CN113253535A

CN113253535A - 电致变色器件的控制方法、系统、计算机设备以及存储介质

Info

Publication number: CN113253535A
Application number: CN202110389842.0A
Authority: CN
Inventors: 张永夫; 王俊; 俞峰; 周海龙
Original assignee: Zhejiang Shangfang Electronic Equipment Co ltd
Current assignee: Zhejiang Shangfang Electronic Equipment Co ltd
Priority date: 2021-04-12
Filing date: 2021-04-12
Publication date: 2021-08-13
Anticipated expiration: 2041-04-12
Also published as: CN113253535B

Abstract

本发明涉及一种电致变色器件的控制方法、系统、计算机设备和存储介质。所述控制方法包括：根据所述电致变色器件的起始状态与预期状态的差异，向所述电致变色器件施加相应方向的初始电压；由所述初始电压起，降低向所述电致变色器件施加的电压数值以达到预期状态；施加维持电压，所述维持电压是依据电致变色器件在预期状态下的透光率获得。采用所述控制方法能够快速、准确地判断器件状态转变所需施加电压的方向，在保护器件不受损失的前提下，实现电致变色器件状态的快速转变和精准调控。

Description

电致变色器件的控制方法、系统、计算机设备以及存储介质

技术领域

本申请涉及电致变色器件技术领域，特别是涉及电致变色器件的控制方法、系统、计算机设备以及存储介质。

背景技术

电致变色是指材料的光学属性(反射率、透光率、吸收率等)在外加电场的作用下发生稳定、可逆变化的现象，在外观上表现为颜色和透明度的可逆变化。电致变色材料制成的器件成为电致变色器件，一般由在透明基底上的至少五层薄膜构成，依次包括底层透明导电层、电致变色层、离子传导层(电解质层)、离子存储层和顶层透明导电层。在外电场的作用下驱动离子存储层的离子通过离子传导层到达电致变色层，使材料发生电化学氧化还原反应，器件透过率减小；当施加反向电场时，离子又能够从电致变色层迁出回到离子存储层，器件透过率增大。电致变色器件膜层制备完成后需通过激光划线、电极汇流条和接线端子等工序从顶层导电层与底层导电层引出两导线，即正负极。驱动电源通过将电通过导线、汇流条、上下透明导电层，在电致变色层上形成外加电场，而这种电场必须使用直流电源产生的电场。

电致变色器件应用前景广阔，可用于建筑、交通、智能穿戴、3C及军事等领域。在实际应用中，当需要调控电致变色器件的透光率时，理论上需测试该器件的透光率等光学信息，通常需要增设光传感器，不仅提高了成本而且有碍于视野。此外，在调控过程中，若施加的电压过大，电致变色器件容易受到损伤；然而，若施加的电压过小，器件则无法高效、快速的进行转换以达到目标状态。

发明内容

本发明提供的电致变色器件的控制方法、系统、计算机设备以及存储介质，用于解决现有技术中调光过程需辅助光传感器、以及调光速率慢等问题。

本发明的电致变色器件的控制方法，包括：

根据所述电致变色器件的起始状态与预期状态的差异，向所述电致变色器件施加相应方向的初始电压；

由所述初始电压起，降低向所述电致变色器件施加的电压数值以达到预期状态；

施加维持电压，所述维持电压是依据电致变色器件在预期状态下的透光率获得。

可选的，所述电致变色器件的控制方法还包括：

检测所述电致变色器件的第一内电压，且该第一内电压作为所述起始状态；

预期状态为接收调节信号，所述调节信号对应所述预期状态下电致变色器件的透光率，依据预先构建的模型，将所述透光率换算为第二内电压，且该第二内电压作为预期状态。

可选的，所述初始电压设定为电致变色器件能够承载的极限电压。

可选的，在降低向所述电致变色器件施加的电压数值之前，还包括：

维持所述初始电压，维持时间为第一预设时间。

可选的，维持所述初始电压时，采用限流的方式，大小为100～900mA。

可选的，降低向所述电致变色器件施加的电压数值的方式为以下方式的至少一种：

方式a、在第二预设时间内，连续降低向所述电致变色器件施加的电压数值；

方式b、在第二预设时间内，阶梯性降低向所述电致变色器件施加的电压数值。

可选的，在所述第二预设时间结束后，直接向所述电致变色器件施加所述维持电压。

本发明还提供了电致变色器件系统，包括电致变色器件以及向所述电致变色器件供电的可调电源，所述电致变色系统还包括指令输入装置、以及依据来自所述指令输入装置的调节信号相应驱动所述可调电源的控制装置；驱动所述可调电源时，包括以下步骤：

