(57)【要約】  エレクトロクロミック・デバイスの制御方法は、目標着色レベルと、初期着色レベルの尺度を求めるステップ（２１０）を含む。エレクトロクロミック・デバイスの電極間における初期開放回路電圧の尺度を求める（２２０）。電極間に印加する電圧に対して較正傾斜を行う（２３０）。電圧の較正傾斜の間に較正充電電流を測定する（２３２）。電圧の較正傾斜を、間欠的および一時的に中断し（２３６）、較正開放回路電圧を測定する（２３８）。較正条件が満たされたときに、較正傾斜を停止する（２４０）。エレクトロクロミック・デバイスの電極間に、一定の主充電／放電電圧を印加する（２５０）。この電圧は、停止したときの傾斜電圧に依存して選択される。目標着色レベルに達したときに、電極間における電圧の印加を除去する（２７０）。このような手順を実行することができるエレクトロクロミック・デバイスを開示する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エレクトロクロミック・デバイスの制御方法であって、前記エレクトロクロミック・デバイスが、当該エレクトロクロミック・デバイスの電荷に依存する透過率を呈し、前記方法が、
−目標着色レベル、および初期着色レベルの尺度を求めるステップ（２１０）と、
−前記エレクトロクロミック・デバイスの前記電極間における初期開放回路電圧の尺度を求めるステップ（２２０）と、
−前記エレクトロクロミック・デバイスの前記電極間に印加される電圧の較正傾斜を行うステップ（２３０）と、
−較正充電電流を測定し（２３２）、前記電圧の前記較正傾斜の間前記エレクトロクロミック・デバイスの前記電極を通して前記エレクトロクロミック・デバイスを充電するステップと、
−前記電圧の前記較正傾斜を、間欠的および一時的に中断するステップ（２３６）と、
−前記較正傾斜の前記中断（２３６）の間に、前記エレクトロクロミック・デバイスの前記電極間における較正開放回路電圧を測定するステップ（２３８）と、
−前記較正充電電流および／または前記較正開放回路電圧に基づく較正条件が満たされたときに、前記電圧の前記較正傾斜を停止するステップ（２４０）と、
−前記エレクトロクロミック・デバイスの電極間に一定の主充電／放電電圧を印加するステップ（２５０）と、
これによって、停止したときの前記傾斜電圧に依存して、前記主充電／放電電圧を選択し、
−前記目標着色レベルに達したときに、前記エレクトロクロミック・デバイスの前記電極間におけるあらゆる電圧の印加を除去するステップ（２７０）と、
を含む、方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、前記主充電／放電電圧が、前記停止したときの傾斜電圧に等しくなるように選択されることを特徴とする、方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の方法において、前記較正傾斜（２３０）が、前記初期開放回路電圧から、または所定の電圧から開始することを特徴とする、方法。
【請求項４】
請求項３記載の方法において、前記較正傾斜（２３０）が、前記目標着色レベルと前記初期着色レベルとの間の関係に依存して、前記初期開放回路電圧から、または所定の電圧から開始するように選択されることを特徴とする、方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項記載の方法であって、更に、
−初期デバイス電荷の尺度を求めるステップ（２１２）と、
−前記測定した較正充電電流を積分して較正電荷変化を求め、前記較正電荷変化を前記初期デバイス電荷に加えて、現在のデバイス電荷を得るステップ（２３４）と、
を含み、
前記較正条件が、前記較正開放回路電圧および前記現在のデバイス電荷の内少なくとも１つと、デバイス・パラメータならびに前記初期デバイス電荷、前記初期開放回路電圧、および前記初期着色レベルの前記尺度のみから決定された傾斜閾値との間の比較であることを特徴とする、方法。
【請求項６】
請求項５記載の方法において、 充電に対する前記較正条件が、
較正開放回路電圧＞ｋ１、
現在のデバイス電荷＞ｋ２、
較正開放回路電圧＞ｋ３、および現在のデバイス電荷＞ｋ４、ここで、ｋ１〜ｋ４は前記傾斜閾値であり、ｋ１＞ｋ３およびｋ２＞ｋ４である、
のいずれもが真であるときに満たされ、
放電に対する前記較正条件が、
較正開放回路電圧＜ｋ５、
現在のデバイス電荷＜ｋ６、
較正開放回路電圧＜ｋ７、および現在のデバイス電荷＜ｋ８、ここで、ｋ５〜ｋ８は前記傾斜閾値であり、ｋ７＞ｋ５およびｋ８＞ｋ６である、
のいずれもが真であるときに満たされることを特徴とする、方法。
【請求項７】
請求項５または６記載の方法において、前記デバイス・パラメータが、エレクトロクロミック・アクティブ・エリアのサイズ、最大光度および最大暗度にそれぞれ対応すると定義された最大電荷および電圧、または、エレクトロクロミック・アクティブ・エリアのサイズ、最大光度および最大暗度にそれぞれ対応すると定義された最大電荷および電圧から導出可能なパラメータ、またはエレクトロクロミック・アクティブ・エリアのサイズ、最大光度および最大暗度にそれぞれ対応すると定義された最大電荷および電圧を導出することができるパラメータ、あるいはこれらの組み合わせであることを特徴とする、方法。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項記載の方法において、目標着色レベルを求める前記ステップ（２１０）が、目標着色率を求めるステップを含み、前記目標着色率が、前記目標着色レベルと前記最大光度条件との間の差であり、前記最大暗度と前記最大光度条件との間の差の百分率として表されることを特徴とする、方法。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項記載の方法であって、更に、
−主充電電流を求め（２５２）、前記一定の主充電／放電電圧の前記印加の間に、前記エレクトロクロミック・デバイスの前記電極を通して前記エレクトロクロミック・デバイスを充電するステップと、
−前記一定の主充電／放電電圧の前記印加を、間欠的および一時的に中断するステップ（２５６）と、
−前記一定の主充電／放電電圧の前記印加の前記中断（２５６）の間に、前記エレクトロクロミック・デバイスの前記電極間における主開放回路電圧を測定するステップ（２５８）と、
−前記主充電電流および／または前記主開放回路電圧に基づく主停止条件が満たされたときに、前記一定の主充電／放電電圧の前記印加を停止するステップ（２６０、２７２）と、
を含むことを特徴とする、方法。
【請求項１０】
請求項９項記載の方法であって、更に、
前記測定した主充電電流を積分して主電荷変化を求め（２５４）、前記主電荷変化によって前記現在のデバイス電荷を更新するステップを含み、
前記主停止条件が、前記主開放回路電圧および前記現在のデバイス電荷の内少なくとも１つと、デバイス・パラメータ、ならびに前記初期デバイス電荷、前記初期開放回路電圧、および前記初期着色レベルの前記尺度のみから決定された主閾値との比較を含むことを特徴とする、方法。
【請求項１１】
請求項１０項記載の方法において、充電に対する前記主停止条件が、
主開放回路電圧＞ｋ９、
現在のデバイス電荷＞ｋ１０、
主開放回路電圧＞ｋ１１、および現在のデバイス電荷＞ｋ１２、ここで、ｋ９〜ｋ１２は前記主閾値であり、ｋ９＞ｋ１１およびｋ１０＞ｋ１２である、
のいずれもが真であるときに満たされ、
放電に対する前記主停止条件が、
主開放回路電圧＜ｋ１３、
現在のデバイス電荷＜ｋ１４、
主開放回路電圧＜ｋ１５、および現在のデバイス電荷＜ｋ１６、ここで、ｋ１３〜ｋ１６は前記閾値であり、ｋ１５＞ｋ１３およびｋ１６＞ｋ１４である、
のいずれもが真であるときに満たされることを特徴とする、方法。
【請求項１２】
請求項１０項記載の方法において、完全放電状態までの放電に対する前記主停止条件が、前記主電荷変化が所定の閾値よりも小さい場合に満たされることを特徴とする、方法。
【請求項１３】
請求項９から１２のいずれか１項記載の方法であって、更に、
