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 N° 21 17971 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 и герметизированные по контуру первый и второй листы. По крайней мере часть поверхности первого листа, смежной с поверхностью второго листа, выполнена жесткой. Отличается тем, что по крайней мере часть поверхности второго листа, смежной с поверхностью первого листа, выполнена эластичной. Упомянутые эластичные участки второго листа, по крайней мере частично, прилегают к жестким участкам первого листа и в этой области один из листов выполнен матовым, другой — прозрачным. Один из листов в этой области снабжен каналами.

Вышеуказанная сущность является совокупностью существенных признаков заявленного технического решения, обеспечивающих достижение заявленного технического результата.

В частных случаях допустимо выполнять техническое решение следующим образом.

Матовую поверхность предпочтительно выполнять в виде упорядоченно или хаотично расположенных на поверхности микронеровностей, выполненных в форме пирамид, конусов, призм или полусфер. Каналы в этом случае образованы пространством между этими микронеровностями.

Первый лист допустимо выполнять жестким прозрачным. При этом поверхность второго листа, смежная с поверхностью первого листа, выполнена эластичной матовой, при этом каналы выполнены на первом или втором листе. Ко второму листу может прилегать третий лист, выполненный жестким прозрачным. Поверхность второго листа, смежная с поверхностью третьего листа, выполнена эластичной матовой, а один из листов в этой области снабжен каналами.

Поверхность первого листа, смежную с поверхностью второго листа, допустимо выполнять матовой. Второй лист в этом случае выполнен прозрачным. Каналы выполнены на первом или втором листе. Ко второму листу может прилегать третий лист, выполненный жестким. Поверхность третьего листа, смежная с поверхностью второго листа, выполнена матовой. Поверхность второго листа, смежная с поверхностью третьего листа, выполнена эластичной, а один из листов в этой области снабжен каналами.

Пространство между листами целесообразно соединять 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 в первый лист; на фиг. 4 - поперечный разрез заявляемого элемента при двухслойном исполнении второго листа; на фиг. 5 - поперечный разрез заявляемого элемента с включениями инородного материала во второй лист; на фиг. 6-9 — примеры внешнего вида микронеровностей; на фиг. 10 - поперечный разрез заявляемого элемента с дополнительными каналами; на фиг. 11 - поперечный разрез заявляемого элемента по примеру 1 ; на фиг. 12 - поперечный разрез заявляемого элемента по примеру 3; на фиг. 13 - поперечный разрез заявляемого элемента по примеру 4; на фиг. 14 - поперечный разрез заявляемого элемента по примеру 5; на фиг. 15 - поперечный разрез заявляемого элемента по примеру 6; на фиг. 16 - поперечный разрез заявляемого элемента по примеру 7; на фиг. 17, 18— 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), которые герметизированы по контуру.

Поверхность первого листа (1), смежная с поверхностью второго листа (2), жесткая вся или содержит жесткие участки. Первый лист (1 ) может состоять из одного слоя жесткого материала, быть многослойным (фиг. 2), или содержать включения жесткого материала (фиг. 3). При многослойном выполнении жесткий слой расположен со стороны второго листа (2). При наличии включений жесткого материала они также выполнены со стороны второго листа (2). Жестким материалом может служить стекло, лист или пленка монолитного поликарбоната, оргстекло.

Поверхность второго листа (2), смежная с поверхностью первого листа (1), выполнена полностью эластичной или содержит эластичные участки, расположение которых, по крайней мере частично, соответствует расположению жестких участков первого листа (1 ). Второй лист (2) может состоять из одного слоя эластичного полимерного материала, быть многослойным (фиг. 4) или содержать включения эластичного материала (фиг. 5). При многослойном выполнении эластичный слой расположен со стороны первого листа (1). Включения эластичного материала при их наличии выполнены со стороны первого листа (1). Эластичным материалом может служить силикон.

На участках сопряжения жесткой поверхности первого листа (1) и эластичной поверхности второго листа (2) один из листов выполнен прозрачным. Это может быть или первый лист (1), или второй лист (2). Смежная поверхность другого листа на этих участках выполнена матовой рассеивающей. Таким образом, первый (1 ) и второй (2) листы наложены друг на друга так, что матовая поверхность одного из листов обращена к поверхности другого листа.

