專利名稱：一種基于同色異譜效應(yīng)的金屬介質(zhì)光變防偽薄膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及防偽技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于同色異譜效應(yīng)的金屬介質(zhì)光變防偽薄膜。
背景技術(shù)：
光變薄膜防偽技術(shù)是基于光學(xué)薄膜多光束干涉原理的隨角異色效應(yīng)，在入射角度改變的條件下，透射或反射光束由于等效光程隨角度變化，導(dǎo)致反射或透過光譜的偏移從而使得顏色變化效果隨觀察角度的變化而產(chǎn)生變色效應(yīng)，這種變色效應(yīng)是通常的掃描\復(fù)印所無法復(fù)制再現(xiàn)的，基于該原理采用物理蒸發(fā)沉積獲得的光變顏料(OVP)和光變油墨(OVI)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于貨幣、有價(jià)證券、證件等高級(jí)安全產(chǎn)品的防偽上，相關(guān)專利”3858977、”4705356、”4779898、”5059245、0附15201認(rèn)、文獻(xiàn) 1_3 對(duì)該類光變色防偽安全薄膜顏料及油墨的原理和制造方法進(jìn)行了描述，在我國的人民幣100元和50元的光變防偽中也采用該技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了從綠色變藍(lán)色、金色變綠色的光變圖像防偽。近年來，隨著光變顏料生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步和生產(chǎn)工藝的不斷完善，此類光變防偽顏料的應(yīng)用得到了拓展，已經(jīng)在一些高檔煙酒、涂料產(chǎn)品上獲得的應(yīng)用，能夠進(jìn)行光變顏料和油墨生產(chǎn)的廠家也越來越多，相關(guān)光變防偽薄膜干涉膜層結(jié)構(gòu)也日趨公開化，這使得該類顏料在防偽領(lǐng)域的安全性能有所降低，在一定程度上影響了光變顏料在高級(jí)防偽領(lǐng)域的應(yīng)用。為了解決上述問題，在現(xiàn)有光變薄膜干涉結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，也陸續(xù)出現(xiàn)了一些新的技術(shù)和方法，來進(jìn)一步增強(qiáng)光變薄膜顏料的防偽安全性能，專利CN1693388A描述了采用增加高分子材料液晶層到光變薄膜層之上的組合式光變顏料，通過光變顏料的偏振效應(yīng)提高其防偽性能，但該種技術(shù)要求檢測(cè)光源要具有圓偏振光特性，才能達(dá)到很好的偏振檢驗(yàn)效果；專利US20040028905A1描述了在原有光變薄膜結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上通過增加磁性定向?qū)觼頂U(kuò)展原有光學(xué)特征，但該方法要求在通用印刷設(shè)備上必須增加磁性定向單元來對(duì)印刷的顏料片進(jìn)行定向，這無疑大大增加了印刷設(shè)備的復(fù)雜性，降低了該類顏料制造的通用性能。針對(duì)同色異譜光變防偽薄膜，文獻(xiàn) B. Baloukas and L. MartinuZiMetamericinterference securityimage structures, ” Appl. Opt. 47,1585 - 1593 (2008)描述 了基于同色異譜效應(yīng)的全介質(zhì)光學(xué)薄膜結(jié)構(gòu)和以及采用一個(gè)非變色參考顏色樣本和一個(gè)光變薄膜結(jié)構(gòu)組成的同色異譜顏色對(duì)，全介質(zhì)光變薄膜結(jié)構(gòu)采用了 Ta205和Si02，在設(shè)計(jì)上較為容易，但涉及的膜層數(shù)往往很多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，容差特性差，不適宜在工業(yè)生產(chǎn)中大規(guī)模生產(chǎn)；專利US7729026B2描述了基于采用衍射光柵顏色碎片的同色異譜防偽安全結(jié)構(gòu)，其原理是基于物理光學(xué)的衍射效應(yīng)，和基于干涉薄膜防偽結(jié)構(gòu)有本質(zhì)上的區(qū)別。