CN114114777A - 控制光学可切换装置中的转变 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及控制光学可切换装置中的转变。本公开的各方面涉及用于向光学可切换装置诸如电致变色装置的母线施加驱动电压的控制器和控制方法。此类装置通常设置在诸如建筑玻璃的窗上。在某些实施方案中，以在电致变色装置的整个表面上有效地驱动光学转变的方式来控制所施加的驱动电压。控制所述驱动电压以考虑所述母线与靠近所述母线的区域之间的区域中经历的有效电压的差。所述母线附近的区域经历最高有效电压。在一些情况下，可以使用反馈来监测光学转变。在这些或其他情况下，一组光学可切换装置可以在特定持续时间内一起转变，以在所述转变期间随着时间的推移而实现大致均匀的着色状态。

Description

控制光学可切换装置中的转变
分案申请的相关信息
本申请是申请号为201680063171.6、申请日为2016年10月6日、发明名称为“控制光学可切换装置中的转变”的中国发明专利申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请要求2015年10月9日提交的并且标题为“CONTROLLING TRANSITIONS INOPTICALLY SWITCHABLE DEVICES”的美国临时申请号62/239,776的优先权权益，所述申请以引用的方式整体并且出于所有目的并入本文。
背景技术
电致变色(EC)装置通常是多层堆叠，包括：(a)至少一层电致变色材料，所述电致变色材料响应于电势的施加来改变它的光学性质，(b)离子导体(IC)层，所述离子导体层允许离子，诸如锂离子，移动穿过它，进入电致变色材料以及从所述电致变色材料移出，从而致使光学性质改变，同时防止电气短路，以及(c)透明导体层，诸如透明传导氧化物或TCO，在所述透明导体层上将电势施加到电致变色层。在一些情况下，从电致色变装置的相对边缘并且跨所述装置的可视区域施加电势。透明导体层被设计成具有相对高的电子电导。电致变色装置可以具有不只是上述层，诸如任选地改变光学状态的离子存储层或对电极层。
由于装置操作的物理学，电致变色装置的适当功能取决于许多因素，诸如穿过材料层的离子移动、移动所述离子所需的电势、透明导体层的薄层电阻以及其他因素。电致变色装置的大小对于装置从起始光学状态转变到结束光学状态(例如，从着色到清透或从清透到着色)发挥重要作用。经施加来驱动此类转变的条件对于不同大小的装置可具有相当不同的要求。
需要的是用于驱动电致变色装置中的光学转变的改良方法。
发明内容
本公开的各方面涉及用于向光学可切换装置诸如电致变色装置的母线施加驱动电压的控制器和控制方法。此类装置通常设置在诸如建筑玻璃的窗上。在某些实施方案中，以在光学可切换装置的整个表面上有效地驱动光学转变的方式来控制所施加的驱动电压。控制所述驱动电压以考虑所述母线与靠近所述母线的区域之间的区域中经历的有效电压的差。所述母线附近的区域经历最高有效电压。
在一些实施方案中，可以通过经历例如具有与所述第一光学转变不同的结束光学状态的第二光学转变的命令来中断第一光学转变。在某些实施方案中，一组光学可切换装置可以经历同时的光学转变。该组中的一些光学可切换装置可以比其他光学可切换装置更快地转变。在一些此类实施方案中，较快光学可切换装置上的转变可以分解成在时间上分开的较小转变。这可以允许该组中的最慢光学可切换装置和较快光学可切换装置在大致相同的切换时间上转变，其中各种光学可切换装置在整个转变过程中显示大致匹配的光学状态。
在所公开的实施方案的一个方面，提供了一种控制光学可切换装置的第一光学转变和第二光学转变的方法，所述方法包括：(a)接收经历从起始光学状态到第一结束光学状态的第一光学转变的命令；(b)向光学可切换装置的母线施加第一驱动参数并在第一持续时间内驱动第一光学转变；(c)在光学可切换装置达到第一结束光学状态之前：(i)接收经历到第二结束光学状态的第二光学转变的第二命令，以及(ii)向光学可切换装置的母线施加第二驱动参数并在第二持续时间内驱动第二光学转变，其中所述第二驱动参数不同于所述第一驱动参数，其中至少部分地基于第二结束光学状态和在向着第一结束光学状态的第一光学转变期间输送到光学可切换装置的电荷量来确定第二驱动参数，并且其中控制第二光学转变而无需考虑光学可切换装置的开路电压。
在一些实施方案中，该方法可以进一步包括监测在到第二结束光学状态的第二光学转变期间输送到光学可切换装置的电荷量，并且至少部分地基于在到第二结束光学状态的第二光学转变期间输送到光学可切换装置的电荷量停止向光学可切换装置的母线施加第二驱动参数。在一些情况下，(c)(ii)可以包括：在(i)之后，确定在向着第一结束光学状态的第一光学转变期间输送到光学可切换装置的电荷量，确定适于致使光学可切换装置从起始光学状态切换到第二结束光学状态的目标电荷计数，监测在到第二结束光学状态的第二光学转变期间输送到光学可切换装置的电荷量，以及向光学可切换装置的母线施加第二驱动参数，直到在第一光学转变和第二光学转变期间输送到装置的净电荷量达到目标电荷计数。在这些或其他实施方案中，(c)(ii)可以包括：当在(c)(i)中接收到第二命令时，至少部分地基于在向着第一结束光学状态的第一光学转变期间输送到光学可切换装置的电荷量来确定或估计光学可切换装置的瞬时光学状态，确定适于致使光学可切换装置从其瞬时光学状态切换到第二结束光学状态的目标电荷计数，监测在到第二结束光学状态的第二光学转变期间输送到光学可切换装置的电荷量，以及向光学可切换装置的母线施加第二驱动参数，直到在第二光学转变期间输送到光学可切换装置的电荷达到目标电荷计数。
(b)中的驱动第一光学转变可以包括：向光学可切换装置的母线施加第一驱动参数，确定适于将光学可切换装置从起始光学状态切换到第一结束光学状态的目标开路电压，以及确定适于将光学可切换装置从起始光学状态切换到第一结束光学状态的目标电荷计数，周期性地确定光学可切换装置的母线之间的开路电压，以及周期性地确定在向着第一结束光学状态的第一转变期间输送到光学可切换装置的电荷量，以及周期性地比较所确定的开路电压与目标开路电压，以及周期性地比较在向着第一结束光学状态的第一转变期间输送到光学可切换装置的电荷量与第一目标电荷计数。在各种实施方案中，所述方法可以进一步包括：(d)在光学可切换装置达到第二结束光学状态之前：(i)接收经历到第三结束光学状态的第三光学转变的第三命令，以及(ii)向光学可切换装置的母线施加第三驱动参数并在第三持续时间内驱动第三光学转变，其中第三驱动参数不同于第二驱动参数，其中至少部分地基于第三结束光学状态和在向着第一结束光学状态的第一光学转变期间与在向着第二结束光学状态的第二光学转变期间输送到光学可切换装置的电荷量来确定第三驱动参数，并且其中控制第三光学转变而无需考虑光学可切换装置的开路电压。
在所公开的实施方案的另一方面，提供了一种控制光学可切换装置的第一光学转变和第二光学转变的设备，该设备包括：处理器，该处理器被设计或配置成：(a)接收经历从起始光学状态到第一结束光学状态的第一光学转变的命令；(b)向光学可切换装置的母线施加第一驱动参数并在第一持续时间内驱动第一光学转变；(c)在光学可切换装置达到第一结束光学状态之前：(i)接收经历到第二结束光学状态的第二光学转变的第二命令，以及(ii)向光学可切换装置的母线施加第二驱动参数并在第二持续时间内驱动第二光学转变，其中所述第二驱动参数不同于所述第一驱动参数，其中至少部分地基于第二结束光学状态和在向着第一结束光学状态的第一光学转变期间输送到光学可切换装置的电荷量来确定第二驱动参数，并且其中该处理器被设计或配置成控制第二光学转变而无需考虑光学可切换装置的开路电压。
在一些此类实施方案中，处理器可以被设计或配置成监测在到第二结束光学状态的第二光学转变期间输送到光学可切换装置的电荷量，并且至少部分地基于在到第二结束光学状态的第二光学转变期间输送到光学可切换装置的电荷量停止向光学可切换装置的母线施加第二驱动参数。在一些情况下，处理器可以被设计或配置成，在(c)(ii)中：在(i)之后，确定在向着第一结束光学状态的第一光学转变期间输送到光学可切换装置的电荷量，确定适于致使光学可切换装置从起始光学状态切换到第二结束光学状态的目标电荷计数，监测在到第二结束光学状态的第二光学转变期间输送到光学可切换装置的电荷量，以及向光学可切换装置的母线施加第二驱动参数，直到在第一光学转变和第二光学转变期间输送到装置的净电荷量达到目标电荷计数。
在某些实现中，处理器可以被设计或配置成，在(c)(ii)中：当在(c)(i)中接收到第二命令时，至少部分地基于在向着第一结束光学状态的第一光学转变期间输送到光学可切换装置的电荷量来确定或估计光学可切换装置的瞬时光学状态，确定适于致使光学可切换装置从其瞬时光学状态切换到第二结束光学状态的目标电荷计数，监测在到第二结束光学状态的第二光学转变期间输送到光学可切换装置的电荷量，以及向光学可切换装置的母线施加第二驱动参数，直到在第二光学转变期间输送到光学可切换装置的电荷达到目标电荷计数。
为了(b)中的驱动第一光学转变，处理器可以被设计或配置成：向光学可切换装置的母线施加第一驱动参数，确定适于将光学可切换装置从起始光学状态切换到第一结束光学状态的目标开路电压，以及确定适于将光学可切换装置从起始光学状态切换到第一结束光学状态的目标电荷计数，周期性地确定光学可切换装置的母线之间的开路电压，以及周期性地或连续地确定在向着第一结束光学状态的第一转变期间输送到光学可切换装置的电荷量，以及周期性地比较所确定的开路电压与目标开路电压，以及周期性地比较在向着第一结束光学状态的第一转变期间输送到光学可切换装置的电荷量与第一目标电荷计数。在一些实施方案中，处理器可以被设计或配置成在光学可切换装置到达第二结束光学状态之前接收经历另外的光学转变的另外的命令，并且向光学可切换装置的母线施加另外的驱动参数，其中至少部分地基于另外的光学转变的目标结束光学状态和在光学可切换装置从其起始光学状态转变的时间与另外的光学转变开始的时间之间输送到光学可切换装置的电荷量来确定另外的驱动参数，其中处理器被设计或配置成控制另外的光学转变而无需考虑光学可切换装置的开路电压。
在所公开的实施方案的另一方面，提供了一种用于控制光学可切换装置中的光学转变的设备，该设备包括：处理器，该处理器被设计或配置成：(a)测量光学可切换装置的开路电压，并基于开路电压确定光学可切换装置的着色状态；(b)响应于第一命令，通过以下步骤控制从第一起始光学状态到第一结束光学状态的第一光学转变：(i)在第一持续时间内向光学可切换装置的母线施加第一驱动参数以从第一起始光学状态转变到第一结束光学状态，(ii)在第一光学转变完成之前，周期性地确定光学可切换装置的母线之间的开路电压，以及周期性地确定在第一光学转变期间输送到光学可切换装置的电荷量，(iii)比较开路电压与针对第一光学转变的目标开路电压，以及比较在第一光学转变期间输送到光学可切换装置的电荷量与针对第一光学转变的目标电荷计数，以及(iv)当(1)开路电压达到针对第一光学转变的目标开路电压，以及(2)在第一光学转变期间输送到光学可切换装置的电荷量达到针对第一光学转变的目标电荷计数时，停止向光学可切换装置的母线施加第一驱动参数，第一光学转变发生而没有接收到中断命令；以及(c)通过以下步骤控制第二光学转变和第三光学转变，第三光学转变在第二光学转变完成之前开始：(i)接收经历从第二起始光学状态到第二结束光学状态的第二光学转变的第二命令；(ii)向光学可切换装置的母线施加第二驱动参数并在第二持续时间内驱动第二光学转变；(iii)在光学可切换装置达到第二结束光学状态之前：(1)接收经历到第三结束光学状态的第三光学转变的第三命令，(2)向光学可切换装置的母线施加第三驱动参数并在第三持续时间内驱动第三光学转变，其中第三驱动参数不同于第二驱动参数，其中至少部分地基于第三结束光学状态和在向着第二结束光学状态的第二光学转变期间输送到光学可切换装置的电荷量来确定第三驱动参数，并且其中控制第三光学转变而无需考虑光学可切换装置的开路电压。
在所公开的实施方案的另一方面，提供了一种用于控制光学可切换装置中从起始光学状态到结束光学状态的光学转变的方法，该方法包括：(a)在持续时间内向光学可切换装置的母线施加驱动电压以使光学可切换装置向着结束光学状态转变；(b)测量光学可切换装置的母线之间的开路电压；(c)比较开路电压与针对光学转变的目标开路电压；(d)比较开路电压与光学可切换装置的安全电压极限，以及或者(i)在开路电压小于光学可切换装置的安全电压极限的情况下增加驱动电压，或者(ii)在开路电压大于光学可切换装置的安全电压极限的情况下减小驱动电压；(e)重复至少操作(a)-(c)至少一次；以及(f)确定开路电压已达到目标开路电压，停止向光学可切换装置的母线施加驱动电压，并且向光学可切换装置的母线施加保持电压由此维持结束光学状态。
在一些实施方案中，(b)可以进一步包括测量在光学转变的过程中输送到装置的电荷量，(c)可以包括比较在光学转变的过程内输送到装置的电荷量与光学转变的目标电荷计数，并且(f)可以包括在向光学可切换装置的母线施加保持电压之前确定输送到光学可切换装置的电荷量已达到目标电荷计数。
在所公开的实施方案的另一方面，提供了一种转变一组光学可切换装置的方法，该方法包括：(a)接收将光学可切换装置组转变到结束光学状态的命令，其中该组包括最慢光学可切换装置和较快光学可切换装置，其中最慢光学可切换装置和较快光学可切换装置为不同大小和/或具有不同的切换性质；(b)确定光学可切换装置组的切换时间，该切换时间是最慢光学可切换装置达到结束光学状态所需的时间；(c)将最慢光学可切换装置转变到结束光学状态；以及(d)在(c)期间，将所述较快光学可切换装置在转变期间以一个或多个暂停转变到所述结束光学状态，所述一个或多个暂停的时间和持续时间被选择以便使所述较快光学可切换装置的光学状态与所述最慢光学可切换装置的光学状态在(c)期间大致匹配。
在一些实施方案中，一个或多个暂停可以包括至少两个暂停。可以使用算法自动确定一个或多个暂停的时间和持续时间。在一些情况下，可以基于查找表来确定一个或多个暂停的持续时间。查找表可以包括关于该组中的每个光学可切换装置的大小和/或该组中的每个光学可切换装置的切换时间的信息。
在各种实现中，可以使用在最慢光学可切换装置上的转变期间获得的反馈来监测最慢光学可切换装置上的转变。在最慢光学可切换装置上的转变期间获得的反馈可以包括选自由以下项构成的组的一个或多个参数：开路电压；响应于施加电压而测量的电流；以及输送到最慢光学可切换装置的电荷或电荷密度。在一个实例中，在最慢光学可切换装置上的转变期间获得的反馈包括开路电压和输送到最慢光学可切换装置的电荷或电荷密度。在这些或其他实施方案中，可以使用在较快光学可切换装置上的转变期间获得的反馈来监测较快光学可切换装置上的转变。在较快光学可切换装置上的转变期间获得的反馈可以包括选自由以下项构成的组的一个或多个参数：开路电压；响应于施加电压而测量的电流；以及输送到较快光学可切换装置的电荷或电荷密度。在一个实例中，在较快光学可切换装置上的转变期间获得的反馈包括输送到较快光学可切换装置的电荷或电荷密度，且不包括开路电压，也不包括响应于施加电压而测量的电流。
该光学可切换装置组可以包括任何数量的光学可切换装置，这些光学可切换装置可以各自具有任何大小。在一些实施方案中，该光学可切换装置组可以包括两个或更多个较快光学可切换装置，并且(d)中的转变对于两个或更多个较快光学可切换装置来说可错开，使得较快光学可切换装置中的至少一个暂停，而较快光学可切换装置中的至少另一个转变。在这些或其他实施方案中，该光学可切换装置组可以包括至少三种不同大小的光学可切换装置。
该方法可以进一步包括(e)当光学可切换装置组中的每个装置达到结束光学状态时，向每个装置施加保持电压。在一些情况下，该方法可以包括：响应于在光学可切换装置组达到结束光学状态之前接收到将光学可切换装置组转变到第二结束光学状态的命令，将最慢光学可切换装置和较快光学可切换装置转变到第二结束光学状态而没有任何暂停。
在一些实施方案中，在(d)中的暂停期间，可以向较快光学可切换装置施加开路条件。在其他实施方案中，该方法可以进一步包括测量较快光学可切换装置上的开路电压，并且在(d)中的暂停期间，可以向较快光学可切换装置施加所测量的开路电压。在另一个实施方案中，在(d)中的暂停期间，可以向较快光学可切换装置施加预先确定的电压。
在一些实现中，最慢光学可切换装置可以转变到结束光学状态而没有暂停。
在所公开的实施方案的另一方面，提供了一种转变一组光学可切换装置的方法，该方法包括：(a)接收将光学可切换装置组转变到结束光学状态的命令，其中该组包括最慢光学可切换装置和较快光学可切换装置，其中最慢光学可切换装置和较快光学可切换装置为不同大小和/或具有不同的切换性质；(b)确定光学可切换装置组的切换时间，该切换时间是最慢光学可切换装置达到结束光学状态所需的时间；(c)将最慢光学可切换装置转变到结束光学状态；(d)在(c)期间，将较快光学可切换装置转变到中间光学状态；(e)在(c)期间以及在(d)之后，在较快光学可切换装置上在持续时间内维持中间光学状态；(f)在(c)期间以及在(e)之后，将所述较快光学可切换装置转变到所述结束光学状态，其中(e)中的所述持续时间被选择以便使所述较快光学可切换装置的光学状态与所述最慢光学可切换装置的光学状态在(c)期间大致匹配。
在某些实施方案中，该方法可以包括在(c)期间以及在(f)之前，将较快光学可切换装置转变到第二中间光学状态，且然后将第二中间光学状态在第二持续时间内维持。在一些情况下，可以使用算法自动确定(e)期间的持续时间。在一些其他情况下，可以基于查找表自动确定(e)期间的持续时间。
可以使用反馈来监测各种转变。例如，在一些实施方案中，可以使用在最慢光学可切换装置上的转变期间获得的反馈来监测最慢光学可切换装置上的转变。在最慢光学可切换装置上的转变期间获得的反馈可以包括选自由以下项构成的组的一个或多个参数：开路电压；响应于施加电压而测量的电流；以及在最慢光学可切换装置上的转变期间输送到最慢光学可切换装置的电荷或电荷密度。在特定实例中，在最慢光学可切换装置上的转变期间获得的反馈包括开路电压和输送到最慢光学可切换装置的电荷或电荷密度。在这些或其他实施方案中，在(f)期间，可以使用在(f)期间在较快光学可切换装置上获得的反馈来监测较快光学可切换装置上到结束光学状态的转变。例如，在(f)期间在较快光学可切换装置上获得的反馈可以包括选自由以下项构成的组的一个或多个参数：开路电压；响应于施加电压而测量的电流；以及输送到较快光学可切换装置的电荷或电荷密度。在特定实例中，在(f)期间在较快光学可切换装置上获得的反馈可包括开路电压和输送到最慢光学可切换装置的电荷或电荷密度。
该光学可切换装置组可以包括任何数量的光学可切换装置，这些光学可切换装置可以各自具有任何大小。在一些实施方案中，该光学可切换装置组可以包括两个或更多个较快光学可切换装置，并且(d)和(f)中的转变以及(e)中的维持对于两个或更多个较快光学可切换装置来说可以错开，使得较快光学可切换装置中的至少一个在(e)中维持其中间光学状态，而较快光学可切换装置中的至少另一个在(d)和/或(e)中转变。在一些实施方案中，该光学可切换装置组可以包括至少三种不同大小的光学可切换装置。
在一些实施方案中，在(e)中维持中间光学状态期间，可以向较快光学可切换装置施加开路条件。在一些其他实施方案中，该方法可以包括测量较快光学可切换装置上的开路电压，并且在(e)中的维持中间光学状态期间，可以向较快光学可切换装置施加所测量的开路电压。在一些其他实施方案中，在(e)中维持中间光学状态期间，可向较快光学可切换装置施加预先确定的电压。
最慢光学可切换装置可以转变到结束光学状态而没有停在任何中间光学状态。在一些情况下，该方法可以包括(g)当光学可切换装置组中的每个装置达到结束光学状态时，向每个装置施加保持电压。
在所公开的实施方案的另一方面，提供了一种用于控制一组光学可切换装置上的转变的控制系统，该控制系统包括：一个或多个处理器，该一个或多个处理器包括用于以下操作的指令：(a)接收将光学可切换装置组转变到结束光学状态的命令，其中该组包括最慢光学可切换装置和较快光学可切换装置，其中最慢光学可切换装置和较快光学可切换装置为不同大小和/或具有不同的切换性质；(b)确定光学可切换装置组的切换时间，该切换时间是最慢光学可切换装置达到结束光学状态所需的时间；(c)将最慢光学可切换装置转变到结束光学状态；以及(d)在(c)期间，将所述较快光学可切换装置在转变期间以一个或多个暂停转变到所述结束光学状态，所述一个或多个暂停的时间和持续时间被选择以便使所述较快光学可切换装置的光学状态与所述最慢光学可切换装置的光学状态在(c)期间大致匹配。
在一些实施方案中，一个或多个暂停可以包括至少两个暂停。可以使用算法自动确定一个或多个暂停的时间和持续时间。在一些其他情况下，可以基于查找表来确定一个或多个暂停的持续时间。查找表可以包括关于该组中的每个光学可切换装置的大小和/或该组中的每个光学可切换装置的切换时间的信息。
在某些实现中，一个或多个处理器可以包括用于使用在最慢光学可切换装置上的转变期间获得的反馈来监测最慢光学可切换装置上的转变的指令。在最慢光学可切换装置上的转变期间获得的反馈可以包括选自由以下项构成的组的一个或多个参数：开路电压；响应于施加电压而测量的电流；以及输送到最慢光学可切换装置的电荷或电荷密度。在一个实例中，在最慢光学可切换装置上的转变期间获得的反馈可以包括开路电压和输送到最慢光学可切换装置的电荷或电荷密度。在这些或其他实施方案中，一个或多个处理器可以包括用于使用在较快光学可切换装置上的转变期间获得的反馈来监测较快光学可切换装置上的转变的指令。例如，在较快光学可切换装置上的转变期间获得的反馈可以包括选自由以下项构成的组的一个或多个参数：开路电压；响应于施加电压而测量的电流；以及输送到较快光学可切换装置的电荷或电荷密度。在一个实例中，在较快光学可切换装置上的转变期间获得的反馈可以包括输送到较快光学可切换装置的电荷或电荷密度，且不包括开路电压，也不包括响应于施加电压而测量的电流。
该光学可切换装置组可以包括任何数量的光学可切换装置。在一些实施方案中，该光学可切换装置组可以包括两个或更多个较快光学可切换装置，并且(d)中的转变对于两个或更多个较快光学可切换装置来说可以错开，使得较快光学可切换装置中的至少一个暂停，而较快光学可切换装置中的至少另一个转变。在一些实施方案中，该光学可切换装置组可以包括至少三种不同大小的光学可切换装置。在各种情况下，指令可以进一步包括：(e)当光学可切换装置组中的每个装置达到结束光学状态时，向每个装置施加保持电压。在这些或其他情况下，指令可进一步包括：响应于在光学可切换装置组达到结束光学状态之前接收到将光学可切换装置组转变到第二结束光学状态的命令，将最慢光学可切换装置和较快光学可切换装置转变到第二结束光学状态而没有任何暂停。
在一些实现中，在(d)中的暂停期间，向较快光学可切换装置施加开路条件。在一些其他实现中，指令可以进一步包括测量较快光学可切换装置上的开路电压，并且在(d)中的暂停期间，可以向较快光学可切换装置施加所测量的开路电压。在一些其他实现中，在(d)中的暂停期间，可以向较快光学可切换装置施加预先确定的电压。在各种实施方案中，最慢光学可切换装置可以转变到结束光学状态而没有暂停。