−前記一定の主充電／放電電圧の前記印加を停止したとき、前記目標着色レベルに達するまで、トリックル充電を実行するステップ（２６８）を含むことを特徴とする、方法。
【請求項１４】
請求項１３項記載の方法において、前記トリックル充電（２６８）の間に前記エレクトロクロミック・デバイスの前記電極間に印加される電圧が、デバイス・パラメータ、ならびに前記初期デバイス電荷、前記初期開放回路電圧、および前記初期着色レベルの前記尺度に基づいて直接または間接的に決定されることを特徴とする、方法。
【請求項１５】
エレクトロクロミック・デバイス（１）であって、
−２つの電極（２０、３０）を含むエレクトロクロミック膜（１０）であって、前記エレクトロクロミック膜（１０）の電荷に依存する透過率を呈する、エレクトロクロミック膜（１０）と、
−前記電極（２０、３０）間に印加される電圧を制御するように構成された充電制御装置（４０）と、
を含み、
前記充電制御装置（４０）が、目標着色レベルを求めるように構成された入力（４５）と、前記電極（２０、３０）間の開放回路電圧を測定するように構成された電圧計（４１）と、充電電流を測定するように構成され、前記電極（２０、３０）を通して前記エレクトロクロミック膜（１０）を充電する電流計（４２）とを有し、
前記充電制御装置（４０）が、初期着色レベルの尺度を求め、前記エレクトロクロミック・デバイス（１）の前記電極（２０、３０）間の初期開放回路電圧の尺度を求めるように構成され、
前記充電制御装置（４０）が、前記エレクトロクロミック・デバイス（１）の前記電極（２０、３０）間に印加される電圧の較正傾斜を行わせるように構成され、
前記充電制御装置（４０）が、前記電圧の前記較正傾斜の間に較正充電電流を測定するように構成され、
前記充電制御装置（４０）が、前記電圧の前記較正傾斜を、間欠的および一時的に中断するように構成され、
前記充電制御装置（４０）が、前記較正傾斜の前記中断の間前記電極（２０、３０）の間における較正開放回路電圧を測定するように構成され、
前記充電制御装置（４０）が、前記較正充電電流および／または前記較正開放回路電圧に基づく較正条件が満たされたときに、前記電圧の前記較正傾斜を停止するように構成され、
前記充電制御装置（４０）が、前記エレクトロクロミック・デバイス（１）の前記電極（２０、３０）間に一定の主充電／放電電圧を印加するように構成され、
これによって、停止したときの前記傾斜電圧に依存して、前記充電／放電電圧が選択され、
前記充電制御装置（４０）が、前記目標着色レベルに達したときに、前記エレクトロクロミック・デバイス（１）の前記電極（２０、３０）間における電圧のあらゆる印加を除去するように構成される、エレクトロクロミック・デバイス（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本文書は、一般には、エレクトロクロミック・デバイスの制御に関し、特に、エレクトロクロミック・デバイスの制御方法およびデバイスに関する。
【従来技術】
【０００２】
光透過率を制御することができるエレクトロクロミック・デバイスは、多くの異なる用途において使用されている。いくつかの例を挙げると、車両のミラー、建造物の窓(construction window)、眼鏡、または異なる種類の撮像デバイスがある。透過率は、通例、エレクトロクロミック・デバイスを充電または放電することによって制御される。典型的なエレクトロクロミック・デバイスは、エレクトロクロミック積層構造を含み、エレクトロクロミック層および対極層が電解質層によって分離されている。エレクトロクロミック層と対極層との間の電位を変化させることによって、イオンまたは電子が電解質層を通過させられ、その結果、エレクトロクロミック積層構造の充電または放電が生じ、エレクトロクロミック層および／または対極層の発色または脱色に至る。
【０００３】
透過率の変更が要求されると、エレクトロクロミック積層構造の電荷(charge)を変化させなければならない。この変化は、通例、できるだけ速く行われることが要求され、エレクトロクロミック・デバイスの両端間に高い電圧を印加することが優先して行われる(favored)。しかしながら、余りに高い電圧が印加されると、エレクトロクロミック・デバイスが損傷するおそれがあり、または少なくともエレクトロクロミック・デバイスの寿命が著しく短縮するおそれがある。したがって、遷移時間と印加電圧との間において適した折衷案を発見することが必要である。
【０００４】
エレクトロクロミック・デバイスにとって最適な充電／放電状態は、更に、周囲の状態、主に温度に応じて変動する可能性がある。また、エレクトロクロミック・デバイスにとって最適な充電／放電状態は、例えば、エレクトロクロミック層への接続によって、用途毎に変動する可能性がある。例えば、接続抵抗の差が、充電／放電状態の最適な選択に影響を及ぼす。また、全く同じデバイスであっても、印加電圧に対する応答は、デバイスが古くなるに連れて、時間と共に変化する。また、これらの効果は、通例、面積が大きいデバイス程一層顕著になる。
【０００５】
先行技術では、透過率制御を改良するために多くの異なる手法がある。充電を最適化するためには、何らかの透過率センサおよび／または温度センサを使用することが一般的である。次いで、充電挙動を、測定された透過率レベル／温度に合わせて修正することができる。実際の透過率および／または温度の測定値を利用するいくつかの手法が、例えば、米国特許第５，８２２，１０７号に見られ、時間制御を、電圧、電流、またはガラス(glazing)の光透過率のような物理特性の測定値と組み合わせる方法が開示されている。好ましくは、温度も、例えば、熱電対によって測定する。公開欧州特許出願ＥＰ２１６１６１５Ａ１では、大面積のエレクトロクロミック・デバイスを切り替えるプロセスおよび装置が開示されている。提示された充電／放電条件は、温度に依存することが提示されており、これは、温度センサが利用可能でなければならないことを暗示する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、センサを含めることにより、複雑さおよびコストが増大し、更にエレクトロクロミック膜が使い古される前に、何らかの補助コンポーネントが故障するおそれがあるという危険性を高めることになる。関与するコンポーネントが多い程、何らかの部品が誤動作する確率が高くなる。更に、センサは窓自体の一部として提供されることが多く、外部から見えるかまたは何らかの枠の下に隠される。透過率センサは、通例、アクティブ・エリア(active area)の一部を占有し、温度センサも、好ましくは、アクティブ・エリアに非常に近接して取り付けられることにより、利用可能なエリアが狭くなる。更に、センサの取り付けにより、複雑さが増し、取り付け作業中の損傷に対する敏感さが高くなる。
【０００７】
エレクトロクロミック・デバイスの充電／放電を制御する他の手法では、電気量(electrical quantities)を利用する。一例が、公開米国特許出願ＵＳ２００４／０００１０５６Ａｌに示されている。公開米国特許第７，２７７，２１５号Ｂ２では、エレクトロクロミック・デバイスの制御システムが開示されている。この文書は、主に、ソリッド・ステート電解質(solid-state electrolytes)を有するエレクトロクロミック・デバイスを目的とするが、漏れ電流が問題になる。開放回路電圧および充電電流を測定する。このような測定値によって、温度またはヒステリシス曲線を推定することができる。しかしながら、このような情報からどのようにして最適な充電条件を推論できるかについて記載されていないばかりか、推論できるか否かについてさえも記載されていない。同様の制御方法が公開米国特許出願第ＵＳ２０１５／００７０７４５号Ａ１にも開示されている。これもソリッド・ステート電解質を有するエレクトロクロミック・デバイスを目的とし、漏れ電流が存在する。
【０００８】
