KR20110086552A - 가변 투과 복합 간섭 필터 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따르면, 2개 대역 통과 간섭 필터들(12, 14)이 단일 복합 간섭 필터(10)에 병합된 간섭 필터들(10)이 제공된다. 2개 필터 각각은 필터 표면에 소정의 각도로 입사하는 광에 대하여 동일 파장에 중심이 맞춰진 적어도 하나의 대역 통과 곡선을 가진다. 그러나, 그 필터 소자들의 대역 통과 곡선 천이들은 동일하지 않으며, 그로 인해 입사 각이 소정의 각도에서 벗어날 때 투과 광의 감소가 초래된다.
Description
본 출원은 2008년 10월 31일자로 출원된 미국 출원 번호 제12/263,441호의 계속 출원이며 그것의 우선권을 청구하고, 그 선원의 전체 교시는 참조로 본 명세서에 포함되어 있다.
본 발명은 통상적으로 광 필터 분야에 관한 것으로, 구체적으로 말하면 가시광의 소망의 파장들을 선택적으로 투과하는데 사용되는 대역 통과 간섭 필터 분야에 관한 것이다.
광의 선택된 파장을 필터링하는 디바이스들은 이미 공지되어 있으며 수년 동안 사용되어 왔다. 통상적으로, 가시 스펙트럼 전반에 걸쳐서 파장들로부터의 성분들을 포함하는 광원 또는 백색 광원은 원하는 파장들만을 투과하도록 필터링된다. 종래에 광 필터로 사용 가능한 다양한 필터들 중에서, 흡수 필터들과 간섭 필터들이 통상 사용된다.
간섭 필터의 한 유형은 반사성 물질로 된 매우 얇은 2개 층들 사이에 배치된 절연 층을 사용한다. 그 결과, 필터는 가시 스펙트럼의 대역 내에서 광을 투과한다. 그러나, 그 투과된 광의 파장 대역은 모든 입사 각도에서 일정하지는 않다. 통상적으로, 그 투과된 대역은 각도가 변경됨에 따라 천이할 것이다. 따라서, 투과된 광의 겉보기 컬러는 관찰자의 관측 각도가 변경됨에 따라 변할 것이다. 투과된 광의 파장과 대역 천이의 크기는 절연 층의 두께와 그 절연체의 굴절률에 직접적으로 관련된다.
선택할 수 있는 절연성 합성물이 많기 때문에, 그리고 다양한 성분들의 범위가 정교하게 조절되기 때문에, 대역 통과 간섭 필터들은 가시 광 스펙트럼에 따라 광범위한 대역에서 광을 투과하도록 제조될 수 있다.
당 업계에서 요구되는 것은, 유용한 필터링 효과들을 나타내는데 종래의 간섭 필터들의 광학 특성을 유리하게 사용할 수 있는 새로운 필터들이다.
광의 선택된 파장들을 필터링하는 디바이스는 이미 공지되어 있으며 수년 동안 사용되어 왔다. 통상적으로, 가시 스펙트럼 전반에 걸쳐 파장들로부터의 성분들을 포함하는 광원 또는 백색 광원은 소망의 파장들만을 투과하도록 필터링된다. 광 필터로서 이용 가능한 종래의 다양한 필터들 중에서, 흡수 필터들 및 간섭 필터들이 통상 사용되고 있다.
간섭 필터의 한 유형은 반사성 물질로 된 2개의 매우 얇은 층들 사이에 배치된 절연 층을 사용한다. 그 결과, 필터는 가시 스펙트럼의 대역 내에서 광을 투과한다. 그러나, 그 투과된 광의 파장 대역은 모든 입사 각도에서 일정하지는 않다. 통상적으로, 그 투과된 대역은 그 입사 각도가 변경됨에 따라 천이할 것이다. 따라서, 투과된 광의 겉보기 컬러는 관찰자의 관측 각도가 변경됨에 따라 변할 것이다. 투과된 광의 파장과 대역 천이의 크기는 절연 층의 두께와 그 절연체의 굴절률에 직접적으로 관련된다.
선택할 수 있는 절연성 합성물이 많기 때문에, 그리고 다양한 성분의 범위가 정교하게 조절되기 때문에, 대역 통과 간섭 필터들은 가시 광 스펙트럼에 따라 광범위한 대역들에서 광을 투과하도록 제조될 수 있다.
당 업계에서 요구되는 것은, 유용한 필터링 효과들을 나타내는데 종래의 간섭 필터들의 광학 특성을 유리하게 사용할 수 있는 새로운 필터들이다.
