TW202221396A - 智慧窗之光穿透控制面板以及具有其之載具智慧窗 - Google Patents

Abstract

本發明是有關於一種能夠根據需要主動調節光透射率的智慧窗之光透射控制面板以及具有其之載具智慧窗。 本發明揭露智慧窗之光透射控制面板，所述智慧窗之光透射控制面板包括：第一基板，在第一基板的一個表面上形成有第一電極；第二基板，在第二基板的一個表面上形成有第二電極；以及液晶囊層，設置於第一基板與第二基板之間。 根據本發明的光透射率控制面板相較於傳統的光透射率控制面板，具有達成改善的視角特性及中等灰度驅動特性的效果。

Description

智慧窗之光穿透控制面板以及具有其之載具智慧窗

本發明是有關於一種光透射控制裝置，且更具體而言是有關於一種能夠實施擋光模式及透射模式的智慧窗之光透射控制面板。

智慧窗是指其中陽光的透射率可自由調節的窗，且亦稱為電子窗簾、可變透射率玻璃及調光玻璃。

傳統上，為了控制穿過玻璃流入至室內的陽光的透射率，已經使用藉由向玻璃組成物添加有色氧化物或者將具有特定透射率的膜紙貼附至玻璃表面來製造有色玻璃的方法。

然而，該些傳統方法不具有對陽光的主動控制功能，且是僅在特定光波長範圍內選擇性屏蔽或透射的被動方法。

然而，該些傳統方法不具有對陽光的主動控制功能，且是僅在特定光波長範圍內選擇性屏蔽或透射的被動方法。

智慧窗旨在解決此種傳統問題，且是能夠人工調節光透射率等的主動產品，且目前被認為是玻璃領域的下一代產品之一。

為了實施此種智慧窗，已經提出使用液晶的光透射控制裝置。

韓國專利公開發表第10-1998-038075號揭露一種使用液晶顯示裝置阻擋外部光的遮光膜以及一種利用電源開關阻擋陽光透射至室內的裝置。然而，韓國專利公開發表第10-1998-038075號由於使用兩個偏光片而具有10%或小於10%的光透射率，且因此難以確保駕駛員的視野，因此難以應用至載具智慧窗。

韓國專利第10-2097815號及第10-2010760號揭露一種使用偏光片及液晶來改變光透射率的裝置，且韓國專利第10-1396235號揭露一種具有使用兩個偏光片自動或手動調節透射率的功能的裝置。

然而，此種傳統的光透射率控制裝置基本上使用偏光片，需要液晶配向，且需要插入間隔件及密封液晶層來控制上部板及下部板。存在的問題在於，它導致霧度特性的降低，且亦隨著製程數的增加而增加製造成本。

另一方面，為瞭解決此問題，已經提出以囊形式使用聚合物分散液晶（Polymer Dispersed Liquid Crystal，PDLC）的用於載具的透射率控制膜。然而，在傳統的PDLC型透射率控制膜的情況下，由於它實際上被應用於載具智慧窗，穿過PDLC的光被轉換成散射光，使得駕駛員的可見性不自然，此可能妨礙駕駛員的安全駕駛。存在困難限制。

本發明旨在解決上述問題，且本發明的目的是提供一種能夠根據需要主動調節光透射率的智慧窗之光透射控制面板以及具有其之載具智慧窗。

特別是，本發明可省略傳統的液晶系光透射率控制裝置所需的偏光片、液晶配向（配向膜）、間隔件插入及密封製程，藉此顯著簡化製造製程並大大提高遮光效能。即使如此，本發明提供一種能夠達成滿足載具智慧窗所需光學特性的效能的智慧窗之光透射控制面板以及具有其之載具智慧窗。

用於達成上述目的的根據本發明的智慧窗之光透射控制面板包括：第一基板，在所述第一基板的一個表面上形成有第一電極；第二基板，在所述第二基板的一個表面上形成有第二電極；以及液晶囊層，設置於所述第一基板與所述第二基板之間。

液晶囊層可包括多個奈米液晶囊及其中設置有所述多個奈米液晶囊的聚合物基質。

所述奈米液晶囊包括芯材料及殼材料，所述芯材料包括多種液晶及具有正介電非等向性的二色性染料，所述殼材料形成所述芯材料的外壁。

所述多個奈米液晶囊的平均顆粒大小為50奈米至200奈米。

所述二色性染料由基於所述芯材料的總重量的2.0重量%至12.0重量%構成。

液晶具有0.01至0.18的折射率非等向性（Δn）。

所述多種液晶在並未施加電壓的狀態下沿著各個方向排列，且可較佳為徑向排列。

根據本發明的光透射控制面板，可達成非常高的遮蔽率，且亦滿足載具智慧窗所必需的光特性。

根據本發明的光透射率控制面板相較於傳統的光透射率控制面板，具有達成改善的視角特性及中等灰度驅動特性的效果。

根據本發明的光透射控制面板，可省略傳統的液晶系光透射率控制裝置所需的偏光片、液晶配向（配向膜）、間隔件插入及密封製程等，藉此顯著簡化製造製程，且可顯著降低製造成本。

