RU2258946C2 - Device with light-transmitting and reflecting properties - Google Patents

Device with light-transmitting and reflecting properties Download PDF

Info

Publication number
RU2258946C2
RU2258946C2 RU2002123577/28A RU2002123577A RU2258946C2 RU 2258946 C2 RU2258946 C2 RU 2258946C2 RU 2002123577/28 A RU2002123577/28 A RU 2002123577/28A RU 2002123577 A RU2002123577 A RU 2002123577A RU 2258946 C2 RU2258946 C2 RU 2258946C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
light
transmitting
radiation
side walls
reflective
Prior art date
Application number
RU2002123577/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002123577A (en
Inventor
Ричард В. КЛАЙКМЭН (US)
Ричард В. КЛАЙКМЭН
Нейл Д. ЛУБАРТ (US)
Нейл Д. ЛУБАРТ
Чарльз Р. МЭЙФИЛД (US)
Чарльз Р. МЭЙФИЛД
Original Assignee
Тривиум Текнолоджиз, Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Тривиум Текнолоджиз, Инк. filed Critical Тривиум Текнолоджиз, Инк.
Priority to RU2002123577/28A priority Critical patent/RU2258946C2/en
Publication of RU2002123577A publication Critical patent/RU2002123577A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2258946C2 publication Critical patent/RU2258946C2/en

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers

Landscapes

  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

FIELD: optics; instrument engineering.
SUBSTANCE: transreflector has device for reflecting radiation incident onto it from the first direction and device for transmitting light coming from the in direction being opposite to first one. Device for transmitting light has transparent material having first and second surfaces and constructions with bases adjacent to first surface of transparent material and side walls to come together at the direction to second surface of mentioned transparent material. Device for radiation reflection has reflecting material connected with base of assembly. Sum of part of light reflected relatively light coming from first direction and part of light transmitted relatively light coming from opposite direction exceeds 100%.
EFFECT: improved brightness; reduced effect of glares; improved efficiency.
14 cl, 7 dwg

Description

Настоящее изобретение относится ко всем применениям, в которых требуется одновременное повышение отражательной способности падающего света (видимого вплоть до инфракрасного) в одном направлении и пропускная способность в противоположном направлении. Т.е. сумма отражательной способности с одной стороны и пропускной способности с другой стороны превышает 1,0. Такая пленка даже называется мультифлектором.The present invention relates to all applications in which a simultaneous increase in the reflectivity of incident light (visible up to infrared) in one direction and throughput in the opposite direction is required. Those. the sum of reflectivity on the one hand and bandwidth on the other hand exceeds 1.0. Such a film is even called a multiflector.

Одной областью применения является улавливание солнечного излучения, при котором пропускание света максимально (отражательная способность минимальна) в направлении, обращенном к Солнцу, и отражательная способность максимальна (пропускаемость минимальна) в направлении, обращенном к коллектору. Изобретение значительно повышает уровень удерживаемой энергии в таких устройствах. Кроме того, изобретение может быть использовано как часть системы отопления, охлаждения и/или выработки энергии, в которой солнечная энергия используется для частичной или всей выработки энергии. Изобретение повышает эффективность солнечных коллекторов и таким образом снижает использование ископаемого топлива.One area of application is the capture of solar radiation, in which the light transmission is maximum (reflectivity is minimal) in the direction facing the Sun, and reflectivity is maximum (transmittance is minimal) in the direction of the collector. The invention significantly increases the level of energy held in such devices. In addition, the invention can be used as part of a heating, cooling and / or energy generation system in which solar energy is used to partially or all of the energy generation. The invention improves the efficiency of solar collectors and thus reduces the use of fossil fuels.

Второй областью применения является использование в технике неизлучающих устройств отображения: электрохромных, сегнетоэлектрических, ферромагнитных, электромагнитных и на жидких кристаллах, где желательно использовать как образуемый снаружи (окружающий) свет, так и образуемый внутри (искусственный) свет. Пленка представляет собой замену прозрачно-отражающего/отражающего/просветного элемента неизлучающих устройств отображения, где заменяемый элемент является либо независимым, либо выполненным интегрально с источником образуемого внутри света (системой задней подсветки). Использование этой пленки обеспечивает образование яркости одновременно от искусственного света и окружающего света, так что эти системы обладают значительным снижением расхода энергии. В системе, в которой батарея используется для частичного или полного электропитания, срок службы батареи может быть увеличен до 174%.The second field of application is the use in technology of non-radiating display devices: electrochromic, ferroelectric, ferromagnetic, electromagnetic and liquid crystals, where it is desirable to use both the light generated from the outside (ambient) and the light generated inside (artificial). The film is a replacement of a transparent-reflective / reflective / translucent element of non-radiating display devices, where the element to be replaced is either independent or integrally formed with the light source formed inside (backlight system). The use of this film provides the formation of brightness simultaneously from artificial light and ambient light, so that these systems have a significant reduction in energy consumption. In a system in which the battery is used for partial or full power supply, the battery life can be increased up to 174%.

Третьей областью применения являются строительные материалы, в которых пленка может быть использована для направления света от источника света (такого, как окно или застекленная крыша), в то же самое время отражая окружающий свет внутри здания или конструкции.A third area of application is construction materials, in which a film can be used to direct light from a light source (such as a window or a glazed roof), while at the same time reflecting ambient light inside a building or structure.

Описание известного уровня техникиDescription of the prior art

Солнечные коллекторыSolar collectors

Устройства, известные из уровня техники в отношении солнечных коллекторов, включают фотоэлектрическую энергетику, когда солнечный свет непосредственно преобразуется в электричество, солнечную тепловую энергию, используемую для нагрева воды, и крупномасштабные электростанции на солнечной тепловой энергии, используемые для выработки электричества. В этих системах солнечная энергия «улавливается» посредством размещения панелей или блоков панелей, направленных на Солнце. Эти панели состоят из зеркал или из материала зеркального типа для отражения солнечной энергии в определенную точку для улавливания или изготавливаются из разнообразных поглощающих материалов. Системы, в которых используются поглощающие материалы, далее могут быть разделены на системы, в которых солнечная энергия улавливается ячейками или в которых солнечная энергия поглощается в виде тепловой энергии для нагрева либо воды либо жидкого теплоносителя, такого как смесь воды с гликолевым антифризом. Большинство серийно выпускаемых солнечных элементов выполнено из пластин из очень чистого монокристаллического или поликристаллического кремния. Такие солнечные ячейки, типично, могут достигать эффективности до 18% при выпуске в промышленном производстве. Кремниевые пластины, используемые для их реализации, относительно дорогие, составляющие до 20-40% от стоимости конечного модуля. Альтернативой для этих технологий «объемного кремния» является нанесение тонкого слоя полупроводника на несущий материал, такой как стекло. Различные материалы могут быть использованы, такие как теллурид кадмия, диселенид меди-индия и кремний. В основном существует три типа тепловых коллекторов: плоский коллектор, коллектор на основе вакуумированных труб и концентрирующий коллектор. Плоский коллектор, наиболее общий тип, представляет собой изолированную, защищенную от атмосферных влияний коробку, включающую темную пластину поглотителя под одной или несколькими прозрачными или просвечивающими крышками. Коллектор на основе вакуумированных труб состоит из рядов параллельных прозрачных стеклянных труб. Каждая труба состоит из стеклянной внешней трубы и внутренней трубы (или поглотителя), покрытой селективным покрытием, которое хорошо поглощает солнечную энергию, но препятствует потерям теплоты на излучение. Воздух отводится («откачивается») из пространства между трубами, образуя вакуум, который устраняет потери теплоты на проводимость и конвекцию. Применения с концентрирующим коллектором обычно представляют собой параболоцилиндры, которые используют зеркальные поверхности, для того чтобы концентрировать энергию Солнца на трубе поглотителя (называемой приемником), включающей жидкий теплоноситель.Devices known in the art for solar collectors include photovoltaic, where sunlight is directly converted to electricity, solar thermal energy used to heat water, and large-scale solar thermal power plants used to generate electricity. In these systems, solar energy is “captured” by placing panels or panel blocks directed at the Sun. These panels are made up of mirrors or mirror-type material to reflect solar energy at a specific point for capture, or are made from a variety of absorbent materials. Systems that use absorbent materials can then be divided into systems in which solar energy is captured by cells or in which solar energy is absorbed in the form of thermal energy to heat either water or a liquid heat carrier, such as a mixture of water and glycol antifreeze. Most commercially available solar cells are made of wafers made of very pure single-crystal or polycrystalline silicon. Such solar cells typically can achieve efficiencies of up to 18% when released in industrial production. Silicon wafers used for their implementation are relatively expensive, amounting to 20-40% of the cost of the final module. An alternative to these “bulk silicon" technologies is to deposit a thin layer of semiconductor on a carrier material such as glass. Various materials can be used, such as cadmium telluride, copper-indium dyslenide, and silicon. Basically, there are three types of thermal collectors: a flat collector, a collector based on evacuated pipes, and a concentrating collector. The flat collector, the most common type, is an insulated, weatherproof box containing a dark absorber plate under one or more transparent or translucent covers. A collector based on evacuated tubes consists of rows of parallel transparent glass tubes. Each tube consists of a glass outer tube and an inner tube (or absorber) coated with a selective coating that absorbs solar energy well but prevents heat loss from radiation. Air is drawn off (“pumped out”) from the space between the pipes, forming a vacuum that eliminates heat loss from conduction and convection. Concentrated collector applications are typically parabolic cylinders that use mirrored surfaces in order to concentrate the Sun's energy on an absorber tube (called a receiver), including a liquid coolant.

