WO2024136133A1 - 윈도우 구조체 및 이의 제조방법 - Google Patents

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WO2024136133A1
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김병두
김영주
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    • H01B5/14—Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form comprising conductive layers or films on insulating-supports
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K9/00—Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields

Definitions

  • the present invention relates to a window structure and a method of manufacturing the same. More specifically, it relates to a window structure including a substrate and a metal film and a method of manufacturing the same.
  • wireless communication technologies such as Wi-Fi and Bluetooth are being applied or embedded in image display devices, electronic devices, buildings, Internet of Things (IoT), and autonomous vehicles.
  • IoT Internet of Things
  • antennas for performing high-frequency or ultra-high frequency band communication are being widely applied to windows, home appliances, vehicle windows, and building exterior walls.
  • 5G (5th-generation) communication systems operating in high frequency bands (e.g., 28GHz or higher) are being commercialized, along with Wi-Fi operating in bands such as 2.4GHz and 5GHz, and Bluetooth operating in the 2.45GHz band. .
  • transmission loss may occur due to the atmosphere or obstacles (for example, walls or automobile glass) existing in the transmission path.
  • electromagnetic waves in the high-frequency or ultra-high frequency band have a high transmission speed and short wavelength, so diffraction is difficult and the transmission distance may be relatively short.
  • electromagnetic waves transmitted from a base station antenna may be lost or attenuated while passing through a wall or window before reaching the receiver. Accordingly, signal efficiency and coverage may decrease, and energy usage may increase to compensate for signal loss.
  • low-emissivity glass with improved thermal insulation performance has been used as windows to improve heating and cooling efficiency and energy efficiency.
  • the metal coating may block the passage of electromagnetic waves, thereby increasing propagation loss.
  • the design of additional components may be necessary to suppress signal loss of electromagnetic waves radiated from an antenna or radar and to ensure reliability.
  • One object of the present invention is to provide a window structure that provides improved radio wave transmission and efficiency.
  • One object of the present invention is to provide a method of manufacturing the above-described window structure.
  • Substrate An electrode pattern layer formed on the substrate; and a low-emissivity layer formed on the substrate on the same layer as the electrode pattern layer and having a lower emissivity than the electrode pattern layer.
  • the electrode pattern layer includes a lower insulating layer disposed on the substrate; and an electrode layer disposed on the lower insulating layer.
  • the electrode layer includes a stacked structure of a metal film and a metal oxide film
  • the electrode pattern layer further includes an upper organic layer disposed on the electrode layer.
  • the low-emissivity layer includes a lower protective layer disposed on the substrate; a conductive layer disposed on the lower protective layer; and an upper protective layer disposed on the conductive layer.
  • the window structure of 1 above further comprising a transmission line electrically connected to the electrode pattern layer, wherein the electrode pattern layer is provided as an antenna unit.
  • the electrode pattern layer includes a lower insulating layer disposed on the substrate, an electrode layer formed on the lower insulating layer, and an upper insulating layer formed on the electrode layer.
  • the window of 12 above further comprising etching a partial region of the low-emission layer extending from a side of the electrode pattern layer to one side of the substrate, and forming a transmission line in the etched region.
  • a window structure may include an electrode pattern layer and a low-emissivity layer formed at the same level on a substrate.
  • the low-emission layer can improve the insulation of the window structure by blocking infrared light and radiant heat passing through the window structure.
  • the electrode pattern layer may include a refractive index control pattern. Reflection and phase change of electromagnetic waves can be suppressed by the refractive index control pattern, and electromagnetic wave transmittance can be increased. Therefore, signal loss due to the low-emissivity layer can be suppressed by the electrode pattern layer disposed on the same layer as the low-emission layer, and signal efficiency can be improved.
  • the electrode pattern layer may include a radiator of the antenna unit. As the radiator is placed at the same level as the low-emission layer, signal loss and coverage degradation due to the low-emission layer can be prevented.
  • the electrode pattern layer and the low-emissivity layer may be manufactured through separate processes, and the electrode pattern layer and the low-emissivity layer may include different metal layers.
  • each of the electrode pattern layer and the low-emissivity layer may be formed using a metal, alloy, or metal oxide selected in consideration of radio wave transmittance, driving frequency, or thermal insulation. Signal efficiency can be further improved by the electrode pattern layer, and heat insulation can be further improved by the low-emission layer.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a window structure according to example embodiments.
  • FIGS 2 and 3 are schematic cross-sectional views showing window structures according to example embodiments, respectively.
  • 4 and 5 are schematic plan views showing window structures according to example embodiments, respectively.
  • Figure 6 is a schematic plan view enlarging area A of Figure 5.
  • Figure 7 is a schematic plan view showing a window structure according to example embodiments.
  • FIG. 8 is a process flowchart illustrating a method of manufacturing a window structure according to example embodiments.
  • 9 to 12 are schematic cross-sectional views for explaining a method of manufacturing a window structure according to example embodiments, respectively.
  • FIG. 13 is a process flowchart illustrating a method of manufacturing a window structure according to example embodiments.
  • FIG. 14 is a schematic diagram illustrating heat conduction and radio wave transmission through a window structure according to example embodiments.
  • Figure 15 is a schematic cross-sectional view showing the line II' of Figure 14.
  • Embodiments of the present invention provide a window structure including a substrate and a metal coating formed on the substrate.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a window structure according to example embodiments.
  • the window structure may include a substrate 90, an electrode pattern layer 100, and a low-emission layer 200 disposed on the upper surface of the substrate 90.
  • Substrate 90 may include, for example, glass and/or a transparent flexible polymer material.
  • the transparent flexible polymer include cyclic olefin polymer (COP), polyethylene terephthalate (PET), polyacrylate (PAR), polyetherimide (PEI), polyethylene naphthalate (PEN), and polyphenylene sulfide (PPS).
  • COP cyclic olefin polymer
  • PET polyethylene terephthalate
  • PAR polyacrylate
  • PEI polyetherimide
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PPS polyphenylene sulfide
  • polyallylate polyimide (PI), cellulose acetate propionate (CAP), polyethersulfone (PES), cellulose triacetate (TAC), polycarbonate (PC), cyclic olefin copolymer (COC) , polymethyl methacrylate (PMMA), etc.
  • a glass substrate may be provided as the substrate 90 of the window structure.
  • the glass substrate of the object to which the window structure is applied may be provided as the substrate 90.
  • the glass substrate may include, for example, glass such as windows and doors of the exterior walls of buildings, home appliances, or automobile glass.
  • the thickness of the glass substrate may be 2t to 10t, but is not limited thereto and may be appropriately adjusted depending on design purpose and target.
  • the low-emissivity layer 200 may be formed on a partial area of the upper surface of the substrate 90.
  • the low-emissivity layer 200 may have a lower surface emissivity than the electrode pattern layer 100. Accordingly, the insulation and thermal resistance of the window structure can be improved.
  • the low-emissivity layer 200 may be a low-emissivity coating layer, and the window structure may be provided as low-emissivity glass.
  • FIGS 2 and 3 are schematic cross-sectional views showing window structures according to example embodiments, respectively.
  • the low-emissivity layer 200 may include a conductive layer 220 formed on the substrate 90 . Thermal radiation incident on the window structure may be reflected by the conductive layer 220, and the window structure may have high thermal resistance and low thermal conductivity.
  • the conductive layer 220 is made of silver (Ag), gold (Au), copper (Cu), aluminum (Al), platinum (Pt), palladium (Pd), chromium (Cr), titanium (Ti), and tungsten (W). , niobium (Nb), tantalum (Ta), vanadium (V), iron (Fe), manganese (Mn), cobalt (Co), nickel (Ni), zinc (Zn), tin (Sn), molybdenum (Mo) , calcium (Ca), or an alloy containing at least one of these. These may be included alone or in combination of two or more.
  • the conductive layer 220 may include a metal layer 221 and a metal protective layer 222.
  • the conductive layer 220 may have a stacked structure of the metal layer 221 and the metal protective layer 222, and may have a two-layer structure of a metal protective layer-metal layer, or a metal protective layer-metal layer-metal protective layer. It may have a three-layer structure.
  • the metal layer 221 may include metals such as Ag, Ni, Pd, Pt, Cu, and Au, or an alloy containing at least one of these.
  • the metal layer 221 may include copper (Cu), silver (Ag), or a silver alloy (eg, silver-palladium-copper (APC) alloy). Accordingly, the metal layer 221 can have high durability, can more easily reflect infrared radiation, and can have a low absorption rate for infrared light.
  • Cu copper
  • Ag silver
  • APC silver-palladium-copper
  • the metal protective layer 222 includes Ni, Cr, or Ni-Cr alloy, or is transparent and conductive, such as indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), indium zinc tin oxide (ITZO), or zinc oxide (ZnOx). It may contain an oxide or an inorganic insulating material such as SiOx or SiNx. Accordingly, the metal protective layer 222 may serve as a barrier layer against oxygen or external air penetrating into the metal layer 221. Accordingly, oxidation or corrosion of the metal layer 221 can be prevented.
  • the conductive layer 220 may have a solid structure.
  • the conductive layer 220 may not include a slit region or a hollow region. Accordingly, the thermal insulation and shielding properties of the low-emission layer 200 can be further improved, and the window structure can have high thermal resistance and low thermal conduction rate.
  • the low-emission layer 200 may further include a lower protective layer 210 formed on the bottom of the conductive layer 220 and an upper protective layer 230 formed on the upper surface of the conductive layer 220. .
  • the lower protective layer 210 and the upper protective layer 230 can prevent physical and chemical damage to the conductive layer 220 due to the external environment, and can suppress the occurrence of haze due to heat to maintain transparency. It can be improved.
  • the lower and upper protective layers 210 and 230 may include an inorganic insulating material such as metal oxide, metal nitride, or metal oxynitride, such as silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, zinc oxide, etc. , may include zinc nitride or zinc oxynitride.
  • an inorganic insulating material such as metal oxide, metal nitride, or metal oxynitride, such as silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, zinc oxide, etc.
  • the oxide, nitride, and oxynitride may further contain Sn, Nb, Al, Sb, Mo, Cr, Ti, and Ni.
  • the low-emissivity layer 200 may have low emissivity due to the conductive layer 220.
  • the emissivity refers to the ratio of energy radiated from the surface to the energy radiated by a black body, and the black body refers to an object that absorbs radiation of all wavelengths incident from the outside.
  • the low-emission layer 200 has a low emissivity, it can have low absorbance for wavelengths in the infrared or far-infrared region and high reflectance for thermal radiation. Accordingly, the low-emissivity layer 200 can block heat conduction, for example, heat flow by radiation, by light having a wavelength in the far-infrared region.
  • the low-emissivity layer 200 blocks the amount of heat transmitted by radiation, thereby lowering the thermal transmittance of the window structure.
  • a window structure can block heat transmitted from the outside to improve indoor cooling efficiency, or it can improve heating efficiency by reflecting heat from the inside to the outside.
  • the low-emissivity layer 200 has a relatively high reflectivity for all wavelengths and may hinder the transmission of electromagnetic waves. For example, electromagnetic waves transmitted from a base station may be reflected by the low-emission layer 200, thereby reducing signal gain and coverage indoors, or electromagnetic waves transmitted from an indoor antenna may not be received by an external base station.
  • the wavelength is short and diffraction is difficult, so reflection and interference of radio waves may increase. Accordingly, loss and attenuation of electromagnetic waves increase in the process of passing through the window structure, which may reduce signal efficiency and coverage.
  • electromagnetic wave transmission characteristics may be supplemented or improved by the electrode pattern layer 100.
  • the electrode pattern layer 100 may include an electrode layer 130.
  • the electrode layer 130 may be a patterned conductive film and may include, for example, an radiator or a refractive index control pattern. Accordingly, the electrode pattern layer 100 can directly transmit and receive signals or selectively transmit signals in a desired frequency band.
  • the electrode pattern layer 100 may be disposed on the same level or on the same layer as the low-emissivity layer 200 on the substrate 90.
  • the electrode pattern layer 100 and the low-emission layer 200 are located in different layers or at different levels, electromagnetic waves passing through the electrode pattern layer 100 are reflected or blocked by the low-emission layer 200. This may reduce signal efficiency.
  • the electrode pattern layer 100 and the low-emissivity layer 200 are placed together at the same level on the substrate 90, signals are transmitted and received directly by the electrode pattern layer 100, or the transmission selectivity for electromagnetic waves is reduced. It can increase. Accordingly, radiation in the infrared or far-infrared region is shielded, and the transmittance and signal efficiency for electromagnetic radiation, for example, microwaves, can be increased. Accordingly, signal coverage and antenna gain can be improved while the window structure has low thermal conductivity.