在所公开的实施方案的另一方面，提供了一种用于控制一组光学可切换装置上的转变的控制系统，该控制系统包括：一个或多个处理器，该一个或多个处理器包括用于以下操作的指令：(a)接收将光学可切换装置组转变到结束光学状态的命令，其中该组包括最慢光学可切换装置和较快光学可切换装置，其中最慢光学可切换装置和较快光学可切换装置为不同大小和/或具有不同的切换性质；(b)确定光学可切换装置组的切换时间，该切换时间是最慢光学可切换装置达到结束光学状态所需的时间；(c)将最慢光学可切换装置转变到结束光学状态；(d)在(c)期间，将较快光学可切换装置转变到中间光学状态；(e)在(c)期间以及在(d)之后，在较快光学可切换装置上在持续时间内维持中间光学状态；以及(f)在(c)期间以及在(e)之后，将所述较快光学可切换装置转变到所述结束光学状态，(e)中的所述持续时间被选择以便使所述较快光学可切换装置的光学状态与所述最慢光学可切换装置的光学状态在(c)期间大致匹配。
在一些实施方案中，指令可以进一步包括：在(c)期间以及在(f)之前，将较快光学可切换装置转变到第二中间光学状态，且然后将第二中间光学状态在第二持续时间内维持。可以使用算法自动确定(e)期间的持续时间。在一些其他情况下，可以基于查找表自动确定(e)期间的持续时间。
在各种实现中，一个或多个处理器可以被配置成使用在最慢光学可切换装置上的转变期间获得的反馈来监测最慢光学可切换装置上的转变。例如，在最慢光学可切换装置上的转变期间获得的反馈可以包括选自由以下项构成的组的一个或多个参数：开路电压；响应于施加电压而测量的电流；以及在最慢光学可切换装置上的转变期间输送到最慢光学可切换装置的电荷或电荷密度。在一个实例中，在最慢光学可切换装置上的转变期间获得的反馈可以包括开路电压和输送到最慢光学可切换装置的电荷或电荷密度。在这些或其他实施方案中，一个或多个处理器可以被配置成在(f)期间使用在(f)期间在较快光学可切换装置上获得的反馈来监测较快光学可切换装置上到结束光学状态的转变。例如，在(f)期间在较快光学可切换装置上获得的反馈可以包括选自由以下项构成的组的一个或多个参数：开路电压；响应于施加电压而测量的电流；以及输送到较快光学可切换装置的电荷或电荷密度。在特定实例中，在(f)期间在较快光学可切换装置上获得的反馈可包括开路电压和输送到最慢光学可切换装置的电荷或电荷密度。
该光学可切换装置组可以包括任何数量的光学可切换装置。在某些实施方案中，该光学可切换装置组可以包括两个或更多个较快光学可切换装置，并且(d)和(f)中的转变以及(e)中的维持对于两个或更多个较快光学可切换装置来说可以错开，使得较快光学可切换装置中的至少一个在(e)中维持其中间光学状态，而较快光学可切换装置中的至少另一个在(d)和/或(e)中转变。在各种实施方案中，该光学可切换装置组可以包括至少三种不同大小的光学可切换装置。
在一些实施方案中，在(e)中维持中间光学状态期间，可以向较快光学可切换装置施加开路条件。在一些其他实施方案中，指令可以进一步包括测量较快光学可切换装置上的开路电压，并且在(e)中的维持中间光学状态期间，可以向较快光学可切换装置施加所测量的开路电压。在一些其他实施方案中，在(e)中维持中间光学状态期间，向较快光学可切换装置施加预先确定的电压。
在各种情况下，最慢光学可切换装置可以转变到结束光学状态而没有停在任何中间光学状态。在多个实施方案中，指令可以进一步包括：(g)当光学可切换装置组中的每个装置达到结束光学状态时，向每个装置施加保持电压。下文将会参考相关联的附图来进一步详细描述这些和其他特征。
附图说明
图1A示意性地描绘了平面母线布置。
图1B呈现每个透明传导层上的局部电压值作为所述层上的位置的函数的简化图
图1C呈现V有效作为装置上的位置的函数的简化图
图2是描绘与驱动电致变色装置从清透到着色和从着色到清透相关联的电压和电流分布的图。
图3是描绘与驱动电致变色装置从清透到着色相关联的某些电压和电流分布的图。
图4A是描绘光学转变的图，其中施加电压从V驱动到V保持的下降导致净电流流动，其表明光学转变已经进行得足够充分以允许施加电压在结束光学状态的持续时间内保持在V保持。
图4B是描绘光学转变的图，其中施加电压从V驱动到V保持的初始下降导致净电流流动，其指示光学转变还没有进行得足够充分以允许施加电压在结束光学状态的持续时间内保持在V保持。因此，施加电压在再次下降至V保持之前的另一段时间内返回到V驱动，在再次下降至V保持的所述点处所得的电流表明光学转变已经进行得足够充分以允许施加电压在结束光学状态的持续时间内保持在V保持。
图5A是描绘用于探测光学转变的进程并确定转变何时完成的过程的流程图。
图5B是描绘用于探测光学转变的进程并且如果转变不足够快则加速转变的过程的流程图。
图5C至图5F是描绘用于探测光学转变的进程并确定转变何时完成的替代过程的流程图。
图5G和图5H是示出用于使用各种反馈模式来控制光学转变的方法的流程图。
图5I描绘了描述随着时间的与光学转变有关的多个参数的各种图。
图5J是描绘用于控制光学转变并确定转变何时完成的另一方法的流程图。
图5K至图5M呈现了用于控制具有不同切换速率的光学可切换装置组上的光学转变的方法的流程图。
图6A和图6B示出了描绘当使用图5E的方法来在室温(图6A)下以及在减小的温度(图6B)下探测和监测转变的进程时在电致变色转变期间随时间的推移而输送的总电荷和随时间的推移而施加的电压的图。
图6C示出根据实施方案的电致变色窗，其在透明传导氧化层上具有一对电压传感器。
图7A和图7B呈现操作中的示例性电致变色装置的横截面图。
图8和图9是窗控制器和相关联部件的表示。
图10示出了包括一个大的装置和若干较小装置的一组光学可切换装置。
图11A-C呈现与图5K中所描述的方法有关的实验数据。
具体实施方式
定义
“光学可切换装置”是响应于电输入来改变光学状态的薄装置。所述光学可切换装置在两个或更多个光学状态之间可逆地循环。在这些状态之间进行切换通过将预定义的电流和/或电压施加到所述装置来控制。所述装置通常包括跨越至少一个光学活性层的两个薄传导片。驱动光学状态变化的电输入被施加到薄传导片。在某些实现中，所述输入是由与传导片电连通的母线提供的。
虽然本公开将电致变色装置强调为光学可切换装置的实例，但本公开并不限于此。其他类型的光学可切换装置的实例包括某些电泳装置、液晶装置等。光学可切换装置可以提供在各种光学可切换产品上，诸如光学可切换窗。然而，本文所公开的实施方案并不限于可切换窗。其他类型的光学可切换产品的实例包括镜子、显示器等。在本公开的上下文中，通常以非像素化的格式提供这些产品。
“光学转变”是光学可切换装置的任意一个或多个光学性质的变化。改变的光学性质可以是例如着色、反射率、折射率、颜色等。在某些实施方案中，光学转变将具有限定的起始光学状态和限定的结束光学状态。例如，所述起始光学状态可以是80％透射率并且所述结束光学状态可以是50％透射率。光学转变通常通过在光学可切换装置的两个薄传导片上施加适当的电势来驱动。
“起始光学状态”是光学可切换装置就在光学转变开始之前的光学状态。起始光学状态通常定义为光学状态的量值，其可以是着色、反射率、折射率、颜色等。起始光学状态可以是光学可切换装置的最大或最小光学状态，例如90％或4％透射率。或者，起始光学状态可以是具有在光学可切换装置的最大与最小光学状态之间的某处的值的中间光学状态，例如50％透射率。
“结束光学状态”是光学可切换装置就在从起始光学状态完成光学转变之后的光学状态。完全转变在光学状态以被理解成对于特定应用是完成的方式改变时发生。例如，完全着色可以被认为是从75％光学透射率至10％透射率的转变。结束光学状态可以是光学可切换装置的最大或最小光学状态，例如90％或4％透射率。或者，结束光学状态可以是具有在光学可切换装置的最大与最小光学状态之间的某处的值的中间光学状态，例如50％透射率。
“母线”是指附接到传导层的导电带，所述传导层诸如跨越光学可切换装置的区域的透明传导电极。所述母线将电势和电流从外部引线输送到传导层。光学可切换装置包括两条或更多条母线，每条连接到所述装置的单个传导层。在各种实施方案中，母线形成跨越装置的长度或宽度的大部分长度的长细线。通常，母线位于所述装置的边缘附近。
“施加电压”或V施加是指施加到电致变色装置上的相反极性的两条母线的电势差。每条母线电子地连接到单独的透明传导层。施加电压可具有不同的量值或功能，诸如驱动光学转变或保持光学状态。光学可切换装置材料诸如电致变色材料被夹在透明传导层之间。透明传导层中的每一个经历母线所连接的位置与远离所述母线的位置之间的电势降。一般来说，距母线的距离越远，透明传导层中的电势降越大。透明传导层的局部电势在本文通常被称为VTCL。相反极性的母线可以跨光学可切换装置的面彼此横向分开。
“有效电压”或V有效是指光学可切换装置上的任何特定位置处的正透明传导层与负透明传导层之间的电势。在笛卡尔空间中，针对装置上的特定x,y坐标来限定有效电压。在测量V有效的点处，两个透明传导层在z方向上(通过装置材料)分离，但共享同一x,y坐标。
“保持电压”是指将装置无限期维持在结束光学状态所需的施加电压。在一些情况下，在没有施加保持电压的情况下，电致变色窗返回它们的自然着色状态。换句话说，期望着色状态的维持需要施加保持电压。
“驱动电压”是指在光学转变的至少一部分期间所提供的施加电压。所述驱动电压可以被视为“驱动”光学转变的至少一部分。所述驱动电压的量值与就在光学转变开始之前的施加电压的量值不同。在某些实施方案中，驱动电压的量值大于保持电压的量值。在图3中描绘示例施加驱动电压和保持电压。
上下文和概述
公开实施方案使用电探测和监测来评估光学可切换装置的未知的光学状态(例如，着色状态或其他光学特性)和/或确定光学可切换装置的第一光学状态与第二光学状态之间的光学转变何时进行到可终止施加驱动电压的足够程度。例如，电探测允许驱动电压的施加持续比预先可能的设想更少的时间，因为特定装置是基于对其实际光学转变进程的实时电探测来驱动的。此外，实时监测可帮助确保光学转变进展到期望的状态。也可以使用本文所描述的电探测和监测技术来监测/控制在先前正在进行的光学转变过程中开始的光学转变。许多不同的控制技术是可用的，某些技术特别适合于完成不同类型的任务，如下面进一步描述的。
在各种实施方案中，通过将施加电压降低到保持电压来实现终止驱动电压。此方法利用光学转变的通常被认为是不合需要的方面–薄的光学可切换装置倾向于在光学状态之间不均匀地转变。具体地说，许多光学可切换装置最初在接近母线的位置处转变，并且后来才在远离母线的区域处(例如，在装置中心附近)转变。令人惊讶的是，此不均匀性可被用来探测光学转变。通过允许以本文所述的方式探测转变，光学可切换装置避免对装置控制算法的自定义表征和相关联预编程的需要，其指定施加驱动电压的时间长度以及消除考虑到许多装置上的温度变化、装置结构可变性等等的“一个尺寸适合所有”固定时间段驱动参数。此外，还可以使用探测技术来确定具有未知光学状态的光学可切换装置的光学状态(例如，着色状态)，使得此类技术在光学转变之前和期间都有用。在更详细地描述探测和监测技术之前，将提供关于电致变色装置中的光学转变的一些上下文。
通过将限定的电压施加到装置上的两条分开的母线来实现驱动典型的电致变色装置中的转变。在这种装置中，将母线垂直于矩形窗的较小尺寸定位是便利的(参见图1A)。这是因为用来在薄膜装置的面上输送施加电压的透明传导层具有相关联的薄层电阻，并且所述母线布置允许最短跨距，在所述最短跨距上电流必须行进以覆盖装置的整个区域，因此减少导体层在其各自区域上完全充电所花费的时间，并且因此减少使装置转变的时间。
虽然跨母线供应施加电压V施加，但是由于透明传导层的薄层电阻和装置的电流汲取，基本上所述装置的全部区域具有较低的局部有效电压(V有效)。所述装置中心(两条母线中间的位置)通常具有V有效的最低值。这可以导致所述装置中心的不能接受的小光学切换范围和/或不能接受的缓慢切换时间。这些问题在装置的较接近母线的边缘处可能不存在。这在下面参考图1B和图1C更详细地解释。
图1A示出包括具有平面配置的母线的电致变色窗片(lite)100的自顶至下视图。电致变色窗片100包括设置在第一传导层110上的第一母线105以及设置在第二传导层120上的第二母线115。电致变色堆叠(未示出)夹在第一传导层110与第二传导层120之间。如图所示，第一母线105可基本上在第一传导层110的一侧上延伸。第二母线115可基本上在第二传导层120的一侧上延伸，这侧与电致变色窗片100上设置第一母线105的侧相对。一些装置可具有额外的母线，例如，在全部四条边缘上，但这使制造复杂化。对包括平面配置的母线的母线配置的另一个讨论在2012年4月20日提交的美国专利申请号13/452,032中可见，所述申请以引用的方式整体并入本文。
图1B是示出第一透明传导层110中的局部电压和第二透明传导层120中的电压的曲线的图，例如其驱动电致变色窗片100从清透状态转变到着色状态。曲线125示出第一透明传导层110中的电压VTCL的局部值。如图所示，由于穿过第一传导层110的薄层电阻和电流，电压从第一传导层110的左手侧(例如，第一母线105设置在第一传导层110上的位置和电压被施加的位置)向右手侧下降。曲线130也示出第二传导层120中的局部电压VTCL。如图所示，由于第二传导层120的薄层电阻，电压从第二传导层120的右手侧(例如，第二母线115设置在第二传导层120上的位置和电压被施加的位置)向左手侧增大(在量值上减小)。施加电压V施加的值在这个实例中是电势曲线130的右端与电势曲线125的左端之间的电压差。在母线之间的任何位置处的有效电压V有效的值是曲线130和125在x轴上的对应于受关注位置的位置处的值的差。
图1C是示出在电致变色装置上在电致变色窗片100的第一传导层110与第二传导层120之间的V有效的曲线的图。如所解释，有效电压是第一传导层110与第二传导层120之间的局部电压差。电致变色装置经受较高有效电压的区要比经受较低有效电压的区更快地在光学状态之间转变。如图所示，有效电压在电致变色窗片100的中心处最低，并且在电致变色窗片100的边缘处最高。在装置上的电压降是归因于在电流穿过装置时的欧姆损耗。在大的电致变色窗上的电压降可通过在所述窗的可视区内配置另外的母线来减小，从而实际上将一个大的光学窗分成可串联或并联驱动的多个较小的电致变色窗。然而，由于可视区与可视区中的母线之间的对比，这种方法在美学上可能不吸引人。即，具有单片电致变色装置对于眼睛可是更合意的而不具有可视区中的任何分散注意力的母线。
如上所述，当窗大小增加时，针对在TC层的薄面上流动的电流的电子阻力也增加。可以在最接近母线的点(在以下描述中被称为装置的边缘)与最远离所述母线的点(在以下描述中被称为装置中心)之间测量这个阻力。当电流穿过TCL时，在TCL面上的电压降低并且这减小装置中心处的有效电压。此影响由以下事实恶化：通常当窗区域增加时，针对所述窗的泄漏电流密度保持恒定而总泄漏电流由于增加的区域而增加。因此，在这两种影响的情况下，电致变色窗的中心处的有效电压大幅降低，并且对于例如大于约30英寸宽的电致变色窗，可观察到较差性能。这个问题可通过使用较高V施加，使得装置中心达到适合的有效电压来解决。
通常，固态电致变色装置的安全操作范围介于约0.5V与4V之间，或更通常介于约0.8V与约3V之间，例如介于0.9V与1.8V之间。这些是V有效的局部值。在一个实施方案中，电致变色装置控制器或控制算法提供在V有效总是低于3V情况下的驱动分布，在另一个实施方案中，控制器控制V有效使得其总是低于2.5V，在另一个实施方案中，控制器控制V有效使得其总是低于1.8V。所列举的电压值是指时间平均电压(其中平均时间是大约小光学响应所需的时间，例如几秒至几分钟)。
电致变色窗的增加的复杂性在于通过所述窗汲取的电流在光学转变的持续时间内并不是固定的。替代地，在转变的初始部分期间，通过装置的电流基本上大于(高达大100倍)在光学转变完成或将近完成时的结束状态中的。装置中心中的较差上色问题在这个初始转变时段期间进一步恶化，因为所述中心处的值V有效显著地低于在转变时段结束时将会是的值。
在电致变色装置具有平面母线的情况下，可以表明，在具有平面母线的装置上的V有效通常如给出：
Figure BDA0003377973680000221
其中：
V施加是施加到母线以驱动电致变色窗的电压差；
ΔV(0)是连接到第一透明传导层(在下面的实例中，TEC型TCO)的母线上的V有效；
ΔV(L)是连接到第二透明传导层(在下面的实例中，ITO型TCO)的母线上的V有效；
ΔV(L/2)是在装置的中心、在两条平面母线之间的中间的V有效；
R＝透明传导层薄层电阻；
J＝瞬时平均电流密度；以及
L＝电致变色装置的母线之间的距离。
透明传导层被假定为具有基本上类似的(如果不相同)薄层电阻以用于计算。然而，本领域一般技术人员将理解，即使透明传导层具有不同的薄层电阻，欧姆电压降和局部有效电压的可适用物理学仍可应用。
如所述，某些实施方案涉及用于驱动具有平面母线的装置中的光学转变的控制器和控制算法。在此类装置中，具有相反极性的基本上线性母线被设置在矩形或其他多边形电致变色装置的相对侧处。在一些实施方案中，可以采用具有非平面母线的装置。此类装置可以采用例如设置在所述装置的顶点处的成角度的母线。在此类装置中，母线有效间隔距离L是基于装置和母线的几何形状来确定的。对母线几何形状和间隔距离的讨论在标题为“Angled Bus Bar(成角度的母线)”并于2012年4月20日提交的美国专利申请号13/452,032中可见，所述申请以引用的方式整体并入本文。
如当R、J或L增加时，在装置上的V有效减小，进而减慢或减缓在转变期间和甚至是最终光学状态中的装置上色。参考等式1，在窗上的V有效至少比V施加小RJL2/2。已发现，当电阻式电压降增加时(由于窗大小、电流汲取等的增加)，一些损耗可通过增加V施加而取消，但仅对保持装置边缘处的V有效低于阈值的值进行此举，在阈值处可靠性降级将会发生。
总之，已经认识到，两个透明传导层都经历欧姆压降，并且对于两个透明传导层来说，那个压降随着距相关联母线的距离而增加，并且因此VTCL随着距母线的距离而减小。因此，V有效在远离两条母线的位置减小。
为了沿光学转变加速，施加电压最初提供的量值大于将装置在特定光学状态保持处于平衡状态所需的量值。图2和图3示出了这种方法。
图2示出采用简单电压控制算法来引起电致变色装置的光学状态转变循环(着色之后进行清透)的电致变色装置的完整电流分布和电压分布。在图中，总电流密度(I)作为时间的函数来表示。如上所述，总电流密度是与电致变色转变相关联的离子电流密度和电化学活性电极之间的电子泄漏电流的组合。许多不同类型的电致变色装置将具有所描绘的电流分布。在一个实例中，诸如氧化钨的阴极电致变色材料结合阳极电致变色材料诸如镍钨氧化物在对电极中使用。在此类装置中，负电流指示装置的上色/着色。在一个实例中，锂离子从镍钨氧化物阳极上色电致变色电极流入氧化钨阴极上色电致变色电极。对应地，电子流入氧化钨电极以补偿带正电的进入锂离子。因此，电压和电流显示为具有负值。
所描绘的分布由使电压斜升至设定电平并且随后保持所述电压以维持光学状态而产生。电流峰值201与光学状态变化(即，着色和清透)相关联。具体地说，电流峰值表示使装置着色或清透所需要的离子电荷的输送。数学上，峰值下方的阴影区域表示使装置着色或清透所需要的总电荷。在初始电流尖峰之后的曲线部分(部分203)表示当装置处于新光学状态中时的电子泄漏电流。
在图中，电压分布205叠加于电流曲线上。电压分布按以下序列：负斜坡(207)、负保持(209)、正斜坡(211)和正保持(213)。注意，电压在达到其最大量值之后并且在装置保持处于其所限定光学状态中的时间长度期间保持恒定。电压斜坡207将装置驱动到其新的着色状态并且电压保持209维持装置处于着色状态中，直至沿相反方向的电压斜坡211驱动从着色状态到清透状态的转变。在一些切换算法中，施加电流上限。也就是说，不允许电流超过限定电平，以防止损坏装置(例如，太快地驱动离子移动穿过材料层会对材料层造成物理损坏)。上色速度不仅是施加电压的函数，而且是温度和电压斜升速率的函数。
图3示出根据某些实施方案的电压控制分布。在所描绘的实施方案中，采用电压控制分布以便驱动从清透状态转变到着色状态(或中间状态)。为了在反方向上，从着色状态到清透状态(或从着色较深到着色较浅状态)驱动电致变色装置，使用类似但倒置的分布。在一些实施方案中，用于从着色到清透的电压控制分布是图3中所描绘的分布的镜像。
图3中所描绘的电压值表示施加电压(V施加)值。由虚线示出施加电压分布。为了对比，由实线示出装置中的电流密度。在所描绘的分布中，V施加包括四个分量：斜坡至驱动分量303，所述分量发起转变；V驱动分量313，所述分量继续驱动转变；斜坡至保持分量315；以及V保持分量317。斜坡分量被实现为V施加变化，并且V驱动和V保持分量提供恒定或基本上恒定的V施加量值。
斜坡至驱动分量由斜坡率(渐增量值)和V驱动的量值表征。当施加电压的量值达到V驱动时，斜坡至驱动分量完成。V驱动分量由V驱动的值以及V驱动的持续时间表征。V驱动的量值可被选择来在电致变色装置的整个面上以安全而有效的范围维持V有效，如上所述。
斜坡至保持分量由电压斜坡率(渐减量值)和V保持的值(或任选地V驱动与V保持之间的差值)表征。V施加根据斜坡率降低，直至达到V保持的值。V保持分量由V保持的量值和V保持的持续时间表征。实际上，V保持的持续时间通常由装置保持在着色状态(或相反地保持在清透状态)的时间长度来支配。不同于斜坡至驱动分量、V驱动分量和斜坡至保持分量，V保持分量具有任意长度，所述长度与装置的光学转变的物理学无关。
每种类型的电致变色装置将具有其自身的用于驱动光学转变的电压分布的特性分量。例如，相对大的装置和/或具有更多电阻式传导层的装置将需要更大的V驱动值并且可能需要斜坡至驱动分量的更高斜坡率。2012年4月17日提交并以引用方式并入本文的美国专利申请号13/449,251公开了用于在较宽范围的条件下驱动光学转变的控制器和相关联算法。如其中解释的，可独立控制施加的电压分布的分量中的每一个(本文中的斜坡至驱动、V驱动、斜坡至保持以及V保持)以便解决实时条件，诸如当前温度、当前透射率水平等。在一些实施方案中，施加的电压分布的每个分量的值针对特定电致变色装置(具有其自己的母线间隔、电阻率等)设置而不基于当前条件变化。换句话说，在此类实施方案中，电压分布不考虑反馈，诸如温度、电流密度等。
如所指示，图3的电压转变分布中所示出的全部电压值对应于上述V施加值。所述电压值不对应于上述V有效值。换句话说，图3中所描绘的电压值代表电致变色装置上的相反极性的母线之间的电压差。
在某些实施方案中，电压分布的斜坡至驱动分量被选择来安全而快速地诱导离子电流在电致变色与对电极之间流动。如图3中所示，所述装置中的电流跟随斜坡至驱动电压分量的分布，直至分布的斜坡至驱动部分结束并且V驱动部分开始。参见图3中的电流分量301。可根据经验或基于其他反馈来确定电流和电压的安全电平。2011年3月16日提交的、2012年8月28日发布的并且通过引用并入本文的美国专利号8,254,013提出了用于在电致变色装置转变期间维持安全电流电平的算法的实例。
