CN118140164A - 用于红外线感测系统且具有低可见反射率及透射率抗反射膜的硬化光学窗口 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于感测系统的窗口，所述窗口包含基板、包含较高折射率材料与较低折射率材料的交替层的第一分层膜、及包含较高折射率材料与较低折射率材料的交替层的第二分层膜。窗口包含在第一分层膜处通过Berkovich压头硬度试验测量的、至少8GPa的最大硬度。第一分层膜及第二分层膜被组态，使得窗口在红外相关波长范围内具有有利的抗反射及透射属性，同时在可见光谱中提供相对低的反射率及透射率，以提供暗外观及低信号噪声。
Description
技术领域
本申请案根据专利法请求2021年10月20日提交的美国申请序列第63/257814号、2022年5月20日提交的第63/344147号、及2022年9月27日提交的第63/410320号的优先权的权益，其中各者的全部内容以引用的方式并入本文中。
光雷达(“Light detection and ranging，LIDAR”)系统包括电磁辐射发射器及传感器。电磁辐射发射器会发射电磁辐射发射器波束，发射器波束可自对象反射，而传感器会检测反射的电磁辐射发射器波束。电磁辐射发射器波束是脉冲式的或以其他方式分布于一辐射范围内，以检测视场上的对象。关于对象的信息可自所检测的反射电磁辐射发射器波束的性质来解密。物件与电磁辐射发射器波束的距离可自发射电磁辐射发射器波束至检测反射电磁辐射发射器波束的飞行时间来判定。若对象是移动的，则对象的路径及速度可自作为时间的函数的所发射电磁辐射发射器波束被反射及检测的径向位置上的移动来判定，亦可自都卜勒频率测量判定。
背景技术
汽车中的LIDAR系统及其他曝露于环境中的红外线感测系统，诸如航天或家庭安全应用，需要保护其不受环境及各种损坏源的影响，举例而言，用覆盖透镜或覆盖玻璃窗。车辆是光雷达系统的另一潜在应用，其中LIDAR系统提供空间映像能力，以致能辅助、半自动驾驶或全自动驾驶。在此类应用中，电磁辐射发射器及传感器安装于车辆的车顶或车辆的低前部上。考虑将发射具有可见光范围以外波长(诸如905nm或1550nm)的电磁辐射的电磁辐射发射器用于车辆LIDAR应用。为了保护电磁辐射发射器及传感器不受岩石及其他对象的冲击，在电磁辐射发射器及传感器与电磁辐射发射器及传感器的视线内的外部环境之间置放一窗口。针对LIDAR系统的其他应用，诸如航天及家庭安全应用，类似地在电磁辐射发射器/传感器与外部环境之间置放一窗口。然而，存在石头及其他对象冲击窗口而损坏窗口并导致对窗口造成其他类型的损坏的问题，这会导致窗口散射所发射及所反射电磁辐射发射器波束，从而损害LIDAR系统的性能。
发明内容
本发明运用一种包括第一分层膜及第二分层膜的窗口来解决这一问题。当安装于LIDAR系统中时，第一分层膜可背离电磁辐射发射器/传感器并包括嵌入其中的抗划层，以提供窗口的抗损坏性。因此，岩石及其他对象冲击窗口不太可能对窗口造成使LIDAR传感器的发射电磁辐射及反射电磁辐射散射的缺陷，从而提高性能。此外，第一分层膜及第二分层膜进一步包括具有不同折射率的材料(包括提供硬度及抗划性的材料)的交替层，从而交替层的数目及其厚度可被组态，使得窗口在所需波长范围内(例如，在1400nm与1600nm之间的50nm波长范围上)具有高透射率及低反射。材料的交替层可被进一步选择，使得窗口在可见光谱中透射及反射相对低的辐射量，从而为窗口提供美观的暗外观，同时减少由可见光引起的、否则可能会影响到LIDAR系统的检测器的信号噪声。
根据本发明的实施方式，用于感测系统的窗口包含基板，基板包含第一表面及第二表面，第一表面及第二表面是基板的主表面。窗口包括设置于基板的第一表面上的第一分层膜，第一分层膜包含一或多个较高折射率材料与一或多个较低折射率材料的交替层，其中第一分层膜的一或多个较高折射率材料的折射率高于第一分层膜的一或多个较低折射率材料的折射率。窗口包括设置于基板的第二表面上的第二分层膜，第二分层膜包含一或多个较高折射率材料与一或多个较低折射率材料的交替层，其中第二分层膜的一或多个较高折射率材料的折射率高于第二分层膜的一或多个较低折射率材料的折射率。窗口包含在第一分层膜处通过Berkovich压头硬度测试测量的、至少8GPa的最大硬度。第一分层膜及第二分层膜的交替层的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得窗口具有：以小于或等于15°的入射角入射于第一表面及第二表面上的光在1400nm与1600nm之间的50nm相关波长范围上计算的、大于90％的平均百分数透射率；以小于或等于15°的角度入射于第一表面及第二表面上的光在1400nm与1600nm之间的50nm相关波长范围上计算的、小于1％的平均反射率；以及以小于或等于15°的入射角入射于第一表面及第二表面上的光，自400nm至700nm计算的、小于5％的平均透射百分数。
根据本发明的另一实施方式，用于感测系统的窗口包括基板，基板包含是基板的主表面的第一表面及第二表面。窗口亦包括设置于基板的第一表面上的第一分层膜，第一分层膜包含一或多个较高折射率材料与一或多个较低折射率材料的交替层，其中第一分层膜的一或多个较高折射率材料的折射率高于第一分层膜的一或多个较低折射率材料的折射率。窗口亦包括设置于基板的第二表面上的第二分层膜，第二分层膜包含一或多个较高折射率材料与一或多个较低折射率材料的交替层，其中第二分层膜的一或多个较高折射率材料的折射率高于第二分层膜的一或多个较低折射率材料的折射率。窗口表现出在第一分层膜处通过Berkovich压头硬度测试测量的、至少8GPa的最大硬度。第一分层膜及第二分层膜的交替层的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得窗口具有：以小于或等于15°的角度入射于第一表面及第二表面上的光在1400nm与1600nm之间的50nm相关波长范围上计算的、小于0.5％的平均反射率；针对第一分层膜上小于或等于60°的入射角，小于或等于45的CIELAB L*值；及在自第一分层膜的一侧观看时，大于或等于-6.0且小于或等于6.0的CIELAB a*值及CIELAB b*值。
根据本发明的另一实施方式，用于感测系统的窗口包括基板，基板包含是基板的主表面的第一表面及第二表面。窗口亦包括设置于基板的第一表面上的第一分层膜，第一分层膜包含一或多个较高折射率材料与一或多个较低折射率材料的交替层，其中第一分层膜的一或多个较高折射率材料的折射率高于第一分层膜的一或多个较低折射率材料的折射率。窗口亦包括设置于基板的第二表面上的第二分层膜，第二分层膜包含一或多个较高折射率材料与一或多个较低折射率材料的交替层，其中第二分层膜的一或多个较高折射率材料的折射率高于第二分层膜的一或多个较低折射率材料的折射率，其中第二分层膜的一或多个较高折射率材料包含硅。窗口表现出在第一分层膜处通过Berkovich压头硬度测试测量的、至少8GPa的最大硬度。第一分层膜及第二分层膜的交替层的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得窗口具有：以小于或等于15°的角度入射于第一表面及第二表面上的光在1400nm与1600nm之间的50nm相关波长范围上计算的、小于1％的平均反射率；及以小于或等于15°的入射角入射于第一表面及第二表面的光在1400nm与1600nm之间的50nm相关波长范围上计算的、大于90％的平均百分数透射率。
其他特征及优点将在接下来的详细描述中阐述，且对所属领域的技术人员而言，自该描述或通过实践本文所述的实施方式(包括接下来的详细描述、权利要求书、以及随附附图)而部分将是显而易见的。
应理解，前述的一般描述及以下的详细描述仅是例示性的，旨在提供理解权利要求书的性质及特征的概述或架构。包括随附附图是为了提供进一步的理解，且纳入本说明书并构成本说明书的一部分。随附附图图示一或多个实施方式，并与描述内容一起用于解释各种实施方式的原理及操作。
附图说明
图1是根据本发明的一或多个实施方式的外部环境中的车辆的侧视图，图示车辆的车顶上的LIDAR系统及车辆的前部上的另一LIDAR系统；
图2是根据本发明的一或多个实施方式的图1的LIDAR系统中的一者的示意图，图示一外壳中的电磁辐射发射器及传感器，该电磁辐射发射器及传感器发射电磁辐射，电磁辐射穿过窗口离开外壳并作为反射辐射穿过窗口返回；
图3是根据本发明的一或多个实施方式的在图2的区域III处截取的图2的窗口的横截面图，图示包括基板的窗口，窗口在基板的第一表面上方具有分层膜，并在基板的第二表面上方具有第二分层膜；
图4是根据本发明的一或多个实施方式的在图3的区域IV处截取的图3的窗口的横截面图，图示包括一或多个较高折射率材料与一或多个较低折射率材料的交替层的分层膜，其中一或多个较低折射率材料的一层提供最靠近外部环境的终端表面；
图5是根据本发明的一或多个实施方式的在图3的区域V处截取的图3的窗口的横截面图，图示包括一或多个较高折射率材料与一或多个较低折射率材料的交替层的第二分层膜，其中一或多个较低折射率材料的一层提供最靠近电磁辐射发射器及传感器的终端表面；
图6是根据本发明的一或多个实施方式的包含设置于玻璃基板上的第一分层膜及第二分层膜的第一实例窗口的第二分层膜中使用的硅材料的折射率及消光系数作为波长的函数的曲线图；
图7是根据本发明的一或多个实施方式的垂直入射于第一实例窗口上的光在400nm至1600nm的整个波长范围内按照模型化反射率及透射率的双表面可见光至红外线性能的曲线图；
图8是根据本发明的一或多个实施方式的垂直入射于实例窗口的第一分层膜上的光在1500nm至1600nm的红外相关波长范围内的模型化双表面透射率的曲线图；
图9是根据本发明的一或多个实施方式的以60度入射角入射于第一实例窗口的第一分层膜上的s偏振光及p偏振光在1500nm至1600nm的红外相关波长范围内的模型化双表面透射率的曲线图；
图10是根据本发明的一或多个实施方式的入射于第一实例窗口的第一分层膜及第二分层膜上的光在1500nm至1600nm的红外相关波长范围内的模型化双表面反射率的曲线图；
图11是根据本发明的一或多个实施方式的垂直入射于第一实例窗口的第一分层膜上的光在可见光谱中的模型化双表面透射率的曲线图；
图12A是根据本发明的一或多个实施方式的以多个入射角入射于第一实例窗口的第一分层膜上的光的CIELAB色彩空间值a*及b*的曲线图；
图12B是根据本发明的一或多个实施方式的以多个入射角入射于第一实例窗口的第一分层膜上的光的CIELAB明度值L*的曲线图；
图13是根据本发明的一或多个实施方式的根据第一实例窗口构建的两个样品的纳米压痕硬度作为进入第一分层膜的深度的函数的曲线图；
图14是根据本发明的一或多个实施方式的包含设置于玻璃基板上的第一分层膜及第二分层膜的第二实例窗口的第二分层膜中使用的硅材料的折射率及消光系数作为波长的函数的曲线图；
图15是根据本发明的一或多个实施方式的垂直入射于第二实例窗口上的光在400nm至1600nm的整个波长范围内按照模型化反射率及透射率的双表面可见光至红外线性能的曲线图；
图16是根据本发明的一或多个实施方式的垂直入射于第二实例窗口的第一分层膜上的光在1500nm至1600nm的红外相关波长范围内的模型化双表面透射率的曲线图；
图17是根据本发明的一或多个实施方式的以60度的入射角入射于第二实例窗口的第一分层膜上的s偏振光及p偏振光在1500nm至1600nm的红外相关波长范围内的模型化双表面透射率的曲线图；
图18是根据本发明的一或多个实施方式的垂直入射于第二实例窗口的第一分层膜及第二分层膜上的光在1500nm至1600nm的红外相关波长范围内的模型化双表面反射率的曲线图；
图19是根据本发明的一或多个实施方式的垂直入射于第二实例窗口的第一分层膜上的光在可见光谱中的模型化双表面透射率的曲线图；
图20A是根据本发明的一或多个实施方式的以多个入射角入射于第二实例窗口的第一分层膜上的光的CIELAB色彩空间值a*及b*的曲线图；
图20B是根据本发明的一或多个实施方式的以多个入射角入射于第二实例窗口的第一分层膜上的光的CIELAB明度值L*的曲线图；
图21是根据本发明的一或多个实施方式的垂直入射于包含第一分层膜及第二分层膜的第三实例窗口上的光在400nm至1600nm的整个波长范围内的双表面可见光至红外线性能的曲线图；
图22是根据本发明的一或多个实施方式的垂直入射于第三实例窗口的第一分层膜上的光在1500nm至1600nm的红外相关波长范围内的模型化双表面透射率的曲线图；
图23是根据本发明的一或多个实施方式的以60度入射角入射于第三实例窗口的第一分层膜上的s偏振光及p偏振光在1500nm至1600nm的红外相关波长范围内的模型化双表面透射率的曲线图；
图24是根据本发明的一或多个实施方式的垂直入射于第三实例窗口的第一分层膜及第二分层膜上的光在1500nm至1600nm的红外相关波长范围上的模型化双表面反射率的曲线图；
图25是根据本发明的一或多个实施方式的垂直入射于第三实例窗口的第一分层膜上的光在可见光谱中的模型化双表面透射率的曲线图；
图26A是根据本发明的一或多个实施方式的以多个入射角入射于第三实例窗口的第一分层膜上的光的CIELAB色彩空间值a*及b*的曲线图；
图26B是根据本发明的一或多个实施方式的以多个入射角入射于第三实例窗口的第一分层膜上的光的CIELAB明度值L*的曲线图；
图27是根据本发明的一或多个实施方式的垂直入射于包含第一分层膜及第二分层膜的第四实例窗口上的光在400nm至1600nm的整个相关波长范围内按照模型化反射率及透射率的可见光至红外线性能的曲线图；
图28是根据本发明的一或多个实施方式的垂直入射于第一第四实例窗口的第一分层膜上的光在1500nm至1600nm的红外相关波长范围内的模型化双表面透射率的曲线图；
图29是根据本发明的一或多个实施方式的以60度的入射角入射于第四实例窗口的第一分层膜上的s偏振光及p偏振光在1500nm至1600nm的红外相关波长范围内的模型化双表面透射率的曲线图；
图30是根据本发明的一或多个实施方式的垂直入射于第四实例窗口的第一分层膜及第二分层膜上的光在1500nm至1600nm的红外相关波长范围内的模型化双表面反射率的曲线图；
图31是根据本发明的一或多个实施方式的垂直入射于第四实例窗口的第一分层膜上的光在可见光谱中的模型化双表面透射率的曲线图；
图32A是根据本发明的一或多个实施方式的以多个入射角入射于第四实例窗口的第一分层膜上的光的CIELAB色彩空间值a*及b*的曲线图；
图32B是根据本发明的一或多个实施方式的以多个入射角入射于第四实例窗口的第一分层膜上的光的CIELAB明度值L*的曲线图；
图33是根据本发明的一或多个实施方式的垂直入射于包含第一分层膜及第二分层膜的第五实例窗口上的光在400nm至1600nm的整个波长范围内按照模型化反射率及透射率的双表面可见光至红外线性能的曲线图；
图34是根据本发明的一或多个实施方式的垂直入射于第五实例窗口的第一分层膜上的光在1500nm至1600nm的红外相关波长范围内的模型化双表面透射率的曲线图；
图35是根据本发明的一或多个实施方式的以60度入射角入射于第五实例窗口的第一分层膜上的s偏振光及p偏振光在1500nm至1600nm的红外相关波长范围内的模型化双表面透射率的曲线图；
图36是根据本发明的一或多个实施方式的垂直入射于第五实例窗口的第一分层膜及第二分层膜上的光在1500nm至1600nm的红外相关波长范围上的模型化双表面反射率的曲线图；
图37是根据本发明的一或多个实施方式的垂直入射于第五实例窗口的第一分层膜上的光在可见光谱中的模型化双表面透射率的曲线图；
图38A是根据本发明的一或多个实施方式的以多个入射角入射于第五实例窗口的第一分层膜上的光的CIELAB色彩空间值a*及b*的曲线图；
图38B是根据本发明的一或多个实施方式的以多个入射角入射于第五实例窗口的第一分层膜上的光的CIELAB明度值L*的曲线图；
图39是根据本发明的一或多个实施方式的包含设置于玻璃基板上的第一分层膜及第二分层膜的第六实例窗口的第二分层膜中使用的硅材料的折射率及消光系数作为波长的函数的曲线图；
图40是根据本发明的一或多个实施方式的入射于包含第一分层膜及第二分层膜的第六实例窗口上的光在400nm至1600nm的整个波长范围内按照模型化透射率的双表面可见光至红外线性能的曲线图；
图41是根据本发明的一或多个实施方式的入射于包含第一分层膜及第二分层膜的第六实例窗口上的光在400nm至1600nm的整个波长范围内按照模型化反射率的双表面可见光至红外线性能的曲线图；
图42是根据本发明的一或多个实施方式的以多个入射角入射于第六实例窗口的第一分层膜上的光的CIELAB色彩空间值a*及b*的曲线图；
图43是根据本发明的一或多个实施方式的入射于包含第一分层膜及第二分层膜的第七实例窗口上的光在1500nm至1600nm的整个波长范围内按照模型化透射率的双表面红外线性能的曲线图；
图44是根据本发明的一或多个实施方式的入射于包含第一分层膜及第二分层膜的第七实例窗口上的光在1500nm至1600nm的整个波长范围内按照模型化反射率的双表面红外线性能的曲线图；
图45是根据本发明的一或多个实施方式的入射于包含第一分层膜及第二分层膜的第七实例窗口上的光在350nm至1600nm的整个波长范围内按照模型化透射率的双表面可见光至红外线性能的曲线图；
图46是根据本发明的一或多个实施方式的入射于包含第一分层膜及第二分层膜的第七实例窗口上的光在350nm至1600nm的整个波长范围内按照模型化反射率的双表面可见光至红外线性能的曲线图；
图47是根据本发明的一或多个实施方式的入射于包含第一分层膜及第二分层膜的第七实例窗口上的光在400nm至700nm的整个波长范围内按照模型化透射率表示的双表面可见光性能的曲线图；
图48是根据本发明的一或多个实施方式的以多个入射角入射于第七实例窗口的第一分层膜上的光的CIELAB色彩空间值a*及b*的曲线图；且
图49是根据本发明的一或多个实施方式的以多个入射角入射于第七实例窗口的第一分层膜上的光的CIELAB明度值L*的曲线图。
具体实施方式
