專利名稱：用于證件的光學(xué)防偽膜及其應(yīng)用的制作方法
用于證件的光學(xué)防偽膜及其應(yīng)用 本發(fā)明涉及一種用于證件表面的可視化光學(xué)防偽膜，屬公共安全防范和識別技術(shù)
領(lǐng)域，可廣泛用于身份證、護(hù)照、警察證、記者證、律師證、及大型活動入場證等身份類證件 的防偽和識別。 隨著社會的發(fā)展，人類的活動越來越頻繁，社會秩序的管理面臨了更多的挑戰(zhàn)，特 別是公共安全的防范與管理顯得尤為的突出，從銀行、海關(guān)、交通、房產(chǎn)、貿(mào)易、會議、重大活 動和重要場所出入等，人們在眾多的場合需要對個人的身份進(jìn)行判讀和鑒別，盡管隨著科 學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，電子化、信息化技術(shù)大量運(yùn)用于個人身份的管理，但是對于個人持證仍然需 要一些綜合的防偽措施來鑒別。傳統(tǒng)的防偽手段通常是采用特殊的油墨結(jié)合高精度的印刷 手段來制作一些證卡是一種常規(guī)的防偽措施，但是道高一尺，魔高一丈，這些傳統(tǒng)的技術(shù)措 施已經(jīng)完全不能阻止假冒證件的制造，于是科學(xué)家們又采用了眾多電子、生物、信息技術(shù)加 入到證卡制造領(lǐng)域，這一些技術(shù)的融入，起到了抑制假冒證件的作用，然而對于判讀一線的 公眾防偽仍然是不可或缺的重要主題。 光學(xué)防偽膜也早就在上個世紀(jì)八十年代始被用于銀行卡、錢幣、郵票、身份證以及 重要商品的可視化防偽鑒別，是一項(xiàng)被廣泛認(rèn)可的一線公眾防偽措施，這其中，激光全息技 術(shù)曾經(jīng)扮演了一個重要的角色，它具有立體感強(qiáng)，色彩炫耀，動感活力之特征，在身份證、駕 駛證、護(hù)照、奧運(yùn)會、廣交會出入證等身份識別類證件得到廣泛運(yùn)用，在可視化光學(xué)防偽膜 中起主導(dǎo)作用，然而隨著時間的推移突顯出一些新的問題①技術(shù)逐步顯現(xiàn)陳舊老化，缺乏 新意。②原有的一些技術(shù)已相當(dāng)?shù)钠占埃纻伟踩艿酵{和質(zhì)疑。③技術(shù)單一，可視化信 息少，很容易偽造或仿冒。④同類防偽技術(shù)很難區(qū)分甄別。 因此，可視化光學(xué)防偽技術(shù)的創(chuàng)新、突破極為迫切和重要，這對公共安全的防范， 國家和個人利益的維護(hù)以及構(gòu)建和諧社會的具有重要的意義。 本發(fā)明是一種新型的光學(xué)防偽膜，用來層壓、塑封或燙印轉(zhuǎn)移在證件的上，能夠在 同一個區(qū)域位置通過不同的光照角度再現(xiàn)至少三種以上不同類型的彩色動態(tài)圖像或文字， 與現(xiàn)有的其它光學(xué)防偽膜有顯著的不同，可作為大眾可視化防偽鑒別。 本發(fā)明提供一種用于證件的光學(xué)防偽膜，其特征在于至少由基礎(chǔ)層、信息層、金屬
或金屬化合物層、填埋保護(hù)層上下依次排列組成，所述的基礎(chǔ)層內(nèi)部埋入多空頻復(fù)合調(diào)制
微結(jié)構(gòu)條文。該結(jié)構(gòu)具有一定的周期性，能夠?qū)θ肷涔猱a(chǎn)生定向、折射、衍射或散射，構(gòu)成復(fù)
雜的立體、彩色動態(tài)圖案，可以在多個角度觀察到完全不同的圖像和文字，具有較高的信息
容量，而且識別方式簡單。光學(xué)防偽膜還包括離型層、加色層和粘合層壓膠層。 為實(shí)現(xiàn)該發(fā)明，材料選用了 PETG或PVC作低膜，并涂布了高分辨率、高靈敏度感
