KR20240093779A - 적외선 감지 시스템을 위한 낮은 가시 반사율 및 투과율을 갖는 반사 방지 필름이 있는 강화 광학 윈도우 - Google Patents
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Abstract
기판, 고굴절률 재료와 저굴절률 재료의 교번 층을 포함하는 제1 층상 필름, 및 고굴절률 재료와 저굴절률 재료의 교번 층을 포함하는 제2 층상 필름을 포함하는 감지 시스템용 윈도우가 개시된다. 윈도우는 제1 층상 필름에서 베르코비치 압자 경도 시험으로 측정한 적어도 8GPa의 최대 경도를 포함한다. 제1 및 제2 층상 필름은 윈도우가 관심 적외선 파장 범위에서 유리한 반사 방지 및 투과 특성을 갖는 동시에 가시 스펙트럼에서 상대적으로 낮은 반사율 및 투과율을 제공하여 어두운 외관 및 낮은 신호 잡음을 제공하도록 구성된다.
Description
본 출원은 35 U.S.C. § 120 하에 2021년 10월 20일에 출원된 미국 가출원번호 제63/257814호, 2022년 5월 20일에 출원된 제63/344147호, 및 2022년 9월 27일에 출원된 제63/410320호의 우선권의 이익을 가지며, 상기 문헌 각각은 그 전체가 참조로 본 명세서에 혼입된다.
빛 감지 및 거리 측정("LIDAR") 시스템에는 전자기 방사선 방출기와 센서가 포함된다. 전자기 방사선 방출기는 물체에서 반사될 수 있는 전자기 방사선 방출기 빔을 방출하고, 센서는 반사된 전자기 방사선 방출기 빔을 감지한다. 전자기 복사 방출기 빔은 펄스화되거나 방사상 범위에 걸쳐 분산되어 시야 전체에 걸쳐 물체를 감지한다. 물체에 대한 정보는 감지된 반사 전자기 방사선 방출기 빔의 특성으로부터 해독될 수 있다. 전자기 방사선 방출기 빔으로부터 물체까지의 거리는 전자기 방사선 방출기 빔의 방출로부터 반사된 전자기 방사선 방출기 빔의 검출까지의 비행 시간으로부터 결정될 수 있다. 물체가 움직이는 경우, 물체의 경로와 속도는 반사되어 시간 함수로 감지되는 방출된 전자기 방사 방출기 빔의 반경 위치 이동과 도플러 주파수 측정을 통해 결정될 수 있다.
자동차의 LIDAR 시스템과 항공우주 또는 가정 보안 애플리케이션과 같은 노출된 환경의 기타 적외선 감지 시스템은 커버 렌즈 또는 커버 유리 윈도우 등을 사용하여 환경 및 다양한 손상 원인으로부터 보호해야 한다. 차량은 LIDAR 시스템의 또 다른 잠재적 응용 분야이다. LIDAR 시스템은 보조, 반자율 또는 완전 자율 주행을 가능하게 하는 공간 매핑 기능을 제공한다. 이러한 응용 분야에서 전자기 복사 방출기 및 센서는 차량 지붕이나 차량 앞쪽 낮은 부분에 장착된다. 905nm 또는 1550nm와 같이 가시광 범위를 벗어난 파장을 갖는 전자기 방사선을 방출하는 전자기 방사선 방출기는 차량 LIDAR 애플리케이션용으로 고려된다. 전자기 방사선 방출기와 센서를 암석 및 기타 물체의 충격으로부터 보호하기 위해 전자기 방사선 방출기와 센서 사이에 윈도우를 배치하고 전자기 방사선 방출기와 센서의 시야에 있는 외부 환경을 배치한다. 항공우주 및 가정 보안 응용 분야와 같은 LIDAR 시스템의 다른 응용 분야를 위한 외부 환경과 전자기 복사 방출기/센서 사이에 윈도우도 유사하게 배치된다. 그러나, 윈도우에 충격을 가하는 암석이나 기타 물체가 윈도우 스크래치에 영향을 미치고 다른 형태의 윈도우 손상을 유발하여 윈도우가 방출 및 반사된 전자기 방사선 방사체 빔을 산란시켜 LIDAR 시스템의 효율성을 손상시키는 문제가 있다.
본 개시는 제1 및 제2 층상 필름을 포함하는 윈도우로 이러한 문제를 해결한다. 제1 층상 필름은 LIDAR 시스템에 설치될 때 전자기 복사 방출기/센서로부터 반대 방향을 향할 수 있으며 윈도우에 손상 저항성을 제공하기 위해 내부에 내장된 내스크래치성 층을 포함할 수 있다. 따라서 윈도우에 충돌하는 암석 및 기타 물체는 LIDAR 센서에서 방출 및 반사되는 전자기 방사선을 산란시키는 윈도우에 결함을 일으킬 가능성이 적고 결과적으로 성능이 향상된다. 또한, 제1 및 제2 층상 필름은 굴절률이 서로 다른 재료(경도 및 내스크래치성을 제공하는 재료 포함)의 교번 층을 추가로 포함하여, 윈도우가 원하는 파장 범위(예: 1400nm에서 1600nm 사이의 50nm 파장 범위에 걸쳐)에서 높은 투과율과 낮은 반사율을 제공하도록 교번 층의 수 및 두께가 구성될 수 있다. 재료의 교번 층은 또한 윈도우가 가시 스펙트럼에서 상대적으로 적은 양의 방사선을 투과 및 반사하여 윈도우에 미적으로 기분 좋은 어두운 외관을 제공하는 동시에 그렇지 않으면 LIDAR 시스템의 검출기에 영향을 줄 수 있는 가시 광선에 의해 발생하는 신호 잡음을 줄이도록 선택될 수 있다.
본 개시의 구현 예에 따르면, 감지 시스템용 윈도우는 제1 표면과 제2 표면을 포함하는 기판을 포함하며, 제1 표면과 제2 표면은 기판의 주 표면이다. 윈도우는 기판의 제1 표면 상에 배치된 제1 층상 필름을 포함하고, 제1 층상 필름은 하나 이상의 고굴절률 재료와 하나 이상의 저굴절률 재료의 교번 층을 포함하며, 여기서 제1 층상 필름의 하나 이상의 고굴절률 재료의 굴절률은 제1 층상 필름의 하나 이상의 저굴절률 재료의 굴절률보다 높다. 윈도우는 기판의 제2 표면 상에 배치된 제2 층상 필름을 포함하고, 제2 층상 필름은 하나 이상의 고굴절률 재료와 하나 이상의 저굴절률 재료의 교번 층을 포함하며, 여기서 제2 층상 필름의 하나 이상의 고굴절률 재료의 굴절률은 제2 층상 필름의 하나 이상의 저굴절률 재료의 굴절률보다 높다. 윈도우는 제1 층상 필름에서 바르코비치 압자 경도 시험에 의해 측정된 적어도 8 GPa의 최대 경도를 포함한다. 제1 층상 필름과 제2 층상 필름의 교번 층의 수량, 두께, 개수 및 재료는 윈도우는 15°이하의 입사각에서 제1 표면 및 제2 표면 상에서 입사하는 광에 대해 1400 nm 내지 1600 nm 사이의 관심 파장 범위 50 nm에 걸쳐 계산된, 90% 초과의 평균 투과율; 15°이하의 각도에서 제1 표면 및 제2 표면 상에서 입사하는 광에 대해 1400 nm 내지 1600 nm 사이의 관심 파장 범위 50 nm에 걸쳐 계산된, 1% 미만의 평균 반사율; 및 15° 이하의 입사각에서 제1 표면 및 제2 표면에 입사하는 광에 대해 400 nm 내지 700 nm에서 계산된 5% 미만의 평균 투과율을 갖도록 구성된다.
본 개시의 다른 구현 예에 따르면, 감지 시스템용 윈도우는 제1 표면과 제2 표면을 포함하는 기판을 포함하고, 제1 표면과 제2 표면은 기판의 주 표면이다. 윈도우는 또한 기판의 제1 표면 상에 배치된 제1 층상 필름을 포함하고, 제1 층상 필름은 하나 이상의 고굴절률 재료와 하나 이상의 저굴절률 재료의 교번 층을 포함하며, 여기서 제1 층상 필름의 하나 이상의 고굴절률 재료의 굴절률은 제1 층상 필름의 하나 이상의 저굴절률 재료의 굴절률보다 높다. 윈도우는 또한 기판의 제2 표면 상에 배치된 제2 층상 필름을 포함하고, 제2 층상 필름은 하나 이상의 고굴절률 재료와 하나 이상의 저굴절률 재료의 교번 층을 포함하며, 여기서 제2 층상 필름의 하나 이상의 고굴절률 재료의 굴절률은 제2 층상 필름의 하나 이상의 저굴절률 재료의 굴절률보다 높다. 윈도우는 제1 층상 필름에서 Berkovich Indenter Hardness Test로 측정한 결과 적어도 8GPa의 최대 경도를 나타낸다. 제1 및 제2 층상 필름의 교번 층의 수량, 두께, 개수 및 재료는 윈도우가 다음을 갖도록 구성된다: 15° 이하의 각도로 제1 표면 및 제2 표면에 입사하는 광에 대해 1400 nm 내지 1600 nm 사이의 관심 파장 범위 50 nm에 걸쳐 계산된, 0.5% 미만의 평균 반사율 ; 제1 층상 필름 상의 60° 이하의 입사각에 대해 45 이하의 CIELAB L* 값; 및 제1 층상 필름의 측면에서 볼 때 -6.0 이상 6.0 이하의 CIELAB a* 및 b* 값.
본 개시의 다른 구현 예에 따르면, 감지 시스템용 윈도우는 제1 표면과 제2 표면을 포함하는 기판을 포함하고, 제1 표면과 제2 표면은 기판의 주 표면이다. 윈도우는 또한 기판의 제1 표면 상에 배치된 제1 층상 필름을 포함하고, 제1 층상 필름은 하나 이상의 고굴절률 재료와 하나 이상의 저굴절률 재료의 교번 층을 포함하며, 여기서 제1 층상 필름의 하나 이상의 고굴절률 재료의 굴절률은 제1 층상 필름의 하나 이상의 저굴절률 재료의 굴절률보다 높다. 윈도우는 또한 기판의 제2 표면 상에 배치된 제2 층상 필름을 포함하고, 제2 층상 필름은 하나 이상의 고굴절률 재료와 하나 이상의 저굴절률 재료의 교번 층을 포함하며, 여기서 제2 층상 필름의 하나 이상의 더 고굴절률 재료의 굴절률은 제2 층상 필름의 하나 이상의 저굴절률 재료의 굴절률보다 높고, 여기서 제2 층상 필름의 하나 이상의 고굴절률 재료는 실리콘을 포함한다. 윈도우는 제1 층상 필름에서 Berkovich Indenter Hardness Test로 측정한 결과 적어도 8GPa의 최대 경도를 나타낸다. 제1 및 제2 층상 필름의 교번 층의 수량, 두께, 개수 및 재료는 윈도우가 다음을 갖도록 구성된다: 15° 이하의 각도로 제1 표면과 제2 표면에 입사하는 광에 대해 1400 nm 내지 1600 nm 사이의 관심 파장 범위 50 nm에 걸쳐 계산된, 1% 미만의 평균 반사율; 및 15° 이하의 입사각에서 제1 표면 및 제2 표면에 입사하는 광에 대해 1400 nm 내지 1600 nm 사이의 관심 파장 범위 50 nm에 걸쳐 계산된 90% 초과의 평균 백분율 투과율.
추가적인 특징 및 장점은 다음의 상세한 설명에 기재될 것이며 부분적으로는 해당 설명으로부터 당업자에게 쉽게 명백해지거나 첨부된 도면을 포함하여 다음의 상세한 설명, 청구범위를 포함하여 본 명세서에 설명된 구현 예를 실시함으로써 인식될 것이다.
전술한 일반적인 설명과 다음의 상세한 설명은 단지 예시일 뿐이며 청구범위의 성격과 특성을 이해하기 위한 개요 또는 틀을 제공하도록 의도된 것으로 이해되어야 한다. 첨부된 도면은 추가적인 이해를 제공하기 위해 포함되었으며, 본 명세서에 통합되어 일부를 구성한다. 도면은 하나 이상의 구현 예를 예시하고, 설명과 함께 다양한 구현 예의 원리 및 동작을 설명하는 역할을 한다.
도 1은 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따른, 차량의 지붕에 있는 LIDAR 시스템과 차량의 전방 부분에 있는 다른 LIDAR 시스템을 도시하는 외부 환경에서의 차량의 측면도이다.
도 2는 도 1의 LIDAR 시스템 중 하나의 개략도로서, 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따른 인클로저 내의 전자기 방사선 방출기 및 센서, 그리고 윈도우를 통해 인클로저에서 나가고 윈도우를 통해 반사된 방사선으로서 되돌아오는 전자기 방사선을 방출하는 전자기 방사선 방출기 및 센서를 도시한다.
도 3은 도 2의 영역 III을 취한 도 2의 윈도우의 단면도로서, 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따른, 기판의 제1 표면 위에 층상 필름(layered film), 및 기판의 제2 표면 위에 제2 층상 필름을 갖는 기판을 포함하는 윈도우를 도시하는 도면이다.
도 4는 도 3의 영역 IV에서 취한 도 3의 윈도우의 단면도로서, 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따른, 하나 이상의 고굴절률 재료와 하나 이상의 저굴절률 재료의 교번 층을 포함하고, 하나 이상의 저굴절률 재료의 층이 외부 환경에 가장 가까운 말단 표면을 제공하는 층상 필름을 예시하는 도면이다.
도 5는 도 3의 V 영역에서 취한 도 3의 윈도우의 단면도로서, 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따른 하나 이상의 고굴절률 재료와 하나 이상의 저굴절률 재료의 교번 층을 포함하는 제2 층상 필름을 예시하고 있으며, 하나 이상의 저굴절률 재료의 층은 전자기 방사선 방출기 및 센서에 가장 가까운 말단 표면을 제공한다.
도 6은 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라, 유리 기판 상에 배치된 제1 및 제2 층상 필름을 포함하는 제1 실시 예 윈도우의 제2 층상 필름에 사용된 실리콘 재료에 대한 파장의 함수로서 굴절률 및 소광 계수의 그래프이다.
도 7은 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라, 400nm 내지 1600nm의 파장 범위에 걸쳐 제1 실시 예 윈도우에 수직으로 입사하는 광에 대한 모델링된 반사율 및 투과율 측면에서 2면 가시-적외선 성능의 그래프이다.
도 8은 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라, 실시 예 윈도우의 제1 층상 필름에 수직으로 입사하는 1500 nm 내지 1600 nm의 관심 적외선 파장 범위의 광에 대해 모델링된 2-표면 투과율의 그래프이다.
도 9는 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따른, 60도 입사각에서 제1 실시 예 윈도우의 제1 층상 필름에 입사하는 1500 nm 내지 1600 nm의 관심 적외선 파장 범위에서 s 및 p 편광에 대해 모델링된 2-표면 투과율의 그래프이다.
도 10은 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라, 제1 실시 예 윈도우의 제1 및 제2 층상 필름에 수직으로 입사하는 1500 nm 내지 1600 nm의 관심 적외선 파장 범위의 광에 대한 모델링된 2-표면 반사율의 그래프이다.
도 11은 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따른, 제1 실시 예 윈도우의 제1 층상 필름에 수직으로 입사하는 가시 스펙트럼의 광에 대해 모델링된 2-표면 투과율의 그래프이다.
도 12a는 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라, 복수의 입사각에서 제1 실시 예 윈도우의 제1 층상 필름에 입사하는 광에 대한 CIELAB 색 공간 값 a* 및 b*의 그래프이다.
도 12b는 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라, 복수의 입사각에서 제1 실시 예 윈도우의 제1 층상 필름에 입사하는 광에 대한 CIELAB 명도 값 L*의 그래프이다.
도 13은 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따른, 제1 실시 예 윈도우에 따라 구성된 2개의 샘플의 제1 층상 필름에 대한 깊이의 함수로서 나노압입 경도를 나타내는 그래프이다.
도 14는 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따른, 유리 기판 상에 배치된 제1 및 제2 층상 필름을 포함하는 제2 실시 예 윈도우의 제2 층상 필름에 사용된 실리콘 재료에 대한 파장의 함수로서 굴절률 및 소광 계수의 그래프이다.
도 15는 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라, 400nm 내지 1600nm의 파장 범위에 걸쳐 제2 실시 예 윈도우에 수직으로 입사하는 광에 대한 모델링된 반사율 및 투과율 측면에서 2면 가시-적외선 성능의 그래프이다.
도 16은 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라, 제2 실시 예 윈도우의 제1 층상 필름에 수직으로 입사하는 1500 nm 내지 1600 nm의 관심 적외선 파장 범위의 광에 대해 모델링된 2-표면 투과율의 그래프이다.
도 17은 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따른 60도 입사각에서 제2 실시 예 윈도우의 제1 층상 필름에 입사하는 1500 nm 내지 1600 nm의 관심 적외선 파장 범위에서 s 및 p 편광에 대한 모델링된 2-표면 투과율의 그래프이다.
도 18은 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라, 제2 실시 예 윈도우의 제1 및 제2 층상 필름에 수직으로 입사하는 1500 nm 내지 1600 nm의 관심 적외선 파장 범위의 광에 대해 모델링된 2-표면 반사율의 그래프이다.
도 19는 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따른, 제2 실시 예 윈도우의 제1 층상 필름에 수직으로 입사하는 가시 스펙트럼의 광에 대해 모델링된 2-표면 투과율의 그래프이다.
도 20a는 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라, 복수의 입사각에서 제2 실시 예 윈도우의 제1 층상 필름에 입사하는 광에 대한 CIELAB 색 공간 값 a* 및 b*의 그래프이다.
도 20b는 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라 복수의 입사각에서 제2 실시 예 윈도우의 제1 층상 필름에 입사하는 광에 대한 CIELAB 명도 값 L*의 그래프이다.
도 21은 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라 400 nm 내지 1600 mm의 파장 범위에 걸쳐 제1 층상 필름 및 제2 층상 필름을 포함하는 제3 실시 예 윈도우에 정상적으로 입사하는 광에 대한 모델링된 반사율 및 투과율의 관점에서 2-표면 가시-적외선 성능의 그래프이다.
도 22는 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라 제3 실시 예 윈도우의 제1 층상 필름에 수직으로 입사하는 1500 nm 내지 1600 nm의 관심 적외선 파장 범위의 광에 대해 모델링된 2-표면 투과율의 그래프이다.
도 23은 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라 60도 입사각에서 제3 실시 예 윈도우의 제1 층상 필름에 입사하는 1500nm 내지 1600nm의 관심 적외선 파장 범위의 s 및 p 편광에 대한 모델링된 2-표면 투과율의 그래프이다.
도 24는 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라, 제3 실시 예 윈도우의 제1 및 제2 층상 필름에 수직으로 입사하는 1500 nm 내지 1600 nm의 관심 적외선 파장 범위의 광에 대한 모델링된 2-표면 반사율의 그래프이다.
도 25는 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따른, 제3 실시 예 윈도우의 제1 층상 필름에 수직으로 입사하는 가시 스펙트럼의 광에 대한 모델링된 2-표면 투과율의 그래프이다.
도 26a는 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라, 복수의 입사각에서 제3 예시 윈도우의 제1 층상 필름에 입사하는 광에 대한 CIELAB 색 공간 값 a* 및 b*의 그래프이다.
도 26b는 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라, 복수의 입사각에서 제3 실시 예 윈도우의 제1 층상 필름에 입사하는 광에 대한 CIELAB 명도 값 L*의 그래프이다.
도 27은 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라 400 nm 내지 1600 nm의 파장 범위에 걸쳐 제1 층상 필름 및 제2 층상 필름을 포함하는 제4 실시 예 윈도우에 정상적으로 입사하는 광에 대한 모델링된 반사율 및 투과율의 관점에서 2-표면 가시-적외선 성능의 그래프이다.
도 28은 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따른, 제4 실시 예 윈도우의 제1 층상 필름에 수직으로 입사하는 1500 nm 내지 1600 nm의 관심 적외선 파장 범위의 광에 대해 모델링된 2-표면 투과율의 그래프이다.
도 29는 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라 60도 입사각에서 제4 실시 예 윈도우의 제1 층상 필름에 입사하는 1500nm 내지 1600nm의 관심 적외선 파장 범위의 s 및 p 편광에 대한 모델링된 2-표면 투과율의 그래프이다.
도 30은 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라, 제4 실시 예 윈도우의 제1 및 제2 층상 필름에 수직으로 입사하는 1500 nm 내지 1600 nm의 관심 적외선 파장 범위의 광에 대한 모델링된 2-표면 반사율의 그래프이다.
도 31은 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따른, 제4 실시 예 윈도우의 제1 층상 필름에 수직으로 입사하는 가시 스펙트럼의 광에 대해 모델링된 2-표면 투과율의 그래프이다.
도 32a는 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라, 복수의 입사각에서 제4 실시 예 윈도우의 제1 층상 필름에 입사하는 광에 대한 CIELAB 색 공간 값 a* 및 b*의 그래프이다.
도 32b는 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라, 복수의 입사각에서 제4 예시 윈도우의 제1 층상 필름에 입사하는 광에 대한 CIELAB 명도 값 L*의 그래프이다.
도 33은 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라 400 nm 내지 1600 nm의 파장 범위에 걸쳐 제1 층상 필름 및 제2 층상 필름을 포함하는 제5 실시 예 윈도우에 정상적으로 입사하는 광에 대한 모델링된 반사율 및 투과율의 관점에서 2-표면 가시-적외선 성능의 그래프이다.
도 34는 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따른, 제5 실시 예 윈도우의 제1 층상 필름에 수직으로 입사하는 1500 nm 내지 1600 nm의 관심 적외선 파장 범위의 광에 대해 모델링된 2-표면 투과율의 그래프이다.
도 35는 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라 60도 입사각에서 제5 실시 예 윈도우의 제1 층상 필름에 입사하는 1500 nm 내지 1600 nm의 관심 적외선 파장 범위의 s 및 p 편광에 대한 모델링된 2-표면 투과율의 그래프이다.
도 36은 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라, 제5 실시 예 윈도우의 제1 및 제2 층상 필름에 수직으로 입사하는 1500 nm 내지 1600 nm의 관심 적외선 파장 범위의 광에 대해 모델링된 2-표면 반사율의 그래프이다.
도 37은 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따른, 제5 실시 예 윈도우의 제1 층상 필름에 수직으로 입사하는 가시 스펙트럼의 광에 대한 모델링된 2-표면 투과율의 그래프이다.
도 38a는 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라, 복수의 입사각에서 제5 실시 예 윈도우의 제1 층상 필름에 입사하는 광에 대한 CIELAB 색 공간 값 a* 및 b*의 그래프이다.
도 38b는 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라, 복수의 입사각에서 제5 실시 예 윈도우의 제1 층상 필름에 입사하는 광에 대한 CIELAB 명도 값 L*의 그래프이다.
도 39는 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따른, 유리 기판 상에 배치된 제1 및 제2 층상 필름을 포함하는 제6 실시 예 윈도우의 제2 층상 필름에 사용된 실리콘 재료에 대한 파장의 함수로서 굴절률 및 소광 계수의 그래프이다.
도 40은 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라 400 nm 내지 1600 nm의 파장 범위에 걸쳐 제1 층상 필름 및 제2 층상 필름을 포함하는 제6 예시 윈도우에 입사하는 광에 대한 모델링된 투과율 측면에서 2-표면 가시-적외선 성능의 그래프이다.
도 41은 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라 400 nm 내지 1600 nm의 파장 범위에 걸쳐 제1 층상 필름 및 제2 층상 필름을 포함하는 제6 예시 윈도우에 입사하는 광에 대한 모델링된 반사율 측면에서 2-표면 가시-적외선 성능의 그래프이다.
도 42는 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따른, 복수의 입사각에서 제6 실시 예 윈도우의 제1 층상 필름에 입사하는 광에 대한 CIELAB 색 공간 값 a* 및 b*의 그래프이다.
도 43은 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라, 모델링된 투과율의 관점에서, 파장 범위 1500 nm 내지 1600 nm에 걸쳐, 제1 층상 필름 및 제2 층상 필름을 포함하는 제7 실시 예 윈도우에 입사하는 광에 대한 2-표면 적외선 성능의 그래프이다.
도 44는 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라 모델링된 반사율의 관점에서, 1500 nm 내지 1600 nm의 파장 범위에 걸쳐 제1 층상 필름 및 제2 층상 필름을 포함하는 제7 실시 예 윈도우에 입사하는 광에 대한 2-표면 적외선 성능의 그래프이다.
도 45는 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라 350 nm 내지 1600 nm의 파장 범위에 걸쳐 제1 층상 필름 및 제2 층상 필름을 포함하는 제7 실시 예 윈도우에 입사하는 광에 대한 모델링된 투과율 측면에서 2-표면 가시-적외선 성능의 그래프이다.
도 46은 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라 350 nm 내지 1600 nm의 파장 범위에 걸쳐 제1 층상 필름 및 제2 층상 필름을 포함하는 제7 실시 예 윈도우에 입사하는 광에 대한 모델링된 반사율의 측면에서 2-표면 가시-적외선 성능의 그래프이다.
도 47은 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라 모델링된 투과율 측면에서 400 nm 내지 700 nm의 파장 범위에 걸쳐 제1 층상 필름 및 제2 층상 필름을 포함하는 제7 실시 예 윈도우에 입사하는 광에 대한 양면 가시 성능의 그래프이다.
도 48은 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따른, 복수의 입사각에서 제7 실시 예 윈도우의 제1 층상 필름에 입사하는 광에 대한 CIELAB 색 공간 값 a* 및 b*의 그래프이다.
도 49는 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따른, 복수의 입사각에서 제7 실시 예 윈도우의 제1 층상 필름에 입사하는 광에 대한 CIELAB 명도 값 L*의 그래프이다.
도 2는 도 1의 LIDAR 시스템 중 하나의 개략도로서, 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따른 인클로저 내의 전자기 방사선 방출기 및 센서, 그리고 윈도우를 통해 인클로저에서 나가고 윈도우를 통해 반사된 방사선으로서 되돌아오는 전자기 방사선을 방출하는 전자기 방사선 방출기 및 센서를 도시한다.
도 3은 도 2의 영역 III을 취한 도 2의 윈도우의 단면도로서, 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따른, 기판의 제1 표면 위에 층상 필름(layered film), 및 기판의 제2 표면 위에 제2 층상 필름을 갖는 기판을 포함하는 윈도우를 도시하는 도면이다.
도 4는 도 3의 영역 IV에서 취한 도 3의 윈도우의 단면도로서, 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따른, 하나 이상의 고굴절률 재료와 하나 이상의 저굴절률 재료의 교번 층을 포함하고, 하나 이상의 저굴절률 재료의 층이 외부 환경에 가장 가까운 말단 표면을 제공하는 층상 필름을 예시하는 도면이다.
도 5는 도 3의 V 영역에서 취한 도 3의 윈도우의 단면도로서, 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따른 하나 이상의 고굴절률 재료와 하나 이상의 저굴절률 재료의 교번 층을 포함하는 제2 층상 필름을 예시하고 있으며, 하나 이상의 저굴절률 재료의 층은 전자기 방사선 방출기 및 센서에 가장 가까운 말단 표면을 제공한다.
도 6은 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라, 유리 기판 상에 배치된 제1 및 제2 층상 필름을 포함하는 제1 실시 예 윈도우의 제2 층상 필름에 사용된 실리콘 재료에 대한 파장의 함수로서 굴절률 및 소광 계수의 그래프이다.
도 7은 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라, 400nm 내지 1600nm의 파장 범위에 걸쳐 제1 실시 예 윈도우에 수직으로 입사하는 광에 대한 모델링된 반사율 및 투과율 측면에서 2면 가시-적외선 성능의 그래프이다.
도 8은 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라, 실시 예 윈도우의 제1 층상 필름에 수직으로 입사하는 1500 nm 내지 1600 nm의 관심 적외선 파장 범위의 광에 대해 모델링된 2-표면 투과율의 그래프이다.
