KR102397829B1 - Driving control method and apparatus for electrochromic device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전기 변색소자의 구동을 제어하는 방법과 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기 변색소자를 구동하는 전압을 보다 효율적으로 공급하여 소자의 내구성과 신뢰성을 향상할 수 있는 전기 변색소자의 구동 제어방법과 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method and apparatus for controlling driving of an electrochromic device, and more particularly, to a driving of an electrochromic device capable of improving durability and reliability of the device by more efficiently supplying a voltage for driving the electrochromic device It relates to a control method and apparatus.
전기변색(Electrochromism) 이란 전원을 인가하면 전계방향에 의해 가역적으로 색상이 변하는 현상으로, 이러한 특성을 지닌 소자를 전기 변색소자 (Electrochromic Devices)라고 한다. 이와 같은 전기변색 소자는 대한민국 공개특허공보 제2006-0092362호, 제2020-0128374호에서와 같이 소정 간격의 투명전극 사이에 변색물질과 전해질이 개재된 구조로 형성된다. Electrochromism is a phenomenon in which the color changes reversibly depending on the direction of the electric field when power is applied. Devices with this characteristic are called electrochromic devices. Such an electrochromic device is formed in a structure in which a color-changing material and an electrolyte are interposed between transparent electrodes at predetermined intervals, as in Korean Patent Application Laid-Open Nos. 2006-0092362 and 2020-0128374.
전기 변색소자는 외부에서 전자 이동이 없을 경우에는 색을 띠고 있지 않다가, 투명전극으로 전원이 인가되면 전자가 공급되어 변색물질이 환원되거나 전자를 잃어 변색물질이 산화되면 색을 띠게 되거나, 반대로 외부에서 전자공급이 없을 경우 변색물질이 색을 띠고 있다가 전자가 공급되어 환원되거나 전자를 잃어버려 산화되면 색이 사라지게 된다. The electrochromic element has no color when there is no electron movement from the outside. When power is applied to the transparent electrode, electrons are supplied to reduce the color-changing material or lose electrons to oxidize the color-changing material, and vice versa. In the absence of electron supply, the color-changing material has a color, but when electrons are supplied and reduced or oxidized by loss of electrons, the color disappears.
특히, 최근 전기 변색소자는 건물의 창유리와 같이 대 면적에 적용하는 것이 큰 관심을 받고 있는데, 대 면적에 적용되는 경우 전압이 인가되는 소자의 가장자리와 중앙부 사이의 거리로 인하여 변색 반응이 늦고, 또한 가장자리와 중앙부 간의 전압차가 발생함에 따라 위치에 따라 광 투과율이 상이하게 변색되는 문제가 있다.In particular, recently, electrochromic devices are receiving great attention when applied to large areas such as window glass of buildings. As a voltage difference between the edge and the center occurs, there is a problem in that the light transmittance is different depending on the location.
대면적에 보다 빠르고 균일한 변색을 유도하기 위해서는 높은 크기의 전원이 인가되어야 하나, 이럴 경우 소자가 열화되어 소자의 신뢰성과 내구성을 저하되며, 심할 경우 소자가 파손될 우려가 있다. In order to induce faster and more uniform discoloration over a large area, a high power supply must be applied, but in this case, the device deteriorates, reducing the reliability and durability of the device, and in severe cases, the device may be damaged.
본 발명은 상술한 기술적 과제를 해결하고자 창안된 것으로서, 본 발명은 전기 변색소자를 보다 신속하고 균일하게 변색시키면서도 소자의 신뢰성과 내구성을 저하시키지 않는 전기 변색소자의 구동 제어방법과 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been devised to solve the above-described technical problem, and the present invention is to provide a method and apparatus for controlling the driving of an electrochromic element that does not reduce the reliability and durability of the electrochromic element while discoloring the electrochromic element more quickly and uniformly There is a purpose.
이와 같은 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 전기 변색소자로 구동전압이 인가되는 전압 인가구간과, 구동전압이 인가되지 않는 플로팅 구간을 가지는 구동전압을 인가하되, 플로팅 구간은 구동전압의 크기에 따라 가변되어 전기 변색소자에 인가하는 전기 변색소자의 구동제어 장치를 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention applies a driving voltage having a voltage application section to which a driving voltage is applied and a floating section to which a driving voltage is not applied to an electrochromic device, wherein the floating section is dependent on the magnitude of the driving voltage. Provided is an apparatus for controlling driving of an electrochromic element that is variable and applied to the electrochromic element.
