CN105555542A - 用于运动和动画显示的纳米结构阵列衍射光学元件 - Google Patents

Abstract

公开了一种运动和动画显示，其包括多个纳米结构阵列，这些纳米结构阵列朝向为对应一个动画图像的多个帧的多个不同旋转角，其中所述多个纳米结构阵列形成在一个单个的基体层上。还公开了一种光学显示装置，其包括一具有一表面的基体、动画图像的一第一帧和动画图像的一第二帧，所述动画图像的第一帧包括一形成在所述基体的所述表面之上或之内的第一光学亚波长纳米结构阵列，所述动画图像的第二帧包括一形成在所述基体的所述表面之上或之内的第二光学亚波长纳米结构阵列；其中，所述第二纳米结构阵列相对所述第一纳米结构阵列旋转了一第一相对旋转角。还公开了一种制造运动和动画显示的方法，所述运动和动画显示包括多个以不同旋转角朝向的纳米结构阵列。

Description

用于运动和动画显示的纳米结构阵列衍射光学元件

在先申请

本申请涉及申请日为2013年5月9日的、美国临时专利申请61/821,714和申请日为2013年5月10日的、美国临时专利申请61/822,166并请求它们的优先权，它们的内容在此整体引作参考。

技术领域

本发明整体涉及光学安全显示，具体来说，本发明涉及使用纳米结构阵列的光学安全运动和动画显示以及其制造和使用方法。

背景技术

衍射光栅

根据现有技术的一方面，由周期性结构构成的衍射光栅是已知的，所述周期性结构导致入射光衍射。在这些情形，衍射可能以穿透模式(例如棱镜)或反射模式(例如CD和DVD)进行，所述衍射可能是因为包括所述周期性结构的基体的透射或反射特性。在这一情形，所述周期性结构的周节或间隔，通常被称作点阵周期，对漫射角具有逆效应。

在现有技术的这一方面中，具有可见光谱(λ)周期率和孔直径小于λ/2的纳米孔阵列也可以衍射光以产生结构色。在一个这样的方面中，纳米特征的物理设置可以限定衍射波长的强度，所述强度可以比利用现有的传统的微尺度光栅所获得的波长基本上高。对于任何衍射光栅，透射或反射的峰值强度随给定区域的狭缝数(N)的函数而增加，尤其随N²而增加。在一级峰值看到的颜色变得更容易区分，导致过高的色分辨率，即更鲜艳、更清晰的颜色。例如，带有间隔500nm(纳米)的衍射光栅与间隔1000nm(纳米)的光栅相比呈现四倍的强度，同时产生更清楚区分的彩条。视觉上，纳米级特征显得更亮，在光线较暗的时候尤其明显，它们特定的颜色随着视角的变化显得更纯色(即颜色较少地呈“彩虹状”)。衍射光栅将白光分成多个颜色。这些颜色的强度(I)和色分辨率取决于在给定区域的狭缝的大小和密度，如下式：

$I\∝{\[\underset{p=1}{\overset{N/2}{\Σ}}cos\left(\right(2p-1\left)\mathrm{\π}\frac{d}{\mathrm{\λ}}sin\mathrm{\θ}\right)\]}^2$

因为它们独特的明亮光学效果，这些纳米级光栅已经用于一些应用中来替代全息图，例如现有技术的一些安全应用中。

运动和动画显示

根据现有技术的另一方面，已知的是，运动和动画光学显示提供这样的显示或运动错觉，使用在不同位置的多帧类似的或相关的图像并一次呈献一帧给观看者。在一个这一方面，一遮板或光栅层可以在一第二层上移动，显示彼此形成夹层的多个重叠的帧以显示连续多帧给观看者，例如以“浏览动画”型的遮板动画显示。根据现有技术的又一方面，衍射光栅次级层、极化次级层、透镜镜头、全息干涉图像和/或光波干涉中的一种或多种可以用于在其他运动和动画显示中交替或选择性浏览多幅单独的图像帧。

