WO2017164760A1 - Элемент многослойный с изменяющимися оптическими свойствами - Google Patents

Элемент многослойный с изменяющимися оптическими свойствами Download PDF

Info

Publication number
WO2017164760A1
WO2017164760A1 PCT/RU2016/000162 RU2016000162W WO2017164760A1 WO 2017164760 A1 WO2017164760 A1 WO 2017164760A1 RU 2016000162 W RU2016000162 W RU 2016000162W WO 2017164760 A1 WO2017164760 A1 WO 2017164760A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sheet
sheets
irregularities
elastic
scattering
Prior art date
Application number
PCT/RU2016/000162
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Сергей Анатольевич ДАВЫДЕНКО
Original Assignee
Сергей Анатольевич ДАВЫДЕНКО
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 Сергей Анатольевич ДАВЫДЕНКО filed Critical Сергей Анатольевич ДАВЫДЕНКО
Priority to PCT/RU2016/000162 priority Critical patent/WO2017164760A1/ru
Publication of WO2017164760A1 publication Critical patent/WO2017164760A1/ru

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C2/00—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels
    • E04C2/54—Slab-like translucent elements
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E06—DOORS, WINDOWS, SHUTTERS, OR ROLLER BLINDS IN GENERAL; LADDERS
    • E06B—FIXED OR MOVABLE CLOSURES FOR OPENINGS IN BUILDINGS, VEHICLES, FENCES OR LIKE ENCLOSURES IN GENERAL, e.g. DOORS, WINDOWS, BLINDS, GATES
    • E06B3/00—Window sashes, door leaves, or like elements for closing wall or like openings; Layout of fixed or moving closures, e.g. windows in wall or like openings; Features of rigidly-mounted outer frames relating to the mounting of wing frames
    • E06B3/32—Arrangements of wings characterised by the manner of movement; Arrangements of movable wings in openings; Features of wings or frames relating solely to the manner of movement of the wing
    • E06B3/34—Arrangements of wings characterised by the manner of movement; Arrangements of movable wings in openings; Features of wings or frames relating solely to the manner of movement of the wing with only one kind of movement
    • E06B3/36—Arrangements of wings characterised by the manner of movement; Arrangements of movable wings in openings; Features of wings or frames relating solely to the manner of movement of the wing with only one kind of movement with a single vertical axis of rotation at one side of the opening, or swinging through the opening
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters

