CN111823749A - 光学防伪元件及其制作方法、光学防伪产品 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种光学防伪元件及其制作方法、光学防伪产品，属于防伪领域。光学防伪元件包括：基材；位于基材上的表面浮雕结构层，表面浮雕结构层包括彼此不重叠的至少第一区域和第二区域，第一区域包括第一光栅微结构，第二区域包括第二光栅微结构，其中第一光栅微结构由第三光栅微结构和在第三微结构的表面覆盖的填充层构成，第三光栅微结构的深宽比大于第二光栅微结构，填充层的折射率与第三光栅微结构的折射率满足预设条件，其中，第一光栅微结构上同形覆盖有第二反射镀层，第二光栅微结构上同形覆盖有不同于第二反射镀层的第一反射镀层。其能够同时形成两种或者两种以上的不同的光学防伪特征，并且不同光学防伪特征之间不存在相互干扰。

Description

光学防伪元件及其制作方法、光学防伪产品

技术领域

本发明涉及防伪领域，具体地，涉及光学防伪元件及其制作方法、光学防伪产品。

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。

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。颜色和颜色变化可以通过多种方式实现，例如采用金属反射镀层获得颜色或者在金属反射镀层之上涂布具有颜色的图层以获得颜色，且获得的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/反射镀层”的结构或者“高折射率材料/低折射率材料/高折射率材料/……”叠层的方式，形成颜色随观察角度变化而变化的光变镀层。

一般现有产品与工艺中，动感图文信息采用光栅形成。形成光栅的微结构，可以是衍射型的全息光栅，通过不同周期和排布方向实现对光线传播方向的改变；也可以是反射性的闪耀光栅，通过不同倾角和方向角的闪耀光栅改变光线的反射方向；也可以采用柱透镜，对入射光线进行调制，通过不同方向的排布实现对反射光的特殊改变。

上述动感微结构一般需要在其表面增加反射镀层，提高其衍射或反射效率，才能形成易于观察和识别的动态特征。一般的，全息光栅等衍射型微结构由于自身对光栅具有色散效果，需要与金属反射镀层组合，其动感特征与颜色特征均由光栅本身形成，而反射镀层只是提高了衍射效率。而闪耀光栅或微反镜等反射型元件，一般与光变镀层共同作用，能够形成动感光变效果，其中动感特征由具有特定排布的反射型元件决定，而颜色及颜色变化由光变反射镀层决定。

将两种不同颜色(颜色不同或者是颜色存在变化)或者不同动态类型(衍射和反射)组合，形成多种特征的联合效果，能够进一步提高光学防伪元件的防伪性能。通过传统的方式很难将上述不同颜色特征或不同动态类型特征进行组合，特别是不同特征之间存在严格的定位关系，而传统的印刷镂空方式存在套准精度的问题，因此，不能通过传统的印刷镂空的方式获得。

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、光学防伪产品，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用于制作光学防伪元件的方法，包括：步骤S11，提供基材；步骤S12，在所述基材的一个表面上形成光学微结构，所述光学微结构包括彼此不重叠的至少第一区域和第二区域，其中所述第一区域包括第三光栅微结构，所述第二区域包括第二光栅微结构，所述第三光栅微结构的深宽比大于所述第二光栅微结构；步骤S13，在所述光学微结构表面沉积第一反射镀层；步骤S14，去除所述第三光栅微结构上覆盖的所述第一反射镀层，而保留所述第二光栅微结构上覆盖的所述第一反射镀层；步骤S15，在根据步骤S11至步骤S14形成的结构的表面涂布填充层，其中所述填充层的折射率与所述光学微结构的折射率满足预设条件以使所述填充层能够与所述第三光栅微结构形成第一光栅微结构；以及步骤S16，在所述填充层上沉积不同于所述第一反射镀层的第二反射镀层。

