KR102579285B1 - Glass Window Device for Selective Transmission of Electromagnetic Waves - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전자기파를 선택적으로 투과 또는 차단할 수 있도록 구성된 전자기파 선택적 투과 유리창 장치에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 외측면에 제1 금속 박막(110)이 코팅된 실내측 유리(100); 상기 실내측 유리(100)의 외측에 간극(300)을 갖고 설치되며, 내측면에 제2 금속 박막(210)이 코팅된 실외측 유리(200); 상기 제1, 2 금속 박막(110, 210) 상에 각각 코팅된 제1, 2 강유전체 박막(120, 220); 및 상기 제1, 2 금속 박막(110, 210)과 연결된 외부 전원(500)을 포함하며, 상기 외부 전원(500)으로 상기 제1, 2 강유전체 박막(120, 220)에 전계(E)를 인가하여 유전율을 변화시킴으로써 다중 복층 유리의 임피던스를 변화시키며 전자기파를 선택적으로 투과 또는 반사를 선택할 수 있도록 구성되어 있다.The present invention relates to a glass window device configured to selectively transmit or block electromagnetic waves.
For this purpose, the present invention includes an indoor glass 100 coated with a first metal thin film 110 on the outer surface; an outdoor glass 200 installed on the outside of the indoor glass 100 with a gap 300 and coated with a second metal thin film 210 on its inner surface; First and second ferroelectric thin films 120 and 220 respectively coated on the first and second metal thin films 110 and 210; and an external power source 500 connected to the first and second metal thin films 110 and 210, and applying an electric field (E) to the first and second ferroelectric thin films 120 and 220 using the external power source 500. By changing the dielectric constant, the impedance of the multi-layer glass is changed and electromagnetic waves can be selectively transmitted or reflected.
Description
본 발명은 전자기파 선택적 투과 유리창 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복층으로 된 유리창에서 각 유리의 마주보는 면에 금속박막 및 강유전체 박막을 순차적으로 코팅하고, 상기 강유전체 박막에 전계를 인가하여 복층 유리창의 임피던스를 변경함으로써 임의의 주파수를 갖는 전자기파를 선택적으로 투과 또는 차단할 수 있도록 구성된 전자기파 선택적 투과 유리창 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a glass window device that selectively transmits electromagnetic waves. More specifically, in a double-layer glass window, a metal thin film and a ferroelectric thin film are sequentially coated on opposing sides of each glass, and an electric field is applied to the ferroelectric thin film to form a double-layer glass window. It relates to an electromagnetic wave selectively transmitting glass window device configured to selectively transmit or block electromagnetic waves having an arbitrary frequency by changing the impedance.
건물에서 유리창은 시인성과 조망성을 높일 수 있는 중요한 요소로써, 대부분의 건물에는 유리창이 설치되어 있다. Glass windows are an important element in buildings that can increase visibility and view, and most buildings are equipped with glass windows.
건물에 설치되는 유리창은 최근까지 효과적인 자외선, 적외선 차단 및 겨울철 난방 시의 열손실 방지를 위한 단열 특성에 대한 고려를 주로 해 왔다. Until recently, glass windows installed in buildings have mainly considered effective ultraviolet ray and infrared ray blocking and insulation properties to prevent heat loss during heating in winter.
특히, 최근에는 건축분야에서 단열에 대한 규제가 강화되어 2중 또는 3중 복층 유리의 사용과 얇은 금속으로 한쪽 면이 코팅된 로이 (Low-E) 복층 유리창이 많이 사용되고 있다. In particular, in recent years, regulations on insulation have been strengthened in the construction field, and the use of double or triple double-layer glass and low-E double-layer glass windows coated on one side with a thin metal are being widely used.
이의 한 예로 공개특허공보 제10-2015-0004566호에 나타난 로이유리를 포함하는 복층유리(이하, ‘종래기술’이라 함)가 있다. One example of this is a double-layer glass including low-e glass (hereinafter referred to as ‘prior art’) shown in Patent Publication No. 10-2015-0004566.
