、およびエレクトロニクスの窓または外部表面など、様々な用途で潜在的に有用になり得る表面特性のため、多数の産業分野において大いに注目を集めている。

透明構造、エレクトロクロミック装置、およびかかる構造／装置を製作するための方法の実施形態が、ここに開示される。非限定の例としての一実施例によれば、透明構造は、透明基板に粗面を設けるように構成された複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造を有する透明基板と、近赤外線または赤外線の放射を遮断し、かつ、基板および複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造の少なくとも実質的な部分を部分的に覆うように構成された少なくとも１つの物質と、透明構造の最も外側の表面を少なくとも部分的に覆うように構成された少なくとも１つの光触媒と、を含む。

別の実施形態では、エレクトロクロミック装置は、透明基板の片側に粗面を設けるように構成された複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造を有する透明基板と、近赤外線または赤外線の放射を遮断し、かつ、基板および複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造の少なくとも実質的な部分を部分的に覆うように構成された少なくとも１つの物質と、エレクトロクロミック装置の最も外側の表面を少なくとも部分的に覆うように構成された少なくとも１つの光触媒と、を含む。

別の実施形態では、透明構造を製作するための方法が、透明基板の少なくとも片側に複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造を形成し、その基板上に粗面を設けることと、基板および複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造の少なくとも実質的な部分上に近赤外線または赤外線の放射を遮断するように構成された少なくとも１つの物質を堆積することと、少なくとも１つの光触媒を用いて、透明構造の最も外側の表面の少なくとも実質的な部分を覆うことと、を含む。

別の実施形態では、エレクトロクロミック装置を製作するための方法が、透明基板の片側に複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造を形成し、その基板上に粗面を設けることと、基板および複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造の少なくとも実質的な部分上に、近赤外線または赤外線の放射を遮断するように構成された少なくとも１つの物質を堆積することと、少なくとも１つの光触媒を用いて、エレクトロクロミック装置の最も外側の表面の少なくとも実質的な部分を被覆することと、を含む。

前述の要約は、単に例示するものであり、決して限定するものでないと意図される。上記に述べた例示の態様、実施形態および特徴に加えて、さらなる態様、実施形態および特徴が、図面および以下の詳細な記述を参照することによって、明らかになるはずである。

透明構造の例示の実施形態を示す図である。 透明構造の別の例示の実施形態を示す図である。 透明構造の別の例示の実施形態を示す図である。 透明構造の別の例示の実施形態を示す図である。 透明構造の別の例示の実施形態を示す図である。 透明構造の別の例示の実施形態を示す図である。 エレクトロクロミック装置の例示の実施形態を示す図である。 透過率が可変である窓として使用される、図７に示されたエレクトロクロミック装置の例示の実施形態を示す図である。 透過率が可変である窓として使用される、図７に示されたエレクトロクロミック装置の例示の実施形態を示す図である。 エレクトロクロミック装置の別の例示の実施形態を示す図である。 基板上にくぼみ形状を有する、複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造を形成する方法の例示の実施形態を示す透視図である。 基板上にくぼみ形状を有する、複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造を形成する方法の別の例示の実施形態を示す透視図である。 基板上に隆起形状を有する、複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造を形成する方法の別の例示の実施形態を示す透視図である。 透明構造を製作する方法の例示の実施形態を示す概略図である。 透明構造を製作する方法の例示の実施形態を示す概略図である。 透明構造を製作する方法の例示の実施形態を示す概略図である。 透明構造を製作する方法の例示の実施形態を示す概略図である。 透明構造を製作する方法の例示の実施形態を示す概略図である。 透明構造を製作する方法の例示の実施形態を示す概略図である。

以下の詳細な記述では、添付図面が、参照されており、それらは、これに関する一部分となる。図面では、同様の記号が、通常、文脈によって別段の指示がない限り、同様の構成要素を表す。詳細な記述で述べる例示の実施形態、図面および特許請求の範囲は、限定することを意味しない。ここに提示する主題の精神または範囲から逸脱することなしに、他の実施形態を利用することができ、他の変更を実施することができる。ここに一般に述べ、図で例示するような本開示の態様は、広範囲な異なる構成で、計画する、置き換える、組み合わせる、分離する、および設計することができ、それらのすべてが、明らかにここに企図されていることが容易に理解されるはずである。

図１を参照すると、透明構造１００の例示の実施形態が、示されている。いくつかの実施形態では、透明構造１００は、透明基板１０１と、複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造１０２と、近赤外線または赤外線の放射を遮断するように構成された少なくとも１つの物質１０３（以降、「物質１０３」と言う）と、少なくとも１つの透明導電物質１０４と、少なくとも１つの光触媒１０５、１０６との１つまたは複数を任意選択で含む。図１に例示するように、複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造１０２は、基板１０１上に粗面を設けるように構成することができる。基板１０１の表面をマイクロスケールで粗くすることができるのと同時に、透明構造１００の最も外側の表面は、一般に、マクロスケールで滑らかであり、透明構造１００の最も外側の表面は、一般に、肉眼には平坦に見える。近赤外線または赤外線の放射を遮断するように構成された物質１０３は、基板１０１および複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造１０２の少なくとも実質的な部分を、部分的に、または完全に覆うように構成することができる。少なくとも１つの透明導電物質１０４は、近赤外線または赤外線の放射を遮断するように構成された物質１０３と少なくとも１つの光触媒１０５、１０６の間に置くことができる。少なくとも１つの光触媒１０５、１０６は、透明構造１００の最も外側の表面を、少なくとも部分的に覆うように構成することができる。

透明基板１０１は、それだけに限定されないが、ガラス、ポリマー、またはその組み合わせを含む、様々な材料から製作することができる。いくつかの実施形態では、ガラスは、それだけに限定されないが、ソーダ石灰ガラス、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、アクリルガラス、糖ガラス、アイシングラス（白雲母）、アルミニウム酸窒化物などの１つまたは複数を含むことができる。さらに、ポリマーは、制限なく、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリエステル、セルロース、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、フェノール樹脂、ポリビニルブチラールおよびポリウレタンの１つまたは複数とすることができる。

透明基板１０１は、制限なく、厚さを、約０．１μｍから約５ｃｍまでとすることができる。いくつかの実施形態では、透明基板１０１の厚さは、約１μｍから約５ｃｍまで、約５μｍから約５ｃｍまで、約１０μｍから約５ｃｍまで、約５０μｍから約５ｃｍまで、約１００μｍから約５ｃｍまで、約５００μｍから約５ｃｍまで、約１ｃｍから約５ｃｍまで、約２ｃｍから約５ｃｍまで、約０．１μｍから約１μｍまで、約０．１μｍから約５μｍまで、約０．１μｍから約１０μｍまで、約０．１μｍから約５０μｍまで、約０．１μｍから約１００μｍまで、約０．１μｍから約５００μｍまで、約０．１μｍから約１ｃｍまで、約０．１μｍから約２ｃｍまで、約１μｍから約５μｍまで、約５μｍから約１０μｍまで、約１０μｍから約５０μｍまで、約５０μｍから約１００μｍまで、約１００μｍから約５００μｍまで、約５００μｍから約１ｃｍまで、または約１ｃｍから約２ｃｍまでの範囲とすることができる。他の実施形態では、透明基板１０１の厚さは、約０．１μｍ、約１μｍ、約５μｍ、約１０μｍ、約５０μｍ、約１００μｍ、約５００μｍ、約１ｃｍ、約２ｃｍ、または約５ｃｍとすることができる。

本開示では、「マイクロスケールまたはナノスケール構造」は、それだけに限定されないが、錐体、棒、半球、ＶまたはＵ字形状の溝などを含む、様々な形状を有する表面上のくぼみ構成および隆起構成の両方を包含する。いくつかの実施形態では、複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造１０２は、図１〜４および１０〜１１に例示するように、くぼみまたはギザギザ形状を有するように構成することができる。非限定の例として、複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造は、図１〜３および１０に例示するようなＶ字形状の溝、または図４に表すようなＵ字形状の溝など、凹型の構成とすることができる。他の実施形態では、複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造は、図５〜６、および１２に例示するように、隆起した、または突き出た形状を有するように構成することができる。非限定の例として、複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造は、図６に表すような半球形状、または図１２に例示するような錐体状の形状を有することができる。

いくつかの実施形態では、複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造は、それぞれ、図１〜４、６および１０〜１２に例示するように、同様の形状およびサイズを有するように構成することができる。他の実施形態では、複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造は、図５に例示するように、変動する形状およびサイズを有することができる。

