本實用新型涉及防偽技術(shù)領(lǐng)域，特指一種蜂窩狀微凸光柵及其制作方法。

背景技術(shù)：

由大量等寬等間距的平行狹縫構(gòu)成的光學(xué)器件稱為光柵（grating）?，F(xiàn)有光柵按特殊透鏡形式分為平面透鏡光柵、柱面透鏡光柵和球面透鏡光柵等，它們按各自特定規(guī)則排列制成的光柵材料稱為狹縫光柵、柱鏡光柵和球面光柵(或圓點光柵)。其中，狹縫光柵由于光柵種類單一，且需要額外光源輔助才能產(chǎn)生效果等原因，不適合大批量用于立體印刷；而柱鏡光柵效果豐富，不需要額外光源即可產(chǎn)生效果，且適于大批量印刷制作。所以，目前，立體圖案制作一般采用柱鏡光柵，但柱鏡光柵的觀看方向極其嚴(yán)格，只有一個垂直方向，應(yīng)對人們閱讀隨意性有著不可克服的缺陷。而球面光柵(圓點光柵)，可以全方位觀察立體影像，也是可見光下自然全息立體展示的技術(shù)核心，是今后光柵技術(shù)發(fā)展的方向。

圓點光柵即微凸鏡光柵，是通過微凸鏡陣列結(jié)構(gòu)制作點陣的立體圖案，可以在360度范圍產(chǎn)生圖像的立體感；當(dāng)觀看者上下左右移動時，會看到畫面內(nèi)景物上側(cè)、下側(cè)、左側(cè)、右側(cè)原先被擋住的部分，圖案呈現(xiàn)360度立體效果；圓點光柵表面不是條紋構(gòu)成，而是由緊密排列的“凸起點”小微凸鏡構(gòu)成，每一個凸鏡都是一個微型凸透放大鏡，聚焦在點陣光柵的下表面。利用微凸鏡光柵立體陣列圖案立體成像的原理，被廣泛應(yīng)用于防偽領(lǐng)域，如發(fā)達(dá)國家應(yīng)用到貨幣防偽上（如新版100元美金）；韓幣及泰銖等貨幣采用了微凸光柵做為安全線防偽；惠普公司應(yīng)用在商標(biāo)防偽上。

然而，微凸光柵透鏡若直徑為0.03mm以下，圖案設(shè)計的線寬則要求在2微米（2μm），而目前國際國內(nèi)印刷行業(yè)，最高印刷精度只能達(dá)到0.05mm（50μm），無法進(jìn)行直接任何方式的常規(guī)印刷，因此，使應(yīng)用于防偽的微凸鏡生產(chǎn)和底圖印刷，成為國際和國內(nèi)的設(shè)計生產(chǎn)制造中，普通常規(guī)印刷方式的瓶頸與印刷難題；故，目前國內(nèi)的普通圓點光柵的點直徑均在0.3mm，印刷精度在0.06mm以上（即dpi分辨率4800以下），生產(chǎn)制造加工精度很低，所以，這類大直徑（0.3mm)微凸光柵不能作為防偽產(chǎn)品。

加之，微凸鏡光柵的圓與圓之間切線不能消除，即圓形凸鏡3之間陣列模具不能靠攏，存在不能通過微凸鏡轉(zhuǎn)換底圖為立體的盲區(qū)4，這些盲區(qū)4是沒有微凸鏡光柵立體效果的部分，以至于產(chǎn)品質(zhì)量存在瑕疵，如圖3-4所示。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種蜂窩狀微凸光柵及其制作方法，該蜂窩狀微凸光柵使微凸3D立體成像達(dá)到無死角盲點的效果，提高了透光率，使后期立體成像清晰度大大提升；且其耐高溫（模內(nèi)注塑），防刮傷，可廣泛應(yīng)用于大量的工業(yè)產(chǎn)品的imd塑料制品模內(nèi)注塑，其制作方法通用性很強(qiáng)，生產(chǎn)節(jié)能顯著，精度得到大幅度提升，時效快；可多樣化的進(jìn)行生產(chǎn)。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下的技術(shù)方案：

一種蜂窩狀微凸光柵，包括一基材，所述基材表面設(shè)有若干正六邊形的微凸鏡，各該微凸鏡連續(xù)排列連接，構(gòu)成蜂窩狀結(jié)構(gòu)的陣列層，該陣列層表面設(shè)有光固化層。

