由流化床化学气相沉积法制造的衍射颜料制造技术

本发明专利技术涉及一种包括电介质核心的微结构化的颜料，该电介质核心具有衍射光栅。用一个或多个封装层对该微结构化的电介质核心进行封装，使用化学气相沉积法在流化床中沉积该封装层。该流化条件提供了均匀的并且非常适形的封装层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术通常涉及薄膜颜料片，并且更具体地涉及微结构化的颜料片的制造方法。
技术介绍
已经开发了专业颜料用于防伪应用，例如钞票上印刷的防伪器件，高价值物品的包装，容器封条，并且甚至直接应用到了商业物品。例如，二十美元的美国联邦储备纸币目前使用的是光学可变油墨。被印刷在纸币正面的右下角的数字“20”随着视角的变化改变颜色。这是一种明显的防伪器件。色移效应是不能由普通的彩色复印机复制的，并且收到纸币的人可以观察是否该纸币有色移防伪特性，以确定该纸币的真实性。 其它高价值的文件和物品使用了类似的措施。例如，虹彩颜料或衍射颜料被用于涂料和油墨，该涂料和油墨被直接应用于物品，例如股票证书，护照，原产品包装，或用于被应用到物品的封条。由于仿造者不断地变得更加的复杂，因此需要更加难以伪造的防伪特性。一种防伪方法是在多层色移颜料片上使用微观符号。在该多层色移颜料片的至少一层的上面通过例如反射率的光学特性的局部变化形成该符号。该多层色移颜料片可以具有全电介质设计或金属电介质设计。这些符号可以在该颜料中通过机械方法被压印或浮雕或蚀刻，或者通过激光方法形成。具有衍射光栅或符号的微结构化的片往往需要额外的层，例如提供色移效应的层。一种传统的方法是使用卷到卷涂覆(roll-to roll coating)。一卷聚合物基底材料片(也被称为“网状物(web)”)通过沉积区，并且用一层或多层薄膜层进行涂覆。可以使该聚合物基底卷多次来回通过沉积区。随后，沉积的涂层与该聚合物基底分离，并且被加工成为片。但是，大规模生产这种颜料需要非常长的沉积基底，并且在这种情况下，卷到卷技术是不方便的。因此，需要提供一种克服上面讨论的技术的局限性的制造微结构化的多层颜料片的方法。全电介质干涉结构可以由具有不同的折射率的电介质层形成。可以利用这些层的各种组合以实现需要的光学可变效应。全部电介质颜料片可以是微结构化的，它们可以包括为防伪目的的标记，或者具有提供光学可变效应的衍射光栅。本专利技术的另一个目的是提供用于制造全电介质的微结构化的片的有效方法。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于形成微结构化的颜料片的方法。该方法包括向流化床提供微结构化的电介质核心，并且在该流化床中通过化学气相沉积法封装该微结构化的电介质核心，从而形成封装了该微结构化的电介质核心的封装层。本专利技术的另一个方面提供了全电介质的衍射颜料片，其包括衍射核心和一层或多层非常适形的封装层，其中在该片位于该流化床中时，使用化学气相沉积法提供该封装层。附图说明通过参考表示了本专利技术的各个优选实施例的附图来更加详细地描述本专利技术，其中图I是显示薄膜干涉的示意图；图2和图3是显不衍射干涉的不意图；图4是显示在三层高/低/高折射率的电介质衍射颜料中的干涉的示意图；图5A是制造微结构化的颜料片的方法的流程图；图5B是显示制造颜料片的示意图；图6是用于流化床化学气相沉积(FBCVD)中的流化床的示意图；·图7A到图7D是衍射颜料片的扫描电子显微镜(SEM)显微照片；图8A到图SC是常见的封装片的透射电子显微镜(TEM)横截面图像；图9是片边缘的扫描透射电子显微镜(STEM)图像；和图10是由图9中显示的STEM图像中标记的区域的光谱的元素分析的结果绘制的图。具体实施例多层光学片由于在该片的表面上面形成的衍射微结构，可以提供衍射光学效应；以及由于层状结构引起的光学干涉，能够提供色移效应。该衍射微结构可以在电介质核心中形成，随后将其用一层或多层封装层进行封装。使得需要涂覆层全部或者至少尽可以多地与衍射核心的微结构适形，以产生基于结合了层状涂层的薄膜干涉和由该微结构引起的衍射干涉的需要的光学效应。