光樹脂，用來承載和記錄所需要的信息條紋，再通過真空鍍膜來提高再現(xiàn)圖形亮度，為了安
3全還要對記錄條紋進(jìn)行覆蓋和保護(hù)。這些材料必須滿足(i)能夠承受高溫148t:、高壓
110bar、長時間30min，圖像保持亮度清晰不消失。(2)每一層材料相互的附著強(qiáng)度為不小 于5N/cm2。 (3)透光率>85%。 (4)相鄰材料折射率差^ 0. 5。 (5)金屬反射率^ 80% 。
多空頻復(fù)合調(diào)制微結(jié)構(gòu)條文是正弦型結(jié)構(gòu)條文，由三種以上的空間頻率復(fù)合而 成。 多空頻復(fù)合調(diào)制微結(jié)構(gòu)條文的空間頻率為X軸周期為285nm-1997nm、 Y軸振幅高 度為120nm-800nm、Z軸取向?yàn)?° -179° 。 光學(xué)干涉變色薄膜是建立在平行平板多光束干涉原理基礎(chǔ)上，根據(jù)多層光學(xué)薄膜 之間具有干涉效應(yīng)的原理而設(shè)計的，其防偽原理是每個多層薄膜結(jié)構(gòu)都具有其特定的反射 光譜曲線，這個反射光譜隨入射角的改變而發(fā)生變化，即隨著觀看的視角不同，出現(xiàn)顏色變 化，如呈現(xiàn)金黃、綠、褐、藍(lán)、灰等顏色。 根據(jù)此原理可知，對于一個確定(按需要設(shè)計成型)的膜系結(jié)構(gòu)來說，膜層材料和 厚度及人射介質(zhì)均為已知數(shù)，其表面反射率R就只是入射光波長和入射角的函數(shù)，給定一 個R，便可得到該膜系在這一條件下按波長分布的反射光譜曲線。即每個確定的膜系都具有 特定的反射光譜，而該反射光譜將隨入射角的改變而變化，光譜波長的改變自然就引起了 人眼對反射光顏色變化的感覺。這就是人造膜系產(chǎn)生的"干涉色"可隨人射光線而發(fā)生變 色的緣由。這樣就可以根據(jù)不同廠家的需要進(jìn)行膜系設(shè)計，合理計算、選配和改變膜層材料 及膜層厚度以達(dá)到預(yù)定的反射光譜及光學(xué)性能指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)人們對物體表面反射光譜及光學(xué) 性能進(jìn)行控制和選擇的愿望，并以此來實(shí)現(xiàn)不同廠家特有的光學(xué)干涉膜，從而實(shí)現(xiàn)防偽的 目的。 目前較為理想的光干涉薄膜為5層對稱式結(jié)構(gòu)，膜系厚度在lym左右，中間為不 透明的反射層(可看做上下兩部干涉腔的共同基底)兩邊是對稱的透明無色介質(zhì)層和半透 明金屬層它的作用是使膜片上下兩面都具有同樣的干涉色。改變透明介質(zhì)的厚度就能改變 膜系的顏色，以獲得各種顏色的光干涉薄膜。由于膜系在高真空下制成使用的全部是無色 或透明的無機(jī)材料，因此生成的光干涉薄膜性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)致密、不會褪色、耐候性強(qiáng)。
本發(fā)明光學(xué)結(jié)構(gòu)的設(shè)計采用了多空頻空間復(fù)用技術(shù)，每個空頻單元大小在 100 iim2 64516 iim、排列結(jié)構(gòu)見附圖2，左右相鄰單元均為不同空間頻率光柵結(jié)構(gòu)組成， 用來實(shí)現(xiàn)同一區(qū)域不同圖像的再現(xiàn)，可通過拉大空間頻率的差異，來控制不同圖像的再現(xiàn) 干擾。用計算機(jī)控制雙光束干涉曝光技術(shù)，其空間頻率通過兩束激光的夾角來改變(如圖 3)，計算公式為
