TWI546601B - 電致變色元件維持透光度之控制電路與方法 - Google Patents

Description

電致變色元件維持透光度之控制電路與方法

本發明係有關於一種控制電路與方法，尤其是指一種用以維持電致變色元件之透光度的控制電路與方法。

當給予物質一個外加電位，而該物質呈現可逆性顏色變化時，該物質稱為電致變色材料(electrochromic materials)。即，電致變色材料藉由外加電場所引起的顏色變化現象，而產生氧化還原狀態之可逆變化以呈現不同之吸收光譜變化；因此，電致變色也可以稱為電變色，且電致變色材料因氧化還原的狀態不同，呈現顏色的差異。於是，由電致變色所組成的元件，可以藉由操作電壓調控其顏色或穿透度變化，亦即只要以極小的電壓驅動後，便能使電致變色元件進行著色動作，當停止外加電位時，離子將緩慢地以擴散方式離開變色層而去色，因此藉由對兩極反覆切換正負電壓，使電致變色元 件內部發生電化學反應，產生著色(coloured)及去色(bleached)之視覺色彩上的改變。而電致變色元件之著色及去色效率決定於離子在變色層中移動的速率。

由於電致變色材料能經由外加電位的控制，產生穿透率的變化，並具有可逆性與記憶效應，同時可調節與控制不同波長電磁輻射之入射輛，達到濾光、明暗及節能控制之目的，因此近年來逐漸受到重視。常見的電致變色材料可區分為以下四大類：(1)過渡金屬氧化物(transition metal oxides)：節能窗戶中常用的三氧化鎢(tungsten oxide)為典型的代表，其氧化狀態為無色、還原態則呈現藍色；(2)金屬氰化鐵錯合物(metalhexacyanoferrates)：由金屬離子和赤血鹽(ferric cyanide)沈積而得，電化學可逆性極佳，如普魯士藍(prussian blue)，還原態下無色透明，但氧化後可顯現藍色或綠色；(3)雜環導電高分子(heterocyclicconducting polymers)：種類繁多，色彩豐富，例如聚苯胺(polyaniline)，可隨著氧化電位的施加依序呈現淺黃色、綠色、藍色及紫色的變化；(4)機聯啶分子(organic bipyridiliums)：例如與農藥巴拉刈(paraquat)結構相似的紫精分子(heptyl viologen)已廣泛地被用在高級房車的變色後視鏡中，其氧化態為無色、還原態呈現紫色。

然而，當對電致變色材料施加電壓之時間越長，其顏色深度越深，而透光度也會越來越低，因此，並不適合使用於須具有良好透光度如交通工具之特殊玻璃上。

今，本發明人即是鑑於電致變色元件應用於須同時兼具有遮光性及透光度之場合中，可由供電的模式進行控制，因此研發出本發明之控制電路與方法，而此即為本發明之其一主要目的。

本發明之另一主要目的，為提供一種能縮短著色時間，使電致變色元件快速著色。

上述本發明之其一主要目的，是由以下之具體技術手段所達成：一種電致變色元件維持透光度之控制電路，係在輸入電源的一極電性連接著色開關，該著色開關電性連接一電流偵測單元，該電流偵測單元電性連接至少一電致變色元件的一極，並在該電致變色元件的二極電性連接一電壓偵測單元。

依據上述控制電路，便能在開啟著色開關後，輸入電源即提供一著色電源予電致變色元件使之進行著色動作，同時透過電流偵測單元偵測進入電致變色元件之著色電流值是否已達預設之下降數值，以在到達該數值後關閉著色開關，不再提供著色電源給電致變色元件，待電壓偵測單元偵測到電致變色元件的二極電壓下降至 預設值後，再重新啟動著色開關，使輸入電源再次供應電致變色元件著色電源，如此便能將該電致變色元件維持在著色狀態中之一預設顏色深度的範圍內，而不會使著色之顏色越來越深，影響透光度。

如上所述之電致變色元件維持透光度之控制電路，其中，該輸入電源所供應之著色電源為一直流電壓。

欲達到上述本發明之另一主要目的，則係透過令該輸入電源輸入的著色電源是一直流脈衝電壓，以藉由該直流脈衝電壓在著色時間內反覆且規律性的供應電源，使電致變色元件的著色效率提升。

