TW202106650A - 具有傳輸微波訊號並反射紅外線訊號的金屬層的窗 - Google Patents
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Abstract
窗結構包括傳輸微波訊號並反射紅外線訊號的金屬層。微波訊號係頻率在微波頻率譜(亦稱作微波頻譜)的訊號。微波頻譜從300兆赫(MHz)延續到300吉赫(GHz)。紅外線訊號係頻率在紅外線頻率譜(亦稱作紅外線頻譜)的訊號,紅外線頻譜從300 GHz延續到430太赫(THz)。金屬層可為電氣不連續金屬層及/或物理不連續金屬層的不連續金屬層。
Description
本申請案根據專利法法規主張西元2019年4月10日申請的美國臨時專利申請案第62/831,839號的優先權權益,該臨時申請案全文內容以引用方式併入本文中。
大體而言,本發明係針對窗結構實施例和相關製造及使用方法實施例,其中窗結構配置以傳輸微波訊號並反射(例如排除)紅外線訊號。更特定言之,本發明係針對包括玻璃層和金屬層的窗結構,其中金屬層形成於玻璃層上,使金屬層配置以傳輸頻率28吉赫至60吉赫的訊號並進一步配置以反射具紅外線頻率的訊號。
近來窗設計革新係使窗具有更高能源效率。窗可具有單片玻璃(例如窗格)或多片玻璃。每片可包括單層玻璃或用黏著劑附接的多層玻璃。現代窗的能量效率通常係藉由使用低熱發射率塗層(亦稱作低E塗層)覆蓋至少一片的表面及/或使用具較小導熱率的鈍氣填充片間空間而提高。各低E塗層管控入射塗層的電磁(EM)輻射。
低E塗層通常為金屬。例如,銀常用作低E塗層。因此,除為提高能量效率而阻擋紅外頻率外,低E塗層一般還反射用於蜂巢通信的頻率。低E塗層可使頻率大於1.0吉赫(GHz)的微波衰減至多40分貝(dB)。建築材料通常容許3G和4G蜂巢系統所用頻率0.6 GHz至2.7 GHz通過且衰減相當低。故3G和4G頻率遭窗的低E塗層衰減傳統上並非大問題。然相同建築材料通常會使6 GHz至100 GHz的頻率範圍大幅衰減(例如在某些情況下接近100%)。因此,隨著5G系統崛起,具低E塗層的習用窗反射微波頻率已成為更迫切的問題。
本文描述各種窗結構,窗結構配置以包括傳輸微波訊號並反射(例如排除)紅外線訊號的金屬層。微波訊號係頻率在微波頻率譜(亦稱作微波頻譜)的訊號。微波頻譜從300兆赫(MHz)延續到300 GHz。紅外線訊號係頻率在紅外線頻率譜(亦稱作紅外線頻譜)的訊號。紅外線頻譜從300 GHz延續到430太赫(THz)。金屬層可為或不為不連續金屬層。不連續金屬層係電氣不連續金屬層及/或物理不連續金屬層的金屬層。因此,不連續金屬層的直流(DC)導電率極小。
物理不連續金屬層係包括多個金屬部的金屬層,金屬部為平面佈置使金屬部在平面金屬層對側間不形成金屬連續路徑。例如,金屬部在平面金屬層的任二對側間不形成連續金屬路徑。在另一實例中,任一或更多(例如所有)金屬部不直接物理接觸任何其他金屬部。不直接物理接觸任何其他金屬部的金屬部在此定義為金屬島結構。例如,金屬島結構與其他金屬部可由非金屬物質隔開,例如氣體(例如空氣、稀有氣體、氫或氮)。
電氣不連續金屬層係金屬層,其中一或更多邊界就至少部分微波頻譜抑制電子從金屬層的第一側流到金屬層的第二對側。在一實例中,金屬層包括金屬島結構且各自與金屬層的其他金屬島結構電氣絕緣。根據此實例,金屬島結構間的間隙構成邊界而抑制電子流向相鄰金屬島結構。另根據此實例,各金屬島結構可為導電;然金屬層整體的DC導電率實質小於個別金屬島結構的DC導電率,因金屬島結構與其他金屬島結構為電氣絕緣。在另一實例中,金屬層的化學組成可使金屬層變成電氣不連續。
第一示例性窗結構包含玻璃層和金屬層。金屬層形成於玻璃層上。金屬層配置以傳輸頻率28吉赫至60吉赫的訊號並進一步配置以反射具紅外線頻率的訊號。
第二示例性窗結構包含玻璃基板和不連續金屬層。不連續金屬層配置以反射紅外線波長。不連續金屬層包含金屬島結構,金屬島結構具有厚度和側向尺度並設置鄰接玻璃基板。金屬島結構的厚度為1奈米至7奈米。金屬島結構的側向尺度平均為至少15奈米。
在製造窗結構的示例性方法中,提供玻璃層。金屬層形成於玻璃層上。形成金屬層包含將金屬層配置以傳輸頻率28吉赫至60吉赫的訊號並反射具紅外線頻率的訊號。
在使用窗結構的示例性方法中,窗結構具有玻璃層和形成在玻璃層上的金屬層,具紅外線頻率的紅外線訊號於金屬層接收。頻率28吉赫至60吉赫的微波訊號於金屬層接收。至少部分以金屬層構造為基地,將微波訊號傳輸通過金屬層。至少部分以金屬層構造為基地,使紅外線訊號自金屬層反射。
發明內容乃提供以簡介精選概念,此將進一步詳述於下文實施方式。發明內容不擬標識主張標的的關鍵特徵或必要特徵,亦無意用於限制主張標的的範圍。再者,應注意本發明不限於實施方式及/或本文其他章節所述特定實施例。本文所呈實施例僅為說明之用。熟諳相關技術者基於本文所含教示將清楚明白附加實施例。
I.序言
以下詳細敘述係參照附圖說明本發明的示例性實施例。然本發明範圍不限於該等實施例,而是由後附申請專利範圍界定。故附圖未示實施例仍為本發明所涵蓋,例如所示實施例的修改變型。
說明書指稱「一實施例」、「一個實施例」、「示例性實施例」等係指所述實施例可包括特定特徵、結構或特性,但每一實施例未必都包括特定特徵、結構或特性。再者,此類用語不必然指稱同一實施例。另外,當某一實施例描述特定特徵、結構或特性時,無論是否明確描繪,熟諳相關技術者當可結合其他實施例來實行該特徵、結構或特性。
諸如「第一」、「第二」、「第三」等敘詞用於指稱所述一些元件。此類敘詞用於協助示例性實施例討論,而非表示指稱元件的必要順序,除非本文已斷然指出順序為必要。
II.示例性實施例
所述示例性窗結構配置以包括傳輸微波訊號並反射(例如排除)紅外線訊號的金屬層。微波訊號係頻率在微波頻率譜(亦稱作微波頻譜)的訊號。微波頻譜從300兆赫(MHz)延續到300 GHz。紅外線訊號係頻率在紅外線頻率譜(亦稱作紅外線頻譜)的訊號。紅外線頻譜從300 GHz延續到430太赫(THz)。金屬層可為或不為不連續金屬層。不連續金屬層係電氣不連續金屬層及/或物理不連續金屬層的金屬層。
物理不連續金屬層係包括多個金屬部的金屬層,金屬部為平面佈置使金屬部在平面金屬層對側間不形成金屬連續路徑。例如,金屬部在平面金屬層的任二對側間不形成連續金屬路徑。在另一實例中,任一或更多(例如所有)金屬部不直接物理接觸任何其他金屬部。不直接物理接觸任何其他金屬部的金屬部在此定義為金屬島結構。例如,金屬島結構與其他金屬部可由非金屬物質隔開,例如氣體(例如空氣、稀有氣體、氫或氮)。