本發明具體而言是有關於一種智慧窗之光透射控制面板，所述智慧窗之光透射控制面板貼附至載具的窗且能夠選擇性地驅動遮光模式及透射模式，所述遮光模式用於阻擋光入射至窗，所述透射模式用於透射入射光。

具體而言，本發明是有關於一種智慧窗之光透射控制面板，所述智慧窗之光透射控制面板能夠在擋光模式下顯著增加擋光率，且在透射模式下充分確保載具的前/側/後/上方的光透射率及可見度。

圖1是根據本發明的智慧窗之光透射控制面板的剖視圖。參照圖1，根據本發明的智慧窗之光透射控制面板包括第一基板30、第一電極40、第二基板50、第二電極60及液晶囊層100。

第一基板30是由透明材料製成的薄板，且可由塑膠基板以及玻璃基板形成。

當第一基板30由樹脂基板形成時，較佳為第一基板30是三乙酸纖維素（triacetylcellulose，TAC）、聚醯亞胺（polyimide，PI）、聚醚碸（polyethersulfone，PES）、聚對苯二甲酸乙二醇酯（polyethylene terephthalate，PET）、聚萘二甲酸乙二醇酯（polyethylene naphthalate，PEN），且可由選自聚芳酯（polyarylate，PAR）的至少一種形成。

第一電極40是形成在第一基板的一個表面上的導電材料且與第二電極一起形成垂直電場，且可較佳為由透明導電材料形成。

根據實施例，第一電極40摻雜有氧化銦錫（indium tin oxide，ITO）、氧化銦鋅（indium zinc oxide，IZO）、氧化鋅、氧化錫及摻雜氟的氧化錫（FTO）、銀奈米線（Ag NW）、石墨烯，且可由選自聚乙烯二氧噻吩（PEDOT）：聚苯乙烯磺酸（PSS）的至少一種形成。

另外，第一電極40可藉由沈積或濺射製程以及若干種塗佈或印刷製程在真空狀態下以薄膜的形式形成在第一基板30的上表面上。

與第一基板30類似，第二基板50由透明材料製成的薄板製成，且可由玻璃材料製成的玻璃基板以及具有可撓性的膜型樹脂基板形成。

第二電極60是形成在第二基板50的一個表面上的導電材料，且與第一電極一起形成垂直電場。

與第一電極40類似，第二電極60可由透明導電材料形成。

液晶囊層100形成在第一基板30與第二基板50之間，且透射或阻擋大部分入射光以調節入射光的透射率。

液晶囊層100可具有5.0微米至15.0微米的厚度，且較佳為8.0微米至12.0微米。

當液晶囊層100的厚度小於5微米時，耐久性大大降低，而當其超過15.0微米時，霧度及光透射特性大大降低，使得其不適用於智慧窗。

液晶囊層100包括多個奈米液晶囊10及其中設置有所述多個奈米液晶囊10的聚合物基質20。

奈米液晶囊10由芯材料11、13及殼材料15製成。芯材料11、13包含多個液晶分子11及二色性染料13。殼材料15形成芯材料的外壁。

奈米液晶囊10的液晶11在不施加電壓時具有光學等向性，且在施加電壓時表現出與電場（E）的平方成比例的光學非等向性。

芯材料的液晶可由選自向列型、層列型、膽甾型及手性層列型的至少一種形成，且較佳為由向列型液晶構成。

芯材料的二色性染料13藉由與二色性性質互鎖而容易排列，二色性性質在分子的長軸方向及短軸方向上具有大的吸光度差異，二色性染料13對作為主體材料的液晶具有高親和力，且液晶的配向根據電壓的施加而變化。使用具有可能的取向且可承受製造製程及使用條件的耐久性的一種。

二色性染料13可由具有顏色的染料製成，且黑色、紅色、綠色、藍色、黃色、品紅色及青色可具有任一種顏色或者由其混合物構成的顏色。

本發明的光透射控制面板可安裝於載具窗上。在此情況下，光透射控制面板應能夠將調節光透射率的效果最大化，且應能夠防止特定波長帶中的光在透射模式下被二色性染料13反射並妨礙駕駛員的視野。考慮到該點，較佳為使用黑色染料形成二色性染料13。

殼材料15最初環繞以球形液滴的形式形成的芯材料的外表面，使得芯材料在殼材料15內部保持俘獲。

殼材料15可主要由水溶性聚合物或油溶性聚合物形成。

根據較佳實施例，當殼材料15由水溶性聚合物形成時。它可使用選自聚乙烯醇（polyvinyl alcohol，PVA）、澱粉、羧甲基纖維素（carboxyl methyl cellulose，CMC）、甲基纖維素、乙基纖維素、聚乙烯吡咯啶酮、明膠、藻酸鹽、酪蛋白及阿拉伯膠的至少一種形成。

