用于防偽紙、有價(jià)文件或類似物的防偽元件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)比如鈔票、支票等的有價(jià)文件的防偽元件(10)，具有提供尤其用于透鏡放大組件的多個(gè)微圖像(9)的上側(cè)，其中，每個(gè)微圖像(9)由微空腔結(jié)構(gòu)(1)形成，微空腔結(jié)構(gòu)包括并排布置的多個(gè)微空腔(3)，每個(gè)微空腔(3)在平行于上側(cè)的空間方向上具有0.5至3μm的尺寸，微空腔結(jié)構(gòu)(1)的表面是光學(xué)反射的或高度折射的，使得在表面的至少一部分上發(fā)生反射。每個(gè)微圖像(9)包括至少第一類型和第二類型的微空腔(3)，所述類型在微空腔(3)的縱橫比方面不同，因此，每個(gè)微圖像(9)由至少兩種不同類型的微空腔(3)構(gòu)成。
【專利說明】用于防偽紙、有價(jià)文件或類似物的防偽元件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于制造比如鈔票、支票等的有價(jià)文件的防偽元件，具有提供若干微圖像的上側(cè)。
[0002]本發(fā)明還涉及一種具有這種防偽元件的有價(jià)文件。
[0003]本發(fā)明還涉及一種用于比如鈔票、支票等的有價(jià)文件的防偽元件的制造方法，其中，提供具有上側(cè)的基底，在上側(cè)上產(chǎn)生若干微圖像。

【背景技術(shù)】
[0004]特別地，莫爾放大布置(moir6 magnificat1n arrangement)需要這種微圖像。在莫爾放大布置中，透鏡布置(lens arrangement)形成在微圖像上方，以放大微圖像，每個(gè)微圖像分配有一個(gè)透鏡。微圖像通過設(shè)置在上方格柵中的顯微透鏡成像，使得觀看者感知到被莫爾圖形放大的微圖像。適用于例如鈔票的防偽元件的莫爾布置不能增加基底厚度，即鈔票紙的可感知性。這導(dǎo)致最大透鏡尺寸受限，這又限制設(shè)置在透鏡下方的微圖像的尺寸。每個(gè)微圖像的可用面積位于20X20 μ m2和30X30 μ m2之間。透鏡直徑和微圖像尺寸的下限由光的波動(dòng)性設(shè)定，因?yàn)楣馍⑸潆S著透鏡和微圖像的結(jié)構(gòu)尺寸的減小而增加，成像特性變差。而且，如果微圖像不損失細(xì)節(jié)的精度，則制造付出隨著微圖像尺寸的減小而增加。
[0005]然而，微圖像還用于盡可能不引人注意地識(shí)別有價(jià)文件，在這種情況下，當(dāng)然沒有一體的放大布置。
[0006]用于莫爾放大布置的微圖像的構(gòu)造已在本領(lǐng)域中在許多方面得到討論。
[0007]ΕΡ1434695Β1描述了一種周期小于光波長的吸收結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)設(shè)定為具有正弦輪廓的十字光柵。
[0008]W02005/106601A2涉及具有由抗反區(qū)域和部分反射區(qū)域構(gòu)成的微圖像的莫爾放大布置。該抗反區(qū)域由周期小于700nm且深度位于150和350nm之間的納米結(jié)構(gòu)形成。
[0009]EP1979768A1說明了具有顯微透鏡布置的多層體，其中，微圖像通過微孔或具有不同不透明度的區(qū)域產(chǎn)生。
[0010]在EP1182054B1中，回射器分配給顯微透鏡，以使莫爾布置的成像誤差最小。
[0011]在W02011/029602A2中，設(shè)置彎曲的微圖像，以避免顯微透鏡布置中的成像誤差。微圖像的結(jié)構(gòu)化經(jīng)由衍射凹凸結(jié)構(gòu)進(jìn)行，比如衍射光柵或全息圖、零級(jí)衍射結(jié)構(gòu)、消光結(jié)構(gòu)或蛾眼結(jié)構(gòu)。
[0012]W02002/101669A2描述了由細(xì)點(diǎn)或穿孔形成的微圖像。
[0013]EP1476317A1和US7468842B2描述了作為凹凸表面(填充有油墨)的凹表面和/或凸表面成像元件以及由亞波長結(jié)構(gòu)形成的光阱圖形，以產(chǎn)生用于莫爾放大布置的微圖像。
[0014]在W02010/048015A1中，最后描述了一種制造用于莫爾放大布置的微圖像的方法，其中，輻射敏感的供體層被部分地移除或轉(zhuǎn)移，以實(shí)現(xiàn)層的橫向結(jié)構(gòu)化。
[0015]從DE102008046128A1中已知一種用于防偽元件的消光結(jié)構(gòu)，其僅具有橫向尺寸低于50 μ m的大量微元件，其中，微元件的至少一個(gè)幾何形狀參數(shù)隨機(jī)變化，以產(chǎn)生消光效果。幾何形狀參數(shù)可以是微元件的深度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]本發(fā)明之目的是構(gòu)造特別用于(放大)透鏡布置的已知微圖像，使得在不增加經(jīng)由復(fù)雜印刷方法等的制造付出的情況下使微圖像的細(xì)節(jié)更加豐富來提高防偽。