Матовая поверхность представляет собой поверхность с микронеровностями. Микронеровности представляют собой совокупность микровыступов и микровпадин. Назначением микронеровностей является рассеяние светового потока, в том числе отражение светового потока от матовой поверхности. Микровыступы могут быть выполнены в виде выпуклых пирамид (фиг. 6), конусов (фиг. 7), призм (фиг. 8) или полусфер (фиг. 9). Основание пирамид, в частности, может быть треугольным, квадратным, пряугольным, шестиугольным. Расположение микронеровностей на листе может быть упорядоченным или хаотичным. При упорядоченном расположении микронеровностей рассеивающие свойства листа выше, чем при хаотичном расположении. Микронеровности на листе могут быть выполнены способом напыления, литья или прессования. Для большинства случаев практического применения степень матовости поверхности должна быть достаточной для того, чтобы на просвет человеку невозможно было идентифицировать находящиеся за этой поверхностью объекты.

Микровпадинами является пространство между микровыступами. Микровпадины предназначены для подвода воздуха или другого газа в пространство между листами, и, соответственно, отвода воздуха или другого газа оттуда. Благодаря микровпадинам 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). Они могут быть выполнены либо на поверхности с микронеровностями одного листа (фиг. 10), либо на смежной с ней поверхности другого (прозрачного) листа. Преимущественно каналы образованы за счет выполнения микровпадин сообщающимися друг с другом. Однако каналы могут быть выполнены независимо от профиля микровпадин и микровыступов. Каналы могут быть расположены в форме решетки, сот или в форме других структур, а могут быть расположены хаотично. При упорядоченном расположении микровыступов каналы могут быть, например, выполнены в виде увеличенных по размеру микровпадин или в виде отсутствующих рядов микровыступов. Линейный размер (в частности, ширина) каждого канала предпочтительно такова, что они не видимы человеческим глазом.

Пространство между первым (1) и вторым (2) листами, которым являются микровпадины и каналы, соединено со средством регулирования давления (не показано), 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.

Пространство между листами может быть заполнено воздухом или другим газом.

Примеры конкретного выполнения.

Пример 1 . Первый лист (1 ) выполнен полностью прозрачным жестким, а второй лист (2) выполнен жестким с нанесенным на поверхность, смежную с поверхностью первого листа (1 ), слоем микронеровностей в виде пирамид из эластичного материала (фиг. 1 1 ). Каналы (3) образованы пространством между упомянутыми эластичными пирамидами на поверхности второго листа (2).

Пример 2. Аналогичен примеру 1. Но дополнительно для увеличения скорости отвода и подвода газа к матовым областям каналы выполнены и на поверхности первого листа (1 ), прилегающей к поверхности второго листа (2).

Пример 3. Аналогичен примеру 1. Дополнительно многослойный элемент содержит третий прозрачный лист (4) (фиг. 12). Третий лист (4) выполнен жестким, например из стекла или монолитного поликарбоната, и расположен под вторым листом (2). 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 микронеровностей в виде пирамид из эластичного материала. Каналы (3) в этой области образованы пространством между упомянутыми эластичными пирамидами на поверхности второго листа (2). Пространство между вторым (2) и третьим () листами соединено трубкой с тем же или другим средством регулирования давления (средством создания разряжения).

Наличие микронеровностей с двух сторон второго листа (2) улучшает рассеивание света, проникающего через многослойный элемент.

Пример 4. Первый лист (1 ) выполнен полностью жестким. На поверхности первого листа (1 ), смежной с поверхностью второго листа (2), выполнены микронеровности в виде полусфер. Второй лист (2) выполнен прозрачным эластичным. Каналы (3) образованы пространством между упомянутыми полусферами на поверхности первого листа (1 ) (фиг. 13).

Материал различных листов многослойного элемента выбирается таким, чтобы он имел близкие значения показателя преломления.

Пример 5. Аналогичен примеру 4. Но дополнительно для увеличения скорости отвода и подвода газа к матовым областям каналы (3) выполнены и на поверхности второго листа (2), прилегающей к поверхности первого листа (1 ) (фиг. 14).

