TWM576612U - Dimming function glass window device - Google Patents

Abstract

本創作提供一種具調光功能的玻璃窗裝置，包含：一第一導電基板、一第二導電基板及設二導電基板之間的染料液晶層；一玻璃層，及設置於玻璃層及第一導電基板之間的隔熱層；電連接第一導電基板及第二導電基板之間的一控制模組；當控制模組提供第一導電基板及第二導電基板一第一電壓時，染料液晶層為一低透光狀態；染料液晶層在室外陽光強烈且溫度高時切換為低透光狀態，阻隔熱幅射，而隔熱層阻隔熱傳導，因此避免室內溫度提高，達到良好的節能目的及舒適性，同時又能根據使用需求停止提供第一電壓，切換為高透光狀態，具有良好的應用性。

Description

具調光功能的玻璃窗裝置

一種玻璃窗裝置，尤指一種具調光功能的玻璃窗裝置。

在炎熱的夏季，為了降低室內溫度，維持冷氣裝置運轉所消耗之電能往往大幅拉高平均生活用電量，不僅使得碳排放提高，更造成整體電網系統在尖峰用電時段之負載提高，可能進一步導致電網系統供電不足的危險情況。因此，藉由隔絕熱能傳遞，避免室內溫度上升亦是近年來技術發展的主要方向之一。其中，為了降低熱能以傳導及輻射的方式進入室內，隔熱玻璃窗係越來越常見的建材選項。請參閱圖6所示，現有的低幅射（Low-E; Low Emissivity）隔熱玻璃窗一般來說包含二玻璃層41、一金屬薄膜層42及一氣體層43，該氣體層43設置於該二玻璃層41之間，該金屬薄膜層42設置於其中一玻璃層41朝向該氣體層43的表面。該金屬薄膜層42係提供阻擋部份波長之光線之功用，該氣體層43則阻隔熱能由其中一玻璃層41傳導至另一玻璃層41。當該低輻射隔熱玻璃裝設於窗戶時，則能達到，同時達到阻隔熱幅射及熱傳導由室外進入室內之目的。

惟該金屬模薄膜層42僅能夠吸收該不可見光，一般來說係遠紅外線及紫外光，因此可見光仍會穿透該隔熱玻璃窗進入室內，故當室外的陽光強烈時，仍會有大量的熱幅射以可見光的形式進入使得室內溫度提升，造成冷氣裝置的負荷提高，同時強烈的可見光也會造成室內人眼不舒適或生活上的不便。故現有技術勢必須進行進一步改良。

本創作提供一種具調光功能的玻璃窗裝置，包含一第一導電基板、一第二導電基板、一染料液晶層，一玻璃層、一隔熱層及一控制模組，該第一導電基板具有相對的一第一表面及一第二表面，該第二導電基板也具有相對的一第一表面及一第二表面，而該第二導電基板的第一表面朝向該第一導電基板的第一表面。其中，該染料液晶層係設置於該第一導電基板的第一表面及該第二導電基板的第一表面之間，該第一導電基板、該染料液晶層及該第二導電基板形成一液晶調光模組。該玻璃層係設置於該第一導電基板的第二表面且該隔熱層係設置於該玻璃層及該第一導電基板之間。該控制模組電連接該第一導電基板及該第二導電基板，且當該控制模組對該第一導電基板及該第二導電基板提供一第一電壓時，該染料液晶層係在一低透光狀態。

較佳的，該控制模組係供使用者操作，並控制該控制模組提供該第一電壓，以切換該液晶調光模組為一低透光狀態或高透光裝態。例如當室外光線強烈時，或使用者須要阻擋視線確保隱私時，只要操作該控制模組提供該第一電壓，得該液晶調光模組為該低透光狀態，達到阻擋幅射熱能及亮光的目的；反之，當使用者操作該控制模組停止提供該第一電壓，使得該液晶調光模組為該高透光狀態，即能達到良好的採光或景觀效果。進一步來說，該玻璃層及該隔熱層阻隔熱傳導，當室外溫度過高時，避免熱能由相對建築物其他部分而言阻隔性較薄弱的窗戶部份經由熱傳導進入室內。綜上所述，該液晶調光模組及該隔熱層、玻璃層的組合在室外陽光強烈且溫度高時，能夠根據使用者操作同時阻隔熱幅射及熱傳導由窗戶進入室內，避免室內溫度提高，達到良好的節能目的，同時又能根據使用者的使用需求快速地切換為高透光狀態，具有良好的應用性。

