光学防伪元件和产品及制备光学防伪元件的方法和设备.pdf

本发明提供一种光学防伪元件和产品及制备光学防伪元件的方法和设备。该方法包括：在第一版辊的凹槽中填充第一辐射固化材料；除去第一版辊的凹槽以外部分上的第一辐射固化材料；使第一版辊的凹槽中的第一辐射固化材料与基材的上表面相接触；用第一辐射固化源对第一辐射固化材料进行辐射固化，辐射固化后第一辐射固化材料与基材的结合强度大于第一辐射固化材料与第一版辊的结合强度；和使基材与第一版辊分离，以便第一辐射固化材料从第一版辊的凹槽中剥离并依附于基材的上表面上，并由剥离的第一辐射固化材料形成微图文图案。该方法和设备能够实现高效、批量和稳定的生产，该光学防伪元件和产品能够提高公众吸引力和抗伪造能力。

权利要求书
1.  一种制备光学防伪元件的方法，该光学防伪元件包括基材和位于所述基材上表面上的微图文图案，该方法包括：
在第一版辊的凹槽中填充第一辐射固化材料，所述第一版辊的凹槽宽度为微米甚至亚微米量级以使得与所述第一版辊的凹槽分布相同的微图文图案的精细度达到微米甚至亚微米量级；
除去位于所述第一版辊的凹槽以外部分上的所述第一辐射固化材料；
使所述第一版辊的凹槽中的第一辐射固化材料与所述基材的上表面相接触；
利用第一辐射固化源对所述第一辐射固化材料进行辐射固化，并且辐射固化后所述第一辐射固化材料与所述基材的结合强度大于所述第一辐射固化材料与所述第一版辊的结合强度；以及
使所述基材与所述第一版辊分离，以使得所述第一辐射固化材料从所述第一版辊的凹槽中剥离并依附于所述基材的上表面上，从而由剥离的所述第一辐射固化材料形成所述微图文图案。

2.  根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一辐射固化材料不透明、和/或具有特定的颜色、和/或具有颜色变化特征。

3.  根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一辐射固化材料为紫外光辐射固化材料、热辐射固化材料、红外辐射固化材料、电子束辐射固化材料、可见光辐射固化材料、光热混合辐射固化材料中的任意一种或其组合，优选地，所述第一辐射固化材料为丙烯酸酯类紫外光辐射固化材料、环氧树脂类紫外光辐射固化材料、乙烯基醚类紫外光辐射固化材料、含有异氰酸酯的丙烯酸酯光热混合辐射固化材料中的任意一种或其组合。

4.  根据权利要求1所述的方法，其中，通过涂布、印刷、蒸镀、溅射和沉积中的任一方法在所述第一版辊的凹槽中填充所述第一辐射固化材料。

5.  根据权利要求1所述的方法，其中，通过刮、挤压、擦和清洗中的任一方法除去位于所述第一版辊的凹槽以外部分上的所述第一辐射固化材料。

6.  根据权利要求1至5中任一权利要求所述的方法，在使所述第一版辊的凹槽中的第一辐射固化材料与所述基材的上表面相接触之后，该方法还包括：对所述基材进行挤压。

7.  根据权利要求1至6中任一权利要求所述的方法，在所述基材与所述第一版辊分离之后，该方法还包括：利用第二辐射固化源进行一次或多次后固化。

8.  根据权利要求1至7中任一权利要求所述的方法，其中，所述第一版辊的凹槽的截面形状为矩形、斜角形、U形、椭圆形、多边形中的任意一种或其组合。

9.  根据权利要求1至8中任一权利要求所述的方法，其中，所述第一版辊的凹槽宽度小于30微米，优选地小于15微米，更优选地小于5微米，更优选地小于1微米。

10.  根据权利要求1至8中任一权利要求所述的方法，其中，所述第一版辊的凹槽深度大于0.1微米，优选地大于1微米，更优选地大于5微米。

11.  根据权利要求1至10中任一权利要求所述的方法，在使所述第一版辊的凹槽中的第一辐射固化材料与所述基材的上表面相接触之前，该方法还包括：
在所述基材的上表面上形成能够提高所述第一辐射固化材料与所述基材的结合强度的涂层。

12.  根据权利要求11所述的方法，其中，所述涂层由第三辐射固化材料形成，并且该方法还包括：利用第三辐射固化源对所述第三辐射固化材料进行辐射固化。

13.  根据权利要求1至12中任一权利要求所述的方法，在形成所述微图文图案之后，该方法还包括：在所述基材的下表面上形成采样合成层，以利用所述采样合成层对所述微图文图案进行成像。

14.  根据权利要求13所述的方法，其中，所述基材的厚度与所述采样合成层的焦距之差小于3微米，优选地小于1微米。

15.  根据权利要求13或14所述的方法，其中，在所述基材的下表面上形成采样合成层包括：
在第二版辊的凹槽中填充第二辐射固化材料，或者在所述基材的下表面上形成第二辐射固化材料；
使所述第二版辊与所述基材的下表面相接触；
利用第四辐射固化源对所述第二辐射固化材料进行辐射固化，并且辐射固化后所述第二辐射固化材料与所述基材的结合强度大于所述第二辐射固化材料与所述第二版辊的结合强度；以及
使所述基材与所述第二版辊分离，以使所述第二辐射固化材料从所述第二版辊的凹槽中剥离并依附于所述基材的下表面上，从而由剥离的所述第二辐射固化材料形成所述采样合成层。

