一种曲线动态显示薄膜的制作方法

本实用新型属于防伪技术领域，具体为一种曲线动态显示薄膜。

背景技术：

如今基于薄膜的防伪技术越来越受到市场的青睐，如彩虹全息、微透镜阵列防伪等。彩虹全息膜的制备依赖于纳米尺寸的微纳加工技术，制备条件要求苛刻，成本较高。微透镜阵列防伪膜需要同时制备微透镜阵列和微图形阵列，这也增加了其制备的工序、成本和制作周期，并且可控面形的微透镜阵列的成形技术往往是微纳加工领域中的一个技术难题。

历史上，人们对裸眼可视的莫尔纹的进行了深入的研究。把两个空间频率稍有不同的光栅重叠在一起，其差频分量形成的条纹叫做莫尔条纹,当这两个光栅存在相对移动时，莫尔条纹也会随之移动。莫尔条纹已经成为一种光学防伪技术，被许多文章报道过。然而许多莫尔纹都是仅限于光栅形成的条纹图形，设计简单，并且图案移动方式单一，在实际运用中受到了极大的限制。此外，现存的许多防伪技术，例如激光全息、水印、二维码等，由于其制备成本较高，或者显示效果单一，亦或技术太过成熟，已经不能起到很好的防伪效果，很容易被不法份子模仿。在后来的研究中，国外的科研人员通过对莫尔纹更深入的分析，证明了不仅周期光栅可以产生莫尔纹，随机的点阵也可以产生莫尔纹。当两个相似的点阵以一定的方式接近并发生干涉时，会产生一定图案的莫尔纹。

随着微透镜制备技术的提升，已经有较为简单的微透镜阵列的应用。然而，现有的微透镜阵列均为四边形排布和六边形排布，大大限制了其在动态立体显示中的应用。一方面，这是受限于微透镜阵列的制备方法，另一方面，四边形排布和六边形排布的微透镜阵列的填充因子较高。

技术实现要素：

本实用新型提供一种曲线动态显示薄膜，其产生的动态图形，具有很强的视觉吸引力，同时相对于现有的防伪图形，具有鲜明的特点，可用于商品包装和防伪领域。

本实用新型目的通过以下技术方案来实现：

一种曲线动态显示薄膜，所述动态显示薄膜包括沿着曲线排布的微透镜阵列层，透明薄膜层和沿着曲线排布的微图形阵列层，微透镜阵列和微图形阵列至少有一个方向沿着曲线排布；所述曲线为抛物线、椭圆线、双曲线、正余弦曲线中的一种或多种组合。

本申请沿着曲线路径排布的微图形阵列和微透镜阵列，打破了传统透镜阵列沿着互相垂直坐标轴排布的限制，能够对最终形成的裸眼可视动态图形的移动路径进行控制。对于只能沿着直线方向移动的动态图形来说，其效果单一，并不能实现沿着给定曲线移动的效果。现实应用中，对于裸眼可视的图形，人们往往希望其具有更多的、效果更好的可视效果。当曲线采用两种或两种以上的组合时，沿着两条或多条路径拼接而成的曲线排布的微透镜阵列，能够对底纹图形进行非直线的采集和显示，从而实现放大图形沿着任何移动路径移动，多条曲线的拼接即保证了移动路径的多样性。

沿着曲线排布指的是微透镜阵列的子透镜(或微图形阵列的子图形)中心连线方向，即微透镜阵列子透镜(或微图形阵列子图形)的中心点均位于所选择的曲线上。

曲线的方程可以表示如下：

y＝ax²+bx+c(抛物线)

y＝asinx(正弦线)

进一步，所述动态显示薄膜由上至下依次包括沿着曲线排布的微透镜阵列层，透明薄膜层和沿着曲线排布的微图形阵列层。

进一步，所述微图形阵列层的表面设置有反射层。反射层材料可以是铝或银，采用蒸镀的方法镀在微图形的表面。

进一步，所述微透镜阵列和微图形阵列沿着一个方向为曲线排布，沿着另一个方向为曲线排布或直线排布。

进一步，所述微透镜阵列的周期为30μm—200μm；所述微透镜阵列的直径为周期的0.95—0.98倍；所述微透镜阵列的焦距等于薄膜的厚度，其值为50μm—200μm。