现在将详细参考LIDAR传感器中使用的窗口的实施方式。在可能的情况下，相同的附图标记将在整个附图中是指相同或相似的部分。本文所述窗口可包括第一分层膜及第二分层膜，分层膜由较高折射率材料与较低折射率材料的交替层构成，并组态为在所需红外相关波长范围内提供相对高透射率及低反射率。当窗口安装于LIDAR系统中时，第一分层膜可背离传感器/电磁辐射发射器并曝露于外部环境中，而第二分层膜可面对传感器/电磁辐射发射器。亦即，当自外部观看LIDAR系统时，观测者可看到第一分层膜。由电磁辐射发射器发射的光在穿过基板传播之前，最初可入射于第二分层膜上。根据本发明，本文所述窗口的第一分层膜可包括一或多个抗刮层，其是相对厚(例如，大于或等于500nm)的高折射率材料。抗刮层可嵌入第一分层膜内，使得窗口包含在第一分层膜处通过Berkovich压头硬度测试测量的、大于或等于8GPa(例如，大于或等于10GPa、大于或等于12GPa、大于或等于14GPa)的最大纳米压痕硬度。这一纳米压痕硬度有益于提供抗刮性，并提高LIDAR系统的性能。
在诸方面中，本文所述窗口的第一分层膜及第二分层膜的交替层亦构造成提供红外光谱中LIDAR系统的操作所需的光学性能属性。在实施方式中，第一分层膜及第二分层膜的交替层的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得窗口对以15°或更小的入射角入射于第一表面及第二表面上的光具有在1400nm至1600nm的50nm相关波长范围上计算的、大于90％(例如，大于或等于95％)的平均百分数透射率。第一分层膜及第二分层膜的交替层的数量、厚度、数目、及材料可被组态，使得窗口对以60度或更小的入射角入射于第一表面及第二表面上的光亦包含在1400nm至1600nm的50nm相关波长范围上计算的、大于85％(例如，大于或等于90％、大于或等于93％)的平均百分数P偏振透射率及S偏振透射率。
在进一步方面中，本文所述窗口的第一分层膜及第二分层膜亦可构造成具有相对低可见光反射率及透射率，从而为窗口提供美观的暗外观并消除信号噪声。在实施方式中，举例而言，第一分层膜及第二分层膜的交替层的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得窗口对以15°或更小的入射角入射于第一分层膜上的光具有在400nm至700nm计算的、小于5％的平均透射百分数。可见光的此类低透射可通过将硅层以本文所述量纳入第二分层膜中来达成。因此，当自第一分层膜(即，自LIDAR传感器外部)观看时，在自60度或更小的角度看时，本文所述窗口可表现出小于或等于45(例如，小于或等于40、小于或等于35、小于或等于30)的CIELAB明度L*值。当自第一分层膜观看时，本文所述窗口亦可表现出大于或等于-6且小于或等于6(例如，大于或等于-5且小于或等于5、大于或等于-4且小于或等于4、大于或等于-3且小于或等于3、大于或等于-2.5且小于或等于2.5)的CIELAB色彩空间a*及b*值。当自第一分层膜的一侧观看时，窗口的感知色彩可为黑色或相对较暗，从而使窗口对外部观测者而言不那么明显。
因此，本文所述窗口对1400nm至1600nm的所需相关波长范围提供持久的抗反射性能，同时提供美观及性能增强的黑色外观或暗外观。本文所述窗口可通过防止可见光入射于传感器上并改善信号噪声比来提高LIDAR传感器相对于某些现存传感器的性能。此外，本文所述窗口可减少对外部观测者可见的非所需眩光。
除非另有说明，否则本文提供的总反射率、镜面反射率、及平均反射率值是双表面反射率值，代表整个窗口的总反射率，包括与窗口中各个材料接口(例如，空气与分层膜之间、分层膜与基板之间等)相关联的反射率。除非另有说明，否则红外线中提供的反射率值是自本文所述第二分层膜的一侧(例如，自面对LIDAR系统的传感器及发射器定位的一侧)测量的，而可见光中提供的反射率值是自本文所述第一分层膜的一侧(例如，自面对LIDAR系统的外部环境定位的一侧)测量的。
除非本文另有规定，否则平均透射率及反射率值使用在特定波长范围内的各种波长处的百分数反射率及透射率值来计算。平均反射率透射率值可通过测量所需波长范围内的至少3个反射率及透射率值、并对这些值进行平均来计算。
除非本文另有说明，否则CIELAB色彩空间a*及b*以及明度L*值使用用于具有10度视场标准观测者的D65照明来测量/模拟。
如本文所使用的，术语“暗外观”或“黑色外观”是指自外部表面观看时窗口的反射外观。根据本发明的具有暗外观或黑色外观的窗口在自60°或更小的角度观看时包含小于45的CIELAB明度L*值。
除非另有明确说明，否则本文所述的任何方法均不得解译为要求以特定次序执行其步骤。因此，若一种方法的权利要求书没有实际叙述其步骤应遵循的次序，或在权利要求书或实施方式中没有具体说明步骤将限制于特定次序，则在任何方面都不意欲为推断次序。这适用于任何可能的非明示解释依据，包括：关于步骤配置或操作流程的逻辑事项；自语法组织或标点符号中得出的朴素含义；说明书中描述的实施方式的数目或类型。
如本文所使用的，当在两个或两个以上项目的列表中使用术语“及/或”时，意谓列出项目中的任意一者可单独采用，或可使用列出项目中的两个或两个以上的任何组合。举例而言，若组合物描述为含有组分A、B及/或C，则组合物可单独含有A；单独含有B；单独含有C；含有A与B的组合；含有A与C的组合；含有B与C的组合；或含有A、B及C的组合。
所属领域的技术人员及做出或使用本发明的人员将对本发明进行修改。因此，应理解，附图中所示的以及上文描述的实施方式仅仅是为了说明问题，而不旨在限制根据专利法原则(包括等同原则)解释的由以下权利要求书界定的本发明的范畴。
在本文件中，关系术语，诸如第一及第二、顶部及底部、以及类似者，仅用于区分一实体或行动与另一实体或行动，而不必要求或暗示这些实体或行动之间有任何实际的此类关系或次序。术语“包含(comprises)”、“包含(comprising)”、或其任何其他变化旨在涵盖非排他性包括，使得包含元件列表的过程、方法、物品、或元件不仅包括这些元件，还可包括未明确列出的或此类过程、方法、物品、或元件所固有的其他元件。以“包含......一”进行的元件在没有更多限制的情况下，并不排除包含该元件的过程、方法、物品、或元件中其他相同元件的存在。
如本文所使用的，术语“约”意谓量、大小、配方、参数、及其他数量及特性不是亦不需要是精确的，但可为大致的及/或更大或更小的，根据需要，反映容许度、转换因子、舍入、测量误差及类似者、以及所属领域的技术人员已知的其他因子。当术语“约”用于描述一值或一范围的端点时，公开内容应理解为包括所指的具体值或端点。无论说明书中的数值或范围的端点是否提及“约”，数值或范围的端点均旨在包括两个实施方式：一个由“约”修改，另一个未由“约”修改。将进一步理解，范围中的各者的端点既与另一端点有关，亦独立于另一端点，两者均有意义。
术语“由……形成”可意谓包含、基本由……组成、或由……组成中的一或多者。举例而言，由特定材料形成的组件可包含该特定材料、基本由该特定材料组成、或由该特定材料组成。
如本文中亦使用的术语“物品”、“玻璃制品”、“陶瓷制品”、“玻璃陶瓷”、“玻璃元件”、“玻璃陶瓷制品”及“多个玻璃陶瓷制品”可互换使用，且在其最广泛的意义上，包括全部或部分由玻璃及/或玻璃陶瓷材料制成的任何物件。
如本文中所使用的，术语“被设置”是指被涂覆、沉积、形成或以其他方式提供至表面上的层或子层。被设置的术语可包括与相邻层/子层直接接触的层/子层、或由可/可不形成层的中介材料分离开的层/子层。
除非本文另有说明，否则本文所述材料的折射率是在1550nm处测量的。
现在参考图1，车辆10包括一或多个LIDAR系统12。一或多个LIDAR系统12可设置于车辆10上的任何地方或车辆10内部。举例而言，一或多个LIDAR系统12可设置于车辆10的车顶14及/或车辆10的前部16上。
现在参考图2，一或多个LIDAR系统12中的各者包括电磁辐射发射器及传感器18，如本领域已知的，其可封闭于外壳20中。电磁辐射发射器及传感器18发射具有一波长或一波长范围的电磁辐射22。发射辐射22穿过窗口24离开外壳20，窗口24在所发射电磁辐射的路径中。若外部环境26中的对象(未示出)在发射辐射22的路径中，则发射辐射22将自该对象反射，并作为反射辐射28返回至电磁辐射发射器及传感器18。反射辐射28再次通过窗口24以到达电磁辐射发射器及传感器18。在实施方式中，发射辐射22及反射辐射28可包括适合的相关波长范围内的光。举例而言，在实施方式中，发射辐射22及反射辐射28可大于或等于1400nm且小于或等于1600nm(例如，大于或等于1500nm且小于或等于1600nm、大于或等于1525nm且小于或等于1575nm，大约1550nm、1550nm)。除反射辐射28以外的电磁辐射(诸如具有可见光谱、紫外线范围部分内波长的电磁辐射)亦可与窗口24交互作用。如本文所述，窗口24可包括包含层结构的分层膜，层结构设计成吸收可见光谱中的光，同时亦反射可见光谱中相对低量的光，使得在自外壳20外部观看时，窗口具有暗外观或黑色外观。
“可见光谱”是电磁谱的人眼可见的部分，通常是指具有约380nm或400nm至约700nm范围内波长的电磁辐射。“紫外线范围”是电磁谱的具有约10nm与约400nm之间波长的部分。电磁谱的“红外线范围”自约700nm开始并延伸至更长的波长。太阳产生的太阳电磁辐射通常称为“太阳光”，其具有所有这三个范围内的波长。
现在参考图3，用于一或多个LIDAR系统12中的各者的窗口24包括基板30。基板30包括第一表面32及第二表面34。第一表面32及第二表面34是基板30的主表面。第一表面32最靠近外部环境26。第二表面34最靠近电磁辐射发射器及传感器18。发射辐射22在第一表面32之前遇到第二表面34。反射辐射28在第二表面34之前遇到第一表面32。基板30进一步包括设置于基板30的第一表面32上的第一分层膜36及设置于基板30的第二表面34上的第二分层膜38。应理解，本文所述窗口24不限于车辆应用，如本文进一步所述，可用于窗口24将有助于提供改良冲击及光学性能的任何应用。
根据本发明，基板30可由多种不同材料构成。在实施方式中，基板30可由任何类型的玻璃、玻璃陶瓷、陶瓷、或适合的基于聚合物的材料构成。现在将更详细地描述基板30的各种实例结构及组合物。
在实施方式中，基板30包括玻璃组合物或为玻璃制品。举例而言，基板30可包括硼硅玻璃、铝硅玻璃、碱石灰玻璃、化学强化硼硅玻璃、化学强化铝硅玻璃、或化学强化碱石灰玻璃。在实施方式中，基板30的玻璃组合物能够通过离子交换工艺进行化学强化。在实施方式中，组合物可不含锂离子。
适合于基板30的碱铝硅玻璃组合物包含氧化铝、至少一个碱金属，在实施方式中，大于50mol.％的SiO2，在其他实施方式中，至少58mol.％的SiO2，以及仍然在其他实施方式中，至少60mol.％的SiO2，其中比(Al2O3+B2O3)/Σ改质剂(即，改质剂的和)大于1，其中各组分的比以mol.％表示，且改质剂为碱金属氧化物。在特定实施方式中，这一组合物包含:58～72mol.％的SiO2；9～17mol.％的Al2O3；2～12mol.％的B2O3；8～16mol.％的Na2O；及0～4mol.％的K2O，其中比(Al2O3+B2O3)/Σ改质剂(即，改质剂的和)大于1。
用于基板30的另一适合的碱铝硅玻璃组合物包含：64～68mol.％的SiO2；12～16mol.％的Na2O；8～12mol.％的Al2O3；0～3mol.％的B2O3；2～5mol.％的K2O；4～6mol.％的MgO；及0～5mol.％的CaO，其中：66mol.％≦SiO2+B2O3+CaO≦69mol.％；Na2O+K2O+B2O3+MgO+CaO+SrO>10mol.％；5mol.％≦MgO+CaO+SrO≦8mol.％；(Na2O+B2O3)—Al2O3≦2mol.％；2mol.％≦Na2O—Al2O3≦6mol.％；及4mol.％≦(Na2O+K2O)—Al2O3≦10mol.％。
用于基板30的另一适合的碱铝硅玻璃组合物包含：2mol.％或更多的Al2O3及/或ZrO2、或4mol.％或更多的Al2O3及/或ZrO2。
一个实例玻璃组合物包含SiO2、B2O3、及Na2O，其中(SiO2+B2O3)≧66mol.％,，且Na2O≧9mol.％。在实施方式中，组合物包括至少6wt.％的氧化铝。在进一步的实施方式中，一或多个碱土氧化物的组合物，诸如碱土氧化物的含量为至少5wt.％。在实施中，适合的组合物进一步包含K2O、MgO、及CaO中的至少一者。在特定实施方式中，基板30的组合物包含61～75mol.％的SiO2；7～15mol.％的Al2O3；0～12mol.％的B2O3；9～21mol.％的Na2O；0～4mol.％的K2O；0～7mol.％的MgO；及0～3mol.％的CaO。
适用于基板30的另一实例组合物包含：60～70mol.％的SiO2；6～14mol.％的Al2O3；0～15mol.％的B2O3；0～15mol.％的Li2O；0～20mol.％的Na2O；0～10mol.％的K2O；0～8mol.％的MgO；0～10mol.％的CaO；0～5mol.％的ZrO2；0～1mol.％的SnO2；0～1mol.％的CeO2；小于50ppm的As2O3；及小于50ppm的Sb2O3；其中12mol.％≦(Li2O+Na2O+K2O)≦20mol.％且0mol.％≦(MgO+CaO)≦10mol.％。
适用于基板30的仍然另一实例玻璃组合物包含：63.5～66.5mol.％的SiO2；8～12mol.％的Al2O3；0～3mol.％的B2O3；0～5mol.％的Li2O；8～18mol.％的Na2O；0～5mol.％的K2O；1～7mol.％的MgO；0～2.5mol.％的CaO；0～3mol.％的ZrO2；0.05～0.25mol.％的SnO2；0.05～0.5mol.％的CeO2；小于50ppm的As2O3；及小于50ppm的Sb2O3；其中14mol.％≦(Li2O+Na2O+K2O)≦18mol.％且2mol.％≦(MgO+CaO)≦7mol.％。
基板30可基本是平面的或片状的，尽管其他实施方式可利用弯曲的或其他形状的或雕刻的基板。基板30的长度及宽度可根据窗口24的所需尺寸而变化。基板30可使用各种方法形成，诸如浮法玻璃法及下拉法，诸如熔融下拉及槽下拉。基板30可在非强化状态下使用。用于窗口24的适合非强化基板30的市售实例是玻璃代码2320，其是钠铝硅玻璃基板。
形成基板30的玻璃可改质为具有与第一表面32相连的区域及/或与第二表面34相连的区域，以承受压缩应力(“compressive stress，CS”)。在这类情况下，承受压缩应力的区域(多个)自第一表面32及/或第二表面34延伸至压缩深度(多个)。这一压缩应力产生进一步建立承受张应力的中心区域，张应力在中心区域的中心处具有最大值，称为中心张力(central tension or center tension，CT)。中心区域在压缩深度之间延伸并承受张应力。中心区域的张应力平衡或抵消承受压缩应力的区域的压缩应力。如本文所用，术语“压缩深度”及“depth of compression，DOC”是指基板30内的应力自压缩应力改变为张应力的深度。在压缩深度处，应力自正(压缩)应力转变为负(张)应力，因此应力具有零值。压缩深度会保护基板30不受对基板30的第一表面32及/或第二表面34的急剧冲击所带来的裂纹传播的影响，而压缩应力将裂纹生长及穿透压缩深度的可能性最小化。在实施方式中，压缩深度各个为至少20μm。在实施方式中，区域内的最大压缩应力CS的绝对值为至少200MPa、至少约400MPa、至少600MPa、或高达约1000MPa。
由Douglas Clippinger Allan等人于2012年5月3日提交的题为“测量离子交换玻璃的应力曲线的系统及方法”的美国专利第9140543号中公开了用于萃取具有承受压缩应力的区域的基板30的详细及精确应力曲线(应力作为深度的函数)的两种方法，并请求对2011年5月25日提交的具有相同标题的美国临时专利申请案第61/489800号的优先权，该申请案的全部内容以引用的方式并入本文中。
在实施方式中，产生承受压缩应力的基板30的区域(多个)包括使基板30经受离子交换化学回火工艺(化学回火通常称为“化学强化”)。在离子交换化学回火工艺中，基板30的第一表面32及第二表面34处或第一表面32及第二表面34附近的离子由通常具有相同价态或氧化态的较大离子所代替或交换。在基板30包含、基本由或由碱铝硅玻璃、碱硼硅玻璃、碱铝硼硅玻璃、或碱硅玻璃组成的实施方式中，玻璃的表面层中的离子及较大离子是一价碱金属阳离子，诸如Na+(当玻璃中存在Li+时)、K+、Rb+、及Cs+。或者，在第一表面32及第二表面34中、第一表面32及第二表面34处、或第一表面32及第二表面34附近的一价阳离子可用碱金属阳离子以外的一价阳离子代替，诸如Ag+或类似物。
在实施方式中，离子交换工艺通过将基板30浸入含有待与基板30中的较小离子交换的较大离子的熔融盐浴中来执行。所属领域的技术人员将理解，离子交换工艺的参数，包括但不限于电解液成分及温度、浸泡时间、玻璃在盐浴(或电解液)中的浸泡次数、多个盐浴的使用、及诸如退火、洗涤及类似者的额外步骤，通常由基板30的组合物及由强化操作产生的基板30的所需压缩深度及压缩应力判定。举例而言，含碱金属玻璃基板的离子交换可通过浸泡于含有盐的至少一个熔融浴中来达成，这些盐包括但不限于较大碱金属离子的硝酸盐、硫酸盐、及氯化物。在实施方式中，熔融盐浴包含硝酸钾(0～100wt％)、硝酸钠(0～100wt％)、及硝酸锂(0～12wt％)，组合的硝酸钾与硝酸钠具有88wt％至100wt％范围内的重量百分数。在实施方式中，熔融盐浴的温度通常在约350℃至约500℃的范围内，而浸泡时间的范围自约15分钟至约40小时，包括自约20分钟至约10小时。然而，亦可使用与上述不同的温度及浸泡时间。基板30可被酸洗或以其他方式处理以移除或减少表面裂缝的影响。
