CN102692660B - 实现3d浮动图像的制品及其制造方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种能够用于实现3D浮动图像的制品和制造方法。具体地，所述制品包括：聚合物层；以及微透镜阵列层，其中所述聚合物层被设置在所述微透镜阵列层下面且与所述微透镜阵列层接触，且所述微透镜阵列层包括多个能够将预定的辐射光束聚焦在所述聚合物层中以将相应的聚合物部分碳化的微透镜；其中所述聚合物层中分布有通过用所述预定的辐射光束在聚焦位置处将所述聚合物层的相应部分碳化而形成的碳化部分。通过制造和提供所述制品，以低成本实现了对比度高、观察范围大的3D浮动图像。

Description

实现3D浮动图像的制品及其制造方法

技术领域

本发明涉及3D成像，更具体地，涉及一种能够用于实现3D浮动图像的制品和制造方法。

背景技术

激光3D浮动图像是由3M开发的一项独特技术。它是利用辐射能量在具有微透镜阵列的膜结构中记录立体浮动图案的一种技术。

目前，该项技术使用得较多的两种材料是：通过微复制工艺制作的微透镜阵列薄膜，以及包含玻璃微球的反光膜(以3M公司的Scotchlite^TM产品系列和Confirm^TM产品系列为典型代表)。这些材料中的微透镜阵列和玻璃微球是3D成像的关键光学部件。通过微复制工艺形成的微透镜阵列可用于通过物质转移工艺制作彩色浮动图像。用于制作浮动图像的反光膜材料通常至少包含一层玻璃微球以及一层通过真空蒸镀工艺制作的金属、金属氧化物、或金属硫化物等材料层，该材料层一般具有反光作用。

例如，专利US6,288,842B1描述了一种“暴露透镜”型的微透镜薄片，其包括了部分嵌入粘合层(一般是聚合物材料)的单层透明微球体，对于用于在材料层中成像的幅射波长和用于观察合成图像的光波长两者，这些微球体都是透明的。而且，材料层沉积在各个微球体的后表面，且典型地只与各个微球体的一部分表面接触。在美国专利US2,326,634中更详细地描述了这类薄片，其代表性产品是3M公司的Scotchlite8910系列反射结构。

专利US6,288,842B1描述的另一种合适的微透镜薄片是“嵌入式透镜”型薄片，其中，微球体透镜被嵌入在透明的保护外涂层中，该涂层典型地为聚合物材料。而材料层则被沉积在微球体后面的透明衬垫层的背后，其中该透明衬垫层也由聚合物材料组成。在美国专利US3,801,183中详细描述了这类薄片，其代表性产品是3M的Scotchlite3870系列高强度等级反光薄片。

在这些材料上制作3D浮动图案的工艺具体是：把入射的激光能量引导到光散射体上，以将光源中存在的任意的非均匀性均匀化。然后，由光准直器捕获这些散射光和使之准直，并把把均匀分布的光引导至发散透镜。之后，从发散透镜起，光线向微透镜薄片发散。到达微透镜薄片的光能量由各个个体的微透镜聚焦到辐射灵敏涂层上，该辐射灵敏涂层可以是真空蒸镀的Al，ZnS，Ag₅₀Zn₅₀，Cr/Na₃AlF₆/Al等材料层。该聚焦能量能更改该辐射灵敏涂层以提供图像，该图像的尺寸，形状和外观取决于光线和辐射灵敏涂层之间的互相作用。在该工艺中，处于聚焦位置的Al或ZnS等材料被破坏。因为不能起反光作用，或因为更易被光线透过，因而这些被破坏的部分可以通过反射光线和透射光线来观察。

利用现有的材料和工艺，激光3D浮动图像技术已经在护照防伪等诸多领域得到了成功的应用。然而，研究人员仍然在寻求使用其他材料和工艺来实现激光3D浮动图像。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够实现3D浮动图像的制品及其制造方法，该制品能够实现在自然光线下观察和识别的3D浮动图像。

