專(zhuān)利名稱(chēng)：一種具有動(dòng)態(tài)立體效果的安全薄膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及防偽技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種安全薄膜，可用于鈔票、有價(jià)證券、證書(shū)、證卡、標(biāo)簽、包裝等其它有偽造風(fēng)險(xiǎn)的紙質(zhì)文件的甄別。
背景技術(shù)：
偽造的鈔票、有價(jià)證券、證書(shū)、證卡、標(biāo)簽、包裝等給人民的生產(chǎn)和生活造成極大的 損失和危害，甚至威脅國(guó)家安全。人們花費(fèi)大量的時(shí)間和精力研究新型的安全技術(shù)，校驗(yàn)數(shù) 據(jù)載體的真實(shí)性，防止偽造和生產(chǎn)。技術(shù)主要分為三類(lèi)大眾、柜員和專(zhuān)家。大眾技術(shù)特點(diǎn)是在通常狀態(tài)下，不借助任 何儀器，用肉眼或者感覺(jué)器官能夠直接識(shí)別特征，最易為廣大人民群眾所辨別，因而尤為重要。通常的大眾技術(shù)主要有印刷、水印、激光全息和變色油墨等。印刷和水印容易通過(guò) 數(shù)字照相、掃描、復(fù)印等復(fù)制和仿造。近年來(lái)，人們研究出了多種類(lèi)型的變色油墨，如溫變 型、光變型和熒光型等等，變色油墨一定要與其它技術(shù)相結(jié)合才能實(shí)現(xiàn)功能。激光全息技術(shù) 依據(jù)全息成像原理及色彩斑斕的閃光、動(dòng)態(tài)和立體效果引起人們普遍關(guān)注，曾經(jīng)被公認(rèn)為 最先進(jìn)、最經(jīng)濟(jì)的技術(shù)。但是隨著全息在票證、商標(biāo)、包裝等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，許多廠家都具 有了生產(chǎn)全息產(chǎn)品的能力，使得激光全息陷入了信任危機(jī)。因此，人們迫切地需要尋找滿(mǎn)足技術(shù)高、成本低、易識(shí)別、可仲裁的新一代大眾技 術(shù)。如第四代激光組合全息圖技術(shù)，將幾十甚至幾百個(gè)不同的二維圖像通過(guò)幾十甚至幾百 次曝光所記錄的全息圖，將三維目標(biāo)的各個(gè)側(cè)面及隨時(shí)間的變化過(guò)程記錄下來(lái)，即該全息 圖不僅能夠記錄和再現(xiàn)物體的三維空間(x，Y，z)特性，還能記錄和再現(xiàn)該三維物體隨時(shí)間 (T)的變化。制作這種全息圖對(duì)拍攝對(duì)象沒(méi)有限制，需要對(duì)幾十甚至幾百幀二維圖像進(jìn)行記 錄，從而曝光次數(shù)是普通全息的幾十甚至幾百倍，這需要專(zhuān)用的儀器設(shè)備及更加精巧的工 藝過(guò)程才能實(shí)現(xiàn)。還有如澳大利亞SecurencyPTY公司的G-switch技術(shù)，通過(guò)制作特殊的 光學(xué)層，實(shí)現(xiàn)從一個(gè)方向觀察是某顏色，從與之正交方向上觀察是該顏色的補(bǔ)色，無(wú)須特殊 培訓(xùn)和儀器。僅僅在一秒至幾秒內(nèi)，用簡(jiǎn)便的方法就可以鑒別。另外，人們還發(fā)明了安全線(xiàn) 及其開(kāi)窗技術(shù)，進(jìn)一步提高技術(shù)門(mén)檻。安全線(xiàn)是起作用的薄膜材料制成的線(xiàn)狀標(biāo)志。還有一類(lèi)引人注目的新一代技術(shù)是將微透鏡陣列(Microlens array, MLA)與微 圖形陣列(Micropattern array, MPA)結(jié)合實(shí)現(xiàn)的莫爾放大技術(shù)。莫爾放大涉及一種現(xiàn) 象，從具有大致相同周期維度的微透鏡陣列觀察由相同微圖形組成的陣列時(shí)可以產(chǎn)生這 種現(xiàn)象，即以微圖形的放大或者旋轉(zhuǎn)形式出現(xiàn)。