在实施方式中，基板30包括具有玻璃相及陶瓷相两者的玻璃陶瓷材料。说明性玻璃陶瓷包括那些玻璃相由硅酸盐、硼硅酸盐、铝硅酸盐、或硼铝硅酸盐形成，而陶瓷相由β-锂辉石、β-石英、霞石、六方钾霞石、或三斜霞石形成的材料。“玻璃陶瓷”包括通过控制玻璃结晶产生的材料。适合玻璃陶瓷的实例可包括Li2O-Al2O3-SiO2系统(即，LAS系统)玻璃陶瓷、MgO-Al2O3-SiO2系统(即，MAS系统)玻璃陶瓷、ZnO×Al2O3×nSiO2(即，ZAS系统)、及/或包括主要晶相的玻璃陶瓷，包括β-石英固溶体、β-锂辉石、堇青石、及二硅酸锂。玻璃陶瓷基板可使用化学强化工艺来强化。
在实施方式中，基板30包括陶瓷材料，诸如无机结晶氧化物、氮化物、碳化物、氧氮化物、碳氮化物、及/或类似物。说明性陶瓷包括那些具有氧化铝、钛酸铝、莫来石、堇青石、锆英石、尖晶石、钙钛矿、锆土、铈氧、碳化硅、氮化硅、氧氮化硅铝、或沸石相的材料。
在实施方式中，基板30包括有机或适合的聚合物材料。适合聚合物的实例包括但不限于：包括聚苯乙烯(PS)的热塑性塑料(包括苯乙烯共聚物及混合物)、聚碳酸酯(PC)(包括共聚物及混合物)、聚酯(包括共聚物及混合物，包括聚对苯二甲酸乙二醇酯及聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物)、聚烯烃(PO)及环聚烯烃(cyclic-PO)、聚氯乙烯(PVC)、包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的丙烯酸聚合物(包括共聚物及混合物)、热塑性聚胺酯(TPU)、聚醚酰亚胺(PEI)以及这些聚合物彼此的混合物。其他例示性聚合物包括环氧树脂、苯乙烯树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、及硅氧树脂。
在实施方式中，基板30包括多个层或子层。基板30的层或子层可为相同的或彼此不同。在实施方式中，举例而言，基板30包含玻璃层压结构。在实施方式中，玻璃层压结构包含第一玻璃板及第二玻璃板，透过设置于第一玻璃板与第二玻璃板之间的适合的接口层(例如，聚合物接口层)而彼此附接。在实施方式中，玻璃层压结构包含透过例如熔融下拉工艺形成的玻璃上玻璃层压结构。玻璃-聚合物层压板亦被设想，并在本发明的范畴内。能够满足本文所述光学要求的任何材料均可用作基板30。
在实施方式中，基板30表现出约30GPa至约120GPa范围内的弹性模数(或杨氏模量)。在一些情况下，基板的弹性模数可在自约30GPa至约110GPa、自约30GPa至约100GPa、自约30GPa至约90GPa、自约30GPa至约80GPa、自约30GPa至约70GPa、自约40GPa至约120GPa、自约50GPa至约120GPa、自约60GPa至约120GPa、自约70GPa至约120GPa、及其间所有范围及子范围内。
在实施方式中，基板30在可见光波长范围上表现出约85％或更大、约86％或更大、约87％或更大、约88％或更大、约89％或更大、约90％或更大、约91％或更大或约92％或更大的平均透射率。在实施方式中，基板30包含有色组件(例如，有色层或添加剂)，并可选择性地表现出一种色彩，诸如白、黑、红、蓝、绿、黄、橙等。
如图3所描绘的，基板30具有界定为第一表面32与第二表面34之间最短直线距离的厚度35。在实施方式中，基板30的厚度35在约100μm与约5mm之间。在实施方式中，基板30可具有范围自约100μm至约500μm(例如，100、200、300、400、或500μm)的实体厚度35。在其他实施方式中，厚度35的范围自约500μm至约1000μm(例如，500、600、700、800、900、或1000μm)。厚度35可大于约1mm(例如，约2、3、4、5mm、6mm、或7mm)。在一或多个具体实施方式中，厚度35为2mm或更小或者小于或等于1mm。
在实施方式中，厚度35是均匀的(例如，贯穿整个基板的变化小于1％)，使得基板35是以平面片的形式。在实施方式中，厚度35是可变厚度，并具有作为基板30上位置的函数的值。出于美观及/或功能的原因，厚度35可沿其尺寸中的一或多者而变化。举例而言，与基板30的更多中心区域相比，基板30的边缘可能更厚。基板30的长度、宽度及实体厚度尺寸亦可根据物品30的施加或使用而变化。
在实施方式中，基板30包括可见光吸收、IR透射的材料层。此类材料的实例包括红外线透射、可见光吸收的压克力板，诸如那些可自ePlastics商购的商标名IRacrylic 3143及CYRO的/>IR acrylic 1146。/>IR acrylic 3143对具有约700nm或更短波长的电磁辐射具有约0％(至少小于10％、或小于1％)的透射率，但对800nm至约1100nm(包括905nm)范围内波长的电磁辐射具有约90％(高于85％)的透射率。
在实施方式中，基板30表现出约1.45至约1.55范围内的折射率。在实施方式中，基板在1400nm至1600nm的整个光谱范围内表现出大于或等于95％(例如，大于或等于96％、大于或等于97％、大于或等于98％、大于或等于99％、大于或等于99.5％)的平均透射。
现在参考图4及图5，第一分层膜36及第二分层膜38各个包括一或多个较高折射率材料40与一或多个较低折射率材料42的许多交替层。虽然一或多个较高折射率材料40及一或多个较低折射率材料42中的各者均使用相同的附图标记来标识，但应理解，利用相同的附图标记并不指示层中的各者均是由相同的材料构成或包括相同的结构。在第一分层膜36及第二分层膜38中的各者中，个别较高折射率材料40及较低折射率材料42的层中的不同者可包括不同的组合性质或结构性质。
如本文所使用的，术语“较高折射率”及“较低折射率”是指相对于彼此的折射率值，其中一或多个较高折射率材料40的折射率大于一或多个较低折射率材料42的折射率。在实施方式中，一或多个较高折射率材料40具有约1.7至约4.0的折射率。在实施方式中，一或多个较低折射率材料42具有约1.3至约1.6的折射率。在实施方式中，一或多个较低折射率材料42具有约1.3至约1.7的折射率，而一或多个较高折射率材料40具有约1.9至约3.8的折射率。一或多个较高折射率材料40中的任意者与一或多个较低折射率材料42中的任意者的折射率的差值可为约0.1或更大、0.2或更大、0.3或更大、0.4或更大、0.5或更大、0.6或更大、0.7或更大、0.8或更大、0.9或更大、1.0或更大、1.5或更大、2.0或更大、2.1或更大、2.2或更大、或甚至2.3或更大。由于一或多个较高折射率材料40与一或多个较低折射率材料42的折射率差值，操纵交替层的数量(数目)及其厚度可导致在一波长范围内的电磁辐射穿过窗口24的选择性透射，且分开地，导致在一波长范围内的电磁辐射自第一分层膜36上的选择性反射率。因此，第一分层膜36(及第二分层膜38，若利用)是具有组态为一或多个较高折射率材料40及一或多个较低折射率材料42的数量、厚度、数目、及材料的函数的预定光学性质的薄膜滤光器。
用作一或多个较低折射率材料42的适合材料的一些实例包括SiO2、Al2O3、GeO2、SiO、AlOxNy、SiOxNy、SiuAlvOxNy、MgO、MgAl2O4、MgF2、BaF2、CaF2、DyF3、YbF3、YF3、及CeF3。用作一或多个较低折射率材料42的材料的氮含量可最小化(例如，在诸如AlOxNy、SiOxNy、及SiuAlvOxNy的材料中)。
用作一或多个较高折射率材料40的适合材料的一些实例包括Si、无定形硅(a-Si)、SiNx、SiNx:Hy、AlNx、SiuAlvOxNy、Ta2O5、Nb2O5、AlN、Si3N4、AlOxNy、SiOxNy、HfO2、TiO2、ZrO2、Y2O3、Al2O3、MoO3、及类金刚石碳。较高折射率材料40的材料的氧含量可最小化，特别是在SiNx或AlNx材料中。AlOxNy材料可认为是氧掺杂的AlNx，即，其可具有AlNx晶体结构(例如，纤锌矿)，而不需要具有AlON晶体结构。用作一或多个较高折射率材料40的例示性较佳AlOxNy材料可包含约0原子％至约20原子％的氧、或约5原子％至约15原子％的氧，同时包括30原子％至约50原子％的氮。用作一或多个较高折射率材料40的例示性较佳SiuAlvOxNy可包含约10原子％至约30原子％或约15原子％至约25原子％的硅，约20原子％至约40原子％或约25原子％至约35原子％的铝，约0原子％至约20原子％或约1原子％至约20原子％的氧，及约30原子％至约50原子％的氮。上述材料可氢化至高达约30％重量。因为一或多个较高折射率材料40与一或多个较低折射率材料42的折射率是相对于彼此的，所以同一材料(诸如Al2O3)，取决于选择用于一或多个较低折射率材料42的材料(多个)的折射率，可适用于一或多个较高折射率材料40；或者，取决于选择用于一或多个较高折射率材料40的材料(多个)的折射率，可适用于一或多个较低折射率材料42。
在实施方式中，第一分层膜36的一或多个较低折射率材料42由SiO2层组成，且第一分层膜36的一或多个较高折射率材料40由SiOxNy或SiNx层组成。在实施方式中，第一分层膜36的一或多个较低折射率材料42由SiO2层组成，且第一分层膜36的一或多个较高折射率材料40由SiNx或SiOxNy层组成，而第二分层膜38的一或多个较低折射率材料42由SiO2层组成，且第二分层膜38的一或多个较高折射率材料40包含硅层(例如，a-Si)。在实施方式中，第一分层膜36的一或多个较低折射率材料42由SiO2层组成，且第一分层膜36的一或多个较高折射率材料40由SiNx或SiOxNy层组成，而第二分层膜38的一或多个较低折射率材料42由SiO2层组成，且第二分层膜38的一或多个较高折射率材料40包含非晶硅(a-Si)层及SiNx或SiOxNy层。
第一分层膜36或第二分层膜38中较高折射率材料40与较低折射率材料42的交替层的数量没有特别限制。在实施方式中，第一分层膜36内交替层的数目为7或更多、9或更多、11或更多、13或更多、15或更多、17或更多、19或更多、21或更多、23或更多、25或更多、或51或更多、或81或更多。在实施方式中，第二分层膜38内交替层的数量为7或更多、9或更多、11或更多、13或更多、15或更多、17或更多、19或更多、21或更多、23或更多、或25或更多、或51或更多、或81或更多。在实施方式中，共同形成窗口24的第一分层膜36及第二分层膜38的交替层的数量，不包括基板30，是14或更多、20或更多、26或更多、32或更多、38或更多、44或更多、50或更多、72或更多、或100或更多。一般而言，第一分层膜36及第二分层膜38内的层的数量越多，对一或多个特定波长或波长范围越窄地客制窗口24的透射率及反射率性质。
第一分层膜36及第二分层膜38的交替层中的各者具有一厚度。选择用于交替层中的各者的厚度确定穿过窗口24传播的光的光路长度，并确定在窗口24的各个材料接口处反射的不同光线之间的相长干涉及相消干涉。因此，交替层中的各者的厚度与一或多个较高折射率材料40及一或多个较低折射率材料42的折射率组合，确定窗口24的反射率及透射率光谱。
参考图3、图4、及图5，反射辐射28在与窗口24交互作用时首先遇到第一分层膜36的终端表面44，而终端表面44可对外部环境26开放。在实施方式中，一或多个较低折射率材料42的层提供终端表面44，以更紧密地匹配外部环境26中空气的折射率，从而减少入射电磁辐射(无论是反射辐射28或其他)自终端表面44的反射。提供终端表面44的一或多个较低折射率材料42的层是第一分层膜36的最远离基板30的层。同样，在实施方式中，当一或多个较低折射率材料42是SiO2时，作为一或多个较低折射率材料42的SiO2层直接设置于基板30的第一表面32上，其通常将包含大穆尔百分数的SiO2。在不受理论约束的情况下，可认为基板30及一或多个较低折射率材料42的相邻层两者中的SiO2共性允许增加接合强度。
发射辐射22在与窗口24交互作用时首先遇到第二分层膜38的终端表面48。在实施方式中，一或多个较低折射率材料42的层提供终端表面48，以更紧密地匹配外壳20内空气的折射率，从而减少入射的发射辐射22自终端表面48的反射。提供终端表面48的一或多个较低折射率材料42的层是第二分层膜38的最远离基板30的层。类似地，在实施方式中，当一或多个较低折射率材料42是SiO2时，作为一或多个较低折射率材料42的SiO2层直接设置于基板30的第二表面34上。
具有相对高折射率的材料可同时具有相对高硬度，从而提供抗刮性及抗冲击性。既具有高硬度又可为一或多个较高折射率材料40中的一者的实例材料是SiOxNy。既具有高硬度又可为较高折射率材料40的其他实例材料是SiNx、SiNx:Hy、及Si3N4。已发现，相对厚(例如，大于或等于500nm)的SiOxNy(或其他适合的较高折射率材料)层可提高窗口24的抗刮性及/或抗损坏性。此类提高的抗刮性及/或抗损坏性在第一分层膜36中可能特别有利，因为其可能更容易遇到来自外部环境26的碎屑的冲击。因此，在实施方式中，第一分层膜36包含具有大于或等于500nm(例如，大于或等于1000nm、大于或等于1500nm、大于或等于2000nm)厚度的一或多个较高折射率材料40中的一者的一层。此类具有这一500nm或更大厚度的较高折射率层在本文中描述为“抗刮层”。
在实施方式中，抗刮层的厚度及在第一分层膜36内的位置可进行优化，以对第一分层膜36(从而对作为整体的窗口24)提供所需硬度及抗刮性水平。窗口24的不同应用可导致用作对窗口24提供硬度及抗刮性的层的较高折射率材料40的抗刮层的不同所需厚度。举例而言，保护车辆10上的LIDAR系统12的窗口24可能需要与保护办公楼上的LIDAR系统12的窗口24不同的较高折射率材料40的抗刮层厚度。在实施方式中，用作对窗口24提供硬度及抗刮性的层的较高折射率材料40的抗刮层具有500nm与50000nm之间的厚度，诸如500nm与10000nm之间，诸如2000nm与5000nm之间。在实施方式中，这一较高折射率材料40的抗刮层的厚度具有为第一分层膜36的厚度的30％或更多、40％或更多、50％或更多、65％或更多、或85％或更多、或86％或更多的厚度。一般而言，用作对窗口24提供硬度及抗刮性的层的较高折射率材料40的抗刮层将是面对外部环境26的第一分层膜36的部分而非由外壳20保护的第二分层膜38的部分，尽管情况并非总是如此。
如下文将进一步详述的，第一分层膜36及第二分层膜38的剩余层的数量、厚度、数目、及材料可被组态，以为窗口24提供所需光学性质(所需波长的透射率及反射率)，而几乎不考虑选择用于用作对窗口24提供硬度及抗刮性的层的较高折射率材料40的抗刮层的厚度。当材料对目标波长或波长范围(例如，自1400nm至1600nm，1550nm)的电磁辐射具有相对低或可忽略的光学吸收时，窗口24的光学性质整体上对用作为窗口24提供硬度及抗刮性的层的较高折射率材料40的抗刮层的厚度不敏感。举例而言，Si3N4仅可忽略地吸收700nm至2000nm波长范围内的电磁辐射。
这一总的不敏感性允许第一分层膜36中较高折射率材料40的抗刮层具有预定的厚度，以满足指定的硬度或抗刮性要求。举例而言，用于车辆10的车顶14处利用的窗口24的第一分层膜36可具有与用于车辆10的前部16处利用的窗口24的第一分层膜36不同的硬度及抗刮性要求，因此，较高折射率材料40的抗刮层的厚度亦不同。这可在不显著改变第一分层膜36整体的透射率及反射率性质的情况下达成。
可量化第一分层膜36的硬度，且因此可量化具有较高折射率材料40的抗刮层的窗口24。在实施方式中，在具有较高折射率材料40的抗刮层的第一分层膜36处通过Berkovich压头硬度测试来测量的窗口24的最大硬度可在自50nm至2000nm(自终端表面44测量)、甚至自2000nm至5000nm的一或多个压痕深度处为约8GPa或更大、约10GPa或更大、约12GPa或更大、约14GPa或更大、约15GPa或更大、约16GPa或更大、或约18GPa或更大。如本文所用的，“Berkovich压头硬度测试”包括通过用金刚石Berkovich压头压入表面来测量表面上材料的硬度。Berkovich压头硬度测试包括用金刚石Berkovich压头压入第一分层膜36的终端表面44，以形成压痕，压痕深度在约50nm至约2000nm的范围内(或第一分层膜36的整个厚度)，并自这一压痕沿整个压痕深度范围或这一压痕深度范围的一段(例如，自约100nm至约600nm的范围内)测量最大硬度，通常使用Oliver,W.C.&Pharr,G.M.的一种使用负载及位移感应压痕实验判定硬度及弹性模数的改良技术(J.Mater.Res.,Vol.7,No.6,1992,1564～1583)、及Oliver,W.C.&Pharr,G.M.的通过仪器压痕测量硬度及弹性模数：先进理解及改良方法(J.Mater.Res.,Vol.19,No.1,2004,3～20)中阐述的方法。这些硬度水平会改善窗口24对在LIDAR系统12用于其预期目的，诸如与车辆10(见图1)一起使用时遇到的沙子、小石头、碎屑、及其他对象的冲击损坏的抵抗力。因此，这些硬度水平会减少或防止冲击损坏会导致的LIDAR系统12的光学散射及性能降低。
在实施方式中，第一分层膜36的至少一部分设置于较高折射率材料40的抗刮层与终端表面44之间。在实施方式中，第一分层膜36包含在终端表面44与抗刮层之间的一或多个较低折射率材料42与一或多个较高折射率材料40的多个交替层。设置于抗刮层与终端表面44之间的交替层的此类叠层在本文中描述为“光学控制层”。在实施方式中，设置于抗刮层与终端表面44之间的光学控制层具有大于或等于500nm(例如，大于或等于600nm、大于或等于700nm、大于或等于800nm、大于或等于900nm、大于或等于1000nm、大于或等于1100nm、大于或等于1200nm、大于或等于1300nm)的组合厚度。光学控制层的数量、组合物、及厚度可被选择，以在LIDAR传感器12的1400nm与1600nm之间的工作波长处提供本文所述的所需抗反射性能属性。这样，第二分层膜36可设计成在可见光及/或UV光谱中提供本文所述的所需光学性能特性。
