专利名称：电致发光变色技术的制作方法
技术领域：
本发明涉及在各种应用中对表面进行颜色管理的领域，以及更具体而言属于用于电致发光(electroluminescent)面板和设备的颜色管理。
互相参照的相关文献本发明要求临时专利申请序列60/558,379，申请于03/31/04的优先权。在此包括临时专利60/558,379的说明书作为参考。
背景技术：
对于发光面板有许多的应用，例如背光显示以及键盘。本发明者对用于无光或暗淡光环境的背光键盘尤其感兴趣。此外，已经众所周知这样的面板可以使用各种方法照亮。一个方法是提供一个半透明面板并在半透明面板后面放置传统光源，例如白炽灯泡或高强度LED。另一个是由单个小LED或LCD列阵形成面板本身，并在矩阵中激活各个元件，或者以编程方式或者同时激活。
如果使用电致发光元件，众所周知在电致发光中通过不同掺杂的材料可以得到不同的颜色。例如可以使用一种轻微掺杂蓝的材料，当在一个指定的电压和频率驱动下，能够产生有吸引力的蓝光。大部分制造者还提供用于特殊颜色的材料，以可以获得的典型电压和频率用于电气和电子产品。一个普通的驱动功率是在约400Hz下约100VRMS。使用不同掺杂的材料可以提供其它颜色。
典型地，在该领域中电致发光面板将通过一个静态电源(以一个特定的电压和频率)供电，面板将在功率级别上呈现掺杂的颜色特性。本发明者还知道，一个面板例如一个用于例如计算机键盘背光的平面面板，如果颜色可以动态改变的话，将会非常有用并具有吸引力。
因此需要的是一个可以动态控制以呈现宽范围的不同颜色的电致发光面板。下面描述的本发明实施例中的面板恰好提供了这样的颜色控制。
发明内容
在本发明的一个实施例中，提供了一种可变颜色的显示系统，至少含有一个电致发光材料区，一个连接到该电致发光材料区的电源，对材料提供电动势(emf)，以及变频控制电路，用于控制加到电致发光材料区的emf的施加频率。通过改变频率改变显示的表观颜色。
在一些实施例中，电源是一个可变电压电源，由此电压可以变化以改变显示的颜色强度。此外，在一些实施例中有两个或更多个由电源供电的电致发光材料区，其中变频控制电路对该两个或更多区独立地控制频率。在其它实施例中，提供emf的电源是可变电压电源，允许改变电压电平。
在一些实施例中，有三个电致发光材料区，第一区包括配制材料以预定电压和频率提供红色，第二区包括配制材料以预定电压和频率提供绿色，第三区包括配制材料以预定电压和频率提供蓝色，三个区紧密靠近并电学地互相隔开。
同样在一些实施例中，三个区的每一个作为相邻的点形成一个象素，并且进一步包括在矩阵中多个这样的象素，形成一个象素化(pixilated)RGB显示面板。作为可选地，三个区域的每一个可以实现为一个长线，区域之间是并排的并电学地隔离，并且包括多个线组形成一个显示。在其它实施例中，三个区域的每一个用作一个长线，区域之间是并排的并电学地隔离，并排的长线组形成一个螺旋图形。
在本发明的其它实施例中，可以有两个电致发光材料区，第一区包括配制材料以提供一个在频率控制下的红色范围，第二区包括配制材料以提供一个在频率控制下的颜色范围，包括在频率控制下的绿色和蓝色的各种深浅色调，三个区紧密靠近并电学地互相隔开。每一个区作为相邻的点形成一个象素，以及可以进一步包括在矩阵中多个这样的象素，形成一个象素化RGB显示面板。
在双区显示元件的一个实施例中，频率控制使得对第一区在一个预定的时间周期提供第一频率，对第二区在时间周期的第一部分提供第二频率，对第二区在时间周期的第二部分提供第三频率。
