阅读说明：本技术 一种动态显示膜及其制备方法 (Dynamic display film and preparation method thereof ) 是由 张艳 王杰芳 李�柱 于 2020-06-02 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种动态显示膜及其制备方法,涉及裸眼可视的动态显示膜技术领域,本发明包括基础层和设置在基础层两面的底层和显示层,显示层为微透镜阵列或者小孔阵列,微透镜阵列或者小孔阵列按照四边形或六边形阵列排布,微透镜阵列或者小孔阵列的周期间隔T为0.04～0.5mm,底层为微图形阵列层,底层上设置多个子单元形成微图形阵列层,子单元的大小小于周期间隔T。通过该发明的设计,能够实现微小图形的放大和裸眼可视,并且该动态显示膜不仅能实现平移、上浮、下沉的显示方式,能够实现放大图形的旋转对称分别,并能随这视角变化实现圆周运动和径向运动,具有强烈的动态效果；该动态显示膜可以运用在防伪和装饰材料中。(The invention discloses a dynamic display film and a preparation method thereof, and relates to the technical field of naked eye visual dynamic display films. By the design of the invention, the amplification and naked eye visualization of the tiny figure can be realized, and the dynamic display film can not only realize the display modes of translation, floating and sinking, but also realize the rotational symmetry of the amplified figure, and can realize the circular motion and the radial motion along with the change of the visual angle, thereby having strong dynamic effect; the dynamic display film can be applied to anti-counterfeiting and decorative materials.)

一种动态显示膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及裸眼可视的动态显示膜技术领域，更具体的是涉及一种动态显示膜及其制备方法。

背景技术

莫尔纹(Moiré)是具有特定周期的光栅以一定的方式叠加在一起发生的干涉现象。Amidror及其同事已经对莫尔效应做了大量的研究并形成了较为成熟的理论，目前应用最广泛的是莫尔纹的傅里叶分析模型。由于莫尔纹能够被人眼识别，通过一定的设计能够实现隐藏信息的目的，所以被应用在了密码学和防伪学中。

2000年，Desmedt将莫尔理论与可视密码思想融合，提出一种指定莫尔纹构建算法。该方法根据隐藏信息和图像信息生成两个基本图层，通过图层的叠加可以对隐藏图像进行显示。2004年，

o-zRodríguez等利用周期性余弦光栅构成参考图层，再根据隐藏图像对参考图层进行相位调制得到形变图层，整个过程通过光学算法实现，为了提高叠加后图形显示的清晰度，可以对其进行低通滤波处理，利用该方法可以进行人脸识别。2010年，Ragulsiks等还提出将图像隐藏于环形莫尔纹背景中的技术，当参考图层和形变图层以一个固定的对称点重叠时，就能显示出被隐藏的图案。

以前的莫尔纹均是以线栅或点阵作为基层结构来实现的。故防伪动态显示膜存在设计受限范围大、设计过程复杂、图形动态方式单一的缺点。

但是随着微纳加工技术的发展，微透镜阵列逐渐开始被应用在光学系统中。研究人员给出微透镜阵列对微图形的莫尔条纹放大原理，并在此基础上找到了微透镜阵列结构参数、微图形结构参数与微图形阵列移动速度、移动方向以及放大倍率之间的关系。

如何利用微透镜阵列莫尔纹解决现有防伪动态显示膜设计受限范围大、设计过程复杂、图形动态方式单一的技术问题，成了本领域技术人员的努力方向。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决上述技术问题，本发明提供一种动态显示膜。

本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种动态显示膜，其特征在于：包括基础层和设置在基础层两面的底层和显示层，显示层为微透镜阵列或者小孔阵列，微透镜阵列或者小孔阵列按照四边形或六边形阵列排布，微透镜阵列或者小孔阵列的周期间隔T为0.04～0.5mm，底层为微图形阵列层，底层上设置多个子单元形成微图形阵列层，子单元的大小小于周期间隔T。

所述基础层的材质为PE、PET或BOPP材料中的一种，微图形层和显示层通过电铸母版压印的方法在基础层的两面分别，基础层的厚度为0.03mm～0.3mm。

压印使显示层坐标原点与微图形层坐标原点对准。

一种制备动态显示膜的方法，包括如下步骤：

步骤1、设计显示层的单元排布方式为r₁＝r₁(x,y)；其中，r1为排布函数，x为笛卡尔坐标系中的横坐标，y为纵坐标。

步骤2、设计微图形子单元，子单元的大小小于周期间隔T；

步骤3、将微图形子单元进行复制，得到微图形阵列层的排布方式与显示层相同，为r₂＝r₁；

步骤4、对显示层进行坐标弱变化，设变化函数为g₁＝g₁(x,y),其中,g₁为对显示层的变化函数；x为横坐标；y为纵坐标；g1(x,y)表示对横纵坐标同时进行变化。；