光變顏料(OVP)以及光變油墨(OVI)在高級(jí)防偽領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)一直是以其制造工藝復(fù)雜、但識(shí)別方法簡(jiǎn)便快捷的一線公眾防偽而著稱，不需要額外的檢測(cè)儀器、光源，僅通過目視觀察顏色變化即可辨別真?zhèn)?，上述提出的一些改進(jìn)方法在識(shí)別方式、制造難度上都不易作為公眾防偽的首選方式，為此，只有在現(xiàn)有光變薄膜防偽結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上添加相應(yīng)的易識(shí)別、容易在現(xiàn)有工藝條件下易制造的新的防偽特征，才有可能提聞和有效改進(jìn)現(xiàn)有光變顏料(OVP)的防偽安全性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是解決上述目前光學(xué)變色薄膜進(jìn)行防偽所存在的種種現(xiàn)缺陷和不足，將印刷中的同色異譜效應(yīng)應(yīng)用到現(xiàn)有光變薄膜干涉結(jié)構(gòu)中，提供一對(duì)基于同色異譜效應(yīng)、采用金屬和介質(zhì)材料構(gòu)成的反射式光變防偽薄膜。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是提供一種基于同色異譜效應(yīng)的金屬介質(zhì)光變防偽薄膜，包括作為背景的A金屬介質(zhì)反射防偽膜系鍍制在所述A金屬介質(zhì)反射防偽膜系上的B金屬介質(zhì)反射防偽膜系，所述A金屬介質(zhì)反射防偽膜系、B金屬介質(zhì)反射防偽膜系分別由膜層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，所述B金屬介質(zhì)反射防偽膜系鍍制成文字或圖形，其中，A金屬介質(zhì)反射防偽膜系的色度坐標(biāo)從0度到90度隨角度變化呈現(xiàn)逆時(shí)針的走向，B金屬介質(zhì)反射防偽膜系的色度坐標(biāo)從0度到90度隨角度變化呈現(xiàn)順時(shí)針的走向，以使A金屬介質(zhì)反射防偽膜系和B金屬介質(zhì)反射防偽膜系在零度入射角時(shí)具有相同的色度坐標(biāo)，在45度入射角時(shí)具有較大的色度反差。所述膜層結(jié)構(gòu)包括依次設(shè)置的第一飽和度控制層、第一顏色控制層、反射層、第二顏色控制層以及第二飽和度控制層，所述反射層由金屬材料組成，所述第一、第二顏色控制層由分布為高低折射率的介質(zhì)膜層構(gòu)成，所述第一、第二飽和度控制層由半透射金屬膜層構(gòu)成。其中，所述膜層結(jié)構(gòu)的總膜層數(shù)為5層或者7層，所述第一、第二顏色控制層包括一層介質(zhì)膜層或者兩層介質(zhì)膜層。其中，所述構(gòu)成反射層的金屬材料為鋁、金、銅、銀中的一種或幾種。其中，所述反射層的厚度在60-200nm之間。其中，所述介質(zhì)膜層的材料為具有高低折射率的打02、了&205、他205、21<)2、5102、MgF2、A1203中的一種或幾種的混合物，其中，所述半透射金屬膜層的材料為鎳、鉻、或者二者的合金材料。本發(fā)明的有益效果是利用光變薄膜的同色異譜效應(yīng)，在同一光源下，隨著入射角度的不同，兩種薄膜從同一顏色變化到不同的顏色，這樣可以將光變薄膜和隱藏圖案結(jié)合到一起，提供一種復(fù)合防偽技術(shù)，而且仍然可以通過目視來簡(jiǎn)單的識(shí)別，而同色異譜防偽變色薄膜對(duì)的設(shè)計(jì)雖增加該類光變薄膜的復(fù)雜程度卻不易被仿造。


圖1為本發(fā)明的基于同色異譜效應(yīng)的金屬介質(zhì)光變防偽薄膜的結(jié)構(gòu)及顯示效果示意圖；圖2為本發(fā)明金屬介質(zhì)反射防偽膜系的膜層結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例的A膜系、B膜系的反射光譜圖；圖4為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例的A膜系、B膜系的色度坐標(biāo)圖；圖5為本發(fā)明一個(gè)實(shí)例的A膜系的顏色變化圖；圖6為本發(fā)明一個(gè)實(shí)例的B膜系的顏色變化圖。主要元件符號(hào)說明
