一种光学防伪元件制造技术

本发明专利技术公开了一种光学防伪元件，所述光学防伪元件包括：基层；以及位于所述基层上方的微浮雕结构，其中所述微浮雕结构的单元尺寸和分布为随机或伪随机变化，且所述微浮雕结构的第一方向的特征尺寸及随机程度与垂直于该第一方向的第二方向的特征尺寸及随机程度不同，微浮雕结构的深度满足以下条件，当白光以一入射角照射所述微浮雕结构时，一波长或波长范围的光在透射光方向或/和反射光方向上干涉相长。该光学防伪元件避免了彩虹现象，又保证了图像具有高亮度和高颜色饱和度，呈现了呈现彩色、动感、立体等效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及安全防伪领域，具体地，涉及一种光学防伪元件。
技术介绍
衍射光变图像防伪元件(例如全息图、动态衍射图等)已经广泛应用于钞票、证卡和产品包装等各类高安全或高附加值的产品中，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，小面额欧元纸币采用了衍射光变图像烫印宽条，而人民币中除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均采用了衍射光变图像烫印标识，另外，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、护照等安全证卡大都采用了衍射光变图像防伪技术。通常的衍射光变图像具有彩虹效果，即随着观察角度的变化所观察到的颜色由红到蓝像彩虹一样变化。它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，会发生衍射作用，利用其+1级(或-1级)衍射光形成再现图像，实现醒目的动感、立体、颜色变化等大众防伪特征。中国专利申请ZL201310269992公开了一种周期结构的衍射光变图像，在0级方向上呈现明亮的颜色，+1级(或-1级)再现普通衍射光变图像类似效果的图像。中国专利申请ZL201310269077公开了具有随机结构的衍射光变图像，包括两种结构，一是二维随机结构，在两个维度上尺寸平均值相同，二是一维随机结构。两种结构的共同特点是在0级(反射光和/透射光)方向上都呈现明亮的颜色，散射光呈现另一种颜色。不同的是，前者的散射光分布在较大的空间范围内没有固定方向，因此只能呈现颜色，而且亮度较低，不能形成如动感、立体等其他效果。后者虽然散射光图像亮度高，但当照明光偏离垂直于光栅条纹的平面时颜色纯度降低、并且常伴有彩虹效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种光学防伪元件，该光学防伪元件呈现的图像具有高亮度、高颜色饱和度，能够呈现彩色、动感、立体等效果，同时又避免可彩虹现象。为了实现上述目的，本专利技术提供一种光学防伪元件，所述光学防伪元件包括:基层；以及位于所述基层上方的微浮雕结构，其中所述微浮雕结构具有微浮雕结构单元，该微浮雕结构的单元尺寸和分布为随机或伪随机变化，且所述微浮雕结构的第一方向的特征尺寸及随机程度与垂直于该第一方向的第二方向的特征尺寸及随机程度不同，微浮雕结构的深度满足以下条件，当白光以一入射角照射所述微浮雕结构时，一波长或波长范围的光在透射光方向或/和反射光方向上干涉相长。通过设置所述微浮雕结构的第一方向的特征尺寸及随机程度和第二方向的特征尺寸及随机程度不同，以及微浮雕结构的深度，从而既避免了彩虹现象，又保证了图像具有高亮度和高颜色饱和度，呈现了彩色、动感、立体等效果。本专利技术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专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中:图la-ld示出了根据本专利技术的一个实施方式的光学防伪元件；图2示出了根据本专利技术的另一个实施方式的光学防伪元件；图3示出了根据本专利技术的又一个实施方式的光学防伪元件；以及图4示出了根据本专利技术的再一个实施方式的光学防伪元件；【具体实施方式】以下结合附图对本专利技术的【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专利技术，并不用于限制本专利技术。“微浮雕结构”是指二维表面上根据需要形成的凹凸不平的微结构，且其特征尺寸在微米量级，其高度差也在微米量级。