匹配的干涉颜料或箔片及其设计方法与流程

本申请是申请日为2014年11月18日，申请号为201410657765.2，发明名称为“匹配的干涉颜料或箔片及其设计方法”的申请的分案申请。

本公开涉及干涉颜料和箔片，特别涉及配对的干涉颜料或箔片的设计、制造和使用。

背景技术：

干涉颜料薄片和箔片已经被开发用于诸如装饰性炊具、生成图案化表面和防伪装置等各种各样的应用。类似地，色移颜料片已经被开发用于诸如化妆品、油墨、涂敷材料、装饰品、陶瓷、汽车油漆、防伪火印和用于安全文件和货币的防伪油墨等应用。

当入射光的角度变化时，或者当观察者的视角变换时，色移颜料和箔片显示出改变颜色的特性。通过对光学薄膜进行适宜设计、或者通过对用于形成薄片或箔片涂覆结构的分子种类进行适宜取向，可控制颜料和箔片的色移特性。可通过变换诸如形成薄片和箔片的层的厚度和每层的折射率等参数而取得预期效果。

在不同视角或不同入射光角度条件下发生的所感知颜色的改变，是由于包括这些层的材料的选择性吸收和波长相关干涉效应的组合的结果。由于已经历多次反射的光波的叠加而产生的干涉效应，导致了在不同角度所感知到的色移。当视角改变时，反射最大值的位置和强度发生改变，这是因为改变了由在材料的不同层中的光程差而引起的干涉效应，其在特定波长下选择性增强。

色移颜料和箔片可包括由薄膜层形成的多层干涉滤光片，其中，每个滤光片包括一个或多个吸收体层和也被称为分隔体层的电介质层，每个滤光片还可选地包括一个或多个反射体层，层的次序可以不同。

色移颜料和箔片可具有诸如吸收体/电介质/反射体/电介质/吸收体、或者吸收体/电介质/吸收体等的对称多层薄膜结构。可选地，箔片和颜料可具有非对称的多层薄膜结构，例如：吸收体/电介质/反射体。

通过本领域已知的诸如pvd、溅射等形成薄膜涂层的方法，通过将多个层沉积到例如pet网的柔软基底上，可形成包括多层薄膜结构的色移箔片。

多层薄膜结构也可形成在涂覆有释放层的网上，然后从网材料移除，并被破碎成色移薄片，可将该色移薄片添加到诸如用作油墨或油漆的各种颜料连接料等的聚合物介质。例如在美国专利号4838648、7258915、6838166、6586098、6815065、6376018、7550197、4705356、5135812、5571624中公开了各种薄膜薄片和它们的制造方法，这些文件在此作为参考并入本申请。

为了对由光学可变防伪元件保护的文件增强防伪能力和便于视觉验证，有人提出使用配对的色移结构，其在一个视角处显示相同的颜色，在第二视角处显示不同的颜色。在这样的装置中，当倾斜时，颜色均匀的图像可分解出两个或多个颜色。在此通过引用并入本申请的美国专利号5766738、6114018和6472455，其公开了配对的结构。举例来说，两类颜料薄片可用于使得两种油墨涂层在一个角度处显示颜色匹配，而在另一角度处显示不同的颜色。这两类薄片都具有吸收体/电介质/反射体/电介质/吸收体设计，但两者在电介质层的厚度方面有差别。

通过使用例如依据c*(色度(chroma))、h(色调(hue))和l*(亮度)的颜色坐标，可对色差进行量化。一种设计配对光学结构的方法是使用四分之一波长设计或半波设计，其中，电介质层厚度是基于所选的设计波长的四分之一波长厚度或半波厚度的不同倍数。用于设计配对干涉结构的一些已知方法集中于在特定角度处的色调匹配。即使当它们色度错配和/或亮度错配时，配对的颜料片仍然被认为在特定角度处匹配。有人建议通过将黑色的或中性的透明颜料片添加到其中一种油墨中，来将亮度和色度的变化减到最小。但是，取决于印刷方法，这样的添加有可能会影响印刷质量。因此，需要提供一种配对的干涉结构的设计方法，其中所述配对的干涉结构在特定视角处色调匹配、色度匹配且亮度匹配，并在另一视角处错配。

技术实现要素：

本发明提供一种设计干涉滤光片系统的方法，所述干涉滤光片系统包括多个干涉滤光片，在入射光存在的条件下，当在第一视角及第二视角之间倾斜时，每个所述干涉滤光片用于提供视觉色移效应，所述方法包括以下步骤：

色调匹配步骤，其包括：确定(identifying)用于第一干涉滤光片的设计和用于第二干涉滤光片的设计的层材料和层厚度，第一干涉滤光片包括两个第一金属层和在它们之间的第一分隔体层，第二干涉滤光片包括两个第二金属层和在它们之间的第二分隔体层，其中，确定所述层材料和层厚度，使得所述第一分隔体层的光学厚度与所述第二分隔体层的光学厚度不同，并且，其中，第一干涉滤光片和第二干涉滤光片在第一视角处色调匹配，并在第二视角处色调错配；

亮度调整步骤，其包括：修改所述第一初始干涉滤光片的设计或所述第二初始干涉滤光片的设计，其中所述初始滤光片的设计在色调匹配步骤中确定，以获得第一修改的干涉滤光片的设计和第二修改的干涉滤光片的设计，包括修改第一金属层之一或第二金属层之一的层材料或层厚度，或者通过在其内加入吸收体层来修改所述第一或第二分隔体层；其中，在第一视角处的第一修改的滤光片和第二修改的滤光片之间的亮度差，小于在第一视角处的第一滤光片和第二滤光片之间的亮度差。

所得到的对所述干涉滤光片系统的设计包括对所述第一修改的干涉滤光片的设计和第二修改的干涉滤光片的设计。

所述方法可用于设计干涉滤光片系统，所述系统中的每个干涉滤光片包括反射体/电介质/吸收体设计，在入射光存在的条件下，当在第一视角和第二视角之间倾斜时，用于提供视觉色移效应。所述方法包括以下步骤：

