KR20230002951A

KR20230002951A - 도파관 광학 시스템과 적용하기 위한 반사-방지 코팅 및 이의 형성 방법

Info

Publication number: KR20230002951A
Application number: KR1020227040752A
Authority: KR
Inventors: 마이클 제롬 칸제미; 빈 왕
Original assignee: 코닝 인코포레이티드
Priority date: 2020-04-28
Filing date: 2021-04-13
Publication date: 2023-01-05
Also published as: TW202140262A; US20210333437A1; WO2021221898A1; CN115668003A; JP2023524214A; EP4143614A1

Abstract

상대적으로 높은 굴절률을 갖는 제1 물질을 각각 포함하는 복수의 제1 층들, 및 상대적으로 낮은 굴절률을 갖는 제2 물질을 각각 포함하는 복수의 제2 층들을 포함하는 반사-방지 코팅. 제1 물질을 포함하는 제1 층들의 총 두께는 약 120 nm 이하이다. 부가적으로, 빛이 내부 전반사 하에서 전파될 때, 반사-방지 코팅은 약 425 nm 내지 약 495 nm의 모든 파장에서, 빛의 s-편광 및 p-편광의 평균의 단일 반사에 대해 약 0.25% 이하의 빛을 흡수하도록 구성된다.

Description

도파관 광학 시스템과 적용하기 위한 반사-방지 코팅 및 이의 형성 방법

본 출원은 2020년 4월 28일자에 출원된 미국 가 특허출원 제63/016,406호의 우선권을 주장하고, 이들의 전체적인 내용은 참조로서 여기에 혼입된다.

본 개시는 반사-방지 코팅, 반사-방지 코팅을 포함하는 물품, 및 이를 형성하는 방법에 관한 것이다. 특히, 본 개시는 반사를 감소시키기 위한 광학 렌즈 및 유리를 위한 반사-방지 코팅에 관한 것이다.

유리 커버 물품은 종종 전자 제품에 사용되어 제품 내의 중요한 장치를 보호하고, 및 사용자 인터페이스 및/또는 디스플레이를 위한 플랫폼을 제공한다. 이러한 제품은 증강 및 가상 현실 장치, 모바일 장치, 나이트 비전 시스템, 및 의료 영상 장치를 포함한다. 유리 커버 물품에 대한 다른 적용은 안경, 카메라 렌즈, 및 레이저 안경을 포함한다. 이들 제품의 성능은 유리 커버 물품의 디자인에 사용되는 광학 부품에 의존한다. 예를 들어, 유리 커버 물품은 빛의 원치 않는 반사를 최소화하면서 충분한 투과율을 가져야 한다. 부가적으로, 몇몇 적용은 사용자에 의해 유리 커버 물품을 통해 인지되는 색상 및/또는 밝기가 사용자의 시야각이 변함에 따라 눈에 띄게 변하지 않을 것을 요구한다. 만약 사용자가 다른 시야각으로 색상 및/또는 밝기의 변화를 감지할 수 있다면, 사용자는 디스플레이의 저하된 품질을 경험할 수 있다.

유리 커버 물품은 전통적으로 기판과 코팅을 포함한다. 기판은 전형적으로 높은 반사율을 갖는 물질로 형성되며, 코팅은 전형적으로 기판에 적용되는 일련의 하나 이상의 층이다. 증강 및 가상 현실 장치의 경우, 기판은 광학 도파관이다.

여기에 개시된 바와 같은, 반사-방지 코팅은 낮은 반사율을 갖고, 눈부심을 감소시키도록 설계되며, 따라서 논의된 적용에 매우 유리하다. 예를 들어, 여기에 개시된 반사-방지 코팅은 증강 및 가상 현실 장치의 광학 렌즈 및 유리에 특히 유리하다. 이들 장치에서, 가상 이미지의 빛의 경로는 내부 전반사(Total Internal Reflection, TIR) 하에서 광학 도파관 내부에서 여러 번 전파된다. 가상 이미지의 빛의 경로는, 회절 광학 요소에 도달할 때까지, TIR 하에서 광학 도파관의 축을 따라 광학 도파관 내에서 전파되며, 이 지점에서 빛의 경로는 광학 도파관의 밖으로 결합(couple)된다. 가상 이미지의 빛의 경로가 TIR 하에서 광학 도파관 내에서 전파되는 동안, 실제 이미지의 빛의 경로가 광학 도파관을 통해 전달(transmit)된다. 가상 이미지 및 실제 이미지 빛의 경로는, 둘 다 광학 도파관 밖으로 결합되거나 광학 도파관을 통해 전달되면, 사용자의 눈에서 중첩되어 사용자를 위한 증강 현실 또는 가상 현실을 생성한다.

광학 도파관 내에서 전파되는 가상 이미지 빛의 경로는 TIR을 제공하기 위해 광학 도파관의 임계 각도보다 큰 각도로 구부러진다. 달리 말하면, 가상 이미지 빛의 경로는, 광학 도파관 내에서 바운싱할 때, 광학 도파관의 임계 각도보다 큰 각도로 광학 도파관의 가장자리(edge)에 부딪친다. 빛의 경로의 각도는, 빛의 경로가 TIR을 통해 전파되기 위해, 임계 각도보다 커야 한다. 광학 도파관의 임계각은 하기 식(1)에서 제공된 스넬의 법칙에 의해 주어진다.

θ_c=sin^-1(n₂/n₁) (1)

여기서 θ_c는 임계각이고, n₁은 가상 이미지가 이동하는 광학 매체(예를 들어, 광학 도파관)의 굴절률이며, n₂는 가상 이미지 빛의 경로가 이동하는 광학 매체에 인접한 매체의 굴절률이다.

반사-방지 코팅은 광학 도파관을 통해 전달되는 실제 이미지의 빛의 경로의 효율을 높이기 위해 광학 도파관 상에 배치되고 있다. 투과율을 증가시키는 것은, 빛이 시스템에서 뒤로(backwards) 이동할 때, 발생하는 원치 않는 반사를 감소시킨다. 그러나, 전통적인 반사-방지 코팅은, 투과율(transmittance)에 유리하긴 하지만, 부주의로 광학 도파관 내에서 전파되는 빛의 일부를 코팅에 의해 흡수되게 한다. 보다 구체적으로, 가상 이미지의 빛의 일부는, 빛의 경로가 광학 도파관의 가장자리로부터 바운스될 때마다, 코팅에 의해 흡수된다. 따라서, 더 많은 빛이 경로의 끝보다 광학 도파관 내의 경로의 시작 부분에 있다. 이러한 흡수로 인한 빛의 손실은, 사용자의 시야각이 변화될 때, 색상 및/또는 밝기의 변화를 야기한다.

빛이 광학 도파관에서 전파될 때, 광학 도파관의 가장자리로부터 여러 번 바운스되기 때문에, 심지어 소량의 흡수도 사용자의 시야(viewing) 품질에 크게 기여한다. 빛의 경로가 만나는 많은 수의 바운스로 인해, 각각의 바운스의 소량의 흡수가 합성(compound)된다.

