一种设置全息防伪标识的证卡及其制作方法与流程

本发明涉及卡证防伪技术领域，具体为一种设置全息防伪标识的证卡及其制作方法。

背景技术：

现有的防伪证件，如身份证、驾照，通过在证卡的局部区域设置全息防伪结构来构成防伪图像，使用者通过肉眼即可观察到防伪图像，进而通过防伪图像辨识证件真伪。现有技术中，通过多种光栅结构、3d彩色透镜技术等微纳光学技术在防伪证卡的表面上实现不同的全息防伪图像，但是现有的防伪证卡上的全息图案，因为微纳结构、材质的原因容易导致亮度不足，特别是在户外环境下，在使用者对全息防伪图像进行确认的时候，全息效果不明显，用户体验不佳；与此同时，为了实现方位图案的彩色效果，技术人员使用硫化锌作为全息防伪结构的介质镀膜层，然而硫化锌无法与相邻结构层进行分子结构级别的融合、无法保证证卡层间结合力，只能使用胶粘的方式把介质镀膜层和其相邻的结构层结合；所以，现有技术中的防伪图像是无法做到整版覆盖证卡的正面、反面，防伪图案的尺寸受限，只能做成小尺寸的局部防伪图案。

技术实现要素：

为了解决现有的防伪图像因为亮度不足，导致用户体验不好，且全息防伪图像尺寸受限的问题，本发明提供一种设置全息防伪标识的证卡，其可以呈现更清晰的防伪图像，使用户能够快速识别防伪图像，且可以使防全息伪图像覆盖证卡的正面、反面的整版区域，提升了防伪证卡的使用效果。同时也公开了全息防伪证卡的制作方法。

本发明的技术方案是这样的：一种设置全息防伪标识的证卡，其包括承载基材，设置在所述承载基材上的全息结构支撑层，在所述全息结构支撑层上压制构成防伪图像区域的全息微纳结构，所述全息微纳结构之上设置保护层，其特征在于：

所述承载基材为聚碳酸酯材料构成的不易变形的韧性结构，所述承载基材上设置材质为亲聚碳酸酯材料的全息结构支撑层；所述防伪图像区域的最大面积等于防伪证卡正面或者反面的面积；在所述保护层之下、在所述全息微纳结构所在的结构面上填充透明且折射率大于1.8的氧化物构成的介质镀膜层。

其进一步特征在于：

所述介质镀膜层中的氧化物选择为：二氧化钛、或五氧化二铌、或二氧化锆；

所述全息结构支撑层由含有碳酸酯链节的高分子化合物涂料固化而成；

所述介质镀膜层、所述保护层之间设置由改性硅氧烷和改性丙烯酸酯构成的偶联剂固化而成的偶联层；

所述防伪图像区域中，包括由双通道光栅制成的双色定向光变色区域，所述双通道光栅中两个光栅的方向互相垂直，光栅周期为300纳米~450纳米，线宽为175纳米，槽型深度为100纳米~160纳米；以白光照射所述所述全息微纳结构，当入射光线垂直于第一通道区域中的亚波长光栅取向时该区域图形呈绿色，微纳结构方向与其正交的第二通道区域的图形呈蓝色；

所述防伪图像区域还包括：变频3d彩透镜区域、动态同位放大镜区域、微图文像元技术区域、纳米渐变彩虹区域、多色衍射光栅区域、衍射动态效果区域、超精密微缩文字区域中的一种或几种组合在一起；

所述变频3d彩透镜区域由按位置坐标排列的衍射像素构成，衍射像素内填充有按透镜面型规律连续变化的空间频率和取向角的像素光栅，构成3d彩透镜的视觉效果；

所述动态同位放大镜区域是在所述变频3d彩透镜区域的3d彩透镜基础上，叠加了另外的衍射像素，衍射像素内填充有按多层图文变化的空间频率和取向角的像素光栅，多层图文的每一层的像素光栅的空间频率相同、取向角不同，实现了图文连续球面变化的动态效果；按多层图文变化的空间频率为1400线/毫米，取向角变化范围为-20度至20度；

所述微图文像元技术区域由多个像素点组成，像素点由取向角连续变化或者空间频率变化的一组光栅和形成于光栅上的微缩文字和/或者图形构成，多个像素点组成不同的文字或图像构成图文的动态衍射效果；

所述纳米渐变彩虹区域由取向角相同、空间频率连续变化的光栅结构组成，实现色彩连续变化，视觉上有彩虹色渐变效果；空间频率变化范围为2000-2700线/毫米，光栅的取向角为0度；

