匹配的干涉颜料或箔片及其设计方法
【技术领域】
[0001] 本公开涉及干涉颜料和箔片，特别涉及配对的干涉颜料或箔片的设计、制造和使 用。
【背景技术】
[0002] 干涉颜料薄片和箔片已经被开发用于诸如装饰性炊具、生成图案化表面和防伪装 置等各种各样的应用。类似地，色移颜料片已经被开发用于诸如化妆品、油墨、涂敷材料、装 饰品、陶瓷、汽车油漆、防伪火印和用于安全文件和货币的防伪油墨等应用。
[0003] 当入射光的角度变化时，或者当观察者的视角变换时，色移颜料和箔片显示出改 变颜色的特性。通过对光学薄膜进行适宜设计、或者通过对用于形成薄片或箔片涂覆结构 的分子种类进行适宜取向，可控制颜料和箔片的色移特性。可通过变换诸如形成薄片和箔 片的层的厚度和每层的折射率等参数而取得预期效果。
[0004] 在不同视角或不同入射光角度条件下发生的所感知颜色的改变，是由于包括这些 层的材料的选择性吸收和波长相关干涉效应的组合的结果。由于已经历多次反射的光波的 叠加而产生的干涉效应，导致了在不同角度所感知到的色移。当视角改变时，反射最大值的 位置和强度发生改变，这是因为改变了由在材料的不同层中的光程差而引起的干涉效应， 其在特定波长下选择性增强。
[0005] 色移颜料和箔片可包括由薄膜层形成的多层干涉滤光片，其中，每个滤光片包括 一个或多个吸收体层和也被称为分隔体层的电介质层，每个滤光片还可选地包括一个或多 个反射体层，层的次序可以不同。
[0006] 色移颜料和箔片可具有诸如吸收体/电介质/反射体/电介质/吸收体、或者吸 收体/电介质/吸收体等的对称多层薄膜结构。可选地，箔片和颜料可具有非对称的多层 薄膜结构，例如：吸收体/电介质/反射体。
[0007] 通过本领域已知的诸如PVD、溅射等形成薄膜涂层的方法，通过将多个层沉积到例 如PET网的柔软基底上，可形成包括多层薄膜结构的色移箔片。
[0008] 多层薄膜结构也可形成在涂覆有释放层的网上，然后从网材料移除，并被破碎成 色移薄片，可将该色移薄片添加到诸如用作油墨或油漆的各种颜料连接料等的聚合物介 质。例如在美国专利号 4838648、7258915、6838166、6586098、6815065、6376018、7550197、 4705356、5135812、5571624中公开了各种薄膜薄片和它们的制造方法，这些文件在此作为 参考并入本申请。
[0009] 为了对由光学可变防伪元件保护的文件增强防伪能力和便于视觉验证，有人提出 使用配对的色移结构，其在一个视角处显示相同的颜色，在第二视角处显示不同的颜色。在 这样的装置中，当倾斜时，颜色均匀的图像可分解出两个或多个颜色。在此通过引用并入本 申请的美国专利号5766738、6114018和6472455,其公开了配对的结构。举例来说，两类颜 料薄片可用于使得两种油墨涂层在一个角度处显示颜色匹配，而在另一角度处显示不同的 颜色。这两类薄片都具有吸收体/电介质/反射体/电介质/吸收体设计，但两者在电介 质层的厚度方面有差别。
[0010] 通过使用例如依据C* (色度（chroma))、h (色调（hue))和L* (亮度）的颜色坐标， 可对色差进行量化。一种设计配对光学结构的方法是使用四分之一波长设计或半波设计， 其中，电介质层厚度是基于所选的设计波长的四分之一波长厚度或半波厚度的不同倍数。 用于设计配对干涉结构的一些已知方法集中于在特定角度处的色调匹配。即使当它们色度 错配和/或亮度错配时，配对的颜料片仍然被认为在特定角度处匹配。有人建议通过将黑 色的或中性的透明颜料片添加到其中一种油墨中，来将亮度和色度的变化减到最小。但是， 取决于印刷方法，这样的添加有可能会影响印刷质量。因此，需要提供一种配对的干涉结构 的设计方法，其中所述配对的干涉结构在特定视角处色调匹配、色度匹配且亮度匹配，并在 另一视角处错配。
【发明内容】
[0011] 本发明提供一种设计干涉滤光片系统的方法，所述干涉滤光片系统包括多个干涉 滤光片，在入射光存在的条件下，当在第一视角及第二视角之间倾斜时，每个所述干涉滤光 片用于提供视觉色移效应，所述方法包括以下步骤：
