電致變色裝置的多色系統、低蒸氣壓溶劑及陣列調光控制的製作方法

2023-06-20 09:02:36 1

專利名稱：電致變色裝置的多色系統、低蒸氣壓溶劑及陣列調光控制的製作方法
技術領域：
本發明通常涉及用於電致變色裝置的設備與方法，更具體地涉及能夠顯示一種以上色素的電致變色裝置、用於電致變色裝置的電解質、以及用於調光或以其他方式控制電致變色裝置陣列的設備和方法。
背景技術：
電致變色裝置經常被用做響應於所施加的電場或電流而改變顏色密度或不透明程度的窗戶、遮罩、隔斷、鏡面或電致變色顯示器。這種電致變色裝置典型地為多層組件。電致變色裝置的外層通常是光學透明(即，對於可見光譜的波長或其他預期波長的光線基本上是透明的)的電極。至少一個電致變色層夾在這些電極之間。該層能夠響應於所施加的電場或電流的變化而改變其顏色或不透明程度，從而產生視覺效果。電致變色層通常是電致變色材料的有機聚合物膜或無機薄膜。當電壓施加在外部導體之間時，電解質中的離子典型地朝電致變色層移動，從而導致電致變色材料改變顏色狀態。電壓反向則使離子遠離電致變色層，使該裝置恢復到先前的狀態。
電解質經常在電致變色裝置中用於充當激活電致變色層的離子的存儲器，並且/或者在分離的離子存儲材料或反電極與電致變色層之間提供輸運離子的介質。諸如高氯酸鋰(LiClO4)或三氟磺醯亞胺(trifluorosulfonimide)鋰鹽(LiN(CF3SO2)2)可用於提供激活和去激活電致變色層的離子。該鹽通常在電解質的溶劑中離解，釋放用於激活電致變色層的離子。
凝膠電解質在電致變色裝置中經常是優選的，因為與液體相比更不易洩漏且在尺寸上更加穩定。可用於優選的電致變色裝置的一種凝膠電解質包括特別是由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)形成的固態聚合物基體。
電解質理想地具有高的離子導電性，允許離子在電解質內移動，同時具有相對低的電學導電性，使得電致變色裝置不會短路。現有技術中用於電致變色裝置的電解質的溶劑包括氰化甲烷與/或碳酸次乙酯。然而，用於電致變色裝置的許多溶劑具有較高的蒸氣壓且相對容易揮發，因此會蒸發，並且/或者不穩定，具有較高的易燃性，並且/或者具有更大的毒性。電解質中溶劑的蒸發會改變電解質成分並使電致變色裝置的功能退化。
典型地，電致變色裝置在電致變色層被激活時呈現可見光譜內的單種顏色，否則是透明的。這種單色電致變色裝置在電致變色層被激活時無法產生多色顯示標識、建築圖案或圖像。
儘管客艙內飛機窗戶的下拉遮罩看似簡單，但將其集成到飛機的機制複雜，且相對於正出現的其他備選而言，其安裝和維修的勞力較高。在開關控制電源信號時變暗的電致變色(EC)裝置提供了更低的初始成本與生命周期成本的希望。

發明內容
本發明提供了用於多色電致變色裝置的設備和方法。在多色電致變色裝置的一個實施方案中，第一顏色電致變色材料的像素(即色素)被布置在第一區域內，並替代第二區域內的第二顏色電致變色材料的像素，從而在襯底上定義第一和第二顏色的二維圖案。當所施加的電場或者供給到各個像素的電流改變時，各個像素內的色素產生其各自的顏色或者由於像素排列所致的混和顏色。對於窗戶遮罩用途，例如，電致變色材料通常切換於基本上阻擋可見光透射的著色狀態以及透射可見光的光學透明狀態之間。在透明狀態下，可以透過電致變色裝置觀察到襯底內的信息或襯底後面的對象。根據本發明另一個方面，該電致變色裝置在電致變色材料被激活時可形成設計、圖案、標識或圖像。在本發明又一個方面中，當對襯底施加多種顏色時，襯底被掩蔽或未被掩蔽以產生多色電致變色顯示器。
本發明還提供了用於電致變色裝置的電解質，該電解質包含γ-丁內酯(伽馬丁內酯或GBL)。該電解質可進一步包含聚甲基丙烯酸甲酯。該電解質可進一步包含鹽，例如包括高氯酸鋰與/或三氟磺醯亞胺的鹽。根據局本發明的另外方面，該電解質可包含碳酸丙二酯。
本發明進一步提供了用於EC陣列控制系統的系統和方法，包括用於調光或以其他方式控制商用客機窗戶的控制系統。在一個實施方案中，窗戶系統包含多個透明的窗戶、多個電致變色裝置、多個控制模塊、以及主控制器。各個透明窗戶具有與其可工作地關聯的電致變色裝置。控制模塊可工作地耦合到各個電致變色裝置，並設成可控地調整電場，從而激活和去激活電致變色裝置。最後，該主控制器可工作地耦合到多個控制模塊，並設成同時調整多個電致變色裝置的電場，從而一致地激活和去激活多個電致變色裝置。在一個具體實施方案中，根據本發明的窗戶調光控制系統可有利地被併入客機已有的客艙服務系統。


在下文中參考附圖詳細地描述本發明的優選及備選實施方案。
圖1為包含電致變色裝置的飛機窗戶的分解等距視圖。
圖2A為包含用做客艙隔斷的多色電致變色裝置(示成未激活的透明狀態)的飛機內部的透視圖。
圖2B為包含正顯示標識的多色電致變色裝置(示成激活的著色狀態)的飛機內部的透視圖。
圖3A為包含作為示例的處於去激活狀態的γ-丁內酯(伽馬丁內酯或GBL)電解質的示範性電致變色裝置。
圖3B為包含作為示例的處於激活狀態的GBL電解質的示範性電致變色裝置。
圖4A為電致變色層處於去激活狀態時，該電致變色層與示範性GBL電解質之間的示範性界面的放大視圖。
圖4B為電致變色層處於激活狀態時，該電致變色層與示範性GBL電解質之間的示範性界面的放大視圖。
圖5為示範性凝膠電解質的離子電導率隨時間變化的曲線圖。
圖6為包含示範性GBL電解質的示範性電致變色飛機窗戶的剖面圖。
圖7為呈現圖案的示範性多色電致變色面板的平面視圖。
圖7A為圖7的電致變色面板剖面的放大視圖，示出了多色電致變色層的示範性互相交替的像素。
圖8為示範性多色電致變色裝置的剖面圖。
圖9為在襯底上沉積多色電致變色層的剖面圖。
圖10為包含正呈現圖案的多色電致變色裝置(示成處於激活的著色狀態)的飛機內部的透視圖。
圖11為窗戶調光系統的示意性視圖。
圖12為備選的窗戶調光系統的示意性視圖。
圖13為根據本發明備選實施方案的飛機的側視圖。
圖14示出了包含本發明實施方案的典型客機平面布置圖的俯視圖。
圖15A示出了包含本發明實施方案的客機剖面的端部剖面視圖。
圖15B示出了與圖15A相似的備選客機剖面的端部剖面視圖。
圖16為包含電致變色裝置的窗戶組件的前視圖。
圖17為圖16的窗戶組件的分解等距視圖。
圖18為圖16的窗戶組件的局部剖面視圖。
圖19為含有電致變色裝置的另一個窗戶組件的分解等距視圖。
具體實施例方式
本發明涉及電致變色裝置。在下述詳細描述以及圖1至19中列出了本發明特定實施方案的許多具體細節，以提供對這些實施方案的徹底理解。然而，本領域技術人員將理解，本發明可具有附加的實施方案，而且可以不採用下述描述中的諸多細節實踐本發明。
本發明的實施方案可包含具有γ-丁內酯(伽馬丁內酯或GBL)的電解質以用於電致變色面板。在一個實施方案中，GBL電解質呈現高的離子導電性、高的透光性以及隨時間和溫度的穩定性。這些特徵對於例如飛機應用是有用的，例如飛機窗戶的電致變色遮罩，替代手拉式窗簾。