相应的，本发明实施例还提供一种光学防伪元件，包括：基材；位于所述基材上的表面浮雕结构层，所述表面浮雕结构层包括彼此不重叠的至少第一区域和第二区域，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，其中所述由第三光栅微结构和在所述第三微结构的表面覆盖的填充层构成，所述第三光栅微结构的深宽比大于所述第二光栅微结构，所述填充层的折射率与所述第三光栅微结构的折射率满足预设条件，其中，所述第一光栅微结构上同形覆盖有第二反射镀层，所述第二光栅微结构上同形覆盖有不同于所述第二反射镀层的第一反射镀层。

相应的，本发明实施例还提供一种光学防伪产品，包括上述的光学防伪元件。

本发明实施例提供的光学防伪元件，能够同时形成两种或者两种以上的不同的光学防伪特征，并且不同光学防伪特征之间不存在相互干扰。

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示出了根据本发明一实施例的光学防伪元件的截面示意图；

图2a示出了根据本发明一实施例的光学防伪元件的表面示意图；

图2b示出了图2a所示的光学防伪元件的一截面示意图；以及

图3a至图3f示出了根据本发明一实施例的用于制作光学防伪元件的方法的流程示意图。

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。

根据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和位于基材上的表面浮雕结构层，所述表面浮雕结构层包括彼此不重叠的至少第一区域和第二区域，第一区域可以包括第一光栅微结构，第二区域可以包括第二光栅微结构，第一光栅微结构可以由第三光栅微结构和在所述第三微结构的表面覆盖的填充层构成，所述第三光栅微结构的深宽比大于所述第二光栅微结构，所述填充层的折射率与所述第三光栅微结构的折射率满足预设条件。第一光栅微结构上同形覆盖有第二反射镀层，第二光栅微结构上同形覆盖有不同于所述第二反射镀层的第一反射镀层。

上述的第一区域和第二区域仅用于举例说明，而不用于限制本发明，表面浮雕结构层可以包括多个区域，其中相邻的两个区域的光栅微结构的深度比具有比较明显的差别。

由于各区域上反射镀层的不同，使得本发明实施例的光学防伪元件能够形成两种或者两种以上的不同的光学防伪特征，并且不同光学防伪特征之间不存在相互干扰。

为了方便观察者通过基材观察光学防伪元件，基材、第一光栅微结构、第二光栅微结构、填充层是透明的或半透明的。

本发明实施例提供的光学防伪元件的任意区域的任意光栅微结构可以是以下中的一者或多者：亚波长光栅、全息光栅、闪耀光栅、球透镜、或者柱透镜。

本发明实施例提供的光学防伪元件的任意区域的任意光栅微结构的结构特征尺寸的范围可以是100nm至100μm。任意区域的任意光栅微结构的深度范围可以是10nm至40μm。例如全息光栅的特征宽度一般为1μm，深度100nm；闪耀光栅的特征宽度一般为9μm，深度1.5μm；亚波长光栅的特征宽度一般为350nm，深度140nm。

本发明实施例提供的光学防伪元件的任意区域的任意光栅微结构的深宽比一般小于0.4，优选为0.05至0.2。这是由于当深宽比较大时，虽然也能产生相应的衍射或反射效果，但是由于光栅的深度过深，产生的衍射或反射光谱的强度太低，整体视觉感受过于暗淡，不能产生明亮易识别的光学效果，因此不能用于产品，特别是光学防伪产品的防伪特征。

本发明实施例中的任意反射镀层可以为以下一者或多者：金属层、金属化合物层、高低折射率材料叠层、或法布里-珀罗干涉器。

反射镀层的材料可以是金属反射材料，金属反射镀层要求具有高反射率的金属材料，并且金属反射镀层可以是全光谱反射材料以及相应的合金，例如铝、银、锡、镍、铬、铂，也可以是具有特定颜色的反射材料以及相应的合金材料，例如铜、金等材料，此类材料在提供了较高的反射率的同时能够产生固定的颜色。金属反射镀层的作用主要是提高衍射或反射效率，反射镀层本身不具备颜色变化的效果。

