背景
本公开大体上涉及减色变换(subtractive color change)，并且特别地涉及减色变换系统。本公开还涉及用于改善在减色变换系统中的色彩呈现的方法。系统合适地与多种设备一起使用以及在各种环境中使用。
变色(color change)系统是包括根据需要变换色彩的设备的系统。变色系统可以是单色的或多色的。
显示设备，例如电视机、计算机屏幕、导航设备特别是GPS设备、和移动电话，是一经请求就变换的设备。很多电子设备具有屏幕，该屏幕一经请求就变换色彩以展示文本，例如电话号码、计算的结果、或拍摄的照片的数目。某些设备，例如数字照相机，可以具有多于一种的变色系统。
变色系统还可以用在体育器材上以例如，通过示出团队色彩来显示对团队的忠诚以及用于适合于标明表现的水平或程度的器材。变色系统还可以存在于衣服和包括很多类型的鞋和靴子的鞋类、杂志和报纸、及类似物上。
变色系统还包括其中光投射到表面上的系统。在这样的系统中，不同色彩的光可以以不同的组合被投射以用光的色彩以及用光的色彩的组合照射表面以产生其它色彩。
因此，变色系统是流行的且是经常被使用。然而，关于变色系统的限制阻止了它们在很多环境下的使用。例如，很多变色系统是沉重的和刚性的，并且需要大量的控制系统。某些变色系统包括易于损坏，例如起裂纹、断裂和破碎的玻璃或其它刚性的表面。某些系统除了环境光线以外还要求光源。此类系统的缺陷将系统的用途限制在若干应用中，例如在衣服、鞋、或器材上，在杂志中，以及类似的应用。
因此，本领域中存在对这样的变色系统的需求，即，该变色系统是轻的、柔性的、不易于损坏的，并且不需要大量的控制系统或除了环境光以外的光源。
概述
在一个方面中，本公开提供用于将所选择的色彩显示给观看者的减色变换系统。该减色变换系统包括变色部分。变色部分可以包括层状组件，该层状组件包括第一原色(primary color)的第一透明面板、第二原色的第二透明面板、第三原色的第三透明面板、和基本色(key color)的第四透明面板。固定色彩的背景在层状组件的前面。背景可以展示基本色，在这种情况下，第四透明面板不必存在。减色变换系统还可以包括控制单元，以单独地控制原色面板的强度(intensity)和明度(value)以呈现色彩并且控制层状组件中的面板的强度和明度以减少在所呈现的色彩与所选择的色彩之间的差别并将所选择的色彩显示给观看者。
在另一个方面中，本公开提供用于将在减色变换系统中的所选择的色彩显示给观看者的方法，该减色变换系统具有第一原色的第一透明面板、第二原色的第二透明面板、第三原色的第三透明面板、基本色的第四透明面板、在面板的前面的固定色彩的背景、和控制单元。背景可以展示基本色，在这种情况下，第四透明面板不必存在。根据该方法，呈现所选择的色彩所需的每个原色面板的强度和明度被预测。原色面板的强度和明度被调节至所预测的强度和明度以呈现色彩。在所选择的色彩与所呈现的色彩之间的差别被确定，并且至少一个透明面板的强度和明度中的至少一个被控制以减少差别并且将所选择的色彩显示给观看者。
在细阅以下附图和详细描述时，本发明的其它系统、方法、特征和优点对于本领域普通技术人员将是明显的或将变得明显。意图是所有这类另外的系统、方法、特征和优点包括在本描述和本概述内、在本发明的范围内并且受以下权利要求保护。
附图简述
参考下列附图和描述，可以更好地理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出本发明的原理上。此外，在附图中，相同的参考数字贯穿不同视图表示相应的部分。
图1是减色变换系统的示意图，该减色变换系统可以是展示红色的本公开的实施方案；
图2是减色变换系统的示意图，该减色变换系统可以是展示绿色的本公开的实施方案；
图3是减色变换系统的示意图，该减色变换系统可以是展示蓝色的本公开的实施方案；
图4是减色变换系统的示意图，该减色变换系统可以是展示暗色，例如浑浊的、朦胧黑色的本公开的实施方案；
图5是减色变换系统的示意图，该减色变换系统可以是展示棕色的本公开的实施方案；
图6是减色变换系统的示意图，该减色变换系统可以是展示紫色的本公开的实施方案；以及
图7是减色变换系统的示意图，该减色变换系统可以是展示丰富的、令人满意的黑色的本公开的实施方案，该丰富的、令人满意的黑色通常比在图4中图示的实施方案中获得的浑浊的黑色更暗。
详述
技术人员认识到，色彩的词汇是混乱的和令人困惑的。该混乱中的某些看起来与在加色模型(即，基于光混合物的模型)与减色模型(基于涂料、墨、膜和透明度、染料和颜料混合物的性能)之间的差别相关。此外，人类的色觉既是有些主观的又是基于眼睛的视杆和视锥的刺激，即，叠加原则。
