[发明专利]金属化包括表面起伏结构的光学元件的方法

说明书

提供了一种在包括表面起伏结构的光学元件上形成金属结构的方法，该方法包括：将含金属的墨水(14)涂敷到所述表面起伏结构(12)以形成所述金属结构，其中所述含金属的墨水包含一种或多种有机溶剂以及如下的一种或多种：均匀可溶的金属盐；金属络合物；或尺寸小于50nm的金属纳米颗粒。

本发明涉及金属化包括表面起伏结构的光学元件的方法和设备。更具体地，本发明涉及使用包含金属盐、金属络合物和/或纳米颗粒的金属墨水金属化包括表面起伏结构的光学元件的方法和设备。

金属化表面起伏结构的技术在例如钞票和信用卡的光学可变装置领域是众所周知的。在这两种情况下，该过程都基于其中结构化箔的整个表面被金属化的离线工艺。在许多情况下/应用中，这种含有衍射表面起伏结构的金属化箔随后通过化学途径被部分地去金属化。应当理解，这样的过程是耗时的并会产生相当大的浪费。

用于增强表面起伏光栅的衍射效率的其它方法包括沉积一层或多层具有高折射率的透明电介质的变型，所述透明电介质通常由耐火材料制成，例如：TiO₂、HfO₂、ZrO₂、Ta₂O₅和ZnS。所有这些物质通常具有2.0-2.3范围内的折射率。这些材料中的大多数用于在聚合物箔上的安全印刷，所述聚合物箔已在压花或模塑工艺之前或之后通过各种真空沉积方法涂覆。

因此，本领域存在这类已知用于对包括表面起伏结构的光学元件进行高质量金属化的方法在生产量和制造灵活性方面受限的技术问题。本发明在一个方面致力于解决上述问题。

根据本发明的第一方面，提供了一种在包括表面起伏结构的光学元件上形成金属结构的方法，该方法包括：将含金属墨水涂敷到所述表面起伏结构上以形成所述金属结构，其中含金属墨水包含一种或多种有机溶剂以及如下的一种或多种：均匀可溶的金属盐；金属络合物；或尺寸小于50nm的金属纳米颗粒。

在一个实施例中，所述金属或含金属成分包括选自下组的金属或金属离子：银、金、铜、钌、锇、铱和铂。

在一个实施例中，所述金属或含金属成分包含银或银离子。

在一个实施例中，所述溶剂或每种溶剂选自下组：醇、酯、酮、乙二醇醚或酚醚。

在一个实施例中，至少一种溶剂的表面张力小于或等于25dyn/cm(达因/厘米)。

在一个实施例中，至少一种溶剂的表面张力大于或等于30dyn/cm。

在一个实施例中，所述金属结构在一个或多个维度上具有10-500nm之间的尺寸。

在一个实施例中，所述金属结构在一个或多个维度上具有20-100nm之间的尺寸。

在一个实施例中，所述金属结构在一个或多个维度上具有20-50nm之间的尺寸。

在一个实施例中，所述金属结构具有≥1的光密度。

在一个实施例中，所述金属结构具有范围在1至6内的光密度。

在一个实施例中，所述金属结构具有范围在2至4内的光密度。

在一个实施例中，所述涂敷步骤包括在所述光学元件的所述表面起伏结构上印刷或涂覆含金属墨水。

在一个实施例中，所述印刷步骤包括如下的一项或多项：在线印刷(inlineprinting)、按需印刷(on demond printing)或套准印刷(in-register printing)。

在一个实施例中，所述印刷或涂覆包括如下的一项或多项：点胶(dispensing)、喷墨印刷、气溶胶喷射、胶版印刷、丝网印刷、移印、凹版印刷、柔性版印刷、模版印刷、压印、静电复印或平版印刷。

在一个实施例中，所述表面起伏结构包括限定多个峰和谷的表面结构，并且其中所述金属结构完全覆盖所述表面起伏结构的峰并完全填充峰之间的谷。