CN203217108U

CN203217108U - 一种基于同色异谱效应的金属介质光变防伪薄膜

Info

Publication number: CN203217108U
Application number: CN 201220712682
Authority: CN
Inventors: 卜轶坤; 孟增铀; 关振奋; 吴冠伟; 张慎兴
Original assignee: Shanxi Spectrum (fujian) Photoelectric Technology Co Ltd
Current assignee: Shanxi Spectrum (fujian) Photoelectric Technology Co Ltd
Priority date: 2012-12-20
Filing date: 2012-12-20
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2022-12-20

Abstract

本实用新型公开了一种基于同色异谱效应的金属介质光变防伪薄膜，包括作为背景的A金属介质反射防伪膜系镀制在A金属介质反射防伪膜系上的B金属介质反射防伪膜系，A、B金属介质反射防伪膜系分别由膜层结构构成，B金属介质反射防伪膜系镀制成文字或图形，A金属介质反射防伪膜系和B金属介质反射防伪膜系在零度入射角时呈现相同的颜色，在大于45度入射角时呈现不同的颜色；膜层结构包括依次设置的第一饱和度控制层、第一颜色控制层、反射层、第二颜色控制层以及第二饱和度控制层，反射层由金属材料组成，第一、第二颜色控制层由分布为高低折射率的介质膜层构成，第一、第二饱和度控制层由半透射金属膜层构成。

Description

一种基于同色异谱效应的金属介质光变防伪薄膜

技术领域

本实用新型涉及防伪技术领域，特别涉及一种基于同色异谱效应的金属介质光变防伪薄膜。

背景技术

光变薄膜防伪技术是基于光学薄膜多光束干涉原理的随角异色效应，在入射角度改变的条件下，透射或反射光束由于等效光程随角度变化，导致反射或透过光谱的偏移从而使得颜色变化效果随观察角度的变化而产生变色效应，这种变色效应是通常的扫描\复印所无法复制再现的，基于该原理采用物理蒸发沉积获得的光变颜料（OVP）和光变油墨（OVI）已经被广泛应用于货币、有价证券、证件等高级安全产品的防伪上，相关专利US3858977、US4705356、US4779898、US5059245、CN1152011A、文献1-3对该类光变色防伪安全薄膜颜料及油墨的原理和制造方法进行了描述，在我国的人民币100元和50元的光变防伪中也采用该技术，实现了从绿色变蓝色、金色变绿色的光变图像防伪。

近年来，随着光变颜料生产技术的进步和生产工艺的不断完善，此类光变防伪颜料的应用得到了拓展，已经在一些高档烟酒、涂料产品上获得的应用，能够进行光变颜料和油墨生产的厂家也越来越多，相关光变防伪薄膜干涉膜层结构也日趋公开化，这使得该类颜料在防伪领域的安全性能有所降低，在一定程度上影响了光变颜料在高级防伪领域的应用。

为了解决上述问题，在现有光变薄膜干涉结构基础上，也陆续出现了一些新的技术和方法，来进一步增强光变薄膜颜料的防伪安全性能，专利CN1693388A描述了采用增加高分子材料液晶层到光变薄膜层之上的组合式光变颜料，通过光变颜料的偏振效应提高其防伪性能，但该种技术要求检测光源要具有圆偏振光特性，才能达到很好的偏振检验效果；专利US20040028905A1描述了在原有光变薄膜结构基础上通过增加磁性定向层来扩展原有光学特征，但该方法要求在通用印刷设备上必须增加磁性定向单元来对印刷的颜料片进行定向，这无疑大大增加了印刷设备的复杂性，降低了该类颜料制造的通用性能。针对同色异谱光变防伪薄膜，文献B.Baloukas and L.Martinu，“Metameric interference security image structures，”Appl.Opt.47，1585–1593(2008)描述了基于同色异谱效应的全介质光学薄膜结构和以及采用一个非变色参考颜色样本和一个光变薄膜结构组成的同色异谱颜色对，全介质光变薄膜结构采用了Ta2O5和SiO2，在设计上较为容易，但涉及的膜层数往往很多，结构复杂，制造成本高，容差特性差，不适宜在工业生产中大规模生产；专利US7729026B2描述了基于采用衍射光栅颜色碎片的同色异谱防伪安全结构，其原理是基于物理光学的衍射效应，和基于干涉薄膜防伪结构有本质上的区别。

光变颜料（OVP）以及光变油墨（OVI）在高级防伪领域的应用优势一直是以其制造工艺复杂、但识别方法简便快捷的一线公众防伪而著称，不需要额外的检测仪器、光源，仅通过目视观察颜色变化即可辨别真伪，上述提出的一些改进方法在识别方式、制造难度上都不易作为公众防伪的首选方式，为此，只有在现有光变薄膜防伪结构基础上添加相应的易识别、容易在现有工艺条件下易制造的新的防伪特征，才有可能提高和有效改进现有光变颜料（OVP）的防伪安全性能。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是解决上述目前光学变色薄膜进行防伪所存在的种种现缺陷和不足，将印刷中的同色异谱效应应用到现有光变薄膜干涉结构中，提供一对基于同色异谱效应、采用金属和介质材料构成的反射式光变防伪薄膜。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