  • the electrode pattern layer 100 may further include a lower insulating layer 120 disposed between the substrate 90 and the electrode layer 130 and/or an upper insulating layer 140 disposed on the electrode layer 130.
  • the electrode layer 130 is made of silver (Ag), gold (Au), copper (Cu), aluminum (Al), platinum (Pt), palladium (Pd), chromium (Cr), titanium (Ti), tungsten (W), Niobium (Nb), tantalum (Ta), vanadium (V), iron (Fe), manganese (Mn), cobalt (Co), nickel (Ni), zinc (Zn), tin (Sn), molybdenum (Mo), It may include calcium (Ca), or an alloy containing at least one of these. These may be included alone or in combination of two or more.
  • the electrode layer 130 may include Ag or silver alloy (e.g., APC alloy), or Cu or copper alloy (e.g., CuCa alloy) to implement low resistance and fine line width patterning. there is.
  • the electrode layer 130 may include Ag or Ag alloy.
  • the electrode layer 130 may include a transparent conductive oxide such as ITO, IZO, ITZO, or ZnOx.
  • the electrode layer 130 may include a stacked structure of a metal film 131 and a metal oxide film 132.
  • it may have a two-layer structure of a metal oxide film-metal film, or a three-layer structure of a metal oxide film-metal film-metal oxide film.
  • the metal film 131 may include the above-described metal or an alloy of the above-mentioned metals.
  • the metal oxide film 132 may include an oxide of the metal contained in the metal film 131 or the transparent conductive oxide described above.
  • the metal oxide film 132 disposed on the metal film 131 may include a transparent conductive oxide. Accordingly, the corrosion resistance of the electrode layer 130 can be improved by the transparent conductive oxide layer, and corrosion and damage of the metal film 131 can be prevented. In this case, the electrode pattern layer 100 may not include the upper insulating layer 140.
  • the thickness of the electrode layer 130 may be 5 nm to 400 nm, for example, 5 nm to 200 nm. As the electrode layer 130 becomes thinner, the optical properties of the electrode pattern layer 100 may be improved.
  • the lower insulating layer 120 may serve as a base film or buffer layer of the electrode pattern layer 100. Mechanical properties, such as crack resistance, and stability of the electrode pattern layer 100 may be improved by the lower insulating layer 120.
  • the upper insulating layer 140 may be provided as a coating layer, an insulating layer, or a protective film of the electrode layer 130. Oxidation or corrosion of the metal or metal oxide included in the electrode layer 130 may be prevented by the upper insulating layer 140.
  • the lower insulating layer 120 and the upper insulating layer 140 may include an organic insulating material such as epoxy resin, acrylic resin, or imide-based resin.
  • a transparent film may be provided as the lower insulating layer 120 and the upper insulating layer 140.
  • the transparent film may include polyester resins such as polyethylene terephthalate, polyethylene isophthalate, polyethylene naphthalate, and polybutylene terephthalate; Cellulose-based resins such as diacetylcellulose and triacetylcellulose; polycarbonate-based resin; Acrylic resins such as polymethyl (meth)acrylate and polyethyl (meth)acrylate; Styrene-based resins such as polystyrene and acrylonitrile-styrene copolymer; Polyolefin-based resins such as polyethylene, polypropylene, polyolefins with cyclo- or norbornene structures, and ethylene-propylene copolymers; Vinyl chloride-based resin; Amide resins such as nylon and aromatic polyamide; imide-based resin; polyethersulfone-based resin; Sulfone-based resin
  • the dielectric constants of the lower insulating layer 120 and the upper insulating layer 140 may be adjusted to a range of about 2 to 12.
  • the dielectric constant exceeds about 12
  • the dielectric constant deviation between the substrate 90 and the external environment may increase, resulting in increased refraction and reflection of electromagnetic waves. Therefore, electromagnetic wave transmittance may decrease, and signal coverage and gain may decrease.
  • the driving frequency may be excessively reduced, so driving in a high frequency band may not be implemented.
  • the electrode pattern layer 100 may further include an adhesive layer 110.
  • the adhesive layer 110 may be formed between the substrate 90 and the lower insulating layer 120.
  • the electrode pattern layer 100 may be attached to the substrate 90 by the adhesive layer 110.
  • the adhesive layer 110 may include an adhesive film such as an optically clear adhesive (OCA) or an optically clear resin (OCR).
  • OCA optically clear adhesive
  • OCR optically clear resin
  • FIGS 4 and 5 are schematic plan views showing window structures according to example embodiments.
  • the electrode pattern layer 100 may be formed on a partial area of the upper surface of the substrate 90 .
  • the location and size of the area where the electrode pattern layer 100 is formed on the substrate 90 may be designed or adjusted in consideration of the surrounding environment or the driving conditions of the antenna. For example, considering indoor and outdoor temperature, humidity, thickness and dielectric constant of the substrate, surrounding structures, dielectric constant and physical properties of the structure, height and signal transmission path of the window structure, angle of incidence and transmission distance of electromagnetic waves, etc., the electrode pattern layer 100 And a low-emissivity layer 200 may be formed.
  • the electrode pattern layer 100 may be disposed on an area of the upper surface of the substrate 90 through which electromagnetic waves pass, or an area where electromagnetic waves of a desired frequency band are concentrated.
  • the low-emission layer 200 may be disposed on the upper surface of the substrate 90 in an area where heat rays or energy emitted from a black body are transmitted most strongly, or in an area where heat flow by radiation is strongest.
  • one electrode pattern layer 100 is allocated on a partial area of the substrate 90, and the low-emission layer 200 is on the area where the electrode pattern layer 100 is not formed.
  • the low-emission layer 200 is on the area where the electrode pattern layer 100 is not formed.
  • a plurality of electrode pattern layers 100 may be arranged to be spaced apart from each other on the substrate 90, and the low-emissivity layer 200 may be formed on the substrate 90 on which the electrode pattern layers 100 are not formed. ) can be allocated on the remaining area of .
  • the area of the upper surface of the substrate 90 to which the electrode pattern layer 100 and the low-emission layer 200 are allocated is 20% or more, 30% or more of the total area of the upper surface of the substrate 90. , may be 50% or more, 80% or more, or 90% or more.
  • the areas of the electrode pattern layer 100 and the low-emissivity layer 200 can be adjusted by considering the intensity of infrared radiation outside the window structure, visible light transmittance, and intensity of electromagnetic waves.
  • the electrode pattern layer 100 and the low-emission layer 200 may be formed on substantially the entire upper surface of the substrate 90.
  • the area of the upper surface of the substrate 90 to which the electrode pattern layer 100 is allocated may be 5% to 50% of the total area of the upper surface of the substrate 90.
  • the area of the electrode pattern layer 100 may be 5% to 30%, or 10% to 20% of the total area of the electrode pattern layer 100 and the low-emission layer 200.
  • the electrode pattern layer 100 and the low-emissivity layer 200 may be spaced apart from each other through a separation region 95.
  • the electrode pattern layer 100 and the low-emissivity layer 200 are formed on the substrate 90, and the electrode pattern layer 100 and the low-emissivity layer (200) are formed by etching along the circumference of the electrode pattern layer 100.
  • a separation area 95 that divides the area 200 may be formed.
  • the low-emissivity layer 200 may directly contact the side of the electrode pattern layer 100 (see, for example, FIG. 1).
  • the electrode layer 130 of the electrode pattern layer 100 may have a slit area of a predetermined shape therein. Accordingly, the electric field can be concentrated at the center of the slit area, thereby preventing uneven formation of surface current density.
  • the electrode layer 130 may include refractive index adjustment patterns having a slit shape or a hollow shape.
  • the electrode pattern layer 100 may be provided as an electromagnetic wave transmission device, an electromagnetic wave amplification device, a filter, a Frequency Selective Surface (FSS), a Reconfigurable Intelligent Surface (RIS), etc.
  • FSS Frequency Selective Surface
  • RIS Reconfigurable Intelligent Surface
  • the electrode pattern layer 100 includes the refractive index adjustment patterns, extinction due to reflection and interference of electromagnetic waves can be suppressed. Accordingly, the electromagnetic wave transmittance of the window structure can be increased, and the antenna gain and coverage can be improved.
  • Figure 6 is a schematic plan view enlarging area A of Figure 5.
  • the electrode layer 130 or the refractive index control pattern 134 may include a slit region 138 and an electrode region 136.
  • a portion of the conductive film may be partially etched to form an electrode layer 130 with a slit region 138 formed therein.
  • the slit area 138 of the conductive film is removed and the remaining area may be defined as the electrode area 136.
  • the slit region 138 may be formed by etching a portion of the conductive film to expose the top surface of the lower insulating layer 120.
  • the slit area 138 may have a circular shape, a polygonal shape (eg, a square, a pentagon, a hexagon, an octagon, etc.), or a cross shape.
  • the shape of the refractive index control pattern 134 or the slit area 138 can be appropriately adjusted according to the user's desired purpose and effect.
  • the interval between the refractive index adjustment patterns 134, the refractive index adjustment pattern 134 ), the shape and size of the slit area 138, etc. can be adjusted.
  • Electromagnetic wave transmission characteristics can be adjusted through the arrangement spacing and period.
  • the area of the slit region 138 in the planar direction of the substrate 90 may be 5% to 40% of the total area of the electrode layer 130. Within the above range, the insulation properties of the window structure can be improved.
  • the area of the slit region 138 may be 2% to 20% of the total area of the substrate 90, for example, the electrode pattern layer 100 and the low-emission layer 200. there is. As the area of the slit region 138 is 2% or more, the electromagnetic wave transmittance of the window structure can be higher. As the area of the slit area 138 is less than 20%, the thermal transmittance of the window structure can be lowered and the thermal insulation can be further improved.
  • the electrode area 136 may have a solid structure.
  • the area of the refractive index control pattern 134 excluding the slit area 138 may be formed as a solid pattern.
  • the electromagnetic wave transmittance can be improved by the electrode pattern layer 100 and the thermal resistance and insulation can be prevented from being deteriorated.
  • the electrode area 136 may have a circular shape, a polygonal shape (eg, a square, a pentagon, a hexagon, an octagon, etc.), or a cross shape.
  • the shape of electrode area 136 may be defined by slit area 138.
  • the electrode area 136 may have a rectangular shape.
  • the electrode area 136 may include a mesh structure.
  • the refractive index adjustment pattern 134 includes a mesh structure, the shape of the pattern can be prevented from being visible to the user. Accordingly, the electrode pattern layer 100 can be prevented from being visible to the user and impairing aesthetics, and transmittance and optical properties can be improved.
  • the mesh structure may be defined by repeating unit cells.
  • the unit cell may mean a space partitioned by conductive lines that intersect each other.
  • the unit cells may have a polygonal shape.
  • the unit cell may have a square shape.
  • the shape of the unit cell may change depending on the shape and arrangement of the dummy conductive lines.
  • the unit cell may have various polygonal shapes such as a rhombus, rectangle, pentagon, hexagon, etc.
  • Figure 7 is a schematic plan view showing a window structure according to example embodiments.
  • the window structure may include a transmission line 160 connected to the electrode layer.
  • a portion of the low-emissivity layer 200 extending from the side of the electrode pattern layer 100 to one side of the substrate 90 may be etched, and the transmission line 160 may be formed within the etched area. there is.
  • power may be supplied to the electrode layer 130 by the transmission line 160.
  • the end of the transmission line 160 may be connected to a circuit board, and the electrode layer 130 may be connected to a driving IC chip through the transmission line 160 to be driven or supplied with power.
  • the electrode layer 130 may serve as a radiator for an antenna.
  • the electrode pattern layer 100 may function as an antenna unit or radar.
  • the radiator of the antenna is placed on the same layer as the low-emission layer 200, signal transmission and reception can be performed at the same level as the low-emission layer 200. Therefore, signal loss due to the low-emissivity layer 200 can be prevented, and antenna gain and coverage can be secured.
  • the radiator may be designed to have a resonance frequency in a high frequency or ultra-high frequency band of 3G, 4G, 5G or higher.
  • the resonant frequency of the radiator may range from about 0.5 GHz to 80 GHz.
  • the radiator may have a polygonal plate shape, such as a rectangle, square, trapezoid, diamond, or hexagon.
  • the transmission line 160 may be placed on the same layer or level as the electrode layer 130.
  • the transmission line 160 may be formed as a single member substantially integral with the electrode layer 130.
