CN111845148B - 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，所述基材具有相互对立的第一表面和第二表面；以及位于所述基材的所述第一表面上的干涉型反射镀层，所述干涉型反射镀层处于所述光学防伪元件的非镂空区域而不处于镂空区域，所述干涉型反射镀层为法布里‑珀罗干涉器结构，所述法布里‑珀罗干涉器结构中的吸收层与所述基材接触，且所述吸收层的材料为合金材料。采用合金材料作为吸收层，使得光学防伪元件在保持较高的色彩饱和度的同时，能够成功实现光变膜的全部镂空，解决了现有技术中色彩饱和度与镂空之间的矛盾，实现了多种光学防伪效果的组合。

Description

光学防伪元件及其制作方法
技术领域
本发明涉及光学防伪领域，具体地，涉及光学防伪元件及其制作方法。
背景技术
人眼对颜色以及颜色的变化十分敏感，能够分辨出两种颜色之间细小的差别。所以，将颜色变化作为一种光学防伪要素是一种效率极高的防伪特征。基于颜色和颜色变化的光学防伪元件已经作为重要的光学防伪特征，应用于钞票防伪、品牌保护等多种领域。该种防伪元件通过光学原理，能够实现颜色的变化，即当倾斜光学防伪元件时，该光学防伪元件中的颜色随着观察角度的变化而发生变化。这种颜色的变化十分容易辨识，并且无需对使用者进行大量的培训。颜色和颜色变化可以通过多种方式实现，例如采用金属反射层，或者通过在金属反射层之上涂布具有颜色的图层来获得颜色，且该颜色不随观察角度的变化而变化。也可以采用“法布里-珀罗”干涉器的原理，采用“吸收层/介质层/反射层”的结构，形成颜色随观察角度变化而变化的光变镀层。由于在倾斜时，上述镀层或光学防伪元件的光学颜色发生变化，因此在本专利申请之后的内容中将上述结构以及相应的产品统称为“光变膜”。
人眼同样对于动感特征具有极其敏感的感知与分辨能力，因而在光学防伪领域，利用动感元素形成独特的视觉效果是一种常用的光学防伪形式。当观察者变化观察角度时，例如倾斜光学防伪元件，或者改变光源的照明方向，或者改变观察者的观察方向，该光学防伪元件中某些特定图文元素的位置发生变化和/或产生形状变化。这种位置的移动、形状的改变等变化特征辨识简单，无需对观察者进行过多的培训，观察者即可在极短的时间内，例如几秒的时间内感受到明显的动态效果。
在光学防伪元件的某些位置中，去除相应的光变膜，能够形成与光变膜截然不同的效果，通过合理的设计，能够形成具有特定含义的图案或数字。
将上述颜色变化、动感特征和镂空图文相组合，在移动/倾斜光学防伪元件时，能够在发生颜色的变化和动态的变化的同时，在其上带有固定不变的图案或数字，呈现确定的含义。例如在作为钞票安全线使用时形成钞票面额，或国家地区的符号等。这种组合方式能够形成更为易于识别的效果，提高防伪能力。
镂空工艺与光变膜类型有很大关系。现有光变膜一般采用“吸收层/介质层/反射层”结构，其中吸收层作为半反半透层，一般采用折射率n与消光系数k相近的灰色金属，其中常见是镍、铬等金属。而介质层一般采用透明的介质材料，例如冰晶石、氟化镁、氧化硅等。反射层一般采用折射率n较小而消光系数k较大的金属材料，例如银、铝。以常用的材料组合为例，吸收层材料使用金属铬，介质层材料使用氟化镁，反射层材料采用金属铝。当光变膜结构为“基材/吸收层/介质层/反射层”时，即需要通过基材观察光变膜颜色时，如果采用传统的碱洗镂空的方式，由于吸收层铬不能被碱液腐蚀，因此不能将基材之上的光变膜全部去除，基材之上仍然会保留金属铬和其上的氟化镁。在这种情况下，通过基材观察时镂空区域则会呈现灰黑色的外观，影响镂空效果的表达。作为替代吸收层的金属铬层，可以采用金属铝代替金属铬，这种情况下能够形成具有一定光变效果的光变膜。但是由于金属铝的折射率n远小于消光系数k，导致光变膜的正面颜色饱和度较低，降低了防伪效果。
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，用于解决或至少部分解决上述技术问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种光学防伪元件，包括：基材，所述基材具有相互对立的第一表面和第二表面；以及位于所述基材的所述第一表面上的干涉型反射镀层，所述干涉型反射镀层处于所述光学防伪元件的非镂空区域而不处于镂空区域，所述干涉型反射镀层为法布里-珀罗干涉器结构，所述法布里-珀罗干涉器结构中的吸收层与所述基材接触，且所述吸收层的材料为合金材料。