Definitions

  • the element is multi-layered with varying optical properties.
  • the claimed technical solution relates to optical technology and is intended for the manufacture of translucent structures.
  • an electrochromic window RF patent NQ 2117971 for an invention, IPC G02F1 / 15, 1998.
  • this analogue contains a transparent rigid substrate and layers of thin films deposited on it.
  • the specified analogue contains an additional substrate, while the layers of thin films are located between two substrates.
  • the substrates can be made of glass.
  • the layers of thin films are an electrochromic device that changes color when an electric current flows through it.
  • the first disadvantage of this analogue is the need to perform a large number of layers of an electrochromic device. With this design, the manufacturing technology of the electrochromic window is complicated. The technology provides for the manufacture of such a window in a vacuum.
  • the second disadvantage of the analogue is the use of rare earth materials, which leads to the high cost of the electrochromic device.
  • the technical problem which is aimed by the claimed technical solution, is to simplify the design of the element with varying optical properties.
  • the multilayer element with varying optical properties contains superimposed first and second sheets. It differs in that the sheets are made of optically transmissive material, while:
  • one of the adjacent surfaces is equipped with scattering irregularities, and the surface of the bumps is made rough.
  • the surface of the first sheet may be elastic with scattering irregularities, and the adjacent surface of the second sheet is hard smooth.
  • the surface of the first sheet can be elastic smooth, and the adjacent surface of the second sheet is hard with scattering irregularities.
  • the surface of the first sheet can be elastic smooth, and the adjacent surface of the second sheet is elastic with diffusing irregularities.
  • the surface of the first sheet and the adjacent surface of the second sheet may be elastic with scattering irregularities.
  • Irregularities can be made in the form of rows of pyramids, or cones, or hemispheres. Irregularities can be made in the form of triangular prisms lying side edges parallel to each other on a flat surface of the sheet.
  • FIG. 1 shows a cross section of a multilayer element with varying optical properties in one of the simplest implementations
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the claimed element in a two-layer design of the first sheet
  • FIG. 3 is a cross section of the claimed element with inclusions of foreign material in the second sheet
  • FIG. 4-7 are examples of the appearance of irregularities
  • FIG. 8 is a fragment of a cross-section of a multilayer element in a free state when performing bumps elastic in the form of triangular prisms without roughness
  • FIG. 9 a fragment of a cross section of a multilayer element in a free state at performing rough irregularities in the form of triangular prisms without roughness
  • FIG. 9 a fragment of a cross section of a multilayer element in a free state at performing rough irregularities in the form of triangular prisms without roughness
  • FIG. 9 a fragment of a cross section of a multilayer element in a free state at performing rough irregularities in the form of
  • FIG. 10 is a fragment of a cross section of the inventive multilayer element in a free state when performing bumps elastic in the form of triangular prisms (with roughness); in FIG. 11 - a fragment of a cross section of the inventive multilayer element in a free state when performing irregularities rigid in the form of triangular prisms (with roughness); in FIG. 12 is a cross section of the claimed element with additional channels; in FIG. 13 is a cross section of the claimed element according to example 1; in FIG. 14 is a cross section of the claimed element according to example 2; in FIG. 15 is a cross section of the claimed element according to example 3; in FIG. 16, 17 — examples of the appearance of the claimed element (view from the side of the surface of the first sheet);
  • the multilayer element with varying optical properties contains at least two sheets superimposed on each other (1, 2).
  • the sheets are made of a material that optically transmits at least part of the spectrum, for example:
  • Adjacent surfaces of the first (1) and second (2) sheets are made so that the following two conditions are satisfied simultaneously:
  • the surface of the first (1) sheet is hard smooth, and the adjacent surface of the second sheet (2) is elastic scattering;
  • the surface of the first (1) sheet is elastic, smooth, and the adjacent surface of the second sheet (2) is hard diffusing;
  • the surface of the first sheet (1) is elastic scattering, and the adjacent surface of the second sheet (2) is soft.
  • Rigid material can be glass, sheet or film of monolithic polycarbonate, plexiglass.
  • the elastic material may be silicone, polyurethane resin or rubber.
  • the soft material may be transparent polymer clay or resin.
  • Each of the sheets may not be uniform, it may consist of several layers.
  • the first sheet (1) may contain an elastic outer layer with a smooth surface and a hard inner layer with a smooth surface that mates with the elastic scattering surface of the second sheet (2) (Fig. 2).
  • the first sheet (1) may comprise a hard outer layer with a smooth surface and a thin elastic inner layer with a smooth surface that is mated to the elastic scattering surface of the second sheet (2).
  • the first sheet (1) is made rigid with a smooth surface
  • the second sheet (2) is made rigid and comprising from the side of the first sheet (1) the inclusion of an elastic material with a scattering surface (Fig. 3).
  • the scattering surface is a surface with irregularities. Irregularities are a combination of protrusions and depressions. The purpose of the irregularities is the scattering of optical radiation, including its reflection from a scattering surface.
  • the protrusions can be made in the form of convex pyramids (Fig. 4), cones (Fig. 5), prisms (Fig. 6) or hemispheres (Fig. 7).
  • the base of the pyramids in particular, can be triangular, square, rectangular, hexagonal.
  • the location of irregularities on the sheet can be ordered or chaotic. With an ordered arrangement of irregularities the scattering properties of the sheet are higher than with a random arrangement.
  • the scattering power of the surface should be sufficient so that it is not possible for a person to identify objects located behind this surface.
  • the linear transverse size and height of the bumps are in the range from one hundred micrometers to several millimeters.
  • the surface of the irregularities is made matte rough. It is sufficient to perform roughness on the protrusions, however, more practical for practical application is the implementation of roughness on the entire scattering surface, that is, the protrusions and depressions.
  • the surface roughness is ensured by the presence of microroughnesses on the surface of the irregularities. Microroughnesses are made randomly in the form of microprotrusions and microdepressions. The linear transverse size and height of the microroughness are in the range from 25 to 75 micrometers.
  • the average height of the roughness microroughness is selected so that, taking into account the undesirable effect described above, the total area of the indicated small transparency regions in the free state of the multilayer element is less than the area of the protrusion transparency region in the case of its smooth execution (without matte roughness).
  • Roughnesses on the sheet can be performed, for example, in the following ways:
  • a rigid mold for manufacturing elastic irregularities can be made by milling to form irregularities, followed by sandblasting the mold with particles (for example, glass balls) of the appropriate size.
  • the irregularities obtained by molding can be applied directly to the sheet, but to increase the adhesion of the roughness material to the sheet material, soil or glue can be used;
  • the hollows are the space between the protrusions.
  • the troughs are designed to supply air or other gas to the space between the sheets, and, accordingly, to drain air or other gas from there. Due to the depressions, gas is discharged evenly from the entire surface area of the sheet.
  • additional open channels (3) can be made (Fig. 12).
  • the channels are formed by making hollows communicating with each other.
  • the channels can be made regardless of the profile of the depressions and protrusions.
  • the channels can be located in the form of a lattice, honeycombs or in the form of other structures, but can be arranged randomly. With an ordered arrangement of the protrusions, the channels can, for example, be made in the form of enlarged depressions or in the form of missing rows of protrusions.