本发明还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述控制方法的步骤。

本发明还提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理执行时实现所述控制方法的步骤。

本发明的电致变色器件的控制方法、系统、计算机设备以及存储介质，所述控制方法在保证电致变色器件不受损失的前提下，能够快速完成器件的状态转变。

附图说明

图1为一实施例中电致变色器件的控制方法的流程示意图；

图2为电致变色器件在不同透光率下内电压和维持电压的示意图；

图3为一实施例中电致变色器件的控制方法示意图；

图4为另一实施例中电致变色器件的控制方法示意图；

图5为一实施例中电致变色系统的结构示意图；

图6为一个实施例中计算机设备的内部结构图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

现有技术中，在基于外电压与透光率的关系来实现器件状态转换的实际应用中，需增设光感器以检测透过率，操作繁琐，成本高，且有碍视野。一般采用加正负电压交替的方波实现器件在着色和褪色之间的切换，从而实现调节器件的透光率。这种方法存在电压易过大导致器件受损或者电压过小导致器件转换过慢的问题。

针对上述技术问题，参见图1，本申请一实施例中提供的电致变色器件的控制方法包括以下步骤：

步骤S100：根据电致变色器件的起始状态与预期状态的差异，向电致变色器件施加相应方向的初始电压；

步骤S200：由初始电压起，降低向电致变色器件施加的电压数值以达到预期状态；

步骤S300：施加维持电压，维持电压是依据预期状态下的透光率获得。

步骤S100中，起始状态为电致变色器件的上次使用后的状态，其对应了特定的透光率(相当于调节前)；预期状态为使用者根据实际场景或感受，期望电致变色器件呈现的状态，该预期状态也对应了特定的透光率，若起始状态的透光率大于预期状态的透光率，则需施加正向电压使电致变色器件着色，降低透光率；若起始状态的透光率小于预期状态的透光率，则需施加反向电压使电致变色器件褪色，提升透光率。所谓“相应方向”的初始电压，可理解为电压值的正、负。

步骤S200中，降低向电致变色器件施加的电压数值以达到预期状态可以有效地控制透光率趋近速率，有利于精准调控透光率，防止过度施加电压导致电致变色器件的损伤。

步骤S300中，达到预期状态后，需施加一恒定正向电压将电致变色器件维持在预期状态上，保证电致变色器件显示状态的稳定性。

本发明的控制方法基于电致变色器件的透光率、内电压和维持电压三者之间的关系，其调控过程无需增设光传感器。由于电致变色器件的状态改变的本质为：向电致变色器件施加电压引起其内电压的变化导致透光率的变化，且内电压的变化速率与施加的电压数值大小有关；其中，电致变色器件的内电压为由于离子的迁移而引起的内电场所致，其方向由电致变色层一侧指向离子存储层一侧；内电压越大，透光率越小；施加的电压数值越大，内电压的变化速率越大；反之，施加的电压数值越小，内电压的变化速率越小。

若要调节电致变色器件的透光率至预期状态，需持续向电致变色器件施加具有方向性的电压以改变内电压。当施加正向电压时，内电压随施加时间的增加而增大，至趋近某一值以达到预期状态下的透光率，而当施加反向电压，内电压随施加时间的增加而减小至趋近某一值；达到预期状态后，为了维持内电压的稳定需施加维持电压，以保证电致变色器件的透光率维持在某一值(恰对应预期状态)。

