專利名稱：光學(xué)防偽元件、使用該光學(xué)防偽元件的產(chǎn)品及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)防偽領(lǐng)域，尤其涉及一種光學(xué)防偽元件、使用該光學(xué)防偽元件的產(chǎn)品及其制備方法。
背景技術(shù)：
鈔票、身份證件、有價證券等物品因具有高附加值而易受到模仿和偽造的威脅。為利于公眾快速鑒別高附加值印刷品的真?zhèn)尾⒌挚巩?dāng)今數(shù)碼技術(shù)對其的復(fù)制，全息、光變、微透鏡陣列等光學(xué)防偽技術(shù)被廣泛使用。
微透鏡陣列防偽技術(shù)利用微透鏡作為微采樣工具對相應(yīng)的微圖文進(jìn)行采樣，通過設(shè)計不同觀察角度下的采樣點，可呈現(xiàn)具有動畫效果的、人眼可見的動感放大圖像。這些效果包括正交動感、下沉、上浮、立體、旋轉(zhuǎn)、縮放、雙通道等等(請見US2008/0036196A1)。具體使用時，可將該技術(shù)與莫爾放大技術(shù)(參見文章！“Properties of moire magnifiers”, Hala Kamal, Reinhard Volkel和 Javier Alda, Optical Engineering, 37 (11), 3007-3014, 1998年11月))相結(jié)合，利用周期性排列的微透鏡(一種微采樣工具)與周期性排列且周期與微透鏡接近的微圖文來產(chǎn)生上述的多種動畫效果，其中微圖文位于微透鏡的焦點附近。
為了在不同的環(huán)境下都易于識別，微圖文和背景需有足夠的對比度，即需對微圖文進(jìn)行著色。由于所需的微圖文結(jié)構(gòu)非常精細(xì)(約幾個微米)，一般印刷技術(shù)無法達(dá)到該精度。目前有兩類著色的方法。一類方法如CN1906547A等專利所公開在微圖文區(qū)域形成一定深度的凹陷，利用刮涂工藝將著色材料填充至凹陷中，而微圖文區(qū)域之外的多余材料則被基本刮除。為實現(xiàn)較好的著色，這種方法對微圖文的線條寬度和凹陷深度以及二者的匹配關(guān)系有較大的限制。另一類辦法是利用微納結(jié)構(gòu)，如專利US20030179364公開了利用大深寬比的光學(xué)吸收結(jié)構(gòu)實現(xiàn)黑色的微圖文著色，專利US20100307705A1公開了利用納米顆粒填充或臺階型的金屬納米結(jié)構(gòu)實現(xiàn)微圖文的著色。
上述的著色方法或者難以實現(xiàn)彩色化的著色，或者難以在生產(chǎn)中實現(xiàn)(例如，臺階型的結(jié)構(gòu)和鍍層對微圖文的平面覆蓋方式)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，提供一種能夠克服上述缺陷的光學(xué)防偽元件、使用該光學(xué)防偽元件的防偽產(chǎn)品及其制備方法。
本發(fā)明提供一種光學(xué)防偽兀件,該光學(xué)防偽兀件包括基材，所述基材具有相互對立的第一表面和第二表面，所述第一表面上覆蓋有微采樣工具，所述第二表面的一部分為由微浮雕結(jié)構(gòu)形成的微圖文、另一部分為未形成微圖文的平坦結(jié)構(gòu)和/或與形成微圖文的微浮雕結(jié)構(gòu)不同的微浮雕結(jié)構(gòu)，所述平坦結(jié)構(gòu)和與形成微圖文的微浮雕結(jié)構(gòu)不同的微浮雕結(jié)構(gòu)上同形覆蓋有第一鍍層，形成微圖文的所述微浮雕結(jié)構(gòu)上同形覆蓋有第二鍍層，所述微采樣工具對所述微圖文進(jìn)行采樣。
本發(fā)明還提供一種使用上述光學(xué)防偽元件的防偽產(chǎn)品。
本發(fā)明還提供一種制備上述光學(xué)防偽元件的方法，該方法包括提供基材，所述基材具有相互對立的第一表面和第二表面；在所述基材的第一表面上形成微米樣工具；在所述基材的第二表面的一部分上形成由微浮雕結(jié)構(gòu)形成的微圖文，在所述基材的第二表面的另一部分上形成未形成微圖文的平坦結(jié)構(gòu)和/或與形成微圖文的微浮雕結(jié)構(gòu)不同的微浮雕結(jié)構(gòu)；以及在未形成微圖文的所述平坦結(jié)構(gòu)和與形成微圖文的微浮雕結(jié)構(gòu)不同的微浮雕結(jié)構(gòu)上同形覆蓋第一鍍層，并在形成微圖文的所述微浮雕結(jié)構(gòu)上同形覆蓋第二鍍層。
