專利名稱：光柵薄片的三維定向的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種顏料薄片，并且特別涉及包括以特定順序排列的光柵薄片的涂層，所述薄片具有形成在其中或其上的光柵。 發明背景
已經提出了多種光學結構以模仿自然界中出現的閃光色，例如，大閃蝶的翅膀和諸 如蜂雀的 一些鳥類的羽毛。
圖1所示的三維納米結構模擬了所述大閃蝶的翅鱗片；該納米結構已經由Watanabe 等人公開在"從大閃蝶鱗片類似結構觀察的閃亮的藍色"(5n'〃/a"/ 5/we Ofeerv油'o"/row a Mw7^o-5wrteW_y-&a/e )，應用物理學日文期刊2005年44巻L48-L50頁(Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 44. pp. L48-L50, 2005 )。使用聚焦光束化學 氣相沉積(FIB-CVD )技術已經仿制了該結構，并且在顯微鏡下已經觀察到了所需的顏 色效果。然而，大閃蝶翅膀含有多層彼此相互接近的結構，如圖2所示，該圖來自于 Kinoshita等人的"大閃蝶的結構色光物理"(尸/zoto/ /y^/c^ 5^ra"wra/ Co/or /"決e M—o淑—m ), 2002年FORMA雜志第17期103-121頁(FORMA, 17, pp. 103-121, 2002 ),并且所述Watanabe的結構僅僅類似它們中的一個。如果可能的話，使用Watanabe 等人在制造單獨的三維結構中所使用的方法來產生多重并排的結構，這樣的技術是復雜 的并且將會是極端困難的。
2006年1月5日以Cowan等人的名義公開的美國專利申請第20060002656號教授 了如圖3所示的階梯形表面浮凸的光學結構，該結構通過反射光的共振或相長千涉 (constructive interference )產生了狹窄的顏色帶。該階梯形結構被公認為阿茲特克 (Aztec)結構并可以由全息攝影技術形成，并隨后被復制到連續膜92上。然而，使用 階梯形結構的膜用于安全/鑒定的目的由這樣的事實所限制，即該膜是被單獨制造的并隨 后被結合到例如安全文件的基底上，因此偽造者可以從其制造商直接獲得或從有效的文 件將其分離而獲得該膜。
R. Coath在"用于顏色展示的大閃蝶鱗片復制品的使用研究，，(/"ve勸'g油'"g o/i ^"ca Mo^/w Bw故ry^ Scafes/or Co/ow "5p/fl^),南開普敦大學2007年IRP報告 1-9頁(Univ. of Southampton, IRP report, pp. 1 9， 2007 )中教授了在硅晶片上沉積具有不同折射率的多層材料，接著通過多層圖案的電子束光刻和選取蝕刻來產生類似于大 閃蝶翅膀的樹狀結構。這項技術同樣是復雜并且昂貴的。發明內容
本發明的目的是提供一種克服現有技術缺點的閃光涂層，以及制造該閃光涂層的方 法。
因此，本發明涉及一種在表面上的涂層，該涂層包括載體和多個分散在其中的薄片， 其中，所述多個薄片中的每一個被準垂直于所述表面定向，并且具有沿著準平行于所述 表面的第一方向延伸的第一組凹槽，并且其中所述的多個薄片形成了所述涂層中所有 光柵薄片的至少50%。
本發明的另一方面涉及一種制造上述涂層的方法，該方法包括以下步驟提供所 述載體到所述表面上，所述載體具有分散在其中的多個薄片，施加第一外部的場以定向 所述的多個薄片，該第一外部的場具有與所述表面形成第一角度的第一場線；以及，施 加第二外部的場以進一步定向所述多個薄片，該第二外部的場具有第二場線，所述第二場線與所述表面形成不大于30度的第二角度。