所述多色衍射光栅区域由取向角相同、空间频率不同的衍射光栅结构组成，光栅结构的空间频率是不连续变化的，呈现多种色彩的视觉效果；此区域光栅的空间频率为不连续变化，光栅空间频率在范围1000-1800线/毫米之间；

所述衍射动态效果区域由多个基础单元构成，所述基础单元由取向不同和空间频率相同的单元像素光栅排列成多个正方形形成，构成图文动态跑动的效果；此区域的的光栅空间频率为1200线/毫米，光栅的取向角范围为0-180度；

所述超精密微缩文字区域由多个像素点组成，像素点由取向角连续变化的一组光栅构成，多个像素点组成不同的文字或图像构成图文的动态衍射效果。

一种设置全息防伪标识的证卡的制作方法，其包括以下步骤：

s1：设置承载基材；

其还包括以下步骤：

s2：在所述承载基材之上，设置含有碳酸酯链节的高分子化合物涂料，固化后形成全息结构支撑层；

s3：通过压制的方式把全部的全息微纳结构压印在所述全息结构支撑层之上；

s4：在所述全息微纳结构所在的结构面上，一次性填充透明且折射率大于1.8的氧化物，形成氧化物薄膜构成的介质镀膜层。

其进一步特征在于：

其还包括如下步骤：

s5：所述介质镀膜层表面涂布偶联剂，经固化而形成偶联层；

s6：所述偶联层上涂布含有碳酸酯链节的高分子化合物涂料并固化形成保护层。

本发明提供的一种设置全息防伪标识的证卡及其制作方法，承载基材为聚碳酸酯材料构成结构，全息结构支撑层材质为亲聚碳酸酯材料，通过设置与承载基材材质相亲的全息结构支撑层，在全息结构支撑层上设置氧化物膜构成的介质镀膜层，介质镀膜层能够与两侧的结构层通过分子反应结合，结合力非常好，降低了证卡使用过程发生层间分离的可能，使全息防伪图像的尺寸不再受价值镀膜层的尺寸限制；同时介质镀膜层在做成的时候通过一次性填充，一次性的做成整张镀膜，所以本发明技术方案中的防伪图像区域的尺寸可以遍布防伪证卡的正面、反面的部分或全表面，进一步确保不会受介质镀膜层的尺寸的限制；同时折射率大于1.8的氧化物膜因其晶体结构对使微纳结构的衍射效率提高、光学变色和衍射效果更加明显，增加全息的亮度和颜色的明度；通过在介质镀膜层和保护层之间设置偶联层，使介质镀膜层与保护层之间的结合更加牢固，延长了卡的使用寿命，同时进一步确保介质镀膜层能够全面积的提亮防伪图像。

附图说明

图1为本发明证卡的透明全息方案的整体示意图；

图2为本发明中防伪证卡的结构层的示意图；

图3为双色定向光变色区域的微纳结构示意图

图4为双色定向光变色区域在特定角度观察到的图像效果以及转动90度后，图像效果；

图5为变频3d彩透镜区域的按透镜面型规律连续变化的空间频率的光栅结构示意图；

图6为动态同位放大镜区域在不同角度观察到的图文效果图；

图7为微图文像元技术区域的图形及该图形的光点在显微镜下两次放大的效果图；

图8为纳米渐变彩虹区域的光栅结构图以及纳米渐变彩虹区域的效果图；

图9为多色衍射光栅区域的效果图；

图10为衍射动态效果区域的光栅结构图以及衍射动态效果区域的的效果图；

图11为超精密微缩文字区域图形及该图形的部分区域放大后的效果图。

具体实施方式

如说明书附图的图1所示，防伪证卡上由全息微纳结构制作的的防伪图像区域包括：双色定向光变色区域1、变频3d彩透镜区域2、动态同位放大镜区域3、微图文像元技术区域4、纳米渐变彩虹区域5、多色衍射光栅区域6、衍射动态效果区域7、超精密微缩文字区域8；如图1所示，可知防伪图像区域遍布防伪证卡的表面，防伪证卡表面并无空白区域。

如图2所示，本发明一种设置全息防伪标识的证卡，其包括承载基材11，设置在承载基材11上的全息结构支撑层12，在全息结构支撑层12上压制构成防伪图像区域的全息微纳结构13，承载基材11为聚碳酸酯材料构成的不易变形的韧性结构，承载基材11上设置材质为亲聚碳酸酯材料的全息结构支撑层12，如uv涂料通过光固化或者热固化成型；防伪图像区域的最大面积等于防伪证卡正面或者反面的面积，本实施例中防伪证卡的面积为86*54mm；在全息微纳结构13所在的结构面上填充透明且折射率大于1.8的氧化物膜构成的介质镀膜层14；介质镀膜层中的氧化物选择为：二氧化钛、或五氧化二铌、或二氧化锆，因金属氧化物的晶体；介质镀膜层14、保护层16之间设置由改性硅氧烷和改性丙烯酸酯构成的偶联剂固化而成的偶联层15。