10、A金屬介質(zhì)反射防偽膜系；20、B金屬介質(zhì)反射防偽膜系；31、第一飽和度控制層；32、第一顏色控制層；33、反射層；34、第二顏色控制層；35、第二飽和度控制層。
具體實(shí)施例方式為詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所實(shí)現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實(shí)施方式并配合附圖詳予說明。請(qǐng)參閱圖1，是本發(fā)明基于同色異譜效應(yīng)的金屬介質(zhì)光變防偽薄膜的結(jié)構(gòu)及顯示效果不意圖。該光變防偽100包括A金屬介質(zhì)反射防偽膜系10和B金屬介質(zhì)反射防偽膜系20, A金屬介質(zhì)反射防偽膜系10、B金屬介質(zhì)反射防偽膜系20中的一種膜系鍍制成文字或圖形，另外一種膜系作為背景，在本實(shí)施方式中，B金屬介質(zhì)反射防偽膜系20鍍成文字或圖形，A金屬介質(zhì)反射防偽膜系10作為背景。其中，A金屬介質(zhì)反射防偽膜系10和B金屬介質(zhì)反射防偽膜系20在零度入射角時(shí)呈現(xiàn)相同的顏色，在大于45度入射角時(shí)呈現(xiàn)不同的顏色。例如，在本實(shí)施方式中，兩個(gè)膜系在D65光源的照明下，在零度入射時(shí)，顯示相同的顏色，都是綠色；而在入射角等于45度時(shí)，其中的A金屬介質(zhì)反射防偽膜系10呈現(xiàn)紫紅色，而B金屬介質(zhì)反射防偽膜系20呈現(xiàn)黃綠色，并且B金屬介質(zhì)反射防偽膜系20設(shè)計(jì)成三角形狀，這樣就將設(shè)定的圖案顯示出來。請(qǐng)參閱圖2，是本發(fā)明金屬介質(zhì)反射防偽膜系的膜層結(jié)構(gòu)示意圖，所述膜層包括依次設(shè)置的第一飽和度控制層31、第一顏色控制層32、反射層33、第二顏色控制層34以及第二飽和度控制層35。所述反射層33由金屬材料組成，所述金屬材料為鋁、金、銅、銀中的一種或幾種，所述反射層33的厚度在60-200nm之間。反射層33用于分隔以及承載所述第一顏色控制層32及第二顏色控制層34，使得從膜層結(jié)構(gòu)的頂部和底部觀察都具有相同的顏色特性。所述第一顏色控制層32及第二顏色控制層34由分布為高低折射率的介質(zhì)膜層構(gòu)成，介質(zhì)膜層的材料為具有高低折射率的Ti02、Ta205、Nb205、Zr02、Si02、MgF2、A1203中的一種或幾種的混合物，光變防偽薄膜100的顏色變化特性直接決定于該介質(zhì)膜層光學(xué)厚度的變化，因此該介質(zhì)膜層厚度根據(jù)同色異譜顏色目標(biāo)值的設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)。所述第一飽和度控制層31和第二飽和度控制層35由半透射金屬膜層構(gòu)成，該半透射金屬膜層的組成材料的折射率和消光系數(shù)相接近，以提高在顏色設(shè)計(jì)上的飽和度要求。所述半透射金屬膜層的材料為鎳、鉻、或者二者的合金材料。其中，所述A金屬介質(zhì)反射防偽膜系10的膜層總數(shù)為5層或者7層，所述第一、第二顏色控制層包括一層介質(zhì)膜層或者兩層介質(zhì)膜層，在本實(shí)施方式中介質(zhì)膜層的層數(shù)為兩層。在本實(shí)施方式中，根據(jù)國際照明委員會(huì)CIE-1931標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)對(duì)顏色特性的描述，以色度坐標(biāo)X，1，z來表示對(duì)應(yīng)顏色的色度值并采用不同顏色的色品值作為膜系結(jié)構(gòu)逆向計(jì)算的顏色目標(biāo)值，由于x+y+z=l，所以在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)僅需要知道x，y的大小即可。