本申請要求2014年9月17日提交的并且標題為“CONTROLLING TRANSITIONS IN OPTICALLY SWITCHABLE DEVICES”的美國專利申請?zhí)?4/489,414的優(yōu)先權(quán)權(quán)益，所述申請以引用的方式整體并且出于所有目的并入本文。

背景技術(shù)：

電致變色(EC)裝置通常是多層堆疊，包括：(a)至少一層電致變色材料，所述電致變色材料響應(yīng)于電勢的施加來改變它的光學性質(zhì)，(b)離子導體(IC)層，所述離子導體層允許離子，諸如鋰離子，移動穿過它，進入電致變色材料以及從所述電致變色材料移出，從而致使光學性質(zhì)改變，同時防止電氣短路，以及(c)透明導體層，諸如透明傳導氧化物或TCO，在所述透明導體層上將電勢施加到電致變色層。在一些情況下，從電致色變裝置的相對邊緣并且跨所述裝置的可視區(qū)域施加電勢。透明導體層被設(shè)計成具有相對高的電子電導。電致變色裝置可以具有不只是上述層，諸如任選地改變光學狀態(tài)的離子存儲層或?qū)﹄姌O層。

由于裝置操作的物理學，電致變色裝置的適當功能取決于許多因素，諸如穿過材料層的離子移動、移動所述離子所需的電勢、透明導體層的薄層電阻以及其他因素。電致變色裝置的大小對于裝置從起始光學狀態(tài)轉(zhuǎn)變到結(jié)束光學狀態(tài)(例如，從著色到清透或從清透到著色)發(fā)揮重要作用。經(jīng)施加來驅(qū)動此類轉(zhuǎn)變的條件對于不同大小的裝置或不同操作條件可具有相當不同的要求。

需要的是用于驅(qū)動電致變色裝置中的光學轉(zhuǎn)變的改良方法。

概要

本文的各種實施方案涉及用于使用在轉(zhuǎn)變期間獲得的反饋控制進行中的轉(zhuǎn)變來使光學可切換裝置轉(zhuǎn)變的方法。某些實施方案涉及具有控制器的光學可切換裝置，所述控制器具有指令來使用在轉(zhuǎn)變期間獲得的反饋使光學可切換裝置轉(zhuǎn)變。此外，在一些實施方案中，基于在轉(zhuǎn)變期間獲得的電反饋一起控制光學可切換裝置組?？赏ㄟ^向光學可切換裝置施加某些電條件(例如，電壓脈沖和/或電流脈沖)來探測光學可切換裝置。對探測的電響應(yīng)可用作反饋來控制進行中的轉(zhuǎn)變。

在公開實施方案的一方面，提供控制光學可切換裝置從起始光學狀態(tài)光學轉(zhuǎn)變到結(jié)束光學狀態(tài)的方法，所述方法包括：(a)施加用于驅(qū)動光學可切換裝置從起始光學狀態(tài)轉(zhuǎn)變到結(jié)束光學狀態(tài)的電壓或電流，其中施加的電壓或電流被施加到光學可切換裝置的母線；(b)在轉(zhuǎn)變完成之前，確定光學可切換裝置的電特性；以及(c)使用確定的電特性作為反饋來調(diào)整施加的電壓或電流以便進一步控制光學可切換裝置轉(zhuǎn)變。

在多個實施方案中，光學可切換裝置是電致變色(EC)窗。操作(c)可包括在轉(zhuǎn)變期間將EC窗的著色水平與鄰近EC窗的第二EC窗的著色水平基本匹配。這允許多于一個窗被控制到匹配著色水平。

可使用不同類型的反饋。在一些實施方案中，確定的電特性包括跨光學可切換裝置的兩個電極的開路電壓。在這些或其他情況下，確定的電特性可包括在光學可切換裝置的兩個電極之間流動的電流。在一些實例中，確定的電特性包括電壓和電流中的至少一個，其中操作(c)包括基于確定的電特性調(diào)整用于驅(qū)動轉(zhuǎn)變的施加的電流或電壓以便確保光學可切換裝置在光學轉(zhuǎn)變期間維持在安全操作電流范圍內(nèi)和/或安全操作電壓范圍內(nèi)。安全操作電流范圍可具有約70-250μA/cm²之間的最大量值。安全操作電壓范圍可具有約5V-9V之間的最大量值。

在某些實施方案中，確定的電特性包括電壓和電流中的至少一個，并且(c)包括基于確定的電特性調(diào)整用于驅(qū)動轉(zhuǎn)變的施加的電流或電壓以便確保光學轉(zhuǎn)變以至少與轉(zhuǎn)變的目標速率一樣高的轉(zhuǎn)變速率發(fā)生。在一些情況下，(c)包括基于確定的電特性調(diào)整施加的電流或電壓以便確保光學轉(zhuǎn)變在目標時間幀內(nèi)發(fā)生。在這些或其他情況下，確定的電特性可包括電壓和電流中的至少一個，并且(c)包括基于確定的電特性調(diào)整用于驅(qū)動轉(zhuǎn)變的施加的電流或電壓以便確定光學可切換裝置是否處于或接近結(jié)束光學狀態(tài)。此外，在一些情況下，確定的電特性包括響應(yīng)于施加到光學可切換裝置的開路電壓條件發(fā)生的電流。

在一些情況下，所述方法還包括確定輸送以驅(qū)動光學轉(zhuǎn)變的一定量的電荷，并且基于輸送的確定量的電荷，確定光學可切換裝置是否處于或接近結(jié)束光學狀態(tài)。所述方法還可包括在發(fā)起從起始光學狀態(tài)到結(jié)束光學狀態(tài)的光學轉(zhuǎn)變之后接收將光學可切換裝置轉(zhuǎn)變到第三光學狀態(tài)的命令，其中第三光學狀態(tài)與結(jié)束光學狀態(tài)不同，其中(c)包括基于確定的電特性調(diào)整用于驅(qū)動光學轉(zhuǎn)變的施加的電流或電壓以便從而將光學可切換裝置驅(qū)動到第三光學狀態(tài)。

在公開實施方案的另一方面，提供維持多個電致變色(EC)窗中的基本匹配著色水平或著色速率的方法，所述方法包括：(a)探測多個EC窗以確定每個窗的電響應(yīng)；(b)將多個EC窗的確定的電響應(yīng)進行比較；以及(c)按比例縮放施加到多個EC窗中的每一個的電壓或電流以便從而匹配多個EC窗中的每一個的著色水平或著色速率。

在公開實施方案的另一方面，提供以基本匹配著色速率轉(zhuǎn)變多個電致變色(EC)窗的方法，所述方法包括：(a)確定多個EC窗將從起始光學狀態(tài)轉(zhuǎn)變到結(jié)束光學狀態(tài)的轉(zhuǎn)變時間，其中轉(zhuǎn)變時間至少部分地基于多個EC窗中的最慢轉(zhuǎn)變窗從起始光學狀態(tài)轉(zhuǎn)變到結(jié)束光學狀態(tài)的最小時間；(b)向多個窗中的每一個窗施加一個或多個驅(qū)動條件，其中施加到每個窗的一個或多個驅(qū)動條件足以致使每個窗基本上在轉(zhuǎn)變時間內(nèi)從起始光學狀態(tài)轉(zhuǎn)變到結(jié)束光學狀態(tài)。

在某些實現(xiàn)中，所述方法還包括：在施加一個或多個驅(qū)動條件的同時，探測多個EC窗以確定每個窗的電響應(yīng)，測量每個窗的電響應(yīng)，確定每個窗的電響應(yīng)是否指示窗將在轉(zhuǎn)變時間內(nèi)達到結(jié)束光學狀態(tài)，并且如果確定窗將在轉(zhuǎn)變時間內(nèi)達到結(jié)束光學狀態(tài)，則繼續(xù)施加驅(qū)動條件以達到結(jié)束光學狀態(tài)，并且如果確定窗將不在轉(zhuǎn)變時間內(nèi)達到結(jié)束光學狀態(tài)，則增加施加到窗的電壓和/或電流以便從而致使窗在轉(zhuǎn)變時間內(nèi)達到結(jié)束光學狀態(tài)。

所述方法還可包括在確定每個窗的電響應(yīng)是否指示窗將在轉(zhuǎn)變時間內(nèi)達到結(jié)束狀態(tài)時，如果確定窗將基本上在轉(zhuǎn)變時間之前達到結(jié)束光學狀態(tài)，則減少施加到窗的驅(qū)動電壓和/或電流以便從而致使窗在比否則將在不減少驅(qū)動電壓和/或電流的情況下發(fā)生的更接近轉(zhuǎn)變時間的時間處達到結(jié)束光學狀態(tài)。轉(zhuǎn)變時間可基于多個因素。例如，在一些情況下，轉(zhuǎn)變時間至少部分地基于多個EC窗中的最大窗的大小。這可幫助確保窗可全部以相同速率轉(zhuǎn)變。

在一些情況下，可具體限定多個EC窗。例如，所述方法可包括基于選自由以下項構(gòu)成的組中的一個或多個準則限定將轉(zhuǎn)變的多個EC窗：窗的預(yù)定義區(qū)、窗的即時限定區(qū)、窗性質(zhì)以及用戶偏好?？上薅ǘ鄠€不同組的窗，并且在一些實施方案中可在運行種重新限定所述組窗。例如，限定將轉(zhuǎn)變的多個EC窗可包括確定第一多個EC窗并確定第二多個EC窗，其中(a)中確定的轉(zhuǎn)變時間是第一多個EC窗將轉(zhuǎn)變的第一轉(zhuǎn)變時間，并且其中(b)中的轉(zhuǎn)變時間是第一轉(zhuǎn)變時間，并且還包括：(c)在(b)中開始施加一個或多個驅(qū)動條件之后并且在第一多個EC窗達到結(jié)束光學狀態(tài)之前，確定第二多個EC窗將轉(zhuǎn)變到第三光學狀態(tài)的第二轉(zhuǎn)變時間，其中第三光學狀態(tài)可以是起始光學狀態(tài)、結(jié)束光學狀態(tài)或不同光學狀態(tài)，其中第二轉(zhuǎn)變時間至少部分地基于第二多個EC窗中的最慢轉(zhuǎn)變窗轉(zhuǎn)變到第三光學狀態(tài)的最小時間，以及(d)向第二多個EC窗中的每一個窗施加一個或多個驅(qū)動條件，其中施加到每個窗的一個或多個驅(qū)動條件足以致使每個窗基本上在第二轉(zhuǎn)變時間內(nèi)轉(zhuǎn)變到第三光學狀態(tài)。在一些實施方案中，多個EC窗中的每一個窗包括具有那個窗的指定轉(zhuǎn)變時間的存儲器部件，其中(a)包括將多個EC窗中的每一個窗的指定轉(zhuǎn)變時間進行比較以便從而確定哪個窗是多個EC窗中的最慢轉(zhuǎn)變窗。

下文將會參考相關(guān)聯(lián)的附圖來進一步詳細描述這些和其他特征。

附圖簡述

圖1示出使用簡單電壓控制算法的光學轉(zhuǎn)變期間的電流和電壓曲線。

圖2描繪針對特定電壓的一系列電荷(Q)對溫度(T)曲線。

圖3A和圖3B示出根據(jù)某些實施方案的從特定控制方法產(chǎn)生的電流和電壓曲線。

圖3C示出描繪在光學轉(zhuǎn)變的初始階段期間對電流的控制的流程圖。

圖4A示意性地描繪根據(jù)某些實施方案的平面母線布置。

圖4B呈現(xiàn)每個透明傳導層上的局部電壓值作為所述層上的位置的函數(shù)的簡化圖。

圖4C是V_有效作為裝置上的位置的函數(shù)的簡化圖。

圖5是描繪與驅(qū)動電致變色裝置從清透到著色相關(guān)聯(lián)的某些電壓和電流曲線的圖。

圖6A是描繪光學轉(zhuǎn)變的圖，其中施加電壓從V_驅(qū)動到V_保持的下降導致凈電流流動，其表明光學轉(zhuǎn)變已經(jīng)進行得足夠充分以允許施加電壓在結(jié)束光學狀態(tài)的持續(xù)時間內(nèi)保持在V_保持。

圖6B是描繪光學轉(zhuǎn)變的圖，其中施加電壓從V_驅(qū)動到V_保持的初始下降導致凈電流流動，其指示光學轉(zhuǎn)變還沒有進行得足夠充分以允許施加電壓在結(jié)束光學狀態(tài)的持續(xù)時間內(nèi)保持在V_保持。

圖7A-圖7D是示出用于使用電反饋控制光學可切換裝置中的光學轉(zhuǎn)變的各種方法的流程圖。

圖8A和圖8B示出圖，其描繪使用圖7D的方法探測并監(jiān)測轉(zhuǎn)變的進展時，在電致變色轉(zhuǎn)變期間隨時間推移輸送的總電荷以及隨時間推移施加的電壓。

圖8C示出根據(jù)實施方案的電致變色窗，其在透明傳導氧化層上具有一對電壓傳感器。

圖9A和圖9B是描繪用于使用電反饋控制光學可切換裝置中的光學轉(zhuǎn)變的另外方法的流程圖。

圖9C和圖9D呈現(xiàn)用于同時控制多個窗以實現(xiàn)匹配著色水平或著色速率的方法的流程圖。

圖10描繪具有多個電致變色窗的幕墻。

圖11是可用于根據(jù)本文所述的方法控制光學可切換裝置的控制器的示意性圖解。

圖12描繪根據(jù)實施方案的IGU的截面圖。

圖13示出窗控制器和相關(guān)聯(lián)的部件。

圖14是以截面方式對電致變色裝置的示意性描繪。

圖15是處于清透狀態(tài)(或轉(zhuǎn)變至清透狀態(tài))的電致變色裝置的示意截面。

圖16是處于著色狀態(tài)(或轉(zhuǎn)變至著色狀態(tài))的電致變色裝置的示意截面。

圖17是處于著色狀態(tài)的電致變色裝置的示意截面，其中所述裝置具有不含相異離子導體層的界面區(qū)。

詳述

定義

“光學可切換裝置”是響應(yīng)于電輸入來改變光學狀態(tài)的薄裝置。所述光學可切換裝置在兩個或更多個光學狀態(tài)之間可逆循環(huán)。在這些狀態(tài)之間進行切換通過將預(yù)定義的電流和/或電壓施加到所述裝置來控制。所述裝置通常包括跨越至少一個光學活性層的兩個薄傳導片。驅(qū)動光學狀態(tài)變化的電輸入被施加到薄傳導片。在某些實現(xiàn)中，所述輸入是由與傳導片電連通的母線提供的。

雖然本公開將電致變色裝置強調(diào)為光學可切換裝置的實例，但本公開并不限于此。其他類型的光學可切換裝置的實例包括某些電致變色裝置、液晶裝置等。光學可切換裝置可以提供在各種光學可切換產(chǎn)品上，諸如光學可切換窗。然而，本文所公開的實施方案并不限于可切換窗。其他類型的光學可切換產(chǎn)品的實例包括鏡子、顯示器等。在本公開的上下文中，通常以非像素化的格式提供這些產(chǎn)品。

“光學轉(zhuǎn)變”是光學可切換裝置的任意一個或多個光學性質(zhì)變化。改變的光學性質(zhì)可以是例如著色、反射率、折射指數(shù)、顏色等。在某些實施方案中，光學轉(zhuǎn)變將具有限定的起始光學狀態(tài)和限定的結(jié)束光學狀態(tài)。例如，所述起始光學狀態(tài)可以是80％透射率并且所述結(jié)束光學狀態(tài)可以是50％透射率。光學轉(zhuǎn)變通常通過在光學可切換裝置的兩個薄傳導片上施加適當?shù)碾妱輥眚?qū)動。

“起始光學狀態(tài)”是光學可切換裝置就在光學轉(zhuǎn)變開始之前的光學狀態(tài)。起始光學狀態(tài)通常定義為光學狀態(tài)的量值，其可以是著色、反射率、折射指數(shù)、顏色等。在一些情況下，起始光學狀態(tài)可以是光學可切換裝置的最大或最小光學狀態(tài)，例如90％或4％透射率。在某些情況下，最小透射率可以是約2％或更小，例如約1％或更小。或者，起始光學狀態(tài)可以是具有在光學可切換裝置的最大與最小光學狀態(tài)之間的某處的值的中間光學狀態(tài)，例如50％透射率。

“結(jié)束光學狀態(tài)”是光學可切換裝置就在從起始光學狀態(tài)完成光學轉(zhuǎn)變之后的光學狀態(tài)。完全轉(zhuǎn)變在光學狀態(tài)以被理解成對于特定應(yīng)用是完成的方式改變時發(fā)生。例如，完全著色可以被認為是從75％光學透射率至10％透射率的轉(zhuǎn)變。結(jié)束光學狀態(tài)可以是光學可切換裝置的最大或最小光學狀態(tài)，例如90％或4％透射率。在某些情況下，最小透射率可以是約2％或更小，例如約1％或更小。或者，結(jié)束光學狀態(tài)可以是具有在光學可切換裝置的最大與最小光學狀態(tài)之間的某處的值的中間光學狀態(tài)，例如50％透射率。

“母線”是指附接到傳導層的導電帶，所述傳導層諸如跨越光學可切換裝置的區(qū)域的透明傳導電極。所述母線將電勢和電流從外部引線輸送到傳導層。光學可切換裝置包括兩條或更多條母線，每條連接到所述裝置的單個傳導層。在各種實施方案中，母線形成跨越裝置的長度或?qū)挾鹊拇蟛糠珠L度的長細線。通常，母線位于所述裝置的邊緣附近。

“施加電壓”或V_施加是指施加到電致變色裝置的相反極性的兩條母線的電勢差。每條母線電子地連接到單獨的透明傳導層。施加電壓可具有不同的量值或功能，諸如驅(qū)動光學轉(zhuǎn)變或保持光學狀態(tài)。光學可切換裝置材料諸如電致變色材料被夾在透明傳導層之間。透明傳導層中的每一個經(jīng)歷母線所連接的位置與遠離所述母線的位置之間的電勢降。一般來說，距母線的距離越遠，透明傳導層中的電勢降越大。透明傳導層的局部電勢在本文通常被稱為V_TCL。相反極性的母線可以跨光學可切換裝置的面彼此橫向分開。

“有效電壓”或V_有效是指光學可切換裝置上的任何特定位置處的正透明傳導層與負透明傳導層之間的電勢。在笛卡爾空間中，針對裝置上的特定x,y坐標來限定有效電壓。在測量V_有效的點處，兩個透明傳導層在z方向上(通過裝置材料)分離，但共享同一x,y坐標。

“保持電壓”是指將裝置無限期維持在結(jié)束光學狀態(tài)所需的施加電壓。在一些情況下，在沒有施加保持電壓的情況下，電致變色窗返回它們的自然著色狀態(tài)。換句話說，期望著色狀態(tài)的維持需要施加保持電壓。

“驅(qū)動電壓”是指在光學轉(zhuǎn)變的至少一部分期間所提供的施加電壓。所述驅(qū)動電壓可以被視為“驅(qū)動”光學轉(zhuǎn)變的至少一部分。所述驅(qū)動電壓的量值與就在光學轉(zhuǎn)變開始之前的施加電壓的量值不同。在某些實施方案中，驅(qū)動電壓的量值大于保持電壓的量值。在圖3中描繪示例施加驅(qū)動電壓和保持電壓。

介紹與概述

諸如電致變色裝置的可切換光學裝置在兩個或更多個光學狀態(tài)(諸如清透狀態(tài)和著色狀態(tài))之間可逆地循環(huán)。在這些狀態(tài)之間進行切換通過將預(yù)定義的電流和/或電壓施加到所述裝置來控制。裝置控制器通常包括低電壓電源并且可被配置來結(jié)合輻射和其他環(huán)境傳感器而操作，但這些在各種實施方案中不作要求。所述控制器還可被配置來與能量管理系統(tǒng)對接，所述能量管理系統(tǒng)諸如根據(jù)諸如一年當中的時間、一天當中的時間、安全條件和所測量環(huán)境條件等因素來控制所述電致變色裝置的計算機系統(tǒng)。此類能量管理系統(tǒng)可顯著降低建筑物的能量消耗。

在本文的各種實施方案中，光學轉(zhuǎn)變通過在光學轉(zhuǎn)變期間生成和利用的反饋受到影響。反饋可基于多種非光學性質(zhì)，例如電性質(zhì)。在特定實例中，反饋可以是基于施加到裝置的特定條件的EC裝置的電流和/或電壓響應(yīng)。反饋可用于確定或控制裝置中的著色水平，或防止損壞裝置。在許多情況下，在光學轉(zhuǎn)變期間生成/獲得的反饋用于調(diào)整驅(qū)動轉(zhuǎn)變的電參數(shù)。公開實施方案提供可使用此類反饋的多種方式。

圖1示出采用簡單電壓控制算法來引起電致變色裝置的光學狀態(tài)轉(zhuǎn)變(例如，著色)的電致變色窗的電流曲線。在圖中，離子電流密度(I)作為時間的函數(shù)來表示。許多不同類型的電致變色裝置將具有所描繪的電流曲線。在一個實例中，諸如氧化鎢的陰極電致變色材料結(jié)合氧化鎳鎢對電極使用。在此類裝置中，負電流指示裝置的著色。所述特定描繪的曲線通過使電壓斜升至設(shè)定水平并且隨后保持所述電壓以維持光學狀態(tài)而產(chǎn)生。

電流峰值101與光學狀態(tài)變化(即，著色和清透)相關(guān)聯(lián)。具體地說，電流峰值表示使裝置著色或清透所需要的電荷的輸送。數(shù)學上，峰值下方的陰影區(qū)域表示使裝置著色或清透所需要的總電荷。在初始電流尖峰之后的曲線部分(部分103)表示當裝置處于新光學狀態(tài)中時的泄漏電流。

在圖1中，電壓曲線105疊加于電流曲線上。電壓曲線按以下序列：負斜坡(107)、負保持(109)、正斜坡(111)和正保持(113)。注意，電壓在達到其最大量值之后并且在裝置保持處于其所限定光學狀態(tài)中的時間長度期間保持恒定。電壓斜坡107將裝置驅(qū)動到其新的著色狀態(tài)并且電壓保持109維持裝置處于著色狀態(tài)中，直至沿相反方向的電壓斜坡111驅(qū)動從著色狀態(tài)到清透狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。在一些切換算法中，施加電流上限。即，不準許電流超過所限定水平以便防止損壞裝置。