[0017]該目的通過一開始提到的類型的防偽元件來實(shí)現(xiàn)，其中，每個(gè)微圖像由具有并排設(shè)置的大量微空腔的微空腔結(jié)構(gòu)形成，其中，微空腔在平行于上側(cè)的空間方向上相應(yīng)地具有0.5 μ m至3 μ m的延伸范圍，微空腔結(jié)構(gòu)可選地在其表面上是反射的或高度折射的，使得在表面上發(fā)生至少部分反射，對(duì)于每個(gè)微圖像，圖像信息經(jīng)由對(duì)微空腔的縱橫比的調(diào)制來形成。
[0018]該目的進(jìn)一步通過一開始提到的類型的制造方法來實(shí)現(xiàn)，其中，每個(gè)微圖像由具有并排設(shè)置的大量微空腔的微空腔結(jié)構(gòu)形成，其中，微空腔在平行于上側(cè)設(shè)置的空間方向上相應(yīng)地具有0.5μπι至3μπι的延伸范圍，微空腔結(jié)構(gòu)構(gòu)造成在其表面上可選地是反射的或高度折射的，使得在表面上發(fā)生至少部分反射，對(duì)于每個(gè)微圖像，圖像信息經(jīng)由對(duì)微空腔的縱橫比的調(diào)制而形成。
[0019]該目的最終還通過具有根據(jù)本發(fā)明的防偽元件的有價(jià)文件來實(shí)現(xiàn)。
[0020]根據(jù)本發(fā)明，每個(gè)微圖像由具有并排設(shè)置的大量微空腔的微空腔結(jié)構(gòu)形成，大量微空腔在它們表面上可選地是光學(xué)反射的。微圖像的圖像信息通過微空腔的形狀、尤其通過微空腔的縱橫比來編碼?？v橫比對(duì)每個(gè)微空腔反射光的亮度有影響。
[0021]對(duì)于制造微圖像，重要的是，防偽元件提供第一和第二類型的微空腔，第一和第二類型的微空腔的差別在于縱橫比。微圖像借助這些類型的微空腔而結(jié)構(gòu)化。微空腔的縱橫比由此以預(yù)定分布布置并且可確定地布置，以產(chǎn)生微圖像。
[0022]還可在不放大透鏡布置的情況下使用微圖像，因?yàn)樗鼈冿@示出大的細(xì)節(jié)豐富度或高分辨率。
[0023]微空腔的光學(xué)屬性可由幾何光學(xué)來描述，微空腔的孔寬度處于幾微米和更大范圍內(nèi)，從而比入射光的波長大幾個(gè)數(shù)量級(jí)。這種微空腔在某些幾何形狀情況下可具有回射屬性。然而，當(dāng)孔寬度位于光波長數(shù)量級(jí)內(nèi)時(shí)，空腔上的光衍射明顯，而幾何光學(xué)的定律僅作為近似值有效(參見H.1chikawa, "Numerical analysis ofmicroretroreflectors: transit1n from reflect1n to diffract1n^, J.0pt.A, PureApp1.0pt.6，p.121，2004)。如本發(fā)明所使用的，孔寬度處于微米范圍內(nèi)的微空腔的衍射行為整體上仍未能科學(xué)地檢查。特別地，這適用于由多層覆蓋的微空腔。
[0024]防偽元件中使用的微空腔很大，使得光衍射不(再)明顯，另一方面，又很小，使得幾何光學(xué)反射(仍)不明顯。該中間范圍已證明對(duì)于防偽元件的可生產(chǎn)性和防偽是有利的。此外，由于微圖像尺寸受到最大可容許透鏡尺寸的限制，如上所述，所以當(dāng)通過透鏡布置觀看，在至少一個(gè)空間方向(平行于上側(cè)觀看)上不能分辨微空腔時(shí)，可得到微圖像的有利的細(xì)節(jié)豐富度。低于2-3 μ m的尺寸，在波長數(shù)量級(jí)的結(jié)構(gòu)上，光衍射逐漸發(fā)生，由此，反射光的散射或衍射比例增加。相比之下，超過該限度，鏡像反射光的比例增加。那么，微空腔的輪廓形狀變得更重要，這又增加了生產(chǎn)要求。因此，微空腔的橫向孔寬度不大于3μπι或低于2μπι是有利的。低于0.5 μ m，光衍射明顯，這會(huì)顯著地妨礙簡單成像。因此，總體上，微空腔在至少一個(gè)空間方向上的橫向尺寸介于0.5 μ m和3 μ m之間，特別優(yōu)選地大于/等于
0.7 μ m和/或小于2 μ m。
[0025]選擇的尺寸范圍實(shí)現(xiàn)微空腔的良好光學(xué)效果，與孔寬度大于10 μ m或更大的回射空腔相比，這尤其可與顯微透鏡有效地組合，使制造相對(duì)簡單。
[0026]令人驚訝地，較大空腔會(huì)增加制造付出，因?yàn)榫_輪廓形狀是相關(guān)聯(lián)的。特別地，根據(jù)本發(fā)明的微空腔不是回射器。
[0027]因?yàn)槊總€(gè)微空腔可同時(shí)理解為像素形式的圖像元素，所以選擇的尺寸范圍額外地在常用微圖像尺寸中產(chǎn)生良好的像素密度。
