[发明专利]由流化床化学气相沉积法制造的衍射颜料

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

本发明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。

发明内容

本发明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。

本发明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

通过参考表示了本发明的各个优选实施例的附图来更加详细地描述本发明，其中：

图1是显示薄膜干涉的示意图;

图2和图3是显示衍射干涉的示意图;

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8C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。