16.  根据权利要求13至15中任一权利要求所述的方法，该方法还包括：在所述采样合成层上形成反射层。

17.  一种采用权利要求1至16中任一权利要求所述的方法制备的光学防伪元件。

18.  一种带有权利要求17所述的光学防伪元件的光学防伪产品。

19.  一种制备光学防伪元件的设备，该光学防伪元件包括基材和位于所述基材上表面上的微图文图案，该设备包括：
带有凹槽的第一版辊，所述第一版辊的凹槽宽度为微米甚至亚微米量级以使得与所述第一版辊的凹槽分布相同的所述微图文图案的精细度达到微米甚至亚微米量级；
第一辐射固化材料提供单元，用于在所述第一版辊的凹槽中填充第一辐射固化材料；
清除单元，用于在所述第一辐射固化材料提供单元进行所述填充之后除去位于所述第一版辊的凹槽以外部分上的所述第一辐射固化材料；
第一接触单元，用于在所述清除单元进行所述清除之后使所述第一版辊的凹槽中的第一辐射固化材料与所述基材的上表面相接触；
第一辐射固化源，用于在所述第一版辊的凹槽中的第一辐射固化材料与所述基材的上表面相接触之后对所述第一辐射固化材料进行辐射固化；以及
第一分离单元，用于在所述第一辐射固化源进行辐射固化之后将所述基材与所述第一版辊相分离，以使得所述第一辐射固化材料从所述第一版辊的凹槽中剥离并依附于所述基材的上表面上，从而由剥离的所述第一辐射固化材料形成所述微图文图案。

20.  根据权利要求19所述的设备，其中，所述第一辐射固化材料提供单元包括：
第一辐射固化材料槽，用于存储所述第一辐射固化材料；
第一汲取辊，用于从所述第一辐射固化材料槽中汲取所述第一辐射固化材料；以及
第一传递辊，用于将所述第一汲取辊汲取的第一辐射固化材料传递到所述第一版辊的凹槽中。

21.  根据权利要求20所述的设备，其中，所述第一汲取辊上配备有刮刀或刮棒。

22.  根据权利要求19、20或21所述的设备，其中，所述清除单元包括：
清除辊，用于清除所述第一版辊的凹槽以外部分上的所述第一辐射固化材料。

23.  根据权利要求22所述的设备，其中，所述清除辊通过刮、挤压、擦和清洗中的任一方法除去位于所述第一版辊的凹槽以外部分上的所述第一辐射固化材料。

24.  根据权利要求22所述的设备，其中，所述清除单元还包括清洗槽，用于将所述清除辊带到所述清洗槽中的第一辐射固化材料清洗干净。

25.  根据权利要求19至24中任一权利要求所述的设备，所述第一接触单元还用于对所述基材进行挤压。

26.  根据权利要求19至25中任一权利要求所述的设备，该设备还包括第二辐射固化源，用于在所述基材与所述第一版辊分离之后进行一次或多次后固化。

27.  根据权利要求19至26中任一权利要求所述的设备，其中，所述第一版辊的凹槽的截面形状为矩形、斜角形、U形、椭圆形、多边形中的任意一种或其组合。

28.  根据权利要求19至27中任一权利要求所述的设备，其中，所述第一版辊的凹槽宽度小于30微米，优选地小于15微米，更优选地小于5微米，更优选地小于1微米。

29.  根据权利要求19至27中任一权利要求所述的设备，其中，所述第一版辊的凹槽深度大于0.1微米，优选地大于1微米，更优选地大于5微米。

30.  根据权利要求19至29中任一权利要求所述的设备，其中，所述第一版辊由金属、陶瓷、树脂或复合材质的材料制成。

31.  根据权利要求19至30中任一权利要求所述的设备，该设备还包括涂层形成单元，用于在所述第一版辊的凹槽中的第一辐射固化材料与所述基材的上表面相接触之前在所述基材的上表面上形成能够提高所述第一辐射固化材料与所述基材的结合强度的涂层。

32.  根据权利要求31所述的设备，其中，所述涂层形成单元包括：
涂层槽，用于存储所述涂层；
涂层汲取辊，用于从所述涂层槽中汲取所述涂层；以及
涂层传递辊，用于将所述涂层汲取辊汲取的涂层传递到所述基材的上表面上。

33.  根据权利要求32所述的设备，其中，所述涂层汲取辊上配备有刮刀或刮棒。

34.  根据权利要求32所述的设备，该设备还包括第三辐射固化源，用于在所述涂层由第三辐射固化材料形成时对所述涂层进行辐射固化。

35.  根据权利要求19至34中任一权利要求所述的设备，该设备还包括采样合成层形成单元，用于在所述基材与所述第一版辊分离之后在所述基材的下表面上形成对所述微图文图案进行成像的采样合成层。

36.  根据权利要求35所述的设备，其中，所述采样合成层形成单元包括：
带有凹槽的第二版辊，所述第二版辊的凹槽分布与所述采样合成层中的图案分布相同；
第二辐射固化材料提供单元，用于在所述第二版辊的凹槽中提供第二辐射固化材料、或者在所述基材的下表面上提供所述第二辐射固化材料；
第二接触单元，用于在所述第二辐射固化材料提供单元完成所述提供之后使所述第二版辊与所述基材的下表面相接触；
第四辐射固化源，用于在所述第二接触单元完成所述接触操作之后对所 述第二辐射固化材料进行辐射固化；以及
第二分离单元，用于在所述第二辐射固化材料被辐射固化之后将所述基材与所述第二版辊相分离，以使得所述第二辐射固化材料从所述第二版辊的凹槽中剥离并依附于所述基材的下表面上，从而由剥离的所述第二辐射固化材料形成所述采样合成层。

37.  根据权利要求36所述的设备，其中，所述第二辐射固化材料提供单元包括：
第二辐射固化材料槽，用于存储所述第二辐射固化材料；
第二汲取辊，用于从所述第二辐射固化材料槽中汲取所述第二辐射固化材料；以及
第二传递辊，用于将所述第二汲取辊汲取的第二辐射固化材料传递到所述第二版辊的凹槽或在所述基材的下表面上。