技术人员还认识到，色彩通常通过定义三个特性来描述。例如，HSB模型依据色调、饱和度和亮度来表征色彩。通常，色调被描述为色彩的名称，饱和度指的是色彩的纯度或色彩的强度，并且亮度指的是色彩的明亮度或暗度。通常用于计算机视觉应用中的其它模型包括HSL(色调、饱和度和亮度)、HSV(色调、饱和度和明度)和HSI(色调、饱和度和强度)。这些模型因此与加色系统更紧密地相关。
色彩模型，也称为色彩空间，通常基于三原色及其掺混物。例如，更常见的加色模型中的一种是RGB模型或色彩空间，其中红、绿和蓝是原色。此模型部分地基于对在人类眼睛中的色彩接收的早期理解。
原色是色彩空间所基于的色彩。通过将三原色混合而形成的全部的色彩被称为色域。技术人员认识到，红光、绿光和蓝光的组合产生白色。事实上，原色在加色系统中的组合通常产生白色。然而，在减色空间中，混合原色通常产生暗色。然而，此暗色通常是接近黑色的但通常对富有经验的或要求高的使用者是不满意的浑浊的色彩。此外，可以选择原色以足以显示有限的色域。
通常，在减色空间中的原色是青色、品红色和黄色。此色彩模型被称为CMY模型。一些减色空间有时被称作“四色”。这样的色彩空间通常用关于通常所使用的三原色和第四色彩(还被称为基本色)的首字母的缩写CMYK来识别。在一些色彩空间中，例如在印刷中，基本色是在印刷系统中的主版的色彩，即，该版是用于使用于印刷一种原色的其它单独的版中的每一个对齐的版。在一些系统中，‘K’用于表示黑色。然而，‘K’更适当地可以被认为是基本色，即，不是三原色之一的色彩。
在减色空间中，黑色一般被用作形成丰富的、令人满意的黑色的基本色，该丰富的、令人满意的黑色替换常常由掺混三原色引起的浑浊的色彩。此外，使用获得此令人不满意的色彩的三原色的掺混物需要大量有色介质(colored medium)，例如墨、水彩颜料、或激光印刷机色粉。墨和水彩常常浸泡基质，产生令人不满意的色彩和令人不满意的外观。在激光印刷中，来自组合的所得暗色不仅是昂贵的，而且对于期待看到鲜明的、丰富的黑色的使用者是不满意的。因此，例如，很多现代激光印刷机使用“四色”，即，青色、品红色、黑色和黑色。
虽然在减色模型或色彩空间中使用的三原色是青色、品红色和黄色，但可以选择三种其它的原色。例如，橙色、绿色和紫色形成一组减色原色，并且红色、黄色和蓝色形成在减色变换系统中使用的另一组原色。
一些减色模型使用多于四种色彩。例如，被称为“高保真六色(Hexachrome)”的印刷工艺将橙色和绿色加入青色、品红色、黄色和黑色(CMYKOG)。加入橙色和绿色扩大了色域并且允许对肤色和粉蜡笔画更准确的复现。
因此，可以看出，减色变换系统不是完美的色彩模型或色彩空间。这种情况特别地通过这三种减色原色的组合以产生丰富的、令人满意的黑色的典型的失败得到说明。这些缺点中的某些可能是通过原色介质如实地复现原色的失败而引入的。校正在减色变换系统中呈现的色彩以最小化在所呈现的色彩与目标色彩之间的差别是可能的。特别地，审慎地选择基本色，任选地与对原色自身的调节结合，可以减少在由减色变换系统呈现的色彩与目标色彩之间的差别。
为了在本文的公开内容中的描述的方便和容易，‘原色’意指色彩空间所基于的三色中的一种。‘基本色’意指可在减色空间中使用以减少在由色彩空间中使用的所有其它色彩引起的色彩呈现中的误差的非原色、非黑色的色彩。‘色彩’意指色调。色彩可以如通过观看者被主观地感知，或其可以如通过诸如分光光度法的仪器被客观地测量、定量或以其它方式表征。‘强度’意指色彩的饱和度或纯度。‘明度’意指色彩的亮度或相对明亮度或暗度。
本文公开的减色变换系统的实施方案涉及色彩模型或色彩空间，其中透明的面板用于改变从固定色彩，通常白色的背景反射的光的色彩。在一些实施方案中，背景面板可以展示基本色。三个面板中的每一个复现原色，并且第四面板复现基本色。在本公开的实施方案中，背景可以是淡色的。在本公开的一些实施方案中，背景可以是白色的。在一些实施方案中，背景可以展示基本色并且第四面板不存在。
为了本文公开内容的便利和清楚，本文公开的减色变换系统将关于RGBK模型或色彩空间来描述，其中‘K’是非黑色的基本色。然而，应理解，本公开涵盖利用至少三种原色和基本色的任何减色变换系统。
本公开的实施方案提供用于将所选择的色彩显示给观看者的减色变换系统。该减色变换系统可以包括层状组件，该层状组件包括具有第一原色的第一透明面板、具有第二原色的第二透明面板、具有第三原色的第三透明面板、和具有基本色的第四透明面板。固定色彩的背景在层状组件的前面。在一些实施方案中，基本色可以在背景面板上而不是在第四透明面板中被发现。减色变换系统还包括控制单元，以单独地控制原色面板的强度和明度以呈现色彩并且控制在层状组件中的面板的强度和明度以校正在所呈现的色彩与所选择的色彩之间的差别以及将所选择的色彩显示给观看者。