进一步，所述微透镜阵列的子透镜孔径均为圆形。

进一步，所述微图形阵列的排布曲线与微透镜阵列的排布曲线相同，

进一步，所述微图形阵列沿着排布曲线方向的周期大于或小于微透镜阵列在排布曲线方向的周期，差值为0.1μm—2μm。

进一步，所述微图形阵列的单元图形可以包括一个、两个或者多个子图形。

进一步，每个子图形在某一曲线排布方向上具有不同的周期，其差值为0.05μm—0.5μm；在另一个排布方向上具有相同的周期。

本领域技术人员可以根据本领域的常规技术实现本实用新型动态显示薄膜的制备，但也可以采用下述方法实现其设计和制备：

首先分别设计单元透镜和单元图形；

然后将该设计好的单元沿着某一曲线方向进行阵列复制，阵列的周期为微透镜的周期和微图形的周期，由此得到一维微透镜阵列或微图形阵列；

最后将前一步得到的一维微透镜阵列或微图形阵列沿着另一曲线或直线进行阵列复制，阵列的周期依然为微透镜的周期和微图形的周期，由此得到二维排布的微透镜阵列或微图形阵列；

微透镜阵列、薄膜、微图形阵列和反射层的复合：将上述设计过程得到微透镜阵列和微图形阵列利用激光直写的方法获得其光刻掩模，再采用光刻的方法得到微透镜阵列和微图形阵列的光刻胶母版，然后通过电铸得到与其结构相反的镍版，将镍版作为压印模版在透明薄膜的两面分别进行压印，最后在具有微图形阵列结构的一面上镀一层银膜或铝膜。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本发明提出一种新的动态显示薄膜，其曲线排布微透镜阵列打破了传统微透镜阵列规则排布的限制，配合微图形阵列可以实现所观察图形沿着指定曲线路径移动的效果，打破了传统动态显示图形只能沿着直线移动的限制，且设计的自由度高，曲线方程的选取多样，大大丰富动态显示的效果。

本实用新型可以应用于新一代的商品包装及防伪技术中,相比于现有的防伪技术，其制备成本低、视觉效果好、设计参数隐蔽、裸眼可视等。

附图说明

图1为实施例1中的沿曲线排布的微透镜阵列a1；

图2为实施例1中的沿曲线排布的微图形阵列b1；

图3为实施例1中微透镜阵列、pet薄膜和微图形阵列构成的动态显示薄膜的结构图；

图4为实施例2中微透镜阵列a2；

图5为实施例2中单元图形沿着一条曲线复制后得到的一维微图形阵列b2；

图6为实施例2中得到的完整的微图形阵列b3；

图7为实施例3中的微透镜阵列a3；

图8为实施例3中的微图形阵列b4；

图9为实施例4中的微透镜阵列a4；

图10为实施例4中的微图形阵列b5；

附图标记：1-微透镜阵列，2-pet薄膜，3-微图形阵列，4-反射层。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

微透镜阵列的参数设计：

1、单元子透镜的口径大小为0.049mm，子透镜的矢高为0.01mm；

2、微透镜阵列的排布曲线的函数表达式为

上式表示子透镜沿着椭圆路径进行阵列复制，透镜与透镜之间的间隔即周期，大小为0.05mm，由此便得到一维曲线微透镜阵列；

3、将第2步中得到的一维曲线微透镜阵列沿着竖直方向进行阵列复制，周期大小依然为0.05mm，得到完整的微透镜阵列a1，如图1所示。

微图形阵列的参数设计：

1、微图形阵列的子图形为单个的圆；

2、微图形阵列的排布曲线的函数表达式为

上式表示子图形沿着椭圆路径进行阵列复制，微图形阵列沿着该曲线的间隔周期大小为0.0505mm，由此得到一维曲线微图形阵列；

3、将第2步中得到的一维曲线微图形阵列沿着另一个直线进行阵列复制，该直线沿着竖直方向，微图形阵列在竖直方向的周期大小也为0.0505mm，最终得到的微图形b1阵列如图2所示。

将得到的微透镜阵列与微图形阵列按说明书中所述的制备方式制备在pet薄膜的上下表面，并在微图形阵列结构表面镀一层50nm的银，得到动态显示薄膜，如图3所示。通过微透镜面可以看到放大后的沿着曲线排布的图形，且该图形随着视角变化可以沿着设定的曲线移动。

实施例2

本实施例设计了具有两个子图形的微图形阵列，与子图形对应的动态图形可以沿着确定的曲线方向发生相对移动。

微透镜阵列的参数设计：

1、单元子透镜的口径大小为0.045mm，子透镜的矢高为0.01mm；

2、微透镜阵列的排布曲线的函数表达式为

上式表示子透镜沿着椭圆弧进行阵列复制，透镜与透镜之间的间隔即周期，大小为0.05mm，由此便得到一维曲线微透镜阵列；

3、将第2步中得到的一维曲线微透镜阵列沿着另一条曲线(该曲线与步骤2中的曲线相同，只是方向作一个旋转)进行阵列复制，该曲线方向上透镜的周期大小依然为0.05mm，得到完整的微透镜阵列a2，如图4所示。

微图形阵列的参数设计：

1、微图形阵列的子图形为一个曲线箭头与一个点；

2、微图形阵列的排布曲线的函数表达式为

微图形阵列的排布与微透镜阵列的排布方式相同，微图形阵列的两个子图形沿着上式椭圆弧进行阵列复制，周期大小为分别为0.0505mm和0.0495mm，得到一维的曲线微图形阵列b2，如图5所示；

