CN116507787A - 用于控制两个或更多个基于液晶的可切换元件的状态的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出用于控制两个或更多个基于液晶的可切换元件(10)的状态的方法，其中可切换元件(10)配置为智能窗(2)和/或智能窗(2)的可切换子单元(4)。所述方法包括第一步骤a)，其中定义至少两个关键帧，其中每个关键帧包括定义可切换元件(10)的群组的预期状态的设定值。所述群组可以是一个或多个特定可切换元件(10)的选择或者所有可用的可切换元件(10)。在后续步骤b)中，基于定义的关键帧的至少一个运算显示帧，其中所述显示帧包括可切换元件(10)的群组的状态的设定值。在运算显示帧后，在该方法的后续步骤c)中，将可切换元件(10)的群组的各个可切换元件(10)的状态设定为如由运算的显示帧的设定值定义。其他方法涉及用于所述方法的主控制器(20)及实施所述方法的系统(1)。

Description

用于控制两个或更多个基于液晶的可切换元件的状态的系统 和方法

本发明涉及用于控制两个或更多个基于液晶的可切换元件的状态的方法，该可切换元件配置为智能窗和/或智能窗的可切换子单元。其他方面涉及搭配该方法使用的主控制器及实施该方法的系统。

可为基于液晶的智能窗允许借助于控制智能窗的状态的驱动信号来控制光穿过窗的透射。这样的智能窗在现有技术中是已知的。

R.Baetens等人的综述文章Properties,requirements and possibilities ofsmart windows for dynamic daylight and solar energy control in buildings:Astate-of-the-art review”,Solar Energy Materials&Solar Cells 94(2010)第87-105页描述可着色智能窗。智能窗可利用多种技术来调制光的透射率，例如基于电致变色的器件、液晶器件及电泳或悬浮颗粒器件。基于液晶的器件利用通过施加电场使得两个导电电极之间的液晶分子的取向变化，从而导致它们的透射率的变化。

基于液晶的器件通常按此顺序包括第一基板、可切换层及第二基板。可切换层包括至少一种液晶材料。两个基板涂布有透明电极以允许借助于电场控制可切换层。

在智能窗中，用于调制光的透射率的器件(在下文中称为可切换光学器件)通常层压至另一片或载体玻璃片或在两个其他基板或载体玻璃基板之间以用于保护可切换光学器件及机械刚度。在该层压工艺中，借助于热塑性中间层将玻璃片接合至可切换光学器件的基板。在层压工艺中，将中间层布置在一个或多个载体玻璃片与至少一个可切换光学器件之间。在通常涉及施加热和/或高压或减压的后续处理中，接合至少一个片、中间层及可切换光学器件。

智能窗可包括形成绝缘窗用玻璃单元的额外窗格。此外，智能窗可包括额外组件，例如用于机械安装可切换光学器件和/或其他窗格的框架。

智能窗或更具体地智能窗的至少一个可切换光学器件的状态是通过提供施加至可切换元件的电极的驱动信号来控制的。驱动信号的变化导致可切换光学器件的状态的变化。

智能窗可例如在建筑物的立面中布置成图案，或者单一智能窗可包含布置成图案的多个可独立切换的子单元。设定多个智能窗和/或多个可切换子单元的这样的布置中的各智能窗和/或各子单元的状态可能是繁琐的。因此，期望为使用者提供用于帮助使用者设定包括多个智能窗和/或可切换子单元的布置中的各智能窗和/或各可切换子单元的期望状态的系统及方法。

从WO2016010186A1已知一种可用作电子窗帘的智能窗。该智能窗包含可切换的聚合物分散液晶层，且该可切换层的透光状态可借助于使用电极施加的电场来控制。该智能窗具有用于控制窗的状态的被分割成条状或格子图案的分割电极。控制器用于响应于从可携式通信器件接收的信号而将电压提供至分割电极。该可携式通信器件可包含用于定义聚合物分散液晶面板的透射区域的触控屏幕。

DE102014220818公开了一种用于减少房间中来自阳光的眩光的系统及方法。该系统包括布置在窗用玻璃中的可着色面板，该可着色面板包括可彼此独立地着色的多个盒。系统进一步包括光学传感器，该光学传感器获取房间及存在于房间中的居住者的影像，且基于该获取的影像控制各个单元的着色，使得将阴影投射至居住者身上。系统实施互动程序，其中将投射阴影的变化指派给面板的相应单元。可将同步信号施加至面板以使系统的组件(特别是光学传感器及面板)同步，其中考虑到信号传输及在各个组件中的时间延迟。

现有技术中的已知的系统及方法无法在定义及启动包括多个可切换窗和/或多个可切换子单元的设施的复杂图案的任务方面帮助用户。

提出用于控制两个或更多个基于液晶的可切换元件的状态的方法，其中该可切换元件配置为智能窗和/或智能窗的可切换子单元。

该方法包括第一步骤a)，其中定义至少两个关键帧，其中各个关键帧包括定义可切换元件群组的预期状态的设定值。该群组可为一个或多个特定可切换元件的选择或者所有可用的可切换元件。

在后续步骤b)中，基于该定义的关键帧的至少一者运算显示帧，其中该显示帧包括可切换元件群组的状态的设定值。

在运算该显示帧后，在该方法的后续步骤c)中，将该可切换元件群组的各个可切换元件的状态设定为由该运算的显示帧的设定值定义。

可切换元件包括能够控制光的透射率的基于液晶的可切换光学器件。该基于液晶的可切换光学器件通常按此顺序包括第一基板、可切换层及第二基板。可切换层包括至少一种液晶介质。两个基板各自涂布有透明电极以允许借助于电场控制可切换层。液晶介质可包括例如间隔子的其他组分以便确保基于液晶的可切换层的均匀厚度。

