一种光学防伪元件及制备光学防伪元件的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光学防伪领域，尤其涉及一种光学防伪元件及制备光学防伪元件的方法。
【背景技术】
[0002]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。
[0003]表面微米级或纳米级的浮雕结构是长期以来光学防伪技术开发的重点。在利用表面浮雕结构形成光学防伪元件时，为了增加图像的亮度，常常在表面浮雕上蒸镀金属反射层。对该金属反射层进行镂空从而形成对反射层的图案化能够大幅度提高光学防伪元件的视觉效果和抗伪造能力。一般来说，对该金属反射层进行镂空的方法有如下几种。
[0004]印刷脱金属，即通过印刷方式在金属反射层上形成图案化的保护层，然后通过化学溶剂对保护区域以外的金属进行腐蚀。或者在形成金属反射层之前印刷剥离层，并在形成金属反射层后通过某种液体的浸泡使剥离层以上的金属反射层脱落从而形成镂空图案。在这一方法中，如果光学防伪元件本身即为图案化的，那么印刷的镂空图案通常与光学防伪元件的图案之间存在对位误差，这一误差通常不低于百微米量级，并且在大生产过程中这一误差可能会更大。
[0005]另外一种方法是在表面浮雕结构形成时，即制作原版的过程中在光学防伪元件的金属反射层的镂空区域制作大深宽比的微纳结构，例如正弦光栅结构。在形成金属反射层过程中，由于大深宽比微纳结构的区域具有相对其它区域而言单位表观面积上更大的表面积，因此将在大深宽比微结构区域形成相对薄的金属反射层。对于特定波长的光，薄金属反射层具有更强的透射率。当在金属反射层上涂覆特定的感光胶后，从反射层的背面投射的特定波长的光将透过薄金属反射层区域对正面的感光胶感光从而使得薄金属区域的感光胶变性而容易溶解于特定溶剂，使得感光胶失去对薄金属区域的金属层的保护作用。最后通过特定溶剂对裸露的薄金属层进行腐蚀从而形成镂空图案。在这一方法中，镂空图案和光学防伪元件自身的图案的对位误差由光学制版过程来决定，通常这一误差可以控制在微米量级，甚至百纳米量级。但是，该方法的缺陷是，薄金属区域的透光率较低，对感光胶的对比度要求较高，工艺复杂而可靠性低，不利于大生产的实施。
[0006]还有一种方法是在形成上述薄金属反射层后继续形成第二层材料，该第二层材料具有疏松结构或孔洞，且在大深宽比微结构区域厚度相对较薄，因而对大深宽比微结构区域的薄金属反射层的遮盖保护能力较差，使得薄金属反射层区域容易渗入腐蚀性气体或液体从而形成镂空图案。这一方法的镂空图案与光学防伪元件的图案对位误差与前一种方法相同，但第二层材料的疏松结构或孔洞质量难以控制，因此工艺稳定性较低，不利于工程化生产。
[0007]另外，以上方法中要求的大深宽比的微结构在母板制作过程中有较大的制作难度，且公知地，大深宽比微结构在批量生产复制过程中复制比率难以保证，因此较难控制产品质量。对工艺条件和复制材料要求较苛刻，不利于工程化生产。
【发明内容】
[0008]本发明针对现有技术中制备光学防伪元件时误差大、可靠性低、工艺可控性差等缺陷，提供一种能够克服这些缺陷的制备光学防伪元件的方法以及采用该方法制备的光学防伪元件，该方法的实施涉及该领域的通用设备，批量生产可行性强。
[0009]本发明提供一种制备光学防伪元件的方法，该方法包括:
[0010]在基材的同一表面上形成第一表面浮雕结构和第二表面浮雕结构；
[0011]在所述第一表面浮雕结构和所述第二表面浮雕结构上形成镀层；
[0012]在所述镀层上形成保护层，其中所述第一表面浮雕结构的起伏高度大于所述保护层的厚度，而所述第二表面浮雕结构的起伏高度不大于所述保护层的厚度，从而使得所述保护层仅能遮盖形成在所述第一表面浮雕结构上的镀层的一部分并能够遮盖形成在所述第二表面浮雕结构上的全部镀层；以及