[0028]通過改變微空腔的縱橫比，獨(dú)立微空腔散射回光的密度被調(diào)制，從而產(chǎn)生圖像結(jié)構(gòu)?？v橫比是最大深度與最小橫向延伸長度之間的比率，并根據(jù)防偽元件中的期望圖像結(jié)構(gòu)而變化。因此，不再需要提供小且仍精細(xì)結(jié)構(gòu)化的微圖像的復(fù)雜印刷方法。替代地，可采用簡單的復(fù)制方法來生產(chǎn)微空腔。當(dāng)采用兩種類型的縱橫比時(shí)，圖像信息可通過黑白圖像兩種類型的微空腔的相應(yīng)分布來表示?？v橫比的較大量或縱橫比的連續(xù)變化當(dāng)然是可能的，并導(dǎo)致灰度圖像。
[0029]從制造透視圖中，值得注意的是，用于微空腔的表面涂層不再需要沿橫向變化，以產(chǎn)生不同亮度。其可以相同，且對(duì)于具有不同縱橫比的微空腔，可以獲得不同亮度的印記。
[0030]提供圖像信息的微空腔可額外地通過亞波長結(jié)構(gòu)(例如蛾眼結(jié)構(gòu)形式)來補(bǔ)充，其可提供圖像元素或微圖像圖案的一部分，尤其是背景。為此，還可使用從DE102008046128A1中已知的消光結(jié)構(gòu)。
[0031 ] 在不同的優(yōu)選實(shí)施例中，提供圖像信息的微空腔還可額外地通過具有基本平滑或非結(jié)構(gòu)化表面的區(qū)域來補(bǔ)充，其可提供圖像元素或微圖像圖案的一部分，尤其是背景。
[0032]為了增加細(xì)節(jié)豐富度，優(yōu)選地將這種微空腔構(gòu)造成設(shè)置在圖案元素的不對(duì)稱的對(duì)比度變化(亮暗邊界)區(qū)域中，以便使得設(shè)置在圖案暗側(cè)的微空腔區(qū)域在幾何形狀上構(gòu)造成與設(shè)置在圖案亮側(cè)的那些區(qū)域不同。這在實(shí)現(xiàn)十分精細(xì)的圖案方面是特別重要的，以避免通過微空腔的像素化。
[0033]微空腔的孔可基本上具有任何期望形狀，例如方孔。然而，還可將微空腔構(gòu)造成它們的邊緣形成微圖像的圖像元素或圖案的邊界區(qū)域。因此，微圖像內(nèi)的圖像區(qū)域可以彼此嚴(yán)格地定界開，因?yàn)閳D像元件的邊緣十分清楚可見。
[0034]若干微圖像通常布置成例如匹配設(shè)置在其上方的透鏡布置的圖形。優(yōu)選地，微空腔形成微圖像的圖案及圖案背景，其中，差別通過微空腔的縱橫比變化來實(shí)現(xiàn)，根據(jù)待生產(chǎn)的微圖像，微空腔的縱橫比變化清楚地預(yù)先確定。另外，在簡單的實(shí)施例中，僅微圖像由不同類型的微空腔形成，而圖案背景由具有平滑表面的區(qū)域形成。
[0035]具有微空腔的防偽元件還可用于生產(chǎn)以不成比例方式表示的布置的微圖像，其具有難以模仿的光學(xué)效應(yīng)，即使不利用莫爾效應(yīng)。存在這樣的布置，其中，具有設(shè)置在其上方的透鏡布置的至少兩個(gè)不同圖像以不成比例方式表示出，從而不放大也不減小尺寸。在該情況下，微圖像相應(yīng)地對(duì)應(yīng)于待表示的圖像的不成比例細(xì)節(jié)。這在下文中稱為“不成比例表示”。在本發(fā)明的實(shí)施例中，假設(shè)微空腔設(shè)置在分配給相應(yīng)圖像的微圖像內(nèi)的至少兩個(gè)不同高度上。第一類型的微空腔布置在與第二類型的微空腔不同的平面中。如此，例如，可以生產(chǎn)可清楚識(shí)別的交替圖像、運(yùn)動(dòng)圖像、泵圖像(pump image)、形態(tài)圖像(morph image)或立體圖像。
[0036]微空腔的幾何形狀決不受限于旋轉(zhuǎn)對(duì)稱形狀或在平面圖中具有圓形外形的形狀，因此關(guān)于它們的孔也是這樣?？赏瑯拥厥褂梅乔蛐位蜃杂尚问絽^(qū)域，比如從燈光反射器中已知的。對(duì)于微空腔，另外，非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱孔是可能的，尤其是通道狀孔。那么，兩種類型可關(guān)于非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱微空腔延伸方向不同。特別地，還可采用通道狀凹陷，具有例如半圓柱形狀，其僅在一個(gè)方向上彎曲，而在另一方向上沿縱向延伸。
[0037]此外，通過具有不同取向的非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱微空腔也可實(shí)現(xiàn)這種效應(yīng)，所述微空腔給觀看者傳遞三維物體印記。為此，待復(fù)制物體的高度信息或到觀看者的距離可由這種微空腔的取向角度編碼。在這種情況下，觀看者感知到結(jié)構(gòu)化了微空腔的平坦表面在橫向方向上不同的視差?？筛鶕?jù)微空腔生產(chǎn)中的物體的高度或反射屬性額外地改變微空腔的結(jié)構(gòu)深度來增強(qiáng)三維印記。當(dāng)在具有編碼的取向角度的這種微空腔中逐像素地實(shí)施圖案的強(qiáng)度輪廓時(shí)，還可獲得三維印記。