相应的，本发明实施例还提供一种光学防伪元件，包括：基材，所述基材具有相互对立的第一表面和第二表面；位于所述基材的所述第一表面上的表面浮雕结构层，所述表面浮雕结构层包括与所述光学防伪元件的镂空区域对齐的第一区域和与所述光学防伪元件的非镂空区域对齐的第二区域，所述第一区域包括第一光栅微结构，所述第二区域包括第二光栅微结构和/或平坦结构，其中，所述第一光栅微结构的深宽比大于所述第二光栅微结构的深宽比，和/或所述第一光栅微结构的比体积大于所述第二光栅微结构的比体积；同形覆盖于所述第二区域上的干涉型反射镀层，所述干涉型反射镀层处于所述光学防伪元件的非镂空区域而不处于镂空区域，所述干涉型反射镀层为法布里-珀罗干涉器结构，所述法布里-珀罗干涉器结构中的吸收层与所述第二区域接触，且所述吸收层的材料为合金材料。
相应的，本发明实施例还提供一种用于光学防伪元件的制作方法，包括：提供基材，所述基材具有相互对立的第一表面和第二表面；在所述基材的所述第一表面上依次沉积由合金材料构成的吸收层、介质层和反射层，所述吸收层、介质层和反射层形成法布里-珀罗干涉器结构的干涉型反射镀层；在所述反射层上印刷保护层；将前述步骤形成的结构浸入腐蚀溶液中，以使得处于所述光学防伪元件的镂空区域的干涉型反射镀层被腐蚀；以及取出并清洗经腐蚀后的结构。
相应的，本发明实施例还提供一种用于光学防伪元件的制作方法，包括：提供基材，所述基材具有相互对立的第一表面和第二表面；在所述基材的所述第一表面上形成表面浮雕结构层，所述表面浮雕结构层包括与所述光学防伪元件的镂空区域对齐的第一区域和与所述光学防伪元件的非镂空区域对齐的第二区域，所述第一区域包括第一光栅微结构，所述第二区域包括第二光栅微结构和/或平坦结构，其中，所述第一光栅微结构的深宽比大于所述第二光栅微结构的深宽比，和/或所述第一光栅微结构的比体积大于所述第二光栅微结构的比体积；在所述表面浮雕结构层上依次沉积由合金材料构成的吸收层、介质层和反射层，所述吸收层、介质层和反射层形成法布里-珀罗干涉器结构的干涉型反射镀层；在所述反射层上印刷保护层；将前述步骤形成的结构浸入腐蚀溶液中，以使得处于所述第一区域上的干涉型反射镀层被腐蚀；以及取出并清洗经腐蚀后的结构。
通过上述技术方案，采用合金材料作为吸收层，使得光学防伪元件在保持较高的色彩饱和度的同时，能够成功实现光变膜的全部镂空，解决了现有技术中色彩饱和度与镂空之间的矛盾，实现了多种光学防伪效果的组合。
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1a示出了根据本发明一实施例的光学防伪元件的示意图；
图1b是图1a所示的光学防伪元件的截面示意图；
图2a给出了铬作为吸收层的光变膜的反射光谱图；
图2b给出了铝铬合金作为吸收层的光变膜的反射光谱图；
图2c给出了铝作为吸收层的光变膜的反射光谱图；
图3a至图3c示出了根据本发明一实施例的光学防伪元件的制作工艺示意图；
图4a示出了根据本发明另一实施例的光学防伪元件的示意图；
图4b是图4a所示的光学防伪元件的截面示意图；
图4c示出了图4a所示的光学防伪元件的倾斜过程的效果示意图；
图5a示出了根据本发明实施例的带有剥离层和胶层的光学防伪元件截面示意图；
图5b示出了根据本发明实施例的光学防伪元件转移到产品承载基材的截面示意图；
图6a至图6d根据本发明又一实施例的光学防伪元件的制作工艺示意图。
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。
本发明一实施例提供一种光学防伪元件，该光学防伪元件可以包括基材，所述基材具有相互对立的第一表面和第二表面；以及位于所述基材的所述第一表面上的干涉型反射镀层，所述干涉型反射镀层处于所述光学防伪元件的非镂空区域而不处于镂空区域，所述干涉型反射镀层为法布里-珀罗干涉器结构，所述法布里-珀罗干涉器结构中的吸收层与所述基材接触，且所述吸收层的材料为合金材料。在本发明实施例中，法布里-珀罗干涉器结构亦被称为光变膜，二者可彼此互换使用。采用合金材料作为吸收层，使得光学防伪元件在保持较高的色彩饱和度的同时，能够成功实现光变膜的全部镂空，解决了现有技术中色彩饱和度与镂空之间的矛盾，实现了多种光学防伪效果的组合。