基于液晶的可切换光学器件的可切换层包括液晶介质。液晶介质被定义为具有液晶性的物质。典型液晶介质包含至少一种具有细长棒状分子的组分。结合本发明使用的液晶介质具有至少两种状态且可具有中间状态。液晶介质的状态是使用由施加于两个透明电极之间的AC驱动电压产生的电场来控制的。为了将驱动信号提供至两个透明电极，可将可切换元件连接至控制器。

优选地，可切换光学器件是基于液晶(LC)的器件，其选自基于LC染料混合物/无染料的LC的模式及由扭转向列、超扭转向列、平面或垂直ECB向列、Heilmeier、垂直配向、扭转垂直配向、高度扭转向列、聚合物稳定化胆甾型织构(PSCT)、聚合物网络液晶(PNLC)或聚合物分散液晶(PDLC)的几何架构的模式。可切换光学器件可包括其他功能层，举例而言，例如彩色滤光器、配向层和/或偏光器。任选地，两个或更多个这样的可切换光学器件可堆叠于可切换元件中。

优选地，基于液晶的可切换光学器件额外地包括位于第一基板层和/或第二基板层上的配向膜。配向膜优选布置在面向可切换层的侧上。若电极也位于相应基板层上，则配向膜优选布置在导电电极层上，使得配向膜与可切换层直接接触。配向膜可在配向方向上被摩擦。

两个基板层及液晶介质布置为盒，其中液晶介质被置于由两个电极层形成的隙中。间隙的尺寸优选为1μm至300μm、优选为3μm至100μm且更优选为5μm至100μm，且最优选为10μm至50μm。盒通常借助于位于边缘处或附近的胶合线密封。

可切换光学器件及因此的可切换元件的光学状态可通过将AC电压形式的电驱动信号施加至电极来控制。两种状态之间的典型切换时间可例如在约0.1秒至5秒、优选0.2秒至2秒、更优选0.5秒至1秒的范围内。例如，典型的基于液晶的可切换元件从调暗状态至透明状态的全范围切换耗时大约0.5秒，且自透明至调暗状态的全范围切换耗时大约0.8秒。全切换范围通常定义为在最大范围的10％与90％之间的步长。即，由于最后10％(在任一侧上)通常以渐进方式达到，而其在视觉上不太重要。

优选地，设定值以选自对应于状态的最小水平的最小值及对应于状态的最大水平的最大值的数字的形式定义可切换元件的期望的光学状态。设定值可以以定点、浮点或整数值的形式提供。例如，设定值可以以0至255的整数的形式提供。如在步骤a)中定义的关键帧以及在步骤b)中运算的显示帧包括用于定义群组的各个可切换元件的光学状态的设定值。

优选地，根据步骤c)设定状态针对可切换元件群组的各个可切换元件的包括：步骤d)，基于由显示帧定义的相应设定值及定义驱动信号与各个可切换元件的设定值之间的关系的配置值导出用于各个可切换元件的驱动信号；和步骤e)，将该导出的驱动信号施加至各个可切换元件。

例如，驱动信号可为具有定义的驱动电压或定义的驱动电流的DC驱动信号或AC驱动信号。例如，可切换元件(特别是基于液晶的可切换元件)的状态是通过设定适当的驱动电压来定义的。例如，驱动信号的驱动电压可经由驱动电压与相应可切换元件的设定值之间的关系来定义。

配置为根据导出的电压产生驱动信号(特别是AC驱动信号)的驱动器可用于将运算的驱动电压施加至各个可切换元件。驱动器可从连接的控制器接收用于设定驱动信号的参数，特别是设定值或驱动信号的导出电压。替代地，控制器及一个或多个驱动器可配置为单一器件。单一驱动器可配置为将驱动信号提供至一个或多个可切换元件。优选地，驱动器配置为将驱动信号提供至多于一个的可切换元件，例如2个至12个可切换元件，特别是8个可切换元件。

优选地，设定值作为数字信号提供至驱动器。配置值可用于将数字信号转译成驱动信号。

优选地，将包含配置值的配置数据指派给各个可切换元件。可针对各个可切换元件单独地设定配置值，或可针对具有相同或相似性质的可切换元件群组相同地设定配置值。

优选地，指派给可切换元件的配置数据包括用于识别用于驱动各个可切换元件的驱动器的寻址信息，且该寻址信息用于将设定值或导出的驱动信号传输至经识别的驱动器。寻址信息可进一步包括用于识别特定驱动器所连接至的控制器的信息，以便识别用于与驱动器通信的完整通信路径。此外，若驱动器包括多于一个用于产生驱动信号的频道且因此连接至多个可切换元件，则寻址信息可额外地包括用于识别特定频道的信息。

寻址信息的使用允许其中需要多个控制器和/或驱动器以将驱动信号供应至各个可切换元件的大型设置。控制器可相同地配置或可以阶层式网络的形式配置。控制器可彼此直接连接或可连接至通信网路以进行通信，且特别是用于接收设定值或参数，例如驱动电压。在这种布置中，寻址信息优选地包括用于驱动可切换元件中的特定一个的驱动器所连接至的控制器的指示。在使用控制器的阶层式网络的情况下，则寻址信息可包含形成通信路径以便与可切换元件中的特定一个所连接至的驱动器通信的所有控制器的指示。

优选地，通信网路布置在至少配置为根据步骤b)运算显示帧的主控制器与用于驱动可切换元件的驱动器之间，其中该通信网路包括至少一个子控制器。优选地，该主控制器及该至少一个子控制器具有经指派的指示，该指示可用作寻址信息的部分以用于将信息中继至可切换元件中的特定一个所连接至的驱动器。

在这种布置中，控制器在阶层式配置中，其中主控制器优选配置为储存根据步骤a)定义的关键帧和根据步骤b)运算的显示帧，该显示帧包括用于各个可切换元件的设定值。此外，主控制器配置为基于寻址信息识别各个可切换元件所连接至的子控制器，且将运算的显示帧的各个设定值投送至子控制器。