여기에 개시된 반사-방지 코팅은 유리하게는 빛의 경로의 임의의 이러한 흡수를 감소/방지하면서, 우수한 투과(transmission) 특성을 여전히 유지한다. 따라서, 여기에 개시된 반사-방지 코팅은 사용자에게 향상된 시야 품질을 제공한다.

여기에 개시된 구현예는 상대적으로 높은 굴절률을 갖는 제1 물질을 각각 포함하는 복수의 제1 층들 및 상대적으로 낮은 굴절률을 갖는 제2 물질을 각각 포함하는 복수의 제2 층들을 포함하는 반사-방지 코팅을 포함한다. 제1 물질을 포함하는 제1 층들의 총 두께는 약 120 nm 이하이다. 또한, 반사-방지 코팅은, 빛은 내부 전반사 하에서 전파될 때, 약 425 nm 내지 약 495 nm의 모든 파장에서, 빛의 s-편광 및 p-편광의 평균의 단일 반사에 대해 약 0.25% 이하의 빛을 흡수하도록 구성된다.

여기에 개시된 구현예는 또한 내부 전반사를 통해 빛의 경로를 전파하도록 구성된 광학 도파관 및 광학 도파관의 표면 상의 반사-방지 코팅을 포함하는 반사-방지 도파관을 포함한다. 반사-방지 코팅은 상대적으로 높은 굴절률을 갖는 제1 물질을 각각 포함하는 복수의 제1 층들 및 상대적으로 낮은 굴절률을 갖는 제2 물질을 각각 포함하는 복수의 제2 층들을 포함한다. 제1 물질을 포함하는 제1 층들의 총 두께는 약 120 nm 이하이다. 또한, 반사-방지 코팅은, 빛이 내부 전반사 하에서 전파될 때, 약 425 nm 내지 약 495 nm의 모든 파장에서, 빛의 s-편광 및 p-편광의 평균의 단일 반사에 대해 약 0.25% 이하의 빛을 흡수하도록 구성된다.

여기에 개시된 구현예는 또한 광학 도파관 및 광학 도파관의 표면 상의 반사-방지 코팅을 포함하는 반사-방지 도파관 내에서 빛의 경로를 전파하는 방법을 포함하며, 상기 방법은 약 425 nm 내지 약 495 nm의 모든 파장에서, 빛의 s-편광 및 p-편광의 평균의 단일 반사에 대해 약 0.25% 이하의 흡수 손실로 내부 전반사를 통해 광학 도파관 내에서 빛의 경로를 전파하는 단계를 포함한다.

전술한 배경기술 및 하기 상세한 설명 모두는 단지 대표적인 것이고, 청구범위의 본질 및 특징을 이해하기 위한 개요 또는 틀거리를 제공하도록 의도된 것으로 이해될 것이다. 수반되는 도면은 또 다른 이해를 제공하기 위해 포함되고, 본 명세서에 병합되며, 본 명세서의 일부를 구성한다. 도면은 하나 이상의 구현예를 예시하고, 상세한 설명과 함께 다양한 구현예의 원리 및 작동을 설명하는 역할을 한다.

도 1은 본 개시의 구현예에 따른 반사-방지 코팅을 갖는 물품의 단면도이다.
도 2는 본 개시의 구현예에 따른 다층 반사-방지 코팅의 상세도를 갖는 물품의 단면도이다.
도 3은 빛의 바운스의 수 대 청색 및 보라색 파장 빛의 반사의 그래프이다.
도 4a는 본 개시의 구현예에 따른 다층 반사-방지 코팅의 상세도를 갖는 물품의 또 다른 단면도이다.
도 4b는 본 개시의 구현예에 따른, 다층 반사-방지 코팅의 상세도를 갖는 물품의 또 다른 단면도이다.
도 4c는 비교 다층 반사-방지 코팅의 상세도를 갖는 물품의 단면도이다.
도 5a 내지 8c는 대표적 및 비교 코팅에 대한 각도 대 반사율의 그래프이다.

부가적인 특색 및 장점은 하기 상세한 설명에서 서술될 것이고, 부분적으로 하기 상세한 설명으로부터 기술분야의 당업자에게 명백하거나, 또는 하기 상세한 설명, 청구범위뿐만 아니라 첨부된 도면을 포함하는, 여기에 기재된 개시를 실행시켜 용이하게 인지될 것이다.

여기에 사용된 바와 같은, 용어 "및/또는"은, 둘 이상의 항목의 목록에서 사용될 때, 열거된 항목 중 어느 하나가 그 자체로 사용될 수 있거나, 또는 열거된 항목 중 둘 이상의 임의의 조합이 사용될 수 있는 것을 의미한다. 예를 들어, 조성물이 성분 A, B 및/또는 C를 함유하는 것으로 기재되면, 조성물은 A만; B만; C만; A와 B의 조합; A와 C의 조합; B와 C의 조합; 또는 A, B 및 C의 조합을 함유할 수 있다.

이 문서에서, 제1 및 제2, 상부 및 하부 등과 같은 관계 용어는 하나의 개체 또는 행동을 다른 개체 또는 행동과 구별하기 위해서만 사용되며, 그러한 개체 또는 행동들 사이의 어떤 실제의 그러한 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 암시하는 것은 아니다.

기술된 개시 및 다른 구성요소의 구성이 어느 특정 재료로 제한되지 않는다는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다. 여기에 개시된 개시의 다른 대표적인 구현예는 여기에서 달리 설명되지 않는 한 매우 다양한 재료로부터 형성될 수 있다.

대표적인 구현예에 나타낸 바와 같이, 본 개시의 구성요소의 구성 및 배열은 단지 예시적인 것임을 주목하는 것이 또한 중요하다. 본 개시에서는 소수의 구현예만이 상세히 설명되었지만, 본 개시를 검토하는 당업자는, 인용된 주제의 신규하고 자명하지 않은 교시 및 이점으로부터 실질적으로 벗어나지 않고, 많은 수정이 가능하다는 것을 쉽게 이해할 것이다(예를 들어, 다양한 요소의 크기, 치수, 구조, 형상 및 비율, 파라미터의 값, 장착 배열, 재료의 사용, 색상, 방향 등의 변화). 예를 들어, 일체로 형성된 것으로 나타낸 요소는 다수의 부분으로 구성될 수 있거나, 또는 다수의 부분으로 나타낸 요소는 일체로 형성될 수 있으며, 인터페이스의 동작은 반전되거나 다르게 변경될 수 있고, 구조 및/또는 부재, 또는 커넥터 또는 시스템의 다른 요소의 길이 또는 폭이 변경될 수 있으며, 요소들 사이에 제공되는 조정 위치의 속성 또는 수가 변경될 수 있다. 시스템의 요소 및/또는 어셈블리는 다양한 색상, 질감 및 조합으로, 충분한 강도 또는 내구성을 제공하는 다양한 재료 중 어느 것으로부터 구성될 수 있는 것에 주목해야 한다. 따라서, 이러한 모든 수정은 본 개시의 범주 내에 포함되도록 의도된다. 다른 대체, 수정, 변경 및 생략이, 본 개시의 사상으로부터 벗어나지 않으면서, 원하는 및 다른 대표적인 구현예의 설계, 작동 조건 및 배열에서 이루어질 수 있다.

