JP2018191281A - 導電性フィルムにおけるマルチバンド無線周波数透過ウィンドウ - Google Patents

Abstract

【課題】ＲＦ周波数帯域の選択されたセットを通過させつつ、他の全ての周波数の通過を阻止する導電性フィルムを提供する。【解決手段】支持層の内側または外側に塗布されることができるＩＲバリアとすることができる導電性フィルムは、フィルムの第１の部分であるフレーム３０２と、フレーム３０２に外接するフィルムの第２の部分である共振構造３０４で構成する。共振構造３０４は、フィルムのフレーム３０２の周囲に沿って形成されているギャップ３０６によってフレーム３０２から分離されている。ギャップ３０６の幅は、無線信号の選択された通過波長と関連付けられる。【選択図】図３Ａ

Description

自動車や航空機などの様々な車両は、他の装置と信号を送信または受信するために無線装置を搭載している。他の装置と通信するために、無線装置は、信号を送受信するために使用される車両内のアンテナを含む。車両は、信号を送受信する無線装置と干渉する物体を含むことがある。

本明細書に記載された本開示は、添付図面において限定ではなく例として示される。説明を簡潔且つ明確にするために、図に示された特徴は、必ずしも縮尺通りに描かれていない。例えば、いくつかの特徴の寸法は、明確化のために他の特徴と比べて誇張されることがある。さらに、適切であると考えられる場合には、対応するまたは類似の要素を示すために参照符号が図面間で繰り返されている。

図１Ａは、実施態様にかかる支持層およびフィルムを含む構造を示している。 図１Ｂは、実施態様にかかる、第１の支持層、フィルム、中間層、および第２の支持層を含む構造を示している。 図２は、１つの実施態様にかかる、支持層およびフィルムを含むウィンドウを示している。 図３Ａは、１つの実施態様にかかる、第１のフレームと、フィルムにおけるギャップによって分離された第２のフレームとを含むフィルムに組み込まれたユニットセル構造を示している。 図３Ｂは、１つの実施態様にかかる、ギャップの異なる幅値を有する図３Ａにおけるユニットセル構造についての透過スペクトルグラフを示している。 図４は、１つの実施態様にかかる、第１のフレームと、フィルムにおける十字形のギャップによって分離された第２のフレームとを含むフィルムに組み込まれたユニットセル構造を示している。 図５は、１つの実施態様にかかる、第１の共振構造、第１のギャップ、第１の共振構造のまわりにフレームも形成する第２の共振構造、第２のギャップ、第２の共振構造のまわりにフレームも形成する第３の共振構造、第３のギャップ、および外側フレームを含むフィルムのユニットセル構造を示している。 図６は、１つの実施態様にかかる、第１の周波数ウィンドウ、第２の周波数ウィンドウ、および第３の周波数ウィンドウを有する図５におけるユニットセル構造についての透過スペクトルグラフを示している。 図７は、１つの実施形態にかかる、異なる入射角で伝送される信号による透過スペクトルグラフを示している。 図８は、１つの実施形態にかかる、第１のユニットセル構造および第２のユニットセル構造を横切って伝送される信号についての透過スペクトルグラフを示している。 図９Ａは、１つの実施形態にかかる、第１のサブユニットセルアレイおよび第２のサブユニットセルアレイを有するセルアレイ構造を示している。 図９Ｂは、１つの実施形態にかかる、第１のサブユニットセルアレイおよび第２のサブユニットセルアレイを有するセルアレイ構造９１０を示している。 図１０は、１つの実施形態にかかる、フィルムを有しない透明層を横切って伝送される第１の信号と、図９Ａにおけるセルアレイ構造を横切って伝送される第２の信号と、図９Ｂにおけるセルアレイ構造を横切って伝送される第３の信号とについての透過スペクトルグラフを示している。

以下の説明では、例示的な実施態様の様々な態様を、当業者がその仕事の内容を当業者に伝えるために一般的に使用されている用語を用いて説明する。しかしながら、当業者には、本開示が記載された態様のいくつかのみで実施されてもよいことは明らかであろう。説明の目的のために、例示的な実施態様の完全な理解を提供するために、特定の数、材料、および構成が示されている。しかしながら、当業者には、本開示が具体的な詳細なしに実施されてもよいことは明らかであろう。他の例では、例示的な実施態様を不明瞭にしないために、周知の特徴は省略または簡略化される。

導電性フィルムは、多くの場合、保護、安全、機能、または審美的理由のために表面の一方側を他方側から分離するために使用されており、例えば、車両または建物の内部は、多層の金属−誘電体フィルムを介して入射するＩＲ光から保護されることができる。従来、多層金属−誘電体材料は、通信信号が導電性フィルムを横切って伝送されるのを吸収または遮断することができる。導電性フィルムは、フィルムの一方側の無線装置を導電性フィルムの他方側の装置と通信することができない状態にすることができる。

本開示は、選択された周波数の無線周波数（ＲＦ）信号がフィルムを横切っていずれかの方向に伝送されるのを可能とするＲＦギャップをフィルムに設けることによって上記および他の欠点に対処する。フィルムは、ガラスシートの間に位置する材料からなる支持層とすることができる。例えば、ガラスは、複数のガラス層でラミネートされてもよい。導電性フィルムの部分は、フィルムを分割または分離し、フィルムを横切る信号の送信および受信を可能とするために除去されてもよい。

図１Ａは、実施態様にかかる支持層１０２およびフィルム１０４を含む透明構造１００を示している。導電性フィルム１０４は、自己支持型であってもよく、支持層１０２上に作製または積層されてもよく、単一の導電層を含んでもよく、交互の導電層および非導電層を有する多層構造を含んでもよい。

以下に説明するように、フィルム１０４は、平面波または無線信号がフィルムを横切って伝送されるのを可能とする１つ以上のＲＦギャップを含む。１つの実施態様において、周波数ｆ１の無線信号が、装置から構造１００に向かって伝送されてもよい。この無線信号は、ｆ１がフィルムの１つ以上のＲＦギャップ内にある場合にはフィルム１０４を通過し、無線信号は、ｆ１がフィルムの１つ以上のＲＦギャップの外側にある場合には反射されてもよい。信号がフィルムを横切って伝送されるとき、信号は、後述するように、フィルム１０４の第１の側からフィルムの第２の側に通過してもよい。