金属反射材料与衍射型全息光栅(例如周期1μm、深度100nm的正弦型一维光栅)组合时，能够提高衍射效率，形成动感特征和彩虹色彩。金属反射材料与反射型光栅(例如周期为13μm，深度2μm的斜劈型闪耀光栅)组合时，提高反射效率，形成明亮的反射效果。

反射镀层的材料也可以是金属化合物，金属化合物层可以是金属氧化物、例如二氧化钛、二氧化硅、二氧化锆等；也可以是金属硫化物，例如硫化锌；也可以是其他金属化合物。

反射镀层的材料也可以是高低折射率材料的叠层，高低折射率材料叠层中，高折射率材料的折射率n≥1.8，包括但不限于ZnS、TiN、TiO₂、TiO、Ti₂O₃、Ti₃O₅、Ta₂O₅、Nb₂O₅、CeO₂、Bi₂O₃、Cr₂O₃、Fe₂O₃中的任意材料或组合；低折射率材料的折射率n＜1.8，包括但不限于SiO₂、MgF₂、Na₃AlO₆、Al₂O₃中的任意材料或组合。上述高低折射率材料上下交叠排布，形成“高折射材料/低折射率材料/高折射率材料/……/高折射率材料”的膜系结构。该种结构能够形成对特定光谱波长的选择性反射，形成正面观察时的第一种颜色。当光线倾斜入射时，光线在高/低折射率材料叠层中传播经历的光程与垂直入射时的光程不同，形成第二种颜色，从而形成颜色变化的效果。

同时，这种“高折射材料/低折射率材料/高折射率材料/……/高折射率材料”的叠层结构与一维亚波长光栅(例如其周期为350nm，深度为110nm)形成组合时，能够形成不同于叠层结构的第三种颜色。

反射镀层也可以是“法布里-珀罗”干涉器。“法布里-珀罗”干涉器是一种反射效率更高的波长选择结构，为“吸收层/介质层/反射镀层”的膜系结构。吸收层为金属材料，厚度较薄，光线经过该层时，大约一半的光线被反射，另外一半的光线透过，所以吸收层可以称为“半反半透膜”，包括但不限于铬、镍、铜、钴、钛、钒、钨、锡、硅、锗及其组合，其厚度可以为2nm-30nm。介质层一半为金属化合物，介质层材料可以为折射率小于1.8的低折射率介质材料，包括但不限于二氧化硅、氟化镁、冰晶石、氧化铝及其组合，厚度可以为100-1000nm；介质材料也可以是折射率大于1.8的高折射率材料，包括但不限于ZnS、TiN、TiO₂、TiO、Ti₂O₃、Ti₃O₅、Ta₂O₅、Nb₂O₅、CeO₂、Bi₂O₃、Cr₂O₃、Fe₂O₃任意材料或组合。反射镀层材料一般是具有高反射率的金属材料，也可以是非金属材料，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，厚度大于等于10nm。

在“法布里-珀罗”干涉器结构中，吸收层作为分束器，将一般光线反射(称为光束1)，一半光线透射。透射光经过介质层后，被反射镀层反射，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，具备所谓的光变效果。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。

表面浮雕结构层的微光栅结构与反射镀层之间可以任意组合匹配，形成多种不同的光学效果。

图1示出了根据本发明一实施例的光学防伪元件1的截面示意图。如图1所示，基材2上存在表面浮雕层3，表面浮雕层包括至少两个区域，分别是区域31与区域32。区域31上具有光栅微结构311，区域32上具有光栅微结构321。

光栅微结构311为深全息衍射光栅，周期宽度1.2μm，深度0.7μm；光栅微结构311上形成有填充层5，填充层5的折射率与表面浮雕层3的折射率基本相同，且填充层5与光栅微结构311直接接触，导致第一区域31中填充层5与光栅微结构311之间的界面消失或基本消失，形成一个透明的整体。填充层5与光栅微结构311形成新的光栅微结构51。光栅微结构51之上沉积有反射镀层铝，厚度约30nm。