在本发明实施例中，基材可以设置为透明的或半透明的，以方便观察者通过基材的第二表面观察光学防伪元件的光学特征。
上述光学防伪元件中，法布里-珀罗干涉器结构从基材的方向开始为“吸收层/介质层/反射层”，即法布里-珀罗干涉器结构的吸收层与基材或后文所述的表面浮雕结构直接接触。
在法布里-珀罗干涉器结构中，吸收层作为分束器，将一半光线反射(称为光束1)，一半光线透射。透射光经过介质层后，被反射层反射，再经过吸收层出射(称为光束2)，光束1与光束2相互作用产生干涉，形成对特定波长的选择增强，因此能够观察到颜色。当光线改变入射方向时，光束在介质层中的光程发生了变化，如果介质材料为高折射率材料，则颜色不变或变化不明显，而介质材料为低折射率材料，则颜色变化明显，具备光变效果。例如，法布里-珀罗干涉器结构可以是金属铬/二氧化硅/(金属铝或者金属铝/二氧化三铝/金属铝)，在改变观察角度时，该法布里-珀罗干涉器的颜色能够发生变化。
在上述结构中，法布里-珀罗干涉器结构的吸收层可以为至少两种金属形成的合金材料，例如铝/铬合金、铝/镍合金、铝/硅合金、铁/铬、铝/铁/铬合金等。
吸收层的合金材料为至少两种金属形成的合金材料，其中一种金属可以为灰色金属，其光学参数中折射率n和消光系数k相近，包括但不限于铬、镍、铜、钴、钛、钒、钨、锡、硅、锗及其组合。另一种金属可以为易被溶液腐蚀的金属，例如铝、铁等，其中作为薄膜材料，铝容易被碱液腐蚀，铁容易被酸液腐蚀。本发明实施例中，吸收层的厚度范围可选的可以是2nm-30nm。
介质层可以是折射率n小于1.8的低折射介质层材料，可以是氧化物，例如二氧化硅、氧化硅、冰晶石、三氧化二铝等，或氟化物，例如氟化镁等；也可以是其他金属化合物。其厚度根据所需要的颜色而定，一般大于200nm。
介质层也可以是折射率n不小于1.8的高折射率介质材料，可以是氧化物，例如TiO2、ZrO2等；也可以是硫化物，例如ZnS；也可以是其他金属化合物，例如氮化钛等。厚度一般大于100nm。需要说明的是，由于高折射率材料折射率较高，在光学防伪元件倾斜时颜色变化较小，但是在饱和度和色调角方面仍然会反射一定的变化，故仍可将具有该类介质层的法布里-珀罗干涉器结构称为光变膜。
上述结构中，反射层要求具有相对较高反射率的金属材料或非金属材料，包括但不限于铝、银、锡、镍、铬、铂、铜、金、硅中的任意材料或其组合，厚度大于或等于10nm。
基材例如可以是聚对苯二甲酸乙二酯(PET)。当产品结构为“PET/反射层/介质层/吸收层”时，观察者需要从吸收层方向观察光变膜，称为“正结构”光变膜；反之，当产品结构为“PET/吸收层/介质层/反射层”时，观察者需要从PET一侧，透过PET观察吸收层，称为“反结构”光变膜。
在传统的光变膜中，吸收层一般采用单独一种灰色金属，这是由于其折射率n和消光系数k相近，能够作为良好的半反半透膜，进而应用于法布里-珀罗干涉镀层中，形成具有高饱和度的光变膜，在垂直观察和倾斜观察的情况下能够实现明亮、鲜艳的颜色。吸收层材料选择中，一般采用金属铬作为吸收层材料。金属铬具有良好的物化耐性，能够实现酸、碱的耐腐蚀性，并且其折射率n和消光系数k较为接近(例如在550nm是，n＝2.38，k＝2.97)，例如，在采用“铬/氟化镁/铝”的组合中能够呈现鲜艳的颜色。但是，上述这种使用单纯灰色金属，特别是在采用金属铬时，由于铬具有极好的物化耐性，因此在采用传统碱液腐蚀形成镂空图案时，存在一定的难度。特别的，当在“反结构”光变膜中吸收层金属铬与基材相接触时，采用碱液腐蚀的方式基本上不能实现金属铬的腐蚀，只能将表面的金属铝腐蚀。但是由于金属铬仍然保留在基材上，且金属铬半反半透的性质，导致无论透过透明基材还是从铝面观察，镂空区域都是呈现灰黑色，不能实现完全透明。这样就限制了设计的图案不能很好的表达。
铝作为一种常用的材料，能够被碱液腐蚀，因此常用于图案镀层之中，通过印刷脱铝保护层的方式将覆盖于镀层之上，起到保护作用，未被保护裸露的部分能够被热碱液很快腐蚀。但是，由于铝的光学参数的问题(例如550nm的折射率n＝0.76，消光系数k＝5.32)，当铝作为吸收层时将会导致光变膜颜色饱和度较差，不能实现鲜艳的颜色。因此，本发明将能够实现高饱和度颜色的灰色金属与能够被腐蚀溶液腐蚀的金属相组合，形成合金材料作为吸收层。采用这种合金吸收层的光变膜，既能获得较高饱和度的颜色，又能在特定常用的腐蚀溶液中进行反结构光变膜的腐蚀镂空。