  • the linear size (in particular width) of each channel is preferably such that the channels are invisible to the human eye.
  • the channels (3) can be made either on the surface with irregularities of one sheet, or on the adjacent surface of another sheet, which can be smooth or also with irregularities. For example, when performing irregularities in the form of prisms on one sheet, the channels are placed on another smooth sheet perpendicularly or at a different angle to the said prisms.
  • the change in the optical properties of the inventive multilayer element occurs when the first (1) and second (2) sheets come together, as will be described below in the "use order" section.
  • the specified approach can be performed by any known method.
  • rimpedement of sheets can be accomplished by placing sheets or their edges between elements of a mechanical, hydraulic or pneumatic press.
  • the press can be used medium, for example, water or gas, a change in pressure in which brings together the sheets of the inventive multilayer element. In the latter case, it is advisable to seal the space between the sheets.
  • the inventive multilayer element in this case can be used as an indicator of the pressure of the medium in which it is placed.
  • the convergence of the sheets can also be carried out by creating a vacuum in the active layer, that is, in the space between the sheets.
  • the space between the first (1) and second (2) sheets, which are hollows and channels, is sealed around the perimeter of the sheets (or along some other circuit on the sheets) and connected to a pressure control means, for example, a pump.
  • a pressure control means for example, a pump.
  • This connection can be direct, or using a tube.
  • the pressure control means can be made in the form of a micropump placed in the space between the sheets (in the active layer).
  • the space between the sheets can be filled with air or other gas.
  • the multilayer element can be made as described above, not over its entire area, but selectively, in sections. These sections may be images and / or inscriptions.
  • Example 1 The first sheet (1) is made rigid from monolithic polycarbonate with a thickness of 0.5 mm with a smooth surface, and the second sheet (2) is made rigid from the same material with a layer of irregularities applied to the surface adjacent to the surface of the first sheet (1) in the form of triangular prisms made of elastic material (Fig. 13).
  • the base of the prisms is an isosceles triangle with a base of 330 microns and a height of 165 microns.
  • the channels (3) are formed by the space between the said elastic prisms on the surface of the second sheet (2).
  • the surface of the irregularities is made rough with an average size of randomly located microroughnesses of 50 microns.
  • the space between the first (1) and second (2) sheets is sealed along the outline of the sheets.
  • Example 2 Similar to example 1. Additionally, the multilayer element contains a third smooth sheet (4) (Fig. 14).
  • the third sheet (4) is made rigid of monolithic polycarbonate with a thickness of 0.5 mm and is located under the second sheet (2). A thin layer of elastic material is applied to the surface of the third sheet (4) adjacent to the surface of the second sheet (2). The space between the second (2) and third (4) sheets is also sealed along the contour of the sheets.
  • a layer of irregularities in the form of prisms from an elastic material is applied to the surface of the second sheet (2) adjacent to the surface of the third sheet (4).
  • the channels (3) in this region are formed by the space between the said elastic prisms on the surface of the second sheet (2).
  • Prisms in the active layer between the second and third sheets are oriented perpendicular to the prisms in the active layer between the first and second sheets.
  • the space between the second (2) and third (4) sheets is connected by a tube to the same or another means of regulating the pressure (means of creating a vacuum).
  • Example 3 The first sheet (1) is made completely rigid. On the surface of the first sheet (1) adjacent to the surface of the second sheet (2), irregularities in the form of hemispheres with a diameter of 200 ⁇ m are made. The surface of the hemispheres is made rough with an average size of randomly located microroughnesses of 30 microns.
  • the second sheet (2) is made transparent elastic with a smooth surface.
  • the channels (3) are formed by the space between the said hemispheres on the surface of the first sheet (1) (Fig. 15).
  • the material of the various sheets of the multilayer element is selected so that it has close values of the refractive index.
  • the space between the first (1) and second (2) sheets is sealed along the outline of the sheets.
  • the multilayer element contains a third transparent smooth sheet (4).
  • the third sheet (4) is made rigid, for example of glass or monolithic polycarbonate, and is located under the second sheet (2).
  • the third sheet is intended to give rigidity to the construction of the multilayer element.
  • Example 4 To change the color of the light flux, the sheets (1, 2) are painted.
  • Example 5 The scattering surface occupies part of the surface of the sheets and is made in the form of images (Fig. 16), inscriptions or areas surrounding such images (Fig. 17) and inscriptions (inverse image or inscriptions).
  • the implementation of the claimed technical solution is not limited to the above examples.
  • the number of transparent and scattering sheets can be increased to enhance the scattering properties of a multilayer element with varying optical properties.
  • the optical radiation incident on the multilayer element changes the direction of its propagation.
  • Part of the luminous flux is reflected from the surface with irregularities of one or more sheets, part passes through this surface.
  • the channels (3) including the troughs of the scattering surface, provide uniform removal of gas (or other medium) from the entire surface of the sheets from the active layer.
  • the multilayer element becomes transparent. If the channels are not smooth, that is, they contain corners in their section, then the elastic material may not completely fill the areas of these corners. This leads to the conservation of scattering power in such areas - residual scattering, which manifests itself in the form of moire.
  • the more the size of the irregularities the less channels are contained per unit area of the multilayer element, and the less is the residual scattering.
  • bumps are made elastic, then when the sheets come together, these bumps are deformed and take the form of a smooth hard sheet to which they are pressed. If the surface of the other sheet is also elastic, then when the sheets come together, both surfaces are deformed and pressed against each other.
  • the initially smooth surface of the elastic sheet to which the bumps are pressed is deformed and takes the form of these bumps.
  • the sheets are spread apart. This is done, for example, by relieving external pressure or by supplying air (or another medium) to the space between the sheets.
  • the depressions and channels (3) provide a uniform distribution of air over the entire surface of the sheet. When gas is supplied into the space between the sheets, they move away from each other.
  • the shape of the elastic surfaces of the sheets is restored.
  • the elastic properties of the material of one or both adjacent surfaces in the active layer contribute to the restoration of the shape of the elastic surface of the sheet and the separation of the sheets from each other. After restoration of the surface shape (smooth or uneven), some residual deformation may persist. Irregularities begin to scatter the light flux.
  • the claimed technical solution is implemented using industrially produced devices and materials, can be manufactured at an industrial enterprise and will be widely used in the fields of architecture, advertising and design of premises.
  • a multilayer element can be used for the manufacture of display cases and partitions, transforming into multimedia screens.
  • the implementation of the rear wall of the display case facing the street from a multilayer element allows either to accentuate the attention of passers-by on the samples in the display case (for example, clothes, cars), or to show the interior commercial premises.
  • the multilayer element can also be fixed at several points on the rear wall of the display case.
  • the multilayer element can be used for internal and external privacy control installations (e.g. meeting rooms, intensive care medical rooms, bathrooms, showers).
  • internal and external privacy control installations e.g. meeting rooms, intensive care medical rooms, bathrooms, showers.
  • the multilayer element can be used as a temporary projection screen.
  • a laminated element can be used as a replacement for electrochromic glass in architecture:

