CN115576040A - 反射式悬浮成像光学薄膜 - Google Patents

Abstract

本申请揭示一种反射式悬浮成像光学薄膜，包括：透明基材，所述透明基材包括第一表面以及相对设置的第二表面；聚焦结构，所述聚焦结构设于所述透明基材第一表面，所述聚焦结构包括若干聚焦单元；微图文，所述微图文设于所述透明基材的第二表面，所述微图文包括若干微图文单元，所述微图文单元包括第一图文结构以及第二图文结构；所述第一图文结构由沟槽构成，所述第二图文结构由纳米结构构成；反射结构，所述反射结构位于所述透明基材第一表面一侧，且所述反射结构覆盖所述聚焦结构。通过所述第二图文的纳米结构可形成有色彩的图文，第二图文结构是透射式的，不会对光线进行遮挡，所以在成像的过程中所述第二图文结构所成的像就是彩色的悬浮影像。

Description

反射式悬浮成像光学薄膜

技术领域

本申请涉及3D悬浮成像技术领域，尤其涉及一种反射式悬浮成像光学薄膜。

背景技术

随着社会的发展技术的进步，基于微透镜的3D悬浮成像技术的应用从防伪已经延伸至印刷包装领域，并成为印刷包装行业技术热点，对于实现动态立体防伪图像具有重要科学及实践意义，但目前面临技术成熟度不高、图案变化单一以及难以实现快速制备等问题。

现有技术中的3D悬浮成像与动态立体成像并不相同，动态立体成像是是视觉上具有立体感，而3D的悬浮成像是漂浮于空中的实像。现有技术中的3D悬浮成像结构分为两种：一种是透射式结构，另一种是反射式结构；在透射式的3D悬浮中会出现彩色的像，因为在制备微图文时通过使用彩色的油墨或者颜料，即可形成彩色的微图文，这样在微透镜阵列直接取样到彩色的图文样点；但是在反射式结构中，尽管使用了彩色的微图文，但是并不能得到彩色3D像，因为该种结构微透镜在另一侧，光线从微图文侧入射，反射层接收到的微图文信息就是被油墨或颜料遮挡，即不透光的黑色微图文，因此不能形成彩色的3D悬浮成像。

例如，现有技术中专利号为ZL201510397444.8，专利名称为一种3D成像光学薄膜，包括：透明间隔层，透明间隔层具有相对的两个表面；设置于透明间隔层一个表面的微反射聚焦单元阵列层，微反射聚焦单元阵列层包括若干呈不对称排布的微反射聚焦单元；设置于透明间隔层相对微反射聚焦单元阵列层的另一个表面的微图文单元阵列层，微图文单元阵列层包括若干微图文单元；微反射聚焦单元阵列层与微图文单元阵列层相适配，从而使3D成像光学薄膜在被自微图文单元一侧观察时有且只有能形成一个悬浮于透明间隔层的悬浮影像；该专利中公开的结构为反射式结构，该种结构的成像薄膜只能形成黑色的悬浮影像，并不能形成彩色的悬浮影像。

另一现有技术专利申请号为CN201910509828.2，专利名称为一种双色动态防伪膜，由上至下依次排列的微透镜阵列层、基材层、第一微图文层、第二微图文层、背胶层，微图文通过彩色油墨形成。第一微图文层、第二微图文层作为显色层，第一微图文层、第二微图文层的莫尔效果和透镜放大作用，在视觉上会呈现出动态防伪的效果，有两种颜色的动态效果；该种结构首先是动态立体成像效果，采用透射式结构并将图文采用有色油墨形成，这样就可以形成动态的彩色成像，但是该种结构用于反射式的成像薄膜后就不能形成彩色的像。