在其它实施方案中，本公开提供用于将在减色变换系统中的所选择的色彩显示给观看者的方法，该减色变换系统带有具有第一原色的透明面板、具有第二原色的第二透明面板、具有第三原色的第三透明面板、具有基本色的第四透明面板、在面板的前面的具有固定色彩的背景、和控制单元。如果背景色是基本色，则第四透明面板不必存在。根据该方法，呈现所选择的色彩所需的每个原色面板的强度和明度被预测。原色面板的强度和明度被调节至所预测的强度和明度以呈现色彩。在所选择的色彩与所呈现的色彩之间的差别被确定，并且至少一个透明面板的强度和明度中的至少一个被控制以减少差别并且将所选择的色彩显示给观看者。
在其它实施方案中，本公开提供方法，其中基本色面板的强度和明度被控制以校正该差别并且将所选择的色彩显示给观看者。
本发明人已发现，在所选择的色彩与在通过透明面板在减色呈现中所显示的色彩之间的某些差别可以通过使用基本色来校正。这样的差别尤其可以通过以下被引入：色彩通过其在减色空间中被呈现的方式，通过透明面板的反射性，通过那些面板的不完全的透明度(imperfect transparency)，通过不完全的色彩呈现，通过原色的不完全的选择，通过在光已经穿过透明面板中的至少一个以后改变某些透明面板上的入射光，以及通过这样的面板的其它性质和特性。
如技术人员认识到的，人类眼睛仅包含对色视觉有贡献的三种视锥细胞。视锥中的每一种对应于确定的波长的光谱。因此，对色彩的感觉是这三种视锥细胞接收的累积刺激的组合的结果，有时被称为三色刺激明度。因此，波长的不同组合可以产生等效的视锥反应(相同的三色刺激明度)，以及因此等效的色彩感觉。此现象被称为条件等色。
技术人员认识到，色觉与减色变换系统和照射该系统的光源二者的性质和特性有关。因此，两种材料可以在一种类型的光下匹配，但不在另一种类型的光下匹配。类似地，除用于形成减色空间的材料的色调、强度或明度外的性质和特性通常在配色中不被考虑。但是，这些性质和特性，包括例如透明度、光泽和表面纹理可能影响对所呈现的色彩的感觉，并因此不能被减色变换系统的观看者忽略。因此，使用者可寻求调节所呈现的色彩，即使所呈现的色彩是所寻求的色彩的技术上可靠的或客观上正确的表现。
在减色空间中，色彩混合通常不是精确的，不仅是以上提出的原因，而且因为色觉的主观性。根据本公开的实施方案，在所选择的色彩与所呈现的色彩之间的差别被减少并且所选择的色彩被显示给观看者。
在通过减色空间呈现的色彩与预期的色彩之间的差别可以通过色彩的直接比较来识别、定性或定量。为了本公开的目的，‘识别’、‘定性’和‘定量’是当涉及为了调节所呈现的色彩以使其更接近预期的色彩的目的而对所呈现的色彩与预期的色彩之间进行比较时，可以互换使用的术语。在比较中获得的精确度和信息量可以随着一个人从‘识别’差别经‘定性’到‘定量’的进展而增加。例如，‘识别’可以是如两种色彩是不同的主观评价那样简单，‘定性’可以涉及简单的测量和诸如比较器的使用，并且‘定量’可以涉及对在色彩之间的诸如色调/色彩、强度和明度的差别的详细的评价。然而，为了在本文中的简单和方便，这些术语可互换地使用，除非上下文清楚地另有指示。
在本公开的实施方案中，对所呈现的色彩相对于所选择的、目标的、或预期的色彩的比较可以主观地完成。对所呈现的色彩与预期的色彩的主观比较可以通过非正式的评价者或通过富有经验的评价者来完成。例如，大部分的观看者能够识别色彩之间的差别，很多观看者能够识别色彩之间细微的差别，并且受过训练的评价者在识别色彩之间非常细微的差别方面是熟练的。观看者可能更喜欢以使消费者愉悦的方式匹配色彩，例如队伍色彩(team color)，即使所得的所呈现的色彩不同于预期的色彩。主观的色彩差别还可能因观看者不同而存在。然而，通常，消费者能够识别在所呈现的色彩的色彩、强度或明度中的至少一种与预期的色彩相比较之间的细微的差别。
虽然通过个体的色觉必然地是主观的,但消费者满意可能是对于调节所呈现的色彩和减少差别以适合消费者偏好的首要驱动力。
在本公开的其它实施方案中，色彩差别可以例如用比色器、差别色彩分析器或分光光度计来客观地确定。比色器是将未知的色彩(即，所呈现的色彩)与标准色彩样品(即，目标色彩)比较的仪器。分光光度计识别波长。色彩分析器可以产生定量的色彩信息，通常包括强度和明度。色彩分析器可以产生关于根据三个主波长(three primary wavelength)的色彩的波长、强度和明度的信息。这些以及其它合适的比较器类型的仪器对技术人员是已知的并且可以用于根据本公开来评价色彩。