本申請引用包含下述文獻2004年6月8日授予Xu等的美國專利第6,747,780 B2號，Electrochromic Organic Polymer Synthesis and Devices usingElectrochromic Organic Polymer；Xu，C.，Liu，L.，Legniski，S.，Le Guilly，M.，Taya，M.，Weidner，A.，Enhanced Smart Window Based on ElectrochromicPolymers，Smart Structures and Materials 2003Electroactive Polymer Actuatorsand Devices (EAPAD)，由Bar-Cohen，Y.編輯的Proceedings of the SPIE，Volume 5051，pp.404-411(July，2003)(下文中稱為「參考A」)；Xu，C.，Liu，L.，Legniski，S.，Le Guilly，M.，Taya，M，Gel Electrolyte Candidates forElectrochromic Device (ECD)，Smart Structures and materials 2004Electroactive Polymer Actuators and Devices(EAPAD)，由Bar-Cohen，Y.，編輯的Proceedings ofthe SPIE，Volume 5385，pp.319-325(July，2004)(下文中稱為「參考B」)；以及Liu，L.，Xu，C.，Legniski，S.，Ning，D.，M.，Taya，M，Design ofSmart Window based on Electrochromic PolymersNew Derivatives of3，4-alkylenedioxythiophene，Electroactive Polymer Actuators and Devices(EAPAD)，由Bar-Cohen，Y.，編輯的Proceedings of the SPIE，Volume 5385，pp.454-460(July，2004)(下文中稱為「參考C」)。
圖1為根據本發明實施方案用做飛機窗戶遮罩5的示範性電致變色裝置的分解視圖。使用密封30將結構窗戶40安裝在飛機機身壁60內。結構窗戶40內側為安全備用板20。電致變色遮罩10保持在安全備用板20與圍繞飛機內部上窗戶的飛機內部窗戶造型50之間的恰當位置。電致變色遮罩10在被激活時改變其顏色和/或不透明狀態，通過控制自飛機外部的光線的進入而典型地使飛機內部變暗或變亮。
參考圖2A，根據本發明實施方案的多色電致變色面板210被示為置成客機內部200內客艙隔斷220的一部分。在圖2A中，面板210示為處於未激活狀態，這種狀態下面板210基本上是透明的，允許透過面板210觀察。多色電致變色面板210由客艙隔斷220支撐並形成客艙隔斷220的一部分，該客艙隔斷220將客艙的不同分段相互隔開。當電致變色顯示器210為如圖2A所示的基本上透明時，可透過隔斷220進行觀察。在交通應用中，例如出於裝載和卸載目的、調整或安全原因而需要透過隔斷220的觀察。
在一些實施方案中，控制面板可被編程以改變電致變色顯示器210的不透明度，從而基於白天的時間、飛行狀態(起飛、著陸等)或其他標準而改變環境。或者，電致變色顯示器210可被編程，從而在客艙內檢測到足夠數量的亮度水平時改變狀態。車輛或任何其他環境中的示範性顯示器210因此可以隨著時間、在特定時間或者在特定事件期間而改變。顯示器210因此可調整飛機或任何其他車輛或建築環境的內部200中的自然光照。除了形成隔斷220之外，顯示器210還可以與窗戶結合使用。
圖2B示出了類似圖2A的客機客艙內部300。多個電致變色面板310的一個實施方案被安裝在客艙內部300內作為客艙隔斷320的一部分。在圖2B中，面板310被示成呈現多色標識330的激活狀態。在激活狀態中，面板310顯示標識330，乘客無法透過面板310觀察，因此從視覺上分隔了客艙。在未激活狀態中，如圖2A所示方式，多色標識330消失且面板310變透明。
圖3A示出了根據本發明實施方案處於去激活狀態461的示範性電致變色裝置405的剖面。裝置405包含第一透明電極410和第二透明電極440。電致變色層420置於第一電極410與第二電極440之間並毗鄰第一電極410。本示例中的電致變色層420在處於被還原狀態時改變顏色或變暗。示範性而非限制性地，這些電致變色層可包含諸如聚[3，3-二甲基-3，4-二氫-2H-噻吩酮[3，4-b][1，4]二氧雜環庚二烯(dioxepine)](PProDOT-(CH3)2)的聚合物膜。
如圖3A進一步所示，包含γ-丁內酯(伽馬丁內酯或GBL)凝膠電解質(GBL電解質)431一實施方案的電解質層430被置於電致變色層420與第二電解質440之間。GBL電解質431可包含GBL與鹽，其中通過施加電場，該鹽在離解時激活電致變色層420。GBL(C4H6O2)是基本上無色的環酯，具有相對低的蒸氣壓，可以用做該鹽的溶劑。根據預期的應用，電解質層430中可恰當地包含其他已知的電解質。
對電致變色層420及GBL電解質431施加電場(未示出)，以激活和去激活電致變色層420。在本實施方案中，由連接到第一電極410與第二電極440的電源460提供該電場。第一電極410和第二電極440可恰當地包含塗覆了氧化銦錫(ITO)以形成透明薄層電極的玻璃、丙烯酸或聚碳酸酯。其他透明材料、其他電極材料、以及包含小尺寸印刷電路柵格的其他配置可恰當地替代塗覆了ITO的透明電極。在圖3A中，第一電極410連接到電壓源460的正極，第二電極440連接到電壓源460的負極。參考圖4A和4B的進一步描述的，在本配置中，對第一電極410施加正電荷，電致變色層420變為去激活並基本上透明。第一電極410、第二電極440以及GBL電解質431也是基本上透明的，因此電致變色裝置405在這種狀態下整體上基本透明。
術語透明或無色不應限制於指完全透明(即100％透光)或完全無色，而應理解成包含部分或不完全透光或基本上半透明的情形。術語透明或無色包括在可見顏色的光頻率內基本上是光學清晰或透光的，例如普通玻璃，或者具有透射可見光的性能(或根據需要的其他預期頻率)使得另一邊的對象是可見的。
在圖3B中，圖3A的電致變色裝置405被連接到反向的電源462。反向電源462的負極連接到第一電極410，反向電源462的正極連接到第二電極440。在這種配置中，電致變色層420改變為激活狀態463，顯著變暗，並因此不再是基本上透明的。參考圖4A與4B所述，由反向電源462提供的反向電場(未示出)從GBL電解質431抽取正離子(未示出)，使其與電致變色層420相互作用，從而激活電致變色層420。在許多電致變色裝置中，無需維持該電場或反向電場以維持該裝置的顏色或透明度，只需改變顏色狀態或透明度即可。
圖4A與4B為諸如圖3A與3B中電致變色層420與具有GBL凝膠電解質431(GBL電解質)之間的示範性界面的放大示意圖，其中電致變色層420在圖4A處於其第一工作狀態461，在圖4B處於第二工作狀態463。在本實施方案中，GBL電解質431包含在具有GBL的電解質430中離解成為高氯酸離子433與鋰離子435的高氯酸鋰鹽。GBL作為將高氯酸鋰鹽離解成其組成離子的溶劑。如圖4A所示，但缺不希望受到理論限制，存在電場時，使正極465毗鄰界面400的電致變色層420側並位於其外部，負極467毗鄰界面400的GBL電解質431側並位於其外部，GBL電解質431中的高氯酸離子433被吸引朝向電致變色層420。這允許電致變色層420獲得或維持氧化狀態，因此獲得或維持基本上透明或未激活狀態。或者，GBL電解質431中的鋰離子435被抽取遠離電致變色層420(朝向負極467)，因此不激活電致變色層420。