先行技術に伴う課題は、外部センサの使用を回避しつつ、なおも変化する使用年数、構成、および周囲の状態に適した充電／放電条件を発見したいということである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本技術の総合的な目的は、温度センサにも透過率センサにも頼らずに、エレクトロクロミック・デバイスの充電／放電制御を改良するためのデバイスおよび方法を提供することである。
【００１０】
この目的は、添付した独立特許請求項によるデバイスおよび方法によって達成される。好ましい実施形態は、従属請求項において定められる。一般的な文言では、第１の態様において、エレクトロクロミック・デバイスの制御方法を提示する。このエレクトロクロミック・デバイスは、そのエレクトロクロミック・デバイスの電荷に依存する透過率を示す。この方法は、目標着色レベル、および初期着色レベルの尺度(measure)を求めるステップを含む。エレクトロクロミック・デバイスの電極間における初期開放回路電圧の尺度を求める。エレクトロクロミック・デバイスの電極間に印加される電圧を、較正傾斜する(calibration ramped)。較正充電電流を測定し、電圧の較正傾斜の間にエレクトロクロミック・デバイスの電極を通してエレクトロクロミック・デバイスを充電する。電圧の較正傾斜を、間欠的にそして一時的に、中断する。エレクトロクロミック・デバイスの電極間における較正開放回路電圧を、較正傾斜の中断中に測定する。較正充電電流および／または較正開放回路電圧に基づく較正条件が満たされたときに、電圧の較正傾斜を停止する。エレクトロクロミック・デバイスの電極間に、一定の主充電／放電電圧を印加する。停止したときの傾斜電圧に依存して、主充電／放電電圧を選択する。目標着色レベルに達したときに、エレクトロクロミック・デバイスの電極間における電圧のあらゆる印加を除去する。
【００１１】
第２の態様では、エレクトロクロミック・デバイスは、エレクトロクロミック膜と充電制御装置(charge control arrangement)とを含む。エレクトロクロミック膜は２つの電極を含む。エレクトロクロミック膜は、このエレクトロクロミック膜の電荷(charge)に依存する透過率を呈する。充電制御装置は、電極間に印加される電圧を制御するように構成される。充電制御装置は、目標着色レベルを求めるように構成された入力と、前記電極間の開放回路電圧を測定するように構成された電圧計と、充電電流を測定するように構成された電流計とを有し、電極を通してエレクトロクロミック膜を充電する。充電制御装置は、初期着色レベルの尺度を求め、更にエレクトロクロミック・デバイスの電極間の初期開放回路電圧の尺度を求めるように構成される。充電制御装置は、エレクトロクロミック・デバイスの電極間に印加される電圧の較正傾斜を起こすように構成される。充電制御装置は、電圧の較正傾斜の間較正充電電流を測定するように構成される。充電制御装置は、電圧の較正傾斜を、間欠的にそして一時的に、中断するように構成される。充電制御装置は、較正傾斜の中断中に、電極間の較正開放回路電圧を測定するように構成される。充電制御装置は、較正充電電流および／または較正開放回路電圧に基づく較正条件が満たされたときに、電圧の較正傾斜を停止するように構成される。充電制御装置は、エレクトロクロミック・デバイスの電極間に一定の主充電／放電電圧を印加するように構成される。これによって、停止したときの傾斜電圧に依存して、充電／放電電圧を選択する。充電制御装置は、目標着色レベルに達したときに、エレクトロクロミック・デバイスの電極間の電圧のあらゆる印加を除去するように構成される。
【００１２】
ここに提示した技術による利点の１つは、充電／放電機器によって入手可能になる電気的な尺度(electrically measures)のみの使用によって、エレクトロクロミック・デバイスの種々のサイズ、使用年月、温度、および／または構成に合わせて、非常に適した主充電／放電電圧を容易に求めることができる。
【００１３】
本発明は、その更に他の目的および利点と共に、以下の説明を参照し、添付図面と併せて検討することにより、最良に理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、エレクトロクロミック・デバイスを制御する方法の実施形態のステップの流れ図である。
【図２】図２は、エレクトロクロミック・デバイスを制御する方法の他の実施形態のステップの流れ図である。
【図３】図３は、エレクトロクロミック・デバイスを制御する方法の更に他の実施形態のステップの流れ図である。
【図４】図４は、エレクトロクロミック・デバイスを制御する方法の更に他の実施形態のステップの流れ図である。
【図５】図５は、エレクトロクロミック・デバイスの実施形態の複数の部分の模式ブロック図（schematic block scheme)である。
【図６】図６は、エレクトロクロミック膜の実施形態の複数の部分の模式ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図面全体を通じて、同様のエレメントまたは対応するエレメントには、同じ参照番号を使用することとする。
【００１６】
提案する技術は、主に、いずれの外部センサにも全く頼る必要なく、代わりにエレクトロクロミック膜および電源装置(power supply arrangement)の電気的挙動のみに頼るようにすれば、有益であろうという知見に基づく。電気量の測定は、ロバストに実施するのは比較的容易である。エレクトロクロミック膜の電荷密度(charge density)（例えば、充電電流の測定値の積分から計算することができる）および開放回路電圧のみを監視することによって、経年変化や温度変化に独立して、好ましい方法で充電動作を制御することができる。開放回路電圧は、本開示では、外部電圧が印加されないときのエレクトロクロミック・デバイスの両側間の電圧と定義する。選択した測定電気量以外に、この発想を異なる用途にも容易に応用するために、制御アルゴリズムは非常に小数のデバイス・パラメータしか使用しない。したがって、このような制御は基本的に全ての種類の窓に適用可能にすることができる。構成パラメータは、好ましくは、窓の幾何学的サイズ（高さおよび幅）、最大電荷(maximum charge)、ならびにそれぞれ「最大光度」(maximum light)および「最大暗度」(maximum dark)に対応すると定義される電圧である。
【００１７】
本技術は、殆どの先行技術のエレクトロクロミック膜に適用可能であり、エレクトロクロミック膜は、エレクトロクロミック膜の電荷に依存する透過率を呈する。通例、エレクトロクロミック膜は、エレクトロクロミック膜の充電および放電を制御するために使用される２つの電極を含む。エレクトロクロミック膜は低度の漏れ電流しか有さず、充電状態の監視が行われなくても、長い時間期間にわたって充電度(degree of charging)が本質的一定になることを確保することが好ましい。
【００１８】
以下の説明では、本技術の発想を例示するために、モデル・システムを使用する。しかしながら、先に示したように、この発想は他の種類のエレクトロクロミック・デバイスにも適用することができる。モデル・システムでは、エレクトロクロミック・デバイスは、エレクトロクロミック積層構造を含む。このエレクトロクロミック積層構造は、第１基板シートと、第２基板シートと、少なくとも部分的に前記第１基板シートを覆う第１電子導通層と、少なくとも前記第２基板シートを覆う第２電子導通層と、少なくとも前記第１電子導通層を覆うエレクトロクロミック層と、少なくとも部分的に前記第２電子導通層を覆う対極層と、前記第１エレクトロクロミック層と前記対極層との間に積層され、少なくとも部分的にこれらを覆う電解質層とを有する。このモデル・システムでは、電極は、それぞれ、第１および第２電子導通層を構成するか、またはこれらに直接電気的に接続される。
【００１９】
