專利名稱：光變防偽元件的制作方法
技術領域：
本申請涉及一種光變防偽元件。
背景技術：
為了防止利用掃描和復印等手段產(chǎn)生的偽造，鈔票、證卡和產(chǎn)品包裝等各類高安全或高附加值印刷品中廣泛采用了光學防偽技術。其中，干涉光變防偽元件能夠在不同觀察角度下呈現(xiàn)不同的顏色，且效果受光源影響小，是一種理想的公眾防偽產(chǎn)品?，F(xiàn)有技術中存在通過具有干涉鍍層的干涉光變防偽元件的顏色匹配進行防偽的方式。具體地，該干涉光變防偽元件包括兩個區(qū)域，在某一個觀察角度下兩個區(qū)域具有匹配的顏色，而在其他觀察角度下兩個區(qū)域都具有不同的顏色。應該理解，本文中的顏色匹配是指顏色達到一定程度的相似，并非意指顏色必須完全相同。為保證良好的顏色匹配效果，需對兩個區(qū)域的鍍層厚度精確控制。然而，在實際生產(chǎn)中，上述干涉光變防偽元件的鍍層厚度通常難以精確控制以達到顏色匹配的要求，從而導致在設計的匹配角度下顏色有明顯差異，影響了防偽效果。

發(fā)明內(nèi)容
本申請?zhí)峁┝艘环N光變防偽元件，包括基材和形成于基材表面上的第一干涉區(qū)和第二干涉區(qū)，其特征在于，第一干涉區(qū)包括第一反射層，第一介質(zhì)層，以及第一吸收層；第二干涉區(qū)包括第二反射層，第二介質(zhì)層，以及第二吸收層；其中，第一介質(zhì)層的厚度和第二介質(zhì)層的厚度不同，以使得在第一角度觀測時，第一干涉區(qū)呈現(xiàn)第一顏色，第二干涉區(qū)呈現(xiàn)第二顏色，在第二角度觀測時，第一干涉區(qū)呈現(xiàn)與第二顏色匹配的顏色，第二干涉區(qū)呈現(xiàn)與第一顏色匹配的顏色。在某些實施方式中，第一顏色和第二顏色為互補色。在某些實施方式中，第一角度為0-20°。在某些實施方式中，第一角度為0-10°。在某些實施方式中，第二角度為30-70°。在某些實施方式中，第二角度為40-60°。在某些實施方式中,第一介質(zhì)層和第二介質(zhì)層由折射率小于1. 7的材料制成。在某些實施方式中，第一介質(zhì)層和第二介質(zhì)層的材料選自MgF2、SiO2或Al2O3中的一種或多種。在某些實施方式中，當采用SiO2制成第一介質(zhì)層和第二介質(zhì)層時，第一介質(zhì)層和第二介質(zhì)層的厚度分別為510±20nm和615±20nm ;當采用MgF2制成第一介質(zhì)層和第二介質(zhì)層時，第一介質(zhì)層和第二介質(zhì)層的厚度分別為540±20nm和650±20nm ;當采用Al2O3制成第一介質(zhì)層和第二介質(zhì)層時，第一介質(zhì)層和第二介質(zhì)層的厚度分別為458±20nm和553±20nm。
在某些實施方式中，第一介質(zhì)層和第二介質(zhì)層是透明的。在某些實施方式中，第一吸收層和第二吸收層由折射率和吸收系數(shù)的比值在O. 8-1. 2之間的材料制成。在某些實施方式中，第一吸收層和第二吸收層的材料選自Cr、N1、Ti和Co中的一種或多種。在某些實施方式中，第一吸收層和第二吸收層的厚度為3-15nm，優(yōu)選5-lOnm。在某些實施方式中，反射層采用金屬Al制成。在某些實施方式中，反射層厚度大于15nm,優(yōu)選大于25nm。


圖1示出了三層結構的光變防偽元件的原理圖。圖2示出了根據(jù)本申請實施方式的光變防偽元件。圖3A、3B示出了根據(jù)本申請實施方式的光變防偽元件的效果。圖4示出了根據(jù)該具體實施例的光變防偽元件的色坐標隨著觀察角度的變化。