對(duì)于A金屬介質(zhì)反射防偽膜系10，確定0度入射時(shí)為灰藍(lán)色，計(jì)算其45度入射時(shí)為紫紅色，然后計(jì)算出其在0度入射時(shí)的灰藍(lán)色色品值為x=0. 25，y=0. 39，同時(shí)將該值作為B金屬介質(zhì)反射防偽膜系20的0度入射目標(biāo)值。為實(shí)現(xiàn)明顯的顏色反差特性，確定B金屬介質(zhì)反射防偽膜系20在45度入射時(shí)顏色特性要反差于紫紅色，這里確定采用純綠作為B金屬介質(zhì)反射防偽膜系20的45度入射目標(biāo)值，其色度坐標(biāo)為x=0. 35,y=0. 51，如此，確定了 B金屬介質(zhì)反射防偽膜系20的兩種不同角度的顏色特性要求。進(jìn)一步地，為了制造簡(jiǎn)便，B金屬介質(zhì)反射防偽膜系20的反射層和兩個(gè)飽和度控制層可以對(duì)應(yīng)地選用與A金屬介質(zhì)反射防偽膜系的反射層和兩個(gè)飽和度控制層相同的材料，中間顏色控制膜層根據(jù)顏色目標(biāo)值進(jìn)行逆向優(yōu)化設(shè)計(jì)，以確定實(shí)現(xiàn)B金屬介質(zhì)反射防偽膜系20顏色要求的膜層材料和物理厚度值。請(qǐng)參閱圖3，是本發(fā)明基于同色異譜效應(yīng)的金屬介質(zhì)光變防偽薄膜中A金屬介質(zhì)反射防偽膜系10、B金屬介質(zhì)反射防偽膜系20的反射率光譜圖，其中橫坐標(biāo)為波長(zhǎng)，單位nm ;縱坐標(biāo)為反射率。從圖中可以看出兩個(gè)膜系在可見光部分，光譜有四個(gè)交點(diǎn)，這樣滿足了史泰魯斯和維澤斯基提出的2個(gè)異譜顏色刺激如要同色，則其光譜反射曲線在可見光譜波段(40(T700nm)內(nèi)，至少在3個(gè)不同波長(zhǎng)上必須具有相同的數(shù)值。也就是2者的光譜反射率曲線至少要有3個(gè)交叉點(diǎn)。請(qǐng)參閱圖4，本發(fā)明基于同色異譜效應(yīng)的金屬介質(zhì)光變防偽薄膜中A金屬介質(zhì)反射防偽膜系、B金屬介質(zhì)反射防偽膜系的xy色度坐標(biāo)圖。其中，橫坐標(biāo)為X色度坐標(biāo)，縱坐標(biāo)為I色度坐標(biāo)，計(jì)算采用的標(biāo)準(zhǔn)是CIE1931，十字符號(hào)代表A金屬介質(zhì)反射防偽膜系的色度坐標(biāo)，星符號(hào)代表B金屬介質(zhì)反射防偽膜系的色度坐標(biāo)。由圖可知,A金屬介質(zhì)反射防偽膜系的色度坐標(biāo)在色度坐標(biāo)圖中從0度到90度隨角度變化呈現(xiàn)逆時(shí)針的走向，這樣顏色變化將是很豐富的金屬介質(zhì)反射防偽膜系的色度坐標(biāo)恰好與A金屬介質(zhì)反射防偽膜系的相反，從0度到90度隨角度變化呈現(xiàn)順時(shí)針的走向，以使A金屬介質(zhì)反射防偽膜系和B金屬介質(zhì)反射防偽膜系在零度入射角時(shí)具有相同的色度坐標(biāo)，在45度入射角時(shí)具有較大的色度反差。請(qǐng)參閱圖5，是本發(fā)明基于同色異譜效應(yīng)的金屬介質(zhì)光變防偽薄膜的A金屬介質(zhì)反射防偽膜系的顏色變化圖，從0度入射角到90度入射角，每隔5度畫一個(gè)。由圖可以看出，其顏色變化非常豐富。請(qǐng)參閱圖6，是本發(fā)明基于同色異譜效應(yīng)的金屬介質(zhì)光變防偽薄膜中B金屬介質(zhì)反射防偽膜系的顏色變化圖，從0度入射角到90度入射角，每隔5度畫一個(gè)。由圖可以看出，其顏色變化在45度入射角時(shí)，與A金屬介質(zhì)反射防偽膜系有較大反差。本發(fā)明的有益效果是利用光變薄膜的同色異譜效應(yīng)，在同一光源下，隨著入射角度的不同，兩種薄膜從同一顏色變化到不同的顏色，這樣可以將光變薄膜和隱藏圖案結(jié)合到一起，提供一種復(fù)合防偽技術(shù)，而且仍然可以通過目視來簡(jiǎn)單的識(shí)別，而同色異譜防偽變色薄膜對(duì)的設(shè)計(jì)雖增加該類光變薄膜的復(fù)雜程度卻不易被仿造。