光学防伪元件及其制备方法和光学防伪产品与流程

本发明涉及光学防伪领域，具体地，涉及一种光学防伪元件及其制备方法以及一种光学防伪产品。

背景技术：

最近，防伪行业发展了一种基于微透镜阵列对微图文阵列的莫尔放大作用来产生具有动感特征或者具有景深效果的防伪技术。为保证莫尔放大的图案在不同的环境光源条件下都易于识别，微图文阵列和其背景需要有足够的颜色或亮度的对比度。但微图文的线条尺寸一般在微米量级，难以用常规印刷方式实现。专利文献CN200680062431.9公开了利用刮墨方式实现微图文的制作方法，即首先形成具有图标凹陷结构的起伏结构层，然后整体涂布一定厚度的辐射固化油墨，然后用刮墨刀将凹陷结构之外的油墨刮除，最后将凹陷结构中的辐射固化油墨用一定剂量的辐射源将其辐射固化。该方法的缺点在于，刮墨刀难以将微图文的背景区域的油墨刮除干净，尤其，对于大幅宽的膜卷(例如1m宽)，横向的均匀性更是难以控制。另外，图案的颜色只能是一种，较为单一。专利文献US20030179364公开了利用高深宽比的微结构实现黑色的微图文的制作。这种方法工艺实现可行性高，但颜色效果较差，无法实现高亮度高饱和度的彩色微图文的制作。

因此，需要一种高效率制作高对比度、高饱和度彩色微图文阵列的方法。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种光学防伪元件及其制备方法和一种光学防伪产品，其能够高效率地制作高对比度、高饱和度的彩色微图文阵列，并且具 有易识别和抗伪造的特点。

为了实现上述目的，本发明提供一种光学防伪元件，该光学防伪元件包括具有相互对立的第一表面和第二表面的基材；位于所述基材的第一表面上的第一起伏结构层，该第一起伏结构层中形成有聚焦元件阵列；位于所述基材的第二表面上的第二起伏结构层，该第二起伏结构层包括背景区域和微图文区域，所述背景区域和所述微图文区域的高度不同且两者之间的边界侧壁与所述基材的第二表面的平面夹角不小于45度，而且所述微图文区域中形成有微图文阵列；以及所述聚焦元件阵列能够对所述微图文阵列进行采样合成从而形成图像。

本发明还提供一种采用上述光学防伪元件的光学防伪产品。

本发明还提供一种制备光学防伪元件的方法，该方法包括：步骤S1、在基材的第二表面上形成第二起伏结构层，该第二起伏结构层包括背景区域和微图文区域，所述背景区域和所述微图文区域的高度不同且两者之间的边界侧壁与所述基材的第二表面的平面夹角不小于45度，而且所述微图文区域中形成有微图文阵列；步骤S2、在所述第二起伏结构层上形成镀层，所述镀层的厚度小于所述背景区域与所述微图文区域的高度差；步骤S3、在所述镀层上形成保护层，所述镀层和所述保护层的厚度之和小于所述背景区域与所述微图文区域的高度差；以及步骤S4、将形成了所述保护层的光学防伪元件置于能与所述镀层反应的氛围中，直到所述微图文区域中的镀层和所述保护层被去除为止。

优选地，在步骤S4之后，在所述背景区域和所述微图文区域中形成着色层，该着色层与所述镀层的颜色特征不同。

通过上述技术方案，由于第二起伏结构层中的背景区域和微图文区域的分别呈现镀层颜色和着色层颜色，因此在制备该光学防伪元件时，能够容易地形成背景区域与微图文区域之间色彩对比度，并使得所制得的光学防伪元 件及产品具有易识别和抗伪造的特点。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据本发明一种实施方式的示例性光学防伪元件的剖面图；

图2是根据本发明又一实施方式的示例性光学防伪元件的剖面图；

图3是根据本发明又一实施方式的示例性光学防伪元件的剖面图；以及

图4至图7是根据本发明一种实施方式的制备光学防伪元件的方法的剖面示意图。

具体实施方式

下面将结合附图来详细描述根据本发明的光学防伪元件及其制作方法和根据本发明的光学防伪元件，以便更好地理解本发明的思想。应当理解，所述附图和详细描述只是对本发明优选实施方式的描述，并非以任何方式来限制本发明的范围。