Abstract

Элемент многослойный с изменяющимися оптическими свойствами относится к оптической технике и предназначен для изготовления светопрозрачных конструкций. Достигается упрощение конструкции. В многослойном элементе наложенные друг на друга листы выполнены из оптически пропускающего материала. Одна из смежных поверхностей листов эластичная. Эта же поверхность, или смежная с ней поверхность снабжена рассеивающими неровностями, неровности шероховатые.

Description

Название изобретения.
Элемент многослойный с изменяющимися оптическими свойствами.
Область техники.
Заявляемое техническое решение относится к оптической технике и предназначено для изготовления светопрозрачных конструкций.
Предшествующий уровень техники.
Среди устройств с изменяющимися оптическими свойствами известно, например, электрохромное окно (патент РФ NQ 2117971 на изобретение, МПК G02F1/15, 1998). Как и в заявляемом техническом решении указанный аналог содержит прозрачную жесткую подложку и нанесенные на нее слои тонких пленок.
Кроме того указанный аналог содержит дополнительную подложку, при этом слои тонких пленок расположены между двумя подложками. Подложки могут быть выполнены из стекла. Слои тонких пленок представляют собой электрохромное устройство, которое изменяет цвет тогда, когда через него протекает электрический ток.
Первым недостатком указанного аналога является необходимость выполнения большого числа слоев электрохромного устройства. При такой конструкции усложняется технология изготовления электрохромного окна. Технология предусматривает изготовление такого окна в вакууме. Вторым недостатком аналога является использование редкоземельных материалов, что приводит к высокой стоимости электрохромного устройства.
Раскрытие заявляемого технического решения.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является упрощение конструкции элемента с изменяющимися оптическими свойствами.
Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым техническим решением, является упрощение конструкции.
Сущность заявленного технического решения состоит в том, что элемент многослойный с изменяющимися оптическими свойствами содержит наложенные друг на друга первый и второй листы. Отличается тем, что листы выполнены из оптически пропускающего материала, при этом:
- одна из смежных поверхностей является эластичной;
- одна из смежных поверхностей снабжена рассеивающими неровностями, а поверхность неровностей выполнена шероховатой.
Вышеуказанная сущность является совокупностью существенных признаков заявленного технического решения, обеспечивающих достижение заявленного технического результата.
В частных случаях допустимо выполнять техническое решение следующим образом.
Поверхность первого листа может быть эластичная с рассеивающими неровностями, а смежная с ней поверхность второго листа жесткая гладкая.
Поверхность первого листа может быть эластичная гладкая, а смежная с ней поверхность второго листа жесткая с рассеивающими неровностями.
Поверхность первого листа может быть эластичная гладкая, а смежная с ней поверхность второго листа эластичная с рассеивающими неровностями.
Поверхность первого листа и смежная с ней поверхность второго листа могут быть эластичные с рассеивающими неровностями.
Неровности могут быть выполнены в виде рядов пирамид, или конусов, или полусфер. Неровности могут быть выполнены в виде треугольных призм, лежащих боковыми гранями параллельно друг другу на плоской поверхности листа.
Пространство между листами целесообразно выполнять герметичным и соединенным со средством для регулирования давления.
Автором заявленного технического решения изготовлен опытный образец этого решения, испытания которого подтвердили достижение технического результата.
Краткое описание чертежей.
На фигуре 1 показан поперечный разрез элемента многослойного с изменяющимися оптическими свойствами в одном из простейших реализаций; на фиг. 2— поперечный разрез заявляемого элемента при двухслойном исполнении первого листа, на фиг. 3 - поперечный разрез заявляемого элемента с включениями инородного материала во второй лист; на фиг. 4-7 — примеры внешнего вида неровностей; на фиг. 8 — фрагмент поперечного разреза многослойного элемента в свободном состоянии при выполнении неровностей эластичными в виде треугольных призм без шероховатости; на фиг. 9— фрагмент поперечного разреза многослойного элемента в свободном состоянии при выполнении неровностей жесткими в виде треугольных призм без шероховатости; на фиг. 10 — фрагмент поперечного разреза заявляемого многослойного элемента в свободном состоянии при выполнении неровностей эластичными в виде треугольных призм (с шероховатостью); на фиг. 11— фрагмент поперечного разреза заявляемого многослойного элемента в свободном состоянии при выполнении неровностей жесткими в виде треугольных призм (с шероховатостью); на фиг. 12 - поперечный разрез заявляемого элемента с дополнительными каналами; на фиг. 13 - поперечный разрез заявляемого элемента по примеру 1; на фиг. 14 - поперечный разрез заявляемого элемента по примеру 2; на фиг. 15 - поперечный разрез заявляемого элемента по примеру 3; на фиг. 16, 17— примеры внешнего вида заявляемого элемента (вид со стороны поверхности первого листа);
Осуществление технического решения.
Элемент многослойный с изменяющимися оптическими свойствами (фиг. 1) содержит по крайней мере два наложенных друг на друга листа (1, 2).
Листы выполнены из материала, оптически пропускающего по крайней мере в части спектра, например:
- прозрачного в области видимого излучения и непрозрачного в области ультрафиолетового излучения;