具体地，根据本发明的一个方面，提供了一种制品，所述制品包括：聚合物层；以及微透镜阵列层，其中所述聚合物层被设置在所述微透镜阵列层下面且与所述微透镜阵列层接触，且所述微透镜阵列层包括多个能够将预定的辐射光束聚焦在所述聚合物层中以将相应的聚合物部分碳化的微透镜；其中所述聚合物层中分布有通过用所述预定的辐射光束在聚焦位置处将所述聚合物层的相应部分碳化而形成的碳化部分。

根据本发明的另一个方面，提供了一种制造如上所述的制品的方法，所述方法包括：提供微透镜阵列层；将聚合物层以与所述微透镜阵列层接触的方式设置在所述微透镜阵列层下面；用预定的辐射光束照射微透镜，以使该辐射光束聚焦在所述聚合物层中，由此碳化处于该辐射光束的聚焦位置处的聚合物部分而形成碳化部分。

由于采用聚合物作为图像的载体，因此本发明提出的制品结构较为简单。在采用玻璃或陶瓷微球的结构中，本发明可以采用两种成分两层结构；在采用微复制的透镜膜结构中，本发明可以采用单一成分和单层结构。

在根据本发明的制品中，碳化部分与聚合物层产生颜色上的反差而呈现图案，该图案在自然光下可以呈现出肉眼可见的3D浮动图像

不同于现有的技术，该新型材料所形成的3D浮动图像不能通过回归反射光来观察，但是可以在不借助辅助光源的普通环境光线中进行观察和识别，其观察范围大，且具有优良的分辨率和对比度。该3D浮动图像可应用于防伪标签，品牌标识，装饰贴膜等领域。

总之，本发明的特征在于使用聚合物作为图像记录媒质和将碳化作为图像记录手段。通过将聚合物用作图像记录媒质和将碳化作为记录图像的手段，本发明以低成本和简单的结构实现了在自然光下都清晰可见的激光3D浮动图像。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的用于实现激光3D浮动图像的制品结构的示意图；

图2是根据本发明的另一个实施例的用于实现激光3D浮动图像的制品结构的示意图；

图3是根据本发明的又一个实施例的用于实现激光3D浮动图像的制品结构的示意图；

图4是根据本发明的另一个实施例的用于实现激光3D浮动图像的制品结构的示意图；

图5是根据本发明的又一个实施例的用于实现激光3D浮动图像的制品结构的示意图；

图6a示出了垂直观察根据本发明的一个实施例的一种制品时获得的图像效果；

图6b示出了以45度角观察该制品时获得的图像效果；

图6c示出了以-45度角观察该制品时获得的图像效果；

图7a示出了观察未添加吸收剂的根据本发明的一个实施例的一种制品时所呈现的激光3D浮动图像；

图7b示出了观察添加有吸收剂的图7b中的制品时所呈现的激光3D浮动图像；

图8a示出了观察未添加吸收剂的根据本发明的另一个实施例的一种制品时所呈现的激光3D浮动图像；

图8b示出了观察添加有吸收剂的图8a中的制品时所呈现的激光3D浮动图像。

具体实施方式

在本发明中，利用激光或其他辐射能量来使得树脂或胶黏剂中的部分材料碳化，从而产生材料颜色的变化。因为通过该材料本身颜色的变化来引起对比度的变化，因此可以不借助回归反射光或透射光而仅用普通环境光线即可清晰地观察到形成的图像。对具有浅色背景的或透明的材料而言，碳化的深色图案具有更好的对比度，因而也更容易观察。由于本发明采用碳化变色的机理，因此其可以使用聚合物，例如树脂、胶黏剂等。只要在吸收足够的能量后该聚合物能够被碳化，即可利用其配合玻璃微球或微透镜结构而制作出对比度高的3D浮动图像。

本发明的制品结构通常包含至少两层结构一微透镜阵列层和聚合物层。此外，所述微透镜阵列层与所述聚合物层可以由相同的聚合物组成，并且在结构上形成同一个整体，即，它们也可以制作为同一层。