在圖4B中，電場與圖4A相反。負極467毗鄰電致變色層420並位於其外部，正極465毗鄰GBL電解質431並位於其外部。在該配置中，且同樣不希望受到理論上的限制，界面420使鋰離子435被吸引朝向電致變色層420或朝向電場的負極467，激活電致變色層420，改變其顏色狀態，在該情形中使其顯著變暗。當電致變色層420形成或毗鄰電場的陰極或負極時被激活(本示例中處於還原狀態)，則該電致變色層420為陰極電致變色層。電致變色層也可以是陽極的，因此在其形成或毗鄰所施加的電場的陽極或正極時被激活。本發明的GBL電解質431既可與陰極電致變色層又可與陽極電致變色層一起使用。
GBL電解質431有利地離解和承載鋰離子435及高氯酸離子433，同時和其他電解質相比具有相對低的蒸氣壓、相對低的毒性以及低的可燃性。GBL電解質431中的GBL充當溶劑，離解高氯酸鋰、三氟磺醯亞胺鋰、其他合適的鹽或其混合物，從而允許離子激活該電致變色層。凝膠GBL電解質431包含有效數量的聚甲基丙烯酸甲酯或其他合適的無色膠凝劑。GBL還可以與一種或多種附加的溶劑混合，例如碳酸次乙酯、碳酸丙二酯、其他分子量更大的環酯、或者基本上無色、相對無毒性並具有較低揮發性的其他合適化合物。
示範性但非限制性地，碳酸丙二酯作為第二溶劑可與GBL被恰當地混合到具有GBL的電解質130中。在另一個實施方案中，合適的具有GBL的電解質130包括重量比約70％的GBL、重量比約20％的碳酸次乙酯、重量比約3％的高氯酸鋰、以及重量比約7％的聚甲基丙烯酸甲酯。本實施方案的這些成分的重量百分比可以變化並仍然保持功能。在一些實施方案中，碳酸丙二酯百分比可減小到幾乎為0％，導致揮發性降低，但是通常成本變高，因為GBL通常比碳酸丙二酯昂貴。或者，碳酸丙二酯的重量百分比也可以增大到超過20％並同時維持功能，但揮發性增大。額外數量的高氯酸鋰可提供多於電致變色反應所使用的額外離子，但通常不會在其他方面影響功能。非常小重量百分比的高氯酸鋰會減小電致變色層中的顏色變化。在備選實施方案中，例如，可以使用重量比約3％的三氟磺醯亞胺鹽替代或補充高氯酸鋰。
聚甲基丙烯酸甲酯的重量百分比也可以改變，影響具有GBL的電解質130的粘度，但不會在其他方面影響電解質的功能。一些電致變色裝置使用含少量凝膠材料或聚甲基丙烯酸甲酯的基本上為液體的電解質。非常大量的聚甲基丙烯酸甲酯會導致電致變色裝置中的渾濁。
GBL在20℃下蒸氣壓約為1.5mmHg。與諸如在20℃下蒸氣壓為72.8mmHg的氰化甲烷(ACN)的更高蒸氣壓溶劑相比，GBL恰當地具有更低的從電致變色裝置擴散和蒸發的速率。GBL恰當地呈現高的離子導電性、高的透光性、以及隨時間和溫度的穩定性。GBL的低粘度提供了離子化環境，這有助於用於激活和去激活電致變色層的高離子遷移率。在具有GBL的電解質130的一個示範性實施方案中，使用了電子級的GBL，並在分子篩上乾燥該GBL以除去任何殘留的水。
GBL可恰當地具有高的離子導電性，形成有助於離子運動的低激活能。包含GBL、碳酸丙二酯、高氯酸鋰和聚甲基丙烯酸甲酯的示範性凝膠電解質的激活能約為9.7kJ/mol。比較而言，ACN作為電解質時激活能為83kJ/mol。
如圖5所示，示範性的具有GBL的電解質隨時間變化呈現穩定的相對高的離子導電性。如圖5所示，具有ACN的電解質呈現高的初始導電率(mS/cm)，但經過90天的時間之後其離子導電性降低。包含高氯酸鋰的示範性GBL凝膠電解質呈現略低的離子導電性，但在100天內呈現穩定的離子導電性。因此，本發明的具有GBL的電解質130適當地提供了隨時間的穩定離子導電性，並因此增大了電致變色裝置的壽命。
圖6示出了電致變色裝置的剖面圖，該電致變色裝置被用做安裝在飛機機身580內的窗戶或遮罩500。窗戶500包含GBL電解質530，該GBL電解質530為飛機或汽車應用恰當地提供了相對低的可燃性和毒性。窗戶500為多層組件505，包括第一電極510、電致變色層520、GBL電解質530和第二電極540。組件505被恰當地保持在框架570中，框架570在本示例中設成將電致變色窗戶500保持在飛機機身580的壁內。具有GBL電解質530的電致變色窗戶500恰當地提供了離子導電性和穩定性，同時符合飛機應用的有關安全限制。GBL電解質530恰當地允許GBL電解質530內的鹽離子535飛機環境中通過多個循環激活和去激活電致變色層520。結構窗戶層可被添加到窗戶500，使窗戶500用做遮罩。
本發明的電致變色裝置還可包含多色電致變色面板，即多種顏色的，具有至少兩種色素的電致變色材料。例如，圖7示出了根據本發明實施方案的示範性多色電致變色面板605。面板605包含三個顏色區域，第一顏色區域610、第二顏色區域620和第三顏色區域630，在面板605內排列成設計或圖案607。備選的顏色面板605可恰當地僅有一個顏色區域，或者更多數目的顏色區域。本實施方案中的圖案607為著色波浪圖案，該圖案設成與安裝了面板605的範圍內的其他設計、建築特徵、圖案或顏色(未示出)匹配或互補，例如參考圖10所進一步描述。在所示的電致變色裝置605中，電致變色層被激活處於不透明或著色狀態，與基本上透明的狀態相反。在未激活狀態中，該示範性面板605基本上是透明的，即，區域610、620和630都基本上是透明的，將看不到圖案607。在一些實施方案中，圖案607允許觀察者仍可部分或朦朧地透過面板605進行觀察，即使當面板605處於完全激活的狀態時。
圖7A示出了圖7的第二顏色區域620與第三顏色區域630之間界面625處的電致變色層650典型剖面的像素水平的放大圖。電致變色層650被劃分成多個像素640。在本示例中，像素640具有均勻的尺寸和形狀，呈正方形，並具有特定尺寸使得當從約兩英尺以上的普通的人觀察距離察看時，這些像素640混和形成多種顏色。所形成的顏色是基於像素640中電致變色材料的各自面積顏色密度或不同顏色的百分比。在本示例中，像素640包含密度變化的三種顏色的電致變色材料，即第一顏色電致變色材料641、第二顏色電致變色材料643以及第三顏色電致變色材料645。在本實施方案中，圖7的面板605的第二顏色區域620由第三顏色的電致變色材料645組成，而第三顏色區域630由第一顏色的電致變色材料641與第二顏色的電致變色材料643的像素混合組成。通過改變顏色電致變色材料641、643與645的像素640的面積百分比或密度，通過像素640的視覺混合可以產生許多種顏色和顏色等級。當人眼從正常觀察距離進行觀察時，第一顏色的電致變色材料641、第二顏色的電致變色材料643以及第三顏色的電致變色材料645昆和成各種漸變顏色的預期配置。用於局部壁尺寸的多色電致變色面板605的合適像素尺寸包括約1平方毫米的像素。在旨在顯示電致變色材料非混色的單色區域中，這些區域可具有非常大的像素或者聚集成單個區域的寬「像素」。