在一些实施例中，两个区的每一个实现为一个长线，区域之间是并排的并电学地隔离，以及进一步有多个线组形成一个显示。在一些情况下区域的每一个实现为一个长线，区域之间是并排的并电学地隔离，并排的长线组可以形成一个螺旋图形。
在本发明的另一个方面中，提供了一种用于提供可变颜色的显示系统的方法，包括(a)形成至少一个电致发光材料区；(b)连接一个电源到该电致发光材料区，对材料提供电动势(emf)；以及(c)对于加到电致发光材料区的emf提供变频控制，根据频率改变显示的表观颜色。
在该方法的一些实施例中，电源是一个可变电压电源，由此电压可以变化以改变显示的颜色强度。此外，在一些实施例中有两个或更多个由电源供电的电致发光材料区，其中变频控制电路对该两个或更多区独立地控制频率。在其它实施例中，提供emf的电源是可变电压电源，允许改变电压电平。
在一些实施例中，有三个电致发光材料区，第一区包括配制材料以预定电压和频率提供红色，第二区包括配制材料以预定电压和频率提供绿色，第三区包括配制材料以预定电压和频率提供蓝色，三个区紧密靠近并电学地互相隔开。
同样在一些实施例中，三个区的每一个作为相邻的点形成一个象素，并且进一步包括在矩阵中多个这样的象素，形成一个象素化(pixilated)RGB显示面板。作为可选地，三个区域的每一个可以实现为一个长线，区域之间是并排的并电学地隔离，并且包括多个线组形成一个显示。在其它实施例中，三个区域的每一个用作一个长线，区域之间是并排的并电学地隔离，并排的长线组形成一个螺旋图形。
在本发明的其它实施例中，可以有两个电致发光材料区，第一区包括配制材料以提供一个在频率控制下的红色范围，第二区包括配制材料以提供一个在频率控制下的颜色范围，包括在频率控制下的绿色和蓝色的各种深浅色调，三个区紧密靠近并电学地互相隔开。每一个区作为相邻的点形成一个象素，以及可以进一步包括在矩阵中多个这样的象素，形成一个象素化RGB显示面板。
在双区显示元件的一个实施例中，频率控制使得对第一区在一个预定的时间周期提供第一频率，对第二区在时间周期的第一部分提供第二频率，对第二区在时间周期的第二部分提供第三频率。
在一些实施例中，两个区的每一个实现为一个长线，区域之间是并排的并电学地隔离，以及进一步有多个线组形成一个显示。在一些情况下区域的每一个实现为一个长线，区域之间是并排的并电学地隔离，并排的长线组可以形成一个螺旋图形。
在下面将详细描述的本发明各种实施例中，第一次可以获得一个完整的新显示技术，这对“全部彩色”显示是有用的，用于例如背光，以及用于适合于视频显示的复杂显示。
图1a示出了根据本发明一个实施例的一个电致发光面板和功率元件；图1b示出了根据本发明一个可选实施例的一个电致发光面板和功率元件；图2a示出了根据本发明另一个可选实施例的一个电致发光象素元件和功率元件；图2b示出了根据本发明仍然是另一个可选实施例的一个电致发光象素元件和功率元件；图2c是对图2b的象素进行频率控制的图示说明。
图2d示出对图2b的象素进行频率应用的时序图。
图3是根据本发明一个实施例的另一个电致发光面板的平面图。
图4是在本发明一个实施例中形成一个电致发光面板的一个可选方法的图示。
具体实施例方式
比在上面的背景部分讨论的细节不太熟知的是，一种特殊材料，例如上面提到的轻微掺杂蓝材料，在不同的电压和/或频率驱动下，可以引起显示一定范围的颜色和强度，从几种不同深浅的绿色到深蓝宝石蓝。这种现象对掺杂面板和衬底以产生宽范围颜色的任何一种是正确的，任何一种颜色可以通过电压和频率控制导致形成，从而显示一定范围的颜色和强度。
