CN103050055B - 光变防伪元件 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种光变防伪元件，包括基材和形成于基材表面上的第一干涉区和第二干涉区。第一干涉区包括第一反射层，第一介质层，以及第一吸收层。第二干涉区包括第二反射层，第二介质层，以及第二吸收层。其中，第一介质层的厚度和第二介质层的厚度不同，以使得在第一角度观测时，第一干涉区呈现第一颜色，第二干涉区呈现第二颜色，在第二角度观测时，第一干涉区呈现与第二颜色匹配的颜色，第二干涉区呈现与第一颜色匹配的颜色。

Description

光变防伪元件
技术领域
本申请涉及一种光变防伪元件。
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光学防伪技术。其中，干涉光变防伪元件能够在不同观察角度下呈现不同的颜色，且效果受光源影响小，是一种理想的公众防伪产品。
现有技术中存在通过具有干涉镀层的干涉光变防伪元件的颜色匹配进行防伪的方式。具体地，该干涉光变防伪元件包括两个区域，在某一个观察角度下两个区域具有匹配的颜色，而在其他观察角度下两个区域都具有不同的颜色。应该理解，本文中的颜色匹配是指颜色达到一定程度的相似，并非意指颜色必须完全相同。为保证良好的颜色匹配效果，需对两个区域的镀层厚度精确控制。
然而，在实际生产中，上述干涉光变防伪元件的镀层厚度通常难以精确控制以达到颜色匹配的要求，从而导致在设计的匹配角度下颜色有明显差异，影响了防伪效果。
发明内容
本申请提供了一种光变防伪元件，包括基材和形成于基材表面上的第一干涉区和第二干涉区，其特征在于，
第一干涉区包括第一反射层，第一介质层，以及第一吸收层；
第二干涉区包括第二反射层，第二介质层，以及第二吸收层；
其中，第一介质层的厚度和第二介质层的厚度不同，以使得在第一角度观测时，第一干涉区呈现第一颜色，第二干涉区呈现第二颜色，在第二角度观测时，第一干涉区呈现与第二颜色匹配的颜色，第二干涉区呈现与第一颜色匹配的颜色。
在某些实施方式中，第一颜色和第二颜色为互补色。
在某些实施方式中，第一角度为0-20°。
在某些实施方式中，第一角度为0-10°。
在某些实施方式中，第二角度为30-70°。
在某些实施方式中，第二角度为40-60°。
在某些实施方式中，第一介质层和第二介质层由折射率小于1.7的材料制成。
在某些实施方式中，第一介质层和第二介质层的材料选自MgF2、SiO2或Al2O3中的一种或多种。
在某些实施方式中，当采用SiO2制成第一介质层和第二介质层时，第一介质层和第二介质层的厚度分别为510±20nm和615±20nm；当采用MgF2制成第一介质层和第二介质层时，第一介质层和第二介质层的厚度分别为540±20nm和650±20nm；当采用Al2O3制成第一介质层和第二介质层时，第一介质层和第二介质层的厚度分别为458±20nm和553±20nm。
在某些实施方式中，第一介质层和第二介质层是透明的。
在某些实施方式中，第一吸收层和第二吸收层由折射率和吸收系数的比值在0.8-1.2之间的材料制成。
在某些实施方式中，第一吸收层和第二吸收层的材料选自Cr、Ni、Ti和Co中的一种或多种。
在某些实施方式中，第一吸收层和第二吸收层的厚度为3-15nm，优选5-10nm。
在某些实施方式中，反射层采用金属Al制成。
在某些实施方式中，反射层厚度大于15nm，优选大于25nm。
附图说明
图1示出了三层结构的光变防伪元件的原理图。
图2示出了根据本申请实施方式的光变防伪元件。
图3A、3B示出了根据本申请实施方式的光变防伪元件的效果。
图4示出了根据该具体实施例的光变防伪元件的色坐标随着观察角度的变化。
具体实施方式
为了更好地理解本申请，参考附图将对本申请的各个方面做出更详细的说明。可以理解，所述附图和详细说明只是对本申请优选实施方案的描述，而非以任何方式限制本申请的范围。
图1示出了三层结构的光变防伪元件的原理图。