종래기술에 나타난 로이(Low-E) 유리를 포함하는 복층유리는 도 1에 도시된 바와 같이 2장의 판유리가 간극을 가지고 형성되어 있고, 1장의 판유리 표면에는 적외선 흡수 코팅이 되어 있고, 나머지 1장의 판유리 표면에는 적외선 반사 코팅이 되어 있어, 차열 및 단열 효과를 동시에 이룰 수 있도록 구성되어 있다.As shown in Figure 1, the double-layer glass containing low-E glass shown in the prior art is formed of two panes with a gap, the surface of one pane is coated with an infrared absorption coating, and the other pane is coated with an infrared absorption coating. The surface of the plate glass is coated with an infrared reflective coating to achieve both thermal and thermal insulation effects.
일반적인 로이(Low-e) 단열 복층 유리창의 경우, 유리 한쪽 면에 산화금속을 얇게 코팅한 2장의 유리를 일정한 간격을 두고 배치되고 내부는 건조한 공기 내지는 알곤(Ar)가스 등이 충전되어 있어 에너지 절감 관점에서 큰 효과가 있다.In the case of a typical low-e insulated double-glazed window, two sheets of glass with a thin coating of metal oxide on one side of the glass are placed at regular intervals, and the inside is filled with dry air or argon (Ar) gas, etc. to save energy. From that point of view, it has a big effect.
이와 같은 이중 복층 유리창의 구조는 전파공학 관점에서 유리와 공기는 양질의 유전체로 일정한 두께와 간격으로 배치될 경우, 입사하는 전자기파의 특정 주파수에서 임피던스가 정합될 경우 손실 없이 투과할 수 있지만, 반대로 특정 주파수 이외의 전자기파는 투과 손실이 크다는 특징이 있다. The structure of such a double-layer glass window is, from a radio engineering perspective, if the glass and air are made of high-quality dielectrics and are arranged at a certain thickness and interval, and the impedance is matched at a specific frequency of the incident electromagnetic wave, it can be transmitted without loss. Electromagnetic waves other than frequencies have the characteristic of large transmission loss.
따라서, 요즘 이동통신과 WiFi 등 무선통신의 주파수영역을 3.5GHz, 5.8GHz, 28GHz 등과 같이 다양한 밀리미터파 대역을 사용하고 있으므로, 무선통신 전자기파 중에는 유리창을 투과하면서 상당량의 손실을 발생할 수 있다. Therefore, these days, various millimeter wave bands such as 3.5 GHz, 5.8 GHz, and 28 GHz are used in the frequency range of wireless communications such as mobile communications and WiFi, so a significant amount of loss may occur as electromagnetic waves from wireless communications pass through the glass window.
도 2에 도시된 이중 복층 유리창의 전자기파 투과손실 측정 실험 및 시뮬레이션결과를 살펴보면, 6-7GHz와 15-16GHz 대역에서 손실이 큰 반면에 3.5GHz 10-11GHz, 그리고 24GHz 대역에서는 손실이 거의 없는 것을 알 수 있다. Looking at the electromagnetic wave transmission loss measurement experiment and simulation results of the double-layer glass window shown in Figure 2, it can be seen that while the loss is large in the 6-7GHz and 15-16GHz bands, there is almost no loss in the 3.5GHz, 10-11GHz, and 24GHz bands. You can.
이러한 주파수 특성은 유리의 두께, 이들 사이 간격, 그리고 유전율에 의하여 결정되는 전자기파에 대한 임피던스가 특정 주파수에서 변화하기 때문이다. These frequency characteristics are because the impedance to electromagnetic waves, which is determined by the thickness of the glass, the gap between them, and the dielectric constant, changes at a specific frequency.
이처럼 전자기파 투과 손실이 큰 주파수 영역이 이동통신, WiFi 등 무선통신 서비스 주파수 영역에 해당하게 되면, 서비스 음영지역의 증가로 서비스 커버리지가 제한될 수 있으며, 또한 손실을 보상할 증폭기의 추가 설치해야 하는 문제점이 발생한다.If the frequency area with large electromagnetic wave transmission loss falls within the frequency area of wireless communication services such as mobile communication and WiFi, service coverage may be limited due to an increase in service shadow areas, and additional amplifiers must be installed to compensate for the loss. This happens.