基于上述问题，有必要提出一种反射式悬浮成像系统来解决现有技术中存在的技术问题。

发明内容

基于此，有必要提供一种反射式悬浮成像光学薄膜以解决上述的技术问题。

本申请一个技术方案是：

一种反射式悬浮成像光学薄膜，其特征在于，包括：

透明基材，所述透明基材包括第一表面以及相对设置的第二表面；

聚焦结构，所述聚焦结构设于所述透明基材第一表面，所述聚焦结构包括若干聚焦单元；

微图文，所述微图文设于所述透明基材的第二表面，所述微图文包括若干微图文单元，所述微图文单元包括第一图文结构以及第二图文结构；所述第一图文结构由若干沟槽构成，所述第二图文结构由若干纳米结构构成；

反射结构，所述反射结构位于所述透明基材第一表面一侧，且所述反射结构覆盖所述聚焦结构。

在其中一实施例中，所述沟槽内填充油墨或色料，形成第一图文结构；或者所述第一图文结构由沟槽式网格构成，所述沟槽式网格内填充油墨或者色料。

在其中一实施例中，所述第一图文结构与所述第二图文结构间隔设置；或者，所述第一图文结构与所述第二图文结构之间存在相交区域。

在其中一实施例中，所述纳米结构凸设于所述微图文所构成的平面表面；或者，所述纳米结构凹设于所述微图文所构成的平面表面。

在其中一实施例中，所述纳米结构至少包括第一纳米结构以及第二纳米结构，所述第一纳米结构设于所述第二纳米结构表面，且所述第二纳米结构的宽度大于所述第一纳米结构的宽度。

在其中一实施例中，所述第一纳米结构与所述第二纳米结构为一体结构。

在其中一实施例中，还包括第三纳米结构，所述第二纳米结构设于所述第三纳米结构表面，且所述第三纳米结构的宽度大于所述第二纳米结构的宽度。

在其中一实施例中，所述第一纳米结构、第二纳米结构的截面形状为矩形、正方形、梯形中一种。

在其中一实施例中，所述纳米结构之间连续设置；或者所述纳米结构之间间隔设置，且所述间隔不大于500纳米。

在其中一实施例中，所述聚焦单元与所述微图文单元一一对应设置，且所述聚焦单元的中心点与所述微图文单元的中心点之间的水平距离不大于所述聚焦单元的半径的四分之三。

本申请的有益效果：本申请提供一种反射式悬浮成像光学薄膜，所述微图文包括第一图文结构以及第二图文结构；所述第一图文结构为沟槽结构，在所述沟槽中填充油墨或者色料，形成第一图文结构；所述第二图文为纳米结构，所述纳米结构连续设置或者间隔设置，且通过所述第二图文的纳米结构可以形成有色彩的图文，并且由于第二图文结构是透射式的，在反射式悬浮成像薄膜中并不会对光线进行遮挡，所以在成像的过程中所述第二图文结构所成的像就是彩色的悬浮影像。

附图说明

图1为本申请一种反射式悬浮成像光学薄膜的立体结构示意图；

图2为本申请一种反射式悬浮成像光学薄膜截面结构示意图；

图3为本申请一种反射式悬浮成像光学薄膜截面另一结构示意图；

图4为本申请一种反射式悬浮成像光学薄膜截面另一结构示意图；

图5为本申请一种反射式悬浮成像光学薄膜截面另一结构示意图；

图6为本申请一种反射式悬浮成像光学薄膜制品截面结构示意图；

图7为本申请一种反射式悬浮成像光学薄膜中微图文结构示意图；

图8为本申请一种反射式悬浮成像光学薄膜中微图文部分结构示意图；

图9为本申请一种反射式悬浮成像光学薄膜中微图文部分另一结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳实施方式。但是，本申请可以通过许多不同的形式来实现，并不限于下面所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本申请的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

一种反射式悬浮成像光学薄膜，所述反射式悬浮成像光学薄膜可以使用与包装、防伪、电子器件、卡片等产品上，起到装饰、防伪等作用；所述反射式悬浮成像光学薄膜包括：

透明基材，所述透明基材包括第一表面及相对设置的第二表面，所述透明基材可以是PET、PC、PMMA、PE、PI等透明材质的聚合物材料，当然，所述透明基材还可以是几种叠加形成的复合板；