提供一种基于同色异谱效应的金属介质光变防伪薄膜，包括作为背景的A金属介质反射防伪膜系镀制在所述A金属介质反射防伪膜系上的B金属介质反射防伪膜系，所述A金属介质反射防伪膜系、B金属介质反射防伪膜系分别由膜层结构构成，所述B金属介质反射防伪膜系镀制成文字或图形，其中，A金属介质反射防伪膜系的色度坐标从0度到90度随角度变化呈现逆时针的走向， B金属介质反射防伪膜系的色度坐标从0度到90度随角度变化呈现顺时针的走向，以使A金属介质反射防伪膜系和B金属介质反射防伪膜系在零度入射角时具有相同的色度坐标，在45度入射角时具有较大的色度反差。所述膜层结构包括依次设置的第一饱和度控制层、第一颜色控制层、反射层、第二颜色控制层以及第二饱和度控制层，所述反射层由金属材料组成，所述第一、第二颜色控制层由分布为高低折射率的介质膜层构成，所述第一、第二饱和度控制层由半透射金属膜层构成。

其中，所述膜层结构的总膜层数为5层或者7层，所述第一、第二颜色控制层包括一层介质膜层或者两层介质膜层。

其中，所述构成反射层的金属材料为铝、金、铜、银中的一种或几种。

其中，所述反射层的厚度在60-200nm之间。

其中，所述半透射金属膜层的材料为镍、铬、或者二者的合金材料。

本实用新型的有益效果是：利用光变薄膜的同色异谱效应，在同一光源下，随着入射角度的不同，两种薄膜从同一颜色变化到不同的颜色，这样可以将光变薄膜和隐藏图案结合到一起，提供一种复合防伪技术，而且仍然可以通过目视来简单的识别，而同色异谱防伪变色薄膜对的设计虽增加该类光变薄膜的复杂程度却不易被仿造。

附图说明

图1为本实用新型的基于同色异谱效应的金属介质光变防伪薄膜的结构及45度光线入射显示效果示意图；

图2为本实用新型金属介质反射防伪膜系的膜层结构示意图；

图3为本实用新型的一个实例的A膜系、B膜系的反射光谱图；

图4为本实用新型的一个实例的A膜系、B膜系的色度坐标图。

主要元件符号说明

10、A金属介质反射防伪膜系；20、B金属介质反射防伪膜系；

31、第一饱和度控制层；32、第一颜色控制层；33、反射层；

34、第二颜色控制层；35、第二饱和度控制层。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

请参阅图1，是本实用新型基于同色异谱效应的金属介质光变防伪薄膜的结构及45度光线入射显示效果示意图。该光变防伪100包括A金属介质反射防伪膜系10和B金属介质反射防伪膜系20，A金属介质反射防伪膜系10、B金属介质反射防伪膜系20中的一种膜系镀制成文字或图形，另外一种膜系作为背景，在本实施方式中，B金属介质反射防伪膜系20镀成文字或图形，A金属介质反射防伪膜系10作为背景。其中，A金属介质反射防伪膜系10和B金属介质反射防伪膜系20在零度入射角时呈现相同的颜色，在大于45度入射角时呈现不同的颜色。例如，在本实施方式中，两个膜系在D65光源的照明下，在零度入射时，显示相同的颜色，都是绿色；而在入射角等于45度时，其中的A金属介质反射防伪膜系10呈现紫红色，而B金属介质反射防伪膜系20呈现黄绿色，并且B金属介质反射防伪膜系20设计成三角形状，这样就将设定的图案显示出来。

请参阅图2，是本实用新型金属介质反射防伪膜系的膜层结构示意图，所述膜层包括依次设置的第一饱和度控制层31、第一颜色控制层32、反射层33、第二颜色控制层34以及第二饱和度控制层35。

所述反射层33由金属材料组成，所述金属材料为铝、金、铜、银中的一种或几种，所述反射层33的厚度在60-200nm之间。反射层33用于分隔以及承载所述第一颜色控制层32及第二颜色控制层34，使得从膜层结构的顶部和底部观察都具有相同的颜色特性。

所述第一颜色控制层32及第二颜色控制层34由分布为高低折射率的介质膜层构成，介质膜层的材料为具有高低折射率的TiO2、Ta2O5、Nb2O5、ZrO2、SiO2、MgF2、Al2O3中的一种或几种的混合物，光变防伪薄膜100的颜色变化特性直接决定于该介质膜层光学厚度的变化，因此该介质膜层厚度根据同色异谱颜色目标值的设计要求设计。

