CN104249584B - 一种光学防伪元件 - Google Patents
一种光学防伪元件 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104249584B CN104249584B CN201310269992.3A CN201310269992A CN104249584B CN 104249584 B CN104249584 B CN 104249584B CN 201310269992 A CN201310269992 A CN 201310269992A CN 104249584 B CN104249584 B CN 104249584B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- micro
- structural
- relief profile
- light
- diffraction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 67
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 17
- 239000003086 colorant Substances 0.000 claims description 6
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 28
- 239000000463 material Substances 0.000 description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 description 16
- 238000013461 design Methods 0.000 description 13
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 10
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 9
- 230000030214 innervation Effects 0.000 description 9
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 4
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 4
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 4
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 4
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 3
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 3
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 3
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 3
- 229910016569 AlF 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910004261 CaF 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- -1 SrF 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000005323 electroforming Methods 0.000 description 2
- 238000000609 electron-beam lithography Methods 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 2
- 238000000992 sputter etching Methods 0.000 description 2
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 description 1
- 239000011127 biaxially oriented polypropylene Substances 0.000 description 1
- 229920006378 biaxially oriented polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 235000019504 cigarettes Nutrition 0.000 description 1
- SOCTUWSJJQCPFX-UHFFFAOYSA-N dichromate(2-) Chemical compound [O-][Cr](=O)(=O)O[Cr]([O-])(=O)=O SOCTUWSJJQCPFX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 description 1
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 description 1