본 발명에 있어서, 전기 변색소자의 구조에 따라 플로팅 구간을 가변하여 전기 변색소자에 인가한다. In the present invention, the floating section is varied and applied to the electrochromic device according to the structure of the electrochromic device.
본 발명에 있어서, 전기 변색소자의 구조는 전극단자 사이의 거리, 임계저항, 변색물질의 재질, 전해질의 재질 중 어느 하나 이상이다. In the present invention, the structure of the electrochromic element is any one or more of the distance between the electrode terminals, the critical resistance, the material of the color change material, and the material of the electrolyte.
본 발명에 있어서, 전기 변색소자의 구동제어 장치는 아래에 따라 플로팅 구간을 설정한다.In the present invention, the driving control device of the electrochromic device sets the floating section according to the following.
(K: 상수. 1<K<1,000, VON: 구동전압 크기, ℓ: 전기 변색소자에 마련된 한 쌍의 전극단자 사이 거리, Rth: 임계저항)(K: constant. 1<K<1,000, V ON : driving voltage magnitude, ℓ: distance between a pair of electrode terminals provided in the electrochromic device, R th : critical resistance)
본 발명에 있어서, 전기 변색소자의 구동제어 장치는, 구동전압에 의하여 주입된 전하가 내부에 확산된 시점 이후부터, 전기 변색소자가 외부로 방전되기 이전까지의 구간을 플로팅 구간으로 설정한다.In the present invention, the apparatus for controlling the driving of the electrochromic device sets the period from when the electric charge injected by the driving voltage is diffused inside to before the electrochromic device is discharged to the outside as the floating section.
또한, 본 발명은 전기 변색소자로 구동전압이 인가되는 전압 인가구간과, 구동전압이 인가되지 않는 플로팅 구간을 가지는 주기 파형의 구동전압을 인가하는 구동 전원부, 구동전압이 인가된 전기 변색소자의 전압을 측정하는 소자전압 측정부 및, 상기 전기 변색소자의 전압 변화에 따라 상기 구동전압을 가변시키는 구동전압 제어부를 구비하는 다른 전기 변색소자의 구동 제어장치를 제공한다. In addition, the present invention provides a driving power supply for applying a driving voltage of a periodic waveform having a voltage application section to which a driving voltage is applied to the electrochromic device and a floating section to which a driving voltage is not applied, and the voltage of the electrochromic device to which the driving voltage is applied. Provided is an apparatus for controlling driving of another electrochromic device comprising: a device voltage measuring unit measuring
본 발명에 있어서, 구동 전원부는 구동전압을 다수의 주기 동안 전기 변색소자에 인가한다. In the present invention, the driving power unit applies a driving voltage to the electrochromic device for a plurality of cycles.
본 발명에 있어서, 소자전압 측정부는 전압 인가구간 사이의 다수 플로팅 구간(TOFF)에서 전기 변색소자의 전압을 측정한다. In the present invention, the device voltage measuring unit measures the voltage of the electrochromic device in a plurality of floating sections (T OFF ) between the voltage application sections.
본 발명에 있어서, 구동전압 제어부는 이웃하는 플로팅 구간에서의 전기 변색소자의 전압 변화율을 계산하여 기준값 이하인지 판단하여 구동전압을 가변시킨다.In the present invention, the driving voltage control unit calculates the voltage change rate of the electrochromic element in the adjacent floating section and determines whether it is less than or equal to a reference value to vary the driving voltage.
본 발명에 있어서, 구동전압 제어부는 전기 변색소자의 전압 변화율이 기준값 이하이면, 구동전압의 크기나 주기를 가변하는데, In the present invention, when the voltage change rate of the electrochromic element is less than or equal to a reference value, the driving voltage control unit varies the magnitude or period of the driving voltage,
본 발명에 있어서, 구동전압 제어부는 전기 변색소자의 전압이 측정된 플로팅 구간 직전에 인가된 구동전압 보다 절대값의 크기가 작은 구동전압으로 가변한다. In the present invention, the driving voltage controller changes the driving voltage to a driving voltage having a smaller absolute value than the driving voltage applied immediately before the floating section in which the voltage of the electrochromic device is measured.