본 발명에서 해결하고자 하는 기술적 과제는 서로 간격을 두고 복층으로 구성된 유리창에서 각 유리의 마주보는 면에 금속박막 및 강유전체 박막을 순차적으로 코팅하고, 상기 금속박막에 외부 전원을 인가하여 상기 강유전체 박막의 유전율을 제어하면서 상기 복층 유리창의 임피던스를 원하는 값으로 변경할 수 있도록 함으로써 임의의 주파수를 가진 전자기파를 선택적으로 투과 또는 차단할 수 있도록 구성된 전자기파 선택적 투과 유리창 장치를 제공하는 것이다.The technical problem to be solved by the present invention is to sequentially coat the opposing sides of each glass with a metal thin film and a ferroelectric thin film in a glass window composed of multiple layers at intervals from each other, and apply an external power to the metal thin film to change the dielectric constant of the ferroelectric thin film. The present invention provides an electromagnetic wave selectively transmitting glass window device configured to selectively transmit or block electromagnetic waves having an arbitrary frequency by controlling the impedance of the double-layer glass window to a desired value.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 나타난 실시예인 전자기파 선택적 투과 유리창 장치는, 외측면에 제1 금속 박막(110)이 코팅된 실내측 유리(100); 상기 실내측 유리(100)의 외측에 간극(300)을 갖고 설치되며, 내측면에 제2 금속 박막(210)이 코팅된 실외측 유리(200); 상기 제1, 2 금속 박막(110, 210) 상에 각각 코팅된 제1, 2 강유전체 박막(120, 220); 및 상기 제1, 2 금속 박막(110, 210)과 연결된 외부 전원(500)을 포함하며, 상기 외부 전원(500)으로 상기 제1, 2 강유전체 박막(120, 220)에 전계(E)를 인가하여 유전율을 변화시으로써 다중 복층 유리의 임피던스를 변화시키며 전자기파를 선택적으로 투과 또는 반사를 선택할 수 있도록 구성되어 있을 수 있다.In order to achieve the above technical problem, an electromagnetic wave selectively transmitting glass window device according to an embodiment of the present invention includes an indoor glass 100 coated with a first metal thin film 110 on the outer surface; an outdoor glass 200 installed on the outside of the indoor glass 100 with a gap 300 and coated with a second metal thin film 210 on its inner surface; First and second ferroelectric thin films 120 and 220 respectively coated on the first and second metal thin films 110 and 210; and an external power source 500 connected to the first and second metal thin films 110 and 210, and applying an electric field (E) to the first and second ferroelectric thin films 120 and 220 using the external power source 500. By changing the dielectric constant, the impedance of the multi-layer glass can be changed and electromagnetic waves can be selectively transmitted or reflected.
또한, 상기 다중 복층 유리의 임피던스를 무선통신 서비스 주파수 영역에서 정합될 수 있도록 상기 제1, 2 강유전체 박막(120, 220)의 유전율을 조정하여 무선통신 서비스 음영지역을 개선할 수 있도록 구성되어 있을 수 있다.In addition, it may be configured to improve the wireless communication service shadow area by adjusting the dielectric constants of the first and second ferroelectric thin films 120 and 220 so that the impedance of the multi-layer glass can be matched in the wireless communication service frequency domain. there is.
또한, 상기 다중 복층 유리의 임피던스를 가시광선에 정합시킬 수 있도록 상기 제1, 2 강유전체 박막(120, 220)의 유전율을 조정하여 가시광선이 선택적으로 투과 또는 반사될 수 있도록 구성되어 있을 수 있다.In addition, the dielectric constant of the first and second ferroelectric thin films 120 and 220 may be adjusted to match the impedance of the multi-layer glass to visible light, so that visible light can be selectively transmitted or reflected.
또한, 상기 제1, 2 금속박막(110, 210)은 전자기파(w)의 투과성을 향상시키기 위하여 빗살 무늬 또는 격자 무늬 형상을 갖는 박막으로 구성되어 있을 수 있다.Additionally, the first and second metal thin films 110 and 210 may be composed of thin films having a comb pattern or grid pattern shape to improve the permeability of electromagnetic waves (w).
또한, 상기 실외측 유리(200)의 외측에 적어도 하나의 제2의 실외측 유리가 추가로 설치되어 있을 수 있다.Additionally, at least one second outdoor glass may be additionally installed outside the outdoor glass 200.