「マイクロスケールまたはナノスケール構造」は、ここで使用されるとき、分子の寸法と顕微鏡的な寸法の間の中間のサイズを有する、表面上のくぼみ、または隆起の構成を言う。形状にかかわらず、複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造は、制限なく、平均サイズを、約１００ｎｍから約１０μｍまでとすることができる。いくつかの実施形態では、マイクロスケールまたはナノスケール構造の平均サイズは、約２００ｎｍから約１０μｍまで、約４００ｎｍから約１０μｍまで、約６００ｎｍから約１０μｍまで、約８００ｎｍから約１０μｍまで、約１μｍから約１０μｍまで、約２μｍから約１０μｍまで、約５μｍから約１０μｍまで、約１００ｎｍから約２００ｎｍまで、約１００ｎｍから約４００ｎｍまで、約１００ｎｍから約６００ｎｍまで、約１００ｎｍから約８００ｎｍまで、約１００ｎｍから約１μｍまで、約１００ｎｍから約２μｍまで、約１００ｎｍから約５μｍまで、約２００ｎｍから約４００ｎｍまで、約４００ｎｍから約６００ｎｍまで、約６００ｎｍから約８００ｎｍまで、約８００ｎｍから約１μｍまで、約１μｍから約２μｍまで、または約２μｍから約５μｍまでの範囲とすることができる。他の実施形態では、マイクロスケールまたはナノスケール構造の平均サイズは、約１００ｎｍ、約２００ｎｍ、約４００ｎｍ、約６００ｎｍ、約８００ｎｍ、約１μｍ、約２μｍ、約５μｍ、または約１０μｍとすることができる。

複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造は、ただし、これらに限定されないが、ガラス、ポリマー、またはその組み合わせを含む、様々な材料から製作することができる。いくつかの実施形態では、ガラスは、ただし、これらに限定されないが、ソーダ石灰ガラス、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、アクリルガラス、糖ガラス、アイシングラス（白雲母ガラス）、アルミニウム酸窒化物などの１つまたは複数を含むことができる。さらに、ポリマーは、制限なく、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリエステル、セルロース、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、フェノール樹脂、ポリビニルブチラールおよびポリウレタンの１つまたは複数とすることができる。いくつかの実施形態では、複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造は、透明基板と同じ材料から製作することができる。

いくつかの実施形態では、複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造は、所定の、またはランダムなパターンで形成することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造は、図１０に示すように、同様のサイズ、形状およびギャップを用いた格子状のパターンで形成することができる。他の実施形態では、複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造は、図１１に示すように、窪みパターンを繰り返して形成することができる。複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造の異なるパターンは、サイズ、形状、設計、配置方法など、様々なファクタによって決定することができる。

透明構造１００の複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造１０２のくぼみおよび隆起の構成と、複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造１０２の化学的特性とによって生じる、表面粗さの増加のため、透明構造１００の撥水性または親水性が高められる。たとえば、基板上の複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造によって生じる表面粗さの増加によって、化学的に疎水性の基板が、超疎水性になることができ、さらに、表面粗さが高められることによって、化学的に親水性の基板が、超親水性になることができる。高められた疎水性／親水性、すなわち、超疎水性／超親水性、および表面の複雑なマイクロスケールまたはナノスケールのアーキテクチャから得られる抗接着特性（anti-adhesion）のため、表面への物質の接着が最小にされ、自己洗浄特性が、その表面に与えられる。たとえば、かかる表面上のほこり粒子を水滴によって拾い上げることができ、そしてほこり粒子は、容易にその表面から落とされる。

近赤外線または赤外線の放射を遮断するように構成された物質１０３は、制限なく、金属、近赤外線放射吸収剤、赤外線放射反射材料、またはその組み合わせを含むことができる。金属は、ただし、これらに限定されないが、Ａｕ、Ａｇ、ＣｕおよびＡｌの１つまたは複数とすることができる。近赤外線放射（波長：約７８０〜１３００ｎｍ）吸収剤は、制限なく、ポリメチンタイプ化合物、フタロシアニンタイプ化合物、ナフタロシアニンタイプ化合物、金属複合タイプ化合物、アミニウムタイプ化合物、インモニウムタイプ化合物、ジインモニウムタイプ化合物、アントラキノンタイプ化合物、ジチオール金属複合タイプ化合物、ナフトキノンタイプ化合物、インドフェノールタイプ化合物、アゾタイプ化合物、およびトリアリルメタンタイプ化合物の１つまたは複数とすることができる。赤外線放射（波長：約＞７８０ｎｍ）反射材料は、制限なく、酸化スズ、チタン酸塩、アルミ酸塩、酸化鉄、酸化クロム、ウルトラマリン、酸化チタンによって覆われた雲母粉、および希土類元素硫化物の１つまたは複数とすることができる。

物質１０３は、基板１０１および複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造１０２の１つまたは複数の少なくとも実質的な部分を、部分的に、または完全に覆うように構成することができる。いくつかの実施形態では、「実質的な部分」は、基板１０１および複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造１０２の１つまたは複数の全表面面積の約３％から約９０％まで、約５％から約９０％まで、約１０％から約９０％まで、約２０％から約９０％まで、約３０％から約９０％まで、約４０％から約９０％まで、約５０％から約９０％まで、約６０％から約９０％まで、約７０％から約９０％まで、約８０％から約９０％まで、約３％から約５％まで、約３％から約１０％まで、約３％から約２０％まで、約３％から約３０％まで、約３％から約４０％まで、約３％から約５０％まで、約３％から約６０％まで、約３％から約７０％まで、約３％から約８０％まで、約５％から約１０％まで、約１０％から約２０％まで、約２０％から約３０％まで、約３０％から約４０％まで、約４０％から約５０％まで、約５０％から約６０％まで、約６０％から約７０％まで、または約７０％から約８０％までを含むことができる。他の実施形態では、「実質的な部分」は、基板１０１および複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造１０２の１つまたは複数の全表面面積の約３％、約５％、約１０％、約２０％、約３０％、約４０％、約５０％、約６０％、約７０％、約８０％、または約９０％を含むことができる。

物質１０３の厚さまたは寸法は、透明構造１００の全体の透明度に、さらにその上複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造１０２の幾何的構成に依存することができる。物質１０３の一般的な厚さまたは寸法は、製造される透明構造１００の全体の透明度が、実質的に減少されず、かつ可視光線が、透明構造１００を通過するのが可能になるように、選択することができる。一般に、透明構造は、透過率を、可視光線（約３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）の範囲内で、少なくとも約６０％とすることができる。たとえば、ここに述べる透明構造は、透過率を、可視光線の範囲内で、少なくとも約６０％、少なくとも約７０％、少なくとも約８０％、または少なくとも約９０％とすることができる。それゆえ、ここに述べる透明構造中の物質１０３の一般的な厚さ、または寸法は、製造される透明構造の透明度が、たとえば、１０％またはそれより小さいだけ、２０％またはそれより小さいだけ、３０％またはそれより小さいだけ、４０％またはそれより小さいだけ減少されるように、選択することができる。

物質１０３は、一般の厚さ、または寸法を、制限なく、約５ｎｍから３００ｎｍまでとすることができる。いくつかの実施形態では、物質１０３の一般的な厚さ、または寸法は、約１０ｎｍから約３００ｎｍまで、約２０ｎｍから約３００ｎｍまで、約４０ｎｍから約３００ｎｍまで、約６０ｎｍから約３００ｎｍまで、約８０ｎｍから約３００ｎｍまで、約１００ｎｍから約３００ｎｍまで、約１２０ｎｍから約３００ｎｍまで、約１４０ｎｍから約３００ｎｍまで、約１６０ｎｍから約３００ｎｍまで、約１８０ｎｍから約３００ｎｍまで、約２００ｎｍから約３００ｎｍまで、約２５０ｎｍから約３００ｎｍまで、約５ｎｍから約１０ｎｍまで、約５ｎｍから約２０ｎｍまで、約５ｎｍから約４０ｎｍまで、約５ｎｍから約６０ｎｍまで、約５ｎｍから約８０ｎｍまで、約５ｎｍから約１００ｎｍまで、約５ｎｍから約１２０ｎｍまで、約５ｎｍから約１４０ｎｍまで、約５ｎｍから約１６０ｎｍまで、約５ｎｍから約１８０ｎｍまで、約５ｎｍから約２００ｎｍまで、約５ｎｍから約２５０ｎｍまで、約１０ｎｍから約２０ｎｍまで、約２０ｎｍから約４０ｎｍまで、約４０ｎｍから約６０ｎｍまで、約６０ｎｍから約８０ｎｍまで、約８０ｎｍから約１００ｎｍまで、約１００ｎｍから約１２０ｎｍまで、約１２０ｎｍから約１４０ｎｍまで、約１４０ｎｍから約１６０ｎｍまで、約１６０ｎｍから約１８０ｎｍまで、約１８０ｎｍから約２００ｎｍまで、または約２００ｎｍから約２５０ｎｍまでの範囲とすることができる。他の実施形態では、物質１０３の厚さ、または寸法は、約５ｎｍ、約１０ｎｍ、約２０ｎｍ、約４０ｎｍ、約６０ｎｍ、約８０ｎｍ、約１００ｎｍ、約１２０ｎｍ、約１４０ｎｍ、約１６０ｎｍ、約１８０ｎｍ、約２００ｎｍ、約２５０ｎｍ、または約３００ｎｍとすることができる。