  • the transmission line 160 may be placed on a different layer or level from the electrode layer 130.
  • the electrode layer 130 may be connected to the transmission line 160 through a through hole or via.
  • a plurality of electrode pattern layers 100 may be arranged to be spaced apart from each other on a substrate.
  • the transmission lines 160 may be connected to each of the electrode layers 130 included in the electrode pattern layer 100.
  • a plurality of radiators may be arranged in an array on a substrate.
  • the radiator may have the mesh structure described above.
  • the electrode layer 130 may include a conductive mesh pattern. Accordingly, it is possible to prevent the shape of the pattern from being visible to the user.
  • the transmission line 160 may include a solid structure to implement low resistance.
  • the window structure may include both the refractive index adjustment pattern and the radiator.
  • the radiator and the refractive index adjustment pattern may be arranged adjacent to each other within one electrode pattern layer 100, or may be included in each of a plurality of electrode pattern layers 100 spaced apart from each other.
  • FIG. 8 is a process flowchart illustrating a method of manufacturing a window structure according to example embodiments.
  • a low-emissivity layer may be formed on the remaining area of the substrate.
  • 9 to 12 are schematic cross-sectional views for explaining a method of manufacturing a window structure according to example embodiments, respectively.
  • the mask 150 may be positioned on the substrate 90 (eg, step S10).
  • the mask 150 may include a material that can be easily separated or removed from the substrate 90 .
  • the mask 150 may include polymer resin, organic and/or inorganic insulating materials, or a protective film may be used as the mask 150.
  • the glass transition temperature (Tg) of the mask 150 may be higher than the process temperature in the step of forming the low-emissivity layer 200, for example, the process temperature during the sputtering process.
  • the glass transition temperature of the mask 150 may be 70°C or higher, 100°C or higher, 150°C or higher, or 400°C or higher. Accordingly, decomposition and deformation of the mask 150 can be prevented even during heat treatment to form the low-emissivity layer 200, and high peelability can be achieved even after heating.
  • the mask 150 is made of polyethylene terephthalate (PET), high heat-resistant PET, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyetherimide (PEI), polyimide (PI), acrylic resin, and siloxane resin. It may include etc.
  • the mask 150 examples include screen printing, gravure printing, flexo printing, offset printing, inkjet coating, dispenser printing, photolithography, and nanoimprinting.
  • the mask 150 may be formed by attaching a protective film coated with an adhesive onto the substrate 90 .
  • a low-emissivity layer 200 may be formed on the substrate 90.
  • a lower protective layer, a metal layer, and an upper protective layer may be sequentially formed on the upper surface of the substrate 90.
  • the low-emissivity layer 200 may be formed entirely on the upper surface of the substrate 90 (eg, step S20).
  • the low-emissivity layer 200 may be formed to cover the mask 150 and an area on the upper surface of the substrate 90 where the mask 150 is not formed.
  • the lower protective layer and the upper protective layer may include the inorganic insulating material described above.
  • the metal layer may be formed of a conductive material such as one or more types of metal or one or more types of metal oxides described above.
  • the lower protective layer, upper protective layer, and metal layer are each formed by vacuum deposition, physical vapor deposition, chemical vapor deposition, plasma deposition, plasma polymerization, thermal evaporation, thermal oxidation, anodic oxidation, cluster ion beam deposition, screen printing, gravure printing, and flexography. It can be formed by methods such as printing, offset printing, inkjet coating, dispenser printing, and photolithography.
  • each of the lower protective layer, upper protective layer, and metal layer may be formed through a plasma deposition method, for example, a sputtering process.
  • the electrode pattern layer 100 and the low-emissivity layer 200 are formed in different processes or steps, the electrode pattern layer 100 and the low-emissivity layer 200 are made of different materials. can be formed.
  • the electrode layer 130 of the electrode pattern layer 100 and the conductive layer 220 of the low-emission layer 200 may include different metals.
  • the material selection for each of the electrode pattern layer 100 and the low-emissivity layer 200 can be freely selected, and thus the thermal insulation and electromagnetic wave transmittance of the window structure can be further improved.
  • the electrode layer 130 of the electrode pattern layer 100 may include a metal, alloy, or metal oxide having high electromagnetic wave transmittance
  • the conductive layer 220 of the low-emission layer 200 may have low thermal conductivity and high It may contain a metal, alloy, or metal oxide with heat insulating properties.
  • the conductive layer 220 of the low-emissivity layer 200 may include silver (Ag), nickel (Ni), chromium (Cr), etc.
  • the electrode layer 130 of the electrode pattern layer 100 may include It may include copper (Cu), copper oxide (CuOx), etc.
  • the mask 150 may be removed from the substrate 90 (eg, step S30).
  • the low-emission layer 200 formed on the mask 150 may be removed together.
  • the mask 150 may be removed through peel-off or lift-off, or a wet etching or dry etching process may be selectively performed on the mask 150. It can be.
  • the electrode pattern layer 100 may be attached on the substrate 90 (eg, step S40).
  • the electrode pattern layer 100 may be attached to the area where the mask 150 was removed from the upper surface of the substrate 90 through an adhesive layer.
  • the lower insulating layer 120 may be provided as a substrate for manufacturing the electrode pattern layer 100.
  • the substrate may include a resin substrate such as PET, COP, PC, PEN, PI, or PES.
  • a conductive layer containing the metal or alloy described above may be formed on the lower insulating layer 120.
  • the electrode layer 130 may be formed by etching a partial region of the conductive layer until the upper surface of the lower insulating layer 120 is exposed. The etched area may serve as a slit area 138 of the electrode layer.
  • An upper insulating layer 140 may be formed on the electrode layer 130. Accordingly, a laminate having a stacked structure of the lower insulating layer 120, the electrode layer 130, and the upper insulating layer 140 can be manufactured.
  • the process of forming the upper insulating layer 140 may be omitted.
  • the lower insulating layer 120 may be provided as a release layer or a separation layer.
  • the electrode pattern layer 100 may have a substrate-less structure that does not include a base film.
  • a lower insulating layer 120, an electrode layer 130, and/or an upper insulating layer 140 may be sequentially formed on the carrier substrate.
  • the lower insulating layer 120 may be separated from the carrier substrate to form a laminate having a stacked structure of the lower insulating layer 120, the electrode layer 130, and/or the upper insulating layer 140.
  • the lower insulating layer 120 may include an organic material that can be separated from the carrier substrate. Therefore, the lower insulating layer 120 can be easily separated from the carrier substrate through peel-off, lift-off, etc., for example, laser lift-off. Through the process, the laminate can be separated into a carrier substrate.
  • the electrode pattern layer 100 on which the adhesive layer 110 is formed can be manufactured by applying an adhesive material to the bottom of the lower insulating layer 120 of the manufactured laminate.
  • the electrode pattern layer 100 can be attached to the substrate 90 through the adhesive layer 110.
  • the mask 150 may be removed from the substrate 90 and an adhesive material may be applied on the area where the mask 150 has been removed.
  • the electrode pattern layer 100 can be formed by attaching the manufactured laminate on the adhesive material.
  • the electrode pattern layer 100 may be damaged due to the high temperature and heating accompanying the formation of the low-emissivity layer 200. Damage and deterioration can be prevented.
  • a portion of the low-emission layer 200 extending from the side of the electrode pattern layer 100 to one side of the substrate 90 may be etched.
  • a conductive pattern may be formed in the etched area.
  • the conductive pattern may be formed of the above-described metal, alloy, or metal oxide.
  • the conductive pattern may be electrically connected to the electrode layer 130 and, for example, may be provided as a transmission line of the electrode layer 130.
  • FIG. 13 is a process flowchart illustrating a method of manufacturing a window structure according to example embodiments.
  • the electrode pattern layer 100 may be formed first and then the low-emissivity layer 200 may be formed.
  • the electrode pattern layer 100 may be formed on the substrate 90 (eg, step S100).
  • the electrode pattern layer 100 may be attached to a partial area of the upper surface of the substrate 90 using an adhesive.
  • the mask 150 may be placed on the electrode pattern layer 100 (eg, step S200).
  • the mask 150 may be formed by the method described above.
  • the low-emission layer 200 may be formed to cover the entire upper surface of the substrate 90 (eg, step S300).
  • the low-emissivity layer 200 can be formed directly on the substrate 90 while preventing damage to the electrode pattern layer 100 by using the mask 150.
  • a window structure can be manufactured by removing the mask 150 from the electrode pattern layer 100 (eg, step S400).
  • FIG. 14 is a schematic diagram illustrating heat conduction and radio wave transmission through a window structure according to example embodiments.
  • Figure 15 is a schematic cross-sectional view showing the line II' of Figure 14.
  • the window structure may include a first substrate 90 (eg, a lower substrate) and a second substrate 92 (eg, an upper substrate).
  • a first substrate 90 eg, a lower substrate
  • a second substrate 92 eg, an upper substrate
  • the first substrate 90 and the second substrate 92 may be glass.
  • the window structure may be provided as a double-layer glass window.
  • an air layer 300 may be formed between the first substrate 90 and the second substrate 92.
  • the air layer 300 may include air or argon (Ar) gas.
  • the insulation performance of the window structure can be further improved.
  • the air layer 300 can suppress heat flow through conduction and convection, thereby blocking heat transfer between the first substrate 90 and the second substrate 92.
  • the electrode pattern layer 100 and the low-emissivity layer 200 may be formed on either the first substrate 90 or the second substrate 92.
  • the electrode pattern layer 100 and the low-emissivity layer 200 may be located on the same layer or at the same level.
  • the electrode pattern layer 100 and the low-emissivity layer 200 may be formed on one surface of the substrates 90 and 92 facing the air layer 300.
  • the electrode pattern layer 100 may be formed on one side of the first substrate 90 and one side of the second substrate 92, respectively.
  • electromagnetic waves passing through one glass substrate may be reflected by another glass substrate inside the window, causing destructive interference or extinction.
  • the phase change of electromagnetic waves may increase due to the dielectric constant difference between the glass substrate and the air layer.
  • the electrode pattern layer 100 is formed on both the first substrate 90 and the second substrate 92, signal loss can be prevented and antenna gain and coverage can be improved.
  • the electrode layer 130 of the electrode pattern layer 100 formed on the first substrate 90 is provided as a refractive index adjustment layer, and the electrode layer 130 formed on the second substrate 92 is provided as a refractive index adjustment layer.
  • the electrode layer 130 may serve as a radiator for an antenna.
  • the low-emission layer 200 may also be formed on one side of the first substrate 90 and one side of the second substrate 92, respectively.
  • the low-emissivity layer 200 may be located on the same layer or at the same level as the electrode pattern layer 100 on one surface of each of the first substrate 90 and the second substrate 92.
  • the low-emissivity layer 200 is formed on the substrates 90 and 92, heat radiation transmitted from a heat source can be blocked.
  • the electrode pattern layer 100 is disposed at the same level as the low-emission layer 200, the transmittance of electromagnetic waves transmitted from, for example, a base station antenna (AT) can be improved.
  • AT base station antenna
  • the thermal conduction rate of the window structure may be 5 W/m 2 K or less.
  • the window structure may have a lower thermal transmittance than a typical glass substrate, for example, 2.5 W/m 2 K or less, 2.0 W/m 2 K or less, 1.8 W/m 2 K or less, 1.65 W/m 2 K or less. It can have a heat transmittance of .
  • the radio wave transmission of the window structure at 28 GHz may be -14 dB or more.
  • the window structure may have a higher electromagnetic wave transmittance than a typical glass substrate. For example, it may have a transmittance of -13 dB or more, -12 dB or more or -10 dB or more at a frequency of 28 GHz.
  • the window structure is used in various structures and objects such as windows of public transportation such as buses and subways, buildings, windows, vehicles, decorative sculptures, and guidance signs (e.g., directional signs, emergency exit signs, emergency lights), etc. It can be applied.
  • windows of public transportation such as buses and subways, buildings, windows, vehicles, decorative sculptures, and guidance signs (e.g., directional signs, emergency exit signs, emergency lights), etc. It can be applied.
  • the window structure improves insulation and energy efficiency and increases signal transmission and reception efficiency by the antenna or radar, thereby improving radiation reliability and antenna gain.
  • a window structure having the structure shown in FIGS. 14 and 15 was manufactured. 1m x 1.8m glass (6t thick) was used as the upper and lower substrates, respectively, and the electrode pattern layer and low-emissivity layer were formed on the lower substrate. The size of the electrode pattern layer was set to 0.6m ⁇ 0.6m.
