KR20230044696A - 투명필름 구조체의 설계방법, 이로 설계되는 투명필름 구조체 및 전자기파 흡수 구조체 - Google Patents

투명필름 구조체의 설계방법, 이로 설계되는 투명필름 구조체 및 전자기파 흡수 구조체 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일실시예는 공정이 간소화되어 생산 가격이 낮고, 대면적으로 구현이 가능한 투명필름 구조체의 설계방법, 이로 설계되는 투명필름 구조체 및 전자기파 흡수 구조체를 제공한다. 여기서, 투명필름 구조체의 설계방법은 유전체 기판의 소재를 선정하는 단계와, 유전체 기판의 전면에 마련되는 최종 전도성 패턴의 소재를 선정하는 단계와, 유전체 기판 및 최종 전도성 패턴의 투과도 차이에 기인한 아른거림이 육안으로 구별되지 않도록, 유전체 기판 및 최종 전도성 패턴 사이의 목표 투과도 차이를 결정하는 단계와, 유전체 기판의 투과도 및 최종 전도성 패턴의 투과도 사이의 차이가 목표 투과도 차이 미만이 되도록, 유전체 기판에 대한 최종 전도성 패턴의 면적비를 설정하는 단계를 포함한다.

Description

투명필름 구조체의 설계방법, 이로 설계되는 투명필름 구조체 및 전자기파 흡수 구조체{METHOD OF DESIGNING TRANSPARENT FILM STRUCTURE, TRANSPARENT FILM STRUCTURE DESIGNED THEREBY AND STRUCTURE FOR ABSORBING ELECTROMAGNETIC WAVE}
본 발명은 투명필름 구조체의 설계방법, 이로 설계되는 투명필름 구조체 및 전자기파 흡수 구조체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공정이 간소화되어 생산 가격이 낮고, 대면적으로 구현이 가능한 투명필름 구조체의 설계방법, 이로 설계되는 투명필름 구조체 및 전자기파 흡수 구조체에 관한 것이다.
투명 전극은 LCD, PDP, OLED와 같은 평판디스플레이 또는 비정형 실리콘 박막 태양전지, 염료 감응형 태양전지의 투명전극 등의 다양한 용도로 광범위하게 사용되고 있다.
이러한 투명전극 필름으로 현재까지 가장 널리 사용되는 것은 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide: ITO) 필름이다.
현재 가장 많이 사용되는 이러한 ITO 투명전극은 유리(glass) 및 폴리머 필름(polymer film) 등의 기판 위에 증착되어 사용되고 있으나, 차세대 디스플레이의 개발이 저가격화, 대면적화, 경량화를 추구하고 있는 상황에서, 이를 실현하기 위해서는 유리보다 가벼운 플라스틱을 기판 재료로 사용하는 것이 요구되고 있으며, 플라스틱 기판 상에서 최적의 물성을 나타낼 수 있는 투명전극의 개발이 요구되고 있다.
한편, 투명 전극은 IR 차폐, EMI 차폐와 같은 기능성 유리뿐만 아니라, 입사되는 전자파를 손실시켜 스텔스 기능을 구현하기 위한 스텔스 필름 등의 구조물로도 그 적용영역이 확대될 수 있다.
스텔스 기술은 무기체계의 운용 시 발생할 수 있는 광학 신호, 전자기 신호, 적외선 신호, 진동 신호 등을 흡수시켜, 적의 탐지신호에 포착 또는 노출되지 않도록 하는 기술을 의미한다. 스텔스 구조물은 함정의 선체 등과 같은 불투명한 부분뿐만 아니라, 항공기의 조종석의 캐노피나, 함정의 현창과 같이 투명한 부분에도 사용되기 때문에, 높은 스텔스 성능뿐만 아니라 충분한 투과도가 확보되고, 아른거림 등이 없는 개선된 시인성이 필요하다. 또한 이를 실현하는 과정에서 저가격화 및 대면적화를 구현하기 위한 방법도 고려되어야 한다.
