一种制备光学防伪元件的方法_2

文档序号:8330714阅读:来源:国知局
层,其中该反射层或吸收层与所述表面浮雕结构层相接触;高折射率介质层镀层;由高折射率介质层、低折射率介质层和高折射率介质层依次堆叠形成的多介质层镀层;以及由吸收层、高折射率介质层和反射层依次堆叠形成的镀层,其中,该反射层或吸收层与所述表面浮雕结构层相接触。在根据本发明的实施方式中,高折射率介质层指的是折射率大于等于1.7的介质层,其材料可以是 ZnS, TiN, Ti02、T1, Ti2O3' Ti3O5' Ta2O5' Nb2O5' Ce02、Bi2O3' Cr2O3> Fe2O3' HfO2, ZnO等,低折射率介质层指的是折射率小于1.7的介质层,其材料可以是MgF2、S12等。金属镀层或反射层的材料可以是Al、Cu、N1、Cr、Ag、Fe、Sn、Au、Pt等金属或其混合物和合金;吸收层材料可以是Cr、N1、Cu、Co、T1、V、W、Sn、S1、Ge等金属或其混合物和合金。
[0025]另外,可以通过物理和/或化学沉积的方法在表面浮雕结构层上形成所述镀层,例如包括但不限于热蒸发、磁控溅射、M0CVD、分子束外延等。优选地,所述镀层可以以同形覆盖地形式形成在所述表面浮雕结构层上。另外,由于各个区域中的表面浮雕结构层的表面积与表观面积的比值互不相同,所以在同样的沉积过程中,单位表观面积上的表面积大的表面浮雕结构层区域中所形成的镀层的厚度要小于单位表观面积上的表面积小的表面浮雕结构层区域中所形成的镀层的厚度,还是以图2所示的剖面图为例,在同样的沉积过程中,起伏程度大的第二区域32中的表面浮雕结构层上所形成的镀层42的厚度要小于起伏程度小的第一区域31中的表面浮雕结构层上所形成的镀层41的厚度。应当理解的是,虽然图2中所示的是在第一区域31和第二区域32中都形成了镀层,但是在实际应用中,可以在第一区域31和第二区域32中的其中一个区域中的部分或全部表面浮雕结构层上形成镀层,还可以是在第一区域31和第二区域32这两个区域中都是在部分表面浮雕结构层上形成镀层。
[0026]优选地,单位表观面积上的表面积小的表面浮雕结构层区域中所形成的镀层的厚度与单位表观面积上的表面积大的表面浮雕结构层区域中所形成的镀层的厚度之间的比值为大于4:3,更优选地,该比值为大于2:1,再优选地,该比值为大于3:1。应当强调的是,在实际生产过程中,上述比值越大,对于表面浮雕结构的复制难度也越大。
[0027]S13、在全部或部分所述镀层上形成缓冲层。
[0028]其中,通过物理和/或化学沉积的方法在全部或部分镀层上形成所述缓冲层,例如包括但不限于热蒸发、磁控溅射、M0CVD、分子束外延等。优选地,所述缓冲层以同形覆盖的方式形成在所述镀层上。另外,由于在同样的沉积过程中,在步骤S12中单位表观面积上的表面积大的表面浮雕结构层区域中所形成的镀层的厚度要小于单位表观面积上的表面积小的表面浮雕结构层区域中所形成的镀层的厚度,所以在步骤S13中,在同样的沉积过程中,单位表观面积上的表面积大的表面浮雕结构层区域中所形成的缓冲层的厚度也会小于单位表观面积上的表面积小的表面浮雕结构层区域中所形成的缓冲层的厚度。
[0029]优选地,所述缓冲层的材料性质满足如下条件:当将形成所述缓冲层后的光学防伪元件置于这样的环境中,即所述缓冲层和所述镀层均能与该环境产生反应并在反应之后所述缓冲层和所述镀层本身或它们的反应物能够被溶解/分散在其所处的环境中从而使缓冲层/镀层厚度减薄或消失时,所述缓冲层在单位时间内的厚度减薄速率小于所述镀层在单位时间内的厚度减薄速率。其中,所述环境可以为液体或气体环境。
[0030]优选地,所述缓冲层可以为Al、Cu、N1、Cr、Ag、Fe、Sn、Au、Pt、S1、Zn、T1、Mg、氧化铝、氧化铁、氧化银、氧化硅、氧化锌、氧化钛、氧化镁、硫化锌、氟化镁、高分子聚合物中的一种或几种的组合。
