CN109895526A - 光学防伪元件及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种光学防伪元件及其制作方法，属于光学防伪领域。所述光学防伪元件包括：基材；位于所述基材上的起伏结构层，该起伏结构层至少包括由第一微结构组成的第一区域和由第二微结构组成的第二区域，其中所述第一微结构的深宽比小于所述第二微结构的深宽比；仅位于所述第一区域上的反射层；位于所述反射层之上且覆盖所述第一区域的至少第一子区域的介质层；以及位于所述介质层之上且仅覆盖所述第一区域的所述第一子区域而不覆盖所述第一区域的第二子区域的吸收层。其能够大大提高光学防伪产品的防伪力度。
Description
技术领域
本发明涉及光学防伪领域，具体地，涉及一种光学防伪元件及其制作方法。
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、信用卡、护照、有价证券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，并且取得了非常好的效果。
在各种光学防伪技术中，微结构因其形成的光学效果(包括衍射、非衍射等效果)的亮度高、动感效果明显而得到了广泛应用。微结构光学防伪技术为了增加图像的亮度，一般采用金属反射层，比如铝。其中，目前最为广泛的应用于光学薄膜的光学防伪技术——全息技术，就是利用微结构形成的衍射效果而发展的光学技术。第五套1999版的5元、10元、20元、50元、100元人民币的防伪线就采用了全息技术。另外，多层干涉光变技术因在不同的观察视角下呈现出强烈的光学变色效果而越来越受到人们的重视。多层干涉光变技术一般采用气相沉积的方法实现反射层、介质层和吸收层的蒸镀。第五套2015版100元人民币安全线就是采用了多层干涉光变技术。如果将非衍射微结构光学防伪技术和多层干涉光变技术相结合则能有效发挥非衍射微结构呈现的动感效果和多层镀层呈现的光变效果，可在一定程度上增强防伪效果。2015年发行的航天纪念钞中的安全线，就采用了非衍射微结构和多层干涉光变相结合的光学防伪技术。
但若衍射微结构(如全息结构)上直接蒸镀多层干涉镀层，吸收层的存在则会严重损害衍射微结构的高亮度的特性，因而同一产品中难以集成多层干涉光变效果和高亮度衍射微结构光学效果。公告号为CN101952128B的中国专利申请提出通过局部印刷镂空工艺来实现制作集成多层干涉光变和高亮度反射微结构(包括衍射微结构和非衍射微结构)的光学特征的光学防伪产品，即光学防伪产品的部分区域具有多层干涉光变特征，部分区域具有高亮度反射微结构光学特征，其他区域则具有镂空效果。然而，该专利申请中局部镂空区域的精度取决于印刷的精度，而印刷的精度一般在100um以上，在一定程度上限制了在高端防伪光学产品中的应用。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种光学防伪元件及其制作方法，其能够大大提高光学防伪产品的防伪力度。
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种光学防伪元件，该光学防伪元件包括：基材；位于所述基材上的起伏结构层，该起伏结构层至少包括由第一微结构组成的第一区域和由第二微结构组成的第二区域，其中所述第一微结构的深宽比小于所述第二微结构的深宽比；仅位于所述第一区域上的反射层；位于所述反射层之上且覆盖所述第一区域的至少第一子区域的介质层；以及位于所述介质层之上且仅覆盖所述第一区域的所述第一子区域而不覆盖所述第一区域的第二子区域的吸收层。
相应地，本发明还提供一种光学防伪元件，该光学防伪元件包括：基材；位于所述基材上的起伏结构层，该起伏结构层至少包括由第一微结构组成的第一区域和由第二微结构组成的第二区域，其中所述第一微结构的深宽比小于所述第二微结构的深宽比；仅位于所述第一区域上的反射层；位于所述反射层之上且仅覆盖所述第一区域的第一子区域的第一介质层；位于所述反射层之上且仅覆盖所述第一区域的第二子区域的第二介质层，其中所述第二介质层的厚度不同于所述第一介质层的厚度；以及仅位于所述第一介质层及所述第二介质层之上的吸收层。