具體實施例方式為了更好地理解本申請，參考附圖將對本申請的各個方面做出更詳細的說明。可以理解，所述附圖和詳細說明只是對本申請優(yōu)選實施方案的描述，而非以任何方式限制本申請的范圍。圖1示出了三層結構的光變防偽元件的原理圖。如圖1所示,光變防偽元件包括基材、位于基材上的反射層、位于反射層上的介質(zhì)層、以及位于介質(zhì)層上的吸收層。入射光線L入射在吸收層上，部分反射，部分透射，產(chǎn)生第一次反射光Lfl和第一次透射光Ltl。第一次透射光Ltl穿過介質(zhì)層,在反射層表面反射,形成第二次反射光Lf2。第二次反射光Lf2穿過介質(zhì)層到達吸收層，部分反射，部分透射，產(chǎn)生第三次反射光Lf3和第二次透射光Lt2。第一次反射光Lfl和第二次透射光Lt2之間存在固定相位差，發(fā)生干涉，從而觀察者能夠觀察到防偽元件呈現(xiàn)出顏色。相位差與介質(zhì)層以及光線入射角度相關。在介質(zhì)層已確定的情況下，如果入射光為自然光，則在不同角度下觀察的顏色不同。圖2示出了根據(jù)本申請實施方式的光變防偽元件10。如圖2所示，防偽元件10可包括基材21 ;以及位于基材21上第一干涉區(qū)100和第二干涉區(qū)200。第一干涉區(qū)100可包括第一反射層22、位于第一反射層22上的第一介質(zhì)層24、以及位于第一介質(zhì)層24上的第一吸收層26。第二干涉區(qū)200可包括第二反射層23、位于第二反射層23上的第二介質(zhì)層25、以及位于第二介質(zhì)層25上的第二吸收層27。第一反射層22和第二反射層23對光進行反射。第一反射層22和第二反射層23在可見光波段可具有比較均勻的高反射率，如大于80 %。在某些實施方式中，第一反射層22和第二反射層23可采用金屬Al層實現(xiàn)，其厚度可大于15nm。在某些實施方式中，其厚度可大于25nm。在某些實施方式中，第一反射層22和第二反射層23可采用金屬銅或銀等金屬材料制成。根據(jù)具體的實施方式，第一反射層22和第二反射層23可通過蒸鍍方式制成。
第一介質(zhì)層24的厚度和第二介質(zhì)層25的厚度不同，以實現(xiàn)上述顏色交換的效果。在具體的實施方式中，第一介質(zhì)層24的厚度和第二介質(zhì)層25的厚度可以與可見光的波長可比，例如，可為350-750nm。在具體的實施方式中，第一介質(zhì)層24和第二介質(zhì)層25可由折射率小于1. 7的材料制成，如MgF2, SiO2和Al2O315第一介質(zhì)層24和第二介質(zhì)層25的折射率可以相同，也可以不同。在某些實施方式中，第一介質(zhì)層24和第二介質(zhì)層25可通過蒸鍍和磁控濺射等方式制成。第一吸收層26和第二吸收層27可由折射率(η)和吸收系數(shù)(k)比值在O. 8-1. 2之間的材料制成，如Cr，N1、Ti和Co等。在具體的實施方式中，第一吸收層26和第二吸收層27可由折射率和吸收系數(shù)的比值為I的材料制成。在具體的實施方式中，吸收層25和26的材料可以相同，也可以不同。在某些實施方式中，第一吸收層26和第二吸收層27的厚度可為3_15nm。在某些實施方式中，第一吸收層26和第二吸收層27的厚度可為5-10nm。在具體的實施方式中，吸收層25和26的厚度可以相同，也可以不同。通過配置第一吸收層26和第二吸收層27以使其厚度不同，可以優(yōu)化顏色交換的效果。圖3A、3B示出了根據(jù)本申請實施方式的光變防偽元件的效果。