CN1982086A - 使用衍射颜料片的具有同质异性特征的安全装置 - Google Patents

使用衍射颜料片的具有同质异性特征的安全装置 Download PDF

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Abstract

公开了一种同质异性的光学结构，其具有包括其上具有衍射结构的衍射片的第一光学结构，和具有非衍射片的第二光学结构，非衍射片可以具有其它特殊的效应特性，例如变色。在法线附近的一个入射角或一个视角，色调匹配，而在其它的角度，它们不匹配。优选衍射片磁性排列，由此光栅结构是平行的。还公开了由至少衍射片的第一区和非衍射片的第二区形成的图像，其中两个区彼此相邻，并且其中一个区形成标识、符号或标记，其根据视角而出现或消失。

Description

使用衍射颜料片的具有同质异性特征的安全装置
技术领域
[01]本发明涉及一种安全装置，其具有成对的(paired)光学可变结构，适合用于油墨或涂料，或者适合用于以油墨或涂料的形式施加到衬底。
背景技术
[02]在自然界的鱼鳞、珍珠母等中可以发现来自干涉薄膜的颜色。自然产生的云母、浮油和肥皂泡都会显示出某些程度的彩虹色。这种彩虹色或颜色随着视角的变化而改变，是从单个或多层薄膜的平行界面反射光的直接结果。通常，沿界面的折射率的差越大，颜色效应越大。颜色由光的干涉引起。当层厚为四分之一个波长的奇数倍时，发生最大的有害反射光干涉，而当层厚为四分之一个波长偶数倍时，发生最大有利的光干涉。在美国专利号3087828和3123490中描述了当彩虹涂层被破碎成小片时，其被称为珠光颜料。这些珠光颜料由光学厚度为10-100纳米范围的单层或多层构成，其通常由真空沉积工艺制备而成。这些珠光颜料是白色或银色的，并具有很低的颜色饱和度而与观察方位无关。颜色主要是由于简单的菲涅耳光反射、漫射和/或吸收。在许多应用中，需要获得比用珠光颜料可以获得的饱和度更大的颜色饱和度，即色度。除了色度，还需要不同的颜色和不同的颜色组合，这可以通过使用光学可变颜料产生。特别需要该多种颜色来用于大量的防伪应用以及其它应用。Phillips等人的美国专利6114018教导了一种成对的光学可变结构，其中在安全装置上的颜色变化区在特殊的视角与非颜色变化区匹配。例如绿到蓝的变色涂层将呈现具有相邻的蓝色非变化区的绿色，并且如果以特殊的角度倾斜，它将呈现为两个蓝色匹配区。
[03]尽管Phillips的装置具有它想要的功能，并且也是商业需要的，但仍然需要提高装置的安全性。通过这样做，可以得到具有额外光学效应的更难复制和更复杂的装置。
[04]光学可变颜料可以基于衍射，而不是颜色变化。在美国专利6692830、6749777、6749936、6815065、6841238和6902807中描述了衍射颜料。
[05]可以用衍射光学片形成衍射光学可变图像装置(“DOVID”)，例如可定向衍射颜料片和立体图、显像图(kinegram)、图形元素定向装置、点定向装置和像素定向装置、以及光学定向可变颜料。
[06]光学可变颜料(“OVP′s”TM)得到了广泛的应用。它们可以用在油墨或涂料中，或者与塑料混合。这样的油墨或涂料用于装饰目的，或者作为货币上的防伪手段。
[07]如上所述，一类OVP在形成光学干涉结构的衬底上使用多个薄膜层。通常，在反射体上形成介电(隔离)层，然后在隔离层上形成一层光学吸收材料。为了附加的效应可以添加附加的层，例如添加附加的隔离吸收层对。作为选择，可以制备由(高低高)n或(低高低)n介电材料，或二者的组合构成的光学叠层。
[08]另一类颜料使用图案，例如蚀刻或压印在一层材料中的一系列沟槽，以产生衍射干涉结构。这些颜料被称为衍射颜料，并在印刷介质和例如汽车涂料的涂料中已经用于产生彩虹效应。
[09]还有使用衍射干涉以获得所需效应的其它产品，它们通常被称为衍射、光学可变图像装置(“DOVID”)。