본 발명에 있어서, 구동전압 제어부는, 전기 변색소자의 전압 변화율이 기준값 이하이면, 상기 전기 변색소자의 전압이 측정된 플로팅 구간의 구동전압 듀티비 보다 낮은 듀티비를 가지는 구동전압으로 가변한다.In the present invention, when the voltage change rate of the electrochromic element is equal to or less than a reference value, the driving voltage controller changes the voltage of the electrochromic element to a driving voltage having a duty ratio lower than that of the driving voltage duty ratio of the floating section in which the voltage is measured.
그리고, 본 발명은 구동전압이 인가된 전기 변색소자의 전압을 측정하는 단계 및, 변색소자의 전압 변화에 따라 구동전압을 가변하여 인가하는 단계를 구비하는 전기 변색소자의 구동 제어방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for controlling driving of an electrochromic device comprising the steps of: measuring a voltage of the electrochromic device to which the driving voltage is applied; and varying the driving voltage according to the voltage change of the color changing device.
본 발명에 있어서, 구동전압이 인가되는 전압 인가구간과, 구동전압이 인가되지 않는 플로팅 구간을 가지는 주기 파형으로, 다수의 주기 동안 전기 변색소자에 인가한다. In the present invention, a periodic waveform having a voltage application period to which a driving voltage is applied and a floating period to which a driving voltage is not applied is applied to the electrochromic device for a plurality of periods.
본 발명에 있어서, 전압 인가구간 사이의 다수 플로팅 구간에서 변색소자의 전압을 측정한다. In the present invention, the voltage of the color-changing device is measured in a plurality of floating sections between voltage application sections.
본 발명에 있어서, 이웃하는 플로팅 구간에서의 전기 변색소자의 전압 변화율을 계산하여 기준값 이하인지 판단하며, 기준값은 0.1~5%일 수 있다.In the present invention, it is determined whether the voltage change rate of the electrochromic element in the neighboring floating section is equal to or less than a reference value, and the reference value may be 0.1 to 5%.
본 발명에 있어서, 전기 변색소자의 전압 변화율이 기준값 이하이면, 구동전압의 크기 또는 주기를 가변하여 전기 변색소자로 인가한다.In the present invention, when the voltage change rate of the electrochromic element is equal to or less than the reference value, the magnitude or period of the driving voltage is varied and applied to the electrochromic element.
본 발명에 있어서, 전기 변색소자의 전압 변화율이 기준값 이하이면, 전기 변색소자의 전압이 측정된 플로팅 구간 직전에 인가된 구동전압 보다 절대값의 크기가 작은 구동전압을 전기 변색소자로 인가한다.In the present invention, when the voltage change rate of the electrochromic element is equal to or less than the reference value, a driving voltage having a smaller absolute value than the driving voltage applied immediately before the floating section in which the voltage of the electrochromic element is measured is applied to the electrochromic element.
본 발명에 있어서, 전기 변색소자의 전압 변화율이 기준값 이하이면, 전기 변색소자의 전압이 측정된 플로팅 구간의 구동전압 듀티비 보다 낮은 듀티비를 가지는 구동전압을 전기 변색소자로 인가한다.In the present invention, when the voltage change rate of the electrochromic element is equal to or less than the reference value, a driving voltage having a lower duty ratio than the driving voltage duty ratio in the floating section in which the voltage of the electrochromic element is measured is applied to the electrochromic element.
본 발명에 따르면, 구동전압을 가변시켜 공급함으로써 전기 변색소자의 내구성과 신뢰성을 저하시키지 않고도 변색속도를 개선할 수 있어, 특히 건물의 창유리와 같이 신속하고 신뢰성 있는 변색이 요구되는 대 면적에 유용하다. According to the present invention, by supplying a variable driving voltage, it is possible to improve the discoloration speed without reducing the durability and reliability of the electrochromic device, and it is particularly useful for large areas requiring rapid and reliable discoloration, such as window glass of a building. .
도 1은 본 발명에 따라 전기 변색소자로 인가되는 구동전압 파형을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따라 구동이 제어되는 전기 변색소자를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 변색소자의 구동 제어장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 4는 전기 변색소자의 착색 시 시간에 따른 투과율과 저항변화를 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 전기 변색소자에 연속적으로 구동전압 인가 시 측정된 전기 변색소자의 전압을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 전기 변색소자의 구동 제어방법의 순서도이다.1 is a diagram illustrating a driving voltage waveform applied to an electrochromic device according to the present invention.