莫爾放大現(xiàn)象基本原理在M.C.Hutley， R. Hunt，R. F. Stevens andP. Savander，Pure Appl. Opt. 3 (1994), pp. 133 142禾中有所描述。 Drinkwater等在美國(guó)專(zhuān)利No. 5，712，731中率先提出了將半球形微凸透鏡陣列與微圖形陣 列結(jié)合的安全器件。微圖形在微凸透鏡的后焦面附近，人眼在微透鏡凸面?zhèn)扔^察可看到微 圖形的莫爾放大像，其中微凸透鏡口徑在50 250微米，微圖形陣列通過(guò)凹版印刷的方式 得到，最小分辨率為5微米。為了克服上述專(zhuān)利不利于制作超薄型(厚度小于50微米)器件的弊端，美國(guó)專(zhuān)利 No. 2005/0180020A1 及后續(xù)專(zhuān)利 No. 2008/0037131A1 中，R. A. Steenblik 等進(jìn)一步擴(kuò)展了依據(jù)上述微光學(xué)原理制作的安全器件范圍，如微凸透鏡口徑減小至20 30微米，焦距小于50微米，間隔層厚度小于50微米，微圖形層具有多變的復(fù)雜排布，可以是 透明、半透明、熒光、磷光、染、光變顏料等，并提出了若干基于反射工作模式的結(jié)構(gòu)等等。在 中國(guó)專(zhuān)利安全元件(申請(qǐng)?zhí)?00680048634. 8)中提出了一種預(yù)定彎曲的布拉維點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。 通過(guò)設(shè)計(jì)微透鏡陣列與微圖形陣列及其排列組合，能夠?qū)崿F(xiàn)多種視覺(jué)效果1)微圖形放 大即原本看不見(jiàn)的微圖形被放大至可由肉眼直接觀察；2)正交移動(dòng)即沿某方向晃動(dòng)時(shí)， 觀察到的宏觀圖像沿與之垂直的方向移動(dòng)；3)立體感觀察到的宏觀圖像具有浮出或者沉 陷于紙面的立體效果；4)運(yùn)動(dòng)變形觀察到的宏觀圖像在移動(dòng)過(guò)程中還可能發(fā)生大小、形 狀等的變化。莫爾放大技術(shù)既可以單獨(dú)實(shí)現(xiàn)對(duì)微圖形的上述幾種視覺(jué)效果，還可以同時(shí)實(shí) 現(xiàn)上述幾種視覺(jué)效果的組合，作為一種極易為肉眼辨視的一線(xiàn)技術(shù)，其不能為數(shù)字成像、掃 描、復(fù)印、印刷設(shè)備等復(fù)制。在上述的專(zhuān)利中，微圖形主要采用微印刷方式制作。在Polyester (Polyester， PET)或其它材料的有機(jī)薄膜上涂覆一層紫外固化膠，用帶有微圖形的凸版在膠表面壓印出 深度大于1微米的凹槽，同時(shí)固化。然后通過(guò)刮涂的方式將納米油墨填入凹槽中，最后刮除 剩余的納米油墨。這種方法的主要問(wèn)題在于(一)微印刷方式需要多個(gè)流程，增加了批量 生產(chǎn)的成本；(二)由于一般微圖形的特征尺寸小于2微米，一般的印刷油墨顆粒在幾十微 米以上，因此需要特制顆粒尺寸在微米量級(jí)以下的納米油墨才能填充進(jìn)入凹槽內(nèi)；(三)為 了保證填充油墨和背景有一定的對(duì)比度，必須有足夠多的油墨被填充入凹槽，因此凹槽要 有一定的深度，一般大于1微米，大深寬比模版的制造具有一定的工藝難度，同時(shí)會(huì)帶來(lái)紫 外壓印批量復(fù)制過(guò)程中紫外膠脫模困難的問(wèn)題。上述的一些問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致對(duì)比度下降、成品 率不高等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種安全薄膜，在提供較好的防偽功能的同時(shí)，便于制作。