[0012] 色调匹配步骤，其包括：确定（identifying)用于第一干涉滤光片的设计和用于 第二干涉滤光片的设计的层材料和层厚度，第一干涉滤光片包括两个第一金属层和在它们 之间的第一分隔体层，第二干涉滤光片包括两个第二金属层和在它们之间的第二分隔体 层，其中，确定所述层材料和层厚度，使得所述第一分隔体层的光学厚度与所述第二分隔体 层的光学厚度不同，并且，其中，第一干涉滤光片和第二干涉滤光片在第一视角处色调匹 配，并在第二视角处色调错配；
[0013] 亮度调整步骤，其包括：修改所述第一初始干涉滤光片的设计或所述第二初始干 涉滤光片的设计，其中所述初始滤光片的设计在色调匹配步骤中确定，以获得第一修改的 干涉滤光片的设计和第二修改的干涉滤光片的设计，包括修改第一金属层之一或第二金属 层之一的层材料或层厚度，或者通过在其内加入吸收体层来修改所述第一或第二分隔体 层；其中，在第一视角处的第一修改的滤光片和第二修改的滤光片之间的亮度差，小于在第 一视角处的第一滤光片和第二滤光片之间的亮度差。
[0014] 所得到的对所述干涉滤光片系统的设计包括对所述第一修改的干涉滤光片的设 计和第二修改的干涉滤光片的设计。
[0015] 所述方法可用于设计干涉滤光片系统，所述系统中的每个干涉滤光片包括反射体 /电介质/吸收体设计，在入射光存在的条件下，当在第一视角和第二视角之间倾斜时，用 于提供视觉色移效应。所述方法包括以下步骤：
[0016] (a)确定用于第一干涉滤光片的设计和用于第二干涉滤光片的设计的层材料和 层厚度，所述第一干涉滤光片包括第一反射体层、第一吸收体层及位于所述第一反射体层 和所述第一吸收体层之间的第一分隔体层，第二干涉滤光片包括第二反射体层、第二吸收 体层及位于第二反射体层和第二吸收体层之间的第二分隔体层；其中，确定所述层材料和 层厚度，使得所述第一分隔体层的光学厚度与所述第二分隔体层的光学厚度不同；并且，其 中，所述第一干涉滤光片和第二干涉滤光片在第一视角处色调匹配，所述第一干涉滤光片 和第二干涉滤光片在第二视角处色调错配；
[0017] (b)修改所述第一干涉滤光片的设计或所述第二干涉滤光片的设计，以便获得第 一修改的干涉滤光片的设计和第二修改的干涉滤光片的设计；步骤（b)包括修改第一吸收 体层或第二吸收体层的层材料或层厚度，或修改第一反射体层或第二反射体层的层材料或 层厚度；或者通过在其内加入附加的吸收体层来修改所述第一分隔体层或第二分隔体层； 其中，在所述第一视角处的所述第一修改的干涉滤光片和第二修改的干涉滤光片之间的亮 度差，小于在所述第一视角处的所述第一滤光片和第二滤光片之间的亮度差。所得到的系 统的设计包括对所述第一修改的干涉滤光片和第二修改的干涉滤光片的设计。
[0018] 本公开的另一方面涉及一种干涉滤光片系统，在入射光存在的条件下，当在第一 视角及第二视角之间倾斜时，所述系统中的每个所述干涉滤光片用于提供色移效应。其中 所述第一干涉滤光片包括第一反射体层、第一吸收体层及位于所述第一反射体层和所述第 一吸收体层之间的第一分隔体层，所述第一吸收体层为光吸收材料并具有厚度Hl ;所述第 二干涉滤光片包括第二反射体层、第二吸收体层及位于第二反射体层和第二吸收体层之间 的第二分隔体层，所述第二吸收体层由光吸收体材料形成，并具有不同于Hl的厚度H2 ;其 中，所述第二分隔体层的光学厚度与第一分隔体层的光学厚度不同；其中，所述第一干涉滤 光片和第二干涉滤光片在第一视角处色调匹配、色度匹配且亮度匹配，在第二视角处色调 错配。在所述第一视角处的所述第一干涉滤光片和第二干涉滤光片之间的色差，小于在所 述第一视角处的形成第一比较对的两个干涉滤光片之间的色差，所述形成第一比较对的两 个干涉滤光片与所述第一和第二干涉滤光片之间的不同之处仅仅在于：所述第一比较对的 两个干涉滤光片中的吸收体层都具有所述厚度Hl，并且在所述第一视角处的所述第一干涉 滤光片和第二干涉滤光片之间的色差，小于在所述第一视角处的形成第二比较对的