[10]根据它们被观察的角度，一些DOVID能提供各种图像。例如，一些种类的DOVID可以使一个印刷物体出现在另一个的前面，基于视角提供连续的图像，或随视角的变化以二维图像提供动态外观。其它的DOVID可以具有在一个视角出现、并在另一个视角消失的图像。DOVID已经用于钞票、信用卡、软件介质和其它高价值文件的防伪目的，以及用于装饰目的。一种特殊类型的DOVID被称为“像素图”。像素图是基于不同线性衍射区(像素)的非均匀空间分布。当旋转或倾斜时，不同的图像可以出现或消失，使得像素图很难伪造，因为即使是高质量彩色复印机也不能复印图像的可变效应。
[11]用于在母全息图上获得全息微观结构的技术，例如干涉测量法、全息术、化学腐蚀、离子术光刻、电子束光刻，是相对复杂和昂贵的。在制备母全息图之后，通常产生来自母版的复制工具。复制工具将表面起伏的微观结构压成聚合的箔，然后在所述箔的背面镀铝。然后将箔压印在文件上。对于蚀刻新的图像，或者如果母全息图磨损，则必须制备母全息图。
发明内容
[12]本发明一个实施方式的目的是提供一种安全装置，它通过提供变色涂层而获得安全性，通过提供衍射结构而获得安全性，通过以新的方式将变色和衍射图像耦合在一起而获得额外的安全性，且仅在特殊的、预定的入射角它们的颜色才匹配。
[13]本发明的一个目的是提供一种安全装置，它将具有磁衍射或电衍射定向的片的区和具有另一种片(例如彩色的或无色的反射片、带颜色的反射片、或变色片)的区的结构结合在一起。
[14]本发明的另一个目的是提供一种安全装置，它将衍射片和非衍射片以这样的方式结合在一起，使得它们的颜色仅在特殊的角度或很窄范围的角度匹配(match)。这些衍射或非衍射片可以混合在一起，或者在优选的实施方式中，它们可以放置在相同衬底的不同区域上。
[15]根据本发明，提供一种光学可变产品，包括具有第一表面的衬底和在由所述第一表面承载的第一和第二区上形成的第一和第二光学装置，第一和第二光学装置中的一个是光学可变的，并且在由衬底的第一表面支撑的空间分离的位置形成由衬底的第一表面承载的一对，以便允许人眼在相同时间观看，所述第一和第二光学装置在以0度到90度之间的颜色匹配角中的一个为入射角时具有相同的匹配颜色，在其它的入射角没有颜色匹配，其中第一和第二光学装置中的一个包括衍射光学片，每个具有限定在其上或其中的衍射图案，其中所述片沿衍射图案定向。
[16]根据本发明，提供一种光学可变产品，包括两个颜色匹配区，其在预定角度颜色匹配，在其它的入射光角度不匹配，并且其中两个区中的一个具有与衍射片对齐的沟槽，并且其中其它的区具有非衍射片。
[17]根据本发明的一个实施方式，提供一种光学可变产品，包括具有第一表面的衬底和在由所述第一表面承载的第一和第二光学装置，其中每个所述的第一光学装置是衍射颜料片，并且其中所述的第二光学装置是具有光学效应的非衍射片，所述第一和第二光学装置在由衬底的第一表面支撑的位置，以便允许人眼在相同时间观看，所述第一和第二光学装置在以0度到90度之间的颜色匹配角中的一个为入射角时具有相同的颜色匹配，在其它的入射角没有颜色匹配，其中颜色匹配仅当基本上看不见衍射效应时发生。
[18]根据本发明的一个方面，提供两个光学结构，当在没有衍射的角度下观看时，也就是说，在发生零级衍射并且不出现所有其它级的衍射的角度下观看时，它们在颜色上更接近地匹配。光学结构可以是用片覆盖的两个区，其中一个区包括衍射片，另一个区包括非衍射片，或者其中两个区包括具有不同频率的衍射片。在本发明可选的、次优选的实施方式中，可以在颜色区使用半透明衍射片，其中其与衍射片下的区的颜色匹配是衍射片透明的结果，并允许其它区的颜色透过。
[19]根据本发明一个广泛的方面，提供一种光学可变产品，包括：
具有第一表面和第二表面的衬底，
在由所述第一表面或所述第二表面承载的第一和第二区上形成了第一和第二光学装置，第一和第二光学装置中的一个是光学可变的，并且在空间分离的位置形成由衬底承载的一对，以便允许人眼在相同时间观看，其中所述第一和第二光学装置在以0度到90度之间的颜色匹配角中的一个为入射角时对人眼具有相同的匹配颜色，在其它的入射角没有颜色匹配，其中第一和第二光学装置中的一个包括一个或多个衍射光学片，其具有限定在其上或其中的衍射图案。
附图说明