- прозрачного в красной части видимого излучения (светофильтр);
- полупрозрачного в области инфракрасного излучения.
Смежные поверхности первого (1) и второго (2) листов выполнены так, что одновременно выполняются следующие два условия:
- по крайней мере одна из смежных поверхностей является эластичной;
- по крайней мере одна из смежных поверхностей является рассеивающей с неровностями.
Например:
- поверхность первого (1) листа жесткая гладкая, а смежная с ней поверхность второго листа (2) эластичная рассеивающая;
- или поверхность первого (1) листа эластичная гладкая, а смежная с ней поверхность второго листа (2) жесткая рассеивающая;
- или поверхность первого листа (1) эластичная гладкая, а смежная с ней поверхность второго листа (2) эластичная рассеивающая; - или поверхности первого (1) и второго (2) листов эластичные рассеивающие;
- или поверхность первого листа (1) эластичная рассеивающая, а смежная с ней поверхность второго листа (2) мягкая.
При выполнении рассеивающей поверхности на жестком листе или при выполнении обеих поверхностей эластичными целесообразно выбирать материалы листов такими, чтобы они имели близкие значения показателя преломления.
Смежные поверхности первого (1) и второго (2) листов с пространством между ними образуют активный слой многослойного элемента,
Жестким материалом может служить стекло, лист или пленка монолитного поликарбоната, оргстекло.
Эластичным материалом может служить силикон, полиуретановая смола или резина.
Мягким материалом может служить прозрачная полимерная глина или смола. Каждый из листов может не быть однородным, он может состоять из нескольких слоев. Например, первый лист (1) может содержать эластичный внешний слой с гладкой поверхностью и жесткий внутренний слой с гладкой поверхностью, сопрягаемой с эластичной рассеивающей поверхностью второго листа (2) (фиг. 2). По другому примеру первый лист (1) может содержать жесткий внешний слой с гладкой поверхностью и тонкий эластичный внутренний слой с гладкой поверхностью, сопрягаемой с эластичной рассеивающей поверхностью второго листа (2). По третьему примеру первый лист (1) выполнен жестким с гладкой поверхностью, а второй лист (2) выполнен жестким и содержащим со стороны первого листа (1) включение эластичного материала с рассеивающей поверхностью (фиг. 3).
Рассеивающая поверхность представляет собой поверхность с неровностями. Неровности представляют собой совокупность выступов и впадин. Назначением неровностей является рассеяние оптического излучения, в том числе его отражение от рассеивающей поверхности. Выступы могут быть выполнены в виде выпуклых пирамид (фиг. 4), конусов (фиг. 5), призм (фиг. 6) или полусфер (фиг. 7).
Основание пирамид, в частности, может быть треугольным, квадратным, прямоугольным, шестиугольным. Расположение неровностей на листе может быть упорядоченным или хаотичным. При упорядоченном расположении неровностей рассеивающие свойства листа выше, чем при хаотичном расположении.
Для большинства случаев практического применения рассеивающая способность поверхности должна быть достаточной для того, чтобы на просвет человеку невозможно было идентифицировать находящиеся за этой поверхностью объекты. Линейный поперечный размер и высота неровностей находятся в диапазоне от ста микрометров до нескольких миллиметров.
Поверхность неровностей, в свою очередь, выполнена матовой шероховатой. Достаточным является выполнение шероховатости на выступах, однако более технологичным для практического применения оказывается выполнение шероховатости на всей рассеивающей поверхности, то есть и выступов, и впадин. Шероховатость поверхности обеспечивается наличием микронеровностей на поверхности неровностей. Микронеровности выполнены хаотично в виде микровыступов и микровпадин. Линейный поперечный размер и высота микронеровностей находятся в диапазоне от 25 до 75 микрометров.
В свободном состоянии многослойного элемента силы электростатического притяжения и поверхностного натяжения приводят к деформации выступов (фиг. 8), или к деформации гладкой эластичной поверхности, смежной с рассеивающей поверхностью жесткого листа (фиг. 9). Это приводит к появлению областей плотного контакта двух смежных листов, что в свою очередь приводит к прозрачности многослойного элемента в области вершин выступов. Указанный эффект является нежелательным, снижающим общую рассеивающую способность многослойного материала в начальном (свободном) состоянии. Ввиду того, что рассеивающая поверхность является шероховатой, вместо одной области прозрачности присутствует несколько более мелких областей прозрачности на микровыступах шероховатости (фиг. 10, 11).
Средняя высота микронеровностей шероховатости выбирается таким образом, чтобы с учетом вышеописанного нежелательного эффекта суммарная площадь указанных малых областей прозрачности в свободном состоянии многослойного элемента была меньше площади области прозрачности выступа в случае его гладкого выполнения (без матовой шероховатости).
Неровности на листе могут быть выполнены, например, следующими способами:
- формованием эластичных неровностей с шероховатостью и последующим их нанесением на гладкую поверхность жесткого листа. Жесткая форма для изготовления эластичных неровностей при этом может изготавливаться лутем фрезерования по форме неровностей с последующей пескоструйной обработкой формы частицами (например, стеклянными шариками) соответствующего размера. Полученные формованием неровности могут наноситься непосредственно на лист, но для повышения адгезии материала неровностей к материалу листа может применяться грунт или клей;
