CN101727778B - 用于证件的光学防伪膜及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于证件表面的可视化光学防伪膜，属公共安全防范和识别技术领域，可广泛用于身份证、护照、警察证、记者证、律师证、及大型活动入场证等身份类证件的防伪和识别，其特征在于至少由基础层、信息层、金属或金属化合物层、填埋保护层上下依次排列组成，所述的基础层内部埋入多空频复合调制微结构条文。本发明与现有相关技术比较具有下列一些特征：空间利用率高，在同一个区域不同角度都可以看到无相互干扰的衍射图像；反射光方向再现图形视场角宽，色彩饱和度高，受环境照明光源影响因素小；反射光方向可以是三种以上的多彩色同时发生光连续的光变色；反射光方向可以再现RGB三种颜色来组合成还原真彩色；用边缘照明光可以再现动态衍射图形。该发明可广泛用于居民身份证、护照、警察证、记者证、律师证、教师证等身份类证件的可视防伪识别。
Description
[技术领域]
本发明涉及一种用于证件表面的可视化光学防伪膜，属公共安全防范和识别技术领域，可广泛用于身份证、护照、警察证、记者证、律师证、及大型活动入场证等身份类证件的防伪和识别。
[背景技术]
随着社会的发展，人类的活动越来越频繁，社会秩序的管理面临了更多的挑战，特别是公共安全的防范与管理显得尤为的突出，从银行、海关、交通、房产、贸易、会议、重大活动和重要场所出入等，人们在众多的场合需要对个人的身份进行判读和鉴别，尽管随着科学技术的进步，电子化、信息化技术大量运用于个人身份的管理，但是对于个人持证仍然需要一些综合的防伪措施来鉴别。传统的防伪手段通常是采用特殊的油墨结合高精度的印刷手段来制作一些证卡是一种常规的防伪措施，但是道高一尺，魔高一丈，这些传统的技术措施已经完全不能阻止假冒证件的制造，于是科学家们又采用了众多电子、生物、信息技术加入到证卡制造领域，这一些技术的融入，起到了抑制假冒证件的作用，然而对于判读一线的公众防伪仍然是不可或缺的重要主题。
光学防伪膜也早就在上个世纪八十年代始被用于银行卡、钱币、邮票、身份证以及重要商品的可视化防伪鉴别，是一项被广泛认可的一线公众防伪措施，这其中，激光全息技术曾经扮演了一个重要的角色，它具有立体感强，色彩炫耀，动感活力之特征，在身份证、驾驶证、护照、***、广交会出入证等身份识别类证件得到广泛运用，在可视化光学防伪膜中起主导作用，然而随着时间的推移突显出一些新的问题：①技术逐步显现陈旧老化，缺乏新意。②原有的一些技术已相当的普及，防伪安全受到威胁和质疑。③技术单一，可视化信息少，很容易伪造或仿冒。④同类防伪技术很难区分甄别。
因此，可视化光学防伪技术的创新、突破极为迫切和重要，这对公共安全的防范，国家和个人利益的维护以及构建和谐社会的具有重要的意义。
[发明内容]
本发明是一种新型的光学防伪膜，用来层压、塑封或烫印转移在证件的上，能够在同一个区域位置通过不同的光照角度再现至少三种以上不同类型的彩色动态图像或文字，与现有的其它光学防伪膜有显著的不同，可作为大众可视化防伪鉴别。
本发明提供一种用于证件的光学防伪膜，其特征在于至少由基础层、信息层、金属或金属化合物层、填埋保护层上下依次排列组成，所述的基础层内部埋入多空频复合调制微结构条文。该结构具有一定的周期性，能够对入射光产生定向、折射、衍射或散射，构成复杂的立体、彩色动态图案，可以在多个角度观察到完全不同的图像和文字，具有较高的信息容量，而且识别方式简单。光学防伪膜还包括离型层、加色层和粘合层压胶层。
为实现该发明，材料选用了PETG或PVC作低膜，并涂布了高分辨率、高灵敏度感光树脂，用来承载和记录所需要的信息条纹，再通过真空镀膜来提高再现图形亮度，为了安全还要对记录条纹进行覆盖和保护。这些材料必须满足：(1)能够承受高温148℃、高压110bar、长时间30min，图像保持亮度清晰不消失。(2)每一层材料相互的附着强度为不小于5N/cm2。(3)透光率≥85％。(4)相邻材料折射率差≥0.5。(5)金属反射率≥80％。
多空频复合调制微结构条文是正弦型结构条文，由三种以上的空间频率复合而成。
多空频复合调制微结构条文的空间频率为X轴周期为285nm-1997nm、Y轴振幅高度为120nm-800nm、Z轴取向为0°-179°。
