KR20180042543A - 필름 적층물 및 이를 포함하는 윈도우 제조물 - Google Patents

필름 적층물 및 이를 포함하는 윈도우 제조물 Download PDF

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KR20180042543A
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Abstract

본 발명의 다양한 실시예에 따른 윈도우 제조물은, 윈도우; 및 적어도 하나의 절연 물질로 구성되고, 상기 윈도우의 일면에 접합되는 필름을 포함하며, 상기 필름을 구성하는 절연 물질의 유전율은 상기 윈도우의 유전율보다 낮고 공기의 유전율보다 높으며, 상기 필름은 상기 필름이 윈도우에 부착될 경우, 전파의 상기 윈도우에 대한 투과 손실을 감소시키기 위한 것일 수 있다.
그 외에 다양한 실시예들이 가능하다.

Description

필름 적층물 및 이를 포함하는 윈도우 제조물 {FILM LAMINATE AND WINDOW PRODUCT INCLUDING THE FILM LAMINATE}
본 실시예는 필름 적층물과, 필름 적층물을 포함하는 윈도우 제조물에 관한 것이다.
휴대용 전자 장치의 보급 및 IoT(internet of things) 기술의 상용화에 따라 무선 통신에 대한 수요가 증가하고 있으며, 이에 따라 보다 향상된 이동 통신 기술들이 연구되고 있다. 현재 5세대 이동 통신에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 5세대 이동 통신의 경우 데이터 전송 속도를 높이기 위해 28GHz 대역 등 기존의 무선 통신에 사용하던 주파수 대역보다 높은 대역을 사용할 수 있도록 연구 중에 있다. 이와 같이, 높은 주파수 대역을 사용하는 경우, 전송 속도에 장점은 존재하나, 전파 감쇄가 심하므로 장거리 전송에 따른 전파 손실을 막기 위한 방법이 다각도로 연구되고 있다.
무선 통신에 사용되는 기지국의 안테나는 일반적으로 넓은 커버리지 및 경로 손실을 고려하여 실외에 배치하는 것이 일반적이나, 기지국의 안테나로부터 전파를 수신하는 고객 댁내장치(customer premises equipment, 이하 CPE)는 관리 측면에서 실내에 배치될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 보다 높은 주파수 대역을 사용할수록 전파 감쇄가 심해지며, 특히 기지국에서 출력한 전파가 실내의 CPE로 전송되기 위해서는 벽 또는 윈도우(window)를 통과해야 하는데 이 경우 더 많은 전파 손실이 발생할 수 있다. 특히, 최근에는 윈도우의 단열 성능을 향상하기 위해 투명한 금속 코팅 층을 포함하는 로이(low-emissivity) 유리의 사용이 증가하고 있으며, 로이 유리의 금속 코팅은 전파의 통과를 방해하는 주된 요인이 될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들은 유리창을 통한 무선 전파의 투과를 향상 시키기 위한 필름 적층물, 상기 필름 적층물이 부착된 윈도우 제조물 및 전극 패턴이 형성된 윈도우 제조물을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 윈도우 제조물은 윈도우; 및 적어도 하나의 절연 물질로 구성되고, 상기 윈도우의 일면에 접합되는 필름을 포함하며, 상기 필름을 구성하는 절연 물질의 유전율은 상기 윈도우의 유전율보다 낮고 공기의 유전율보다 높으며, 상기 필름은 상기 필름이 윈도우에 부착될 경우, 전파의 상기 윈도우에 대한 투과 손실을 감소시키기 위한 것일 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 윈도우 제조물은 적어도 하나의 절연 물질로 구성되는 절연층; 상기 절연층의 일면에 접합되는 금속 코팅 층을 포함하며, 전파의 투과 손실을 감소 시키기 위해 상기 금속 코팅 층의 적어도 일부 영역이 제거된 것일 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 필름은 절연 소재로 구성되는 절연층; 및 상기 절연층의 일면에 접합되고, 상기 절연층과 접합된 면과 다른 일면의 적어도 일부 영역에 전극 물질로 구성되는 전극 패턴이 형성된 전극층을 포함하며, 상기 전극층의 전극 패턴은, 상기 필름이 윈도우(winwow)에 부착될 경우, 전파의 상기 윈도우에 대한 투과 손실을 감소시키도록 형성될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 윈도우 제조물은 절연 소재로 구성되는 절연층; 상기 절연층의 일면에 접합되고, 상기 절연층과 접합된 면과 다른 일면의 적어도 일부 영역에 전극 물질로 구성되는 전극 패턴이 형성된 적어도 하나의 전극층; 및 적어도 하나의 윈도우를 포함하며, 상기 전극층의 전극 패턴은, 전파의 상기 적어도 하나의 윈도우에 대한 투과 손실을 감소 시키도록 형성될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따르면 유리창을 통한 무선 전파의 투과를 향상 시키기 위한 필름 적층물, 상기 필름 적층물이 부착된 윈도우 제조물 및 전극 패턴이 형성된 윈도우 제조물을 제공할 수 있다.
도 1a은 기지국, CPE 및 윈도우를 간략히 도시한 것이다.
도 1b는 창호 및 윈도우에서의 전파 손실을 도시한 것이다.
도 2a 및 2b는 제1실시예에 따른 윈도우 및 윈도우에 부착된 필름 적층물을 도시한 것이다.
도 3a 및 3b는 제2실시예에 따른 윈도우 및 윈도우에 부착된 필름 적층물을 도시한 것이다.
도 4a 및 4b는 제2실시예에 따른 필름 적층물을 도시한 것이다.
