KR102144895B1 - 전기광학 요소용 ir 투과 코팅 - Google Patents

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Abstract

본 개시는 제1 기판과 제2 기판을 포함하는 전기변색성 요소를 준비한다. 상기 제1 기판은 제1 표면과 제2 표면을 포함한다. 상기 제2 기판은 제3 표면과 제4 표면을 포함한다. 상기 제1 기판과 상기 제2 기판은 그 안에 배치된 전기변색성 매질을 갖는 공동(cavity)을 형성한다. 유전체 코팅은 상기 제4 표면 상에 배치되며, 근적외선(NIR) 범위에서 상기 전기변색성 요소의 개선된 투과율을 준비하도록 구성되고, 상기 근적외선 투과율은 가시적 투과율을 초과한다.

Description

전기광학 요소용 IR 투과 코팅
본 발명은 일반적으로 미러 어셈블리에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 근적외선 투과율이 향상된 반투과성 미러 어셈블리에 관한 것이다.
본 개시의 일 양태에 따르면, 미러 어셈블리가 개시된다. 상기 미러 어셈블리는 제1 기판과 제2 기판을 포함하는 전기변색성 요소를 포함한다. 상기 제1 기판은 제1 표면과 제2 표면을 포함한다. 상기 제2 기판은 제3 표면과 제4 표면을 포함한다. 상기 제1 기판과 상기 제2 기판은 그 안에 배치된 전기변색성 매질을 갖는 공동(cavity)을 형성한다. 유전체 코팅은 상기 제4 표면 상에 배치되며, 근적외선(NIR) 범위에서 상기 전기변색성 요소의 가시적 반투과성 특성 및 개선된 투과율을 준비하도록 구성되고, 상기 근적외선 투과율은 가시적 투과율을 초과한다.
본 개시의 다른 양태에 따르면, 전기변색성 미러 시스템이 개시된다. 상기 시스템은 전기변색성 요소를 포함하고, 상기 전기변색성 요소는 제1 표면 및 제2 표면을 포함하는 제1 기판을 포함한다. 상기 전기변색성 요소는 제3 표면과 제4 표면을 포함하는 제2 기판을 더 포함하고, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판은 상기 제2 표면과 상기 제3 표면 사이에 공동을 형성한다. 전기변색성 매질이 상기 공동 내에 담겨진다. 반투과성 유전체 코팅이 상기 제4 표면에 배치된다. 상기 시스템은 상기 전기변색성 요소의 상기 제4 표면을 향하는 이미지 센서를 더 포함한다. 상기 이미지 센서는 NIR 범위에서 광을 방출하도록 구성된 방출기를 포함한다.
본 개시의 또 다른 양태에 따르면, 전기변색성 미러 시스템이 개시된다. 상기 시스템은 전기변색성 요소를 포함하고, 상기 전기변색성 요소는 제1 표면 및 제2 표면을 포함하는 제1 기판을 포함한다. 상기 전기변색성 요소는 제3 표면과 제4 표면을 포함하는 제2 기판을 더 포함하고, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판은 상기 제2 표면과 상기 제3 표면 사이에 공동을 형성한다. 전기변색성 매질이 상기 공동 내에 담겨진다. 반투과성 유전체 코팅이 상기 제4 표면에 배치된다. 상기 반투과성 유전체 코팅은 높은 굴절률(H)과 낮은 굴절률(L)이 교대하는 재료들을 포함하는 다층 적층체를 포함한다. 상기 시스템은 상기 제4 표면을 향하는 이미지 센서를 더 포함한다.
본 발명의 이들 및 다른 특징, 이점, 및 목적은 다음의 발명의 상세한 설명, 특허청구범위, 및 첨부된 도면을 참조하여 당업자에 의해 더욱 이해되고 인정될 것이다.
도면에서,
도 1은 내부 백미러 어셈블리에 통합된 전기광학 어셈블리의 투영도이고;
도 2는 반투과성 미러 어셈블리의 단면도이고;
도 3은 종래의 전기변색성(EC) 미러의 반사율 및 투과율 스펙트럼을 도시하는 그래프이고;
도 4는 반투과성 미러 어셈블리 상에 통합된 유전체 코팅의 단면도이고;
도 5a는 다수의 유전체 코팅을 포함하는 미러 어셈블리의 반사율을 도시한 그래프이고;
도 5b는 다수의 유전체 코팅을 포함하는 미러 어셈블리의 투과율을 도시한 그래프이고;
도 6a는 5-층 코팅 설계를 갖는 미러 어셈블리에 대한 색 성능을 시야각의 함수로서 도시한 그래프이고;
도 6b는 본 개시에 따라 14-층 코팅 설계를 갖는 미러 어셈블리에 대한 색 성능을 시야각의 함수로서 도시한 그래프이다.
본원에서 설명의 목적으로, 용어 "상부"", "하부", "우측", "좌측", "후방", "전방", "수직", "수평", 및 이들의 파생어들은 도 1로 배향된 본 발명과 관련될 것이다. 달리 언급되지 않는 한, 용어 "전방"은 미러 요소에 대해 의도한 관찰자에게 더 가까운 요소의 표면을 의미하며, 용어 "후방"은 미러 요소에 대해 의도된 관찰자에게서 더 먼 요소의 표면을 의미한다. 그러나, 본 발명은 반대로 명백히 명시된 경우를 제외하고 다양한 대안적인 배향을 가정할 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 첨부된 도면에 예시되고 하기 명세서에 설명된 특정 장치 및 공정은 첨부된 청구범위에 정의된 본 발명의 개념에 대한 단순히 예시적인 구현예라는 점을 이해해야 한다. 따라서, 본원에 개시된 구현예에 관한 특정 치수 및 다른 물리적 특성은 청구범위가 명백히 다르게 명시하지 않는 한 한정적인 것으로 간주되어서는 안 된다.
