JP2014098934A - 可変透過窓システム - Google Patents

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Abstract

【課題】可変透過窓の透過を制御するための制御システム、及び可変透過窓の様々な構成、及び可変透過窓を製造する方法を提供する。複数の可変透過率窓を制御する電気的制御システムを開示する。
【解決手段】電気的制御システムは、可変透過率窓の透過率レベルを表す制御信号を供給するためのマスター制御回路及びユーザ入力回路と、マスター制御回路、ユーザ入力回路、及び可変透過率窓に結合された複数のスレーブ窓制御回路とを含む。各スレーブ窓制御回路は、マスター制御回路及び/又はユーザ入力回路から受信した制御信号に応答して可変透過率窓の少なくとも1つの透過率を制御する。同じく開示するのは、可変透過率窓内に使用されるエレクトロクロミック素子の製造のための新規な方法である。窓から離れる熱の移動を改善し、外部負荷から窓を保護し、かつ窓の電気的性能を改善する新規な構造的特徴も開示する。
【選択図】図2

Description

本発明は、一般的に、可変透過窓に関する。より具体的には、本発明は、可変透過窓の透過を制御するための制御システム、及び可変透過窓の様々な構成、及び可変透過窓を製造する方法に関する。
エレクトロクロミック光フィルタのような可変透過率光フィルタは、建築のための窓、天窓、及び自動車のための窓、サンルーフ、及びバックミラーにおける使用に向けて提案されている。このような可変透過率光フィルタは、日中は窓越しの直射日光又は反射日光の透過率を低減するが、夜間はこのような透過率を低減しない。このような光フィルタは、厄介なグレア及び周囲輝度を低減するだけでなく、窓越しの日光の透過により引き起こされるフェーディング及び発熱も低減する。
可変透過窓は、いくつかの理由から商業的に広くは受け入れられていない。第1に、製造に必要とされる材料費用のためにそれらが非常に高価になる傾向があり、その複雑な構成により、大量生産が困難になる可能性がある。更に、エレクトロクロミック窓は、窓内に使用されるエレクトロクロミック材料の劣化のために寿命が従来の窓よりも短い傾向がある。コスト増及び短寿命化が相まって、多くの建築家、設計者、及び建築業者は、エレクトロクロミック窓を使用するのを思い留まっている。
米国特許第6、407、847号 米国特許第6、239、898号 米国特許第6、597、489号 米国特許第5、805、330号 米国特許第6、433、914号 米国特許第6、137、620号 米国特許第5、940、201号 米国特許第7、372、611号 米国特許第7、085、609号 米国特許第6、567、708号 米国特許第5、202、787号 米国特許出願第11/682、098号 米国特許仮出願第60/888、686号 米国特許仮出願第60/779、369号
可変透過窓は、従来的に、例えば、バス、飛行機、列車、船、及び自動車のような利用客の輸送のために設計される車両においても商業的に広くは受け入れられていない。本発明者は、これらの種類の車両で可変透過窓の使用に備えると、上述のものに加えて課題が発生することを認識している。これらの課題としては、以下に限定されるものではないが、複数の可変透過窓の有効な調整された個々及び集中制御を提供すること、個々又は全体的な利用客の必要性に対応した複数の作動モードを提供すること、迅速に窓透過率状態を変える機能を提供すること、システム消費電力を最小にすること、湿気及び電力サージのような環境要因に対して保護すること、窓を過度の熱及び物理的外部負荷から保護すること、及び比較的精通していないユーザが窓を理解及び制御することを可能にするユーザインタフェースを提供することを含むことができる。本発明者は、製造上の課題が、先に特定した必要性に対処するのに必要なシステムの特徴を提供する障害であることを示すことができることも認識している。
本発明の一態様により、可変透過率窓を制御する電気的制御システムを提供する。電気的制御システムは、可変透過率窓に結合されたスレーブ窓制御回路と、スレーブ窓制御回路に結合されたユーザ入力機構とを含む。ユーザ入力機構は、可変透過率窓に対する望ましい透過率レベルを表す制御信号をスレーブ窓制御回路に供給するように構成される。スレーブ窓制御回路は、ユーザ入力機構から受信した制御信号に応答して可変透過率窓の透過率を制御する。ユーザ入力機構は、スレーブ窓制御回路に結合されたライトを含む。ライトは、可変透過率窓の現在の透過率状態、可変透過率窓の選択透過率状態、可変透過率窓が透過率状態を現在変更しているか否か、ユーザ入力機構がオーバーライドされているか否か、及びシステムが適正に作動しているか否かのうちの少なくとも1つを含む情報をシステムユーザに供給する。
本発明の別の態様により、複数の可変透過率窓を制御するための電気的制御システムを提供する。電気的制御システムは、各々が複数の可変透過率窓の1つ又はそれよりも多くの透過率を制御する複数のスレーブ窓制御回路と、各々がスレーブ窓制御回路の1つ又はそれよりも多くに結合された複数のユーザ入力機構と、複数のスレーブ窓制御回路に結合されたマスター制御回路とを含む。マスター制御回路及びユーザ入力機構は、可変透過率窓の透過率レベルを表す透過率状態信号をスレーブ窓制御回路に供給するように構成される。各スレーブ窓制御回路は、マスター制御回路及び/又はユーザ入力機構の1つによって供給された透過率状態信号に応答して、可変透過率窓の少なくとも1つの透過率を制御する。マスター制御回路及びスレーブ窓制御回路は、透過率状態信号がマスター制御回路によりスレーブ窓制御回路に供給された時に、マスター制御回路によって供給された透過率状態信号がスレーブ窓制御回路によって使用され、ユーザ入力機構から受信したあらゆる透過率状態信号をオーバーライドしながら、スレーブ窓制御回路が結合されているあらゆる可変透過率窓の透過率レベルを判断するように構成される。
本発明の別の態様により、複数の可変透過率窓を制御する電気的制御システムを提供する。電気的制御システムは、可変透過率窓に結合されたスレーブ窓制御回路を含み、スレーブ窓制御回路は、電力が失われたかを判断し、どのくらい長く電力が失われていたかを判断し、かつ電源が失われていた時間が所定時間を下回っていた場合に可変透過率窓を最新の状態に戻すドロップアウト検出回路を含む。
本発明の別の態様により、車両内の複数の可変透過率窓を制御する電気的制御システムを提供する。電気的制御システムは、可変透過率窓に結合され、かつ車両電源から電力を受電するように結合されたスレーブ窓制御回路を含む。スレーブ窓制御回路は、−500V〜+500Vの電圧スパイクに対してシステムを保護する回路を含む保護回路を含む。
本発明の別の態様により、エレクトロクロミック素子の透過率を変えるための制御回路に結合されたエレクトロクロミック素子を含む可変透過率窓を提供する。エレクトロクロミック素子は、基板の内面間でチャンバを形成するために平行の離間した関係で配置された第1及び第2の基板と、基板の内面の各々に施された透明電極コーティングと、基板の周囲で基板の第1及び第2の透明電極コーティング上にそれぞれ堆積された第1及び第2の銀エポキシ層と、透明電極コーティング間に配置されたエレクトロクロミック媒体とを含む。
本発明の別の態様により、エレクトロクロミック素子の透過率を変えるための制御回路に結合されたエレクトロクロミック素子を含む可変透過率窓と、エレクトロクロミック素子とその周囲周りで物理的に接触し、かつ固定位置でエレクトロクロミック素子を保持するように構成された中央窓枠及び外窓枠とを含む可変透過率窓システムを提供する。中央窓枠及び外窓枠は、エレクトロクロミック素子からの熱エネルギが中央及び外窓枠と接触している他の構造に伝導されるように熱伝導性プラスチックで製造される。
本発明の別の態様により、エレクトロクロミック素子の透過率を変えるための制御回路に結合されたエレクトロクロミック素子を含む可変透過率窓と、エレクトロクロミック素子と接触してその周囲を取り囲むエラストマーベゼルと、エラストマーベゼルとその周囲周りで物理的に接触してそれを取り囲み、かつ固定位置でエレクトロクロミック素子を保持するように構成された中央窓枠及び外窓枠とを含む可変透過率窓システムを提供する。
本発明の別の態様により、エレクトロクロミック素子を含む可変透過率窓と、エレクトロクロミック素子にその透過率を制御するために結合された制御回路とを含む可変透過率窓システムを提供する。エレクトロクロミック素子は、第1の表面、第2の表面、及び第1の側面及び第1の側面の反対側の第2の側面を形成する周囲を有する第1の基板と、第1の表面、第2の表面、及び第1の側面及び第1の側面の反対側の第2の側面を形成する周囲を有する第2の基板と、第1の基板の第2の表面上に施された第1の導電コーティングと、第2の基板の第1の表面上に施された第2の導電コーティングと、導電コーティング間に配置されたエレクトロクロミック媒体とを含む。制御回路は、正電圧を印加してエレクトロクロミック素子の透過率を低減し、かつ一連の負電圧パルスを可変透過率窓に印加し、一方、他の時間中に可変透過率窓を短絡させてエレクトロクロミック素子の透過率を増大させる。
本発明の別の態様により、第1の表面、第2の表面、及び第1の側面及び第1の側面の反対側の第2の側面を形成する周囲を有する第1の基板と、第1の表面、第2の表面、及び第1の側面及び第1の側面の反対側の第2の側面を形成する周囲を有する第2の基板と、第1の基板の第2の表面上に施された第1の導電コーティングと、第2の基板の第1の表面上に施された第2の導電コーティングと、導電コーティング間に配置されたエレクトロクロミック媒体と、第1の基板の第1の側面で第1の導電コーティングに電気的に接続された第1の導電構造体と、第1の基板の第2の側面で第1の導電コーティングに電気的に接続された第2の導電構造体と、第2の基板の第1の側面で第2の導電コーティングに電気的に接続された第3の導電構造体と、第2の基板の第2の側面で第2の導電コーティングに電気的に接続された第4の導電構造体とを含むエレクトロクロミック素子を含む可変透過率窓システムを提供する。導電構造体の各々は、他の導電構造体とは独立に印加電圧を受けることができる。
本発明の別の態様により、第1の表面、第2の表面、及び第1の側面及び第1の側面の反対側の第2の側面を形成する周囲を有する第1の基板と、第1の表面、第2の表面、及び第1の側面及び第1の側面の反対側の第2の側面を形成する周囲を有する第2の基板と、少なくとも2つの波の厚みを有し、かつ約2.6オーム/平方未満のシート抵抗を有する、第1の基板の第2の表面上に施された第1のITO層と、第2の基板の第1の表面上に施された第2のITO層と、第1及び第2のITO層の間に配置されたエレクトロクロミック媒体と含むエレクトロクロミック要素を提供する。
本発明の別の態様により、エレクトロクロミック素子を含む可変透過率窓と、エレクトロクロミック素子にその透過率を制御するために結合された制御回路とを含む可変透過率窓システムを提供する。エレクトロクロミック素子は、第1の表面、第2の表面、及び第1の側面及び第1の側面の反対側の第2の側面を形成する周囲を有する第1の基板と、第1の表面、第2の表面、及び第1の側面及び第1の側面の反対側の第2の側面を形成する周囲を有する第2の基板と、第1の基板の第2の表面上に施された第1の導電コーティングと、第2の基板の第1の表面上に施された第2の導電コーティングと、導電コーティング間に配置されたエレクトロクロミック媒体とを含む。可変透過率窓システムは、エレクトロクロミック素子が約2分未満で60%の透過率から約0.2%未満の透過率に遷移するように構成される。
本発明の別の態様により、0.1m2よりも大きな面積を有するエレクトロクロミック素子を含む可変透過率窓と、エレクトロクロミック素子にその透過率を制御するために結合された制御回路とを含む可変透過率窓システムを提供する。エレクトロクロミック素子は、第1の表面、第2の表面、及び第1の側面及び第1の側面の反対側の第2の側面を形成する周囲を有する第1の基板と、第1の表面、第2の表面、及び第1の側面及び第1の側面の反対側の第2の側面を形成する周囲を有する第2の基板と、第1の基板の第2の表面上に施された第1の導電コーティングと、第2の基板の第1の表面上に施された第2の導電コーティングと、導電コーティング間に配置されたエレクトロクロミック媒体とを含む。可変透過率窓システムは、エレクトロクロミック素子が60%の透過率から約0.2%未満の透過率に遷移するように構成される。
本発明の別の態様により、エレクトロクロミック素子を含む可変透過率窓と、エレクトロクロミック素子にその透過率を制御するために結合された制御回路とを含む可変透過率窓システムを提供する。エレクトロクロミック素子は、第1の表面、第2の表面、及び第1の側面及び第1の側面の反対側の第2の側面を形成する周囲を有する第1の基板と、第1の表面、第2の表面、及び第1の側面及び第1の側面の反対側の第2の側面を形成する周囲を有する第2の基板と、第1の基板の第2の表面上に施された第1の導電コーティングと、第2の基板の第1の表面上に施された第2の導電コーティングと、導電コーティング間に配置されたエレクトロクロミック媒体とを含む。可変透過率窓システムは、エレクトロクロミック素子が約5分未満で0.2%の透過率から約60%を超える透過率に遷移するように構成される。
上述の態様は、別々に又は様々な組合せで実施することができる。異なる態様として又は異なる実施形態において説明するが、その特性は、必ずしも互いに排他的である必要はなく、従って、併せて使用することができる。
本発明の上記及び他の特徴、利点、及び目的は、以下の明細書、特許請求の範囲、及び添付図面の参照により、当業者によって更に理解して認められるであろう。
本発明の一実施形態による可変透過率窓を組み込んだ多人数車両の全体図である。 本発明による可変透過率窓を制御するシステムを全体的に例示するブロック図である。 図2に示す可変透過率窓を制御するシステムを実施するのに使用することができる可変透過率窓を制御するスレーブ制御装置及びユーザ入力機構を全体的に例示するブロック図である。 図2に示す可変透過率窓を制御するシステムを実施するのに使用することができる変透過率窓を制御するスレーブ制御装置の電源部を全体的に例示す概略図である。 図2に示す可変透過率窓を制御するシステムを実施するのに使用することができるユーザ入力機構を全体的に例示する概略図である。 図2に示す可変透過率窓を制御するシステムを実施するのに使用することができるドライバ回路及びドライバ回路により生成された状態を全体的に例示する概略図である。 図2に示す可変透過率窓を制御するシステムを実施するのに使用することができるドライバ回路及びドライバ回路により生成された状態を全体的に例示する概略図である。 図2に示す可変透過率窓を制御するシステムを実施するのに使用することができるドライバ回路及びドライバ回路により生成された状態を全体的に例示する概略図である。 図2に示す可変透過率窓を制御するシステムを実施するのに使用することができるドライバ回路及びドライバ回路により生成された状態を全体的に例示する概略図である。 図2に示す可変透過率窓を制御するシステムを実施するのに使用することができるドライバ回路及びドライバ回路により生成された状態を全体的に例示する概略図である。 図2に示す可変透過率窓を制御するシステムを実施するのに使用することができる制御回路を全体的に例示する概略図である。 本発明の一実施形態による可変透過率窓を制御する可変透過率窓及びシステムを全体的に例示する正面図である。 図8に例示する可変透過率窓及び支持構造体の線IX−IXで切り取った部分断面図である。 図8〜図9に例示する可変透過率窓において使用されたエレクトロクロミック要素の1つのパネルの斜視図である。 ほぼ0.1%Tからほぼ67%Tまでの窓曇り除去の%透過と時間のグラフである。 ほぼ67%Tからほぼ20%Tまでの窓曇りの%透過と時間のグラフである。
ここで、例を添付図面に例示する本発明の好ましい実施形態を詳細に参照する。可能な時には常に、同じか又は同様の部分を指すために図面を通して同じ参照番号を使用する。
本明細書での説明上、用語「上部」、「下部」、「右」、「左」、「後部」、「前部」、「垂直」、「水平」、「最上部」、「底部」、及びその派生語は、図面に示すように本発明に関連するものとする。しかし、明示的に反対に指定されている場合を除き、本発明は、様々な代替配向及び段階順序を取ることができることを理解すべきである。添付図面で例示し、かつ以下の明細書で説明する特定の素子は、単に特許請求の範囲で定める本発明の概念の例示的な実施形態であることも理解すべきである。従って、本明細書で開示する実施形態に関する特定の寸法、割合、及び他の物理的特性は、特許請求の範囲により明示的に特に断らない限り、制限的ではないと見なすべきである。
本発明は、複数の可変透過率窓の透過率を制御する新規な電気的制御システムに関するものであり、かつ様々な窓構造及び本発明の電気的制御システムを使用することを実際的にする窓構造における機械的及び電気的コネクタの様々な構造にも関するものである。可変透過率窓の例としては、本出願人に譲渡された「色安定性を有するエレクトロクロミック媒体」という名称の米国特許第6、407、847号、「エレクトロクロミック構造体」という名称の米国特許第6、239、898号、「エレクトロクロミック素子のための電極設計」という名称の米国特許第6、597、489号、及び「個別の光起電力素子を組み込む電気光学窓」という名称の米国特許第5、805、330号に全体的に説明されている窓のような、窓に印加された電気信号に基づいて透過率を変えることができる窓があり、これらの特許の開示内容全体は、本明細書において引用により組み込まれている。
窓内で使用することができるエレクトロクロミック素子の例は、「色安定化したエレクトロクロミック素子」という名称の米国特許第6、433、914号、「濃度により改善する安定性を有するエレクトロクロミック媒体、その調製方法、及びエレクトロクロミック素子における使用」という名称の米国特許第6、137、620号、「2つの薄いガラス要素及び融合エレクトロクロミック媒体を有するエレクトロクロミックミラー」という名称の米国特許第5、940、201号、及び「車両用バックミラー要素及びこれらの要素を組み込むアセンブリ」という名称の米国特許7,372,611号に説明されており、これらの特許の開示内容全体は、本明細書において引用により組み込まれている。可変透過率窓及び可変透過率窓を制御するシステムの他の例は、本出願人に譲渡された「可変透過率窓構成」という名称の米国特許第7、085、609号、「可変透過率窓及び可変透過率窓構成を相互接続、リンク、及び制御するシステム」という名称の米国特許第6、567、708号に開示されており、これらの特許の開示内容全体は、本明細書において引用により組み込まれている。