在某些实施方案中，基于上述考虑来选择V驱动的值。具体地说，它被选择使得在电致变色装置的整个表面上的V有效的值保持在使大的电致变色装置有效且安全地转变的范围内。可基于各种考虑来选择V驱动的持续时间。这些考虑之一确保将驱动电势保持足以引起装置的基本上色的时段。为达此目的，可以根据经验、通过监测作为V驱动保持原状的时间长度的函数的装置的光学密度来确定V驱动的持续时间。在一些实施方案中，V驱动的持续时间被设置成指定的时间段。在另一个实施方案中，V驱动的持续时间被设置成对应于正通过的离子和/或电子电荷的期望量。如图所示，电流在V驱动期间斜降。参见电流区段307。
另一个考虑是装置中的电流密度随着离子电流衰减而减小，这是由于可用的锂离子在光学转变期间完成它们从阳极上色电极到阴极上色电极(或对电极)的路程。当转变完成时，仅在装置上流动的电流是通过离子传导层的泄漏电流。因此，在装置的面上的电势的欧姆压降减小并且V有效的局部值增大。如果施加电压未减小，则这些增大的V有效值可损坏或劣化装置。因此，确定V驱动的持续时间的另一个考虑是减小与泄漏电流相关联的V有效电平的目标。通过将施加电压从V驱动降低到V保持，不仅装置的面上的V有效减小，泄漏电流也减小。如图3中所示，装置电流在斜坡至保持分量期间以区段305转变。所述电流在V保持期间稳定到稳定的泄漏电流309。
使用来自光学转变的反馈对V驱动的控制
挑战由于以下而发生：可能难以预测V驱动的最佳值，和/或在转变到保持电压之前应该施加多久所施加的驱动电压。具有不同大小的装置，并且更具体来说具有间隔特定距离的母线的装置，需要不同的最佳驱动电压和不同的时间长度以用于施加驱动电压。此外，采用来制造光学可切换装置诸如电致变色装置的过程可以从一个批次精细地变化到另一个批次或从一个过程修改到另一个过程。精细的过程变化转变成针对驱动电压必须施加到在操作中使用的装置的最佳驱动电压和时间长度的可能不同的要求。另外，环境条件，并且尤其是温度，可影响施加电压应被施加来驱动转变的时间长度。
为了考虑到所有这些变量，当前技术可限定许多不同的控制算法，其具有用于针对许多不同窗大小或装置特征中的每一者施加所限定的驱动电压的不同时间段。这样做的基本原理在于确保驱动电压无论装置大小和类型都被施加足够的时段，从而确保光学转变是完成的。当前，制造了许多不同大小的电致变色窗。虽然可能预先确定每一种不同类型窗的适当驱动电压时间，但这可以是乏味、昂贵和耗时的过程。此处所述的改进方法在于即时确定驱动电压应该被施加的时间长度。
此外，使两个限定的光学状态之间的转变发生在限定的持续时间内可能是合乎需要的，无论光学可切换装置的大小、制造装置所根据的过程以及装置在转变时进行操作的环境条件如何。这个目标可通过监测转变过程并且根据需要调整驱动电压以便确保转变在所限定的时间内完成来实现。调整驱动电压的量值是实现这个目标的一种方式。
在许多实施方案中，可以使用探测技术来评估光学可切换装置的光学状态。通常，光学状态涉及装置的着色状态，但在某些实现中可以探测其他光学性质。装置的光学状态在光学转变的发起之前可能已知或可能未知。在一些情况下，控制器可具有关于装置当前光学状态的信息。在其他情况下，控制器可能没有任何此类可用信息。因此，为了确定适当的驱动算法，可能有益的是，以允许在开始任何新的驱动算法之前确定装置的当前光学状态的方式探测装置。例如，如果装置处于完全着色状态，则发送各种电压和/或极性通过装置可能会损坏装置。可以通过了解装置的当前状态来使发送任何这种破坏性电压和/或极性通过装置的风险最小化，并且可以采用适当的驱动算法。
在各种实施方案中，可以通过向光学可切换装置施加开路条件并监测开路电压(Voc)来确定未知的光学状态。该技术尤其可用于确定电致变色装置的着色状态，尽管也可以在正确定不同光学特性的一些情况下和/或在使用不同类型的光学可切换装置的情况下使用该技术。在许多实施方案中，光学可切换装置的光学状态是Voc的限定函数。因此，可以测量Voc以确定装置的光学状态。该确定允许将驱动算法修改成适合于要发生的特定光学转变(例如，从确定的起始光学状态到期望的结束光学状态)。当装置在测量发生之前已经静止(即，未主动转变)一段时间(例如，约1-30分钟或更长)时，该技术特别有用且特别准确。在一些情况下，当基于测量的Voc确定装置的光学状态时，也可以考虑温度。然而，在各种实施方案中，光学状态与Voc之间的关系随温度变化较小，并且因为这样，当基于测量的Voc确定光学状态时，温度可以忽略不计。
某些公开的实施方案应用探测技术来评估装置在转变时光学转变的进程。如图3中所示，通常存在光学转变的不同的斜坡至驱动和驱动电压维持阶段。可在这些阶段中的任一者期间应用探测技术。在许多实施方案中，在算法的驱动电压维持部分期间应用探测技术。
在某些实施方案中，探测技术涉及脉冲产生经施加来驱动转变的电流或电压并且随后监测电流或电压响应来检测母线附近的过驱动条件。过驱动条件在局部有效电压大于引起局部光学转变所需的电压时发生。例如，如果光学转变到清透状态在V有效达到2V时被视为完成的，并且母线附近的V有效的局部值是2.2V，则所述母线附近的位置可以表征为处于过驱动条件。
探测技术的一个实例涉及脉冲产生所施加的驱动电压、将所施加的驱动电压降低到保持电压电平(或通过适当的偏移修改的保持电压)并且监测电流响应来确定电流响应的方向。在这个实例中，当电流响应达到所限定的阈值时，装置控制系统确定现在是从驱动电压转变到保持电压的时间。上述探测技术的另一个实例涉及向装置施加开路条件并监测开路电压Voc。这可以被完成以确定光学装置的光学状态和/或监测/控制光学转变。此外，在许多情况下，可以监测传递给光学可切换装置的电荷量(或者相关地，所输送的电荷或电荷密度)并将其用于控制光学转变。
图4A是描绘光学转变的图，其中施加电压从V驱动到V保持的下降导致净电流流动，其表明光学转变已经进行得足够充分以允许施加电压在结束光学状态的持续时间内保持在V保持。这是由V施加的从V驱动至V保持的电压降411示出的。电压降411在V施加可能以其他方式被约束为保持在图3中所示的驱动阶段中的时段期间执行。当施加电压初始停止增大(变成较大负值)并且稳定在V驱动时，在母线之间流动的电流开始降低(变成较小负值)，如电流区段307所示的。然而，当施加电压现在411处降低时，电流开始更容易地减小，如电流区段415所示。根据一些实施方案，在电压降411之后经过所限定时间段之后测量电流电平。如果电流低于某一阈值，则光学转变被视为完成，并且施加电压可以保持在V保持(或如果所述施加电压处于低于V驱动的某个其他电平，则移动到V保持)。在图4A的特定实例中，如所示超过电流阈值。因此，在结束光学状态的持续时间内V施加保持在V保持。V保持可以被选择用于其提供的结束光学状态。这种结束光学状态可以是经历转变的光学装置的最大、最小或中间光学状态。
在测量时电流未达到阈值的情况下，使V施加返回到V驱动可能是适当的。图4B示出这种情况。图4B是描绘光学转变的图，其中施加电压从V驱动到V保持的初始下降(参见411)导致净电流流动，其指示光学转变还没有进行得足够充分以允许施加电压在结束光学状态的持续时间内保持在V保持。注意，具有由电压降411产生的轨迹的电流区段415在419处探测时未达到阈值。因此，施加电压在再次下降至V保持之前的另一时间段内返回到V驱动(而电流在417处恢复)(421)，在再次下降至V保持的所述点处所得的电流(423)表明光学转变已经进行得足够充分以允许施加电压在结束光学状态的持续时间内保持在V保持。如所解释的，结束光学状态可以是经历转变的光学装置的最大、最小或中间光学状态。
如所解释的，保持电压是在特定光学密度或其他光学条件处将使光学装置维持平衡状态的电压。通过生成抵消结束光学状态中的泄漏电流的电流来产生稳态结果。驱动电压被施加来加速转变到施加保持电压将导致时不变的期望光学状态的点。
本文所述的某些探测技术可以根据与由装置边缘处的母线驱动的光学转变相关联的物理机制来理解。基本上，此类技术依赖在光学可切换装置的面上装置中所经历的有效电压的差分值，并且尤其是V有效从装置中心到装置边缘的变化。透明传导层上的局部电势变化导致V有效在装置的面上的不同值。光学可切换装置在母线附近所经历的V有效值远大于装置中心的V有效值。因此，在接近母线的区域中积聚的局部电荷显著地大于在装置中心积聚的电荷。
在光学转变期间的某一点处，装置在母线附近的边缘处的V有效值足以超过光学转变期望的结束光学状态，然而在装置中心，V有效值不足以达到那个结束状态。所述结束状态可以是与光学转变中的结束点相关联的光学密度值。当处于光学转变的这个中间阶段中时，如果驱动电压降低到保持电压，则电致变色装置接近母线的部分将实际尝试转变回其开始的状态。然而，因为装置中心的装置状态还未达到光学转变的结束状态，所以当施加保持电压时，装置的中心部分将在光学转变期望的方向上继续转变。
当处于转变的这个中间阶段的装置经历施加电压从驱动电压至保持电压(或某个其他适当较低的量值电压)的变化时，装置位于母线附近的部分-在所述部分装置实际上过驱动-生成在与驱动转变所需的方向相反的方向上流动的电流。相反，还未完全转变到最终状态的装置中心的区域继续推动电流在驱动转变所需的方向上流动。
在光学转变的过程内，并且在装置正经历所施加的驱动电压时，存在逐渐增大的驱动力，以便致使电流在装置经受施加电压的突然下降时在相反方向上流动。通过监测电流响应于远离驱动电压的扰动的流动，可确定从第一状态至第二状态的转变足够久的点，沿所述点从驱动电压至保持电压的转变是适当的。“适当的”意指从装置边缘到装置中心的光学转变是足够完整的。根据产品说明书和其应用，可以许多方式限定这种转变。在一个实施方案中，假定从第一状态到第二状态的转变是完整转变的至少约80％或完整转变的至少约95％。完整表明光学密度从第一状态到第二状态的变化。期望的完整性水平可对应于如图4A和图4B的实例中所描绘的阈值电流电平。
探测协议存在许多可能变化。此类变化可以包括根据从转变初始到第一脉冲的时间长度、脉冲的持续时间、脉冲大小以及脉冲频率所限定的某些脉冲协议。
在一个实施方案中，在施加发起在第一光学状态与第二光学状态之间的转变的驱动电压或斜坡至驱动电压时立即开始脉冲序列。换句话说，转变的发起与脉冲产生的施加之间将不会存在滞后时间。在一些实现中，探测持续时间足够短(例如，约1秒或更少)使得在整个转变内在V驱动与V保持之间来回探测对切换时间没有明显不利的影响。然而，在一些实施方案中，没有必要立刻开始探测。在一些情况下，在完成预期或标称切换时段的约50％，或完成这个时段的约75％之后发起切换。通常，母线之间的距离是已知的或可使用适当配置的控制器来读取。在距离已知的情况下，可以基于近似的已知切换时间来实现用于发起探测的保守下限。作为实例，控制器可被配置来在完成预期切换持续时间的约50％-75％之后发起探测。
在一些实施方案中，探测在从发起光学转变约30秒之后开始。相对较早的探测可尤其有助于接收到中断命令的情况。中断命令是当装置已经处于从第一光学透射状态变化到第二光学透射状态的过程中时指令装置切换到第三光学透射状态的命令。在这种情况下，较早探测可帮助确定转变方向(即，中断命令是否要求窗变得比接收到命令时更亮或更暗)。在一些实施方案中，探测在发起光学转变之后约120分钟(例如，约30分钟、约60分钟或约90分钟)开始。相对较晚的探测在使用较大窗的情况和在转变从平衡状态发生的情况下可能是更有用的。对于建筑玻璃来说，探测可在发起光学转变之后约30秒至30分钟开始，在一些情况下介于约1分钟-5分钟之间，例如介于约1分钟-3分钟之间，或介于约10分钟-30分钟之间，或介于约20分钟-30分钟之间。在一些实施方案中，探测在通过中断命令发起光学转变之后约1分钟-5分钟(例如，约1分钟-3分钟、在特定实例中约2分钟)开始，而当电致变色装置处于平衡状态时，探测在根据给定的初始命令发起光学转变之后约10分钟-30分钟(例如，约20分钟-30分钟)开始。
在图4A和图4B的实例中，脉冲的大小介于驱动电压值与保持电压值之间。这样做可能是为了方便。其他脉冲量值是可能的。例如，脉冲可以是保持电压的约+/-约500mV或保持电压的约+/-200mV的量值。对于上下文来说，窗诸如建筑窗上的电致变色装置可具有约0伏特至+/-20伏特(例如，约+/-2伏特至+/-10伏特)的驱动电压和约0伏特至+/-4伏特(例如，约+/-1伏特至+/-2伏特)的保持电压。
在各种实施方案中，由于转变进行到显著的程度，控制器确定在光学转变期间探测电流的极性何时与偏压的极性相反。换句话说，流至母线的电流在与如果仍进行光学转变所预期的方向相反的方向上流动。
通过将施加电压量值从V驱动降低到V保持来探测提供了便利并且广泛适用的用于监测转变以确定探测电流何时第一次反转极性的机制。通过将电压降低到不同于V保持的量值来探测可以涉及窗性能的特性。可以看出，当电流在从V驱动至V保持的探测后第一次与转变相反时，甚至很大的窗(例如，约60”)基本上完成其光学转变。
在某些情况下，探测通过将施加电压量值从V驱动降低到V探测来发生，其中V探测是不同于保持电压的探测电压。例如，V探测可以是通过偏移修改的V保持。尽管当电流在从V驱动至V保持的探测之后第一次与转变相反时，许多窗能够基本上完成其光学转变，但某些窗可以得益于对与保持电压稍微偏移的电压进行脉冲产生。一般来说，随着窗大小增加，并且随着窗温度降低，偏移变得格外有益。在某些情况下，偏移介于约0-1V之间，并且V探测的量值介于高于V保持的量值约0-1V之间。例如，偏移可介于约0V-0.4V之间。在这些或其他实施方案中，偏移可以是至少约0.025V，或者至少约0.05V，或者至少约0.1V。偏移可导致转变具有比其否则将具有的持续时间长的持续时间。较长的持续时间有助于确保光学转变能够完全完成。在下文目标开路电压的上下文中还讨论用于选择与保持电压的适当偏移的技术。
在一些实施方案中，控制器通知用户或窗网络主控制器光学转变已经进展了多少(例如，通过百分比)。这可以是窗中心当前处于什么透射水平的指示。可将关于转变的反馈提供到移动装置或其他计算设备中的用户接口。参见例如2013年4月12日提交的PCT专利申请号US2013/036456，所述申请以引用方式整体并入本文。
探测脉冲产生的频率可以介于约10秒与500秒之间。如在本上下文中所使用的，“频率”意指两个或更多个脉冲的序列中的相邻脉冲的中点之间的间隔时间。通常，脉冲产生的频率介于约10秒与120秒之间。在某些实施方案中，脉冲产生的频率介于约20秒与30秒之间。在某些实施方案中，探测频率受电致变色装置的大小或所述装置中母线之间的间隔影响。在某些实施方案中，根据光学转变的预期持续时间来选择探测频率。例如，频率可以被设置成转变时间的预期持续时间的约1/5至约1/50(约1/10至约1/30)。注意，转变时间可以对应于V施加＝V驱动的预期持续时间。仍需注意，转变的预期持续时间可以是电致变色装置的大小(或母线的间隔)的函数。在一个实例中，用于14”窗的持续时间是～2.5分钟，而用于60”窗的持续时间是～40分钟。在一个实例中，探测频率是：针对14”窗是每6.5秒，并且针对60”窗是每2分钟。
在各种实现中，每个脉冲的持续时间介于约1x10-5秒与20秒之间。在一些实施方案中，脉冲的持续时间介于约0.1秒与20秒之间，例如介于约0.5秒与5秒之间。
如所指示，在某些实施方案中，本文公开的探测技术的优点在于仅很少的信息需要利用负责控制窗转变的控制器来预设置。通常，此类信息仅包括与每个光学结束状态相关联的保持电压(和电压偏移，如果适用)。另外，控制器可指定保持电压与驱动电压之间的电压差，或者V驱动本身的值。因此，对于任何所选择的结束光学状态来说，控制器将会了解V保持、V偏移以及V驱动的量值。使用此处所述的探测算法来确定驱动电压的持续时间。换句话说，由于实时主动探测转变的程度，控制器确定如何适当地施加驱动电压。
图5A呈现根据某些公开的实施方案用于监测并控制光学转变的过程的流程图501。如所描绘，所述过程开始于由参考数字503表示的操作，其中控制器或其他控制逻辑接收指令以便引导光学转变。如所解释的，光学转变可以是电致变色装置的着色状态与更清透状态之间的光学转变。用于引导光学转变的指令可基于预编程的调度、对外部条件做出反应的算法、来自用户的手动输入等提供给控制器。不管指令如何发生，控制器通过将驱动电压施加到光学可切换装置的母线来作用于它们。参见由参考数字505表示的操作。
如上文所解释的，在常规实施方案中，将驱动电压施加到母线维持限定的时间段，在这之后假定光学转变充分完成以至于施加电压可降低到保持电压。在此类实施方案中，随后在未决的光学状态的持续时间内维持保持电压。相反，根据本文公开的实施方案，通过在转变期间一次或多次探测光学可切换装置的条件来控制从起始光学状态到结束光学状态的转变。这个过程反映在图5A的操作507以及下列等等中。
在操作507中，在允许光学转变进行增量时间段之后，降低施加电压的量值。这个增量转变的持续时间显著小于完全完成光学转变所需的总持续时间。在降低施加电压的量值时，控制器测量流至母线的电流的响应。参见操作509。相关控制器逻辑随后可确定电流响应是否指示光学转变近乎完成。参见决定511。如上文所解释的，可以各种方式实现对光学转变是否近乎完成的确定。例如，它可由电流达到特定阈值来确定。假定电流响应并未指示光学转变近乎完成，则将过程控制引导到由参考数字513表示的操作。在这个操作中，施加电压返回到驱动电压的量值。过程控制随后循环回到操作507，在所述操作中允许光学转变在再次降低到母线的施加电压的量值之前进行另一增量。
在过程501中的某一点处，决定操作511确定电流响应指示光学转变实际上近乎完成。在这个点处，过程控制进行到由参考数字515指示的操作，在所述操作中施加电压转变到保持电压或维持在保持电压持续结束光学状态的持续时间。此时，过程完成。
单独地，在一些实现中，方法或控制器可指定转变的总持续时间。在此类实现中，控制器可被编程来使用修改的探测算法监测转变从起始状态到结束状态的进程。可通过定期读取响应于施加电压量值的降低的电流值来监测进程，诸如利用上文所述的探测技术来进行。也可使用施加电流的降低(例如，测量开路电压)来实现探测技术，如下文中所解释的。电流或电压响应指示光学转变有多接近完成。在一些情况下，将所述响应与针对特定时间(例如，自光学转变发起已经经过的时间)的阈值电流或电压比较。在一些实施方案中，使用序列脉冲或检查来进行对电流或电压响应进程的比较。所述进程的陡度可以指示何时可能到达结束状态。这个阈值电流的线性延伸可以用来预测何时将完成转变，或更确切地说何时将会充分完成转变以至于将驱动电压降低到保持电压是适当的。
就用于确保从第一状态到第二状态的光学转变在所限定的时间范围内发生的算法而言，当脉冲响应的解释表明转变进展得不够快未能满足转变的期望速度时，控制器可被配置或设计来适当地增加驱动电压以便加速转变。在某些实施方案中，当确定了转变未进展得足够快时，转变切换到由施加电流驱动的模式。所述电流足够大以便增加转变速度，但所述电流不是如此大以至于其劣化或损坏电致变色装置。在一些实现中，最大适合的安全电流可被称为I安全。I安全的实例范围可以介于约5与250μA/cm2之间。在电流控制的驱动模式中，允许施加电压在光学转变期间浮动。随后，在这个电流控制的驱动步骤期间，控制器可通过例如降低到保持电压并且以与使用恒定的驱动电压时相同的方式检查转变的完整性来定期探测。
一般来说，探测技术可以确定光学转变是否如所预期进展。如果所述技术确定光学转变进行得太慢，则其可采用加速转变的步骤。例如，可增大驱动电压。类似地，所述技术可以确定光学转变进行得太快并且具有损坏装置的风险。当做出这种确定时，探测技术可以采用减慢转变的步骤。作为实例，控制器可减小驱动电压。
在一些应用中，窗组被设置成与转变率匹配。该组中的窗可能从或可能不从相同的起始光学状态开始，并且可能以或可能不以相同的结束光学状态结束。在某些实施方案中，窗将从相同的第一光学状态开始并转变到相同的第二转变状态。在一个实施方案中，通过基于本文所描述的探测期间获得的反馈(通过脉冲或开路测量)调整电压和/或驱动电流来实现匹配。在通过监测电流响应来控制转变的实施方案中，可以在(用于每组窗的)控制器与控制器之间比较电流响应的量值和/或输送到光学可切换装置的电荷的积聚，以确定如何按比例缩放针对所述组中每个窗的驱动电势或驱动电流。可以相同方式使用开路电压的变化速率。在另一个实施方案中，较快转变窗可以利用一个或多个暂停以便在与较慢切换窗相同的持续时间内切换，如下面关于图5K所述。暂停可以对应于或可以不对应于预设的着色状态。
图5B呈现流程图521，其描绘用于确保光学转变足够快地发生(例如，发生在所限定的时间段内)的示例过程。流程图521中所描绘的前四个操作对应于流程图501中的前四个操作。换句话说，流程图521的操作523、525、527和529对应于流程图501的操作503、505、507和509。简单来说，在操作523中，控制器或其他适当逻辑接收经历光学转变的指令。随后，在操作525处，控制器将驱动电压施加到母线。在允许光学转变增量地进行之后，控制器减小到母线的施加电压的量值。参见操作527。较低电压的量值通常但不必要是保持电压。如所提及的，较低电压也可以是如通过偏移(所述偏移常常落于约0V-1V之间，例如在许多情况下介于约0V-0.4V之间)修改的保持电压。接着，控制器测量对所施加的电压降的电流响应。参见操作529。
控制器接着确定电流响应是否指示光学转变进行得太慢。参见决定531。如所解释的，可以各种方式分析电流响应，从而确定转变是否以足够的速度进行。例如，可考虑电流响应的量值或可分析对多个电压脉冲的多个电流响应的进程以便做出此确定。
假定操作531表明光学转变进行得足够快速，控制器随后将施加电压增加回到驱动电压。参见操作533。此后，控制器随后确定光学转变是否充分完成以至于进一步的进程检查是不必需的。参见操作535。在某些实施方案中，通过考虑如图5A的上下文中所讨论的电流响应的量值来做出操作535中的确定。假定光学转变还未充分完成，过程控制返回到操作527，在所述操作中控制器允许光学转变在再次降低施加电压的量值之前进一步增量地进展。
假定执行操作531指示光学转变进行得太慢，过程控制被引导到操作537，在所述操作中控制器将施加电压的量值增加到大于驱动电压的电平。这过驱动转变并且有希望地加速所述转变直至满足规范的水平。在将施加电压增加到这个电平之后，过程控制被引导到操作527，在所述操作中光学转变在施加电压的量值降低之前持续另一增量。整个过程随后通过如上所述的操作529、531等继续。在某一点处，以肯定回答决定535并且过程完成。换句话说，不需要进一步的进程检查。光学转变随后完成，如例如流程图501中所示。
本文公开的探测技术的另一种应用涉及将光学转变即时修改到不同结束状态。在一些情况下，在转变开始之后改变结束状态将会是必要的。针对这种修改的原因的实例包括用户的手动操作超控先前指定的结束着色状态和广泛的电力短缺或毁坏。在此类情况下，初始设置的结束状态可以是透射率＝40％，并且修改的结束状态可以是透射率＝5％。
在结束状态修改发生在光学转变期间的情况下，本文公开的探测技术可适应并且直接移动到新的结束状态，而不是首先完成到初始结束状态的转变。