いくつかのマイクロ構造またはナノ構造の寸法を有する物質１０３は、近赤外線または赤外線の放射領域（すなわち、熱）中の光を吸収して、透明構造１００の表面上にその熱を捕捉し、それによって、近赤外線または赤外線の放射を遮断することができる。これによって、透明構造１００を通過する近赤外線または赤外線の放射の量が、減少し、その結果、それに続く、透明構造１００の背後での放射加熱、すなわち透明構造１００の、光がその上に放射される側面の反対側の側面上での放射加熱が減少する。たとえば、透明構造１００が、自動車の窓として使用されるとき、物質１０３は、近赤外線または赤外線の放射を遮断して、自動車の内部が熱されないように防止することができる。

いくつかの実施形態では、透明構造１００は、少なくとも１つの透明導電物質１０４を任意選択で含む。少なくとも１つの透明導電物質１０４は、非限定の例として、金属酸化物、導電性ポリマー、またはその組み合わせを含むことができる。いくつかの実施形態では、金属酸化物は、制限なく、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウムスズ酸化物／カーボンナノチューブ（ＩＴＯ／ＣＮＴ）、およびアンチモンスズ酸化物（ＡＴＯ）の１つまたは複数を含むことができる。導電性ポリマーは、制限なく、ポリアニリン、ポリイミド、ポリエステル、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリ−ｐ−フェニレンビニレン、ポリエポキシド、ポリジメチルシロキサン、ポリアクリル酸塩、ポリメチルメタクリル酸塩、セルロースアセテート、ポリスチレン、ポリオレフィン、ポリメタクリル酸、ポリカーボネートポリスルホン、ポリエーテルスルホン、およびポリビニルアセテートの１つまたは複数を含むことができる。

いくつかの実施形態では、図２に例示するように、透明構造１００の少なくとも１つの透明導電物質１０４は、透明構造２００中に存在しなくてもよい。

少なくとも１つの透明導電物質１０４の導電性は、透明構造１００の透明性を維持しながら、透明構造１００を加熱するために利用することができる。たとえば、少なくとも１つの透明導電物質１０４は、電源に接続されたとき、その導電性によって、透明導電物質１０４を電気的に加熱して、窓上で生成される氷を融解する、またはその生成を防止し、そして高湿度または低温条件で霜取り能力をもたらすために、使用することができる。さらに、少なくとも１つの透明導電物質１０４の透明性によって、透明構造１００の設計において大きい自由度がもたらされる。たとえば、自動車の後部窓の霜取り装置として通常使用されている金属製メッシュは、安全性の問題から、前部窓の霜取り装置として使用することが禁止されており（金属が透明でないため）、少なくとも１つの透明導電物質１０４は、前部窓の霜取り装置として使用することができる、というのは、それは、透明性、さらにその上、霜取り能力を備えることができるからである。

少なくとも１つの透明導電物質１０４は、制限なく、厚さを、約１０ｎｍから約１０μｍまでとすることができる。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの透明導電物質１０４の厚さは、約２０ｎｍから約１０μｍまで、約４０ｎｍから約１０μｍまで、約６０ｎｍから約１０μｍまで、約８０ｎｍから約１０μｍまで、約１００ｎｍから約１０μｍまで、約２００ｎｍから約１０μｍまで、約４００ｎｍから約１０μｍまで、約６００ｎｍから約１０μｍまで、約８００ｎｍから約１０μｍまで、約１μｍから約１０μｍまで、約２μｍから約１０μｍまで、約５μｍから約１０μｍまで、約１０ｎｍから約２０ｎｍまで、約１０ｎｍから約４０ｎｍまで、約１０ｎｍから約６０ｎｍまで、約１０ｎｍから約８０ｎｍまで、約１０ｎｍから約１００ｎｍまで、約１０ｎｍから約２００ｎｍまで、約１０ｎｍから約４００ｎｍまで、約１０ｎｍから約６００ｎｍまで、約１０ｎｍから約８００ｎｍまで、約１０ｎｍから約１μｍまで、約１０ｎｍから約２μｍまで、約１０ｎｍから約５μｍまで、約２０ｎｍから約４０ｎｍまで、約４０ｎｍから約６０ｎｍまで、約６０ｎｍから約８０ｎｍまで、約８０ｎｍから約１００ｎｍまで、約１００ｎｍから約２００ｎｍまで、約２００ｎｍから約４００ｎｍまで、約４００ｎｍから約６００ｎｍまで、約６００ｎｍから約８００ｎｍまで、約８００ｎｍから約１μｍまで、約１μｍから約２μｍまで、または約２μｍから約５μｍまでの範囲とすることができる。他の実施形態では、少なくとも１つの透明導電物質１０４の厚さは、約１０ｎｍ、約２０ｎｍ、約４０ｎｍ、約６０ｎｍ、約８０ｎｍ、約１００ｎｍ、約２００ｎｍ、約４００ｎｍ、約６００ｎｍ、約８００ｎｍ、約１μｍ、約２μｍ、約５μｍ、または約１０μｍとすることができる。

いくつかの実施形態では、層の形である、少なくとも１つの光触媒１０５だけを、突起部の形での少なくとも１つの光触媒１０６を設けずに、透明構造１００の最も外側の表面上に形成することができる。少なくとも１つの光触媒１０５は、少なくとも１つの透明導電物質１０４が透明構造中に存在しないとき（図２のように）、少なくとも１つの透明導電物質１０４の表面、または物質１０３および複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造１０２の表面とすることができる、最も外側の表面を部分的に、または完全に覆うことができる。

少なくとも１つの光触媒１０５は、制限なく、厚さを、約２０ｎｍから約５００ｎｍまでとすることができる。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの光触媒１０５の厚さは、約４０ｎｍから約５００ｎｍまで、約６０ｎｍから約５００ｎｍまで、約８０ｎｍから約５００ｎｍまで、約１００ｎｍから約５００ｎｍまで、約１５０ｎｍから約５００ｎｍまで、約２００ｎｍから約５００ｎｍまで、約３００ｎｍから約５００ｎｍまで、約４００ｎｍから約５００ｎｍまで、約２０ｎｍから約４０ｎｍまで、約２０ｎｍから約６０ｎｍまで、約２０ｎｍから約８０ｎｍまで、約２０ｎｍから約１００ｎｍまで、約２０ｎｍから約１５０ｎｍまで、約２０ｎｍから約２００ｎｍまで、約２０ｎｍから約３００ｎｍまで、約２０ｎｍから約４００ｎｍまで、約４０ｎｍから約６０ｎｍまで、約６０ｎｍから約８０ｎｍまで、約８０ｎｍから約１００ｎｍまで、約１００ｎｍから約１５０ｎｍまで、約１５０ｎｍから約２００ｎｍまで、約２００ｎｍから約３００ｎｍまで、または約３００ｎｍから約４００ｎｍまでの範囲とすることができる。他の実施形態では、少なくとも１つの光触媒１０５の厚さは、約２０ｎｍ、約４０ｎｍ、約６０ｎｍ、約８０ｎｍ、約１００ｎｍ、約１５０ｎｍ、約２００ｎｍ、約３００ｎｍ、約４００ｎｍ、または約５００ｎｍとすることができる。

他の実施形態では、図３に例示するように、少なくとも１つの光触媒１０６は、透明構造の最も外側の表面上に突起部の形で存在するように構成することができ、層の形の少なくとも１つの光触媒１０５を設けずに、少なくとも１つの透明導電物質１０４上に直接形成することができる。

