一種光學防偽元件及制備光學防偽元件的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及光學防偽領域，尤其涉及一種光學防偽元件及制備光學防偽元件的方法。
【背景技術】
[0002]為了防止利用掃描和復印等手段產生的偽造，鈔票、證卡和產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防偽技術，并且取得了非常好的效果。
[0003]表面微米級或納米級的浮雕結構是長期以來光學防偽技術開發的重點。在利用表面浮雕結構形成光學防偽元件時，為了增加圖像的亮度，常常在表面浮雕上蒸鍍金屬反射層。對該金屬反射層進行鏤空從而形成對反射層的圖案化能夠大幅度提高光學防偽元件的視覺效果和抗偽造能力。一般來說，對該金屬反射層進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層，然后通過化學溶劑對保護區域以外的金屬進行腐蝕。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圖案。在這一方法中，如果光學防偽元件本身即為圖案化的，那么印刷的鏤空圖案通常與光學防偽元件的圖案之間存在對位誤差，這一誤差通常不低于百微米量級，并且在大生產過程中這一誤差可能會更大。
[0005]另外一種方法是在表面浮雕結構形成時，即制作原版的過程中在光學防偽元件的金屬反射層的鏤空區域制作大深寬比的微納結構，例如正弦光柵結構。在形成金屬反射層過程中，由于大深寬比微納結構的區域具有相對其它區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構區域形成相對薄的金屬反射層。對于特定波長的光，薄金屬反射層具有更強的透射率。當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的光將透過薄金屬反射層區域對正面的感光膠感光從而使得薄金屬區域的感光膠變性而容易溶解于特定溶劑，使得感光膠失去對薄金屬區域的金屬層的保護作用。最后通過特定溶劑對裸露的薄金屬層進行腐蝕從而形成鏤空圖案。在這一方法中，鏤空圖案和光學防偽元件自身的圖案的對位誤差由光學制版過程來決定，通常這一誤差可以控制在微米量級，甚至百納米量級。但是，該方法的缺陷是，薄金屬區域的透光率較低，對感光膠的對比度要求較高，工藝復雜而可靠性低，不利于大生產的實施。
[0006]還有一種方法是在形成上述薄金屬反射層后繼續形成第二層材料，該第二層材料具有疏松結構或孔洞，且在大深寬比微結構區域厚度相對較薄，因而對大深寬比微結構區域的薄金屬反射層的遮蓋保護能力較差，使得薄金屬反射層區域容易滲入腐蝕性氣體或液體從而形成鏤空圖案。這一方法的鏤空圖案與光學防偽元件的圖案對位誤差與前一種方法相同，但第二層材料的疏松結構或孔洞質量難以控制，因此工藝穩定性較低，不利于工程化生產。
[0007]另外，以上方法中要求的大深寬比的微結構在母板制作過程中有較大的制作難度，且公知地，大深寬比微結構在批量生產復制過程中復制比率難以保證，因此較難控制產品質量。對工藝條件和復制材料要求較苛刻，不利于工程化生產。
【發明內容】
[0008]本發明針對現有技術中制備光學防偽元件時誤差大、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防偽元件的方法以及采用該方法制備的光學防偽元件，該方法的實施涉及該領域的通用設備，批量生產可行性強。
[0009]本發明提供一種制備光學防偽元件的方法，該方法包括:
[0010]在基材的同一表面上形成第一表面浮雕結構和第二表面浮雕結構；
[0011]在所述第一表面浮雕結構和所述第二表面浮雕結構上形成鍍層；
[0012]在所述鍍層上形成保護層，其中所述第一表面浮雕結構的起伏高度大于所述保護層的厚度，而所述第二表面浮雕結構的起伏高度不大于所述保護層的厚度，從而使得所述保護層僅能遮蓋形成在所述第一表面浮雕結構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構上的全部鍍層；以及
[0013]將形成所述保護層的所述光學防偽元件置于能夠與所述鍍層反應的環境中進行反應，直到形成在所述第一表面浮雕結構上的鍍層部分或全部反應而形成在所述第二表面浮雕結構上的鍍層尚未反應為止。
[0014]本發明還提供一種采用上述方法制備的光學防偽元件。
[0015]由于在該技術方案中，保護層不能完全遮蓋第一表面浮雕結構上的鍍層但能完全遮蓋第二表面浮雕結構上的鍍層，從而能夠精確定位需要鏤空的部位(也即第一表面浮雕結構上的鍍層區域)，因此具有更強的工藝可行性和工藝穩定性，并且能夠實現所得光學防偽產品的更強的防偽能力。
【附圖說明】
[0016]圖1是根據本發明的制備光學防偽元件的方法的流程圖；以及
[0017]圖2是將光學防偽元件置于反應環境中之前光學防偽元件的一個實施例的示意性剖面圖；
[0018]圖3是將光學防偽元件置于反應環境中之前光學防偽元件的另一個實施例的示意性剖面圖；以及
[0019]圖4是將光學防偽元件置于反應環境中之前光學防偽元件的又一個實施例的示意性剖面圖。
【具體實施方式】
[0020]以下結合附圖對本發明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解，此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。
[0021]如圖1所示，根據本發明的制備光學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構和第二表面浮雕結構。
[0023]具體而言，第一表面浮雕結構和第二表面浮雕結構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構所組成。
[0024]以圖2所示的將光學防偽元件置于反應環境之前的光學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構31和第二表面浮雕結構32，第一表面浮雕結構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，第二表面浮雕結構32為一維正弦型光柵結構，其周期為I微米、高度為120納米，第一表面浮雕結構31比第二表面浮雕結構32的起伏程度大。應當理解，圖2僅是示例，根據實際需要，可以在基材2的表面21上形成任意形狀、任意數量的表面浮雕結構。
[0025]優選地，第一表面浮雕結構31和第二表面浮雕結構32均可以是包括但不限于以下特征的任意表面浮雕結構:一個或多個連續曲面型結構、一個或多個矩形結構、一個或多個鋸齒型棱鏡或它們的拼接或組合。其中，所述連續曲面型結構可以為微透鏡結構、正弦型結構、橢圓型結構、雙曲面型結構、拋物面型結構等中的一種或多種結構的拼接或組合。所述微透鏡結構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，以上結構的具體排列方式可以是周期性的、局部周期性的、非周期性、隨機性的或它們的組合等。通過不同的具體結構的選擇，特別是對于具體結構的結構參數(例如結構的周期(結構開口寬度)、結構的深度、形狀等)的定義，來確保基材表面上各個表面浮雕結構的起伏程度互不相同。另外，第一表面浮雕結構31和第二表面浮雕結構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構31和第二表面浮雕結構32形成肉眼可看到的宏觀圖案。
[0026]應當指出，第一表面浮雕結構31上未被保護層5遮蓋的鍍層4 (也即由標號51’指示的裸露區域)的面積之和與第一表面浮雕結構31上鍍層4的總面積的比值愈接近于I則對形成所需光學防偽元件愈加有利，優選地該比值為大于10%，更優選地，該比值為大于40%，進一步優選地，該比值為大于70%。而且裸露區域51’的分布優選為均勻分布。
[0027]優選地，第一表面浮雕結構31上被保護層5所遮蓋的鍍層4的各部分的尺度優選均小于80微米，更優選均小于30微米，進一步優選地均小于10微米，以有利于第一表面浮雕結構31上鍍層4的鏤空。
[0028]優