본 발명에 따른 전자기파 선택적 투과 유리창 장치는 전극 기능을 갖는 제1, 2 금속박막에 코팅된 강유전체 박막에 전계를 인가하여 강유전체 막박의 유전율을 원하는 값으로 변화시킬 수 있도록 구성되어 있어 유리창 전체의 임피던스를 임의의 원하는 값으로 변경할 수 있으므로, 특정 주파수 영역이 아니고, 원하는 주파수 영역을 선택적으로 투과 또는 제한할 수 있는 장점이 있다. The electromagnetic wave selectively transmitting glass window device according to the present invention is configured to change the dielectric constant of the ferroelectric film to a desired value by applying an electric field to the ferroelectric thin film coated on the first and second metal thin films having an electrode function, thereby reducing the impedance of the entire glass window. Since it can be changed to any desired value, it has the advantage of being able to selectively transmit or limit a desired frequency region rather than a specific frequency region.
또한, 본 발명에 따른 전자기파 선택적 투과 유리창 장치는 로이(Low-E) 복층 유리창 장치에서 전자기파를 선택적으로 투과 또는 반사시킴으로써 무선통신 서비스 음영지역을 개선하여 서비스 커버리지를 확장할 수 있어, 건물 내부로 전자기파의 투과와 건물 내부에서 사용자가 외부로 통신을 원활하게 할 수 있는 장점이 있다. In addition, the electromagnetic wave selectively transmitting glass window device according to the present invention can expand service coverage by improving wireless communication service shadow areas by selectively transmitting or reflecting electromagnetic waves in a low-E double-layer glass window device, thereby preventing electromagnetic waves from entering the building. It has the advantage of being able to transmit easily and allow users to communicate smoothly from inside the building to the outside.
또한, 본 발명에 따른 전자기파 선택적 투과 유리창 장치는 가시광선에 다중 복층유리창의 임피던스 값을 조정하여, 가시광선의 투과와 반사를 임의적으로 선택할 수 있어 계절, 날씨 또는 시간에 따라 유리창으로 빛의 투과와 차단을 선택할 수 있는 장점이 있다.In addition, the electromagnetic wave selective transmission glass window device according to the present invention can arbitrarily select the transmission and reflection of visible light by adjusting the impedance value of the multi-layer glass window to visible light, thereby transmitting and blocking light through the window depending on the season, weather, or time. There is an advantage to choosing .
도 1. 종래기술에 따른 복층유리 단면도.
도 2는 이중 복층유리창의 전파 투과손실 측정 실험 및 시뮬레이션결과.
도 3. 본 발명에 따른 전자기파 선택적 투과 유리창 장치의 단면도.
도 4. 본 발명에서 따른 제1, 2 금속박막의 패턴의 실시예.Figure 1. Cross-sectional view of a double-layer glass according to the prior art.
Figure 2 shows the results of an experiment and simulation measuring the radio wave transmission loss of a double double-glazed window.
Figure 3. Cross-sectional view of a glass window device selectively transmitting electromagnetic waves according to the present invention.
Figure 4. Examples of patterns of the first and second metal thin films according to the present invention.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described with reference to the attached drawings. However, the present invention may be implemented in various different forms and, therefore, is not limited to the embodiments described herein.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다. Throughout the specification, when a part is said to be "connected (connected, contacted, combined)" with another part, this means not only "directly connected" but also "indirectly connected" with another member in between. "Includes cases where it is. Additionally, when a part is said to “include” a certain component, this does not mean that other components are excluded, but that other components can be added, unless specifically stated to the contrary.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. The terms used herein are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention.
도 3은 본 발명에 따른 전자기파 선택적 투과 유리창 장치의 단면도이다.Figure 3 is a cross-sectional view of a glass window device that selectively transmits electromagnetic waves according to the present invention.
도 3을 참조하여 살펴보면, 본 발명의 전자기파 선택적 투과 유리창 장치는, 외측면에 제1 금속 박막(110)이 코팅된 실내측 유리(100); 및 상기 실내측 유리(100)의 외측에 간극(300)을 갖고 설치되며, 내측면에 제2 금속 박막(210)이 코팅된 실외측 유리(200);를 포함하고 있다. Referring to Figure 3, the electromagnetic wave selectively transmitting glass window device of the present invention includes an indoor glass 100 coated with a first metal thin film 110 on the outer surface; and an outdoor glass 200 installed on the outside of the indoor glass 100 with a gap 300 and coated with a second metal thin film 210 on its inner surface.