도 9는 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따른, 60도 입사각에서 제1 실시 예 윈도우의 제1 층상 필름에 입사하는 1500 nm 내지 1600 nm의 관심 적외선 파장 범위에서 s 및 p 편광에 대해 모델링된 2-표면 투과율의 그래프이다.
도 10은 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라, 제1 실시 예 윈도우의 제1 및 제2 층상 필름에 수직으로 입사하는 1500 nm 내지 1600 nm의 관심 적외선 파장 범위의 광에 대한 모델링된 2-표면 반사율의 그래프이다.
도 11은 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따른, 제1 실시 예 윈도우의 제1 층상 필름에 수직으로 입사하는 가시 스펙트럼의 광에 대해 모델링된 2-표면 투과율의 그래프이다.
도 12a는 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라, 복수의 입사각에서 제1 실시 예 윈도우의 제1 층상 필름에 입사하는 광에 대한 CIELAB 색 공간 값 a* 및 b*의 그래프이다.
도 12b는 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라, 복수의 입사각에서 제1 실시 예 윈도우의 제1 층상 필름에 입사하는 광에 대한 CIELAB 명도 값 L*의 그래프이다.
도 13은 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따른, 제1 실시 예 윈도우에 따라 구성된 2개의 샘플의 제1 층상 필름에 대한 깊이의 함수로서 나노압입 경도를 나타내는 그래프이다.
도 14는 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따른, 유리 기판 상에 배치된 제1 및 제2 층상 필름을 포함하는 제2 실시 예 윈도우의 제2 층상 필름에 사용된 실리콘 재료에 대한 파장의 함수로서 굴절률 및 소광 계수의 그래프이다.
도 15는 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라, 400nm 내지 1600nm의 파장 범위에 걸쳐 제2 실시 예 윈도우에 수직으로 입사하는 광에 대한 모델링된 반사율 및 투과율 측면에서 2면 가시-적외선 성능의 그래프이다.
도 16은 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라, 제2 실시 예 윈도우의 제1 층상 필름에 수직으로 입사하는 1500 nm 내지 1600 nm의 관심 적외선 파장 범위의 광에 대해 모델링된 2-표면 투과율의 그래프이다.
도 17은 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따른 60도 입사각에서 제2 실시 예 윈도우의 제1 층상 필름에 입사하는 1500 nm 내지 1600 nm의 관심 적외선 파장 범위에서 s 및 p 편광에 대한 모델링된 2-표면 투과율의 그래프이다.
도 18은 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라, 제2 실시 예 윈도우의 제1 및 제2 층상 필름에 수직으로 입사하는 1500 nm 내지 1600 nm의 관심 적외선 파장 범위의 광에 대해 모델링된 2-표면 반사율의 그래프이다.
도 19는 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따른, 제2 실시 예 윈도우의 제1 층상 필름에 수직으로 입사하는 가시 스펙트럼의 광에 대해 모델링된 2-표면 투과율의 그래프이다.
도 20a는 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라, 복수의 입사각에서 제2 실시 예 윈도우의 제1 층상 필름에 입사하는 광에 대한 CIELAB 색 공간 값 a* 및 b*의 그래프이다.
도 20b는 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라 복수의 입사각에서 제2 실시 예 윈도우의 제1 층상 필름에 입사하는 광에 대한 CIELAB 명도 값 L*의 그래프이다.
도 21은 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라 400 nm 내지 1600 mm의 파장 범위에 걸쳐 제1 층상 필름 및 제2 층상 필름을 포함하는 제3 실시 예 윈도우에 정상적으로 입사하는 광에 대한 모델링된 반사율 및 투과율의 관점에서 2-표면 가시-적외선 성능의 그래프이다.
도 22는 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라 제3 실시 예 윈도우의 제1 층상 필름에 수직으로 입사하는 1500 nm 내지 1600 nm의 관심 적외선 파장 범위의 광에 대해 모델링된 2-표면 투과율의 그래프이다.
도 23은 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라 60도 입사각에서 제3 실시 예 윈도우의 제1 층상 필름에 입사하는 1500nm 내지 1600nm의 관심 적외선 파장 범위의 s 및 p 편광에 대한 모델링된 2-표면 투과율의 그래프이다.
도 24는 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라, 제3 실시 예 윈도우의 제1 및 제2 층상 필름에 수직으로 입사하는 1500 nm 내지 1600 nm의 관심 적외선 파장 범위의 광에 대한 모델링된 2-표면 반사율의 그래프이다.
도 25는 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따른, 제3 실시 예 윈도우의 제1 층상 필름에 수직으로 입사하는 가시 스펙트럼의 광에 대한 모델링된 2-표면 투과율의 그래프이다.
도 26a는 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라, 복수의 입사각에서 제3 예시 윈도우의 제1 층상 필름에 입사하는 광에 대한 CIELAB 색 공간 값 a* 및 b*의 그래프이다.
도 26b는 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라, 복수의 입사각에서 제3 실시 예 윈도우의 제1 층상 필름에 입사하는 광에 대한 CIELAB 명도 값 L*의 그래프이다.
도 27은 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라 400 nm 내지 1600 nm의 파장 범위에 걸쳐 제1 층상 필름 및 제2 층상 필름을 포함하는 제4 실시 예 윈도우에 정상적으로 입사하는 광에 대한 모델링된 반사율 및 투과율의 관점에서 2-표면 가시-적외선 성능의 그래프이다.
도 28은 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따른, 제4 실시 예 윈도우의 제1 층상 필름에 수직으로 입사하는 1500 nm 내지 1600 nm의 관심 적외선 파장 범위의 광에 대해 모델링된 2-표면 투과율의 그래프이다.
도 29는 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라 60도 입사각에서 제4 실시 예 윈도우의 제1 층상 필름에 입사하는 1500nm 내지 1600nm의 관심 적외선 파장 범위의 s 및 p 편광에 대한 모델링된 2-표면 투과율의 그래프이다.
도 30은 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라, 제4 실시 예 윈도우의 제1 및 제2 층상 필름에 수직으로 입사하는 1500 nm 내지 1600 nm의 관심 적외선 파장 범위의 광에 대한 모델링된 2-표면 반사율의 그래프이다.
도 31은 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따른, 제4 실시 예 윈도우의 제1 층상 필름에 수직으로 입사하는 가시 스펙트럼의 광에 대해 모델링된 2-표면 투과율의 그래프이다.
도 32a는 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라, 복수의 입사각에서 제4 실시 예 윈도우의 제1 층상 필름에 입사하는 광에 대한 CIELAB 색 공간 값 a* 및 b*의 그래프이다.
도 32b는 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라, 복수의 입사각에서 제4 예시 윈도우의 제1 층상 필름에 입사하는 광에 대한 CIELAB 명도 값 L*의 그래프이다.
도 33은 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라 400 nm 내지 1600 nm의 파장 범위에 걸쳐 제1 층상 필름 및 제2 층상 필름을 포함하는 제5 실시 예 윈도우에 정상적으로 입사하는 광에 대한 모델링된 반사율 및 투과율의 관점에서 2-표면 가시-적외선 성능의 그래프이다.
도 34는 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따른, 제5 실시 예 윈도우의 제1 층상 필름에 수직으로 입사하는 1500 nm 내지 1600 nm의 관심 적외선 파장 범위의 광에 대해 모델링된 2-표면 투과율의 그래프이다.
도 35는 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라 60도 입사각에서 제5 실시 예 윈도우의 제1 층상 필름에 입사하는 1500 nm 내지 1600 nm의 관심 적외선 파장 범위의 s 및 p 편광에 대한 모델링된 2-표면 투과율의 그래프이다.
도 36은 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라, 제5 실시 예 윈도우의 제1 및 제2 층상 필름에 수직으로 입사하는 1500 nm 내지 1600 nm의 관심 적외선 파장 범위의 광에 대해 모델링된 2-표면 반사율의 그래프이다.
도 37은 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따른, 제5 실시 예 윈도우의 제1 층상 필름에 수직으로 입사하는 가시 스펙트럼의 광에 대한 모델링된 2-표면 투과율의 그래프이다.
도 38a는 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라, 복수의 입사각에서 제5 실시 예 윈도우의 제1 층상 필름에 입사하는 광에 대한 CIELAB 색 공간 값 a* 및 b*의 그래프이다.
도 38b는 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라, 복수의 입사각에서 제5 실시 예 윈도우의 제1 층상 필름에 입사하는 광에 대한 CIELAB 명도 값 L*의 그래프이다.
도 39는 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따른, 유리 기판 상에 배치된 제1 및 제2 층상 필름을 포함하는 제6 실시 예 윈도우의 제2 층상 필름에 사용된 실리콘 재료에 대한 파장의 함수로서 굴절률 및 소광 계수의 그래프이다.
도 40은 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라 400 nm 내지 1600 nm의 파장 범위에 걸쳐 제1 층상 필름 및 제2 층상 필름을 포함하는 제6 예시 윈도우에 입사하는 광에 대한 모델링된 투과율 측면에서 2-표면 가시-적외선 성능의 그래프이다.
도 41은 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라 400 nm 내지 1600 nm의 파장 범위에 걸쳐 제1 층상 필름 및 제2 층상 필름을 포함하는 제6 예시 윈도우에 입사하는 광에 대한 모델링된 반사율 측면에서 2-표면 가시-적외선 성능의 그래프이다.
도 42는 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따른, 복수의 입사각에서 제6 실시 예 윈도우의 제1 층상 필름에 입사하는 광에 대한 CIELAB 색 공간 값 a* 및 b*의 그래프이다.
도 43은 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라, 모델링된 투과율의 관점에서, 파장 범위 1500 nm 내지 1600 nm에 걸쳐, 제1 층상 필름 및 제2 층상 필름을 포함하는 제7 실시 예 윈도우에 입사하는 광에 대한 2-표면 적외선 성능의 그래프이다.
도 44는 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라 모델링된 반사율의 관점에서, 1500 nm 내지 1600 nm의 파장 범위에 걸쳐 제1 층상 필름 및 제2 층상 필름을 포함하는 제7 실시 예 윈도우에 입사하는 광에 대한 2-표면 적외선 성능의 그래프이다.
도 45는 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라 350 nm 내지 1600 nm의 파장 범위에 걸쳐 제1 층상 필름 및 제2 층상 필름을 포함하는 제7 실시 예 윈도우에 입사하는 광에 대한 모델링된 투과율 측면에서 2-표면 가시-적외선 성능의 그래프이다.
도 46은 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라 350 nm 내지 1600 nm의 파장 범위에 걸쳐 제1 층상 필름 및 제2 층상 필름을 포함하는 제7 실시 예 윈도우에 입사하는 광에 대한 모델링된 반사율의 측면에서 2-표면 가시-적외선 성능의 그래프이다.
도 47은 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따라 모델링된 투과율 측면에서 400 nm 내지 700 nm의 파장 범위에 걸쳐 제1 층상 필름 및 제2 층상 필름을 포함하는 제7 실시 예 윈도우에 입사하는 광에 대한 양면 가시 성능의 그래프이다.
도 48은 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따른, 복수의 입사각에서 제7 실시 예 윈도우의 제1 층상 필름에 입사하는 광에 대한 CIELAB 색 공간 값 a* 및 b*의 그래프이다.
도 49는 본 개시의 하나 이상의 구현 예에 따른, 복수의 입사각에서 제7 실시 예 윈도우의 제1 층상 필름에 입사하는 광에 대한 CIELAB 명도 값 L*의 그래프이다.
이제 LIDAR 센서에 사용하기 위한 윈도우의 구현 예를 자세히 참조할 것이다. 가능하다면 도면 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호를 사용하여 동일하거나 유사한 부품을 지칭한다. 본 명세서에 기술된 윈도우는 고굴절률 재료와 저굴절률 재료의 교번 층으로 구성되고 관심 적외선 파장 범위에서 상대적으로 높은 투과율과 낮은 반사율을 제공하도록 구성된 제1 및 제2 층상 필름을 포함할 수 있다. 윈도우가 LIDAR 시스템에 설치된 경우, 제1 층상 필름은 센서/전자기 복사 방출기 반대쪽을 향하고 외부 환경에 노출될 수 있는 반면, 제2 층상 필름은 센서/전자기 복사 방출기를 향할 수 있다. 즉, LIDAR 시스템을 외부에서 보면 관찰자는 제1 층상 필름을 볼 수 있다. 전자기 방사선 방출기에 의해 방출된 광은 기판을 통해 전파되기 전에 처음에 제2 층상 필름에 입사될 수 있다. 본 개시에 따르면, 본 명세서에 기술된 윈도우의 제1 층상 필름은 상대적으로 두꺼운(예를 들어, 500 nm 이상) 고굴절률 재료인 하나 이상의 내스크래치성 층을 포함할 수 있다. 내스크래치성 층은 Berkovich Indenter Hardness Test로 제1 층상 필름에서 측정 시 윈도우가 8 GPa 이상(예를 들어, 10 GPa 이상, 12 GPa 이상, 또는 14 GPa 이상)의 최대 나노압입 경도를 포함하도록 제1 층상 필름 내에 매립될 수 있다. 이러한 나노압입 경도는 내스크래치성 층을 유리하게 제공하고 LIDAR 시스템의 성능을 향상시킨다.
관점에서, 본 명세서에 기술된 윈도우의 제1 및 제2 층상 필름의 교번 층은 또한 적외선 스펙트럼에서 LIDAR 시스템의 작동에 바람직한 광학 성능 특성을 제공하도록 구성된다. 구현 예에서, 제1 및 제2 층상 필름의 교번 층의 수량, 두께, 개수 및 재료는 윈도우가 15° 이하의 입사각에서 제1 표면과 제2 표면에 입사하는 광에 대해 1400 nm 내지 1600 nm의 관심 파장 범위 50 nm에 걸쳐 계산된 90%보다 큰(예를 들어, 95% 이상) 평균 백분율 투과율을 갖도록 구성된다. 제1 및 제2 층상 필름의 교번 층의 수량, 두께, 개수 및 재료는 윈도우가 또한 60도 이하의 입사각에서 제1 표면과 제2 표면 상에 입사하는 광에 대해 1400nm에서 1600nm까지의 관심 파장 범위 50 nm에 걸쳐 계산된 85% 초과(예를 들어, 90% 이상, 93% 이상)의 평균 백분율 P-편광 투과율 및 S-편광 투과율을 포함하도록 구성될 수 있다.
추가 관점에서, 본 명세서에 기술된 윈도우의 제1 및 제2 층상 필름은 또한 가시광선의 상대적으로 낮은 반사율 및 투과율을 갖도록 구조화될 수 있으며, 이로써 윈도우에 미학적으로 만족스러운 어두운 외관을 제공하고 신호 잡음을 제거할 수 있다. 구현 예에서, 예를 들어, 제1 및 제2 층상 필름의 교번 층의 수량, 두께, 개수 및 재료는 윈도우가 15° 이하의 입사각에서 제1 층상 필름에 입사되는 광에 대해서 400 nm 내지 700 nm에서 계산된 5% 미만의 평균 투과율을 갖도록 구성된다. 이러한 낮은 가시광 투과율은 실리콘 층을 본 명세서에 기술된 양으로 제2 층상 필름에 통합함으로써 달성될 수 있다. 결과적으로, 제1 층상 필름에서 볼 때(즉, LIDAR 센서 외부에서), 60도 이하 각도에서 볼 때 본 명세서에 설명된 윈도우는 45 이하(예: 40 이하, 35 이하, 30 이하)의 CIELAB 명도 L* 값을 나타낼 수 있다. 본 명세서에 설명된 윈도우는 또한 제1 층상 필름으로부터 볼 때 -6 이상 6 이하(예를 들어, -5 이상 5 이하, -4 이상 4 이하, -3 이상 3 이하, -2.5 이상 2.5 이하)의 CIELAB 색 공간 a* 및 b* 값을 나타낼 수 있다. 제1 층상 필름의 측면에서 볼 때 윈도우의 인지된 색상은 검은색이거나 상대적으로 어두울 수 있어 외부 관찰자가 윈도우를 덜 눈에 띄게 만들 수 있다.
따라서, 본 명세서에 설명된 윈도우는 1400 nm 내지 1600 nm의 원하는 관심 파장 범위에 대해 내구성 있는 반사 방지 성능을 제공하는 동시에 미학적으로 만족스럽고 성능을 향상시키는 검은색 또는 어두운 외관을 제공한다. 본 명세서에 설명된 윈도우는 가시광선이 센서에 입사되는 것을 방지하고 신호 대 잡음비를 개선함으로써 특정 기존 센서에 비해 LIDAR 센서 성능을 향상시킬 수 있다. 더욱이, 본 명세서에 설명된 윈도우는 외부 관찰자에게 보이는 원치 않는 눈부심을 감소시킬 수 있다.
달리 명시하지 않는 한, 본 명세서에 제공된 총 반사율, 정반사율 및 평균 반사율 값은 윈도우의 각 재료 경계면(예: 공기와 층상 필름 상이, 층상 필름과 기판 사이, 등)과 관련된 반사율을 포함하여 전체 윈도우의 총 반사율을 나타내는 2면 반사율 값이다. 달리 명시하지 않는 한, 적외선에 제공된 반사율 값은 본 명세서에 설명된 제2 층상 필름의 측면(예를 들어, LIDAR 시스템의 센서 및 이미터를 향하는 측면)에서 측정되고, 가시광선에 제공된 반사율 값은 본 명세서에 기술된 제1 층상 필름의 측면(예를 들어, LIDAR 시스템의 외부 환경을 향하여 위치된 측면으로부터)으로부터 측정된다.
본 명세서에서 달리 명시하지 않는 한, 평균 투과율 및 반사율 값은 지정된 파장 범위 내의 다양한 파장에서의 반사율 및 투과율 값을 사용하여 계산된다. 평균 반사율 투과율 값은 원하는 파장 범위 내에서 적어도 3개의 반사율 및 투과율 값을 측정하고, 그 값들을 평균함으로써 계산될 수 있다.
본 명세서에서 달리 언급하지 않는 한, CIELAB 색 공간 a* 및 b* 및 명도 L* 값은 10도 시야각을 가진 표준 관찰자에 대해 D65 조명을 사용하여 측정/시뮬레이션된다.
본 명세서에서 사용되는 "어두운 외관(dark appearance)" 또는 "검은색 외관(black appearance)"이라는 용어는 외부 표면에서 바라볼 때 윈도우가 반사되는 모습을 의미한다. 본 개시에 따른 어두운 외관 또는 검은색 외관을 갖는 윈도우는 60° 이하의 각도에서 볼 때 45 미만의 CIELAB 명도 L* 값을 포함한다.
달리 명시적으로 언급하지 않는 한, 본 명세서에 설명된 방법은 해당 단계를 특정 순서로 수행해야 하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 따라서, 방법 청구항이 그 단계에 따라야 할 순서를 실제로 언급하지 않거나, 청구항이나 설명에 단계가 특정 순서로 제한되어야 한다고 구체적으로 명시되어 있지 않은 경우, 어떤 점에서든 순서가 추론되는 것으로 의도되지 않는다. 이는 다음을 포함하여 해석에 대한 모든 가능한 비명시적 근거에 적용된다: 단계 배열 또는 작업 흐름과 관련된 논리 문제; 문법적 구성이나 구두점에서 파생된 일반 의미; 명세서에 설명된 구현 예의 수 또는 유형.
본 명세서에서 사용되는 용어 "및/또는"은 둘 이상의 항목 목록에 사용되는 경우 나열된 항목 중 어느 하나가 단독으로 사용될 수 있거나 나열된 항목 중 둘 이상의 조합이 사용될 수 있음을 의미한다. 예를 들어, 조성물이 성분 A, B 및/또는 C를 함유하는 것으로 기술된 경우, 조성물은 A 단독; B 단독; C 단독; A와 B의 조합; A와 C의 조합; B와 C의 조합; 또는 A, B, C를 조합을 함유할 수 있다.
본 개시 내용의 수정은 해당 기술 분야의 숙련자 및 본 개시 내용을 만들거나 이용하는 사람들에게 발생할 것이다. 따라서, 도면에 도시되고 위에서 설명한 구현 예는 단지 예시를 위한 것이며, 특허법의 균등론 원칙에 따라 해석되는 다음 청구범위에 의해 정의되는 본 개시의 범위를 제한하려는 의도가 아니라는 것이 이해된다.
본 문서에서 첫 번째와 두 번째, 위쪽과 아래쪽 등과 같은 관계형 용어는 하나의 개체나 작업을 다른 개체나 작업과 구별하기 위해서만 사용되며 해당 개체 또는 작업 간의 실제 관계나 순서를 반드시 요구하거나 암시하지는 않는다. "포함하다", "포함하는" 또는 그 임의의 다른 변형이라는 용어는 요소 목록을 포함하는 공정, 방법, 물품 또는 장치가 해당 요소만 포함하는 것이 아니라 해당 공정, 방법, 물품 또는 장치에 명시적으로 나열되지 않았거나 고유한 기타 요소가 포함될 수 있도록 비배타적인 포함을 포함하도록 의도된다. “.. 을 포함하는”으로 진행되는 요소는 더 많은 제약 없이 해당 요소를 포함하는 공정, 방법, 물품 또는 장치에 추가의 동일한 요소가 존재하는 것을 배제하지 않는다.
본 명세서에 사용된 용어 "약"은 양, 크기, 제제, 매개변수 및 기타 양 및 특성이 정확하지도 않고 정확할 필요도 없지만, 원하는 대로 허용 오차, 변환 인자, 반올림, 측정 오류 등, 및 당업자에게 공지된 다른 인자를 반영하여 대략적 및/또는 더 크거나 더 작을 수 있음을 의미한다. "약"이라는 용어가 값 또는 범위의 끝점을 설명하는 데 사용되는 경우, 본 개시는 언급된 특정 값 또는 끝점을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 명세서에서 숫자 값 또는 범위의 끝점은 "약"으로 기재되어 있는지 여부에 관계없이, 숫자 값 또는 범위의 끝점은 두 가지 구현 예, 즉 "약"으로 수정된 하나와 "약"으로 수정되지 않은 하나를 포함하도록 의도된다. 각 범위의 끝점은 다른 끝점과 관련하여 그리고 다른 끝점과 독립적으로 중요하다는 것이 추가로 이해될 것이다.
"~로부터 형성된"이라는 용어는 하나 이상의 포함하다, 필수적으로 이루어진, 또는 이루어진다를 의미할 수 있다. 예를 들어, 특정 재료로 형성된 부품은 특정 재료를 포함하거나, 필수적으로 특정 재료로 이루어지거나, 특정 재료로 이루어질 수 있다.
또한 본 명세서에서 사용된 용어 "물품", "유리-물품", "세라믹-물품", "유리-세라믹", "유리 요소", "유리-세라믹 물품" 및 "유리-세라믹 물품들"이 가장 넓은 의미에서는 전체 또는 일부가 유리 및/또는 유리-세라믹 재료로 만들어진 모든 물체를 포함하기 위해 사용될 수 있다.
용어 "배치된"은 표면 상에 코팅되거나, 침착되거나, 형성되거나, 다르게 제공되는 층 또는 서브층을 지칭하기 위해 본 명세서에서 사용된다. 배치된이라는 용어는 인접한 층/서브층과 직접 접촉하여 제공된 층/서브층, 또는 층을 형성할 수도 있고 형성하지 않을 수도 있는 개재 재료에 의해 분리된 층/서브층을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 달리 언급하지 않는 한, 본 명세서에 기술된 재료의 굴절률은 1550nm에서 측정된다.
이제 도 1을 참조하면, 차량(10)은 하나 이상의 LIDAR 시스템(12)을 포함한다. 하나 이상의 LIDAR 시스템(12)은 차량(10) 위 또는 내부 어디에나 배치될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 LIDAR 시스템(12)은 차량(10)의 지붕(14) 및/또는 차량(10)의 전방 부분(16)에 배치될 수 있다.
이제 도 2를 참조하면, 하나 이상의 LIDAR 시스템(12) 각각은 당업계에 공지된 바와 같이 인클로저(20) 내에 포함될 수 있는 전자기 방사선 방출기 및 센서(18)를 포함한다. 전자기 방사선 방출기 및 센서(18)는 파장 또는 파장의 범위를 갖는 전자기 방사선(22)을 방출한다. 방출된 방사선(22)은 방출된 전자기 방사선의 경로에 있는 윈도우(24)을 통해 인클로저(20)를 빠져나간다. 외부 환경(26) 내의 물체(도시되지 않음)가 방출된 방사선(22)의 경로에 있는 경우, 방출된 방사선(22)은 물체에서 반사되어 반사된 방사선(28)으로서 전자기 방사선 이미터 및 센서(18)로 되돌아갈 것이다. 반사된 방사선(28)은 다시 윈도우(24)을 통과하여 전자기 방사선 방출기 및 센서(18)에 도달한다. 구현 예에서, 방출된 방사선(22) 및 반사된 방사선(28)은 적절한 관심 파장 범위 내의 광을 포함할 수 있다. 예를 들어, 구현 예에서, 방출된 방사선(22) 및 반사된 방사선(28)은 1400 nm 이상 1600 nm 이하(예를 들어, 1500 nm 이상 1600 nm 이하, 1525 nm 이상 1575 nm 이하, 대략 1550 nm, 1550 nm)일 수 있다. 반사된 방사선(28) 이외의 전자기 방사선(예를 들어, 가시 스펙트럼의 파장, 자외선 범위의 일부를 갖는 전자기 방사선)도 윈도우(24)와 상호작용할 수 있다. 본 명세서에 설명된 바와 같이, 윈도우(24)는 가시 스펙트럼의 빛을 흡수하는 동시에 가시 스펙트럼의 빛의 상대적으로 적은 양을 반사하도록 설계되어, 윈도우는 인클로저(20) 외부에서 볼 때 어둡거나 검은색 외관을 갖는다.
"가시 스펙트럼"은 사람의 눈에 보이는 전자기 스펙트럼의 일부이며 일반적으로 약 380nm 또는 400nm 내지 약 700nm 범위 내의 파장을 갖는 전자기 방사선을 의미한다. "자외선 범위"는 약 10nm에서 약 400nm 사이의 파장을 갖는 전자기 스펙트럼의 일부이다. 전자기 스펙트럼의 "적외선 범위"는 약 700nm에서 시작하여 더 긴 파장으로 확장된다. 태양은 일반적으로 "햇빛"이라고 하는 태양 전자기 방사선을 생성하며, 이 방사선은 세 가지 범위 모두에 속하는 파장을 갖는다.
이제 도 3을 참조하면, 하나 이상의 LIDAR 시스템(12) 각각에 대한 윈도우(24)는 기판(30)을 포함한다. 기판(30)은 제1 표면(32) 및 제2 표면(34)을 포함한다. 제1 표면(32) 및 제2 표면(34)은 기판(30)의 주 표면이다. 제1 표면(32)은 외부 환경(26)에 가장 가깝다. 제2 표면(34)은 전자기 방사선 방출기 및 센서(18)에 가장 가깝다. 방출된 방사선(22)은 제1 표면(32)보다 먼저 제2 표면(34)과 만난다. 반사된 방사선(28)은 전자기 방사선(18)과 만난다. 기판(30)은 기판(30)의 제1 표면(32) 상에 배치된 제1 층상 필름(36)을 추가로 포함하고, 제2 층상 필름(38)은 기판(30)의 제2 표면(34) 상에 배치되어야 한다. 본 명세서에 기술된 윈도우(24)는 차량 적용에 제한되지 않으며, 본 명세서에 추가로 설명되는 바와 같이 윈도우(24)가 개선된 충격 및 광학 성능을 제공하는 데 유용할 어떤 적용에도 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
기판(30)은 본 개시에 따라 다양한 서로 다른 재료로 구성될 수 있다. 구현 예에서, 기판(30)은 임의의 유형의 유리, 유리 세라믹, 세라믹, 또는 적합한 폴리머 기반 재료로 구성될 수 있다. 기판(30)의 다양한 예시적인 구조 및 조성물이 이제 더 자세히 설명된다.