著色的速度不僅是所施加電壓的函數(shù)，而且是溫度和電壓斜升速率的函數(shù)。由于電壓和溫度兩者都影響鋰擴散，因此所傳遞的電荷量(并且因此此電流峰值的強度)隨電壓和溫度增加，如圖2中所指示。另外，通過限定，電壓與溫度是相依的，這意味著可在較高溫度下使用較低電壓來獲得與較低溫度下的較高電壓相同的切換速度。此溫度響應(yīng)可用于基于電壓的切換算法中，但需要積極地監(jiān)測溫度以變化所施加電壓。使用溫度來確定施加哪一電壓以便實現(xiàn)快速切換而不損壞裝置。

如上所述，本文的各種實施方案利用某一形式的反饋來積極控制光學可切換裝置中的轉(zhuǎn)變。在許多情況下，反饋基于非光學特性。電特性特別有用，例如當施加某些電條件時的光學可切換裝置的電壓和電流響應(yīng)。以下提供反饋的多種不同用途。

使用電反饋確保安全操作條件來控制轉(zhuǎn)變

在一些實施方案中，使用電反饋來確保光學可切換裝置維持在安全操作條件窗中。如果供應(yīng)到裝置的電流或電壓太大，則其可引起對裝置的損壞。這部分中呈現(xiàn)的反饋方法可被稱為損壞防止反饋方法。在一些實施方案中，損壞防止反饋可以是使用的唯一反饋?？商娲兀瑩p壞防止反饋方法可與本文描述的其他反饋方法組合。在其他實施方案中，不使用損壞防止反饋，而使用以下描述的不同類型的反饋。

圖2示出針對特定電壓的一系列Q對T(電荷對溫度)曲線。更具體地說，所述圖示出當施加固定電壓時在固定時間段已流逝之后溫度對多少電荷被傳遞至電致變色裝置電極的影響。隨著電壓增加，所傳遞的電荷量針對給定溫度增加。因此，對于待傳遞的期望電荷量，電壓范圍中的任何電壓隨后可為適當?shù)模鐖D2中的水平線207所示出。并且很清楚，簡單地控制電壓將不保證光學狀態(tài)的改變在預(yù)定義時間段內(nèi)發(fā)生。裝置溫度強烈地影響特定電壓下的電流。當然，如果已知裝置的溫度，則所施加電壓可被選擇以在期望時間段期間驅(qū)動著色改變。然而，在一些情況下，不可能可靠地確定電致變色裝置的溫度。雖然裝置控制器通常知曉需要多少電荷來切換裝置，但其可能不知曉溫度。

如果針對電致變色裝置的溫度施加過高電壓或電流，則裝置可被損壞或降級。另一方面，如果針對溫度施加過低電壓或電流，則裝置將切換得過慢。因此，將期望在光學轉(zhuǎn)變早些時候具有受控電流和/或電壓。記住此想法，在一個實施方案中，在不受限于特定電壓的情況下控制電荷(以電流的方式)。

本文中所描述的一些控制程序可通過在光學轉(zhuǎn)變期間將以下限制施加于裝置來實現(xiàn)：(1)在裝置電極之間傳遞所定義電荷量以引起完全光學轉(zhuǎn)變；(2)在所限定時間幀內(nèi)傳遞此電荷；(3)電流不超過最大電流；和(4)電壓不超過最大電壓。

根據(jù)本文中所描述的各種實施方案，使用單個算法來切換電致變色裝置，而不管溫度如何。在一個實例中，控制算法涉及：(i)在離子電流顯著大于泄漏電流的初始切換時段期間控制電流而非電壓；(ii)在此初始時段期間，采用電流-時間相關(guān)性，使得裝置在低溫度下足夠快速地切換而在較高溫度下不損壞所述部分。

因此，在從一個光學狀態(tài)到另一光學狀態(tài)的轉(zhuǎn)變期間，控制器和相關(guān)聯(lián)控制算法以確保切換速度充分快速并且電流不超過將損壞裝置的值的方式控制至裝置的電流。此外，在各種實施方案中，所述控制器和控制算法以兩個階段實現(xiàn)切換：第一階段，其在切換完成之前控制電流直至到達所定義點；和第二階段，其在所述第一階段之后控制施加至裝置的電壓。

本文中所描述的各種實施方案可通常由以下三型態(tài)式方法(regime methodology)表征。

1.控制電流以將其維持于經(jīng)限界電流范圍內(nèi)。這可僅在光學狀態(tài)的改變的發(fā)起期間短時間段內(nèi)進行。意圖保護裝置免受由于高電流條件所致的損壞，同時確保施加充分電流以準許光學狀態(tài)的快速改變。通常，此階段期間的電壓停留于裝置的最大安全電壓內(nèi)。在采用住宅或建筑玻璃的一些實施方案中，此初始受控電流階段將持續(xù)約3分鐘至4分鐘。在此階段期間，電流曲線可相對平坦，變化不大于(例如)約10％。

2.在初始受控電流階段完成之后，存在至受控電壓階段的轉(zhuǎn)變，其中電壓保持處于基本上固定值，直至光學轉(zhuǎn)變完成，即，直至傳遞充分電荷以完成光學轉(zhuǎn)變。在一些情況下，從階段1至階段2(受控電流至受控電壓)的轉(zhuǎn)變通過自切換操作的發(fā)起到達所限定時間來觸發(fā)。然而，在替代實施方案中，轉(zhuǎn)變通過達到預(yù)定義電壓、預(yù)定義所傳遞電荷量或某一其他準則來實現(xiàn)。在受控電壓階段期間，電壓可保持處于變化不大于約0.2V的水平。

3.在完成第二階段之后，通常在光學轉(zhuǎn)變完成時，使電壓下降以便最小化(解釋)泄漏電流同時維持新的光學狀態(tài)。即，施加小電壓(有時被稱為“保持電壓”)以補償離子導體層上的泄漏電流。在一些實施方案中，EC裝置的泄漏電流可相當?shù)停鐢?shù)量級為<1μA/cm²，因此保持電壓也小。保持電壓僅需要補償將否則由于跨IC層的伴隨離子轉(zhuǎn)移不使裝置著色的泄漏電流。至此第三階段的轉(zhuǎn)變可通過(例如)從切換操作的發(fā)起到達所限定時間來觸發(fā)。在其他實例中，所述轉(zhuǎn)變通過傳遞預(yù)定義電荷量來觸發(fā)。

圖3A和圖3B示出根據(jù)某些實施方案的從特定控制方法產(chǎn)生的電流和電壓曲線。圖3C提供控制序列的初始部分(受控電流部分)的相關(guān)聯(lián)流程圖。出于討論的目的，假定這些圖中所示出的負電流(如在圖1中)驅(qū)動清透至著色轉(zhuǎn)變。當然，所述實例可同等地適用于相反地操作的裝置，即，采用陽極電致變色電極的裝置。

在特定實例中，遵循以下程序：

1.在時間0(t₀)處-使電壓以意圖對應(yīng)于電流水平“I目標”301的速率斜升。參見圖3C的方框351。還參見圖3A中的電壓斜坡303。I目標可針對討論中的裝置先驗地設(shè)定-獨立于溫度。如所提及，可在不知曉或推斷裝置的溫度的情況下有益地實現(xiàn)這部分所描述的控制方法。在替代實施方案中，檢測溫度并且在設(shè)定電流水平時考慮溫度。在一些情況中，可從窗的電流-電壓響應(yīng)來推斷溫度。

在一些實例中，斜坡率介于約10μV/s與100V/s之間。在更多特定實例中，斜坡率介于約1mV/s與500mV/s之間。

2.緊接t₀之后，通常在幾毫秒內(nèi)，控制器確定由操作1中施加電壓產(chǎn)生的電流水平。所得電流水平可用作控制光學轉(zhuǎn)變的反饋。具體地，可將所得電流水平與由下端處的I慢和上端處的I安全限制的可接受電流的范圍進行比較。I安全高于其裝置可受到損壞或降級的電流水平。I慢低于其裝置將以不可接受的慢速率切換的電流水平。作為實例，電致變色窗中的I目標可介于約30與70μA/cm²之間。此外，I慢的典型實例的范圍介于約1與30μA/cm²之間并且I安全的實例的范圍介于約70與250μA/cm²之間。

電壓斜坡被設(shè)定并且在必要時被調(diào)整以控制電流并且通常在控制序列的初始階段中產(chǎn)生相對一致的電流水平。這由如圖3A和圖3B中所示出的平坦電流曲線301圖解說明，平坦電流曲線301包括于水平I安全307與I慢309之間。

3.取決于步驟2中的比較的結(jié)果，控制方法采用以下操作(a)至(c)中的一者。注意，控制器不僅緊接在t₀之后檢查電流水平，而且其在t₀之后頻繁地檢查電流水平并且做出調(diào)整，如此處所描述并且如圖3C中所示出。

(a)其中所測量電流介于I慢與I安全之間→繼續(xù)施加將電流維持在I慢與I安全之間的電壓。參見由圖3C的方框353、355、359、369和351限定的循環(huán)。

(b)其中所測量電流低于I慢(通常由于裝置溫度是低的)→繼續(xù)使所施加電壓斜升以便使電流高于I慢但低于I安全。參見圖3C的方框353和351的循環(huán)。如果電流水平過低，則增加電壓的增加速率(即，增加電壓斜坡的陡度)可為適當?shù)摹?/p>

如所指示，控制器通常積極地監(jiān)測電流和電壓以確保所施加電流保持高于I慢。此反饋幫助確保裝置保持在安全操作窗內(nèi)。在一個實例中，控制器每幾毫秒檢查一次電流和/或電壓。其可以相同時間標度調(diào)整電壓?？刂破鬟€可確保所施加電壓的新增加水平保持低于V安全。V安全是最大所施加電壓量值，超過其，裝置可受到損壞或降級。

(c)其中所測量電流高于I安全(通常由于裝置正在高溫度下操作)→降低電壓(或電壓的增加速率)以便使電流低于I安全但高于I慢。參見圖3C的方框355和357。如所提及，控制器可積極地監(jiān)測電流和電壓。因此，控制器可快速地調(diào)整所施加電壓以確保電流在轉(zhuǎn)變的整個受控電流階段期間保持低于I安全。因此，電流不應(yīng)超過I安全。

應(yīng)明了，可在必要時調(diào)整或甚至暫時停止電壓斜坡303以將電流維持于I慢與I安全之間。例如，當在受控電流型態(tài)中時，可將電壓斜坡停止、在方向上反轉(zhuǎn)、在速率上減慢或在速率上增加。

在其他實施方案中，在需要時控制器增加和/或降低電流而非電壓。因此，以上討論不應(yīng)被視為限于使電壓斜升或以其他方式控制電壓以將電流維持于期望范圍中的選項。不管通過硬件控制電壓還是電流(恒電位或恒電流控制)，所述算法獲得期望結(jié)果。

4.將電流維持于目標范圍中(介于I慢與I安全之間)，直至滿足指定準則。在一個實例中，準則是傳遞電流達所限定時間長度t₁，在此時間處裝置達到所限定電壓V₁。在達成此條件后，控制器旋即從受控電流轉(zhuǎn)變至受控電壓。參見圖3C的方框359和361。注意，V₁是溫度的函數(shù)，但如所提及，根據(jù)各種實施方案不需要監(jiān)測或甚至檢測溫度。

在某些實施方案中，t₁是約1分鐘至30分鐘，并且在某些特定實例中，t₁是約2分鐘至5分鐘。此外，在某些情況下，V₁的量值是約1伏至7伏，并且更具體地說是約2.5伏至4伏。

如所提及，控制器在受控電流階段中繼續(xù)，直至滿足指定條件，諸如過去所限定時間段。在此實例中，使用定時器來觸發(fā)轉(zhuǎn)變。在其他實例中，所述指定條件是達到所限定電壓(例如，最大安全電壓)或傳遞所限定電荷量。

操作1-4對應(yīng)于以上一般算法中的型態(tài)1—受控電流。此階段期間的目標是防止電流超過安全水平同時確保合理快速的切換速度?？赡茉诖诵蛻B(tài)期間，控制器可為電致變色裝置供應(yīng)超過最大安全電壓的電壓。在某些實施方案中，通過采用其中所述最大安全值比跨越操作溫度范圍的V₁大得多的控制算法來消除此問題。在一些實例中，I目標和t₁被選擇使得V₁在較低溫度下充分低于最大電壓，同時不在較高溫度下由于過度電流而使窗降級。在一些實施方案中，控制器包括將在達到最大安全電壓之前對窗進行報警的安全特征。在典型實例中，電致變色窗的最大安全電壓的值介于約5伏與9伏之間。

5.維持電壓處于所限定水平V₂，直至滿足另一指定條件，諸如到達時間t₂。參見圖3A中的電壓段313。通常，時間t₂或其他指定條件經(jīng)選擇以便傳遞足以引起光學狀態(tài)的期望改變的期望電荷量。在一個實例中，指定條件是預(yù)先指定量的電荷的傳遞。在此階段期間，電流可逐漸減小，如圖3A和圖3B中的電流曲線段315示出的。在特定實施方案中，V₂＝V₁，如圖3A所示。

此操作5對應(yīng)于上文型態(tài)2—受控電壓。此階段期間的目標是維持電壓處于V₁達充分長度以確保期望著色速度。

在某些實施方案中，t₂是約2分鐘至30分鐘，并且在某些特定實例中，t₂是約3分鐘至10分鐘。此外，在一些情況下，V₂是約1伏至7伏，并且更具體地說是約2.5伏至4伏。

6.在達到步驟5的條件之后(即，在已傳遞充分電荷或定時器指示已到達t₂之后)，使電壓從V₂下降至水平V₃。這在保持著色狀態(tài)時期間減少泄漏電流。在特定實施方案中，轉(zhuǎn)變時間t₂是基于部件的中心(其為著色最慢者)所需要的時間而預(yù)定和選擇，以達到某一百分比透射率。在一些實施方案中，t₂介于約4分鐘與6分鐘之間。此操作6對應(yīng)于上文型態(tài)3。

表1呈現(xiàn)上文所描述的算法的特定實例。

表1

參數(shù)定義：

I0–I慢與I安全之間的目標電流值

V0–對應(yīng)于電流I₀的電壓

T0–電流＝I0的時間。

I1–時間t1處的電流。I1＝I0

V1–時間t1處的電壓。電壓在t0與t1之間從V0斜升至V1并且是溫度的函數(shù)。

t1–電流維持在I慢與I安全之間的時間(例如，約3分鐘-4分鐘)

I2–時間t2處的電流。當電壓維持在V1處時，電流從I1衰減至I2。

V2–時間t2處的電壓。V1＝V2。

t2–維持電壓V1的時間?？山橛趶膖1開始的約4分鐘至6分鐘。在t2之后，電壓從V2降至V3

V3–t2與t3之間的保持電壓。

I3–對應(yīng)于電壓V3的電流。

t3–接收到狀態(tài)改變請求的時間。

使用電反饋確定轉(zhuǎn)變的結(jié)束點來控制轉(zhuǎn)變

在此方面描述的實施方案涉及使用電反饋確定轉(zhuǎn)變的結(jié)束點。換句話說，使用反饋來確定光學轉(zhuǎn)變何時完成或接近完成。這些反饋方法可單獨使用或結(jié)合本文描述的其他反饋方法使用。

某些公開實施方案使用電探測和監(jiān)測來確定光學可切換裝置的第一光學狀態(tài)與第二光學狀態(tài)之間的光學轉(zhuǎn)變何時進行到可終止施加驅(qū)動電壓的足夠程度。例如，電探測允許驅(qū)動電壓的施加持續(xù)比預(yù)先可能的設(shè)想更少的時間，因為特定裝置是基于對其實際光學轉(zhuǎn)變進程的實時電探測來驅(qū)動的。此外，實時監(jiān)測可幫助確保光學轉(zhuǎn)變進展到期望的狀態(tài)。在各種實施方案中，通過將施加電壓降低到保持電壓來實現(xiàn)終止驅(qū)動電壓。此方法利用光學轉(zhuǎn)變的通常被認為是不合需要的方面–薄的光學可切換裝置傾向于在光學狀態(tài)之間不均勻地轉(zhuǎn)變。具體地說，許多光學可切換裝置最初在接近母線的位置處轉(zhuǎn)變，并且后來才在遠離母線的區(qū)域處(例如，在裝置中心附近)轉(zhuǎn)變。令人驚訝的是，此不均勻性可被用來探測光學轉(zhuǎn)變。通過允許以本文所述的方式探測轉(zhuǎn)變，光學可切換裝置避免對裝置控制算法的自定義表征和相關(guān)預(yù)編程的需要，其指定施加驅(qū)動電壓的時間長度以及消除考慮到許多裝置上的溫度變化、裝置結(jié)構(gòu)可變性等等的“一個尺寸適合所有”固定時間段驅(qū)動參數(shù)。在更詳細地描述探測和監(jiān)測技術(shù)之前，將提供關(guān)于電致變色裝置中的光學轉(zhuǎn)變的一些上下文。

通過將限定的電壓施加到裝置上的兩條分開的母線來實現(xiàn)驅(qū)動典型的電致變色裝置中的轉(zhuǎn)變。在這種裝置中，將母線垂直于矩形窗的較小尺寸定位是便利的(參見圖4A)。這是因為用來在薄膜裝置的面上輸送施加電壓的透明傳導層具有相關(guān)的薄層電阻，并且所述母線布置允許最短跨距，在所述最短跨距上電流必須行進以覆蓋裝置的整個區(qū)域，因此減少導體層在其各自區(qū)域上完全充電所花費的時間，并且因此減少使裝置轉(zhuǎn)變的時間。

雖然跨母線供應(yīng)施加電壓V_施加，但是由于透明傳導層的薄層電阻和裝置的電流汲取，基本上所述裝置的全部區(qū)域具有較低的局部有效電壓(V_有效)。所述裝置中心(兩條母線中間的位置)通常具有V_有效的最低值。這可以導致所述裝置中心的不能接受的小光學切換范圍和/或不能接受的緩慢切換時間。這些問題在裝置的較接近母線的邊緣處可能不存在。這將在下文中參考圖4B和圖4C來更詳細解釋。

圖4A示出包括具有平面配置的母線的電致變色薄片400的自頂至下視圖。電致變色薄片400包括設(shè)置在第一傳導層410上的第一母線405以及設(shè)置在第二傳導層420上的第二母線415。電致變色堆疊(未示出)夾在第一傳導層410與第二傳導層420之間。如圖所示，第一母線405可基本上在第一傳導層410的一側(cè)上延伸。第二母線415可基本上在第二傳導層420的一側(cè)上延伸，這側(cè)與電致變色薄片400上設(shè)置第一母線405的側(cè)相對。一些裝置可具有額外的母線，例如，在全部四條邊緣上，但這使制造復雜化。對包括平面配置的母線的母線配置的另一個討論在2012年4月20日提交的美國專利申請?zhí)?3/452,032中可見，所述申請以引用的方式整體并入本文。

圖4B是示出第一透明傳導層410中的局部電壓和第二透明傳導層420中的電壓的曲線的圖，例如其驅(qū)動電致變色薄片400從清透狀態(tài)轉(zhuǎn)變到著色狀態(tài)。曲線425示出第一透明傳導層410中的電壓V_TCL的局部值。如圖所示，由于穿過第一傳導層410的薄層電阻和電流，電壓從第一傳導層410的左手側(cè)(例如，第一母線405設(shè)置在第一傳導層410上的位置和電壓被施加的位置)向右手側(cè)下降。曲線430也示出第二傳導層420中的局部電壓V_TCL。如圖所示，由于第二傳導層420的薄層電阻，電壓從第二傳導層420的右手側(cè)(例如，第二母線415設(shè)置在第二傳導層420上的位置和電壓被施加的位置)向左手側(cè)增大(在量值上減小)。施加電壓V_施加的值在這個實例中是電勢曲線430的右端與電勢曲線425的左端之間的電壓差。在母線之間的任何位置處的有效電壓V_有效的值是曲線430和425在x軸上的對應(yīng)于受關(guān)注位置的位置處的值的差。

圖4C是示出在電致變色裝置上在電致變色薄片400的第一傳導層410與第二傳導層420之間的V_有效的曲線的圖。如所解釋，有效電壓是第一傳導層410與第二傳導層420之間的局部電壓差。電致變色裝置經(jīng)受較高有效電壓的區(qū)要比經(jīng)受較低有效電壓的區(qū)更快地在光學狀態(tài)之間轉(zhuǎn)變。如圖所示，有效電壓在電致變色薄片400的中心處最低，并且在電致變色薄片400的邊緣處最高。在裝置上的電壓降是歸因于在電流穿過裝置時的歐姆損耗。在大的電致變色窗上的電壓降可通過在所述窗的可視區(qū)內(nèi)配置另外的母線來減小，從而實際上將一個大的光學窗分成可串聯(lián)或并聯(lián)驅(qū)動的多個較小的電致變色窗。然而，由于可視區(qū)與可視區(qū)中的母線之間的對比，這種方法在美學上可能不吸引人。即，使單片電致變色裝置不具有可視區(qū)中的任何分散注意力的母線對于眼睛是更合意的。

如上所述，當窗大小增加時，針對在TC層的薄面上流動的電流的電子阻力也增加?？梢栽谧罱咏妇€的點(在以下描述中被稱為裝置的邊緣)與最遠離所述母線的點(在以下描述中被稱為裝置中心)之間測量這個阻力。當電流穿過TCL時，在TCL面上的電壓降低并且這減小裝置中心處的有效電壓。此影響由以下事實惡化：通常當窗區(qū)域增加時，針對所述窗的泄漏電流密度保持恒定而總泄漏電流由于增加的區(qū)域而增加。因此，在這兩種影響的情況下，電致變色窗的中心處的有效電壓大幅降低，并且對于例如大于約30英寸寬的電致變色窗，可觀察到較差性能。這個問題可通過使用較高V_施加，使得裝置中心達到適合的有效電壓來解決。

通常，固態(tài)電致變色裝置的安全操作范圍介于約0.5V與4V之間，或更通常介于約0.8V與約3V之間，例如介于0.9V與1.8V之間。這些是V_有效的局部值。在一個實施方案中，電致變色裝置控制器或控制算法提供在V_有效總是低于3V情況下的驅(qū)動曲線，在另一個實施方案中，控制器控制V_有效使得其總是低于2.5V，在另一個實施方案中，控制器控制V_有效使得其總是低于1.8V。所列舉的電壓值是指時間平均電壓(其中平均時間是大約小光學響應(yīng)所需的時間，例如幾秒至幾分鐘)。