図1は、可変透過率窓10を使用する多人数用車両の図形表現である。可変透過率窓10を使用する大量輸送多人数用車両としては、例えば、航空機2、バス4、及び列車6がある。他の多人数用車両も可変透過率窓10を使用することができることを認めるべきである。図1で全体的に例示する多人数用車両は、可変透過率窓10を制御する窓制御システム(図示せず)も含む。
1.電気的制御システム
図2は、可変透過率窓10の透過率状態を制御する可変透過率窓10に電気的に接続された窓制御システム8と共に多人数用車両で使用することができる可変透過率窓10を全体的に例示している。窓制御システム8は、可変透過率窓10の各々の透過率を制御する可変透過率窓10の各々に結合された窓制御ユニット9を含む。各窓制御ユニット9は、関連した可変透過率窓10の透過率状態を制御するスレーブ制御回路70を含む。各窓制御ユニット9はまた、関連した可変透過率窓10の透過率状態を変えるようにユーザ入力をスレーブ制御回路70に供給する、スレーブ制御回路70に結合されたユーザ入力機構60を有するように示されている。各窓制御ユニット9はまた、スレーブ制御回路70、ユーザ入力機構60、及び可変透過率窓10に電力を供給する電力線及び接地線11に結合されるように示されている。図示のように、電力は、電力線及び接地線11からスレーブ制御回路70を通じて可変透過率窓10に供給される。
各窓制御ユニット9は、窓制御システムバス13にも結合されるように示されている。
また、窓制御システムバス13にも結合された他の装置としては、マスター制御回路90及び他の電子装置92がある。マスター制御回路90は、窓制御ユニット9の各々により窓制御システムバス13で供給された信号をモニタし、かつ窓制御ユニット9の各々にバスで制御信号を供給するように構成される。マスター制御回路90は、マスター制御回路90が窓制御システムバス13で信号を生成、送信、受信、及び復号することを可能にするために、論理、メモリ、及びバスインタフェース回路を含む処理回路を含む。窓制御ユニット9の各々に含まれるスレーブ制御回路70は、ユーザ入力機構60から望ましい窓透過率状態を受信して、電気信号を可変透過率窓10に供給し、ユーザ入力機構60を通じて可変透過率窓10の透過率状態をユーザにより要請される状態に変えるように構成される。スレーブ制御回路70は、可変透過率窓10により消費される電力及び可変透過率窓の透過率状態を含む可変透過率窓10の様々な特性をモニタするようにも構成される。
スレーブ制御回路70は、窓制御システムバス13から信号を受信し、かつ信号を窓制御システムバス13に送信する回路も含む。
マスター制御回路90は、窓制御システムバス13を通じて窓制御ユニット9にオーバーライド信号を出すように構成される。これらのオーバーライド信号は、マスター制御回路90により送られたオーバーライド信号により選択された状態に可変透過率窓10の透過率状態を変えるように窓制御ユニット9の各々のスレーブ制御回路70を誘導するという効果を有する。マスター制御回路90により窓制御システムバス13で出されるオーバーライド信号としては、全ての可変透過率窓を暗くしたり、明るくしたり、最も暗い状態にしたり、最も明るい状態にしたり、又は所定の中間の透過率状態にしたりする信号を含むことができる。マスター制御回路90は、それの状態を同時に変えるように全ての窓制御ユニット9を誘導するように構成することができ、又はシステム電力荷重発生を最小にするために一度に1ずつ又は群単位で各窓の透過率状態を変えるように窓制御ユニット9を誘導することができる。
マスター制御回路90は、同時であるが区分的段階で全ての窓の透過率状態を変えるように窓制御ユニット9を誘導するように構成することができる。例えば、1つのモードにおいては、マスター制御回路90は、同時に10パーセント区分で可変透過率窓10の透過率状態を最も暗い透過率状態に変えるように窓制御ユニット9を誘導する。このモードにおいて、全ての窓は、現在の状態から10パーセント暗い状態に同時に暗くなると所定の期間にわたって待機し、更に10パーセント暗い別の状態に透過率状態を変えると所定の期間にわたって待機し、各窓が最も暗い状態になるまでこのプロセスを続ける。代替的な実施形態では、全ての窓ではなく、窓の部分集合又は群が、日差しが車両の特定の側での方が明るい場合に消費電力量を低減し、又は太陽負荷問題に対処するために同時に状態を変える。マスター制御回路90及び窓制御ユニット9は、マスター制御回路90により判断された所定の期間にわたってオーバーライド透過率状態を維持するように構成することができ、その時間後に、個々のユーザは、ユーザ入力機構60を通じて個々の窓の透過率状態を変えることができる。代替的な実施形態では、マスター制御回路90は、最高透過率状態と最低透過率状態の間で窓又は複数の窓を中間透過率状態に変えるように構成することができることを認めるべきである。
マスター制御回路90及び窓制御ユニット9はまた、オーバーライド期間が終わった時、ユーザ入力機構60を通じてユーザにより選択された最新の状態に各可変透過率窓10を戻すように構成することができる。マスター制御回路90及び窓制御ユニット9は、更に、特定の期間にわたって又は付加的な指令がマスター制御回路90により出されるまでオーバーライド状態を維持するように構成することができる。マスター制御回路90及び窓制御ユニット9は、特定の期間にわたって又はイベントが発生するまでオーバーライド透過率状態を維持し、次に、ユーザがユーザ入力機構60を通じて代替透過率状態を選択するまで又は別のオーバーライド信号がマスター制御回路90により出されるまでオーバーライド透過率状態を維持し続けるように構成することができる。
可変透過率窓10及びスレーブ制御回路70の各々は、固有のユーザ入力機構60を有するように示されているが、代替的な実施形態では、1つのユーザ入力機構60は、複数の可変透過率窓10の透過率を制御する入力を供給することができることを認めるべきである。1つの代替的な実施形態では、ユーザ入力機構60を通じてユーザにより選択された透過率状態は、窓制御システムバス13により他の窓制御ユニット9に通信される。更に別の実施形態では、1つのユーザ入力機構60は、複数の窓制御ユニット9のスレーブ制御回路70に結合された可変透過率窓10の透過率を制御する複数の窓制御ユニット9内のスレーブ制御回路70に直結することができる。更に別の実施形態では、単一のスレーブ制御装置20は、車両内の特定の座席近くの2つの窓のような複数の窓10を制御することができる。
オーバーライドモードに戻ると、一実施形態においては、マスター制御回路90は、動画モードをサポートするように構成される。動画モードにおいては、マスター制御回路90は、窓制御システムバス13を通じて、可変透過率窓10の透過率を低減する暗くなった透過率状態にするように窓制御ユニット9を誘導するオーバーライド信号を複数の窓制御ユニット9に送る。マスター制御回路90はまた、所定の期間、例えば、2時間にわたって、暗くなった透過率状態を維持するように各窓制御ユニット9のスレーブ制御回路70を誘導し、その期間中、マルチメディアイベントは、表示画面上に表示される。一実施形態においては、マスター制御回路90は、可変透過率窓10が達成することができる透過率の範囲を制限するように構成される。換言すれば、マスター制御回路90は、一時的に、窓10が達成することができる最大透過率、及び窓10が達成することができる最小透過率を制限することができる。
代替的な実施形態では、マスター制御回路90は、マスター制御回路90がオーバーライド状態はもはや適用可能でないという信号を各窓制御ユニット9のスレーブ制御回路70に出すまで、暗くなった透過率状態を維持するように各窓制御ユニット9内のスレーブ制御回路70を誘導する。予め設定した時間が満了したか、又はマスター制御回路90が予め設定したオーバーライドモードがもはや必要ではないことを示す命令を出すと、窓制御ユニット9のスレーブ制御回路70は、可変透過率窓10に状態を変化させることができる。一実施形態においては、スレーブ制御回路70は、より高い透過率状態に変化するように可変透過率窓10を誘導する。代替的な実施形態では、スレーブ制御回路70は、ユーザ入力がユーザ入力機構60を通じて受信されるまで、又は新しいオーバーライド信号がマスター制御回路90により出されるまでオーバーライド透過率状態を維持する。マスター制御回路90、スレーブ制御回路70、及びユーザ入力機構60を使用して付加的な制御方式を実行することができることを認めるべきである。
図3は、例示的な窓制御ユニット9に含まれる回路の高レベルブロック図を示す。窓制御ユニット9は、ユーザ入力機構60に結合されたスレーブ制御回路70を含む。スレーブ制御回路70は、電源信号及び表示器信号をユーザ入力機構60に供給し、かつユーザ入力機構60からユーザ入力を受信する。スレーブ制御回路70はまた、ユーザ入力機構60に含まれる回路をモニタするように構成される。スレーブ制御回路70は、供給電圧11に結合されたコネクタ88及び窓制御システムの窓制御システムバス13を含む。コネクタ88は、電源回路72に電気的に接続され、かつ窓制御システムから電源回路72に供給電圧を供給する。以下で説明するように、電源回路72は、フィルタリング回路、保護回路、及び変換回路を含むことができ、かつ複数の電圧を窓制御ユニット9内の付加的な回路に供給するように構成することができる。スレーブ制御回路70は、処理回路78を含むこともできる。処理回路78は、電源回路72からVCLAMP電圧及びVDD電圧を受信する。処理回路78は、コネクタ88を通じて窓制御システムバス13に電気的に接続することができ、かつ窓制御システムバス13のトークン線及び母線により識別信号及び制御信号を送受信するように構成することができる。
スレーブ制御回路70の電源回路72も処理回路78も、ユーザ入力機構60に電気的に接続される。電源回路72は、VDD電圧をユーザ入力機構60に供給する。ユーザ入力機構60は、制御信号を処理回路78から受信するように構成される。処理回路78は、ユーザ入力機構60に制御信号を送り、かつユーザ入力機構60の回路をモニタして入力状態及びエラー情報を判断するように構成される。処理回路78は、ドライバ回路84にも電気的に接続される。処理回路78は、可変透過率窓10の選択透過率状態を示す制御信号をドライバ回路84に送るように構成される。処理回路78はまた、ドライバ回路84から状態情報を受信するように構成される。この状態情報としては、可変透過率窓10の透過率状態が含まれるが、これに限定されるものではなく、電力は、ドライバ回路84により可変透過率窓10に供給され、かつ状態及びエラー条件情報は、ドライバ回路84及び/又は可変透過率窓10に関連付けられる。この実施形態の処理回路78は、マイクロコントローラを含むが、代替的な実施形態では、処理回路78は、個々のデジタル又はアナログ構成要素又は個々のアナログ及びデジタル構成要素の組合せを使用して実行することができることを認めるべきである。
スレーブ制御回路70のドライバ回路84は、電源回路72、処理回路78、及び少なくとも1つの可変透過率窓10に電気的に接続される。ドライバ回路84は、VCLAMP電圧及びVDD電圧を電源回路72から受信する。ドライバ回路84は、可変透過率窓10の望ましい透過率状態を含むがこれに限らない制御信号情報を処理回路78から受信するように構成される。ドライバ回路84は、それぞれ、導電構造体41及び41’へのANODE_TOPとも呼ばれるエレクトロクロミック電源43及びANODE_BOTTOMとも呼ばれるエレクトロクロミック電源43’を提供する。導電構造体41及び41’は、エレクトロクロミック要素47の一部である基板44上に堆積された透明導電層38に結合されている。透明導電層38及び基板44は、第1の被覆基板42と総称する。ドライバ回路84は、それぞれ、導電構造体46及び46’へのCATHODE_LEFTとも呼ばれるエレクトロクロミック電源46及びCATHODE_RIGHTとも呼ばれるエレクトロクロミック電源46’を提供する。導電構造体46及び46’は、エレクトロクロミック要素47の一部である基板34上に堆積された透明導電層36に結合されている。透明導電層36及び基板34は、第2の被覆基板42と総称する。ドライバ回路84は、エレクトロクロミック電源43、43’、45、及び45’によって供給された電流及び/又は電圧を変えて導電構造体41、42、46、及び48、及び導電層38及び36の電位を変えて、処理回路78によりドライバ回路84に供給された透過率信号に基づいて、エレクトロクロミック要素47を通じて望ましい透過率を提供する。
作動面において、窓制御ユニット9は、ユーザ入力機構60から受信した入力に基づいて、及び/又は窓制御システムバス13を通じて他の電子回路から受信した入力に基づいて、エレクトロクロミック要素47の透過率を制御するように作動する。図2に全体的に例示するマスター制御回路90は、窓制御システムバス13を通じて処理回路78に供給された透過率情報ソースとすることができることを認めるべきである。処理回路78は、スレーブ制御回路70内の他の回路によって供給された状態情報及びエラー情報と共に、ユーザ入力機構60及び/又は窓制御システムバス13によって供給された透過率情報を利用して、可変透過率窓10に対して選択透過率状態を判断する。処理回路78は、次に、選択透過率状態をドライバ回路84に供給し、ドライバ回路84は、可変透過率窓10を駆動させて選択透過率状態を達成及び維持する。
一実施形態では、処理回路78は、オーバーライド透過率状態が窓制御システムバス13により処理回路78に供給された時、ユーザ入力機構60によって供給されたユーザ選択透過率状態を無視する。処理回路78が、通常は可変透過率窓10の透過率状態を判断するが、代替的な実施形態では、ドライバ回路84及び/又は電源回路72内の保護回路及び/又はエラー回路が、処理回路78により選択された透過率状態をオーバーライドすることができることを認めるべきである。ここで、窓制御ユニット9の個々の要素の各々をより詳細に説明する。
図4は、スレーブ制御回路70の電源回路72を全体的に例示している。電源回路72は、コネクタ88を通じて窓制御システム8から供給電圧VSUPPLYを受電する。電源回路72は、第1の電圧を供給する第1の電源部74(すなわち、VCLAMP)及び第2の電圧を供給する第2の電源部75(すなわち、VDD)を含む。図示のように、第1の電源部74は、VSUPPLYと本明細書で呼ぶ入力電圧を保護及びフィルタリングし、かつVCLAMPと本明細書で呼ぶ保護されかつフィルタリング後の出力電圧を供給するヒューズ要素742、チョーク741、阻止ダイオード731、電力スイッチングFET732、及び抵抗器、コンデンサ、ダイオード、誘導子、及びトランジスタを含む付加的な構成要素を含むことができる。この実施形態では、第1の電源部74のコンデンサ760〜763の各々は、ほぼ0.01μFの静電容量を有することができる。コンデンサ764は、0.1μFの静電容量を有することができ、コンデンサ765及び766は、4.7μFの静電容量を有することができる。第1の電源部74の抵抗器780及び781は、10Mオームの抵抗を有することができ、抵抗器782及び783の各々は、10kオームの抵抗を有することができ、抵抗器784は、47オームの抵抗を有することができ、抵抗器785〜789は、それぞれ、5.6kオーム、4.75kオーム、5.6kオーム、47オーム、及び54.9kオームの抵抗値を有することができ、抵抗器799は、470オームの抵抗を有することができる。電源部74は、100μHのインダクタンスを有することができる誘導子796も含む。作動面において、第1の電源部74は、供給電圧VSUPPLYを受電し、供給電圧VSUPPLYは、ヒューズ742を通過した後、付加的な処理回路及び第1の電源部74に供給される。コンデンサ及び抵抗器のネットワークによりフィルタリングされた後に、入力信号は、チョーク741を通過し、チョーク741は、例えば、電磁界干渉(EMI)のような様々な不要な信号からのフィルタリングを提供する。得られるフィルタリング後の信号は、次に、阻止ダイオード731に供給され、阻止ダイオード731は、ほぼ−500Vまでの負電圧スパイクから回路を保護する役目をする。この信号は、次に、付加的なフィルタリング回路に、かつ電力スイッチングFET732に供給され、電力スイッチングFET732は、最大略+500Vまでの電圧スパイクから回路を保護するように作動する。抵抗器、コンデンサ、及び誘導子の付加的なネットワークを通過した後に、フィルタリング後の保護信号は、本明細書でVCLAMPと呼ぶ出力電圧として供給される。
図3に戻ると、VCLAMPは、電源回路72から処理回路78及びドライバ回路84に出力として供給される。図4に戻ると、VCLAMPは、第2の電源部75にも入力として供給される。第2の電源部75は、入力VCLAMP電圧をフィルタリングして、VDDと本明細書で呼ぶ第2の出力電圧に変換する抵抗器、コンデンサ、誘導子、及びダイオード、及びDC−DCコンバータ751のような複数の構成要素を含むことができる。
この実施形態では、第2の電源部75は、それぞれ、4.7μF、0.1μF、470pF、0.01μF、0.1μF、0.001μF、0.1μF、0.1μF、47μF、47μF、及び0.1μFの容量値を有することができるコンデンサ767〜777を含むことができる。第2の電源部75は、それぞれ、1kオーム、2.2kオーム、0オーム、100オーム、1.82kオーム、及び0.68オームの抵抗値を有することができる抵抗器790〜795を含むことができる。第2の電源部75は、それぞれ、330μH及び10μHのインダクタンスを有することができる誘導子797及び798を含むことができる。図3に戻ると、電源回路72の第2の電源部75からの出力電圧VDDは、処理回路78、ドライバ回路84、及びユーザ入力機構60に入力電圧として供給される。電源回路72の第1の電源部74及び第2の電源部75の全体的な結合効果は、入力電圧VSUPPLYから導出されたフィルタリング後の保護電圧VDD及びVCLAMPを窓制御ユニット9内の回路に供給することである。