- литьем или экструзией заодно с листом с последующей пескоструйной обработкой;
- прессованием или прокатом полузатвердевшего листа;
- прессованием или прокатом листа;
- фрезерованием жесткого листа.
Впадинами является пространство между выступами. Впадины предназначены для подвода воздуха или другого газа в пространство между листами, и, соответственно, отвода воздуха или другого газа оттуда. Благодаря впадинам газ отводится равномерно со всей площади поверхности листа.
Для повышения эффективности подвода и отвода воздуха на одной из смежных поверхностей листов (1, 2) могут быть выполнены дополнительные открытые каналы (3) (фиг. 12). Преимущественно каналы образованы за счет выполнения впадин сообщающимися друг с другом. Однако каналы могут быть выполнены независимо от профиля впадин и выступов. Каналы могут быть расположены в форме решетки, сот или в форме других структур, а могут быть расположены хаотично. При упорядоченном расположении выступов каналы могут быть, например, выполнены в виде увеличенных по размеру впадин или в виде отсутствующих рядов выступов. Линейный размер (в частности, ширина) каждого канала предпочтительно таков, что каналы невидимы человеческим глазом. Каналы (3) могут быть выполнены либо на поверхности с неровностями одного листа, либо на смежной с ней поверхности другого листа, который может быть гладким или также с неровностями. Например, при выполнении на одном листе неровностей в виде призм, каналы располагают на другом гладком листе перпендикулярно или под другим углом к упомянутым призмам.
Изменение оптических свойств заявляемого многослойного элемента происходит при сближении первого (1) и второго (2) листов, как будет описано ниже в разделе «порядок использования».
Указанное сближение может быть выполнено любым известным способом. Например, сближение листов может быть осуществлено путем размещения листов или их краев между элементами механического, гидравлического или пневматического пресса. В качестве пресса может использоваться среда, например, вода или газ, изменение давления в которой приводит к сближению листов заявляемого многослойного элемента. В последнем случае целесообразным является герметизация пространства между листами. Заявляемый многослойный элемент в этом случае может использоваться как индикатор давления среды, в которую он помещен.
Сближение листов также может осуществляться путем создания разряжения в активном слое, то есть в пространстве между листами. При этом пространство между первым (1) и вторым (2) листами, которым являются впадины и каналы, герметизируют по периметру листов (или по какому-либо другому контуру на листах) и соединяют со средством регулирования давления, например, насосом. Это соединение может быть непосредственное, либо с помощью трубки. Средство регулирования давления может быть выполнено в виде микронасоса, размещенного в пространстве между листами (в активном слое). Пространство между листами может быть заполнено воздухом или другим газом.
Многослойный элемент может быть выполнен вышеописанным образом не по всей своей площади, а выборочно, участками. Эти участки могут представлять собой изображения и/или надписи.
Примеры конкретного выполнения.
Пример 1. Первый лист (1) выполнен жестким из монолитного поликарбоната толщиной 0,5 мм с гладкой поверхностью, а второй лист (2) выполнен жестким из того же материала с нанесенным на поверхность, смежную с поверхностью первого листа (1), слоем неровностей в виде треугольных призм из эластичного материала (фиг. 13). Основание призм представляет собой равнобедренный треугольник с основанием 330 мкм и высотой 165 мкм. Каналы (3) образованы пространством между упомянутыми эластичными призмами на поверхности второго листа (2).
Поверхность неровностей выполнена шероховатой со средним размером хаотично расположенных микронеровностей 50 мкм. Пространство между первым (1) и вторым (2) листами герметизировано по контуру листов.
Пример 2. Аналогичен примеру 1. Дополнительно многослойный элемент содержит третий гладкий лист (4) (фиг. 14). Третий лист (4) выполнен жестким из монолитного поликарбоната толщиной 0,5 мм и расположен под вторым листом (2). На поверхность третьего листа (4), смежную с поверхностью второго листа (2), нанесен тонкий слой эластичного материала. Пространство между вторым (2) и третьим (4) листами также герметизировано по контуру листов.
Для усиления рассеивающего свет эффекта на поверхность второго листа (2), смежную с поверхностью третьего листа (4), нанесен слой неровностей в виде призм из эластичного материала. Каналы (3) в этой области образованы пространством между упомянутыми эластичными призмами на поверхности второго листа (2). Призмы в активном слое между вторым и третьим листами ориентированы перпендикулярно призмам в активном слое между первым и вторым листами.
Пространство между вторым (2) и третьим (4) листами соединено трубкой с тем же или другим средством регулирования давления (средством создания разряжения).
Наличие неровностей с двух сторон второго листа (2) улучшает рассеивание света, проникающего через многослойный элемент.
Пример 3. Первый лист (1) выполнен полностью жестким. На поверхности первого листа (1), смежной с поверхностью второго листа (2), выполнены неровности в виде полусфер диаметром 200 мкм. Поверхность полусфер выполнена шероховатой со средним размером хаотично расположенных микронеровностей 30 мкм.
Второй лист (2) выполнен прозрачным эластичным с гладкой поверхностью. Каналы (3) образованы пространством между упомянутыми полусферами на поверхности первого листа (1) (фиг. 15).