１つの実施態様において、支持層１０２は任意であってもよい。支持構造は、ＲＦ周波数範囲において透明な非導電性材料からなる。支持層１０２は、ガラス材料、プラスチック材料、ポリメチルメタクリレート材料（Ｐｌｅｘｉｇｌａｓｓ（商標）など）、アクリル材料などの層とすることができる。１つの実施態様において、透明構造１００は、自動車、トラック、バス、列車などの車両のウィンドウであってもよい。例えば、支持層１０２は、フロントガラス、バックライト、サイドウィンドウ、スカイライト、または車両の他のウィンドウに使用されるガラスの層であってもよい。他の実施態様において、透明構造１００は、オフィスビルまたは家屋の窓であってもよい。他の実施態様において、透明構造１００は、飛行機またはヘリコプターなどの航空機内の窓であってもよい。他の実施態様において、透明構造１００は、ヘルメット内のバイザーであってもよい。

支持層１０２は、支持層１０２の第１の側から支持層１０２の第２の側へ支持層１０２を介して個人が見るのを可能とすることができる。例えば、支持層１０２は、運転者が自動車の内側から自動車の外側を見るのを可能とする自動車用フロントガラスの一部であってもよい。

フィルム１０４は、支持層１０２に塗布されることができる材料の層とすることができる。１つの実施態様において、フィルム１０４は、赤外光または他のスペクトル光の少なくとも一部についての赤外線バリアである金属材料、金属合金材料、セラミック材料、または誘電材料から形成されてもよい。他の実施態様において、フィルム１０４は、赤外線バリアである導電性材料であってもよい。他の実施態様において、フィルム１０４は、インジウム、酸化スズ、貴金属などによって含浸された支持層または基材であってもよい。

フィルム１０４は、赤外光などの光スペクトルの少なくとも第１の部分が、透明構造１００の第１の側から透明構造１００の第２の側へ移動するのを阻止することができる。例えば、フィルム１０４は、赤外光を反射することによって自動車の内部に侵入する太陽光中の赤外光の量を低減することができる。フィルム１０４はまた、可視光などの光スペクトルの第２の部分がフィルムを通過するのを可能とすることができる。フィルム１０４は、略透明であってもよい。

１つの実施態様において、フィルム１０４は、支持層１０２に塗布されることができるコーティングであってもよい。例えば、フィルム１０４は、支持層１０２上に噴霧されることができる金属コーティングであってもよい。例えば、フィルム１０４は、支持層１０２上にスパッタリングされるＩＲ反射コーティングであってもよい。他の実施態様において、フィルム１０４は、支持層１０２に塗布されることができる材料のストリップであってもよい。例えば、フィルム１０４の一方側は、支持層１０２に貼付されるかまたは積層されることができる接着剤を含んでもよい。フィルム１０４が塗布される支持層１０２の側面は限定することを意図するものではない。例えば、フィルム１０４は、支持層１０２の第１の側または支持層１０２の第２の側に塗布されることができる。

１つの実施態様において、無線信号は、装置から透明構造１００に向かって伝送されてもよい。フィルム１０４は、無線信号が透明構造１００を通過するのを妨害または遮断してもよい。例えば、フィルム１０４は、ＩＲエネルギを反射してＩＲエネルギの量を低減し、自動車に入って自動車の内部温度を上昇させるコーティングであってもよい。

ＩＲエネルギを反射する材料の導電性部分は、車両内の装置と干渉して車両外部の装置にＲＦ信号を送信することができる。フィルム１０４は、平面波または無線信号がフィルムを横切って伝送されるのを可能とする１つ以上のギャップを含むことができる。ギャップは、ＲＦ信号がギャップを横切って伝送されるのを可能とするＲＦギャップとすることができる。信号がフィルムを横切って伝送されるとき、信号は、後述するように、フィルム１０４の第１の側からフィルムの第２の側に通過してもよい。

図１Ｂは、実施態様にかかる第１の支持層１０２、フィルム１０４、中間層１０８、および第２の支持層１１０を含む透明構造１０６を示している。図１Ｂにおける特徴のいくつかは、他に明示的に記載されていない限り、同じ参照符号によって示される図１Ａにおける特徴のいくつかと同一または同様である。

透明構造１０６は、積層構造であってもよい。例えば、透明構造１００は、破損したときにともに保持される自動車、航空機、または超高層ビルにおいて使用される安全ガラスなどの積層ガラスであってもよい。例えば、第１の支持層１０２が破損した場合、第１の支持層１０２は、中間層１０８によって適所に保持される。中間層１０８は、第１の支持層１０２と第２の支持層１１０との間に位置するポリビニルブチラール（ＰＶＢ）材料またはエチレン−ビニルアセテート（ＥＶＡ）材料であってもよい。中間層１０８は、第１の支持層１０２および／または第２の支持層１１０が破壊された場合であっても、第１の支持層１０２と第２の支持層１１０とが一体に結合した状態を維持する。中間層１０８は、第１の支持層１０２および／または第２の支持層１１０が、危険を引き起こす可能性がある大きな鋭い材料片に崩壊するのを防止することができる。

透明構造１０６はまた、フィルム１０４も含むことができる。フィルム１０４は、第１の支持層１０２、中間層１０８、または第２の支持層１１０に塗布されることができる。フィルム１０４が塗布される層は、限定することを意図するものではない。例えば、フィルム１０４は、ＩＲエネルギが透明構造１０６を通過するのを阻止するために、第１の支持層１０２、中間層１０８、または第２の支持層１１０のいずれかの側に塗布されることができる。フィルム１０４は、後述するように、平面波または無線信号がフィルム１０４の第１の側からフィルムの第２の側に通過して他の装置と通信するのを可能とする１つ以上のギャップを含むことができる。