図5は、ユーザ入力を処理回路78に供給するユーザ入力機構60を全体的に例示している。ユーザ入力機構60は、ユーザから入力を受信して、入力を示す信号を処理回路78に供給するユーザ入力61と、ユーザ入力機構60の区域に照明を提供し、かつ可変透過率窓10の透過率状態に関する情報を提供する表示器部63とを含むことができる。入力61は、第1のユーザ入力区域62及び第2の入力ユーザ区域64を含むことができる。第1のユーザ入力区域62は、コンデンサ(650、651)に並列に接続した第1のより暗い入力センサ621及び第2のより暗い入力センサ622を含むことができ、その全ては、抵抗器(652、653)の第1の端部に直列に接続することができる。この実施形態では、抵抗器652及び653の各々は、1kオームの抵抗を有することができ、かつコンデンサ7650及び651は、0.01μFの静電容量を有することができる。
抵抗器の出力端と本明細書で呼ぶ抵抗器652及び653の第2の端部は、処理回路78に電子的に結合することができる。第1のより暗い入力センサ621及び第2のより暗い入力センサ622は、ユーザにより接触されるように構成された表面に隣接して位置するカーボンインクスイッチとすることができる。表面が第1のより暗い入力センサ621及び/又は第2のより暗い入力センサ622の近くでユーザにより接触された時、第1のより暗い入力センサ621及び/又は第2のより暗い入力センサ622は、ユーザ接触を検出して、より暗い抵抗器出力を接地の方に引き込み、透過率を低減することにより可変透過率窓が暗くなることをユーザが望んでいることを処理回路78に知らせる。
第2のユーザ入力区域64は、コンデンサに並列に接続した第1のより明るい入力センサ623及び第2のより明るい入力センサ624を含むことができ、その全ては、抵抗器に直列に接続することができる。抵抗器出力と本明細書で呼ぶ抵抗器の出力は、処理回路78に電子的に結合することができる。第1のより明るい入力センサ623及び第2のより明るい入力センサ624は、ユーザにより接触されるように構成された表面に隣接して位置することができる。ユーザが第1のより明るい入力センサ623及び/又は第2のより明るい入力センサ624に隣接する表面に接触した時、第1のより明るい入力センサ623及び/又は第2のより明るい入力センサ624は、ユーザ接触を検出して、抵抗器出力を接地の方へ引き込み、可変透過率窓がより高い透過率に切り換わることをユーザが望んでいることを処理回路78に知らせる。図示のように、入力センサ621〜624は、カーボンインクスイッチとすることができ、カーボンインクスイッチは、圧力がユーザによりスイッチに隣接した表面に印加された時に閉じて短絡を形成する。
表示器部63は、ユーザ入力機構60の近くで照明を提供する第1の背面光LED605及び第2の背面光LED606を含む。例えば、第1の背面光LED605及び第2の背面光LED606は、センサ62及び64に使用された押しボタンスイッチ近くで背面光を供給することができる。図示のように、第1の背面光LED605及び第2の背面光LED606は、トランジスタを通じて、LED_PWMと本明細書で呼ぶ入力を通じて処理回路78から電力を受電する。第1の背面光LED605及び第2の背面光LED606は、BACKLIGHT_MONと本明細書で呼ぶ線を通じて処理回路78にも結合される。処理回路78は、BACKLIGHT_MON入力を使用して第1の背面光LED605及び第2の背面光LED606の状態をモニタするように構成される。表示器部63は、5つの表示器LED600〜604も含む。各表示器LED600〜604は、それぞれ、LEDの状態を制御するトランジスタ611〜615に結合されている。トランジスタ611〜615は、それぞれ、処理回路78の出力DOT0〜DOT4に結合されている。処理回路78は、LED600〜604の各々のオン/オフ状態を制御する出力信号を出力DOT0〜DOT4を通じて供給する。各LED600〜604は、LED_MONと本明細書で呼ぶ処理回路78に至る入力線により処理回路78にも結合されている。DOT0〜DOT4に出力される値を制御してLED_MON入力をモニタすることにより、処理回路78は、LED600〜604の各々の状態をモニタすることができる。表示器部63は、それぞれ、10kオーム、100kオーム、68オーム、及び180オームの抵抗値を有する、トランジスタ616及び抵抗器654、655、666、及び667を含む。抵抗器654及び655は、抵抗器666を通じてLED600〜604に電力を供給し、かつ抵抗器667を通じて第1の背面光LED605及び第2の背面光LED606に電力を供給するように、トランジスタ616及び処理回路78によって供給されたLED_PWM信号と共に作動する。
一実施形態では、各LED600〜604は、可変透過率窓10の異なる透過率状態を表している。この実施形態では、LED600は、最も高い透過状態を表し、LED601は、LED600により示された透過状態より低い第2の透過状態を表し、LED602は、更に低い透過率状態を示し、LED603は、更に低い透過率状態を示し、LED604は、可変透過率窓10の可能な限り低い透過率状態、すなわち、最も暗い状態を示している。どのLEDが照らされているかにより、ユーザは、5つの透過率状態のどれにおいて窓が現在作動しているかを判断することができる。
代替的な実施形態では、LED600〜604も、入力部61を通じてユーザにより選択された透過率状態を示している。この実施形態では、処理回路78は、可変透過率窓10の現在の状態の通信と可変透過率窓10がまだ達していない可変透過率窓10の選択状態の通信とを区別するようにLED600〜604を制御する。例えば、可変透過率窓10が一定の状態透過率であり、かつ透過率状態を変える要求がユーザ又はマスター制御ユニット90により為されていない時、処理回路78は、窓の現在の透過率状態を表すLEDが照らされたままであることを保証する。ユーザ又はマスター制御ユニット90が後で窓の透過率状態の変化を要請した場合、処理回路78は、選択された望ましい透過率状態を表すLEDに点滅させるか、又は色を変えさせる。処理回路78が、可変透過率窓10は新しい選択透過率状態になったと判断した状態で、処理回路78は、選択透過率状態を表すLEDを定常状態で点灯のままにさせるか、又は色を変えさせる一方、前回の透過率状態を示すLEDを消灯させる。
LED600〜604に供給される照明信号の様々な組合せを用いて、新しい透過率状態の要求がユーザから受信した時、新しい透過率状態の要求がマスター制御ユニット90から受信した時、マスター制御ユニット90がユーザ選択透過率状態をオーバーライドしている時、及びエラー状態が、ユーザ入力機構60、処理回路78、又は窓制御ユニット9に関連しかつ結合された他の回路内に存在する時に、可変透過率窓10の現在の透過率状態、可変透過率窓10の選択透過率状態を通信することができることを認めるべきである。
ユーザ入力機構60の区域において照明を提供することに加えて、第1の背面光LED605及び/又は第2の背面光LED606は、窓制御ユニット9が作動中である時、エラー状態が存在する時、及び窓制御ユニット9へのユーザ入力が、マスター制御ユニット90によって供給される透過率オーバーライド信号によりオーバーライドされている時を示すように回路8を処理することにより制御することができることを認めるべきである。
図6A〜図6Bは、スレーブ制御回路70のドライバ回路84の概略図である。ドライバ回路84は、電源回路72から電圧VDD及びVCLAMPの形式で電力を受電する。
ドライバ回路84は、処理回路78にも結合されており、かつユーザ入力機構60は、望ましい透過率状態を示す制御信号を処理回路78から受信するように構成される。ドライバ回路84は、エレクトロクロミック電源43及びエレクトロクロミック電源45を通じて可変透過率窓10のエレクトロクロミック要素47にも結合されている。エレクトロクロミック電源43、43’、45、及び45’の各々によりエレクトロクロミック要素47に供給された電圧及び/又は電流のマグニチュード及びタイミングは、処理回路78及びリセット回路81からドライバ回路84により受信した制御信号により判断される。
ドライバ回路84は、処理回路78のEC_PWM出力に結合されているDC−DCコンバータ801、電源回路72によって供給される電圧VDD及びVCLAMP、及び電力MOSFET804及び805を含むことができる。DC−DCコンバータ801は、電源回路72によって供給された電圧VDD及びVCLAMPと共に、制御回路78からEC_PWM信号を利用して、電力MOSFET804及び805のゲート電圧を制御する。電力MOSFET804及び805は、電源回路72によって供給された電圧VCLAMPに結合されている。電力MOSFET804及び805は、従って、コンデンサ882及び884に出現する電荷を制御し、従って、EC_PWMの負荷サイクルの関数としてこれらのコンデンサ間の電圧を変える。コンデンサ882及び884は、電圧VCLAMPの関数である出力電圧VOUTをドライバ回路84内の他の回路に供給する。電力MOSFET804及び805の各々に印加されたゲート電圧を制御することにより、DC−DCコンバータ801は、コンデンサ882及び884の負荷サイクル、及び従って有効出力電圧を制御する。このようにして、電源回路72によって供給された電圧VCLAMPは、ドライバ回路84により、他の回路により必要とされるレベルVOUTに段階的に下げることができる。
電力MOSFET804及び805によって供給された出力電圧VOUTは、電力MOSFET863、864、865、866、900、901、902、及び903を含むH−ブリッジ回路に供給される。電力MOSFET804及び805の出力電圧VOUTはまた、電力MOSFET804及び805の出力電圧の有効な制御を可能にするために、DC−DCコンバータ801への入力としてフィードバック回路において供給される。
出力電圧VOUTは、回路78を制御する出力EC_VMONITORとしても供給される。電力MOSFET804及び805の出力電圧は、比較器802及び803及び抵抗器、コンデンサ及びダイオードを含む様々な個々の構成要素を含む電流モニタ回路にも供給される。モニタされた電流は、フィードバック回路を通じてECJMONITORと呼ぶフィードバックとして処理回路78にも、ILIMITと呼ぶフィードバックとしてDC−DCコンバータ801にも供給される。ILIMITフィードバックをDC−DCコンバータ801に供給することにより、車両電気系統から引き込まれたピーク供給電電流を制限するように電力MOSFET804及び805の出力電流を制御することができる。この実施形態では、モニタされた電流ECJMONITORも、電力MOSFET804及び805によって供給されるモニタされた電圧EC_VMONITORも、制御回路78内のアナログデジタル変換器に供給される。制御回路78は、モニタされた電流及び電圧値を用いて、エレクトロクロミック要素47の透過率状態を判断し、かつエレクトロクロミック要素又は配線の欠陥を検出する。
上述のように、ドライバ回路84はまた、エレクトロクロミック要素47の透過率を変えるエレクトロクロミック要素47に至るエレクトロクロミック電源43、43’、45、及び45’になるH−ブリッジ回路を含む。エレクトロクロミック電源43、43’、45、及び45’によって供給された電力のマグニチュード及び持続時間は、電力MOSFET863〜866及び900〜903の状態により判断される。各電力MOSFETは、制御回路78からの出力信号に直接、間接を問わず接続された固有のゲートを有する。電力MOSFET900、901、902、及び903は、それぞれ、処理回路78の出力ECBR4、ECBR5、ECBR6、及びECBR7と接続された固有のゲートを有する。このようにして、電力MOSFET900〜903のオン/オフ状態は、処理回路78から出された信号ECBR4〜ECBR7により制御される。図示のように、電力MOSFET900のソース及び電力MOSFET901のドレーンは、共に、かつノイズをフィルタリングするチョーク916を通じてエレクトロクロミック電源43に接続されている。電力MOSFET900のドレーンは、電力MOSFET804及び805によって供給された出力電圧VOUTに電気的に接続され、一方、電力MOSFET901のソースは、接地に電気的に接続される。処理回路78からのECBR4信号により電力MOSFET900がオンになった時、VOUTは、エレクトロクロミック電源43で出力として供給される。処理回路78からのECBR5信号により電力MOSFET900がオンになった時、エレクトロクロミック電源43’は、接地に結合される。電力MOSFET900も901もECBR4信号及びECBR5信号によりオンにならなかった時、エレクトロクロミック電源43’は、高インピーダンス状態にある。このようにして、エレクトロクロミック電源43’として供給された電圧及び電流は、処理回路78から始まるECBR4信号及びECBR5信号に基づいて、電力MOSFET900及び901により制御される。
図6Bに示すように、電力MOSFET902のソース及び電力MOSFET903のドレーンは、共に、かつノイズをフィルタリングするチョーク916を通じてエレクトロクロミック電源45’に接続されている。電力MOSFET902のドレーンは、電力MOSFET804及び805によって供給された出力電圧VOUTに電気的に接続され、一方、電力MOSFET903のソースは、接地に電気的に接続される。処理回路78からのECBR6信号により電力MOSFET902がオンになった時、VOUTは、エレクトロクロミック電源45’で出力として供給される。処理回路78からのECBR7信号により電力MOSFET903がオンになった時、エレクトロクロミック電源45’は、接地に結合される。電力MOSFET902も903もECBR6信号及びECBR7信号によりオンにならなかった時、エレクトロクロミック電源45’は、高インピーダンス状態にある。このようにして、エレクトロクロミック電源45’として供給された電圧及び電流は、処理回路78から始まるECBR6信号及びECBR7信号に基づいて、電力MOSFET902及び903により制御される。
電力MOSFET865は、処理回路78のECBR0を出力するように接続されたそれのゲートを有する。電力MOSFET863は、処理回路78のECBR2を出力するように接続されたそれのゲートを有する。このようにして、電力MOSFET863及び865のオン/オフ状態は、処理回路78から出された信号により制御される。電力MOSFET863及び865の各々は、電力MOSFET804及び805によって供給された出力電圧VOUTに、及び電力MOSFET900及び902のドレーンに接続されたそれのドレーンを有する。電力MOSFET865は、ノイズをフィルタリングするチョーク916を通じてエレクトロクロミック電源に接続されたそれのソースを有する。電力MOSFET865は、ノイズを除去するコンデンサ895を通じて電力MOSFET866のドレーンに及び接地に接続されたそれのソースも有する。電力MOSFET863は、ノイズをフィルタリングするチョーク916を通じてエレクトロクロミック電源に接続されたそれのソースを有する。電力MOSFET863は、ノイズを除去するコンデンサ896を通じて電力MOSFET864のドレーンに及び接地に接続されたそれのソースも有する。
電力MOSFET866のゲートは、アナログスイッチ862の出力に結合され、かつ接地に接続されたそれのソースを有する。電力MOSFET864は、アナログスイッチ861の出力に結合されたそれのゲートを有し、かつ接地に接続されたそれのソースを有する。アナログスイッチ862は、電源回路72から受信したRESET信号に基づいて、処理回路78出力ECBR1と電源回路72によって供給された電圧VDDとの間で電力MOSFET866のゲート入力を切り換えるように構成される。アナログスイッチ861は、処理回路78から受信したRESET信号の状態に基づいて、処理回路78から受信したECBR3信号と電源回路72によって供給された圧VDDとの間で電力MOSFET864のゲート入力を切り換えるように構成される。
電力損失時に、リセット信号は低くなることになる。コンデンサ892、893、及び894は、エレクトロクロミック要素47のフェイルセーフ高速曇り除去機能を提供するために、電力損失後の数分間、アナログスイッチ861及び862及び電力MOSFET866及び864のゲートに電力を供給することができる。RESET低信号がアナログスイッチ861及び862により処理回路78から受信された時、電圧VDDが電力MOSFET866及び864のゲートで供給されるように、アナログスイッチ861及び862は切り換わる。それによって電力MOSFET866及び864がオンになり、エレクトロクロミック要素47のエレクトロクロミック電源43もエレクトロクロミック電源45も接地に短絡される。それによってエレクトロクロミック要素47がより透過性になる。RESET低信号がアナログスイッチ861及び862により処理回路78から受信されなかった時、アナログスイッチ861及び862は、電力MOSFET866に印加されたゲート電圧が処理回路78から受信されるECBR1出力に等しいように切り換わり、電力MOSFET864に印加されたゲート電圧は、処理回路78によって供給されたECBR3信号によって供給された電圧である。このようにして、リセット信号が存在しない時、ゲートに印加された電圧、及び従って電力MOSFET863、864、865、及び866の各々の状態は、それぞれ、信号ECBR2、ECBR3、ECBR0、及びECBR1によって供給された電圧により判断される。