Пример 6. Аналогичен примеру 4. Дополнительно многослойный элемент содержит третий прозрачный лист (4) (фиг.15). Третий лист (4) выполнен жестким, например из стекла или монолитного поликарбоната, и расположен под вторым листом (4). Третий лист в этом примере предназначен для придания жесткости конструкции многослойного элемента.

Пример 7. Аналогичен примеру 4. Дополнительно многослойный элемент содержит третий лист (4) (фиг. 16). Третий лист (4) выполнен жестким, например из стекла или монолитного поликарбоната, и расположен под вторым листом (2). Пространство между вторым (2) и третьим (4) листами герметизировано по контуру листов.

Для усиления рассеивающего свет эффекта на поверхности третьего листа (4), смежной с поверхностью второго листа (2), выполнены микронеровности в виде полусфер. Каналы (3) в этой области образованы пространством между упомянутыми микронеровностями на поверхности третьего листа (4).

Пространство между вторым (2) и третьим (4) листами соединено трубкой с тем же или другим средством регулирования давления (средством создания разряжения). Наличие двух слоев микронеровностей (на первом (1 ) и третьем (4) листах) улучшает рассеивание света, проникающего через многослойный элемент.

Пример 8. Для изменения цвета светового потока листы (1 , 2) окрашены.

Пример 9. Матовая поверхность может занимать часть поверхности листов и может таким образом быть выполнена в виде изображений (фиг. 17), надписей или областей, окружающих такие изображения (фиг. 18) и надписи (инверсное изображение или надписи).

Пример Ю. Для целей применения многослойного элемента в конструкциях, работающих в области видимого излучения (то есть там, где важен внешний вид), каналы (3) выполнены микроскопического размера шириной до 20 микрометров.

Пример . Для целей применения многослойного элемента в конструкциях, работающих в области инфракрасного излучения (то есть там, где существенны свойства теплопередачи, а эстетические свойства не так важны), каналы (3) выполнены шириной 50-100 микрометров.

Реализация заявленного технического решения не ограничивается приведенными выше примерами. В частности, количество чередующихся прозрачных и матовых листов может быть увеличено для усиления рассеивающих свойств многослойного элемента с изменяющимися оптическими свойствами.

Порядок использования.

В начальном состоянии свет, падающий на многослойный элемент, изменяет направление своего распространения. Часть светового потока отражается от поверхности с микронеровностями одного или нескольких листов, часть проходит через эту поверхность.

При откачивании воздуха или другого газа из пространства между листами происходит увеличение прозрачности многослойного элемента. При этом каналы (3), в том числе микровпадины матовой поверхности, обеспечивают равномерный отвод газа от всей поверхности листов. После откачивания газа из пространства между листами многослойный элемент становится прозрачным.

Если микронеровности выполнены на втором листе (2) с эластичной поверхностью, то при откачивании газа из пространства между листами микронеровности эластичной поверхности деформируются и приобретают форму гладкого прозрачного листа, к которому они при этом прижимаются. Если микронеровности выполнены на жесткой поверхности первого листа (1), то при откачивании газа из пространства между листами первоначально ровная поверхность эластичного второго листа (2) деформируется и приобретает форму микронеровностей поверхности жесткого листа, к которому она при этом прижимается.

Для того, чтобы многослойный элемент стал отражать и рассеивать свет, воздух или другой газ подаются в пространство между листами. При этом микровпадины и каналы (3) обеспечивают равномерное распределение газа по всей поверхности листа.

Если микронеровности выполнены на жесткой поверхности первого листа (1), то при подаче газа в пространство между листами эти листы отходят друг от друга. Микронеровности жесткого листа при этом отражают световой поток. Гладкая поверхность эластичного листа также восстанавливается, но может сохраняться некоторая остаточная деформация. Если микронеровности выполнены на эластичной поверхности второго листа (2), то при подаче газа в пространство между листами эти листы отходят друг от друга. Микронеровности эластичного листа восстанавливаются, а с ними восстанавливается и рассеивающая способность многослойного элемента.

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.

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.