いくつかの実施形態では、突起部の形である、少なくとも１つの光触媒１０６は、図１に例示するように、層の形の少なくとも１つの光触媒１０５上に形成することができる。少なくとも１つの光触媒１０６の突起部が、少なくとも１つの光触媒１０５のための材料と同一である材料から製作されるとき、少なくとも１つの光触媒１０５と少なくとも１つの光触媒１０６の間の接着状態が強化されるので、少なくとも１つの光触媒１０６の突起部の構造上の完全性を高めることができる。

少なくとも１つの光触媒１０５、１０６は、制限なく、ＴｉＯ_２、ＺｎＯ、ＳｎＯ_２、ＣｄＳ、ＺｒＯ_２、Ｖ_２Ｏ_２、ＷＯ_３、ＳｒＴｉＯ_３、またはその組み合わせを含むことができる。また、ただし、これらに限定されないが、ＮドーピングＴｉＯ_２、ＣドーピングＴｉＯ_２、ＣｒドーピングＴｉＯ_２、ＭｎドーピングＴｉＯ_２、ＣｏドーピングＴｉＯ_２などのドーピングされた金属酸化物を、少なくとも１つの光触媒１０５、１０６のために使用することができる。また、ＴｉＯ_２、ＺｎＯ、およびＳｎＯ_２によって、紫外線反射特性を透明構造１００に付与することができる。さらに、少なくとも１つの光触媒１０５、１０６は、日光または蛍光灯に晒されたとき、表面酸化を生じさせて、有機化合物またはバクテリアなどの有害物質を取り除くことができる。

突起部の形である、少なくとも１つの光触媒１０６は、制限なく、平均サイズを約５０ｎｍから約２５０ｎｍまでとすることができる。いくつかの実施形態では、突起部の形である、少なくとも１つの光触媒１０６の平均サイズは、約６０ｎｍから約２５０ｎｍまで、約７０ｎｍから約２５０ｎｍまで、約８０ｎｍから約２５０ｎｍまで、約９０ｎｍから約２５０ｎｍまで、約１００ｎｍから約２５０ｎｍまで、約１２０ｎｍから約２５０ｎｍまで、約１４０ｎｍから約２５０ｎｍまで、約１６０ｎｍから約２５０ｎｍまで、約１８０ｎｍから約２５０ｎｍまで、約２００ｎｍから約２５０ｎｍまで、約５０ｎｍから約６０ｎｍまで、約５０ｎｍから約７０ｎｍまで、約５０ｎｍから約８０ｎｍまで、約５０ｎｍから約９０ｎｍまで、約５０ｎｍから約１００ｎｍまで、約５０ｎｍから約１２０ｎｍまで、約５０ｎｍから約１４０ｎｍまで、約５０ｎｍから約１６０ｎｍまで、約５０ｎｍから約１８０ｎｍまで、約５０ｎｍから約２００ｎｍまで、約６０ｎｍから約７０ｎｍまで、約７０ｎｍから約８０ｎｍまで、約８０ｎｍから約９０ｎｍまで、約９０ｎｍから約１００ｎｍまで、約１００ｎｍから約１２０ｎｍまで、約１２０ｎｍから約１４０ｎｍまで、約１４０ｎｍから約１６０ｎｍまで、約１６０ｎｍから約１８０ｎｍまで、または約１８０ｎｍから約２００ｎｍまでの範囲とすることができる。他の実施形態では、突起部の形である、少なくとも１つの光触媒１０６の平均サイズは、約５０ｎｍ、約６０ｎｍ、約７０ｎｍ、約８０ｎｍ、約９０ｎｍ、約１００ｎｍ、約１２０ｎｍ、約１４０ｎｍ、約１６０ｎｍ、約１８０ｎｍ、約２００ｎｍ、または約２５０ｎｍとすることができる。

いくつかの実施形態では、突起部の形である、少なくとも１つの光触媒１０６のサイズは、一般に、複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造１０２のサイズより小さくすることができ、したがって、透明構造１００の最終的な最も外側の表面は、複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造１０２によって生成される波状表面に加え、少なくとも１つの光触媒１０６の突起部のため、エンボス構造を有するはずである。

それゆえ、突起部の形である、少なくとも１つの光触媒１０６によって、複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造１０２によって生じる粗い輪郭に加えて、追加の３次元表面形態を透明構造１００に付け加えることができ、それによって、透明構造１００の最も外側の表面の表面粗さ、および撥水性または親水性をさらに高めることができる。

透明構造１００の全体の疎水性または親水性は、一部分において、複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造１０２によって、およびまた突起部の形である、少なくとも１つの光触媒１０６よって生成される粗面化された表面形態に起因することができる。したがって、たとえば、複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造１０２および少なくとも１つの光触媒１０６の突起部に由来する、透明構造１００の粗面が、水との接触状態になったとき、透明構造１００の最も外側の表面は、しわが付けられた領域内に、すなわち突起部１０６間のスペース中に空気を捕捉して、透明構造１００の硬い表面と水滴の間の実際の接触面積を著しく減少させ、そして撥水性（すなわち疎水性）、さらにその上、自己洗浄性を高めることができる。

透明構造１００の表面の疎水性または親水性は、透明構造１００の最も外側の表面上に被覆される、少なくとも１つの光触媒１０６の特性によって、任意選択で高められる。非限定の例として、少なくとも１つの光触媒１０６がＴｉＯ_２のとき、透明構造１００の最も外側の表面は、親水性を示し、それは、表面からほこり粒子を取り除き、乾燥を促進してしみや筋が付くのを最小にするように役立つことができる。光触媒としてのＴｉＯ_２は、２つの段階（光触媒段階および親水段階）で、透明構造１００に自己洗浄性をもたらすことができる。「光触媒」段階は、ＴｉＯ_２が、日光中の紫外線によって、透明構造１００を有するガラス上の有機性ほこりを分解することを含む。次の「親水」段階中では、雨などの水が、ほこりを洗い流して、ほとんど筋を残さない、というのは、エンボスにされた超親水性ＴｉＯ_２が、透明構造１００の表面全体にわたって一様に水を分散させるからである。

物質１０３、少なくとも１つの透明導電物質１０４、および少なくとも１つの光触媒１０５、１０６など、堆積される物質は、それぞれ、透明構造１００の最も外側の表面が、マイクロスケールで、基板１０１の粗面の輪郭を反映する輪郭を有するよう、一定の寸法または厚さの、複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造１０２によって設けられる粗面を有する基板１０１を、順番に、被覆するように構成することができる。

図４を参照すると、透明構造４００の別の例示の実施形態が、示されている。いくつかの実施形態では、透明構造４００は、透明基板１０１、複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造４０２、近赤外線または赤外線の放射を遮断するように構成された物質１０３、少なくとも１つの透明導電物質１０４、および少なくとも１つの光触媒１０５、１０６の１つまたは複数を任意選択で含む。複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造４０２は、図４に例示するように、Ｕ字形状の溝の形で、くぼみ形状を有するように構成さすることができる。角度は、この図および他の図で鋭角を有して示されているが、いくつかの実施形態では、用語Ｕ字形状の溝として示唆されているように、丸められる。

図５に示すように、透明構造５００の別の例示の実施形態が、示されている。いくつかの実施形態では、透明構造５００は、透明基板１０１、複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造５０２、近赤外線または赤外線の放射を遮断するように構成された物質１０３、少なくとも１つの透明導電物質１０４、および少なくとも１つの光触媒１０５、１０６の１つまたは複数を任意選択で含む。複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造５０２は、図５に示すように、一様でない、隆起する構成を有するように構成することができる。

図６を参照すると、透明構造６００の別の例示の実施形態が、示されている。いくつかの実施形態では、透明構造６００は、透明基板１０１、複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造６０２、近赤外線または赤外線の放射を遮断するように構成された物質１０３、少なくとも１つの透明導電物質１０４、および少なくとも１つの光触媒１０５、１０６の１つまたは複数を任意選択で含む。複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造６０２は、図６に例示するように、半球形状での隆起構成を有するように構成される。

図７を参照すると、エレクトロクロミック装置７００の例示の実施形態が、示されている。エレクトロクロミック装置７００は、透明基板１０１と、片側、たとえば基板１０１のおもて面上に在る複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造１０２と、近赤外線または赤外線の放射を遮断するように構成された物質１０３と、少なくとも１つの光触媒１０６と、第１の電極７０７および第２の電極７０７’を含む一対の電極と、少なくとも１つのエレクトロクロミック材料７０８と、少なくとも１つの電解質７０９との１つまたは複数を任意選択で含む。図７に示すように、少なくとも１つのエレクトロクロミック材料７０８は、第１および第２の電極７０７、７０７’ 間に挟むことができ、そして、第１の電極７０７／エレクトロクロミック材料７０８／第２の電極７０７’の組み合わせを、近赤外線または赤外線の放射を遮断するように構成された物質１０３と基板１０１のおもて面上の光触媒１０６の間に置くことができる。少なくとも１つの光触媒１０６は、突起部の形で、エレクトロクロミック装置７００の最も外側の表面上に存在するように構成することができる。