Излучающие устройства отображенияRadiant Display Devices

Устройства из известного уровня техники в отношении неизлучающих устройств отображения, особенно устройства отображения на жидких кристаллах, включают либо отражательные устройства отображения, либо (просветные) устройства отображения с поверхностным источником света, обычно называемые устройствами отображения с задней подсветкой. Традиционное отражательное устройство отображения, которое использует отражающую пленку в качестве нижнего слоя для перенаправления окружающего света обратно через элементы устройства отображения, имеет структуру, изображенную на фиг.1. На этом чертеже окружающий свет 10 (солнечный свет, искусственный свет, такой как офисное освещение, или от источника света, закрепленного в верхней части блока 11) поступает в блок устройства отображения, проходит через различные слои блока, поляризаторы 6, стеклянные пластины 7 (которые могут включать цветные фильтры, общие электроды, матрицу тонкопленочных транзисторов или другие составляющие) и суспензию 8 жидких кристаллов и перенаправляется от отражающей пленки 9 обратно через различные слои для формирования изображения. Этот способ формирования изображения посредством наличия окружающего света ограничивается имеющимся светом. Этот способ не является эффективным средством для создания высококачественных графических изображений и серьезно ограничивает качество цветных изображений при различных условиях. Традиционное (просветное) устройство отображения с подсветкой имеет структуру, изображенную на фиг.2. На этом чертеже свет формируется блок 7 подсветки и направляется в виде светового луча 13 через различные слои, такие как поляризаторы 6, стеклянные пластины 7 (которые могут включать цветные фильтры, общие электроды, матрицу тонкопленочных транзисторов или другие составляющие) и суспензию 8 жидких кристаллов, формируя изображение. Этот способ формирования изображения посредством искусственного света ограничивается количеством окружающего света и в системах, где используется батарея в течение некоторого или всего времени вырабатывания энергии, - ограниченным сроком службы батареи. При наличии окружающего света образуются блики в результате отражения от различных слоев, как описано выше, без прохождения через все слои 6-8. Для устранения этих бликов и для формирования изображения, комфортабельного для пользователя, должна быть увеличена подсветка для получения более приемлемого к использованию света, т.е. большего количества света, проходящего через слои 6-8. Это увеличение искусственного света вызывает дополнительный непроизводительный расход батареи и, таким образом, снижает удобство применения системы, к которой подключено устройство отображения. По мере увеличения окружающего света увеличиваются блики и, таким образом, в некоторый момент подсветка становится неэффективной для формирования соответствующего изображения.Prior art devices with respect to non-radiating display devices, especially liquid crystal display devices, include either reflective display devices or (luminous) display devices with a surface light source, commonly referred to as backlight display devices. A conventional reflective display device that uses a reflective film as the bottom layer to redirect ambient light back through the elements of the display device has the structure shown in FIG. In this drawing, ambient light 10 (sunlight, artificial light, such as office lighting, or from a light source fixed at the top of block 11) enters the display device block, passes through the various layers of the block, polarizers 6, glass plates 7 (which may include color filters, common electrodes, a matrix of thin-film transistors or other components) and a suspension of 8 liquid crystals and redirected from the reflective film 9 back through various layers to form an image. This image forming method by the presence of ambient light is limited by the available light. This method is not an effective tool for creating high-quality graphic images and severely limits the quality of color images under various conditions. A traditional (illuminated) backlit display device has the structure shown in FIG. 2. In this drawing, light forms the backlight unit 7 and is guided in the form of a light beam 13 through various layers, such as polarizers 6, glass plates 7 (which may include color filters, common electrodes, an array of thin-film transistors or other components) and a suspension of 8 liquid crystals, forming an image. This method of imaging by means of artificial light is limited by the amount of ambient light and in systems where the battery is used for some or all of the time energy is generated, has a limited battery life. In the presence of ambient light, glare is formed as a result of reflection from various layers, as described above, without passing through all layers 6-8. To eliminate these glare and to form an image that is comfortable for the user, the backlight should be increased to obtain a more usable light, i.e. more light passing through layers 6-8. This increase in artificial light causes additional overhead of the battery and thus reduces the usability of the system to which the display device is connected. As the ambient light increases, glare increases, and thus, at some point, the backlight becomes ineffective for forming the corresponding image.

Предыдущие попытки одновременного использования окружающего света и подсветки имели в конечном счете результат применения, в котором достигнут компромисс между пропускающими свойствами и отражательными свойствами устройства отображения. В патенте США 4196973 Хохстрейта для этой цели предлагается использование трансфлектора. В патенте США 5686979, колонка 2, Вебера указываются ограничения трансфлектора при использовании для этой цели и альтернативно предлагается переключаемое окно, которое в одно время является полностью пропускающим, а в другое время - полностью отражающим.Previous attempts at the simultaneous use of ambient light and backlighting ultimately had the result of an application in which a compromise was achieved between the transmitting properties and the reflective properties of the display device. US Pat. No. 4,196,973 to Hochstrate proposes the use of a transformer for this purpose. US Pat. No. 5,686,979, column 2, Weber, indicates the limitations of the transflector when used for this purpose, and alternatively proposes a switchable window that is completely transmissive at one time and completely reflective at another time.

Строительные материалыConstruction Materials

Строительные материалы из известного уровня техники относятся к пленкам или покрытиям для источников света (таких, как окна, застекленная крыша или световоды), в которых желательно управление коэффициентом пропускания и/или отражением света. Пленки или покрытия можно, в основном, разделить на две категории: подкрашивающие или отражающие материалы. Подкрашивающие материалы характеризуются свойством отражения определенной части света с одной стороны пленки, в то же самое время пропуская остальную часть света. При подкрашивании пленок или покрытий отношение коэффициента пропускания/коэффициента отражения определяется свойствами материала (материалов) и является одинаковым на обеих сторонах пленки (отражательная способность R + пропускная способность Т =1). Для отражающих пленок или покрытий отражательная способность R меньше или равна 1, где ограничение определяется свойствами материала.Building materials of the prior art relate to films or coatings for light sources (such as windows, glazed roofs or light guides) in which it is desirable to control the transmittance and / or light reflection. Films or coatings can mainly be divided into two categories: tinting or reflective materials. Tinting materials are characterized by the property of reflecting a certain part of the light on one side of the film, at the same time passing the rest of the light. When tinting films or coatings, the transmittance / reflectance ratio is determined by the properties of the material (s) and is the same on both sides of the film (reflectance R + transmittance T = 1). For reflective films or coatings, the reflectance R is less than or equal to 1, where the limitation is determined by the properties of the material.

Цели и преимуществаGoals and Benefits

Главная цель настоящего изобретения заключается в направлении света таким образом, чтобы отражать поступающий свет с одного направления с минимальными потерями упомянутого света и с управляемым перенаправлением упомянутого света, в то же самое время одновременно пропуская свет с противоположного направления с минимальными потерями упомянутого света и с минимальным перенаправлением упомянутого света.The main objective of the present invention is to direct light in such a way as to reflect incoming light from one direction with minimal loss of said light and with controlled redirection of said light, while at the same time transmitting light from the opposite direction with minimal loss of said light and with minimal redirection mentioned light.

Другая цель настоящего изобретения заключается в направлении света таким образом, чтобы пропускать поступающий свет с одного направления с минимальными потерями упомянутого света и с минимальным перенаправлением упомянутого света, в то же самое время одновременно отражать свет с противоположного направления с минимальными потерями упомянутого света и с управляемым перенаправлением упомянутого света так, чтобы удерживать упомянутый свет в системе, т.е. в солнечном коллекторе или конструкции (такой, как офисное здание, музей и т.д.).Another objective of the present invention is to direct light in such a way as to transmit incoming light from one direction with minimal loss of said light and with minimal redirection of said light, while at the same time reflect light from the opposite direction with minimal loss of said light and with controlled redirection said light so as to retain said light in the system, i.e. in a solar collector or structure (such as an office building, museum, etc.).

Мультифлекторная светонаправляющая пленка в соответствии с настоящим изобретением повышает яркость и снижает эффекты бликов в системе, где это требуется, и/или повышает эффективность системы, где требуется удержание света.A multiflector light guide film in accordance with the present invention increases brightness and reduces glare effects in a system where it is required and / or increases the efficiency of a system where light retention is required.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На фиг.1 (известный уровень техники) представлена схема, изображающая работу обычного отражательного устройства отображения.Figure 1 (prior art) is a diagram depicting the operation of a conventional reflective display device.

На фиг.2 (известный уровень техники) представлена схема, изображающая работу традиционного устройства отображения с подсветкой.Figure 2 (prior art) is a diagram depicting the operation of a traditional backlit display device.

На фиг.3 представлена схема, изображающая основные признаки примера устройства отображения с задней подсветкой согласно настоящему изобретению.FIG. 3 is a diagram showing the main features of an example backlight display device according to the present invention.

На фиг.4 представлена схема, изображающая основные признаки примера реализации солнечной панели согласно настоящему изобретению.4 is a diagram depicting the main features of an example implementation of a solar panel according to the present invention.

На фиг.5 представлена схема, изображающая типичную структуру неизлучающего устройства отображения, использующего настоящее изобретение.5 is a diagram showing a typical structure of a non-radiating display device using the present invention.

На фиг.6 представлена схема, изображающая работу примера реализации настоящего изобретения, использующего коллиматор.6 is a diagram depicting the operation of an example implementation of the present invention using a collimator.

На фиг.7 представлена схема, изображающая поперечное сечение примера реализации настоящего изобретения и связанные с ним траектории прохождения луча.7 is a diagram showing a cross section of an example implementation of the present invention and associated paths of the beam.

Позиции на фиг.1-5The positions in figures 1-5

6 - поляризаторы6 - polarizers

7 - стеклянные пластины7 - glass plates

8 - суспензия жидких кристаллов8 - suspension of liquid crystals

9 - отражающая пленка9 - reflective film

10 - окружающий свет от Солнца или комнаты10 - ambient light from the sun or room

10А - луч света, падающий непосредственно на поглотитель10A - a beam of light incident directly on the absorber

10В - луч света падает непосредственно на поглотитель, отражается от поглотителя, отражается от основания задней стороны отражающей конструкции обратно на поглотитель и т.д.10B - a ray of light falls directly on the absorber, is reflected from the absorber, is reflected from the base of the rear side of the reflective structure back to the absorber, etc.

10С - луч света падает на боковую сторону отражающей конструкции и направляется на поглотитель, отражается от поглотителя, отражается основанием задней стороны отражающей конструкции обратно на поглотитель, и т.д.10C - a ray of light falls on the side of the reflective structure and is directed to the absorber, reflected from the absorber, reflected by the base of the back side of the reflective structure back to the absorber, etc.

11 - управляемый источник света снаружи устройства отображения11 - controlled light source outside the display device

12 - блок задней подсветки12 - backlight unit

13 - луч света от блока задней подсветки13 - a beam of light from the backlight unit

14 - прозрачный материал мультифлектора14 - transparent multiflector material

15 - отражающий материал мультифлектора15 - reflective multiflector material

16 - остальная часть системы неизлучающего устройства отображения16 - the rest of the system of a non-radiating display device

17 - основание отражающей конструкции17 - the base of the reflective structure

18 - промежуток между отражающими конструкциями на основании18 - the gap between the reflective structures on the basis of

19 - толщина мультифлекторной пленки19 - the thickness of the multiflector film

20 - высота отражающей конструкции от основания до вершины20 - the height of the reflective structure from the base to the top

21 - количество отражающих конструкций на пиксель (элемент изображения устройства отображения)21 - the number of reflective structures per pixel (image element of the display device)

22 - мультифлектор в поперечном сечении22 - multiflector in cross section

23 - Солнце23 - The Sun

24 - поглощающий материал в солнечном коллекторе24 - absorbing material in the solar collector

Подробное описание предпочтительных вариантов реализации изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS

Материал пленки является прозрачным и выполнен в виде интегрального элемента в системе, часть которой он составляет. Пленка содержит группу углублений, или отдельных форм, которые заполнены отражающим материалом (материалами). Поперечное сечение углублений может принимать форму треугольного или другого многогранника, который может быть расположен различным образом. Углубления могут быть заменены группой отдельных объектов, таких как пирамиды, конусы или любой многогранник, и аналогично могут быть расположены различным образом. Отдельные грани углублений, или объектов, могут быть плоскими, вогнутыми, выпуклыми или с ямками, так чтобы можно было управлять светом, отражающимся от любой грани. Предпочтительным материалом для заполнения углублений является материал с высокой отражательной способностью, такой как алюминий или серебро, но он может быть композиционной пастой, композиционным материалом или многочисленными материалами с различными коэффициентами преломления или отражательными свойствами. Отражающий материал внедряется в прозрачный материал так, что основание каждой формы приблизительно параллельно прозрачному материалу и совпадает с ним или слегка углубленно в него. Углубления, или отдельные объекты, повторяются параллельно и разнесены друг от друга по поверхности пленки. Углубления, или отдельные объекты, могут быть расположены с различными формами, высотами, углами или промежутками до повторения рисунка.The film material is transparent and is made in the form of an integral element in the system of which it is a part. The film contains a group of recesses, or individual forms, which are filled with reflective material (s). The cross section of the recesses may take the form of a triangular or other polyhedron, which can be located in various ways. The recesses can be replaced by a group of separate objects, such as pyramids, cones or any polyhedron, and similarly can be arranged in different ways. The individual faces of the recesses, or objects, can be flat, concave, convex, or dimpled so that light reflected from any face can be controlled. The preferred material for filling the recesses is a material with a high reflectivity, such as aluminum or silver, but it can be a composite paste, a composite material or numerous materials with different refractive indices or reflective properties. The reflective material is embedded in the transparent material so that the base of each form is approximately parallel to the transparent material and coincides with it or slightly deepened into it. The recesses, or individual objects, are repeated in parallel and spaced from each other along the surface of the film. The recesses, or individual objects, can be arranged with different shapes, heights, angles, or spaces before repeating the pattern.

