CN1853070A - 针对产品的光致变色化合物材料的功能施用 - Google Patents

针对产品的光致变色化合物材料的功能施用 Download PDF

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Abstract

一种能够选择性地改变其外观的设备(50)，可以包括：具有至少一种光致变色化合物的设备的壳体部分(64)；和形成该设备的一部分的紫外光源(60)，用于使具有至少一种光致变色化合物的设备的部分曝光于该紫外光源。光致变色化合物的反应可以提供或者用作关于设备的状态指示器。该设备可以是许多设备，诸如例如，便携式通信设备、个人数字助理、膝上型计算机、相机、GPS设备、打印机、摄像机、车辆、玩具、个人卫生设备、手表、计算器、和书写工具。该设备可被形成为，由该设备中的紫外光源(54和60)单独控制该设备中的光致变色化合物的反应。

Description

针对产品的光致变色化合物材料的功能施用
相关申请的交叉参考
无适用性
发明领域
本发明通常涉及光致变色化合物材料的使用，并且更具体地，涉及针对产品的光致变色材料的功能使用。
发明背景
光致变色化合物(还被称为聚合基体化合物)技术已被施用到许多不透明的产品以及光学上透明的物体，诸如隐形眼镜、太阳镜或者其他的塑料透明体。光致变色化合物的一种已知的品牌被称为Spectrachrome。美国专利No.6,555,028讨论了聚合基体化合物的化学方面。当曝光于包含紫外(UV)射线的电磁辐射时，诸如日光或者汞灯光中的紫外辐射，许多光致变色化合物呈现出可逆的色彩变化。在停止紫外辐射时，该光致变色化合物将返回到其原料的色彩或无色状态。
许多已知的关于光致变色化合物的施用为产品加入了美观增强而非功能增强。多种色彩是可利用的，并且通常它们保持透明，直至曝光于UV射线。若干公司提供了具有多种形式的光致变色材料，其包括粉末形式、微囊形式和母料形式(预备喷射到塑料中)。也可以利用具有原料形式的光致变色化合物，并且可以通过若干方式将其施用到产品。最简单的方式是使用喷枪，随后施用保护性的透明涂层。现有的商业用途，诸如太阳镜框架和飞盘，使用嵌入到或喷射到产品的塑料材料中的染料形式的光致变色化合物。其他的公司制造了光致变色隐形眼镜和太阳镜的透镜。然而，这些用途中没有任何一个提供超越美观功能的额外功能，而且用户不能选择这些功能。
发明内容
光致变色化合物技术的许多应用可以为许多设备加入功能改进。例如，使键盘上的或者设备的另一部分上的按钮加亮，或者涂覆显示器的背景或透镜，可以改善设备上的显示器的可读性。通过利用UV曝光引起与显示器或其他位置上的另一色彩相匹配(或使该另一色彩变暗)的色彩变化、从而视觉上阻碍其被观看，额外的功能应用可以提供伪装。使用光致变色化合物材料的(用户控制或设备控制的)有源UV曝光，由此使得设备能够控制其自身的色彩变换，可以实现关于该思想的另外的实施例。
在根据本发明的第一实施例中，一种选择性地改变具有至少一种光致变色化合物的设备的外观的方法，可以包括以下步骤：向形成所述设备的一部分的紫外光源提供能量；和，使具有所述至少一种光致变色化合物的所述设备的至少一部分曝光于所述紫外光源。所述UV源可以是UV光发射二极管(LED)、汞灯或任何其他的UV光源。该方法可以进一步包括以下步骤：改变入射在具有所述至少一种光致变色化合物的所述设备的所述部分上的所述紫外光源的视在强度。应当理解，所述设备可以包括与相同的UV光源发生不同的反应(变化为不同的色彩)的多于一种的光致变色化合物。而且，所述设备可以包括与同不同的UV光源发生不同的反应的多于一种的光致变色化合物。