38.  根据权利要求35、36或37所述的设备，该设备还包括第五辐射固化源，用于在所述基材与所述第二版辊分离之后进行一次或多次后固化。

39.  根据权利要求35所述的设备，该设备还包括用于在所述采样合成层上形成反射层的反射层形成单元。

说明书光学防伪元件和产品及制备光学防伪元件的方法和设备
技术领域
本发明涉及光学防伪领域，尤其涉及一种光学防伪元件和产品及制备光学防伪元件的方法和设备。
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、证卡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。
CN101563640、CN101443692、CN101120139、CN101346244、US5712731、US0034082、US4765656、US4892336、CN1271106、CN1552589等专利文献中公开了同一类在基材的两个表面上分别带有微透镜阵列和微图文阵列的光学防伪元件，其中，微图文阵列位于微透镜阵列的焦平面附近，通过微透镜阵列对微图文阵列的莫尔放大作用来再现具有一定景深或呈现动态效果的图案。
为保证莫尔放大的图案在不同的环境光源条件下都易于识别，微图文阵列及其背景需要有足够的颜色或亮度对比度，即需对微图文阵列进行着色。由于所需的微图文阵列的结构非常精细(约几个微米)，所以一般的印刷技术难以达到该精细度。目前有两类着色的方法。一类方法如CN1906547A等专利文献中所公开的：在微图文区域形成一定深度的凹陷，利用刮涂工艺将着色材料填充至凹陷中，而微图文区域之外的多余材料被基本刮除。为实现较好的着色，这种方法对微图文的线条宽度和凹陷深度以及二者匹配关系有较大的限制。另一类着色办法是利用微纳结构，如专利文献US20030179364公开了利用大深宽比的光学吸收结构来实现黑色的微图文着色，专利文献 US20100307705A1公开了利用纳米颗粒填充或台阶型的金属纳米结构来实现微图文的着色。
以上着色方法存在着各种缺陷：CN101379423和US20030179364公开的方法都难以实现彩色化的着色；US20100307705A1利用的台阶型结构和镀层对所述结构的平面覆盖方式难以在生产中实现。
另外，当前精细凹印、纳米压印等微印刷方法也能够在一定程度上提高印刷图文的精细度，但是精细凹印难以获得小于30微米的图案线条，并且凹印需要比较大的压力，容易引起印刷图案及基材的变形，影响图文的质量。纳米压印等新兴技术并不具备大批量复制生产的可行性。
还有一种典型的做法是：采用带有颜色特征的辐射固化材料在凹印版辊表面挤压成型，然后剥离，之后对成型后剥离出的辐射固化材料进行辐射固化，这种方法的缺陷是由于挤压成型的过程中辐射固化材料是非固态的，并不能保证凹印版辊上的图案被完整复制，且非固态的辐射固化材料在剥离时将产生笔画的展宽等失真现象，同时版辊上的凹槽会被不可避免的残留的辐射固化材料所填充，影响批量生产的效率和质量。
综上，亟需一种技术来制备具有高分辨率、高精细度和高对比度图案的光学防伪元件和光学防伪产品，并实现高效、批量和稳定生产。
发明内容
本发明提供一种光学防伪元件和产品及制备光学防伪元件的方法和设备，该方法和设备能够实现高效、批量和稳定的生产，并且所制备的光学防伪元件和产品具有高分辨率、高精细度和高对比度的微图文图案，能够提高所制备光学防伪元件和产品的公众吸引力和抗伪造能力。
本发明提供一种制备光学防伪元件的方法，该光学防伪元件包括基材和位于所述基材上表面上的微图文图案，该方法包括：
在第一版辊的凹槽中填充第一辐射固化材料，所述第一版辊的凹槽宽度为微米甚至亚微米量级以使得与所述第一版辊的凹槽分布相同的微图文图案的精细度达到微米甚至亚微米量级；
除去位于所述第一版辊的凹槽以外部分上的所述第一辐射固化材料；
使所述第一版辊的凹槽中的第一辐射固化材料与所述基材的上表面相接触；
利用第一辐射固化源对所述第一辐射固化材料进行辐射固化，并且辐射固化后所述第一辐射固化材料与所述基材的结合强度大于所述第一辐射固化材料与所述第一版辊的结合强度；以及
使所述基材与所述第一版辊分离，以使得所述第一辐射固化材料从所述第一版辊的凹槽中剥离并依附于所述基材的上表面上，从而由剥离的所述第一辐射固化材料形成所述微图文图案。
本发明还提供一种采用上述方法制备的光学防伪元件。
本发明还提供一种带有上述光学防伪元件的光学防伪产品。
本发明还提供一种制备光学防伪元件的设备，该光学防伪元件包括基材和位于所述基材上表面上的微图文图案，该设备包括：
带有凹槽的第一版辊，所述第一版辊的凹槽宽度为微米甚至亚微米量级以使得与所述第一版辊的凹槽分布相同的所述微图文图案的精细度达到微米甚至亚微米量级；
第一辐射固化材料提供单元，用于在所述第一版辊的凹槽中填充第一辐射固化材料；
清除单元，用于在所述第一辐射固化材料提供单元进行所述填充之后除去位于所述第一版辊的凹槽以外部分上的所述第一辐射固化材料；
第一接触单元，用于在所述清除单元进行所述清除之后使所述第一版辊的凹槽中的第一辐射固化材料与所述基材的上表面相接触；
第一辐射固化源，用于在所述第一版辊的凹槽中的第一辐射固化材料与所述基材的上表面相接触之后对所述第一辐射固化材料进行辐射固化；以及