상기 구성은 일반적인 로이(Low-E) 2중 유리창과 동일한 구성이며, 상기 간극(300)에도 일반적인 로이(Low-E) 유리창과 마찬가지로 공기 또는 아르곤(Ar) 등의 충전가스를 충진하여 유리창 장치의 열관류율을 최소화하도록 구성하는 것이 바람직할 것이다. The above configuration is the same as a typical Low-E double-glazed window, and the gap 300 is also filled with a charging gas such as air or argon (Ar), as in a typical Low-E glass window, to form a window device. It would be desirable to configure it to minimize heat transmittance.
상기 제1, 2 금속 박막(110, 120)은 적외선 차단 또는 자외선 차단 특성을 갖는 박막으로 형성되어 있을 수 있고, 그 외 유리창에서 요구되는 기능에 맞게 다양한 특성을 갖는 것도 가능할 것이다.The first and second metal thin films 110 and 120 may be formed of a thin film with infrared blocking or ultraviolet ray blocking properties, and may also have various other properties to suit the functions required for the window.
또한, 상기 제1, 2 금속 박막(110, 120)은 동일한 특성을 갖고 있을 수도 있고, 종래기술처럼 서로 다른 특성을 갖고 있는 것도 가능할 것이다.Additionally, the first and second metal thin films 110 and 120 may have the same characteristics or may have different characteristics as in the prior art.
한편, 상기 각 유리(100, 200)는 통상적으로 5mm와 6mm 두께의 유리가 사용되고 간극(300)은 6mm 또는 12mm가 적용되는데, 이에 한정되지는 않고 다양한 두께 또는 간극을 가질 수 있을 것이다. Meanwhile, each of the glasses 100 and 200 is typically used with a thickness of 5 mm or 6 mm, and the gap 300 is 6 mm or 12 mm, but it is not limited thereto and may have various thicknesses or gaps.
상기와 같은 복층의 유리창 구조는 에너지를 절감하는 관점에서 주로 사용되어 왔는데, 전파공학적 관점에서 이중 복층 유리와 간극의 가스층은 모두 양질의 유전체로 일정한 간격을 배치되어 다층유전체로 볼 수 있다. The double-layer glass window structure as described above has been mainly used from the viewpoint of saving energy. From a radio engineering perspective, the double-layer glass and the interstitial gas layer are all made of high-quality dielectric and arranged at regular intervals, so they can be viewed as a multi-layer dielectric.
따라서 다층 유전체로 전자기파가 입사할 경우 다층 유전체가 가지고 있는 특정 주파수의 전자기파에 대한 임피던스 값이 변화하기 때문에 특정 주파수에서 임피던스가 정합되면 해당 주파수의 전자기파는 이론적으로는 손실 없이 투과할 수 있다. 이에 반하여 임피던스가 정합되지 않는 주파수의 전자기파는 대부분 반사하거나 많은 투과손실이 발생하게 된다.Therefore, when electromagnetic waves are incident on a multilayer dielectric, the impedance value of the multilayer dielectric for electromagnetic waves of a specific frequency changes. Therefore, if the impedance is matched at a specific frequency, electromagnetic waves of that frequency can theoretically pass through without loss. In contrast, electromagnetic waves of frequencies whose impedances are not matched are mostly reflected or have a large transmission loss.
즉, 복층 유리창은 각 구성요소의 물성치 및 구조적 특징에 따라 특정 주파수 범위에서는 전자기파 투과율이 높고 그 외의 주파수 범위에서는 투과 손실이 크게 발생하게 된다. In other words, a double-layer glass window has high electromagnetic wave transmittance in a certain frequency range depending on the physical properties and structural characteristics of each component, and has a large transmission loss in other frequency ranges.