其中的聚合物层可以由胶黏剂或树脂等组成。这些胶黏剂或树脂可以是热熔型的，溶剂型的，水基的，等等。这些聚合物可以为聚氨酯、聚丙烯酸酯、聚酯、丙烯酸异辛酯/丙烯酸丁酯/丙烯酸(EHA/BA/AA)共聚物、共聚聚酯、UV固化树脂或它们的组合。所述聚合物优选是无色透明的或浅色的，以提高3D浮动图像的对比度。聚合物层的厚度取决于微透镜的折射率和直径，必须保证辐射能量通过微透镜聚焦后的焦点在聚合物层上。

可以添加交联剂，以提高微透镜阵列层与聚合物层之间的结合力。

该聚合物层也可以包含对特定辐射源能量吸收较好的添加剂，以增强变色效果来提高图案的对比度和锐利度。这些对特定辐射源能量吸收较好的添加剂通常以固体粉末的状态存在，且需要通过球磨、砂磨等机械分散方法来破除粉末的团聚，使其细致均匀的分散在聚合物层中。以近红外波段的辐射源为例，很多无机化学材料对该波段吸收比较好，因此可以将这些无机化学材料以一定比例加入到树脂材料中，并以近红外波段激光等辐射源照射该树脂材料。这样，分散在树脂中的添加剂颗粒强烈地吸收辐射能量并发热，从而导致周围树脂材料碳化。常见的此类材料如TiO₂，Sb₂O₃，ZnS·BaSO₄，云母，以云母覆盖的二氧化钛、氧化锡或氧化锆，Cu₃(PO₄)₂·Cu(OH)₂，碳黑，具有聚乙烯载体的Sb₂O₃，或它们的组合。另外，市场上也有专针对近红外激光的吸收剂出售，如Merck公司的 等。当然，对于不同的辐射源，应该用相应的吸收剂来促进材料对辐射能量的吸收。

所述微透镜可以具有球体、半球体或非球体的形状。另外，所述微透镜可以部分地嵌入到所述聚合物层中。微透镜阵列层最好具有能够成像的折射表面，以促成图像的形成。一般地，这是由弯曲表面提供的。对具有弯曲表面的微透镜而言，其最好具有均匀的折射率。对具有渐变折射率(GRIN)的其它材料而言，其不需要形成弯曲表面来折射光。微透镜表面可以是球面的，也可以是非球面的。只要折射表面形成实像，则微透镜可以具有诸如圆柱或球体的任意对称性。微透镜本身可以是分立的形式，诸如圆形平-凸小透镜，圆形双凸小透镜，棒，微球体，圆珠，或圆柱小透镜。形成微透镜的材料包括玻璃，聚合物，陶瓷，矿石，晶体，半导体以及这些和其它材料的组合。也可以使用不分立的微透镜元件。从而，也可以使用由复制或压纹(embossing)工艺(其中，改变薄片表面的形状来产生具有成像特性的重复轮廓)形成的微透镜。

合适的微透镜材料对可见光的吸收应最小，并且在使用能量源来使聚合物层成像的实施例中，该材料也应该呈现出对该能量源的吸收最小的性能。无论微透镜是分立的还是复制的，且无论微透镜是用哪种材料制造的，微透镜的屈光力最好使到达折射表面的光折射并且在微透镜的另一侧聚焦。更具体地，光将聚焦在微透镜的后表面上或聚焦在邻近微透镜的材料上。微透镜最好在聚合物层的合适位置处聚焦辐射光，以形成缩小的实像。

虽然折射率大于1的微透镜理论上都可以使用，但是在可见光和红外光波长上具有1.5和3.0之间的均匀折射率的微透镜最为有用，更优选地，该微透镜具有1.5至2.5的折射率。虽然其它尺寸的微透镜也可以使用，但直径处于15微米至275微米之间的微透镜是更为合适的。对看起来离开微透镜层相对较短距离(0-50mm)的3D合成图像而言，使用具有在上述范围较小端的直径的微透镜可获得优良的图像分辨率，对看起来离开微透镜层相对较远距离(＞50mm)的3D图像而言，使用较大直径的微透镜可获得优良的图像分辨率。

