一种光学防伪元件及使用该光学防伪元件的光学防伪产品的制作方法_2

文档序号:8338519阅读:来源:国知局
需要,第一表面浮雕结构层221可以是表面积与表观面积之比小于第二表面浮雕结构层222的表面积与表观面积之比的任意表面浮雕结构层,而且多个第一表面浮雕结构层221中的亚微米表面浮雕结构可以各自不同,多个第二表面浮雕结构层222的表面积与表观面积的比值也可以各自不同。而且,第一颜色功能层223和第二颜色功能层224的颜色特征可以相同或不同。
[0024]优选地,采样合成层21可以为微透镜阵列层或者能够对微图像层22进行成像的其他微采样工具。其中,微透镜阵列层可以是由多个微透镜单元构成的非周期性阵列、随机性阵列、周期性阵列、局部周期性阵列或它们的任意组合,同时微透镜单元可以为折射型微透镜、衍射型微透镜或它们的组合,其中折射型微透镜可以选取球面、抛物面、椭球面微透镜、柱面微透镜、或其它任意几何形状的基于几何光学的微透镜或它们的任意组合,衍射型微透镜可以选取谐衍射微透镜、平面衍射微透镜、菲涅尔波带片。其中,除菲涅尔波带片外,其它微透镜的具体形式可以选择为连续曲面型或阶梯型透镜作为微透镜单元。例如,图1中的微透镜阵列层21可以是由多个矩形排列的球面微透镜单元组成的周期性阵列。
[0025]优选地,根据本发明的光学防伪元件中的周期性或局部周期性采样合成层21和微图像层22的图像周期可以为10 μ m至200 μ m,优选为15 μ m至50 μ m ;采样合成层(例如微透镜阵列层)21的焦距可以为10 μ m至200 μ m,优选为15 μ m至40 μ m ;采样合成层(例如微透镜阵列层)21的加工深度优选小于15μπι,更优选为0.5μπι至ΙΟμπι。另外,基材2的厚度与采样合成层21的焦距之差优选为小于3 μ m,更优选地所述差值为小于I μ m。
[0026]优选地,所述第一表面浮雕结构层221和所述第二表面浮雕结构层222可以为连续曲面型结构、矩形结构、锯齿型棱镜结构和/或它们的拼接或组合的周期性、局部周期性、非周期性、随机性排列和分布。例如,第一表面浮雕结构层221和第二表面浮雕结构层222可以为正弦型一维或二维排列的亚波长光栅,该亚波长光栅的结构尺寸可以为0.1至0.5 μ m,优选为0.2至0.4 μ m,该亚波长光栅的槽深可以为0.05至I μ m,优选为0.1至0.5 μ m。再例如,第一表面浮雕结构层221和第二亚微米表面浮雕结构222可选择为一维或二维矩形全息光栅,该全息光栅结构尺寸可以为0.5至5 μ m,优选为0.6至2 μ m,该全息光栅的槽深可以为0.05至5 μ m,优选为0.1至I μ m。优选地,所述第一表面浮雕结构层222可以选择为平坦表面结构。
[0027]优选地,采样合成层21及第一表面浮雕结构层221和第二表面浮雕结构层222可以通过光学曝光、电子束曝光等微纳加工方式获得,还可以结合热熔回流等工艺来实现,通过紫外浇铸、模压、纳米压印等加工方式进行批量复制。
[0028]优选地,图1a中的第一颜色功能层223和图1b中的第二颜色功能层224均可以为单层金属镀层、多层金属镀层、单层介质层、多层介质层、干涉型多层膜结构、液晶光变层、共挤光变膜、油墨、颜料、染料和光变油墨(Optical variable ink,可由Sicpa公司提供)中的至少一者。其中,所述干涉型多层膜结构可以为以下三类干涉型多层镀层中的任意一种或其任意组合:由吸收层(例如,可以为半透明金属层)、低折射率介质层和反射层依次堆叠形成的干涉型多层膜结构(下文中简单描述为“吸收层/低折射率介质层/反射层”结构),其中该吸收层与相应的第一表面浮雕结构层221或第二表面浮雕结构层222相接触;由高折射率介质层、低折射率介质层和高折射率介质层依次堆叠形成的干涉型多层膜结构;以及由吸收层(例如,可以为半透明金属层)、高折射率介质层和反射层依次堆叠形成的干涉型多层膜结构(下文中简单描述为“吸收层/高折射率介质层/反射层”结构),其中,该吸收层与相应的第一表面浮雕结构层221和第二表面浮雕结构层222相接触。