针对上述光学防伪元件，本发明实施例还提供了一种制作方法，可以包括：提供基材，所述基材具有相互对立的第一表面和第二表面；在所述基材的所述第一表面上依次沉积由合金材料构成的吸收层、介质层和反射层，所述吸收层、介质层和反射层形成法布里-珀罗干涉器结构的干涉型反射镀层；在所述反射层上印刷保护层，保护层具有可以具有特定含义的图文信息以形成防伪元件的非镂空区域；将前述步骤形成的结构浸入腐蚀溶液中，以使得处于所述光学防伪元件的镂空区域的干涉型反射镀层被腐蚀；以及取出并清洗经腐蚀后的结构，从而可以得到上述的光学防伪元件。
保护层可选的可以是保护胶。
法布里-珀罗干涉器结构的干涉型反射镀层中每一层是通过以下一者或多者形成：蒸发沉积方法、电子束蒸发沉积方法、或者磁控溅射沉积方法。上述制作方法中，基材、吸收层、介质层、反射层等的选取请参见上文针对光学防伪元件的描述，这里将不再赘述。
进一步可选的，本发明实施例中，吸收层的材料为合金材料的法布里-珀罗干涉器结构还可以与表面浮雕结构层相结合，通过表面浮雕结构层中的微结构的调制作用实现特定区域反结构光变膜的原位镂空，获得更好的镂空精度与图案定位精度。
具体的，光学防伪元件可以包括基材，所述基材具有相互对立的第一表面和第二表面；位于所述基材的所述第一表面上的表面浮雕结构层，所述表面浮雕结构层包括与所述光学防伪元件的镂空区域对齐的第一区域和与所述光学防伪元件的非镂空区域对齐的第二区域，所述第一区域包括第一光栅微结构，所述第二区域包括第二光栅微结构和/或平坦结构，其中，所述第一光栅微结构的深宽比大于所述第二光栅微结构的深宽比，和/或所述第一光栅微结构的比体积大于所述第二光栅微结构的比体积；同形覆盖于所述第二区域上的干涉型反射镀层，所述干涉型反射镀层处于所述光学防伪元件的非镂空区域而不处于镂空区域，所述干涉型反射镀层为法布里-珀罗干涉器结构，所述法布里-珀罗干涉器结构中的吸收层与所述第二区域接触，且所述吸收层的材料为合金材料。
进一步的，本发明针对上述光学防伪元件相应的提供了一种制作方法，该方法可以包括：提供基材，所述基材具有相互对立的第一表面和第二表面；在所述基材的所述第一表面上形成表面浮雕结构层，所述表面浮雕结构层包括与所述光学防伪元件的镂空区域对齐的第一区域和与所述光学防伪元件的非镂空区域对齐的第二区域，所述第一区域包括第一光栅微结构，所述第二区域包括第二光栅微结构和/或平坦结构，其中，所述第一光栅微结构的深宽比大于所述第二光栅微结构的深宽比，和/或所述第一光栅微结构的比体积大于所述第二光栅微结构的比体积；在所述表面浮雕结构层上依次沉积由合金材料构成的吸收层、介质层和反射层，所述吸收层、介质层和反射层形成法布里-珀罗干涉器结构的干涉型反射镀层；在所述反射层上印刷保护层；将前述步骤形成的结构浸入腐蚀溶液中，以使得处于所述第一区域上的干涉型反射镀层被腐蚀；以及取出并清洗经腐蚀后的结构，从而形成上述的光学防伪元件。
法布里-珀罗干涉器结构的干涉型反射镀层中每一层是通过以下一者或多者形成：蒸发沉积方法、电子束蒸发沉积方法、或者磁控溅射沉积方法。
本发明实施例中提及的光栅微结构的比体积是指在将光栅微结构置于水平状态的情况下，恰好完全覆盖光栅微结构表面的液体体积与光栅微结构表面在水平面上的投影面积的比值。
光学防伪元件的镂空区域上无光变膜或其他镀层材料，例如介质层或吸收层，镂空区域的透过率在85％以上，非镂空区域之上具有法布里-珀罗干涉器结构，能够形成具有特定动态的特征和/或有别于该光变镀层的其他颜色。
在公开号CN106891637A为中国专利中公开了一种通过特殊微结构和涂布工艺获得镂空效果的产品结构和方法。该方法公开了一种精准镂空的方法，通过涂布保护层的方式，在特定微结构的区域上形成覆盖保护层而其他区域无保护层或保护层很少，以实现对特定区域镀层的保护和其他区域镀层的镂空，获得最终的精准镂空效果。但是在该方法中，被镂空材料与产品结构仍然存在上述的问题，即当光变膜与结构组合时，特别是采用反结构光变膜与动感微结构组合时，需要通过透明基材观察特定的光学效果，而此时如果吸收层采用传统的铬层的话，常用的碱液腐蚀不能将铬层腐蚀镂空。而采用合金材料作为吸收层，既能够实现较高的颜色饱和度，又能够被相应的腐蚀溶液镂空腐蚀，特别是工业中常用的热碱液。而采用特定的微结构和涂布工艺，能够将只有这种由镂空光栅微结构占据的区域的表面镀层完全镂空掉，在定位精度与镂空精度上均高于现有通过印刷镂空保护层的方式的镂空。