[0038]最后，通道狀微空腔的橫截面也不受限于對(duì)稱幾何形狀。非對(duì)稱幾何形狀可經(jīng)由“閃耀”效應(yīng)使光聚集在觀看者的方向上。因此，由觀看者感知到的光輸出可以增加。
[0039]微空腔可選地涂覆有薄膜涂層，以產(chǎn)生彩色印記。如果選擇在傾斜防偽元件時(shí)不改變顏色的所謂顏色固定涂層，則在具有不同縱橫比的微空腔區(qū)域中獲得觀看角度、顯著亮/暗對(duì)比度的變化。由覆蓋有顏色固定涂層的較淺微空腔填充的區(qū)域顯示出強(qiáng)烈的飽和色調(diào)，而深微空腔區(qū)域看上去明顯較暗。作為涂層，層序列1nm Cr、210nm Zns和作為鏡像層設(shè)置在下方的60nm Al是合適的。然而,還可選擇半透明層結(jié)構(gòu),例如15nm招、75nm ZnS和15nm鋁。
[0040]如果采用根據(jù)觀看角度而產(chǎn)生彩色印記(顏色偏移)的所謂顏色偏移涂層或干擾層結(jié)構(gòu)，顏色印記也取決于縱橫比。如果將當(dāng)傾斜時(shí)在平滑表面上顯示出顏色變化的這種干擾層結(jié)構(gòu)施加到微空腔，淺微空腔的色調(diào)看上去與平滑表面的垂直反射光的色調(diào)大致相同。相比之下，在傾斜狀態(tài)下，深微空腔(縱橫比>0.4)呈現(xiàn)大致平滑表面的色調(diào)。在如此涂覆的微空腔中，因此不僅可改變亮度，而且還可通過選擇縱橫比改變色調(diào)。
[0041]顏色效應(yīng)根據(jù)微空腔的幾何變化來區(qū)分微空腔。因此，不必要建造實(shí)現(xiàn)顏色效應(yīng)的涂層。其優(yōu)選地局部地施加到微空腔結(jié)構(gòu)上方。對(duì)于黑白圖像或灰度圖像，微空腔優(yōu)選地沒有涂層，該涂層具有取決于入射角的擴(kuò)散性，以產(chǎn)生顏色效應(yīng)。
[0042]對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的制造方法，特別地，討論例如借助激光印字機(jī)的直接曝光技術(shù)。類似于顯微透鏡的已知制造方法，可進(jìn)行所述制造。微空腔結(jié)構(gòu)的原件(original)借助激光印字機(jī)經(jīng)由直接曝光寫入由光致抗蝕劑涂覆的基底，隨后去除光致抗蝕劑的曝光部分。曝光的原件可以隨后被電鑄，從而產(chǎn)生壓花模。最后，經(jīng)由模壓工藝?yán)缭诓腢V漆中或直接地(例如，熱印進(jìn)箔片表面中)復(fù)制所述結(jié)構(gòu)?；蛘?，可使用納米壓印。制造原件的更復(fù)雜方法(比如電子束或聚集離子束曝光方法)允許微空腔幾何形狀的更精細(xì)實(shí)施例。這些制造方法關(guān)于選擇微空腔的幾何形狀而提供許多構(gòu)造可能性。因此，在不付出額外努力的情況下，與上述激光直接曝光方法相比，還以更高精確度實(shí)現(xiàn)微空腔的非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱和/或非球形幾何形狀。
[0043]隨后，例如用反射層和/或?qū)崿F(xiàn)顏色效應(yīng)的結(jié)構(gòu)(例如干擾層結(jié)構(gòu)和/或顏色層)涂覆表面，例如，顏色固定涂層。為此，真空中的電子束氣相沉積、濺射或熱蒸發(fā)得以討論。如果表面本身就是反射的，則可省略涂層。最終，優(yōu)選地，用覆蓋層層壓所述結(jié)構(gòu)，以進(jìn)行保護(hù)。
[0044]在恒定孔寬度下，還可僅通過改變微空腔的深度來生產(chǎn)具有不同縱橫比的微空腔，例如經(jīng)由相應(yīng)地改變激光印字機(jī)的曝光強(qiáng)度。這種過程提供了明顯更簡單的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備的優(yōu)點(diǎn)。
[0045]特別地，防偽元件可構(gòu)造為防偽線、撕裂線、防偽帶、防偽條、補(bǔ)片、箔片元件或標(biāo)簽。特別地，防偽元件可橋跨透明區(qū)域或間隙和/或用于防偽卡或身份文件(例如，護(hù)照)。
[0046]特別地，防偽元件可以形成有價(jià)文件的尚未流通前體的一部分，除了根據(jù)本發(fā)明的防偽元件，有價(jià)文件例如還可具有其它真實(shí)性特征(比如設(shè)置在體積中的發(fā)光物質(zhì))。一方面，有價(jià)文件在此應(yīng)理解為具有防偽元件的文件。另一方面，有價(jià)文件還可以是其它文件和物體，其可配備有根據(jù)本發(fā)明的防偽特征以使有價(jià)文件具有不可復(fù)制的真實(shí)特征，從而能夠檢查真實(shí)性，同時(shí)防止不需要的復(fù)制。如銀行卡或信用卡的芯片卡或防偽卡是有價(jià)文件的其它示例。
[0047]根據(jù)本發(fā)明的制造方法可以構(gòu)造成生產(chǎn)防偽元件的所述優(yōu)選構(gòu)造和實(shí)施例。