電氣不連續金屬層係金屬層,其中一或更多邊界就至少部分微波頻譜抑制電子從金屬層的第一側流到金屬層的第二對側。在一實例中,金屬層包括金屬島結構且各自與金屬層的其他金屬島結構電氣絕緣。根據此實例,金屬島結構間的間隙構成邊界而抑制電子流向相鄰金屬島結構。另根據此實例,各金屬島結構可為導電;然金屬層整體的導電率實質小於個別金屬島結構的導電率,因金屬島結構與其他金屬島結構為電氣絕緣。在另一實例中,金屬層的化學組成可使金屬層變成電氣不連續。
相較於習知窗結構,所述示例性窗結構具有多種優勢。例如,示例性窗結構可提供較高能量效率(例如藉由衰減紅外線頻率),同時傳輸一或更多微波頻率(例如5G頻率)。例如,微波頻率可包括28 GHz、37 GHz、39 GHz及/或60 GHz。因此,5G裝置能經由示例性窗結構與基地台通信(反之亦然)。
示例性窗結構可利用習知製造技術加上額外步驟(例如退火處理以於金屬層形成金屬島結構)製造。窗結構可與現有4G(例如頻率<2.7 GHz)和開發5G(例如28 GHz、37 GHz、39 GHz、60 GHz)頻率標準完全相容。示例性窗結構的頻率響應在高達至少10 THz為平坦。習知抗反射層與阻障層在包括金屬島結構的金屬層上實質和在如連續金屬膜上一樣運作,此係因金屬島結構可為平坦及具數十奈米寬,此實質小於光波長。
第1圖係根據一實施例,具微波傳輸(mw傳輸)紅外線反射(IR反射)金屬層110的示例性窗結構100的截面。如第1圖所示,窗結構100依序包括下列各層:玻璃基板102、底層104、第一介電層106、第一阻擋層108、mw傳輸IR反射金屬層110、第二阻擋層112、第二介電層114和蓋層116。
玻璃基板102係玻璃層,窗結構100的其他層形成於上。玻璃層可為玻璃材料,例如鈉鈣玻璃(SLG)、Eagle XG(EXG™)玻璃或High Purity Fused Silicon™(HPFS™)玻璃。注意SLG的損失正切約為EXG™玻璃的損失正切的十倍(例如在5G頻率下,例如28 GHz、37 GHz、39 GHz及/或60 GHz)。EXG™玻璃的損失正切約為HPFS™玻璃的損失正切的十倍(例如在5G頻率下,例如28 GHz、37 GHz、39 GHz及/或60 GHz)。EXG™玻璃和HPFS™玻璃由Corning公司製造及銷售。
底層104和蓋層116包括防潮氧化物。因此,底層104和蓋層116可抑制濕氣及達(例如穿透)mw傳輸IR反射金屬層110。底層104可增加基板102與第一介電層106間的黏著性及/或提高可見光通過mw傳輸IR反射金屬層110的透射率。底層104可包括金屬氮化物、金屬氧化物及/或金屬氮氧化物。蓋層116可提高窗結構100的耐刮性。第一介電層106包括使mw傳輸IR反射金屬層110與底層104電氣絕緣的氧化物。第二介電層114包括使mw傳輸IR反射金屬層110與蓋層116電氣絕緣的氧化物。第一和第二介電層106、114各可包括Si3
N4
、SnO、SnO2
、ZnO:Al、WO、LaB6
及/或其他介電材料。第一和第二阻擋層108、112各自包括抗反射材料並配置以減輕可見光自窗結構100反射。第一和第二阻擋層108、112各可包括TiO2
、SnO、WO、LaB6
及/或其他抗反射材料。
mw傳輸IR反射金屬層110配置以傳輸微波訊號並反射紅外線訊號。例如,mw傳輸IR反射金屬層110可配置以傳輸頻率在微波頻譜的一或更多部分的訊號。例如,mw傳輸IR反射金屬層110可配置以傳輸頻率6 GHz至80 GHz、28 GHz至60 GHz及/或在微波頻譜的其他範圍的訊號。
在另一實例中,mw傳輸IR反射金屬層100可在微波頻譜的一或更多部分提供大於或等於臨界透射率的透射率。例如,臨界透射率可為40%、50%、60%、70%、80%或90%。mw傳輸IR反射金屬層100在28 GHz至60 GHz的頻率範圍、6 GHz至80 GHz的頻率範圍及/或在微波頻譜的其他範圍的透射率可大於或等於臨界透射率。例如,mw傳輸IR反射金屬層100在微波頻譜的一或更多範圍的透射率可高達100%。
在又一實例中,mw傳輸IR反射金屬層100可在微波頻譜的一或更多部分提供35%至100%、40%至100%、50%至100%或60%至100%的透射率。例如,mw傳輸IR反射金屬層100可對頻率28 GHz至60 GHz、6 GHz至80 GHz及/或在微波頻譜的其他範圍的訊號提供上述透射率。
在再一實例中,mw傳輸IR反射金屬層100對頻率在微波頻譜的一或更多部分的訊號可具有大於或等於臨界電阻的電阻。例如,臨界電阻可為5兆歐(MΩ)、10 MΩ、20 MΩ、50 MΩ、100 MΩ或200 MΩ。mw傳輸IR反射金屬層100對頻率6 GHz至80 GHz、28 GHz至60 GHz及/或在微波頻譜的其他範圍的訊號的電阻可大於或等於臨界電阻。
在另一實例中,mw傳輸IR反射金屬層100對頻率在微波頻譜的一或更多部分的訊號可具有小於或等於臨界導電率的導電率。例如,臨界導電率可為10-4
西門子/公尺(S/m)、10-5
S/m或10-6
S/m。mw傳輸IR反射金屬層100對頻率6 GHz至80 GHz、28 GHz至60 GHz及/或在微波頻譜的其他範圍的訊號的導電率可小於或等於臨界導電率。
在又一實例中,mw傳輸IR反射金屬層100可配置以反射至少臨界比例的紅外線訊號。例如,臨界比例可為15%、20%、25%、30%或40%。
在再一實例中,mw傳輸IR反射金屬層100可在紅外線頻譜的一或更多部分提供20%至70%、25%至65%、30%至60%或35%至55%的反射率。例如,mw傳輸IR反射金屬層100可對頻率25 THz至80 THz、30 THz至75 THz、35 THz至70 THz或40 THz至65 THz的訊號提供上述反射率。
在另一實例中,金屬層可為不連續金屬層。例如,金屬層可為電氣不連續金屬層及/或物理不連續金屬層。在此實例的一態樣中,不連續金屬層包括平面佈置的金屬島結構。金屬島可具任意形狀及/或尺寸,然示例性實施例範圍不限於此態樣。平面的層投影面積係不連續金屬層投影到平面所界定的平面面積。平面的島投影面積係各金屬島結構投影到平面所界定的平面面積。不連續金屬層的面覆蓋率定義為島投影面積除以層投影面積。面覆蓋率可大於或等於下臨限。例如,下臨限可為25%、30%、35%、40%或45%。面覆蓋率可小於或等於上臨限。例如,上臨限可為45%、50%、55%、60%或65%。面覆蓋率可介於下臨限與上臨限之間。