当镂空区域的光栅微结构具有较高的深宽比时，在光栅上沉积的镀层厚度较薄，而非镂空区域的低深宽比的光栅或者平坦表面上，沉积的镀层厚度较厚。在同时浸泡在相应的腐蚀溶液中时，镂空区域的镀层更容易被腐蚀溶液所腐蚀，而非镂空区域的镀层由于厚度较厚，因此能够得以保留，形成对特定区域的镂空。
在另外一种镂空方法中，镂空区域的光栅具有较大的比体积。当表面浮雕结构层表面涂布保护层时，具有较大比体积光栅区域中，保护层更多的填入微结构底部，且保护层填入量相对于微结构体积较小。而非镂空区域中，保护层能够充分填充在光栅微结构表面或者覆盖在平坦区域表面，形成对保留区域的保护。在通过相应的腐蚀溶液时，腐蚀溶液可以腐蚀镂空区域未被保护或保护不充分的镀层，而保留区域的镀层被保护层充分保护，得以保留，因此能够形成对特定区域的镂空。
镂空区域的第一光栅微结构和/或所述第二光栅微结构的特征尺寸的范围可选的可以是100nm至100μm。
非镂空区域的第二光栅微结构的深宽比可以小于0.2，和/或第二光栅微结构的比体积可以小于0.2。
第一光栅微结构和/或第二光栅微结构为以下一者或多者：亚波长光栅、全息光栅、闪耀光栅、球透镜、或柱透镜。
采用合金材料作为吸收层，同时利用微结构的调制作用，使得光学防伪元件在保持较高的色彩饱和度的同时，能够成功实现光变膜的精准镂空，解决了现有技术中色彩饱和度与镂空之间的矛盾，实现了多种光学防伪效果的组合。
图1a示出了根据本发明一实施例的光学防伪元件的示意图。如图1a所示，光学防伪1具有镂空区域31和非镂空区域32。当直接观察光学防伪元件1时，可以看到镂空区域31形成的图形箭头，非镂空区域为光变膜，形成明显的对比。
图1b是图1a所示的光学防伪元件的截面示意图。其中基材2选用透明基材。在基材2的第一表面21与镂空区域31对应的区域上没有任何镀层，与非镂空区域32对应的区域上形成有法布里-珀罗干涉器结构(以下简称为“光变膜”)4，其中吸收层41与基材2接触，吸收层41之上为介质层42，介质层42之上为反射层43。观察该光学防伪元件时，需要从基材2的第二表面22观察。
在本实施例中，基材2为PET，为透明的。吸收层41为铝铬合金(Al/Cr)，合金中金属铝与金属铬的原子比例为9:1，厚度约8nm。介质层42为二氧化硅，厚度约400nm。反射层43为金属铝，厚度30nm。
图2a给出了铬作为吸收层的光变膜的反射光谱图；图2b给出了铝铬合金作为吸收层的光变膜的反射光谱图；图2c给出了铝作为吸收层的光变膜的反射光谱图。表1给出了上述三种材料分别作为吸收层时光变膜的颜色参数。
表1
吸收层种类 h(色相/色调角) C(饱和度) L(亮度)
Cr 85.9° 64.4 72.7
Al/Cr 80.9° 48.7 74
Al 111° 28 83.8
从图中和数据可以发现，Cr作为吸收层的时候，颜色作为鲜艳，饱和度最高；铝作为吸收层的时候，颜色较为暗淡，饱和度较低。而Al/Cr合金作为吸收层时，颜色饱和度较高，能够满足颜色的要求。而Al作为吸收层时，光变膜的颜色饱和度较低，不能实现较为鲜艳的颜色。由此可见，Al/Cr合金可以作为吸收层，替代Cr作为光变膜吸收层的选择。
在一般生产中，热碱液是一种常用的腐蚀溶液，能够腐蚀多种金属，特别是金属铝。为了实现光变膜的图案化，需要将特定区域的光变膜去除，以实现不同区域具有不同的光学外观，进而实现图案化。图3a至图3c示出了上述光学防伪元件的制作工艺示意图。具体流程为(a)在透明基材2(例如PET)的第一表面21依次沉积合金吸收层41(例如Al/Cr合金)、介质层42(例如氟化镁)和反射层43(例如铝)，其中吸收层41、介质层42和反射层43构成法布里-珀罗干涉器结构4，如图3a所示；(b)在上述反射层43表面印刷保护层5，保护层例如可以是保护胶，例如可以采用传统印刷的方式印刷或涂布保护层5，保护层5可以具有特定含义的图文信息以形成防伪元件的非镂空区域；(c)将上述结构浸入相应的腐蚀溶液中，腐蚀液例如可以是常用的工业碱液，如图3b所示；(d)将上述结构取出，经过清洗，得到最终的光学防伪元件1，如图3c所示。需说明的是，本实施例的光学防伪元件的制备方法与上述实施例的光学防伪元件的具体实施细节及益处相同或相近，故在此不再进行赘述。