(a)确定用于第一干涉滤光片的设计和用于第二干涉滤光片的设计的层材料和层厚度，所述第一干涉滤光片包括第一反射体层、第一吸收体层及位于所述第一反射体层和所述第一吸收体层之间的第一分隔体层，第二干涉滤光片包括第二反射体层、第二吸收体层及位于第二反射体层和第二吸收体层之间的第二分隔体层；其中，确定所述层材料和层厚度，使得所述第一分隔体层的光学厚度与所述第二分隔体层的光学厚度不同；并且，其中，所述第一干涉滤光片和第二干涉滤光片在第一视角处色调匹配，所述第一干涉滤光片和第二干涉滤光片在第二视角处色调错配；

(b)修改所述第一干涉滤光片的设计或所述第二干涉滤光片的设计，以便获得第一修改的干涉滤光片的设计和第二修改的干涉滤光片的设计；步骤(b)包括修改第一吸收体层或第二吸收体层的层材料或层厚度，或修改第一反射体层或第二反射体层的层材料或层厚度；或者通过在其内加入附加的吸收体层来修改所述第一分隔体层或第二分隔体层；其中，在所述第一视角处的所述第一修改的干涉滤光片和第二修改的干涉滤光片之间的亮度差，小于在所述第一视角处的所述第一滤光片和第二滤光片之间的亮度差。所得到的系统的设计包括对所述第一修改的干涉滤光片和第二修改的干涉滤光片的设计。

本公开的另一方面涉及一种干涉滤光片系统，在入射光存在的条件下，当在第一视角及第二视角之间倾斜时，所述系统中的每个所述干涉滤光片用于提供色移效应。其中所述第一干涉滤光片包括第一反射体层、第一吸收体层及位于所述第一反射体层和所述第一吸收体层之间的第一分隔体层，所述第一吸收体层为光吸收材料并具有厚度h1；所述第二干涉滤光片包括第二反射体层、第二吸收体层及位于第二反射体层和第二吸收体层之间的第二分隔体层，所述第二吸收体层由光吸收体材料形成，并具有不同于h1的厚度h2；其中，所述第二分隔体层的光学厚度与第一分隔体层的光学厚度不同；其中，所述第一干涉滤光片和第二干涉滤光片在第一视角处色调匹配、色度匹配且亮度匹配，在第二视角处色调错配。在所述第一视角处的所述第一干涉滤光片和第二干涉滤光片之间的色差，小于在所述第一视角处的形成第一比较对的两个干涉滤光片之间的色差，所述形成第一比较对的两个干涉滤光片与所述第一和第二干涉滤光片之间的不同之处仅仅在于：所述第一比较对的两个干涉滤光片中的吸收体层都具有所述厚度h1，并且在所述第一视角处的所述第一干涉滤光片和第二干涉滤光片之间的色差，小于在所述第一视角处的形成第二比较对的两个干涉滤光片之间的色差，所述形成第二比较对的两个干涉滤光片与所述第一干涉滤光片和和第二干涉滤光片之间的不同之处仅仅在于：在所述第二比较对的两个干涉滤光片中的吸收体层都具有所述厚度h2。

本申请提供了以下内容：

1).一种设计干涉滤光片系统的方法，其中，在入射光存在的条件下，当在第一视角及第二视角之间倾斜时，所述干涉滤光片系统中的每个干涉滤光片用于提供视觉色移效应，

所述方法包括以下步骤：

(a)确定用于第一干涉滤光片的设计和用于第二干涉滤光片的设计的层材料和层厚度，所述第一干涉滤光片包括两个第一金属层和在它们之间的第一分隔体层，所述第二干涉滤光片包括两个第二金属层和在它们之间的第二分隔体层，

其中，确定所述层材料和层厚度，使得所述第一分隔体层的光学厚度与所述第二分隔体层的光学厚度不同，

以及其中，第一干涉滤光片和第二干涉滤光片在第一视角处色调匹配，第一干涉滤光片和第二干涉滤光片在第二视角处色调错配；

(b)修改第一干涉滤光片的设计或第二干涉滤光片的设计，以获得第一修改的干涉滤光片的设计和第二修改的干涉滤光片的设计，

所述步骤(b)包括修改所述第一金属层中的一个或所述第二金属层中的一个的层材料或层厚度；

或者通过在其内加入吸收体层，来修改所述第一分隔体层或第二分隔体层；

其中，在所述第一视角处的所述第一修改的干涉滤光片和所述第二修改的干涉滤光片之间的亮度差，小于在所述第一视角处的所述第一滤光片和所述第二滤光片之间的亮度差；

其中，对所述干涉滤光片系统的设计包括对所述第一修改的干涉滤光片和所述第二修改的干涉滤光片的设计。

2).如1)所述的方法，其中，所述第一金属层包括第一反射体层和第一吸收体层，所述第二金属层包括第二反射体层和第二吸收体层。

3).如1)所述的方法，其中，所述第一干涉滤光片和所述第二干涉滤光片在所述第一视角处色度匹配。

4).如2)所述的方法，其中，所述第一反射体层包括反射体材料，且所述第二反射体层包括反射体材料。

5).如4)所述的方法，其中，所述第一吸收体层包括光吸收体材料，且所述第二吸收体层包括光吸收体材料。

6).如1)所述的方法，其中，所述第一分隔体层包括分隔体材料，且所述第二分隔体层包括所述分隔体材料。

7).如1)所述的方法，其中，所述第一修改的干涉滤光片和所述第二修改的干涉滤光片分别包括所述第一分隔体层和所述第二分隔体层。

8).如7)所述的方法，还包括修改所述第一修改的滤光片或所述第二修改的滤光片中的至少一个的设计，以便确定第一进一步修改的干涉滤光片和所述第二进一步修改的干涉滤光片的设计；所述修改包括修改所述第一分隔体层或所述第二分隔体层的层厚度，使得所述第一进一步修改的干涉滤光片和所述第二进一步修改的干涉滤光片比所述第一修改的干涉滤光片和所述第二修改的干涉滤光片具有更好的色调匹配。

9).如1)所述的方法，还包括制造所述干涉滤光片系统。

10).如1)所述的方法，其中，所述第一金属层是吸收体层，且所述第二金属层是吸收体层。

11).如1)所述的方法，其中在所述步骤(a)中，在相同的光照条件下，所述第一干涉滤光片和所述第二干涉滤光片在第一视角色调匹配，在第二视角色调错配，

其中在所述步骤(b)中，在所述相同的光照条件下，确定在所述第一视角处的所述第一修改的干涉滤光片和所述第二修改的干涉滤光片之间的亮度差和在所述第一视角处的所述第一干涉滤光片和所述第二干涉滤光片之间的亮度差。