如上所述之電致變色元件維持透光度之控制電路，其中，輸入電源的另一極電性連接去色開關，該去色開關電性連接該電致變色元件的另一極，據此，當啟動去色開關後，輸入電源便輸入一去色電源給電致色電元件，使該電致變色元件快速去色。

如上所述之電致變色元件維持透光度之控制電路，其中，該去色電源為一反向直流電壓。

如上所述之電致變色元件維持透光度之控制電路，其中，為提升去色效率，該去色電源為一反向直流脈衝電壓。

基於上述說明，可以理解本發明所提供之電致變色元件維持透光度之控制方法為： 係透過偵測進入電致變色元件之著色電源的電流下降至預設值時，即令輸入電源斷路，並在此狀態下偵測電致變色元件二端之電壓，當電致變色元件二端之電壓下降至預設電壓值時，則恢復輸入電源之著色電源供應；據此方式，便能有效將電致變色元件的著色狀態維持在設定之範圍值內，進而達到維持電致變色元件之透光度的目的。

(1)‧‧‧輸入電源

(2)‧‧‧著色開關

(3)‧‧‧電流偵測單元

(4)‧‧‧電致變色元件

(5)‧‧‧電壓偵測單元

(6)‧‧‧去色開關

第一圖：本發明之電致變色元件維持透光度之控制電路的架構示意圖

第二圖：本發明之電致變色元件維持透光度之控制方法的流程圖

第三圖：本發明之電致變色元件維持透光度之控制電路於著色時之波形圖(直流電壓)

第四圖：本發明之電致變色元件維持透光度之控制電路於著色時之另一波形圖(直流脈衝電壓)

第五圖：本發明另一電致變色元件維持透光度之控制電路的較佳實施例架構示意圖

第六圖：本發明之電致變色元件去色之步驟流程圖

第七圖：本發明之電致變色元件維持透光度之控制電路於去色時之波形圖(直流電壓)

第八圖：本發明之電致變色元件維持透光度之控制電路於去色時之另一波形圖(直流脈衝電壓)

為令本發明所運用之技術內容、發明目的及其達成之功效有更完整且清楚的揭露，茲於下詳細說明之，並請一併參閱所揭之圖式及圖號：請參看第一圖所示，其係本發明之電致變色元件維持透光度之控制電路的架構示意圖。

該電致變色元件維持透光度之控制電路，係包括一輸入電源(1)、一著色開關(2)、至少一電流偵測單元(3)、至少一電致變色元件(4)及至少一電壓偵測單元(5)；其中：該輸入電源(1)的其中一極電性連接該著色開關(2)，該著色開關(2)電性連接該電流偵測單元(3)，該電流偵測單元(3)電性連接該電致變色元件(4)的其中一極，並在該電致變色元件(4)的二極之間電性連接該電壓偵測單元(5)。

據此，當開啟著色開關(2)後，輸入電源(1)即提供一著色電源予電致變色元件(4)，使電致變色元件(4)開始進行著色動作，當電流偵測單元(3)偵測到提供予電致變色元件(4)之著色電源的著色電流值達到預設之下降數值時，即關閉著色開關，使輸入電源(1)與電致變色元件(4)間斷路，而無法再供應著 色電源給電致變色元件(4)，此時，該電致變色元件(4)便會開始去色，直到電壓偵測單元(5)偵測到電致變色元件(4)二極之間的電壓下降至預設值後，再重新啟動著色開關(2)，恢復輸入電源(1)與電致變色元件(4)之間的導通關係，使輸入電源(1)再次供應著色電源給電致變色元件(4)，使該電致變色元件(4)著色；如此反覆作用，便能將該電致變色元件(4)維持在著色狀態中之一預設顏色深度的範圍內，而不會使著色之顏色越來越深，影響透光度。

請參第二圖，其係揭示本發明所提供之電致變色元件維持透光度之控制方法的流程圖。本發明之電致變色元件維持透光度之控制方法，其步驟包括：(S1)啟動著色動作，提供著色電源予電致變色元件(4)；(S2)偵測進入電致變色元件(4)之著色電源的電流是否已下降至預設值；(S3)當著色電源的電流已下降至預設值時，即令輸入電源斷路，不再提供著色電源給電致變色元件(4)；(S4)當著色電源的電流未下降至預設值時，則回到步驟(S2)，持續進行著色電源的電流偵測；(S5)在未提供著色電源給電致變色元件(4)的狀態下， 偵測電致變色元件(4)二端之電壓；(S6)當電致變色元件(4)二端之電壓下降至預設電壓值時，回到步驟(S1)；(S7)若電致變色元件(4)二端之電壓未下降至預設電壓值時，則回到步驟(S3)。