下文將參照附圖對本發明進行更詳細的描述，附圖所示為優選實施方式，其中[10]圖1是根據現有技術模擬大閃蝶的翅膀鱗片的三維納米結構的透視圖；[11]圖2是根據現有技術的大閃蝶的翅膀結構的顯微照片；[12]圖3是根據現有技術的階梯形光學結構的橫截面視圖；[13]圖4是在垂直于樣品表面的場中被常規定向的光柵薄片的透視圖；[14]圖5是薄片與基底之間的空間關系的示意圖；[15]圖6是根據本發明的第一排列步驟的圖示；[16]圖7是所述第一排列步驟的一個變化的圖示；[17]圖8是所述第一排列步驟的另一個變化的圖示；[18]圖9是第二排列步驟的圖示；[19]圖10是光柵薄片彼此無規定向的透視圖；[20]圖11是光柵薄片彼此準平行定向的透視圖；[21]圖12是具有擺動軸的安全裝置的圖示；[22]圖13是樣品的圖示，該樣品具有準垂直于表面的薄片和準平行于樣品的表面的薄 片；[23]圖14是在圖13中所示的樣品的"海洋"區域上的光學效果的圖示；[24]圖15是在圖13中所示的樣品的"陸地，，區域上的光學效果的圖示；[25]圖16是每毫米3800線(3800 1/mm)光柵的反射光或衍射光的效率對的波長的圖表；[26]圖17是在其中具有一層半透明的薄片的涂層的橫截面視圖；[27]圖18是使用施加的電場排列已極化的粒子的示意圖；[28]圖19是線性光柵形狀的薄片的顯微照片；[29]圖20是彼此之間準平行的薄片的顯微照片；以及[30]圖21是使用可排列的衍射薄片的裝置的示意圖。具體實施例[31]為了克服現有技術的一些缺點，人們可以考慮使用具有分散在其中的光柵薄片的油 墨。然而，這對于本領域的技術人員是顯而易見的，試圖使用垂直于或略垂直于 (subnormally)基底定向的磁場來定向薄片的嘗試并不會導致類似圖2中所示的結構。確 實，如圖4所示，該光柵薄片將會具有沿磁場線定向的凹槽，所述磁場線垂直于基底， 并且因此在觀察的法線方向將會看不到衍射效果。[32]不像具有常規定向的薄片的涂層，本發明的薄片產生了明亮的閃光顏色，因為其精 密地模仿了大閃蝶的翅膀的結構和自然界中出現的其它的結構色(structural colors )。本 發明的涂層含有薄片，該薄片具有在其中或者在其上形成的光柵，并以特定的方式被定 向所述薄片被準垂直于所述基底的所述表面定向，并具有準平行于所述表面的光柵 凹槽，因此通過特定波長的薄膜和/或衍射光干涉，使反射到觀察者的狹窄顏色帶共振。 [33]為了公開的目的，術語"準垂直于表面"是指垂直于表面或是傾斜以形成與所述表面 至少45度的第一角度。參考圖5,薄片102和基底110之間的第一角度等于分別包含所 述薄片102和所述基底110的平面102和112之間的角度01。 術語"準平行于表面"是第二角度。[34]根據本發明的方法，光柵薄片通過施加外部的場來定向。所述外部的場可以是磁場， 并且隨后所述的薄片包含磁性響應的材料。可選擇地，所述的薄片包含其它的材料；例 如，在磁性響應材料層上面的高反射層。例如，適合的磁性響應材料是鐵、鈷、鎳；例如Ni-Co或Nd-Fe-B的合金；例如三氧化二鐵(Fe203 )、四氧化三鐵(Fe304 ) 、 二氧 化鉻(Cr02)、鐵酸鹽MFe204 (M是一個離子或選自Mg2+、 Ca2+、 Sr2+、 Ba2+、 Mn2+、 Co2+、 Fe2+、 Ni2+、 Cu2+、 Zn2+等組成的組的離子的混合)、石榴石A3B5012 (A =三價 的稀土離子或三價稀土離子和B離子的混合或選自Al3+、 Cr3+、 Fe3+、 Ga3+、 B產等組成 的組的離子的混合)、六角晶鐵氧體MFe！20,9 (M選自二價離子Ca2、 Sr2+、 Ba"等組 成的組)、鈣鈦礦等的無沖幾氧化物。[35]所述薄片的平均直徑是在3-50微米的范圍內，并且平均厚度是在0.05-10微米的范 圍內。所述薄片例如于2007年7月10日授權給Argoitia等人的美國專利第7,241,489 號中教授的方法制備，該專利通過參考并入本文，并在下文中被稱作'489。 例如，圖 19是具有1400 1/mm線性光柵形狀的薄片的顯微照片。可替代地，可以使用任何用于 提供具有預定形狀或無規形狀的光柵薄片的傳統的方法。