由于根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)防偽元件和防偽產(chǎn)品采用了由微浮雕結(jié)構(gòu)形成的微圖文和同形覆蓋微圖文的鍍層，而且微圖文之外的區(qū)域則是未形成微圖文的平面結(jié)構(gòu)和/或與形成微圖文的微浮雕結(jié)構(gòu)不同的微浮雕結(jié)構(gòu)，所以能夠使形成微圖文的微浮雕結(jié)構(gòu)區(qū)域與未形成微圖文的其他區(qū)域呈現(xiàn)明顯不同的視覺光學(xué)效果，如不同的顏色、不同的質(zhì)感、不同的變化等，并可實現(xiàn)微圖文和放大后的動感圖像的完全彩色化，還可進(jìn)行多種防偽特征的集成，從而產(chǎn)生更強(qiáng)的公眾吸引力和更高的抗偽造能力。而且，根據(jù)本發(fā)明的該光學(xué)防偽元件和防偽產(chǎn)品還可利用本領(lǐng)域的通用設(shè)備進(jìn)行批量生產(chǎn)。


根據(jù)以下的附圖和詳細(xì)說明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可清楚知道本發(fā)明的特征及優(yōu)點。 但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，為了清楚展示結(jié)構(gòu)特征，以下附圖沒有按照比例繪制。
圖I是根據(jù)本發(fā)明一種實施方式的光學(xué)防偽元件的剖面圖2 (a)和2 (b)是根據(jù)本發(fā)明一種實施方式的光學(xué)防偽元件的平面圖及放大后平面圖3是根據(jù)本發(fā)明另一實施方式的光學(xué)防偽元件的剖面圖4是以開窗安全線、視窗貼膜、貼標(biāo)等方式使用根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)防偽元件的聞防偽印刷品；
圖5是制備根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)防偽元件的流程圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖來詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)防偽元件、使用該光學(xué)防偽元件的防偽產(chǎn)品及其制備方法。
如圖I所示，根據(jù)本發(fā)明一種實施方式的光學(xué)防偽元件I包括基材11，所述基材 11具有相互對立的第一表面和第二表面，所述第一表面上覆蓋有微米樣工具12,所述第二表面的一部分為由微浮雕結(jié)構(gòu)13形成的微圖文、另一部分為未形成微圖文的平坦結(jié)構(gòu)和/ 或與形成微圖文的微浮雕結(jié)構(gòu)不同的微浮雕結(jié)構(gòu)14，未形成微圖文的所述平坦結(jié)構(gòu)和與形成微圖文的微浮雕結(jié)構(gòu)不同的微浮雕結(jié)構(gòu)14上同形覆蓋有第一鍍層15，形成微圖文的所述微浮雕結(jié)構(gòu)13上同形覆蓋有第二鍍層16，所述微采樣工具12對所述微圖文進(jìn)行采樣。 根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)防偽元件I的形成微圖文的微浮雕結(jié)構(gòu)13區(qū)域與未形成微圖文的平坦結(jié)構(gòu)和/或與形成微圖文的微浮雕結(jié)構(gòu)不同的微浮雕結(jié)構(gòu)14區(qū)域能夠具有明顯的視覺對比度。而且，通過微采樣工具12觀察第二表面，可以看到放大的、彩色的、具有各種動畫效果的微圖文的像。
在根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式中，所述微采樣工具12可以為微透鏡陣列，例如柱透鏡陣列、球透鏡陣列、菲涅爾透鏡陣列等中的一種或其組合。當(dāng)然，微采樣工具12也可以是其他類型的微透鏡陣列，只要其能夠?qū)崿F(xiàn)對微圖文的采樣即可。而且，微采樣工具12 的排布優(yōu)選與微圖文13的排布相匹配。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，微采樣工具12和微圖文13的排布不是必須相互匹配，只要微采樣工具12和微圖文13的排布能夠?qū)崿F(xiàn)期望的防偽效果即可。
在根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式中，所述微浮雕結(jié)構(gòu)(例如，形成微圖文的微浮雕結(jié)構(gòu)13和未形成微圖文的與形成微圖文的微浮雕結(jié)構(gòu)不同的微浮雕結(jié)構(gòu)14)可以包括衍射光柵、隨機(jī)散射結(jié)構(gòu)和亞波長光柵中的任意一種或其組合。當(dāng)形成微圖文的微浮雕結(jié)構(gòu)13為一維衍射光柵，所述微采樣工具12為一維微透鏡陣列時，為了避免一維微透鏡陣列收集一維衍射光柵在多個方向上不同顏色的衍射光而造成消色問題，一維微采樣工具12 的方向與一維衍射光柵的方向之間的夾角優(yōu)選位于30度至90度的范圍內(nèi)。
