一種光學(xué)防偽元件及制備光學(xué)防偽元件的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光學(xué)防偽領(lǐng)域，尤其涉及一種光學(xué)防偽元件及制備光學(xué)防偽元件的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]為了防止利用掃描和復(fù)印等手段產(chǎn)生的偽造，鈔票、證卡和產(chǎn)品包裝等各類高安全或高附加值印刷品中廣泛采用了光學(xué)防偽技術(shù)，并且取得了非常好的效果。
[0003]表面微米級(jí)或納米級(jí)的浮雕結(jié)構(gòu)是長(zhǎng)期以來光學(xué)防偽技術(shù)開發(fā)的重點(diǎn)。在利用表面浮雕結(jié)構(gòu)形成光學(xué)防偽元件時(shí)，為了增加圖像的亮度，常常在表面浮雕上蒸鍍金屬反射層。對(duì)該金屬反射層進(jìn)行鏤空從而形成對(duì)反射層的圖案化能夠大幅度提高光學(xué)防偽元件的視覺效果和抗偽造能力。一般來說，對(duì)該金屬反射層進(jìn)行鏤空的方法有如下幾種。
[0004]印刷脫金屬，即通過印刷方式在金屬反射層上形成圖案化的保護(hù)層，然后通過化學(xué)溶劑對(duì)保護(hù)區(qū)域以外的金屬進(jìn)行腐蝕。或者在形成金屬反射層之前印刷剝離層，并在形成金屬反射層后通過某種液體的浸泡使剝離層以上的金屬反射層脫落從而形成鏤空?qǐng)D案。在這一方法中，如果光學(xué)防偽元件本身即為圖案化的，那么印刷的鏤空?qǐng)D案通常與光學(xué)防偽元件的圖案之間存在對(duì)位誤差，這一誤差通常不低于百微米量級(jí)，并且在大生產(chǎn)過程中這一誤差可能會(huì)更大。
[0005]另外一種方法是在表面浮雕結(jié)構(gòu)形成時(shí)，即制作原版的過程中在光學(xué)防偽元件的金屬反射層的鏤空區(qū)域制作大深寬比的微納結(jié)構(gòu)，例如正弦光柵結(jié)構(gòu)。在形成金屬反射層過程中，由于大深寬比微納結(jié)構(gòu)的區(qū)域具有相對(duì)其它區(qū)域而言單位表觀面積上更大的表面積，因此將在大深寬比微結(jié)構(gòu)區(qū)域形成相對(duì)薄的金屬反射層。對(duì)于特定波長(zhǎng)的光，薄金屬反射層具有更強(qiáng)的透射率。當(dāng)在金屬反射層上涂覆特定的感光膠后，從反射層的背面投射的特定波長(zhǎng)的光將透過薄金屬反射層區(qū)域?qū)φ娴母泄饽z感光從而使得薄金屬區(qū)域的感光膠變性而容易溶解于特定溶劑，使得感光膠失去對(duì)薄金屬區(qū)域的金屬層的保護(hù)作用。最后通過特定溶劑對(duì)裸露的薄金屬層進(jìn)行腐蝕從而形成鏤空?qǐng)D案。在這一方法中，鏤空?qǐng)D案和光學(xué)防偽元件自身的圖案的對(duì)位誤差由光學(xué)制版過程來決定，通常這一誤差可以控制在微米量級(jí)，甚至百納米量級(jí)。但是，該方法的缺陷是，薄金屬區(qū)域的透光率較低，對(duì)感光膠的對(duì)比度要求較高，工藝復(fù)雜而可靠性低，不利于大生產(chǎn)的實(shí)施。
[0006]還有一種方法是在形成上述薄金屬反射層后繼續(xù)形成第二層材料，該第二層材料具有疏松結(jié)構(gòu)或孔洞，且在大深寬比微結(jié)構(gòu)區(qū)域厚度相對(duì)較薄，因而對(duì)大深寬比微結(jié)構(gòu)區(qū)域的薄金屬反射層的遮蓋保護(hù)能力較差，使得薄金屬反射層區(qū)域容易滲入腐蝕性氣體或液體從而形成鏤空?qǐng)D案。這一方法的鏤空?qǐng)D案與光學(xué)防偽元件的圖案對(duì)位誤差與前一種方法相同，但第二層材料的疏松結(jié)構(gòu)或孔洞質(zhì)量難以控制，因此工藝穩(wěn)定性較低，不利于工程化生產(chǎn)。
