光學(xué)可變?cè)闹谱鞣椒?br>【專利說(shuō)明】光學(xué)可變?cè)?br>[0001] 本發(fā)明設(shè)及光學(xué)可變?cè)?，特別設(shè)及光學(xué)可變安全元件，W及用于其生產(chǎn)的方法。
[0002] 從W0 03/059643 A1中已知光學(xué)可變?cè)?，其中由第一、高折射率材料制成的第?層嵌入在第二、低折射率材料中。第一層與第二材料的兩個(gè)各自的邊界表面被形成為浮雕 結(jié)構(gòu)。衍射光柵通過(guò)此而被提供。衍射光柵具有最多500nm的光柵周期。具有連續(xù)的正弦波 形式的波導(dǎo)因此在第二材料中獲得。從而發(fā)生零級(jí)衍射，即在光照作用下生成一顏色，運(yùn)取 決于旋轉(zhuǎn)角度和/或照明角度。
[0003] 旋轉(zhuǎn)角度和照明角度在此相對(duì)于通過(guò)光學(xué)可變?cè)纬傻钠矫娑薅ǖ钠矫?Γ紙平面"）中發(fā)生的旋轉(zhuǎn)而定義。該定義因此設(shè)及繞光學(xué)可變?cè)谋砻娴姆ň€的旋轉(zhuǎn)。
[0004] 在光學(xué)可變?cè)钠矫嬷行D(zhuǎn)的情況下，視角從而改變(在恒定光照作用下）。來(lái) 自W0 03/059643 A1的光學(xué)可變?cè)牡谝粎^(qū)域可因此在第一視角生成第一顏色。第二區(qū) 域可W第二視角生成第一顏色。分別生成第一顏色的區(qū)域在旋轉(zhuǎn)通過(guò)90°的情況下變化。
[0005] EP 0105099 A1公開(kāi)了一種光學(xué)可變?cè)?，該光學(xué)可變?cè)褂玫谝缓透唠A的衍 射結(jié)構(gòu)且其中連續(xù)區(qū)域在紙平面中旋轉(zhuǎn)的情況下沿預(yù)定義的路徑連續(xù)發(fā)出著色照明，結(jié)果 是著色區(qū)域看上去沿著該路徑跳躍。
[0006] 本發(fā)明的目的現(xiàn)在是詳細(xì)說(shuō)明一種光學(xué)可變?cè)涮卣髟谟诟倪M(jìn)光學(xué)特性。
[0007] 運(yùn)一目的通過(guò)光學(xué)可變?cè)?lái)實(shí)現(xiàn)，具體地一種光學(xué)可變安全元件，其中光學(xué)可 變?cè)哂兄辽僖粋€(gè)第一衍射光柵和至少一個(gè)第二衍射光柵，所述至少一個(gè)第一衍射光柵 和至少一個(gè)第二衍射光柵分別具有光柵周期，所述光柵周期的范圍在lOOnm~500nm之間， 優(yōu)選地在180nm~420nm之間，其中，第一衍射光柵和第二衍射光柵被設(shè)計(jì)成或形成為使得 要么
[000引a)由所述第一衍射光柵W相對(duì)于繞所述光學(xué)可變?cè)砻娴姆ň€旋轉(zhuǎn)定義的預(yù) 定旋轉(zhuǎn)角度和相預(yù)定義的照明角度生成第一顏色，且由所述第二衍射光柵生成不同于所述 第一顏色的第二顏色，其中所述第一和第二衍射光柵各自的方位角相差達(dá)最多25%優(yōu)選地 相差達(dá)最多15°且特別優(yōu)選地相差達(dá)最多9°，要么
[0009] b)由第一衍射光柵基于在430nm~690nm之間范圍的波長(zhǎng)的光W相對(duì)于繞光學(xué)可 變?cè)砻娴姆ň€旋轉(zhuǎn)定義的第一旋轉(zhuǎn)角度和預(yù)定義的照明角度生成一顏色，且由第二衍 射光柵基于小于43化m或者大于69化m的波長(zhǎng)W相對(duì)于旋轉(zhuǎn)定義的第二旋轉(zhuǎn)角度和預(yù)定義 的照明角度生成一顏色，且由第一衍射光柵基于大于690nm或小于430nm的波長(zhǎng)生成一顏 色。