용어 "포함하는(including)", "포함하다(comprise)", "포함하는(comprising)", 또는 그의 임의의 다른 변형은 요소의 리스트를 포함하는 공정, 방법, 물품, 또는 장치가 이들 요소를 포함할 뿐만 아니라 이러한 공정, 방법, 물품, 또는 장치에 대하여 명확히 열거되거나 고유하지 않은 다른 요소를 포함하도록, 비배타적인 포함을 포괄하도록 의도되는 것이다. "...를 포함한다"는 표현으로 선행되는 요소는 추가적인 제약 없이, 그 요소를 포함하는 공정, 방법, 물품 또는 장치에 추가적인 동일한 요소들의 존재를 배제하지 않는다.
도 1을 참조하면, 본 개시는 신원확인 기능을 수행하도록 작동 가능한 스캐닝 장치(10)를 준비할 수 있다. 예시적인 구현예에서, 스캐닝 장치(10)는 자동차용 전기광학 어셈블리(14)를 포함하는 실내 백미러 어셈블리(12)에 통합될 수 있다. 전기광학 어셈블리(14)는 다양한 형태의 반투과성 미러 장치를 포함할 수 있고 일부 구현예들에서 전기변색성(EC) 미러를 포함할 수 있다. 이러한 구성에서, 전기광학 어셈블리(14)는 제어기로부터 나온 제어신호에 응답하여 반사율이 변할 수 있는 전기변색성 미러 요소일 수 있다. 상기 제어 신호는 전기광학 어셈블리(14)에게 공급되는 전위를 변화시켜서 반사율을 제어할 수 있다.
스캐닝 장치(10)는 신원확인 기능을 처리 및/또는 제어하도록 구성될 수 있다. 신원 확인 기능은 안구 스캔 또는 망막 신원확인 기능을 포함할 수 있다. 이러한 구성에서, 스캐닝 장치(10)는 안구 스캔 신원확인 기능을 근거로 차량 운행자 또는 탑승자의 신원을 확인하도록 구성되는 실내 백미러 어셈블리(12)를 준비할 수 있다. 신원확인 기능은 제어기에 의해 처리될 수 있고/있거나 차량 운전자 또는 탑승자의 신원확인을 준비하기 위하여 제어기로부터 하나 이상의 차량 시스템으로 전달될 수 있다.
안구 스캔 신원확인 기능은 신원인식용으로 눈의 홍채에 적외선 조명을 사용할 수 있다. 눈(들)에 대한 조명은 근적외선(NIR) 범위에서 높은 광학적 투과율을 허용하는 조건으로 최적화될 수 있다. 따라서, 본 개시는 800 nm 내지 940 nm 범위의 광학 스펙트럼 파장에서 높은 광 투과율을 가질 수 있는 전기광학 어셈블리의 전기변색성(EC) 적층체를 준비한다. 추가적으로, 일부 실행에서, 상기 전기광학 어셈블리는 차량 운전자의 적어도 하나의 홍채를 비추도록 구성되는 다수의 광원을 포함할 수 있다.
안구 스캔 신원확인 기능, 예컨대 홍채 또는 망막 스캔을 준비하기 위하여, 이미지 센서(16)는 상기 전기광학 어셈블리의 후면에 근접하게 배치될 수 있다. 이들 예시적인 소자들에 한정되지는 않지만, 이미지 센서(16)는, 예컨대 디지털 촬상소자(CCD) 또는 상보형 금속산화물반도체(CMOS)에 해당할 수 있다. 이미지 센서(16)는 NIR 범위에서 방출광(20)을 출력하도록 구성되는 하나 이상의 적외선 방출기에 해당할 수 있는 적어도 하나의 광원(18)과 통신할 수 있다. 이러한 구성에서, 이미지 센서(16)는 차량 운행자(22)의 신원이 판단될 수 있도록 홍채를 비추는 적어도 하나의 광원(18)에 해당하는 하나 이상의 적외선 방출기를 선택적으로 활성화시키도록 구성될 수 있다.
광원(18)의 적외선 방출기는 복수의 적외선 방출기 뱅크(banks)에 해당할 수 있다. 적외선 방출기 뱅크들 각각은 복수의 발광 다이오드를 포함할 수 있고, 이들 발광 다이오드는 매트릭스로 그룹핑되거나 그렇지 않으면 상기 전기광학 소자의 후면 뒤에 그룹핑되어 배치될 수 있다. 예시적인 구현예에서, 복수의 광원(18)은 제1 방출기 뱅크(24) 및 제2 방출기 뱅크(26)에 해당할 수 있다. 제1 방출기 뱅크(24)는 전기광학 어셈블리(14)의 앞면(30)의 제1 측부(28)으로부터 NIR 범위에서 광을 방출하도록 구성될 수 있다. 제2 방출기 뱅크(26)는 전기광학 어셈블리(14)의 앞면(30)의 제2 측부(32)로부터 NIR 범위에서 광츨 방출하도록 구성될 수 있는 데, 상기 제2 측부는 미러 어셈블리(12)의 미러 요소(34)를 포함할 수 있다. 이러한 구성에서, 이미지 센서(16)가 눈의 홍채의 이미지를 포착할 수 있도록 스캐닝 장치(10)는 운전자(22)의 눈을 비추도록 구성될 수 있다.
예시적 구현예에서, 제1 방출기 뱅크(24) 및/또는 제2 방출기 뱅크(26) 각각은 더 많거나 더 적은 수의 LED들 또는 LED들의 뱅크에 해당할 수 있다. NIR 범위에서 높은 투과율 레벨을 갖는 전기광학 어셈블리를 포함하는 일부 구현예들에서, 스캐닝 장치(10)는 수와 크기가 더 작은 강한 LED들을 사용할 수 있다. NIR 범위에서 높은 투과율 레벨을 갖는 전기광학 어셈블리는 전기광학 어셈블리의 제4 표면 상에 배치된 반투과성 코팅을 포함하는 어셈블리에 해당할 수 있다.
NIR 범위에서 더 낮은 투과율 레벨을 갖는 전기광학 어셈블리를 포함하는 일부 구현예들에서, 스캐닝 장치(10)는 수가 더 많고 크기가 더 큰 강한 LED들을 사용할 수 있다. NIR 범위에서 더 낮은 투과율 레벨을 갖는 전기광학 어셈블리는 전기광학 어셈블리의 제3 표면 상에 배치된 금속계 반투과성 코팅을 포함하는 어셈블리에 해당할 수 있다. 전기광학 어셈블리의 추가적인 상세 사항들은 도 2와 4를 참조하여 논의된다.