可以期望各种形状的微透镜，诸如微球体，平-凸形，圆柱形，球面形或非球面形微透镜，它们在尺寸相当的情况下可以产生相似的光学结果。在美国专利US2,326,634和US3,801,183中可以找到这类结构更具体的信息，并且可以在3M现有Scotchlite 8910系列反光布产品和Scotchlite 3290系列反光膜产品中找到这类结构。图4中示出另一个合适类型的微透镜表面。这个结构包括有透明的平-凸面。第二表面2基本上是平面的，并且第一表面1具有基本上是半球体的或是半非球体的微透镜3的阵列。选择微透镜的形状和基层的厚度，使得入射到阵列上的准直光大约在第二表面附近后面聚焦。例如，在美国专利US5,254,390中描述了这类薄片，并且现在已在3M的2600系列保密卡接收器中应用这类薄片。

在制作3D浮动图像的工艺中，可以采用波长范围从400nm到1200nm的激光来作为辐射源。也可以采用其他的波长范围(例如200～400nm和1200μm到10μm)的激光。激光输出的脉宽小于30ns，脉冲能量根据材料的不同而调节。另外，可以在激光器以后使用光束扩展望远镜和非球面透镜以使辐射能量再定向。此外，根据本发明的方法，照射进行一次或多次。每次照射时间为几飞秒至几十纳秒。

除了具有聚合物层和微透镜阵列层的基本构造以外，本发明的制品还可以具有附加层。例如，可以在微透镜阵列层上设置保护层，可以在聚合物层下面设置背衬层或胶黏层，也可以在聚合物层下面先设置背衬层，再进一步设置胶黏层。

作为制品结构的具体例子，如图1所示的结构包括聚合物层2、部分嵌入聚合物层2的微球层1和背衬层3。其制作过程可以是：首先将所述的聚合物层涂布在纸、聚合物薄膜等材料的基材层上，对其进行高温或辐射处理以使聚合物半固化，然后将分立的微球材料例如玻璃微球或聚合物微球均匀地撒在聚合物上，最后使聚合物完全固化，从而使微球粘在聚合物表面。为了使聚合物和微球相互粘接牢固和增强图案效果，可以使微球部分嵌入聚合物中，嵌入的比例在10％～70％以内效果较好。微球的折射率可以在1.0～3.0之间，以1.5～2.5效果最好；微球的直径最好是在15μm～275μm，其中以30～150μm的效果最好。聚合物层的厚度取决于微球的折射率和直径，必须保证辐射能量通过微球聚焦后的焦点在聚合物层上。

图2所示的是另一种制品结构，其包括微球层1、聚合物层2、背衬层3和保护层4。1～3层的制作方法与上例相同。最后，可以在微球层的表面涂布一层起保护作用的透明聚合物层，然后使其固化。表面保护层可以为任意厚度，只要对采用的辐射源透明即可。

图3所示的是包括微球层1、聚合物层2、背衬层3和胶黏剂层4的结构，它的制作方法可以是：先将微球层1均匀地洒在半熔融的聚酯薄膜材料上，然后进行冷却，使微球层粘在该薄膜材料表面，再在微球层1表面依次涂布聚合物层2和胶黏剂层4。待完全固化后，将聚酯薄膜层剥离，并在胶黏剂层4表面贴合背衬层3。

图4所示的是一种包括采用微复制技术制作的微透镜层的结构。该结构最少可以只包含一层。其制作方法是：将符合要求的聚合物用流延涂布、挤出成型、注塑等工艺形成膜片，在成型过程中采用模具在表面1形成微透镜阵列形状，或者成型后使用热压等方法改变表面1至微透镜阵列形状。在这种结构中，聚合物层和微透镜层一体形成，具有相同的成分。

图5所示的是一种包含了采用微复制技术制作的微透镜层3和聚合物层4的两层结构。其制作方法是：通过图4的工艺将透明材料1制作为微透镜层，然后在表面2上涂布聚合物层4，最后固化成型。