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 description 1
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000009877 rendering Methods 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Credit Cards Or The Like (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
Abstract
本发明公开了一种光学防伪元件,该元件包括:基层;以及位于所述基层至少部分区域上的光学组件,该光学组件是至少一个方向上周期分布的衍射微结构,周期的范围为0.3μm-6μm,该衍射微结构被定义成当光束以一入射角照射所述微结构时,该光束中一波长或波长范围的光在透射光或反射光方向上呈现第一颜色。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学防伪元件。
背景技术
为了防止利用扫描和复印等手段产生的伪造,钞票、证卡和产品包装等各类高安全或高附加值印刷品中广泛采用了衍射光变图像(例如全息图、动态衍射图等)光学防伪元件,并且取得了非常好的效果。例如,大面额欧元纸币采用了衍射光变图像烫印标识,小面额采用了衍射光变图像烫印宽条,中国人民币除了一元面额外都采用了衍射光变图像开窗安全线。Visa、MasterCard和中国的银联信用卡采用了衍射光变图像烫印标识,中国的身份证、驾驶证、护照等重要证件也都采用了衍射光变图像防伪技术。到目前为止,世界上的大多数钞票、信用卡、护照等安全证卡采用了衍射光变图像防伪技术。
用于防伪的衍射光变图像是一种浮雕结构的光栅,当照明光(例如自然光)照射到其表面时,发生衍射作用,利用其1级(或-1级)衍射光形成再现图像,通过对不同区域光栅的周期和方向的设计,实现醒目的动感、立体、颜色变化等大众防伪特征。但是,衍射光变图像的零级光(反射光和透射光)方向上只有淡淡微弱的印记,没有明显的特征。
随着衍射光变图像技术的日益普及,该技术在一般商品及包装中也得到了广泛的应用,例如烟、酒、药品等的包装,甚至纺织品、玩具的标签都采用了该技术。这种防伪技术越来越易于实现,使得该技术的防伪性能大打折扣。因此,需要一种新的更可靠的防伪技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种更可靠的光学防伪元件。
为了实现上述目的,本发明的一个方面提供一种光学防伪元件,该元件包括:基层;以及位于所述基层上至少部分区域的光学组件,该光学组件具有至少一个方向上周期分布的衍射微结构,周期的范围为0.3μm-6μm,该衍射微结构被定义成当光束以一入射角照射所述微结构时,该光束中一波长或波长范围的光在透射光方向或反射光方向上干涉相长。
本发明的另一个方面提供一种光学防伪元件,该元件包括:基层;位于所述基层至少部分区域上的光学组件,该光学组件具有至少一个方向上周期分布的的衍射微结构,周期的范围为0.3μm-6μm;以及位于所述基层与所述微结构之间的反射层,该微结构被定义成当光束以一入射角照射所述微结构时,该光束中一波长或波长范围的光在反射光方向上呈现第一颜色。
本发明的还一个方面提供一种光学防伪元件,该元件包括:基层;位于所述基层至少部分区域上至少一个方向上周期分布的的衍射微浮雕结构,周期的范围为0.3μm-6μm;以及沿着所述衍射微浮雕结构表面轮廓覆盖的反射层,该微结构的深度满足以下条件:当光束以一入射角照射所述反射层时,该光束中一波长或波长范围的光在反射光方向上干涉相长,由此所述光学防伪元件在反射光方向上呈现第一颜色。
通过上述技术方案,可以实现在所述防伪元件的反射光或透射光方向上再现彩色图像,在衍射光方向上再现动感、立体、颜色变化等普通衍射光变图像的效果。
本发明的其他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1a-c示出了根据本发明的一个实施方式的透射式光学防伪元件;
图2示出了根据本发明的一个实施方式的透射式光学防伪元件;
图3示出了根据本发明的一个可替换实施方式的透射式光学防伪元件;
图4示出了根据本发明的一个可替换实施方式的透射式光学防伪元件;
图5示出了根据本发明的一个可替换实施方式的透射式光学防伪元件;
图6示出了根据本发明的一个实施方式的反射式光学防伪元件;
图7示出了根据本发明的一个实施方式的反射式光学防伪元件;
图8示出了根据本发明的一个可替换实施方式的反射式光学防伪元件;以及
图9示出了根据本发明的一个可替换实施方式的反射式光学防伪元件。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