[0048]明顯的是，上面提到的特征和下文中說明的特征不僅以所述組合使用，而且還以其它組合或單獨(dú)地使用，而不會(huì)超出本發(fā)明的范圍。特別地，在目前為止總體說明且在下面詳細(xì)說明的所述實(shí)施例中，穿孔特征可以省略。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0049]下文中，參考附圖更詳細(xì)地舉例說明本發(fā)明，附圖也公開了本發(fā)明的重要特征。附圖中:
[0050]圖1是防偽元件的一部分的示意圖，即微空腔結(jié)構(gòu)和布置在其上方的透鏡；
[0051]圖2至6是對(duì)于圖1的微空腔結(jié)構(gòu)可行的不同幾何形狀的示意圖；
[0052]圖7和8是根據(jù)圖1的實(shí)施例可生產(chǎn)的微圖像的平面圖；
[0053]圖9是構(gòu)造的變型例的另一平面圖；
[0054]圖10和11是具有微圖像的圖形的兩個(gè)不同實(shí)施例；
[0055]圖12是由亞波長結(jié)構(gòu)補(bǔ)充的以生產(chǎn)暗背景的微空腔結(jié)構(gòu)的類似于圖1的示圖；
[0056]圖13和14是具有圖12的結(jié)構(gòu)的微圖像的光柵電子記錄；
[0057]圖15是構(gòu)造的變型例的類似于圖7的平面圖；以及
[0058]圖16是類似于圖1的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0059]在附圖中，下文中將描述防偽元件10，防偽元件提供微圖像，設(shè)置在微圖像上方的相應(yīng)透射(為了放大微圖像)分配給微圖像。該布置可以是從有價(jià)文件(例如鈔票)的防偽元件領(lǐng)域中已知的莫爾放大布置。然而，微圖像與放大透鏡布置的組合是可選的，利用下文所述結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的微圖像還可用在具有不成比例表示的透鏡布置或不具有透鏡布置的防偽元件10中。
[0060]在此所述的防偽元件的共同之處在于，微圖像由微空腔結(jié)構(gòu)提供。獨(dú)立的微空腔的尺寸做成(尤其相對(duì)于它們的最小孔寬度)光衍射和鏡面反射在反射入射輻射方面都不是主要機(jī)理，而是反向散射。圖像信息不是由具有不同印刷油墨的印刷圖像產(chǎn)生的，而是由在縱橫比方面不同的微空腔產(chǎn)生的。據(jù)此，獨(dú)立的微空腔反射具有不同強(qiáng)度的入射輻射，使得每個(gè)微圖像的信息由微空腔的縱橫比編碼。
[0061]光反向散射由微空腔的縱橫比調(diào)節(jié)。輻射反向散射的亮度由此不僅僅由微空腔的孔調(diào)節(jié)。其中的縱橫比是微空腔的最小孔寬度與最大深度之間的比率。
[0062]圖1示意性地示出形成在基底2中的反射微空腔結(jié)構(gòu)I的截面圖。在所示情況下，所述基底2的上側(cè)具有構(gòu)造為球形凹陷的若干凹的微空腔3。所述凹陷具有例如經(jīng)由合適涂層的反射表面。微空腔3對(duì)入射光具有反向散射效應(yīng)。
[0063]透射6布置在微空腔結(jié)構(gòu)I上方，透射使由微空腔結(jié)構(gòu)I形成的微圖像9 (放大)成像。其中，入射輻射4的一部分以所示立體角(輻射5)在微空腔結(jié)構(gòu)I的微空腔3上散射，并在觀看者的方向上被引導(dǎo)通過透射6。在莫爾放大布置的情況下，觀看者經(jīng)由大量周期布置的微圖像9和透鏡6的相互作用感知到放大的圖像。在未示出的布置情況下，產(chǎn)生不成比例的圖示以產(chǎn)生例如交替圖像，觀看者在從兩個(gè)或更多個(gè)不同觀看方向觀看時(shí)會(huì)看到不同圖像，所述不同圖像由透鏡形成，所述透鏡從不同觀看方向使分配給不同圖像的不同微圖像成像。
[0064]微圖像9由微空腔結(jié)構(gòu)I產(chǎn)生，微空腔結(jié)構(gòu)包括并排設(shè)置的微空腔3，微空腔并非均具有相同的縱橫比。在圖1所示示意圖中，三個(gè)區(qū)域7a、7b和7c是可識(shí)別的，其中，圖1中具有相同孔的微空腔構(gòu)造成具有不同深度。經(jīng)由不同深度，反射輻射5的亮度變化，使得三個(gè)區(qū)域7a-7c呈現(xiàn)不同的亮度。該幾何變化調(diào)制微圖像9的圖像內(nèi)容。
[0065]圖2至6示出不同可能的微空腔3的示例。在圖1中，為了說明的目的，微空腔結(jié)構(gòu)I示例性地表示為具有四個(gè)微空腔3。其表面分別由圓錐截面的幾何形狀形成。所述孔(即沿圖1的光軸OA的平面圖)在兩個(gè)橫向空間方向上(即在光軸OA的橫向方向上)相等。然而，微空腔3的深度及由此的縱橫比在橫向方向上變化。由于光反向散射嚴(yán)格地取決于縱橫比，所以圖2的微空腔結(jié)構(gòu)的全部右側(cè)微空腔看上去比鄰近左側(cè)的微空腔暗?？v橫比(橫向延伸范圍/深度)越小，即微空腔越淺，微空腔3越亮。