12).如1)所述的方法，其中所述光照条件是日光。

13).一种设计干涉滤光片系统的方法，所述干涉滤光片系统包括第一干涉滤光片和第二干涉滤光片，其中，在入射光存在的条件下，当在第一视角及第二视角之间倾斜时，每个所述干涉滤光片用于提供视觉色移效应，所述方法包括以下步骤：

(a)确定用于所述第一干涉滤光片的设计和用于所述第二干涉滤光片的设计的层材料和层厚度，所述第一干涉滤光片包括第一反射体层、第一吸收体层及位于所述第一反射体层和所述第一吸收体层之间的第一分隔体层，所述第二干涉滤光片包括第二反射体层、第二吸收体层及位于所述第二反射体层和所述第二吸收体层之间的第二分隔体层，

其中，确定所述层材料和层厚度，使得所述第一分隔体层的光学厚度与所述第二分隔体层的光学厚度不同，

并且，其中，所述第一干涉滤光片和所述第二干涉滤光片在所述第一视角处色调匹配，所述第一干涉滤光片和所述第二干涉滤光片在所述第二视角处色调错配；

(b)修改所述第一干涉滤光片的设计或所述第二干涉滤光片的设计，以便获得第一修改的干涉滤光片的设计和第二修改的干涉滤光片的设计，

所述步骤(b)包括修改所述第一吸收体层或所述第二吸收体层的层材料或层厚度，或修改所述第一反射体层或所述第二反射体层的层材料或层厚度；

或者通过在其内加入附加的吸收体层，来修改所述第一分隔体层或第二分隔体层；

其中，在所述第一视角处的所述第一修改的干涉滤光片和所述第二修改的干涉滤光片之间的亮度差，小于在所述第一视角处的所述第一滤光片和所述第二滤光片之间的亮度差；

其中，对所述干涉滤光片系统的设计包括对所述第一修改的干涉滤光片和所述第二修改的干涉滤光片的设计。

14).一种干涉滤光片系统，其中，在入射光存在的条件下，当在第一视角及第二视角之间倾斜时，所述干涉滤光片系统中的每个干涉滤光片用于提供色移效应；

第一干涉滤光片包括第一反射体层、第一吸收体层及位于所述第一反射体层和所述第一吸收体层之间的第一分隔体层，所述第一吸收体层包括光吸收体材料，并具有厚度h1；以及

第二干涉滤光片包括第二反射体层、第二吸收体层及位于所述第二反射体层和所述第二吸收体层之间的第二分隔体层，所述第二吸收体层包括光吸收体材料，并具有不同于h1的厚度h2，其中，所述第二分隔体层的光学厚度与所述第一分隔体层的光学厚度不同；

其中，所述第一干涉滤光片和所述第二干涉滤光片在所述第一视角处色调匹配、色度匹配和亮度匹配，在所述第二视角处色调错配，以及

其中，在所述第一视角处的所述第一干涉滤光片和所述第二干涉滤光片之间的色差，小于在所述第一视角处的形成第一比较对的两个干涉滤光片之间的色差，所述形成第一比较对的两个干涉滤光片与所述第一干涉滤光片和所述第二干涉滤光片之间的差别仅仅在于：所述形成第一比较对的两个干涉滤光片的吸收体层都具有所述厚度h1；并且，在所述第一视角处的所述第一干涉滤光片和所述第二干涉滤光片之间的色差，小于在所述第一视角处的形成第二比较对的两个干涉滤光片之间的色差，所述形成第二比较对的两个干涉滤光片与所述第一干涉滤光片和所述第二干涉滤光片之间的差别仅仅在于：所述形成第二比较对的两个干涉滤光片中的吸收体层都具有所述厚度h2。

15).如14)所述的系统，还包括第一箔片和第二箔片，所述第一箔片包括所述第一干涉滤光片，所述第二箔片包括第二干涉滤光片。

16).如14)所述的系统，还包括第一颜料片和第二颜料片，所述第一颜料片包括多个第一粒子，其中一个所述第一粒子包括所述第一干涉滤光片；所述第二颜料片包括多个第二粒子，其中一个所述第二粒子包括所述第二干涉滤光片。

17).如16)所述的系统，其中，所述第一颜料片被分散在形成第一凹版油墨的载体中，且所述第二颜料片被分散在形成第二凹版油墨的载体中。

18).如14)所述的系统，其中，所述第一反射体层包括反射体材料，且所述第二反射体层包括反射体材料。

19).如18)所述的系统，其中，所述反射体材料是铝。

20).如14)所述的系统，其中，所述第一分隔体层包括分隔体材料，且所述第二分隔体层包括所述分隔体材料。

21).如18)所述的系统，其中，所述光吸收体材料是铬。

22).如14)所述的系统，其中，所述第一干涉滤光片和所述第二干涉滤光片在法向视角处色调匹配、色度匹配和亮度匹配。

23).如14)所述的系统，其中，在波长λ处，所述第一光学厚度是n个qwot；在所述λ波长处，所述第二光学厚度是k个qwot；其中，n和k是彼此不同的整数，并且，n和k中的每一个等于2、4或6，且λ在400nm至700nm之间。

附图说明

为了便于对示例性实施例的更完全理解，现在参考附图，在附图中相同的元件有相同的附图标记。附图不应当被解释为对本公开的限制，而仅仅是示例性的。

图1是本发明的设计干涉滤光片系统的方法的流程图；

图2示出了两个干涉滤光片设计，在所述方法的色调匹配步骤中确定这两个干涉滤光片的设计；

图3示出了两个修改的干涉滤光片设计，在所述方法的亮度调整步骤中确定这两个修改的干涉滤光片的设计；

图4示出了一个修改的干涉滤光片设计，在所述方法的亮度调整步骤中确定这个修改的干涉滤光片设计；

图5是以接近于法向视角的角度从干涉滤光片反射的光的光学特性(a*和b*)的示图，其取决于在滤光片中的分隔体层的厚度；

图6是亮度(l*)与分隔体层的厚度的关系的曲线图；

图7是本发明的设计干涉滤光片系统的方法的流程图；以及

图8示出了由本发明的方法所设计的配对的色移颜料片。

具体实施方式

凹板印刷用于制造钞票和其他文件，凹版油墨经常包括色移颜料片。为了增加文件的防伪能力，配对的色移颜料片可用于凹板印刷。用包含配对的色移颜料片的油墨彼此相邻而印刷的多个图像在小范围内的视角处颜色匹配，并在其他视角处具有不同的颜色。相比于单色移颜料片来说，造假者较少会利用具有这些特定特性的针对这一特定用途的一组颜料片。