根據較佳實施例，當殼材料15由油溶性聚合物形成時，它可使用選自胺基樹脂（例如聚甲基丙烯酸甲酯（polymethylmethacryate，PMMA））、聚脲、聚胺基甲酸酯、脲醛（urea formaldehyde，UF）、及三聚氰胺甲醛（melamine formaldehyde，MF）的至少一種形成。

根據較佳實施例，殼材料（即外壁）15可被形成為雙殼結構。在此情況下，不同種類的殼材料被配置成形成內殼及外殼。

具體而言，首先形成內殼且然後依序形成外殼。相較於單殼結構，雙殼結構具有易於控制液晶分子的錨定能及優異的耐溶劑特性。

內殼材料可由選自具有柔軟性質的水溶性聚合物（例如明膠、阿拉伯膠及聚乙烯醇）的至少一種形成。

外殼材料可由選自胺基樹脂、聚醯胺-表氯醇樹脂及甲醛樹脂（其為油溶性聚合物）的至少一種形成。

另一方面，該些奈米囊54可使用複合凝聚法、膜乳化法、原位聚合法、介面聚合法等來製造。

本發明的聚合物基質20受到制約，以使多個奈米液晶囊10分散並設置於其中。聚合物基質20提供黏結劑功能，其中奈米液晶囊10分散並設置於第一基板30上。

本發明的聚合物基質20受到制約，以使多個奈米囊10可以分散及排列的狀態固定。聚合物基質20提供黏結劑功能，其中奈米囊54分佈並固定在第一基板30上。

聚合物基質20可主要由水溶性聚合物黏結劑或水分散性黏結劑形成。

水溶性聚合物黏結劑可為選自聚乙烯醇（PVA）、澱粉、甲氧基纖維素、羥乙基纖維素及羧基甲基纖維素（CMC）、甲基纖維素、乙基纖維素、聚丙烯酸酯蘇打、丙烯醯胺/丙烯酸酯共聚物、丙烯醯胺（acrylamide/Acryl amide）/丙烯酸酯/甲基丙烯酸三元共聚物、聚丙烯醯胺、藻酸鹽蘇打、聚乙烯吡咯啶酮、明膠、藻酸鹽、酪蛋白及阿拉伯膠的至少任一種。

水分散性黏結劑可為選自醇酸樹脂、聚醯胺表氯醇樹脂、聚胺基甲酸酯樹脂、脲醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、三聚氰胺-脲醛樹脂、丙烯酸酯共聚物膠乳、苯乙烯/丁二烯共聚物膠乳、苯乙烯/丁二烯/丙烯酸共聚物膠乳、乙酸乙烯酯樹脂乳液、乙酸乙烯酯/丙烯酸酯共聚物乳液、苯乙烯/丙烯酸酯共聚物乳液及丙烯酸酯樹脂乳液的至少任一種。

如上所述的液晶囊層100可藉由以下方式形成：將多個奈米液晶囊10與聚合物黏結劑混合以形成塗佈溶液，隨後將塗佈溶液塗佈並固化在其上形成有第一電極40的第一基板30上。

圖8是示出根據本發明的製造智慧窗之光透射控制面板的方法的流程圖。

首先，準備在其中一個表面上形成有第一電極40的第一基板30及在其中一個表面上形成有第二電極60的第二基板50（參照圖8（a）及圖8（b））。

將其中混合有多個奈米液晶囊10及聚合物黏結劑的塗佈溶液塗佈在第一基板30上（參見圖8（c）及圖8（d））。

在此情況下，作為在第一基板30上塗佈塗佈溶液的方法可應用棒塗佈、槽模（slot-die）塗佈、刮刀塗佈等。

當塗佈溶液塗佈在第一基板30上時，第一基板30與第二基板50藉由熱層壓製程彼此結合（參見圖8（e））。

此時，熱層壓製程的輥溫度較佳設定為90℃至180℃。其原因在於當輥溫度高於180℃時，在由塑膠材料製成的第一基板及第二基板上產生褶皺，且當輥溫度低於90℃時，在第一基板與第二基板的結合製程中黏合力可能下降。

當上述製程完成時，完成具有液晶囊層100的光透射控制面板。如圖8（f）中所示，液晶囊層100形成在其上形成有第一電極40的第一基板30與其上形成有第二電極60的第二基板50之間。

在下文中，將更詳細地闡述構成本發明的液晶囊層100的奈米液晶囊10的芯材料的特性。

作為參考，當考慮安裝至載具時，應設計成具有可確保駕駛員安全駕駛的光特性。如果智慧窗的光特性差，則可能會干擾駕駛員的駕駛能力，從而可能導致車禍。

此處，可保證駕駛員安全駕駛的光學特性是指在駕駛員的前方及側方上可確保足夠可見度的特性（在下文中稱為「所需光學特性」）。舉例而言，所需的光學特性可為在透射模式下必須確保的最小光透射率、霧度特性及視角特性。