이제 본 개시의 바람직한 구현예에 대해 상세히 참조가 이루어질 것이며, 그 예는 첨부된 도면에 예시되어 있다.

도 1을 참조하면, 하나 이상의 구현예에 따른 물품(1)은 기판(10) 및 기판 상에 배치된 반사-방지 코팅(20)을 포함한다. 기판(10)은 반사-방지 코팅(20)이 표면(12) 상에 배치되도록 대향 표면(12, 14)을 포함한다. 그러나, 반사-방지 코팅(20)이 표면(14)에만 또는 표면들(12 및 14) 둘다에 배치되는 것도 고려된다. 도 1의 구현예에서. 표면(14)은 표면(12)보다 사용자의 눈에 더 가깝게 배치될 수 있다. 부가적으로, 반사-방지 코팅(20)은 표면(12) 및/또는 표면(14)을 따라 기판(10)의 전체에 또는 전체보다 적게 배치될 수 있다. 반사-방지 코팅(20)은 기판(10)과 직접적으로 또는 간접적으로 접촉할 수 있다. 예를 들어, 접착 물질과 같은 하나 이상의 물질이 반사-방지 코팅(20)과 기판(10) 사이에 배치될 수 있다. 도 1의 구현예에서, 회절 광학 요소(미도시)는 하나 이상의 위치에서 표면(14) 상에 배치된다.

기판(10)은 전술한 바와 같이 광학 도파관일 수 있고, 유리 또는 유리-세라믹, 예를 들어, 실리케이트 유리, 알루미노실리케이트 유리, 알칼리 알루미노실리케이트 유리, 알칼린 알루미노실리케이트 유리, 보로실리케이트 유리, 보로-알루미노실리케이트 유리, 알칼리 알루미노보로실리케이트 유리, 알칼린 알루미노보로실리케이트 유리, 소다-석회 유리, 용융 석영(용융 실리카), 또는 기타 유형의 유리를 포함할 수 있다. 대표적인 유리 기판은 유리 코드 7980, 7979, 및 8655 하에 뉴욕, 코닝의 코닝 인코포레이티드에 의해 판매되는 HPFS^® 용융 실리카, 및 또한 뉴욕, 코닝의 코닝 인코포레이티드에 의해 판매되는 EAGLE XG^® 보로-알루미노실리케이트 유리를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 다른 유리 기판은 뉴욕, 코닝의 코닝 인코포레이티드에 의해 판매되는 Lotus^TM NXT 유리, Iris^TM 유리, WILLOW^® 유리, GORILLA^® 유리, VALOR^® 유리, 또는 PYREX^® 유리를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 다른 구현예에서, 기판(10)은, 예를 들어, 폴리스티렌(PS)(스티렌 공중합체 및 블렌드 포함), 폴리카보네이트(PC)(공중합체 및 블렌드 포함), 폴리에스테르(공중합체 및 블렌드 포함, 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 폴리에틸렌테레프탈레이트 공중합체 포함), 폴리올레핀(PO) 및 사이클릭폴리올레핀(사이클릭-PO), 폴리염화비닐(PVC), 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA)를 포함한 아크릴 중합체(공중합체 및 블렌드 포함), 열가소성 우레탄(TPU), 폴리에테르이미드(PEI) 및 이들 중합체 서로의 블렌드를 포함하는 열가소성 플라스틱과 같은 하나 이상의 투명 중합체를 포함한다. 다른 대표적인 중합체는 에폭시, 스티렌계, 페놀계, 멜라민 및 실리콘 수지를 포함한다. 반사-방지 코팅(20)의 물질은 아래에서 더 논의된다.

도 1에 나타낸 바와 같이. 가상 이미지의 빛(30)은 기판(10)의 축(A)을 따라 기판(10)을 통해 전파된다. 빛(30)이 전파됨에 따라, 빛은 기판(10)의 측면으로부터 각도(θ)로 바운스(bounce)된다. 위에서 논의된 바와 같이, 각도(θ)는, 빛(30)이 TIR을 통해 전파되기 위해,기판(10)의 임계 각도(스넬의 법칙으로부터 계산됨)보다 커야 한다. 여기에 개시된 구현예에서, 각도(θ)는 약 35도 초과, 또는 약 40도 초과, 또는 약 35도 내지 80도, 또는 약 40도 내지 약 80도, 또는 약 35도 내지 약 70도, 또는 약 40도 내지 약 70도, 또는 약 50도 내지 약 60도이다.

전통적인 코팅과 관련하여 위에서 또한 논의된 바와 같이, 약간의 흡수 손실이 발생할 수 있으며, 따라서 축 A를 따라 계속해서 전파되는 빛(30)의 양을 감소시킨다. 예를 들어, 일부 빛(35)은 기판(10)에 적용되는 전통적인 코팅에 의해 흡수될 수 있다. 흡수된 빛(35)은, 빛(30)이 축 (A)을 따라 전파됨에 따라 겪는, 각각의 바운스와 함께 흡수될 수 있다. 따라서, 전통적인 코팅의 경우, 위치 C에서의 빛의 양은 위치 B에서의 빛의 양보다 적다. 본 개시의 반사-방지 코팅은 전통적인 코팅에 비해 흡수된 빛(35)의 양을 감소시킨다. 본 개시의 몇몇 구현예에서, 및 아래에서 더 논의되는 바와 같이, 흡수된 빛(35)의 양은, 위치 C에서의 빛의 양이 위치 B에서의 빛의 양과 동일하도록, 0.0%이다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 반사-방지 코팅(20)은 다중 층의 물질을 포함한다. 예를 들어, 반사-방지 코팅(20)은 층(21-24)을 포함할 수 있다. 도 2의 구현예가 4개의 층을 개시하지만, 더 많거나 더 적은 층이 사용될 수 있는 것도 고려된다. 예를 들어, 반사-방지 코팅(20)은 1개, 2개, 3개, 5개, 6개, 7개, 8개, 9개, 10개, 11개, 12개 또는 12개 초과의 층을 포함할 수 있다. 몇몇 구현예에서, 반사-방지 코팅(20)은, 아래에서 더 논의되는 바와 같이, 원하는 두께를 얻기 위해 7개 이하의 층을 포함한다.

"층"이라는 용어는 단일 층을 포함할 수 있거나, 또는 하나 이상의 하위-층을 포함할 수 있다. 이러한 하위-층은 서로 직접 접촉할 수 있다. 서브-층은 동일한 물질 또는 둘 이상의 상이한 물질로부터 형성될 수 있다. 하나 이상의 대안적인 구현예에서, 하위-층은 그들 사이에 배치된 상이한 물질의 개재 층을 가질 수 있다. 하나 이상의 구현예에서, 층은 하나 이상의 인접하고 중단되지 않은 층 및/또는 하나 이상의 불연속적이고 중단된 층(즉, 서로 인접하여 형성된 상이한 물질을 갖는 층)을 포함할 수 있다. 또한 각각의 층, 예를 들어 각각의 층(21-24)은 그 인접 층과 직접 또는 간접적으로 접촉할 수 있다.

