匹配的干涉顏料或箔片及其設(shè)計方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開涉及干涉顏料和箔片，特別涉及配對的干涉顏料或箔片的設(shè)計、制造和使 用。
【背景技術(shù)】
[0002] 干涉顏料薄片和箔片已經(jīng)被開發(fā)用于諸如裝飾性炊具、生成圖案化表面和防偽裝 置等各種各樣的應(yīng)用。類似地，色移顏料片已經(jīng)被開發(fā)用于諸如化妝品、油墨、涂敷材料、裝 飾品、陶瓷、汽車油漆、防偽火印和用于安全文件和貨幣的防偽油墨等應(yīng)用。
[0003] 當(dāng)入射光的角度變化時，或者當(dāng)觀察者的視角變換時，色移顏料和箔片顯示出改 變顏色的特性。通過對光學(xué)薄膜進(jìn)行適宜設(shè)計、或者通過對用于形成薄片或箔片涂覆結(jié)構(gòu) 的分子種類進(jìn)行適宜取向，可控制顏料和箔片的色移特性?？赏ㄟ^變換諸如形成薄片和箔 片的層的厚度和每層的折射率等參數(shù)而取得預(yù)期效果。
[0004] 在不同視角或不同入射光角度條件下發(fā)生的所感知顏色的改變，是由于包括這些 層的材料的選擇性吸收和波長相關(guān)干涉效應(yīng)的組合的結(jié)果。由于已經(jīng)歷多次反射的光波的 疊加而產(chǎn)生的干涉效應(yīng)，導(dǎo)致了在不同角度所感知到的色移。當(dāng)視角改變時，反射最大值的 位置和強(qiáng)度發(fā)生改變，這是因為改變了由在材料的不同層中的光程差而引起的干涉效應(yīng)， 其在特定波長下選擇性增強(qiáng)。
[0005] 色移顏料和箔片可包括由薄膜層形成的多層干涉濾光片，其中，每個濾光片包括 一個或多個吸收體層和也被稱為分隔體層的電介質(zhì)層，每個濾光片還可選地包括一個或多 個反射體層，層的次序可以不同。
[0006] 色移顏料和箔片可具有諸如吸收體/電介質(zhì)/反射體/電介質(zhì)/吸收體、或者吸 收體/電介質(zhì)/吸收體等的對稱多層薄膜結(jié)構(gòu)?？蛇x地，箔片和顏料可具有非對稱的多層 薄膜結(jié)構(gòu)，例如：吸收體/電介質(zhì)/反射體。
[0007] 通過本領(lǐng)域已知的諸如PVD、濺射等形成薄膜涂層的方法，通過將多個層沉積到例 如PET網(wǎng)的柔軟基底上，可形成包括多層薄膜結(jié)構(gòu)的色移箔片。
[0008] 多層薄膜結(jié)構(gòu)也可形成在涂覆有釋放層的網(wǎng)上，然后從網(wǎng)材料移除，并被破碎成 色移薄片，可將該色移薄片添加到諸如用作油墨或油漆的各種顏料連接料等的聚合物介 質(zhì)。例如在美國專利號 4838648、7258915、6838166、6586098、6815065、6376018、7550197、 4705356、5135812、5571624中公開了各種薄膜薄片和它們的制造方法，這些文件在此作為 參考并入本申請。
[0009] 為了對由光學(xué)可變防偽元件保護(hù)的文件增強(qiáng)防偽能力和便于視覺驗證，有人提出 使用配對的色移結(jié)構(gòu)，其在一個視角處顯示相同的顏色，在第二視角處顯示不同的顏色。在 這樣的裝置中，當(dāng)傾斜時，顏色均勻的圖像可分解出兩個或多個顏色。在此通過引用并入本 申請的美國專利號5766738、6114018和6472455,其公開了配對的結(jié)構(gòu)。舉例來說，兩類顏 料薄片可用于使得兩種油墨涂層在一個角度處顯示顏色匹配，而在另一角度處顯示不同的 顏色。這兩類薄片都具有吸收體/電介質(zhì)/反射體/電介質(zhì)/吸收體設(shè)計，但兩者在電介 質(zhì)層的厚度方面有差別。
[0010] 通過使用例如依據(jù)C* (色度（chroma))、h (色調(diào)（hue))和L* (亮度）的顏色坐標(biāo)， 可對色差進(jìn)行量化。一種設(shè)計配對光學(xué)結(jié)構(gòu)的方法是使用四分之一波長設(shè)計或半波設(shè)計， 其中，電介質(zhì)層厚度是基于所選的設(shè)計波長的四分之一波長厚度或半波厚度的不同倍數(shù)。 用于設(shè)計配對干涉結(jié)構(gòu)的一些已知方法集中于在特定角度處的色調(diào)匹配。即使當(dāng)它們色度 錯配和/或亮度錯配時，配對的顏料片仍然被認(rèn)為在特定角度處匹配。有人建議通過將黑 色的或中性的透明顏料片添加到其中一種油墨中，來將亮度和色度的變化減到最小。但是， 取決于印刷方法，這樣的添加有可能會影響印刷質(zhì)量。因此，需要提供一種配對的干涉結(jié)構(gòu) 的設(shè)計方法，其中所述配對的干涉結(jié)構(gòu)在特定視角處色調(diào)匹配、色度匹配且亮度匹配，并在 另一視角處錯配。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明提供一種設(shè)計干涉濾光片系統(tǒng)的方法，所述干涉濾光片系統(tǒng)包括多個干涉 濾光片，在入射光存在的條件下，當(dāng)在第一視角及第二視角之間傾斜時，每個所述干涉濾光 片用于提供視覺色移效應(yīng)，所述方法包括以下步驟：