[0066]微空腔3的孔當(dāng)然不限于旋轉(zhuǎn)對(duì)稱，并且對(duì)于所有微空腔，當(dāng)然不限于均勻形狀。圖3示出微空腔3的方孔，每個(gè)微空腔在彼此垂直且在光軸上彼此交叉的截面中示出相同的深度輪廓。
[0067]另外，這樣的凹陷是可能的，其僅在一個(gè)方向上彎曲，而在另一方向上不彎曲。圖4示出這種微空腔結(jié)構(gòu)I。
[0068]圖2至4的微空腔結(jié)構(gòu)I的共同之處在于，它們的孔(示例為方形或圓形)不具有明顯大于3 μ m的孔寬度。然而，當(dāng)僅在平行于表面的一個(gè)方向上符合該限制時(shí)，足以生產(chǎn)微圖像9。圖5示出對(duì)應(yīng)的非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的通道狀微空腔3。所示微空腔結(jié)構(gòu)I的微空腔3沿方向8延伸,還可明顯大于3 μ m。
[0069]微空腔3的整體凹曲度不限于半橢圓或半圓。例如，可采用非球面曲率或另外不對(duì)稱形式，如圖6所示。在此，盡管整體上仍是凹的，但是微空腔6具有不規(guī)則的彎曲表面，并還部分地具有凸形截面。
[0070]光散射在這種微空腔結(jié)構(gòu)I的微空腔3上的光學(xué)效應(yīng)僅取決于邊緣的詳細(xì)表面曲率，因?yàn)樽钚】讓挾冉橛?.5 μ m和3 μ m之間。因此,與入射光的相互作用不再由幾何光學(xué)的定律強(qiáng)制地且單獨(dú)地規(guī)定，但是電磁波的相互作用也會(huì)發(fā)生。因此，微空腔的曲率修改(處于波長范圍或亞波長范圍)對(duì)這種微空腔3的散射行為影響不明顯。這樣的優(yōu)點(diǎn)是，在制造微空腔結(jié)構(gòu)I時(shí)，意在呈現(xiàn)不同反射的微空腔3必須僅相對(duì)于一個(gè)參數(shù)而明顯變化，SP縱橫比(最小橫向延伸范圍與最大深度)。這明顯便于制造，因?yàn)殛P(guān)于輪廓形狀沒有提出任何精度要求。
[0071]圖7示出大小為23Χ23μπι2的具有數(shù)字圖案“25”的微圖像9。其由大小為IXlym2的微空腔3形成。每個(gè)微空腔3是像素11。微空腔3周期性地布置成穩(wěn)定圖形(圖7)(其不必是笛卡爾網(wǎng)格)，或者非周期性地或準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)地布置(圖8)。圖7和8中表示的灰度值重現(xiàn)單獨(dú)微空腔3的縱橫比。數(shù)字圖案內(nèi)的微空腔3比背景的微空腔3深約40%。如果想要微圖像的互補(bǔ)顏色的印記，則還可提供微空腔3的深度比，反之亦然。在該情況下，背景內(nèi)的微空腔3比數(shù)字圖案的微空腔深。
[0072]設(shè)置在圖案邊界區(qū)域中的微空腔3優(yōu)選地在圖案側(cè)比在背景側(cè)深。這樣的優(yōu)點(diǎn)是，盡管有比較大的像素化或少量像素，比較精細(xì)的圖形仍可由空腔3重現(xiàn)。
[0073]微圖像9中的圖案設(shè)計(jì)不限于具有方孔或?qū)ΨQ孔的空腔，如圖9所示。在此，可以看出，微圖像9具有作為圖案12的星星。像素11(即微空腔3)的孔的邊緣構(gòu)造成它們與圖案12的邊緣13 —致。這使得所述邊緣由在邊界區(qū)域散射的圖像十分清楚地重現(xiàn)，可特別良好地且清楚地識(shí)別圖案12的邊緣13。
[0074]通過微圖像的圖案設(shè)計(jì)不限于在用于微空腔結(jié)構(gòu)的周期圖形和非周期圖形之間進(jìn)行選擇。由此，可根據(jù)預(yù)定功能沿至少一個(gè)方向連續(xù)地改變微空腔中心的距離及由此改變孔的寬度。圖15示例性示出該實(shí)施例，其中，類似地，可以看見具有圖案的微圖像9。作為圖7的實(shí)施例的變型，孔，即微空腔的寬度在一個(gè)方向上(僅示例性地在水平方向上)改變。當(dāng)然，二維變化也是可能的。該實(shí)施例的背景是微空腔的嚴(yán)格周期布置可充當(dāng)光柵和不同衍射級(jí)的衍射入射光。在傾斜的觀看角度下，由于較高衍射級(jí)的光譜分裂，觀看者從而感知到多彩的表面。通過改變微空腔中心的距離(即微空腔的孔)可防止衍射。因此，圖15的圖案包括具有方孔的不同深度的微空腔，孔寬度(S卩，相鄰微空腔的中心之間的距離)在水平方向上連續(xù)地變化。其示例性地等于I和2μπι。在一維變化的情況下，但是特別地在二維變化的情況下有效地，可減少或甚至完全抑制光譜分裂。當(dāng)這種微空腔結(jié)構(gòu)(即，這種微圖像9)與透鏡6組合以實(shí)現(xiàn)莫爾放大布置時(shí)，放大的圖像看上去比具有嚴(yán)格周期性布置的微空腔的變型例更均勻。距離的變化當(dāng)然不必是連續(xù)的或線性的(如圖15所示)，當(dāng)微空腔結(jié)構(gòu)的規(guī)律性被擾亂時(shí)便足夠了。