在根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式中，所述第一鍍層15和所述第二鍍層16可以是相同的鍍層或不同的鍍層。但是，當(dāng)形成微圖文的微浮雕結(jié)構(gòu)13為大深寬比的亞波長微浮雕結(jié)構(gòu)時，優(yōu)選所述第一鍍層15的結(jié)構(gòu)與所述第二鍍層16的結(jié)構(gòu)是不同的。通過在形成微圖文的區(qū)域與未形成微圖文的其他區(qū)域上覆蓋鍍層結(jié)構(gòu)，能夠增強(qiáng)反射亮度。
在根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式，所述第一鍍層15和第二鍍層16均可以包括下述各種鍍層中的任意一種或其組合單層金屬鍍層；多層金屬鍍層；由吸收層、低折射率介質(zhì)層和反射層形成的鍍層，其中該吸收層與所述微浮雕結(jié)構(gòu)相接觸；高折射率介質(zhì)層鍍層；由第一高折射率介質(zhì)層、低折射率介質(zhì)層和第二高折射率介質(zhì)層依次堆疊形成的多介質(zhì)層鍍層；以及由吸收層、高折射率介質(zhì)層和反射層依次堆疊形成的鍍層，其中，該吸收層與所述微浮雕結(jié)構(gòu)相接觸。在本發(fā)明的實施方式中，高折射率指的是折射率大于等于I. 7, 低折射率指的是折射率小于I. 7。金屬鍍層的材料可以是金、銀、銅、鋁、鐵、錫、鋅、鎳、鉻等金屬或其合金；高折射率介質(zhì)材料可以是ZnS、TiN、Ti02、Ti0、Ti203、Ti305、Ta205、Nb205、Ce02、 Bi203、Cr203、Fe203、Hf02、Zn0等；低折射率介質(zhì)材料可以是MgF2、Si02等；吸收層材料可以是鉻、鎳、銅、鈷、鈦、釩、鎢、錫、硅、鍺等金屬或其混合物和合金；反射層的材料可以是金、銀、 銅、鋁等金屬或其混合物和合金。
在根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式中，所述第一鍍層15和所述第二鍍層16上可以覆蓋有起到隔離作用的隔離層17，所述隔離層17的表面被平整化，如圖I所示。隔離層 17可增強(qiáng)視覺的明亮程度，并起到保護(hù)鍍層的作用。而且，隔離層17由低折射率材料形成。 對于上面描述的不含有金屬材料形成的層的鍍層結(jié)構(gòu)，通過采用低折射率的隔離層17進(jìn)行非同形覆蓋，能夠?qū)⑽⒏〉窠Y(jié)構(gòu)(例如光柵結(jié)構(gòu))平整化。
在根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式中，隔離層17上可以覆蓋有第一吸收層18，該第一吸收層18優(yōu)選為黑色、藍(lán)色、紫色等亮度較低的顏色，如圖I所示。
在根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式中，所述第一鍍層15和所述第二鍍層16中的任意一者中都可以形成有鏤空結(jié)構(gòu)。其中，鏤空結(jié)構(gòu)可以形成宏觀的、任何形狀的圖文或文字，其線條特征尺寸優(yōu)選為O. 05mm-10mm?？梢圆捎靡韵氯N工藝來制作鏤空結(jié)構(gòu)1)采用剝離(lift-off)的方式制作，即先按照鏤空設(shè)計在預(yù)定區(qū)域涂布或印刷剝離層，該剝離層溶于某種溶劑，然后進(jìn)行鍍層的制作，最后通過溶劑溶解去除剝離層和鍍層，達(dá)到鏤空目的；2)采用局部蒸鍍的方法制作，即先按照鏤空設(shè)計印刷油層，然后連線進(jìn)行鍍層制作，由于油層的揮發(fā)性和低表面能，鍍層不在油層的區(qū)域附著，達(dá)到鏤空的目的；3)采用掩蔽保護(hù)的方法制作，即先整體制作鍍層，然后按鏤空設(shè)計印刷掩蔽層，最后在腐蝕性溶液清洗鍍層，由于掩蔽層的存在，位于該掩蔽層之下的鍍層不被腐蝕性溶液清洗掉，從而達(dá)到鏤空目的。
將鏤空結(jié)構(gòu)與微圖文相結(jié)合，能夠增強(qiáng)防偽效果。如圖2 (a)示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的光學(xué)防偽兀件的平面圖，其中標(biāo)號51表不由根據(jù)本發(fā)明的微浮雕結(jié)構(gòu)和鍍層結(jié)構(gòu)形成的微圖文，標(biāo)號52表示通過上述的鍍層結(jié)構(gòu)、鏤空結(jié)構(gòu)、微浮雕結(jié)構(gòu)與鍍層結(jié)構(gòu)的結(jié)合形成的圖形，其具體形狀和尺寸可根據(jù)所需效果進(jìn)行設(shè)計，而且該圖形是宏觀可見圖文且不被微采樣工具12放大。圖2 (b)為被微采樣工具12放大后形成的像的平面圖，其中標(biāo)號53表示微圖文51通過微采樣工具12放大后的像，標(biāo)號52所指示的圖形在放大前后保持不變。