在实施方式中，第一分层膜36的厚度46的至少25％(例如，至少26％、至少27％、至少28％、至少29％、至少30％)设置于抗刮层与终端表面44之间。据信，第一分层膜36内抗刮层的此类深度有助于第一分层膜36在第一分层膜36内相对大的深度范围上具有相对高的纳米压痕硬度(如通过Berkovich压头硬度测试测量)。在实施方式中，第一分层膜36在第一分层膜36内自250nm深度至2000nm深度具有大于或等于8GPa的纳米压痕硬度。在实施方式中，第一分层膜36在第一分层膜36内自1000nm深度至2000nm深度具有大于或等于8.5GPa的纳米压痕硬度。此类硬度值有助于对具有相对宽的深度范围的裂缝提供抗刮性及/或抗损坏性。
现在参考图4及图5，第一分层膜36具有厚度46，而第二分层膜38具有厚度50。假设包括一或多个较高折射率材料40的抗刮层，则第一分层膜36的厚度46可为约1μm或更大，同时仍然提供本文所述的透射率及反射率性质。在实施方式中，厚度46在1μm至刚刚超过50μm的范围内，包括自约1μm至约10μm，以及自约2800nm至约5900nm。约1μm的下限大约是仍能为窗口24提供硬度及抗刮性的最小厚度46。厚度46的上限受限于将第一分层膜36的诸层设置于基板30上所需的成本及时间。此外，厚度46的上限被限制以防止第一分层膜36使基板30翘曲，这取决于基板30的厚度。第二分层膜38的厚度50可为赋予窗口24具有所需透射率及反射率性质所需的任何厚度。在实施方式中，第二分层膜38的厚度50在约800nm至约7000nm的范围内。
在通过透过较高折射率材料40的最大厚度赋予窗口24硬度、抗冲击性、及抗刮性来解决上述背景中讨论的问题的同时，第一分层膜36及第二分层膜的数量、厚度、数目、及材料组态为亦提供1400nm与1600nm之间的红外辐射穿过窗口24的相对高透射率。在实施方式中，第一分层膜36及第二分层膜38的交替层的厚度、数目、及材料被组态，使得窗口24对以与第一表面32及第二表面34的法线成15°内的角度入射于第一表面32及第二表面34上的光具有在1400nm至1600nm的50nm相关波长范围上计算的、大于或等于90％(例如，大于或等于91％、大于或等于92％、大于或等于93％、大于或等于94％、大于或等于95％)的平均百分数透射率。
在实施方式中，第一分层膜36及第二分层膜38的交替层的厚度、数目、及材料被组态，使得窗口24对以与第一表面32及第二表面34的法线成15°内的角度入射于第一表面32及第二表面34上的光具有在1400nm至1600nm的50nm相关波长范围上计算的、小于或等于0.5％(例如，小于或等于0.4％、小于或等于0.3％、小于或等于0.2％、小于或等于0.1％、小于或等于0.08％)的平均反射率。在实施方式中，第一分层膜36及第二分层膜38的交替层的数目、厚度、数目、及材料被组态，使得窗口对以与第一表面32及第二表面34的法线成60°内的角度(例如，以0°至60°、0°至50°、0°至40°、0°至30°的入射角)入射于第一表面32及第二表面34上的光具有在1400nm至1600nm的50nm相关波长范围上计算的、大于85％(例如，大于或等于86％、大于或等于87％、大于或等于88％、大于或等于89％、大于或等于90％、大于或等于91％、大于或等于92％)的平均P偏振透射率及平均S偏振透射率。此处，术语“反射率”界定为在给定波长范围内自材料(例如，窗口24、基板30、第一分层膜36、第二分层膜38、或其部分)反射的入射光功率的百分数。
在实施方式中，第一分层膜36及第二分层膜38的交替层的厚度、数目、及材料被组态，使得窗口24对垂直入射于第一表面32及第二表面34上的光具有在1400nm至1600nm的50nm相关波长范围上计算的、大于或等于95％(例如，大于或等于95.5％、大于或等于96％、大于或等于96.5％、大于或等于97.5％、大于或等于98％)的平均百分数透射率。此处，术语“透射率”与“透射百分数”可互换使用，是指在特定波长范围内穿过材料(例如，窗口24、基板30、第一分层膜36、第二分层膜38或其部分)透射的入射光功率的百分数。
在实施方式中，第一分层膜36及第二分层膜38的交替层的厚度、数目、及材料被组态，使得窗口24(除满足本文所述的红外线中的光学性能要求以外)亦具有所需暗外观。举例而言，当自外部环境26(见图1)观看时，针对第一表面32上具有范围自0°至90°的入射角的光，窗口24可表现出大于或等于-6.0且小于或等于6.0的CIELAB色彩空间a*值。针对第一表面32上具有范围自0°至90°的入射角的光，窗口24亦可表现出大于或等于-6.0且小于或等于6.0(例如，大于或等于-5.0且小于或等于5.0、大于或等于-4.0且小于或等于4.0、大于或等于-3.0且小于或等于3.0、大于或等于-2.5且小于或等于2.5、大于或等于-2.5且小于或等于0)的CIELAB色彩空间b*值。即使在基板30在整个可见光谱中具有相对高透射率(例如，大于90％)及低反射率(例如，小于或等于22％)的实施方式中亦可获得此类色彩空间值。
在实施方式中，第一分层膜36及第二分层膜38的交替层的厚度、数目、及材料被组态，使得在自小于或等于60°的入射角观看时窗口24具有小于45(例如，小于或等于40、小于或等于35、小于或等于30)的CIELAB明度L*值。在实施方式中，第一分层膜36及第二分层膜38的交替层的厚度、数目、及材料被组态，使得针对垂直入射于第一分层膜36上并被反射的光，窗口24具有小于20的CIELAB明度L*值。上述CIELAB色彩空间与明度值的组合代表窗口24自多种入射角具有相对暗的外观。
窗口24的暗外观可通过将硅(例如，作为a-Si)作为一或多个较高折射率材料40中的一者纳入第二分层膜38中来达成。除具有相对高折射率(在1550nm处大约为3.8)以外，非晶硅(a-Si)在紫外线范围及可见光范围内具有相对高的光学吸收，但在900～1800nm范围内具有可容许的光学吸收。因此，非晶硅(a-Si)层的厚度及数量、以及第一分层膜36及第二分层膜38的其他层可提供窗口24，窗口24在紫外线范围及可见光范围内具有电磁辐射的低百分数透射率(部分归因于非晶硅在这些波长范围处的光学吸收)，但在红外线范围的所需部分中具有高百分数透射率。在实施方式中，第二分层膜38包括作为一或多个较高折射率材料40中的一者的一或多个非晶硅(a-Si)层，而第一分层膜36不包括。这样的结构可能是有益的，因为硅完全位于基板30之后，从而受到外部环境26的保护。结果，本文所述的纳米压痕硬度值可透过将抗刮层纳入第一分层膜36中来获得，而暗外观可透过将硅纳入第二分层膜38中来获得。
在实施方式中，由硅形成的第二分层膜38的交替层具有大于或等于250nm(例如、大于或等于300nm、大于或等于325nm、大于或等于350nm、大于或等于375nm、大于或等于400nm、大于或等于500nm)的组合厚度。在实施方式中，由硅形成的第二分层膜38的层可具有大于或等于250nm的组合厚度。在实施方式中，第二分层膜中硅层的组合厚度构成第二分层膜50的厚度50的至少35％(例如，至少40％、至少45％、至少50％)。申请者发现，这样的硅厚度充分吸收可见光，使得窗口24对以与第一表面32及第二表面34的法线成15°内的角度入射于第一表面32及第二表面34上的光具有自400nm至700nm计算的、小于5％(例如，小于或等于4.5％、小于或等于4.0％、小于或等于3.5％、小于或等于3.0％、小于或等于2.5％、小于或等于2.0％、小于或等于1.5％、小于或等于1.0％、小于或等于0.9％、小于或等于0.8％、小于或等于0.7％、小于或等于0.6％、小于或等于0.5％、小于或等于0.4％、小于或等于0.3％、小于或等于0.2％、小于或等于0.1％)的平均透射百分数。因此，含有可见光的反射辐射28(见图2)的部分不会到达发射器及传感器18，从而改善LIDAR系统12的信号噪声比。
在实施方式中，第二分层膜36包含由硅形成的两个或两个以上层。在实施方式中，由硅形成的两个或两个以上层中的至少一者包含大于或等于150nm(例如、大于或等于160nm、大于或等于170nm、大于或等于180nm、大于或等于190nm、大于或等于200nm)的厚度。在实施方式中，第二分层膜36中由硅形成的两个或两个以上层中的至少二者(但少于全部)包含大于或等于150nm的厚度。在实施方式中，第二分层膜38的交替层中的至少七(7)者设置于具有150nm或更大厚度的硅层中的一者与第二表面34之间。在实施方式中，含在包含距离第二表面小于150nm的厚度的第二分层膜38中的硅层包含小于或等于70nm(例如，小于或等于65nm、小于或等于60nm、小于或等于55nm、小于或等于50nm、小于或等于30nm、小于或等于25纳米、小于或等于20nm)的厚度。据信，基板30与相对厚硅层之间的此类分离有助于降低可见光谱中的反射率。
在实施方式中，第一分层膜36及第二分层膜38的交替层构造成在可见光谱中达成相对低的平均反射率。举例而言，在实施方式中，窗口包含在400nm至700nm的波长范围内计算的、小于或等于10％(例如，小于或等于9％、小于或等于8％、小于或等于7％)的平均反射率。此类低反射率有利地防止窗口24在自外部环境26(见图1)观看时具有有色外观，并有利于达成本文所述的CIE色彩空间a*及b*值，以及明度L*值。
在实施方式中，为了限制窗口的可见光谱中的反射率，第二分层膜38的最近接基板30的硅层是第二分层膜38中最窄的硅层。亦即，在第二分层膜38中一或多个较高折射率材料40是硅的层中，最靠近基板30的层包含最小的厚度。在实施方式中，第二分层膜38中最近的硅层包含小于或等于10nm(例如，小于或等于8nm、小于或等于7nm、小于或等于6nm、小于或等于5nm、小于或等于4nm、小于或等于3nm、小于或等于2nm)的厚度。申请者发现，此类结构有利地防止第二分层膜38中含硅层诱发有色反射，同时仍然有助于本文所述的相对低可见光透射率值。
在实施方式中，第二分层膜38中最靠近基板30的一或多个较高折射率材料40的层不是硅。在实施方式中，举例而言，最靠近基板30的一或多个较高折射率材料40的层可由第一分层膜中使用的相同较高折射率材料(例如，SiNx、SiOxNY、Si3N4)构成。在实施方式中，第二分层膜38中最靠近基板30的一或多个较高折射率材料40的层是其中不由硅构成的唯一较高折射率层。在不希望受理论约束的情况下，申请者认为，当将硅纳入第二分层膜38中时，这样的结构可能有助于减少可见光谱中的反射率，特别是当第二分层膜38中含有的硅层包含大于或等于8nm的厚度时。
第一分层膜36及第二分层膜38的层(即，较高折射率材料40及较低折射率材料42的层)可通过本领域的任何已知方法来形成，包括离散沉积或连续沉积工艺。在一或多个实施方式中，层可仅使用连续沉积工艺形成，或者，仅使用离散沉积工艺形成。
实例
以下实例均为使用计算机辅助模型化的模型化实例，以表明如何组态第一分层膜36及第二分层膜38的层的数量、厚度、数目、及材料，使得窗口24具有作为入射电磁辐射的波长及入射角的函数的所需平均百分数透射率及平均百分数反射率。
材料中的各者的材料折射率及消光系数测量为400nm至1600nm的整个光谱范围内波长的函数。SiOxNy、SiNx、SiO2、Si、及铝硅玻璃基板(康宁代码2320)的折射率及光学吸收度在以下表格A中提供。这些材料在以下实例中的一些中用作较高折射率材料40、较低折射率材料42、及基板30。
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接着用这些折射率来计算透射光谱及反射光谱。为方便起见，模型化实例在其描述表格中使用单一折射率值，该折射率值对应于选自约1550nm波长处折射率分散曲线的一点。
实例1—实例1的窗口24包括铝硅玻璃(康宁代码2320)的基板30的第一表面32上方的第一分层膜36。窗口24亦包括基板30的第二表面34上方的第二分层膜38。第一分层膜36包括二十五(25)个作为较低折射率材料42的SiO2(以上表格A中的SiO2(1)材料)与作为较高折射率材料40的SiOxNy的交替层。层18是较高折射率材料40的抗刮层，具有2000nm的厚度。层1～17是光学控制层，具有1398.6nm的组合厚度，将抗刮层与终端表面44分离开。层18～25是折射率匹配层，将抗刮层与第一表面32分离开，并具有252.1nm的组合厚度。在这一实例中，抗刮层占第一分层膜36的厚度的54.78％。
第二分层膜38包括十五(15)个较低折射率材料42与较高折射率材料40的交替层。在这一实例中，较低折射率材料42是SiO2，而较高折射率材料40是SiOxNy与Si的组合。如所示的，层28，即较高折射率材料40的最近接基板30(这一实例中为层26)的层是SiOxNy，而较高折射率材料40的剩余层是Si。层30，即最近接基板30的硅层，是最窄的硅层，具有8.1nm的厚度。硅层的组合厚度为595nm，占第二分层膜38的总厚度的46.2％。
实例1中使用的Si材料的折射率及消光系数值在图6中示出。如图所示，这一实例中使用的Si材料的消光系数在700nm处为0.23，这对应于实例1中硅层的组合厚度的大约1.37％的内部透射率(仅针对硅)。在400nm处，消光系数为2.2。结果，组合硅层的透射率预计在400nm处比在700nm处低得多。
第一分层膜36及第二分层膜38的层的厚度组态为如下表1中所述，并用于计算图7至图13中所述的透射率、反射率、CIELAB色彩空间及明度值、以及纳米压痕硬度值。
图7描绘包括第一曲线702、第二曲线704、及第三曲线706的曲线图，第一曲线702显示根据实例1的窗口24的在400nm至1600nm的整个光谱范围内垂直入射于窗口24上的光的模型化透射率，第二曲线704显示在400nm至1600nm的整个光谱范围内垂直入射于第二分层膜38上的光的模型化反射率，第三曲线706显示在400nm至1600nm的整个光谱范围内垂直入射于第一分层膜36上的光的模型化反射率。如图所示，第一分层膜36及第二分层膜38的数量、厚度、数目、及材料被组态，从而实例1的窗口24使得1420nm波长之上垂直入射于窗口24上的光具有大于90％的透射率。在整个可见光谱中，透射率小于2％。如曲线704及706中所示，无论自第一分层膜36或自第二分层膜38观看，根据实例1的窗口24对1500nm之上的波长具有小于1％的反射率。在整个可见光谱中，当自第一分层膜36观看时，根据实例1的窗口具有低于9％的反射率。因此，图7中的结果表明，根据实例1的窗口24的功效在本文所述的红外波长中提供有效的抗反射性能，同时有效防止可见光谱中的透射及反射率。
如图8中所公开的，第一分层膜36及第二分层膜38的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得实例1的窗口24对垂直入射于第一表面32或第二表面34上的光在自1500nm延伸至1600nm的整个波长范围内具有高于92.25％的百分数透射率。如图9中所公开的，第一分层膜36及第二分层膜38的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得实例1的窗口24对以与第一表面及第二表面的法线成60°内的角度入射于第一表面及第二表面上的光具有在1500nm至1600nm的相关波长范围内计算的、大于87％的平均P偏振透射率及平均S偏振透射率。
如图10中所公开的，第一分层膜36及第二分层膜38的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得实例1的窗口24对垂直入射于基板300上的大约1500nm至1600nm波长范围内的光具有自第一分层膜36的终端表面44及第二分层膜38的终端表面48的、低于0.8％的反射率百分数。自终端表面44的反射率与自终端表面48的反射率相当，因为第一分层膜36及第二分层膜38是由在参考波长范围内具有相对低吸收度的材料构成的。如图所示，模型化反射率在约1550nm处达到大约0.1％的最小值，并在1525nm至1575nm的整个波长范围内反射率低于0.25％。
如图11中所公开的，第一分层膜36及第二分层膜38的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得实例1的窗口24在整个可见光谱中具有基本小于1.0％的透射率。自400nm至650nm，可见光谱中的透射率小于0.2％。针对小于600nm的波长，可见光谱中的透射率小于0.1％。据信，这些低透射值是部分归因于第二分层膜38中硅层对可见光的吸收度。
如图12A及图12B中所公开的，第一分层膜36及第二分层膜38的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得实例1的窗口24在自第一分层膜的终端表面44观看时具有暗外观。如图12A中所示，针对自终端表面44反射的光，提供用于实例1的仿真CIELAB单表面反射色彩数据。单表面反射光的色彩可使用CIELAB色彩坐标来表征。色彩空间中的a*轴代表绿-红色彩组分，其中负a*值对应绿，正a*值对应红。色彩空间中的b*轴代表蓝-黄组分，其中负b*值对应蓝，正b*值对应黄。a*值及b*值越接近原点，反射光对观测者而言色彩越中性。CIELAB a*及b*值是通过模拟范围自0°至90°的多个不同入射角的照明源而产生的。如图所示，a*值的范围自约-2.25至约0.4，而b*值的范围自约-2.2至约1.25。这指示根据实例1的窗口24在自外部环境26(见图1)观看时具有中性外观。
图12B描绘模型化CIELAB明度L*值作为终端表面44上入射角的函数。如图所示，针对小于或等于60°的入射角，明度L*值小于或等于30。这指示根据实例1的窗口24在自外部环境26(见图1)观看时具有暗外观。
图13公开根据本文实例1构建的两个样品的纳米压痕硬度测量为深度的函数。硬度值随着经受本文所述的Berkovich压头硬度测试来模拟。第一样品在50nm至1000nm的深度范围内测量，而第二样品在50nm至2000nm的深度范围内测量。如图11中所描绘的，两个样品在大约250nm的深度处均表现出大于8GPa的第一最大硬度1104。第二样品在大约1050nm的深度处亦表现出大于10GPA的第二最大硬度1102。在不希望受到理论约束的情况下，据信，由于一旦深度达到1050nm则由压头引起的应力场在抗刮层下方传播，故最大硬度处于抗刮层之上。如图11所示，根据实例1的窗口24在250nm至2000nm的整个深度范围内表现出大于8GPa的纳米压痕硬度。根据实例1的窗口24在750nm至2000nm的整个深度范围内亦表现出大于9GPa的纳米压痕硬度。这指示这一实例为各种应用提供有利的抗刮性/抗损坏性。