구현 예에서, 기판(30)은 유리 조성물을 포함하거나 유리 물품이다. 기판(30)은, 예를 들어 보로실리케이트 유리, 알루미노실리케이트 유리, 소다석회 유리, 화학 강화 보로실리케이트 유리, 화학 강화 알루미노실리케이트 유리, 화학 강화 소다석회 유리를 포함할 수 있다. 구현 예에서, 기판(30)의 유리 조성물은 이온 교환 공정에 의해 화학적으로 강화될 수 있다. 구현 예에서, 조성물에는 리튬 이온이 없을 수 있다.
기판(30)에 적합한 알칼리 알루미노실리케이트 유리 조성물은 알루미나, 적어도 하나의 알칼리 금속, 및 구현 예에서는 50 mol% 초과를 SiO2, 다른 구현 예에서는 적어도 58 mol% SiO2, 또 다른 구현 예에서는 적어도 60 mol% SiO2를 포함하며, 여기서 (Al2O3+B2O3)/Σ개질제 비율(즉, 개질제의 합)은 1보다 크고, 성분의 비율은 mol%로 표시되며, 개질제는 알칼리 금속 산화물이다. 특정 구현 예에서, 이 조성물은 58-72 mol% SiO2; 9-17 mol% Al2O3; 2-12 mol% B2O3; 8-16 mol% Na2O; 및 0-4 mol% K2O를 포함하며, 여기서 (Al2O3+B2O3)/Σ개질제 비율(즉, 개질제의 합)은 1보다 크다.
기판(30)에 적합한 또 다른 알칼리 알루미노실리케이트 유리 조성물은 다음을 포함한다: 64-68 mol% SiO2; 12-16 mol% Na2O; 8-12 mol% Al2O3; 0-3mol% B2O3; 2-5 mol% K2O; 4-6 mol% MgO; 및 0-5 mol% CaO, 여기서: 66 mol%≤SiO2+B2O3+CaO≤69 mol%; Na2O+K2O+B2O3+MgO+CaO+SrO> 10 mol%; 5 mol% ≤ MgO+CaO+SrO ≤ 8 mol%; (Na2O+B2O3) - Al2O3 ≤ 2 mol%; 2mol% ≤ Na2O-Al2O3≤ 6 mol%; 그리고 4 mol% ≤ (Na2O+K2O)- Al2O3 ≤10 mol%.
기판(30)에 적합한 또 다른 알칼리 알루미노실리케이트 유리 조성물은 다음을 포함한다: 2 mol% 이상의 Al2O3 및/또는 ZrO2, 또는 4 mol% 이상의 Al2O3 및/또는 ZrO2.
유리 조성물의 일례는 SiO2, B2O3 및 Na2O를 포함하며, 여기서 (SiO2+B2O3)≥66 mol%, 그리고 Na2O≥9 mol%이다. 일 구현 예에서, 조성물은 적어도 6 중량% 산화알루미늄을 포함한다. 추가 구현 예에서, 알칼리 토류 산화물의 함량과 같은 하나 이상의 알칼리 토류 산화물의 조성은 적어도 5 중량%이다. 적합한 조성물은 구현 예에서 K2O, MgO 및 CaO 중 적어도 하나를 추가로 포함한다. 특정 구현 예에서, 기판(30)의 조성물은 61-75 mol% SiO2; 7-15 mol% Al2O3; 0-12 mol% B2O3; 9-21 mol% Na2O; 0-4 mol% K2O; 0-7 mol% MgO; 및 0-3 mol% CaO를 포함한다.
기판(30)에 적합한 추가 예시적 조성물은 다음을 포함한다: 60-70 mol% SiO2; 6-14 mol% Al2O3; 0-15 mol% B2O3; 0-15 mol% Li2O; 0-20 mol% Na2O; 0-10mol% K2O; 0-8mol% MgO; 0-10mol% CaO; 0-5 mol% ZrO2; 0-1 mol% SnO2; 0-1 mol% CeO2; 50ppm 미만의 As2O3; 및 50ppm 미만의 Sb2O3; 여기서 12 mol% ≤ (Li2O+Na2O+K2O) ≤ 20 mol% 및 0 mol% ≤ (MgO+CaO) ≤ 10mol%.
기판(30)에 적합한 또 다른 예시적인 유리 조성물은 다음을 포함한다: 63.5-66.5 mol% SiO2; 8-12 mol% Al2O3; 0-3 mol% B2O3; 0-5 mol% Li2O; 8-18 mol% Na2O; 0-5 mol% K2O; 1-7 mol% MgO; 0-2.5 mol% CaO; 0-3 mol% ZrO2; 0.05-0.25 mol% SnO2; 0.05-0.5mol% CeO2; 50ppm 미만의 As2O3; 및 50ppm 미만의 Sb2O3; 여기서 14 mol% ≤ (Li2O+Na2O+K2O) ≤ 18 mol% 및 2 mol% ≤ (MgO+CaO) ≤ 7mol%.
기판(30)은 실질적으로 평면형 또는 시트형일 수 있지만, 다른 구현 예에서는 곡선형 또는 다른 형상 또는 조각형 기판을 사용할 수 있다. 기판(30)의 길이 및 폭은 윈도우(24)에 필요한 치수에 따라 달라질 수 있다. 기판(30)은 플로트 유리 공정 및 퓨전 드로우 및 슬롯 드로우와 같은 다운-드로우 공정과 같은 다양한 방법을 사용하여 형성될 수 있다. 기판(30)은 강화되지 않은 상태로 사용될 수 있다. 윈도우(24)에 적합한 비강화 기판(30)의 상업적으로 이용 가능한 예는 알루미노실리케이트 나트륨 유리 기판인 Corning® 유리 코드 2320이다.
기판(30)을 형성하는 유리는 압축 응력("CS") 하에 있는 제1 표면(32)과 인접한 영역 및/또는 제2 표면(34)과 인접한 영역을 갖도록 변형될 수 있다. 그러한 상황에서, 압축 응력을 받는 영역(들)은 제1 표면(32) 및/또는 제2 표면(34)으로부터 압축 깊이(들)까지 연장된다. 이러한 압축 응력의 생성은 중심 장력 또는 중심 장력(CT)이라고 하는 중심 영역의 중심에서 최대값을 갖는 인장 응력을 받는 중심 영역을 추가로 생성한다. 중심 영역은 압축 깊이 사이에 걸쳐 있으며 인장 응력을 받고 있다. 중심 영역의 인장 응력은 압축 응력을 받는 영역의 압축 응력과 균형을 이루거나 상쇄된다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "압축 깊이" 및 "DOC"라는 용어는 기판(30) 내의 응력이 압축 응력에서 인장 응력으로 변하는 깊이를 의미한다. 압축 깊이에서 응력은 양(압축) 응력에서 음(인장) 응력으로 바뀌므로 값은 0이다. 압축 깊이는 날카로운 충격에 의해 기판(30)의 제1 및/또는 제2 표면(32, 34)에 발생한 결함의 전파로부터 기판(30)을 보호하는 반면, 압축 응력은 결함이 성장하여 압축 깊이를 관통할 가능성을 최소화한다. 구현 예에서, 압축 깊이는 각각 적어도 20㎛이다. 구현 예에서, 영역 내의 최대 압축 응력(CS)의 절대값은 적어도 200MPa, 적어도 약 400MPa, 적어도 600MPa, 또는 최대 약 1000MPa이다.
압축 응력을 받는 영역을 갖는 기판(30)에 대한 상세하고 정확한 응력 프로파일(깊이에 따른 응력)을 추출하는 두 가지 방법이 동일한 제목을 갖고 2011년 5월 25일에 출원된 미국 가출원 번호 제61/489,800호에 대한 우선권을 주장하면서 Douglas Clippinger Allan 등에 의해 2012년 5월 3일에 출원된 "Systems and Methods for Measuring the Stress Profile of Ion-Exchanged Glass"이라는 제목의 미국 특허 제9,140,543호에 개시되어 있으며, 그 내용은 전체가 본 문서에 참조로 포함된다.
구현 예에서, 압축 응력 하에서 기판(30)의 영역(들)을 생성하는 것은 기판(30)에 이온 교환 화학적 템퍼링 프로세스를 적용하는 것을 포함한다(화학적 템퍼링은 종종 "화학 강화"로 지칭됨). 이온 교환 화학적 템퍼링 공정에서, 기판(30)의 제1 및 제2 표면(32, 34) 또는 그 근처의 이온은 일반적으로 동일한 원자가 또는 산화 상태를 갖는 더 큰 이온으로 대체되거나 교환된다. 기판(30)이 알칼리 알루미노실리케이트 유리, 알칼리 보로실리케이트 유리, 알칼리 알루미노보로실리케이트 유리, 또는 알칼리 실리케이트 유리를 포함하거나, 필수적으로 이루어지거나, 이루어지는 구현 예에서, 유리 표면층의 이온 및 더 큰 이온은 Na+(Li+가 유리에 존재할 때), K+, Rb+ 및 Cs+와 같은 1가 알칼리 금속 양이온이다. 대안적으로, 제1 및 제2 표면(32, 34) 내의, 그 표면에서 또는 근처의 1가 양이온은 Ag+ 등과 같은 알칼리 금속 양이온 이외의 1가 양이온으로 대체될 수 있다.
구현 예에서, 이온 교환 공정은 기판(30) 내의 더 작은 이온과 교환될 더 큰 이온을 함유하는 용융염 욕조에 기판(30)을 침지함으로써 수행된다. 욕조 조성 및 온도, 침지 시간, 염 욕조(또는 욕조)에 유리를 담그는 횟수, 다중 염 욕조 사용 및 어닐링, 세척 등과 같은 추가 단계가 포함되지만 이에 국한되지는 않는 이온 교환 공정에 대한 매개변수는 일반적으로 기판(30)의 조성과 강화 작업으로 인해 발생하는 기판(30)의 원하는 압축 깊이 및 압축 응력에 의해 결정된다는 점이 당업자에게 인식될 것이다. 예로서, 알칼리 금속 함유 유리 기판의 이온 교환은 더 큰 알칼리 금속 이온의 질산염, 황산염 및 염화물과 같은 염(이에 국한되지 않음)을 함유하는 하나 이상의 용융조에 침지함으로써 달성될 수 있다. 구현 예에서, 용융 염욕은 질산칼륨(0~100wt%), 질산나트륨(0~100wt%), 질산리튬(0~12wt%)을 포함하며, 질산칼륨과 질산나트륨의 조합은 88중량% 내지 100중량% 범위 내의 중량 백분율을 갖는다. 구현 예에서, 용융염욕의 온도는 전형적으로 약 350℃ 내지 약 500℃ 범위이고, 침지 시간은 약 20분 내지 약 10시간을 포함하여 약 15분 내지 약 40시간 범위이다. 그러나 위에서 설명한 것과 다른 온도 및 침지 시간을 사용할 수도 있다. 기판(30)은 산 연마되거나 표면 결함의 영향을 제거하거나 감소시키기 위해 처리될 수 있다.
구현 예에서, 기판(30)은 유리 상과 세라믹 상을 모두 갖는 유리-세라믹 재료를 포함한다. 예시적인 유리-세라믹에는 유리 상이 실리케이트, 보로실리케이트, 알루미노실리케이트 또는 보로알루미노실리케이트로 형성되고, 세라믹 상이 β 스포듀민, β 석영, 네펠린, 칼실라이트 또는 카르네기에이트로 형성되는 재료가 포함된다. "유리-세라믹"에는 유리 결정화를 제어하여 생산된 재료가 포함된다. 적합한 유리-세라믹의 예로는 Li2O-Al2O3-SiO2 계(즉, LAS-계) 유리-세라믹, MgO-Al2O3-SiO2 계(즉, MAS-계) 유리-세라믹, ZnO × Al2O3 × nSiO2(즉, ZAS 계) 및/또는 β-석영 고용체, β-스포듀민, 코디어라이트 및 리튬 디실리케이트를 포함하는 주된 결정상을 포함하는 유리-세라믹을 포함할 수 있다. 유리-세라믹 기판은 화학적 강화 공정을 사용하여 강화될 수 있다.
구현 예에서, 기판(30)은 무기 결정성 산화물, 질화물, 탄화물, 산질화물, 탄소 질화물 등과 같은 세라믹 재료를 포함한다. 예시적인 세라믹에는 알루미나, 티탄산알루미늄, 멀라이트, 근청석, 지르콘, 스피넬, 페로브스카이트, 지르코니아, 세리아, 탄화규소, 질화규소, 산질화규소 알루미늄, 또는 제올라이트 상을 갖는 재료가 포함된다.
구현 예에서, 기판(30)은 유기 또는 적합한 폴리머 재료를 포함한다. 적합한 폴리머의 예에는 폴리스티렌(PS)(스티렌 코폴리머 및 블렌드 포함), 폴리카보네이트(PC)(코폴리머 및 블렌드 포함), 폴리에스테르(폴리에틸렌테레프탈레이트 및 폴리에틸렌테레프탈레이트 코폴리머를 포함한 코폴리머 및 블렌드 포함), 폴리올레핀(PO) 및 고리형 폴리올레핀(고리형-PO), 폴리염화비닐(PVC), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)를 포함한 아크릴 폴리머(코폴리머 및 블렌드 포함), 열가소성 우레탄(TPU), 폴리에테르이미드(PEI) 및 이들 폴리머의 서로의 블렌드를 포함하는 열가소성 재료가 포함되지만 이에 국한되지는 않는다. 다른 예시적인 폴리머에는 에폭시, 스티렌계, 페놀계, 멜라민 및 실리콘 수지가 포함된다.
구현 예에서, 기판(30)은 복수의 층 또는 서브층을 포함한다. 기판(30)의 층 또는 서브층은 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 구현 예에서, 예를 들어 기판(30)은 유리 적층 구조를 포함한다. 구현 예에서, 유리 적층 구조는 제1 유리 판유리와 제2 유리 판유리 사이에 배치된 적합한 중간층(예를 들어, 폴리머 중간층)을 통해 서로 부착된 제1 유리 판유리와 제2 판유리를 포함한다. 구현 예에서, 유리 적층 구조는, 예를 들어 퓨전 드로우 공정을 통해 형성된 유리-온-유리 적층 구조를 포함한다. 유리-폴리머 적층체도 고려되며 본 개시의 범위 내에 속한다. 여기에 설명된 광학적 요구 사항을 충족할 수 있는 모든 재료가 기판(30)으로 사용될 수 있다.
구현 예에서, 기판(30)은 약 30GPa 내지 약 120GPa 범위의 탄성 계수(또는 영률)를 나타낸다. 일부 경우에, 기판의 탄성 계수는 약 30 GPa 내지 약 110 GPa, 약 30 GPa 내지 약 100 GPa, 약 30 GPa 내지 약 90 GPa, 약 30 GPa 내지 약 80 GPa 범위일 수 있다. , 약 30 GPa 내지 약 70 GPa, 약 40 GPa 내지 약 120 GPa, 약 50 GPa 내지 약 120 GPa, 약 60 GPa 내지 약 120 GPa, 약 70 GPa 내지 약 120 GPa, 및 모든 범위 및 그 사이의 하위 범위일 수 있다.
구현 예에서, 기판(30)은 가시 파장 영역에 걸쳐 약 85% 이상, 약 86% 이상, 약 87% 이상, 약 88% 이상, 약 89% 이상, 약 90% 이상 또는 약 90% 이상, 약 91% 이상 또는 약 92% 이상의 평균 투과율을 나타낸다. 구현 예에서, 기판(30)은 착색 성분(예를 들어, 착색층 또는 첨가제)을 포함하고 선택적으로 흰색, 검정색, 빨간색, 파란색, 녹색, 노란색, 주황색 등과 같은 색상을 나타낼 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 기판(30)은 제1 표면(32)과 제2 표면(34) 사이의 최단 직선 거리로 정의된 두께(35)를 갖는다. 구현 예에서, 기판(30)의 두께(35)는 약 100㎛와 약 5mm 사이이다. 구현 예에서, 기판(30)은 약 100㎛ 내지 약 500㎛(예를 들어, 100, 200, 300, 400 또는 500㎛) 범위의 물리적 두께(35)를 가질 수 있다. 다른 구현 예에서, 두께(35)는 약 500㎛ 내지 약 1000㎛(예를 들어, 500, 600, 700, 800, 900 또는 1000㎛) 범위이다. 두께(35)는 약 1mm보다 클 수 있다(예를 들어, 약 2, 3, 4, 5mm, 6mm, 또는 7mm). 하나 이상의 특정 구현 예에서, 두께(35)는 2mm 이하 또는 1mm 이하이다.
구현 예에서, 두께(35)는 기판(35)이 평면 시트의 형태가 되도록 균일하다(예를 들어, 기판 전체에 걸쳐 1% 미만만큼 변화함). 구현 예에서, 두께(35)는 가변 두께이고 기판(30) 상의 위치에 따라 변하는 값을 갖는다. 두께(35)는 미적 및/또는 기능적 이유로 하나 이상의 치수에 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 기판(30)의 가장자리는 기판(30)의 더 중앙 영역에 비해 더 두꺼울 수 있다. 기판(30)의 길이, 폭 및 물리적 두께 치수는 또한 물품(30)의 적용 또는 용도에 따라 달라질 수 있다.
구현 예에서, 기판(30)은 가시광선을 흡수하고 IR을 투과하는 재료 층을 포함한다. 이러한 재료의 예에는 Plexiglas® IR 아크릴 3143 및 CYRO's ACRYLITE® IR 아크릴 1146이라는 상표명으로 ePlastics에서 시판되는 것과 같은 적외선 투과, 가시광선 흡수 아크릴 시트가 포함된다. Plexiglas® IR 아크릴 3143은 약 700nm 이하의 파장을 갖는 전자기 방사선의 경우 약 0%(적어도 10% 미만, 또는 1% 미만)의 투과율을 갖지만, 800nm 내지 약 1100nm(905nm 포함) 범위 내의 파장에 대해서는 투과율이 약 90%(85% 초과)이다.
구현 예에서, 기판(30)은 약 1.45 내지 약 1.55 범위의 굴절률을 나타낸다. 구현 예에서, 기판은 1400 nm 내지 1600 nm의 스펙트럼 범위 전체에 걸쳐95% 이상(예를 들어, 96% 이상, 97% 이상, 98% 이상, 99% 이상, 99.5% 이상)의 평균 투과율을 나타낸다.
이제 도 4 및 도 5를 참조하면, 제1 층상 필름(36) 및 제2 층상 필름(38)은 각각 하나 이상의 고굴절률 재료(40)와 하나 이상의 저굴절률 재료(42)의 교번하는 양의 층을 포함한다. 하나 이상의 고굴절률 재료(40) 및 하나 이상의 저굴절률 재료(42)는 동일한 참조 번호를 사용하여 식별되지만, 동일한 참조 번호의 사용은 각 층이 동일한 재료로 구성되거나 동일한 구조를 포함한다는 것을 의미하지 않는다는 것을 이해해야 한다. 제1 및 제2 층상 필름(36, 38) 각각에서, 각각의 고굴절률 재료(40) 및 저굴절률 재료(42)의 층 중 서로 다른 층은 서로 다른 조성물 또는 구조적 특성을 포함할 수 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, "고굴절률" 및 "저굴절률"이라는 용어는 서로에 대한 굴절률의 값을 의미하며, 하나 이상의 고굴절률 재료(40)의 굴절률/굴절률들은 하나 이상의 저굴절률 재료(42)의 굴절률/굴절률들보다 더 크다. 구현 예에서, 하나 이상의 고굴절률 재료(40)는 약 1.7 내지 약 4.0의 굴절률을 갖는다. 구현 예에서, 하나 이상의 저굴절률 재료(42)는 약 1.3 내지 약 1.6의 굴절률을 갖는다. 구현 예에서, 하나 이상의 저굴절률 재료(42)는 약 1.3 내지 약 1.7의 굴절률을 갖는 반면, 하나 이상의 고굴절률 재료(40)는 약 1.9 내지 약 3.8의 굴절률을 갖는다. 임의의 하나 이상의 고굴절률 재료(40)와 임의의 하나 이상의 저굴절률 재료(42)의 굴절률 차이는 약 0.1 이상, 0.2 이상, 0.3 이상, 0.4 이상, 0.5 이상, 0.6 이상, 0.7 이상, 0.8 이상, 0.9 이상, 1.0 이상, 1.5 이상, 2.0 이상, 2.1 이상, 2.2 이상, 심지어 2.3 이상일 수 있다. 하나 이상의 고굴절률 재료(40)와 하나 이상의 저굴절률 재료(42)의 굴절률 차이로 인해, 교번 층의 수량(수) 및 그 두께를 조작하면 윈도우(24)를 통해 일정 범위의 파장 내에서 전자기 방사선의 선택적 투과가 발생할 수 있고, 별도로 제1 층상 필름(36)에서 벗어난 일정 범위의 전자기 방사선의 선택적 반사가 발생할 수 있다. 따라서, 제1 층상 필름(36)(및 활용되는 경우 제2 층상 필름(38))은 하나 이상의 고굴절률 재료(40) 및 하나 이상의 저굴절률 재료(42)로서 선택된 재료의 양, 두께, 개수 및 재료의 함수로서 구성된 미리 결정된 광학 특성을 갖는 필름 광학 필터이다.
하나 이상의 저굴절률 재료(42)로서 사용하기에 적합한 재료의 일부 예는 SiO2, Al2O3, GeO2, SiO, AlOxNy, SiOxNy, SiuAlvOxNy, MgO, MgAl2O4, MgF2, BaF2, CaF2, DyF3, YbF3, YF3, 및 CeF3를 포함한다. 하나 이상의 저굴절률 재료(42)로서 사용하기 위한 재료의 질소 함량은 최소화될 수 있다(예를 들어, AlOxNy, SiOxNy, 및 SiuAlvOxNy와 같은 재료에서).
하나 이상의 고굴절률 재료(40)로서 사용하기에 적합한 재료의 일부 예는 Si, 비정질 실리콘(a-Si), SiNx, SiNx:Hy, AlNx, SiuAlvOxNy, Ta2O5, Nb2O5, AlN, Si3N4, AlOxNy, SiOxNy, HfO2, TiO2, ZrO2, Y2O3, Al2O3, MoO3 및 다이아몬드 유사 탄소를 포함한다. 고굴절률 재료(40)용 재료의 산소 함량은 특히 SiNx 또는 AlNx 재료에서 최소화될 수 있다. AlOxNy 재료는 산소 도핑된 AlNx로 간주될 수 있다. 즉, AlNx 결정 구조(예: 우르츠광)를 가질 수 있으며 AlON 결정 구조를 가질 필요는 없다. 하나 이상의 고굴절률 재료(40)로서 사용하기 위한 예시적인 바람직한 AlOxNy 재료는 약 0 원자% 내지 약 20 원자% 산소, 또는 약 5 원자% 내지 약 15 원자% 산소를 포함할 수 있고, 동시에 30 원자% 내지 50 원자% 질소를 포함할 수 있다. 하나 이상의 고굴절률 재료(40)로서 사용하기에 예시적인 바람직한 SiuAlvOxNy는 약 10 원자% 내지 약 30 원자% 또는 약 15 원자% 내지 약 25 원자% 실리콘, 약 20 원자% 내지 약 40 원자% 또는 약 25 원자% 내지 약 35 원자% 알루미늄, 약 0 원자% 내지 약 20 원자% 또는 약 1 원자% 내지 약 20 원자% 산소, 및 약 30 원자% 내지 약 50 원자% 질소를 포함할 수 있다. 상기 재료는 약 30 중량%까지 수소화될 수 있다. 하나 이상의 고굴절률 재료(40)와 하나 이상의 저굴절률 재료(42)의 굴절률은 서로 상대적이기 때문에, 동일한 재료(예: Al2O3)가 하나 이상의 저굴절률 재료(42)에 대해 선택된 재료(들)의 굴절률에 따라 하나 이상의 고굴절률 재료(40)에 적합할 수 있으며, 대안적으로 하나 이상의 고굴절률 재료(40)를 위해 선택된 재료(들)의 굴절률에 따라 하나 이상의 저굴절률 재료(42)에 적합할 수 있다.
구현 예에서, 제1 층상 필름(36)의 하나 이상의 저굴절률 재료(42)는 SiO2의 층으로 이루어지고, 제1 층상 필름(36)의 하나 이상의 고굴절률 재료(40)는 SiOxNy 또는 SiNx의 층으로 이루어진다. 구현 예에서, 제1 층상 필름(36)의 하나 이상의 저굴절률 재료(42)는 SiO2의 층으로 이루어지고, 제1 층상 필름(36)의 하나 이상의 고굴절률 재료(40)는 SiNx 또는 SiOxNy의 층으로 이루어지지만, 제2 층상 필름(38)의 하나 이상의 저굴절률 재료(42)는 SiO2층으로 이루어지고, 제2 층상 필름(38)의 하나 이상의 고굴절률 재료(40)는 실리콘(예를 들어, a-Si) 층을 포함한다. 구현 예에서, 제1 층상 필름(36)의 하나 이상의 저굴절률 재료(42)는 SiO2의 층으로 이루어지고, 제1 층상 필름(36)의 하나 이상의 고굴절률 재료(40)는 SiNx 또는 SiOxNy의 층으로 이루어지지만, 제2 층상 필름(38)의 하나 이상의 저굴절률 재료(42)는 SiO2의 층으로 이루어지고, 제2 층상 필름(38)의 하나 이상의 고굴절률 재료(40)는 비정질 실리콘(a-Si)의 층 및 SiNx 또는 SiOxNy의 층을 포함한다.
제1 층상 필름(36) 또는 제2 층상 필름(38) 중 고굴절률 재료(40)와 저굴절률 재료(42)의 교번 층의 양은 특별히 제한되지 않는다. 구현 예에서, 제1 층상 필름(36) 내의 교번 층의 개수는 7개 이상, 9개 이상, 11개 이상, 13개 이상, 15개 이상, 17개 이상, 19개 이상, 21개 이상, 23개 이상, 25개 이상, 51개 이상, 81개 이상이다. 구현 예에서, 제2 층상 필름(38) 내의 교번 층의 수량은 7개 이상, 9개 이상, 11개 이상, 13개 이상, 15개 이상, 17개 이상, 19개 이상, 21개 이상, 23개 이상, 또는 25개 이상, 또는 51개 이상, 또는 81개 이상이다. 구현 예에서, 기판(30)을 포함하지 않고 윈도우(24)를 집합적으로 형성하는 제1 층상 필름(36) 및 제2 층상 필름(38)의 교번 층의 수량은 14개 이상, 20개 이상, 26개 이상, 32개 이상, 38개 이상, 44개 이상, 50개 이상, 72개 이상 또는 100개이다. 일반적으로, 제1 층상 필름(36) 및 제2 층상 필름(38) 내의 층의 양이 많을수록, 윈도우(24)의 투과율 및 반사율 특성은 하나 이상의 특정 파장 또는 파장 범위에 더 좁게 맞춰진다.
제1 층상 필름(36)과 제2 층상 필름(38)의 교번하는 층 각각은 두께를 갖는다. 각각의 교번 층에 대해 선택된 두께는 윈도우(24)를 통해 전파되는 빛의 광학 경로 길이를 결정하고 윈도우(24)의 각 재료 경계면에서 반사된 서로 다른 광선 사이의 보강 및 상쇄 간섭을 결정한다. 교번 층은 하나 이상의 고굴절률 재료(40) 및 하나 이상의 저굴절률 재료(42)의 굴절률과 조합하여 윈도우(24)의 반사율 및 투과율 스펙트럼을 결정한다.
도 3 및 도 4를 참조하여, 반사된 방사선(28)은 윈도우(24)와 상호작용할 때 먼저 제1 층상 필름(36)의 말단 표면(44)과 만나고, 말단 표면(44)은 외부 환경(26)에 개방될 수 있다. 구현 예에서, 하나 이상의 저굴절률 재료(42) 층은 외부 환경(26)의 공기의 굴절률과 더 밀접하게 일치하도록 말단 표면(44)을 제공하여 말단 표면(44)에서 입사 전자기 방사선(반사된 방사선(28)이든 다른 것이든)의 반사를 감소시킨다. 말단 표면(44)을 제공하는 하나 이상의 저굴절률 재료(42)의 층은 기판(30)으로부터 가장 멀리 있는 제1 층상 필름(36)의 층이다. 유사하게, 구현 예에서, 하나 이상의 저굴절률 재료(42)가 SiO2인 경우, 하나 이상의 저굴절률 재료(42)로서 SiO2층은 전형적으로 큰 몰%의 SiO2를 포함하는 기판(30)의 제1 표면(32) 바로 위에 배치된다. 이론에 얽매이지 않고, 기판(30)과 하나 이상의 저굴절률 재료(42)의 인접한 층 모두에서 SiO2의 공통성이 결합 강도를 증가시키는 것으로 생각된다.