由图2可知，透光率越大，内电压越小；内电压越小，所需的维持电压越小，且维持电压U₀与内电压U_内的关系为：U₀＝U_内+△U₀，△U₀的范围为0～0.1V。

基于上述关系，一实施例中，控制方法还包括：

检测电致变色器件的第一内电压，且该第一内电压作为起始状态；

预期状态为接收调节信号，调节信号对应预期状态下电致变色器件的透光率，依据预先构建的模型，将透光率换算为第二内电压，且该第二内电压作为预期状态。

起始状态和预期状态的差异决定需向电致变色器件施加的电压方向，表观上是判断两状态下的透光率，而电致变色器件中实则判断第一内电压和第二内电压的差异，即比较两个内电压大小，当U_内1<U_内2时，需施加正向电压；当U_内1>U_内2时，需施加反向电压；其中，U_内1为第一内电压，U_内2为第二内电压，且两者的差值△U_内＝U_内1-U_内2。从起始状态至预期状态，向电致变色器件施加电压的总时间为t，此过程中，内电压由第一内电压起发生实时变化，不断趋近第二内电压，且实时差值△U_x＝U_内-U_内2，U_内表示实时内电压。

为了快速驱动电致变色器件，一实施例中，初始电压为电致变色器件能够承载的极限电压。电致变色器件能够承载的极限电压与膜层本身的材料、厚度、结构等有关，通常不大于3V。并且，电致变色器件所承载的极限电压也与其状态有关。通常褪色时的极限电压小于着色时的极限电压，这是由于电致变色器件内部存在的内电场所致。电致变色器件着色时，需要克服内电场来推动离子的迁移，而褪色时，离子的迁移是顺着内电场的方向，因此，着色时所需施加的电压值通常要大于褪色时所需施加的电压值。

在较高初始电压条件下，为了保护电致变色器件，一实施例中，施加初始电压时，采用限流的方式，大小为100～900mA。限制电流的大小根据电致变色器件变色面积的大小而变化，面积越大限制电流的绝对值越大，反之越小。以100mm×100mm的电致变色玻璃为例，其限制电流为200mA。

步骤S200中降低施加电压数值以达到预期状态的调控模式不尽相同，但都需保证实现电致变色器件状态的快速转变以及调光的精准度。

若起始状态与预期状态的差异较小时(透光率差值|ΔT|≤5％)，需在较小范围内控制电致变色器件的内电压变化；即，当|△U_内|≤0.1V时，先施加初始电压，然后直接施加维持电压U₀，且U₀＝U_内2+△U₀，△U₀的范围为0～0.1V。

当透光率差值|ΔT|>5％，即|△U_内|>0.1V时，一实施例中，在降低向电致变色器件施加的电压数值之前，维持初始电压，维持时间为第一预设时间。由于初始电压为较高的电压，可快速驱动内电压的变化，缩短实现起始状态转变为预期状态的时间。

为了防止内电压变化过快导致超出第二内电压，一实施例中，降低向电致变色器件施加的电压数值的方式为以下方式的至少一种：

方式b、在第二预设时间内，阶梯性降低向所述电致变色器件施加的电压数值；

在第二预设时间内施加的电压U₂满足U₀<|U₂|<|U₁|；其中U₀为维持电压，U₁为初始电压。当电致变色器件需施加正向电压时，U₁为正，U₂也为正；当电致变色器件需施加反向电压时，U₁为负，U₂也为负。

方式a和方式b可采用相同的判定，以控制第二预设时间的结束节点。当△U_x≤0.05V时，判定U_内＝U_内2，达到预期状态。

针对某一特定电致变色器件，还可预先构建不同施加电压数值下内电压的变化速率对应关系图，以确定第一预设时间t₁和第二预设时间t₂。本实施例中，需设定降低初始电压的拐点，即△U_x/△U_内；从该拐点起，内电压的变化速率变小，使内电压缓慢趋近第二内电压。一实施例中，当△U_x/△U_内＝2/3时，降低向电致变色器件施加的电压数值；一方面，有效保证在较短的时间内完成状态的改变，另一方面，预留足够范围用于精准调控。

无论采用方式a或方式b，一实施例中，在第二预设时间结束后，直接向电致变色器件施加维持电压U₀。

为方便理解本发明电致变色器件的控制方法，以电致变色玻璃(100mm×100mm)为例进行说明。电致变色玻璃包括两玻璃以及布置在两玻璃之间的多层膜结构。多层膜结构包括依次布置在一玻璃同侧的第一导电层、电致变色层、离子传导层、离子存储层以及第二导电层，第一导电层采用材料为氧化铟锡，厚度280nm；电致变色层材料为氧化钨，厚度600nm；离子传导层的材料为钨酸锂，厚度40nm；离子存储层的材料为氧化镍钨，厚度300nm；第二导电层的材料为氧化铟锡，厚度400nm。其着色时，能够承载的极限电压为3V，施加的电压为3V时，内电压的变化速率为0.0358V/s，施加的电压为2V时，内电压的变化速率为0.0189V/s；褪色时，能够承载的极限电压为-2V，施加的电压为-2V时，内电压的变化速率为0.0403V/s，施加的电压为-1V时，内电压的变化速率为0.0144V/s。

