一種光學(xué)防偽元件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光學(xué)防偽元件，該元件包括：基層；以及位于所述基層上的微結(jié)構(gòu)，該微結(jié)構(gòu)被定義成當(dāng)光束以一入射角照射所述微結(jié)構(gòu)時(shí)，該光束中一波長或波長范圍的光在透射光方向或反射光方向上干涉相長。
【專利說明】一種光學(xué)防偽元件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光學(xué)防偽元件。

【背景技術(shù)】
[0002]為了防止利用掃描和復(fù)印等手段產(chǎn)生的偽造，鈔票、證卡和產(chǎn)品包裝等各類高安全或高附加值印刷品中廣泛采用了衍射光變圖像(例如全息圖、動(dòng)態(tài)衍射圖等)光學(xué)防偽元件，并且取得了非常好的效果。例如，大面額歐元紙幣采用了衍射光變圖像燙印標(biāo)識(shí)，小面額采用了衍射光變圖像燙印寬條，中國人民幣除一元面額外都采用了衍射光變圖像開窗安全線。Visa、MasterCard和中國的銀聯(lián)信用卡采用了衍射光變圖像燙印標(biāo)識(shí)，中國的身份證、駕駛證、護(hù)照等重要證件也都采用了衍射光變圖像防偽技術(shù)。到目前為止，世界上的大多數(shù)鈔票、信用卡、護(hù)照等安全證卡采用了衍射光變圖像防偽技術(shù)。
[0003]用于防偽的衍射光變圖像是一種浮雕結(jié)構(gòu)的光柵，當(dāng)照明光(例如自然光)照射到其表面時(shí)，發(fā)生衍射作用，利用其I級(jí)(或-1級(jí))衍射光形成再現(xiàn)圖像，實(shí)現(xiàn)醒目的動(dòng)感、立體、顏色變化等大眾防偽特征。
[0004]隨著衍射光變圖像技術(shù)的日益普及，該技術(shù)在一般商品及包裝中也得到了廣泛的應(yīng)用，例如煙、酒、藥品等的包裝，甚至紡織品、玩具的標(biāo)簽都采用了該技術(shù)。這種防偽技術(shù)越來越易于實(shí)現(xiàn)，使得該技術(shù)的防偽性能大打折扣。因此，需要一種新的更可靠的防偽技術(shù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種更可靠的光學(xué)防偽元件。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種光學(xué)防偽元件，該元件包括:基層；以及位于所述基層上的微結(jié)構(gòu)，該微結(jié)構(gòu)被定義成當(dāng)光束以一入射角照射所述微結(jié)構(gòu)時(shí)，該光束中一波長或波長范圍的光在透射光方向或反射光方向上干涉相長。
[0007]通過上述技術(shù)方案，可以實(shí)現(xiàn)一種明顯區(qū)別于衍射光變圖像防偽技術(shù)的光學(xué)防偽特征，含有該特征的樣品在不同的觀察角度分別呈現(xiàn)兩種互為補(bǔ)色的顏色，具有易識(shí)別、難偽造的特征。
[0008]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]附圖是用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的【具體實(shí)施方式】一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0010]圖1a-1d示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的透射式光學(xué)防偽元件；
[0011]圖2a_2b示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的透射式光學(xué)防偽元件；
[0012]圖3a_3c示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的透射式光學(xué)防偽元件；
[0013]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)可替換實(shí)施方式的透射式光學(xué)防偽元件；
[0014]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的反射式光學(xué)防偽元件；
[0015]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的反射式光學(xué)防偽元件；
[0016]圖7a_7b示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的反射式光學(xué)防偽元件；
[0017]圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)可替換實(shí)施方式的反射式光學(xué)防偽元件；以及
[0018]圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)可替換實(shí)施方式的反射式光學(xué)防偽元件。

【具體實(shí)施方式】
[0019]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的【具體實(shí)施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0020]本文中提到的“特征尺寸”是指微浮雕結(jié)構(gòu)中取其表面高度最低和最高點(diǎn)的平均值將表面分割，從而形成包圍凸起或凹下部分的輪廓在任意方向的尺寸。
