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智慧节能窗面面观
电湿润VS.液晶玻璃

【作者: 朱致宜】2010年07月08日 星期四

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双眼的另外一个名字,被唤作「灵魂之窗」,透过窗户,我们能够看见另一个空间的视野。不过,现代窗户多以玻璃基板制成,不如双眼轻轻闭合就能隔绝眼前风景那般灵活;而必须以另外加挂窗帘或扇页的方式,否则,透明清亮的玻璃,虽然能尽览窗外风景,但屋内动态,也被外界窥探无遗。



新技术往往能带来新的应用,过去我们若决定让玻璃本身具有防窥功能,也就同时注定它与原先的透明清亮彻底绝缘。不过,工研院利用电湿润技术(EWD),搭配太阳能薄膜电池,打造具备电子窗帘功能的智慧节能窗。



电子纸新应用 模拟百叶窗开合


《图一 工研院电湿润技术开发之智慧节能窗于2010台湾光电展中展出。 》


电湿润属于电子纸技术的一种,利用液晶中油墨与水互不相溶的特性,以通电后的表面电荷分布改变以进行显示切换。同样投入此领域研究的厂商liquivista,就将电湿润技术应用于电子书彩色化之上。



工研院显示中心自95年起投入电湿润技术研发,配合RGB喷​​墨制程,以喷涂图案模拟百叶窗开阖状态,达到电子窗帘的遮蔽效果,转换时间约12~13毫秒,并有8种切换模式。由于仍处于初步研发阶段,单片面积仅30X30CM,工研院显示中心副组长胥智文表示,目前仍在持续研发,预计今年(2010)年底将能显示简单的图案资讯,这款电子窗帘,未来将逐步朝向数位电子看板的目标迈进。



这款于光电展中曝光的电子窗帘也拥有电子纸的特性-耗电量低;只需要20伏特以下的低驱动电压即可。同时也结合工研院自行研发的太阳能薄膜电池,不需要另外接上电源即可运作。材料部分,现有的油墨材料进行纯化就能直接应用,面对市场的时间相对加快,今年内可望进展至填充不同的颜色,未来并将导入In-jek Printing制程。



《图二 EWD显示技术原理》


液晶玻璃 调整不透明程度


如果不要求具备数位电子看板功能,事实上,工研院也已经研发出一款本身就具备调光功能的液晶玻璃,可调整玻璃的不透明程度。



这款窗户是以多层结构方式,在两片玻璃中间加上奈米级液晶,并于边框加上透明导电膜。透过电流开关,可以改变液晶分子的排列组合,当液晶规则排列,光线得以通过,此时的玻璃透明洁净;但当液晶呈现不规则排列状态,则光线受到阻挡,窗内隐私不会被外人窥探。



液晶玻璃的关键技术在于玻璃胶合过程是否掌握正确的压力、温度及时间。如果液晶玻璃内出现气泡等胶合不密情形,将影响导电后的调光果效果。若再进阶,使用电压微调旋钮或温控器,则能进一步调整细微的透明程度及雾状效果,控制室内吸入的热能。此外,工研院南分院也研发「软性电致变色制程」,以ITO/PET为透明导电基材,更可透过R2R制程大量生产,比起液晶玻璃的电控变色技术,成本更低。



智慧窗户应用多元


无论是电湿润技术的电子窗帘或是液晶玻璃,可说是以不同技术手法,达成「优化既有生活」的目标。由于电子窗帘可轻易改变己身的透明度及颜色,而不须要其他外加物件,在目前的生活中,最基础的应用就是住宅。客厅、浴室可不用再顾忌隐私问题,采取大面积的玻璃隔间,享有大面积的采光,必要时也能拥有隐私空间。同样的应用模式,办公空间也能如法炮制,让透明隔间与白板、投影屏幕合为一体。



《图三 如果窗户是建筑中最重要的构件,新科技又岂能放任它数十年只是一片玻璃尔尔? 》


此外,工研院材化所金志龙表示,在需要常常清扫、避免灰尘的医疗机构,婴儿房、加护病房的探视窗,也是智慧窗户的市场目标。待这些技术真正进入商业化之后,目前商机昌旺的数位电子看板,也是智慧窗户意欲触及的领域。



目前,这些关于窗户的技术新应用都还没走入量产的阶段。现实中,我们只能重复拆洗窗帘,或让隔热贴纸打坏了玻璃原有的窗明几净。如果它们能够真正走入市场,或许,人们将舍不得缩小窗户的体积,或在窗户上加装如囚的铁窗。如果窗户真是建筑中最重要的构件,那么,进化它,绝对是相当地必要了。



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