이미지 센서(16)는 제어기와 통신하는 회로(36), 예컨대 인쇄회로기판 상에 배치될 수 있다. 상기 제어기는 차량에 통합될 수 있는 다양한 장치들과 통신 버스 또는 임의의 다른 적합한 통신 인터페이스를 통하여 추가로 통신할 수 있다. 상기 제어기는 이미지 센서(16)로부터 수신되는 이미지 데이터를 처리하도록 구성될 수 있는 하나 이상의 처리기 또는 회로들에 해당할 수 있다. 이러한 구성에서, 상기 이미지 데이터는 이미지 센서(16)로부터 제어기로 전송될 수 있다. 상기 제어기는 차량 운전자의 신원을 판단하도록 구성되는 하나 이상의 알고리즘으로 상기 이미지 데이터를 처리할 수 있다.
상기 제어기는 디스플레이(38)와 추가로 통신할 수 있다. 디스플레이(38)는 후면 뒤에 있는 미러 어셈블리(12) 내에 배치될 수 있다. 운전자가 이미지 데이터를 볼 수 있도록 상기 제어기는 이미지 센서(16)로부터 수신되는 이미지 데이터를 표시하도록 작동될 수 있다. 이러한 구성에서, 이미지 데이터가 운전자를 확인하기 위해 요구되는 필요한 구성들을 포함할 수 있도록, 운전자(22)는 디스플레이(38) 상에 나타나는 눈의 위치를 조절하여 눈을 위치시킬 수 있다. 예시적 구현예에서, 차량 운전자의 신원을 확인하기 위해 필요한 구성들은 운전자(22)의 눈의 구성(예컨대, 홍채)에 해당할 수 있다.
디스플레이(38)는 미러 어셈블리(12)의 적어도 일부를 통하여 이미지 데이터를 표시하도록 구성되는 부분 또는 전체 디스플레이 미러에 해당할 수 있다. 디스플레이(38)는 다양한 기술, 예컨대 LCD, LED, OLED, 플라즈마, DLP 또는 다른 디스플레이 기술을 이용하여 구성될 수 있다. 본 개시에서 사용될 수 있는 디스플레이 어셈블리들의 예로는 "후방 디스플레이 미러"라는 제목의 미국 특허 제6,572,233호, "액정 디스플레이(LCD)용 집적식 백라이팅을 포함하는 차량 후방 미러 어셈블리(12)"라는 제목을 가진 미국 특허 제8,237,909호, "차량 주변의 시야 확장을 위한 다중 디스플레이 미러 시스템 및 방법"이라는 제목의 미국 특허 제8,411,245호, 및 "고강도 디스플레이를 포함하는 차량 후방 미러 어셈블리(12)"라는 제목의 미국 특허 제8,339,526호가 있고, 전체 내용은 본원에 참조로 통합되어 있다.
스캐닝 장치(10)는 미러 어셈블리(12) 내에 지시기(40)를 더 포함할 수 있다. 지시기(40)는 상기 제어기와 통신할 수 있으며, 도 4를 참조하여 논의되는 바와 같이, 스캐닝 장치(10) 및/또는 후방 카메라의 상태를 확인하기 위해 신호를 출력하도록 구성될 수 있다. 지시기는 스캐닝 장치(10)의 상태를 알리는 색들을 비추고/비추거나 변화시키도록 작동할 수 있는 광원에 해당할 수 있다. 지시기(40)는 발광 다이오드(LED)에 해당할 수 있고, 예시적 구현예에서, 지시기(40)는 하나 이상의 색으로 된 광을 방출함으로써 스캐닝 장치(10)의 상태를 확인하도록 작동 가능한 적, 녹, 및 청(RGB) LED에 해당할 수 있다.
도 2을 참조하면, 미러 어셈블리(12)의 단면도가 도시되어 있다. 전기광학 어셈블리(14)는 부분 반사성 및 부분 투과성일 수 있고 미러 요소(34)를 포함할 수 있다. 미러 요소(34)는 제1 표면(42a) 및 제2 표면(42b)을 갖는 제1 기판(42)을 포함할 수 있다. 미러 요소(34)는 제3 표면(44a) 및 제4 표면(44b)을 갖는 제2 기판(44)을 포함할 수 있다. 제1 기판(42)과 제2 기판(44)은 공동(cavity, 46)을 정의할 수 있고 실질적으로 평행할 수 있다. 제1 표면(42a) 및 제3 표면(44a)은 미러 어셈블리(12)의 앞면(30)을 향할 수 있다. 제2 표면(42b) 및 제4 표면(44b)은 미러 어셈블리(12)의 후면을 향할 수 있다.
공동(46)은, 이에 한정되지는 않지만, 전기광학 매질(48), 예컨대 전기변색성 매질을 담고 있을 수 있다. 공동(46)은 완전히 또는 부분적으로 매질(48)로 채워질 수 있다. 미러 어셈블리(12)는 전기 접접들을 통하여 조광(dimming) 제어기와 통신할 수 있고 매질(48)을 공동(46) 내에 보유하기 위한 다양한 밀봉재를 포함할 수 있다. 이러한 구성에서, 미러 어셈블리(12)는 전기 접점들을 통하여 조광 제어기로부터 수신되는 제어신호에 응답하여 반사도가 변하도록 구성될 수 있다.