[0021]“微浮雕結(jié)構(gòu)”是指二維表面上根據(jù)需要形成的凹凸不平的微結(jié)構(gòu)，且其特征尺寸在微米量級(jí)，其高度差也在微米量級(jí)。
[0022]“微浮雕單元”是指微浮雕結(jié)構(gòu)中取其表面高度最低和最高點(diǎn)的平均值，將表面分割形成的單個(gè)的凸起或凹下的部分，其特征尺寸在微米量級(jí)?！拔⒏〉窠Y(jié)構(gòu)的深度d”是指微浮雕結(jié)構(gòu)中表面高度最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的高度差。
[0023]圖1a-1d示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的透射式光學(xué)防偽元件I。如圖所示，提供了一種光學(xué)防偽兀件I，包括基層101,以及位于基層101上的微結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施方式中，微結(jié)構(gòu)可以是微浮雕結(jié)構(gòu)102。為便于描述，定義x-y-z空間坐標(biāo)系。如圖1a所示，微浮雕結(jié)構(gòu)102可以位于xoy平面(或與xoy平面平行的平面)，且在x軸、y軸方向的特征尺寸可以例如是0.3 μ m-6 μ m,優(yōu)選為0.6 μ m_3 μ m,且微浮雕結(jié)構(gòu)102的圖案(即微浮雕結(jié)構(gòu)的浮雕單元)可以是隨機(jī)或偽隨機(jī)分布的。微浮雕結(jié)構(gòu)102中凸起部分可以占微浮雕結(jié)構(gòu)102總面積的20%-80%，優(yōu)選為35%-65%。圖1b-1d是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的防偽元件I的剖面示意圖。如圖1b所示，微浮雕結(jié)構(gòu)102的浮雕單元的剖面形狀可以是正弦形。如圖1c所示，微浮雕結(jié)構(gòu)102的浮雕單元的剖面形狀可以是鋸齒形。如圖1d所示，微浮雕結(jié)構(gòu)102的浮雕單元的剖面形狀可以是矩形。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，微浮雕結(jié)構(gòu)102的浮雕單元的剖面形狀還可以是其他形狀。微浮雕結(jié)構(gòu)102的深度d可以滿足以下條件，即當(dāng)自然光(白光)以入射角α照射微浮雕結(jié)構(gòu)102時(shí)，光束通過微浮雕結(jié)構(gòu)102后，波長為λ (或者一波長范圍)的光在透射光方向上干涉相長，從而使得在透射光方向觀察光學(xué)防偽元件I時(shí)，呈現(xiàn)第一顏色，而在散射光方向上觀察光學(xué)防偽元件I時(shí)，呈現(xiàn)第二顏色(如圖1b所示)。
[0024]微浮雕結(jié)構(gòu)102的深度d通常在100nm-5 μ m之間,優(yōu)選為200nm_3 μ m?？梢酝ㄟ^以下的方法來確定深度d。
[0025]①表示出微浮雕結(jié)構(gòu)102的復(fù)振幅透過率τ g，τ g為深度d、設(shè)計(jì)波長λ、微浮雕結(jié)構(gòu)102的槽型、材料折射率分布η以及位置(X，y)的函數(shù)；②對復(fù)振幅透過率τ g進(jìn)行傅利葉變換；③找出波長為λ的透射光(即零級(jí)衍射光)最大的條件；④根據(jù)透射光最大的條件計(jì)算微浮雕結(jié)構(gòu)102的深度d。
[0026]舉例來說,設(shè)計(jì)波長λ = 600nm,微浮雕結(jié)構(gòu)102材料的折射率η = 1.5,微浮雕結(jié)構(gòu)102的剖面形狀為正弦形，外部介質(zhì)為空氣，則d = 1528.8nm時(shí)，防偽元件I在透射光方向上呈現(xiàn)紅色，在散射光方向呈現(xiàn)藍(lán)色。若d = 2668.8nm,由于此時(shí)波長為410.8nm的光也滿足透射光干涉相長條件，所以防偽元件I在透射光方向上呈現(xiàn)洋紅色，散射光方向上呈現(xiàn)綠色。
[0027]圖2a和2b示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的透射式光學(xué)防偽元件2。如圖所不，提供了一種光學(xué)防偽兀件2,包括基層201,以及位于基層201上的微結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施方式中，微結(jié)構(gòu)可以為微浮雕結(jié)構(gòu)202。為便于描述，定義x-y-z空間坐標(biāo)系。如圖2a所示，微浮雕結(jié)構(gòu)202可以位于xoy平面(或與xoy平面平行的平面)，且在x軸方向的特征尺寸可以大于6 μ m,優(yōu)選大于10 μ m,由此微浮雕結(jié)構(gòu)202在該方向上沒有衍射效果，微浮雕結(jié)構(gòu)202在y軸方向上的特征尺寸可以為0.3 μ m-6 μ m,優(yōu)選為(λ 6 μ m-3 μ m,且圖案可以是隨機(jī)或偽隨機(jī)分布的。微浮雕結(jié)構(gòu)202中凸起部分可以占微浮雕結(jié)構(gòu)202總面積的20%-80%，優(yōu)選為35%-65%。圖2b是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的防偽元件在yoz平面(或與yoz平面平行的平面)的剖面示意圖。如圖2b所示，微浮雕結(jié)構(gòu)202的浮雕單元的剖面形狀可以是正弦形。但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，微浮雕結(jié)構(gòu)202的浮雕單元的剖面形狀可以是鋸齒形、矩形或者其他形狀。微浮雕結(jié)構(gòu)202的深度d可以滿足下述條件，即自然光(白光)以入射角α照射微浮雕結(jié)構(gòu)202時(shí)，光束通過微浮雕結(jié)構(gòu)202后，波長為λ (或者一波長范圍)的光在透射光方向上干涉相長，從而使得所述光學(xué)防偽元件2在透射光方向上觀察到第一顏色。此外，如果光束在yoz平面(或與yoz平面平行的平面)內(nèi)，光學(xué)防偽元件2在yoz平面(或與yoz平面平行的平面)內(nèi)散射光方向上觀察到第二顏色。