為了增強(qiáng)防偽效果，圖2(a)中的微圖文52與宏觀圖形53在形狀設(shè)計上可具有某種邏輯聯(lián)系，如二者相同或相似、二者拼接形成整體圖案等等；為了增強(qiáng)防偽效果，圖2 (a) 中的微圖文52與宏觀圖形53在顏色設(shè)計上可具有某種邏輯聯(lián)系，如二者相同或互補(bǔ)等等。
在根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式中，所述基材11可以為可見光透明有色或無色的薄膜，例如可以是聚對苯二甲酸二醇酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯、金屬、玻璃和紙張等。所述基材11的厚度優(yōu)選與微采樣工具12的焦距相匹配。
上述的各種微采樣工具、鍍層結(jié)構(gòu)、微浮雕結(jié)構(gòu)、鏤空結(jié)構(gòu)等可以任意組合，以實現(xiàn)期望的光學(xué)防偽效果，例如，在基材11的第二表面上，無論是形成微圖文的微浮雕結(jié)構(gòu)區(qū)域13還是未形成微圖文的其他區(qū)域14中都可以使用不同的鍍層結(jié)構(gòu)、微浮雕結(jié)構(gòu)及 鏤空結(jié)構(gòu)，在基材11的第一表面上的不同區(qū)域中也可以使用不同的微采樣工具12，圖3對此進(jìn)行了示意性的說明。如圖3所示，形成微圖文的區(qū)域13包括四個部分，這四個部分中的第二鍍層16分別采用了不同的鍍層結(jié)構(gòu)；沒有形成微圖文的區(qū)域14包括5個部分，這5個部分中的第一鍍層15也分別由不同的鍍層結(jié)構(gòu)形成；而且，在第一鍍層15和第二鍍層16 中均可以形成鏤空結(jié)構(gòu)19。
下面僅舉若干示例進(jìn)行說明。
例如，形成微圖文的微浮雕結(jié)構(gòu)13為衍射光柵，光柵周期為O. 7-2 μ m，槽型基本上為正弦型，槽深為O. 05-0. 4 μ m。第一鍍層15和第二鍍層16可以為上述鍍層結(jié)構(gòu)中的任意一種或其組合。微采樣工具12為微柱面透鏡。未形成微圖文的區(qū)域為平坦結(jié)構(gòu)14。通過微柱面透鏡12放大后，衍射微圖文可呈現(xiàn)彩虹色，而無衍射光柵的區(qū)域則呈現(xiàn)可帶有一定顏色的金屬反射效果。
再例如，形成微圖文的微浮雕結(jié)構(gòu)13為對可見光產(chǎn)生均勻隨機(jī)散射的結(jié)構(gòu)，散射結(jié)構(gòu)的橫向、縱向尺寸隨機(jī)分布，不具有固定的周期，其橫向特征尺寸可以為O.1 μ m-5 μ m。 第一鍍層15和第二鍍層16可以為上述鍍層結(jié)構(gòu)中的任意一種或其組合。未形成微圖文的區(qū)域為平坦結(jié)構(gòu)14。通過采用這樣的光學(xué)防偽元件，散射結(jié)構(gòu)區(qū)域(即形成微圖文的微浮雕結(jié)構(gòu)13區(qū)域)呈現(xiàn)啞光、粗糙感覺，而無散射結(jié)構(gòu)區(qū)域(即平坦區(qū)域14)呈現(xiàn)鏡面的明亮金屬質(zhì)感，二者間通過微采樣工具12放大后呈現(xiàn)明顯不同的視覺效果。
再例如，形成微圖文的微浮雕結(jié)構(gòu)13為亞波長光柵，亞波長光柵的周期為 O. 2 μ m-o. 5 μ m，槽型基本上為正弦型，槽深為O. 06 μ m-0. 3 μ m ;未形成微圖文的區(qū)域為平坦結(jié)構(gòu)14 ;第一鍍層15和第二鍍層16均為高折射率介質(zhì)層，厚度為O. 05-0. 5 μ m ;第一鍍層15和第二鍍層16上均覆蓋有低折射率(折射率小于1. 7)的隔離層17，且該隔離層17將亞波長光柵的起伏平整化，即隔離層17的表面是平坦表面；隔離層17上覆蓋有第一吸收層 18，第一吸收層18的顏色為黑色、藍(lán)色、紫色等亮度較低的顏色。通過微采樣工具12放大后，形成微圖文的微浮雕結(jié)構(gòu)13區(qū)域由于零級衍射而呈現(xiàn)明亮的顏色，而平坦結(jié)構(gòu)14區(qū)域為暗淡的吸收層顏色。作為一個具體示例，亞波長光柵的周期為0.34 μ m，槽型為正弦型， 槽深為O. 19 μ m;第一鍍層15和第二鍍層16為TiO2鍍層，厚度為O.1lym;隔離層17的折射率為1. 55，平均厚度為1. 5 μ m ;第一吸收層18為對可見光波段基本完全吸收的黑色涂層。通過微采樣工具12放大后，亞波長光柵區(qū)域的像呈現(xiàn)黃色，平坦區(qū)域的像呈現(xiàn)藍(lán)色，二者具有明顯的對比。如果微采樣工具12為微柱面透鏡且方向與亞波長光柵的方向垂直，則可產(chǎn)生動感與光變的集成即以亞波長光柵的方向為軸傾斜觀察時，放大圖像不產(chǎn)生動感， 但微浮雕結(jié)構(gòu)區(qū)域的像從黃色變?yōu)樗{(lán)色；以微柱面透鏡的方向為軸傾斜觀察時，微浮雕結(jié)構(gòu)區(qū)域的像產(chǎn)生動感，但顏色保持黃色。
