CN1313953A - 色移薄膜色素 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种可用于制造用在具有色移特性的颜料中的薄片的色移多层干涉膜(10,30)。薄片可以散布到液态媒介如油漆或墨汁中,随后可用到物体或纸张上,以达到在光入射角或视角改变时有颜色变化。干涉膜的五层结构(10)包括第一吸收层(18),处于第一吸收层上的第一电介质层(20),处于第一电介质层上的反射层(22),处于反射层上的第二电介质层(24),处于第二电介质层上的第二吸收层(26),第一和第二电介质层具有处于设计波长的光学厚度,在光入射角或视角改变时提供色移。三层结构(30)包括第一吸收层,电介质层和第二吸收层。

Description

色移薄膜色素
本发明总的涉及产生颜色用的薄膜光学涂层。并尤其涉及随着入射光角度或视角的变化而显示出色移特性的多层薄膜干涉涂层或薄片。
色移色素和颜料已被用在多项用途中，包括从汽车漆到用于保密文件及货币的防伪印色。这些色素和颜料显示出随光的入射角度或观察者视角的变化而改变颜色的特性。用于实现这种色移颜料的基本方法是把小薄片分散在一种诸如油漆或墨汁等可以随后用于物体表面的媒介，而小薄片主要由具有特定的光线特性的多层薄膜组成。
颜料的色移特性可以通过适当的设计用于形成薄片的光学涂层或薄膜来控制。可以通过参数变化实现理想的效果，这些参数比如是形成薄片的层的厚度以及每个层的折射率。由于不同视角或不同的光入射角而发生的察觉到的颜色变化是层包含的材料的选择吸收与波长-干涉效应共同的结果。材料的吸收特性决定观察到的基本颜色。由在多层薄膜结构中经过多次反射和透射的光波叠加导致的干涉效应决定对不同角度察觉到的颜色的变化。
在此之前已经生产出具有预定的单一颜色的薄膜薄片，如Ash的美国专利US4,434,010中公开的由对称层组成的薄片，该薄片可以用在诸如汽车漆等当中。薄片通过在柔性网上沉积一个半透明金属层、然后是电介质层、金属反射层、另一个电介质层和最后的另一个半透明金属层形成。薄膜层以一种对称的形式按序排列，以致于无论薄膜是否有一个或其它的指向入射辐射的横向面，都可以得到相同的颜色。
在Berning等人的美国专利US4,705,356中公开了几个色移薄膜的例子。在其中的一个实施例中，公开了一个金属(1)-电介质-金属(2)三层叠层组件，其中金属(1)是较薄的高吸收性材料，金属(2)是一种高反射、实质上是不透明金属，电介质是一种低折射率材料。在另一个实施例中，公开了一种全电介质叠层组件。但这种款式结构需要使用所谓的减色颜料承载覆盖层，利用染料得到所需的颜色。另外，已知用在全电介质叠层组件中的数目较多的层经受机械应力，这反过来极度不利于颜色特性，因为非均匀表面本身将导致有破坏性的干涉效应，这将会有效地“冲蚀”所要的颜色。
在Phillips等人的美国专利US5,135,812中公开了一种薄膜薄片的光学特性的改进，这种薄膜薄片可以用在防伪应用的油漆或墨汁中。根据此专利，对称的光学多层膜既可以有透明的全电介质叠置组件组成，也可以由透明电介质和半透明金属层组件组成。在全电介质叠置组件的情形中，光学涂层由高折射率材料和低折射率材料交替组成。公开的合适材料是硫化锌或二氧化钛做为高折射率层，氟化镁或二氧化硅做为低折射率层。
在Phillips等人的美国专利US5,278,590中，公开了一种对称的三层光学干涉涂层，它包括实质上具有相同成分和厚度的第一和第二部分透射的吸收层，和一个位于第一和第二吸收层之间的电介质隔离层。电介质层由具有低折射率的材料如氟化镁组成。
在Phillips等人的美国专利US5,571,624中公开了一种用在油漆中的高色度干涉片晶，包括色移和无色移单色片晶。这些片晶由一种对称的多层薄膜结构形成，其中第一半透层如铬形成在衬底上，第一电介质层形成在第一半透层上。不透明的反射金属层如铝层形成在第一电介质层上，然后形成与第一电介质层有相同材料和厚度的第二电介质层。在第二电介质层上形成材料及厚度都与第一半透层相同的第二半透层。对于色移的设计方案，采用的电介质材料具有小于2.0的折射率，如氟化镁。对于无色移设计方案，选择电介质材料具有大于2.0的折射率，如二氧化钛或硫化锌。
