阅读说明：本技术 多层镀层光学防伪元件及其制作方法 (Optical anti-fake element with multiple layers of coatings and manufacturing method thereof ) 是由 *** 张巍巍 张宝利 朱军 于 2019-05-05 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种光学防伪元件,属于光学防伪技术领域。该光学防伪元件包括：起伏结构层；所述起伏结构层包括：具有第一微结构的第一区域和具有第二微结构的第二区域；所述第二微结构的结构参数大于所述第一微结构的结构参数；所述起伏结构层还包括具有第三微结构的第三区域；所述第三微结构的结构参数大于所述第二微结构的结构参数；所述第一区域上设置有第一镀层；所述第二区域上设置有第二镀层；所述第三区域不设置所述第一镀层或所述第二镀层；从光学防伪元件的一侧观察,所述第一区域具有所述第一微结构和所述第一镀层结合的光学特征、所述第二区域具有所述第二微结构和所述第二镀层结合的光学特征且所述光学防伪元件的第三区域具有镂空特征。(The invention provides an optical anti-counterfeiting element, and belongs to the technical field of optical anti-counterfeiting. The optical security element comprises: a relief structure layer; the relief structure layer includes: a first region having a first microstructure and a second region having a second microstructure; the structural parameter of the second microstructure is larger than that of the first microstructure; the relief structure layer further comprises a third region having a third microstructure; the structural parameter of the third microstructure is larger than that of the second microstructure; a first plating layer is arranged on the first area; a second plating layer is arranged on the second area; the third region is not provided with the first plating layer or the second plating layer; and when viewed from one side of the optical anti-counterfeiting element, the first area has the optical characteristic of the combination of the first microstructure and the first plating layer, the second area has the optical characteristic of the combination of the second microstructure and the second plating layer, and the third area of the optical anti-counterfeiting element has a hollow-out characteristic.)

多层镀层光学防伪元件及其制作方法

技术领域

本发明涉及光学防伪技术领域，具体地涉及一种光学防伪元件和一种光学防伪元件的制作方法。

背景技术

为了防止利用扫描和复印等手段产生的伪造，钞票、***、护照、有价证券和产品包装等各类高安全或高附加值印刷品中广泛采用了光学防伪技术，并且取得了非常好的效果。

在各种光学防伪技术中，微结构形成的光学效果包括衍射、非衍射等效果因亮度高、动感效果明显而得到了广泛应用。微结构光学防伪技术为了增加图像的亮度，一般采用金属反射层，比如铝。其中，目前应用于光学薄膜的最为广泛的光学防伪技术——全息技术即是利用微结构形成的衍射效果而发展的光学技术。第五套1999版的5元、10元、20元、50元、100元人民币的防伪线就采用了全息技术。另外，多层干涉光变技术因在不同的观察视角下具有出强烈的光学变色效果而越来越受到人们的重视。多层干涉光变技术一般采用气相沉积的方法实现多层干涉镀层的蒸镀。经典的多层干涉镀层一般包括反射层、介电层和吸收层。反射层一般采用高亮度的金属材料制备，介电层一般采用透明的无机或者有机材料制备，吸收层也称半透明层，一般采用较薄的吸收性好的金属材料制备。第五套2015版100元人民币安全线就是采用了多层干涉光变技术，正视观察为品红色，倾斜观察为绿色。

如果将光学微结构和高亮度的金属反射层特征以及多层干涉光变特征集成到同一光学防伪元件中，则可以大大增强光学防伪效果。专利申请CN200980104829.3提出通过局部印刷镂空工艺实现了多层干涉光变镀层和高亮度金属反射层相集成的光学防伪产品的制备，即部分区域具有多层干涉光变特征，部分区域具有高亮度金属反射层光学特征，其他区域则具有透视镂空效果。然而，该专利申请中三个区域的相互对位精度取决于印刷的精度，而印刷的精度一般在100um以上，在一定程度上限制了高端防伪光学产品中的应用。

因此，制作同时具有高亮度金属反射层特征、多层干涉光变特征，并且两个特征区域彼此定位零误差的光学防伪元件，具有重要的意义。进一步地，如果光学防伪元件进一步集成镂空特征，且镂空区域和图像区域也零误差定位，则会进一步提高产品的抗伪造性能。

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，从光学防伪元件的一侧反射观察时，具有两种不同的镀层呈现的光学特征，并且这两种不同光学特征的区域具有严格的零误差定位；尤其，两种镀层分别是金属镀层和多层干涉光变镀层，产品则可以呈现出丰富的高亮度金属反射层特征(如全息)和干涉光变特征，具有优异的综合集成防伪性能；进一步地，如果光学防伪元件进一步集成镂空特征，且镂空区域和图像区域也零误差定位，则会进一步提高产品的抗伪造性能。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种光学防伪元件，包括：

起伏结构层；

所述起伏结构层包括：具有第一微结构的第一区域和具有第二微结构的第二区域；

所述第二微结构的结构参数大于所述第一微结构的结构参数；

所述第一区域上设置有第一镀层；

所述第二区域上设置有第二镀层；

所述第一区域具有所述第一微结构和所述第一镀层结合的光学特征；

所述第二区域具有所述第二微结构和所述第二镀层结合的光学特征；

由于反射观察呈现的两个图像区域(所述第一区域和所述第二区域)是由微结构确定的，因而具有定位零误差特征。

可选的，所述第一微结构或所述第二微结构为：周期性结构和非周期性结构中的一种结构，或周期性结构和非周期性结构组合的结构；

所述第一微结构或所述第二微结构沿延展方向的截面结构为：平坦结构、正弦型结构、矩形光栅结构、梯形光栅结构、闪耀光栅结构、弧形光栅结构中的一种结构，或平坦结构、正弦型结构、矩形光栅结构、梯形光栅结构、闪耀光栅结构、弧形光栅结构中至少任意两种结构组合的结构。第一微结构和第二微结构的尺寸以及横向排布由所需的光学效果决定。