[0031]优选地,单位表观面积上的表面积小的表面浮雕结构层区域中所形成的缓冲层的厚度与单位表观面积上的表面积大的表面浮雕结构层区域中所形成的缓冲层的厚度之间的比值为大于4:3,更优选地,该比值为大于2:1,再优选地,该比值为大于3:1。应当强调的是,在实际生产过程中,上述比值越大,对于表面浮雕结构的复制难度也越大。
[0032]S14、将形成所述缓冲层后的所述光学防伪元件置于能够与所述缓冲层和所述镀层进行反应以使所述缓冲层和所述镀层减薄甚至消失的环境中进行反应,直到得到所需的光学防伪元件为止,其中所述缓冲层在单位时间内的厚度减薄速率小于所述镀层在单位时间内的厚度减薄速率。
[0033]优选地,在所述反应环境中,所述镀层在单位时间内的厚度减薄速率与所述缓冲层在单位时间内的厚度减薄速率之比为大于4:3,更优选地,该比值为大于2:1,再优选地,该比值为大于3:1。
[0034]优选地,所述环境可以为由无机酸、无机碱、有机酸、有机碱、氧化剂、有机溶剂、无机溶剂中的一种或多种形成的液体或气体环境。更优选地,所述环境可以为由Na0H、NH40H、H2SO4, HF、HBr, H2S, O3> Cl2, HNO3> HCL、H2O2, CH3COOH, H3PO4 中的一种或多者形成的液体或气体环境。
[0035]当将形成所述缓冲层后的光学防伪元件置于上述的环境中时,由于在同样的沉积过程的情况下,单位表观面积上的表面积大的表面浮雕结构层区域中所形成的缓冲层的厚度要小于单位表观面积上的表面积小的表面浮雕结构层区域中所形成的缓冲层的厚度,单位表观面积上的表面积大的表面浮雕结构层区域中所形成的镀层的厚度要小于单位表观面积上的表面积小的表面浮雕结构层区域中所形成的镀层的厚度,所以缓冲层厚度更薄的区域中的缓冲层与缓冲层厚度更厚的区域中的缓冲层相比会被先减薄至消失。此时,由于缓冲层厚度更薄的区域中的缓冲层已经完全消失,从而失去了对其覆盖的镀层的保护作用,而缓冲层厚度更厚的区域中的缓冲层并未完全减薄至消失,所以对其所覆盖的镀层仍然具有隔离反应液体或气体的保护作用。因此在继续反应的过程中,有可能直至镀层厚度更薄的区域中的镀层被减薄甚至消失,缓冲层厚度更厚的区域中的缓冲层仍未减薄至消失或已完全消失但其原本覆盖的镀层尚未被减薄或已完全消失但其原本覆盖的镀层尚未被减薄至消失。这样就形成了所需的镂空结构。
[0036]当然,在实际生产过程中,可以采用上述环境中的一种或者多种来形成所述环境,通过一次或者多次地执行步骤S14来完成缓冲层和镀层与所述环境的反应以实现对所述光学防伪元件的制作,例如可以采用两种不同的反应环境,将形成了缓冲层和镀层后的光学防伪元件依次置于这两种反应环境中,利用缓冲层和镀层在不同的反应环境中其厚度减薄速率会不同的特点来获得最终期望的图案化。
[0037]下面以图2所示的表面浮雕结构层3具有第一区域31和第二区域32为例来描述根据本发明的制备光学防伪元件的方法流程。首先,在基材2的第一表面21上形成表面浮雕结构层31及32,其中表面浮雕结构层31和32均为正弦型结构排列形成的光栅,且表面浮雕结构层31的周期(即开口宽度)为lum、深度为150nm,表面浮雕结构成32的周期(SP开口宽度)为350nm、深度为300nm。由于表面浮雕结构层32比表面浮雕结构层31具有更高的深度宽度比,从而保证了第二区域的表面浮雕结构层32的表面积与表观面积的比值远大于第一区域的表面浮雕结构层31的表面积与表观面积的比值。然后,在表面浮雕结构层3上通过气相沉积形成金属层4,在本实施例中该金属层4为Al层,且在沉积过程中使得表面浮雕结构层31上覆盖的Al层41的厚度为40nm,而同时覆盖在表面浮雕结构层32上的Al层42的厚度约为21nm。接下来在金属层4的表面上通过
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