층 또는 하위-층들은 불연속 침착 또는 연속 침착 공정을 포함하는 당업계의 임의의 공지된 방법에 의해 형성될 수 있다. 하나 이상의 구현예에서, 층은 연속 침착 공정만을 사용하거나, 대안적으로, 불연속 침착 공정만을 사용하여 형성될 수 있다.

아래에서 추가로 논의되는 바와 같이, 층의 수, 각 층의 두께, 및 각 층의 물질은 빛의 최소 또는 제로 흡수를 갖는 코팅을 제공하도록 최적화된다. 따라서, 여기에 개시된 코팅은 TIR 하에서 증가된 반사율을 갖는다. 부가적으로, 여기에 개시된 코팅은 실제 이미지에 대한 투과율(transmittance)을 증가시킨다.

반사-방지 코팅(20)의 개별 층은 동일하거나 상이한 물질을 포함할 수 있고, 다른 층과 동일하거나 상이한 굴절률을 가질 수 있다. 예를 들어, 층들은 상대적으로 높은 굴절률을 갖는 제1 물질 또는 상대적으로 낮은 굴절률을 갖는 제2 물질을 각각 포함할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 층들(21 및 23)은 상대적으로 높은 굴절률을 갖는 제1 물질을 포함할 수 있고, 층들(22 및 24)은 상대적으로 낮은 굴절률을 갖는 제2 물질을 포함할 수 있다. 이 구현예에서, 두 층 모두가 상대적으로 높은 굴절률을 갖는 물질을 포함하는 한, 층(21)의 특정 물질은 층(23)의 특정 물질과 동일하거나 상이하다는 것이 또한 고려된다. 유사하게, 두 층 모두가 상대적으로 낮은 굴절률을 갖는 물질을 포함하는 한, 층(22)의 특정 물질은 층(24)의 특정 물질과 동일하거나 상이하다.

제1 물질은 기판(10)의 굴절률보다 높은 굴절률을 가질 수 있다. 몇몇 구현예에서, 제1 물질은 850 nm에서 약 1.6 이상, 또는 약 1.7 또는 약 1.8 이상, 또는 약 1.9 이상, 또는 약 2.0 이상, 또는 약 2.1 이상, 또는 약 2.2 이상, 또는 약 2.3 이상, 또는 약 2.4 이상, 또는 약 2.5 이상, 또는 약 2.6 이상의 굴절률을 갖는다. 대표적인 물질은, 예를 들어, Nb₂O₂, TiO₂, Ta₂O₅, HfO₂, Sc₂O₃, SiN, SiO_xN, 및 AlO_xN을 포함한다.

제2 물질은 기판(10)의 굴절률보다 작은 굴절률을 가질 수 있다. 몇몇 구현예에서, 제2 물질은 850 nm에서 약 1.6 이하, 또는 약 1.5 이하, 또는 약 1.4 이하, 또는 약 1.3 이하, 또는 약 1.2 이하의 굴절률을 갖는다. 대표적인 물질은, 예를 들어, SiO₂, MgF₂, 및 AlF₃를 포함한다.

몇몇 구현예에서, 기판(10)은 850 nm에서 약 1.5, 또는 약 1.6, 또는 약 1.7의 굴절률을 갖는 유리를 포함하고, 제1 물질은 850 nm에서 약 1.5, 또는 약 1.6, 또는 약 1.7보다 큰 굴절률을 갖고, 제2 물질은 850 nm에서 약 1.5, 또는 약 1.6, 또는 약 1.7 미만의 굴절률을 갖는다.

제2 물질의 굴절률에 대한 제1 물질의 굴절률의 비율은 약 1.3 이상, 또는 약 1.4 이상, 또는 약 1.5 이상, 또는 약 1.6 이상, 또는 약 1.7 이상이다. 비율이 높을수록 유리하게는 전체 층의 수가 감소하면서 더 높은 투과율을 제공하고, 따라서 유리하게는 코팅의 전체 두께를 감소시킨다.

반사-방지 코팅(20)의 층은 제1 물질 및 제2 물질의 교호하는 층을 포함할 수 있다. 기판(10)에 직접 인접한 반사-방지 코팅의 층(20)(예를 들어, 층(21))은 제1 물질을 포함할 수 있다. 부가적으로, 기판(10)으로부터 가장 멀리 있는 반사-방지 코팅의 층(20)(예를 들어, 층(24))은 제2 물질을 포함할 수 있다.

반사-방지 코팅(20)의 총 두께는 약 300nm 이하, 또는 약 250nm 이하, 또는 약 200nm 이하일 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 반사-방지 코팅(20)의 총 두께는 약 50 nm 이상, 또는 약 75 nm 이상, 또는 약 80 nm 이상, 또는 약 90 nm 이상, 또는 약 100 nm 이상, 약 125 nm 이상, 또는 약 150 nm 이상일 수 있다. 몇몇 구현예에서, 코팅은 약 75 nm 내지 약 300 nm, 또는 약 100 nm 내지 약 250 nm, 또는 약 200 nm 내지 약 250 nm, 또는 약 125 nm 내지 약 225 nm 범위의 총 두께를 갖는다.

반사-방지 코팅(20)의 총 두께는 층에 대해 선택된 물질에 따라 맞춰지고 최적화될 수 있다. 또한, 총 두께는 빛(30)을 적절하게 전파하기에 충분히 두꺼워야 하며, 그러나, 충분한 유연성을 제공하고 제조 비용을 줄이기 위해 또한 충분히 얇아야 합니다. 몇몇 구현예에서, 반사 방지 코팅(20)의 총 두께는 여전히 유연성 및 감소된 제조 비용을 유지하며서, 원하는 빛의 전파를 제공하기 위해 약 250 nm 미만이다.

제1 물질을 포함하는 모든 층의 총 두께는 흡수된 빛(35)의 양을 감소시키기 위해 제2 물질을 포함하는 모든 층의 총 두께보다 작을 수 있다. 상대적으로 높은 굴절률을 갖는 제1 물질은, 상대적으로 낮은 굴절률을 갖는 제2 물질 전에, 빛(30)을 흡수하기 시작한다. 따라서, 제1 물질 층들의 총 두께는 감소된 흡수를 제공하기 위해 감소될 수 있다.

제2 물질 층들의 총 두께에 대한 제1 물질 층들의 총 두께의 비율은 0.2 내지 0.8, 또는 약 0.3 내지 0.7, 또는 약 0.4 내지 0.6 또는 약 0.5의 범위이다. 제1 물질 층들의 총 두께는 약 120 nm 이하, 또는 약 110 nm 이하, 또는 약 100 nm 이하, 또는 약 90 nm 이하, 또는 약 80 nm 이하, 또는 약 70 nm 이하, 또는 약 60 nm 이하, 또는 약 50 nm 이하일 수 있다. 몇몇 구현예에서, 제1 물질 층들의 총 두께는 약 20 nm 내지 약 70 nm, 또는 약 30 nm 내지 약 60 nm 또는 약 40 nm 내지 약 55 nm 범위이다. 예를 들어, 제1 물질 층들의 총 두께는 약 31 nm, 또는 약 35 nm, 또는 약 38 nm, 또는 약 50 nm, 또는 약 54 nm, 또는 약 55 nm이다. 제2 물질 층들의 총 두께는 약 100 nm 이상, 또는 약 120 nm 이상, 또는 약 130 nm 이상, 또는 약 140 nm 이상, 또는 약 150 nm 이상, 또는 약 160 nm 이상, 또는 약 170 nm 이상일 수 있다. 몇몇 구현예에서, 제2 물질 층들의 총 두께는 약 100 nm 내지 약 180 nm, 또는 약 115 nm 내지 약 165 nm, 또는 약 130 nm 내지 약 150 nm 범위이다. 예를 들어, 제2 물질 층들의 총 두께는 약 130 nm, 또는 약 140 nm, 또는 약 149 nm, 또는 약 155 nm이다.