示範性但非限制性地，電致變色材料在被激活時可以形成多種顏色，在參考圖7與圖7A所述的多色電致變色面板605中可以視覺上混合形成這些多種顏色。例如，3，3-二甲基-3，4-二氫-2H-噻吩酮[3，4-b][1，4]二氧雜環庚二烯(1)在被激活處於還原狀態時形成藍色，否則基本上是透明的。類似地，處於被激活或還原狀態的6，6-二甲基-6，7-二氫-2H，5H-4，8-二氧雜-2-氮雜-甘菊環(2)形成紅色，否則基本上是透明的。其他顏色的電致變色材料是可獲得的和/或正在發展中。紅色和藍色電致變色材料可以按照各種比例混合以產生紅色、藍色和紫色。紅色、藍色和綠色像素可以組合形成許多種顏色，例如青色、絳紅色和黃色電致變色材料。
襯底上或者多個激活的層的夾層結構內的顏色交疊，在各個或多個顏色層被激活時也可以產生另外的顏色或可變的顏色(見例如參考C)。示範性地，使用紅色或藍色電致變色材料的組合，將其一起、單獨或完全不地將一種或兩種紅色和藍色電致變色材料激活至變化的強度，由此可以恰當地顯示基本上透明的紅色、紫色與藍色，以及黑色。或者，對顯示器605施加分段的激活電荷，從而為像素640的不同子集與組合或顯示器605的各部分提供不同的電荷狀況，這樣也可以類似地在不同時間從顯示器605產生顏色、透明度和不透明度的許多種組合。
圖8示出了示範性的單電致變色層多色電致變色面板705的剖面圖。面板705具有第一透明襯底710，在襯底710上沉積了透明電學導體720。在透明電學導體720上沉積了電致變色層730，該電致變色層730包含第一顏色的電致變色材料731區域、第二顏色的電致變色材料733區域和第三顏色的電致變色材料735區域。透明電學導體720使得可將電荷或電場施加到顏色電致變色材料731、733和735。如前所述，第一材料731、第二材料733與第三材料735的區域恰當地足夠小，使得這些材料被激活並從正常觀察距離觀察時，這些顏色視覺上混和從而在面板705上形成不同的區域，在這些不同的區域中可以顯示不同的顏色。毗鄰電致變色層730的是凝膠電解質層740，該凝膠電解質層740傳導並在一定程度上存儲激活和去激活電致變色層730的離子。在本發明一些實施方案中，凝膠電解質包含GBL。
示例面板705還可包含具有導體柵格760的離子存儲層750，該導體柵格760在一些實施方案中包括含金(Au)的柵格。離子存儲層750恰當地吸引和存儲與激活及去激活電致變色層730的離子帶有相反電荷的離子。
在工作中，可由安裝在第二透明襯底770上的第二透明電學接觸780向離子存儲層750及柵格760提供電荷。
在圖9中，在示例的多色電致變色層沉積期間，著色的電致變色材料811被沉積到透明襯底830上的透明電學接觸820上。掩模810和815分別覆蓋導體820的分離的選定部分812和816。該導體的第三部分813未被掩蔽，允許從噴霧器805的噴嘴807噴射出電致變色材料808(例如未聚合的電致變色材料)噴流809。第一掩模810和第二掩模815可隨後被除去，噴霧器805用於將備選顏色的電致變色材料(未示出)導嚮導體820的先前被掩蔽的部分812和816內的透明電學導體820上。合適的掩模材料例如包括諸如聚醯亞胺的燒蝕掩模材料。
在本實施方案中，當電致變色材料808的噴流809噴向透明電學導體820的未被掩蔽部分813時，電致變色材料808被施加於導體820的電荷電聚合。噴射時，材料808在荷電導體820上聚合併與該導體820接觸。或者，例如，可以使用分離的篩選掩模替代燒蝕或可除去的掩模材料810和815。此外，在備選實施方案中，採用限定的傳輸數量和成型的噴流809，透明電學導體820的不同區域塗覆有著色的電致變色材料而無需使用分離的掩模。
圖10示出了與圖2A及2B類似的示範性飛機內部900，其中多色電致變色面板910被安裝在客艙隔斷920內。在本實施方案中，面板910在被激活時(如這裡所示的情形)顯示顏色搭配的內部設計或圖案930，該內部設計或圖案930可以與客艙隔斷920的其他部分搭配並視覺上匹配，其中客艙隔斷920具有相似但非電致變色的內部設計或圖案931。當電致變色面板910處於未激活狀態時，面板910基本上透明。諸如圖10所示的多色面板910可恰當地具有多個顏色圖案以匹配各種建築細節、設計、圖案和顏色，並可用於車輛、建築物、標誌等。
本發明的附加實施方案包含控制電致變色裝置的陣列的系統和方法。這些包括窗戶調光控制系統，例如用於大型商用運輸機客艙的窗戶。在一個實施方案中，控制系統使用已有的導線將電子控制信號分布到整個客艙的窗戶。這樣就避免了用於電致變色裝置的許多重量和成本。
圖11為根據本發明另一個實施方案的窗戶調光系統1000的示意性視圖。在本實施方案中，窗戶調光系統1000包含可工作地耦合到第一區域1010和第二區域1020的至少一個客艙服務員控制面板1002。各區域1010和1020分別包含可工作地耦合到客艙服務員控制面板1002與電源1030的區域控制盒1012和1022。此外，第一與第二區域1010與1020每個分別包含多個照明控制模塊1014和1024，這些照明控制模塊反過來可工作地耦合到多個乘客控制面板1049。乘客控制面板1049分離地連接到關聯的電致變色裝置1050。
儘管圖11將客艙服務員控制面板1002和乘客控制面板1049描述成通過導電部件(例如導線)耦合到電致變色裝置1050，但是在備選實施方案中，控制面板1049、1002可以通過無線方式例如使用射頻信號或其他電磁信號而可工作地耦合到電致變色裝置1050。例如，客艙服務員控制面板1002可恰當地被併入到由服務員攜帶的便攜遠程控制單元。或者，還可以使用多路開關電路，允許選擇電致變色裝置1050進行控制。
在工作中，各個乘客控制模塊1049可以被(例如乘客)可調整地控制以改變其關聯的電致變色裝置1050的顏色或不透明度，這將在下文中得到更全面的描述。各個區域控制盒1012與1022設成從客艙服務員控制面板1002接收控制數據1003，並負責將這些控制命令轉發給有關電致變色裝置1050。可由從客艙服務員控制面板1002輸出的控制數據1003控制或超馳(override)乘客控制模塊1049，例如出於安全原因，允許服務員控制照明。
在圖11所示實施方案中，一個乘客控制模塊1049被耦合到每個電致變色裝置1050。這種布置例如適用於為飛機上各個靠窗座位提供乘客控制模塊1049。然而，在備選實施方案中，多個乘客控制模塊1049可被耦合到每個電致變色裝置1050，例如同一行內的其他座位。在這些備選實施方案中，可在多個乘客控制模塊1049之間建立控制權等級，例如，隨著與各個窗戶距離的增大，控制權降低。
窗戶調光控制系統1000有利地提供了對多個電致變色裝置1050不透明度的改善的控制權。例如，在一個工作模式中，商用飛機客艙內的各個乘客可獲得允許，使用關聯的乘客控制模塊1049以控制他或她的電致變色裝置1050的不透明度，並因此控制他或她的窗戶的色調、顏色或透明度。然而，在備選工作模式中，客艙服務員或其他獲得授權的人可被允許在必要時(例如在飛行中播放電影時，起飛與著陸時等)超馳各個乘客的設定，從而控制客艙內照明的均勻性。
客艙服務員控制面板1002可設成通過多種方式提供對電致變色裝置1050的控制權。例如客艙服務員控制面板1002可以選址電致變色裝置1050的一個、多個、所有或任何其他預期組合。控制面板1002是可編程的或包含針對情況而供選擇的控制選項。客艙服務員控制面板可包含或被連結到計算機處理器1007，實現對電致變色裝置1050的計算機化或自動化控制。例如，在一個特殊實施方案中，客艙服務員控制面板1002通過處理器1007可被編程以改變所有電致變色裝置1050的不透明度，從而基於白天的時間、飛行狀態(起飛、著陸等)或其他標準而改變環境。或者，控制面板1002可被編程，從而在客艙內檢測到足夠數量的光線時自動地改變狀態。另一方面，服務員可以利用客艙服務員控制面板1002，從而在需要預期照明條件時超馳特定乘客(例如特定的靠窗位置)或選定的乘客組(例如選定的靠窗位置組)的乘客控制模塊1049。
