CN101142520B - 控制电致变色装置的方法和仪器 - Google Patents

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Abstract

当前使用的ECD具有相对大的能量消耗。本发明提供一种减少ECD能量消耗的控制ECD的方法和仪器。在该利用着色电压和褪色电压控制ECD的着色和褪色的方法中，从向ECD提供着色电压和褪色电压之时起预定时间后不再向ECD提供着色电压和褪色电压。从开始着色和褪色操作时起经过预定时间后，所述ECD控制仪器中断向ECD提供着色电压和褪色电压，以减少ECD的能量消耗。

Description

控制电致变色装置的方法和仪器
技术领域
本发明涉及控制电致变色装置(ECD，electro chromic device)的仪器，特别是涉及用于减少ECD能量消耗的方法和仪器。
背景技术
通常在车辆的驾驶室前部安装车辆室内镜，以便驾驶员不用转头就能看到车辆后方的情况。但是，因为当后方车辆前头灯强烈的光被室内镜反射时会使驾驶员感到目眩，因而干扰安全操作且也加重了驾驶员眼睛的疲劳度。
因此，研究了使室内镜和侧视镜改变其颜色以阻止来自后方的眩光的多种技术。
专利号为4,902,108，4,204,778，4,278,693，5,282,077，5,336,448，5,448,397，5,451,822和6,512,624的美国专利公开了主要用ECD作为无眩光镜。ECD是一种包括了一种当接通电压时能根据氧化还原反应改变颜色的材料的显示装置。该ECD适用于智能窗(smart windows)，温度传感器，车镜，光闸等以控制光量。
图1是传统的ECD的横截面视图。参照图1，该ECD包括彼此平行布置且间隔预定距离的第一玻璃衬底102和第二玻璃衬底104，分别形成在第一玻璃衬底102和第二玻璃衬底104上的透明电极106和透明电极108，分别形成在透明电极106和透明电极108上的具有预定厚度的第一EC层110和第二EC层112，及形成在该第一EC层110和第二EC层112之间的电解质层114。第一EC层110由Wo3层形成而第二EC层112由NiO薄膜形成。电解质层114由液态电解质层、凝胶型电解质层或固态电解质层形成。
图2表示传统的ECD控制器的结构图。参照图2，该ECD控制器包括串联于电源电压B+和接地电压之间的电阻202和光敏元件(如CDS)204，比较提供给光敏元件204的电压与预定参考电压Vref并输出逻辑信号的比较器206，响应该比较器206的逻辑信号而打开或关闭的开关208，及当关闭开关208时由电源电压B+操纵的ECD 210。
光敏元件204的电阻随输入光量变化，如来自后方车辆前头灯的光，从而提供至光敏元件204的电压Vsense发生变化。比较器206比较提供至光敏元件204的电压和参考电压Vref，当输入来自后方的光量大时提供给光敏元件204的电压Vsense减小。当提供给光敏元件204的电压Vsense变成比参考电压低时，比较器206输出负逻辑信号。由该负逻辑信号关闭开关208。
当开关208关闭时，电源电压B+供应至ECD 210且对ECD210进行着色。经着色的ECD 210比未着色的ECD反射较少来自后方车辆前头灯的光，因而驾驶员不会目眩。
当来自后方车辆前头灯的光量减少时，提供给光敏元件204的电压Vsense增加。当提供给光敏元件204的电压Vsense比参考电压Vref高时，比较器206输出正逻辑信号。由该正逻辑信号打开开关208。
当打开开关208时，电源电压B+不供应至ECD 210，因而停止对ECD210着色，且根据氧化/还原操作ECD 210逐渐退色。图2所示的传统的ECD控制器当着色时向ECD 210提供着色电压(图2中电源电压B+)，退色时中断着色电压。另外，当退色时为了加速退色操作，ECD控制器可以提供退色电压。
当前使用的ECD后视镜具有3至6秒范围的相当慢的反应速度及相对大的ECD能量消耗，因为当ECD完全着色和退色后仍然有着色电压和退色电压提供至ECD。
当来自后方的光输入量正常，即，光量减少到驾驶员不会产生目眩的程度，ECD后视镜应当尽快退色。不这样的话，将发生驾驶员无法及时观看车辆后方的情况。因此，需要一种减少ECD后视镜的能量消耗和快速ECD退色的方法。