相应地，本发明还提供一种光学防伪元件的制作方法，包括：步骤S11，在基材的表面上形成起伏结构层，该起伏结构层至少包括由第一微结构组成的第一区域和由第二微结构组成的第二区域，其中所述第一微结构的深宽比小于所述第二微结构的深宽比；步骤S12，在所述起伏结构层上气相沉积反射层；步骤S13，在所述反射层上气相沉积介质层；步骤S14，在对应于第一区域的至少局部区域的介质层上印刷可溶性油墨；步骤S15，气相沉积吸收层，该吸收层覆盖在根据所述步骤S11至步骤所述S14所形成的结构上；步骤S16，将根据所述步骤S11至所述步骤S15所形成的结构置于能将所述可溶性油墨溶解的第一溶剂中，直到所述可溶性油墨和所述吸收层中覆盖在该可溶性油墨上的部分被去除为止；步骤S17，将根据所述步骤S11至所述步骤S16获得的结构置于能与所述反射层反应的第二溶剂中，直到所述反射层、所述介质层和所述吸收层各自覆盖在所述第二区域上的部分被去除为止。
相应地，本发明还提供一种光学防伪元件的制作方法，包括：步骤S21，在基材的表面上形成起伏结构层，该起伏结构层至少包括由第一微结构组成的第一区域和由第二微结构组成的第二区域，其中所述第一微结构的深宽比小于所述第二微结构的深宽比；步骤S22，在所述起伏结构层上气相沉积反射层；步骤S23，在对应于第一区域的至少局部区域的反射层上印刷可溶性油墨；步骤S24，气相沉积具有第一厚度的介质层，该具有第一厚度的介质层覆盖在根据所述步骤S21至所述步骤S23所形成的结构上；步骤S25，将根据所述步骤S21至所述步骤S24获得的结构置于能将所述可溶性油墨溶解的第一溶剂中，直到所述可溶性油墨和所述具有第一厚度的介质层中覆盖在该可溶性油墨上的部分被去除为止；步骤S26，气相沉积具有第二厚度的介质层，该具有第二厚度的介质层覆盖在根据所述步骤S21至所述步骤S25所形成的结构上；步骤S27，在所述具有第二厚度的介质层上气相沉积吸收层；步骤S28，将根据所述步骤S21至所述步骤S27所获得的结构置于能与所述反射层反应的第二溶剂中，直到所述反射层、所述具有第一厚度的介质层、所述具有第二厚度的介质层和所述吸收层各自覆盖在所述第二区域上的部分被去除为止。
通过上述技术方案，使得所形成的光学防伪元件的图像区域的第一子区域具有多层干涉光变光学特征，图像区域的第二子区域具有高亮度反射微结构(如，全息结构)光学特征，并且使得所形成的光学防伪元件的镂空区域相对于图像区域是严格定位的、零误差的，也就是说，该制作方法能够制作出同时具有高亮度反射微结构(如，全息结构)光学特征和多层干涉光变光学特征，并且镂空区域相对于图像区域是高精度甚至是零误差定位的光学防伪元件，因此，能够大大提高光学防伪产品的防伪力度。
本发明实施例的其它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发明实施例的进一步理解，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发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1示出了根据本发明的一种示例性光学防伪元件的剖面图；
图2示出了根据本发明的另一种示例性光学防伪元件的剖面图；
图3至图9示出了图1所示光学防伪元件的制作流程剖面图；
图10至图18示出了图2所示光学防伪元件的制作流程剖面图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例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发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
在本发明中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