在本公开的还有的其它的实施方案中，预测将在所呈现的色彩与目标色彩之间产生的误差是可能的。例如，寻求使用RGB加色空间将色彩从计算机显示器、手机屏幕或其它设备复制到减色空间的观看者将常常遇到不同的色域。因此，在加色空间中看到的色彩可能不存在于减色变换系统的色域中。对于这样的情况，不仅预测误差将发生，还预测误差的大小是可能的。类似地，技术人员认识到，误差可以通过诸如阿布尼效应的现象，即，色彩随着在减色空间中添加白色而改变的趋势被引入，即使白色的添加(例如，通过背景)将减少强度但不改变色彩。这些以及其它误差能够被预测并且，根据本文公开的实施方案，减色变换系统可以被操作以最小化误差。
在色彩呈现中的其它误差可能通过减色空间被引入。例如，所利用的原色可能不是完全的呈现。在本公开的实施方案中，减色变换系统可以被调节以比使用不完全的材料的有缺陷的减色空间更如实地呈现色彩。
在本公开的实施方案中，减色变换系统可以包括层状组件，其具有四个不同的透明片材，包括三个原色和一个其它(基本)色彩。这四个层可以用固定的色彩背景来装配。背景可以是浅色或白色。白色可以用于最大化反射的光，同时最小化通过背景的色彩的引入。
在本公开的一些实施方案中，固定的色彩背景可以是反射的或荧光的。技术人员认识到，反射可以以许多种方式获得，例如光滑的表面或镜面。在一些实施方案中，反射的或荧光的背景可以包括基本色。
在本公开的一些实施方案中，荧光可以合适地用于增强或校正通过原色层和基本色层所呈现的色彩。如技术人员所认识到的，荧光是通过暴露于光或另一种电磁辐射的材料的光的发射。通常，发射的光具有比入射辐射长的波长。例如，入射的紫外辐射可以诱导在可见波长中的荧光。
在本公开的其它实施方案中，可以使用‘共振荧光’，即，呈现的光的波长与入射光的波长相同。在本公开的还有的其它实施方案中，强的入射辐射可以诱导具有较短的波长的荧光，因为荧光材料吸收约两倍的能量。用本文提供的指导，使用者可以识别并使用荧光而无需过度试验。
在本公开的实施方案中，荧光还可以在减色变换系统的基本色层中使用。调节荧光反应的强度和明度的能力在校正所呈现的色彩与所选择的或目标色彩之间的差别中可以是特别地有用的。特别地，荧光可以为通过减色变换系统呈现的色彩提供特别生动的添加。
在本公开的实施方案中，荧光可以用于呈现多种色彩。例如，荧光蓝色、粉色和红色、黄色、以及其它色彩是已知的。
在本公开的一些实施方案中，原色面板可以模拟RGB色彩空间。在本公开的一些实施方案中，原色面板可以模拟CMY色彩空间。在本公开的其它实施方案中，原色面板可以模拟GOV色彩空间。在本公开的其它实施方案中，另一种减色空间的原色被使用。在本公开的一些实施方案中，色彩空间的原色可以不是完全的原色，但形成具有这样的色域的色彩空间，即，该色域足以呈现对减色变换系统的目的和预期用途而言是足够的色彩。例如，在色域中仅包括绿色、蓝色和红色的色彩空间对于意在能够呈现仅这些色彩及其组合的体育用品和相关物品而言可以是足够的。
图1是如本文公开的减色变换系统的变色部分的实施方案的示意图。在图1中，每个色彩面板对面板的原色的透明度是50％，并且每个色彩面板对除面板的原色外的色彩的透明度基本上是100％。如图1中所图示的，减色变换系统的变色部分100包括色彩面板R、色彩面板G、色彩面板B和背景150。色彩面板R展示红色，色彩面板G展示绿色，并且色彩面板B展示蓝色。
图1图示了减色变换系统的展示红色的变色部分100的实施方案。光160具有相对全的光谱。光160入射在色彩面板R上，其中第一反射光170展示红色并且第一余光(residual light)180穿过色彩面板R，既未被色彩面板G或色彩面板B吸收也未被色彩面板G或色彩面板B反射。第一反射余光165从背景150反射，再次穿过色彩面板B和色彩面板G两者。因为第一反射余光165返回穿过色彩面板R并且作为第二反射余光190离开，因此其增强了由第一反射光170展示的红色。
图2是如本文公开的减色变换系统的变色部分的实施方案的示意图。在图2中，每个色彩面板对面板的原色的透明度是50％，并且每个色彩面板对不同于面板的原色的色彩的透明度基本上是100％。如图2中所图示的，减色变换系统的变色部分200包括色彩面板R、色彩面板G、色彩面板B和背景250。色彩面板R展示红色，色彩面板G展示绿色，并且色彩面板B展示蓝色。
图2图示了减色变换系统的展示绿色的变色部分200的实施方案。光260具有相对全的光谱。光260入射在色彩面板R上并且穿过色彩面板R，并且入射在色彩面板G上，其中第一反射光270展示绿色。第一余光280穿过色彩面板G和色彩面板B并且从背景250作为第一反射余光265反射。第一反射余光265穿过色彩面板B、色彩面板G和色彩面板R并且作为第二反射光290离开。第二反射光290增强了由第一反射光270展示的绿色。