본 발명자는 이러한 문제점으로부터 복층 유리창의 임피던스를 제어 또는 조절할 수 있으면, 임의의 주파수 범위, 예를 들면, 무선통신을 이용하고자 할 때에는 무선통신 주파수 영역에서, 외부의 전망을 보거나 빛을 차단하고자 할 때에는 가시광선 주파수 영역에서 임피던스를 조절할 수 있으면, 무선통신 서비스 음영지역을 최소화할 수 있을 뿐 아니라, 전통적인 기능도 보다 향상시킨 유리창을 구현할 수 있을 것이라는 것을 인식하게 되었다.The present inventor believes that if it is possible to control or adjust the impedance of a double-layer glass window due to this problem, it can be used in any frequency range, for example, in the wireless communication frequency range when using wireless communication, when viewing the outside view or blocking light. It was recognized that if the impedance could be adjusted in the visible light frequency range, not only could the wireless communication service shadow area be minimized, but it would also be possible to implement glass windows with improved traditional functions.
본 발명자는 이를 구현하기 위하여 도 3에 도시된 바와 같이 상기 복층의 유리창에 상기 제1, 2 금속 박막(110, 210) 상에 각각 코팅된 제1, 2 강유전체 박막(120, 220); 및 상기 제1, 2 금속 박막(110, 210)과 연결된 외부 전원(500)을 추가로 형성하였다.In order to implement this, the present inventor, as shown in FIG. 3, first and second ferroelectric thin films (120, 220) coated on the first and second metal thin films (110, 210), respectively, on the multi-layer glass window; And an external power source 500 connected to the first and second metal thin films 110 and 210 was additionally formed.
본 발명의 상기 구성은 각 유리(100, 200)에 코팅된 금속박막(110, 210) 위에 강유전체 박막(120, 220)이 추가로 코팅된 구성이다. The above configuration of the present invention is a configuration in which ferroelectric thin films 120 and 220 are additionally coated on the metal thin films 110 and 210 coated on each glass 100 and 200.
따라서, 제1, 2금속박막(110, 210)을 전극으로 하는 평행판 커패시터를 이중 복층 유리(100, 200)의 간극 내부에 구성할 수 있다. Accordingly, a parallel plate capacitor using the first and second metal thin films 110 and 210 as electrodes can be formed inside the gap between the double layer glass (100 and 200).
상기 강유전체(ferroelectrics)는 외부의 전기장이 없이도 스스로 분극(자발 분극, Spontaneous polarization, Ps)을 가지는 재료로서 외부 전기장에 의하여 분극의 방향이 바뀔 수(switching) 있는 물질이다. 또한, 세라믹 강유전체 계열의 물질들은 본래 가시광선 영역에 투명한 물질 특성도 있다.The ferroelectrics are materials that self-polarize (spontaneous polarization, Ps) without an external electric field, and the direction of polarization can be switched by an external electric field. In addition, ceramic ferroelectric materials inherently have transparent material properties in the visible light range.
제1, 2 금속박막(110, 210)에 외부전원(500)을 공급하면 상기 제1, 2 강유전체(120, 22)에 전계를 인가할 수 있고, 이를 통해 상기 제1, 2 강유전체(120, 220)의 유전율을 변화시킬 수 있다.When the external power 500 is supplied to the first and second metal thin films 110 and 210, an electric field can be applied to the first and second ferroelectrics 120 and 22, and through this, the first and second ferroelectrics 120 and 22 220) can change the dielectric constant.
이처럼, 제1, 2 강유전체(120, 220)의 유전율을 변화시킴으로써 이중 복층 유리의 임피던스를 변경하여 입사된 전자기파를 선택적으로 투과 내지는 반사시킬 수 있다. In this way, by changing the dielectric constants of the first and second ferroelectrics 120 and 220, the impedance of the double layer glass can be changed to selectively transmit or reflect incident electromagnetic waves.
일반적인 강유전체의 비유전율은 수십에서 수천에 이르기까지 다양하게 제조가 가능함으로 가시광선의 투과성과 전자기파의 투과성을 고려하여 용이하게 제조가 가능하다. The relative dielectric constant of general ferroelectrics can range from tens to thousands, so they can be easily manufactured considering the permeability of visible light and electromagnetic waves.
따라서, 상기 다중 복층 유리의 임피던스를 무선통신 서비스 주파수 영역에서 정합될 수 있도록 상기 제1, 2 강유전체 박막(120, 220)의 유전율을 조정하여 무선통신 서비스 음영지역을 개선할 수 있다. Therefore, the wireless communication service shadow area can be improved by adjusting the dielectric constants of the first and second ferroelectric thin films 120 and 220 so that the impedance of the multi-layer glass can be matched in the wireless communication service frequency range.