可选的，还包括：

所述第二微结构的结构次级参数大于所述第一微结构的结构次级参数；

所述结构参数为深宽比和比体积中选定的一种参数；

所述结构次级参数相对所述结构参数为所述深宽比和所述比体积中剩余的一种参数；

这里提到的起伏结构的微结构的深宽比是指起伏结构的深度与沿周期(或准周期)方向的宽度的比值；起伏结构的比体积是指将起伏结构层置于水平状态，设想恰好完全覆盖起伏结构表面的液体体积与起伏结构在水平面上的投影面积的比值；按照此定义，深宽比是一无量纲的物理量，比体积的量纲为um³/um²；按照此定义，平坦结构看做是深宽比为零，且比体积为零的起伏结构；深宽比和比体积是两个在数量上没有直接关系的物理量；比如，A结构为深度1um、沿周期方向的宽度1um的一维锯齿形光栅，则其深宽比为1，比体积为0.5um³/um²；B结构为深度2um、沿周期方向的宽度4um的一维锯齿形光栅，则其深宽比为0.5，比体积为1um³/um²；也就是说，A结构的深宽比大于B结构的深宽比，而B结构的比体积大于A结构的比体积；第一微结构和第二微结构的深宽比和比体积的差别，直接决定了镂空工序采用的方法。

可选的，所述结构参数包括：深宽比或比体积。

可选的，所述结构参数为深宽比；

所述第一微结构的深宽比的范围为大于等于0且小于0.3；

第二微结构的深宽比所述第二微结构的深宽比的范围为大于0.2且小于0.5。

可选的，所述结构参数为比体积；

所述第一微结构的比体积的范围为大于等于0um³/um²且小于0.5um³/um²；

所述第二微结构的比体积的范围为大于0.4um³/um²且小于2um³/um²。

可选的，所述第一镀层和所述第二镀层均为金属反射镀层且可以是不同的金属反射层(如第一镀层为铝、第二镀层为铜)，或者所述第一镀层和所述第二镀层均为多层干涉光变镀层且可以是不同的多层干涉光变镀层(如第一镀层为洋红变绿干涉光变镀层、第二镀层为绿变蓝干涉光变镀层)，或者所述第一镀层为金属反射镀层、所述第二镀层为多层干涉光变镀层，或者所述第一镀层为多层干涉光变镀层、所述第二镀层为金属反射镀层。

优选的，所述第一镀层和所述第二镀层中一者为金属反射镀层且另一者为多层干涉光变镀层。特别地，第一镀层和第二镀层的一子镀层是可以通过覆盖不同区域的同一镀层的不同部分实现，即金属反射镀层的部分区域可以是属于多层干涉光变镀层的子镀层。

可选的，所述金属反射镀层的材料包括：铝、银、铜、锡、铬、镍、钛中的一种金属，或铝、银、铜、锡、铬、镍、钛中至少任意两种金属组合构成的合金。

优选的，所述金属反射镀层的材料为铝。

可选的，所述多层干涉光变镀层包括：反射层、介电层和吸收层；

所述反射层的材料包括：铝、银、铜、锡、铬、镍、钛中的一种金属，或铝、银、铜、锡、铬、镍、钛中至少任意两种金属组合构成的合金；

所述介电层的材料包括：氟化镁(MgF₂)、二氧化硅(SiO₂)、硫化锌(ZnS)、氮化钛(TiN)、二氧化钛(TiO₂)、一氧化钛(TiO)、三氧化二钛(Ti₂O₃)、五氧化三鈦(Ti₃O₅)、五氧化二钽(Ta₂O₅)、五氧化二铌(Nb₂O₅)、二氧化铈(CeO₂)、三氧化二铋(Bi₂O₃)、三氧化二铬(Cr₂O₃)、氧化铁(Fe₂O₃)、二氧化铪(HfO₂)或氧化锌(ZnO)；

所述吸收层的材料包括：镍、铬、铝、银、铜、锡、钛中的一种金属，或镍、铬、铝、银、铜、锡、钛中至少任意两种金属组合构成的合金。

优选的，所述反射层的材料为铝；

所述吸收层的材料为镍或铬，或者为镍铬合金。

可选的，所述起伏结构层还包括：具有第三微结构的第三区域；

所述第三微结构的结构参数大于所述第二微结构的结构参数；

所述第三区域不具有所述第一镀层或所述第二镀层；

透射观察时，所述第三区域相对所述第一区域和所述第二区域具有镂空特征。这样，透射观察时，光学防伪元件的第三区域具有镂空特征；也就是说，镂空区域和两种镀层形成的图像区域也是零误差定位的，因而具有更为优异的防伪特征。

可选的，所述第三微结构为：周期性结构和非周期性结构中的一种结构，或周期性结构和非周期性结构组合的结构；

所述第三微结构沿延展方向的截面为：正弦型结构、矩形光栅结构、梯形光栅结构、闪耀光栅结构中的一种结构，或正弦型结构、矩形光栅结构、梯形光栅结构、闪耀光栅结构中的一种结构中至少任意两种结构组合的结构。第三微结构的作用一般只是用来镂空，不提供额外的光学效果，因此可以简化，比如是一维排布的、横截面为等腰三角形的有着较大深宽比或者比体积的闪耀光栅。