  • the electrode layer of the electrode pattern layer was formed in a three-layer structure of IZO/APC/IZO, and the refractive index control pattern was formed to have the structure shown in FIG. 6.
  • the length (T) of the refractive index adjustment area is 22 m
  • the length (l) of the slit area is 20.5 mm
  • the width (w) of the slit area is 1 mm.
  • the conductive layer of the low-emissivity layer was formed in a three-layer structure of NiCr/Ag/NiCr.
  • the areas of the upper and lower substrates are each 1.80 m 2 , the area of the electrode pattern layer is 0.36 m 2 , and the area of the low-emission layer is 1.76 m 2 .
  • the area of the etched area is 0.04 m 2 , which is approximately 2.22% of the total area of the lower substrate.
  • a multi-layer glass (6t thick, 1m x 1.8m in size) without an electrode pattern layer or a low-emissivity layer was used.
  • a window structure was manufactured in the same manner as in Example 1, except that an electrode pattern layer was not formed on the lower substrate and a low-emissivity layer was formed with an area of 1.80 m 2 .
  • a window structure was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the low-emissivity layer was not formed on the lower substrate and the electrode pattern layer was formed with an area of 1.80 m 2 .
  • the area of the etched area is 0.2 m 2 , which is about 11.1% of the total area of the lower substrate.
  • a window structure was manufactured in the same manner as in Example 1, except that a low-emission layer with an area of 1.80 m 2 was formed on the lower substrate, and an electrode pattern layer with an area of 0.36 m 2 was formed on the low-emission layer. .
  • the amount of radio wave transmission through the window structure was evaluated. Electromagnetic waves were irradiated from the bottom of the lower substrate to the upper surface of the upper substrate, and radio wave transmission loss was measured as a relative value to the amount of transmission in air in the frequency range of 28GHz to 29GHz.
  • the emissivity of the window structure was measured according to KS L 2514 through infrared spectroscopy (FT-IR).
  • the thermal transmittance of the window structure was measured according to KS L 2003:2013 using the measured emissivity.
  • the window structure of Example 1 had high electromagnetic wave transmittance at 28 GHz and low thermal transmittance. As the low-emissivity layer and the electrode pattern layer are formed together on the glass at the same level, the signal efficiency and insulation properties of the window structure are improved.
  • the window structure had low electromagnetic wave transmittance or high thermal transmittance.
  • the window structure of Comparative Example 1 did not include a low-emissivity layer or an electrode pattern layer but only a multi-layer glass substrate, and thus both signal efficiency and thermal insulation properties were reduced. Additionally, the window structures of Comparative Examples 2 and 3 lacked an electrode pattern layer or a low-emission layer, respectively, and thus had low signal efficiency or high thermal transmittance.
  • the window structure of Comparative Example 4 had a structure in which an electrode pattern layer and a low-emissivity layer were stacked, and thus exhibited low radio wave transmittance, for example, transmission loss of -40 dB or less.

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Abstract

본 발명의 실시예들은 윈도우 구조체를 제공한다. 윈도우 구조체는 기판, 기판 상에 배치된 전극 패턴층, 기판 상에서 전극 패턴층과 동일층에 배치되며 전극 패턴층보다 낮은 방사율을 갖는 저방사층을 포함할 수 있다. 저방사층에 의해 윈도우 구조체의 단열성이 향상될 수 있으며, 전극 패턴층에 의해 윈도우 구조체의 전자기파 투과도 및 신호 효율이 개선될 수 있다.

Description

윈도우 구조체 및 이의 제조방법
본 발명은 윈도우 구조체 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 기판 및 금속막을 포함하는 윈도우 구조체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 정보화 사회가 발전함에 따라 와이 파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth) 등과 같은 무선 통신 기술이 화상 표시 장치, 전자 기기, 건축물, 사물인터넷(IoT), 자율주행차량 등에 적용 혹은 내장되고 있다. 또한, 최근 이동통신 기술이 진화하면서, 예를 들면, 고주파 혹은 초고주파 대역의 통신을 수행하기 위한 안테나가 창호, 가전, 차량 윈도우, 건물 외벽 등에 광범위하게 적용되고 있다. 예를 들면, 2.4GHz, 5GHz 등의 대역에서 운용되는 와이파이, 2.45GHz 대역에서 운용되는 블루투스와 함께 고주파수 대역(예를 들어, 28GHz 이상)에서 운용되는 5G(5th-generation) 통신 시스템이 상용화되고 있다.
그러나, 송신부로부터 방사된 전자파(electromagnetic wave)가 수신부에 도달하기 전에 전송 경로에 존재하는 대기 또는 장애물(예를 들면, 벽 또는 자동차 유리) 등에 의한 전송 손실이 발생할 수 있다. 예를 들면, 고주파 혹은 초고주파 대역의 전자파는 높은 전송 속도 및 짧은 파장을 가지고 있어 회절이 어려우며, 전송 거리가 상대적으로 짧을 수 있다.
예를 들면, 기지국 안테나로부터 송출된 전자파가 수신부에 도달하기 전에 벽 또는 윈도우를 통과하는 과정에서 손실되거나 감쇄될 수 있다. 이에 따라, 신호 효율 및 커버리지(coverage)가 저하될 수 있으며, 신호 손실을 보완하기 위하여 에너지의 사용량이 증가할 수 있다. 또한, 최근 냉난방 효율 및 에너지 효율을 향상시키기 위해, 윈도우로서 개선된 단열 성능을 갖는 로이 유리(Low-emissivity glass)가 사용되고 있다. 그러나, 로이 유리의 경우, 유리 표면 상에 금속 코팅이 형성됨에 따라 상기 금속 코팅이 전자파의 통과를 방해하여 전파 손실이 증가할 수 있다.
따라서, 예를 들면, 안테나 또는 레이더 등으로부터 방사된 전자파의 신호 손실을 억제하고 신뢰성을 확보하기 위한 추가 구성의 설계가 필요할 수 있다.
본 발명의 일 과제는 향상된 전파 투과도 및 효율을 제공하는 윈도우 구조체를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 상술한 윈도우 구조체의 제조방법을 제공하는 것이다.
1. 기판; 상기 기판 상에 형성된 전극 패턴층; 및 상기 기판 상에 상기 전극 패턴층과 동일층에 형성되며, 상기 전극 패턴층보다 낮은 방사율을 갖는 저방사(low-emissivity)층을 포함하는, 윈도우 구조체.
2. 위 1에 있어서, 상기 전극 패턴층은 상기 기판 상에 배치된 하부 절연층; 및 상기 하부 절연층 상에 배치된 전극층을 포함하는, 윈도우 구조체.
3. 위 2에 있어서, 상기 기판 및 상기 하부 절연층 사이에 배치된 점착제층을 더 포함하는, 윈도우 구조체.
4. 위 2에 있어서, 상기 전극층은 금속막 및 금속 산화물막의 적층 구조를 포함하며, 상기 전극 패턴층은 상기 전극층 상에 배치된 상부 유기층을 더 포함하는, 윈도우 구조체.
5. 위 2에 있어서, 상기 저방사층은 상기 기판 상에 배치된 하부 보호층; 상기 하부 보호층 상에 배치된 도전층; 및 상기 도전층 상에 배치된 상부 보호층을 더 포함하는, 윈도우 구조체.
6. 위 5에 있어서, 상기 전극층과 상기 도전층은 서로 다른 금속으로 형성된, 윈도우 구조체.
7. 위 2에 있어서, 상기 전극층은 슬릿 영역 및 상기 슬릿 영역을 제외한 전극 영역을 포함하는, 윈도우 구조체.
8. 위 7에 있어서, 상기 전극 영역은 십자 형상, 원 형상 또는 다각형 형상을 갖는, 윈도우 구조체.
9. 위 7에 있어서, 상기 슬릿 영역의 면적은 상기 전극 패턴층 및 상기 저방사층의 전체 면적 중 2% 내지 20%인, 윈도우 구조체.
10. 위 1에 있어서, 상기 전극 패턴층과 전기적으로 연결된 전송 선로를 더 포함하며, 상기 전극 패턴층은 안테나 유닛으로 제공되는, 윈도우 구조체.
11. 위 1에 있어서, 상기 전극 패턴층 및 상기 저방사층 상에 배치된 상부 기판; 및 상기 전극 패턴층 및 상기 저방사층과 상기 상부 기판 사이에 형성된 에어층을 더 포함하는, 윈도우 구조체.
12. 기판의 상면의 일부 영역 상에 마스크를 배치하는 단계; 상기 기판의 상기 상면 상에 저방사층을 형성하는 단계; 상기 기판으로부터 상기 마스크를 제거하는 단계; 및 상기 기판의 상기 마스크가 제거된 영역 상에 전극 패턴층을 형성하는 단계를 포함하는, 윈도우 구조체의 제조 방법.
13. 위 12에 있어서, 상기 전극 패턴층은 점착제층을 통해 상기 기판의 상면 상에 부착되는, 윈도우 구조체의 제조 방법.
14. 위 12에 있어서, 상기 전극 패턴층은, 상기 기판 상에 배치된 하부 절연층, 상기 하부 절연층 상에 형성된 전극층 및 상기 전극층 상에 형성된 상부 절연층을 포함하는, 윈도우 구조체의 제조 방법.
15. 위 12에 있어서, 상기 저방사층은 스퍼터링 공정을 통해 상기 기판의 상기 상면을 덮도록 형성되는, 윈도우 구조체의 제조 방법.
16. 위 15에 있어서, 상기 마스크의 유리전이온도는 상기 스퍼터링 공정의 처리 온도 이상인, 윈도우 구조체의 제조 방법.
17. 위 12에 있어서, 상기 전극 패턴층의 측면으로부터 상기 기판의 일 측까지 연장하는 상기 저방사층의 일부 영역을 식각하고, 상기 식각된 영역 내에 전송 선로를 형성하는 단계를 더 포함하는, 윈도우 구조체의 제조 방법.
18. 위 17에 있어서, 상기 전송 선로에 의해 상기 전극 패턴층에 대한 급전이 수행되며, 상기 전극 패턴층은 안테나 유닛으로 제공되는, 윈도우 구조체의 제조 방법.
19. 기판의 상면의 일부 상에 전극 패턴층을 배치하는 단계; 상기 전극 패턴층 상에 마스크를 배치하는 단계; 상기 기판의 상기 상면 상에 저방사층을 형성하는 단계; 및 상기 전극 패턴층으로부터 마스크를 제거하는 단계를 포함하는, 윈도우 구조체의 제조 방법.
예시적인 실시예들에 따른 윈도우 구조체는 기판 상의 동일 레벨에 형성된 전극 패턴층 및 저방사층을 포함할 수 있다. 저방사층은 윈도우 구조체를 통과하는 적외선 광 및 복사열을 차단하여 윈도우 구조체의 단열성이 향상될 수 있다.
전극 패턴층은 굴절률 조절 패턴을 포함할 수 있다. 굴절률 조절 패턴에 의해 전자기파의 반사 및 위상 변경이 억제될 수 있으며, 전자기파 투과율이 증가할 수 있다. 따라서, 저방사층과 동일층에 배치된 전극 패턴층에 의해 저방사층에 의한 신호 손실이 억제될 수 있으며, 신호 효율이 개선될 수 있다.
전극 패턴층은 안테나 유닛의 방사체를 포함할 수 있다. 방사체가 저방사층과 동일 레벨에 배치됨에 따라, 저방사층에 의한 신호 손실 및 커버리지 저하를 방지할 수 있다.
전극 패턴층 및 저방사층은 별개의 공정으로 제조될 수 있으며, 전극 패턴층 및 저방사층이 서로 다른 금속층을 포함할 수 있다. 예를 들면, 전극 패턴층 및 저방사층 각각은 전파 투과도, 구동 주파수 또는 단열성을 고려하여 선택된 금속, 합금 또는 금속 산화물을 이용하여 형성될 수 있다. 전극 패턴층에 의해 신호 효율이 보다 향상될 수 있으며, 저방사층에 의해 단열성이 보다 증진될 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 윈도우 구조체를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 2 및 도 3은 각각 예시적인 실시예들에 따른 윈도우 구조체를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 4 및 도 5는 각각 예시적인 실시예들에 따른 윈도우 구조체를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 6은 도 5의 A 영역을 확대한 개략적인 평면도이다.
도 7은 예시적인 실시예들에 따른 윈도우 구조체를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 8은 예시적인 실시예들에 따른 윈도우 구조체의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 흐름도이다.