도 5a 및 5b는 제2실시예에 따른 필름 적층물의 전극 패턴에 따른 투과율을 도시한 것이다.
도 6a 내지 6c는 제2실시예에 따라 절연층에 형성되는 전극 패턴의 가능한 형태들을 예시한 것이다.
도 7a 내지 7e는 도 6a 내지 6c의 전극 패턴들을 조합하여 형성된 전극 패턴들을 예시한 것이다.
도 8a 내지 8c는 제2실시예에 따른 필름 적층물의 부착으로 인해 향상된 전극 투과율을 도시한 것이다.
도 9a 내지 9b는 제2실시예에서 복층 윈도우에 필름 적층물을 부착한 예 및 그에 따라 향상된 전극 투과율을 도시한 것이다.
도 10은 제3실시예에 따른 윈도우의 구조를 도시한 것이다.
도 11은 제3실시예에 따른 윈도우의 전극 패턴을 형성하기 위한 레이저 장비를 도시한 것이다.
도 12a 및 12b는 제3실시예에 따라 전극 패턴이 형성된 윈도우 제조물의 향상된 전극 투과율을 도시한 것이다.
이하, 본 문서의 다양한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 실시예 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B" 또는 "A 및/또는 B 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1," "제 2," "첫째," 또는 "둘째,"등의 표현들은 해당 구성요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다.
본 문서에서, "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, 하드웨어적 또는 소프트웨어적으로 "~에 적합한," "~하는 능력을 가지는," "~하도록 변경된," "~하도록 만들어진," "~를 할 수 있는," 또는 "~하도록 설계된"과 상호 호환적으로(interchangeably) 사용될 수 있다. 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
도 1a는 기지국, CPE 및 윈도우를 간략히 도시한 것이다.
기지국(110)은 안테나를 통해 전파를 출력하며, 기지국(110)의 안테나로부터 출력되는 전파는 CPE(120)로 전송될 수 있다. 반대로 CPE(120)가 출력하는 전파를 기지국(110)이 수신할 수도 있으나, 본 명세서에서는 기지국(110)이 전송 측, CPE(120)가 수신 측인 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.
CPE(120)는 네트워크에 연결된 종단 장치로써 모뎀, 셋톱 박스, 단말기 등을 예로 들 수 있다. CPE(120)(customer premises equipment)는 실내에 마련될 수 있으며, 특히 윈도우(130)의 부근에 배치될 수 있다.
기지국(110)과 CPE(120)의 무선 통신 주파수 대역은 초고주파(예를 들어, 28GHz) 대역일 수 있다. 알려진 바와 같이, 초고주파 대역에서 높은 주파수 대역을 사용하는 경우, 전송 속도에 장점은 존재하나, 전파 감쇄가 심할 수 밖에 없다. 도 1a에서 CPE(120)는 실내에 존재하므로, 기지국(110)의 안테나에서 출력한 전파는 벽 또는 윈도우(130)를 통과하여 실내의 CPE(120)에 전송될 수 있으나, 벽 또는 윈도우(130)를 통과 함에 있어 전파 손실이 발생할 수 있다.
한편, 윈도우(130)는 로이(low-emissivity) 유리를 포함할 수 있다. 로이 유리는 일반 유리의 내부에 적외선 반사율이 높은 특수금속막을 코팅 시킨 유리로써, 단열 성능을 향상 시키기 위해 사용되고 있다. 로이 유리는 예를 들어, 이산화 티타늄(titanium dioxide), 주석 아연(zinc stannate), 산화 아연(zinc oxide), 은(silver) 등으로 구성된 복수의 층이 중첩된 형태일 수 있다.
이와 같은 로이 유리는 단열 성능이 우수하여 많이 사용되고 있으나, 금속 코팅층으로 인해 전파의 투과는 방해될 수 밖에 없다. 특히, 초고주파 대역에서는 전파의 반사, 간섭이 더 심하게 발생하는 바, 전파의 투과를 더욱 향상 시킬 수 있는 방안이 요구된다.
도 1a는 본 발명의 다양한 실시예들의 실제 사용 형태를 예시한 것에 불과하며, 기지국(110), CPE(120)의 구성 및 실제 사용 형태는 이에 한정되지 않는다. 즉, 본 발명의 다양한 실시예들은 제1장치(예를 들어, 기지국(110))의 안테나에서 제2장치(예를 들어, CPE(120))의 안테나로 전송되는 전파의 투과를 향상 시킬 수 있는 윈도우 제조물 또는 윈도우에 부착하기 위한 필름 적층물에 관한 것일 수 있으며, 제1장치 및 제2장치의 종류나 실제 사용 형태는 정함이 없다.
또한, 본 명세서에서는 로이 유리를 예로 들어 설명하나, 본 발명의 다양한 실시예 중 적어도 일부는 로이 유리가 아닌 금속 코팅층을 포함하지 않는 일반 유리의 경우에도 전파 투과율을 향상 시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1b는 창호 및 윈도우에서의 전파 손실을 도시한 것이다.
도 1b에서 좌측은 일반 유리를 사용한 윈도우를, 우측은 로이 유리를 사용한 윈도우를 예시한 것이며, 아래에서 설명할 전파 손실 값은 실험적으로 측정된 일 예에 해당한다.
먼저, 유리(일반 유리 또는 로이 유리)를 둘러싸는 창호(또는 창틀)은 공지의 플라스틱 소재로 구성되며 그 두께가 두꺼울 수 밖에 없다. 따라서, 전파가 창호를 통과 시 도시된 바와 같이 그 위치 별로 -16dB, -18dB, -25dB, -29dB의 전파 손실이 발생하는 것으로 측정되었다.