“微浮雕结构单元”是指微浮雕结构中相邻极小值点连成的曲线或者极小值区域中点联成的曲线将表面分割形成的单个区域，所有的微浮雕结构单元组成微浮雕结构。“微浮雕结构的深度”是指微浮雕结构中表面相邻区域的高度极大值与极小值之间的高度差。“微浮雕结构的单元尺寸”是指微浮雕结构中微浮雕结构单元某一方向的最大尺寸。“微浮雕结构的特征尺寸”是指微浮雕结构中微浮雕结构单元某一方向尺寸的统计平均值。图la-ld示出了根据本专利技术的一个实施方式的反射式光学防伪元件1。其中，所述光学防伪元件1可以包括:基层101 ;以及位于所述基层101上方的微浮雕结构102，其中所述微浮雕结构的单元尺寸和分布为随机或伪随机变化，且所述微浮雕结构的第一方向(图中的y方向)的特征尺寸及随机程度和与第一方向垂直的第二方向(图中的X方向)的特征尺寸及随机程度不同。尽管这里将图中的y方向设为第一方向，X方向设为第二方向，但是应该理解的是，本专利技术并不限制于此，可以设置任意合适的垂直的两个方向为第一方向和第二方向。其中微浮雕结构第一方向的特征尺寸可以为0.5μπι-5μπι，第一方向的单元尺寸随机或伪随机变化的浮动范围可以为特征尺寸的± 2 0 % - ± 10 0 %，优选地，第一方向的特征尺寸为0.8 μ m-4 μ m，第一方向的单元尺寸随机或伪随机变化的浮动范围±40% -±80% ;第二方向的特征尺寸可以为5 μ m-40 μ m，第二方向的单元尺寸随机变化，第二方向的单元尺寸随机或伪随机变化的浮动范围可以为特征尺寸的±10% _±80%，优选特地，第二方向的特征尺寸为6 μ m-10 μ m，第二方向的单元尺寸随机或伪随机变化的浮动范围 ±20% -±60%。微浮雕结构102的微浮雕结构的第一方向的特征尺寸较小，使得光学防伪元件1的反射光与散射光在空间分离，能够在不同角度上分别观察到其反射光与散射光的再现图像。微浮雕结构102第二方向的特征尺寸较大，使得光学防伪元件1能够的散射光集中到一个较小的角度范围内，使得散射光的再现图像具有高亮度、高颜色饱和度，同时又避免了彩虹现象、颜色饱和度降低等问题。也就是说，微浮雕结构102第一方向的特征尺寸和第二方向的特征尺寸不同，使得光学防伪元件1的散射光既能够与其反射光分离，又能将散射光集中到一个较小的角度范围内。此外，微浮雕结构102的深度d可以满足以下条件，当白光以入射角α照射微浮雕结构102时，光束通过微浮雕结构102后，波长为λ (或者一波长范围)的光在透射光和/或反射光方向上干涉相长，从而使得光学防伪元件1在透射光和/或反射光方向上呈现第一颜色，而在散射光方向上呈现第二颜色(如图lb所示)。其中，微浮雕结构102的深度d通常在50nm_3 μ m,优选为100nm_2 μ m。但是本专利技术并不限制于此，本领域技术人员可以根据再现光的颜色应用光栅理论来对微浮雕结构的深度进行设计。微浮雕结构102中凸起部分可以占微浮雕结构102总面积的25% -75%,优选为40% -60% (凸起部分为高度高于微浮雕结构高度平均值的部分，凸起部分的面积和总面积指的是其在xoy平面内的投影面积)。图lb-ld是根据本专利技术的一个实施方式的防伪元件1的剖面示意图。如图lb所示，微浮雕结构102的浮雕单元的剖面形状可以是正弦形。如图lc所示，微浮雕结构102的浮雕单元的剖面形状可以是锯齿形。如图1d所示，微浮雕结构102的浮雕单元的剖面形状可以是矩形。浮雕单元的第一方向和第二方向的剖面形状可以是相同的也可以是不同的。应该注意的是，微浮雕结构102的浮雕单元的剖面形状还可以是其他形状。图2示出了根据本专利技术的另一个实施方式的光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学防伪元件，其特征在于，所述光学防伪元件包括：基层；以及位于所述基层上方的微浮雕结构，其中所述微浮雕结构的单元尺寸和分布为随机或伪随机变化，且所述微浮雕结构的第一方向的特征尺寸及随机程度与垂直于该第一方向的第二方向的特征尺寸及随机程度不同，微浮雕结构的深度满足以下条件，当白光以一入射角照射所述微浮雕结构时，一波长或波长范围的光在透射光方向或/和反射光方向上干涉相长。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李成垚，王晓利，朱军，
申请(专利权)人：中钞特种防伪科技有限公司，中国印钞造币总公司，
类型：发明
国别省市：北京;11