第一分离单元，用于在所述第一辐射固化源进行辐射固化之后将所述基材与所述第一版辊相分离，以使得所述第一辐射固化材料从所述第一版辊的凹槽中剥离并依附于所述基材的上表面上，从而由剥离的所述第一辐射固化材料形成所述微图文图案。
由于根据本发明的制备方法和制备设备中采用的第一版辊的凹槽宽度为微米甚至亚微米量级，所以能够制作高分辨率、高精细度的微图文图案；由于第一版辊的凹槽以外部分上的第一辐射固化材料被去除，并通过辐射固化技术使第一辐射固化材料在剥离前即以固态的形式依附于基材的上表面上，所以保证了基材上表面上具有微图文图案区域与无微图文图案区域的明显对比度，并能够完整地复制第一版辊的凹槽，确保了根据本发明制备的光学防伪元件和光学防伪产品具有高的对比度、较强的公众吸引力和更高的抗伪造能力。而且，根据本发明的制备方法和制备设备能够实现高效、批量和稳定的生产。
附图说明
通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，而且并未按照实际尺寸绘制附图，其仅用于示出本发明的主旨。
图1是根据本发明一种实施方式的制备光学防伪元件的方法流程图；
图2a和2b分别是根据本发明一种实施方式制备的光学防伪元件的剖面图和俯视图；
图3是根据本发明一种实施方式制备的光学防伪元件的剖面图；
图4是根据本发明一种实施方式制备的光学防伪元件的剖面图；
图5是根据本发明一种实施方式的制备光学防伪元件的设备的示意图；以及
图6是根据本发明一种实施方式的制备光学防伪元件的设备的另一示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都落入本发明的保护范围内。
如图1所示，在一种实施方式中，本发明提供一种制备光学防伪元件的方法，该光学防伪元件包括基材和位于所述基材上表面上的微图文图案，该方法包括：
S1、在第一版辊的凹槽中填充第一辐射固化材料，所述第一版辊的凹槽宽度为微米甚至亚微米量级以使得与所述第一版辊的凹槽分布相同的微图文图案的精细度达到微米甚至亚微米量级。
优选地，第一辐射固化材料不透明，从而使得在最终形成的光学防伪元件的上表面上，具有第一辐射固化材料的区域和不具有第一辐射固化材料的区域之间能够产生透明度上的区别，以增强这两个区域之间的对比度，提高根据本发明的制备方法制备的光学防伪元件的公众吸引力和抗伪造能力。
优选地，第一辐射固化材料还可以具有特定的颜色，使得在最终形成的光学防伪元件的上表面上，具有第一辐射固化材料和不具有第一辐射固化材料的区域之间能够产生颜色上的区别，以增强这两个区域之间的对比度，提高根据本发明的制备方法制备的光学防伪元件的公众吸引力和抗伪造能力。
优选地，第一辐射固化材料还可以具有颜色变化特征，所述颜色变化特 征可例如为随观察角度的改变而产生的颜色变化特征，例如胆甾型液晶材料在辐射固化后具有的随着角度变化而产生的颜色变化特征。同样地，还可以使最终形成的光学防伪元件的上表面上，具有第一辐射固化材料和不具有第一辐射固化材料的区域之间产生颜色变化特征上的区别。第一辐射固化材料的颜色变化特征提高了根据本发明的制备方法制备的光学防伪元件的公众吸引力和抗伪造能力。
优选地，第一辐射固化材料可以为紫外光辐射固化材料、热辐射固化材料、红外辐射固化材料、电子束辐射固化材料、可见光辐射固化材料、光热混合辐射固化材料等辐射固化材料中的任意一种或其组合。典型地，例如，第一辐射固化材料可以为丙烯酸酯类紫外光辐射固化材料、环氧树脂类紫外光辐射固化材料、乙烯基醚类紫外光辐射固化材料、含有异氰酸酯的丙烯酸酯光热混合辐射固化材料等材料中的任意一种或其组合。
优选地，可以通过涂布、印刷、蒸镀、溅射和沉积等方法中的任一方法在第一版辊的凹槽中填充第一辐射固化材料。
优选地，第一版辊的凹槽的截面形状优选采用矩形结构，这将有利于最终形成的微图文图案中第一辐射固化材料的厚度均匀一致。当然，第一版辊的凹槽截面形状也可以例如是斜角形、U形、椭圆形、多边形等任意形状。
由于第一版辊的凹槽宽度决定了最终形成的微图文图案的分辨率和精细度，也即第一版辊的凹槽宽度越小，最终形成的微图文图案的分辨率和精细度越高，所以，第一版辊的凹槽宽度优选小于30微米，更优选地小于15微米，更优选地小于5微米，更优选地小于1微米。
另外，第一版辊的凹槽深度决定了第一辐射固化材料在第一版辊的凹槽中的填充厚度，该凹槽深度越大、第一辐射固化材料的填充厚度越大，这通常有利于第一辐射固化材料颜色特征的加强。所以，第一版辊的凹槽深度优选大于0.1微米，更优选地大于1微米，更优选地大于5微米。
通常，第一版辊的凹槽的深宽比越大，第一辐射固化材料越难以在后续的剥离步骤中从第一版辊的凹槽中剥离出来，但是第一版辊的凹槽的深宽比越大，越有利于加强第一辐射固化材料的颜色特征以及提高微图文图案的分辨率和精细度。因此，第一版辊的凹槽的深宽比应该满足这样的条件，即在后续的剥离步骤中能够从第一版辊的凹槽中将第一辐射固化材料剥离出来并且使得所剥离的第一辐射固化材料能够完整地还原第一版辊的凹槽形状。上文所述的第一辐射固化材料尤其是紫外光辐射固化材料均能够从高深宽比的第一版辊凹槽中剥离并完整地还原第一版辊的凹槽形状，这样将有利于微图文图案的连续高质量生产。
S2、除去位于所述第一版辊的凹槽以外部分上的第一辐射固化材料。