在第二实施例中，一种能够选择性地改变其外观的设备，可以包括：具有至少一种光致变色化合物的所述设备的壳体部分；和形成所述设备的一部分的紫外光源，用于使具有所述至少一种光致变色化合物的所述设备的至少一部分曝光于所述紫外光源。所述光致变色化合物的反应可以提供用于所述设备的状态指示器，或者用作所述设备的状态指示器。所述设备可以是许多种设备，列举一些的话，诸如便携式通信设备、个人数字助理、膝上型计算机、相机、全球定位设备、打印机、摄像机、车辆、玩具、个人卫生设备、手表、计算器、和书写工具。所述设备还可以被配置和构造为，所述设备中的所述光致变色化合物的反应单独地受所述设备中的所述紫外光源控制。
在第三实施例中，一种能够改变其外观的设备，可以包括：具有至少一种光致变色化合物的所述设备的壳体部分；和，所述壳体部分中的至少一个光电池，由此具有所述光致变色化合物的所述壳体部分允许外部光源通过所述壳体部分为所述光电池提供能量。
在第四实施例中，一种电子设备，可以包括：壳体；显示透镜和所述壳体的孔中的多个按钮；以及所述壳体、所述显示透镜和所述多个按钮中的至少一个上的至少一种光致变色化合物，其中曝光于紫外光使所述至少一种光致变色化合物改变色彩。
在另一实施例中，一种书写工具可以包括：壳体；和所述壳体中的墨水盒，其中所述壳体中的所述墨水盒包括光致变色化合物，其在曝光于紫外光时改变色彩。
附图简述
图1是针对产品的光致变色化合物的现有无源使用的说明。
图2是根据本发明的具有UV光源和使用光致变色化合物的设备的说明。
图3是根据本发明的具有光致变色化合物的设备壳体的说明。
图4是根据本发明的具有光致变色化合物的设备壳体的另一说明。
图5是根据本发明的具有光致变色化合物的设备的说明。
图6是根据本发明的具有光致变色化合物的设备的另一说明。
图7是说明了根据本发明的选择性地改变使用光致变色化合物的设备的外观的方法的流程图。
附图详述
参考图1，其中示出了现有的消费产品，诸如飞盘或飞碟10，该盘的至少一部分12嵌入有光致变色化合物，当曝光于诸如太阳的UV光源14时，该光致变色化合物使得该部分12能够变化到不同的色彩(由阴影表示)。该色彩变化目的仅在于美观。
参考图2，示出了如便携式通信无线电装置20的设备。无线电装置20可以具有壳体22，其具有在该壳体上或者嵌入在该壳体中的光致变色化合物。壳体22可以由多种类型的塑料或其他材料制成。在该特定的实施例中，无线电装置20进一步包括内部UV光源24，诸如UV-LED。UV光源24被认为是相对于诸如太阳的无源UV光源的有源光源。该无线电装置还可以包括显示器26，诸如液晶显示器(LCD)，其也可以具有在显示器透镜上的或显示器背景上的光致变色化合物。
参考图3，示出了用于设备30，如蜂窝电话、计算器、个人数字助理或者许多其他的设备的壳体或面板32。壳体32可以包括许多孔，诸如用于键盘的孔34或用于显示器的孔36。壳体32在光的范围之外时可以具有透明的色彩，并且在曝光于UV光源35时可以具有较暗的色彩或者较不透明的色彩。例如，透明的壳体可以具有设备壳体外部的涂层，其具有光致变色材料，该光致变色材料在其未曝光状态下保持透明，并且在曝光于UV时变为特定的色彩(或者使用不同的染料，变为多种色彩)。还应当注意，不必涂覆设备的整个表面。反之，仅可以涂覆特定的部分(键盘、电池盖、一部分键盘或壳体等)。
相似地，在图4中，用于设备40的壳体42可以包括许多孔，诸如用于键盘的孔44和用于显示器的孔46。壳体42在未曝光于UV光(由级别线阴影表示)时可以具有第一色彩，并且在曝光于UV光源45时具有不同的色彩(由对角线阴影表示)。例如，可以施用设备壳体外部的具有光致变色染料的涂层，由此设备在其未曝光状态下保持第一色彩，并且在曝光于UV时变为不同的色彩(或者使用不同的染料，变为多种色彩)。
尽管壳体32和42利用无源的源，但是实际上色彩变化是相当实用的。例如，壳体(基板)和处于多种状态下的染料之间的色差可被用于伪装(视觉上隐藏)设备的特定部分。例如，当曝光于UV光时，可以在视觉上隐藏具有徽标的特定按钮或者壳体区域。壳体(基板)和处于多种状态下的染料之间的色差还可被用于增强设备的特定部分的可视性(增加对比度)。例如，可替换地，可以使具有徽标的特定按钮或者壳体区域加亮。而且，当设备处于明亮的阳光下时，在LCD显示器和背光灯上使用光致变色化合物，还可用于影响显示色彩和可视性。