在一些实现中，转变控制器/方法使用如本文公开的电压/电流感测来检测窗的当前状态并且随后立即移动到新驱动电压。可以基于新结束状态和任选地经分配来完成转变的时间来确定新驱动电压。如果必要的话，则显著增加驱动电压以便加速转变或驱动光学状态的更大转变。在无需等待初始限定的转变完成的情况下实现适当的修改。本文公开的探测技术提供检测装置在转变中的何处并且从此处进行调整的方式。
应理解，本文所呈现的探测技术不需要限于响应于电压降(脉冲)测量装置电流的量值。存在测量对电压脉冲的电流响应的量值作为光学转变进展了多少的指示符的各种替代方案。在一个实例中，电流瞬态的分布提供有用信息。在另一个实例中，测量装置的开路电压可以提供必要信息。在此类实施方案中，脉冲仅仅涉及将零电压施加到装置并且随后测量开路装置施加的电压。此外，应该理解的是，基于电流和电压的算法是等效的。在基于电流的算法中，通过降低施加电流并监测装置响应来实现探测。所述响应可以是所测量的电压变化。例如，装置可被保持在开路条件下以便测量母线之间的电压。
图5C呈现根据某些公开的实施方案用于监测并控制光学转变的过程的流程图501。在这种情况下，所探测到的过程条件是开路电压，如先前段落中所述。流程图541中所描绘的前两个操作对应于流程图501和521中的前两个操作。换句话说，流程图541的操作543和545对应于流程图501的操作503和505。简单来说，在操作543中，控制器或其他适当逻辑接收经历光学转变的指令。随后，在操作545处，控制器将驱动电压施加到母线。在操作547处，在允许光学转变增量地进行之后，控制器将开路条件施加到电致变色装置。接着，控制器在操作549处测量开路电压响应。
如上文的情况，控制器可以自施加开路条件已经过去所限定时段之后测量电子响应(在这种情况下为开路电压)。在施加开路条件时，电压通常经历与连接到电致变色装置的外部部件中的欧姆损耗相关的初始降低。此类外部部件可以是例如连至装置的导体和连接件。在这个初始降低之后，电压经历第一松弛并且以第一平稳电压稳定。第一松弛与例如电致变色装置内的电极/电解质界面上的内部欧姆损耗相关。第一平稳处的电压对应于电池电压，其具有平衡电压和每个电极的过电压两者。在第一平稳电压之后，电压经历第二松弛直至平衡电压。这个第二松弛慢得多，例如以小时为数量级。在一些情况下，当电压在短时间段内是相对恒定时，希望在第一平稳期间测量开路电压。这种技术可有益于提供尤其可靠的开路电压读数。在其他情况下，在第二松弛期间的某一点处测量开路电压。这种技术可有益于提供足够可靠的开路读数，同时使用不昂贵且快速操作的电力/控制设备。
在一些实施方案中，在施加开路条件之后的设定时间段之后测量开路电压。用于测量开路电压的最佳时间段取决于母线之间的距离。设定时间段可以与如下时间相关：在所述时间处典型或特定装置的电压处于上述第一平稳区域内。在此类实施方案中，设定时间段可以毫秒(例如，在一些实例中为几毫秒)为数量级。在其他情况下，设定时间段可以与如下时间相关：在所述时间处典型或特定装置的电压正经历上述第二松弛。此处，在一些情况下，设定时间段可以约1秒至几秒为数量级。根据可用的电源和控制器，也可使用较短的时间。如上所述，较长的时间(例如，其中在第二松弛期间测量开路电压)可有益于：其在不需要能够在很短时间范围处精确操作的高端设备的情况下仍提供有用的开路电压信息。
在某些实现中，在取决于开路电压的行为的时间范围之后测量/记录开路电压。换句话说，在施加开路条件之后随时间推移可测量开路电压，并且可以基于电压对比时间行为来选择经选择用于分析的电压。如上所述，在施加开路条件之后，电压行进到初始下降，之后是第一松弛、第一平稳以及第二松弛。可以在电压对比时间曲线图上基于曲线的斜度来识别这些时段中的每一个。例如，第一平稳区域将与曲线中dVoc/dt的量值相对低的部分相关。这可以对应于离子电流已经停止(或近乎停止)衰减的条件。因此，在某些实施方案中，反馈/分析中所使用的开路电压是在dVoc/dt的量值降低低于某一阈值的时间处所测量的电压。
返回图5C，在测量开路电压响应之后，可在操作551处将所述响应与目标开路电压比较。目标开路电压可对应于保持电压。在某些情况下，下文进一步讨论，目标开路电压对应于如通过偏移所修改的保持电压。下文进一步讨论用于选择与保持电压的适当偏移的技术。在开路电压响应指示光学转变还未近乎完成的情况下(即，在开路电压还未达到目标开路电压的情况下)，所述方法在操作553处继续，在所述操作中将施加电压增加到驱动电压持续另外的时间段。在另外的时间段已经过去之后，所述方法可从操作547开始重复，在所述操作中再次将开路条件施加到装置。在方法541中的某一点处，将在操作551中确定的是，开路电压响应指示光学转变近乎完成(即，其中开路电压响应已达到目标开路电压)。当是这种情况时，所述方法在操作555处继续，在所述操作中在结束光学状态的持续时间内将施加电压转变为或维持在保持电压。
图5C的方法541非常类似于图5A的方法501。主要区别在于，在图5C中，所测量的相关变量是开路电压，而在图5A中，所测量的相关变量是在施加减小的电压时的电流响应。在另一个实施方案中，图5B的方法521以相同的方式修改。换句话说，可改变方法521，使得探测通过将装置放置在开路条件下并且测量开路电压而不是电流响应来发生。
在另一个实施方案中，用于监测并控制光学转变的过程将在所述转变期间输送到电致变色装置(装置的每单位面积)的电荷总量考虑在内。这个数量可被称为输送的电荷或电荷密度或输送的总电荷或电荷密度。因此，另外的准则诸如输送的总电荷或电荷密度可用来确保装置在所有条件下完全转变。
可将输送的总电荷或电荷密度与阈值电荷或阈值电荷密度(也称为目标电荷或电荷密度)比较，从而确定光学转变是否近乎完成。可以基于在类似操作条件下完全完成或近乎完成光学转变所需的最小电荷或电荷密度来选择阈值电荷或阈值电荷密度。在各种情况下，可以基于在所限定温度(例如，在约-40℃下、在约-30℃下、在约-20℃下、在约-10℃下、在约0℃下、在约10℃下、在约20℃下、在约25℃下、在约30℃下、在约40℃下、在约60℃下等)下完全完成或几乎完成光学转变所需的电荷或电荷密度来选择/估计阈值电荷或阈值电荷密度。
合适的阈值电荷或阈值电荷密度还可受电致变色装置的泄漏电流影响。具有较高泄漏电流的装置应该具有较高的阈值电荷密度。在一些实施方案中，可根据经验来确定个别窗或窗设计的适当的阈值电荷或阈值电荷密度。在其他情况下，可基于窗的特性诸如大小、母线间隔距离、泄漏电流、起始光学状态和结束光学状态等计算/选择适当阈值。示例性阈值电荷密度的范围介于约1x10-5 C/cm2与约5C/cm2之间，例如，介于约1x10-4与约0.5C/cm2之间，或者介于约0.005-0.05C/cm2之间，或者介于约0.01-0.04C/cm2之间，或者在许多情况下，介于约0.01-0.02之间。较小阈值电荷密度可用于部分转变(例如，完全清透到25％着色)并且较大阈值电荷密度可用于完全转变。第一阈值电荷或电荷密度可用于漂白/清透转变，并且第二阈值电荷或电荷密度可用于上色/着色转变。在某些实施方案中，用于着色转变的阈值电荷或电荷密度高于用于清透转变的阈值电荷或电荷密度。在特定实例中，用于着色的阈值电荷密度介于约0.013-0.017C/cm2之间，并且用于清透的阈值电荷密度介于约0.016-0.020C/cm2之间。在窗能够在多于两个状态之间转变的情况下，另外的阈值电荷密度可能是适当的。例如，如果装置在四个不同的光学状态之间切换：A、B、C以及D，则不同的阈值电荷或电荷密度可用于每个转变(例如，A至B、A至C、A至D、B至A等)。
在一些实施方案中，根据经验来确定阈值电荷或阈值电荷密度。例如，实现期望的结束状态之间的特定转变所需的电荷量可以针对不同大小的装置来表征。曲线可适配于每个转变，以便使母线间隔距离与所需的电荷或电荷密度相关。此类信息可用来确定给定窗上的特定转变所需的最小阈值电荷或阈值电荷密度。在一些情况下，这种经验确定聚集的信息用来计算对应于光学密度的某一变化(增大或减小)水平的电荷或电荷密度的量。
图5D呈现用于监测并控制电致变色装置中的光学转变的方法561的流程图。该方法以操作563和565开始，操作563和565对应于图5A的操作503和505。在563处，控制器或其他适当逻辑接收经历光学转变的指令。随后，在操作565处，控制器将驱动电压施加到母线。在操作567处，在允许光学转变增量地进行之后，将施加到母线的电压的量值减小到探测电压(所述探测电压在一些情况下是保持电压，并且在其他情况下是通过偏移修改的保持电压)。接着在操作569处，测量对减小的施加电压的电流响应。
至此，图5D的方法561与图5A的方法501相同。然而，两种方法在过程中的这个点分叉，其中方法561以操作570继续，在所述操作中确定输送的总电荷或电荷密度。可以基于在光学转变期间输送到装置的电流对时间积分来计算输送的总电荷或电荷密度。在操作571处，相关的控制器逻辑可以确定电流响应和输送的总电荷或电荷密度是否每个指示光学转变近乎完成。如上文所解释的，可以各种方式实现对光学转变是否近乎完成的确定。例如，这可通过电流达到特定阈值和通过输送的电荷或电荷密度达到特定阈值来确定。电流响应和输送的总电荷或电荷密度两者在所述方法可以在操作575继续之前必须指示转变近乎完成，在所述操作中施加电压转变到保持电压或维持在保持电压持续结束光学状态的持续时间。假定电流响应和输送的总电荷或电荷密度中的至少一者在操作571处指示光学转变尚未近乎完成，则将过程控制引导到由参考数字573表示的操作。在这个操作中，施加电压返回到驱动电压的量值。过程控制随后循环回到操作567，在所述操作中允许光学转变在再次降低到母线的施加电压的量值之前进行另一增量。
图5E呈现用于监测并控制电致变色装置中的光学转变的替代方法。该方法以操作583和585开始，操作583和585对应于图5A的操作503和505。在583处，控制器或其他适当逻辑接收经历光学转变的指令。随后，在操作585处，控制器将驱动电压施加到母线。在操作587处，在允许光学转变增量地进行之后，将开路条件施加到装置。接着在操作589处，测量装置的开路电压。
至此，图5E的方法581与图5C的方法541相同。然而，两种方法在过程中的这个点分叉，其中方法581以操作590继续，在所述操作中确定输送的总电荷或电荷密度。可以基于在光学转变期间输送到装置的电流对时间积分来计算输送的总电荷或电荷密度。在操作591处，相关的控制器逻辑可以确定开路电压和输送的总电荷或电荷密度是否每个指示光学转变近乎完成。开路电压响应和输送的总电荷或电荷密度两者在所述方法可以在操作595继续之前必须指示转变近乎完成，在所述操作中施加电压转变到保持电压或维持在保持电压持续结束光学状态的持续时间。假定开路电压响应和输送的总电荷或电荷密度中的至少一者在操作591处指示光学转变尚未近乎完成，则将过程控制引导到由参考数字593表示的操作。在这个操作中，施加电压返回到驱动电压的量值。过程控制随后循环回到操作587，在所述操作中允许光学转变在再次将开路条件施加到装置之前进行另一增量。图5E的方法581非常类似于图5D的方法561。两个实施方案之间的主要差别在于，在图5D中，施加电压下降和测量电流响应，然而在图5E中，施加开路条件并且测量开路电压。
图5F示出用于控制电致变色装置中的光学转变的相关方法508的流程图。图5F的方法508类似于图5E的方法581。方法508以操作510开始，在该操作中，打开控制器。接着，在操作512处，读取开路电压(Voc)并且装置等待初始命令。可以如上所述通过测量Voc来确定装置的当前光学状态。由于该光学状态是转变到下一个状态的起始光学状态，因此可能有益的是在向装置发送新命令之前表征该状态，从而使装置损坏的风险最小化。在操作514处接收初始命令，所述命令指示窗应该切换到不同的光学状态。在接收到命令之后，在操作516处，施加开路条件并且测量开路电压。在方框516处，还可读取输送的电荷量(Q)。这些参数确定转变方向(假设窗是更多着色还是更清透)，并且影响最佳驱动参数。在操作516处，选择适当的驱动参数(例如，驱动电压)。这个操作还可涉及修改目标电荷计数和目标开路电压，尤其是在接收到中断命令的情况下，如下文进一步讨论。
在操作516处读取开路电压之后，电致变色装置被驱动持续一定时间段。在一些情况下，所述驱动持续时间可以基于母线间隔距离。在其他情况下，可以使用固定的驱动持续时间，例如约30秒。这个驱动操作可以涉及将驱动电压或电流施加到装置。操作518还可涉及基于所感测的开路电压和/或电荷计数来修改驱动参数。接着，在操作520处，确定转变的总时间(至此)是否小于阈值时间。示例性阈值时间可以是约1小时、约2小时、约3小时、约4小时以及这些实例之间的任何范围，但也可以适当时使用其他时间段。如果确定了转变的总时间不小于阈值时间(例如，在转变已进行至少2小时并且仍未完成的情况下)，则控制器可在操作530处指示其处于故障状态。这可指示某一事物导致了转变过程的错误。另外，在确定了转变的总时间小于阈值时间的情况下，所述方法以操作522继续。此处，再次施加开路条件并且测量开路电压。在操作524处，确定所测量的开路电压是否大于或等于目标电压(就量值而言)。如果是如此，则所述方法以操作526继续，在所述操作中确定电荷计数(Q)是否大于或等于目标电荷计数。如果操作524或526中任一个的答案是否，则所述方法返回到方框518，在所述方框中驱动电致变色装置转变持续另外的驱动持续时间。在操作524和526中的两者的答案都是是的情况下，所述方法以操作528继续，在所述操作中施加保持电压以便将电致变色装置维持在期望的着色状态。通常，继续施加保持电压直至接收到新命令或直至经历超时。
当在转变完成之后接收到新命令时，所述方法可以返回到操作516。可使所述方法返回到操作516的另一个事件是接收中断命令，如操作532所指示。可以在所述方法中、在操作514处接收初始命令之后并且在操作528处转变基本上完成之前的任何点处接收中断命令。控制器应该能够在转变内接收多个中断命令。一个示例中断命令涉及用户引导窗从第一着色状态(例如，完全清透)变化到第二着色状态(例如，完全着色)，随后在达到第二着色状态之前中断转变以引导窗变化到第三着色状态(例如，半着色)而不是所述第二着色状态。在接收新命令或中断命令之后，所述方法返回到方框516，如上所指示。此处，施加开路条件并且读取开路电压和电荷计数。基于开路电压和电荷计数读数，以及期望的第三/最终着色状态，控制器能够确定用于达到所述第三着色状态的适当的驱动条件(例如，驱动电压、目标电压、目标电荷计数等)。例如，开路电压/电荷计数可用来指示转变应该发生在哪个方向上。也可在接收新命令或中断命令之后重新设置电荷计数和电荷目标。更新的电荷计数可以与被输送来从接收到新命令/中断命令时的着色状态移动到期望的第三着色状态的电荷相关。因为新命令/中断命令将改变转变的起始和结束点，所以可能需要修改目标开路电压和目标电荷计数。这被指示为操作516的任选部分，并且在接收到新命令或中断命令的情况下尤其相关。
图5G和图5H一起描述了实施方案，其中根据装置正在进行的任务的类型，使用多个不同模式来控制光学可切换装置。将参照这些图讨论三种不同的操作模式。在第一模式中，与窗相关联的控制器测量Voc但不监测输送到装置的电荷量。在第二模式中，与窗相关联的控制器测量Voc并监测输送到装置的电荷量。在第三模式中，与窗相关联的控制器监测输送到装置的电荷量，但不测量Voc。第一模式尤其可用于控制从未知状态(例如，功率损耗后第一次启动)到已知结束状态的转变。在一些情况下，在功率损耗后或者当窗的初始状态未知时的任何情况下，光学可切换装置可以默认为这种操作模式。第二模式尤其可用于控制已知起始光学状态与已知结束光学状态之间的转变。在两个已知状态之间存在不间断转变的任何时候都可以使用该模式。第三操作模式可能尤其可用于控制在先前正在进行的光学转变期间开始的光学转变(例如，当接收到中断命令时)。当正在进行的转变以这种方式中断时，与其他模式相比，第三模式可以提供对转变的优良控制。
回到图5G和图5H，需注意，图5H更详细地呈现图5G的操作552。方法540以操作542开始，在操作542中，接收初始命令。初始命令指示装置变化到特定结束光学状态，在图5G中称为结束状态1。接着，在操作544中，施加开路条件并且测量开路电压(Voc)。测量Voc允许确定装置的光学状态。该光学状态对应于光学转变的起始光学状态。在操作544期间，窗以上述第一模式操作。接着，在操作546中确定初始驱动参数。可以至少部分地基于结束状态1和在操作544中确定的起始光学状态来确定驱动参数。通常，驱动参数与施加到装置的电压或电流(有时分别称为驱动电压和驱动电流)有关。在操作548中，在一段时间内向装置施加驱动参数并且光学转变开始。
接着，在操作550中确定是否已经接收到中断命令。在一些情况下，这可以进行主动检查，而在其他情况下，可以被动地做出该确定(例如，窗/控制器可能不主动检查是否已经接收到命令，而是窗/控制器可以在接收到中断命令时，就这样的命令采取行动，即控制器/窗可以自动响应中断命令)。中断命令是在前一光学转变正在进行时接收的命令，并且指示装置经历到除结束状态1之外的状态的转变。可以使用中断命令来使装置转变到不同的结束光学状态，称为结束状态2。结束状态2可以比结束状态1更多或更少地着色(例如，其中光学可切换装置是电致变色装置)。在简单的情况下，结束状态2可以是起始光学状态，在这种情况下，中断命令基本上取消正在进行的转变并且使得装置回到其起始光学状态。
在图5G和图5H的实例中，先前正在进行的转变是从操作544中确定的起始光学状态到结束状态1的转变。中断命令指示装置代之这次经历到结束状态2的第二转变。在接收到中断命令的情况下，方法540以操作552继续进行，在操作552中，装置转变到结束状态2。在图5H中进一步详细解释了操作552。
在操作550中没有接收到中断命令的情况下，方法540在操作554处继续。在这里，可以探测该装置以评估沿光学转变进展的程度。在这个实例中，操作554涉及施加开路条件并测量开路电压(Voc)。这个操作还涉及监测输送到装置的电荷量，称为Q计数。在一些情况下，可以监测所输送的总电荷或电荷密度。在操作556中，确定Voc是否已达到V目标。这通常涉及比较Voc的量值与V目标的量值。Voc的值可以会随时间增加或减少，这取决于转变。因此，术语“达到”(例如，如关于Voc达到V目标所使用)可能意味着Voc的量值应达到等于或大于V目标的量值的值，或者Voc的量值应达到等于或小于V目标的量值的值。本领域的普通技术人员知道如何基于正在发生的转变来确定使用哪种条件。如果Voc的量值达到目标电压的量值，则该方法以操作558继续进行，在操作558中，输送给装置的电荷(比较Q计数与目标电荷计数(Q目标)。如果输送到装置的电荷量达到或超过Q目标，则光学转变完成并且装置已经达到结束状态1，此时可以施加保持电压，如操作560所示。
在Voc的量值在操作556中未达到V目标的情况下，和/或在Q计数在操作558中未达到Q目标的情况下，该方法代之在操作548处继续进行，在操作548中，向装置施加驱动参数以在另外的持续时间内驱动光学转变。在操作546、548、550、554、556和558(特别是554、556和558)期间，窗/控制器可以被理解为以上述第二模式操作(其中考虑了Voc和电荷计数两者)。
转到图5H，可以如图所示使用多个步骤进行操作552(将装置转变到结束状态2)。在操作562中，当正向结束状态1转变时，接收表明装置应该代之转变到结束状态2的中断命令。基于这个命令，窗/控制器可以切换到特定的操作模式，诸如上面描述的第三模式，其中用于控制转变的反馈主要基于输送到装置的电荷量。在操作576处，确定在从起始状态向着结束状态1的转变期间已经输送到装置的电荷量(Q计数)。这个Q计数表示沿着第一转变进行了多久，并且还提供了窗的当前光学状态可能是什么的指示/估计。接着，在操作564中，基于结束状态2来确定第二Q目标。这个第二Q目标可以与适合于输送到装置以使装置从起始光学状态(在向着结束状态1转变之前)转变到结束状态2的电荷量相关。在这种情况下，Q计数可以从向着结束状态1的第一转变开始累积计数，一直到转变到结束状态2。在类似的实施方案中，第二Q目标可以与适合于输送到装置以使装置从其瞬时光学状态(例如，在操作562中接收到中断命令的时间点处的光学状态)转变到结束状态2的电荷量相关。在这些情况下，可以在收到中断命令时重新设置Q计数。在一些这样的情况下，可以基于在向着结束状态1转变时输送的Q计数来推断装置的瞬时光学状态。为了图5H的目的，假定使用第一方法并且从向着结束状态1的第一转变开始累积测量Q计数。
接着，在操作566中，确定更新的驱动参数以驱动装置向着结束状态2。具体地说，可以确定驱动参数的极性和量值，例如驱动电压或驱动电流。可以基于第二Q目标和在从起始状态到结束状态1的转变期间输送的Q计数来确定更新的驱动参数。换句话说，基于新的目标光学状态(结束状态2)和中断之前沿第一转变进行了多久来确定更新的驱动参数。参考下面描述的图5I进一步描述这些确定。在操作568处，向装置施加更新的驱动参数，并在一段时间内驱动向着结束状态2的光学转变。在这个操作期间，可以连续地或周期性地监测输送到装置的电荷量(Q计数)。在操作572中，确定Q计数是否已达到第二Q目标。这个确定至少部分地取决于光学转变是否因为中断命令而改变方向，如关于图5I进一步解释的。在Q计数未达到第二Q目标的情况下，方法回到操作568，在操作568中，施加驱动参数并在另外的持续时间内驱动装置朝向结束状态2。一旦Q计数达到第二Q目标，则第二光学转变完成，并且可以施加保持电压以维持结束状态2。
图5G和图5H中呈现的各种步骤(以及本文的其他流程图)可以在与图中所示相比不同的时间点完成。当一次进行多次测量和/或确定时，情况尤其如此。在这种情况下，可以按照任何可用的顺序完成相关操作。
图5I呈现了描述单个光学可切换装置的几个光学转变的各方面的多个图，包括由于中断命令而发生的转变。最上面的曲线描述了随着时间的推移，穿过电致变色窗的装置中心处的％透射率。在x轴上标记了四种不同的光学状态，着色1-着色4，各自对应于不同的着色水平。着色1是最少着色状态，且着色4是最多着色状态。第二曲线描绘了随时间推移的Q计数和Q目标。第三曲线描绘了随时间推移的Voc和V目标(目标开路电压)。第四且最底部曲线描绘了随时间推移的设定点电压。
在时间T1，接收经历第一光学转变的命令并且装置开始转变到该结束状态。在这个实例中，电致变色装置在时间T1具有着色1的起始光学状态。此外，在时间T1接收到的命令指示装置变化到与着色4相对应的结束状态1。响应于在时间T1接收到的命令，窗/控制器确定适合于从起始状态转变到结束状态1(从着色1转变到着色4)的Q目标和V目标。可以如本文所述通过以下操作来探测和监测转变，例如：施加开路条件、测量Voc并与V目标进行比较；以及监测输送到装置的电荷(Q计数)并将其与Q目标进行比较。然而，在这个光学转变完成之前，在时间T2接收到第二命令。在T2接收到的命令指示窗经历到不同的结束状态(结束状态2，其对应于着色3)的不同的光学转变(本文称为第二光学转变)。换句话说，在时间T2，确定不是一直转变到结束状态1，着色4，而是该窗应该转变到较低程度的着色，转变到结束状态2，着色3。