[36]所述薄片具有頻率在每毫米500線(500 1/mm )和每毫米4000線(4000 1/mm)之 間的光柵，其對應250納米到2000納米的相鄰凹槽之間的間隔。為了提供閃光的藍色， 該光柵的頻率優選在每毫米2000線和每毫米4000線之間。[37]例如，所述載體可以是聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙基乙烯基 醚、聚曱基乙烯基醚、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙二醇、聚馬來酸肝、羥乙基纖維素、 醋酸纖維素、例如阿拉伯樹膠和膠質的多糖、例如聚乙烯醇縮丁醛的聚縮醛、例如聚氯 乙烯和聚乙烯基撐氯化物(polyvinylene chloride)的聚乙烯基卣化物、例如聚丁二烯的 聚二烯烴、例如聚乙烯的聚烯烴、例如聚丙烯酸曱酯的聚丙烯酸酯、例如聚曱基丙烯酸 曱酯的聚甲基丙烯酸鹽、例如聚(氧基羰基氧己烯)(poly (oxycarbonyl oxyhexamet hylene))的聚碳酸鹽、例如聚對苯二曱酸乙二醇酯的聚酯、聚氨酯、聚硅氧烷、聚硫 化物(poly(suphides))、聚砜、聚乙烯腈、聚丙烯腈、聚苯乙烯、例如聚(2,5二羥基-1,4-笨基乙辨)(poly(2,5 dihydroxy-l，4-phenyleneethylene))的聚笨撐(poly(phenylenes))、 聚酰胺、天然橡膠、曱醛樹脂、其它聚合物和聚合物與具有溶劑的聚合物的混合物。 [38]在本發明的一個實施例中，樣品表面上的閃光涂層是如下制造的。首先，參考圖6, 包含光柵磁性可排列(magnetically-alignable)的薄片240的載體230被提供到樣品基底 200的表面， 一起形成有涂層的樣品201。例如，基底200是紙片，并且所述載體230 被印刷到其上。[39]在第一排列步驟中，具有準垂直于基底表面定向的第一磁場被施加，用于定向所述 多個薄片。基于這個目的，永久磁鐵210被置于所述基底200的下面，使得磁場線220準垂直于基底200的表面。參考圖7, —個可選擇的第二磁鐵251被置于所述樣品201 的上面。可替代地，有涂層的樣品201以圖8中箭頭260所示的方向通過磁鐵，或所 述磁鐵從所述樣品201下面通過。作為施加第一磁場的結果，大量的所述光柵薄片準垂 直于所述基底自排列。[40]在如圖9所示的第二排列步驟中，具有準平行于所述基底200的表面定向的第二磁 場被施加，用于旋轉所述薄片240,使得光柵凹槽245平行于所述基底200排列。基于 這個目的，如磁鐵212和252的一個或多個磁鐵，被置于樣品201的兩側，使得磁場線 221準平行于所述基底200的表面。可選擇地，所述磁鐵212和252與在先排列步驟中 使用的磁鐵相同，在6和圖7中被表示為磁鐵210和251。在這種情況下，在第一和第 二排列步驟之間，可以是所述磁鐵201和251相對所述樣品201移動，也可以是所述樣 品201以優選90度的角度旋轉。[41]有利的是，在兩個前述的磁排列步驟以后，不僅所述薄片被準垂直于所述基底定向 并且凹槽被準平行于所述基底定向，而且許多所述薄片彼此準平行，其中包含兩個薄片 的兩個平面平行或形成不超過30度的角度。例如，圖20的顯微照片中所示的準平行排 列的薄片。[42]在薄片彼此間無規定向的實例中，如圖IO所示，閃光的顏色可以在任何觀察角度 被觀察。在薄片彼此間準平行定向的實例中，如圖11所示，該顏色比圖10中所示的 樣品中的顏色濃，并且僅僅當所述凹槽垂直于照明和觀察平面時才能被觀察到；對于平 行于凹槽的照明或觀察條件，觀察不到閃光的顏色。由圖11中的樣品所提供的極化效 果與在大閃蝶翅膀中所觀察到的效果相似。[43] —部分薄片根據薄片和磁鐵的磁性，以及薄片的質量和載體的性質彼此平行排列。 為了增加彼此平行的薄片部分，可以重復前述的兩個排列步驟。