图案反射光学结构制造技术

一种包含光透射基片的光学结构，其中，将表面浮雕图案施加到所述光透射基片上，如全息图。反射材料图案层被应用在表面浮雕图案部分上，以形成文字数字符号、条形码或图解或绘画图案。为使表面浮雕图案的暴露部分产生期望的光学效果，在反射材料图案层和表面浮雕图案暴露部分上使用了光学活性涂层。在一些具体结构中，光学活性涂层为变色薄膜或包含变色片。任选地，光学活性涂层材料的折射率可与光透射基片的折射率显著匹配，以使未被反射材料覆盖的表面浮雕图案区部分不显示表面浮雕图案的光学效果。

【技术实现步骤摘要】

在二维全息图的构建中采用衍射光栅技术，观察者视觉上将产生三维图形的幻 觉。通过使用交叉激光束，基于聚合物折射率的不同也可生成三維全息图，所述交叉激 光束包括一束参考光束和一束物光束。这样的全息图被称为体积全息图或3D全息图。 而且，在各种目标物上使用全息图形以防止伪造也得到了广泛应用。 为了打击伪造者，全息图公司已借助于更复杂的图像，如当防伪图案旋转时，可 以生成多种图案。这些增强图案可为观众提供高水平的"flash"或美的吸引力。不幸的是， 这种增加的复杂性并不能相应地增加安全性，因为这种复杂的图案很难被理解，即使可 能的话，回忆起这些图案也是一件很困难的事。因此，开发在各种光线条件下可增强观测性能的改进的防伪产品具有明显的优势, 并且所述防伪产品能够应用到各种防伪应用中以使伪造更加困难。专利技术摘要本专利技术涉及一种可显示表面浮雕图案的效果的光学结构，所述表面浮雕图案如全 息图或衍射光栅，所述表面浮雕图案带有文字数字符号、条形码或图解或绘画图案和在 所述图案周围的辅助光学效果。本专利技术的这些及其其它特征将在下面的描述和权利要求书中详细阐述，也可以通过实施上述描述而得到进一步了解。 附图说明图2是根据本专利技术另一个具体实施例的光学结构的示意图； 图3是根据本专利技术又一个具体实施例的光学结构的示意图7A和7B是根据本专利技术另一个具体实施例的防伪物品的示意图。
技术实现思路
以示意图的形式阐述了本专利技术的各个要素，其中相同的结构使用相同的参考标志o使用"图案，，反射层概念意味着，在表面浮雕图案24上应用反射层可得封期望的 "图案"或设计。不局限于实施例，图案反射层可以以文字、数字、条形码和/或图解或绘 画图案的形式出现。光透射层22更适宜使用可直接在其表面形成浮雕结构的材料制成。适用于层22 的材料包括塑料，如聚氯乙稀、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯和PET型G。用于制造表面浮雕图案24的方法是该领域的技术人员所熟知的。例如，层22表 面可以用人们熟知的方法浮雕制成，如在高压下将它与热的镍浮雕薄片紧紧压在一起即 可。其它方法包括光刻法和塑料基片紧靠图案表面的压模法。在某一方法中，光学结构20可利用浮雕热塑性薄膜而制成，即先加热软化薄膜的 表面，然后将薄膜通过浮雕滚筒，使得软化表面呈现衍射光栅或全息图。通过该方法， 可有效地制造出无限长的带衍射光栅或全息图的薄片。另外一种制造光学结构20的方法 是将一巻覆盖有可用紫外线(UV)固化的聚合物(如PMMA)的塑料膜通过一套可透 射紫外线的滚筒，其中滚筒可将图案引入UV固化的聚合物。当聚合物通过可透射UV 滚筒时，将被UV光固化。虽然这两种制备图案反射层的方法是目前首选的，但是将会意识到，了解此处所 讲的期望的结构的该领域的普通技术人员可以识别制备图案反射层的替代方法。 图2描述了与图1相似的结构，但是为制备光学结构30，在光透射层22上增加 光透射基片32。当用于制备光透射层22的材料为软性材料时，这个具体结构是非常有 用的，因为基片32可为光学结构提供物理保护和/或刚性。另外，光透射层22的内表面 有制备好的表面浮雕图案，并与图案反射层相连。目前，首选使用适用于模压的可热塑的材料来制备光透射基片32,其中包括塑料， 如聚酯；聚对苯二曱酸乙二醇酯(PET),如PET型G;聚碳酸酯，丙烯酸树酯，如聚 丙烯酸树酯(包括聚曱基丙烯酸曱酯(PMMA));聚氯乙烯；聚偏二氯乙烯；聚苯乙 烯；纤维素双乙酸酯和纤维素三醋酸酯及其混合物或共聚物和类似物。在一个优选实施 例中，光透射基片32实质上由透明材料如聚碳酸酯制成。基片32适宜厚度约为3nm-lOO^xm,优选厚度约为12pm 25nm。虽然基片32是作为一个单层来描述的，但它可以 由多层基片材料制成。