[0010] 光學(xué)可變?cè)蒞由此提供W下效果之一，顏色遷移效果(特別是幾乎連續(xù)的） 和/或著色圖像翻轉(zhuǎn)的效果。
[0011] 在光學(xué)可變?cè)械难苌涔鈻艃?yōu)選地設(shè)置有高折射率電介質(zhì)第一層，該高折射率 電介質(zhì)第一層優(yōu)選地具有恒定厚度，其充當(dāng)波導(dǎo)。可選地，衍射光柵也可W設(shè)置有高折射率 化)層序列和低折射率化)介電層，例如Ξ層系統(tǒng)化H。衍射光柵(根據(jù)預(yù)定的定義)具有方位 角。在線性光柵的情況下，存在標(biāo)記方向，沿該標(biāo)記方向提供波峰和波谷的序列。該方位角 描述了在什么角度各個(gè)線相對(duì)于基準(zhǔn)線而陳列，光柵的波峰和波谷沿著所述各個(gè)線彼此連 續(xù)，該基準(zhǔn)線在波峰和波谷垂直從其延伸的平坦平面中運(yùn)行。在交叉光柵的情況下，雖然存 在沿著其存在波峰和波谷的序列的兩個(gè)標(biāo)記方向，但有可能選擇運(yùn)些方向中的一個(gè)方向W 便用它來(lái)定義方位角。
[0012] 在根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)可變?cè)?，運(yùn)兩個(gè)衍射光柵W不同的方式示出顏色效果， 其結(jié)果是任何效果可W通過(guò)衍射光柵的巧妙布置來(lái)實(shí)現(xiàn)。特別地，該布置被設(shè)計(jì)成使得通 過(guò)在其紙平面(或襯底平面）中光學(xué)可變?cè)男D(zhuǎn)，或者顏色的幾乎連續(xù)遷移或者著色圖 像翻轉(zhuǎn)發(fā)生，運(yùn)種情況對(duì)觀察者來(lái)說(shuō)特別引人注目且難忘的。運(yùn)種安全特征因?yàn)樾」鈻胖?期-其被稱為亞波長(zhǎng)光柵，采用當(dāng)前的仿形裝置無(wú)法復(fù)制。它們可W被形成為不透明的或透 明的且例如可W使用在紙幣和身份證件兩者上。
[0013] 在本發(fā)明的第一個(gè)方面，光學(xué)可變?cè)ㄔ谥辽僖粋€(gè)橫向方向（在從襯底平面 中定義的）中彼此連續(xù)的至少Ξ個(gè)區(qū)域，其中，每個(gè)區(qū)域具有衍射光柵，其中第一區(qū)域具有 第一衍射光柵，第二區(qū)域具有第二衍射光柵W及第Ξ區(qū)域具有不同于第一和第二衍射光柵 的第Ξ衍射光柵，其中，分別屬于在至少一個(gè)橫向方向中彼此連續(xù)或相鄰的兩個(gè)區(qū)域的衍 射光柵的區(qū)別在于：
[0014] i)它們的方位角相差達(dá)至少0.1°和最多15%且優(yōu)選地相差達(dá)至少0.1°和最多9° 和/或
[001引 它們的光柵周期相差達(dá)在Inm~lOnm的范圍的值。
[0016] 其中，對(duì)于區(qū)域中的至少Ξ個(gè)連續(xù)區(qū)域，方位角和/或光柵周期的相應(yīng)值在相同的 方向上（由此或者向上或者向下)變化，優(yōu)選地在連續(xù)的區(qū)域情況下分別改變達(dá)相同的量。
[0017] 換句話說(shuō)，方位角和/或光柵周期分別逐區(qū)域地變化一點(diǎn)。每次旋轉(zhuǎn)(在光學(xué)可變 元件的襯底的平面中）從而具有的結(jié)果是，查看角度改變。因此，例如，在由第一區(qū)域和隨后 的旋轉(zhuǎn)生成第一顏色的情況下，該第一顏色在相鄰第一區(qū)域的第二區(qū)域中生成，然后在相 鄰第二區(qū)域的第Ξ區(qū)域中生成等。第一顏色的(幾乎)連續(xù)遷移效果由此產(chǎn)生。然而，由于運(yùn) 是適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)的零級(jí)衍射，在每種情況下，所有連續(xù)區(qū)域保持在由光學(xué)條件預(yù)定義的顏色 著色。因此實(shí)現(xiàn)了在區(qū)域序列之內(nèi)所有顏色的幾乎連續(xù)轉(zhuǎn)移的效果。然而，衍射光柵也可被 選擇成使得當(dāng)反射顏色遷移到UV-A光譜區(qū)域或近紅外光譜區(qū)域時(shí)一些區(qū)域變?yōu)槁阊鄄豢?見(jiàn)。