发明内容

根据本发明的一个实施例，在此公开的一些特征、方面和实例涉及利用纳米结构阵列的运动和动画显示。根据本发明的另一个实施例，一些特征、方面和实例涉及利用纳米结构阵列制造运动和动画显示的方法。另外的特征、方面和实例在此会详细讨论。

根据本发明的第一方面，提供一种运动和动画显示，其包括多个纳米结构阵列，这些纳米结构阵列朝向为对应一个动画图像的多个帧的多个不同旋转角，其中所述多个纳米结构阵列形成在一个单个的基体层上。

根据本发明的另一方面，提供一种光学显示装置，其包括一具有一表面的基体、动画图像的一第一帧和动画图像的一第二帧，所述动画图像的第一帧包括一形成在所述基体的所述表面之上或之内的第一光学亚波长纳米结构阵列，所述动画图像的第二帧包括一形成在所述基体的所述表面之上或之内的第二光学亚波长纳米结构阵列，其中，所述第二纳米结构阵列相对所述第一纳米结构阵列旋转了一第一相对旋转角。

根据本发明的一补充方面，所述光学显示装置可以包括一光学安全装置，所述动画图像包括多个光学可见的特征并可以操作以视觉验证包括所述光学安全装置的物品。在另一方面，所述光学显示装置可以包括一第一纳米结构阵列和一第二纳米结构阵列，所述第一纳米结构阵列可以操作以相对于所述基体的一第一可视角度衍射入射光，所述第二纳米结构阵列可以操作以相对于所述基体的一第二可视角度衍射入射光，使得所述动画图像的所述第一帧能够在所述第一可视角度看到而所述动画图像的所述第二帧能够在所述第二可视角度看到。在本发明又一方面，所述光学显示装置包括一第一纳米结构阵列和一第二纳米结构阵列，所述第一纳米结构阵列包括设置为一第一周期性点阵的多个纳米结构，所述第二纳米结构阵列包括设置为一第二周期性点阵的多个纳米结构，其中，所述第二周期性点阵相对所述第一周期性点阵旋转以一第一相对旋转角。

根据本发明的又一方面，提供一种制造运动和动画显示的方法，所述运动和动画显示包括多个以不同相对旋转角朝向的纳米结构阵列。

在一特定方面，提供一种制造光学显示装置的方法，所述方法包括提供一包括一表面的基体，在所述基体的表面上形成一第一多个光学亚波长纳米结构阵列以形成动画图像的一第一帧，在所述基体的表面上形成一第二多个光学亚波长纳米结构阵列以形成动画图像的一第二帧，其中，所述第二纳米结构阵列相对所述第一纳米结构阵列旋转一第一相对旋转角。

在根据本发明的一方面的制造光学显示装置的辅助方法中，形成所述第一和第二纳米结构阵列包括在所述基体表面之内或之上印制、印刷、浮雕、压花、模制、刻蚀或雕刻中的一种或多种。