На фиг. 3 позиция 14 представляет прозрачный материал, 15 - отражающие углубления, или объекты, 12 - блок подсветки и под позицией 16 обозначена остальная часть системы неизлучающего устройства отображения и направление, с которого смотрят на устройство отображения.In FIG. 3, reference numeral 14 represents transparent material, 15 represents reflective recesses, or objects, 12 represents a backlight unit, and the reference 16 indicates the rest of the system of the non-radiating display device and the direction from which the display device is viewed.

Пусть:Let be:

17 = r = половина ширины основания канавки, или объекта17 = r = half the width of the base of the groove or object

2r = основание канавки, или объекта2r = base of the groove or object

f = кратное половине ширины основания канавкиf = a multiple of half the width of the base of the groove

18 = fr = промежуток между углублениями18 = fr = gap between recesses

19 = Th = толщина пленки (основанная на высоте канавки, или объекта, и определяется природой прозрачного материала)19 = Th = film thickness (based on the height of the groove or object, and is determined by the nature of the transparent material)

К = кратное половине ширины основания канавкиK = multiple of half the width of the base of the groove

20 = Kr = высота канавки, или объекта20 = Kr = height of the groove or object

21 = М = количество углублений на пиксель (элемент изображения), определяемый здесь как наименьшая управляемая область устройства отображения.21 = M = number of depressions per pixel (image element), defined here as the smallest controllable area of the display device.

А также:And:

RM2 = коэффициент отражения отражающего материала к нормально падающему светуR M2 = reflectance of reflecting material to normally incident light

22 представляет изобретение в целом.22 represents the invention as a whole.

Зеркальноподобные и воронкообразные эффекты могут быть осуществлены с использованием комбинации соответствующей (1) формы материала, образующего пленку, и (2) выбора материалов либо с различными отражательными способностями, либо с различными коэффициентами преломления, либо различных композиционных материалов, либо комбинации двух. Светонаправляющие/воронкообразующие конструкции и/или микроконструкции включают, но не ограничиваются ими, углубления (пересекающиеся или нет), конусы или другие конусные участки, многосторонние конструкции (правильные или нет), такие как пирамиды или тетраэдры, все конструкции одинаковых или разных размеров, в основном изменяемых периодически и в которых коэффициент отражения, коэффициент пропускания и поглощения пленки могут иметь различные значения. Это позволяет получить высокую отражательную способность и низкую пропускную способность через пленку в одном направлении и высокую пропускную способность и низкую отражательную способность в другом направлении.Mirror-like and funnel-like effects can be realized using a combination of the appropriate (1) form of the film-forming material and (2) the choice of materials with either different reflectivities, or with different refractive indices, or different composite materials, or a combination of the two. Light guide / funnel-forming structures and / or microstructures include, but are not limited to, recesses (intersecting or not), cones or other conical sections, multilateral structures (regular or not), such as pyramids or tetrahedrons, all structures of the same or different sizes, in mainly variable periodically and in which the reflection coefficient, transmittance and absorption of the film can have different values. This makes it possible to obtain high reflectivity and low transmission through the film in one direction and high transmission and low reflectivity in the other direction.

R1 = отражательная способность с одной стороныR 1 = reflectance on one side

T1 = пропускная способность с одной стороныT 1 = throughput on one side

A1 = поглощаемость с одной стороныA 1 = absorbability on one side

R2 = отражательная способность с другой стороныR 2 = reflectance on the other hand

Т2 = пропускная способность с другой стороныT 2 = bandwidth on the other hand

А2 = поглощаемость с другой стороныA 2 = absorbability on the other hand

Из сохранения энергии: R1+T1+A1=1 и R2+T2+A2=1. В трансфлекторах из известного уровня техники R=R1=R2; T=T1=T2 и A=A1=A2. Из этого следует, что в разработках из известного уровня техники R+T=1, когда А=0. Даже, где в известном уровне техники заявлено об устранении ограничения трансфлекторов и где описанный трансфлектор, как подразумевается, канализирует или направляет свет, не показан предельный коэффициент пропускания или коэффициент отражения, так что не может быть определено любое возможное усиление и не является очевидным.From energy conservation: R 1 + T 1 + A 1 = 1 and R 2 + T 2 + A 2 = 1. In transformers from the prior art, R = R 1 = R 2 ; T = T 1 = T 2 and A = A 1 = A 2 . From this it follows that in the development of the prior art, R + T = 1, when A = 0. Even where the prior art claims to eliminate the limitation of transflectors and where the described transflector is intended to channel or direct light, the limiting transmittance or reflection coefficient is not shown, so that any possible gain cannot be determined and is not obvious.

В этом уровне техники значение коэффициента отражения на одной стороне пленки не связано, в значительной степени, со значением коэффициента отражения на другой стороне и значение пропускаемости на одной стороне не связано, в значительной степени, со значением пропускаемости на другой стороне. Эта вновь описанная пленка допускает R1≠R2, Т1≠T2 и A1≠A2. Ниже показан конкретный вариант реализации, в котором T1, R2, A1 и A2 имеют малые значения. Из этого следует, что R1+T2>1. Эта описанная пленка умножает прозрачно-отражающий эффект. В теоретическом пределе для этого неизлучающего варианта пленки T1=R2=A1=A2=0. Тогда R1+T2=2.In this prior art, the reflectance value on one side of the film is not substantially related to the reflectance value on the other side and the transmittance value on one side is not substantially related to the transmittance value on the other side. This newly described film allows R 1 ≠ R 2 , T 1 ≠ T 2 and A 1 ≠ A 2 . A specific embodiment is shown below, in which T 1 , R 2 , A 1 and A 2 are small. It follows that R 1 + T 2 > 1. This described film multiplies a transparent reflective effect. In the theoretical limit for this non-radiating version of the film, T 1 = R 2 = A 1 = A 2 = 0. Then R 1 + T 2 = 2.

Первый вариант реализации пленки относится к применениям, в которых свет должен направляться независимо от рассеяния при пропускании, в частности для применения в солнечных коллекторах или любом устройстве, в котором излучаемый свет должен направляться или улавливаться так, как показано на фиг. 4. На этом чертеже свет от Солнца 23 поступает в прозрачный материал 14 в виде луча 10А света и пропускается непосредственно на поглощающий материал 24. Луч 10В света пропускается через прозрачный материал 14 и частично отражается поглощающим материалом 24. Луч 10С света проходит через прозрачный материал 14 и перенаправляется отражающей конструкцией 15 на поглощающий материал 24, частично отражается поглощающим материалом 24. Материал пленки является оптически пропускающим в значительной степени видимый ультрафиолетовый свет и/или свет ближней инфракрасной области спектра в диапазоне примерно 300-2,500 нм, устойчивым к ультрафиолетовому свету, не проницаемым для влаги, негигроскопичным, стойким к царапинам и легким для сохранения его чистоты, при этом выбранный соответствующим образом показатель преломления сочетается с другими элементами системы, частью которой он является. Клейкое вещество обладает высоким оптическим пропусканием света в диапазоне примерно 300-2500 нм и является устойчивым к ультрафиолетовому свету. В первом варианте реализации разработка предназначена для получения максимальной суммы пропускаемости и отражательной способности. Тогда максимальный солнечный свет будет улавливаться и удерживаться в конкретном устройстве, частью которого является пленка. Поэтому для этого варианта реализации пусть RM2=1,00; идеально отражающий материал. Пусть f=0,1, практический предел для технологичности углублений. Выберем значения для г и f достаточно большими, чтобы исключить дифракцию и эффекты интерференции. Например, выберем r=200 мкм, так что промежутки между соседними углублениями при основании равны 20 мкм, что намного больше самой большой длины волны видимого света. Для солнечного коллектора, где многократные отражения при пропускании незначительны до тех пор, пока используется идеально отражающий материал, R1=2/(2+f)=0,952 и Т2=1,000. Таким образом R1+T2=1,952, около теоретического предела, равного 2,000. Таким образом будет удержана практически вся световая энергия, поступающая в систему. Второй вариант реализации пленки относится к использованию с системой неизлучающего устройства отображения, такой как устройства отображения на жидких кристаллах или другие устройства, в которых свет направляется с целью формирования изображения. Этот вариант реализации пленки может быть установлен между блоком задней подсветки и остальной частью системы устройства отображения, может быть составляющей частью задней подсветки или может быть присоединен к составляющей остальной части устройства отображения. Предпочтительный источник искусственного света в этом случае включает устройство для коллимирования света, так что большая часть света выходит из пленки перпендикулярно. Сторона с высокой пропускной способностью описываемой пленки обращена к блоку задней подсветки, а сторона с высокой отражательной способностью обращена к наблюдателю. Пленка покрывает всю поверхность устройства отображения. Углубления, или объекты, могут быть расположены под любым углом к краю устройства отображения, от параллельного до наклонного.The first embodiment of the film relates to applications in which light must be guided independently of transmission scattering, in particular for use in solar collectors or any device in which emitted light must be guided or captured as shown in FIG. 4. In this drawing, light from the Sun 23 enters the transparent material 14 in the form of a light beam 10A and is transmitted directly to the absorbing material 24. The light beam 10B is transmitted through the transparent material 14 and partially reflected by the absorbing material 24. The light beam 10C passes through the transparent material 14 and redirected by the reflecting structure 15 to the absorbing material 24, partially reflected by the absorbing material 24. The film material is optically transmitting substantially visible ultraviolet light and / or near-light the spectral region of the spectrum in the range of about 300-2,500 nm, UV-resistant, moisture-resistant, non-hygroscopic, scratch-resistant and easy to maintain cleanliness, while the refractive index selected accordingly is combined with other elements of the system of which it is a part . The adhesive has a high optical light transmission in the range of about 300-2500 nm and is resistant to ultraviolet light. In the first embodiment, the development is designed to obtain the maximum amount of transmittance and reflectivity. Then the maximum sunlight will be captured and held in a particular device, of which the film is a part. Therefore, for this embodiment, let R M2 = 1.00; Perfectly reflective material. Let f = 0.1, the practical limit for the manufacturability of the recesses. We choose the values for r and f large enough to exclude diffraction and interference effects. For example, we choose r = 200 μm, so that the gaps between adjacent recesses at the base are 20 μm, which is much longer than the largest wavelength of visible light. For a solar collector, where multiple reflections during transmission are negligible as long as a perfectly reflective material is used, R 1 = 2 / (2 + f) = 0.952 and T2 = 1,000. Thus, R 1 + T 2 = 1,952, near the theoretical limit of 2,000. Thus, almost all the light energy entering the system will be retained. A second embodiment of the film relates to the use of a non-radiating display device with the system, such as liquid crystal display devices or other devices in which light is directed to form an image. This embodiment of the film may be installed between the backlight unit and the rest of the display device system, may be a component of the backlight, or may be attached to a component of the rest of the display device. A preferred artificial light source in this case includes a device for collimating the light, so that most of the light comes out of the film perpendicularly. The high-throughput side of the described film faces the backlight unit, and the high-reflectance side faces the observer. The film covers the entire surface of the display device. The recesses, or objects, can be located at any angle to the edge of the display device, from parallel to inclined.