如图1所示，根据本发明一种实施方式的示例性光学防伪元件包括基材1、第一起伏结构层7和第二起伏结构层2。基材1具有相互对立的第一表面和第二表面。第一起伏结构层7位于基材1的第一表面上，该第一起伏结构层7中形成有聚焦元件阵列71。第二起伏结构层2位于基材1的第二表面上，该第二起伏结构层2包括背景区域B和微图文区域A。所述背景区域B和所述微图文区域A的高度不同，例如，背景区域B可以较微图文区域A上凸或下凹，图1中示出了背景区域B相较于微图文区域A下凹的情形。而 且，背景区域B和微图文区域A两者之间的边界侧壁与基材1的第二表面的平面夹角不小于45度。微图文区域A中形成有微图文阵列21，聚焦元件阵列71能够对微图文阵列21进行采样合成从而形成图像。

优选地，基材1可以至少是局部透明的，也可以是有色的介质层，还可以是表面带有功能涂层(比如附着力增强层)的透明介质薄膜，还可以是经过复合而成的多层膜。基材1一般由耐物化性能良好且机械强度高的薄膜材料形成，例如，可以使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)薄膜及聚丙烯(PP)薄膜等塑料薄膜形成基材1，优选由PET材料形成基材1。

优选地，形成第一起伏结构层7和第二起伏结构层2的材料需具有这样的性质，即在一定的温度和压力下该材料能够变形，以形成所需的起伏结构。例如，形成第一起伏结构层7和第二起伏结构层2的材料可以选自热塑性材料、辐射固化材料等，优选选自辐射固化材料。第一起伏结构层7和第二起伏结构层2的厚度(即折合在平坦区域的厚度)一般大于1μm、小于10μm。

优选地，位于第一起伏结构层7中的聚焦元件阵列71可以为微孔阵列、微栅格阵列、微透镜阵列和能够对微图文阵列21进行成像的其他微采样工具中的至少一者。微孔阵列、微栅格阵列和微透镜阵列可以是分别由多个微孔单元、微栅格单元和微透镜单元构成的非周期性阵列、周期性阵列、局部周期性阵列、随机性阵列或它们的任意组合。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。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。例如，图1中示出了聚焦元件阵列71由多个周期排列的球面折射型微透镜阵列构成的情况。

优选地，位于第二起伏结构层2中的微图文阵列21可以是由多个微图 文单元构成的非周期性阵列、周期性阵列、局部周期性阵列、随机性阵列或它们的任意组合。

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聚焦元件阵列71和微图文阵列21的阵列周期可以为10μm至100μm，聚焦元件阵列71的焦距可以为10μm至100μm。

优选地，背景区域B和微图文区域A两者之间的边界侧壁与基材1的第二表面的平面夹角优选为60°至90°，更优选地，该平面夹角为90°。设置陡直边界侧壁的目的是为了能够容易地形成镂空微图文，也即是为了在制备根据本发明的光学防伪元件时，当在第二起伏结构层2上形成了镀层3之后，能够容易地去除微图文区域A中的镀层3并保留背景区域B中的镀层3，这样微图文阵列21就由镀层3的镂空区域形成，大大拓宽了产品设计的广度，增强了微图文区A与背景区域B之间的颜色对比度。一般而言，背景区域B和微图文区域A两者之间的边界侧壁越陡直，越容易形成镂空微图文。

本发明对微图文区域A内部的微图文阵列21的微结构不做限定，只要其能够容易实现镂空即可，也即微图文阵列21的微结构可以是平坦结构，也可以是微型起伏结构，如周期为1μm的闪耀光栅、球冠状或者其他非平面结构。优选地，微图文阵列21中微图文的线条宽度一般小于15μm，优选小于8μm，因为微图文的线条宽度越大，越难镂空。同样，为便于镂空，微图文区域A的面积优选小于背景区域B的面积。