例如，在最初的涂層步 驟之后，執行參考圖6和9描述的兩個步驟，然后是圖6所示的步驟，并且之后是圖9 所示的步驟等等，直到彼此平行的薄片部分達到涂層中所有光柵薄片的至少70%。 [44]在此參考圖8描述的另一個方法中，具有交叉光柵薄片(cross-grated flakes)的有 涂層的樣品201以箭頭260所示的方向通過磁鐵，并且隨后以垂直于箭頭260和垂直于 制圖平面的方向再次通過磁鐵。這次步驟可以被重復多次以改進最后的排列。圖5中所 示的角度e,可以通過傾斜有涂層的樣品201或兩個方向中的一個方向的磁性裝置 (setup)來獲得，所述方向例如箭頭206的方向。可替代地，所述有涂層的樣品201通過一系列具有如前面所述的不同排列的磁場的磁鐵。基于同樣的目的，不是將所述樣品 通過磁鐵，而是一個磁鐵(或一系列磁鐵)從所述有涂層的樣品的下面或上面通過。 [45]可選擇地，在完成排列步驟以后，所述涂層中的載體被固化，例如通過烘干。 [46]具有通過前述的方法排列的薄片的涂層可以被用在安全和鑒定裝置中，例如圖12 所示的裝置，該裝置使用紫外固化的絲網油墨基底作為載體和分散在其中的光柵磁性排 列薄片制得。該薄片具有5層中間是50納米的鎳層，鎳層的兩側是兩個鋁層，每一 層大約50納米厚，以及所述鋁層上的大約200納米厚的兩個氟化鎂(MgF2)層，和大 約3800 1/mm的單向光柵。所述薄片具有下述的5層200納米MgF2 /50納米Al /50 納米Ni/50納米Al/200納米MgF2。該薄片被準垂直于基底640定向，其中區域620 中的薄片以Z軸的方向傾斜，而區域610中的薄片以與Z軸的方向相反的方向傾斜。根 據本發明，所述薄片已經被定向以具有平行于所述基底的光柵。當該裝置沿著軸600以 某一個方向擺動時，區域620顯示出令人驚訝的亮藍色，而區域610顯示為銀色。當該 裝置以其它方向擺動時，區域620顯示為銀色，而區域610顯示為亮藍色。 [47]具有每毫米超過3800線的高頻率的交叉光柵薄片通過準垂直于所述基底排列的 薄片，提供了如大閃蝶一樣的亮藍色。實際上，對于3800 1/mm的光柵頻率和大約75 度的入射角度，只有小于大約525納米(藍光)的波長才能在入射光束的方向被衍射 回來，如圖16所示，其中曲線410表示對于420方向的觀察者而言由薄片450衍射-折射回去的光的反射率，而曲線440是在430方向朝樣品基底反射的入射光的量。 [48]在本發明的一個實施例中，所述薄片是透明或半透明的，例如足夠薄到半透明的 四氧化三鐵(Fe304 )或鎳(Ni)磁層。可選擇地，例如由Rajca等人公開在2001年的 科學雜志294巻5546期1503-1505頁的"有機聚合物的磁性排列"(Afog股"c a" Ogam'c Pofyww， Science, Vol. 294， no. 5546, pp. 1503 — 1505， 2001 )中的聚合物磁性 材料，可以被用在本發明的薄片中。[49]可替代地，用于排列所述光柵薄片的磁場由一個或多個電磁鐵提供。 [50]在本發明的一個實施例中，涂層包括準垂直于所述基底定向的交叉光柵薄片。該 交叉光柵薄片具有兩組沿著兩個方向延伸的凹槽，形成至少45度的角度，并且優選 80-89度。可替代地，可以使用兩個以上線性光柵的重疊。[51]使用交叉光柵薄片需要較少的步驟用于它們的定向，以提供與具有如圖ll所示的 線性光柵薄片排列的涂層相似的光學效果，因此有利于涂層施加過程。[52]具有每毫米超過3800線的高頻率的交叉光柵薄片通過薄片準垂直于所述基底和準 平行于彼此的排列，提供了如大閃蝶一樣的亮藍色。進一步的排列步驟將會提升顏色效 果，諸如施加準平行于基底的磁場和另外施加準垂直定向的磁場。 [53]參考圖13，使用紫外固化絲網油墨基底作為載體和分散在其中的交叉光柵磁性可 排列的薄片，已經制造了單詞"地圖，，的樣品印刷物300。