2 is a cross-sectional view illustrating an electrochromic device whose driving is controlled according to the present invention.
3 is a block diagram illustrating a configuration of an apparatus for controlling driving of an electrochromic device according to another exemplary embodiment of the present invention.
4 is a graph illustrating a change in transmittance and resistance according to time when an electrochromic element is colored.
5 is a diagram illustrating a voltage of an electrochromic element measured when a driving voltage is continuously applied to the electrochromic element according to the present invention.
6 is a flowchart of a method for controlling driving of an electrochromic device according to the present invention.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것으로서, 도면에서의 요소의 형상, 요소의 크기, 요소간의 간격 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되거나 축소되어 표현될 수 있다.This embodiment is provided to more completely explain the present invention to those with average knowledge in the art, and the shape of elements in the drawings, the size of elements, the spacing between elements, etc. may be exaggerated or reduced for
또한, 실시 예를 설명하는데 있어서 원칙적으로 관련된 공지의 기능이나 공지의 구성과 같이 이미 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 기술적 특징을 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.In addition, when it is determined that the technical features of the present invention may be unnecessarily obscured as it is already obvious to a person skilled in the art, such as a known function or a known configuration related in principle in explaining the embodiment, the detailed description thereof A description will be omitted.
본 발명의 일실시 예에 따른 전기 변색소자의 구동 제어장치는, 전기 변색소자를 착색 또는 탈색으로 변색하도록 구동전압을 인가하는 장치로, 도 1에 도시되는 전압 인가구간(TV_ON), 전압이 인가되지 않는 플로팅 구간(TV_OFF)을 가지는 구형파 구동전압(Vm)를 인가한다. An apparatus for controlling driving of an electrochromic element according to an embodiment of the present invention is a device for applying a driving voltage to change color or discoloration of the electrochromic element, and the voltage application period T V_ON shown in FIG. A square wave driving voltage Vm having an unapplied floating section T V_OFF is applied.
구형파가 인가되는 전기 변색소자는 도 2에 도시된 바와 같이, 투명기판(11,17) 사이에 전극층(12,16) 변색 물질층(13,15), 전해질(14)이 형성된 2차 전지형 전기 변색소자(10)일 수 있는데, 전극층(12,16)에 전극단자(18,19)가 마련되어 구동전압이 인가된다. 전기 변색소자(10)는 구동전압에 의해 변색될 수 있다면 도 2에 도시된 구조에 상관없이 다양한 형태의 소자가 적용될 수 있는데, 예를 들어, 전극층 사이에 변색물질과 전해질이 혼합된 용액형 전기 변색소자, 변색 물질층 중 어느 하나가 이온 저장층으로 대체되는 다른 유형의 2차 전지형 소자, 또는 일측의 전극층에만 변색 물질층이 형성되고, 전해질에는 다른 변색물질이 혼합된 하이브리드형 전기 변색소자도 사용될 수 있다. As shown in FIG. 2, the electrochromic device to which a square wave is applied is a secondary battery type in which
이와 같은 전기 변색소자(10)는 인가된 구동전압에 의하여 주입된 전하가 내부로 확산되는데, 전극단자(18,19)가 마련된 가장자리로부터 중앙으로 전하가 확산되면서 변색이 진행된다. 이때, 전기 변색소자의 구동 제어장치는 전기 변색소자로 주입된 전하를 소자 전 면적에 충분하게 확산시키면서도, 확산된 전하가 방전되지 않도록 플로팅 구간(TV_OFF)를 가변시킨 구동전압을 전기 변색소자로 인가하는데, 아래 수학식 1과 같이 플로팅 구간(TV_OFF)를 설정한다.In the
여기서, K는 변색물질이나 전해질의 재질 특성에 따른 비례값으로 1~1,000 범위를 가지는 상수이고, VON는 구동전압 크기이다. ℓ은 도 2에 도시되는 바와 같이 전기 변색소자(10)에 마련된 한 쌍의 전극단자(18,19) 사이 거리이다. 그리고, Rth는 후술하는 바와 같이 전기 변색소자로 구동전압을 인가하더라도 투과율 변화가 거의 없는 임계 투과율 구간에서의 임계저항이다. K, ℓ, Rth는 변색대상인 전기 변색소자로부터 사전에 설정된다. Here, K is a proportional value according to the material characteristics of a discoloration material or electrolyte, and is a constant ranging from 1 to 1,000, and V ON is the driving voltage level. ℓ is a distance between a pair of
이와 같이 산정되는 플로팅 구간(TV_OFF)은 전기 변색소자로 주입된 전하가 가장자리는 물론, 중심에 이르기까지 내부에 충분하게 확산된 시점 이후부터, 소자의 전 표면으로 확산되어 전하가 외부로 방전되기 이전까지의 구간, 즉 전기 변색소자 전하 확산 시점<플로팅 구간(TV_OFF)<전기 변색소자 방전시점로 설정된다. The floating section (T V_OFF ) calculated in this way is from the point at which the charge injected into the electrochromic element is sufficiently diffused from the inside to the center as well as the edge, and then spreads to the entire surface of the device so that the charge is discharged to the outside. It is set as the previous section, that is, the electrochromic device charge diffusion time < the floating section (T V_OFF ) < the electrochromic device discharge time.