선행문헌인 대한민국 등록특허공보 제2127363호에는 투명 스텔스 구조체가 개시된다. 상기 선행문헌에 개시되는 투명 스텔스 구조체는 투명기재의 전면에 제1전면 투명전도성패턴을 형성하고, 제1전면 투명전도성패턴이 형성되지 않은 영역에 제1전면 투명전도성패턴의 면저항보다 큰 면저항을 갖는 제2전면 투명전도성패턴을 채워 제1전면 투명전도성 패턴의 아른거림이 육안으로 구별되지 않도록 하고 있다.
그러나, 이러한 방법은 서로 다른 면저항을 갖는 패턴을 두 번 제작해야 하기 때문에 공정이 늘어나게 되고, 생산 가격이 상승하게 되며, 특히, 대면적의 전자기파 흡수 구조체를 구현하기 힘든 문제가 있다.
대한민국 등록특허공보 제2127363호(2020.06.06. 공고)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 공정이 간소화되어 생산 가격이 낮고, 대면적으로 구현이 가능한 투명필름 구조체의 설계방법, 이로 설계되는 투명필름 구조체 및 전자기파 흡수 구조체를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 유전체 기판의 소재를 선정하는 유전체 기판 소재 선정단계; 상기 유전체 기판의 전면에 마련되는 최종 전도성 패턴의 소재를 선정하는 전도성 소재 선정단계; 상기 유전체 기판 및 상기 최종 전도성 패턴의 투과도 차이에 기인한 아른거림이 육안으로 구별되지 않도록, 상기 유전체 기판 및 상기 최종 전도성 패턴 사이의 목표 투과도 차이를 결정하는 목표 투과도 차이 결정단계; 그리고 상기 유전체 기판의 투과도 및 상기 최종 전도성 패턴의 투과도 사이의 차이가 상기 목표 투과도 차이 미만이 되도록, 상기 유전체 기판에 대한 상기 최종 전도성 패턴의 면적비를 설정하는 면적비 설정단계를 포함하는 투명필름 구조체의 설계방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 면적비 설정단계에서, 상기 면적비는 식(1)을 통해 설정될 수 있다. 식(1) --- ILfull - (ILfull × ARTEM ) < T. 상기 식(1)에서, 상기 ILfull 은 상기 유전체 기판의 전면 전체에 전도성 물질이 마련되었을 때 가시광 삽입 손실이고, 상기 ARTEM 은 면적비이고, 상기 T는 목표 투과도 차이이다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 목표 투과도 차이는 1 % 이하일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 면적비는 0.8 초과, 1.0 미만일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 면적비 설정단계는, 상기 유전체 기판의 전면에 가상의 단위 그리드를 배열하는 단위 그리드 배열단계와, 상기 단위 그리드 각각에 상기 면적비의 기본 전도성 패턴을 코팅하는 기본 전도성 패턴 마련단계와, 상기 기본 전도성 패턴들 중의 적어도 일부가 연결되도록 전도성 물질을 추가하여 상기 최종 전도성 패턴을 형성하는 최종 전도성 패턴 형성단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 최종 전도성 패턴 형성단계에서, 상기 최종 전도성 패턴은 입사되는 전자파의 반사도가 -10 dB 이하가 되도록 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 기본 전도성 패턴 마련단계에서, 상기 기본 전도성 패턴은 상기 단위 그리드의 형상에 대응되되, 상기 단위 그리드의 테두리로부터 동일한 거리만큼 이격되게 마련되어 아일랜드 형태로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 단위 그리드 사이의 간격은 아래 식(2)를 통해 설정될 수 있다. 식(2) --- D ≤ (π×L) / (60×180), 상기 식(2)에서, 상기 D는 상기 단위 그리드 사이의 간격이고, 상기 L은 상기 단위 그리드 및 사람의 눈 사이의 거리이다.
한편, 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 투명필름 구조체의 설계방법으로 설계되는 투명필름 구조체를 제공한다.