光学干涉变色薄膜是建立在平行平板多光束干涉原理基础上，根据多层光学薄膜之间具有干涉效应的原理而设计的，其防伪原理是每个多层薄膜结构都具有其特定的反射光谱曲线，这个反射光谱随入射角的改变而发生变化，即随着观看的视角不同，出现颜色变化，如呈现金黄、绿、褐、蓝、灰等颜色。
根据此原理可知，对于一个确定(按需要设计成型)的膜系结构来说，膜层材料和厚度及人射介质均为已知数，其表面反射率R就只是入射光波长和入射角的函数，给定一个R，便可得到该膜系在这一条件下按波长分布的反射光谱曲线。即每个确定的膜系都具有特定的反射光谱，而该反射光谱将随入射角的改变而变化，光谱波长的改变自然就引起了人眼对反射光颜色变化的感觉。这就是人造膜系产生的“干涉色”可随人射光线而发生变色的缘由。这样就可以根据不同厂家的需要进行膜系设计，合理计算、选配和改变膜层材料及膜层厚度以达到预定的反射光谱及光学性能指标，实现人们对物体表面反射光谱及光学性能进行控制和选择的愿望，并以此来实现不同厂家特有的光学干涉膜，从而实现防伪的目的。
目前较为理想的光干涉薄膜为5层对称式结构，膜系厚度在1μm左右，中间为不透明的反射层(可看做上下两部干涉腔的共同基底)两边是对称的透明无色介质层和半透明金属层它的作用是使膜片上下两面都具有同样的干涉色。改变透明介质的厚度就能改变膜系的颜色，以获得各种颜色的光干涉薄膜。由于膜系在高真空下制成使用的全部是无色或透明的无机材料，因此生成的光干涉薄膜性能稳定、结构致密、不会褪色、耐候性强。
本发明光学结构的设计采用了多空频空间复用技术，每个空频单元大小在100μm2～64516μm2，排列结构见附图2，左右相邻单元均为不同空间频率光栅结构组成，用来实现同一区域不同图像的再现，可通过拉大空间频率的差异，来控制不同图像的再现干扰。用计算机控制双光束干涉曝光技术，其空间频率通过两束激光的夹角来改变(如图3)，计算公式为：
f＝2sin(θ/2)/λ
其中f为微结构的空间频率，θ为双光束的夹角，λ为干涉光源的波长。
上下相邻单元均为不同的光栅条纹取向角所组成，用来实现图像的动态变化和立***相，通过旋转双光束来实现条纹的不同取向，见图5。
由多空频复合调制微结构条文组成的光学防伪膜构成图形区上设有至少三个观测角度：
(1)第一观测角度P1，入射光LO以20°-70°方向入射，在光学防伪膜镜面反射角P1方向观测到第一组图像，所述图像是单色、多色，或由R、G、B、组成的真彩色，当光学防伪膜H绕法线方向旋转时，发光位置不变，图像颜色在360nm～700nm波长范围呈连续的变化。
(2)第二观测角度P2，入射光LO以α1＝40°±10°方向入射，在光学防伪膜法线P2方向可观测到与第一组图像完全不同的第二组图像，所述图像是收缩、扩展、旋转的动态可变图像，或是三维图像、全息透镜、真彩色图像。
(3)第三观测角度P3，当入射光L’O以α2＝80°±5°方向入射，在光学防伪膜H与法线成φ方向P3看到与第一组图像相关联的影像，当光学防伪膜H绕法线方向旋转时，颜色不变，图像呈跳跃或连续的变化。
第二观测角度P2的入射光以α1＝45°±10°方向入射，在光学防伪膜法线方向用40倍显微镜可以观测到高度为20～100μm大小的微缩文字或图像。
第二观测角度P2用单束激光以α1＝45°±10°方向入射，在光学防伪膜法线方向可以放大投影出隐藏的文字或图像。
对于成品光学防伪膜的再现识别所示，由于采用了多空频空间复用技术，使得再现信息3倍于普通光学结构防伪膜，也因为空间频率差较大，所以不同的再现图像或文字互不干扰。在设计时也考虑到通常的再现光源多以斜入射照明为主，在计算光线入射和衍射角是采用以下公式计算：
d(sinφ-sin α)＝λ
其中d为光栅结构常数，φ为光栅衍射角，α为入射光和光栅表面法线的夹角，λ为再现光的颜色波长。
本发明与现有相关技术比较具有下列一些特征：空间利用率高，在同一个区域不同角度都可以看到无相互干扰的衍射图像；反射光方向再现图形视场角宽，色彩饱和度高，受环境照明光源影响因素小；反射光方向可以是三种以上的多彩色同时发生光连续的光变色；反射光方向可以再现RGB三种颜色来组合成还原真彩色；用边缘照明光可以再现动态衍射图形。该发明可广泛用于居民身份证、护照、警察证、记者证、律师证、教师证等身份类证件的可视防伪识别。