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種具有動(dòng)態(tài)立體效果的安全薄 膜，具有微透鏡陣列層、基材層、微圖文層；微圖文層內(nèi)的微納結(jié)構(gòu)組成微圖文；在使用狀 態(tài)下，所述微圖文層位于微透鏡陣列的焦面附近，微透鏡陣列層內(nèi)的各微透鏡的中心坐標(biāo) 在微透鏡陣列層內(nèi)隨機(jī)分布，微透鏡陣列層內(nèi)的微透鏡與微圖文層內(nèi)的微圖文一一對(duì)應(yīng)設(shè) 置。上文中，隨機(jī)分布的坐標(biāo)排列可以通過(guò)隨機(jī)函數(shù)獲得，要求獲得的坐標(biāo)陣列在其 所在X-Y平面內(nèi)沒(méi)有對(duì)稱(chēng)軸。所述微圖文層中的微圖文可以是圖形，可以是文字，也可以是 圖形和文字的混合；可以采用普通印刷圖文，也可以采用微納結(jié)構(gòu)，例如，可以是一維光柵， 光柵常數(shù)0. 4微米至50微米；也可以是一維納米光柵，光柵常數(shù)0. 04微米至0. 4微米；還 可以是二維布拉維點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，具有從0.04微米至50微米的晶格常數(shù)。基材層的厚度在10 微米至5毫米，優(yōu)選的基材層厚度在25微米至100微米。上述技術(shù)方案中，所述微透鏡的口徑尺寸為10至500微米，微透鏡的數(shù)值孔徑為0. 1 4. 0。優(yōu)選的技術(shù)方案，微透鏡口徑尺寸為25至100微米；微透鏡數(shù)值孔徑小于2. 0。上述技術(shù)方案中，各微圖文的中心坐標(biāo)構(gòu)成的陣列和各微透鏡的中心坐標(biāo)構(gòu)成的陣列之間具有縮放和/或旋轉(zhuǎn)關(guān)系，設(shè)T1為微透鏡陣列排布距離參數(shù)；τ2為微圖文陣列排 布距離參數(shù);M為宏觀圖形放大率，α為微透鏡陣列與微圖文陣列之間的轉(zhuǎn)角，為比
1x
例參數(shù)，各參數(shù)間滿(mǎn)足下列關(guān)系，
rΜ = ι-2 °
λιι + γ -2rcosa優(yōu)選的技術(shù)方案，所述轉(zhuǎn)角α為0° 5°。上述技術(shù)方案中，所述微透鏡陣列層和微圖文層分別設(shè)置于所述基材層的上下兩 表面上?；蛘?，所述薄膜的部分區(qū)域上設(shè)置有所述微透鏡陣列層，與所述微透鏡陣列層分 離的部分區(qū)域上設(shè)置有所述微圖文層，微透鏡陣列層和微圖文層分別位于基材層的兩個(gè)不 同表面上，在薄膜彎折時(shí)，所述微透鏡陣列層和所述微圖文層經(jīng)基材層形成上下排列結(jié)構(gòu)， 構(gòu)成使用狀態(tài)。與上述技術(shù)方案同樣構(gòu)思，可以把整個(gè)薄膜分成幾個(gè)部分，由此提供下列技術(shù)方 案一種具有動(dòng)態(tài)立體效果的安全薄膜，具有微透鏡陣列層、基材層、微圖文層；該薄 膜由至少2個(gè)區(qū)域構(gòu)成，每個(gè)區(qū)域內(nèi)，微圖文層內(nèi)的微納結(jié)構(gòu)組成微圖文；在使用狀態(tài)下， 所述微圖文層位于微透鏡陣列的焦面附近，在每個(gè)區(qū)域內(nèi)，微透鏡陣列層內(nèi)的各微透鏡的 中心坐標(biāo)在微透鏡陣列層內(nèi)隨機(jī)分布，微透鏡陣列層內(nèi)的微透鏡與微圖文層內(nèi)的微圖文
一一對(duì)應(yīng)設(shè)置。此時(shí)，只要求在一個(gè)區(qū)域內(nèi)，各微透鏡的中心坐標(biāo)陣列在X-Y平面內(nèi)隨機(jī)排列沒(méi) 有對(duì)稱(chēng)軸，而不同區(qū)域之間可以不相同，也可以呈規(guī)則排列。上述技術(shù)方案中，所述微透鏡陣列層和微圖文層分別設(shè)置于所述基材層的上下兩 表面上?；蛘?，所述薄膜的部分區(qū)域上設(shè)置有所述微透鏡陣列層，與所述微透鏡陣列層分 離的部分區(qū)域上設(shè)置有所述微圖文層，微透鏡陣列層和微圖文層分別位于基材層的兩個(gè)不 同表面上，在薄膜彎折時(shí)，所述微透鏡陣列層和所述微圖文層經(jīng)基材層形成上下排列結(jié)構(gòu)， 構(gòu)成使用狀態(tài)。