再例如，形成微圖文的微浮雕結(jié)構(gòu)13為亞波長光柵，未形成微圖文的區(qū)域為平坦結(jié)構(gòu)14 ;第一鍍層15和第二鍍層16均為上面描述的第一高折射率介質(zhì)層/低折射率介質(zhì)層/第二高折射率介質(zhì)層結(jié)構(gòu)，第一鍍層15和第二鍍層16上覆蓋有低折射率的隔離層17， 隔離層17上覆蓋有第一吸收層18。高折射率介質(zhì)層的厚度為O. 03-0. 5 μ m，低折射率介質(zhì)層的厚度為O. 1-0. 5 μ m。通過微采樣工具12放大后，亞波長光柵區(qū)域由于零級衍射呈現(xiàn)明亮的顏色，而平坦結(jié)構(gòu)區(qū)域呈現(xiàn)暗淡的吸收層顏色。采用該結(jié)構(gòu)的光學(xué)防偽元件可以實現(xiàn) “正面隱藏，側(cè)面再現(xiàn)”的效果，例如，亞波長光柵的周期為O. 34 μ m,槽型為正弦型，槽深為 O. 18 μ m ;第一高折射率介質(zhì)層為TiN鍍層，厚度為O. 05 μ m，低折射率介質(zhì)層為Al2O3,厚度為O. 18 μ m，第二高折射率介質(zhì)層為TiO2層，厚度為O. 07 μ m;隔離層17的折射率為1.55， 平均厚度為1. 5 μ m ;第一吸收層18為對可見光波段基本完全吸收的黑色涂層，通過微采樣工具12放大后，亞波長光柵區(qū)域的像呈現(xiàn)黃色，平坦結(jié)構(gòu)區(qū)域的像也呈現(xiàn)相似的黃色；傾斜觀察時微浮雕結(jié)構(gòu)區(qū)域的像呈現(xiàn)藍(lán)色 ，而平坦結(jié)構(gòu)區(qū)域則變?yōu)榫G色，二者具有明顯的對比。采用該結(jié)構(gòu)的光學(xué)防偽元件可以實現(xiàn)“側(cè)面隱藏，正面再現(xiàn)”效果，例如，亞波長光柵的周期為O. 34 μ m,槽型為正弦型，槽深為O. 13 μ m ;第一高折射率介質(zhì)層為TiO2鍍層，厚度為 O.1ym,低折射率介質(zhì)層為Na3AlF6,厚度為O. 25 μ m，第二高折射率介質(zhì)層為ZnS層，厚度為 O. 04 μ m;隔離層17的折射率為1. 55，平均厚度為1.5μπι;第一吸收層18為對可見光波段基本完全吸收的黑色涂層，通過微采樣工具12放大后，亞波長光柵區(qū)域的像呈現(xiàn)黃色，平坦結(jié)構(gòu)區(qū)域的像呈現(xiàn)藍(lán)綠色，側(cè)面約20°觀察時，兩個區(qū)域的像均變?yōu)樗{(lán)色，即產(chǎn)生“側(cè)面隱藏，正面再現(xiàn)”效果。
再例如，形成微圖文的微浮雕結(jié)構(gòu)13為亞波長光柵，其周期為O. 2-0. 5 μ m，槽型基本上為正弦型，槽深為O. 06-0. 3 μ m ;未形成微圖文的區(qū)域為平坦結(jié)構(gòu)14 ;第一鍍層15 和第二鍍層16均采用上面描述的吸收層/高折射率介質(zhì)層/反射層鍍層結(jié)構(gòu)，吸收層的材料可以為Cr、Cu、Ni等材料，厚度為3-10nm，高折射率介質(zhì)層的厚度為O. 03-0. 5 μ m,反射層可以為Al、Ag、Cu、Cr等，厚度大于O. 01 μ m。通過微采樣工具12放大后，亞波長光柵區(qū)域和平坦結(jié)構(gòu)區(qū)域具有不同的顏色。作為具體的示例，亞波長光柵的周期為O. 25μπι，槽型為正弦型，槽深為O.1 μ m ;吸收層為Cr，厚度為5nm，高折射率介質(zhì)層為Ti02，厚度為O. 15 μ m，反射層為Al，厚度為O. 03 μ m，通過微采樣工具12放大后，亞波長光柵區(qū)域的像呈現(xiàn)綠色， 平坦結(jié)構(gòu)區(qū)域的像呈現(xiàn)洋紅色，二者為互補(bǔ)色，產(chǎn)生明顯的對比。