在这种阶层式配置的实例中，系统跨越建筑物的立面的所有窗，涵盖建筑物的多个楼层。对于各个楼层，用于产生驱动信号的驱动器可紧靠可切换元件定位，且用于将信息中继至驱动器的一个或多个子控制器可靠近各个楼层上的电子机柜中的驱动器定位。然后，子控制器连接至可定位于电子机柜的一个中的主控制器。

这种阶层式配置允许具有大量可切换元件(例如，多达1000个或更优选多达5000个可切换元件)的设置。因此，方法可用于一致地控制整个建筑物的所有智能窗的状态。

子控制器及一个或多个驱动器可集成至单一器件中。这种集成器件优选配置为直接与主控制器通信。此外，可设想允许其他外部驱动器器件连接至这种集成的子控制器/驱动器器件。外部驱动器器件也可提供为禁用子控制器功能的集成子控制器/驱动器器件。

此外，可提供在单一集成器件中实施主控制器以及子控制器之一的功能的集成控制器器件。这种集成主控制器/子控制器器件可允许一个或多个外部子控制器的连接以扩展设置。外部子控制器器件可提供为禁用主控制器功能的集成主控制器/子控制器器件。此外，外部子控制器器件可提供为集成子控制器/驱动器器件。

优选地，子控制器配置为用于储存指派给至少一个子控制器的可切换元件的当前设定值。在这种配置中，子控制器优选包括用于储存当前设定值的储存内存。当前设定值表示各个可切换元件的当前状态。子控制器优选配置为从主控制器接收储存设定值的更新。此外，子控制器优选配置为控制用于基于储存设定值产生用于连接的可切换元件的驱动信号的一个或多个驱动器。

优选地，至少一个子控制器进一步配置为储存指派给至少一个子控制器的可切换元件的设定值的挂起的更新，且响应于从主控制器接收的触发信号或触发命令而以协调方式更新当前设定值。

在这种配置中，子控制器优选包括用于设定值的两个储存器，一个用于当前设定值且一个用于挂起的更新。在接收触发信号或触发命令时，应用储存的更新以替换先前的当前设定值，且接着将新值分配给连接的驱动器。替代地，子控制器可包括用于设定值的单一储存器及指示各个设定值的的挂起的更新的旗标。在接收触发信号或触发命令时，将具有设定的旗标的新设定值分配给连接的驱动器且清除旗标。

用于挂起的更新的储存器允许主控制器首先将设定值的更新一个接一个地分配给所有子控制器，且在各个子控制器已接收对设定值的所有挂起的更新后，通过传输触发信号或触发命令而以协调方式应用设定值。这具有以下优点：根据按照步骤b)运算的新显示帧的新设定值对于各个可切换元件基本上同时生效，而与各个子控制器与主控制器之间的连接的速度及可切换元件和/或子控制器的总数无关。这在其中使用大量子控制器，且将新设定值发送至子控制器的过程通常为其中每次传输花费特定时间量的时序过程的大型设置中特别重要。触发命令的发送仅为针对各个子控制器的单一命令，该单一命令可仅在传输用于更新设定值的命令所需的时间量的一部分内传输。这允许可切换元件的均匀外观，因为它们在新显示帧被运算且相应设定值被应用于可切换元件时以协调方式改变它们的状态。

优选地，同步至少一个子控制器的频率与主控制器的频率，且通过至少一个子控制器在由主控制器触发的后的预定时间执行当前设定值的更新。这允许将新设定值协调应用至各个可切换元件，即使触发信号可能并未被所有子控制器同时接收。

优选地，至少一个子控制器配置为使用第一协议与主控制器进行通信且配置为使用第二协议与至少一个驱动器进行通信。

优选选择第一通信协议以允许主控制器与子控制器之间的大的距离。这促进大的阶层式网络的设置，其中例如子控制器分布于建筑物的若干楼层且单一主控制器连接至各个子控制器。再者，第一通信协议优选具有高于第二通信协议的带宽。

例如，第一通信协议可选自局域网络(LAN)协议，例如以太网络或WiFi、LON、CANopen、Ethernet/IP、Powerlink、DeviceNet、Profinet及EtherCat。

第二通信协议优选用于跨越比第一通信协议短的距离，例如相同电子机柜中的两个器件之间的距离。在阶层式设置的情况下，第二通信协议是在阶层中的较低层级处使用，使得需要比第一通信协议少的带宽，从而允许使用更具成本效益的通信协议。

例如，第二通信协议可选自RS485、RS232或器件或电路内部通信协议(例如I²C)。

在子控制器及一个或多个驱动器配置为单一集成器件的情况下，则优选集成器件配置为使用第一通信协议用于与主控制器进行通信。另外，集成器件可利用第二通信协议用于在实施子控制器的功能的单元与实施一个或多个驱动器的功能的单元之间进行内部器件通信。此外，可将接口曝露于第二通信协议，从而允许其他外部驱动器器件连接至这种集成子控制器/驱动器器件。

优选地，通过响应于使用者输入、传感器输入和/或取决于预定义规则选择定义的关键帧之一作为设定点来执行根据步骤b)的运算显示帧。

例如，可借助于按钮、切换器或其他输入装置来提供使用者输入。用于提供使用者输入的这些输入装置可连接至配置为根据方法的步骤b)运算显示帧的控制器，特别是主控制器。替代地，输入装置可连接至继而可与控制器通信的其他组件，例如建筑物管理系统。

输入装置可使用通信总线(例如KNX总线、BACnet、Dali、Modbus、eBus、Profibus)或通过任何其他无线或有线通信装置连接。

例如，用户输入装置可选自包括按钮、切换器(例如开/关切换器或调光切换器)及智能器件(例如智能电话及笔记本电脑)的组。这样的使用者输入装置可用于允许使用者手动输入在运算显示帧时考虑的优选条件。