Системы неизлучающего устройства отображения, использующие изобретение, имеют структуру, изображенную на фиг.5. На этом чертеже окружающий свет 10 проходит через различные слои поляризаторов 6, стеклянных пластин 7 (которые могут включать цветные фильтры, общие электроды, матрицу тонкопленочных транзисторов или другие составляющие) и суспензию 8 жидких кристаллов и перенаправляется отражающими элементами изобретения 22 обратно через различные слои 6-8, в то же самое время одновременно лучи 13 искусственного света, образуемые блок 12 задней подсветки, проходят через прозрачные элементы изобретения 22, которые могут быть прикреплены к соседним элементам, таким как блок 12 задней подсветки, или установлены в виде отдельного слоя в системе устройства отображения.Non-radiating display device systems using the invention have the structure shown in FIG. 5. In this drawing, ambient light 10 passes through various layers of polarizers 6, glass plates 7 (which may include color filters, common electrodes, an array of thin-film transistors, or other components) and a suspension of liquid crystals 8 and is redirected by the reflecting elements of the invention 22 back through the various layers 6- 8, at the same time, at the same time, artificial light rays 13 formed by the backlight unit 12 pass through the transparent elements of the invention 22, which can be attached to adjacent elements, such as a backlight unit 12, or installed as a separate layer in a display device system.

Пусть:Let be:

WT = ширина устройства отображения;W T = width of the display device;

m = количество углублений на пиксель (элемент изображения), определяемое здесь как наименьшая управляемая область устройства отображения;m = number of depressions per pixel (image element), defined here as the smallest controllable area of the display device;

FW = формат дисплея в горизонтальном направлении (количество отдельных элементов, где каждый элемент имеет красный, зеленый и синий пиксель).F W = display format in the horizontal direction (the number of individual elements where each element has a red, green and blue pixel).

Тогда r=WT/[3FWm(2+f)] для цветного устройства отображения на жидких кристаллах. Для иллюстрации метода разработки пусть WT=246 мм и FW=800 представляют типичные значения для разработки цветного устройства отображения на жидких кристаллах модели 1996/97 г. Также пусть m=3 для исключения необходимости выравнивания пленки относительно пикселей устройства отображения во время процесса сборки устройства отображения. Кроме того, m может быть увеличено или уменьшено по необходимости для устранения видимых неоднородностей в распределении света, таких как полосатость, которые могут создаваться пленкой.Then r = W T / [3F W m (2 + f)] for a color liquid crystal display device. To illustrate the development method, let W T = 246 mm and F W = 800 represent typical values for developing a color display device for liquid crystals of the 1996/97 model. Also, let m = 3 to eliminate the need for film alignment with the display device pixels during the assembly display devices. In addition, m can be increased or decreased as necessary to eliminate visible irregularities in the distribution of light, such as banding, which can be created by the film.

Для разработок, показанных для второго варианта реализации, пусть f=0,5. Это минимизирует перенаправление света, сохраняя первоначальное направление пропускаемого света. Для этой величины f 20% параллельного света от системы задней подсветки будет пропускаться без отражения, 40% будет пропускаться с одним перенаправлением от отражающих углублений, или объектов, и 40% будет пропускаться после двух перенаправлений от отражающих углублений, или объектов. В этом случае r может быть вычислено с использованием уравнения r=WT/[3FWm(2+f)], равным 13,7 мкм с промежутком fr (промежутком между углублениями) в 6,9 мкм. Коэффициент отражения R1 и коэффициент пропускания Т2 могут быть вычислены, если известно RM2 (нормальный коэффициент отражения материала). Отметьте два конструктивных примера:For the designs shown for the second embodiment, let f = 0.5. This minimizes the redirection of light, while maintaining the original direction of transmitted light. For this f-value, 20% of the parallel light from the backlight system will be transmitted without reflection, 40% will be transmitted with one redirection from the reflection recesses or objects, and 40% will be transmitted after two redirections from the reflection recesses or objects. In this case, r can be calculated using the equation r = W T / [3F W m (2 + f)] equal to 13.7 μm with a gap fr (gap between the recesses) of 6.9 μm. The reflection coefficient R 1 and the transmittance T 2 can be calculated if R M2 (normal material reflection coefficient) is known. Note two constructive examples:

1. Пусть RM2=1, тогда R1=2/(2+f)=0, 8 и Т2=1,0, приводя к R1+T2=1,8.1. Let R M2 = 1, then R 1 = 2 / (2 + f) = 0, 8 and T 2 = 1.0, leading to R 1 + T 2 = 1.8.

2. Пусть RM2=0,86, тогда R1=2RM2/(2+f)=0, 688 и T2=0,840, приводя к R1+T2=1,528.2. Let R M2 = 0.86, then R 1 = 2R M2 / (2 + f) = 0, 688 and T 2 = 0.840, leading to R 1 + T 2 = 1.528.

Обе разработки демонстрируют значительное улучшение в результате применения технологии мультифлектора вместо существующей технологии трансфлектора.Both developments show significant improvement as a result of using multiflector technology instead of existing transflector technology.

Используемый здесь мультифлектор представляет собой трансфлектор, который является устройством, способным пропускать и отражать свет.The multiflector used here is a transflector, which is a device capable of transmitting and reflecting light.

Вариант реализации показан на фиг.6. Пусть позиция 31 представляет прозрачный материал (тело элемента), позиция 32 - отражающие/преломляющие формы, позиция 33 - отражающий материал (где для создания конструкций не используется заполнение или используется газ, вакуум или изменение коэффициента преломления) и позиция 34 - коллимирующий элемент, прикрепленный к мультифлекторному элементу. Луч 35 света падает на основание 33 формы 32 и перенаправляется от элемента (отражается). Луч 36 света входит в элемент от источника энергии пропускания (не показан), проходит через коллиматор 34 без перенаправления, проходит через тело элемента 31, не попадая ни на какую профилированную конструкцию 32, и выходит через отражающую сторону элемента без перенаправления. Луч 37 света входит в коллиматор от источника энергии пропускания (не показан) под углом падения более 10 градусов и перенаправляется коллиматором 34 с углом менее 10 градусов. Луч 37 света входит в тело элемента 31 и проходит через него без перенаправления.An implementation option is shown in Fig.6. Let position 31 represent a transparent material (element body), position 32 - reflective / refractive forms, position 33 - reflective material (where filling is not used or gas, vacuum or a change in the refractive index is used) and position 34 is a collimating element attached to the multiflector element. A ray of light 35 falls on the base 33 of the form 32 and is redirected from the element (reflected). A light beam 36 enters the element from a transmission energy source (not shown), passes through the collimator 34 without redirection, passes through the body of the element 31 without falling onto any profiled structure 32, and exits through the reflecting side of the element without redirection. A light beam 37 enters the collimator from a transmission energy source (not shown) at an incidence angle of more than 10 degrees and is redirected by the collimator 34 with an angle of less than 10 degrees. A ray of light 37 enters the body of element 31 and passes through it without redirection.

На фиг.7 представлено поперечное сечение мультифлекторного элемента, где позиция 41 представляет граничную кромку элемента. Конструкция 43 входит в элемент на часть общей толщины элемента. Пусть вершина (кончик) конструкции 43 имеет угол, составляющий 4 градуса. Кроме того, пусть вершина конструкции 43 будет обращена к одному источнику света (не показан), тогда как основание конструкции 43 обращено к другому источнику света (не показан). Луч 44 света входит в элемент перпендикулярно плоскости элемента и проходит через элемент, не попадая на профилированную конструкцию 43, и выходит из элемента без перенаправления. Луч 45 света входит в элемент перпендикулярно плоскости элемента и падает на среднюю точку конструкции и минимально перенаправляется (4 градуса относительно перпендикуляра к плоскости элемента), так что он выходит из элемента, не попадая на соседнюю конструкцию 43. Луч 46 света входит в элемент перпендикулярно плоскости элемента и падает на конструкцию 43 около вершины (кончика) и минимально перенаправляется (4 градуса относительно перпендикуляра к плоскости элемента), так что он попадает на соседнюю конструкцию около основания конструкции (16,6% высоты конструкции) и также минимально перенаправляется (как и выше), так что суммарное перенаправление луча 46 света составляет 8 градусов относительно перпендикуляра к плоскости элемента при выходе из элемента. Луч 47 света входит в элемент под углом более 10 градусов относительно перпендикуляра к плоскости элемента и попадает на конструкцию 43 выше средней точки и минимально перенаправляется (4 градуса относительно перпендикуляра к плоскости элемента). Вследствие увеличенного угла входа луча 47 света происходят многочисленные перенаправления до выхода луча 47 света из элемента. В этом примере необходимы семь перенаправлений для луча 47 света, чтобы он вышел из элемента - суммарное перенаправление составляет 28 градусов. Луч 48 света отражается конструкцией 43 под углом, равным углу падения. Луч 49 света входит в элемент под большим углом относительно перпендикуляра к плоскости и падает на конструкцию 43 около вершины (кончика), вследствие суммарного перенаправления луч 49 света не может выйти с противоположной стороны элемента.7 shows a cross section of a multiflector element, where position 41 represents the boundary edge of the element. Design 43 is included in the element at a fraction of the total thickness of the element. Let the vertex (tip) of structure 43 have an angle of 4 degrees. In addition, let the top of the structure 43 be facing one light source (not shown), while the base of the structure 43 will face another light source (not shown). The light beam 44 enters the element perpendicular to the plane of the element and passes through the element without falling onto the profiled structure 43, and leaves the element without redirection. The light beam 45 enters the element perpendicular to the plane of the element and falls on the midpoint of the structure and minimally redirects (4 degrees relative to the perpendicular to the plane of the element), so that it leaves the element without falling onto the adjacent structure 43. The light beam 46 enters the element perpendicular to the plane element and falls on the structure 43 near the top (tip) and is minimally redirected (4 degrees relative to the perpendicular to the plane of the element), so that it falls on the adjacent structure near the base of the structure (1 6.6% of the structural height) and is also minimally redirected (as above), so that the total redirection of the light beam 46 is 8 degrees relative to the perpendicular to the plane of the element when leaving the element. The light beam 47 enters the element at an angle of more than 10 degrees relative to the perpendicular to the plane of the element and hits the structure 43 above the midpoint and minimally redirects (4 degrees relative to the perpendicular to the plane of the element). Due to the increased entry angle of the light beam 47, numerous redirects occur until the light beam 47 leaves the element. In this example, seven redirections are required for the beam of light 47 to exit the element — the total redirection is 28 degrees. The light beam 48 is reflected by the structure 43 at an angle equal to the angle of incidence. The light beam 49 enters the element at a large angle relative to the perpendicular to the plane and falls on the structure 43 near the top (tip), due to the total redirection, the light beam 49 cannot exit from the opposite side of the element.

На фиг.7 конструкциям 43 придана форма с отношением геометрических размеров 14,3, промежуток между конструкциями 43 составляет 25% от ширины основания и конструкции равномерно расположены по телу элемента 42. Такой элемент создает пропускаемость 94% для лучей света, входящих в элемент перпендикулярно плоскости со стороны, ближайшей к вершине (кончику) конструкций 43 (пропускающая сторона). Описанный выше элемент создает дополнительное преимущество, заключающееся в отражении 76% света, падающего на элемент с противоположного направления. В этом примере 20% света, поступающего с пропускающей стороны, проходит через элемент без перенаправления, 40% проходит через него с одним перенаправлением (4 градуса относительно перпендикуляра к плоскости элемента) и 40% света имеет два перенаправления (8 градусов относительно перпендикуляра к плоскости элемента). Этот пример обеспечивает R+T, равный 1,70.In Fig. 7, the structures 43 are shaped with a geometric ratio of 14.3, the gap between the structures 43 is 25% of the width of the base and the structures are evenly spaced along the body of the element 42. Such an element creates a transmittance of 94% for light rays entering the element perpendicular to the plane from the side closest to the top (tip) of the structures 43 (passing side). The element described above creates the additional advantage of reflecting 76% of the light incident on the element from the opposite direction. In this example, 20% of the light coming from the transmissive side passes through the element without redirection, 40% passes through it with one redirection (4 degrees relative to the perpendicular to the plane of the element) and 40% of the light has two redirections (8 degrees relative to the perpendicular to the plane of the element ) This example provides an R + T of 1.70.

