智慧窗液晶顯示技術：材料世界網

錢佩欣、謝添壽／工研院材化所

智慧窗液晶顯示技術是將液晶分子與高分子單體相混合，經紫外光或熱環境之聚合反應後，在外加電場的情況下，具有介電各異向性的液晶，可以實現在透明和不透明之間的轉變，使薄膜的透光率可調。此種獨特的光電特性，促使其在顯示設備、可調透鏡、光開關、智慧窗等方面皆有廣闊的應用前景。液晶智慧窗戶不但能有效阻擋進入室內的光和熱，更能進而調控室內溫度，節能效果高達30%。其可隨個人需求控制電開關調控光線透光量，除了可提供充足光線外，同時具有防曬隔熱功能，有效降低照明與空調的使用，達到節能減碳的目的。本文將介紹智慧窗液晶顯示技術與發展狀況，以及工研院材化所目前於智慧窗液晶顯示技術的開發現況。

【內文精選】

前言

受到全球暖化與能源危機衝擊，節能減碳之技術與產品逐漸備受矚目。智慧窗(Smart Window)是由窗戶控制射入的太陽光線，達到節能及提升舒適性，目前已被使用於建築產業並於運輸事業有效利用。根據沙利文預測，在2020年中國智能調光產品市場營收規模有望超過2.5億人民幣，如圖一所示。圖二為n-tech Research預測全球智慧窗市場，在2018年為3.75億美元，而到2023年該市場的收入將達到56億美元。這些增長的大部分將來自智能窗戶，從單純的豪華建築產品轉變為滿足中檔商業建築和住宅多租戶的需求，同時將不僅局限於高端商業建築、智能家居等領域，亦將逐漸在汽車及新能源等領域發揮重要作用。

智慧窗液晶顯示技術開發現況

2. 提升智慧窗反應速度

目前調光玻璃斷電後，都是依靠配向層的作用使得液晶分子旋轉恢復原始狀態，存在反應速度慢、需要較長時間才能恢復初始狀態的問題。為使調光玻璃反應快，專利CN106125358B提出依靠聚合物網絡和垂直配向層共同的恢復作用（圖七），帶動負性液晶恢復垂直於透光基板的初始狀態，響應時間很快，約為100~200 ms。傳統的調光玻璃是依靠垂直配向層的作用，使得液晶分子旋轉恢復垂直於所述透光基

板的初始狀態，響應時間通常大於1 s。

圖七、(a)未施加電壓時反式調光玻璃截面圖(5)；(b)施加電壓時反式調光玻璃截面圖

工研院材化所智慧窗液晶顯示技術開發

工研院材料與化工研究所結合「化學分析研究室」及「功能性化學分子合成與應用研究室」的專業能量，開發反式聚合物穩定液晶(PSLC)之可調光膜（如圖十一），已申請相關材料與結構專利。其材料與調光膜結構如下：上透明基材、第一導電層、非連續相微結構層、負型液晶組成物、第二導電層、下透明基材。所述基材可以是硬質基材，亦可是軟性基板；非連續微結構層是位在第一導電層與第二導電層間，而負型液晶組成物則充填於第一導電層、第二導電層、與非連續相微結構間。其中非連續相微結構層，可為圓柱體、長方體、半圓體、正方體、菱形體或不規則體等構形；而負型液晶組成則含有負介電各異向性液晶、壓克力單體、自由基光起始劑等，經由紫外光照射而形成聚合物穩定液晶。利用非連續相微結構層圖案存在於聚合物穩定液晶間，可促使反式聚合物穩定液晶在無外加電壓下呈現為透明態…以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。