结合附图和详细描述，本发明的进一步的实施例和优点会显而易见。

附图说明

现在参考附图描述根据本发明的使用纳米结构阵列的运动和动画显示以及其制造方法，附图中：

图1示出了根据本发明一个实施例的示例性动画或运动显示的示意图，其包括多幅交错的图像帧，每一帧包括多个设置为相对其他帧一预定旋转朝向的纳米结构阵列。

图2示出了根据本发明一个实施例的示例性纳米结构阵列的示意图，所述纳米结构阵列提供对入射光的选择性衍射。

图3示出了根据本发明一个实施例的、示例性动画或运动显示的平面图，其包括多个相邻的图像帧，每一帧包括多个设置为相对其他帧一预定旋转朝向的纳米结构阵列。

图4示出了根据本发明一个实施例的、示例性双帧动画或运动显示的平面图，其包括多个重叠的图像帧，每一帧包括多个设置为相对另一帧一预定旋转朝向的纳米结构阵列。

图5示出了根据本发明一个实施例的、示例性正方形点阵纳米结构阵列的示意图，用于提供在不同旋转角对入射光的选择性衍射。

图6示出了根据本发明一个实施例的、示例性六边形点阵纳米结构阵列的示意图，用于提供在不同旋转角对入射光的选择性衍射。

图7示出了根据本发明一个实施例的、具有不同纳米结构尺寸和周期率的示例性正方形点阵纳米结构阵列的示意图。

具体实施方式

现在参考图1，示出了根据本发明一个实施例的示例性动画或运动显示的示意图，其包括多幅交错的图像帧11，每一帧包括多个设置为相对其他帧一预定旋转朝向的纳米结构阵列，例如代表相应的纳米孔阵列15、16、17和18。在图1所示的示例性四帧运动和动画显示中，四个图像帧11、12、13和14彼此交叠和/或交错在一单层基体上以形成一复合的交错图像。所述示例性的四个帧11、12、13和14中的每一个包括形成在所述基体表面之上或之内的纳米结构阵列，其中代表每一帧的相应纳米结构阵列以一个独特的、相对其他帧的点阵角度朝向，以允许观看者在一特定视角只能看到四帧中的一帧，这是因为每一帧的纳米结构阵列在不同视角衍射光而产生不同的衍射角度。例如，第一帧11可以包括纳米结构阵列，例如以零度的第一相对点阵角朝向的示例性纳米孔阵列15。第二帧12可以包括纳米结构阵列，例如相对第一阵列15旋转15度的第二点阵角朝向的示例性纳米孔阵列16。第三帧13可以包括纳米结构阵列，例如旋转30度的第三点阵角朝向的示例性纳米孔阵列17。第四帧14可以包括纳米结构阵列，例如旋转45度的第四点阵角朝向的示例性纳米孔阵列18。因此，在一个实施例中，一个运动或动画显示可以包括在一单层基体表面上彼此交叠和交错的多个图像帧，例如通过将每一帧区分成多条细线(例如“切片”成多条竖直线)并将每一帧和其他帧交错以在一单层基体表面上形成一复合的交错图像，例如可以类似于使用“浏览动画(scanimation)”多层移动快门动画***准备的一设计的外观，其中，动画或运动效果发生在所述基体的一单个区域，例如图1所示的一跑步者的示例性的四帧动画。在例如图1所示的示例性实施例中，每一帧的每一条线可以包括多个纳米孔阵列，使得每一帧的所述线由以相同的预定相对点阵旋转角朝向的多个纳米孔阵列形成，因此在一预定视角可见，这是因为所述特定点阵旋转角的衍射作用。每一帧11的旋转角相对于其他帧12、13、14的纳米孔点阵的旋转角是不同的，使得源自每一纳米孔点阵角度的不同衍射角导致在观看者的一个特定视角范围只有单帧显示可见，而其他帧不能同时看到。观看者随后可以通过旋转所述显示或者左/右或上/下倾斜所述显示使得视角变化，来触发或观看依次的动画或运动显示，所述显示的每一帧可以独立依次观看以形成所述显示的运动或动画效果，在图1所示的示例性显示会呈现为一个人在跑步。

在一个实施例中，示例性动画或运动显示的单帧或者所有帧的所有纳米结构阵列可以包括单个周期率和纳米结构尺寸，所述整个帧或者所有帧呈现为单色以形成单色图像。在另一个实施例中，不同帧的纳米结构阵列可以有不同的周期率和尺寸使得不同帧呈现不同的颜色，或者，每一帧包括具有不同的、设计者选择的特定周期率和尺寸的纳米孔阵列，以提供不同的颜色以允许每一帧的彩色影像。在一个这样的实施例中，每一帧的纳米孔阵列可以设置为小组或区域，以限定图像的子图像或像素，所述纳米孔阵列在每一子图像或像素的周期率和尺寸可以选择为限定一特定颜色或亮度，以允许在所述动画或运动显示中每一帧的复合颜色图像表征。