請參閱圖1及圖2所示，本創作提供一種具調光功能的玻璃窗裝置，包含一第一導電基板11、一第二導電基板12、一染料液晶層13，一玻璃層21、一隔熱層22及一控制模組31，該第一導電基板11具有相對的一第一表面111及一第二表面121，該第二導電基板12也具有相對的一第一表面121及一第二表面122，而該第二導電基板12的第一表面121朝向該第一導電基板11的第一表面111。其中，該染料液晶層13係設置於該第一導電基板11的第一表面111及該第二導電基板12的第一表面121之間，該第一導電基板11、該染料液晶層13及該第二導電基板12形成一液晶調光模組。該玻璃層21設置於該第一導電基板11的第二表面112，且該隔熱層22係設置於該玻璃層21及該第一導電基板11之間。如圖2所示，該控制模組31電連接該第一導電基板11及該第二導電基板12，且當該控制模組31對該第一導電基板11及該第二導電基板12提供一第一電壓時，該染料液晶層13係在一低透光狀態。

本創作的該第一導電基板11、第二導電基板12及該染料液晶層13形成一液晶調光模組。該染料液晶層13中包含液晶分子及染料分子，其中該些染料分子分別會吸收沿特定方向進行偏振的光。該些液晶分子與染料分子間產生「賓主效應」，其中，液晶分子為「主」，而染料分子為「賓」，也就是說，該些染料分子之排列方向受到液晶分子的影響，且當該些染料分子均沿一特定方向排列時，係吸收特定方向的偏振光。

如此一來，當該控制模組31尚未對該第一導電基板11及該第二導電基板12提供該電壓時，該染料液晶層13中的液晶分子與該第一導電基板11及該第二導電基板12係呈垂直排列，當電磁波沿與該第一導電基板11或該第二導電基板12垂直的方向行進並進入該染料液晶層13時，大部分電磁波能夠沿著與該些液晶分子及染料分子平行的方向通過，該液晶調光模組為一高透光狀態，即此時該玻璃窗裝置為一高透光狀態；當該控制模組31對該第一導電基板11及該第二導電基板12提供該第一電壓時，該第一導電基板11及該第二導電基板12間產生電場使得該染料液晶層13中的液晶分子與該第一導電基板11及該第二導電基板12為平行排列，當電磁波沿與該第一導電基板11或該第二導電基板12垂直的方向進入該染料液晶層13時，由於該些染料分子會吸收不與其排列方向平行偏振的電磁波，因此部分電磁波會被吸收，該液晶調光模組為該低透光狀態。

進一步來說，該玻璃層21及該隔熱層22阻絕熱傳導，當室外溫度過高時，避免熱能由相對建築物其他部分薄的窗戶部份經由熱傳導進入室內。綜上所述，該液晶調光模組及該隔熱層22、玻璃層21的組合在室外陽光強烈且溫度高時，能夠同時阻隔熱幅射及熱傳導由窗戶進入室內，避免室內溫度提高，達到良好的節能目的，同時又能根據使用者需求進行低透光與高透光的切換，具有良好的應用性。

請參閱圖3所示，在本創作的一第一較佳實施例中，係進一步包含一開關單元32，電連接該控制模組31，且該開關單元32係供使用者操作。該開關單元32判斷是否產生一第一訊號或一第二訊號，且當產生該第一訊號時，該開關單元32傳送該第一訊號至該控制模組。當該控制模組接收到該第一訊號，該控制模組對該第一導電基板及該第二導電基板提供該第一電壓。進一步來說，當該開關單元32產生一第二訊號時，該開關單元32傳送該第二訊號至該控制模組，當該控制模組接收到該第二訊號，該控制模組停止提供該第一電壓。

使用者藉由操作該開關單元32以控制該控制模組31提供該第一電壓，便能夠容易地切換該液晶調光模組為一低透光狀態或高透光裝態。例如當室外光線強烈時，或使用者根據情境需求須要阻擋視線確保隱私時，只要操作該開關單元32產生該第一訊號，便能使得該液晶調光模組為該低透光狀態，達到阻擋幅射熱能及亮光的目的；反之，當使用者操作該開關單元32產生該第二訊號，使得該液晶調光模組切換為該高透光狀態，即能達到良好的採光或景觀效果。