또한, 도 1b의 좌측 윈도우를 참고 하면 금속 코팅 층을 포함하지 않는 일반 유리(211)에서는 -8dB의 전파 손실이 발생 하였으며, 일반 유리와 금속 소재의 방충망을 동시에 사용한 경우(212)에는 -18dB의 전파 손실이 발생하는 것으로 확인 되었다. 도 1b의 우측 윈도우를 참고 하면, 로이 유리(221)에서는 -23dB의 전파 손실이 발생 하였으며, 로이 유리와 금속 소재의 방충망을 동시에 사용한 경우(222)에는 -33dB의 전파 손실이 발생하는 것으로 확인 되었다.
이와 같은 실험 결과에 따르면, 창호는 그 두께 및 소재의 영향으로 전파 손실 값이 커서 무선 통신에 활용되기는 힘들며, 유리(일반 유리 또는 로이 유리)를 통과하는 전파의 통과율을 높이기 위한 방안이 요구된다. 본 발명에서는 절연 물질로 구성되는 필름 적층물을 윈도우에 부착하는 제1실시예와, 전극 패턴이 형성된 필름 적층물을 윈도우에 부착하는 제2실시예 및 윈도우의 일 영역을 식각하여 전극 패턴을 형성하는 제3실시예를 포함하며, 이하에서는 도 2 내지 도 12를 통해 본 발명의 제1실시예 내지 제3실시예에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 2a 및 2b는 제1실시예에 따른 윈도우 및 윈도우에 부착된 필름 적층물을 도시한 것이다.
본 발명의 제1실시예는 절연 물질로 구성되는 필름 적층물(210)을 일반 유리 소재로 구성되는 윈도우(220)에 부착함으로써 외부에서 윈도우를 통과하는 전파의 반사를 줄여주기 위한 것이다.
제1실시예에 따르면, 필름 적층물(210)은 적어도 하나의 절연 물질로 구성되며, 윈도우(220)의 일면에 접합될 수 있다. 필름 적층물(210)은 윈도우(220)에 부착될 경우, 전파의 윈도우(220)에 대한 투과 손실을 감소 시키기 위한 것이다.
본 실시예에 따르면, 윈도우(220)는 금속 물질을 포함하지 않는 일반 유리 일 수 있다. 알려진 바와 같이, 유리로 구성된 윈도우의 유전율(permittivity)은 약 6 내지 7 F/m 이고, 공기의 유전율은 약 1 F/m 일 수 있다. 이와 같은 유전율의 차이는 기지국에서 출력되어 윈도우(220)를 통과하는 전파의 반사율을 높이는 결과를 가져오며, 이는 실내에 위치한 CPE의 전파 수신을 방해하는 요인이 될 수 있다.
이에, 제1실시예에서 필름 적층물(210)의 유전율은 공기(230)와 윈도우(220)의 유전율 차이로 인한 반사율을 감소 시키기 위해, 윈도우(220)의 유전율보다 낮고 공기(230)의 유전율보다 높을 수 있다. 예를 들어, 필름 적층물(210)의 유전율은 2 내지 4 F/m 일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 필름 적층물(210)은 복수의 필름층으로 구성될 수 있으며, 각각의 필름층은 서로 다른 유전율을 가질 수 있다. 이 경우,각각의 필름층의 유전율은 윈도우(220)의 유전율보다 낮고 공기(230)의 유전율보다 높을 수 있으며, 유전율이 높은 순서대로 윈도우의 가까이에 부착될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 필름 적층물(210)의 두께는 윈도우(220)에 부착될 시 전체 두께가 전파의 파장에 비례하도록 결정될 수 있으며, 이는 윈도우(220)의 두께, 전파의 주파수 두께를 고려하여 결정될 수 있다.
이하에서는 도 3 내지 도 10을 통해 본 발명의 제2실시예에 대해 설명하기로 한다. 제2실시예는 패턴화 된 전극층을 포함하는 필름 적층물을 일반 유리 소재 또는 로이 유리로 구성되는 윈도우에 부착함으로써 전파의 위상을 바꾸어 주는 결과, 원하는 방향의 투과손실을 줄여주기 위한 것이다. 한편, 본 발명에 있어서 윈도우 제조물은 제1실시예에 따른 필름 적층물 및 제2실시예에 따른 필름 적층물(도 2a의 210)을 각각 부착할 수도 있고, 같이 부착할 수도 있다. 예를 들어, 윈도우에 제2실시예에 따른 전극 패턴이 형성된 필름 적층물을 부착하고, 그 위에 제1실시예에 따른 절연 물질로만 구성되는 필름 적층물을 부착할 수 있다. 이 경우, 제1실시예에서 의도하는 유리 반사의 감소 및 제2실시예에서 의도하는 전파의 위상 변경의 효과를 모두 달성할 수 있다.
도 3a 및 3b는 제2실시예에 따른 윈도우 및 윈도우에 부착된 필름 적층물을 도시한 것이다. 다양한 실시예에 따르면, 윈도우(320)는 일반 유리이거나, 금속 코팅 층을 포함하는 로이 유리로 구성될 수 있다.
필름 적층물(310)은 절연층 및 전극층을 포함할 수 있다. 필름 적층물(310)의 크기는 정함이 없으나, 최소한 CPE와의 거리를 고려하여 전파가 외부에서 윈도우(320)를 통과 하여 CPE에 도달 시 전파가 통과될 수 있는 영역의 크기 이상일 수 있다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 절연층의 일면은 접착제를 통해 윈도우(320)에 부착될 수 있다.