可选的，所述结构参数为深宽比；所述第三微结构的深宽比的范围为大于0.3且小于1。

可选的，所述结构参数为比体积；所述第三微结构的比体积的范围为大于1um³/um²且小于3um³/um²。

可选的，所述第一镀层和所述第二镀层中的一者为多层干涉光变镀层；所述多层干涉光变镀层包括：反射层、介电层和吸收层。

可选的，所述第三区域不具有反射层、介电层或吸收层中的任意一层。这时，第三区域为完全透明或者基本完全透明。

可选的，所述第三区域具有吸收层和介电层且不具有反射层。这时，第三区域为半透明。

本发明实施例提供一种光学防伪元件的制作方法，该制作方法包括：

S1)形成起伏结构层，其中，所述起伏结构层具有第一区域和第二区域，所述第一区域具有第一微结构且所述第二区域具有第二微结构，所述第二微结构具有所述第二微结构的结构参数大于所述第一微结构的结构参数的特点；

S2)形成用于获得第一镀层的镀层；

S3)形成第一保护层；

S4)将步骤S3)的半成品置于能够与步骤S2)中形成的镀层反应的氛围中，直到位于所述第二区域的步骤S2)中形成的镀层的部分或者全部被去除为止，以使反应停止后获得所述第一镀层且所述第一镀层和所述第一微结构在所述第一区域处呈结合的光学特征；

S5)形成用于获得第二镀层的镀层。

具体的，步骤S1)还包括：

其中，所述起伏结构层还具有第三区域，所述第三区域具有第三微结构，所述第三微结构具有所述第三微结构的结构参数大于所述第二微结构的结构参数的特点。

具体的，步骤S1)还包括：

其中，所述第二微结构具有所述第二微结构的结构次级参数大于所述第一微结构的结构次级参数的特点；

其中，所述结构参数为深宽比和比体积中选定的一种参数；

其中，所述结构次级参数相对所述结构参数为所述深宽比和所述比体积中剩余的一种参数。

具体的，步骤S1)还包括：

其中，所述结构参数包括：深宽比或比体积。

如果基于深宽比的差别实现特定微结构上的镀层的精准去除，则须在镀层上采用气相沉积工艺形成保护层；例如，第一微结构的深宽比小于第二微结构的深宽比，则气相沉积保护层之后，在第二微结构上的保护层较在第一微结构上的保护层更疏松或者有更多的裂缝，因而保护性更差；这样，在腐蚀氛围中一定时间之后，第二微结构上的镀层便被去除，而第一微结构上的镀层没有或者基本没有被腐蚀，从而获得了精确位于第一微结构上的镀层；简言之，采用气相沉积保护层工艺，可以获得精确位于深宽比小的微结构上的镀层。

如果基于比体积的差别实现特定微结构上的镀层的精准去除，则须在镀层上采用涂布工艺形成保护层；例如，第一微结构的比体积小于第二微结构的比体积，则涂布特定量的液体保护胶并经流平干燥后，保护层在第二微结构上的最小厚度小于在第一微结构上的最小厚度(一般在微结构的顶部)，因而保护胶在第二微结构上的保护性较差，而在第一微结构上的保护性较好；这样，在腐蚀氛围中一定时间之后，第二微结构上的镀层便被去除，而第一微结构上的镀层没有或者基本没有被腐蚀，从而获得了精确位于第一微结构上的镀层；简言之，采用涂布保护层工艺，可以获得精确位于比体积小的微结构上的镀层。

显然，如果第一微结构的深宽比小于第二微结构的深宽比，并且第一微结构的比体积小于第二微结构的比体积，则采用气相沉积保护层工艺和涂布保护层工艺均可以获得精确位于第一微结构上的镀层。

具体的，该制作方法还包括：

S6)形成第二保护层；

S7)将步骤S6)的产品置于能够与步骤S5)中形成的镀层反应的氛围中，直到位于所述第三区域的步骤S5)中形成的镀层的部分或者全部被去除为止，以使反应停止后获得所述第二镀层且所述第二镀层和所述第二微结构在所述第二区域处呈结合的光学特征，并且还使得透射观察时所述第三区域相对所述第一区域和所述第二区域具有镂空特征。

具体的，其中，步骤S2)中用于获得第一镀层的镀层和/或步骤S5)中用于获得第二镀层的镀层具有铝层；

其中，选择能够与步骤S2)中的镀层反应的氛围和/或能够与步骤S5)中的镀层反应的氛围为酸液、或者选择能够与步骤S2)中的镀层反应的氛围和/或能够与步骤S5)中的镀层反应的氛围为碱液。

具体的，该制作方法还包括：

施加无机或者有机的镀层、或者施加无机或者有机的涂层工序，以实现附加光学防伪功能或者辅助功能。

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为本发明实施例的第一种示例性光学防伪元件的俯视结构示意图；