本技術を提示する１つの方法は、エレクトロクロミック・デバイスの異なる状態の観察(view)を利用することである。エレクトロクロミック膜を無充電状態下に保持すると、この状態は理想的な状態を表す。この状態では、制御メカニズムは単に開放回路電圧が変化しないことをチェックするだけである。電圧にドリフトがあった場合、制御メカニズムは些細な充電または放電動作によって、単にこのドリフトを補正するだけで済む。透明度(transparency)の変更が要求されたとき、エレクトロクロミック・デバイスを充電状態に変化させる。すると、この充電状態は、複数の副状態(sub-state)を含むことができる。本明細書において提示する基本的な技術によれば、少なくとも２つの副状態を定めることができる。第１副状態、即ち、較正状態では、比較的穏やかな充電が実行されつつ、異なる充電電圧に対する電荷および開放回路電圧の応答を監視する。この監視から、主な充電動作に適した条件を推論する。本技術によれば、主充電は一定の充電電圧によって行われるので、主充電をここでは静止状態と呼ぶ。好ましい実施形態では、充電動作の最終調節が行われるトリクル状態が、充電状態の副状態と定められる。また、開始状態(initiation state)も定めることができる。次いで、エレクトロクロミック膜を、明確な状態、通例では、完全放電状態にする。次いで、エレクトロクロミック膜の総電荷(total charge)の尺度を、既定の値、通例では０に設定する。
【００２０】
尚、一般には、本明細書において提示する発想は、明示的に述べられていなければ、充電および放電の双方に適用可能であることを注記しておく。当業者であれば、「充電」という単語は、殆どの状況において「充電／放電」と理解される、即ち、正方向または負方向の充電と理解されることは容易に認められよう。具体的には、エレクトロクロミック・デバイスの放電が充電状態の間に行われてもよい。
【００２１】
図１は、エレクトロクロミック・デバイスを制御する方法の実施形態のステップの流れ図を示す。エレクトロクロミック・デバイスとは、エレクトロクロミック・デバイスの電荷(charge)に依存する透過率を呈するデバイスである。この方法はステップ２００において開始する。ステップ２１０において、目標着色レベル、および初期着色レベルの尺度を求める。目標着色レベルは、要求着色レベルの一表現である。このような要求はいずれの時点でも、即ち、エレクトロクロミック・デバイスが前述した状態のいずれにあっても、入力することができる。つまり、エレクトロクロミック・デバイスがアイドル状態にある場合、そしてエレクトロクロミック・デバイスが充電状態の内任意の副状態にある場合、または開始状態にある場合に、新たな目標透過率を求める要求を出す(order)ことができる。したがって、初期着色レベルは、通例、直前の充電／放電イベントの結果であり、または直前の充電／放電が完了している場合は、エレクトロクロミック・デバイスを開始状態(initiation state)にする動作の結果である。しかしながら、初期着色レベルは、進行中の充電／放電プロセスの現在の着色レベルであってもよい。
【００２２】
通例、目標着色レベルは、百分率値で表され、１００％は完全に充電された状態に対応し、０％は完全に放電された状態に対応し、通例、これらは、それぞれ、エレクトロクロミック・デバイスの最大着色および最大脱色に対応する。このように、このような尺度は、ある種の着色率(colour percentage)を示す。言い換えると、目標着色レベルを求めるステップ２１０は、好ましくは、目標着色率を求めることを含む。目標着色率は、目標着色レベルと最大光度状態との間の差であり、最大暗度状態と最大光度状態との間の差の百分率として表される。
【００２３】
しかしながら、当業者には、目標着色レベルを任意の種類の目盛り(scale)で表現できることが認められよう。例えば、実際の透過率(transmittance)を利用してもよい。エレクトロクロミック・デバイスの着色および脱色は、それぞれ、透過率０や１には絶対に達しないので、このような透過率値は、例えば、数学的関数または表によって、着色率に関連付けることもできる。
【００２４】
ステップ２２０において、エレクトロクロミック・デバイスの電極間における初期開放回路電圧の尺度を求める。したがって、この初期開放回路電圧は、通例、直前の充電／放電が完了した後における開放回路電圧の最新の測定結果であるのが通例である。しかしながら、初期開放回路電圧は、進行中の充電／放電プロセスの現在の開放回路電圧であってもよい。
【００２５】
この時点で、エレクトロクロミック・デバイスは充電状態２２９に入る準備ができており、最初に較正副状態２３９に入る。ステップ２３０において、較正傾斜(calibration ramping)を実行し、エレクトロクロミック・デバイスの電極間に印加される電圧を徐々に上げていく。電圧の傾斜は、エレクトロクロミック・デバイスには損傷を加えないことがわかっている開始電圧値から、最適なまたは少なくとも適した充電電圧に近いと予想される電圧まで進める。充電行為では、電圧を連続的に上昇させて、エレクトロクロミック・デバイスの電荷を増大させる。放電では、電圧を連続的に低下させて、エレクトロクロミック・デバイスの電荷を減少させる。
【００２６】
特定実施形態では、較正傾斜は初期開放回路電圧から、または所定の電圧から開始する。初期開放回路電圧は、通例、傾斜のための開始値の最も「安全な」選択である。何故なら、これは既にエレクトロクロミック・デバイスに存在し、損傷させる大きさの電圧を印加する危険性は、事実上０であるからである。しかしながら、要求された着色の変化が大きい場合、このような開始点が、較正手順が不必要に長い時間を要する原因となることもある。このような場合、所定の電圧は魅力的な代案である。好ましい実施形態では、較正傾斜は、目標着色レベルと初期着色レベルとの間の関係に応じて、初期開放回路電圧から、または所定の電圧から開始するように選択される。言い換えると、特定の状況に合わせて開始値を調節する(adapt)。透過率の小さな変更が要求された場合、初期開放回路電圧が開始値として正しく動作する。大きな透過率変更が要求された場合、標準的な開始値が、代わりに、より良い選択肢となるであろう。また、傾斜が通過することを意図する特定の透過率範囲が重要となる場合がある。比較的大きな変更が要求されたが、初期開放回路電圧が所定の電圧よりも予想最終値に近い場合、初期開放回路電圧が常により良い選択肢となる。また、特定実施形態では、目標着色レベルと初期着色レベルとの間の関係に応じて選択することが可能な１組の所定の電圧があってもよい。
【００２７】
ステップ２３２において、較正充電電流を測定する。較正充電電流は、電圧の較正傾斜の間、エレクトロクロミック・デバイスの電極を通してエレクトロクロミック・デバイスを充電する。充電電流は、エレクトロクロミック・デバイスの電荷の変化に対応する。
【００２８】
ステップ２３６において、電圧の較正傾斜を、間欠的にそして一時的に、中断する。較正傾斜の中断２３６の間、ステップ２３８によって示されるように、エレクトロクロミック・デバイスの電極間における較正開放回路電圧を測定する。
【００２９】
充電電流の漸進的変化(evolution)、または エレクトロクロミック・デバイスの電荷のような、それから推論可能な量、および開放回路電圧の漸進的変化から、エレクトロクロミック・デバイスの充電状態の詳細が明らかになる。前述のように、例えば、温度または使用年数の差が、充電挙動を変化させる可能性がある。しかしながら、較正充電電流および／または較正開放回路電圧と電圧傾斜との関係から、このような差を補償することができる。また、エレクトロクロミック・デバイスのエレクトロクロミック層がユニットの異なる用途毎に異なる方法で接続される場合、例えば、接続ケーブル長の相違、即ち、内部抵抗の差が充電状態に影響をおよぼす可能性がある。しかしながら、較正傾斜中における挙動を監視することによって、各個々のユニットの個々の事前較正を全く必要とせずに、適した充電条件を常に見い出すことができる。
【００３０】
所定の較正条件を満たしたときに、適した充電電圧が現れると判断する。したがって、ステップ２４０において、較正充電電流および／または較正開放回路電圧に基づく較正条件を満たしたときに、電圧の較正傾斜を停止する。
【００３１】