图1a示出了根据本发明一个实施例的一个电致发光面板101和功率元件。面板101由掺杂的电致发光材料制成，以特定电压和频率供电时显示一种特定颜色。上面描述的轻微产生蓝色的材料是示范性的。面板101由一个线400连接到高压DC源102上，对面板以约100-400伏特DC供电。可以有一个未示出的通-断开关或其它控制元件。
在该实施例中的面板101还通过一个晶体管106通过线107和108接到地。一个微控制器103控制晶体管106的栅极(gate)，以通过线108面板101交替地连接到地。可以有未示出的控制元件，例如改变频率和脉宽的输入端，在一些情况下可以有自动操作微控制器103的元件，以提供一个频率和/或脉宽变化的可编程模型。
在图1的实施例中，然后面板101可以在相对较大的程度上，可以例如背光(backlight)一个蜂窝电话显示、背光一个用于PDA或游戏控制器的显示、或者甚至背光一个键盘。通过从电源102适当地控制电压以及通过控制器103控制频率和/脉宽，可以导致面板显示从以几种不同深浅的绿色到深蓝宝石蓝的宽范围颜色，以及还可以导致以不同强度水平显示颜色。
图1b示出了根据本发明一个可选实施例的一个电致发光面板和功率元件。在该实施例中，晶体管106通过线104连接到电源102，线107提供对面板101的频率控制电源，以及控制器103仍然通过线105控制晶体管的栅极。在一些其它实施例中，频率和脉宽控制完全集成进电源102中，提供适当的控制，或者手动或者自动，来改变emf和频率和脉宽。确实有各种方法可以实现控制到面板的功率。对本发明重要的是至少频率可以改变，尽管电压电平和脉宽也可以分别可控。
技术人员将认识到对如上面描述的可变性的面板将会有许多用途，改变背光强度和颜色以满足大范围的需要。可以例如提供颜色和强度控制按钮用于背光面板，因此强度和颜色可以依赖于环境光条件而改变。在其它情况下频率和/或电压可以自动改变以提供颜色的可编程可变性。
本发明者还想到在一个独特的组合中，上述现象可以和两个，三个或更多不同掺杂的部分一起使用，以提供比包括单一掺杂材料的面板所产生颜色更宽范围的颜色。
图2a示出了根据本发明的一个实施例的一个可选的面板的一个元件201，以及功率和驱动元件。该实施例中的元件201是一个象素尺寸的元件，包括三个不同掺杂的区域，这些是区202，203和204。象素尺寸意思是足够小使得人眼将概括区202，203和204三种不同的颜色，并对观察者表现为一个结合颜色，如在彩色电视中的RGB技术的情况以及其它类型的显示所发生的，其中在一个显示器的不同区域各种强度的红，绿，和蓝的单个“点”用于提供表观颜色的象素。作为一个粗略的实例，一个宽度约10英寸的屏幕在一水平线中可以含有一千或更多象素。因此每个象素的尺寸小于一英寸宽度的一百分之一。
即使给出了上面的描述，技术人员将会认识到象素尺寸描述是相对的，因为它还依赖于从显示器到观察者的距离。例如，在建筑物上类似告示牌的显示中，用作广告的一个非常大的面板将被在相对长的距离上观察，因此含有相当大尺寸的象素，如果从假如三英尺远的距离观察将不能辨别为复合颜色；但是当从三十英尺远观察的话，它将工作的非常好。
在该实例中，按照RGB惯例，区202被掺杂为红，区203为绿，以及区204为蓝。线205和206代表电绝缘材料，可以采用各种材料。因此三个区每一个与其它电学上隔离。在该实施例中，高压DC源207对所有三个区202，203和204供电，尽管在一些实施例中这些区域可以含有分立的电源，因此每个区可以由不同电压驱动。
在图2a的实例中，202，203和204每个区通过一个分立晶体管分别经由线216，217和218连接到地，它们分别是晶体管210，211和212。晶体管210，211和212的栅由微控制器209通过线213，214和215分别控制，使得每个区以不同频率和/或脉宽供电，提供用于颜色控制。这样每个区202，203和204的强度和相对颜色可以控制，使得对于区域202，203和204的外观象素，可以显示真正意义上的宽范围颜色。
