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Jul 21, 2023

프라이버시 응용을 위한 회절액정 스마트 윈도우 시뮬레이션

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 11384(2022) 이 기사 인용 1691 액세스 4 인용 1 Altmetric Metrics 세부 정보 단일 기판을 사용하여 간단한 2차원 분석을 시연합니다.

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 11384(2022) 이 기사 인용

1691 액세스

4 인용

1 알트메트릭

측정항목 세부정보

단일 기판을 사용하여 옥토토르프 전극이 있는 간단한 2차원(2D) 위상 격자 셀을 시연합니다. 모든 방향에서 큰 공간적 위상차로 인해 제안된 격자 셀은 불투명 상태에서 높은 헤이즈 값(76.7%)을 갖습니다. 또한, 높은 가공성, 빠른 응답 시간, 낮은 작동 전압 등 1차원(1-D) 위상 격자 셀의 장점을 가지고 있습니다. 또한, 제안된 격자 셀은 2차원 격자 셀보다 응답 시간이 더 빠르다(1차원 격자 셀과 비교). 모든 전기광학 매개변수는 상용 모델링 도구를 사용하여 계산되었습니다. 결과적으로 우리는 제안된 격자 셀이 가상 현실(VR)/증강 현실(AR) 시스템 또는 빠른 응답 시간을 가진 윈도우 디스플레이에서 응용 프로그램을 찾을 수 있을 것으로 기대합니다.

스마트 윈도우는 전기변색, 광변색, 열변색, 부유 입자 및 액정(LC) 장치에서 햇빛과 태양열의 투과율을 제어하는 ​​것으로 보고되었습니다1,2,3,4,5,6,7,8,9,10. LC 장치는 특히 빠른 응답 시간과 빛의 산란, 흡수 또는 반사를 조정하는 기능의 이점을 누리는 반면, 다른 스마트 창은 빛의 흡수만 제어할 수 있습니다11,12,13,14,15,16,17,18,19,20, 21,22,23,24,25. LC 창은 광 산란을 제어하여 개인 정보 보호 애플리케이션, 증강 현실(AR), 가상 현실(VR) 및 투명 디스플레이에 활용할 수 있습니다. LC의 폴리머 구조, 키랄 도펀트 및 이온을 사용하여 광 산란을 유도할 수 있습니다. 그러나 이러한 장치에는 높은 작동 전압, 느린 응답 시간, 신뢰성 부족 등 몇 가지 제한 사항이 있습니다23,29.

이러한 단점을 극복하기 위해 스마트 윈도우용 LC 격자 장치가 개발되었습니다. LC 위상 격자를 사용한 광 회절은 광 산란과 동일하지 않지만 헤이즈 제어에 동일한 영향을 미칩니다. 이 제품은 투명한 조건에서 헤이즈 감소와 넓은 시야각, 낮은 작동 전압, 빠른 응답 시간 등 헤이즈 제어 측면에서 다양한 이점을 제공합니다. 그러나 헤이즈 값이 51%로 낮기 때문에 1차원(1-D) 응용 분야에서는 광범위하게 사용되지 않습니다. 이러한 단점을 극복하기 위해 교차된 깍지형 전극이 있는 상단 및 하단 기판으로 구성된 2차원(2-D) LC 위상 격자 장치가 제안되었습니다. 헤이즈 값은 83.8%로 상당히 높았습니다. 반면, 2차원 격자 셀은 느린 꺼짐 응답 시간, 높은 작동 전압, 실제로 상부 및 하부 깍지형 전극을 수직으로 일치시키기 어렵기 때문에 제조에 문제가 있는 등 심각한 단점을 가지고 있습니다.

본 연구에서는 단일 기판에 옥토토르프 전극이 있는 간단한 2D LC 위상 격자 셀을 시연합니다. 제안된 격자 셀은 방위각에 관계없이 상당한 공간적 위상차로 인해 불투명 상태(76.7%)에서 높은 헤이즈 값을 가지며, 제작이 용이하고 응답 시간이 빠르며 1차원 격자 셀의 장점을 갖습니다. 낮은 작동 전압. 제안된 격자 셀은 빠른 응답이 요구되는 VR/AR 시스템이나 윈도우 디스플레이에 사용될 수 있다.

상용 모델링 프로그램인 TechWiz LCD 3D(Sanayi System Co., Ltd., Korea)를 이용하여 LC 격자 셀의 전기광학 특성을 추정하였다. 제안된 격자 셀의 표현으로 하단 기판의 공통 전극, 패시베이션 층 및 패턴화된 전극이 그림 1a에 표시됩니다. 옥토소프의 수직 및 수평 트랙은 서로 연결되어 있습니다. 초기 수직 정렬된 LC 분자는 패턴화된 옥토소프 전극(그림 1b)을 사용하여 전기장 방향을 따라 아래로 기울어져 수직 및 수평 방향을 따라 상당한 공간 위상차가 발생합니다. 또한, 상당한 공간적 위상차에 의해 생성된 회절 효과로 인해 제안된 격자 셀은 불투명한 상태로 전환될 수 있었습니다. 검은 점선은 LC가 방향을 지정하지 않고 폴리머 벽 역할을 하는 가상 벽을 나타냅니다(그림 1a).