CN114590053A - 一种光学防伪元件及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施方式公开了一种光学防伪元件及其制备方法。该光学防伪元件包括：载体；至少一微腔，微腔通过模压形成于所述载体的内部；至少一色片，色片设置于微腔的内部，色片包含至少一磁性层和一非磁性层，色片能够在所述微腔内运动并通过外部磁场可逆地定向。本发明通过磁场可逆地调控色片的位置及排列，从而获得可以调制的光学防伪效果。这样，即使不改变观察角度，也能通过控制磁体的位置和移动速度实时获得不同的光学防伪效果，提高防伪的效率。

Description

一种光学防伪元件及其制备方法

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备方法。

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、金融票据等各类高安全或高附加值产品中广泛采用了光学防伪技术，并且取得了非常好的效果。

传统的技术方案是由制版决定的微结构与光变层相结合，通过预先设计的微结构调制光变层取向角度，从而实现颜色改变的光变效果与亮度改变的动感效果的结合。

在光学防伪油墨方面，公开号为CN104903009A的专利公开了磁性干涉颜料为吸收层/隔离层/反射层/磁性层/反射层/隔离层/吸收层的7层法布里-珀罗(Fabry-Perot)结构，典型的构成为Cr/MgF₂/Al/Ni/Al/MgF₂/Cr，通过适当的溶剂溶解脱膜层，剥离移除堆叠层，所得碎片进一步粉碎细化获得光变磁性色片。公开号为EP1710756Al、US2005/0106367和US7047883的专利进一步公开了在印刷过程中，通过预先设计的磁场定向排列磁性色片获得凹或凸的菲涅尔(Fresnel)型反射表面，并通过UV固化的方式将色片固定在所设计的位置，得到设计所需的亮度改变的动感效果。

上述光学防伪元件在制造实现上，无论是通过微结构还是磁场定向，光变层的角度均是预先设定好并在制造完成后被固定的，无法再次通过施加外界作用，如磁场、电场、压力、温度、湿度、气氛等，来改变光变层的取向角度，因此以上防伪技术是不具备互动式的防伪效果的，从而使得防伪技术效率较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种光学防伪元件及其制备方法，用以解决现有的防伪技术效率较低的问题。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种光学防伪元件，该光学防伪元件包括：

载体；

至少一微腔，微腔通过模压形成于载体的内部；

至少一色片，色片设置于微腔的内部，色片包含至少一磁性层和一非磁性层，色片能够在微腔内运动并通过外部磁场可逆地定向。

在本发明的实施方式中，载体包括模压层和封口层，微腔位于模压层内，封口层用于封闭微腔。

在本发明的实施方式中，色片在不同观察角度下呈现出不同的色调、亮度和/或饱和度。

在本发明的实施方式中，色片在微腔内的运动方式为转动和/或平动。

在本发明的实施方式中，微腔的横截面为图案或数字。

在本发明的实施方式中，色片为颜色相同的多个色片。

在本发明的实施方式中，色片的最小宽度大于微腔的高度。

在本发明的实施方式中，色片在微腔内的运动方式为平动。

在本发明的实施方式中，微腔为多个微腔，多个微腔的横截面为直径相同的多个圆形，多个微腔的横截面形成一目标数字或图案的形状。

在本发明的实施方式中，色片为光学可变且直径相同的的多个圆形色片，色片的直径小于微腔的直径。

在本发明的实施方式中，色片在微腔内的运动方式为转动。

在本发明的实施方式中，微腔为多个微腔，多个微腔的横截面为多个宽度相同的矩形，多个微腔的横截面形成一目标数字或图案的形状。

在本发明的实施方式中，色片为光学可变的多个色片，多个色片为直径相同的多个圆形色片和/或边长相同的多个正方形色片。

在本发明的实施方式中，多个色片的直径和/或边长小于微腔的长度、宽度和高度。

在本发明的实施方式中，色片在微腔内的运动方式为平动和/或转动。

在本发明的实施方式中，微腔为多个相同的微腔，每个微腔包括连通的第一腔体和第二腔体，第一腔体大于第二腔体。

在本发明的实施方式中，第一腔体内的色片为具有第一颜色的第一色片，第二腔体内的色片为具有第二颜色的第二色片；

第一色片的尺寸大于第一腔体与第二腔体之间的连通口的尺寸，由此禁止第一色片从第一腔体移动到第二腔体；

第二色片的尺寸小于连通口的尺寸，由此允许第二色片从第二腔体移动到第一腔体。

在本发明的实施方式中，色片在微腔内的运动方式为平动。

本发明第二方面提供一种用于制备光学防伪元件的方法，该方法包括：

在载体上模压形成至少一具有开口的微腔；

在微腔的内部设置至少一色片，色片设置于微腔的内部，色片包含至少一磁性层和一非磁性层，色片能够在微腔内运动并通过外部磁场可逆地定向；

使用薄膜封闭微腔的开口。

通过上述技术方案，光学防伪元件设置载体、在载体的内部设置至少一微腔，在微腔的内部设置至少一色片，使得色片能够在微腔内运动并通过外部磁场可逆地定向。这样，可以通过磁场可逆地调控色片的位置及排列，从而获得可以调制的光学防伪效果。这样，即使不改变观察角度，也能通过控制磁体的位置和移动速度实时获得不同的光学防伪效果，提高防伪的效率。