본 발명에 따르면, 단일 복합 간섭 필터에 2개의 대역 통과 필터를 삽입한 간섭 필터들이 제공된다.
2개의 필터 각각은 필터 표면에 소정의 각도로 입사하는 광에 대하여 동일 파장에 중심이 맞추어진 적어도 하나의 대역 통과 곡선을 가진다. 그러나, 필터 소자들의 대역 통과 곡선 천이들은 동일하지 않으며, 그것은 입사 각도가 소정의 각도에서 벗어날 때 투과 광의 감소를 초래하게 된다.
본 발명의 제 1 측면은, 2개의 반사성 층들 사이에 배치되는 제 1 절연 층을 포함하는 제 1 대역 통과 간섭 필터, 2개의 반사성 층들 사이에 배치되는 제 2 절연 층을 포함하는 제 2 대역 통과 간섭 필터, 및 상기 제 1 대역 통과 간섭 필터와 상기 제 2 대역 통과 간섭 필터 사이에 배치되는 대용량 스페이서(massive spacer)를 포함하며, 상기 제 1 대역 통과 간섭 필터는 소정의 각도의 투과 대역을 가지고, 상기 제 2 대역 통과 간섭 필터는 상기 소정 각도의 투과 대역을 가지며, 상기 투과 대역들은 가시 스펙트럼에서 소정의 파장에 중심이 맞춰지고, 상기 제 1 대역 통과 간섭 필터의 대역 천이(band shift)와 상기 제 2 대역 통과 간섭 필터의 대역 천이는 상이하며, 이것에 의해 상기 소정의 각도로 투과되는 가시 광에 대하여, 상기 소정의 각도에 대해 45°의 각도에서 투과되는 가시 광의 감소를 초래하는 것을 특징으로 하는 복합 간섭 필터를 제안한다.
제 2 측면은, 개구를 통한 전자기 방사의 투과 스펙트럼을 변경하는 방법에 있어서, 복합 간섭 필터를 제공하는 단계로서, 상기 복합 간섭 필터는, 2개 반사성 층들 사이에 배치되는 제 1 절연 층을 포함하는 제 1 대역 통과 간섭 필터, 2개 반사성 층들 사이에 배치되는 제 2 절연 층을 포함하는 제 2 대역 통과 간섭 필터, 및 상기 제 1 대역 통과 간섭 필터와 상기 제 2 대역 통과 간섭 필터 사이에 배치되는 대용량 스페이서를 포함하며, 상기 제 1 대역 통과 간섭 필터는 소정의 각도의 투과 대역을 가지고, 상기 제 2 대역 통과 간섭 필터는 상기 소정의 각도의 투과 대역을 가지며, 상기 투과 대역들은 가시 스펙트럼에서 소정의 파장에 중심이 맞춰지며, 상기 제 1 대역 통과 간섭 필터의 대역 천이와 상기 제 2 대역 통과 간섭 필터의 대역 천이는 상이하며, 이로 인해 상기 소정 각도에서 투과되는 가시 광에 대하여 상기 소정의 각도에 대해 45°의 각도에서 투과되는 가시 광의 감소를 초래하는 상기 제공 단계, 및 상기 복합 간섭 필터를 통해 상기 전자 방사를 통과시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법을 제안한다.
본 발명은 원하는 파장들을 선택적으로 투과하도록 만드는 복합 필터를 구현함으로써, 복수 개의 대역 통과 간섭 필터들이 결합된 것과 같은 필터링 효과를 갖는다.
도 1a는 소정의 입사 각도에서의 제 1 간섭 필터의 광 투과를 도시하는 그래프이다.
도 1b는 기울어진 입사 각도에서의 제 1 간섭 필터의 광 투과를 도시하는 그래프이다.
도 2a는 소정의 입사 각도에서의 제 2 간섭 필터의 광 투과를 도시하는 그래프이다.
도 2b는 기울어진 입사 각도에서의 제 2 간섭 필터의 광 투과를 도시하는 그래프이다.
도 3a는 소정의 입사 각도에서의 본 발명의 복합 간섭 필터의 광 투과를 도시하는 그래프이다.
도 3b는 기울어진 입사 각도에서의 본 발명의 복합 간섭 필터의 광 투과를 도시하는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 복합 간섭 필터에 관한 일 실시예의 단면을 나타내는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 더블 공동(double cavity) 간섭 필터에 관한 일 실시예의 단면을 나타내는 개략도이다.
도 1b는 기울어진 입사 각도에서의 제 1 간섭 필터의 광 투과를 도시하는 그래프이다.
도 2a는 소정의 입사 각도에서의 제 2 간섭 필터의 광 투과를 도시하는 그래프이다.