Сочетание отношения геометрических размеров и промежутка в описанных выше конструкциях предназначено для иллюстрации влияния придания формы элемента и не предназначено быть ограничивающим.The combination of the ratio of geometric dimensions and the gap in the above structures is intended to illustrate the effect of shaping the element and is not intended to be limiting.

Другой вариант реализации изобретения относится к применениям, в которых свет должен быть направлен или сфокусирован при пропускании, в частности, для применения в строительных материалах, где свет от Солнца используется для освещения внутреннего помещения или в дополнение к искусственному освещению. В этом варианте реализации углубления, или объекты, могут быть установлены под углом, так что основание углубления, или объекта, не параллельно или не совпадает с границей прозрачного материала. Этот вариант реализации позволяет направить свет под заданным углом к прозрачному материалу независимо от угла расположения источника света.Another embodiment of the invention relates to applications in which light must be directed or focused while transmitting, in particular for use in building materials where light from the Sun is used to illuminate an indoor environment or in addition to artificial lighting. In this embodiment, the recesses, or objects, can be installed at an angle, so that the base of the recess, or object, does not parallel or coincide with the boundary of the transparent material. This implementation option allows you to direct the light at a given angle to the transparent material, regardless of the angle of the light source.

Настоящее изобретение может быть сформулировано как являющееся трансфлектором, имеющим средство для отражения света, падающего на него с первого направления, и имеющим средство для пропускания света, поступающего с направления, которое противоположно упомянутому первому направлению, в котором сумма части света, отражаемого относительно света, поступающего с первого направления, и части света, пропускаемого относительно количества света, поступающего с противоположного направления, составляет более 100 процентов.The present invention can be formulated as being a transflector having means for reflecting light incident on it from a first direction, and having means for transmitting light coming from a direction that is opposite to said first direction, in which the sum of part of the light reflected relative to the light entering from the first direction, and part of the light transmitted relative to the amount of light coming from the opposite direction, is more than 100 percent.

Настоящее изобретение также может быть сформулировано как светопропускающий материал, способный пропускать свет в первом и втором направлениях, имеющий первую поверхность, причем упомянутая первая поверхность имеет устройство отражения для отражения части, но не всего света, падающего на упомянутую первую поверхность с упомянутого первого направления, и имеет одну или несколько отражающих конструкций, связанных с упомянутым устройством отражения, причем упомянутые конструкции имеют боковые стенки, проходящие от упомянутой первой поверхности, при этом упомянутые боковые стенки расположены под углом, достаточным для отражения света, падающего на упомянутую конструкцию с упомянутого второго направления, через упомянутую первую поверхность, так что часть света с упомянутого второго направления проходит через упомянутую первую поверхность, в котором сумма части света, отражаемого относительно света, поступающего с первого направления, и части света, пропускаемого относительно количества света, поступающего с упомянутого второго направления, составляет более 100 процентов.The present invention can also be formulated as a light-transmitting material capable of transmitting light in the first and second directions, having a first surface, said first surface having a reflection device for reflecting part, but not all, of the light incident on said first surface from said first direction, and has one or more reflective structures associated with said reflection device, said structures having side walls extending from said first surfaces, wherein said side walls are angled enough to reflect light incident on said structure from said second direction through said first surface, so that part of the light from said second direction passes through said first surface, in which the sum of part of the light, reflected relative to the light coming from the first direction, and part of the light transmitted relative to the amount of light coming from the said second direction, is more than 100 percent entov.

Мультифлекторный элемент - независимый в любой конкретной системе, но типично включен как один из нескольких элементов, встроенных в систему. Мультифлекторный элемент обеспечивает оптимальное отражение энергии в одном направлении, в то же самое время одновременно оптимизируя пропускание энергии в противоположном направлении. Это осуществляется использованием конструкций с высоким отношением геометрических размеров, встроенных, выдавленных или иным образом созданных в теле элемента. Посредством значительного увеличения площади поверхности отражающих/преломляющих конструкций в одном направлении (вершина конструкции) относительно основания конструкции количество энергии, которое может быть отражено в одном направлении, может быть не связано с количеством энергии, передаваемым в противоположном направлении.A multiflector element is independent in any particular system, but is typically included as one of several elements built into the system. The multiflector element provides optimal reflection of energy in one direction, while at the same time optimizing the transmission of energy in the opposite direction. This is done using structures with a high ratio of geometric dimensions, embedded, extruded or otherwise created in the body of the element. By significantly increasing the surface area of reflective / refractive structures in one direction (the top of the structure) relative to the base of the structure, the amount of energy that can be reflected in one direction may not be related to the amount of energy transferred in the opposite direction.

Мультифлекторный элемент может быть размещен вместе с другими элементами для создания дополнительных эффектов. В предпочтительном варианте реализации коллимирующий элемент может быть выполнен за одно целое с мультифлектором, образуя один элемент, присоединенный к мультифлектору или встроенный в другую составляющую системы, к которой присоединен мультифлектор, так что коллимирующий элемент расположен ближе к пропускающей стороне мультифлекторного элемента и между элементом и источником света пропускания. Коллимирующий элемент собирает поступающие волны энергии, распределенные по большому углу, и перенаправляет волны энергии, чтобы они выходили под углом, который меньше некоторого заданного угла, измеренного от нормали к поверхности элемента. Использование коллимирующего элемента обеспечивает то, что практически вся энергия, поступающая на мультифлекторный элемент с пропускающей стороны, ограничивается в пределах дуги примерно 10° относительно перпендикуляра к плоскости элемента. Ограничение таким образом пропускаемой энергии улучшает характеристики мультифлекторного элемента, но не является необходимым условием для получения мультифлекторным элементом полезных результатов.A multi-reflector element can be placed along with other elements to create additional effects. In a preferred embodiment, the collimating element can be integral with the multiflector, forming one element connected to the multiflector or integrated into another component of the system to which the multiflector is connected, so that the collimating element is located closer to the transmission side of the multiflector element and between the element and the source light transmittance. The collimating element collects the incoming energy waves distributed over a large angle and redirects the energy waves so that they exit at an angle that is less than some predetermined angle measured from the normal to the surface of the element. The use of a collimating element ensures that almost all the energy supplied to the multiflector element from the transmitting side is limited within an arc of about 10 ° relative to the perpendicular to the plane of the element. The limitation of the thus transmitted energy improves the performance of the multiflector element, but is not a necessary condition for the multiflex element to obtain useful results.

Определяющими факторами для конфигурирования элемента являются отношение геометрических размеров отражающих/преломляющих профилированных конструкций, промежуток между конструкциями и материалы, используемые для реализации элемента. Эти факторы определяют (1) допустимый угол падения энергии, поступающей в элемент с одного направления (пропускания), (2) соотношение энергии, пропускаемой с этого направления, (3) соотношение энергии, отражаемой противоположной стороной элемента, (4) распределение энергии, выходящей из элемента, (5) долю энергии, потерянной вследствие внутреннего поглощения или рассеяния. Отношение геометрических размеров (отношение высоты к основанию) отражающих/преломляющих форм определяет зависимость между конкретным углом, под которым пропускаемая энергия входит в элемент, и углом, под которым пропускаемая энергия выходит из элемента. Промежуток между профилированными конструкциями определяет соотношение энергии, отраженной элементом (от отражающей стороны), и распределение пропускаемой энергии (с пропускающей стороны). В результате увеличения промежутка между профилированными конструкциями меньшее соотношение энергии перенаправляется с пропускающей стороны, тогда как уменьшается отражение энергии с противоположного направления. Наоборот, в результате уменьшения промежутка между профилированными конструкциями перенаправляется большее соотношение пропускаемой энергии, тогда как отражается большее соотношение энергии с противоположного направления. Общая зависимость между отношением геометрических размеров высоты к основанию для отражающих/преломляющих конструкций и промежутком между конструкциями изображена в следующих примерах:The determining factors for configuring the element are the ratio of the geometric dimensions of the reflecting / refracting shaped structures, the gap between the structures and the materials used to realize the element. These factors determine (1) the allowable angle of incidence of energy entering the element from one direction (transmission), (2) the ratio of energy transmitted from this direction, (3) the ratio of energy reflected by the opposite side of the element, (4) the distribution of energy exiting from an element, (5) the fraction of energy lost due to internal absorption or scattering. The ratio of the geometric dimensions (the ratio of height to base) of the reflecting / refracting shapes determines the relationship between the specific angle at which the transmitted energy enters the element and the angle at which the transmitted energy exits the element. The gap between the profiled structures determines the ratio of the energy reflected by the element (from the reflecting side) and the distribution of transmitted energy (from the transmitting side). As a result of the increase in the gap between the profiled structures, a smaller energy ratio is redirected from the transmitting side, while energy reflection from the opposite direction is reduced. On the contrary, as a result of a reduction in the gap between the profiled structures, a larger ratio of transmitted energy is redirected, while a larger ratio of energy is reflected from the opposite direction. The general relationship between the ratio of the geometric dimensions of the height to the base for reflective / refractive structures and the gap between the structures is shown in the following examples:

Пример 1: Одиночная конструкция является треугольной в поперечном сечении и проходит вдоль всей длины элемента с одной стороны до другой. Вышеупомянутая конструкция повторяется с постоянными интервалами, так что одна сторона всего тела элемента покрывается основаниями чередующихся треугольных рядов с промежутков между ними. Если требованием конкретного применения для элемента является то, чтобы примерно 66,6% энергии с одной стороны (отражающей стороны) должно отражаться и пропускаемая энергия с противоположной стороны ограничивается углом выхода примерно 5°, то тогда отношение геометрических размеров должно быть минимум 11,5:1. Промежуток между профилированными конструкциями в этом примере примерно равен половине размера основания профилированной конструкции. В этом примере сумма потенциально полезной отраженной энергии от одной стороны R плюс сумма потенциально полезной пропускаемой энергии с противоположной стороны Т составляют приблизительно 1,66 (R+T=1,66). Это может быть переформулировано, что отражается 66,6% энергии, поступающей в элемент с отражающей стороны, и пропускается 100% энергии, поступающей с пропускающей стороны (R=66,6% и Т=100%, так что R+T=166%).Example 1: A single structure is triangular in cross section and runs along the entire length of the element from one side to the other. The above construction is repeated at regular intervals, so that one side of the entire body of the element is covered by the bases of alternating triangular rows from the gaps between them. If the requirement for a specific application for an element is that approximately 66.6% of the energy on one side (the reflecting side) should be reflected and the transmitted energy on the opposite side is limited by an exit angle of about 5 °, then the ratio of the geometric dimensions should be at least 11.5: 1. The gap between the profiled structures in this example is approximately equal to half the size of the base of the profiled structure. In this example, the sum of the potentially usable reflected energy from one side of R plus the sum of the potentially usable transmitted energy from the opposite side of T is approximately 1.66 (R + T = 1.66). It can be reformulated that 66.6% of the energy entering the element from the reflecting side is reflected, and 100% of the energy coming from the transmitting side is transmitted (R = 66.6% and T = 100%, so R + T = 166 %).