在本发明的一个实施例中，用于形成示例性动画或运动显示的每一帧的纳米结构阵列可以包括任何适当的周期性纳米结构阵列，所述周期性纳米结构阵列可以用于提供入射光的衍射作用，例如周期性亚波长纳米孔阵列或者其他纳米结构的周期性阵列，例如但不限于纳米柱、纳米突块、纳米突起、纳米凹痕或者其他纳米结构，它们可以在任何适当的基体表面上形成周期性纳米结构阵列，例如通过纳米印制、浮雕、机械加工、沉积或任何其他适当的纳米结构形成技术。适当的基体可以包括但不限于金属、聚合物、复合物、纤维素、非金属或其他适当的基体材料的薄膜、表面或薄层。

现在参考图2，示出了根据本发明一个实施例的示例性纳米结构阵列的示意图，所述纳米结构阵列提供对入射光的选择性衍射。示例性的第一纳米结构阵列，例如纳米孔阵列22，以第一相对旋转角朝向，可以衍射漫射的入射光源23以形成衍射光24，所述衍射光在特征角度衍射并可以被观看者或观察者21在一特定视角或视角范围看到，所述特定视角或视角范围相对于所述纳米孔阵列22的位置。示例性的第二纳米结构阵列，例如纳米孔阵列25，以相对于所述第一阵列22的第二相对旋转角朝向，使得漫射的入射光衍射以形成第二衍射的光束26，所述衍射光在不同的特征角度衍射并不能被观察者21在所述第一纳米孔阵列22的衍射光24所在的同一位置看到。因此，类似于上面参考图1所描述，纳米孔阵列22和25的不同相对旋转角提供了从所述纳米孔阵列的衍射光的选择性的可观看性，取决于观察者的位置。在例如图1所示的本发明的一个实施例中，这种选择性的可观看性允许观看者观看包括在一单个基体表面上不同旋转角的纳米孔阵列的、分别的图像帧，使得随着观看者或观察者旋转或倾斜所述基体以改变依次来自所述纳米孔阵列的衍射光的相对视角而每一帧依次分别单独可见，以提供所述显示的运动或动画效果。在其他实施例中，入射光23可以被形成所述动画或运动显示的纳米孔衍射、反射和/或透射。

在本发明的又一实施例中，根据本发明的一个方面的动画或运动显示可以用作光学安全装置，其包括一基体，所述基体印制或浮雕有亚波长纳米结构阵列诸如纳米孔阵列，以通过衍射反射的或透射的入射光产生运动或动画效果，这可以用于视觉验证可能包含所述基体的、不同的物件或物品(例如文件、货币、部件或其他安全物品)。根据一特定实施例的光学安全装置可以使用特定组的周期性亚波长纳米孔阵列产生明亮的衍射图像，其在被观察者选择性依次观看时呈现类似运动或动画效果。在一个实施例中，所述图像可以是多色或单色的(单个颜色)。在另一个实施例中，旋转一纳米孔阵列点阵角度可以提供对从所述阵列反射或透射的衍射光角度的控制，并从而可以调节影像的单独帧或部分的视角。在又一实施例中，以各种转动朝向的纳米结构阵列组形成分别的图像帧可以产生动画或模拟的运动效果。在一个这样的实施例中，观察者或观看者可以通过改变由这种纳米孔阵列组组成的图像的视角来激活所述显示的运动/动画效果。在又一实施例中，所述纳米孔阵列可以设置为并处理为像素，其尺寸小于一微米，允许产生特别高分辨率的影像。在一个这样的实施例中，可以利用亚波长纳米孔阵列产生的衍射特征和高分辨率的影像是独特的，因此，利用任何其他技术来复制这种效果如果不是不可能也会很困难，使得这种技术尤其适于安全光学应用。

在本发明的一个实施例中，用于形成运动或动画显示的示例性纳米结构阵列可以设置使得所述显示的一运动或动画序列内的相邻图像帧之间的旋转角之间的差别基本上相同，使得所述运动或动画呈现为以基本上相同的速度在图像帧之间移动。在另一个示例性例中，所述阵列可以设置使得所述显示的一运动或动画序列内的相邻图像帧之间的旋转角之间的差别因帧而异，使得所述运动或动画呈现为在图像帧之间加速或减速，这例如在提供所述显示的动画或运动效果的更多变化的呈现上是理想的。