処理回路78からのECBR0信号により電力MOSFET865がオンになった時、VOUTは、エレクトロクロミック電源43で出力として供給される。処理回路78からのECBR1信号により電力MOSFET866がオンになった時、エレクトロクロミック電源43は、接地に結合される。電力MOSFET865も866もECBR0信号及びECBR1信号によりオンにならなかった時、エレクトロクロミック電源43は、高インピーダンス状態にある。処理回路78からのECBR2信号により電力MOSFET863がオンになった時、VOUTは、エレクトロクロミック電源45で出力として供給される。処理回路78からのECBR3信号により電力MOSFET864がオンになった時、エレクトロクロミック電源45は、接地に結合される。電力MOSFET863も864もECBR2信号及びECBR3信号によりオンにならなかった時、エレクトロクロミック電源45は、高インピーダンス状態にある。このようにして、エレクトロクロミック電源43及び45として供給された電圧及び電流は、処理回路78から始まるECBR0信号〜ECBR3信号に基づいて、電力MOSFET863〜866により制御される。
上述のように、ECBR0〜ECBR7の出力値を変えることにより、処理回路78は、電力MOSFET863〜866及び900〜903をオン又はオフにしてエレクトロクロミック電源43、43’、45、及び45’上で望ましい電圧及び電流を生成することができる。このようにしてエレクトロクロミック電源43、43’、45、及び45’の値を制御することにより望ましい電位は、エレクトロクロミック要素47の透過率、及び従って可変透過率窓10の透過率を制御するようにエレクトロクロミック要素47の様々な区域にわたって作り出される。
図6C〜図6Eは、エレクトロクロミック要素47の透過率を制御し、及び/又は維持する2つの考えられるモードを全体的に例示している。代替的な実施形態では、付加的なモードを用いてエレクトロクロミック要素47の透過率を制御し、及び/又は維持することができることを認めるべきである。
図6Cは、通常、ドライバ回路84によりエレクトロクロミック要素47に供給されたる信号の極性を全体的に例示している。図示のように、エレクトロクロミック要素47は、第2の被覆基板48及び第1の被覆基板42を含む。第2の被覆基板48及び第1の被覆基板42は、エレクトロクロミック媒体(図示せず)により分離される。図示のように、第2の被覆基板48は、導電構造体41を通じてANODE_TOP信号(エレクトロクロミック電源43とも呼ばれる)、及びドライバ回路84から導電構造体41’を通じてANODE_BOTTOM信号(エレクトロクロミック電源43’とも呼ばれる)を受信する。第1の被覆基板48は、導電構造体46を通じてCATHODE_LEFT信号(エレクトロクロミック電源45とも呼ばれる)、及びドライバ回路84から導電構造体46’を通じてCATHODE_RIGHT信号(エレクトロクロミック電源46’とも呼ばれる)を受信する。エレクトロクロミック電源43、43’、45、及び45’は、上述のように生成される。エレクトロクロミック電源43、43’、45、及び45’を変えることにより、エレクトロクロミック媒体内に電流及び可能な異なる領域が作り出され、エレクトロクロミック要素47を通過する光量が変わる。
エレクトロクロミック要素47の透過率を制御する1つの方法を図6Dに全体的に例示している。このモードにおいては、ANODE_TOP信号及びANODE_BOTTOM信号は正電圧を有し、一方、CATHODE_LEFT信号及びCATHODE_RIGHT信号は、負電圧を有する。これは、ドライバ回路84のトランジスタ865、864、900、及び903をオンにし、一方、トランジスタ866、863、901、及び902をオフにすることにより達成される。所定の期間が経過した後、又はECJMONITOR信号が定常状態に近づいた時に、処理回路78は、ドライバ回路84を状態1に変えさせる。状態1では、ANODE_BOTTOM信号は正電圧であり、CATHODE_LEFT信号は負電圧であり、ANODE_TOP信号及びCATHODE_RIGHT信号は、高インピーダンスである。これは、トランジスタ900及び864をオンにし、一方、トランジスタ863、865、866、及び901〜903をオフにすることにより達成される。状態1は、所定の期間にわたって維持され。その期間に、処理回路78は、ドライバ回路84を状態2に変えさせる。状態2では、ANODE_TOP信号は正信号であり、CATHODE_RIGHT信号は負信号であり、ANODE_BOTTOM信号及びCATHODE_LEFT信号は、高インピーダンスである。これは、トランジスタ865及び903をオンにし、一方、トランジスタ863、865、866、及び900〜902をオフにすることにより達成される。処理回路78は、エレクトロクロミック要素47が暗い状態で保持されることになっている限り、ドライバ回路84を無限に状態1と状態2の間で循環させることができる。この実施形態では、このモードは、エレクトロクロミック要素47を最も暗い状態に維持するのに利用される。代替的な実施形態では、このモードは、エレクトロクロミック要素47を最も暗い状態以外の透過率状態に保持するために使用される。
エレクトロクロミック要素47の透過率を制御する第2のモードを図6Eに全体的に例示している。このモードでは、状態0’において、ANODE_TOP信号もANODE_BOTTOM信号も正電圧であり、一方、CATHODE_LEFT信号もCATHODE_RIGHTM信号も負電圧である。これは、トランジスタ865、864、900、及び903をオンにし、一方、トランジスタ863、866、901、及び902をオフにすることにより達成される。所定の期間が経過した後、又はECJMONITOR信号が定常状態に近づいた時に、処理回路78は、ドライバ回路84を状態1に変えさせる。処理回路78は、ドライバ回路84を状態1’に変えさせる。この状態では、ANODE_BOTTOM信号は正電圧であり、CATHODE_RIGHT信号は負電圧であり、ANODE_TOP信号及びCATHODE_LEFT信号は、高インピーダンスである。これは、トランジスタ900及び903をオンにし、一方、トランジスタ863〜866、901、及び902をオフにすることにより達成される。ある一定の期間の後、処理回路78は、ドライバ回路84を状態2’に変えさせる。状態2’では、ANODE_BOTTOM信号は正信号であり、CATHODE_LEFT信号は負信号であり、ANODE_TOP信号及びCATHODE_RIGHT信号は、高インピーダンスである。
これは、トランジスタ900及び864をオンにし、一方、トランジスタ863、865、866、及び901〜903をオフにすることにより達成される。ある一定の期間の後、処理回路78は、ドライバ回路84を状態3’に変えさせる。状態では、ANODE_TOP信号は正信号であり、CATHODE_LEFT信号は負信号であり、ANODE_BOTTOM信号及びCATHODE_LEFT信号は、高インピーダンスである。これは、トランジスタ865及び864をオンにし、一方、トランジスタ863、866、及び900〜903をオフにすることにより達成される。ある一定の期間の後、処理回路78は、ドライバ回路84を状態4’に変えさせる。状態4’では、ANODE_TOP信号は正信号であり、CATHODE_RIGHT信号は負信号であり、ANODE_BOTTOM信号及びCATHODE_LEFT信号は、高インピーダンスである。これは、トランジスタ865及び903をオンにし、一方、トランジスタ863、865、866及び900〜902をオフにすることにより達成される。ある一定の期間の後、処理回路78は、ドライバ回路84を状態1’に変えさせる。このようにして、処理回路78は、エレクトロクロミック要素47が暗い状態で保持されることになっている期間中に、ドライバ回路84を状態1’、2’、3’及び4’の間で繰返し循環させる。この実施形態では、処理回路78は、ドライバ回路84にエレクトロクロミック要素47を最も暗い状態に維持させる。代替的な実施形態では、処理回路78は、このモードを利用して、エレクトロクロミック要素47を最も暗い状態以外の透過率状態に保持する。上述のように、ANODEJOP信号、ANODE_BOTTOM信号、CATHODE_LEFT信号、及びCATHODE_RIGHT信号を順序付けることにより、エレクトロクロミック媒体内でのエレクトロクロミック材料の分離を回避することができることを認めるべきである。そうでない場合、このような分離は、エレクトロクロミック媒体が暗色化中に形成する異なる質量のイオン種から成る分子で形成された時に発生する場合がある。より好ましくは、電圧がエレクトロクロミック媒体間に印加された時、通常は無色の分子は、異なる重さ及び色を有する場合があるイオン種(陰イオン及び陽イオン)に分割される。エレクトロクロミック素子が暗くなった状態に維持された時、イオン種のうちの重い方は、素子の上部に移動する軽い方に取って代わりながら素子の底部へ降りる傾向がある。これらの分離中の種は異なる色を有する場合があるので、窓は、均一でない色を示すと考えられる。
また、ANODE_TOP信号、ANODE_BOTTOM信号、CATHODE_LEFT信号、及びCATHODE_RIGHT信号の正電圧及び負電圧の電圧として印加される電圧レベルは、エレクトロクロミック媒体の透過率に視覚的に影響を及ぼすことなく、エレクトロクロミック媒体内でのエレクトロクロミック材料の分離を回避するために変えることができることも認めるべきである。これは、窓透過率に実質的に影響を及ぼすことなくエレクトロクロミック媒体の分離を回避することができるように印加電圧の変動の持続時間を十分に短く保つことにより達成することができる。2つのモードを上述したが、図6D及び図6Eに全体的に例示する第1のモード及び第2のモードは、組み合わせて1つのモードにすることができることを認めるべきである。図6D及び図6Eに全体的に例示するモード以外の他のモードを使用して、エレクトロクロミック媒体の分離を回避しながらエレクトロクロミック要素47の透過率レベルを維持することができることを認めるべきである。
ドライバ回路84は、EC_VMONITOR信号及びECJMONITOR信号を使用してH−ブリッジ回路で供給された電圧及び電流をモニタし、モニタされた電圧及び電流を処理回路78に供給する。それによって処理回路に78は、エレクトロクロミック要素47の透過率状態を判断して、エレクトロクロミック要素47の透過率を変えて及び/又は維持するように信号ECBR0〜ECBR7を調整することができる。適切な曇り除去シーケンスを以下で説明する。
ドライバ回路84は、ダイオード回路を通じて接地にも接続されるように示されている。処理回路78は、ドライバ回路84に結合されたダイオード回路には、ダイオード950〜952が含まれる。ダイオード回路を通してドライバ回路84を接地に結び付けることにより、ドライバ回路84を過度の電流から保護することができる。
ドライバ回路84は、ドライバ回路84によって供給された電流を感知し、かつ処理回路78に供給されたEC_MONITOR信号で作動するように構成された感知回路99も有するように示されている(図6B)。
ドライバ回路84は、電源回路72によって供給されたVCLAMP電圧に結合された電流回路87も有するように示されている。電流回路87は、トランジスタ、抵抗器、及びダイオードを含む。図示のように、電流回路87は、窓ドライバ回路84に貯蔵された余剰エネルギを吸収するように作動する。
図6A及び図6Bに示すように、ドライバ回路84、電流回路87、及び感知している回路99は、コンデンサ、抵抗器、ダイオード、及び誘導子を含む様々な個々の構成要素を含むことができる。抵抗器809、813〜815、819〜820、843〜846、911、913、及び914の各々は、10kオームの抵抗を有する。抵抗器811、812、816〜818、821〜833、及び836〜842は、それぞれ、18.7kオーム、10kオーム、59kオーム、10オーム、10オーム、10オーム、10オーム、0.1オーム、0.1オーム、100オーム、100オーム、1kOhm、1kオーム、66.5kオーム、66.5kオーム、100kオーム、200kオーム、402kオーム、4.64kオーム、0、1.2kオーム、1.2kオーム、1kOhm、12オーム、270オーム、及び1kオームの抵抗値を有することができる。抵抗器923〜926の各々は、47kオームの抵抗を有することができ、抵抗器927〜928の各々は、1オームの抵抗を有することができ、抵抗器929〜930の各々は、54.9kオームの抵抗を有することができる。抵抗器910、912、及び835の各々は、それぞれ、220オーム、21.5kオーム、及び93.1kオームの抵抗を有することができる。コンデンサ875、879、881、885、890、及び893〜896の各々は、0.1μFの静電容量を有することができる。コンデンサ870〜874、876〜878、880、882〜884、886〜889、890、及び891の各々は、それぞれ、0.01μF、10μF、0.01μF、0.001μF、0.01μF、0.01μF、1μF、1μF、4.7μF、4.7μF、0.01μF、4.7μF、0.01μF、0.01μF、220pF、220pF、0.01μF、及び220μFの静電容量を有することができる。コンデンサ917〜922及び960〜961の各々は、0.1μFの静電容量を有することができる。コンデンサ915、931、及び932の各々は、それぞれ、3300pF、220pF、及び220pFの静電容量を有することができる。図6Aの誘導子808は、33μHのインダクタンスを有することができる。
図7を参照すると、図3の窓制御ユニット9を制御する処理回路78が全体的に例示されている。処理回路78は、図3に全体的に例示する窓制御ユニット9を制御するマイクロコントローラ870を含む。マイクロコントローラ870は、窓制御ユニット9を制御するのに必要な命令及びアルゴリズムを格納するメモリを含む。マイクロコントローラ870は、メモリに格納される命令及びアルゴリズムを実行する論理も含む。図示のように、マイクロコントローラ870は、Freescaleにより販売されているマイクロコントローラMC9S08AW60である。マイクロコントローラ870は、窓制御システムバスに結合された送受信機871にも結合されるように示されている。送受信機871は、半導体窓制御システムバス13から信号を受信して復号し、マイクロコントローラ870が窓制御システムバスを通じて命令を送受信することを可能にするようにマイクロコントローラ870に供給するように構成される。
マイクロコントローラ870は、ユーザ入力機構60、電源回路72、ドライバ回路84のような窓制御ユニット9内の他の装置及び窓制御システムバス上に存在する装置と通信し、かつ制御するための複数の入力、複数の出力、及び複数の組合せ入力/出力線を有するように示されている。図示のように、処理回路78は、エレクトロクロミック窓10のユーザ選択透過率状態を示すユーザ入力機構60からユーザ入力信号を受信する。マイクロコントローラ870は、「より暗い」要求信号及び「より明るい」要求信号の形式でこれらの入力を受信する。これらの信号に基づいて、マイクロコントローラ870は、線ECBR0〜ECBR7を通じてドライバ回路84に制御信号を出してエレクトロクロミック窓10の透過率状態を制御する。更に、マイクロコントローラ870は、DOT0〜DOT4を通じて信号を供給し、ユーザ入力機構60にエレクトロクロミック窓10の現在の状態、可変透過率窓のユーザ選択透過率状態、エレクトロクロミック窓10が状態を変えるプロセス中であるか否か、及び/又はエラーがシステムであるか否かをLEDを通じて表示させる。
図示のように、マイクロコントローラ870は、電源回路72から供給電圧を受電する。マイクロコントローラ870は、窓制御システムバスにも結合されるように示されており、かつ窓制御システムバスを通じてエレクトロクロミック窓10を制御する窓制御オーバーライド信号をマスター制御回路90から受信するように構成されている。マイクロコントローラ870が窓制御システムバス13を通じてマスター制御回路90からオーバーライド信号を受信した時、処理回路78は、ECBR0〜ECBR7を通じて信号をドライバ回路84に供給し、エレクトロクロミック窓10をユーザ入力手段60を通じてユーザにより選択された状態にではなく、マスター制御回路90から受信したオーバーライド信号により判断された状態にする。
上述のように、マイクロコントローラ870は、いつオーバーライド状態を終えるべきか、及びオーバーライド状態が終わった時にエレクトロクロミック窓10がどのような状態になるべきであるかを判断する様々なモードを含むことができる。同じく上述のように、マイクロコントローラ870は、ドライバ回路84によりエレクトロクロミック窓10に供給されている電圧及び電流を示すドライバ回路84からの信号を受信する。ユーザ入力信号「より明るい」及び「より暗い」と共にこれらのモニタされた電圧及び電流信号を使用することにより、マイクロコントローラ870は、マスター制御回路90から受信したユーザ入力信号及び/又はオーバーライド信号に基づいて、エレクトロクロミック窓10の電流状態、及び状態の変化が必要であるか否かを判断することができる。
マイクロコントローラ870はまた、ユーザ入力機構60の背面光LEDに供給された電力をモニタし、かつユーザ入力機構60のLEDに供給された電力を制御するように構成される。一実施形態においては、マイクロコントローラ870は、オーバーライド状態が有効であり、かつユーザ選択透過率状態がオーバーライドされている時、背面光LEDをオフにさせる。別の実施形態では、マイクロコントローラ870は、ユーザ入力機構60が作動不能の時、ユーザ入力機構60の背面光LEDをオフにさせる。
処理回路78は、ドロップアウト検出回路79にも結合されるように示されている。図示のように、ドロップアウト検出回路79は、10kオームの抵抗値を有することができる抵抗器790、それぞれ、402キロオームの抵抗値を有することができる抵抗器791及び792、0.1μFの静電容量を有することができるコンデンサ793、及びダイオード及び比較器を含む。作動面において、ドロップアウト検出回路79は、処理回路78からのTIMER_SETと呼ぶ入力信号を受信する。この信号は、窓制御回路に供給されている電力を示している。TIMER_SET信号は、コンデンサにも、かつ入力としてドロップアウト検出回路79の演算増幅器にも結合されている。演算増幅器の出力は、演算増幅器の他の入力にフィードバックされる。