mw傳輸IR反射金屬層110可包括任何適合金屬,包括、但不限於金、銀、鋁、銅或上述任何組合物。
第1圖所示mw傳輸IR反射金屬層110具有厚度T。因此,若mw傳輸IR反射金屬層110包括金屬島,則金屬島具有厚度T。厚度T可大於或等於厚度下臨限。例如,厚度下臨限可為0.5奈米(nm)、1 nm、1.5 nm、2 nm或3 nm。厚度T可小於或等於厚度上臨限。例如,厚度上臨限可為5 nm、6 nm、7 nm、8 nm或10 nm。厚度T可介於厚度下臨限與厚度上臨限之間。若mw傳輸IR反射金屬層110包括金屬島,則各金屬島可具有側向尺度,側向尺度垂直厚度T的量測沿軸。例如,金屬島可配置使金屬島的平均側向尺度為大於或等於臨界尺度。例如,臨界尺度可為10 nm、12 nm、15 nm、20 nm或25 nm。例如,側向尺度或平均側向尺度大於或等於20 nm的金屬島可減少微波訊號被mw傳輸IR反射金屬層110吸收。各金屬島可配置為側向尺度實質大於金屬島的厚度T。
第1圖所示示例性層僅供說明之用、而無限定之意。窗結構100可不包括第1圖所示一或更多層。再者,窗結構100可包括第1圖所示一或更多層除外或替代層。
第2圖圖示根據一實施例,相對蝕刻時間的示例性元素濃度,此可用於製造窗結構(例如第1圖所示窗結構100)。
第3圖係第1圖所示mw傳輸IR反射金屬層110的曲線圖300,包括透射率與反射率分別相對波長示例性作圖302、304。關於作圖302,透射率沿曲線圖300的右邊Y軸表示,波長沿曲線圖300的X軸表示。至於作圖304,反射率沿曲線圖300的左邊Y軸表示,波長沿曲線圖300的X軸表示。
在第3圖所示波長範圍,低E窗當作帶通濾波器,其中對可見光頻譜306的波長的峰值透射率為約90%,同時實質反射紅外線頻譜的波長。可見光頻譜306包括約390奈米(nm)至700 nm的波長。紅外線頻譜包括700 nm至1毫米(mm)的波長。紅外線頻譜的波長稱作「紅外線波長」。所述示例性實施例能使低E窗當作包括多個通帶的帶通濾波器。例如,帶通濾波器可包括包括可見光頻譜的通帶和包括微波頻譜各部分的一或更多附加通帶,同時仍實質反射紅外線波長。微波頻譜包括1 mm至1公尺(m)的波長。微波頻譜的波長稱作「微波波長」。
第4圖係三個具各自溫度的不同黑體的曲線圖400,包括光譜強度相對波長示例性作圖402、404、406。作圖402對應溫度6000K的黑體(例如太陽)。作圖404對應溫度3000K的黑體。作圖406對應溫度300K的黑體(例如建築物內的房間)。在300K黑體中,輻射從波長約4微米(μm)開始及在波長約10 μm達到峰值。所述示例性實施例能反射作圖406相關輻射,同時讓微波頻譜的輻射透射。例如,所述窗結構可使作圖406相關輻射反射回房間,同時容許微波頻譜的輻射經由窗結構傳輸進入及/或離開房間。
第5圖係微波訊號通過各種結構的曲線圖500,包括損失相對頻率示例性作圖502、504、506、512、514、516。作圖502、512分別圖示微波訊號通過壁面的電腦模擬損失和量測損失。作圖504、514分別圖示微波訊號通過低E玻璃的電腦模擬損失和量測損失,低E玻璃包括金屬膜。作圖506、516分別圖示微波訊號通過標準玻璃(即不包括低E塗層的玻璃)的電腦模擬損失和量測損失。損失係就0.8 GHz至40 GHz的頻率範圍進行模擬及量測。
如作圖504、514所示,4G訊號(例如2.7 GHz的訊號)被低E玻璃阻擋,損失為26 dB;然如作圖502、512所示,4G訊號無礙地穿過壁面。如作圖504、514進一步所示,5G訊號(例如28-40 GHz的訊號)被低E玻璃阻擋,損失為26-37 dB;又如作圖502、512所示,5G訊號實質完全被壁面阻擋(例如損失約100 dB)。低E玻璃的阻擋行為表現似乎係因內含金屬膜阻礙微波傳輸所致。例如,透射率可簡化計算如下:
Tx=1/(1+Z0/(2Rs)) 式1
其中Rs=1/(σd)[Ω/sq.]係金屬膜每單位平方的電阻;σ係金屬膜的導電率;d係金屬膜的厚度;Z0/2=188Ω為自由空間阻抗的一半。在一些低E窗用工業標準金屬膜中,Rs=2-5[Ω/sq.],是以Tx≈2Rs/Z0«1,在包含4G、5G和高達THz區的微波頻譜的響應為平坦。
採用mw傳輸IR反射金屬層(例如mw傳輸IR反射金屬層110)代替低E玻璃的金屬膜,可減少微波訊號通過低E玻璃產生損失。因此,如箭頭518所示,低E玻璃採用mw傳輸IR反射金屬層將使作圖504、514偏移成作圖506、516,此對應標準玻璃。
第6圖係無低E塗層的窗和具金屬膜低E塗層的窗的曲線圖600,包括傳輸損失相對頻率示例性作圖602、604。在第6圖實施例中,為達非限定說明目的,具金屬膜低E塗層的窗在厚度30 nm的玻璃上包括三層金屬膜低E塗層。如第6圖所示,相較於無低E塗層的窗的損失實質可忽略,具金屬膜低E塗層的窗對25 GHz至45 GHz提供相當平坦、20 dB的傳輸損失。
採用mw傳輸IR反射金屬層(例如mw傳輸IR反射金屬層110)代替窗中金屬膜低E塗層,可減少微波訊號通過窗產生傳輸損失。因此,如箭頭606所示,窗採用mw傳輸IR反射金屬層將使作圖604偏移成作圖602,此對應無低E塗層的窗。
電子散射會實質促使習知金屬膜低E塗層相對微波頻率產生較高傳輸損失。例如,電子散射有助於縮短電子通過金屬膜的有效平均自由徑及定義金屬膜對微波和光的響應。薄膜(例如金屬膜低E塗層)中的電子散射可能由晶界散射及/或表面粗糙散射造成。所述示例性窗結構可減輕晶界散射及/或表面粗糙散射的影響。
第7圖係發生晶界散射的金屬膜700的示意圖。如第7圖所示,金屬膜700包括多個晶粒。晶粒包括第一晶粒702、第二晶粒704、第三晶粒706和第四晶粒708。第一晶粒702中的第一電子716從第一與第二晶粒702、704間的第一表面710散射。第一電子716接著從金屬膜700外邊界的第二表面712散射。第三晶粒706中的第二電子718從第三與第四晶粒706、708間的第三表面714散射。第一電子716從第一和第二表面710、712散射會抑制第一電子716傳輸通過金屬膜700。第二電子718從第三表面714散射會抑制第二電子718傳輸通過金屬膜700。