回顾上面对单个元件面板的描述，在该情况下，相反地，晶体管可以存在于从电源207到区域202，203和204的连线中，就像在图1b中示出的晶体管106。进一步，上面所有的关于控制电源的不同方法的论述，在该情况下也适用于这样一个象素的区域。
图2b示出了根据本发明的一个实施例的一个可选的面板的一个元件209，以及功率和驱动元件。如上面所描述的，一个掺杂为蓝的电致发光材料通过控制电源的频率，能够导致显示一定范围的颜色，包括各种深浅的绿和蓝。由这个实事，可以使用两个掺杂区而不是三个来制作RGB象素。在图2b中象素210包括两个材料区，220和221。掺杂并控制区220以显示各种深浅的红色，也可以强度控制。控制区221以显示各种深浅的绿色，交替地显示各种深浅的蓝色。因此可以用两个掺杂区域产生所有的三种颜色r，g和b。
在图2b中，一个电源223对区220和221供电，以及一个控制器224通过独立地对两个区控制连接到地而控制频率。如上面描述的，对其它实施例，晶体管可以存在于从电源到各区域的功率线中，或者控制电路可以构建到电源中。
图2c是说明一种方法控制图2b的RGB象素，以结合红，绿和蓝以形成复合颜色的图示控制方案。在该实例中，电源224含有三个频率输出，为简单标为F1，F2和F3。F1是用于区域220的频率。F2和F3对区域221交替地提供频率。图2d是用于在线226和227上的F1，F2和F3的时序图。在一个时间周期上到t1，F1保持常数，对区域220提供了一个恒定颜色输出。在同样的时间周期t1，线227一半周期以F2驱动，一半周期以F3驱动。切换通过在电源中的控制开关元件231完成。周期t1之后，F2又加到线227上，然后是F3，如同对周期到t1的同一个时序图所示的。这种交替持续到对该象素需要一个新的颜色，在该时刻对F1，F2和F3提供一组新的RGB频率值。对一个象素化显示，对技术人员很明显，传统的RGB显示驱动电路可以作一些改变而使用。对图2a的三区显示这同样正确。
图3是在本发明一个实施例中，可以用于产生一个控制颜色的面积区的一个颜色旋涡301的平面图。在图3所示的面积漩涡301中，三个不同的漩涡区302，303和304是适当掺杂以产生红，绿和蓝区的电致发光面板材料区，如图2a实例中的三个分立区。进一步，该区在制作过程中通过绝缘材料分开，如上面描述的，因此三个分开的区互相电学上隔离。
在参考图3的该实施例中，没有试图制作象素。相反地，电致发光材料区制作的相对薄(如对象素尺寸所做的)并且漩涡持续到一个相当大的直径(依赖于面板的最终使用)。如上面对图a描述的那样对每个分立区供电，因此可以控制最终面板的整个表观颜色和颜色强度。
在图3中所示的实施方式对圆形和椭圆面板尤其有用，通过将漩涡面板放置在另一种形状的漫射体面板后面，也可以用于其它形状的面板，因此产生的表观颜色可以在另一个形状(例如矩形)的面板上漫散射。进一步，示出的实施可以成形稍微不同，以产生一个平坦化效应更接近矩形而不是圆形或椭圆形。
也可以使用图3的漩涡图形以及类似图形制作面板，但是使用两个分立区，如参考图2b所示的象素布置，然后如上面描述的进行控制以提供三RGB颜色，但是是使用两个区。
图4是根据本发明实施例，代表用于制作颜色面板的另一种布置。在图4的排列中，产生标称红，绿和蓝颜色输出的电致发光材料的各个条以分立的组制作，例如三个条的每一个组402，403和404，从而制作一个面板。当然存在大大多于所示出的三组，但是三组足够以一种允许的方式描述这种排列。