f = 2sin( 9/2)/入 其中f為微結(jié)構(gòu)的空間頻率，e為雙光束的夾角，a為干涉光源的波長。 上下相鄰單元均為不同的光柵條紋取向角所組成，用來實(shí)現(xiàn)圖像的動態(tài)變化和立 體位相，通過旋轉(zhuǎn)雙光束來實(shí)現(xiàn)條紋的不同取向，見圖5。 由多空頻復(fù)合調(diào)制微結(jié)構(gòu)條文組成的光學(xué)防偽膜構(gòu)成圖形區(qū)上設(shè)有至少三個觀 測角度 (1)第一觀測角度Pp入射光L0以2(T -70°方向入射，在光學(xué)防偽膜鏡面反射 角&方向觀測到第一組圖像，所述圖像是單色、多色，或由R、G、B、組成的真彩色，當(dāng)光學(xué)防 偽膜H繞法線方向旋轉(zhuǎn)時，發(fā)光位置不變，圖像顏色在360nm 700nm波長范圍呈連續(xù)的變
4化。 (2)第二觀測角度P2，入射光L0以、=40° ±10°方向入射，在光學(xué)防偽膜法 線P2方向可觀測到與第一組圖像完全不同的第二組圖像，所述圖像是收縮、擴(kuò)展、旋轉(zhuǎn)的動 態(tài)可變圖像，或是三維圖像、全息透鏡、真彩色圖像。 (3)第三觀測角度P3，當(dāng)入射光L'0以a2 = 80° ±5°方向入射，在光學(xué)防偽膜 H與法線成小方向P3看到與第一組圖像相關(guān)聯(lián)的影像，當(dāng)光學(xué)防偽膜H繞法線方向旋轉(zhuǎn)時， 顏色不變，圖像呈跳躍或連續(xù)的變化。 第二觀測角度&的入射光以Ql = 45° ±10°方向入射，在光學(xué)防偽膜法線方向
用40倍顯微鏡可以觀測到高度為20 100 ii m大小的微縮文字或圖像。 第二觀測角度&用單束激光以Ql = 45° ±10°方向入射，在光學(xué)防偽膜法線方
向可以放大投影出隱藏的文字或圖像。 對于成品光學(xué)防偽膜的再現(xiàn)識別所示，由于采用了多空頻空間復(fù)用技術(shù)，使得再 現(xiàn)信息3倍于普通光學(xué)結(jié)構(gòu)防偽膜，也因?yàn)榭臻g頻率差較大，所以不同的再現(xiàn)圖像或文字 互不干擾。在設(shè)計時也考慮到通常的再現(xiàn)光源多以斜入射照明為主，在計算光線入射和衍 射角是采用以下公式計算
d (sin 4)-sin a)=入 其中d為光柵結(jié)構(gòu)常數(shù)，小為光柵衍射角，a為入射光和光柵表面法線的夾角， 入為再現(xiàn)光的顏色波長。 本發(fā)明與現(xiàn)有相關(guān)技術(shù)比較具有下列一些特征空間利用率高，在同一個區(qū)域不 同角度都可以看到無相互干擾的衍射圖像；反射光方向再現(xiàn)圖形視場角寬，色彩飽和度高， 受環(huán)境照明光源影響因素??；反射光方向可以是三種以上的多彩色同時發(fā)生光連續(xù)的光變 色；反射光方向可以再現(xiàn)RGB三種顏色來組合成還原真彩色；用邊緣照明光可以再現(xiàn)動態(tài) 衍射圖形。該發(fā)明可廣泛用于居民身份證、護(hù)照、警察證、記者證、律師證、教師證等身份類 證件的可視防偽識別。 下面結(jié)合

圖1為對光學(xué)防偽膜不同入射角觀測的示意圖。 圖2為不同空間頻率光柵排列結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3a、圖3b和圖3c為一系列由兩束激光產(chǎn)生的不同交角所產(chǎn)生的不同頻率光柵 條紋。 圖4a、圖4b和圖4c為一系列通過旋轉(zhuǎn)雙光束來產(chǎn)生不同取向的光柵條紋。 圖5、圖5a、圖5b、圖5c、圖5d為成品光學(xué)防偽膜的顯示效果圖。 圖5a-l為圖5a的局部放大圖。 圖6為通過旋轉(zhuǎn)雙光束來產(chǎn)生不同取向的光柵條紋的立體圖。 圖7為微結(jié)構(gòu)凸版通過熱模壓和成形澆鑄復(fù)制在PVC或PETG薄膜上的流程圖。 其中圖7中的1為微結(jié)構(gòu)凸版2為PVC或PETG 指定圖5為摘要附圖[具體實(shí)施方式