聚焦结构，所述聚焦结构设于所述透明基材第一表面，所述聚焦结构包括若干聚焦单元；所述聚焦单元随机或者阵列设置于所述透明基材第一表面，所述聚焦单元为微透镜，所述微透镜的直径大于20微米且小于1000微米；和/或，所述微透镜的焦距为10微米至2000微米；所述微透镜可以通过压印的方式形成于所述透明基材第一表面，或者所述微透镜通过喷墨打印在热熔成型的方式形成于所述透明基材第一表面；所述微透镜占所述透明基材第一表面总面积的70％以上，所述微透镜之间间隔设置或者连续设置，所谓连续设置即至少存在两个微透镜之间紧密或间隔小于20微米；所述微透镜可以由光固化或者热固化聚合物构成，例如UV胶等；

微图文，所述微图文设于所述透明基材的第二表面，所述微图文包括若干微图文单元，所述微图文单元包括第一图文结构以及第二图文结构；所述第一图文结构由沟槽构成，所述第二图文结构由若干纳米结构构成；所述微图文单元随机或阵列设于所述透明基材第二表面，所述微图文单元中的第一图文结构可以通过压印的方式形成于所述透明基材第二表面，例如，所述透明基材第二表面设有聚合物，所述聚合物表面压印形成沟槽，形成第一图文结构；所述第一图文结构还可以是凸起的结构，形成于所述透明基材第二表面，所述第一图文结构可以通过丝网印刷、喷墨打印形成；所述第二图文结构为纳米结构，所述纳米结构可以通过光刻、压印等方式形成于所述透明基材第二表面，例如，所述透明基材第二表面设有聚合物，通过光刻、压印等方式形成第二图文结构；本申请中的所述微图文由两种不同结构构成，主要是为了实现悬浮成像具有彩色影像或至少部分影像是彩色的；

反射结构，所述反射结构位于所述透明基材第一表面一侧，且所述反射结构覆盖所述聚焦结构；所述反射结构主要是通过反射的方式对微图文进行取样，然后形成悬浮的放大影像；所述反射结构可以通过镀膜的方式形成于所述聚焦结构表面，通过镀膜方式形成的反射结构较为致密，反射性能比较好，所述反射结构的厚度为0.02微米～5微米；所述反射结构还可以通过喷涂或者刮涂的方式形成于所述聚焦结构一侧，此时该种方式形成的反射结构厚度会比较厚；所述反射结构远离所述聚焦结构的一侧设有着色层，所述着色层可以通过丝网印刷、喷墨打印、刮涂等方式设置于所述反射结构表面，所述着色层可以是有色油墨或其他色料。

在其中一实施例中，所述沟槽内填充油墨或色料，形成第一图文结构；或者所述第一图文结构由沟槽式网格构成，所述沟槽式网格内填充油墨或者色料；所述第一图文结构可以通过压印、丝网印刷等方式形成，也可以使用任何材料形成第一图文结构，这样通过第一图文结构与第二图文结构的相结合使用，这样形成的微图文，经过反射的方式形成具有彩色的悬浮影像，所述第一图文结构以及第二图文结构可以相间设置；例如，在其中一实施例中，所述第一图文结构与所述第二图文结构间隔设置；或者，所述第一图文结构与所述第二图文结构之间存在相交区域；这里所述的间隔设置比较容易理解，即第一图文结构与所述第二图文结构之间具有一定的距离；所述存在相交区域即所述第一图文结构与所述第二图文结构存在部分相交区域。