当这些产品使用无源光源时，相对于使用可变面板的产品而言，若干优点是显而易见的。例如，由于光致变色材料是在产品的生产过程中添加而非由消费者进行添加的，因此消费者不必添加额外的材料以改变外观，并且制造商或销售商不需要储存额外的存货。而且，消费者不需要调换、移除或者另外组装和拆卸面板。部件的减少自然地减少了由于破损的面板和磨损的连接点的保修和修理成本。最后，设备不需要额外的功率用于改变色彩。当然，无源的源的缺陷在于，色彩变化仅在设备曝光于UV时发生，并非选择性地在用户期望的任何时间发生。
参考图5和6，示出了诸如便携式通信无线电装置或者其他的电子设备的设备，其具有光致变色化合物和有源UV发光源。图6的设备50包括：壳体52，其具有涂覆有光致变色化合物的区域56、58和64。设备50进一步包括：壳体52中的显示器65以及UV-LED 54和60，尽管本发明不限于壳体中必须具有有源的源。图6的设备100，除了具有选择性地涂覆或嵌入有光致变色化合物的壳体、显示器106以及UV-LED 108和109之外，设备100进一步可选地包括：通过光导管110管道传送UV能量的通路。可以用UV能量照明设备壳体基板内部、外部或其中的光致变色涂层。通过以上述方式实现，使得色彩变化能够根据用户的决定发生，或者基于软件中的预定义的事件发生。这些实施例通常将需要额外的软件和材料(LED或其他的UV源)，并且需要由该单元的电源对这些UV源供电，其在一定程度上影响了电池的寿命。
UV-LED的施用方法对于本领域的技术人员而言是明了的，其同当前将常规的LED嵌入在电话中的方法非常相似。按照与正常的LED相同的封装选项(表面安装、引线等)，可获得UV-LED。在业界中，光导管也普遍用于这些类型的设备中。
如前文所提及的，此处所要求保护的本发明的概念可以应用到广泛的多种设备中，列举一些的话，诸如例如便携式通信设备、个人数字助理、膝上型计算机、相机、全球定位设备、打印机、摄像机、车辆、玩具、个人卫生设备、手表、计算器、和书写工具。在这点上，诸如图5的设备50中的UV-LED 54和60的有源的源连同区域56、58和64上的壳体52上的光致变色化合物一起，可以用作用于许多目的的状态或级别指示器。在其最简单的形式中，由UV-LED 60激活的区域64可以用作指示器。该指示器可以提供许多因素的指示，诸如关于设备的电源的充电状态、进入/离开范围指示、设备的音频模式(静音/可听)、语音邮件等待指示、消息等待指示、活动的呼叫指示、特定的人的呼叫的识别、紧急/优先呼叫指示、设备设置、模式或配置(周末、办公室等)。每个功能可以具有对应的指示器和输入，其需要额外的硬件和软件。例如，特定的人的识别可能需要呼叫方ID服务，或者特定的模式设置可能需要使用GPS接收机或其他定时设备了解位置或天时。
除了可使用光致变色化合物的设备变化之外，色彩、图案和UV源的类型也可以变化，以提供进一步的多样性。光致变色材料能够被修改，以同UV-B反应，并且因此可以使用UV-A和UV-B这两种反应材料涂覆任何基板。这提供了由用户选择色彩的可行性。例如，安装UV-A LED和UV-B LED允许照明这两种染料中的任一种(或两种)染料，其可以被混和或者并列施用。例如，UV-LED 54可以是UV-ALED，其操作在不同于可以是UV-B LED的UV-LED 60的波长带中。对应地，区域56和58中使用的光致变色化合物可被定制为同UV-A反应，而区域64中使用的光致变色化合物可被定制为同UV-B反应。而且，区域56、58和64可被设计为提供状态指示器，其可以变化或提供级别指示。例如，通过改变占空因数以改变紫外光源对光致变色化合物的视在强度，可以改变光致变色化合物的色彩变化强度。如通过区域64示出的，可由较强烈的色彩变化(由区域64中的较密的交叉阴影表示)表示强度变化(从左到右)。可替换地，如通过区域56和58示出的，可由受到色彩变化影响的区域的尺寸表示强度变化。在上述两种情况的任一情况中，(取决于具体的设备)这可用于指示，列举一些示例的话，例如电源的充电级别、音量级别、信号强度、未接呼叫的数目、等待的语音邮件消息数目、燃料级别、等待的消息数目、墨水级别、所使用的存储器级别、可利用的存储器、获取的图片的数目、剩余时间时段、燃料级别和行进距离。