用于凹版油墨的色移颜料片可以是对称干涉薄片，其具有中心反射体层、位于所述中心反射体侧面上的两个电介质层、和位于所述电介质层上的两个吸收体层。这样的颜料薄片可被看作背对背接合的两个干涉滤光片，以便在薄片两侧产生相同的光学效应。可选择层厚度和层材料，以实现所需效果。对用于配对的颜料片的设计参数进行选择，使得配对的颜料片、以及因此得到的配对的油墨，在一个视角处颜色匹配，并在一个不同的视角处颜色错配。

在此公开的方法允许设计干涉滤光片系统。该系统包括至少第一及第二干涉滤光片；在入射光存在的条件下，当在第一及第二视角之间倾斜时，每个所述干涉滤光片用于提供视觉色移效应。所述滤光片的每一个可具有反射体层、吸收体层及位于第一反射体层和第一吸收体层之间的电介质层；该电介质层也被称为分隔体层。该设计方法包括：确定这些层的材料和厚度，使得所制造的滤光片和包括这样的滤光片的装置能够根据需要来工作。

参考图1，设计该干涉滤光片系统的方法包括两个步骤：色调匹配步骤100和亮度调整步骤200。

色调匹配步骤100包括：在图2示出的两个配对的干涉滤光片10和20的设计中确定层材料和层厚度。确定在滤光片10和20的设计中的层材料和层厚度，使得滤光片在制造以后，具有如下光学特性：滤光片10和20中的每一个能产生视觉色移光学效应，第一及第二干涉滤光片10和20在第一视角处色调匹配，第一及第二干涉滤光片10和20在第二视角处色调错配。换句话说，在第一视角处，第一及第二滤光片看上去对人眼来说具有相同的颜色；在第二视角处，两个滤光片看上去具有彼此不同的颜色，且其颜色与在第一视角处观察到的颜色不同。第一视角与第二视角不同，其差值优选为大于10度。当两个干涉滤光片没有显著划界地邻接(border)时，颜色匹配意味着de<6；当两个干涉滤光片之间存在使得对比更加困难的距离和/或划界的时候，功能性颜色匹配de<12。

干涉滤光片的设计是制造滤光器所需要的参数，并包括层次序、层材料和层厚度。参考图2，第一干涉滤光片10的设计包括第一反射体层12、第一吸收体层16及位于第一反射体层12和第一吸收体层16之间的第一分隔体层14。第二干涉滤光片20的设计具有第二反射体层22、第二吸收体层26及位于第二反射体层22和第二吸收体层26之间的第二分隔体层24。

第一反射体层12及第二反射体层22可以是金属层。用于反射体层的合适金属材料的非限制性例子包括铝、银、铜、金、铂、锡、钛、钯、镍、钴、铑、铌、铬及其组合物或其合金。优选地，反射体层12和22的厚度足以使层不透明。反射体层12和22可被形成为具有约40nm至约2000nm的合适的物理厚度，优选地，约60nm至约1000nm的合适的物理厚度。反射体层可具有至少40％的反射率，并且优选地，高于60％的反射率。

为了使得两个干涉滤光片10和20在第一视角处色调匹配，优选地，反射体层12和22是由相同材料制成的不透明层。为了使所得的装置的制造更方便，反射体层12和22的厚度可以是相同的。

第一吸收体层16及第二吸收体层26是部分吸收、部分光透射的层，可能是厚度在5nm至15nm范围内的金属层。

合适的光吸收体材料的非限制性例子包括金属吸收体，诸如铬、铝、镍、银、铜、钯、铂、钛、钒、钴、铁、锡、钨、钼、铑和铌，及其相应的氧化物、硫化物和碳化物等。其他合适的光吸收体材料包括碳、石墨、硅、锗、金属陶瓷、氧化铁或其他金属氧化物、混合在电介质基体中的金属，以及能在可见光谱中充当均匀吸收体或选择性吸收体的其他物质。上述吸收体材料的各种组合物、混合物、化合物或合金可用于形成吸收体层16和26。

上述吸收体材料的合适的合金的例子包括因康镍合金(镍铬-铁)、不锈钢、哈氏合金(hastalloys)(例如，镍-钼-铁，镍-钼-铁-铬，镍-硅-铜)和钛基合金，诸如钛与碳混合(ti/c)、钛与钨混合(ti/w)，钛与铌混合(ti/nb)、钛与硅混合(ti/si)，及其组合物等。如上所述，吸收体层也能包括吸收性金属氧化物、金属硫化物、金属碳化物或其组合物。例如，一种优选的吸收性硫化物材料是硫化银。用于吸收体层的合适的化合物的其他例子包括钛基化合物，诸如氮化钛(tin)、钛的氮氧化合物(tinxoy)、碳化钛(tic)、碳氮化钛(tinxcz)、氮氧碳化钛(tinxoycz)、硅化钛(tisi2)、硼化钛(tib2)，及其组合物。对于tinxoy和tinxoycz的例子，优选地x＝0至1，y＝0至1，并且z＝0至1，其中，在tinxoy中x+y＝1，并且，在tinxoycz中x+y+z＝1。对于tinxcy的例子，优选地x＝0至1，并且z＝0至1，其中x+z＝1。可替换地，吸收体层可包括设置在钛基体中的钛基合金，或可包括设置于钛基合金基体中的钛。