도 2b는 기울어진 입사 각도에서의 제 2 간섭 필터의 광 투과를 도시하는 그래프이다.
도 3a는 소정의 입사 각도에서의 본 발명의 복합 간섭 필터의 광 투과를 도시하는 그래프이다.
도 3b는 기울어진 입사 각도에서의 본 발명의 복합 간섭 필터의 광 투과를 도시하는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 복합 간섭 필터에 관한 일 실시예의 단면을 나타내는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 더블 공동(double cavity) 간섭 필터에 관한 일 실시예의 단면을 나타내는 개략도이다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 관한 기술은 이하와 같다.
본 발명은 예를 들어, 필터가 부착되는 윈도(window)를 통한 영역의 완전 관측을 제한하는 프라이버시 장벽(privacy barrier)으로서 포함하는 광범위한 용도로 사용될 수 있는 간섭 필터들을 제공한다.
본 발명의 간섭 필터들은 단일 복합 필터에 결합되는 적어도 2개의 대역 통과 간섭 필터를 포함하는 복합 필터들이다. 2개의 대역 통과 필터는 소정의 각도로 필터에 입사하는 광에 대하여 동일 파장에 중심이 맞춰진 광 투과 대역들을 가진다.
도 1a는 소정의 각도(Z)로 입사하는 광에 대하여 파장(X)에 중심이 맞춰진 대역 통과를 갖는 제 1 필터를 도시하고 있다. 도 2a는 동일한 소정의 각도로 입사하는 광에 대하여 파장(X)에 중심이 맞춰진 대역 통과를 가지는 제 2 필터를 도시하고 있다. 도 1b는 각도(Z)로 기울어진 각도에서 도 1a에 도시된 필터에 대한 투과 대역을 도시하고 있다. 도 1b에 도시된 투과 대역은 도 1a에 도시된 투과 대역에 관하여 "천이(shift)"하고, 파장(X)보다 짧은 파장에 중심이 맞춰지게 된다. 상이한 크기의 투과 대역 천이는, 각도(Z)로 기울어진 각도로 입사하는 광에 대하여 도 2a의 필터에 대한 투과 대역을 도시하고 있는 도 2b에 도시되어 있다..
종래 사용된 바와 같이, 도 1a 또는 1b에 도시된 필터들 중 어느 하나는, 입사 광의 관측 각도가 변경됨에 따라서 가시 스펙트럼에 따라 천이된 대역 내에서 거의 동등한 양의 광을 통과시키는 필터가 될 것이다. 이러한 효과는, 예를 들면 관측자의 각도가 수직 관측 각도에서 기울어진 관측 각도로 이동할 때 노란색 광에서 녹색 광으로 컬러가 변화한 것처럼 보여질 수 있다.
본 발명은 입사 각이 소정의 각도에서 벗어날 때 투과되는 총 광을 감소시키는 복합 필터를 생성하도록 도 1a 및 도 2a에 도시된 것과 같이 적어도 2개의 간섭 필터를 결합한다. 도 3a는 소정의 각도(Z)로 입사하는 광에 대한 본 발명의 복합 필터의 일 실시예에 관한 광 투과 곡선을 도시하고 있다. 도면에서 볼 수 있듯이, 2개 필터의 결합은 2개 투과 대역이 결합하여(겹쳐져) 이루어진 대역에서 소정의 입사 각도의 광을 투과하는 필터를 생성한다.
도 3b는 광이 Z로 기울어진 각도로 입사할 때 본 발명의 복합 필터에 있어서 달성되는 효과를 도시하고 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 2개 개별 필터의 상이한 대역 천이 크기들은 적용 가능한 파장 범위에 걸쳐 거의 완벽한 투과 방해물이 된다.
전술된 바와 같이, 2개 필터를 사용하는 본 발명의 실시예들은, 경사 각도로의 필터를 통한 관측을 제한하는 반면에 복합 필터에 의한 수직 각도에서의 관측을 효과적으로 허용하는데 사용될 수 있다. 이러한 실시예들에 있어서, "소정의" 각도는 필터의 표면에 수직인 각도이며, 광 투과는 수직 관측 각도에서 벗어난 관측 각도가 증가할 때 통상적으로 감소하게 된다.
다른 실시예들에서, 소정의 각도는 수직으로부터 최대 70°까지 일 수 있으며, 다양한 실시예들에서 매우 적은 광이 수직 각도에 근접한 각도에서 통과하지만, 상당한 양의 광이 수직에서 크게 벗어난 각도에서 통과하는 필터이다. 또 다른 실시예들에서는, 소정의 각도는 수직 각도와 수직으로부터 60°, 50°, 40°, 30° 또는 20° 인 각도 사이의 임의 각도일 수 있다.