] 1、采用355nm波長激光光源，用分束元件將激光束L分成兩束光和L2后再通過 透鏡以9角聚合，在匯聚點(diǎn)形成明暗相間的干涉條紋(見圖6)。 2、用計算機(jī)程序控制曝光位置的移動x、y、分束角9器件和旋轉(zhuǎn)角P ，在光致抗 蝕干版K上對預(yù)先設(shè)計好的圖案筆劃的明暗干涉條紋進(jìn)行曝光寫入。其中e角調(diào)整范圍 為IO. 2° 77° ， P角旋轉(zhuǎn)范圍為O。 179. 3° ，每一個曝光點(diǎn)單元面積為400 y m2。
3、光致抗蝕干版K顯影后在曝光區(qū)域上形成具有衍射特性的微結(jié)構(gòu)凹板圖形。
4、將帶有微結(jié)構(gòu)光致抗蝕凹板通過電鑄工藝復(fù)制轉(zhuǎn)移在金屬鎳板上，形成光學(xué)微 結(jié)構(gòu)凸版，即已成為金屬鎳光學(xué)微結(jié)構(gòu)模具。 5、將金屬模具上的微結(jié)構(gòu)凸版通過熱模壓和成形澆鑄復(fù)制在PVC或PETG薄膜上 (見圖7)。 6、在復(fù)制獲得的PVC或PETG光學(xué)膜微結(jié)構(gòu)面電鍍金屬或金屬化合物，以增強(qiáng)圖像 亮度效果。 7、為了增加透視效果和提高光學(xué)膜與承載基體的粘結(jié)強(qiáng)度，刻蝕掉部分不必要的 真空電鍍層，即獲得成品微結(jié)構(gòu)光學(xué)防偽膜。
成品光學(xué)防偽膜的顯示效果
1、空間復(fù)用總圖層見圖5 2、P^立置所看到的圖形見圖5c，沿圖形法線方向旋轉(zhuǎn)，呈整體顏色變化。 3、 &位置所看到的圖形見圖5a和圖5b，沿圖形法線方向旋轉(zhuǎn)，呈動態(tài)擴(kuò)展變化，
并由圖5a圖形轉(zhuǎn)變?yōu)閳D5b。 4、P3位置所看到的圖形見圖5d，沿圖形法線方向旋轉(zhuǎn)，呈動態(tài)及顏色變化。
圖形微縮見圖5a-l局部放大。
權(quán)利要求
一種用于證件的光學(xué)防偽膜，其特征在于至少由基礎(chǔ)層、信息層、金屬或金屬化合物層、填埋保護(hù)層上下依次排列組成，所述的基礎(chǔ)層內(nèi)部埋入多空頻復(fù)合調(diào)制微結(jié)構(gòu)條文。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于證件的光學(xué)防偽膜，其特征在于光學(xué)防偽膜還包括 離型層、加色層和粘合層壓膠層。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于證件的光學(xué)防偽膜，其特征在于基礎(chǔ)層材料選用 PETG或PVC。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于證件的光學(xué)防偽膜，其特征在于多空頻復(fù)合調(diào)制微 結(jié)構(gòu)條文是正弦型結(jié)構(gòu)條文，由三種以上的空間頻率復(fù)合而成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種用于證件的光學(xué)防偽膜，其特征在于多空頻復(fù)合調(diào) 制微結(jié)構(gòu)條文的空間頻率為X軸周期為285nm-1997nm、 Y軸振幅高度為120nm-800nm、 Z軸 取向?yàn)?。