图1是根据本发明的一种示例性光学防伪元件的剖面图。如图1所示，光学防伪元件可以包括：基材1；位于基材1上的起伏结构层2，该起伏结构层2至少包括由第一微结构组成的第一区域A和由第二微结构组成的第二区域B，其中，第一微结构的深宽比小于第二微结构的深宽比；仅位于第一区域A上的反射层3；位于反射层3之上且覆盖第一区域A的第一子区域A1的介质层4；以及位于介质层4之上且仅覆盖第一区域A的第一子区域A1的吸收层5。上述结构中，在起伏结构层2的第一区域A的第一子区域A1上形成有由反射层、介质层和吸收层组成的干涉光变镀层，第二子区域A2上具有反射层，而不具有吸收层。起伏结构层2的第一区域A对应于光学防伪元件的图像区域，起伏结构层2的第二区域B对应于光学防伪元件的无图像的镂空区域。因而，本发明的光学防伪元件的图像区域的第一子区域(对应于第一区域A的第一子区域A1)能够具呈现多层干涉光变光学特征，图像区域的第二子区域(对应于第一区域A的第二子区域A2)具有高亮度反射微结构光学特征，并且镂空区域相对图像区域是精确镂空的，即，在透射观察时，镂空区域是透光的。
其中，第一子区域A1和第二子区域A2可以邻接，也可以不邻接。图1所示的光学防伪元件，两个子区域是邻接的。在可选情况下，两个子区域也可以是不邻接的，例如，两个子区域中间可以间隔有第二区域B。
参考图1，在反射层3之上的介质层4也可以覆盖第一区域A的第二子区域A2。在光学防伪元件制作工艺的镂空过程中，介质层4可以对反射层3提供保护，尤其是可以对覆盖在第二子区域A2上的反射层3的部分提供保护，以避免覆盖在第二子区域A2上反射层3的部分被去除。在这种情况下，介质4可以是透明的或接近透明的，因而可以不会对反射层3的反射效果有明显影响。
光学防伪元件还可以包括其他功能涂层6。其他功能涂层6例如可以是保护胶，以起到对光学镀层保护的作用，和/或可以是热熔胶，以起到与其他基材粘接的作用。
图2是根据本发明的另一种示例性光学防伪元件的剖面图。如图2所示，光学防伪元件可以包括：基材1；位于基材1上的起伏结构层2，该起伏结构层2至少包括由第一微结构组成的第一区域A和由第二微结构组成的第二区域B，其中，第一微结构的深宽比小于第二微结构的深宽比；仅位于第一区域A上的反射层3；位于反射层3之上且覆盖第一区域A的第一子区域A1的介质层4；位于反射层3之上且覆盖第一区域A的第二区域A2的介质层42，其中介质层4的厚度不同于介质层42的厚度；以及覆盖在介质层4和介质层42之上的吸收层5。上述结构中，在起伏结构层2的第一区域A的第一子区域A1和第二子区域A2上形成有介质层厚度不同的多层干涉膜。起伏结构层2的第一区域A对应于光学防伪元件的图像区域，起伏结构层2的第二区域B对应于光学防伪元件的无图像的镂空区域。因介质层厚度的不同，所以光学防伪元件的图像区域的第一子区域(对应于第一区域A的第一子区域A1)能够具呈现第一多层干涉光变光学特征，图像区域的第二子区域(对应于第一区域A的第二子区域A2)能够呈现不同于第一多层干涉光变光学特征的第二多层干涉光变光学特征，并且镂空区域相对图像区域是精确镂空的，即，在透射观察时，镂空区域是透光的。
其中，第一子区域A1和第二子区域A2可以邻接，也可以不邻接。图1所示的光学防伪元件，两个子区域是邻接的。在可选情况下，两个子区域也可以是不邻接的，例如，两个子区域中间可以间隔有第二区域B。
参考图2，光学防伪元件还可以包括其他功能涂层6。其他功能涂层6例如可以是保护胶，以起到对光学镀层保护的作用，和/或可以是热熔胶，以起到与其他基材粘接的作用。
图3至图9是图1所示光学防伪元件的制作流程剖面图，下面结合图3至图9对根据本发明的制作光学防伪元件的方法进行描述，该方法可以包括步骤S11至S17。
步骤S11，在基材1的表面上形成起伏结构层2，该起伏结构层2至少包括由第一微结构组成的第一区域A和由第二微结构组成的第二区域B，其中，第一微结构的深宽比小于第二微结构的深宽比，如图3所示。
基材1可以是至少局部透明的，也可以是有色的介质层，还可以是表面带有功能涂层的透明介质薄膜，还可以是经过复合而成的多层膜。基材1一般由耐物化性能良好且机械强度高的薄膜材料形成，例如，可以使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)薄膜及聚丙烯(PP)薄膜等塑料薄膜形成基材1，而且基材1优选由PET材料形成。基材1上一般含有粘结增强层，以增强基材1与起伏结构层2的粘结。
