具有光学可变效果的图案化结构制造技术

公开了一种光学结构，其包括具有施加在其上的表面浮雕图案如全息图的光透射基底。一层或多层可以形成图案，其相应于在法布里－泊罗（法布里－泊罗）型光学结构上起吸收器或反射器作用的材料。这些材料施加在表面浮雕图案的某些部分的上方以便形成字母数字字符、条形码、或图形或图示设计。附加层可以施加到反射或吸收材料的图案层以及表面浮雕图案的暴露部分，以便对表面浮雕图案的暴露部分提供所需的光学效果。在一些实施例中，旋光性涂层是变色薄膜，或包含基于法布里－泊罗设计的变色片。任选地，旋光性涂层材料的折射率与光透射基底匹配或不匹配，以便光学清除或增强在未被反射或吸收材料覆盖的表面浮雕图案的某些部分的表面浮雕图案的效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及表面浮雕图案结构。更具体地，本专利技术涉及与其上的图案化结构相关的图案，所述图案如全息图或衍射光栅。
技术介绍
衍射图案和浮雕、以及相关领域的全息图由于其美学和实用的视觉效应，而具有广泛的实际应用。通常，衍射光栅实质上是由材料中的线或凹槽构成的重复结构，以形成峰和槽结构。当衍射光栅在反射表面上的每毫米的成百到成千条线的范围内具有彼此隔开的凹槽时，可在可见光谱内产生所需的光学效果。一种装饰效果是通过衍射光栅产生的彩虹色的视觉效应。已经将衍射光栅技术应用于可向观察者产生三维图像幻影的二维全息图案的形成中。并且，利用包括一个基准光束和一个物体光束的垂直交叉激光束，基于聚合物中折射率的差异已经对三维全息图进行了研制。这种全息图称为体全息图或3D全息图。此外，在多种物体上使用全息图像以阻止伪造的技术已经得到了广泛的应用。目前对于有全息图案的浮雕表面存在若干应用，其范围从装饰包装如以缎带做的包装至安全凭证如钞票和信用卡。二维全息图一般利用已经形成于塑料表面上的衍射图案。在一些情况下，无需进一步的处理就可以看见浮雕于这种表面上的全息图像；然而，为了实现最大的光学效果，通常必须在浮雕表面上设置反射层，一般为薄的金属层如铝层。反射层实质上增加了衍射图案浮雕的可见度。即使封装在硬质塑料中，包括常规全息图和光栅图像的第一级衍射结构的每种类型也具有较大的缺点。当使用扩散光源照明全息图像时，衍射级扩大并重叠，以至于衍射颜色丢失，并且包含在全息图中的较少的可见信息被显示。一般仅看见来自浮雕表面的银色反射，并且在这种观察条件下所有的这种图案看上去最多为银色或淡色调。从而，全息图像通常需要直接的单向照明以能被看见。这意味着为了获得最好的观察结果，照明光的方向必须处于与观察方向相同的平面内。尽管实际上，通过室内照明可获得许多点光源，以使得全息图容易被看见。由于安全全息图已经得到了广泛的应用，因此诱使伪造者去再现经常在信用卡、钞票等中使用的全息图。从而，安全全息图必须克服这种全息图容易被伪造的困难，以实现真正安全。一步和两步光学复制、直接机械复制以及甚至重新创造已经在互联网上得到了广泛的讨论。多种抵制方式已经研制，但是没有发现一种抵制措施单独使用时是有效的制止手段。关于安全全息图的进一步问题在于对于大多数人而言，识别和记起由用于验证目的这些全息图产生的各个图像是困难的。一般人验证安全全息图的能力最后被其特征的复杂性和装饰衍射包装的混淆所损害。从而，大多数人倾向于证实这种防伪图案的存在而不是鉴定图像的真实性。这给劣质仿造品或者真正安全全息图的普通全息图的替代品的使用提供了可趁之机。在其他阻挠伪造者的努力中，全息图工业已经采取了更复杂的图像如当防伪图案旋转时产生多个图像。这些改进的图像给观察者提供高水平的“闪光”或美学的吸引力。不幸地，因为此复杂的成像很难呈现而且即使人们可能记得但是回想起这种成像也是很困难的，所以这种增加的复杂性并不具有增加的安全性。在提供防伪图案的进一步努力中，美国专利6,903,850尝试提供一种具有表面浮雕成于其上的基底的防伪图案，所述表面浮雕限定光学可变效果生成结构，所述结构具有至少两种不同的设置在基底上的反射增强材料，从而，所述光学可变效果可以逆着由反射增强材料限定的背景而观察到。尽管如此，光学可变效果仅仅是由表面浮雕结构提供的衍射效果，以及两种不同颜色的衍射区域之间的对比不提供非常显著的光学效果。以Phillips等的名义提交的于2005年3月24日公开的美国专利申请20050063067是对于上述美国专利一个显著的改进。Phillips等公开了两种光学结构，其中具有表面浮雕全息图的基底利用反射涂层在选定区域中进行涂覆。反射涂层然后利用一层或多层变色涂层进行涂覆。