在这种排列中，一个高压DC源406连接所有组中的所有线，因此存在一个共用电源。在一些实施例中，提供控制来改变电压以控制由面板产生的颜色强度，在一些实施例中，存在对所有条的各个单独部分控制不同电压的能力。
一个频率和脉宽微控制器405控制用于每个共同颜色条的分立晶体管。即，一个晶体管408用于所有标称红条，晶体管409用于所有标称绿条，以及晶体管410用于所有标称蓝条。通过控制各晶体管，控制每个条连接到地的时间周期和频率，一个颜色的所有条都被相类似地控制。然而在一些情况下，可以有分开的各组条被不同地控制。
如图4所示的条是薄的，量级在RGB象素显示中一个象素的宽度，因此每个组中相邻红，绿和蓝条将被人眼感觉出以产生一个复合颜色，如在RGB象素显示中所发生的。条之间互相电学隔离，如在上述本发明其它实施例中所描述的。
在图4的实例中，上面进行的关于频率控制方法的评述也适用，并且RGB要求也可以使用重复的两个并排条来满足，而不是使用三组，这通过控制两个中的一个为红色，并且另一个为绿和蓝交错，如前面描述的一样。
以这种方式，然后可以制作和控制任何有效的形状的面板(在该实例中为矩形，但并不是必须这样)，以显示宽范围颜色和强度中的任何一种，可以控制面板的不同部分以提供不同的颜色和强度。
对技术人员很明显描述的实施例是实例性的，在许多实施例中可以进行各种方式的改变而不背离本发明的精神和范围。在本发明的许多实施例中，分立区互相电学隔离，以及分立地供电使得可以改变电压和频率的一个或两个。结果，在一些情况下对最终用户可以获得适当的控制，可以允许用户根据用户自己的偏爱改变颜色和强度。总体上说，电压改变影响强度，频率改变影响颜色。强度也随着频率改变稍微改变，从而当颜色变化时维持一致的强度，在本发明的实施例中控制两者通常是重要的。
因为在供电和控制中可以在本发明的精神和范围内进行许多应用和改变，本发明仅限于的权利要求的范围。
权利要求
1.一种可变颜色的显示系统，包括至少一个电致发光材料区；连接到该电致发光材料区的电源，对该材料提供电动势(emf)；以及变频控制电路，用于控制加到电致发光材料区的emf的施加频率；由此通过改变频率来改变显示的表观颜色。
2.权利要求1的可变颜色的显示系统，其中电源是一个可变电压电源，由此电压可以变化以改变显示的颜色的强度。
3.权利要求1的可变颜色的显示系统，包括两个或更多个由电源供电的电致发光材料区，其中变频控制电路对该两个或更多区独立地控制频率。
4.权利要求3的可变颜色的显示系统，其中提供emf的电源是可变电压电源，允许改变电压电平。
5.权利要求3的可变颜色的显示系统，包括三个电致发光材料区，第一区包括被配制为以预定电压和频率提供红色的材料，第二区包括被配制为以预定电压和频率提供绿色的材料，第三区包括被配制为以预定电压和频率提供蓝色的材料，三个区紧密相邻并电学地互相隔开。
6.权利要求5的可变颜色的显示系统，其中三个区的每一个实现为相邻的点形成一个象素，以及进一步包括矩阵形式的多个这样的象素，形成一个象素化RGB显示面板。
7.权利要求5的可变颜色的显示系统，其中三个区域的每一个实现一个长线，各区域是并排的并电学地隔离，以及包括多个线组形成一个显示。
8.权利要求5的可变颜色的显示系统，其中三个区域的每一个实现为一个长线，各区域是并排的并电学地隔离，并排的长线组形成一个螺旋图形。
9.权利要求3的可变颜色的显示系统，包括两个电致发光材料区，第一区包括被配制为提供在频率控制下的一个红色范围的材料，第二区包括被配制为提供在频率控制下的包括各种深浅的绿色和蓝色的一个颜色范围的材料，三个区紧密相邻并电学地互相隔开。