표면들(42a, 42b, 44a, 및 44b)은 미러 어셈블리(12)의 계면들에 각각 대응한다. 제1 표면(42a)은 제1 계면(1)에 대응한다. 제2 표면(42b)은 제2 계면(2)에 대응한다. 제3 표면(44a)은 제3 계면(3)에 대응하고, 제4 표면(44b)은 제4 계면(4)에 대응한다. 종래의 전기광학 어셈블리에서, 반투과성 코팅(50)은 전형적으로 제3 계면(3) 상에 배치될 수 있다. 반투과성 코팅은 전형적으로 은(silver) 함유층과 추가적인 층들, 예컨대 금속, 유전체 및/또는 투명 전도 산화물층을 포함할 수 있고, 이들 추가적인 층들은 은 함유층 위 또는 아래 또는 양측에 위치된다. 표 1에 나타낸 바와 같이, 반투과성 코팅(50)을 갖는 전기변색 요소는 일반적으로 가시 범위에서 명목상 65%의 반사율 및 명목상 22%의 투과율을 가질 수 있다. 가시적 반사율 및 투과율은 설계적 고려 및 설계적 목적에 따라 달라질 수 있다. 그러나, NIR 범위에서의 투과율은 일반적으로 가시 스펙트럼에서의 투과율보다 낮을 것이고 도 3에 도시된 바와 같이 20% 미만일 수 있다. NIR 범위에서 상대적으로 낮은 투과율은 금속계 반투과성 코팅을 포함하는 재료들의 두께 및 광학 상수들에 기인할 수 있다.
금속계 반투과성 코팅(29)을 갖는 반투과성 미러의 가시적 광학 특성
반사율 투과율
Y 65.00 21.86
L* 84.48 53.88
a* -4.35 -0.31
b* 3.65 0.82
광원이 전기변색성 요소 뒤쪽의 미러 어셈블리(12) 내에 구성되면, 금속계 반투과성 코팅(50)은 광원(18)에 제약을 가하며 전기변색성 요소를 통하여 전달되어 대상자에게 도달하는 광원(18)의 에너지 세기를 감소시킬 수 있다. 추가적으로, 금속계 반투과성 코팅(50)이 반투과성 전기변색성 요소의 뒤쪽에 있도록 구성되면, 상기 코팅은 이미지 센서(16)의 수신기가 포착하게 될 귀로(returning) 신호에 제약을 가할 수 있다. 이미지 센서(16)로 반사되어 전송되는 스펙트럼에서 중간색을 유지하려면 계면들(1~4) 각각의 위의 코팅 재료들 및 두께를 정밀하게 가공하는 것이 필요하다. 이러한 정밀도는 미러 및 장치들, 예컨대 전기변색성 요소의 뒤쪽에 구성되는 이미지 센서(16)의 색 치우침을 방지한다. 도 4를 참조하면, 일부 구현예들에서, 반투과성 코팅은 제4 계면(4)에 도포될 수 있는 반투과성 유전체 코팅(54)으로서 구현될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 반투과성 유전체 코팅(54)은 금속계 반투과성 코팅(50)을 대체하기 위해 사용될 것이다. 반투과성 유전체 코팅(54)은 미러 어셈블리(12)를 위해 NIR 범위에서 제한된 투과와 관련되는 문제들을 해결하고 약 20%를 초과하는 NIR 투과율을 제공하도록 설계된다. 유전체 코팅(54)은 산업 표준에 비견되는 반사율 레벨, 즉 약 40% 내지 85%, 또는 약 50% 내지 75%, 또는 약 55% 내지 70%를 달성하도록 설계된다. 추가적으로, 유전체 코팅은 넓은 시야각 이하의 정상적인 입사 시야각을 위해 가시적 색 범위 내에서 중간색 현시를 달성하도록 설계된다. 이러한 방식에서, 본 개시는 가시적 색 성능 및 미러 기능성을 유지하면서 NIR 범위 내에서 개선된 투과율을 준비한다.
반투과성 유전체 코팅(54)은 높은 굴절률과 낮은 굴절률이 교대하는 다층 적층체로 구성되는 저손실 유전체 재료를 포함할 수 있다. 저손실 유전체 재료들의 예는, 이들에 한정되지는 않지만, 니오븀 산화물, 실리콘 산화물, 탄탈륨 산화물, 알루미늄 산화물 등을 포함할 수 있다. 추가적으로, 높은 굴절률(H) 재료와 낮은 굴절률(L) 재료가 교대하는 다층 적층체(HL-적층체) 구성에서 굴절률을 조정하면, NIR 범위 내에서 유전체 코팅(54)의 투과율은 일부 구현예들에서 30%를 초과할 수 있다. 일부 구현예들에서, 유전체 코팅(54)의 NIR 투과율은 50%를 초과할 수 있다. 예시적 구현예에서, 유전체 코팅(54)의 NIR 투과율은 70%를 초과할 수 있다. 다른 구현예들에서, 약 800 내지 940 nm의 적어도 일부 파장에 대해, NIR 투과율은 가시적 투과율보다 크고, 가시적 투과율보다 1.5배 크고, 가시적 투과율보다 2배 크다.
70%를 초과하는 NIR 범위에서의 투과율을 나타내는 유전체 코팅(40)의 예가 도 4에 도시되어 있다. 유전체 코팅(40)에 사용되는 유전체 재료들의 낮은 전기 전도성으로 인하여, 유전체 코팅(40)은 표면(3) 상에서 반투과성 전극으로서 사용하기에는 이상적이지 않지만, 제4 계면(4) 상에서 사용될 수 있다. 유전체 코팅(40)은 제4 계면(4) 상에 배치될 수 있다. 표면(3) 상에서, 교대 투명 전극, 예컨대 ITO는 표면(3) 전극을 위해 필요한 높은 전기 전도도를 유지하기 위해 사용될 수 있다. 전류를 전기광학 매질(26)에 공급하여 화학적 상태 변화가 일어나게 하기 위해 제3 계면에서 높은 전기 전도도가 필요하다.
표 2는 적합한 가시적 반투과성 특성 및 향상된 NIR 투과율을 제공하는 미러 어셈블리(12)의 제4 계면(4)에서 유전체 반투과성 코팅들의 적층 디자인의 상세하고, 대표적인 예들을 제공한다. 이들 예에서, 높은 굴절률(H) 재료는 니오븀 산화물이고 낮은 굴절률(L) 재료는 실리콘 이산화물이다. 이들 두 가지 예는 제한하려는 의미가 아님을 이해하여야 한다. 교대하는 유전체 코팅들은 3 내지 14층 또는 14층을 초과하는 양을 가질 수 있다. 설계 목표를 달성하기 위해 필요한 층들의 수는 굴절률이 높고 낮은 재료들의 선택에 따라 변할 것이다. 두 가지 재료들 사이의 굴절률 차이가 증가함에 따라 더 작은 수의 층들이 필요할 수 있다. 역으로, 굴절률 차이가 작아지면, 더 많은 수의 층들이 필요할 수 있다. 굴절률 차이는 약 0.4를 초과, 약 0.6을 초과하거나 약 0.8을 초과할 수 있다. 높고 낮은 굴절률 재료들과 상이한 굴절률을 갖는 추가적인 재료들이 첨가될 수 있다.