另外，載具智慧窗必須能夠充分達成遮光特性以及其使用所需的光特性。舉例而言，在後排座椅窗及天窗與確保駕駛員的可見度沒有直接關聯的情況下，可進一步需要此種遮光特性。

因此，為了製造實際上可銷售的智慧窗，如上所述，需要具有所需的光學特性以確保駕駛員的安全駕駛。

在汽車工業的基礎上，載具智慧窗所需的光學特性應能夠在透射模式下達成約30%或大於30%的光透射率，且同時具有小於7.0%的霧度特性及優異的視角特性。

此處，霧度是與不透明度相關的特性，且該值越低，光學特性越佳。另外，優異的視角特性是指當觀看智慧窗時其前方與側方的光透射率幾乎相同的性質。

另外，載具智慧窗能夠在透射模式下充分確保載具駕駛員在前/側/上/後方上的透射率及可見度，且同時在遮蔽模式下達成高遮蔽率。此處，高擋光率意指約10%或小於10%的光透射率。

本發明的光透射控制面板可達成在擋光模式下比傳統的液晶系光透射控制裝置高得多的擋光率，且亦可達成在透射模式下滿足所需光特性的光透射率。

此外，相較於傳統的光透射控制裝置，本發明的光透射控制面板可達成更佳改善的霧度特性、視角特性及中等灰度特性。

另外，根據本發明的光透射控制面板的光學效能包括奈米液晶囊10的大小、二色性染料13的濃度、液晶的雙折射（Δn）、液晶的配向狀態及液晶囊層100的塗佈厚度。所述光學效能是藉由有機組合來達成。在下文中，將對此進行詳細闡述。

（1）奈米液晶囊10的大小 構成液晶囊層100的多個奈米液晶囊10被形成為具有50奈米至200奈米的平均顆粒大小。換言之，多個奈米液晶囊10具有各種大小的顆粒大小分佈，但是該些奈米液晶囊的各種顆粒大小的平均值（即，平均顆粒大小）被配置為包括在50奈米至200奈米中。

另外，奈米液晶囊10以30%至70%的填充率分散在聚合物基質20中。

藉由形成具有此種大小及填充率的奈米液晶囊，本發明的液晶囊層100與傳統液晶相比表現出不同的光學特性。

參照圖2及圖3，將詳細闡述根據本發明的液晶囊層100的不同光學特性。

圖2是奈米乳液與微乳液的比較實驗例，且圖2的左小玻璃瓶中包含的樣品是藉由將奈米液晶囊10轉化成平均直徑為100奈米而獲得的奈米乳液。小玻璃瓶中包含的樣品是由平均直徑大小為1.0微米的液晶囊構成的微乳液。

如圖2的比較實驗例中清楚所示，可看到左側的奈米乳液樣品看起來是透明的，而右側的微乳液樣品看起來是白色且不透明的。

本發明的發明者能夠確認，藉由如圖2中所示的比較實驗，根據介質中包含的顆粒的大小，當光穿過介質時，光穿過介質而不會散射或受到影響。

特別是，當液晶囊以小於可見光波長的奈米大小（具體而言，平均直徑大小小於可見光最大波長的1/4）形成時，可看出入射至樣品上的一些可見光完全透射。較佳為，當奈米液晶囊形成為具有100奈米或小於100奈米的平均直徑大小時，幾乎不發生散射，使得大部分入射光照原樣透射。

圖3A是對根據本發明的奈米液晶層的表面以及分散在與本發明的奈米液晶囊對應的多個孔中者進行分析的掃描電子顯微鏡（SEM）照片。且，圖3B是示出圖3A的奈米液晶囊的顆粒大小分佈的分析資料。

在圖3A中，奈米液晶囊10的大小不恆定的原因是奈米液晶囊的大小具有一定的大小分佈特性。

即，根據圖3B的奈米液晶囊10的顆粒大小分佈資料可看出，奈米液晶囊的平均顆粒大小為約120奈米，一些小的大小的奈米囊為約80奈米，且一些大的大小的奈米囊具有為約300奈米的顆粒大小。

該些奈米液晶囊10彼此不黏合或不密集聚集，而是以其中它們的大部分分散在聚合物基質20中且彼此相距一定距離的結構排列。

本發明的光透射控制面板被配置成使得奈米液晶囊10形成為具有200奈米或小於200奈米的平均直徑大小，且奈米液晶囊10彼此不黏合且以相隔一定距離的狀態分佈及排列。入射至液晶囊層100上的光不會散射且可大部分透射。