하나 이상의 제1 물질 층이 하나 이상의 다른 제1 물질 층과 상이한 두께를 가질 수 있다는 것은 본 개시의 범위 내에 있다. 유사하게, 하나 이상의 제2 물질층은 하나 이상의 다른 제2 물질층과 상이한 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 도 2를 참조하면, 층(21 및 23)은 둘 다 제1 물질을 포함할 수 있지만, 층(21)은 층(23)과 상이한 두께를 가질 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 층(22 및 24)은 둘 다 제2 물질을 포함할 수 있지만, 층(22)은 층(24)와 상이한 두께를 가질 수 있다. 또한 모든 층(21-24)은 서로 다른 두께를 갖는 것으로 고려된다.

예를 들어, 기판(10)에 직접 인접한 반사-방지 코팅(20)의 층(도 2의 층(21))은 약 5 nm 내지 약 60 nm, 또는 약 10 nm 내지 약 50 nm, 또는 약 15 nm 내지 약 45 nm, 또는 약 20 nm 내지 약 40 nm, 또는 약 25 nm 내지 약 35 nm 범위의 두께를 가질 수 있다. 위에서 논의된 바와 같이, 기판(10)에 직접 인접한 반사-방지 코팅(20)의 이 층은 감소된 흡수를 제공하기 위해 감소된 두께를 가질 수 있다. 몇몇 구현예에서, 반사-방지 코팅(20)의 이러한 층은 약 15 nm, 또는 약 17 nm, 또는 약 20 nm, 또는 약 23 nm, 또는 약 25 nm, 또는 약 27 nm의 두께를 갖는다. 반사-방지 코팅(20)의 이 층은 제1 물질을 포함할 수 있고, 제1 물질을 포함하는 나머지 층들 각각보다 얇은 두께를 가질 수 있다.

각각의 제1 물질 층의 두께는 기판(10)으로부터 멀어질 때(즉, 도 2에서 위쪽으로 이동할 때) 증가할 수 있다. 따라서, 구현예들에서 층들(21 및 23)이 제1 물질을 포함할 때, 층(23)은 층(21)보다 더 큰 두께를 가질 수 있다. 각각의 제2 물질 층의 두께는 또한 기판(10)으로부터 멀어질 때 증가할 수 있다. 따라서, 구현예들에서 층들(22 및 24)이 제2 물질을 포함할 때, 층(24)은 층(22)보다 더 큰 두께를 가질 수 있다.

위에서 논의된 바와 같이, 층의 수, 각 층의 두께, 및 반사-방지 코팅의 각 층의 물질은 TIR 하에서 감소된 빛(30)의 흡수를 제공하도록 최적화된다. 따라서, 반사-방지 코팅(20)은 적색 파장 범위(예를 들어, 625 nm 내지 740 nm) 내의 모든 파장에서의 빛이 기판(10) 내에서 빛의 단일 반사(즉, 바운스)에 대해 약 0.0%의 흡수 손실을 가지면서 전파되게 한다. 부가적으로 또는 대안적으로, 반사-방지 코팅(20)은 녹색 파장 범위(예를 들어, 500 nm 내지 565 nm) 내의 모든 파장에서의 빛이 빛의 단일 반사(즉, 바운스)에 대해 약 0.0%의 흡수 손실을 가지면서 기판(10) 내에서 전파되게 한다. 부가적으로 또는 대안적으로, 반사-방지 코팅(10)은 청색 및 보라색 파장 범위(예를 들어, 425 nm 내지 495 nm) 내의 모든 파장에서의 빛이 빛의 단일 반사(즉, 바운스)에 대해 약 6.0% 이하, 또는 약 5.0% 이하, 또는 약 4.0% 이하, 또는 약 3.0% 이하, 또는 약 2.0% 이하, 또는 약 1.5% 이하, 또는 약 1.0% 이하, 또는 약 0.75% 이하, 또는 약 0.60% 이하, 또는 약 0.50% 이하, 또는 약 0.40% 이하, 또는 약 0.25% 이하, 또는 약 0.20% 이하, 또는 약 0.10% 이하, 또는 약 0.05% 이하, 또는 약 0.04% 이하, 또는 약 0.03% 이하, 또는 약 0.02% 이하, 또는 약 0.01% 이하, 또는 약 0.0%의 흡수 손실로 기판(10) 내에서 전파되게 한다. 청색/보라색 파장 범위 내의 빛은 더 짧은 파장을 가지므로, 적색 및 녹색 파장 범위 내의 빛보다 더 많은 에너지를 갖는다는 점에 유의한다. 따라서, 전통적으로 더 많은 양의 청색/보라색 파장 빛이 적색 또는 녹색 파장 빛보다 반사-방지 코팅에 의해 흡수된다. 그러나, 본 개시의 반사-방지 코팅은 적색 및 녹색 파장 빛뿐만 아니라 청색/보라색 파장 빛의 흡수량을 감소시킨다.

빛(30)은 위에서 논의된 바와 같이 기판(10) 내에서 여러 번 전파하기 때문에, 심지어 소량의 흡수도 빛의 많은 반사(즉, 바운스) 후에 합성(compound)된다. 따라서, 소량의 빛만이 기판(10) 내에서 빛(30)의 각각의 반사로 흡수되더라도, 소량의 흡수된 빛은 예를 들어 기판(10) 내에서 20회 또는 25회 반사 후에 빠르게 확대(escalate)된다. 예를 들어, 도 3에 나타낸 바와 같이, 빛의 경로 D는 각각의 빛의 바운스로 99%의 반사를 가지며(이는 빛의 각각의 바운스로 1%의 흡수 손실에 해당), 빛의 경로 H는 각각의 빛의 바운스로 99.9%의 반사를 갖는다(이는 빛의 각각의 바운스로 0.1%의 흡수 손실에 해당). TIR 하에서, 빛은 코팅에 의해 흡수되거나 또는 코팅으로부터 반사된다. 따라서, TIR 하에서 A+R=100%이고, 여기서 A는 흡수된 빛의 양이고 R은 반사된 빛의 양이다. TIR 하에서 빛이 전파될 때 손실되는 빛의 양을 줄이기 위해 더 높은 반사 퍼센트(더 낮은 흡수 퍼센트와 동등함)을 갖는 것이 바람직하다는 것을 다시 주목한다.