在請參閱圖4所示，本創作的一第二較佳實施例中，該具調光功能的玻璃窗裝置進一步包含一光感測單元33，該光感測單元33電連接該控制模組31，且該光感測單元33係供感測室外的光線強度，並根據光線強度產生一控制訊號。當該光感測單元33判斷該光線強度大於一第一臨界值時，該光感測單元33產生的該控制訊號係一暗態訊號，該光感測單元33傳送該暗態訊號至該控制模組31，使得該控制模組31提供該第一電壓至該第一導電基板11及該第二導電基板12，進一步使得該染料液晶層13為該低透光狀態；當該光感測單元33判斷該光線強度小於該第一臨界值時，該光感測單元33產生的該控制訊號係一亮態訊號，使得該控制模組31停止對該第一導電基板11及該第二導電基板12提供該第一電壓，該染料液晶層13為高透光狀態。

在本較佳實施例中，該具調光功能的玻璃窗裝置進一步包含該光感測單元33，該光感測單元33偵測室外的光強度以產生該控制訊號，在室外光線強度高於該第一臨界值時，產生控制訊號使得該控制模組31提供該第一電壓，使得該液晶調光模組切換為該低透光狀態以阻隔室外過強的光線；當判斷室外光線強度低於該第一臨界值時，產生控制訊號使得該控制模組31停止提供該第一電壓，使得該液晶調光模組切換為該高透光狀態以達到採光及景觀效果。如此一來，本創作的玻璃窗裝置能夠根據室外光線環境自動地切換該低透光或高透光狀態，在室外光線強度高時屏蔽光線維持建築內溫度，並提供室內使用者舒適的環境，具有智慧調節之功能。

請參閱圖5所示，在本創作的一第三較佳實施例中，進一步來說，該第一導電基板11包含一第一玻璃層113、一第一導電層114及一第一配向層115，該第一玻璃層113具有相對的一設置面1131及一對外面1132，該第一配向層115設置於該第一玻璃層113的設置面1131，且該第一導電層114係設置於該第一配向層115及該第一玻璃層113的設置面1131之間。類似地，該第二導電基板12具包含一第二玻璃層123、一第二導電層124及一第二配向層125，該第二玻璃層123具有相對的一設置面1231及一對外面1232，該第二配向層125設置於該第二玻璃層123的設置面1231，且該第二導電層124係設置於該第二配向層125及該第二玻璃層123的設置面1231之間。其中該第一玻璃層113的該對外面1132係該第一導電基板11的第二表面112，且該第二玻璃層123的對外面1232係該第二導電基板12的第二表面122。

較佳的，該染料液晶層13係一具扭轉性的向列型染料液晶層13。也就是說，該染料液晶層13進一步包含手性分子（Chiral），其中該手性分子係指對映異構物分子。在本較佳實施例中，手性分子使得部分液晶分子的排列發生特定角度的旋轉，形成扭轉向列型（Twisted Nematic）液晶，連帶使得該些染料分子並非沿單一方向平行排列，其中部分染料分子具有特定之扭轉角。相較平行排列的染料分子係吸收特定方向的偏振光，扭轉向列型液晶層中的染料分子能夠根據其旋轉角度吸收不同偏振方向的光線，增加該染料液晶層13在低透光狀態時的光線吸收率，進一步提升光線隔絕效果，也就是說，使得該玻璃窗裝置在低透光狀態時的的透光率更低，遮光效果更佳。 <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> </td><td> 扭轉角 </td><td> 手性物質含量(%) </td><td> 透光率(%) </td></tr><tr><td> 高透光狀態 </td><td> 低透光狀態 </td><td> 調變範圍 </td></tr><tr><td> 向列型液晶 </td><td> - </td><td> - </td><td> 68.50 </td><td> 40.36 </td><td> 28.14 </td></tr><tr><td> 扭轉向列型液晶 </td><td> 90度 </td><td> 0.08% </td><td> 69.56 </td><td> 31.47 </td><td> 38.09 </td></tr><tr><td> 180度 </td><td> 0.16% </td><td> 68.32 </td><td> 26.84 </td><td> 41.48 </td></tr><tr><td> 270度 </td><td> 0.24% </td><td> 68.21 </td><td> 24.81 </td><td> 43.40 </td></tr></TBODY></TABLE>