上述技術(shù)方案中，所述的微圖文內(nèi)部具有微納結(jié)構(gòu)，也可以在微圖文外的區(qū)域具 有微納結(jié)構(gòu)，也可以在微圖文內(nèi)、外具有不同的微納結(jié)構(gòu)。在所述的微透鏡陣列外層可以有附加層，附加層可以為介質(zhì)層、金屬層，或者涂覆 有油墨、熒光、磁性、磷性、選擇吸收或是具有微納結(jié)構(gòu)；附加層透明，且可以是保護(hù)層。在所述的微透鏡陣列層與基材層之間可以有附加層，附加層可以為介質(zhì)層、金屬 層，或者涂覆有油墨、熒光、磁性、磷性、選擇吸收或是具有微納結(jié)構(gòu)；附加層具有透明特性。在所述的基材層與微圖文層之間可以有附加層，附加層可以為介質(zhì)層、金屬層，或 者涂覆有油墨、熒光、磁性、磷性、選擇吸收或是具有微納結(jié)構(gòu)；附加層具有透明特性。在所述的微圖文層外層可以有附加層，附加層可以為介質(zhì)層、金屬層，或者涂覆有 油墨、熒光、磁性、磷性、選擇吸收或是具有微納結(jié)構(gòu)；附加層可以是保護(hù)層。 微透鏡和基材層可以采用PC、PET、PMMA、PE等有機(jī)材料，微透鏡也可以是玻璃或者PS材料的透明微珠，或者是紫外固化膠。優(yōu)選地，基材層為PET材料。上述技術(shù)方案中，所述的微透鏡結(jié)構(gòu)為凸半球形或其它橢凸?fàn)?。為了獲得依據(jù)上述技術(shù)方案的安全薄膜，本發(fā)明提供了一種安全薄膜的制作方法，包括下列步驟(1)在基材層一側(cè)涂敷紫外固化膠或者熱敏材料，作為微透鏡陣列層；(2)將具有與待壓微透鏡結(jié)構(gòu)相反的模版壓印微透鏡陣列層，同時(shí)通過(guò)輻照使紫 外固化膠固化，或者通過(guò)冷卻使熱敏材料固化，得到微透鏡陣列層。所述的壓印模版材料可 以由鎳(Ni)、鎳鈷(NiCo)合金、鎳鐵(NiFe)合金、鎳碳化硅(NiSiC)等組成。壓印方式可 以是平對(duì)平、卷對(duì)平或者卷對(duì)卷方式。(3)在基材層另一側(cè)涂敷紫外固化膠或者熱敏材料，作為微圖文層；(4)將具有與待壓微納結(jié)構(gòu)相反的模版壓印微透鏡陣列層，同時(shí)通過(guò)輻照使紫外 固化膠固化，或者通過(guò)冷卻使熱敏材料固化，得到微透鏡陣列層。所述的壓印模版材料可以 由鎳(Ni)、鎳鈷(NiCo)合金、鎳鐵(NiFe)合金、鎳碳化硅(NiSiC)等組成。壓印方式可以 是平對(duì)平、卷對(duì)平或者卷對(duì)卷方式。其中，微納結(jié)構(gòu)壓印位置與另一側(cè)微透鏡結(jié)構(gòu)具有完全 對(duì)齊、或者呈一定夾角的關(guān)系。本發(fā)明提出的微納結(jié)構(gòu)與微透鏡陣列相結(jié)合的具有動(dòng)態(tài)立體效果的安全薄膜薄 膜器件，應(yīng)用于鈔票、有價(jià)證券、證書(shū)、證卡、標(biāo)簽、包裝等的時(shí)，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下幾 方面優(yōu)點(diǎn)(一 )微納結(jié)構(gòu)具有獨(dú)特的光學(xué)特性，如衍射、偏振、顏色濾波、定向反射等等，因 而能夠?qū)崿F(xiàn)許多油墨印刷無(wú)法實(shí)現(xiàn)的功能；(二)微納結(jié)構(gòu)一般深度較小，小于1微米，批量復(fù)制時(shí)不存在脫模問(wèn)題，因而適合 于大幅面的制作，即可制作成安全線(xiàn)、開(kāi)窗安全線(xiàn)，也可適用于大幅面的包裝薄膜；(三)薄膜厚度小，可小于30um，因此可用于鈔票等有嚴(yán)格厚度要求的特種紙張 中；(四)微納結(jié)構(gòu)對(duì)于微透鏡陣列的數(shù)值孔徑、焦距、薄膜厚度、對(duì)位等參數(shù)有更嚴(yán) 格的誤差要求，在避免了微印刷的技術(shù)難題外還增加了仿制偽造的難度。(五)微圖文層可以鍍金屬層、高/低折射率介質(zhì)層、磁性、熒光介質(zhì)等，既能起到 保護(hù)作用，還可以實(shí)現(xiàn)無(wú)損檢測(cè)功能。