金屬膜700中的晶粒可具任何適合尺寸及佔任何適合量。例如,若金屬膜700為50 nm厚,則晶粒尺寸可變化19 nm。若金屬膜700為20 nm厚,則晶粒尺寸可變化10.8 nm。若金屬膜700為12 nm厚,則晶粒尺寸可變化8.4nm等。所述示例性厚度和變化僅供非限定說明之用。
所述示例性實施例能減少電子在金屬層中遭晶界散射。例如,金屬層可為包括金屬島的物理不連續金屬層。根據此實例,相較於整個金屬層,各金屬島可具有較少晶粒,促使電子傳輸通過金屬島。又根據此實例,電子可在金屬島間行進,以助於傳輸通過金屬層。
第8圖係發生表面粗糙散射的金屬膜800的示意圖。金屬膜800中的表面粗糙散射可使用如「法曲-桑黑莫(Fuchs-Sondheimer)模型」進行模擬。依據Fuchs-Sondheimer模型,因聲子和雜質散射,電子具有有限平均自由徑。又依據此模型,單向反射係數p可用於確定電子於金屬膜800的表面806散射的分率。所示第一電子802和第二電子804入射到金屬膜800的表面806,以說明散射量差異,此如各單向反射係數值指示。在第一實例中,單向反射係數值為1(即p=1)將導致所有(即100%)的第一電子802於表面806散射。在第二實例中,單向反射係數值為零(即p=0)時,第二電子804無一(即0%)於表面806散射。
所述示例性實施例能減少電子在金屬層中遭表面粗糙散射。例如,在物理不連續金屬層中,電子可在內含金屬島間行進,以減少一些電子在金屬層中遭表面粗糙散射。
金屬膜的電阻率因金屬膜厚度而異。第9圖係未退火金屬膜的電阻率相對厚度示例性作圖900。作圖900圖示各種散射機制對未退火金屬膜的電阻率的示例性作用。作用包括容體電阻率作用902和晶界散射作用904。
第10圖係已退火金屬膜的電阻率相對厚度示例性作圖1000。作圖1000圖示各種散射機制對已退火金屬膜的電阻率的示例性作用。作用包括容體電阻率作用1002、晶界散射作用1004和界面散射作用1006。
金屬膜的電阻率相依性可由下式定義:
ρ/ρbulk
=1+0.375(1-p)S*l/d+[1.5R/(1-R)]*l/g
式2
其中ρbulk
係塊材的電阻率;p係Fuchs-Sondheimer單向反射因子(p=0);S係表面粗糙因子,其為1至2;R係晶界的反射率,其為0.07至0.10;l係容體平均自由徑;g係晶粒尺寸。參見「S.M. Rossnagel and T.S. Kuan, “Alteration of Cu conductivity in the size effect regime”,J. Vac. Sci. Technol. B
22(1), pp. 240-247, Jan/Feb 2004」。注意金屬膜的電阻率ρ與散射時間τ的乘積為恆量(即ρτ=定值)。例如,就銀而言,ρτ=59±2 μΩ.cm.fs。散射時間透過簡易德汝德(Drude)公式定義膜介電函數的頻率相依性,此適用微波和光頻:
ε(ω)=ε∞
-(ω2 p
)/[ω(ω+i/τ)] 式2
其中就銀而言,ε∞
=4;ωp
係塊材電漿頻率;τ如上述為散射時間。
以上述參數計算厚度分別為30 nm和5nm的銀膜的透射率繪示於第11圖。更特別地,第11圖圖示分別具30 nm與5 nm厚度的銀膜的透射率、反射率和吸收率相對頻率示例性作圖1100、1150。如第11圖所示,透射率較低,在微波頻譜和300 GHz至約10 THz的部分紅外線頻譜範圍較平坦,在紅外線頻譜其餘部分和可見光頻譜則增加。至於5 nm厚銀膜,在微波頻率範圍的透射率為約0.03,在可見光頻譜接近100%。5 nm厚銀膜的損失為約15 dB,此實質小於30 nm厚銀膜的損失20+ dB。
第12A圖圖示根據一實施例,具mw傳輸IR反射金屬層1210的窗結構1200的行為表現,mw傳輸IR反射金屬層1210耦接玻璃層1202。如第12A圖所示,mw傳輸IR反射金屬層1210容許至少一些微波訊號1204傳播通過窗結構1200。例如,若mw傳輸IR反射金屬層1210係包括金屬島的不連續金屬層,則mw傳輸IR反射金屬層1210容許微波訊號1204傳播通過金屬島間的開口。
第12B圖圖示具低E金屬膜1260的窗結構1250的行為表現,低E金屬膜1260耦接玻璃層1252。如第12B圖所示,低E金屬膜1260不許微波訊號1254傳播通過窗結構1250。而是,低E金屬膜1260反射微波訊號1254。
參照第12A圖及第12B圖,即使mw傳輸IR反射金屬層1210和低E金屬膜1260每單位面積有相同金屬量,mw傳輸IR反射金屬層1210和低E金屬膜1260對微波訊號的定性響應不同。注意反射率隨連續膜厚度急劇增加。例如,就厚度20 nm而言,銀膜對頻率9.8 GHz的微波訊號的反射率超過65%。在光頻下,膚表深度變得與頻率無關,且等於c/ωp≈20 nm,其中c=3*1010
cm/s(即光速)。在一實例中,上述膚表深度大於mw傳輸IR反射金屬層(例如mw傳輸IR反射金屬層1210)的金屬島平均尺寸,相當於金屬島的厚度;而微波頻率的膚表深度為微米範圍。儘管對金屬次波長特徵散射的關注可追溯到1900年代初期,但尚未有完整微觀理論。由於mw傳輸IR反射金屬層的金屬島平均尺寸實質小於入射微波輻射波長,蠻力數值方法可能無濟於事。甚至次波長金屬光柵相關的簡單例子要計及有限導電率也有爭議。對於mw傳輸IR反射金屬層,要解得給定任意結構的透射率、再對所有可能無序度平均係不可能的。因此,期用擬定「等值」連續膜取代mw傳輸IR反射金屬層。然此等值目前仍未知且不存在。
然因在次波長幾何中主要為前向散射,故可逾越慣用準靜態近似法,先分別找出金屬島和介電質本底的場分布,並平均mw傳輸IR反射金屬層的厚度且不平均mw傳輸IR反射金屬層的長度。mw傳輸IR反射金屬層中金屬(um,vm)和介電質(ud,vd)區域的電場和磁場(E和H)分別可以通用歐姆參數(u,v)由入射場和散射場表示。參數u代表入射場強度。參數v代表散射場強度。有效參數(ue,ve)則可由參數(um,vm)和(ud,vd)相關系集平均值決定,mw傳輸IR反射金屬層的透射率可基於有效參數(ue,ve)決定。例如,參數(um,vm)和(ud,vd)可利用D.A.G. Bruggeman的經典論文「“Berechnung verschiedener physikalischer konstanten von heterogenen substanzen”, Annals of Physics, vol. 24, pp. 636-679, 1935」所述等效介質理論平均。