다른 실시예에서, 투과 스펙트럼에서 다수의 피크(peak)를 갖는 필터들은, 2개 필터 각각에서 적어도 하나의 피크가 전술되고 도면들에 도시된 특성들을 나타내는 한 사용될 수 있다.
원하는 광학 효과를 얻기 위해서, 도 4의 참조 부호(10)에서 통상 도시되는 바와 같이, 적어도 2개의 간섭 필터가 본 발명의 복합 필터를 형성하기 위해 결합된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 대역 통과 간섭 필터(12)는 2개의 반사성 층(20) 사이에 배치되는 제 1 절연 층(16)을 포함한다. 중합체 막(22)은 제 1 대역 통과 간섭 필터(12)에 인접하게 배치된다. 제 2 대역 통과 간섭 필터(14)는 2개의 반사성 층(21) 사이에 배치되는 제 2 절연 층(18)을 포함한다. 중합체 막(24)은 제 2 대역 통과 간섭 필터(14)에 인접하게 배치된다. 2개 중합체 막(22, 24)은 이러한 실시예들에서 광학 소자들이며, 그 간섭 필터들이 형성되는 기판으로서, 또는 예를 들면 추가되는 보호 층으로서 부가될 수 있다. 중합체 막들(22, 24)은 그 중합체 막들이 기판으로서 사용되는 실시예들에서 간섭 필터 반사성 층 소자의 생성을 용이하게 하도록 프라이머(primer) 층을 포함할 수 있다. 대안으로, 다양한 실시예들에서, 하드코트(hardcoat) 층들은 중합체 막들(22, 24) 대신에 사용될 수 있으며, 또 다른 실시예에서 유리 또는 강성(rigid) 플라스틱과 같은 강성 기판들은 중합체 막들(22, 24)을 대신하여 사용될 수 있다. 하드코트 층들은 또한 대역 통과 간섭 필터와 그것이 형성되는 기판 사이에 프라이머 층들(primer layers) 또는 평활 층들(smoothing layers)로서 사용될 수도 있다.
임의의 적정 물질로 구성될 수 있으며 후술 될 대용량 스페이서(15)는 2개의 간섭 필터 사이에 배치된다.
그 결과의 복합 필터(10)는, 전술된 바와 같이 투과된 광이 관측 각도의 전 범위에 걸쳐서 관찰될 때 2개의 대역 통과 간섭 필터의 결합된 필터링 효과를 나타내게 된다.
도 4에 도시된 실시예는, 제 1 대역 통과 간섭 필터(12), 제 2 대역 통과 간섭 필터(14), 또는 양쪽 모두에 층들을 부가함으로써 또 다른 실시예들을 형성하도록 변경될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 그 필터들 중 하나 또는 양자는, 절연성 및 반사성 층들 중 하나 이상의 다른 층들이 부가되어 변경될 수 있다. 도 5는 하나의 그러한 실시예를 도시한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 듀얼 공동(dual cavity) 대역 통과 간섭 필터(26)는 제 1 절연 층(28), 제 2 절연 층(30) 그리고 3개 반사성 층(32)을 포함한다. 전술된 실시예들에 있어서, 광학 중합체 막 층(34)은 필터가 형성되는 기판으로서 또는 보호 층으로서 포함될 수 있다.
이렇게 전술되는 바와 같은 듀얼 공동 필터들은 본 발명의 복합 필터들에서 도 4에 도시된 단일 공동 필터들 중 하나 또는 양쪽을 대신하여 사용될 수 있다.
듀얼 공동 필터들에 추가하여, 3개 이상의 절연 층 및 관련된 반사성 층들을 구비하는 대역 통과 간섭 필터들은 또한 본 발명의 복합 필터에서 간섭 필터들 중 하나 또는 양쪽을 대신하여 적절하게 사용될 수도 있다.
전술되는 바와 같이, 2개 대역 통과 간섭 필터들은, 소정의 각도에 대하여 45도 각도로 투과되는 가시광의 총 양이(2개의 곡선 센터가 정렬됨) 소정 각도로 투과되는 가시광의 80% 이라면, 본 발명의 복합 필터를 형성하기 위해 스페이서와 함께 또는 일부 실시예에서는 스페이서 없이 결합될 수 있다. 일부 실시예에서, 소정 각도에 대하여 45도 각도로 투과되는 가시광의 총 양은(2개의 곡선 센터가 정렬됨) 소정 각도로 투과되는 가시 광의 60%, 40%, 또는 20%보다 작다.