[0013]将形成所述保护层的所述光学防伪元件置于能够与所述镀层反应的环境中进行反应，直到形成在所述第一表面浮雕结构上的镀层部分或全部反应而形成在所述第二表面浮雕结构上的镀层尚未反应为止。
[0014]本发明还提供一种采用上述方法制备的光学防伪元件。
[0015]由于在该技术方案中，保护层不能完全遮盖第一表面浮雕结构上的镀层但能完全遮盖第二表面浮雕结构上的镀层，从而能够精确定位需要镂空的部位(也即第一表面浮雕结构上的镀层区域)，因此具有更强的工艺可行性和工艺稳定性，并且能够实现所得光学防伪产品的更强的防伪能力。
【附图说明】
[0016]图1是根据本发明的制备光学防伪元件的方法的流程图；以及
[0017]图2是将光学防伪元件置于反应环境中之前光学防伪元件的一个实施例的示意性剖面图；
[0018]图3是将光学防伪元件置于反应环境中之前光学防伪元件的另一个实施例的示意性剖面图；以及
[0019]图4是将光学防伪元件置于反应环境中之前光学防伪元件的又一个实施例的示意性剖面图。
【具体实施方式】
[0020]以下结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0021]如图1所示，根据本发明的制备光学防伪元件的方法包括以下步骤:
[0022]S11、在基材的同一表面上形成第一表面浮雕结构和第二表面浮雕结构。
[0023]具体而言，第一表面浮雕结构和第二表面浮雕结构是由位于所述基材的同一表面上的、在二维平面上的高度随位置分布起伏变化的表面起伏结构所组成。
[0024]以图2所示的将光学防伪元件置于反应环境之前的光学防伪元件的示意剖面图为例，基材2的表面21上形成有第一表面浮雕结构31和第二表面浮雕结构32，第一表面浮雕结构31为一维排列的柱面镜阵列，其周期为32微米、间隙为2微米、高度为8微米，第二表面浮雕结构32为一维正弦型光栅结构，其周期为I微米、高度为120纳米，第一表面浮雕结构31比第二表面浮雕结构32的起伏程度大。应当理解，图2仅是示例，根据实际需要，可以在基材2的表面21上形成任意形状、任意数量的表面浮雕结构。
[0025]优选地，第一表面浮雕结构31和第二表面浮雕结构32均可以是包括但不限于以下特征的任意表面浮雕结构:一个或多个连续曲面型结构、一个或多个矩形结构、一个或多个锯齿型棱镜或它们的拼接或组合。其中，所述连续曲面型结构可以为微透镜结构、正弦型结构、椭圆型结构、双曲面型结构、抛物面型结构等中的一种或多种结构的拼接或组合。所述微透镜结构可以是折射型微透镜、衍射型微透镜或它们的拼接或组合，其中折射型微透镜可以包括球面微透镜、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，衍射型微透镜包括谐衍射微透镜、平面衍射微透镜、菲涅耳波带片等。另外，以上结构的具体排列方式可以是周期性的、局部周期性的、非周期性、随机性的或它们的组合等。通过不同的具体结构的选择，特别是对于具体结构的结构参数(例如结构的周期(结构开口宽度)、结构的深度、形状等)的定义，来确保基材表面上各个表面浮雕结构的起伏程度互不相同。另外，第一表面浮雕结构31和第二表面浮雕结构32可以图案化地形成在基材2的表面21上，即可以通过第一表面浮雕结构31和第二表面浮雕结构32形成肉眼可看到的宏观图案。
[0026]应当指出，第一表面浮雕结构31上未被保护层5遮盖的镀层4 (也即由标号51’指示的裸露区域)的面积之和与第一表面浮雕结构31上镀层4的总面积的比值愈接近于I则对形成所需光学防伪元件愈加有利，优选地该比值为大于10%，更优选地，该比值为大于40%，进一步优选地，该比值为大于70%。而且裸露区域51’的分布优选为均匀分布。
[0027]优选地，第一表面浮雕结构31上被保护层5所遮盖的镀层4的各部分的尺度优选均小于80微米，更优选均小于30微米，进一步优选地均小于10微米，以有利于第一表面浮雕结构31上镀层4的镂空。
[0028]优