现在参考图3，示出了根据本发明一个实施例的、示例性动画或运动显示的平面图，其包括多个相邻的图像帧31、32、33、34，每一帧包括多个设置为相对其他帧一预定旋转朝向的纳米结构阵列。在图3所示的示例性实施例中，四幅图像帧31、32、33、34设置为模拟朝向一消失点的运动和一示例性的中央真实验证标记(核选标记图像34)，并彼此相邻且不交叠或不交错，以在依次单独观看图像帧31、32、33、34时提供移动朝向中央区域的模拟运动效果。在图3所示的显示中，每一帧31、32、33、34可以由纳米结构阵列设置，所述纳米结构阵列例如是纳米孔阵列，带有不同的独特纳米结构阵列点阵旋转角。在一个特定实施例中，每一独立帧31、32、33、34也可以包括纳米结构阵列，所述纳米结构阵列除了它们的不同的独特旋转角之外还可以具有不同的独特周期率和/或纳米结构尺寸，以在观看者观看时提供在图像帧的颜色、亮度或质量至少之一上的差别，例如帧31、32、33的偏心块为浅色而同心帧34为不同的颜色。在一个实施例中，图3的显示可以包括正方形点阵纳米孔阵列，其中，帧31包括周期率为450nm、相对点阵旋转角为零度的纳米孔阵列；帧32包括周期率为470nm、相对点阵旋转角为10度的纳米孔阵列；帧33包括周期率为480nm、相对点阵旋转角为20度的纳米孔阵列；帧34包括周期率为500nm、相对点阵旋转角为30度的纳米孔阵列。

现在参考图4，示出了根据本发明一个实施例的、示例性双帧动画或运动显示的平面图，其包括多个重叠的图像帧，每一帧包括多个设置为相对其他帧一预定旋转朝向的纳米结构阵列。在一个实施例中，所述双帧动画或运动显示包括一示为黑色圈的第一帧41和一示为标记或标志(例如数字7)第二帧42。在一个这样的实施例中，所述帧的所述相对旋转角可以选择使得它们吸收光并呈现为黑色，除了第二帧42代表的有限的理想视角。在一个这样的实施例中，在包括所述显示的所述基体旋转或倾斜至一预定角度时，所述显示的所述纳米孔阵列会反射衍射的入射光，以显示理想的隐藏图像或标记，例如第二帧42的标记。在另一个实施例中，选择所述纳米孔阵列的适当周期率还可以允许这样的双帧显示照亮一阴影图像或对阴影图像着色。在一特定实施例中，图4的显示可以包括多个纳米孔阵列，其中，帧41包括周期率为600nm、相对点阵旋转角为45度的纳米孔阵列，帧42包括周期率为450nm、相对点阵旋转角为45度的纳米孔阵列。

现在参考图5，示出了根据本发明一个实施例的、示例性正方形点阵纳米结构阵列的示意图，用于提供在不同旋转角对入射光的选择性衍射。在所示的示例性实施例中，所述正方形点阵纳米结构阵列可以包括正方形点阵纳米孔阵列51、52、53，其中，阵列51以相对点阵旋转角零度朝向，阵列52以相对点阵旋转角10度朝向，阵列53以相对点阵旋转角45度朝向。

现在参考图6，示出了根据本发明一个实施例的、示例性六边形点阵纳米结构阵列的示意图，用于提供在不同旋转角对入射光的选择性衍射。在所示的示例性实施例中，所述六边形点阵纳米结构阵列可以包括六边形点阵纳米孔阵列61、62、63、64，其中，阵列61以相对点阵旋转角零度朝向；阵列62以相对点阵旋转角10度朝向；阵列63以相对点阵旋转角45度朝向；阵列64以相对点阵旋转角90度朝向。

在本发明的一个实施例中，运动或动画显示可以包括多个具有点阵设置的纳米结构阵列，所述点阵设置包括以下至少一个：正方形、六边形、八边形、五边形或彭罗斯(penrose)半有序点阵几何形状。在另一个实施例中，所述纳米结构阵列可以设置为一种或多种适当的点阵几何形状。