[0007]另外，以上方法中要求的大深寬比的微結(jié)構(gòu)在母板制作過程中有較大的制作難度，且公知地，大深寬比微結(jié)構(gòu)在批量生產(chǎn)復(fù)制過程中復(fù)制比率難以保證，因此較難控制產(chǎn)品質(zhì)量。對(duì)工藝條件和復(fù)制材料要求較苛刻，不利于工程化生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中制備光學(xué)防偽元件時(shí)誤差大、可靠性低、工藝可控性差等缺陷，提供一種能夠克服這些缺陷的制備光學(xué)防偽元件的方法以及采用該方法制備的光學(xué)防偽元件，該方法的實(shí)施涉及該領(lǐng)域的通用設(shè)備，批量生產(chǎn)可行性強(qiáng)。
[0009]本發(fā)明提供一種制備光學(xué)防偽元件的方法，該方法包括:
[0010]在基材的同一表面上形成第一表面浮雕結(jié)構(gòu)和第二表面浮雕結(jié)構(gòu)；
[0011]在所述第一表面浮雕結(jié)構(gòu)和所述第二表面浮雕結(jié)構(gòu)上形成鍍層；
[0012]在所述鍍層上形成保護(hù)層，其中所述第一表面浮雕結(jié)構(gòu)的起伏高度大于所述保護(hù)層的厚度，而所述第二表面浮雕結(jié)構(gòu)的起伏高度不大于所述保護(hù)層的厚度，從而使得所述保護(hù)層僅能遮蓋形成在所述第一表面浮雕結(jié)構(gòu)上的鍍層的一部分并能夠遮蓋形成在所述第二表面浮雕結(jié)構(gòu)上的全部鍍層；以及
[0013]將形成所述保護(hù)層的所述光學(xué)防偽元件置于能夠與所述鍍層反應(yīng)的環(huán)境中進(jìn)行反應(yīng)，直到形成在所述第一表面浮雕結(jié)構(gòu)上的鍍層部分或全部反應(yīng)而形成在所述第二表面浮雕結(jié)構(gòu)上的鍍層尚未反應(yīng)為止。
[0014]本發(fā)明還提供一種采用上述方法制備的光學(xué)防偽元件。
[0015]由于在該技術(shù)方案中，保護(hù)層不能完全遮蓋第一表面浮雕結(jié)構(gòu)上的鍍層但能完全遮蓋第二表面浮雕結(jié)構(gòu)上的鍍層，從而能夠精確定位需要鏤空的部位(也即第一表面浮雕結(jié)構(gòu)上的鍍層區(qū)域)，因此具有更強(qiáng)的工藝可行性和工藝穩(wěn)定性，并且能夠?qū)崿F(xiàn)所得光學(xué)防偽產(chǎn)品的更強(qiáng)的防偽能力。
【附圖說明】
[0016]圖1是根據(jù)本發(fā)明的制備光學(xué)防偽元件的方法的流程圖；以及
[0017]圖2是將光學(xué)防偽元件置于反應(yīng)環(huán)境中之前光學(xué)防偽元件的一個(gè)實(shí)施例的示意性剖面圖；
[0018]圖3是將光學(xué)防偽元件置于反應(yīng)環(huán)境中之前光學(xué)防偽元件的另一個(gè)實(shí)施例的示意性剖面圖；以及
[0019]圖4是將光學(xué)防偽元件置于反應(yīng)環(huán)境中之前光學(xué)防偽元件的又一個(gè)實(shí)施例的示意性剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的【具體實(shí)施方式】?jī)H用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0021]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的制備光學(xué)防偽元件的方法包括以下步驟:
[0022]S11、在基材的同一表面上形成第一表面浮雕結(jié)構(gòu)和第二表面浮雕結(jié)構(gòu)。