물리적 특성에 따라 전파는 유리 내부의 반사에 의해 전파 손실이 발생할 수 있으며, 필름 적층물(310)의 부착에 의해 전파 손실 값은 감소될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 복층 윈도우(332, 334)가 사용될 수 있으며, 복수의 필름 적층물(312, 314)이 복층 윈도우(332, 334)를 구성하는 각각의 윈도우(332, 334)에 부착될 수 있다. 각각의 윈도우(320)에 부착되는 필름 적층물(312, 314)의 전극 패턴은 동일할 수 있다.
복층 윈도우(332, 334)의 경우 유리의 유전율이 높아 반사가 발생하고, 복층 윈도우(332, 334) 내부에서 재반사되는 신호에 의한 상쇄 간섭이 발생하며, CPE의 안테나가 윈도우(332, 334) 가까이에 위치할 경우 반사파에 의한 성능 저하가 발생할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 따라 복층 윈도우(332.334) 각각에 필름 적층물(312, 314)을 부착하는 경우 상기 예시한 원인들이 감소되어 전파 손실 값은 감소될 수 있다.
도 4a 및 4b는 제2실시예에 따른 필름 적층물을 도시한 것이다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 필름 적층물은 전극층(410), 절연층(420) 및 접착제 층(430)을 포함할 수 있다.
절연층(420)은 절연 소재, 예를 들어, PET(폴리에틸렌 테레프라레이트, Polyethylene Terephthalate) 필름으로 구성될 수 있다. 절연층(420)을 구성하는 절연 소재는 PET에 한정되지 않으며, 투명한 재질을 갖는, 예를 들어, 투명도가 80% 이상인 하나 이상의 합성 섬유 소재가 사용될 수 있다. 절연층(420)은 평탄한 면으로 형성될 수 있으며, 그 두께는 125 내지 200μm일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 절연층(420)을 구성하는 절연 소재는 불투명한 소재(예를 들어, 투명도가 80% 미만인)가 사용될 수 있다. 이 경우 외부의 시야가 차단되어 사생활 보호의 용도로 사용될 수 있다.
전극층(410)은 절연층(420)의 일면에 접합될 수 있다. 전극층(410)의 절연층(420)과 접합된 면과 다른 일면의 적어도 일부 영역에 전극 물질로 구성되는 전극 패턴이 형성될 수 있다. 전극 패턴의 두께는 8 내지 20μm일 수 있으며, 필름 적층물이 부착되는 윈도우의 두께에 따라 전극층의 전극 패턴의 두께가 결정될 수 있다.
전극 패턴에 사용되는 전극 물질은 적어도 하나의 금속 또는 비금속의 전극 물질을 포함할 수 있다. 상기 전극 물질은 예를 들어, ITO(Indium Tin Oxide), Ag, CNT(carbon nanotube) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며 투명한 재질을 갖는, 예를 들어, 투명도가 80% 이상인 하나 이상의 전도성을 갖는 물질이 사용될 수 있다. 이에 따라, 필름 접층물이 윈도우에 부착되더라도 가시광선의 차단은 최소화할 수 있어, 기존 윈도우의 기능은 최대한 유지할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 앞서 설명한 바와 달리, 상기 전극 패턴은 투명하지 않은 재질의 다양한 전극 물질을 포함할 수도 있다.
절연층(420)의 다른 일면에는 윈도우와의 부착을 위한 접착제 층(430)이 마련될 수 있다.
도 4b는 전극층을 정면에서 바라본 것이다.
전극층에 형성된 전극 패턴은 복수의 돌출 영역(452)과 복수의 돌출 영역(452) 사이에 마련되는 슬롯 영역(454)을 포함할 수 있다. 돌출 영역(452)은 전극 물질로 인해 돌출된 영역이다. 슬롯 영역(454)은 절연 물질로 구성되거나 전극 물질이 제거된 영역으로써, 슬롯(slot)을 사이에 두고 물리적으로 분리된 복수의 돌출 영역(452)은 전기적으로 분리될 수 있다.
전극 패턴의 돌출 영역(452)의 두께(각 층이 부착된 면과 수직 방향의 길이)는 필름 적층물이 부착되는 윈도우의 두께에 의존할 수 있다. 알려진 바와 같이, 전파가 윈도우를 통과할 때 윈도우의 두께가 nλ/2(λ는 전파의 파장, n은 임의의 정수)일 때 전파의 반사량(또는 투과 손실)이 최소화 될 수 있다. 예를 들어, 28GHz의 주파수 대역의 전파의 파장은 약 3.57*10-11 이며, 그 정수 배의 두께를 갖는 경우 전파의 투과율을 최대화 할 수 있으나, 일반적인 유리 두께는 그에 비례하지 않기 때문에 투과 손실이 발생될 수 있다. 이에 따라, 전극 패턴의 돌출 영역(452)의 두께는 윈도우에 부착될 시 전체 두께가 전파의 파장에 비례하도록 결정될 수 있으며, 이는 윈도우의 두께, 전파의 주파수 및 절연층(420)의 두께를 고려하여 결정될 수 있다.
도 5a 및 5b는 제2실시예에 따른 필름 적층물의 전극 패턴에 따른 투과율을 도시한 것이다.
다양한 실시예에 따르면, 필름 적층물에 형성된 전극 패턴은 도 5a에 도시된 바와 같이 중심을 기준으로 사각형 형태로 방사된 패턴이거나, 도 5b에 도시된 바와 같이 수직 또는 수평으로 라인을 형성한 형태일 수 있다.