光栅微结构321为闪耀光栅，周期深度13μm，深度0.8μm。闪耀光栅上沉积有“法布里-泊罗”谐振腔型的反射镀层42，从闪耀光栅表面开始依次为吸收层铝、介质层二氧化三铝、反射镀层铝，其中吸收层铝的厚度约为10nm、介质层三氧化二铝的厚度约为377nm、反射镀层铝的厚度约为20nm。该反射镀层42在正视情况下呈现黄色，CIE坐标中色调角h约为80°，饱和度C约为72。

在制作图1所示的光学防伪元件1时，可以在基材2上形成表面浮雕层3，表面浮雕层3上涂布反射镀层42，通过适当的方式将第一区域31的光栅微结构311上的反射镀层去除，只保留第二区域32的光栅微结构321的反射镀层42。在第一区域31的光栅微结构311和第二区域32的反射镀层42之上形成填充层5。可以通过湿法涂布的方式形成填充层5，由于填充层具有一定的流动性，因此并不能保持与第一区域31的光栅微结构311和第二区域32的光栅微结构321相同的形貌，即不具有同型覆盖的性质。由于具有流动性，填充材料倾向于向势能较低的位置流动，因此会填充到光栅的底部。又因为填充材料具有一定的表面张力，因此仍会在流过的光栅微结构表面附着，形成新的位于第一区域的新填充层表面和第二区域的新填充层表面。由于填充层5主要填充在光栅微结构311和321的底部，因此新的表面具有较浅的深度，而分别保持与光栅微结构311和321相同的周期和宽度。由于填充层5的折射率n与表面浮雕层3的折射率相同或相近，且填充层5与表面浮雕层3直接接触，导致第一区域31中填充层5与表面浮雕层3的界面311消失或基本消失，形成一个透明的整体。填充层5的表面在第一区域31和第二区域32之上分别形成了新的光栅微结构51和光栅微结构52。新的光栅微结构51周期宽度1.2μm，深度0.15μm。然后在光栅微结构51和光栅微结构52之上沉积反射镀层铝，厚度约30nm，从而形成图1所示的光学防伪元件。

当观察者通过基材2观察防伪元件1时，第一区域31呈现具有彩虹色的全息效果，通过适当的排布能够实现动感、切换、浮雕、三维立体等多种效果。因为由填充层形成的新的光栅微结构51周期1.2μm，深度0.15μm，并且其上具有反射镀层铝，因此具有较高的衍射效率，全息特征的亮度高，动感强烈，易被公众辨识。第二区域32中，由于反射镀层42的存在，其上的反射镀层62被反射镀层42所遮挡，因此观察者只能观察到反射镀层42。在垂直观察时，由于反射镀层42具有“法布里-泊罗”干涉结构，因此呈现金黄色，倾斜防伪元件1时，由于光线在反射镀层42中传播的光程差发生变化，导致颜色发生变化，由金黄色变为绿色。又由于光栅微结构321为反射型元件闪耀光栅，反射镀层42附着于闪耀光栅之上后仍能保持原有的颜色，互不干扰。而通过改变闪耀光栅的排布方式，能够获得动感、切换、浮雕、三维立体等多种效果。并且，第一区域31为衍射型全息特征，第二区域为反射型动感光变特征，两者从颜色表现和动感效果上均存在明显的不同，例如衍射型全息的第一区域31，由于反射镀层61为铝，因此呈现给观察者的仍是明亮的铝的全光谱反射效果，而由于全息光栅的特性，第一区域一般不能形成稳定鲜艳的颜色效果，而是全息所特有的彩虹色，即在一个较小的变化角度呈现较多种颜色。而反射型动感光变的第二区域32，由于“法布里-泊罗”干涉层的存在，能够形成具有亮度高、饱和度高的“稳定”的颜色，颜色不会发生突变，即使闪耀光栅321的存在，整体仍然呈现反射镀层42的金黄色。由于第一区域31和第二区域32之间具有严格的定位套准关系，反射镀层61严格的形成的光栅微结构51之上，反射镀层62严格的附着于光栅微结构321之上，光栅微结构51与光栅微结构321之间无相互覆盖，镀层61不会附着于光栅微结构321之上，镀层42不会附着于光栅微结构51之上，因此可以实现两种截然不同的动感、颜色特征的精准组合。