第13圖圖示根據一實施例,不連續金屬層的透射率、反射率和吸收率相對金屬面填充分率示例性作圖1304、1304、1306。金屬面填充分率係金屬層為金屬的比例。作圖1304、1304、1306分別表示固定入射輻射頻率的透射率、反射率和吸收率。如第13圖所示,金屬面填充分率小於滲透臨限1308時,在不連續金屬層中的透射率接近100%。滲透臨限1308可對應約0.5的金屬面填充分率,但示例性實施例的範圍不限於此態樣。應注意隨著金屬面填充分率降低,比起紅外線頻率的透射率,微波頻率的透射率從0%到100%變化更劇烈。此差異在金屬面填充分率接近(例如恰小於或包括)滲透臨限1308時最明顯。將窗設計成具有具此金屬面填充分率的金屬層能使窗傳輸微波頻率,同時反射IR頻率。上述差異將參照第15圖及第17圖進一步詳述於後。
第14A圖至第14C圖係根據實施例,分別具4 nm、7 nm與10 nm厚度的不連續金層的示例性掃描式電子顯微鏡(SEM)圖1400、1430、1460。SEM圖1400、1430、1460對應不同金屬面填充分率。不連續金層各可包括在不連續金層中無規排列的金島。無規排列金島間的間隙可提供穿過不連續金層的孔洞讓微波訊號通過。
第15圖係根據一實施例,不連續金層的靜電導電率相對金屬面填充分率示例性作圖1500。如第15圖所示,當金屬面填充分率降至滲透臨限pth以下時,不連續金層的導電率下降數個數量級。金屬面填充分率小於滲透臨限pth對應包括金粒的不連續金層,金粒由間隙隔開而形成金島。金島間的間隙會降低不連續金層的導電率。導電率降低將造成高微波頻率透射率。當金屬面填充分率大於滲透臨限pth時,金島更易物理接觸,導致金屬粒團簇,從而增加不連續金層的導電率。導電率增加將造成低微波頻率透射率。故可得知,將不連續金層設計成具有小於滲透臨限pth的金屬面填充率,期可達成傳輸微波頻率,同時反射紅外線頻率。
第16圖圖示根據一實施例,金膜和包括金島結構的金層的導電率相對頻率作圖1600。金膜具有大於滲透臨限的金屬面填充分率;而包括金島結構的金層具有小於滲透臨限的金屬面填充分率。作圖1600包括作圖1602、1604、1606、1608,分別表示各金膜相對800 MHz至20 GHz頻率範圍的導電率。作圖1600進一步包括作圖1610、1612、1614,分別表示包括金島結構的各金層相對800 MHz至20 GHz頻率範圍的導電率。如第16圖所示,金膜(對應作圖1602、1604、1606、1608)在800 MHz至20 GHz頻率範圍的導電率大於包括金島結構的金層(對應作圖1602、1604、1606)。值得注意的是平坦響應對頻率的關係如第11圖模型所預期。導電率與微波透射率成反比,但示例性實施例不限於此態樣。
第17圖圖示根據一實施例,不連續金屬層對10 GHz微波頻率和2.5 μm近紅外線(NIR)光波長的透射率與反射率相對金屬面填充分率作圖1702、1704、1752、1754。作圖1702、1704對應10 GHz微波頻率。特別地,作圖1702代表微波頻率的透射率相對金屬面填充分率,作圖1704代表微波頻率的反射率相對金屬面填充分率。作圖1752、1754對應NIR光頻。特別地,作圖1752代表NIR光波長的透射率相對金屬面填充分率,作圖1754代表NIR光波長的反射率相對金屬面填充分率。
如作圖1702所示,當金屬面填充分率小於滲透臨限pth時,微波頻率的透射率急劇增加;然如作圖1752所示,當金屬面填充分率小於滲透臨限pth時,NIR光波長的透射率增加較平緩。因此,微波頻率的透射率與NIR光波長的透射率間的差異在恰小於滲透臨限pth時較大(例如達最大值),隨著金屬面填充分率進一步減小,差異越小。可依設計要求定義一定金屬面填充分率值範圍的工作區。例如,範圍的上限可選擇為接近(例如恰小於、等於或恰大於)滲透臨限pth,範圍的下限可選擇為微波頻率的透射率與NIR光波長的透射率間差異達臨界差異的金屬面填充分率值。在另一實例中,範圍的上下限為預定值。在第17圖中,非限定舉例來說,金屬面填充分率值範圍的工作區可選擇為35%至55%。應理解工作區可為任何適合的金屬面填充分率值範圍,其中反射IR訊號與反射微波訊號間的關係切斷。在第17圖的工作區中,微波頻率的透射率為約90%,NIR光波長的反射率為約35%-40%。
第18圖圖示根據一實施例,製造窗的製程1800的示例性步驟,窗具有不連續金屬層。在製程1800的步驟1中,連續金屬層沉積於底層上,底層在基板上。在製程1800的步驟2中,改質連續金屬層以得不連續金屬層。例如,若連續金屬層在步驟1中以較低溫度沉積,則連續金屬層可除潤以得不連續金屬層。在另一實例中,若連續金屬層在步驟1中以較高溫度沉積,則高溫將使連續金屬層形成島而得不連續金屬層。在製程1800的步驟3中,抗反射層沉積於不連續金屬層上。由於金屬島的厚度和側向尺寸實質小於微波頻譜的波長,抗反射層實質和偕同連續金屬膜使用的抗反射層一樣。在製程1800的步驟4中,蓋層放在抗反射層上,以提供第一窗結構。如第18圖所示,第二替代窗結構可藉由把介電層放在底層與不連續金屬層間而達成。
第19圖圖示根據一實施例,製造窗結構的示例性方法流程圖1900。流程圖可以任何適合製造機械進行。如第19圖所示,流程圖19的方法始於步驟1902。在步驟1902中,提供玻璃層。
在步驟1904中,金屬層形成於玻璃層上。形成金屬層包括將金屬層配置以傳輸頻率28 GHz至60 GHz的訊號並反射具紅外線頻率的訊號。可沉積金屬層至玻璃層上或黏接金屬層與玻璃層,以在玻璃層上形成金屬層。例如,金屬可噴塗或濺射塗佈於玻璃層。
在一示例性實施例中,在步驟1904中,形成金屬層包括將金屬層配置以傳輸頻率6 GHz至60 GHz、28 GHz至80 GHz或6 GHz至80 GHz的訊號。
在另一示例性實施例中,在步驟1904中,形成金屬層包括將金屬層配置以對頻率28吉赫至60吉赫的訊號具有至少為臨界電阻的電阻。例如,臨界電阻可為10 MΩ或100 MΩ。