本发明实施方式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方式的进一步理解，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方式，但并不构成对本发明实施方式的限制。为了更好的突出本发明实施方式的有益效果，图示中微腔和色片的尺寸、数量、形状并不一定遵照实施方式中所描述的真实的尺寸、数量和形状。在附图中：

图1是本发明一实施方式提供的一种光学防伪元件剖面图的结构示意图；

图2(a)是本发明另一实施方式提供的一种光学防伪元件的俯视图的结构示意图，图2(b)是本发明一实施方式提供的一种光学防伪元件剖面图的结构示意图；

图3是本发明一实施方式提供的一种光学防伪元件的俯视图的结构示意图；

图4(a)是本发明另一实施方式提供的一种光学防伪元件的俯视图的结构示意图，图4(b)是本发明一实施方式提供的一种光学防伪元件剖面图的结构示意图；

图5(a)是本发明另一实施方式提供的一种光学防伪元件的一俯视图的结构示意图，图5(b)是本发明另一实施方式提供的一种光学防伪元件的另一俯视图的结构示意图；

图6(a)是本发明另一实施方式提供的一种光学防伪元件的俯视图的结构示意图，图6(b)是本发明一实施方式提供的一种光学防伪元件剖面图的结构示意图；

图7是本发明实施方式提供的一种用于制备光学防伪元件的方法的流程示意图。

附图标记说明

1 载体 11 模压层

12 封口层 2 微腔

21 第一腔体 22 第二腔体

3 色片 31 第一色片

32 第二色片

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施方式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方式，并不用于限制本发明实施方式。

需要说明，若本发明实施方式中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施方式中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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。另外，各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

参见图1，图1本发明一实施方式提供的一种光学防伪元件剖面图的结构示意图。如图1所示，该光学防伪元件可以包括：

载体1；

至少一微腔2，微腔2通过模压形成于载体1的内部；

至少一色片3，色片3设置于微腔2的内部，色片3包含至少一磁性层和一非磁性层，色片能够在微腔2内运动并通过外部磁场可逆地定向。

在本发明的实施方式中，光学防伪元件包括载体1、至少一微腔2和至少一色片3。其中，微腔2可以通过模压的方式制作。模压方式包括热模压及紫外线(Ultraviolet，UV)模压，优选UV模压制造微腔2。UV模压机采用自动化操作，不仅能够满足压印厚度的需求，达到压图案纹路清晰透亮以及图案定位精度和还原性高的效果，而且整个模压过程避免了热模压的高温。通过UV模压方式可以高效、稳定、批量化地生产具有开口的微腔2。

载体1内设置有至少一微腔2，微腔2内设置有至少一色片3。该色片是光学可变且可磁性定向的色片3，色片3在微腔2内能够运动并且能够通过外部磁场可逆地定向。优选地，色片3在任意方向上的最大长度小于微腔2在任意方向上的最大长度，色片3由外加磁场作用在微腔内可逆运动。根据微腔2形状，填充的色片3形状与尺寸可以相同，形状和/或尺寸也可以不同。例如在高度30μm，直径200μm的圆柱形微腔2内可以填充2μm-150μm之间任意尺寸的一种或多种圆形色片；只要色片在任意方向上的最大长度小于200μm，也可以填充不同形状如三角形、正方形等的色片。

进一步地，色片3为多层结构且包含至少一个磁性层和至少一个非磁性层。对于磁性层，考虑磁性金属氧化物和磁性金属。磁性金属如铁、钴、镍、轧等或者磁性氧化物如氧化铁、氧化铬、铬铁氧化物等，上述磁性金属也包含添加稀土元素的合金。对于非磁性层尤其考虑化合物如二氧化硅、氟化镁、二氧化钛、氧化锌等，或者非磁性金属如铝、铬、铜或者合金。但也可以考虑有机材料及有机硅材料用作非磁性层材料。上述有机材料及有机硅材料还可以含有颜料以形成特定的颜色。

在本发明的实施方式中，色片3可以是带有介质和金属叠层结构或为带有磁性氧化层的纯介质多层结构。色片3的介质和金属的叠层可以包含法布里-珀罗机构或金属/介质/金属结构或介质/金属/介质结构。色片3表面可以具有表面浮雕结构，例如全息衍射结构、亚微米尺度结构等。色片3的结构可以使得色片具有光学可变的特征。并且，在本发明的实施方式中，载体1不包含其他有色或光学可变的色片。