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例一的安全薄膜的結(jié)構(gòu)示意圖。其中1、基材層；2 ；微透鏡陣列層；3、微圖文層；4微透鏡；5、微結(jié)構(gòu)；6、微圖形單兀。圖2是本發(fā)明實(shí)施例二的安全薄膜的示意圖。其中21 ；微透鏡陣列保護(hù)層；22、附加層 1 ；23、附加層 2 ；24、微納結(jié)構(gòu)保護(hù)層。圖3是本發(fā)明實(shí)施例一、例二的安全薄膜效果示意圖。其中圖3a、正交移動(dòng)效果；圖3b、上浮效果；圖3c、下沉效果；31、水平軸；32、豎直軸。
圖4是本發(fā)明實(shí)施例一、例二實(shí)現(xiàn)圖3所示效果的數(shù)學(xué)原理圖。圖5是本發(fā)明實(shí)施例三，具有規(guī)則排列的微透鏡陣列和微圖形單元陣列示意圖 例。其中圖5a正交排列；圖5b蜂窩排列。圖6是本發(fā)明實(shí)施例四，具有隨機(jī)排列的微圖形區(qū)域單元陣列示意圖例。其中圖6a、微圖形區(qū)域單元內(nèi)微圖形隨機(jī)排布示意圖；圖6b、微圖形區(qū)域單元間 規(guī)則排列。圖7是本發(fā)明實(shí)施例五，微圖形單元具有一維光柵結(jié)構(gòu)示意圖。其中圖7a、由內(nèi)部一維光柵組成的微圖形單元；圖7b、由外部一維光柵組成的微 圖形單元；圖7c、具有正交一維光柵的微圖形單元。圖8是本發(fā)明實(shí)施例六，微圖形單元具有二維布拉維點(diǎn)陣微納結(jié)構(gòu)示意圖。其中圖8a、由內(nèi)部二維布拉維點(diǎn)陣組成的微圖形單元；圖Sb、由外部二維布拉維 點(diǎn)陣組成的微圖形單元；圖8c、微圖形內(nèi)外具有不同的二維布拉維點(diǎn)陣。圖9是本發(fā)明利用微納結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)不同色彩得到衍射效率圖。圖10是本發(fā)明實(shí)施例七，一種物實(shí)例，一種具有動(dòng)態(tài)立體效果的安全薄膜。其中圖10a、安全薄膜；圖10b、開(kāi)窗安全線(xiàn)。圖11是本發(fā)明實(shí)施例八，一種物實(shí)例，一種具有自檢功能的動(dòng)態(tài)立體效果的安全 薄膜結(jié)構(gòu)示意圖。其中圖11a、截面示意圖；圖lib、自檢示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述實(shí)施例一參見(jiàn)附圖1所示，一種具有動(dòng)態(tài)立體效果的安全薄膜的結(jié)構(gòu)示意圖。薄 膜具有三層結(jié)構(gòu)基材層1、微透鏡陣列層2和微納結(jié)構(gòu)形層3。微圖文層上有微納結(jié)構(gòu)5， 微納結(jié)構(gòu)5組成微圖形單元6?；膶?的厚度在10微米至5毫米，優(yōu)選的基材層厚度在25微米至100微米。基 材層材料可以為PC、PVC、PET、PMMA、紫外敏感膠或BOPP等，優(yōu)選的，選為PET。微透鏡4用于將光線(xiàn)聚焦于微圖形層3，它的形狀可以為半球形，也可以為橢球 形，其口徑尺寸10至500微米，優(yōu)選的微透鏡4 口徑尺寸在25至100微米。微透鏡數(shù)值孔 徑0. 1 4. 0，優(yōu)選的，微透鏡數(shù)值孔徑小于2. 0。微透鏡層2和微圖形層3材料可以為透明熱敏材料或者紫外固化膠。微圖文層3內(nèi)微結(jié)構(gòu)5的排布與微透鏡陣列層2內(nèi)微透鏡4的排布之間的關(guān)系可 以是，具有完全相同的排布，或者其中一個(gè)環(huán)繞與X-Y平面垂直的Z軸旋轉(zhuǎn)0° 5°角度。實(shí)施例二 參見(jiàn)附圖2所示，一種多層的具有動(dòng)態(tài)立體效果的安全薄膜的結(jié)構(gòu)示意圖。在微透鏡陣列層2外側(cè)、基材層1/微透鏡陣列層2、基材層1/微圖形層3以及微圖 形層3外側(cè)可分別具有微透鏡陣列保護(hù)層21、附加層22和23以及微納結(jié)構(gòu)保護(hù)層24。