例如，传感器输入可经由连接的传感器直接提供或经由取决于某个传感器输入的规则间接提供。传感器优选配置为用于检测光、温度或存在。例如，光传感器可配置为内部或外部光传感器。例如，温度传感器可配置为一部或外部温度计。例如，存在传感器可配置为运动检测器、雷达传感器、IR传感器或噪声传感器。其他合适的传感器可包含例如功率消耗传感器或鸟类检测器件的传感器。

内部和/或外部光传感器可用于对房间的实际照明情形作出反应且因此提供可在针对指派给此房间的智能窗运算显示帧时考虑的相应信号。类似地，可在针对智能窗运算显示帧时使用内部和/或外部温度传感器，使得维持房间中的期望温度。例如，若房间中的温度低于期望温度，则可将指派给此房间的智能窗设定为明亮状态，以便允许更多光及因此更多热量进入房间，且若房间中的温度高于期望温度，则可将智能窗设定为深着色状态以便阻挡光及热量进入房间。

噪声传感器可用于对在房间中检测的声音和/或噪声作出反应。例如，指派给房间的智能窗可取决于检测的使用噪声传感器记录的声音的低音节拍来切换，提供类似迪斯科灯光的效果。

房间居住传感器(例如雷达传感器、IR传感器或运动检测器)可用于对房间内部的人的存在作出反应。再者，噪声传感器可检测因进入或离开房间而引起的噪声。

功率消耗传感器可用于检测建筑物的当前功率消耗。例如，在建筑物的功率消耗超过预设极限值的情况下，则可暂停某些功能，例如提供建筑物立面的均匀外观。为了从供应电力的公用事业接收较低定价，限制建筑物的峰值功率消耗可能是有用的。

关于历史气候数据的信息可例如用于提供对于某一天内因太阳辐射的预期热量输入的信息且相应地控制智能窗的透射。

在一个实施方案中，考虑到在一天的过程中及特别是在包含季节性变动的一年的过程中的阴影及阴影图案。在任何给定时间投射于窗上的阴影固有地减少光及热量输入。因此，当窗处于阴影或部分阴影中时，调整窗的透射率设定可能是有用的。在这方面，可考虑太阳的位置及相对移动、各个窗及立面的位置及方向、一天中的时间及一年中的哪一天、建筑物或设施的地理位置及周围建筑物的形状及位置以及环境中的其他结构(例如树木)以产生阴影数据，特别是涵盖整个日历年的阴影数据。可适当地选择各个窗的阴影值的时间间隔，例如，下至几分钟或甚至数秒，优选地具有更短时间间隔，尤其在完全曝光与完全阴影之间的过渡时段期间。取决于年度阴影图案的数据，可相应地调适窗的透射率，特别是通过适当地限制可切换着色或调光范围，例如，通过添加偏移及缩短输出范围或对输出范围应用按比例调整因子及添加偏移值。

传感器可直接连接至配置为根据步骤b)运算显示帧的控制器。替代地，传感器可例如连接至继而与配置为运算显示帧的控制器通信的控制单元，例如建筑物管理系统。传感器可使用通信总线(例如KNX总线)或通过任何其他无线或有线通信装置连接。

合适的其他输入装置包含特别是用户器件，例如计算机或智能器件，例如智能电话、智能手表及笔记本电脑。借助于适当的软件应用程序(“app”)，智能型器件可配置为连接至主控制器。借助于app，可提供虚拟输入装置(例如虚拟调光按钮)以将用户输入提供至主控制器。再者，可使用其他用户界面装置，例如滑块。计算机或智能器件可借助于例如局域网络连接(例如以太网络或Wi-Fi)与主控制器直接通信。替代地，计算机或智能器件可经由因特网连接与主控制器通信。在这样的配置中，主控制器也具备至因特网的连接，且主控制器以及用户器件两者连接至服务器或云端服务以用于中继命令。

显示帧的运算可取决于可由控制器或由另一元件(例如建筑物管理系统)处理的规则。此外，该规则可由提供运算资源且连接至控制器的云端服务处理。规则可取决于数据源，例如传感器、使用者输入装置和/或其他数据源，举例而言，例如频率、日历、至通信器件的连接及历史气候数据库。任选地，也可包含关于阴影图案的数据。

优选地，可切换元件的状态定义相应可切换元件的着色和/或雾度水平。

例如，第一(着色)类型的可切换元件可例如控制穿过智能窗的光的着色或透射，且第二(散射)类型的可切换元件可例如控制智能窗的雾度。智能窗可包括单一可切换元件或着色及散射类型的两个或更多个可切换元件的任何组合。特别是，智能窗可包括着色类型的可切换元件及散射类型的可切换元件两者的堆叠，使得可控制透射以及雾度。

优选地，将至少两个关键帧指派给动画。这种动画可描述一个或多个可切换元件从一种状态至另一种状态的转变，其中其他关键帧可定义所述转变的中间状态。可定义一个或多个动画，每个动画具有两个或更多个关键帧。

优选地，动画配置为水平或垂直关闭窗帘的动画。

有利地利用基于液晶的可切换元件的快速切换时间以提供状态与美观动画之间的平稳转变。

例如，房间的智能窗可包括布置为具有多个行的阵列且配置为控制着色的多个可切换元件。第一关键帧可将此智能窗的所有可切换元件的状态定义为最大透明度的状态，且最后关键帧可将此智能窗的所有可切换元件的状态定义为最小透明度的状态。然后，中间帧可连续地定义其中智能窗的行变得越来越不透明的状态，而从最上行开始产生窗帘向下移动的效果。

在另一实例中，房间的智能窗可包括布置为具有多个列的阵列且配置为控制着色的多个可切换元件。第一关键帧可将此智能窗的所有可切换元件的状态定义为最大透明度的状态，且最后关键帧可将此智能窗的所有可切换元件的状态定义为最小透明度的状态。然后，中间帧可连续地定义其中智能窗的列变得越来越不透明的状态，而从一侧上的第一列开始产生窗帘侧向移动的效果。