在本发明的实施方式中，“光学可变”或“光学可变性”可以理解为由观察者观察该光学防伪元件或含有该光学防伪元件的物体所察觉到的光学性质的改变。这种可变的光学特性尤其理解为人最基本感知的颜色特性，即色调、亮度和饱和度。本发明实施方式的光学防伪元件对观察者的视觉作用还可以通过值来描述，如色彩度、色度(颜色强弱)，颜色深度、光彩度和灰度，此外，本发明实施方式的光学防伪元件可以通过其他光学特征表征，如通过其反射能力。“光学可变”主要是指色片3反射能力或者光泽的改变，因为色片3基本不具有倾斜或照明光源角度改变所产生的颜色变化的光变效果。色片3可以是设计为薄片状的色片3。优选地，色片3在任意方向上的最大长度在2μm-120μm之间，色片3的最大长度与厚度之比大于4，色片3在任意方向上的最大长度在5μm-50μm之间，色片3最大长度与厚度之比大于10。

微腔2由于含有微米尺度的色片且腔体高度小于100μm，因此称为微腔2。优选地，微腔2高度小于35μm，更优选地，微腔2的高度小于25μm。对于微腔的形状及尺寸，可以是完全一致的形状与尺寸，也可以形状和/或尺寸不同。对于多个微腔，微腔的排布可以是规则的，也可以是随机化的。

在本发明的实施方式中，构成微腔2的材料至少部分透明，实现对色片3运动的观察。构成微腔2的材料可以是有机材料、无机材料、有机/无机杂化材料或者有机与无机材料的混合材料。构成微腔2的材料可以选择为同一种材料，也可以由一种以上的材料共同构成微腔结构。其中，“透明的”材料理解为这样的材料，入射的电磁辐射(至少在约380nm至约780nm的可见波长内)可基本透过所述材料。在本发明的“透明”材料，透射率应不低于75％。微腔2内为空气和/或透明液体，为色片3提供自由运动的空间。当选用液体时，所用的透明液体应足够惰性，即不影响色片的光学及磁学性能。

将色片3设置在微腔2结构内部有两种路径。一种是将分散在溶液中的色片3填充于微腔2的内部，然后通过干燥的方式将溶液挥发，这样在封闭微腔2后，微腔2中的色片3的运动空间是由空气构成。另一种是将分散在溶液中的色片3填充于微腔2的内部，保留溶液，这样在封闭微腔2后，色片3的运动空间由液体或部分液体、部分空气构成。

本发明的实施方式，将色片3设置在微腔2内部，使得色片3能够在微腔2内运动并通过外部磁场可逆地定向。这样，可以通过磁场可逆地调控色片的位置及排列，从而获得可以调制的光学防伪效果。这样，即使不改变观察角度，也能通过控制磁体的位置和移动速度实时获得不同的光学防伪效果，提高防伪的效率。

在本发明的实施方式中，载体1可以包括模压层11和封口层12，微腔2位于模压层11内，封口层12用于封闭微腔2。

具体地，设置色片3的开口微腔2需要封闭以形成光学防伪元件。载体1可以包括模压层11和封口层12。由两种方式形成对微腔2的封闭。一种是通过成熟的复合设备将涂有粘接层的膜与微腔2进行复合，在这种方式下适用于之前所述的全部色片3的设置路径。另一种是对于保留填充液体的色片填充路径，通过涂覆密度小于填充液体的封口材料实现对微腔2的封闭。封口材料可以选自有机材料、无机材料、有机/无机杂化材料或者有机与无机材料的混合材料中的一种或多种。优选反应型材料，例如可由紫外线、电子束、可见光、红外线等固化的体系以及常温固化、热固化体系。可在封闭结构的基础上再涂覆一层封闭材料以获得更好的封闭性能。

在本发明的实施方式中，色片3可以在不同观察角度下呈现出不同的色调、亮度和/或饱和度。

具体地，色片3可以是具有固定颜色或者具有光学可变特征的色片。若色片3是具有固定颜色的色片，则在不同观察角度下，会呈现出不同的亮度。若色片3是具有光学可变特征的色片，则在不同观察角度下，会呈现出不同的颜色。颜色包括色调、亮度和饱和度。“光学可变”或“光学可变性”可以理解为由观察者观察该光学防伪元件或含有该光学防伪元件的物体所察觉到的光学性质的改变。这种可变的光学特性尤其理解为人最基本感知的颜色特性，即色调、亮度和饱和度。本发明实施方式的光学防伪元件对观察者的视觉作用还可以通过值来描述，如色彩度、色度(颜色强弱)，颜色深度、光彩度和灰度，此外，本发明实施方式的光学防伪元件可以通过其他光学特征表征，如通过其反射能力。因为色片3基本不具有倾斜或照明光源角度改变所产生的颜色变化的光变效果，“光学可变”主要是指色片3反射能力或者光泽的改变。色片3可以在不同观察角度下呈现出不同的色调、亮度和/或饱和度，这样使得观察者能够方便快捷地识别出防伪特征。