在本发明的又一个实施例中，运动或动画显示可以包括多个包含纳米孔的纳米结构阵列，其中，所述纳米孔的几何形状选自以下一个或多个：圆形、基本上圆形、椭圆形、矩形、三角形或正方形孔几何形状。在另一个实施例中，所述纳米结构阵列的所述纳米孔可以成型为一种或多种其他适当的孔几何形状。

现在参考图7，示出了根据本发明一个实施例的、具有不同纳米结构大小和周期率的示例性正方形点阵纳米结构阵列的示意图。在一个实施例中，根据本发明的运动或动画显示可以包括一种或多种示例性纳米结构设置，例如示例性的正方形点阵纳米孔阵列71、72、73、74。在一个实施例中，阵列71可以包括通常平均间隔或尺寸的正方形点阵纳米孔阵列；阵列72可以包括较宽间隔的正方形点阵纳米孔阵列；阵列73可以包括较窄间隔或密集排列的正方形点阵纳米孔阵列；阵列74可以包括平均间隔的、具有更小尺寸的正方形点阵纳米孔阵列。在一个实施例中，纳米孔阵列的所述间隔或周期率可以选择，以确定所述纳米孔阵列优选地反射和/或传输的光的主波长。在另一个实施例中，阵列中的纳米孔的尺寸可以选择，以确定所述纳米孔阵列优选地反射和/或传输的光的相对亮度，和/或所述纳米孔阵列优选地反射和/或传输的带宽或波长范围。

在本发明的又一个实施例中，提供一种光学安全装置，其包括一单层基体，所述基体印制或浮雕有多个亚波长纳米孔阵列，以通过反射或透射的入射光的衍射来产生运动或动画效果，其可以用于视觉验证分别的、包含所述基体的物品。在又一个实施例中，光学安全装置还可以包括至少两组纳米孔阵列，每一组纳米孔阵列呈现绕同一轴的、不同的相对点阵旋转角和在所述阵列的多个孔之间的至少一预定周期性间隔(周期率)。在又一个实施例中，光学安全装置还可以包括至少两组纳米孔阵列，所述纳米孔阵列呈现至少两个不同的周期率，以产生至少两个相应的一级衍射色。在又一个实施例中，光学安全装置还可以包括多个纳米孔阵列，所述纳米孔阵列呈现选自下组的至少一种周期性阵列点阵：正方形、六边形、八边形和潘罗斯半有序点阵。在又一个这样的实施例中，光学安全装置还可以包括多个纳米孔阵列，所述纳米孔阵列带有选自下组的特定孔几何形状：圆形、椭圆形、矩形、正方形和三角形。

在本发明的一个实施例中，可以提供一种光学安全装置，其包括至少两个交叠和/或交错的图像(例如如图1所示)，以产生多帧动画或类似运动的显示或效果。在一个这样的实施例中，每一帧可以包括一组纳米孔阵列，所述纳米孔阵列对于每帧图像以至少一独特的点阵旋转角朝向。

在本发明的一个实施例中，可以提供一种光学安全装置，其包括至少两个分开的且彼此基本上不重叠和/或交错的图像(例如如图3所示)，以产生至少两个分别帧的多帧动画或类似运动的显示或效果。在一个这样的实施例中，每一图像帧可以包括一组纳米孔阵列，所述纳米孔阵列对于每一图像帧以至少一独特的点阵旋转角朝向。

在本发明的一个实施例中，可以提供一种光学安全装置，其包括至少两个的图像(例如如图4所示)，以产生多帧动画或类似运动的显示或效果，所述显示或效果依观看者的视角显示隐藏图像或标记。在一个这样的实施例中，每一图像帧可以包括具有基本上类似或相同的点阵旋转角而不同周期率的多个纳米孔阵列，使得这两个图像帧可以区分。在又一个这样的实施例中，所述光学安全装置还可以包括至少两组纳米孔阵列，所述纳米孔阵列包括多个纳米孔结构，其根据衍射特性或特定规则理想地吸收入射光，从而在特定组的视角隐藏至少一个图像。