図示のように、ドロップアウト検出回路79は、TIMER_SET信号により示すように、電力が窓制御ユニット9に供給されている間にコンデンサ上で電荷を格納するように構成される。電力が窓制御ユニット9から取り除かれた時、コンデンサの電荷は、TIMER_SETがコンデンサに充電する信号をもはや供給していないので、時間と共に減衰する。電力が窓制御ユニット9に再び印加された時、コンデンサの上で残った電荷量は、マイクロ入力としてコントローラ870に供給され、電力が窓制御ユニット9から取り除かれていた概算時間量を判断するためにマイクロコントローラ870によって使用される。電力が窓制御ユニット9から取り除かれていた時間量が小さく、例えば、2分又はそれ未満であった場合、マイクロコントローラ870は、電力が除去されている前の状態に戻るようにエレクトロクロミック窓10を誘導する。マイクロコントローラ870が電力が取り除かれていた時間が2分よりも長いように判断した場合、マイクロコントローラ870は、所定の透過率状態になるようにエレクトロクロミック窓10を誘導する。
マスター制御回路はまた、窓の群を選択的に制御して車両電源上での電力ドレーンを低減する窓の群を選択的に制御ことができる。例えば、全ての窓が直ちに暗くなった場合に、そうでない場合に発生する瞬間的電流引き込みを低減するために別の群を暗くする前に、窓10の選択した群を順番に暗くすることができる。更に、マスター制御回路は、段階的に窓の1つ又は全てを徐々に暗くして、窓システムの電力使用量を更に管理することができる。
マイクロコントローラ870は、リセット回路81にも結合されるように示されている。リセット回路81は、抵抗器、コンデンサ、及び電源回路72によって供給されたVDD電圧に結合されたリセットモニタIC810を含む。リセットモニタIC810は、電源回路72によって供給されたVDD電圧をモニタして電圧VDDがリセット電圧閾値を下回った時を判断する。リセットモニタIC810が、VDDはリセット電圧閾値を下回ったように判断した時、リセットモニタIC810は、所定の期間にわたってリセット信号を出す。このリセット信号は、マイクロコントローラ870をリセットするのに使用され、かつドライバ回路84内のH−ブリッジ回路に対して、エレクトロクロミック電源43及びエレクトロクロミック電源45を接地に短絡させ、エレクトロクロミック窓10を曇りが除去された状態にするためにドライバ回路84にも結合されている。
マイクロコントローラ870はまた、ユーザ入力機構60からバックライトモニタ(BACKLIGHT)信号及びLEDモニタ(LED_MON)信号を受信するように示されている。マイクロコントローラ870は、これらの信号をモニタして、ユーザ入力機構60のスイッチが動かないか否か、又はLEDが故障して開状態となったか否かを判断する。マイクロコントローラ870が、ユーザ入力機構60のスイッチは動かないように判断した場合、マイクロコントローラ870は、ユーザ入力機構60をオーバーライドして、エレクトロクロミック窓10の所定の透過率状態を選択する。ユーザ入力機構60はオーバーライドされるが、依然としてマスター制御ユニット90から窓制御システムバス13で受信したオーバーライド信号によりエレクトロクロミック窓10を制御することができることを認めるべきである。マイクロコントローラ870は、スイッチ誤作動又はLED故障を知らせる信号をバス13でマスター制御装置に通信することができる。
マイクロコントローラ870はまた、アナログVMON_AD信号及びIMON_AD信号も受信するように示されている。図7に示すように、VMON_ADは、フィルタ回路82によりフィルタリングされたドライバ回路84によって供給されたEC_VMONITOR信号である。IMON_ADは、フィルタ回路83によりフィルタリングされたドライバ回路84によって供給されたECJMONITOR信号である。マイクロコントローラ870は、IMON_AD及びVMON_ADによって供給された値を利用して、可変透過率窓10の透過率状態を判断し、かつエレクトロクロミック素子及び関連配線の欠陥を検出する。
処理回路78は、様々な抵抗器及びコンデンサを含むように示されている。抵抗器933〜942及び790〜792は、それぞれ、47オーム、47オーム、10kオーム、100オーム、100オーム、1μオーム、100kオーム、4.7kオーム、1kオーム、1kオーム、10kオーム、402kオーム、及び402kオームの抵抗値を有することができる。コンデンサ943、946〜954及び793は、それぞれ、0.1μF、220pF、0.1μF、220pF、0.1μF、220pF、0.1μF、0.1μF、0.1μF、及び1μFの容量値を有することができる。
図8は、飛行機のような多人数用車両内に取り付けられる可変透過率窓10及び窓制御ユニット9を全体的に例示している。図示のように、可変透過率窓10及び窓制御ユニット9は、内窓枠22に隣接して位置する。窓制御ユニット9は、第1のユーザ入力区域62、第2のユーザ入力区域64、及び表示灯66を含むユーザ入力機構60を含む。また、スレーブ制御回路70、及び可変透過率窓10のそれぞれ導電構造体41、41’、46、及び46’に結合されたエレクトロクロミック電源43、43、45、及び45を隠線で示している。図示のように、窓入力機構60は、可変透過率窓10のユーザにより物理的に接触されると可変透過率窓10の上述の選択透過率状態を変えるように構成された第1のユーザ入力区域62及び第2のユーザ入力区域64を有する。表示灯66は、窓の現在の透過率状態を示す光、窓の選択透過率状態、窓が、現在、状態を変更しているか否か、及び/又は窓制御システムがエラー状態にあるか否かを表示するように構成される。
図示のように、ユーザ入力機構60は、湿気に影響されず、かつユーザ入力機構60及びスレーブ制御回路70の内部電気的及び機械的構造体から湿気及びほこりを遠ざけるために密封されている材料で製造される。
2.機械的、化学的、及び製造的態様
図9は、窓制御システム9の可変透過率窓10及び要素の断面である。可変透過率窓10は、第1の基板44及び第2の基板34を含むエレクトロクロミック要素47を含む。
本発明の実施形態では、基板44及び34は、薄いガラス基板である。代替的な実施形態では、基板44及び34は、ガラス又は他の適切な基板材料で製造することができる異なる厚みの透明基板である。各基板44及び34は、それぞれ、その上に堆積された透明高導電性層38及び36を有する。好ましい実施形態では、第1及び第2の基板44及び34は、ガラスで製造されており、好ましくは、約1.2mm未満、より好ましくは、約0.8mm未満、最も好ましくは、約0.6mm未満の厚みを有する。代替的な実施形態では、基板は、屈曲させることができる。この実施形態では、透明高導電性層36及び38は、好ましくは、少なくとも2つの全波の厚みで酸化インジウムスズ(ITO)を含む。
代替的な実施形態では、透明導電層36及び38は、フッ素ドープ酸化錫、ドープ酸化亜鉛、インジウム酸化亜鉛(Znxlnyz)、オハイオ州トレドの「Libbey Owens−Ford Co.」から販売されている「TEC 20」又は「TEC 15」のような、内容全体が本明細書において引用により組み込まれている米国特許第5、202、787号に説明されている材料、又は引用により開示内容全体が本明細書に組み込まれている「車両のためのバックミラー要素及びこれらの要素を組み込んだアセンブリ」という名称の米国特許第7,372,611号、及びWilliam L.Tonarを筆頭発明者とする2007年3月5日出願の「コーティングを組み込んだ改良型コーティング及びバックミラー要素」という名称の米国特許出願第2007/0201122号に説明されているような誘電体/金属/誘電体積層体のような他の透明導電材料で製造することができる。好ましい実施形態では、各導電層36及び38は、約4Ω/平方未満、より好ましくは、約3.0Ω/平方未満、より好ましくは、約2.6Ω/平方未満、最も好ましくは、約2.0Ω/平方未満のシート抵抗を有する。第1の基板44及び第2の基板34は、表面が互いと平行であるように、かつ第1の基板44上に堆積された透明導電層38が第2の基板34の内面上に堆積された透明導電層36に対向するように取り付けられる。
図示のように、第1の基板44と第2の基板34の間の空間は、層36及び38と電気的に接触しているエレクトロクロミック媒体49で満たされる。この実施形態では、エレクトロクロミック要素47は、被覆基板がエレクトロクロミック媒体49に隣接している時、透明状態で60%を超える好ましい透過率を有する。これを提供するために、透明導電層38で被覆処理された基板44及び34及び36の各々は、使用されるエレクトロクロミック媒体によっては、少なくともほぼ65%、より好ましくは、ほぼ78.6%の透過率を有するべきである。エレクトロクロミック媒体49は、空気よりも高い屈折率を有し、それによって透明導電層36及び38の反射率が抑制され、これに対応してエレクトロクロミック要素47の透過率が増大する。被覆基板は、導電層38及び36が空気と隣合わせである時にほぼ73.1%の透過率を有する。エレクトロクロミック要素47の空気に次ぐ透過率は、両方の被覆基板が同じ透過率レベルを有する場合に基板44及び34の両方の被覆面がエレクトロクロミック媒体49と接触している時に約73%を超えることになることを認めるべきである。各被覆基板の透過率が他と異なる状況がある場合がある。この場合、一方の被覆基板の透過率は、他方の被覆基板の透過率が増大中に低減することができる。各被覆基板の透過率は、エレクトロクロミック要素47の透過率が透過率設計基準を満たすように選択される。
図示のように、エレクトロクロミック媒体は、第1の基板44及び第2の基板34の一方の充填孔(図示せず)を通じて第1の基板44と第2の基板34の間で堆積される。エレクトロクロミック媒体49が第1の基板44と第2の基板34の間で堆積された後、陽イオンエポキシ素材で製造されたプラグ(図示せず)を充填孔に入れて充填孔を密封することができる。エレクトロクロミック媒体49は、第1のシール56及び第2のシール58により第1の基板44及び第2の基板34の内面の間で保持される。第1及び第2のシール56及び58は、第1の基板44及び第2の基板34の表面間の空間を維持する役目もする。第1のシール56又は第2のシール58は、サイズ及び形状を実質的に保持する材料を含むことができる。この場合、第1又は第2のシール材料を使用して基板間の間隔を確立することができる。
代替的に、一方又は両方のシール56又は58は、間隔を決めることになるスペーサ(図示せず)を含むことができる。スペーサは、サイズが制御されると共に圧縮が予測可能である限り、ビーズ、ファイバ、パッド、又はあらゆる公知の形状とすることができる。
スペーサは、追加的又は代替的に、エレクトロクロミック媒体により占有された区域内に分散させることができる。スペーサの例は、2006年5月3日出願の「制御可能に溶解する間隔部材及び関連エレクトロクロミック素子及びそれらの製造方法」という名称の米国特許出願第11/416、557号に開示されており、この特許の開示内容全体は、本明細書において引用により組み込まれている。スペーサは、ガラス、塩、ポリマー、又は類似の材料を含むことができる。シール材料の一方又は両方を硬化させる必要がある場合、シール材料が硬化することができるまで、硬化工程中に基板をシール区域内で離間した状態かつ実質的に平行に保つことが重要である。殆どの場合、ガラス上のコーティングは、ガラスを歪ませ、硬化工程中に基板を実質的に平行に保つことが一層困難になる。基板は、2つの基板間でスペーサを使用することにより、実質的に平行した関係に維持することができる。一般的に、スペーサは、セル間隔と大きさが類似しており、かつ両方の基板に触れるか又はほぼ触れてセル間隔を維持する。基板は、セル間隔がスペーサよりも実質的に増大しないように重力、圧着治具により、又はスペーサに対して圧力を印加するあらゆる方法によりスペーサに対して一緒に保持することができる。代替的に、基板は、硬化工程中にクランプ、吸着カップ、真空プラテン、又は他の手段を用いて平行に機械的に保持することができる。代替的な実施形態では、基板は、それがあらゆるスペーサ材料を含まないエポキシを使用して、離間した関係で離れた状態に保持される。上述のように、他の実施形態では、ビーズ、ファイバ、パッドのようなスペーサ、又は類似したスペーサを使用して、シールが硬化中に離間した関係で基板を保持する。しかし、スペーサは、シールがシール収縮の結果として硬化する時に応力集中の区域を引き起こす場合がある。収縮は、エポキシとスペーサの間の熱膨張率の差に関係があることが多い。この形式の応力は、シール内のスペーサを排除することにより排除することができる。シール硬化工程中にスペーサなしでセル間隔を維持する1つの方法は、真空プラテンを使用して基板を平行かつ一定の距離を隔てた状態に保持することである。プラテン自体は、プラテン間で一定の距離を取って又は機械制御により公知の距離を隔てて保持することができる。上記で所望される1つの方法又はそれよりも多くを組み合わせて、基板を実質的に平行に保ちながら適切なシール厚みを維持することができる。
工程の複雑さを低減するために、第1のシール56及び第2のシール58が1つの物に組み合わされることが好ましいと考えられる。両方のシールがスペーサを含む場合、スペーサは、高導体材料40の層の間に、また、高導体材料40の層と導電構造体41、41’、46及び46’との間に圧縮することができることが有用である場合がある。尚、これは断面図であるので、導電構造体46及び46’が示されていない。スペーサは、エレクトロクロミック媒体が基板間隔を維持することができるこのような時まで間隔を維持するように、エレクトロクロミック媒体中に溶解可能にすることができる。代替的に、スペーサは、主としてシール硬化工程中に使用することができ、エレクトロクロミック媒体がゲル化し、従って、セル間隔を維持することができる前に迅速にエレクトロクロミック媒体中に溶解する。この場合、水平に基板を保持するか、又は機械的方法を用いてエレクトロクロミック媒体が補助なしに基板間隔を維持するのに十分に架橋されるまでセル間隔を維持することが重要である。
透明導電層36又は38で被覆処理された第1の基板44及び第2の基板34の各々の表面はまた、第1の基板44及び第2の基板34の各々の周囲のかなりの部分の周りに透明導電層38上に堆積された高導体材料40を含む。この実施形態では、高導体材料40は、銀薄片を含む銀エポキシである。第1の基板44及び第2の基板34の各々はまた、構造体の周囲のかなりの部分の周りに堆積された高導体材料40に電気的に接続された複数の導電構造体41、41’、46、及び46’を含む。第1の基板44の導電構造体46及び46’は、導体材料を通じて、それぞれ、エレクトロクロミック電源45及び45’に電気的に接続される。第2の基板34の導電構造体41及び41’は、導体材料を通じて、それぞれ、エレクトロクロミック電源43及び43’に電気的に接続される。このようにして、ドライバ回路84によって供給された電力は、それぞれ、第1の基板44及び第2の基板34の各々の透明導電層38及び36に供給される。銀エポキシが使用された場合、導電構造体41、41’、46、及び46’は、銀のタブであることが好ましく、かつ導体材料は、銀薄片を含むことが好ましい。
好ましい実施形態では、透明導電層36及び38は、少なくとも約2λ(すなわち、2波層)の光学的厚みで堆積され、ここで、λは、エレクトロクロミック要素が最適化される光の波長である。一般的に、λは、約500nmであるように選択する。透明導電膜36及び38の厚みレベルは、使用するITOコーティングの一般的性質により判断する。
より大きな設計特徴の一部としては、コーティングの透過率及びシート抵抗がある。ITOの厚みは、コーティングのシート抵抗及び透過率を調整するように調節することができることを認めるべきである。厚みの他に、コーティングの他の性能は、コーティングの透過率及びシート抵抗を修正するために調節することができる。例えば、コーティングの化学量論比は、コーティングの透過率を修正するために調節することができる。低透過率化が必要とされるが厚みを増大させることは選択肢ではない場合、コーティング内の酸素含有量を低減することができ、コーティング内での吸収量増大及び低透過率化になる。逆に、低透過率化が必要である場合、コーティングの酸素含有量を増大させることができ、その結果として、コーティング内での吸収量が低減する。酸素含有量が変えられる時、他のコーティング属性との交換条件があることを認めるべきである。完全なエレクトロクロミック要素47の設計目標によっては、特性の全体的最適化が必要であろう。
透明導体材料の複数の及び/又は厚い層がガラスのような薄い基板上に堆積される時に発生する可能性がある1つの問題は、基板の反り又は変形である。反りは、被膜材料内の応力によるものであり、これは、基板に歪みを付け、その結果として基板の変形が発生する。変形量は、コーティング内の応力及びコーティングの厚みに比例する。コーティングの同じ応力レベルに対しては、肉厚層の方が薄い層よりも基板変形量が多い。同様に、コーティング内の応力レベルが増大した場合、同じ厚みの層の方が基板変形量が多い。コーティングの応力の種類により、覆基板の変形が凹面であるか又は凸面であるかが決まる可能性がある。コーティングの応力は、引張応力又は圧縮応力であると考えられる。コーティングが引張応力を受けた基板は、通常は凹面になり、一方、コーティングが圧縮応力を受けた表面は、通常は凸面になる。
本発明者は、可変透過率窓の製造における基板の変形により、変形又は反りのない基板を有する可変透過率窓を製造することが困難になる可能性があることを認識した。基板コーティングにおける応力は、堆積工程の一部として形成された固有応力と、基板と基板に付加されたコーティングとの間の熱膨脹率の差により与えられる応力との組合せである。