在本发明的实施方式中，色片3在微腔2内的运动方式可以为转动和/或平动。

具体地，微腔2内的色片3的运动方式包括但不限于转动、平动或两者的组合。在磁场作用下色片3在微腔内的运动存在多种组合方式，包括但不限于：任意微腔2内至少一部分色片3转动、至少一部分色片3平动或至少一部分色片3同时转动与平动。例如，在微腔2的高度比色片3的宽度小的情况下，色片3不能在微腔2内转动，只能平动。又例如，在微腔2的长度限制了色片3平动的情况下，色片3只能在微腔2内转动，不能平动。再例如，在微腔2的长宽高都比色片3大时，色片3既能在微腔2内转动，又能在微腔2内平动。色片3在微腔2内的运动使得观察者能够在色片3不同的运动状态下观察到不同的光学特征，使得观察者方便快捷地识别出防伪特征。

为了更好地描述本发明的技术，下面通过几个具体的实施方式来说明本发明的方案。

参见图2，图2(a)是本发明另一实施方式提供的一种光学防伪元件的俯视图的结构示意图，图2(b)是本发明另一实施方式提供的一种光学防伪元件剖面图的结构示意图。如图2(a)和图2(b)所示，微腔2的横截面可以为图案或数字，色片3可以为颜色相同的多个色片3，色片3的最小宽度大于微腔2的高度，色片3在微腔2内的运动方式为平动。

在本发明的实施方式中，微腔2的横截面形成的图案或数字可以为沙漏形状，剖面可以为矩形形状。优选地，微腔2的高度为12μm，微腔2的最大宽度为10mm，最小宽度，即瓶颈处为2mm，沙漏的总长度为30mm。微腔2中的色片3存在形状及尺寸各异的色片3。优选地，色片3的压料片为纯铁，两侧为镀铜层，色片3为金属铜的颜色。色片3的最大宽度为120μm，最小宽度为20μm，色片厚度为2μm。由于色片3的最小宽度大于微腔2的高度，因此色片3不能在微腔2的内部转动，色片3在微腔2内部的运动方式为平动，可以从沙漏的第一侧移动到沙漏的第二侧。

这样，在平放钞纸时，色片3由于重力作用均匀地平铺于微腔2的内部。当通过外部磁场的作用，如手机扬声器中磁体的作用时，由于微腔2的高度限制了色片3的转动，因此色片3发生平动。如果将外部磁场置于沙漏的第一侧时，色片3将通过平动移动到沙漏的第一侧，沙漏的第一侧能观察到铜色的色片，沙漏的第二侧透明。再将外部磁场平移至沙漏的第二侧，色片3由沙漏的第一侧移动至沙漏的第二侧，沙漏的第二侧能够观察到铜色的色片3，沙漏的第一侧透明。观察者通过外部磁场的移动，色片3根据外部磁场的移动在微腔内平动，微腔2的亮度会随之改变。可以形成人与光学防伪元件互动的独特视觉防伪效果，提高防伪效率。

本发明实施方式的光学防伪元件可以通过以下方法形成，在带有剥离层的25μm聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Glycol Terephthalate，PET)材料上通过UV模压设备模压形成高度为12μm的双沙漏微腔2，将分散与乙醇中的铜铁复合色片3通过填充设备填充于腔体内部，UV模压的基座(微腔2下表面与PET之间的距离)控制在3μm，通过红外线干燥去除溶剂，再通过复合设备将带有热熔粘结层5μm PET与双沙漏微腔2UV模压膜复合形成光学防伪元件，进一步涂覆烫印胶层，并通过烫印转移的方式将该光学防伪元件从25μm PET剥离转移至钞纸基材上。

参见图3，图3是本发明一实施方式提供的一种光学防伪元件的俯视图的结构示意图。如图3和图1所示，微腔2可以为多个微腔2，多个微腔2的横截面可以为直径相同的多个圆形，多个微腔2的横截面形成一目标数字或图案的形状；色片3可以为光学可变且直径相同的的多个圆形色片3，色片3的直径小于微腔2的直径；色片3可以在微腔2内的运动方式为转动。

在本发明的实施方式中，微腔2的横截面为直径相同的多个圆形，多个微腔2的横截面形成一目标数字或图案的形状。例如，多个圆形微腔2形成以目标数字10。色片3为光学可变且直径相同的多个圆形色片，色片3的直径小于微腔2的直径，这样色片3可以在微腔2的内部转动。优选地，微腔2由10μm高直径10μm的圆柱构成。微腔的间距为5μm。色片3还可以是带有微文字的光变色片。这样，可以增加防伪的安全性，提高防伪的效率。