다른 실시예들에서, 전술된 도면들은 전자기 스펙트럼의 적외선 영역, 자외선 영역에, 또는 다른 영역들에 적용하고, 본 발명의 필터들은 적외선 원격 디바이스들, 통신 디바이스들, 또는 본 발명의 가변 투과가 유용한 전자기 스펙트럼의 일부분을 사용하는 임의의 디바이스와 결합하여 사용될 수 있다.
본 발명의 간섭 필터들은 예를 들면, 광 콜리메이션(light collimation), 광 제거, 또는 위조 방지 측정용의 광범위한 광 필터링 용도들에 유용하다.
중합체 막
요소들(22, 24)로서 도 4에 도시되고 기술된 중합체 막은 퍼포먼스 막(performance film) 용도로 사용되는 임의의 적정 열가소성 막일 수 있다. 다양한 실시예들에서, 중합체 막은 폴리카보네이트, 아크릴, 나이론, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀, 셀룰로오스 아세테이트 및 트라아세테이트, , 폴리(비닐브티랄), 비닐 염화물 중합체 그리고 공중합체 등과 같은 비닐 아세탈, 또는 퍼포먼스 막으로 사용하기에 적절한 또 다른 플라스틱을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에서, 중합체 막은 폴리에스테르 막, 예를 들면 폴리(에틸렌 테레프텔레이트)이다. 다양한 실시예들에서, 중합체 막은 0.012mm 내지 0.40mm의 두께를, 바람직하게는 0.025mm 내지 0.1mm의 두께를, 또는 0.04mm 내지 0.06mm의 두께를 가질 수 있다.
중합체 막은, 기판의 강도를 높이고, 그리고/또는 평탄도를 증가시키기 위해 그 중합체 기판에의 금속화 층들의 본딩을 촉진시키도록 프라이머 층을 적절하게 포함할 수 있다.
중합체 막들은 통상적으로 광학적으로 투명하다(즉, 그 층의 한쪽 측면에 인접한 물체들을 다른 측면에서 그 층을 통해 보는 특정 관찰자의 눈으로 편안하게 볼 수 있다). 다양한 실시예들에서, 중합체 막은 전술된 특성들을 가지는 재신장된(re-stretched) 열가소성 막들과 같은 물질을 포함하며, 이 물질은 폴리에스테르를 포함한다. 다양한 실시예들에서 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)가 사용되며, 다양한 실시예들에서 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)는 강도를 증가시키기 위해 양축(biaxially)으로 신장되고, 높은 온도로 처리될 낮은 수축 특성(예컨대, 150℃에서 30분 이후 양쪽 방향으로 2% 미만 수축)을 제공하도록 열 안정화된다.
바람직한 중합체 막은 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)이다.
전술되고 있고 도면에 도시되는 바와 같이, "중합체 막"은 단일 층 및 상호-압출된(coextruded) 막들뿐만 아니라 다중 층 구조물을 포함한다. 예를 들면, 단일 막을 형성하도록 적층, 압축, 또는 바인딩되는 2개 이상의 개별 중합체 층들은 본 발명의 중합체 막들로 사용될 수 있다.
본 발명에 있어서 사용될 수 있는 중합체 막으로 유용한 예는 미국 특허들 제6,049,419호, 제6,451,414호와 미국 특허 제6,830,713호, 제6,827,886호, 제6,808,658호, 제6,783,349호, 제6,569,515호에 개시된 것들을 포함한다.
중합체 막이 대용량 스페이서로서 사용되는 실시예들에 있어서, 중합체 막의 두께는 본 명세서에서 대용량 스페이서들에 주어지는 두께일 수 있다.
절연 층들
본 발명의 절연 층들은 당 업계에 알려진 임의의 적정 물질을 포함할 수 있다. 유용한 절연체들에는 실리콘 이산화물, 티타늄 이산화물, 마그네슘 플루오르화물, 아연 황화물이 있다. 바람직한 실시예들에서, 이하의 절연체 쌍은 본 발명의 복합 필터에서 2개의 단일 공동 간섭 필터에 사용된다:제 1 필터에 TiO2또는 Nb2O5,다른 필터에 SiO2,MgF2,YF2.통상적으로, 굴절률에서 상당한 차이가 있는 절연체 쌍이 바람직하다. 다양한 실시예들에서, 그 차이는 한 단위 이상이다.
본 발명의 절연 층들은 원하는 필터 효과를 제공하도록 적정 두께로 형성될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 절연 층들은 2개 이상의 4분의 1 파장들의 두께를 가진다. 다양한 실시예들에서, 2개의 층 쌍은 예를 들면, MgF2층에 대하여 340 내지 420 나노미터의 두께를, TiO2층에 대하여 160 내지 240 나노미터의 두께를 가진다.