ここで、エレクトロクロミック・デバイスは充電状態２２９の定常副状態に入る準備ができる。ステップ２５０において、エレクトロクロミック・デバイスの電極間に、一定の主充電／放電電圧を印加する。これによって、主充電／放電電圧は、停止したときの傾斜電圧に依存して選択されることになる。較正傾斜の間に得られた情報によって、ここで、現在選択されている主充電／放電電圧を、構成、温度、使用年数等のばらつきを補償するために設定することができる。特定実施形態では、主充電／放電電圧は、停止したときの傾斜電圧に等しくなるように選択される。
【００３２】
ステップ２７０において、目標着色レベルに達したとき、エレクトロクロミック・デバイスの電極間における電圧のあらゆる印加を除去する。この手順はステップ２９９において終了する。
【００３３】
前述のように、エレクトロクロミック・デバイスのシステムにおいて直接測定可能な量は、充電電流である。しかしながら、透過率を論ずる目的に限れば、一層関連がある尺度はデバイスの電荷(device charge)である。幸い、デバイスの電荷は、積分演算によって充電電流から容易に求められる。既知の荷電状態から開始して、エレクトロクロミック・デバイスの現在の電荷は、充電電流を積分して較正電荷変化(calibration charge change)を求め、較正電荷変化を既知のデバイス荷電状態に加えることによって求められる。既知の荷電状態は、例えば、完全放電状態、通例では、最大透過率に対応する完全光状態(fully light condition)にすることができる。このような状態は、残っているデバイス電荷がいずれも除去されたと確信できる程十分に長い時間エレクトロクロミック・デバイスを放電させることによって、判定することができる。次いで、積分手順を開始し、デバイスに加えられたあらゆる電荷を追跡する。完全放電状態を求めるプロセスは時間がかかり、透過率変更が要求されたとき毎に実行するのは実用的でない。透過率を変更する典型的な手順では、代わりに、既知の荷電状態を、直前の透過率変更手順の終了時荷電状態に設定する。こうすると、完全放電状態を求めるプロセスは、測定しない漏れ電流が、推定荷電状態に影響を及ぼさないことを確認するために、ときどき実行するだけにすることができる。
【００３４】
図２は、エレクトロクロミック・デバイスを制御する方法の他の実施形態のステップの流れ図を示す。殆どのステップは、図１に示したものと同じであり、全体的に再度論ずることはしない。ステップ２１２において、初期デバイス電荷の尺度を求める。前述のように、この初期デバイス電荷は、通例、直前の透過率変更手順の最終荷電状態であるが、現在のデバイス電荷の任意の他の尺度でもよい。
【００３５】
ステップ２３４において、測定した較正充電電流を積分して較正電荷変化を求め、較正電荷変化を初期デバイス電荷に加えて、現在のデバイス電荷を求める。次いで、ステップ２４０において使用する較正条件は現在のデバイス電荷に基づくことができる。言い換えると、較正条件は、好ましくは、較正開放回路電圧および／または現在のデバイス電荷と傾斜閾値との比較である。
【００３６】
言い換えると、透過率の変更が要求されるとき、目標着色レベルは操作員または外部の監視システムによって与えられる。このような変更の要求は、いずれの時点でも発生する可能性がある。充電が行われようとしている場合、制御アルゴリズムは印加電圧を徐々に高め始める。充電電流を測定し、積分して電荷密度変化を求め、初期デバイス電荷と組み合わせる。間欠的に、例えば、毎秒１回、非常に短い時間充電を中断し、開放回路電圧を測定する。測定した電荷密度および／または開放回路電圧に基づいて、特定の較正条件が得られたとき、最適なまたは少なくとも十分に正しい充電状態が見出されたとみなす。
【００３７】
しかしながら、較正条件は、制御すべき実際のデバイスによって異なる。特定の透過率変更を得るために必要な電流は、例えば、エレクトロクロミック・デバイスのサイズによって異なる。幸い、使用可能な較正条件を発見するために重要であるパラメータは、既知のデバイス・パラメータまたは容易に測定できるデバイス・パラメータである。つまり、ステップ２４０において使用される閾値は、したがって、デバイス・パラメータおよび初期デバイス電荷の尺度である初期開放回路電圧、ならびに初期着色レベルのみから判定することが好ましい。
【００３８】
好ましい実施形態では、デバイス・パラメータは、エレクトロクロミック・アクティブ・エリアのサイズ、最大光度および最大暗度にそれぞれ対応すると定められた最大電荷および電圧である。代替実施形態では、デバイス・パラメータは、エレクトロクロミック・アクティブ・エリアのサイズ、最大光度および最大暗度にそれぞれ対応すると定められた最大電荷および電圧から導出することができるパラメータである。更に他の実施形態では、デバイス・パラメータは、エレクトロクロミック・アクティブ・エリアのサイズ、最大光度および最大暗度にそれぞれ対応すると定められた最大電荷および電圧を導出することができるパラメータである。別の実施形態では、これら３つの手法の組み合わせを使用する。
【００３９】
充電状態(charging condition)は、温度および／または使用年数および／またはデバイスの構成と共に変化する可能性があるので、最適充電状態の印加電圧設定値も変動するとして差し支えない。典型的な場合では、静止状態を意図した充電電圧が比較的大きい場合効果がある。何故なら、これは通例充電速度を高めるからである。しかしながら、静止状態に対する充電電圧は、デバイスを損傷することなく過度に高くすることはできない。同様に、もっと低い電圧によって、程よく速い充電が得られる場合、通例では、充電電圧が低下するために、常にエレクトロクロミック・デバイスの総寿命(total life)が長くなる。
【００４０】
一特定実施形態では、較正条件を３つの部分に分割する。充電に対する較正条件が満たされたと言われるのは、以下の３つの部分的条件のいずれもが真である場合である。第１の部分的条件は、較正開放回路電圧が第１傾斜閾値Ｋ１よりも高いか否かである。第２の部分的条件は、現在のデバイス電荷が第２傾斜閾値k２よりも大きいか否かである。第３の部分的条件は、較正開放回路電圧が第３傾斜閾値ｋ３よりも大きく、同時に現在のデバイス電荷が第４傾斜閾値ｋ４よりも大きいか否かである。つまり、ｋ１〜ｋ４は傾斜閾値であり、ｋ１＞ｋ３そしてｋ２＞ｋ４である。定数ｋ１〜ｋ４は、通例、デバイス・パラメータ、ならびに初期デバイス電荷、初期開放回路電圧、および初期着色レベルの尺度のみから決定される。
【００４１】
放電動作も同様に、放電に対する較正条件が満たされたと言われるのは、以下の３つの部分的条件のいずれもが真である場合である。第１の部分的条件は、較正開放回路電圧が第５傾斜閾値ｋ５よりも小さいか否かである。第２の部分的条件は、現在のデバイス電荷が第６傾斜閾値ｋ６よりも小さいか否かである。第３の部分的条件は、較正開放回路電圧が第７傾斜閾値ｋ７より小さく、同時に現在のデバイス電荷が第８傾斜閾値ｋ８よりも小さいか否かである。つまり、ｋ５〜ｋ８は傾斜閾値であり、ｋ７＞ｋ５そしてｋ８＞ｋ６である。
【００４２】
言い換えると、典型的なシナリオは、充電中、印加電圧が特定のレベルよりも高く、同時にデバイス電荷も特定のレベルよりも高いことである。しかしながら、これらの数値のいずれかが合理的な設定によって達成可能でないような条件または構成である、すなわち、電圧が高くなり過ぎるまたはデバイス電荷が高くなり過ぎるような条件または構成である場合、それぞれの(separate)パラメータに対してセキュリティ・レベルがある。較正条件を満たしたとき、制御アルゴリズムは「静止状態」に移る。続く副状態における手順は、較正状態における手順が正しく実行されたことにかかっている(dependent on)。温度が高い程、充電プロセスは容易になり、十分な充電率(charging rate)に必要とされる静止電圧は比較的低い。温度が低い程、充電プロセスは遅くなり、高い静止電圧を使用することができる。このような低い温度では、加熱の危険性は低くなる。また、デバイスが古くなると、充電を実行することが一層難しくなるおそれがあり、もっと高い静止電圧が必要となる場合がある。初期傾斜が実行され、これによって充電の「容易さ」を検査または較正する。この較正から、適した静止電圧を選択し、直接的な温度または透過率の測定を全く必要とせずに、現在の温度／使用年数に合わせて調節する。
