JPH03129303A

JPH03129303A - 光学式可変装置

Info

Publication number: JPH03129303A
Application number: JP2111600A
Authority: JP
Inventors: Roger W Phillips; ダブリューフィリップスロジャー; Paul G Coombs; ポール　ジー　クームズ
Original assignee: Flex Products Inc
Current assignee: Flex Products Inc
Priority date: 1989-04-26
Filing date: 1990-04-26
Publication date: 1991-06-03
Anticipated expiration: 2013-12-02
Also published as: HK1002042A1; EP0395410A2; DK0395410T3; ES2104582T3; CA2015301C; GR3024543T3; CA2015301A1; EP0395410A3; EP0395410B1; DE69031240D1; US5278590A; ATE156916T1; DE69031240T2; JP2831095B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、透明型の光学式可変装置に関する。

（従来の技術）光学式可変装置は、米国特許第４７０５３００号や同上
第４７０５３５６号に開示されている。

光学式可変インキや光学式可変顔料で使用できる光学式
可変装置は、米国特許出願第８１２８１４号や現在放棄
されている米国特許出願第２５１０３４号に開示されて
いる。しかしながら、これらの光学式可変装置は不透明
である。ある程度の透明性を持つ光学式可変装置が要望
されている。

（発明の目的）本発明の目的は、概ね、ある程度の透明性を有する光学
式可変装置を提供することである。

本発明の他の目的は、色々な多（のタイプの応用が可能
でかつ上記特徴を有する光学式可変装置を提供すること
である。

本発明の他の目的は、良好な色純度を宵しかつ上記特徴
を有する光学式可変装置を提供することである。

本発明の他の目的は、３層のように少ない層を有し、ロ
ール式コーティング装置で製造することができる低コス
トの光学式可変装置を提供することである。

本発明の他の目的は、光学式可変顔料のようにインキの
中で利用可能な、上記特徴を有する光学式可変装置を提
供することである。

本発明のさらに別の目的及び特徴は、添付図面と関連し
て詳細に述べた好ましい実施例の以下の説明から明らか
になるであろう。

（実施例）本発明の目的は、概ね、第１面を備えた透明基質からな
る透明な光学式可変装置を提供することである。上記第
１面上に対称形の３層コーティングが形成される。対称
形の３層コーティングは、第１及び第２吸収層の間につ
くられた誘電体層をもった第１及び第２の部分的透過性
の吸収層からなる。上記吸収層は、２０％から５０％の
透過率を宵するが、なお角度に関するカラーシフトがあ
る色純度をもっている。

さらに詳しくは、図面に示すように、光学式可変装置１
１は、第１面１３と第２面１４を有する基質１２からな
る。本発明によれば、基質１２は透明材料によって形成
されるべきである。これを満足する材料は、例えばポリ
エチレンテレフタレートである高分子基質である。対称
形の３層コーティング１６は、基質１２の第１面１３に
よって支持されている。３層コーティング１６は、第１
及び第２吸収層１７．１８と、これらの間に設けられた
誘電体スペーサ層Ｉ９を包含する。第１及び第２吸収層
１７．１８は、少なくとも部分的透過性を有し、好まし
くは、２０％から５０％の範囲の透過率を有している。

誘電体スペーサ層１９は透明であって、光学的スペーサ
層として作用する。

第１及び第２吸収層１７．１８として、はぼ等しいｎと
ｋを有する多くの灰色金属（ｇｒｅｙｍｃｉ３１）を使
用できることがわかっている。従って、例えばニッケル
、パラジウムに加えてクロムを利用することができる。

クロムについては、灰色金属層が４．５ｎｎｉから９．
０ｎｍの範囲の厚さを有し、第１及び第２吸収層１７．
１８の合わせた厚さは９、０ｎｍから１８ｎｍでる。最
も厚い層としては、２層の全体の厚さが９層ｍで、透過
率が約３０％であるにもかかわらず、全体の透過率が１
２％と低い。カーボンやゲルマニュウムのような金属以
外の吸収材料も第１及び第２吸収層１７．１８のために
使用可能である。