在本发明的一个实施例中，干涉膜的五层结构包括第一吸收层，处于第一吸收层上的第一电介质层，处于第一电介质层上的反射层，处于反射层上的第二电介质层，和处于第二电介质层上的第二吸收层。第一和第二吸收层最好由相同的材料组成，第一和第二电介质层最好也由相同的材料组成。第一和第二电介质层具有大于约1.65的折射率和处于设计波长的光学厚度，在光入射角或视角改变时提供色移。
在另一个实施例中，干涉膜的三层结构包括第一吸收层，处于第一吸收层上的电介质层和一个处于电介质层上的第二吸收层。第一和第二吸收层最好由相同的材料组成。电介质层具有大于约1.65的折射率和处于设计波长的厚度，在光入射角或视角改变时提供色移。
在根据本发明制造色移多层干涉膜的方法中，利用一个网状材料，该网状材料带有一个形成在上表面上的释放层。在网状材料上通过常规的沉积工艺形成如上所述的各个吸收层、电介质层和反射层，产生一个特定的膜结构。然后从网状材料上取下薄片形式的膜。然后可以将薄片散布在聚合物媒介中制成色移颜料，如色移油漆或墨汁。
本发明的这些或其他特点从下面的描述和所附的权利要求书中将变得更加清晰，或可以通过按下列提出的方式实施本发明来了解。
为了更全面地了解获得上述优点的方式，下面将参照附图对具体实施例做更详细的描述。应该理解，这里的附图只是本发明的典型实施例，不认为是限定本发明的范围。附图中：
图1是根据本发明一个实施例的色移多层干涉膜简图；
图2是根据本发明另一个实施例的色移多层干涉膜简图；
图3是包含硫化锌的本发明各种色移多层干涉膜的色移测量曲线；
图4是本发明的各种色移多层干涉膜在可见光谱段内各种波长处获得的ΔEab计算值曲线；
图5是包含硫化锌的本发明各种色移多层干涉膜的色移测量曲线；
图6是包含氧化锆的本发明各种色移多层干涉膜的色移测量曲线；和
图7是包含氧化锆的本发明各种色移多层干涉膜的色移测量曲线。
本发明涉及可以用于制造有色移特性的薄片的多层干涉膜。薄片可以散布在液体媒介如油漆或墨汁中，这些油漆或墨汁随后可用于物体或纸张上，实现随光入射角变化或观察者视角变化的色移。
本发明的色移薄片由一种对称的多层薄膜涂层结构形成。此处所述的薄膜涂层主要通过本领域公知的形成薄涂层结构的方法如物理气相沉积(PVD)制得。如同下面的详细描述，涂层结构形成在柔性网材料上并且做为薄膜薄片从网上取下，取下的薄膜薄片可以加入到液体媒介如各种色素媒介物中，用作一种带有色移特性的颜料。这些加入到液体媒介中的薄膜薄片的汇集通过入射到固化媒介表面上的辐射产生预定的光学响应。
参见附图，其中相同的结构用相同的标号表示。图1表示具有色移特性的干涉膜10的形式的多层薄膜干涉涂层结构实施例。干涉膜10形成在柔性材料如聚酯材料(如聚对苯二甲酸乙二醇酯)的网12上。网12有一个上表面14，并能够用在常规的辊子涂敷器装置中。在网12的上表面14上形成一种适当类型的释放层16，使得干涉膜10能够被做为薄片取下。释放层16可以是一种有机溶液或水溶性涂层，如丙烯酸树脂、丙酸纤维素，(聚乙烯吡咯烷)、聚乙烯乙醇或聚醋酸乙烯酯等。
通过常规的沉积工艺如PVD在释放层16上沉积干涉膜10的第一吸收层18。吸收层18形成有大约50-150埃的适当厚度，优选70-90埃的厚度。吸收层18可以由半透明材料如灰色金属组成，金属包括铬、镍、钛、钒、钴和钯，以及其它金属如铁、钨、钼、铌、铝等。
也可以利用上述金属的各种组合和合金，如铬镍铁合金(Ni-Cr-Fe)。其它的吸收材料也可以用在吸收层18中，如碳、锗、金属陶瓷、氧化铁或其它金属氧化物、混合在电介质基质中的金属等。
然后通过常规的沉积工艺在吸收层18上形成第一电介质层20。电介质层20形成有有效的光学厚度，对干涉膜10施与色移特性。光学厚度是公知的光学参数，定义为ηd,η是该层的折射率，d是该层的物理厚度。典型的做法是把该层的光学厚度表示成四分之一波长的光学厚度(QWOT)，等于4ηd/λ，此处λ是QWOT状态出现时的波长。电介质层20的光学厚度根据所需的颜色可以处于在大约400nm的设计波长时为2QWOT至在大约700nm的设计波长时为9QWOT的范围内。适合于电介质层的材料包括那些折射率约大于1.65、最好约大于2或更大的材料。
