Smart Windows - Flüssigkristalltechnologie

Anlagen für die LCD-Industrie

Anlagen zur Herstellung von Smart Windows - innovative LC-Glastechnik

Herstellung von Smart Windows - Grundlagen

Smart Windows sind schaltbare Sonnenschutzfenster oder Sichtschutzfenster aber auch schaltbare Gebäudefenster oder Verglasungen, hergestellt durch innovative LC-Glastechnik. Auch als intelligente Fenster bekannt, bieten sie flexible Anpassungsmöglichkeiten zwischen Transparenz und Undurchsichtigkeit, Helligkeit und Abdunkelung. Smart Windows repräsentieren eine wegweisende Innovation in der Welt der Verglasungstechnologien. Durch die geschickte Anwendung der Flüssigkristall -Technologie oder elektrochromer Materialien (EC Typ) können diese Fenster nicht nur klar oder intransparent, sondern auch opak oder milchig geschaltet werden. Diese Flexibilität ermöglicht eine individuelle Kontrolle über die Lichtdurchlässigkeit und Privatsphäre, was Smart Windows zu einer intelligenten und praktischen Lösung für moderne Architektur, Smart glasses, Pflanzenkultivierung oder militärische Zwecke macht. Das Flüssigkristalldisplay (LCD), das nur aus einem Pixel oder wenigen Pixeln besteht, ermöglicht es, das gesamte Fenster oder Teile davon durch elektrische Schaltung in den gewünschten Zustand zu versetzen. Ähnlich einem herkömmlichen LCD können verschiedene Graustufen und sogar Farbeffekte eingestellt werden. Der EC-Typ verändert ebenfalls seine Wärme- und Lichtdurchlässigkeit als Reaktion auf eine angelegte Spannung Die Herstellung dieser intelligenten Fenster erfolgt mit bewährter LCD-Technologie, jedoch ohne die Notwendigkeit einer hohen Fertigungsauflösung wie bei Smartphone- oder Fernsehdisplays. Bei großen Glasflächen oder anderen Substraten ist jedoch eine präzise und fehlerfreie Bearbeitung unerlässlich.

Wo Innovation entsteht: Unsere Produktionsanlagen für Smart Windows

Fertigungstechniken

Die Herstellung von Smart Windows stellt für die Anlagen Hersteller eine besondere Herausforderung dar, da die Gläser sehr viel größer, dicker und schwerer sind, als die üblicherweise im LCD-Bereich verwendeten Substrate. Außerdem werden für Gebäude ständig wechselnde Glasgrößen und Formen nachgefragt. Unser Partner Shindo hat sich speziell mit dieser Problematik auseinandergesetzt und kann aufgrund seiner langjährigen Erfahrung im LCD-Bereich sämtliche Anlagen einer Produktionslinie anbieten. Diese werden individuell an ihre Spezifikation, Substratgrößen, Materialien Formen und Durchlaufzeiten angepasst, um die bestmögliche Lösung für Ihren Prozess zu finden.

Die hochmodernen Fertigungsanlagen unseres Koreanischen Partners Shindo nutzen Technologien auf dem neuesten Stand der Technik, insbesondere die Flüssigkristall-Technologie , um Smart Windows herzustellen, aber auch Produktionsanlagen für EC Typ Smart Windows sind möglich. Einen Überblick über die für beide Technologien benötigten Maschinen sowie deren Vor- und Nachteile sowie Details zu den benötigten Maschinen finden Sie weiter unten auf der Seite.

Smart windows Vergleich: LC-Typ (Flüssigkristall) und EC-Typ (Elektrochrome Materialien)

Liquid Crystal Type

Electrochromer Crystal Type

Funktionsprinzip:

Verwendung von Flüssigkristallen, die ihre Ausrichtung durch Anlegen eines elektrischen Felds ändern und dadurch die Lichtdurchlässigkeit und Lichtstreuung ändern.

Funktionsprinzip:

Farbänderung durch elektrochemische Redox‑Reaktion, die die Absorption von Licht verändert.