在根据本发明的又一实施例中，提供一种生成光学安全装置的方法，其中所述方法包括：在一垫片或主基体表面写入、控制或生成多个亚波长纳米孔阵列，所述亚波长纳米孔阵列包括至少两个纳米孔阵列，所述纳米孔阵列具有适于提供可选择性观看的图像帧作为运动或动画显示或效果的、不同的相对点阵旋转角。在一个实施例中，所述纳米孔阵列可以使用电子束蚀刻、或其他适当的纳米级写入技术和/或装置产生。在另一个实施例中，所述方法还包括通过印刷、印制、浮雕、压花、模制或其他成型方式将至少两个形成图像帧的纳米孔阵列成型到适当的单层基体上，以形成所述光学安全装置。

在此描述了本发明的示例性实施例(包括在摘要中所描述)并不意在穷举或限制本发明的精确形式。它们选来解释本发明的原理、使用和实际应用，以帮助本领域技术人员理解本发明的教导。

根据上面公开的内容，本领域技术人员显然可以理解，可以进行多种等同变动、变化和替代而不背离本发明范围。

在本说明书中，参考“一实施例”、“一个实施例”或类似用语是指结合该实施例描述的特定特征、结构或特点包括在本公开的至少一个实施例中。因此，在整个说明书中，术语“在一实施例中”、“在一个实施例中”或类似用语可以是指同一实施例，也可以不是。而且，本说明书中描述的特征、结构或特点可以以任何适当的方式结合在一个或多个实施例中。在具体实施例中，提供了多个特定细节以完全理解本公开的实施例。但是，本领域技术人员可以理解，本公开的实施例可以实施而无须所述特定细节中某一个或多个，或者可以利用其他方法、部件、材料等实施。在其他情形，公知的结构、材料或操作未描述或示出，以免使得本公开不分明。

因此，本发明的范围涵盖其他实施例并由后附的权利要求的限定，其中，参考一个元件时意指“一个或多个”而不是“一个且仅有一个”，除非另有说明。上述描述的优选实施例和额外的实施例中的元件的结构性和功能性的等同物在此明确地并入并意在包含在权利要求书的范围内。而且，不要求一个装置或方法解决本公开的每一个问题，因为这在权利要求书中涵盖。另外，本公开中的元件、部件或方法步骤中没有一个意在是现有的，无论所述元件、部件或方法步骤是否在权利要求书中明确记载。但是，可以对形式、材料、工件、制造材料细节进行多种变化和变动而不背离本发明主旨和范围，这些变化和变动也被本发明所涵盖，本发明的范围由后附的权利要求限定。

Claims (20)

1.一种光学显示装置，其包括一具有一表面的基体、动画图像的一第一帧和动画图像的一第二帧，所述动画图像的第一帧包括一形成在所述基体的所述表面之上或之内的第一光学亚波长纳米结构阵列，所述动画图像的第二帧包括一形成在所述基体的所述表面之上或之内的第二光学亚波长纳米结构阵列；

其中，所述第二纳米结构阵列相对所述第一纳米结构阵列旋转了一第一相对旋转角。

2.根据权利要求1的光学显示装置，其特征在于，所述光学显示装置包括一光学安全装置，所述动画图像包括多个光学可见的特征并可以操作以视觉验证包括所述光学安全装置的物品。

3.根据权利要求1或2的光学显示装置，其特征在于，所述第一纳米结构阵列可以操作以相对于所述基体的一第一可视角度衍射入射光，所述第二纳米结构阵列可以操作以相对于所述基体的一第二可视角度衍射入射光，使得所述动画图像的所述第一帧能够在所述第一可视角度看到而所述动画图像的所述第二帧能够在所述第二可视角度看到。

4.根据权利要求1-3之一的光学显示装置，其特征在于，所述第一纳米结构阵列包括多个设置为一第一周期性点阵的纳米结构，所述第二纳米结构阵列包括多个设置为一第二周期性点阵的纳米结构，其中，所述第二周期性点阵相对所述第一周期性点阵旋转以一第一相对旋转角。