第１および第２の電極７０７、７０７’を含む一対の電極は、ただし、これらに限定されないが、金属酸化物、導電性ポリマー、またはその組み合わせを含む、様々な材料から製作することができる。いくつかの実施形態では、金属酸化物は、制限なく、ＩＴＯ、ＩＴＯ／ＣＮＴ、ＡＴＯ、フッ素ドーピングスズ酸化物（ＦＴＯ）、インジウムドーピング亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、およびＺｎＯの１つまたは複数を含むことができる。導電性ポリマーは、制限なく、ポリアニリン、ポリイミド、ポリエステル、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリ−ｐ−フェニレンビニレン、ポリエポキシド、ポリジメチルシロキサン、ポリアクリル酸塩、ポリメチルメタクリル酸塩、セルロースアセテート、ポリスチレン、ポリオレフィン、ポリメタクリル酸塩、ポリカーボネートポリスルホン、ポリエーテルスルホン、およびポリビニルアセテートの１つまたは複数を含むことができる。第１および第２の電極７０７、７０７’は、同じ材料から、または異なる材料から製作することができ、ただし、これらに限定されないが、スパッタリング、ｅ−ビーム蒸着、化学気相堆積、およびゾルゲルコーティングなどの方法によって、堆積することができる。

図７に例示する構成要素、たとえば、透明基板１０１、複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造１０２、近赤外線または赤外線の放射を遮断するように構成された物質１０３、および少なくとも１つの光触媒１０６に関する記述は、既に述べ、図１に例示しており、それらの全体は、ここで繰り返さない。

少なくとも１つのエレクトロクロミック材料７０８は、バナジウム五酸化物、タングステン酸化物、モリブデン酸化物、チタニウム五酸化物タングステン酸化物モリブデン酸化物の混合物、ニオビウム五酸化物、コバルト酸化物、イリジウム酸化物、およびロジウム酸化物の１つまたは複数を含むことができる。

少なくとも１つのエレクトロクロミック材料７０８は、電場または電流が、その間に印加されたとき、その光学的特性を変化させることが可能であり（たとえば、透明性から吸収性／反射性に、または吸収性／反射性から透明性に）、それによって、通過する光および熱の量を制御するのが可能になる。たとえば、エレクトロクロミック装置７００は、所望の可視光線および／または太陽エネルギーの量が、窓を貫通することになるように、窓の不透過率（たとえば、着色された半透明な状態、または透明な状態）を変化させることができる場合、可変透過率を有する、建築用または自動車の窓に適用することができる。かかる窓は、エネルギー効率を優れたものとすることができ、快適な室内気候を維持するために使用することができるはずである。

非限定の例としての一実施形態によれば、図８Ａおよび８Ｂに、上記に述べた窓構造のためのエレクトロクロミック装置７００を、高透過率状態（図８Ａ）で、および低透過率状態（図８Ｂ）で示す。電圧が印加されていない高透過率状態では、窓は、光学的にはっきりと見え、入射光（すなわち、可視および近赤外線領域）の約７０％から８０％までを透過させる（図８Ａ中の実線の矢印で示す）。少なくとも１つのエレクトロクロミック材料７０８は、タングステン酸化物（ＷＯ_３）とすることができる。低ＤＣ電圧（たとえば、１〜３ボルト）が、エレクトロクロミック装置７００に印加されたとき、イオンが、エレクトロクロミック装置７００のＷＯ_３フィルム、すなわち少なくとも１つのエレクトロクロミック材料７０８中に導入されて、少なくとも１つのエレクトロクロミック材料７０８を低透過率状態に変換する。したがって、図８Ｂに示すような低透過率状態では、一連の電気化学的な酸化還元反応が行われて、エレクトロクロミック装置７００または窓の光透過特性を紺青色に、たとえば、ほぼゼロ透過率状態に変化させ、入射光が、ほとんど通過することができない（図８Ｂ中の点線の矢印で示す）。電圧極性を反転することによって、窓は、低透過率状態と高透過率すなわち透明な状態の間で可逆的に切り替わる。可視範囲内のエレクトロクロミック材料７０８の透過特性は、エレクトロクロミック材料７０８を横切って印加する電圧差によって、支配することができる。電圧差を印加するとすぐに、エレクトロクロミック材料７０８は、可視範囲内で、エレクトロクロミック材料７０８の最大透過Ｔ_ｍａｘと最小透過Ｔ_ｍｉｎの間でスペクトル特性を示すことができる。さらに、エレクトロクロミックのタングステン酸化物中へ金属酸化物（バナジウム酸化物およびチタニウム酸化物など）を混入することによって、着色された状態でタングステン酸化物の特性青色を減少させることができ、透過度を制御することを可能にする。

少なくとも１つの電解質７０９は、エレクトロクロミック装置７００の内部で、第１および第２の電極７０７、７０７’間でイオン電流を伝え、そして水などの解離溶媒中で溶解する、塩のような簡単な物質（たとえば、塩化ナトリウム）とすることができる。いくつかの実施形態では、エレクトロクロミック材料７０８は、少なくとも１つの電解質７０９中で溶解させることができる。他の実施形態では、少なくとも１つの電解質７０９は、ゲルまたは固体の電解質とすることができ、それは、第１および第２の電極７０７、７０７’間のスペース中に閉じ込めることが、より容易であり、そして隣接層を結合させるように機能することができる。さらに、ゲルまたは固体の電解質を使用すると、スマートウィンドウなどの大面積装置中では特に、基板変形および漏れの問題を生じさせる恐れがある、静水圧を最小にする。

図９を参照すると、エレクトロクロミック装置９００の別の例示の実施形態が、示されている。エレクトロクロミック装置９００は、透明基板１０１、１０１’、複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造１０２、近赤外線または赤外線の放射を遮断するように構成された物質１０３、少なくとも１つの光触媒１０５、１０６、複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造１０２を有さない、基板１０１の（裏の）側面を少なくとも部分的に覆うように構成された第１の電極７０７’、少なくとも１つの電解質７０９、および第２の電極７０７を少なくとも部分的に覆うように構成された少なくとも１つのエレクトロクロミック材料７０８の１つまたは複数を任意選択で含む。少なくとも１つのエレクトロクロミック材料７０８は、図９に示すように、第１および第２の電極７０７、７０７’の間に任意選択で挟まれ、複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造１０２を有さない、透明基板１０１の側面を任意選択で覆う。少なくとも１つのエレクトロクロミック材料９０８は、電解質７０９中で溶解させる、または第１および第２の電極７０７’、７０７の間に堆積させることができる。透明基板１０１’は、複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造、近赤外線または赤外線の放射を遮断するように構成された物質、または、第２の電極７０７を用いて被覆されていない、その側面上の少なくとも１つの光触媒（たとえば、反対側の側面について述べたような）を任意選択で含むことができる。

図９に例示する構成要素、たとえば、第１および第２の電極７０７’、７０７、少なくとも１つのエレクトロクロミック材料７０８、および電解質７０９に関する記述は、既に述べ、図７に例示しており、それらの全体は、ここで繰り返さない。

図１０に、基板上に、Ｖ字形状の溝またはチャネルの形の埋め込み形状を有する、複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造を形成する方法の例示の実施形態の透視図を示す。

図１０に示すように、複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造１０２は、切断装置１０１０を使用して透明基板１０１を引っ掻くことによって、透明基板１０１上に形成することができる。いくつかの実施形態では、切断装置１０１０は、透明基板１０１上に置き、機械的処理ユニット（たとえば、ロボットアーム）を使用して移動させて、透明基板１０１の表面を引っ掻き、それによって、格子状パターンでくぼみ形状を有する複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造１０２を形成することができる。いくつかの実施形態では、切断装置１０１０は、ただし、これには限定されないが、金属炭化物などの硬質材料から製作され、平行のリッジを有するナノ解剖用メス（nanoscalpel）とすることができる。金属炭化物は、それだけに限定されないが、炭化タングステン（ＷＣ）、炭化チタン（ＴｉＣ）、および炭化タンタル（ＴａＣ）を含むことができ、それらは、高硬度および高高温硬度を有し、それゆえ切断装置として有用である。

