具有散射式及穿透式操作模式的电光窗玻璃结构制造技术

一种具有全散射式及全穿透式操作模式的电光窗玻璃构造，其可作电性切换以在各种应用中用于动态控制电磁辐射流。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有全散射式及半穿透式及全穿透式操作模式的电光结构，其可电性切换以在各种应用中用于动态控制电磁幅射流(譬如电光窗玻璃结构)，及用于以大型及均匀方式产生所述电光结构的改良的方法及装置而无缺陷、或需有模糊的应用(譬如可切换式隐密窗户窗玻璃)。
技术介绍
众所周知在家庭、商用大楼及车辆之类中采用窗户，所述结构及系统中提供窗户的理由与进行的功能直接相关，譬如，窗户结构可提供通风、照明、空间感、及亲近户外的方式，窗玻璃制造(如玻璃材料)的窗户亦可使电磁幅射选择性传输于家庭、商用大楼及车辆的户外与内部空间之间，公知窗玻璃形式虽有许多有效功能，此形式仍有问题。可通过认识窗户所普遍接触的电磁幅射的性质及成份，而易于了解窗中采用公知窗玻璃造成的问题。在晴天海平面上，电磁幅射包括3％的紫外线(亦即UV频带中的电磁幅射)、44％的可见光(亦即可见光频带中的电磁幅射)、及53％的红外线(亦即IR频带中的电磁幅射)。根据物理原理，50％的所产生电磁幅射是为左手圆形偏振(LHCP)，而其他的50％为右手圆形偏振(RHCP)，撞击在窗表面的总电磁幅射为来自太阳的直接幅射与来自大气环境的漫射幅射的组合，电磁幅射虽为宽频性质，其紫外光成份在各种塑胶材料及无机染料中造成分子的分解而导致褪色。当电磁幅射撞击一玻璃窗时，产生三个不同的物理程序部分幅射能量传送过玻璃；部分幅射能量自玻璃反射开来；而一小部分幅射能量由玻璃吸收。传过玻璃窗的能量一般是由内部环境中的装饰或结构所吸收，且时常变成困在其内而造成内部温度增加。依照季节，传过玻璃窗的电磁幅射可使玻璃窗相关冷暖气系统所受的热负荷变少或加剧。因此，热季节中，急需遮蔽窗户及玻璃滑门不受电磁幅射，以减少冷气系统的热负荷。冷季节中，急需使窗户及玻璃滑门暴露于电磁幅射，以减少暖气系统的热负荷。简言之，急需选择性控制电磁幅射使之在每天及每年的不同时间传输过窗结构，故可尽量减少家用、商用及工业建筑物环境的冷暖气系统的热负荷。通过尽量减少此热负荷，可以经济方式使用电力以控制家用、商用及工业建筑物环境的内部温度，达到此目标将可有利影响自然环境，并改善生活品质。考虑这些目的，近来已扩大努力以改善选择性控制电磁幅射传过窗结构的方式及装置。一种电磁幅射控制方式包括采用窗帘以减少电磁幅射传过窗户，最普遍的窗帘型式为百叶窗，但因为百叶窗安装在建筑物室内或透明环境中，电磁幅射可通过窗户使内部温度升高，故在热季节中增加冷气系统的热负荷。并且，百叶窗的操作是需要通常体积庞大且制造安装及维修均很贵的机械或电机控制。另一种电磁幅射控制方式包括采用实际施于建筑物及车辆中的玻璃窗表面的日光控制膜，目前各公司售有多种日光控制膜，所述电磁幅射控制膜可归类成三种基本类型，亦即高反射膜；贮热或冬季膜；及防褪色膜。高反射电磁膜可最有效阻挡夏季的热量，电磁膜的反射性愈高，愈能有效阻挡电磁幅射，具有一银制镜状表面的电磁反射膜比起有色的高穿透膜更能有效地阻挡电磁幅射。电磁反射膜可减少超过10％的玻璃的U值。显然在漫长需要暖气的季节天候中，采用高反射膜时，将无法在冷天季节中采用冬阳来暖和建筑物室内(因而减少建筑物暖气系统的热负荷)。贮热或冬季膜设计是经由窗玻璃而降低冬天的热损失，这些膜可减少超过20％的玻璃窗U值。防褪色膜是设计滤除紫外线，紫外线在大多数家饰布及汽车仪表板造成约60-65％的褪色。虽然上述类型的电磁幅射控制膜可用以控制热量及窗玻璃、消除日光损害、且较小幅地降低白天对于建筑物内部的能见度，其主要缺点为降低内部光线、丧失能见度、及清洁时需额外小心。并且，公知技术的电磁窗膜无法从冬季的传输式变成夏季的反射式，以有效利用生物环境(如人类居处、温室及相同物)的动态温度控制的电磁幅射。电磁幅射控制的另一方式包括采用特殊的玻璃板，其具有有效吸收(亦即阻挡)红外及紫外波长的幅射传输特征、同时传输可见波长而利用此窗技术使观看窗户的视线及日光进入建筑物内部空间。