在又一示例性實施例中,在步驟1904中,形成金屬層包括將金屬層配置以反射至少臨界百分比、具紅外線頻率的訊號。例如,臨界百分比可為30%、35%、40%或45%。
在再一示例性實施例中,在步驟1904中,形成金屬層包括將金屬層配置以對頻率28吉赫至60吉赫的訊號具有小於或等於臨界導電率的導電率。例如,臨界導電率可為10-6
西門子/公尺、10-5
西門子/公尺或10-4
西門子/公尺。
在另一示例性實施例中,在步驟1904中,形成金屬層包括將金屬層配置以在6 GHz至80 GHz的頻率範圍、6 GHz至60 GHz的頻率範圍、28 GHz至80 GHz的頻率範圍或28 GHz至60 GHz的頻率範圍提供至少80%的透射率。
在又一示例性實施例中,在步驟1904中,形成金屬層包括將金屬層配置為不連續金屬層。例如,將金屬層配置為不連續金屬層可包括將金屬層配置為電氣不連續金屬層。在另一實例中,將金屬層配置為不連續金屬層可包括將金屬層配置為物理不連續金屬層。
在此實施例的第一態樣中,配置金屬層包括將不連續金屬層配置以具有35%至55%的面覆蓋率。
在此實施例的第二態樣中,在步驟1904中,形成金屬層包括沉積金屬層至玻璃層上,以提供厚度小於臨界厚度的金屬層。根據第二態樣,厚度小於臨界厚度可使金屬層變成不連續(例如電氣不連續及/或物理不連續)。
在一些示例性實施例中,可不進行流程圖1900的一或更多步驟1902及/或1904。再者,可進行步驟1902及/或1904除外或替代步驟。例如,在一示例性實施例中,流程圖1900的方法進一步包括加熱金屬層,使金屬層黏著於玻璃層。在另一示例性實施例中,流程圖1900的方法進一步包括因應形成金屬層至玻璃層上,移除部分金屬層。根據此實施例,移除部分金屬層可使金屬層變成不連續(例如電氣不連續及/或物理不連續)。
第20圖圖示根據一實施例,使用窗結構的示例性方法流程圖2000,窗結構具有玻璃層和形成在玻璃層上的金屬層。流程圖2000可由如第1圖所示窗結構100進行。為便於說明,流程圖2000將參照窗結構100敘述。熟諳相關技術者基於流程圖2000相關討論當可明白其他結構和操作實施例。
如第20圖所示,流程圖2000的方法始於步驟2002。在步驟2002中,具紅外線頻率的紅外線訊號於金屬層接收。在一示例性實施例中,mw傳輸IR反射金屬層110接收紅外線訊號。
在步驟2004中,頻率28吉赫至60吉赫的微波訊號於金屬層接收。在一示例性實施例中,mw傳輸IR反射金屬層110接收微波訊號。
在步驟2006中,至少部分以金屬層構造為基地,使微波訊號傳輸通過金屬層。在一示例性實施例中,mw傳輸IR反射金屬層110至少部分以mw傳輸IR反射金屬層110的構造為基地傳輸微波訊號。
在步驟2008中,至少部分以金屬層構造為基地,使紅外線訊號自金屬層反射。在一示例性實施例中,mw傳輸IR反射金屬層110至少部分以mw傳輸IR反射金屬層110的構造為基地反射紅外線訊號。
在一示例性實施例中,在步驟2006中,傳輸微波訊號包括至少部分以金屬層為基地且金屬層係不連續金屬層,使微波訊號傳輸通過金屬層。例如,微波訊號可至少部分以金屬層為基地傳輸通過金屬層,且金屬層係電氣不連續金屬層。在另一實例中,微波訊號至少部分以金屬層為基地傳輸通過金屬層,且金屬層係物理不連續金屬層。
在一些示例性實施例中,可不進行流程圖2000的一或更多步驟2002、2004、2006及/或2008。再者,可進行步驟2002、2004、2006及/或2008除外或替代步驟。
III.進一步討論一些示例性實施例
第一示例性窗結構包含玻璃層和金屬層。金屬層形成於玻璃層上。金屬層配置以傳輸頻率28吉赫至60吉赫的訊號並進一步配置以反射具紅外線頻率的訊號。
在第一示例性窗結構的第一態樣中,金屬層配置以傳輸頻率6吉赫至80吉赫的訊號。
在第一示例性窗結構的第二態樣中,金屬層對頻率28吉赫至60吉赫的訊號具有至少10兆歐的電阻。第一示例性窗結構的第二態樣可結合第一示例性窗結構的第一態樣實行,但示例性實施例不限於此態樣。
在第一示例性窗結構的第三態樣中,金屬層對頻率28吉赫至60吉赫的訊號具有至少100兆歐的電阻。第一示例性窗結構的第三態樣可結合第一示例性窗結構的第一及/或第二態樣實行,但示例性實施例不限於此態樣。
在第一示例性窗結構的第四態樣中,金屬層配置以反射至少20%、具紅外線頻率的訊號。第一示例性窗結構的第四態樣可結合第一示例性窗結構的第一、第二及/或第三態樣實行,但示例性實施例不限於此態樣。
在第一示例性窗結構的第五態樣中,金屬層對頻率28吉赫至60吉赫的訊號具有小於或等於10-5
西門子/公尺的導電率。第一示例性窗結構的第五態樣可結合第一示例性窗結構的第一、第二、第三及/或第四態樣實行,但示例性實施例不限於此態樣。
在第一示例性窗結構的第六態樣中,金屬層在28 GHz至60 GHz的頻率範圍提供至少80%的透射率。第一示例性窗結構的第六態樣可結合第一示例性窗結構的第一、第二、第三、第四及/或第五態樣實行,但示例性實施例不限於此態樣。
在第一示例性窗結構的第七態樣中,金屬層在6 GHz至80 GHz的頻率範圍提供至少80%的透射率。第一示例性窗結構的第七態樣可結合第一示例性窗結構的第一、第二、第三、第四、第五及/或第六態樣實行,但示例性實施例不限於此態樣。
在第一示例性窗結構的第八態樣中,金屬層係電氣不連續金屬層。第一示例性窗結構的第八態樣可結合第一示例性窗結構的第一、第二、第三、第四、第五、第六及/或第七態樣實行,但示例性實施例不限於此態樣。
在第一示例性窗結構的第八態樣實施方式中,電氣不連續金屬層具有35%至55%的面覆蓋率。
第二示例性窗結構包含玻璃基板和不連續金屬層。不連續金屬層配置以反射紅外線波長。不連續金屬層包含金屬島結構,金屬島結構具有厚度和側向尺度並設置鄰接玻璃基板。金屬島結構的厚度為1奈米至7奈米。金屬島結構的側向尺度平均為至少15奈米。
在第二示例性窗結構的第一態樣中,不連續金屬層具有35%至55%的面覆蓋率。
在第二示例性窗結構的第二態樣中,不連續金屬層對頻率6 GHz至80 GHz的訊號提供0.4至1.0的透射率及對頻率30太赫至75太赫的訊號提供0.3至0.6的反射率。第二示例性窗結構的第二態樣可結合第二示例性窗結構的第一態樣實行,但示例性實施例不限於此態樣。
在第二示例性窗結構的第三態樣中,不連續金屬層包括金、銀、鋁或銅的至少一者。第二示例性窗結構的第三態樣可結合第二示例性窗結構的第一及/或第二態樣實行,但示例性實施例不限於此態樣。