據此步驟執行，便能有效將電致變色元件(4)的著色狀態維持在一設定之範圍值內，達到維持電致變色元件(4)之透光度的目的。

其中，在上述之電致變色元件維持透光度之控制電路予方法中，該輸入電源所供應之著色電源為一直流電壓。

請參第三圖，為本發明之電致變色元件維持透光度之控制電路於實際運作之波形圖；其中，設定電致變色元件(4)之著色率為84%~85%，設定切斷著色電源之偵測下降電流值為I1，而設定電致變色元件(4)二端之偵測電壓值為V2，並令著色電源為一直流電壓。於是，當開啟著色開關(2)後，輸入電源(1)即提供一著色電源予電致變色元件(4)，使電致變色元件(4)開始進行著色動作，當電致變色元件(4)著色率達85%時，此時電流偵測單元(3)偵測到著色電源的電流值已下降至I1，隨即關閉著色開關(2)，使輸入電源(1)與電致變色元件(4)間斷路，此時，該電致變色元件(4)便開始去色，當電致變色元件(4)著色率下降至84%時，電壓偵測單元(5)偵測到電致 變色元件(4)二極之間的下降電壓值為V2，則著色開關(2)恢復啟動，以再次輸入著色電源；如此反覆作用，便能令該電致變色元件(4)之著色率維持在84%~85%的範圍內，達到維持透光度之目的。

請參第四圖之波形圖，其與第三圖設定之條件相同，唯一的差異是在該著色電源是採用直流脈衝電壓，以藉由該直流脈衝電壓在著色時間內反覆且規律性的供應電源，使電致變色元件的著色效率提升。

請再參第五圖，為本發明另一電致變色元件維持透光度之控制電路的較佳實施例方塊圖。其中，令輸入電源(1)的另一極電性連接一去色開關(6)，該去色開關(6)電性連接該電致變色元件(4)的另一極。其中，該去色電源為一反向直流電壓或具有較佳去色效率之反向直流脈衝電壓。

據此，請參看第六圖，其係本發明之電致變色元件(4)去色之步驟流程圖。當啟動去色開關(6)後，輸入電源(1)便輸入一反向直流電壓或反向直流脈衝電壓之去色電源給電致變色元件(4)〔請一併參看第七、八圖〕，使該電致變色元件(4)快速去色，當電致變色元件(4)完成去色動作後，輸入電源(1)即停止供應反向直流電壓或反向直流脈衝電壓之去色電源。

以上所舉者僅係本發明之部份實施例，並非用以限制本發明，致依本發明之創意精神及特徵，稍加變化修飾而成者，亦應包括在 本專利範圍之內。

綜上所述，本發明實施例確能達到所預期之使用功效，又其所揭露之具體技術手段，不僅未曾見諸於同類產品中，亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求，爰依法提出發明專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便。

以上所舉者僅係本發明之部份實施例，並非用以限制本發明，致依本發明之創意精神及特徵，稍加變化修飾而成者，亦應包括在本專利範圍之內。

綜上所述，本發明實施例確能達到所預期之使用功效，又其所揭露之具體技術手段，不僅未曾見諸於同類產品中，亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求，爰依法提出發明專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便。

(1)‧‧‧輸入電源

(2)‧‧‧著色開關

(3)‧‧‧電流偵測單元

(4)‧‧‧電致變色元件

(5)‧‧‧電壓偵測單元

Claims (3)

1. 一種電致變色元件維持透光度之控制方法，該方法包括：透過偵測進入電致變色元件之著色電源的電流下降至預設值時，即令輸入電源斷路，並在此狀態下偵測電致變色元件二端之電壓，當電致變色元件二端之電壓下降至預設電壓值時，則恢復輸入電源之著色電源供應，如此即能將電致變色元件的著色狀態與透光度維持在設定之範圍值內。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電致變色元件維持透光度之控制方法，其中，該著色電源為一直流電壓。
3. 如申請專利範圍第1項所述之電致變色元件維持透光度之控制方法，其中，該著色電源為一直流脈衝電壓。