１つの実施態様において、第１の支持層１０２は、２．１ｍｍの厚さとすることができ、フィルム１０４は、４２ｎｍの厚さとすることができ、中間層１０８は、０．７６ｍｍの厚さとすることができ、第２の支持層１１０は、２．１ｍｍの厚さとすることができる。他の実施態様において、第１の支持層１０２の損失正接は、０．０１とすることができ、第２の支持層１１０の損失正接は、０．０１とすることができ、中間層１０８の損失正接は、０．０５とすることができる。他の実施態様において、第１の支持層１０２の誘電率は、７とすることができ、第２の支持層１１０の誘電率は、７とすることができ、中間層１０８の誘電率は、３とすることができる。

図２は、１つの実施態様にかかる透明支持層２０２およびフィルム２０４を含むウィンドウ２００を示している。フィルム２０４は、支持層２０２の内側または外側に塗布されることができるＩＲバリアとすることができる。透明支持層２０２は、フィルム２０４の一部が除去されたギャップ２０６を含むことができる。１つの実施態様において、ウィンドウ２００は、フィルム２０４が塗布されることができないかまたは除去され得るギャップ２０６を含むことができる。ギャップ２０６は、非導電性ギャップとすることができる。信号は、ギャップ２０６を横切って伝送されることができる。例えば、フィルム２０４は、ギャップ２０６に塗布されることができず、単一周波数、複数周波数、または透過スペクトルにわたる伝送がウィンドウ２００を横切って伝送されることができるフィルム２０４内の空間を提供することができる。１つの実施態様において、ＲＦ信号は、全領域にわたってフィルムのＩＲ反射率の損失を回避するように信号の波長が開口の線形サイズの２倍を超えないフィルム２０４内のこの開口を介して伝送されてもよい。

他の実施態様において、透明支持層２０２は、選択されたＲＦ周波数の信号がウィンドウ２００を横切って伝送されるのを可能とする部分ＩＲバリアを提供するようにフィルム２０４が支持層２０２から部分的に除去されることができる領域２０８を含むことができる。例えば、単一のユニットセル構造またはユニットセル構造のアレイを形成するように領域２０８にあるフィルム２０４の一部が除去されることができる。ユニットセル構造は、ＲＦギャップを形成することができ、これにより、１つ以上の選択ＲＦ周波数範囲の伝送を可能としつつ他の波長の信号がフィルム２０４を横切って伝送されるのを阻止することができる。

ユニットセル構造は、信号と相互作用して信号を遮断するかまたはフィルム１０４を横切る信号の伝送を可能とする、規定された形状およびサイズを有するメタマテリアル（ＭＭ）とすることができる。例えば、ギャップは、周波数選択性である共振構造を形成するように信号と相互作用することができる。周波数選択構造は、広帯域の周波数または狭帯域の周波数をカバーすることができる。ユニットセル構造は、規定された周波数の信号から流れる誘導電流の量を制限して、信号がフィルム１０４を横切って伝送されるのを可能とすることができる。

図３Ａは、１つの実施態様にかかる、フィルムにおけるギャップ３０６によってフレーム３０２から分離されたユニットセル構造３００（透明ウィンドウとも称される）の共振構造３０４を示している。フレーム３０２は、フィルムの第１の部分とすることができ、共振構造３０４は、フィルムの第２の部分とすることができる。

フレーム３０２および共振構造３０４は、導電性材料であってもよく、フィルム材料から形成されてもよい。１つの実施態様において、ギャップ３０６は、共振構造３０４の周囲に島を形成し、共振構造３０４からフレーム３０２を完全に分離してもよい。ギャップは、共振構造３０４に外接し、フレーム３０２は、ギャップ３０６に外接してもよい。例えば、フィルムの第１の部分は、フィルムの一部が中心から除去された第１のサイズを有するフィルムの第１の正方形であってもよく、フィルムの第２の部分は、フィルムの第２の正方形であってもよい。第２の正方形のサイズは、規定された量だけ第１の正方形のサイズよりも小さくてもよく、第２の正方形は、除去された第１の正方形の一部内に位置してもよい。ギャップ３０６は、第２の正方形の外周３０８と第１の正方形の内周３１０との間のギャップであってもよい。

共振構造３０４は、衝突電界とともに電流が移動するのを可能とする導電性フィルムのパッチであってもよい。第２のフレーム２０４の共振構造は、ギャップ３０６を形成するために共振構造３０４の外周のギャップ３０６において導電性材料を除去することによって形成されてもよい。共振構造３０４のサイズは、導電性フィルム内の共振構造３０４を通過することができる信号の周波数を規定することができる。ギャップ３０６の幅は、ユニットセル構造３００の共振構造３０４を横切って伝送されることができる信号の伝送帯域幅に影響を及ぼす。１つの実施態様において、ギャップ３０６の幅が減少するのにともない、共振構造３０４を横切って伝送されることができる信号の周波数帯域は減少することができる。他の実施態様において、ギャップ３０６の幅が増加するのにともない、共振構造３０４を横切って伝送されることができる信号の周波数帯域は増加することができる。

共振構造３０４のサイズは、共振構造３０４を横切って伝送されることが可能とされる無線信号の中心周波数を規定することができ、第１のギャップの幅は、導電性フィルムを横切って伝送されることが可能とされる無線信号の帯域幅と関連付けられる。

複数の共振構造は、後述するように、互いに内側に配置されることができ、より大きな共振構造がより小さい構造のフレームを形成する。各共振構造は、ギャップ内部の導電性フィルムのサイズによって規定されてもよい。複数のフレームは、後述するように、各フレーム間のギャップが次の同心フレームの外側と重ならない同心円状に積層されてもよい（例えば、互いに内側に積み重ねられてもよい）。