在时间T2，当执行该命令时，该装置处于着色2的瞬时光学状态。由于在时间T2，窗的瞬时光学状态介于起始光学状态与结束状态2之间(介于着色1与着色3之间)，因此光学转变将沿相同的方向继续(即，驱动参数的极性将与在向着结束状态1、着色4的转变期间所使用的相同)。同样在时间T2，目标开路电压(V目标)在到结束状态2、着色3的光学转变的持续时间内变得不相关。不再考虑目标开路电压，因为在这时，窗/控制器在上述第三模式下操作，其主要考虑输送到装置的电荷而不是开路电压。图5I示出在时间T2回到0的目标开路电压，但应该理解，仅仅在随后的时间段内不考虑Voc和V目标(即，直到在时间T3接收到新的命令为止)。
如关于图5H中的操作564所解释的，第二Q目标是在时间T2确定的，其中第二Q目标是适于从起始光学状态(着色1)转变到结束状态2(着色3)的电荷量。如图5I中的Q&Q目标对比时间的曲线图所示，第二Q目标的量值显著低于第一Q目标的量值，因为对比结束状态1(着色4)，该装置在进入结束状态2(着色3)时没有完全转变。这个光学转变然后继续进行，直到Q计数达到第二Q目标，此时第二光学转变完成，并且可以施加保持电压以维持装置处于结束状态2(着色3)。
接着，在时间T3，接收指示装置经历另一光学转变(本文称为第三光学转变)的命令。该命令指示窗切换到新的结束状态，结束状态3、着色1。可以如本文所述，例如基于装置的起始光学状态(着色3)和装置的结束光学状态，结束状态3(着色1)来确定目标开路电压(V目标)和目标电荷计数(Q目标)。可以如本文所述通过以下操作来探测/监测该转变，例如：测量Voc，并与V目标进行比较；以及监测Q计数并与Q目标进行比较。第三光学转变的完成而没有接收到任何中断命令。因此，一旦Voc达到V目标，以及一旦Q计数达到Q目标，则将该转变视为完成。
然后，在时间T4，接收指示装置经历另一光学转变(本文称为第四光学转变)的命令。对于该转变，起始光学状态是着色1，并且结束光学状态即结束状态4在着色4。由于该转变与第一光学转变介于相同的起始状态与结束状态之间，因此可以使用相同的驱动参数V目标和Q目标。可以如本文所述通过以下操作来探测/监测光学转变，例如：监测Voc，并与V目标进行比较；以及监测Q计数并与Q目标进行比较。
在第四光学转变完成之前，在时间T5接收到指示装置经历到不同的结束状态即结束状态5在着色3的不同的光学转变(本文称为第五光学转变)。在时间T5接收到的命令，就像在时间T2接收到的那个一样，是中断命令(因为它引导装置经历不同的光学转变，而前一个光学转变仍在发生)。基于T5的这个新命令，可以如上所述确定新的Q目标。类似地，可以忽略V目标，并且可能不在第五光学转变的持续时间内测量Voc，如上面参照第二光学转变所描述的。
在T5接收到的中断命令与在T2接收到的中断命令略微不同地影响控制方法，因为第四光学转变在时间T5比时间T2的第二光学转变基本上更远。在时间T5，装置已经超过了结束状态5(着色3)。换句话说，当接收到中断命令时，装置的瞬时光学状态不介于起始光学状态(着色1)与新的期望的结束状态即结束状态5(着色3)之间。而在时间T2转变继续沿相同方向发生(使得当比较第一转变和第二转变时驱动参数的极性是相同的)，在时间T5情况相反(使得在比较第四转变和第五转变时驱动参数的极性不同)。如描绘设定点电压的最下面的图所示，V设定点在时间T5从负变为正。相比之下，在时间T2，V设定点的量值减少，但极性保持为负。类似地，在时间T5，传递到装置的电荷会切换图上的方向，向着0向上。发生这种切换是因为装置内的电流以与在第四光学转变期间发生的相反的方向流动。
由于中断命令导致在第四与第五光学转变之间的方向/极性发生切换，因此关于输送到装置的电荷(Q计数)是否已达到Q目标的确定有些不同。鉴于当Q计数的量值大于或等于Q目标的量值时，第二光学转变被视为完成，但当Q计数的量值小于或等于Q目标的量值时，第五光学转变被视为完成。因此，如本文所用，术语“达到”(例如，如关于确定Q计数是否达到Q目标所使用)可能意味着Q计数的量值应达到大于Q目标的量值的值，或者Q计数的量值应达到小于Q目标的量值的值。本领域的普通技术人员能够基于在接收到中断命令时装置的瞬时光学状态是否介于起始光学状态与新的期望结束状态之间来确定应该使用哪种条件。
图5J提供用于控制光学转变的替代方法580的流程图。图5J中呈现的方法在确保装置在安全极限内操作的同时，促进更快的切换时间。简而言之，图5J的方法实现了基于开路电压以及开路电压与装置的最大有效安全电压的比较所选择的动态驱动电压。目前许多驱动算法都使用预设电压驱动，这些驱动足够低以避免损坏装置。这种损坏通常是由于过度驱动装置的边缘而发生的。装置上的有效电压会随着时间的推移而增加，这基于所选的驱动电压和用于转变到驱动电压的斜坡率。大部分时间，该装置远低于操作的安全电压极限。然而，目前这些驱动算法导致切换速度慢于最佳。可以在更大比例的切换时间内，通过以更接近安全电压极限的驱动电压驱动装置来实现更快的切换。然而，采用这种方法时，应注意确保驱动电压不超过装置的安全极限。
通过使用图5J所示的方法580可以实现改进的切换速度。在这种方法中，开路电压(Voc)基本上用作最大安全有效电压(V安全)的代表。在V安全已知的情况下(例如，通过经验测试或本领域技术人员可用的其他方法)，驱动电压可以周期性地增加，直到Voc接近或达到V安全。通过以达到或接近V安全的上限的Voc操作，可以在确保安全操作的同时，最大化光学转变的速度。这种方法的一个结果是施加电压的量值初始为高并随时间减小。
方法580从操作582开始，在操作582中，向光学可切换装置的母线施加驱动电压。可以基于光学转变的起始光学状态和结束光学状态来确定该驱动电压。接着，在操作584中，施加开路条件并且测量开路电压(Voc)。接着，在操作586中，确定Voc是否已达到V目标。V目标涉及如本文所述的目标开路电压。假设满足该条件，则该方法在操作588继续进行，在操作588中，确定输送到装置的电荷量(Q计数)是否已达到转变的目标电荷计数(Q目标)。可以如本文所述来确定Q目标。假定满足该条件，则在操作598中转变完成并且可以施加保持电压以维持结束光学状态。如果确定Voc未达到V目标或者Q计数未达到Q目标，则转变尚未完成，并且该方法在操作594处继续。这里，比较Voc的量值与V安全的量值。如果Voc的量值大于V安全，则该方法以操作596继续进行，在操作596中，驱动电压降低以防止损坏装置。如果Voc的量值小于V安全，则该方法以操作597继续进行，在操作597中，驱动电压增大。在任一情况下，随着该方法返回至操作582，在另外的持续时间内施加驱动电压。在方法580的某些实现中，用于V安全的值可以包括如本文所述的缓冲区以确保驱动电压永不超过可能导致装置损坏的值。
图5K示出了用于转变多个光学可切换装置的方法的流程图，并且将在图10所示的光学可切换装置组的上下文中进行解释。当希望一组光学可切换装置中的每个光学可切换装置在大致相同的持续时间内转变并且它们的着色状态在转变时段内在视觉上彼此近似时，图5K中所描述的方法特别有用。
一般而言，较小的光学可切换装置(例如，具有较小母线间隔距离的装置)比较大的光学可切换装置更快地转变。如本文所用，关于光学可切换装置的大小所使用的术语“小”、“大”以及类似描述符是指母线之间的距离。在这方面，母线间隔距离为约14”的14”x120”装置被认为小于母线间隔距离为约20”的20”x 20”装置，即使20”x 20”装置有更大的面积。
切换时间的这种差异是由于装置内透明导体层的薄层电阻引起的。考虑到具有给定薄层电阻的相同透明导体层，较大的窗将比较小的窗花费更多时间来切换。在另一个实例中，一些窗可以具有改进的透明导体层，例如，具有比该组中的其他窗更低的薄层电阻。本文所描述的方法在一组窗间具有不同的切换速度的所述组窗的转变期间提供近似的着色状态(光学密度)匹配。也就是说，组中的较慢切换窗可能不一定是较大的窗。为了此讨论的目的，提供了实例，其中一组窗中的所有窗都具有相同的光学装置特性，且因此较大的窗比组中的较小的窗更慢地切换。
参照图10，小的光学可切换装置1090预期比大的光学可切换装置1091更快地转变。因此，当一组不同大小的窗一起转变时，通过使用类似的切换算法(例如，类似的I/V参数)，较小的装置首先完成转变，而较大的装置需要另外的时间来转变。在某些实现中，切换时间的这种差异可能是不期望的。
图5K的方法1000在操作1002处开始，在操作1002中，接收将一组光学可切换装置转变到结束光学状态的命令。在该示例中，该组包括相对较慢地转变的大的(例如，60”)光学可切换装置1091，以及相对较快地转变的几个较小的(例如，15”)光学可切换装置1090。在该实施方案中，为了美观的目的，期望所有的光学可切换装置1090和1091在相同的时间段内转变。由于较大的窗需要最多的时间进行切换，因此该组窗的切换时间将基于该组中的最慢转变窗。操作1004因此涉及确定该组中的最慢转变光学可切换装置的切换时间。通常，这是具有最大母线间隔距离的装置。可以修改较快转变装置1090的光学转变以使其与最慢转变装置1091的切换时间匹配。无论何时限定光学可切换装置的组或区域，都可以完成操作1004，在操作1004中，预期光学可切换装置的组或区域将作为组一起转变。
在操作1005中，将最慢光学可切换装置1091转变到结束光学状态。可以使用本文所述的任何方法来监测这个转变。在一些情况下，操作1005涉及在最慢光学可切换装置1091转变期间重复地探测它(例如，使用特定的V施加并测量电流响应，或施加开路条件并测量Voc，和/或测量/监测输送到光学可切换装置的电荷量或电荷密度)以确定最慢光学可切换装置1091何时达到或接近结束光学状态)。
操作1006涉及将较快光学可切换装置1090向着结束光学状态转变，目的是在转变期间接近较慢窗的着色状态。操作1005和1006通常同时(或几乎同时)开始。在操作1008处，在较快光学可切换装置1090达到结束光学状态之前，较快光学可切换装置1090的光学转变暂停一持续时间。这个暂停增加了较快光学可切换装置1090达到结束光学状态所花费的时间。暂停的持续时间可以基于较快光学可切换装置1090与最慢光学可切换装置1091之间的切换时间的差。在转变期间，较快切换窗与较慢切换窗的着色状态大致匹配。例如，暂停允许较慢切换窗赶上较快切换窗，或者暂停被定时并选择成具有足够的持续时间，使得很明显，较慢窗(在该实例中，大的)和较快窗(在该实例中，小的)的着色状态在整个转变过程中显示大致相同的光学密度。
在操作1008中暂停之后，该方法以操作1010继续进行，在操作1010中，恢复较快光学可切换装置1090上的光学转变，使得较快光学可切换装置1090继续向着结束光学状态转变。操作1008和1010可以重复任意次数(例如，0<n<∞)。一般来说，使用更多次数的暂停将引起不同的光学可切换装置彼此更紧密地匹配(就给定时间的光学密度而言)的转变。然而，在高于一定数量的暂停的情况下，较快切换装置与较慢切换装置之间的任何另外的着色匹配益处变得可以忽略不计，并且包括另外的暂停具有很少或没有益处。在某些实施方案中，较快切换光学可切换装置可在光学转变期间暂停1、2、3、4、5或10次以与较慢转变光学可切换装置的切换速度匹配。在一些情况下，较快切换光学可切换装置可在其转变期间暂停至少两次，或至少三次。在这些或其他情况下，较快切换光学可切换装置可在其转变期间暂停最多约20次，或最多约10次。每次限定一组光学可切换装置时，和/或每次指示一组光学可切换装置同时经历特定转变时，可以自动确定暂停的数量、持续时间和定时。可以基于该组中的光学可切换装置的特性来进行该计算，这些特性例如该组中的每个装置的切换时间(没有暂停)、该组中的不同装置的切换时间的差、该组中的装置的数量、转变的起始光学状态和结束光学状态、该组中的装置的可用峰值功率等。在某些实施方案中，可以基于这些准则中的一个或多个使用查找表来完成对暂停的数量、持续时间和/或定时的确定。
在最慢光学可切换装置1091在约35分钟内切换的一个实例中，较快光学可切换装置1090在约5分钟内切换并且使用单个暂停，操作1006可以涉及将较快光学可切换装置1090转变大约2.5分钟的持续时间(例如，较快光学可切换装置1090的期望转变时间的一半)，操作1008可以涉及将较快光学可切换装置1090的光学转变暂停约30分钟的持续时间，并且操作1010可以涉及继续将较快光学可切换装置1090转变约2.5分钟的持续时间。因此，最慢光学可切换装置1091和较快光学可切换装置1090的总转变时间是35分钟。通常，使用更多的暂停，以便在较大窗的整个转变期间接近较大窗的着色状态。
在最慢光学可切换装置1091在约35分钟内切换的另一实例中，较快光学可切换装置1090在约5分钟内切换，并且在较快光学可切换装置1090的转变期间使用四个暂停(例如，n＝4)，操作1006和操作1010的每次迭代可以涉及在大约1分钟的持续时间内驱动较快光学可切换装置1090上的光学转变，并且操作1008的每次迭代可以涉及将此类转变暂停约7.5分钟的持续时间。在每次1分钟的五个转变时段和每次7.5分钟的四个暂停之后，每个光学可切换窗的总转变时间为35分钟。
如关于操作1005中最慢光学可切换装置1091所述，可以使用本文所述的任何方法来监测较快光学可切换装置1090上的光学转变。例如，操作1006和/或1010可以涉及重复地探测较快光学可切换装置1090(例如，使用特定的V施加并测量电流响应，或施加开路条件并测量Voc，和/或测量/监测输送到光学可切换装置的电荷量或电荷密度)以确定较快光学可切换装置1090是否达到或接近结束光学状态。在一些实施方案中，用于监测最慢光学可切换装置1091上的光学转变的方法与用于监测一个或多个较快光学可切换装置1090上的光学转变的方法相同。在一些实施方案中，用于监测最慢光学可切换装置1091上的光学转变的方法与用于监测一个或多个较快光学可切换装置1090上的光学转变的方法不同。
不管是否或如何监测不同的光学转变，方法都以操作1012继续进行，在操作1012中，向每个光学可切换装置施加保持电压。可以响应于确定相关光学可切换装置已经达到或接近结束光学状态而施加保持电压。在其他情况下，可以基于用于特定窗或窗组的已知切换时间来施加保持电压，而不考虑在转变期间测量的任何反馈。可以在每个光学可切换装置达到或接近结束光学状态时，向每个光学可切换装置施加保持电压。可以同时或在相对较短的时间段内(例如，在约1分钟内，或在约5分钟内)向每个光学可切换装置施加保持电压。
图5L中示出了使用反馈来监测光学转变并确定何时向每个光学可切换装置施加保持电压的特定实例。在图10所示的一组窗的上下文中解释方法1020，该组窗包括大的光学可切换装置1091(它是该组中的最慢转变装置)和几个小的光学可切换装置1090(它们是该组中的较快转变装置)。图5L的方法1020与图5K的方法1000共享许多特征/操作。法1020以操作1002开始，在操作1002中，接收将光学可切换装置组转变到结束光学状态的命令。接着，在操作1004中，确定组中的最慢光学可切换装置1091的切换时间。这个切换时间将是该组中的所有光学可切换装置的目标切换时间。
在操作1005处，将最慢光学可切换装置1091转变到结束光学状态。在该实施方案中，操作1005涉及监测最慢光学可切换装置1091上的光学转变的几个特定步骤。在标有1005的虚线框内呈现这些步骤。具体地说，在操作1005a中，在最慢光学可切换装置1091转变一段时间之后(例如，在施加V驱动一段持续时间之后)，向最慢光学可切换装置1091施加开路条件并测量最慢光学可切换装置1091的开路电压Voc。例如，操作1005a类似于图5E的操作587和589。在操作1005b中，确定在光学转变的过程中输送到最慢光学可切换装置1091的电荷(或相关地，电荷密度)。操作1005b类似于图5E中的操作590。在操作1005c中，确定Voc以及在转变的过程中输送到最慢光学可切换装置的电荷(或电荷密度)是否都表明光学转变近乎完成。操作1005c类似于图5E中的操作591。可以通过比较测量的Voc的量值与目标Voc(有时这个目标称为V目标)并且通过比较所输送的电荷或电荷密度与目标电荷或目标电荷密度来进行确定。在Voc和所输送的电荷(或电荷密度)都表明最大光学可切换装置1091上的光学转变完成或近乎完成的情况下，方法以操作1012继续进行，在操作1012中，向最大光学可切换装置1091施加保持电压。如果Voc或电荷/电荷密度表明转变还没有近乎完成，则该方法以操作1005d继续进行，在操作1005d中，最大光学可切换装置1091上的施加电压增加回到驱动电压，并且最大光学可切换装置1091上的转变会持续另外持续时间。根据需要，可以重复操作1005a-1005d多次。
在操作1005中最大/最慢光学可切换装置1091正在转变时，较快光学可切换装置1090也正在转变。具体地说，在操作1006中，将较快光学可切换装置1090向着结束光学状态转变。然而，在操作1008中，在较快光学可切换装置1090达到结束光学状态之前，较快光学可切换装置1090上的转变暂停一持续时间。如上所解释，暂停延长了较小/较快光学可切换装置1090的切换时间，使得它们可以与较大/较慢光学可切换装置1091的切换时间匹配。
接着，在操作1010中，较快光学可切换装置1090继续向着结束光学状态转变。在该实例中，操作1010涉及监测较快光学可切换装置1090上的转变的特定步骤。在标有1010的虚线框内呈现这些步骤。具体地说，操作1010a涉及确定在转变期间输送到每个较快光学可切换装置1090的电荷(或电荷密度)。在操作1010b中，确定所输送的电荷(或电荷密度)是否表明每个较快光学可切换装置1090上的光学转变完成或近乎完成。这可能涉及比较输送到每个较快光学可切换装置1090的电荷(或电荷密度)与目标电荷或目标电荷密度。有利的是，如本文所述的暂停转变基本不影响目标电荷或电荷密度。这样，不需要修改针对特定转变配置或校准的目标电荷和电荷密度以适应暂停。类似地，不需要修改驱动电压(以及其他切换参数，诸如斜坡至驱动速率和斜坡至保持速率)以适应暂停。在操作1010b中可以分别考虑较快光学可切换装置1090中的每一个。在所输送的电荷或电荷密度指示相关光学转变尚未完成或近乎完成的情况下，该方法以操作1010c继续进行，在操作1010c中，继续向较快光学可切换装置1090施加驱动电压。操作1010c可以逐个地进行。换句话说，可以继续向仍然需要施加另外的驱动电压的任何光学可切换装置施加驱动电压。操作1008和1010可以重复任意次数。可以修改暂停的持续时间以及暂停的数量，使得组中的所有光学可切换装置在大致相同的总时间段内转变并且在转变的过程中显示大致相同的着色状态。
当所输送的电荷(或电荷密度)指示特定较快光学可切换装置1090上的转变完成或近乎完成时，可以在操作1012中向相关较快光学可切换装置1090施加保持电压。可以单个地向每个光学可切换装置施加保持电压，而不管保持电压是否被施加到该组中的其他光学可切换装置。通常，可以选择在较快光学可切换装置1090的转变期间所使用的暂停的持续时间和数量，使得保持电压大致同时或在短时间段内被施加到每个光学可切换装置。这确保了该组中的所有窗的切换时间基本上相同，从而产生视觉上有吸引力的转变。在一些实施方案中，暂停中的一个或多个(在一些情况下，所有暂停)的持续时间可以是至少约30秒、至少约1分钟、至少约3分钟、至少约5分钟或至少约10分钟。通常，当暂停次数增加时(对于给定光学可切换装置组)，可以使用更短的暂停。
图5M示出了用于转变一组光学可切换装置的另一方法1030，其中该组包括至少一个相对较大/较慢的装置和至少一个相对较小/较快的装置。与图5K和图5L中所描述的方法类似，在图10中所示的光学可切换装置组的上下文下描述图5M的方法。方法1030以操作1031开始，在操作中，接收将光学可切换装置组转变到结束光学状态的命令。在该实例中，将结束光学状态称为着色4。在操作1033中，确定该组中哪个装置具有最慢切换时间(在图10中，这将是装置1091)。该装置将确定该光学可切换装置组的切换时间。在操作1034中，将该组中的最慢光学可切换装置1091转变到结束光学状态(着色4)。在最慢光学可切换装置1091正在向着结束光学状态(着色4)转变时，在操作1035中，较快光学可切换装置1090转变到第一中间光学状态(着色2)。接着，在操作1037中，将较快光学可切换装置1090在第一中间光学状态(着色2)维持一持续时间。接着，在操作1039中，将较快光学可切换装置1090转变到第二中间光学状态(着色3)，并在操作1041中将该第二中间光学状态(着色3)维持一持续时间。然后，在操作1043中，将较快光学可切换装置1090转变到结束光学状态(着色4)。在操作1045处，当每个光学可切换装置达到或接近结束光学状态时，向每个光学可切换装置施加保持电压。通常，可以选择维持中间光学状态的持续时间以确保所有光学可切换装置大致同时(例如，在各种情况下，在约1分钟内，或在约2分钟内，或在约5分钟内，或在约10分钟内，或在约15分钟内)达到结束光学状态。每个光学可切换装置达到结束光学状态时的准确定时可能不如确保该组中的不同光学可切换装置的光学状态在整个转变期间大致彼此匹配那么重要。在一些实施方案中，该组中的所有光学可切换装置可在整个转变期间显示大致相同的光学状态/着色水平。在一些实现中，在转变期间的所有时间点，最慢光学可切换装置的光学密度可以在该组中的较快光学可切换装置的光学密度的约0.1、0.2、0.3、0.4或0.5内。换句话说，组中的最慢光学可切换装置和较快光学可切换装置之间的光学密度差在转变期间的全部时间点都可以约0.5或更小、0.4或更小、0.3或更小、0.2或更小、或者0.1或更小。在一些实施方案中，在整个转变过程中，组中的最慢光学可切换装置和较快光学可切换装置之间的最大光学密度差可以介于约0.1-0.5之间，或介于约0.1-0.4之间，或介于约0.2-0.3之间。这里提到的光学密度是指在给定时间点在每个光学可切换装置的中心处的光学密度。
尽管图5M的方法1030描述了引起较快光学可切换装置1090的两个中间光学状态的三个主动转变时段(操作1035、1039和1043)，但可以使用任何数量的转变时段和中间光学状态。虽然就维持较快光学可切换装置处于特定中间光学状态而言描述了操作1037和1041，但应理解，在这些操作的过程中，较快光学可切换装置的光学状态可能缓慢改变。进一步细节在以下提供。
可以使用本文所描述的任何方法来监测图5M中所描述的任何转变(例如，在操作1034、1035、1039和1043期间)。在一个实施方案中，可以使用图5E的方法来监测这些转变中的一个或多个。一般来说，图5M的方法1030类似于图5K和图5L的方法1000和1020。关于图5K和图5L所描述的暂停时段类似于图5M中维持中间光学状态的时段。
这些方法之间的一个区别可能是限定和监测光学转变的方式。例如，在图5K或图5L的一些实施方案中，可以基于与从起始光学状态(例如，在操作1002中)到结束光学状态的完整光学转变有关的数据来确定何时向较快光学可切换装置中的每一个施加保持电压。相比之下，在图5M的一些实施方案中，可以基于与从最后的中间光学状态(例如，图5M中的着色3)到结束光学状态(例如，图5M中的着色4)的光学转变有关的数据来确定何时向较快光学可切换装置中的每一个施加保持电压。