미러 어셈블리의 제4 계면에서 유전체 반투과성 코팅 설계
앞면 글라스
층 번호 5-층 설계 14-층 설계
1 H 98 nm H 56 nm
2 L 100 nm L 27 nm
3 H 51 nm H 58 nm
4 l 91 nm L 72 nm
5 H 50 nm H 56 nm
6 - - L 103 nm
7 - - H 75 nm
8 - - L 130 nm
9 - - H 17 nm
10 - - L 178 nm
11 - - H 59 nm
12 - - L 25 nm
13 - - H 17 nm
14 - - L 175 nm
후면 출구 매질
이러한 예시적 유전체 반투과성 코팅들(40)을 가진 미러 어셈블리(12)의 가시적 범위 내에서 이론적인 성능은 표 3에 제공된다. 모델이 되는 미러 어셈블리는 표면 2 위에 약 145 nm 두께의 ITO층을 갖는 1.6 mm의 한 장의 제1 글라스, 표면 3 위에 약 145 nm 두께의 ITO층을 갖는 1.6 mm의 한 장의 제2 글라스, 약 140 마이크론의 셀 간격(표면 2와 표면 3 사이의 간격), 상기 두 장의 글라스 사이에서 챔버를 생성하는 주변부 에폭시 밀봉재를 포함하고, 상기 챔버는 본원에서 추가로 논의되는 겔 기반의 전기변색 매질로 채워진다. 유전체 다층 코팅은 표면 4 위에 놓인다. 가시적 반사율은 50~60%로 유지되고 가시적 투과율은 30~40%로 유지된다. CIELAB 색좌표 a*와 b*은 5층 및 14층 설계의 투과 및 반사 스펙트럼 모두에 대해 작은 값(-5 내지 5)으로 유지되는 데, 이는 양호한 색 중립 상황을 나타낸다. 시야각을 변경시킬 때, 스펙트럼은 보통 가시 스펙트럼의 짧은 파장 영역쪽으로 이동하고 상이한 분극 상태들은(직각 방향으로 발진하는 전자기파) 상이하게 반응한다. 이처럼, 이들 두 가지는 스펙트럼의 색 치우침에 기여함으로써 시야각의 변화에 따라 미러의 외형 상 색 변화를 야기한다. 본 개시는 투과율과 반사율에 대하여 도 5a 및 5b에 각각 도시된 바와 같이 가시 대역에서 평탄한 스펙트럼을 갖는 유전체 코팅(40)을 준비하는 데, 상기 유전체 코팅은 반사되고 전송되어 결국 중간색이 되는 색 치우침을 효과적으로 억제한다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 5-층으로 설계된 미러 어셈블리의 색 성능이 나타나 있다. 상기 미러 어셈블리는 전송된 색에 대하여 45도 시야각 이하의 중간색(|a*|, |b*| < 5)을 달성할 수 있다. 반사된 b* 색은 각도에 따라 아주 안정하지만, 반면에 a*는 각도에 따라 약간 더 큰 변화를 경험한다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 14-층으로 설계된 미러 어셈블리의 색 성능이 나타나 있다. 상기 미러 어셈블리는, 평탄한 스펙트럼이 연장됨으로 인하여 55도 시야각 이하에서 전송된 색이 균형을 이루도록 조정될 수 있다. 전송 스펙트럼에 대한 이러한 색상 억제는 내장형 디스플레이의 경우 대단히 중요할 수 있다. 두 가지 예에 대한 반사 스펙트럼의 a*에서 약간의 녹색 시프트는 보통 뚜렷하지 않다. 일부 코팅 변형들에서, 시야각이 증가함에 따라 a* 값과 b* 값은 상이한 율로 변화될 수 있다. 타당한 색 시프트는 C*로 표시될 수 있고, 이는 Sqrt(a*2+b*2)와 같다. 색이 각도에 따라 시프트함에 따라, C* 값은 약 10 미만, 약 7.5 미만, 또는 약 5.0 미만일 수 있다. 이는 미러의 색이 타당함을 보장할 것이다. a* 및 b* 값은 각도에 따라 시프트할 수 있고, 델타 a* 및 델타 b* 값의 절대값, 예컨대 │a*초기 - a*최종│은 약 10 미만, 약 7.5 미만 및 약 5.0 미만일 수 있다. 이들 조건이 충족되는 각도는 약 35도를 초과, 또는 약 45도를 초과 또는 약 55도를 초과해야 한다.