방출된 방사선(22)은 윈도우(24)와 상호작용할 때 먼저 제2 층상 필름(38)의 말단 표면(48)과 만난다. 일 구현 예에서, 하나 이상의 저굴절률 재료(42)의 층은 굴절률과 더 밀접하게 일치하도록 말단 표면(48)을 제공하여 말단 표면(48)에서 입사 방출 방사선(22)의 반사를 감소시킨다. 말단 표면(48)을 제공하는 하나 이상의 저굴절률 재료(42)의 층은 기판으로부터 가장 멀리 있는 제2 층상 필름(38)의 층이다. 유사하게, 구현 예에서, 하나 이상의 저굴절률 재료(42)가 SiO2일 때, 하나 이상의 저굴절률 재료(42)로서 SiO2의 층은 기판(30)의 제2 표면 바로 위에 배치된다.
굴절률이 상대적으로 높은 재료는 동시에 내스크래치 성 및 충격 저항을 제공하는 상대적으로 높은 경도를 가질 수 있다. 높은 경도를 갖고 하나 이상의 고굴절률 재료(40) 중 하나일 수 있는 예시적인 재료는 SiOxNy이다. 높은 경도를 갖고 고굴절률 재료(40)가 될 수 있는 다른 예시적인 재료는 SiNx, SiNx:Hy 및 Si3N4이다. SiOxNy(또는 다른 적합한 고굴절률 재료)의 상대적으로 두꺼운(예를 들어, 500nm 이상) 층은 윈도우(24)의 스크래치 및/또는 손상 저항성을 증가시킬 수 있는 것으로 밝혀졌다. 또는 내스크래치성 및/또는 손상 저항성은 외부 환경(26)으로부터 잔해의 충격에 직면할 가능성이 더 높은 제1 층상 필름(36)에서 특히 유리할 수 있다. 따라서, 구현 예에서, 제1 층상 필름(36)은 500 nm 이상(예를 들어, 1000 nm 이상, 1500 nm 이상, 2000 nm 이상)의 두께를 갖는 하나 이상의 고굴절률 재료(40)의 층을 포함한다. 500 nm 이상의 두께를 갖는 이러한 고굴절률 층은 본 명세서에서 "내스크래치성 층"으로 설명된다.
구현 예에서, 내스크래치성 층의 제1 층상 필름(36) 내의 두께 및 위치는 제1 층상 필름(36) 및 이에 따라 윈도우(24) 전체에 원하는 수준의 경도 및 내스크래치성을 제공하도록 최적화될 수 있다. 윈도우(24)의 다른 적용은 윈도우(24)에 경도 및 내스크래치성을 제공하는 층 역할을 하는 고굴절률 재료(40)의 내스크래치성층에 대한 다른 원하는 두께를 초래할 수 있다. 예를 들어, LIDAR 시스템(12)을 보호하는 윈도우(24) 차량(10)의 경우 사무실 건물의 LIDAR 시스템(12)을 보호하는 윈도우(24)보다 고굴절률 재료(40)의 내스크래치성 층에 대해 다른 두께가 필요할 수 있다. 구현 예에서, 윈도우(24)에 경도 및 내스크래치성을 제공하는 층으로서 역할을 하는 고굴절률 재료(40)의 내스크래치성 층은 500nm 내지 50000nm 사이, 예를 들어 500nm 내지 10000nm 사이, 예를 들어 2000nm 내지 5000nm 사이의 두께를 갖는다. 구현 예에서, 고굴절률 재료(40)로 이루어진 이러한 내스크래치성 층의 두께는 제1 층상 필를(36)의 두께의 30% 이상, 40% 이상, 50% 이상, 65% 이상, 85% 이상 또는 86% 이상인 두께를 갖는다. 일반적으로, 윈도우(24)에 경도 및 내스크래치성을 제공하는 층 역할을 하는 고굴절률 재료(40)의 내스크래치성 층은 비록 항상 그런 것은 아닐 수도 있으나, 인클로저(20)에 의해 보호되는 제2 층상 필름(38)보다는 외부 환경(26)을 향하는 제1 층상 필름(36)의 일부가 될 것이다.
아래에 더 자세히 설명되는 바와 같이, 제1 층상 필름(36) 및 제2 층상 필름(38)의 나머지 층의 수량, 두께, 개수 및 재료는 윈도우(24)에 경도 및 내스크래치성을 제공하는 층으로서 역할을 하는 고굴절률 재료(40)의 내스크래치성 층에 대해 선택된 두께와 거의 관계 없이 원하는 광학 특성(투과율 및 반사율)을 윈도우(24)에 제공하도록 구성될 수 있다. 표적 파장 또는 파장 범위(예를 들어, 1400 nm 내지 1600 nm, 1550 nm)의 전자기 방사선의 광학 흡수가 상대적으로 낮거나 무시할 수 있는 재료인 경우, 전체적으로 고굴절률 재료(40)의 내스크래치성 층의 두께에 대한 윈도우(24)의 광학 특성의 이러한 둔감성은 윈도우(24)에 경도 및 내스크래치성을 제공하는 층의 역할을 한다. 예를 들어, Si3N4는 700nm 내지 2000nm 파장 범위의 전자기 방사선을 무시할 정도로만 흡수합니다.
이러한 일반적인 둔감성은 제1 층상 필름(36)의 고굴절률 재료(40)의 내스크래치성 층이 지정된 경도 또는 내스크래치성 요구 사항을 충족하도록 미리 결정된 두께를 갖도록 허용한다. 예를 들어, 차량(10)의 지붕(14)에 사용되는 윈도우(24)용 제1 층상 필름(36)은 차량(10)의 전방 부분(16)에 사용되는 윈도우(24)용 제1 층상 필름(36)과 다른 경도 및 내스크래치성 요구 사항을 가질 수 있으며, 따라서 고굴절률 재료(40)의 내스크래치성 층에 대한 다른 두께를 가질 수 있다. 이는 전체적으로 제1 층상 필름(36)의 투과율 및 반사율 특성을 크게 변경하지 않고 달성될 수 있다.
고굴절률 재료(40)의 내스크래치성 층을 갖는 제1 층상 필름(36) 및 이에 따른 윈도우(24)의 경도가 정량화될 수 있다. 구현 예에서, 베르코비치 압자 경도 시험(Berkovich Indenter Hardness Test)에 의해 측정된, 고굴절률 재료(40)의 내스크래치성 층을 갖는 제1 층상 필름(36)에서 측정된 윈도우(24)의 최대 경도는 50nm 내지 2000nm(말단 표면(44)에서 측정), 심지어 2000nm 내지 5000nm의 하나 이상의 압입 깊이에서 약 8GPa 이상, 약 10GPa일 수 있다. 50nm 내지 2000nm의 하나 이상의 압입 깊이에서 GPa 이상, 약 12 GPa 이상, 약 14 GPa 이상, 약 15 GPa 이상, 약 16 GPa 이상 또는 약 18 GPa 이상일 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 "베르코비치 압자 경도 시험"은 다이아몬드 베르코비치 압자로 재료 표면을 압입하여 재료 표면의 경도를 측정하는 것을 포함한다. 베르코비치 압자 경도 시험은 약 50nm 내지 약 2000nm(또는 제1 층상 필름(36)의 전체 두께) 범위의 압입 깊이로 압입을 형성하기 위해 다이아몬드 베르코비치 압자로 제1 층상 필름(36)의 말단 표면(44)을 압입하는 단계 및 일반적으로 Oliver, W. C.; Pharr, G. M. An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments. J. Mater. Res., Vol. 7, No. 6, 1992, 1564-1583; and Oliver, W. C.; Pharr, G. M. Measurement of Hardness and Elastic Modulus by Instrument Indentation: Advances in Understanding and Refinements to Methodology. J. Mater. Res., Vol. 19, No. 1, 2004, 3-20에 제시된 방법을 사용하여 전체 압입 깊이 범위 또는 이 압입 깊이 범위의 세그먼트(예를 들어 약 100nm 내지 약 600nm 범위)를 따라 압입으로부터 최대 경도를 측정하는 단계를 포함한다. 이러한 경도 수준은 LIDAR 시스템(12)이 차량(10)(도 1 참조)과 같은 의도된 목적으로 사용되는 동안 직면하는 모래, 작은 돌, 부스러기 및 기타 물체로 인한 충격 손상에 대한 윈도우(24)의 저항을 향상시킨다. 따라서 이러한 수준의 경도는 충격 손상으로 인해 발생할 수 있는 LIDAR 시스템(12)의 광학 산란 및 성능 저하를 줄이거나 방지한다.
구현 예에서, 제1 층상 필름(36)의 적어도 일부는 고굴절률 재료(40)의 내스크래치성 층과 말단 표면(44) 사이에 배치된다. 구현 예에서, 제1 층상 필름(36)은 말단 표면(44)과 내스크래치성 층 사이에 하나 이상의 저굴절률 재료(42)와 하나 이상의 고굴절률 재료(40)의 복수의 교번 층을 포함한다. 내스크래치성 층과 말단 표면(44) 사이에 배치된 이러한 교번 층 스택은 본 명세서에서 "광학 제어 층"으로 설명된다. 구현 예에서, 내스크래치성 층과 말단 표면(44) 사이에 배치된 광학 제어 층은 500 nm 이상(예를 들어, 600 nm 이상, 700 nm 이상, 800 nm 이상, 900 nm 이상, 1000 nm 이상, 1100 nm 이상, 1200 nm 이상, 1300 nm 이상)의 조합된 두께를 갖는다. 광학 제어 층의 양, 조성 및 두께는 1400 nm 내지 1600 nm 사이의 LIDAR 센서(12)의 작동 파장에서 본 명세서에 설명된 원하는 반사 방지 성능 속성을 제공하도록 선택될 수 있다. 이러한 방식으로, 제2 층상 필름(36)은 본 명세서에 기술된 바와 같이 가시광선 및/또는 UV 스펙트럼에서 바람직한 광학 성능 특성을 제공하도록 설계될 수 있다.
구현 예에서, 제1 층상 필름(36)의 두께(46)의 적어도 25%(예를 들어, 적어도 26%, 적어도 27%, 적어도 28%, 적어도 29%, 적어도 30%)가 내스크래치성 층 및 말단 표면(44) 사이에 배치된다. 제1 층상 필름(36) 내 내스크래치성 층의 이러한 깊이는 제1 층상 필름(36)이 제1 층상 필름(36) 내에서 상대적으로 넓은 범위의 깊이에 걸쳐 상대적으로 높은 나노압입 경도(베르코비치 압입 경도 테스트에 의해 측정됨)를 갖는 것을 용이하게 하는 것으로 여겨진다. 구현 예에서, 제1 층상 필름(36)은 제1 층상 필름(36) 내에서 250 nm의 깊이에서 2000 nm의 깊이까지 8 GPa 이상의 나노압입 경도를 갖는다. 구현 예에서, 제1 층상 필름(36)은 제1 층상 필름(36) 내에서 1000 nm의 깊이에서 2000 nm의 깊이까지 8.5 GPa 이상의 나노압입 경도를 갖는다. 이러한 경도 값은 비교적 넓은 범위의 깊이를 갖는 결함에 대해 스크래치 및/또는 손상 저항성을 제공하는 것을 용이하게 한다.
이제 도 4 및 도 5를 참조하면, 제1 층상 필름(36)은 두께(46)를 갖고, 제2 층상 필름(38)은 두께(50)를 갖는다. 하나 이상의 고굴절률의 내스크래치성 층을 포함하는 것으로 가정되는 제1 층상 필름(36)의 두께(46)는 본 명세서에 설명된 투과율 및 반사율 특성을 여전히 제공하면서 약 1㎛ 이상일 수 있다. 구현 예에서, 두께(46)는 약 1㎛ 내지 약 10㎛, 및 약 2800nm 내지 약 5900nm를 포함하여 1㎛ 내지 50㎛의 범위에 있다. 약 1㎛의 하한은 윈도우(24)에 경도 및 내스크래치성을 여전히 제공하는 대략 최소 두께(46)이다. 두께(46)의 상한은 제1 층상 필름(36)의 층을 기판 위에 배치하는 데 필요한 비용 및 시간에 의해 제한된다. 또한, 두께(46)의 상한은 제1 층상 필름(36)이 기판(30)을 휘게 하는 것을 방지하기 위해 제한되며, 이는 기판(30)의 두께에 따라 결정된다. 제2 층상 필름(38)의 두께(50)는 윈도우(24)에 원하는 투과율 및 반사율 특성을 부여하는 데 필요한 것으로 간주되는 임의의 두께일 수 있다. 구현 예에서, 제2 층상 필름(38)의 두께(50)는 약 800nm 내지 약 7000nm 범위이다.
고굴절률 재료(40)의 두께를 극대화하여 윈도우(24)에 경도, 충격성, 내스크래치성 부여를 통해 앞서 설명한 문제점을 해결하면서, 제1 층상 필름(36) 및 제2 층상 필름의 층의 수량, 두께, 개수 및 재료는 또한 윈도우(24)를 통해 1400 nm 내지 1600 nm 사이의 비교적 높은 적외선 투과율을 제공하도록 구성된다. 구현 예에서, 제1 층과 제2 층상 필름(36)의 교번 층의 두께, 개수 및 재료는 윈도우(24)가 제1 표면(32) 및 제2 표면(34)에 수직인 15°내의 각도에서 제1 표면(32) 및 제2 표면(34)에 입사하는 광에 대해서 1400nm 내지 1600nm의 관심 파장 범위 50nm에 걸쳐 계산된, 90% 이상(예를 들어, 91% 이상, 92% 이상, 93% 이상, 94% 이상, 95% 이상)의 평균 백분율 투과율을 갖도록 구성된다.
구현 예에서, 제1 및 제2 층상 필름(36 및 38)의 교번 층의 두께, 개수 및 재료는 윈도우(24)가 제1 표면(32) 및 제2 표면(34)에 수직인 15°내의 각도에서 제1 표면(32) 및 제2 표면(34)에 입사하는 광에 대해서 1400nm 내지 1600nm의 관심 파장 범위 50nm에 걸쳐 계산된, 0.5% 이하(예를 들어, 0.4% 이하, 0.3% 이하, 0.2% 이하, 0.1% 이하, 0.08% 이하)의 평균 반사율을 갖도록 구성된다. 구현 예에서, 제1 및 제2 층상 필름(36 및 38)의 교번 층의 두께, 개수 및 재료는 윈도우가 제1 표면(32) 및 제2 표면(34)에 대해 수직의 60° 이내의 각도(예를 들어, 0°에서 60°까지, 0°에서 50°까지, 0°에서 40°까지, 0°에서 30°까지의 입사각에서)로 제1 표면(32) 및 제2 표면(34)에 입사하는 광에 대해 1400nm 내지 1600nm의 관심 파장 범위 50nm에 걸쳐 계산된, 85%를 초과(예: 86% 이상, 87% 이상, 88% 이상, 89% 이상, 90% 이상, 91% 이상, 92% 이상)의 평균 P 편광 투과율 및 평균 S 편광 투과율을 갖도록 구성된다. 여기서, "반사율"이라는 용어는 주어진 파장 범위 내에서 재료(예를 들어, 윈도우(24), 기판(30), 제1 층상 필름(36), 제2 층상 필름(38), 또는 이들의 일부)로부터 반사되는 입사 광 파워의 백분율로 정의된다.
구현 예에서, 제1 및 제2 층상 필름(36 및 38)의 교번 층의 두께, 개수 및 재료는 윈도우(24)가 제1 표면(32) 및 제2 표면(34) 상에 수직으로 입사하는 광에 대해서 1400 nm 내지 1600 nm에서 관심 파장 범위 50 nm에 걸쳐 계산된, 95% 이상(예를 들어, 95.5% 이상, 96% 이상, 96.5% 이상, 97.5% 이상, 98% 이상)의 평균 백분율 투과율을 갖도록 구성된다. 여기서, "투과율"과 "백분율 투과율"이라는 용어는 상호 교환적으로 사용되며, 재료(예를 들어, 윈도우(24), 기판(30), 제1 층상 필름(36), 제2 층상 필름(38) 또는 이들의 일부)를 통해서 투과되는 주어진 파장 범위 내의 입사 광 파워의 백분율을 나타낸다.
구현 예에서, 제1 및 제2 층상 필름(36, 38)의 교번 층의 두께, 개수 및 재료는 윈도우(24)가 또한(여기에 설명된 적외선의 광학 성능 요구 사항을 충족하는 것 외에도) 원하는 어두운 외관을 갖도록 구성된다. 예를 들어, 외부 환경(26)(도 1 참조)에서 볼 때, 윈도우(24)는 0°내지 90°범위의 제1 표면(32) 상에서 입사각을 갖는 광에 대해 -6.0 이상 6.0 이하의 CIELAB 색 공간 a* 값을 나타낼 수 있다. 윈도우(24)는 또한 0° 내지 90° 범위의 제1 표면(32)에 대한 입사각을 갖는 광에 대해 -6.0 이상 6.0 이하(예를 들어, -5.0 이상 5.0 이하, -4.0 이상 4.0 이하, -3.0 이상 3.0 이하, -2.5 이상 2.5 이하, -2.5 이상 0 이하)의 CIELAB 색 공간 b* 값을 나타낼 수 있다. 그러한 색 공간 값은 기판(30)이 가시 스펙트럼 전체에 걸쳐 상대적으로 높은 투과율(예를 들어, 90% 초과) 및 낮은 반사율(예를 들어, 22% 이하)을 갖는 구현 예에서도 획득될 수 있다.
구현 예에서, 제1 및 제2 층상 필름(36 및 38)의 교번 층의 두께, 개수 및 재료는 60° 이하의 입사각에서 볼 때 윈도우(24)가 45 미만(예를 들어, 40, 35 이하, 30 이하)의 CIELAB 명도 L* 값을 갖도록 구성된다. 구현 예에서, 제1 및 제2 층상 필름(36 및 38)의 교번 층의 두께, 개수 및 재료는 윈도우(24)가 제1 층상 필름 상에서 수직으로 입사하고 반사되는 광에 대해서 20 미만의 CIELAB 명도 L* 값을 갖도록 구성된다. CIELAB 색 공간과 명도 값의 전술한 조합은 윈도우(24)가 다양한 입사 각도에서 상대적으로 어두운 외관을 갖는다는 것을 나타낸다.
윈도우(24)의 어두운 외관은 제2 층상 필름(38)에 하나 이상의 고굴절률 재료(40) 중 하나로서 실리콘(예를 들어, a-Si)을 통합함으로써 달성될 수 있다. 비정질 실리콘(a-Si)은 상대적으로 고굴절률(1550nm에서 약 3.8)을 갖는 것 외에도 자외선 범위와 가시광선 범위에서 상대적으로 높은 광 흡수를 갖지만 900-1800nm 범위에서는 허용 가능한 광 흡수를 갖는다. 따라서 제1 층상 필름(36) 및 제2 층상 필름(38)의 다른 층과 함께 비정질 실리콘(a-Si) 층의 두께 및 양은 (부분적으로 해당 파장 범위에서 비정질 실리콘의 광학적 흡광도로 인해) 자외선 범위 및 가시광선 범위에서 전자기 복사의 낮은 투과율을 갖지만 적외선 범위의 원하는 부분에서는 높은 투과율을 갖는 윈도우(24)를 제공할 수 있다. 구현 예에서, 제2 층상 필름(38)은 하나 이상의 고굴절률 재료(40) 중 하나로서 비정질 실리콘(a-Si)의 하나 이상의 층을 포함하는 반면, 제1 층상 필름(36)은 포함하지 않는다. 이러한 구조는 실리콘이 기판(30) 뒤에 단독으로 위치하여 외부 환경(26)으로부터 보호된다는 점에서 유리할 수 있다. 결과적으로, 본 명세서에 설명된 나노압자 경도 값은 내스크래치성 층을 제1 층상 필름에 통합함으로써 얻어질 수 있는 한편, 어두운 외관은 실리콘을 제2 층상 필름(38)에 통합함으로써 얻어질 수 있다.
구현 예에서, 실리콘으로 형성된 제2 층상 필름(38)의 교번 층은 250 nm 이상(예를 들어, 300 nm 이상, 325 nm 이상, 350 nm 이상, 375 nm 이상, 400 nm 이상, 500 nm 이상)의 조합된 두께를 갖는다. 구현 예에서, 실리콘으로 형성된 제2 층상 필름(38)의 층들은 250nm 이상의 조합된 두께를 가질 수 있다. 구현 예에서, 출원인은 이러한 두께의 실리콘은 윈도우(24)가 제1 표면(32) 및 제2 표면(34)에 대한 수직의 15° 이내의 각도로 제1 표면(32) 및 제2 표면(34)에 입사하는 광에 대해 400 nm에서 700 nm까지 계산된, 5% 미만(예: 4.5% 이하, 4.0% 이하, 3.5% 이하, 3.0% 이하, 2.5% 이하, 2.5% 이하, 2.0% 이하, 1.5% 이하, 1.0% 이하 0.9% 이하, 0.8% 이하, 0.7% 이하, 1.0% 이하 0.6% 이하, 0.5% 이하, 0.4% 이하, 0.3% 이하, 0.2% 이하, 0.1% 이하)의 평균 백분율 투과율을 갖도록 가시광선을 충분히 흡수한다는 점을 발견했다. 이와 같이, 가시광선을 포함하는 반사된 방사선(28)의 일부(도 2 참조)는 방출기와 센서(18)에 도달하지 않으므로 LIDAR 시스템(12)의 신호 대 잡음비가 향상된다.
구현 예에서, 제2 층상 필름(36)은 실리콘으로 형성된 2개 이상의 층을 포함한다. 구현 예에서, 실리콘으로 형성된 2개 이상의 층 중 적어도 하나는 150nm 이상(예를 들어, 160nm 이상, 170nm 이상, 180nm 이상, 190nm 이상, 200nm 이상)의 두께를 포함한다. 구현 예에서, 제2 층상 필름(36)의 실리콘으로 형성된 2개 이상의 층 중 전부보다는 적은 적어도 2개가 150nm 이상의 두께를 포함한다. 구현 예에서, 제2 층상 필름(38)의 교번 층 중 적어도 7개는 150nm 이상의 두께를 갖는 실리콘층 중 하나와 제2 표면(34) 사이에 배치된다. 구현 예에서, 제2 표면으로부터 150nm 미만의 두께를 포함하는 제2 층상 필름(38)에 함유된 실리콘층은 70nm 이하(예를 들어, 65nm 이하, 60nm 이하, 55nm 이하, 50 nm 이하, 30 nm 이하, 25 nm 이하, 20 nm 이하)의 두께를 포함한다. 기판(30)과 상대적으로 두꺼운 실리콘 층 사이의 이러한 분리는 가시 스펙트럼에서 반사율을 감소시키는 데 도움이 되는 것으로 여겨진다.
구현 예에서, 제1 및 제2 층상 필름(36 및 38)의 교번 층은 가시 스펙트럼에서 비교적 낮은 평균 반사율을 달성하도록 구성된다. 예를 들어, 구현 예에서, 윈도우는 400 nm 내지 700 nm의 파장 범위에서 계산된 10% 이하(예를 들어, 9% 이하, 8% 이하, 7% 이하)의 평균 반사율을 포함한다. 이러한 낮은 반사율은 외부 환경(26)(도 1 참조)에서 볼 때 윈도우(24)가 착색된 외관을 갖는 것을 유리하게 방지하고 본 명세서에 설명된 CIE 색 공간 a* 및 b* 및 명도 L* 값을 달성하는 것을 용이하게 한다.
[0134]
구현 예에서, 윈도우의 가시 스펙트럼의 반사율을 제한하기 위해, 기판(30)에 가장 근접한 제2 층상 필름(38)의 실리콘 층은 제2 층상 필름(38)에서 가장 좁은 실리콘 층이다. 즉, 하나 이상의 고굴절률 재료(40)가 실리콘인 제2 층상 필름(38)의 층 중에서, 기판(30)에 가장 가까운 것이 가장 작은 두께를 포함한다. 구현 예에서, 제2 층상 필름(38)에서 가장 가까운 실리콘 층은 10nm 이하(예를 들어, 8nm 이하, 7nm 이하, 6nm 이하, 5 nm 이하, 4 nm 이하, 3 nm 이하, 2 nm 이하)의 두께를 포함한다. 출원인은 이러한 구조가 제2 층상 필름(38)의 실리콘 함유 층이 착색된 반사율을 유도하는 것을 유리하게 방지하면서도 본 명세서에 기술된 상대적으로 낮은 가시 투과율 값에 여전히 기여한다는 것을 발견했다.
구현 예에서, 제2 층상 필름(38)의 기판(30)에 가장 가까운 하나 이상의 고굴절률 재료(40)의 층은 실리콘이 아니다. 구현 예에서, 예를 들어, 기판(30)에 가장 가까운 하나 이상의 고굴절률 재료(40)의 층은 제1 층상 필름에 사용된 동일한 고굴절률 재료(예를 들어, SiNx, SiOxN-Y, Si3N4 --)로 구성될 수 있다. 구현 예에서, 제2 층상 필름(38)에서 기판(30)에 가장 가까운 하나 이상의 고굴절률 재료(40)의 층은 실리콘으로 구성되지 않은 유일한 고굴절률 층이다. 이론에 얽매이기를 바라지 않고, 출원인은 이러한 구조가 실리콘을 제2 층상 필름(38)에 통합할 때, 특히 제2 층상 필름(38)에 포함된 실리콘 층이 8 nm 이상의 두께를 포함할 때 가시 스펙트럼의 반사율을 줄이는 데 도움이 될 수 있다고 믿는다.
제1 층상 필름(36) 및 제2 층상 필름(38)의 층(즉, 고굴절률 재료(40) 및 저굴절률 재료(42)의 층)은 이산 증착 또는 연속 증착 공정을 포함하는 당업계에 공지된 임의의 방법에 의해 형성될 수 있다. 하나 이상의 구현 예에서, 층은 연속 증착 공정만을 사용하여 형성될 수 있거나, 대안적으로는 개별 증착 공정만을 사용하여 형성될 수 있다.
실시 예
다음 실시 예는 윈도우(24)가 입사 전자기 방사선의 입사각과 파장의 함수로서 원하는 평균 투과율과 평균 반사율을 갖도록 제1 층상 필름(36) 및 제2 층상 필름(38)의 층의 수량, 두께, 개수 및 재료가 어떻게 구성될 수 있는지 보여주기 위해 컴퓨터 기반 모델링을 사용하여 모두 모델링된 실시 예이다.
각 재료에 포함된 재료의 굴절률과 소광 계수는 400 nm 내지 1600 nm의 스펙트럼 범위에 걸쳐 파장에 따른 함수로 측정되었다. SiOxNy, SiNx, SiO2, Si 및 알루미노실리케이트 유리 기판(Corning 코드 2320)에 대한 굴절률 및 광학 흡광도가 아래 표 A에 제공되어 있다. 이러한 재료는 다음 실시 예 중 일부에서 고굴절률 재료(40), 저굴절률 재료(42) 및 기판(30)으로 활용된다.
<표 A>
그런 다음 이러한 굴절률을 사용하여 투과 및 반사 스펙트럼을 계산했다. 모델링된 실시 예에서는 설명 표에서 편의상 단일 굴절률 값을 사용하며, 이는 약 1550nm 파장의 굴절률 분산 곡선에서 선택한 지점에 해당한다.