在其中一实施例中，所述纳米结构凸设于所述微图文所构成的平面表面；或者，所述纳米结构凹设于所述微图文所构成的平面表面；所述构成第二图文结构的纳米结构可以是凸起结构，也可以是凹陷结构；所述纳米结构之间连续设置；或者所述纳米结构之间间隔设置，且所述间隔不大于500纳米；所述纳米结构的宽度不大于800纳米；所述纳米结构可以对光线进行衍射等光学作用，这样可以通过设置纳米结构的大小，来调节显现的颜色，该种显色直接通过纳米结构来实现，不需要通过有色材料来实现，所以可以通过反射微透镜进行成像，并且所形成的悬浮影像具有部分彩色；当然，该种微图文成像也可以使用透射式的方式，即所述聚焦结构表面不设有反射结构，这样用户可以在所述聚焦结构一侧看到悬浮的影像，这样所形成的悬浮影像同样具有部分彩色的或者全部彩色。

在其中一实施例中，所述纳米结构至少包括第一纳米结构以及第二纳米结构，所述第一纳米结构设于所述第二纳米结构表面，且所述第二纳米结构的宽度大于所述第一纳米结构的宽度；所述第一纳米结构与所述第二纳米结构呈层叠状，通过不同宽度的纳米结构堆叠，这样第二图文结构所呈现的色彩更加逼真，颜色的饱和度更好。在其中一实施例中，还包括第三纳米结构，所述第二纳米结构设于所述第三纳米结构表面，且所述第三纳米结构的宽度大于所述第二纳米结构的宽度；这样可以设置多层的纳米结构，更加有利于颜色的显现；在其中一实施例中，所述第一纳米结构与所述第二纳米结构为一体结构，所述第二纳米结构与所述第三纳米结构也是一体结构，这样所述第一、第二以及第三纳米结构为一体结构，可以通过光刻或者灰度光刻的方式形成具有台阶式的纳米结构。

在其中一实施例中，所述第一纳米结构、第二纳米结构以及第三纳米结构的截面形状为矩形、正方形、梯形中一种，当然优选所述纳米结构都是矩形结构；也可能是梯形结构，且梯形结构的斜边与水平的夹角不小于60°，尽量保持纳米结构边缘的陡直或者近似陡直；所述第一纳米结构、第二纳米结构以及第三纳米结构的边缘也可以具有一定的弧度。

在其中一实施例中，所述聚焦单元与所述微图文单元一一对应设置，且所述聚焦单元的中心点与所述微图文单元的中心点之间的水平距离不大于所述聚焦单元的半径的四分之三，即一一对应的聚焦单元与微图文单元的中心点在同一平面的投影距离不大于所述聚焦单元的半径，最优选择在所述聚焦单元的半径的四分之三之内，这样可以保障悬浮成像的影像清晰度；当然，为了实现一些成像的效果，所述微图文单元在所述聚焦单元边缘线上所述聚焦单元的半径的四分之三所述聚焦单元的半径的四分之三。

请参阅图1，一种反射式悬浮成像光学薄膜100，包括透明基材10、微图文20以及聚焦结构30(聚焦结构30表面设有反射结构，图中未给出)，所述光学薄膜100在所述微图文20的一侧，人眼可以观看到一个悬浮影像200，所述悬浮影像200为实体的像，所述微图文20为一个小写的“i”，所述悬浮影像200中“i”的上面一点为彩色，例如这一点为红色、蓝色、绿色等单色，也可是这一点划分为多个区域，每个区域的颜色都不相同，此时“i”字母中的一竖的颜色可以是其他的色彩；图1中的悬浮影像200之所以会出现部分区域的彩色，就是在所述微图文20的设计过程中，在所述微图文20的部分结构或区域通过纳米结构来完成，由于纳米结构采用的透明结构的设置，这样不会出现在反射式结构时出现对光线的遮挡，因此出现非彩色的取样，最后悬浮影像没有彩色。

图1的结构为反射式的悬浮成像光学薄膜，该结构如果不设有反射结构，同样可以形成有部分彩色的悬浮影像，只是会和图1的成像位置有所不同，如果是透射式的成像光学薄膜，此时观察者需要从聚焦结构一侧观察，在所述聚焦结构的一侧会形成一个具有彩色的悬浮影像。