１つの実施態様において、ギャップ３０６は、規定された幅（Ｗ_ｇ）および面積を有することができる。ギャップの面積は、ギャップの長さにギャップの高さを乗じたものから、内部フレームまたは内部ギャップなどの任意のギャップ内の構造または要素を覆う任意の面積を差し引いたものであってもよい。ユニットセル構造は、フィルムを横切って伝送されることによって周波数または周波数範囲を制御する共振構造であってもよい。共振構造３０４の幅および面積は、信号のどの波長がユニットセル構造３００を横切って伝送されることができるかを制御することができる。共振構造３０４の幅および面積は、信号のどの波長がユニットセル構造３００によって遮断されることができるかを制御することができる。例えば、ユニットセル構造３００が自動車用フロントガラスの一部である場合、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）周波数が自動車に対して出入りするのを遮断して、自動車内の個人のプライバシーを維持し、外部のＷＬＡＮ信号からの干渉を低減することが望ましい場合がある。個人はまた、他の装置と通信するために車内および車外のセルラー信号またはＧＰＳ（全地球測位システム）信号を送受信することが望ましい場合がある。セルラー信号は、８００メガヘルツ（ＭＨｚ）と９４０ＭＨｚの間、１７００ＭＨｚ−２０００ＭＨｚ、または２１００ＭＨｚ−２２００ＭＨｚの周波数を有する信号の間にあってもよい。ＧＰＳ信号は、約１２２７．６０ＭＨｚまたは１５７５ＭＨｚの周波数を有する信号であってもよい。

この例では、共振構造３０４のサイズおよびギャップ３０６の幅は、ＷＬＡＮ信号を遮断しつつセルラー信号またはＧＰＳ信号が共振構造３０４の構造３００を介して伝送されるのを可能とするように調整されてもよい。

１つの実施態様において、共振構造３０４のサイズは、ユニットセル構造３００を横切って伝送されることになる規定された信号の自由空間波長のサイズの１／７から１／８とすることができる。例えば、１．９ギガヘルツ（ＧＨｚ）の周波数を有する信号は、約１５７ミリメートル（ｍｍ）の波長を有することができ、１５７ｍｍの１／８は約１９．６ｍｍである。１．９ＧＨｚ信号がユニットセル構造３００を横切って進むのを可能とするために、フレーム３０２の境界は、４０ミリメートル（ｍｍ）の幅（Ｐ_ｘ）と４０ｍｍの長さ（Ｐ_ｙ）とすることができる。共振構造３０４の境界は、幅１９．６ｍｍ（Ｌ_ｘ）および長さ１９．６ｍｍ（Ｌ_ｙ）であってもよい。ギャップの幅（Ｗ_ｇ）は、１．０ｍｍから２．６ｍｍとすることができる。Ｗ_ｇが１ｍｍの場合、ギャップの面積は、（２０．６ｍｍ×２０．６ｍｍ）−（１９．６ｍｍ×１９．６ｍｍ）＝４０．２ｍｍとすることができる。Ｗ_ｇが２．６ｍｍの場合、ギャップの面積は、（２２．２ｍｍ×２２．２ｍｍ）−（１９．６ｍｍ×１９．６ｍｍ）＝１０８．６８ｍｍとすることができる。

１つの例において、ユニットセル構造３００は、第１の周波数（ｆ１）の信号がユニットセル構造３００を横切って伝送されるのを可能とすることから、第２の周波数（ｆ２）の信号がユニットセル構造３００を横切って伝送されるのを可能とすることまで線形にスケーリングされてもよい。例えば、新たなユニットセル構造の寸法（Ｌ２）は、以下の式Ｌ２＝ｆ１／ｆ２×Ｌ１を使用して決定されることができ、ここで、Ｌ１は、現在のユニットセル構造３００の線形寸法であり、ｆ１は、ユニットセル構造３００を横切って現在伝送されている信号の周波数であり、ｆ２は、新たなユニットセル構造を横切って伝送されることになる信号の新たな周波数である。さらに、ギャップの幅は、フレームの共振と共役であってもよい。他の実施態様において、共振構造３０４の周波数は、０．１から１００ＧＨｚの範囲であってもよく、これは０．１ｍｍから４００ｍｍの範囲の共振構造に相関することができる。

図３Ｂは、１つの実施態様にかかる、ギャップ３０６の幅値が異なる図３Ａのユニットセル構造３００の透過スペクトルグラフ３２０を示している。上述したように、ギャップ３０６の幅値が変化すると、ユニットセル構造３００を横切って送受信されることができる周波数の伝送帯域幅も変化することがある。１つの例において、ギャップ３０６の幅値が増加するのにともない、周波数に対する伝送帯域幅もまた増加することがある。他の例において、ギャップ３０６の幅値が減少するのにともない、周波数に対する伝送帯域幅も減少することがある。さらに、支持層の特性は、ユニットセル構造３００を横切って伝送されることができる周波数範囲および帯域幅を変更することがある。支持層の特性は、支持層（ガラス、プラスチック、またはプレキシガラスなど）の材料の種類、支持層の厚さ、支持層に含浸される材料、支持層の誘電特性、支持層などの（周波数に依存する）損失係数を含むことができる。

共振構造３０４は、支持層の変化する特性に対する周波数ウィンドウ３２２の範囲を調整するために線形にスケーリングされてもよい。例えば、０ｄＢ＋／−３ｄＢの信号がギャップ３０６を横切って伝送されてもよい。１つの実施態様において、ギャップ３０６の幅は、最初は１．８ｍｍであってもよい。１．８ｍｍの幅は、１．８５ＧＨｚ−２．１２ＧＨｚの周波数範囲の信号がギャップおよび支持層を横切って伝送されるのを可能とする。共振構造３０４および支持層を横切って伝送されることができる信号の所望の周波数ウィンドウ３２２が１．７１ＧＨｚ−２．１７ＧＨｚである場合、周波数ウィンドウ３２２を増加させるようにギャップの幅を調整することができる。例えば、支持層の所与の特性の組について、ギャップ３０６の幅を１．０ｍｍに減少させると、周波数ウィンドウ３２２を１．９ＧＨｚ−２．１ＧＨｚに減少させることができ、ギャップ３０６の幅を２．６ｍｍに増加させると、周波数ウィンドウ３２２を１．７１ＧＨｚ−２．１７ＧＨｚに増加させることができる。この例において、周波数ウィンドウ３２２が所望の周波数範囲を含むのを可能とするために、ギャップ３０６は、２．６ｍｍまで増加させることができる。