[0028]微浮雕結(jié)構(gòu)202深度d通常在100nm-5 μ m之間,優(yōu)選為200nm_3 μ m。確定深度d的方法與上一個(gè)實(shí)施方式中的相同，這里不再贅述。
[0029]圖3a_3c示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的透射式光學(xué)防偽元件3。如圖所示，提供了一種光學(xué)防偽兀件3,包括基層301,以及位于基層301上的微結(jié)構(gòu)302。在本實(shí)施方式中，微結(jié)構(gòu)可以是微浮雕結(jié)構(gòu)302。為便于描述，定義x-y-z空間坐標(biāo)系。如圖3a所示，微浮雕結(jié)構(gòu)302可以位于xoy平面(或與xoy平面平行的平面)，在y軸方向上的特征尺寸可以例如是0.3 μ m-6 μ m，優(yōu)選為0.6 μ m-3 μ m，圖案可以是隨機(jī)或偽隨機(jī)分布的，在χ軸方向上的特征尺寸可以例如是0.3 μ m-6 μ m，優(yōu)選為0.6 μ m-3 μ m,圖案可以例如是周期性結(jié)構(gòu)。微浮雕結(jié)構(gòu)302中凸起部分可以占微浮雕結(jié)構(gòu)302總面積的20%-80%，優(yōu)選為35%_65%。圖3b是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的防偽元件3在yoz平面(或與yoz平面平行的平面)的剖面示意圖，圖3c是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的防偽元件3在X0Z平面(或與X0Z平面平行的平面)的剖面示意圖。微浮雕結(jié)構(gòu)302的浮雕單元的剖面形狀可以是正弦形、鋸齒形、矩形或者其他形狀。微浮雕結(jié)構(gòu)302的深度d可以滿足下述條件，即自然光(白光)以入射角α照射微浮雕結(jié)構(gòu)302時(shí)，光束通過微浮雕結(jié)構(gòu)302后，波長為λ (或者一波長范圍)的光在透射光方向上干涉相長，從而使得所述光學(xué)防偽元件3在透射光方向上觀察到第一顏色。此外，如果光束在yoz平面(或與yoz平面平行的平面)內(nèi)，光學(xué)防偽元件3在yoz平面(或與yoz平面平行的平面)內(nèi)散射光方向觀察到第二顏色；如果光束在xoz平面(或與XOZ平面平行的平面)內(nèi)，光學(xué)防偽元件3在衍射光方向上觀察到光柵的+1或-1級(jí)衍射光顏色隨觀察角度變化。
[0030]微浮雕結(jié)構(gòu)302深度d通常在100nm-5 μ m之間,優(yōu)選為200nm_3 μ m。確定深度d的方法與第一個(gè)實(shí)施方式中的相同，這里不再贅述。
[0031]微浮雕結(jié)構(gòu)可以通過激光刻蝕、電子束刻蝕、離子刻蝕等方式制成母版，然后通過電鑄、模壓、UV復(fù)制等工藝復(fù)制到基層上。更為常用的工藝是在基層的表面涂布成像層，將微浮雕結(jié)構(gòu)復(fù)制在成像層上，目的是提高微浮雕結(jié)構(gòu)的復(fù)制質(zhì)量和提高復(fù)制效率。
[0032]構(gòu)成微浮雕結(jié)構(gòu)的材料可以例如為ZnS、ZnO、Ta2O5, SnO2, Nb2O5, HfO2, ln203、CeO2,Dy2O3> Bi203、MgF2, A1203、AlF3, CaF2, S12, SrF2, YbF3, NaF、Na3AlF6, PET、PVC, PE、聚酯膠、聚氨酯膠等。
[0033]所述基層可以例如為PET、PVC、PE等透明材料。
[0034]當(dāng)基層和微浮雕結(jié)構(gòu)的材料均為無色透明材料時(shí)，所述第一顏色和第二顏色可以為互補(bǔ)色。
[0035]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的可替換實(shí)施方式的光學(xué)防偽元件4。如圖所示，提供了一種光學(xué)防偽兀件4,包括基層401,以及位于基層401上的微結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施方式中，微結(jié)構(gòu)可以是變折射率微結(jié)構(gòu)402。為便于描述，定義x-y-z空間坐標(biāo)系。變折射率微結(jié)構(gòu)402可以位于xoy平面(或與xoy平面平行的平面),其圖案在該xoy平面(或與xoy平面平行的平面)內(nèi)的至少一個(gè)方向上隨機(jī)或偽隨機(jī)分布，且該方向的特征尺寸可以例如是0.3 μ m-6 μ m,優(yōu)選為0.6 μ m-3 μ m。該實(shí)施方式是用變折射率微結(jié)構(gòu)402替代上述實(shí)施方式的微浮雕結(jié)構(gòu)。變折射率微結(jié)構(gòu)402的作用與浮雕結(jié)構(gòu)完全相同，即光束以入射角α照射所述變折射率微結(jié)構(gòu)402，波長為λ (或者一波長范圍)的光在透射光方向上滿足干涉相長條件，使得被照射區(qū)域在透射光方向上觀察到第一顏色，散射光方向上觀察到第二顏色。