请参阅图2，一种反射式悬浮成像光学薄膜，包括透明基材10、聚合物11、微图文、聚焦结构30以及反射结构40；所述透明基材10包括第一表面以及相对设置的第二表面，所述透明基材10可以是PET、PC、PI、PMMA等，所述聚焦结构30包括若干聚焦单元，所述聚焦单元设于所述透明基材10的第一表面，所述反射结构40设于所述聚焦结构30远离所述透明基材10的一侧，且所述反射结构40覆盖所述聚焦结构30；所述聚合物11设于所述透明基材10的第二表面，所述聚合物11远离所述透明基材10的一侧设有微图文20，所述微图文20包括第一图文结构21以及第二图文结构22，所述第一图文结构21为凹槽结构，所述凹槽内设有油墨或其他色料，形成第一图文结构21；所述第二图文结构22由纳米结构构成，且所述第二图文结构22所形成的区域为透过区域，这样光线照射到所述第二图文结构22上时，会产生衍射等光学效应，形成预设的颜色，这样在聚焦结构在采样时，即可为彩色的图文，这样所形成的悬浮影像也就会带有彩色。

请参阅图3，图2中所述第二图文结构22为凹陷的纳米结构，图3中为另一种结构，所述第二图文结构23为凸起的纳米结构，所述第二图文结构23形成于所述聚合物11的表面，此时所述第一图文结构21与所述第二图文结构23并不是严格意义上的共面，并不是在同一水平面；此时所述第二图文结构23可以通过光刻、压印、喷墨打印等方式形成与所述聚合物11的表面。

请参阅图2、图4以及图5，图4的结构在图2的成像光学薄膜的基础上设置了着色层50，所述着色层50设于所述反射结构40远离所述聚焦结构30的一侧，所述着色层50可以通过丝网印刷、喷墨打印、刮涂等方式形成所述反射结构40的表面，所述着色层50的材料可以是油墨或者其他的色料。图2中以及图4中的反射结构40可以是通过镀膜或者磁控溅射的方式形成于所述聚焦结构30的表面，图5中的反射结构41可以通过丝网印刷、喷墨打印、涂布的方式形成于，这样形成的反射结构41厚度比较厚，但是同样可以达到反射的效果，这样方式形成的反射结构可以通过加热使得反射材料凝固，提高反射效率。

请参阅图6，一种反射式悬浮成像光学薄膜制品，将图2的成像光学薄膜直接通过粘结的方式粘结于待制的制品上，例如，包括透明基材10、聚合物11、微图文、聚焦结构30以及反射结构40，通过粘结层61设于制品材料60上，所述粘结层61设于所述聚合物11表面，然后在设于制品材料60上，且所述制品材料60的外表面朝向用户面，用户在所述制品材料60的一侧可以看到悬浮影像，所述制品可以是卡片、包装、电子设备、家电等需要标识的物品，所述制品材料60可以是PU、玻璃、PMMA、PI等材料；所述粘结层61与所述第二图文结构22存在折射率差，且所述折射率差不小于0.1，所述粘结层61可以是OCA、UV胶等聚合物。

请参阅图7以及图8，图7中给出所述微图文20中单个微图文单元的放大图，所述微图文单元包括第一图文结构21以及第二图文结构22，所述第二图文结构22由纳米结构构成，所述纳米结构包括第一纳米结构以及第二纳米结构，图8中可以看出，所述透明基材10的第二表面设有聚合物11，所述聚合物11远离所述透明基材10的一侧设有凹陷的第二图文结构22，所述纳米结构包括层叠设置的第一纳米结构以及第二纳米结构，且所述第二纳米结构的宽度大于所述第一纳米结构的宽度，从图中可以看出所述第一纳米结构与所述第二纳米结构为一整体结构，所述第一纳米结构以及第二纳米结构可以通过多层曝光显影的方式形成，或者通过灰度光刻的方式形成，所述第二图文结构22是位于所述聚合物11表面之下的，相当于是凹陷结构，所述纳米结构间隔设置，所述纳米结构也可以是连续设置。