いくつかの実施形態では、くぼみ形状を有する、複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造１０２は、保護フィルム（図示せず）を用いて透明基板１０１を被覆し、その後で引っ掻き、保護フィルムが引っ掻きによって取り去られた、透明基板の剥き出し部分をエッチングし、そして残された保護フィルムを除去することによって、透明基板１０１上に形成することができる。引っ掻きは、上記に述べたナノ解剖用メスなどの切断装置によって実施することができる。透明基板の剥き出し部分のエッチングは、ウェットエッチング（等方性または異方性）法、またはドライエッチング（反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）または融合結合プラズマ）法によって、行うことができる。たとえば、透明基板がガラスであるとき、ガラスのエッチングは、それだけに限定されないが、ＨＦ／ＮＨ_４ＦおよびＨＦ／Ｈ_３ＰＯ_４などのＨＦベースの溶液を使用するウェットエッチングによって、または、それだけに限定されないが、ＣＨＦ_３／Ａｒ、ＣＦ_４／Ｏ_２およびＣＦ_４／Ａｒなどのガス混合体を用いるＲＩＥ化学反応炉を使用するドライエッチングによって、実施することができる。

いくつかの実施形態では、くぼみ形状を有する複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造１０２は、露光によって、フォトレジストフィルムを用いて被覆される透明基板上にフォトレジストマスクのパターンを形成し、透明基板の露出部分をエッチングし、そしてフォトレジストフィルムを除去することによって、透明基板１０１上に形成することができる。非限定の例として、フォトレジストフィルムの除去は、それだけに限定されないが、イソプロパノール、１メチル２ピロリドン、アルカリ性溶液などの加熱された溶媒蒸気に、フォトレジスト材料を晒すことによって、行うことができる。

図１１に、基板上にくぼみ形状を有する、複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造を形成する別の方法の例示の実施形態の透視図を示す。図１１に例示するように、くぼみ形状を有する、複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造１１０２は、複数の突起部を有するローラ１１１１を用いて透明基板１０１に刻印することによって、透明基板１０１上に形成することができる。いくつかの実施形態では、部分的に溶解させた透明基板を使用して、加工性を向上することができる。ローラ１１１１は、任意の機械的処理ユニット（たとえば、ロボットアーム）を使用して移動させて、透明基板１０１の表面に刻印し、それによって、くぼみパターンが反復する、複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造１０２を形成することができる。

図１２に、基板上に隆起形状を有する、複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造を形成する方法の例示の実施形態の透視図を示す。図１２に示すように、隆起形状を有する、複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造１２０２は、圧力装置１２１２を使用して透明基板１０１の一部分上に差圧を加えることによって、透明基板１０１上に形成することができる。いくつかの実施形態では、部分的に溶解させた基板１０１を使用して加工性を向上することができる。いくつかの実施形態では、圧力装置１２１２は、図１２に例示するような多孔性品物１２１３、および真空装置（図示せず）を含み、多孔性品物１２１３を用いて覆われた、部分的に溶解させた透明基板１０１に加えられた真空によって、部分的に溶解させた透明基板１０１の表面の一部分が、多孔性品物の細孔を通して引っ張られて、隆起または突出形状を有する、複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造１２０２を形成することができる。

他の実施形態では、隆起構成を有する、複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造は、複数の突起部を透明基板に取り付けることによって、透明基板上に形成することができる。

図１３Ａ〜１３Ｆは、透明構造を製作する方法の例示の実施形態を示す概略図である。図１３Ａを参照すると、透明構造を製作する方法は、透明基板１０１を設けることを含む。次に、図１３Ｂに例示するように、複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造１０２を、たとえば、上記に述べたような方法の任意の１つによって、基板１０１上に粗面を設けるように、透明基板１０１の少なくとも片側に形成することができる。いくつかの実施形態では、複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造１０２は、たとえば、ナノ解剖用メスなどの切断装置を使用して透明基板１０１を引っ掻くことによって、図１３Ｂに示すようなくぼみ形状を有するように、任意選択で構成される。他の実施形態では、複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造は、図５〜６および１２に示すような隆起または突出形状を有するように、任意選択で構成される。

図１３Ｃを参照すると、近赤外線または赤外線の放射を遮断するように構成された物質１０３が、基板１０１および複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造１０２の少なくとも実質的な部分上に堆積される。物質１０３は、ただし、これらに限定されないが、ディップコーティング、ロールコーティング、スプレーコーティング、グラビアコーティング、コンマコーティングおよび金型コーティングなどの方法によって、堆積させることができる。物質１０３が金属であるとき、物質１０３は、ただし、これらに限定されないが、気相エピタキシ、真空蒸着、スパッタ堆積、およびプラズマ支援化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）などの方法によって、堆積させることができる。

いくつかの実施形態では、透明構造を製作する方法が、図１３Ｄに示すように、透明構造１００の最も外側の表面の少なくとも実質的な部分を、少なくとも１つの光触媒を用いて被覆することに先立ち、少なくとも１つの透明導電物質１０４を、基板１０１および複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造１０２の少なくとも実質的な部分上に堆積することを任意選択で含む。少なくとも１つの透明導電物質１０４は、ただし、これらに限定されないが、スプレーコーティング、ロールコーティング、ディップコーティング、スピンコーティング、ドクターブレード塗布、スクリーン印刷、熱蒸着、ｅ−ビーム蒸着、真空蒸着、高密度プラズマ蒸着、イオンメッキ、スパッタリング、化学気相堆積、金属有機化学気相堆積、非真空スプレー堆積、分子線成長、および高周波（ＲＦ）マグネトロンスパッタリングを含む方法によって、堆積させることができる。

図１３Ｅ〜Ｆを参照すると、透明構造を製作する方法が、透明構造１００の最も外側の表面の少なくとも実質的な部分を、少なくとも１つの光触媒１０５、１０６を用いて被覆することを任意選択で含む。透明構造１００の最も外側の表面の少なくとも実質的な部分を、少なくとも１つの光触媒１０５、１０６を用いて被覆することは、ただし、これらに限定されないが、深部被覆、スプレーコーティング、ロールコーティング、フローコータコーティング、蒸着堆積、スパッタリング堆積、イオンメッキ、プラズマ重合、ゾルゲルコーティングなどの方法によって、行うことができる。

上記に既に述べたように、少なくとも１つの光触媒１０５、１０６は、透明構造１００の最も外側の表面が、マイクロスケールで、基板１０１の粗面の輪郭を反映する輪郭を有するように、一定の寸法または厚さで、複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造１０２を有する基板１０１を覆うように構成することができる。たとえば、少なくとも１つの光触媒のナノ粒子を堆積して、透明構造１００の最も外側の表面の、少なくとも実質的な部分を覆うことができる。少なくとも１つの光触媒のナノ粒子の量およびサイズは、少なくとも１つの光触媒１０５、１０６が、層または突起部の形で覆われることになるのかどうかに依存して、制御することができる。

いくつかの実施形態では、透明構造を製作する方法が、図１３Ｆに示すように、透明構造１００の最も外側の表面上に少なくとも１つの光触媒１０６の突起部を形成することに先立ち、図１３Ｅに示すように、透明構造１００の最も外側の表面の少なくとも実質的な部分を、層の形の少なくとも１つの光触媒１０５を用いて被覆することを任意選択で含む。透明構造１００の最も外側の表面上に覆われる少なくとも１つの光触媒１０５の厚さは、上記に述べたように調節することができる。

少なくとも１つの光触媒１０６の突起部が、少なくとも１つの光触媒１０５のための材料と同一である材料から製作されるとき、少なくとも１つの光触媒１０６の突起部の構造上の完全性は、少なくとも１つの光触媒１０５、１０６間の接着状態が強化されることによって、高めることができるはずである。

透明構造を製作する方法は、透明構造の構造上の完全性を高めるのに効果的な条件下で、透明構造１００を加熱することをさらに含むことができる。加熱温度は、一般に、通常の実験によって決定することができる。非限定の例として、加熱は、約８０℃から約１４００℃までの温度で行うことができる。いくつかの実施形態では、熱処理のための温度は、約１００℃から約１４００℃まで、約２００℃から約１４００℃まで、約４００℃から約１４００℃まで、約６００℃から約１４００℃まで、約８００℃から約１４００℃まで、約１０００℃から約１４００℃まで、約１２００℃から約１４００℃まで、約８０℃から約１００℃まで、約８０℃から約２００℃まで、約８０℃から約４００℃まで、約８０℃から約６００℃まで、約８０℃から約８００℃まで、約８０℃から約１０００℃まで、約８０℃から約１２００℃まで、約１００℃から約２００℃まで、約２００℃から約４００℃まで、約４００℃から約６００℃まで、約６００℃から約８００℃まで、約８００℃から約１０００℃まで、または約１０００℃から約１２００℃までの範囲とすることができる。他の実施形態では、熱処理の温度は、約８０℃、約１００℃、約２００℃、約４００℃、約６００℃、約８００℃、約１０００℃、約１２００℃、または約１４００℃とすることができる。