例如适合于电介质层的材料包括硫化锌、氧化锆、氧化钽、一氧化硅、氧化铈、氧化铪、氧化钛、氧化镨、氧化钇以及它们的组合物等。下面的表1列出了上述的介质材料以及它们各自的折射率。
                        表1
电介质材料     分子式     折射率
    硫化锌     ZnS     2.2
    氧化锆     ZrO     2.0
    氧化钽     TaO5     2.1
    一氧化硅     SiO     1.6-1.9
    氧化铈     CeO     1.95
    氧化铪     HfO2     2.0
    氧化钛     TiO2     2.0
    氧化镨     Pr2O3     1.8
    氧化钇     Y2O3     1.8
通过常规的沉积工艺在电介质层20上形成一个反射层22。反射层22形成有大约500-1000埃的适当厚度，优选700-900埃的厚度。根据所需的颜色效果反射层22最好由一种不透明、高反射的金属制成，如铝、银、铜、金、铂、铌、锡、它们的组合物和合金等。应该理解，半透明金属如灰金属在大约350-400埃时变为不透明。所以，象铬、镍、钛、钒、钴和钯等金属也可以以适当的厚度用作反射层22。
通过常规的沉积工艺在反射层22上形成第二电介质层24。第二电介质层24最好由与第一电介质层22相同的材料形成并有相同的厚度。例如，电介质层24可以由硫化锌或其它具有大于约1.65折射率的合适的电介质材料以如上所述的适当光学厚度形成。
最后，通过常规的沉积工艺在第二电介质层24上形成第二吸收层26。第二吸收层26最好由与第一吸收层18相同的材料形成并具有相同的厚度。例如，吸收层26可以由一种灰金属如铬或其它吸收材料以适当的厚度形成。
图1中所示的形成的干涉膜10是一种五层结构，在反射层的相对两侧上具有对称的结构，由膜10制成的薄片提供最大的光学效果。
应该理解，如果需要，可以形成非对称的薄片。例如，薄片可以从反射层一侧省去电介质层和吸收层，或者可以在反射层的任何一侧采用不同的电介质厚度。当相对于电介质层厚度两侧有不对称结构时，薄片在每侧将有不同的颜色，并且色素或油漆混合物中薄片的最终混合将显示出两种颜色的合并的新颜色。最终的颜色将是基于来自薄片两侧的两种颜色的加色原理。在多重薄片中，最终的颜色将是薄片随机分布产生的两种颜色的加色，其中薄片具有向着观察者取向的不同侧面。
图2表示具有色移特性的干涉膜30形式的多层薄膜干涉涂层的另一实施例。干涉膜30是一种三层结构设计，并且形成在具有上表面14的柔性材料网12上。在网12的上表面14上形成一个释放层16，使得干涉膜30可做为薄片取下。
通过常规的沉积工艺如PVD在释放层16上沉积干涉膜30的第一吸收层32。吸收层32形成有大约50-150埃的适当厚度，优选70-90埃的厚度。吸收层32可以由半透明材料如灰金属、金属氧化物或其它吸收材料组成，如上面膜10所用材料。
通过常规的沉积工艺在吸收层32上形成一个电介质层34。电介质层34形成有有效的光学厚度，给予干涉膜30以色移特性。例如，电介质层34的光学厚度可以处于在约400nm的设计波长时为2QWOT至在约700nm的设计波长时为9QWOT的范围内。适合于电介质层的材料包括那些折射率大于约1.65、最好大于约2或更大的材料。适于电介质层的这些材料的例子包括硫化锌、氧化锆或如其它以上针对膜10讨论的材料。
通过常规的沉积工艺在电介质层34上形成第二吸收层36，完成干涉膜30的结构。第二吸收层36最好由与第一吸收层32相同的材料形成并具有相同的厚度。这样形成的干涉膜30因而具有对称的三层结构。
在网12上形成图1或2中所示类型的多层干涉膜之后，可以利用溶剂从网12上取下干涉膜以形成薄片或片晶，它们的大小为在其任何一个表面上具有大约2～200微米的尺寸。薄片在尺寸上还可以根据需要进一步减小。例如，可以对薄片进行气流研磨，在不损害它们理想的颜色特性的情况下将它们的尺寸减小到大约2-5微米。