相关地，在图5M的一些实施方案中，可以基于与每个单独转变的特定起始和结束光学状态有关的数据来监测较快光学可切换装置上的每个单独的转变(例如，从起始光学状态→着色2、着色2→着色3和着色3→着色4)。在图5K和图5L的方法中，可能不需要主动地监测转变的所有单独部分。在图5K和图5L的各种实施方案中，可以仅在最终转变时段(例如，最终暂停之后的转变时段)期间监测转变。可以仅基于定时(其可基于上述因素来选择)来确定转变的较早(非最终)部分的结束点，而不考虑反馈。
在各种实施方案中，光学可切换装置可以一起设置在网络上。在一些情况下，可以使用通信网络来控制各种光学可切换装置。在一个实例中，主控制器可以与一个或多个网络控制器通信，该一个或多个网络控制器可以各自与一个或多个窗控制器进行通信。每个窗控制器都可以控制一个或多个单独的光学可切换装置。在2015年10月29日提交的且标题为“CONTROLLERS FOR OPTICALLY-SWITCHABLE DEVICES”的美国临时专利申请号62/248,181中描述了包括不同类型的控制器的示例性通信网络，该申请全文以引用方式并入本文。本文所描述的方法可以根据特定应用的需要而在窗控制器、网络控制器和/或主控制器上实现。在一些实施方案中，可以使用主控制器和/或网络控制器来评估组或区域中的所有光学可切换装置的参数/切换特性，以便确定例如哪个光学可切换装置转变最慢，以及该组的目标切换时间。主控制器和/或网络控制器可以确定该组中的每个光学可切换装置应当使用的切换参数(例如，斜坡至驱动速率、驱动电压、斜坡至保持速率、保持电压、暂停的数量、暂停的持续时间、中间光学状态等)。然后，主控制器和/或网络控制器可以向窗控制器提供这些切换参数(或其一些子集)，窗控制器随后可以适当地在每个光学可切换装置上实现转变。
虽然在图10的上下文中呈现图5K至图5M中所描述的方法，其中一个大的光学可切换装置1091被大小相等的多个较小的光学可切换装置1090包围，但所述方法不限于此。通常，图5K至图5M中所描述的方法在存在一组光学可切换装置以两个或更多个不同速率/转变时间转变的任何时候都有用，其中希望组中的每个光学可切换装置都在基本上相同的时间段内转变。
在许多情况下，该光学可切换装置组将包括至少一个相对较小且转变较快的光学可切换装置，以及至少一个相对较大且转变较慢的光学可切换装置。总切换时间被选择为接近该组中的最慢光学可切换装置的切换时间。该组可以包括具有多个不同大小/切换时间的光学可切换装置。可以如本文所述独立地选择每个窗的暂停的数量和持续时间，以确保所有光学可切换装置大致同时达到结束光学状态。例如，在一个实施方案中，该组光学可切换装置包括两个60”装置、两个30”装置、四个14”装置和一个12”装置。在该实例中，最大/最慢光学可切换装置(它将确定该组的总切换时间)是两个60”装置，它们可以没有任何暂停地转变。两个30”装置可以各自使用单个暂停(n＝1)进行转变，四个14”装置可以各自使用两个暂停(n＝2)进行转变，并且12”装置可以使用三个暂停(n＝3)进行转变。对于组中的各种光学可切换装置，暂停的数量和持续时间可以相同或不同。
该组中的不同光学可切换装置可能从或可能不从相同的起始光学状态开始，并且可能以或可能不以相同的结束光学状态结束。虽然方法在希望在转变过程中在不同的装置上着色状态大致匹配的情况下特别有用，但方法也可用于每个装置的绝对着色状态不重要的情况。在一些这样的情况下，可能希望不同装置上的着色时间匹配，即使在不同装置上的着色状态匹配并不重要。
在一些实施方案中，希望主动转变/暂停在不同光学可切换装置之间错开，使得提供到该组光学可切换装置的峰值功率最小化。峰值功率的这种最小化使得可以沿着用于将电力路由到光学可切换装置的配电网络的特定部分提供的光学可切换装置的数量最大化，并且可以避免使用可能更昂贵的更高额定(例如，1类，与2类相比)硬件(例如，电源、电缆等)的需要。
例如，如果所有较快光学可切换装置都同时主动地转变并暂停其光学转变，则由该组装置消耗的功率将在暂停期间显著减小。当暂停结束时，由该组装置消耗的功率将显著增加(因为所有装置都被同时驱动)。相反，如果主动转变和暂停在时间上错开，使得一些较快光学可切换装置继续主动地转变而另一些暂停，则可以避免功率的这种显著增加，并且输送到该组光学可切换装置的功率可以随时间的推移更均匀。通过将较快光学可切换装置分成子组可以实现错开。在子组内，光学可切换装置可以一起主动地转变/暂停。在不同的子组之间，光学可切换装置可以在不同的时间主动地转变/暂停。子组可以像各个光学可切换装置一样小。
在图10的上下文中，例如，较快光学可切换装置1090可以被分成三个子组(例如，左侧组、顶部组和右侧组)。左侧组中的装置可能会首先暂停，顶部组中的装置可能第二暂停，而右侧组中的装置可能第三暂停。错开的暂停和主动转变可以根据需要循环。暂停(和/或主动转变)可能重叠或可能不重叠，这取决于所涉及的转变和装置以及所选择的暂停的数量/持续时间。
在一些实施方案中，不同的模式可以用于不同类型的转变，每个模式具有不同的切换行为。在一个实例中，在正常光学转变的情况下可以使用第一模式。光学转变可以从已知的起始光学状态到已知的结束光学状态。在接收到将装置转变到不同结束光学状态的中断命令的情况下，可以使用第二模式。换句话说，在通过将装置转变到不同的结束光学状态的命令中断给定装置上的正在进行的光学转变的情况下，可以使用这种模式。在第一模式中，光学可切换装置可以根据图5K的方法1000转变。在第二模式中，在接收到中断命令之后，光学可切换装置可以使用不同方法转变，例如不涉及暂停任何转变的方法。在第二模式中，所有光学可切换装置都可尽可能快地转变到新的结束光学状态。
在一些情况下，可以使用用于确保包括至少一个相对较小/快速装置和至少一个相对较大/较慢装置的一组光学可切换装置具有均匀的转变时间的其他方法。例如，可以通过使用较低的斜坡至驱动速率和/或通过使用较低的驱动电压来减慢较快光学可切换装置上的转变。关于图2和图3进一步讨论斜坡至驱动速率和驱动电压。在许多情况下，与较大/较慢装置相比，已经使用较小的斜坡至驱动速率和/或较小的驱动电压来驱动较小/较快装置，这至少部分因为较大/较慢装置能够承受更大的施加电压而没有损坏。斜坡至驱动速率和/或驱动电压的进一步减小可以减慢较快光学可切换装置的转变。然而，这些方法可能会出现某些问题。例如，这些方法可能导致较快光学可切换装置上的启动缓慢转变。相比之下，较大/较慢光学可切换装置上的转变在更早的时候可视觉感知。因此在转变开始时，很明显，大/慢装置开始转变，而较小/较快装置看似没有反应。尽管各种装置可以大致同时达到结束光学状态，但在转变开始附近的不同装置之间的视觉外观差异是不希望的。
低的斜坡至驱动和低的驱动电压方法的另一个可能的问题是，在这些条件下，可能难以监测较小/较快装置上的光学转变。这在监测转变涉及确定输送到装置的电荷量或电荷密度的情况下尤其重要。由于在这些实施方案中提供给装置的电流相当低(因斜坡至驱动速率低和/或驱动电压低引起)并且与测量这种电流相关联的误差可能相对较高(例如，取决于所使用的控制器)，因此可能出现困难。由于与测量值相比误差可能很大，因此监测快速光学可切换装置上的转变变得困难或不可能。因此，斜坡至驱动速率和驱动电压可以有多低是有限制的，同时仍然维持对各种光学转变的良好控制。图5K至图5M中所描述的方法通过暂停较快光学可切换装置上的转变(图5K和图5L)或通过将较快光学可切换装置上的转变分解成通过暂停分开的多个较小的单独转变(图5M)来克服这个问题。
当较快光学可切换装置上的转变暂停时(如关于图5K和图5L所描述的)和/或当此类装置维持中间光学状态时(如关于图5M所描述的)，关于此类装置正在发生的情况而言，有许多不同的选项可用。为了简洁起见，这两种技术都被称为暂停。在一个实例中，在暂停期间施加开路条件。在该实施方案中，在暂停期间传递给装置的电流将降至零。装置的光学状态可以在暂停持续时间期间保持基本不变(装置的着色状态的任何中心到边缘的差异除外，这些可以在暂停过程中最小化)。在一些情况下，装置的光学状态可以在暂停期间松弛回到起始光学状态。
在另一个实例中，可以在暂停期间向装置提供施加电压。在一个实施方案中，向装置施加开路条件并在暂停前不久测量Voc。暂停期间施加的电压可以对应于装置上最近测量的Voc。在该实施方案中，输送到装置的电流在暂停期间基本上下降，但不完全停止。该装置将在暂停期间继续以较低的速率转变。在另一个实施方案中，暂停期间施加的电压可以是预先确定的。不同的暂停可以具有不同的预先确定的施加电压。例如，在一个实例中，较快光学可切换装置在由两个暂停时段分开的三个主动转变时段内转变。在第一暂停期间，施加电压可以是约-0.5V，并且在第二暂停期间，施加电压可以是约-1.0V。可以基于在转变之前施加的电压、在转变结束时施加的保持电压以及暂停的次数来确定施加电压。例如，如果使用单个暂停，则可以将暂停期间施加的电压选择为在转变之前施加的电压与转变结束时施加的保持电压之间的大约一半。在使用两个暂停的另一个实例中，可以将第一暂停期间施加的电压选择为在转变之前施加的电压与在转变结束时施加的保持电压之间的大约1/3，并且可以将第二暂停期间施加的电压选择为在转变之前施加的电压与在转变结束时施加的保持电压之间的大约2/3。这个实例可以概括为包括任何数量的暂停。还可以使用其他用于在每次暂停期间指定施加电压的方法。在暂停期间施加了预先确定的电压的实施方案中，输送到装置的电流可能在暂停期间基本下降，但可能不会完全停止。该装置可以在暂停期间继续以较低的速率转变。
图11A和图11B呈现了与图5K中描述的方法有关的实验结果。每个图示出了在光学可切换装置上的一个或多个光学转变的过程中某些光学可切换装置的中心的光学密度对比时间。图11A涉及从相对清透状态(着色1)到相对较暗状态(着色4)的光学转变，而图11B涉及从相对较暗状态(着色4)到相对清透状态(着色1)的光学转变。图11A和图11B各自示出58”光学可切换装置上的一个光学转变(没有暂停)以及14”光学可切换装置上的两个不同光学转变，其中一个涉及暂停而另一个没有暂停。参考图11A，线1102涉及14”装置上的不使用暂停的转变，线1104涉及14”装置上的使用两个暂停的转变，而线1106涉及58”装置上的转变。参考图11B，线1112涉及14”装置上的不使用暂停的转变，线1114涉及14”装置上的使用两个暂停的转变，而线1116涉及58”装置上的转变。暂停与14”装置上的光学密度与非暂停(例如，主动转变)时段相比变化不那么多的时段相关。
从图11A和图11B可以看出，如果不使用暂停，则14”装置将比58”装置更快地达到结束光学状态。从视觉上来说，这意味着14”装置与58”装置不同步地着色(或未着色)，并且在任何给定时间在不同大小的装置上的光学状态之间存在显著的不匹配。相比之下，当14”装置使用暂停进行转变时，装置的转变时间更加相似。视觉效果是，在任何给定时间，不同大小的装置的光学状态之间的不匹配明显较少。
图11C是示出对于24”光学可切换装置来说两个光学转变过程中的光学密度对比时间的图(着色1→着色4，且然后着色4→着色1)，其中没有使用暂停(线1120)，在开路条件下使用了单个暂停(线1122)，或其中以具体电压使用单个暂停(线1124)。该图示出了在不同类型的暂停期间装置的光学状态发生了什么。在开路条件下转变暂停的情况下(线路1122)，光学密度快速平稳并且在暂停期间保持基本相同。在转变以特定施加电压(例如，最后一次测量的开路电压或预设电压)暂停的情况下，光学密度继续改变，但以较低的速率改变。
在一些实施方案中，除了开路电压本身之外，还可以监测开路电压的变化的速率(dVoc/dt)。可以提供另外的步骤，其中将dVoc/dt的量值与最大值进行比较，以确保驱动电压得到修改，其方式确保Voc没有太快改变。这个另外的步骤可以用于本文中利用Voc测量值的方法中的任一种。
在某些实现中，所述方法涉及使用至保持电压的静态偏移。这个偏移保持电压可用于探测装置并且引发电流响应，如关于图5A、图5B和图5D所述。偏移保持电压也可用作目标开路电压，如关于图5C、和图5E、图5G和图5J所述。在某些情况下，尤其对于在母线之间具有大间隔的窗(例如，至少约25”)来说，偏移可有益于确保光学转变在整个窗上进行到完成。
在许多情况下，适当的偏移介于约0-0.5V(例如，约0.1-0.4V，或介于约0.1-0.2V之间)之间。通常，适当的偏移的量值随着窗的大小而增大。约0.2V的偏移对于约14英寸的窗可以是适当的，并且约0.4V的偏移对于约60英寸的窗可以是适当的。这些值仅仅是实例并且不意图进行限制。在一些实施方案中，窗控制器被编程来使用至V保持的静态偏移。静态偏移的所述量值和在一些情况下的方向可以基于装置特性诸如装置的大小和母线之间的距离、用于特定转变的驱动电压、装置的泄漏电流、峰值电流密度、装置的电容等。在各种实施方案中，根据经验确定静态偏移。在一些设计中，当装置被安装时或在所述装置被安装并操作时，根据监测到的电气和/或光学参数或其他反馈来动态地计算静态偏移。
在其他实施方案中，窗控制器可被编程来动态地计算至V保持的偏移。在一个实现中，窗控制器基于以下中的一个或多个来动态地计算至V保持的偏移：装置的当前光学状态(OD)、输送到装置的电流(I)、输送到装置的电流变化速率(dI/dt)、装置的开路电压(Voc)以及装置的开路电压的变化速率(dVoc/dt)。这个实施方案是尤其有用的，因为其不需要用于控制转变的任何另外的传感器。替代地，通过脉冲产生电子条件并且测量装置的电子响应来生成所有反馈。所述反馈以及上文提及的装置特性可用来计算特定转变在那时发生的最佳偏移。在其他实施方案中，窗控制器可以基于某些另外的参数来动态地计算至V保持的偏移。这些另外的参数可以包括由窗上的光电传感器聚集的装置温度、环境温度以及信号。这些另外的参数可以有助于在不同条件下实现均匀的光学转变。然而，这些另外的参数的使用还增加归因于所需的另外的传感器的制造成本。
由于施加在装置上的有效电压V有效的不均匀质量，偏移可有益于各种情况。在图2中示出例如上述的不均匀V有效。因为此不均匀性，光学转变不以均匀方式发生。具体地说，母线附近的区域经历最大V有效并且快速转变，而远离母线的区域(例如，窗中心)经历最小V有效并且更慢地转变。偏移可帮助确保光学转变在变化最慢的装置中心处进行至完成。
图6A和图6B示出图，其描绘在两个不同的电致变色着色转变期间随时间推移输送的总电荷和随时间推移的施加电压。每种情况下的窗经测量约24x24英寸。输送的总电荷被称为着色电荷计数，并且以库伦(C)测量。输送的总电荷被呈现在每个图的左手侧y轴上，并且施加电压被呈现在每个图的右手侧y轴上。在每个图中，线602对应于输送的总电荷并且线604对应于施加电压。此外，每个图中的线606对应于阈值电荷(阈值电荷密度乘以窗面积)，并且线608对应于目标开路电压。在图5E中所示的方法中使用阈值电荷和目标开路电压来监测/控制光学转变。
图6A和图6B中的电压曲线604每个以斜坡至驱动分量开始，其中电压量值斜升到约-2.5V的驱动电压。在施加驱动电压的初始时段之后，所述电压开始以规则间隔向上形成尖峰。这些电压尖峰在探测电致变色装置时出现。如图5E中所述，探测通过将开路条件施加到装置来发生。开路条件产生开路电压，所述开路电压对应于图中所见的电压尖峰。在每次探测/开路电压之间，存在施加电压是驱动电压的另外时段。换句话说，电致变色装置在驱动转变并且定期探测所述装置，以便测试开路电压并且进而监测转变。对每种情况来说，由线608表示的目标开路电压被选择为约-1.4V。每种情况下的保持电压为约-1.2V。因此，目标开路电压与保持电压偏移约0.2V。
在图6A的转变中，开路电压的量值在约1500秒处超过目标开路电压的量值。因为这个实例中的相关电压是负的，所以此在图中呈现为开路电压尖峰第一次下落低于目标开路电压的点。在图6B的转变中，开路电压的量值比图6A中更快地超过目标开路电压的量值，在约1250秒。
图6A和图6B中的输送的总电荷计数曲线602每个在0处开始并且单调上升。在图6A的转变中，输送的电荷在约1500秒处达到阈值电荷，所述1500秒很接近满足目标开路电压的时间。一旦两个条件均满足，电压在约1500秒处从驱动电压切换到保持电压。在图6B的转变中，输送的总电荷花费约2100秒来达到电荷阈值，所述2100秒比此次转变的电压达到目标电压所花费的时间长约14分钟。在目标电压和阈值电压两者均满足之后，将电压切换到保持电压。所输送的总电荷的另外要求导致图6B情况，从而在驱动电压下在与另外可能使用的时间相比更长的时间内驱动转变。这帮助确保在各种环境条件下、在许多窗设计上的完全且均匀转变。
在另一个实施方案中，通过直接定位在透明传导层(TCL)上的电压感测垫来监测光学转变。这允许直接测量在装置中心处、母线之间V有效最小处的V有效。在这种情况下，当在装置中心处所测量的V有效达到目标电压诸如保持电压时，控制器指示光学转变完成。在各种实施方案中，传感器的使用可减少或消除来自使用与保持电压偏移的目标电压的益处。换句话说，可能不需要偏移并且当传感器存在时，目标电压可以等于保持电压。在使用电压传感器的情况下，在每个TCL上应该存在至少一个传感器。电压传感器可以被放置在母线之间的中间距离处，通常偏向装置的一侧(在边缘附近)，使得所述电压传感器不影响(或最低限度地影响)可视区。在一些情况下，电压传感器可通过将其放置成邻近遮挡传感器的视野的间隔物/分离物和/或框架来被挡住视野。
图6C呈现EC窗690的实施方案，其利用传感器来直接测量装置中心处的有效电压。EC窗690包括顶部母线691和底部母线692，所述母线由线693连接到控制器(未示出)。电压传感器696被放置在顶部TCL上，并且电压传感器697被放置在底部TCL上。传感器696和697被放置在母线691与692之间的中间距离处，尽管它们偏向装置的一侧。在一些情况下，电压传感器可被定位成使得其驻留在窗框架内。这个放置帮助隐藏传感器并且促进最佳观察条件。电压传感器696和697通过线698连接到控制器。线693和698可以经过或穿过置于并密封在窗的窗格之间的间隔物/分离物。图6C中所示的窗690可利用本文所述的用于控制光学转变的任一方法。
在一些实现中，电压感测垫可以是传导胶带垫。在一些实施方案中，所述垫可以小到约1mm2。在这些或其他情况下，所述垫可以是约10mm2或更小。可以在利用此类电压感测垫的实施方案中使用四线系统。
电致变色装置和控制器–实例
现在将呈现电致变色装置结构和制造的实例。图7A和图7B是电致变色装置700的示意性截面图，其示出这类装置的常见结构图案。电致变色装置700包括衬底702、传导层(CL)704、电致变色层(EC)706、任选的离子传导(电阻性)层(IC)708、对电极层(CE)710以及另一个传导层(CL)712。元件704、706、708、710和712统称为电致变色堆叠714。在许多实施方案中，堆叠不包含离子传导层708，或至少不包含作为离散或单独制造的层。可操作来将电势施加在整个电致变色堆叠712上的电压源716实现了电致变色装置从例如清透状态(指代图7A)到着色状态(指代图7B)的转变。
层的次序相对于衬底而言可以是反向的。也就是说，所述层可以是呈以下次序：衬底、传导层、对电极层、离子传导层、电致变色材料层以及传导层。对电极层可以包括为或不为电致变色的材料。如果电致变色层和对电极层两者均采用电致变色材料，那么它们其中一个应为阴极上色材料，而另一个应为阳极上色材料。例如，电致变色层可以采用阴极上色材料，而对电极层可以采用阳极上色材料。在电致变色层是氧化钨，而对电极层是镍钨氧化物时也是这种情况。
传导层通常包括透明传导材料，诸如金属氧化物、合金氧化物及其掺杂型式，并且通常被称为“TCO”层，因为它们由透明传导氧化物制成。然而，一般而言，透明层可以由可与装置堆叠相容的任何透明的导电材料制成。一些玻璃衬底具备薄的透明的传导氧化物层诸如氟化氧化锡(有时被称为“FTO”)。
装置700意在用于说明性目的，以便理解本文描述的实施方案的上下文。本文描述的方法和设备用于识别和减少电致变色装置中的缺陷，而不管电致变色装置的结构布置如何。
在正常操作期间，电致变色装置诸如装置700在清透状态与着色状态之间可逆地循环。如图7A所描绘，在清透状态下，电势施加在电致变色堆叠714的整个电极(透明导体层704和712)上以使堆叠中可用的离子(例如，锂离子)主要驻留在对电极710内。如果电致变色层706含有阴极上色材料，那么装置处于清透状态。在某些电致变色装置中，当加载有可用离子时，对电极层710可以被视作为是离子存储层。
参考图7B，当电致变色堆叠上的电势反转时，离子传输穿过离子传导层708到达电致变色层706并且使得材料进入着色状态。再次，这假设电致变色装置中的任选地可逆的材料是阴极上色型电致变色材料。在某些实施方案中，对电极材料中离子的耗尽会引起所述对电极材料同样如所描绘般上色。换言之，对电极材料是阳极上色型电致变色材料。因此，层706和710组合来减少透射穿过所述堆叠的光的量。当向装置700施加反向电压时，离子从电致变色层706行进穿过离子传导层708而回到对电极层710中。结果，装置清透。
以下美国专利申请中呈现了电致变色装置的一些相关实例，每个专利申请以引用的方式整体并入：于2009年12月22日提交的美国专利申请号12/645,111；于2010年4月30日提交的美国专利申请号12/772,055；于2009年12月22日提交的美国专利申请号12/645,159；于2010年6月11日提交的美国专利申请号12/814,279；于2012年5月2日提交的美国专利申请号13/462,725；以及于2013年2月8号提交的美国专利申请号13/763,505。
电致变色装置诸如针对图7A和图7B描述的那些用于例如电致变色窗中。例如，衬底702可以是在上面制作电致变色装置的建筑玻璃。建筑玻璃是用作建筑物材料的玻璃。建筑玻璃通常用在商业建筑物中，但是也可以用在住宅建筑物中，并且通常(但不一定)将室内环境与室外环境分隔开来。在某些实施方案中，建筑玻璃是至少20英寸乘以20英寸，并且可以是更大的，例如，大到约72英寸乘以120英寸。
在一些实施方案中，电致变色玻璃整合到绝缘玻璃单元(IGU)中。绝缘玻璃单元包括组装成一个单元的多个玻璃窗格，其意图通常是最大化由所述单元形成的空间中含有的气体的隔热特性，同时在整个单元中提供清晰的视觉。并入有电致变色玻璃的绝缘玻璃单元与本领域中当前已知的绝缘玻璃单元类似，只是用于将电致变色玻璃连接至电压源的电气端子除外。
光学转变驱动逻辑可以以许多不同的控制器配置来实现并且与其他控制逻辑耦接。在下面的专利申请中提供了合适的控制器设计和操作的各种实例，这些专利申请各自全文以引用方式并入本文：2011年3月16日提交的美国专利申请号13/049,623；2011年3月16日提交的美国专利申请号13/049,756；2011年3月16日提交的美国专利号8,213,074；2012年4月17日提交的美国专利申请号13/449,235；2012年4月17日提交的美国专利申请号13/449,248；2012年4月17日提交的美国专利申请号13/449,251；2011年12月14日提交的美国专利申请号13/326,168；2012年11月20日提交的美国专利申请号13/682,618；以及2013年2月21日提交的美国专利申请号13/772,969。以下描述和相关联附图(图8和图9)呈现适合于实施本文所描述的驱动分布的某些非限制性控制器设计选项。
