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調光玻璃。原圖鏈接

調光玻璃也被稱為「智能玻璃」、「智慧玻璃」。根據調光效果的功能材料分類,可分為聚合物分散液晶型(Polymer Dispersed Liquid Crystals, PDLC)、電致變色型(Electrochromic materials, EC)和分散粒子型(suspended particle device, SPD),其中聚合物分散液晶型調光玻璃是目前應用最多的一種調光玻璃,也常被稱為「電控液晶玻璃」。

類型

聚合物分散液晶型調光玻璃

應用程度最廣的聚合物分散液晶型調光玻璃,它包含有一層10~20微米厚度的聚合物分散液晶材料層,並通過交流電對其驅動。當關閉電源時,分散在多孔聚合物中的液晶分子會呈現不規則散布狀態,使射入的光線發生強烈的散射,此時調光玻璃呈現毛玻璃狀態,霧度(Haze)很高;通電後,液晶分子則呈現整齊排列,穿過其中的光線基本不發生散射,保持原有的傳播方向透過玻璃,此時調光玻璃呈現透明狀態,透明度(clarity)很高。

在額定工作電壓以內,玻璃的霧度/透明度可以通過改變電壓幅值進行調節。一般來說,兩種狀態之間的切換非常迅速。

早期由於製造成本居高不下,導致聚合物分散液晶型調光玻璃大多僅能面向高端市場,用作隱私保護。如在高檔休閒及公務場所,用於隱私保護領域;部份嬰兒室或月子中心也使用調光玻璃,探嬰時將電源打開,玻璃即由乳白色霧化狀態轉變為透明狀態。

電致變色型調光玻璃

電致變色型調光玻璃中包含有一層電致變色材料。所使用材料,多為基於氧化鎢的無機材料類型,目前亦有公司正在開發有機材料類型的電致變色材料。其變色原理,是通過輸入電流來改變材料中離子的價態或分子的氧化態,從而改變材料的顏色。因此該型玻璃使用直流電驅動,顏色變深或變淺,直流電流向相反。該型玻璃在顏色變化前後,透明狀態並不隨之改變,即使顏色非常深,玻璃仍然是透明的。

另外,該型玻璃改變顏色需要持續通電幾秒至幾分鐘時間,但維持任何一個狀態,均不需要通電來維持,因此具有多穩態特性。

由於電致變色材料不能長時間接觸氣和氣,因此該型玻璃必須在無水無氧條件下裁切並完成邊緣隔絕處理,因此目前電致變色型調光玻璃的市場售價仍然較高,市場推廣較慢。

分散粒子型調光玻璃

分散粒子型調光玻璃中包含有一層分散粒子功能層。該層材料中,具有電荷極性的棒狀微粒懸浮分散在微膠囊內的液體材料中。未施加驅動電壓時,無規分散的棒狀粒子可充分吸收射入玻璃的可見光,因此玻璃呈深色;而當施加交流電壓時,微粒被取向至垂直於玻璃表面的方向,較少吸收透過光線,因此玻璃呈淺色至接近無色狀態。

此型調光玻璃的核心技術最早由Research Frontiers Inc.開發並持有,該公司通過產品銷售許可證的方式,向包括日立化成、板硝子、皮爾金頓等公司提供經營授權。由於其對電壓的響應速度快、可變色、耐候性能較好、成本適中等特點,該型調光膜被汽車廠商應用於高端汽車的天窗,如邁巴赫、雷克薩斯、梅賽德斯-奔馳等品牌,使用該型調光玻璃做為天窗。由於技術專利高度集中於一家公司,而且技術開發難度較高,因此該型調光玻璃目前的價格仍然較高。

商業化

SAGE公司最早將其商業化,並成功實施包括拉羅謝爾大學(Université de La Rochelle)圖書館頂棚、基梅爾表演藝術中心(Kimmel Center For The Performing Arts)頂棚及外立面等諸多成功案例。由於廠商產業技術進步,聚合物分散液晶型調光玻璃的市場售價逐年下降,市場銷量得到快速增長,該型調光玻璃已開始逐漸向中端市場普及,應用方案也從單一的隱私保護,發展為隱私保護與畫面投影。

應用場合

調光玻璃,全名是電控調光玻璃,顧名思義,是一種利用通電來調節光線視線的玻璃。電控調光玻璃其實是將高科技液晶膜安裝在兩層玻璃之間,高溫高壓加工成夾層玻璃。具有「通電透明,斷電霧化」的作用!關閉電源時玻璃內的液晶分子不規則散布,因此光線無法透過,玻璃呈乳白色;通電時,液晶分子整齊排列,光線可以射入,玻璃呈透明狀!調光玻璃通過電控制液晶分子的聚合,從而起到保護隱私、投影、保持室內通透的作用![1]

調光玻璃常見於賓館酒店的衛浴玻璃隔斷、辦公場所玻璃隔斷、玻璃幕牆商廣投影、汽車後擋風玻璃商廣投影等場合。由於其斷電時會阻隔視線,因此在大多數國家並不被允許用作汽車等交通工具的擋風玻璃,但可以用於房車、高鐵等車輛的非關鍵部位。

中國大陸高鐵車輛中部分採用了該型調光玻璃,安裝在商務艙與駕駛室之間,以此為商務艙旅客提供更好的視野(但目前限於安保要求,這些玻璃在車輛行駛過程中並未被允許開啟至透明狀態)。

技術開發

台灣已有廠商-日揚研發智能膜及調光玻璃,可使用在戶外玻璃的互動投影智能膜!材料結構上打破以往智能調光膜與調光玻璃的限制,產品適用於長期與陽光接觸的場所,同時在高溫潮濕的環境中亦可使用。電控薄膜所使用的獨家專利 PEDOT 材質,是可商業化生產的導電高分子中,同時確保高導光率和低阻值的原材料,有效抵抗熱能光線,製程中通過嚴格耐候性檢驗,在品質、應用層面以及耐用度上都非常穩定。其電控薄膜可隔絕 100%的紫外線與 90%以上的紅外線,95%遮光,保護隱私,其霧度與透度及可視角皆遠遠高於ITO材質的智能膜與調光玻璃。

日揚電控薄膜為現今市場上投影成像最接近電視螢幕之高解析度薄膜。高解析度色彩投影薄膜搭配投影機產品的開發運用,作為戶外廣告曝光用途滿足不規則形狀之需求,取代單價高昂之大尺寸電視,及節省重複美工輸出之成本。

透光性及彎曲性

這款輕薄的互動智能調光膜,不僅因此提升了整體的透光性,同時富有可撓性及彎曲性,顛覆了一般市面上ITO智能膜與調光玻璃經過撓曲會發生電阻上升,甚至斷線的缺點。其彎曲性大幅增加產品在各項領域應用如:戶外廣告建築設計及工業產品上。

便利與節能

一般市面上的 ITO 智能調光膜需 65V 才能作動,且需安裝變壓器,安裝過程必須考量變壓器放置位置,ITO材質智能膜或調光玻100%都是陸製,其變壓器品質不一,長時間使用可能有導致爆裂引起火災,不可不慎!而日揚電控薄膜作動電壓可在AC60V~220V,不需安裝變壓器,且開關次數壽命高達1,500萬次,一平方米大小的日揚電控薄膜用電量僅8W,比LED燈泡還要省電,兼具安全節能耐用。[2]

參考資料