Пример 2: Предположим, что профилированные конструкции те же, что и в Примере 1, и что требованиями конкретного применения являются максимизирование количества пропускаемой энергии независимо от любого конкретного угла выхода. Также предположим, что энергия, поступающая на элемент с пропускающей стороны, равномерно коллимируется в пределах примерно 10° относительно перпендикуляра к плоскости элемента.Example 2: Assume that the shaped structures are the same as in Example 1, and that the requirements of a particular application are to maximize the amount of transmitted energy, regardless of any particular exit angle. We also assume that the energy supplied to the element from the transmitting side is uniformly collimated within about 10 ° relative to the perpendicular to the plane of the element.

В этом применении требованиями являются отражение примерно 80% энергии в одном направлении (отражающая сторона) и пропускание более 95% энергии с противоположной стороны (пропускающей стороны). У элемента с отношением геометрических размеров 15:1 пропускание составляет примерно 96,8%, предполагая идеально отражающий материал у профилированных конструкций. Промежуток между профилированными конструкциями составляет примерно одну четвертую размера профилированных конструкций. В этом примере сумма потенциально полезной отраженной энергии с одной стороны R плюс сумма потенциально полезной пропускаемой энергии с противоположной стороны Т составляет приблизительно 1,77 (R+T=1,77).In this application, the requirements are to reflect approximately 80% of the energy in one direction (reflecting side) and transmitting more than 95% of the energy from the opposite side (transmitting side). For an element with a geometric aspect ratio of 15: 1, the transmittance is approximately 96.8%, suggesting ideally reflective material in profiled structures. The gap between the profiled structures is approximately one fourth the size of the profiled structures. In this example, the sum of the potentially usable reflected energy on one side of R plus the sum of the potentially usable transmitted energy on the opposite side of T is approximately 1.77 (R + T = 1.77).

Кроме того, элемент может быть сконфигурирован так, чтобы специально управлять распределением как отраженной, так и пропускаемой энергии. В качестве примера такая конфигурация может быть полезна в применении с устройством отображения для улучшения угла обзора.In addition, the element can be configured to specifically control the distribution of both reflected and transmitted energy. By way of example, such a configuration may be useful when used with a display device to improve viewing angle.

Луч света, падающий на треугольный ряд конструкций около вершины, имеет наибольшее количество перенаправлений до возможного выхода из элемента. В результате использования элементарной геометрии и поверхностного понимания геометрической оптики специалист в этой области техники может вычислить, какое отношение геометрических размеров и размер между конструкциями необходимы для предпочтительного перенаправления света, падающего около вершины, не более двух раз до его выхода. Может быть использована геометрическая диаграмма траектории прохождения луча света для получения зависимости между различными параметрами, включая ограничение системы. Высота конструкции определяется несколькими факторами, среди которых присутствует толщина прозрачного материала. Если требованием конкретного применения является пропускание света через трансфлектор в пределах 10 градусов относительно перпендикуляра, то тогда, определив высоту, можно начертить или вычислить угол при вершине. Угол при вершине и высота дадут отношение геометрических размеров и, таким образом, ширину основания конструкции.A ray of light incident on a triangular row of structures near the top has the greatest number of redirects until a possible exit from the element. As a result of the use of elementary geometry and a superficial understanding of geometric optics, a person skilled in the art can calculate what ratio of geometric dimensions and size between structures are necessary for the preferred redirection of light incident at the apex no more than two times before it comes out. A geometric diagram of the trajectory of the light beam can be used to obtain the relationship between various parameters, including the limitation of the system. The height of the structure is determined by several factors, among which the thickness of the transparent material is present. If the requirement for a particular application is to transmit light through a transflector within 10 degrees relative to the perpendicular, then, having determined the height, you can draw or calculate the angle at the apex. The angle at the apex and height will give the ratio of the geometric dimensions and, thus, the width of the base of the structure.

В предпочтительном варианте реализации для неизлучающих устройств отображения толщина элемента не должна превышать 100 мил. Тело элемента должно иметь коэффициент пропускания более 97%. Вершина (кончик) каждой формы проникает в тело элемента на часть общей толщины в диапазоне 10%-100%. Каждая форма имеет фиксированный угол при вершине в диапазоне 2,6°-9,5°, а отношение высоты к основанию - в диапазоне 6:1-22:1. В другом варианте реализации форма имеет фиксированный угол при вершине в диапазоне 3,0°-7,0°, а отношение высоты к основанию - в диапазоне 8:1-18:1. В обоих вариантах реализации отношение высоты к основанию минимально может составлять 4:1. Это приводит к тому, что стенки конструкции располагаются под углом относительно основания в диапазоне примерно от 83 градусов до менее 90 градусов. Основание формы параллельно поверхности элемента и имеет ширину основания в диапазоне 2,0-200,0 мкм. В другом варианте реализации ширина основания может находиться в диапазоне 2,0-50,0 мкм. Создана ли форма материалом заполнения или посредством оптического процесса, основание каждой конструкции должно быть отражающим. Это может быть достигнуто либо посредством процесса заполнения, либо посредством процесса осаждения/фоторезиста, либо другими способами, такими как использование покрытия. Конструкции в виде треугольных рядов периодически повторяются с фиксированным промежутком между вершинами каждого треугольника в диапазоне 3,0-300,0 мкм и промежутком между основанием каждого соседнего равнобедренного треугольника в диапазоне 1,0-100,0 мкм. В другом варианте реализации промежуток между вершинами может быть в диапазоне 3,0-70,0 мкм и промежуток между основаниями может быть в диапазоне 1,0-20,0 мкм. В предпочтительном варианте реализации коллимирующий элемент прикреплен к элементу рядом с пропускающей стороной мультифлекторного элемента. Размеры, указанные в предпочтительном варианте реализации, не должны интерпретироваться как ограничения, так как другие применения могут потребовать, или допускают, изменение вышеуказанных технических требований.In a preferred embodiment, for non-radiating display devices, the thickness of the element should not exceed 100 mils. The element body must have a transmittance of more than 97%. The top (tip) of each form penetrates into the body of the element to a part of the total thickness in the range of 10% -100%. Each shape has a fixed angle at the apex in the range of 2.6 ° -9.5 °, and the ratio of height to base is in the range of 6: 1-22: 1. In another embodiment, the shape has a fixed angle at the apex in the range of 3.0 ° -7.0 °, and the ratio of height to base is in the range of 8: 1-18: 1. In both embodiments, the ratio of height to base can be minimally 4: 1. This leads to the fact that the walls of the structure are located at an angle relative to the base in the range from about 83 degrees to less than 90 degrees. The base of the mold is parallel to the surface of the element and has a base width in the range of 2.0-200.0 μm. In another embodiment, the width of the base may be in the range of 2.0-50.0 μm. Whether the form is created by filling material or through an optical process, the base of each structure should be reflective. This can be achieved either through a filling process, or through a deposition / photoresist process, or other methods, such as using a coating. Designs in the form of triangular rows are periodically repeated with a fixed gap between the vertices of each triangle in the range of 3.0-300.0 microns and the gap between the base of each adjacent isosceles triangle in the range of 1.0-100.0 microns. In another embodiment, the gap between the vertices may be in the range of 3.0-70.0 μm and the gap between the bases may be in the range of 1.0-20.0 μm. In a preferred embodiment, the collimating element is attached to the element near the transmission side of the multiflector element. The dimensions indicated in the preferred embodiment should not be interpreted as limitations, as other applications may require, or allow, a change in the above technical requirements.

В предпочтительном варианте реализации поперечное сечение одиночной формы является треугольным и она проходит от одного края элемента до противоположного края, образуя один ряд, и ориентирована в прозрачном материале (теле элемента), так что основание треугольника параллельно плоскости одной поверхности тела элемента (отражающей стороны) и совпадает с ней или слегка углублено относительно нее. В предпочтительном варианте реализации упомянутый треугольный ряд повторяется параллельно и равномерно расположен по всей поверхности элемента, образуя полосатый рисунок из форм и промежутков. В других вариантах реализации упомянутые ряды треугольной формы могут быть заменены отдельными объектами, такими как пирамиды, конусы или любой многогранник, и аналогичным образом могут быть размещены в виде разнообразных рисунков для достижения специальных эффектов. В других вариантах реализации отдельные формы, как описано выше, могут быть расположены с изменяющимися формами, высотами, углами или промежутками. В предпочтительном варианте реализации отдельные грани каждого треугольного ряда плоские. В других вариантах реализации одна или несколько отдельных граней ряда, или отдельных форм, могут быть вогнутые, выпуклые и/или с ямками. Кроме того, микроформы (такие, как пирамиды или конусы) могут быть нанесены на выровненное основание каждой конструкции для дополнительного управления направлением отражаемой энергии.In a preferred embodiment, the cross-section of a single shape is triangular and it extends from one edge of the element to the opposite edge, forming one row, and is oriented in a transparent material (body of the element), so that the base of the triangle is parallel to the plane of one surface of the body of the element (reflecting side) and coincides with it or slightly deepened relative to it. In a preferred embodiment, said triangular row is repeated in parallel and evenly spaced across the entire surface of the element, forming a striped pattern of shapes and spaces. In other embodiments, said triangular-shaped rows can be replaced by separate objects, such as pyramids, cones, or any polyhedron, and similarly can be placed in a variety of patterns to achieve special effects. In other embodiments, individual shapes, as described above, may be arranged with varying shapes, heights, angles, or spaces. In a preferred embodiment, the individual faces of each triangular row are flat. In other embodiments, one or more separate faces of the row, or of separate shapes, may be concave, convex, and / or dimpled. In addition, microforms (such as pyramids or cones) can be applied to the aligned base of each structure to further control the direction of reflected energy.

В предпочтительном варианте реализации материал для прозрачного «тела» элемента имеет особые свойства, которые минимизируют поглощение и перенаправление энергии, такие как внутреннее рассеяние. Кроме того, материал для тела элемента требует определенных свойств, необходимых для травления, формовки или других процессов, которые изменяют тело элемента. Примерами подходящих материалов являются полимеры, такие как поликарбонат и полиметилметакрилат. Если используется травление, формовка или тиснение для создания последовательности углублений в теле элемента, может быть использован заполняющий материал, такой как металл с высокой отражательной способностью. Кроме того, чистый материал, такой как полимер, или отсутствие материала (газ, воздух или вакуум) могут быть использованы для заполнения углублений. Если чистый материал или отсутствие материала используются для заполнения углублений, то материал, выбранный для тела элемента, должен иметь более высокий коэффициент преломления, чем заполнение. Минимальное различие в коэффициенте преломления между заполнением и телом элемента оценивается равным 0,01. В предпочтительном варианте реализации коэффициенты преломления одинаковы для каждой формы в теле элемента. Для целей настоящего изобретения термин отражение при описании света, падающего на тело конструкции, также включает преломление, когда различие в показателе преломления материалов, вместе с углом падения, приводит к значительному или почти полному отражению света, падающего на конструкцию.In a preferred embodiment, the material for the transparent “body” of the element has special properties that minimize energy absorption and redirection, such as internal scattering. In addition, the material for the body of the element requires certain properties necessary for etching, molding or other processes that change the body of the element. Examples of suitable materials are polymers such as polycarbonate and polymethyl methacrylate. If etching, molding, or embossing is used to create a series of depressions in the body of the element, filling material, such as highly reflective metal, can be used. In addition, a pure material, such as a polymer, or the absence of material (gas, air or vacuum) can be used to fill the recesses. If pure material or lack of material is used to fill the recesses, then the material selected for the body of the element should have a higher refractive index than filling. The minimum difference in the refractive index between the filling and the element body is estimated to be 0.01. In a preferred embodiment, the refractive indices are the same for each shape in the body of the element. For the purposes of the present invention, the term reflection when describing light incident on a body of a structure also includes refraction when a difference in the refractive index of materials, together with the angle of incidence, leads to a significant or almost complete reflection of light incident on the structure.