本发明薄片的特征在于它由一种对称的多层薄膜干涉结构组成，其中层处于平行平面中，以致于薄片具有第一和第二平行平面的外表面，且其厚度为垂直于第一和第二平行平面外表面的边缘厚度。制成的薄片具有至少约为2∶1的纵横比，优选5-10∶1的纵横比，并具有很小的粒度分布。通过取得第一和第二外表面的最长平面尺度与薄片的边缘厚度之比来确定薄片的纵横比。
为了给予色移薄片以额外的耐用性，已经发现在大约200-300℃、优选在250-275℃的温度范围内对薄片进行退火或热处理10分钟至24小时、优选15～30分钟最为理想。
给色移薄片定好尺寸后可以与其它的薄片混合，以通过增加不同色泽、色度及亮度的薄片达到所需的颜色。然后可以把色移薄片散布在聚合物媒介如油漆、墨汁或其它聚合物色素媒介物中，供常规使用。同时，可以将其它类型的添加剂与色素媒介物混合以达到最终所需的效果。这些添加剂包括层状色素，如铝薄片、石墨、碳铝薄片、云母薄片等和非层状色素，如铝粉、碳黑，以及其它有机和无机色素，如二氧化钛等。这一切完成后也就得到了一种高色度耐用油漆或墨汁。
本发明的色移薄片也可以与不移位高色度片晶结合，产生唯一的颜色效果。另外，色移薄片可以与高反射片晶如MgF2/铝/MgF2片晶结合，产生附加的颜色效果。
通过利用如图1和2所示的吸收层/电介质层结构，可以得到高色度耐用油漆或墨汁，其中可变的颜色效果人眼能够察觉。因而，用包含本发明色移薄片的油漆着色的物体将根据视角或物体相对于观察眼的角度而变化。例如，可以利用本发明干涉薄片实现的颜色能够具有色移，如金色-绿色、绿色-品红、蓝色-红色、绿色-银色、品红-银色等。
本发明的色移薄片尤其适于用在希望高色度和耐用颜料的应用中。颜料的颜色特性通过利用高色度的薄膜薄片的集合实现，它对入射到薄片表面上的辐射产生预定的光学响应。本发明的色移薄片具有较宽范围的色移特性，包括随视角的改变在色度(颜色的纯度)上的较大变化和色泽(相对颜色)上的较大变化。
本发明的色移薄片可以很容易且经济地用在颜料中，如用于各种用途的油漆和墨汁。采用色移薄片的颜料可以应用到不同的物体和纸张中。这种物体和纸张的例子包括电子传媒、货币和保密文件、家庭应用、建筑结构、地板、织物、电子组件/外壳、玩具等。
为了量化特定物体的察觉到的颜色，启用由CommissionInternationale de l’Elclairage(CIE)提出的XYZ三色坐标系统，该系统现在用作一项工业标准，以便精确地描绘颜色值。在该系统中，颜色可以通过X,Y和Z变量，以反射或透射曲线和光源的能量分布全面精确地论述，作为覆盖可见光谱段的范围在380nm～770nm的三个分布函数的积分数上决定。分别作为X,Y和Z归一化值的变量x,y和z，在现有技术中作为色度坐标，并且通常用在工业中量化颜色的形态，如纯度、色泽和亮度。
CIE提出的另一个颜色坐标系统定义颜色特性，描述眼睛关于视角的颜色敏感度与X10Y10Z10三值的关系。这些值可以用于大于4度的视角(精确的说是用于10度的视角)，而X,Y和Z值专用于不大于4度的视角。
参数X,Y和Z由下列方程决定：
X=K∫S(λ)x′(λ)R(λ)dλ
Y=K∫S(λ)y′(λ)R(λ)dλ
Z=K∫S(λ)z′(λ)R(λ)dλ
此处K=100/∫S(λ)y′(λ)dλ
S(λ)是亮度的相对光谱功率分布；
x′(λ),y′(λ)和z′(λ)是对于某一特定角度的颜色拟合函数；和
R(λ)是样品的光谱反射比。
色度坐标x,y和z可以通过下列方程由X,Y和Z三值算出：
x=X/(X+Y+Z)
y=Y/(X+Y+Z)
z=Z/(X+Y+Z)=1-x-y
从x,y,z色度坐标中可以绘出称做“色度曲线”的一条有用曲线，其中x和y值的轨迹对应于所有的实际颜色；它连带着人眼响应函数和亮度的第三尺度(可以很方便地画在垂直于色度平面的轴上)，可以用于全面地描述察觉到的颜色的所有方面。当需要颜色品质的量化比较时，该系统的颜色描述尤其有用。
可以以多种方式描述色度平面，但工业标准为CIE定义的L*a*b*颜色空间。在此颜色空间中，L*表示亮度，a*和b*是色度坐标。在一条L*a*b*色度曲线中，a*轴垂直于b*轴，a*的正值增大表示红色加深，a*的负值增大表示绿色加深。沿着b*轴，b*的正值增大表示黄色加深，而b*的负值增大表示蓝色加深。表示亮度的L*轴垂直于a*和b*轴的平面。L*轴与a*和b*轴一起对物体的颜色品质提供全面的描述。