熱処理は、たとえば、約１分から１０時間までの間、行うことができる。いくつかの実施形態では、熱処理のための時間は、約５分から約１０時間まで、約１０分から約１０時間まで、約２０分から約１０時間まで、約４０分から約１０時間まで、約１時間から約１０時間まで、約２時間から約１０時間まで、約４時間から約１０時間まで、約６時間から約１０時間まで、約８時間から約１０時間まで、約１分から約５分まで、約１分から約１０分まで、約１分から約２０分まで、約１分から約４０分まで、約１分から約１時間まで、約１分から約２時間まで、約１分から約４時間まで、約１分から約６時間まで、約１分から約８時間まで、約５分から約１０分まで、約１０分から約２０分まで、約２０分から約４０分まで、約４０分から約１時間まで、約１時間から約２時間まで、約２時間から約４時間まで、約４時間から約６時間まで、または約６時間から約８時間までの範囲とすることができる。他の実施形態では、熱処理の時間は、約１分、約５分、約１０分、約２０分、約４０分、約１時間、約２時間、約４時間、約６時間、約８時間、または約１０時間とすることができる。

別の態様では、エレクトロクロミック装置を製作するための方法が、複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造を透明基板の片側に形成し、基板上に粗面を設けることと、近赤外線または赤外線の放射を遮断するように構成された少なくとも１つの物質を、基板および複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造の少なくとも実質的な部分上に堆積することと、エレクトロクロミック装置の最も外側の表面の少なくとも実質的な部分を、少なくとも１つの光触媒を用いて被覆することと、を含む。エレクトロクロミック装置の最も外側の表面の少なくとも実質的な部分を、少なくとも１つの光触媒を用いて覆うことは、少なくとも１つの光触媒のナノ粒子を堆積することによって、および、ただし、これらに限定されないが、深部被覆、スプレーコーティング、ロールコーティング、フローコータコーティング、蒸着堆積、スパッタリング堆積、イオンメッキ、プラズマ重合、およびゾルゲルコーティングなどの方法によって、行うことができる。いくつかの実施形態では、この方法は、エレクトロクロミック装置の最も外側の表面の少なくとも実質的な部分を覆うことに先立ち、複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造を有する透明基板の片側に第１の電極を堆積することと、少なくとも１つのエレクトロクロミック材料のエレクトロクロミックフィルムを第１の電極上に形成することと、次いでエレクトロクロミックフィルム上に第２の電極を堆積することと、をさらに含むことができる。他の実施形態では、この方法は、複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造を透明基板の片側に形成する前に、複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造を有さない、透明基板の側面上に第１の電極を堆積することと、少なくとも１つのエレクトロクロミック材料のエレクトロクロミックフィルムを第１の電極上に形成することと、次いで、エレクトロクロミックフィルム上に第２の電極を堆積することと、をさらに含むことができる。エレクトロクロミック装置を製作するための方法は、エレクトロクロミック装置の構造上の完全性を高めるのに効果的な条件下で、エレクトロクロミック装置を加熱することをさらに含むことができる。

少なくとも１つのエレクトロクロミック材料のエレクトロクロミックフィルムは、真空蒸着、スパッタリング、イオンメッキ、および化学気相堆積（ＣＶＤ）など、知られた堆積法のいずれによっても、電極上に形成することができる。たとえば、炭化タングステンのエレクトロクロミック材料は、反応性スパッタリング、イオンメッキ、または酸素／不活性ガス雰囲気中のタングステンのイオンビームスパッタリングなどの物理的堆積法によって、電極上に堆積させることができる。

いくつかの実施形態では、少なくとも１つのエレクトロクロミック材料のエレクトロクロミックフィルムは、電解質中で溶解することができる。

上記に例示した透明構造およびエレクトロクロミック装置は、疎水性、自己洗浄性、ＵＶ遮断性および霜取り特性を備える表面を有することができ、それらは、建物および自動車の窓など、様々な用途において有用である。

実施例
以下の実施例は、本開示の例示の実施形態のいくつかを例示するために提示するが、しかし、それらの範囲を限定することを決して意図しない。

実施例１−透明構造の準備

くぼみ形状を備える複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造を有する基板を、以下のプロセスによって準備する。厚さが１０μｍである平坦なソーダ石灰ガラス上に、ナノサイズの溝を、炭化タングステンから製作され、平行に並べられたリッジ（寸法：５００ｎｍ）を有するナノ解剖用メスを用いてガラス表面を引っ掻くことによって、形成する。

サイズが１５０ｎｍであるＡｕナノ粒子の水分散液を、ナノサイズの溝を備えるガラスに添加し、次いで乾燥し、Ａｕナノ粒子は、主にガラス中の溝の底部中に堆積する。

ＩＴＯ／ＣＮＴの薄層が、厚さが１２０ｎｍである透明導電物質として、Ａｕナノ粒子およびガラス上に被覆される。

ＴｉＯ_２ゾルが、ＩＴＯ／ＣＮＴの層上に、厚さが１００ｎｍで、スピンコーティングされ、次いで、ＴｉＯ_２ナノ粒子の水分散液（、ナノ粒子のサイズは、約６０ｎｍである）をスプレーコーティングして乾燥し、エンボス透明構造をもたらす。

透明構造の構造上の完全性を高めるために、準備された透明構造が、５時間６５０℃で熱処理される。熱処理によって酸化したＡｕナノ粒子が、ＣＮＴ／ＩＴＯの層を介して電流を印加する（すなわち、電子を供給する）ことによって還元される。

本開示は、本出願で述べる具体的な実施形態に関し、限定されないものとし、それらは、様々な態様の例示として意図される。その精神および範囲から逸脱せずに、多くの修正および変形を実施することができる。本開示の範囲内の機能的に同等の方法および装置は、ここに列挙されたそれらに加えて、明らかになる。かかる修正および変形は、添付の特許請求の範囲の範囲内に含まれるものと意図される。本開示は、添付の特許請求の範囲がそれらに権利を与える均等なものの全範囲と共に、添付の特許請求の範囲の条項によってのみ、限定すべきである。本開示が、具体的な方法、試薬、化合物組成、または生体系に限定されず、それらは、もちろん、変化することができることを理解すべきである。また、ここで使用される専門用語は、特定の実施形態を述べる目的のためだけのものであり、限定することが意図されないことを理解すべきである。

本明細書における実質的にすべての複数形および／または単数形の用語の使用に対して、当業者は、状況および／または用途に適切なように、複数形から単数形に、および／または単数形から複数形に変換することができる。さまざまな単数形／複数形の置き換えは、理解しやすいように、本明細書で明確に説明することができる。