当全部电介质的光学设计在光栅状表面上面形成，而不是在平面上形成时，由此产生的微结构化的片显示了随着视角变化发生的颜色变化，这是由于薄膜干涉和衍射干涉同时引起的。只有当位于高折射率和低折射率的电介质材料层之间的所有界面具有光栅状微结构，干涉效应的结合才可以有效地发生。在封装层不适形的情况中，衍射效应失去，或者至少该效应被严重地削弱，并且颜料仅仅或大部分显示出薄膜干涉。因此，选择用于可以复制封装层中的微结构的衍射核心片的封装技术是重要的。换句话说，沉积层应该与该核心片的原始微结构高度适形。当光波遇到具有不同的折射率的半透明材料之间的边界时，发生薄膜干涉，从而导致光波分成反射波和透射波。当第二种材料具有高于第一种材料的折射率时，反射光束经历了 180度的相移。典型的例子是肥皂泡。图I显示的是肥皂泡的横截面(n=l. 33)，该肥皂泡由空气填充并被空气包围(n=l)。第一透射波传输到内部的气泡/空气界面，从而再次被分为反射波和透射波。重复该过程产生无限数量的反射波和透射波。对于在由肥皂泡反射的光中观察到的产生迷人颜色的白色入射光的不同波长，建设性和破坏性的干涉条件是不同的。当传输光波遇到与其波长类似尺寸的障碍时，发生衍射干涉或衍射。如果该障碍是周期性的，一些波长的能量被分散到不同的离散方向(衍射级数)。这种光学器件被称为“衍射光栅”。衍射光栅是一种光学组件，它由通过相当于入射光的波长的距离分开的反射元件或透射元件的组件制成。当单色光在光栅上入射时，它在离散方向是衍射的。如图2所示的，在光栅中，每个光栅凹槽作为一个小狭缝形的衍射光源。由每个凹槽衍射的光结合以形成衍射波前。如图2所示，以不垂直于光栅表面的角度在光栅表面入射的光产生零级或镜面反射。衍射光栅在该零级反射的两侧产生第一 级衍射光束(负一级到正一级)。同样地，在较高的角度，可以产生第二级和更高级的衍射光。如图3所示，衍射也可以发生在透射中。相对于由空气包围的HLH型的示意性的三层全电介质颜料，进一步讨论薄膜和衍射干涉效应的结合，其中H表示具有大于I. 65且小于2. 7的折射率的高折射率层，和L表示具有小于或等于I. 65且大于I. 3的折射率的低折射率层。图4示意性地显示了在颜料的空气/高折射率和高折射率/低折射率界面边界被反射和/或透射的镜面光束和一些衍射光束。实际上，入射光束根据反射或衍射的定律进行反射，并且该透射光束可以在层中以镜面方向或以衍射方向通过。仅仅考虑第一透射光束，它通过高折射率和低折射率层，随后由高折射率/低折射率界面反射。来自低折射率/高折射率界面的第二个内部反射如虚线箭头所示，不考虑它们的轨迹。下标“s”和“d”分别是指镜面反射和衍射反射或透射的光束。R和T是指反射或透射光束，H和L是指高折射率电介质层和低折射率电介质层。例如，这个术语，RLs表示由高折射率/低折射率的界面层反射的镜面光束，且THd -表示通过空气/高折射率界面透射的衍射光束。显示仅仅由空气/高折射率界面(RHs)的第一个镜面反射光束和被标记为THsRLsTHs的镜面透射(H)/反射(L)/透射(H)对镜面反射起作用。请注意，这种光路相当于纯薄膜干涉的路径。至于衍射方面，考虑经历一次衍射互相作用的波。标记为RHd的反射光束是唯一一个来自空气/高折射率界面的光束。穿过该层并已经历了一次衍射的其它三个波是THdRLsTHs，THsRLdTHs和THsRLsTHd。这三个波互相干涉并且与标记为RHd的波干涉。请注意，定义干涉所涉及的光路与镜面光束的光路是不一样的。来自高/低折射率界面的镜面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成微结构化的颜料片的方法，所述方法包括：向流化床提供微结构化的电介质核心，并且通过化学气相沉积封装处于所述流化床中的所述微结构化的电介质核心，从而形成封装所述微结构化的电介质核心的封装层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：阿尔博特·阿革帝亚，
申请(专利权)人：JDS尤尼弗思公司，
类型：发明
国别省市：