图1a-1c示出了根据本发明的一个实施方式的透射式光学防伪元件1。如图所示,提供了一种光学防伪元件1,包括基层101,以及位于基层101至少部分区域上的光学组件102,该光学组件102可以具有衍射微结构,该衍射微结构至少在一个方向为周期分布的,周期的范围可以例如是0.3μm-6μm,优选为0.6μm-3μm。在本实施方式中,衍射微结构可以是微浮雕结构。为便于描述,定义x-y-z空间坐标系,微浮雕结构可以位于xoy平面(或与xoy平面平行的平面),。微浮雕结构的占空比(突起部分的宽度与该突起部分与相邻凹下部分总宽度之比)0.2-0.8,优选0.35-0.65。图1a-1c是根据本发明的一个实施方式的防伪元件1的剖面示意图。如图1a所示,微浮雕结构的浮雕单元的剖面形状可以是正弦形。如图1b所示,微浮雕结构的浮雕单元的剖面形状可以是锯齿形。如图1c所示,微浮雕结构的浮雕单元的剖面形状可以是矩形。本领域技术人员可以理解的是,微浮雕结构的浮雕单元的剖面形状还可以是其他形状。微浮雕结构的深度d满足以下条件,即当自然光(白光)以入射角α照射微浮雕结构时,光束通过微浮雕结构后,波长为λ(或者一波长范围)的光在透射光方向上干涉相长,从而使得在透射光方向观察光学防伪元件1时,呈现第一颜色。由于该结构的周期在衍射光栅的范围内,所以在衍射光方向上观察光学防伪元件1时,呈现彩虹效果,如果按照现有衍射光变图像的方法设计光学防伪元件1的衍射微结构的周期和方向,在衍射光方向上可以再现动感、立体、颜色变化等效果。
微浮雕结构的深度(相邻最高点和最低点的高度差)d通常在200nm-5μm之间,优选为300nm-3μm。可以通过以下的方法来确定深度d。
①表示出微浮雕结构的复振幅透过率τg,τg为深度d、设计波长λ、微浮雕结构的槽型、材料折射率分布n以及位置(x,y)的函数;②对复振幅透过率τg进行傅利叶变换;③找出波长为λ的透射光(即零级衍射光)最大的条件;④根据透射光最大的条件计算微浮雕结构的深度d。
举例来说,设计波长λ=600nm,微浮雕结构材料的折射率n=1.5,微浮雕结构102的剖面形状为正弦形,外部介质为空气,则d=1528.8nm时,防伪元件1在透射光方向上呈现红色。若d=2668.8nm,由于此时波长为410.8nm的光也满足透射光干涉相长条件,所以防伪元件1在透射光方向上呈现洋红色。
图2示出了根据本发明的一个实施方式的透射式光学防伪元件2。如图2所示,提供了一种光学防伪元件2,包括基层201,以及位于基层201至少部分区域上的光学组件202,该光学组件202可以具有在至少一个方向上周期分布的衍射微结构。在本实施方式中,微结构可以为微浮雕结构。为便于描述,定义x-y-z空间坐标系。微浮雕结构可以位于xoy平面(或与xoy平面平行的平面),微浮雕结构的周期的范围可以为0.3μm-6μm,优选为0.6μm-3μm。微浮雕结构占空比为0.2-0.8,优选为0.35-0.65。微浮雕结构的浮雕单元的剖面形状可以是正弦形。但是本领域技术人员可以理解,微浮雕结构的浮雕单元的剖面形状可以是锯齿形、矩形或者其他形状。在本实施方式中,光学组件202可以分为深度不同的多个区域,例如区域2021和2022。且微浮雕结构的深度d满足下述条件,即自然光(白光)以入射角α照射微浮雕结构时,光束通过微浮雕结构后,不同区域处具有不同波长的光在透射光方向上干涉相长,从而使得所述光学防伪元件2的不同区域(例如2021和2022)在透射光方向上观察到不同颜色。例如,区域2021上观察到红色,区域2021上观察到绿色。
微浮雕结构深度d通常在200nm-5μm之间,优选为300nm-3μm。确定深度d的方法与上一个实施方式中的相同,这里不再赘述。
图3示出了根据本发明的一个实施方式的透射式光学防伪元件3。在本实施方式中,衍射微结构可以是微浮雕结构。微浮雕结构的周期的范围可以例如是0.3μm-6μm,优选为0.6μm-3μm。微浮雕结构占空比0.2-0.8,优选为0.35-0.65。微浮雕结构的浮雕单元的剖面形状可以是正弦形、锯齿形、矩形或者其他形状。在本实施方式中,光学组件可以分成多个区域,不同区域内的微浮雕深度相同或不同,其深度d满足相同或者不同波长的光在透射方向上干涉相长的条件,使得不同区域在透射光方向上观察到相同或不同的颜色。不同区域内的微浮雕结构的周期和方向之一不同或者均不相同,既可以是一维光栅结构,也可以是二维光栅结构,还可以是其他形式的排列结构。这些微浮雕结构的周期、方向以及排列方式按照通常衍射光变图像的原则设计,使得光学防伪元件3在衍射光方向上呈现普通衍射光变图像的动感、多通道、立体、颜色变化等效果。
微浮雕结构深度d通常在200nm-5μm之间,优选为300nm-3μm。确定深度d的方法与第一个实施方式中的相同,这里不再赘述。
图4示出了根据本发明的一个实施方式的透射式光学防伪元件4。光学组件可以由多个像素组成,每个像素包括多个微浮雕结构的光栅单元。每个像素中的光栅单元的周期不同、方向相同,深度d满足某一波长或波长范围的光在透射方向上干涉相长条件,由此在白色平行光照明下,该像素在透射光方向上呈现某一颜色,在衍射光方向上由于不同周期光栅单元的衍射光相互混合,从而使得该像素没有彩虹效果,呈现不同于透射光的另一种颜色。如果基层和光栅单元的材料为无色透明的,像素的衍射光颜色与透射光颜色为互补色。相同光栅方向的像素构成一种图案。光栅方向决定该像素的观察角度,因此可以通过设计像素中的光栅方向,可以实现非彩虹(固定颜色)的彩色动感、多通道、立体等效果图。
微浮雕结构可以通过激光刻蚀、电子束刻蚀、离子刻蚀等方式制成母版,然后通过电铸、模压、UV复制等工艺复制到基层上。更为常用的工艺是在基层的表面涂布成像层,将微浮雕结构复制在成像层上,目的是提高微浮雕结构的复制质量和提高复制效率。
构成微浮雕结构的材料可以例如为ZnS、ZnO、Ta2O5、SnO2、Nb2O5、HfO2、In2O3、CeO2、Dy2O3、Bi2O3、MgF2、Al2O3、AlF3、CaF2、SiO2、SrF2、YbF3、NaF、Na3AlF6、PET、PVC、PE、聚酯胶、聚氨酯胶等。
所述基层可以例如为PET、PVC、PE等透明材料。