Если углубления заполнены отражающим материалом, однокомпонентный материал или композиционный материал могут быть использованы для создания вышеупомянутых треугольных рядов. Заполняющий материал для отражательных форм оптимизируется для минимизации поглощения и имеет очень высокие отражательные свойства для управляемого перенаправления энергии. Примерами подходящих материалов являются алюминий или серебро с отражательной способностью 95% или более, но может быть композиционная паста, композиционный материал или гибридные композиционные материалы с различными показателями преломления или отражательными свойствами.If the recesses are filled with reflective material, a single component material or composite material can be used to create the aforementioned triangular rows. Reflective fill material is optimized to minimize absorption and has very high reflective properties for controlled energy transfer. Examples of suitable materials are aluminum or silver with a reflectivity of 95% or more, but may be a composite paste, composite material or hybrid composite materials with different refractive indices or reflective properties.

Как описано выше, отражающий материал может быть нанесен на прозрачное тело, может быть частью заполнения для канавок в теле или может быть основанием преломляющей конструкции, физически отдельной от прозрачного тела, но прикрепленной к нему.As described above, the reflective material may be deposited on the transparent body, may be part of the filling for grooves in the body, or may be the base of a refractive structure physically separate from the transparent body, but attached to it.

Второй способ создания предпочтительного варианта реализации мультифлекторного элемента состоит из получения вышеописанных треугольных рядов в фоточувствительном прозрачном материале. Требуемые формы получаются посредством изменения показателя преломления в определенных областях тела элемента. В этом варианте реализации тонкий слой отражающего материала, такого как алюминий, наносится на одну сторону элемента рядом с основанием треугольных рядов (отражающая сторона). Удаляются области осаждения, соответствующие промежуткам между треугольными рядами, создавая полосатый рисунок на элементе. Использование оптического процесса для изменения показателя преломления определенных областей элемента требует фоточувствительных материалов, которые имеют соответствующие оптические и механические свойства. В дополнение к достаточному фотонаведенному изменению показателя преломления имеет большое значение подходящий набор «записывающих» длин волн (типично в ультрафиолетовой части спектра), оптический транспарант, формуемость тонких пленок и механические характеристики. Такими материалами могут быть органические полимеры, которые имеют оптимизированные механические характеристики, или органические - неорганические гибридные композиционные материалы, которые объединяют химическую универсальность органических полимеров, т.е. полисиланы, полигерманы, и/или их зольгелиевые гибридные композиционные материалы.The second method of creating the preferred embodiment of the multiflector element consists of obtaining the above-described triangular rows in a photosensitive transparent material. The required forms are obtained by changing the refractive index in certain areas of the body of the element. In this embodiment, a thin layer of reflective material, such as aluminum, is applied to one side of the element near the base of the triangular rows (reflective side). The deposition areas corresponding to the gaps between the triangular rows are removed, creating a striped pattern on the element. Using an optical process to change the refractive index of certain regions of an element requires photosensitive materials that have appropriate optical and mechanical properties. In addition to a sufficient photo-induced change in the refractive index, a suitable set of “recording” wavelengths (typically in the ultraviolet part of the spectrum), optical transparency, formability of thin films, and mechanical characteristics are of great importance. Such materials may be organic polymers, which have optimized mechanical characteristics, or organic - inorganic hybrid composite materials, which combine the chemical universality of organic polymers, i.e. polysilanes, polygermans, and / or their solgel hybrid composite materials.

В других вариантах реализации, относящихся к использованию фоточувствительного прозрачного материала, отдельные формы могут быть расположены с изменяющимися формами, высотами, углами или промежутком, и одна или несколько отдельных граней формы, включая треугольные ряды, могут быть вогнутыми, выпуклыми и/или с ямками. Кроме того, микроформы (такие как пирамиды или конусы) могут быть нанесены на одну сторону тела элемента непосредственно на основание каждой конструкции либо как часть описанного выше процесса осаждения, либо самостоятельного процесса для дополнительного управления направлением отражаемой энергии. В других вариантах выполнения показатели преломления могут быть различными для каждой отдельной формы, так что различные чередующиеся рисунки создаются по телу элемента для достижения особых эффектов. В других вариантах реализации комбинация форм, создаваемых заполненными углублениями и изменяющих показатель преломления фоточувствительного материала, может быть использована для создания различных рисунков на теле элемента.In other implementations related to the use of a photosensitive transparent material, individual shapes may be arranged with varying shapes, heights, angles or spacing, and one or more separate faces of the shape, including triangular rows, may be concave, convex and / or dimpled. In addition, microforms (such as pyramids or cones) can be applied on one side of the element’s body directly to the base of each structure, either as part of the deposition process described above, or as an independent process to further control the direction of reflected energy. In other embodiments, the refractive indices may be different for each individual shape, so that different alternating patterns are created over the body of the element to achieve special effects. In other embodiments, a combination of shapes created by filled recesses and changing the refractive index of the photosensitive material can be used to create various patterns on the body of the element.

Термин «свет», используемый в настоящем изобретении, охватывает электромагнитное излучение с длинами волн, соответствующими видимому свету вплоть до инфракрасного. Устройство настоящего изобретения, однако, применимо к любому электромагнитному излучению, способному отражаться или преломляться, при условии возможности создания конструкций такого размера и материала для реализации этого. Конкретно, настоящее изобретение может найти применение для радиоизлучения, радиолокационного излучения, СВЧ-излучения, инфракрасного излучения, видимого излучения, ультрафиолетового излучения, рентгеновского излучения и гамма-излучения.The term “light” as used in the present invention encompasses electromagnetic radiation with wavelengths corresponding to visible light up to infrared. The device of the present invention, however, is applicable to any electromagnetic radiation capable of being reflected or refracted, provided that it is possible to create structures of this size and material to realize this. Specifically, the present invention may find application for radio emission, radar radiation, microwave radiation, infrared radiation, visible radiation, ultraviolet radiation, x-ray radiation and gamma radiation.

Другой способ создания конструкций настоящего изобретения заключается в изготовлении конструкций из некоторого соответствующего материала, который сохраняет целостность при физических условиях обработки и подвешивании конструкций некоторым соответствующим способом. Подвешивание может быть осуществлено посредством использования проволоки или некоторых типов нитей, которые образуют сетку, но зависит от конкретного применения и очевидно для специалиста в этой области техники. Этот аспект изобретения полезен в применениях, связанных с солнечным излучением, где размеры трансфлекторов не ограничиваются требованиями на размеры неизлучающих устройств отображения.Another way to create structures of the present invention is to manufacture structures from some appropriate material, which maintains integrity under the physical processing conditions and suspension of structures in some appropriate way. Suspension can be carried out by using wire or some types of filaments that form a net, but depends on the particular application and is obvious to a person skilled in the art. This aspect of the invention is useful in applications related to solar radiation, where the dimensions of the transflectors are not limited by the size requirements of non-radiating display devices.

Одним из более общих способов улавливания солнечного излучения является использование зеркал для отражения излучения от Солнца на комплекс труб. Комплекс труб состоит из первой трубы, несущей нагреваемую жидкость, окруженную второй трубой. Из пространств между двумя трубами типично откачивается воздух, чтобы уменьшить потери на конвекцию и проводимость. В результате установки конструкции согласно настоящему изобретению внутри этого пространства между трубами большая часть солнечного излучения от зеркала захватывается и отражается обратно на нагреваемую трубу, тем самым повышая общую эффективность. В большинстве случаев нагреваемая труба также испускает излучение, которое также захватывается и отражается обратно. Таким образом, солнечное излучение проходит через трансфлектор, тогда как излучение, первоначально не поглощенное солнечным коллектором, объединенное с любым излучением, испускаемым от солнечного коллектора вследствие его температуры, отражается назад на солнечный коллектор. В этом варианте реализации вакуум является прозрачным материалом, связанным с конструкцией.One of the more common ways to capture solar radiation is to use mirrors to reflect radiation from the Sun onto a tube complex. The pipe complex consists of a first pipe carrying a heated fluid surrounded by a second pipe. Typically, air is pumped out from the spaces between the two pipes in order to reduce convection and conductivity losses. As a result of the installation of the structure according to the present invention inside this space between the pipes, most of the solar radiation from the mirror is captured and reflected back to the heated pipe, thereby increasing overall efficiency. In most cases, the heated pipe also emits radiation, which is also captured and reflected back. Thus, solar radiation passes through the transflector, while radiation not initially absorbed by the solar collector, combined with any radiation emitted from the solar collector due to its temperature, is reflected back to the solar collector. In this embodiment, the vacuum is a transparent material associated with the structure.

В таких применениях, связанных с солнечным излучением, высота конструкции зависит только от промежутка между трубами, и основание конструкции может быть большим по сравнению с использованием в неизлучающих устройствах отображения. Ширина основания может составлять 3500 мкм или более, хотя меньший размер конструкций также применим для этого использования. Множество конструкций предпочтительно изгибается, по меньшей мере, вокруг части трубы, чтобы улучшить как улавливание, так и отражение излучения.In such applications involving solar radiation, the height of the structure depends only on the gap between the pipes, and the base of the structure can be large compared to use in non-radiating display devices. The width of the base may be 3,500 μm or more, although a smaller structure size is also applicable for this use. The plurality of structures are preferably bent at least around a portion of the pipe in order to improve both capture and reflection of radiation.

Используемый в настоящем патенте термин «конструкция» относится к форме элемента, преломляющего или отражающего свет. Конструкция может быть физически отдельным элементом, установленным на светопропускающем материале или в нем, он может быть образован или представлять канавку или углубление, которое было прорезано в светопропускающем материале, или он может быть конечным результатом обработки частей светопропускающего материала, так что образуется форма, имеющая различные показатели преломления. Если пропускающим материалом является газ или вакуум, что может быть в применениях, связанных с солнечным излучением, конструкция устанавливается «в» материале при помощи сетки, проволоки, нити или другого такого устройства, при этом сетка представляет поверхность трансфлектора.Used in the present patent, the term "design" refers to the shape of an element that refracts or reflects light. The structure may be a physically separate element mounted on or in the light-transmitting material, it may be formed or present a groove or recess that has been cut in the light-transmitting material, or it may be the end result of processing parts of the light-transmitting material, so that a shape has different refractive indices. If the transmission material is gas or vacuum, which may be in applications related to solar radiation, the structure is installed “in” the material using a grid, wire, thread or other such device, the grid representing the surface of the transformer.

Настоящее изобретение имеет уникальную способность отражать и пропускать больше света, чем любое устройство, известное из уровня техники. Сумма части света, способного отражаться, плюс сумма света, способного пропускаться, составляет более 100%.The present invention has the unique ability to reflect and transmit more light than any device known in the art. The sum of the part of the light that can be reflected, plus the sum of the light that can be transmitted, is more than 100%.