即使奈米液晶囊10的平均顆粒大小小於200奈米，且奈米液晶的填充率被配置成80%或大於80%，如傳統的電泳方法或微液晶囊方法所示，散射程度亦增加。因此，初始狀態變為不透明狀態，且上述所需的光學特性劣化。

具體而言，本發明的申請人確認，當奈米液晶囊10在聚合物基質20中具有處於30%至70%的範圍內的填充率且藉由多次實驗分散設置時，可達成透明的初始狀態。

作為參考，本發明中使用的用語「填充率或密度」是指奈米液晶囊10在聚合物基質20中佔據的空間的分數，且是指奈米液晶囊10相對於液晶囊層100的總體積佔據的體積%。

且奈米液晶囊10的最大平均顆粒大小被限制在200奈米的原因是，當根據平均顆粒大小的變化的實驗的結果奈米液晶囊10的平均顆粒大小變得大於200奈米時，液晶囊層100的散射程度與奈米液晶囊10的填充率的變化無關。其原因在於奈米液晶囊10的大散射程度使光學性質明顯劣化。

（2）二色性染料的濃度 作為參考，傳統的智慧窗的液晶系光控制裝置具有5微米至15微米的胞元間隙，且二色性染料13的濃度一般為1.5重量%或小於1.5重量%。其原因在於當二色性染料13的濃度超過1.5重量%時，傳統的智慧窗的液晶系光控制裝置不能滿足上述所需的光學特性。因此，存在可滿足消費者需求的遮光效能的限制。

如果在滿足所需光學特性的同時，二色性染料13的濃度大於1.5重量%，則胞元間隙需形成為小於5微米。然而，如果胞元間隙形成為小於5微米，則存在光控制裝置的耐久性大大降低的問題。

另一方面，根據本發明的光透射控制面板可滿足前述所需的光學特性，即使二色性染料13的濃度在液晶囊層100的厚度（即，胞元間隙）為5.0微米至15.0微米的情況下以比傳統智慧窗的濃度高得多的水準混合。

具體而言，基於芯材料的總重量，本發明的二色性染料13可由2.0重量%至12.0重量%製成。

因此，根據本發明的光透射控制面板可將作為智慧窗產品的價值最大化。其原因在於在透射模式下，可充分確保載具駕駛員在前/側/上/後方上的透射率及可見度，且在遮光模式下，可大大增加遮光率。

如上所述，藉由控制奈米液晶囊10的大小及上述二色性染料13的濃度以及液晶的雙折射（Δn）、液晶的配向狀態及稍後闡述的奈米液晶層的塗佈厚度，可達成智慧窗的效能。

（3）液晶的雙折射（Δn）及配向狀態 構成本發明的奈米液晶囊10的液晶11由具有正介電非等向性（Δε）性質的液晶製成。

且，構成奈米液晶囊10的液晶11的特徵在於雙折射（Δn）為0.01至0.18。

當形成具有50奈米至200奈米的顆粒大小且二色性染料濃度為2.0重量%至12.0重量%的奈米液晶囊時，本發明的發明人將構成奈米液晶囊10的液晶13的雙折射（Δn）設定為0.01至0.18。藉由成形，發現可滿足前述所需的光學特性。

較佳為，構成奈米液晶囊10的液晶11的雙折射（Δn）可為0.01至0.16，更佳為0.01至0.14，且甚至更佳為0.01至0.12。

其原因在於如果構成奈米液晶囊10的液晶11的雙折射（Δn）超過0.18，則不能滿足上述所需的光學特性。

即，如果液晶11的雙折射（Δn）超過0.18，霧度值與該值的增加成比例地增加至7.0%或大於7.0%，且透射模式下的透射率值顯著降低而小於30.0%，因此難以提供優異的可見度。

且，當構成奈米液晶囊10的液晶11的雙折射（Δn）小於0.01時，液晶分子的形狀變形。在此情況下，由於二色性染料13不容易根據施加的電壓與液晶11的配向狀態相關聯地排列，因此難以控制智慧窗功能（即，控制擋光模式及透射模式）。

畢竟，藉由在上述條件下控制奈米液晶囊10的大小、二色性染料13的濃度、液晶11的雙折射（Δn）及奈米液晶層100的厚度，達成本發明的載具智慧窗的最佳光透射控制面板。滿足該些特性且獲得相較於傳統的液晶系智慧窗的技術優勢及其他優勢。

作為參考，當光透射控制裝置安裝在載具中時，光透射控制裝置必須以膜的形式製造，且因此，由聚合物樹脂材料製成的塑膠基板必須用作光透射控制裝置的基板。

然而，傳統的智慧窗的液晶系光控制裝置的問題在於，當使用此種聚合物樹脂基板時，霧度特性大大增加至8.5%至9.5%的水準，使得智慧窗的光特性劣化。

本發明的液晶囊層100的液晶11在未進行配向處理的情況下提供。

作為參考，傳統的液晶系光透射控制裝置是在其中液晶分子使用配向層在特定方向上配向的狀態下形成的。即，在傳統的液晶系光透射控制裝置中，配向層形成在基板的一個表面上，且被摩擦以在特定方向上對液晶分子配向。