图4a示出了根据本发明实施的另一种光学防伪元件1的示意图。光学防伪元件1中，镂空区域31呈现五角星形状，整体为镂空透光的；非镂空区域32上具有光变膜，呈现彩色的颜色，并且在彩色的基础上，还具有明暗的区别。
图4b是图4a所示的光学防伪元件的截面示意图。其中，在透明基材2(例如PET)之上，具有表面浮雕结构层6，表面浮雕结构层包括与光学防伪元件的镂空区域31对齐的第一区域和与所述光学防伪元件的非镂空区域32对齐的第二区域，第一区域包括光栅微结构61(例如对称型的楔形光栅)，第二区域包括光栅微结构62(例如闪耀光栅)。进一步的，还具有同形覆盖于第二区域的光栅微结构62(上的法布里-珀罗干涉器结构4(即，光变膜)，法布里-珀罗干涉器结构中的合金吸收层41例如Cr/Fe合金)与所述第二区域接触，介质层42例如是冰晶石，反射层例如是银。光栅微结构61之上无光变膜。可选的，反射层43之上可以形成有保护层5。
在上述结构中，表面浮雕结构层6可以是紫外固化材料，也可以是热成型材料，在特定的条件下，可以将所需要的微结构形成于透明基材2之上即可。在该实施例中，镂空区域31中的光栅微结构61可以为对称的楔形光栅，特征周期(或称特征尺寸)为20μm，深度8μm。非镂空区域32中的光栅微结构62为闪耀光栅，特征周期为15μm，深度按照一定的布置方式从0.1μm变化至5μm。这种变化规律可以参见公告号为CN102712207B的中国专利申请，其能够形成动感、浮雕、立体等多种特征。在此实施例中，吸收层41为Cr/Fe合金，原子比值Cr/Fe＝0.7/0.93，厚度约为8nm；介质层42为冰晶石，厚度约520nm；反射层43为金属银，厚度约为50nm。
在正面观察时，光学防伪元件1呈现图4c中(1)图所示的图案，中间的镂空区域31的五角星呈现完全镂空透明的状态，非镂空区域32的最内圈五角星的轮廓呈现明亮的品红色，其他区域亮度较低。这是由于通过适当的调整、设置闪耀光栅的角度，在正面观察时只有最内圈的闪耀光栅反射的光线进入观察者的眼中，因此只有最内圈的图案呈现明亮的品红色，其他区域的闪耀光栅将光线反射到其他位置而不能进入到观察者眼中，因此亮度较低，呈现出明显的明暗对比。当倾斜光学防伪元件1时，在另一角度时，中间圈的闪耀光栅能够将光线反射进入观察者的眼中，因此中间圈的亮度变得更强，其他位置的亮度较暗。继续倾斜，同理，最外圈的闪耀光栅将光线反射进入观察者眼中，最外圈变得最亮。因此，在整个倾斜变化过程中，随着倾斜的动作，明亮的品红轮廓从中心向外部扩散(参见图4c中的(2)图和(3)图)，形成了随着倾斜过程的动感变化。特别需要指出的，第一，根据本发明的该实施例，镂空区域是由特定微结构所决定的，其外观的表现为动态轮廓具有镂空的形状，动态轮廓不会与镂空的形状有重叠，或者镂空的区域和动态区域是严格确定和定位的，两者之间不存在叠加干扰。第二，镂空区域中是无任何光变镀层的，呈现完全透明的外观效果。
图5a示出了根据本发明实施例的带有剥离层和胶层的光学防伪元件截面示意图。在该实施例中，光学防伪元件1的结构与图4a和图4b中的结构类似，只是在基材2与表面浮雕结构层6之间形成有剥离层7，在元件最外层具有胶层8，胶层8的表面被平整化。剥离层7可以是丙烯酸酯类材料等，其特点是在加热时能够与基材2剥离，胶层8可以使光学防伪元件1与产品承载基材9(例如纸或BOPP等)相粘接，上述光学防伪元件1即转移到产品承载基材9(纸或BOPP)上，且原有与基材2接触的表面直接朝向观察者，如图5b所示。
该结构中更能体现本发明的优势。以光变膜为例，一般光变膜吸收层为金属铬，采用传统的热碱液镂空时，吸收层仍然保留，因此在转移后，观察者仍然能观察到吸收层铬，整体呈现暗淡的灰色，外观效果受到影响。而采用合金材料吸收层时，镂空区域完全被腐蚀掉，呈现完全透明的状态，能够实现更好的光学效果。
在该实施例中，胶层8一般含有溶剂或者其本身的折射率与微结构形成层的折射率相同或相近，当胶层8附着于光学防伪元件1的上表面时，镂空区域的光栅微结构61(如，楔形光栅)被胶层8完全覆盖，由于折射率的原因光栅微结构61的上表面11与胶层的界面消失，在图5a中用虚线表示，使表面呈现平坦均一的外观，更有利于呈现完全透明的效果。