以上の説明において、第１及び第２吸収層１７．１８は
同一の厚さを持っていると仮定した。しかし、第１及び
第２吸収層１７．１８は異なった厚さを持つことも可能
であることは推定すべきである。下層すなわち第２層１
８は、光学式可変箔として使用するときに色純度に影響
を与えないことを条件として、第１層より厚くすること
ができる。

もし第１吸収層１７を余り厚くし過ぎると、カラーシフ
トが急速に減少する。

誘電体層１９は、適当な誘電体、好ましくは屈折率１．
３８のフッ化マグネッシュウムのような低い屈折率を持
つ誘電体からなる。屈折率が１．２から１．６５の範囲
のものが使用可能である。誘電体層は、１５０ｎｕ＋か
ら９５０ｎｍの範囲の厚さを持つ。

最上層の吸収層１７は、部分的に反射部材として、また
部分的に透過部材として作用する。最下層の吸収層１８
もまた、部分的に反射部材として、また部分的に透過部
材として作用する。光のうち最下層の吸収層１８によっ
て反射された部分は、金属層である最上層の吸収層１７
によって反射された光と干渉を起こす。この干渉は光学
式可変装置に色彩を与える。与えられる特定の色彩は、
誘電体スペーサ層Ｉ９の厚さによって制御される。

該誘電体スペーサ層１９の厚さは、吸収層１７からの反
射光が吸収層１８からの反射光と干渉する波長を制御す
る。干渉が有害である波長については、その光の大部分
が光学式可変装置によって吸収される。干渉が有用であ
る波長については、光学式可変装置を透過しない光の大
部分が反射される。ある波長についての高い反射率と他
の波長にっての低い反射率の組合せが光学式可変装置に
色彩を与える。透過要素と反射要素の相対的強度は、吸
収層１７．１８、誘電体スペーサ層１９の厚さ及びこれ
らのために選択した材料の光学的特性によって制御でき
る。緑青（ｇｒｅｅｎ−ｔｏ−ｂｌｕｅ）透明の光学式
可変装置１１が提供されると仮定するとき、光学式可変
装置の性能は第２図を参照することによって理解できる
。垂直に対し比較的小さな角度で入射する光に対し、光
学式可変装置は青色を有する。第２図において、光学式
可変装置に入射する可視光の１００％である入射光束２
１について、光束２２によって表される光の部分すなわ
ち第１部分が光学式可変装置内で吸収され、第２部分２
３が光学式可変装置を透過し、光束２４によって表され
る第３部分が光学式可変装置によって反射される。光束
２４は、吸収層１７の外面によって反射された光と光学
式可変装置の内部で反射された光の全てからなる。

本実施例の緑青透明の光学式可変装置１１において、直
角入射に関し光束要素２４の反射率によって表される最
も高い振幅は約５５０ｎｍの波長のところにある。これ
らの約５５０ｎｍの波長において光束２２によって表さ
れる吸収要素は、光束２４によって表される反射要素よ
りも小さい。光束２３によって表される透過要素は、５
５０ｎｍ以外の可視波長に比較して５５０ｎｍにおいて
より高くなっている。同時に、４５０ｎｍ及び７００ｎ
ｍにおいて、光束２２によって表される吸収要素は、光
束２４によって表される反射要素に比較してより大きい
。４５０ｎｍ及び７００ｎｍの波長において、光束２３
によって表される透過要素は、約５５０ｎｍの波長にお
けるものよりも弱い。５５０ｎｍにおける高い反射率と
４５０ｎｍと７００ｎｍにおける低い反射率の結果、緑
の反射となる。光束２３によって表される透過要素は、
４５０ｎｍ及び７００ｎｍにおける強度より５５０ｎｍ
における強度が大きいので、透過要素はある程度縁が現
れる。

吸収層１７．１８の金属層の厚さを一定に維持しながら
誘電体スペーサ層１９の厚さを変化させると、反射の色
が変わる。５３０ｒｍにおける全波長の光学的厚さをも
つ誘電体スペーサ層１９を使用した光学式可変装置は、
上述したように緑色を有する。誘電体スペーサ層１９の
全波長の光学的厚さを５３０ｎｍから４５０ｒ＋ａ＋に
減少させると、直角入射の反射の色は、緑から青に変わ
る。透過型の光学式緑青可変装置に代わって、光学式前
マゼンタ可変装置が提供される。逆に、誘電体スペーサ
層１９の全波長の光学的厚さを５３０ｎｍから６５０ｎ
ｍに増加させると、透過型の光学式マゼンタ緑可変装置
となる。誘電体スペーサ層１９の全波長の光学的厚さを
１５０ｎｍと９５０ｎｍの制限内で変えることによって
、上述以外のカラーシフトを発生させることができる。