[0075]對(duì)于示例性說明的莫爾放大布置，微圖像9并排布置在匹配透鏡6的圖形的網(wǎng)格中。圖10示出在此布置成六邊形網(wǎng)格的大量微圖像9的細(xì)節(jié)。像素11形成微圖像9和設(shè)置在微圖像9之間的背景。
[0076]微圖像9的布置的這種實(shí)現(xiàn)不限于具有方孔的像素11或微空腔3，如上所說明的。圖11示出通道狀微空腔3的配置，如圖5示意性表示的。然而，除了圖5的示例性表示，現(xiàn)在單獨(dú)微空腔3的方向8以及通道的長度也變化，以構(gòu)造微圖像9。這會(huì)給觀看者傳遞圖案12的三維印記，如說明書概述所說明的。
[0077]提及的微空腔結(jié)構(gòu)I示出反向散射的光學(xué)效應(yīng)。優(yōu)選地，所述效應(yīng)通過用金屬或高度折射層覆蓋微空腔結(jié)構(gòu)I的表面而增強(qiáng)，使得在微空腔結(jié)構(gòu)I的表面及微空腔3上發(fā)生至少部分反射。所述層優(yōu)選地是氣相沉積的。對(duì)于氣相沉積方法，討論常用材料，比如鋁、銀、金、銅、鋅、鉻和它們的合金。高度折射層可由硫化鋅、二氧化鈦或硅生產(chǎn)。這種涂層產(chǎn)生具有不同縱橫比的微空腔3的特別良好的亮/暗對(duì)比。如已在說明書概述中所說明的，所述涂層還可實(shí)現(xiàn)為對(duì)于平坦表面已知的顏色固定涂層或顏色偏移涂層。
[0078]圖12示出除了在基底2上形成微空腔結(jié)構(gòu)I之外還形成亞波長結(jié)構(gòu)14來增加亮/暗對(duì)比的另一可能性。圖13和14示出具有作為圖案12的星星的微圖像9的REM記錄形式的可能結(jié)構(gòu)。星星和圍繞星星頂端的環(huán)形區(qū)域由具有240nm(圖13)或400nm(圖14)周期的亞波長結(jié)構(gòu)形成。中間區(qū)域的表面包含位于微空腔結(jié)構(gòu)I中的微空腔3，其(即使未示出)通過縱橫比調(diào)制圖像信息。
[0079]在未示出的簡單實(shí)施例中，除了微空腔結(jié)構(gòu)1，基底2的表面包含平滑或非結(jié)構(gòu)化區(qū)域。這種區(qū)域例如形成其自身的反射背景，而微圖像9由微空腔結(jié)構(gòu)I中的微空腔3(通過縱橫比調(diào)制圖像信息)形成。
[0080]如說明書概述所說明的，優(yōu)選地在光刻工藝中通過直接激光曝光來制造微空腔結(jié)構(gòu)I。尺寸高達(dá)0.5μπι最小直徑的微空腔3可借助激光印字機(jī)直接寫入光致抗蝕劑中。由于常用光致抗蝕劑的非線性靈敏度，所以如果恰當(dāng)?shù)剡x擇曝光強(qiáng)度，結(jié)構(gòu)可制成明顯比激光的射束直徑更精細(xì)。本文中，還可制造縱橫比大于I (深度大于寬度)的結(jié)構(gòu)。深度可以通過選擇曝光強(qiáng)度而十分容易地改變。對(duì)于制造具有高精確度的莫爾空腔，可選地，還可討論電子束或聚集離子束曝光方法。在曝光光致抗蝕劑之后，可在箔片的UV漆中經(jīng)由模壓工藝電鑄或復(fù)制曝光的原件，或者將曝光的原件直接電鑄或復(fù)制在箔片表面中?；蛘?，還可使用納米壓印方法。在最后步驟中，例如通過氣相沉積涂覆反射表面?？稍谡婵罩型ㄟ^電子束氣相沉積濺射或熱氣相沉積施加金屬化表面或干擾層系統(tǒng)。隨后，用覆蓋層層壓具有氣相沉積物的一側(cè)，以用于保護(hù)。
[0081]在氣相沉積具有莫爾放大布置或不成比例表示的布置的防偽元件10時(shí)，優(yōu)選地在箔片的施加有透鏡6的相對(duì)側(cè)實(shí)施對(duì)微空腔3的模壓。
[0082]采用的涂層提供不同深度或不同縱橫比的微空腔3的亮/暗對(duì)比。
[0083]類似于圖1，圖16示出穿過反射微空腔結(jié)構(gòu)I的截面圖。在結(jié)構(gòu)上或功能上對(duì)應(yīng)于圖1的元件由相同參考標(biāo)號(hào)表示，關(guān)于這些元件的描述，參考對(duì)附圖的前述描述。微空腔結(jié)構(gòu)I具有三個(gè)區(qū)域7b至7d，其中，形成有深度不同的微空腔3。在區(qū)域7a中，沒有形成微空腔，在此的表面是平滑的。微空腔3配備有涂層15，在此，涂層15示例性地構(gòu)造為顏色偏移涂層。其因此包括本領(lǐng)域中對(duì)于這種涂層已知的金屬反射面、介電間隔層和半透明金屬層。還可省略顯示顏色效應(yīng)的涂層。
[0084]舉例來說，為了說明，圖16中示出兩個(gè)不同光路。具有輻射4.1的第一光路以與光軸OA方向成角度Q1出射，第二光路以角度θ2出射。當(dāng)觀看者處于他的觀看方向使輻射采取根據(jù)入射輻射4.1和出射輻射5.1，由此根據(jù)角度Θ i的輻射路徑的位置時(shí)，他會(huì)感知到區(qū)域7b的圖像信息。當(dāng)他傾斜結(jié)構(gòu)或使他的觀看角度改變0「02角度差時(shí)，他會(huì)看見區(qū)域7c的圖像信息，因?yàn)檩椛洳扇「鶕?jù)4.2和5.2的路徑。