在平放钞纸时，色片3由于重力作用均匀地平铺于微腔2的内部，当通过外部磁场，如手机扬声器中的磁体作用时，色片3在微腔2内转动。通过磁场作用，色片3会形成菲涅尔(Fresenel)型反射表面，从而形成随观察角度变化的滚动条，即随着光学防伪元件的倾斜角度的变化，滚动条两侧的色片的颜色也不同，色片3会随着外部磁场的变化发生可逆的改变，这赋予了更多、更复杂的光学效果。即使在不倾斜光学防伪元件的情况下，通过外部磁场的移动带来色片3的旋转，仍然可以获得滚动的亮条且亮条两侧色片3的颜色产生反差。而亮条的滚动速度和位置由外部磁场的移动速度和位置决定。通过合适的磁场还可以将部分区域的色片3完全竖直排列，形成百叶窗的观察效果。垂直于光学防伪元件观察时，可观察到位于色片3下方的层；而倾斜于光学防伪元件观察时，视线部分封锁；而平行于光学防伪元件观察时，视线完全封锁。此外，通过放大镜或显微镜还可以观察到色片3表面的浮雕微文字。

本发明实施方式的光学防伪元件可以通过以下方法形成，在25μm PET上通过UV模压设备模压形成高度为13μm高直径10μm的圆柱，UV模压的基座(微腔2下表面与PET之间的距离)控制在5μm，将分散在丙三醇中的光变磁性色片3通过填充设备填充于微腔2内部，含有丙三醇的色片在微腔2中的填充高度控制在10μm，采用与模压相同的UV材料作为填充材料，该UV材料由于密度低于丙三醇会浮在丙三醇表面，并通过涂布和UV固化微腔2的顶部的封闭，UV涂层的厚度包括填充在微腔内的2μm厚度以及之上的1μm厚度区域。由于封闭材料与模压材料为同种材料，这样构成微腔2的材料为同一种材料。进一步涂覆正面及背面纸线结合胶，分切成用释放于钞纸的安全线产品。

参见图4，图4(a)是本发明另一实施方式提供的一种光学防伪元件的俯视图的结构示意图，图4(b)是本发明另一实施方式提供的一种光学防伪元件剖面图的结构示意图。如图4(a)和图4(b)所示，微腔2可以为多个微腔2，多个微腔2的横截面为多个宽度相同的矩形，多个微腔2的横截面形成一目标数字或图案的形状；色片3可以为光学可变的多个色片3，多个色片3可以为直径相同的多个圆形色片3和/或边长相同的多个正方形色片3；多个色片3的直径和/或边长小于微腔2的长度、宽度和高度；色片3在微腔2内的运动方式可以为平动和/或转动。

在本发明的实施方式中，微腔2为多个微腔2，多个微腔2的横截面为宽度相同的矩形，多个微腔可以形成一目标数字或图案的形状，例如，多个圆形微腔2形成以目标数字10。微腔2的剖面是试管状。微腔2可以看做是在长方体的基础上，将下底部由平面变成弧面。优选地，微腔2的最大高度为25μm，最大宽度为10μm。微腔2的长度由数字“10”的图案的长度决定，例如沿数字“1”排布的微腔2最长为数字“1”的长度15mm，沿数字“0”排布的微腔最短为数字“0”的笔划宽度3mm。填充在微腔2内的色片3为8μm直径圆形光变磁性色片3及对角线长为8μm的正方形光变磁性色片3。本发明的实施方式中，多个色片3的直径和/或边长小于微腔2的长度、宽度和高度，因此色片3在微腔2内运动方式为平动和/或转动。

在平放钞纸时，色片3由于重力作用均匀地平铺于微腔2的内部。当通过外部磁场，例如手机扬声器中的磁体作用时，色片3不仅能发生转动还可以发生平动，即沿着微腔2水平移动。这样不仅能形成转动产生的百叶窗观察效果，还可以形成色片3水平移动的效果，即可以通过磁场的改变使色片3向目标文字的一侧富集，使得目标文字的一部分完全透明无色片，另一侧形成色片3的光变效果及滚动条的动感效果。这样，能够增强防伪的安全性，提高防伪的效率。

在本发明另一个实施方式中，光学防伪元件的微腔2与本发明的实施方式的微腔2相同。优选地，半圆柱体的直径为10μm，长方体的宽为10μm、高为5μm微腔，以及微腔构成的数字“10”的图案。有本发明的实施方式不同之处在于，微腔2中填充有长度为120μm，宽度为9μm表面具有0级衍射结构的光变磁性色片3。

在平放钞纸时，色片3由于重力作用均匀地平铺于微腔2的内部，当通过外部磁场，例如手机扬声器中的磁体作用时，色片3不仅发生转动还可以发生平动，即沿着微腔2水平移动。不仅能形成转动产生的百叶窗观察效果，还可以形成色片3水平移动的效果，即可以通过磁场的改变使色片3向目标文字的一侧富集，使得目标文字的一部分完全透明无色片，另一侧形成色片3的光变效果及滚动条的动感效果。更进一步地，可以通过偏光片观察到色片3的隐藏颜色。这样，可以提高防伪的安全性，增加防伪的效率。