图2为本发明实施例的第一种示例性光学防伪元件的剖面结构示意图；

图3为本发明实施例的第一种示例性光学防伪元件的详细的剖面结构示意图；

图4为本发明实施例的第二种示例性光学防伪元件的俯视结构示意图；

图5为本发明实施例的第二种示例性光学防伪元件的剖面结构示意图；

图6为本发明实施例的第二种示例性光学防伪元件的详细的剖面结构示意图；

图7为本发明实施例的第二种示例性光学防伪元件在第三区域具有介电层和吸收层时的详细的剖面结构示意图；

图8为本发明实施例的第一种示例性光学防伪元件形成起伏结构层后的剖面结构示意图；

图9为本发明实施例的第一种示例性光学防伪元件形成第一镀层后的剖面结构示意图；

图10为本发明实施例的第一种示例性光学防伪元件形成第一保护层后的剖面结构示意图；

图11为本发明实施例的第一种示例性光学防伪元件经过腐蚀氛围反应后的剖面结构示意图；

图12为本发明实施例的第一种示例性光学防伪元件形成第二镀层后的剖面结构示意图；

图13为本发明实施例的第二种示例性光学防伪元件形成起伏结构层后的剖面结构示意图；

图14为本发明实施例的第二种示例性光学防伪元件形成第一镀层后的剖面结构示意图；

图15为本发明实施例的第二种示例性光学防伪元件形成第一保护层后的剖面结构示意图；

图16为本发明实施例的第二种示例性光学防伪元件经过第一次腐蚀氛围反应后的剖面结构示意图；

图17为本发明实施例的第二种示例性光学防伪元件形成第二镀层后的剖面结构示意图；

图18为本发明实施例的第二种示例性光学防伪元件形成第二保护层后的剖面结构示意图；

图19为本发明实施例的第二种示例性光学防伪元件经过第二次第一种腐蚀氛围反应后的剖面结构示意图；

图20为本发明实施例的第二种示例性光学防伪元件经过第二次第二种腐蚀氛围反应后的剖面结构示意图。

附图标记说明

1 基材 2 起伏结构层

3 第一镀层 4 第一保护层

5 第二镀层 51 吸收层

52 介电层53反射层

6 第二保护层 7 其他功能涂层

A 第一区域 B 第二区域

C 第三区域

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。

实施例1

如图1，该光学防伪元件含有第一区域A和第二区域B，第一区域A具有第一光学微结构和第一镀层结合的光学特征，第二区域B具有第二光学微结构和第二镀层结合的光学特征。两个区域彼此严格定位。图像的线条往往非常精细，例如，小于50um。所述第一镀层、第二镀层均可以选自金属反射镀层、多层干涉光变镀层。

图2是根据图1所示的示例性光学防伪元件沿着X-X的一种可能的剖面图，光学防伪元件含有基材1，起伏结构层2，第一镀层3，第一保护层4，第二镀层5，其他功能涂层7。基材1和起伏结构层2通常由透明材料构成。所述起伏结构层2包括由第一微结构组成的第一区域A、由第二微结构组成的第二区域B，所述第二微结构的深宽比大于所述第一微结构的深宽比、所述第二微结构的比体积大于所述第一微结构的比体积、或者所述第二微结构的深宽比大于所述第一微结构的深宽比且所述第二微结构的比体积大于所述第一微结构的比体积。第一区域A上设置有第一镀层3，第二区域B上设置有第二镀层5。从防伪元件的观察侧(基材侧，令为下方)观察，第一区域A对外呈现第一微结构和第一镀层3结合的光学特征，第二区域B对外呈现第二微结构和第二镀层5结合的光学特征。第一镀层3邻接有第一保护层4。第一保护层为制作过程中的自然产物，一般不提供额外的光学效果。特别地，第一镀层3、第一保护层4、第二镀层5可以构成一个功能镀层组(典型地，可以是多层干涉光变镀层)，则第一区域A对外呈现功能镀层组和第一微结构结合的光学特征。此时，功能镀层组属于第一区域A的部分是对外呈现光学效果的“第一镀层”。其他功能涂层7可以根据需要来设置，比如，起与被保护的主产品粘合的粘结层。

图3是根据图1所示的示例性光学防伪元件沿着X-X的另外一种可能的剖面图，是图2的更为具体的情况，即第一镀层3为单一金属镀层(如铝层)，第二镀层5为多层干涉光变镀层。典型地，光变镀层由反射层53、介电层52、吸收层51构成。从光变镀层的吸收层一侧观察，第一区域A呈现单一金属镀层的本身特征(如铝层的银色特征)，第二区域B呈现随倾斜角度依赖的颜色变化特征。

如图4，该光学防伪元件含有第一区域A、第二区域B和第三区域C，第一区域A具有第一光学微结构和第一镀层结合的光学特征，第二区域B具有第二光学微结构和第二镀层结合的光学特征，第三区域C透视观察具有镂空特征。三个区域彼此严格定位，例如图4所示的镂空区域C严格位于第二区域B的边界。图像或者镂空的线条往往非常精细，例如，小于50um。所述第一镀层、第二镀层均可以选自金属反射镀层、多层干涉光变镀层。第三区域C可以无镀层残留，表现为完全或者基本完全透明(例如，光透过率大于90％)，也可以有部分镀层残留，表现为半透明(例如，光透过率小于50％)。

图5是根据图4所示的示例性光学防伪元件沿着X-X的一种可能的剖面图，光学防伪元件含有基材1，起伏结构层2，第一镀层3，第一保护层4，第二镀层5，第二保护层6，其他功能涂层7。基材1和起伏结构层2通常由透明材料构成。所述起伏结构层2包括由第一微结构组成的第一区域A、由第二微结构组成的第二区域B、以及由第三微结构组成的第三区域C，所述第二微结构的深宽比大于所述第一微结构的深宽比、所述第二微结构的比体积大于所述第一微结构的比体积、或者所述第二微结构的深宽比大于所述第一微结构的深宽比且所述第二微结构的比体积大于所述第一微结构的比体积，所述第三微结构的深宽比大于所述第二微结构的深宽比、所述第三微结构的比体积大于所述第二微结构的比体积、或者所述第三微结构的深宽比大于所述第二微结构的深宽比且所述第三微结构的比体积大于所述第二微结构的比体积。第一区域A上设置有第一镀层3，第二区域B上设置有第二镀层5，第三区域C没有设置第一镀层或第二镀层。从防伪元件的观察侧(即下方)观察，第一区域A对外呈现第一微结构和第一镀层3结合的光学特征，第二区域B对外呈现第二微结构和第二镀层5结合的光学特征。第一镀层3邻接有第一保护层4，第二镀层5邻接有第二保护层6。两种保护层均为制作过程中的自然产物，一般不提供额外的光学效果。透射观察时，第三区域C表现为完全或者基本完全透明，也可以有部分镀层或者子镀层残留，表现为半透明。特别地，第一镀层3、第一保护层4、第二镀层5可以构成一个功能镀层组(典型地，可以是多层干涉光变镀层)，则第一区域A对外呈现功能镀层组和第一微结构结合的光学特征。此时，功能镀层组属于第一区域A的部分是对外呈现光学效果的“第一镀层”。其他功能涂层7可以根据需要来设置，比如，起与被保护的主产品粘合的粘结层。