L*a*b*颜色系统使得能够通过一个数、即delta Eab(ΔEab)在两个测量值之间进行色差比较，ΔEab表示在L*a*b*颜色空间测得的颜色变化。利用测得的L*a*b*值通过下列方程计算ΔEab的数值：
ΔEab=[(ΔL*)2+(Δa*)2+(Δb*)2]1/2
此处，符号Δ表示取两个不同角度的测量值(如0度入射和45度入射)的差值。
下列实例举例说明本发明，并不限定本发明的范围。实例利用如上所述的L*a*b*颜色空间测算用作色素的干涉膜的色移特性。例1
根据本发明通过在一个网上沉积75埃厚的铬组成的吸收层，之后再沉积一个在535nm处有5QWOT的硫化锌组成的第一电介质层而制成具有五层结构的色移干涉膜。在第一电介质层上沉积一个800埃厚的高反射铝层后，再沉积一个在535nm处有5QWOT的硫化锌组成的第二电介质层，最后，在第二电介质层上沉积另一个75埃厚的铬吸收层，并从网上取下形成的膜。用在此具体结构中的硫化锌具有大约2.2的折射率，对535nm的设计波长优化硫化锌的光学厚度的四分之一波数。形成的膜具有金-绿色移特性。
下列表2列出了关于例1的金-绿薄膜结构的L*a*b*坐标测量值和ΔEab。
                      表2
                 金-绿薄膜结构
    入射角
    95°     145°
 L*     159.9     197.2
 a*     18.8     -50.8
 b*     67.78     82.77
 ΔEab     80.38     --
在图3的曲线中标绘了对于金-绿薄膜结构的色移测量值，其中矢量(箭头)表示色度和色泽随视角从95度到145度的变化的变化。如图3所示，由例1的五层结构达到显著的色移。例2
根据本发明制得具有与例1的干涉膜类似的五层结构的色移干涉膜。在一个网上沉积75埃厚的铬吸收层，之后再沉积在555nm处有6QWOT的硫化锌第一电介质层。在第一电介质层上沉积一个800埃厚的高反射铝层后，再沉积在555nm处有6QWOT的硫化锌第二电介质层，最后，在第二电介质层上沉积另一个75埃厚的铬吸收层。形成的干涉膜具有绿-品红色移特性。
下列表3列出了关于例2的绿-品红薄膜结构的L*a*b*坐标测量值和ΔEab。
                        表3
                   绿-品红薄膜结构
    入射角
    95°     145°
 L*     125.2     163.7
 a*     -20.9     71.8
 b*     -33.2     -48.1
 ΔEab     101.47     --
在图3的曲线中标绘了对于绿-品红薄膜结构的色移测量值，其中矢量(箭头)表示色度和色泽随视角从95度到145度的变化的变化。如图3所示，由例2的五层结构得到显著的色移。例3
制得一个具有五层结构的无色移干涉膜作为比较例。在一个网上沉积75埃厚的铬吸收层，之后再沉积一个在506nm处有4QWOT的硫化锌第一电介质层。在第一电介质层上沉积一个800埃厚的高反射铝层后，之后再沉积一个在506nm处有4QWOT的硫化锌第二电介质层，最后，在第二电介质层上沉积另一个75埃厚的铬吸收层。形成的干涉膜具有无色移品红-品红特性。
下列表4列出了关于例3的品红薄膜结构的L*a*b*坐标测量值和ΔEab。
                        表4
                无色移品红薄膜结构
    入射角
    95°     145°
 L*     105.7     160.3
 a*     97.1     94.2
 b*     -108.7     -44.95
 ΔEab     84     --
在图3的曲线中标绘了对于品红薄膜结构的色移测量值，其中矢量(箭头)表示色度和色泽随视角从95度到145度的变化的变化。如图3所示，虽然有轻微色移，但没有曲线的a*或b*轴的交叉并因而在例3的五层结构中没有发生显著色移。