另一方面，相較於傳統的液晶系光透射控制裝置的配向層，本發明的液晶囊層100的液晶11在未進行配向處理的情況下形成。

具體而言，奈米液晶囊10的液晶分子11可在初始狀態（即，不施加電壓）下在多個不同的方向上排列，如圖1、圖4及圖6中所示。

較佳為，奈米液晶囊10的液晶分子11的至少一些液晶分子11可在初始狀態下以對稱結構排列。

更佳為，在初始狀態（即，無電壓狀態）下，奈米液晶囊10的液晶分子11的至少一些液晶分子11可如圖4及圖6中所示以徑向形狀排列。

在本發明的液晶囊層100中，由於液晶11未配向且在各種方向上排列，因此相較於傳統的液晶系光透射控制裝置，可達成優異的視角特性。此處，優異的視角性質意指智慧窗的前方與側方的光透射率幾乎相同。另外，本發明的光透射控制面板的優異視角特性是由於根據上述奈米液晶囊10的大小及填充率而不同的光學特性。

圖5表示雙向透射函數（bi-directional transmission function）的結果；根據本發明的光透射控制面板的BDTF量測，對於圖5（a）施加0伏的電壓，對於圖5（b）施加20伏的電壓，且對於圖5（c）施加40伏的電壓，且對於圖5（d）施加70伏的電壓。根據圖5（a）至圖5（d）可推斷，基於本發明的光透射率控制面板顯示出對於光透射率的優異視角特性。

下面的表1是示出根據本發明的實施例1至實施例7的霧度、遮光模式下的光透射率及透射模式下的光透射率的實驗資料。作為參考，表1示出小數點自每次量測的結果值四捨五入。

[表1]

序號	霧度（0伏）	關斷（0伏）	接通（飽和）
實施例1	5%	7%	42%
實施例2	5%	6%	40
實施例3	5%	5%	39%
實施例4	5%	4%	37%
實施例5	5%	3%	35%
實施例6	5%	2%	33%
實施例7	5%	2%	32%

在表1的實施例1至實施例7中，二色性染料13的類型、奈米液晶囊10的平均顆粒大小、液晶囊層100的厚度、液晶11的雙折射（Δn）及液晶11的配向狀態均相同地形成，但是僅二色性染料13的濃度不同地形成。

具體而言，在表1的實施例1至實施例7中，二色性染料13是由三井精細化學（Mitsui Fine Chemical）製造的S-428（黑色），且奈米液晶囊10的平均顆粒大小是150奈米，且液晶囊層100的厚度形成為10微米，液晶11的雙折射（Δn）形成為0.17，且奈米液晶囊10的液晶分子11處於徑向形狀的初始狀態（即，未施加電壓）。

在表1中，實施例1的二色性染料濃度為4重量%，實施例2的二色性染料濃度為5重量%，實施例3的二色性染料濃度為6重量%，且實施例4的二色性染料濃度為7重量%，實施例5的二色性染料濃度為8重量%，實施例6的二色性染料濃度為9重量%，且實施例7的二色性染料濃度為10重量%。

表1中的「接通（飽和）（Ton（Sat.））」是在透射模式下進行驅動而施加的電壓，且光透射率隨著所施加的電壓的增加而逐漸增加，且表示在不增加的水準下的電壓，即飽和電壓。表1的實施例1至實施例7示出70伏的飽和電壓的特性。因此，表1的「接通（飽和）」表示在施加70伏的電壓下的光透射率。

表1中的「接通（0伏）（Ton(0V)）」示出在並未施加電壓的狀態下的光透射率（即遮光模式）。

根據表1可看出，在遮光模式下，達成7%或小於7%的光透射率，且即使在遮光模式下亦達成2%至4%的高遮光率，在透射率模式下亦達成載具智慧窗所需的30%或大於30%的透射率。

另外，可看出霧度亦示出非常低的5%水準的值。

畢竟，根據根據本發明的智慧窗之光透射控制面板，即使藉由使用相較於傳統的液晶系光透射控制裝置而大得多的量的二色性染料13來大大改善擋光效能，載具智慧面板所需的特性如視角特性、中等灰度驅動特性及透射模式特性亦較傳統的智慧窗達成得更佳。

另一方面，在表1的實施例1至實施例7中，液晶11的雙折射（Δn）形成為0.17。如果液晶形成為低於0.17的值，則可進一步改善表1中在透射模式下的霧度特性及光透射率特性。

下面的表2是示出根據本發明的實施例1至實施例3的霧度、遮光模式下的光透射率及透射模式下的光透射率的實驗資料。作為參考，表2示出小數點自每次量測的結果值四捨五入。

[表2]