除去第一版辊的凹槽以外部分上的第一辐射固化材料的目的是在第一版辊上形成与第一版辊的凹槽分布相同的第一辐射固化材料，使得最终形成的高分辨率、高精细度的微图文图案由第一版辊的凹槽中的第一辐射固化材料同形状地表征。这样，就可以根据设计的需要，自由地由第一版辊的凹槽的排列组合来形成高分辨率、高精细度的微图文图案，使得根据本发明的光学防伪元件的制备方法能够高效、稳定且批量地执行。
优选地，除去第一版辊的凹槽以外部分上的第一辐射固化材料、并保留第一版辊的凹槽中的第一辐射固化材料的方法包括但不限于以下几种：
(1)刮：用刮刀或刮棒等刮第一版辊的表面，以将第一版辊的凹槽以外区域上的第一辐射固化材料刮除，而第一版辊的凹槽中的第一辐射固化材料基本不会受到刮刀或刮棒的影响；
(2)挤压：利用金属等材质的圆筒辊对第一版辊进行挤压，第一版辊的凹槽中的第一辐射固化材料无法被挤压出而得以保留；
(3)擦：如果上述的圆筒辊与第一版辊的转动不同步，则会对第一版辊形成摩擦，从而对第一版辊的凹槽以外区域上的第一辐射固化材料具有擦 除的作用；
(4)清洗：利用能够与第一辐射固化材料发生溶解或反应的气体或液体对第一版辊的凹槽以外区域上的第一辐射固化材料进行清洗，所述气体或液体可例如采用腐蚀气体、酸、碱溶液、有机溶剂等。
S3、使所述第一版辊的凹槽中的第一辐射固化材料与所述基材的上表面相接触。
优选地，可采用例如压辊之类的挤压装置对基材进行挤压，从而使基材的上表面与第一辐射固化材料更充分地接触。
S4、利用第一辐射固化源对所述第一辐射固化材料进行辐射固化，并且辐射固化后所述第一辐射固化材料与所述基材的结合强度大于所述第一辐射固化材料与所述第一版辊的结合强度。
根据第一辐射固化材料的种类选择，第一辐射固化源可以相应地采用相匹配的紫外光、热、红外、电子束、可见光、光热混合辐射固化源等。
优选地，基材对于第一辐射固化源而言是至少半透明的，从而使得位于基材下表面下方的第一辐射固化源能够透过基材对第一辐射固化材料进行辐射固化。例如，基材可以是透明的PET材料或者其他材料。
S5、使所述基材与所述第一版辊分离，以使得所述第一辐射固化材料从所述第一版辊的凹槽中剥离并依附于所述基材的上表面上，从而由剥离的所述第一辐射固化材料形成所述微图文图案。
优选地，在步骤S3之前，根据本发明的制备光学防伪元件的方法还可以包括：在基材的上表面上形成能够提高第一辐射固化材料与基材的结合强度的涂层。该涂层可以通过涂布、印刷、溅射、沉积、蒸镀等方法形成在所述基材的上表面上。优选地，该涂层可以由第三辐射固化材料形成，且第三辐射固化材料也可以为紫外光辐射固化材料、热辐射固化材料、红外辐射固化材料、电子束辐射固化材料、可见光辐射固化材料、光热混合辐射固化材 料等辐射固化材料中的任意一种或其组合。而且，可以利用第三辐射固化源对第三辐射固化材料进行辐射固化。第三辐射固化源可以根据第三辐射固化材料的种类进行选择，并且可以是紫外光、热、红外、电子束、可见光、光热混合等辐射固化源。当然，在实际应用中，如果第一辐射固化材料与基材上表面能够较好地附着，则可以不预先在基材的上表面上形成所述涂层。
需要说明的是，在根据本发明的方法步骤中，首先在步骤S4中利用第一辐射固化源对所述第一辐射固化材料进行辐射固化然后才进行步骤S5以使所述基材与所述第一版辊分离，这样的安排的优点在于第一辐射固化材料在第一版辊处成型后也即完成固化后，在使基材与第一版辊分离时第一辐射固化材料是以固态的形式从第一版辊处剥离的，从而保证了所得的微图文图案是对第一版辊中的微图文图案的相对完整的复制(包括对第一版辊中凹槽形状的复制以及图案笔画锐利无扩散等)，并且最大程度地减少了第一辐射固化材料在第一版辊处的残留，提高了批量生产的效率和质量。
优选地，在步骤S5之后，可以利用第二辐射固化源进行一次或多次后固化，该第二辐射固化源能够对第一辐射固化材料以及可选的预先形成在基材上表面上的涂层同时进行固化，从而提高第一辐射固化材料的固化程度，或增强第一辐射固化材料与基材或基材上表面上的涂层的结合强度。第二辐射固化源也可以是紫外光、热、红外、电子束、可见光、光热混合等辐射固化源中的任意一种。
优选地，在步骤S5之后或者在利用第二辐射固化源进行一次或多次后固化之后，根据本发明的制备光学防伪元件的方法还可以包括：在基材的下表面上形成采样合成层，以利用所述采样合成层对所述微图文图案进行成像。
优选地，可以采用以下方法来形成采样合成层包括：在第二版辊的凹槽中填充第二辐射固化材料，或者在所述基材的下表面上形成第二辐射固化材 料；使所述第二版辊与所述基材的下表面相接触；利用第四辐射固化源对所述第二辐射固化材料进行辐射固化，并且辐射固化后所述第二辐射固化材料与所述基材的结合强度大于所述第二辐射固化材料与所述第二版辊的结合强度；以及使所述基材与所述第二版辊分离，以使所述第二辐射固化材料从所述第二版辊的凹槽中剥离并依附于所述基材的下表面上，从而由剥离的所述第二辐射固化材料形成所述采样合成层。
优选地，第二辐射固化材料可以为紫外光辐射固化材料、热辐射固化材料、红外辐射固化材料、电子束辐射固化材料、可见光辐射固化材料、光热混合辐射固化材料等辐射固化材料中的任意一种或其组合。而且，第四辐射固化源可以根据第二辐射固化材料的种类进行选择，例如，可以相应地采用匹配的紫外光、热、红外、电子束、可见光、光热混合等辐射固化源。
当然，还可以采用本领域技术人员熟知的其他方法来形成采样合成层所需的第二辐射固化材料，例如蒸镀、溅射、沉积等。