任何图案可被定义为动画。例如，动画可用于使用可切换元件阵列显示移动图案。特别是，动画可定义为使得建筑物立面被用于显示移动文字或影像，其中立面的每个智能窗用作一个像素。这在智能窗布置成栅格状布置的情况下特别有用。

优选地，各个关键帧被指派时间码。该时间码可以以任意单位给出或作为标准单位(例如秒)给出，且可用于定义执行可切换元件的状态之间的转变的速度。

优选地，借助于依赖于动画的关键帧及当前时间的至少一者的滤波函数，通过运算显示帧，根据指派时间码从当前时间至特定时间点播放由指派的关键帧定义的动画，其中重复方法的根据步骤b)运算显示帧及根据步骤c)设定可切换元件的状态的步骤，直至动画的播放完成，且当前时间在步骤b)的每次执行后根据预定义播放帧率推进。

播放帧率定义每秒运算的显示帧的数目。帧率优选在每秒0.5帧至15帧的范围内选择，更优选在每秒1帧至10帧的范围内，且例如为每秒5帧。

例如，滤波函数可为最近邻滤波器，其针对给定当前播放时间配置为选择时间码最接近当前播放时间的动画的关键帧。

替代地，滤波函数可为取决于动画的两个或更多个关键帧的线性、多项式或非线性插值函数。例如，滤波函数可为线性插值，其中基于由第一关键帧定义的第一设定值、由第二关键帧定义的第二设定值及取决于第一及第二关键帧的时间码以及当前播放时间的加权因子来运算显示帧的设定值。

优选地，响应于使用者输入、传感器输入或预定规则将动画的特定时间点选择为设定点，且将动画从当前时间播放至设定点。此外，可定义多于一个动画以使得可将特定动画及选定动画的特定时间点定义为设定点。

动画定义可切换元件从一种状态至另一种状态的转变，其中动画的特定时间点定义动画内的某个中间状态。因此，由使用者设定或取决于传感器输入和/或规则设定的设定点可被视为定义各个可切换元件的期望状态。在设定设定点后，方法通过将动画从当前时间播放至由设定点定义的特定时间点而修改各个可切换元件的状态。在已达到设定点后，播放结束。然后，可切换元件处于如由动画针对对应于设定点的时间点所定义的状态中。

优选地，为动画指派步长大小，其中该步长大小相对于指派给被指派给该动画的关键帧的时间码给出，且通过接收作为使用者输入、传感器输入和/或响应于预定义规则的步进或步降命令而将动画的特定时间点设定为设定点。

为动画指派某个步长大小允许通过发出步进或步降命令而定义设定点。例如，步进命令可用于增加可切换元件的透射率且步降命令可用于降低可切换元件的透射率，以动画中的例如10％为步长，其中动画的第一关键帧定义最大透明度的设定值且动画的最后关键帧定义最小透明度的设定值，且步长大小例如被选择为动画的持续时间的1/10。例如，可使用可由使用者操作的向上/向下按钮来发出步进及步降命令。

优选地，根据步骤b)运算显示帧进一步包括：通过应用响应于使用者输入、传感器输入或预定规则的函数而调适由关键帧定义的设定值。例如，函数可为通过乘法应用增益值和/或通过加法应用偏移值。

例如，若并不意欲使用可切换元件的完整动态范围，则调适可用于将在0％透明度至100％透明度的范围内的动画调整为从20％至80％的范围。借助于这样的按比例值，不需要重新定义动画的关键帧。代替性地，仅需要调整按比例值。

例如，可借助于增益值及偏移值来定义调适。例如，若设定值借助于在0至255的范围内的整数值表示，则1的增益值及0的偏移将允许使用完整设定值范围。0.5的增益及100的偏移将把范围限制于100至228的值。

可依赖于用户/传感器输入信号和/或规则来使用调适。例如，可定义在多云状况下允许0至255的值的完整范围但在明亮状况下仅允许从0至150的有限范围的规则。在该实例中，较高设定值导致较高透明度，因此，这确保始终存在某个水平的阳光调暗。

所提出的方法允许依赖于例如使用者互动(例如按下按钮)或来自规则或传感器的输入来针对变化状况自动调适所涉及的各个可切换元件的各个设定值。通过使用包括至少两个关键帧的动画，各个设定可为复杂的，例如关闭窗帘的动画。这种动画必须仅定义一次。然后，可通过选择动画的适当时间点作为设定点来容易地进行包括可切换元件的智能窗的期望状态的后续变化。例如，取决于传感器输入，可将设定值限于范围的0.5倍，而使用者输入(例如步进/步降命令)仍将引起动画运行至动画中的期望设定点。此外，方法允许定义动画的步长大小使得可通过提供步进及步降命令来容易地设定动画的时间点。如此一来，可容易地实现针对变化照明状况的自动调适，同时仍遵守使用者偏好。

此外，系统可配置为以预定义方式对特定输入作出反应。例如，系统可连接至火灾检测系统或防盗检测系统。经由这种连接，可触发警报情形。取决于配置规则，这可将当前运行的动画置换为指定的警报动画。响应于这种警报动画，其中设定值定义雾度水平的隐私窗可切换至它们的透明状态，因此消防员可看到房间内。为了营造疏散建筑物的意识，太阳能窗，其中设定值定义着色水平，该窗可通过来回交换暗及亮窗来绘制动画而显示一暗/亮棋盘式图案。

有利地，所提出的方法通过以通常每秒5帧或更高的高帧率播放动画而允许当前状态与由设定点定义的期望状态之间的平稳转变。此外，方法允许在两个或更多个关键帧之间使用插值以平稳转变。因此，方法允许产生从一个或多个可切换元件的一种状态至另一种状态的美观的转变效果。这种动态效果可用于吸引使用者的注意力并传达信息。

此外，方法提供多个控制器之间的同步，以使得状态之间的转变在所有涉及的可切换元件之间是一致的。

本发明的另一方面涉及用于控制两个或更多个基于液晶的可切换元件的状态的主控制器。该主控制器配置为用于本文中所描述的方法之一。特别是，主控制器配置为储存根据方法的步骤a)定义的关键帧且根据方法的步骤b)运算显示帧。