总之，制造根据本发明的制品的方法包括：提供微透镜阵列层；将聚合物层以与该微透镜阵列层接触的方式设置在所述微透镜阵列层下面；用预定的辐射光束照射微透镜，以使该辐射光束聚焦在所述聚合物层中，由此碳化处于该辐射光束的聚焦位置处的聚合物部分而形成碳化部分。

实施例

实施例1

首先将一层聚乙烯淋膜在厚度为20μm的纸背基上，聚乙烯膜厚度约为20μm。将材料置于200℃烘箱中加热，当聚乙烯变为半固化状态时，将折射率为1.9，直径为50μm的玻璃微球均匀的撒在聚乙烯表面，控制聚乙烯的固化程度使玻璃微球嵌入聚乙烯的体积约为30％，从而制成了玻璃微球膜片。然后采用流延涂布的方式，将聚合物材料涂布在预制好的玻璃微球膜片上，该聚合物采用DSM公司的R960树脂(主要成分为脂肪族聚氨酯)，其干厚为50μm。将聚合物材料在烘箱120℃的温度下固化5分钟后，并将玻璃微球表面纸基揭掉。

之后，采用脉冲能量6mJ和脉冲宽度约10ns的脉冲激光，其输出波长为1064nm(例如Spectra-Physics公司的DCR-3YAG调Q激光器)。在激光器以后，通过5X光束扩展望远镜和数值孔径为0.64以及焦距为39mm的非球面透镜使能量再定向。把来自非球面透镜的光引导到电动XYZ平台。将上述制作好的薄片放在平台上，用激光照射玻璃微球裸露面一次或数次，每次照射时间约为10ns，平台按照设定的轨迹相对于光束空间三维移动，即可得到立体的浮动图像。具体地，通过以上工艺步骤最后获得的薄片包括一层微透镜(玻璃微球)阵列层、在该微透镜层下面且与该微透镜阵列层接触的一层聚合物层(例如R960树脂)，且该聚合物层中分布有由激光辐射光束导致的碳化部分。

能够在普通的环境光线中容易地观察采用上述材料和工艺制作出的3D浮动图像，但是在回归反射光的情况下，该图像不可见。图6示出了在自然光环境中和不同观察角度下观察采用上述材料和工艺制成的制品时呈现的图像效果。具体地，图6a示出了垂直观察该制品时获得的图像效果，图6b示出了以45度角观察该制品时获得的图像效果，而图6c示出了以-45度角观察该制品时获得的图像效果。从这三幅图中可以看出，显然，在这三种观察角度下，该制品均能呈现出五角星等具有高的清晰度和对比度的图像。这表明，可以以相当大的观察角度观察该制品，且所观察到的浮动图像具有高的清晰度和对比度。

实施例2

以与实施例1相同的方式制作实现3D浮动图像的制品，不同之处在于，将实施例1中的聚合物层分别替换为DSM公司的其他改性或未改性的聚氨酯及其共聚物树脂，如R961，R986，R974，R1005，R9660，R620，R972，E121，E106等树脂，所得的制品均能获得类似的图像效果。

实施例3

首先将一层聚乙烯淋膜在厚度为20μm的纸背基上，聚乙烯膜厚度约为20μm。将材料置于200℃烘箱中加热，在聚乙烯处于半固化状态时，将折射率为1.9，直径为50μm的玻璃微球均匀的撒在该聚乙烯表面，控制聚乙烯的固化程度使玻璃微球嵌入PE的体积约为30％，从而制成了玻璃微球膜片。将3M的L140D热熔胶贴合在玻璃微球表面，再覆盖一层厚度为50μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。然后，将三层材料加温至160℃并加压4kg/cm²保持10秒钟，使热熔胶熔化并将三层材料粘在一起。然后，并将玻璃微球表面纸基揭掉，再将此制品用与实施例1相同的工艺照射，以得到清晰的浮动图像。用这样的工艺制得的制品所呈现的图像效果与上述实施例类似。

实施例4

以与实施例3相同的方式制作实现3D浮动图像的制品，用Lubrizol公司的5713热熔胶替换实施例3中的热熔胶，其他工艺和参数不变，所制得的制品可以获得类似的图像效果。