如前面所提及的，图5的设备50的显示器65也可以包括光致变色化合物，以增强特定情况下的图像或字符的可视性。如所示出的，通过使用前面讨论的技术，具有相对于环境区域(65)的较大对比度，可以增强显示器65上的图像67。
在另一实施例中，图6的设备100说明了光致变色化合物的施用的多样性。在上面的图中，设备100被示出为曝光于外部的或无源的UV源，并且在下面的图中，其被示出为曝光于内部的或有源的UV源。在该情况下，设备100包括壳体部分102(其包括区域111或LCD透镜106)，其具有至少一种光致变色化合物和至少一个光传感器104，诸如壳体部分中的光电池。壳体部分102(并且特别地、透镜106)允许外部光源通过壳体部分为光传感器104提供能量。该设备可以进一步包括：内部UV源，用于选择性地改变诸如UV-LED 108、109和光导管110的壳体部分的色彩。在一个实施例中，光致变色材料可以施用到诸如透镜106的透明壳体的内部表面，并且该壳体可由不传递UV的材料制成。换言之，该设备可被构造为不受外部紫外源的影响，由此由设备内的紫外光源单独控制其中的光致变色化合物的反应。这使得设备能够在阳光下不改变色彩，而是仅在受到内部UV LED(108和109)的照射时改变色彩。当然，这取决于塑料的实际的透射率。
在另一方面，设备100说明了多个按键或功能按钮112，其中也可以包括光致变色化合物。如果设备是多模式或多功能设备，则其可被设计为具有至少一个功能按钮或按键，所述至少一个功能按钮或按键具有改变色彩的部分，并且对应色彩变化，进一步改变功能。结合该方面，光传感器104可以用作外部光传感器，用于通过色彩变化实现对应的功能变化。因此，例如，如果设备100是组合计算器和时钟无线电装置，则功能按钮112在曝光于外部UV源时可以用作用于计算器的数字和函数键盘，并且相同的功能按钮112在未曝光于外部UV源时可以用作用于时钟无线电装置的功能按键(诸如“snooze”按钮或无线电台调谐预置)。施用的数目是无限制的。例如，另一实施例可以是钢笔，其使用光致变色墨水，以第一色彩书写，并且在曝光于阳光时变化为第二色彩。
参考图7，流程图，其说明了选择性地改变具有至少一种光致变色化合物的设备的外观的方法700，可以包括步骤702，即为形成设备的一部分的紫外光源提供能量，和步骤704，即使具有至少一种光致变色化合物的设备的至少一部分曝光于紫外光源。UV源可以是UV光发射二极管(LED)、汞灯或者任何其他的UV光源。应当注意，不同的光致变色化合物可以在不同的色彩之间变化，并且不同波长带的UV光也可以对该化合物有不同的影响。因此，在使用多种光致变色化合物和多个UV光源的情况中，该方法可以包括可选的步骤706，即为各个UV光源提供能量，以使各个光致变色化合物曝光于各个UV光源。
在步骤708中，该方法可以进一步包括以下步骤：使用光致变色化合物和UV光源提供状态指示。在步骤710中，该方法可以进一步包括以下步骤：改变入射在具有至少一种光致变色化合物的设备的一部分上的紫外光源的视在强度。可选地，在步骤712中，该方法可以进一步使设备中的光致变色化合物不受外部UV光源的影响。
根据前面的本发明的描述，应当认识到，可以通过硬件、软件、或者硬件和软件的组合实现本发明。根据本发明的***可以以集中式的方式在一个计算机***或处理器中实现，或者以分布式的方式实现，其中不同的元件散布在若干互连的计算机***或处理器(诸如微处理器和DSP)中。任何类型的计算机***，或者其他的适于执行此处描述的方法的装置，是适合的。硬件和软件的典型组合是具有计算机程序的通用计算机***，在加载和执行该计算机程序时，其控制计算机***，由此其执行此处描述的方法。