如上表所示，本較佳實施例的扭轉向列型染料液晶層經由調整手性分子的含量，使得液晶分子扭轉角為270度，在受到電場作用切換為該低透光狀態時，其透光率為24.81%，在高透光狀態時透光率為68.21%；向列型液晶層低透光狀態時的透光路為40.36%，在高透光狀態時透光率為68.5%。可知兩者在高透光狀態時的透光率相差不大，但在低透光狀態時扭轉向列型染料液晶層的透光率則遠低於向列型染料液晶層，也就是說其兩種狀態的透光率差距更大，切換為低透光狀態時的遮光效率明顯較好。

請參閱圖6所示，圖6係素玻璃、低幅射玻璃、本創作的調光玻璃在低透光狀態及高透光狀態分別對應不同波長光線的穿透率曲線圖。其中，素玻璃係指無經任何特殊處理之一般玻璃。由圖中可知，傳統低幅射玻璃在可見光波長範圍內的透光率最高約為65%~70%，也就是說大部分可見光仍可穿透該低幅射玻璃。本創作具調光功能的玻璃窗裝置在的高透光狀態時，可見光的透光率最高約為70%，稍高於傳統低幅射玻璃；而在低透光狀態時，可見光的透光率約為25%，也就是能夠阻擋大部份的可見光穿透，達到良好的遮蔽效果，因此對於使用者來說，該具調光功能的玻璃窗裝置在低透光狀態及高透光狀態兩種狀態下能夠感受到更為明顯的差異，使用效果優良。

請繼續參閱圖5所示，在本創作的一第四較佳實施例中，較佳的，係進一步包含一金屬薄膜層23，該金屬薄膜層23設置於該玻璃層21的該第一表面。該金屬薄膜層23能夠吸收紫外光及紅外光，如此一來，在幾乎不影響人眼視覺的情況下，吸收對體皮膚及眼睛較有害的紫外光及容易提升室內溫度的紅外光，達到更良好且完全的隔熱效果。

請參閱圖7A~圖7I所示，以下將詳細解釋本創作具調光功能的玻璃窗裝置的製造流程。

如圖7A所示，準備該第一玻璃層113，並在該第一玻璃層113的設置面1131塗佈該第一導電層114，該第一導電層114較佳可為ITO、IZO、ZnO、PEDOT層。如圖7B所示，在該第一導電層114的表面塗佈該第一配向層115，至此完成該第一導電基板11的製程，且該第一配向層115的表面係該第一導電基板11的第一表面111，而該第一玻璃層113的對外表面1132即為該第一導電基板11的第二表面112。進一步來說，該第二導電基板12的該第二玻璃層123、第二導電層124及該第二配向層125係以同樣方式實施組合。

如圖7C所示，在該第一導電基板11的第一表面111，也就是該第一配向層115的表面周緣形成框膠14；如圖7D所示，並將該第二導電基板12以該第二導電基板12的第一表面121，也就是該第二配向層123的設置面1231朝向該第一導電基板11的第一表面111進行組合，使得該第一導電基板11及該第二導電基板12以該框膠14相黏合，且該框膠14的厚度使得該第一導電基板11及該第二導電基板12間形成一間隔；並且在該框膠14形成一穿孔，該穿孔連通該第一導電基板11及該第二導電基板12之間的間隔及外部空間。如圖7E所示，由該穿孔向該第一導電基板11及該第二導電基板12之間的間隔柱入染料液晶材料，以形成該染料液晶層13。如圖7F所示，以封止劑填充並封閉該穿孔，完成該液晶調光模組。

接著準備該玻璃層21，較佳係選用強化玻璃，並在該玻璃層21的第一表面周緣貼附間隔條24，較佳係選用鋁條；如圖7G所示，將該液晶調光模組中的該第一導電基板11以其第二表面112，也就是該第一玻璃層113的對外表面1132與該玻璃層21的第一表面211組合，該間隔條24使得該玻璃層21及該第一導電基板11間形成一間隔，並且在該間隔中填充乾燥空氣或惰性氣體以形成該隔熱層22。如圖7H所示，在該間隔條24外圍施以乾燥劑25；如圖7I所示，最後在該乾燥劑的外圍塗佈密封膠26，使得該玻璃層21的第一表面及該第一導電基板11的第二表面間的隔熱層22為一完全密封狀態，避免外部空間之水氣進入該隔熱層22，確保該隔熱層22之隔熱效果。