图6和图7是根据图1所示的示例性光学防伪元件沿着X-X的另外两种可能的剖面图，是图5的更为具体的情况，即第一镀层3为单一金属镀层(如铝层)，第二镀层5为多层干涉光变镀层。典型地，光变镀层由反射层53、介电层52、吸收层51构成。从光变镀层的吸收层一侧观察，第一区域A呈现单一金属镀层的本身特征(如铝层的银色特征)，第二区域B呈现随倾斜角度依赖的颜色变化特征。若第三区域C没有铝层或光变镀层中的任一镀层或子镀层，则透视观察，第三区域C呈现完全透明或者基本完全透明的特征，如图6所示。若第三区域C保留有光变镀层中的子镀层(通常为吸收层51和介电层52)，则透视观察，第三区域C呈现半透明的特征，如图7所示。

下面结合图8至图12对根据本发明的制备如图1所示的光学防伪元件的方法进行描述，该方法包括步骤S1至S5。为叙述简洁起见，第一镀层选择为单一金属镀层，第二镀层选择为多层干涉光变镀层，即剖面结构图为图3所示的光学防伪元件。

S1、在基材1的表面上形成起伏结构层2，所述起伏结构层2至少包括具有第一微结构的第一区域A、具有第二微结构的第二区域B，同量纲比较的前提下，所述第二微结构的深宽比或比体积大于第一微结构的深宽比或比体积、或者所述第二微结构的深宽比和比体积同时对应地大于所述第一微结构的深宽比和比体积，即所述第二微结构的深宽比大于所述第一微结构的深宽比、所述第二微结构的比体积大于所述第一微结构的比体积、或者所述第二微结构的深宽比大于所述第一微结构的深宽比且所述第二微结构的比体积大于所述第一微结构的比体积。如图8所示。

基材1可以是至少局部透明的，也可以是有色的介电层，可以是表面带有功能涂层的透明介质薄膜，还可以是经过复合而成的多层膜。基材1一般由耐物化性能良好且机械强度高的薄膜材料形成，例如，可以使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)薄膜及聚丙烯(PP)薄膜等塑料薄膜形成基材1，而且基材1优选由PET材料形成。基材1上可以含有粘结增强层，以增强基材1与起伏结构层2的粘结。基材1上也可以含有剥离层，以实现最终产品基材1与起伏结构层2的分离。

起伏结构层2可以通过紫外浇铸、模压、纳米压印等加工方式进行批量复制形成。例如，起伏结构层2可以由热塑性树脂通过模压工艺形成，即预先涂布在基材1上的热塑性树脂在经过高温的金属模版时，受热而软化变形，从而形成特定的起伏结构，之后冷却成型。起伏结构层2也可以采用辐射固化浇铸工艺形成，即通过将辐射固化树脂涂布在基材1上，一边将原版推压于其上，一边照射紫外线或电子束等放射线，使上述材料固化，然后取下原版从而形成起伏结构层2。

为实现后续镂空的需要，所述第二微结构的深宽比大于所述第一微结构的深宽比、所述第二微结构的比体积大于所述第一微结构的比体积、或者所述第二微结构的深宽比大于所述第一微结构的深宽比且所述第二微结构的比体积大于所述第一微结构的比体积。若后续采用气相沉积工艺形成保护层，优选地，所述第一微结构的深宽比大于等于0，小于0.3，第二微结构的深宽比大于0.2，小于0.5。若后续采用涂布工艺形成保护层，优选地，所述第一微结构的比体积大于等于0um³/um²且小于0.5um³/um²，第二微结构的比体积大于0.4um³/um²且小于2um³/um²。

所述第一微结构、第二微结构均可以为周期性结构或非周期性结构中的一种或组合，结构为正弦型结构、矩形光栅结构、梯形光栅结构、闪耀光栅结构、弧形光栅结构中的一种或者组合。第一微结构和第二微结构的尺寸以及横向排布由所需的光学效果决定。第一微结构可以选择为平坦结构。

S2、在起伏结构层2上形成用于获得第一镀层3的镀层，如图9所示。

本实施例中，第一镀层3选择为单一金属反射镀层。金属反射镀层的作用是提高微结构形成光学效果的亮度。金属反射镀层的材料可以是Al、Cu、Ni、Cr、Ag、Fe、Sn、Au、Pt等金属或其混合物或合金，由于铝的成本低廉、亮度高且易于与酸液和碱液反应而去除，因此优选为铝。金属反射镀层的厚度一般选择大于10nm且小于80nm，优选大于20nm且小于50nm。金属反射镀层太薄，则亮度不够；金属反射镀层太厚，则与起伏结构层的牢度不好，且成本上升。

第一镀层3一般可以通过物理和/或化学气相沉积的方法形成在起伏结构层2上，例如包括但不限于热蒸发、磁控溅射、MOCVD等。优选地，第一镀层3以均匀的表面密度、以同形覆盖的方式形成在起伏结构层2上。