图3是如本文公开的减色变换系统的变色部分300的实施方案的示意图。在图3中，每个色彩面板对面板的原色的透明度是50％，并且每个色彩面板对除面板的原色外的色彩的透明度基本上是100％。如图3中所图示的，减色变换系统300包括色彩面板R、色彩面板G、色彩面板B和背景350。色彩面板R展示红色，色彩面板G展示绿色，并且色彩面板B展示蓝色。
图3图示了减色变换系统的展示蓝色的变色部分300的实施方案。光360具有相对全的光谱。光360入射在色彩面板R上，其中其穿过色彩面板R和色彩面板G二者并且入射在色彩面板B上。第一反射光370展示蓝色。第一余光380穿过色彩面板B并且从背景365作为第一反射余光365反射。第一反射余光365穿过色彩面板B、色彩面板G和色彩面板R，作为第二反射光390离开，并且增强了由第一反射光370展示的蓝色。
图4是如本文公开的减色变换系统的变色部分400的实施方案的示意图。在图4中，每个色彩面板对面板的原色的透明度是50％，并且每个色彩面板对除面板的原色外的色彩的透明度基本上是100％。如图4中所图示的，减色变换系统400包括色彩面板R、色彩面板G、色彩面板B和背景450。色彩面板R展示红色，色彩面板G展示绿色，并且色彩面板B展示蓝色。
图4图示了减色变换系统的展示黑色的变色部分400的实施方案。第一光460、第二光463和第三光466中的每一个具有相对全的光谱。第一光460、第二光463和第三光466入射在色彩面板R上，其中第一反射光470展示红色。第一余光480穿过色彩面板R、色彩面板G和色彩面板B，从背景450作为第一反射余光465反射穿过色彩面板B、色彩面板G和色彩面板R，作为第二反射光490离开并且增强了由第一反射光470展示的红色。
第二光463穿过色彩面板R并且入射到在色彩面板G上。第二反射光473展示绿色，并且第二余光483穿过色彩面板G和色彩面板B，通过背景450作为第三反射余光467反射。第三反射余光467穿过色彩面板B、色彩面板G和色彩面板R，并且然后作为第四反射余光493离开，并且增强了由第二反射光473展示的绿色。
第三光466穿过色彩面板R和色彩面板G并且反射在色彩面板B上。第三反射光476展示绿色，并且第三余光486穿过色彩面板B，通过背景450作为第五反射余光469反射。第五反射余光469穿过色彩面板B、色彩面板G和色彩面板R，并且然后作为第六反射余光496离开，并且增强了由第三反射光476展示的蓝色。该组合被感知为暗色，例如浑浊的、朦胧的黑色。
图5是如本文公开的减色变换系统的变色部分500的实施方案的示意图。在图5中，每个色彩面板对面板的原色的透明度是50％，并且每个色彩面板对除面板的原色外的色彩的透明度基本上是100％。如图5中所图示的，减色变换系统500包括色彩面板R、色彩面板G、色彩面板B和背景550。色彩面板R展示红色，色彩面板G展示绿色，并且色彩面板B展示蓝色。
图5图示了减色变换系统的展示棕色的变色部分500的实施方案。第一光560和第二光563中的每一个具有相对全的光谱。第一光560和第二光563入射在色彩面板R上，其中第一反射光570展示红色。第一余光580穿过色彩面板R、色彩面板G和色彩面板B，从背景550作为第一反射余光565反射穿过色彩面板B、色彩面板G和色彩面板R，作为第二反射光590离开并且增强了由第一反射光570展示的红色。
第二光563穿过色彩面板R并且入射在色彩面板G上。第二反射光573展示绿色，并且第二余光583穿过色彩面板G和色彩面板B，通过背景550作为第三反射余光567反射。第三反射余光567穿过色彩面板B、色彩面板G和色彩面板R，并且然后作为第四反射余光593离开，并且增强了由第二反射光573展示的绿色。所得的色彩被感知为棕色。
图6是如本文公开的减色变换系统的变色部分600的实施方案的示意图。在图6中，每个色彩面板对面板的原色的透明度是百分之50，并且每个色彩面板对除面板的原色外的色彩的透明度基本上是百分之100。如图6中所图示的，减色变换系统600包括色彩面板R、色彩面板G、色彩面板B和背景650。色彩面板R展示红色，色彩面板G展示绿色，并且色彩面板B展示蓝色。
图6图示了减色变换系统的展示紫色的变色部分600的实施方案。第一光660和第二光663中的每一个具有相对全的光谱。第一光660和第二光663入射在色彩面板R上，其中第一反射光670展示红色。第一余光680穿过色彩面板R、色彩面板G和色彩面板B，从背景650作为第一反射余光665反射穿过色彩面板B、色彩面板G和色彩面板R，作为第二反射光690离开并且增强了由第一反射光670展示的红色。
