CN109375446A - 一种电致变色器件的电压控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电致变色器件的电压控制方法，其着色过程和褪色过程均采用脉冲电压进行驱动，施加脉冲电压，而非持续电压，维持电致变色器件的着褪色状态，可以有效利用电致变色器件本身的记忆效应，在同样的工作时间内，脉冲电压驱动的器件，其膜层承受电压的时间会远远小于持续电压驱动的器件，而电致变色器件的寿命，跟膜层承受电压的时间有关，所以脉冲驱动可以有效延长器件的寿命。

Description

一种电致变色器件的电压控制方法
技术领域
本发明涉及电致变色技术领域，具体涉及一种电致变色器件的电压控制方法。
背景技术
电致变色是指材料在外加电压的作用下，带电离子与材料发生掺杂和去掺杂，导致金属氧化物电致变色材料发生氧化或还原反应，进而光学性能(透过率、吸收率、反射率)在可见光及红外区域内发生可逆变化的现象。利用该性能制备的电致变色玻璃能对太阳光辐射的可见光和红外线透过该玻璃的透过率进行智能控制及调节，选择性地调节进入室内的红外线辐射，在夏季降低建筑物的冷却所需的空调能耗。
电致变色器件一般用3V以下的直流电压驱动。所以当电致变色器件循环工作时，一般实验室或者企业会对电致变色器件施加正负电压交替的方波。这种驱动方式有以下问题：在器件从着色到褪色切换的瞬间，器件两侧会形成较大的瞬间压差，产生很大的瞬间电流，可能会导致电致变色器件产生局部的短路，造成外观上的白晕。
另外，在需要电致变色器件持续着色的时候，一般实验室或者企业会对电致变色器件持续施加某一恒定的着色电压。这种驱动方式有以下问题：1.这样很难将电致变色器件的透过率维持在一定水平。因为持续施加着色电压，器件透过率会一直下降到最低然后保持，无法稳定在一个中间的状态。持续施加着色电压，会导致三氧化钨的晶格里持续注入锂离子，如果器件长时间处于这种状态，一部分锂离子就很难再被抽离出三氧化钨的晶格。失效模式表现为着色以后局部无法完全褪色。
发明内容
本发明提供一种新型的电致变色器件的电压控制方法，
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种电致变色器件的电压控制方法，着色过程和褪色过程均采用脉冲电压进行驱动，包括如下步骤：
1)着色过程：
向电致变色器件发出着色脉冲电压信号；
第一段电压在t0时间内从起始电压V0逐步上升到初始电压V1，然后在V1的电压范围内维持t1时间；
在t2时间内施加的第二段电压为0v；
在t3时间内施加的第三段电压为V3，其中V3≤V1；
重复t2和t3进入维持阶段；
2)褪色过程：
向电致变色器件发出褪色脉冲电压信号；
其中，第一段电压在h0时间内从起始电压W0逐步下降到初始电压W1，然后在W1的电压范围内维持h1时间；
若电致变色器件的褪色态与中性态的透过率差值小于等于2％，则不再施加褪色脉冲电压信号；
若电致变色器件的褪色态与中性态的透过率差值大于2％或中性态局部褪色不完全，则间歇或者持续性的施加褪色电压Wn，其中|Wn|≤|W1|。
优选地，所述起始电压V0和起始电压W0均为0v或远小于第一段电压在逐步增加电压的绝对值。
优选地，所述t0和h0的范围均为0～1500s，所述t1和h1的范围均为0～1000s。
优选地，所述着色过程和褪色过程的第一段电压的上升或下降曲线为带有斜率的直线、曲线或折线。
优选地，所述第三段电压V3的为恒定值或在小于等于V1的范围内变化。
优选地，所述着色脉冲电压信号的V1段以及褪色脉冲电压信号的W1段电压具有电压变化值，该电压变化值的范围为±1.5V以内。
优选地，所述着色脉冲电压信号的初始电压V1与褪色脉冲电压信号的初始电压W1满足如下公式：|V1|≤|W1|。
由以上技术方案可知，本发明具有如下有益效果：
施加脉冲电压，而非持续电压，维持电致变色器件的着褪色状态，可以有效利用电致变色器件本身的记忆效应，在同样的工作时间内，脉冲电压驱动的器件，其膜层承受电压的时间会远远小于持续电压驱动的器件，而电致变色器件的寿命，跟膜层承受电压的时间有关，所以脉冲驱动可以有效延长器件的寿命。
电致变色器件出现白点等漏电问题的主要原因，包括驱动时电压循环过程中，正负电压初始施加时导致的瞬时大电流，该瞬时电流可能导致局部膜层被击穿破坏，从而形成短路点，本发明中，在t0和h0，电压从0逐步提高，避免了方波电压正负转换时产生的瞬时大电流，可以有效减少循环过程中白点等局部短路的发生。
假设需要驱动电致变色器件到某一状态，可以用一个较大绝对值的电压驱动电致变色器件超过该状态一点，以加速变色时间。然后利用电致变色的记忆效应，使用比驱动电压绝对值小的小电压进行维持，将器件的状态控制在一定范围内。这样的驱动方式可以加速变色时间。