또한 도 3에 도시된 바와 같이, 빛의 5 바운스 후, 빛의 경로 D 및 H의 청색/보라색 파장 범위에서 반사된 빛의 차이는 다소 최소화된다(빛 경로 D에 대해 약 95% 및 빛의 경로 H에 대해 약 99%). 그러나, 20 바운스 후, 빛의 경로 D 및 H의 청색/보라색 파장 범위에서 반사빛의 차이는 더 크다(빛의 경로 D의 경우 약 81%, 및 빛의 경로 H의 경우 약 98%). 30 바운스 후, 빛의 경로 D 및 H의 청색/보라색 파장 범위에서 반사된 빛의 차이는 훨씬 더 커진다(빛의 경로 D의 경우 약 75%, 및 빛의 경로 H의 경우 약 97%). 빛의 경로 D 및 H는 빛의 각각의 바운스에 대한 흡수 손실에서 단지 작은 차이를 갖는다. 그러나, 이 작은 차이는 빛이 TIR 하에서 많은 바운스를 겪을 때 크게 증가한다. 위에서 논의된 바와 같이, 여기에 개시된 반사-방지 코팅은 심지어 TIR 하에서 많은 바운스 후에도 빛의 최소 또는 제로 흡수를 제공하도록 최적화된다.

여기에 개시된 반사-방지 코팅은 또한 적색, 녹색 및 청색/보라색 파장의 모든 파장에 대해 약 95.0% 이상의 투과율(transmittance), 또는 약 96.0% 이상, 또는 약 97.0% 이상, 또는 약 98.0% 이상, 또는 약 98.5% 이상, 또는 약 99.0% 이상, 또는 약 99.2% 이상, 또는 약 99.5% 이상, 또는 약 99.6% 이상, 또는 약 99.7% 이상, 또는 약 99.8% 이상, 또는 약 99.9% 이상, 또는 100%를 갖는다. 이들 개시된 투과율은 반사-방지 도파관의 종방향 길이에 직교하는 방향을 기준으로 한다. 위에서 논의된 바와 같이, 가상 이미지 및 실제 이미지의 빛의 경로는 광학 도파관 밖으로 결합되거나 광학 도파관을 통해 전송(transmit)되고, 사용자의 눈에서 중첩되어 사용자를 위한 증강 현실 또는 가상 현실을 생성한다. 따라서, 본 개시의 반사-방지 코팅은 유리하게는 높은 투과율을 제공하고, 이는 사용자를 위해 생성된 이미지의 품질을 증가시킨다.

도 4a는 반사-방지 코팅(200)의 층(210 및 230)이 둘 다 Nb₂O₂(제1 물질 층)를 포함하고, 반사-방지 코팅(200)의 층(220 및 240)이 둘 다 MgF₂(제2 물질 층)를 포함하는 물품(100)의 대표적인 구현예이다. 이 구현예에서, 층(210)은 기판(10)에 직접 인접하고, 층(230)의 두께보다 얇은 두께를 갖는다. 보다 구체적으로, 층(210)은 17.50 nm의 두께를 갖고, 층(230)은 21.20 nm의 두께를 갖는다. 부가적으로, 층(220)은, 층(240)의 111.70 nm 두께보다 작은, 38.23 nm의 두께를 갖는다. 제1 물질 층(층 210+230)의 총 두께는 38.70 nm이고, 제2 물질 층(층 220+240)의 총 두께는 149.93 nm이다. 이 구현예에서 반사-방지 코팅(200)의 총 두께는 188.63 nm이다.

도 4b는 반사-방지 코팅(2000)의 층(2100 및 2300)이 둘 Ta₂O₅(제1 물질 층)를 포함하고, 반사-방지 코팅(2000)의 층(2200 및 2400)이 둘 다 MgF₂(제2 물질 층)를 포함하는 물품(1000)의 제2 대표적인 구현예이다. 이 구현예에서, 층(2100)은 기판(10)에 직접 인접하고, 층(2300)의 두께보다 얇은 두께를 갖는다. 보다 구체적으로, 층(2100)은 25.17 nm의 두께를 갖고, 층(2300)은 28.85 nm의 두께를 갖는다. 부가적으로, 층(2200)은, 층(2400)의 108.94 nm 두께보다 작은, 31.91 nm의 두께를 갖는다. 제1 물질 층(층 2100+2300)의 총 두께는 54.02 nm이고, 제2 물질 층(층 2200+2400)의 총 두께는 140.85 nm이다. 이 구현예에서 반사-방지 코팅(2000)의 총 두께는 194.87 nm이다.

도 4c는 6개의 물질 층을 갖는 반사-방지 코팅(3000)을 갖는 물품의 비교 예를 제공한다. 도 4c에 나타낸 바와 같이, 비교 코팅(3000)은 도 4a 및 4b의 대표적인 코팅보다 더 많은 층 및 더 큰 총 두께를 갖는다. 구체적으로, 비교 코팅(3000)은, 대표적인 코팅(200)의 188.63 nm 두께보다 크고 대표적인 코팅(2000)의 194.87 nm 두께보다 큰, 261.70 nm의 총 두께를 갖는다. 또한, 도 4c의 비교 코팅(3000)의 고 굴절률 물질(Ta₂O₅)의 총 두께는 126.25 nm이고, 이는 코팅(200)에 대한 38.70 nm 두께 및 코팅(2000)의 54.02 nm 두께보다 훨씬 더 크다. 비교예는 더 많은 양의 높은 굴절률을 갖는 물질을 갖기 때문에, 아래에 나타낸 바와 같이, 더 높은 흡수율(및, 따라서 더 낮은 반사율)을 갖는다.

도 5a 내지 도 5c는 425 nm 빛의 경로에 대한 비교 코팅(3000)과 대표적인 코팅(200, 2000)의 퍼센트 반사율의 비교를 제공한다. 도 5a 내지 도 5c에서, 빛은 광학 도파관의 임계각보다 높기 위해, 약 40도 내지 약 70도의 각도로 TIR을 통해 전파된다는 것에 주목한다. 위에서 논의한 바와 같이, 빛의 경로는 TIR 하에서 전파되기 위해 임계각보다 큰 각도로 광학 도파관 내에서 전파되어야 한다.

편광은 s 편광(입사 평면에 수직) 및 p 편광(입사 평면에 평행)의 두 가지 직교 선형 편광 상태를 포함한다는 점도 주목해야 한다. 도 5a 내지 도 5c는 s-편광된 빛, p-편광된 빛, 및 평균 s-편광된 및 p-편광된 빛에 대한 퍼센트 반사율을 도시한다. 평균 s-편광 및 p-편광 플롯은 비교 목적을 위해 아래에서 논의된다. 더 높은 반사율을 갖는 평균 s-편광 및 p-편광 플롯은 사용자에 의해 보이는 이미지에서 색상 이동 및 밝기의 불균일성을 감소시킨다. 이는 또한 이미지의 줄무늬(striation) 또는 스트리크(streak)를 감소시키고, 따라서 사용자를 위한 시야 품질을 증가시킨다.