第二光663穿过色彩面板R和色彩面板B并且入射在色彩面板B上。第二反射光673展示蓝色，并且第二余光683穿过色彩面板B，通过背景650作为第三反射余光667反射。第三反射余光567穿过色彩面板B、色彩面板G和色彩面板R，并且然后作为第四反射余光693离开，并且增强了由第二反射光673展示的蓝色。所得的色彩被感知为紫色。
在本公开的实施方案中，基本色选择成帮助校正在所呈现的色彩和意图的色彩之间的差别。例如，荧光基本色可以添加生动的色彩，该生动的色彩有助于色彩的强度并且可能地增强明度。采用本文提供的指导，使用者可以为每种面板选择合适的色彩而无需过度的试验。
图7是如本文公开的减色变换系统的变色部分700的实施方案的示意图。在图7中，每个色彩面板对面板的原色的透明度是50％，并且每个色彩面板对除面板的原色外的色彩的透明度基本上是100％。如图7中所图示的，减色变换系统700包括色彩面板R、色彩面板G、色彩面板B、色彩面板K和背景750。色彩面板R展示红色，色彩面板G展示绿色，色彩面板B展示蓝色，并且色彩面板K展示基本色。
图7图示了减色变换系统的展示黑色的变色部分700的实施方案。第一光760、第二光763、第三光766和第四光799中的每一个具有相对全的光谱。第一光760、第二光763、第三光766、和第四光799入射在色彩面板R上，其中第一反射光770展示红色。第一余光780穿过色彩面板R、色彩面板G、色彩面板B和色彩面板K，从背景750作为第一反射余光765反射穿过色彩面板K、色彩面板B、色彩面板G和色彩面板R，作为第二反射光790离开，并且增强了由第一反射光770展示的红色。
第二光763穿过色彩面板R并且入射在色彩面板G上。第二反射光773展示绿色，并且第二余光783穿过色彩面板G、色彩面板B和色彩面板K，并且通过背景750作为第三反射余光767反射。第三反射余光767穿过色彩面板K、色彩面板B、色彩面板G和色彩面板R，并且然后作为第四反射余光793离开，并且增强了由第二反射光773展示的绿色。
第三光766穿过色彩面板R和色彩面板G并且入射在色彩面板B上。第三反射光776展示绿色，并且第三余光786穿过色彩面板B和色彩面板K，通过背景750作为第五反射余光769反射。第五反射余光469穿过色彩面板K、色彩面板B、色彩面板G和色彩面板R，并且然后作为第六反射余光796离开，并且增强了由第三反射光776展示的蓝色。
第四光799穿过色彩面板R、色彩面板G、色彩面板B，并且入射在色彩面板K上。第七反射光797展示基本色。该组合被感知为丰富的、令人满意的黑色。
在一些实施方案中，减色变换系统的一部分可以定位在鞋类物品的鞋面上，并且剩余部分通常可以定位在鞋面的内侧面上和鞋底结构内，在各部分之间具有适当的电连接。
减色变换系统的实施方案可以包括用于控制变色部分的设置。在一个实施方案中，变色系统可以包括控制单元。在一些实施方案中，控制单元可以是某些类型的中央处理单元(CPU)。在其它实施方案中，控制单元可以是用于接收电输入和根据输入提供电输出的某类型的简单电路。在一个实施方案中，控制单元可以是印刷电路板。
控制单元的实施方案可以包括促进信息和电力的输入和输出的多个端口。术语“端口”意指在两个导体之间的任何接口或共享边界。在一些情况下，端口可以促进导体的插入和移除。这些类型的端口的示例包括机械连接器。在其它情况下，端口是通常不提供容易插入或移除的接口。这些类型的端口的示例包括在电路板上的焊接迹线或电子迹线。
在实施方案中，控制单元可以包括用于从变色部分传送和/或接收信息的端口。此外，在一些实施方案中，端口可以包括用于将电力传送至变色部分和/或从变色部分接收电力的设置。控制单元还可以包括用于从储电设备传送和/或接收信息的第二端口。此外，在一些实施方案中，第二端口可以包括用于将电力传送至储电设备和/或从储电设备接收电力的设置。在示例性的实施方案中，控制单元可以使用来自储电单元的能量来控制变色部分中的变色。例如，在一个实施方案中，控制单元可以将以电流变化和/或电压变化的形式的信号发送至变色部分以控制变色部分的色彩。
在本公开的实施方案中，色彩面板是基本上透明的材料并且各自呈现不同的色彩。这些色彩可以是在减色空间中的原色。特别地，材料具有在所呈现的色彩中的强度和明度的可调节性。因此，当材料需要时对每个面板的强度和明度进行调节或变换。例如，某些材料通过应用电刺激产生变化。例如，某些材料通过电刺激变化色彩、强度或明度，而其它材料通过pH、压力或另一种物理刺激的改变而变化。