熱膨脹率の差により与えられる応力は、重要な要素である可能性がある。コーティングがITOである時に当て嵌まるように、基板がコーティング工程の一部として加熱された時に、可変透過率窓の製造中にいくつかの対策を講じて基板の反り及び変形を低減することができる。一実施形態では、基板は、熱膨張率に基づいて、製造工程の熱誘発応力が堆積工程自体の固有の応力を補償又は相殺するように選択される。ITOが被膜材料として使用され、かつ基板がフロートガラス製である時には、ガラスを堆積工程中に加熱したとしてもITO及びフロートガラスが同一熱膨張率を有するので完成品には熱誘発応力は殆どない。従って、得られる基板のあらゆる反りは、主として堆積工程中に誘発された固有応力によるものである。固有応力が圧縮応力である場合、この応力は、基板上に堆積対象であるITOコーティングよりも小さい熱膨張率を有する基板材料を選択することにより相殺することができることを認めるべきである。逆に、ITOコーティング又は他のコーティング内の応力が引張応力である場合、この固有応力は、コーティングとして堆積対象である材料内のより大きな熱膨張率を有する基板材料を選択することにより相殺することができることを認めるべきである。選択した基板材料の熱膨張率の正確な値は、応力の大きさ及び被膜材料の応力の種類、並びにコーティング材料の堆積温度に依存することになることを認めるべきである。
代替的な実施形態では、堆積工程で透明コーティングを堆積するのに使用されるマグネトロンスパッタリング装置における圧力を変えて、基板内の変形又は反りを低減する。より具体的には、1つの代替的な実施形態では、ITOは、2.5ミリトルを超える圧力で堆積される。ITOは、圧縮応力を有するので、高い方の堆積圧は、コーティング自体内の応力を軽減するのを助けることが多い。堆積工程中にマグネトロンスパッタリング装置内で使用する圧力は、両方の応力レベル、及び一部の場合には、基板内の応力の種類(圧縮応力又は引張応力)に影響を及ぼす可能性があることを認めるべきである。製造工程中に必要な圧力は、堆積工程及び使用するハードウエアの詳細によって変わることを認めるべきである。一般的に、圧力は、約2.5ミリトルよりも高く、より好ましくは、約4.0ミリトルよりも高く、最も好ましくは、約6.5ミリトルよりも高いものであるべきである。
更に別の実施形態では、基板のそり及び変形を低減するために、ネオン、クリプトン、又はアルゴンを含む混合物のような代替スパッタガスを使用する。これは、使用するスパッタガスが、付加したコーティング内の応力に大幅に影響を及ぼす可能性があるということによるものである。ターゲット原子とスパッタガス質量の比は、コーティング内の相対応力レベルに影響を及ぼす。高い値ほど圧縮性になる。コーティングが圧縮性であり、かつアルゴンがスパッタガスとして使用される場合、パッタガスをクリプトンに切り換えれば、より引っ張り方向にコーティング内の応力が移動する。同様に、コーティングの応力が圧縮応力であり、かつアルゴンがスパッタガスとして使用される場合、ネオンに切り換われば、コーティングの応力は圧縮方向に移動する。圧力変化と共に純粋なガスの混合物を用いると、付加コーティング内の所要応力レベルを達成することができることを認めるべきである。
本発明の更に別の実施形態では、ITO層が付加されている基板の反対側に、例えば、二酸化シリコンのような材料の応力を有するコーティングが施される。これは、基板に掛かる全歪みが基板に付加された各層からの個々の応力の和によるので、基板の反り及び変形を低減するのを助ける。この関係を用いると、基板上の得られる正味応力がゼロであるように基板上の異なる位置に調整応力を有する層を慎重に付加することにより、基板上で全体的な歪みを低減することができる。例えば、透明コーティングが圧縮応力の掛かっている状態である場合、透明コーティングと同じ側に、引張応力を有するコーティングを印加することにより応力を相殺することができる。代替方法は、透明コーティングの反対側にあるガラスの側に圧縮性コーティングを付加することである。他方では、透明コーティングの応力が引張応力である場合、基板上で正味応力がゼロであるように付加的なコーティングを基板の両側に適用することができる。
付加的なコーティングを選択してこれらの付加的な層の光学衝撃を最小にすることができることを認めるべきである。例えば、劇的に最終エレクトロクロミック要素47の光学要素に影響を及ぼす不透明コーティング、高吸収力コーティング、又は高屈折率コーティングは回避すべきである。好ましい応力補償コーティング層は、基板と類似の低い屈折率を有するであろう。ある一定の用途では、より高い屈折率を有する層を使用することができる。
本発明の更に別の実施形態では、基板に付加するコーティングにより引き起こされる予想反りを補償するために、基板に圧縮応力を与えるか又は予め曲げ加工する。再現可能な十分に制御された方法においては、コーティング内の応力及び複数のコーティングの得られる応力は、容易に判断することができることを認めるべきである。従って、基板内の予想される反りは、熱的又は化学的焼戻し手段を用いて基板を予曲げ加工するか又は圧縮応力を与えることにより相殺することができる。基板が予め曲げ加工されるか又は予め圧縮応力を与えられた状態で、コーティングの付加により、圧縮応力を与えられたか又は予め曲げ加工された基板と相互作用する歪みが誘発され、本質的に平坦かつ反りのない基板が得られる。結果として反りのないコーティング後の基板になるのに必要な初期の予め行う曲げ加工量又は圧縮応力量は、誘発応力の種類、全応力量、及びコーティングの厚みに依存することになることを認めるべきである。
本発明の更に別の代替的な実施形態では、基板の反り及び変形は、複数の段階でコーティング層を堆積することにより低減される。いくつかの要因により、層を被覆することにより誘発される応力は、コーティング層が複数の段階で堆積された場合に低減されることが多いという事実を説明するものである。例えば、応力の種類を交互して複数の層を堆積することにより、基板内の全体的な得られる応力を低減することができる。代替的に、相補的な応力の種類(引張応力、圧縮応力)を有する交互の層は、得られた基板内の全体的な応力を低減するのを助けることができる。
本発明の更に別の実施形態では、焼鈍し法を用いて、最終基板構造体内の得られる応力を低減する。高い応力に関する1つの可能な機構は、高エネルギ中立粒子又はマイナス酸素イオンにより引き起こされるコーティング格子の損傷である。これらの高エネルギ種は、イオンとコーティング機械の陰極の電位との間の相互作用から来るものである。高速で基板を陰極通過させることにより、損傷は最小にされ、かつその後の再熱段階で焼き鈍しすることができる。正味の結果は、最終コーティングが、全体的な応力が下がっているということである。
本発明の更に別の実施形態では、基板内の得られる応力を最小にするために、コーティングの堆積後に被覆基板を焼き鈍しする。この場合、基板コーティングに熱の熱的再加熱及び冷却処理を行う。コーティングの再加熱は、コーティングが被膜材料内応力の正味低下で再結晶することを可能にすることができる。応力を低減するのに必要な温度、時間、及び焼鈍しガスは、コーティングの初期特性で変わる。コーティングの他の属性も熱の焼鈍し段階中に変わり、従って、多くの場合に、処理済みコーティングが全ての設計要件を満たし続けることを保証するように注意すべきである。
本発明の更に別の実施形態では、コーティングの酸化状態を変え、従って、コーティングは、酸素不足状態になる。基板コーティングの酸化状態は、特に基板コーティングがITOである場合、得られるコーティングの応力に強い影響を与えることを認めるべきである。ITOコーティングは、酸素含有量が高いほど一般的に応力値が高い。従って、酸素含有量が低いITOを使用することは、コーティング内の応力を最小にし、かつ反り及び変形を低減するのを助けることができる。
本発明の更に別の実施形態では、コーティングの固有の応力を低減するために、付加的なエネルギをコーティングの成長に与える。付加的なエネルギを与えるために使用するための手段としては、イオンビーム、プラズマ源、ヘリウム準安定分子、RF重畳DC、又は付加的なエネルギをコーティング成長に与える他の手段がある。イオンビーム、プラズマ、又は他の手段による処理にエネルギを導入する方法を使用することにより、固有の応力を含むコーティングの特性に大幅に影響を与えることができる。
上述の手段を単独及び/又は組合せで使用して、透明導体が可変透過率窓システム製造中に印加される基板の反り及び変形を低減するのを助けることができることを認めるべきである。ITO層を堆積する好ましい方法の詳細は、2007年2月7日出願の「改良型透明導体を有する電気光学要素」という名称の米国特許仮出願第60/888、686号に開示されており、この特許の開示内容全体は、本明細書において引用により組み込まれている。
図10は、エレクトロクロミック要素47の第2の被覆基板48及び第1の被覆基板42の一部の詳細図を示している。図示のように、透明導電層38が基板44の1つの表面上に堆積されている。高導体材料40は、透明導電層38の表面上で基板44の周囲の周りに堆積されている。導電構造体46及び46’は、基板44の周囲の周りの高導体材料40に固定されている。図示のように、導電構造体46及び46’は、基板44のほぼ両側に位置するように離間している。導電構造体46及び46’は、導線を通じて、それぞれ、エレクトロクロミック電源45及び45’に結合されるように示されている。このようにして、エレクトロクロミック電源45及び45’によって供給された電力は、導電構造体46及び46’を通じて高導体材料40及び透明導電層38に供給される。基板34は、表面の少なくとも1つに堆積された透明導電層36を有する。高導体材料40(図示せず)は、透明導電層36の表面上で基板34の周囲の周りに堆積されている。導電構造体41及び41’は、基板34の周囲の周りで高導体材料40に固定されている。図示のように、導電構造体41及び41’は、基板34のほぼ両側に位置するように離間している。導電構造体41及び41’は、それぞれ、エレクトロクロミック電源43及び43’に結合されるように示されている。このようにして、エレクトロクロミック電源43及び43’によって供給された電力は、導電構造体41及び41’を通じて高導体材料40及び透明導電層36に供給される。高導体材料40は、導電層36及び38にわたる電気的連続性を改善するために、基板34及び44の両方の周囲全体の周りに設けられるように示されている。高導体材料は、銀、金、又はアルミニウムを含むことが好ましい。更に、高導体材料は、銀を含むことが好ましい。高導体材料は、銀薄片又は銀ナノ粒子を含むことが最も好ましい。高導体材料は、分注してインクジェット印刷又は他の公知の方法により付加することができる。高導体材料は、William L.Tonarを筆頭本発明者とする2006年3月3日出願の「コーティングを組み込んだ改良型コーティング及びバックミラー要素」という名称の米国特許仮出願第60/779、369号に開示されている材料を含むことができ、この特許の開示内容全体は、本明細書において引用により組み込まれている。
エレクトロクロミック要素47の周りに複数の電気接点又は導電構造体41、41’、46、及び46’を離間させて配置することにより、エレクトロクロミック要素の異なる領域に向けて異なる電圧を印加することができる。上述のように、異なる電圧シーケンスを異なる接点に適用することができる。このような順序付けは、曇り除去を早めかつ分離を低減するのに有効であると考えられる。
上述の構成を用いて、エレクトロクロミック要素47は、高透過率状態において少なくとも約60%、最低透過率状態において約0.1%未満の様々な透過率の範囲、及び高透過率状態と低透過率状態の間において透過率値の連続をもたらすことができる。この大きさの透過率範囲は、従来のエレクトロクロミック素子を凌いで、特に少なくとも0.1m2の表面積を有するものに対しては新規なものである。本発明のシステムを使用して取得した別の性能パラメータは、透過率が、約2分未満で約60%を超える透過率から約0.2%未満まで迅速に変えることができるということである。逆に、透過率は、約5分未満で約0.2%未満透過率から約60%を超えるまで迅速に変えることができる。曇り除去速度は、単に両方の導電層36及び38を接地することによりエレクトロクロミック素子を短絡させるだけではなく、エレクトロクロミック素子にわたって逆バイアスを供給することにより改善することができる。上述のH−架橋に印加される信号ECBR0−ECBR7を使用して、1つ又はそれよりも多くの逆バイアスパルスを曇り除去中に印加することができることが好ましい。「遷移電圧順序付け」と呼ばれる短絡休止により中断される複数の逆バイアスパルスを使用する効果は、図11で見出される。この例においては、調光可能な航空機キャビン窓としての使用に適するサイズ及び形状のエレクトロクロミック素子には、ほぼ0.1%Tに到達するのに十分な時間にわたって1.2Vで電力を供給した。2つの異なる電圧シーケンスを用いて窓の曇りを除去した。透過率を曇り除去中にモニタした。複数の逆パルスとラベル付けした曲線は、窓に適用した以下の電圧シーケンス、すなわち、12秒逆(−1.2V)、1秒短絡、10秒逆、1秒短絡、8秒逆、1秒短絡、4秒逆から成り、窓は、次に、完全に曇りが除去されるのに十分な時間にわたり短絡させた。単一逆パルスとラベル付けした曲線は、34秒逆パルス、次に、窓の曇りが完全に除去されるまでの窓短絡から構成されたものである。
遷移順序付けの概念は、図12で分るように、より高い透過率の状態から中間状態へのエレクトロクロミック素子の色あいを改善することができるものである。「遷移電圧順序付けなし」とラベル付けした曲線においては、ほぼ20%の透過率レベルに到達するのに十分な時間にわたって0.5Vの電位を印加した。「遷移電圧順序付けあり」とラベル付けした曲線においては、8秒という期間にわたって1.2Vの電圧を印加し、次に、20%を僅かに下回る透過率レベルに窓を保持するために0.5Vの電圧を印加した。「遷移電圧順序付け」は、素子に対して中間の定常状態への到達を大いに助けるということを明確に見ることができる。
これらの要素の全てを併せてエレクトロクロミック要素47を構成する。エレクトロクロミック要素47は、開示内容全体が本明細書において引用により組み込まれている、本出願人に譲渡された米国特許第6、407、847号に説明されている方法を用いて製造して充填することができる。特に、素子の内部をエレクトロクロミック媒体で埋める充填孔を基板34及び44の一方に設けることができる。充填孔は、基板の縁部の近くに、ただし、密封区域がエレクトロクロミック要素を取り囲む窓枠によって覆われるように密封区域のちょうど内側に位置することが好ましい。この点に関して、要素を非対称形状(すなわち、充填孔が位置するところでは丸までに至らないコーナを有するような)にすることが望ましいであろう。このようにして、充填孔を窓枠の背後に隠しやすくすることができる。充填孔は、ガラススライドなどにより覆うことができる。
図9を参照すると、エレクトロクロミック要素47は、エラストマーベゼル32により囲まれたその周囲を有するように示されている。エラストマーベゼル32及び密封エレクトロクロミック要素47は、中央窓枠24及び外窓枠28により所定の位置に固定される。代替的な実施形態では、エラストマーベゼル32及び密封エレクトロクロミック要素47は、例えば、フレーム又はベゼルのような中央窓枠24及び外窓枠28と類似の構造体により所定の位置に固定される。中央窓枠24及び外窓枠28、及びそれらによって固定された要素は、内窓枠22及び外取付け構造体30に接合され、かつそれらによって所定の位置に固定される。内窓枠22及び中央の窓枠24は、エレクトロクロミック要素47を保護するダストカバー26も所定の位置に固定するように示されている。図示のように、ダストカバー26は、透明基板である。エラストマーベゼル32は、所定の位置にエレクトロクロミック要素47を保持し、同時に中央窓枠24、内窓枠22、外窓枠28、及び外取付け構造体30によりエラストマーベゼル32に印加される構造的応力及び力からエレクトロクロミック要素47を隔離するのに十分に強い材料から成る。
外窓枠28及び中央窓枠24は、熱伝導性プラスチック製であることが好ましい。熱伝導性プラスチックは、エレクトロクロミック要素47及びエラストマーベゼル32に対して構造のための支持をもたらし、同時にエレクトロクロミック要素47から離して、内窓枠22及び外取付け構造体30内へ過剰な熱エネルギを方向転換するのに十分に強く構成される。エレクトロクロミック素子がその暗くなった状態である時、熱を生成する光を吸収することができる。熱伝導性プラスチックを利用することにより、エレクトロクロミック素子により発生した余分な熱は、窓枠を通じて消散させることができる。
エレクトロクロミック要素47が露出される力を低減するエラストマーベゼル32を利用することにより、かつ熱伝導性材料性の中央窓枠24及び外窓枠28を設置してエレクトロクロミック要素47が受ける熱応力を低減することにより、エレクトロクロミック要素47、及び従って可変透過率窓10の全体的な信頼性を改善することができる。
好ましい実施形態の上述の説明は、主として航空機のための窓制御システムのためのものであるが、マスター制御回路及びスレーブ制御回路及びアルゴリズムを利用するものを含む好ましい実施形態を利用して、建物内、及び例えば船、バス、及び自動車のような乗客を運ぶように設計された他の車両内の窓の透過率を制御することができることを認めるべきである。
以上の説明は、単に好ましい実施形態の説明と見なされる。本発明の修正は、当業者及び本発明を製造又は使用する者に想起されるであろう。従って、図面に示して上述した実施形態は、単に例示を目的としたものであり、均等物の教義を含む特許法の原則に従って解釈される以下の特許請求の範囲によって規定される本発明の範囲に含まれることを意図するが、それを限定することを意図していないことは理解される。
8 窓制御システム
9 窓制御ユニット
10 可変透過率窓
70 スレーブ制御回路
90 マスター制御回路

Claims (92)

  1. 可変透過率窓を制御するための電気的制御システムであって、
    可変透過率窓に結合されたスレーブ窓制御回路と、
    前記スレーブ窓制御回路に結合されたユーザ入力機構と、
    を含み、
    前記ユーザ入力機構は、前記可変透過率窓に対する望ましい透過率レベルを表す制御信号を前記スレーブ窓制御回路に供給するように構成され、該スレーブ窓制御回路は、該ユーザ入力機構から受信した制御信号に応答して該可変透過率窓の透過率を制御し、該ユーザ入力機構は、該スレーブ窓制御回路に結合されたライトを含み、該ライトは、該可変透過率窓の現在の透過率状態、該可変透過率窓の選択した透過率状態、該可変透過率窓が透過率状態を現在変更中であるか否か、該ユーザ入力機構がオーバーライドされているか否か、及びシステムが適正に作動しているか否かのうちの少なくとも1つを含む情報をシステムユーザに提供する、