Substrate:

Glas auf Glas
Film auf Film

Substrate:

Film auf Film

Vorteile:

sehr schnelle Schaltung
großer Schaltbereich zwischen hell und dunkel bzw. undurchsichtig
sehr guter Sichtschutz
sehr hohe Lebensdauer
meist geringere Anschaffungskosten

Vorteile:

Strom wird nur zum Umschalten benötigt
Gute Kontrolle von Sonnenwärme und IR-Absorption

Nachteile:

kontinuierlicher Stromverbrauch bei Transparenz
kaum Einfluss auf Wärmestrahlung und UV-Licht

Nachteile:

langsamere Schaltung
etwas geringere Lebenserwartung
geringerer Abdunkelungsbereich

Anlage zur Ultraschall Reinigung (USC)

USC Trockene Oberflächenreinigung mittels Ultraschalles

Präzise Reinigung ohne Nässe

Die trockene Oberflächenreinigung des Glases oder anderen Substrates mittels Ultraschalls (US) vor dem eigentlichen Fertigungsprozess gewährleistet eine gründliche Reinigung der Glasoberfläche ohne Verwendung von Flüssigkeiten. Eine Beeinträchtigung der Leistung der LC Gläser durch Aufnahme von Feuchtigkeit, kann somit vermieden werden.

Erhaltung der strukturellen Integrität

USC entfernt Schmutzpartikel und Verunreinigungen schonend, ohne die strukturelle Integrität des Glases zu beeinträchtigen.

Umweltfreundlichkeit

Da USC eine trockene Reinigungsmethode ist, erfordert sie, im Vergleich zu nassen Reinigungsverfahren, keine zusätzlichen Reinigungsmittel oder Wasser. Dies trägt zu einer umweltfreundlichen Produktionsweise bei.

Effiziente Reinigung großer Flächen

Das Verfahren eignet sich für die Massenproduktion großer Glasflächen und minimiert so die Produktionskosten.

Anlage zur TCO-Beschichtung

Transparente leitfähige Oxidschicht (TCO-Beschichtung)

Transparente Leitfähigkeit

Im zweiten Schritt wird eine transparente, leitfähige Oxidschicht aufgetragen. In der Regel handelt es sich hierbei um eine ITO-Beschichtung (Indiumzinnoxid). Diese ITO-Beschichtung bietet transparente Leitfähigkeit, elektrische Steuerbarkeit und eine homogene Beschichtung mit niedrigem Widerstand.

Elektrische Steuerbarkeit

Mit einer Indiumzinnoxidbeschichtung können durchsichtige Elektroden erzeugt werden. Das bedeutet, dass durch Anlegen einer elektrischen Spannung an die ITO-Beschichtung, Veränderungen in den optischen Eigenschaften des schaltbaren Fensters induziert werden können. Diese elektrooptische Steuerbarkeit ist entscheidend für die Fähigkeit des Fensters, zwischen verschiedenen Zuständen, wie transparent und undurchsichtig, zu wechseln.

Polyimid Beschichter

Polyimidbeschichtung (PI)

Kompatibilität von Polyimid

Polyimid (PI) wird als transparente Schutzschicht auf die Glasoberfläche aufgetragen. Es ist kompatibel mit den Materialien in schaltbaren Fenstern und bietet Flexibilität für verschiedene Glasformen.

Alternativen zu Polyimid

Es sei angemerkt, dass es auch Alternativen zum Flüssigkristall gibt, wie elektrochrome Materialien, elektrooptische Polymere, PDLC (Polymer Dispersed Liquid Crystal) und elektroaktive Polymere, die in einigen Smart-Window-Prozessen ohne Polyimidbeschichtung eingesetzt werden können.

Kalandar, Rollen-Presse für vollautomatische Produktionslinie

Reibemaschine

Ausrichtung der Moleküle durch Reiben

Der Reibeprozess ermöglicht die Ausrichtung der Polyimidmoleküle. Dies beeinflusst die Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle und ermöglicht eine einheitliche vordefinierte Transparenz oder Opazität. Dabei lässt sich der Anpressdruck, sowie der Winkel der Reiberolle, frei wählen.