한편, 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 투명필름 구조체의 설계방법으로 설계되는 투명필름 구조체; 그리고 상기 유전체 기판의 후면에 마련되는 반사층을 포함하는 전자기파 흡수 구조체를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 유전체 기판 및 최종 전도성 패턴의 소재를 선정하고, 선정된 소재에 따른 목표 투과도 차이를 결정하며, 유전체 기판의 투과도 및 최종 전도성 패턴의 투과도 사이의 차이가 목표 투과도 차이 미만이 되도록 유전체 기판에 대한 최종 전도성 패턴의 면적비를 설정하고, 설정된 면적비로 기본 전도성 패턴을 마련한 후 유전 알고리즘을 이용하여 최종 전도성 패턴을 형성하기 때문에, 투명필름 구조체의 설계 방법이 간단하게 구현될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 설계된 투명필름 구조체는 포토레지스트 및 플라즈마 에칭 공정을 통해 제조될 수 있기 때문에, 생산공정이 간소화되어 생산 가격도 낮아질 수 있고, 대면적 구현이 용이할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 투명필름 구조체를 나타낸 단면예시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 투명필름 구조체의 설계방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 투명필름 구조체의 설계방법 중 면적비 설정단계를 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 투명필름 구조체의 설계방법 중 면적비 설정단계의 공정예시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 투명필름 구조체의 설계방법으로 설계된 투명필름 구조체이다.
도 6은 도 5의 투명필름 구조체의 반사도를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 투명필름 구조체의 설계방법으로 설계, 제조된 투명필름 구조체의 투과도 차이를 설명하기 위한 사진이다.
도 8은 도 7의 투명필름 구조체 및 비교예의 투과도 차이를 설명하기 위한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 전자기파 흡수 구조체를 나타낸 단면예시도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 전자기파 흡수 구조체의 반사도를 나타낸 그래프이다.
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. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
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.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 투명필름 구조체를 나타낸 단면예시도이다.
도 1에서 보는 바와 같이, 투명필름 구조체(100)는 유전체 기판(110) 및 최종 전도성 패턴(120)을 포함할 수 있다.
유전체 기판(110)은 폴리머 소재 및 유리 소재 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다. 폴리머 소재로는 예를 들면, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 아크릴 중 적어도 어느 하나가 포함될 수 있다. 그리고, 유리 소재로는 강화유리가 포함될 수 있다. 일반적으로 아크릴의 유전율은 3 이고, 강화유리의 유전율은 4.1 인데, 폴리머 소재는 3 내지 4.1 사이의 유전율을 가지는 소재로 적절하게 선택될 수 있다.
유전체 기판(110)은 필름 형태로 형성될 수 있다. 유전체 기판(110)은 요구 성능에 따라 1 내지 10 mm의 두께로 형성될 수 있다.
최종 전도성 패턴(120)은 유전체 기판(110)의 전(Front)면 상에 마련될 수 있다. 최종 전도성 패턴(120)은 그래핀(Graphene)으로 이루어 질 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 최종 전도성 패턴(120)은 빈 공간(121)을 가질 수 있으며, 전기적 성능을 구현할 수 있다.
이하에서는 투명필름 구조체(100)의 설계방법에 대해서 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 투명필름 구조체의 설계방법을 나타낸 흐름도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 투명필름 구조체의 설계방법 중 면적비 설정단계를 나타낸 흐름도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 투명필름 구조체의 설계방법 중 면적비 설정단계의 공정예시도이다.
도 2 내지 도 4에서 보는 바와 같이, 투명필름 구조체의 설계방법은 유전체 기판 소재 선정단계(S210), 전도성 소재 선정단계(S220), 목표 투과도 차이 결정단계(S230) 그리고 면적비 설정단계(S240)를 포함할 수 있다.
유전체 기판 소재 선정단계(S210)는 유전체 기판(110)의 소재를 선정하는 단계일 수 있다. 유전체 기판(110)은 폴리머 및 유리 소재 중 적어도 어느 하나일 수 있으며, 투명필름 구조체가 사용되는 환경 등에 따라 적절하게 선택될 수 있다.
전도성 소재 선정단계(S220)는 유전체 기판(110)의 전면에 마련되는 최종 전도성 패턴(120)의 소재를 선정하는 단계일 수 있다. 예를 들면, 최종 전도성 패턴(120)은 그래핀으로 형성될 수 있다.