图5示出了根据本发明的可替换实施方式的光学防伪元件5。如图所示,提供了一种光学防伪元件5,包括基层501,以及位于基层501至少部分区域上的光学组件502,该光学组件502可以具有在至少一个方向上周期分布的衍射微结构。在本实施方式中,衍射微结构可以是变折射率微结构。为便于描述,定义x-y-z空间坐标系。变折射率微结构可以位于xoy平面(或与xoy平面平行的平面),该变折射率微结构至少在与xoy平面平行的一个方向上折射率周期性连续变化,其周期的范围可以例如是0.3μm-6μm,优选为0.6μm-3μm。该实施方式是用变折射率微结构替代上述实施方式的微浮雕结构。变折射率微结构的作用与浮雕结构完全相同,即光束以入射角α照射所述变折射率微结构,波长为λ(或者一波长范围)的光在透射光方向上满足干涉相长条件,使得被照射区域在透射光方向上观察到第一颜色,衍射光方向上观察到动感、立体、彩虹等效果。
该变折射率微结构的厚度d的确定方法与上述微浮雕结构的深度的确定方法相似,即:
①表示出变折射率微结构的复振幅透过率τg,τg为变折射率微结构厚度d、设计波长λ、折射率分布n(x,y,z)的函数;②对复振幅透过率τg进行傅利叶变换;③找出波长为λ的透射光(即零级衍射光)最大的条件;④根据透射光最大的条件确定变折射率微结构厚度d或者折射率分布n(x,y,z)。
该变折射率微结构可以通过例如激光干涉法来形成。某些感光材料曝光后折射率会发生改变,例如银盐感光材料、重铬酸明胶等。通过对这些材料采用激光干涉法曝光可以得到满足要求的折射率分布结构。
图6示出了根据本发明的一个实施方式的反射式光学防伪元件6。如图6所示,提供了一种光学防伪元件6,包括基层601和位于基层601至少部分区域上的光学组件602,该光学组件602可以具有在至少一个方向上周期分布的衍射微结构,以及反射层603。该衍射微结构可以包括微浮雕结构,反射层603可以位于基层601与光学组件602之间。在本实施方式中,反射层可以例如为金属反射层。为了便于描述,定义x-y-z空间坐标系。微浮雕结构可以位于xoy平面(或与xoy平面平行的平面),周期的范围可以例如是0.3μm-6μm,优选为0.6μm-3μm。微浮雕结构占空比为0.2-0.8,优选为0.35-0.65。微浮雕结构的浮雕单元的剖面形状可以是正弦形、锯齿形、矩形或其他形状。微浮雕结构的深度d满足以下条件,即当自然光(白光)以入射角α照射微浮雕结构时,光束通过微浮雕结构并被反射层603反射再通过微浮雕结构,波长为λ(或者一波长范围)的光在反射光方向上干涉相长,从而使得在反射光方向观察光学防伪元件6时,呈现第一颜色,由于该结构的特征尺寸在衍射光栅的范围内,因此在衍射光方向上观察呈现彩虹效果,如果按照现有衍射光变图像的方法设计光学防伪元件的衍射微结构的周期和方向,在衍射光方向上可以再现动感、立体、颜色变化等效果。
构成金属反射层603的材料可以包括例如金、银、铜、铁、锡、镍、铬、铝、锌、钛及其合金,厚度可以大于5nm,优选大于10nm。所述反射层603可以是镂空的,镂空部分和非镂空部分(即金属部分)可以构成可分辨的图案。
微浮雕结构的深度d通常在100nm-3μm,优选为150nm-2μm。可以通过以下的方法来确定深度d:
①表示出微浮雕结构的复振幅反射率τg,τg为深度d、设计波长λ、微浮雕结构材料折射率n、位置(x,y)的函数;②对复振幅反射率τg进行傅利叶变换;③找出波长为λ的反射光(即零级衍射光)最大的条件;④根据反射光最大的条件计算微浮雕结构深度d。
图7示出了根据本发明的一个实施方式的反射式光学防伪元件6。如图所示,提供了一种光学防伪元件7,包括基层701和位于基层701至少部分区域上的光学组件702,该光学组件702可以具有在至少一个方向上周期分布的衍射微结构,以及反射层703。该微结构可以是微浮雕结构,反射层703可以和位于该基层701与光学组件702之间。在本实施方式中,反射层703可以例如为金属反射层。为了便于描述,定义x-y-z空间坐标系。微浮雕结构可以位于xoy平面(或与xoy平面平行的平面),且周期的范围可以例如为0.3μm-6μm,优选0.6μm-3μm。微浮雕结构的占空比0.2-0.8,,优选为0.35-0.65。微浮雕单元的剖面形状可以是正弦形、锯齿形、矩形或其他形状。在本实施方式中,微浮雕结构可以分为深度不同的多个区域,例如区域7021和7022。且微浮雕结构的深度d可以满足下述条件,即自然光(白光)以入射角α照射微浮雕结构时,光束通过微浮雕结构后,不同区域处具有不同波长的光在反射光方向上干涉相长,从而使得所述光学防伪元件7的不同区域(例如7021和7022)在反射光方向上观察到不同颜色。例如,区域7021上观察到红色,区域7021上观察到绿色。
微浮雕结构的深度d通常在100nm-3μm,优选为150nm-2μm。确定深度d的方法与上一个实施方式中的相同,这里不再赘述。
在本发明的一个可替换实施方式中,光学组件可以分成多个区域,不同区域内的浮雕深度相同或不同,使得不同区域在反射光方向上观察到相同或不同的颜色。不同区域内的微浮雕结构的周期和方向之一不同或者二者均不相同,既可以是一维光栅结构,也可以是二维光栅结构,还可以是其他形式的排列结构。这些微浮雕结构的周期、方向以及排列方式按照衍射光变图像的原则设计,使得光学防伪元件在衍射光方向上呈现普通衍射光变图像的动感、多通道、立体、彩虹等效果。
在本发明的一个可替换实施方式中,光学组件可以包括多个像素,每个像素包括微浮雕结构的多个光栅单元。每个像素中的光栅单元的周期不同、方向相同,深度d满足某一波长或波长范围的光在反射方向上干涉相长条件,由此在白色平行光照明下,该像素在反射光方向上呈现某一颜色,在衍射光方向上由于不同周期的光栅单元的衍射光相互混合,从而使得该像素没有彩虹效果,呈现不同于反射光的另一种颜色。如果反射层的材料为例如银、铝等对波长无选择性的金属,则该像素的衍射光颜色与反射光颜色为互补色。相同光栅方向的像素构成一种图案。光栅方向决定该像素的观察角度,因此可以通过设计像素中的光栅方向,可以实现非彩虹(固定颜色)的彩色动感、多通道、立体等效果图。