所述各微凸鏡的頂面分別為一凸起面，各凸起面均成球形曲面。

所述各微凸鏡之間相鄰的邊和角緊密貼合，各微凸鏡的直徑小于或等于20μm。

所述光固化層為一采用UV光固化膠均勻涂布于陣列層表面上后形成的結(jié)構(gòu)層。

本實用新型的有益效果如下：

1、本實用新型的蜂窩狀微凸光柵，根據(jù)物理光學(xué)45°/60°陣列微凸立體顯像原理（由N單位個微凸陣列作用于對應(yīng)的數(shù)碼坐標(biāo)圖形，進(jìn)行點陣微凸放大形成360°立體全景圖像）為研發(fā)依據(jù)，采用蜂窩狀微凸，達(dá)到了微凸3D立體成像無死角盲點的效果，微凸光柵的材料透光率95%以上，從而，使后期立體成像清晰度大大提升；

表面涂布有UV光固化層，使材料的表面硬度達(dá)到了2H以上硬度，耐高溫（模內(nèi)注塑），防刮傷，而基材（PC、PET、PTU、PVC等與光柵配合使用的基材）物理性能不會改變，韌性、拉伸性能等依然等保持良好狀態(tài)，可廣泛應(yīng)用于大量的工業(yè)產(chǎn)品的imd塑料制品模內(nèi)注塑，如制作防偽光學(xué)元件。

2、本實用新型的制作方法，設(shè)計文件為54000dpi高分辨率的光刻cad文件，然后制造出納米級的光繪菲林或鉻版（光罩），進(jìn)行感光蝕刻電鑄模具，通用性很強(qiáng)，可以在任意材料上生產(chǎn)出高分辨率的微凸光柵（1200目以上）以及直紋光柵（200lpi以上） ，生產(chǎn)節(jié)能顯著，光柵材料采用光刻模具進(jìn)行涂布線生產(chǎn)，耗電能源消耗只有拉板機(jī)制造光柵材料能耗30%不到；淘汰了落后的機(jī)床機(jī)械加工的低精度和昂貴加工成本，精度高，時效快；

采用納米級光刻蝕刻制造模具達(dá)到納米微凸，從而達(dá)到了真正意義上的材料高防偽的等級，蜂窩微凸圓直徑為0.008mm，微凸陣列的精度提高了37.5倍（與現(xiàn)有非蜂窩狀普通微凸光柵比較）。

采用光固化涂布技術(shù)，可多樣化的進(jìn)行生產(chǎn)，淘汰了傳統(tǒng)工藝中3D材料的單一性（傳統(tǒng)的光柵生產(chǎn)工藝是拉板機(jī)，一種機(jī)器只能生產(chǎn)一種固定光柵數(shù)據(jù)的材料）。

附圖說明

圖1 是本實用新型之蜂窩狀微凸光柵的平面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2 是本實用新型之蜂窩狀微凸光柵的縱向剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3 是現(xiàn)有圓點光柵平面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4 是現(xiàn)有圓點光柵平面結(jié)構(gòu)的立體盲點死角示意圖。

附圖標(biāo)號說明：

1-基材；2-微凸鏡；3-圓形凸鏡；4-盲區(qū)。

具體實施方式

以下結(jié)合說明書附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明：

如圖1-4所示，本實用新型關(guān)于一種蜂窩狀微凸光柵，包括一基材1，基材1表面設(shè)有若干正六邊形的微凸鏡2，各該微凸鏡2連續(xù)排列連接，構(gòu)成蜂窩狀結(jié)構(gòu)的陣列層，該陣列層表面設(shè)有光固化層（未圖示），其中，光固化層為一采用UV光固化膠均勻涂布于陣列層表面上后形成的結(jié)構(gòu)層。

如圖1-4所示，各微凸鏡2的頂面分別為一凸起面，各凸起面均成球形曲面，各微凸鏡2之間相鄰的邊和角緊密貼合，各微凸鏡2的直徑小于或等于20μm，各微凸鏡2之間的陣列角度為60°，其中，需要說明的是，由于立體底圖的線寬尺寸必須在10μm以下，因此，防偽用微凸鏡直徑在0.02mm以下。