[20]图1a是具有第一非衍射涂层的衬底的平面图，该涂层形成了以由衍射颜料片形成的字母JDSU的形式标记(indicia)的背景。
[21]图1b是具有第一非衍射涂层的衬底的平面图，该涂层横跨第一区，该第一区与具有非衍射颜料片的区相邻。
[22]图1c是图1b的第一实施方式的侧视图。
[23]图1d是图1b的第二实施方式的侧视图。
[24]图1e是示出固定在-80度入射并从-80度到80度以5度增量变化的视角观察的照明衬底的图。
[25]图2示意性地示出在具有每毫米3100线(l/mm)的沟槽频率的衍射光栅上在-80度入射的入射白光的间隔(seperation)。
[26]图3示意性地示出在具有每毫米1400线(l/mm)的沟槽频率的衍射光栅上在-80度入射的入射白光的间隔。
[27]图4是示出在直接照明下对应于组合C1的配比的颜色轨迹和色度的标图，其中入射角固定在-80度，视角在-65度到80度之间以5度的增量变化。
[28]图5是示出在直接照明下对应于组合C2的配比的颜色轨迹和色度的标图，其中入射角固定在-80度，视角在-65度到80度之间以5度的增量变化。
[29]图6是示出在直接照明下对应于组合C3的配比的4颜色轨迹和色度的标图，其中入射角固定在-80度，视角在-65度到80度之间以5度的增量变化。
[30]图7示出在直接照明下区域A和B的a*、b*的颜色轨迹，其中入射角固定在-80度，视角在-65度到80度之间以5度的增量变化。
[31]图8是片内具有光栅频率为125 l/mm的光栅的绿蓝颜色改变特殊效应的照片。
[32]图9是示出在直接照明下按照表V中配比的区域A和B的a*、b*的颜色轨迹的标图，其中入射角固定在-80度，视角在-65度到80度之间以5度的增量变化。
[33]图10a和10b是使用(光栅)频率为3100 l/mm的光栅的Rd-Go衍射颜料制成的以不同角度观看的相同图像的图。
具体实施方式
[34]此后参考实施方式描述装置，其中提供光学可变图像装置(OVID)，并由于其很难伪造而特别用于安全应用。
[35]参考图1a到1d，其示出明显的涂覆区域，该区域具有光学结构14，以相邻或靠近不同光学结构的衍射涂层的形式，该不同的光学结构具有在衬底10上涂覆的涂层12。根据本发明的优选实施方式，在第一区使用磁性可排列衍射颜料(MADP)12印刷或涂覆衬底。这些颜料可以使用单层材料制造，例如镍，或者其它优选的反射材料，该材料可以被形成或压印以形成衍射图案。作为选择，MADP可以由多层叠层制成，以产生来自衍射和薄膜干涉的颜色。涂层14和涂层12内的一个或多个片被说成具有不同的光学性能。这样可以理解，片不是具有不同的组分就是具有不同的结构。例如具有不同频率光栅的两个衍射片被认为具有不同的光学性能。改变颜色的片和不改变颜色的片被说成具有不同的光学性能。吸收片和反射片具有不同的光学性能；衍射片和非衍射片被说成具有不同的光学性能。然而，具有在其中压印(emboss)了相同光栅的相同材料的片未被说成具有不同的光学性能，即使它们的取向不同。凭借不同的光学性能，意味着两个片或涂层之间的内在结构不同。
[36]具有不同光学性能的涂层12和14被说成是空间分离的，出于所有的意图和目的，它包括并排的、在衬底的相对侧、一个在另一个之上、或一个在另一个附近。隔开时，它们中间不需要间隙，尽管图1d可能存在间隙。
[37]本发明的实施方式通过将非衍射颜料与衍射颜料匹配或与具有不同频率光栅的衍射颜料匹配产生。在一些情况下，通过添加适当量的有机染色剂获得颜色的匹配。通过将黑色或半透明或不透明颜料添加到油墨或涂料配比中调节色度和亮度。
[38]已经公知，印刷颜色的外观取决于照明强度和观察条件。例如，在荧光灯下的颜色与在钨丝灯下的相同颜色可以看起来不同；在例如在多云的天气的漫射照明条件下的颜色与在例如直射的阳光下的直接照明下的颜色相比将不同。
[39]为了本发明的目的，通过在漫射照明下不同区域的测量来完成颜色匹配。使用漫射几何光谱色度计(DataColor SF600，d/8积分球)，出于本发明的所有意图和目的，CIE Labdelta E值为10或更少被看成是相同的颜色匹配。
[40]将Delta E定义为：