5.根据权利要求1-4之一的光学显示装置，其特征在于，所述动画图像的所述第一帧和所述第二帧在所述基体上彼此交叠或彼此交错。

6.根据权利要求1-4之一的光学显示装置，其特征在于，所述动画图像的所述第一帧和所述第二帧在所述基体上彼此分开或彼此靠近。

7.根据权利要求1-6之一的光学显示装置，其特征在于，所述第一纳米结构阵列包括多个纳米结构，所述纳米结构设置为具有所述纳米结构之间的一第一周期性间隔的第一周期性点阵，所述第二纳米结构阵列包括多个纳米结构，所述纳米结构设置为具有所述纳米结构之间的一第二周期性间隔的第二周期性点阵。

8.根据权利要求1-7之一的光学显示装置，其特征在于，所述第一纳米结构阵列和所述第一纳米结构阵列中每一个包括多个纳米结构，所述纳米结构包括一个或多个形成在所述基体的所述表面之内或之上的纳米孔、纳米柱、纳米突起、纳米凹痕。

9.根据权利要求1-8之一的光学显示装置，其特征在于，所述第一纳米结构阵列和所述第一纳米结构阵列中每一个包括压花在所述基体的所述表面之上或者印制在所述基体的所述表面之内的多个光学亚波长纳米结构。

10.根据权利要求3的光学显示装置，其特征在于，所述第一和第二视角相对所述基体的所述表面在水平和竖直平面中至少一个内朝向，并且可以通过所述基体的所述表面的水平旋转和竖直倾斜之一而被看到。

11.根据权利要求4的光学显示装置，其特征在于，所述第一和第二周期性点阵中每一个均包括正方形、六边形、八边形、五边形或潘罗斯点阵几何形状中的一个或多个。

12.根据权利要求7的光学显示装置，其特征在于，所述第二周期性点阵不同于所述第一周期性点阵，所述第一纳米结构阵列可以操作以以一第一衍射色衍射入射光，所述第二纳米结构阵列可以操作以以一不同于所述第一衍射色的第二衍射色衍射入射光。

13.根据权利要求12的光学显示装置，其特征在于，所述第一相对旋转角包括90、180和360度中的一个或多个。

14.根据权利要求1-13之一的光学显示装置，其特征在于，所述动画图像的所述第一帧包括形成在所述基体的所述表面上的多个第一光学亚波长纳米结构阵列，每一纳米结构阵列包括多个纳米结构，并在所述多个第一纳米结构阵列内的所述多个纳米结构之间包括多个周期性间隔。

15.根据权利要求14的光学显示装置，其特征在于，所述多个第一光学亚波长纳米结构阵列中的每一个包括所述动画图像的所述第一帧的一子图像或像素。

16.根据权利要求1-7和9-15之一的光学显示装置，其特征在于，所述第一和第二纳米结构阵列中的每一个包括形成在所述基体内的多个纳米孔，所述纳米孔包括圆形、基本上圆形、椭圆形、矩形、三角形或正方形几何形状中的一个或多个。

17.一种制造光学显示装置的方法，所述方法包括：

提供一包括一表面的基体；

在所述基体的表面上形成一第一多个光学亚波长纳米结构阵列以形成动画图像的一第一帧；

在所述基体的表面上形成一第二多个光学亚波长纳米结构阵列以形成动画图像的一第二帧；

其中，所述第二纳米结构阵列相对所述第一纳米结构阵列旋转一第一相对旋转角。

18.根据权利要求17的制造光学显示装置的方法，其特征在于，形成所述第一和第二多个纳米结构阵列包括以下一个或多个：在所述基体表面之内或之上印制、印刷、浮雕、压花、模制、刻蚀或雕刻所述纳米结构阵列。

19.根据权利要求17或18的制造光学显示装置的方法，其特征在于，形成所述第一和第二多个纳米结构阵列包括通过电子束蚀刻所述第一和第二多个纳米结构阵列。

20.根据权利要求17-19之一的制造光学显示装置的方法，其特征在于，还包括将所述基体接合到一安全物品作为光学安全验证装置。