由双通道光栅制成的双色定向光变色区域1，双通道光栅中两个光栅：第一双通道光栅结构9、第二双通道光栅结构10的方向互相垂直，光栅周期为300纳米~450纳米，线宽为175纳米，槽型深度为100纳米~160纳米；以白光照射全息微纳结构，当入射光线垂直于第一通道区域中的亚波长光栅取向时该区域图形呈绿色，微纳结构方向与其正交的第二通道区域的图形呈蓝色；基于多维度的微纳光栅结构的干涉效应构建全息防伪薄膜，可以使光谱波段为380nm~800nm的近紫外光、可见光和近红外光，能够在不同方向上反射，涉及到大量光束的干涉和反射，从而呈现五彩斑斓的效果，进一步的提高了防伪图像的亮度，进而使用户更容易分别防伪图像；

如图3所示，光栅的取向角为0度的是第一双通道光栅结构9，光栅取向角为90度的是第二双通道光栅结构10；如图4所示，当入射光线垂直于其中一个通道区域中的亚波长光栅取向时，该区域图形呈绿色，微纳结构方向与其正交的另一个通道区域的图形呈蓝色；将证卡绕中心法线转动90°观察，第一双通道区域与第二双通道区域颜色发生对调；前一个通道区域的颜色转为蓝色，后一个通道区域的颜色转为绿色。

一种设置全息防伪标识的证卡的制作方法，其包括以下步骤：

s1：设置承载基材；

s2：在承载基材之上，设置含有碳酸酯链节的高分子化合物涂料如：uv涂料，通过光固化和/或热固化后形成全息结构支撑层；

s3：通过压制的方式把全息微纳结构压印在全息结构支撑层之上；

s4：在全息微纳结构所在的结构面上，一次性填充透明且折射率大于1.8的氧化物，形成氧化物薄膜构成的介质镀膜层。

s5：介质镀膜层表面涂布偶联剂，经固化而形成偶联层；

s6：偶联层上涂布含有碳酸酯链节的高分子化合物涂料，如：uv胶并通过光固化和/或热固化后形成保护层；

本发明的技术方案中，每一个结构层都是通过一次性工艺成型，整个工艺，工序简单，成本低廉。其中介质镀膜层是通过一次性层压工艺成型，介质镀膜层与全息微纳结构、全息结构支撑层之间的结合为分子反应结合，结合力非常好，大大降低了在使用过程中发生层间分离的可能性，同时支持全息微纳结构不会受介质镀膜层尺寸所限，可以做满全息结构支撑层的表面，即，本发明技术方案中的防伪图像可以做满防伪卡的表面。

一种设置全息防伪标识的证卡的识别方法，其特征在于，其包括如下步骤：

如图4所示，以白光照射防伪图像区域，在镜面反射方向观察全息微纳结构中的双色定向光变色区域1，当入射光垂直于第一双通道光栅结构的光栅取向时，第一图形呈现绿色，第二图形为蓝色；将该卡证围绕中心法线旋转90度，继续以上述白光照射时，第一图形为蓝色，第二图形呈现绿色；符合上述特征，则认定该卡证为真，否则认为该卡证为假。

变频3d彩透镜区域2由按位置坐标排列的衍射像素构成，衍射像素内填充有按透镜面型规律连续变化的空间频率和取向角的像素光栅，构成3d彩透镜的视觉效果；

识别变频3d彩透镜区域2时，转动证卡，观察变频3d彩透镜区域2，变频3d彩透镜区域2呈现立体的彩色透镜效果；符合上述特征，则认定该证卡为真，否则认定该证卡为假；

光栅的空间频率与光栅的周期成反比，光栅的空间频率越高，光栅的周期越短，光栅越密；反之，光栅的空间频率越低，光栅的周期越长，光栅越疏。光栅的取向角即光栅与水平方向的夹角，即水平方向的光栅取向角为0度；按透镜面型规律连续变化的空间频率范围为300-2400线/毫米，镜面型规律是指从镜面的中心到外缘的光栅空间频率越来越高，镜面中心的光栅频率相对低，光栅相对稀疏，镜面外缘的光栅频率相对高，光栅相对更密，光栅取向角变化范围为0-180度；如附图的图5所示，为按透镜面型规律连续变化的空间频率和取向角的像素光栅结构图的一部分。

