[发明专利]光学可变元件

说明书

本发明涉及光学可变元件，特别涉及光学可变安全元件，以及用于其生产的方法。

从WO 03/059643 A1中已知光学可变元件，其中由第一、高折射率材料制成的第一层嵌入在第二、低折射率材料中。第一层与第二材料的两个各自的边界表面被形成为浮雕结构。衍射光栅通过此而被提供。衍射光栅具有最多500nm的光栅周期。具有连续的正弦波形式的波导因此在第二材料中获得。从而发生零级衍射，即在光照作用下生成一颜色，这取决于旋转角度和/或照明角度。

旋转角度和照明角度在此相对于通过光学可变元件形成的平面而限定的平面(“纸平面”)中发生的旋转而定义。该定义因此涉及绕光学可变元件的表面的法线的旋转。

在光学可变元件的平面中旋转的情况下，视角从而改变(在恒定光照作用下)。来自WO 03/059643 A1的光学可变元件的第一区域可因此在第一视角生成第一颜色。第二区域可以第二视角生成第一颜色。分别生成第一颜色的区域在旋转通过90°的情况下变化。

EP 0105099 A1公开了一种光学可变元件，该光学可变元件使用第一和高阶的衍射结构且其中连续区域在纸平面中旋转的情况下沿预定义的路径连续发出着色照明，结果是着色区域看上去沿着该路径跳跃。

本发明的目的现在是详细说明一种光学可变元件，其特征在于改进光学特性。

这一目的通过光学可变元件来实现，具体地一种光学可变安全元件，其中光学可变元件具有至少一个第一衍射光栅和至少一个第二衍射光栅，所述至少一个第一衍射光栅和至少一个第二衍射光栅分别具有光栅周期，所述光栅周期的范围在100nm～500nm之间，优选地在180nm～420nm之间，其中，第一衍射光栅和第二衍射光栅被设计成或形成为使得要么

a)由所述第一衍射光栅以相对于绕所述光学可变元件表面的法线旋转定义的预定旋转角度和相预定义的照明角度生成第一颜色，且由所述第二衍射光栅生成不同于所述第一颜色的第二颜色，其中所述第一和第二衍射光栅各自的方位角相差达最多25°，优选地相差达最多15°且特别优选地相差达最多9°，要么

b)由第一衍射光栅基于在430nm～690nm之间范围的波长的光以相对于绕光学可变元件表面的法线旋转定义的第一旋转角度和预定义的照明角度生成一颜色，且由第二衍射光栅基于小于430nm或者大于690nm的波长以相对于旋转定义的第二旋转角度和预定义的照明角度生成一颜色，且由第一衍射光栅基于大于690nm或小于430nm的波长生成一颜色。

光学可变元件可以由此提供以下效果之一，颜色迁移效果(特别是几乎连续的)和/或着色图像翻转的效果。

在光学可变元件中的衍射光栅优选地设置有高折射率电介质第一层，该高折射率电介质第一层优选地具有恒定厚度，其充当波导。可选地，衍射光栅也可以设置有高折射率(H)层序列和低折射率(L)介电层，例如三层系统HLH。衍射光栅(根据预定的定义)具有方位角。在线性光栅的情况下，存在标记方向，沿该标记方向提供波峰和波谷的序列。该方位角描述了在什么角度各个线相对于基准线而陈列，光栅的波峰和波谷沿着所述各个线彼此连续，该基准线在波峰和波谷垂直从其延伸的平坦平面中运行。在交叉光栅的情况下，虽然存在沿着其存在波峰和波谷的序列的两个标记方向，但有可能选择这些方向中的一个方向以便用它来定义方位角。

在根据本发明的光学可变元件中，这两个衍射光栅以不同的方式示出颜色效果，其结果是任何效果可以通过衍射光栅的巧妙布置来实现。特别地，该布置被设计成使得通过在其纸平面(或衬底平面)中光学可变元件的旋转，或者颜色的几乎连续迁移或者着色图像翻转发生，这种情况对观察者来说特别引人注目且难忘的。这种安全特征因为小光栅周期-其被称为亚波长光栅，采用当前的仿形装置无法复制。它们可以被形成为不透明的或透明的且例如可以使用在纸币和身份证件两者上。

在本发明的第一个方面，光学可变元件包括在至少一个横向方向(在从衬底平面中定义的)中彼此连续的至少三个区域，其中，每个区域具有衍射光栅，其中第一区域具有第一衍射光栅，第二区域具有第二衍射光栅以及第三区域具有不同于第一和第二衍射光栅的第三衍射光栅，其中，分别属于在至少一个横向方向中彼此连续或相邻的两个区域的衍射光栅的区别在于：

i)它们的方位角相差达至少0.1°和最多15°，且优选地相差达至少0.1°和最多9°和/或

ii)它们的光栅周期相差达在1nm～10nm的范围的值。