附 加層22、23以及保護(hù)層21、24可以為別介質(zhì)層、金屬層，或者涂覆有油墨、熒光、磁性、磷性、 選擇吸收或是具有微納結(jié)構(gòu)。附圖3是本發(fā)明實(shí)施例一、例二一種具有動(dòng)態(tài)立體效果的安全薄膜效果示意圖。如本發(fā)明實(shí)施例一、例二所描述的安全薄膜，可以將原本隱藏于微圖形層3的結(jié)構(gòu)放大至 肉眼可直接分辨，并實(shí)現(xiàn)多種復(fù)雜的宏觀視覺(jué)效果。如附圖3a所示的正交移動(dòng)效果，即當(dāng) 安全薄膜沿水平軸31轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，放大的微圖形沿豎直方向移動(dòng)，當(dāng)薄膜沿豎直軸32轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)， 放大的微圖形沿水平方向移動(dòng)。如附圖3b所示的上浮效果，即視覺(jué)觀看放大微圖形似位 于薄膜上面。出現(xiàn)此視覺(jué)效果的情況，微圖形的與微透鏡周期之比小于1，優(yōu)選的比例值為 0.995。如附圖3c所示的下沉效果，即視覺(jué)觀看放大微圖形似位于薄膜下面。出現(xiàn)此視覺(jué) 效果的情況，微圖形的與微透鏡周期之比大于1，優(yōu)選的比例值為1.005。附圖4a是莫爾放大和微透鏡成像的放大倍率與微透鏡層與微圖文層夾角的關(guān)系。微圖形單元和微透鏡具有完全相同的拓?fù)渑挪肌D中橫坐標(biāo)為微透鏡層在微圖文層的 投影與微圖形單元的夾角θ。由于微圖形單元與微透鏡排布相同，當(dāng)θ =0°時(shí)，放大率為 無(wú)窮大。隨著夾角θ增大，放大率迅速減小。當(dāng)θ =1°時(shí)，放大率減小至約為50 60。 本發(fā)明所需要的放大倍率一般于100 350倍之間，因此夾角θ范圍在0.16° 0.56°。實(shí)施例三參見(jiàn)附圖5所示，規(guī)則排列的微透鏡陣列和微結(jié)構(gòu)陣列的示意圖例。微 透鏡所在區(qū)域面積與總面積之比稱(chēng)為占空比。占空比越高，得到的放大圖形對(duì)比度越高。如 圖5a所示的呈正交排列的微透鏡陣列的占空比78%，如圖5b所示的呈蜂窩排列的微透鏡 陣列的占空比可達(dá)90%。實(shí)施例四參見(jiàn)附圖6所示，隨機(jī)排列的微透鏡陣列和微結(jié)構(gòu)的示意圖例。具有動(dòng) 態(tài)立體效果依據(jù)的是莫爾放大和微透鏡成像原理。如果區(qū)域單元內(nèi)有隨機(jī)排列的微圖形單 元，它也可以被具有相同隨機(jī)排列的微透鏡陣列放大。如圖6a所示，區(qū)域單元內(nèi)微圖形單 元或者微透鏡隨機(jī)排列，區(qū)域單元正交排列，如圖6b所示。所示的區(qū)域單元大小可以由微 圖形單元尺寸和放大倍率確定。如微圖形單元尺寸15um，放大倍率為200，則區(qū)域單元大小 為3mm。宏觀視覺(jué)效果上，每一個(gè)單元會(huì)呈現(xiàn)一個(gè)放大后的微圖形，微圖形的排列則依據(jù)單 元的排列方式確定，如圖6b所示的正交排列，將會(huì)出現(xiàn)放大的呈正交排列的放大后的微圖 形。實(shí)施例五和例六參見(jiàn)附圖7和附圖8所示，是不同微納結(jié)構(gòu)組成的微圖形單元示 意圖。附圖7是本發(fā)明實(shí)施例五，微納結(jié)構(gòu)是一維光柵，微圖形單元內(nèi)有一維光柵的部分構(gòu) 成需要的符號(hào)圖形，如附圖7a所示，或者在符號(hào)圖形外，如附圖7b所示，還可以符號(hào)內(nèi)外具 有正交的一維光柵結(jié)構(gòu)組成微圖形單元，如附圖7c所示。