Spacer Spray Beschichtungsanlage

Aufbringung von Spacern (Abstandshaltern)

Zweck der Spacer

Die Spacer Spray Anlage kommt zum Einsatz, um mikroskopisch kleine Spacer-Partikel (Kugeln) mit definierter Größe auf die Oberfläche der Glasschicht zu sprühen. Diese Spacer fungieren als Abstandshalter zwischen der oberen und unteren Glasschicht und gewährleisten so einen gleichmäßigen Zwischenraum. Dabei können sowohl normale Spacer in verschiedenen Größen, als auch klebende Spacer (sticky), verwendet werden. Für hochauflösende Displays und Anwendungen, wie Smartphones oder TV-Geräte, wurde die Spacesprühtechnologie durch lithografisch erzeugte Photospacer ersetzt. Für Smart Windows ist die Spacerspray-Technology aufgrund der sehr großen Glasflächen jedoch besser geeignet und kostengünstiger.

Aushärtung zur Fixierung der Spacer (Cure)

In Abhängigkeit vom spezifischen Prozess, wird nach dem Aufbringen der Spacer ein Aushärtungsprozess (Cure) integriert, um sicherzustellen, dass die Spacer fest auf der Oberfläche haften. Dieser Schritt ist entscheidend für die Stabilität und Präzision des Abstandes zwischen den Glasschichten, was wiederum einen Einfluss auf die Gleichmäßigkeit der Tönung der schaltbaren Fenster hat.

ODF Dispenser Maschine

ODF Dispenser System für Flüssigkristall Füllung

Die präzise und homogene Aufbringung von Dichtung (Dichtmittel) und Flüssigkristall (LC) ist entscheidend für die fehlerfreie Funktionalität des Fensters. Das Dispenser System spielt hierfür die entscheidende Rolle.

ODF-Technologie (one drop filling-Technogolgie)

Dieser Prozessschritt ist von zentraler Bedeutung für die Herstellung von Smart Windows und hat einen signifikanten Einfluss auf das Endergebnis. Unsere Anlagen setzen hierbei auf die ODF-Technologie (one drop filling), die eine äußerst präzise Dosierung ermöglicht. Vor der Zusammenfügung der Glasplatten unter Vakuum wird exakt die benötigte Menge Flüssigkristall auf die untere Glasplatte dosiert.

Hochpräzise Dosierung

Diese Methode erfordert eine hochpräzise Dosierung, da bei zu großer Menge das Gemisch beim Montieren und Zusammenpressen überlaufen kann, während bei zu geringer Dosiermenge Blasen zurückbleiben könnten.

Homogene Verteilung

Das Einzeltropfenverfahren gewährleistet nicht nur eine akkurate Dosierung, sondern auch eine homogene Verteilung des Materials über die gesamte Glasoberfläche. Dies ist von entscheidender Bedeutung, um sicherzustellen, dass die schaltbaren Fenster eine gleichmäßige Leistung und optische Qualität aufweisen. Damit trägt das Dispenser System maßgeblich zur Perfektionierung der Smart Windows-Herstellung bei.

Vakuum Laminiermaschine

Vermeidung von Gaseinschlüssen

Der Vakuum Laminator verpresst die oberen und unteren Glasschichten unter Vakuum, wobei eine exakte Druckverteilung und präzises Arbeiten entscheidend sind, um Gasblasenbildung zu verhindern.

Vakuum Laminierung

Aushärtemaschine

Aushärtung mittels UV-Strahlung oder thermische Aushärtung

Abschließend erfolgt die Aushärtung des gesamten Fensters. Während dieses Vorgangs wird das Dichtmittel (Sealant) und gegebenenfalls andere Materialien, die im Fenster verwendet werden, durch die zugeführte Wärme oder UV Licht aktiviert und gehärtet. Gleichzeitig wird ein homogener Druck ausgeübt um die Schichtdicke des Flüssigkristalls anzupassen. Beide Methoden, thermische und UV-Aushärtung, tragen dazu bei, die Endprodukteigenschaften der schaltbaren Fenster zu verbessern. Sie gewährleisten eine stabile Struktur, gute Haftung zwischen den verschiedenen Schichten und eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegenüber Umwelteinflüssen. Die Wahl zwischen thermischer und UV-Aushärtung hängt von den spezifischen Anforderungen der verwendeten Materialien und des Herstellungsprozesses ab.

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Unsere Fertigungsanlagen stehen für Effizienz, Qualität und State of the Art Technologie. Kontaktieren Sie uns, um mehr darüber zu erfahren, wie wir innovative Smart Windows herstellen.