Материал различных листов многослойного элемента выбирается таким, чтобы он имел близкие значения показателя преломления.
Пространство между первым (1) и вторым (2) листами герметизировано по контуру листов.
Дополнительно многослойный элемент содержит третий прозрачный гладкий лист (4). Третий лист (4) выполнен жестким, например из стекла или монолитного поликарбоната, и расположен под вторым листом (2). Третий лист предназначен для придания жесткости конструкции многослойного элемента.
Пример 4. Для изменения цвета светового потока листы (1, 2) окрашены.
Пример 5. Рассеивающая поверхность занимает часть поверхности листов и выполнена в виде изображений (фиг. 16), надписей или областей, окружающих такие изображения (фиг. 17) и надписи (инверсное изображение или надписи).
Реализация заявленного технического решения не ограничивается приведенными выше примерами. В частности, количество прозрачных и рассеивающих листов может быть увеличено для усиления рассеивающих свойств многослойного элемента с изменяющимися оптическими свойствами.
Порядок использования.
В начальном (свободном) состоянии оптическое излучение, падающее на многослойный элемент, изменяет направление своего распространения. Часть светового потока отражается от поверхности с неровностями одного или нескольких листов, часть проходит через эту поверхность.
В свободном состоянии многослойного элемента силы электростатического притяжения и поверхностного натяжения приводят к деформации шероховатых выступов, что приводит к появлению нежелательных областей прозрачности. Ввиду того, что поверхность выступов шероховатая, нежелательный эффект приводит к наличию областей прозрачности с меньшей суммарной площадью по сравнению со случаем, когда неровности имеют гладкую поверхность (без шероховатости).
При сближении листов (например, при откачивании воздуха или другого газа из активного слоя) происходит увеличение прозрачности многослойного элемента. При этом каналы (3), в том числе впадины рассеивающей поверхности, обеспечивают равномерный отвод газа (или другой среды) от всей поверхности листов из активного слоя. После откачивания или выдавливания газа из пространства между листами многослойный элемент становится прозрачным. Если каналы выполнены не гладкими, то есть содержат углы в своем сечении, то эластичный материал может не заполнить области этих углов полностью. Это приводит к сохранению рассеивающей способности в таких областях — остаточного рассеяния, который проявляется в виде муара. При этом чем больше размер неровностей, тем меньше каналов содержится на единице площади многослойного элемента, и тем меньше остаточное рассеяние.
Если неровности выполнены эластичными, то при сближении листов эти неровности деформируются и приобретают форму гладкого жесткого листа, к которому они при этом прижимаются. Если поверхность другого листа также эластичная, то при сближении листов обе поверхности деформируются и прижимаются друг к другу.
Если неровности выполнены жесткими, то при сближении листов первоначально гладкая поверхность эластичного листа, к которому прижимаются неровности, деформируется и приобретает форму этих неровностей.
Для того, чтобы многослойный элемент стал отражать и рассеивать свет, листы разводят друг от друга. Это выполняется, например, путем снятия внешнего давления или путем подачи воздуха (или другой среды) в пространство между листами. При этом впадины и каналы (3) обеспечивают равномерное распределение воздуха по всей поверхности листа. При подаче газа в пространство между листами они отходят друг от друга.
При разведении листов друг от друга восстанавливается форма эластичных поверхностей листов. Эластичные свойства материала одной или обоих смежных поверхностей в активном слое способствуют восстановлению формы эластичной поверхности листа и разведению листов друг от друга. После восстановления формы поверхности (гладкой или с неровностями) может сохраняться некоторая остаточная деформация. Неровности начинают рассеивать световой поток.
Промышленная применимость.
Заявляемое техническое решение реализовано с использованием промышленно выпускаемых устройств и материалов, может быть изготовлено на промышленном предприятии и найдет широкое применение в областях архитектуры, рекламы и дизайна помещений.
Многослойный элемент может использоваться для изготовления экспозиционных витрин и выгородок, трансформирующихся в мультимедийные экраны.
Выполнение задней стенки выходящей на улицу витрины из многослойного элемента позволяет либо акцентировать внимание прохожих на находящихся в витрине образцах (например, одежды, автомобилей), либо показывать интерьер торгового помещения. Для указанной цели многослойный элемент также может быть закреплен в нескольких точках на задней стенке витрины.
Многослойный элемент может использоваться для внутренних и внешних установок контроля приватности (например, переговорных комнат, медицинских комнат интенсивной терапии, ванных комнат, душа).
Многослойный элемент может использоваться в качестве временного проекционного экрана.
Многослойный элемент может использоваться как замена электрохромного стекла в архитектуре:
- для контроля количества света и тепла, проходящего через окна;
- для изготовления светопрозрачных конструкций (окон, перегородок, дверей и т. п.), для организации конфиденциальных пространств— как обычное стекло;
- как замена шторам и жалюзи;
- для офисных перегородок, конференц-залов и переговорных, интерьерных решений ресторанов и кафе;
- в бассейнах (не боится влажности), зимних садах, оранжереях.