최종 전도성 패턴(120)은 유전체 기판(110)의 전면에 바로 마련되거나, 또는, 유전체 기판(110)으로 아크릴 기판이 사용되고, 아크릴 기판의 전면에는 PET 층이 더 마련되어 최종 전도성 패턴(120)은 PET 층에 마련될 수도 있다.
목표 투과도 차이 결정단계(S230)는 유전체 기판(110) 및 최종 전도성 패턴(120)의 투과도 차이에 기인한 아른거림이 육안으로 구별되지 않도록, 유전체 기판(110) 및 최종 전도성 패턴(120) 사이의 목표 투과도 차이를 결정하는 단계일 수 있다.
목표 투과도 차이는 유전체 기판(110)의 소재 및 최종 전도성 패턴(120)의 소재에 따라 결정될 수 있으나, 바람직하게는 1 % 이하일 수 있다. 즉, 유전체 기판(110)의 투과도 및 최종 전도성 패턴(120)의 투과도의 차이가 1 % 이하가 되면, 최종 전도성 패턴(120)의 형상이 육안으로 식별되지 않고, 따라서 최종 전도성 패턴(120)에 의한 아른거림도 육안으로 구별되지 않을 수 있다.
면적비 설정단계(S240)는 유전체 기판(110)의 투과도 및 최종 전도성 패턴(120)의 투과도 사이의 차이가 목표 투과도 차이 미만이 되도록, 유전체 기판(110)에 대한 최종 전도성 패턴(120)의 면적비를 설정하는 단계일 수 있다.
면적비 설정단계(S240)에서, 면적비는 식(1)을 통해 설정될 수 있다.
식(1) --- ILfull - (ILfull × ARTEM ) < T
여기서, ILfull 은 유전체 기판(110)의 전면 전체에 전도성 물질이 마련되었을 때 가시광 삽입 손실이고, ARTEM 은 면적비이고, T는 목표 투과도 차이이다.
ILfull 은 유전체 기판(110)의 소재 및 전도성 물질의 종류에 따라 결정될 수 있는데, 예를 들어, PET 소재의 유전체 기판(110)의 일면 전체에 전도성 물질로 그래핀이 마련된 경우 ILfull 이 5 % 이고, 목표 투과도 차이가 1 % 라고 하면, 면적비(ARTEM)는 0.8 초과 일 수 있다. 그리고, 유전체 기판(110)의 전면에 마련되는 최종 전도성 패턴(120)은 빈 공간(121)을 가지기 때문에, 면적비는 1.0 미만일 수 있으며, 따라서, 면적비는 0.8 초과, 1.0 미만일 수 있다.
그리고, 면적비 설정단계(S240)는 단위 그리드 배열단계(S241), 기본 전도성 패턴 마련단계(S242) 및 최종 전도성 패턴 형성단계(S243)를 포함할 수 있다.
단위 그리드 배열단계(S241)는 유전체 기판(110)의 전면에 가상의 단위 그리드(111)를 배열하는 단계일 수 있다. 각각의 단위 그리드(111)는 동일한 크기일 수 있으며, 종방향 및 횡방향으로 배열될 수 있다. 도면에서는 단위 그리드(111)가 8×8로 배열된 것으로 도시되었으나, 이는 예시적인 것이며, 12×12 등과 같이 배열될 수도 있음은 물론이다(도 4의 (a) 및 (b) 참조).
기본 전도성 패턴 마련단계(S242)는 단위 그리드(111) 각각에 면적비의 기본 전도성 패턴(120a)을 코팅하는 단계일 수 있다.
기본 전도성 패턴(120a)은 단위 그리드(111)의 형상에 대응되도록 형성될 수 있다. 즉, 단위 그리드(111)가 사각형상인 경우, 기본 전도성 패턴(120a)도 사각형상으로 형성될 수 있다. 또한, 기본 전도성 패턴(120a)은 단위 그리드(111)의 테두리로부터 동일한 거리만큼 이격되게 마련되어 아일랜드 형태로 형성될 수 있다. 즉, 기본 전도성 패턴(120a)의 외측 영역에는 빈 공간(121)이 형성될 수 있다.