정상적인 입사에서 제안된 코팅 설계를 갖는 미러의 가시적 광학 특성
5-층 설계 14-층 설계
반사율 투과율 반사율 투과율
Y 55.18 36.25 58.81 32.36
L* 79.14 66.71 81.19 63.64
a* -0.38 -4.43 -2.23 -2.25
b* 3.32 -1.52 1.51 0.51
본 개시는 NIR 범위에서 개선된 투과율을 준비하기 위하여 미러 어셈블리(12)의 제4 계면(4)에 적용되는 타당한 가시 성질들을 갖는 유전체 코팅(54)을 준비한다. 미러 어셈블리(12)는 NIR 범위에서 높은 투과율을 요구할 수 있는 다양한 구현예들에서 사용될 수 있다. 예시적 구현예에서, 본 개시는 개인을 확실하게 확인하도록 구성되는 안구 스캔 신원확인 시스템과 함께 사용될 수 있는 미러 어셈블리(12)를 준비한다. 신원확인을 위해 눈을 비추도록 요구될 수 있는 상기 안구 스캔 신원확인 시스템은 NIR 범위에서의 투과율을 개선하는 데 이점이 있을 수 있다. 일부 구현예들에서, 미러 요소(34)는 전기 광학 요소 또는 프리즘과 같은 요소일 수 있다. 전기변색성 요소의 하나의 비제한적인 예는 적어도 하나의 용매, 적어도 하나의 애노드 재료, 및 적어도 하나의 캐소드 재료를 포함하는 전기변색성 매질이다. 통상적으로, 양극 및 음극 물질은 모두 전기 활성(electroactive)이고 이들 중 적어도 하나는 전기변색성이다. 용어 "전기 활성"은, 그의 통상적인 의미에 상관없이, 특정 전기 전위차에 노출 시에 그의 산화 상태에서 변형을 겪는 물질로서 본 명세서에서 정의될 것임이 이해될 것이다. 또한, 용어 "전기변색성"은, 그의 통상적인 의미에 상관없이, 특정 전기 전위차에 노출 시에 하나 이상의 파장에서 그의 소광 계수(extinction coefficient)의 변화를 나타내는 물질로서 본 명세서에서 정의될 것임이 이해될 것이다. 전기변색성 구성 요소는, 본원에서 설명되는 바와 같이, 전류가 물질에 적용되었을 때, 색상 또는 불투명도(opacity)가 제1 상(phase)으로부터 제2 상으로 변하도록, 색상 또는 불투명도가 전류에 의해 영향을 받는 물질을 포함한다. 전기변색성 구성 요소는 "Electrochromic Layer And Devices Comprising Same"라는 제목의 미국 특허 제5,928,572호, "Electrochromic Compounds"라는 제목의 미국 특허 제5,998,617호, "Electrochromic Medium Capable Of Producing A Pre-selected Color"라는 제목의 미국 특허 제6,020,987호, "Electrochromic Compounds"라는 제목의 미국 특허 제6,037,471호, "Electrochromic Media For Producing A Pre-selected Color"라는 제목의 미국 특허 제6,141,137호, "Electrochromic System"라는 제목의 미국 특허 제6,241,916호, "Near Infrared-Absorbing Electrochromic Compounds And Devices Comprising Same"라는 제목의 미국 특허 제6,193,912호, "Coupled Electrochromic Compounds With Photostable Dication Oxidation States"라는 제목의 미국 특허 제6,249,369호, 및 "Electrochromic Media With Concentration Enhanced Stability, Process For The Preparation Thereof and Use In Electrochromic Devices"라는 제목의 미국 특허 제6,137,620호; "Electrochromic Device"라는 제목의 미국 특허 제6,519,072호; 및 "Electrochromic Polymeric Solid Films, Manufacturing Electrochromic Devices Using Such Solid Films, And Processes For Making Such Solid Films And Devices"라는 제목의 국제 특허 출원 제PCT/US98/05570호, "Electrochromic Polymer System"라는 제목의 국제 특허 출원 제PCT/EP98/03862호, 및 "Electrochromic Polymeric Solid Films, Manufacturing Electrochromic Devices Using Such Solid Films, And Processes For Making Such Solid Films And Devices"라는 제목의 국제 특허 출원 제PCT/US98/05570호에 설명된 바와 같이, 단층, 단상(single-phase) 구성 요소, 다층 구성 요소, 또는 다상(multi-phase) 구성 요소일 수 있으며, 이들의 전체 내용이 본원에 참조로 포함된다. 전류를 전기 광학 어셈블리(14)에게 제공하기 위해서, 전기 요소가 상기 요소의 대향 측면에 제공되어 그들 사이에 전위를 생성한다. J-클립(54)은 각 전기 요소와 전기적으로 체결되고, 요소 와이어들은 J-클립들(54)로부터 주 PCB(28)로 연장된다.
본 발명은 예컨대 미국특허 제8,814,373호; 제8,201,800호; 및 제8,210,695호; 미국특허 출원 공개번호 제2014/0063630호; 제2013/0062497호; 및 제2012/0327234호; 및 미국특허 가출원번호 제61/709,716호; 제61/707,676호; 및 제61/704,869호에 설명한 것과 같은 장착 시스템에서 사용될 수 있으며, 이들은 본원에 그 전문이 참조로 본 명세서에 원용된다. 또한, 본 발명은 미국특허 제8,814,373호; 제8,646,924호; 제8,643,931호; 및 제8,264,761호; 미국특허 출원번호 제2013/0194650호; 및 미국특허 가출원번호 제61/707,625호; 및 제61/590,259호에 설명한 것과 같은 패키징 백미러 어셈블리와 함께 사용될 수 있으며, 이들의 전체 내용이 이에 의하여 본원에 참조로 포함된다. 또한, 본 발명은 미국특허 제8,827,517호; 제8,210,695호; 및 제8,201,800호에 설명된 것과 같은 베즐을 포함할 수 있으며, 이들의 전체 내용이 이에 의하여 본원에 참조로 포함된다.
본 명세서에 설명된 본 발명의 구현예들은, 본 명세서에 설명된 바와 같이, 미러 어셈블리(12)의 기능들의 일부, 대부분, 또는 전부를 소정의 비-프로세서 회로들과 함께 구현하도록 하나 이상의 통상의 프로세서 및 하나 이상의 프로세서를 제어하는 고유 저장 프로그램 명령어들로 이루어질 수 있음이 인식될 것이다. 비-프로세서 회로들은 신호 드라이버, 클록 회로, 전원 회로, 및/또는 사용자 입력 장치를 포함할 수도 있지만 이에 한정되지 않는다. 이와 같이, 이러한 기능들은 분류 체계를 사용하거나 구성하는 데 사용되는 방법의 단계들로서 해석될 수 있다. 대안적으로, 일부 또는 모든 기능들은 저장된 프로그램 명령어가 없는 상태 기계(state machine)에 의해, 또는 하나 이상의 주문형 집적 회로(ASIC)에서 구현될 수 있을 것인데, 여기서 각 기능 또는 특정 기능들의 일부 조합이 주문형 로직(custom logic)으로서 구현된다. 물론, 그 두 가지 방법의 조합도 사용될 수 있다. 따라서, 이들 기능을 위한 방법 및 수단은 본 명세서에서 설명되었다. 또한, 본 명세서에 개시된 개념들 및 원리들에 의해 안내될 때, 예를 들면 가용 시간, 현재 기술, 및 경제적인 고려사항들에 의해 동기 부여된 가능한 한 상당한 노력 및 많은 디자인 선택에도 불구하고, 당 기술분야의 숙련된 자는 최소한의 실험으로 이러한 소프트웨어 명령어들 및 프로그램들 및 IC들을 쉽게 생성할 수 있을 것으로 예상된다.