在根据本发明的实施方式中,对于折射率大于等于1.7的高折射率介质层,其材料可以是ZnS、TiN、Ti02、Ti0、Ti203、Ti305、Ta205、Nb205、Ce02、Bi203、Cr203、Fe203、HfO2、Zn0 等,折射率小于 1.7 的低折射率介质可以是MgF2、S12等;金属镀层或反射层的材料可以是Al、Cu、N1、Cr、Ag、Fe、Sn、Au、Pt等金属或其混合物和合金;半透明金属层(或吸收层)的材料可以是Al、Cr、N1、Cu、Co、T1、V、W、Sn、S1、Ge等金属或其混合物和合金。另外,在本发明的实施方式中,高折射率可以指1.7-3范围内的折射率,低折射率可以指小于1.7的折射率。
[0029]上述的干涉型多层膜结构能够形成法布里-泊罗谐振腔,其对入射的白光具有选择作用,使得出射光线只包含某些波段,从而形成特定的颜色;当入射角度变化时,与之相对的光程发生变化,干涉波段也发生变化,从而导致呈现给观测者的颜色也随之变化,从而形成光变效果。
[0030]当第一颜色功能层223、第二颜色功能层224为单层金属镀层、多层金属镀层、单层介质层、多层介质层、干涉型多层膜结构中的至少一者时,其可以通过物理和/或化学沉积的方法形成,例如包括但不限于热蒸发、磁控溅射、M0CVD、分子束外延等手段。
[0031]图2示例性地示出了图1a所示的光学防伪元件中由第一表面浮雕结构层221、第二表面浮雕结构层222和第一颜色功能层223所构成的微图像层22为矩形排列的字母“B”时的周期性阵列。优选地,微图像层22可以是依据微透镜阵列层21及所需实现的效果而定义的由多个微图像单元构成的非周期性阵列、随机性阵列、周期性阵列、局部周期性阵列或它们的任意组合,从而保证所述微透镜阵列层21作为采样合成层21能够对处于其对立面的微图像层22进行采样合成从而形成图像。所形成的图像特征可以为下沉、上浮、动感、缩放、旋转、多通道转换、连续景深变化图形、三维图形、连续多帧动画等之一或多个效果的组合特征。
[0032]优选地,在图1a和图1b所示的光学防伪元件I的基础上,根据本发明的光学防伪元件I还可以包括形成在所述微图像层22的整个表面上的第三颜色功能层,该第三颜色功能层的颜色特征不同于所述第一颜色功能层223和所述第二颜色功能层224的颜色特征(也即,在根据本发明的光学防伪元件包括第一颜色功能层223的情况下,第三颜色功能层的颜色特征与第一颜色功能层223的颜色特征不同,在根据本发明的光学防伪元件包括第二颜色功能层224的情况下,第三颜色功能层的颜色特征与第二颜色功能层224的颜色特征不同),从而形成多种颜色特征混合的采样合成图像,以丰富根据本发明的光学防伪元件的颜色特征、增加其公众吸引力和抗伪造能力。而且,所述第三颜色功能层可以为单层金属镀层、多层金属镀层、单层介质层、多层介质层、干涉型多层膜结构、液晶光变层、共挤光变膜、油墨、颜料、染料、光变油墨中的至少一者,其中液晶光变层例如可采用胆留型液晶材料实现以从而可将采样合成图像附加随观察角度变化产生的绿变蓝、红变绿等光变颜色的特征。另外,液晶光变层、油墨、颜料、染料、光变油墨等可以通过涂布、印刷等方式批量生产,共挤光变膜可以以复合工艺的方式复合在微图像层22的表面,也可直接将共挤光变膜用作基材2。以图3为例,其示出了在图1
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