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위상지연 필름을 이용한 가시광 투과율 가변형 스마트윈도우 제작
김일구,양호창,박영민,홍영규,이승현 한국마이크로전자및패키징학회 2022 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.29 No.4
위상지연 필름을 이용하여 가시광선 투과도 제어가 가능한 스마트윈도우 제작 기술을 제안한다. 위상지연 필름의 phase retardation(Γ)이 π/2(Δn·d = λ/4)인 경우 선편광을 원편광으로 변환시켜줄 수 있으며, 서로 다른 배향각도를 갖는두 장의 λ/4 위상지연 필름을 이용하여 광투과 모드(45°/-45°)와 광차단 모드(45°/45°) 제어가 가능한 스마트윈도우를 제작할 수 있다. 본 연구에서는 복굴절 물질인 reactive mesogen (RM)의 두께에 따른 retardation 특성(Δn·d)을 평가함으로써Δn·d가 λ/4인 위상지연 필름을 제작하였다. 서로 다른 Δn·d 값을 갖는 위상지연 필름이 적용된 스마트윈도우의 광차단 특성을 평가한 결과, λ/4 위상지연 필름 기반의 스마트윈도우에서 가장 높은 광차단율(≥20%)을 보였다. 이를 통해 Δn·d의값이 λ/4 일 때 위상지연 효과가 가장 높다는 것을 확인하였으며, λ/4 위상지연 필름을 적용하여 150×150 mm2 크기의 스마트윈도우를 구현하였다. A fabrication process of smart windows with controllable visible light transmittance by using retardation films is proposed. The λ/4-phase retardation films that can convert a linearly polarized light into circularly polarized light are achieved through photo-alignment layers and reactive mesogen (RM) coating process. Two sheets of the fabricated retardation films with different orientation angles induced to light transmission mode (45°/-45°) and light blocking mode (45°/45°) for visible wavelength. We evaluated retardation characteristics according to the thickness of the birefringent RM material and found out the optimal condition for the film with Δn·d of λ/4-phase. The proposed structure of the smart window exhibited the light blocking ratio improved by more than 20% in the visible wavelength (380 nm to 780 nm). Finally, it was confirmed that the feasibility of the window structure by applying to a prototype for a smart window with a size of 150 × 150 mm2.
λ/2 Retardation Film을 이용한 3단계 투과율 가변 스마트윈도우 제작
김일구,양호창,박영민,서요한,홍영규,이승현 한국마이크로전자및패키징학회 2023 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.30 No.3
본 연구에서는 Reactive mesogen (RM) 기반 λ/2 위상지연 필름과 편광필름을 이용하여 3단계로 투과율 가변이가능한 스마트윈도우 제조 기술을 제안한다. λ/2 위상지연 필름은 위상차 (Γ) 값이 π (Δn·d=λ/2)이며, 위상지연 필름에 입사된 빛의 진행방향을 필름의 광축에 대칭된 각도로 변환시키는 특징이 있다. 위상지연 필름의 Δn·d 값이 λ/2에 근접할수록 변환 특성이 우수하기 때문에 본 연구에서는 복굴절 물질인 RM 두께별 retardation (Δn·d) 특성 평가를 통해 Δn·d가 λ/ 2(=275 nm@550 nm)에 근접한 276.1 nm의 값을 갖는 위상지연 필름을 제작하였다. 최종적으로 (편광필름)/(유리기판)/(배향막)/(λ/2 retardation film) 구조의 스마트윈도우를 제작하여 투과모드, 반투과모드, 차단모드에서의 광 투과 특성을 평가하였다. 평가결과 투과율은 각각 35.8%, 27.8%, 18.2%의 값을 나타내었으며, 이를 통해 λ/2 위상지연 필름을 이용하여 3 단계로 투과율 제어 가능함을 확인하였다. 또한 150×200 mm2 크기의 스마트윈도우를 구현함으로써 건축물, 자동차 등 다양한 분야의 활용 가능성을 확인하였다. A fabrication of smart windows with controllable visible light transmittance in three steps by using λ/2 retardation films based on a reactive mesogen (RM) material and polarizing films is demonstrated. The phase retardation films with a Δn·d value of λ/2 (λ: wavelength) convert the direction of a traveling light to the optical axis of the film symmetrically. In this work, the retardation characteristics according to the RM thickness were evaluated and henceλ/2 phase retardation film can be fabricated. The phase retardation film with Δn·d of 276.1 nm, which is close to λ/2 (=275 nm @550 nm), was fabricated. The light transmittance of a smart window with the structure of (polarizing film)/(glass)/(alignment layer)/(λ/2 retardation film) was measured in the transmission mode, half mode and blocking mode. The evaluation results show that the transmittance of the smart window can be controlled in three steps with 35.8%, 27.8%, and 18.2% at each mode, respectively. In addition, by fabricating a smart window with a size of 150×200 mm2, the feasibility of use in various fields such as buildings and automobiles was verified.