进一步的，本发明实施例提供的光学防伪元件的制作方法适用于将两种截然不同但是又存在定位套准关系的特征组合在一起。如图2a所示，防伪元件1由区域31和区域32组成，其中区域31中由不同方向的全息光栅组成，区域32中由不同倾斜角度和方向的闪耀光栅构成。如图2b所示为图2a的防伪元件1在分割线7处的截面示意图。

如图2b所示，通过适当的排布区域32中的闪耀光栅，可以获得如图2a中间的五角星，例如五角星32的中321处的闪耀光栅朝向方向d1，五角星32的中322处的闪耀光栅朝向方向d2。两者朝向不同，能够形成宏观的立体浮雕效果。通过具体调节区域32中闪耀光栅的倾角和朝向，可以获得具有立体浮雕的五角星。五角星32的表面(即闪耀光栅)之上沉积有反射镀层42，例如“法布里-珀罗”谐振腔结构，例如铝/二氧化硅/铝，其中铝的厚度10nm、二氧化硅厚度400nm、铝厚度50nm。

区域31的结构与图1中区域31的结构类似。

在制作图1所示的光学防伪元件1时，可以在基材2上形成表面浮雕层3，表面浮雕层3上涂布反射镀层42，例如铝/二氧化硅/铝，其中铝的厚度10nm、二氧化硅厚度400nm、铝厚度50nm。通过碱液腐蚀的方式可以将区域31上含铝的“法布里-珀罗”谐振腔腐蚀掉，而区域32上的镀层42由于表面结构较为平坦，铝层厚度较厚，不易被碱液腐蚀进而得到保留。在第一区域31的光栅微结构311和第二区域32的反射镀层42之上形成填充层5。可以通过湿法涂布的方式形成填充层5。由于填充层的存在，且填充层的折射率与表面浮雕层3的折射率相近，因此适当调整填充层的厚度可以降低光栅微结构311的高度，使之下降到合适的高度，例如对于光栅微结构311周期在1μm的情况下，深度下到在50nm-150nm，可以获得亮度较高的全息衍射效果。如果深度较深，全息光栅会的光线产生较为强烈的吸收，影响衍射效率，降低亮度；而如果深度较浅，则衍射效率也不高，不能产生较好的全息效果。在此基础上形成镀层，这里区域31之上为反射镀层61，区域32之上为反射镀层62，两者材料相同，通过一次沉积方式获得，该种材料例如是金属铜反射镀层。

该五角星具有立体的视觉效果，在倾斜该防伪产品时，五角星的不同面能够反射光线，具有不同的亮度，给观察者带来了如图真实立体图像的视觉效果，由于五角星区域的微结构之上具有“法布里-珀罗”谐振腔结构，例如铝/二氧化硅/铝，其中铝的厚度10nm、二氧化硅厚度400nm、铝厚度50nm，因此在垂直于光学防伪产品表面观察时，浮雕五角星整体呈现金黄色。当倾斜观察时，五角星颜色变为绿色。在五角星周围为具有彩虹色的全息缩放区域31，又由于其表面沉积金属铜，因此整体呈现金属铜的颜色。由于采用微结构对镀层进行了精准的镂空，而镀层决定颜色，因此不同形式的动感/浮雕背景上的颜色不同，颜色与动感/浮雕严格定位套准，相互不干扰。在垂直于防伪元件观察时，浮雕五角星为金黄色，缩放区域31(即，背景区域)呈现金属铜+彩虹色的叠加，五角星上没有金属铜的颜色，有且只有“法布里-珀罗”谐振腔结构形成的金黄色；背景区域上没有“法布里-珀罗”谐振腔结构形成的金黄色，有且只有金属铜的颜色。因此图案和颜色具有精准定位套准的关系。适当排布区域31中的全息光栅，当倾斜该防伪元件时，不同区域的全息光栅将光线衍射进入观察者眼中，而每次被观察者看到的区域的形状通过适当的设计，与区域32形成的五角星的轮廓严格相同，当倾斜该防伪元件时，该轮廓从区域32形成的五角星的最外边缘在区域31的范围内向外扩展，在扩展的同时始终保持区域32五角星的轮廓。