因此，比较例3的膜结构和例1及例2的膜结构，表明电介质层的光学厚度的轻微变化可导致干涉膜有显著的色移(例1和2)，或没有显著的色移(例3)即使电介质层采用相同的材料。例4
对以硫化锌为基质的根据本发明的干涉膜结构进行理论上的模拟，以决定电介质层光学厚度范围的ΔEab值。图4是一条表示ΔEab计算值的曲线，得到了用硫化锌的结构在可见光频谱范围内各种波长处的四分之一波长的光学厚度在2～9范围内的积分。例5
根据本发明制得与例1的干涉膜类似的具有五层结构的各种色移干涉膜的样品。每个样品都包含折射率为2.2的硫化锌电介质层。下列表5给出了就具体波长处的QWOT而言用在每个薄膜样品中的电介质层的设计厚度，并确定了每个薄膜样品的估计色变。
                        表5
 样品 电介质 折射率 QWOT 波长     估计色变
    1  ZnS  2.2     2  605nm  金色至黄-绿
    2  ZnS  2.2     3  558nm  粉红至金色
    3  ZnS  2.2     4  700nm  黄-绿色至绿色
    4  ZnS  2.2     4  700nm  粉红至绿色
    5  ZnS  2.2     5  685nm  绿至品红
    6  ZnS  2.2     6  663nm  银-绿色至绿色
在图5的曲线中标绘了每个薄膜样品1-6的色移测量值，其中矢量(箭头)表示色度和色泽随视角从95度到145度的变化的变化。如图5所示，由例5的五层结构得到显著的色移。例6
根据本发明制得与例1的干涉膜类似的具有五层结构的各种色移干涉膜的样品。每个样品都包含折射率为2.0的氧化锆电介质层。下列表6给出了就具体波长处的QWOT而言用在每个薄膜样品中的电介质层的设计厚度，并确定了每个薄膜样品的估计色变。
                         表6
样品 电介质 折射率 QWOT 波长     估计色变
    1  ZrO2     2     3  535nm     蓝色至品红
    2  ZrO2     2     4  505nm     蓝色至紫色
    3  ZrO2   2.0     5  495nm 橙红(粉红)至绿色
    4  ZrO2   2.0     5  548nm     品红至金色
    5  ZrO2   2.0     6  518nm     绿色至品红
    6  ZrO2   2.0     6  602nm     银色至绿色
    7  ZrO2   2.0     7  550nm     银色至品红
    8  ZrO2   2.0     7  603nm     品红至银色
在图6的曲线中标绘了每个薄膜样品1-5的色移测量值，而在图7的曲线中标绘了每个薄膜样品5-8的色移测量值。图6和7中的矢量(箭头)表示色度和色泽随视角从95度到145度的变化。如图6和7所示，由例6的五层结构得到显著的色移。
在不脱离本发明实质或本质特点的前提下可以以其它特有的形式实施本发明。所描述的实施例只作为举例说明而非起限定性的作用。因此，本发明的范围由所附的权利要求而非前面的描述决定。与权利要求等同范围内的所有变化都包含在本发明的范围内。

Claims (49)

1．一种色移多层干涉膜，包括：
第一吸收层；
处于第一吸收层上的第一电介质层；
处于第一电介质层上的反射层；
处于反射层上的第二电介质层，该第二电介质层由与第一电介质层相同的材料组成；和
处于第二电介质层上的第二吸收层，该第二吸收层由与第一吸收层相同的材料组成；
其特征在于第一和第二电介质层具有大于约1.65的折射率和处于设计波长的光学厚度，在光入射角或视角改变时提供色移。
2．如权利要求1所述的干涉膜，其特征在于第一和第二吸收层包括一种选自铬、镍、钯、钛、钒、钴、铁、钨、钼、铌、氧化铁及它们的组合物或合金的材料。
3．如权利要求1所述的干涉膜，其特征在于第一和第二吸收层具有大约50埃～150埃的物理厚度。
4．如权利要求1所述的干涉膜，其特征在于第一和第二吸收层具有相同的物理厚度。