起伏结构层2可以通过紫外浇铸、模压、纳米压印等加工方式进行批量复制形成。例如，起伏结构层2可以由热塑性树脂通过模压工艺形成，即预先涂布在基材1上的热塑性树脂在经过高温的金属模版时，受热而软化变形，从而形成特定的起伏结构，之后冷却成型。起伏结构层2也可以采用辐射固化浇铸工艺形成，即通过将辐射固化树脂涂布在基材1上，一边将原版推压于其上，一边照射紫外线或电子束等放射线，使上述材料固化，然后取下原版从而形成起伏结构层2。
起伏结构层2位于第一区域A的第一微结构的深宽比要小于位于第二区域B的第二微结构的深宽比。一般而言，第一微结构的深宽比可以小于0.3，第二区域B的第二微结构的深宽比可以大于0.3，以确保在后续的化学洗脱步骤中位于第一区域A上反射层及其他镀层部分的保留，以及位于第二区域B上的镀层部分的去除。第一微结构和第二微结构均可以是周期性结构或非周期性结构中的一种或组合，结构均可以是正弦型结构、矩形光栅结构、梯形光栅结构、闪耀光栅结构中的一种或者组合。第一微结构的形状和深宽比由所需要形成的光学效果确定。尤其是，第一微结构可以是无起伏的平坦结构，平坦结构可以看成是深宽比为0的起伏结构。第二微结构完全用于镂空，在最终产品中并不形成光学效果，因此可以按照镂空的需要设计微结构的形状。第二微结构优选是周期结构，其深宽比优选为0.5～1.0，若平均深度与宽度之比太大，则形成第二微结构会很困难。通常，所述第二微结构的深度位于80nm至8000nm的范围内，宽度位于100nm至20000nm的范围内。
步骤S12，在起伏结构层2上，气相沉积反射层3，如图4所示。
反射层的作用是提高微结构形成光学效果的亮度，一般采用高反射的金属镀层，可以是单层金属镀层，或是多层金属镀层，或是多金属混合镀层。反射层的材料可以是Al、Cu、Ni、Cr、Ag、Fe、Sn、Au、Pt等金属或其混合物或合金，由于铝的成本低廉且亮度高，因此优选为铝。
反射层3可以通过物理和/或化学沉积的方法形成在起伏结构层2上，例如包括但不限于热蒸发、磁控溅射、MOCVD、分子束外延等。优选地，反射层3以均匀的表面密度且同形覆盖的方式形成在起伏结构层2上。
反射层的厚度一般选择大于10nm且小于80nm，优选大于20nm且小于50nm。反射层太薄，则亮度不够；反射层太厚，则与起伏结构层的牢度不好。
步骤S13，在反射层3上，气相沉积介质层4，如图5所示。
介质层4提供了第一区域A中第一子区域A1的多层干涉光变特征的基础，同时也在后续的镂空过程中对反射层提供保护作用。介质层一般具有高透明、高折射率的特征。形成介质层的材料可以是ZnS、TiN、TiO2、TiO、Ti2O3、Ti3O5、Ta2O5、Nb2O5、CeO2、Bi2O3、Cr2O3、Fe2O3、HfO2、ZnO或其组合。
介质层4可以通过物理和/或化学沉积的方法形成在反射层3上，例如包括但不限于热蒸发、磁控溅射、MOCVD、分子束外延等。介质层的厚度根据需要的特定多层干涉光变特征结合材料的折射率决定，一般为数百纳米。由于介质层的厚度较厚，其在大深宽比的第二微结构上易形成裂缝，因此对于第二微结构上的反射层的保护作用是脆弱的；而在小深宽比的第一微结构上往往均匀且致密，因此对于第一微结构上的反射层的保护作用是非常有效的。
步骤S14，在对应于第一区域A的至少局部区域A2的介质层上印刷可溶性油墨101，所述可溶性油墨可在特定溶剂中溶解，如图6所示。
印刷可溶性油墨的区域可以只包括第一区域A的局部区域A2，或者可以包括第一区域A的局部区域A2和第二区域B的局部区域B2。
可溶性油墨需在特定溶剂下溶解，例如，可以使用水可溶性油墨，即油墨能够被水溶解。可溶性油墨一般选择印刷后形成疏松多孔结构的油墨，便于快速被溶剂溶解，厚度范围可以为0.2微米至2.0微米。
步骤S15，在根据步骤S11至步骤S14形成的结构基础上整体气相沉积吸收层5，如图7所示。
反射层3、介质层4和吸收层5共同构成了干涉光变镀层。吸收层5可以是单层金属镀层，或是多层金属镀层，或是多金属混合镀层。吸收层5的材料可以是Al、Cu、Ni、Cr、Ag、Fe、Sn、Au、Pt等金属或其混合物或合金，由于镍或铬在很薄的状态下仍具有很高的化学稳定性并且成本很低，因此优选镍或铬。
