CN104876178A - 一种微结构成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微结构成形方法，本发明涉及一种尺度从几微米到几十微米甚至上百微米的微图形制备方法；通过倾斜蒸镀金属银层可以获得靓丽的显示效果。该技术可广泛应用于微缩文字/图案防伪，三维/动态显示/防伪等领域。

Description

一种微结构成形方法

所属技术领域

本发明涉及一种尺度从几微米到几十微米甚至上百微米的微图形制备方法；通过在微结构表面倾斜蒸镀金属银可以获得具有强烈对比度图案显示效果。该技术产生的图案可广泛应用于微缩文字/图案防伪，三维/动态显示/防伪等领域。

背景技术

从上世纪90年代开始，微缩文字、三维显示、防伪等技术便得到了迅速发展，主要是以激光全息图为主，但这种技术已经半公开，防伪功能受到挑战。此外还有诸如水印防伪等技术也已经发展了很长时间，基本原理及实现方法也已经基本被大众所了解。迫切需要发展新的防伪技术。

为此人们提出了基于光学原理的放大显示防伪方法，这种方法的原理是：在正常照明条件下，人眼的极限分辨力为1分，在明视距离250mm条件下，人眼的极限分辨力为0.072mm。一般来说为使眼睛不疲劳，人眼的视角在4分左右，即可以分辨距离为0.3mm左右的两个点。在一般情况下，10×10个点刻组成简单图案，其大小约在4mm×4mm左右，其它细小的物体必须采用放大镜或显微镜进行放大才能看清其细微结构。对于小于该尺度的图案必须采用显微镜等辅助工具，这个观察带来很大不便。

随后，人们又开发出了基于微透镜阵列的三维、动态显示和防伪技术，然而上述技术受到现有像素尺度（150微米）的限制，很难获得流畅的动态显示效果和纤薄的厚度。同理，在三维电视中，也存在上述问题，采用现有像素，三维图像的显示随观测角度成阶段性变化，只有采用更加微小的像素尺寸方可获得流畅的三维动态效果。

然而，现有的印刷技术如：丝网印刷技术、凸版应刷技术、凹版印刷技术等都只能完成600DPI的分辨力，即每英寸600线对，线条周期最小约40微米左右。对于宽度仅1-2微米甚至更小的线条，采用现有的印刷工艺是根本无法完成的。基于上述几十微米级宽度的线条实现防伪和动态\3D显示更是不可能的。

为了克服上述问题，我们提出了一种基于压印、倾斜金属镀膜技术的增强型微图形成形方法，该方法首先利用压印技术在有机塑料膜层的两个表面或单个表面完成微米级图形的压印，随后通过在被压印的图案面沟槽内进行倾斜金属镀膜即可实现微米级结构的成形。基于上述方法可有效克服现有印刷技术分辨力不高的问题，完成具有微米级分辨力的微图案的成形，在3D显示、微缩图案防伪、动态显示等领域具有广泛的应用价值。

发明内容：

基于上述考虑，一种尺度从几微米到几十微米甚至上百微米的微结构制备方法；通过在压印后的微纳结构表面沟槽内进行倾斜金属镀膜，可以获得具有强烈对比度的图案显示效果。该结构可成形具有微米级分辨力的微图案。

    本发明的技术解决方案通过以下步骤完成：一种微结构成形方法，其特征在于包括以下步骤：

1、采用传统光刻、电铸等相关技术完成两组目标微结构母版的制备；形成包含但不限于微米级线条的微图形压印母版，

2、采用包括但不限于卷对卷的纳米压印方式，将完成的两组微结构压印母版表面图案按照需要的对准规则压印于基底薄膜的两个表面。上述陈述中所述的基底薄膜为包含但不限于塑料的各种材质。

3通过倾斜镀膜的方式，在金属微纳结构的上下表面蒸镀金属银，而在金属微纳结构的侧面形成能够透光的侧壁。

4、权利要求1所述的构成微图形母版中的线条不仅包括微米级的凸起线条，也包括几十微米甚至几百微米的凸起线条，压印完成后，基底薄膜表面不仅包括微米级的凹槽线条，也包括几十微米甚至几百微米的凹槽线条。对于母版中大于5微米的凸起线条中，在不同位置随机布置宽度在200纳米~2微米左右的缝隙。