在第二示例性窗結構的第四態樣中,第二示例性窗結構進一步包含介電層,介電層包括Si3
N4
、SnO、WO或LaB6
的至少一者。根據第四態樣,不連續金屬層係在介電層與玻璃層之間。第二示例性窗結構的第四態樣可結合第二示例性窗結構的第一、第二及/或第三態樣實行,但示例性實施例不限於此態樣。
在第二示例性窗結構的第五態樣中,第二示例性窗結構進一步包含位在玻璃基板與不連續金屬層間的抗反射層,抗反射層包括TiO2
、SnO、WO或LaB6
的至少一者。第二示例性窗結構的第五態樣可結合第二示例性窗結構的第一、第二、第三及/或第四態樣實行,但示例性實施例不限於此態樣。
在製造窗結構的示例性方法中,提供玻璃層。金屬層形成於玻璃層上。形成金屬層包含將金屬層配置以傳輸頻率28吉赫至60吉赫的訊號並反射具紅外線頻率的訊號。
在示例性方法的第一態樣中,形成金屬層包含將金屬層配置以傳輸頻率6吉赫至80吉赫的訊號。
在示例性方法的第二態樣中,形成金屬層包含將金屬層配置以對頻率28吉赫至60吉赫的訊號具有至少10兆歐的電阻。示例性方法的第二態樣可結合示例性方法的第一態樣實行,但示例性實施例不限於此態樣。
在示例性方法的第三態樣中,形成金屬層包含將金屬層配置以對頻率28吉赫至60吉赫的訊號具有至少100兆歐的電阻。示例性方法的第三態樣可結合示例性方法的第一及/或第二態樣實行,但示例性實施例不限於此態樣。
在示例性方法的第四態樣中,形成金屬層包含將金屬層配置以反射至少30%、具紅外線頻率的訊號。示例性方法的第四態樣可結合示例性方法的第一、第二及/或第三態樣實行,但示例性實施例不限於此態樣。
在示例性方法的第五態樣中,形成金屬層包含將金屬層配置以對頻率28吉赫至60吉赫的訊號具有小於或等於10-5
西門子/公尺的導電率。示例性方法的第五態樣可結合示例性方法的第一、第二、第三及/或第四態樣實行,但示例性實施例不限於此態樣。
在示例性方法的第六態樣中,形成金屬層包含將金屬層配置以在28 GHz至60 GHz的頻率範圍提供至少80%的透射率。示例性方法的第六態樣可結合示例性方法的第一、第二、第三、第四及/或第五態樣實行,但示例性實施例不限於此態樣。
在示例性方法的第七態樣中,形成金屬層包含將金屬層配置以在6 GHz至80 GHz的頻率範圍提供至少80%的透射率。示例性方法的第七態樣可結合示例性方法的第一、第二、第三、第四、第五及/或第六態樣實行,但示例性實施例不限於此態樣。
在示例性方法的第八態樣中,形成金屬層包含將金屬層配置為電氣不連續金屬層。示例性方法的第八態樣可結合示例性方法的第一、第二、第三、第四、第五、第六及/或第七態樣實行,但示例性實施例不限於此態樣。
在示例性方法的第八態樣的第一實施方式中,配置金屬層包含將電氣不連續金屬層配置以具有35%至55%的面覆蓋率。
在示例性方法的第八態樣的第二實施方式中,形成金屬層包含沉積金屬層至玻璃層上,以提供厚度小於臨界厚度的金屬層。根據第二實施方式,厚度小於臨界厚度可使金屬層變成電氣不連續。
在示例性方法的第八態樣的第三實施方式中,示例性方法進一步包含因應形成金屬層至玻璃層上,移除部分金屬層。根據第三實施方式,移除部分金屬層可使金屬層變成電氣不連續。
在使用窗結構的示例性方法中,窗結構具有玻璃層和形成在玻璃層上的金屬層,具紅外線頻率的紅外線訊號於金屬層接收。頻率28吉赫至60吉赫的微波訊號於金屬層接收。至少部分以金屬層構造為基地,將微波訊號傳輸通過金屬層。至少部分以金屬層構造為基地,使紅外線訊號自金屬層反射。
在示例性方法的第一態樣中,傳輸微波訊號包含至少部分以金屬層為基地且金屬層係電氣不連續金屬層,使微波訊號傳輸通過金屬層。
IV.結論
儘管標的已以特定結構特徵及/或動作語言描述,然應理解後附申請權利範圍定義標的不必然限於上述特定特徵或動作。反之,上述特定特徵和動作乃揭示做為實行申請權利範圍的實例,其他等效特徵和動作擬落在申請權利範圍的保護範圍內。
100:窗結構
102:玻璃基板
104:底層
106,114:介電層
108,112:阻擋層
110:金屬層
116:蓋層
300:曲線圖
302,304:作圖
306:可見光頻譜
400:曲線圖
402,404,406:作圖
500:曲線圖
502,504,506,512,514,516:作圖
518:箭頭
600:曲線圖
602,604:作圖
606:箭頭
700:金屬膜
702,704,706,708:晶粒
710,712,714:表面
716,718:電子
800:金屬膜
802,804:電子
806:表面
900:作圖
902:容體電阻率作用
604:晶界散射作用
1000:作圖
1002:容體電阻率作用
1004:晶界散射作用
1006:界面散射作用
1100,1150:作圖
1200,1250:窗結構
1202:玻璃層
1204,1254:微波訊號
1210:mw傳輸IR反射金屬層
1252:金屬層
1260:低E金屬膜
1302,1304,1306:作圖
1308: 滲透臨限
1400,1430,1460:SEM圖
1500,1600,1602,1604,1606,1608,1610,1612,1614,1702,1704,1752,1754:作圖
1800:製程
1900:流程圖
1902,1904:步驟
2000:流程圖
2002,2004,2006,2008:步驟
T:厚度
附圖併入本文並構成說明書的一部分,用以說明本發明實施例,且和說明書一起進一步用於解釋涉及原理,讓熟諳相關技術者能製造及使用所述技術。
第1圖係根據本發明的一或更多實施例,具微波傳輸(mw傳輸)紅外線反射(IR反射)金屬層的示例性窗結構截面。
第2圖圖示根據本發明的一或更多實施例,相對蝕刻時間的示例性元素濃度,此可用於製造窗結構。
第3圖係根據本發明的一或更多實施例,第1圖所示mw傳輸IR反射金屬層的曲線圖,包括透射率與反射率相對波長示例性作圖。
第4圖係根據本發明的一或更多實施例,三個具各自溫度的不同黑體的曲線圖,包括光譜強度相對波長示例性作圖。
第5圖係根據本發明的一或更多實施例,微波訊號通過各種結構的曲線圖,包括損失相對頻率示例性作圖。
第6圖係根據本發明的一或更多實施例,無低E塗層的窗和具金屬膜低E塗層的窗的曲線圖,包括傳輸損失相對頻率示例性作圖。
第7圖係根據本發明的一或更多實施例,發生晶界散射的金屬膜示意圖。