[0036]該變折射率微結(jié)構(gòu)402的厚度d的確定方法與上述微浮雕結(jié)構(gòu)的深度的確定方法相似，即:
[0037]①表示出變折射率微結(jié)構(gòu)402的復(fù)振幅透過率τ g，τ g為變折射率微結(jié)構(gòu)402厚度d、設(shè)計(jì)波長λ、折射率分布n(x，y)的函數(shù)；②對復(fù)振幅透過率 ' 進(jìn)行傅利葉變換；③找出波長為λ的透射光(即零級(jí)衍射光)最大的條件；④根據(jù)透射光最大的條件確定變折射率微結(jié)構(gòu)402厚度d或者折射率分布n (x, y)。
[0038]該變折射率微結(jié)構(gòu)402可以通過例如激光干涉法來形成。某些感光材料曝光后折射率會(huì)發(fā)生改變，例如銀鹽感光材料、重鉻酸明膠等。通過對這些材料采用激光干涉法曝光可以得到滿足要求的折射率分布結(jié)構(gòu)。
[0039]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的反射式光學(xué)防偽元件5。如圖所示，提供了一種光學(xué)防偽兀件5,包括基層501和位于基層501上的微結(jié)構(gòu),該微結(jié)構(gòu)可以包括微浮雕結(jié)構(gòu)502和位于基層501與微浮雕結(jié)構(gòu)502之間的反射層503。在本實(shí)施方式中，反射層可以例如為金屬反射層。為了便于描述，定義x-y-z空間坐標(biāo)系。微浮雕結(jié)構(gòu)502可以位于xoy平面(或與xoy平面平行的平面)，且在χ軸、y軸方向的特征尺寸可以例如是0.3 μ m-6 μ m,優(yōu)選為(λ 6 μ m-3 μ m,且微浮雕結(jié)構(gòu)502的圖案可以是隨機(jī)或偽隨機(jī)分布的。微浮雕結(jié)構(gòu)502中凸起部分可以占微浮雕結(jié)構(gòu)502總面積的20%-80%，優(yōu)選為35%_65%。微浮雕結(jié)構(gòu)502的浮雕單元的剖面形狀可以是正弦形、鋸齒形。矩形或其他形狀。微浮雕結(jié)構(gòu)502的深度d可以滿足以下條件，即當(dāng)自然光(白光)以入射角α照射微浮雕結(jié)構(gòu)502時(shí)，光束通過微浮雕結(jié)構(gòu)并被反射層503反射再通過微浮雕結(jié)構(gòu)502，波長為λ (或者一波長范圍)的光在反射光方向上干涉相長，從而使得在反射光方向觀察光學(xué)防偽元件5時(shí)，呈現(xiàn)第一顏色，而在散射光方向上觀察光學(xué)防偽兀件5時(shí),呈現(xiàn)第二顏色(如圖5所不)。
[0040]構(gòu)成金屬反射層503的材料可以包括例如金、銀、銅、鐵、錫、鎳、鉻、鋁、鋅、鈦及其合金，厚度可以大于5nm，優(yōu)選大于10nm。所述反射層503可以是鏤空的，鏤空部分和非鏤空部分(即金屬部分)可以構(gòu)成可分辨的圖案。
[0041]優(yōu)選地，如果構(gòu)成反射層503的材料為例如銀、鋁等針對不同波長的可見光其反射率相差不大的金屬，則所述第一顏色和第二顏色可以為互補(bǔ)色。
[0042]微浮雕結(jié)構(gòu)502的深度d通常在50nm_3 μ m,優(yōu)選為100nm_2 μ m?？梢酝ㄟ^以下的方法來確定深度d:
[0043]①表示出微浮雕結(jié)構(gòu)502的復(fù)振幅反射率τ g，τ g為深度d、設(shè)計(jì)波長λ、微浮雕結(jié)構(gòu)502材料折射率η、位置(X，y)的函數(shù)；②對復(fù)振幅反射率τ g進(jìn)行傅利葉變換；③找出波長為λ的反射光(即零級(jí)衍射光)最大的條件；④根據(jù)反射光最大的條件計(jì)算微浮雕結(jié)構(gòu)502深度do
[0044]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的反射式光學(xué)防偽元件6。如圖所示，提供了一種光學(xué)防偽兀件6,包括基層601和位于基層601上的微結(jié)構(gòu)。該微結(jié)構(gòu)可以包括微浮雕結(jié)構(gòu)602和位于該基層601與微浮雕結(jié)構(gòu)602之間的反射層603。在本實(shí)施方式中，反射層603可以例如為金屬反射層。為了便于描述，定義x-y-z空間坐標(biāo)系。微浮雕結(jié)構(gòu)602可以位于xoy平面(或與xoy平面平行的平面)，且在χ軸方向的特征尺寸可以大于6 μ m，優(yōu)選大于10 μ m,由此微浮雕結(jié)構(gòu)602在該方向上沒有衍射效果，微浮雕結(jié)構(gòu)602在y軸方向上的特征尺寸可以為0.3 μ m-6 μ m,優(yōu)選0.6 μ m-3 μ m,并且圖案可以是隨機(jī)或偽隨機(jī)分布的。微浮雕結(jié)構(gòu)602中凸起部分占微浮雕結(jié)構(gòu)602總面積的20%?80%，優(yōu)選為35%?65%。圖6為所述防偽元件6在yoz平面(或與yoz平面平行的平面)的剖面示意圖，浮雕單元的剖面形狀可以是正弦形、鋸齒形、矩形或其他形狀。微浮雕結(jié)構(gòu)602的深度d可以滿足下述條件，即自然光(白光)以入射角α照射微浮雕結(jié)構(gòu)602時(shí)，光束通過微浮雕結(jié)構(gòu)602，由金屬反射層603反射再次通過微浮雕結(jié)構(gòu)602后，波長為λ (或者一波長范圍)的光在反射光方向上干涉相長，從而使得所述光學(xué)防偽兀件6在反射光方向上觀察到第一顏色。此外，如果光束在yoz平面(或與yoz平面平行的平面)內(nèi)，光學(xué)防偽元件6在yoz平面(或與yoz平面平行的平面)內(nèi)散射光方向上觀察到第二顏色。