吸收层5可以通过物理和/或化学沉积的方法形成，例如包括但不限于热蒸发、磁控溅射、MOCVD、分子束外延等。
吸收层的厚度一般较薄，一般可以小于10nm。吸收层太薄，则光变效果不好；吸收层太厚，则颜色太暗。吸收层的厚度对应的可见光透光率可以大于20％而小于80％。
步骤S16，将根据步骤S11至步骤S15获得的结构置于能将可溶性油墨溶解的溶剂中，直至可溶性油墨和吸收层中覆盖在该可溶性油墨上的部分被去除为止(物理洗脱)，如图8所示。
由于可溶性油墨具有多孔疏松结构，而吸收层较薄，则无法在可溶性油墨的表面形成致密连续的膜结构。溶剂可透过吸收层接触到可溶性油墨，并将其溶解。这样，A2和B2区域上的反射层被浮脱剥离。A2区域由于没有吸收层的遮盖，并且介质层具有高透明性，因此，呈现出反射层的高亮度特点。A2区域尤其适合衍射微结构发挥其光学效果，例如全息微结构。若可溶性油墨若选为水可溶性油墨，则溶剂可选为水或者含水的溶液。
步骤S17，将根据步骤S11至步骤S16获得的结构置于能与反射层3反应的溶剂中，直至反射层3、介质层4和吸收层5各自覆盖在第二区域B上的部分被去除为止(化学洗脱)，如图9所示。
由于起伏结构层2位于第二区域B的微结构具有大的深宽比，因此位于区域B2上的介质层、及位于区域B1上的介质层和吸收层不能完全覆盖和保护反射层。能与反射层反应的溶剂透过位于B2区域上的介质层、及位于B1区域上的介质层和吸收层达到并腐蚀反射层覆盖于第二区域B上的部分，这样，位于区域B2上的介质层、及位于区域B1上的介质层和吸收层被浮脱剥离。而起伏结构层2位于第一区域A的微结构具有小的深宽比，因此位于第一子区域A1上的吸收层、及位于第二子区域A2上的介质层能完全覆盖和保护反射层。能与反射层反应的溶剂便不能透过位于第一子区域A1上的吸收层、及位于第二子区域A2上的介质层达到第一区域A的反射层，这样，第一区域A的反射层得以保留。至此，便形成了图1所示光学防伪元件的光学效果：图像区域的第一子区域具有多层干涉光变光学特征，图像区域的第二子区域具有高亮度反射微结构光学特征，镂空区域相对于图像区域是高精度甚至是零误差定位。
优选地，步骤S16中的溶剂和步骤S17中的溶剂可以为同一溶剂，且步骤S16和步骤S17可以在同一工序中完成。如图8所示，将根据步骤S11至步骤S15获得的结构置于溶剂中，直至可溶性油墨和吸收层中覆盖在该可溶性油墨上的部分被去除，且反射层3、介质层4和吸收层5各自覆盖在第二区域B上的部分被去除为止。如反射层材料为铝、可溶性油墨为水可溶性油墨，则溶剂可选择为碱或酸的水溶液。
制作图1所示光学防伪元件的方法，还可以包括，在S17步骤后，涂布其他功能涂层6。其他功能涂层6例如可以是保护胶，以起到对光学镀层保护的作用，和/或可以是热熔胶，以起到与其他基材粘接的作用，如图9所示。
图10至图18是图2所示光学防伪元件的制作流程剖面图。下面结合图10至图18对根据本发明的制作光学防伪元件的方法进行描述，该方法可以包括步骤S21至S28。
步骤S21，在基材1的表面上形成起伏结构层2，该起伏结构层2至少包括由第一微结构组成的第一区域A和由第二微结构组成的第二区域B，其中，第一微结构的深宽比小于第二微结构的深宽比，如图10所示。
基材1可以是至少局部透明的，也可以是有色的介质层，还可以是表面带有功能涂层的透明介质薄膜，还可以是经过复合而成的多层膜。基材1一般由耐物化性能良好且机械强度高的薄膜材料形成，例如，可以使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)薄膜及聚丙烯(PP)薄膜等塑料薄膜形成基材1，而且基材1优选由PET材料形成。基材1上一般含有粘结增强层，以增强基材1与起伏结构层2的粘结。
起伏结构层2可以通过紫外浇铸、模压、纳米压印等加工方式进行批量复制形成。例如，起伏结构层2可以由热塑性树脂通过模压工艺形成，即预先涂布在基材1上的热塑性树脂在经过高温的金属模版时，受热而软化变形，从而形成特定的起伏结构，之后冷却成型。起伏结构层2也可以采用辐射固化浇铸工艺形成，即通过将辐射固化树脂涂布在基材1上，一边将原版推压于其上，一边照射紫外线或电子束等放射线，使上述材料固化，然后取下原版从而形成起伏结构层2。