１５０ｎｍ以下の全波長の光学的厚さにおいて、光学式
可変装置は明確な入射角度シフトなしで褐色又は黒色と
なる。

９５０ｎｍ以上の全波長の光学的厚さにおいては、光学
式可変装置が適切に作用できない程度に色純度が低下す
る。

二つの金属層すなわち吸収層１７．１８が同一の材料を
使用し同一の厚さのコーティングにより形成されると、
光学式可変装置は対称型となる。

このことは、上側の吸収層１７の方向から見るが透明基
質１２の方向から見るかにかかわらず、実質的に同一の
光学的効果が得られるということを意味する。

光学式可変装置を上側の吸収層Ｉ７の方向すなわち吸収
層１７の側から見るとき、光束２１によって表される入
射光のある部分は光束２３によって表される要素のよう
に光学式可変装置を通して透過する。白紙２７のような
均質の反射面２６が透過型の光学式可変装置１１の基質
１２の下方極近くに配置されると、光束３１によって表
される光要素は白紙２７の表面２６によって反射され、
基質１２の表面１４に入射する。光束３１によって表さ
れる要素は、光束２３によって表される光要素の反射部
分と、室内光のような他の光源がら白紙２７の表面２６
に到達する迷光の反射部分とからなる。

第２図を参照して、光学式可変装置の後側から入射する
可視光の全部を表す入射光束３１に関し、光束３３によ
って表される光のある部分は光学式可変装置を通して戻
され、光束３２によって表される第２部分は光学式可変
装置によって吸収され、光束３４によって表される第３
部分は光学式可変装置から表面２６の方向に反射され、
上方の観察者には見えない。光束３４によって表される
要素は、表面１４によって反射された光と、光学式可変
装置１１の内面から反射された全ての光とからなる。光
束３３によって表される要素は、反射光束２４の色純度
を低下させる。この色純度の低下が好ましくない場合に
は、白紙２７を、入射光束２３及び他の迷光を吸収し、
光束３１．３２．３３．３４を排除する黒紙に置き換え
る。このような光学式可変装置は、光束２４をより純粋
な色にする。白紙４０が異なった反射率や部分的な反射
面をもつものに置き換えられると、透過光束３３は透過
型光学式可変装置と反射面２６の両方の性質に依存する
。

他の実施例として、紙の上方に光学式可変装置を配置す
る代わりに、光学式可変装置ＩＩを紙２７の上に接着す
るか又は直接載置する。面１４と表面２６の間に空気間
隔が存在しないので、光学式可変装置１１の光学的効果
が変化する。光学式可変装置１１の後側に入射する光の
全部である要素光束３１は、表面２Ｇによって反射され
た光束２３だけによって構成される。空気間隔が存在し
ないから、迷光が表面２６によって反射されるおそれが
ない。白又は銀の面は、光束２３を反射するために最も
効果的であり、すなわち最も強い再透過光束３３をもた
らす。真の黒色面は光束３Ｉそして光束３２．３３．３
４を排除する。黒色面が白色面２６に代わって光学式可
変装置１１に接着されるか又は接して配置されると、光
束２４の色純度が高まる。

上述した効果に加わる新規な効果は、着色透明基質を使
用することによって達成される。例えば、光学式可変装
置は垂直入射の第１色を反射し、より大きな入射角度の
第２色を反射し、第３色を透過する。他の実施例では、
緑青シフト装置は、垂直入射よりも４５°入射について
青をより多く透過する。同時に、基質１２の青染色され
たＰＥＴは全ての角度について青色光だけを透過する。

それ故に、青に染色されたＰＥＴ基質１２に基づく緑青
光学式可変装置を製造すると、０°よりも４５°におい
て非常に多くの光を透過することとなる。入射角度が直
角に近いとき、着色された基質によって透過された青色
光は緑青シフト装置によって選択的に吸収され、透過さ
れない。情報が紙に印刷され、青ＰＥＴ基質上の上記緑
青光学式可変装置の後に保持されると、該情報はある角
度例えば４５°においてのみ識別可能である。