图8示出IGU 102的实施方案的横截面轴测图，所述IGU 102包括两个窗格或窗片216和控制器250。在各种实施方案中，IGU 102可包括一个、两个或更多个基本上透明的(例如，在零施加电压下)窗片216以及支撑窗片216的框架218。例如，图9中所示的IGU 102被配置为双窗格窗。窗片216中的一个或多个本身可以是具有两层、三层或更多层或窗片(例如，类似于汽车挡风玻璃的抗震裂玻璃)的层状结构。在IGU 102中，窗片216中的至少一个包括设置在其内表面222或外表面224中的至少一个上的电致变色装置或堆叠220：例如，外窗片216的内表面222。
在多窗格配置中，每相邻组窗片216可具有设置在其间的内部体积226。一般来说，窗片216和IGU 102中的每一个总体上是矩形并且形成长方体。然而，在其他实施方案中，可能需要其他形状(例如，圆形、椭圆形、三角形、曲线型、凸形、凹形)。在一些实施方案中，窗片116之间的体积226被抽空。在一些实施方案中，IGU 102是气密密封的。另外，体积226可由一种或多种气体填充(至适当压力)，例如像氩(Ar)、氪(Kr)或氙(Xn)。用气体诸如Ar、Kr或Xn填充体积226可减小通过IGU 102的热传导，因为这些气体具有低热导率。后两种气体由于其增重也可赋予改进的隔音。
在一些实施方案中，框架218由一个或多个件构造。例如，框架218可由一种或多种材料诸如乙烯基、PVC、铝(Al)、钢或玻璃纤维构造。框架218还可包括或保持一个或多个泡沫或其他材料件，所述材料件与框架218结合工作以便使窗片216分开并且气密地密封窗片216之间的体积226。例如，在典型的IGU实现中，间隔物位于相邻窗片216之间并且结合可沉积在窗格间的粘合剂密封剂来与窗格形成气密密封。这被称为主密封，在所述主密封周围可制造次密封，通常具有另外的粘合剂密封剂。在一些此类实施方案中，框架218可以是支撑IGU构造的单独结构。
每个窗片216包括基本上透明或半透明衬底228。一般来说，衬底228具有第一(例如，内)表面222和与第一表面222相对的第二(例如，外)表面224。在一些实施方案中，衬底228可以是玻璃衬底。例如，衬底228可以是基于常规氧化硅(SOx)的玻璃衬底，诸如例如由大致75％二氧化硅(SiO2)加上Na2O、CaO以及若干轻微的添加剂组成的碱石灰玻璃或浮法玻璃。然而，具有合适的光学、电、热和机械性质的任何材料可用作衬底228。此类衬底也可包括例如其他玻璃材料、塑胶和热塑性材料(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)或镜面材料。如果衬底由例如玻璃形成，则衬底228可通过例如回火、加热或化学增强来增强。在其他实现中，衬底228没有被进一步增强，例如所述衬底未经回火。
在一些实施方案中，衬底228是针对住宅或商业窗应用来设定大小的玻璃窗格。这种玻璃窗格的大小可取决于住所或商业企业的特定需要而广泛地变化。在一些实施方案中，衬底228可由建筑玻璃形成。建筑玻璃通常用于商业建筑物中，但也可用于住宅建筑物中，且通常但不必将室内环境与室外环境分开。在某些实施方案中，适合的建筑玻璃衬底可以是至少约20英寸乘约20英寸，并且可以大得多，例如约80英寸乘约120英寸，或更大。建筑玻璃通常是至少约2毫米(mm)厚并且可以是6mm厚或更厚。当然，电致变色装置220可按比例缩放适用于小于或大于建筑玻璃的衬底228，包括以各自长度、宽度或厚度尺寸中的任一个或全部。在一些实施方案中，衬底228具有大致1mm至大致10mm范围内的厚度。在一些实施方案中，衬底228可以很薄且柔性，诸如Gorilla
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或WillowTM Glass，每一者可从Corning Inc.(Corning,New York)商购获得，这些玻璃可小于1mm厚，薄至0.3mm厚。
电致变色装置220设置在例如外窗格216(邻近外部环境的窗格)的衬底228的内表面222上。在一些其他实施方案中，诸如在较冷气候或IGU 102接收较大量直射日光(例如，垂直于电致变色装置220的表面)的应用中，将电致变色装置220设置在例如邻近内部环境的内窗格的内表面(作为体积226的边界的表面)上可以是有利的。在一些实施方案中，电致变色装置220包括第一传导层(CL)230(通常是透明的)、电致变色层(EC)232、离子传导层(IC)234、对电极层(CE)236和第二传导层(CL)238(通常是透明的)。同样，层230、232、234、236和238也统称为电致变色堆叠220。
电源240可操作来将电势(V施加)施加到装置并在电致变色堆叠220的厚度两端产生V有效，并且驱动电致变色装置220从例如清透或较浅状态(例如，透明、半透明性或半透明状态)转变到着色或较深状态(例如，着色、透明程度低或半透明程度低的状态)。在一些其他实施方案中，层230、232、234、236和238的次序可相对于衬底238反转或以其他方式重新排序或重新布置。
在一些实施方案中，第一传导层230和第二传导层238中的一者或两者由无机和固体材料形成。例如，第一传导层230以及第二传导层238可由数种不同材料制成，所述材料包括传导氧化物、薄金属涂层、传导金属氮化物以及复合导体、以及其他适合的材料。在一些实施方案中，传导层230和238至少在电致变色层232展现出电致变色的波长范围内是基本上透明的。透明传导氧化物包括金属氧化物和掺杂有一种或多种金属的金属氧化物。例如，适合用作第一或第二传导层230和238的金属氧化物和掺杂的金属氧化物可包括氧化铟、氧化铟锡(ITO)、掺杂氧化铟、氧化锡、掺杂氧化锡、氧化锌、氧化铝锌、掺杂氧化锌、氧化钌、掺杂氧化钌等。如上文所指示，第一传导层230和第二传导层238有时称为“透明传导氧化物”(TCO)层。
在一些实施方案中，商购衬底，诸如玻璃衬底，在购买时已经包含透明传导层涂层。在一些实施方案中，这种产品可共同用于衬底238和传导层230。此类玻璃衬底的实例包括由Pilkington(Toledo,Ohio)以商标TEC GlassTM和由PPG Industries(Pittsburgh,Pennsylvania)以商标SUNGATETM300及SUNGATETM500出售的涂布有传导层的玻璃。确切地说，TEC GlassTM是例如涂布有氟化氧化锡传导层的玻璃。
在一些实施方案中，第一传导层230或第二传导层238可每个通过物理气相沉积过程(包括例如溅射)来沉积。在一些实施方案中，第一传导层230和第二传导层238可每个具有在约0.01μm至约1μm范围内的厚度。在一些实施方案中，大体上可希望第一传导层230和第二传导层238的厚度以及下文所述的其他层中的任一个或全部的厚度相对于给定层是各自均匀的；即，给定层的厚度是均匀的并且所述层的表面是光滑的并且基本上不含有缺点或其他离子阱。
第一传导层230和第二传导层238的主功能是在电致变色堆叠220的表面上将由电源240(诸如电压或电流源)提供的电势从所述堆叠的外表面区域扩展到所述堆叠的内表面区域。如所提及的，由于第一传导层230和第二传导层238的薄层电阻，施加到电致变色装置的电压经历从外部区域至内部区域的某一欧姆电势降。在所描绘的实施方案中，提供了母线242和244，其中母线242与传导层230接触并且母线244与传导层238接触，以提供电压或电流源240与传导层230和238之间的电连接。例如，母线242可与电源240的第一端子246(例如，正极)电耦接，同时母线244可与电源240的第二端子248(例如，负极)电耦接。
在一些实施方案中，IGU 102包括插件部件250。在一些实施方案中，插件部件250包括第一电输入端252(例如，插销、插座或其他电连接器或导体)，所述第一电输入端252通过例如一条或多条线或其他电连接件、部件或装置来与电源端子246电耦接。类似地，插件部件250可包括第二电输入端254，所述第二电输入端254通过例如一条或多条线或其他电连接件、部件或装置来与电源端子248电耦接。在一些实施方案中，第一电输入端252可与母线242电耦接，并且由此与第一传导层230电耦接，同时第二电输入端254可与母线244耦接，并且由此与第二传导层238耦接。传导层230和238也可利用其他常规手段以及根据下文关于窗控制器所述的其他手段来连接到电源240。例如，如下文参考图9所述，第一电输入端252可连接到第一电源线，同时第二电输入端254可连接到第二电源线。另外，在一些实施方案中，第三电输入端256可耦接到装置、系统或建筑物地面。此外，在一些实施方案中，第四和第五电输入端/输出端258和260分别可用于在例如窗控制器或微控制器与网络控制器之间通信。
在一些实施方案中，电输入端252和电输入端254接收、携载或传送互补的功率信号。在一些实施方案中，电输入端252和其互补电输入端254可分别直接连接到母线242和244，并且在另一侧上连接到提供可变DC电压(例如，符号和量值)的外部电源。外部电源可以是窗控制器(参见图9的元件114)本身，或从建筑物传送到窗控制器或以其他方式耦接到电输入端252和254的电力。在这种实施方案中，通过电输入端/输出端258和260传送的电信号可以直接连接到存储器装置，从而允许在窗控制器与存储器装置之间的通信。此外，在这种实施方案中，输入到电输入端256的电信号可以从内部(在IGU 102内)连接或耦接到任一电输入端252或254或母线242或244，如此允许远程测量(感测)那些元件中的一个或多个的电势。这可允许窗控制器补偿在连接线上从窗控制器到电致变色装置220的电压降。
在一些实施方案中，窗控制器可立即附接(例如，在IGU 102外部但不可由用户分离)或整合在IGU 102内。例如，命名Brown等人为发明人、标题为“ONBOARD CONTROLLER FORMULTISTATE WINDOWS”并且在2011年3月16日提交的美国专利申请序列号13/049,750(代理人案卷号SLDMP008)详细描述“板载”控制器的各种实施方案，所述申请以引用方式并入本文。在这种实施方案中，电输入端252可连接到外部DC电源的正输出端。类似地，电输入端254可连接到DC电源的负输出端。如下文所述，然而，电输入端252和254或者可连接到外部低压AC电源(例如，HVAC工业常用的典型的24V AC变压器)的输出端。在这种实施方案中，电输入端/输出端258和260可连接到窗控制器与网络控制器之间的通信总线。在这个实施方案中，电输入端/输出端256可最终与系统的接地端(例如，保护接地或欧洲标准的PE)连接(例如，在电源处)。
尽管施加电压可被提供为DC电压，但在一些实施方案中，实际上由外部电源供应的电压是AC电压信号。在一些其他实施方案中，将供应的电压信号转换成脉宽调制电压信号。然而，实际“看见”或施加到母线242和244的电压是有效DC电压。通常，施加在端子246和248处的电压振荡在约1Hz至1MHz的范围内，并且在特定实施方案中为约100kHz。在各种实施方案中，振荡具有用于变深(例如，着色)和变浅(例如，清透)时段部分的不对称驻留时间。例如，在一些实施方案中，从第一较不透明状态转变到第二较透明状态比反转需要更多时间；所述反转即，从第二较透明状态转变到第一较不透明状态。如下文将描述，控制器可被设计或配置来施加满足这些要求的驱动电压。
振荡的施加电压控制允许电致变色装置220在一个或多个状态操作并且在所述一个或多个状态之间转变，而无需对电致变色装置堆叠220或转变时间进行任何必要的修改。相反，窗控制器可被配置或设计来提供具有适当波形的振荡驱动电压，这将此类因素如频率、占空比、平均电压、振幅、以及其他可能适合或适当的因素考虑在内。另外，此控制水平准许转变到两个结束状态之间的完全光学状态范围内的任何状态。例如，经适当配置的控制器可提供可调谐至结束状态(例如，不透明和清透结束状态)之间的任何值的连续透射率(％T)范围。
为使用振荡驱动电压将装置驱动至中间状态，控制器可简单地施加适当中间电压。然而，可存在达到中间光学状态的更有效方式。这部分上是因为可施加高驱动电压以达到结束状态、但传统上不施加高驱动电压以达到中间状态。一种用于增加电致变色装置220达到期望的中间状态的速率的技术是首先施加适合于完全转变(到结束状态)的高电压脉冲并且随后退回至振荡中间状态的电压(刚刚描述)。换句话说，可采用针对期望最终状态选择的量值和持续时间的初始低频率单个脉冲(相比于用以维持中间状态的频率是低的)来使转变加速。在此初始脉冲之后，可采用较高频率电压振荡以使中间状态持续如期望那么长。
在一些实施方案中，每个IGU 102包括“可插入”或容易从IGU 102移除(例如，以便于维护、制造或替换)的部件250。在一些特定实施方案中，每个插件部件250本身包括窗控制器。即，在一些此类实施方案中，每个电致变色装置220通过位于插件部件250内的其本身各自的局部窗控制器来控制。在一些其他实施方案中，窗控制器与框架218的在次密封区域中的玻璃窗格之间或在体积226内的另一个部分整合。在一些其他实施方案中，窗控制器可位于IGU 102外部。在各种实施方案中，每个窗控制器可通过一个或多个有线(例如，以太网)网络或无线(例如，WiFi)网络例如通过有线(例如，以太网)接口263或无线(WiFi)接口265来与其控制并驱动的IGU 102通信，以及通信至其他窗控制器、网络控制器、BMS、或其他服务器、系统、或装置(例如，传感器)。参见图9。具有以太网或Wifi能力的实施方案也非常适用于住宅和其他较小规模的非商业应用。另外，所述通信可以是直接或间接的，例如，通过主控制器(诸如网络控制器112)与IGU 102之间的中间节点。
图9描绘窗控制器114，所述窗控制器114可被部署作为例如部件250。在一些实施方案中，窗控制器114通过通信总线262与网络控制器通信。例如，可根据控制器局域网络(CAN)车辆总线标准来设计通信总线262。在此类实施方案中，第一电输入端252可连接到第一电源线264，同时第二电输入端254可连接到第二电源线266。在一些实施方案中，如上所述，通过电源线264和266发送的功率信号是互补的；即，其共同表示差分信号(例如，差分电压信号)。在一些实施方案中，线268耦接到系统或建筑物地面(例如，接地)。在此类实施方案中，根据CANopen通信协议或其他适合的开放、私有或覆盖通信协议，通过CAN总线262的通信(例如，在微控制器274与网络控制器112之间)可沿分别传送通过电输入端/输出端258和260的第一通信线270和第二通信线272进行。在一些实施方案中，通过通信线270和272发送的通信信号是互补的；即，其共同表示差分信号(例如，差分电压信号)。
在一些实施方案中，部件250将CAN通信总线262耦接到窗控制器114中，并且在特定实施方案中耦接到微控制器274中。在一些此类实施方案中，微控制器274也被配置来实现CANopen通信协议。微控制器274也被设计或配置(例如，被编程)来结合脉宽调制放大器或脉宽调制器(PWM)276、智能逻辑278以及信号调节器280来实现一个或多个驱动控制算法。在一些实施方案中，微控制器274被配置来生成例如为电压信号形式的命令信号V命令，随后将所述命令信号传送到PWM 276。PWM 276又基于V命令生成脉宽调制功率信号，包括第一(例如，正)分量VPW1和第二(例如，负)分量VPW2。随后通过例如接口288将功率信号VPW1和VPW2传送到IGU 102，或更具体地说，传送到母线242和244以便引起电致变色装置220中的期望的光学转变。在一些实施方案中，PWM 276被配置来修改脉宽调制信号的占空比，使得信号VPW1和VPW2中脉冲的持续时间不相等：例如，PWM 276脉冲VPW1具有第一60％占空比，并且脉冲VPW2具有第二40％占空比。第一占空比的持续时间和第二占空比的持续时间共同表示每个电力循环的持续时间tPWM。在一些实施方案中，PWM 276可另外地或替代地修改信号脉冲VPW1和VPW2的量值。
在一些实施方案中，微控制器274被配置来基于一个或多个因素或信号生成V命令，所述一个或多个因素或信号例如像通过CAN总线262接收的信号中的任一个以及分别由PWM276生成的电压或电流反馈信号VFB和IFB。在一些实施方案中，微控制器274基于反馈信号IFB或VFB分别确定电致变色装置220中的电流或电压电平，并且根据影响功率信号VPW1和VPW2的相对脉冲持续时间(例如，第一占空比和第二占空比的相对持续时间)或振幅的变化的一个或多个规则或算法来调整V命令，从而产生如上所述的电压分布。另外地或替代地，微控制器274也可响应于从智能逻辑278或信号调节器280接收的信号来调整V命令。例如，响应于来自一个或多个联网或未联网装置或传感器(例如像外部光电传感器或光电检测器282、内部光电传感器或光电检测器284、热或温度传感器286)的反馈或着色命令信号VTC，可通过信号调节器280生成调节信号VCON。例如，于2012年4月17日提交且先前以引用方式并入的美国专利申请序列号13/449,235中还描述了信号调节器280和VCON的另外的实施方案。
在某些实施方案中，VTC可以是介于0V与10V之间的模拟电压信号，所述模拟电压信号可由用户(诸如居住者或工作者)使用或调整以便动态地调整IGU 102的着色(例如，用户可使用建筑物104的房间或区中的类似于恒温器的控件来微调或修改房间或区中的IGU102的着色)，进而将动态用户输入引入在微控制器274内确定V命令的逻辑中。例如，当以0至2.5V范围设置时，VTC可用来引起至5％T状态的转变，而当以2.51V至5V范围设置时，VTC可用来引起至20％T状态的转变，并且对于诸如5.1V至7.5V和7.51V至10V的其他范围来说是类似的，以及其他范围和电压实例。在一些实施方案中，信号调节器280通过通信总线或接口290来接收以上提及的信号或其他信号。在一些实施方案中，PWM 276还基于从智能逻辑278接收的信号V智能来生成V命令。在一些实施方案中，智能逻辑278通过例如像集成电路间(I2C)多主机串行单端计算机总线的通信总线传输V智能。在一些其他实施方案中，智能逻辑278通过1-WIRE装置通信总线系统协议(Texas的Dallas的Dallas半导体公司)与存储器装置292通信。
在一些实施方案中，微控制器274包括处理器、芯片、卡或板、或这些的组合，其包括用于执行一个或多个控制功能的逻辑。微控制器274的电力和通信功能可组合于单个芯片中，例如，可编程逻辑装置(PLD)芯片、或现场可编程门阵列(FPGA)或类似逻辑。这类集成电路可以将逻辑、控制和功率功能组合在单一可编程芯片中。在一个实施方案中，在一个窗格216(例如，在相对表面上)具有两个电致变色装置220的情况下或在IGU 102包括每个包括电致变色装置220的两个或更多个窗格216的情况下，所述逻辑可被配置来控制两个电致变色装置220中的每一个独立于另一个。然而，在一个实施方案中，以协同方式来控制所述两个电致变色装置220中的每一个的功能，例如，使得每一装置受控制以便补充另一装置。例如，可通过单独电致变色装置220中的每一个的状态的组合来控制光透射的期望水平、热绝缘效应或其他性质。例如，可将一个电致变色装置置于着色状态中，而另一个(例如)通过装置的透明电极用于电阻性加热。在另一实例中，两个电致变色装置的光学状态被控制使得经组合透射率为期望结果。
一般来说，可以硬件和/或软件设计或配置用来控制电致变色装置转变的逻辑。换句话说，用于控制驱动电路的指令可被硬编码或提供为软件。可以说是通过“编程”来提供指令。这种编程应理解为包括任何形式的逻辑，包括数字信号处理器和被实现为硬件的具有特定算法的其他装置中的硬编码逻辑。编程也应理解为包括可以在通用处理器上执行的软件或固件指令。在一些实施方案中，用于控制施加到母线的电压的指令被存储在与控制器相关联的存储器装置上或通过网络来提供。适合的存储器装置的实例包括半导体存储器、磁存储器、光学存储器等。用于控制施加电压的计算机程序代码可以任何常规的计算机可读编程语言(诸如汇编语言、C、C++、Pascal、Fortran等)编写。编译目标代码或脚本被处理器执行来执行程序中所识别的任务。
如上所述，在一些实施方案中，微控制器274或窗控制器114大体上也可具有无线能力，诸如无线控制和供电能力。例如，可使用无线控制信号(诸如射频(RF)信号或红外线(IR)信号)以及无线通信协议(诸如WiFi(上文提及的)、蓝牙、Zigbee、EnOcean等)来将指令发送到微控制器274以及供微控制器274使用来将数据发送到例如其他窗控制器、网络控制器112或直接发送到BMS 110。在各种实施方案中，无线通信可用于编程或操作电致变色装置220、通常从电致变色装置220或IGU 102收集数据或接收输入、从传感器收集数据或接收输入以及使用窗控制器114作为其他无线通信的中继点中的至少一个。从IGU 102收集的数据还可包括计数数据，诸如已激活(循环)电致变色装置220的次数、随时间的推移电致变色装置220的效率、其他有用数据或性能度量。
窗控制器114还可具有无线供电能力。例如，窗控制器可具有一个或多个无线电力接收器，所述一个或多个无线电力接收器接收来自一个或多个无线电力传输器的传输；以及一个或多个无线电力传输器，所述一个或多个无线电力传输器传送电力传输，从而允许窗控制器114以无线方式接收电力并且将电力以无线方式分配到电致变色装置220。无线电力传输包括例如感应、谐振感应、RF电力传送、微波电力传送和激光电力传送。例如，命名Rozbicki为发明人、标题为“WIRELESS POWERED ELECTROCHROMIC WINDOWS”并且在2010年12月17日提交的美国专利申请序列号12/971,576[SLDMP003]详细描述无线供电能力的各种实施方案，所述申请以引用方式并入本文。
为了实现期望的光学转变，生成脉宽调制功率信号，使得正分量VPW1在电力循环的第一部分期间被供应到例如母线244，同时负分量VPW2在电力循环的第二部分期间被供应到例如母线242。
在一些情况下，取决于脉宽调制信号的频率(或持续时间的反比例)，这可导致母线244基本上以VPW1的量值的一部分浮动，所述部分由第一占空比的持续时间与电力循环的总持续时间tPWM的比率给出。类似地，这可导致母线242基本上以VPW2的量值的一部分浮动，所述部分由第二占空比的持续时间与电力循环的总持续时间tPWM的比率给出。以此方式，在一些实施方案中，脉宽调制信号分量VPW1和VPW2的量值之间的差值是端子246和248的两端(并且因此是电致变色装置220两端)的有效DC电压的两倍。换言之，在一些实施方案中，施加到母线244的VPW1的一部分(由第一占空比的相对持续时间确定)与施加到母线242的VPW2的一部分(由第二占空比的相对持续时间确定)之间的差值是施加到电致变色装置220的有效DC电压V有效。通过负载-电致变色装置220-的电流I有效大致等于有效电压V有效除以负载的有效电阻(由电阻器316表示)或阻抗。