図４は、１つの実施態様にかかる、フィルムの十字形のギャップ４０６によってフレーム４０２から分離された共振構造４０４を有するユニットセル構造４００を示している。フレーム４０２は、フィルムの第１の部分であってもよく、共振構造４０４は、フィルムの第２の部分であってもよい。

ギャップ４０６は、共振構造４０４の周囲に島を形成し、共振構造４０４からフレーム４０２を完全に分離してもよい。共振構造４０４は、十字形として形成することができ、ギャップ４０６は、十字形共振構造４０４に外接することができる。ギャップ４０６は、共振構造４０４の外周４０８とフレーム４０２の内周４１０との間のギャップであってもよい。

１つの実施態様において、ギャップ４０６は、規定された幅（Ｗ_ｇ）および面積を有することができる。ギャップの面積は、ギャップの長さにギャップの高さを乗じたものから、内部フレームまたは内部ギャップなどの任意のギャップ内の構造または要素を覆う任意の面積を差し引いたものであってもよい。共振構造４０４の境界は、幅（Ｌ_ｘ）および長さ（Ｌ_ｙ）を有することができる。１つの実施態様において、Ｌ_ｘおよびＬ_ｙは同じであってもよい。他の実施態様において、Ｌ_ｘおよびＬ_ｙは異なっていてもよい。ユニットセル構造４００は、フィルムを横切って伝送されることによって周波数または周波数範囲を制御する共振構造であってもよい。共振構造４０４の幅および面積は、信号のどの波長がユニットセル構造４００を横切って伝送されることができるかを制御することができる。共振構造４０４の幅および面積は、信号のどの波長がユニットセル構造４００によって遮断されることができるかを制御することができる。

図５は、１つの実施態様にかかる、第１の共振構造５０２、第１のギャップ５０４、第１の共振構造５０２のまわりにフレームも形成する第２の共振構造５０６、第２のギャップ５０８、第２の共振構造５０６のまわりにフレームも形成する第３の共振構造５１０、第３のギャップ５１２、および外側フレーム５１４を含むフィルムのユニットセル構造５００を示している。第１の共振構造５０２、第２の共振構造５０６、および第３の共振構造５１０は、フィルム材料から形成されることができる。

ユニットセル構造５００は、異なる周波数の信号がフィルムを横切って伝送されるのを可能とする異なるサイズの共振構造５０２、５０６、および５１０を含むことができる。ギャップフレームの面積は、ギャップフレームの長さにギャップフレームの高さを乗じたものから、内部フレームまたは内部ギャップなどの任意のギャップ内の構造または要素を覆う任意の面積を差し引いたものとするであってもよい。

共振構造５０２は、第１の共振構造５０２がユニットセル構造５００の中心に配置され且つ第１のギャップ５０４が第１のフレームの周囲に沿って配置されることができるユニットセル構造５００に一体化されることができる。第１の共振構造は、共振構造５０２、５０６、および５１０の最小の長さおよび高さの寸法を有することができる。各共振構造５０２、５０６、５１０をその周囲フレーム５０６、５１０、５１４から分離するギャップ５０４、５０８、５１２が同心円状の配置を形成するように、次第に大きなフレームおよびギャップが第１のギャップ５０４の周囲に沿って配置されてもよい。例えば、第２のフレーム５０６は、第１のギャップ５０４の周囲に沿って配置されてもよく、第２のギャップ５０８は、第２のフレーム５０６の周囲に沿って配置されてもよく、第３のフレーム５１０は、第２のギャップ５０８の周囲に沿って配置されてもよく、第３のギャップ５１２は、第３のフレーム５１０の周囲に沿って配置されてもよい。

第１の共振構造５０２は、長さ９．４ｍｍ×高さ９．４ｍｍとすることができる。第１のギャップ５０４は、幅０．４ｍｍとすることができる。第２の共振構造５０６は、長さ１９．５ｍｍ×高さ１９．５ｍｍとすることができる。第２のギャップ５０８は、幅０．９ｍｍとすることができる。第３の共振構造５１０は、長さ３７．５ｍｍ×高さ３７．５ｍｍとすることができる。第３のギャップは、幅０．９ｍｍである。外側フレーム５１４は、長さ４０ｍｍ×高さ４０ｍｍとすることができる。

第１の共振構造５０２は、約０．８２５ＧＨｚの信号が第１のユニットセル５００を横切って伝送されるのを可能とするようなサイズにすることができる。第２の共振構造５０６は、約１．８４ＧＨｚの信号が第２のユニットセル５００を横切って伝送されるのを可能とするようなサイズにすることができる。第３の共振構造５１０は、約３．６ＧＨｚの信号が第３のユニットセル５００を横切って伝送されるのを可能とするようなサイズにすることができる。

図６は、１つの実施態様にかかる、第１の周波数ウィンドウ６０２、第２の周波数ウィンドウ６０４、および第３の周波数ウィンドウ６０６を有する図５におけるユニットセル構造５００についての透過スペクトルグラフ６００を示している。第１の周波数ウィンドウ６０２は、０．６９ＧＨｚ−０．９６ＧＨｚの周波数範囲を有することができる。第１の周波数ウィンドウ６０２は、第３の共振構造５１０と関連付けられてもよい。第２の周波数ウィンドウ６０４は、１．７１ＧＨｚ−２．１７ＧＨｚの周波数範囲を有することができる。第２の周波数ウィンドウ６０４は、第２の共振構造５０６と関連付けられてもよい。第３の周波数ウィンドウ６０６は、３．４ＧＨｚ−３．８ＧＨｚの周波数範囲を有することができる。第３の周波数ウィンドウ６０６は、第１の共振構造５０２と関連付けられてもよい。

