金属化包括表面起伏结构的光学元件的方法技术

技术编号:20881650 阅读:12 留言:0更新日期:2019-04-17 13:07
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。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】金属化包括表面起伏结构的光学元件的方法本专利技术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,本专利技术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。本专利技术在一个方面致力于解决上述问题。根据本专利技术的第一方面,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(ondemondprinting)或套准印刷(in-registerprinting)。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。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在所述表面起伏结构的峰和谷上限定保形涂层。在一个实施例中,所述表面起伏结构被部分金属化以限定具有与所述表面起伏结构相同的节距的部分金属化结构。在一个实施例中,在所述涂敷步骤之后,所述方法还包括干燥所述含金属墨水的步骤。在一个实施例中,执行所述干燥步骤以使得所涂敷的含金属墨水的温度在80-300℃的温度范围内。在一个实施例中,执行所述干燥步骤以使得所涂敷的含金属墨水的温度120-180℃的温度范围内。在一个实施例中,所述干燥步骤被执行少于5分钟。在一个实施例中,所述干燥步骤被执行少于1分钟。在一个实施例中,所述方法还包括将涂层或箔涂敷到所述金属结构的步骤。在一个实施例中,所述光学元件包括如下的一个或多个:衍射表面起伏结构;回归反射(retro-reflective)表面起伏结构;等离子体表面起伏结构。在一个实施例中,所述光学元件可操作以产生结构色。在一个实施例中,所述光学元件包括光电器件。根据本专利技术的第二方面,提供了一种光学元件,包括通过前述权利要求中任一项所述的方法形成的金属化表面起伏结构。在一个实施例中,所述光学元件包括如下的一个或多个:衍射表面起伏结构;回归反射表面起伏结构;等离子体表面起伏结构。在一个实施例中,所述光学元件可操作以产生结构色。在一个实施例中,所述光学元件包括光电器件。根据本专利技术的一个方面,提供了一种通过涂敷含金属墨水在表面起伏结构上形成金属纳米尺寸结构的方法。在一个实施例中,所述涂敷方法是用于涂敷含金属墨水以在表面起伏上产生金属纳米尺寸结构的印刷或涂覆方法。在一个实施例中,所述涂敷方法是用于涂敷含金属墨水以在表面起伏衍射结构上产生金属纳米尺寸结构以增强相位调制的印刷或涂覆方法。在一个实施例中,所述印刷方法是在线的,或按需的,或者是套准的,或者是以上所有的组合。根据本专利技术的一个方面,提供了一种如前述权利要求中任一项所述的金属纳米尺寸结构,包括任何已知的金属元素。在一个实施例中,所述含金属墨水含有金属元素,其作为均匀可溶盐,金属络合物或纳米粒子存在。在一个实施例中,所述金属是银。在一个实施例中,所述含金属墨水最好可以用于所述印刷表面起伏衍射结构的适当沉积、润湿、干燥和粘附,包括一种或多种溶剂以获得所需粘度、固体负载、稳定性和干燥性,其中优选是至少一种表面张力小于25dyn/cm的溶剂与至少一种表面张力大于30dyn/cm的其它溶剂的组合。在一个实施例中,使用的溶剂是醇、酯、酮、乙二醇醚和酚醚。在一个实施例中,所述衍射表面起伏结构通过用印刷墨水印刷而被完全填充(参见图3),其中所述墨水或者部分地由均匀可溶的金属盐或金属络合物组成,或者部分地由尺寸小于或等于50nm的纳米颗粒组成。在一个实施例中,在所述衍射表面起伏结构上形成金属保形涂层。在一个实施例中,对所述衍射表面起伏结构进行金属沉积,以获得具有与所述表面起伏结构相同节距的部分金属化结构。在一个实施例中,所述方法可操作以制备在一个或多个维度上尺寸为10-500nm,优选尺寸为20-100nm,更优选尺寸为20-50nm的金属化结构。在一个实施例中,所述方法可用于制备一个或多个维度上尺寸为1-500nm,优选尺寸为2-100nm,更优选尺寸为2-50nm的金属化结构。在一个实施例中,通过点胶、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、静电复印或平板印刷来进行印刷或涂覆。在一个实施例中,执行干燥所述印刷墨水的方法,其中墨水的温度在80-300℃的温度范围内,优选在120-180℃的温度范围内,并且干燥时间小于5分钟,优选小于1分钟。在一个实施例中,所述沉积方法是按需的并且便于在操作中改变,例如喷墨印刷。在一个实施例中,所述金属结构由覆盖金属结构的另一种材料保护,例如涂层或箔。现在将参考附图详细描述本专利技术的实施例,其中:图1示出了根据本专利技术实施例的一种示例性方法;图2至4示出了包括根据本专利技术实施例制造的金属化表面起伏结构的光学元件的不同变本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一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以形成所述金属结构,其中所述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。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.03 DK PA2016003271.一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以形成所述金属结构,其中所述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。2.根据权利要求1所述的方法,其中,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。3.根据权利要求2所述的方法,其中,所述金属或含金属成分包含银或银离子。4.根据权利要求1、2或3所述的方法,其中,所述溶剂或每种溶剂选自下组:醇、酯、酮、乙二醇醚或酚醚。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,至少一种溶剂的表面张力小于或等于25dyn/cm。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,至少一种溶剂的表面张力大于或等于30dyn/cm。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,所述金属结构在一个或多个维度上具有10-500nm之间的尺寸。8.根据权利要求7所述的方法,其中,所述金属结构在一个或多个维度上具有20-100nm之间的尺寸。9.根据权利要求8所述的方法,其中,所述金属结构在一个或多个维度上具有20-50nm之间的尺寸。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,所述金属结构具有≥1的光密度。11.根据权利要求10所述的方法,其中,所述金属结构具有范围在1至6内的光密度。12.根据权利要求11所述的方法,其中,所述金属结构具有范围在2至4内的光密度。13.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,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所述含金属墨水。14.根据权利要求13所述的方法,其中所述印刷步骤包括如下的一项或多项:在线印刷、按需印刷或套准印刷。15.根据权利要求13或14所述的方法,其中,所述印刷或涂覆包括如下的一项或多项:点胶、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...

【专利技术属性】
技术研发人员:简·法格博·史丹斯伯格利夫·伊德拉尔斯·林德沃德克里斯蒂安·埃尔贝克安德斯·阿尔伯森
申请(专利权)人:史丹斯伯格公司
类型:发明
国别省市:丹麦,DK

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