예를 들어 설정된 면적비가 0.81인 경우, 기본 전도성 패턴(120a)은 단위 그리드(111)의 면적의 81%의 면적을 가지도록 형성될 수 있다. 그리고, 빈 공간(121)은 단위 그리드(111)의 면적의 19 %에 해당될 수 있다(도 4의 (c) 참조).
한편, 각각의 단위 그리드(111) 사이의 간격(D)은 전도성 패턴을 바라보는 관찰자의 눈 및 전도성 패턴 사이의 거리(L)의 함수일 수 있다.
일반적으로 시력 1.0을 기준으로 했을 때, 사람의 눈은 각도로 1/60 도를 구분할 수 있다. 따라서, 사람의 눈으로부터 L 만큼 떨어진 곳에 있는 두 점 사이의 간격이 1/60 도가 되도록 하는 것이 필요하다. 이에 따르면, 각각의 단위 그리드(111) 사이의 간격(D)은 아래 식(2)와 같이 표현될 수 있다.
D ≤ (π×L) / (60×180) --- 식(2)
식(2)에 따르면, L이 0.344 m 인 경우, 각각의 단위 그리드(111) 사이의 간격은 100 ㎛ 이하 일 수 있다. 즉, 사람의 눈으로부터 거리 L에 위치한 투명 필름 구조체에서 각각의 단위 그리드 사이의 간격(D)는 (π×L) / (60×180) 보다 작은 것이 바람직하다. 예를 들어, 전도성 패턴이 0.344 m 떨어진 지점에서 관찰되는 경우, 각각의 단위 그리드(111) 사이의 간격은 100 ㎛ 이하로 설정됨이 바람직하다. 위 식은 시력 1.0을 기준으로 했을 때에 적용될 수 있으며, 시력에 따라 사람의 눈이 구분할 수 있는 각도도 달라질 수 있기 때문에, 시력에 따라 각각의 단위 그리드 사이의 간격(D)은 다르게 적용될 수 있다.
최종 전도성 패턴 형성단계(S243)는 기본 전도성 패턴(120a)들 중의 적어도 일부가 연결되도록 전도성 물질을 추가하여 최종 전도성 패턴(120)을 형성하는 단계일 수 있다.
최종 전도성 패턴 형성단계(S243)에서, 최종 전도성 패턴(120)은 입사되는 전자파의 반사도가 8 내지 12 GHz 영역에서 -10 dB 이하가 되도록 형성될 수 있다(도 4의 (d) 및 도 6 참조). 면적비 설정단계(S240)는 프로그램상에서 구현될 수 있으며, 최종 전도성 패턴 형성단계(S243)는 각 기본 전도성 패턴(120a) 간 연결을 최적 변수로 하여 유전 알고리즘을 통해 구현될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 투명필름 구조체의 설계방법으로 설계된 투명필름 구조체이고 도 6은 도 5의 투명필름 구조체의 반사도를 나타낸 그래프이다.
도 5의 (a)에서 보는 바와 같이, 설계된 최종 전도성 패턴(120)은 가로 및 세로 방향으로 각각 16개 씩의 단위 그리드(111)가 배열된 16×16 패턴으로, 각각의 단위 그리드(111) 사이의 간격은 100 ㎛ 이고, 최종 전도성 패턴(120)이 차지하는 면적비는 81 %를 초과하였다.
설계된 최종 전도성 패턴(120)은 가로 방향 및 세로방향으로 반복 배치되어 대면적으로 구현될 수 있다(도 5의 (b) 참조).
그리고, 도 6에서 보는 바와 같이, 이렇게 설계된 투명필름 구조체에서는 8 내지 12 GHz 영역에서 -10 dB 이하의 반사도가 구현됨을 알 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 투명필름 구조체의 설계방법으로 설계, 제조된 투명필름 구조체의 투과도 차이를 설명하기 위한 사진이다.