도 5a의 형태를 갖는 필름 적층물의 경우, 최대 이득(max gain)의 개선 효과가 높으며(실험 결과, 3.7dB에서 7.24dB로 약 3.54dB 개선), 단 빔폭(또는 커버리지)은 좁아질 수 있다. 이와 달리, 도 5b의 형태를 갖는 필름 적층물의 경우, 최대 이득의 개선 효과는 비교적 낮으나(실험 결과, 약 0.7dB 개선), 빔폭의 개선 효과는 더 우수할 수 있다.
따라서, 다양한 실시예에 따른 필름 적층물은 실제 사용되는 환경을 고려하여, 도 5a의 방사된 형태 및 도 5b의 라인 형태 중 어느 하나를 선택하거나 이를 조합하여 전극 패턴을 형성할 수 있다.
도 6a 내지 6c는 제2실시예에 따라 전극층에 형성되는 전극 패턴의 가능한 형태들을 예시한 것이다.
일 실시예에 따른 전극 패턴은 도 6a에 도시된 바와 같이, 전극 물질로 이루어진 돌출 영역(610a)이 직선으로써 서로 교차하는 형태를 이루며, 교차된 사이에는 격자 형태의 슬롯(620a)이 형성될 수 있다. 도 6a의 실시예는 특정 주파수 이상의 고주파수만을 통과하는 HPF(high pass filter)의 효과를 가질 수 있다.
다른 일 실시예에 따른 전극 패턴은 도 6b에 도시된 바와 같이, 전극 물질로 이루어진 돌출 영역(610b)이 격자 형태로 배치되고, 각 격자의 사이에 슬롯(620b)이 형성될 수 있다. 도 6b의 실시예는 저주파수만을 통과하는 LPF(low pass filter)의 효과를 가질 수 있다. 전극 패턴을 회로적으로 해석하면, 패턴의 크기에 의해 인덕턴스(L)가 생성되고, 각 패턴의 간격(또는 슬롯 영역의 크기)에 의해 캐패시턴스(C)가 생성될 수 있다. 따라서, 전극 패턴의 돌출 영역의 크기와 슬롯 영역의 크기를 적절히 조절하여 최대의 필터 효과를 갖는 LPF의 공진 주파수를 결정할 수 있다.
이와 같은 LPF 특성의 전극 패턴을 사용하는 경우, 목표 주파수 대역의 전파의 투과율을 높일 수 있도록 전극 패턴을 결정할 수 있다. 예를 들어, 통신 대역(예를 들어, 28GHz 대역) 이상으로 LPF의 공진 주파수를 갖는 전극 패턴을 형성하는 경우, 통신 대역의 투과 손실은 감소하고, 통신 대역 이상의 전파(예를 들어, 적외선 대역)는 투과 손실이 증가할 수 있어, 통신 대역의 전파를 CPE가 수신하는 데 더 용이할 수 있다.
다른 일 실시예에 따른 전극 패턴은 도 6c에 도시된 바와 같이, 돌출 영역의 형태가 HPF 특성을 갖는 도 6a의 패턴 및 LPF 특성을 갖는 도 6b의 패턴이 결합된 형태를 가질 수 있다. 도 6c의 실시예는 특정 주파수 대역 내의 전파만을 통과하는 BPF(band pass filter)의 효과를 가질 수 있다.
도 7a 내지 7e는 도 6a 내지 6c의 전극 패턴들을 조합하여 형성된 전극 패턴들을 예시한 것이다.
다양한 실시예에 따르면, 전극층의 전체 영역에 형성되는 제1패턴 및 상기 전극층의 일부 영역에 형성되는 제2패턴의 조합에 의해 형성될 수 있다. 도 7a 및 7e는 도 6a 내지 6c의 전극 패턴들을 조합한 전극 패턴들의 예시로써 도시되지 않은 다양한 예시들이 가능할 것이다.
도 7a는 도 6a의 HPF 패턴(710a)이 전극층의 전체 영역에 형성되고 도 6b의 LPF 패턴(720a)이 일부 영역에 형성되는 형태를 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, HPF 패턴(710a)이 전체 영역에 형성되고, HPF 패턴(720a)의 격자 모양의 슬롯 영역 내에 LPF 패턴이 형성되어 해당 슬롯 내의 일부에 돌출 영역이 형성될 수 있다.
도 7b는 LPF 패턴(710b)이 전체 영역에 형성되고, HPF 패턴(720b)이 일부 영역에 형성되는 형태를 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, LPF 패턴(710b)이 전체 영역에 형성되고, LPF 패턴(710b)의 격자 모양의 돌출 영역 내의 HPF 패턴(720b)이 형성될 수 있다.
도 7c는 BPF 패턴(710c)이 전체 영역에 형성되고, LPF 패턴(720c)이 BPF 패턴(710c)의 격자 모양의 돌출 영역 내에 형성된 실시예를 도시하고 있다.
도 7d는 LPF 패턴(710d)이 전체 영역에 형성되고, BPF 패턴(720d)이 LPF 패턴(710d)의 격자 모양의 돌출 영역 내에 형성된 실시예를 도시하고 있다.
도 7e는 BPF 패턴(710e)이 전체 영역에 형성되고, HPF 패턴(720e)이 BPF 패턴(710e)의 격자 모양의 돌출 영역 내에 형성된 실시예를 도시하고 있다.
도 6a 내지 6c 및 도 7a 내지 7e는 전극 패턴의 형태의 일 실시예에 불과하며, 전극 패턴의 형태 및 그 조합의 형태는 다양할 수 있다. 예를 들어, 수신하고자 하는 주파수 대역, 윈도우의 두께 등 속성 등을 고려하여 전극 패턴의 형태 및 필요한 조합을 결정할 수 있다.
도 8a 내지 8c는 제2실시예에 따른 필름 적층물의 부착으로 인해 향상된 전극 투과율을 도시한 것이다.