[0045]微浮雕結(jié)構(gòu)602的深度d通常在50nm_3 μ m,優(yōu)選為100nm_2 μ m。確定深度d的方法與上一個(gè)實(shí)施方式中的相同，這里不再贅述。
[0046]圖7a_7b示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的反射式光學(xué)防偽元件7。如圖所示，提供了一種光學(xué)防偽兀件7，包括基層701和位于基層701上的微結(jié)構(gòu)。該微結(jié)構(gòu)可以包括微浮雕結(jié)構(gòu)702和位于基層701與微浮雕結(jié)構(gòu)702之間的反射層703。在本實(shí)施方式中，反射層703可以例如為金屬反射層。為了便于描述，定義x-y-z空間坐標(biāo)系。微浮雕結(jié)構(gòu)702可以位于xoy平面(或與xoy平面平行的平面)，在y軸方向上的特征尺寸可以例如是0.3 μ m-6 μ m,優(yōu)選為(λ 6 μ m-3 μ m,圖案可以是隨機(jī)或偽隨機(jī)分布的，在χ軸方向上的特征尺寸可以例如是0.3 μ m-6 μ m,優(yōu)選為0.6 μ m-3 μ m,圖案可以例如是周期性結(jié)構(gòu)。微浮雕結(jié)構(gòu)702中凸起部分可以占微浮雕結(jié)構(gòu)702總面積的20%-80%，優(yōu)選為35%_65%。圖7a是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的防偽元件7在yoz平面(或與yoz平面平行的平面)的剖面示意圖，圖7b是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的防偽元件7在xoz平面(或與xoz平面平行的平面)的剖面示意圖。微浮雕結(jié)構(gòu)702的浮雕單元的剖面形狀可以是正弦形、鋸齒形、矩形或者其他形狀。微浮雕結(jié)構(gòu)702的深度d可以由下述條件決定，即自然光(白光)以入射角α照射微浮雕結(jié)構(gòu)702時(shí)，光束通過微浮雕結(jié)構(gòu)702，經(jīng)金屬反射層703反射再次透過微浮雕結(jié)構(gòu)702后，波長為λ (或者一波長范圍)的光在反射光方向上干涉相長，從而使得所述光學(xué)防偽元件7在反射光方向上觀察到第一顏色。如果光束在yoz平面內(nèi)，光學(xué)防偽元件7在yoz平面內(nèi)散射光方向上觀察到第二顏色；如果照明光束在xoz平面內(nèi)，光學(xué)防偽元件7在衍射光方向上觀察到光柵的+1或-1級(jí)衍射光顏色隨觀察角度變化。
[0047]微浮雕結(jié)構(gòu)702的深度d通常在50nm_3 μ m,優(yōu)選為100nm_2 μ m。確定深度d的方法與上一個(gè)實(shí)施方式中的相同，這里不再贅述。
[0048]進(jìn)一步地，光學(xué)防偽元件7的周期性結(jié)構(gòu)的方位角可以與χ軸有一定的夾角，這一夾角可以是變化的，例如在±45°范圍內(nèi)變化，由此光學(xué)防偽元件7的衍射光可以再現(xiàn)普通衍射光變圖像的動(dòng)感、立體、彩虹效果。
[0049]微浮雕結(jié)構(gòu)可以通過激光刻蝕、電子束刻蝕、離子刻蝕等方式制成母版，然后通過電鑄、模壓、UV復(fù)制等工藝復(fù)制到基層上。更為常用的工藝是在基層的表面涂布成像層，將微浮雕結(jié)構(gòu)復(fù)制在成像層上，目的是提高微浮雕結(jié)構(gòu)的復(fù)制質(zhì)量和提高復(fù)制效率。
[0050]構(gòu)成微浮雕結(jié)構(gòu)的材料可以例如為ZnS、ZnO、Ta2O5, SnO2, Nb2O5, HfO2, ln203、CeO2,Dy2O3> Bi203、MgF2, A1203、AlF3, CaF2, S12, SrF2, YbF3, NaF、Na3AlF6, PET、PVC、PE、聚酯膠、聚氨酯膠等。
[0051]在反射式光學(xué)防偽元件的情況下，所述基層可以例如為PET、PVC、PE等透明材料，也可以是其他的透明、半透明或不透明材料。
[0052]圖8是根據(jù)本發(fā)明的可替換實(shí)施方式的反射式光學(xué)防偽元件8。如圖所示，提供了一種光學(xué)防偽兀件8,包括基層801和位于基層801上的微結(jié)構(gòu)。該微結(jié)構(gòu)可以包括變折射率微結(jié)構(gòu)802和位于基層801與變折射率微結(jié)構(gòu)802之間的反射層803。在本實(shí)施方式中，反射層803可以例如為金屬反射層。為了便于描述，定義x-y-z空間坐標(biāo)系。變折射率微結(jié)構(gòu)802可以位于xoy平面(或與xoy平面平行的平面),其圖案在該xoy平面(或與xoy平面平行的平面)內(nèi)的至少一個(gè)方向上隨機(jī)或偽隨機(jī)分布，且該方向的特征尺寸可以例如是0.3 μ m-6 μ m,優(yōu)選為0.6 μ m-3 μ m。該實(shí)施方式是用變折射率微結(jié)構(gòu)802替代上述實(shí)施方式的微浮雕結(jié)構(gòu)。變折射率微結(jié)構(gòu)802的作用與浮雕結(jié)構(gòu)完全相同，即光束以入射角α照射所述變折射率微結(jié)構(gòu)802，波長為λ (或者一波長范圍)的光在反射光方向上滿足干涉相長條件，使得該區(qū)域在反射光方向上觀察到第一顏色，散射光方向觀察到第二顏色。