上述したように、周波数ウィンドウ６０２、６０４、６０６に対応する周波数帯域の幅は、所望の周波数範囲を含むようにギャップ５１２、５０８、５０４の幅をそれぞれ変更することによって調整されることができる。例えば、第３のギャップ５１２の幅が９．２ｍｍである場合、フィルムを横切って伝送されることができる周波数範囲は、０．６９ＧＨｚ−０．９６ＧＨｚである。第３のギャップ５１２の幅および長さが９．４ｍｍである場合、フィルムを横切って伝送されることができる周波数範囲は３．８ＧＨｚ−３．９ＧＨｚである。第３の共振構造５１２の幅および長さが９．６ｍｍである場合、フィルムを横切って伝送されることができる周波数範囲は、３．６ＧＨｚ−３．７ＧＨｚである。

図７は、１つの実施形態にかかる、異なる入射角で伝送された信号を有する透過スペクトルグラフ７００を示している。図３Ａにおけるユニットセル構造３００の共振構造３０４および図５におけるユニットセル構造５００の共振構造５０２、５０６、および５１０は、規定された周波数の信号が異なる入射角でフィルムを横切って伝送されるのを可能とすることができ、実質的に同じ透過係数を有することができ、すなわち、フィルムを透過することが可能な周波数帯域における信号の伝送パワーは、入射角の関数として変化することができる。

図８は、１つの実施形態にかかる、第１のユニットセル構造８０２および第２のユニットセル構造８１２にわたって伝送される信号の透過スペクトルグラフ８００を示している。ユニットセル構造の形状および形態は、フィルムを横切って伝送されることができる信号の周波数範囲に対して最小限の影響で変更されることができる。

第１のユニットセル構造８０２は、第１のパターンを構成する第１の共振構造８０４、第１のギャップ８０６、第２の共振構造８０８、第２のギャップ８１０および第２のユニットセル構造８１２を含むことができる。第１の共振構造８０４は、第１のユニットセル構造８０２の中心に配置されることができる。第２の共振構造８０８は、正方形の角を有する正方形の形状を有することができる。第１のギャップ８０６は、正方形の角に接続する直線の境界を有することができる。第２の共振構造８０８は、正方形の角を有する正方形の形状を有することができる。第２のギャップ８１０は、正方形の角に接続する直線の境界を有することができる。

第２のユニットセル構造８１２は、第２のパターンを構成する第１の共振構造８１４、第１のギャップ８１６、第２の共振構造８１８、第２のギャップ８２０および外側フレーム８３２を含むことができる。第１の共振構造８１４は、第２のユニットセル構造８１２の中心に配置されることができる。第２の共振構造８１８は、丸い角を有する正方形を有することができる。第１のギャップ８１６は、丸い角に接続する直線の境界を有することができる。第２の共振構造８１８は、丸い角を有する正方形を有することができる。第２のギャップ８１０は、丸い角に接続する直線の境界を有することができる。

１つの実施態様において、共振構造とそれを囲むフレームとの間の第２のギャップ８２０（構造８１２のギャップ８２０に示されるように）は、多くの小さな非接続パッチまたは導電性材料の島で充填されてもよい。ユニットセル構造のギャップ領域の内側にこれらの小さな断路された島またはフィルムを追加することの利点は、共振構造のサイズおよびギャップの幅によって決定されるような周波数帯域の透過を可能とするユニットセルの能力を低下させることなく、フィルムによって覆われたユニットセルの表面積をより多く有することである。他の実施態様において、第２のギャップ８２０は、ギャップウィンドウ８２０内に配置されたフィルムの複数の島を含んでもよい。１つの実施態様において、フィルムの島は、空きスペースまたは他の材料によって囲まれた比較的小さなフィルム片である。

カットアウトまたは島は、第２のギャップ８２０の５０−８０％などの第２のギャップ８２０の一部をフィルムで充填することができる。１つの例において、カットアウトまたは島のサイズは、第２のギャップ８２０を透過されることになる信号の所望の波長の長さの約１／１０であってもよい。

透過スペクトルグラフ８００は、１ＧＨｚ−７ＧＨｚの周波数範囲についての第１のユニットセル構造８０２および第２のユニットセル構造８１２の透過係数を示している。透過スペクトルグラフ８００は、第１のユニットセル構造８０２および第２のユニットセル構造８１２が１−７ＧＨｚの周波数範囲にわたって実質的に同じ透過係数を有することができることを示している。

図９Ａは、１つの実施形態にかかる、第１のサブユニットセルアレイ９０２および第２のサブユニットセルアレイ９０４を有するセルアレイ構造９００を示している。車両、建造物または他の構造のウィンドウは、ユニットセル構造９００が配置されることができる規定された領域を含むことができる。１つの例において、自動車のウィンドウは、運転者による視認性を妨げず且つ規定された領域においてフィルムを横切って信号を伝送するのを可能とするユニットセル構造９００についての規定された領域を含むことができる。規定された領域の最小サイズは、フィルムにわたって規定された周波数で信号を伝送するのを可能とするために必要なフレームおよびギャップのサイズによって制限されることができる。例えば、自動車用フロントガラスの規定された領域は、長さ１８０ｍｍおよび高さ１８０ｍｍとすることができる。ユニットセル構造９００は、規定された領域の少なくとも一部を覆うことができる。規定された領域の最大サイズは、ユニットセル構造９００が接続または接着することができる支持層のサイズによって制限されてもよい。１つの例において、最大領域は、視認性を妨げず且つフロントガラスの全領域ではない自動車用フロントガラスの一部であってもよい。

ユニットセル構造９００を横切って伝送されることになる規定された周波数範囲がともに近すぎてその共振構造が重なり合う（すなわち、１つの内部共振構造が他の構造のギャップ内にある）とき、ユニットセル構造９００は、複数のサブユニットセル構造を含むことができる。１つの例において、周波数範囲が９ＭＨｚ離れている場合、周波数範囲が近すぎることがある。