如图1所示，光变防伪元件包括基材、位于基材上的反射层、位于反射层上的介质层、以及位于介质层上的吸收层。入射光线L入射在吸收层上，部分反射，部分透射，产生第一次反射光Lf1和第一次透射光Lt1。第一次透射光Lt1穿过介质层，在反射层表面反射，形成第二次反射光Lf2。第二次反射光Lf2穿过介质层到达吸收层，部分反射，部分透射，产生第三次反射光Lf3和第二次透射光Lt2。第一次反射光Lf1和第二次透射光Lt2之间存在固定相位差，发生干涉，从而观察者能够观察到防伪元件呈现出颜色。相位差与介质层以及光线入射角度相关。在介质层已确定的情况下，如果入射光为自然光，则在不同角度下观察的颜色不同。
图2示出了根据本申请实施方式的光变防伪元件10。
如图2所示，防伪元件10可包括：基材21；以及位于基材21上第一干涉区100和第二干涉区200。第一干涉区100可包括第一反射层22、位于第一反射层22上的第一介质层24、以及位于第一介质层24上的第一吸收层26。第二干涉区200可包括第二反射层23、位于第二反射层23上的第二介质层25、以及位于第二介质层25上的第二吸收层27。
第一反射层22和第二反射层23对光进行反射。第一反射层22和第二反射层23在可见光波段可具有比较均匀的高反射率，如大于80％。在某些实施方式中，第一反射层22和第二反射层23可采用金属Al层实现，其厚度可大于15nm。在某些实施方式中，其厚度可大于25nm。在某些实施方式中，第一反射层22和第二反射层23可采用金属铜或银等金属材料制成。
根据具体的实施方式，第一反射层22和第二反射层23可通过蒸镀方式制成。
第一介质层24的厚度和第二介质层25的厚度不同，以实现上述颜色交换的效果。在具体的实施方式中，第一介质层24的厚度和第二介质层25的厚度可以与可见光的波长可比，例如，可为350-750nm。在具体的实施方式中，第一介质层24和第二介质层25可由折射率小于1.7的材料制成，如MgF2，SiO2和Al2O3。第一介质层24和第二介质层25的折射率可以相同，也可以不同。
在某些实施方式中，第一介质层24和第二介质层25可通过蒸镀和磁控溅射等方式制成。
第一吸收层26和第二吸收层27可由折射率(n)和吸收系数(k)比值在0.8-1.2之间的材料制成，如Cr，Ni、Ti和Co等。在具体的实施方式中，第一吸收层26和第二吸收层27可由折射率和吸收系数的比值为1的材料制成。
在具体的实施方式中，吸收层25和26的材料可以相同，也可以不同。
在某些实施方式中，第一吸收层26和第二吸收层27的厚度可为3-15nm。在某些实施方式中，第一吸收层26和第二吸收层27的厚度可为5-10nm。
在具体的实施方式中，吸收层25和26的厚度可以相同，也可以不同。通过配置第一吸收层26和第二吸收层27以使其厚度不同，可以优化颜色交换的效果。
图3A、3B示出了根据本申请实施方式的光变防伪元件的效果。
如图所示，在与光变防伪元件10表面的法线成第一角度A的方向上观察时，第一干涉区100显示第一颜色，第二干涉区200显示第二颜色，第一颜色与第二颜色不同，而在与光变防伪元件10表面的法线成不同于第一角度A的第二角度B的方向上观察时，第一干涉区100呈现的颜色与第二颜色匹配，第二干涉区200呈现的颜色与第一颜色匹配，即，实现了颜色交换的效果，利于公众的识别。
在某些实施方式中，第一角度A的范围可为0-20°。在某些实施方式中，第一角度A的范围可为2°-10°。第一角度A的范围与公众日常观察习惯相符，利于公众识别。
在某些实施方式中，第二角度B的范围可为30-70°。在某些实施方式中，第二角度B的范围可为40-60°。第二角度B的范围便于公众实际观察。
在具体的实施例中，第一反射层22和第二反射层23采用金属Al制成，第一吸收层26和第二吸收层27采用Cr制成，第一介质层24和第二介质层25采用SiO2制成，厚度分别为510nm±20nm、615nm±20nm。
图4示出了根据该具体实施例的光变防伪元件的色坐标随着观察角度的变化。可以看到，在A＝0°观察时，第一干涉区100的第一颜色的坐标为(-66.5，24.4)，为绿色和黄色的混合，即黄绿色；第二干涉区200的第二颜色的坐标为(53.2，-14.1)，为蓝色和红色的混合，即品红色。在B＝53°观察时，第一干涉区100的颜色坐标为(54.27，-9.75)，接近于第二颜色的坐标(53.2，-14.1)；第二干涉区200的颜色坐标为(-60.8，27.1)，接近于第一颜色的坐标(-66.5，24.4)，即实现第一和第二区域的颜色交换。图4进一步显示，在观察角度从0°增加到53°过程中，第一干涉区100和第二干涉区200的颜色坐标无接近或交叉，即，在此过程中在任何一观察角度观察，两个区域都表现为显著不同的色调。