第一吸收体层16可由与第二吸收体层26相同的材料制成，并具有与第二吸收体层26相同的厚度。

在薄膜堆叠结构中，电介质层14和24充当分隔体。这些层被形成具有有效的光学厚度，用于赋予干涉颜色和所需色移特性。这些电介质层可以是可选地(optionally)透明的，或者可以是选择性地(selectively)吸收的，以对颜料的颜色效应起作用。光学厚度是被定义为乘积ηd的公知的光学参数，其中，η是该层的折射率，d是该层的物理厚度。通常，层的光学厚度是依据四分之一个波的光学厚度(qwot)来表达的。当ηd＝λ/4时，出现qwot情况，其中，λ是出现光干涉的波长。根据所需色移，电介质层的光学厚度范围可从在大约400nm的设计波长处的大约2个qwot到在大约700nm的设计波长处的大约9个qwot，优选地，是在400nm至700nm范围内的设计波长处的2、4或6个qwot。根据所需色移特征，这些电介质层通常具有大约100nm至大约800nm的物理厚度。

用于电介质层14和24的合适材料包括具有“高”折射率(在此定义为大于大约1.65)和“低”折射率(在此定义为小于或等于大约1.65)的材料。每一个电介质层可由单种材料构成，或由各种材料的组合和配置构成。例如，这些电介质层可仅仅由一种低折射率材料构成，或仅仅由一种高折射率材料构成，或由两种或两种以上低折射率材料的混合物或多个子层构成，或由两种或两种以上高折射率材料的混合物或多个子层构成，或由低折射率材料和高折射率材料的混合物或多个子层构成。此外，电介质层可部分地或完全地由高/低电介质光学堆叠构成，这将在下文做进一步详细讨论。当电介质层部分地由电介质光学堆叠构成时，该电介质层的剩余部分可由上述单种材料或各种材料的组合和配置形成。

用于电介质层的合适的高折射率材料的例子包括硫化锌(zns)、氧化锌(zno)、氧化锆(zro2)、二氧化钛(tio2)、类金刚石碳、氧化铟(in2o3)、铟锡氧化物(ito)、五氧化二钽(ta2o5)、二氧化铈(ceo2)、氧化钇(y2o3)、氧化铕(eu2o3)、诸如(ii)二铁(iii)氧化物(fe3o4)和氧化铁(fe2o3)等的铁氧化物、氮化铪(hfn)、碳化铪(hfc)、氧化铪(hfo2)、氧化镧(la2o3)、氧化镁(mgo)、氧化钕(ndo)、氧化镨(pr6o11)、氧化钐(sm2o3)、三氧化二锑(sb2o3)、一氧化硅(sio)、三氧二化硒(se2o3)、氧化锡(sno2)、三氧化钨(wo3)，及其组合物等。

用于电介质层的合适的低折射率材料包括二氧化硅(sio2)、氧化铝(al2o3)、金属氟化物、它们的组合物，或任何其他的具有小于等于大约1.65的折射率的低折射率材料；其中，所述金属氟化物诸如氟化镁(mgf2)、氟化铝(alf3)、氟化铈(cef3)、氟化镧(laf3)、氟化钠铝(例如，na3alf6或na5ai3fl4)、氟化钕(ndf3)、氟化钐(smf3)、氟化钡(baf2)、氟化钙(caf2)、氟化锂(lif)等。例如，包括二烯类或烯烃的有机单体和聚合物可用作低折射率材料，诸如丙烯酸盐(例如，甲基丙烯酸酯)、全氟烯烃、聚四氟乙烯(特氟纶，teflon)、氟化乙丙烯(fep)，及它们的组合物等。

确定分隔体层14和24的层材料和层厚度，使得第一分隔体层14的光学厚度与第二分隔体层24的光学厚度不同，以便确保色移效应彼此不同。

在分隔体层的光学厚度是2、4或6个qwot的情况下，第一及第二干涉滤光片会在第一视角处色调匹配，在这种情况下，该第一视角垂直于滤光片的表面。但是，从第一干涉滤光片10和第二干涉滤光片20反射来的光的亮度和色度在第一(色调匹配)角处不一定匹配。

干涉滤光片10和20未必需要被制造出来；可使用软件仿真来评价干涉滤光片的光学性能，例如使用市场上买得到的光学设计软件。换句话说，术语“干涉滤光片”指可在物理装置中实现的设计。所提到的“修改滤光片”在此被理解为在滤光片设计中改变参数，使得最终得到的一组层材料和层厚度可用于制造包括由在此公开的方法所设计的干涉滤光片的装置。

如果色调差小于10度，优选地，小于5度；色度差小于20单位，优选地，小于10单位；并且亮度差小于30，优选地，小于15(以上参数是在完全隐匿主色调(masstone)条件下根据1976cielab颜色系统测量得到的)，那么就实现了匹配条件。

如果色调差大于10度，优选地，大于15度；和/或色度差大于20单位，优选地，大于30单位(以上参数是在完全隐匿主色调(masstone)条件下根据1976cielab颜色系统测量得到的)，那么就实现了错配条件。

在l*、a*、b*(cielab)颜色空间中，任何光学可变装置的颜色都可以由这三个三色(tristimulus)值表征：x、y和z。这三色值考虑：光源的光谱分布、光学可变颜料片的反射和人眼的光谱灵敏度。根据x、y和z值，l*、a*、b*坐标被计算为l*(亮度)、c*(色度)、h(色调)和关联色差(即δl*、δc*和δh)的关联值。

可替代地，在用于配对的干涉滤光片10和20的设计中的材料和厚度可以被选择，使得如美国专利号6114018中所披露的，在滤光片的a*b*图中有交点，在所述交点处干涉滤光片将具有相同的色调和色度。

图5和图6中的示例图示出了a*、b*和l*，其具有用于理论上的铝(al)反射体、氟化镁(mgf2)和铬(cr)的固定吸收体厚度。其他材料可导致不同的值，此物质组合仅为示例。从此图可以看出，截然不同的电介质厚度可导致相同的色调角；在一些特定例子中甚至可导致相同的色度。对在第二图形中的特定匹配配置的查阅说明了：如果未经进一步设计调整，亮度不会匹配。

但是，如果根据干涉滤光片设计10和20制造或仿真的两个装置色调匹配，或者色调色度匹配，那么，如上所述，由于亮度差，装置仍然可被认为是颜色不同的。在很多情况下，不牺牲色度就不能获得三重匹配(色度，色调，亮度)。假定两个颜料片，其色度和色调匹配，但具有不同的亮度，并且都具有色度最佳化的吸收体。降低最亮的颜料片的亮度，将也降低色度，从而其色度与较暗的颜料片不再匹配。最好的折衷是减轻(lightening)较暗颜料中的吸收体，在每个颜料中牺牲一些色度，以到达某一点，在该点亮颜料片现在较暗，而暗颜料片现在较亮，并且到达色度匹配的点，在该点，两个颜料片的色度比初始点的色度低。