[0018] 光學(xué)可變?cè)?yōu)選包括至少四個(gè)，進(jìn)一步優(yōu)選地包括至少五個(gè)和特別優(yōu)選地包括 六個(gè)區(qū)域，運(yùn)些區(qū)域在至少一個(gè)橫向方向（在襯底平面中定義的)上彼此連續(xù)，其中，每個(gè)區(qū) 域具有衍射光柵，其中分別屬于在至少一個(gè)橫向方向上彼此連續(xù)或相鄰的兩個(gè)區(qū)域的區(qū)別 在于：
[0019] i)其方位角相差達(dá)至少0.1°且最多15%且優(yōu)選地相差達(dá)至少0.1°和最多9°和/或
[0020] ii)它們的光柵周期相差達(dá)在Inm~lOnm的范圍的值。
[0021] 連續(xù)區(qū)域優(yōu)選彼此直接鄰接，尤其是沒(méi)有通過(guò)裸眼能夠分辨的間隙。
[0022] 顏色是指由處于肉眼可見(jiàn)范圍或鄰近紫外線A和近紅外范圍的光引起的個(gè)體視覺(jué) (感官)感知。運(yùn)感知也被稱為顏色感知或顯色印象。對(duì)于人類可見(jiàn)的顏色位于電磁波譜的 380皿"紫"和780皿"深紅"之間的范圍，其中，在低于430nm和高于690nm處眼睛的相對(duì)靈敏 度小于在555nm處的最大值的1 %。結(jié)果是只有非常強(qiáng)的光源，諸如例如超高亮LED或激光器 在光譜范圍380皿-430nm和690皿-780nm中被感知。如所感知的，響應(yīng)于色規(guī)格顏色由于在 顏色受體中的視覺(jué)刺激，顏色形成。顏色不是所看到的光的特性(色刺激），而是電磁波的物 理原因的主觀感測(cè)。對(duì)應(yīng)于光譜色規(guī)格(在不同波長(zhǎng)的光中或在與光、紫外線A或近紅外相 鄰的福射中的不同強(qiáng)度），帶來(lái)不同色刺激，從而形成不同的顏色感知質(zhì)量，其結(jié)果是不同 的顏色因此被感知。光譜顏色是由于在光譜的可見(jiàn)部分中的單色光形成的顯色印象。在每 種情況下光譜顏色是最強(qiáng)烈的，因此是最純凈的顏色。光譜顏色的示例是，在藍(lán)色的情況下 具有473皿波長(zhǎng)的單色激光，在綠色的情況下具有532皿波長(zhǎng)的單色激光W及相應(yīng)地在紅色 的情況下具有635nm波長(zhǎng)的單色激光。
[0023] 當(dāng)衍射光柵不是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱時(shí)，方位角是始終可指定的。對(duì)于常規(guī)提供的線性光柵、 交叉光柵或六邊形光柵情況通常如此。交叉光柵或六邊形光柵在兩個(gè)不同的光柵方向中可 W具有相同或也可具有不同的光柵周期dx或dy。
[0024] 在線性光柵的情況下，存在沿著其提供波峰和波谷序列的標(biāo)記方向。方位角是相 對(duì)于該標(biāo)記方向定義的角度。在交叉光柵的情況下，雖然有沿著其存在波峰和波谷序列的 兩個(gè)方向，但有可能選擇運(yùn)些方向之一W便使用它來(lái)定義方位角。