１つの実施態様において、第１のサブユニットセル構造９０２は、規定された領域の第１の部分を覆うことができ、第２のサブユニットセル構造９０４は、規定された領域の第２の部分を覆うことができる。１つの例において、第１の領域は、長さ１６０ｍｍおよび高さ８０ｍｍである。

第１のサブユニットセル構造９０２は、第１の周波数範囲のセット内の信号が第１のサブユニットセル構造９０２を横切って伝送されるのを可能とするように、第１のパターンにおける共振構造およびギャップを含むことができる。第１のサブユニットセル構造９０２の共振構造のサイズは、内側共振構造から外側共振構造に向かって、９．４ｍｍ×９．４ｍｍ、１９．５ｍｍ×１９．５ｍｍ、および３７．５ｍｍ×３７．５ｍｍを含むことができる。第１のサブユニットセル構造９０２のギャップの幅は、内側ギャップから外側ギャップに向かって、０．９ｍｍ、０．９ｍｍ、および０．４ｍｍを含むことができる。１つの実施態様において、第１の周波数範囲のセットは、６９０ＭＨｚ−９６０ＭＨｚ、１．７１−２．１７ＧＨｚ、および３．４−３．８ＧＨｚを含むことができる。

第２のサブユニットセル構造９０４は、第２のセットの周波数範囲内の信号が第２のサブユニットセル構造９０４を横切って伝送されるのを可能とするように、第２のパターンで共振構造およびギャップを含むことができる。第２のサブユニットセル構造９０４の共振構造のサイズは、内側共振構造から外側共振構造に向かって、６．５ｍｍ×６．５ｍｍおよび１２ｍｍ×１２ｍｍを含むことができる。第２のサブユニットセル構造９０４のギャップの幅は、内側ギャップから外側ギャップに向かって、０．５ｍｍおよび０．４ｍｍ−０．６ｍｍを含むことができる。１つの実施態様において、周波数範囲の第２のセットは、２．３−２．７ＧＨｚおよび５．１５−５．９２５ＧＨｚを含むことができる。

サブユニットセル構造の数またはサブユニットセル構造によってカバーされる周波数範囲は、限定することを意図するものではない。１つの例において、ユニットセル構造９００は、均質な分布のサブユニットセル構造の混合物を含むことができる。他の例において、規定された領域は、規定された領域内の異なる各位置にある複数のサブユニットセル構造によって覆われてもよい。

図９Ｂは、１つの実施形態にかかる、第１のサブユニットセルアレイ９１２および第２のサブユニットセルアレイ９１４を有するセルアレイ構造９１０を示している。１つの実施態様において、第１のサブユニットセル構造９１２は、規定された領域の第１の部分を覆うことができ、第２のサブユニットセル構造９１４は、規定された領域の第２の部分を覆うことができる。１つの例において、第１の領域は、長さ１６０ｍｍおよび高さ８０ｍｍである。

第１のサブユニットセル構造９１２は、第１の周波数範囲のセット内の信号が第１のサブユニットセル構造９１２を横切って伝送されるのを可能とするように、第１のパターンで共振構造およびギャップを含むことができる。第１のサブユニットセル構造９１２の共振構造のサイズは、内側共振構造から外側共振構造に向かって、９．０８ｍｍ×９．０８ｍｍ、１８．３８ｍｍ×１８．３８ｍｍ、および３５．８３ｍｍ×３５．８３ｍｍを含むことができる。第１のサブユニットセル構造９１２のギャップの幅は、内側ギャップから外側ギャップに向かって、２．２３ｍｍ、４．０６ｍｍ、および０．９４ｍｍを含むことができる。１つの実施態様において、第１の周波数範囲のセットは、６９０ＭＨｚ−９６０ＭＨｚ、１．７１−２．１７ＧＨｚ、および３．４−３．８ＧＨｚを含むことができる。

第２のサブユニットセル構造９１４は、第２の周波数範囲のセット内の信号が第２のサブユニットセル構造９１４を横切って伝送されるのを可能とするように、第２のパターンで共振構造およびギャップを含むことができる。第２のサブユニットセル構造９１４の共振構造のサイズは、内側共振構造から外側共振構造に向かって、６．３０７ｍｍ×６．３０７ｍｍおよび１２ｍｍ×１２ｍｍを含むことができる。第２のサブユニットセル構造９１４のギャップの幅は、内側ギャップから外側ギャップに向かって、０．５０４ｍｍおよび０．５ｍｍを含むことができる。１つの実施態様において、周波数範囲の第２のセットは、２．３−２．７ＧＨｚおよび５．１５−５．９２５ＧＨｚを含むことができる。

サブユニットセル構造の数またはサブユニットセル構造によってカバーされる周波数範囲は、限定することを意図するものではない。１つの例において、ユニットセル構造９１０は、均質な分布のサブユニットセル構造の混合物を含むことができる。他の例において、規定された領域は、規定された領域内の異なる各位置にある複数のサブユニットセル構造によって覆われてもよい。

図１０は、１つの実施形態にかかる、フィルムを有さずに透明層を横切って伝送される第１の信号１００２、図９Ａにおけるセルアレイ構造９００を横切って伝送される第２の信号１００４、および図９Ｂにおけるセルアレイ構造９１０を横切って伝送される第３の信号１００６についての透過スペクトルグラフ１０００を示している。１つの例において、セルアレイ構造９００またはセルアレイ構造９１０を有する透明層は、１４ｃｍ×１６ｃｍのフィルム領域とすることができる。