图6a至图6d示出了前述的光学防伪元件1的制作方法。所述方法可以包括：(a)提供透明的基材2；(b)在基材2上通过热成型或紫外固化的方式形成表面浮雕结构层6，如图6a所示；(c)在表面浮雕结构层6上依次沉积合金吸收层41、介质层42和反射层43，形成法布里-珀罗干涉器结构的干涉型反射镀层，如图6b所示；(d)在上述结构的反射层43一侧涂布保护层5，保护层例如是保护胶，如图6c；(e)将上述结构浸入相应的腐蚀溶液中，去除镂空区域的光变膜；(f)取出上述结构，使用水或其他溶液将腐蚀溶液清洗干净，烘干，从而得到前述的光学防伪元件，如图6d所示。
需说明的是，本实施例的光学防伪元件的制备方法与上述实施例的光学防伪元件的具体实施细节及益处相同或相近，故在此不再进行赘述。
根据本发明的光学防伪元件也可用作标签、标识、宽条、透明窗口、覆膜等，可以通过各种粘结机理粘附在各种物品上，例如转移到钞票、信用卡等高安全产品和高附加值产品上。
本发明的实施例还提供了包括上述光学防伪元件的防伪产品，例如钞票、信用卡、护照和有价证券等。
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。
本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
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 (18)

1.一种光学防伪元件，包括：
基材，所述基材具有相互对立的第一表面和第二表面；以及
位于所述基材的所述第一表面上的干涉型反射镀层，所述干涉型反射镀层处于所述光学防伪元件的非镂空区域而不处于镂空区域，所述干涉型反射镀层为法布里-珀罗干涉器结构，所述法布里-珀罗干涉器结构中的吸收层与所述基材接触，且所述吸收层的材料为合金材料，
其中，所述合金材料为至少两种金属形成的合金材料，形成所述合金材料的一种金属为灰色金属，另一种金属为易被溶液腐蚀的金属，使得在制作所述光学防伪元件时，能够实现沉积在镂空区域处的干涉型反射镀层被完全腐蚀以全部镂空，同时形成的所述光学防伪元件保持较高的色彩饱和度。
2.一种光学防伪元件，包括：
基材，所述基材具有相互对立的第一表面和第二表面；
位于所述基材的所述第一表面上的表面浮雕结构层，所述表面浮雕结构层包括与所述光学防伪元件的镂空区域对齐的第一区域和与所述光学防伪元件的非镂空区域对齐的第二区域，所述第一区域包括第一光栅微结构，所述第二区域包括第二光栅微结构和/或平坦结构，其中，所述第一光栅微结构的深宽比大于所述第二光栅微结构的深宽比，和/或所述第一光栅微结构的比体积大于所述第二光栅微结构的比体积；
同形覆盖于所述第二区域上的干涉型反射镀层，所述干涉型反射镀层处于所述光学防伪元件的非镂空区域而不处于镂空区域，所述干涉型反射镀层为法布里-珀罗干涉器结构，所述法布里-珀罗干涉器结构中的吸收层与所述第二区域接触，且所述吸收层的材料为合金材料，
其中，所述合金材料为至少两种金属形成的合金材料，形成所述合金材料的一种金属为灰色金属，另一种金属为易被溶液腐蚀的金属，使得在制作所述光学防伪元件时，能够实现沉积在镂空区域处的干涉型反射镀层被完全腐蚀以全部镂空，同时形成的所述光学防伪元件保持较高的色彩饱和度。
3.根据权利要求1或2所述的光学防伪元件，其中，
所述灰色金属包括以下一者或多者：铬、镍、铜、钴、钛、钒、钨、锡、硅、锗、或其组合；
所述易被溶液腐蚀的金属包括铝和/或铁。
4.根据权利要求1或2所述的光学防伪元件，其中，
所述合金材料为以下一者或多者：铝/铬合金、铝/镍合金、铝/硅合金、铁/铬、或者铝/铁/铬合金；和/或
所述吸收层的厚度范围是2nm-30nm。
5.根据权利要求1或2所述的光学防伪元件，其中，
所述法布里-珀罗干涉器结构中的介质层的材料为折射率小于1.8的低折射率材料，或者为折射率大于1.8的高折射率材料，
所述法布里-珀罗干涉器结构中的反射层的材料包括以下中的一者或多者：铝、银、锡、镍、铬、铂、铜、金、硅、或其组合。
6.根据权利要求1或2所述的光学防伪元件，其中，所述基材是透明的或半透明的。
7.根据权利要求1或2所述的光学防伪元件，还包括形成于所述干涉型反射镀层之上的保护层。