5．如权利要求1所述的干涉膜，其特征在于第一和第二电介质层包括一种选自硫化锌、氧化锆、氧化钽、一氧化硅、氧化铈、氧化铪、氧化钛、氧化镨、氧化钇以及它们的组合物的材料。
6．如权利要求1所述的干涉膜，其特征在于第一和第二电介质层的光学厚度处于在大约400nm的设计波长时为2QWOT至在大约700nm的设计波长时为9QWOT的范围内。
7．如权利要求1所述的干涉膜，其特征在于第一和第二电介质层具有相同的光学厚度。
8．如权利要求1所述的干涉膜，其特征在于第一和第二电介质层具有不小于大约2的折射率。
9．如权利要求1所述的干涉膜，其特征在于反射层包括一种选自铝、银、铜、金、铂、铌、锡、它们的组合物或合金的材料。
10．如权利要求1所述的干涉膜，其特征在于反射层具有大约500-1000埃的物理厚度。
11．一种色移多层干涉膜，包括：
第一吸收层；
处于第一吸收层上的电介质层；和
处于电介质层上的第二吸收层，该第二吸收层由与第一吸收层相同的材料组成；
其特征在于电介质层具有大于约1.65的折射率和处于设计波长的光学厚度，在光入射角或视角改变时提供色移。
12．如权利要求11所述的干涉膜，其特征在于第一和第二吸收层包括一种选自铬、镍、钯、钛、钒、钴、铁、钨、钼、铌、氧化铁及它们的组合物或合金的材料。
13．如权利要求11所述的干涉膜，其特征在于第一和第二吸收层具有大约50埃～150埃的物理厚度。
14．如权利要求11所述的干涉膜，其特征在于第一和第二吸收层具有相同的物理厚度。
15．如权利要求11所述的干涉膜，其特征在于电介质层包括一种选自硫化锌、氧化锆、氧化钽、一氧化硅、氧化铈、氧化铪、氧化钛、氧化镨、氧化钇以及它们的组合物的材料。
16．如权利要求11所述的干涉膜，其特征在于电介质层的光学厚度处于在大约400nm的设计波长时为2QWOT至在大约700nm的设计波长时为9QWOT的范围内。
17．如权利要求11所述的干涉膜，其特征在于电介质层具有不小于大约2的折射率。
18．一种色移颜料，包括：
一种聚合物媒介；和
散布在聚合物媒介中的多个色移多层干涉薄片，多层干涉薄片能够随光入射角或视角的变化而改变颜色，每个多层干涉薄片包括：
第一吸收层；
处于第一吸收层上的第一电介质层；
处于第一电介质层上的反射层；
处于反射层上的第二电介质层，该第二电介质层由与第一电介质层相同的材料组成；和
处于第二电介质层上的第二吸收层，该第二吸收层由与第一吸收层相同的材料组成；
其特征在于第一和第二电介质层具有大于约1.65的折射率和处于设计波长的光学厚度，在光入射角或视角改变时给多层干涉薄片提供色移。
19．如权利要求18所述的色移颜料，其特征在于每个多层干涉薄片具有第一和第二平行的平面外表面和一个垂直于第一和第二平行平面外表面的边缘厚度。
20．如权利要求19所述的色移颜料，其特征在于每个多层干涉薄片的第一和第二外表面的最长平面尺度与薄片的边缘厚度的纵横比至少约为2∶1。
21．如权利要求19所述的色移颜料，其特征在于每个多层干涉薄片其任何一个表面的尺寸为大约2～200微米。
22．如权利要求18所述的色移颜料，其特征在于第一和第二吸收层包括一种选自铬、镍、钯、钛、钒、钴、铁、钨、钼、铌、氧化铁及它们的组合物或合金的材料。
23．如权利要求18所述的色移颜料，其特征在于第一和第二电介质层包括一种选自硫化锌、氧化锆、氧化钽、一氧化硅、氧化铈、氧化铪、氧化钛、氧化镨、氧化钇以及它们的组合物的材料。
24．如权利要求18所述的色移颜料，其特征在于第一和第二介质具有的光学厚度处于在大约400nm的设计波长时为2QWOT至在大约700nm的设计波长时为9QWOT的范围内。
25．如权利要求18所述的色移颜料，其特征在于第一和第二电介质层具有不小于大约2的折射率。
26．如权利要求18所述的色移颜料，其特征在于反射层包括一种选自铝、银、铜、金、铂、铌、锡、它们的组合物或合金的材料。
27．一种色移颜料，包括：
一种聚合物媒介；和
散布在聚合物媒介中的多个色移多层干涉薄片，多层干涉薄片能够随光入射角或视角的变化而改变颜色，每个多层干涉薄片包括：
第一吸收层；
处于第一吸收层上的电介质层；和
处于电介质层上的第二吸收层，该第二吸收层由与第一吸收层相同的材料组成；