[41]Delta E＝[(a1*-a2*)2+[(b1*-b2*)2+[(L1*-L2*)2]的平方根
[42]现在参考表1，通过提供由印刷效应颜料的两个相邻区域构成的OVID来完成本发明的第一个实施方式。使用样品Y3100和Y2制成此后称为(C1)的印刷组合1。使用样品Y1400和Y2制成此后称为(C2)的印刷组合2。使用样品Y3100和Y1400制成印刷组合(C3)。
表1
Y2  Y3100  Y1400
Nazdar MP-170丝网油墨 10  10  10
US铝 1  0.6  0.8
浅银-非衍射 0.1  -------- --------
银-衍射3100 l/mm --------  0.1 --------
银-衍射1400 l/mm -------- --------  0.1
值为mg。
[43]表1示出在三个子实施方式中用来制成组合C1、C2和C3的三种颜料的配比。当磁性衍射颜料用在Y3100或Y1400时，在油墨固化之前，将印刷品置于磁场中，该磁场使衍射颜料与平行于所施加的磁场的衍射沟槽对齐。在这种情况下，片的沟槽彼此平行。然后在场中固化印刷区14。在C1和C2的情况下，仅区域A在磁场中固化。对于组合3，其中使用两组磁性可定向的片，区域A和区域B，分别是光学结构14和12，都在磁场的存在下固化。
表II
 组合C1  L* a*  b*  c*  Hue  ΔHue  ΔE
 Y2  55.42 -3.02  28.7  28.93  96
 Y3100  66.26 -2.65  36.15  36.25  94.18  1.82  13
 组合C2  L* a*  b*  c*  Hue  ΔHue  ΔE
 Y2  55.42 -3.02  28.77  28.93  96
 Y1400  60.58 -3.04  33.77  33.91  95.15  0.75  7
 组合C3  L* a*  b*  c*  Hue  ΔHue  ΔE
 Y1400  60.58 -3.04  33.77  33.91  95.15  7
 Y3100  66.26 -2.65  36.15  36.25  94.18  0.97  6
[44]在表II中呈现的是区域A和B的漫射颜色测量。用于所有的意图和目的，所得的ΔE和Δhue表明所测量的颜色非常接近并且通过对表1配比的小的改动将被进一步提高。
[45]在组合C1和C2的情况下，在直接照明下随着样品倾斜到更高的视角，来自区域A的衍射颜色变得可见，而区域B显示没有衍射颜色效应。在C3的情况下，区域A和B都显示衍射颜色，但其是在不同的视角下因不同的光栅频率产生的。
[46]对于在直接照明下的颜色测量，使用由Murakami Color Research Labs制造的ModelGSP-1B型角度分光光度计。这种仪器能够在各种不同的照明和视角下测量颜色。如图1e所示，将照明固定在-80度入射，视角从-65度到80度以5度的步长变化。
[47]图2示意性地示出在具有每毫米3100线(l/mm)的沟槽频率的光栅上在-80度入射的情况下入射白光的间隔。对于这种频率和入射角度，在大约-15度仅部分观察到第1级，在高角度观察(接近90度)到由紫(400nm)开始，经过蓝和绿直到橙色(对应于大约600nm的波长)。
[48]在使用具有1400 l/mm的沟槽频率的光栅的例子中，并且对于相同的入射角度，当使用从400到700nm的可见光时，可以完整地观察到第1、第2级。使用绿蓝着色(coloration)可以部分观察到第3级。注意，级的强度随级的数字的增加而降低。
[49]当将染料或着色剂添加到配比时，颜料继续分散光。然而，分散的光不再显示出彩虹的所有颜色，因为一些光线通过使用的着色剂被部分“过滤”(在该情况下为黄色)。
[50]在CIELAB系统的a*、b*图中画出Murakami颜色结果。在该系统中，+a*和-a*分别表示红和绿，+b*和-b*分别表示黄和蓝。颜色的亮度在垂直于平面的轴上从黑(L*＝0)到白(L*＝100)的改变。在平面的中心的颜色是灰的，当从中心移开时色度增加。