发明内容
技术问题
本发明提供一种减少ECD能量消耗的ECD控制方法。
本发明也提供一种用于执行ECD控制方法的仪器。
技术方案
本发明从着色/退色操作开始时起经过预定时间后中断向电致变色置
(ECD)提供电压因而使能量消耗最小化，其利用了无机ECD的存储效应，即，尽管着色/退色过程中移除提供至ECD的电压还维持着色/退色状态的效应。另外，当退色时为加速退色速度，本发明向ECD提供与着色电压相反的电压。
有益效果
根据本发明的ECD控制器通过从着色和退色操作开始起经过预定时间后中断向ECD提供着色电压和退色电压来减少能量消耗。另外，根据本发明的ECD控制器通过向ECD提供由变换着色电压获得的电压来加速退色速度。
附图说明
参照附图对示范实施例的详细说明将使本发明更显而易见。
图1是传统的电致变色装置(ECD)的横截面视图；
图2表示传统的ECD控制器的结构图；
图3表示根据本发明一实施例的ECD控制器的结构图；
图4表示图3的定时开关的结构图；
图5表示根据本发明另一实施例的ECD控制器的结构图；
图6是说明图5的ECD控制器的ECD着色控制操作图；
图7是说明对图5的ECD控制器的ECD退色控制操作图
最佳实施例
根据本发明的一方面，提供一种利用着色电压和退色电压分别控制ECD的着色和退色的方法，该方法包括从向ECD提供着色电压和退色电压之时起的预定时间后中断着色电压和退色电压。
退色电压具有与着色电压相反的极性以促进退色操作。
根据本发明的另一方面，提供利用着色电压和退色电压分别控制ECD的着色和退色的仪器，该仪器包括对相应于输入到上述ECD的光量的感光电压与用于着色上述ECD的参考电压进行比较的比较器；及与所述比较器输出的逻辑信号同步运作的定时开关，所述定时开关仅在所述定时开关开始运作后的预定时间内向上述ECD提供上述着色电压和上述退色电压。
该仪器还包含响应上述比较器的比较结果、有选择地向上述ECD提供上述着色电压或上述退色电压的电压选择器。
上述电压选择器可以响应上述比较器的比较结果、有选择地将上述着色电压或具有与上述着色电压极性相反的退色电压提供给上述ECD。上述电压选择器可以响应上述比较器的比较结果、有选择地提供上述着色电压或通过变换上述着色电压获得的退色电压。
具体实施方式
现参照表示本发明示范实施例的附图对本发明更全面地说明。但是，本发明可以以多种不同形式来实施而不应理解为局限于例举于此的实施例；相反地，提供这些实施例以使本公开彻底完全，且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的概念。全部附图中，相同的标记表示相同的元件。
本发明从着色/退色操作开始时起经过预定时间后中断向电致变色装(ECD)提供电压因此使能量消耗最小化，其利用了无机ECD的存储效应，即，尽管在着色/退色过程中移除提供至ECD的电压还维持着色/退色状态的效应。另外，当退色时为加速退色速度，本发明向ECD提供与着色电压相反的电压。
图3表示根据本发明一实施例的ECD控制器的结构图。参照图3，该ECD控制器包括比较参考电压Vref和感光电压Vsense且输出逻辑信号的比较器310，响应比较器310输出的逻辑信号而选择着色电压VDD和退色电压-VDD中之一的电压选择器312，及定时器314。在串联于驱动电压Vdd和接地电压之间的第一光敏元件302和第一电阻304的连接点处获取参考电压Vref，在串联于驱动电压Vdd和接地电压之间的第二光敏元件306和第二电阻318的连接点处获取感光电压Vsense。
第一光敏元件302检测来自车辆前方的光输入量而第二光敏元件306检测来自车辆后方的光输入量。就是说，图3的ECD控制器根据来自车辆前方的光输入量和来自车辆后方的光输入量之间的差值来控制ECD316的着色和退色。
电压选择器312响应从比较器310输出的逻辑电压而选择着色电压VDD和退色电压-VDD中的一个且输出所选择的电压。比较器310比较参考电压Vref和感光电压Vsense，当参考电压Vref比感光电压Vsense高时输出正逻辑信号或当参考电压Vref比感光电压Vsense低时输出负逻辑信号。换句话说，当来自车辆后方的光量比来自车辆前方的光量大时，即着色条件，比较器310输出负逻辑信号，当来自车辆前方的光量比来自车辆后方的光量大时，即退色条件，比较器310输出正逻辑信号。