3、将第2步中得到的一维曲线微图形阵列沿着另一条曲线(该曲线与步骤2中的曲线相同，只是方向作一个旋转)方向复制，两个子图形在该方向上的周期均为0.0505mm，由此得到完整的微图形阵列b3，如图6所示。

将得到的微透镜阵列与微图形阵列重叠于pet薄膜的上下表面，并在微图形阵列结构表面镀一层50nm的银，得到动态显示薄膜。通过微透镜面可以看到放大后的沿着曲线排布的箭头和点图形，随着视角变化，点图形和箭头沿着曲线轨迹朝着相反的方向移动。

实施例3

本实施例设计了具有两种曲线收尾拼接得到的更复杂的曲线路径，与子图形对应的动态图形可以沿着该曲线方向发生动态移动。相比与实施例1和实施例2中沿着单个曲线排布的阵列，本实施例中通过曲线首尾拼接可以得到更加复杂的移动路径，可以将任意曲线分解为多条曲线的组合，从而通过多条曲线的拼接来实现任意曲线路径的动态移动。

微透镜阵列的参数设计：

1、单元子透镜的口径大小为0.049mm，子透镜的矢高为0.01mm；

2、微透镜阵列的排布曲线由两条曲线收尾拼接而得，它们满足的函数表达式在拼接前的坐标系中分别可以表示为

透镜沿着上述复合路径进行阵列复制，透镜与透镜之间的间隔即周期，大小为0.05mm，由此便得到一维曲线微透镜阵列；

3、将第2步中得到的一维曲线微透镜阵列沿着竖直方向进行阵列复制，周期大小依然为0.05mm，得到完整的微透镜阵列a3，如图7所示。

微图形阵列的参数设计：

1、微图形阵列的子图形为单个的圆；

2、微图形阵列的排布曲线的满足的函数表达式为

微图形阵列的子图形沿着上述复合路径进行阵列复制，微图形阵列沿着该路径的间隔周期大小为0.0505mm，由此便得到一维曲线微透镜阵列；

3、将第2步中得到的一维曲线微图形阵列沿着另一个直线进行阵列复制，该直线沿着竖直方向，微图形阵列在方向的周期大小也为0.0505mm，最终得到完整的微图形阵列b4如图8所示。

将得到的微透镜阵列与微图形阵列按说明书中所述的制备方式制备在pet薄膜的上下表面，并在微图形阵列结构表面镀一层50nm的银，得到动态显示薄膜。通过微透镜面可以看到放大后的沿着曲线排布的图形，且该图形随着视角变化可以沿着设定的曲线移动。

实施例4

本实施例设计了在两个方向上均由两条曲线组合而成的更复杂的曲线路径，与子图形对应的动态图形可以在这两个方向沿着设计曲线方向发生动态移动。相比实施例3，该动态效果具有两个方向的运动自由度，随着观察视角的改变，可以分别沿着两个曲线方向移动，比仅沿着一个方向为曲线排布的阵列更加具有吸引力。

微透镜阵列的参数设计：

1、单元子透镜的口径大小为0.045mm，子透镜的矢高为0.01mm；

2、微透镜阵列在一个方向上的排布曲线由两条曲线收尾拼接而得，它们满足的函数表达式在拼接前的坐标系中分别可以表示为

透镜沿着该复合路径进行阵列复制，透镜与透镜之间的间隔即周期，大小为0.05mm，由此便得到一维曲线微透镜阵列；

3、将第2步中得到的一维曲线微透镜阵列沿着另一条拼接的曲线方向进行阵列复制，周期大小依然为0.05mm，得到完整的微透镜阵列a4，如图9所示；该条拼接的曲线所满足的函数表达式分别为：

微图形阵列的参数设计：

1、微图形阵列的子图形为单个的圆；

2、微图形阵列在一个方向上的排布曲线满足的函数表达式为：

微图形阵列的子图形沿着上述复合路径进行阵列复制，微图形阵列沿着该曲线的间隔的周期大小为0.0505mm，由此便得到一维曲线微图形阵列；

3、将第2步中得到的一维曲线微图形阵列沿着另一条曲线进行阵列复制，该曲线包含的曲线满足的函数表达式如下式所示，微图形阵列在曲线方向的周期大小也为0.0505mm，最终得到的微图形阵列b5如图10所示。

将得到的微透镜阵列与微图形阵列按说明书中所述的制备方式制备在pet薄膜的上下表面，并在微图形阵列结构表面镀一层50nm的银，得到动态显示薄膜。通过微透镜面可以看到放大后的沿着曲线排布的图形，且该图形随着视角变化可以沿着设定的曲线移动。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。