평균 s-편광 및 p-편광 플롯은 비교 코팅(3000)(도 5c)을 사용할 때와 비교하여 대표적인 코팅(200)(도 5a) 및 대표적인 코팅(2000)(도 5b)을 사용할 때 더 높은 퍼센트 반사율을 갖는다. 예를 들어, 대표적인 코팅(200)(도 5a) 또는 대표적인 코팅(2000)(도 5b)을 사용할 때, 평균 s-편광 및 p-편광 플롯은 40도 내지 70도의 각도 범위에 걸쳐 99.75% 초과의 반사율을 갖는다. 반대로, 비교 코팅(3000)(도 5c)을 사용할 때, 평균 s-편광 및 p-편광 플롯은 이 각도 범위에 걸쳐 99.75% 반사율 아래로 떨어진다. 따라서, 비교 코팅(3000)은, 425 nm 빛을 사용할 때, 더 적은 퍼센트 반사율(및, 따라서, 더 높은 퍼센트 흡수율)을 갖는다.

도 6a 내지 도 6c는 435 nm 빛의 경로에 대한 비교 코팅(3000)과 디표적인 코팅(200 및 2000)의 퍼센트 반사율의 비교를 제공한다. 도 5a 내지 도 5c와 유사하게, 평균 s-편광 및 p-편광 플롯 각각은, 비교 코팅(3000)(도 6c)을 사용할 때와 비교하여, 대표적인 코팅(200)(도 6a) 및 대표적인 코팅(2000)(도 6b)을 사용할 때, 더 높은 퍼센트 반사율을 갖는다. 예를 들어, 대표적인 코팅(200)(도 6a) 또는 대표적인 코팅(2000)(도 6b)을 사용할 때, 평균 s-편광 및 p-편광 플롯은 40도 내지 70도의 각도 범위에 걸쳐 99.85% 이상의 반사율을 갖는다. 반대로, 비교 코팅(3000)(도 6c)을 사용할 때, 평균 s-편광 및 p-편광 플롯은 이 각도 범위에 걸쳐 99.85% 반사율 아래로 떨어진다. 따라서, 비교 코팅(3000)은, 435 nm 빛을 사용할 때, 더 적은 퍼센트 반사율(및, 따라서, 더 높은 퍼센트 흡수율)을 갖는다.

도 7a 내지 도 7c는 445 nm 빛의 경로에 대한 비교 코팅(3000)과 디표적인 코팅(200 및 2000)의 퍼센트 반사율의 비교를 제공한다. 도 5a 내지 도 5c와 유사하게, 평균 s-편광 및 p-편광 플롯 각각은, 비교 코팅(3000)(도 7c)을 사용할 때와 비교하여, 대표적인 코팅(200)(도 7a) 및 대표적인 코팅(2000)(도 7b)을 사용할 때, 더 높은 퍼센트 반사율을 갖는다. 예를 들어, 대표적인 코팅(200)(도 7a) 또는 대표적인 코팅(2000)(도 7b)을 사용할 때, 평균 s-편광 및 p-편광 플롯은 40도 내지 70도의 각도 범위에 걸쳐 99.85% 초과의 반사율을 갖는다. 반대로, 비교 코팅(3000)(도 7c)을 사용할 때, 평균 s-편광 및 p-편광 플롯은 이 각도 범위에 걸쳐 99.85% 반사율 아래로 떨어진다. 따라서, 비교 코팅(3000)은 445 nm 빛을 사용할 때 더 적은 퍼센트 반사율(및, 따라서, 더 높은 퍼센트 흡수율)을 갖는다.

도 8a 내지 도 8c는 448 nm 빛의 경로에 대한 비교 코팅(3000)과 대표적인 코팅(200 및 2000)의 퍼센트 반사율의 비교를 제공한다. 도 5a 내지 도 5c와 유사하게, 평균 s-편광 및 p-편광 플롯 각각은 비교 코팅(3000)(도 8c)을 사용할 때와 비교하여 대표적인 코팅(200)(도 8a) 및 대표적인 코팅(2000)(도 8b)을 사용할 때 더 높은 퍼센트 반사율을 갖는다. 예를 들어, 대표적인 코팅(200)(도 8a) 또는 대표적인 코팅(2000)(도 8b)을 사용할 때, 평균 s-편광 및 p-편광 플롯은 40도 내지 70도의 각도 범위에 걸쳐 99.85% 초과의 반사율을 갖는다. 반대로, 비교 코팅(3000)(도 8c)을 사용할 때, 평균 s-편광 및 p-편광 플롯은 이 각도 범위에 걸쳐 99.85% 반사율 아래로 떨어진다. 따라서, 비교 코팅(3000)은 448 nm 빛을 사용할 때 더 적은 퍼센트 반사율(및, 따라서, 더 높은 퍼센트 흡수율)을 갖는다.

여기에 개시된 대표적인 코팅은, 반사율을 감소시키고, 눈부심을 감소시키며, 투과율을 증가시키고, 및 이미지가 상이한 각도로부터 관찰될 때 색상 이동을 감소시키기 위해, 물질의 층 수, 각각의 층의 두께, 및 각각의 층의 특정 물질을 최적화한다.

본 개시는 또한, 도파관이 본 개시의 광학 도파관 및 반사-방지 코팅을 포함하도록, 반사-방지 도파관 내에서 빛의 경로를 전파하는 방법을 포함한다. 따라서, 상기 방법은 위에서 논의된 바와 같이 감소된 흡수 손실(증가된 반사) 및 증가된 투과율로 TIR을 통해 빛의 경로를 전파하는 단계를 포함한다.

본 개시의 구현예들에 대한 설명은 총 망라한 것이거나 본 개시를 제한하도록 의도되지 않는다. 본 개시의 특정 구현예 및 실시예가 예시의 목적으로 여기에 설명되지만, 다양한 균등한 변형이, 관련 기술 분야의 통상의 기술자가 인식하는 바와 같이, 본 개시의 범주 내에서 가능하다. 이러한 변형은 개시된 구현예에 나타낸 치수 및/또는 물질의 변경을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다.