通常、本明細書において、特に添付の特許請求の範囲（たとえば、添付の特許請求の範囲の本体部）において使用される用語は、全体を通じて「オープンな（ｏｐｅｎ）」用語として意図されていることが、当業者には理解されよう（たとえば、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」は、「含むがそれに限定されない（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｂｕｔ ｎｏｔ ｌｉｍｉｔｅｄ ｔｏ）」と解釈されるべきであり、用語「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は、「少なくとも有する（ｈａｖｉｎｇ ａｔ ｌｅａｓｔ）」と解釈されるべきであり、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」は、「含むがそれに限定されない（ｉｎｃｌｕｄｅｓ ｂｕｔ ｉｓ ｎｏｔ ｌｉｍｉｔｅｄ ｔｏ）」と解釈されるべきである、など）。導入される請求項で具体的な数の記載が意図される場合、そのような意図は、当該請求項において明示的に記載されることになり、そのような記載がない場合、そのような意図は存在しないことが、当業者にはさらに理解されよう。たとえば、理解の一助として、添付の特許請求の範囲は、導入句「少なくとも１つの（ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ）」および「１つまたは複数の（ｏｎｅ ｏｒ ｍｏｒｅ）」を使用して請求項の記載を導くことを含む場合がある。しかし、そのような句の使用は、同一の請求項が、導入句「１つまたは複数の」または「少なくとも１つの」および「ａ」または「ａｎ」などの不定冠詞を含む場合であっても、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」による請求項の記載の導入が、そのように導入される請求項の記載を含む任意の特定の請求項を、単に１つのそのような記載を含む実施形態に限定する、ということを示唆していると解釈されるべきではない（たとえば、「ａ」および／または「ａｎ」は、「少なくとも１つの」または「１つまたは複数の」を意味すると解釈されるべきである）。同じことが、請求項の記載を導入するのに使用される定冠詞の使用にも当てはまる。また、導入される請求項の記載で具体的な数が明示的に記載されている場合でも、そのような記載は、少なくとも記載された数を意味すると解釈されるべきであることが、当業者には理解されよう（たとえば、他の修飾語なしでの「２つの記載（ｔｗｏ ｒｅｃｉｔａｔｉｏｎｓ）」の単なる記載は、少なくとも２つの記載、または２つ以上の記載を意味する）。さらに、「Ａ、ＢおよびＣ、などの少なくとも１つ」に類似の慣例表現が使用されている事例では、通常、そのような構文は、当業者がその慣例表現を理解するであろう意味で意図されている（たとえば、「Ａ、Ｂ、およびＣの少なくとも１つを有するシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡおよびＢを共に、ＡおよびＣを共に、ＢおよびＣを共に、ならびに／またはＡ、Ｂ、およびＣを共に、などを有するシステムを含むが、それに限定されない）。「Ａ、Ｂ、またはＣ、などの少なくとも１つ」に類似の慣例表現が使用されている事例では、通常、そのような構文は、当業者がその慣例表現を理解するであろう意味で意図されている（たとえば、「Ａ、Ｂ、またはＣの少なくとも１つを有するシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡおよびＢを共に、ＡおよびＣを共に、ＢおよびＣを共に、ならびに／またはＡ、Ｂ、およびＣを共に、などを有するシステムを含むが、それに限定されない）。２つ以上の代替用語を提示する事実上いかなる離接する語および／または句も、明細書、特許請求の範囲、または図面のどこにあっても、当該用語の一方（ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｒｍｓ）、当該用語のいずれか（ｅｉｔｈｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｒｍｓ）、または両方の用語（ｂｏｔｈ ｔｅｒｍｓ）を含む可能性を企図すると理解されるべきであることが、当業者にはさらに理解されよう。たとえば、句「ＡまたはＢ」は、「Ａ」または「Ｂ」あるいは「ＡおよびＢ」の可能性を含むことが理解されよう。

文書の記述を提示することに関してなど、いずれもの、およびすべての目的について、当業者が理解されるように、ここに開示されたすべての範囲は、また、いずれもの、およびすべての可能な部分的範囲およびその部分的範囲の組み合わせを包含する。いずれもの列挙した範囲は、十分に述べており、同じ範囲を、少なくとも等しい半分、３分の１、４分の１、５分の１、１０分の１などに分解することが可能であることとして容易に認識することができる。非限定の例として、ここに議論した各範囲は、下部３分の１、中間３分の１、および上部３分の１に容易に分解することができる。また、当業者が理解されるように、「まで（up to）」、「少なくとも（at least）」など、すべての用語は、列挙した数を含み、上記に述べたように、その後で、部分的範囲に分解することができる範囲を言う。最後に、当業者が理解されるように、範囲は、各個別の要素を含む。それゆえ、たとえば、１〜３つのセルを有する群は、１つ、２つ、または３つのセルを有する群を言う。同様に、１〜５つのセルを有する群は、１つ、２つ、３つ、４つ、または５つのセルを有する群を言う、等である。

前述から、本開示の様々な実施形態を、例示の提案として、ここに述べたこと、および本開示の範囲および精神を逸脱せずに、様々な修正を実施することができることを理解されるはずである。したがって、ここに開示した、様々な実施形態は、限定することを意図せず、真の範囲および精神は、以下の特許請求の範囲によって示されている。

Claims (20)

1. 透明基板に粗面を設けるように構成された複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造を有する透明基板と、
   近赤外線または赤外線の放射を遮断し、かつ前記基板および前記複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造の少なくとも実質的な部分を部分的に覆うように構成された少なくとも１つの物質と、
   透明構造の最も外側の表面を少なくとも部分的に覆うように構成された少なくとも１つの光触媒と
   を含む透明構造。
2. 近赤外線または赤外線の放射を遮断するように構成された前記物質と前記光触媒の間に置かれる、少なくとも１つの透明導電物質をさらに含む、請求項１に記載の透明構造。
3. 前記透明基板は、ガラス、ポリマー、またはその組み合わせを含む、請求項１に記載の透明構造。
4. 前記透明基板中の前記複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造は、くぼみ形状を有するように構成されている、請求項１に記載の透明構造。
5. 前記透明基板中の前記複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造は、隆起形状を有するように構成されている、請求項１に記載の透明構造。
6. 近赤外線または赤外線の放射を遮断するように構成された前記少なくとも１つの物質は、金属、近赤外線放射吸収剤、赤外線放射反射材料、またはその組み合わせを含む、請求項１に記載の透明構造。
7. 前記少なくとも１つの光触媒は、ＴｉＯ_２、ＺｎＯ、ＳｎＯ_２、ＣｄＳ、ＺｒＯ_２、Ｖ_２Ｏ_２、ＷＯ_３、ＳｒＴｉＯ_３、またはその組み合わせを含む、請求項１に記載の透明構造。
8. 前記少なくとも１つの光触媒は、前記透明構造の前記最も外側の表面上に突起部の形で存在するように構成されている、請求項１に記載の透明構造。
9. 前記少なくとも１つの透明導電物質は、金属酸化物、導電性ポリマー、またはその組み合わせを含む、請求項２に記載の透明構造。
10. エレクトロクロミック装置であって、
    透明基板の片側に粗面を設けるように構成された複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造を有する透明基板と、
    近赤外線または赤外線の放射を遮断し、かつ、前記基板および前記複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造の少なくとも実質的な部分を部分的に覆うように構成された少なくとも１つの物質と、
    当該エレクトロクロミック装置の最も外側の表面を少なくとも部分的に覆うように構成された少なくとも１つの光触媒と
    を含むエレクトロクロミック装置。
11. 一対の電極と、
    近赤外線または赤外線の放射を遮断するように構成された前記物質と前記光触媒の間に置かれる、少なくとも１つのエレクトロクロミック材料と
    をさらに含む、請求項１０に記載のエレクトロクロミック装置。
12. 前記複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造を有さない、前記基板の側面を、少なくとも部分的に覆うように構成された第１の電極と、
    第２の電極を少なくとも部分的に覆うように構成された少なくとも１つのエレクトロクロミック材料と
    をさらに含む、請求項１０に記載のエレクトロクロミック装置。
13. 前記一対の電極は、金属酸化物、導電性ポリマー、またはその組み合わせを含む、請求項１１に記載のエレクトロクロミック装置。
14. 前記少なくとも１つのエレクトロクロミック材料は、バナジウム五酸化物、タングステン酸化物、モリブデン酸化物、チタニウム五酸化物タングステン酸化物モリブデン酸化物の混合物、ニオビウム五酸化物、コバルト酸化物、イリジウム酸化物、およびロジウム酸化物の１つまたは複数である、請求項１１に記載のエレクトロクロミック装置。
15. 透明構造を製作するための方法であって、
    透明基板の少なくとも片側に複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造を形成し、前記基板上に粗面を設けることと、
    前記基板および前記複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造の少なくとも実質的な部分上に、近赤外線または赤外線の放射を遮断するように構成された少なくとも１つの物質を堆積することと、
    前記透明構造の最も外側の表面の少なくとも実質的な部分を、少なくとも１つの光触媒を用いて覆うことと
    を含む方法。
16. 前記透明構造の最も外側の表面の少なくとも実質的な部分を被覆することに先立ち、少なくとも１つの透明導電物質を、前記複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造の少なくとも実質的な部分上に堆積することをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
17. 前記複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造を形成することは、切断装置を使用して、透明基板を引っ掻くことを含む、請求項１５に記載の方法。
18. 前記複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造を形成することは、
    露光によって、フォトレジストフィルムを用いて被覆された透明基板上にフォトレジストマスクのパターンを形成することと、
    前記透明基板の露出部分をエッチングすることと、
    前記フォトレジストフィルムを除去することと
    を含む、請求項１５に記載の方法。
19. 前記複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造を形成することは、部分的に溶解させた透明基板に刻印することを含む、請求項１５に記載の方法。
20. 前記複数のマイクロスケールまたはナノスケール構造を形成することは、複数の突起部を透明基板に取り付けることを含む、請求項１５に記載の方法。

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