[51]本发明使用利用衍射光栅的视角范围，其中没有衍射匹配衍射材料或染料的本来的颜色，例如在图2中，在法线和-15度之间，在添加染料的情况下，具有提供同质异性的装置的另一个区域。
[52]图4示出对应于组合C1的配比的结果。配比3100Y示出，随着视角从-65度变化到-15度，强的衍射颜色开始于第一黄红象限，并向第二象限(黄绿)延伸。在-15度以后，由于对于该光栅频率衍射效应仅发生在更高的角度(参见图2)，因此在色度上有一个急剧的下降。相比而言，对于任何视角，配比Y2仅示出相对低的色度的黄色。
[53]图5示出对应于组合C2的配比的结果。配比1400Y示出对应于三个衍射级的衍射颜色，该衍射级数取决于视角(参见图3)。在第一象限以-65度开始，随着视角变化到大约40度，颜色移动到第二象限。在-65度到-40度之间，分散的颜色对应于第3和第2级的组合和黄着色剂。相对低的色度是由于存在多种波长。从-40度到大约0度，颜色轨迹从第二象限移回到第一象限(仅影响第二衍射级和黄着色剂)，色度随着降低，直到轨迹最后移回到在大约0度到+25度之间的第二象限，在此处强的第一级的影响使分散光的色度再次增加。在+25度以后，由于对于该光栅频率在更高的角度不存在衍射，因此颜色再次衰减。将这些结果与配比Y2的颜色轨迹比较表明，随着视角的变化，区域A和B的颜色和强度将彼此有很大的不同。
[54]已经清楚地解释了对应于由图6描述的配比C3的曲线，并清楚地表明随视角的变化，外观有很大的不同，证明由于所利用颜料的光栅频率的差异产生同质异性。
[55]该实施方式的进一步的特征在于，如果OVID在平面中旋转90度，然后倾斜，那么在直接照明下具有定向衍射片的面不再显示衍射颜色。
[56]在用印刷颜料印刷的面和它们的沟槽对齐的情况下，它将在所有方向出现很弱的光衍射。
[57]结合表III描述本发明的另一个实施方式。
表III
*Mg-Gn 3100 *Mg-Gn非衍射
Nazdar MP-170丝网油墨 5 5
Mg-Gn 3100颜料 0.75 --------
Mg-Gn非衍射颜料
Nazdar透明中间黄 -------- 1.5
*值为mg
[58]在表III描述的实施方式中，使用两个配比来印刷区域A和B，它们虽然分开但彼此相邻。Mg-Gn颜料是特殊效应颜料，其使用纯薄膜干涉以便当在不同的视角观看时获得颜色改变。颜料片是对称的，并由5层叠层构成，Cr/MgF2/Al/MgF2/Cr，MgF2的厚度对应于从接近法线入射的洋红色到在更高入射角的绿色的颜色变化。将该颜料与黄色油墨混合以匹配衍射Mg-GN 3100颜料的颜色外观。
[59]Mg-Gn 3100颜料是使用3100 l/mm光栅衍射和薄膜干涉组合以便在不同角度观看时改变颜色的特殊效应颜料。颜料片由7层光栅叠层产生，Cr/MgF2/Al/M/Al/MgF2/Cr，其中M是具有在磁场中使片对齐的磁性的金属层。该设计的MgF2具有和Mg-Gn非衍射颜料相同的厚度。然而，MgF2的厚度可以被稍微地改变以便得到用非衍射颜料获得的更好的颜色匹配。
[60]在表IV中列出区域A和B的漫射颜色测量。
表IV
 L*  A* B*  C*  Hue  ΔHue  ΔE
 Mg-Gn  41.54  23.65 -3.25  23.87  352.17
 Mg-Gn 3100  43.6  27.97 -6.04  28.61  347.81  4.36  5
[61]所得的ΔE和Δhue表明，在预定角度的测量颜色非常接近，并可以通过改变表III的配比被进一步提高。
[62]表7示出在直接照明下的面A和B的a*、b*颜色轨迹，其中入射角固定在-80度，视角在-65度到80度以5度的增量变化。随视角改变的颜色外观的差异是显著的。从80度到15度，这两种油墨的颜色轨迹遵循类似的平行路径。在15度以后，从3100 l/mm衍射颜料分散的光变得主要(参见图3)，并且颜色轨迹经过第4、第3、第2象限。非衍射Mg-Gn油墨的颜色轨迹朝着图的中心衰减(消色点)。最后，当Mg-GN 3100图案显示出高色度黄色，即其在-65度角向照明源衍射回来，Mg-Gn非衍射油墨全部是无色的，如靠近消色点的颜色坐标所示。