此玻璃的光线传输特征虽在使用冷气季节中(室外温度一般超过72华氏度)提供一种电磁幅射的方式，其IR吸收特征在暖气季节可防止日光的IR波长来加热装有此玻璃板的建筑物结构内部空间。结果，使用暖气的季节期间，此玻璃无法减少此建筑物的暖气系统的热负荷(这是冬季中企图节约能源及加热源所需要的)。近来，极需采用可变的光线传输玻璃或窗玻璃(称为智能窗)，以在建筑物及车中达到电磁幅射(亦即能量)控制，采用智能窗结构而非公知玻璃窗板的理由相当明显，智能窗结构具有在每天(或每年)过程期间可受电性控制的光线传输特征，以符合照明需求、尽量减少暖气及/或冷气系统的热负荷、并提供建筑物及车内空间的隐密性。采用发色性可切换窗玻璃或智能窗以依照住户舒适性来控制光及热流入及流出一窗玻璃，其详述于下列文件1995年6月加拿大多仑多的窗创新会议论文发表的卡尔兰柏(Carl Lempert)的“发色性可切换窗玻璃智能窗的发展”；及1993年Volume.236，第6-13页的薄固体膜中卡尔兰柏发表的“窗玻璃所用的光学切换技术”，两者在此引为参考文献。一般而言，具有数个不同型的发色性可切换窗玻璃或智能窗，亦即非电性启动可切换窗玻璃；及电性启动可切换窗玻璃。非电性启动类型的发色性可切换窗玻璃是基于光致色变、热致色变及向热性。最常用的电性启动型的发色性可切换窗玻璃是基于聚合物分散液晶(PDLC)、分散粒子系统(DPS)及电致色变。根据公知扭转向列液晶(TN)或超扭转向列液晶(STN)液晶技术的公知技术智能窗结构是需要采用一对偏振器，但此将导致高的光学损失，在所需的非阻挡操作模式中，由偏振器吸收高达60％的入射光。根据聚合物分散液晶(PDLC)技术的智能窗结构虽提供比基于TN或STN的窗结构更佳的性能，所述智能窗结构具有数项显著缺点，所述电致色变技术详述于P.施洛特、G.波特、R.施密特及U.温柏格的“智能窗用的叠层电致色变装置”(1994)Vol.2255第351页中，且粒子悬浮技术揭示于发证予亚分M.马克斯名为“具反射性-吸收性-传输性特征的电光偶极悬浮”的美国专利4,663,083号中。譬如，当一电压在其“无色”状态施至电致色变装置时，是在离子(如锂离子)及相关电子自反电极传送至电致色变电极层时变暗，继续染色直到电致色变系统抵达其最不透明状态为止，电压极性反转而使离子及相关电子回到反电极，且该装置变得更具穿透性。但是，电致色变装置是受缓慢的反应时间及较短的使用寿命所苦。粒子悬浮技术中，微尺寸偶极金属片悬浮在一载体中，不施加电场时，粒子或多或少为随机定向，因此，光线大多受到反射及/或吸收，造成低透明性，当一电场施加通过装置厚度，所有粒子在场的方向中对准，该装置显示一光学穿透式状态，但，此技术具有金属粒子因重力而沉淀的相关问题。采用液晶以制造可电性控制光装置可望克服这些问题，这些装置在液晶材料中导入一聚合物基质，而可通过施加一电场而从半透明性切换成穿透性状态。利用稳定液晶结构产生可切换电光装置的已知方法是为聚合物分散的液晶(PDLC)技术，如1991年1月MRS期刊中J威廉多恩的“聚合物分散的液晶运作中的Boojums”所揭示，PDLC技术包括转向列液晶自包括一适量聚合物的一均质液晶混合物的相分离，以聚合物的聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电光窗玻璃结构，具有散射式及传输式操作模式，以分别选择性散射及传输电磁幅射，该电光窗玻璃结构包括：一叠层构造的电光窗玻璃板，具有第一及第二光学操作状态；及光学状态切换装置，用以将该电光窗玻璃板切换成该第一操作状态，以引发该电光窗 玻璃结构成为该散射式操作状态，且用以将该电光窗玻璃板切换成该第二操作状态，以引发该电光窗玻璃结构成为该传输式操作状态。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：李烈，李将芬，萨吉M法里斯，
申请(专利权)人：里维奥公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]