此外，本发明的目的是提供用于本文中所描述的方法之一中的用于控制两个或更多个基于液晶的可切换元件的状态的系统。该系统包括主控制器及用于驱动至少一个可切换元件的至少一个驱动器。

优选地，系统包括布置在主控制器与至少一个驱动器之间的通信网路。优选地，通信网路包括至少一个子控制器，该至少一个子控制器配置为用于储存指派给至少一个子控制器的可切换元件的当前设定值。

主控制器和/或系统可配置为提供用于建立系统的配置(特别是主控制器的配置)的连接。例如，系统可提供网络连接以允许主控制器的配置。这可以是局域网络连接或至因特网的连接。在提供局域网络连接的情况下，可连接运行配置软件的计算机以例如执行主控制器的初始设置。在提供至因特网的连接的情况下，主控制器和/或系统可配置为用于连接至远程配置服务以配置主控制器。特别是，连接可允许主控制器的初始设置，其包括动画及它们的关键帧的定义。这种远程配置服务可为基于云端的。

此外，主控制器和/或系统可配置为提供用于传送状态消息和/或错误消息的诊断连接。

附图的简要说明

图1为用于控制两个或更多个基于液晶的可切换元件的状态的系统的第一实施方案，

图2为用于控制两个或更多个基于液晶的可切换元件的状态的系统的第二实施方案，

图3为建筑物立面，

图4a至4d为垂直移动窗帘的动画，和

图5a至5c为移动的对角窗帘的动画。

图1示意性地示出了用于控制两个或更多个基于液晶的可切换元件10的状态的系统1的第一实施方案。例如，可切换元件10可配置为控制太阳辐射穿过包括可切换元件10的智能窗2的透射。

在图1中所显示的实例中，系统1控制布置在十二个智能窗2中的十二个可切换元件10。基于液晶的可切换元件10可取决于AC驱动信号而将它们的光学状态从透明状态改变至暗状态。系统1包括用于将驱动信号提供至可切换元件10的驱动器40。在图1中所显示的配置中，每个驱动器40配置为用于针对两个可切换元件10产生驱动信号。因此，图1中所显示的系统包括六个驱动器40。

为了以协调方式设定可切换元件10的状态，系统1包括主控制器20。主控制器20配置为储存至少两个关键帧，其中每个键帧包括针对某种状况定义可切换元件10群组的各个可切换元件10的预期状态的设定值。该群组可以是一个或多个特定可切换元件10的选择或所有可用的可切换元件10。例如，群组可包括可布置成具有两行及六列的栅格图案的全部十二个可切换光学元件10。

关键帧可例如定义水平移动窗帘的动画。第一关键帧可将所有可切换元件10的状态定义为完全透明且最后关键帧可将所有可切换元件的状态定义为具有最小透明度。第二关键帧可仅将第一列定义为具有最小透明度且将其他行定义为具有最大透明度，其中运用各个后续关键帧，将其他列设定为具有最小透明度。此外，各个关键帧被指派时间码。

此外，主控制器20配置为基于定义的关键帧的至少一个运算显示帧。该显示帧包括定义待使用由驱动器40产生的驱动信号设定的各个可切换元件10的光学状态的设定值。

主控制器20包括至控制总线36的连接以用于接收传感器输入和/或使用者输入。例如，控制总线36可配置为KNX总线。在图1中所描绘的示例实施方案中，控制总线36连接至切换器62及传感器64。切换器62可例如配置为调光切换器，且传感器64可例如配置为用于判定房间中的光线水平的内部光传感器。

主控制器20可依赖于由切换器62提供的使用者输入及由传感器64提供的传感器输入来运算显示帧。

基于由运算的显示帧定义的设定值，针对可切换元件10产生驱动信号。在图1中所描绘的实施方案中，使用多个驱动器40，该多个驱动器40借助于包括子控制器30的阶层式网络连接至主控制器20。在图1中所显示的实施方案中，主控制器20使用通信装置34(其可为以太网络局域网络)与子控制器30通信，且子控制器30使用串行通信线32(特别是RS485总线)与多个驱动器40通信。

在替代的实施方案中，子控制器30及连接至各个子控制器30的驱动器40的功能可集成至单一器件中。换言之，驱动器40将配备有用于通信装置34的接口且可直接连接至主控制器20。在这种情况中，第二协议(例如串行通信线32)可用于组合的子控制器/驱动器器件内部的器件内部通信。

使用者可容易通过使用调光切换器来设定十二个可切换元件10的期望状态。取决于调光切换器的位置，将水平移动窗帘的动画的某个时间点设定为设定点。主控制器20通过随后运算适当显示帧来播放定义的动画，直至达到由设定点定义的动画的某个时间点。

额外地或替代地，可依赖于由传感器64提供的传感器输入来设定十二个可切换元件10的期望状态。例如，最初十二个可切换元件处于由动画的第一帧定义的状态中且因此处于最大透明度的状态中。若房间中的光线水平上升至超过预定阈值，则可将表示最后一个帧的动画的时间码选择为设定点。然后，系统将产生十二个可切换元件10由动画的相应关键帧定义的最大透明度的状态至由动画的相应关键帧定义的最小透明度的状态的美观转变。

在一个实施方案中，如关于图1所描述的系统1进一步包括建筑物管理系统50，建筑物管理系统50连接至主控制器20且用作用于运算显示帧的其他数据源。例如，建筑物管理系统50可配置为将导致主控制器20选择动画的某个时间点作为设定点的时间依赖信号提供至主控制器20。例如，包括建筑物管理系统50的系统1可配置为在其中包括具有可切换元件10的智能窗2的房间曝露于直射阳光的时间跨度内将可切换元件10设定为最小透明度的状态，且否则设定最大透明度的状态。在各种情况中，系统1将通过播放由关键帧定义的动画序列来提供各个状态之间的美观转变。