도 9 내지 도 12는 각각 예시적인 실시예들에 따른 윈도우 구조체의 제조 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 13은 예시적인 실시예들에 따른 윈도우 구조체의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 흐름도이다.
도 14은 예시적인 실시예들에 따른 윈도우 구조체를 통한 열 전도 및 전파 투과를 설명하기 위한 모식도이다.
도 15는 도 14의 I-I' 단면을 나타내는 개략적인 단면도이다.
본 발명의 실시예들은 기판 및 상기 기판 상에 형성된 금속 코팅을 포함하는 윈도우 구조체를 제공한다.
이하 도면을 참고하여, 본 발명의 실시예들을 보다 구체적으로 설명하도록 한다. 다만, 본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
본 발명에서 사용되는 용어 "상부", "하부", "상면", "저면" 등은 각 구성의 상대적인 위치를 나타내는 것이며, 절대적인 상하 관계를 의미하는 것이 아니다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 윈도우 구조체를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 윈도우 구조체는 기판(90), 기판(90)의 상면 상에 배치된 전극 패턴층(100) 및 저방사층(200)을 포함할 수 있다.
기판(90)은 예를 들면, 유리 및/또는 투명 유연성 고분자 물질을 포함할 수 있다.　상기 투명 유연성 고분자의 예로서, 환형올레핀중합체(COP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리아크릴레이트(PAR), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리알릴레이트(polyallylate), 폴리이미드(PI), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(CAP), 폴리에테르술폰(PES), 셀룰로오스 트리아세테이트(TAC), 폴리카보네이트(PC), 환형올레핀공중합체(COC), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등을 들 수 있다.　
일 실시예에 따르면, 유리 기판이 윈도우 구조체의 기판(90)으로 제공될 수 있다. 예를 들면, 상기 윈도우 구조체가 적용되는 물체의 유리 기재가 기판(90)으로 제공될 수 있다. 상기 유리 기재는 예를 들면, 건물 외벽의 창호, 가전 또는 자동차 유리 등의 글래스를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 유리 기판의 두께는 2t 내지 10t일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며 설계 목적 및 타겟 대상에 따라 적절히 조절될 수 있다.
저방사층(200)은 기판(90)의 상면의 일부 영역 상에 형성될 수 있다.
저방사층(200)은 전극 패턴층(100) 보다 낮은 표면 방사율(emissivity)을 가질 수 있다. 이에 따라, 윈도우 구조체의 단열성 및 열저항이 향상될 수 있다. 예를 들면, 저방사층(200)은 로이(low-emissivity) 코팅 층일 수 있으며, 윈도우 구조체는 로이 유리로 제공될 수 있다.
도 2 및 도 3은 각각 예시적인 실시예들에 따른 윈도우 구조체를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 저방사층(200)은 기판(90) 상에 형성된 도전층(220)을 포함할 수 있다. 도전층(220)에 의해 윈도우 구조체에 입사된 열 복사선이 반사될 수 있으며, 윈도우 구조체가 높은 열 저항 및 낮은 열전도율을 가질 수 있다.
도전층(220)은 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 니오븀(Nb), 탄탈륨(Ta), 바나듐(V), 철(Fe), 망간(Mn), 코발트(Co), 니켈(Ni), 아연(Zn), 주석(Sn), 몰리브덴(Mo), 칼슘(Ca), 또는 이들 중 적어도 하나를 함유하는 합금을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 포함될 수 있다.
도전층(220)은 금속층(221) 및 금속 보호층(222)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 도전층(220)은 금속층(221) 및 금속 보호층(222)의 적층 구조를 가질 수 있으며, 금속 보호층-금속층의 2층 구조, 또는 금속 보호층-금속층-금속 보호층의 3층 구조를 가질 수도 있다.
금속층(221)은 Ag, Ni, Pd, Pt, Cu 및 Au 등의 금속, 또는 이들 중 적어도 하나를 함유하는 합금을 포함할 수 있다.
예를 들면, 금속층(221)은 구리(Cu), 은(Ag) 또는 은 합금(예를 들면, 은-팔라듐-구리(APC) 합금)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 금속층(221)이 높은 내구성을 가질 수 있으며, 적외선 복사선을 보다 용이하게 반사할 수 있어 적외선 광에 대하여 낮은 흡수율을 가질 수 있다.
금속 보호층(222)은 Ni, Cr 또는 Ni-Cr 합금을 포함하거나, 인듐주석 산화물(ITO), 인듐아연 산화물(IZO), 인듐아연주석 산화물(ITZO), 아연 산화물(ZnOx)과 같은 투명 도전성 산화물, 또는 SiOx, SiNx 등의 무기 절연 물질을 포함할 수 있다. 이에 따라, 금속 보호층(222)이 금속층(221)으로 침투하는 산소 또는 외부 공기에 대한 배리어(barrier)층 역할을 할 수 있다. 따라서, 금속층(221)의 산화 또는 부식이 방지될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 도전층(220)은 속이 찬(solid) 구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 도전층(220)은 슬릿 영역 또는 중공 영역을 포함하지 않을 수 있다. 이에 따라, 저방사층(200)의 단열성 및 차폐성이 보다 향상될 수 있으며, 윈도우 구조체가 높은 열저항 및 낮은 열관류율(thermal conduction rate)을 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 저방사층(200)은 도전층(220) 저면에 형성된 하부 보호층(210) 및 도전층(220) 상면에 형성된 상부 보호층(230)을 더 포함할 수 있다.
하부 보호층(210) 및 상부 보호층(230)은 예를 들면, 외부 환경에 의한 도전층(220)의 물리적, 화학적 손상을 방지할 수 있으며, 열에 의한 헤이즈(haze) 발생을 억제하여 투명성을 향상시킬 수 있다.
예를 들면, 하부 및 상부 보호층(210, 230)은 금속 산화물, 금속 질화물 또는 금속 산질화물 등과 같은 무기 절연 물질을 포함할 수 있으며, 예를 들어 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 아연 산화물, 아연 질화물 또는 아연 산질화물을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 산화물, 질화물 및 산질화물은 Sn, Nb, Al, Sb, Mo, Cr, Ti 및 Ni　등을 더 함유할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 저방사층(200)은 도전층(220)에 의해 낮은 방사율(emissivity)을 가질 수 있다. 상기 방사율은 흑체가 방사하는 에너지 대비 표면에서 방사하는 에너지의 비율을 의미하며, 상기 흑체는 외부에서 입사되는 모든 파장의 복사를 흡수하는 물체를 의미한다.
저방사층(200)이 낮은 방사율을 가짐에 따라, 적외선 또는 원적외선 영역의 파장에 대한 낮은 흡광도 및 열 복사선에 대한 높은 반사율을 가질 수 있다. 따라서, 저방사층(200)이 원적외선 영역의 파장을 갖는 광에 의한 열전도, 예를 들면, 복사에 의한 열흐름을 차단할 수 있다.
저방사층(200)이 복사에 의해 전달되는 열량을 차단하여 윈도우 구조체의 열관류율이 낮아질 수 있다. 예를 들면, 윈도우 구조체가 외부로부터 전달되는 열을 차단하여 실내 냉방 효율이 향상될 수 있으며, 혹은 실내에서 외부로 향하는 열을 반사시켜 난방 효율을 증진할 수 있다.
그러나, 저방사층(200)은 전 영역의 파장에 대하여 상대적으로 높은 반사율을 가지고 있어 전자기파의 투과를 방해할 수 있다. 예를 들면, 기지국으로부터 송출된 전자기파가 저방사층(200)에 의해 반사되어 실내에서의 신호 게인 및 커버리지가 저하될 수 있으며, 또는 실내 안테나로부터 송출된 전자기파가 외부 기지국에서 수신되지 않을 수 있다.
또한, 4G/5G 등의 고주파 혹은 초고주파 대역의 파장을 갖는 전자기파의 경우, 파장이 짧으며, 회절이 어려워 전파의 반사 및 간섭이 보다 증가할 수 있다. 따라서, 윈도우 구조체를 통과하는 과정에서 전자기파의 손실 및 감쇄가 증가하여 신호 효율 및 커버리지가 저하될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 전극 패턴층(100)에 의해 전자기파 투과 특성이 보완 또는 증진될 수 있다.
전극 패턴층(100)은 전극층(130)을 포함할 수 있다. 전극층(130)은 패터닝 된 도전막일 수 있으며, 예를 들어 방사체 또는 굴절률 조절 패턴을 포함할 수 있다. 이에 따라, 전극 패턴층(100)이 직접 신호 송수신을 수행하거나, 원하는 주파수 대역의 신호를 선택적으로 투과시킬 수 있다.
따라서, 전극 패턴층(100)이 형성된 영역에서 전자기파의 송수신이 용이해질 수 있으며, 윈도우 구조체의 신호 효율, 신호 세기 및 안테나 게인이 전체적으로 개선될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 전극 패턴층(100)은 기판(90) 상에서 저방사층(200)과 동일 레벨 또는 동일층에 배치될 수 있다.
예를 들면, 전극 패턴층(100)과 저방사층(200)이 서로 다른 층 또는 다른 레벨에 위치한 경우, 전극 패턴층(100)을 통과한 전자기파가 저방사층(200)에 의해 반사되거나 차단되어 신호 효율이 저하될 수 있다.
기판(90) 상의 동일 레벨에 전극 패턴층(100) 및 저방사층(200)을 함께 배치함에 따라, 전극 패턴층(100)에 의해 직접 신호가 송신 및 수신되거나, 전자기파에 대한 투과 선택도가 증가할 수 있다. 따라서, 적외선 또는 원적외선 영역의 복사선은 차폐되며 전자기 복사선, 예를 들면, 마이크로파(microwave)에 대한 투과율 및 신호 효율은 증가할 수 있다. 이에 따라, 윈도우 구조체가 낮은 열전도율을 가지면서 신호 커버리지 및 안테나 게인이 향상될 수 있다.
전극 패턴층(100)은 기판(90) 및 전극층(130) 사이에 배치된 하부 절연층(120) 및/또는 전극층(130) 상에 배치된 상부 절연층(140)을 더 포함할 수 있다.
전극층(130)은 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 니오븀(Nb), 탄탈륨(Ta), 바나듐(V), 철(Fe), 망간(Mn), 코발트(Co), 니켈(Ni), 아연(Zn), 주석(Sn), 몰리브덴(Mo), 칼슘(Ca), 또는 이들 중 적어도 하나를 함유하는 합금을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 포함될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 전극층(130)은 저저항 구현 및 미세 선폭 패터닝을 위해 Ag 또는 은 합금(예를 들면, APC 합금), 혹은 Cu 또는 구리 합금(예를 들면, CuCa 합금)을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 전극층(130)은 Ag 또는 Ag 합금을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 전극층(130)은 ITO, IZO, ITZO 또는 ZnOx와 같은 투명 도전성 산화물을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 전극층(130)은 금속막(131) 및 금속 산화물막(132)의 적층 구조를 포함할 수 있다. 예를 들면, 금속 산화물막-금속막의 2층 구조, 또는 금속 산화물막-금속막-금속 산화물막의 3층 구조를 가질 수도 있다.
일부 실시예들에 있어서, 금속막(131)은 상술한 금속, 또는 상술한 금속들의 합금을 포함할 수 잇다. 금속 산화물막(132)은 금속막(131)에 함유된 금속의 산화물, 또는 상술한 투명 도전성 산화물을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 금속막(131) 위에 배치된 금속 산화물막(132)은 투명 도전성 산화물을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 투명 도전성 산화물층에 의해 전극층(130) 내부식성이 향상될 수 있으며, 금속막(131)의 부식 및 손상을 방지할 수 있다. 이 경우, 전극 패턴층(100)은 상부 절연층(140)을 포함하지 않을 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 전극층(130)의 두께는 5nm 내지 400nm일 수 있으며, 예를 들면, 5nm 내지 200nm일 수 있다. 전극층(130)이 박막화됨에 따라, 전극 패턴층(100)의 광학 특성이 향상될 수 있다.
하부 절연층(120)은 전극 패턴층(100)의 베이스 필름 또는 버퍼층으로 제공될 수 있다. 하부 절연층(120)에 의해 전극 패턴층(100)의 내크랙성 등의 기계적 물성 및 안정성이 향상될 수 있다.