微浮雕结构可以通过激光刻蚀、电子束刻蚀、离子刻蚀等方式制成母版,然后通过电铸、模压、UV复制等工艺复制到基层上。更为常用的工艺是在基层的表面涂布成像层,将微浮雕结构复制在成像层上,目的是提高微浮雕结构的复制质量和提高复制效率。
构成微浮雕结构的材料可以例如为ZnS、ZnO、Ta2O5、SnO2、Nb2O5、HfO2、In2O3、CeO2、Dy2O3、Bi2O3、MgF2、Al2O3、AlF3、CaF2、SiO2、SrF2、YbF3、NaF、Na3AlF6、PET、PVC、PE、聚酯胶、聚氨酯胶等。
在反射式光学防伪元件的情况下,所述基层可以例如为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。
图8是根据本发明的可替换实施方式的反射式光学防伪元件8。如图所示,提供了一种光学防伪元件8,包括基层801和位于基层801至少部分区域上的衍射微结构;以及反射层803。该衍射微结构可以是在至少一个方向上周期分布的变折射率微结构802,反射层803可以位于基层801与变折射率微结构802之间。在本实施方式中,反射层803可以例如为金属反射层。为了便于描述,定义x-y-z空间坐标系。变折射率微结构802可以位于xoy平面(或与xoy平面平行的平面),其周期的范围可以例如是0.3μm-6μm,优选为0.6μm-3μm。该实施方式是用变折射率微结构802替代上述实施方式的微浮雕结构。变折射率微结构802的作用与浮雕结构完全相同,即光束以入射角α照射所述变折射率微结构802,波长为λ(或者一波长范围)的光在反射光方向上满足干涉相长条件,使得该区域在反射光方向上观察到第一颜色,衍射光方向观察到动感、多通道、立体、彩虹等效果。
图9示出了根据本发明的一个实施方式的光学防伪元件9。如图所示,提供了一种光学防伪元件9,包括基层901和位于基层901至少部分区域上的在至少一个方向上周期分布的衍射微结构;以及反射层903。该衍射微结构可以包括微浮雕结构902,微浮雕结构902位于基层901上,反射层903随着微浮雕结构902的表面轮廓覆盖在该微浮雕结构902的表面。该反射层903可以是金属反射层。为便于描述,定义x-y-z空间坐标系。微浮雕结构902可以位于xoy平面(或与xoy平面平行的平面),其周期的范围可以例如是0.3μm-6μm,优选为0.6μm-3μm。微浮雕结构902的占空比0.2-0.8,优选为0.35-0.65。微浮雕结构902的浮雕单元的剖面形状可以是正弦形、锯齿形、矩形或者其他形状。由此,金属反射层903的轮廓形状也可以是正弦形、锯齿形、矩形或者其他形状。微浮雕结构902的深度d可以由下述条件决定,即自然光(白光)以入射角α照射微浮雕结构902时,光束通过金属反射层903反射,使得波长为λ(或者一波长范围)的光在反射光方向上干涉相长,从而使得所述光学防伪元件9在反射光方向上观察到第一颜色,衍射光方向上观察到动感、立体、彩虹等效果。
微浮雕结构902的深度d通常在70nm-3μm,优选为120nm-2μm。确定深度d的方法与上一个实施方式中的相同,这里不再赘述。
构成金属反射层903的材料可以包括例如金、银、铜、铁、锡、镍、铬、铝、锌、钛及其合金,厚度可以大于5nm,优选大于10nm。优选地,所述反射层903可以是镂空的,镂空部分和非镂空部分(即金属部分)构成可分辨的图案。
基层的材料可以例如是PET、PVC、BOPP等材料,也可以是金属材料,即直接在金属基层表面形成微浮雕结构。
在参照图9所示的实施方式的一个可替换实施方式中,微浮雕结构可以是由可对光进行反射的材料制成,由此可以不需要反射层。
为了保护表面微浮雕结构,增加产品的使用寿命,通常可以在微浮雕结构的表面涂布或蒸镀保护层,保护层的材质可以是PET、PVC、PE等薄膜材料,也可以是聚酯、聚氨酯等各种高分子胶。保护层的材料与微浮雕结构材料要存在适当的折射度差,二者的折射率差最好大于0.3,否则可能是的浮雕深度太大而增加加工难度。
本申请的防伪元件可以集成多种其他类型的浮雕结构,比如普通的衍射光变图像、闪耀光栅结构等。
本申请的防伪元件还可以是烫印型的,即在基材上涂布剥离层,再在剥离层上制作本发明的防伪元件,当应用烫印工艺将它转移到承载物后,基材剥离下来。
本申请的防伪元件进一步带有其他功能层,如磁性信息层、荧光防伪特征层、印刷图案层、黏结胶层等。
本申请的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。
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。例如,可以将透射式防伪元件的实施方式进行组合,将反射式防伪元件的实施方式进行组合,或可以将透射式和反射式防伪元件的实施方式进行组合。例如,可以在一个防伪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结构又可以使用变折射率微结构。而在微浮雕结构中可以采用上述实施方式中的各种图案或组合。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。
Claims (15)
1.一种光学防伪元件,该元件包括:
基层;以及