기술된 본 발명의 구성 및 다른 부품들은 임의의 특정 재료에 한정되지 않는다는 것을 당업자에 의해 이해될 것이다. 여기에서 달리 설명되지 않는 한, 본원에 개시된 발명의 다른 예시적인 구현예들은 매우 다양한 물질로 형성될 수 있다.
본 개시 내용의 목적으로, 용어(결합시키다(couple), 결합하는(coupling), 결합된(coupled) 등과 같은 모든 형태의) "결합된(coupled)"은 일반적으로 (전기적인 또는 기계적인) 2개 구성 요소의 서로에 대한 직접적인 또는 간접적인 연결을 의미한다. 이러한 연결은 본래 고정적일 수 있고 본래 동적일 수 있다. 이러한 연결은(전기적인 또는 기계적인) 두 개의 구성 요소, 및 서로 또는 두 개의 구성 요소와 하나의 단일체로서 일체로 형성되는 임의의 추가 중간 부재들에 의해 달성될 수 있다. 이와 같은 연결은 달리 명시되지 않는 한 본래 영구적일 수 있고 본래 제거 가능하거나 해제 가능할 수 있다.
예시적인 구현예들에 도시된 바와 같이 본 발명의 요소들의 구성 및 배열은 단지 예시임을 유의하는 것도 중요하다. 본 발명의 단지 몇몇 구현예들이 본 개시에서 상세히 설명되었지만, 본 개시를 검토하는 당업자라면 인용된 주제의 신규한 교시 및 이점을 실질적으로 벗어나지 않고 많은 변형(예를 들어, 다양한 요소들의 크기, 치수, 구조, 모양 및 비율, 파라미터 값, 장착 배열, 재료의 사용, 색상, 방향 등의 변동)이 가능하다는 것을 용이하게 이해할 것이다. 예를 들어, 일체형으로 형성된 것으로 도시된 요소는 다수의 부분들로 구성될 수 있고 또는 다수의 부분으로 도시된 요소는 일체형으로 형성될 수 있으며, 인터페이스의 동작은 반전되거나 그렇지 않으면 변화될 수 있으며, 구조 및/또는 부재 또는 연결기 또는 시스템의 다른 구성 요소의 길이 또는 폭은 변화될 수 있고, 구성 요소들 사이에 제공된 조정 위치의 성질 또는 부호가 변경될 수 있다. 시스템의 요소 및/또는 어셈블리는 임의의 매우 다양한 색상, 질감, 및 이들의 조합으로 충분한 강도나 내구성을 제공하는 임의의 매우 다양한 재료로부터 구성될 수 있음을 주목해야 한다. 따라서, 그러한 모든 변형은 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다. 다른 치환, 변형, 변화, 및 생략은 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 원하는 그리고 다른 예시적인 구현예들의 설계, 작동 상태 및 배열에서 이루어질 수 있다.
임의의 설명된 공정 또는 설명된 공정 내의 단계가 본 발명의 범위 내에서 구조물을 형성하기 위해 다른 개시된 공정 또는 단계와 조합될 수 있음이 이해될 것이다. 본원에 개시된 예시적인 구조 및 공정은 예시적인 목적을 위한 것이며 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
본 발명의 개념을 벗어나지 않고 변형 및 수정이 전술한 구조와 방법에서 이루어질 수 있다는 것이 또한 이해되어야 하며, 게다가 다음의 청구범위가 언어에 의해 명시적으로 달리 언급되지 않는 한, 그런 개념은 다음 청구범위에 의해 커버되도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (26)

  1. 제1 표면 및 제2 표면을 포함하는 제1 기판;
    제3 표면과 제4 표면을 포함하는 제2 기판으로서, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판은 상기 제2 표면과 상기 제3 표면 사이에 공동을 형성하는, 제2 기판;
    상기 공동 내에 담겨진 전기변색성 매질; 및
    전기변색성 요소를 통해 디스플레이 상에 표시된 이미지 데이터를 전송하도록 구성되는, 상기 제4 표면 상에 배치된 반투과성 유전체 코팅을 포함하며,
    상기 전기변색성 요소의 근적외선(NIR) 범위에서의 투과율은 상기 전기변색성 요소의 가시 투과율을 초과하고, 상기 가시 투과율은 400 nm 내지 700 nm의 파장들을 포함하는 가시 색상 범위의 광의 투과율이고, 상기 근적외선(NIR) 범위는 800 nm 내지 940 nm의 광의 파장들을 포함하고,
    상기 전기변색성 요소의 가시 투과율은 녹색-적색 색좌표(a*) 및 청색-황색 색좌표(b*)에서의 5 미만의 시프트(shift)에 해당하고, 상기 녹색-적색 색좌표(a*) 및 상기 청색-황색 색좌표(b*)는 국제 조명 위원회(International Commission on Illumination; CIE)에 의해 정의된 CIELAB 색 공간에서의 색의 단위들인,
    전기변색성 요소.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 근적외선(NIR) 범위에서의 투과율은 상기 가시 투과율의 적어도 1.5배인, 전기변색성 요소.
  4. 제1항에 있어서, 상기 근적외선(NIR) 범위에서 상기 반투과성 유전체 코팅의 투과율은 30%를 초과하는, 전기변색성 요소.
  5. 제1항에 있어서, 상기 근적외선(NIR) 범위에서 상기 반투과성 유전체 코팅의 투과율은 50%를 초과하는, 전기변색성 요소.
  6. 제1항에 있어서, 상기 근적외선(NIR) 범위에서 상기 반투과성 유전체 코팅의 투과율은 70%를 초과하는, 전기변색성 요소.
  7. 제1항에 있어서, 상기 반투과성 유전체 코팅은, 다층 적층체(HL-적층체)에서 높은 굴절률(H) 재료와 낮은 굴절률(L) 재료가 교대하는 적층된 구성으로 구성되는, 전기변색성 요소.