본 발명의 절연 층들은, 예컨대 2 초과의 굴절률과 1.8미만의 굴절률 및 2.2 초과의 굴절률과 1.5 미만의 굴절률과 같이, 높은 굴절률과 낮은 굴절률의 임의의 적절한 조합을 가질 수 있다.본 발명의 절연 층들은 당업계에 공지된 임의의 적정 방법, 예를 들면 증발 또는 스퍼터링과 같은 화학적 또는 물리적 기상 증착 방법들을 사용하여 형성될 수 있다. 다양한 층 형성 방법들은 Klaus K. Schuegraf.가 편집하고 Noyes Publications에 의해 출판된 Thin-Film Deposition Processes and Techniques의 핸드북에 개시되어 있다.
반사성 층들
본 발명의 반사성 층들은 당 업계에 공지되어 있으며 임의의 적정 금속 구성물을 포함한다. 다양한 실시예들에서, 본 발명의 반사성 층들은 적외선 방사에 대한 반사성이 큰 반사하는 물질을 포함한다. 일례로는 은, 금, 알루미늄, 및 구리와 그것들의 합금이 있다. 높은 적외선 방사 반사는 예를 들면 백열 광이 필터링되는 실시예들과 같이 필터를 통한 열의 전달을 막기 위한 많은 용도로서, 바람직하다. 또한 적외선 반사는 예를 들면 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)와 같은 열 민감성 기판들에 바람직한 특성이다.
본 발명의 반사성 층은 임의의 적정 방법, 예를 들면 스퍼터링를 사용하여 형성될 수 있으며, 임의의 적정 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 몇몇 반사성 층들은 동일한 물질 또는 상이한 물질을 포함할 수 있고, 특정 실시예에서 바람직한 것으로서 동일한 두께 또는 상이한 두께를 가질 수 있다.
바람직한 실시예들에서, 금속 반사성 층들은 은 또는 은 합금들을 포함한다.
대용량
스페이서
본 발명의 대용량 스페이서는 임의의 적정 적층 접착제 또는 중합체 막 층들 또는 그 2개의 조합을 포함한다. 또한, 대용량 스페이서들에는 유리 또는 강성 플라스틱 층들, 예를 들면 폴리카보네이트 층들, 그리고 다른 적정 강성 기판들이 있다.
적층 접착제들은 예를 들면, 막들을 서로 결합하는데 종래부터 사용되어 온 것들과, 폴리(비닐 부티렐), 폴리우레탄, 실리콘 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 대용량 스페이서는 중합체 막들과 적층 접착제들의 조합들을 포함한다. 일부 실시예에서, 예를 들면, 2개의 간섭 필터들은 2개의 개별 중합체 막 기판(도 4에서의 소자들(22, 24))에 형성되고, 그리고 나서 접착제로 중합체 막 스페이서에 적층되며, 이 경우, 중합체 막 스페이서와 접착제가 대용량 스페이서를 형성한다. 중합체 막 층들은 본 명세서의 다른 곳에 개시된 것들을 포함한다.
또 다른 실시예에서, 대용량 스페이서는 단일 중합체 막에 직접적으로 대역 통과 간섭 필터들을 형성함으로써 원하는 대용량 스페이서 두께의 중합체 막만을 사용하여 형성될 수 있다. 이러한 실시예에서, 제 1 대역 통과 간섭 필터는 한 표면에 형성되고, 제 2 대역 통과 간섭 필터는 그 중합체 막의 반대편 표면에 형성된다. 그런 다음, 노출된 필터 표면들은 당업계에 공지된 바와 같이 중합체 막 층 또는 하드코트로 보호될 수 있다. 대용량 스페이서 중합체 막은 적절하게 프라이머 층들을 포함할 수 있다.
본 발명의 대용량 스페이서들은 임의의 적정 두께를 가질 수 있고, 다양한 실시예들에서 대용량 스페이서는 적어도 7개의 1/4 파장 광학 두께(quarter waves optical thickness)를 가진다. 다양한 실시예들에서, 대용량 스페이서는 0.8 내지 1.2 마이크론의 두께를 가진다.