[63]关于组合C1、C2和C3的情况，该组子实施方式的进一步的特征在于，如果OVID在平面中旋转90度，然后倾斜，那么在直接照明下具有定向衍射片的面不再显示衍射颜色，但只看见来自薄膜设计的干涉颜色轨迹(这种情况下为洋红-绿)。
[64]以相同的方式，如果用衍射颜料印刷的区不是对齐的沟槽，其将在所有方向出现更弱的光衍射。
[65]参考表V示出了一个可选的实施方式，其描述了用于印刷区域A和B的两种配比。Gn-Bl颜料是特殊效应颜料，其使用纯薄膜干涉，以便当在不同的视角观看时产生颜色改变。
表V
*Gn-Bl 125 *RD8
 Nazdar MP-170  5 5
 GN-BL 125  0.75 --------
 US铝D507-GR  -------- 1
 Gn-Bl非衍射颜料  -------- 0.4
 Englehard Veg.BlackOlive 90COZ -------- 0.5
[66]颜料片由5层叠层构成，Cr/MgF2/Al/MgF2/Cr，MgF2的厚度对应于从接近法线入射的绿到在更高入射角的蓝的颜色变化。将该颜料与商业上可得到的橄榄色油墨和金属铝颜料混合，以匹配衍射Gn-Bl 125颜料的颜色外观。
[67]Gn-Bl 125颜料是特殊效应颜料，其使用具有8微米间距的125 l/mm光栅和1微米调幅(modulation)的组合。在此发生衍射和薄膜干涉，以便当以不同角度观看时改变颜色。图8示出颜料的放大图。
[68]对于这种低频率光栅，当以-80度入射照明时入射白光的分离产生了在它们之间重叠的多个衍射级。仅考虑可见光谱中的极值，出现的第一衍射级是在69度的第1级紫，对应于22级的最后可见的红(700nm)是在-70度的衍射。
[69]通过沉积并剥去一个7层衍射叠层，即Cr/MgF2/Al/磁性层/Al/MgF2/Cr，而产生衍射颜料片，MgF2的厚度与Gn-Bl非衍射颜料相同。
[70]在漫射照明下，表VI中的所得ΔE和Δhue值表明，用于所有意图和目的，所测的颜色非常地类似和匹配。
表VI
 L* A*  B*  C*  Hue  ΔHue  ΔE
 Gn-Bl 125  55.35 -31.32  22.1  38.33  144.79
 RD8  62.51 -25.84  25.84  36.27  135.44  9.35  9
[71]  图9示出在直接照明下的如表V中的配比的面或区域A和B的a*、b*颜色轨迹，其中入射角固定在-80度，视角在-65度到80度以5度的增量变化。两个油墨都经过第3和第4象限。然而，Gn-Bl 125的色度大大高于RD8，这可以通过从消色点的颜色轨迹的长度证明。
[72]现在谈到所示图像的图10a和10b，其中使用非衍射变色颜料将一只鸟印刷在衬底上。用衍射3100颜料印刷鸟的方形背景，用非衍射但变色的颜料印刷鸟。在这种情况下，利用这些性能产生显示出有趣的视觉特性的DOVID。在漫射照明下的这些DOVID显示出非常不同于全息效应的彩虹变色效应。然而，当以高角度照明时，衍射颜色变成可见的。图10a示出了这种装置的例子；对于接近法线角度入射的两个区域，鸟和背景区的两个区域显示出相同的颜色(红)。在漫射照明下，变成金色。然而，当如图10b所示以高角度照明时，在高视角仅看见对应于衍射颜料的背景区域。对应于鸟形状的非衍射区域变暗。使用加色理论，它可以配制具有或不具有特殊效应的颜料，例如在一个角度匹配非衍射颜料而在其它角度变成不同颜色的变色。这种装置可以描述为具有衍射同质异性的性能，使得容易识别对文件安全市场有吸引力的“隐藏”效应。
[73]如此前所述，衍射颜料可以由粘合剂中的单层片构成，其中可以将粘合剂染色，或者使用多层片。
[74]在一个实施方式中，片可以由在衍射光栅上沉积的单个磁性层(例如镍、铁、钴等)构成。在这种情况下，将磁性层沉积在被压印的基层上。
[75]作为选择，可以进行3层设计，其中例如铝、铜或锡的另一材料包围磁性层以产生材料的固有的颜色。