또한, 상기 다중 복층 유리의 임피던스를 가시광선에 정합시킬 수 있도록 상기 제1, 2 강유전체 박막(120, 220)의 유전율을 조정하여 가시광선이 선택적으로 투과 또는 반사될 수 있도록 구성하는 것도 가능할 것이다.In addition, it would be possible to adjust the dielectric constants of the first and second ferroelectric thin films 120 and 220 so that the impedance of the multi-layer glass can be matched to visible light, so that visible light can be selectively transmitted or reflected.
한편, 본 발명에서는 전자기파의 투과성을 보다 향상시키기 위해 도 3에 제시된 실시예와 같이 다양한 금속박막의 패턴이 이용가능하다. 도 3(a)와 같이 일반적으로 유리전면에 코팅된 금속박막 위에 강유전체를 코팅할 수 있다. Meanwhile, in the present invention, various patterns of metal thin films can be used, such as the embodiment shown in FIG. 3, to further improve the permeability of electromagnetic waves. As shown in Figure 3(a), a ferroelectric material can be coated on a metal thin film that is generally coated on the front glass.
이 때, 가시광선의 투과성은 우수하나 전자기파의 경우 금속이 전반사를 할 가능성이 있으므로, 투과성을 개선하기 위해 도 3(b)와 (c)에 제시된 바와 같이 빗살 무늬 또는 격자 무늬 형태의 박막형태도 가능하다. At this time, the permeability of visible light is excellent, but in the case of electromagnetic waves, there is a possibility of total reflection of metal, so to improve the permeability, a thin film in the form of a comb pattern or grid pattern is also possible, as shown in Figures 3(b) and (c). .
한편, 도 3에는 유리창이 2장 형성되어 있는 유리창 장치가 나타나 있으나, 유리창은 상기 실외측 유리(200)의 외측에 적어도 하나의 제2의 실외측 유리가 추가로 설치될 수도 있을 것이다. 이 때, 상기 제2의 실외측 유리와 실외측 유리 사이에도 강유전체에 의하여 유전율 변화가 발생하도록 구성하는 것이 보다 바람직할 것이다. Meanwhile, FIG. 3 shows a glass window device having two glass windows, but at least one second outdoor glass may be additionally installed outside the outdoor glass 200. At this time, it would be more preferable to configure the structure so that a dielectric constant change occurs between the second outdoor glass and the outdoor glass by a ferroelectric.
위에서 살펴본 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 전자기파 선택적 투과 유리창 장치의 작동원리를 살펴보면 아래와 같다.The operating principle of the electromagnetic wave selectively transmitting glass window device of the present invention having the configuration described above is as follows.
도 3에 도시된 바와 같이 외부의 전원(500)에서 전기를 인가하면, 상기 제1, 2 금속판(110, 210)은 전극 기능을 하고, 상기 제1, 2 금속판(110, 210) 상에 각각 코팅된 제1 2 강유전체(120, 220)는 상기 간극(500) 내에서 커패시터 기능을 수행한다.As shown in FIG. 3, when electricity is applied from an external power source 500, the first and second metal plates 110 and 210 function as electrodes, and The coated first 2 ferroelectric materials 120 and 220 perform a capacitor function within the gap 500.
따라서, 상기 제1, 2 금속판(110, 210)에 전기가 인가되면, 상기 금속판(110, 210)의 전기에 의하여 상기 제1, 2 강유전체(120, 220)에서는 전계가 형성되고, 유전율 또한 변경된다.Therefore, when electricity is applied to the first and second metal plates 110 and 210, an electric field is formed in the first and second ferroelectrics 120 and 220 by the electricity of the metal plates 110 and 210, and the dielectric constant is also changed. do.
제1, 2 강유전체(120, 220)의 유전율 변화에 의하여 상기 복층 유리창 구조는 임피던스가 변경되므로, 제1, 2 강유전체(120, 220)의 유전율 변화를 제어하여 상기 복층 유리창의 임피던스를 원하는 값으로 변경하는 것이 가능할 것이다.Since the impedance of the double-layer glass window structure changes due to the change in dielectric constant of the first and second ferroelectrics 120 and 220, the impedance of the double-layer glass window is adjusted to a desired value by controlling the change in dielectric constant of the first and second ferroelectrics 120 and 220. It would be possible to change it.