상부 절연층(140)은 전극층(130)의 코팅층, 절연층, 보호필름 등으로 제공될 수 있다. 상부 절연층(140)에 의해 전극층(130)에 포함된 금속 또는 금속 산화물의 산화 또는 부식이 방지될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 하부 절연층(120) 및 상부 절연층(140)은 에폭시 수지, 아크릴 수지, 이미드 계열 수지 등과 같은 유기 절연 물질을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 투명 필름이 하부 절연층(120) 및 상부 절연층(140)으로 제공될 수 있다. 예를 들면, 상기 투명 필름은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 수지; 디아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 수지; 폴리카보네이트계 수지; 폴리메틸(메타)아크릴레이트, 폴리에틸(메타)아크릴레이트 등의 아크릴계 수지; 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체 등의 스티렌계 수지; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로계 또는 노보넨 구조를 갖는 폴리올레핀, 에틸렌-프로필렌 공중합체 등의 폴리올레핀계 수지; 염화비닐계 수지; 나일론, 방향족 폴리아미드 등의 아미드계 수지; 이미드계 수지; 폴리에테르술폰계 수지; 술폰계 수지; 폴리에테르에테르케톤계 수지; 황화 폴리페닐렌계 수지; 비닐알코올계 수지; 염화비닐리덴계 수지; 비닐부티랄계 수지; 알릴레이트계 수지; 폴리옥시메틸렌계 수지; 에폭시계 수지; 우레탄계 또는 아크릴우레탄계 수지 등을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 혹은 2 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 하부 절연층(120) 및 상부 절연층(140)의 유전율은 약 2 내지 12 범위로 조절될 수 있다. 상기 유전율이 약 12를 초과하는 경우, 기판(90) 및 외부 환경과의 유전율 편차가 증가하여 전자기파의 굴절 및 반사가 증가할 수 있다. 따라서, 전자기파 투과율이 저하되며, 신호 커버리지 및 게인이 감소할 수 있다. 또한, 구동 주파수가 지나치게 감소하여 고주파 대역에서의 구동이 구현되지 않을 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 전극 패턴층(100)은 점착제층(110)을 더 포함할 수 있다. 점착제층(110)은 기판(90) 및 하부 절연층(120) 사이에 형성될 수 있다. 예를 들면, 전극 패턴층(100)은 점착제층(110)에 의해 기판(90) 상에 부착될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 점착제층(110)은 광학 투명 점착제(Optically clear Adhesive: OCA), 광학 투명 수지(Optically Clear Resin: OCR) 등과 같은 점접착 필름을 포함할 수 있다.
도 4 및 도 5는 예시적인 실시예들에 따른 윈도우 구조체를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 전극 패턴층(100)은 기판(90)의 상면의 일부 영역 상에 형성될 수 있다.
기판(90) 상에서 전극 패턴층(100)이 형성되는 영역의 위치 및 크기는 주변 환경 또는 안테나의 구동 조건들을 고려하여 설계 또는 조절될 수 있다. 예를 들면, 실내외 온도, 습도, 기판의 두께 및 유전율, 주변 구조물, 상기 구조물의 유전율 및 물성, 윈도우 구조체의 높이 및 신호전송 경로, 전자기파의 입사각 및 전송 거리 등을 고려하여 전극 패턴층(100) 및 저방사층(200)이 형성될 수 있다.
예를 들면, 전극 패턴층(100)은 기판(90)의 상면 중 전자기파가 통과하는 영역, 또는 원하는 주파수 대역의 전자기파가 집중되는 영역 등에 배치될 수 있다. 예를 들면, 저방사층(200)은 기판(90)의 상면 중 흑체에서 방출된 열선 또는 에너지가 가장 강하게 전달되는 영역, 또는 복사에 의한 열 흐름이 가장 강한 영역에 배치될 수 있다.
예를 들어, 도 4를 참조하면, 하나의 전극 패턴층(100)이 기판(90)의 일부 영역 상에 할당되며, 저방사층(200)은 전극 패턴층(100)이 형성되지 않은 영역 상에 할당될 수 있다. 도 5를 참조하면, 복수의 전극 패턴층들(100)이 기판(90) 상에서 서로 이격되어 배치될 수 있으며, 저방사층(200)은 전극 패턴층들(100)이 형성되지 않은 기판(90)의 나머지 영역 상에 할당될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 기판(90)의 상면 중 전극 패턴층(100) 및 저방사층(200)이 할당된 영역의 면적은 기판(90) 상면의 전체 면적 중 20% 이상, 30% 이상, 50% 이상, 80% 이상 또는 90% 이상일 수 있다. 전극 패턴층(100) 및 저방사층(200)의 면적은 윈도우 구조체 외부의 적외선 복사 강도, 가시광선 투과율 및 전자기파의 세기 등을 고려하여 조절할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 전극 패턴층(100) 및 저방사층(200)은 실질적으로 기판(90) 상면의 전체 영역에 형성될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 기판(90)의 상면 중 전극 패턴층(100)이 할당된 영역의 면적은 기판(90) 상면의 전체 면적 중 5% 내지 50%일 수 있다. 예를 들면, 전극 패턴층(100)의 면적은 전극 패턴층(100) 및 저방사층(200)의 전체 면적 중 5% 내지 30%, 또는 10% 내지 20%일 수 있다. 상기 범위 내에서 윈도우 구조체의 단열성이 저하되지 않으면서 신호 송수신 효율 및 커버리지가 개선될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 전극 패턴층(100) 및 저방사층(200)은 분리 영역(95)을 통해 서로 이격될 수 있다. 예를 들면, 기판(90) 상에 전극 패턴층(100) 및 저방사층(200)을 형성하고, 전극 패턴층(100)의 둘레를 따라 식각하여 전극 패턴층(100) 및 저방사층(200)을 구분하는 분리 영역(95)을 형성할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 저방사층(200)은 전극 패턴층(100)의 측면에 직접 접촉할 수도 있다(예를 들면, 도 1 참조).
예시적인 실시예들에 따르면, 전극 패턴층(100)의 전극층(130)은 내부에 소정 형상의 슬릿 영역을 가질 수 있다. 따라서, 상기 슬릿 영역의 중심에 전계가 집중될 수 있어 표면 전류 밀도의 불균형한 형성을 방지할 수 있다.
일 실시에에 있어서, 전극층(130)은 슬릿 형상 또는 중공 형상을 갖는 굴절률 조절 패턴들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 전극 패턴층(100)은 전자기파 투과장치, 전자기파 증폭 장치, 필터(filter), FSS(Frequency Selective Surface), RIS(Reconfigurable Intelligent Surface) 등으로 제공될 수 있다.
전극 패턴층(100)이 상기 굴절률 조절 패턴들을 포함함에 따라, 전자기파의 반사 및 간섭으로 인한 소멸을 억제할 수 있다. 따라서, 윈도우 구조체의 전자기파 투과율이 증가할 수 있으며, 안테나 게인 및 커버리지가 향상될 수 있다.
도 6은 도 5의 A 영역을 확대한 개략적인 평면도이다.
도 6을 참조하면, 전극층(130) 또는 굴절률 조절 패턴(134)은 슬릿 영역(138) 및 전극 영역(136)을 포함할 수 있다.
예를 들면, 하부 절연층(120) 상에 도전막을 형성한 후, 상기 도전막의 일부를 부분적으로 식각하여 내부에 슬릿 영역(138)이 형성된 전극층(130)을 형성할 수 있다. 상기 도전막 중 슬릿 영역(138)이 제거되고 남은 영역이 전극 영역(136)으로 정의될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 슬릿 영역(138)은 하부 절연층(120)의 상면이 노출되도록 도전막의 일부를 식각하여 형성될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 슬릿 영역(138)은 원 형상, 다각형 형상(예를 들면, 사각형, 오각형, 육각형, 팔각형 등), 또는 십자 형상을 가질 수 있다. 사용자가 원하는 목적 및 효과에 따라 굴절률 조절 패턴(134) 또는 슬릿 영역(138)의 형상을 적절히 조절할 수 있다.
예를 들면, 전극 패턴층(100)에 입사되는 전자기파의 주파수, 입사각, 또는 적외선, 자외선 및 가시광선 등의 투과율 및 반사율 등을 고려하여 굴절률 조절 패턴들(134) 간 간격, 굴절률 조절 패턴(134)의 형상 및 크기, 슬릿 영역(138)의 모양 및 크기 등이 조절될 수 있다.
예를 들어, 슬릿 영역(138)이 십자 형상을 갖는 경우, 슬릿 영역(138)의 길이(L) 및 두께(W), 굴절률 조절 패턴(134)의 길이(T), 및 굴절률 조절 패턴들(134)간 배열 간격, 주기 등을 통해 전자기파 투과 특성이 조절될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 기판(90)의 평면 방향에서 슬릿 영역(138)의 면적은 상기 전극층(130)의 전체 면적 중 5% 내지 40%일 수 있다. 상기 범위 내에서 윈도우 구조체의 단열성이 향상될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 슬릿 영역(138)의 면적은 기판(90)의 면적, 예를 들면, 전극 패턴층(100) 및 저방사층(200)의 전체 면적 중 2% 내지 20%일 수 있다. 슬릿 영역(138)의 면적이 2% 이상임에 따라, 윈도우 구조체의 전자기파 투과율이 보다 높아질 수 있다. 슬릿 영역(138)의 면적이 20% 이하임에 따라, 윈도우 구조체의 열관류율이 낮아질 수 있으며 단열성이 보다 개선될 수 있다.
전극 영역(136)은 속이 찬(solid) 구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 굴절률 조절 패턴(134) 중 슬릿 영역(138)을 제외한 영역은 속이 찬 패턴으로 형성될 수 있다. 전극 영역(136)이 속이 찬 구조를 갖는 경우, 전극 패턴층(100)에 의해 전자기파 투과율이 향상될 수 있으면서 열 저항 및 단열성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 전극 영역(136)은 원 형상, 다각형 형상(예를 들면, 사각형, 오각형, 육각형, 팔각형 등), 또는 십자 형상을 가질 수 있다. 일 실시예에 있어서, 전극 영역(136)의 형상은 슬릿 영역(138)에 의해 정의될 수 있다. 바람직하게는, 전극 영역(136)은 사각형 형상을 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 전극 영역(136)은 메쉬(mesh) 구조를 포함할 수 있다. 굴절률 조절 패턴(134)이 메쉬 구조를 포함하는 경우, 패턴의 형상이 사용자에게 시인되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 전극 패턴층(100)이 사용자에게 시인되어 심미감을 저해하는 것을 방지할 수 있으며, 투과율 및 광학 특성이 개선될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 메쉬 구조는 단위 셀들이 반복되어 정의될 수 있다. 예를 들면, 상기 단위 셀은 서로 교차하는 도전 라인들에 의해 구획된 공간을 의미할 수 있다.
예를 들면, 상기 단위 셀들은 다각형 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 단위 셀은 정사각형 형상을 가질 수 있다. 그러나, 단위 셀의 형상은 더미 도전 라인들의 형상, 배치에 따라 변경될 수 있다. 예를 들면, 상기 단위 셀은 마름모, 직사각형, 오각형, 육각형 등과 같은 다양한 다각형 형상을 가질 수도 있다.
도 7은 예시적인 실시예들에 따른 윈도우 구조체를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 7을 참조하면, 윈도우 구조체는 전극층에 연결된 전송 선로(160)를 포함할 수 있다.
예를 들면, 저방사층(200) 중 전극 패턴층(100)의 측면으로부터 기판(90)의 일 측까지 연장하는 일부 영역을 식각하고, 상기 식각된 영역 내에 전송 선로(160)를 형성할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 전송 선로(160)에 의해 전극층(130)으로의 급전이 수행될 수 있다. 예를 들면, 전송 선로(160)의 말단은 회로 기판이 연결될 수 있으며, 전극층(130)은 전송 선로(160)에 의해 구동 IC 칩과 연결되어 구동 또는 급전될 수 있다.
전극층(130)은 안테나의 방사체로 제공될 수 있다. 예를 들면, 전극 패턴층(100)이 안테나 유닛 혹은 레이더(radar) 등으로 기능할 수 있다.
안테나의 방사체가 저방사층(200)과 동일층에 배치됨에 따라, 저방사층(200)과 동일 레벨에서 신호 송수신이 수행될 수 있다. 따라서, 저방사층(200)에 의한 신호 손실을 방지할 수 있으며, 안테나 게인 및 커버리지가 확보될 수 있다.
상기 방사체는 예를 들면, 3G, 4G, 5G 혹은 그 이상의 고주파 혹은 초고주파 대역의 공진 주파수를 갖도록 설계될 수 있다. 예를 들면, 상기 방사체의 공진 주파수는 약 0.5 GHz 내지 80 GHz 범위일 수 있다.