在一個代表性的實施方案中，由照明控制模塊1014和1024以及客艙服務員控制面板1002(通過第一和第二區域盒1012與1022)操作窗戶調光系統1000，其中照明控制模塊1014與1024以及客艙服務員控制面板1002設成可控地改變由電源1030供電的電場的極性與強度。通過將電致變色裝置1050置成與飛機的窗戶相鄰，光致變色裝置1050的不透明度可受控地改變，從而使飛機的窗戶顏色變淺或加深。
電致變色裝置1050可採用許多種實施方案，並包括除了上述以及圖1和圖2A所示的實施方案之外的其他實施方案。上文中參考圖11所述的本發明不應被理解成受限於任何具體的電致變色裝置1050，實際上可以用任何電學控制的遮罩實現。此外，在備選實施方案中，根據本發明的電致變色裝置無需被耦合到周圍的結構(例如圖1的飛機機身280)。更具體地，在備選實施方案中，這些電致變色裝置可以是自支撐單元。
在圖12中，窗戶調光系統1100包含可操作地耦合到第一區域1110和第二區域1120的客艙服務員控制面板1102。各個區域包含可操作地耦合到客艙服務員控制面板1102和電源1130的區域開關模塊1112、1122。在本實施方案中，區域開關模塊1112控制第一區域1110的第一和第二子部分1111和1113，而區域開關模塊1124控制整個第二區域1120。此外，各個第一和第二區域1110和1120分別包含多個頭頂電子單元1114和1124，頭頂電子單元1114和1124又分別可操作地耦合到關聯的乘客閱讀燈1115和1125。第一區域1110進一步包含多個調光器控制1118，調光器控制1118可工作地耦合到頭頂電子單元1114和關聯的電致變色可調光窗戶1119。為了各個座位或各排座位上的乘客方便，乘客調光器控制1118被置於扶手、摺疊桌、座位靠背或內牆板上。
在工作中，使用關聯的調光器控制1118，可調整地控制第一區域1110的各個可調光窗戶1119而與其他可調光窗戶1119無關。或者，可以使用客艙服務員控制面板1102控制所有可調光窗戶1119。客艙服務員控制面板1102可具有超過各個單獨的調光器控制1118的權限，並設成同時調整第一和第二區域1110、1120的多個可調光窗戶1119內的電場，從而獨立或一致地(或者二者兼備)選擇性地激活和去激活第一和第二區域1110、1120的多個可調光窗戶1119。
窗戶調光控制系統1100有利地使用已有的導線將電子控制信號分布到整個飛機客艙的可調光窗戶1120。這樣就減少或消除了用於該目的的許多重量和成本。在一個具體實施方案中，例如，調光器控制1118和關聯的可調光窗戶1119被簡單地併入到已有的客艙服務系統(CSS)中，該客艙服務系統控制主客艙內的其他功能，包括例如與各個乘客座位相關聯的閱讀燈。
根據本發明的備選實施方案可以構思出包含電致變色裝置陣列控制系統的許多設備。例如，圖13為飛機1200的側視圖，其中飛機1200具有根據本發明備選實施方案形成的多個窗戶組件1201以及一個或多個窗戶調光控制系統1202。
通常，除了根據本發明形成的窗戶調光控制系統1202之外，飛機1200的各種元件和子系統可以採用已知的構造，出於簡化考慮而不詳細描述。根據本發明的窗戶調光控制系統1202的實施方案，包含但不限於上述以及圖11、12所示的實施方案，可以布置在遍及飛機1200的任何預期位置。
更具體地，如圖13所示，飛機1200包含被耦合至置於機身1205內的機架(不可見)的一個或多個推進單元1204、機翼組件1206(或其他提升表面)、尾部組件1208、著陸組件1210、控制系統(不可見)1212、以及實現飛機1200適當操作的其他系統和子系統的主機。多個窗戶組件1201分布遍及機身1205，根據本發明的多個窗戶調光控制系統1202分布遍及飛機1200的各個部分，例如包括駕駛員座艙(1202a)、頭等艙(1202b)、以及經濟艙或商務艙(1202c)內。
儘管圖11所示飛機1200通常代表了商用客機，例如包括可從美國伊利諾斯州芝加哥的波音公司購得的737、747、757、767、777以及7E7型客機，但是這裡所公開的發明設備和方法實際上還可以應用於任何其他類型的飛機。更具體地，本發明的教導可以應用於其他類型和型號的客運飛機、戰鬥機、貨運飛機、以及包括2001年9月由Book Sales Publishers出版的作者為Enzo Angelucci的「圖解軍用飛機(The Illustrated Encyclopedia of MilitaryAircraft)」中以及英國Surrey的Jane’s Information Group of Coulsdon出版的「簡氏世界飛機(Jane’s All the World’s Aircraft)」中所描述的任何其他類型的飛機，這些原文在此引用作為參考。根據本發明的設備和方法的備選實施方案可用於其他用途，例如包括船隻、公共汽車、火車、娛樂車輛、地鐵、單軌、住宅、公寓、辦公樓或任何其他預期用途。
圖14示出了典型的客機平面布置圖的俯視圖。客機平面布置圖1300包含覆蓋商務艙埠與右舷的第一埠與右舷控制系統1310與1311、前端經濟艙控制系統1320、以及覆蓋後端經濟艙的第二端部與右舷控制系統1330與1331。圖14所示各個窗戶控制系統可包含參考圖11與12所描述的一個或多個區域。顯然，可以構思出採用了本發明窗戶控制系統的各種配置的客機平面布置圖1300的許多種備選實施方案。
在圖15A中，客機剖面1400包含具有第一或左側區域1411以及第二或右側區域1413的窗戶控制系統1410。主控制模塊1412通過無線的方式耦合到窗戶控制系統1410的電致變色裝置1420。乘客控制模塊1430置於乘客座位1440上方。如圖15B進一步所示，在另一個實施方案中，客機剖面1450包含控制系統1460，該控制系統1460設成控制自支撐電致變色顯示器或隔板1475。主控制模塊1462位於飛機剖面1450的頭頂位置。一個或多個乘客控制模塊1480可位於靠近座位1490，例如包括，位於相鄰的座位1490之間的扶手內，或者位於飛機剖面1450的上部或側部。類似地，主控制模塊1462可置於任何預期位置。
如圖16與圖17所示，示範性窗戶組件1500包含窗戶部件1510，以及置成毗鄰窗戶部件1510的電致變色組件1550。乘客控制模塊1560可操作地耦合到電致變色組件1550。邊緣鑲邊1514安置成圍繞窗戶部件1510的外部周邊。電源1562為窗戶組件1500供電。圍繞電致變色組件1550的母線1581和1583提供了與組件1550的電學連接。
圖18為圖16的電致變色裝置1550外部周邊的詳細剖面視圖。裝置1550包含兩個外部透明層，即彼此靠近的第一外層1551和第二外層1553。外層1551和1553示範性地可包含玻璃、丙烯酸樹脂或聚碳酸酯。在外層1551和1553的內表面上分別塗覆了第一透明電極塗層1577和第二透明電極塗層1579。在第一外層1551的中心部分1552內，電致變色層1561沉積在第一電極塗層1577上。在第二外層1553的中心部分1552內，反電極柵格1565沉積在第二電極塗層1579上。在反電極柵格1565和電致變色層1561之間存在一層凝膠電解質1563。
