[发明专利]控制光学可切换装置中的转变

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求标题为“CONTROLLING TRANSITIONS IN OPTICALLY SWITCHABLE DEVICES”并且于2011年3月16日提出申请的美国专利申请号13／049,623的优先权，所述专利申请以全文引用方式并且出于所有目的并入本文中。

本申请与以下美国专利申请相关：2011年3月16日提出申请、标题为“Multipurpose Controller For Multistate Windows”的美国专利申请号13／049,756、标题为“Onboard Controller for Multistate Windows”并且于2011年3月16日提出申请的美国专利申请号13／049,750和标题为“Controlling Transitions In Optically Switchable Devices”并且于2011年12月2日提出申请的美国专利申请号13／309,990，所有所述专利申请以全文引用方式并且出于所有目的并入本文中。

背景

电致变色是其中一种材料在被置于不同电子状态中(通常通过使其经受电压改变)时展现光学性质的可逆电化学介导的改变的现象。所述光学性质通常是色彩、透射率、吸收率和反射率中的一者或多者。电致变色装置可并入到诸多类型的光学结构中，包括窗和反射镜。通过电化学转变来切换这些装置的光学状态。

一种众所周知的电致变色材料是氧化钨(WO₃)。氧化钨是其中通过电化学还原而发生着色转变(透明至蓝色)的阴极电致变色材料。

虽然在20世纪60年代发现了电致变色性，但电致变色装置仍遗憾地遭受各种问题并且尚未开始实现其完全商业潜力。部分困难是电致变色装置的操作模式缺少通用性。另外，用于电致变色装置的已知控制系统具有有限的功能性并且未能考虑到电致变色装置的某些独特特征。

概述

本文中所公开的各种实施方案涉及用于窗和具有可切换光学装置的其它光学部件的控制器。还公开了切换光学部件中的光学状态的方法。可切换光学装置的实例是电致变色装置。其它实例包括液晶装置和悬浮颗粒装置。

在各种实例中，所述控制器或控制方法被设计或配置来在没有关于装置的当前温度和／或装置的环境的信息的情形下操作。此外，在某些情形中，所述控制器或控制方法被设计或配置来控制光学装置至两个终极状态之间的中间状态的转变。例如，所述控制器可被配置来控制至在两个终极透射率状态中间的透射率状态的转变。在此情形中，所述装置具有三个或更多个稳定透射率状态。

本发明的一方面涉及引起可切换光学装置中的光学状态的改变的方法。这些方法可通过以下操作来表征：(a)在从第一光学状态至第二光学状态的转变的初始部分期间控制至所述可切换光学装置的电流；和(b)在从所述第一光学状态至所述第二光学状态的所述转变的稍后部分期间控制施加至所述可切换光学装置的电压，以便使所述电压的量值保持基本上处于预设水平。(a)中的电流控制操作涉及当所述电流的量值超过上限所定义安全电流水平或未能满足下限所定义快速切换电流水平时校正至所述可切换光学装置的所述电流。在某些实施方案中，这通过将电压斜坡施加至所述可切换光学装置并且在必要时调整所述电压斜坡以将所述电流维持于所述上限所定义安全电流水平与所述下限所定义快速切换电流水平之间来实现。在其它情形中，这通过将初始电流施加至所述可切换光学装置并且在必要时调整所述初始电流来实现。在某些情形中，所述方法包括以下进一步操作：(c)在(b)之后将施加至所述可切换光学装置的所述电压的所述量值减小至减小所述可切换光学装置中的泄漏电流的水平。

在特定实施方案中，执行(a)中的控制所述电流达介于约2分钟至30分钟之间的周期。此外，在某些特定实施方案中，所述上限所定义安全电流水平介于约70μA／cm2与250μA／cm2之间。所述下限所定义快速切换电流水平可介于约30μA／cm²与70μA／cm²之间。在进一步特定实施方案中，执行(b)中的控制所述电压达介于约2分钟与30分钟之间的周期。

在诸多实施方案中，在所述转变的至少所述初始部分期间不检测所述可切换光学装置的温度。在某些实施方案中，所述可切换光学装置是电致变色装置。虽然不如此受限制，但所述光学状态的所述改变可为至所述可切换光学装置的两个终极光学状态之间的中间光学状态。