位于所述基层至少部分区域上的光学组件,该光学组件具有至少一个方向上周期分布的衍射微结构,周期的范围为0.3μm-6μm,该衍射微结构被定义成当光束以一入射角照射所述衍射微结构时,该光束中一波长或波长范围的光在透射光方向上呈现第一颜色,并且在衍射光方向上呈现彩虹效果或不同于所述第一颜色的第二颜色。
2.根据权利要求1所述的元件,其中,所述衍射微结构的至少一部分是微浮雕结构,该微浮雕结构的深度满足以下条件:
当所述光束以一入射角照射所述微浮雕结构的至少一部分时,该光束通过该微浮雕结构的至少一部分后,该光束中一波长或波长范围的光在透射光方向上干涉相长,由此所述光学防伪元件的至少一部分在透射光方向上呈现第一颜色。
3.根据权利要求2所述的元件,其中,所述光学组件包括多个区域,该多个区域中的至少两个区域内的微浮雕结构的深度不同,使得至少两个区域在透射光方向上呈现不同的颜色。
4.根据权利要求2所述的元件,其中,所述光学组件包括多个区域,不同区域内的微浮雕结构的周期不同和/或微浮雕结构的方向不同。
5.根据权利要求2所述的元件,其中,所述光学组件包括多个像素,每个像素包括多个微浮雕结构的光栅单元,每个像素中的多个光栅单元的周期不同、方向相同。
6.根据权利要求1所述的元件,其中,所述衍射微结构的至少一部分是变折射率微结构,该变折射率微结构的厚度满足以下条件:
当所述光束以一入射角照射所述变折射率微结构时,该光束通过该变折射率微结构后,该光束中一波长或波长范围的光在透射光方向上干涉相长,由此所述光学防伪元件的至少一部分在透射光方向上呈现第一颜色,在衍射光方向上呈现第二颜色。
7.一种光学防伪元件,该元件包括:
基层;
位于所述基层至少部分区域上的光学组件,该光学组件具有至少一个方向上周期分布的衍射微结构,周期的范围为0.3μm-6μm;以及
位于所述基层与所述衍射微结构之间的反射层,该衍射微结构被定义成当光束以一入射角照射所述衍射微结构时,该光束中一波长或波长范围的光在反射光方向上呈现第一颜色,并且在衍射光方向上呈现彩虹效果或不同于所述第一颜色的第二颜色。
8.根据权利要求7所述的元件,其中,所述衍射微结构的至少一部分是微浮雕结构,该微浮雕结构的深度满足以下条件:
当所述光束以一入射角照射所述微浮雕结构的至少一部分时,该光束通过该微浮雕结构的至少一部分并通过所述反射层反射后,该光束中一波长或波长范围的光在反射光方向上干涉相长,由此所述光学防伪元件的至少一部分在反射光方向上呈现第一颜色。
9.根据权利要求8所述的元件,其中,所述光学组件包括多个区域,该多个区域中的至少两个区域内的微浮雕结构的深度不同,使得至少两个区域在反射光方向上呈现不同的颜色。
10.根据权利要求8所述的元件,其中,所述光学组件包括多个区域,不同区域内的微浮雕结构的周期不同和/或微浮雕结构的方向不同。
11.根据权利要求8所述的元件,其中,所述光学组件包括多个像素,每个像素包括多个微浮雕结构的光栅单元,每个像素中的多个光栅单元的周期不同、方向相同。
12.根据权利要求7所述的元件,其中,所述衍射微结构的至少一部分是变折射率微结构,该变折射率微结构的厚度满足以下条件:
当所述光束以一入射角照射所述变折射率微结构的至少一部分时,该光束通过该变折射率微结构的至少一部分并通过所述反射层反射后,该光束中一波长或波长范围的光在反射光方向上干涉相长,由此所述光学防伪元件的至少一部分在反射光方向上呈现第一颜色。
13.根据权利要求7-12任意一项权利要求所述的元件,其中,所述反射层的至少一部分是镂空的,镂空部分与非镂空部分构成可分辨图案。
14.一种光学防伪元件,该元件包括:
基层;
位于所述基层至少部分区域上至少一个方向上周期分布的衍射微浮雕结构,周期的范围为0.3μm-6μm;以及
沿着所述衍射微浮雕结构表面轮廓覆盖的反射层,该衍射微浮雕结构的深度满足以下条件:
当光束以一入射角照射所述反射层时,该光束中一波长或波长范围的光在反射光方向上干涉相长,由此所述光学防伪元件在反射光方向上呈现第一颜色。
15.根据权利要求14所述的元件,其中,所述反射层的至少一部分是镂空的,镂空部分与非镂空部分构成可分辨图案。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201310269992.3A CN104249584B (zh) | 2013-06-28 | 2013-06-28 | 一种光学防伪元件 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201310269992.3A CN104249584B (zh) | 2013-06-28 | 2013-06-28 | 一种光学防伪元件 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN104249584A CN104249584A (zh) | 2014-12-31 |
CN104249584B true CN104249584B (zh) | 2016-03-09 |
Family
ID=52184966
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201310269992.3A Active CN104249584B (zh) | 2013-06-28 | 2013-06-28 | 一种光学防伪元件 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN104249584B (zh) |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107850708B (zh) * | 2015-07-15 | 2022-03-22 | 凸版印刷株式会社 | 显示体 |