当人们从观察侧看该结构时，相邻于反射区域的区域显著地涂覆有变色涂层，其以包括法布里-泊罗(Fabry-Perot)滤光器的层的形式，或者可替换地具有单层变色油墨。尽管这两种结构相对于现有技术具有显著的优点，但是都受到不同的限制。例如，上述具有涂覆在浮雕反射涂覆全息图上方的法布里-泊罗滤光器的实施例在变色区域中提供相对高的色度，以及在反射涂覆区域中提供高的反射率和衍射，然而需要四层或更多层的沉积来实现该结果。作为选择，提供涂覆在全息图上方的反射区域，随后利用变色油墨涂覆反射涂层和基底的非涂覆区域，这利用仅两层实现较低的色度和变色效果，同时具有相对强的衍射效果。然而，希望利用仅三层的沉积实现最高质量的强的变色效果，同时具有相对强的衍射效果，或具有所需的较弱的衍射效果。此外，有利的是通过沉积层来制造法布里-泊罗(FP)滤光器，以及使相邻于那里的区域缺少法布里-泊罗滤光器中的层，从而，可仅通过从至少一个FP滤光器层中排除或去除一些材料来制造相邻于FP滤光器的非FP滤光器。术语“非FP滤光器”在此意味着是一种具有多层配置的光学滤光器，其中这些层不形成吸收层、介电层和反射层膜堆，所述膜堆形成法布里-泊罗滤光器，更具体地，所述滤光器具有或与相邻FP滤光器共享反射层、介电层或吸收层，然而，存在于相邻FP滤光器中的至少一层在非FP滤光器中不存在。本专利申请提供多个实施例，其优选的实施例需要三层以实现法布里-泊罗结构，以及其中当人们观察所述法布里-泊罗结构时，相邻区域具有至少一层较薄的层，以提供所需的强或弱的衍射效果。当然，也可以提供其他效果的结合效果，然而本专利技术提供一种结构，其中法布里-泊罗滤光器和非法布里-泊罗滤光器彼此相邻，以便提供对比的可见特征，以及其中非法布里-泊罗滤光器比其相邻的法布里-泊罗滤光器具有较少的层。方便地，法布里-泊罗结构的层与非法布里-泊罗滤光器的层共享，然而这两个滤光器在视觉上是可区别的，提供不同的光学效果。因此，研制改进的可在多种照明条件下提供增强的观察质量，以及可在多种安全应用中使伪造更加困难的安全产品将是非常有利的。
技术实现思路
本专利技术提供一种可显示表面浮雕图案效果的光学结构，所述表面浮雕图案如全息图或衍射光栅，和如字母数字字符、条形码、或图形或图示设计的图案，以及在围绕这些图案的区域中的附加光学效果。这种光学结构作为防伪图案非常有用。更具体地，根据本专利技术的光学结构包括光透射基底，其具有施加在其上的表面浮雕图案，以提供全息图或其他基于浮雕的表面结构。在优选实施例中，将具有变色效果的图案化法布里-泊罗结构应用到部分表面浮雕图案，以便形成图案或结构，如字母数字字符、条形码、或图示或图形图案。图案化层提供变色区域，其中与所述变色区域相邻的其他区域缺少一层或多层，从而形成图案。根据本专利技术，提供一种光学结构，包括带有第一表面的基底，所述第一表面至少在预定区域中具有浮雕结构；并排交替的法布里-泊罗型和非法布里-泊罗型滤光器阵列，所述滤光器阵列具有沉积在所述第一表面上的第一层，所述交替滤光器彼此相邻布置，其中所述法布里-泊罗型滤光器具有包括吸收层、介电层和反射层的三层结构，以及其中所述非法布里-泊罗滤光器缺少存在于所述法布里-泊罗滤光器中的所述三层的至少一层，其中所述三层的至少一层覆盖法布里-泊罗型滤光器和非法布里-泊罗型滤光器。根据本专利技术，提供一种防伪图案，包括形成有表面浮雕的基底，所述表面浮雕限定光学可变效果的生成结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学结构，其具有第一侧和第二侧，其中至少所述第一侧和第二侧中的一侧为观察侧，从所述观察侧可以看见图案，所述光学结构包括：带有第一表面的基底，至少在所述第一表面的预定的区域中具有浮雕结构；并排的法布里－泊罗型和非法布里－泊罗型滤光器，从所述观察侧可看到所述滤光器，所述并排的滤光器中的每一个具有沉积在所述第一表面上的第一层，其中所述法布里－泊罗型滤光器是变色滤光器，用于提供随着入射光角度或视角的改变而产生的可见的颜色改变，以及每个所述法布里－泊罗型滤光器具有相同的三个有序的层，所述三层包括吸收层、介电层和反射层，以及所述非法布里－泊罗滤光器缺少在所述法布里－泊罗滤光器中存在的所述三层的至少一层，并且所述法布里－泊罗滤光器和所述非法布里－泊罗滤光器的可见光学效果是明显可区别的。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：阿尔贝塔安吉尔，罗杰W菲利普，弗拉基米尔P洛夏，
申请(专利权)人：JDS尤尼弗思公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]