위상지연 필름을 이용한 가시광 투과율 가변형 스마트윈도우 제작

Fabrication of Visible Light Transmittance-variable Smart Windows Using Phase Retardation Films

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.