请参阅图7以及图9，所述第二图文结构23由纳米结构构成，所述纳米结构包括第一纳米结构以及第二纳米结构，图9中可以看出，所述透明基材10的第二表面设有聚合物11，所述第二图文结构23凸设于所述聚合物11远离所述透明基材11的一侧，与图8的差别就是一个是凹陷设置，一个是凸起设置，但是达到的彩色效果相同或者相似。

本申请提供一种反射式悬浮成像光学薄膜，所述微图文包括第一图文结构以及第二图文结构；所述第一图文结构为沟槽结构，在所述沟槽中填充油墨或者色料，形成第一图文结构；所述第二图文为纳米结构，所述纳米结构连续设置或者间隔设置，且通过所述第二图文的纳米结构可以形成有色彩的图文，并且由于第二图文结构是透射式的，在反射式悬浮成像薄膜中并不会对光线进行遮挡，所以在成像的过程中所述第二图文结构所成的像就是彩色的悬浮影像。

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，上面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于上面描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受上面公开的具体实施例的限制。并且，以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种反射式悬浮成像光学薄膜，其特征在于，包括：

透明基材，所述透明基材包括第一表面以及相对设置的第二表面；

聚焦结构，所述聚焦结构设于所述透明基材第一表面，所述聚焦结构包括若干聚焦单元；

微图文，所述微图文设于所述透明基材的第二表面，所述微图文包括若干微图文单元，所述微图文单元包括第一图文结构以及第二图文结构；所述第一图文结构由若干沟槽构成，所述第二图文结构由若干纳米结构构成；

反射结构，所述反射结构位于所述透明基材第一表面一侧，且所述反射结构覆盖所述聚焦结构。

2.根据权利要求1所述的一种反射式悬浮成像光学薄膜，其特征在于，所述沟槽内填充油墨或色料，形成第一图文结构；或者所述第一图文结构由沟槽式网格构成，所述沟槽式网格内填充油墨或者色料。

3.根据权利要求2所述的一种反射式悬浮成像光学薄膜，其特征在于，所述第一图文结构与所述第二图文结构间隔设置；或者，所述第一图文结构与所述第二图文结构之间存在相交区域。

4.根据权利要求1所述的一种反射式悬浮成像光学薄膜，其特征在于，所述纳米结构凸设于所述微图文所构成的平面表面；或者，所述纳米结构凹设于所述微图文所构成的平面表面。

5.根据权利要求1所述的一种反射式悬浮成像光学薄膜，其特征在于，所述纳米结构至少包括第一纳米结构以及第二纳米结构，所述第一纳米结构设于所述第二纳米结构表面，且所述第二纳米结构的宽度大于所述第一纳米结构的宽度。

6.根据权利要求5所述的一种反射式悬浮成像光学薄膜，其特征在于，所述第一纳米结构与所述第二纳米结构为一体结构。

7.根据权利要求5所述的一种反射式悬浮成像光学薄膜，其特征在于，还包括第三纳米结构，所述第二纳米结构设于所述第三纳米结构表面，且所述第三纳米结构的宽度大于所述第二纳米结构的宽度。

8.根据权利要求5所述的一种反射式悬浮成像光学薄膜，其特征在于，所述第一纳米结构、第二纳米结构的截面形状为矩形、正方形、梯形中一种。

9.根据权利要求1所述的一种反射式悬浮成像光学薄膜，其特征在于，所述纳米结构之间连续设置；或者所述纳米结构之间间隔设置，且所述间隔不大于500纳米。

10.根据权利要求1所述的一种反射式悬浮成像光学薄膜，其特征在于，所述聚焦单元与所述微图文单元一一对应设置，且所述聚焦单元的中心点与所述微图文单元的中心点之间的水平距离不大于所述聚焦单元的半径的四分之三。

Images