여기서, 전기 변색소자(10) 내부의 전하 확산 시점은 전극단자(18,19)가 마련된 소자의 가장자리와 중앙에서 측정된 전압을 설정된 기준 값과 비교하여 판단할 수 있으며, 소자의 방전시점은 전극단자(18,19)로 측정되는 전류값이 소정 기준값 이상인지 여부로 판단할 수 있다. Here, the charge diffusion time inside the
이와 같이 플로팅 구간(TV_OFF)을 인가되는 구동전압의 크기와 전기 변색소자의 구조적인 특성에 따라 설정함으로써, 전기 변색소자가 변색되도록 충분한 전하를 공급하면서도, 과도한 구동전압 공급으로 인한 소자의 안전성 및 내구성 저하문제와 불필요한 전력소모를 방지할 수 있다.In this way, by setting the floating section T V_OFF according to the magnitude of the applied driving voltage and the structural characteristics of the electrochromic device, while supplying sufficient charge so that the electrochromic device is discolored, the safety and safety of the device due to excessive supply of driving voltage and It is possible to prevent deterioration of durability and unnecessary power consumption.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기 변색소자의 구동 제어장치(100)의 구성을 도시한 블록도로, 전술한 도 1은 하나의 구동전압을 인가하는 예이고, 도 3은 다수의 구동전압 인가하는 예이다. 3 is a block diagram illustrating the configuration of an
도 3의 전기 변색소자의 구동 제어장치(100)는 전기 변색소자의 착색 또는 탈색시키는 구동전압을 전기 변색소자로 인가하는 구동 전원부(110), 구동전압이 인가된 전기 변색소자의 전압을 측정하는 소자전압 측정부(120), 및 서로 다른 시점에서 측정된 전기 변색소자의 전압에 따라 구동전압을 가변시키는 구동전원 제어부(130)로 이루어진다. The
구동 전원부(110)는 전기 변색소자(10)를 착색 또는 탈색하도록 구동전압을 인가하는데, 구동전압은 도 1에 도시되는 바와 같이 구동전압이 인가되는 전압 인가구간(TV_ON), 구동전압이 인가되지 않는 플로팅 구간(TV_OFF)의 주기(T)를 가지는 구형파이다. 구동 전원부(110)는 이와 같은 구형파 구동전압을 다수의 주기 동안 전기 변색소자(10)에 인가하여 소자를 탈색 또는 착색시킨다. The driving
소자전압 측정부(120)는 전기 변색소자(10)의 전극단자(18,19)에 측정단자가 연결되어 소자전압을 측정하는 구성으로, 구동전원 제어부(130)에 의해 제어되어 전기 변색소자(10)의 전압을 측정한다. 이때, 소자전압 측정부(120)는 구동전압이 인가되지 않는 플로팅 구간(TV_OFF)에 소자전압을 측정하는데, 복수 개의 구동전압이 인가됨에 따라 구동전압이 인가된 각각의 플로팅 구간(TV_OFF)마다 소자전압을 측정한다. 이와 같이 다수로 측정된 소자전압은 구동전원 제어부(130)에 의해 비교 판단된다.The device
구동전원 제어부(130)는 측정된 소자전압을 비교하여 그 변화에 따라 구동 전원부(110)에서 생성되는 구동전압을 가변시킨다. 이를 위하여, 구동전원 제어부(130)는 다수의 플로팅 구간(TV_OFF)에서 측정된 소자전압으로부터 전압 변화율을 계산하여 기준값과 비교 판단하는데, 이하 자세히 설명한다.The driving
먼저, 구동전압이 인가된 전기 변색소자(10)는 전극단자(18,19)로 주입된 전하가 중앙부로 확산되어 변색이 진행됨에 따라 측정되는 소자전압이 가변된다. 도 4는 이를 설명하기 위한 도면으로, 착색 시 시간에 따른 전기 변색소자의 투과율과 전기 변색소자의 저항 변화 관계가 도시되어 있다. 이를 참조하면, 구동전압이 인가되어 착색이 진행됨에 따라, 전기 변색소자의 저항값은 점점 증가한다. 그리고 복수의 구형파 구동전압이 인가되어 착색이 거의 완료되는 임계 투과율(Pth) 이후에는, 투과율 변화가 거의 없는 임계 투과율 구간(Tth)에서는 높은 임계저항(Rth)에 도달한 전기 변색소자의 저항 변화도 거의 없게 된다. First, in the