본 발명의 대용량 스페이서들은 또한 전술된 물질들의 조합일 수도 있다. 예를 들면, 대용량 스페이서는 유리와 중합체 막들의 조합일 수 있으며, 여기서 하나 이상의 중합체 막들이 유리에 결합된다. 본 발명의 유리 및 강성 플라스틱 대용량 스페이서는 임의의 적정 두께를 가질 수 있으며, 다양한 실시예에서 이러한 대용량 스페이서는 최고 1mm까지의 두께를 가질 수 있고, 다른 실시예들에서는 1mm 보다 큰 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 복합 필터들은 예를 들면 윈도 및 유리 어플리케이션들에 적용된 필터, 다양한 광 조명용, 위조 방지용 컬러 필터, 방향성 광 필터 등과 같은 여러가지 용도에 있어서 효과적으로 사용될 수 있으며, 용도는 상술하는 것에 한정되지 않는다.
본 발명에 따르면, 관측 각도의 범위 전반에 걸쳐 광의 가변 필터를 허용하는 복합 간섭 필터들이 제공된다. 복합 필터들의 여러 이점들 중 하나는, 수용 가능한 각도에서 입상 광의 일부 투과를 허용하면서, 개구를 통해 비주얼 프라이버시를 제공하는 능력이다.본 발명이 예시적인 실시예들을 참조하여 기술되고 있지만, 다양한 변경들이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 행해질 수 있으며, 본 발명의 요소들은 동등한 소자들로 대체될 수 있다는 것을 당업자라면 이해할 것이다. 또한, 본 발명의 기본적인 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 교시에 특정 상황 또는 물질이 적합하도록 많은 수정들이 행해질 수 있다. 따라서, 본 발명은 본 발명을 실행하는데 있어 예상되는 최상 모드로 개시된 특정 실시예들에 한정되지 않고, 본 발명이 첨부된 청구항들의 범위 내에 있는 모든 실시예들을 포함하고 있음은 의도된 것이다.
또한, 본 발명의 임의의 단일 구성 소자에 제공되는 범위들, 값들, 또는 특성들 중 어떤 것이, 본 명세서 전반에 제공되는 구성 소자들 각각에 대하여 정해진 값들을 가지는 실시예들을 호환 가능하게 형성하도록, 본 발명의 다른 구성 소자들 중 임의 소자에 제공되는 임의의 범위들, 값들, 또는 특성들과 상호 변경 가능하게 사용될 수 있음을 이해하게 될 것이다.
요약서 또는 임의의 청구항들 내에 부여되는 임의의 도면 참조 번호들은 단지 기술을 위한 것이며, 임의의 도면에 도시된 임의의 일 특정 실시예에 청구된 발명을 한정하는 것으로 해석되지 않아야 한다.
달리 적시 되지 않는 한, 도면들은 일정한 비율로 도시되지 아니한다.
잡지 기사, 특허, 어플리케이션, 그리고 책들을 포함한 각각의 참조 문헌들은 본 명세서에 전반적으로 참조로 포함되어 있다.
본 발명이 그것의 예시적인 실시예들에 관하여 특히 도시되고 설명되고는 있지만, 당업자라면 형태 및 상세의 다양한 변경들이 첨부된 청구항들에 의해 이루어지는 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 행해질 수 있음을 이해할 것이다.
10 : 복합 간섭 필터
12, 14 : 대역 통과 간섭 필터
15 : 대용량 스페이서
16, 18, 28, 30 : 절연 층
20, 21 : 반사성 층
22, 24 : 중합체 막
12, 14 : 대역 통과 간섭 필터
15 : 대용량 스페이서
16, 18, 28, 30 : 절연 층
20, 21 : 반사성 층
22, 24 : 중합체 막
Claims (16)
- 2개의 반사성 층들 사이에 배치되는 제 1 절연 층을 포함하는 제 1 대역 통과 간섭 필터;
2개의 반사성 층들 사이에 배치되는 제 2 절연 층을 포함하는 제 2 대역 통과 간섭 필터; 및
상기 제 1 대역 통과 간섭 필터와 상기 제 2 대역 통과 간섭 필터 사이에 배치되는 대용량 스페이서(massive spacer)를 포함하며,
상기 제 1 대역 통과 간섭 필터는 소정의 각도의 투과 대역을 가지고, 상기 제 2 대역 통과 간섭 필터는 상기 소정 각도의 투과 대역을 가지며, 상기 투과 대역들은 가시 스펙트럼에서 소정의 파장에 중심이 맞춰지고, 상기 제 1 대역 통과 간섭 필터의 대역 천이(band shift)와 상기 제 2 대역 통과 간섭 필터의 대역 천이는 상이하며, 이것에 의해 상기 소정의 각도로 투과되는 가시 광에 대하여, 상기 소정의 각도에 대해 45°의 각도에서 투과되는 가시 광의 감소를 초래하는 것을 특징으로 하는 복합 간섭 필터. - 청구항 1에 있어서,