本實用新型所揭示的一種蜂窩狀微凸光柵，解決了圓點微凸結(jié)構(gòu)的缺陷，設(shè)計的陣列圖形可以在360度觀察范圍內(nèi)沒有盲角，底紋圖案可以全部折射出來立體效果。

進(jìn)一步地，本實用新型所揭示的一種蜂窩狀微凸光柵的制作方法，其制作方法步驟如下：

1）圖檔設(shè)計輸出：根據(jù)蜂窩狀微凸光柵的制作要求，設(shè)計3D材料模具CAD圖檔，并輸出光繪菲林或鉻版；

2）鎳板準(zhǔn)備：于鎳板上旋涂光刻膠，再對鎳板進(jìn)行平行光源曝光；

3）蝕刻顯影：采用步驟1）的光繪菲林或鉻版對步驟2）的鎳板進(jìn)行光刻蝕刻，獲得具有蜂窩狀圓點的母版；

4）母版轉(zhuǎn)?。簩⒉襟E3）的母版進(jìn)行轉(zhuǎn)印到基材1上，制成蜂窩狀微凸光柵；

其中，蜂窩狀微凸光柵為上述的蜂窩狀微凸光柵。

進(jìn)一步地，步驟1）的制作要求為將直徑小于或等于20μm的微凸鏡2進(jìn)行陣列，各微凸鏡2之間的陣列角度為60°。

進(jìn)一步地，步驟1）用25400dpi分辨率精度輸出光繪菲林，或輸出線寬5微米以下的鉻版。

進(jìn)一步地，步驟2）采用平行曝光機(jī)對鎳板進(jìn)行平行光源曝光。

進(jìn)一步地，步驟3）在微凸鏡2反面涂布彩色光刻膠，再進(jìn)隧道爐110-120度溫度將涂層烤干。

進(jìn)一步地，步驟4）將蝕刻模具安裝在精密光學(xué)涂布機(jī)上，用稠度為75且透明度達(dá)97%的UV光固化膠對微凸鏡2表面進(jìn)行涂布，得到蜂窩狀微凸光柵。

再進(jìn)一步地，基材1優(yōu)選為puc、pet、tpu、pu等透明材料，具體材料的使用可根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇，在此并不予以自限。

本實用新型采用UV光固化制造微凸鏡光柵，其制造精度主要決定前期模具的制造精度，采用光刻膠曝光顯影后，在鎳板上進(jìn)行精密分級（從大直徑到小直徑，從外到內(nèi)）蝕刻，然后，將模具（即鉻版/光繪菲林）安裝在光學(xué)涂布機(jī)的轉(zhuǎn)印輥上，進(jìn)行涂布生產(chǎn)微凸鏡光柵正面，后道工序微壓印防偽圖案和微文字。

根據(jù)上述方法，可進(jìn)行360°全景3D圖案設(shè)計制作，具體步驟如下：

1.以分辨率為線寬5微米的線寬進(jìn)行3D全景圖設(shè)計；

2.設(shè)計稿完成后，用矢量文件按照25400dpi的分辨率輸出，線寬為5微米的加密3D圖案鉻版；

3.調(diào)配彩色光刻膠，以 CMYK這4色調(diào)配出任意色彩；

4.將彩色光刻膠涂布在制作好的360°蜂窩狀圓點光柵反面；

5.將涂布好彩色光刻膠材料放入烤箱進(jìn)行120°烘烤，烘烤時間約為20分鐘；

6.待自然冷卻至常溫，將鉻版放在光柵上用平行光曝光15秒，用2%碳酸鈉噴射顯影；

7.彩色光刻膠通過平行光顯影后，得到正負(fù)膠的特性，一張彩色360°全景3D高清3D圖就制造成型了。

上述360°全景立體圖采用彩色光刻膠顯影立體成像，取代了傳統(tǒng)的油墨印刷，實現(xiàn)了超高分辨率不能印刷的瓶頸，綠色環(huán)保的光刻膠替代了化學(xué)溶劑有污染的印刷油墨；因光刻膠顯影無需消耗電力資源，從而達(dá)到了環(huán)保節(jié)能的效果。

以上所述僅是對本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型的范圍進(jìn)行限定，故在不脫離本實用新型設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對本實用新型所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效變化或裝飾，均應(yīng)落入本實用新型申請專利的保護(hù)范圍內(nèi)。