再例如，形成微圖文的微浮雕結(jié)構(gòu)13為亞波長光柵，未形成微圖文的區(qū)域為平坦結(jié)構(gòu)14，第一鍍層15和第二鍍層16均采用上面描述的吸收層/低折射率介質(zhì)層/反射層鍍層結(jié)構(gòu)。則通過微采樣工具12放大后，亞波長光柵區(qū)域和平坦結(jié)構(gòu)區(qū)域具有不同的顏色。作為具體的示例，亞波長光柵的周期為O. 35 μ m,槽型為正弦型,槽深為O. 15μηι ;吸收層為Cr，厚度為5nm，低折射率介質(zhì)層為SiO2,厚度為480nm反射層為Al，厚度為30nm，通過微采樣工具12放大后，亞波長光柵區(qū)域的像呈現(xiàn)灰色，平坦結(jié)構(gòu)區(qū)域的像呈現(xiàn)洋紅色，二者產(chǎn)生明顯的對比。
再例如，形成微圖文的微浮雕結(jié)構(gòu)13為亞波長光柵，其周期為O. 2-0. 5 μ m，槽型基本上為正弦型，槽深為O. 4-5 μ m，亞波長光柵的深寬比(槽深/周期)大于I。未形成微圖文的區(qū)域為平坦結(jié)構(gòu)14。第一鍍層15和第二鍍層16中都至少包含一起主要反射作用的金屬層，其中第一鍍層15和第二鍍層16中的金屬層通過同一次制作完成，但二者具有不同的厚度，其差別由亞波長光柵的深寬比決定，由于亞波長光柵的深寬比對兩個金屬層厚度的影響是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的(例如，US2008/0094713A1中所公開的那樣)，所以此處不在贅述，另外第一鍍層15和第二鍍層16上都覆蓋有低折射率的隔離層17。這樣，第一鍍層15 和第二鍍層16中的金屬層厚度的不同會導(dǎo)致形成微圖文的微浮雕結(jié)構(gòu)13區(qū)域高的透射率 (高于50%)，而平坦結(jié)構(gòu)區(qū)域14具有高的反射率(高于50%)。然后，還可以通過涂布或印刷與形成微圖文的微浮雕結(jié)構(gòu)區(qū)域13的反射顏色相匹配的第一吸收層18 (該第一吸收層18 是可選的)，使形成微圖文的微浮雕結(jié)構(gòu)區(qū)域13具有和平坦結(jié)構(gòu)14區(qū)域不同的顏色。通過微采樣工具12放大后，形成微圖文的微浮雕結(jié)構(gòu)13區(qū)域和平坦結(jié)構(gòu)14區(qū)域呈現(xiàn)不同視覺效果，如不同的透光程度或不同的顏色。作為具體示例，亞波長光柵的周期為O. 35 μ m，槽型為正弦型，槽深為l.lym ;第一鍍層15為 上面描述的反射層/低折射率介質(zhì)層/吸收層結(jié)構(gòu)，其中反射層為Cr，厚度為6nm，低折射率介質(zhì)層為SiO2,厚度為480nm，吸收層為Al，厚度為15nm ;第二鍍層16為上面描述的反射層/低折射率介質(zhì)層/吸收層結(jié)構(gòu)，其中反射層結(jié)構(gòu)為Cr，厚度為lnm，低折射率介質(zhì)層為SiO2，厚度為80nm，吸收層為Al，厚度為2. 5nm ;隔離層17的折射率為1. 55，平均厚度為2 μ m，第一吸收層18的顏色為綠色，則通過微采樣工具12放大后，亞波長光柵區(qū)域的像呈現(xiàn)洋紅色的放大圖像，平坦結(jié)構(gòu)區(qū)域呈現(xiàn)綠色的放大的背景色，二者互補(bǔ)從而產(chǎn)生明顯的對比。
本發(fā)明還提供一種制備光學(xué)防偽元件的方法，如圖5所示，該方法包括
S51、提供基材,所述基材具有相互對立的第一表面和第二表面；
S52、在所述基材的第一表面上形成微米樣工具；
S53、在所述基材的第二表面的一部分上形成由微浮雕結(jié)構(gòu)形成的微圖文，在所述基材的第二表面的另一部分上形成未形成微圖文的平坦結(jié)構(gòu)和/或與形成微圖文的微浮雕結(jié)構(gòu)不同的微浮雕結(jié)構(gòu)；
S54、在未形成微圖文的所述平坦結(jié)構(gòu)和與形成微圖文的微浮雕結(jié)構(gòu)不同的微浮雕結(jié)構(gòu)上同形覆蓋第一鍍層，并在形成微圖文的所述微浮雕結(jié)構(gòu)上同形覆蓋第二鍍層。
其中，上面提到的微浮雕結(jié)構(gòu)、微采樣工具可以通過電子束直刻、激光直刻、雙光束干涉、深紫外曝光等微加工制造領(lǐng)域通用的技術(shù)獲得，然后通過模壓、澆鑄、納米壓印(nanoimprint)等方式在基材上進(jìn)行批量復(fù)制。模壓版可以是通過電鑄、電鍍獲得的金屬版，也可以是玻璃、陶瓷、塑料、高分子聚合物等材質(zhì)的模壓板，模壓可根據(jù)結(jié)構(gòu)具體特點采用熱固型材料或紫外(或電子束)輻射固化型材料。其中微浮雕結(jié)構(gòu)、微采樣工具的結(jié)構(gòu)可以是上面結(jié)合根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)防偽元件所描述的結(jié)構(gòu)，此處不再贅述。