实施例5

将3M公司的3075胶黏剂涂布在厚度为100μm的聚碳酸酯(PC)膜片上，厚度约为20μm，然后将直径为70μm左右，折射率为1.9的玻璃微球均匀的撒在未固化的胶黏剂层上，保证洒落在膜片上的玻璃微球排列紧密并且只有一层，然后让其在高温150℃下固化。

采用输出波长为532nm，脉宽7ns，脉冲能量为4mJ的激光照射所得制品，采用与实施例1相同的方法制作制品，可以从最终所得的制品观察到高清晰度和对比度的3D浮动图案。

实施例6

采用的玻璃微球折射率为2.2，直径为50μm左右，树脂和背衬层与实施例1相同。在按照实施例1的方法制备完材料之后，再用流延涂布的方法在玻璃微球的表面涂布一层聚氯乙烯(PVC)树脂层，以起到保护的作用。这里采用的表面保护层材料折射率在1.3左右，且采用的表面保护层厚度为100μm。

与实施例1同样的激光光源和参数可用于在该材料上制作3D浮动图案。经过上述图案制作工序后，便可从所得的制品观察到高对比度的图案。

实施例7

将Degussa公司的近红外激光吸收剂P252g加入到DSM公司的R961树脂100g中，利用Retsch Planetary球磨机PM100和7mm的ZrO₂珠在500rpm的速度下分散2小时。利用如实施例1中所述的工艺，将前述混合物涂布到预制的玻璃微球薄膜上，湿厚120μm，然后高温120℃固化5分钟。将压敏胶CSA531C(3M公司)胶膜粘贴在树脂层上，并将玻璃微球表面纸基揭掉，从而形成可制作3D浮动图案的薄膜材料。该材料的结构示意图如图3所示。

制作浮动图案时，采用1064nm的激光，且该激光的输出脉宽为10ns左右，其脉冲能量约为5mJ。利用实施例1中的制作方法制作图案之后，便可以得到高清晰度的3D浮动图案。图7示出了利用前述工艺和材料制成的制品在未添加吸收剂P25和添加有该吸收剂P25两种情况下所呈现的激光3D浮动图像。具体地，图7a示出了制品未添加吸收剂P25时所获得的浮动图像，图7b示出了制品添加有吸收剂P25时所获得的浮动图像。从图中可以看出，在没有添加吸收剂P25时，在所得的浮动图像中，仅-5、-4、-3、-2、-1、3、4、5几个数字较为清晰，而在添加了吸收剂P25后，在所得的浮动图像中，-7至-1以及1至9等几个数字均较为清晰。显然，在其他条件相同的情况下，在添加有吸收剂P25时，制品能呈现出更为清晰的图像效果。

实施例8

将Merck公司的近红外激光吸收剂800 2g加入到DSM公司的R961树脂100g中，利用Retsch Planetary球磨机PM100和7mm的ZrO₂珠在500rpm的速度下分散2小时。利用如实施例1中所述的工艺，将前述混合物涂布到预制的玻璃微球薄膜上，湿厚120μm，然后120℃固化5分钟。用压敏胶CSA531C(3M公司)胶膜粘贴在树脂层，并将玻璃微球表面纸基揭掉，从而形成可制作3D浮动图案的薄膜材料。

制作浮动图案时，采用1064nm的激光，该激光的输出脉宽为10ns左右，脉冲能量约为5mJ。利用实施例1中的制作方法制作图案之后，所得的制品可获得高清晰度的3D浮动图案效果。图8示出了利用前述工艺和材料制成的制品在未添加吸收剂800和添加有该吸收剂800两种情况下所呈现的激光3D浮动图像。具体地，图8a示出了制品未添加吸收剂800时所获得的浮动图像，图8b示出了制品添加有吸收剂800时所获得的浮动图像。从图中可以看出，在没有添加吸收剂800时，在所得的浮动图像中，仅-7至-1和1至7等几个数字较为清晰，而在添加了吸收剂800后，在所得的浮动图像中，-9至-1以及1至9等几个数字均较为清晰。显然，在添加有吸收剂800时，制品能呈现出更为清晰的图像效果。