5、采用后续的干燥和涂覆保护漆等工艺对成形的微图案进行抗损伤处理。

6、通过在基底薄膜表面加工具有不同结构参数的凹槽结构，可获得由微米量级凹槽线条到几百微米甚至毫米量级线条构成的图案。如果基底薄膜另一面为微透镜阵列，则可形成动态、三维显示效果，可应用于显示、防伪等领域。

    本发明最大的特点在于：采用该技术可获得特征尺寸从几微米到几百微米，甚至毫米级尺度的线条图案；而采用传统的印刷技术只能获得几十微米的线条。微米级分辨力线宽的线条成形为三维显示、动态显示以及防伪印刷技术提供了新的手段和实现途径。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、         本技术可以实现微米级线条的成形，为制造高分辨力图案奠定了基础；

2、         采用本技术可以实现基底薄膜上、下两个表面图形的一次精确对准成形；

3、         本技术制备的基底薄膜上、下两个表面图形共同作用，可以获得三维显示、动态显示以及微缩防伪等效果，这是传统印刷技术无法完成的。

附图说明

图1是本发明实施例一中纳米压印设施的结构示意图；该装置由标注为1和标注为2的两个滚筒和标注为3的压印基底薄膜组成，两个滚筒分别位于压印基底薄膜的两侧。标注1的滚筒表面携带有用于压印图形的压印母版4，标注2的滚筒表面携带有用于压印图形的压印母版5。

具体实施方式

实施例1，一组携带双面微纳图形的基底薄膜的制备；一面为包括线宽2um直线、线宽20um的圆环，及边长为50um的等边三角形等结构在内的微图形，微图形图形内部蒸镀金属膜层；另一面为口径100um的微透镜阵列；

首先采用传统光刻、电铸等相关技术完成微图形母版的制备；将两组母版分别加载于图1所示的纳米压印装置两个滚筒表面；该装置由标注为1和标注为2的两个滚筒和标注为3的压印基底薄膜组成，两个滚筒分别位于压印基底薄膜的两侧。标注1的滚筒表面携带有用于压印微图形的压印母版4（剖面放大图），标注2的滚筒表面携带有用于压印微透镜的压印母版5（剖面放大图）。

将完成的两组微图形压印母版表面图案压印于基底薄膜的两个表面。上述陈述中所述的基底薄膜为包含但不限于塑料的各种材质，压印过程可以为紫外压印，也可以为热压印。

最后，将红色油墨/TiO2粉末涂覆于基底薄膜微图形中，并使得颜料填满压印完成后产生的线条凹槽中，即形成一面携带微透镜阵列，一面携带微纳图形的基底薄膜。

Claims (6)

1.采用传统光刻、电铸等相关技术完成两组目标微结构母版的制备；形成包含但不限于微米级线条的微图形压印母版。

2.采用包括但不限于卷对卷的纳米压印方式，将完成的两组微结构压印母版表面图案按照需要的对准规则压印于基底薄膜的两个表面；上述陈述中所述的基底薄膜为包含但不限于塑料的各种材质。

3.通过倾斜镀膜的方式，在金属微纳结构的上下表面蒸镀金属银，而在金属微纳结构的侧面形成能够透光的侧壁。

4.权利要求1所述的构成微结构母版中的线条不仅包括微米级的凸起线条，也包括几十微米甚至几百微米的凸起线条，压印完成后，基底薄膜表面不仅包括微米级的凹槽线条，也包括几十微米甚至几百微米的凹槽线条；对于母版中大于5微米的凸起线条中，在不同位置随机布置宽度在200纳米~2微米左右的缝隙。

5.采用后续的干燥和涂覆保护漆等工艺对成形的微结构进行抗损伤处理。

6.通过在基底薄膜表面加工具有不同结构参数的凹槽结构，可获得由微米量级凹槽线条到几百微米甚至毫米量级线条构成的图案；如果基底薄膜另一面为微透镜阵列，则可形成动态、三维显示效果，可应用于显示、防伪等领域。