電致變色窗的增加的復雜性在于通過所述窗汲取的電流在光學轉(zhuǎn)變的持續(xù)時間內(nèi)并不是固定的。替代地，在轉(zhuǎn)變的初始部分期間，通過裝置的電流基本上大于(高達大100倍)在光學轉(zhuǎn)變完成或?qū)⒔瓿蓵r的結(jié)束狀態(tài)中的。裝置中心中的較差著色問題在這個初始轉(zhuǎn)變時段期間進一步惡化，因為所述中心處的值V_有效顯著地低于在轉(zhuǎn)變時段結(jié)束時將會是的值。

在電致變色裝置具有平面母線的情況下，可以表明，在具有平面母線的裝置上的V_有效通常如給出：

ΔV(0)＝V_施加–RJL²/2

ΔV(L)＝V_施加–RJL²/2 方程式1

ΔV(L/2)＝V_施加–3RJL²/4

其中：

V_施加是施加到母線以驅(qū)動電致變色窗的電壓差；

ΔV(0)是連接到第一透明傳導層(在下文的實例中，TEC型TCO)的母線處的V_有效；

ΔV(L)是連接到第二透明傳導層(在下文的實例中，ITO型TCO)的母線處的V_有效；

ΔV(L/2)是裝置中心、兩條平面母線中間處的V_有效；

R＝透明傳導層薄層電阻；

J＝瞬時平均電流密度；以及

L＝電致變色裝置的母線之間的距離。

透明傳導層被假定為具有基本上類似的(如果不相同)薄層電阻以用于計算。然而，本領(lǐng)域一般技術(shù)人員將理解，即使透明傳導層具有不同的薄層電阻，歐姆電壓降和局部有效電壓的可適用物理學仍可應(yīng)用。

如所述，某些實施方案涉及用于驅(qū)動具有平面母線的裝置中的光學轉(zhuǎn)變的控制器和控制算法。在此類裝置中，具有相反極性的基本上線性母線被設(shè)置在矩形或其他多邊形電致變色裝置的相對側(cè)處，例如如圖4a所示。在一些實施方案中，可以采用具有非平面母線的裝置。此類裝置可以采用例如設(shè)置在所述裝置的頂點處的成角度的母線。在此類裝置中，母線有效間隔距離L是基于裝置和母線的幾何形狀來確定的。對母線幾何形狀和間隔距離的討論在標題為“Angled Bus Bar(成角度的母線)”并于2012年4月20日提交的美國專利申請?zhí)?3/452,032中可見，所述申請以引用的方式整體并入本文。

如當R、J或L增加時，在裝置上的V_有效減小，進而減慢或減緩在轉(zhuǎn)變期間和甚至是最終光學狀態(tài)中的裝置著色。參考方程式1，在窗上的V_有效至少比V_施加小RJL²/2。已發(fā)現(xiàn)，當電阻式電壓降增加時(由于窗大小、電流汲取等的增加)，一些損耗可通過增加V_施加而取消，但僅對保持裝置邊緣處的V_有效低于閾值的值進行此舉，其中可靠性降級將會發(fā)生。

總之，已經(jīng)認識到，兩個透明傳導層都經(jīng)歷歐姆壓降，并且對于兩個透明傳導層來說，那個壓降隨著距相關(guān)聯(lián)母線的距離而增加，并且因此V_TCL隨著距母線的距離而減小。因此，V_有效在遠離兩條母線的位置減小。

圖5示出根據(jù)某些實施方案的電壓控制曲線。在所描繪的實施方案中，采用電壓控制曲線以便驅(qū)動從清透狀態(tài)轉(zhuǎn)變到著色狀態(tài)(或中間狀態(tài))。為了在反方向上，從著色狀態(tài)到清透狀態(tài)(或從著色較深到著色較淺狀態(tài))驅(qū)動電致變色裝置，使用類似但倒置的曲線。在一些實施方案中，用于從著色到清透的電壓控制曲線是圖5中所描繪的曲線的鏡像。

圖5中所描繪的電壓值表示施加電壓(V_施加)值。由虛線示出施加電壓曲線。為了對比，由實線示出裝置中的電流密度。在所描繪的曲線中，V_施加包括四個分量：斜坡至驅(qū)動分量503，所述分量503發(fā)起轉(zhuǎn)變；V_驅(qū)動分量513，所述分量513繼續(xù)驅(qū)動轉(zhuǎn)變；斜坡至保持分量515以及V_保持分量517。斜坡分量被實現(xiàn)為V_施加變化，并且V_驅(qū)動和V_保持分量提供恒定或基本上恒定的V_施加量值。

斜坡至驅(qū)動分量由斜坡率(漸增量值)和V_驅(qū)動的量值表征。當施加電壓的量值達到V_驅(qū)動時，斜坡至驅(qū)動分量完成。V_驅(qū)動分量由V_驅(qū)動的值以及V_驅(qū)動的持續(xù)時間表征。V_驅(qū)動的量值可被選擇來在電致變色裝置的整個面上以安全而有效的范圍維持V_有效，如上所述。

斜坡至保持分量由電壓斜坡率(漸減量值)和V_保持的值(或任選地V_驅(qū)動與V_保持之間的差值)表征。V_施加根據(jù)斜坡率降低，直至達到V_保持的值。V_保持分量由V_保持的量值和V_保持的持續(xù)時間表征。實際上，V_保持的持續(xù)時間通常由裝置保持在著色狀態(tài)(或相反地保持在清透狀態(tài))的時間長度來支配。不同于斜坡至驅(qū)動分量、V_驅(qū)動分量和斜坡至保持分量，V_保持分量具有任意長度，所述長度與裝置的光學轉(zhuǎn)變的物理學無關(guān)。

每種類型的電致變色裝置將具有其自身用于驅(qū)動光學轉(zhuǎn)變的電壓曲線的特性分量。例如，相對大的裝置和/或具有更多電阻式傳導層的裝置將需要更大的V_驅(qū)動值并且可能需要斜坡至驅(qū)動分量的更高斜坡率。2012年4月17日提交并以引用方式并入本文的美國專利申請?zhí)?3/449,251公開了用于在較寬范圍條件下驅(qū)動光學轉(zhuǎn)變的控制器和相關(guān)算法。如其中解釋的，可獨立控制施加的電壓曲線的分量中的每一個(本文中的斜坡至驅(qū)動、V_驅(qū)動、斜坡至保持以及V_保持)以便解決實時條件，諸如當前溫度、當前透射率水平等。在一些實施方案中，施加的電壓曲線的每個分量的值針對特定電致變色裝置(具有其自己的母線間隔、電阻率等)設(shè)置而不基于當前條件變化。換句話說，在此類實施方案中，電壓曲線不考慮反饋，諸如溫度、電流密度等。

如所指示，圖5的電壓轉(zhuǎn)變曲線中所示出的全部電壓值對應(yīng)于上述V_施加值。所述電壓值不對應(yīng)于上述V_有效值。換句話說，圖5中所描繪的電壓值代表電致變色裝置上的相反極性的母線之間的電壓差。

在某些實施方案中，電壓曲線的斜坡至驅(qū)動分量被選擇來安全而快速地誘導離子電流在電致變色與對電極之間流動。如圖5中所示，所述裝置中的電流跟隨斜坡至驅(qū)動電壓分量的曲線，直至曲線的斜坡至驅(qū)動部分結(jié)束并且V_驅(qū)動部分開始。參見圖5中的電流分量501。可根據(jù)經(jīng)驗或基于其他反饋來確定電流和電壓的安全水平。上文提供安全電流和電壓水平的實例。

在某些實施方案中，基于上述考慮來選擇V_驅(qū)動的值。具體地說，它被選擇使得在電致變色裝置的整個表面上的V_有效的值保持在使大的電致變色裝置有效和安全轉(zhuǎn)變的范圍內(nèi)。可基于各種考慮來選擇V_驅(qū)動的持續(xù)時間。這些考慮之一確保將驅(qū)動電勢保持足以引起裝置的基本著色的時段。為達此目的，可以根據(jù)經(jīng)驗，通過監(jiān)測作為V_驅(qū)動保持原狀的時間長度的函數(shù)的裝置的光學密度來確定V_驅(qū)動的持續(xù)時間。在一些實施方案中，V_驅(qū)動的持續(xù)時間被設(shè)置成指定的時間段。在另一個實施方案中，V_驅(qū)動的持續(xù)時間被設(shè)置成對應(yīng)于正通過的離子和/或電子電荷的期望量。如所示，電流在V_驅(qū)動期間斜降。參見電流區(qū)段507。

另一個考慮是裝置中的電流密度隨著離子電流衰減而減小，這是由于可用的鋰離子在光學轉(zhuǎn)變期間完成它們從陽極上色電極到陰極上色電極(或?qū)﹄姌O)的路程。當轉(zhuǎn)變完成時，僅在裝置上流動的電流是通過離子傳導層的泄漏電流。因此，在裝置的面上的電勢的歐姆壓降減小并且V_有效的局部值增大。如果施加電壓未減小，則這些增大的V_有效值可損壞或劣化裝置。因此，確定V_驅(qū)動的持續(xù)時間的另一個考慮是減小與泄漏電流相關(guān)的V_有效水平的目標。通過將施加電壓從V_驅(qū)動降低到V_保持，不僅裝置的面上的V_有效減小，泄漏電流也減小。如圖5中所示，裝置電流在斜坡至保持分量期間以區(qū)段505轉(zhuǎn)變。所述電流在V_保持期間穩(wěn)定到穩(wěn)定的泄漏電流509。”

挑戰(zhàn)由于以下而發(fā)生：難以預(yù)測在轉(zhuǎn)變到保持電壓之前應(yīng)該施加多久所施加的驅(qū)動電壓。具有不同大小的裝置，并且更具體來說具有間隔特定距離的母線的裝置，需要不同的時間長度以用于施加驅(qū)動電壓。此外，采用來制造光學可切換裝置諸如電致變色裝置的過程可以從一個批次精細地變化到另一個批次或從一個過程修改到另一個過程。精細的過程變化轉(zhuǎn)變成針對驅(qū)動電壓必須施加到在操作中使用的裝置的時間長度的可能不同的要求。另外，因為例如參考圖2討論的原因，環(huán)境條件，并且尤其是溫度，可影響施加電壓應(yīng)被施加來驅(qū)動轉(zhuǎn)變的時間長度。

為了考慮到所有這些變量，當前技術(shù)可限定許多不同的控制算法，其具有用于針對許多不同窗大小或裝置特征中的每一者施加所限定的驅(qū)動電壓的不同時間段。這樣做的基本原理在于確保驅(qū)動電壓無論裝置大小和類型都被施加足夠的時段，從而確保光學轉(zhuǎn)變是完成的。當前，制造了許多不同大小的電致變色窗。雖然可能預(yù)先確定每個和每種不同類型窗的適當驅(qū)動電壓時間，但這可以是乏味、昂貴和耗時的過程。此處所述的改進方法在于即時確定驅(qū)動電壓應(yīng)該被施加的時間長度。

此外，使兩個限定的光學狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)變發(fā)生在限定的持續(xù)時間內(nèi)可能是合乎需要的，無論光學可切換裝置的大小、制造裝置所根據(jù)的過程以及裝置在轉(zhuǎn)變時進行操作的環(huán)境條件如何。這個目標可通過監(jiān)測轉(zhuǎn)變過程并且根據(jù)需要調(diào)整驅(qū)動電壓以便確保轉(zhuǎn)變在所限定的時間內(nèi)完成來實現(xiàn)。調(diào)整驅(qū)動電壓的量值是實現(xiàn)這個目標的一種方式。以下在關(guān)于使用電反饋確定轉(zhuǎn)變的結(jié)束點來控制轉(zhuǎn)變的部分中進一步討論此類方法。

某些公開的實施方案應(yīng)用探測技術(shù)來評估裝置在轉(zhuǎn)變時光學轉(zhuǎn)變的進程。如圖5中所示，通常存在光學轉(zhuǎn)變的不同的斜坡至驅(qū)動和驅(qū)動電壓維持階段?？稍谶@些階段中的任一者期間應(yīng)用探測技術(shù)。在許多實施方案中，在算法的驅(qū)動電壓維持部分期間應(yīng)用探測技術(shù)。

在某些實施方案中，探測技術(shù)涉及脈沖產(chǎn)生經(jīng)施加來驅(qū)動轉(zhuǎn)變的電流或電壓并且隨后監(jiān)測電流或電壓響應(yīng)來檢測母線附近的過驅(qū)動條件。過驅(qū)動條件在局部有效電壓大于引起局部光學轉(zhuǎn)變所需的電壓時發(fā)生。例如，如果光學轉(zhuǎn)變到清透狀態(tài)在V_有效達到2V時被視為完成的，并且母線附近的V_有效局部值是2.2V，則所述母線附近的位置可以表征為處于過驅(qū)動條件。

探測技術(shù)的一個實例涉及通過將所施加的驅(qū)動電壓降低到保持電壓水平(或通過適當?shù)钠菩薷牡谋３蛛妷?來脈沖產(chǎn)生所述所施加的驅(qū)動電壓并且監(jiān)測電流響應(yīng)來確定電流響應(yīng)的方向。在這個實例中，當電流響應(yīng)達到所限定的閾值時，裝置控制系統(tǒng)確定現(xiàn)在是從驅(qū)動電壓轉(zhuǎn)變到保持電壓的時間。

圖6A是描繪光學轉(zhuǎn)變的圖，其中施加電壓從V_驅(qū)動到V_保持的下降導致凈電流流動，其表明光學轉(zhuǎn)變已經(jīng)進行得足夠充分以允許施加電壓在結(jié)束光學狀態(tài)的持續(xù)時間內(nèi)保持在V_保持。這是由V_施加的從V_驅(qū)動至V_保持的電壓降611示出的。電壓降611在V_施加可能以其他方式被限制為保持在圖5中所示的驅(qū)動階段中的時段期間執(zhí)行。當施加電壓初始停止增大(變成較大負值)并且穩(wěn)定在V_驅(qū)動時，在母線之間流動的電流開始降低(變成較小負值)，如電流區(qū)段507所示的。然而，當施加電壓現(xiàn)在611處降低時，電流開始更容易地減小，如電流區(qū)段615所示。根據(jù)一些實施方案，在電壓降611之后經(jīng)過的所限定時間段之后測量電流水平。如果電流低于某一閾值，則光學轉(zhuǎn)變被視為完成，并且施加電壓可以保持在V_保持(或如果所述施加電壓處于低于V_驅(qū)動的某個其他水平，則移動到V_保持)。在圖6A的特定實例中，如所示超過電流閾值。因此，在結(jié)束光學狀態(tài)的持續(xù)時間內(nèi)V_施加保持在V_保持。V_保持可以被選擇用于其提供的結(jié)束光學狀態(tài)。這種結(jié)束光學狀態(tài)可以是經(jīng)歷轉(zhuǎn)變的光學裝置的最大、最小或中間光學狀態(tài)。

在測量時電流未達到閾值的情況下，使V_施加返回到V_驅(qū)動可能是適當?shù)摹D6B示出這種情況。圖6B是描繪光學轉(zhuǎn)變的圖，其中施加電壓從V_驅(qū)動到V_保持的初始下降(參見611)導致凈電流流動，其指示光學轉(zhuǎn)變還沒有進行得足夠充分以允許施加電壓在結(jié)束光學狀態(tài)的持續(xù)時間內(nèi)保持在V_保持。注意，具有由電壓降611產(chǎn)生的軌跡的電流區(qū)段615在619處探測時未達到閾值。因此，施加電壓在再次下降至V_保持之前的另一時間段內(nèi)返回到V_驅(qū)動(而電流在617處恢復)(621)，在再次下降至V_保持的所述點處所得的電流(623)表明光學轉(zhuǎn)變已經(jīng)進行得足夠充分以允許施加電壓在結(jié)束光學狀態(tài)的持續(xù)時間內(nèi)保持在V_保持。如所解釋的，結(jié)束光學狀態(tài)可以是經(jīng)歷轉(zhuǎn)變的光學裝置的最大、最小或中間光學狀態(tài)。

如所解釋的，保持電壓是在特定光學密度或其他光學條件處將使光學裝置維持平衡狀態(tài)的電壓。通過生成抵消結(jié)束光學狀態(tài)中的泄漏電流的電流來產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)結(jié)果。驅(qū)動電壓被施加來加速轉(zhuǎn)變到施加保持電壓將導致時不變的期望光學狀態(tài)的點。

本文所述的探測技術(shù)可以根據(jù)與由裝置邊緣處的母線驅(qū)動的光學轉(zhuǎn)變相關(guān)的物理機構(gòu)來理解?；旧?，所述技術(shù)依賴在裝置的面上光學可切換裝置中所經(jīng)歷的有效電壓的差值，并且尤其是V_有效從裝置中心到裝置邊緣的變化。透明傳導層上的局部電勢變化導致V_有效在裝置的面上的不同值。光學可切換裝置在母線附近所經(jīng)歷的V_有效值遠大于裝置中心的V_有效值。因此，在接近母線的區(qū)域中積聚的局部電荷顯著地大于在裝置中心積聚的電荷。

在光學轉(zhuǎn)變期間的某一點處，裝置在母線附近的邊緣處的V_有效值足以超過光學轉(zhuǎn)變期望的結(jié)束光學狀態(tài)，然而在裝置中心，V_有效值不足以達到那個結(jié)束狀態(tài)。所述結(jié)束狀態(tài)可以是與光學轉(zhuǎn)變中的結(jié)束點相關(guān)聯(lián)的光學密度值。當處于光學轉(zhuǎn)變的這個中間階段中時，如果驅(qū)動電壓降低到保持電壓，則電致變色裝置接近母線的部分將實際嘗試轉(zhuǎn)變回其開始的狀態(tài)。然而，因為裝置中心的裝置狀態(tài)還未達到光學轉(zhuǎn)變的結(jié)束狀態(tài)，所以當施加保持電壓時，裝置的中心部分將在光學轉(zhuǎn)變期望的方向上繼續(xù)轉(zhuǎn)變。

當處于轉(zhuǎn)變的這個中間階段的裝置經(jīng)歷施加電壓從驅(qū)動電壓至保持電壓(或某個其他適當較低的量值電壓)的變化時，裝置位于母線附近的部分-在所述部分裝置實際上過驅(qū)動-生成在與驅(qū)動轉(zhuǎn)變所需的方向相反的方向上流動的電流。相反，還未完全轉(zhuǎn)變到最終狀態(tài)的裝置中心的區(qū)域繼續(xù)推動電流在驅(qū)動轉(zhuǎn)變所需的方向上流動。

在光學轉(zhuǎn)變的過程內(nèi)，并且在裝置正經(jīng)歷所施加的驅(qū)動電壓時，存在逐漸增大的驅(qū)動力，以便致使電流在裝置經(jīng)受施加電壓的突然下降時在相反方向上流動。通過監(jiān)測電流響應(yīng)于遠離驅(qū)動電壓的擾動的流動，可確定從第一狀態(tài)至第二狀態(tài)的轉(zhuǎn)變足夠久的點，沿所述點從驅(qū)動電壓至保持電壓的轉(zhuǎn)變是適當?shù)??！斑m當?shù)摹币庵笍难b置邊緣到裝置中心的光學轉(zhuǎn)變是足夠完整的。根據(jù)產(chǎn)品說明書和其應(yīng)用，可以許多方式限定這種轉(zhuǎn)變。在一個實施方案中，假定從第一狀態(tài)到第二狀態(tài)的轉(zhuǎn)變是完整轉(zhuǎn)變的至少約80％或完整轉(zhuǎn)變的至少約95％。完整表明光學密度從第一狀態(tài)到第二狀態(tài)的變化。期望的完整性水平可對應(yīng)于如圖6A和圖6B的實例中所描繪的閾值電流水平。

探測協(xié)議存在許多可能變化。此類變化可以包括根據(jù)從轉(zhuǎn)變初始到第一脈沖的時間長度、脈沖的持續(xù)時間、脈沖大小以及脈沖頻率所限定的某些脈沖協(xié)議。

在一個實施方案中，在施加發(fā)起在第一光學狀態(tài)與第二光學狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)變的驅(qū)動電壓或斜坡至驅(qū)動電壓時立即開始脈沖序列。換句話說，轉(zhuǎn)變的發(fā)起與脈沖產(chǎn)生的施加之間將不會存在滯后時間。在一些實現(xiàn)中，探測持續(xù)時間足夠短(例如，約1秒或更少)使得在整個轉(zhuǎn)變內(nèi)在V_驅(qū)動與V_保持之間來回探測對切換時間沒有明顯不利的影響。然而，在一些實施方案中，沒有必要立刻開始探測。在一些情況下，在完成預(yù)期或標稱切換時段的約50％，或完成這個時段的約75％之后發(fā)起切換。通常，母線之間的距離是已知的或可使用適當配置的控制器來讀取。在距離已知的情況下，可以基于近似的已知切換時間來實現(xiàn)用于發(fā)起探測的保守下限。作為實例，控制器可被配置來在完成預(yù)期切換持續(xù)時間的約50％-75％之后發(fā)起探測。

在一些實施方案中，探測在從發(fā)起光學轉(zhuǎn)變約30秒之后開始。相對較早的探測可尤其有助于接收到中斷命令的情況。中斷命令是當裝置已經(jīng)處于從第一光學透射狀態(tài)變化到第二光學透射狀態(tài)的過程時指令裝置切換到第三光學透射狀態(tài)的命令。在這種情況下，較早探測可幫助確定轉(zhuǎn)變方向(即，中斷命令是否要求窗變得比接收到命令時更亮或更暗)。以下在關(guān)于使用電反饋轉(zhuǎn)變至修改的結(jié)束狀態(tài)來控制轉(zhuǎn)變的部分中進一步討論在接收中斷命令之后使用電反饋的方法。

在一些實施方案中，探測在發(fā)起光學轉(zhuǎn)變之后約120分鐘(或約30分鐘、約60分鐘或約90分鐘)開始。相對較晚的探測在使用較大窗的情況和在轉(zhuǎn)變從平衡狀態(tài)發(fā)生的情況下可能是更有用的。對于建筑玻璃來說，探測可在發(fā)起光學轉(zhuǎn)變之后約30秒至30分鐘開始，在一些情況下介于約1分鐘-5分鐘之間，例如介于約1分鐘-3分鐘之間，或介于約10分鐘-30分鐘之間，或介于約20分鐘-30分鐘之間。在一些實施方案中，探測在通過中斷命令發(fā)起光學轉(zhuǎn)變之后約1分鐘-5分鐘(例如，約1分鐘-3分鐘、在特定實例中約2分鐘)開始，而當電致變色裝置處于平衡狀態(tài)時，探測在根據(jù)給定的初始命令發(fā)起光學轉(zhuǎn)變之后約10分鐘-30分鐘(例如，約20分鐘-30分鐘)開始。