优选地，采样合成层可以为微透镜阵列层或者能够对微图文图案进行成像的多种其他微采样工具。其中，微透镜阵列层可以是由多个微透镜单元构成的非周期性阵列、随机性阵列、周期性阵列、局部周期性阵列或它们的任意组合，同时微透镜阵列层中的微透镜单元可以为折射型微透镜、衍射型微透镜或它们的组合，其中折射型微透镜可以选取球面、抛物面、椭球面微透镜、柱面微透镜、或其它任意几何形状的基于几何光学的微透镜或它们的任意组合，衍射型微透镜可以选取谐衍射微透镜、平面衍射微透镜、菲涅尔波带片。其中，除菲涅尔波带片外，其它微透镜的具体形式可以选择为连续曲面型或阶梯型透镜作为微透镜单元。
优选地，前面描述的微图文图案可以由多个微图文单元非周期性、随机性、周期性和/或局部周期性地排列而成，而且各个微图文单元可以彼此相同或不同。
优选地，所述的周期性或局部周期性的采样合成层和微图文图案的微图文单元的周期可以为10μm至200μm，优选为50μm至100μm；采样合成层的焦距可以为10μm至200μm，优选为15μm至40μm；采样合成层的加工深度优选小于15μm，更优选为0.5μm至10μm。优选地，基材的厚度与采样合成层的焦距之差小于3微米，更优选地小于1微米。
在一种实施方式中，根据本发明的制备光学防伪元件的方法还可以包括：在所述采样合成层上形成反射层。该反射层将采样合成层对微图文图案的成像反射到人眼中，从而可以在基材的上表面一侧观察微图文图案的成像。
优选地，所述反射层可以是单层介质层(例如高折射率介质层)、高折射率介质层和低折射率介质层组成的多层介质层、金属反射层、或者金属反射层与介质层组成的多层结构。根据反射层的结构不同，反射层可以只起到反射作用，也可以附加有颜色或者颜色变化特征。反射层可以通过涂布、印刷、蒸镀、溅射、沉积等任意方法形成。优选地，反射层中还可以形成有镂空图案，其中所述镂空图案可以为宏观图案、微文字、精细线条等。
在一种实施方式中，本发明还提供一种采用根据本发明的方法制备的光学防伪元件及带有该光学防伪元件的光学防伪产品。例如，所述光学防伪元件可以是开窗安全线，该安全线的厚度不大于50μm。带有所述开窗安全线的防伪纸可以用于钞票、护照、有价证券等各类高安全产品的防伪。所述光学防伪元件还可以是标签、标识、宽条、透明窗口、覆膜等，其可以通过各种粘结机理粘附在各种物品上，例如被转移到钞票、信用卡、护照、有价证券等高安全产品和高附加值产品上以及各类包装纸、包装盒上等。
图2a和图2b分别示出了采用根据本发明一种实施方式的制备方法制备的示例性光学防伪元件的剖面图和俯视图。如图2a所示，该光学防伪元件包括：基材11；形成于基材11的上表面111上的高精细度、高分辨率和高 对比度的微图文图案笔画21，该微图文图案笔画21的笔画宽度为0.5微米、其截面形状为矩形且该矩形深度为0.5微米。如图2b所示，微图文图案笔画21形成微图文单元2，微图文单元2的排列构成了宏观文字3。由于采用了根据本发明的上述制作方法，使得微图文单元2的笔画参数可以有更为多样的选择，能够满足高精细度、高分辨率和高对比度微图文图案的需求，从而获得具有较强防伪能力的微图文图案，增强了根据本发明的光学防伪元件的防伪能力。
图3为采用根据本发明一种实施方式的制备方法制备的另一示例性光学防伪元件的剖面图，该光学防伪元件包括：基材11；形成在基材11的下表面112上的采样合成层4，例如，该采样合成层4可以是由多个矩形排列的球面微透镜单元组成的周期球面性微透镜阵列；以及形成在基材11的上表面111上的高分辨率、高精细度和高对比度的微图文图案5，该微图文图案5能够被采样合成层4采样合成，从而当人眼在基材11的下表面112一侧观察时能够看到人眼可识别的特定图像。其中，所形成的图像特征可以为具有下沉、上浮、动感、缩放、旋转、多通道转换、连续景深变化图形、三维图形、连续多帧动画等效果中的一个或多个效果特征。有关防伪特征可参照中国专利申请201310596793.3、201410327932.7、200480040733.2。
图4为采用根据本发明一种实施方式的制备方法制备的又一示例性光学防伪元件的剖面图，其与图3所示的光学防伪元件的区别之处在于，该光学防伪元件还进一步包括反射层6，从而使得人眼的观察方向在基材11的上表面111一侧，也即，采样合成层4对微图文图案5进行采样合成并之后由反射层6将采样合成层4的成像反射到人眼中。
由于根据本发明的光学防伪元件中的微图文图案5具有高分辨率、高精细度和高对比度，所以有利于提高采样合成层4所采样合成的图像的清晰度和对比度，使得根据本发明的光学防伪元件易于识别且难于伪造。
在一种实施方式中，如图5所示，本发明还提供一种制备光学防伪元件的设备，该光学防伪元件包括基材11和位于基材11的上表面111上的微图文图案，该设备包括：带有凹槽1441的第一版辊144，所述第一版辊144的凹槽1441宽度为微米甚至亚微米量级以使得与第一版辊144的凹槽1441分布相同的所述微图文图案的精细度达到微米甚至亚微米量级；第一辐射固化材料提供单元15，用于在第一版辊144的凹槽1441中填充第一辐射固化材料；清除单元16，用于在第一辐射固化材料提供单元15进行所述填充之后除去位于第一版辊144的凹槽1441以外部分上的所述第一辐射固化材料；第一接触单元147，用于在清除单元16进行所述清除之后使第一版辊144的凹槽1441中的第一辐射固化材料与基材11的上表面111相接触；第一辐射固化源148，用于在第一版辊144的凹槽1441中的第一辐射固化材料与所述基材11的上表面111相接触之后对所述第一辐射固化材料进行辐射固化；以及第一分离单元140，用于在第一辐射固化源148进行辐射固化之后将基材11与第一版辊144相分离，以使得所述第一辐射固化材料从第一版辊144的凹槽1441中剥离并依附于基材11的上表面111上，从而由剥离的所述第一辐射固化材料形成所述微图文图案。