도 8a를 참고 하면, 기지국(820)에서 CPE(830)로 출력되는 전파(841)는 윈도우(810)의 제1면을 통해 반사되는 성분(851) 및 제1면을 통과한 성분(842) 중 일부가 윈도우의 제2면을 통해 윈도우 내부에서 반사되는 성분(852)으로 인해, 전파 감쇄가 발생될 수 있다.
도 8b를 참고 하면, 특정 주파수 대역(예를 들어, 21GHz 내지 29GHz 대역)의 전파는 S11(윈도우를 통해 반사되는 성분)의 값(861)이 S21(윈도우를 통과하여 CPE로 전송되는 성분)의 값(862)보다 오히려 높게 나타날 수 있다. 특히, 28GHz 대역에서는 S11은 -3.26dB를, S21은 -4.38dB로 나타날 수 있다.
도 8c는 필름 적층물을 부착한 윈도우와 부착하지 않은 일반 윈도우에서 CPE에 전송되는 전파 성분(S21)의 값을 위상에 따라 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 전 위상 대역에서 필름 적층물을 부착한 윈도우의 투과율(871)이 일반 윈도우(872)보다 높은 것을 확인할 수 있다.
도 9a 내지 9b는 제2실시예에서 복층 윈도우에 필름 적층물을 부착한 예 및 그에 따라 향상된 전극 투과율을 도시한 것이다.
복층 유리로 구성된 윈도우의 경우, 유리의 유전율이 높아 반사가 발생하여 전파의 일부만 투과 가능하고, 복층 유리 내부에서 재반사되는 신호(941)에 의해 상쇄 간섭이 발생하며(942), CPE의 안테나가 윈도우 가까이에 위치할 경우 반사파에 의한 성능 저하 역시 발생할 수 있다(943).
따라서, 다양한 실시예에 따르면, 복층 유리를 갖는 윈도우 제조물은 제1윈도우(912) 및 제2윈도우(914)를 포함하며, 제1윈도우(912)에 제1전극층이 접합되고, 제2윈도우(914)에 제2전극층이 접합될 수 있다.
도 9b를 참고 하면, 복층 유리로 구성된 윈도우에서 필름 적층물을 부착하지 않은 경(963)보다 한면의 윈도우에만 필름 적층물을 부착한 경우(962)에 투과 손실이 더 감소하고, 양면 윈도우에 필름 적층물을 모두 부착한 경우(961)에 투과 손실이 더 감소함을 확인할 수 있다.
도 10은 제3실시예에 따른 윈도우의 구조를 도시한 것이다.
본 발명의 제3실시예는 이미 제작된 윈도우에 전극 패턴을 형성하는 방법 및 그에 따라 형성된 윈도우 제조물에 대한 것이다. 본 실시예에서 윈도우는 금속 코팅층을 포함하는 로이(low-emissivity) 유리일 수 있다.
본 실시예에 따른 윈도우 제조물은 적어도 하나의 절연 물질로 구성되는 절연층 및 상기 절연층의 일면에 접합되는 금속 코팅 층을 포함하며, 전파의 투과 손실을 감소 시키기 위해 상기 금속 코팅 층의 적어도 일부 영역이 제거될 수 있다.
도 10을 참고 하면, 유리 소재로 마련되는 제1절연층(1012)과 제2절연층(1014)이 마련되며, 제1절연층(1012)의 일면에는 금속 코팅 층(1020)이 접합될 수 있다. 금속 코팅 층(1020)과 제2절연층(1014) 사이에는 단열 효과를 증가 시키기 위해 아르곤(Ag) 가스 층(1030)이 형성될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 로이 유리는 단열 성능이 우수하여 많이 사용되고 있으나, 금속 코팅층(1020)으로 인해 전파의 투과는 방해될 수 밖에 없다.
이에, 본 발명에 따른 윈도우 제조물은 금속 코팅 층(1020)의 일부 영역을 제거하여(1050) 전극 패턴을 형성할 수 있으며, 그에 따라 전파의 투과율을 향상 시킬 수 있다. 금속 코팅 층(1020)에 형성되는 전극 패턴은 앞서 도 6a 내지 6c 및 도 7a 내지 7e를 통해 설명한 제2실시예의 전극 패턴과 실질적으로 동일할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 전극 패턴에 의해 돌출된 영역의 면적은 상기 전극층(1020)의 전체 면적의 96% 이상일 수 있다. 즉, 금속 코팅 층에서 제거된 영역(1050)의 면적은 전체의 4%미만으로 설정할 수 있다. 이는 전파의 투과율은 높이되 단열 효과는 최대한 유지하기 위함이다.
제3실시예에 따른 윈도우 제조물은 앞서 도 2a 및 2b를 통해 설명한 제1실시예에 따른 필름 적층물을 포함할 수 있다. 필름 적층물은 금속 코팅 층에 부착되어, 금속 코팅이 형성된 영역 및/또는 금속 코팅이 제거된 영역에서 발생하는 전파의 반사를 보상하는 역할을 수행할 수 있다.
도 11은 제3실시예에 따른 윈도우의 전극 패턴을 형성하기 위한 레이저 장비를 도시한 것이다.
본 실시예에 따른 윈도우 제조물은 기존에 제조된 윈도우에서 금속 코팅 층의 일부 영역을 제거하여 제작 가능하며, 이는 도 11에 도시된 레이저 장비를 사용하여 제작될 수 있다.