該薄片具有5層設計200納米 MgF2 / 50納米Al /50納米Ni/ 50納米Al /200納米MgF2，并且兩個方向中的每一個 上的光柵頻率是大約3700到3800 1/mm。[54]通過絲網印刷方法來施加油墨，以在Leneta卡320的黑色表面上產生海洋310。 一 旦施加了油墨，就將該印刷的樣品通過永久磁鐵。該磁極的方向是使得磁場線垂直和稍 微傾斜于如圖14中所示的Z軸方向的Leneta卡的平面。為了使樣品在法線方向將垂直 入射光反射回去，將該薄片相對法線傾斜幾度(few degrees)以產生衍射光束。在根據本 發明制造的涂層中，該薄片的優選定向是與基底表面成75±10度。 [55]陸地330用同樣的油墨印刷，但是不施加磁場，因此如圖15所示,陸地330由大部 分平行于Leneta卡的薄片形成。[56]當樣品300從法線方向被觀察時，所述海洋310呈現亮藍色，而所述陸地330呈現 銀色。參考圖16，如上面所討論的藍色的色調是由于光柵的頻率。跟據照明和觀察條件 傾斜和旋轉所述樣品使所述海洋和陸地呈現灰色或藍色。[57]在本發明的一個實施例中，所述光柵薄片具有預先設定的形狀和尺寸。所述'489 專利中教授了制造這種薄片的方法。例如，正方形的薄片具有大約10微米的邊長并且 包含14個凹槽,該凹槽平行于正方形的邊中的一條。[58]在此參考圖17描述一個實施例，基底520在其上具有包括載體510和透明或半透 明的光柵薄片500的涂層，所述光柵薄片500在可見光譜中具有至少50%的透射率。 該薄片是具有高折射系數的材料制得的單層薄片，例如三氧化二鋁(AL203) 、 二氧化 鈦(Ti02)、硫化鋅(ZnS)的材料。每個薄片具有頻率在大約3500-4000 1/mm (333-250 nmpitch)的衍射光柵。該薄片500被準垂直于所述基底520定向，并且所述凹槽被準平 行于所述基底520定向。具有較低折射率的載體填充了所述薄片之間的孔510。 [59]在大閃蝶的情況下，高折射率(表皮)和低折射率(空氣)的比率是1.6/1。優選 地，所述薄片的折射率與所述載體的折射率的比率大于1。例如，二氧化鈦(Ti02)電 介質層在顏料或油墨栽體中具有約2.7的折射率，而所述諸如丙烯酸基的栽體的顏料或 油墨載體具有約1.5的折射率，在所述載體中的折射率比率甚至高于在大閃蝶中的折射率比率。因此，n>2.0的材料的單層薄片模擬大閃蝶鱗片并產生用于衍射和薄膜干涉的 (HL"濾波片。用僅僅3個凹槽的薄片所獲得的結果與用具有至少6層高折射率和低折 射率材料的傳統的二向色顏料涂覆的樣品相似。凹槽越多提供的隨后的相長干涉的波長 的選擇性越高，提供更多的HL干涉層也是如此。所述的單層衍射薄片比高折射率和低 折射率層交叉的多層真空涂層設計更經濟有效。有利地，本發明允許生成的結構具有低 折射率材料的小孔，該結構類似于1999年化學回顧99期1935-1961頁由Srinivasarao在 "生物界的納米光子學甲蟲、蝴蝶、鳥和蛾"(M "o-C(pri" 7Tze歷o/og/ca/『wW.' 5e"/化Bw"e/^/ey, 5z7Yifey4"dMWfo, Chemical Reviews, 99, pp. 1935-1961, 1999 )中描述的 蜂雀的羽毛。[60]上面描述的本發明參考的外部的場是磁場。可替代地，用于薄片排列的外部的場可 以是例如2004年12月7日授權給Kosc等人的美國專利第6,829,075號中所教授的靜電 場，該專利通過參考并入本文中。[61]本發明的發明人在2006年11月23日公開的美國專利申請20060263539中已經公 開了懸浮在電介質載體中的光柵電介質薄片，可以以相同的方向被排列，其通過參考并 入本文中。例如，光^b蓴片包括三層50納米MgF2、 100納米Si和50納米MgF2并 且具有500 1/mm的光柵，該光柵薄片被懸浮在硅油中并且用1500伏電場排列。 [62]在電介質液體中的粒子通過施加電場被;歐化以獲得偶才及矩。由于該場而存在的所述 偶極矩受所述顆粒的形狀、大小和體積影響。例如，圖18示出了形狀筒單的粒子在電 場中的優選定向。橢圓形和棒形的兩種形狀的粒子都根據電場排列。不規則形狀的薄片 在^F茲場中沿其長軸排列。[63]多種材料可以被用作衍射薄片以在電場內進行排列。必須考慮的不僅僅是懸浮薄片 的材料。通常，定向將是薄片和載體的介電常數的差異的函數。[64]已經發現聚合物、半導體和陶資(例如電介質)薄片可以被組合使用。以聚合物為 例，可以認為具有半導體特性的液晶聚合物聚對亞苯基苯并雙噻唑(PBZT)可以被定 向。形成衍射薄片的可定向的無磁性材料的進一步的例子可以包括諸如二氧化硅 (Si02)、三氧化二鋁(A1203)的陶資，其典型被用在電流變液(electro-rheological fluids) 中。此外，硅(Si)、鍺(Ge)等可以被用作金屬半導體衍射薄片。 [65]我們的實驗清楚指明的趨勢是:電介質衍射薄片以它們的衍射凹槽平行于所施加的 電場的場線排列。[66]可選擇地，本發明的涂層包括其它的顏料粒子，所述其它的顏料粒子包括無光柵的薄片或缺乏所需定向的光柵薄片，例如，由于缺乏磁性材料或由于高粘度載體與低強度 外部排列場的組合。優選地，選取涂層的參數以提供涂層中所有光柵薄片中至少50%被 準垂直于已涂層的物體的表面定向，并且它們的凹槽被準平行于所述表面定向。在我們 的實驗中，涂層中所有光柵薄片中的至少70%的具有所述定向，因此70%是更優選的并 能夠實現的比率。為了吸引人的視覺效果，人們需要1000個并且優選10000個薄片以 及薄片的密度是至少每平方毫米100000個薄片。[67]有利地，衍射薄片對于用在電訊和顯示裝置領域的波長可調的發光源提供了經濟有 效地解決方案。在相關的工作中，M. Aschwanden和A. Stemmer (Optics Letters, Vol. 31 ， No 17， 2006)公開了基于電介質彈性體衍射驅動器的價格便宜的電可調的衍射光柵。當 電壓被施加到驅動器上時，該光柵在平面方向被延長并且該光柵的頻率也被改變了。因 此，當準直的白光照射到所述裝置時，由所述裝置發射的衍射波長(顏色)作為電壓的 函數而變化。Uma等人(IEEE Journal of selected topics in quantum electronics, Vol. 10， No 3, 2004)教授了用于同樣光調制目的的相似的裝置。[68]使用動態閱讀器(active lector)和/或磁光裝置可以獲得相似的調制效果，所述動 態閱讀器和磁光裝置被公開在2004年12月7日授權給Kosc等人的美國專利第 6,829,075號和1987年4月14日授權給Labes等人的美國專利第4,657,349號中。所述 美國專利6,829,075教授了 一種使用懸浮在液體中的分層的非衍射薄片的動態電光裝置。 所述美國專利4,657,349公開了一種相似的電光和磁光裝置，該裝置包括被用于窗玻璃 中的信息展示或場控光閘(field-controller shutter)的液體和各相異性的非衍射小片。這種 裝置可以通過使用在這個公開中提出的衍射薄片來增強。例如，當薄片平行于玻璃平面 放置時，由兩個透明的玻璃平面制得的窗口是透明的，并且變得利用施加的電場選擇性 地著色，即所謂的智能窗口，所述的玻璃平面用透明的ITO薄膜涂覆并在玻璃平面之間 具有載體和書f射薄片制成的涂層。美國專利第6,829,075號的圖IB中所示的相同或相似 的裝置可以被用于典型色彩顯示系統的3像素中的每一個。如圖21所示，動態色彩位 置是當薄片平行于基底時。該色彩可以通過使用不同頻率的衍射薄片或通過以不同的角 度傾斜衍射薄片來控制。[69]在半透明薄片的實例中，使用浸在具有不同折射率的不同液體基質中的一種光柵薄 片，可以控制光線路徑的變化，該光線路徑的變化產生用于多層結構的所需波長的相長干 涉。