此外，还可以看到，在A＝0°观察时，第一颜色和第二颜色的坐标平均值为(-6.65，5.15)，接近于白点(0，0)，因而该两个区域的颜色基本为绿-品红“互补色”。在B＝53°观察时，第一颜色和第二颜色的坐标平均值为(-3.27，8.68)，接近于白点(0，0)，因而该两个区域的颜色仍然基本为品红-绿“互补色”。在本文中，“互补色”可包括：人眼视觉上认为是互补的颜色，如红色和青色，品红色和绿色，以及黄色和蓝色；以及艺术设计中认为是互补的颜色，如红色和绿色，橘黄色和蓝色，以及黄色和紫色。“互补色能够引起人眼最大视觉对比，互补色之间的颜色交换因而也具有最明显的视觉变化效果，从而便于使用者进行防伪。
需要说明的是，除互补色可形成显著的对比外，具有一定对比度的颜色组合，如红色和蓝色，黄色和绿色，品红色和黄色等等，也具有良好的颜色交换效果。
在另一具体的实施例中，第一反射层22和第二反射层23采用金属Al制成，第一吸收层26和第二吸收层27采用Cr制成，当第一介质层24和第二介质层25采用MgF2制成且厚度分别为540±20nm、650±20nm时，或者当第一介质层24和第二介质层25采用Al2O3制成且厚度分别为458±20nm±20nm、553±20nm时，也会获得图4所示的互补颜色交换的效果。
可以看到，根据本申请的实施方式，第一介质层24和第二介质层25的厚度处于一定范围内(例如，在上述实施方式中的20nm的范围内)，可以通过颜色交换的效果进行防伪，从而降低了干涉光变防伪元件的生产工艺难度。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种光变防伪元件，包括基材和形成于基材表面上的第一干涉区和第二干涉区，其特征在于，
第一干涉区包括第一反射层，第一介质层，以及第一吸收层；
第二干涉区包括第二反射层，第二介质层，以及第二吸收层；
其中，第一介质层的厚度和第二介质层的厚度不同，以使得在第一角度观测时，第一干涉区呈现第一颜色，第二干涉区呈现第二颜色，在第二角度观测时，第一干涉区呈现与第二颜色匹配的颜色，第二干涉区呈现与第一颜色匹配的颜色。
2.根据权利要求1所述的元件，其中，第一颜色和第二颜色为互补色。
3.根据权利要求1所述的元件，其中，第一角度为0-20°；第二角度为30-70°。
4.根据权利要求1所述的元件，其中，第一介质层和第二介质层由折射率小于1.7的材料制成。
5.根据权利要求4所述的元件，其中，第一介质层和第二介质层的材料选自MgF2、SiO2和Al2O3中的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的元件，其中，当采用SiO2制成第一介质层和第二介质层时，第一介质层和第二介质层的厚度分别为510±20nm和615±20nm；当采用MgF2制成第一介质层和第二介质层时，第一介质层和第二介质层的厚度分别为540±20nm和650±20nm；当采用Al2O3制成第一介质层和第二介质层时，第一介质层和第二介质层的厚度分别为458±20nm和553±20nm。
7.根据权利要求4所述的元件，其中，第一介质层和第二介质层是透明的。
8.根据权利要求1所述的元件，其中，第一吸收层和第二吸收层由折射率和吸收系数的比值在0.8-1.2之间的材料制成。
9.根据权利要求8所述的元件，其中，第一吸收层和第二吸收层的材料选自Cr、Ni、Ti和Co中的一种或多种。
10.根据权利要求8所述的元件，其中，第一吸收层和第二吸收层的厚度为3-15nm。
11.根据权利要求1所述的元件，其中，反射层采用金属Al制成。
12.根据权利要求11所述的元件，其中，反射层厚度大于15nm。
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