本发明实施方式的光学防伪元件可以通过以下方法形成，在带有剥离层的25μmPET上通过UV模压设备模压形成所述微腔2，将分散在矿物油中的光变磁性色片3通过填充设备填充于微腔2的内部，UV模压的基座(微腔2的下表面与PET之间的距离)控制在2μm，模压微腔2的总高度为11μm。采用双组分聚氨酯材料作为填充材料，该聚氨酯材料由于密度低于矿物油会浮在矿物油表面，热固化后将微腔2的顶部的封闭并通过二次涂覆的方式增强封闭性。这样，封闭材料包括填充在微腔2内的1μm厚度区域以及之上二次涂覆的1μm厚度的聚丙烯酸酯类涂层。在本实施方式中封闭材料与模压材料为不同材料，且封闭材料为两种，微腔2由3种材料构成。进一步涂覆烫印胶层，模切后通过烫印转移的方式将该防伪元件从25μm PET剥离转移至卡基材上，形成防伪标。

参见图5，图5(a)是本发明另一实施方式提供的一种光学防伪元件的俯视图的结构示意图，图5(b)是本发明另一实施方式提供的一种光学防伪元件剖面图的结构示意图。如图5(a)和图5(b)所示，微腔2可以为多个相同的微腔2，每个微腔2包括连通的第一腔体21和第二腔体22，第一腔体21大于第二腔体22；第一腔体21内的色片3为具有第一颜色的第一色片31，第二腔体22内的色片3为具有第二颜色的第二色片32；

第一色片31的尺寸大于第一腔体21与第二腔体22之间的连通口的尺寸，由此禁止第一色片31从第一腔体21移动到第二腔体22；

第二色片32的尺寸小于连通口的尺寸，由此允许第二色片32从第二腔体22移动到第一腔体21；

色片在微腔内的运动方式为平动。

在本发明的实施方式中，微腔2可以包括多个微腔2，每个微腔2都由连通的第一腔体21和第二腔体22组成，第一腔体21大于第二腔体22。优选地，第一腔体21为长10mm，高20μm，宽20μm长方体腔体，第二腔体22为长10mm，高10μm，宽10μm的长方体腔体。在第一腔体21内设置有等比例的直径为18μm圆形的洋红色的色片3；在第二腔体22内设置有等比例的边长为8μm的正方形绿色的色片3。正方形色片3可以分布于第一腔体21和第二腔体22中，而圆形色片3由于尺寸限制只能分布在第二腔体22中。

当外部磁场，如手机扬声器中磁体作用时，色片3会发生移动。由于第一色片31的尺寸大于连通口的尺寸，第一色片31无法从第一腔体21移动到第二腔体22；而第二色片32的尺寸小于连通口的尺寸，因此第二色片32可以从第二腔体22移动到第一腔体21。当磁体放置在第一腔体21的一侧时，圆形和方形的色片3都移动至第一腔体21的一侧，形成洋红色和绿色的混色。当磁体放置在第二腔体22的一侧时，仅有正方形色片能够移动至第二腔体22，第一腔体21将留下尺寸大的圆形色片，这样第一腔体21可以观察到绿色，第二腔体22可以观察到洋红色，即将两个颜色的色片3通过微腔2的筛分作用进行分离。这样，通过不同颜色的色片3的移动，使得观察者能够观察到不同的颜色，可以方便快捷地进行防伪识别，提高防伪效率。

本发明的实施方式制造方式如同上一个实施方式，只是改变模压的微腔形状。在此不过多地赘述。

参见图6，图6(a)是本发明另一实施方式提供的一种光学防伪元件的俯视图的结构示意图，图6(b)是本发明另一实施方式提供的一种光学防伪元件剖面图的结构示意图。如图6(a)和图6(b)所示在本发明的实施方式中，微腔2可以为任意形状且随机分布的圆柱形微腔，色片3也可以为任意形状的色片。

在本发明的实施方式中，该光学防伪元件包含多个随机分布的圆柱形微腔2，微腔2之间的距离是随机分布、介于10μm至1mm，微腔2的直径也为随机分布介于6μm至110μm之间，微腔2的高度为15μm。在上述微腔2中填充最大长度在5μm-30μm形状随机的红色色片3(涂层磁性片)，最大长度在31μm-79μm形状随机的黄色色片(氧化物磁性片)，和直径在80-110μm的圆形蓝色色片(含有稀土元素的磁性片)。由于微腔2的尺寸对色片3的筛分作用，仅有直径小于微腔2直径的色片3会填充在微腔2中，对于直径在5μm-30μm的微腔2仅能观察到红色色片。

当通过外部磁场，如手机扬声器中的磁体作用时，色片3主要发生转动，一些相对与微腔2很小的色片3还会发生平动，通过磁体可以控制色片3的运动，从而控制色片3的颜色及反射亮度，可以形成人与防伪元件互动的独特视觉防伪效果，提高防伪效率。