在圖6A和圖6B的實例中，脈沖的量值介于驅(qū)動電壓值與保持電壓值之間。這樣做可能是為了方便。其他脈沖量值是可能的。例如，脈沖可具有落在保持電壓的約+/-500mV或保持電壓的約+/-200mV內(nèi)的量值。對于上下文來說，窗諸如建筑窗上的電致變色裝置可具有約0V至+/-20V(例如，約+/-2V至+/-10V)的驅(qū)動電壓和約0V至+/-4V(例如，約+/-1V至+/-2V)的保持電壓。在一些實施方案中，保持電壓介于+/-1V與+/-1.5V之間。

在各種實施方案中，由于轉(zhuǎn)變進行到顯著的程度，控制器確定在光學轉(zhuǎn)變期間探測電流的極性何時與偏壓的極性相反。換句話說，控制器檢測/確定流至母線的電流何時在與如果仍進行光學轉(zhuǎn)變所預(yù)期的方向相反的方向上流動。

通過將施加電壓量值從V_驅(qū)動降低到V_保持來探測提供了便利并且廣泛適用的用于監(jiān)測轉(zhuǎn)變以確定探測電流何時第一次反轉(zhuǎn)極性的機制。通過將電壓降低到不同于V_保持的量值來探測可以涉及窗性能的特性?？梢钥闯觯旊娏髟趶腣_驅(qū)動至V_保持的探測后第一次與轉(zhuǎn)變相反時，甚至很大的窗(例如，約60”)基本上完成其光學轉(zhuǎn)變。

在某些情況下，探測通過將施加電壓量值從V_驅(qū)動降低到V_探測來發(fā)生，其中V_探測是不同于保持電壓的探測電壓。例如，V_探測可以是通過偏移修改的V_保持。當電流在從V_驅(qū)動至V_保持的探測之后第一次與轉(zhuǎn)變相反時，盡管許多窗能夠基本上完成其光學轉(zhuǎn)變，但某些窗可以得益于對與保持電壓稍微偏移的電壓進行脈沖產(chǎn)生。一般來說，隨著窗大小增加，并且隨著窗溫度降低，偏移變得日漸有益。在某些情況下，偏移介于約0V-1V之間，并且V_探測的量值介于高于V_保持的量值約0V-1V之間。例如，偏移可介于約0V-0.4V之間。在這些或其他實施方案中，偏移可以是至少約0.025V，或至少約0.05V或至少約0.1V。偏移可導致具有比其否則將具有的持續(xù)時間長的持續(xù)時間的轉(zhuǎn)變。較長的持續(xù)時間有助于確保光學轉(zhuǎn)變能夠完全完成。在下文目標開路電壓的上下文中還討論用于選擇與保持電壓的適當偏移的技術(shù)。

在一些實施方案中，控制器通知用戶或窗網(wǎng)絡(luò)主控制器光學轉(zhuǎn)變已經(jīng)進展了多少(例如，通過百分比)。這可以是窗中心當前處于什么透射水平的指示?？蓪㈥P(guān)于轉(zhuǎn)變的反饋提供到移動裝置或其他計算設(shè)備中的用戶接口。參見例如2013年4月12日提交的PCT專利申請?zhí)朥S2013/036456，所述申請以引用方式整體并入本文。

探測脈沖產(chǎn)生的頻率可以介于約10秒與500秒之間。如在本上下文中所使用的，“頻率”意指兩個或更多個脈沖的序列中的相鄰脈沖的中點之間的間隔時間。通常，脈沖產(chǎn)生的頻率介于約10秒與120秒之間。在某些實施方案中，脈沖產(chǎn)生的頻率介于約20秒與30秒之間。在某些實施方案中，探測頻率受電致變色裝置的大小或所述裝置中母線之間的間隔影響。在某些實施方案中，根據(jù)光學轉(zhuǎn)變的預(yù)期持續(xù)時間來選擇探測頻率。例如，頻率可以被設(shè)置成轉(zhuǎn)變時間的預(yù)期持續(xù)時間的約1/5至約1/50(約1/10至約1/30)。注意，轉(zhuǎn)變時間可以對應(yīng)于V_施加＝V_驅(qū)動的預(yù)期持續(xù)時間。仍需注意，轉(zhuǎn)變的預(yù)期持續(xù)時間可以是電致變色裝置的大小(或母線的間隔)的函數(shù)。在一個實例中，用于14”窗的持續(xù)時間是～2.5分鐘，而用于60”窗的持續(xù)時間是～40分鐘。在一個實例中，探測頻率是：針對14”窗是每6.5秒，并且針對60”窗是每2分鐘。

在各種實現(xiàn)中，每個脈沖的持續(xù)時間介于約1x10^-5秒與20秒之間。在一些實施方案中，脈沖的持續(xù)時間介于約0.1秒與20秒之間，例如介于約0.5秒與5秒之間。

如所示，在某些實施方案中，本文公開的某些探測技術(shù)的優(yōu)點在于僅很少的信息需要利用負責控制窗轉(zhuǎn)變的控制器來預(yù)設(shè)置。通常，此類信息僅包括與每個結(jié)束光學狀態(tài)相關(guān)的保持電壓(和電壓偏移，如果適用)。另外，控制器可指定保持電壓與驅(qū)動電壓之間的電壓差，或者V_驅(qū)動本身的值。因此，對于任何所選擇的結(jié)束光學狀態(tài)來說，控制器將會了解V_保持、V_偏移以及V_驅(qū)動的量值。使用此處所述的探測算法可確定驅(qū)動電壓的持續(xù)時間。換句話說，由于實時積極探測轉(zhuǎn)變的程度，控制器確定如何適當?shù)厥┘域?qū)動電壓。

圖7A呈現(xiàn)根據(jù)某些公開的實施方案用于監(jiān)測并控制光學轉(zhuǎn)變的過程的流程圖701。如所描繪，所述過程開始于由參考數(shù)字703表示的操作，其中控制器或其他控制邏輯接收指令以便引導光學轉(zhuǎn)變。如所解釋的，光學轉(zhuǎn)變可以是電致變色裝置的著色狀態(tài)與更清透狀態(tài)之間的光學轉(zhuǎn)變。用于引導光學轉(zhuǎn)變的指令可基于預(yù)編程的調(diào)度、對外部條件做出反應(yīng)的算法、來自用戶的手動輸入等提供給控制器。不管指令如何發(fā)生，控制器通過將驅(qū)動電壓施加到光學可切換裝置的母線來作用于它們。參見由參考數(shù)字705表示的操作。

如上文所解釋的，在常規(guī)實施方案中，將驅(qū)動電壓施加到母線維持一個限定的時間段，在這之后假定光學轉(zhuǎn)變充分完成以至于施加電壓可降低到保持電壓。在此類實施方案中，隨后在未決的光學狀態(tài)的持續(xù)時間內(nèi)維持保持電壓。相反，根據(jù)本文公開的實施方案，通過在轉(zhuǎn)變期間一次或多次探測光學可切換裝置的條件來控制從起始光學狀態(tài)到結(jié)束光學狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。這個過程反映在圖7A的操作707以及下列等等中。

在操作707中，在允許光學轉(zhuǎn)變進行增加的時間段之后，降低施加電壓的量值。這個增加轉(zhuǎn)變的持續(xù)時間顯著小于完全完成光學轉(zhuǎn)變所需的總持續(xù)時間。在降低施加電壓的量值時，控制器測量流至母線的電流的響應(yīng)。參見操作709。相關(guān)控制器邏輯隨后可確定電流響應(yīng)是否指示光學轉(zhuǎn)變近乎完成。參見決定711。如上文所解釋的，可以各種方式實現(xiàn)對光學轉(zhuǎn)變是否近乎完成的確定。例如，它可由電流達到特定閾值來確定。假定電流響應(yīng)并未指示光學轉(zhuǎn)變近乎完成，則將過程控制引導到由參考數(shù)字713表示的操作。在這個操作中，施加電壓返回到驅(qū)動電壓的量值。過程控制隨后循環(huán)回到操作707，在所述操作707中允許光學轉(zhuǎn)變在再次降低到母線的施加電壓的量值之前進行另一增量。

在過程701中的某一點處，決定操作711確定電流響應(yīng)指示光學轉(zhuǎn)變實際上近乎完成。在這個點處，過程控制進行到由參考數(shù)字715指示的操作，在所述操作中施加電壓轉(zhuǎn)變到保持電壓或維持在保持電壓持續(xù)結(jié)束光學狀態(tài)的持續(xù)時間。此時，過程完成。

圖7B呈現(xiàn)根據(jù)某些公開的實施方案用于監(jiān)測并控制光學轉(zhuǎn)變的過程的流程圖701。在這種情況下，所探測到的過程條件是開路電壓，如先前段落中所述。流程圖741中所描繪的前兩個操作對應(yīng)于流程圖701和721中的前兩個操作。換句話說，流程圖741的操作743和745對應(yīng)于流程圖701的操作703和705。簡單來說，在操作743中，控制器或其他適當邏輯接收經(jīng)歷光學轉(zhuǎn)變的指令。隨后，在操作745處，控制器將驅(qū)動電壓施加到母線。在允許光學轉(zhuǎn)變增量地進行之后，控制器在操作747處將開路條件施加到電致變色裝置。接著，控制器在操作749處測量開路電壓響應(yīng)。

如上文的情況，控制器可以自施加開路條件已經(jīng)過去所限定時段之后測量電子響應(yīng)(在這種情況下為開路電壓)。在施加開路條件時，電壓通常經(jīng)歷與連接到電致變色裝置的外部部件中的歐姆損耗相關(guān)的初始降低。此類外部部件可以是例如連至裝置的導體和連接件。在這個初始降低之后，電壓經(jīng)歷第一松弛并且以第一平穩(wěn)電壓穩(wěn)定。第一松弛與例如電致變色裝置內(nèi)的電極/電解質(zhì)界面上的內(nèi)部歐姆損耗相關(guān)。第一平穩(wěn)處的電壓對應(yīng)于電池電壓，其具有平衡電壓和每個電極的過電壓兩者。在第一平穩(wěn)電壓之后，電壓經(jīng)歷第二松弛直至平衡電壓。這個第二松弛慢得多，例如以小時為數(shù)量級。在一些情況下，當電壓在短時間段內(nèi)是相對恒定時，希望在第一平穩(wěn)期間測量開路電壓。這種技術(shù)可有益于提供尤其可靠的開路電壓讀數(shù)。在其他情況下，在第二松弛期間的某一點處測量開路電壓。這種技術(shù)可有益于提供足夠可靠的開路讀數(shù)，同時使用不昂貴且快速操作的電力/控制設(shè)備。

在一些實施方案中，在施加開路條件之后的設(shè)定時間段之后測量開路電壓。用于測量開路電壓的最佳時間段取決于母線之間的距離。設(shè)定時間段可以與如下時間相關(guān)：在所述時間處典型或特定裝置的電壓處于上述第一平穩(wěn)區(qū)域內(nèi)。在此類實施方案中，設(shè)定時間段可以毫秒(例如，在一些實例中為幾毫秒)為數(shù)量級。在其他情況下，設(shè)定時間段可以與如下時間相關(guān)：在所述時間處典型或特定裝置的電壓正經(jīng)歷上述第二松弛。此處，在一些情況下，設(shè)定時間段可以約1秒至幾秒為數(shù)量級。根據(jù)可用的電源和控制器，也可使用較短的時間。如上所述，較長的時間(例如，其中在第二松弛期間測量開路電壓)可有益于：其在不需要能夠在很短時間幀處精確操作的高端設(shè)備的情況下仍提供有用的開路電壓信息。

在某些實現(xiàn)中，在取決于開路電壓的行為的時間幀之后測量/記錄開路電壓。換句話說，在施加開路條件之后隨時間推移可測量開路電壓，并且可以基于電壓對比時間行為來選擇經(jīng)選擇用于分析的電壓。如上所述，在施加開路條件之后，電壓行進到初始下降，之后是第一松弛、第一平穩(wěn)以及第二松弛?？梢栽陔妷簩Ρ葧r間曲線圖上基于曲線的斜度來識別這些時段中的每一個。例如，第一平穩(wěn)區(qū)域?qū)⑴c曲線中dV_oc/dt的量值相對低的部分相關(guān)。這可以對應(yīng)于離子電流已經(jīng)停止(或近乎停止)衰減的條件。因此，在某些實施方案中，反饋/分析中所使用的開路電壓是在dV_oc/dt的量值降低低于某一閾值的時間處所測量的電壓。

返回圖7B，在測量開路電壓響應(yīng)之后，可在操作751處將所述響應(yīng)與目標開路電壓比較。目標開路電壓可對應(yīng)于保持電壓。在某些情況下，下文進一步討論，目標開路電壓對應(yīng)于如通過偏移所修改的保持電壓。下文進一步討論用于選擇與保持電壓的適當偏移的技術(shù)。在開路電壓響應(yīng)指示光學轉(zhuǎn)變還未近乎完成的情況下(即，在開路電壓還未達到目標開路電壓的情況下)，所述方法在操作753處繼續(xù)，在所述操作753中將施加電壓增加到驅(qū)動電壓持續(xù)另外的時間段。在另外的時間段已經(jīng)過去之后，所述方法可從操作747開始重復，在所述操作747中再次將開路條件施加到裝置。在方法741中的某一點處，將在操作751中確定的是，開路電壓響應(yīng)指示光學轉(zhuǎn)變近乎完成(即，其中開路電壓響應(yīng)已達到目標開路電壓)。當是這種情況時，所述方法在操作755處繼續(xù)，在所述操作755中在結(jié)束光學狀態(tài)的持續(xù)時間內(nèi)將施加電壓維持在保持電壓。

圖7B的方法741與圖7A的方法701非常相似。主要區(qū)別在于，在圖7B中，所測量的相關(guān)變量是開路電壓，而在圖7A中，所測量的相關(guān)變量是在施加減小的電壓時的電流響應(yīng)。在另一實施方案中，以下關(guān)于使用電反饋在期望時間幀內(nèi)轉(zhuǎn)變來控制光學轉(zhuǎn)變的部分中進一步討論的，以相同方式修改圖9A的方法921。換句話說，可改變方法921，使得探測通過將裝置放置在開路條件下并且測量開路電壓而不是電流響應(yīng)來發(fā)生。

在另一個實施方案中，用于監(jiān)測并控制光學轉(zhuǎn)變的過程將在所述轉(zhuǎn)變期間輸送到電致變色裝置(裝置的每單位面積)的電荷總量考慮在內(nèi)。這個數(shù)量可被稱為輸送的電荷密度或輸送的總電荷密度。因此，另外的準則諸如輸送的總電荷密度可用來確保裝置在所有條件下完全轉(zhuǎn)變。

可將輸送的總電荷密度與閾值電荷密度(也稱為目標電荷密度)比較，從而確定光學轉(zhuǎn)變是否近乎完成。可以基于在類似操作條件下完全完成或近乎完成光學轉(zhuǎn)變所需的最小電荷密度來選擇閾值電荷密度。在各種情況下，可以基于在所限定溫度(例如，在約-40℃下、在約-30℃下、在約-20℃下、在約-10℃下、在約0℃下、在約10℃下、在約20℃下、在約25℃下、在約30℃下、在約40℃下、在約60℃下等)下完全完成或幾乎完成光學轉(zhuǎn)變所需的電荷密度來選擇/估計閾值電荷密度。

最佳閾值電荷密度還可受電致變色裝置的泄漏電流影響。具有較高泄漏電流的裝置應(yīng)該具有較高的閾值電荷密度。在一些實施方案中，可根據(jù)經(jīng)驗來確定個別窗或窗設(shè)計的適當?shù)拈撝惦姾擅芏取Ｔ谄渌闆r下，可基于窗的特性諸如大小、母線間隔距離、泄漏電流、起始光學狀態(tài)和結(jié)束光學狀態(tài)等計算/選擇適當閾值。示例性閾值電荷密度的范圍介于約1x10^-5C/cm²與約5C/cm²之間，例如，約1x10^-4C/cm²與約0.5C/cm²之間，或者約0.005C/cm²-0.05C/cm²之間，或者約0.01C/cm²-0.04C/cm²之間，或者在許多情況下，約0.01-0.02之間。較小閾值電荷密度可用于部分轉(zhuǎn)變(例如，完全清透到25％著色)并且較大閾值電荷密度可用于完全轉(zhuǎn)變。第一閾值電荷密度可用于漂白/清透轉(zhuǎn)變，并且第二閾值電荷密度可用于上色/著色轉(zhuǎn)變。在某些實施方案中，用于著色轉(zhuǎn)變的閾值電荷密度高于用于清透轉(zhuǎn)變的閾值電荷密度。在特定實例中，用于著色的閾值電荷密度介于約0.013-0.017C/cm²之間，并且用于清透的閾值電荷密度介于約0.016-0.020C/cm²之間。在窗能夠在多于兩個狀態(tài)之間轉(zhuǎn)變的情況下，另外的閾值電荷密度可能是適當?shù)摹＠?，如果裝置在四個不同的光學狀態(tài)之間切換：A、B、C以及D，則不同的閾值電荷密度可用于每個轉(zhuǎn)變(例如，A至B、A至C、A至D、B至A等)。

在一些實施方案中，根據(jù)經(jīng)驗來確定閾值電荷密度。例如，實現(xiàn)期望的結(jié)束狀態(tài)之間的特定轉(zhuǎn)變所需的電荷量可以針對不同大小的裝置來表征。曲線可適配于每個轉(zhuǎn)變，以便使母線間隔距離與所需的電荷密度相關(guān)。此類信息可用來確定給定窗上的特定轉(zhuǎn)變所需的最小閾值電荷密度。在一些情況下，這種經(jīng)驗確定聚集的信息用來計算對應(yīng)于光學密度的某一變化(增大或減小)水平的電荷密度量。

圖7C呈現(xiàn)用于監(jiān)測并控制電致變色裝置中的光學轉(zhuǎn)變的方法761的流程圖。所述方法在操作763和765處開始，所述操作763和765對應(yīng)于圖7A的操作703和705。在763處，控制器或其他適當邏輯接收經(jīng)歷光學轉(zhuǎn)變的指令。隨后，在操作765處，控制器將驅(qū)動電壓施加到母線。在操作767處，在允許光學轉(zhuǎn)變增量地進行之后，將施加到母線的電壓的量值減小到探測電壓(所述探測電壓在一些情況下是保持電壓，并且在其他情況下是通過偏移修改的保持電壓)。接著在操作769處，測量對減小的施加電壓的電流響應(yīng)。

至此，圖7C的方法761與圖7A的方法701相同。然而，兩種方法在過程中的這個點分叉，其中方法761以操作770繼續(xù)，在所述操作770中確定輸送的總電荷密度?？梢曰谠诠鈱W轉(zhuǎn)變期間輸送到裝置的電流、對時間積分來計算輸送的總電荷密度。在操作771處，相關(guān)的控制器邏輯可以確定電流響應(yīng)和輸送的總電荷密度是否每個指示光學轉(zhuǎn)變近乎完成。如上文所解釋的，可以各種方式實現(xiàn)對光學轉(zhuǎn)變是否近乎完成的確定。例如，這可通過電流達到特定閾值和通過輸送的電荷密度達到特定閾值來確定。電流響應(yīng)和輸送的總電荷密度兩者在所述方法可以在操作775繼續(xù)之前必須指示轉(zhuǎn)變近乎完成，在所述操作775中施加電壓轉(zhuǎn)變到保持電壓或維持在保持電壓持續(xù)結(jié)束光學狀態(tài)的持續(xù)時間。假定電流響應(yīng)和輸送的總電荷密度中的至少一個在操作771處指示光學轉(zhuǎn)變尚未近乎完成，則將過程控制引導到由參考數(shù)字773表示的操作。在這個操作中，施加電壓返回到驅(qū)動電壓的量值。過程控制隨后循環(huán)回到操作767，在所述操作767中允許光學轉(zhuǎn)變在再次降低到母線的施加電壓的量值之前進行另一增量。

圖7D呈現(xiàn)用于監(jiān)測并控制電致變色裝置中的光學轉(zhuǎn)變的替代方法。所述方法在操作783和785處開始，所述操作783和785對應(yīng)于圖7A的操作703和705。在783處，控制器或其他適當邏輯接收經(jīng)歷光學轉(zhuǎn)變的指令。隨后，在操作785處，控制器將驅(qū)動電壓施加到母線。在操作787處，在允許光學轉(zhuǎn)變增量地進行之后，將開路條件施加到裝置。接著在操作789處，測量裝置的開路電壓。

至此，圖7D的方法781與圖7B的方法741相同。然而，兩種方法在過程中的這個點分叉，其中方法781以操作790繼續(xù)，在所述操作790中確定輸送的總電荷密度?？梢曰谠诠鈱W轉(zhuǎn)變期間輸送到裝置的電流、對時間積分來計算輸送的總電荷密度。在操作791處，相關(guān)的控制器邏輯可以確定開路電壓和輸送的總電荷密度是否每個指示光學轉(zhuǎn)變近乎完成。開路電壓響應(yīng)和輸送的總電荷密度兩者在所述方法可以在操作795繼續(xù)之前必須指示轉(zhuǎn)變近乎完成，在所述操作795中施加電壓轉(zhuǎn)變到保持電壓或維持在保持電壓持續(xù)結(jié)束光學狀態(tài)的持續(xù)時間。假定開路電壓響應(yīng)和輸送的總電荷密度中的至少一個在操作791處指示光學轉(zhuǎn)變尚未近乎完成，則將過程控制引導到由參考數(shù)字793表示的操作。在這個操作中，施加電壓返回到驅(qū)動電壓的量值。過程控制隨后循環(huán)回到操作787，在所述操作787中允許光學轉(zhuǎn)變在再次將開路條件施加到裝置之前進行另一增量。圖7D的方法781與圖7C的方法761非常相似。兩個實施方案之間的主要差別在于，在圖7C中，施加電壓下降和測量電流響應(yīng)，然而在圖7D中，施加開路條件并且測量開路電壓。

在某些實現(xiàn)中，所述方法涉及使用至保持電壓的靜態(tài)偏移。這個偏移保持電壓可用于探測裝置并且引發(fā)電流響應(yīng)，例如如關(guān)于圖7A和圖7C所述。偏移保持電壓也可用作目標開路電壓，如關(guān)于圖7B和圖7D所述。在某些情況下，尤其對于在母線之間具有大間隔的窗(例如，至少約25”)來說，偏移可有益于確保光學轉(zhuǎn)變在整個窗上進行到完成。