参见图3，一实施例中，预期状态的透光率为25％，对应第二内电压U_内2为0.945V，具体控制方法如下：

(1)起始状态的透光率50％，检测电致变色玻璃的第一内电压U_内1为0.398V，由于U_内1<U_内2，判断需施加正向电压；

(2)施加初始电压U₁为3V，限流200mA，施加时间为第一预设时间t₁为10s，电致变色玻璃的第一内电压由0.398V转变为0.756V；

(3)向电致变色器件施加的电压调节为U₂为2V，施加时间为第二预设时间t₂为10s，电致变色玻璃的内电压由0.756V转变为0.945V；

(4)施加维持电压U₀为1V，完成初始状态向预期状态的转变。

参见图4，一实施例中，预期状态的透光率为50％，对应第二内电压U_内2为0.398V；具体控制方法如下：

(1)起始状态的透光率25％，检测电致变色玻璃的第一内电压为0.945V，由于U_内1＞U_内2，判断需施加反向电压；

(2)施加初始电压U₁为-2V，限流200mA，第一预设时间t₁为10s，电致变色玻璃的第一内电压由0.945V转变为0.542V；

(3)调节电压至U₂为-1V，进入第二预设时间t₂为10s，电致变色玻璃的内电压由0.542V转变为0.398V；

(4)施加维持电压U₀为0.4V，完成初始状态向预期状态的转变。

参见图5，一实施例中，提供了一种电致变色系统，包括电致变色器件、可调电源、指令输入装置、控制装置；其中，可调电源用于向电致变色器件供电，通过将开关电源的电压和电流展宽，以实现电压的调节；指令输入装置用于输入预期状态，并向控制装置输出调节信号，控制装置接收调节信号，并依据调节信号相应驱动可调电源以实现上述任一实施例中的控制方法，驱动可调电源时，包括以下步骤：

关于电致变色系统的具体限定可以参见上文中对于控制方法的限定，在此不再赘述。

一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图6所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现上述任一实施例中电致变色器件的控制方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。

本领域技术人员可以理解，图6中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

一实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现控制方法的步骤，包括：

上文各实施例中，电致变色系统的控制装置可采用本实施例的计算机设备，除存储器和处理器以外，其他外围设备可根据需要配置，例如计算机设备单独配置输入装置，或电致变色系统中的指令输入装置也兼做计算机设备的输入装置，等等。

一实施例中，提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理执行时实现控制方法的步骤，包括：

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。不同实施例中的技术特征体现在同一附图中时，可视为该附图也同时披露了所涉及的各个实施例的组合例。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.电致变色器件的控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的电致变色器件的控制方法，其特征在于，还包括：

3.根据权利要求1所述的电致变色器件的控制方法，其特征在于，所述初始电压设定为电致变色器件能够承载的极限电压。

4.根据权利要求1所述的电致变色器件的控制方法，其特征在于，在降低向所述电致变色器件施加的电压数值之前，还包括：

维持所述初始电压，维持时间为第一预设时间。

5.根据权利要求4所述的电致变色器件的控制方法，其特征在于，维持所述初始电压时，采用限流的方式，大小为100～900mA。

6.根据权利要求4所述的电致变色器件的控制方法，其特征在于，降低向所述电致变色器件施加的电压数值的方式为以下方式的至少一种：

7.根据权利要求6所述的电致变色器件的控制方法，其特征在于，在所述第二预设时间结束后，直接向所述电致变色器件施加所述维持电压。

8.电致变色系统，包括电致变色器件以及向所述电致变色器件供电的可调电源，其特征在于，所述电致变色系统还包括指令输入装置、以及依据来自所述指令输入装置的调节信号，相应驱动所述可调电源的控制装置；驱动所述可调电源时，包括以下步骤：

9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1～7任一项所述控制方法的步骤。

10.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理执行时实现权利要求1～7任一项所述控制方法的步骤。