상기 제 1 절연 층은 TiO2 및 Nb2O5로 구성된 그룹에서 선택된 절연체를 포함하는 복합 간섭 필터. - 청구항 1에 있어서,
상기 제 2 절연층은 SiO2, MgF2, YF2로 구성된 그룹에서 선택된 절연체를 포함하는 복합 간섭 필터. - 청구항 1에 있어서,
상기 대용량 스페이서는 접착제, 폴리(에틸렌 테레프탈레이트), 및 공기로 구성된 그룹에서 선택된 요소를 포함하는 복합 간섭 필터. - 청구항 1에 있어서,
상기 반사성 층들은 은, 금, 알루미늄 및 구리로 구성된 그룹에서 선택된 요소를 포함하는 복합 간섭 필터. - 청구항 1에 있어서,
상기 제 1 절연 층은 2보다 큰 굴절률을 가지는 물질을 포함하고, 상기 제 2 절연 층은 1.8보다 작은 굴절률을 가지는 물질을 포함하는 복합 간섭 필터. - 청구항 1에 있어서,
상기 제 1 절연 층은 2.2보다 큰 굴절률을 가지는 물질을 포함하고, 상기 제 2 절연 층은 1.6보다 작은 굴절률을 가지는 물질을 포함하는 복합 간섭 필터. - 청구항 1에 있어서,
상기 제 1 대역 통과 간섭 필터의 대역 천이와 상기 제 2 대역 통과 간섭 필터의 대역 천이는 상이하며, 이로 인해 상기 소정의 각도로 투과되는 가시 광에 대하여, 상기 소정의 각도에 대해 45°의 각도에서 투과되는 가시 광의 적어도 65% 감소를 초래하는 복합 간섭 필터. - 청구항 1에 있어서,
상기 제 1 대역 통과 간섭 필터의 대역 천이와 상기 제 2 대역 통과 간섭 필터의 대역 천이는 상이하며, 이로 인해 상기 소정의 각도로 투과되는 가시 광에 관하여, 상기 소정의 각도에 대해 45°의 각도에서 투과되는 가시 광의 적어도 80% 감소를 초래하는 것인 복합 간섭 필터. - 청구항 1에 있어서,
상기 대용량 스페이서는 적층 접착제를 포함하는 복합 간섭 필터. - 청구항 1에 있어서,
상기 대용량 스페이서는 중합체 막을 포함하는 복합 간섭 필터. - 청구항 1에 있어서,
상기 제 1 대역 통과 간섭 필터와 상기 제 2 대역 통과 간섭 필터 중 하나는 더블 공동 필터(double cavity filter)를 포함하는 복합 간섭 필터. - 청구항 1에 있어서,
상기 제 1 대역 통과 간섭 필터와 상기 제 2 대역 통과 간섭 필터 모두는 더블 공동 필터들을 포함하는 복합 간섭 필터. - 청구항 1에 있어서,
상기 제 1 대역 통과 간섭 필터는 둘 이상의 투과 피크(transmission peak)를 갖는 복합 간섭 필터. - 청구항 1에 있어서,
상기 제 1 대역 통과 간섭 필터와 상기 제 2 대역 통과 간섭 필터 각각은 둘 이상의 투과 피크를 갖는 복합 간섭 필터. - 개구를 통한 전자기 방사의 투과 스펙트럼을 변경하는 방법에 있어서,
복합 간섭 필터를 제공하는 단계로서, 상기 복합 간섭 필터는,
2개 반사성 층들 사이에 배치되는 제 1 절연 층을 포함하는 제 1 대역 통과 간섭 필터;
2개 반사성 층들 사이에 배치되는 제 2 절연 층을 포함하는 제 2 대역 통과 간섭 필터; 및
상기 제 1 대역 통과 간섭 필터와 상기 제 2 대역 통과 간섭 필터 사이에 배치되는 대용량 스페이서를 포함하며,
상기 제 1 대역 통과 간섭 필터는 소정의 각도의 투과 대역을 가지고, 상기 제 2 대역 통과 간섭 필터는 상기 소정의 각도의 투과 대역을 가지며, 상기 투과 대역들은 가시 스펙트럼에서 소정의 파장에 중심이 맞춰지고, 상기 제 1 대역 통과 간섭 필터의 대역 천이와 상기 제 2 대역 통과 간섭 필터의 대역 천이는 상이하며, 이로 인해 상기 소정 각도에서 투과되는 가시 광에 대하여 상기 소정의 각도에 대해 45°의 각도에서 투과되는 가시 광의 감소를 초래하는 상기 제공 단계; 및
상기 복합 간섭 필터를 통해 상기 전자 방사를 통과시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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