图2显示用于控制两个或更多个基于液晶的可切换元件10的状态的系统1的第二实施方案的示意图。

类似于第一实施方案的系统1，在图2的实例中的系统1包括布置于十二个智能窗2中的十二个可切换元件10。基于液晶的可切换元件10可取决于由驱动器40提供的AC驱动信号而将它们的光学状态从透明状态改变至暗状态。在图2中所显示的实施方案中，每个驱动器40针对可切换元件10中的两个提供AC驱动信号。因此，图2中所显示的系统包括六个驱动器40。六个驱动器40连接至子控制器30。子控制器30将导致驱动器40产生相应驱动信号的信号提供至驱动器40。子控制器30可借助于总线(例如RS485总线)与驱动器40通信。

系统1包括主控制器20，如关于图1所描述的，主控制器20配置为储存至少两个关键帧，其中每个关键帧包括定义可切换元件10群组的各个可切换元件10的预期状态的设定值。该群组可以是一个或多个特定可切换元件10的选择或所有可用的可切换元件10。主控制器20进一步配置为运算包括定义可切换元件10的待设定状态的设定值的显示帧。该显示帧是依赖于可以以用户输入、传感器信号和/或规则的形式提供的输入信号来运算。

为提供传感器输入及使用者输入，如图2中所显示的系统包括连接至例如配置为KNX总线的输入控制总线66以用于连接切换器62及传感器64的控制总线接口60。为了处理规则，系统可包括建筑物管理系统50。

与图1的系统1的配置相比，主控制器20、总线接口60、建筑物管理系统50及子控制器30是借助于呈星形拓扑的网络连接82使用网络交换机80互连。例如，网络连接82可配置为允许输入控制总线66上的器件与主控制器20之间的通信(用具有附图标记100的箭头标记)的以太网络链路。此外，系统1允许主控制器20与建筑物管理系统50之间的通信(用具有附图标记110的箭头标记)，以及主控制器20与子控制器30之间的通信(用具有附图标记120的箭头标记)。因此，图2的系统1具有不同网络拓扑，但可以以与关于图1的实施方案所描述的基本上相同的方式操作。

如图2中所描绘的系统1进一步包括因特网连接性，其被描绘为至因特网连接性服务70的网络连接82。例如，因特网连接性服务70可例如包括远程配置服务72及远程监控服务74。

远程配置服务72可与主控制器20通信(如用具有附图标记130的箭头指示)，且特别是可允许服务代理配置主控制器20。例如，包括动画及它们的关键帧的定义的主控制器20的初始设置可通过服务代理经由远程配置服务72执行。

远程监控服务74可与主控制器20通信(如用具有附图标记140的箭头指示)。主控制器20可配置为将系统1的当前状态以及可能的错误消息传输至远程监控服务74。若异常操作或错误被传送至远程监控服务74，则服务代理可利用远程配置服务72用于对系统1的配置进行改变或如果需要的话派遣服务团队用于提供维护。

尽管图2描绘具有呈星形拓扑的网络连接82的网络，但并不使用连接器件的所有可能互动。由于主控制器20维持动画(由至少两个参考帧表示)，所以这是与驱动器40通信(经由子控制器30)的唯一器件。所有其他器件(特别是建筑物管理系统50、切换器62及传感器64)仅与主控制器20互动。如此一来，主控制器20是中央控制点。在其他实施方案中，也可使用其他网络拓扑，例如链或环。例如，若网络涵盖建筑物的多个楼层，则各个楼层可具备网络交换机80，其中各个楼层的网络交换机80是互连的。

图3示意性地描绘具有布置成栅格图案的多个智能窗2的建筑物6的立面8。如关于图1及图2所描述的系统1可用于控制建筑物6的所有智能窗2或至少建筑物6的立面的所有智能窗2的状态。特别是，这允许所有智能窗2的协调及同步操作且可用于提供智能窗2在两种状态之间的美观转变。

图4a至图4d描绘可用于控制房间中的光线水平的垂直移动窗帘的动画的四个不同关键帧。在图4a至图4d中所描绘的实例中，房间具有配置为单独的智能窗2的25个可切换元件10的墙壁7。墙壁7的智能窗2布置成5×5矩阵。然而，也将设想使用四个关键帧来定义包括布置成5×5矩阵的配置为可切换子单元的25个可切换元件10的单一智能窗2的状态。各个可切换元件10可独立地切换。

在图4a中所描绘的指派的时间码为“0”的第一关键帧中，第一行可切换元件10被指派60％的透明度且第二行可切换元件10被指派80％的透明度。剩余三行各自被指派100％的透明度作为设定值。

在图4b中所描绘的指派的时间码为“33”的第二关键帧中，第一行可切换元件10被指派40％的透明度且第二行可切换元件10被指派60％的透明度。第三行具有80％的指派透明度。剩余两行各自被指派100％的透明度作为设定值。

在图4c中所描绘的指派的时间码为“67”的第三关键帧中，第一行可切换元件10被指派20％的透明度且第二行可切换元件10被指派40％的透明度。第三行具有60％的指派透明度且第四行具有80％的指派透明度。最后一行具有100％的指派透明度作为设定值。

在图4d中所描绘的指派的时间码为“100”第四及最后一个关键帧中，前两行可切换元件10具有20％的指派透明度且第三行可切换元件10具有40％的指派透明度。第四行具有60％的指派透明度。最后一行具有80％的指派透明度作为设定值。

当动画从图4a的第一关键帧播放至图4d的最后一个关键帧时，包括可切换元件10的墙壁7从顶部至底部变暗以模拟垂直关闭窗帘。

例如，使用者可通过选择时间码0与100之间的某个时间点作为设定点来选择任何中间状态。该选择可例如通过使用调光切换器来执行，其中切换器的某个位置被指派给某个时间码。替代地，可定义例如10的步长大小，且可通过发出以由步长大小定义的步长来递增/递减某个时间点的步进/步降命令来选择特定时间点。