【００４３】
較正副状態が終了したとき、好ましい静止電圧が発生しており、この静止電圧を用いて主充電を行うように意図されている。意図する透過率レベルに達するために使用することができる多くの手順がある。図３に示す、エレクトロクロミック・デバイスの制御方法の一実施形態は、要求された最終条件に達するために、充電電流および開放回路電圧の静止状態の尺度を利用する（２５９）。ステップ２５２において、主充電電流を測定する。主充電電流は、一定の主充電／放電電圧が印加されている時間に、エレクトロクロミック・デバイスの電極を通して、エレクトロクロミック・デバイスを充電する。ステップ２５６において、一定の主充電／放電電圧の印加を、間欠的そして一時的に中断する。ステップ２５８において、一定の主充電／放電電圧の印加の中断中に、エレクトロクロミック・デバイスの電極間における主開放回路電圧を測定する。ステップ２７２において、主充電電流および／または主開放回路電圧に基づく主停止条件が満たされたときに、一定の主充電／放電電圧の印加を停止する。
【００４４】
先に説明した異なる実施形態と同様、特定実施形態において、この方法は更に他のステップも含む。ステップ２５４において、測定した主充電電流を積分して主電荷変化を求め、この主電荷変化によって現在のデバイス電荷を更新する。次いで、ステップ２７２の主停止条件(main stop condition)は、好ましくは、主開放回路電圧および／または現在のデバイス電荷と主閾値との間の比較を含む。これらの閾値は、好ましくは、デバイス・パラメータ、ならびに初期デバイス電荷、初期開放回路電圧、および初期着色レベルの尺度のみによって決定される。
【００４５】
更に、先に説明した充電副状態と同様、主静止副状態に対する閾値も、同様に構成することができる。したがって、特定実施形態では、以下の３つの条件のいずれもが真になる場合、充電に対する主停止条件が満たされる。第１の部分的条件は、主開放回路電圧が第１主閾値ｋ９よりも大きいか否かである。第２の部分的条件は、現在のデバイス電荷が第２主閾値ｋ１０よりも大きいか否かである。第３の部分的条件は、較正開放回路電圧が第３主閾値ｋ１１よりも大きく、同時に、現在のデバイス電荷が第４主閾値ｋ１２よりも大きいか否かである。つまり、ｋ９〜ｋ１２は主閾値であり、ｋ９＞ｋ１１そしてｋ１０＞ｋ１２である。
【００４６】
放電状態についても同様に、放電に対する主停止条件が満たされたと言われるのは、以下の３つの部分的条件のいずれもが真になる場合である。第１の部分的条件は、主開放回路電圧が第５主閾値ｋ１３よりも小さいか否かである。第２の部分的条件は、現在のデバイス電荷が第６主閾値ｋ１４よりも小さいか否かである。第３の部分的条件は、較正開放回路電圧が第７主閾値ｋ１５よりも小さく、同時に、現在のデバイス電荷が第８主閾値ｋ１６よりも小さいか否かである。つまり、ｋ１３〜ｋ１６は主閾値であり、ｋ１５＞ｋ１３そしてｋ１６＞ｋ１４である。
【００４７】
完全に放電したエレクトロクロミック・デバイスが要求された場合、追加のまたは代わりの条件を使用することができる。完全に放電したエレクトロクロミック・デバイスとは、残留電荷を有さないデバイスと定義されるので、完全放電状態までの放電に対する主停止条件が満たされたと言うことができるのは、主電荷変化が所定の閾値よりも小さい場合である。言い換えると、電極に流れる電流も、電極から流れ出す電流もないとき、エレクトロクロミック・デバイスには電荷がない。
【００４８】
意図する最終透過率条件に近づいて来たときに、静止状態動作がいくらか粗雑な充電方法(coarse charging method)として行われてもよい。図４に示す特定実施形態では、充電状態に追加のトリックル副状態２６９を導入する。ステップ２６０において、主充電電流および／または主開放回路電圧に基づく主停止条件が満たされたとき、一定の主充電／放電電圧の印加を停止する。このステップは図３におけるステップ２７２に対応する。しかしながら、一定の主充電／放電電圧の停止に続いて、ここでは代わりに、トリックル副状態２６９が現れる。ステップ２６８において、一定の主充電／放電電圧の印加を停止したときに、トリックル充電を行う。トリックル充電は、目標着色レベルに達するまで継続する。このような目標着色レベルに達したとき、ステップ２７０の電圧除去を実行する。
【００４９】
トリックルは、何かの小部分を通過させるという一般的な意味がある。トリックル状態では、充電が要求された場合、エレクトロクロミック・デバイスの電荷が増大し、放電が要求された場合、少量だけ減少し、徐々に最終的な透過率に近づく。現在のデバイス電荷を得るための(leading to) 電荷の測定、および開放回路電圧の測定は、この副状態の間も継続することができる。言い換えると、最終的な透過率に近づいたとき、充電／放電プロセスを減速することが許される。これは、過度に低い透過率が要求されたときに、特に有益であり、エレクトロクロミック・デバイスの両端間に比較的高い電圧がかけられるときに対応する。
【００５０】
エレクトロクロミック・デバイスに印加される実際の電圧は、多くの方法で求めることができる。何故なら、透過率がほぼその最終値にあるときは、時間という観念(aspect)はさほど重要でないからである。１つの好ましい実施形態では、トリックル充電中にエレクトロクロミック・デバイスの電極間に印加される電圧は、デバイス・パラメータ、ならびに初期デバイス電荷、初期開放回路電圧、および初期着色レベルの尺度に基づいて、直接または間接的に決定される。
【００５１】
以上で提示した実施形態では閾値ｋ１〜ｋ１６を使用するが、閾値ｋ１〜ｋ１６は異なる方法で決定することができる。１つの単純な選択肢は試行錯誤であり、この場合、検査充電／放電を評価することによって、最初に推定した閾値を連続的に修正して合わせていく。他の単純な方法は、動作経験(operational experience)に基づいて、閾値を単に人が決定することである。
【００５２】
適した閾値を決定する更に精巧な手法は、開放回路電圧および充電電流の測定、ならびに印加電圧および透過率の測定を伴って、充電／放電を行うことである。透過率、開放回路電圧、および充電電流の同時測定を実行することによって、閾値ｋ１〜ｋ１６を、種々の透過率挙動と開放回路電圧および充電電流の挙動の連合と見なすことができる。動作手順において透過率測定は実際には行われないが、透過率についての情報は、いずれにしても、閾値を通じて間接的に利用される。
【００５３】
以上により閾値ｋ１〜ｋ１６を決定することによって、透過率プロパティは、容易に測定される電気的プロパティと関連付けられた限定数のパラメータに置き換えられる。これらのパラメータの殆どは、製品の形状およびサイズにはほぼ(to a large extent)独立であるか、またはこれらに直接比例する。適したパラメータの広範な調査を最初に行うことにより、サイズおよび／または形状に対する可能な依存性を見つけ出す(pick up)ことができる。同様の種類のデバイス上において今後使用するために、通例では、限定された調節(adaptation)だけを実行すればよい。例えば、透明伝導率(transparent conductivity)、接触抵抗、導通リードの位置付け、および異なるエレクトロクロミック材料の大きな変更というような、更に基礎的な変更が混入する(introduced)場合、新たな初期検査が推奨されてもよい。そうでない場合、更に小さな変更に対しては、最大開放回路電圧、最大デバイス電荷、および／または最小開放回路電圧というような、もっと顕著ないくつかのパラメータだけを、少しだけ修正して合わせればよい(adapted)。
【００５４】