在許多情況下，適當?shù)钠平橛诩s0V-0.5V之間(例如，約0.1V-0.4V，或介于約0.1V-0.2V之間)。通常，適當?shù)钠频牧恐惦S著窗的大小而增大。約0.2V的偏移對于約14英寸的窗可以是適當?shù)?，并且約0.4V的偏移對于約60英寸的窗可以是適當?shù)?。這些值僅僅是實例并且不意圖進行限制。在一些實施方案中，窗控制器被編程來使用至V_保持的靜態(tài)偏移。靜態(tài)偏移的所述量值和在一些情況下的方向可以基于裝置特性諸如裝置的大小和母線之間的距離、用于特定轉(zhuǎn)變的驅(qū)動電壓、裝置的泄漏電流、峰值電流密度、裝置的電容等。在各種實施方案中，根據(jù)經(jīng)驗確定靜態(tài)偏移。在一些設(shè)計中，當裝置被安裝時或在所述裝置被安裝并運轉(zhuǎn)時，根據(jù)監(jiān)測到的電氣和/或光學參數(shù)或其他反饋來動態(tài)地計算靜態(tài)偏移。

在其他實施方案中，窗控制器可被編程來動態(tài)地計算至V_保持的偏移。在一個實現(xiàn)中，窗控制器基于以下中的一個或多個來動態(tài)地計算至V_保持的偏移：裝置的當前光學狀態(tài)(OD)、輸送到裝置的電流(I)、輸送到裝置的電流變化速率(dI/dt)、裝置的開路電壓(V_oc)以及裝置的開路電壓的變化速率(dV_oc/dt)。這個實施方案是尤其有用的，因為其不需要用于控制轉(zhuǎn)變的任何另外的傳感器。替代地，通過脈沖產(chǎn)生電子條件并且測量裝置的電子響應(yīng)來生成所有反饋。所述反饋以及上文提及的裝置特性可用來計算特定轉(zhuǎn)變在那時發(fā)生的最佳偏移。在其他實施方案中，窗控制器可以基于某些另外的參數(shù)來動態(tài)地計算至V_保持的偏移。這些另外的參數(shù)可以包括由窗上的光電傳感器聚集的裝置溫度、環(huán)境溫度以及信號。這些另外的參數(shù)可以有助于在不同條件下實現(xiàn)均勻的光學轉(zhuǎn)變。然而，這些另外的參數(shù)的使用還增加歸因于所需的另外的傳感器的制造成本。

由于施加在裝置上的有效電壓V_有效的不均勻質(zhì)量，偏移可有益于各種情況。在圖4C中示出例如上述的不均勻V_有效。因為此不均勻性，光學轉(zhuǎn)變不以均勻方式發(fā)生。具體地說，母線附近的區(qū)域經(jīng)歷最大V_有效并且快速轉(zhuǎn)變，而遠離母線的區(qū)域(例如，窗中心)經(jīng)歷最小V_有效并且更慢地轉(zhuǎn)變。偏移可幫助確保光學轉(zhuǎn)變在變化最慢的裝置中心處進行至完成。

圖8A和圖8B示出圖，其描繪在兩個不同的電致變色著色轉(zhuǎn)變期間隨時間推移輸送的總電荷和隨時間推移的施加電壓。每種情況下的窗經(jīng)測量約24x24英寸。輸送的總電荷被稱為著色電荷計數(shù)，并且以庫倫(C)測量。輸送的總電荷被呈現(xiàn)在每個圖的左手側(cè)y軸上，并且施加電壓被呈現(xiàn)在每個圖的右手側(cè)y軸上。在每個圖中，線802對應(yīng)于輸送的總電荷并且線804對應(yīng)于施加電壓。此外，每個圖中的線806對應(yīng)于閾值電荷(閾值電荷密度乘以窗面積)，并且線808對應(yīng)于目標開路電壓。在圖7D中所示的方法中使用閾值電荷和目標開路電壓來監(jiān)測/控制光學轉(zhuǎn)變。

圖8A和圖8B中的電壓曲線804每個以斜坡至驅(qū)動分量開始，其中電壓量值斜升到約-2.5V的驅(qū)動電壓。在施加驅(qū)動電壓的初始時段之后，所述電壓開始以規(guī)則間隔向上形成尖峰。這些電壓尖峰在探測電致變色裝置時出現(xiàn)。如圖7D中所述，探測通過將開路條件施加到裝置來發(fā)生。開路條件產(chǎn)生開路電壓，所述開路電壓對應(yīng)于圖中所見的電壓尖峰。在每次探測/開路電壓之間，存在施加電壓是驅(qū)動電壓的另外時段。換句話說，電致變色裝置在驅(qū)動轉(zhuǎn)變并且定期探測所述裝置，以便測試開路電壓并且進而監(jiān)測轉(zhuǎn)變。對每種情況來說，由線808表示的目標開路電壓被選擇為約-1.4V。每種情況下的保持電壓為約-1.2V。因此，目標開路電壓與保持電壓偏移約0.2V。

在圖8A的轉(zhuǎn)變中，開路電壓的量值在約1500秒處超過目標開路電壓的量值。因為這個實例中的相關(guān)電壓是負的，所以此在圖中呈現(xiàn)為開路電壓尖峰第一次下落低于目標開路電壓的點。在圖8B的轉(zhuǎn)變中，開路電壓的量值比圖8A中更快地超過目標開路電壓的量值，在約1250秒。

圖8A和圖8B中的輸送的總電荷計數(shù)曲線802每個在0處開始并且單調(diào)上升。在圖8A的轉(zhuǎn)變中，輸送的電荷在約1500秒處達到閾值電荷，所述1500秒很接近滿足目標開路電壓的時間。一旦兩個條件均滿足，電壓在約1500秒處從驅(qū)動電壓切換到保持電壓。在圖8B的轉(zhuǎn)變中，輸送的總電荷花費約2100秒來達到電荷閾值，所述2100秒比此次轉(zhuǎn)變的電壓達到目標電壓所花費的時間長約14分鐘。在目標電壓和閾值電壓兩者均滿足之后，將電壓切換到保持電壓。輸送的總電荷的另外要求導致圖8B中的情況，在驅(qū)動電壓下驅(qū)動轉(zhuǎn)變的時間比可能使用的時間更長。這幫助確保在各種環(huán)境條件下、在許多窗設(shè)計上的完全和均勻轉(zhuǎn)變。

在另一個實施方案中，通過直接定位在透明傳導層(TCL)上的電壓感測墊來監(jiān)測光學轉(zhuǎn)變。這允許直接測量在裝置中心處、母線之間V_有效最小處的V_有效。在這種情況下，當在裝置中心處所測量的V_有效達到目標電壓諸如保持電壓時，控制器指示光學轉(zhuǎn)變完成。在各種實施方案中，傳感器的使用可減少或消除來自使用與保持電壓偏移的目標電壓的益處。換句話說，可能不需要偏移并且當傳感器存在時，目標電壓可以等于保持電壓。在使用電壓傳感器的情況下，在每個TCL上應(yīng)該存在至少一個傳感器。電壓傳感器可以被放置在母線之間的中間距離處，通常偏向裝置的一側(cè)(在邊緣附近)，使得所述電壓傳感器不影響(或最低限度地影響)可視區(qū)。在一些情況下，電壓傳感器可通過將其放置成鄰近遮擋傳感器的視野的間隔器/分離器和/或框架來被擋住視野。

圖8C呈現(xiàn)EC窗890的實施方案，其利用傳感器來直接測量裝置中心處的有效電壓。EC窗890包括頂部母線891和底部母線892，所述母線由線893連接到控制器(未示出)。電壓傳感器896被放置在頂部TCL上，并且電壓傳感器897被放置在底部TCL上。傳感器896和897被放置在母線891與892之間的中間距離處，盡管其偏向裝置的一側(cè)。在一些情況下，電壓傳感器可被定位成使得其駐留在窗框架內(nèi)。這個放置幫助隱藏傳感器并且促進最佳觀察條件。電壓傳感器896和897通過線898來連接到控制器。線893和898可在間隔器/分離器下方通過或穿過其，所述間隔器/分離器放置并密封在窗的窗格(還被稱為薄片)之間。圖8C中所示的窗890可利用本文所述的用于控制光學轉(zhuǎn)變的任一方法。

在一些實現(xiàn)中，電壓感測墊可以是傳導膠帶墊。在一些實施方案中，所述墊可以小到約1mm²。在這些或其他情況下，所述墊可以是約10mm²或更小?？梢栽诶么祟愲妷焊袦y墊的實施方案中使用四線系統(tǒng)。

使用電反饋在期望時間幀內(nèi)轉(zhuǎn)變來控制轉(zhuǎn)變

單獨地，在一些實現(xiàn)中，方法或控制器可指定轉(zhuǎn)變的總持續(xù)時間。在此類實現(xiàn)中，控制器可被編程來使用修改的探測算法監(jiān)測轉(zhuǎn)變從起始狀態(tài)到結(jié)束狀態(tài)的進程?？赏ㄟ^定期讀取響應(yīng)于施加電壓量值的降低的電流值來監(jiān)測進程，諸如利用上文所述的探測技術(shù)來進行。也可使用施加電流的降低(例如，測量開路電壓)來實現(xiàn)探測技術(shù)。電流或電壓響應(yīng)指示光學轉(zhuǎn)變有多接近完成。在一些情況下，將所述響應(yīng)與針對特定時間(例如，自光學轉(zhuǎn)變發(fā)起已經(jīng)經(jīng)過的時間)的閾值電流或電壓比較。在一些實施方案中，使用序列脈沖或檢查來進行對電流或電壓響應(yīng)進程的比較。所述進程的陡度可以指示何時可能到達結(jié)束狀態(tài)。這個閾值電流的線性延伸可以用來預(yù)測何時將完成轉(zhuǎn)變，或更確切地說何時將會充分完成轉(zhuǎn)變以至于將驅(qū)動電壓降低到保持電壓是適當?shù)摹?/p>

就用于確保從第一狀態(tài)到第二狀態(tài)的光學轉(zhuǎn)變在所限定的時間幀內(nèi)發(fā)生的算法而言，當脈沖響應(yīng)的解釋表明轉(zhuǎn)變進展得不夠快未能滿足轉(zhuǎn)變的期望速度時，控制器可被配置或設(shè)計來適當?shù)卦黾域?qū)動電壓以便加速轉(zhuǎn)變。在某些實施方案中，當確定了轉(zhuǎn)變未進展得足夠快時，轉(zhuǎn)變切換到由施加電流驅(qū)動的模式。所述電流足夠大以便增加轉(zhuǎn)變速度，但所述電流不是如此大以至于其劣化或損壞電致變色裝置。在一些實現(xiàn)中，最大適合的安全電流可被稱為I_安全。I_安全的實例范圍可以介于約5與250μA/cm²之間。在電流控制的驅(qū)動模式中，允許施加電壓在光學轉(zhuǎn)變期間浮動。隨后，在這個電流控制的驅(qū)動步驟期間，控制器可通過例如降低到保持電壓并且以與使用恒定的驅(qū)動電壓時相同的方式檢查轉(zhuǎn)變的完整性來定期探測。

一般來說，探測技術(shù)可以確定光學轉(zhuǎn)變是否如所預(yù)期進展。如果所述技術(shù)確定光學轉(zhuǎn)變進行得太慢，則其可采用加速轉(zhuǎn)變的步驟。例如，可增大驅(qū)動電壓。類似地，所述技術(shù)可以確定光學轉(zhuǎn)變進行得太快并且具有損壞裝置的風險。當做出這種確定時，探測技術(shù)可以采用減慢轉(zhuǎn)變的步驟。作為實例，控制器可減小驅(qū)動電壓。

在一些應(yīng)用中，各組窗被設(shè)置成通過基于在探測期間所獲得的反饋(通過脈沖或開路測量值)來調(diào)整電壓和/或驅(qū)動電流來匹配轉(zhuǎn)變速率。在通過監(jiān)測電流響應(yīng)來控制轉(zhuǎn)變的實施方案中，可以在(用于每組窗的)控制器與控制器之間比較電流響應(yīng)的量值，以確定如何按比例縮放針對所述組中每個窗的驅(qū)動電勢或驅(qū)動電流?？梢韵嗤绞绞褂瞄_路電壓的變化速率。

圖9A呈現(xiàn)流程圖921，其描繪用于確保光學轉(zhuǎn)變足夠快地發(fā)生(例如，發(fā)生在所限定的時間段內(nèi))的示例過程。流程圖921中所描繪的前四個操作對應(yīng)于流程圖701中的前四個操作。換句話說，流程圖921的操作923、925、927以及929對應(yīng)于來自圖7A的流程圖701的操作703、705、707以及709。簡單來說，在操作923中，控制器或其他適當邏輯接收經(jīng)歷光學轉(zhuǎn)變的指令。隨后，在操作925處，控制器將驅(qū)動電壓施加到母線。在允許光學轉(zhuǎn)變增量地進行之后，控制器減小到母線的施加電壓的量值。參見操作927。較低電壓的量值通常但不必要是保持電壓。如所提及的，較低電壓也可以是如通過偏移(所述偏移常常落于約0V-1V之間，例如在許多情況下介于約0V-0.4V之間)修改的保持電壓。接著，控制器測量對所施加的電壓降的電流響應(yīng)。參見操作929。

控制器接著確定電流響應(yīng)是否指示光學轉(zhuǎn)變進行得太慢。參見決定931。如所解釋的，可以各種方式分析電流響應(yīng)，從而確定轉(zhuǎn)變是否以足夠的速度進行。例如，可考慮電流響應(yīng)的量值或可分析對多個電壓脈沖的多個電流響應(yīng)的進程以便做出此確定。

假定操作931表明光學轉(zhuǎn)變進行得足夠快速，控制器隨后將施加電壓增加回到驅(qū)動電壓。參見操作933。此后，控制器隨后確定光學轉(zhuǎn)變是否充分完成以至于進一步的進程檢查是不必需的。參見操作935。在某些實施方案中，通過考慮如圖7A的上下文中所討論的電流響應(yīng)的量值來做出操作935中的確定。假定光學轉(zhuǎn)變還未充分完成，過程控制返回到操作927，在所述操作927中控制器允許光學轉(zhuǎn)變在再次降低施加電壓的量值之前進一步增量地進展。

假定執(zhí)行操作931指示光學轉(zhuǎn)變進行得太慢，過程控制被引導到操作937，在所述操作937中控制器將施加電壓的量值增加到大于驅(qū)動電壓的水平。這過驅(qū)動轉(zhuǎn)變并且有希望地加速所述轉(zhuǎn)變直至滿足規(guī)范的水平。在將施加電壓增加到這個水平之后，過程控制被引導到操作927，在所述操作927中光學轉(zhuǎn)變在施加電壓的量值降低之前持續(xù)另一增量。整個過程隨后通過如上所述的操作929、931等繼續(xù)。在某一點處，以肯定回答決定935并且過程完成。換句話說，不需要進一步的進程檢查。光學轉(zhuǎn)變隨后完成，如例如圖7A的流程圖701中所示。

在某些實施方案中，可改變方法921，使得探測通過將裝置放置在開路條件下并且測量開路電壓而不是測量電流響應(yīng)來發(fā)生。在一些實施方案中，可通過包括如圖7C的操作770/771以及圖7D的操作790/791呈現(xiàn)的另外電荷計數(shù)和比較步驟來修改方法921。

使用電反饋以轉(zhuǎn)變至修改的結(jié)束狀態(tài)來控制轉(zhuǎn)變

本文公開的探測技術(shù)的另一種應(yīng)用涉及將光學轉(zhuǎn)變即時修改到不同結(jié)束狀態(tài)。在一些情況下，在轉(zhuǎn)變開始之后改變結(jié)束狀態(tài)將會是必要的。針對這種修改的原因的實例包括用戶的手動操作超控先前指定的結(jié)束著色狀態(tài)和廣泛的電力短缺或毀壞。在此類情況下，初始設(shè)置的結(jié)束狀態(tài)可以是透射率＝40％，并且修改的結(jié)束狀態(tài)可以是透射率＝5％。

在結(jié)束狀態(tài)修改發(fā)生在光學轉(zhuǎn)變期間的情況下，本文公開的探測技術(shù)可適應(yīng)并且直接移動到新的結(jié)束狀態(tài)，而不是首先完成到初始結(jié)束狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。

在一些實現(xiàn)中，轉(zhuǎn)變控制器/方法使用如本文公開的電壓/電流感測來檢測窗的當前狀態(tài)并且隨后立即移動到新驅(qū)動電壓。可以基于新結(jié)束狀態(tài)和任選地經(jīng)分配來完成轉(zhuǎn)變的時間來確定新驅(qū)動電壓。如果必要的話，則顯著增加驅(qū)動電壓以便加速轉(zhuǎn)變或驅(qū)動光學狀態(tài)的更大轉(zhuǎn)變。在無需等待初始限定的轉(zhuǎn)變完成的情況下實現(xiàn)適當?shù)男薷?。本文公開的探測技術(shù)提供檢測裝置在轉(zhuǎn)變中的何處并且從此處進行調(diào)整的方式。

圖9B示出用于控制電致變色裝置中的光學轉(zhuǎn)變的方法908的流程圖。圖9B的方法908類似于圖7D的方法781，在于兩個方法都涉及測量開路電壓和電荷計數(shù)，所述開路電壓和電荷計數(shù)用作反饋來控制轉(zhuǎn)變。方法908開始于操作910，在所述操作910中接通控制器。接著，在操作912處，讀取開路電壓(V_oc)并且裝置等待初始命令。在操作914處接收初始命令，所述命令指示窗應(yīng)該切換到不同的光學狀態(tài)。在接收到命令之后，在操作916處，施加開路條件并且測量開路電壓。在方框916處，還可讀取輸送的電荷量(Q)。這些參數(shù)確定轉(zhuǎn)變方向(假設(shè)窗是更多著色還是更清透)，并且影響最佳驅(qū)動參數(shù)。在操作916處，選擇適當?shù)尿?qū)動參數(shù)(例如，驅(qū)動電壓)。這個操作還可涉及修改目標電荷計數(shù)和目標開路電壓，尤其是在接收到中斷命令的情況下，如下文進一步討論。

在操作916處讀取開路電壓之后，電致變色裝置被驅(qū)動持續(xù)一定時間段。在一些情況下，所述驅(qū)動持續(xù)時間可以基于母線間隔距離。在其他情況下，可以使用固定的驅(qū)動持續(xù)時間，例如約30秒。這個驅(qū)動操作可以涉及將驅(qū)動電壓或電流施加到裝置。操作918還可涉及基于所感測的開路電壓和/或電荷計數(shù)來修改驅(qū)動參數(shù)。接著，在操作920處，確定轉(zhuǎn)變的總時間(至此)是否小于閾值時間。圖9B中所指示的閾值時間是2小時，盡管視情況可使用其他時間段。如果確定了轉(zhuǎn)變的總時間不小于閾值時間(例如，在轉(zhuǎn)變已進行至少2小時并且仍未完成的情況下)，則控制器可在操作930處指示其處于故障狀態(tài)。這可指示某一事物導致了轉(zhuǎn)變過程的錯誤。另外，在確定了轉(zhuǎn)變的總時間小于閾值時間的情況下，所述方法以操作922繼續(xù)。此處，再次施加開路條件并且測量開路電壓。在操作924處，確定所測量的開路電壓是否大于或等于目標電壓(就量值而言)。如果是如此，則所述方法以操作926繼續(xù)，在所述操作926中確定電荷計數(shù)(Q)是否大于或等于目標電荷計數(shù)。如果操作924或926中任一個的答案是否，則所述方法返回到方框918，在所述方框918中驅(qū)動電致變色裝置轉(zhuǎn)變持續(xù)另外的驅(qū)動持續(xù)時間。在操作924和926中的兩者的答案都是是的情況下，所述方法以操作928繼續(xù)，在所述操作928中施加保持電壓以便將電致變色裝置維持在期望的著色狀態(tài)。通常，繼續(xù)施加保持電壓直至接收到新命令或直至經(jīng)歷超時。

當在轉(zhuǎn)變完成之后接收到新命令時，所述方法可以返回到操作916。可使所述方法返回到操作916的另一個事件是接收中斷命令，如操作932所指示?？梢栽谒龇椒ㄖ?、在操作914處接收初始命令之后并且在操作928處轉(zhuǎn)變基本上完成之前的任何點處接收中斷命令?？刂破鲬?yīng)該能夠在轉(zhuǎn)變內(nèi)接收多個中斷命令。一個示例中斷命令涉及用戶引導窗從第一著色狀態(tài)(例如，完全清透)變化到第二著色狀態(tài)(例如，完全著色)，隨后在達到第二著色狀態(tài)之前中斷轉(zhuǎn)變以引導窗變化到第三著色狀態(tài)(例如，半著色)而不是所述第二著色狀態(tài)。在接收新命令或中斷命令之后，所述方法返回到方框916，如上所指示。此處，施加開路條件并且讀取開路電壓和電荷計數(shù)?；陂_路電壓和電荷計數(shù)讀數(shù)，以及期望的第三/最終著色狀態(tài)，控制器能夠確定用于達到所述第三著色狀態(tài)的適當?shù)尿?qū)動條件(例如，驅(qū)動電壓、目標電壓、目標電荷計數(shù)等)。例如，開路電壓/電荷計數(shù)可用來指示轉(zhuǎn)變應(yīng)該發(fā)生在哪個方向上。也可在接收新命令或中斷命令之后重新設(shè)置電荷計數(shù)和電荷目標。更新的電荷計數(shù)可以與被輸送來從接收到新命令/中斷命令時的著色狀態(tài)移動到期望的第三著色狀態(tài)的電荷相關(guān)。因為新命令/中斷命令將改變轉(zhuǎn)變的起始和結(jié)束點，所以可能需要修改目標開路電壓和目標電荷計數(shù)。這被指示為操作916的任選部分，并且在接收到新命令或中斷命令的情況下尤其相關(guān)。

在相關(guān)實施方案中，可改變方法908，使得探測通過降低施加電壓的量值并測量電流響應(yīng)而不是操作922和924中的施加開路條件并測量開路電壓來發(fā)生。在另一相關(guān)實施方案中，可改變方法908，使得探測不涉及讀取電荷計數(shù)(例如，省略操作926)或者使用這種電荷計數(shù)作為反饋。在這些實施方案中，探測可涉及在降低施加電壓之后測量電流響應(yīng)或者在施加開路條件之后測量開路電壓。

應(yīng)理解，本文各部分中的任一個中呈現(xiàn)的探測技術(shù)不需要限于響應(yīng)于電壓降(脈沖)測量裝置電流的量值。存在測量對電壓脈沖的電流響應(yīng)的量值作為光學轉(zhuǎn)變進展了多少的指示符的各種替代方案。在一個實例中，電流瞬態(tài)的曲線提供有用信息。在另一個實例中，測量裝置的開路電壓可以提供必要信息。在此類實施方案中，脈沖僅僅涉及將零電壓施加到裝置并且隨后測量開路裝置施加的電壓。此外，應(yīng)該理解的是，基于電流和電壓的算法是等效的。在基于電流的算法中，通過降低施加電流并監(jiān)測裝置響應(yīng)來實現(xiàn)探測。所述響應(yīng)可以是所測量的電壓變化。例如，裝置可被保持在開路條件下以便測量母線之間的電壓。