附圖8是本發(fā)明實(shí)施例六，微圖 文層具有二維布拉維微納結(jié)構(gòu)，微圖形單元內(nèi)有二維布拉維微納結(jié)構(gòu)的部分構(gòu)成需要的符 號(hào)圖形，如附圖8a所示，或者在符號(hào)圖形外，如附圖8b所示，還可以符號(hào)內(nèi)外具有不同的二 維布拉維結(jié)構(gòu)組成需要的符號(hào)圖形，如附圖8c所示。之所以采用如實(shí)施例五或?qū)嵤├奈⒓{結(jié)構(gòu)，是為了保證放大后的微圖形單元 內(nèi)的符號(hào)圖形與背景具有足夠高的對(duì)比度，使得在通常照明條件下用肉眼就可以方便的辨 認(rèn)。微圖文層位于微透鏡陣列的焦面附近，微納結(jié)構(gòu)可以是周期性規(guī)則排列，可以是 一維光柵，光柵常數(shù)0. 4微米至50微米；也可以是一維納米光柵，光柵常數(shù)0. 04微米至0. 4 微米；也可以是二維布拉維點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，具有從0. 04微米至50微米的晶格常數(shù)。附圖9是本發(fā)明利用微納結(jié)構(gòu)的透射效率圖。微納結(jié)構(gòu)與光的相互作用，可以實(shí) 現(xiàn)對(duì)光譜的分色。微納結(jié)構(gòu)通常由納米結(jié)構(gòu)的一維亞波長(zhǎng)光柵(光柵周期100 400納米)，或者二維布拉維結(jié)構(gòu)(特征周期100 400納米)組成，如圖是用嚴(yán)格耦合波理論計(jì)算
Color-filterbased on a subwavelength patterned metal grating, (Optics Express, 15(23)，pp. 15457 15463.)等。對(duì)透射光實(shí)現(xiàn)三種顏色分色， 從而實(shí)現(xiàn)對(duì)紅綠藍(lán)顏色的顯示。本發(fā)明實(shí)施例七，參見(jiàn)附圖IOa和附圖IOb所示一種物實(shí)例，一種具有動(dòng)態(tài)立體效 果的安全薄膜示意圖。在鈔票、有價(jià)證券、證書(shū)、證卡、標(biāo)簽、包裝等上具有所述的安全薄膜 材料，可以是部分，或者是整個(gè)材料都具有所述的安全薄膜特征，如附圖IOa所示。所述的 安全薄膜材料還可以用作安全線(xiàn)，或者開(kāi)窗安全線(xiàn)，如附圖IOb所示。
本發(fā)明實(shí)施例八，參見(jiàn)附圖Ila和附圖lib所示一種物實(shí)例，一種具有自檢功能的 動(dòng)態(tài)立體效果的安全薄膜結(jié)構(gòu)示意圖。微透鏡層2和微圖文層3在通常狀態(tài)下保持分離狀 態(tài)，如附圖Ila所示，因而不具有莫爾放大現(xiàn)象。需要進(jìn)行真?zhèn)舞b別時(shí)，將微透鏡陣列層2 和微圖文層3對(duì)準(zhǔn)，就可以得到如前述的動(dòng)態(tài)立體效果，如附圖lib所示。
權(quán)利要求
一種具有動(dòng)態(tài)立體效果的安全薄膜，具有微透鏡陣列層、基材層、微圖文層；微圖文層內(nèi)包括微圖文；在使用狀態(tài)下，所述微圖文層位于微透鏡陣列的焦面附近，其特征在于微透鏡陣列層內(nèi)的各微透鏡的中心坐標(biāo)在微透鏡陣列層內(nèi)隨機(jī)分布，微透鏡陣列層內(nèi)的微透鏡與微圖文層內(nèi)的微圖文一一對(duì)應(yīng)設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有動(dòng)態(tài)立體效果的安全薄膜，其特征在于所述微透鏡的 口徑尺寸為10至500微米，微透鏡的數(shù)值孔徑為0. 1 4. 0。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有動(dòng)態(tài)立體效果的安全薄膜，其特征在于各微圖文的中 心坐標(biāo)構(gòu)成的陣列和各微透鏡的中心坐標(biāo)構(gòu)成的陣列之間具有縮放和/或旋轉(zhuǎn)關(guān)系，設(shè)T1 為微透鏡陣列排布距離參數(shù)；τ2為微圖文陣列排布距離參數(shù)；M為宏觀圖形放大率，α為微透鏡陣列與微圖文陣列之間的轉(zhuǎn)角為比例參數(shù)，各參數(shù)間滿(mǎn)足下列關(guān)系，