DE102015010945A1 (de) * | 2015-08-19 | 2017-02-23 | Giesecke & Devrient Gmbh | Wertdokument |
KR101890983B1 (ko) * | 2016-04-27 | 2018-08-27 | (주) 나노메카 | 반사형 위조 방지용 필름의 제조 방법 |
CN107433817A (zh) * | 2016-05-27 | 2017-12-05 | 苏州苏大维格光电科技股份有限公司 | 一种装饰薄膜及装饰玻璃 |
CN108466504B (zh) * | 2017-02-23 | 2021-02-02 | 中钞特种防伪科技有限公司 | 光学防伪元件和光学防伪产品 |
CN107719851A (zh) * | 2017-09-27 | 2018-02-23 | 中国科学院光电技术研究所 | 一种变图案防伪浮雕型防伪器件 |
CN109445009A (zh) * | 2018-12-17 | 2019-03-08 | 苏州印象镭射科技有限公司 | 彩色氛围光效光学膜及制造该光学膜的模具 |
CN111716936B (zh) * | 2019-03-19 | 2021-08-06 | 中钞特种防伪科技有限公司 | 光学防伪元件及光学防伪产品 |
CN111716938B (zh) * | 2019-03-19 | 2021-04-27 | 中钞特种防伪科技有限公司 | 光学防伪元件及光学防伪产品 |
CN112572015B (zh) * | 2019-09-30 | 2023-06-06 | 中钞特种防伪科技有限公司 | 光学防伪元件及防伪产品 |
CN110843369B (zh) * | 2019-11-22 | 2021-10-22 | 浙江京华激光科技股份有限公司 | 一种无模压光栅膜及其制作工艺 |
CN111427107B (zh) * | 2020-04-07 | 2022-02-15 | 上海冠众光学科技有限公司 | 一种衍射光学元件取值模型、衍射光学元件及其制作方法 |
CN115938210B (zh) * | 2022-06-29 | 2025-07-15 | 中钞印制技术研究院有限公司 | 图纹光学防伪结构及其制作方法和币章 |
CN115657182B (zh) * | 2022-11-11 | 2024-03-12 | 上海镭望光学科技有限公司 | 一种透反射双面衍射光学元件及制作方法 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4155627A (en) * | 1976-02-02 | 1979-05-22 | Rca Corporation | Color diffractive subtractive filter master recording comprising a plurality of superposed two-level relief patterns on the surface of a substrate |
CN1113856A (zh) * | 1994-05-12 | 1995-12-27 | 厄斯特赖希国家银行 | 加有光学安全标记的证券、用于制造这种证券的连接层以及识别证券真伪的检验装置 |
US5629068A (en) * | 1992-05-11 | 1997-05-13 | Avery Dennison Corporation | Method of enhancing the visibility of diffraction pattern surface embossment |
EP1198357B1 (en) * | 1999-07-08 | 2005-12-14 | Flex Products, Inc. | Diffractive surfaces with color shifting backgrounds |
CN101699323A (zh) * | 2009-11-02 | 2010-04-28 | 中钞特种防伪科技有限公司 | 光学防伪元件及包含该光学防伪元件的光学防伪产品 |
CN102514443A (zh) * | 2011-12-09 | 2012-06-27 | 中钞特种防伪科技有限公司 | 一种光学防伪元件 |
CN103068526A (zh) * | 2010-07-01 | 2013-04-24 | 德国捷德有限公司 | 防伪元件及具有这种防伪元件的有价文件 |
-
2013
- 2013-06-28 CN CN201310269992.3A patent/CN104249584B/zh active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4155627A (en) * | 1976-02-02 | 1979-05-22 | Rca Corporation | Color diffractive subtractive filter master recording comprising a plurality of superposed two-level relief patterns on the surface of a substrate |