如圖所示，在與光變防偽元件10表面的法線成第一角度A的方向上觀察時，第一干涉區(qū)100顯示第一顏色，第二干涉區(qū)200顯示第二顏色，第一顏色與第二顏色不同，而在與光變防偽元件10表面的法線成不同于第一角度A的第二角度B的方向上觀察時，第一干涉區(qū)100呈現(xiàn)的顏色與第二顏色匹配，第二干涉區(qū)200呈現(xiàn)的顏色與第一顏色匹配，即，實現(xiàn)了顏色交換的效果，利于公眾的識別。在某些實施方式中，第一角度A的范圍可為0-20°。在某些實施方式中，第一角度A的范圍可為2° -10°。第一角度A的范圍與公眾日常觀察習慣相符，利于公眾識別。在某些實施方式中，第二角度B的范圍可為30-70°。在某些實施方式中，第二角度B的范圍可為40-60°。第二角度B的范圍便于公眾實際觀察。在具體的實施例中，第一反射層22和第二反射層23采用金屬Al制成，第一吸收層26和第二吸收層27采用Cr制成，第一介質(zhì)層24和第二介質(zhì)層25采用SiO2制成，厚度分別為 510nm±20nm、615nm±20nm。圖4示出了根據(jù)該具體實施例的光變防偽元件的色坐標隨著觀察角度的變化?？梢钥吹剑贏 = 0°觀察時，第一干涉區(qū)100的第一顏色的坐標為(-66. 5，24. 4)，為綠色和黃色的混合，即黃綠色；第二干涉區(qū)200的第二顏色的坐標為(53. 2,-14.1)，為藍色和紅色的混合，即品紅色。在B = 53°觀察時，第一干涉區(qū)100的顏色坐標為(54. 27，-9. 75)，接近于第二顏色的坐標(53. 2，-14.1);第二干涉區(qū)200的顏色坐標為(-60. 8，27.1)，接近于第一顏色的坐標(-66.5,24. 4)，即實現(xiàn)第一和第二區(qū)域的顏色交換。圖4進一步顯示，在觀察角度從0°增加到53°過程中，第一干涉區(qū)100和第二干涉區(qū)200的顏色坐標無接近或交叉，即，在此過程中在任何一觀察角度觀察，兩個區(qū)域都表現(xiàn)為顯著不同的色調(diào)。此外，還可以看到，在A = 0°觀察時，第一顏色和第二顏色的坐標平均值為(-6.65,5. 15)，接近于白點(0，0)，因而該兩個區(qū)域的顏色基本為綠-品紅“互補色”。在B= 53°觀察時，第一顏色和第二顏色 的坐標平均值為(-3. 27，8. 68)，接近于白點(0，0)，因而該兩個區(qū)域的顏色仍然基本為品紅-綠“互補色”。在本文中，“互補色”可包括人眼視覺上認為是互補的顏色，如紅色和青色，品紅色和綠色，以及黃色和藍色；以及藝術設計中認為是互補的顏色，如紅色和綠色，橘黃色和藍色，以及黃色和紫色?！盎パa色能夠引起人眼最大視覺對比，互補色之間的顏色交換因而也具有最明顯的視覺變化效果，從而便于使用者進行防偽。需要說明的是，除互補色可形成顯著的對比外，具有一定對比度的顏色組合，如紅色和藍色，黃色和綠色，品紅色和黃色等等，也具有良好的顏色交換效果。在另一具體的實施例中，第一反射層22和第二反射層23采用金屬Al制成，第一吸收層26和第二吸收層27采用Cr制成，當?shù)谝唤橘|(zhì)層24和第二介質(zhì)層25采用MgF2制成且厚度分別為540±20nm、650±20nm時，或者當?shù)谝唤橘|(zhì)層24和第二介質(zhì)層25采用Al2O3制成且厚度分別為458±20nm±20nm、553±20nm時，也會獲得圖4所示的互補顏色交換的效果?？梢钥吹?，根據(jù)本申請的實施方式，第一介質(zhì)層24和第二介質(zhì)層25的厚度處于一定范圍內(nèi)(例如，在上述實施方式中的20nm的范圍內(nèi))，可以通過顏色交換的效果進行防偽，從而降低了干涉光變防偽元件的生產(chǎn)工藝難度。