第一母線1581附著到第一電極塗層1571的邊緣部分1554。如圖17所示，第一母線1581恰當地跨過第一外層1551的周邊，提供了與第一透明電極塗層1577的電學連接。第二母線1583附著到第二電極塗層1579的邊緣部分1554。如圖17所示，第二母線1583恰當地跨過第二外層1553的周邊，提供了與第二透明電極塗層1579的電學連接。第一母線1581和第二母線1583恰當地可以是任何導體，例如包括銅條。在第一母線1581和第二母線1583之間維持間隙1585，使得電荷被提供至各個電極層1577和1579，而第一母線1581與第二母線1583不相互接觸。間隙1585也可以保持或填充電介質，由此提供母線1581與1582之間的絕緣。第一外層1551與第二外層1553之間，介於器中心部分1552與邊緣部分1554之間的第一粘合密封1571恰當地密封並包含電致變色層1561、電解質1563和反電極柵格1565的邊緣，使得可以在通過與母線1581及1583電學耦合的電源(未示出)對裝置1550施加電荷時，激活和去激活該裝置。第二粘合密封1573密封第一外層1551和第二外層1553的最外部邊緣1556，恰當地將母線1581和1583與外部環境隔離並絕緣。此外，第一外層1551和第二外層1553的邊緣部分1554和最外部邊緣1556被邊緣鑲邊1587圍繞。本實施方案中的邊緣鑲邊1587呈夾子的形式，幫助將裝置1550的各個元件包括第一外層1551和第二外層1553保持在一起，其中電極層1577和1579、電致變色層1561、電解質1563、反電極柵格1565、兩個母線1581和1583在第一外層1551與第二外層1553之間保持固定的配置。
圖19為包含第一窗戶部件1610的窗戶組件1600的分解等距視圖，該第一窗戶部件1610包含透明部分1612和邊緣鑲邊部分1614。類似地，外部第二窗戶部件1620包含透明部分1622和安裝部分1624。電致變色組件1650置於第一和第二窗戶部件1610與1620之間。乘客控制1660置於第一窗戶部件1610的邊緣鑲邊部分1614內部，並可工作地耦合到電致變色組件1650，其中第一窗戶部件1610在本示例中為飛機的內部窗戶部件。乘客控制1660例如允許靠窗座位的乘客根據需要控制電致變色組件1650，但如參考圖11與12所描述，受來自主控制器(未示出)超馳信號的影響。
儘管如前所述已經闡述和描述本發明的優選及備選實施方案，但在不脫離本發明的精神和範圍的情況下可以進行許多改變。因此，本發明的範圍不受優選及備選實施方案的公開內容的限制。相反，完全通過參考權利要求而界定本發明。
權利要求
1.一種電致變色裝置，其包括布置於襯底上的第一電致變色材料的至少一個第一區域；以及布置於所述襯底上的第二電致變色材料的至少一個第二區域。
2.權利要求1所述的電致變色裝置，進一步包括控制器，布置成電學激活所述第一區域並布置成電學激活所述第二區域。
3.權利要求1所述的電致變色裝置，其中所述第一區域和所述第二區域布置在所述襯底上，從而在所述襯底上形成第一顏色和第二顏色的二維圖案。
4.權利要求1所述的電致變色裝置，進一步包括布置於所述襯底上的第三電致變色材料的至少一個第三區域。
5.權利要求1所述的電致變色裝置，進一步包括包含伽馬丁內酯的電解質。
6.一種用於電致變色裝置的電致變色層，包括布置於襯底上的第一顏色電致變色材料的多個第一像素，以及布置於所述襯底上的第二顏色電致變色材料的多個第二像素，所述第二像素至少部分與所述第一像素混雜，從而在所述第一顏色電致變色材料和所述第二顏色電致變色材料中的至少一個在多個顏色狀態之間改變時產生多種顏色的外觀。
7.權利要求6所述的電致變色層，其中所述第一顏色電致變色材料包含紅色電致變色材料和藍色電致變色材料中的一種。
8.權利要求6所述的電致變色層，進一步包括布置於所述襯底上的第三顏色電致變色材料的多個第三像素，所述第三像素至少部分與所述第一像素及所述第二像素混雜，從而在所述第一顏色電致變色材料、第二顏色電致變色材料和第三顏色電致變色材料中的至少一個在多個顏色狀態之間改變時產生多種顏色的外觀。
9.權利要求8所述的電致變色層，其中所述第一顏色電致變色材料包含紅色電致變色材料，所述第二顏色電致變色材料包含藍色電致變色材料，所述第三顏色電致變色材料包含綠色電致變色材料。
10.權利要求8所述的電致變色層，其中所述第一顏色電致變色材料包含青色電致變色材料，所述第二顏色電致變色材料包含絳紅色電致變色材料，所述第三顏色電致變色材料包含黃色電致變色材料。
11.一種多色電致變色裝置，該電致變色裝置包含第一顏色電致變色材料；以及第二顏色電致變色材料，所述第二顏色電致變色材料靠近所述第一顏色電致變色材料，從而在所述第一顏色電致變色材料和所述第二顏色電致變色材料中至少一種在不同狀態之間改變時產生多種顏色的外觀。
12.權利要求11所述的電致變色裝置，進一步包括第三顏色電致變色材料，所述第三顏色電致變色材料靠近所述第一顏色電致變色材料和第二顏色電致變色材料，從而在所述第一顏色電致變色材料、第二顏色電致變色材料和第三顏色電致變色材料中至少一種改變狀態時產生多種顏色的外觀。
13.權利要求11所述的電致變色裝置，其中所述第一顏色電致變色材料和第二顏色電致變色材料按照圖案混雜以形成多色設計。
14.一種多色電致變色面板，包括具有多種顏色的電致變色材料的電致變色層，所述電致變色材料按照圖案混雜，從而在所述多種顏色的電致變色材料改變顏色狀態時顯示多種可見顏色的外觀；以及框架，設置成將所述電致變色層保持在預期位置，從而交替地至少部分呈基本透明且至少部分顯示多種顏色。
15.權利要求14所述的電致變色面板，其中所述多種顏色的電致變色材料包括紅色電致變色材料和藍色電致變色材料。
16.權利要求14所述的電致變色面板，其中所述多種顏色的電致變色材料包括紅色電致變色材料、藍色電致變色材料和綠色電致變色材料。
17.權利要求14所述的電致變色面板，其中所述多種顏色的電致變色材料包括青色電致變色材料、絳紅色電致變色材料和黃色電致變色材料。
18.權利要求14所述的電致變色面板，其中所述框架設置成保持交通工具內的電致變色層。
19.權利要求18所述的電致變色面板，其中所述交通工具為飛機。
20.權利要求18所述的電致變色面板，其中所述框架設置成在客艙隔斷內保持電致變色層。
21.一種操作多色電致變色顯示器的方法，其包括在襯底上提供第一顏色電致變色材料的至少一個第一區域；在所述襯底上提供靠近所述第一區域的第二顏色電致變色材料的至少一個第二區域；以及激活所述第一區域和所述第二區域中的至少一個以改變顏色狀態。
22.權利要求21所述的方法，其中提供所述第二區域包括在所述襯底上安裝混雜在第一區域內的多個面積密度的第二顏色電致變色材料，從而在所述第一顏色電致變色材料和第二顏色電致變色材料被激活時產生混合顏色的外觀。
23.權利要求21所述的方法，其中所述第一顏色電致變色材料包含紅色電致變色材料、藍色電致變色材料、綠色電致變色材料、黃色電致變色材料、青色電致變色材料以及絳紅色電致變色材料中的一種。
24.權利要求21所述的方法，進一步包括在所述襯底上提供靠近所述第一區域和第二區域的第三顏色電致變色材料的至少一個第三區域；以及激活所述第三顏色電致變色材料的第三區域以改變顏色狀態。