도시된 바와 같이, 레이저 장비는 레이저가 출력되어 방사되는 레이저 공동(laser cavity)(1110), 출력된 레이저를 통과 시키기 위한 콜리메이터(collimator)(1120), 윈도우의 정확한 위치에 레이저를 쏘기 위한 평면 초점부(flat-field focusing assembly)(1160)를 포함하며, 레이저의 윈도우 상의 출력 위치를 제어하기 위한 제어 장치(1150)와 제어 장치의 제어 신호에 따라 전기량을 조절하는 X축 검류계(X-axis galvanometer)(1130) 및 Y축 검류계(Y-axis galvanometer)(1140)를 포함할 수 있다.
도시된 레이저 장비는 일 실시예에 불과하며, 공지의 다른 레이저 장비들이 본 실시예에 따른 윈도우 제조물을 제작하는 데 사용될 수 있다.
도 11에 도시된 레이저 장비를 이용하여, 윈도우의 전극 패턴을 형성하는 과정은 다음을 예로 들 수 있다.
먼저, 제어 장치를 이용하여 윈도우의 금속 코팅 층에 형성할 전극 패턴의 형태를 설정할 수 있다. 여기서, 전극 패턴은 금속 코팅층의 전체 영역에 형성되는 제1패턴 및 상기 금속 코팅층의 일부 영역에 형성되는 제2패턴의 조합에 의해 형성될 수 있으며, 앞서 도 6 내지 도 7을 통해 설명한 형태를 포함할 수 있다.
레이저 장비는 제어 장치로부터 수신한 전극 패턴의 형태 정보에 기초하여 금속 코팅층에 레이저를 출력하여 전극 패턴을 형성할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 금속 코팅 층의 일면에 절연층의 유전율보다 낮고 공기의 유전율보다 높은 절연 물질로 구성되는 필름을 부착할 수도 있다.
도 12a 및 12b는 제3실시예에 따라 전극 패턴이 형성된 윈도우 제조물의 향상된 전극 투과율을 도시한 것이다.
도 12a에 도시된 바와 같이, 300mm * 350mm 크기의 윈도우 내에 180mm * 180mm 크기의 전극 패턴을 형성한 후 전파의 투과율을 측정 하였다.
도 12b에 도시된 바와 같이, 윈도우를 여러 각도로 회전하여 각 윈도우의 투과율을 측정 하였으며, 로이 유리를 포함하는 윈도우의 전파 투과율(1263)이 가장 낮고, 일반 유리를 포함하는 윈도우의 전파 투과율(1262)이 좀 더 높았으며, 소정 각도(예를 들어, 35도) 이내로 윈도우를 회전한 경우에서는 전극 패턴을 형성한 로이 유리를 포함하는 윈도우의 전파 투과율(1261)이 가장 높은 것으로 측정 되었다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 윈도우 제조물은, 윈도우; 및 적어도 하나의 절연 물질로 구성되고, 상기 윈도우의 일면에 접합되는 필름을 포함하며, 상기 필름을 구성하는 절연 물질의 유전율은 상기 윈도우의 유전율보다 낮고 공기의 유전율보다 높으며, 상기 필름은 상기 필름이 윈도우에 부착될 경우, 전파의 상기 윈도우에 대한 투과 손실을 감소시키기 위한 것일 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 윈도우 제조물은, 적어도 하나의 절연 물질로 구성되는 절연층; 상기 절연층의 일면에 접합되는 금속 코팅 층을 포함하며, 전파의 투과 손실을 감소 시키기 위해 상기 금속 코팅 층의 적어도 일부 영역이 제거될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 금속 코팅 층의 일면에 접합되며, 상기 절연층의 유전율보다 낮고 공기의 유전율보다 높은 절연 물질로 구성되는 필름층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 필름은, 절연 소재로 구성되는 절연층; 및 상기 절연층의 일면에 접합되고, 상기 절연층과 접합된 면과 다른 일면의 적어도 일부 영역에 전극 물질로 구성되는 전극 패턴이 형성된 전극층을 포함하는 필름으로서, 상기 전극층의 전극 패턴은, 상기 필름이 윈도우(winwow)에 부착될 경우, 전파의 상기 윈도우에 대한 투과 손실을 감소시키도록 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 전극층에 형성된 전극 패턴은, 상기 전극층의 전체 영역에 형성되는 제1패턴 및 상기 전극층의 일부 영역에 형성되는 제2패턴의 조합에 의해 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 전극층에 형성된 전극 패턴은, 전기적으로 분리된 복수의 돌출 영역과 상기 복수의 돌출 영역 사이에 마련되는 슬롯 영역을 포함하며, 상기 복수의 돌출 영역 상호 간에는 전기적으로 절연될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 윈도우 제조물은, 절연 소재로 구성되는 절연층; 상기 절연층의 일면에 접합되고, 상기 절연층과 접합된 면과 다른 일면의 적어도 일부 영역에 전극 물질로 구성되는 전극 패턴이 형성된 적어도 하나의 전극층; 및 적어도 하나의 윈도우를 포함하며, 상기 전극층의 전극 패턴은, 전파의 상기 적어도 하나의 윈도우에 대한 투과 손실을 감소 시키도록 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 전극층에 형성된 전극 패턴은, 상기 전극층의 전체 영역에 형성되는 제1패턴 및 상기 전극층의 일부 영역에 형성되는 제2패턴의 조합에 의해 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 전극층에 형성된 전극 패턴은, 전기적으로 분리된 복수의 돌출 영역과 상기 복수의 돌출 영역 사이에 마련되는 슬롯 영역을 포함하며, 상기 복수의 돌출 영역 상호 간에는 전기적으로 절연될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 전극 패턴을 구성하는 전극 물질은 투명도가 80% 이상인 전극 물질일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 전극층에서 상기 전극 패턴에 의해 돌출된 영역의 면적은 상기 전극층의 전체 면적의 96% 이상일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 전극층은 제1전극층 및 제2전극층을 포함하고, 상기 적어도 하나의 윈도우는 제1윈도우 및 제2윈도우를 포함하며, 상기 제1전극층은 상기 제1윈도우의 일면에 접합되고, 상기 제2전극층은 상기 제2윈도우의 일면에 접합될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 윈도우는 적어도 하나의 금속 코팅 층을 포함하는 로이(low-emissivity) 유리를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 윈도우에 전극 패턴을 형성하는 방법은, 상기 윈도우는 절연 소재로 구성되는 절연층 및 상기 절연층의 일면에 접합되는 금속 코팅 층을 포함하고, 상기 방법은, 제어 장치를 이용하여 전극 패턴의 형태를 설정하는 동작; 상기 전극 패턴의 형태에 기초하여, 레이저 장비로부터 레이저를 출력하여 상기 금속 코팅 층에 전극 패턴을 형성하는 동작을 포함하며, 상기 전극 패턴은 상기 금속 코팅 층의 전체 영역에 형성되는 제1패턴 및 상기 금속 코팅 층의 일부 영역에 형성되는 제2패턴의 조합에 의해 형성되며, 상기 전극 패턴에 의해 전파의 상기 윈도우에 대한 투과 손실을 감소시키도록 할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 금속 코팅 층의 일면에 상기 절연층의 유전율보다 낮고 공기의 유전율보다 높은 절연 물질로 구성되는 필름을 부착하는 동작을 더 포함할 수 있다.