本领域一般技术人员也将理解，本说明书可适用于包括固定电压(固定DC)、固定极性(时变DC)或反转极性(具有DC偏压的AC、MF、RF功率等)的各种类型的驱动机构。
控制器可被配置来监测来自光学可切换装置的电压和/或电流。在一些实施方案中，控制器被配置来通过测量驱动电路中的已知电阻器两端的电压来计算电流。可以采用测量或计算电流的其他模式。这些模式可以是数字或模拟的。
其它实施方案
尽管已经以某种详细程度描述前述实施方案以促进理解，但应将所描述实施方案认为是说明性的而非限制性的。对于本领域普通技术人员而言将明显的是，可以在随附权利要求书的范围内实施某些改变和修改。例如，尽管已经参考具有平面母线的电致变色装置描述了驱动分布，但它们适用于任何母线取向，其中相反极性的母线分开足够大的距离以导致透明导体层中从一条母线到另一条母线发生显著的欧姆电压降。此外，虽然已经参照电致变色装置描述了驱动分布，但它们可以应用于具有相反极性的母线设置在装置的相对侧的其他装置。

Claims (50)

1.一种控制光学可切换装置的第一光学转变和第二光学转变的方法，所述方法包括：
(a)接收经历从起始光学状态到第一结束光学状态的所述第一光学转变的命令；
(b)向所述光学可切换装置的母线施加第一驱动参数并在第一持续时间内驱动所述第一光学转变；以及
(c)在所述光学可切换装置达到所述第一结束光学状态之前：
(i)接收经历到第二结束光学状态的所述第二光学转变的第二命令，以及
(ii)向所述光学可切换装置的所述母线施加第二驱动参数并在第二持续时间内驱动所述第二光学转变，其中所述第二驱动参数不同于所述第一驱动参数，其中至少部分地基于所述第二结束光学状态和在向着所述第一结束光学状态的所述第一光学转变期间输送到所述光学可切换装置的电荷量来确定所述第二驱动参数，并且其中控制所述第二光学转变而无需考虑所述光学可切换装置的开路电压。
2.如权利要求1所述的方法，其进一步包括监测在到所述第二结束光学状态的所述第二光学转变期间输送到所述光学可切换装置的电荷量，并且至少部分地基于在到所述第二结束光学状态的所述第二光学转变期间输送到所述光学可切换装置的所述电荷量而停止向所述光学可切换装置的母线施加所述第二驱动参数。
3.如权利要求1所述的方法，其中(c)(ii)包括：
在(i)之后，确定在向着所述第一结束光学状态的所述第一光学转变期间输送到所述光学可切换装置的所述电荷量，
确定适于致使所述光学可切换装置从所述起始光学状态切换到所述第二结束光学状态的目标电荷计数，
监测在到所述第二结束光学状态的所述第二光学转变期间输送到所述光学可切换装置的电荷量，以及
向所述光学可切换装置的所述母线施加所述第二驱动参数，直到在所述第一光学转变和所述第二光学转变期间输送到所述装置的净电荷量达到所述目标电荷计数。
4.如权利要求1所述的方法，其中(c)(ii)包括：
当在(c)(i)中接收到所述第二命令时，至少部分地基于在向着所述第一结束光学状态的所述第一光学转变期间输送到所述光学可切换装置的所述电荷量来确定或估计所述光学可切换装置的瞬时光学状态，
确定适于致使所述光学可切换装置从其瞬时光学状态切换到所述第二结束光学状态的目标电荷计数，
监测在到所述第二结束光学状态的所述第二光学转变期间输送到所述光学可切换装置的电荷量，以及
向所述光学可切换装置的所述母线施加所述第二驱动参数，直到在所述第二光学转变期间输送到所述光学可切换装置的所述电荷量达到所述目标电荷计数。
5.如权利要求1所述的方法，其中(b)中的驱动所述第一光学转变包括：
向所述光学可切换装置的所述母线施加所述第一驱动参数，
确定适于将所述光学可切换装置从所述起始光学状态切换到所述第一结束光学状态的目标开路电压，以及确定适于将所述光学可切换装置从所述起始光学状态切换到所述第一结束光学状态的目标电荷计数，
周期性地确定所述光学可切换装置的所述母线之间的开路电压，以及周期性地确定在向着所述第一结束光学状态的所述第一转变期间输送到所述光学可切换装置的所述电荷量，以及
周期性地比较所述确定的开路电压与目标开路电压，以及周期性地比较在向着所述第一结束光学状态的所述第一转变期间输送到所述光学可切换装置的所述电荷量与所述目标电荷计数。
6.如权利要求1所述的方法，其进一步包括：
(d)在所述光学可切换装置达到所述第二结束光学状态之前：
(i)接收经历到第三结束光学状态的第三光学转变的第三命令，以及
(ii)向所述光学可切换装置的所述母线施加第三驱动参数并在第三持续时间内驱动所述第三光学转变，其中所述第三驱动参数不同于所述第二驱动参数，其中至少部分地基于所述第三结束光学状态和在向着所述第一结束光学状态的所述第一光学转变期间与在向着所述第二结束光学状态的所述第二光学转变期间输送到所述光学可切换装置的电荷量来确定所述第三驱动参数，并且其中控制所述第三光学转变而无需考虑所述光学可切换装置的开路电压。
7.一种用于控制光学可切换装置的第一光学转变和第二光学转变的设备，所述设备包括：
处理器，所述处理器被配置成：
(a)接收经历从起始光学状态到第一结束光学状态的所述第一光学转变的命令；
(b)向所述光学可切换装置的母线施加第一驱动参数并在第一持续时间内驱动所述第一光学转变；以及
(c)在所述光学可切换装置达到所述第一结束光学状态之前：
(i)接收经历到第二结束光学状态的所述第二光学转变的第二命令，以及
(ii)向所述光学可切换装置的所述母线施加第二驱动参数并在第二持续时间内驱动所述第二光学转变，其中所述第二驱动参数不同于所述第一驱动参数，其中至少部分地基于所述第二结束光学状态和在向着所述第一结束光学状态的所述第一光学转变期间输送到所述光学可切换装置的电荷量来确定所述第二驱动参数，并且其中所述处理器被配置成控制所述第二光学转变而无需考虑所述光学可切换装置的开路电压。
8.如权利要求7所述的设备，其中所述处理器被进一步配置成监测在到所述第二结束光学状态的所述第二光学转变期间输送到所述光学可切换装置的电荷量，并且至少部分地基于在到所述第二结束光学状态的所述第二光学转变期间输送到所述光学可切换装置的所述电荷量而停止向所述光学可切换装置的母线施加所述第二驱动参数。
9.如权利要求7所述的设备，其中(c)(ii)包括：
在(i)之后，确定在向着所述第一结束光学状态的所述第一光学转变期间输送到所述光学可切换装置的所述电荷量，
确定适于致使所述光学可切换装置从所述起始光学状态切换到所述第二结束光学状态的目标电荷计数，
监测在到所述第二结束光学状态的所述第二光学转变期间输送到所述光学可切换装置的电荷量，以及
向所述光学可切换装置的所述母线施加所述第二驱动参数，直到在所述第一光学转变和所述第二光学转变期间输送到所述装置的净电荷量达到所述目标电荷计数。
10.如权利要求7所述的设备，其中(c)(ii)包括：
当在(c)(i)中接收到所述第二命令时，至少部分地基于在向着所述第一结束光学状态的所述第一光学转变期间输送到所述光学可切换装置的所述电荷量来确定或估计所述光学可切换装置的瞬时光学状态，
确定适于致使所述光学可切换装置从其瞬时光学状态切换到所述第二结束光学状态的目标电荷计数，
监测在到所述第二结束光学状态的所述第二光学转变期间输送到所述光学可切换装置的电荷量，以及
向所述光学可切换装置的所述母线施加所述第二驱动参数，直到在所述第二光学转变期间输送到所述光学可切换装置的所述电荷量达到所述目标电荷计数。
11.如权利要求7所述的设备，其中(b)中的驱动所述第一光学转变包括：
向所述光学可切换装置的所述母线施加所述第一驱动参数，
确定适于将所述光学可切换装置从所述起始光学状态切换到所述第一结束光学状态的目标开路电压，以及确定适于将所述光学可切换装置从所述起始光学状态切换到所述第一结束光学状态的目标电荷计数，
周期性地确定所述光学可切换装置的所述母线之间的开路电压，以及周期性地或连续地确定在向着所述第一结束光学状态的所述第一转变期间输送到所述光学可切换装置的所述电荷量，以及
周期性地比较所述确定的开路电压与目标开路电压，以及周期性地比较在向着所述第一结束光学状态的所述第一转变期间输送到所述光学可切换装置的所述电荷量与所述目标电荷计数。
12.如权利要求7所述的设备，其中所述处理器被配置成在所述光学可切换装置达到所述第二结束光学状态之前接收经历另外的光学转变的另外的命令，并且向所述光学可切换装置的母线施加另外的驱动参数，其中至少部分地基于所述另外的光学转变的目标结束光学状态和在所述光学可切换装置从其起始光学状态转变的时间与所述另外的光学转变开始的时间之间输送到所述光学可切换装置的电荷量来确定所述另外的驱动参数，其中所述处理器被配置成控制所述另外的光学转变而无需考虑所述光学可切换装置的所述开路电压。
13.一种用于控制光学可切换装置中的光学转变的方法，所述方法包括：
(a)接收命令以经历从第一开始光学状态到第一结束光学状态的第一光学转变；
(b)通过以下方式控制所述第一光学转变：
(i)在第一持续时间内向所述光学可切换装置的母线施加第一驱动参数以从所述第一起始光学状态转变到所述第一结束光学状态，
(ii)在所述第一光学转变完成之前，周期性地确定所述光学可切换装置的所述母线之间的开路电压，以及周期性地确定在所述第一光学转变期间递送到所述光学可切换装置的电荷量，
(iii)比较所述开路电压与用于所述第一光学转变的目标开路电压，以及比较在所述第一光学转变期间递送到所述光学可切换装置的所述电荷量与用于所述第一光学转变的目标电荷计数，以及
(iv)当(1)所述开路电压达到用于所述第一光学转变的所述目标开路电压，以及(2)在所述第一光学转变期间递送到所述光学可切换装置的所述电荷量达到用于所述第一光学转变的所述目标电荷计数时，停止向所述光学可切换装置的所述母线施加所述第一驱动参数，
其中，所述第一光学转变发生而没有接收到中断命令；以及
(c)接收第二命令以经历从第二开始光学状态到第二结束光学状态的第二光学转变；
(d)向所述光学可切换装置的所述母线施加第二驱动参数并在第二持续时间内驱动所述第二光学转变；
(e)在所述第二光学转变完成前，接收中断命令以经历到第三结束光学状态的第三光学转变；和
(f)向所述光学可切换装置的所述母线施加第三驱动参数并在第三持续时间内驱动所述第三光学转变，
其中所述第三驱动参数不同于所述第二驱动参数，
其中至少部分地基于所述第三结束光学状态和在向着所述第二结束光学状态的所述第二光学转变期间递送到所述光学可切换装置的电荷量来确定所述第三驱动参数，并且
其中控制所述第三光学转变而不考虑所述光学可切换装置的开路电压。
14.根据权利要求13所述的方法，其中通过以下方式来控制所述第三光学转变：
周期性地确定在所述第三光学转变期间递送到所述光学可切换装置的电荷量，
将在所述第三光学转变期间递送到所述光学可切换装置的所述电荷量与用于所述第三光学转变的目标电荷数进行比较，以及
当所述第三光学转变期间递送到所述光学可切换装置的所述电荷量达到用于所述第三光学转变的目标电荷数时，停止向所述光学可切换装置的所述母线施加所述第三驱动参数。
15.一种用于控制光学可切换装置中的光学转变的设备，所述设备包括：
处理器，所述处理器被配置成：
(a)测量所述光学可切换装置的开路电压，并基于所述开路电压确定所述光学可切换装置的着色状态；
(b)响应于第一命令，通过以下步骤控制从第一起始光学状态到第一结束光学状态的第一光学转变：
(i)在第一持续时间内向所述光学可切换装置的母线施加第一驱动参数以从所述第一起始光学状态转变到所述第一结束光学状态，
(ii)在所述第一光学转变完成之前，周期性地确定所述光学可切换装置的所述母线之间的开路电压，以及周期性地确定在所述第一光学转变期间输送到所述光学可切换装置的电荷量，
(iii)比较所述开路电压与针对所述第一光学转变的目标开路电压，以及比较在所述第一光学转变期间输送到所述光学可切换装置的所述电荷量与针对所述第一光学转变的目标电荷计数，以及
(iv)当(1)所述开路电压达到针对所述第一光学转变的所述目标开路电压，以及(2)在所述第一光学转变期间输送到所述光学可切换装置的所述电荷量达到针对所述第一光学转变的所述目标电荷计数时，停止向所述光学可切换装置的所述母线施加所述第一驱动参数，
所述第一光学转变发生而没有接收到中断命令；以及
(c)通过以下步骤控制第二光学转变和第三光学转变，所述第三光学转变在所述第二光学转变完成之前开始：
(i)接收经历从第二起始光学状态到第二结束光学状态的所述第二光学转变的第二命令；
(ii)向所述光学可切换装置的母线施加第二驱动参数并在第二持续时间内驱动所述第二光学转变；以及
(iii)在所述光学可切换装置达到所述第二结束光学状态之前：
(1)接收经历到第三结束光学状态的所述第三光学转变的第三命令，以及
(2)向所述光学可切换装置的所述母线施加第三驱动参数并在第三持续时间内驱动所述第三光学转变，其中所述第三驱动参数不同于所述第二驱动参数，其中至少部分地基于所述第三结束光学状态和在向着所述第二结束光学状态的所述第二光学转变期间输送到所述光学可切换装置的电荷量来确定所述第三驱动参数，并且其中控制所述第三光学转变而无需考虑所述光学可切换装置的开路电压。
16.根据权利要求15所述的设备，其中所述处理器经配置以通过以下方式控制所述第三光学转变：
周期性地确定在所述第三光学转变期间递送到所述光学可切换装置的电荷量，
将在所述第三光学转变期间递送到所述光学可切换装置的所述电荷量与用于所述第三光学转变的目标电荷数进行比较，以及
当所述第三光学转变期间递送到所述光学可切换装置的所述电荷量达到所述第三光学转变的目标电荷数时，停止向所述光学可切换装置的所述母线施加所述第三驱动参数。
17.一种控制光学可切换装置的第一光学转变及第二光学转变的方法，所述方法包括：
(a)接收第一命令以经历从起始光学状态至第一结束光学状态的所述第一光学转变，及向所述光学可切换装置施加第一驱动参数以驱动所述第一光学转变；以及
(b)在所述光学可切换装置到达所述第一结束光学状态之前，接收第二命令以经历到第二结束光学状态的所述第二光学转变，及向所述光学可切换装置施加第二驱动参数以驱动所述第二光学转变；
其中基于来自所述光学可切换装置的不同类型的反馈而控制所述第一光学转变及所述第二光学转变。
18.根据权利要求17所述的方法，其中至少部分地基于所述光学可切换装置的开路电压而控制所述第一光学转变，且其中控制所述第二光学转变而不考虑所述光学可切换装置的所述开路电压。
19.根据权利要求18所述的方法，其进一步包括监测在到所述第二结束光学状态的所述第二光学转变期间递送到所述光学可切换装置的电荷量，且至少部分地基于在到所述第二结束光学状态的所述第二光学转变期间递送到所述光学可切换装置的所述电荷量而停止向所述光学可切换装置施加所述第二驱动参数。
20.根据权利要求19所述的方法，其进一步包括监测在到所述第一结束光学状态的所述第一光学转变期间递送到所述光学可切换装置的电荷量，其中基于下列两者而停止向所述光学可切换装置施加所述第二驱动参数：(i)在到所述第一结束光学状态的所述第一光学转变期间递送到所述光学可切换装置的所述电荷量及(ii)在到所述第二结束光学状态的所述第二光学转变期间递送到所述光学可切换装置的所述电荷量。
21.根据权利要求18所述的方法，其进一步包括确定适于使所述光学可切换装置从所述起始光学状态切换至所述第一结束光学状态的目标开路电压；周期性监测在所述第一光学转变期间所述光学可切换装置的所述开路电压；及周期性比较在所述第一光学转变期间所述光学可切换装置的所监测的开路电压与所述目标开路电压。
22.根据权利要求21所述的方法，其进一步包括确定适于使所述光学可切换装置从所述起始光学状态切换至所述第一结束光学状态的目标电荷计数；周期性监测在到所述第一结束光学状态的所述第一光学转变期间递送到所述光学可切换装置的电荷量；及周期性比较在到所述第一结束光学状态的所述第一光学转变期间递送到所述光学可切换装置的所监测的电荷量与所述目标电荷计数。
23.根据权利要求17所述的方法，其进一步包括：
(c)在所述光学可切换装置到达所述第二结束光学状态之前，接收第三命令以经历到第三结束光学状态的第三光学转变，及向所述光学可切换装置施加第三驱动参数且驱动所述第三光学转变，其中所述第三驱动参数不同于所述第二驱动参数，其中至少部分地基于所述第三结束光学状态及在到所述第一结束光学状态的所述第一光学转变期间及在到所述第二结束光学状态的所述第二光学转变期间递送到所述光学可切换装置的电荷量来确定所述第三驱动参数，且其中在不考虑所述光学可切换装置的开路电压的情况下控制所述第三光学转变。
24.一种用于控制光学可切换装置的第一光学转变及第二光学转变的设备，该设备包括：
处理器，其经配置以：
(a)接收第一命令以经历从起始光学状态到第一结束光学状态的所述第一光学转变，及向所述光学可切换装置施加第一驱动参数以驱动所述第一光学转变；以及
(b)在所述光学可切换装置到达所述第一结束光学状态之前，接收第二命令以经历到第二结束光学状态的所述第二光学转变，及向所述光学可切换装置施加第二驱动参数以驱动所述第二光学转变；
其中基于来自所述光学可切换装置的不同类型的反馈而控制所述第一光学转变及所述第二光学转变。
25.根据权利要求24所述的设备，其中所述处理器经配置以至少部分地基于所述光学可切换装置的开路电压而控制所述第一光学转变，且在不考虑所述光学可切换装置的所述开路电压的情况下控制所述第二光学转变。
26.根据权利要求25所述的设备，其中所述处理器进一步经配置以监测在到所述第二结束光学状态的所述第二光学转变期间递送到所述光学可切换装置的电荷量，且至少部分地基于在到所述第二结束光学状态的所述第二光学转变期间递送到所述光学可切换装置的所述电荷量而停止向所述光学可切换装置施加所述第二驱动参数。
27.根据权利要求26所述的设备，其中所述处理器进一步经配置以监测在到所述第一结束光学状态的所述第一光学转变期间递送到所述光学可切换装置的电荷量，且基于下列两者而停止向所述光学可切换装置施加所述第二驱动参数：(i)在到所述第一结束光学状态的所述第一光学转变期间递送到所述光学可切换装置的所述电荷量及(ii)在到所述第二结束光学状态的所述第二光学转变期间递送到所述光学可切换装置的所述电荷量。
28.根据权利要求25所述的设备，其中所述处理器进一步经配置以确定适于使所述光学可切换装置自所述起始光学状态切换至所述第一结束光学状态的目标开路电压；周期性监测在所述第一光学转变期间所述光学可切换装置的所述开路电压；及周期性比较在所述第一光学转变期间所述光学可切换装置的所监测的开路电压与所述目标开路电压。
29.根据权利要求28所述的设备，其中所述处理器进一步经配置以确定适于使所述光学可切换装置从所述起始光学状态切换至所述第一结束光学状态的目标电荷计数；周期性监测在到所述第一结束光学状态的所述第一光学转变期间递送到所述光学可切换装置的电荷量；及周期性比较在到所述第一结束光学状态的所述第一光学转变期间递送到所述光学可切换装置的所监测的电荷量与所述目标电荷计数。
30.根据权利要求24所述的设备，其中所述处理器进一步经配置以：
(c)在所述光学可切换装置到达所述第二结束光学状态之前，接收第三命令以经历到第三结束光学状态的第三光学转变，及向所述光学可切换装置施加第三驱动参数且驱动所述第三光学转变，其中所述第三驱动参数不同于所述第二驱动参数，其中至少部分地基于所述第三结束光学状态及在至所述第一结束光学状态的所述第一光学转变期间及在到所述第二结束光学状态的所述第二光学转变期间递送到所述光学可切换装置的电荷量来确定所述第三驱动参数，且其中在不考虑所述光学可切换装置的开路电压的情况下控制所述第三光学转变。
31.一种用于控制光学可切换装置中的光学转变的方法，所述方法包括：
当存在第一组条件时，根据第一模式控制所述光学转变；以及
当存在第二组条件时，根据第二模式控制所述光学转变。
32.根据权利要求31所述的方法，其中所述第一模式通过以下方式控制所述光学转变：
测量所述光学可切换装置的开路电压，并将所述开路电压与目标开路电压进行比较，
其中在所述第一模式中不考虑输送到所述光学可切换装置的电荷量。
33.根据权利要求32所述的方法，其中所述第一组条件包括未知的起始光学状态和已知的结束光学状态。
34.根据权利要求33所述的方法，其中，在功率损耗之后和/或刚接通之后，存在所述未知的起始光学状态。
35.根据权利要求32所述的方法，其中所述第二模式通过以下方式控制所述光学转变：
测量所述光学可切换装置的所述开路电压，并将所述开路电压与所述目标开路电压进行比较，以及
监测递送到所述光学可切换装置的电荷量，并将递送到所述光学可切换装置的所述电荷量与目标电荷计数进行比较。
36.根据权利要求35所述的方法，其中所述第二组条件包括已知的起始光学状态和已知的结束光学状态。
37.根据权利要求36所述的方法，其中所述第二组条件包括不间断的光学转变。
38.根据权利要求35所述的方法，其进一步包括：
当存在第三组条件时，根据第三模式控制所述光学转变。
39.根据权利要求38所述的方法，其中所述第三模式通过以下方式控制所述光学转变：
监测递送到所述光学可切换装置的电荷量，并将递送到所述光学可切换装置的所述电荷量与目标电荷计数进行比较，
其中，在所述第三模式中不考虑所述光学可切换装置的所述开路电压。
40.根据权利要求39所述的方法，其中所述第三组条件包括在先前正在进行的光学转变完成之前就开始的光学转变。
41.一种用于控制光学可切换装置上的光学转变的设备，所述设备包括：
处理器，其经配置以：
当存在第一组条件时，根据第一模式控制所述光学转变；以及
当存在第二组条件时，根据第二模式控制所述光学转变。
42.根据权利要求41所述的设备，其中所述第一模式通过以下方式控制所述光学转变：
测量所述光学可切换装置的开路电压，并将所述开路电压与目标开路电压进行比较，
其中在所述第一模式中不考虑输送到所述光学可切换装置的电荷量。
43.根据权利要求42所述的设备，其中所述第一组条件包括未知的起始光学状态和已知的结束光学状态。
44.根据权利要求43所述的设备，其中，在功率损耗之后和/或刚接通之后，存在所述未知的起始光学状态。
45.根据权利要求42所述的设备，其中所述第二模式通过以下方式控制所述光学转变：
测量所述光学可切换装置的所述开路电压，并将所述开路电压与所述目标开路电压进行比较，以及
监测递送到所述光学可切换装置的电荷量，并将递送到所述光学可切换装置的所述电荷量与目标电荷计数进行比较。
46.根据权利要求45所述的设备，其中所述第二组条件包括已知的起始光学状态和已知的结束光学状态。
47.根据权利要求46所述的设备，其中所述第二组条件包括不间断的光学转变。
48.根据权利要求45所述的设备，其进一步包括：
当存在第三组条件时，根据第三模式控制所述光学转变。
49.根据权利要求48所述的设备，其中所述第三模式通过以下方式控制所述光学转变：
监测递送到所述光学可切换装置的电荷量，并将递送到所述光学可切换装置的所述电荷量与目标电荷计数进行比较，
其中，在所述第三模式中不考虑所述光学可切换装置的所述开路电压。
50.根据权利要求49所述的设备，其中所述第三组条件包括在先前正在进行的光学转变完成之前就开始的光学转变。
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