步骤5、对微图形阵列层进行坐标弱变换，设变换函数为,g₂＝g₂(x,y)，g₂为对微图形层的变化函数；x为横坐标；y为纵坐标；g₂(x,y)表示对横纵坐标同时进行变化；

步骤6、设计步骤(4)和(5)中g₁和g₂的弱变换函数可以为线性变换和非线性变换：f表示一种函数；x表示横坐标，y表示纵坐标，ε表示变化因子。第一个公式是对排布方式进行了缩放；第二个公式是对排布方式进行了旋转；第三个公式是对排布方式进行了非线性几何变化，得到环状排列；

步骤7、弱变化中ε的值为0＜ε＜0.1，该参数控制放大后得到的图形的大小；

步骤8、在坐标弱变换后，得到最终显示层和基层图形的排布方式分别为r₁＝r₁(g_1x(x,y),g_1y(x,y))以及r₁＝r₁(g_2x(x,y),g_2y(x,y))，r₁表示排布方式；g_1x(x,y)表示对x即横坐标进行的变化；g_1y(x,y)表示对y即纵坐标进行的变化；g的下标x,y表示横纵坐标，下标1,2分别表示显示层和图形层。

在微图形层凹槽内填充油墨，得到彩色动态图形。

本发明的有益效果如下：

1、本发明是在对微透镜阵列莫尔纹进行了深入研究后提出了一种动态显示方式。与现有的动态图形不同，该发明可以通过坐标弱变换实现底层微图形阵列的设计，设计过程更加简便，并且不仅能实现图形平移的效果，还能实现图形的绕圆心旋转运动以及径向运动。

2、增强了人眼视觉感受，另一方面，其设计具有一定的技术性，难以被模仿。

附图说明

图1是本发明的显示层结构示意图。

图2是本发明中微图形阵列进行坐标变换前的排列示意图；

图3是本发明中微图形阵列进行坐标变换后的排列示意图；

图4是本发明的显示效果图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

实施例1

本实施例中显示层为周期为0.0729mm的微透镜阵列，按六边形方式排布，如图1所示。

底层单元图形为“√”，子单元的大小为0.06mm，将其按周期为0.0729mm的六边形方式排布，局部结构如图2所示。

对显示层的坐标弱变换

对底层进行坐标弱变换

得到变换后的微图形阵列的局部如图3所示。

动态显示膜的制备过程如下：

步骤1、在计算机上设计所需的图形阵列，并制备得到光刻掩模板。

步骤2、在玻璃基底上旋涂光刻胶，其过程为，先向基底中心滴胶，直至光刻胶面积占玻璃基底面积的五分之一到六分之一为止，再通过低速旋转使光刻胶在基底表面展开，其低转速为1000rad/min，时间为10s，最后通过高转速匀胶达到预期的成膜厚度，其高转速为2000rad/min，时间为25s；由于本实施例中微透镜阵列成形后的矢高为0.015mm，光刻胶需要采用较粘稠的AZ9260光刻胶才能满足要求。

步骤3、利用接触式静态曝光在光刻胶材料上获得微透镜阵列和微图形阵列，微透镜阵列的掩模板曝光时间为30s，微图形阵列的掩模板曝光时间为10s。

步骤4、对曝光后的图形进行显影，显影过程的具体参数为，显影液与水的体积比为1：2，温度24℃，时间为30s；值得注意的是，此时的微透镜阵列并不是最终成形的微透镜阵列，而是一个个圆柱，需要通过后续工艺将圆柱阵列转化为所需的微透镜阵列。

步骤5、通过光刻胶热熔法获得微透镜阵列，将上一步得到的光刻胶圆柱阵列置于热板上烘烤30min，温度为140℃。

步骤6、制备微透镜阵列和微图形阵列的镍版。由于光刻胶材料的微图形阵列和微透镜阵列均制作在玻璃上，不利于下一步的压印，因此需要先将其转印到柔性的镍版上。利用上一步中制作在玻璃上的微透镜阵列和微图形阵列为基底进行微电铸，从而得到与微透镜和微图形浮雕面形互补的镍版。电铸电源工作模式为恒电流方式，电铸添加剂为表面活性剂十二烷基硫酸钠。另外，电流密度对沉积形貌的粗糙度有着显著的影响，过高会增加吸氢反应所形成的气孔等缺陷，过低会延长电铸的沉积时间，本实施例在1A/dm2的平均电流密度下进行，此时的面形粗糙度远小于可见波长。

步骤7、将步骤6获得的微透镜阵列和微图形阵列的柔性镍版分别作为压印母版，利用转轴紫外固化压印在薄膜上表面压印微透镜阵列，在下表面压印微图形阵列。压印前需将两个母版进行对准。

步骤8、在步骤7得到的薄膜上印有微图形阵列的一面进行涂色，涂色方式为刮涂。得到的动态图形显示效果示意图如图4所示。