第１図及び第２図に示す光学式可変装置は、入射角４５
°と００の性能を示す第３図から分かるように、観察角
度の変化による著しいカラーシフトが生じる。さらに、
色の純度に関する僅かな犠牲を伴うが、少なくとも部分
的な光透過をもたらすことが可能である。

本発明による透明型の光学式可変装置は、色々な方法で
利用可能であるということを認潰すべきである。例えば
、この光学式可変装置はロゴあるいはデザインのフオー
ムの印刷と組み合わせることができる。このような応用
において、透明型の光学式可変装置は、観察者と印刷情
報の間におかれる。観察者は、印刷情報を光学式可変装
置を通して見るので、印刷の視感度は光学式可変装置の
透過率によって影響される。低い透過率ならば、光学式
可変装置はより明るく見える。しかしながら、透過率が
低くなるにつれて、光学式可変装置の後の視感度も低下
する。

本発明の光学式可変装置は、例えば偽造防止のような多
くの応用をもっている。光学式可変装置の後の像は従来
の白黒複写機で複写できるが、カラーシフトは複写機の
光学的制約によって複写することはできない。複写機の
トナーの中で使用されている顔料は、観察角度が変化し
たときの色変化に対し感度がない。この発明で説明した
ような干渉装置だけが、観察角度を変えたときの色変化
を可能とする。複写機は、垂直方向における色に対し光
学式可変装置の色を忠実に再現することができるだけで
ある。カラー複写機は、直角方向以外のいかなる色に対
しても光学式可変装置の色を複写しない。このように、
原稿が観察角度の変化に対するカラーシフト特性をもっ
ているにもかかわらず、複写された像は観察者に対し全
ての観察角度において唯−色を提供し、すなわち複写物
にカラーシフトの特性はない。

本発明による光学式可変装置は対称型の３層コーティン
グを利用しているので、該コーティングはそれ自身を色
素として使用することができる。

このような応用においては、３層コーティングは剥離皮
膜を宵する基質の上に設けられ、その後基質から分離さ
れて複数の小片に切断される。これらの対称型の小片の
サイジング（ｓｉｚｉｎｇ）は、米国特許第４７０５３
５６号や米国特許出願第０３４号で述べられている応用
だけでなく、インキ溶液の中で使用するための光学式可
変顔料を形成することも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る透明型の光学式可変装置の断面図
、第２図は入射角度の変化につれて一つの色から他の色
に変化する本発明の光学式可変装置によって光が反射さ
れる方法を示す説明図、第３図は本発明による透明型の
緑青光学式可変装置の反射率のグラフ図である。１１・・・光学式可変装置１２・・・基質１３・・・第１面１４・・・第２面１６・・・３層コーティング１７・・・第１吸収層１８・・・第２吸収層１９・・・誘電体スペーサ層２１・・・入射光束ＦＩＧご−３

Claims

【特許請求の範囲】

（１）第１及び第２の部分的透過の吸収層と、上記第１
及び第２の吸収層の間に設けられた誘電体スペーサ層と
を包含する対称型３層コーティングを有する透明型の光
学式可変装置。
（２）上記コーティングが２０％から５０％透過の吸収
層を有する請求項１記載の光学式可変装置。
（３）上記吸収層が４．５ｎｍから９．０ｎｍの範囲の
厚さを有する請求項２記載の光学式可変装置。
（４）上記吸収層がクロムからなる請求項１記載の光学
式可変装置。
（５）上記誘電体スペーサ層がフッ化マグネシュウムら
なる請求項１記載の光学式可変装置。
（６）第１面をもつ透明基質を包含し、上記対称型３層
コーティングが上記第１面上に設けられている請求項１
記載の光学式可変装置。
（７）上記透明基質が高分子材料によって形成されてい
る請求項６記載の光学式可変装置。
（８）上記高分子材料がポリエチレンテレフタレートで
ある請求項７記載の光学式可変装置。
（９）上記透明基質が着色されている請求項７記載の光
学式可変装置。
（１０）上記コーティングが部分的に透明であって、着
色反射する請求項７記載の光学式可変装置。