상기 방사체는 예를 들면, 직사각형, 정사각형, 사다리꼴, 마름모, 육각형 등의 다각형 플레이트 형상을 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 전송 선로(160)는 전극층(130)과 동일 층 혹은 동일 레벨에 배치될 수 있다. 예를 들면, 전송 선로(160)는 전극층(130)과 실질적으로 일체의 단일 부재로 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 전송 선로(160)는 전극층(130)과 서로 다른 층 또는 레벨에 배치될 수 있다. 전극층(130)은 관통 홀(hole) 또는 비아(via)를 통해 전송 선로(160)와 연결될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 복수의 전극 패턴층들(100)이 기판 상에서 서로 이격되어 배치될 수 있다. 전송 선로들(160)은 전극 패턴층(100)에 포함된 전극층(130) 각각과 연결될 수 있다. 예를 들면, 복수의 방사체가 기판 상에서 어레이 형태로 배열될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 상기 방사체는 상술한 메쉬 구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 전극층(130)은 도전성 메쉬 패턴을 포함할 수 있다. 이에 따라, 패턴의 형상이 사용자에게 시인되는 것을 방지할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 저저항 구현을 위해 전송 선로(160)는 속이 찬(solid) 구조를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 윈도우 구조체는 상기 굴절률 조절 패턴 및 상기 방사체를 함께 포함할 수 있다. 예를 들면, 방사체 및 굴절률 조절 패턴이 하나의 전극 패턴층(100) 내에서 인접하여 배치될 수 있으며, 또는 서로 이격된 복수의 전극 패턴층들(100) 각각에 포함될 수 있다.
도 8은 예시적인 실시예들에 따른 윈도우 구조체의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 기판의 일부 영역 상에 전극 패턴층을 부착한 후, 기판의 나머지 영역 상에 저방사층을 형성할 수 있다.
도 9 내지 도 12는 각각 예시적인 실시예들에 따른 윈도우 구조체의 제조 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 9를 참조하면, 기판(90) 상에 마스크(150)를 위치시킬 수 있다(예를 들면, S10 단계).
마스크(150)는 기판(90)으로부터 쉽게 분리 또는 제거될 수 있는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 마스크(150)는 고분자 수지, 유기 및/또는 무기 절연 물질을 포함할 수 있으며, 또는 마스크(150)로서 보호 필름 등을 사용할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 마스크(150)의 유리전이온도(Tg)는 저방사층(200) 형성 단계에서의 공정 온도, 예를 들어 스퍼터링 공정 시 처리 온도 이상일 수 있다. 예를 들면, 마스크(150)의 유리전이온도는 70℃ 이상, 100℃ 이상, 150℃ 이상, 또는 400℃ 이상일 수 있다. 이에 따라, 저방사층(200) 형성을 위한 가열 처리에서도 마스크(150)의 분해 및 변형을 방지할 수 있으며, 가열 후에도 높은 박리성을 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 마스크(150)는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 고내열 PET, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리이미드(PI), 아크릴계 수지, 실록산계 수지 등을 포함할 수 있다.
마스크(150)의 형성 방법으로 예를 들면 스크린 인쇄법, 그라비아 인쇄법, 플렉소 인쇄법, 오프셋 인쇄법, 잉크젯 코팅법, 디스펜서 인쇄법, 포토리소그래피법, 나노 임프린팅 등을 들 수 있다. 일 실시예에 있어서, 점착제가 도포된 보호 필름을 기판(90) 상에 부착하여 마스크(150)를 형성할 수도 있다.
도 10를 참조하면, 기판(90) 상에 저방사층(200)을 형성할 수 있다. 예를 들면, 기판(90) 상면에 하부 보호층, 금속층 및 상부 보호층을 순차적으로 형성할 수 있다.
저방사층(200)은 기판(90)의 상면 상에 전체적으로 형성할 수 있다(예를 들면, S20 단계).
예를 들면, 저방사층(200)은 기판(90)의 상면 중 마스크(150)가 형성되지 않은 영역 및 마스크(150)를 덮도록 형성될 수 있다.
하부 보호층 및 상부 보호층은 상술한 무기 절연 물질을 포함할 수 있다. 금속층은 상술한 1종 이상의 금속 또는 1종 이상의 금속 산화물 등의 도전성 소재로 형성될 수 있다.
하부 보호층, 상부 보호층 및 금속층 각각은 진공 증착법, 물리적 증착법, 화학적 증착법, 플라즈마 증착법, 플라즈마 중합법, 열 증착법, 열 산화법, 양극 산화법, 클러스터 이온빔 증착법, 스크린 인쇄법, 그라비아 인쇄법, 플렉소 인쇄법, 오프셋 인쇄법, 잉크젯 코팅법, 디스펜서 인쇄법, 포토리소그래피법 등의 방법으로 형성할 수 있다.
예를 들면, 하부 보호층, 상부 보호층 및 금속층 각각은 플라즈마 증착법, 예를 들면, 스퍼터링(sputtering) 공정을 통해 형성될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 전극 패턴층(100) 및 저방사층(200)이 서로 다른 공정 또는 단계에서 형성됨에 따라, 전극 패턴층(100) 및 저방사층(200)이 서로 다른 물질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 전극 패턴층(100)의 전극층(130) 및 저방사층(200)의 도전층(220)은 서로 다른 금속을 포함할 수 있다.
따라서, 전극 패턴층(100) 및 저방사층(200) 각각에 대한 재료 선택이 자유로울 수 있으며, 이에 따라 윈도우 구조체의 단열성 및 전자기파 투과도가 보다 증진될 수 있다. 예를 들면, 전극 패턴층(100)의 전극층(130)은 높은 전자기파 투과율을 갖는 금속, 합금 또는 금속 산화물을 포함할 수 있으며, 저방사층(200)의 도전층(220)은 낮은 열전도율 및 높은 단열성을 갖는 금속, 합금 또는 금속 산화물을 포함할 수 있다.
예를 들면, 저방사층(200)의 도전층(220)은 은(Ag), 니켈(Ni), 크롬(Cr) 등을 포함할 수 있으며, 전극 패턴층(100)의 전극층(130)은 구리(Cu), 구리 산화물(CuOx) 등을 포함할 수 있다.
도 11을 참조하면, 기판(90)으로부터 마스크(150)를 제거할 수 있다(예를 들면, S30 단계).
기판(90)으로부터 마스크(150)를 제거하면서 마스크(150) 상에 형성된 저방사층(200)이 함께 제거될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 마스크(150)는 필 오프(peel-off) 또는 리프트 오프(lift-off) 등을 통해 제거될 수 있으며, 또는 마스크(150)에 선택적으로 습식 에칭 또는 건식 에칭 공정이 수행될 수 있다.
도 12를 참조하면, 기판(90) 상에 전극 패턴층(100)을 부착할 수 있다(예를 들면, S40 단계). 전극 패턴층(100)은 점착제층을 통해 기판(90) 상면 중 마스크(150)가 제거된 영역에 부착될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 하부 절연층(120)이 전극 패턴층(100) 제조를 위한 기재(substrate)로 제공될 수 있다. 예를 들면, 상기 기재는 PET, COP, PC, PEN, PI, PES 등의 수지 기판을 포함할 수 있다.
예를 들면, 하부 절연층(120) 상에 상술한 금속 또는 합금을 포함하는 도전층을 형성할 수 있다. 상기 도전층의 일부 영역을 하부 절연층(120)의 상면이 노출될 때까지 식각하여 전극층(130)을 형성할 수 있다. 상기 식각된 영역은 전극층의 슬릿 영역(138)으로 제공될 수 있다.
상기 전극층(130) 상에 상부 절연층(140)을 형성할 수 있다. 따라서, 하부 절연층(120), 전극층(130) 및 상부 절연층(140)의 적층 구조를 갖는 적층체가 제조될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 전극층(130)의 최상층에 투명 도전성 산화물층이 위치한 경우, 상부 절연층(140) 형성 공정은 생략될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 하부 절연층(120)은 이형층 또는 분리층으로 제공될 수 있다. 예를 들면, 전극 패턴층(100)은 기재 필름을 포함하지 않는 무기재(substrate-less) 구조를 가질 수 있다.
예를 들면, 캐리어 기판 상에 하부 절연층(120), 전극층(130) 및/또는 상부 절연층(140)이 순차적으로 형성될 수 있다. 상기 캐리어 기판으로부터 하부 절연층(120)을 분리하여 하부 절연층(120), 전극층(130) 및/또는 상부 절연층(140)의 적층 구조를 갖는 적층체를 형성할 수 있다.
하부 절연층(120)은 캐리어 기판으로부터 분리 가능한 유기 물질을 포함할 수 있다. 따라서, 필 오프(peel-off), 리프트 오프(lift-off) 등을 통해 하부 절연층(120)을 캐리어 기판으로부터 용이하게 분리시킬 수 있으며, 예를 들면, 레이저 리프트 오프(laser lift-off) 공정을 통해 상기 적층체를 캐리어 기판으로 분리할 수 있다.
상기 제조된 적층체의 하부 절연층(120)의 저면 상에 점착 물질을 도포하여 점착제층(110)이 형성된 전극 패턴층(100)을 제조할 수 있다. 점착제층(110)을 통해 전극 패턴층(100)을 기판(90)에 부착할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 기판(90)으로부터 마스크(150)를 제거하고, 마스크(150)가 제거된 영역 상에 점착 물질을 도포할 수 있다. 상기 점착 물질 상에 상기 제조된 적층체를 부착하여 전극 패턴층(100)을 형성할 수 있다.
기판(90) 상에 저방사층(200)을 먼저 형성한 후에 전극 패턴층(100)을 형성함에 따라, 저방사층(200) 형성에 수반되는 고온 및 가열로 인한 전극 패턴층(100)의 손상 및 열화를 방지할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 전극 패턴층(100)의 측면으로부터 기판(90)의 일 측까지 연장하는 저방사층(200)의 일부 영역을 식각할 수 있다.
상기 식각된 영역 내에 도전 패턴을 형성할 수 있다. 상기 도전 패턴은 상술한 금속, 합금 또는 금속 산화물로 형성될 수 있다. 상기 도전 패턴은 전극층(130)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 예를 들면 전극층(130)의 전송 선로로 제공될 수 있다.
도 13은 예시적인 실시예들에 따른 윈도우 구조체의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 흐름도이다.
도 13을 참조하면, 전극 패턴층(100)을 먼저 형성한 후에 저방사층(200)을 형성할 수 있다.
예를 들면, 기판(90) 상에 전극 패턴층(100)을 형성할 수 있다(예를 들면, S100 단계). 전극 패턴층(100)은 점착제를 통해 기판(90) 상면의 일부 영역에 부착될 수 있다.
전극 패턴층(100)을 형성한 후, 전극 패턴층(100) 상에 마스크(150)를 위치시킬 수 있다(예를 들면, S200 단계). 마스크(150)는 상술한 방법으로 형성될 수 있다.
저방사층(200)은 기판(90)의 상면을 전체적으로 덮도록 형성할 수 있다(예를 들면, S300 단계). 마스크(150)에 의해 전극 패턴층(100)의 손상을 방지하면서 기판(90) 상에 저방사층(200)을 직접 형성할 수 있다.
전극 패턴층(100)으로부터 마스크(150)를 제거하여 윈도우 구조체를 제조할 수 있다(예를 들면, S400 단계).
도 14는 예시적인 실시예들에 따른 윈도우 구조체를 통한 열 전도 및 전파 투과를 설명하기 위한 모식도이다. 도 15는 도 14의 I-I' 단면을 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 14 및 도 15를 참조하면, 상기 윈도우 구조체는 제1 기판(90) (예를 들면, 하부 기판) 및 제2 기판(92)(예를 들면, 상부 기판)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 기판(90) 및 제2 기판(92)은 글래스일 수 있다. 예를 들면, 상기 윈도우 구조체는 복층 유리 형태의 윈도우로 제공될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 기판(90) 및 제2 기판(92) 사이에는 에어(air)층(300)이 형성될 수 있다. 에어층(300)은 공기 또는 아르곤(Ar) 가스를 포함할 수 있다.