以上所述僅為本申請的較佳實施例而已，并不用以限制本申請，凡在本申請的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換等，均應包含在本申請的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種光變防偽元件，包括基材和形成于基材表面上的第一干涉區(qū)和第二干涉區(qū)，其特征在于， 第一干涉區(qū)包括第一反射層，第一介質(zhì)層，以及第一吸收層； 第二干涉區(qū)包括第二反射層，第二介質(zhì)層，以及第二吸收層； 其中，第一介質(zhì)層的厚度和第二介質(zhì)層的厚度不同，以使得在第一角度觀測時，第一干涉區(qū)呈現(xiàn)第一顏色，第二干涉區(qū)呈現(xiàn)第二顏色，在第二角度觀測時，第一干涉區(qū)呈現(xiàn)與第二顏色匹配的顏色，第二干涉區(qū)呈現(xiàn)與第一顏色匹配的顏色。
2.根據(jù)權利要求1所述的元件，其中，第一顏色和第二顏色為互補色。
3.根據(jù)權利要求1所述的元件，其中，第一角度為0-20°;第二角度為30-70°。
4.根據(jù)權利要求1所述的元件，其中，第一介質(zhì)層和第二介質(zhì)層由折射率小于1.7的材料制成。
5.根據(jù)權利要求4所述的元件，其中，第一介質(zhì)層和第二介質(zhì)層的材料選自MgF2、SiO2和Al2O3中的一種或多種。
6.根據(jù)權利要求5所述的元件，其中，當采用SiO2制成第一介質(zhì)層和第二介質(zhì)層時，第一介質(zhì)層和第二介質(zhì)層的厚度分別為510±20nm和615±20nm ;當采用MgF2制成第一介質(zhì)層和第二介質(zhì)層時，第一介質(zhì)層和第二介質(zhì)層的厚度分別為540±20nm和650±20nm ；當采用Al2O3制成第一介質(zhì)層和第二介質(zhì)層時，第一介質(zhì)層和第二介質(zhì)層的厚度分別為458±20nm 和 553±20nm。
7.根據(jù)權利要求4所述的元件，其中，第一介質(zhì)層和第二介質(zhì)層是透明的。
8.根據(jù)權利要求1所述的元件，其中，第一吸收層和第二吸收層由折射率和吸收系數(shù)的比值在0. 8-1. 2之間的材料制成。
9.根據(jù)權利要求8所述的元件，其中，第一吸收層和第二吸收層的材料選自Cr、N1、Ti和Co中的一種或多種。
10.根據(jù)權利要求8所述的元件，其中，第一吸收層和第二吸收層的厚度為3-15nm。
11.根據(jù)權利要求1所述的元件，其中，反射層采用金屬Al制成。
12.根據(jù)權利要求11所述的元件，其中，反射層厚度大于15nm。
全文摘要
本申請?zhí)峁┝艘环N光變防偽元件，包括基材和形成于基材表面上的第一干涉區(qū)和第二干涉區(qū)。第一干涉區(qū)包括第一反射層，第一介質(zhì)層，以及第一吸收層。第二干涉區(qū)包括第二反射層，第二介質(zhì)層，以及第二吸收層。其中，第一介質(zhì)層的厚度和第二介質(zhì)層的厚度不同，以使得在第一角度觀測時，第一干涉區(qū)呈現(xiàn)第一顏色，第二干涉區(qū)呈現(xiàn)第二顏色，在第二角度觀測時，第一干涉區(qū)呈現(xiàn)與第二顏色匹配的顏色，第二干涉區(qū)呈現(xiàn)與第一顏色匹配的顏色。
文檔編號G09F3/02GK103050055SQ20111030794
公開日2013年4月17日 申請日期2011年10月12日 優(yōu)先權日2011年10月12日
發(fā)明者孫凱, 朱軍 申請人:中鈔特種防偽科技有限公司, 中國印鈔造幣總公司