实施例9

将实施例8中的近红外激光吸收剂替换为Yuejiang Titanium公司的B101(TiO₂)、Yuejiang Titanium公司的Sb₂O₃、Merck公司的Lithopone30％1(ZnS·BaSO₄)、Merck公司的825(云母及(Sn/Sb)O₂)、Merck公司的8840(Cu₃(PO₄)₂·Cu(OH)₂)、Merck公司的A208(具有聚乙烯载体的Sb₂O₃)等，其他的工艺过程和参数不变，所得的制品均能获得类似的图像效果。

实施例10

在本实施例中，采用微复制技术制作的微透镜阵列表面作为微透镜阵列层。采用美国专利US5,254,390中描述的微透镜结构膜片，膜片一面是微透镜阵列结构，另一面接近平面(以下称反面)。微透镜结构的焦点位置在反面附近后方。在反面上涂布DSM公司的R961树脂，并固化。树脂层的厚度要大于微透镜焦点位置离反面的距离，以便辐射源透过微透镜结构后能量聚焦于该树脂层中。

当采用与实施例1或实施例2中相同的辐射源时，便可在该材料中制作出高对比度的3D浮动图案。

上述实施例仅例示性的说明了本发明，而非用于限制本发明。熟知本领域的技术人员应当理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，对本发明实施例所作的任何更改和变化均落在本发明的范围内。且本发明的保护范围应由所附的权利要求确定。

Claims (34)

1.一种能够实现3D浮动图像的制品，所述能够实现3D浮动图像的制品包括：

聚合物层；以及

微透镜阵列层，

其中所述聚合物层被设置在所述微透镜阵列层下面且与所述微透镜阵列层接触，且所述微透镜阵列层包括多个能够将预定的辐射光束聚焦在所述聚合物层中以将相应的聚合物部分碳化的微透镜，其中所述微透镜由选自以下材料集合中的任一项材料形成：玻璃，聚合物，陶瓷，矿石，晶体，半导体或它们的组合；

其中所述聚合物层中分布有通过用所述预定的辐射光束在聚焦位置处将所述聚合物层的相应部分碳化而形成的碳化部分，所述碳化部分与所述聚合物层产生颜色上的反差而呈现图案，该图案在自然光下可以呈现出肉眼可见的3D浮动图像。

2.根据权利要求1的能够实现3D浮动图像的制品，其中所述微透镜具有球体、半球体或非球体的形状。

3.根据权利要求1的能够实现3D浮动图像的制品，其中所述微透镜阵列层与所述聚合物层由相同的聚合物组成，并且在结构上形成同一个整体。

4.根据权利要求1的能够实现3D浮动图像的制品，其中所述微透镜部分地嵌入到所述聚合物层中。

5.根据权利要求1的能够实现3D浮动图像的制品，其中所述聚合物层由选自以下聚合物集合中的任一项聚合物形成：聚酯，UV固化树脂或它们的组合。

6.根据权利要求5的能够实现3D浮动图像的制品，其中所述聚酯为聚氨酯，聚丙烯酸酯，或共聚聚酯。

7.根据权利要求6的能够实现3D浮动图像的制品，其中所述共聚聚酯为丙烯酸异辛酯/丙烯酸丁酯/丙烯酸共聚物。

8.根据权利要求1的能够实现3D浮动图像的制品，所述能够实现3D浮动图像的制品还包括被设置在所述聚合物层下面的背衬层。

9.根据权利要求1的能够实现3D浮动图像的制品，所述能够实现3D浮动图像的制品还包括被设置在所述聚合物层下面的胶粘层。

10.根据权利要求9的能够实现3D浮动图像的制品，所述能够实现3D浮动图像的制品还包括被设置在所述胶粘层下面的背衬层。

11.根据权利要求1、8-10中任一项的能够实现3D浮动图像的制品，所述能够实现3D浮动图像的制品还包括设置在所述微透镜阵列层上的保护层。

12.根据权利要求1的能够实现3D浮动图像的制品，其中所述聚合物层还包含用于促进对所述预定的辐射光束的吸收的添加剂。

13.根据权利要求11的能够实现3D浮动图像的制品，其中所述添加剂选自由TiO₂，Sb₂O₃，ZnS·BaSO₄，云母，以云母覆盖的二氧化钛、氧化锡或氧化锆，Cu₃(PO₄)₂·Cu(OH)₂，碳黑，具有聚乙烯载体的Sb₂O₃，或它们的组合组成的组中的任一项。