S3、形成第一保护层4，如图10所示。

如果第一微结构的深宽比小于第二微结构的深宽比，则可以采用气相沉积工艺形成第一保护层4。如果第一微结构的比体积小于第二微结构的比体积，则可以采用涂布工艺形成第一保护层4。如果第一微结构的深宽比小于第二微结构的深宽比，且第一微结构的比体积小于第二微结构的比体积，则既可以采用气相沉积工艺，又可以采用涂布工艺形成第一保护层4。

若采用气相沉积的工艺形成第一保护层4，则第一保护层材料可以选自能够适应于气相沉积工艺的无机物或有机物，如MgF₂、Sn、Cr、ZnS、ZnO、Ni、Cu、Au、Ag、TiO₂、MgO、SiO₂及Al₂O₃，以及丙烯酸酯、氨基甲酸酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯等聚合性有机化合物。尤其，可以将有机化合物同引发剂混合使用，进行气相沉积后进行辐射固化使其聚合而成有机化合物。气相沉积之后，保护层的表面形貌和第一镀层的形貌同型或者基本同型。气相沉积形成保护层的量应使得对第一区域的第一镀层有足够的保护性。一般地，气相沉积保护层的厚度(相对于平坦区域)要大于20nm。

若采用涂布工艺形成第一保护层4，则涂布保护层的量需满足第一保护层4在第一微结构上的最小厚度明显大于在第二微结构的最小厚度。保护层在微结构的最小厚度一般位于微结构的最顶部。这样，第一保护层对第一区域的第一镀层的保护作用，要明显高于对第二区域的第一镀层的保护作用。一般要求保护层在单位面积上的涂布量大于0.1g/m²且小于0.6g/m²。保护层的涂布之前的粘度越小越有利于流平，因此，保护胶液的粘度一般要小于100cP，优选小于50cP。就保护层的成分而言，可以是以聚酯、聚氨酯、丙烯酸树脂或者其组合为主树脂的清漆或者油墨。

S4、将步骤S3获得的多层结构体置于能够与第一镀层3反应的氛围中，直到位于第二区域B的第一镀层3的部分或者全部被去除为止，如图11所示。

如前所述，第一保护层4对第一区域的第一镀层的保护作用，要明显高于对第二区域的第一镀层的保护作用。因此，在一定的时间内，腐蚀氛围会通过第二区域的保护层的脆弱点到达并腐蚀第一镀层；而在此时间内，第一保护层对第一区域的第一镀层形成有效的保护。这样便获得了精确位于第一区域的第一镀层。如果第一镀层为铝或者含有铝的镀层，则腐蚀氛围可以是酸液或者碱液。通常，第二区域上的第一镀层被腐蚀后，镀层上的第一保护层也随之浮脱。有时，第二区域上的第一镀层被腐蚀后，镀层上的第一保护层可能部分甚至全部残留在起伏结构层上，这并不影响后续工序的实施。

S5、形成用于获得第二镀层5的镀层，如图12所示。

在本实施例中，第二镀层5选择多层干涉光变镀层。多层干涉光变镀层5由一般由吸收层51、介电层52、反射层53构成。从吸收层一侧观察，多层干涉光变镀层在不同的角度观察呈现不同的颜色特征，因此，多层干涉光变镀层的形成顺序一般是吸收层51、介电层52、反射层53。反射层一般为较厚的金属材料，反射性好，透视观察呈现不透明或者基本不透明特征；介电层一般为完全透明或者基本完全透明的化合物材料；吸收层一般为较薄的金属材料，透光呈现半透明特征。所述反射层53可以由铝、银、铜、锡、铬、镍、钛或它们的合金构成，由于铝成本较低且易于被酸液或者碱液去除，因此优选为铝；所述介电层52可以由MgF₂、SiO₂、ZnS、TiN、TiO₂、TiO、Ti₂O₃、Ti₃O₅、Ta₂O₅、Nb₂O₅、CeO₂、Bi₂O₃、Cr₂O₃、Fe₂O₃、HfO₂或ZnO构成；所述吸收层53可以由镍、铬、铝、银、铜、锡、钛或它们的合金构成，优选为镍、铬。反射层53的厚度一般选择10nm-80nm，优选20nm-50nm。吸收层51的厚度一般为3-10nm。介电层52的厚度由所需的光变颜色特征决定，一般为200-600nm。

至此，便获得了第一区域呈现第一镀层光学特征和第二区域呈现第二镀层光学特征的光学防伪元件半成品。

制作图3所示光学防伪元件的方法，一般还包括，在S5步骤后，涂布其他功能涂层7，比如抗老化胶，以起到对光学镀层保护的作用，和/或者热熔胶，以起到与其他基材粘接的作用。

下面结合图13至图20对根据本发明的制备如图4所示的光学防伪元件的方法进行描述，该方法包括步骤S1’至S7’。为叙述简洁起见，第一镀层选择为单一金属镀层，第二镀层选择为多层干涉光变镀层，即剖面结构图为图6和图7所示的光学防伪元件。

S1’、在基材1的表面上形成起伏结构层2，所述起伏结构层2至少包括由第一微结构组成的第一区域A、由第二微结构组成的第二区域B、以及由第三微结构构成的第三区域C，所述第二微结构的深宽比大于所述第一微结构的深宽比、所述第二微结构的比体积大于所述第一微结构的比体积、或者所述第二微结构的深宽比大于所述第一微结构的深宽比且所述第二微结构的比体积大于所述第一微结构的比体积，所述第三微结构的深宽比大于所述第二微结构的深宽比、所述第三微结构的比体积大于所述第二微结构的比体积、或者所述第三微结构的深宽比大于所述第二微结构的深宽比且所述第三微结构的比体积大于所述第二微结构的比体积，如图13所示。