图5a至图5c描绘移动对角窗帘的动画的三个不同关键帧作为动画的其他实例。在图5a至图5c的实例中，墙壁7具有配置为智能窗2的布置成6×5矩阵的30个可切换元件10。然而，也可使用相同关键帧来定义具有布置成6×5矩阵的30个可切换子单元作为可切换元件10的单一智能窗2的状态。在所描绘关键帧中，显示梯度，其中左下方的可切换元件10始终被设定为最大透明度且右上方的可切换元件10始终被设定为最小透明度。通过在各行中使各个可切换元件10的透明度值朝向各个连续关键帧的左侧移位，50％透明度的点向左进一步移动。当动画从图5a的第一关键帧播放至图5c的最后一个关键帧时，这产生对角窗帘从右向左移动的错觉。

附图标记列表

1:系统

2:智能窗/可切换窗

6:建筑物

7:墙壁

8:立面

10:可切换元件

20:主控制器

30:子控制器

32:串行通信线

34:通信装置

36:控制总线

40:驱动器

50:建筑物管理系统

60:控制总线接口

62:切换器

64:传感器

66:输入控制总线

70:因特网连接性服务

72:远程配置服务

74:远程监控服务

80:网络交换机

82:网络连接

100:来自使用者输入和/或传感器输入的通信

110:与建筑物管理系统的通信

120:与可切换元件的通信

130:与远程配置的通信

140:与远程监控的通信

Claims (20)

1.用于控制两个或更多个基于液晶的可切换元件(10)的状态的方法，所述可切换元件(10)配置为智能窗(2)和/或智能窗(2)的可切换子单元，所述方法包括

a)定义至少两个关键帧，每个关键帧包括定义可切换元件(10)的群组的预期状态的设定值，所述群组是一个或多个特定可切换元件(10)的选择或者所有可用的可切换元件(10)，

b)基于定义的关键帧的至少一个运算显示帧，所述显示帧包括可切换元件(10)的群组的状态的设定值，

c)将可切换元件(10)的群组的每个可切换元件(10)的状态设定为由运算的显示帧的所述设定值定义。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据步骤c)设定状态针对可切换元件(10)的群组的各个可切换元件(10)包括以下步骤：

d)基于由显示帧定义的各个设定值及定义驱动信号与各个可切换元件(10)的设定值之间的关系的配置值导出用于各个可切换元件(10)的驱动信号，及

e)将导出的驱动信号施加至各个可切换元件(10)。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通信网路布置在至少配置为根据步骤b)运算显示帧的主控制器(20)与用于驱动可切换元件(10)的驱动器(40)之间，其中所述通信网路包括至少一个子控制器(30)。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述子控制器(30)配置为用于储存指派给至少一个子控制器(30)的可切换元件(10)的当前设定值。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述至少一个子控制器(30)进一步配置为储存指派给至少一个子控制器(30)的可切换元件(10)的设定值的挂起的更新，且响应于从所述主控制器(20)接收的触发信号或触发命令而以协调方式更新所述当前设定值。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，同步所述至少一个子控制器(30)及所述主控制器(20)的频率，且通过所述至少一个子控制器(30)在由所述主控制器(20)触发后的预定时间执行所述当前设定值的所述更新。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个子控制器(30)配置为使用第一协议与所述主控制器(20)进行通信且配置为使用第二协议与至少一个驱动器(40)进行通信。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，指派给可切换元件(10)的配置数据包括用于识别用于驱动各个可切换元件(10)的驱动器(40)的寻址信息，且所述寻址信息用于将所述设定值或导出的驱动信号传输至识别的驱动器(40)。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，根据步骤b)运算显示帧通过响应于使用者输入、传感器输入和/或取决于预定义规则选择定义的关键帧之一作为设定点来执行。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中可切换元件(10)的状态定义相应可切换元件(10)的着色和/或雾度的水平。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，将至少两个关键帧指派给动画。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述动画配置为水平或竖直关闭窗帘的动画。

13.根据权利要求11或12所述的方法，其中各个关键帧被指派时间码。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，借助于依赖于动画的关键帧及当前时间的至少一者的滤波函数，通过运算显示帧，根据指派时间码从当前时间至特定时间点播放由指派的关键帧定义的动画，其中重复步骤b)和c)直至动画的播放完成，且当前时间在步骤b)的每次执行后根据预定义播放帧率推进。

15.根据权利要求14所述的方法，其中响应于使用者输入、传感器输入或预定规则而将动画的特定时间点选择为设定点，且将动画从当前时间播放至所述设定点。

16.根据权利要求15所述的方法，其中为所述动画指派步长大小，其中所述步长大小是关于指派给被指派给所述动画的所述关键帧的所述时间码给出的，且通过接收作为使用者输入、传感器输入或响应于预定义规则的步进或步降命令而将所述动画的特定时间点设定为设定点。

17.根据权利要求1至16中任一项所述的方法，其特征在于，根据步骤b)运算显示帧进一步包括：通过应用响应于使用者输入、传感器输入或预定规则的函数而调适由关键帧定义的设定值。

18.用于根据权利要求1至17中任一项所述的方法的用于控制两个或更多个基于液晶的可切换元件(10)的状态的主控制器(20)，其中所述主控制器(20)配置为储存根据实施方法的步骤a)定义的关键帧且根据所述方法的步骤b)运算显示帧。

19.用于根据权利要求1至17中任一项所述的方法的用于控制两个或更多个基于液晶的可切换元件(10)的状态的系统(1)，其包括根据权利要求18所述的主控制器(20)及用于驱动至少一个可切换元件(10)的至少一个驱动器(40)。

20.根据权利要求19所述的系统(1)，其特征在于，布置在所述主控制器(20)与所述至少一个驱动器(40)之间的通信网路包括至少一个子控制器(30)，所述至少一个子控制器(30)配置为用于储存指派给实施至少一个子控制器(30)的可切换元件(10)的当前设定值。