실시 예 1 - 실시 예 1의 윈도우(24)는 알루미노실리케이트 유리(코닝 코드 2320)의 기판(30)의 제1 표면(32) 위에 제1 층상 필름(36)을 포함했다. 윈도우(24)는 또한 기판(30)의 제2 표면(34) 위에 제2 층상 필름(38)을 포함했다. 제1 층상 필름(36)은 저굴절률 재료(42)로서 SiO2(위 표 A의 SiO2(1) 재료) 및 고굴절률 재료(40)로서 SiOxNy의 25개 교번 층을 포함하였다. 층(18)은 두께가 2000 nm인 고굴절률 재료(40)의 내스크래치성 층이었다. 층 1-17은 말단 표면(44)으로부터 내스크래치성 층을 분리하는 1398.6 nm의 조합된 두께를 갖는 광학 제어 층이었다. 층 18-25는 제1 표면(32)으로부터 내스크래치성 층을 분리하고 252.1 nm의 조합된 두께를 갖는 굴절률 정합층이었다. 본 실시 예에서, 내스크래치성 층은 제1 층상 필름(36)의 두께의 54.78%를 구성하였다.
제2 층상 필름(38)은 저굴절률 재료(42)와 고굴절률 재료(40)의 15개의 교번 층을 포함했다. 이 실시 예에서, 저굴절률 재료(42)는 SiO2인 반면, 고굴절률 재료(40)는 SiOxNy 및 Si의 조합물이었다. 도시된 바와 같이, 층(28) - 기판(30)에 가장 근접한 고굴절률 재료(40)의 층(이 실시 예에서는 층(26))은 SiOxNy인 반면, 고굴절률 재료(40)의 나머지 층은 Si였다. 기판(30)에 가장 근접한 Si 층인 층(30)은 두께가 8.1 nm인 가장 좁은 Si 층이었다. 실리콘층의 조합된 두께는 595 nm였으며, 이는 제2 층상 필름(38)의 전체 두께의 46.2%를 구성하였다.
실시 예 1에서 사용한 Si 재료의 굴절률 및 소광계수 값을 도 6에 나타내었다. 도시된 바와 같이, 이 실시 예에 사용된 Si 재료의 소광계수는 700nm에서 0.23이며, 이는 실시 예 1의 실리콘 층의 조합된 두께에 대한 약 1.37% 내부 투과율(실리콘만 해당)에 해당한다. 400 nm에서, 소광 계수는 2.2이다. 결과적으로, 조합된 실리콘층의 투과도는 700 nm에서보다 400 nm에서 훨씬 낮을 것으로 예상된다.
제1 층상 필름(36)과 제2 층상 필름(38)의 각 층의 두께는 하기 표 1과 같이 구성하였고, 이를 이용하여 도 7-13에 기재된 투과율, 반사율, CIELAB 색공간 및 명도 값, 나노압입 경도 값을 계산하였다.
<표 1>
도 7은 400 nm 내지 1600 nm의 스펙트럼 범위 전체에 걸쳐 윈도우(24)에 수직으로 입사하는 광의 실시 예 1에 따른 윈도우(24)의 모델링된 투과율을 보여주는 제1 곡선(702), 400 nm 내지 1600 nm의 스펙트럼 범위 전체에 걸쳐 제2 층상 필름(38)에 수직으로 입사하는 광의 모델링된 반사율을 보여주는 제2 곡선(704), 및 400 nm 내지 1600 nm의 스펙트럼 범위 전체에 걸쳐 제1 층상 필름(36)에 수직으로 입사하는 광의 모델링된 반사율을 보여주는 제3 곡선(706)을 포함하는 플롯을 도시한다. 도시된 바와 같이, 제1 층상 필름(36) 및 제2 층상 필름(38)의 수량, 두께, 수 및 재료는 실시 예 1의 윈도우(24)가 1420nm의 파장을 초과하여 윈도우(24)에 수직으로 입사하는 광이 90% 초과의 투과율을 갖도록 구성되었다. 가시광선 전체에 걸쳐 투과율은 2% 미만이다. 곡선(704 및 706)에 도시된 바와 같이, 제1 층상 필름(36) 또는 제2 층상 필름(38)에서 볼 때, 실시 예 1에 따른 윈도우(24)는 1500nm 초과의 파장에 대해 1% 미만의 반사율을 갖는다. 가시 스펙트럼 전반에 걸쳐, 제1 층상 필름(36)에서 볼 때, 실시 예 1에 따른 윈도우는 9% 미만의 반사율을 갖는다. 이와 같이 도 7의 결과는 실시 예 1에 따른 윈도우(24)의 효능이 본 명세서에 설명된 적외선 파장에서 효과적인 반사 방지 성능을 제공하는 동시에 가시 스펙트럼에서 투과 및 반사를 효과적으로 방지한다는 것을 입증한다.
도 8에서 밝혀진 바와 같이, 제1 층상 필름(36) 및 제2 층상 필름(38)의 수량, 두께, 개수 및 재료는 실시 예 1의 윈도우(24)가 1500nm에서 1600nm까지 연장되는 파장 범위 전체에 걸쳐 제1 표면(32) 또는 제2 표면(34)에 수직으로 입사하는 광에 대해 92.25% 초과의 투과율을 갖도록 구성되었다. 도 9에서 밝혀진 바와 같이, 실시 예 1의 윈도우(24)가 제1 표면과 제2 표면에 수직의 60° 이내의 각도로 제1 표면과 제2 표면에 입사하는 광에 대해 1500nm에서 1600nm까지 관심 파장 범위에서 계산된, 87% 초과의 평균 P 편광 투과율과 평균 S 편광 투과율을 갖도록 제1 층상 필름(36) 및 제2 층상 필름(38)의 수량, 두께, 개수 및 재료가 구성되었다.
도 10에서 밝혀진 바와 같이, 제1 층상 필름(36) 및 제2 층상 필름(38)의 수량, 두께, 수 및 재료는 실시 예 1의 윈도우(24)가 1500 nm 내지 1600 nm의 대략적인 파장 범위 내에서 기판(300)에 수직으로 입사하는 광에 대해 0.8% 미만의 제1 층상 필름(36)의 말단 표면(44) 및 제2 층상 필름(38)의 말단 표면(48)의 백분율 반사율을 갖도록 구성되었다. 제1 및 제2 층상 필름(36 및 38)이 기준 파장 범위에서 상대적으로 낮은 흡광도를 갖는 재료로 구성되었기 때문에 말단 표면(44)으로부터의 반사율은 말단 표면(48)으로부터의 반사율과 유사하다. 도시된 바와 같이, 모델링된 반사율은 약 1550 nm에서 약 0.1%의 최소값에 도달하고, 반사율은 1525 nm 내지 1575 nm의 파장 범위 전체에서 0.25% 미만이다.
도 11에서 밝혀진 바와 같이, 제1 층상 필름(36) 및 제2 층상 필름(38)의 수량, 두께, 개수 및 재료는 실시 예 1의 윈도우(24)가 가시 스펙트럼 전체에 걸쳐 실질적으로 1.0% 미만의 투과율을 갖도록 구성되었다. 400nm에서 650nm까지의 가시광선 투과율은 0.2% 미만이다. 600nm 미만의 파장의 경우 가시광선 투과율은 0.1% 미만이다. 이러한 낮은 투과율 값은 부분적으로 제2 층상 필름(38)의 실리콘 층에 의한 가시광선의 흡광도에 기인하는 것으로 여겨진다.
도 12a 및 도 12b에서 밝혀진 바와 같이, 제1 층상 필름(36) 및 제2 층상 필름(38)의 수량, 두께, 개수 및 재료는 실시 예 1의 윈도우(24)가 제1 층상 필름(36)의 말단 표면(44)에서 볼 때 어두운 외관을 갖도록 구성되었다. 도 12a에 도시된 바와 같이, 말단 표면(44)에서 반사된 광에 대한 실시 예 1에 대한 시뮬레이션된 CIELAB 단일 표면 반사 색상 데이터를 제공한다. 단일 표면 반사광의 색상은 CIELAB 색상 좌표를 사용하여 특성화할 수 있다. 색 공간의 a* 축은 녹색-빨간색 색상 구성 요소를 나타내며 음수 a* 값은 녹색에 해당하고 양수 a* 값은 빨간색에 해당한다. 색 공간의 b* 축은 파란색-노란색 구성 요소를 나타내며 음수 b* 값은 파란색에 해당하고 양수 b* 값은 노란색에 해당한다. a* 및 b* 값이 원점에 가까울수록 반사광의 색상이 관찰자에게 더 중립적으로 나타난다. CIELAB a* 및 b* 값은 0°내지 90° 범위의 다양한 입사각에서 광원을 시뮬레이션하여 생성되었다. 도시된 바와 같이, a* 값의 범위는 약 -2.25 내지 약 0.4인 반면, b* 값의 범위는 약 -2.2 내지 약 1.25이다. 이는 실시 예 1에 따른 윈도우(24)가 외부 환경(26)(도 1 참조)에서 볼 때 중립적 외관을 갖는다는 것을 나타낸다.
도 12b는 모델링된 CIELAB 명도 L* 값을 말단 표면(44) 상의 입사각의 함수로 묘사합니다. 도시된 바와 같이, 60° 이하의 입사각에 대해, 명도 L* 값은 30 이하dl다. 이는 실시 예 1에 따른 윈도우(24)가 외부 환경(26)(도 1 참조)에서 볼 때 어두운 외관을 갖는다는 것을 나타낸다.
도 13은 본 명세서의 실시 예 1에 따라 구성된 2개의 샘플에 대해 깊이의 함수로서 측정된 나노압입 경도를 나타낸다. 경도 값은 여기에 설명된 Berkovich 압자 경도 시험을 통해 시뮬레이션되었다. 첫 번째 샘플은 50 nm 내지 1000 nm의 깊이 범위에 대해 측정되었으며, 두 번째 샘플은 50 nm 내지 2000 nm의 깊이 범위에 대해 측정되었다. 도 11에 도시된 바와 같이, 두 샘플 모두 대략 250 nm 깊이에서 8 GPa 초과의 제1 최대 경도(1104)를 나타냈다. 두 번째 샘플은 또한 대략 1050 nm 깊이에서 10 GPA 초과의 제2 최대 경도(1102)를 나타냈다. 이론에 구애됨이 없이, 깊이가 1050 nm에 도달하면 내스크래치성 층 아래로 전파되는 압자에 의해 야기되는 응력 장으로 인해 최대 경도는 내스크래치성 층 위에 있는 것으로 여겨진다. 도 11에 도시된 바와 같이, 실시 예 1에 따른 윈도우(24)는 250nm 내지 2000nm의 깊이 범위에 걸쳐 8GPa보다 큰 나노압입 경도를 나타낸다. 실시 예 1에 따른 윈도우(24)는 또한 750 nm 내지 2000 nm의 깊이 범위에 걸쳐 9 GPa보다 큰 나노압입 경도를 나타낸다. 이는 이 실시 예가 다양한 응용 분야에 유리한 내스크래치성/손상 저항성을 제공한다는 것을 나타낸다.
실시 예 2 - 실시 예 2의 윈도우(24)는 알루미노실리케이트 유리(코닝 코드 2320)의 기판(30)의 제1 표면(32) 위에 제1 층상 필름(36)을 포함했다. 윈도우(24)는 또한 기판(30)의 제2 표면(34) 위에 제2 층상 필름(38)을 포함했다. 제1 층상 필름(36)은 저굴절률 재료(42)로서 SiO2(표 A의 SiO2(2) 재료) 및 고굴절률 재료(40)로서 SiNx(표 A의 SiNx(1) 재료)의 21개의 교번 층을 포함했다. 층(14)은 고굴절률 재료(40)의 내스크래치성 층이었으며, 두께는 2000nm이고 다음으로 표 A의 SiNx(2) 재료로 구성되었다. 층 1-13은 말단 표면(44)으로부터 내스크래치성 층을 분리하는 1063.9nm의 조합된 두께를 갖는 광학 제어 층이었다. 층 15-21은 내스크래치성 층을 제1 표면(32)으로부터 분리하고 241.8 nm의 조합된 두께를 갖는 굴절률 정합 층이었다. 본 실시 예에서, 내스크래치성 층은 제1 층상 필름(36)의 두께의 60.5%를 구성하였다.
제2 층상 필름(38)은 저굴절률 재료(42)와 고굴절률 재료(40)의 13개의 교번 층을 포함했다. 이 실시 예에서, 저굴절률 재료(42)는 SiO2(표 A의 SiO2(2) 재료)인 반면, 고굴절률 재료(40)는 SiNx(표 A의 SiNx(1) 재료)와 Si의 조합이었다. 도시된 바와 같이, 층(24) - 기판(30)에 가장 근접한 고굴절률 재료(40)의 층(이 실시 예에서는 층(20))은 SiNx이었고, 고굴절률 재료(40)의 나머지 층은 Si였다. 기판(30)에 가장 근접한 Si 층인 층 26은 두께가 8.0 nm인 가장 좁은 Si 층이었다. 실리콘층의 조합된 두께는 414.6 nm였으며, 이는 제2 층상 필름(38)의 전체 두께의 39.49%를 구성하였다.
실시 예 2에서 사용한 Si 재료의 굴절률 및 소광계수 값을 도 14에 나타내었다. 도시된 바와 같이, 이 실시 예에 사용된 Si 재료의 소광계수는 700nm에서 0.29이며, 이는 실시 예 2의 실리콘 층의 조합된 두께에 대한 약 2.29% 내부 투과율(실리콘만 해당)에 해당한다. 400 nm에서, 소멸 계수는 2.2이다. 결과적으로 조합된 실리콘층의 투과율은 700nm에서보다 400nm에서 훨씬 낮을 것으로 예상된다.
제1 층상 필름(36)과 제2 층상 필름(38)의 각 층의 두께는 하기 표 2와 같이 구성하였고, 이를 이용하여 도 15-20b에 기재된 투과율, 반사율, CIELAB 색공간 및 명도 값, 나노압입 경도를 계산하였다.
<표 2>
도 15는 400 nm 내지 1600 nm의 스펙트럼 범위 전체에 걸쳐 윈도우(24)에 수직으로 입사하는 광의 실시 예 2에 따른 윈도우(24)의 모델링된 투과율을 보여주는 제1 곡선(1502), 400 nm 내지 1600 nm의 스펙트럼 범위 전체에 걸쳐 제1 층상 필름(36)에 수직으로 입사하는 광의 모델링된 반사율을 보여주는 제2 곡선(1504), 및 400 nm 내지 1600 nm의 스펙트럼 범위 전체에 걸쳐 제2 층상 필름(38)에 수직으로 입사하는 광의 모델링된 반사율을 보여주는 제3 곡선(1506)을 포함하는 플롯을 도시한다. 도시된 바와 같이, 제1 층상 필름(36) 및 제2 층상 필름(38)의 수량, 두께, 개수 및 재료는 1380 nm의 파장 초과의 윈도우(24)에 입사하는 광이 90%보다 큰 투과율을 갖도록 구성되었다. 가시광선 전체에 걸쳐 투과율은 2% 미만이다. 곡선(1504 및 1506)에 도시된 바와 같이, 제1 층상 필름(36) 또는 제2 층상 필름(38)에서 볼 때, ttlf시2에 따른 윈도우(24)는 1500nm 초과의 파장에 대해 1% 미만의 반사율을 갖는다. 가시 스펙트럼 전체에 걸쳐, 제1 층상 필름(36)에서 볼 때, 실시 예 2에 따른 윈도우는 22% 미만의 반사율을 갖는다. 이와 같이 도 15의 결과는 실시 예 2에 따른 윈도우(24)의 효능이 본 명세서에 설명된 적외선 파장에서 효과적인 반사 방지 성능을 제공하는 동시에 가시 스펙트럼에서 투과 및 반사를 효과적으로 방지한다는 것을 입증한다.
도 16에서 밝혀진 바와 같이, 제1 층상 필름(36) 및 제2 층상 필름(38)의 수량, 두께, 개수 및 재료는 실시 예 2의 윈도우(24)가 1500nm에서 1600nm까지 연장되는 파장 범위 전체에 걸쳐 제1 표면(32) 또는 제2 표면(34) 상에 수직으로 입사하는 광에 대해 99.6% 초과의의 투과율을 갖도록 구성되었다. 도 17에서 밝혀진 바와 같이, 제1 층상 필름(36)과 제2 층상 필름(38)의 수량, 두께, 개수, 재료는 실시 예 2의 윈도우(24)가 제1 표면과 제2 표면에 수직의 60° 이내의 각도로 제1 표면과 제2 표면에 입사하는 광에 대해 1500nm에서 1600nm까지 관심 파장 범위에서 계산된, 91.75% 초과의 평균 P 편광 투과율과 평균 S 편광 투과율을 갖도록 구성되었다.
도 18에서 밝혀진 바와 같이, 제1 층상 필름(36)과 제2 층상 필름(38)의 수량, 두께, 수 및 재료는 실시예 2의 윈도우(24)가 1500 nm 내지 1600 nm의 대략적인 파장 범위 내에서 기판(300)에 기판 상에 수직으로 입사하는 광에 대해 제1 층상 필름(36)의 말단 표면(44)(및 윈도우(24)의 각 층)과 제2 층상 필름(38)의 말단 표면(48)으로부터 0.4% 미만의 백분율 반사율을 갖도록 구성되었다. 제1 및 제2 층상 필름(36 및 38)이 기준 파장 범위에서 상대적으로 낮은 흡광도를 갖는 재료로 구성되었기 때문에 말단 표면(44)으로부터의 반사율은 말단 표면(48)으로부터의 반사율과 유사하다. 도시된 바와 같이, 모델링된 반사율은 약 1550 nm에서 약 0.1%의 최소값에 도달하고, 반사율은 1510 nm 내지 1600 nm의 파장 범위 전체에서 0.25% 미만이다.
도 19에서 밝혀진 바와 같이 제1 층상 필름(36) 및 제2 층상 필름(38)의 수량, 두께, 개수 및 재료는 실시 예 2의 윈도우(24)가 가시 스펙트럼 전체에 걸쳐 실질적으로 1.0% 미만의 투과율을 갖도록 구성되었다. 400nm에서 650nm까지의 가시광선 투과율은 0.2% 미만이다. 550nm 미만의 파장의 경우 가시광선 투과율은 0.1% 미만이다. 이러한 낮은 투과율 값은 제2 층상 필름(38)의 실리콘 층에 의한 가시광선의 흡광도에 적어도 부분적으로 기인하는 것으로 여겨진다.
도 20a 및 도 20b에서 밝혀진 바와 같이, 제1 층상 필름(36) 및 제2 층상 필름(38)의 수량, 두께, 개수 및 재료는 실시 예 2의 윈도우(24)가 제1 층상 필름(36)의 말단 표면(44)에서 볼 때 어두운 외관을 갖도록 구성되었다. 도 20a는 말단 표면(44)에서 반사된 광에 대한 실시 예 2에 대한 시뮬레이션된 CIELAB 단일 표면 반사 색상 데이터를 제공한다. 단일 표면 반사광의 색상은 CIELAB 색상 좌표를 사용하여 특성화할 수 있다. 색 공간의 a* 축은 녹색-빨간색 색상 구성 요소를 나타내며 음수 a* 값은 녹색에 해당하고 양수 a* 값은 빨간색에 해당한다. 색 공간의 b* 축은 파란색-노란색 구성 요소를 나타내며 음수 b* 값은 파란색에 해당하고 양수 b* 값은 노란색에 해당한다. a* 및 b* 값이 원점에 가까울수록 반사광의 색상이 관찰자에게 더 중립적으로 나타난다. CIELAB a* 및 b* 값은 0°내지 90° 범위의 다양한 입사각에서 광원을 시뮬레이션하여 생성되었다. 도시된 바와 같이, a* 값의 범위는 약 -2.0 내지 약 0.75인 반면, b* 값의 범위는 약 -2.1 내지 약 1.3이다. 이는 실시예 2에 따른 윈도우(24)가 외부 환경(26)에서 볼 때 중립적 외관을 갖는다는 것을 나타낸다(도 1 참조).
도 20b는 모델링된 CIELAB 명도 L* 값을 말단 표면(44) 상의 입사각의 함수로서 묘사한다. 도시된 바와 같이, 60° 이하의 입사각에 대해, 명도 L* 값은 35 이하이다. 이는 실시 예 2에 따른 윈도우(24)가 외부 환경(26)(도 1 참조)에서 볼 때 어두운 외관을 갖는다는 것을 나타낸다.
실시 예 3 - 실시 예 3의 윈도우(24)는 알루미노실리케이트 유리(코닝 코드 2320)의 기판(30)의 제1 표면(32) 위에 제1 층상 필름(36)을 포함했다. 윈도우(24)는 또한 기판(30)의 제2 표면(34) 위에 제2 층상 필름(38)을 포함했다. 제1 층상 필름(36)은 저굴절률 재료(42)(표 A의 SiO2(1) 재료)로서 SiO2와 고굴절률 재료(40)로서 SiNx(표 A의 SiNx(1)의)의 25개 교번 층을 포함했다. 층 18은 두께가 2000nm인 고굴절률 재료(40)(표 A의 SiNx(2) 재료)의 내스크래치성 층이었다. 층 1-17은 말단 표면(44)으로부터 내스크래치성 층을 분리하는 1387.5 nm의 조합된 두께를 갖는 광학 제어 층이었다. 층 19-25는 제1 표면(32)으로부터 내스크래치성 층을 분리하고 249.5 nm의 조합된 두께를 갖는 굴절률 정합층이었다. 이 실시 예에서, 내스크래치성 층은 제1 층상 필름(36)의 두께의 54.99%를 구성하였다.
제2 층상 필름(38)은 저굴절률 재료(42)와 고굴절률 재료(40)의 15개의 교번 층을 포함했다. 이 실시 예에서, 저굴절률 재료(42)는 SiO2(표 A의 SiO2(2) 재료)인 반면, 고굴절률 재료(40)는 SiNx(표 A의 SiNx(1) 재료)와 Si의 조합이었다. 도시된 바와 같이, 층(28) - 기판(30)에 가장 근접한 고굴절률 재료(40)의 층(이 실시 예에서는 층(20))은 SiNx이었고, 고굴절률 재료(40)의 나머지 층은 Si였다. 기판(30)에 가장 근접한 Si 층인 층 30은 두께가 8.0 nm인 가장 좁은 Si 층이었다. 실리콘 층의 조합된 두께는 584.28 nm였으며, 이는 제2 층상 필름(38)의 전체 두께의 46.62%를 구성했다. 실시 예 3에서 사용된 실리콘 재료는 실시 예 2에 대해 위에서 설명한 것과 동일했습니다(도 14에 도시된 특성을 가짐).
제1 층상 필름(36) 및 제2 층상 필름(38)의 층의 두께는 아래 표 3에 제시된 바와 같이 구성되었고, 도 21-26b에서 제시된 투과율, 반사율, CIELAB 색 공간 및 명도 값, 및 나노압입 경도를 계산하는 데 사용되었다.
도 21은 400 nm 내지 1600 nm의 스펙트럼 범위 전체에 걸쳐 윈도우(24)에 수직으로 입사하는 광의 실시 예 3에 따른 윈도우(24)의 모델링된 투과율을 보여주는 제1 곡선(2102), 400 nm 내지 1600 nm의 스펙트럼 범위 전체에 걸쳐 제1 층상 필름(36)에 수직으로 입사하는 광의 모델링된 반사율을 보여주는 제2 곡선(2104), 및 400 nm 내지 1600 nm의 스펙트럼 범위 전체에 걸쳐 제2 층상 필름(38)에 수직으로 입사하는 광의 모델링된 반사율을 도시하는 제3 곡선(2106)을 포함하는 플롯을 도시한다. 도시된 바와 같이, 제1 층상 필름(36) 및 제2 층상 필름(38)의 양, 두께, 개수 및 재료는 1420 nm의 파장 초과로 윈도우(24)에 수직으로 입사하는 광이 90%보다 큰 투과율을 갖도록 구성되었다. 가시광선 전체에 걸쳐 투과율은 2% 미만이다. 곡선(2104 및 2106)에 도시된 바와 같이, 제1 층상 필름(36) 또는 제2 층상 필름(38)에서 볼 때, 실시 예 3에 따른 윈도우(24)는 1500nm 초과의 파장에 대해 1% 미만의 반사율을 갖는다. 가시 스펙트럼 전반에 걸쳐, 제1 층상 필름(36)에서 볼 때, 실시 예 3에 따른 윈도우는 10% 미만의 반사율을 갖는다. 이와 같이 도 21의 결과는 실시 예 3에 따른 윈도우(24)의 효능이 본 명세서에 설명된 적외선 파장에서 효과적인 반사 방지 성능을 제공하는 동시에 가시 스펙트럼에서 투과 및 반사를 효과적으로 방지한다는 것을 입증한다.
도 22에서 밝혀진 바와 같이, 제1 층상 필름(36) 및 제2 층상 필름(38)의 수량, 두께, 개수 및 재료는 실시 예 3의 윈도우(24)가 1500nm에서 1600nm까지 연장되는 파장 범위 전체에 걸쳐 제1 표면(32) 또는 제2 표면 상에 수직으로 입사하는 광에 대해서 99.0% 초과의 투과율을 갖도록 구성되었다. 도 23에서 밝혀진 바와 같이, 제1 층상 필름(36)과 제2 층상 필름(38)의 수량, 두께, 개수 및 재료는 실시 예 3의 윈도우(24)가 제1 표면과 제2 표면에 수직의 60° 이내의 각도로 제1 표면과 제2 표면에 입사하는 광에 대해 1500nm에서 1600nm까지 관심 파장 범위에서 계산된, 88% 초과의 평균 P 편광 투과율과 평균 S 편광 투과율을 갖도록 구성되었다.
도 24에서 밝혀진 바와 같이, 제1 층상 필름(36) 및 제2 층상 필름(38)의 수량, 두께, 개수 및 재료는 실시예 3의 윈도우(24)가 1500 nm 내지 1600 nm의 대략적인 파장 범위 내에서 기판(300)에 수직으로 입사하는 광에 대해 제1 층상 필름(36)의 말단 표면(44)(및 윈도우(24)의 각 층)과 제2 층상 필름(38)의 말단 표면(48)으로부터의 반사율이 1.0% 미만이 되도록 구성되었다. 제1 및 제2 층상 필름(36 및 38)이 기준 파장 범위에서 상대적으로 낮은 흡광도를 갖는 재료로 구성되었기 때문에 말단 표면(44)으로부터의 반사율은 말단 표면(48)으로부터의 반사율과 유사하다. 도시된 바와 같이, 모델링된 반사율은 약 1540 nm에서 약 0.1%의 최소값에 도달하고, 반사율은 1530 nm 내지 1600 nm의 파장 범위 전체에서 0.2% 미만이다.
도 25에서 밝혀진 바와 같이, 제1 층상 필름(36) 및 제2 층상 필름(38)의 수량, 두께, 개수 및 재료는 실시예 3의 윈도우(24)가 가시 스펙트럼 전체에 걸쳐 실질적으로 0.5% 미만의 투과율을 갖도록 구성되었다. 400 nm에서 600 nm까지 가시광선 스펙트럼의 투과율은 0.1% 미만이다. 이러한 낮은 투과율 값은 부분적으로 제2 층상 필름(38)의 실리콘 층에 의한 가시광선의 흡광도에 기인하는 것으로 여겨진다.
도 26a 및 도 26b에서 밝혀진 바와 같이, 제1 층상 필름(36) 및 제2 층상 필름(38)의 수량, 두께, 개수 및 재료는 실시 예 3의 윈도우(24)가 제1 층상 필름(36)의 말단 표면(44)에서 볼 때 어두운 외관을 갖도록 구성되었다. 도 26a는 말단 표면(44)에서 반사된 광에 대한 실시 예 3에 대한 시뮬레이션된 CIELAB 단일 표면 반사 색상 데이터를 제공한다. 단일 표면 반사광의 색상은 CIELAB 색상 좌표를 사용하여 특성화할 수 있다. 색 공간의 a* 축은 녹색-빨간색 색상 구성 요소를 나타내며 음수 a* 값은 녹색에 해당하고 양수 a* 값은 빨간색에 해당한다. 색 공간의 b* 축은 파란색-노란색 구성 요소를 나타내며 음수 b* 값은 파란색에 해당하고 양수 b* 값은 노란색에 해당한다. a* 및 b* 값이 원점에 가까울수록 반사광의 색상이 관찰자에게 더 중립적으로 나타난다. CIELAB a* 및 b* 값은 0°내지 90° 범위의 다양한 입사각에서 광원을 시뮬레이션하여 생성되었다. 곡선(2602)에 도시된 바와 같이, a* 값의 범위는 약 -2.25 내지 약 0.4인 반면, b* 값의 범위는 약 -2.0 내지 약 0.5이다. 이는 실시 예 3에 따른 윈도우(24)가 외부 환경(26)(도 1 참조)에서 볼 때 중립적 외관을 갖는다는 것을 나타낸다.
