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智慧節能窗面面觀
電濕潤VS.液晶玻璃

【作者: 朱致宜】   2010年07月08日 星期四

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雙眼的另外一個名字,被喚作「靈魂之窗」,透過窗戶,我們能夠看見另一個空間的視野。不過,現代窗戶多以玻璃基板製成,不如雙眼輕輕閉合就能隔絕眼前風景那般靈活;而必須以另外加掛窗簾或扇頁的方式,否則,透明清亮的玻璃,雖然能盡覽窗外風景,但屋內動態,也被外界窺探無遺。



新技術往往能帶來新的應用,過去我們若決定讓玻璃本身具有防窺功能,也就同時注定它與原先的透明清亮徹底絕緣。不過,工研院利用電濕潤技術(EWD),搭配太陽能薄膜電池,打造具備電子窗簾功能的智慧節能窗。



電子紙新應用 模擬百葉窗開闔


《圖一 工研院電濕潤技術開發之智慧節能窗於2010台灣光電展中展出。》


電濕潤屬於電子紙技術的一種,利用液晶中油墨與水互不相溶的特性,以通電後的表面電荷分佈改變以進行顯示切換。同樣投入此領域研究的廠商liquivista,就將電濕潤技術應用於電子書彩色化之上。



工研院顯示中心自95年起投入電濕潤技術研發,配合RGB噴墨製程,以噴塗圖案模擬百葉窗開闔狀態,達到電子窗簾的遮蔽效果,轉換時間約12~13毫秒,並有8種切換模式。由於仍處於初步研發階段,單片面積僅30X30CM,工研院顯示中心副組長胥智文表示,目前仍在持續研發,預計今年(2010)年底將能顯示簡單的圖案資訊,這款電子窗簾,未來將逐步朝向數位電子看板的目標邁進。



這款於光電展中曝光的電子窗簾也擁有電子紙的特性-耗電量低;只需要20伏特以下的低驅動電壓即可。同時也結合工研院自行研發的太陽能薄膜電池,不需要另外接上電源即可運作。材料部分,現有的油墨材料進行純化就能直接應用,面對市場的時間相對加快,今年內可望進展至填充不同的顏色,未來並將導入In-jek Printing製程。



《圖二 EWD顯示技術原理》


液晶玻璃 調整不透明程度


如果不要求具備數位電子看板功能,事實上,工研院也已經研發出一款本身就具備調光功能的液晶玻璃,可調整玻璃的不透明程度。



這款窗戶是以多層結構方式,在兩片玻璃中間加上奈米級液晶,並於邊框加上透明導電膜。透過電流開關,可以改變液晶分子的排列組合,當液晶規則排列,光線得以通過,此時的玻璃透明潔淨;但當液晶呈現不規則排列狀態,則光線受到阻擋,窗內隱私不會被外人窺探。



液晶玻璃的關鍵技術在於玻璃膠合過程是否掌握正確的壓力、溫度及時間。如果液晶玻璃內出現氣泡等膠合不密情形,將影響導電後的調光果效果。若再進階,使用電壓微調旋鈕或溫控器,則能進一步調整細微的透明程度及霧狀效果,控制室內吸入的熱能。此外,工研院南分院也研發「軟性電致變色製程」,以ITO/PET為透明導電基材,更可透過R2R製程大量生產,比起液晶玻璃的電控變色技術,成本更低。



智慧窗戶應用多元


無論是電濕潤技術的電子窗簾或是液晶玻璃,可說是以不同技術手法,達成「優化既有生活」的目標。由於電子窗簾可輕易改變己身的透明度及顏色,而不須要其他外加物件,在目前的生活中,最基礎的應用就是住宅。客廳、浴室可不用再顧忌隱私問題,採取大面積的玻璃隔間,享有大面積的採光,必要時也能擁有隱私空間。同樣的應用模式,辦公空間也能如法炮製,讓透明隔間與白板、投影屏幕合為一體。



《圖三 如果窗戶是建築中最重要的構件,新科技又豈能放任它數十年只是一片玻璃爾爾?》


此外,工研院材化所金志龍表示,在需要常常清掃、避免灰塵的醫療機構,嬰兒房、加護病房的探視窗,也是智慧窗戶的市場目標。待這些技術真正進入商業化之後,目前商機昌旺的數位電子看板,也是智慧窗戶意欲觸及的領域。



目前,這些關於窗戶的技術新應用都還沒走入量產的階段。現實中,我們只能重複拆洗窗簾,或讓隔熱貼紙打壞了玻璃原有的窗明几淨。如果它們能夠真正走入市場,或許,人們將捨不得縮小窗戶的體積,或在窗戶上加裝如囚的鐵窗。如果窗戶真是建築中最重要的構件,那麼,進化它,絕對是相當地必要了。



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