[0053]圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的光學(xué)防偽元件9。如圖所示，提供了一種光學(xué)防偽兀件9,包括基層901和位于基層901上微結(jié)構(gòu)。該微結(jié)構(gòu)可以包括微浮雕結(jié)構(gòu)902和反射層903，微浮雕結(jié)構(gòu)902位于基層901上，反射層903隨著微浮雕結(jié)構(gòu)902的表面輪廓覆蓋在該微浮雕結(jié)構(gòu)902的表面。該反射層903可以是金屬反射層。為便于描述，定義x-y-z空間坐標(biāo)系。微浮雕結(jié)構(gòu)902可以位于xoy平面(或與xoy平面平行的平面)，其圖案在該xoy平面(或與xoy平面平行的平面)內(nèi)的至少一個(gè)方向上隨機(jī)或偽隨機(jī)分布，且該方向的特征尺寸可以例如是0.3 μ m-6 μ m,優(yōu)選為0.6 μ m-3 μ m。微浮雕結(jié)構(gòu)902中凸起部分可以占微浮雕結(jié)構(gòu)902總面積的20%-80%，優(yōu)選為35%-65%。微浮雕結(jié)構(gòu)902的浮雕單元的剖面形狀可以是正弦形、鋸齒形、矩形或者其他形狀。由此，金屬反射層903的輪廓形狀也可以是正弦形、鋸齒形、矩形或者其他形狀。微浮雕結(jié)構(gòu)902的深度d可以由下述條件決定，即自然光(白光)以入射角α照射微浮雕結(jié)構(gòu)902時(shí)，光束通過金屬反射層903反射，使得波長為λ (或者一波長范圍)的光在反射光方向上干涉相長，從而使得所述光學(xué)防偽元件9在反射光方向上觀察到第一顏色，散射光方向上觀察到第二顏色。
[0054]微浮雕結(jié)構(gòu)902的深度d通常在50nm_3 μ m,優(yōu)選為100nm_2 μ m。確定深度d的方法與上一個(gè)實(shí)施方式中的相同，這里不再贅述。
[0055]構(gòu)成金屬反射層的材料可以包括例如金、銀、銅、鐵、錫、鎳、鉻、鋁、鋅、鈦及其合金，厚度可以大于5nm，優(yōu)選大于10nm。優(yōu)選地，所述反射層可以是鏤空的，鏤空部分和非鏤空部分(即金屬部分)構(gòu)成可分辨的圖案。
[0056]基層的材料可以例如是PET、PVC、BOPP等材料，也可以是金屬材料，即直接在金屬基層表面形成微浮雕結(jié)構(gòu)。
[0057]在該實(shí)施方式中，如果光學(xué)防偽元件的基層為透明材料，則在基層一側(cè)觀察也能夠看到類似的光學(xué)效果。即金屬反射層覆蓋的區(qū)域在反射光方向上呈現(xiàn)第三顏色，在散射光方向上呈現(xiàn)第四顏色。如果基層的折射率與金屬層另一側(cè)介質(zhì)的折射率相等，所述第三顏色與第一顏色相同，所述第四顏色與第二顏色相同。
[0058]在該實(shí)施方式的可替換實(shí)施方式中，微浮雕結(jié)構(gòu)可以是前面的幾個(gè)實(shí)施方式中所描述的微浮雕結(jié)構(gòu)，即在xoy平面(或與xoy平面平行的平面)內(nèi)兩個(gè)方向(例如χ和y軸方向)均為隨機(jī)或偽隨機(jī)結(jié)構(gòu)，或僅有一個(gè)方向?yàn)殡S機(jī)或偽隨機(jī)結(jié)構(gòu)，另一個(gè)方向?yàn)橹芷谛越Y(jié)構(gòu)，或某一方向的特征尺寸大于6μπι?；蛘呶⒏〉窠Y(jié)構(gòu)用變折射率微結(jié)構(gòu)來替換。以上結(jié)構(gòu)均可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的光學(xué)效果。
[0059]在參照圖9所示的實(shí)施方式的一個(gè)可替換實(shí)施方式中，微浮雕結(jié)構(gòu)可以是由可對光進(jìn)行反射的材料制成，由此可以不需要反射層。
[0060]為了保護(hù)表面微浮雕結(jié)構(gòu)，增加產(chǎn)品的使用壽命，通?？梢栽谖⒏〉窠Y(jié)構(gòu)的表面涂布或蒸鍍保護(hù)層，保護(hù)層的材質(zhì)可以是PET、PVC、PE等薄膜材料，也可以是聚酯、聚氨酯等各種高分子膠。
[0061]本申請的防偽元件可以集成多種其他類型的浮雕結(jié)構(gòu)，比如普通的衍射光變圖像、閃耀光柵結(jié)構(gòu)等。
[0062]本申請的防偽元件還可以是燙印型的，即在基材上涂布剝離層，再在剝離層上制作本發(fā)明的防偽元件，當(dāng)應(yīng)用燙印工藝將它轉(zhuǎn)移到承載物后，基材剝離下來。
[0063]本申請的防偽元件進(jìn)一步帶有其他功能層，如磁性信息層、熒光防偽特征層、印刷圖案層、黏結(jié)膠層等。
[0064]本申請的防偽元件可以應(yīng)用于標(biāo)識(shí)、燙印寬條、貼條、安全線等形式轉(zhuǎn)移或粘貼到承載物上。這些承載物可以是鈔票、證券、信用卡、護(hù)照等高安全產(chǎn)品，也可以是高附加值商品O
[0065]以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0066]另外需要說明的是，在上述【具體實(shí)施方式】中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合。例如，可以將透射式防偽元件的實(shí)施方式進(jìn)行組合，將反射式防偽元件的實(shí)施方式進(jìn)行組合，或可以將透射式和反射式防偽元件的實(shí)施方式進(jìn)行組合。例如，可以在一個(gè)防偽元件上既采用透射式元件，又采用反射式元件。而在透射式元件中既可以使用微浮雕結(jié)構(gòu)又可以使用變折射率微結(jié)構(gòu)。而在微浮雕結(jié)構(gòu)中可以采用上述實(shí)施方式中的各種圖案或組合。為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。