この決定を最初に行うとき、最終製品に使用される可能性がある種々のサイズおよび形状に対して行うことが好ましい。このようにして、例えば、導通経路間の距離に対するあらゆる依存性、またはあらゆる形状依存性を、間接的に閾値(thresholds values)に組み込むことができる。透過率は、少なくとも１つの位置において測定される。好ましくは、これらの透過率測定の内少なくとも１つは、透過率変化が最も速いと想定される位置、即ち、通例では導通経路の近くで行われる。
【００５５】
１つの特定実施形態では、検査充電／放電を異なる周囲温度で実行する。好ましくは、意図する最低動作温度ＴＬおよび最高動作温度ＴＨにおいて、そして中間温度ＴＭにおいて、検査充電／放電を実行する。最初に、充電プロセスのための電圧傾斜を、所定の静止充電電圧まで、３つの異なる温度について実行する。この静止充電電圧は、通例、経験によって妥当な理想的静止充電電圧(charge voltage)に設定される。妥当な理想的静止充電電圧とは、デバイスに危害を与えることなく、どのようにしてでも、異なる温度に対して「通常の」条件において十分に急速な充電を行わせる(give)。傾斜がこの所定の静止充電電圧に達したとき、測定した充電電流から推論される、開放回路電圧およびデバイス電荷の測定値を、温度毎に書き留める。温度ＴＬに対して測定された開放回路電圧は、ｋ１閾値として使用され、デバイス電荷はｋ４閾値として使用される。温度ＴＭに対して測定された開放回路電圧は、ｋ３閾値として使用される。最後に、温度ＴＨに対するデバイス電荷はｋ２閾値として使用される。
【００５６】
次いで、以上の３つの温度において、所定の静止充電電圧を使用する連続静止電圧充電(continuing static voltage charging)を実行する。この静止電圧充電は、所定の透過率に達したときに停止する。この所定の透過率は、通例、最低到達可能透過率よりも数パーセント高く設定され、特定実施形態では、最低到達可能透過率よりも４％高く設定される。この静止電圧充電の中断(breaking)時において、測定した充電電流から推論される、開放回路電圧およびデバイス電荷の測定値を、温度毎に書き留める。温度ＴＬに対して測定した開放回路電圧をｋ９閾値として使用し、デバイス電荷をｋ１２閾値として使用する。温度ＴＭに対して測定した開放回路電圧をｋ１１閾値として使用する。最後に、温度ＴＨに対するデバイス電荷をｋ１０閾値として使用する。
【００５７】
次いで、最低透過率に達するために、「トリックル」手順を適用する。好ましい実施形態では、トリックル手順は、温度ＴＨに対して２時間行われる。温度ＴＨにおいて最低透過率に達したとき、量ｕ１００を測定開放回路電圧に設定し、量ｑ１００を測定デバイス電荷に設定する。
【００５８】
好ましい実施形態では、閾値ｋ９〜ｋ１２は、それぞれ、最大デバイス電荷および最大開放回路電圧に関係付けて表現される。これらの値はどのように決定するのが好ましいかについて、以下で更に説明する。このために、ｋ９閾値をｋ９＝ｋ９’＋ｕ１００と設定することができる。ここで、ｕ１００は最大開放回路電圧である。同様に、ｋ１０閾値をｋ１０＝ｋ１０’×ｑ１００と設定することができる。ここで、ｑ１００は最大デバイス電荷である。ｋ１１閾値をｋ１１＝ｋ１１’＋ｕ１００と設定することができ、ｋ１２閾値をｋ１２＝ｋ１２’×ｑ１００と設定することができる。その後、閾値の更新、または異なる材料量(material quantities)に対する閾値の決定が必要になった場合はいずれも、最大デバイス電荷および最大開放回路電圧だけを測定すればよく、新たな閾値ｋ９〜ｋ１２は、係数／項ｋ９’〜ｋ１２’を使用して計算することができる。
【００５９】
好ましくは、温度ＴＨ、ＴＭ、およびＴＬにおける放電のために、同様の検査工程(run)を実行する。放電電圧の傾斜から、同様に閾値ｋ５〜ｋ８が得られる。ついで、一定電圧の放電によって、閾値k１３〜k１６が得られる。最後に、放電時間を延長した後、最大透過率に達したことが確認され(assume)、量ｕ０が、測定開放回路電圧に等しく設定される。以上と同様に、閾値ｋ１３〜ｋ１６は、ｋ１３＝ｋ１３’＋ｕ０、ｋ１４＝ｋ１４’×ｑ１００、ｋ１５＝ｋ１５’＋ｕ０、およびｋ１６＝ｋ１６’×ｑ１００と表すことができる。
【００６０】
このような検査工程がデバイス材料、形状、およびサイズの選択のために行われる場合、いかに閾値が全体に通じる(general)ものであるか容易に結論付けることができる。殆どの場合、同じ材料品質に対して同じ閾値を使用することが可能であり、したがって、異なる測定値間の折衷案に基づいて、閾値を選択する。例えば、形状に応じて、測定した閾値が異なり過ぎる場合、異なる形状の一群毎に異なる閾値を使用することができる。材料品質は、通例、量ｕ０、ｕ１００、およびｑ１００には影響を及ぼすが、閾値ｋ９〜ｋ１６に対する関係、即ち、ｋ９’〜ｋ１６’には及ぼさない。これが意味するのは、最大および最小透過率の測定値のみが必要になる(becomes required)ということである。
【００６１】
図５は、エレクトロクロミック・デバイス１の実施形態のブロック図を模式的に示す。エレクトロクロミック・デバイス１は、２つの電極２０、３０を含むエレクトロクロミック膜１０を含む。エレクトロクロミック膜１０はエレクトロクロミック膜の電荷に依存する透過率を呈する。更に、エレクトロクロミック・デバイス１は充電制御装置(charge control arrangement)４０を含む。充電制御装置４０は、電極間に印加される電圧を制御するように構成されている。充電制御装置４０は、目標着色レベルを得るように構成された入力４５を有する。この目標着色レベルは、例えば、ノブを回す、あるいは要求透過率レベルをキーボードおよび／または画面によって与えることによって、手作業で指示する(provide)ことができる。他の実施形態では、例えば、異なる種類のセンサに対する応答として、目標着色レベルを自動的に指示することができる。
【００６２】
充電制御装置４０は、電圧計４１によって示される電圧を測定し、電流計４２によって示される電流を測定することができる。電圧計４１は、電極２０、３０間の開放回路電圧を測定するように構成されている。電流計４２は、充電電流を測定するように構成されている。充電電流は、エレクトロクロミック膜１０を、前記電極２０、３０を通して充電する。好ましい実施形態では、充電制御装置４０は、更に、参照番号４３で示すように、測定電流を積分し、参照番号４４で示すように、積分した電流を電荷に加えることができる。
【００６３】
充電制御装置４０は、一般に、エレクトロクロミック膜１０の充電および放電を制御するように構成されている。これらの制御能力は、汎用電子回路および特定用途回路の双方を含む、ディスクリート回路または集積回路技術というような、任意の従来の技術を使用してハードウェアで実装することができる。特定的な例には、１つ以上の適切に構成されたディジタル信号プロセッサおよびその他の既知の電子回路、例えば、特殊機能を実行するために相互接続されたディスクリート・ロジック・ゲート、または特定用途集積回路（ＡＳＩＣ）が含まれる。
【００６４】
あるいは、本明細書において説明した手順の少なくとも一部を、１つ以上のプロセッサまたは処理ユニットというような適した処理回路による実行のための、コンピュータ・プログラムのようなソフトウェアで実装することもできる。本明細書において提示した１つまたは複数の流れ図は、したがって、１つ以上のプロセッサによって実行されるときは、１つまたは複数のコンピュータ流れ図と見なすこともできる。処理回路の例には、ディジタル信号プロセッサ、中央処理ユニット、ビデオ・アクセラレーション・ハードウェア、および／またはフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイまたはプログラマブル・ロジック・コントローラというような、任意の適したプログラマブル・ロジック回路が含まれるが、これらに限定されるのではない。対応する装置(apparatus)は、機能モジュールの一群として定めることができ、プロセッサによって実行される各ステップが機能モジュールに対応する。この場合、機能モジュールは、プロセッサ上で実行するコンピュータ・プログラムとして実装される。