[0023]具體而言，第一表面浮雕結(jié)構(gòu)和第二表面浮雕結(jié)構(gòu)是由位于所述基材的同一表面上的、在二維平面上的高度隨位置分布起伏變化的表面起伏結(jié)構(gòu)所組成。
[0024]以圖2所示的將光學(xué)防偽元件置于反應(yīng)環(huán)境之前的光學(xué)防偽元件的示意剖面圖為例，基材2的表面21上形成有第一表面浮雕結(jié)構(gòu)31和第二表面浮雕結(jié)構(gòu)32，第一表面浮雕結(jié)構(gòu)31為一維排列的柱面鏡陣列，其周期為32微米、間隙為2微米、高度為8微米，第二表面浮雕結(jié)構(gòu)32為一維正弦型光柵結(jié)構(gòu)，其周期為I微米、高度為120納米，第一表面浮雕結(jié)構(gòu)31比第二表面浮雕結(jié)構(gòu)32的起伏程度大。應(yīng)當(dāng)理解，圖2僅是示例，根據(jù)實(shí)際需要，可以在基材2的表面21上形成任意形狀、任意數(shù)量的表面浮雕結(jié)構(gòu)。
[0025]優(yōu)選地，第一表面浮雕結(jié)構(gòu)31和第二表面浮雕結(jié)構(gòu)32均可以是包括但不限于以下特征的任意表面浮雕結(jié)構(gòu):一個(gè)或多個(gè)連續(xù)曲面型結(jié)構(gòu)、一個(gè)或多個(gè)矩形結(jié)構(gòu)、一個(gè)或多個(gè)鋸齒型棱鏡或它們的拼接或組合。其中，所述連續(xù)曲面型結(jié)構(gòu)可以為微透鏡結(jié)構(gòu)、正弦型結(jié)構(gòu)、橢圓型結(jié)構(gòu)、雙曲面型結(jié)構(gòu)、拋物面型結(jié)構(gòu)等中的一種或多種結(jié)構(gòu)的拼接或組合。所述微透鏡結(jié)構(gòu)可以是折射型微透鏡、衍射型微透鏡或它們的拼接或組合，其中折射型微透鏡可以包括球面微透鏡、橢球面微透鏡、柱面微透鏡或其它任意幾何形狀的基于幾何光學(xué)的微透鏡，衍射型微透鏡包括諧衍射微透鏡、平面衍射微透鏡、菲涅耳波帶片等。另外，以上結(jié)構(gòu)的具體排列方式可以是周期性的、局部周期性的、非周期性、隨機(jī)性的或它們的組合等。通過不同的具體結(jié)構(gòu)的選擇，特別是對(duì)于具體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)(例如結(jié)構(gòu)的周期(結(jié)構(gòu)開口寬度)、結(jié)構(gòu)的深度、形狀等)的定義，來確?；谋砻嫔细鱾€(gè)表面浮雕結(jié)構(gòu)的起伏程度互不相同。另外，第一表面浮雕結(jié)構(gòu)31和第二表面浮雕結(jié)構(gòu)32可以圖案化地形成在基材2的表面21上，即可以通過第一表面浮雕結(jié)構(gòu)31和第二表面浮雕結(jié)構(gòu)32形成肉眼可看到的宏觀圖案。
[0026]應(yīng)當(dāng)指出，第一表面浮雕結(jié)構(gòu)31上未被保護(hù)層5遮蓋的鍍層4 (也即由標(biāo)號(hào)51’指示的裸露區(qū)域)的面積之和與第一表面浮雕結(jié)構(gòu)31上鍍層4的總面積的比值愈接近于I則對(duì)形成所需光學(xué)防偽元件愈加有利，優(yōu)選地該比值為大于10%，更優(yōu)選地，該比值為大于40%，進(jìn)一步優(yōu)選地，該比值為大于70%。而且裸露區(qū)域51’的分布優(yōu)選為均勻分布。
[0027]優(yōu)選地，第一表面浮雕結(jié)構(gòu)31上被保護(hù)層5所遮蓋的鍍層4的各部分的尺度優(yōu)選均小于80微米，更優(yōu)選均小于30微米，進(jìn)一步優(yōu)選地均小于10微米，以有利于第一表面浮雕結(jié)構(gòu)31上鍍層4的鏤空。
[0028]優(yōu)