同时，可以通过改变腐蚀溶液的性质进行改变“法布里-珀罗”谐振腔结构中材料的种类。例如如果“法布里-珀罗”谐振腔结构为“铝/二氧化硅/铝，其中铝的厚度10nm、二氧化硅厚度400nm、铝厚度50nm”，因此需要采用碱液进行腐蚀镂空。如果将“法布里-珀罗”谐振腔结构从微结构表面向上依次改为“铬/二氧化硅/铝，其中铬厚度为8nm、二氧化硅的厚度为380nm、铝的厚度为50nm”，则需要采用去铬液来进行去除镂空。

可选的，区域31的微结构311也可以是具有高深宽比的闪耀光栅。光学防伪元件上的反射镀层61和62也可以是“法布里-珀罗”谐振腔结构的镀层。

根据本发明的实施方式的光学防伪元件特别适合制作成开窗安全线。所述安全线的厚度不大于50微米。带有所述开窗安全线的防伪纸用于钞票、信用卡、护照、有价证券等各类高安全产品及高附加值产品的防伪以及各类包装纸、包装盒等。

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。

由背景技术中介绍的内容可知，将两种不同颜色或两种动感的特征组合，能够有效提高光学防伪元件的防伪能力。但是将两种不同类型的防伪特征组合在工艺上存在诸多问题，其中最主要的问题则是如何将两种动感微结构所在的位置精准的放置在一起，同时在不同区域上沉积不同性质的反射镀层。由于涉及到至少两种微结构和两种镀层的精准定位，因此采用传统的印刷套印的方式很难获得符合上述要求的定位精度。

针对上述工艺困难，本发明实施例还提供了一种用于制作光学防伪元件的方法，如图3a至图3f所示，该方法主要包括以下步骤：

如图3a，在步骤S11，提供基材2。

所述基材由选自聚对苯二甲酸二醇酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚碳酸酯和聚丙烯中的至少一种材料形成。基材可以是透明的。

如图3b，在步骤S12，在所述基材2的一个表面上形成光学微结构3。

光学微结构的材料可以是紫外固化聚酯丙烯酸树脂、环氧丙烯酸树脂。光学微结构可以是透明的。

光学微结构包括彼此不重叠的至少第一区域31和第二区域32，其中第一区域31包括光栅微结构311，第二区域32包括光栅微结构321。

亚光栅结构可以通过激光双光束干涉曝光、激光直刻曝光或电子束直刻的方式形成，或者通过紫外浇注、模压、纳米压印的方式进行批量复制。例如，亚波长微浮雕结构、全息光栅可以通过全息干涉法、激光直刻技术、电子束刻蚀技术等方法制造母版，通过电铸工艺制成工作版、再通过模压、紫外浇铸等生产工艺转移到基材上。

例如，光栅微结构311可以是反射面镜或闪耀光栅以作为所述反射型元件，区域32可以设置为实现全息动感效果，光栅微结构321可以是具有较大深宽比的全息光栅。

光栅微结构311的深宽比可以大于或等于0.4，光栅微结构321的深宽比可以小于0.4。

如图3c，在步骤S13，在所述光学微结构表面沉积反射镀层。

在所述光栅微结构表面上形成反射镀层是通过热蒸发沉积方法、电子束蒸发沉积方法、磁控溅射沉积方法中的至少一种方法来实现的。由于后续工艺的要求，需要保证微结构表面沉积的反射镀层具有同型覆盖的性质，即沉积后的镀层需要尽量保持原有微结构的形貌，因此不能采用湿法涂布或印刷的方法。

所述反射镀层可以是由高折射率材料层和低折射率材料层依次层叠构成的介质叠层，或者是单层反射镀层(金属或高折射率介质)，或者是法布里-珀罗(F-P)结构的反射镀层，其中区域31的光栅微结构311之上沉积层称为反射镀层41，区域32的光栅微结构321之上沉积层称为反射镀层42。