此外，上文的描述仅作为示例，并非以任何方式限制本发明，本发明的范围如附属权利要求中陈述的。

Claims (19)

1.一种选择性地改变具有至少一种光致变色化合物的设备的外观的方法，包括以下步骤：
向形成所述设备的一部分的紫外光源提供能量；和
使具有所述至少一种光致变色化合物的所述设备的至少一部分曝光于所述紫外光源。
2.权利要求1的方法，其中所述向所述紫外光源提供能量的步骤包括以下步骤：向所述设备中的紫外光发射二极管提供供电。
3.权利要求1的方法，其中所述曝光步骤进一步包括以下步骤：提供所述设备中的功能的状态指示。
4.权利要求1的方法，其中所述方法进一步包括以下步骤：改变入射在具有所述至少一种光致变色化合物的所述设备的所述部分上的所述紫外光源的视在强度。
5.权利要求4的方法，其中所述改变的步骤包括：改变占空因数以改变所述紫外光源的所述视在强度，并且由此改变所述色彩变化的强度。
6.权利要求1的方法，其中所述设备具有多于一种光致变色化合物和被定制为使各个光致变色化合物中的每一个发生反应的多于一个紫外光源，其中所述方法进一步包括：为各个紫外光源提供能量，以使各个光致变色化合物曝光于所述各个紫外光源。
7.权利要求1的方法，其中所述方法进一步包括以下步骤：使所述设备中的所述光致变色化合物不受外部紫外源的影响。
8.一种能够选择性地改变其外观的设备，包括：
具有至少一种光致变色化合物的所述设备的壳体部分；和
形成所述设备的一部分的紫外光源，用于使具有所述至少一种光致变色化合物的设备的至少一部分曝光于所述紫外光源。
9.权利要求8的设备，其中所述紫外光源是至少一个紫外光发射二极管。
10.权利要求9的设备，其中所述至少一个紫外光发射二极管包括至少一个UV-A LED和至少一个UV-B LED。
11.权利要求10的设备，其中所述设备包括：第一部分，其具有基本上同所述至少一个UV-A LED反应的至少一种光致变色化合物；和第二部分，其具有基本上同所述至少一个UV-B LED反应的至少一种光致变色化合物。
12.权利要求8的设备，其中所述紫外光源和由所述至少一种光致变色化合物导致的反应提供了关于所述设备的状态指示器。
13.权利要求12的设备，其中所述设备选自包括以下各项的组：便携式通信设备、个人数字助理、膝上型计算机、相机、全球定位设备、打印机、摄像机、车辆、玩具、个人卫生设备、手表、计算器、和书写工具。
14.权利要求13的设备，其中所述状态指示器提供了下列指示中的至少一个：关于所述设备的电源的充电状态、进入/离开范围指示、设备的音频模式(静音/可听)、语音邮件等待指示、消息等待指示、活动的呼叫指示、特定的人的呼叫的识别、紧急/优先呼叫指示、设备设置、模式或配置(周末、办公室等)。
15.权利要求12的设备，其中通过改变占空因数以改变所述光致变色化合物上所述紫外光源的视在强度，所述状态指示器可以改变所述光致变色化合物的所述色彩变化强度。
16.权利要求15的设备，其中所述状态指示器提供选自包括下列项的组中的至少一个的指示：音量级别、信号强度、电池充电级别、未接呼叫的数目、等待的语音邮件消息数目、等待的消息数目、墨水级别、所使用的存储器级别、可利用的存储器、获取的图片的数目、剩余时间时段、燃料级别和行进距离。
17.权利要求8的设备，其中所述设备被配置和构造为，使所述设备中的所述光致变色化合物不受外部紫外源的影响。
18.权利要求8的设备，其中该设备被配置和构造为，由所述设备中的所述紫外光源单独控制其中的所述光致变色化合物的反应。
19.权利要求18的设备，其中所述设备进一步包括基本上阻挡从外部源到所述设备的紫外光的材料。
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