25.一種形成多色電致變色層的方法，其包括掩蔽襯底第一部分，而不掩蔽多個第一未被掩蔽的區域；在所述襯底上在多個所述第一未被掩蔽的區域內沉積第一顏色電致變色材料；不掩蔽所述襯底的第一部分；以及在所述襯底上在第一部分內沉積第二顏色電致變色材料。
26.權利要求25所述的方法，其中掩蔽所述第一部分包括塗覆燒蝕掩模。
27.權利要求25所述的方法，其中所述第一部分包括多個第一像素，所述第一未被掩蔽的區域包括多個第二像素，所述多個第一像素混雜在所述多個第二像素之間。
28.權利要求25所述的方法，其中沉積所述第一顏色電致變色材料和沉積所述第二顏色電致變色材料中的至少一個包括濺射塗覆。
29.權利要求25所述的方法，其中沉積所述第一顏色電致變色材料和沉積所述第二顏色電致變色材料中的至少一個包括噴射印刷。
30.權利要求25所述的方法，其中沉積所述第一顏色電致變色材料和沉積所述第二顏色電致變色材料中的至少一個包括電聚合。
31.權利要求25所述的方法，進一步包括掩蔽所述襯底的第二部分，而不掩蔽多個第二未被掩蔽的區域；以及在所述襯底上的第二未必掩蔽的區域上沉積第三顏色電致變色材料。
32.權利要求25所述的方法，其中掩蔽所述襯底的第一部分而不掩蔽多個第一未被掩蔽區域包括，形成設計、圖案、標識和圖像的一部分中的至少一種。
33.一種用於多色電致變色裝置的電致變色層，所述電致變色層包括布置於襯底上的第一顏色電致變色材料的多個第一像素；以及布置於所述襯底上的第二顏色電致變色材料的多個第二像素；所述多個第二像素至少部分與所述多個第一像素混雜。
34.一種多色電致變色裝置，所述電致變色裝置包括第一顏色電致變色材料；以及第二顏色電致變色材料，所述第二顏色電致變色布置成靠近所述第一顏色電致變色材料以形成二維圖案。
35.一種調整環境中自然光的方法，其包括在襯底上提供第一顏色電致變色材料的多個區域；在所述襯底上提供第二顏色電致變色材料的多個區域，其至少靠近所述第一顏色電致變色材料的多個區域；放置所述襯底，使得所述襯底可以改變傳播經過所述襯底的自然光；以及激活所述第一顏色電致變色材料的多個區域和所述第二顏色電致變色材料的多個區域中的至少一個從而改變顏色狀態，由此調整所述環境內的自然光。
36.一種用於輸運用於電致變色裝置的離子的電解質，所述電解質包括包含伽馬丁內酯的第一溶劑；以及鹽。
37.權利要求36所述的電解質，其中該所述包含高氯酸鋰和三氟磺醯亞胺鋰中的至少一種。
38.權利要求36所述的電解質，進一步包含聚合物基體。
39.權利要求36所述的電解質，其中所述聚合物基體包含聚甲基丙烯酸甲酯。
40.權利要求36所述的電解質，進一步包含膠凝劑。
41.權利要求36所述的電解質，進一步包含第二溶劑。
42.權利要求41所述的電解質，其中至少一個所述第一溶劑和第二溶劑包含碳酸丙二酯。
43.一種用於輸運用於電致變色裝置的離子的電解質，所述電解質包括包含伽馬丁內酯；碳酸丙二酯；聚甲基丙烯酸甲酯；以及鹽。
44.權利要求43所述的電解質，其中所述鹽包含高氯酸鋰和三氟磺醯亞胺鋰中的一種。
45.一種電致變色裝置，其包括第一電極板，所述第一電極板基本透明；第二電極板，所述第二電極板基板透明；置於所述第一電極板和所述第二電極板之間的電致變色聚合物層；以及置於所述電致變色聚合物層與所述第一電極板及第二電極板之一之間的凝膠電解質，所述凝膠電解質包含伽馬丁內酯和鹽。
46.權利要求45所述的電致變色裝置，其中所述第一和第二電極板中至少一個包含有色電極板。
47.權利要求45所述的電致變色裝置，其中所述鹽包含高氯酸鋰、三氟磺醯亞胺鋰及其組合中的至少一種。
48.權利要求45所述的電致變色裝置，其中所述凝膠電解質包含聚甲基丙烯酸甲酯和碳酸丙二酯中的至少一種。
49.權利要求45所述的電致變色裝置，進一步包括框架，所述框架設置成將所述第一電極板、第二電極板、電致變色聚合物層以及凝膠電解質作為窗戶組件的一部分而保持在飛機機身內。
50.權利要求45所述的電致變色裝置，進一步包括框架，所述框架設置成將所述第一電極板、第二電極板、電致變色聚合物層、以及凝膠電解質作為飛機窗戶的遮罩。
51.一種在電致變色裝置中傳導離子的方法，包括在電致變色裝置的電解質中將鹽離解成至少一種成分離子，所述電解質包含伽馬丁內酯；以及通過施加電場在所述電解質內傳導所述至少一種成分離子。
52.權利要求51所述的方法，其中所述鹽的離解包括離解高氯酸鋰和三氟磺醯亞胺鋰中的至少一種。
53.權利要求51所述的方法，其中所述在電解質中將鹽離解為至少一種成分離子包括在電解質中將鹽離解成至少一種成分離子，其中所述電解質包括聚甲基丙烯酸甲酯和碳酸丙二酯中的至少一種。
54.權利要求51所述的方法，其中通過施加電場在所述電解質中傳導所述至少一種成分離子包括，通過在第一電極板和第二電極板之間施加電場在所述電解質中傳導所述至少一種成分離子。
55.權利要求54所述的方法，其中所述第一和第二電極板中的至少一個包括有色電極板。
56.一種為電致變色裝置提供延長壽命的方法，其包括將伽馬丁內酯置於所述電致變色裝置內的電解質中。
57.權利要求56所述的方法，進一步包括操作所述電致變色裝置。
58.權利要求57所述的方法，其中操作所述電致變色裝置包括，在含有伽馬丁內酯的電解質中將鹽離解成至少一種成分離子。
59.權利要求57所述的方法，其中操作所述電致變色裝置包括，通過在第一電極板和第二電極板之間施加電場而在所述電解質內傳導所述至少一種成分離子。
60.一種電致變色裝置，其包括電解質，包含溶解於有效數量的伽馬丁內酯內的至少一種鹽。
61.權利要求60所述的電致變色裝置，其中所述有效數量包含重量百分比為90％以下至60％以上的伽馬丁內酯。
62.權利要求60所述的電致變色裝置，其中該有效數量包含重量百分比為75％以下至65％以上的伽馬丁內酯。
63.一種電致變色裝置，其包括包含伽馬丁內酯的電解質；以及多種電致變色材料的色素。
64.權利要求63所述的電致變色裝置，進一步包括置於所述電解質對立側上的第一和第二電極板。
65.權利要求64所述的電致變色裝置，其中所述第一和第二電極板中的至少一個包含有色電極板。
66.權利要求63所述的電致變色裝置，進一步包括置於所述電解質內的鹽。
67.權利要求66所述的電致變色裝置，其中所述鹽包含高氯酸鋰、三氟磺醯亞胺鋰及其組合中的至少一種。
68.權利要求63所述的電致變色裝置，其中所述電解質包含聚甲基丙烯酸甲酯和碳酸丙二酯中的至少一種。
69.一種電致變色系統，其包括多個電致變色裝置；多個控制模塊，每個所述控制模塊可工作地耦合到至少一個所述電致變色裝置並設成可控地調整電場以激活和去激活所述裝置；以及至少一個主控制器，可工作地耦合到所述裝置並設成同時調整選定的一組裝置的電場以激活和去激活所述一組裝置。
70.權利要求69所述的電致變色系統，其中至少一個電致變色裝置設置成毗鄰透明窗戶。
71.權利要求69所述的電致變色系統，其中至少一個電致變色裝置與所述透明窗戶集成。
72.權利要求69所述的電致變色系統，其中至少一個電致變色裝置包括第一透明電極；第二透明電極，隨所述第一透明電極可工作地置並與所述第一透明電極間隔開；電致變色層，置於所述第一透明電極和第二透明電極之間；以及電解質層，置於所述第一透明電極和第二透明電極之間並毗鄰所述電致變色層。