Claims

Формула изобретения
Элемент многослойный с изменяющимися оптическими свойствами Пункт 1. Элемент многослойный с изменяющимися оптическими свойствами, содержащий наложенные друг на друга первый (1) и второй (2) листы, отличающийся тем, что листы выполнены из оптически пропускающего материала, при этом:
- одна из смежных поверхностей является эластичной;
- одна из смежных поверхностей снабжена рассеивающими неровностями, причем поверхность неровностей выполнена шероховатой.
Пункт 2. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что поверхность первого листа эластичная с рассеивающими неровностями, а смежная с ней поверхность второго листа жесткая гладкая.
Пункт 3. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что поверхность первого листа эластичная гладкая, а смежная с ней поверхность второго листа жесткая с рассеивающими неровностями.
Пункт 4. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что поверхность первого листа эластичная гладкая, а смежная с ней поверхность второго листа эластичная с рассеивающими неровностями.
Пункт 5. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что поверхность первого листа и смежная с ней поверхность второго листа эластичные с рассеивающими неровностями.
Пункт 6. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что неровности выполнены в виде рядов пирамид, или конусов, или полусфер.
Пункт 7. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что неровности выполнены в виде треугольных призм, лежащих боковыми гранями параллельно друг другу на плоской поверхности листа.
Пункт 8. Элемент по любому из пунктов 1-7, отличающийся тем, что пространство между листами герметично и соединено со средством для регулирования давления.
PCT/RU2016/000162 2016-03-24 2016-03-24 Элемент многослойный с изменяющимися оптическими свойствами WO2017164760A1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2016/000162 WO2017164760A1 (ru) 2016-03-24 2016-03-24 Элемент многослойный с изменяющимися оптическими свойствами

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2016/000162 WO2017164760A1 (ru) 2016-03-24 2016-03-24 Элемент многослойный с изменяющимися оптическими свойствами

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017164760A1 true WO2017164760A1 (ru) 2017-09-28

Family

ID=59900626

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2016/000162 WO2017164760A1 (ru) 2016-03-24 2016-03-24 Элемент многослойный с изменяющимися оптическими свойствами

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2017164760A1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4887890A (en) * 1986-12-20 1989-12-19 Dornier System Gmbh Controlled transparency
WO2003008188A1 (fr) * 2001-05-08 2003-01-30 Zhongming Wang Plaque transparente a transparence commandee par pression
US7085060B2 (en) * 2002-09-30 2006-08-01 Omron Corporation Optical component for liquid crystal display
US20140047783A1 (en) * 2012-08-16 2014-02-20 Hanoch Shalit Window with modifiable transparency

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4887890A (en) * 1986-12-20 1989-12-19 Dornier System Gmbh Controlled transparency
WO2003008188A1 (fr) * 2001-05-08 2003-01-30 Zhongming Wang Plaque transparente a transparence commandee par pression
US7085060B2 (en) * 2002-09-30 2006-08-01 Omron Corporation Optical component for liquid crystal display
US20140047783A1 (en) * 2012-08-16 2014-02-20 Hanoch Shalit Window with modifiable transparency

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110320580B (zh) 光扩散板层叠体、背光单元及液晶显示装置
US20150153013A1 (en) Light adjusting film
US20160273724A1 (en) Daylighting film
US10385608B2 (en) Daylighting device
US20170248743A1 (en) Sun-facing light redirecting films with reduced glare
US9910192B2 (en) Room-facing light redirecting films with reduced glare
US8294992B2 (en) Projection-receiving surface
US11808967B2 (en) Light deflecting device, lighting device and use
WO2019095534A1 (zh) 屏幕及其制作方法
US20200263857A1 (en) Daylighting device and daylighting system
JP5628944B2 (ja) 窓装置
WO2017164760A1 (ru) Элемент многослойный с изменяющимися оптическими свойствами
JP4515015B2 (ja) 粘着シート
WO2017151004A1 (ru) Элемент многослойный с изменяющимися оптическими свойствами (варианты)
WO2014092507A1 (ko) 복합광학시트 및 이를 포함하는 액정표시장치
KR101767136B1 (ko) 확산수단이 일체화된 확산판 기능포함 복합광학시트
KR20060057984A (ko) 광학필름 및 이를 갖는 백라이트유닛
WO2017048150A1 (ru) Элемент многослойный с изменяющимися оптическими свойствами
JP2015187637A (ja) 反射防止物品、画像表示装置、反射防止物品の製造方法、反射防止物品の賦型用金型、及び賦型用金型の製造方法
WO2018016981A1 (ru) Элемент многослойный с изменяющейся прозрачностью
WO2017010903A1 (ru) Элемент многослойный с изменяющимися оптическими свойствами
WO2017151002A1 (ru) Элемент многослойный с изменяющимися оптическими свойствами
KR101767137B1 (ko) 확산수단이 일체화된 확산판 기능포함 복합광학시트
US20230025294A1 (en) Composite panel element for guiding light
JP5907450B2 (ja) 採光具

Legal Events

Date Code Title Description
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16895625

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16895625

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1