[发明专利]具有结构化光学外观的表面

说明书

本发明公开了具有结构化光学外观的表面。该表面可包括基板、设置在基板上的具有第一折射率的第一光学涂层；以及设置在第一光学涂层上的具有第二折射率的第二光学涂层。所述第一折射率不同于所述第二折射率。其他表面可包括具有可见表面的基板，其中可见表面包括多个结构特征部，其中所述结构特征部中的每个结构特征部被配置为透射光波，该光波与其他结构特征部的光波光学相互作用以产生视觉外观。其他表面可包括基板和设置在基板上的光学涂层。光学涂层包括在基质内的有序阵列中的颗粒，其中基质具有第一折射率，并且颗粒具有第二折射率。

相关申请的交叉引用

本专利申请根据35U.S.C.§119(e)要求2015年9月29日提交的名称为“具有结构化光学外观的表面(Surfaces Having Structured Optical Appearances)”的美国专利申请62/234,312，以及2015年10月9日提交的名称为“具有结构化光学外观的表面(SurfacesHaving Structured Optical Appearances)”的美国专利申请62/239,652的权益，这两个专利申请以其全部内容以引用方式并入本文。

技术领域

所描述的实施方案整体涉及具有结构化光学外观的表面。更特别地，本发明实施方案涉及通过使用产生光学干涉效应以改变表面的颜色、不透明度，和/或雾度的物理结构而不是通过使用染料或颜料的化学更改，调整表面的视觉外观。

背景技术

在自然界中观察到结构颜色，并且结构颜色具有与化学颜料或染料的那些特性不同的许多特性。通常，颜色是由于光吸收，但是结构颜色既可折射光又可反射光。反射是有序结构颜色/光子晶体(诸如在蓝色蝴蝶中所看到的这些)的主要机制。在薄膜多层的情况下，结构颜色也可通过反射干涉来工作。

由于其独特的特性，已尝试通过各种技术方法诸如胶态结晶、电介质层堆叠，以及直接光刻图案化来制作人工结构颜色。胶态结晶技术用于制作光子晶体，该光子晶体在晶体中阻挡特定波长的光，并且因而显示对应的颜色。周期性电介质材料的电介质层堆叠和光刻图案化通过控制表面的亚微米结构来生成结构颜色。

结构着色表面的设计可提供适应性或可调性以影响表面的视觉外观。

发明内容

在各个方面，本公开涉及具有结构化光学外观的表面。

在一个方面，具有结构化光学外观的表面包括基板、具有第一折射率的第一光学涂层，以及具有第二折射率的第二光学涂层。第一光学涂层设置在基板上，并且第二光学涂层设置在第一光学涂层上。第一折射率不同于第二折射率。在某些变型中，第一折射率低于第二折射率。在某些变型中，所组合的第一光学涂层和第二光学涂层被配置为更改表面的镜面反射率。

在某些变型中，具有结构化光学外观的表面可用染料或颜料着色。在附加的变型中，基板可为玻璃、金属或聚合物。在另外的变型中，第一光学涂层可为聚合物，并且第二光学涂层可为导电材料。

在另一方面，具有结构化光学外观的表面包括带有可见表面的基板。可见表面包括多个结构特征部。该结构特征部被配置为透射或反射一波长或一定范围的波长，从而产生结构化光学外观。每个光波与其他结构特征部的光波光学相互作用以产生视觉外观。

在一些变型中，透射光波可被反射或散射。在附加的变型中，基板可为玻璃、金属或聚合物。在另外的变型中，具有结构化光学外观的表面可包括插置在相邻结构特征部之间的多个间隙。间隙可吸收一定波长的光或一定范围的波长的光。

在另一方面，具有结构化光学外观的表面包括基板和设置在其上的光学涂层。光学涂层包括在基质内的有序阵列中的颗粒。基质具有第一折射率，并且颗粒具有第二折射率。有序阵列被配置为反射一波长或一定范围的波长，从而产生结构化光学外观。

在一些变型中，有序阵列是面心立方堆积布置。在其他变型中，有序阵列为六方紧密堆积布置。在一些变型中，颗粒为陶瓷、聚合物或孔。