基材1可以是至少局部透明的，也可以是有色的介电层，可以是表面带有功能涂层的透明介质薄膜，还可以是经过复合而成的多层膜。基材1一般由耐物化性能良好且机械强度高的薄膜材料形成，例如，可以使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)薄膜及聚丙烯(PP)薄膜等塑料薄膜形成基材1，而且基材1优选由PET材料形成。基材1上可以含有粘结增强层，以增强基材1与起伏结构层2的粘结。基材1上也可以含有剥离层，以实现最终产品基材1与起伏结构层2的分离。

起伏结构层2可以通过紫外浇铸、模压、纳米压印等加工方式进行批量复制形成。例如，起伏结构层2可以由热塑性树脂通过模压工艺形成，即预先涂布在基材1上的热塑性树脂在经过高温的金属模版时，受热而软化变形，从而形成特定的起伏结构，之后冷却成型。起伏结构层2也可以采用辐射固化浇铸工艺形成，即通过将辐射固化树脂涂布在基材1上，一边将原版推压于其上，一边照射紫外线或电子束等放射线，使上述材料固化，然后取下原版从而形成起伏结构层2。

为实现后续镂空的需要，所述第二微结构的深宽比大于所述第一微结构的深宽比、所述第二微结构的比体积大于所述第一微结构的比体积、或者所述第二微结构的深宽比大于所述第一微结构的深宽比且所述第二微结构的比体积大于所述第一微结构的比体积，所述第三微结构的深宽比大于所述第二微结构的深宽比、所述第三微结构的比体积大于所述第二微结构的比体积、或者所述第三微结构的深宽比大于所述第二微结构的深宽比且所述第三微结构的比体积大于所述第二微结构的比体积。若后续采用气相沉积工艺形成保护层，优选地，所述第一微结构的深宽比大于等于0且小于0.3，第二微结构的深宽比大于0.2且小于0.5，所述第三微结构的比体积大于0.3且小于1。若后续采用涂布工艺形成保护层，优选地，所述第一微结构的比体积大于等于0um³/um²且小于0.5um³/um²，第二微结构的比体积大于0.4um³/um²且小于2um³/um²，所述第三微结构的比体积大于1um³/um²且小于3um³/um²。

所述第一微结构、第二微结构、第三微结构均可以为周期性结构或非周期性结构中的一种或组合，结构为正弦型结构、矩形光栅结构、梯形光栅结构、闪耀光栅结构、弧形光栅结构中的一种或者组合。其中，第一微结构和第二微结构的尺寸以及横向排布由所需的光学效果决定。第一微结构可以选择为平坦结构。第三微结构的作用只是用来镂空，一般不提供额外的光学效果，因此可以简化，比如是一维排布的、截面为宽10um、高5um的等腰三角形(即深宽比为0.5、比体积为2.5um³/um²)的闪耀光栅。

S2’、在起伏结构层2上，形成用于获得第一镀层3的镀层，如图14所示。

在本实施例中，第一镀层3选择为单一金属反射镀层。金属反射镀层的作用是提高微结构形成光学效果的亮度。金属反射镀层的材料可以是Al、Cu、Ni、Cr、Ag、Fe、Sn、Au、Pt等金属或其混合物或合金，由于铝的成本低廉、亮度高且易于与酸液和碱液反应而去除，因此优选为铝。金属反射镀层的厚度一般选择大于10nm且小于80nm，优选大于20nm且小于50nm。金属反射镀层太薄，则亮度不够；金属反射镀层太厚，则与起伏结构层的牢度不好，且成本上升。

第一镀层3或其子镀层可以通过物理和/或化学气相沉积的方法形成在起伏结构层2上，例如包括但不限于热蒸发、磁控溅射、MOCVD等。优选地，第一镀层3以均匀的表面密度、以同形覆盖的方式形成在起伏结构层2上。

S3’、形成第一保护层4，如图15所示。

如果第一微结构的深宽比小于第二微结构和第三微结构的深宽比，则可以采用气相沉积工艺形成第一保护层4。如果第一微结构的比体积小于第二微结构和第三微结构的比体积，则可以采用涂布工艺形成第一保护层4。如果第一微结构的深宽比小于第二微结构和第三微结构的深宽比，且第一微结构的比体积小于第二微结构和第三微结构的比体积，则既可以采用气相沉积工艺，又可以采用涂布工艺形成第一保护层4。

若采用气相沉积的工艺形成第一保护层4，则第一保护层材料可以选自能够适应于气相沉积工艺的无机物或有机物，如MgF₂、Sn、Cr、ZnS、ZnO、Ni、Cu、Au、Ag、TiO₂、MgO、SiO₂及Al₂O₃，以及丙烯酸酯、氨基甲酸酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯等聚合性有机化合物。尤其，可以将有机化合物同引发剂混合使用，进行气相沉积后进行辐射固化使其聚合而成有机化合物。气相沉积之后，保护层的表面形貌和第一镀层的形貌同型或者基本同型。气相沉积形成保护层的量应使得对第一区域的第一镀层有足够的保护性。一般地，气相沉积保护层的厚度(相对于平坦区域)要大于20nm。

若采用涂布工艺形成第一保护层4，则涂布保护层的量需满足第一保护层4在第一微结构上的最小厚度明显大于在第二微结构和第三微结构的最小厚度。保护层在微结构的最小厚度一般位于微结构的最顶部。这样，第一保护层对第一区域的第一镀层的保护作用，要明显高于对第二区域和第三区域的第一镀层的保护作用。一般要求保护层在单位面积上的涂布量大于0.1g/m²，小于0.6g/m²。保护层的涂布之前的粘度越小越有利于流平，因此，保护胶液的粘度一般要小于100cP，优选小于50cP。就保护层的成分而言，可以是以聚酯、聚氨酯、丙烯酸树脂或者其组合为主树脂的清漆或者油墨。