제1 기판(90) 및 제2 기판(92) 사이에 에어층(300)이 형성됨에 따라, 윈도우 구조체의 단열 성능이 보다 향상될 수 있다. 예를 들면, 에어층(300)은 전도 및 대류를 통한 열 흐름을 억제할 수 있어, 제1 기판(90) 및 제2 기판(92) 사이에서의 열 전달을 차단할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 제1 기판(90) 및 제2 기판(92) 중 어느 하나 상에 전극 패턴층(100) 및 저방사층(200)이 형성될 수 있다. 전극 패턴층(100) 및 저방사층(200)은 서로 동일 층 또는 동일 레벨에 위치할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 전극 패턴층(100) 및 저방사층(200)은 기판(90, 92)의 에어층(300)과 마주하는 일면 상에 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 전극 패턴층(100)은 제1 기판(90)의 일면 및 제2 기판(92)의 일면 상에 각각 형성될 수 있다. 예를 들면, 복층 윈도우의 경우, 하나의 유리 기판을 통과한 전자기파가 윈도우 내부에서 다른 유리 기판에 의해 반사되어 상쇄 간섭이 발생하거나 소멸될 수 있다. 또한, 유리 기판과 에어층 간 유전율 차이로 인해 전자기파의 위상 변화가 증가할 수 있다.
제1 기판(90) 및 제2 기판(92) 상에 모두 전극 패턴층(100)이 형성됨에 따라 신호 손실을 방지할 수 있으며, 안테나 게인 및 커버리지가 향상될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 기판(90) 상에 형성된 전극 패턴층(100)의 전극층(130)은 굴절률 조절층으로 제공되며, 제2 기판(92) 상에 형성된 전극 패턴층(100)의 전극층(130)은 안테나의 방사체로 제공될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 저방사층(200)도 제1 기판(90)의 일면 및 제2 기판(92)의 일면 상에 각각 형성될 수 있다. 저방사층(200)은 제1 기판(90) 및 제2 기판(92) 각각의 일면 상에서 전극 패턴층(100)과 동일 층 또는 동일 레벨에 위치할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 기판(90, 92) 상에 저방사층(200)이 형성됨에 따라, 열원(heat source)로부터 전달되는 복사선(heat radiation)을 차단할 수 있다. 또한, 저방사층(200)과 동일 레벨에 전극 패턴층(100)이 배치됨에 따라, 예를 들면, 기지국 안테나(AT)로부터 송신된 전자기파(electromagnetic)의 투과율이 함께 향상될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 윈도우 구조체의 열관류율(thermal conduction rate)은 5 W/m2K 이하일 수 있다. 상기 윈도우 구조체는 일반적인 유리 기판보다 낮은 열관류율을 가질 수 있으며, 예를 들면, 2.5 W/m2K 이하, 2.0 W/m2K 이하, 1.8 W/m2K 이하, 1.65 W/m2K 이하의 열관류율을 가질 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 윈도우 구조체의 28GHz에서의 전파 투과도(transmission)는 -14dB 이상일 수 있다. 상기 윈도우 구조체는 일반적인 유리 기판보다 높은 전자기파 투과율을 가질 수 있으며, 예를 들면, 28GHz의 주파수에서 -13dB 이상, -12dB 이상 또는 -10db 이상의 투과율을 가질 수 있다.
예를 들면, 상기 윈도우 구조체는 버스, 지하철 등의 대중 교통의 창문, 건축물, 윈도우, 차량, 장식용 조형물, 안내용 표지판(예를 들면, 방향 표시판, 비상구 표시판, 비상등) 등과 같은 다양한 구조체, 대상체에 적용될 수 있다.
상기 윈도우 구조체에 의해 예를 들면, 단열성 및 에너지 효율이 향상되면서 안테나 또는 레이더에 의한 신호 송수신 효율이 증가하여 방사 신뢰성 및 안테나 게인이 향상될 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실험예
실시예 1
도 14 및 도 15에 도시된 구조의 윈도우 구조체를 제작하였다. 상부 기판 및 하부 기판으로 각각 1m×1.8m의 글래스(두께 6t)를 사용하였으며, 전극 패턴층 및 저방사층은 하부 기판 상에 형성되었다. 전극 패턴층의 크기는 0.6m×0.6m로 설정되었다.
구체적으로, 전극 패턴층의 전극층은 IZO/APC/IZO의 3층 구조로 형성되었으며, 굴절률 조절 패턴은 도 6에 도시된 구조를 갖도록 형성되었다. 굴절률 조절 영역의 길이(T)는 22m이고, 슬릿 영역의 길이(l)는 20.5mm이고, 슬릿 영역의 너비(w)는 1mm이다.
저방사층의 도전층은 NiCr/Ag/NiCr의 3층 구조로 형성되었다.
상부 기판 및 하부 기판의 면적은 각각 1.80m2, 전극 패턴층의 면적은 0.36m2, 저방사층의 면적은 1.76m2이다. 식각 영역의 면적은 0.04m2로 하부 기판 전체 면적 중 약 2.22%이다.
비교예 1
윈도우 구조체로 전극 패턴층 및 저방사층이 형성되지 않은 복층 구조의 글래스(두께 6t, 크기 1m×1.8m)를 사용하였다.
비교예 2
하부 기판 상에 전극 패턴층을 형성하지 않고, 저방사층을 1.80m2의 면적으로 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 윈도우 구조체를 제작하였다.
비교예 3
하부 기판 상에 저방사층을 형성하지 않고, 전극 패턴층을 1.80m2의 면적으로 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 윈도우 구조체를 제작하였다. 식각 영역의 면적 0.2m2으로, 하부 기판 전체 면적 중 약 11.1%이다.
비교예 4
하부 기판 상에 1.80m2의 면적의 저방사층을 형성하고, 상기 저방사층 상에 0.36m2의 면적의 전극 패턴층을 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 윈도우 구조체를 제작하였다.
전파 투과 손실 평가
윈도우 구조체에 대한 전파 투과량을 평가하였다. 전자기파는 하부 기판의 저면에서 상부 기판의 상면을 향하도록 조사하였으며, 전파 투과 손실은 28GHz 내지 29GHZ의 주파수 영역에서 공기에서의 투과량에 대한 상대적인 값으로 측정하였다.
EVM(error vector magnitude) 평가
윈도우 구조체로 인한 신호 왜곡을 측정하였다. 벡터 신호발생기(M9384B VXG)와 신호 분석기(N9040B UXA)를 이용하여 64-QAM 변조 방식 및 28GHz 내지 29GHZ의 주파수 영역에서의 신호의 왜곡 정도를 EVM으로 평가 확인하였다. 포커스 타입(Focusing Type) 안테나 기준 Focal Length 270mm 환경에서 측정하였으며, 전자기파의 입사 방향은 하부 기판의 저면에서 상부 기판의 상면을 향하도록 하였다. 신호분석기 내에서 QAM 변조 처리된 데이터가 표시된 IQ-Plot으로 오차 수준을 확인하였다. EVM(%)은 채널 신호의 평균(RMS) 파워를 기준 파워로 하여 기준 파워에 대한 오차의 제곱근으로 계산하였다.
방사율 및 열관류율 측정
윈도우 구조체의 방사율은 적외선 분광기(FT-IR)를 통해 KS L 2514에 의거하여 측정하였다. 윈도우 구조체의 열관류율은 측정된 방사율을 이용하여 KS L 2003:2013에 의거하여 측정하였다.
평가 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
투과 손실
(dB)		 EVM
(%)		 방사율 열관류율
(W/m2K)
실시예 1 -2.9 1.83 0.63 4.99
비교예 1 -4.0 1.83 0.837 5.83
비교예 2 -40.3 21.30 0.004 3.12
비교예 3 -2.7 1.83 0.830 5.79
비교예 4 -40.6 22.10 0.004 3.10
표 1을 참조하면, 실시예 1의 윈도우 구조체는 28GHz에서의 전자기파 투과도가 높았으며, 낮은 열관류율을 나타내었다. 글래스 상에 저방사층 및 전극 패턴층이 동일 레벨에서 함께 형성됨에 따라, 윈도우 구조체의 신호 효율 및 단열성이 함께 향상되었다.
비교예들의 경우, 윈도우 구조체가 낮은 전자기파 투과도를 갖거나, 높은 열관류율을 가졌다.
예를 들면, 비교예 1의 윈도우 구조체는 저방사층 및 전극 패턴층을 포함하지 않고 복층 유리 기판만을 포함함에 따라, 신호 효율 및 단열성이 모두 저하되었다. 또한, 비교예 2 및 3의 윈도우 구조체는 각각 전극 패턴층 또는 저방사층을 결여함에 따라, 낮은 신호 효율을 갖거나 높은 열관류율을 가졌다.
비교예 4의 윈도우 구조체는 전극 패턴층 및 저방사층이 적층된 구조를 가지고 있어 낮은 전파 투과도, 예를 들면, -40dB 이하의 투과 손실을 나타내었다.

Claims (19)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 배치된 전극 패턴층; 및
    상기 기판 상에서 상기 전극 패턴층과 동일층에 배치되며, 상기 전극 패턴층보다 낮은 방사율(emissivity)을 갖는 저방사층을 포함하는, 윈도우 구조체.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 전극 패턴층은,
    상기 기판 상에 배치된 하부 절연층; 및
    상기 하부 절연층 상에 배치된 전극층을 포함하는, 윈도우 구조체.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 기판 및 상기 하부 절연층 사이에 배치된 점착제층을 더 포함하는, 윈도우 구조체.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 전극층은 금속막 및 금속 산화물막의 적층 구조를 포함하며,
    상기 전극 패턴층은 상기 전극층 상에 배치된 상부 유기층을 더 포함하는, 윈도우 구조체.
  5. 청구항 2에 있어서, 상기 저방사층은,
    상기 기판 상에 배치된 하부 보호층;
    상기 하부 보호층 상에 배치된 도전층; 및
    상기 도전층 상에 배치된 상부 보호층을 더 포함하는, 윈도우 구조체.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 전극층 및 상기 도전층은 서로 다른 금속으로 형성된, 윈도우 구조체.
  7. 청구항 2에 있어서, 상기 전극층은 슬릿 영역 및 상기 슬릿 영역을 제외한 전극 영역을 포함하는, 윈도우 구조체.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 전극 영역은 십자 형상, 원 형상 또는 다각형 형상을 갖는, 윈도우 구조체.
  9. 청구항 7에 있어서, 상기 슬릿 영역의 면적은 상기 전극 패턴층 및 상기 저방사층의 전체 면적 중 2% 내지 20%인, 윈도우 구조체.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 전극 패턴층과 전기적으로 연결된 전송 선로를 더 포함하며, 상기 전극 패턴층은 안테나 유닛으로 제공되는, 윈도우 구조체.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 전극 패턴층 및 상기 저방사층 상에 배치된 상부 기판; 및 상기 전극 패턴층 및 상기 저방사층과 상기 상부 기판 사이에 형성된 에어층을 더 포함하는, 윈도우 구조체.
  12. 기판의 상면의 일부 영역 상에 마스크를 배치하는 단계;
    상기 기판의 상기 상면 상에 저방사층을 형성하는 단계;
    상기 기판으로부터 상기 마스크를 제거하는 단계; 및
    상기 기판의 상기 마스크가 제거된 영역 상에 전극 패턴층을 형성하는 단계를 포함하는, 윈도우 구조체의 제조 방법.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 전극 패턴층은 점착제층을 통해 상기 기판 상에 부착되는, 윈도우 구조체의 제조 방법.
  14. 청구항 12에 있어서, 상기 전극 패턴층은 하부 절연층, 상기 하부 절연층 상에 형성된 전극층 및 상기 전극층 상에 형성된 상부 절연층을 포함하는, 윈도우 구조체의 제조 방법.
  15. 청구항 12에 있어서, 상기 저방사층은 스퍼터링(sputtering) 공정을 통해 상기 기판의 상기 상면을 덮도록 형성되는, 윈도우 구조체의 제조 방법.
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 마스크의 유리전이온도는 상기 스퍼터링 공정의 처리 온도 이상인, 윈도우 구조체의 제조 방법.
  17. 청구항 12에 있어서, 상기 전극 패턴층의 일 측면으로부터 상기 기판의 일 측까지 연장하는 상기 저방사층의 일부 영역을 식각하고, 상기 식각된 영역 내에 전송 선로를 형성하는 단계를 더 포함하는, 윈도우 구조체의 제조 방법.
  18. 청구항 17에 있어서, 상기 전송 선로에 의해 상기 전극 패턴층에 대한 급전이 수행되며, 상기 전극 패턴층은 안테나 유닛으로 제공되는, 윈도우 구조체의 제조 방법.
  19. 기판의 상면의 일부 상에 전극 패턴층을 배치하는 단계;
    상기 전극 패턴층 상에 마스크를 배치하는 단계;
    상기 기판의 상기 상면 상에 저방사층을 형성하는 단계; 및
    상기 전극 패턴층으로부터 마스크를 제거하는 단계를 포함하는, 윈도우 구조체의 제조 방법.
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