上面提到的第一鍍層和第二鍍層可利用熱蒸發(fā)、磁控濺射、激光燒蝕等物理沉積方式制作，以及各種化學(xué)沉積或外延生長方式制作。其中第一鍍層和第二鍍層的結(jié)構(gòu)可以是上面結(jié)合根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)防偽元件所描述的結(jié)構(gòu)，此處不再贅述。而且根據(jù)本發(fā)明的制備光學(xué)防偽元件的方法還可以包括在所述第一鍍層和/或所述第二鍍層中形成鏤空結(jié)構(gòu)。所述鏤空結(jié)構(gòu)可以采用剝離(lift-off)的方式、局部蒸鍍的方法或者掩蔽保護(hù)的方法制作。
另外，根據(jù)本發(fā)明的制備光學(xué)防偽元件的方法還可以包括在所述第一鍍層和/ 或所述第二鍍層上形成表面被平整化的隔離層。其中隔離層的結(jié)構(gòu)和有益效果可以是上面結(jié)合根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)防偽元件所描述的結(jié)構(gòu)和效果，此處不再贅述。
在形成隔離層之后，根據(jù)本發(fā)明的制備光學(xué)防偽元件的方法還可以包括在所述隔離層上形成第一吸收層。
上面提到的非同形覆蓋的隔離層和第一吸收層18可以采用任何常用的涂布和印刷方式獲得，而且隔離層17的材料為有良好附著力的、折射率達(dá)到要求的、且具有特定顏色或透明度的聚合物材料。
根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)防偽元件能夠應(yīng)用于鈔票、身份證件、有價證券等具有高附加值的產(chǎn)品，而且，其能夠以開窗安全線、開窗貼條、貼標(biāo)等方式在這些高附加值產(chǎn)品上使用。 如圖4是根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)防偽元件以不同方式在高防偽印刷品5上使用的示意圖。所述光學(xué)防偽元件可以通過防偽紙張制造工藝中的現(xiàn)有技術(shù)形成開窗安全線6，開窗安全線6 分段嵌入印刷品5中，其余部分位于印刷品5表面；根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)防偽元件還可以以貼標(biāo)7的方式粘附在印刷品5的表面上；根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)防偽元件還可以以寬條8的方式粘附在印刷品5的表面上，且寬條8所在區(qū)域內(nèi)存在一窗口 81 (視窗)，其形狀和尺寸任意， 該窗口 81通過將印刷品5的局部去除獲得，透過窗口 81可觀察寬條8的透射防偽特征。印刷品5可使用開窗安全線6、貼標(biāo)7、寬條8中的任意一種或其任意組合。
應(yīng)當(dāng)理解，上面僅參照優(yōu)選實施方式描述了根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)防偽元件，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可以對本發(fā)明做出各種變形和修改。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)防偽兀件，該光學(xué)防偽兀件包括基材，所述基材具有相互對立的第一表面和第二表面,所述第一表面上覆蓋有微米樣工具,所述第二表面的一部分為由微浮雕結(jié)構(gòu)形成的微圖文、另一部分為未形成微圖文的平坦結(jié)構(gòu)和/或為與形成微圖文的微浮雕結(jié)構(gòu)不同的微浮雕結(jié)構(gòu)，未形成微圖文的所述平坦結(jié)構(gòu)和與形成微圖文的微浮雕結(jié)構(gòu)不同的微浮雕結(jié)構(gòu)上同形覆蓋有第一鍍層，形成微圖文的所述微浮雕結(jié)構(gòu)上同形覆蓋有第二鍍層，所述微采樣工具對所述微圖文進(jìn)行采樣。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光學(xué)防偽元件，其中，所述微采樣工具為微透鏡陣列。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光學(xué)防偽元件，其中，所述微浮雕結(jié)構(gòu)包括衍射光柵、隨機(jī)散射結(jié)構(gòu)和亞波長光柵中的任意一種或其組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)防偽元件，其中，當(dāng)所述微采樣工具和所述衍射光柵均是一維的時，所述微采樣工具的方向與所述衍射光柵的方向之間的夾角位于30度至90度的范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光學(xué)防偽元件，其中，所述第一鍍層和所述第二鍍層的結(jié)構(gòu)是相同或不同的。