本发明的实施方式中光学防伪元件及应用产品通过以下方法形成。在带有剥离层的20μmPET上通过UV模压设备模压形成所述微腔2，将分散在矿物油中的所述色片3通过填充设备填充于微腔2的内部，UV模压的基座(微腔下表面与PET之间的距离)控制在2μm。再通过复合设备将带有热熔粘结层5μmPET与微腔2UV模压膜复合形成光学防伪元件。这样微腔2内既存在空气也存在矿物油。进一步涂覆烫印胶层，模切后通过烫印转移的方式将该防伪元件从20μm PET剥离转移至卡基材上，形成防伪标。

如图7所示，图7为本发明实施方式提供的一种用于制备光学防伪元件的方法，如图7所示，该方法包括以下步骤：

S701：在载体1上模压形成至少一具有开口的微腔2。

S702：在微腔2的内部设置至少一色片3。色片3设置于微腔2的内部，色片3包含至少一磁性层和一非磁性层，色片3能够在微腔2内运动并通过外部磁场可逆地定向；

S703：使用薄膜封闭微腔2的开口。

在本发明的实施方式中，微腔2可以通过模压的方式制作。模压方式包括热模压及UV模压，优选UV模压制造微腔2。UV模压机采用自动化操作，不仅能够满足压印厚度的需求，达到压图案纹路清晰透亮以及图案定位精度和还原性高的效果，而且整个模压过程避免了热模压的高温。通过UV模压方式可以高效、稳定、批量化地生产具有开口的微腔2。

载体1内设置有至少一微腔2，微腔2内设置有至少一色片3。该色片是光学可变且可磁性定向的色片3，色片3在微腔2内能够运动并且能够通过外部磁场可逆地定向。优选地，色片3在任意方向上的最大长度小于微腔2在任意方向上的最大长度，色片3由外加磁场作用在微腔内可逆运动。根据微腔2形状，设置的色片3形状与尺寸可以相同，形状和/或尺寸也可以不同。例如在高度30μm，直径200μm的圆柱形微腔2内可以设置2μm-150μm之间任意尺寸的一种或多种圆形色片；只要色片在任意方向上的最大长度小于200μm，也可以设置不同形状如三角形、正方形等的色片。

进一步地，色片3为多层结构且包含至少一个磁性层和至少一个非磁性层。对于磁性层，考虑磁性金属氧化物和磁性金属。磁性金属如铁、钴、镍、轧等或者磁性氧化物如氧化铁、氧化铬、铬铁氧化物等，上述磁性金属也包含添加稀土元素的合金。对于非磁性层尤其考虑化合物如二氧化硅、氟化镁、二氧化钛、氧化锌等，或者非磁性金属如铝、铬、铜或者合金。但也可以考虑有机材料及有机硅材料用作非磁性层材料。上述有机材料及有机硅材料还可以含有颜料以形成特定的颜色。

在本发明的实施方式中，“光学可变”或“光学可变性”可以理解为由观察者观察该光学防伪元件或含有该光学防伪元件的物体所察觉到的光学性质的改变。这种可变的光学特性尤其理解为人最基本感知的颜色特性，即色调、亮度和饱和度。本发明实施方式的光学防伪元件对观察者的视觉作用还可以通过值来描述，如色彩度、色度(颜色强弱)，颜色深度、光彩度和灰度，此外，本发明实施方式的光学防伪元件可以通过其他光学特征表征，如通过其反射能力。“光学可变”主要是指色片3反射能力或者光泽的改变，因为色片3基本不具有倾斜或照明光源角度改变所产生的颜色变化的光变效果。

将色片3设置在微腔2结构内部有两种路径。一种是将分散在溶液中的色片3填充于微腔2的内部，然后通过干燥的方式将溶液挥发，这样在封闭微腔2后，微腔2中的色片3的运动空间是由空气构成。另一种是将分散在溶液中的色片3填充于微腔2的内部，保留溶液，这样在封闭微腔2后，色片3的运动空间由液体或部分液体、部分空气构成。将色片3设置在微腔2内部，使得色片3能够在微腔2内运动并通过外部磁场可逆地定向。这样，可以通过磁场可逆地调控色片的位置及排列，从而获得可以调制的光学防伪效果。这样，即使不改变观察角度，也能通过控制磁体的位置和移动速度实时获得不同的光学防伪效果，提高防伪的效率。

在本发明的实施方式中，载体1可以包括模压层和封口层，微腔2位于模压层内，封口层用于封闭微腔2。

具体地，设置色片3的开口微腔2需要封闭以形成光学防伪元件。载体1可以包括模压层11和封口层12。由两种方式形成对微腔2的封闭。一种是通过成熟的复合设备将涂有粘接层的膜与微腔2进行复合，在这种方式下适用于之前所述的全部色片3的设置路径。另一种是对于保留填充液体的色片填充路径，通过涂覆密度小于填充液体的封口材料实现对微腔2的封闭。封口材料可以选自有机材料、无机材料、有机/无机杂化材料或者有机与无机材料的混合材料中的一种或多种。优选反应型材料，例如可由紫外线、电子束、可见光、红外线等固化的体系以及常温固化、热固化体系。可在封闭结构的基础上再涂覆一层封闭材料以获得更好的封闭性能。