Claims (14)

  1. 윈도우; 및
    적어도 하나의 절연 물질로 구성되고, 상기 윈도우의 일면에 접합되는 필름을 포함하며,
    상기 필름을 구성하는 절연 물질의 유전율은 상기 윈도우의 유전율보다 낮고 공기의 유전율보다 높으며,
    상기 필름은 상기 필름이 윈도우에 부착될 경우, 전파의 상기 윈도우에 대한 투과 손실을 감소시키기 위한 것인 윈도우 제조물.
  2. 적어도 하나의 절연 물질로 구성되는 절연층;
    상기 절연층의 일면에 접합되는 금속 코팅 층을 포함하며,
    전파의 투과 손실을 감소 시키기 위해 상기 금속 코팅 층의 적어도 일부 영역이 제거된 윈도우 제조물.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 금속 코팅 층의 일면에 접합되며,
    상기 절연층의 유전율보다 낮고 공기의 유전율보다 높은 절연 물질로 구성되는 필름층을 더 포함하는 윈도우 제조물.
  4. 절연 소재로 구성되는 절연층; 및
    상기 절연층의 일면에 접합되고, 상기 절연층과 접합된 면과 다른 일면의 적어도 일부 영역에 전극 물질로 구성되는 전극 패턴이 형성된 전극층을 포함하는 필름으로서,
    상기 전극층의 전극 패턴은, 상기 필름이 윈도우(winwow)에 부착될 경우, 전파의 상기 윈도우에 대한 투과 손실을 감소시키도록 형성되는 필름.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 전극층에 형성된 전극 패턴은,
    상기 전극층의 전체 영역에 형성되는 제1패턴 및 상기 전극층의 일부 영역에 형성되는 제2패턴의 조합에 의해 형성되는 필름.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 전극층에 형성된 전극 패턴은,
    전기적으로 분리된 복수의 돌출 영역과 상기 복수의 돌출 영역 사이에 마련되는 슬롯 영역을 포함하며, 상기 복수의 돌출 영역 상호 간에는 전기적으로 절연되는 필름.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 전극 패턴을 구성하는 전극 물질은 투명도가 80% 이상인 전극 물질인 필름.
  8. 절연 소재로 구성되는 절연층;
    상기 절연층의 일면에 접합되고, 상기 절연층과 접합된 면과 다른 일면의 적어도 일부 영역에 전극 물질로 구성되는 전극 패턴이 형성된 적어도 하나의 전극층; 및
    적어도 하나의 윈도우를 포함하며,
    상기 전극층의 전극 패턴은, 전파의 상기 적어도 하나의 윈도우에 대한 투과 손실을 감소 시키도록 형성되는 윈도우 제조물.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 전극층에 형성된 전극 패턴은,
    상기 전극층의 전체 영역에 형성되는 제1패턴 및 상기 전극층의 일부 영역에 형성되는 제2패턴의 조합에 의해 형성되는 윈도우 제조물.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 전극층에 형성된 전극 패턴은,
    전기적으로 분리된 복수의 돌출 영역과 상기 복수의 돌출 영역 사이에 마련되는 슬롯 영역을 포함하며, 상기 복수의 돌출 영역 상호 간에는 전기적으로 절연되는 윈도우 제조물.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 전극 패턴을 구성하는 전극 물질은 투명도가 80% 이상인 전극 물질인 윈도우 제조물.
  12. 제 8항에 있어서,
    상기 전극층에서 상기 전극 패턴에 의해 돌출된 영역의 면적은 상기 전극층의 전체 면적의 96% 이상인 윈도우 제조물.
  13. 제 8항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전극층은 제1전극층 및 제2전극층을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 윈도우는 제1윈도우 및 제2윈도우를 포함하며,
    상기 제1전극층은 상기 제1윈도우의 일면에 접합되고, 상기 제2전극층은 상기 제2윈도우의 일면에 접합된 윈도우 제조물.
  14. 제 8항에 있어서,
    상기 윈도우는 적어도 하나의 금속 코팅 층을 포함하는 로이(low-emissivity) 유리를 포함하는 윈도우 제조물.
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