亮度调整步骤200(图1)修改了干涉滤光片10的设计和/或干涉滤光片20的设计，以便确定第一及第二修改的干涉滤光片的设计。该修改旨在减少两个滤光片之间的亮度差。换句话说，这些修改的滤光片在第一(色调匹配)视角处的亮度值比第一及第二干涉滤光片10和20在第一视角处的亮度值更加接近。亮度调整步骤200确定第一及第二修改的干涉滤光片的设计(层材料和层厚度)；这些设计使得修改的干涉滤光片亮度匹配，并且也色调匹配，与在修改之前的干涉滤光片10和20一样。

对两个干涉滤光片设计的修改可改变在色调匹配步骤100中确定的一种或多种层材料以及层厚度。优选地，亮度调整步骤200包括修改第一吸收体层16或第二吸收体层26的层材料或层厚度。图3示出了第一修改的干涉滤光片110，其具有修改的吸收体层116，但是并未修改反射体层12和电介质层14。虽然可使用不同的光吸收体材料，优选改变吸收体层的厚度，使得修改的吸收体层116由与第一吸收体层16的材料相同的材料构成，但是，修改的吸收体层116的厚度与第一吸收体层16的厚度不同。

虽然亮度调整步骤200可包括都修改第一及第二干涉滤光片10和20两者，但是，通过只修改干涉滤光片设计10或20之一，一般即可充分调整亮度差。因此，为了示意，图3示出了修改的干涉滤光片设计120，其与在色调匹配步骤100中确定的干涉滤光片20的设计相同。

亮度调整步骤200可包括修改第一反射体层12或第二反射体层22的层材料或层厚度。

也有可能通过使其内包括附加的吸收体层来匹配两个干涉滤光片的亮度。参考图4，通过以下方式来获得修改的干涉滤光片130的设计：将干涉滤光片10的电介质层14分为两个电介质部分114和115，并且在它们之间加入附加吸收体层126。正如图3示出的实施例，干涉滤光片的第二修改的设计可具有与在色调匹配步骤100中确定的设计相同的设计20。

设计方法允许在色调匹配步骤100中确定两个设计，其中，根据设计10和20制造或仿真的干涉滤光片色调匹配，并可能在第一视角处色度匹配。在亮度匹配步骤200中，修改设计10和20，以便实现或改进亮度匹配，使得在第一视角处的第一及第二修改的滤光片之间的亮度差，小于在色调匹配步骤100中确定的在第一视角处的第一及第二滤光片之间的亮度差，但是，第一及第二修改的设计在第二视角处仍然色调错配。所得的修改的设计可用于制造两个干涉箔片或两组多个颜料薄片的系统，其中，在箔片或薄片中的层材料和层厚度与在亮度调整步骤200中确定的修改的干涉滤光片的层材料和层厚度相同。

虽然亮度调整步骤200旨在维持“在第一视角处色调匹配、在第二视角处色调错配”，但是应该理解的是：吸收体和反射体从来不是完全地光谱中性。那意味着：对于这些层的亮度调整可导致轻微的色调角改变。因而，维持“在第一视角处色调匹配、在第二视角处色调错配”应当被理解为使得在第一及第二修改的干涉滤光片之间的色调差可能会在数值上变化，但是仍然满足上面限定的色调匹配和色调错配条件。

无需显著地影响在非匹配角处的色对比度，或者通过在含有颜料片的油墨或油漆连接料中添加少量的着色剂，就可以用轻微的电介质厚度变化来校正由亮度调整步骤200导致的色调差的增加，以设计可以用于制造配对的箔片或颜料的进一步修改的滤光片系统。

举例来说，图8示出了通过在此公开的方法获得的颜料片设计。参考图8，色调匹配步骤100获得有4个qwot和6个qwot分隔体层的五层干涉颜料片设计，所述分隔体层由mgf2形成，且分别具有物理厚度360nm和540nm。在亮度调整步骤200中，通过使用具有不同的厚度(在设计a中为3.5nm，在设计b中为9nm)的吸收体层，可以将两个干涉滤光片的亮度值拉近到一起。对色调值的进一步校正导致在设计b中电介质分隔体层的数值发生轻微减小。由此所得的设计可用下面的公式描述：

设计a：cr(3.5nm)/mgf2(540nm)/al(60nm)/mgf2(540nm)/cr(3.5nm)。

设计b：cr(9nm)/mgf2(342nm)/al(60nm)/mgf2(353nm)/cr(9nm)。

在法向视角处，两个设计彼此色调匹配、色度匹配且亮度匹配，具有仅仅为0.65的de*颜色差值。

可以使用用于干涉滤光片光学性能的进行仿真的专业软件来执行该设计方法。优选地，在通用型计算机或专业计算机上执行该设计方法，所述计算机具有存储器和用于执行该专业仿真软件的处理器；由此所得的系统设计可被输出给用户或制造系统，用于进一步在制造包括配对的干涉滤光片的物品之中使用。

干涉滤光片的颜色匹配可能被照射所使用的光谱影响。因此，在色调匹配步骤100中的色调匹配和色调错配，以及在亮度调整步骤200中的亮度值，可以在相同的光照条件下进行测量或仿真，所述光照条件可能是日光，或白炽光，或荧光。颜色匹配需要对于一个特定的光类型/温度来进行设计，或者作为故意的妥协，在某种程度上不同的光类型中工作。

在本方法的一个实施例中，在色调匹配步骤100中，所确认的设计参数(厚度和材料)是：使得在相同的光照条件下，第一和第二干涉滤光片在第一视角上色调匹配，在第二视角上色调错配；以及在亮度调整步骤200中，在相同的光照条件下，确定在第一视角处的第一和第二修改的干涉滤光片之间的亮度差，以及在第一视角处的第一和第二初始的干涉滤光片之间的亮度差。光照条件可以是日光。