[0067]此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種光學(xué)防偽元件，該元件包括: 基層；以及 位于所述基層上的微結(jié)構(gòu)，該微結(jié)構(gòu)被定義成當(dāng)光束以一入射角照射所述微結(jié)構(gòu)時(shí)，該光束中一波長或波長范圍的光在透射光方向或反射光方向上干涉相長。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的元件，其中，所述微結(jié)構(gòu)的至少一部分是微浮雕結(jié)構(gòu)，該微浮雕結(jié)構(gòu)的至少一部分的深度滿足以下條件: 當(dāng)所述光束以一入射角照射所述微浮雕結(jié)構(gòu)的至少一部分時(shí)，該光束通過該微浮雕結(jié)構(gòu)的至少一部分后，該光束中一波長或波長范圍的光在透射光方向上干涉相長，由此所述光學(xué)防偽元件的至少一部分在透射光方向上呈現(xiàn)第一顏色。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的元件，其中，所述微浮雕結(jié)構(gòu)的至少一部分的圖案為以下中的至少一種或任意組合: 微浮雕結(jié)構(gòu)的浮雕單元隨機(jī)或偽隨機(jī)分布； 微浮雕結(jié)構(gòu)的浮雕單元在一個(gè)方向隨機(jī)或偽隨機(jī)分布； 微浮雕結(jié)構(gòu)的浮雕單元在第一方向周期分布，在第二方向隨機(jī)或偽隨機(jī)分布。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的元件，其中，在所述微浮雕結(jié)構(gòu)的至少一部分的圖案為微浮雕結(jié)構(gòu)的至少一部分的浮雕單元隨機(jī)或偽隨機(jī)分布的情況下，該微浮雕結(jié)構(gòu)的至少一部分的特征尺寸為0.3 μ m-6 μ m，該微浮雕結(jié)構(gòu)的至少一部分的深度還滿足以下條件: 當(dāng)所述光束以一入射角照射所述微浮雕結(jié)構(gòu)的至少一部分時(shí)，所述光學(xué)防偽元件的至少一部分在散射光方向上呈現(xiàn)第二顏色。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的元件，其中，在所述微浮雕結(jié)構(gòu)的至少一部分的圖案為微浮雕結(jié)構(gòu)的至少一部分的浮雕單元在第二方向隨機(jī)或偽隨機(jī)分布的情況下，該微浮雕結(jié)構(gòu)的至少一部分在該第二方向的特征尺寸為0.3 μ m-6 μ m,在第一方向的特征尺寸大于6 μ m,該微浮雕結(jié)構(gòu)的至少一部分的深度還滿足以下條件: 當(dāng)所述光束以一入射角照射所述微浮雕結(jié)構(gòu)的至少一部分時(shí)，如果所述光束在與所述基層所在平面垂直并包含所述第二方向的第一平面內(nèi)，則所述光學(xué)防偽元件的至少一部分在該第一平面內(nèi)散射光方向上呈現(xiàn)第二顏色。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的元件，其中，在所述微浮雕結(jié)構(gòu)的至少一部分的圖案為微浮雕結(jié)構(gòu)的至少一部分的浮雕單元在第一方向周期分布，在第二方向隨機(jī)或偽隨機(jī)分布的情況下，該微浮雕結(jié)構(gòu)的至少一部分在該第一方向的特征尺寸為0.3 μ m-6 μ m,在該第二方向的特征尺寸為0.3 μ m-6 μ m，該微浮雕結(jié)構(gòu)的至少一部分的深度還滿足以下條件: 當(dāng)所述光束以一入射角照射所述微浮雕結(jié)構(gòu)的至少一部分時(shí)，如果所述光束在與所述基層所在平面垂直并包含所述第二方向的第一平面內(nèi)，則所述光學(xué)防偽元件的至少一部分在該第一平面內(nèi)散射光方向上呈現(xiàn)第二顏色；如果所述光束在與所述基層所在平面垂直并包含所述第一方向的第二平面內(nèi)，則所述光學(xué)防偽元件的至少一部分在該第二平面內(nèi)的衍射光方向上呈現(xiàn)隨角度變化+1級(jí)或-1級(jí)衍射光顏色。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的元件，其中，所述微結(jié)構(gòu)的至少一部分是變折射率微結(jié)構(gòu)，該變折射率微結(jié)構(gòu)的厚度滿足以下條件: 當(dāng)所述光束以一入射角照射所述變折射率微結(jié)構(gòu)時(shí)，該光束通過該變折射率微結(jié)構(gòu)后，該光束中一波長或波長范圍的光在透射光方向上干涉相長，由此所述光學(xué)防偽兀件的至少一部分在透射光方向上呈現(xiàn)第一顏色，在散射光方向上呈現(xiàn)第二顏色。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的元件，其中，所述基層是透明的或半透明的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的元件，其中，所述微結(jié)構(gòu)的至少一部分包括微浮雕結(jié)構(gòu)和位于該微浮雕結(jié)構(gòu)與所述基層之間的反射層，該微浮雕結(jié)構(gòu)的深度滿足以下條件: 當(dāng)所述光束以一入射角照射所述微浮雕結(jié)構(gòu)的至少一部分時(shí)，該光束通過該微浮雕結(jié)構(gòu)的至少一部分并通過所述反射層反射后，該光束中一波長或波長范圍的光在反射光方向上干涉相長，由此所述光學(xué)防偽元件的至少一部分在反射光方向上呈現(xiàn)第一顏色。