Claims

반사-방지 코팅으로서:
상대적으로 높은 굴절률을 갖는 제1 물질을 각각 포함하는 복수의 제1 층들; 및
상대적으로 낮은 굴절률을 갖는 제2 물질을 각각 포함하는 복수의 제2 층들을 포함하고,
여기서
제1 물질을 포함하는 제1 층들의 총 두께는 약 120 nm 이하이고,
빛이 내부 전반사 하에서 전파될 때, 반사-방지 코팅은 약 425 nm 내지 약 495 nm의 모든 파장에서, 빛의 s-편광 및 p-편광의 평균의 단일 반사에 대해 약 0.25% 이하의 빛을 흡수하도록 구성되는, 반사-방지 코팅.
청구항 1에 있어서,
빛이 내부 전반사 하에서 전파될 때, 반사-방지 코팅은 약 425 nm 내지 약 495 nm의 모든 파장에서, 빛의 s-편광 및 p-편광의 평균의 단일 반사에 대해 약 0.20% 이하의 빛을 흡수하도록 구성되는, 반사-방지 코팅.
청구항 1에 있어서,
빛이 내부 전반사 하에서 전파될 때, 반사-방지 코팅은 약 425 nm 내지 약 495 nm의 모든 파장에서, 빛의 s-편광 및 p-편광의 평균의 단일 반사에 대해 약 0.15% 이하의 빛을 흡수하도록 구성되는, 반사 방지 코팅.
청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
반사-방지 코팅은 제1 물질 및 제2 물질의 교호층을 포함하는, 반사-방지 코팅.
청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
제1 물질은 850 nm에서 약 1.8 이상의 굴절률을 갖는, 반사-방지 코팅.
청구항 5에 있어서,
제1 물질은 850 nm에서 약 1.9 이상의 굴절률을 갖는, 반사-방지 코팅.
청구항 6에 있어서,
제1 물질은 850 nm에서 약 2.0 이상의 굴절률을 갖는, 반사-방지 코팅.
청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서,
제1 물질은 Nb₂O₂, TiO₂, Ta₂O₅, HfO₂, Sc₂O₃, SiN, SiOxN, 및 AlOxN 중 적어도 하나를 포함하는, 반사-방지 코팅.
청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 있어서,
제1 층들의 총 두께는 약 100 nm 이하인, 반사-방지 코팅.
청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 있어서,
복수의 제1 층들 중 제1 층은 약 10 nm 내지 약 50 nm 범위의 두께를 갖는, 반사-방지 코팅.
청구항 1 내지 10 중 어느 한 항에 있어서,
제2 물질은 850 nm에서 약 1.5 이하의 굴절률을 갖는, 반사-방지 코팅.
청구항 1 내지 11 중 어느 한 항에 있어서,
제2 물질은 SiO₂, MgF₂, 및 AlF₃중 적어도 하나를 포함하는, 반사-방지 코팅.
청구항 1 내지 12 중 어느 한 항에 있어서,
제2 층들의 총 두께는 약 150 nm 이하인, 반사-방지 코팅.
청구항 1 내지 13 중 어느 한 항에 있어서,
제1 층들의 총 두께는 제2 층들의 총 두께보다 미만인, 반사-방지 코팅.
청구항 1 내지 14 중 어느 한 항에 있어서,
제2 층들의 총 두께에 대한 제1 층들의 총 두께의 비는 약 0.3 내지 약 0.7 범위인, 반사-방지 코팅.
청구항 1 내지 15 중 어느 한 항에 있어서,
조합된 제1 층들의 총 두께 및 제2 층들의 총 두께는 약 250 nm 이하인, 반사-방지 코팅.
청구항 1 내지 16 중 어느 한 항에 있어서,
조합된 제1 층들 및 제2 층들의 총 수는 7개 층 이하인, 반사-방지 코팅.
청구항 17에 있어서,
조합된 제1 층들 및 제2 층들의 총 수는 4개 층인, 반사-방지 코팅.
청구항 1 내지 18 중 어느 한 항에 있어서,
반사-방지 코팅의 투과율은 약 98.0% 이상인, 반사-방지 코팅.
청구항 19에 있어서,
반사-방지 코팅의 투과율(percent transmission)은 약 98.5% 이상인, 반사-방지 코팅.
청구항 20에 있어서,
반사-방지 코팅의 투과율은 약 99.0% 이상인, 반사-방지 코팅.
청구항 21에 있어서,
반사-방지 코팅의 투과율은 약 99.5% 이상인, 반사-방지 코팅.
청구항 1 내지 22 중 어느 한 항에 있어서,
빛의 경로는 약 40도 내지 약 70도 범위의 굽힘 각도로 내부 전반사 하에서 전파되는, 반사-방지 코팅.
반사-방지 도파관으로서,
내부 전반사를 통해 빛의 경로를 전파하도록 구성된 광학 도파관; 및
광학 도파관의 표면 상에 반사-방지 코팅을 포함하고,
반사-방지 코팅은 상대적으로 높은 굴절률을 갖는 제1 물질을 각각 포함하는 복수의 제1 층들 및 상대적으로 낮은 굴절률을 갖는 제2 물질을 각각 포함하는 복수의 제2 층들을 포함하며,
여기서:
제1 물질을 포함하는 제1 층들의 총 두께는 약 120 nm 이하이고,
빛이 내부 전반사 하에서 전파될 때, 반사-방지 코팅은 약 425 nm 내지 약 495 nm의 모든 파장에서, 빛의 s-편광 및 p-편광의 평균의 단일 반사에 대해 약 0.25% 이하의 빛을 흡수하도록 구성되는, 반사-방지 도파관.
청구항 24에 있어서,
제1 물질은 광학 도파관의 굴절률보다 큰 굴절률을 갖고, 제2 물질은 광학 도파관의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는, 반사-방지 도파관.
청구항 24 또는 25에 있어서,
광학 도파관에 직접 인접하는 복수의 제1 층들의 제1 층은 약 5 nm 내지 약 60 nm 범위의 두께를 갖는, 반사-방지 도파관.
청구항 26에 있어서,
광학 도파관에 직접 인접하는 복수의 제1 층들의 제1 층은 약 15 nm 내지 약 45 nm 범위의 두께를 갖는, 반사-방지 도파관.
광학 도파관 및 광학 도파관의 표면 상의 반사-방지 코팅을 포함하는 반사-방지 도파관 내에서 빛의 경로를 전파하는 방법으로서, 상기 방법은:
약 425 nm 내지 약 495 nm의 모든 파장에서, 빛의 s- 및 p-편광의 평균의 단일 반사에 대해 약 0.25% 이하의 흡수 손실로 내부 전반사를 통해 광학 도파관 내에서 빛의 경로를 전파하는 단계를 포함하는, 빛의 경로를 전파하는 방법.
청구항 28에 있어서,
약 425 nm 내지 약 495 nm의 모든 파장에서, 빛의 s-편광 및 p-편광의 평균의 단일 반사에 대해 약 0.20% 이하의 흡수 손실로 내부 전반사를 통해 빛의 경로를 전파하는 단계를 더욱 포함하는, 빛의 경로를 전파하는 방법.
청구항 29에 있어서,
약 425 nm 내지 약 495 nm의 모든 파장에서, 빛의 s-편광 및 p-편광의 평균의 단일 반사에 대해 약 0.15% 이하의 흡수 손실로 내부 전반사를 통해 빛의 경로를 전파하는 단계를 더욱 포함하는, 빛의 경로를 전파하는 방법.
청구항 28 내지 30 중 어느 한 항에 있어서,
반사-방지 도파관의 종방향 길이에 직교하는 방향으로 약 98.0% 이상의 투과율로 반사-방지 코팅을 통해 빛의 경로를 투과(transmit)시키는 단계를 더욱 포함하는, 빛의 경로를 전파하는 방법.
청구항 31에 있어서,
반사-방지 도파관의 종방향 길이에 직교하는 방향으로 약 98.5% 이상의 투과율로 반사-방지 코팅을 통해 빛의 경로를 투과시키는 단계를 더욱 포함하는, 빛의 경로를 전파하는 방법.
청구항 32에 있어서,
반사-방지 도파관의 종방향 길이에 직교하는 방향으로 약 99.0% 이상의 투과율로 반사-방지 코팅을 통해 빛의 경로를 투과시키는 단계를 더욱 포함하는, 빛의 경로를 전파하는 방법.
청구항 33에 있어서,
반사-방지 도파관의 종방향 길이에 직교하는 방향으로 약 99.5% 이상의 투과율로 반사-방지 코팅을 통해 빛의 경로를 투과시키는 단계를 더욱 포함하는, 빛의 경로를 전파하는 방법.