[76]作为选择，可以在衍射光栅上沉积5层设计，其中在上面提到的两层或三层结构上沉积例如类似陶瓷材料的保护材料。
[77]作为选择，可以在衍射光栅上沉积7层设计，其中叠层包括吸收体/电介质/反射体/磁性材料/反射体/电介质/吸收体(A/D/R/M/R/D/A)，其中电介质层的折射率小于1.65。除了由光栅产生衍射干涉以外，这由薄膜干涉产生光学可变设计。
[78]在另一个实施方式中，可以进行如上所述的7层设计，其中电介质层的折射率大于1.65。除了由光栅产生衍射干涉以外，这产生更慢变化的光学可变设计。
[79]还在另一个实施方式中，衍射片可以由在衍射光栅上沉积的5层设计所体现，其由吸收体/电介质/反射体/电介质/吸收体构成，其中吸收体是磁性材料。
[80]在前面描述的各种上述光学设计中，可以修改光栅的频率，导致各种角度的衍射光散射。
[81]应该理解，本发明包括由使用上面设计的任何组合印刷的相邻区域构成的OVID，使得在一组照明和观察条件下，这些区域在外观和颜色上类似或相同。如图1c和1d所示，利用并排的方式，两个区可以彼此相邻，如图1c所示的结构12和14，或在如图1d所示的衬底10的相对面上。
[82]在此前所述的实施方式中，已经将衍射和非衍射颜料描述为具有颜色，例如对于处于无衍射的角度的衍射颜料。该颜色是材料的颜色或包围材料的染料的颜色，或者是例如由光学结构提供的变色的颜色效应，或者是其组合。
[83]然而，在次优选的实施方式中，可以使用半透明衍射片，其中半透明衍射片在某个视角不具有衍射，并且其中它们覆盖的区域和相邻区域利用半透明衍射片的透明性在颜色上匹配。例如，如果图1a中的片具有直接在衬底上并覆盖整个衬底的第一涂层14和与衬底颜色相同的非衍射片的第二涂层12，在某个角度，涂层14将是透明的，并且没有衍射，在字母JDSU和衬底之间将有颜色匹配。它看起来好象涂层14与涂层12在颜色上匹配。
[84]尽管如此，但在优选实施方式中，本发明使用观察区，其中对于特定的照明角度，从衍射涂层看没有衍射，并且在零级的衍射颜料的固有颜色与其它不同的相邻涂层的颜色匹配。
[85]衍射片可以是彼此对齐的沟槽，使得可见衍射效应可以最大化。而且，所有的或一些片可以在衬底的平面外对齐并是直立的，例如与衬底成45度。由于具有平面内的和沟槽对齐的区，以及平面外沟槽对齐的其它区，在不同角度可以获得颜色上的匹配；例如对于在法线的颜色匹配和在45度的颜色匹配，衍射片组可以被定向，并在平面外以获得该匹配。
[86]在本发明的优选实施方式中，例如如图1a到1d所示，在分开的区域形成光学结构，并且这些结构是彼此分开的和可辨别的。然而，如图1a所示的涂层12的标记JDSU可以施加在覆盖它的衍射涂层14上。在该方式中，在颜色不匹配的角度上字母JDSU仍然是可见的和可区分的；并且在具有颜色匹配和只发生零级衍射的角度上为“相同颜色”。
[87]在本发明的次优选的实施方式中，两种不同类型的光学片可以以所需比例混合在一起，在没有衍射的情况下混合成单一的相同颜色，并在具有衍射的情况下具有感觉是不同颜色的混合外观。当然也可以将该混合应用到和仅具有相同非衍射片的区相邻的第一区，由此在没有看见衍射的情况下两个区在颜色上匹配。
[88]尽管已经参考其几个实施方式描述了本发明，但那些本领域的技术人员将认识到，在不脱离所要求发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变。因此，本发明不限于在附图所示和说明书所描述的，而仅由所附加的权利要求所限定。

Claims (26)

1.一种光学可变产品，包括：
具有第一表面和第二表面的衬底，
在由所述第一表面或第二表面承载的第一和第二区上形成的具有不同光学性能的第一和第二光学装置，所述第一和第二光学装置中的一个是光学可变的，并且在空间分离的位置形成由所述衬底承载的一对，以便允许人眼在相同时间观看，其中所述第一和第二光学装置在0度到90度之间的颜色匹配角的一个入射角对人眼具有相同的匹配颜色，在其它的入射角没有颜色匹配，其中所述第一光学装置包括衍射光学结构，所述衍射光学结构具有限定在其中或其上的衍射图案。