电致变色器件失效的主要原因之一是锂离子进入变色层不能进行去掺杂，即器件着色以后不能褪色，这是器件在长期的循环过程中，锂离子不断被困在变色材料的晶格中导致的结果，|V1|≤|W1|可以使在器件着褪色过程中，V1驱动掺杂的锂离子，在每一个循环都被比V1绝对值更大的W1电压进行去掺杂，可以减缓循环过程中锂离子被困住的问题。
附图说明
图1为本发明电压控制方法的脉冲电压信号示意图；
图2为具有电压变化值时的脉冲电压信号示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一种优选实施方式作详细的说明。
所述电致变色器件的电压控制包括着色过程和褪色过程两部分，均采用脉冲电压进行驱动。无论是电致变色器件初始驱动的时候，还是着色至褪色之间的切换时，或者褪色至着色的切换，电压施加或者切换的瞬间，都应该从0或者远小于驱动电压的值逐步增加电压的绝对值开始。
参照图1，本发明电压控制方法的具体步骤如下：
1)着色过程：
向电致变色器件发出着色脉冲电压信号；
第一段电压在t0时间内从起始电压V0逐步上升到初始电压V1，然后在V1的电压范围内维持t1时间；
在t2时间内施加的第二段电压V2为0v；
在t3时间内施加的第三段电压为V3，其中V3≤V1；所述第三段电压V3的为恒定值或在小于等于V1的范围内变化，如缓慢升高电压或缓慢降低电压，或先升后降，或先降后升；
重复t2和t3并进入维持阶段；
2)褪色过程：
向电致变色器件发出褪色脉冲电压信号；
其中，第一段电压在h0时间内从起始电压W0逐步下降到初始电压W1，然后在W1的电压范围内维持h1时间；h1之后，根据情况不同有多个选择：
若电致变色器件的褪色态与中性态的透过率差值小于等于2％，则不在施加褪色脉冲电压信号；
若电致变色器件的褪色态与中性态的透过率差值大于2％或中性态局部褪色不完全，则间歇或者持续性的施加褪色电压Wn，其中|Wn|≤|W1|。
所述起始电压V0和起始电压W0均为0或远小于第一段电压在逐步增加电压的绝对值。所述t0和h0的范围均为0～1500s，所述t1和h1的范围均为0～1000s。
所述着色过程和褪色过程的第一段电压的上升或下降波形为带有斜率的直线、曲线或折线。
作为另一个实施例，所述着色脉冲电压信号的初始电压V1以及褪色脉冲电压信号的初始电压W1的电压变化范围为-1.5V～1.5V，参照图2。
以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种电致变色器件的电压控制方法，其特征在于，着色过程和褪色过程均采用脉冲电压进行驱动，包括如下步骤：
1)着色过程：
向电致变色器件发出着色脉冲电压信号；
第一段电压在t0时间内从起始电压V0逐步上升到初始电压V1，然后在V1的电压范围内维持t1时间；
在t2时间内施加的第二段电压为0v；
在t3时间内施加的第三段电压为V3，其中V3≤V1；
重复t2和t3进入维持阶段；
2)褪色过程：
向电致变色器件发出褪色脉冲电压信号；
其中，第一段电压在h0时间内从起始电压W0逐步下降到初始电压W1，然后在W1的电压范围内维持h1时间；
若电致变色器件的褪色态与中性态的透过率差值小于等于2％，则不再施加褪色脉冲电压信号；
若电致变色器件的褪色态与中性态的透过率差值大于2％或中性态局部褪色不完全，则间歇或者持续性的施加褪色电压Wn，其中|Wn|≤|W1|。
2.根据权利要求1所述的控制波形输出方法，其特征在于，所述起始电压V0和起始电压W0均为0或远小于第一段电压在逐步增加电压的绝对值。
3.根据权利要求1所述的控制波形输出方法，其特征在于，所述t0和h0的范围均为0～1500s，所述t1和h1的范围均为0～1000s。
4.根据权利要求1所述的控制波形输出方法，其特征在于，所述着色过程和褪色过程的第一段电压的上升或下降波形为带有斜率的直线、曲线或折线。
5.根据权利要求1所述的控制波形输出方法，其特征在于，所述第三段电压V3的为恒定值或在小于等于V1的范围内变化。
6.根据权利要求1所述的控制波形输出方法，其特征在于，所述着色脉冲电压信号的初始电压V1以及褪色脉冲电压信号的初始电压W1的电压变化范围为-1.5V～1.5V。
7.根据权利要求1所述的控制波形输出方法，其特征在于，所述着色脉冲电压信号的初始电压V1与褪色脉冲电压信号的初始电压W1满足如下公式：|V1|≤|W1|。
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