도 7의 (a)는 본 발명에 따른 투명필름 구조체(100)이고, 도 7의 (b)는 도 7의 (a)에서와 동일한 소재의 유전체 기판 및 전도성 물질을 사용하되, 전도성 물질이 유전체 기판의 일면 전체에 마련된 비교예로서의 투명필름 구조체(100a)이다. 도 7의 (a) 및 (b)에서 모두, 최종 전도성 패턴을 지지하기 위해 75 ㎛ 두께의 PET 필름이 사용되었고, 최종 전도성 패턴으로는 1층의 그래핀이 사용되었다.
그리고, 도 8은 도 7의 투명필름 구조체 및 비교예의 투과도 차이를 설명하기 위한 그래프이다.
도 8에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 투명필름 구조체(100)는 550 nm 파장(wavelength)에서 95.4 %의 투과도를 나타내었고, 비교예로서의 투명필름 구조체(100a)는 550 nm 파장에서 94.9 %의 투과도를 나타내었다. 즉, 투명필름 구조체(100,100a) 간의 투과도 차이는 0.5 %로서, 1 % 이하였다.
도 7 및 도 8에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 투명필름 구조체의 설계방법에 의해 설계, 제조된 투명필름 구조체(100) 및 비교예로서의 투명필름 구조체(100a)는 모두 400 내지 1100 nm 파장에서 거의 유사한 투과도를 나타내었으며, 도 7에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 투명필름 구조체(100)에서는 어른거림이 육안으로 식별되지 않을 수 있다.
투명필름 구조체의 설계방법을 통해 최종 전도성 패턴(120)의 설계가 완료되면, 실제 유전체 기판(110)에 최종 전도성 패턴(120)을 마련하게 된다. 최종 전도성 패턴(120)을 형성하는 공정은, 먼저 유전체 기판(110)의 전면에 전도성 물질을 도포하여 전도성 물질층을 마련하고, 전도성 물질층의 상측에 포토레지스트를 마련할 수 있다. 포토레지스트는 최종 전도성 패턴에 대응되도록 마련될 수 있다. 이후, 전도성 물질층에서 포토레지스트가 마련되지 않은 부분을 플라즈마 에칭하여 포토레지스트에 대응되는 형상의 최종 전도성 패턴을 형성할 수 있다. 이러한 방법을 통해, 생산공정이 간소화되어 생산 가격도 낮아질 수 있고, 투명필름 구조체의 대면적 구현이 용이할 수 있다.
이하에서는, 투명필름 구조체의 설계방법으로 설계, 제조되는 투명필름 구조체(100)를 포함하는 전자기파 흡수 구조체에 대해서 설명한다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 전자기파 흡수 구조체를 나타낸 단면예시도이고, 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 전자기파 흡수 구조체의 반사도를 나타낸 그래프이다.
도 9 및 도 10에서 보는 바와 같이, 전자기파 흡수 구조체(300)는 투명필름 구조체(100) 그리고 반사층(310)을 포함할 수 있다. 투명필름 구조체(100)에 대해서는 전술하였으므로, 반복되는 내용은 가급적 설명을 생략한다.
반사층(310)은 유전체 기판(110)의 후면에 마련될 수 있다. 반사층(310)은 은나노 와이어, 그래핀, 탄소나노튜브(CNT), 산화물 전도체 중 적어도 어느 하나로 이루어질 수 있다.
반사층(310)은 유전체 기판(110)의 후면 전체에 마련되거나, 또는 부분적으로 마련될 수 있다. 예를 들면, 반사층(310)은 유전체 기판(110)의 후면 전체에 그래핀 패턴으로 형성될 수도 있다.
반사층(310)은 유전체 기판(110)의 후면에 직접 마련되거나, 또는, 유전체 기판(110)으로 아크릴 기판이 사용되고 아크릴 기판의 후면에 더 마련되는 PET 층에 마련될 수도 있다.
최종 전도성 패턴(120)은 외부에서 입사되는 전자파(10)를 제1손실에너지(13)로 손실시키면서 유전체 기판(110)을 향하여 이동되는 투과전자파(12)의 위상을 변화시킬 수 있다.