在设计干涉滤光片中所使用的光照条件可以是预先确定的，使得能够提供光谱以用于仿真。在此公开的用于设计两个干涉滤光片的方法，其中在具有光谱的入射光存在的条件下，当在第一及第二视角之间倾斜时，每个干涉滤光片用于提供视觉色移效应，所述方法可以包括色调匹配步骤100，其中所确定的滤光片的参数是：在每种情况下，当用具有400nm至700nm的相同光谱范围的光照射时，使得第一和第二干涉滤光片在第一视角处色调匹配，第一和第二干涉滤光片在第二视角处色调错配；在亮度调整步骤200中，可以在由具有400nm至700nm的相同光谱范围的光照射下，对改进的滤光片的亮度差进行测量或仿真。

在该设计方法的一个实施例中，色调匹配步骤100包括用反射体/分隔体/吸收体结构确定干涉滤光片的两个设计。第一及第二反射体层可能是相同的材料，且可能具有相同的厚度。第一及第二电介质层可能是相同的材料、不同的厚度。第一及第二吸收体层可能是相同的材料，且具有相同的厚度。可以选择分隔体层的厚度，以使得在第一视角处满足色调匹配条件，并在第二视角处色调错配。通过改变第一或第二吸收体层的厚度，亮度调整步骤100修改了第一及第二干涉滤光片的设计。由此所得的修改的设计可用于制造两个干涉箔片或两组多个颜料薄片，其中，在箔片或薄片中的层材料和层厚度，与在亮度匹配步骤200中确定的修改的干涉滤光片中的层材料和层厚度相同。亮度调整步骤200减小了在两个干涉滤光片之间的亮度差，导致了改进(减小)的色差de*。在具有不同厚度h1和h2(h1≠h2)的吸收体层的这样设计的配对干涉滤光片之间的色差，小于另一配对的两个干涉滤光片之间的亮度差，其他配对的干涉滤光片与所设计的配对干涉滤光片的不同之处仅仅在于：其他配对的干涉滤光片具有相同的吸收层厚度，或者都是h1或都是h2。

因此，该方法允许设计和制造一种干涉滤光片系统，其中，在入射光存在的条件下，当在第一及第二视角之间倾斜时，每个干涉滤光片用于提供色移效应。所述系统可以是配对的干涉滤光片，或包括两个以上滤光片。系统中的第一干涉滤光片包括第一反射体层、第一吸收体层及位于所述第一反射体层和所述第一吸收体层之间的第一分隔体层，其中所述第一吸收体层包括光吸收体材料并具有厚度h1。系统中的第二干涉滤光片包括第二反射体层、第二吸收体层及位于第二反射体层和第二吸收体层之间的第二分隔体层，其中所述第二吸收体层包括光吸收体材料并具有不同于h1的厚度h2；其中，所述第二分隔体层的光学厚度与第一分隔体层的光学厚度不同。第一及第二干涉滤光片在第一视角处色调匹配、色度匹配且亮度匹配，在第二视角处色调错配。在所述第一视角处的所述第一及第二干涉滤光片之间的色差，小于在所述第一视角处的形成第一比较对的两个干涉滤光片之间的亮度差，其中，形成第一比较对的这两个干涉滤光片与所述第一及第二干涉滤光片之间的不同之处仅仅在于：它们的吸收体层都具有所述厚度h1；并且，在所述第一视角处的所述第一及第二干涉滤光片之间的色差，也小于在所述第一视角处的形成第二比较对的两个干涉滤光片之间的亮度差，其中，形成第二比较对的这两个干涉滤光片与所述第一及第二干涉滤光片之间的不同之处仅仅在于：它们的吸收体层都具有所述厚度h2。

以举例的方式，在色调匹配步骤100中，包括干涉滤光片的配对的色移颜料可以被设计成具有对高c*最佳化的6qw和4qw的分隔体层。对应于6qw和4qw光学厚度的物理厚度可以被分别计算为d＝1.5λ/η和d＝λ/η，其中λ是设计波长。颜料片可以具有以下设计：

c:cr(9nm)/mgf2(546nm)/al(60nm)/mgf2(546nm)/cr(9nm)，和

b:cr(9nm)/mgf2(351nm)/al(60nm)/mgf2(351nm)/cr(9nm)。

由计算机仿真提供的这样的滤光片的光学参数如下：

由于亮度差，在法向视角处在颜料片b和c之间的色差(de*)是28.6。

亮度调整步骤可以修改设计c中的吸收体层，得到两种设计，这两种设计形成了在法向视角处色调匹配、色度匹配和亮度匹配的配对的干涉滤光片：

c1：cr(3.7nm)/mgf2(546nm)/al(60nm)/mgf2(546nm)/cr(3.7nm)，和

b:cr(9nm)/mgf2(351nm)/al(60nm)/mgf2(351nm)/cr(9nm)。

滤光片c1的光学参数如下：

在法向视角处，颜料片c1(修改的c)和b之间的色差(de*)只有0.65。已经获得了低色差，特别是，通过使用不同厚度的吸收体层，在该例子中，吸收体层的厚度为9nm(h1)和3.7nm(h2)，而b和c的颜料片对，其中的吸收层厚度都为9nm(h1)，在法向视角处，具有较高的色差，色差为de*＝28.6。

在吸收体层的厚度都为3.7nm(h2)的情况下，没有颜色匹配，对于修改的设计b：

b1:cr(3.7nm)/mgf2(351nm)/al(60nm)/mgf2(351nm)/cr(3.7nm)

光学参数是：

在法向视角处，颜料片b1(修改的b)和c1的色差(de*)为26.0，其吸收体层的厚度都为3.7nm(h2)。

因此，由颜料片c1和b形成的系统，因而所得到的包括具有不同的吸收体层厚度h1和h2的相应的配对的干涉滤光片，在第一视角处(法向)的第一和第二干涉滤光片之间的色差(0.65)，小于在第一视角处的形成第一比较对的两个干涉滤光片(b和c)之间的色差(28.6)。第一比较对与所述第一和第二干涉滤光片的差别只在于：其中的吸收体层都具有厚度h1(9nm)；并且由颜料片c1和b形成的系统的在第一视角处(法向)的第一和第二干涉滤光片之间的色差，也小于在第一视角处的形成第二比较对的两个干涉滤光片(b1和c1)之间的色差(26.0)。第二比较对与所述第一和第二干涉滤光片之间的差别只在于其中的吸收体层都具有厚度h2(3.7nm)。