所述第一饱和度控制层31和第二饱和度控制层35由半透射金属膜层构成，该半透射金属膜层的组成材料的折射率和消光系数相接近，以提高在颜色设计上的饱和度要求。所述半透射金属膜层的材料为镍、铬、或者二者的合金材料。

其中，所述A金属介质反射防伪膜系10的膜层总数为5层或者7层，所述第一、第二颜色控制层包括一层介质膜层或者两层介质膜层，在本实施方式中介质膜层的层数为两层。

在本实施方式中，根据国际照明委员会CIE-1931标准色度学系统对颜色特性的描述,以色度坐标x，y，z来表示对应颜色的色度值并采用不同颜色的色品值作为膜系结构逆向计算的颜色目标值,由于x+y+z=1，所以在实际设计时仅需要知道x，y的大小即可。对于A金属介质反射防伪膜系10，确定0度入射时为灰蓝色，计算其45度入射时为紫红色，然后计算出其在0度入射时的灰蓝色色品值为x=0.25，y=0.39，同时将该值作为B金属介质反射防伪膜系20的0度入射目标值。为实现明显的颜色反差特性，确定B金属介质反射防伪膜系20在45度入射时颜色特性要反差于紫红色，这里确定采用纯绿作为B金属介质反射防伪膜系20的45度入射目标值，其色度坐标为x=0.35，y=0.51，如此，确定了B金属介质反射防伪膜系20的两种不同角度的颜色特性要求。进一步地，为了制造简便，B金属介质反射防伪膜系20的反射层和两个饱和度控制层可以对应地选用与A金属介质反射防伪膜系的反射层和两个饱和度控制层相同的材料，中间颜色控制膜层根据颜色目标值进行逆向优化设计，以确定实现B金属介质反射防伪膜系20颜色要求的膜层材料和物理厚度值。

请参阅图3，是本实用新型基于同色异谱效应的金属介质光变防伪薄膜中A金属介质反射防伪膜系10、B金属介质反射防伪膜系20的反射率光谱图，其中横坐标为波长，单位nm；纵坐标为反射率。从图中可以看出两个膜系在可见光部分，光谱有四个交点，这样满足了史泰鲁斯和维泽斯基提出的：2个异谱颜色刺激如要同色，则其光谱反射曲线在可见光谱波段(400～700nm)内，至少在3个不同波长上必须具有相同的数值。也就是2者的光谱反射率曲线至少要有3个交叉点。

请参阅图4，本实用新型基于同色异谱效应的金属介质光变防伪薄膜中A 金属介质反射防伪膜系、B金属介质反射防伪膜系的xy色度坐标图。其中，横坐标为x色度坐标，纵坐标为y色度坐标，计算采用的标准是CIE1931，十字符号代表A金属介质反射防伪膜系的色度坐标，星符号代表B金属介质反射防伪膜系的色度坐标。由图可知，A金属介质反射防伪膜系的色度坐标在色度坐标图中从0度到90度随角度变化呈现逆时针的走向，这样颜色变化将是很丰富的；B金属介质反射防伪膜系的色度坐标恰好与A金属介质反射防伪膜系的相反，从0度到90度随角度变化呈现顺时针的走向，以使A金属介质反射防伪膜系和B金属介质反射防伪膜系在零度入射角时具有相同的色度坐标，在45度入射角时具有较大的色度反差。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims

1.一种基于同色异谱效应的金属介质光变防伪薄膜，其特征在于：包括作为背景的A金属介质反射防伪膜系、镀制在所述A金属介质反射防伪膜系上的B金属介质反射防伪膜系，所述A金属介质反射防伪膜系、B金属介质反射防伪膜系分别由膜层结构构成，其中，A金属介质反射防伪膜系的色度坐标从0度到90度随角度变化呈现逆时针的走向，B金属介质反射防伪膜系的色度坐标从0度到90度随角度变化呈现顺时针的走向，以使A金属介质反射防伪膜系和B金属介质反射防伪膜系在零度入射角时具有相同的色度坐标，在45度入射角时具有较大的色度反差；

所述膜层结构包括依次设置的第一饱和度控制层、第一颜色控制层、反射层、第二颜色控制层以及第二饱和度控制层，所述反射层由金属材料组成，所述第一、第二颜色控制层由分布为高低折射率的介质膜层构成，所述第一、第二饱和度控制层由半透射金属膜层构成。

2.根据权利要求1所述基于同色异谱效应的金属介质光变防伪薄膜，其特征在于：

所述膜层结构的总膜层数为5层或者7层，所述第一、第二颜色控制层包括一层介质膜层或者两层介质膜层。

3.根据权利要求1所述的基于同色异谱效应的金属介质光变防伪薄膜，其特征在于：所述反射层的厚度在60-200nm之间。

4.根据权利要求1所述的基于同色异谱效应的金属介质光变防伪薄膜，其特征在于：所述半透射金属膜层的材料为镍、铬、或者二者的合金材料。