实例2—实例2的窗口24包括铝硅玻璃(康宁代码2320)的基板30的第一表面32上方的第一分层膜36。窗口24亦包括基板30的第二表面34上方的第二分层膜38。第一分层膜36包括二十一(21)个作为较低折射率材料42的SiO2(表格A的SiO2(2)材料)与作为较高折射率材料40的SiNx(表格A的SiNx(1)材料)的交替层。层14是较高折射率材料40的抗刮层，具有2000nm的厚度并由表格A的SiNx(2)材料构成。层1～13是光学控制层，具有1063.9nm的组合厚度，将抗刮层与终端表面44分离开。层15～21是折射率匹配层，将抗刮层与第一表面32分离开，并具有241.8nm的组合厚度。在这一实例中，抗刮层占第一分层膜36厚度的60.5％。
第二分层膜38包括十三(13)个较低折射率材料42与较高折射率材料40的交替层。在这一实例中，较低折射率材料42是SiO2(表格A的SiO2(2)材料)，而较高折射率材料40是SiNx(表格A的SiNx(1)材料)与Si的组合。如所示的，层24，即较高折射率材料40的最近接基板30的层(这一实例中为层20)是SiNx，而较高折射率材料40的剩余层是Si。层26，即最近接基板30的硅层，是最窄的硅层，具有8.0nm的厚度。硅层的组合厚度为414.6nm，占第二分层膜38的总厚度的39.49％。
实例2中使用的Si材料的折射率值及消光系数值在图14中示出。如图所示，这一实例中使用的Si材料的消光系数在700nm处为0.29，这对应于实例2中硅层的组合厚度的大约2.29％的内部透射率(仅针对硅)。在400nm处，消光系数为2.2。结果，组合硅层的透射率预计在400nm处比在700nm处低得多。
第一分层膜36及第二分层膜38的层的厚度组态为如以下表2中所述，并用于计算图15至图20B中所述的透射率、反射率、CIELAB色彩空间值及明度值、以及纳米压痕硬度。
图15描绘包括第一曲线1502、第二曲线1504、及第三曲线1506的曲线图，第一曲线1502显示根据实例2的窗口24的在400nm至1600nm的整个光谱范围内垂直入射于窗口24上的光的模型化透射率，第二曲线1504显示在400nm至1600nm的整个光谱范围内垂直入射于第一分层膜36上的光的模型化反射率，第三曲线1506显示在400nm至1600nm的整个光谱范围内垂直入射于第二分层膜38上的光的模型化反射率。如图所示，第一分层膜36及第二分层膜38的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得1380nm波长之上垂直入射于窗口24上的光具有大于90％的透射率。在整个可见光谱中，透射率小于2％。如曲线1504及1506中所示，无论自第一分层膜36或自第二分层膜38观看，根据实例2的窗口24对1500nm之上波长具有小于1％的反射率。在整个可见光谱中，当自第一分层膜36观看时，根据实例2的窗口具有低于22％的反射率。因此，图15中的结果表明，根据实例2的窗口24的性能在本文所述的红外波长中提供有效的抗反射性能，同时有效防止可见光谱中的透射及反射率。
如图16中所公开的，第一分层膜36及第二分层膜38的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得实例2的窗口24对垂直入射于第一表面32或第二表面34上的光在自1500nm延伸至1600nm的整个波长范围内具有高于99.6％的百分数透射率。如图17中所公开的，第一分层膜36及第二分层膜38的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得实例2的窗口24对以与第一表面及第二表面的法线成60°内的角度入射于第一表面及第二表面上的光具有在1500nm至1600nm的相关波长范围内计算的、大于91.75％的平均P偏振透射率及平均S偏振透射率。
如图18中所公开的，第一分层膜36及第二分层膜38的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得根据实例2的窗口24对垂直入射于基板300上的光在1500nm至1600nm的大致波长范围内具有自第一分层膜36的终端表面44(及窗口24中的层中的各者)及第二分层膜38的终端表面48的、低于0.4％的百分数反射率。自终端表面44的反射率与自终端表面48的反射率相当，因为第一分层膜36及第二分层膜38是由在参考波长范围内具有相对低吸收度的材料构成的。如图所示，模型化反射率在约1550nm处达到大约0.1％的最小值，并在1510nm至1600nm的整个波长范围内反射率小于0.25％。
如图19中所公开的，第一分层膜36及第二分层膜38的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得实例2的窗口24在整个可见光谱内具有基本小于1.0％的透射率。自400nm至650nm，可见光谱中的透射率小于0.2％。针对小于550nm的波长，可见光谱中的透射率小于0.1％。据信，这些低透射值至少部分归因于第二分层膜38中硅层对可见光的吸收度。
如图20A及图20B中所公开的，第一分层膜36及第二分层膜38的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得实例2的窗口24在自第一分层膜的终端表面44观看时具有暗外观。图20A提供用于实例2的对自终端表面44反射的光的模拟CIELAB单表面反射色彩数据。单表面反射光的色彩可使用CIELAB色彩坐标来表征。色彩空间中的a*轴代表绿-红色彩组分，其中负a*值对应绿，正a*值对应红。色彩空间中的b*轴代表蓝-黄组分，其中负b*值对应蓝，正b*值对应黄。a*值及b*值越接近原点，反射光对观测者而言色彩越中性。CIELAB a*值及b*值是通过模拟范围自0°至90°的多个不同入射角的照明源来产生的。如图所示，a*值的范围自约-2.0至约0.75，而b*值的范围自约-2.1至约1.3。这指示根据实例2的窗口24在自外部环境26(见图1)观看时具有中性外观。
图20B描绘模型化CIELAB明度L*值作为终端表面44上入射角的函数。如图所示，针对小于或等于60°的入射角，明度L*值小于或等于35。这指示根据实例2的窗口24在自外部环境26(见图1)观看时具有暗外观。
实例3—实例3的窗口24包括铝硅玻璃(康宁代码2320)的基板30的第一表面32上方的第一分层膜36。窗口24亦包括基板30的第二表面34上方的第二分层膜38。第一分层膜36包括二十五(25)个作为较低折射率材料42的SiO2(表格A的SiO2(1)材料)与作为较高折射率材料40的SiNx(表格A的SiNx(1)材料)的交替层。层18是较高折射率材料40(表格A的SiNx(2)材料)的抗刮层，具有2000nm的厚度。层1～17是光学控制层，具有1387.5nm的组合厚度，将抗刮层与终端表面44分离开。层19～25是折射率匹配层，将抗刮层与第一表面32分离开，并具有249.5nm的组合厚度。在这一实例中，抗刮层占第一分层膜36的厚度的54.99％。
第二分层膜38包括十五(15)个较低折射率材料42与较高折射率材料40的交替层。在这一实例中，较低折射率材料42是SiO2(表格A的SiO2(2)材料)，而较高折射率材料40是SiNx(表格A的SiNx(1)材料)与Si的组合。如图所示，层28，即较高折射率材料40的最近接基板30(这一实例中为层20)的层是SiNx，而较高折射率材料40的剩余层是Si。层30，即最近接基板30的硅层，是最窄硅层，具有8.0nm的厚度。硅层的组合厚度为584.28nm，这占第二分层膜38的总厚度的46.62％。实例3中使用的硅材料与上述关于实例2的硅材料相同(具有图14中描绘的性质)。
第一分层膜36及第二分层膜38的层的厚度组态为如以下表3中所述，并用于计算图21至图26B中所述的透射率、反射率、CIELAB色彩空间值及明度值、以及纳米压痕硬度。
/>
图21描绘包括第一曲线2102、第二曲线2104、及第三曲线2106的曲线图，第一曲线2102显示根据实例3的窗口24的在400nm至1600nm的整个光谱范围内垂直入射于窗口24上的光的模型化透射率，第二曲线2104显示在400nm至1600nm的整个光谱范围内垂直入射于第一分层膜36上的光的模型化反射率，第三曲线2106显示在400nm至1600nm的整个光谱范围内垂直入射于第二分层膜38上的光的模型化反射率。如图所示，第一分层膜36及第二分层膜38的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得1420nm波长之上垂直入射于窗口24上的光具有大于90％的透射率。在整个可见光谱中，透射率小于2％。如曲线2104及2106中所示的，无论自第一分层膜36或自第二分层膜38观看，根据实例3的窗口24对1500nm之上波长具有小于1％的反射率。在整个可见光谱中，当自第一分层膜36观看时，根据实例3的窗口具有低于10％的反射率。因此，图21中的结果表明，根据实例3的窗口24的性能在本文所述的红外波长中提供有效的抗反射性能，同时有效防止可见光谱中的透射及反射率。
如图22中所公开的，第一分层膜36及第二分层膜38的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得实例3的窗口24对垂直入射于第一表面32或第二表面34上的光在自1500nm延伸至1600nm的整个波长范围内具有高于99.0％的百分数透射率。如图23中所公开的，第一分层膜36及第二分层膜38的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得实例3的窗口24对以与第一表面及第二表面的法线成60°内的角度入射于第一表面及第二表面上的光具有在1500nm至1600nm的相关波长范围内计算的、大于88％的平均P偏振透射率及平均S偏振透射率。
如图24中所公开的，第一分层膜36及第二分层膜38的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得实例3的窗口24对垂直入射于基板300上的光在1500nm至1600nm的大致波长范围内具有自第一分层膜36的终端表面44(及窗口24中的层中的各者)及第二分层膜38的终端表面48的、低于1.0％的百分数反射率。自终端表面44的反射率与自终端表面48的反射率相当，因为第一分层膜36及第二分层膜38是由在参考波长范围内具有相对低吸收度的材料构成的。如图所示，模型化反射率在约1540nm处达到大约0.1％的最小值，并在1530nm至1600nm的整个波长范围内反射率小于0.2％。
如图25中所公开的，第一分层膜36及第二分层膜38的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得实例3的窗口24在整个可见光谱中具有基本小于0.5％的透射率。自400nm至600nm，可见光谱中的透射率小于0.1％。据信，这些低透射值是部分归因于第二分层膜38中硅层对可见光的吸收度。
如图26A及图26B中所公开的，第一分层膜36及第二分层膜38的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得实例3的窗口24在自第一分层膜的终端表面44观看时具有暗外观。图26A提供用于实例3的对自终端表面44反射的光的模拟CIELAB单表面反射色彩数据。单表面反射光的色彩可使用CIELAB色彩坐标来表征。色彩空间中的a*轴代表绿-红色彩组分，其中负a*值对应绿，正a*值对应红。色彩空间中的b*轴代表蓝-黄组分，其中负b*值对应蓝，正b*值对应黄。a*值及b*值越接近原点，反射光线对观测者而言色彩越中性。CIELAB a*值及b*值是通过模拟范围自0°至90°的多个不同入射角的照明源来产生的。如曲线2602中所示，a*值的范围自约-2.25至约0.4，而b*值的范围自约-2.0至约0.5。这指示根据实例3的窗口24在自外部环境26(见图1)观看时具有中性外观。
图26B描绘模型化CIELAB明度L*值作为终端表面44上入射角的函数。如图所示，针对小于或等于60°的入射角，明度L*值小于或等于30。这指示根据实例3的窗口24在自外部环境26(见图1)观看时具有暗外观。
实例4—实例4的窗口24包括铝硅玻璃(康宁代码2320)的基板30的第一表面32上方的第一分层膜36。窗口24亦包括基板30的第二表面34上方的第二分层膜38。第一分层膜36包括作为较低折射率材料42的SiO2(表格A的SiO2(2)材料)与作为较高折射率材料40的SiNx(表格A的SiNx(1)材料)的二十九(29)个交替层。层20是较高折射率材料40(表格A的SiNx(2)材料)的抗刮层，具有2000nm的厚度。层1～19是光学控制层，具有1361.8nm的组合厚度，将抗刮层与终端表面44分离开。层21～29是折射率匹配层，将抗刮层与第一表面32分离开并具有326.0nm的组合厚度。在这一实例中，抗刮层占第一分层膜36的厚度的54.23％。
第二分层膜38包括较低折射率材料42与较高折射率材料40的十五(15)个交替层。在这一实例中，较低折射率材料42是SiO2(表格A的SiO2(2)材料)，而较高折射率材料40是SiNx(表格A的SiNx(1)材料)与Si的组合。如图所示，层32，即较高折射率材料40的最近接基板30(这一实例中为层20)的层是SiNx，而较高折射率材料40的剩余层是Si。层34，即最邻近基板30的硅层，是最窄硅层，具有8.23nm的厚度。硅层的组合厚度为585nm，占第二分层膜38的总厚度的45.41％。实例4中使用的硅材料与上述关于实例2的硅材料相同(具有图14中描绘的性质)。
第一分层膜36及第二分层膜38的层的厚度组态为如以下表4中所述，并用于计算图27至图32B中所述的透射率、反射率、CIELAB色彩空间值及明度值、以及纳米压痕硬度。
/>
图27描绘包括第一曲线2702、第二曲线2704、及第三曲线2706的曲线图，第一曲线2702显示根据实例4的窗口24的在400nm至1600nm的整个光谱范围内垂直入射于窗口24上的光的模型化透射率，第二曲线2704显示在400nm至1600nm的整个光谱范围内垂直入射于第一分层膜36上的光的模型化反射率，第三曲线2706显示在400nm至1600nm的整个光谱范围内垂直入射于第二分层膜38上的光的模型化反射率。如所示的，第一分层膜36及第二分层膜38的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得1400nm波长之上垂直入射于窗口24上的光具有大于90％的透射率。在整个可见光谱中，透射率小于1％。如曲线2704及2706中所示，无论自第一分层膜36或自第二分层膜38观看，根据实例4的窗口24对1500nm之上波长具有小于1％的反射率。在整个可见光谱中，当自第一分层膜36观看时，根据实例4的窗口具有小于22％的反射率(针对大于约420nm的波长，反射率小于10％)。因此，图27中的结果表明，根据实例4的窗口24的性能在本文所述的红外波长中提供有效的抗反射性能，同时有效地防止可见光谱中的透射及反射率。
如图28中所公开的，第一分层膜36及第二分层膜38的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得实例4的窗口24对垂直入射于第一表面32或第二表面34上的光在自1500nm延伸至1600nm的整个波长范围内具有高于99.4％的百分数透射率。如图29中所公开的，第一分层膜36及第二分层膜38的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得实例4的窗口24对以与第一表面及第二表面的法线成60°内的角度入射于第一表面及第二表面的光具有在1500nm至1600nm的相关波长范围内计算的、大于92.2％的平均P偏振透射率及平均S偏振透射率。在1530nm与1600nm的整个波长范围内，S偏振透射率及P偏振透射率均大于93.5％。在所有实例中，实例4似乎在高入射角下提供最佳抗反射性能，而与偏振无关。
如图30中所公开的，第一分层膜36及第二分层膜38的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得根据实例4的窗口24对垂直入射于基板300上的光在1500nm至1600nm的大致波长范围内具有自第一分层膜36的终端表面44(及窗口24中的层中的各者)及第二分层膜38的终端表面48的、低于0.6％的反射率百分数。自终端表面44的反射率与自终端表面48的反射率相当，因为第一分层膜36及第二分层膜38是由在参考波长范围内具有相对低吸收度的材料构成的。如图所示，模型化反射率在约1550nm处达到大约0.08％的最小值，并在1535nm至1565nm的整个波长范围内反射率小于0.1％。
如图31中所公开的，第一分层膜36及第二分层膜38的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得实例4的窗口24对整个可见光谱中垂直入射于基板30上的光具有基本小于0.3％的透射率。自400nm至650nm，可见光谱中的透射率小于0.1％。据信，这些低透射值是归因于第二分层膜38中硅层对可见光的吸收度。
如图32A及图32B中所公开的，第一分层膜36及第二分层膜38的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得实例4的窗口24在自第一分层膜的终端表面44观看时具有暗外观。图32A提供用于实例4的对自终端表面44反射的光的模拟CIELAB单表面反射色彩数据。单表面反射光的色彩可使用CIELAB色彩坐标来表征。色彩空间中的a*轴代表绿-红色彩组分，其中负a*值对应绿，正a*值对应红。色彩空间中的b*轴代表蓝-黄组分，其中负b*值对应蓝，正b*值对应黄。a*值及b*值越接近原点，反射光线对观测者而言色彩越中性。CIELAB a*值及b*值是通过模拟范围自0°至90°的多个不同入射角的照明源来产生的。如曲线3202中所示，a*值的范围自约-3.15至约1.5，而b*值的范围自约-4.0至5.6。这指示根据实例4的窗口24在自外部环境26(见图1)观看时具有中性外观。