14.根据权利要求13的能够实现3D浮动图像的制品，其中所述添加剂的团聚通过球磨或砂磨机械分散方法而被破除，使得所述添加剂被均匀地分散在所述聚合物层中。

15.根据权利要求1的能够实现3D浮动图像的制品，其中所述微透镜具有1.5至3.0的折射率。

16.根据权利要求1的能够实现3D浮动图像的制品，其中所述微透镜阵列中的微透镜是分立或不分立的。

17.根据权利要求1的能够实现3D浮动图像的制品，其中所述聚合物层由无色透明的或浅色的聚合物材料形成。

18.一种制造如权利要求1所述的能够实现3D浮动图像的制品的方法，所述方法包括：

提供微透镜阵列层，其中所述微透镜由选自以下材料集合中的任一项材料形成：玻璃，聚合物，陶瓷，矿石，晶体，半导体或它们的组合；

将聚合物层以与所述微透镜阵列层接触的方式设置在所述微透镜阵列层下面；

用预定的辐射光束照射微透镜，以使该辐射光束聚焦在所述聚合物层中，由此碳化处于该辐射光束的聚焦位置处的聚合物部分而形成碳化部分，所述碳化部分与所述聚合物层产生颜色上的反差而呈现图案，该图案在自然光下可以呈现出肉眼可见的3D浮动图像。

19.根据权利要求18的方法，其中所述微透镜具有球体、半球体或非球体的形状。

20.根据权利要求18的方法，其中所述微透镜阵列层与所述聚合物层由相同的聚合物组成，并且在结构上形成同一个整体。

21.根据权利要求18的方法，其中所述微透镜部分地嵌入到所述聚合物层中。

22.根据权利要求18的方法，其中所述聚合物层由选自以下聚合物集合中的任一项聚合物形成：聚酯，UV固化树脂或它们的组合。

23.根据权利要求22的能够实现3D浮动图像的制品，其中所述聚酯为聚氨酯，聚丙烯酸酯，或共聚聚酯。

24.根据权利要求23的能够实现3D浮动图像的制品，其中所述共聚聚酯为丙烯酸异辛酯/丙烯酸丁酯/丙烯酸共聚物。

25.根据权利要求18的方法，所述方法还包括将背衬层设置在所述聚合物层下面。

26.根据权利要求18或25的方法，所述方法还包括将保护层设置在所述微透镜阵列层上。

27.根据权利要求18的方法，所述方法还包括将用于促进对所述预定的辐射光束的吸收的添加剂添加至所述聚合物层中。

28.根据权利要求27的方法，其中所述添加剂选自由TiO₂，Sb₂O₃，ZnS·BaSO₄，云母，以云母覆盖的二氧化钛、氧化锡或氧化锆，Cu₃(PO₄)₂·Cu(OH)₂，碳黑，具有聚乙烯载体的Sb₂O₃，或它们的组合组成的组中的任一项。

29.根据权利要求28的方法，其中通过球磨或砂磨机械分散方法破坏所述添加剂的团聚，使得所述添加剂被均匀地分散在所述聚合物层中。

30.根据权利要求18的方法，其中所述微透镜具有1.5至3.0的折射率。

31.根据权利要求18的方法，其中所述微透镜阵列中的微透镜是分立或不分立的。

32.根据权利要求18的方法，其中所述预定的辐射光束是波长为400至1200nm的激光。

33.根据权利要求18的方法，其中所述照射进行一次或多次。

34.根据权利要求18的方法，其中通过将无色透明的或浅色的聚合物材料用作所述聚合物材料来提高所述3D浮动图像的对比度。