定时开关314在比较器310输出信号的上升沿或下降沿同步运作。定时开关314仅在开始运作后预定时间内维持开启状态而后关闭。
着色条件下，比较器310输出负逻辑信号。然后，电压选择器312选择且输出着色电压VDD。当满足着色条件时，定时器314在时刻t0开始运作，仅在预定时间T内维持开启状态而后关闭。因此，在满足着色ECD316的着色条件的时刻t0向ECD316提供着色电压VDD。在预定时间T后中断着色电压VDD。由于存储效应，ECD316维持着色状态。
退色条件下，比较器310输出正逻辑信号。然后，电压选择器312选择退色电压-VDD。定时器310仅在从满足退色条件的时刻t1起的预定时间T内维持开启状态而后关闭。因此，在满足退色ECD316的退色条件的时刻t1，就向ECD316提供退色电压-VDD。在预定时间T后中断退色电压-VDD。通过存储效应，ECD316维持退色状态。
图4表示图3的定时开关314的结构图。参照图4，定时器314包括在比较器310输出的逻辑信号的负沿运作的第一脉冲发生器402，在比较器310输出的逻辑信号的正沿运作的第二脉冲发生器404，对第一脉冲发生器402和第二脉冲发生器404的输出信号进行逻辑或操作的或门406，及由或门406控制的开关408。
当比较器310输出负逻辑信号时，运作第一脉冲发生器402以产生在预定时间T内维持正状态的第一脉冲信号。当比较器310输出正逻辑信号时，运作第二脉冲发生器404以产生在预定时间T内维持正状态的第二脉冲信号。因此，定时开关314通过运作第一脉冲发生器402和第二脉冲发生器404、向ECD316提供从电压选择器312输出的、从满足着色或退色条件的时间起仅维持时间T的着色电压VDD或退色电压-VDD。
图5表示根据本发明另一实施例的ECD控制器的结构图。参照图5，该ECD控制器包括比较参考电压Vref和感光电压Vsense的比较器510，响应比较器510的输出信号进行变换操作的变换器512，与比较器510的输出信号的负沿同步运作的第一定时器514，与比较器510的输出信号的正沿同步运作的第二定时器516，及由第一定时器514和第二定时器516控制打开和关闭的四个开关518，520，522和524。
在串联于驱动电压Vdd和接地电压之间的第一光敏元件502和第一电阻504的连接点处获取参考电压Vref，在串联于驱动电压Vdd和接地电压之间的第二光敏元件506和第二电阻518的连接点处获取感光电压Vsense。
第一光敏元件502检测来自车辆前方的光输入量而第二光敏元件506检测来自车辆后方的光输入量。
4个开关518，520，522和524形成以ECD526为共同通路的桥电路。该4个开关518，520，522和524配对为包括开关518和开关524的第一开关对和包括开关520和开关522的第二开关对，其分别确定桥电路的对角线方向的两条不同的回路。包括开关518和开关524的第一开关对与包括开关520和开关522的第二开关对响应比较器510的比较结果进行切换以形成所述两条不同回路中的一条。
变换器512响应比较器510输出的逻辑信号通过第一输出端P1和第二输出端P2输出接地电压GND和着色电压信号VDD。具体地，当比较器510输出负逻辑信号时，变换器512通过第一输出端P1输出着色电压VDD及通过第二输出端P2输出接地电压GND。相反地，当比较器510输出正逻辑信号时，变换器512通过第一输出端P1输出接地电压GND和通过第二输出端P2输出着色电压VDD。
该4个开关518，520，522和524成对运作。即，第一定时器514控制具有第一开关518和第四开关524的第一开关对而第二定时器516控制具有第二开关520和第三开关522的第二开关对。当第一定时器514运作时，着色电压VDD和接地电压GND分别供应到ECD 526的顶接线端和底接线端。当第二定时器516运作时，接地电压GND和着色电压VDD分别供应到ECD 526的顶接线端和底接线端。
图6是说明图5的ECD控制器的ECD着色控制操作图。当来自车辆后方的光输入量大于来自车辆前方的光输入量时，即满足着色条件时，比较器510输出负逻辑信号。因此，变换器512分别通过第一输出端P1和第二输出端P2分别输出着色电压VDD和接地电压GND。