图32B描绘模型化CIELAB明度L*值作为终端表面44上入射角的函数。如图所示，针对小于或等于60°的入射角，明度L*值小于或等于42。这指示根据实例4的窗口24在自外部环境26(见图1)观看时具有暗外观。
实例5—实例5的窗口24包括铝硅玻璃(康宁代码2320)的基板30的第一表面32上方的第一分层膜36。窗口24亦包括基板30的第二表面34上方的第二分层膜38。第一分层膜36包括作为较低折射率材料42的SiO2(表格A的SiO2(2)材料)与作为较高折射率材料40的SiNx(表格A的SiNx(1)材料)的二十七(27)个交替层。层18是较高折射率材料40(表格A的SiNx(2)材料)的抗刮层，具有2000nm的厚度。层1～17是光学控制层，具有1300nm的组合厚度，将抗刮层与终端表面44分离开。层19～27是折射率匹配层，将抗刮层与第一表面32分离开，并具有376.2nm的组合厚度。在这一实例中，抗刮层占第一分层膜36的厚度的54.40％。
第二分层膜38包括较低折射率材料42与较高折射率材料40的十五(15)个交替层。在这一实例中，较低折射率材料42是SiO2(表格A的SiO2(2)材料)，而较高折射率材料40是SiNx(表格A的SiNx(1)材料)与Si的组合。如图所示，层30，即较高折射率材料40的最近接基板30的层(这一实例中为层20)是SiNx，而较高折射率材料40的剩余层是Si。层32，即最近接基板30的硅层，是最窄硅层，具有8.03nm的厚度。硅层的组合厚度为518.35nm，占第二分层膜38的总厚度的36.67％。实例5中使用的硅材料与上述关于实例2的硅材料相同(具有图14中描绘的性质)。
第一分层膜36及第二分层膜38的层的厚度组态为如以下表5中所述，并用于计算图33至图38B中所述的透射率、反射率、CIELAB色彩空间值及明度值、以及纳米压痕硬度。
图33描绘包括第一曲线3302、第二曲线3304、及第三曲线3306的曲线图，第一曲线3302显示根据实例5窗口24的在400nm至1600nm的整个光谱范围内垂直入射于窗口24上的光的模型化透射率，第二曲线3304显示在400nm至1600nm的整个光谱范围内垂直入射于第一分层膜36上的光的模型化反射率，第三曲线3306显示在400nm至1600nm的整个光谱范围内垂直入射于第二分层膜38上的光的模型化反射率。如所示的，第一分层膜36及第二分层膜38的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得1400nm波长之上垂直入射于窗口24上的光具有大于90％的透射率。在整个可见光谱中，透射率小于5％(其中针对400nm至630nm的波长，透射率小于1％)。如曲线3304及3306中所示，无论自第一分层膜36或自第二分层膜38观看，根据实例5的窗口24对1500nm之上的波长具有小于1％的反射率。在整个可见光谱中，当自第一分层膜36观看时，根据实例5的窗口具有低于22％的反射率。因此，图33中的结果表明，根据实例5的窗口24的性能在本文所述的红外波长中提供有效的抗反射性能，同时有效防止可见光谱中的透射及反射率。
如图34中所公开的，第一分层膜36及第二分层膜38的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得实例5的窗口24对垂直入射于第一表面32或第二表面34上的光在自1500nm延伸至1600nm的整个波长范围内具有高于99.1％的百分数透射率。如图35中所公开的，第一分层膜36及第二分层膜38的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得实例5的窗口24对以与第一表面及第二表面的法线成60°内的角度入射于第一表面及第二表面的光具有在1500nm至1600nm的相关波长范围内计算的、大于91.8％的平均P偏振透射率及平均S偏振透射率。
如图36中所公开的，第一分层膜36及第二分层膜38的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得实例5的窗口24对垂直入射于基板300上的光在1500nm至1600nm的大致波长范围内具有自第一分层膜36的终端表面44(及窗口24中的层中的各者)及第二分层膜38的终端表面48的、低于1.0％的百分数反射率。自终端表面44的反射率与自终端表面48的反射率相当，因为第一分层膜36及第二分层膜38是由在参考波长范围内具有相对低吸收度的材料构成的。如图所示，模型化反射率在约1545nm处达到小于0.05％的最小值，并在1530nm至1565nm的整个波长范围内反射率小于0.1％。
如图37中所公开的，第一分层膜36及第二分层膜38的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得实例5的窗口24对垂直入射于基板30上的光在整个可见光谱中具有基本小于3％的透射率。自400nm至650nm，可见光谱中的透射率小于0.3％。据信，这些低透射值是归因于第二分层膜38中硅层对可见光的吸收度。
如图38A及图38B中所公开的，第一分层膜36及第二分层膜38的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得实例5的窗口24在自第一分层膜的终端表面44观看时具有暗外观。图38A提供用于实例5的对自终端表面44反射的光的模拟CIELAB单表面反射色彩数据。单表面反射光的色彩可使用CIELAB色彩坐标来表征。色彩空间中的a*轴代表绿-红色彩组分，其中负a*值对应绿，正a*值对应红。色彩空间中的b*轴代表蓝-黄组分，其中负b*值对应蓝，正b*值对应黄。a*值及b*值越接近原点，反射光线对观测者而言色彩越中性。CIELAB a*值及b*值是通过模拟范围自0°至90°的多个不同入射角的照明源来产生的。如曲线3802中所示，a*值的范围是约-3.1至约0.5，而b*值的范围是约-4.5至2.6。这指示根据实例5的窗口24在自外部环境26(见图1)观看时具有中性外观。
图32B描绘模型化CIELAB明度L*值作为终端表面44上入射角的函数。如图所示，针对小于或等于60°的入射角，明度L*值小于或等于45。这指示根据实例5的窗口24在自外部环境26(见图1)观看时具有暗外观。
实例6—实例6的窗口24包括铝硅玻璃(康宁代码2320)的基板30的第一表面32上方的第一分层膜36。窗口24亦包括基板30的第二表面34上方的第二分层膜38。第一分层膜36包括作为较低折射率材料42的SiO2与作为较高折射率材料40的SiNx的二十七(27)个交替层。层18是较高折射率材料40的抗刮层，具有2000nm的厚度。层1～17是光学控制层，具有1818.92nm的组合厚度，将抗刮层与终端表面44分离开。层19～27是折射率匹配层，将抗刮层与第一表面32分离开，并具有328.77nm的组合厚度。在这一实例中，抗刮层占第一分层膜36的厚度的48.21％。
第二分层膜38包括较低折射率材料42与较高折射率材料40的十九(19)个交替层。在这一实例中，较低折射率材料42是SiO2，而较高折射率材料40是SiNx与Si的组合。如图所示，层30、层32、及层34，即较高折射率材料40的最近接基板30(这一实例中为第26层)的三个层，是SiNx，而较高折射率材料40的剩余层是Si。层36，即最近接基板30的Si层，是最窄硅层，具有12.02nm的厚度。硅层的组合厚度为708.03nm，占第二分层膜38的总厚度的27.52％。
实例6中使用的Si材料的折射率及消光系数值在图39中示出。如图所示，这一实例中使用的Si材料的消光系数在700nm处为约0.37，这对应实例6中硅层的组合厚度的低内部透射率(仅针对硅)。在400nm处，消光系数为约3.2。结果，组合硅层的透射率预计在400nm处比在700nm处尤其低。
第一分层膜36及第二分层膜38的层的厚度组态为如以下表6中所述，并用于计算图40、图41、及图42中所述的透射率、反射率及CIELAB色彩空间值。
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图40描绘包括第一曲线4000、第二曲线4002、及第三曲线4004的曲线图，第一曲线4000显示根据实例6的窗口24的在400nm至1600nm的整个光谱范围内以15°的入射角(平均偏振)入射于窗口24上的光的模型化透射率，第二曲线4002显示窗口24的在400nm至1600nm的整个光谱范围内以60°的入射角(针对S偏振光)的模型化透射率，第三曲线4004显示窗口24的在400nm至1600nm的整个光谱范围内以60°的入射角(针对P偏振光)的模型化透射率。如图所示，第一分层膜36及第二分层膜38的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得在1500nm至1575nm的波长范围内以15°的入射角入射于窗口24上的光具有大于99.5％的平均透射率。在整个可见光谱内，透射率小于5％(其中针对400nm至750nm的波长，透射率小于1％)。此外，如曲线4002及4004中所公开的，第一分层膜36及第二分层膜38的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得实例6的窗口24对以与第一表面及第二表面的法线成60°内的角度入射于第一表面及第二表面上的光具有针对1500nm至1575nm的相关波长范围计算的、大于90％的平均P偏振透射率及平均S偏振透射率。
如图41中的曲线4100所公开的，第一分层膜36及第二分层膜38的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得实例6的窗口24对以15°的入射角入射于基板30上的光在1500nm至1575nm的大致波长范围内具有自第一分层膜36的终端表面44(及窗口24中的层中的各者)的、低于0.5％的百分数反射率。如图41中的曲线4102中所公开的，第一分层膜36及第二分层膜38的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得实例6的窗口24对以15°的入射角入射于基板30上的光在1500nm至1575nm的大致范围内具有自第二分层膜38的终端表面48(及窗口24中的层中的各者)的、低于0.5％的反射率百分数。自终端表面44的反射率与自终端表面48的反射率相当，因为第一分层膜36及第二分层膜38是由在参考波长范围内具有相对低吸收度的材料构成的。如图41中的曲线4100另外显示的，第一分层膜36及第二分层膜38的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得实例6的窗口24对以15°的入射角入射于第一分层膜36上的光在整个可见光谱内具有小于3％的平均透射率。据信，这些低反射率值是归因于第二分层膜38中硅层对可见光的吸收度。
如图42中所公开的，第一分层膜36及第二分层膜38的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得实例6的窗口24在自第一分层膜的终端表面44观看时具有中性外观。图42提供用于实例6的对在具有标准1964观测者(描述本文所述的所有CIELAB色彩测量)的D65光源下自终端表面44反射的光的模拟CIELAB单表面反射色彩数据。单表面反射光的色彩可使用CIELAB色彩坐标来表征。色彩空间中的a*轴代表绿-红色彩组分，其中负a*值对应绿，正a*值对应红。色彩空间中的b*轴代表蓝-黄组分，其中负b*值对应蓝，正b*值对应黄。a*值及b*值越接近原点，反射光线对观测者而言色彩越中性。CIELAB a值*及b*值是通过模拟范围自0°至90°的多个不同入射角的D65照明源而产生的。如曲线3802中所示，b*值的范围自约-0.7至约1.25，而a*值自约-1.1至3.1。在0°至55°的整个相关角度范围内，实例6亦表现出小于或等于30.5的L*值。
在实例1至实例6中，第一分层膜36包括较低折射率材料42与较高折射率材料40的许多交替层，这些层自21个层至29个层不等，厚度范围自3305.7nm至4147.69nm。实例中的各者中第二分层膜38包括较低折射率材料42与较高折射率材料40的许多交替层，这些层自13个层至19个层不等，厚度范围自1049.9nm至2572.77nm。因此，在这些实例中，第一分层膜36比第二分层膜38厚1.5倍以上。这可归因于第二分层膜38中硅层的相对高折射率。第二分层膜38中的各者中硅的组合厚度的范围自414.6nm至708nm。在第一分层膜36中含有最多层数的实例4似乎在高入射角下达成了卓越的抗反射性能，而与偏振无关。应理解，这些实例是设计用于约1550nm的特定波长范围，并设想具有层的不同数目、数量、及材料且可在本段所列范围的外、但仍在本发明的范畴内的替代性窗口。这些实例并不意谓是限制性的。
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实例7—实例7的窗口24包括铝硅玻璃(康宁代码2320)的基板30的第一表面32上方的第一分层膜36。窗口24亦包括基板30的第二表面34上方的第二分层膜38。第一分层膜36包括作为较低折射率材料42的SiO2与作为较高折射率材料40的SiNx的二十七(27)个交替层。层18是较高折射率材料40的抗刮层，具有2000nm的厚度。层1～17是光学控制层，具有1825.13nm的组合厚度，将抗刮层与终端表面44分离开。层19～27是折射率匹配层，将抗刮层与第一表面32分离开，并具有314.7nm的组合厚度。在这一实例中，抗刮层占第一分层膜36的厚度的48.31％。
实例7的第二分层膜38包括较低折射率材料42与较高折射率材料40的二十五(25)个交替层。在这一实例中，较低折射率材料42是SiO2，而较高折射率材料40是SiNx与Si的组合。如图所示，层30、层32、及层34，即较高折射率材料40的最近接基板30(这一实例中为层26)的三个层，是SiNx，而较高折射率材料40的剩余层是Si。层36，即最近接基板30的Si层，是最窄Si层，具有12.03nm的厚度。硅层的组合厚度为1199.18nm，占第二分层膜38的总厚度的43.89％。
实例7的第一分层膜36与实例6中的不同之处在于，抗刮层由较高折射率的SiNx材料(具有2.04658的折射率，而实例6中为1.96)形成。据信，这一材料具有更高硬度，因此相对实例6改善了抗刮性。实例7中第二分层膜38与实例6中的不同之处在于，第二分层膜38中使用较低消光系数的硅。与图39中表示的材料不同，该Si材料包含在1550nm处小于0.05(例如，小于0.01、小于0.005)的消光系数。据信，使用这样的低消光系数材料会提供1550nm附近的更宽的高透射带宽，并使系统对波长偏移不那么敏感。
在实例7中，第一分层膜36及第二分层膜38的层的厚度组态为如以下表7中所述，并用于计算图43至图49中所述的透射率、反射率、及CIELAB色彩空间值。
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图43是显示根据实例7的窗口24对入射于窗口24上的光在400nm至1600nm的整个光谱范围内的模型化透射率的曲线图。曲线图显示以15°的入射角入射于窗口24上的光(平均偏振)及以60°的入射角入射于窗口24上的光(针对S偏振光及P偏振光两者)的预测性能。如图所示，第一分层膜36及第二分层膜38的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得以15°的入射角入射于窗口24上的光在1500nm至1575nm的波长范围内具有大于99.5％的平均透射率。此外，第一分层膜36及第二分层膜38的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得实例6的窗口24对以与第一表面及第二表面的法线成60°内的角度入射于第一表面及第二表面上的光具有在1500nm至1575nm的相关波长范围上计算的、大于91％的平均P偏振透射率及平均S偏振透射率。
图44是显示根据实例7的窗口24自终端表面44及终端表面48两者(例如，自窗口24的内表面及外表面两者)的模型化反射率的曲线图。如图44中所公开的，第一分层膜36及第二分层膜38的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得实例7的窗口24对以15°的入射角入射于基板30上的光在1500nm至1575nm的大致波长范围内具有自第一分层膜36的终端表面44及第二分层膜38的终端表面48(图44中曲线重迭)的、低于0.5％的百分数反射率。自终端表面44的反射率与自终端表面48的反射率相当，因为第一分层膜36及第二分层膜38是由在参考波长范围内具有相对低吸收度的材料构成的。
图45是显示根据实例7的窗口24在350nm至1600nm的波长范围上的模型化透射率的曲线图。如图45中所公开的，第一分层膜36及第二分层膜38的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得实例7的窗口24对以15°的入射角入射于第一分层膜36上的光在整个可见光谱中具有低于5％的平均透射率(平均偏振)。图46是显示根据实例7的窗口24在350nm至1600nm的波长范围上的模型化反射率的曲线图。如图46中所公开的，第一分层膜36及第二分层膜38的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得实例7的窗口24表现出对以15°的入射角(平均偏振)入射于第一分层膜36上的光(对于来自窗口24外部的光)在整个可见光谱内的、小于5％的平均反射率。图47是根据实例7的窗口24的模型化双表面透射率的曲线图。如图所示，第一分层膜36及第二分层膜38的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得实例7的窗口24表现出对窗口24上具有15°的入射角的光在400nm至650nm的波长范围上的、小于0.1％的平均透射率。实际上，窗口24在400nm至700nm的整个波长范围内表现出小于1％的透射率(及在400nm至650nm的整个波长范围内表现出小于0.1％的透射率)。