其特征在于电介质层具有大于约1.65的折射率和处于设计波长的光学厚度，在光入射角或视角改变时给多层干涉薄片提供色移。
28．如权利要求27所述的色移颜料，其特征在于每个多层干涉薄片具有第一和第二平行平面外表面以及垂直于第一和第二平行平面外表面的边缘厚度。
29．如权利要求28所述的色移颜料，其特征在于每个多层干涉薄片的第一和第二外表面的最长平面尺度与薄片的边缘厚度的纵横比至少约为2∶1。
30．如权利要求28所述的色移颜料，其特征在于每个多层干涉薄片其任何一个表面上的尺寸为大约2～200微米。
31．如权利要求27所述的色移颜料，其特征在于第一和第二吸收层包括一种选自铬、镍、钯、钛、钒、钴、铁、钨、钼、铌、氧化铁及它们的组合物或合金的材料。
32．如权利要求27所述的色移颜料，其特征在于电介质层包括一种选自硫化锌、氧化锆、氧化钽、一氧化硅、氧化铈、氧化铪、氧化钛、氧化镨、氧化钇以及它们的组合物的材料。
33．如权利要求27所述的色移颜料，其特征在于介质层具有的光学厚度处于在大约400nm的设计波长时为2QWOT至在大约700nm的设计波长时为9QWOT的范围内。
34．如权利要求27所述的色移颜料，其特征在于电介质层具有不小于大约2的折射率。
35．一种制造色移多层干涉膜的方法，包括步骤：
给网状材料提供一个形成在其上表面上的释放层；
在释放层上形成第一吸收层；
在第一吸收层上形成第一电介质层，使得第一电介质层具有处于设计波长的光学厚度，在光入射角或视角改变时提供色移；
在第一电介质层上形成反射层；
在反射层上形成第二电介质层，使得第二电介质层具有处于设计波长的光学厚度，在光入射角或视角改变时提供色移，第二电介质层由与第一电介质层相同的材料组成；
在第二电介质层上形成第二吸收层以完成干涉膜，第二吸收层由与第一吸收层相同的材料组成；和
从网状材料上取下干涉膜。
36．如权利要求35所述的方法，其特征在于第一和第二电介质层具有大于约1.65的折射率。
37．如权利要求35所述的方法，其特征在于第一和第二电介质层具有不小于约2的折射率。
38．如权利要求35所述的方法，其特征在于第一和第二吸收层由一种选自铬、镍、钯、钛、钒、钴、铁、钨、钼、铌、氧化铁及它们的组合物或合金的材料形成。
39．如权利要求35所述的方法，其特征在于第一和第二电介质层由一种选自硫化锌、氧化锆、氧化钽、一氧化硅、氧化铈、氧化铪、氧化钛、氧化镨、氧化钇以及它们的组合物的材料形成。
40．如权利要求35所述的方法，其特征在于第一和第二介质层形成的光学厚度处于在大约400nm的设计波长时为2QWOT至在大约700nm的设计波长时为9QWOT的范围内。
41．如权利要求35所述的方法，其特征在于反射层由一种选自铝、银、铜、金、铂、锡、它们的组合物或合金的材料形成。
42．如权利要求35所述的方法，其特征在于吸收层、电介质层和反射层均由物理气相沉积法形成。
43．一种制造色移多层干涉膜的方法，包括步骤：
给网状材料提供一个形成在其上表面上的释放层；
在释放层上形成第一吸收层；
在第一吸收层上形成电介质层，使得第一电介质层具有处于设计波长的光学厚度，在光入射角或视角改变时提供色移；
在电介质层上形成第二吸收层以完成干涉膜，第二吸收层由与第一吸收层相同的材料组成；和
从网状材料上取下干涉膜。
44．如权利要求43所述的方法，其特征在于电介质层具有大于约1.65的折射率。
45．如权利要求43所述的方法，其特征在于电介质层具有不小于约2的折射率。
46．如权利要求43所述的方法，其特征在于第一和第二吸收层由一种选自铬、镍、钯、钛、钒、钴、铁、钨、钼、铌、氧化铁及它们的组合物或合金的材料形成。
47．如权利要求43所述的方法，其特征在于电介质层由一种选自硫化锌、氧化锆、氧化钽、一氧化硅、氧化铈、氧化铪、氧化钛、氧化镨、氧化钇以及它们的组合物的材料形成。
48．如权利要求43所述的方法，其特征在于介质层形成的光学厚度处于在大约400nm的设计波长时为2QWOT至在大约700nm的设计波长时为9QWOT的范围内。
49．如权利要求43所述的方法，其特征在于吸收层和电介质层均由物理气相沉积法形成。
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