US5629068A (en) * | 1992-05-11 | 1997-05-13 | Avery Dennison Corporation | Method of enhancing the visibility of diffraction pattern surface embossment |
CN1113856A (zh) * | 1994-05-12 | 1995-12-27 | 厄斯特赖希国家银行 | 加有光学安全标记的证券、用于制造这种证券的连接层以及识别证券真伪的检验装置 |
EP1198357B1 (en) * | 1999-07-08 | 2005-12-14 | Flex Products, Inc. | Diffractive surfaces with color shifting backgrounds |
CN101699323A (zh) * | 2009-11-02 | 2010-04-28 | 中钞特种防伪科技有限公司 | 光学防伪元件及包含该光学防伪元件的光学防伪产品 |
CN103068526A (zh) * | 2010-07-01 | 2013-04-24 | 德国捷德有限公司 | 防伪元件及具有这种防伪元件的有价文件 |
CN102514443A (zh) * | 2011-12-09 | 2012-06-27 | 中钞特种防伪科技有限公司 | 一种光学防伪元件 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN104249584A (zh) | 2014-12-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104249584B (zh) | 一种光学防伪元件 | |
RU2670078C1 (ru) | Оптический компонент для защиты от подделок и изделие с оптической защитой от подделок | |
US10007233B2 (en) | Decorative element and security document comprising a decorative element | |
US10112432B2 (en) | Security device | |
CN104249597A (zh) | 一种光学防伪元件 | |
US10207533B2 (en) | Security element having a color filter, document of value having such a security element and production method for such a security element | |
JP5431363B2 (ja) | フィルムエレメント | |
US9902187B2 (en) | Security devices and methods of manufacture thereof | |
US8187771B2 (en) | Multi-layer body with volume hologram | |
RU2230671C2 (ru) | Декоративная пленка | |
US9004540B2 (en) | Security element | |
CN100489568C (zh) | 具有一个或多个光栅场的光栅图像 | |
CN108466504B (zh) | 光学防伪元件和光学防伪产品 | |
CN105319628B (zh) | 一种光学防伪元件 | |
JP2008107471A (ja) | 表示体及び印刷物 | |
US20220105743A1 (en) | Security element and method for producing a security element | |
JP2015068849A (ja) | 表示体及びラベル付き物品 | |
JP7496837B2 (ja) | プラズモン効果を有する光学セキュリティコンポーネント、そのようなコンポーネントの製造、そのようなコンポーネントを備えたセキュリティオブジェクト | |
JP2010276692A (ja) | 表示体及び情報印刷物 | |
JP2010078821A (ja) | 表示体、粘着ラベル及びラベル付き物品 | |
CN112848742A (zh) | 光学防伪元件及光学防伪产品 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 100070 No. 6 Spark Road, Science City, Beijing, Fengtai District Patentee after: ZHONGCHAO SPECIAL SECURITY TECHNOLOGY Co.,Ltd. Patentee after: China Banknote Printing and Minting Group Co.,Ltd. Address before: 100070 No. 6 Spark Road, Science City, Beijing, Fengtai District Patentee before: ZHONGCHAO SPECIAL SECURITY TECHNOLOGY Co.,Ltd. Patentee before: China Banknote Printing and mint General Company |
|
CP01 | Change in the name or title of a patent holder |