    ことを特徴とするシステム。
  2. 前記ユーザ入力機構の外面は、密封されており、かつ湿気に影響されない材料を含むことを特徴とする請求項1に記載の電気的制御システム。
  3. 前記ユーザ入力機構は、前記可変透過率窓を暗くするための第1のスイッチと、該可変透過率窓を明るくするための第2のスイッチとを含むことを特徴とする請求項1から請求項2のいずれか1項に記載の電気的制御システム。
  4. 前記ライトは、前記第1及び第2のスイッチのための背面光を含むことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の電気的制御システム。
  5. 前記背面光は、前記ユーザ入力機構がオーバーライドされている時には消灯されることを特徴とする請求項4に記載の電気的制御システム。
  6. 前記スレーブ窓制御回路は、信号及び電力を前記可変透過率窓及び前記ユーザ入力機構に供給し、該可変透過率窓及び該ユーザ入力機構から信号を受信し、かつ該可変透過率窓及び該ユーザ入力機構により引き込まれた電力をモニタするための要素を含むことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の電気的制御システム。
  7. 前記スレーブ窓制御回路は、前記可変透過率窓に供給された電流の変化率をモニタし、該電流変化率がゼロに近づいた時に、該スレーブ窓制御回路は、前記ライトに該可変透過率窓の透過率状態が変更中ではないことを表示させることを特徴とする請求項6に記載の電気的制御システム。
  8. 前記ライトは、前記可変透過率窓の前記現在の透過率状態を表示するための及び該可変透過率窓の前記選択した透過率状態を表示するための少なくとも3つの表示灯を含み、
    前記3つの表示灯は、前記可変透過率窓の前記現在の及び前記選択した透過率状態の間で区別するために外観を変える、
    ことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の電気的制御システム。
  9. 前記表示灯は、前記現在の透過率状態が前記選択した透過率状態に達した時を示すために外観を変えることを特徴とする請求項8に記載の電気的制御システム。
  10. 前記少なくとも3つの表示灯は、前記可変透過率窓の前記現在の透過率状態を表示するための及び該可変透過率窓の前記選択した透過率状態を表示するための5つの表示灯から成ることを特徴とする請求項8から請求項9のいずれか1項に記載の電気的制御システム。
  11. 前記スレーブ窓制御回路は、前記ライトの電圧降下をモニタして該ライトの1つが故障したかを判断することを特徴とする請求項8から請求項10のいずれか1項に記載の電気的制御システム。
  12. 前記ユーザ入力機構は、1つよりも多い可変透過率窓の透過率を制御することを特徴とする請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の電気的制御システム。
  13. 複数の可変透過率窓を制御するための電気的制御システムであって、
    各々が複数の可変透過率窓の1つ又はそれよりも多くの透過率を制御するための複数のスレーブ窓制御回路と、
    各々が前記スレーブ窓制御回路の1つ又はそれよりも多くに結合された複数のユーザ入力機構と、
    前記複数のスレーブ窓制御回路に結合されたマスター制御回路と、
    を含み、
    前記マスター制御回路及び前記ユーザ入力機構は、前記可変透過率窓の透過率レベルを表す透過率状態信号を前記スレーブ窓制御回路に供給するように構成され、
    各スレーブ窓制御回路は、前記マスター制御回路及び/又は前記ユーザ入力機構の1つによって供給された前記透過率状態信号に応答して前記可変透過率窓の少なくとも1つの透過率を制御し、
    前記マスター制御回路及びスレーブ窓制御回路は、透過率状態信号が該マスター制御回路によってスレーブ窓制御回路に供給された時に、該マスター制御回路によって供給された該透過率状態信号が該スレーブ窓制御回路によって使用され、ユーザ入力機構から受信したあらゆる透過率状態信号をオーバーライドしながら、該スレーブ窓制御回路が結合されているあらゆる可変透過率窓の透過率レベルを判断するように構成される、
    ことを特徴とするシステム。
  14. 各前記ユーザ入力機構は、前記スレーブ窓制御回路が、前記マスター制御回路によって供給されたオーバーライド透過率状態信号に基づいて作動している時に表示するための視覚的表示器を含むことを特徴とする請求項13に記載の電気的制御システム。
  15. 前記マスター制御回路によって供給された前記透過率状態信号がもはや適用されないことを検出すると、前記スレーブ窓制御回路は、前記ユーザ入力機構によってその後に変更されない限り、オーバーライドされた時と同じ状態を維持することを特徴とする請求項13から請求項14のいずれか1項に記載の電気的制御システム。
  16. 前記マスター制御回路は、前記可変透過率窓の透過率の状態を段階的に徐々に変更させることを特徴とする請求項13から請求項15のいずれか1項に記載の電気的制御システム。
  17. 前記マスター制御回路は、前記可変透過率窓の群の透過率を順次変更させることを特徴とする請求項13から請求項16のいずれか1項に記載の電気的制御システム。
  18. 前記マスター制御回路は、前記可変透過率窓の透過率を動画モードにある時には減少させることを特徴とする請求項13から請求項17のいずれか1項に記載の電気的制御システム。
  19. 前記マスター制御回路は、バスによって前記スレーブ窓制御回路に結合されていることを特徴とする請求項13から請求項18のいずれか1項に記載の電気的制御システム。
  20. 前記スレーブ窓制御回路は、前記バス又は前記マスター制御回路のいずれかが故障した時に前記ユーザ入力機構に応答して前記可変透過率窓の透過率を制御するように構成されていることを特徴とする請求項19に記載の電気的制御システム。
  21. 前記スレーブ窓制御回路はまた、リセット信号に関してシステムをモニタし、リセット信号が検出された時に前記可変透過率窓を短絡させてそれを迅速に曇り除去する回路を含むことを特徴とする請求項13から請求項20のいずれか1項に記載の電気的制御システム。
  22. 前記ユーザ入力機構は、前記スレーブ窓制御回路に結合されたライトを含み、該ライトは、前記可変透過率窓の現在の透過率状態、該可変透過率窓の選択した透過率状態、該可変透過率窓が透過率状態を現在変更中であるか否か、該ユーザ入力機構がオーバーライドされているか否か、及びシステムが適正に作動しているか否かのうちの少なくとも1つを含む情報をシステムユーザに提供することを特徴とする請求項13から請求項21のいずれか1項に記載の電気的制御システム。
  23. 複数の可変透過率窓を制御するための電気的制御システムであって、
    可変透過率窓に結合されたスレーブ窓制御回路、
    を含み、
    前記スレーブ窓制御回路は、電力が失われたかを判断し、どのくらい長く電力が失われていたかを判断し、かつ電源が失われていた時間が所定時間を下回っていた場合に前記可変透過率窓をその最新の状態に戻すドロップアウト検出回路を含む、
    ことを特徴とするシステム。
  24. 前記スレーブ窓制御回路に結合されたユーザ入力機構を更に含み、
    前記ユーザ入力機構は、前記可変透過率窓に対する望ましい透過率レベルを表す制御信号を前記スレーブ窓制御回路に供給するように構成され、該スレーブ窓制御回路は、該ユーザ入力機構から受信した該制御信号に応答して該可変透過率窓の透過率を制御する、
    ことを特徴とする請求項23に記載の電気的制御システム。
  25. 前記スレーブ窓制御回路は、信号及び電力を前記可変透過率窓及び前記ユーザ入力機構に供給し、該可変透過率窓及び該ユーザ入力機構から信号を受信し、かつ該可変透過率窓及び該ユーザ入力機構によって引き込まれた電力をモニタするための要素を含むことを特徴とする請求項24に記載の電気的制御システム。
  26. 前記スレーブ窓制御回路はまた、リセット信号に関してシステムをモニタし、リセット信号が検出された時に前記可変透過率窓を短絡させてそれを迅速に曇り除去する回路を含むことを特徴とする請求項24から請求項25のいずれか1項に記載の電気的制御システム。
  27. 前記スレーブ窓制御回路に結合されたユーザ入力機構を更に含み、
    前記ユーザ入力機構は、前記可変透過率窓に対する望ましい透過率レベルを表す制御信号を前記スレーブ窓制御回路に供給するように構成され、該スレーブ窓制御回路は、該ユーザ入力機構から受信した制御信号に応答して該可変透過率窓の透過率を制御し、該ユーザ入力機構は、該スレーブ窓制御回路に結合されたライトを含み、該ライトは、該可変透過率窓の現在の透過率状態、該可変透過率窓の選択した透過率状態、該可変透過率窓が透過率状態を現在変更中であるか否か、該ユーザ入力機構がオーバーライドされているか否か、及びシステムが適正に作動しているか否かのうちの少なくとも1つを含む情報をシステムユーザに提供する、
    ことを特徴とする請求項23から請求項26のいずれか1項に記載の電気的制御システム。
  28. 各々が複数の可変透過率窓の1つ又はそれよりも多くの透過率を制御するための複数の前記スレーブ窓制御回路と、
    各々が前記スレーブ窓制御回路の1つ又はそれよりも多くに結合された複数のユーザ入力機構と、
    前記複数のスレーブ窓制御回路に結合されたマスター制御回路と、
    を更に含み、
    前記マスター制御回路及び前記ユーザ入力機構は、前記可変透過率窓の透過率レベルを表す透過率状態信号を前記スレーブ窓制御回路に供給するように構成され、
    各スレーブ窓制御回路は、前記マスター制御回路及び/又は前記ユーザ入力機構の1つによって供給された前記透過率状態信号に応答して前記可変透過率窓の少なくとも1つの透過率を制御し、
    前記マスター制御回路及びスレーブ窓制御回路は、透過率状態信号が該マスター制御回路によってスレーブ窓制御回路に供給された時に、該マスター制御回路によって供給された該透過率状態信号が該スレーブ窓制御回路によって使用され、ユーザ入力機構から受信したあらゆる透過率状態信号をオーバーライドしながら、該スレーブ窓制御回路が結合されているあらゆる可変透過率窓の透過率レベルを判断するように構成される、
    ことを特徴とする請求項23から請求項27のいずれか1項に記載の電気的制御システム。
  29. 車両内の複数の可変透過率窓を制御するための電気的制御システムであって、
    −500Vから+500Vの電圧スパイクに対してシステムを保護する回路を有する保護回路を含み、可変透過率窓に結合され、かつ車両電源から電力を受電するように結合されたスレーブ窓制御回路、
    を含むことを特徴とするシステム。
  30. 前記保護回路は、負電圧スパイクを阻止するダイオードを含むことを特徴とする請求項29に記載の電気的制御システム。
  31. 前記保護回路は、正電圧スパイクを阻止するトランジスタスイッチを更に含むことを特徴とする請求項30に記載の電気的制御システム。
  32. 前記保護回路は、正電圧スパイクを阻止するトランジスタスイッチを含むことを特徴とする請求項29から請求項31のいずれか1項に記載の電気的制御システム。
  33. 前記保護回路は、過剰電流に対して保護するために前記可変透過率窓への供給の各々に対してダイオード保護回路を含むことを特徴とする請求項29から請求項32のいずれか1項に記載の電気的制御システム。
  34. 前記保護回路は、前記窓に貯蔵された過剰電気エネルギを吸収する過電圧電流吸収回路を含むことを特徴とする請求項29から請求項33のいずれか1項に記載の電気的制御システム。
  35. 前記保護回路は、異なる電圧を供給する2つの別々の電源部を有する強化電源回路を含むことを特徴とする請求項29から請求項34のいずれか1項に記載の電気的制御システム。
  36. 前記スレーブ窓制御回路は、電力が失われたかを判断し、どのくらい長く電力が失われていたかを判断し、かつ電源が失われていた時間が所定時間を下回っていた場合に前記可変透過率窓をその最新の状態に戻すドロップアウト検出回路を含む、
    ことを特徴とする請求項29から請求項35のいずれか1項に記載の電気的制御システム。
  37. 前記スレーブ窓制御回路に結合されたユーザ入力機構を更に含み、
    前記ユーザ入力機構は、前記可変透過率窓に対する望ましい透過率レベルを表す制御信号を前記スレーブ窓制御回路に供給するように構成され、該スレーブ窓制御回路は、該ユーザ入力機構から受信した制御信号に応答して該可変透過率窓の透過率を制御し、該ユーザ入力機構は、該スレーブ窓制御回路に結合されたライトを含み、該ライトは、該可変透過率窓の現在の透過率状態、該可変透過率窓の選択した透過率状態、該可変透過率窓が透過率状態を現在変更中であるか否か、該ユーザ入力機構がオーバーライドされているか否か、及びシステムが適正に作動しているか否かのうちの少なくとも1つを含む情報をシステムユーザに提供する、
    ことを特徴とする請求項29から請求項36のいずれか1項に記載の電気的制御システム。
  38. 各々が複数の可変透過率窓の1つ又はそれよりも多くの透過率を制御するための複数の前記スレーブ窓制御回路と、
    各々が前記スレーブ窓制御回路の1つ又はそれよりも多くに結合された複数のユーザ入力機構と、
    前記複数のスレーブ窓制御回路に結合されたマスター制御回路と、
    を更に含み、
    前記マスター制御回路及び前記ユーザ入力機構は、前記可変透過率窓の透過率レベルを表す透過率状態信号を前記スレーブ窓制御回路に供給するように構成され、
    各スレーブ窓制御回路は、前記マスター制御回路及び/又は前記ユーザ入力機構の1つによって供給された前記透過率状態信号に応答して前記可変透過率窓の少なくとも1つの透過率を制御し、
    前記マスター制御回路及びスレーブ窓制御回路は、透過率状態信号が該マスター制御回路によってスレーブ窓制御回路に供給された時に、該マスター制御回路によって供給された該透過率状態信号が該スレーブ窓制御回路によって使用され、ユーザ入力機構から受信したあらゆる透過率状態信号をオーバーライドしながら、該スレーブ窓制御回路が結合されているあらゆる可変透過率窓の透過率レベルを判断するように構成される、
    ことを特徴とする請求項29から請求項37のいずれか1項に記載の電気的制御システム。
  39. 複数の可変透過率窓と、
    前記複数の可変透過率窓を制御するための請求項1から請求項38のいずれか1項に記載の電気的制御システムと、
    を含むことを特徴とする大量輸送車両。
  40. 航空機であることを特徴とする請求項13に記載の大量輸送車両。
  41. 平行な離間した関係に配列されて基板の内面間にチャンバを形成する第1及び第2の基板と、
    前記基板の前記内面の各々に施された透明電極コーティングと、
    前記基板の周囲で該基板の前記第1及び第2の透明電極コーティング上にそれぞれ堆積された第1及び第2の銀エポキシの層と、
    前記透明電極コーティング間に配置されたエレクトロクロミック媒体と、
    を含み、素子の透過率を変えるための制御回路に結合されたエレクトロクロミック素子、
    を含むことを特徴とする可変透過率窓。
  42. 前記第1及び第2の銀エポキシの層に取り付けられた銀接触タブを更に含むことを特徴とする請求項41に記載の可変透過率窓。
  43. 前記基板の前記周囲の該周囲の対向する区域の該基板の各々の前記銀エポキシの層に物理的かつ電気的に接続された複数の導電構造体を更に含み、各導電構造体は、該基板の該周囲を超えて延びて制御回路に結合された導体材料に接続することを特徴とする請求項41から請求項42のいずれか1項に記載の可変透過率窓。
  44. 前記銀エポキシは、インクジェット印刷によって前記第1及び第2の透明電極コーティング上に分注されることを特徴とする請求項41から請求項43のいずれか1項に記載の可変透過率窓。
  45. 前記銀エポキシ層は、前記第1及び第2の透明電極コーティングの周囲の周りに連続リングを形成するために付加されることを特徴とする請求項41から請求項44のいずれか1項に記載の可変透過率窓。
  46. 前記銀エポキシ層は、前記第1及び第2の透明電極コーティングの周囲の周りの複数の区域に付加されることを特徴とする請求項41から請求項45のいずれか1項に記載の可変透過率窓。
  47. 請求項41から請求項46のいずれか1項に記載の複数の可変透過率窓、
    を含むことを特徴とする大量輸送車両。
  48. 航空機であることを特徴とする請求項47に記載の大量輸送車両。
  49. 素子の透過率を変えるための制御回路に結合されたエレクトロクロミック素子を含む可変透過率窓と、
    前記エレクトロクロミック素子にその周囲の周りで物理的に接触し、かつ該エレクトロクロミック素子を固定位置に保持するように構成された中央窓枠及び外窓枠と、
    を含み、
    前記中央窓枠及び外窓枠は、前記エレクトロクロミック素子からの熱エネルギが該中央及び外窓枠と接触している他の構造体内に伝導されるように熱伝導性プラスチックで製造される、
    ことを特徴とする可変透過率窓システム。
  50. 前記中央窓枠及び外窓枠と物理的に接触し、かつ該中央及び外窓枠をその周囲で固定位置に固定するように構成された内窓枠及び外側装着構造体を更に含むことを特徴とする請求項49に記載の可変透過率窓システム。
  51. 前記エレクトロクロミック素子は、
    平行な離間した関係に配列されて基板の内面間にチャンバを形成する第1及び第2の基板と、
    前記基板の前記内面の各々に施された透明電極コーティングと、
    前記基板の周囲で該基板の前記第1及び第2の透明電極コーティング上にそれぞれ堆積された第1及び第2の銀エポキシの層と、
    前記透明電極コーティング間に配置されたエレクトロクロミック媒体と、
    を含む、
    ことを特徴とする請求項49から請求項50のいずれか1項に記載の可変透過率窓システム。