도 26b는 모델링된 CIELAB 명도 L* 값을 말단 표면(44) 상의 입사각의 함수로 도시한다. 도시된 바와 같이, 60° 이하의 입사각에 대해, 명도 L* 값은 30 이하이다. 이는 실시 예 3에 따른 윈도우(24)가 외부 환경(26)(도 1 참조)에서 볼 때 어두운 외관을 갖는다는 것을 나타낸다.
실시 예 4 - 실시 예 4의 윈도우(24)는 알루미노실리케이트 유리(코닝 코드 2320)의 기판(30)의 제1 표면(32) 위에 제1 층상 필름(36)을 포함했다. 윈도우(24)는 또한 기판(30)의 제2 표면(34) 위에 제2 층상 필름(38)을 포함했다. 제1 층상 필름(36)은 굴절률 재료(42)(표 A의 SiO2(2) 재료)로서 SiO2와 고굴절률 재료(40)로서 SiNx(표 A의 SiNx(1))의 29개의 교번 층을 포함했다. 층(20)은 2000nm의 두께를 갖는 고굴절률 재료(40)(표 A의 SiNx(2) 재료)의 내스크래치성 층이었다. 층 1-19는 말단 표면(44)으로부터 내스크래치성 층을 분리하는 1361.8 nm의 조합된 두께를 갖는 광학 제어 층이었다. 층 21-29는 제1 표면(32)으로부터 내스크래치성 층을 분리하고 326.0nm의 조합된 두께를 갖는 굴절률 정합층이었다. 이 실시 예에서, 내스크래치성 층은 제1 층상 필름(36)의 두께의 54.23%를 구성하였다.
제2 층상 필름(38)은 저굴절률 재료(42)와 고굴절률 재료(40)의 15개의 교번 층을 포함했다. 이 실시 예에서, 저굴절률 재료(42)는 SiO2(표 A의 SiO2(2) 재료)인 반면, 고굴절률 재료(40)는 SiNx(표 A의 SiNx(1) 재료)와 Si의 조합이었다. 도시된 바와 같이, 층(32) - 기판(30)에 가장 근접한 고굴절률 재료(40)의 층(이 실시 예에서는 층(20))은 SiNx이었고, 고굴절률 재료(40)의 나머지 층은 Si였다. 기판(30)에 가장 근접한 Si 층인 층(34)은 두께가 8.23 nm인 가장 좁은 Si 층이었다. 실리콘 층의 조합된 두께는 585nm였으며, 이는 제2 층상 필름(38)의 전체 두께의 45.41%를 구성했다. 실시 예 4에서 사용된 실리콘 재료는 실시 예 2에 대해 위에서 설명한 것과 동일하다(도 14에서 도시된 특성을 가짐).
제1 층상 필름(36)과 제2 층상 필름(38)의 각 층의 두께는 하기 표 4와 같이 구성하였고, 이를 이용하여 도 27-32b에 기재된 투과율, 반사율, CIELAB 색공간 및 명도 값, 나노압입 경도를 계산하였다.
<표 4>
도 27은 400 nm 내지 1600 nm의 스펙트럼 범위 전체에 걸쳐 윈도우(24)에 수직으로 입사하는 광의 실시 예 4에 따른 윈도우(24)의 모델링된 투과율을 보여주는 제1 곡선(2702), 400 nm 내지 1600 nm의 스펙트럼 범위 전체에 걸쳐 제1 층상 필름(36)에 수직으로 입사하는 광의 모델링된 반사율을 보여주는 제2 곡선(2704), 및 400 nm 내지 1600 nm의 스펙트럼 범위 전체에 걸쳐 제2 층상 필름(38)에 수직으로 입사하는 광의 모델링된 반사율을 나타내는 제3 곡선(2706)을 포함하는 플롯을 도시한다. 도시된 바와 같이, 제1 층상 필름(36) 및 제2 층상 필름(38)의 수량, 두께, 수 및 재료는 1400 nm의 파장 초과로 윈도우(24)에 수직으로 입사하는 광이 90%보다 큰 투과율을 갖도록 구성되었다. 가시광선 전체에 걸쳐 투과율은 1% 미만이다. 곡선(2704 및 2706)에 도시된 바와 같이, 제1 층상 필름(36) 또는 제2 층상 필름(38)에서 볼 때, 실시 예 4에 따른 윈도우(24)는 1500nm 이상의 파장에 대해 1% 미만의 반사율을 갖는다. 가시 스펙트럼 전반에 걸쳐, 제1 층상 필름(36)에서 볼 때, 실시 예 4에 따른 윈도우는 22% 미만의 반사율을 갖는다(반사율은 약 420 nm보다 큰 파장에 대해 10% 미만임). 이와 같이 도 27의 결과는 실시 예 4에 따른 윈도우(24)의 효능이 본 명세서에 설명된 적외선 파장에서 효과적인 반사 방지 성능을 제공하는 동시에 가시 스펙트럼에서 투과 및 반사를 효과적으로 방지한다는 것을 입증한다.
도 28에서 밝혀진 바와 같이, 제1 층상 필름(36)과 제2 층상 필름(38)의 수량, 두께, 개수 및 재료는 실시 예 4의 윈도우(24)가 1500 nm 내지 1600 nm의 파장 범위에 걸쳐 제1 표면(32) 또는 제2 표면(34)에 수직으로 입사하는 광에 대해 99.4% 초과의 투과율을 갖도록 구성되었다. 도 29에서 밝혀진 바와 같이, 제1 층상 필름(36)과 제2 층상 필름(38)의 수량, 두께, 개수, 재료는 실시 예 4의 윈도우(24)가 제1 표면과 제2 표면에 수직의 60° 이내의 각도로 제1 표면과 제2 표면에 입사하는 광에 대해 1500nm에서 1600nm까지 관심 파장 범위에서 계산된, 92.2% 초과의 평균 P 편광 투과율과 평균 S 편광 투과율을 갖도록 구성되었다. S 및 P 편광 투과율은 1530 nm 및 1600 nm의 파장 범위 전체에서 93.5% 초과이다. 실시 예 4는 모든 실시 예에 대해 편광에 상관없이 높은 입사각에서 최고의 반사 방지 성능을 제공하는 것으로 보인다.
도 30에서 밝혀진 바와 같이, 제1 층상 필름(36)과 제2 층상 필름(38)의 수량, 두께, 개수 및 재료는 실시예 4의 윈도우(24)가 1500 nm 내지 1600 nm의 대략적인 파장 범위 내에서 기판(300)에 수직으로 입사하는 광에 대해 제1 층상 필름(36)의 말단 표면(44)(및 윈도우(24)의 각 층)과 제2 층상 필름(38)의 말단 표면(48)으로부터의 반사율이 0.6% 미만이도록 구성되었다. 제1 및 제2 층상 필름(36 및 38)이 기준 파장 범위에서 상대적으로 낮은 흡광도를 갖는 재료로 구성되었기 때문에 말단 표면(44)으로부터의 반사율은 말단 표면(48)으로부터의 반사율과 유사하다. 도시된 바와 같이, 모델링된 반사율은 약 1550 nm에서 약 0.08%의 최소값에 도달하고, 반사율은 1535 nm 내지 1565 nm의 파장 범위 전체에서 0.1% 미만이다.
도 31에서 밝혀진 바와 같이, 제1 층상 필름(36) 및 제2 층상 필름(38)의 수량, 두께, 개수 및 재료는 실시 예 4의 윈도우(24)가 기판(30)에 수직으로 입사하는 광에 대해 가시 스펙트럼 전체에 걸쳐 실질적으로 0.3% 미만의 투과율을 갖도록 구성되었다. 400nm에서 650nm까지 가시광선 스펙트럼의 투과율은 0.1% 미만이다. 이러한 낮은 투과율 값은 제2 층상 필름(38)의 실리콘 층에 의한 가시광선의 흡광도에 기인하는 것으로 여겨진다.
도 32a 및 도 32b에서 밝혀진 바와 같이, 제1 층상 필름(36) 및 제2 층상 필름(38)의 수량, 두께, 개수 및 재료는 실시예 4의 윈도우(24)가 제1 층상 필름(36)의 말단 표면(44)에서 볼 때 어두운 외관을 갖도록 구성되었다. 도 32a는 말단 표면(44)에서 반사된 광에 대한 실시 예 4에 대한 시뮬레이션된 CIELAB 단일 표면 반사 색상 데이터를 제공한다. 단일 표면 반사광의 색상은 CIELAB 색상 좌표를 사용하여 특성화할 수 있다. 색 공간의 a* 축은 녹색-빨간색 색상 구성 요소를 나타내며 음수 a* 값은 녹색에 해당하고 양수 a* 값은 빨간색에 해당한다. 색 공간의 b* 축은 파란색-노란색 구성 요소를 나타내며 음수 b* 값은 파란색에 해당하고 양수 b* 값은 노란색에 해당한다. a* 및 b* 값이 원점에 가까울수록 반사광의 색상이 관찰자에게 더 중립적으로 나타난다. CIELAB a* 및 b* 값은 0°내지 90° 범위의 다양한 입사각에서 광원을 시뮬레이션하여 생성되었다. 곡선(3202)에 도시된 바와 같이, a* 값의 범위는 약 -3.15 내지 약 1.5인 반면, b* 값의 범위는 약 -4.0 내지 5.6이다. 이는 실시 예 4에 따른 윈도우(24)이 외부 환경(26)(도 1 참조)에서 볼 때 중립적 외관을 갖는다는 것을 나타낸다.
도 32b는 모델링된 CIELAB 명도 L* 값을 말단 표면(44) 상의 입사각의 함수로 도시한다. 도시된 바와 같이, 60° 이하의 입사각에 대해, 명도 L* 값은 42 이하이다. 이는 실시 예 4에 따른 윈도우(24)가 외부 환경(26)(도 1 참조)에서 볼 때 어두운 외관을 갖는다는 것을 나타낸다.
실시 예 5 - 실시 예 5의 윈도우(24)는 알루미노실리케이트 유리(코닝 코드 2320)의 기판(30)의 제1 표면(32) 위에 제1 층상 필름(36)을 포함했다. 윈도우(24)는 또한 기판(30)의 제2 표면(34) 위에 제2 층상 필름(38)을 포함했다. 제1 층상 필름(36)은 저굴절률 재료(42)(표 A의 SiO2(2) 재료) 및 고굴절률 재료(40)로서의 SiNx(표 A의 SiNx(1) 재료)의 27개의 교번 층을 포함했다. 층(18)은 2000nm의 두께를 갖는 고굴절률 재료(40)(표 A의 SiNx(2) 재료)의 내스크래치성 층이었다. 층 1-17은 말단 표면(44)으로부터 내스크래치성 층을 분리하는 1300 nm의 조합된 두께를 갖는 광학 제어 층이었다. 층 19-27은 제1 표면(32)으로부터 내스크래치성 층을 분리하고 376.2nm의 조합된 두께를 갖는 굴절률 정합층이었다. 이 실시 예에서, 내스크래치성 층은 제1 층상 필름(36)의 두께의 54.40%를 구성하였다.
제2 층상 필름(38)은 저굴절률 재료(42)와 고굴절률 재료(40)의 15개의 교번 층을 포함했다. 이 실시 예에서, 저굴절률 재료(42)는 SiO2(표 A의 SiO2(2) 재료)인 반면, 고굴절률 재료(40)는 SiNx(표 A의 SiNx(1) 재료)와 Si의 조합이었다. 도시된 바와 같이, 층(30) - 기판(30)에 가장 근접한 고굴절률 재료(40)의 층(이 실시 예에서는 층(20))은 SiNx이었고, 고굴절률 재료(40)의 나머지 층은 Si였다. 기판(30)에 가장 근접한 Si 층인 층(32)은 두께가 8.03 nm인 가장 좁은 Si 층이었다. 실리콘 층의 조합된 두께는 518.35 nm였으며, 이는 제2 층상 필름(38)의 전체 두께의 36.67%를 구성했다. 실시 예 5에서 사용된 실리콘 재료는 실시 예 2에 대해 위에서 설명한 것과 동일했다(도 14에서 도시된 특성을 가짐).
제1 층상 필름(36)과 제2 층상 필름(38)의 각 층의 두께는 하기 표 5와 같이 구성하였고, 이를 이용하여 도 33-38b에 기재된 투과율, 반사율, CIELAB 색공간 및 명도 값, 나노압입 경도를 계산하였다.
<표 5>
도 33은 400 nm 내지 1600 nm의 스펙트럼 범위 전체에 걸쳐 윈도우(24)에 수직으로 입사하는 광의 실시 예 5에 따른 윈도우(24)의 모델링된 투과율을 보여주는 제1 곡선(3302), 400 nm 내지 1600 nm의 스펙트럼 범위 전체에 걸쳐 제1 층상 필름(36)에 수직으로 입사하는 광의 모델링된 반사율을 나타내는 제2 곡선(3304), 및 400 nm 내지 1600 nm의 스펙트럼 범위 전체에 걸쳐 제2 층상 필름(38)에 수직으로 입사하는 광의 모델링된 반사율을 보여주는 제3 곡선(3306)을 포함하는 플롯을 도시한다. 도시된 바와 같이, 제1 층상 필름(36) 및 제2 층상 필름(38)의 수량, 두께, 수 및 재료는 1400 nm의 파장 초과로 윈도우(24)에 수직으로 입사하는 광이 90%보다 큰 투과율을 갖도록 구성되었다. 가시광선 스펙트럼 전반에 걸쳐 투과율은 5% 미만입니다(400 nm 내지 630 nm 파장의 경우 투과율은 1% 미만). 곡선(3304 및 3306)에 도시된 바와 같이, 제1 층상 필름(36) 또는 제2 층상 필름(38)에서 볼 때, 실시 예 5에 따른 윈도우(24)은 1500nm 초과의 파장에 대해 1% 미만의 반사율을 갖는다. 가시 스펙트럼 전반에 걸쳐, 제1 층상 필름(36)에서 볼 때, 실시 예 5에 따른 윈도우는 22% 미만의 반사율을 갖는다. 이와 같이 도 33의 결과는 실시 예 5에 따른 윈도우(24)의 효능이 본 명세서에 설명된 적외선 파장에서 효과적인 반사 방지 성능을 제공하는 동시에 가시 스펙트럼에서 투과 및 반사를 효과적으로 방지한다는 것을 입증한다.
도 34에서 밝혀진 바와 같이, 제1 층상 필름(36) 및 제2 층상 필름(38)의 수량, 두께, 수 및 재료는 실시 예 5의 윈도우(24)가 1500 nm 내지 1600 nm의 파장 범위에 걸쳐 제1 표면(32) 또는 제2 표면(34)에 수직으로 입사하는 광에 대해 99.1% 초과의 투과율을 갖도록 구성되었다. 도 35에서 밝혀진 바와 같이, 제1 층상 필름(36)과 제2 층상 필름(38)의 수량, 두께, 개수, 재료는 실시 예 5의 윈도우(24)가 제1 표면과 제2 표면에 수직의 60° 이내의 각도로 제1 표면과 제2 표면에 입사하는 광에 대해 1500nm에서 1600nm까지 관심 파장 범위에서 계산된, 91.8% 초과의 평균 P 편광 투과율과 평균 S 편광 투과율을 갖도록 구성되었다.
도 36에서 밝혀진 바와 같이, 제1 층상 필름(36) 및 제2 층상 필름(38)의 수량, 두께, 개수 및 재료는 실시 예 5의 윈도우(24)가 1500 nm 내지 1600 nm의 대략적인 파장 범위 내에서 기판(300)에 수직으로 입사하는 광에 대해 제1 층상 필름(36)의 말단 표면(44)(및 윈도우(24)의 각 층)과 제2 층상 필름(38)의 말단 표면(48)으로부터의 반사율이 1.0% 미만이 되도록 구성되었다. 제1 및 제2 층상 필름(36 및 38)이 기준 파장 범위에서 상대적으로 낮은 흡광도를 갖는 재료로 구성되었기 때문에 말단 표면(44)으로부터의 반사율은 말단 표면(48)으로부터의 반사율과 유사하다. 도시된 바와 같이, 모델링된 반사율은 약 1545 nm에서 0.05% 미만의 최소값에 도달하고, 반사율은 1530 nm 내지 1565 nm의 파장 범위 전체에서 0.1% 미만이다.
도 37에서 밝혀진 바와 같이, 제1 층상 필름(36) 및 제2 층상 필름(38)의 수량, 두께, 수 및 재료는 실시 예 5의 윈도우(24)가 기판(30) 상에 수직으로 입사하는 광에 대한 가시 스펙트럼 전체에 걸쳐 실질적으로 3% 미만의 투과율을 갖도록 구성되었다. 400nm에서 650nm까지 가시광선 스펙트럼의 투과율은 0.3% 미만이다. 이러한 낮은 투과율 값은 제2 층상 필름(38)의 실리콘 층에 의한 가시광선의 흡광도에 기인하는 것으로 여겨진다.
도 38a 및 도 38b에서 밝혀진 바와 같이, 제1 층상 필름(36) 및 제2 층상 필름(38)의 수량, 두께, 개수 및 재료는 실시 예 5의 윈도우(24)가 제1 층상 필름(36)의 말단 표면(44)에서 볼 때 어두운 외관을 갖도록 구성되었다. 도 38a는 말단 표면(44)에서 반사된 광에 대한 실시 예 5에 대한 시뮬레이션된 CIELAB 단일 표면 반사 색상 데이터를 제공한다. 단일 표면 반사광의 색상은 CIELAB 색상 좌표를 사용하여 특성화할 수 있다. 색 공간의 a* 축은 녹색-빨간색 색상 구성 요소를 나타내며 음수 a* 값은 녹색에 해당하고 양수 a* 값은 빨간색에 해당한다. 색 공간의 b* 축은 파란색-노란색 구성 요소를 나타내며 음수 b* 값은 파란색에 해당하고 양수 b* 값은 노란색에 해당한다. a* 및 b* 값이 원점에 가까울수록 반사광의 색상이 관찰자에게 더 중립적으로 나타난다. CIELAB a* 및 b* 값은 0°내지 90° 범위의 다양한 입사각에서 광원을 시뮬레이션하여 생성되었다. 곡선(3802)에 도시된 바와 같이, a* 값의 범위는 약 -3.1 내지 약 0.5인 반면, b* 값의 범위는 약 -4.5 내지 2.6이다. 이는 실시 예 5에 따른 윈도우(24)가 외부 환경(26)(도 1 참조)에서 볼 때 중립적 외관을 갖는다는 것을 나타낸다.
도 32b는 모델링된 CIELAB 명도 L* 값을 말단 표면(44) 상의 입사각의 함수로 도시한다. 도시된 바와 같이, 60° 이하의 입사각에 대해, 명도 L* 값은 45 이하이다. 이는 실시 예 5에 따른 윈도우(24)가 외부 환경(26)(도 1 참조)에서 볼 때 어두운 외관을 갖는다는 것을 나타낸다.
실시 예 6 - 실시 예 6의 윈도우(24)는 알루미노실리케이트 유리(코닝 코드 2320) 기판(30)의 제1 표면(32) 위에 제1 층상 필름(36)을 포함했다. 윈도우(24)는 또한 기판(30)의 제2 표면(34) 위에 제2 층상 필름(38)을 포함했다. 제1 층상 필름(36)은 저굴절률 재료(42)로서 SiO2와 고굴절률로서 SiNx의 27개 교번 층을 포함했다. 층(18)은 2000nm의 두께를 갖는 고굴절률 재료(40)의 내스크래치성 층이었다. 층 1-17은 말단 표면(44)으로부터 내스크래치성 층을 분리하는 1818.92 nm의 조합된 두께를 갖는 광학 제어 층이었다. 층 19-27은 제1 표면(32)으로부터 내스크래치성 층을 분리하고 328.77nm의 조합된 두께를 갖는 굴절률 정합층이었다. 본 실시 예에서, 내스크래치성 층은 제1 층상 필름(36)의 두께의 48.21%를 구성하였다.
제2 층상 필름(38)은 저굴절률 재료(42)와 고굴절률 재료(40)의 19개 교번 층을 포함했다. 이 실시 예에서, 저굴절률 재료(42)는 SiO2인 반면, 고굴절률 재료(40)는 SiNx와 Si의 조합물이었다. 도시된 바와 같이, 층(30, 32, 34) - 기판(30)에 가장 근접한 고굴절률 재료(40)의 3개 층(이 실시 예에서는 층(26))은 SiNx인 반면, 고굴절률 재료(40)의 나머지 층은 SiNx이었다. 기판(30)에 가장 근접한 Si 층인 층(36)은 두께가 12.02 nm인 가장 좁은 Si 층이었다. 실리콘층의 조합된 두께는 708.03 nm였으며, 이는 제2 층상 필름(38)의 전체 두께의 27.52%를 구성하였다.
실시 예 6에서 사용한 Si 재료의 굴절률 및 소광계수 값을 도 39에 나타내었다. 도시된 바와 같이, 이 실시 예에서 사용된 Si 재료의 소광계수는 700nm에서 약 0.37이며, 이는 실시 예 6의 실리콘 층의 조합된 두께에 대한 낮은 내부 투과율(실리콘에 대해서만)에 해당한다. 400 nm에서, 소광계수는 약 3.2이다. 결과적으로, 조합된 실리콘층의 투과도는 700 nm에서보다 400 nm에서 특히 낮을 것으로 예상된다.
제1 층상 필름(36)과 제2 층상 필름(38)의 각 층의 두께는 하기 표 6과 같이 구성하였고, 이를 이용하여 도 40, 41 및 42에 나타낸 투과율, 반사율 및 CIELAB 색공간 값을 계산하였다.
<표 6>
도 40은 15°의 입사각에서 400 nm 내지 1600 nm의 스펙트럼 범위 전체에 걸쳐 윈도우(24)에 입사하는 광의 실시 예 6에 따른 윈도우(24)의 모델링된 투과율을 나타내는 제1 곡선(4000)(평균 편광), 60°의 입사각에서 400 nm 내지 1600 nm의 스펙트럼 범위 전체에 걸쳐 윈도우(24)의 모델링된 투과율을 나타내는 제2 곡선(4002)(S-편광의 경우), 및 60°의 입사각에서 400 nm 내지 1600 nm의 스펙트럼 범위 전체에 걸쳐 윈도우(24)의 모델링된 투과율을 나타내는 제3 곡선(4004)(P-편광 광에 대해)을 포함하는 플롯을 묘사한다. 도시된 바와 같이, 제1 층상 필름(36) 및 제2 층상 필름(38)의 수량, 두께, 수 및 재료는 1500 nm 내지 1575 nm의 파장 범위 및 15°의 입사각은 99.5% 초과의 평균 투과율을 갖는다. 가시광선 스펙트럼 전반에 걸쳐 투과율은 5% 미만이다(400 nm 내지 750 nm 파장의 경우 투과율은 1% 미만). 추가적으로, 곡선(4002 및 4004)에 의해 드러난 바와 같이, 제1 층상 필름(36) 및 제2 층상 필름(38)의 수량, 두께, 개수 및 재료는 실시 예 6의 윈도우(24)가 제1 표면과 제2 표면에 수직의 60° 이내의 각도로 제1 표면과 제2 표면에 입사하는 광에 대해 1500 nm 내지 1575 nm의 관심 파장 범위에 대해 계산된, 90%보다 큰 평균 P 편광 투과율 및 평균 S 편광 투과율을 갖도록 구성되었다.
도 41의 곡선(4100)에 의해 밝혀진 바와 같이, 제1 층상 필름(36)과 제2 층상 필름(38)의 수량, 두께, 수 및 재료는 실시 예 6의 윈도우(24)가 1500 nm 내지 1575 nm의 대략적인 파장 범위 내에서 15°의 입사각으로 기판(30)에 입사하는 광에 대해 제1 층상 필름(36)의 말단 표면(44)(및 윈도우(24)의 각 층)으로부터의 반사율이 0.5% 미만이 되도록 구성되었다. 도 41의 곡선(4102)에 의해 밝혀진 바와 같이, 제1 층상 필름(36) 및 제2 층상 필름(38)의 수량, 두께, 개수 및 재료는 실시예 6의 윈도우(24)가 1500 nm 내지 1575 nm의 대략적인 파장 범위 내에서 15°의 입사각으로 기판(30)에 입사하는 광에 대해 제2 층상 필름(38)의 말단 표면(48)(및 윈도우(24)의 각 층)으로부터 0.5% 미만의 반사율 백분율을 갖도록 구성되었다. 제1 및 제2 층상 필름(36 및 38)이 기준 파장 범위에서 상대적으로 낮은 흡광도를 갖는 재료로 구성되었기 때문에 말단 표면(44)으로부터의 반사율은 말단 표면(48)으로부터의 반사율과 유사하다. 추가적으로 도 41의 곡선(4100)에 도시된 바와 같이, 제1 층상 필름(36)과 제2 층상 필름(38)의 수량, 두께, 개수 및 재료는 실시예 6의 윈도우(24)가 15°의 입사각에서 제1 층상 필름(36)에 입사하는 광에 대해 가시 스펙트럼 전체에 걸쳐 3% 미만의 평균 투과율을 갖도록 구성되었다. 이러한 낮은 반사율 값은 제2 층상 필름(38)의 실리콘 층에 의한 가시광선의 흡광도에 기인하는 것으로 여겨진다.
도 42에 나타난 바와 같이, 제1 층상 필름(36) 및 제2 층상 필름(38)의 수량, 두께, 개수 및 재료는 실시예 6의 윈도우(24)가 제1 층상 필름의 말단 표면(44)에서 볼 때 중성적인 외관을 갖도록 구성되었다. 도 42는 표준 1964 관찰자를 사용하여 D65 광원 하에서 말단 표면(44)에서 반사된 광에 대한 실시 예 6에 대한 시뮬레이션된 CIELAB 단일 표면 반사 색상 데이터를 제공한다(여기에 설명된 모든 CIELAB 색상 측정을 설명함). 단일 표면 반사광의 색상은 CIELAB 색상 좌표를 사용하여 특성화할 수 있다. 색 공간의 a* 축은 녹색-빨간색 색상 구성 요소를 나타내며 음수 a* 값은 녹색에 해당하고 양수 a* 값은 빨간색에 해당한다. 색 공간의 b* 축은 파란색-노란색 구성 요소를 나타내며 음수 b* 값은 파란색에 해당하고 양수 b* 값은 노란색에 해당한다. a* 및 b* 값이 원점에 가까울수록 반사광의 색상이 관찰자에게 더 중립적으로 나타난다. CIELAB a* 및 b* 값은 0°내지 90° 범위의 다양한 입사각에서 D65 광원을 시뮬레이션하여 생성되었다. 곡선(3802)에 도시된 바와 같이, b* 값의 범위는 약 -0.7 내지 약 1.25인 반면, a* 값의 범위는 약 -1.1 내지 3.1이다. 실시 예 6은 또한 0° 내지 55°의 관심 각도 범위 전체에 걸쳐 30.5 이하의 L* 값을 나타냈다.