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光學(xué)防偽元件，其中，當(dāng)所述微浮雕結(jié)構(gòu)為大深寬比的亞波長微浮雕結(jié)構(gòu)時，所述第一鍍層的結(jié)構(gòu)和所述第二鍍層的結(jié)構(gòu)不同。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)防偽元件，其中，所述鍍層包括下述各種鍍層中的任意一種或其組合單層金屬鍍層；多層金屬鍍層；由吸收層、低折射率介質(zhì)層和反射層形成的鍍層，其中該吸收層與所述微浮雕結(jié)構(gòu)相接觸；高折射率介質(zhì)層鍍層；由高折射率介質(zhì)層、低折射率介質(zhì)層和高折射率介質(zhì)層依次堆疊形成的多介質(zhì)層鍍層；以及由吸收層、高折射率介質(zhì)層和反射層依次堆疊形成的鍍層，其中，該吸收層與所述微浮雕結(jié)構(gòu)相接觸。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光學(xué)防偽元件，其中，所述第一鍍層和/或所述第二鍍層上覆蓋有隔離層，所述隔離層的表面被平整化。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光學(xué)防偽元件，其中，所述隔離層上覆蓋有第一吸收層。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光學(xué)防偽元件，其中，所述第一鍍層和/或所述第二鍍層中形成有鏤空結(jié)構(gòu)。
11.一種使用根據(jù)權(quán)利要求I至10中任一項權(quán)利要求所述的光學(xué)防偽元件的防偽產(chǎn)品O
12.—種制備根據(jù)權(quán)利要求I所述的光學(xué)防偽兀件的方法，該方法包括 提供基材，所述基材具有相互對立的第一表面和第二表面； 在所述基材的第一表面上形成微采樣工具； 在所述基材的第二表面的一部分上形成由微浮雕結(jié)構(gòu)形成的微圖文，在所述基材的第二表面的另一部分上形成未形成微圖文的平坦結(jié)構(gòu)和/或與形成微圖文的微浮雕結(jié)構(gòu)不同的微浮雕結(jié)構(gòu)；以及 在未形成微圖文的所述平坦結(jié)構(gòu)和與形成微圖文的微浮雕結(jié)構(gòu)不同的微浮雕結(jié)構(gòu)上同形覆蓋第一鍍層，并在形成微圖文的所述微浮雕結(jié)構(gòu)上同形覆蓋第二鍍層。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，該方法還包括 在所述第一鍍層和/或所述第二鍍層上形成表面被平整化的隔離層。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，該方法還包括在所述隔離層上形成第一吸收層。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，該方法還包括在所述第一鍍層和/或所述第二鍍層中形成鏤空結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中難以對具有微圖文和微透鏡陣列的光學(xué)防偽元件中的微圖文實現(xiàn)彩色化著色或者難以在生產(chǎn)中實現(xiàn)的缺陷，提供一種能夠克服上述缺陷的光學(xué)防偽元件、使用該光學(xué)防偽元件的防偽產(chǎn)品及其制備方法。本發(fā)明提供的光學(xué)防偽元件包括基材，基材具有相互對立的第一表面和第二表面，所述第一表面上覆蓋有微采樣工具，所述第二表面的一部分為由微浮雕結(jié)構(gòu)形成的微圖文、另一部分為未形成微圖文的平坦結(jié)構(gòu)和/或與形成微圖文的微浮雕結(jié)構(gòu)不同的微浮雕結(jié)構(gòu)，未形成微圖文的平坦結(jié)構(gòu)和與形成微圖文的微浮雕結(jié)構(gòu)不同的微浮雕結(jié)構(gòu)上同形覆蓋有第一鍍層，形成微圖文的微浮雕結(jié)構(gòu)上同形覆蓋有第二鍍層，微采樣工具對微圖文進(jìn)行采樣。
文檔編號G02B3/06GK102975568SQ20121017415
公開日2013年3月20日 申請日期2012年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月30日
發(fā)明者孫凱, 王曉利, 朱軍, 李欣毅, 曲欣, 張巍巍 申請人:中鈔特種防偽科技有限公司, 中國印鈔造幣總公司