透過スペクトルグラフ１０００は、ユニットセル構造を横切って転送される第１の信号１００２、第２の信号１００４、および第３の信号１００６について伝送されたパワー（ｄＢ）の量を示している。第１の信号１００２は、フィルムが完全に除去された領域に対応し、フィルムである領域のサイズの約２倍よりも小さくすることができる波長を有する周波数は、フィルムを通過するのが可能とされることができる。しかしながら、領域からフィルムの全てを除去することは、選択された周波数の信号がフィルムを横切って伝送されるのを阻止してＩＲ光を反射するように、フィルムの意図された機能を無効にすることができる。フィルムが完全に除去された領域について、１−７ＧＨｚの間の第１の信号１００２のパワーは、１ｄＢ−１．４５ｄＢの範囲とすることができる。ユニットセル構造９０２を有するセルアレイ構造９００（図９Ａ）について、１−７ＧＨｚの間の第２の信号１００４のパワーは、０．１ｄＢ−０．８ｄＢの範囲とすることができる。ユニットセル構造９１２を有するセルアレイ構造９１０（図９Ｂ）について、１−７ＧＨｚの間の第３の信号１００６のパワーは、０．１ｄＢ−０．６ｄＢの範囲とすることができる。ユニットセル構造９０２および９１２について、５つの選択周波数帯域がフィルムを通過することが可能とされ、曲線１００４は、ユニットセルのより最適化された構造に対応し、選択された周波数範囲においてより高いパワーおよびより広帯域幅の伝送を可能とする。

様々な動作は、本開示を理解する上で最も有用なように順次複数の個別の動作として記載されるが、記載の順序は、これらの動作が必ずしも順序依存性であることを意味するようには解釈されなくてもよい。特に、これらの動作は、提示の順序で実行される必要はない。

Claims (10)

1. 共振構造である導電性フィルムの第１の部分と、
   前記第１の部分に外接する前記導電性フィルムの第２の部分であって、前記第２の部分が、前記導電性フィルムの前記第１の部分の周囲に沿って第１の非導電性ギャップによって前記第１の部分から分離され、前記第１の部分のサイズが、前記導電性フィルムの前記第１の部分を横切って伝送するのが可能とされる第１の無線信号の中心周波数を規定し、前記第１のギャップの幅が、前記導電性フィルムを横切って伝送されるのが可能とされる前記第１の無線信号の帯域幅と関連付けられた第２の部分と
   を備える導電性フィルム
   を備える、装置。
2. 前記導電性フィルムが、さらに、前記第２の部分に外接する前記導電性フィルムの第３の部分を備え、前記第３の部分が、前記導電性フィルムの前記第２の部分の周囲に沿って第２のギャップによって前記第２の部分から分離され、前記第２の部分のサイズが、第２の無線信号の波長と関連付けられている、請求項１に記載の装置。
3. 前記第１の無線信号の波長が、８００メガヘルツ（ＭＨｚ）と９４０ＭＨｚとの間、１７００ＭＨｚ−２０００ＭＨｚ、または２１００ＭＨｚ−２２００ＭＨｚのセルラー通信信号である、請求項１に記載の装置。
4. さらに、前記導電性フィルムに接続するための第１の支持層を備える、請求項１に記載の装置。
5. 前記支持層が、ガラス材料、プラスチック材料、ポリメチルメタクリレート材料、またはアクリル材料のうちの少なくとも１つを備える、請求項４に記載の装置。
6. 赤外光の少なくとも一部を遮断する導電性フィルムを備え、前記導電性フィルムが、
   前記導電性フィルムの第１の位置における前記導電性フィルムの第１の部分であって、前記導電性フィルムの前記第１の部分は第１の共振構造である、第１の部分と、
   前記第１の部分に外接する前記導電性フィルムの第２の部分であって、前記第２の部分が、前記導電性フィルムの前記第１の部分の周囲に沿って第１のギャップによって前記第１の部分から分離され、前記第１の部分のサイズが、前記導電性フィルムを介して伝送するのが可能とされる第１の無線信号の中心周波数を規定し、前記第１のギャップの幅が、前記第１の位置において前記導電性フィルムを横切って伝送されるのが可能とされる前記第１の無線信号の帯域幅と関連付けられた第２の部分と、
   前記導電性フィルムの第２の位置における前記導電性フィルムの第３の部分であって、前記導電性フィルムの前記第３の部分は第２の共振構造である、第３の部分と、
   前記第３の部分に外接する前記導電性フィルムの第４の部分であって、前記第４の部分が、前記導電性フィルムの前記第３の部分の周囲に沿って第２のギャップによって前記第３の部分から分離され、前記第３の部分のサイズが、前記第２の位置において前記導電性フィルムを横切って伝送するのが可能とされる第２の無線信号の中心周波数を規定し、前記第１のギャップの幅が、前記第２の位置において前記導電性フィルムを横切って伝送されるのが可能とされる前記第２の無線信号の帯域幅と関連付けられた第４の部分と
   を備える、装置。
7. 前記第１の無線信号が、第１の入射角または第２の入射角で前記導電性フィルムの前記第１のギャップを横切って伝送され、前記第１の入射角および前記第２の入射角が異なる角度である、請求項６に記載の装置。
8. 前記第１の無線信号の波長が、約１５７ミリメートル（ｍｍ）の長さであり、
   前記第１のギャップが、約１８ｍｍの幅であり、
   前記第１の部分の境界が、約１９．６ｍｍの幅および１９．６ｍｍの長さであり、
   前記第２の部分の境界が、約４０ｍｍの幅および４０ｍｍの長さである、
   請求項６に記載の装置。
9. 第１の支持層と、
   第２の支持層と、
   前記第１の支持層と前記第２の支持層との間に積層され、光のスペクトルの少なくとも一部を遮断する導電性フィルムであって、
   前記導電性フィルムの第１の部分と、
   前記第１の部分に外接する前記導電性フィルムの第２の部分であって、前記第２の部分が、前記導電性フィルムの前記第１の部分の周囲に沿って第１のギャップによって前記第１の部分から分離され、前記第１の部分のサイズが、前記導電性フィルムの前記第１の部分を横切って伝送するのが可能とされる第１の無線信号の中心周波数を規定し、前記第１のギャップの幅が、前記導電性フィルムを横切ることが可能とされる前記第１の無線信号の帯域幅と関連付けられた第２の部分と
   を備える導電性フィルムと
   を備える、装置。
10. 前記導電性フィルムの前記第１の部分および前記導電性フィルムの前記第２の部分が、前記導電性フィルムの規定された領域内に配置され、前記規定された領域が、前記導電性フィルムの全領域よりも小さい、請求項９に記載の装置。

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