10.权利要求9的可变颜色的显示系统，其中每一个区实现为相邻的点形成一个象素，以及进一步包括矩阵形式的多个这样的象素，形成一个象素化RGB显示面板。
11.权利要求10的可变颜色的显示系统，其中可以进行频率控制使得对第一区在一个预定的时间周期提供第一频率，对第二区在该时间周期的第一部分提供第二频率，对第二区在该时间周期的第二部分提供第三频率。
12.权利要求9的可变颜色的显示系统，其中各区域中的每一个被实现为一个长线，各区域是并排的并电学地隔离，以及进一步包括多个线组形成一个显示。
13.权利要求9的可变颜色的显示系统，其中各区域中的每一个被实现为一个长线，各区域之间是并排的并电学地隔离，并排的长线组形成一个螺旋图形。
14.一种用于提供可变颜色的显示系统的方法，包括(a)形成至少一个电致发光材料区；(b)连接电源到该电致发光材料区，对材料提供电动势(emf)；以及(c)对电致发光材料区的emf的施加提供变频控制，根据频率改变面板的表观颜色。
15.权利要求14的方法，其中电源是一个可变电压电源，由此电压可以变化以改变显示的颜色的强度。
16.权利要求14的方法，包括两个或更多个由电源供电的电致发光材料区，其中变频控制电路对该两个或更多区独立地控制频率。
17.权利要求16的方法，其中提供emf的电源是可变电压电源，允许改变电压电平。
18.权利要求16的方法，包括三个电致发光材料区，第一区包括被配制为以预定电压和频率提供红色的材料，第二区包括被配制为以预定电压和频率提供绿色的材料，第三区包括被配制为以预定电压和频率提供蓝色的材料，三个区紧密相邻并电学地互相隔开。
19.权利要求18的方法，其中三个区的每一个实现为相邻的点形成一个象素，以及进一步包括矩阵形式的多个这样的象素，形成一个象素化RGB显示面板。
20.权利要求18的方法，其中三个区域的每一个实现一个长线，各区域是并排的并电学地隔离，以及包括多个线组形成一个显示。
21.权利要求18的方法，其中三个区域的每一个实现为一个长线，各区域是并排的并电学地隔离，并排的长线组形成一个螺旋图形。
22.权利要求15的方法，包括两个电致发光材料区，第一区包括被配制为提供在频率控制下的一个红色范围的材料，第二区包括被配制为提供在频率控制下的包括各种深浅的绿色和蓝色的一个颜色范围的材料，三个区紧密相邻并电学地互相隔开。
23.权利要求23的方法，其中每一个区实现为相邻的点形成一个象素，以及进一步包括矩阵形式的多个这样的象素，形成一个象素化RGB显示面板。
24.权利要求24的方法，其中可以进行频率控制使得对第一区在一个预定的时间周期提供第一频率，对第二区在该时间周期的第一部分提供第二频率，对第二区在该时间周期的第二部分提供第三频率。
25.权利要求23的方法，其中各区域中的每一个被实现为一个长线，各区域是并排的并电学地隔离，以及进一步包括多个线组形成一个显示。
26.权利要求23的方法，其中各区域中的每一个被实现为一个长线，各区域之间是并排的并电学地隔离，并排的长线组形成一个螺旋图形。
全文摘要
一种可变颜色的显示系统，至少含有一个电致发光材料区，一个连接到该电致发光材料区的电源，对材料提供电动势(emf)，以及变频控制电路，用于控制加到电致发光材料区emf应用的频率控制，由此改变频率改变显示的表观颜色。在一些实施例中，提供了象素显示。
文档编号H05B33/02GK1677466SQ20041010037
公开日2005年10月5日 申请日期2004年12月9日 优先权日2004年3月31日
发明者保罗·里根 申请人:恩诺瓦直通公司