以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于同色異譜效應(yīng)的金屬介質(zhì)光變防偽薄膜，其特征在于包括作為背景的A 金屬介質(zhì)反射防偽膜系鍍制在所述A金屬介質(zhì)反射防偽膜系上的B金屬介質(zhì)反射防偽膜系，所述A金屬介質(zhì)反射防偽膜系、B金屬介質(zhì)反射防偽膜系分別由膜層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，所述B 金屬介質(zhì)反射防偽膜系鍍制成文字或圖形，其中，A金屬介質(zhì)反射防偽膜系的色度坐標(biāo)從O 度到90度隨角度變化呈現(xiàn)逆時(shí)針的走向，B金屬介質(zhì)反射防偽膜系的色度坐標(biāo)從O度到90 度隨角度變化呈現(xiàn)順時(shí)針的走向，以使A金屬介質(zhì)反射防偽膜系和B金屬介質(zhì)反射防偽膜系在零度入射角時(shí)具有相同的色度坐標(biāo)，在45度入射角時(shí)具有較大的色度反差；所述膜層結(jié)構(gòu)包括依次設(shè)置的第一飽和度控制層、第一顏色控制層、反射層、第二顏色控制層以及第二飽和度控制層，所述反射層由金屬材料組成，所述第一、第二顏色控制層由分布為高低折射率的介質(zhì)膜層構(gòu)成，所述第一、第二飽和度控制層由半透射金屬膜層構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于同色異譜效應(yīng)的金屬介質(zhì)光變防偽薄膜，其特征在于所述膜層結(jié)構(gòu)的總膜層數(shù)為5層或者7層，所述第一、第二顏色控制層包括一層介質(zhì)膜層或者兩層介質(zhì)膜層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于同色異譜效應(yīng)的金屬介質(zhì)光變防偽薄膜，其特征在于 所述構(gòu)成反射層的金屬材料為鋁、金、銅、銀中的一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于同色異譜效應(yīng)的金屬介質(zhì)光變防偽薄膜，其特征在于 所述反射層的厚度在60-200nm之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于同色異譜效應(yīng)的金屬介質(zhì)光變防偽薄膜，其特征在于 所述介質(zhì)膜層的材料為具有高低折射率的Ti02、Ta205、Nb205、Zr02、Si02、MgF2、A1203中的一種或幾種的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于同色異譜效應(yīng)的金屬介質(zhì)光變防偽薄膜，其特征在于 所述半透射金屬膜層的材料為鎳、鉻、或者二者的合金材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于同色異譜效應(yīng)的金屬介質(zhì)光變防偽薄膜，包括作為背景的A金屬介質(zhì)反射防偽膜系鍍制在A金屬介質(zhì)反射防偽膜系上的B金屬介質(zhì)反射防偽膜系，A、B金屬介質(zhì)反射防偽膜系分別由膜層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，B金屬介質(zhì)反射防偽膜系鍍制成文字或圖形，A金屬介質(zhì)反射防偽膜系和B金屬介質(zhì)反射防偽膜系在零度入射角時(shí)呈現(xiàn)相同的顏色，在大于45度入射角時(shí)呈現(xiàn)不同的顏色；膜層結(jié)構(gòu)包括依次設(shè)置的第一飽和度控制層、第一顏色控制層、反射層、第二顏色控制層以及第二飽和度控制層，反射層由金屬材料組成，第一、第二顏色控制層由分布為高低折射率的介質(zhì)膜層構(gòu)成，第一、第二飽和度控制層由半透射金屬膜層構(gòu)成。
文檔編號(hào)G02B5/28GK103018813SQ20121056252
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月20日
發(fā)明者卜軼坤, 孟增鈾, 關(guān)振奮, 吳冠偉, 張慎興 申請(qǐng)人:晉譜(福建)光電科技有限公司