使用電反饋將多個窗轉(zhuǎn)變到匹配著色水平/速率來控制轉(zhuǎn)變

在一些應(yīng)用中，通過基于探測期間獲得的反饋調(diào)整電壓和/或驅(qū)動電流來將各組窗設(shè)置到匹配轉(zhuǎn)變速率，此類探測技術(shù)在上文描述(例如，探測可涉及在施加開路條件之后測量開路電壓，或者其可涉及在施加電壓脈沖之后測量電流響應(yīng)，并且在一些情況下其可涉及除了測量電壓或電流響應(yīng)之外測量輸送的電荷)。圖9C呈現(xiàn)一個這種實施方案的流程圖。方法950在操作951處開始，其中一個或多個控制器接收同時在多個窗上經(jīng)歷光學轉(zhuǎn)變的指令。在操作953處，將驅(qū)動條件(例如，驅(qū)動電流和/或驅(qū)動電壓)施加到每個窗上的母線。在不同窗之間，驅(qū)動條件可初始相等或不等。不等驅(qū)動條件可在已知窗具有不同切換特性的情況下例如在窗具有不同大小的情況下特別有用。接著，在操作955處，在允許每個窗上的光學轉(zhuǎn)變增量地進行之后，電子地探測每個窗。探測可通過本文描述的方法中的任一個(例如，脈沖產(chǎn)生電流、脈沖產(chǎn)生電壓、計數(shù)電荷及其組合)發(fā)生。在探測之后，在操作957處，測量并比較來自每個窗的電子響應(yīng)。電子響應(yīng)可簡單地互相比較?？商娲鼗蛄硗獾兀稍u估電子響應(yīng)以便確定響應(yīng)是否指示每個轉(zhuǎn)變將在目標時間幀內(nèi)發(fā)生。

在通過監(jiān)測電流響應(yīng)來控制轉(zhuǎn)變的實施方案中，可以在(用于各組窗中的每一個窗的)控制器與控制器之間比較電流響應(yīng)的量值，以確定如何按比例縮放針對所述組中每個窗的驅(qū)動電勢或驅(qū)動電流?？梢韵嗤绞绞褂瞄_路電壓的變化速率。通過基于反饋響應(yīng)按比例縮放針對每個窗的驅(qū)動電勢或驅(qū)動電流，可將著色量和/或速率控制為所有窗之間為均勻的。方框959、961、962以及963中描述驅(qū)動條件的此按比例縮放。可基于每個窗的反饋響應(yīng)連續(xù)且獨立地監(jiān)測并更新每個窗的驅(qū)動條件，如圖9C中的各循環(huán)示出的。一旦光學轉(zhuǎn)變完成(操作965處評估)，窗就全部轉(zhuǎn)變至其最后結(jié)束狀態(tài)并且方法完成。

可以此方式一起控制任何組的窗。例如，可一起控制兩個或更多個相鄰窗。在另一實例中，一起控制單個房間中的兩個或更多個窗(例如，所有窗)。在另一實例中，一起控制建筑物一層上的兩個或更多個窗(例如，所有窗)。在又一實例中，一起控制建筑物的兩個或更多個窗(例如，所有窗)。在另一個實例中，多個窗一起設(shè)置在幕墻上，并且可一起控制幕墻中的每個窗。圖10中示出以下描述的折疊幕墻的實例。

圖10呈現(xiàn)折疊幕墻1003的實例。折疊幕墻1003包括通過一系列帶狀連接器1005連接的四個電致變色窗1000a-d。另一帶狀連接器1005(或其他連接器)將幕墻1003鏈接到主控制器1010。帶狀連接器對折疊幕墻特別有用，因為它們可適應(yīng)不同面板的移動。在類似實施方案中，使用固定幕墻。在這種情況下可使用任何適當電連接來連接各個窗，因為由于窗是靜態(tài)的較少關(guān)注線受箍縮。某些實施方案涉及例如基于非光學反饋控制確保相鄰EC窗的著色水平基本匹配。返回到圖10的實施方案，主控制器1010可控制獨立地或作為組的窗1000a-d中的每一個。在某些實施方案中，可如所述的控制折疊幕墻1003中的窗以實現(xiàn)窗1000a-d中的每一個的基本類似著色水平。例如，用戶可發(fā)送致使所有窗以相同水平著色的命令。作為響應(yīng)，控制器1010(或多個控制器，每個對應(yīng)于一個窗(未示出))可探測窗以確定其相對或絕對著色值?？蓪碜悦總€窗的響應(yīng)進行比較，并且隨后可基于來自探測的反饋響應(yīng)獨立地驅(qū)動每個窗以便使窗1000a-d中的每一個上的著色水平匹配。類似地，可在轉(zhuǎn)變期間進行探測以便確保窗1000a-d中的每一個以基本相同速率著色。

與涉及多個窗的轉(zhuǎn)變相關(guān)的問題可能在某些上下文中尤其成問題，例如，在窗由于窗大小和/或其他窗特性(例如，鋰離子遷移率、TCO電阻率差、具有與原始組中的窗不同的特性的替換窗等)的不同而呈現(xiàn)不同切換速度的情況下。如果較大窗挨著較小窗定位并且使用相同驅(qū)動條件轉(zhuǎn)變兩個窗，則較小窗將通常比鄰近較大窗更快地轉(zhuǎn)變。這對于居住者可能不是合乎審美期望的。這樣，可使用電反饋來確保各個窗以相同速率或者以掩蓋或以其他方式最小化可辨別光學差異的速率著色。

在一些實施方案中，通過指定適用于多個窗的期望轉(zhuǎn)變時間來實現(xiàn)跨多個窗的均勻著色速率?？呻S后控制單獨窗(例如，通過本地窗控制器和/或網(wǎng)絡(luò)控制器)，使得它們每個以將在期望轉(zhuǎn)變時間期間實現(xiàn)轉(zhuǎn)變的速率著色。在圖9C的上下文中，可通過分析來自每個窗的電響應(yīng)評估例如方框959和962以便確定每個窗是否將在期望轉(zhuǎn)變時間內(nèi)轉(zhuǎn)變。在一些實施方案中，期望轉(zhuǎn)變時間(a)編程到一個或多個窗或網(wǎng)絡(luò)控制器中或者(b)由所述一個或多個窗或網(wǎng)絡(luò)控制器動態(tài)地計算。上文進一步描述用于實現(xiàn)這種控制的方法，具體地在關(guān)于使用電反饋在期望時間幀內(nèi)轉(zhuǎn)變來控制轉(zhuǎn)變的部分中。簡而言之，如果反饋響應(yīng)指示特定窗的轉(zhuǎn)變發(fā)生得太慢(使得窗不能在期望時間幀內(nèi)轉(zhuǎn)變)，則可改變驅(qū)動條件以提高轉(zhuǎn)變速率(例如，可增加施加到過慢窗的驅(qū)動電壓)。類似地，在各種實施方案中，如果反饋響應(yīng)指示轉(zhuǎn)變發(fā)生得太快(使得窗將比期望轉(zhuǎn)變時間轉(zhuǎn)變得快)，則可改變驅(qū)動條件以降低那個窗的轉(zhuǎn)變速率(例如，可減少施加到過快切換窗的驅(qū)動電壓)。最終結(jié)果是例如即使對于立面中的多個窗，立面作為整體從最終用戶的角度均勻地轉(zhuǎn)變，并且一旦處于期望的著色狀態(tài)，相鄰窗組就呈現(xiàn)均勻著色。

在以此方式控制多個窗的情況下，一個或多個控制器(例如，窗控制器和/或網(wǎng)絡(luò)控制器)可期望驗證轉(zhuǎn)變中涉及的窗能夠在期望轉(zhuǎn)變時間內(nèi)轉(zhuǎn)變。例如，如果較小窗可在5分鐘內(nèi)轉(zhuǎn)變而較大的相鄰窗花費15分鐘轉(zhuǎn)變，則兩個窗的期望轉(zhuǎn)變時間應(yīng)該是約15分鐘或更大。

在一個實例中，期望轉(zhuǎn)變時間編程到單獨窗(例如，尾纜、窗控制器或具有本地存儲器的其他部件)中。窗中的每一個可具有編程的相同轉(zhuǎn)變時間，使得它們以相同速率轉(zhuǎn)變。窗和/或網(wǎng)絡(luò)控制器可隨后讀取期望轉(zhuǎn)變時間信息并且驗證窗可在期望轉(zhuǎn)變時間內(nèi)切換。這種驗證可在轉(zhuǎn)變開始之前發(fā)生。在其他情況下，驗證在轉(zhuǎn)變期間發(fā)生。如果組中的任一窗不能夠在期望轉(zhuǎn)變時間內(nèi)轉(zhuǎn)變，則可基于最慢切換的窗(即，限制窗)設(shè)計新的目標轉(zhuǎn)變時間。在某些實施方案中，新的目標轉(zhuǎn)變可適用于一起控制的所有窗。窗和/或網(wǎng)絡(luò)控制器可例如基于如上所述的反饋動態(tài)地調(diào)整驅(qū)動條件，以便確保窗中的每一個以期望速率并且在期望轉(zhuǎn)變時間內(nèi)轉(zhuǎn)變。

在類似實例中，一組窗可劃在一起，使得它們作為組一起轉(zhuǎn)變。窗的分組可預(yù)先編程或者其可在進行中指定(例如，緊接在轉(zhuǎn)變之前或者甚至在轉(zhuǎn)變期間)。網(wǎng)絡(luò)控制器或一起工作的一組窗控制器可隨后確定組中的哪個窗將為最慢轉(zhuǎn)變窗。通常，最大的窗是最慢轉(zhuǎn)變的窗。可隨后基于最慢(通常最大)窗設(shè)置期望轉(zhuǎn)變時間。在此類實施方案中，單獨窗可被編程以便指定其大小(例如，在尾纜、窗控制器或具有存儲器的其他部件中)。沒有必要為每個窗指定特定切換時間?？墒褂镁W(wǎng)絡(luò)控制器(例如，具有微處理器單元)來在窗被分組在一起之后為每個單獨窗限定控制算法。網(wǎng)絡(luò)控制器可基于轉(zhuǎn)變組中的最慢(通常最大)窗所花費的時間選擇期望轉(zhuǎn)變時間(為組中的所有窗)?？呻S后基于如上所述的反饋獨立控制窗，使得它們在期望轉(zhuǎn)變時間內(nèi)轉(zhuǎn)變。

正如指出的，可在進行中指定窗的分區(qū)。這個特征是有益的，因為其在一起控制多個窗時幫助提供高度靈活性和響應(yīng)能力。在圖9D的方法970中示出的一個實例中，在操作971中，限定第一組窗并且指導其經(jīng)歷光學轉(zhuǎn)變。轉(zhuǎn)變時間基于第一組窗中最慢改變的窗。接著，在操作973處，將驅(qū)動條件施加到每個窗以便致使每個窗在轉(zhuǎn)變時間內(nèi)轉(zhuǎn)變。方法970可隨后如關(guān)于圖9B的方法950描述的進行。然而，在第一組窗轉(zhuǎn)變期間的某一點，可接收(例如，從用戶、控制器等)應(yīng)轉(zhuǎn)變第二組窗而不是第一組窗的指令。這樣，包括操作985以檢查任何指令來修改正切換的窗組。如果未接收到此類指令，則第一組窗繼續(xù)正常轉(zhuǎn)變。然而，如果接收到限定第二組窗轉(zhuǎn)變的指令，則在操作986處方法繼續(xù)，其中更新驅(qū)動條件并將其施加到第二組中的窗。更新的驅(qū)動條件基于第二組窗中包括的窗，包括基于第二組中的窗的更新的轉(zhuǎn)變時間(有時被稱為第二轉(zhuǎn)變時間)。第二組窗可不同于第一組窗，但兩組可包括一些重疊窗(例如，某些窗可包括在第一組窗和第二組窗兩者中)。通過遵循方法970中示出的操作，控制器可隨后以匹配著色水平或著色速率一起轉(zhuǎn)變第二組中的所有窗，其中驅(qū)動條件和轉(zhuǎn)變時間現(xiàn)在基于第二組窗中的窗而不是第一組窗中的窗。

這種情況可發(fā)生的一個實例是用戶初始決定轉(zhuǎn)變房間中的三分之二的電致變色窗時，隨后在轉(zhuǎn)變期間決定轉(zhuǎn)變房間中的所有三個電致變色窗。在指定所有三個窗為第二組窗之后，控制器可使用反饋來基于第二組窗中的最慢轉(zhuǎn)變窗以匹配著色水平和/或著色速率一起控制所有三個窗。一種后果是由于組內(nèi)的不同窗一起轉(zhuǎn)變，在第一組窗和第二組窗兩者中的窗可在不同時間點經(jīng)歷不同驅(qū)動條件。例如，后限定組的窗可包括比初始限定組的窗大/慢轉(zhuǎn)變的窗。這樣，當窗分組以包括大/慢窗時，所有其他窗的轉(zhuǎn)變速率可更慢。第二組窗的結(jié)束光學狀態(tài)可與第一組窗的結(jié)束光學狀態(tài)(或起始光學狀態(tài))相同或不同。

在多個窗在相同時間轉(zhuǎn)變的某些實施方案中，可期望實現(xiàn)(a)在某些條件下每個單獨窗盡快轉(zhuǎn)變，以及(b)在其他條件下跨多個窗均勻轉(zhuǎn)變兩者。例如，規(guī)律調(diào)度的轉(zhuǎn)變可期望針對一組窗均勻地發(fā)生。在這種上下文中均勻性可以是有益的，因為均勻轉(zhuǎn)變較少分散注意力，這對于可能否則會吸引居住者注意力的調(diào)度轉(zhuǎn)變特別有利。換句話說，對于調(diào)度轉(zhuǎn)變來說更精細地發(fā)生是有益的。相比之下，可能期望對于每個單獨窗盡可能快地發(fā)生非調(diào)度的、用戶發(fā)起的轉(zhuǎn)變。在這種上下文中，快的不均勻的轉(zhuǎn)變可以是有益的，因為用戶在其輸入命令時常常喜歡快響應(yīng)時間。在用戶輸入轉(zhuǎn)變窗的命令的情況下，不均勻轉(zhuǎn)變的潛在分散注意力性質(zhì)不是那么成問題，因為用戶通過發(fā)起命令已經(jīng)獻出對窗的一些注意力。在類似實施方案中，期望切換一組窗的用戶可選擇以跨所有窗的均勻速率或者以每個窗都不同(例如，最大)的速率這樣做。

如以上所指出，不同窗可由于大小以及其他窗特性的差異以不同速率轉(zhuǎn)變。在某些實施方案中，一個或多個控制器被配置來基于這些概念中的兩個解釋切換速度的差異。例如，一個或多個控制器可首先指定用于基于每個窗的大小轉(zhuǎn)變組中的窗的一組初始指令。隨后，一個或多個控制器可基于每個窗的單獨轉(zhuǎn)變特性(例如，鋰離子遷移率、TCO電阻率、母線和/或電引線處的接觸電阻、窗溫度等)修改每個窗的單獨指令。

用于電致變色裝置的控制器

如所指示，可切換光學裝置將具有相關(guān)聯(lián)控制器，例如，取決于輸入而控制和管理裝置的微處理器。它被設(shè)計或配置(例如，編程)來實現(xiàn)上文所描述的類型的控制算法。在各種實施方案中，控制器檢測裝置中的電流和/或電壓水平并且適當?shù)厥┘与娏骱?或電壓。控制器還可檢測電流和/或電壓水平以確保光學裝置停留于安全電壓水平和/或安全電流水平內(nèi)。控制器還可檢測裝置中的電流、電壓和/或輸送的電荷水平以便確定轉(zhuǎn)變的適當結(jié)束點。在一些情況下，控制器可檢測裝置中的電流、電壓和/或輸送的電荷水平以便確保轉(zhuǎn)變在期望時間幀內(nèi)發(fā)生。在一些情況下，控制器可檢測電流、電壓和/或輸送的電荷水平以便將轉(zhuǎn)變控制到修改的結(jié)束狀態(tài)。在這些實例中的每一個中，控制器使用裝置或轉(zhuǎn)變的電響應(yīng)或其他(常常非光學)特性作為反饋來控制進行中的轉(zhuǎn)變。此外，控制器可具有各種另外特征，諸如定時器、電荷檢測器(例如，庫侖計數(shù)器)、振蕩器等。

在一些實施方案中，控制器位于裝置外部并且通過網(wǎng)絡(luò)與裝置通信。通信可為直接或間接的(例如，通過主控制器與裝置之間的中間節(jié)點)。可通過有線或無線連接進行通信。外部控制器的各種布置呈現(xiàn)于命名Brown等為發(fā)明人、標題為“Multipurpose Controller for Multistate Windows”并且在于本申請同一天提交的美國專利申請?zhí)?3/049,756中，所述申請以引用的方式整體并入本文。

在某一實施方案中，所述控制器與光學裝置或外殼集成在一起。在特定實施方案中，所述控制器集成于外殼或含有可切換光學裝置的絕緣玻璃單元(IGU)的密封件中。集成控制器的各種布置呈現(xiàn)于標題為“Onboard Controller for Multistate Windows”的美國專利申請?zhí)?,213,074中，所述申請以引用的方式整體并入本文。

在一個實施方案中，控制器含有如圖11中所描繪的各種部件。如所示出，控制器1101包括被配置來將低電壓轉(zhuǎn)換至IGU的EC窗格的EC裝置的電力需要的電力轉(zhuǎn)換器。此電力通常通過驅(qū)動器電路(電力驅(qū)動器)饋送至EC裝置。在一個實施方案中，控制器1101具有冗余電力驅(qū)動器，使得在一者出故障的情形下，存在備用者并且不需要更換或修理控制器。

控制器1101還包括用于從遠程控制器(在圖11中描繪為“主控制器”)接收命令和將命令發(fā)送至遠程控制器的通信電路(在圖11中標記為“通信”)。所述通信電路還用以從微控制器接收輸入和將輸入發(fā)送至微控制器。在一個實施方案中，也使用電源線來(例如)通過協(xié)議(諸如以太網(wǎng))發(fā)送和接收通信。微控制器包括用于至少部分地基于從一個或多個傳感器接收的輸入而控制至少一個EC窗格的邏輯。在此實例中，傳感器1-3(例如)在控制器1101外部，例如，位于窗框架中或鄰近窗框架。在一個實施方案中，所述控制器具有至少一個或多個內(nèi)部傳感器。例如，控制器1101還可具有或替代地具有“機載”傳感器4和5。在一個實施方案中，控制器(例如)通過使用從通過EC裝置發(fā)送一個或多個電脈沖而獲得的電流-電壓(I/V)數(shù)據(jù)并且分析反饋來使用可切換光學裝置作為傳感器。

在一個實施方案中，所述控制器包括芯片、卡或板，其包括用于執(zhí)行一個或多個控制功能的邏輯?？刂破?101的電力和通信功能可組合于單個芯片中，例如，可編程邏輯設(shè)備(PLD)芯片、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)等。這些集成電路可將邏輯、控制和電力功能組合于單個可編程芯片中。在一個實施方案中，其中電致變色窗(或IGU)具有兩個電致變色窗格，邏輯被配置來獨立地控制所述兩個電致變色窗格中的每一者。在一個實施方案中，以協(xié)同方式來控制兩個電致變色窗格中的每一者的功能，即，使得每一裝置受控制以便補充另一者。例如，通過個別裝置中的每一者的狀態(tài)的組合來控制光透射期望水平、熱絕緣效應(yīng)和/或其他性質(zhì)。例如，可將一個電致變色裝置置于著色狀態(tài)中，而另一個(例如)通過裝置的透明電極用于電阻性加熱。在另一實例中，兩個電致變色裝置的光學狀態(tài)被控制使得經(jīng)組合透射率為期望結(jié)果。

控制器1101還可具有無線能力，諸如控制和供電功能。例如，可使用諸如Rf和/或IR等無線控制以及諸如Bluetooth、WiFi、Zigbee、EnOcean等無線通信來將指令發(fā)送至微控制器并且供微控制器將數(shù)據(jù)發(fā)送出至(例如)其他窗控制器和/或建筑物管理系統(tǒng)(BMS)。無線通信可在窗控制器中用于以下各項中的至少一者：編程和/或操作電致變色窗、從傳感器收集來自電致變色窗的數(shù)據(jù)以及使用電致變色窗作為用于無線通信的中繼點?？刂破骺砂ㄓ糜跓o線通信的無線通信接收器和/或傳輸器。從電致變色窗收集的數(shù)據(jù)還可包括計數(shù)數(shù)據(jù)，諸如已激活(循環(huán))電致變色裝置的次數(shù)、隨時間電致變色裝置的效率等。

此外，控制器1101可具有無線電力能力。即，控制器1101可具有一個或多個無線電力接收器，其從一個或多個無線電力傳輸器接收傳輸，并且因此控制器1101可通過無線電力傳輸供電給電致變色窗。無線電力傳輸包括(例如但不限于)感應(yīng)、共振感應(yīng)、射頻電力傳送、微波電力傳送和激光電力傳送。在一個實施方案中，電力通過射頻傳輸至接收器，并且所述接收器利用偏振波(例如，圓偏振波、橢圓偏振波和/或雙偏振波)和/或各種頻率和向量將所述電力轉(zhuǎn)換成電流。在另一實施方案中，電力通過磁場的電感性耦合以無線方式傳送。電致變色窗的示例性無線電力功能描述于在2010年12月17日提出申請、標題為“Wireless Powered Electrochromic Windows”并且命名Robert Rozbicki為發(fā)明人的美國專利申請序列號12/971,576中，所述申請以引用的方式整體并入本文。

控制器1101還可包括RFID標簽和/或存儲器，諸如可任選地為可編程存儲器的固態(tài)串行存儲器(例如，I2C或SPI)。射頻識別(RFID)涉及詢問器(或讀取器)和標簽(或標記)。RFID標簽使用通過電磁波的通信來在終端機與對象之間交換數(shù)據(jù)(例如，出于對所述對象的識別和追蹤的目的)?？蓮碾x開讀取器幾米并且超出讀取器的視線之處讀取一些RFID標簽。

RFID標簽可含有至少兩個部分。一個部分用于儲存和處理信息、調(diào)制和解調(diào)射頻(Rf)信號以及其他專門功能的集成電路。另一部分用于接收和傳輸所述信號的天線。