따라서, 임계 투과율 구간(Tth)에서는 구동전압이 인가하더라도 투과율의 변화가 발생하지 않고, 저항변화도 거의 없어 측정된 소자전압의 변화도 거의 발생하지 않게 된다. 도 4의 예는 전기 변색소자의 착색되는 예를 설명한 것으로, 탈색의 경우도 인가되는 전압은 음(-)인 것 이외에는 동일하다. 결국, 임계 투과율에 이른 전기 변색소자에 인가되는 구동전압은 변색을 유도하지 않아, 지속적으로 인가하면 소자의 안전성과 내구성을 저하시키고 불필요한 전력을 소모시키게 되므로, 임계 투과율(Pth)에 도달하기 이전까지 구동전압을 공급하는 것이 필요하다.Therefore, in the critical transmittance section (T th ), even when the driving voltage is applied, no change in transmittance occurs, and almost no change in resistance occurs, so the measured device voltage hardly changes. The example of FIG. 4 describes an example of coloring the electrochromic element, and in the case of discoloration, the applied voltage is the same except that it is negative (-). As a result, the driving voltage applied to the electrochromic device that has reached the critical transmittance does not induce discoloration , and if it is continuously applied, the safety and durability of the device is reduced and unnecessary power is consumed. It is necessary to supply the driving voltage up to
이에 따라, 구동전원 제어부(130)는 구동전압이 인가된 전기 변색소자가 임계 투과율(Pth)에 도달했는지 여부를 서로 다른 플로팅 구간(TV_OFF)에서 측정된 소자전압을 비교하여 판단한다. 도 5는 시간에 따라 연속적으로 인가되는 제1 구형파 전압(V1), 제2 구형파 전압(V2)...제n 구형파 전압(Vn), 제n+1 구형파 전압(Vn +1), 제n+2 구형파 전압(Vn + 2)이 도시되어 있는데, 각각의 구형파 전압의 플로팅 구간(TV1_OFF, TV2_OFF, TV3_ OFF,..., TVn _OFF)에서 측정된 소자전압 크기(Vm1,Vm2,Vm3,..,,Vmn ,Vmn+1 ,Vmn+2)도 함께 도시되어 있다. Accordingly, the driving
여기서, 측정되는 소자전압은 구형파 전압이 인가됨에 따라 착색되면서 증가하는데, 제n 구형파 전압(Vn)이 인가되면 임계전압(Vth. 전술한 임계 투과율(Pth)시 소자전압)에 이르게 되고, 이후 인가되는 제n+1 구형파 전압(Vn +1. Vn 전압보다 크기가 작은 전압, 제n+2 구형파 전압(Vn +2. Vn 전압보다 듀티비가 작은 전압)이 인가되어 임계전압(Vth)이 유지된다.Here, the measured device voltage increases while being colored as the square wave voltage is applied, and when the nth square wave voltage (V n ) is applied, the threshold voltage (V th . The device voltage at the above-described critical transmittance (P th )) is reached and , the n+1th square wave voltage applied thereafter (V n +1 . V n Voltage less than voltage, n+2 square wave voltage (V n +2 . V n A voltage having a duty ratio smaller than the voltage) is applied to maintain the threshold voltage V th .