如图48中所公开的，第一分层膜36及第二分层膜38的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得实例7的窗口24在自第一分层膜的终端表面44观看时具有中性外观。图48提供用于实例7的对在具有标准1964观测者(其描绘本文描述的所有CIELAB色彩测量)的D65照明下自终端表面44反射的光的模拟CIELAB单表面反射色彩数据。单表面反射光的色彩可使用CIELAB色彩坐标来表征。如图所示，b*值的范围自约-1.0至约0.6，而a*值的范围自约-1.5至3.6。图49提供在具有1964标准观测者的D65照明下自终端表面44反射的光的模型化L*值。实例7在0°至60°的入射角的整个范围内亦表现出小于或等于35的L*值(及在0°至50°的入射角的整个范围内L*值小于或等于25)。
本发明的方面(1)涉及一种用于感测系统的窗口，其包含：包含第一表面及第二表面的基板，第一表面及第二表面是基板的主表面；设置于基板的第一表面上的第一分层膜，第一分层膜包含一或多个较高折射率材料与一或多个较低折射率材料的交替层，其中第一分层膜的一或多个较高折射率材料的折射率高于第一分层膜的一或多个较低折射率材料的折射率；设置于基板的第二表面上的第二分层膜，第二分层膜包含一或多个较高折射率材料与一或多个较低折射率材料的交替层，其中第二分层膜的一或多个较高折射率材料的折射率高于第二分层膜的一或多个较低折射率材料的折射率；及在第一分层膜处通过Berkovich压头硬度测试测量的、至少8GPa的最大硬度，其中第一分层膜及第二分层膜的交替层的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得窗口具有：以小于或等于15°的入射角入射于第一表面及第二表面上的光在1400nm与1600nm之间的50nm相关波长范围上计算的、大于90％的平均百分数透射率；以小于或等于15°的角度入射于第一表面及第二表面上的光在1400nm与1600nm之间的50nm相关波长范围上计算的、小于1％的平均反射率；及以小于或等于15°的入射角入射于第一表面及第二表面上的光自400nm至700nm计算的、小于5％的平均透射百分数。
本发明的方面(2)涉及根据方面(1)的窗口，其中第一分层膜及第二分层膜的交替层的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得窗口对以小于或等于60°的入射角入射于第一表面及第二表面上的光具有在1400nm至1600nm之间的50nm相关波长范围上计算的、大于85％的平均P偏振透射率及平均S偏振透射率。
本发明的方面(3)涉及根据方面(2)的窗口，其中以小于或等于60°的入射角入射于第一表面及第二表面上的光在1400nm与1600nm之间的50nm相关波长范围上计算的平均P偏振透射率及平均S偏振透射率大于92％。
本发明的方面(4)涉及根据方面(1)至方面(3)中的任意者的窗口，其中第一分层膜及第二分层膜的交替层的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得窗口在第一分层膜上的入射角小于或等于60°时具有小于或等于45的CIELAB L*值。
本发明的方面(5)涉及根据方面(4)的窗口，其中针对第一分层膜上的小于或等于60°的入射角，CIELAB L*值小于或等于30。
本发明的方面(6)涉及根据方面(1)至方面(5)中的任意者的窗口，其中第一分层膜及第二分层膜的交替层的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得窗口在自第一分层膜的一侧观看时具有大于或等于-6.0且小于或等于6.0的CIELAB a*值及b*值。
本发明的方面(7)涉及根据方面(1)至方面(5)中的任意者的窗口，其中第一分层膜及第二分层膜的交替层的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得窗口对垂直入射于第一分层膜上的光具有在整个可见光谱内计算的、小于或等于10％的平均反射率。
本发明的方面(8)涉及根据方面(1)至方面(7)中的任意者的窗口，其中第一分层膜及第二分层膜的交替层的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得窗口对垂直入射于第一表面及第二表面上的光具有在1400nm与1600nm之间的50nm相关波长范围上计算的、大于95％的平均百分数透射率。
本发明的方面(9)涉及根据方面(1)至方面(5)中的任意者的窗口，其中基板是玻璃基板。
本发明的方面(10)涉及根据方面(9)的窗口，其中基板具有与承受压缩应力的第一表面相连的区域，且压缩应力的最大值的绝对值为至少600MPa。
本发明的方面(11)涉及根据方面(1)至方面(10)中的任意者的窗口，其中基板具有约100μm与约5mm之间的厚度。
本发明的方面(12)涉及根据方面(1)至方面(11)中的任意者的窗口，其中用于具有1550nm的波长的电磁辐射的基板的折射率为约1.45至约1.55。
本发明的方面(13)涉及根据方面(1)至方面(12)中的任意者的窗口，其中一或多个较高折射率材料的折射率为约1.7至约4.0，且其中一或多个较低折射率材料的折射率为约1.3至约1.6。
本发明的方面(14)涉及根据方面(1)至方面(13)中的任意者的窗口，其中一或多个较高折射率材料中的任一者与一或多个较低折射率材料中的任一者的折射率的差值为约0.5或更大。
本发明的方面(15)涉及根据方面(1)至方面(14)中的任意者的窗口，其中最远离基板的第一分层膜的交替层中的一者形成窗口的终端表面材料，窗口的终端表面材料包含较低折射率材料。
本发明的方面(16)涉及根据方面(15)的窗口，其中第一分层膜包含由一或多个较高折射率材料中的一者形成并具有大于或等于500nm的厚度的抗刮层。
本发明的方面(17)涉及根据方面(16)的窗口，其中抗刮层的厚度大于或等于1500nm且小于或等于5000nm。
本发明的方面(18)涉及根据方面(17)的窗口，其中抗刮层通过第一分层膜的一或多个较低折射率材料与一或多个较高折射率材料的多个交替层与终端表面分离开。
本发明的方面(19)涉及根据方面(18)的窗口，其中抗刮层与终端表面分离开至少1000nm。
本发明的方面(20)涉及根据方面(1)至方面(19)中的任意者的窗口，其中第二分层膜的一或多个较高折射率材料包含硅。
本发明的方面(21)涉及根据方面(20)的窗口，其中第二分层膜包含两个或两个以上的硅层。
本发明的方面(22)涉及根据方面(21)的窗口，其中第二分层膜的最近接基板的硅层包含两个或两个以上硅层中的最小厚度。
本发明的方面(23)涉及根据方面(21)的窗口，其中含在第二分层膜中的硅层的组合厚度大于或等于250nm。
本发明的方面(24)涉及根据方面(22)的窗口，其中组合厚度大于或等于500nm。
本发明的方面(25)涉及根据方面(21)至方面(24)中的任意者的窗口，其中第二分层膜中一或多个较高折射率材料的层不是硅。
本发明的方面(26)涉及根据方面(1)至方面(25)中的任意者的窗口，其中第一分层膜处通过Berkovich压头硬度试验测量的最大硬度为至少10GPa。
本发明的方面(27)涉及根据方面(1)至方面(26)中的任意者的窗口，其中第一分层膜处通过Berkovich压头硬度测试测量的硬度在300nm至2000nm的深度范围上为至少8GPa。
本发明的方面(28)涉及根据方面(1)至方面(27)中的任意者的窗口，其中第一分层膜处通过Berkovich压头硬度测试测量的硬度在750nm至2000nm的深度范围上为至少9GPa。
本发明的方面(29)涉及一种用于感测系统的窗口，其包含：包含第一表面及第二表面的基板，第一表面及第一表面是基板的主表面；设置于基板的第一表面上的第一分层膜，第一分层膜包含一或多个较高折射率材料与一或多个较低折射率材料的交替层，其中第一分层膜的一或多个较高折射率材料的折射率高于第一分层膜的一或多个较低折射率材料的折射率；设置于基板的第二表面上的第二分层膜，第二分层膜包含一或多个较高折射率材料与一或多个较低折射率材料的交替层，其中第二分层膜的一或多个较高折射率材料的折射率高于第二分层膜的一或多个较低折射率材料的折射率；及第一分层膜处通过Berkovich压头硬度试验测量的、至少8GPa的最大硬度，其中第一分层膜及第二分层膜的交替层的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得窗口具有：以小于或等于15°的角度入射于第一表面及第二表面上的光在1400nm与1600nm之间的50nm相关波长范围上计算的、小于0.5％平均反射率；针对第一分层膜上小于或等于60°的入射角，小于或等于45的CIELAB L*值；及在自第一分层膜的一侧观看时，大于或等于-6.0且小于或等于6.0的CIELAB a*值及b*值。
本发明的方面(30)涉及根据方面(29)的窗口，其中针对第一分层膜上小于或等于60°的入射角，CIELAB L*值小于或等于30。
本发明的方面(31)涉及根据方面(29)至方面(30)中的任意者的窗口，其中第一分层膜及第二分层膜的交替层的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得窗口对以小于或等于15°的入射角入射于第一表面及第二表面上的光具有在1400nm与1600nm之间的50nm相关波长范围上计算的、大于95％的平均百分数透射率。
本发明的方面(32)涉及根据方面(29)至方面(31)中的任意者的窗口，其中第一分层膜及第二分层膜的交替层的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得窗口对以小于或等于15°的入射角入射于第一表面及第二表面上的光具有自400nm至700nm计算的、小于5％的平均透射百分数。
本发明的方面(33)涉及根据方面(29)至方面(32)中的任意者的窗口，其中第一分层膜及第二分层膜的交替层的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得窗口对以小于或等于60°的入射角入射于第一表面及第二表面上的光具有在1400nm与1600nm之间的50nm相关相关波长范围上计算的、大于85％的平均P偏振透射率及平均S偏振透射率。
本发明的方面(34)涉及根据方面(33)的窗口，其中以小于或等于60°的入射角入射于第一表面及第二表面上的光在1400nm与1600nm之间的50nm相关波长范围上计算的平均P偏振透射率及平均S偏振透射率大于92％。
本发明的方面(35)涉及根据方面(29)至方面(34)中的任意者的窗口，其中第一分层膜及第二分层膜的交替层的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得窗口对垂直入射于第一分层膜上的光具有在整个可见光谱内计算的、小于或等于10％的平均反射率。
本发明的方面(36)涉及根据方面(29)至方面(35)中的任意者的窗口，其中第一分层膜及第二分层膜的交替层的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得窗口对垂直入射于第一表面及第二表面上的光具有在1400nm与1600nm之间的50nm相关波长范围上计算的、大于95％的平均百分数透射率。
本发明的方面(37)涉及根据方面(29)至方面(36)中的任意者的窗口，其中分层膜处通过Berkovich压头硬度试验测量的最大硬度为至少10GPa。
本发明的方面(38)涉及根据方面(29)至方面(37)中的任意者的窗口，其中第一分层膜处通过Berkovich压头硬度试验测量的硬度在300nm至2000nm的深度范围上为至少8GPa。
本发明的方面(39)涉及根据方面(29)至方面(38)中的任意者的窗口，其中：最远离基板的第一分层膜的交替层中的一者形成窗口的终端表面材料，窗口的终端表面材料包含较低折射率材料，第一分层膜包含由一或多个较高折射率材料中的一者形成的抗刮层，抗刮层具有大于或等于1500nm且小于或等于5000nm的厚度。
本发明的方面(40)涉及根据方面(39)的窗口，其中：抗刮层通过第一分层膜的一或多个较低折射率材料与一或多个较高折射率材料的多个交替层与终端表面分离开，且抗刮层与终端表面分离开至少1000nm。
本发明的方面(41)涉及根据方面(29)至方面(40)中的任意者的窗口，其中第二分层膜的一或多个较高折射率材料包含硅。
本发明的方面(42)涉及根据方面(41)的窗口，其中第二分层膜包含两个或两个以上硅层。
本发明的方面(43)涉及根据方面(43)的窗口，其中最近接基板的第二分层膜的硅层包含两个或两个以上硅层中的最小厚度。
本发明的方面(44)涉及根据方面(43)的窗口，其中含在第二分层膜中的硅层的组合厚度大于或等于250nm。
本发明的方面(45)涉及根据方面(44)的窗口，其中组合厚度大于或等于500nm。
本发明的方面(46)涉及根据方面(42)至方面(45)中的任意者的窗口，其中第二分层膜中一或多个较高折射率材料的层不是硅。
本发明的方面(47)涉及一种用于感测系统的窗口，其包含：包含第一表面及第二表面的基板，第一表面及该第二表面是基板的主表面；设置于基板的第一表面上的第一分层膜，第一分层膜包含一或多个较高折射率材料与一或多个较低折射率材料的交替层，其中第一分层膜的一或多个较高折射率材料的折射率高于第一分层膜的一或多个较低折射率材料的折射率；设置于基板的第二表面上的第二分层膜，第二分层膜包含一或多个较高折射率材料与一或多个较低折射率材料的交替层，其中第二分层膜的一或多个较高折射率材料的折射率高于第二分层膜的一或多个较低折射率材料的折射率，其中第一分层膜的一或多个较高折射率材料包含硅；及在第一分层膜处通过Berkovich压头硬度试验测量的、至少8GPa的最大硬度，其中第一分层膜及第二分层膜的交替层的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得窗口具有：以小于或等于15°的角度入射于第一表面及第二表面上的光在1400nm与1600nm之间的50nm相关波长范围上计算的、小于1％的平均反射率；及以小于或等于15°的入射角入射于第一表面及第二表面上的光在1400nm与1600nm之间的50nm相关波长范围上计算的、大于90％的平均百分数透射率。
本发明的方面(48)涉及根据方面(47)的窗口，其中第一分层膜及第二分层膜的交替层的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得窗口对以小于或等于15°的入射角入射于第一表面及第二表面上的光具有自400nm至700nm计算的、小于5％的平均透射百分数。
本发明的方面(49)涉及根据方面(47)至方面(48)中的任意者的窗口，其中第一分层膜及第二分层膜的交替层的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得窗口对以小于或等于60°的入射角入射于第一表面及第二表面上的光具有在1400nm与1600nm之间的50nm相关相关波长范围上计算的、大于85％的平均P偏振透射率及平均S偏振透射率。
本发明的方面(50)涉及根据方面(49)的窗口，其中以小于或等于60°的入射角入射于第一表面及第二表面上的光在1400nm与1600nm之间的50nm相关波长范围上计算的平均P偏振透射率及平均S偏振透射率大于92％。
本发明的方面(51)涉及根据方面(47)至方面(50)中的任意者的窗口，其中第一分层膜及第二分层膜的交替层的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得针对第一分层膜上小于或等于60°的入射角，窗口具有小于或等于45的CIELAB L*值。
本发明的方面(52)涉及根据方面(51)的窗口，其中针对第一分层膜上小于或等于60°的入射角，CIELAB L*值小于或等于30。
本发明的方面(53)涉及根据方面(47)至方面(52)中的任意者的窗口，其中第一分层膜及第二分层膜的交替层的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得在自第一分层膜的一侧观看时，窗口具有大于或等于-6且小于或等于6的CIELAB a*值及b*值。
本发明的方面(54)涉及根据方面(47)至方面(53)中的任意者的窗口，其中第一分层膜及第二分层膜的交替层的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得窗口对垂直入射于第一分层膜上的光具有在整个可见光谱上计算的、小于或等于10％的平均反射率。
本发明的方面(55)涉及根据方面(47)至方面(54)中的任意者的窗口，其中：最远离基板的第一分层膜的交替层中的一者形成窗口的终端表面材料，窗口的终端表面材料包含较低折射率材料，第一分层膜包含由一或多个较高折射率材料中的一者形成的抗刮层，抗刮层具有大于或等于1500nm且小于或等于5000nm的厚度。
本发明的方面(56)涉及根据方面(55)的窗口，其中：抗刮层通过第一分层膜的一或多个较低折射率材料与一或多个较高折射率材料的多个交替层与终端表面分离开，且抗刮层与终端表面分离开至少1000nm。
本发明的方面(57)涉及根据方面(47)至方面(56)中的任意者的窗口，其中第二分层膜包含两个或两个以上硅层。
