[发明专利]一种亚波长光栅真彩元件及含有该元件的呈色产品

说明书

技术领域

本发明涉及一种亚波长光栅真彩元件及含有该元件的呈色产品，可应用于彩色装饰、光学防伪和结构色成像等领域。

背景技术

颜色通常是由颜料或染料对入射光特定波段的吸收引起的，然而它也可由有序及无序排列的微结构如光栅、多层膜等对入射光的衍射、干涉及散射产生，此时的颜色常被称为结构色。与传统的颜料呈色相比，结构色的种类更丰富、饱和度更高、颜色更稳定，此外还能展现独特的颜色变化特性如光色变、偏振色变等，这使得它在彩色装饰、高端光学防伪和彩色成像等领域有很好的应用前景。构成激光全息图光栅的周期约为1μm，它是用之衍射的一级光工作的；但当周期小于入射光波长时，则仅有零级反射光及透射光能够传播，此时的光栅被称为亚波长光栅，它有独特的腔共振和等离子共振特性，用之可创造出颜色及外貌变化非常特殊的结构色光栅微结构。

中国专利申请200410009039.6公开了一种塑钞亚波长光栅导模共振防伪标记，它由结构单一的一维亚波长介质光栅构成，在s偏振光照射下能产生单色标记；中国专利申请200810126806.X公开了一种安全线，它由基层和一个一维介质光栅层构成，在光照条件下能呈现一定的颜色及颜色变化效果且反射光是线偏振光。中国专利申请200910028285.9公开了一种亚波长光栅结构彩色滤光片及制作方法，该滤光片由透明基底和位于基底上的光栅阵列构成，能够透射过滤入射光中的红、绿、蓝光，产生带宽为0.08-0.12μm的透射光谱。中国专利申请200910209648.9公开了一种光学防伪元件，它由基层和一个二维介质光栅层(具有二维表面浮雕光栅的单层介质膜)构成，在偏振镜下观察它具有颜色变化效果，但由于采用了单层介质膜结构，致使其颜色种类及变化效果单一，仅有红绿变化。中国专利申请201110410055.6公开了一种光学防伪元件，它由基材、基材上的亚波长浮雕结构和浮雕上的多层介质膜层构成，用以解决现有光学防伪元件颜色种类不够丰富的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种亚波长光栅真彩元件，只需改变该元件的周期及少数几个结构层的深度参数，即能使之在s和p偏振白光及非偏振白光下呈现种类丰富的真彩色外貌，并具有与众不同的光色变效果。

本发明的另一目的是提供一种包含上述真彩元件的呈色产品。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种亚波长光栅真彩元件，由下至上依次包括介质层5、介质光栅层6、介质层7、介质-金属光栅层8、介质光栅层9、介质-金属光栅层10和介质层11，所述介质层5、7由透明介质构成，所述介质光栅层6、9和介质-金属光栅层8、10分别由透明介质与透明介质，和透明介质和金属材料，间隔排列构成。

在上述技术方案中，所述金属Metal为Ag；所述透明介质包括折射率为1.8-2.4的高折射率介质n′₂、n′₃、n′₄、n′₅和折射率为1.38-1.65的低折射率介质n₁、n₂、n₅、n₆、n₇；所述介质光栅层6、9及介质-金属光栅层8、10的周期相同，为0.2-0.4μm；所述介质-金属光栅层8、10的深度相等，为0.005-0.025μm，且10内金属Metal与8内介质n′₄的宽度相等，其与周期Λ的比值f为0.4-0.6；所述介质光栅层9内介质n′₅的宽度与Λ的比值为f；所述介质光栅层6的深度d₂＝d₄+d₅为0.04-0.16μm，介质n₂的宽度与Λ的比值为f；所述介质光栅层6和介质层7的总深度d₂+d₃为0.05-0.28μm；所述介质层5、11的深度为0.01-1μm。