序號	霧度（0伏）	關斷（0伏）	接通（飽和）
比較例1	9%	4%	29%
比較例2	9%	3%	27%
比較例3	9%	2%	26%

在表2的比較例1至比較例3中，二色性染料13的類型、奈米液晶囊10的平均顆粒大小、液晶囊層100的厚度及液晶11的配向狀態以與表1中所示的實施例1至實施例7相同的方式形成。

特別是，與表1的實施例1至實施例7相比，表2的比較例1至比較例3具有不同的液晶11的雙折射（Δn）。具體而言，在表2的比較例1至比較例3中，液晶11的雙折射（Δn）全部形成為0.27。

在表2中，比較例1中的二色性染料13的濃度為6重量%，比較例2中的二色性染料13的濃度為7重量%，且實施例3中的二色性染料的濃度為8重量%。

在表2中可看出，當實施2%至4%的光透射率的高遮擋因子時，透射模式下的光透射率下降至小於30%，因此最小透射率（30%）不能滿足載具智慧窗的光學特性要求。

另外，可看出霧度亦表現出9%水準的非常高的值，此類似於傳統的液晶系光透射控制裝置的霧度。

圖6是示出根據本發明的智慧窗之光透射控制面板的擋光模式的操作的剖視圖。圖7是示出根據本發明的智慧窗之光透射控制面板的透射模式操作的剖視圖。

在下文中，將參照圖6及圖7闡述擋光模式及透射模式下的操作。

當並未對第一電極40及第二電極60施加電壓時，大部分入射光被二色性染料13吸收，以驅動遮光模式（參見圖6）。

當對第一電極40及第二電極60施加電壓，而對奈米液晶囊10中的多種液晶11及二色性染料13施加垂直電場時，使得液晶11沿著電場方向排列。

另外，結合液晶11的排列，二色性染料13亦沿著電場方向排列，以驅動用於透射入射光的透射模式（參見圖7）。

作為參考，根據所施加電壓的數值來觀察透射模式的驅動特性，光透射率隨著所施加電壓的增加而逐漸增加，且因此，可達成優異的中等灰度特性。

此後，當施加的電壓達到飽和電壓時，光透射率不再增加。

如上所述的本發明的光透射控制面板可以下述形式應用於載具智慧窗。

圖9是用於具有本發明光透射控制面板的載具智慧窗的剖視圖。

根據實施例，本發明的光透射控制面板可安裝在插入於如圖9中所示的雙層結構的窗之間的結構中。

在此情況下，載具智慧窗可包括片狀第一窗200、片狀第二窗210以及插入在窗200與窗210之間的本發明的光透射控制面板。

較佳為，載具智慧窗可更包括形成在第一窗200的一個表面上的第一黏合層300，且可在第二窗210的一個表面上包括第二黏合層310。

在此情況下，第一窗200、光透射控制面板及第二窗210可藉由第一黏合層300及第二黏合層310彼此結合並固定。

另外，第一黏合層300及第二黏合層310可由選自聚乙烯醇縮丁醛（Poly Vinyl Butyral，PVB）、乙烯乙酸乙烯脂（Ethylene Vinyl Acetate，EVA）、壓敏黏合劑（Pressure Sensitive Adhesive，PSA）、光學透明黏合劑（Optically Clear adhesive，OCA）及紫外線（Ultra Violet，UV）黏合劑的至少一種形成。

另外，第一窗200、第二窗210及光透射控制面板可藉由將第一黏合層300及第二黏合層310暴露於高溫及高壓的環境來結合並固定。在此情況下，100℃以上的高溫及5巴以上的高壓製程可如汽車玻璃工業般實施。

在此情況下，第一窗200及第二窗210可為鋼化玻璃、透明工程塑膠或防彈玻璃。

根據另一實施例，本發明的智慧窗之光透射控制面板可貼附至安裝在載具中的窗的一個表面。

如上所述，本發明的光透射控制面板可特別適用於載具智慧窗。其原因在於本發明的光透射控制面板可達成非常高的遮光率，且亦可滿足載具智慧窗所必需的光特性（即，上述所需的光特性）。

因此，如果除了載具智慧窗之外的物體（例如，特定建築物的智慧窗）需要此種所需的光學特性，則本發明的光透射控制面板不僅可應用於載具，亦可應用於此種其他物體。

10:奈米液晶囊 11:液晶分子/液晶/芯材料 13:二色性染料/芯材料 15:殼材料 20:聚合物基質 30:第一基板 40:第一電極 50:第二基板 60:第二電極 100:液晶囊層 200:第一窗/窗 210:第二窗/窗 300:第一黏合層 310:第二黏合層