【００６５】
また、任意の従来のデバイスまたはユニットの汎用処理能力を再利用し、その中に、提案した技術を実装することも可能な場合もあることは理解されてしかるべきである。また、例えば、既存のソフトウェアのプログラミングし直し、または新たなソフトウェア・コンポーネントの追加によって、既存のソフトウェアを再利用することも可能な場合もある。
【００６６】
こうすることによって、充電制御装置４０は、更に、初期着色レベルの尺度を求めるように、そしてエレクトロクロミック・デバイス１の電極２０、３０間における初期開放回路電圧の尺度を求めるように構成されている。また、充電制御装置４０は、エレクトロクロミック・デバイス１の電極２０、３０間に印加された電圧の較正傾斜を行わせるように構成されている。充電制御装置４０、具体的には、電流計４２は電圧の較正傾斜の間較正充電電流を測定するように構成されている。更に、充電制御装置４０は、電圧の較正傾斜を、間欠的および一時的に、中断するように構成されている。充電制御装置４０，具体的には、電圧計４１は、較正傾斜の中断中に、電極２０、３０間の較正開放回路電圧を測定するように構成されている。
【００６７】
充電制御装置４０は、較正充電電流および／または較正開放回路電圧に基づく較正条件が満たされたときに、電圧の較正傾斜を停止するように構成されている。充電制御装置４０は、エレクトロクロミック・デバイス１の電極２０、３０間に一定の主充電／放電電圧を印加するように構成されている。充電／放電電圧は、停止したときの傾斜電圧に応じて選択される。また、充電制御装置４０は、目標着色レベルに達したときに、エレクトロクロミック・デバイス１の電極２０、３０間における電圧のあらゆる印加を除去するように構成されている。
【００６８】
図６は、本明細書において提示した技術にしたがって、エレクトロクロミック・デバイスにおいて有利に(by advantage)使用することができるエレクトロクロミック膜１０の実施形態の模式図を示す。しかしながら、他の種類のエレクトロクロミック膜１０も使用することが可能である。通常、２つの電極接続によって供給される電荷を保持することができるエレクトロクロミック積層構造が候補となる。図６の実施形態では、中央部において、イオン伝導体、即ち、電解質層５０が設けられている。電解質層５０は、一方側において、イオンだけでなく電子も導通可能なエレクトロクロミック膜と接触している。イオン伝導体５０の他方側には、イオン蓄積層として機能する、電子およびイオン導通対極層３６がある。この対極膜３６は、完全にまたは部分的に、第２エレクトロクロミック膜で構成されてもよい。中央の３層構造２６、３６、５０は、電子導通層２４、３４の間に位置する。電子導通層２４、３４は、外側基板、本実施形態では、第１基板２２および第２基板３２に接して(against)配されている。第１基板２２および第２基板３２は、通例、プラスチック基板である。基板２２、３２および中央の５つの層２４、２６、５０、３６、３４の積層体(stack)は、エレクトロクロミック積層構造１１を形成する。
【００６９】
尚、本開示の異なる図における層の相対的な厚さは、真の寸法関係を表すのではないことを注記しておく。通例、基板は他の層よりもはるかに厚い。図は、接続原理を図示する目的のためのみに合わせて描かれているのであり、寸法情報を提供するためでは全くない。
【００７０】
このようなエレクトロクロミック膜１０は、積層体の両側において電極２０、３０によって電子導通層２４、３４間に外部電圧パルスを印加することによって、着色／脱色され、電子およびイオンをエレクトロクロミック層２６と対極層３６との間で移動させ、これによってエレクトロクロミック膜を充電する。エレクトロクロミック層２６は、これによってその色を変化させる。エレクトロクロミック層２６の非排他的な例には、タングステン、モリブデン、ニオブ、チタン、鉛、および／またはビスマスに基づく酸化物の陰極着色薄膜(cathodically colouringthin films)、あるいはニッケル、イリジウム、鉄、クロム、コバルト、および／またはローディウムに基づく酸化物、水酸化物、および／または酸−水素化物(oxy-hydrides)の陽極着色薄膜がある。
【００７１】
プラスチック基板を使用する場合、プラスチック基板２２、３２は合成または半合成重合生成物である。プラスチック基板は、一般的には、その重合体骨格によって分類される。可能なプラスチック基板の非排他的な例は、ポリカーボネート、ポリアクリル、ポリウレタン、ウレタン炭酸塩共重合体(urethane carbonate copolymers)、ポリスルホン、ポリイミド、ポリアクリレート、ポリエーテル 、ポリエステル、ポリエチレン、ポリアルケン、ポリイミド、ポリサルファイド、酢酸ビニル樹脂、およびセルロース系ポリマーである。
【００７２】
可視光に対して透明な電子伝導体２４、３４の非排他的な例には、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化錫、酸化亜鉛、ｎ−またはｐ−ドープ酸化亜鉛、および亜鉛酸化フッ化物(Zinc oxyfluoride)の薄膜がある。ＺｎＳ／Ａｇ／ＺｎＳのような金属系の層、およびカーボン・ナノチューブ層も近年探求されている。
【００７３】
前述のように、対極層３６は、エレクトロクロミック材料、および非エレクトロクロミック材料を含んでもよい。対極層３６の非排他的な例には、タングステン、モリブデン、ニオブ、チタン、鉛、および／またはビスマスに基づく酸化物の陰極着色エレクトロクロミック薄膜、あるいはニッケル、イリジウム、鉄、クロム、コバルト、および／またはローディウムに基づく酸化物、水酸化物、および／または酸−水素化物(oxy-hydrides)の陽極着色エレクトロクロミック薄膜、もしくは、例えば、バナジウムおよび／またはセリウムに基づく酸化物ならびに活性炭素の非エレクトロクロミック薄膜がある。また、このような材料の組み合わせも、対極層３６として使用することができる。
【００７４】
電解質層５０はイオン伝導材料を含む。電解質層５０は、用途に応じて、透明または不透明でもよく、着色されても着色されなくてもよい。電解質型のいくつかの非排他的例は、リチウム塩が溶解したポリ（酸化エチレン）のような固体ポリマー電界質（ＳＰＥ）、ポリ（メチル・メタクリレート）およびプロピレン・カーボネートとリチウム塩との混合物のようなゲル・ポリマー電解質（ＧＰＥ）、ＧＰＥと同様であるが、ポリ（酸化エチレン）のような第２ポリマーが追加された複合ゲル・ポリマー電解質（ＣＧＰＥ）、エチレン・カーボネート／ジエチル・カーボネートとリチウム塩との溶媒混合液のような液体電解質（ＬＥ）、更には、ＬＥを含み、ＴｉＯ２、シリカ、またはその他の酸化物が添加された複合有機−無機電解質（ＣＥ）である。使用されるリチウム塩のいくつかの非排他的な例には、ＬｉＴＦＳｌ［リチウム・ビス（トリフルオロメタン）スルホンイミド］、ＬｉＢＦ４［テトラフルオロほう酸リチウム］、ＬｉＡｓＦ６［ヘキサフルオロ砒酸リチウム］、ＬｉＣＦ３ＳＯ３［トリフルオロメタンスルホン酸リチウム］、およびＬｉＣｌＯ４［過塩素酸リチウム］がある。
【００７５】
以上で説明した実施形態は、本発明の少数の例示的な例として理解されるものとする。尚、本発明の範囲から逸脱することなく、種々の修正(modification)、組み合わせ、および変更(change)が実施形態に対して行われてもよいことは、当業者には理解されよう。具体的には、異なる実施形態における異なる部分的な解決策を、技術的に可能であれば、他の構成に組み合わせることができる。しかしながら、本発明の範囲は、添付する特許請求の範囲によって定められるものとする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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