本发明的方面(58)涉及根据方面(57)的窗口，其中最近接基板的第二分层膜的硅层包含两个或两个以上硅层中的最小厚度。
本发明的方面(59)涉及根据方面(57)的窗口，其中含在第二分层膜中的硅层的组合厚度大于或等于250nm。
本发明的方面(60)涉及根据方面(59)的窗口，其中组合厚度大于或等于500nm。
本发明的方面(61)涉及根据方面(57)至方面(60)中的任意者的窗口，其中第二分层膜中一或多个折射率较高材料的层不是硅。
本发明的方面(62)涉及根据方面(61)的窗口，其中第二分层膜中一或多个较高折射率材料的不是硅的层为最近接基板的一或多个较高折射率材料的层。
对所属领域的技术人员将显而易见的是，可进行各种修改及变化而不脱离权利要求书的精神或范畴。
Claims (62)
1.一种用于感测系统的窗口，其包含：
基板，包含第一表面及第二表面，所述第一表面及所述第二表面是所述基板的主表面；
第一分层膜，设置于所述基板的所述第一表面上，所述第一分层膜包含一或多个较高折射率材料与一或多个较低折射率材料的多个交替层，其中所述第一分层膜的所述一或多个较高折射率材料的折射率高于所述第一分层膜的所述一或多个较低折射率材料的折射率；
第二分层膜，设置于所述基板的所述第二表面上，所述第二分层膜包含一或多个较高折射率材料与一或多个较低折射率材料的多个交替层，其中所述第二分层膜的所述一或多个较高折射率材料的折射率高于所述第二分层膜的所述一或多个较低折射率材料的折射率；及
最大硬度，在所述第一分层膜处通过Berkovich压头硬度测试来测量，为至少8GPa，
其中所述第一分层膜及所述第二分层膜的所述交替层的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得所述窗口具有：
以小于或等于15°的入射角入射于所述第一表面及所述第二表面上的光在1400nm与1600nm之间的50nm相关波长范围上计算的、大于90％的平均百分数透射率；
以小于或等于15°的角度入射于所述第一表面及所述第二表面上的光在1400nm与1600nm之间的所述50nm相关波长范围上计算的、小于1％的平均反射率；及
以小于或等于15°的入射角入射于所述第一表面及所述第二表面上的光的自400nm至700nm计算的、小于5％的平均透射百分数。
2.如权利要求1所述的窗口，其中所述第一分层膜及所述第二分层膜的所述交替层的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得所述窗口对以小于或等于60°的入射角入射于所述第一表面及所述第二表面上的光具有在1400nm与1600nm之间的所述50nm相关波长范围上计算的、大于85％的平均P偏振透射率及平均S偏振透射率。
3.如权利要求2所述的窗口，其中以小于或等于60°的入射角入射于所述第一表面及所述第二表面上的光在1400nm与1600nm之间的所述50nm相关波长范围上计算的所述平均P偏振透射率及所述平均S偏振透射率大于92％。
4.如权利要求1至3中任一项所述的窗口，其中所述第一分层膜及所述第二分层膜的所述交替层的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得针对所述第一分层膜上小于或等于60°的入射角，所述窗口具有小于或等于45的CIELAB L*值。
5.如权利要求4所述的窗口，其中针对所述第一分层膜上小于或等于60°的入射角，所述CIELAB L*值小于或等于30。
6.如权利要求1至5中任一项所述的窗口，其中所述第一分层膜及所述第二分层膜的所述交替层的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得在自所述第一分层膜的一侧观看时，所述窗口具有大于或等于-6.0且小于或等于6.0的CIELABa*及b*值。
7.如权利要求1至5中任一项所述的窗口，其中所述第一分层膜及所述第二分层膜的所述交替层的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得所述窗口对垂直入射于所述第一分层膜上的光具有在整个可见光谱上计算的、小于或等于10％的平均反射率。
8.如权利要求1至7中任一项所述的窗口，其中所述第一分层膜及所述第二分层膜的所述交替层的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得所述窗口对垂直入射于所述第一表面及所述第二表面上的光具有在1400nm与1600nm之间的所述50nm相关波长范围上计算的、大于95％的平均百分数透射率。
9.如权利要求1至8中任一项所述的窗口，其中所述基板是玻璃基板。
10.如权利要求9所述的窗口，其中所述基板具有与所述第一表面相连的区域，所述区域承受压缩应力，且所述压缩应力的最大值的绝对值为至少600MPa。
11.如权利要求1至10中任一项所述的窗口，其中所述基板具有在约100μm与约5mm之间的厚度。
12.如权利要求1至11中任一项所述的窗口，其中所述基板对具有1550nm的波长的电磁辐射的折射率为约1.45至约1.55。
13.如权利要求1至12中任一项所述的窗口，其中所述一或多个较高折射率材料的折射率为约1.7至约4.0，且其中所述一或多个较低折射率材料的折射率为约1.3至约1.6。
14.如权利要求1至13中任一项所述的窗口，其中所述一或多个较高折射率材料中的任一者与所述一或多个较低折射率材料中的任一者的折射率差值为约0.5或更大。
15.如权利要求1至14中任一项所述的窗口，其中最远离所述基板的所述第一分层膜的所述交替层中的一者形成所述窗口的终端表面材料，所述窗口的所述终端表面材料包含所述较低折射率材料。
16.如权利要求15所述的窗口，其中第一分层膜包含由所述一或多个较高折射率材料中的一者形成并具有大于或等于500nm的厚度的抗刮层。
17.如权利要求16所述的窗口，其中所述抗刮层的所述厚度大于或等于1500nm且小于或等于5000nm。
18.如权利要求17所述的窗口，其中所述抗刮层通过所述第一分层膜的所述一或多个较低折射率材料与所述一或多个较高折射率材料的多个交替层与所述终端表面分离开。
19.如权利要求18所述的窗口，其中所述抗刮层与所述终端表面分离开至少1000nm。
20.如权利要求1至19中任一项所述的窗口，其中所述第二分层膜的所述一或多个较高折射率材料包含硅。
21.如权利要求20所述的窗口，其中所述第二分层膜包含两个或两个以上硅层。
22.如权利要求21所述的窗口，其中最近接所述基板的所述第二分层膜的硅层包含所述两个或两个以上硅层中的最小厚度。
23.如权利要求21任一项所述的窗口，其中含在所述第二分层膜中的所述硅层的组合厚度大于或等于250nm。
24.如权利要求22任一项所述的窗口，其中所述组合厚度大于或等于500nm。
25.如权利要求21至24中任一项所述的窗口，其中所述第二分层膜中所述一或多个较高折射率材料的一层不是硅。
26.如前述权利要求中任一项所述的窗口，其中所述第一分层膜处通过Berkovich压头硬度测试测量的所述最大硬度为至少10GPa。
27.如前述权利要求中任一项所述的窗口，其中所述第一分层膜处通过Berkovich压头硬度测试测量的硬度在300nm至2000nm的深度范围上为至少8GPa。
28.如前述权利要求中任一项所述的窗口，其中所述第一分层膜处通过Berkovich压头硬度测试测量的硬度在750nm至2000nm的深度范围上为至少9GPa。
29.一种用于感测系统的窗口，其包含：
基板，包含第一表面及第二表面，所述第一表面及所述第二表面是所述基板的主表面；
第一分层膜，设置于所述基板的所述第一表面上，所述第一分层膜包含一或多个较高折射率材料与一或多个较低折射率材料的多个交替层，其中所述第一分层膜的所述一或多个较高折射率材料的折射率高于所述第一分层膜的所述一或多个较低折射率材料的折射率；
第二分层膜，设置于所述基板的所述第二表面上，所述第二分层膜包含一或多个较高折射率材料与一或多个较低折射率材料的多个交替层，其中所述第二分层膜的所述一或多个较高折射率材料的折射率高于所述第二分层膜的所述一或多个较低折射率材料的折射率；及
最大硬度，在所述第一分层膜处通过Berkovich压头硬度试验测量，为至少8GPa，
其中所述第一分层膜及所述第二分层膜的所述交替层的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得所述窗口具有：
以小于或等于15°的角度入射于所述第一表面及所述第二表面上的光在1400nm与1600nm之间的50nm相关波长范围上计算的、小于0.5％的平均反射率；
针对所述第一分层膜上小于或等于60°的入射角，小于或等于45的CIELAB L*值；及
在自所述第一分层膜的一侧观看时，大于或等于-6.0且小于或等于6.0的CIELABa*值及b*值。
30.如权利要求29所述的窗口，其中针对所述第一分层膜上小于或等于60°的入射角，所述CIELAB L*值小于或等于30。
31.如权利要求29至30中任一项所述的窗口，其中所述第一分层膜及所述第二分层膜的所述交替层的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得所述窗口对以小于或等于15°的入射角入射于所述第一表面及所述第二表面上的光具有在1400nm与1600nm之间的所述50nm相关波长范围上计算的、大于95％的平均百分数透射率。
32.如权利要求29至31中任一项所述的窗口，其中所述第一分层膜及所述第二分层膜的交替层的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得所述窗口对以小于或等于15°的入射角入射于所述第一表面及所述第二表面上的光具有自400nm至700nm计算的、小于5％的平均透射百分数。
33.如权利要求29至32中任一项所述的窗口，其中所述第一分层膜及所述第二分层膜的交替层的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得所述窗口对以小于或等于60°的入射角入射于所述第一表面及所述第二表面上的光具有在1400nm与1600nm之间的所述50nm相关波长范围上计算的、大于85％的平均P偏振透射率及平均S偏振透射率。
34.如权利要求33所述的窗口，其中以小于或等于60°的入射角入射于所述第一表面及所述第二表面上的光在1400nm与1600nm之间的所述50nm相关波长范围上计算的所述平均P偏振透射率及所述平均S偏振透射率大于92％。
35.如权利要求29至34中任一项所述的窗口，其中所述第一分层膜及所述第二分层膜的交替层的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得所述窗口对垂直入射于所述第一分层膜上的光具有在整个可见光谱上计算的、小于或等于10％的平均反射率。
36.如权利要求29至35中任一项所述的窗口，其中所述第一分层膜及所述第二分层膜的交替层的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得所述窗口对垂直入射于所述第一表面及所述第二表面上的光具有在1400nm与1600nm之间的所述50nm相关波长范围上计算的、大于95％的平均百分数透射率。
37.如权利要求29至36中任一项所述的窗口，其中所述分层膜处通过Berkovich压头硬度试验测量的所述最大硬度为至少10GPa。
38.如权利要求29至37中任一项所述的窗口，其中所述第一分层膜处通过Berkovich压头硬度测试测量的硬度在300nm至2000nm的深度范围上为至少8GPa。
39.如权利要求29至38中任一项所述的窗口，其中：
最远离所述基板的所述第一分层膜的所述交替层中的一者形成所述窗口的终端表面材料，所述窗口的所述终端表面材料包含所述较低折射率材料，
所述第一分层膜包含由所述一或多个较高折射率材料中的一者形成并具有大于或等于1500nm且小于或等于5000nm的厚度的抗刮层。
40.如权利要求39所述的窗口，其中：
所述抗刮层通过所述第一分层膜的所述一或多个较低折射率材料与所述一或多个较高折射率材料的多个交替层与所述终端表面分离开，且
所述抗刮层与所述终端表面分离开至少1000nm。
41.如权利要求29至40中任一项所述的窗口，其中所述第二分层膜的所述一或多个较高折射率材料包含硅。
42.如权利要求41所述的窗口，其中所述第二分层膜包含两个或两个以上硅层。
43.如权利要求42所述的窗口，其中最近接所述基板的所述第二分层膜的硅层包含所述两个或两个以上硅层中的最小厚度。
44.如权利要求43任一项所述的窗口，其中含在所述第二分层膜中的所述硅层的组合厚度大于或等于250nm。
45.如权利要求44任一项所述的窗口，其中所述组合厚度大于或等于500nm。
46.如权利要求42至45中任一项所述的窗口，其中所述第二分层膜中所述一或多个较高折射率材料的一层不是硅。
47.一种用于感测系统的窗口，其包含：
基板，包含第一表面及第二表面，所述第一表面及所述第二表面是所述基板的主表面；
第一分层膜，设置于所述基板的所述第一表面上，所述第一分层膜包含一或多个较高折射率材料与一或多个较低折射率材料的多个交替层，其中所述第一分层膜的所述一或多个较高折射率材料的折射率高于所述第一分层膜的所述一或多个较低折射率材料的折射率；
第二分层膜，设置于所述基板的所述第二表面上，所述第二分层膜包含一或多个较高折射率材料与一或多个较低折射率材料的多个交替层，其中所述第二分层膜的所述一或多个较高折射率材料的折射率高于所述第二分层膜的所述一或多个较低折射率材料的折射率，其中所述第二分层膜的所述一或多个较高折射率材料包含硅；及
最大硬度，在所述第一分层膜处通过Berkovich压头硬度试验测量，为至少8GPa，
其中所述第一分层膜及所述第二分层膜的所述交替层的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得所述窗口具有：
以小于或等于15°的角度入射于所述第一表面及所述第二表面上的光在1400nm与1600nm之间的50nm相关波长范围上计算的、小于1％的平均反射率；及
以小于或等于15°的入射角入射于所述第一表面及所述第二表面上的光在1400nm与1600nm之间的所述50nm相关波长范围上计算的、大于90％的平均百分数透射率。
48.如权利要求47任一项所述的窗口，其中所述第一分层膜及所述第二分层膜的所述交替层的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得所述窗口对以小于或等于15°的入射角入射于所述第一表面及所述第二表面上的光具有自400nm至700nm计算的、小于5％的平均透射百分数。
49.如权利要求47至48中任一项所述的窗口，其中所述第一分层膜及所述第二分层膜的所述交替层的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得所述窗口对以小于或等于60°的入射角入射于所述第一表面及所述第二表面上的光具有在1400nm与1600nm之间的所述50nm相关波长范围上计算的、大于85％的平均P偏振透射率及平均S偏振透射率。
50.如权利要求49所述的窗口，其中以小于或等于60°的入射角入射于所述第一表面及所述第二表面上的光在1400nm与1600nm之间的所述50nm相关波长范围上计算的所述平均P偏振透射率及所述平均S偏振透射率大于92％。
51.如权利要求47至50中任一项所述的窗口，其中所述第一分层膜及所述第二分层膜的交替层的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得针对所述第一分层膜上小于或等于60°的入射角，所述窗口具有小于或等于45的CIELAB L*值。
52.如权利要求51所述的窗口，其中针对所述第一分层膜上小于或等于60°的入射角，所述CIELAB L*值小于或等于30。
53.如权利要求47至52中任一项所述的窗口，其中所述第一分层膜及所述第二分层膜的所述交替层的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得在自所述第一分层膜的一侧观看时，所述窗口具有大于或等于-6且小于或等于6的CIELABa*值及b*值。
54.如权利要求47至53中任一项所述的窗口，其中所述第一分层膜及所述第二分层膜的交替层的数量、厚度、数目、及材料被组态，使得所述窗口对垂直入射于所述第一分层膜上的光具有在整个可见光谱上计算的、小于或等于10％的平均反射率。
55.如权利要求47至54中任一项所述的窗口，其中：
最远离所述基板的所述第一分层膜的所述交替层中的一者形成所述窗口的终端表面材料，所述窗口的所述终端表面材料包含所述较低折射率材料，
所述第一分层膜包含由所述一或多个较高折射率材料中的一者形成并具有大于或等于1500nm且小于或等于5000nm的厚度的抗刮层。
56.如权利要求55所述的窗口，其中：
所述抗刮层通过所述第一分层膜的所述一或多个较低折射率材料与所述一或多个较高折射率材料的多个交替层与所述终端表面分离开，且
所述抗刮层与所述终端表面分离开至少1000nm。
57.如权利要求47至56中任一项所述的窗口，其中所述第二分层膜包含两个或两个以上硅层。
58.如权利要求57所述的窗口，其中最近接所述基板的所述第二分层膜的硅层包含所述两个或两个以上硅层中的最小厚度。
59.如权利要求57所述的窗口，其中含在所述第二分层膜中的所述硅层的组合厚度大于或等于250nm。
60.如权利要求59所述的窗口，其中所述组合厚度大于或等于500nm。
61.如权利要求57至60中任一项所述的窗口，其中所述第二分层膜中所述一或多个较高折射率材料的一层不是硅。
62.如权利要求61任一项所述的窗口，其中所述第二分层膜中所述一或多个较高折射率材料的不是硅的所述层是最近接所述基板的所述一或多个较高折射率材料的所述层。
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| PB01 | Publication | ||
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