[0025] W運(yùn)樣的方式定義的連續(xù)區(qū)域的衍射光柵的方位角優(yōu)選地相差達(dá)0.1°~15°之間 的量，特別地相差達(dá)0.2°~10°之間的量，特別優(yōu)選地相差達(dá)0.5°~5°之間的量。在命名值 的情況下，顏色的連續(xù)遷移W不斷增加的程度被感知。
[0026] 在用于該第一方面的優(yōu)選實(shí)施例中，連續(xù)區(qū)域的兩個(gè)衍射光柵的光柵周期相差達(dá) 從Inm~7nm的范圍的值，優(yōu)選在Inm~5nm的范圍，其中，光柵周期例如在340nm~400nm之 間，例如第一衍射光柵為38化m，第二衍射為377nm等。即使在運(yùn)些值，在光學(xué)可變?cè)细?知到的顏色的轉(zhuǎn)移方面W不斷增加的程度接收到連續(xù)性的印象。
[0027] 在用于第一方面的所有提及的實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)區(qū)域且特別是每個(gè)區(qū)域優(yōu)選 地在兩個(gè)橫向方向上具有分別大于0.5mm的尺寸，優(yōu)選的在至少一個(gè)橫向方向上大于1mm的 尺寸，運(yùn)里特別優(yōu)選的大于3mm。另外地或替換地，可W實(shí)現(xiàn)運(yùn)樣的特征，一個(gè)或多個(gè)區(qū)域且 特別是每個(gè)區(qū)域在兩個(gè)橫向方向上分別具有最多50mm的尺寸。
[00%]提及的尺寸使得當(dāng)光學(xué)可變?cè)倪m合的距離觀察（例如，距30cm的閱讀距離） 時(shí)，被視為一個(gè)整體的區(qū)域仍然可W在視覺(jué)上分辨，但光學(xué)可變?cè)w上不太大。
[0029] 在用于第一方面的到現(xiàn)在所提及的所有實(shí)施例中，區(qū)域可形成直線的或彎曲的 帶。感知沿區(qū)域布置從而沿著帶的相同顏色的遷移。
[0030] 替換地或附加地，連續(xù)區(qū)域可分別具有彎曲帶的形式，該帶至少部分地分別由其 他區(qū)域接連相應(yīng)的區(qū)域W彎曲的帶的形式圍繞，其中各區(qū)域優(yōu)選地提供同屯、封閉帶且特別 優(yōu)選地提供環(huán)狀帶。運(yùn)里所實(shí)現(xiàn)的效果相當(dāng)于累抽的效果。運(yùn)里由于針對(duì)第一方面在相對(duì) 于衍射光柵的方位角或衍射光柵的光柵周期方面提及的規(guī)格，當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)可變?cè)?件旋轉(zhuǎn)或傾斜時(shí)，確保了從內(nèi)到外或從外到內(nèi)連續(xù)地移動(dòng)的顯色效果的印象。運(yùn)種累抽效 果也可W被感知為圖形輪廓的準(zhǔn)擴(kuò)展或準(zhǔn)收縮。
[0031] 在用于第一方面的到現(xiàn)在所提及的所有實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)區(qū)域可W包括多個(gè) 第一區(qū)域和第二或第二和第Ξ或第二、第Ξ和提供不同于第一區(qū)域的光學(xué)效果的其它區(qū) 域，其中第一區(qū)域中，分別通過(guò)第一衍射光柵、第二衍射光柵、第Ξ衍射光柵或其它衍射光 柵而形成相同的衍射光柵。
[0032] 特別地，區(qū)域的交織從而確保了第一區(qū)域和第二、第Ξ和/或其它區(qū)域不被感知為 離散的，且可能不被裸眼（w合適的尺寸)分辨。特別是，一些光學(xué)效果可w在顏色效果區(qū)域 (或同一子區(qū)域)施加。對(duì)于運(yùn)一點(diǎn)，優(yōu)選的是，第一區(qū)域和/或第二區(qū)域和/或