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有動(dòng)態(tài)立體效果的安全薄膜，其特征在于所述轉(zhuǎn)角α為0° 5°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有動(dòng)態(tài)立體效果的安全薄膜，其特征在于所述微透鏡陣 列層和微圖文層分別設(shè)置于所述基材層的上下兩表面上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有動(dòng)態(tài)立體效果的安全薄膜，其特征在于所述薄膜的部 分區(qū)域上設(shè)置有所述微透鏡陣列層，與所述微透鏡陣列層分離的部分區(qū)域上設(shè)置有所述微 圖文層，微透鏡陣列層和微圖文層分別位于基材層的兩個(gè)不同表面上，在薄膜彎折時(shí)，所述 微透鏡陣列層和所述微圖文層經(jīng)基材層形成上下排列結(jié)構(gòu)，構(gòu)成使用狀態(tài)。
7.一種具有動(dòng)態(tài)立體效果的安全薄膜，具有微透鏡陣列層、基材層、微圖文層；該薄膜 由至少2個(gè)區(qū)域構(gòu)成，每個(gè)區(qū)域內(nèi)，微圖文層內(nèi)的微圖文組成微圖文；在使用狀態(tài)下，所述 微圖文層位于微透鏡陣列的焦面附近，其特征在于在每個(gè)區(qū)域內(nèi)，微透鏡陣列層內(nèi)的各微 透鏡的中心坐標(biāo)在微透鏡陣列層內(nèi)隨機(jī)分布，微透鏡陣列層內(nèi)的微透鏡與微圖文層內(nèi)的微 圖文一一對(duì)應(yīng)設(shè)置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有動(dòng)態(tài)立體效果的安全薄膜，其特征在于所述微透鏡陣 列層和微圖文層分別設(shè)置于所述基材層的上下兩表面上。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有動(dòng)態(tài)立體效果的安全薄膜，其特征在于所述薄膜的部 分區(qū)域上設(shè)置有所述微透鏡陣列層，與所述微透鏡陣列層分離的部分區(qū)域上設(shè)置有所述微 圖文層，微透鏡陣列層和微圖文層分別位于基材層的兩個(gè)不同表面上，在薄膜彎折時(shí)，所述 微透鏡陣列層和所述微圖文層經(jīng)基材層形成上下排列結(jié)構(gòu)，構(gòu)成使用狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種具有動(dòng)態(tài)立體效果的安全薄膜，具有微透鏡陣列層、基材層、微圖文層；微圖文層內(nèi)包括至少6個(gè)微圖文；在使用狀態(tài)下，所述微圖文層位于微透鏡陣列的焦面附近，其特征在于微透鏡陣列層內(nèi)的各微透鏡的中心坐標(biāo)在微透鏡陣列層內(nèi)隨機(jī)分布，微透鏡陣列層內(nèi)的微透鏡與微圖文層內(nèi)的微圖文一一對(duì)應(yīng)設(shè)置。本發(fā)明利用莫爾放大和微透鏡技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了許多獨(dú)特的視覺(jué)效果，減少了工藝流程，除了紫外壓印以外，還可在PET、PMMA、PC等有機(jī)薄膜材料上直接制作，具有很高的性能。
文檔編號(hào)B32B33/00GK101850680SQ2010101802
公開(kāi)日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2010年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月24日
發(fā)明者吳智華, 周小紅, 朱鵬飛, 浦東林, 申溯, 胡進(jìn), 陳林森, 魏國(guó)軍 申請(qǐng)人:蘇州蘇大維格光電科技股份有限公司