第一定时器514输出与比较器510的输出信号的负沿同步的在预定时间T1内维持正状态的第一脉冲信号。响应该第一脉冲信号在时间T1内接通由第一定时器514控制的第一开关518和第四开关524。从而，分别将着色电压VDD和接地电压GND提供至ECD 526的顶接线端和底接线端。因此，在预定时间T1内着色ECD 526，然后通过其存储效应维持着色状态。
图7是说明图5的ECD控制器的ECD退色控制操作图。当来自车辆前方的光输入量大于来自车辆后方的光输入量，即满足退色条件时，比较器510输出正逻辑信号。因此，变换器512通过第一输出端P1和第二输出端P2分别输出接地电压GND和着色电压VDD。
第二定时器516输出与比较器510的输出信号的正沿同步的在预定时间T2内维持正状态的第二脉冲信号。响应该第二脉冲信号在时间T2内接通由第二定时器516控制的第二开关520和第三开关522。从而，分别将接地电压GND和着色电压VDD提供至ECD526的顶接线端和底接线端。因此，在预定时间T2内退色ECD526，然后通过其存储效应维持退色状态。图7中接地电压GND和着色电压VDD分别提供至ECD526的顶接线端和底接线端而图6中着色电压VDD和接地电压GND分别提供至ECD526的顶接线端和底接线端。
图3和图5的ECD控制器将通过对提供至ECD 326和ECD 526以着色ECD 326和ECD 526的电压进行变换所获得的电压提供至ECD 316和ECD 526以退色ECD 326和ECD 526，从而加速退色操作速度。其是通过利用ECD526的氧化/还原操作完成的。
从着色和退色操作开始时起经过预定时间后，图3和图5的ECD控制器中断提供至ECD 326和ECD 526的着色电压和退色电压。尽管中断着色电压和退色电压，通过其存储效应、ECD 326和ECD 526仍维持着色和退色状态。因此，因为ECD326和ECD526仅在预定时间执行着色和退色操作，所以其需要较少的能量消耗。
图3和图5的ECD控制器仅在预定时间执行着色和退色操作，然后通过其存储效应维持着色和退色状态以延长其工作期。
当快速切换着色和退色操作时，图5的ECD控制器更有效。因为着色电压和退色电压分别通过不同的回路提供至ECD526，所以在任何时间执行着色和退色操作与ECD526的状态无关。
如上所述，根据本发明的ECD控制器通过在着色和退色操作开始时起经过预定时间后中断向ECD提供着色电压和退色电压来减少能量的消耗。另外，根据本发明的ECD控制器通过向该ECD提供由变换着色电压获得的电压来加快退色操作速度。
虽然已参照示范实施例对本发明作了具体的表示和说明，所属技术领域的普通技术人员应当理解可以在不背离本发明如权利要求所限定的精神和范围内对本发明作形式上和具体的多种改变。

Claims (3)

1.利用着色电压和退色电压分别控制电致变色装置(ECD)的着色和退色的仪器，包含：
比较与输入到上述电致变色装置(ECD)的光量相应的感光电压和用于着色上述电致变色装置(ECD)的参考电压的比较器；
电压选择器，其响应于从比较器输出的逻辑信号而选择着色电压和退色电压中的一个且输出所选择的电压；
与从所述比较器输出的所述逻辑信号同步运作的定时器，所述定时器仅在所述定时器开始运作时后的预定时间内向上述电致变色装置(ECD)提供上述电压选择器所选择的电压；
所述定时器包括：
第一脉冲发生器，当比较器输出负逻辑信号时，所述第一脉冲发生器产生在预定时间内维持正状态的第一脉冲信号：
第二脉冲发生器，当比较器输出正逻辑信号时，所述第二脉冲发生器产生在预定时间内维持正状态的第二脉冲信号：
对第一脉冲发生器和第二脉冲发生器的输出信号进行逻辑或操作的或门；及
由或门控制的开关，其连接到所述电压选择器和电致变色装置(ECD)上。
2.根据权利要求1所述的仪器，其中响应上述比较器的比较结果，上述电压选择器有选择地将上述着色电压或具有与上述着色电压相反极性的退色电压提供给上述电致变色装置(ECD)。
3.根据权利要求1所述的仪器，其中响应上述比较器的比较结果，上述电压选择器有选择地提供上述着色电压或通过变换上述着色电压获得的退色电压。
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