优选地，第一版辊144的凹槽1441可以通过化学腐蚀、激光刻蚀工艺等在第一版辊144的表面上直接加工而成，或可以采用激光直写、电子束曝光等微加工工艺获得带有凹槽的原版并然后通过电铸的方式复制为金属板包覆于第一版辊144的表面。这样就可以使得到的第一版辊144的凹槽1441宽度具有微米甚至亚微米量级的尺寸。
优选地，第一版辊144的凹槽1441的截面形状优选采用矩形结构，这将有利于最终形成的微图文图案中第一辐射固化材料的厚度均匀一致。当然，第一版辊144的凹槽1441截面形状也可以例如是斜角形、U形、椭圆形、多边形等任意形状。
由于第一版辊144的凹槽1441宽度决定了最终形成的微图文图案的分辨率和精细度，也即第一版辊144的凹槽1441宽度越小，最终形成的微图文图案的分辨率和精细度越高，所以，第一版辊144的凹槽1441宽度优选小于30微米，更优选地小于15微米，更优选地小于5微米，更优选地小于1微米。
另外，第一版辊144的凹槽1441深度决定了第一辐射固化材料在第一版辊144的凹槽1441中的填充厚度，该凹槽深度越大、第一辐射固化材料的填充厚度越大，这通常有利于第一辐射固化材料颜色特征的加强。所以，第一版辊144的凹槽1441深度优选大于0.1微米，更优选地大于1微米，更优选地大于5微米。
通常，第一版辊144的凹槽1441的深宽比越大，第一辐射固化材料越难以在后续的剥离操作中从第一版辊144的凹槽1441中剥离出来，但是第一版辊144的凹槽1441的深宽比越大，越有利于加强第一辐射固化材料的颜色特征以及提高微图文图案的分辨率和精细度。因此，第一版辊144的凹槽1441的深宽比应该满足这样的条件，即在后续的剥离操作中能够从第一版辊144的凹槽1441中将第一辐射固化材料剥离出来并且使得所剥离的第一辐射固化材料能够完整地还原第一版辊144的凹槽1441形状。
优选地，第一版辊144可采用耐性较强的材料特别是金属材料制成，从而保证由清除单元16除去位于第一版辊144的凹槽1441以外区域上的第一辐射固化材料的过程不影响第一版辊144的寿命，使得能够高效率地批量生产高分辨率、高精细度和高对比度的光学防伪元件。
实际应用中，第一版辊144并不限于以上所述的材料和工艺选择，比如第一版辊144还可以采用陶瓷、树脂、复合材质等材料形成。
优选地，如图5所示，第一辐射固化材料提供单元15可以包括：第一辐射固化材料槽142，用于存储第一辐射固化材料；第一汲取辊141，用于 从第一辐射固化材料槽142中汲取第一辐射固化材料；以及第一传递辊143，用于将第一汲取辊141汲取的第一辐射固化材料传递到第一版辊144的凹槽1441中。更优选地，第一汲取辊141上可以配备有刮刀或刮棒，以使得第一传递辊143上的第一辐射固化材料的分布更均匀从而使得第一传递辊143均匀地向第一版辊144上涂布第一辐射固化材料，该刮刀或刮棒还能够控制第一传递辊143上的第一辐射固化材料的厚度。图5中所示的第一辐射固化材料提供单元15类似于一种涂布装置，应当理解的是，第一辐射固化材料提供单元15的构造并不局限于图5所示，其还可以是本领域技术人员熟知的印刷装置、溅射装置、沉积装置或蒸镀装置等，从而使得第一辐射固化材料提供单元15能够通过涂布、印刷、溅射、沉积或蒸镀等技术向第一版辊144的凹槽1441中填充第一辐射固化材料。
优选地，清除单元16可以包括清除辊145，用于清除第一版辊144的凹槽1441以外部分上的第一辐射固化材料。其中，清除辊145上可以配备有刮刀或刮棒，从而能够用刮刀或刮棒等刮第一版辊144的表面，以将第一版辊144的凹槽1441以外区域上的第一辐射固化材料刮除，而第一版辊144的凹槽1441中的第一辐射固化材料基本不会受到刮刀或刮棒的影响。清除辊145还可以是金属等硬且结实材质的圆筒辊，利用该圆筒辊对第一版辊144进行挤压，使得第一版辊144的凹槽1441中的第一辐射固化材料无法被挤压出而得以保留；当然，如果该金属等材质的圆筒辊与第一版辊144的转动不同步，那么随着第一版辊144的转动，该圆筒辊与第一版辊144之间的相对转动会产生摩擦，同时该圆筒辊对第一版辊144具有挤压的作用，从而将第一版辊144的凹槽1441以外区域上的第一辐射固化材料擦除。另外，清除辊145还能够利用能够与第一辐射固化材料发生溶解或反应的气体或液体对第一版辊144的凹槽1441以外区域上的第一辐射固化材料进行清洗，所述气体或液体可例如采用腐蚀气体、酸、碱溶液、有机溶剂等。
优选地，清除单元16还可以包括清洗槽146，清洗槽146中盛有对第一辐射固化材料进行清洗的物质，从而将所述清除辊145带到所述清洗槽146中的第一辐射固化材料清洗干净。
优选地，第一接触单元147可以是压辊或者诸如此类的挤压装置，该第一接触单元147还能够在使基材11与第一版辊144相接触的同时对基材11进行挤压以使所述基材11的上表面111与所述第一辐射固化材料更充分地接触。