Claims (13)

1. Трансфлектор, содержащий первую и вторую поверхности, устройство для отражения света, падающего на него с первого направления, и устройство для перенаправления и пропускания света, поступающего с направления, противоположного упомянутому первому направлению, при этом указанное устройство для перенаправления и пропускания света содержит прозрачный материал, имеющий первую и вторую поверхности, и, по меньшей мере, одну конструкцию, которая имеет основание, прилегающее к указанной первой поверхности указанного прозрачного материала и боковые стенки, которые сходятся в направлении к указанной второй поверхности указанного прозрачного материала, при этом указанное устройство для отражения света содержит отражающий материал, связанный с указанным основанием конструкции, при этом сумма части света, отражаемого относительно света, поступающего с первого направления, и части света, пропускаемого относительно количества света, поступающего с противоположного направления, составляет более 100%.1. A transflector comprising first and second surfaces, a device for reflecting light incident on it from a first direction, and a device for redirecting and transmitting light coming from a direction opposite to said first direction, wherein said device for redirecting and transmitting light contains a transparent material having a first and second surface, and at least one structure that has a base adjacent to the specified first surface of the specified transparent material and the shackles that converge towards the specified second surface of the specified transparent material, while the specified device for reflecting light contains a reflective material associated with the specified base structure, the sum of the part of the light reflected relative to the light coming from the first direction, and part of the light transmitted relative to the amount of light coming from the opposite direction is more than 100%. 2. Трансфлектор по п.1, в котором упомянутые боковые стенки расположены под углом относительно упомянутой первой поверхности, достаточным для отражения света, падающего на упомянутую конструкцию с упомянутого противоположного направления, через упомянутую первую поверхность.2. The transflector according to claim 1, wherein said side walls are angled relative to said first surface, sufficient to reflect light incident on said structure from said opposite direction through said first surface. 3. Трансфлектор по п.2, в котором упомянутый угол упомянутой боковой стенки составляет от 83 до менее 90 градусов.3. The transflector according to claim 2, in which said angle of said side wall is from 83 to less than 90 degrees. 4. Трансфлектор по п.3, в котором основание упомянутой конструкции представляет собой удлиненный прямоугольник, причем упомянутый прямоугольник проходит в одном направлении по упомянутой первой поверхности.4. The transflector according to claim 3, wherein the base of said structure is an elongated rectangle, said rectangle extending in one direction along said first surface. 5. Трансфлектор по п.4, в котором упомянутый прямоугольник упомянутого основания имеет длину и ширину, причем упомянутая ширина меньше упомянутой длины, и в котором упомянутая конструкция имеет высоту и отношение упомянутой высоты к упомянутой ширине упомянутого основания составляет примерно от 6 до 22.5. The transflector according to claim 4, in which said rectangle of said base has a length and a width, said width being less than said length, and in which said structure has a height and a ratio of said height to said width of said base is from about 6 to 22. 6. Трансфлектор, содержащий светопропускающий материал, имеющий первую и вторую поверхности, при этом первая поверхность имеет одно или несколько углублений в ней, устройство для отражения света, падающего на него с первого направления, и устройство для перенаправления и пропускания света, поступающего с направления, противоположного упомянутому первому направлению, при этом указанное устройство для перенаправления и пропускания света содержит прозрачный материал, имеющий первую и вторую поверхности, и, по меньшей мере, одну конструкцию, которая имеет основание, прилегающее к указанной первой поверхности указанного прозрачного материала и боковые стенки, которые сходятся в направлении к указанной второй поверхности указанного прозрачного материала, при этом указанное устройство для отражения света содержит отражающий материал, связанный с указанным основанием конструкции, при этом сумма части света, отражаемого относительно света, поступающего с первого направления, и части света, пропускаемого относительно количества света, поступающего с противоположного направления, составляет более 100%.6. A transflector containing light-transmitting material having a first and second surface, the first surface having one or more recesses in it, a device for reflecting light incident on it from the first direction, and a device for redirecting and transmitting light coming from the direction the opposite of the aforementioned first direction, wherein said device for redirecting and transmitting light contains a transparent material having a first and second surface, and at least one structure which has a base adjacent to said first surface of said transparent material and side walls that converge towards said second surface of said transparent material, said light reflecting device comprising a reflective material associated with said base of construction, wherein part of the light reflected relative to the light coming from the first direction, and part of the light transmitted relative to the amount of light coming from the opposite direction phenomenon is more than 100%. 7. Трансфлектор по п.6, в котором упомянутые углубления имеют боковые стенки, сообщающиеся с упомянутой первой поверхностью, и в котором упомянутые боковые стенки расположены под углом относительно упомянутой первой поверхности примерно от 83 до менее 90 градусов.7. The transflector according to claim 6, in which said recesses have side walls in communication with said first surface, and in which said side walls are angled relative to said first surface from about 83 to less than 90 degrees. 8. Трансфлектор по п.6, в котором углубление заполнено отражающим материалом.8. The transflector according to claim 6, in which the recess is filled with reflective material. 9. Трансфлектор по п.8, в котором отражающий материал выбран из группы, состоящей из алюминия, серебра, золота и их соединений.9. The transflector of claim 8, in which the reflective material is selected from the group consisting of aluminum, silver, gold and their compounds. 10. Трансфлектор по п.7, в котором упомянутое углубление образует одну или несколько канавок в упомянутом светопропускающем материале, причем упомянутые канавки проходят в одном направлении по упомянутой первой поверхности.10. The transflector according to claim 7, wherein said recess forms one or more grooves in said light-transmitting material, said grooves extending in one direction along said first surface. 11. Светопропускающий материал, способный перенаправлять и пропускать свет в первом направлении, имеющий первую поверхность, причем упомянутая первая поверхность имеет устройство отражения для отражения части, но не всего света, падающего на упомянутую первую поверхность с противоположного направления, и имеющий одну или несколько отражающих конструкций, связанных с упомянутым устройством отражения, причем упомянутые конструкции имеют боковые стенки, проходящие от упомянутой первой поверхности к упомянутому первому направлению, упомянутые боковые стенки имеют внутренний угол относительно упомянутой первой поверхности менее 90 градусов, упомянутый угол достаточен для отражения и перенаправления света, падающего на упомянутые боковые стенки с упомянутого первого направления, через упомянутую первую поверхность, так что часть света с упомянутого первого направления проходит через упомянутую первую поверхность, в котором сумма части света, отражаемого относительно света, поступающего с упомянутого противоположного направления, и части света, пропускаемого относительно количества света, поступающего с упомянутого первого направления, составляет более 100 %.11. A light transmitting material capable of redirecting and transmitting light in a first direction having a first surface, said first surface having a reflection device for reflecting a portion, but not all, of light incident on said first surface from an opposite direction, and having one or more reflective structures associated with said reflection device, said structures having side walls extending from said first surface to said first direction, said the removed side walls have an internal angle with respect to said first surface of less than 90 degrees, said angle sufficient to reflect and redirect light incident on said side walls from said first direction through said first surface, so that part of the light from said first direction passes through said first a surface in which the sum of the part of the light reflected relative to the light coming from the opposite direction and the part of the light transmitted relates flax amount of light received from said first direction, is greater than 100%. 12. Светопропускающий материал по п.11, в котором упомянутые отражающие конструкции образованы в светопропускающем материале в результате обработки упомянутого материала таким образом, который достаточен для обеспечения показателя преломления, отличающегося от показателя преломления упомянутого светопропускающего материала.12. The light transmitting material of claim 11, wherein said reflective structures are formed in the light transmitting material as a result of processing said material in a manner that is sufficient to provide a refractive index different from the refractive index of said light transmitting material. 13. Пропускающий электромагнитное излучение материал, способный перенаправлять и пропускать излучение в первом направлении, имеющий первую поверхность, причем упомянутая первая поверхность имеет устройство отражения для отражения части, но не всего упомянутого излучения, падающего на упомянутую первую поверхность с противоположного направления, и имеющий одну или несколько отражающих конструкций, связанных с упомянутым устройством отражения, причем упомянутые конструкции имеют боковые стенки, проходящие от упомянутой первой поверхности к упомянутому первому направлению, упомянутые боковые стенки имеют внутренний угол относительно упомянутой первой поверхности менее 90 градусов, при этом упомянутый угол достаточен для отражения и перенаправления упомянутого излучения, падающего на упомянутые боковые стенки с упомянутого первого направления через упомянутую первую поверхность, так что часть излучения с упомянутого первого направления проходит через упомянутую первую поверхность, в котором сумма части упомянутого излучения, отражаемого относительно упомянутого излучения, поступающего с упомянутого противоположного направления, и части упомянутого излучения, пропускаемого относительно количества упомянутого излучения, поступающего с упомянутого первого направления, составляет более 100 %.13. Transmitting electromagnetic radiation material capable of redirecting and transmitting radiation in a first direction, having a first surface, said first surface having a reflection device for reflecting a portion, but not all of said radiation, incident on said first surface from an opposite direction, and having one or several reflective structures associated with said reflection device, said structures having side walls extending from said first over bridges to said first direction, said side walls have an internal angle with respect to said first surface of less than 90 degrees, said angle being sufficient to reflect and redirect said radiation incident on said side walls from said first direction through said first surface, so that part of the radiation from said first direction passes through said first surface, in which the sum of a portion of said radiation reflected relative to said about radiation coming from said opposite direction, and part of said radiation transmitted relative to the amount of said radiation coming from said first direction, is more than 100%.
RU2002123577/28A 2000-02-02 2000-02-02 Device with light-transmitting and reflecting properties RU2258946C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002123577/28A RU2258946C2 (en) 2000-02-02 2000-02-02 Device with light-transmitting and reflecting properties

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002123577/28A RU2258946C2 (en) 2000-02-02 2000-02-02 Device with light-transmitting and reflecting properties

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002123577A RU2002123577A (en) 2004-03-27
RU2258946C2 true RU2258946C2 (en) 2005-08-20

Family

ID=35846294

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002123577/28A RU2258946C2 (en) 2000-02-02 2000-02-02 Device with light-transmitting and reflecting properties

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2258946C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2460106C2 (en) * 2008-02-15 2012-08-27 Шарп Кабусики Кайся Liquid crystal display device
RU2720126C1 (en) * 2016-12-27 2020-04-24 Язаки Энерджи Систем Корпорейшн Solar energy recycling system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2460106C2 (en) * 2008-02-15 2012-08-27 Шарп Кабусики Кайся Liquid crystal display device
RU2720126C1 (en) * 2016-12-27 2020-04-24 Язаки Энерджи Систем Корпорейшн Solar energy recycling system

Also Published As

Publication number Publication date
RU2002123577A (en) 2004-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6819465B2 (en) Device having reflective and transmissive properties
US20020180909A1 (en) Device having reflective and transmissive properties
US5288337A (en) Photovoltaic module with specular reflector
US20120019942A1 (en) Light-Guide Solar Panel and Method of Fabrication Thereof
US20160043259A1 (en) Non-Imaging Light Concentrator
US20140159636A1 (en) Solar energy harvesting skylights and windows with integrated illumination
US20140158197A1 (en) Tri-functional light and energy generating panel system
US20130104984A1 (en) Monolithic photovoltaic solar concentrator
US8450603B2 (en) Solar cell concentrator
CA2399065C (en) Multiflecting light directing film
US20200119686A1 (en) Method and Apparatus for Reflecting Solar Energy to Bifacial Photovoltaic Modules
US20150009568A1 (en) Light collection system and method
US8223433B2 (en) Stationary sunlight redirecting element and system
RU2258946C2 (en) Device with light-transmitting and reflecting properties
Benitez et al. High-concentration mirror-based Kohler integrating system for tandem solar cells
KR100884697B1 (en) Multiflecting light directing film
US20210364149A1 (en) Light-reflective-type profile surface for light diffusion and concentration, and surface-emitting lighting and light concentration apparatus using same
KR20070091045A (en) Multiflecting light directing film
US20210010649A1 (en) Light ray concentrator
RU2393390C1 (en) Solar collector
WO2014116498A1 (en) Solar waveguide concentrator
Kapany Solar collectors using total internal reflections
CN1651835A (en) Equipment for collecting solar energy