优选地，本发明也不对背景区域B内部的微结构进行限制，其内部的微结构可以是平面结构，也可以是微型起伏结构。若背景区域B内部的微结构是平面结构，则根据本发明的光学防伪元件中微图文的背景即呈现镜面效果。图1即示出了背景区域B为平面结构的情况。若背景区域B中含有微型起伏结构，则根据本发明的光学防伪元件中微图文的背景则呈现微型起伏结构 造成的颜色效果，比如白色、黑色或其他彩色。优选地，背景区域B中的微型起伏结构的典型深度一般小于500nm，优选小于300nm。图2即示出了背景区域B中含有微型起伏结构的情况。

优选地，如图1所示，在根据本发明的光学防伪元件中，背景区域B中形成有镀层3，所述微图文区域A中没有形成镀层。镀层3的目的之一是提供镂空微图文的窗口，之二是与背景区域B中的微型起伏结构结合产生特定的颜色效果。例如，当从聚焦元件阵列71一侧观察根据本发明的光学防伪元件时，反射和透视观察均能看到具有动感或者景深效果的图案；尤其当透视观察时，可见具有动感或者景深特征的图案是透光的，图案的背景是不透光的。再如，若镀层3是半透明的，则反射观察时，具有动感或者景深特征的图文为特定的颜色，透视观察时，图文则是透光的。

镀层3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、干涉型多层膜结构等中的一种或者组合。例如金属镀层可以为Al、Cu、Sn、Ti、Cr、Ni、Au、Ag中的一者或者组合，厚度一般为10-60nm。干涉型多层膜结构可以产生靓丽的色彩效果。一般干涉型多层膜结构包括吸收层、介质层、反射层，例如，干涉型多层膜结构可以为Cr/ZnS/Al，厚度为5nm/350nm/50nm。

优选地，如图1至图3所示，背景区域B中的镀层3上还可以形成有保护层4。保护层4的目的是保护背景区域B中的镀层3。保护层4可以由蒸镀工艺形成，例如可以蒸镀无机保护层4，如SiO₂、MgF₂、ZnS、TiN、TiO₂、TiO、Ti₂O₃、Ti₃O₅、ZnO、Cr、Ni、Cu、Sn中的一种或者组合，再例如还可以蒸镀有机保护层4，如蒸镀辐射固化型丙烯酸树脂等。另外，保护层4也可以由印刷或涂布工艺形成，具体而言，可以印刷或涂布溶剂型树脂涂层、水性树脂涂层等。

优选地，如图1和图2所示，根据本发明的光学防伪元件还可以具有位 于背景区域B和微图文区域A中的功能涂层6，在背景区域B中，该功能涂层6覆盖在保护层4上。该功能涂层6可以是单层结构，也可以是多层结构。该功能涂层6一般具有保护作用，也即保护镀层3不被外界环境腐蚀，同时其一般还具有与其他基材粘合的作用，例如与纸张粘合。

图1和图2所示的光学防伪元件在反射观察时，图文本身没有靓丽的色彩。为使图文本身具有色彩，可在保护层4上整体或者局部施加着色层5，如图3所示。在图3中，背景区域B和微图文区域A中形成有着色层5，该着色层5与镀层3的颜色特征不同，且在背景区域B中，所述着色层5覆盖在所述保护层4上。着色层5可以为油墨、颜料、染料、光变油墨、共挤光变膜、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、液晶光变层中的一种或者组合。如果着色层5为半透明，则反射观察时图案具有彩色效果，透视观察时图案具有透光效果。

图3所示的光学防伪元件的背景区域B具有平面结构，当然，与图2所示的光学防伪元件类似，在图3所示光学防伪元件的背景区域B中也可以含有微型起伏结构。

根据本发明的光学防伪元件特别适合制作成开窗安全线。带有所述开窗安全线的防伪纸用于钞票、护照、有价证券等各类高安全产品的防伪。本申请防伪元件可以应用于标识、烫印宽条、贴条、安全线等形式转移或粘贴到承载物上。这些承载物可以是钞票、证券、信用卡、护照等高安全产品，也可以是高附加值商品。