优选地，根据本发明的制备光学防伪元件的设备还可以包括涂层形成单元13，用于在第一版辊144的凹槽1441中的第一辐射固化材料与基材11的上表面111相接触之前在基材11的上表面111上形成能够提高第一辐射固化材料与基材11的结合强度的涂层。该涂层形成单元13可以通过涂布、印刷、溅射、沉积、蒸镀等方法在基材11的上表面111上形成所述涂层。
优选地，涂层形成单元13可以包括：涂层槽132，用于存储所述涂层；涂层汲取辊131，用于从涂层槽132中汲取所述涂层；以及涂层传递辊133，用于将涂层汲取辊131汲取的涂层传递到基材11的上表面111上。优选地，涂层汲取辊131上可以配备有刮刀或刮棒，以使得涂层传递辊133上的涂层分布更均匀从而使得涂层传递辊133均匀地向基材11的上表面111上传递所述涂层，而且该刮刀或刮棒还能够控制涂层传递辊133上的涂层材料厚度。应当理解的是，图5所示的涂层形成单元13仅是一种示例，还可以通过本领域技术人员熟知的其他涂布、印刷、溅射、沉积和蒸镀等任意设备在基材11的上表面111上形成所述涂层。
优选地，根据本发明的制备光学防伪元件的设备还可以包括第三辐射固化源134，用于在所述涂层由第三辐射固化材料形成时对所述涂层进行辐射固化。
优选地，根据本发明的制备光学防伪元件的设备还可以包括第二辐射固 化源149，用于在基材与第一版辊144分离之后进行一次或多次后固化，以对第一辐射固化材料以及可选的预先形成在基材11的上表面111上的所述涂层进行固化，从而提高第一辐射固化材料的固化程度，或增强第一辐射固化材料与基材11或基材上表面111上的涂层的结合强度。依据第一辐射固化材料以及可能的所述涂层的材料选择，第二辐射固化源149可以是紫外光、热、红外、电子束、可见光、光热混合等辐射固化源中的任意一种。
优选地，如图6所示，根据本发明的制备光学防伪元件的设备还可以包括采样合成层形成单元17，用于在基材11与第一版辊144分离之后在基材11的下表面112上形成对所述微图文图案进行成像的采样合成层。
优选地，采样合成层形成单元17可以包括：带有凹槽的第二版辊154，第二版辊154的凹槽分布与所述采样合成层中的图案分布相同；第二辐射固化材料提供单元17a，用于在第二版辊154的凹槽中提供第二辐射固化材料、或者在基材11的下表面112上提供所述第二辐射固化材料；第二接触单元155，用于在所述第二辐射固化材料提供单元17a完成所述提供之后使所述第二版辊154与基材11的下表面112相接触；第四辐射固化源156，用于在第二接触单元155完成所述接触操作之后对所述第二辐射固化材料进行辐射固化；以及第二分离单元158，用于在所述第二辐射固化材料被辐射固化之后将基材11与第二版辊154相分离，以使得所述第二辐射固化材料从第二版辊154的凹槽中剥离并依附于基材11的下表面112上，从而由剥离的所述第二辐射固化材料形成所述采样合成层。上述只是采样合成层形成单元17的一个示例性实施方式，应当理解的是，本领域技术人员熟知的其他制备采样合成层的技术和设备均可以用于形成所述的采样合成层。
优选地，第二辐射固化材料提供单元17a可以包括：第二辐射固化材料槽152，用于存储所述第二辐射固化材料；第二汲取辊151，用于从第二辐射固化材料槽152中汲取所述第二辐射固化材料；以及第二传递辊153，用 于将第二汲取辊151汲取的第二辐射固化材料传递到第二版辊154的凹槽或在基材11的下表面112上。优选地，第二汲取辊151上可以配备有刮刀或刮棒，以使得第二传递辊153上的涂层分布更均匀从而使得第二传递辊153均匀地向基材11的下表面112上或第二版辊154的凹槽中传递第二辐射固化材料，而且该刮刀或刮棒还能够控制第二传递辊153第二辐射固化材料的厚度。应当理解的是，图6所示的第二辐射固化材料提供单元17a仅是一种示例，还可以通过本领域技术人员熟知的其他涂布、印刷、溅射、沉积和蒸镀等任意设备来提供第二辐射固化材料。
优选地，第二接触单元155可以是压辊或者诸如此类的挤压装置。
优选地，采样合成层形成单元17还可以包括第五辐射固化源157，用于在基材11与第二版辊154分离之后进行一次或多次后固化，从而提高第二辐射固化材料的固化程度，增强第二辐射固化材料与基材11的下表面112的结合强度。依据第二辐射固化材料的类型，第五辐射固化源157可以是紫外光、热、红外、电子束、可见光、光热混合等辐射固化源中的任意一种。
优选地，根据本发明的制备光学防伪元件的设备还可以包括用于在所述采样合成层上形成反射层的反射层形成单元(未示出)，该反射层形成单元可以通过涂布、印刷、溅射、沉积、蒸镀等任意一种方法来形成反射层，并且可以采用本领域技术人员熟知的任何形成反射层的设备来实现。
上面描述的制备光学防伪元件的设备中，第一分离单元140和第二分离单元158可以为同一装置，并且其可以为诸如传送带之类的能够带动基材11前进的传送装置。如图5和6所示，该传送装置可以带动基材11沿着标号12所示的方向前进，从而逐步完成根据本发明的光学防伪元件的制备。
采用本发明所述的制备光学防伪元件的制作方法及设备也可以实现多色特征的图案的制作，例如将基材多次通过图6所示的单元14，或将多个该单元串联，其中各单元分别采用相同或不同颜色特征的辐射固化材料从而形 成多色特征的图案。
以上仅示例性地描述了本发明的某些优选实施方案。但是本领域技术人员可以理解，在不偏离本发明构思和精神的前提下，可以对本发明做出各种等同变换或修改，而如此得到的技术方案也应属于本发明的保护范围。