如图3d，在步骤S14，去除光栅微结构311上覆盖的反射镀层41，而保留光栅微结构321上覆盖的反射镀层42。

光栅微结构311与光栅微结构321具有不同的深宽比。深宽比越大，表明光栅微结构越陡，斜率越大。深宽比越小，表明光栅微结构越平缓，斜率越小。步骤13中可以采用真空蒸镀的方式蒸镀反射镀层，在真空中，相同单位立体角单位时间内沉积材料的质量固定，当基材表面具有起伏的微结构时，相同时间、工艺条件下，微结构区域镀层厚度小于平坦区域的镀层厚度。微结构区域的深宽比越大，其上覆盖的镀层厚度相对于平坦区域镀层厚度就越小。将步骤S13中形成的结构浸入到能够腐蚀反射镀层的腐蚀液中时，腐蚀液将会对保留区域32和镂空区域31同时产生腐蚀作用。但是由于镂空区域31中的光栅微结构具有较大的深宽比，其上沉积的反射镀层较薄，因此更容易被腐蚀液腐蚀。因此在相同的处理时间内，镂空区域31的反射镀层被完全腐蚀，漏出了光栅微结构311，而保留区域32的反射镀层由于较厚，只被腐蚀了一小部分，大部分仍保留下来，并保持了原有反射镀层的性质。决定各区域镀层镂空或是保留的关键参数为各区域中光栅微结构的深宽比。当深宽比大于等于0.4时，在相应的腐蚀液的作用下，光栅微结构上层的反射镀层更容易被腐蚀镂空掉；当深宽比小于0.4时，光栅微结构上层的反射镀层更容易被保留。当然，镂空区域和保留区域之间光栅微结构的深宽比相差越大越好，能够得到更大的镂空速度的对比度，使工艺更易实现。

如图3e，在步骤S15，在根据步骤S11至步骤S14形成的结构的表面涂布填充层5，其中所述填充层5的折射率与光学微结构的折射率满足预设条件以使所述填充层能够与光栅微结构311形成光栅微结构51。

该填充层可以为透明的，其折射率与光学微结构的折射率相同或相近。当通过湿法涂布的方式将填充层材料涂布至保留区域的反射镀层和镂空区域的光栅微结构层时，填充层作为保护层附着于保留区域中的反射镀层上。而在镂空区域中的光栅微结构表面无反射镀层，导致填充材料与光栅微结构直接接触。又由于采用湿法涂布的方式，填充层具有一定的流动性，因此不会具有同型覆盖的性质，而是更多的填充层会流至势能更低的区域，即沉积填充在光栅微结构的底部，导致原有镂空区域中的光栅微结构深度降低，使原有深宽比降低至0.4以下，具有更好的光学效果。

可选的，填充层材料的折射率与光学微结构的折射率的差值的绝对值小于0.5。

如图3f，在步骤S16，在填充层5上沉积不同于反射镀层42的反射镀层。

在具有填充层的一侧沉积反射镀层。反射镀层可以是由高折射率材料层和低折射率材料层依次层叠构成的介质叠层，或者是单层反射镀层(金属或高折射率介质)，或者是法布里-珀罗(F-P)结构的反射镀层，其中区域31之上的部分为61，区域32之上的部分为62。

根据上述方法制作的光学防伪元件中，光栅微结构321与反射镀层42共同作用，形成第一种动感彩色效果，光栅微结构51与反射镀层61共同作用，形成第二种动感彩色效果，并且两种动感彩色效果之间互不干扰。

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相同或相近，故在此不再进行赘述。

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 (16)

1.一种用于制作光学防伪元件的方法，包括：

步骤S11，提供基材；

步骤S12，在所述基材的一个表面上形成光学微结构，所述光学微结构包括彼此不重叠的至少第一区域和第二区域，其中所述第一区域包括第三光栅微结构，所述第二区域包括第二光栅微结构，所述第三光栅微结构的深宽比大于所述第二光栅微结构；