为了设计色调匹配，色度匹配，和亮度匹配的配对的干涉滤光片，施加亮度调整步骤，使得高性能的配对的干涉滤光片(c1，b)在第一视角处的第一和第二修改的干涉滤光片之间的亮度差，小于在第一视角处的至少一个比较对内的两个干涉滤光片之间的亮度差，所述配对已经在色调匹配步骤中确定，如上述例子中的b和c配对。

参考图1，上述方法可用于设计具有吸收体/电介质/吸收体结构的配对的干涉滤光片，其中，在入射光存在的条件下，当在第一及第二视角之间倾斜时，每个所述干涉滤光片用于提供色移效应。

作为概括的形式，作为对步骤100的概括的色调匹配步骤300(图7)，包括确定用于第一干涉滤光片10的设计和用于第二干涉滤光片20的设计的层材料和层厚度，第一干涉滤光片10包括两个第一金属层12和16以及在它们之间的第一分隔体层14，第二干涉滤光片20包括两个第二金属层22和26以及在它们之间的第二分体物层24；其中，确定层材料和层厚度，使得第一分隔体层的光学厚度与第二分隔体层的光学厚度不同；其中，第一和第二干涉滤光片在第一视角处色调匹配，第一和第二干涉滤光片在第二视角处色调错配。

然后，作为对步骤200的概括的亮度调整步骤400，包括修改第一或第二干涉滤光片的设计，以便确定第一及第二修改的干涉滤光片的设计，包括修改第一或第二金属层之一的层材料或层厚度，或者通过在其内加入吸收体层来修改第一或第二分隔体层；其中，在第一视角处的第一及第二修改的滤光片之间的亮度差，小于在第一视角处的第一及第二滤光片之间的亮度差。

由此所得的对涉滤光片系统的设计包括对第一及第二修改的干涉滤光片的设计。

两个第一金属层可以是反射体层和吸收体层，两个第二金属层可以是反射体层和吸收体层，如上面参考方法步骤100和200(图1)所述。当两个第一金属层是吸收体层，两个第二金属层也是吸收体层时，上文中参考方法步骤100和200(图1)所讨论的详细内容也适用于步骤300和400(图7)，其中反射体层12和22被吸收体层代替。

由此所得的一组材料和厚度可用于制造配对的颜料片或箔片，进一步它们一起用于单个装置中。通过使用前述方法获得的这两个滤光片设计，可在具有a1/d1/r1/d1/a1和a2/d2/r2/d2/a2结构的对称的色移颜料片中分别实现。这两个滤光片也可用于非对称的色移薄片，其中，薄片的一侧显示如上所述设计的色移，薄片的另一侧显示由反射体层所提供的金属颜色。如果在塑料的基底上，这两个滤光片可以是色移箔片的部分。颜料片和箔片可包括与干涉滤光片相邻的其他层，诸如对于箔片来说的网基底、磁性层等，其被并入在反射体层r1或r2之内、或在反射体层之下的箔片基底之间。附加层可以是透明的保护层等。

通过利用前述方法，为了在除匹配角之外的角度处使色差达到最大，可以制造一组两个或多个光干涉颜料片，其中每个光干涉颜料片都在电介质层的光学厚度方面彼此不同，可能通过将光学涂层设计配置成在色移性能上有最小的影响，而在预定视角处获得色调匹配、色度匹配和亮度匹配。

利用前述方法，允许在一个视角处获得颜色匹配的极高水平，同时在偏离匹配视角的视角处保持有实质性色差。匹配的质量以及在除匹配角之外的角度处的色差，这两者共同确定该特征的光学性能，因此保证最佳的角度处对比度(contrastatangle)是一个重要的特性。对实际用途来说，保持该颜色角度处对比度是重要的。

该方法对于设计用于凹版油墨的颜料片是有益的，因为在凹版油墨中实现的色移颜料片的色度水平(其指示颜色或饱和度的可感知的强度)是相对低的。但是，如在此所述的，所设计的一系列的颜料片可用于除凹版印刷之外的印刷方法。

为了匹配l*、a*和b*，有几个用于颜料片(或膜)a和b的选项：

吸收体厚度在a上增加，在b上减少；

在a和b上增加吸收体厚度；

在a和b上减少吸收体厚度，

在a上增加吸收体厚度，并在部件b上使用混合或堆叠错配；

在a上减少吸收体厚度，并在b上使用混合或电介质堆叠错配；

在位于a或b，或a和b两个部件之上的电介质层之内放置中间吸收体层；

使用a和b之一、或者具有小于100％覆盖范围的颜料片，并调整在油墨(覆盖范围)中加载的颜料片、吸收体厚度和背景颜色，以实现更高水平的颜色匹配；

使用不同的材料或配置来调整每一颜料片的反射体层，最主要地调整亮度和色度，以实现匹配。

最后的选项包括(可能为非对称的)反射体层的不同的材料和不同的配置。

可在除垂直视角之外的角度处配置颜色匹配。

用以驱使色度、亮度和色调的混合、堆叠错配和其他方法一起使用，可能会降低角度处色度，从而降低在两个颜料片之间的色移对比度。

在此公开的设计方法实现了颜色匹配，并且在视角改变情况下不减少色度。不会显著地影响角度处视觉色对比度的小的校正(其对匹配来说是重要的)，通过在第一视角处调整亮度、然后可能调整色调，可用于调整、微调该匹配的质量。

不是使用油墨添加剂、而是控制颜料片层的优点之一在于，它消除了对印刷质量的影响。在颜料片/油墨的转移、或者油墨层厚度中的变化可能对两个颜料片有相似程度的影响，并因此不会影响颜色匹配。不管印刷方法/质量如何，同一组的颜料片有可能具有匹配。

本公开的范围不会受到在此所描述的特定实施例限制。实际上，除了在此所描述的之外，本公开的其他不同的实施例和修改，将根据上述说明书和附图，对本领域的普通技术人员是显而易见的。因而，这样的其他实施例和修改旨在落入本公开范围。进一步，虽然本公开是为了某种特定的目的在特定的环境里在特定的实施方式中进行的描述，但是本领域的普通技术人员将认识到：它的用途不限于此，本公开可在任意多个环境中出于任意多个目的而有利地实现。因此，权利要求书应当鉴于如在此所描述的本公开的完全宽度和精神内被解释。