2.如权利要求1所述的光学可变产品，其特征在于，所述的衍射光学结构包括多个光学衍射片，其中当看见颜色匹配时基本上没有可见的衍射，并且其中所述第二光学装置包括多个光学效应片。
3.如权利要求1所述的光学可变产品，其特征在于，至少所述第一和第二光学装置中的一个的片包括第一反射材料的单层片。
4.如权利要求3所述的光学可变产品，其特征在于，将所述单层片沉积在与所述第一反射材料不同颜色的载体中，用于对所述第一反射材料染色。
5.如权利要求3所述的光学可变产品，其特征在于，所述单层片在其中或其上具有所述衍射图案。
6.如权利要求1所述的光学可变产品，其特征在于，所述第二光学装置包括多层片。
7.如权利要求1所述的光学可变产品，其特征在于，所述第一和第二光学装置中的一个包括可磁性排列的片。
8.如权利要求6所述的光学可变产品，其特征在于，所述可磁性排列的片是变色片。
9.如权利要求1所述的光学可变产品，其特征在于，光学可变衍射片沿着它们的衍射图案以相同的方式定向，并且其中所述衍射片形成所述第一光学装置。
10.如权利要求1所述的光学可变产品，其特征在于，多个所述光学可变衍射片向平面外定向，并且至少部分相对于所述衬底直立。
11.如权利要求1所述的光学可变产品，其特征在于，所述光学可变衍射片沿着在其中形成的衍射沟槽以相同的方式定向形成所述衍射图案，并且其中所述衍射片形成所述第一光学装置，并且其中所述第二光学装置包括非衍射片。
12.如权利要求11所述的光学可变产品，其特征在于，所述非衍射片是单层单色片和多层变色片之中的一种。
13.如权利要求11所述的光学可变产品，其特征在于，将所述非衍射片沉积在与所述非衍射片的所述颜色不同的载体中，用于将所述非衍射片染色成第一颜色。
14.如权利要求13所述的光学可变产品，其特征在于，所述相同匹配颜色是所述第一颜色。
15.如权利要求13所述的光学可变产品，其特征在于，所述第二区中所述第一颜色的亮度随观察或入射光的角度而变化。
16.如权利要求1所述的光学可变产品，其特征在于，所述第一和第二光学装置中的至少一个包括金属-电介质干涉叠层。
17.如权利要求1所述的光学可变产品，其特征在于，所述第一和第二光学装置中的至少一个包括全电介质干涉叠层。
18.如权利要求1所述的光学可变产品，其特征在于，所述颜色匹配角为30度和更高的入射角。
19.如权利要求1所述的光学可变产品，其特征在于，所述颜色匹配角为70度和更高的入射角。
20.如权利要求1所述的光学可变产品，其特征在于，所述第一和第二光学结构中的一个是非光学可变的。
21.如权利要求1所述的光学可变产品，其特征在于，所述第一和第二区是不重叠的。
22.如权利要求1所述的光学可变产品，其特征在于，所述第一和第二区中的一个被另一个包围。
23.如权利要求1所述的光学可变产品，其特征在于，在所述两个区颜色不匹配的角度下，其中所述第一和第二区中的一个形成标识、标记或图像，并且其中所述第一和第二区中的另一个形成标识、标记或图像的可见背景。
24.如权利要求23所述的光学可变产品，其特征在于，所述第一区包括多个衍射光学片，并且其中所述第二区包括多个具有与所述多个衍射光学片不同的光学性能的光学片，并且其中所述颜色匹配在ΔE值小于或等于10的范围内。
25.如权利要求1所述的光学可变产品，其特征在于，所述第一和第二光学装置是不透明的，并且其中仅当所述第一和第二区的颜色不匹配时符号或标记是可见的。
26.一种光学可变产品，包括：具有第一表面和第二表面的衬底和由所述第一表面或第二表面承载的多个第一和第二光学装置，其中每个所述第一光学装置是衍射颜料片，并且其中每个所述第二光学装置是具有光学效应的非衍射颜料片，其中所述第一和第二光学装置处于由所述衬底的一个所述表面支撑的位置，以便允许在相同时间由人眼观看，其中所述第一和第二光学装置在0度到90度之间的颜色匹配角的一个入射角或一个入射角范围内具有相同的匹配颜色，而在其它的入射角没有颜色匹配，其中当基本上看不见衍射效应时发生所述颜色匹配。
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