在本公开的实施方案中，面板包括电致变色的化合物和聚合物。特别地，本公开的实施方案包括色彩面板，该色彩面板包含电致变色的化合物和聚合物中的一种或更多种，包括但不限于含有噻吩并[3,4-b]噻吩类(thieno[3,4-b]thiophenes)和/或噻吩并[3,4-b]呋喃单体单元(thieno[3,4-b]furan monomeric unit)的聚合物、磺化的聚(酰亚胺类)的聚合物、磺化的聚(酰胺酸类)的聚合物和发冷光的核酸材料，以及包含这样的化合物和聚合物的纤维、织物、材料和设备。示例实例在以下中的任一个中被公开：2011年9月29日的Sotzing等人的美国专利申请公布第2011/0233532号；2011年8月18日的Sotzing的美国专利申请公布第2011/0201826号；2011年7月14日的Sotzing的美国专利申请公布第2011/0168951号；2010年11月18日的Sotzing等人的美国专利申请公布第2010/0288343号；2011年9月30日的Sotzing的美国专利申请公布第2010/0245971号；2009年12月31日的Sotzing的美国专利申请公布第2009/0326187号；2009年12月17日Sotzing等人的美国专利申请公布第2009/0311799号；2007年8月16日的Sotzing等人的美国专利申请公布第2007/0191576号；2007年4月26日的Sotzing等人的美国专利申请公布第2007/0089845号；2011年5月31日Sotzing的美国专利第7,951,902号；2010年6月29日的Sotzing等人的美国专利第7,746,533号；2010年6月15日的Sotzing的美国专利第7,737,247号；2009年12月1日的Radmard等人的美国专利第7,626,748号；2009年9月8日的Radmard等人的美国专利第7,586,663号；2009年8月11日的Zahn等人的美国专利第7,572,879号；2008年10月7日的Zahn等人的美国专利第7,432,340号；2008年2月19日的Sotzing等人的美国专利第7,332,223号；2008年1月22日的Sotzing的美国专利第7,321,012号；2006年10月24日的Sotzing的美国专利第7,125,479号；2006年10月20日的Nordquist等人的美国专利第7,118,692号；2006年9月19日的Sotzing的美国专利第7,105,237号；2006年7月4日的Sotzing的美国专利第7,071,289号；以及2005年5月10日的Lewis等人的美国专利第6,890,715号；每个的全部据此通过引用并入。
在一些实施方案中，变色系统包括电致变色纤维或织物，如在如上文通过引用以其整体并入的2010年9月30日的Sotzing等人的美国专利申请公布第2010/0245971号中所描述的。纤维或织物可以包括被涂覆有或浸渍有电致变色材料的柔性的、导电的材料。在另一个实施方案中，纤维或织物包括柔性的、非导电的材料，该材料通过用导电材料涂覆或浸渍该非导电的材料而被使得导电，该导电材料随后涂覆有电致变色材料。
当使用导电纤维时，纤维包括导电材料，例如金属、导电的有机材料，或其组合。可以形成到柔性纤维中的示例性的导电金属包括银、铜、金、铁、铁合金、铝、锌、镍、锡以及包括前述金属中的至少一种的组合。可以形成到柔性纤维中的示例性的导电有机材料包括共轭聚合物例如聚(噻吩)、聚(吡咯)、聚(苯胺)、聚(乙炔)、聚(对-亚苯基亚乙烯基)(PPV)、聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT-PSS)、及类似材料。
当使用非导电纤维时，非导电纤维被涂覆有或浸渍有导电材料。示例性的非导电纤维包括在织物的制造中使用的已知的那些，包括天然材料(例如，棉、丝和羊毛)和合成的有机聚合物(例如，聚(酰胺)(尼龙)、聚(乙烯)、聚(酯)、聚(丙烯酸)、聚氨酯(斯潘德克斯弹性纤维)、和聚(丙交酯)。涂覆的纤维可以作为纤维使用，或至少两个涂覆的纤维可以被编织、针织、钩针编织、结绳、压制或合股以形成多丝纤维。还可能的是，使多个非导电纤维形成纱线，并然后用导电材料涂覆。此构造可以作为纤维使用，或可以被编织、针织、钩针编织、结绳、压制或合股以形成多丝织物。
导电纤维和织物(如在本文中使用的，其包括被致使导电的非导电纤维)被涂覆有电致变色材料以提供导电的、电致变色纤维。很多电致变色材料是已知的并且可以使用，包括无机材料例如过渡金属氧化物(例如，钒、镍、铱和钨氧化物)、富勒烯、普鲁士蓝(铁氰化铁)；有机金属材料例如二茂铁类和二茂铁基盐；以及有机材料例如酞菁、紫罗碱、某些染料、和共轭聚合物例如碘掺杂的聚(乙炔)、聚(噻吩)、聚(亚苯基)、聚(亚苯硫醚)、聚(吡咯)和聚(苯胺)。还有其它的电致变色材料衍生自硅烷前体、降冰片烯前体和可溶的导电聚合物。对于电致变色聚合物的所需要的性质包括在“关闭(off)”状态(未被还原或未被氧化的状态)在可见色彩区域中高度的透明性、在电还原或电氧化时(“开启(on)”状态)在可见光谱区的高吸收性(或在多色聚合物的情况下，在着色态之间的高对比度)、用于还原/氧化的低电化学电势、在“开启”或“关闭”状态中的高稳定性(双稳定的)、对导电纤维的强吸收性、通过对电致变色的前体的合成变体的色彩可调性、电致变色材料在常见溶剂中的低溶解度、和低毒性。所需要的电致变色材料是在氧化或还原时经历最高对比度变化的那些，即，在氧化和还原时从无色至高度着色的状态，从着色的状态至无色的状态，或从一个着色的状态至另一个着色的状态。