在变频3d彩透镜区域2的3d彩透镜基础上，叠加了另外的衍射像素，衍射像素内填充有按多层图文变化的空间频率和取向角的像素光栅，多层图文的每一层的像素光栅的空间频率相同、取向角不同，实现了图文连续球面变化的动态效果，即构成了动态同位放大镜区域3；按多层图文变化的空间频率为1400线/毫米，取向角变化范围为-20度至20度，其微纳结构与变频3d彩透镜区域2类似；如图6为动态同位放大镜区域3的四个视角的效果图，从图中可以看出，“中国”这两个字从不同的视角看大小和形状都不一样，就像是用放大镜观看一样；

识别动态同位放大镜区域3的图像时，转动证卡，沿长轴方向-90°~90°，观察动态同位放大镜区域，动态同位放大镜区域呈现图文球面放大的动态效果；符合上述特征，则认定该证卡为真，否则认定该证卡为假。

微图文像元技术区域4由多个像素点组成，像素点由取向角连续变化或者空间频率变化的一组光栅和形成于光栅上的微缩文字/图形构成，多个像素点组成不同的文字或图像构成图文的动态衍射效果；

此防伪技术对于光刻设备的精度要求极高，如图7所示，左图为微图文像元技术区域4的图形，右上图是左图一个光点的放大图，一个光点包含成百上千个像素点，右下图为单个像素点的放大图，从图中可以看出，单个像素点中镶嵌有字母“cn”，代表中国；

识别微图文像元技术区域4的图像时，使用显微镜观察微图文像元技术区域的像素点，观察到像素点包含特定的图文；符合上述特征，则认定该证卡为真，否则认定该证卡为假。

纳米渐变彩虹区域5由取向角相同、空间频率连续变化的光栅结构组成，实现色彩连续变化，视觉上有彩虹色渐变效果；空间频率变化范围为2000-2700线/毫米，光栅的取向角为0度，光栅结构和图像效果图如图8所示，不同角度的图形的颜色不一样，且随着证卡的转动，图形出现彩虹色渐变的效果；

识别纳米渐变彩虹区域5的图像时，转动证卡，观察纳米渐变彩虹区域，纳米渐变彩虹区域呈现彩虹色渐变效果；符合上述特征，则认定该证卡为真，否则认定该证卡为假。

多色衍射光栅区域6由取向角基本相同、空间频率不同的衍射光栅结构组成，光栅结构的空间频率是不连续变化的，呈现多种色彩的视觉效果；此区域光栅的空间频率是不连续变化的，在范围1000-1800线/毫米之间选取一些固定的点作为此区域的光栅空间频率，取向角优选为0度左右。效果图如图9所示，多色衍射光栅区域6出现多种色彩的视觉效果；

识别多色衍射光栅区域6的图像时，转动证卡，观察的多色衍射光栅区域，纳米渐变彩虹区域呈现多种色彩的视觉效果；符合上述特征，则认定该证卡为真，否则认定该证卡为假。

衍射动态效果区域7由多个基础单元构成，基础单元由取向不同和空间频率相同的单元像素光栅排列成多个正方形形成，构成图文动态跑动的效果；此区域的的光栅空间频率为1200线/毫米，光栅的取向角范围为0-180度，如图10所示，为衍射动态效果区域的光栅结构和图像效果图，转动证卡时，四个正方形的边框出现图文动态跑动的效果；

识别衍射动态效果区域7的图像时，转动证卡，观察衍射动态效果区域，衍射动态效果区域呈现图文动态跑动的效果；符合上述特征，则认定该证卡为真，否则认定该证卡为假。

超精密微缩文字区域8由多个像素点组成，像素点由取向角连续变化的一组光栅构成，多个像素点组成不同的文字或图像构成图文的动态衍射效果；如图11所示，超精密微缩文字区域8的线条在放大之后显示成文字“中华人民共和国”等字样；

识别超精密微缩文字区域8的图像时，使用放大镜观察超精密微缩文字区域，超精密微缩文字区域由特定文字组成；符合上述特征，则认定该证卡为真，否则认定该证卡为假。

通过本发明的技术方案中的全息范围识别证卡的防伪图像区域可以同时支持上述八种防伪标识，同时完成上述八种防伪标识，且防伪图案区域遍布证卡的表面，证卡表面不存在空白区域；基于本发明的技术方案制作的防伪证卡制作难度大，对设备的要求很高，增加了防伪标示卡的仿制难度，有效的防止卡片被篡改、仿制、恶意复制；且图像亮度高，全息效果明显，识别容易，用户可以快速的判断证卡的真伪；本发明技术方案中的防伪图像区域的图像有通过肉眼识别的图像，也有需要工具识别的防伪图像，同时兼具专家识别防伪、公众防伪的效果，防伪证卡的防伪效果更好。