[附图说明]
下面结合
图1为对光学防伪膜不同入射角观测的示意图。
图2为不同空间频率光栅排列结构示意图。
图3a、图3b和图3c为一系列由两束激光产生的不同交角所产生的不同频率光栅条纹。
图4a、图4b和图4c为一系列通过旋转双光束来产生不同取向的光栅条纹。
图5、图5a、图5b、图5c、图5d为成品光学防伪膜的显示效果图。
图5a-1为图5a的局部放大图。
图6为通过旋转双光束来产生不同取向的光栅条纹的立体图。
图7为微结构凸版通过热模压和成形浇铸复制在PVC或PETG薄膜上的流程图。
其中图7中的1为微结构凸版2为PVC或PETG
指定图5为摘要附图
[具体实施方式]
1、采用355nm波长激光光源，用分束元件将激光束L分成两束光L1和L2后再通过透镜以θ角聚合，在汇聚点形成明暗相间的干涉条纹(见图6)。
2、用计算机程序控制曝光位置的移动x、y、分束角θ器件和旋转角β，在光致抗蚀干版K上对预先设计好的图案笔划的明暗干涉条纹进行曝光写入。其中θ角调整范围为10.2°～77°，β角旋转范围为0°～179.3°，每一个曝光点单元面积为400μm2。
3、光致抗蚀干版K显影后在曝光区域上形成具有衍射特性的微结构凹板图形。
4、将带有微结构光致抗蚀凹板通过电铸工艺复制转移在金属镍板上，形成光学微结构凸版，即已成为金属镍光学微结构模具。
5、将金属模具上的微结构凸版通过热模压和成形浇铸复制在PVC或PETG薄膜上(见图7)。
6、在复制获得的PVC或PETG光学膜微结构面电镀金属或金属化合物，以增强图像亮度效果。
7、为了增加透视效果和提高光学膜与承载基体的粘结强度，刻蚀掉部分不必要的真空电镀层，即获得成品微结构光学防伪膜。
成品光学防伪膜的显示效果
1、空间复用总图层见图5
2、P1位置所看到的图形见图5c，沿图形法线方向旋转，呈整体颜色变化。
3、P2位置所看到的图形见图5a和图5b，沿图形法线方向旋转，呈动态扩展变化，并由图5a图形转变为图5b。
4、P3位置所看到的图形见图5d，沿图形法线方向旋转，呈动态及颜色变化。
图形微缩见图5a-1局部放大。
Claims (6)
1.一种用于证件的光学防伪膜，其特征在于至少由基础层、信息层、金属或金属化合物层、填埋保护层上下依次排列组成，所述的基础层内部埋入多空频复合调制微结构条文，所述的多空频复合调制微结构条文组成的光学防伪膜构成图形区上设有至少三个观测角度：
第一观测角度P1，入射光LO以20°-70°方向入射，在光学防伪膜镜面反射角P1方向观测到第一组图像，所述图像是单色或多色，当光学防伪膜H绕法线方向旋转时，发光位置不变，图像颜色在360nm～700nm波长范围呈连续的变化；
第二观测角度P2，入射光LO以α1＝40°±10°方向入射，在光学防伪膜法线P2方向可观测到与第一组图像完全不同的第二组图像，所述图像是收缩、扩展、旋转的动态可变图像，或是三维图像、全息透镜、真彩色图像；
第三观测角度P3，当入射光L’O以α2＝80°±5°方向入射，在光学防伪膜H与法线成φ方向P3看到与第一组图像相关联的影像，当光学防伪膜H绕法线方向旋转时，颜色不变，图像呈跳跃或连续的变化。
2.根据权利要求1所述的一种用于证件的光学防伪膜，其特征在于基础层材料选用PETG或PVC。
3.根据权利要求1所述的一种用于证件的光学防伪膜，其特征在于多空频复合调制微结构条文是正弦型结构条文，由三种以上的空间频率复合而成。
4.根据权利要求1或3所述的一种用于证件的光学防伪膜，其特征在于多空频复合调制微结构条文的空间频率为X轴周期为285nm-1997nm、Y轴振幅高度为120nm-800nm、Z轴取向为0°-179°。
5.根据权利要求1或4所述的一种用于证件的光学防伪膜，其特征在于第二观测角度P2的入射光以α1＝45°±10°方向入射，在光学防伪膜法线方向用40倍显微镜可以观测到高度为20～100μm大小的微缩文字或图像。
6.根据权利要求1或4所述的一种用于证件的光学防伪膜，其特征在于在第二观测角度P2用单束激光以α1＝45°±10°方向入射，在光学防伪膜法线方向可以放大投影出隐藏的文字或图像。
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