图3描述了与图1相似的光学结构，但是图案反射层26和表面浮雕图案24的暴 露部分下有附加层42。层42可以用来保护图案反射层26和表面浮雕图案24,也可为光 学结构40增加光学特性。例如，层42可以是有颜色的、光透射和/或不透明的。层 42可以是单层，也可以是多层结构。当层42为图1中的结构增加光学特性时，在这里 它指的是"光学活性"涂层。图4为使用光活性涂层的例子，其中描述了包含一个含表面浮雕图案24和图案 反射层26的光透射层22的光学结构50。光学活性多层光学涂层58可用一层薄膜光学 堆制作，其用于图案反射层和表面浮雕图案的暴露区。已发现这种结构具有有用的光学性质D在图案反射层遮盖表面浮雕图案的部分， 可产生如图1的结构中所观察到的光学效果。然而，在没有反射层的表面浮雕图案部分 多层光学涂层将产生唯一的光学效果。例如，在图案铝反射层位于显示全息图的表面浮 雕图案下的情况，将可以看到一系列标准的全息色彩，所述全息色彩为典型的彩虹色， 其中色彩随倾角的增大由蓝向红变化。在多层光学涂层58直接应用于表面浮雕图案的 区域，全息图可显示不同的视觉色彩，这是由于涂层58将生成可以修正全息图的衍射/ 干涉效果的特殊色彩。9(^03)及其组 合物和类似物。适用于介电层54的低折射率材料包括氧化硅(Si02)、氧化铝(八1203)、10氟化物如氟化镁(MgF》、氟化铝(A1F3)、氟化铈(CeF3)、氟化镧(LaF3)、氟化铝钠(如 Na3AlF6或Na5Al3F14 )、氟化钕(NdF3)、氟化钐(SmF;3)、氟化钡(BaF2)、氟化钙(CaF2)、 氟化锂(LiF)及其组合物，或其它任何折射率大约等于或低于1.65的低折射率材料。例 如，可用作低折射率材料的有机单体或聚合体，包括二烯或烯烃，如丙烯酸酯(例如， 甲基丙烯酸酯)；全氟烯烃；聚四氟乙烯(Teflon); 氟化乙烯丙稀(FEP)及其组合 物与类似物。反射层56可在介电层54上通过传统沉积工艺形成，如PVD、溅射或类似工艺。 反射层56的适宜厚度约为300 - 1000埃，优选厚度约为500 - 1000埃。根据期望的色 彩效果，反射层56最适宜用不透明的高折射率金属制备而成，例如铝、银、铜、金、 4白、铌、锡及其组合物和合金，以及类似物。也可以使用其它金属，例如铬、镍、钛、 钒、钴和钯、或钴-镍合金，其它金属也可象其他反射材料一样用于制备合适厚度的反 射层56。044图5示意性描述了光学结构中的另一个实施例。图5显示了光学结构60,所述光 学结构60具有在透射层22上形成的表面浮雕图案24和位于表面浮雕图案下的图案反 射层26。 一种包含悬浮薄片64的透射物质被应用在图案反射层和光学浮雕图案暴露部 分下，当透射物质硬化或固化后，形成包含悬浮薄片64的透射层62。为得到期望的光 学效果，使用的特殊薄片不必像图示那样平整，可以是任何期望的颜料或颗粒物，或是 以不同间隔定位。然而，当所述薄片纵横比高而且平整，以至于它们与层22平行时， 将产生最强烈的变色效果。用于连接图5的具体结构的合适变色薄片与美国专利编号 5,135,812描述的形式相同，此处通过参考将其结合入本专利技术中。除了因表面浮雕图案24和图案反射层26组合而观察到的变色效果，层62中的 悬浮变色薄片将导致另外的变色效果。因使用悬浮薄片而非图4中的连续结构增加了额外的光学效果，这将取决于如薄片64加到透射层62的分量、薄片64的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学结构，包括：　光透射基片，所述光透射基片包含第一表面和相对的第二表面，其中所述第二表面包括形成于其上的表面浮雕图案；　反射材料图案层，所述反射材料图案层被运用于所述光透射基片的所述表面浮雕图案的部分区域，以使所述表面浮雕 图案的部分区域被所述反射材料覆盖，所述表面浮雕图案的其他部分被暴露；和　光学活性涂层，所述光学活性涂层位于所述表面浮雕图案的所述图案层和所述暴露部分下而且与它们接触，其中，所述光学活性涂层的折射率实质上与所述光透射基片的折射率匹配，以 使在所述表面浮雕图案暴露部分将不显示所述表面浮雕图案的光学效果，其中，所述光学活性涂层包含可给所述表面浮雕图案的所述暴露部分增加期望的光学效果的薄片。

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