[0012] 色調(diào)匹配步驟，其包括：確定（identifying)用于第一干涉濾光片的設(shè)計和用于 第二干涉濾光片的設(shè)計的層材料和層厚度，第一干涉濾光片包括兩個第一金屬層和在它們 之間的第一分隔體層，第二干涉濾光片包括兩個第二金屬層和在它們之間的第二分隔體 層，其中，確定所述層材料和層厚度，使得所述第一分隔體層的光學(xué)厚度與所述第二分隔體 層的光學(xué)厚度不同，并且，其中，第一干涉濾光片和第二干涉濾光片在第一視角處色調(diào)匹 配，并在第二視角處色調(diào)錯配；
[0013] 亮度調(diào)整步驟，其包括：修改所述第一初始干涉濾光片的設(shè)計或所述第二初始干 涉濾光片的設(shè)計，其中所述初始濾光片的設(shè)計在色調(diào)匹配步驟中確定，以獲得第一修改的 干涉濾光片的設(shè)計和第二修改的干涉濾光片的設(shè)計，包括修改第一金屬層之一或第二金屬 層之一的層材料或?qū)雍穸?，或者通過在其內(nèi)加入吸收體層來修改所述第一或第二分隔體 層；其中，在第一視角處的第一修改的濾光片和第二修改的濾光片之間的亮度差，小于在第 一視角處的第一濾光片和第二濾光片之間的亮度差。
[0014] 所得到的對所述干涉濾光片系統(tǒng)的設(shè)計包括對所述第一修改的干涉濾光片的設(shè) 計和第二修改的干涉濾光片的設(shè)計。
[0015] 所述方法可用于設(shè)計干涉濾光片系統(tǒng)，所述系統(tǒng)中的每個干涉濾光片包括反射體 /電介質(zhì)/吸收體設(shè)計，在入射光存在的條件下，當(dāng)在第一視角和第二視角之間傾斜時，用 于提供視覺色移效應(yīng)。所述方法包括以下步驟：
[0016] (a)確定用于第一干涉濾光片的設(shè)計和用于第二干涉濾光片的設(shè)計的層材料和 層厚度，所述第一干涉濾光片包括第一反射體層、第一吸收體層及位于所述第一反射體層 和所述第一吸收體層之間的第一分隔體層，第二干涉濾光片包括第二反射體層、第二吸收 體層及位于第二反射體層和第二吸收體層之間的第二分隔體層；其中，確定所述層材料和 層厚度，使得所述第一分隔體層的光學(xué)厚度與所述第二分隔體層的光學(xué)厚度不同；并且，其 中，所述第一干涉濾光片和第二干涉濾光片在第一視角處色調(diào)匹配，所述第一干涉濾光片 和第二干涉濾光片在第二視角處色調(diào)錯配；
[0017] (b)修改所述第一干涉濾光片的設(shè)計或所述第二干涉濾光片的設(shè)計，以便獲得第 一修改的干涉濾光片的設(shè)計和第二修改的干涉濾光片的設(shè)計；步驟（b)包括修改第一吸收 體層或第二吸收體層的層材料或?qū)雍穸龋蛐薷牡谝环瓷潴w層或第二反射體層的層材料或 層厚度；或者通過在其內(nèi)加入附加的吸收體層來修改所述第一分隔體層或第二分隔體層； 其中，在所述第一視角處的所述第一修改的干涉濾光片和第二修改的干涉濾光片之間的亮 度差，小于在所述第一視角處的所述第一濾光片和第二濾光片之間的亮度差。所得到的系 統(tǒng)的設(shè)計包括對所述第一修改的干涉濾光片和第二修改的干涉濾光片的設(shè)計。
[0018] 本公開的另一方面涉及一種干涉濾光片系統(tǒng)，在入射光存在的條件下，當(dāng)在第一 視角及第二視角之間傾斜時，所述系統(tǒng)中的每個所述干涉濾光片用于提供色移效應(yīng)。其中 所述第一干涉濾光片包括第一反射體層、第一吸收體層及位于所述第一反射體層和所述第 一吸收體層之間的第一分隔體層，所述第一吸收體層為光吸收材料并具有厚度Hl ;所述第 二干涉濾光片包括第二反射體層、第二吸收體層及位于第二反射體層和第二吸收體層之間 的第二分隔體層，所述第二吸收體層由光吸收體材料形成，并具有不同于Hl的厚度H2 ;其 中，所述第二分隔體層的光學(xué)厚度與第一分隔體層的光學(xué)厚度不同；其中，所述第一干涉濾 光片和第二干涉濾光片在第一視角處色調(diào)匹配、色度匹配且亮度匹配，在第二視角處色調(diào) 錯配。在所述第一視角處的所述第一干涉濾光片和第二干涉濾光片之間的色差，小于在所 述第一視角處的形成第一比較對的兩個干涉濾光片之間的色差，所述形成第一比較對的兩 個干涉濾光片與所述第一和第二干涉濾光片之間的不同之處僅僅在于：所述第一比較對的 兩個干涉濾光片中的吸收體層都具有所述厚度Hl，并且在所述第一視角處的所述第一干涉 濾光片和第二干涉濾光片之間的色差，小于在所述第一視角處的形成第二比較對的