S4’、将步骤S3’获得的多层结构体置于能够与第一镀层3反应的氛围中，直到位于第二区域B和第三区域C的第一镀层3的部分或者全部被去除为止，如图16所示。

如前所述，第一保护层4对第一区域的第一镀层的保护作用，要明显高于对第二区域和第三区域的第一镀层的保护作用。因此，在一定的时间内，腐蚀氛围会通过第二区域和第三区域的保护层的脆弱点到达并腐蚀第一镀层；而在此时间内，第一保护层对第一区域的第一镀层形成有效的保护。这样便获得了，精确位于第一区域的第一镀层。如果第一镀层为铝或者含有铝的镀层，则腐蚀氛围可以是酸液或者碱液。通常，第二区域和第三区域上的第一镀层被腐蚀后，镀层上的第一保护层也随之浮脱。有时，第二区域和第三区域上的第一镀层被腐蚀后，镀层上的第一保护层可能部分甚至全部残留在起伏结构层上，这并不影响后续工序的实施。

S5’、形成用于获得第二镀层5的镀层，如图17所示。

本实施例，第二镀层5选择多层干涉光变镀层。多层干涉光变镀层5由一般由吸收层51、介电层52、反射层53构成。从吸收层一侧观察，多层干涉光变镀层在不同的角度观察呈现不同的颜色特征，因此，多层干涉光变镀层的形成顺序一般是吸收层51、介电层52、反射层53。反射层一般为较厚的金属材料，反射性好，透光呈现不透明或者基本不透明特征；介电层一般为完全透明或者基本完全透明的化合物材料；吸收层一般为较薄的金属材料，透光呈现半透明特征。所述反射层53可以由铝、银、铜、锡、铬、镍、钛或它们的合金构成，由于铝成本较低且易于被酸液或者碱液去除，因此优选为铝；所述介电层52可以由MgF₂、SiO₂、ZnS、TiN、TiO₂、TiO、Ti₂O₃、Ti₃O₅、Ta₂O₅、Nb₂O₅、CeO₂、Bi₂O₃、Cr₂O₃、Fe₂O₃、HfO₂或ZnO构成；所述吸收层53可以由镍、铬、铝、银、铜、锡、钛或它们的合金构成，优选为镍、铬。反射层53的厚度一般选择10nm-80nm，优选20nm-50nm。吸收层51的厚度一般为3-10nm。介电层52的厚度由所需的颜色特征决定，一般为200-600nm。

S6’、形成第二保护层6，如图18所示。

如果第二微结构的深宽比小于第三微结构的深宽比，则可以采用气相沉积工艺形成第二保护层6。如果第二微结构的比体积小于第三微结构的比体积，则可以采用涂布工艺形成第二保护层6。如果第二微结构的深宽比小于第三微结构的深宽比，且第二微结构的比体积小于第三微结构的比体积，则既可以采用气相沉积工艺，又可以采用涂布工艺形成第二保护层6。

形成第一保护层6的量应使得保护层对第二区域B的第二镀层5形成有效的保护，而对第三区域C的第二镀层5不会形成有效的保护。形成第二保护层6的材料和工艺要求和形成第一保护层4的材料和工艺要求是一致的。这里不再展开赘述。

S7’、将步骤S6’获得的多层结构体置于能够与第二镀层5反应的氛围中，直到位于第三区域C的第二镀层5的部分或者全部被去除为止，如图19和20所示。

如前所述，第二保护层6对第二区域B的第二镀层的保护作用，要明显高于对第三区域C的第二镀层的保护作用。因此，在一定的时间内，腐蚀氛围会通过第三区域的保护层的脆弱点到达并腐蚀第二镀层；而在此时间内，第二保护层6对第二区域的第二镀层形成有效的保护。这样便获得了，精确位于第二区域的第二镀层。通常，第一区域的第二镀层也会得到保留，但最终产品中由于第一镀层的遮挡并不提供光学效果。如果第二镀层为含有铝的镀层，则腐蚀氛围可以是酸液或者碱液。通常，第三区域上的第二镀层被腐蚀后，镀层上的第二保护层也随之浮脱。有时，第三区域上的第二镀层被腐蚀后，镀层上的第二保护层可能部分甚至全部残留在起伏结构层上，这并不影响后续工序的实施。

在本实施例中，第二镀层5选择多层干涉光变镀层。多层干涉光变镀层5由吸收层51、介电层52、反射层53构成。如果吸收层51可以与腐蚀氛围发生反应，如反射层和吸收层均为铝，腐蚀氛围为酸液，则腐蚀氛围可以透过介电层52的脆弱位置与吸收层51反应，则第三区域C不残留任何镀层成分，因而呈现完全或者基本完全透明特征，如图19所示。如果吸收层51不与腐蚀氛围发生反应，如反射层53为铝，吸收层51为镍，腐蚀氛围为酸液，则腐蚀氛围只与反射层53反应，则第三区域C会留有吸收层和介电层，因而呈现半透明特征，如图20所示。

制作图6和7所示光学防伪元件的方法，一般还包括，在S7’步骤后，涂布其他功能涂层7，比如抗老化胶，以起到对光学镀层保护的作用，和/或者热熔胶，以起到与其他基材粘接的作用。

根据本发明的制备光学防伪元件的方法适合于制作开窗安全线、标签、标识、宽条、透明窗口、覆膜等。带有所述开窗安全线的防伪纸用于钞票、护照、有价证券等各类高安全产品的防伪。

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。