第8圖係根據本發明的一或更多實施例,發生表面粗糙散射的金屬膜示意圖。
第9圖係根據本發明的一或更多實施例,未退火金屬膜的電阻率相對厚度示例性作圖。
第10圖係根據本發明的一或更多實施例,已退火金屬膜的電阻率相對厚度示例性作圖。
第11圖圖示根據本發明的一或更多實施例,分別具30 nm與5 nm厚度的銀膜的透射率、反射率和吸收率相對頻率示例性作圖。
第12A圖圖示根據本發明的一或更多實施例,具mw傳輸IR反射金屬層的窗結構的行為表現。
第12B圖圖示根據本發明的一或更多實施例,具低E金屬膜的窗結構的行為表現。
第13圖圖示根據本發明的一或更多實施例,不連續金屬層的透射率、反射率和吸收率相對金屬面填充分率示例性作圖。
第14A圖至第14C圖係根據本發明的一或更多實施例,分別具4 nm、7 nm與10 nm厚度的不連續金層的示例性SEM圖。
第15圖係根據本發明的一或更多實施例,不連續金層的靜電導電率相對金屬面填充分率示例性作圖。
第16圖圖示根據本發明的一或更多實施例,金膜和包括金島結構的金層的導電率相對頻率作圖。
第17圖圖示根據本發明的一或更多實施例,不連續金屬層對10 GHz微波頻率和2.5微米(μm)近紅外線光波長的透射率與反射率相對金屬面填充分率作圖。
第18圖圖示根據本發明的一或更多實施例,製造具不連續金屬層的窗的示例性製程步驟。
第19圖圖示根據本發明的一或更多實施例,製造窗結構的示例性方法流程圖。
第20圖圖示根據本發明的一或更多實施例,使用窗結構的示例性方法流程圖,窗結構具有玻璃層和形成在玻璃層上的金屬層。
所述技術的特徵和優點在配合下述詳細實施方式和附圖後將變得更清楚易懂,其中相似參考字符標識所有相應元件。各圖中相似的元件符號大體表示相同、功能類似及/或結構類似的元件。元件首次出現的圖式以相應元件符號的最左邊數字指示。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記)
無
國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記)
無
100:窗結構
102:玻璃基板
104:底層
106,114:介電層
108,112:阻擋層
110:金屬層
116:蓋層
T:厚度
Claims (26)
- 一種窗結構,包含: 一玻璃基板;及 一不連續金屬層,配置以反射紅外線波長,其中該不連續金屬層包含一金屬島結構,該金屬島結構具有一厚度和一側向尺度並設置鄰接該玻璃基板,其中該金屬島結構的該厚度為1奈米至7奈米,其中該金屬島結構的該側向尺度平均為至少15奈米。
- 如請求項1所述之窗結構,其中該不連續金屬層具有35%至55%的一面覆蓋率。
- 如請求項1所述之窗結構,其中該不連續金屬層對頻率6吉赫至80吉赫的訊號提供0.4至1.0的一透射率及對頻率30太赫至75太赫的訊號提供0.3至0.6的一反射率。
- 如請求項1所述之窗結構,其中該不連續金屬層包括金、銀、鋁或銅的至少一者。
- 如請求項1所述之窗結構,進一步包含: 一介電層,包括Si3 N4 、SnO、WO或LaB6 的至少一者; 其中該不連續金屬層係在該介電層與該玻璃層之間。
- 如請求項1所述之窗結構,進一步包含: 一抗反射層,位在該玻璃基板與該不連續金屬層之間,該抗反射層包括TiO2 、SnO、WO或LaB6 的至少一者。
- 一種窗結構,包含: 一玻璃層;及 一金屬層,形成於該玻璃層上,該金屬層配置以傳輸頻率28吉赫至60吉赫的訊號並進一步配置以反射具紅外線頻率的訊號。
- 如請求項7所述之窗結構,其中該金屬層配置以傳輸頻率6吉赫至80吉赫的訊號。
- 如請求項7所述之窗結構,其中該金屬層對頻率28吉赫至60吉赫的訊號具有至少10兆歐的一電阻。
- 如請求項7所述之窗結構,其中該金屬層對頻率28吉赫至60吉赫的訊號具有至少100兆歐的一電阻。
- 如請求項7所述之窗結構,其中該金屬層配置以反射至少20%、具紅外線頻率的訊號。
- 如請求項7所述之窗結構,其中該金屬層對頻率28吉赫至60吉赫的訊號具有小於或等於10-5 西門子/公尺的一導電率。
- 如請求項7所述之窗結構,其中該金屬層在28吉赫至60吉赫的頻率範圍提供至少80%的一透射率。
- 如請求項7所述之窗結構,其中該金屬層在6吉赫至80吉赫的頻率範圍提供至少80%的一透射率。
- 如請求項7所述之窗結構,其中該金屬層係一電氣不連續金屬層。
- 如請求項15所述之窗結構,其中該電氣不連續金屬層具有35%至55%的一面覆蓋率。
- 一種製造窗結構的方法,該方法包含: 提供一玻璃層;及 形成一金屬層至該玻璃層上,形成該金屬層包含: 將該金屬層配置以傳輸頻率28吉赫至60吉赫的訊號並反射具紅外線頻率的訊號。
- 如請求項17所述之方法,其中形成該金屬層包含: 將該金屬層配置以對頻率28吉赫至60吉赫的訊號具有至少10兆歐的一電阻。
- 如請求項17所述之方法,其中形成該金屬層包含: 將該金屬層配置以反射至少30%、具紅外線頻率的訊號。
- 如請求項17所述之方法,其中形成該金屬層包含: 將該金屬層配置以對頻率28吉赫至60吉赫的訊號具有小於或等於10-5 西門子/公尺的一導電率。
- 如請求項17所述之方法,其中形成該金屬層包含: 將該金屬層配置以在28吉赫至60吉赫的頻率範圍提供至少80%的一透射率。
- 如請求項17所述之方法,其中形成該金屬層包含: 將該金屬層配置為一電氣不連續金屬層。
- 如請求項22所述之方法,其中配置該金屬層包含: 將該電氣不連續金屬層配置以具有35%至55%的一面覆蓋率。
- 如請求項22所述之方法,進一步包含: 因應形成一金屬層至該玻璃層上,移除部分該金屬層; 其中移除部分該金屬層可使該金屬層變成電氣不連續。
- 一種使用一窗結構的方法,該窗結構具有一玻璃層和形成在該玻璃層上的一金屬層,該方法包含: 於該金屬層接收具紅外線頻率的一紅外線訊號; 於該金屬層接收頻率28吉赫至60吉赫的一微波訊號; 至少部分以該金屬層構造為基地,使該微波訊號傳輸通過該金屬層;及 至少部分以該金屬層構造為基地,使該紅外線訊號自該金屬層反射。
- 如請求項25所述之方法,其中傳輸該微波訊號包含: 至少部分以該金屬層為基地,且該金屬層係一電氣不連續金屬層,使該微波訊號傳輸通過該金屬層。
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