存在三種類型的RFID標簽：被動式RFID標簽，其不具有電源并且需要外部電磁場來起始信號傳輸；主動式RFID標簽，其含有電池并且一旦已成功識別讀取器則可傳輸信號；和電池輔助被動(BAP)RFID標簽，其需要外部源來喚醒，但具有提供較大范圍的顯著較高正向鏈路能力。RFID具有諸多應(yīng)用，例如，其用于企業(yè)供應(yīng)鏈管理中以改良庫存追蹤和管理的效率。

在一個實施方案中，RFID標簽或其他存儲器以以下數(shù)據(jù)中的至少一者編程：保修信息、安裝信息、廠商信息、批次/庫存信息、EC裝置/IGU特性、EC裝置循環(huán)信息和顧客信息。EC裝置和IGU特性的實例包括(例如)窗電壓(V_W)、窗電流(I_W)、EC涂層溫度(T_EC)、玻璃可視透射(％T_vis)、％著色命令(來自BMS的外部模擬輸入)、數(shù)字輸入狀態(tài)和控制器狀態(tài)。這些中的每一者表示可從控制器提供的上游信息?？商峁┲量刂破鞯南掠螖?shù)據(jù)的實例包括窗驅(qū)動配置參數(shù)、區(qū)成員關(guān)系(例如，此控制器為什么區(qū)的部分)、％著色值、數(shù)字輸出狀態(tài)和數(shù)字控制(著色、清透、自動、重新啟動等)。窗驅(qū)動配置參數(shù)的實例包括清透至著色轉(zhuǎn)變斜坡率、清透至著色轉(zhuǎn)變電壓、初始著色斜坡率、初始著色電壓、初始著色電流限制、著色保持電壓、著色保持電流限制、著色至清透轉(zhuǎn)變斜坡率、著色至清透轉(zhuǎn)變電壓、初始清透斜坡率、初始清透電壓、初始清透電流限制、清透保持電壓、清透保持電流限制。

在一個實施方案中，在本文中所描述的控制器中使用可編程存儲器。此可編程存儲器可替代RFID技術(shù)或結(jié)合RFID技術(shù)使用。可編程存儲器具有存儲與控制器與其匹配的IGU相關(guān)的數(shù)據(jù)的增加的靈活性的優(yōu)點。

圖12示出IGU 1202的實施方案的橫截面軸測圖，所述IGU 1202包括兩個窗窗格或薄片1216和控制器1250。在各種實施方案中，IGU1202可包括一個、兩個或更多個基本上透明的(例如，在零施加電壓下)薄片1216以及支撐薄片1216的框架1218。例如，圖12中所示的IGU 1202被配置為雙窗格窗。薄片1216中的一個或多個本身可以是具有兩層、三層或更多層或薄片(例如，類似于汽車擋風玻璃的抗震裂玻璃)的層狀結(jié)構(gòu)。在IGU 1202中，薄片1216中的至少一個包括電致變色裝置或堆疊1220，所述電致變色裝置或堆疊1220被設(shè)置在薄片的內(nèi)表面1222或外表面1224中的至少一個上：例如，外薄片1216的內(nèi)表面1222。

在多窗格配置中，每相鄰組薄片1216可具有設(shè)置在其間的內(nèi)部體積1226。一般來說，薄片1216和IGU 1202中的每一個總體上是矩形并且形成長方體。然而，在其他實施方案中，可能需要其他形狀(例如，圓形、橢圓形、三角形、曲線型、凸形、凹形)。在一些實施方案中，薄片1216之間的體積1226被抽空空氣。在一些實施方案中，IGU 1202是氣密的。另外，體積1226可由一種或多種氣體填充(至適當壓力)，例如像氬(Ar)、氪(Kr)或氙(Xn)。用氣體諸如Ar、Kr或Xn填充體積1226可減小通過IGU 1202的熱傳導轉(zhuǎn)移，因為這些氣體具有低熱導率。后兩種氣體由于其增重也可賦予改進的隔音。

在一些實施方案中，框架1218由一個或多個件構(gòu)造。例如，框架1218可由一種或多種材料諸如乙烯基、PVC、鋁(Al)、鋼或玻璃纖維構(gòu)造?？蚣?218還可包括或保持一個或多個泡沫或其他材料件，所述材料件與框架1218結(jié)合工作以便使薄片1216分開并且氣密地密封薄片1216之間的體積1226。例如，在典型的IGU實現(xiàn)中，間隔器位于相鄰薄片1216之間并且結(jié)合可沉積在其間的粘合劑密封劑來與窗格形成氣密密封。這被稱為主密封，在所述主密封周圍可制造次密封，通常具有另外的粘合劑密封劑。在一些此類實施方案中，框架1218可以是支撐IGU構(gòu)造的單獨結(jié)構(gòu)。

每個薄片1216包括基本上透明或半透明襯底1228。一般來說，襯底1228具有第一(例如，內(nèi))表面1222和與第一表面1222相對的第二(例如，外)表面1224。在一些實施方案中，襯底1228可以是玻璃襯底。例如，襯底1228可以是基于常規(guī)氧化硅(SO_x)的玻璃襯底，諸如例如由大致75％二氧化硅(SiO₂)加上Na₂O、CaO以及若干輕微的添加劑組成的堿石灰玻璃或浮法玻璃。然而，具有合適的光學、電、熱和機械性質(zhì)的任何材料可用作襯底1228。此類襯底也可包括例如其他玻璃材料、塑膠和熱塑性材料(例如，聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚苯乙烯、聚碳酸酯、烯丙基二甘醇碳酸酯、SAN(苯乙烯丙烯晴共聚物)、聚(4-甲基-1-戊烯)、聚酯、聚酰胺)或鏡面材料。如果襯底由例如玻璃形成，則襯底1228可通過例如回火、加熱或化學增強來增強。在其他實現(xiàn)中，襯底1228沒有被進一步增強，例如所述襯底未經(jīng)回火。

在一些實施方案中，襯底1228是針對住宅或商業(yè)窗應(yīng)用來設(shè)定大小的玻璃窗格。這種玻璃窗格的大小可取決于住所或商業(yè)企業(yè)的特定需要而廣泛地變化。在一些實施方案中，襯底1228可由建筑玻璃形成。建筑玻璃通常用于商業(yè)建筑物中，但也可用于住宅建筑物中，且通常但不必將室內(nèi)環(huán)境與室外環(huán)境分開。在某些實施方案中，適合的建筑玻璃襯底可以是至少約20英寸乘約20英寸，并且可以大得多，例如約80英寸乘約120英寸，或更大。建筑玻璃通常是至少約2毫米(mm)厚并且可以是6mm厚或更厚。當然，電致變色裝置1220可按比例縮放適用于小于或大于建筑玻璃的襯底1228，包括各自長度、寬度或厚度尺寸中的任一個或全部。在一些實施方案中，襯底1228具有大致1mm至大致10mm范圍內(nèi)的厚度。在一些實施方案中，襯底1228可以很薄且柔性，諸如Gorilla或Willow^TM Glass，每一者可從Corning Inc.(Corning,New York)商購獲得，這些玻璃可小于1mm厚，薄至0.3mm厚。

電致變色裝置1220設(shè)置在例如外窗格1216(鄰近外部環(huán)境的窗格)的襯底1228的內(nèi)表面1222上。在一些其他實施方案中，諸如在較冷氣候或IGU 1202接收較大量直射日光(例如，垂直于電致變色裝置1220的表面)的應(yīng)用中，將電致變色裝置1220設(shè)置在例如鄰近內(nèi)部環(huán)境的內(nèi)窗格的內(nèi)表面(作為體積1226的邊界的表面)上可以是有利的。在一些實施方案中，電致變色裝置1220包括第一傳導層(CL)1230(常常為透明的)、陰極上色層1232(常常被稱為電致變色層(EC)1232)、離子傳導層(IC)1234、陽極上色層1236(常常被稱為對電極層(CE)1236)以及第二傳導層(CL)1238(常常為透明的)。此外，層1230、1232、1234、1236和1238也統(tǒng)稱為電致變色堆疊1220。

電源1240可操作來將電勢(V_施加)施加到裝置并在電致變色堆疊1220的厚度兩端產(chǎn)生V_有效，并且驅(qū)動電致變色裝置1220從例如清透或較淺狀態(tài)(例如，透明、半透明性或半透明狀態(tài))轉(zhuǎn)變到著色或較深狀態(tài)(例如，著色、透明程度低或半透明程度低的狀態(tài))。在一些其他實施方案中，層1230、1232、1234、1236和1238的次序可反轉(zhuǎn)或以其他次序相對于襯底1228重新排序或重新布置。

在一些實施方案中，第一傳導層1230和第二傳導層1238中的一者或兩者由無機和固體材料形成。例如，第一傳導層1230以及第二傳導層1238可由數(shù)種不同材料制成，所述材料包括傳導氧化物、薄金屬涂層、傳導金屬氮化物以及復合導體、以及其他適合的材料。在一些實施方案中，傳導層1230和1238至少在電致變色層1232展現(xiàn)出電致變色的波長范圍內(nèi)是基本上透明的。透明傳導氧化物包括金屬氧化物和摻雜有一種或多種金屬的金屬氧化物。例如，適合用作第一或第二傳導層1230和1238的金屬氧化物和摻雜的金屬氧化物可包括氧化銦、氧化銦錫(ITO)、摻雜氧化銦、氧化錫、摻雜氧化錫、氧化鋅、氧化鋁鋅、摻雜氧化鋅、氧化釕、摻雜氧化釕等。如上文所指示，第一傳導層230和第二傳導層238有時稱為“透明傳導氧化物”(TCO)層。

在一些實施方案中，商購襯底，諸如玻璃襯底，在購買時已經(jīng)包含透明傳導層涂層。在一些實施方案中，這種產(chǎn)品可共同用于襯底1238和傳導層1230。此類玻璃襯底的實例包括由Pilkington(Toledo,Ohio)以商標TEC Glass^TM和由PPG Industries(Pittsburgh,Pennsylvania)以商標SUNGATE^TM300及SUNGATE^TM500出售的涂布有傳導層的玻璃。確切地說，TEC Glass^TM是例如涂布有氟化氧化錫傳導層的玻璃。

在一些實施方案中，第一傳導層1230或第二傳導層1238可每個通過物理氣相沉積過程(包括例如濺射)來沉積。在一些實施方案中，第一傳導層1230和第二傳導層1238可每個具有在約0.01μm至約1μm范圍內(nèi)的厚度。在一些實施方案中，大體上可希望第一傳導層1230和第二傳導層1238的厚度以及下文所述的其他層中的任一個或全部的厚度相對于給定層是各自均勻的；即，給定層的厚度是均勻的并且所述層的表面是光滑的并且基本上不含有缺點或其他離子阱。

第一傳導層1230和第二傳導層1238的主功能是在電致變色堆疊1220的表面上將由電源1240(諸如電壓或電流源)提供的電勢從所述堆疊的外表面區(qū)域擴展到所述堆疊的內(nèi)表面區(qū)域。如所提及的，由于第一傳導層1230和第二傳導層1238的薄層電阻，施加到電致變色裝置的電壓經(jīng)歷從外部區(qū)域至內(nèi)部區(qū)域的某一歐姆電勢降。在所描繪的實施方案中，母線1242和1244被設(shè)置成母線1242與傳導層1230接觸并且母線1244與傳導層1238接觸，從而提供電壓或電流源1240與傳導層1230和1238之間的電連接。例如，母線1242可與電源1240的第一端子1246(例如，正極)電耦接，同時母線1244可與電源1240的第二端子1248(例如，負極)電耦接。

在一些實施方案中，IGU 1202包括插件部件1250。在一些實施方案中，插件部件1250包括第一電輸入端1252(例如，插銷、插座或其他電連接器或?qū)w)，所述第一電輸入端1252通過例如一個或多個線或其他電連接件、部件或裝置來與電源端子1246電耦接。類似地，插件部件1250可包括第二電輸入端1254，所述第二電輸入端1254通過例如一個或多個線或其他電連接件、部件或裝置來與電源端子1248電耦接。在一些實施方案中，第一電輸入端1252可與母線1242電耦接，并且由此與第一傳導層1230電耦接，同時第二電輸入端1254可與母線1244電耦接，并且由此與第二傳導層1238電耦接。傳導層1230和1238也可利用其他常規(guī)手段以及根據(jù)下文關(guān)于窗控制器所述的其他手段來連接到電源1240。例如，如下文關(guān)于圖13所述，第一電輸入端1252可連接到第一電源線，同時第二電輸入端1254可連接到第二電源線。另外，在一些實施方案中，第三電輸入端1256可耦接到裝置、系統(tǒng)或建筑物地面。此外，在一些實施方案中，第四和第五電輸入端/輸出端1258和1260分別可用于在例如窗控制器或微控制器與網(wǎng)絡(luò)控制器之間通信。

在一些實施方案中，電輸入端1252和電輸入端1254接收、攜載或傳送互補的功率信號。在一些實施方案中，電輸入端1252和其互補電輸入端1254可分別直接連接到母線1242和1244，并且在另一側(cè)上連接到提供可變DC電壓(例如，符號和量值)的外部電源。外部電源可以是窗控制器(參見圖13的元件1314)本身，或從建筑物傳送到窗控制器或以其他方式耦接到電輸入端1252和1254的電力。在這種實施方案中，通過電輸入端/輸出端1258和1260傳送的電信號可以直接連接到存儲器裝置，從而允許在窗控制器與存儲器裝置之間的通信。此外，在這種實施方案中，輸入到電輸入端1256的電信號可以這種方式從內(nèi)部(在IGU 1202內(nèi))連接或耦接到任一電輸入端1252或1254或母線1242或1244，從而允許遠程測量(感測)那些元件中的一個或多個的電勢。這可允許窗控制器補償在連接線上從窗控制器到電致變色裝置1220的電壓降。

在一些實施方案中，窗控制器可立即附接(例如，在IGU 1202外部但不可由用戶分離)或整合在IGU 1202內(nèi)。例如，以上通過引用并入的美國專利號8,213,074詳細描述“機載”控制器的各種實施方案。在這種實施方案中，電輸入端1252可連接到外部DC電源的正輸出端。類似地，電輸入端1254可連接到DC電源的負輸出端。如下文所述，然而，電輸入端1252和1254或者可連接到外部低壓AC電源(例如，HVAC工業(yè)常用的典型的24V AC變壓器)的輸出端。在這種實施方案中，電輸入端/輸出端1258和1260可連接到窗控制器與網(wǎng)絡(luò)控制器之間的通信總線。在這個實施方案中，電輸入端/輸出端1256可最終與系統(tǒng)的接地端(例如，保護接地或歐洲標準的PE)連接(例如，在電源處)。

盡管施加電壓可被提供為DC電壓，但在一些實施方案中，實際上由外部電源供應(yīng)的電壓是AC電壓信號。在一些其他實施方案中，將供應(yīng)的電壓信號轉(zhuǎn)換成脈寬調(diào)制電壓信號。然而，實際“看見”或施加到母線1242和1244的電壓是有效DC電壓。通常，施加在端子1246和1248處的電壓振蕩在約1Hz至1MHz的范圍內(nèi)，并且在特定實施方案中為約100kHz。在各種實施方案中，振蕩具有用于時段的變深(例如，著色)和變淺(例如，清透)部分的不對稱駐留時間。例如，在一些實施方案中，從第一較不透明狀態(tài)轉(zhuǎn)變到第二較透明狀態(tài)比反轉(zhuǎn)需要更多時間；所述反轉(zhuǎn)即，從第二較透明狀態(tài)轉(zhuǎn)變到第一較不透明狀態(tài)。如下文將描述，控制器可被設(shè)計或配置來施加滿足這些要求的驅(qū)動電壓。

振蕩的施加電壓控制允許電致變色裝置1220在一個或多個狀態(tài)操作并且在所述一個或多個狀態(tài)之間轉(zhuǎn)變，而無需對電致變色裝置堆疊1220或轉(zhuǎn)變時間進行任何必要的修改。相反，窗控制器可被配置或設(shè)計來提供具有適當波形的振蕩驅(qū)動電壓，這將此類因素如頻率、占空比、平均電壓、振幅、其他可能適合或適當?shù)囊蛩乜紤]在內(nèi)。另外，此控制水平準許轉(zhuǎn)變到兩個結(jié)束狀態(tài)之間的完全光學狀態(tài)范圍內(nèi)的任何狀態(tài)。例如，經(jīng)適當配置的控制器可提供可調(diào)諧至結(jié)束狀態(tài)(例如，不透明和清透結(jié)束狀態(tài))之間的任何值的連續(xù)透射率(％T)范圍。

為使用振蕩驅(qū)動電壓將裝置驅(qū)動至中間狀態(tài)，控制器可簡單地施加適當中間電壓。然而，可存在達到中間光學狀態(tài)的更有效方式。這部分上是因為可施加高驅(qū)動電壓以達到結(jié)束狀態(tài)、但傳統(tǒng)上不施加高電壓以達到中間狀態(tài)。一種用于增加電致變色裝置1220達到期望的中間狀態(tài)的速率的技術(shù)是首先施加適合于完全轉(zhuǎn)變(到結(jié)束狀態(tài))的高電壓脈沖并且隨后退回至振蕩中間狀態(tài)的電壓(剛剛描述)。換句話說，可采用針對期望最終狀態(tài)選擇的量值和持續(xù)時間的初始低頻率單個脈沖(相比于用以維持中間狀態(tài)的頻率是低的)來使轉(zhuǎn)變加速。在此初始脈沖之后，可采用較高頻率電壓振蕩以使中間狀態(tài)持續(xù)如期望那么長。

在一些實施方案中，每個IGU 1202包括“可插入”或容易從IGU1202移除(例如，以便于維護、制造或替換)的部件1250。在一些特定實施方案中，每個插件部件1250本身包括窗控制器。即，在一些此類實施方案中，每個電致變色裝置1220通過位于插件部件1250內(nèi)的其本身各自的局部窗控制器來控制。在一些其他實施方案中，窗控制器與框架1218的在次密封區(qū)域中的玻璃窗格之間或在體積1226內(nèi)的另一個部分整合。在一些其他實施方案中，窗控制器可位于IGU 1202外部。在各種實施方案中，每個窗控制器可通過一個或多個有線(例如，以太網(wǎng))網(wǎng)絡(luò)或無線(例如，WiFi)網(wǎng)絡(luò)例如通過有線(例如，以太網(wǎng))接口1263或無線(WiFi)接口1265來與其控制并驅(qū)動的IGU 1202通信，以及通信至其他窗控制器、網(wǎng)絡(luò)控制器、BMS、或其他服務(wù)器、系統(tǒng)、或裝置(例如，傳感器)。參見圖13。具有以太網(wǎng)或Wifi能力的實施方案也非常適用于住宅和其他較小規(guī)模的非商業(yè)應(yīng)用。另外，所述通信可以是直接或間接的，例如，通過主控制器(諸如網(wǎng)絡(luò)控制器1312)與IGU 1202之間的中間節(jié)點。

圖13描繪窗控制器1314，所述窗控制器1314可被部署作為例如部件1250。在一些實施方案中，窗控制器1314通過通信總線1262與網(wǎng)絡(luò)控制器通信。例如，可根據(jù)控制器局域網(wǎng)絡(luò)(CAN)車輛總線標準來設(shè)計通信總線1262。在此類實施方案中，第一電輸入端1252可連接到第一電源線1264，同時第二電輸入端1254可連接到第二電源線1266。在一些實施方案中，如上所述，通過電源線1264和1266發(fā)送的功率信號是互補的；即，其共同表示差分信號(例如，差分電壓信號)。在一些實施方案中，線1268耦接到系統(tǒng)或建筑物地面(例如，接地)。在此類實施方案中，根據(jù)CANopen通信協(xié)議或其他適合的開放、私有或覆蓋通信協(xié)議，通過CAN總線1262的通信(例如，在微控制器1274與網(wǎng)絡(luò)控制器1312之間)可分別沿傳送通過電輸入端/輸出端1258和1260的第一通信線1270和第二通信線1272進行。在一些實施方案中，通過通信線1270和1272發(fā)送的通信信號是互補的；即，其共同表示差分信號(例如，差分電壓信號)。

在一些實施方案中，部件1250將CAN通信總線1262耦接到窗控制器1314中，并且在特定實施方案中將其耦接到微控制器1274中。在一些此類實施方案中，微控制器1274也被配置來實現(xiàn)CANopen通信協(xié)議。微控制器1274也被設(shè)計或配置(例如，被編程)來結(jié)合脈寬調(diào)制放大器或脈寬調(diào)制器(PWM)1276、智能邏輯1278以及信號調(diào)節(jié)器1280來實現(xiàn)一個或多個驅(qū)動控制算法。在一些實施方案中，微控制器1274被配置來生成例如為電壓信號形式的命令信號V_命令，隨后將所述命令信號傳送到PWM 1276。PWM 1276又基于V_命令生成脈寬調(diào)制功率信號，包括第一(例如，正)分量V_PW1和第二(例如，負)分量V_PW2。隨后通過例如接口1288將功率信號V_PW1和V_PW2傳送到IGU1202，或更具體地說，傳送到母線1242和1244以便引起電致變色裝置1220中的期望的光學轉(zhuǎn)變。在一些實施方案中，PWM 1276被配置來修改脈寬調(diào)制信號的占空比，使得信號V_PW1和V_PW2中脈沖的持續(xù)時間不相等：例如，PWM 1276脈沖V_PW1具有第一60％占空比，并且脈沖V_PW2具有第二40％占空比。第一占空比的持續(xù)時間和第二占空比的持續(xù)時間共同表示每個電力循環(huán)的持續(xù)時間t_PWM。在一些實施方案中，PWM 1276可另外地或替代地修改信號脈沖V_PW1和V_PW2的量值。

在一些實施方案中，微控制器1274被配置來基于一個或多個因素或信號生成V_命令，所述一個或多個因素或信號例如像通過CAN總線1262接收的信號中的任一個以及分別由PWM 1276生成的電壓或電流反饋信號V_FB和I_FB中的任一個。在一些實施方案中，微控制器1274基于反饋信號I_FB或V_FB分別確定電致變色裝置1220中的電流或電壓水平，并且根據(jù)影響功率信號V_PW1和V_PW2的相對脈沖持續(xù)時間(例如，第一占空比和第二占空比的相對持續(xù)時間)或振幅的變化的一個或多個規(guī)則或算法來調(diào)整V_命令，從而產(chǎn)生如上所述的電壓曲線。另外地或替代地，微控制器1274也可響應(yīng)于從智能邏輯1278或信號調(diào)節(jié)器1280接收的信號來調(diào)整V_命令。例如，響應(yīng)于來自一個或多個聯(lián)網(wǎng)或未聯(lián)網(wǎng)裝置或傳感器(例如像外部光電傳感器或光電檢測器1282、內(nèi)部光電傳感器或光電檢測器1284、熱或溫度傳感器1286)的反饋或著色命令信號V_TC，可通過信號調(diào)節(jié)器1280生成調(diào)節(jié)信號V_CON。例如，信號調(diào)節(jié)器1280和V_CON的另外實施方案也在以引用方式并入本文的美國專利號8,705,162中描述。