起伏结构层2位于第一区域A的第一微结构的深宽比要小于位于第二区域B的第二微结构的深宽比。一般而言，第一微结构的深宽比可以小于0.3，第二区域B的第二微结构的深宽比可以大于0.3，以确保在后续的化学洗脱步骤中位于第一区域A上反射层及其他镀层部分的保留，以及位于第二区域B上的镀层部分的去除。第一微结构和第二微结构均可以是周期性结构或非周期性结构中的一种或组合，结构均可以是正弦型结构、矩形光栅结构、梯形光栅结构、闪耀光栅结构中的一种或者组合。第一微结构的形状和深宽比由所需要形成的光学效果确定。尤其是，第一微结构可以是无起伏的平坦结构，即平坦结构可以看成是深宽比为0的起伏结构。第二微结构完全用于镂空，最终产品中并不形成光学效果，因此可以按照镂空的需要设计微结构的形状。第二微结构优选是周期结构，其深宽比优选为0.5～1.0，若平均深度与宽度之比太大，则形成第二微结构会很困难。通常，所述第二微结构的深度位于80nm至8000nm的范围内，宽度位于100nm至20000nm的范围内。
步骤S22，在起伏结构层2上，气相沉积反射层3，如图11所示。
反射层的作用是提高微结构形成光学效果的亮度，一般采用高反射的金属镀层，可以是单层金属镀层，或是多层金属镀层，或是多金属混合镀层。反射层的材料可以是Al、Cu、Ni、Cr、Ag、Fe、Sn、Au、Pt等金属或其混合物或合金，由于铝的成本低廉且亮度高，因此优选为铝。
反射层3可以通过物理和/或化学沉积的方法形成在起伏结构层2上，例如包括但不限于热蒸发、磁控溅射、MOCVD、分子束外延等。优选地，反射层3以均匀的表面密度、以同形覆盖的方式形成在起伏结构层2上。
反射层的厚度一般选择大于10nm且小于80nm，优选大于20nm且小于50nm。反射层太薄，则亮度不够；反射层太厚，则与起伏结构层的牢度不好。
步骤S23，在对应于第一区域A的至少局部区域A2的反射层上印刷可溶性油墨101，所述可溶性油墨可在特定溶剂中溶解，如图12所示。
印刷可溶性油墨的区域可以只包括第一区域A的局部区域A2，还可以包括第一区域A的局部区域A2和第二区域B的局部区域B2。
可溶性油墨需在特定溶剂下溶解，例如，可以使用水可溶性油墨，即油墨能够被水溶解。可溶性油墨一般选择印刷后形成疏松多孔结构的油墨，便于快速被溶剂溶解，厚度范围可以为0.2微米至2.0微米。
步骤S24，在根据步骤S21至步骤S23形成的结构基础上整体气相沉积第一厚度的介质层41，如图13所示。
介质层41的主要目的是提供第一区域A中第一子区域A1多层干涉光变特征的部分厚度，以提供与第一区域A中第二子区域A2不同的多层干涉光变特征。介质层一般具有高透明、高折射率的特征。介质层材料可以是ZnS、TiN、TiO2、TiO、Ti2O3、Ti3O5、Ta2O5、Nb2O5、CeO2、Bi2O3、Cr2O3、Fe2O3、HfO2、ZnO或其组合。
介质层41可以通过物理和/或化学沉积的方法形成在反射层3上，例如包括但不限于热蒸发、磁控溅射、MOCVD、分子束外延等。介质层41的厚度根据需要的第一区域A中第一子区域A1和第二子区域A2的多层干涉光变特征结合材料的折射率决定，一般为数百纳米。
步骤S25，将根据步骤S21至步骤S24获得的结构置于能将可溶性油墨101溶解的溶剂中，直至可溶性油墨和介质层41覆盖在可溶性油墨上的部分被去除为止(物理洗脱)，如图14所示。
由于可溶性油墨具有多孔疏松结构，介质层41无法在可溶性油墨的表面形成致密连续的膜结构。溶剂可透过介质层41接触到可溶性油墨，并将其溶解。这样，介质层41在区域A2和B2上的部分被浮脱剥离。若可溶性油墨若选为水可溶性油墨，则溶剂可选为水或者含水的溶液。
步骤S26，在根据步骤S21至步骤S25形成的结构基础上整体气相沉积第二厚度的介质层42，如图15所示。