以上所述僅是本新型的較佳實施例而已，並非對本新型做任何形式上的限制，雖然本新型已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本新型，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本新型技術方案的範圍內，當可利用上述揭示的技術內容做出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本新型技術方案的內容，依據本新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本新型技術方案的範圍內。

11‧‧‧第一導電基板

111‧‧‧第一表面

112‧‧‧第二表面

113‧‧‧第一玻璃層

1131‧‧‧設置面

1132‧‧‧對外表面

114‧‧‧第一導電層

115‧‧‧第一配向層

12‧‧‧第二導電基板

121‧‧‧第一表面

122‧‧‧第二表面

123‧‧‧第二玻璃層

1231‧‧‧設置面

1232‧‧‧對外表面

124‧‧‧第二導電層

125‧‧‧第二配向層

13‧‧‧染料液晶層

14‧‧‧框膠

21‧‧‧玻璃層

211‧‧‧第一表面

212‧‧‧第二表面

22‧‧‧隔熱層

23‧‧‧金屬薄膜層

24‧‧‧間隔條

25‧‧‧乾燥劑

圖1係本創作具調光功能的玻璃窗裝置的剖面示意圖。 圖2係本創作具調光功能的玻璃窗裝置的方塊示意圖。 圖3係本創作具調光功能的玻璃窗裝置第一較佳實施例的方塊示意圖。 圖4係本創作具調光功能的玻璃窗裝置第二較佳實施例的方塊示意圖。 圖5係本創作具調光功能的玻璃窗裝置第三較佳實施例的剖面示意圖。 圖6係本創作具調光功能的玻璃窗裝置與習知技術的透光率相對波長的曲線示意圖。 圖7A~圖7I係本創作具調光功能的玻璃窗裝置的製做流程剖面示意圖。 圖8係習知技術隔熱玻璃窗的程剖面示意圖。

Claims (7)

1. 一種具調光功能的玻璃窗裝置，包含：一第一導電基板，具有相對的一第一表面及一第二表面；一第二導電基板，具有相對的一第一表面及一第二表面，且該第二導電基板的第一表面朝向該第一導電基板的第一表面；一染料液晶層，設置於該第一導電基板的第一表面及該第二導電基板的第一表面之間；一玻璃層，具有相對的一第一表面及一第二表面，且該玻璃層的第一表面朝向該第一導電基板的第二表面；一隔熱層，設置於該玻璃層的第一表面及該第一導電基板的第二表面之間；一控制模組，電連接該第一導電基板及該第二導電基板；其中，當該控制模組對該第一導電基板及該第二導電基板提供一第一電壓，該染料液晶層為一低透光狀態。
2. 如請求項1所述之具調光功能的玻璃窗裝置，其中，該第一導電基板包含：一第一玻璃層，具有相對的一設置面及一對外表面，其中該第一玻璃層的對外表面係該第一導電基板的第二表面；一第一配向膜，設置於該第一玻璃層的設置面；一第一導電層，設置於該第一玻璃層的設置面及該第一配向膜之間；該第二導電基板包含：一第二玻璃層，具有相對的一設置面及一對外表面，其中該第二玻璃層的對外表面係該第二導電基板的第二表面；一第二配向膜，設置於該第二玻璃層的設置面； 一第二導電層，設置於該第二玻璃層的設置面及該第二配向膜之間；其中：該控制模組係電連接該第一導電層及該第二導電層。
3. 如請求項1所述之具調光功能的玻璃窗裝置，其中該染料液晶層係扭轉向列型染料液晶層。
4. 如請求項1所述之具調光功能的玻璃窗裝置，進一步包含：一光感測單元，電連接該控制模組，且該光感測單元感測一光強度，據以產生一控制訊號並傳送至該控制模組；當該光感測單元判斷該光強度大於一第一臨界值時，該光感測單元產生的該控制訊號係一暗態訊號，且當該控制模組接收到該暗態訊號，該控制模組對該第一導電基板及該第二導電基板提供該第一電壓。
5. 如請求項1所述之具調光功能的玻璃窗裝置，進一步包含：一金屬薄膜層，設置於該玻璃層的第一表面。
6. 如請求項1所述之具調光功能的玻璃窗裝置，其中該隔熱層係一乾燥惰性氣體層。
7. 如請求項2所述之具調光功能的玻璃窗裝置，其中該第一導電層及該第二導電層係一氧化銦錫(ITO)層、一氧化鋅(ZnO)層或一氧化銦鋅(IZO)層。