1: 실내 2: 실외 100: 실내측 유리
110: 제1 금속 코팅 120: 제1 강유전체 코팅
200: 실외측 유리 210: 제2 금속 코팅
220: 제2 강유전체 코팅 300: 간극
400: 창틀 500: 전원
E: 전계 w: 전자기파 1: indoor 2: outdoor 100: indoor glass
110: first metal coating 120: first ferroelectric coating
200: Outdoor glass 210: Second metal coating
220: second ferroelectric coating 300: gap
400: window frame 500: power
E: electric field w: electromagnetic wave
Claims (5)
상기 실내측 유리(100)의 외측에 간극(300)을 갖고 설치되며, 내측면에 제2 금속 박막(210)이 코팅된 실외측 유리(200);
상기 제1, 2 금속 박막(110, 210) 상에 각각 코팅된 제1, 2 강유전체 박막(120, 220); 및
상기 제1, 2 금속 박막(110, 210)과 연결된 외부 전원(500)을 포함하며,
상기 외부 전원(500)으로 상기 제1, 2 강유전체 박막(120, 220)에 전계(E)를 인가하여 유전율을 변화시킴으로써 다중 복층 유리의 임피던스를 변화시키며 전자기파를 선택적으로 투과 또는 반사를 선택할 수 있도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자기파 선택적 투과 유리창 장치.
Indoor glass 100 coated with a first metal thin film 110 on the outer surface;
an outdoor glass 200 installed on the outside of the indoor glass 100 with a gap 300 and coated with a second metal thin film 210 on its inner surface;
First and second ferroelectric thin films 120 and 220 respectively coated on the first and second metal thin films 110 and 210; and
It includes an external power source 500 connected to the first and second metal thin films 110 and 210,
By applying an electric field (E) to the first and second ferroelectric thin films 120 and 220 using the external power source 500 to change the dielectric constant, the impedance of the multi-layer glass is changed and electromagnetic waves can be selectively transmitted or reflected. A glass window device that selectively transmits electromagnetic waves, characterized in that it consists of:
상기 다중 복층 유리의 임피던스를 무선통신 서비스 주파수 영역에서 정합될 수 있도록 상기 제1, 2 강유전체 박막(120, 220)의 유전율을 조정하여 무선통신 서비스 음영지역을 개선할 수 있도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자기파 선택적 투과 유리창 장치.
According to paragraph 1,
It is characterized in that it is configured to improve the wireless communication service shadow area by adjusting the dielectric constants of the first and second ferroelectric thin films (120, 220) so that the impedance of the multi-layer glass can be matched in the wireless communication service frequency range. A glass window device that selectively transmits electromagnetic waves.
상기 다중 복층 유리의 임피던스를 가시광선에 정합시킬 수 있도록 상기 제1, 2 강유전체 박막(120, 220)의 유전율을 조정하여 가시광선이 선택적으로 투과 또는 반사될 수 있도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자기파 선택적 투과 유리창 장치.
According to paragraph 1,
Electromagnetic waves, characterized in that the dielectric constants of the first and second ferroelectric thin films 120 and 220 are adjusted to match the impedance of the multi-layer glass to visible light, so that visible light can be selectively transmitted or reflected. Optional transmissive glass window device.
상기 제1, 2 금속박막(110, 210)은 전자기파(w)의 투과성을 향상시키기 위하여 빗살 무늬 또는 격자 무늬 형상을 갖는 박막인 것을 특징으로 하는 전자기파 선택적 투과 유리창 장치.
According to paragraph 1,
The first and second metal thin films (110, 210) are electromagnetic wave selectively transparent glass window devices, characterized in that the first and second metal thin films (110, 210) are thin films having a comb pattern or grid pattern shape to improve the permeability of electromagnetic waves (w).
상기 실외측 유리(200)의 외측에 적어도 하나의 제2의 실외측 유리가 추가로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 전자기파 선택적 투과 유리창 장치.
According to paragraph 1,
A window device that selectively transmits electromagnetic waves, characterized in that at least one second outdoor glass is additionally installed outside the outdoor glass (200).
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