本发明还提供一种制备光学防伪元件的方法。以下将结合图4至图7所示的剖面图来描述根据本发明的制备方法。

首先，在步骤S1中，在基材1的第二表面上形成第二起伏结构层2。如图4所示，该第二起伏结构层2包括背景区域B和微图文区域A，所述背景区域B和所述微图文区域A的高度不同且两者之间的边界侧壁与所述基 材1的第二表面的平面夹角不小于45度，而且所述微图文区域A中形成有微图文阵列21。

优选地，背景区域B和微图文区域A两者之间的边界侧壁与基材1的第二表面的平面夹角优选为60°至90°，更优选地，该平面夹角为90°。设置陡直边界侧壁的目的是为了能够容易地形成镂空微图文，这将结合下面的步骤S4进行详细描述。

优选地，为了在后续步骤中容易地进行镂空，微图文的线条宽度不能过大，一般小于15μm，优选小于8μm。同样，为便于镂空，微图文区域A的面积优选小于背景区域B的面积。

步骤S2，在第二起伏结构层2上形成镀层3，如图5所示，所述镀层3的厚度小于所述背景区域B与所述微图文区域A的高度差，以便于后续能够容易地进行镂空。优选地，镀层3一般与第二起伏结构层2同型覆盖。而且，第二起伏结构层2的结构使得在第二起伏结构层2的水平区域中所形成的镀层3的厚度较厚，而在微图文区域A与背景区域B之间的边界侧壁处的厚度则较薄，甚至不连续。

步骤S3，在镀层3上形成保护层4，如图6所示，所述镀层3和所述保护层4的厚度之和小于所述背景区域B与所述微图文区域A的高度差，以便于后续能够容易地进行镂空。保护层4可以通过蒸镀、涂布和印刷的方式形成。同样地，第二起伏结构层2的结构使得在微图文区域A与背景区域B之间的边界侧壁处形成的保护层4的厚度较薄，甚至不连续，因而其保护性较差；而在背景区域B中所形成的保护层4则连续铺展，无脆弱点且其保护性较好。

步骤S4，将形成了所述保护层4的光学防伪元件置于能与镀层3反应的氛围中，直到微图文区域A中的镀层3和保护层4被去除为止，如图7所示。

如在步骤S3中所分析的，由于在微图文区域A与背景区域B之间的边界侧壁处形成的保护层4的厚度较薄，甚至不连续，其保护性较差，因此去镀层氛围会较容易地到达镀层3，腐蚀镀层3和/或破坏镀层3与第二起伏结构层2之间的牢度。由于微图文线条较细，因此，微图文区域A中的镀层3很容易被去除，尤其在外界物理作用的辅助下，例如大压力的水、毛毡布的摩擦等。在镀层3被去除的同时，其上的保护层4也被剥离，从而容易地形成镂空微图文。而在背景区域B中，由于保护层4连续铺展，脆弱点很少，因此能够有效的保护该区域中的镀层3不受腐蚀并得以保留。去镀层氛围一般选择为液体。例如，Al为镀层3时，去镀层氛围可以是碱液(例如NaOH溶液)，也可以是酸液(例如磷酸溶液)。

另外，在上述任何步骤之前或之后，都可以在所述基材1的与所述第二表面相互对立的第一表面上形成第一起伏结构层7，该第一起伏结构层7中形成有聚焦元件阵列71。

至此就完成了根据本发明的光学防伪元件的制备。该制备方法的制作效率高、工艺控制容易，适合规模化生产，且能够有效拓宽产品设计的广度，同时可以实现在同一光学防伪元件上制作多种颜色的图案。

优选地，根据本发明的制备方法还可以包括：在步骤S4之后，在所述背景区域B和所述微图文区域A中形成着色层5，该着色层5与所述镀层3的颜色特征不同。这样，就能够使微图文本身也具有色彩。

优选地，根据本发明的制备方法还可以包括：在所述着色层5上形成功能涂层6。该功能涂层6一般具有保护作用，也即保护镀层3不被外界环境腐蚀，同时其一般还具有与其他基材粘合的作用，例如与纸张粘合。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。