실시 예 1 내지 6에서, 제1 층상 필름(36)은 21층에서 29층까지 다양하고 두께가 3305.7 nm 내지 4147.69 nm 범위인 저굴절률 재료(42)와 고굴절률 재료(40)의 다수의 교번층을 포함하였다. 각각의 실시 예에서 제2 층상 필름(38)은 13층에서 19층까지 다양하고 두께가 1,049.9 nm 내지 2572.77 nm 범위인 저굴절률 재료(42)와 고굴절률 재료(40)의 교번하는 다수의 층을 포함하였다. 따라서, 구현 예에서, 제1 층상 필름(36)은 제2 층상 필름(38)보다 1.5배 더 두껍다. 이는 제2 층상 필름(38)의 실리콘 층의 상대적으로 높은 굴절률 때문일 수 있다. 제2 층상 필름(38) 각각의 실리콘의 조합된 두께는 414.6 nm 내지 708 nm였다. 제1 층상 필름(36)에 가장 많은 수의 층을 포함하는 실시 예 4는 높은 입사각에서 편광에 관계없이 우수한 반사 방지 성능을 달성하는 것으로 나타났다. 이러한 실시 예는 약 1550 nm의 특정 파장 범위에 대해 설계되었으며 층의 개수, 양 및 재료가 다른 대체 윈도우이 고려되고 이 단락에 나열된 범위를 벗어나더라도 여전히 본 개시 범위에 속할 수 있음을 이해해야 한다. 이러한 실시 예는 제한을 의미하지 않는다.
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실시 예 7 - 실시 예 7의 윈도우(24)는 알루미노실리케이트 유리(코닝 코드 2320)의 기판(30)의 제1 표면(32) 위에 제1 층상 필름(36)을 포함했다. 윈도우(24)는 또한 기판(30)의 제2 표면(34) 위에 제2 층상 필름(38)을 포함했다. 제1 층상 필름(36)은 저굴절률 재료(42)로서 SiO2와 고굴절률로서 SiNx의 27개 교번층을 포함했다. 층(18)은 2000nm의 두께를 갖는 고굴절률 재료(40)의 내스크래치성 층이었다. 층 1-17은 말단 표면(44)으로부터 내스크래치성 층을 분리하는 1825.13 nm의 조합된 두께를 갖는 광학 제어 층이었다. 층 19-27은 제1 표면(32)으로부터 내스크래치성 층을 분리하고 314.7nm의 조합된 두께를 갖는 굴절률 정합층이었다. 본 실시 예에서, 내스크래치성 층은 제1 층상 필름(36)의 두께의 48.31%를 구성하였다.
실시 예 7의 제2 층상 필름(38)은 저굴절률 재료(42)와 고굴절률 재료(40)의 25개 교번 층을 포함했다. 이 실시 예에서, 저굴절률 재료(42)는 SiO2였지만, 고굴절률 재료(40)는 SiNx와 Si의 조합이었다. 도시된 바와 같이, 층(30, 32, 34) - 기판(30)에 가장 근접한 고굴절률 재료(40)의 3개 층(이 예에서는 층(26))은 SiNx인 반면, 고굴절률 재료(40)의 나머지 층은 SiNx이었다. 기판(30)에 가장 근접한 Si 층인 층(36)은 두께가 12.03 nm인 가장 좁은 Si 층이었다. 실리콘 층의 조합된 두께는 1199.18 nm였으며, 이는 제2 층상 필름(38)의 전체 두께의 43.89%를 구성하였다.
실시 예 7의 제1 층상 필름(36)은 내스크래치성 층이 고굴절률 SiNx 재료(실시 예 6의 1.96과 대조적으로 2.04658의 굴절률을 가짐)로 형성되었다는 점에서 실시 예 6의 것과 상이하다. 실시 예 7의 제2 층상 필름(38)은 제2 층상 필름(38)에 더 낮은 소광계수 실리콘을 사용했다는 점에서 실시 예 6과 상이하다. 도 39에 도시된 재료보다는, Si 재료는 1550nm에서 .05 미만(예를 들어, .01 미만, .005 미만)의 소광 계수를 포함하며, 이러한 낮은 소광 계수 재료를 사용하면 1550nm 근처에서 높은 투과율의 더 넓은 대역폭을 제공하며, 시스템이 파장 변화에 덜 민감하게 만드는 것으로 여겨진다.
실시 예 7에서, 제1 층상 필름(36) 및 제2 층상 필름(38)의 층의 두께는 하기 표 7에 제시된 바와 같이 구성되었고, 도 43-49에 제시된 투과율, 반사율 및 CIELAB 색 공간 값을 계산하는 데 사용되었다.
<표 7>
도 43은 400 nm 내지 1600 nm의 스펙트럼 범위 전체에 걸쳐 윈도우(24)에 입사하는 광에 대한 실시 예 7에 따른 윈도우(24)의 모델링된 투과율을 나타내는 플롯이다. 플롯은 15°의 입사각(평균 편광)으로 윈도우(24)에 입사하는 광과 60°의 입사각으로 윈도우(24)에 입사하는 광(S 및 P 편광 모두에 대해)에 대한 예측 성능을 보여준다. 도시된 바와 같이, 제1 층상 필름(36) 및 제2 층상 필름(38)의 수량, 두께, 개수 및 재료는 1500 nm 내지 1575 nm의 파장 범위 및 15°의 입사각에서 윈도우(24)에 입사하는 광은 99.5%보다 큰 평균 투과율을 갖도록 구성되었다. 추가적으로, 제1 층상 필름(36) 및 제2 층상 필름(38)의 수량, 두께, 개수 및 재료는 실시 예 6의 윈도우(24)가 제1 표면과 제2 표면에 수직의 60° 이내의 각도로 제1 표면과 제2 표면에 입사하는 광에 대해 1500 nm 내지 1575 nm의 관심 파장 범위에 대해 계산된, 91% 초과의 평균 P 편광 투과율 및 평균 S 편광 투과율을 갖도록 구성되었다.
도 44는 말단 표면(44 및 48) 모두로부터(예를 들어, 윈도우(24)의 내부 및 외부 표면 모두로부터) 실시 예 7에 따른 윈도우(24)의 모델링된 반사율을 나타내는 플롯이다. 도 44에 의해 밝혀진 바와 같이, 제1 층상 필름(36) 및 제2 층상 필름(38)의 수량, 두께, 개수 및 재료는 실시 예 7의 윈도우(24)가 1500 nm 내지 1575 nm의 대략적인 파장 범위 내에서 15°의 입사각으로 기판(30)에 입사하는 광에 대해 0.5 미만의 제1 층상 필름(36)과 제2 층상 필름(38)의 말단 표면(44 및 48)(도 44에서 곡선이 겹침)으로부터의 백분율 반사율을 갖도록 한다. 제1 및 제2 층상 필름(36 및 38)이 기준 파장 범위에서 상대적으로 낮은 흡광도를 갖는 재료로 구성되었기 때문에 말단 표면(44)으로부터의 반사율은 말단 표면(48)으로부터의 반사율과 유사하다.
도 45는 350nm 내지 1600nm의 파장 범위에 걸쳐 실시 예 7에 따른 윈도우(24)의 모델링된 투과율을 나타내는 플롯이다. 도 45에 도시된 바와 같이, 제1 층상 필름(36)과 제2 층상 필름(38)의 수량, 두께, 개수 및 재료는 실시 예 7의 윈도우(24)가 15°의 입사각(평균 편광)으로 제1 층상 필름(36)에 입사하는 광에 대해 가시 스펙트럼 전체에 걸쳐 5% 미만의 평균 투과율을 갖도록 구성되었다. 도 46은 350nm 내지 1600nm의 파장 범위에 걸쳐 실시 예 7에 따른 윈도우(24)의 모델링된 반사율을 나타내는 플롯이다. 도 46에 도시된 바와 같이, 제1 층상 필름(36)과 제2 층상 필름(38)의 수량, 두께, 개수 및 재료는 실시 예 7의 윈도우(24)가 15°의 입사각(편광 평균)으로 제1 층상 필름(36)에 입사하는 광(윈도우(24)의 외부로부터 들어오는 광)에 대해 가시 스펙트럼 전체에 걸쳐 5% 미만의 평균 반사율을 나타내도록 구성되었다. 도 47은 실시 예 7에 따른 윈도우(24)의 모델링된 두 표면 투과율의 플롯이다. 도시된 바와 같이, 제1 층상 필름(36) 및 제2 층상 필름(38)의 수량, 두께, 개수 및 재료는 실시 예 7의 윈도우(24)가 윈도우(24)상에서 15°의 입사각을 갖는 광에 대해서 400 nm 내지 650 nm의 파장 범위에 걸쳐 0.1% 미만의 평균 투과율을 나타내도록 구성되었다. 실제로 윈도우(24)는 400nm 내지 700nm의 파장 범위 전체에 걸쳐 1% 미만의 투과율을 나타낸다(그리고 400nm 내지 650nm의 파장 범위에 걸쳐 0.1% 미만의 투과율).
도 48에 나타난 바와 같이, 제1 적층 필름(36) 및 제2 적층 필름(38)의 수량, 두께, 개수 및 재료는 실시 예 7의 윈도우(24)가 제1 층상 필름의 말단 표면(44)에서 볼 때 중성적인 외관을 갖도록 구성되었다. 도 48은 표준 1964 관찰자를 사용하여 D65 광원 아래 말단 표면(44)에서 반사된 광에 대한 실시 예 7에 대한 시뮬레이션된 CIELAB 단일 표면 반사 색상 데이터를 제공한다(여기에 설명된 모든 CIELAB 색상 측정을 설명함). 단일 표면 반사광의 색상은 CIELAB 색상 좌표를 사용하여 특성화할 수 있다. 도시된 바와 같이, b* 값의 범위는 약 -1.0 내지 약 0.6인 반면, a* 값의 범위는 약 -1.5 내지 3.6이다. 도 49는 표준 1964 관찰자를 사용하여 D65 광원 아래 말단 표면(44)에서 반사된 광에 대한 시뮬레이션된 L* 값을 제공한다. 실시 예 7은 또한 0° 내지 60°의 입사각 범위 전체에 걸쳐 35 이하의 L* 값(및 0° 내지 50°의 입사각 범위 전체에 걸쳐 25 이하의 L* 값)을 나타낸다.
본 개시의 관점 (1)은 감지 시스템용 윈도우에 관한 것으로서, 제1 표면 및 제2 표면을 포함하는 기판으로서, 제1 표면 및 제2 표면은 기판의 주 표면인, 기판; 기판의 제1 표면 상에 배치된 제1 층상 필름으로서, 제1 층상 필름은 하나 이상의 고굴절률 재료 및 하나 이상의 저굴절률 재료의 교번 층을 포함하며, 여기서 제1 층상 필름의 하나 이상의 고굴절률 재료의 굴절률은 제1 층상 필름의 하나 이상의 저굴절률 재료의 굴절률보다 높은, 제1 층상 필름; 기판의 제2 표면 상에 배치된 제2 층상 필름으로서, 제2 층상 필름은 하나 이상의 고굴절률 재료 및 하나 이상의 저굴절률 재료의 교번 층을 포함하며, 여기서 제2 층상 필름의 하나 이상의 고굴절률 재료의 굴절률은 제2 층 필름의 하나 이상의 저굴절률 재료의 굴절률보다 높은, 제2 층상 필름; 및 제1 층상 필름에서 베르코비치 압자 경도 시험(Berkovich Indenter Hardness Test)으로 측정한, 적어도 8GPa의 최대 경도를 포함하며, 여기서, 제1 및 제2 층상 필름의 교번 층의 수량, 두께, 개수 및 재료는 윈도우가 다음을 갖도록 구성된다: 1400 nm 내지 1600 nm 사이의 관심 파장 범위 50 nm에 걸쳐 계산된, 15° 이하의 입사각에서 제1 표면 및 제2 표면에 입사하는 광에 대해 90% 초과의 평균 백분율 투과율; 1400 nm 내지 1600 nm 사이의 관심 파장 범위 50 nm에 걸쳐 계산된, 15° 이하의 입사각에서 제1 표면 및 제2 표면에 입사하는 광에 대해 1% 미만의 평균 반사율; 및 400 nm 내지 700 nm에서 계산된, 15° 이하의 입사각에서 제1 표면 및 제2 표면에 입사하는 광에 대해 5% 미만의 평균 투과율.
본 개시의 관점 (2)는 관점 (1)에 따른 윈도우에 관한 것으로서, 제1 및 제2 층상 필름의 교번 층의 수량, 두께, 개수 및 재료는 1400 nm 내지 1600 nm 사이의 관심 파장 범위 50 nm에 걸쳐 계산된, 60° 이하의 입사각에서 제1 표면 및 제2 표면에 입사하는 광에 대해 85% 초과의 평균 P 편광 투과율과 평균 S 편광 투과율을 갖도록 구성된다.
본 개시의 관점 (3)은 관점 (2)에 따른 윈도우에 관한 것으로서, 1400nm 내지 1600nm 사이의 관심 파장 범위 50nm에 걸쳐 계산된, 60° 이하의 입사각에서 제1 표면 및 제2 표면에 입사하는 광에 대한 평균 P 편광 투과율 및 평균 S 편광 투과율은 92%보다 크다.
본 개시의 관점 (4)는 관점 (1)-(3) 중 어느 하나에 따른 윈도우에 관한 것으로서, 제1 및 제2 층상 필름의 교번 층의 수량, 두께, 개수 및 재료는 윈도우가 제1 층상 필름 상에서 60° 이하의 입사각에 대해 45 이하의 CIELAB L* 값을 갖도록 구성된다.
본 개시의 관점 (5)는 관점 (4)에 따른 윈도우에 관한 것으로서, CIELAB L* 값은 제1 층상 필름에 대한 입사각이 60° 이하인 경우 30 이하이다.
본 개시의 관점 (6)은 관점 (1)-(5) 중 어느 하나에 따른 윈도우에 관한 것으로서, 제1 및 제2 층상 필름의 교번 층의 수량, 두께, 개수 및 재료는 윈도우가 제1 층상 필름 측에서 볼 때 -6.0 이상 6.0 이하의 CIELAB a* 및 b* 값을 갖도록 구성된다.
본 개시의 관점 (7)은 관점 (1)-(5) 중 어느 하나에 따른 윈도우에 관한 것으로서, 제1 및 제2 층상 필름의 교번 층의 수량, 두께, 개수 및 재료는 윈도우가 제1 층상 필름 상에서 수직으로 입사하는 광에 대해 가시 스펙트럼 전체에 걸쳐 계산된, 10% 이하의 평균 반사율을 갖도록 구성된다.
본 개시의 관점 (8)은 관점 (1)-(7) 중 어느 하나에 따른 윈도우에 관한 것으로서, 제1 및 제2 층상 필름의 교번 층의 수량, 두께, 개수 및 재료는 윈도우가 제1 표면 및 제2 표면 상에서 수직으로 입사하는 광에 대해 1400nm에서 1600nm 사이의 관심 파장 범위 50 nm에 걸쳐 계산된, 95% 초과의 평균 백분율 투과율을 갖도록 구성된다.
본 개시의 관점 (9)는 관점 (1)-(5) 중 어느 하나에 따른 윈도우에 관한 것으로서, 기판은 유리 기판이다.
본 개시의 관점 (10)은 관점 (9)에 따른 윈도우에 관한 것으로서, 기판은 압축 응력 하의 제1 표면과 인접한 영역을 갖고, 압축 응력의 최대값의 절대값은 적어도 600 MPa이다.
본 개시의 관점 (11)은 관점 (1)-(10) 중 어느 하나에 따른 윈도우에 관한 것으로서, 기판은 약 100 ㎛ 내지 약 5 mm의 두께를 갖는다.
본 개시의 관점 (12)는 관점 (1)-(11) 중 어느 하나에 따른 윈도우에 관한 것으로서, 1550nm의 파장을 갖는 전자기 방사선용 기판의 굴절률이 약 1.45 내지 약 1.55이다.
본 개시의 관점 (13)은 관점 (1)-(12) 중 어느 하나에 따른 윈도우에 관한 것으로서, 하나 이상의 고굴절률 재료의 굴절률은 약 1.7 내지 약 4.0이고, 하나 이상의 저굴절률 재료의 굴절률은 약 1.3 내지 약 1.6이다.
본 개시의 관점 (14)는 관점 (1)-(13) 중 어느 하나에 따른 윈도우에 관한 것으로서, 하나 이상의 고굴절률 재료 중 어느 하나와 하나 이상의 저굴절률 재료 중 어느 하나의 굴절률 차이가 약 0.5 이상이다.
본 개시의 관점 (15)는 관점 (1)-(14) 중 어느 하나에 따른 윈도우에 관한 것으로서, 기판으로부터 가장 멀리 있는 제1 층상 필름의 교번 층 중 하나가 윈도우의 말단 표면(terminal surface) 재료를 형성하고, 윈도우의 말단 표면 재료가 저굴절률 재료를 포함한다.
본 개시의 관점 (16)은 관점 (15)에 따른 윈도우에 관한 것으로서, 제1 층상 필름은 하나 이상의 고굴절률 재료 중 하나로 형성되고 500 nm 이상의 두께를 갖는 내스크래치성 층을 포함한다.
본 개시의 관점 (17)은 관점 (16)에 따른 윈도우에 관한 것으로서, 내스크래치성 층의 두께는 1500 nm 이상 5000 nm 이하이다.
본 개시의 관점 (18)은 관점 (17)에 따른 윈도우에 관한 것으로서, 내스크래치성 층은 제1 층상 필름의 하나 이상의 저 굴절률 재료와 하나 이상의 고 굴절률 재료의 복수의 교번 층에 의해 말단 표면으로부터 분리된다.
본 개시의 관점 (19)는 관점 (18)에 따른 윈도우에 관한 것으로서, 내스크래치성 층은 말단 표면으로부터 적어도 1000 nm만큼 분리된다.
본 개시의 관점 (20)은 관점 (1)-(19) 중 어느 하나에 따른 윈도우에 관한 것으로서, 제2 층상 필름의 하나 이상의 고굴절률 재료는 실리콘을 포함한다.
본 개시의 관점 (21)은 관점 (20)에 따른 윈도우에 관한 것으로서, 제2 층상 필름은 2개 이상의 실리콘 층을 포함한다.
본 개시의 관점 (22)는 관점 (21)에 따른 윈도우에 관한 것으로서, 기판에 가장 근접한 제2 층상 필름의 실리콘 층은 2개 이상의 실리콘 층 중 가장 작은 두께를 포함한다.
본 개시의 관점 (23)은 관점 (21)에 따른 윈도우에 관한 것으로서, 제2 층상 필름에 함유된 실리콘 층의 조합된 두께(combined thickness)는 250nm 이상이다.
본 개시의 관점 (24)는 관점 (22)에 따른 윈도우에 관한 것으로서, 조합된 두께는 500nm 이상이다.
본 개시의 관점 (25)는 관점 (21)-(24) 중 어느 하나에 따른 윈도우에 관한 것으로서, 제2 층상 필름 내의 하나 이상의 고굴절률 재료의 층은 실리콘이 아니다.
본 개시의 관점 (26)은 관점 (1)-(25) 중 어느 하나에 따른 윈도우에 관한 것으로서, 제1 층상 필름에서 베르코비치 압자 경도 시험(Berkovich Indenter Hardness Test)에 의해 측정된 최대 경도는 적어도 10 GPa이다.
본 개시의 관점 (27)은 관점 (1)-(26) 중 어느 하나에 따른 윈도우에 관한 것으로서, 제1 층상 필름에서 베르코비치 압자 경도 시험(Berkovich Indenter Hardness Test)에 의해 측정된 경도는 300nm 내지 2000nm의 깊이 범위에 걸쳐 적어도 8GPa이다.
본 개시의 관점 (28)은 관점 (1)-(27) 중 어느 하나에 따른 윈도우에 관한 것으로서, 제1 층상 필름에서 베르코비치 압자 경도 시험(Berkovich Indenter Hardness Test)에 의해 측정된 경도는 750nm 내지 2000nm의 깊이 범위에 걸쳐 적어도 9GPa이다.
본 개시의 관점 (29)는 감지 시스템용 윈도우에 관한 것으로서, 제1 표면 및 제2 표면을 포함하는 기판으로서, 제1 표면 및 제2 표면은 기판의 주 표면인, 기판; 기판의 제1 표면 상에 배치된 제1 층상 필름으로서, 제1 층상 필름은 하나 이상의 고굴절률 재료 및 하나 이상의 저굴절률 재료의 교번 층을 포함하며, 여기서 제1 층상 필름의 하나 이상의 고굴절률 재료의 굴절률은 제1 층상 필름의 하나 이상의 저굴절률 재료의 굴절률보다 높은, 제1 층상 필름; 기판의 제2 표면 상에 배치된 제2 층상 필름으로서, 제2 층상 필름은 하나 이상의 고굴절률 재료 및 하나 이상의 저굴절률 재료의 교번 층을 포함하며, 여기서 제2 층상 필름의 하나 이상의 고굴절률 재료의 굴절률은 제2 층상 필름의 하나 이상의 저굴절률 재료의 굴절률보다 높은, 제2 층상 필름; 및 제1 층상 필름에서 베르코비치 압자 경도 시험에 의해 측정된, 적어도 8GPa의 최대 경도를 포함하며, 여기서, 제1 및 제2 층상 필름의 교번 층의 수량, 두께, 개수 및 재료는 윈도우가 다음을 갖도록 구성된다: 1400 nm 내지 1600 nm 사이의 관심 파장 범위 50 nm에 걸쳐 계산된, 15° 이하의 각도로 제1 표면 및 제2 표면에 입사하는 광에 대해 0.5% 미만의 평균 반사율; 제1 층상 필름 상의 60° 이하의 입사각에 대해 45 이하의 CIELAB L* 값; 및 제1 층상 필름 측에서 볼 때 -6.0 이상 6.0 이하의 CIELAB a* 및 b* 값.
본 개시의 관점 (30)은 관점 (29)에 따른 윈도우에 관한 것으로서, CIELAB L* 값은 제1 층상 필름 상에서 60° 이하의 입사각에 대해 30 이하이다.
본 개시의 관점 (31)은 관점 (29)-(30) 중 어느 하나에 따른 윈도우에 관한 것으로서, 제1 및 제2 층상 필름의 교번 층의 수량, 두께, 개수 및 재료는 윈도우가 1400nm에서 1600nm 사이의 관심 파장 범위 50 nm에 걸쳐 계산된, 15° 이하의 입사각에서 제1 표면과 제2 표면에 입사하는 광에 대해 95%보다 큰 평균 백분율 투과율을 갖도록 구성된다.
본 개시의 관점 (32)는 관점 (29)-(31) 중 어느 하나에 따른 윈도우에 관한 것으로서, 제1 및 제2 층상 필름의 교번 층의 수량, 두께, 개수 및 재료는 윈도우가 400 nm 내지 700 nm에서 계산된, 15° 이하의 입사각에서 제1 표면과 제2 표면 상에서 입사하는 광에 대해 5% 미만의 평균 백분율 투과율을 갖도록 구성된다.
본 개시의 관점 (33)은 관점 (29)-(32) 중 어느 하나에 따른 윈도우에 관한 것으로서, 제1 및 제2 층상 필름의 교번 층의 수량, 두께, 개수 및 재료는 윈도우가 1400nm와 1600nm 사이의 관심 파장 범위 50nm에 걸쳐 계산된, 60° 이하의 입사각에서 제1 표면과 제2 표면 상에서 입사하는 광에 대해 85%보다 큰, 평균 P 편광 투과율과 평균 S 편광 투과율을 갖도록 구성된다.
본 개시의 관점 (34)는 관점 (33)에 따른 윈도우에 관한 것으로서, 1400 nm 내지 1600 nm 사이의 관심 파장 범위 50 nm에 걸쳐 계산된 평균 P 편광 투과율 및 평균 S 편광 투과율은 60° 이하의 입사각에서 제1 표면 및 제2 표면 상에 입사하는 광에 대해 92%보다 크다.
본 개시의 관점 (35)는 관점 (29)-(34) 중 어느 하나에 따른 윈도우에 관한 것으로서, 제1 및 제2 층상 필름의 교번 층의 수량, 두께, 개수 및 재료는 윈도우가 제1 층상 필름 상에서 수직으로 입사하는 광에 대해서 가시 스펙트럼 전체에 걸쳐 계산된, 10% 이하의 평균 반사율을 갖도록 구성된다.
본 개시의 관점 (36)은 관점 (29)-(35) 중 어느 하나에 따른 윈도우에 관한 것으로서, 제1 및 제2 층상 필름의 교번 층의 수량, 두께, 개수 및 재료는 윈도우가 제1 표면 및 제2 표면 상에서 수직으로 입사하는 광에 대해서 1400nm에서 1600nm 사이의 관심 파장 범위 50 nm에 걸쳐 계산된, 95%보다 큰 평균 백분율 투과율을 갖도록 구성된다.
본 개시의 관점 (37)은 관점 (29)-(36) 중 어느 하나에 따른 윈도우에 관한 것으로서, 층상 필름에서 베르코비치 압자 경도 시험(Berkovich Indenter Hardness Test)에 의해 측정된 최대 경도가 적어도 10 GPa이다.
본 개시의 관점 (38)은 관점 (29)-(37) 중 어느 하나에 따른 윈도우에 관한 것으로서, 제1 층 필름에서 베르코비치 압자 경도 시험(Berkovich Indenter Hardness Test)에 의해 측정된 경도가 300nm 내지 2000nm의 깊이 범위에 걸쳐 적어도 8GPa이다.
본 개시의 관점 (39)는 관점 (29)-(38) 중 어느 하나에 따른 윈도우에 관한 것으로서, 기판으로부터 가장 멀리 있는 제1 층상 필름의 교번 층 중 하나가 윈도우의 말단 표면 물질을 형성하고, 윈도우의 말단 표면 물질은 저굴절률 재료를 포함하고, 제1 층상 필름은 하나 이상의 고굴절률 재료 중 하나로 형성되고 1500nm 이상 5000nm 이하의 두께를 갖는 내스크래치성 층을 포함한다.
본 개시의 관점 (40)은 관점 (39)에 따른 윈도우에 관한 것으로서, 내스크래치성 층은 제1 층상 필름의 하나 이상의 저굴절률 재료와 하나 이상의 고굴절률 재료의 복수의 교번 층에 의해 말단 표면으로부터 분리되고, 내스크래치성 층은 말단 표면으로부터 적어도 1000 nm만큼 분리되어 있다.
본 개시의 관점 (41)은 관점 (29)-(40) 중 어느 하나에 따른 윈도우에 관한 것으로서, 제2 층상 필름의 하나 이상의 고굴절률 재료는 실리콘을 포함한다.
본 개시의 관점 (42)는 관점 (41)에 따른 윈도우에 관한 것으로서, 제2 층상 필름은 2개 이상의 실리콘 층을 포함한다.
본 개시의 관점 (43)은 관점 (43)에 따른 윈도우에 관한 것으로서, 기판에 가장 근접한 제2 층상 필름의 실리콘 층은 2개 이상의 실리콘 층 중 가장 작은 두께를 포함한다.
본 개시의 관점 (44)는 관점 (43)에 따른 윈도우에 관한 것으로서, 제2 층상 필름에 함유된 실리콘층의 조합된 두께는 250nm 이상이다.
본 개시의 관점 (45)는 관점 (44)에 따른 윈도우에 관한 것으로서, 조합된 두께는 500nm 이상이다.
본 개시의 관점 (46)은 관점 (42)-(45) 중 어느 하나에 따른 윈도우에 관한 것으로서, 제2 층상 필름 내의 하나 이상의 고굴절률 재료의 층은 실리콘이 아니다.
본 개시의 관점 (47)은 감지 시스템용 윈도우에 관한 것으로서, 제1 표면 및 제2 표면을 포함하는 기판으로서, 제1 표면 및 제2 표면은 기판의 주 표면인, 기판; 기판의 제1 표면 상에 배치된 제1 층상 필름으로서, 제1 층상 필름은 하나 이상의 고굴절률 재료 및 하나 이상의 저굴절률 재료의 교번 층을 포함하며, 여기서 제1 층상 필름의 하나 이상의 고굴절률 재료의 굴절률은 제1 층상 필름의 하나 이상의 저굴절률 재료의 굴절률보다 높은, 제1 층상 필름; 기판의 제2 표면 상에 배치된 제2 층상 필름으로서, 제2 층상 필름은 하나 이상의 고굴절률 재료 및 하나 이상의 저굴절률 재료의 교번 층을 포함하며, 여기서 제2 층상 필름의 하나 이상의 고굴절률 재료의 굴절률은 제2 층상 필름의 하나 이상의 저굴절률 재료의 굴절률보다 높으며, 여기서 제2 층상 필름의 하나 이상의 고굴절률 재료는 실리콘을 포함하는, 제2 층상 필름; 및 제1 층상 필름에서 베르코비치 압자 경도 시험으로 측정한 적어도 8 GPa의 최대 경도를 포함하며, 여기서, 제1 및 제2 층상 필름의 교번 층의 수량, 두께, 개수 및 재료는 윈도우가 다음을 갖도록 구성된다: 1400 nm 내지 1600 nm 사이의 관심 파장 범위 50 nm에 걸쳐 계산된, 15° 이하의 각도로 제1 표면 및 제2 표면에 입사하는 광에 대해 1% 미만의 평균 반사율; 및 1400 nm 내지 1600 nm 사이의 관심 파장 범위 50 nm에 걸쳐 계산된, 15° 이하의 입사각에서 제1 표면 및 제2 표면에 입사하는 광에 대해 90%를 초과하는 평균 백분율 투과율.