-179° 。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于證件的光學(xué)防偽膜，其特征在于由多空頻復(fù)合調(diào)制 微結(jié)構(gòu)條文組成的光學(xué)防偽膜構(gòu)成圖形區(qū)上設(shè)有至少三個觀測角度第一觀測角度Pi，入射光L0以20。 -70°方向入射，在光學(xué)防偽膜鏡面反射角P!方向 觀測到第一組圖像，所述圖像是單色、多色，或由R、 G、 B、組成的真彩色，當(dāng)光學(xué)防偽膜H繞 法線方向旋轉(zhuǎn)時，發(fā)光位置不變，圖像顏色在360nm 700nm波長范圍呈連續(xù)的變化；第二觀測角度&，入射光LO以、=40° ±10°方向入射，在光學(xué)防偽膜法線&方向 可觀測到與第一組圖像完全不同的第二組圖像，所述圖像是收縮、擴(kuò)展、旋轉(zhuǎn)的動態(tài)可變圖 像，或是三維圖像、全息透鏡、真彩色圖像；第三觀測角度&，當(dāng)入射光L'0以a2 = 80° ±5°方向入射，在光學(xué)防偽膜H與法線 成小方向P3看到與第一組圖像相關(guān)聯(lián)的影像，當(dāng)光學(xué)防偽膜H繞法線方向旋轉(zhuǎn)時，顏色不 變，圖像呈跳躍或連續(xù)的變化。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種用于證件的光學(xué)防偽膜，其特征在于第二觀測角度 ^的入射光以^^ = 45° ±10°方向入射，在光學(xué)防偽膜法線方向用40倍顯微鏡可以觀 測到高度為20 100 ii m大小的微縮文字或圖像。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種用于證件的光學(xué)防偽膜，其特征在于在第二觀測角 度&用單束激光以^: = 45° ±10°方向入射，在光學(xué)防偽膜法線方向可以放大投影出隱 藏的文字或圖像。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于證件表面的可視化光學(xué)防偽膜，屬公共安全防范和識別技術(shù)領(lǐng)域，可廣泛用于身份證、護(hù)照、警察證、記者證、律師證、及大型活動入場證等身份類證件的防偽和識別，其特征在于至少由基礎(chǔ)層、信息層、金屬或金屬化合物層、填埋保護(hù)層上下依次排列組成，所述的基礎(chǔ)層內(nèi)部埋入多空頻復(fù)合調(diào)制微結(jié)構(gòu)條文。本發(fā)明與現(xiàn)有相關(guān)技術(shù)比較具有下列一些特征空間利用率高，在同一個區(qū)域不同角度都可以看到無相互干擾的衍射圖像；反射光方向再現(xiàn)圖形視場角寬，色彩飽和度高，受環(huán)境照明光源影響因素?。环瓷涔夥较蚩梢允侨N以上的多彩色同時發(fā)生光連續(xù)的光變色；反射光方向可以再現(xiàn)RGB三種顏色來組合成還原真彩色；用邊緣照明光可以再現(xiàn)動態(tài)衍射圖形。該發(fā)明可廣泛用于居民身份證、護(hù)照、警察證、記者證、律師證、教師證等身份類證件的可視防偽識別。
文檔編號B44F1/00GK101727778SQ20091020020
公開日2010年6月9日 申請日期2009年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月10日
發(fā)明者姜振飛, 桑建新, 王青, 胡繼偉, 董耀宗, 龔春燕 申請人:上海冠眾鐳射科技有限公司;中安防偽技術(shù)有限公司