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的元件，其中，所述微浮雕結(jié)構(gòu)的至少一部分的圖案為以下中的至少一種或任意組合: 微浮雕結(jié)構(gòu)的浮雕單元隨機(jī)或偽隨機(jī)分布； 微浮雕結(jié)構(gòu)的浮雕單元在一個(gè)方向隨機(jī)或偽隨機(jī)分布； 微浮雕結(jié)構(gòu)的浮雕單元在第一方向隨機(jī)或偽隨機(jī)分布，在第二方向周期分布。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的元件，其中，在所述微浮雕結(jié)構(gòu)的至少一部分的圖案為微浮雕結(jié)構(gòu)的至少一部分的浮雕單元隨機(jī)或偽隨機(jī)分布的情況下，該微浮雕結(jié)構(gòu)的至少一部分的特征尺寸為0.3 μ m-6 μ m，該微浮雕結(jié)構(gòu)的至少一部分的深度還滿足以下條件: 當(dāng)所述光束以一入射角照射所述微浮雕結(jié)構(gòu)的至少一部分時(shí)，所述光學(xué)防偽元件的至少一部分在散射光方向上呈現(xiàn)第二顏色。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的元件，其中，在所述微浮雕結(jié)構(gòu)的至少一部分的圖案為微浮雕結(jié)構(gòu)的至少一部分的浮雕單元在第二方向隨機(jī)或偽隨機(jī)分布的情況下，該微浮雕結(jié)構(gòu)的至少一部分在該第二方向的特征尺寸為0.3 μ m-6 μ m,在第一方向的特征尺寸大于6 μ m,該微浮雕結(jié)構(gòu)的至少一部分的深度還滿足以下條件: 當(dāng)所述光束以一入射角照射所述微浮雕結(jié)構(gòu)的至少一部分時(shí)，如果所述光束在與所述基層所在平面垂直并包含所述第二方向的第一平面內(nèi)，則所述光學(xué)防偽元件的至少一部分在該第一平面內(nèi)散射光方向上呈現(xiàn)第二顏色。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的元件，其中，在所述微浮雕結(jié)構(gòu)的至少一部分的圖案為微浮雕結(jié)構(gòu)的至少一部分的浮雕單元在第一方向周期分布，在第二方向隨機(jī)或偽隨機(jī)分布的情況下，該微浮雕結(jié)構(gòu)的至少一部分在該第一方向的特征尺寸為0.3 μ m-6 μ m,在該第二方向的特征尺寸為0.3 μ m-6 μ m，該微浮雕結(jié)構(gòu)的至少一部分的深度還滿足以下條件: 當(dāng)所述光束以一入射角照射所述微浮雕結(jié)構(gòu)的至少一部分時(shí)，如果所述光束在與所述基層所在平面垂直并包含所述第二方向的第一平面內(nèi)，則所述光學(xué)防偽元件的至少一部分在該第一平面內(nèi)散射光方向上呈現(xiàn)第二顏色；如果所述光束在與所述基層所在平面垂直并包含所述第一方向的第二平面內(nèi)，則所述光學(xué)防偽元件的至少一部分在該第二平面內(nèi)的衍射光方向上呈現(xiàn)隨角度變化+1級(jí)或-1級(jí)衍射光顏色。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的元件，其中，所述微結(jié)構(gòu)的至少一部分包括變折射率微結(jié)構(gòu)和位于該變折射率微結(jié)構(gòu)和所述基層之間的反射層，該變折射率微結(jié)構(gòu)的至少一部分的厚度滿足以下條件: 當(dāng)所述光束以一入射角照射所述變折射率微結(jié)構(gòu)的至少一部分時(shí)，該光束通過該變折射率微結(jié)構(gòu)的至少一部分并通過所述反射層反射后，該光束中一波長或波長范圍的光在反射光方向上干涉相長，由此所述光學(xué)防偽兀件的至少一部分在反射光方向上呈現(xiàn)第一顏色，在散射光方向上呈現(xiàn)第二顏色。
15.根據(jù)權(quán)利要求9-14任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的元件，其中，所述反射層的至少一部分是鏤空的，鏤空部分與非鏤空部分構(gòu)成可分辨圖案。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的元件，其中，所述微結(jié)構(gòu)的至少一部分包括微浮雕結(jié)構(gòu)和沿著該微浮雕結(jié)構(gòu)表面輪廓覆蓋的反射層，該微浮雕結(jié)構(gòu)的至少一部分的深度滿足以下條件: 當(dāng)所述光束以一入射角照射所述反射層時(shí)，該光束中一波長或波長范圍的光在反射光方向上干涉相長，由此所述光學(xué)防偽兀件在反射光方向上呈現(xiàn)第一顏色，在散射光方向上呈現(xiàn)第二顏色。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的元件，其中，所述反射層的至少一部分是鏤空的，鏤空部分與非鏤空部分構(gòu)成可分辨圖案。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的元件，其中，所述基層是透明的。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的元件，其中，所述微浮雕結(jié)構(gòu)的至少一部分的折射率與所述基層的折射率相同。
【文檔編號(hào)】B44F1/08GK104249597SQ201310269077
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2013年6月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月28日
【發(fā)明者】李成垚, 孫凱, 王曉利, 朱軍, 曲欣 申請人:中鈔特種防偽科技有限公司, 中國印鈔造幣總公司