根據結合附圖的以下詳細說明，本發明的目的、特徵及優點將變得更加明顯，其中： 圖1是根據本發明的智慧窗之光透射控制面板的剖視圖。 圖2是奈米乳液及微乳液的比較實驗例。 圖3A是對根據本發明的液晶囊層的表面進行分析的掃描電子顯微鏡（scanning electron microscope，SEM）照片。 圖3B是示出圖3A的奈米液晶囊的顆粒大小分佈的分析資料。 圖4是示出根據本發明的奈米液晶囊的液晶排列形式的剖視圖。 圖5是量測根據本發明的智慧窗之光透射率控制面板的雙向光學透射率函數的等高線圖。 圖6是示出根據本發明的智慧窗之光透射控制面板的遮光模式的操作的剖視圖。 圖7是示出根據本發明的智慧窗之光透射控制面板的透射模式操作的剖視圖。 圖8是示出根據本發明的製造智慧窗之光透射控制面板的方法的製程流程圖。 圖9是具有本發明的光透射控制面板的載具智慧窗的剖視圖。

10:奈米液晶囊

11:液晶分子/液晶/芯材料

13:二色性染料/芯材料

15:殼材料

20:聚合物基質

30:第一基板

40:第一電極

50:第二基板

60:第二電極

100:液晶囊層

Claims (18)

1. 一種智慧窗之光透射控制面板，包括： 第一基板，在所述第一基板的一個表面上形成有第一電極； 第二基板，在所述第二基板的一個表面上形成有第二電極；以及 液晶囊層，設置於所述第一基板與所述第二基板之間， 其中所述液晶囊層包括多個奈米液晶囊及其中設置有所述多個奈米液晶囊的聚合物基質， 其中所述奈米液晶囊包含芯材料及殼材料，所述芯材料具有具有正介電非等向性的多種液晶及二色性染料，所述殼材料形成所述芯材料的外壁， 其中所述多個奈米液晶囊的所述平均顆粒大小為50奈米至200奈米，所述二色性染料由基於所述芯材料的所述總重量的2.0重量%至12.0重量%構成，且所述液晶的雙折射（Δn）為0.01至0.18。
2. 如請求項1所述的智慧窗之光透射控制面板，其中所述多種液晶中的至少一些液晶在非電壓狀態下在多個不同的方向上配向。
3. 如請求項1所述的智慧窗之光透射控制面板，其中所述多種液晶中的至少一些液晶在非電壓狀態下在徑向方向上配向。
4. 如請求項1所述的智慧窗之光透射控制面板，其中所述液晶的所述雙折射（Δn）為0.01至0.16。
5. 如請求項4所述的智慧窗之光透射控制面板，其中所述液晶的所述雙折射（Δn）為0.01至0.14。
6. 如請求項1所述的智慧窗之光透射控制面板，其中所述二色性染料由基於所述芯材料的所述總重量的4.0重量%至10.0重量%構成。
7. 如請求項1所述的智慧窗之光透射控制面板，其中所述液晶囊層的胞元間隙為5.0微米至15.0微米。
8. 如請求項7所述的智慧窗之光透射控制面板，其中所述液晶囊層的所述胞元間隙為8.0微米至12.0微米。
9. 如請求項1所述的智慧窗之光透射控制面板，其中所述多個奈米液晶囊被設置成以30%至70%的填充率分散於所述聚合物基質中。
10. 如請求項1所述的智慧窗之光透射控制面板，其中所述聚合物基質由透明聚合物黏結劑形成。
11. 如請求項1所述的智慧窗之光透射控制面板，其中所述第一基板及所述第二基板是透明塑膠基板。
12. 如請求項1所述的智慧窗之光透射控制面板，其中所述殼材料由聚合物材料製成。
13. 如請求項1所述的智慧窗之光透射控制面板，其中對所述多種液晶施加垂直電場，且當對所述第一電極及所述第二電極施加電壓時，所述多種液晶沿著所述垂直電場方向排列。
14. 一種載具智慧窗，包括： 第一窗； 第二窗，貼附至所述第一窗；以及 如請求項1至13中任一項所述的智慧窗之光透射控制面板，插入在所述第一窗與所述第二窗之間。
15. 如請求項14所述的載具智慧窗， 更包括： 第一黏合層，形成於所述第一窗的一個表面上；以及 第二黏合層，形成於所述第二窗的一個表面上 且其中所述第一窗、所述智慧窗之光透射控制面板及所述第二窗藉由所述第一黏合層及所述第二黏合層彼此結合並固定。
16. 如請求項15所述的載具智慧窗， 其中所述第一黏合層及所述第二黏合層由選自聚乙烯醇縮丁醛、乙烯乙酸乙烯脂、壓敏黏合劑、光學透明黏合劑及紫外線黏合劑的至少任一種形成。
17. 如請求項14所述的載具智慧窗， 其中所述第一窗及所述第二窗是鋼化玻璃、透明工程塑膠或防彈玻璃。
18. 一種載具智慧窗，包括： 窗；以及 如請求項1至13中任一項所述的智慧窗之光透射控制面板，貼附至所述窗。

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