介质层42提供了第一区域A中第二子区域A2多层干涉光变特征的基础，并且介质层42和介质层41共同提供了第一区域A中第一子区域A1多层干涉光变特征的基础。在介质层41和介质层42叠合的区域，我们称之为介质层4。介质层42和介质层4同时也在后续的化学洗脱步骤中对位于第一区域A上的反射层部分提供保护作用。形成介质层42与介质层41的材料可以相同，也可以不同。
介质层42的厚度根据区域A1和区域A2需要的特定多层干涉光变特征结合材料的折射率决定，一般为数百纳米。由于介质层的厚度较厚，其在高深宽比的第二微结构上易形成裂缝，对于第二微结构上的反射层部分的保护作用是脆弱的；而在小深宽比的第一微结构上往往均匀且致密，对于第一微结构上的反射层部分的保护作用是非常有效的。
步骤S27，在根据步骤S21至步骤S26形成的结构基础上整体气相沉积吸收层5，如图16所示。
反射层3、介质层4(或介质层42)和吸收层5共同构成了干涉光变镀层。吸收层5可以是单层金属镀层，或是多层金属镀层，或是多金属混合镀层。吸收层5的材料可以是Al、Cu、Ni、Cr、Ag、Fe、Sn、Au、Pt等金属或其混合物或合金，由于镍或铬在很薄的状态下仍具有很高的化学稳定性并且成本很低，因此优选镍或铬。
吸收层5可以通过物理和/或化学沉积的方法形成，例如包括但不限于热蒸发、磁控溅射、MOCVD、分子束外延等。
吸收层的厚度一般较薄，一般可以小于10nm。吸收层太薄，则光变效果不好；吸收层太厚，则颜色太暗。吸收层的厚度对应的可见光透光率可以大于20％而小于80％。形成吸收层5后，便可观察到第一区域A的第一子区域A1对应的部分和第二子区域A2对应的部分具有不同的光变特征。
步骤S28，将根据步骤S21至步骤S27获得的结构置于能与反射层3反应的溶剂中，直至反射层3、介质层4和吸收层5各自覆盖在第二区域B上的部分被去除为止，如图17所示。
由于起伏结构层2位于第二区域B的微结构具有大的深宽比，因此位于第二区域B上的介质层和吸收层不能完全覆盖和保护反射层3。能与反射层3反应的溶剂透过吸收层和介质层达到并腐蚀反射层覆盖于第二区域B上的部分，这样，位于第二区域B之上的介质层和吸收层被浮脱剥离。至此，便形成了图2所示光学防伪元件的光学效果：图像区域的第一子区域具有第一多层干涉光变光学特征，图像区域的第二子区域具有不同于第一多层干涉光变光学特征的第二多层干涉光变光学特征，镂空区域相对于图像区域是高精度甚至是零误差定位。
制作图2所示光学防伪元件的方法，还可以包括，在S28步骤后，涂布其他功能涂层6，比如保护胶，以起到对光学镀层保护的作用，和/或者热熔胶，以起到与其他基材粘接的作用，如图18所示。
根据本发明的制作光学防伪元件的方法适合于制作开窗安全线、标签、标识、宽条、透明窗口、覆膜等。带有所述开窗安全线的防伪纸用于钞票、护照、有价证券等各类高安全产品的防伪。
以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。
Claims (17)
1.一种光学防伪元件，该光学防伪元件包括：
基材；
位于所述基材上的起伏结构层，该起伏结构层至少包括由第一微结构组成的第一区域和由第二微结构组成的第二区域，其中所述第一微结构的深宽比小于所述第二微结构的深宽比；
仅位于所述第一区域上的反射层；
位于所述反射层之上且覆盖所述第一区域的至少第一子区域的介质层；以及
位于所述介质层之上且仅覆盖所述第一区域的所述第一子区域而不覆盖所述第一区域的第二子区域的吸收层。
2.一种光学防伪元件，该光学防伪元件包括：
基材；
位于所述基材上的起伏结构层，该起伏结构层至少包括由第一微结构组成的第一区域和由第二微结构组成的第二区域，其中所述第一微结构的深宽比小于所述第二微结构的深宽比；
仅位于所述第一区域上的反射层；
位于所述反射层之上且仅覆盖所述第一区域的第一子区域的第一介质层；
位于所述反射层之上且仅覆盖所述第一区域的第二子区域的第二介质层，其中所述第二介质层的厚度不同于所述第一介质层的厚度；以及
仅位于所述第一介质层及所述第二介质层之上的吸收层。
3.根据权利要求1或2所述的光学防伪元件，其中，所述第一微结构为周期性结构或非周期性结构中的一种或组合，所述第一微结构为平坦结构、正弦型结构、矩形光栅结构、梯形光栅结构、闪耀光栅结构中的一种或者组合。