8.根据权利要求2所述的光学防伪元件，其中，
所述第一光栅微结构和/或所述第二光栅微结构的特征尺寸的范围是100nm至100μm；
所述第二光栅微结构的深宽比小于0.2，和/或所述第二光栅微结构的比体积小于0.2；和/或
所述第一光栅微结构和/或所述第二光栅微结构为以下一者或多者：亚波长光栅、全息光栅、闪耀光栅、球透镜、或柱透镜。
9.根据权利要求2所述的光学防伪元件，其中，还包括：形成于所述基材和所述表面浮雕结构层之间的剥离层；以及覆盖于所述镂空区域和/或所述非镂空区域上的胶层，所述胶层的表面被平整化。
10.一种用于光学防伪元件的制作方法，包括：
提供基材，所述基材具有相互对立的第一表面和第二表面；
在所述基材的所述第一表面上依次沉积由合金材料构成的吸收层、介质层和反射层，所述吸收层、介质层和反射层形成法布里-珀罗干涉器结构的干涉型反射镀层；
在属于非镂空区域的所述反射层上印刷保护层；
将前述步骤形成的结构浸入腐蚀溶液中，以使得处于所述光学防伪元件的镂空区域的干涉型反射镀层被腐蚀；以及
取出并清洗经腐蚀后的结构，
其中，所述合金材料为至少两种金属形成的合金材料，形成所述合金材料的一种金属为灰色金属，另一种金属为易被溶液腐蚀的金属，使得在制作所述光学防伪元件时，能够实现沉积在镂空区域处的干涉型反射镀层被完全腐蚀以全部镂空，同时形成的所述光学防伪元件保持较高的色彩饱和度。
11.一种用于光学防伪元件的制作方法，包括：
提供基材，所述基材具有相互对立的第一表面和第二表面；
在所述基材的所述第一表面上形成表面浮雕结构层，所述表面浮雕结构层包括与所述光学防伪元件的镂空区域对齐的第一区域和与所述光学防伪元件的非镂空区域对齐的第二区域，所述第一区域包括第一光栅微结构，所述第二区域包括第二光栅微结构和/或平坦结构，其中，所述第一光栅微结构的深宽比大于所述第二光栅微结构的深宽比，和/或所述第一光栅微结构的比体积大于所述第二光栅微结构的比体积；
在所述表面浮雕结构层上依次沉积由合金材料构成的吸收层、介质层和反射层，所述吸收层、介质层和反射层形成法布里-珀罗干涉器结构的干涉型反射镀层；
在所述反射层上印刷保护层；
将前述步骤形成的结构浸入腐蚀溶液中，以使得处于所述第一区域上的干涉型反射镀层被腐蚀；以及
取出并清洗经腐蚀后的结构，
其中，所述合金材料为至少两种金属形成的合金材料，形成所述合金材料的一种金属为灰色金属，另一种金属为易被溶液腐蚀的金属，使得在制作所述光学防伪元件时，能够实现沉积在镂空区域处的干涉型反射镀层被完全腐蚀以全部镂空，同时形成的所述光学防伪元件保持较高的色彩饱和度。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其中，
所述灰色金属包括以下一者或多者：铬、镍、铜、钴、钛、钒、钨、锡、硅、锗、或其组合；
所述易被溶液腐蚀的金属包括铝和/或铁。
13.根据权利要求10或11所述的方法，其中，
所述合金材料为以下一者或多者：铝/铬合金、铝/镍合金、铝/硅合金、铁/铬、或者铝/铁/铬合金；和/或
所述吸收层的厚度范围是2nm-30nm。
14.根据权利要求10或11所述的方法，其中，
所述介质层的材料为折射率小于1.8的低折射率材料，或者为折射率不小于1.8的高折射率材料，
所述反射层的材料包括以下中的一者或多者：铝、银、锡、镍、铬、铂、铜、金、硅、或其组合。
15.根据权利要求10或11所述的方法，其中，所述基材是透明的或半透明的。
16.根据权利要求11所述的方法，其中，
所述第一光栅微结构和/或所述第二光栅微结构的特征尺寸的范围是100nm至100μm；
所述第二光栅微结构的深宽比小于0.2，和/或所述第二光栅微结构的比体积小于0.2；和/或
所述第一光栅微结构和/或所述第二光栅微结构为以下一者或多者：亚波长光栅、全息光栅、闪耀光栅、球透镜、或柱透镜。
17.根据权利要求10或11所述的方法，其中，法布里-珀罗干涉器结构的干涉型反射镀层中每一层是通过以下一者或多者形成：蒸发沉积方法、电子束蒸发沉积方法、或者磁控溅射沉积方法。
18.一种光学防伪产品，包括根据权利要求1-9中任一项所述的光学防伪元件。
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