步骤S13，在所述光学微结构表面沉积第一反射镀层；

步骤S14，去除所述第三光栅微结构上覆盖的所述第一反射镀层，而保留所述第二光栅微结构上覆盖的所述第一反射镀层；

步骤S15，在根据步骤S11至步骤S14形成的结构的表面涂布填充层，其中所述填充层的折射率与所述光学微结构的折射率满足预设条件以使所述填充层能够与所述第三光栅微结构形成第一光栅微结构；以及

步骤S16，在所述填充层上沉积不同于所述第一反射镀层的第二反射镀层。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基材、所述第一光栅微结构、所述第二光栅微结构、所述填充层是透明的或半透明的。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述填充层的折射率与所述光学微结构的折射率满足以下预设条件：所述填充层的折射率与所述光学微结构的折射率的差值的绝对值小于0.5。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第三光栅微结构的深宽比不小于0.4，所述第一光栅微结构和所述第二光栅微结构的深宽比小于0.4，优选为0.05至0.2。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，

所述第一光栅微结构和所述第二光栅微结构的结构特征尺寸的范围是100nm至100μm；和/或

所述第一光栅微结构和所述第二光栅微结构的深度范围是10nm至40μm。

6.根据权利要求1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是以下中的一者或多者：亚波长光栅、全息光栅、闪耀光栅、球透镜、或者柱透镜；和/或

所述第一光栅微结构和/或所述第二光栅微结构是周期或非周期的。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一反射镀层和/或所述第二反射镀层为以下一者或多者：金属层、金属化合物层、高低折射率材料叠层、或法布里-珀罗干涉器。

8.一种光学防伪元件，包括：

基材；

位于所述基材上的表面浮雕结构层，所述表面浮雕结构层包括彼此不重叠的至少第一区域和第二区域，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，其中所述第一光栅微结构由第三光栅微结构和在所述第三微结构的表面覆盖的填充层构成，所述第三光栅微结构的深宽比大于所述第二光栅微结构，所述填充层的折射率与所述第三光栅微结构的折射率满足预设条件，其中，所述第一光栅微结构上同形覆盖有第二反射镀层，所述第二光栅微结构上同形覆盖有不同于所述第二反射镀层的第一反射镀层。

9.根据权利要求8所述的光学防伪元件，其中，所述基材、所述第一光栅微结构、所述第二光栅微结构、所述填充层是透明的或半透明的。

10.根据权利要求8所述的光学防伪元件，其中，所述填充层的折射率与所述第三光栅微结构的折射率满足以下预设条件：所述填充层的折射率与所述第三光栅微结构的折射率的差值的绝对值小于0.5。

11.根据权利要求8所述的光学防伪元件，其中，

所述第一光栅微结构和所述第二光栅微结构的结构特征尺寸的范围是100nm至100μm；

所述第一光栅微结构和所述第二光栅微结构的深度范围是10nm至40μm；和/或

所述第一光栅微结构和所述第二光栅微结构的深宽比小于0.4，优选为0.05至0.2。

12.根据权利要求8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是以下中的一者或多者：亚波长光栅、全息光栅、闪耀光栅、球透镜、或者柱透镜；和/或

所述第一光栅微结构和/或所述第二光栅微结构是周期或非周期的。

13.根据权利要求8所述的光学防伪元件，其中，所述第一反射镀层和/或所述第二反射镀层为以下一者或多者：金属层、金属化合物层、高低折射率材料叠层、或法布里-珀罗干涉器。

14.根据权利要求8所述的光学防伪元件，其中，所述第三光栅微结构的深宽比不小于0.4，所述第一光栅微结构和所述第二光栅微结构的深宽比小于0.4，优选为0.05至0.2。

15.根据权利要求8所述的光学防伪元件，其中，所述填充层还覆盖于所述第一反射镀层之上，所述第二反射镀层同形覆盖于所述填充层之上。

16.一种光学防伪产品，包括根据权利要求8至15中任一项权利要求所述的光学防伪元件。

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