在某些實施方案中，V_TC可以是介于0V與10V之間的模擬電壓信號，所述模擬電壓信號可由用戶(諸如居住者或工作者)使用或調(diào)整以便動態(tài)地調(diào)整IGU 1202的著色(例如，用戶可使用建筑物的房間或區(qū)中的類似于恒溫器的控件來微調(diào)或修改房間或區(qū)中的IGU 1202的著色)，進而將動態(tài)用戶輸入引入在微控制器1274內(nèi)確定V_命令的邏輯中。例如，當以0至2.5V范圍設(shè)置時，V_TC可用來引起至5％T狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，而當以2.51V至5V范圍設(shè)置時，V_TC可用來引起至20％T狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，并且對于諸如5.1V至7.5V和7.51V至10V的其他范圍來說是類似的，以及其他范圍和電壓實例。在一些實施方案中，信號調(diào)節(jié)器1280通過通信總線或接口1290來接收以上提及的信號或其他信號。在一些實施方案中，PWM 1276還基于從智能邏輯1278接收的信號V_智能來生成V_命令。在一些實施方案中，智能邏輯1278通過例如像內(nèi)置集成電路(I²C)多主機串行單端計算機總線的通信總線傳輸V_智能。在一些其他實施方案中，智能邏輯1278通過1-WIRE裝置通信總線系統(tǒng)協(xié)議(Dallas,Texas的Dallas半導體公司的)與存儲器裝置1292通信。

在一些實施方案中，微控制器1274包括處理器、芯片、卡或板、或這些的組合，其包括用于執(zhí)行一個或多個控制功能的邏輯。微控制器1274的電力和通信功能可組合于單個芯片中，例如，可編程邏輯裝置(PLD)芯片、或現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或類似邏輯。這些集成電路可將邏輯、控制和電力功能組合于單個可編程芯片中。在一個實施方案中，在一個窗格1216(例如，在相對表面上)具有兩個電致變色裝置1220的情況下或在IGU 1202包括每個包括電致變色裝置1220的兩個或更多個窗格1216的情況下，所述邏輯可被配置來獨立于另一個控制兩個電致變色裝置1220中的每一個。然而，在一個實施方案中，以協(xié)同方式來控制所述兩個電致變色裝置1220中的每一個的功能，例如，使得每一裝置受控制以便補充另一裝置。例如，可通過單獨電致變色裝置1220中的每一個的狀態(tài)的組合來控制光透射的期望水平、熱絕緣效應(yīng)或其他性質(zhì)。例如，可將一個電致變色裝置置于著色狀態(tài)中，而另一個(例如)通過裝置的透明電極用于電阻性加熱。在另一實例中，兩個電致變色裝置的光學狀態(tài)被控制使得經(jīng)組合透射率為期望結(jié)果。

一般來說，可以硬件和/或軟件設(shè)計或配置用來控制電致變色裝置轉(zhuǎn)變的邏輯。換句話說，用于控制驅(qū)動電路的指令可被硬編碼或提供為軟件。可以說是通過“編程”來提供指令。這種編程應(yīng)理解為包括任何形式的邏輯，包括數(shù)字信號處理器和被實現(xiàn)為硬件的具有特定算法的其他裝置中的硬編碼邏輯。編程也應(yīng)理解為包括可以在通用處理器上執(zhí)行的軟件或固件指令。在一些實施方案中，用于控制施加到母線的電壓的指令被存儲在與控制器相關(guān)聯(lián)的存儲器裝置上或通過網(wǎng)絡(luò)來提供。適合的存儲器裝置的實例包括半導體存儲器、磁存儲器、光學存儲器等。用于控制施加電壓的計算機程序代碼可以任何常規(guī)的計算機可讀編程語言(諸如匯編語言、C、C++、Pascal、Fortran等)寫入。編譯目標代碼或腳本被處理器執(zhí)行來執(zhí)行程序中所識別的任務(wù)。

如上所述，在一些實施方案中，微控制器1274或窗控制器1314大體上也可具有無線能力，諸如無線控制和供電能力。例如，可使用無線控制信號(諸如射頻(RF)信號或紅外線(IR)信號)以及無線通信協(xié)議(諸如WiFi(上文提及的)、藍牙、Zigbee、EnOcean等)來將指令發(fā)送到微控制器1274以及供微控制器1274使用來將數(shù)據(jù)發(fā)送到例如其他窗控制器、網(wǎng)絡(luò)控制器1312或直接發(fā)送到BMS 1310。在各種實施方案中，無線通信可用于編程或操作電致變色裝置1220、通常從電致變色裝置1220或IGU 1202收集數(shù)據(jù)或接收輸入、從傳感器收集數(shù)據(jù)或接收輸入以及使用窗控制器1314作為其他無線通信的中繼點中的至少一個。從IGU 1202收集的數(shù)據(jù)還可包括計數(shù)數(shù)據(jù)，諸如已激活(循環(huán))電致變色裝置1220的次數(shù)、隨時間的推移電致變色裝置1220的效率、其他有用數(shù)據(jù)或性能度量。

窗控制器1314還可具有無線供電能力。例如，窗控制器可具有一個或多個無線電力接收器，所述一個或多個無線電力接收器接收來自一個或多個無線電力傳輸器的傳輸；以及一個或多個無線電力傳輸器，所述一個或多個無線電力傳輸器傳送電力傳輸，從而允許窗控制器1314以無線方式接收電力并且將電力以無線方式分配到電致變色裝置1220。無線電力傳輸包括例如感應(yīng)、共振感應(yīng)、RF電力傳送、微波電力傳送和激光電力傳送。例如，命名Rozbicki為發(fā)明人、標題為“WIRELESS POWERED ELECTROCHROMIC WINDOWS”并且在2010年12月17日提交的美國專利申請序列號12/971,576詳細描述無線供電能力的各種實施方案，所述申請以引用方式在上面并入。

為了實現(xiàn)期望的光學轉(zhuǎn)變，生成脈寬調(diào)制功率信號，使得正分量V_PW1在電力循環(huán)的第一部分期間被供應(yīng)到例如母線1244，同時負分量V_PW2在電力循環(huán)的第二部分期間被供應(yīng)到例如母線1242。

在一些情況下，取決于脈寬調(diào)制信號的頻率(或持續(xù)時間的反比例)，這可導致母線1244基本上以V_PW1的量值的一部分浮動，所述部分由第一占空比的持續(xù)時間與電力循環(huán)的總持續(xù)時間t_PWM的比率給出。類似地，這可導致母線1242基本上以V_PW2的量值的一部分浮動，所述部分由第二占空比的持續(xù)時間與電力循環(huán)的總持續(xù)時間t_PWM的比率給出。以此方式，在一些實施方案中，脈寬調(diào)制信號分量V_PW1和V_PW2的量值之間的差值是端子1246和1248的兩端(并且因此是電致變色裝置1220兩端)上的有效DC電壓的兩倍。也就是說，在一些實施方案中，施加到母線1244的V_PW1的一部分(由第一占空比的相對持續(xù)時間確定)與施加到母線1242的V_PW2的一部分(由第二占空比的相對持續(xù)時間確定)之間的差值是施加到電致變色裝置1220的有效DC電壓V_有效。通過負載-電致變色裝置1220-的電流I有效大致等于有效電壓V有效除以負載的有效電阻或阻抗。

本領(lǐng)域一般技術(shù)人員也將理解，本說明書可適用于包括固定電壓(固定DC)、固定極性(時變DC)或反轉(zhuǎn)極性(具有DC偏壓的AC、MF、RF功率等)的各種類型的驅(qū)動機構(gòu)。

控制器可被配置來監(jiān)測來自光學可切換裝置的電壓和/或電流。在一些實施方案中，控制器被配置來通過測量驅(qū)動電路中的已知電阻器兩端的電壓來計算電流。可以采用測量或計算電流的其他模式。這些模式可以是數(shù)字或模擬的。

電致變色裝置

對于上下文而言，現(xiàn)在將描述電致變色裝置設(shè)計的實例。圖14以截面示意性地描繪電致變色裝置1400。電致變色裝置1400包括襯底1402、第一傳導層(CL)1404、陰極上色電致變色層(EC)1406、離子傳導層(IC)1408、陽極上色對電極層(CE)1410以及第二傳導層(CL)1414。層1404、1406、1408、1410和1414統(tǒng)稱為電致變色堆疊1420?？刹僮饕詫㈦妱菔┘佑陔娭伦兩询B1420兩端的電壓源1416實現(xiàn)電致變色裝置自例如清透狀態(tài)至著色狀態(tài)(所描繪)的轉(zhuǎn)變。各層的次序可相對于襯底反轉(zhuǎn)。

如所描述具有相異層的電致變色裝置能以低缺陷率來制造為全固態(tài)和/或全無機的裝置。此類裝置和制造它們的方法在以下案中更詳細地描述：2009年12月22日申請并且命名Mark Kozlowski等人為發(fā)明人的標題為“Fabrication of Low-Defectivity Electrochromic Devices”的美國專利申請序列號12/645,111，以及2009年12月22日提交并且命名Zhongchun Wang等人為發(fā)明人的標題為“Electrochromic Devices”的美國專利號8,432,603，兩個案以引用的方式出于所有目的并入本文。然而，應(yīng)理解，堆疊中的各層中的任何一個或多個可含有一定量的有機材料。對于可能少量存在于一個或多個層中的液體，可能也是如此。也應(yīng)理解，可通過使用液體成分的過程(如使用溶膠-凝膠或化學氣相沉積的某些過程)來沉積或以其他方式形成固態(tài)材料。

在本文中描述的實施方案中，電致變色裝置在清透狀態(tài)與著色狀態(tài)之間可逆地循環(huán)。在一些情況下，當裝置處于清透狀態(tài)時，將電勢施加至電致變色堆疊1420，使得堆疊中的可用離子主要存在于對電極1410中。當使電致變色堆疊上的電勢反轉(zhuǎn)時，將離子跨越離子傳導層1408輸送至電致變色材料1406并且使所述材料轉(zhuǎn)變?yōu)橹珷顟B(tài)。

再次參考圖14，電壓源1416可被配置成與輻射和其他環(huán)境傳感器結(jié)合地操作。如本文中所描述，電壓源1416與裝置控制器(這個圖中未展示)對接。此外，電壓源1416可與能量管理系統(tǒng)對接，所述能量管理系統(tǒng)根據(jù)如當年時間、當天時間和測得環(huán)境條件的各種準則來控制電致變色裝置。這種能量管理系統(tǒng)結(jié)合大面積電致變色裝置(例如，電致變色窗)可極大地降低建筑物的能量消耗。

具有合適的光學、電、熱和機械性質(zhì)的任何材料可用作襯底1402。這類襯底包括例如玻璃、塑料和鏡面材料。合適的玻璃包括透明的或著色的堿石灰玻璃，其包括堿石灰浮制玻璃。玻璃可經(jīng)回火或未經(jīng)回火。

在許多情況下，襯底為針對住宅窗應(yīng)用來設(shè)定大小的玻璃窗格。這種玻璃窗格的大小可取決于住所的特定需要而廣泛地變化。在其他情況下，襯底為建筑玻璃。建筑玻璃通常用于商業(yè)建筑物中，但也可用于住宅建筑物中，且通常但不必將室內(nèi)環(huán)境與室外環(huán)境分開。在某些實施方案中，建筑玻璃為至少20英寸乘20英寸，且可以大得多，例如，約80英寸乘120英寸那么大。建筑玻璃通常為至少約2mm厚。當然，電致變色裝置可依據(jù)小于或大于建筑玻璃的襯底而按比例縮放。另外，電致變色裝置可提供于具有任何大小和形狀的鏡面上。

傳導層1404在襯底1402之上。在某些實施方案中，傳導層1404和1414中的一個或兩個為無機和/或固體。傳導層1404和1414可由數(shù)種不同材料制成，所述材料包括傳導氧化物、薄金屬涂層、傳導金屬氮化物和復合導體。通常，傳導層1404和1414至少在電致變色層展現(xiàn)出電致變色的波長范圍內(nèi)是透明的。透明傳導氧化物包括金屬氧化物和摻雜有一種或多種金屬的金屬氧化物。這類金屬氧化物和摻雜金屬氧化物的實例包括氧化銦、氧化銦錫、摻雜氧化銦、氧化錫、摻雜氧化錫、氧化鋅、氧化鋁鋅、摻雜氧化鋅、氧化釕、摻雜氧化釕等等。由于氧化物常常用于這些層，因此有時將這些層稱為“透明傳導氧化物”(TCO)層。也可使用實質(zhì)上透明的薄金屬涂層。

傳導層的功能是將由電壓源1416在電致變色堆疊1420的表面上提供的電勢以相對小的歐姆電勢降散布至堆疊的內(nèi)部區(qū)域。通過接至傳導層的電連接件將電勢傳送至傳導層。在一些實施方案中，母線(一個與傳導層1404接觸且一個與傳導層1414接觸)提供電壓源1416與傳導層1404和1414之間的電連接。傳導層1404和1414也可利用其他常規(guī)裝置連接至電壓源1416。

電致變色層1406覆蓋在傳導層1404上。在一些實施方案中，電致變色層1406為無機和/或固體。陰極上色電致變色層可含有數(shù)種不同陰極上色電致變色材料中的任何一種或多種，所述材料包括金屬氧化物。這些金屬氧化物包括氧化鎢(WO₃)、氧化鉬(MoO₃)、氧化鈮(Nb₂O₅)、氧化鈦(TiO₂)、氧化銅(CuO)、氧化銥(Ir₂O₃)、氧化鉻(Cr₂O₃)、氧化錳(Mn₂O₃)、氧化釩(V₂O₅)、氧化鎳(Ni₂O₃)、氧化鈷(Co₂O₃)等。在操作期間，陰極上色電致變色層1406傳送離子至陽極上色對電極層1410且從所述陽極上色對電極層1410接收離子以引起光學轉(zhuǎn)變。

通常，電致變色材料的著色(或任何光學性質(zhì)的改變，例如，吸收率、反射率和透射率)是由至材料中的可逆離子插入(例如，嵌入)和電荷平衡電子的對應(yīng)注入引起。通常，負責光學轉(zhuǎn)變的離子的某一小部分不可逆地束縛于電致變色材料中。不可逆地束縛的離子中的一些或全部用來補償材料中的“盲電荷”。在大多數(shù)電致變色材料中，合適的離子包括鋰離子(Li⁺)和氫離子(H⁺)(即，質(zhì)子)。然而，在一些情況下，其他離子將為合適的。在各種實施方案中，鋰離子用來產(chǎn)生電致變色現(xiàn)象。鋰離子至氧化鎢(WO_3-y(0<y≤～0.3))中的嵌入引起氧化鎢從透明(清透狀態(tài))改變至藍色(著色狀態(tài))。

再次參考圖14，在電致變色疊堆1420中，離子傳導層1408夾在電致變色層1406與對電極層1410之間。在一些實施方案中，對電極層1410為無機和/或固體。對電極層可包括在電致變色裝置處于清透狀態(tài)時充當離子儲器的數(shù)種不同材料中的一種或多種。在通過例如施加適當電勢而發(fā)起的電致變色轉(zhuǎn)變期間，陽極上色對電極層將其持有的離子中的一些或全部傳送至陰極上色電致變色層，從而將電致變色層變?yōu)橹珷顟B(tài)。同時，在NiWO的情況下，陽極上色對電極層隨著失去離子而著色。

在一些實施方案中，補充WO₃的用于對電極的合適陽極上色材料包括氧化鎳(NiO)、氧化鎳鎢(NiWO)、氧化鎳釩、氧化鎳鉻、氧化鎳鋁、氧化鎳錳、氧化鎳鎂、氧化鉻(Cr₂O₃)、氧化錳(MnO₂)、普魯士藍。以下美國專利申請中進一步討論其他合適陽極上色材料，所述申請中的每一個以引用方式整體并入本文：2014年5月2日提交的命名Pradhan等人為發(fā)明人的美國臨時專利申請?zhí)?1/998,111以及2014年5月2日提交的并且命名Gillaspie等人為發(fā)明人的美國臨時專利申請?zhí)?1/988,107。

當從由氧化鎳鎢制作的對電極1410移除電荷(即，將離子從對電極1410輸送至電致變色層1406)時，對電極層將從透明狀態(tài)轉(zhuǎn)變至著色狀態(tài)。

在所描繪的電致變色裝置中，在電致變色層1406與對電極層1410之間，存在離子傳導層1408。離子傳導層1408充當在電致變色裝置在清透狀態(tài)與著色狀態(tài)之間轉(zhuǎn)變時輸送離子(以電解質(zhì)方式)所穿過的介質(zhì)。優(yōu)選地，離子傳導層1408對用于電致變色層和對電極層的相關(guān)離子具有高傳導性，但具有足夠低的電子傳導性以致于在正常操作期間發(fā)生的電子傳送可忽略。具有高離子傳導性的薄離子傳導層準許快速離子傳導且因此準許高性能電致變色裝置的快速切換。在某些實施方案中，離子傳導層1408為無機和/或固體。在其他實施方案中，省略離子傳導層1408。

合適的離子傳導層(對于具有相異IC層的電致變色裝置)的實例包括硅酸鹽、氧化硅、氧化鎢、氧化鉭、氧化鈮和硼酸鹽。氧化硅包括氧化硅鋁。這些材料可摻雜有包括鋰的不同摻雜劑。摻鋰氧化硅包括鋰硅鋁氧化物。在一些實施方案中，離子傳導層包括以硅酸鹽為主的結(jié)構(gòu)。在一些實施方案中，氧化硅鋁(SiAlO)用于離子傳導層1408。

電致變色裝置1400可包括一個或多個額外層(未示出)，諸如一個或多個鈍化層。用來改進某些光學性質(zhì)的鈍化層可包括于電致變色裝置1400中。用于提供濕氣或刮擦抵抗的鈍化層也可包括于電致變色裝置1400中。例如，可利用防反射或保護性氧化物或氮化物層來處理傳導層。其他鈍化層可用以氣密地密封電致變色裝置1400。

圖15是處于清透狀態(tài)(或轉(zhuǎn)變至清透狀態(tài))的電致變色裝置的示意截面。根據(jù)特定實施方案，電致變色裝置1500包括氧化鎢陰極上色電致變色層(EC)1506和氧化鎳鎢陽極上色對電極層(CE)1510。電致變色裝置1500還包括襯底1502、傳導層(CL)1504、離子傳導層(IC)1508以及傳導層(CL)1514。

電源1516被配置來通過至傳導層1504和1514的合適連接(例如，母線)將電位和/或電流施加至電致變色堆疊1520。在一些實施方案中，電壓源被配置成施加約2V的電勢，以便驅(qū)動裝置從一個光學狀態(tài)至另一光學狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。如圖15中所示電勢的極性是這樣的：使得離子(在此實施方案中為鋰離子)主要位于(如由虛線箭頭指示)氧化鎳鎢陽極上色對電極層1510中。

圖16是圖15中所示但處于著色狀態(tài)(或轉(zhuǎn)變至著色狀態(tài))的電致變色裝置1500的示意截面。在圖17中，電壓源1516的極性反向，使得電致變色層更負以接受另外的鋰離子，并且從而轉(zhuǎn)變至著色狀態(tài)。如虛線箭頭所指示，鋰離子跨越離子傳導層1508輸送至氧化鎢電致變色層1506。氧化鎢電致變色層1506被示出處于著色狀態(tài)中。氧化鎳鎢對電極1510也示出處于著色狀態(tài)中。如所解釋，氧化鎳鎢隨著其放出(脫出)鋰離子而逐漸變得更不透明。在這個實例中，存在協(xié)同效應(yīng)，其中兩個層1506和1510至著色狀態(tài)的轉(zhuǎn)變有助于減少透射穿過堆疊和襯底的光的量。

如上文所描述，電致變色裝置可包括由對于離子為高度傳導并且對于電子為高度抵抗的離子傳導(IC)層分離的陰極上色層(常常被稱為電致變色(EC)電極層(或更簡單地電致變色層))以及陽極上色對電極層(常常被稱為對電極(CE)層)。如常規(guī)所理解，離子傳導層防止電致變色層與對電極層之間的短路。離子傳導層允許電致變色和對電極持有電荷，并從而維持其清透狀態(tài)或著色狀態(tài)。在具有相異層的電致變色裝置中，部件形成堆疊，所述堆疊包括夾在電致變色電極層與對電極層之間的離子傳導層。這些三個堆疊部件之間的邊界由組成和/或微結(jié)構(gòu)上的突然變化來限定。因此，裝置具有三個相異層與兩個突變界面。

根據(jù)某些實施方案，將對電極與電致變色電極形成為彼此緊鄰，有時直接接觸，而不單獨地沉積離子傳導層。在一些實施方案中，具有界面區(qū)而非相異IC層的電致變色裝置與本文中所描述的控制器一同采用。這類裝置和其制造方法描述于美國專利號8,300,298、美國專利號8,582,193、美國專利號8,764,950、美國專利號8,764,951中，所述四個專利中的每一個標題為“Electrochromic Devices”，每個命名Zhongchun Wang等人為發(fā)明人，并且每個以引用方式整體并入本文中。

圖17是處于著色狀態(tài)的電致變色裝置1700的示意截面，其中所述裝置具有不含相異IC層的界面區(qū)1708。電壓源1716、傳導層1714和1704以及襯底1702與關(guān)于圖14和圖15所描述的基本上相同。區(qū)1710在傳導層1714與1704之間，其包括陽極上色對電極層1710、陰極上色電致變色層1706和其之間的界面區(qū)1708而非相異IC層。在此實例中，對電極層1710與界面區(qū)1708之間并不存在明顯界限，電致變色層1706與界面區(qū)1708之間也不存在明顯界限。而是，CE層1710與界面區(qū)1708之間以及界面區(qū)1708與EC層1706之間存在擴散過渡。

雖然已以某種詳細程度描述了前述發(fā)明以促進理解，但應(yīng)將所描述實施方案視為說明性而非限制性。對本領(lǐng)域一般技術(shù)人員將明顯的是，在隨附權(quán)利要求的范圍內(nèi)可實踐某些改變和修改。