본 개시의 관점 (48)은 관점 (47)에 따른 윈도우에 관한 것으로서, 제1 및 제2 층상 필름의 교번 층의 수량, 두께, 개수 및 재료는 윈도우가 15° 이하의 입사각에서 제1 표면과 제2 표면에 입사하는 광에 대해서 5% 미만의 400 nm 내지 700 nm로 계산된 평균 백분율 투과율을 갖도록 구성된다.
본 개시의 관점 (49)는 관점 (47)-(48) 중 어느 하나에 따른 윈도우에 관한 것으로서, 제1 및 제2 층상 필름의 교번 층의 수량, 두께, 개수 및 재료는 윈도우가 60° 이하의 입사각에서 제1 표면과 제2 표면에 입사하는 광에 대해 1400nm와 1600nm 사이의 관심 파장 범위 50nm에 걸쳐 계산된, 85% 초과의 평균 P 편광 투과율과 평균 S 편광 투과율을 갖도록 구성된다.
본 개시의 관점 (50)은 관점 (49)에 따른 윈도우에 관한 것으로서, 1400nm 내지 1600nm 사이의 관심 파장 범위 50nm에 걸쳐 계산된 평균 P 편광 투과율 및 평균 S 편광 투과율은 60° 이하의 입사각에서 제1 표면 및 제2 표면에 입사하는 광에 대해 92%보다 크다.
본 개시의 관점 (51)는 관점 (47)-(50) 중 어느 하나에 따른 윈도우에 관한 것으로서, 제1 및 제2 층상 필름의 교번 층의 수량, 두께, 개수 및 재료는 윈도우가 제1 층상 필름 상에서 60°이하의 입사각에 대해서 45 이하의 CIELAB L* 값을 갖도록 구성된다.
본 개시의 관점 (52)는 관점 (51)에 따른 윈도우에 관한 것으로서, CIELAB L* 값은 제1 층상 필름 상에서 60° 이하의 입사각에 대해 30 이하이다.
본 개시의 관점 (53)은 관점 (47)-(52) 중 어느 하나에 따른 윈도우에 관한 것으로서, 제1 및 제2 층상 필름의 교번 층의 수량, 두께, 개수 및 재료는 윈도우가 제1 층상 필름 측에서 볼 때 -6 이상 6 이하의 CIELAB a* 및 b* 값을 갖도록 구성된다.
본 개시의 관점 (54)는 관점 (47)-(53) 중 어느 하나에 따른 윈도우에 관한 것으로서, 제1 및 제2 층상 필름의 교번 층의 수량, 두께, 개수 및 재료는 윈도우가 제1 층상 필름 상에서 수직으로 입사하는 광에 대해서 가시 스펙트럼 전체에 걸쳐 계산된, 10% 이하의 평균 반사율을 갖도록 구성된다.
본 개시의 관점 (55)는 관점 (47)-(54) 중 어느 하나에 따른 윈도우에 관한 것으로서, 기판으로부터 가장 멀리 있는 제1 층상 필름의 교번 층 중 하나가 윈도우의 말단 표면 재료를 형성하고, 윈도우의 말단 표면 재료는 저굴절률 재료를 포함하고, 제1 층상 필름은 하나 이상의 고굴절률 재료 중 하나로 형성되고 1500nm 이상 5000nm 이하의 두께를 갖는 내스크래치성 층을 포함한다.
본 개시의 관점 (56)은 관점 (55)에 따른 윈도우에 관한 것으로서, 내스크래치성 층은 제1 층상 필름의 하나 이상의 저굴절률 재료와 하나 이상의 고굴절률 재료의 복수의 교번 층에 의해 말단 표면으로부터 분리되고, 내스크래치성 층은 말단 표면으로부터 적어도 1000 nm만큼 분리되어 있다.
본 개시의 관점 (57)은 관점 (47)-(56) 중 어느 하나에 따른 윈도우에 관한 것으로서, 제2 층상 필름은 2개 이상의 실리콘 층을 포함한다.
본 개시의 관점 (58)은 관점 (57)에 따른 윈도우에 관한 것으로서, 기판에 가장 근접한 제2 층상 필름의 실리콘 층은 2개 이상의 실리콘 층 중 가장 작은 두께를 포함한다.
본 개시의 관점 (59)는 관점 (57)에 따른 윈도우에 관한 것으로서, 제2 층상 필름에 함유된 실리콘층의 조합된 두께는 250nm 이상이다.
본 개시의 관점 (60)은 관점 (59)에 따른 윈도우에 관한 것으로서, 조합된 두께는 500nm 이상이다.
본 개시의 관점 (61)은 관점 (57)-(60) 중 어느 하나에 따른 윈도우에 관한 것으로서, 제2 층상 필름 내의 하나 이상의 고굴절률 재료의 층은 실리콘이 아니다.
본 개시의 관점 (62)는 관점 (61)에 따른 윈도우에 관한 것으로서, 실리콘이 아닌 제2 층상 필름 내의 하나 이상의 고굴절률 재료의 층은 기판에 가장 근접한 하나 이상의 고굴절률 재료의 층이다.
청구범위의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다.
Claims (62)
- 감지 시스템용 윈도우로서,
제1 표면 및 제2 표면을 포함하는 기판으로서, 제1 표면 및 제2 표면은 기판의 주 표면인, 기판;
기판의 제1 표면 상에 배치된 제1 층상 필름으로서, 제1 층상 필름은 하나 이상의 고굴절률 재료 및 하나 이상의 저굴절률 재료의 교번 층을 포함하며, 여기서 제1 층상 필름의 하나 이상의 고굴절률 재료의 굴절률은 제1 층상 필름의 하나 이상의 저굴절률 재료의 굴절률보다 높은, 제1 층상 필름;
기판의 제2 표면 상에 배치된 제2 층상 필름으로서, 제2 층상 필름은 하나 이상의 고굴절률 재료 및 하나 이상의 저굴절률 재료의 교번 층을 포함하며, 여기서 제2 층상 필름의 하나 이상의 고굴절률 재료의 굴절률은 제2 층상 필름의 하나 이상의 저굴절률 재료의 굴절률보다 높은, 제2 층상 필름; 및
제1 층상 필름에서 베르코비치 압자 경도 시험(Berkovich Indenter Hardness Test)으로 측정한, 적어도 8GPa의 최대 경도를 포함하며,
여기서, 제1 및 제2 층상 필름의 교번 층의 수량, 두께, 개수 및 재료는 윈도우가 다음을 갖도록 구성되는, 감지 시스템용 윈도우:
1400 nm 내지 1600 nm 사이의 관심 파장 범위 50 nm에 걸쳐 계산된, 15° 이하의 입사각에서 제1 표면 및 제2 표면에 입사하는 광에 대해 90% 초과의 평균 백분율 투과율;
1400 nm 내지 1600 nm 사이의 관심 파장 범위 50 nm에 걸쳐 계산된, 15° 이하의 입사각에서 제1 표면 및 제2 표면에 입사하는 광에 대해 1% 미만의 평균 반사율; 및
400 nm 내지 700 nm에서 계산된, 15° 이하의 입사각에서 제1 표면 및 제2 표면에 입사하는 광에 대해 5% 미만의 평균 백분율 투과율. - 청구항 1에 있어서,
제1 및 제2 층상 필름의 교번 층의 수량, 두께, 개수 및 재료는 1400 nm 내지 1600 nm 사이의 관심 파장 범위 50 nm에 걸쳐 계산된, 60° 이하의 입사각에서 제1 표면 및 제2 표면에 입사하는 광에 대해 85% 초과의 평균 P 편광 투과율과 평균 S 편광 투과율을 갖도록 구성되는, 감지 시스템용 윈도우. - 청구항 2에 있어서,
1400nm 내지 1600nm 사이의 관심 파장 범위 50nm에 걸쳐 계산된, 60° 이하의 입사각에서 제1 표면 및 제2 표면에 입사하는 광에 대한 평균 P 편광 투과율 및 평균 S 편광 투과율은 92%보다 큰, 감지 시스템용 윈도우. - 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
제1 및 제2 층상 필름의 교번 층의 수량, 두께, 개수 및 재료는 윈도우가 제1 층상 필름 상에서 60° 이하의 입사각에 대해 45 이하의 CIELAB L* 값을 갖도록 구성되는, 감지 시스템용 윈도우. - 청구항 4에 있어서,
CIELAB L* 값은 제1 층상 필름에 대한 입사각이 60° 이하인 경우 30 이하인, 감지 시스템용 윈도우. - 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
제1 및 제2 층상 필름의 교번 층의 수량, 두께, 개수 및 재료는 윈도우가 제1 층상 필름 측에서 볼 때 -6.0 이상 6.0 이하의 CIELAB a* 및 b* 값을 갖도록 구성되는, 감지 시스템용 윈도우. - 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
제1 및 제2 층상 필름의 교번 층의 수량, 두께, 개수 및 재료는 윈도우가 제1 층상 필름 상에서 수직으로 입사하는 광에 대해 가시 스펙트럼 전체에 걸쳐 계산된, 10% 이하의 평균 반사율을 갖도록 구성되는, 감지 시스템용 윈도우. - 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서,
제1 및 제2 층상 필름의 교번 층의 수량, 두께, 개수 및 재료는 윈도우가 제1 표면 및 제2 표면 상에서 수직으로 입사하는 광에 대해 1400nm에서 1600nm 사이의 관심 파장 범위 50 nm에 걸쳐 계산된, 95% 초과의 평균 백분율 투과율을 갖도록 구성되는, 감지 시스템용 윈도우. - 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 있어서,
기판은 유리 기판인, 감지 시스템용 윈도우. - 청구항 9에 있어서,
기판은 압축 응력 하의 제1 표면과 인접한 영역을 갖고, 압축 응력의 최대값의 절대값은 적어도 600 MPa인, 감지 시스템용 윈도우. - 청구항 1 내지 10 중 어느 한 항에 있어서,
기판은 약 100 ㎛ 내지 약 5 mm의 두께를 갖는, 감지 시스템용 윈도우. - 청구항 1 내지 11 중 어느 한 항에 있어서,
1550nm의 파장을 갖는 전자기 방사선용 기판의 굴절률이 약 1.45 내지 약 1.55인, 감지 시스템용 윈도우. - 청구항 1 내지 12 중 어느 한 항에 있어서,
하나 이상의 고굴절률 재료의 굴절률은 약 1.7 내지 약 4.0이고, 하나 이상의 저굴절률 재료의 굴절률은 약 1.3 내지 약 1.6인, 감지 시스템용 윈도우. - 청구항 1 내지 13 중 어느 한 항에 있어서,
하나 이상의 고굴절률 재료 중 어느 하나와 하나 이상의 저굴절률 재료 중 어느 하나의 굴절률 차이가 약 0.5 이상인, 감지 시스템용 윈도우. - 청구항 1 내지 14 중 어느 한 항에 있어서,
기판으로부터 가장 멀리 있는 제1 층상 필름의 교번 층 중 하나가 윈도우의 말단 표면(terminal surface) 재료를 형성하고, 윈도우의 말단 표면 재료가 저굴절률 재료를 포함하는, 감지 시스템용 윈도우. - 청구항 15에 있어서,
제1 층상 필름은 하나 이상의 고굴절률 재료 중 하나로 형성되고 500 nm 이상의 두께를 갖는 내스크래치성 층을 포함하는, 감지 시스템용 윈도우. - 청구항 16에 있어서,
내스크래치성 층의 두께는 1500 nm 이상 5000 nm 이하인, 감지 시스템용 윈도우. - 청구항 17에 있어서,
내스크래치성 층은 제1 층상 필름의 하나 이상의 저 굴절률 재료와 하나 이상의 고 굴절률 재료의 복수의 교번 층에 의해 말단 표면으로부터 분리되는, 감지 시스템용 윈도우. - 청구항 18에 있어서,
내스크래치성 층은 말단 표면으로부터 적어도 1000 nm만큼 분리되는, 감지 시스템용 윈도우. - 청구항 1 내지 19 중 어느 한 항에 있어서,
제2 층상 필름의 하나 이상의 고굴절률 재료는 실리콘을 포함하는, 감지 시스템용 윈도우. - 청구항 20에 있어서,
제2 층상 필름은 2개 이상의 실리콘 층을 포함하는, 감지 시스템용 윈도우. - 청구항 21에 있어서,
기판에 가장 근접한 제2 층상 필름의 실리콘 층은 2개 이상의 실리콘 층 중 가장 작은 두께를 포함하는, 감지 시스템용 윈도우. - 청구항 21에 있어서,
제2 층상 필름에 함유된 실리콘 층의 조합된 두께(combined thickness)는 250nm 이상인, 감지 시스템용 윈도우. - 청구항 22에 있어서,
조합된 두께는 500nm 이상인, 감지 시스템용 윈도우. - 청구항 21 내지 24 중 어느 한 항에 있어서,
제2 층상 필름 내의 하나 이상의 고굴절률 재료의 층은 실리콘이 아닌, 감지 시스템용 윈도우. - 청구항 1에 있어서,
제1 층상 필름에서 베르코비치 압자 경도 시험(Berkovich Indenter Hardness Test)에 의해 측정된 최대 경도는 적어도 10 GPa인, 감지 시스템용 윈도우. - 청구항 1에 있어서,
제1 층상 필름에서 베르코비치 압자 경도 시험(Berkovich Indenter Hardness Test)에 의해 측정된 경도는 300nm 내지 2000nm의 깊이 범위에 걸쳐 적어도 8GPa인, 감지 시스템용 윈도우. - 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
제1 층상 필름에서 베르코비치 압자 경도 시험(Berkovich Indenter Hardness Test)에 의해 측정된 경도는 750nm 내지 2000nm의 깊이 범위에 걸쳐 적어도 9GPa인, 감지 시스템용 윈도우. - 감지 시스템용 윈도우로서,
제1 표면 및 제2 표면을 포함하는 기판으로서, 제1 표면 및 제2 표면은 기판의 주 표면인, 기판;
기판의 제1 표면 상에 배치된 제1 층상 필름으로서, 제1 층상 필름은 하나 이상의 고굴절률 재료 및 하나 이상의 저굴절률 재료의 교번 층을 포함하며, 여기서 제1 층상 필름의 하나 이상의 고굴절률 재료의 굴절률은 제1 층상 필름의 하나 이상의 저굴절률 재료의 굴절률보다 높은, 제1 층상 필름;
기판의 제2 표면 상에 배치된 제2 층상 필름으로서, 제2 층상 필름은 하나 이상의 고굴절률 재료 및 하나 이상의 저굴절률 재료의 교번 층을 포함하며, 여기서 제2 층상 필름의 하나 이상의 고굴절률 재료의 굴절률은 제2 층상 필름의 하나 이상의 저굴절률 재료의 굴절률보다 높은, 제2 층상 필름; 및
제1 층상 필름에서 베르코비치 압자 경도 시험에 의해 측정된, 적어도 8GPa의 최대 경도를 포함하며,
여기서, 제1 및 제2 층상 필름의 교번 층의 수량, 두께, 개수 및 재료는 윈도우가 다음을 갖도록 구성되는, 감지 시스템용 윈도우:
1400 nm 내지 1600 nm 사이의 관심 파장 범위 50 nm에 걸쳐 계산된, 15° 이하의 각도로 제1 표면 및 제2 표면에 입사하는 광에 대해 0.5% 미만의 평균 반사율;
제1 층상 필름 상의 60° 이하의 입사각에 대해 45 이하의 CIELAB L* 값; 및
제1 층상 필름 측에서 볼 때 -6.0 이상 6.0 이하의 CIELAB a* 및 b* 값. - 청구항 29에 있어서,
CIELAB L* 값은 제1 층상 필름 상에서 60° 이하의 입사각에 대해 30 이하인, 감지 시스템용 윈도우. - 청구항 29 내지 30 중 어느 한 항에 있어서,
제1 및 제2 층상 필름의 교번 층의 수량, 두께, 개수 및 재료는 윈도우가 1400nm에서 1600nm 사이의 관심 파장 범위 50 nm에 걸쳐 계산된, 15° 이하의 입사각에서 제1 표면과 제2 표면에 입사하는 광에 대해 95%보다 큰 평균 백분율 투과율을 갖도록 구성되는, 감지 시스템용 윈도우. - 청구항 29 내지 31 중 어느 한 항에 있어서,
제1 및 제2 층상 필름의 교번 층의 수량, 두께, 개수 및 재료는 윈도우가 400 nm 내지 700 nm에서 계산된, 15° 이하의 입사각에서 제1 표면과 제2 표면 상에서 입사하는 광에 대해 5% 미만의 평균 백분율 투과율을 갖도록 구성되는, 감지 시스템용 윈도우. - 청구항 29 내지 32 중 어느 한 항에 있어서,
제1 및 제2 층상 필름의 교번 층의 수량, 두께, 개수 및 재료는 윈도우가 1400nm와 1600nm 사이의 관심 파장 범위 50nm에 걸쳐 계산된, 60° 이하의 입사각에서 제1 표면과 제2 표면 상에서 입사하는 광에 대해 85%보다 큰, 평균 P 편광 투과율과 평균 S 편광 투과율을 갖도록 구성되는, 감지 시스템용 윈도우. - 청구항 33에 있어서,
1400 nm 내지 1600 nm 사이의 관심 파장 범위 50 nm에 걸쳐 계산된 평균 P 편광 투과율 및 평균 S 편광 투과율은 60° 이하의 입사각에서 제1 표면 및 제2 표면 상에 입사하는 광에 대해 92%보다 큰, 감지 시스템용 윈도우. - 청구항 29 내지 34 중 어느 한 항에 있어서,
제1 및 제2 층상 필름의 교번 층의 수량, 두께, 개수 및 재료는 윈도우가 제1 층상 필름 상에서 수직으로 입사하는 광에 대해서 가시 스펙트럼 전체에 걸쳐 계산된, 10% 이하의 평균 반사율을 갖도록 구성되는, 감지 시스템용 윈도우. - 청구항 29 내지 35 중 어느 한 항에 있어서,
제1 및 제2 층상 필름의 교번 층의 수량, 두께, 개수 및 재료는 윈도우가 제1 표면 및 제2 표면 상에서 수직으로 입사하는 광에 대해서 1400nm에서 1600nm 사이의 관심 파장 범위 50 nm에 걸쳐 계산된, 95%보다 큰 평균 백분율 투과율을 갖도록 구성되는, 감지 시스템용 윈도우. - 청구항 29 내지 36 중 어느 한 항에 있어서,
층상 필름에서 베르코비치 압자 경도 시험(Berkovich Indenter Hardness Test)에 의해 측정된 최대 경도가 적어도 10 GPa인, 감지 시스템용 윈도우. - 청구항 29 내지 37 중 어느 한 항에 있어서,
제1 층상 필름에서 베르코비치 압자 경도 시험(Berkovich Indenter Hardness Test)에 의해 측정된 경도가 300nm 내지 2000nm의 깊이 범위에 걸쳐 적어도 8GPa인, 감지 시스템용 윈도우. - 청구항 29 내지 38 중 어느 한 항에 있어서,
기판으로부터 가장 멀리 있는 제1 층상 필름의 교번 층 중 하나가 윈도우의 말단 표면 재료를 형성하고, 윈도우의 말단 표면 재료는 저굴절률 재료를 포함하고,
제1 층상 필름은 하나 이상의 고굴절률 재료 중 하나로 형성되고 1500nm 이상 5000nm 이하의 두께를 갖는 내스크래치성 층을 포함하는, 감지 시스템용 윈도우. - 청구항 39에 있어서,
내스크래치성 층은 제1 층상 필름의 하나 이상의 저굴절률 재료와 하나 이상의 고굴절률 재료의 복수의 교번 층에 의해 말단 표면으로부터 분리되고,
내스크래치성 층은 말단 표면으로부터 적어도 1000 nm만큼 분리되어 있는, 감지 시스템용 윈도우. - 청구항 29 내지 40 중 어느 한 항에 있어서,
제2 층상 필름의 하나 이상의 고굴절률 재료는 실리콘을 포함하는, 감지 시스템용 윈도우. - 청구항 41에 있어서,
제2 층상 필름은 2개 이상의 실리콘 층을 포함하는, 감지 시스템용 윈도우. - 청구항 42에 있어서,
기판에 가장 근접한 제2 층상 필름의 실리콘 층은 2개 이상의 실리콘 층 중 가장 작은 두께를 포함하는, 감지 시스템용 윈도우. - 청구항 43에 있어서,
제2 층상 필름에 함유된 실리콘층의 조합된 두께는 250nm 이상인, 감지 시스템용 윈도우. - 청구항 44에 있어서,
조합된 두께는 500nm 이상인, 감지 시스템용 윈도우. - 청구항 42 내지 45 중 어느 한 항에 있어서,
제2 층상 필름 내의 하나 이상의 고굴절률 재료의 층은 실리콘이 아닌, 감지 시스템용 윈도우. - 감지 시스템용 윈도우로서,
제1 표면 및 제2 표면을 포함하는 기판으로서, 제1 표면 및 제2 표면은 기판의 주 표면인, 기판;
기판의 제1 표면 상에 배치된 제1 층상 필름으로서, 제1 층상 필름은 하나 이상의 고굴절률 재료 및 하나 이상의 저굴절률 재료의 교번 층을 포함하며, 여기서 제1 층상 필름의 하나 이상의 고굴절률 재료의 굴절률은 제1 층상 필름의 하나 이상의 저굴절률 재료의 굴절률보다 높은, 제1 층상 필름;
기판의 제2 표면 상에 배치된 제2 층상 필름으로서, 제2 층상 필름은 하나 이상의 고굴절률 재료 및 하나 이상의 저굴절률 재료의 교번 층을 포함하며, 여기서 제2 층상 필름의 하나 이상의 고굴절률 재료의 굴절률은 제2 층상 필름의 하나 이상의 저굴절률 재료의 굴절률보다 높으며, 여기서 제2 층상 필름의 하나 이상의 고굴절률 재료는 실리콘을 포함하는, 제2 층상 필름; 및
제1 층상 필름에서 베르코비치 압자 경도 시험으로 측정한 적어도 8 GPa의 최대 경도를 포함하며,
여기서, 제1 및 제2 층상 필름의 교번 층의 수량, 두께, 개수 및 재료는 윈도우가 다음을 갖도록 구성되는, 감지 시스템용 윈도우:
1400 nm 내지 1600 nm 사이의 관심 파장 범위 50 nm에 걸쳐 계산된, 15° 이하의 각도로 제1 표면 및 제2 표면에 입사하는 광에 대해 1% 미만의 평균 반사율; 및
1400 nm 내지 1600 nm 사이의 관심 파장 범위 50 nm에 걸쳐 계산된, 15° 이하의 입사각에서 제1 표면 및 제2 표면에 입사하는 광에 대해 90%를 초과하는 평균 백분율 투과율. - 청구항 47에 있어서,
제1 및 제2 층상 필름의 교번 층의 수량, 두께, 개수 및 재료는 윈도우가 15° 이하의 입사각에서 제1 표면과 제2 표면에 입사하는 광에 대해서 5% 미만의 400 nm 내지 700 nm로 계산된 평균 백분율 투과율을 갖도록 구성되는, 감지 시스템용 윈도우. - 청구항 47 내지 48 중 어느 한 항에 있어서,
제1 및 제2 층상 필름의 교번 층의 수량, 두께, 개수 및 재료는 윈도우가 60° 이하의 입사각에서 제1 표면과 제2 표면에 입사하는 광에 대해 1400nm와 1600nm 사이의 관심 파장 범위 50nm에 걸쳐 계산된, 85% 초과의 평균 P 편광 투과율과 평균 S 편광 투과율을 갖도록 구성되는, 감지 시스템용 윈도우. - 청구항 49에 있어서,
1400nm 내지 1600nm 사이의 관심 파장 범위 50nm에 걸쳐 계산된 평균 P 편광 투과율 및 평균 S 편광 투과율은 60° 이하의 입사각에서 제1 표면 및 제2 표면에 입사하는 광에 대해 92%보다 큰, 감지 시스템용 윈도우. - 청구항 47 내지 50 중 어느 한 항에 있어서,
제1 및 제2 층상 필름의 교번 층의 수량, 두께, 개수 및 재료는 윈도우가 제1 층상 필름 상에서 60°이하의 입사각에 대해서 45 이하의 CIELAB L* 값을 갖도록 구성되는, 감지 시스템용 윈도우. - 청구항 51에 있어서,
CIELAB L* 값은 제1 층상 필름 상에서 60° 이하의 입사각에 대해 30 이하인, 감지 시스템용 윈도우. - 청구항 47 내지 52 중 어느 한 항에 있어서,
제1 및 제2 층상 필름의 교번 층의 수량, 두께, 개수 및 재료는 윈도우가 제1 층상 필름 측에서 볼 때 -6 이상 6 이하의 CIELAB a* 및 b* 값을 갖도록 구성되는, 감지 시스템용 윈도우. - 청구항 47 내지 53 중 어느 한 항에 있어서,
제1 및 제2 층상 필름의 교번 층의 수량, 두께, 개수 및 재료는 윈도우가 제1 층상 필름 상에서 수직으로 입사하는 광에 대해서 가시 스펙트럼 전체에 걸쳐 계산된, 10% 이하의 평균 반사율을 갖도록 구성되는, 감지 시스템용 윈도우. - 청구항 47 내지 54 중 어느 한 항에 있어서,
기판으로부터 가장 멀리 있는 제1 층상 필름의 교번 층 중 하나가 윈도우의 말단 표면 재료를 형성하고, 윈도우의 말단 표면 재료는 저굴절률 재료를 포함하고,
제1 층상 필름은 하나 이상의 고굴절률 재료 중 하나로 형성되고 1500nm 이상 5000nm 이하의 두께를 갖는 내스크래치성 층을 포함하는, 감지 시스템용 윈도우. - 청구항 55에 있어서,
내스크래치성 층은 제1 층상 필름의 하나 이상의 저굴절률 재료와 하나 이상의 고굴절률 재료의 복수의 교번 층에 의해 말단 표면으로부터 분리되고,
내스크래치성 층은 말단 표면으로부터 적어도 1000 nm만큼 분리되어 있는, 감지 시스템용 윈도우. - 청구항 47 내지 56 중 어느 한 항에 있어서,
제2 층상 필름은 2개 이상의 실리콘 층을 포함하는, 감지 시스템용 윈도우. - 청구항 57에 있어서,
기판에 가장 근접한 제2 층상 필름의 실리콘 층은 2개 이상의 실리콘 층 중 가장 작은 두께를 포함하는, 감지 시스템용 윈도우. - 청구항 57에 있어서,
제2 층상 필름에 포함된 실리콘층의 조합된 두께는 250nm 이상인, 감지 시스템용 윈도우. - 청구항 59에 있어서,
조합된 두께는 500nm 이상인, 감지 시스템용 윈도우. - 청구항 57 내지 60 중 어느 한 항에 있어서,
제2 층상 필름 내의 하나 이상의 고굴절률 재료의 층은 실리콘이 아닌, 감지 시스템용 윈도우. - 청구항 61에 있어서,
실리콘이 아닌 제2 층상 필름 내의 하나 이상의 고굴절률 재료의 층은 기판에 가장 근접한 하나 이상의 고굴절률 재료의 층인, 감지 시스템용 윈도우.
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