4.根据权利要求1或2所述的光学防伪元件，其中，所述第一微结构的深宽比小于0.3。
5.根据权利要求1或2所述的光学防伪元件，其中，所述第二微结构为周期性结构或非周期性结构中的一种或组合，所述第二微结构为正弦型结构、矩形光栅结构、梯形光栅结构、闪耀光栅结构中的一种或者组合。
6.根据权利要求1或2所述的光学防伪元件，其中，所述第二微结构的深宽比大于0.3，优选地，所述第二微结构的深宽比范围是0.5至1.0。
7.根据权利要求1或2所述的光学防伪元件，其中，所述第二微结构的深度范围为80nm至000nm，宽度范围为100nm至20000nm。
8.一种光学防伪元件的制作方法，包括：
步骤S11，在基材的表面上形成起伏结构层，该起伏结构层至少包括由第一微结构组成的第一区域和由第二微结构组成的第二区域，其中所述第一微结构的深宽比小于所述第二微结构的深宽比；
步骤S12，在所述起伏结构层上气相沉积反射层；
步骤S13，在所述反射层上气相沉积介质层；
步骤S14，在对应于第一区域的至少局部区域的介质层上印刷可溶性油墨；
步骤S15，气相沉积吸收层，该吸收层覆盖在根据所述步骤S11至步骤所述S14所形成的结构上；
步骤S16，将根据所述步骤S11至所述步骤S15所形成的结构置于能将所述可溶性油墨溶解的第一溶剂中，直到所述可溶性油墨和所述吸收层中覆盖在该可溶性油墨上的部分被去除为止；
步骤S17，将根据所述步骤S11至所述步骤S16获得的结构置于能与所述反射层反应的第二溶剂中，直到所述反射层、所述介质层和所述吸收层各自覆盖在所述第二区域上的部分被去除为止。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述反射层由铝或者铝合金构成。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述可溶性油墨为水可溶性油墨。
11.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第一溶剂和所述第二溶剂为同一溶剂，所述步骤S16和所述步骤S17在同一工序中完成。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述同一溶剂为酸液或者碱液。
13.一种光学防伪元件的制作方法，包括：
步骤S21，在基材的表面上形成起伏结构层，该起伏结构层至少包括由第一微结构组成的第一区域和由第二微结构组成的第二区域，其中所述第一微结构的深宽比小于所述第二微结构的深宽比；
步骤S22，在所述起伏结构层上气相沉积反射层；
步骤S23，在对应于第一区域的至少局部区域的反射层上印刷可溶性油墨；
步骤S24，气相沉积具有第一厚度的介质层，该具有第一厚度的介质层覆盖在根据所述步骤S21至所述步骤S23所形成的结构上；
步骤S25，将根据所述步骤S21至所述步骤S24获得的结构置于能将所述可溶性油墨溶解的第一溶剂中，直到所述可溶性油墨和所述具有第一厚度的介质层中覆盖在该可溶性油墨上的部分被去除为止；
步骤S26，气相沉积具有第二厚度的介质层，该具有第二厚度的介质层覆盖在根据所述步骤S21至所述步骤S25所形成的结构上；
步骤S27，在所述具有第二厚度的介质层上气相沉积吸收层；
步骤S28，将根据所述步骤S21至所述步骤S27所获得的结构置于能与所述反射层反应的第二溶剂中，直到所述反射层、所述具有第一厚度的介质层、所述具有第二厚度的介质层和所述吸收层各自覆盖在所述第二区域上的部分被去除为止。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述反射层由铝或者铝合金构成。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，所述可溶性油墨为水可溶性油墨。
16.根据权利要求13所述的方法，其中，所述第一溶剂为水。
17.根据权利要求13所述的方法，其中，所述第二溶剂为酸液或者碱液。
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