한편, 구동전원 제어부(130)는 아래 수학식과 같이 이웃하는 플로팅 구간에서의 소자전압 변화율을 계산하여, 소자전압의 변화율이 기준값 이하인지 판단한다. Meanwhile, the driving
여기서, Vmn-1은 n-1 번째 측정되는 소자전압 크기이고, Vmn은 n번째 측정되는 소자전압 크기이다(n은 2이상의 정수).Here, V mn-1 is the n-1th measured device voltage, and V mn is It is the nth measured device voltage level (n is an integer greater than or equal to 2).
이때, 기준값은 전술한 임계 투과율에 도달한 이후의 전기 변색소자의 전압 변화율에 해당하는 것으로, 사전에 설정될 수 있는데 일반적으로 0.1~5% 범위로 설정될 수 있다. 따라서, 소자전압의 변화율이 기준값을 초과하면 아직 임계 투과율에 도달하지 않고 변색이 진행 중인 것으로 판단하고, 소자전압의 변화율이 기준값 이하이면 임계 투과율에 이른 것으로 판단한다. In this case, the reference value corresponds to the voltage change rate of the electrochromic element after reaching the above-described critical transmittance, and may be set in advance, and may be generally set in the range of 0.1 to 5%. Therefore, when the change rate of the device voltage exceeds the reference value, it is determined that the color change is in progress without reaching the threshold transmittance.
이와 같이 판단한 소자전압 변화율에 따라, 구동전압 제어부(130)는 구동전압을 가변시키는데, 소자전압 변화율이 기준값을 초과하면 소자전압이 측정된 플로핑 구간 직전에 인가된 구동전압과 동일한 크기와 주기로 공급하여 소자를 계속하여 변색시킨다. According to the device voltage change rate determined as described above, the driving
그리고, 측정된 소자전압 변화율이 기준값 이하이면, 구동전압을 가변시켜 소자전압이 측정된 플로팅 구간 직전에 공급된 구동전압과 크기 또는 주기가 상이한 구동전압이 인가한다. 도 5에는 구동전원 제어부(130)에 의해 가변된 구동전압이 도시되어 있는데, 이전에 공급된 구동전압(V1,V2,....Vn)보다 크기가 작은 구동전압(Vn+1)과 플로팅 구간의 증가되어 듀티비(Duty Ratio)가 감소된 구동전압(Vn+1)이 도시되어 있다. And, when the measured device voltage change rate is less than or equal to the reference value, a driving voltage having a different magnitude or period from the driving voltage supplied immediately before the floating section in which the device voltage is measured by varying the driving voltage is applied. 5 shows the driving voltage varied by the driving
이와 같이 임계 투과율에 도달하여 변색이 거의 완료된 것으로 판단된 시점에서는, 변색을 유도하기 위하여 이전에 공급된 구동전압 보다 크기가 작거나 듀티비가 낮은 구동전압을 인가함으로써, 전기 변색소자의 안전성과 내구성을 유지시키고 전력을 절감할 수 있게 된다. 한편, 구동전압 보다 크기가 작다는 의미는, 구동전압은 착색 시 양(+)의값, 탈색 시 음(-)의 값이므로, 절대값이 작다는 의미이다. When the critical transmittance is reached and it is determined that the discoloration is almost complete, a driving voltage having a smaller size or a lower duty ratio than the previously supplied driving voltage is applied to induce discoloration, thereby improving the safety and durability of the electrochromic device. maintain and save power. On the other hand, the meaning that the magnitude is smaller than the driving voltage means that the driving voltage is a positive (+) value when coloring and a negative (-) value when discoloring, so that the absolute value is small.