73.權利要求69所述的電致變色系統，進一步包括可工作地耦合到所述主控制器、多個控制模塊和多個電致變色裝置中的至少一個的電源。
74.權利要求69所述的電致變色系統，其中所述多個電致變色裝置包含至少一個多色的電致變色裝置。
75.一種窗戶系統，其包括主控制器，分別可工作地耦合到第一和第二區域，其中所述第一區域包括多個第一窗戶組件，每個窗戶組件具有可工作的電致變色裝置；至少一個控制模塊，可工作地耦合到至少一個所述電致變色裝置並設成可控地調整電場以控制所述裝置；其中所述第二區域包括多個第二窗戶組件，每個窗戶組件具有可工作的電致變色裝置；至少一個控制模塊，可工作地耦合到至少一個所述電致變色裝置並設成可控地調整電場以控制所述裝置；且其中所述主控制器設成調整所述第一和第二區域的多個所述電致變色裝置以提供對所述電致變色裝置的區域控制。
76.權利要求75所述的窗戶系統，其中至少一個所述電致變色裝置與所述窗戶組件整合地形成。
77.權利要求75所述的窗戶系統，其中至少一個所述電致變色裝置包括第一透明電極；第二透明電極，隨所述第一透明電極可工作地設置並與所述第一透明電極間隔開；電致變色層，置於所述第一和第二透明電極之間；以及電解質層，置於所述第一和第二透明電極之間並毗鄰所述電致變色層。
78.權利要求75所述的窗戶系統，進一步包括可工作地耦合到所述主控制器、第一區域和第二區域中的至少一個的電源。
79.權利要求75所述的窗戶系統，其中至少一個所述區域進一步包括耦合於所述區域開關和至少一個控制模塊之間的多個頭頂電子單元。
80.權利要求79所述的窗戶系統，進一步包括可工作地耦合到每個頭頂電子單元的至少一個燈。
81.權利要求79所述的窗戶系統，其中所述多個第一窗戶組件布置於飛機客艙的第一區域，且其中所述多個第二窗戶組件布置於飛機客艙的第二區域。
82.一種結構，其包括多個窗戶，窗戶控制組件，可工作地與所述窗戶相關聯，所述窗戶控制組件包括多個電致變色裝置，每個所述電致變色裝置可工作地與相應的窗戶相關聯；多個控制模塊，每個控制模塊可工作地耦合到至少一個所述電致變色裝置並設成可控地調整電場以激活和去激活所述裝置；以及主控制器，可工作地耦合到所述裝置並設成調整所述裝置的電場從而按照選定的方式激活和去激活所述裝置。
83.權利要求82所述的結構，其中每個所述電致變色裝置可工作地形成窗戶遮罩。
84.權利要求83所述的結構，其中每個所述控制模塊設置成可供座位上的用戶訪問。
85.權利要求82所述的結構，其中所述主控制器與控制模塊存在間隙。
86.一種飛機，包括機身，可工作地耦合到機架；多個窗戶組件，形成於至少一個所述機身和機架內；以及服務系統，置於所述機身內，所述服務系統包括多個照明組件；多個控制模塊，每個所述控制模塊可工作地耦合到至少一個所述照明組件；窗戶控制系統，包括多個電動遮罩，每個所述遮罩可工作地與相應的一個所述窗戶組件相關聯並可工作地耦合到至少一個所述控制模塊，其中所述控制模塊設成可控地激活和去激活所述遮罩；以及主控制器，可工作地耦合到所述遮罩並設成調整所述遮罩從而按照選定的方式激活和去激活所述多個遮罩。
87.權利要求86所述的飛機，其中每個所述遮罩可工作地設置成毗鄰窗戶組件。
88.權利要求86所述的飛機，其中每個遮罩為窗戶組件的元件。
89.權利要求86所述的飛機，其中至少一個所述電動遮罩包括第一透明電極；第二透明電極，隨第一透明電極可工作地設置並與所述第一透明電極間隔開；電致變色層，置於所述第一和第二透明電極之間；以及電解質層，置於所述第一和第二透明電極之間並毗鄰所述電致變色層。
90.一種控制透過多個窗戶的光線的方法，其包括提供與每個窗戶可工作地相關聯的至少一個電致變色裝置；提供多個控制模塊，每個控制模塊可工作地耦合到至少一個所述電致變色裝置並設成可控地激活和去激活至少一個裝置；提供主控制器，所述主控制器可工作地耦合到所述裝置並設成按照選定的方式控制所述裝置；以及調整至少部分所述裝置的特徵顏色。
91.權利要求90所述的方法，其中調整至少一些所述裝置的特徵顏色包括使用所述主控制器調整所述裝置。
92.權利要求91所述的方法，其中使用所述主控制器調整所述裝置包括超馳來自至少一個控制模塊的控制信號。
93.權利要求90所述的方法，其中所述裝置起著窗戶遮罩的功能。
94.權利要求90所述的方法，其中所述控制模塊成行布置並與飛機座位相關聯使得可供座位上的乘客訪問。
95.權利要求90所述的方法，其中所述主控制器可供飛機乘客服務員訪問。
96.一種電致變色系統，其包括電致變色裝置；控制模塊，可工作地耦合到所述電致變色裝置並設成可控地激活和去激活所述電致變色裝置；以及主控制器，可工作地耦合到所述裝置並設成超馳所述控制模塊從而可控地激活和去激活所述裝置。
97.權利要求96所述的系統，進一步包括可工作地與所述電致變色裝置相關聯的窗戶部件。
98.一種調整交通工具的客艙內照明水平的方法，其包括提供電致變色裝置，所述電致變色裝置與所述交通工具的窗戶可工作地相關聯；提供控制模塊，所述控制模塊可工作地耦合到所述電致變色裝置並設成可控地激活和去激活所述電致變色裝置；提供主控制器，所述主控制器可工作地耦合到至少一個所述控制模塊以及所述電致變色裝置；通過可控地調整所述控制模塊而調整所述電致變色裝置的特性；以及通過使用所述主控制器而超馳所述控制模塊，調整所述電致變色裝置的特性。
99.權利要求98所述的方法，其中所述電致變色裝置工作為所述窗戶的遮罩。
100.權利要求98所述的方法，其中調整所述電致變色裝置的特性包括調整不透明度。
101.權利要求98所述的方法，其中調整所述電致變色裝置的特性包括調整耦合到所述裝置的電場。
102.一種用於控制交通工具的客艙內環境的系統，其包括靠近客艙內座位的至少一個個體環境控制；布置成超馳所述控制的工作人員超馳；以及布置成響應於選定的飛行/旅行條件而自動超馳所述控制的處理器。
103.權利要求102所述的系統，其中所述控制操縱窗戶遮罩。
104.權利要求102所述的系統，其中所述控制操縱電致變色裝置。
105.一種飛機客艙，其包括至少一個窗戶；至少一個遮罩，布置成可工作地遮蔽所述窗戶；至少一個座位控制，布置來操縱所述遮罩；至少一個超馳，布置成允許工作人員超馳所述座位控制；以及至少一個處理器，布置成基於飛行/旅行條件而自動地設置所述遮罩。
106.權利要求105所述的系統，其中所述遮罩包括電致變色裝置。
全文摘要
本發明提供了用於多色電致變色裝置的設備和方法、用於電致變色裝置包含γ－丁內酯(伽馬丁內酯)的電解質、以及電致變色裝置控制系統和方法。在一個實施方案中，第一顏色電致變色材料的像素，即色素，被布置在襯底(710)上的第一區域(730)內，並且第二顏色電致變色材料的像素布置在第二區域(733)內，從而定義第一和第二顏色的二維圖案。當所施加的電場或者供給的電流改變時，該裝置可產生該電致變色材料的各自顏色並由於像素排列而產生混和顏色。該電解質(740)可包含聚甲基丙烯酸甲酯。在另一個實施方案中，該電解質可進一步包含鹽，並可包含碳酸丙二酯。在又一個實施方案中，窗戶系統包含多個透明的窗戶、多個電致變色裝置、多個控制模塊、以及主控制器。
文檔編號G02F1/01GK1954255SQ200580015123
公開日2007年4月25日 申請日期2005年2月25日 優先權日2004年3月12日
發明者阿瑟·P·韋德納 申請人:波音公司