  52. 素子の透過率を変えるための制御回路に結合されたエレクトロクロミック素子を含む可変透過率窓と、
    前記エレクトロクロミック素子と接触してその周囲を取り囲むエラストマーベゼルと、
    前記エラストマーベゼルとその周囲の周りで物理的に接触してそれを取り囲み、かつ前記エレクトロクロミック素子を固定位置に保持するように構成された中央窓枠及び外窓枠と、
    を含むことを特徴とする可変透過率窓システム。
  53. 前記中央窓枠及び外窓枠と物理的に接触し、かつ該中央及び外窓枠をその周囲で固定位置に固定するように構成された内窓枠及び外側装着構造体を更に含むことを特徴とする請求項52に記載の可変透過率窓システム。
  54. 前記中央窓枠及び外窓枠は、前記エレクトロクロミック素子からの熱エネルギが該中央及び外窓枠と接触している他の構造体内に伝導されるように熱伝導性プラスチックで製造されることを特徴とする請求項52から請求項53のいずれか1項に記載の可変透過率窓システム。
  55. 前記エレクトロクロミック素子は、
    平行な離間した関係に配列されて基板の内面間にチャンバを形成する第1及び第2の基板と、
    前記基板の前記内面の各々に施された透明電極コーティングと、
    前記基板の周囲で該基板の前記第1及び第2の透明電極コーティング上にそれぞれ堆積された第1及び第2の銀エポキシの層と、
    前記透明電極コーティング間に配置されたエレクトロクロミック媒体と、
    を含む、
    ことを特徴とする請求項52から請求項54のいずれか1項に記載の可変透過率窓システム。
  56. 第1の表面と、第2の表面と、第1の側面及び該第1の側面の反対側の第2の側面を形成する周囲とを有する第1の基板、
    第1の表面と、第2の表面と、第1の側面及び該第1の側面の反対側の第2の側面を形成する周囲とを有する第2の基板、
    前記第1の基板の前記第2の表面上に施された第1の導電コーティング、
    前記第2の基板の前記第1の表面上に施された第2の導電コーティング、及び
    前記導電コーティング間に配置されたエレクトロクロミック媒体、
    を含むエレクトロクロミック素子を含む可変透過率窓と、
    前記エレクトロクロミック素子にその透過率を制御するために結合された制御回路と、
    を含み、
    前記制御回路は、正電圧を印加して前記エレクトロクロミック素子の透過率を低減し、他の時間中に前記可変透過率窓を短絡させながら一連の負電圧パルスを該可変透過率窓に印加して該エレクトロクロミック素子の透過率を増大させる、
    ことを特徴とする可変透過率窓システム。
  57. 前記制御回路において、前記負電圧パルスの少なくとも1つは、次の負電圧パルスに先行する持続時間の少なくとも2倍の長さである持続時間を有することを特徴とする請求項56に記載の可変透過率窓システム。
  58. 前記制御回路は、持続時間が減少する一連の負電圧パルスを前記可変透過率窓に印加することを特徴とする請求項56から請求項57のいずれか1項に記載の可変透過率窓システム。
  59. 第1の表面と、第2の表面と、第1の側面及び該第1の側面の反対側の第2の側面を形成する周囲とを有する第1の基板と、
    第1の表面と、第2の表面と、第1の側面及び該第1の側面の反対側の第2の側面を形成する周囲とを有する第2の基板と、
    前記第1の基板の前記第2の表面上に施された第1の導電コーティングと、
    前記第2の基板の前記第1の表面上に施された第2の導電コーティングと、
    前記導電コーティング間に配置されたエレクトロクロミック媒体と、
    前記第1の基板の前記第1の側面で前記第1の導電コーティングに電気的に結合された第1の導電構造体と、
    前記第1の基板の前記第2の側面で前記第1の導電コーティングに電気的に結合された第2の導電構造体と、
    前記第2の基板の前記第1の側面で前記第2の導電コーティングに電気的に結合された第3の導電構造体と、
    前記第2の基板の前記第2の側面で前記第2の導電コーティングに電気的に結合された第4の導電構造体と、
    を含み、前記導電構造体の各々が、他の導電構造体とは独立に印加電圧を受けることができるエレクトロクロミック要素、
    を含むことを特徴とする可変透過率窓システム。
  60. 電圧を前記導電構造体に独立して印加することによってエレクトロクロミック素子の透過率を制御するための制御回路を更に含むことを特徴とする請求項59に記載の可変透過率窓システム。
  61. エレクトロクロミック素子の透過率を増大させる時に、前記制御回路は、負電圧パルスを該エレクトロクロミック素子に印加し、次に、該エレクトロクロミック素子を短絡させることを特徴とする請求項59から請求項60のいずれか1項に記載の可変透過率窓システム。
  62. エレクトロクロミック素子の透過率を減少させる時に、前記制御回路は、前記第1及び第2の導電構造体を接地に結合させ、前記第3及び第4の導電構造体を正電圧に結合させることを特徴とする請求項59から請求項61のいずれか1項に記載の可変透過率窓システム。
  63. エレクトロクロミック素子の透過率を減少させる時に、前記制御回路は、第1の所定の期間にわたって、前記第1及び第2の導電構造体を接地に結合し、かつ前記第3及び第4の導電構造体を正電圧に結合し、次に、第2の所定の期間にわたって、該第1の導電構造体を高インピーダンスに、該第2の導電構造体を接地に、該第3の導電構造体を正電圧に、かつ該第4の導電構造体を高インピーダンスに結合し、次に、第3の所定の期間にわたって、該第1の導電構造体を接地に、該第2の導電構造体を高インピーダンスに、該第3の導電構造体を正電圧に、かつ該第4の導電構造体を高インピーダンスに結合することを特徴とする請求項59から請求項62のいずれか1項に記載の可変透過率窓システム。
  64. 前記エレクトロクロミック素子の透過率を減少させる時に、前記制御回路は、続いて、第4の所定の期間にわたって、前記第1の導電構造体を接地に、前記第2の導電構造体を高インピーダンスに、前記第3の導電構造体を高インピーダンスに、かつ前記第4の導電構造体を正電圧に結合し、次に、第5の所定の期間にわたって、該第1の導電構造体を高インピーダンスに、該第2の導電構造体を接地に、該第3の導電構造体を高インピーダンスに、かつ該第4の導電構造体を正電圧に結合することを特徴とする請求項63に記載の可変透過率窓システム。
  65. 第1の表面と、第2の表面と、第1の側面及び該第1の側面の反対側の第2の側面を形成する周囲とを有する第1の基板、
    第1の表面と、第2の表面と、第1の側面及び該第1の側面の反対側の第2の側面を形成する周囲とを有する第2の基板、
    前記第1の基板の前記第2の表面上に施された第1の導電コーティング、
    前記第2の基板の前記第1の表面上に施された第2の導電コーティング、及び
    前記導電コーティング間に配置されたエレクトロクロミック媒体、
    を含むエレクトロクロミック素子を含む可変透過率窓と、
    前記エレクトロクロミック素子にその透過率を制御するために結合された制御回路と、
    を含み、
    前記エレクトロクロミック素子が約2分未満で60%の透過率から約0.2%未満の透過率まで遷移するように構成される、
    ことを特徴とする可変透過率窓システム。
  66. 前記エレクトロクロミック素子は、
    前記第1の基板の第1の側面で前記第1の導電コーティングに電気的に結合された第1の導電構造体と、
    前記第1の側面の反対側の前記第1の基板の第2の側面で前記第1の導電コーティングに電気的に結合された第2の導電構造体と、
    前記第2の基板の第1の側面で前記第2の導電コーティングに電気的に結合された第3の導電構造体と、
    前記第1の側面の反対側の前記第2の基板の第2の側面で前記第2の導電コーティングに電気的に結合された第4の導電構造体と、
    を更に含み、
    前記制御回路は、電圧を前記導電構造体に独立して印加することによって前記エレクトロクロミック素子の透過率を制御する、
    ことを特徴とする請求項65に記載の可変透過率窓システム。
  67. 前記エレクトロクロミック素子の透過率を減少させる時に、前記制御回路は、前記第1及び第2の導電構造体を接地に結合し、かつ前記第3及び第4の導電構造体を正電圧に結合することを特徴とする請求項66に記載の可変透過率窓システム。
  68. エレクトロクロミック素子の透過率を減少させる時に、前記制御回路は、第1の所定の期間にわたって、前記第1及び第2の導電構造体を接地に結合し、かつ前記第3及び第4の導電構造体を正電圧に結合し、次に、第2の所定の期間にわたって、該第1の導電構造体を高インピーダンスに、該第2の導電構造体を接地に、該第3の導電構造体を正電圧に、かつ該第4の導電構造体を高インピーダンスに結合し、次に、第3の所定の期間にわたって、該第1の導電構造体を接地に、該第2の導電構造体を高インピーダンスに、該第3の導電構造体を正電圧に、かつ該第4の導電構造体を高インピーダンスに結合することを特徴とする請求項66に記載の可変透過率窓システム。
  69. 前記エレクトロクロミック素子の透過率を減少させる時に、前記制御回路は、続いて、第4の所定の期間にわたって、前記第1の導電構造体を接地に、前記第2の導電構造体を高インピーダンスに、前記第3の導電構造体を高インピーダンスに、かつ前記第4の導電構造体を正電圧に結合し、次に、第5の所定の期間にわたって、該第1の導電構造体を高インピーダンスに、該第2の導電構造体を接地に、該第3の導電構造体を高インピーダンスに、かつ該第4の導電構造体を正電圧に結合することを特徴とする請求項68に記載の可変透過率窓システム。
  70. 第1の表面と、第2の表面と、第1の側面及び該第1の側面の反対側の第2の側面を形成する周囲とを有する第1の基板、
    第1の表面と、第2の表面と、第1の側面及び該第1の側面の反対側の第2の側面を形成する周囲とを有する第2の基板、
    前記第1の基板の前記第2の表面上に施された第1の導電コーティング、
    前記第2の基板の前記第1の表面上に施された第2の導電コーティング、及び
    前記導電コーティング間に配置されたエレクトロクロミック媒体、
    を含む0.1m2よりも大きな面積を有するエレクトロクロミック素子を含む可変透過率窓と、
    前記エレクトロクロミック素子にその透過率を制御するために結合された制御回路と、
    を含み、
    前記エレクトロクロミック素子が60%の透過率から約0.2%未満の透過率まで遷移するように構成される、
    ことを特徴とする可変透過率窓システム。
  71. 前記エレクトロクロミック素子は、
    前記第1の基板の第1の側面で前記第1の導電コーティングに電気的に結合された第1の導電構造体と、
    前記第1の側面の反対側の前記第1の基板の第2の側面で前記第1の導電コーティングに電気的に結合された第2の導電構造体と、
    前記第2の基板の第1の側面で前記第2の導電コーティングに電気的に結合された第3の導電構造体と、
    前記第1の側面の反対側の前記第2の基板の第2の側面で前記第2の導電コーティングに電気的に結合された第4の導電構造体と、
    を更に含み、
    前記制御回路は、電圧を前記導電構造体に独立して印加することによって前記エレクトロクロミック素子の透過率を制御する、
    ことを特徴とする請求項70に記載の可変透過率窓システム。
  72. 前記エレクトロクロミック素子の透過率を減少させる時に、前記制御回路は、前記第1及び第2の導電構造体を接地に結合し、かつ前記第3及び第4の導電構造体を正電圧に結合することを特徴とする請求項71に記載の可変透過率窓システム。
  73. エレクトロクロミック素子の透過率を減少させる時に、前記制御回路は、第1の所定の期間にわたって、前記第1及び第2の導電構造体を接地に結合し、かつ前記第3及び第4の導電構造体を正電圧に結合し、次に、第2の所定の期間にわたって、該第1の導電構造体を高インピーダンスに、該第2の導電構造体を接地に、該第3の導電構造体を正電圧に、かつ該第4の導電構造体を高インピーダンスに結合し、次に、第3の所定の期間にわたって、該第1の導電構造体を接地に、該第2の導電構造体を高インピーダンスに、該第3の導電構造体を正電圧に、かつ該第4の導電構造体を高インピーダンスに結合することを特徴とする請求項71に記載の可変透過率窓システム。
  74. 前記エレクトロクロミック素子の透過率を減少させる時に、前記制御回路は、続いて、第4の所定の期間にわたって、前記第1の導電構造体を接地に、前記第2の導電構造体を高インピーダンスに、前記第3の導電構造体を高インピーダンスに、かつ前記第4の導電構造体を正電圧に結合し、次に、第5の所定の期間にわたって、該第1の導電構造体を高インピーダンスに、該第2の導電構造体を接地に、該第3の導電構造体を高インピーダンスに、かつ該第4の導電構造体を正電圧に結合することを特徴とする請求項73に記載の可変透過率窓システム。
  75. 第1の表面と、第2の表面と、第1の側面及び該第1の側面の反対側の第2の側面を形成する周囲とを有する第1の基板、
    第1の表面と、第2の表面と、第1の側面及び該第1の側面の反対側の第2の側面を形成する周囲とを有する第2の基板、
    前記第1の基板の前記第2の表面上に施された第1の導電コーティング、
    前記第2の基板の前記第1の表面上に施された第2の導電コーティング、及び
    前記導電コーティング間に配置されたエレクトロクロミック媒体、
    を含むエレクトロクロミック素子を含む可変透過率窓と、
    前記エレクトロクロミック素子にその透過率を制御するために結合された制御回路と、
    を含み、
    前記エレクトロクロミック素子が約5分未満で0.2%の透過率から60%を超える透過率まで遷移するように構成される、
    ことを特徴とする可変透過率窓システム。
  76. エレクトロクロミック素子の透過率を増大させる時に、前記制御回路は、負電圧パルスを該エレクトロクロミック素子に印加し、次に、該エレクトロクロミック素子を短絡させることを特徴とする請求項75に記載の可変透過率窓システム。
  77. 前記制御回路は、他の時間中に前記可変透過率窓を短絡させながら一連の負電圧パルスを該可変透過率窓に印加して前記エレクトロクロミック素子の透過率を増大させることを特徴とする請求項76に記載の可変透過率窓システム。
  78. 前記制御回路は、持続時間が減少する一連の負電圧パルスを前記可変透過率窓に印加することを特徴とする請求項76に記載の可変透過率窓システム。
  79. 前記エレクトロクロミック素子は、前記基板の前記周囲で前記第1及び第2の導電コーティング上にそれぞれ堆積された第1及び第2の銀エポキシの層を含むことを特徴とする請求項56から請求項78のいずれか1項に記載の可変透過率窓システム。
  80. 前記エレクトロクロミック素子と接触してその周囲を取り囲むエラストマーベゼルと、
    前記エラストマーベゼルとその周囲の周りで物理的に接触してそれを取り囲み、かつ前記エレクトロクロミック素子を固定位置に保持するように構成された中央窓枠及び外窓枠と、
    を更に含むことを特徴とする請求項56から請求項79のいずれか1項に記載の可変透過率窓システム。
  81. 前記エレクトロクロミック素子とその周囲の周りで物理的に接触し、かつ該エレクトロクロミック素子を固定位置に保持するように構成された中央窓枠及び外窓枠を更に含み、
    前記中央窓枠及び外窓枠は、前記エレクトロクロミック素子からの熱エネルギが該中央及び外窓枠と接触している他の構造体内に伝導されるように熱伝導性プラスチックで製造される、
    ことを特徴とする請求項56から請求項80のいずれか1項に記載の可変透過率窓システム。
  82. 請求項49から請求項81のいずれか1項に記載の可変透過率窓システムの複数のもの、
    を含むことを特徴とする大量輸送車両。
  83. 航空機であることを特徴とする請求項82に記載の大量輸送車両。
  84. 第1の表面と、第2の表面と、第1の側面及び該第1の側面の反対側の第2の側面を形成する周囲とを有する第1の基板と、
    第1の表面と、第2の表面と、第1の側面及び該第1の側面の反対側の第2の側面を形成する周囲とを有する第2の基板と、
    少なくとも2つの波の厚みを有し、かつ約2.6オーム/平方未満のシート抵抗を有する、前記第1の基板の前記第2の表面上に設けられた第1のITOの層と、
    前記第2の基板の前記第1の表面上に設けられた第2のITOの層と、
    前記第1及び第2のITOの層の間に配置されたエレクトロクロミック媒体と、
    を含むことを特徴とするエレクトロクロミック要素。
  85. 前記第2のITOの層は、少なくとも2つの波の厚みと約2.6オーム/平方未満のシート抵抗とを有することを特徴とする請求項84に記載のエレクトロクロミック要素。
  86. 前記第2のITOの層は、約2.0オーム/平方未満のシート抵抗を有することを特徴とする請求項85に記載のエレクトロクロミック要素。
  87. 前記第1のITOの層は、約2.0オーム/平方未満のシート抵抗を有することを特徴とする請求項84から請求項86のいずれか1項に記載のエレクトロクロミック要素。
  88. 前記第1の基板及び前記第1のITO層は、エレクトロクロミック要素に組み込まれた時に少なくとも65%の透過率を示すことを特徴とする請求項84から請求項87のいずれか1項に記載のエレクトロクロミック要素。
  89. 前記第2の基板及び前記第2のITO層は、エレクトロクロミック要素に組み込まれた時に少なくとも65%の透過率を示すことを特徴とする請求項84から請求項88のいずれか1項に記載のエレクトロクロミック要素。
  90. エレクトロクロミック素子が、前記基板の前記周囲で前記第1及び第2のITO層上にそれぞれ堆積された第1及び第2の銀エポキシの層を含むことを特徴とする請求項89に記載のエレクトロクロミック要素。
  91. 請求項84から請求項90のいずれか1項に記載の複数のエレクトロクロミック要素、
    を含むことを特徴とする大量輸送車両。
  92. 航空機であることを特徴とする請求項91に記載の大量輸送車両。
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