對于同種薄片液體折射率的變化將會改變高折射率和低折射率的比率，并且因此所 述波長隨相長干涉變化。在不透明薄片的實例中，折射率的變化并不適用，但是可以通12過不同頻率和定向角度的光柵薄片的反射-衍射干涉來獲得所需的顏色。底部和頂部的 電極可以用透明材料制成，例如玻璃上的ITO膜，或如圖21中所示的電極中的一個可 以是不透明的。使用電場定位薄片將最可能更容易地制造顯示器。然而，也可以考慮 使用磁場來定向。優選地，所述薄片是交叉光柵薄片，使得凹槽的一個方向平行于所述 玻璃平面。
權利要求
1、一種表面上的涂層，包括載體和多個分散在其中的薄片，其中，所述多個薄片中的每一個被準垂直于所述表面定向并具有沿著準平行于所述表面的第一方向延伸的第一組凹槽；以及其中，所述的多個薄片形成了涂層中所有光柵薄片的至少50％。
2、 根據權利要求1所述的涂層，其中，所述多個薄片的至少70%是彼此準平行的。
3、 根據權利要求1所述的涂層，其中，所述多個薄片的每一個在可見光譜中具有 至少50%的透射率。
4、 根據權利要求3所述的涂層，其中，所述多個薄片的每一個包括具有第一折射 率的材料以及其中所述的載體具有第二折射率，以及其中所述的第 一折射率與所述的第 二折射率的比率大于l。
5、 根據權利要求1所述的涂層，其中，所述多個薄片的每一個在相鄰凹槽之間具 有250納米至2000納米的間隔。
6、 根據權利要求1所述的涂層，其中，所述多個薄片的每一個具有沿著第二方向 延伸的第二組凹槽，所述第二方向與所述第一組凹槽的所述第一方向形成至少45度的角度。
7、 根據權利要求1所述的涂層，其中，所述多個薄片的每一個具有預定的形狀。
8、 才艮據權利要求1所述的涂層，其中，所述多個薄片形成了涂層中所有光柵薄片 的至少70%。
9、 根據權利要求1所述的涂層，其中，所述多個薄片包括至少1000個薄片并且所 述薄片在所述載體中的密度至少是每平方毫米100000個薄片。
10、 一種物品，包括兩個平面和在它們之間的如權利要求1所限定的涂層，其中所 述薄片在磁場或電場中是可排列的。
11、 一種制造如權利要求1所限定的涂層的方法，包括以下步驟(a) 提供所述載體到所述表面上，所述載體具有分散在其中的所述多個薄片；(b) 施加具有第一場線的第一外部的場，用以定向所述多個薄片，所述第一場線被 準垂直于所述表面定向；以及(c) 施加具有第二場線的第二外部的場，用以進一步定向所述多個薄片，所述第二 場線與所述表面形成了不超過30度的第二角度。
12、 一種在表面上制造涂層的方法，包括以下步驟(a) 提供載體到所述表面上，所述載體具有分散在其中的多個光柵薄片；(b) 施加具有第一場線的第一外部的場，用以定向所述多個光柵薄片，所述第一場線準垂直于所述表面；以及(c)施加具有第二場線的第二外部的場，用以進一步定向所述多個光柵薄片，所迷 第二場線與所述表面形成了不超過30度的第二角度。
13、 根據權利要求12所述的方法，其中，還包括步驟(d):固化所述的載體。
14、 根據權利要求13所述的方法，其中，在步驟(c)之后和步驟(d)之前，重復步驟(b)。
15、 根據權利要求12所述的方法，其中，所述的第一和第二外部的場是磁場，并 且所述多個光柵薄片的每一個包括磁響應材料。
16、 根據權利要求12所述的方法，其中，所述的第一和第二外部的場是靜電場。
全文摘要
本發明涉及一種表面上的涂層，包括載體和多個分散在其中的薄片。所述薄片被準垂直于所述表面定向并且具有沿著準平行于所述表面延伸的凹槽，其中所述的多個薄片形成了涂層中所有光柵薄片的至少50％。本發明還涉及一種使用不同定向的外部的場排列薄片的方法。
文檔編號C09D5/00GK101280132SQ20081008949
公開日2008年10月8日 申請日期2008年4月3日 優先權日2007年4月4日
發明者阿爾博特·阿革帝亞 申請人:Jds尤尼弗思公司