도 3에 도시된 전기 변색소자 구동제어 장치(100)를 이용한 구동 제어방법의 순서도가 도 6에 도시되어 있다. 먼저, 전압 인가구간(TV_ON), 전압이 인가되지 않는 플로팅 구간(TV_OFF)을 가지는 구형파 구동전압을 다수의 주기 동안 전기 변색소자(10)에 인가한다(S110). 이때, 전압 인가구간(TV_ON) 사이 각각의 플로팅 구간(TV_OFF) 마다 전기 변색소자의 소자전압을 측정한다(S120). 그리고, 이웃하는 플로팅 구간(TV_OFF)에서 측정된 변색소자의 전압 변화율을 계산하여 기준값 이하인지 판단한다(S130). 만일, 기준값을 초과하면 소자전압이 측정된 플로팅 구간(TV_OFF) 직전에 인가된 구동전압과 동일한 구동전압을 인가하고(S140), 기준값 미만이면 측정된 플로팅 구간(TV_OFF) 직전에 인가된 구동전압의 크기나 듀티비가 상이한 구동전압을 인가한다(S150). A flowchart of a driving control method using the electrochromic device driving
본 발명에 따르면, 전기 변색소자의 내구성과 신뢰성을 저하시키지 않고도 변색속도를 개선할 수 있어, 특히 건물의 창유리와 같이 신속하고 신뢰성 있는 변색이 요구되는 대 면적에 유용하다. According to the present invention, it is possible to improve the discoloration rate without degrading the durability and reliability of the electrochromic device, and it is particularly useful for large areas requiring rapid and reliable discoloration, such as window glass of a building.
이상 설명한 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형 예 또는 수정 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.The present invention described above is not limited to the described embodiments, and it is apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Accordingly, it should be said that such variations or modifications fall within the scope of the claims of the present invention.
10 : 전기 변색소자 11, 17 : 투명기판
12, 16 : 전극층 13, 15 : 변색 물질층
14 : 전해질 18, 19 : 전극단자
100 : 구동 제어장치 110 : 구동 전원부
120 : 소자전압 측정부 130 : 구동전원 제어부
TV_ON : 전압 인가구간 TV _OFF: 플로팅 구간
Pth : 임계 투과율 Tth: 임계 투과율 구간
Rth : 임계저항
V1, V2, V3, Vn: 제1, 2, 3, ...n 구형파 구동전압
TV1_OFF, TV2_OFF, TV3_OFF,., TVn _OFF : 제1, 2, 3, ..n 구형파 구동전압 플로팅 구간
Vm1, Vm2, Vm3,...,Vmn : 제1,2,3,...,n 플로팅 구간에서 측정된 소자전압10:
12, 16:
14:
100: drive control device 110: drive power unit
120: device voltage measuring unit 130: driving power control unit
T V_ON : Voltage application section T V _OFF : Floating section
P th : critical transmittance T th : critical transmittance interval
R th : critical resistance
V 1 , V 2 , V 3 , V n : 1st, 2nd, 3rd, ...n square wave driving voltage
T V1_OFF, T V2_OFF, T V3_OFF ,., T Vn _OFF : 1st, 2nd, 3rd, ..n square wave driving voltage floating section
V m1 , V m2 , V m3 ,...,V mn : Device voltage measured in the 1st, 2nd, 3rd,...,n floating section
Claims (20)
상기 한 쌍의 전극단자를 통해 상기 전기 변색소자로 전압이 인가되는 전압 인가구간과, 전압이 인가되지 않는 플로팅 구간을 가지는 구형파 구동전압을 인가하되,
상기 플로팅 구간은 아래 수학식에 따라 설정되는 것을 특징으로 하는 전기 변색소자의 구동제어 장치.
(K: 상수. 1<K<1,000, VON: 구동전압 크기, ℓ: 전기 변색소자에 마련된 한 쌍의 전극단자 사이 거리, Rth: 임계저항)In an apparatus for controlling driving of an electrochromic device comprising a pair of electrode layers, one electrode layer having an electrode terminal on one side and the other electrode layer having an electrode terminal on the other side,
A square wave driving voltage having a voltage application section to which a voltage is applied to the electrochromic device and a floating section to which no voltage is applied is applied through the pair of electrode terminals,
The floating section is an electrochromic device driving control device, characterized in that it is set according to the following equation.
(K: constant. 1<K<1,000, V ON : driving voltage magnitude, ℓ: distance between a pair of electrode terminals provided in the electrochromic device, R th : critical resistance)
상기 전기 변색소자의 구동제어 장치는,
상기 구동전압에 의하여 주입된 전하가 내부에 확산된 시점 이후부터, 상기 전기 변색소자가 외부로 방전되기 이전까지의 구간을 상기 플로팅 구간으로 설정하는 것을 특징으로 하는 전기 변색소자의 구동 제어장치.The method of claim 1,
The driving control device of the electrochromic device,
and a period from a point in time when the charge injected by the driving voltage is diffused inside to before the electrochromic element is discharged to the outside is set as the floating period.
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