전자파(10)가 최종 전도성 패턴(120)에 입사되면 일부는 반사파(11)로 반사될 수 있는데, 최종 전도성 패턴(120)의 최적 패턴 설계를 통해 공기와의 임피던스 차이를 최소화시키면 최종 전도성 패턴(120)에서 반사되는 신호를 최소화시킬 수 있다. 그리고, 반사층(310)은 유전체 기판(110)을 투과하는 투과전자파(12)를 반사(14)할 수 있다.
도 10에서 보는 바와 같이, 전자기파 흡수 구조체(300)는 8 내지 12 GHz의 영역 대에서 -10 dB 이하의 반사도를 구현할 수 있고, 이를 통해 높은 전자기파 흡수 성능을 가질 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 투명필름 구조체 110: 유전체 기판
111: 단위 그리드 120a: 기본 전도성 패턴
120: 최종 전도성 패턴 121: 빈 공간
300: 전자기파 흡수 구조체 310: 반사층

Claims (10)

  1. 유전체 기판의 소재를 선정하는 유전체 기판 소재 선정단계;
    상기 유전체 기판의 전면에 마련되는 최종 전도성 패턴의 소재를 선정하는 전도성 소재 선정단계;
    상기 유전체 기판 및 상기 최종 전도성 패턴의 투과도 차이에 기인한 아른거림이 육안으로 구별되지 않도록, 상기 유전체 기판 및 상기 최종 전도성 패턴 사이의 목표 투과도 차이를 결정하는 목표 투과도 차이 결정단계; 그리고
    상기 유전체 기판의 투과도 및 상기 최종 전도성 패턴의 투과도 사이의 차이가 상기 목표 투과도 차이 미만이 되도록, 상기 유전체 기판에 대한 상기 최종 전도성 패턴의 면적비를 설정하는 면적비 설정단계를 포함하는 투명필름 구조체의 설계방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 면적비 설정단계에서, 상기 면적비는 식(1)을 통해 설정되는 것을 특징으로 하는 투명필름 구조체의 설계방법.
    식(1) --- ILfull - (ILfull × ARTEM ) < T
    상기 식(1)에서, 상기 ILfull 은 상기 유전체 기판의 전면 전체에 전도성 물질이 마련되었을 때 가시광 삽입 손실이고, 상기 ARTEM 은 면적비이고, 상기 T는 목표 투과도 차이이다.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 목표 투과도 차이는 1% 이하인 것을 특징으로 하는 투명필름 구조체의 설계방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 면적비는 0.8 초과, 1.0 미만인 것을 특징으로 하는 투명필름 구조체의 설계방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 면적비 설정단계는,
    상기 유전체 기판의 전면에 가상의 단위 그리드를 배열하는 단위 그리드 배열단계와,
    상기 단위 그리드 각각에 상기 면적비의 기본 전도성 패턴을 코팅하는 기본 전도성 패턴 마련단계와,
    상기 기본 전도성 패턴들 중의 적어도 일부가 연결되도록 전도성 물질을 추가하여 상기 최종 전도성 패턴을 형성하는 최종 전도성 패턴 형성단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명필름 구조체의 설계방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 최종 전도성 패턴 형성단계에서,
    상기 최종 전도성 패턴은 입사되는 전자파의 반사도가 -10 dB 이하가 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 투명필름 구조체의 설계방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 기본 전도성 패턴 마련단계에서,
    상기 기본 전도성 패턴은 상기 단위 그리드의 형상에 대응되되, 상기 단위 그리드의 테두리로부터 동일한 거리만큼 이격되게 마련되어 아일랜드 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 투명필름 구조체의 설계방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 단위 그리드 사이의 간격은 아래 식(2)를 통해 설정되는 것을 특징으로 하는 투명필름 구조체의 설계방법.
    식(2) --- D ≤ (π×L) / (60×180)
    상기 식(2)에서, 상기 D는 상기 단위 그리드 사이의 간격이고, 상기 L은 상기 단위 그리드 및 사람의 눈 사이의 거리이다.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 기재된 투명필름 구조체의 설계방법으로 설계되는 투명필름 구조체.
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 기재된 투명필름 구조체의 설계방법으로 설계되는 투명필름 구조체; 그리고
    상기 유전체 기판의 후면에 마련되는 반사층을 포함하는 전자기파 흡수 구조체.
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