  8. 제1항에 있어서, 상기 반투과성 유전체 코팅은 니오븀 산화물과 실리콘 이산화물이 교대하는 층들을 포함하는, 전기변색성 요소.
  9. 전기변색성 요소 및 이미지 센서를 포함하는 전기변색성 미러 시스템으로서, 상기 전기변색성 요소는:
    제1 표면 및 제2 표면을 포함하는 제1 기판;
    제3 표면과 제4 표면을 포함하는 제2 기판 ― 상기 제1 기판과 상기 제2 기판은 상기 제2 표면과 상기 제3 표면 사이에 공동을 형성함 ―;
    상기 공동 내에 담겨진 전기변색성 매질;
    상기 제4 표면에 배치된 반투과성 유전체 코팅을 포함하고,
    상기 이미지 센서는 상기 전기변색성 요소의 후방에 위치되고,
    상기 전기변색성 요소의 근적외선 투과율은 상기 전기변색성 요소의 가시 투과율을 초과하고,
    400 nm 내지 700 nm 범위의 파장들의 가시 색상 범위의 광에 대하여 상기 전기변색성 요소를 통한 가시 투과율의 평균은 적어도 20%이고,
    상기 근적외선 투과율은 800 nm 내지 940 nm의 파장들의 근적외선(NIR) 범위의 광의 투과율인,
    전기변색성 미러 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 이미지 센서는 상기 전기변색성 요소의 후방 표면을 향하는, 전기변색성 미러 시스템.
  11. 제9항에 있어서, 상기 이미지 센서는 상기 근적외선(NIR) 범위의 광을 방출하도록 구성되는 방출기를 포함하는, 전기변색성 미러 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 방출기는 상기 전기변색성 요소를 통하여 상기 근적외선(NIR) 범위의 광을 방출하도록 구성되는, 전기변색성 미러 시스템.
  13. 제11항에 있어서, 상기 근적외선(NIR) 범위는 광학 스펙트럼 중 800 nm 내지 940 nm범위의 파장들을 포함하는, 전기변색성 미러 시스템.
  14. 제11항에 있어서, 상기 반투과성 유전체 코팅은 적어도 30%의 상기 근적외선(NIR) 범위의 광의 투과를 준비하도록 구성되는, 전기변색성 미러 시스템.
  15. 제9항에 있어서, 상기 반투과성 유전체 코팅은, 다층 적층체(HL-적층체)에서 높은 굴절률(H) 재료와 낮은 굴절률(L) 재료가 교대하는 적층된 구성으로 구성되는, 전기변색성 미러 시스템.
  16. 제9항에 있어서, 상기 반투과성 유전체 코팅은 니오븀 산화물과 실리콘 이산화물이 교대하는 층들을 포함하는, 전기변색성 미러 시스템.
  17. 제15항에 있어서, 상기 높은 굴절률(H) 재료와 상기 낮은 굴절률(L) 재료 사이의 굴절률 차이는 0.4를 초과하는, 전기변색성 미러 시스템.
  18. 제15항에 있어서, 상기 적층된 구성은 높은 굴절률(H)재료와 낮은 굴절률(L) 재료로 이루어진 적어도 세 개의 층을 포함하는, 전기변색성 미러 시스템.
  19. 제9항에 있어서, 상기 반투과성 유전체 코팅은 니오븀 산화물, 실리콘 산화물, 탄탈륨 산화물, 및 알루미늄 산화물 중 하나를 포함하는 저손실 유전체 재료를 포함하는, 전기변색성 미러 시스템.
  20. 제9항에 있어서, 상기 근적외선(NIR) 범위에서의 투과율은 상기 가시 투과율의 1.5배인, 전기변색성 미러 시스템.
  21. 제20항에 있어서, 상기 NIR 범위에서 상기 반투과성 유전체 코팅의 근적외선 투과율은 30%를 초과하는, 전기변색성 미러 시스템.
  22. 제20항에 있어서, 상기 NIR 범위에서 상기 반투과성 유전체 코팅의 투과율은 50%를 초과하는, 전기변색성 미러 시스템.
  23. 제20항에 있어서, 상기 NIR 범위에서 상기 반투과성 유전체 코팅의 투과율은 70%를 초과하는, 전기변색성 미러 시스템.
  24. 전기변색성 요소 및 이미지 센서를 포함하는 전기변색성 미러 시스템으로서, 상기 전기변색성 요소는:
    제1 표면 및 제2 표면을 포함하는 제1 기판;
    제3 표면과 제4 표면을 포함하는 제2 기판 ― 상기 제1 기판과 상기 제2 기판은 상기 제2 표면과 상기 제3 표면 사이에 공동을 형성함 ―;
    상기 공동 내에 담겨진 전기변색성 매질; 및
    상기 제4 표면에 배치되며, 교대하는 높은 굴절률(H) 재료와 낮은 굴절률(L) 재료를 포함하는 다층 적층체를 포함하는 반투과성 유전체 코팅을 포함하고,
    상기 이미지 센서는 상기 전기변색성 요소의 후방에 위치되고 상기 제4 표면을 향하며,
    상기 전기변색성 요소의 근적외선 투과율은 상기 전기변색성 요소의 가시 투과율을 초과하고, 상기 가시 투과율은 400 nm 내지 700 nm의 파장들을 포함하는 가시 색상 범위의 광의 투과율이고, 상기 근적외선 투과율은 800 nm 내지 940 nm의 파장들의 근적외선(NIR) 범위의 광의 투과율이고,
    상기 전기변색성 요소의 가시 투과율은 녹색-적색 색좌표(a*) 및 청색-황색 색좌표(b*)에서의 5 미만의 시프트(shift)에 해당하고, 상기 녹색-적색 색좌표(a*) 및 상기 청색-황색 색좌표(b*)는 국제 조명 위원회(CIE)에 의해 정의된 CIELAB 색 공간에서의 색의 단위들인,
    전기변색성 미러 시스템.
  25. 삭제
  26. 제24항에 있어서, 상기 이미지 센서와 통신하며, 800 nm 내지 940 nm의 파장으로 광을 방출하도록 구성되는 방출기를 더 포함하는 전기변색성 미러 시스템.
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