在一些实施方案中，电致变色纤维和织物还涂覆有包括电解质材料的额外的层。在一个实施方案中，电解质材料是凝胶电解质。凝胶电解质层可以通过涂覆包含凝胶电解质前体的凝胶电解质混合物来形成。特别地，凝胶前体是可交联的聚合物。凝胶电解质前体混合物还包含电解质。电解质可以是Li、Na或K的碱金属离子。示例性的电解质包括，其中M代表碱金属离子，MClO4、MPF6、MBF4、MAsF6、MSbF6、MCF3SO3、MCF3CO2、M2C2F4(SO3)2、MN(CF3SO2)2、MN(C2F5SO2)2、MC(CF3SO2)3、MCnF2n+1SO3(2≤n≤3)、MN(RfOSO2)2(其中Rf是氟烷基基团)、MOH、或前述电解质的组合。
在一些实施方案中，形成柔性的、电致变色纤维或织物的方法包括将电致变色材料布置在导电纤维或织物的表面上以在导电纤维或织物的表面上形成电致变色层。该方法还可以包括将电解质组合物布置在电致变色层上以形成柔性的、电致变色的纤维或织物。在特定的实施方案中，布置电致变色材料包括布置单体电致变色前体(monomeric electrochromic precursor)、并且使该电致变色前体聚合以在导电纤维或织物的表面上形成聚合物电致变色层；并且布置电解质包括在聚合物电致变色层上布置包括凝胶前体和电解质的混合物，并且使凝胶前体聚合以形成柔性的、电致变色的纤维或织物。多个柔性的、电致变色的纤维可以用于通过编织或缠绕该多个柔性的、电致变色纤维而形成电致变色织物。
在一些实施方案中，形成柔性的、电致变色纤维或织物的方法包括将导电的、电致变色材料布置到非导电纤维或织物上以形成导电的电致变色织物。该方法还可以包括将电解质组合物布置在导电的、电致变色层上以形成柔性的、电致变色纤维或织物。非导电纤维或织物包括天然的或合成的非导电的有机聚合物，特别地弹性材料，例如斯潘德克斯弹性纤维(spandex)。柔性的、电致变色的织物可以由多个柔性的、电致变色纤维通过编织或缠绕该多个柔性的、电致变色纤维而形成。包括电致变色纤维或织物的电致变色图形设备(electrochromographic device)可以是可逆地可伸展的。
在一些实施方案中，电致变色纤维和织物被用作服装或鞋的部分。包括电致变色纤维或织物的变色部分可以是整个服装或鞋、或服装或鞋的部分。包括电致变色纤维或织物的变色部分还可以是服装或鞋的一体部分、或服装或鞋的可拆卸部分。在一些实施方案中，电致变色纤维或织物被用作用于鞋的鞋面的材料。在另外的实施方案中，服装或鞋可以包括两个或更多个变色部分。例如，鞋的鞋面可以是变色部分。另外，相同的鞋可以具有附接至鞋面或与鞋面分开的额外的不同的变色部分。还另外地，鞋底和/或鞋底的侧壁可以包括电致变色纤维或织物。鞋的变色部分中的每一个(包括鞋面和鞋底)可以包括电致变色纤维或织物。
在一些实施方案中，变色部分包括一个或更多个电致变色纤维电极。在另一个实施方案中，变色部分包括第二电致变色纤维电极。第一电致变色纤维电极和第二纤维电极可以独立地是可电子寻址的(electronically addressable)。第一电致变色纤维电极和第二电致变色纤维电极可以各自响应于所施加的电势而显示相同的色彩或不同的可见的色彩。包括电致变色纤维或织物的变色部分可以显示静止的或动画的色彩图像。
在又一个实施方案中，多个电致变色纤维可以用于制造编织织物或无纺织物，其中单独的电致变色纤维未被独立地寻址。在该实施方案中，织物总体上充当单个可寻址的电极。虽然这些织物通常是以二维的编织或非纺织平面片材的形式，它们的增强的柔性允许它们成型为三维的构造，例如轧制片材、折叠片材、扭曲片材、卷曲片材或其它构造。
虽然本发明多种实施方案已经被描述，但描述意在是示例性的，而不是限制性的，且对于本领域普通技术人员将明显的是，在本发明范围之内的许多更多的实施方案和实现方案是可能的。例如，可以使用在减色空间中的原色的任何组合，例如青色、品红色和黄色、红色、黄色和蓝色、或橙色、绿色和紫色。因此，除了根据所附的权利要求和它们的等效物之外，本发明不受限制。此外，在所附权利要求的范围内，可以做出各种修改和改变。