进一步地，对光学防伪元件还可以加工一层或多层光学防伪产品所需要的功能涂层，形成烫印转移型宽条、安全线或防伪产品。该功能涂层包括用于提供光学防伪元件保护的保护层，用于提供与目标基材粘接的粘合层，及用于烫印转移的烫印层和剥离层。

通过本发明的实施方式制造的光学防伪元件，不同于传统的预先设定色片排列的方式，本发明的实施方式可以通过磁场可逆地调控色片的位置及排列，从而获得可以调制的光学防伪效果，这形成了人与防伪元件互动的独特优势，通过控制磁体(例如手机扬声器的磁体)的位置和移动速度可以实时获得不同的光学防伪效果，如动感效果及颜色变化效果，观察者无需改变观察角度，便可以进行防伪识别，从而提供防伪效率。并且本发明的实施方式制造的光学防伪元件具有高效、稳定、可批量化生成的制造优势，能实现产业化生产的要求。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本申请的实施方式而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (19)

1.一种光学防伪元件，其特征在于，所述光学防伪元件包括：

载体；

至少一微腔，所述微腔通过模压形成于所述载体的内部；

至少一色片，所述色片设置于所述微腔的内部，所述色片包含至少一磁性层和一非磁性层，所述色片能够在所述微腔内运动并通过外部磁场可逆地定向。

2.根据权利要求1所述的光学防伪元件，其特征在于，所述载体包括模压层和封口层，所述微腔位于所述模压层内，所述封口层用于封闭所述微腔。

3.根据权利要求1所述的光学防伪元件，其特征在于，所述色片在不同观察角度下呈现出不同的色调、亮度和/或饱和度。

4.根据权利要求1所述的光学防伪元件，其特征在于，所述色片在所述微腔内的运动方式为转动和/或平动。

5.根据权利要求1所述的光学防伪元件，其特征在于，所述微腔的横截面为图案或数字。

6.根据权利要求5所述的光学防伪元件，其特征在于，所述色片为颜色相同的多个色片。

7.根据权利要求6所述的光学防伪元件，其特征在于，所述色片的最小宽度大于所述微腔的高度。

8.根据权利要求7所述的光学防伪元件，其特征在于，所述色片在所述微腔内的运动方式为平动。

9.根据权利要求1所述的光学防伪元件，其特征在于，所述微腔为多个微腔，所述多个微腔的横截面为直径相同的多个圆形，所述多个微腔的横截面形成一目标数字或图案的形状。

10.根据权利要求9所述的光学防伪元件，其特征在于，所述色片为光学可变且直径相同的的多个圆形色片，所述色片的直径小于所述微腔的直径。

11.根据权利要求10所述的光学防伪元件，其特征在于，所述色片在所述微腔内的运动方式为转动。

12.根据权利要求1所述的光学防伪元件，其特征在于，所述微腔为多个微腔，所述多个微腔的横截面为多个宽度相同的矩形，所述多个微腔的横截面形成一目标数字或图案的形状。

13.根据权利要求12所述的光学防伪元件，其特征在于，所述色片为光学可变的多个色片，所述多个色片为直径相同的多个圆形色片和/或边长相同的多个正方形色片。

14.根据权利要求13所述的光学防伪元件，其特征在于，所述多个色片的直径和/或边长小于所述微腔的长度、宽度和高度。

15.根据权利要求14所述的光学防伪元件，其特征在于，所述色片在所述微腔内的运动方式为平动和/或转动。

16.根据权利要求1所述的光学防伪元件，其特征在于，所述微腔为多个相同的微腔，每个微腔包括连通的第一腔体和第二腔体，所述第一腔体大于所述第二腔体。

17.根据权利要求16所述的光学防伪元件，其特征在于，所述第一腔体内的色片为具有第一颜色的第一色片，所述第二腔体内的色片为具有第二颜色的第二色片；

所述第一色片的尺寸大于所述第一腔体与所述第二腔体之间的连通口的尺寸，由此禁止所述第一色片从所述第一腔体移动到所述第二腔体；

所述第二色片的尺寸小于所述连通口的尺寸，由此允许所述第二色片从所述第二腔体移动到所述第一腔体。

18.根据权利要求17所述的光学防伪元件，其特征在于，所述色片在所述微腔内的运动方式为平动。

19.一种用于制备光学防伪元件的方法，其特征在于，所述方法包括：

在载体上模压形成至少一具有开口的微腔；

在所述微腔的内部设置至少一色片，所述色片设置于所述微腔的内部，所述色片包含至少一磁性层和一非磁性层，所述色片能够在所述微腔内运动并通过外部磁场可逆地定向；

使用薄膜封闭所述微腔的开口。

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