[0085]圖16的示意圖示出在顯微透鏡6下方的區(qū)域中，只要存在不同類型的微空腔3，即具有不同縱橫比的微空腔(在它們的反射行為方面不同)，通過防偽元件就可實(shí)現(xiàn)傾斜效應(yīng)。為此，干擾層在微空腔上的配置是一種可能方式，因?yàn)楦蓴_層的顏色效應(yīng)隨著微空腔3的縱橫比而變化。對(duì)于觀看者，區(qū)域7b至7d的微空腔3由此具有不同的顏色效應(yīng)。提及的觀看角度的變化由此導(dǎo)致顏色變化。結(jié)果，傾斜效應(yīng)是顏色效應(yīng)。類似地，當(dāng)微空腔3因它們的不同縱橫比而在反射方向不同時(shí)，灰度效應(yīng)是可能的。
[0086]對(duì)于所述顏色效應(yīng)或彩色微圖像9，具有取決于角度的擴(kuò)散的涂層是合適的，如上所說明的。這種干擾層結(jié)構(gòu)通常由至少三層構(gòu)成:半透明金屬層、金屬反射層和設(shè)置在其間的介電間隔層。位于60nm招上的7nm鉻和340nm 二氧化娃的層系統(tǒng)在垂直觀看和低于45°傾斜觀看時(shí)具有不同顏色。額外地，這種結(jié)構(gòu)優(yōu)選地嵌入折射率η = 1.6的PET箔片中。其在兩個(gè)觀看角度下呈現(xiàn)黃色或藍(lán)色。當(dāng)設(shè)置在縱橫比大于約0.35的微空腔上方時(shí)，在反射時(shí)，觀看者看見這種涂層為綠色。因此，顏色印記取決于縱橫比，從而使得對(duì)應(yīng)的圖案設(shè)計(jì)成為可能。
[0087]當(dāng)除了反射中的一種觀看可能性，想要在透射中觀看圖像時(shí)，半透明涂層(比如15nm鋁/75nm ZnS/15nm鋁的層系統(tǒng))是特別合適的。這種實(shí)施例特別應(yīng)用于鈔票的看透(see-through)窗口中。
[0088]作為它們與透鏡的配置的替代例，微圖像還可證明有價(jià)文件上的隱藏信息，例如微腳本、序列號(hào)、符號(hào)等，它們不能被肉眼分辨。有利地，微圖像的結(jié)構(gòu)明顯小于已知的激光雕版。
[0089]當(dāng)然，上述微圖像還可在沒有圖中所示微型透鏡和放大布置的情況下使用。那么，微空腔的配置允許十分精細(xì)地結(jié)構(gòu)化圖像或圖案，這利用常規(guī)印刷方法是不可能實(shí)現(xiàn)的。
[0090]參考標(biāo)號(hào):
[0091]I微空腔結(jié)構(gòu)
[0092]2 基底
[0093]3微空腔
[0094]4, 4.1,4.2 輻射
[0095]5, 5.1, 5.2 輻射
[0096]6 透鏡
[0097]7a, b, c, d 區(qū)域
[0098]8 方向
[0099]9微圖像
[0100]10防偽元件
[0101]11 像素
[0102]12 圖案
[0103]13 邊緣
[0104]14亞波長結(jié)構(gòu)
[0105]15 涂層
[0106]OA 光軸
[0107]角度
【權(quán)利要求】
1.一種用于制造諸如鈔票、支票等的有價(jià)文件的防偽元件，具有提供若干微圖像(9)的上側(cè)，其特征在于， -每個(gè)微圖像(9)由具有并排設(shè)置的大量微空腔(3)的微空腔結(jié)構(gòu)(I)形成，其中， -所述微空腔(3)在平行于所述上側(cè)設(shè)置的空間方向上相應(yīng)地具有0.5μπι至3μπι的延伸范圍； -所述微空腔結(jié)構(gòu)(I)在其表面上可選地是反射的或高度折射的，使得在所述表面上發(fā)生至少部分反射；以及 -對(duì)于每個(gè)微圖像(9)，存在至少第一和第二類型的微空腔(3)，至少第一和第二類型的微空腔在所述微空腔(3)的縱橫比方面是不同的，由此，每個(gè)微圖像(9)由至少兩種不同類型的微空腔(3)構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求1所述的防偽元件，其特征在于，所述微空腔結(jié)構(gòu)(I)中的微空腔(3)的縱橫比根據(jù)限定出所述微圖像(9)的預(yù)定圖形變化。
3.如權(quán)利要求1或2所述的防偽元件，其特征在于，所述第一和第二類型的微空腔(3)在它們的后向散射行為方面是不同的。
4.如權(quán)利要求3所述的防偽元件，其特征在于，若干第一類型的微空腔(3)布置成并排設(shè)置，以形成微圖案(9)的第一圖像區(qū)域。
5.如權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的防偽元件，其特征在于，透鏡(6)的布置形成在所述微圖像(9)上方，每個(gè)微圖像(9)分配有一個(gè)透鏡(6)。
6.如權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的防偽元件，其特征在于，對(duì)于所述微圖像(9)，額外地提供亞波長結(jié)構(gòu)(14)，所述亞波長結(jié)構(gòu)提供圖像元素，尤其是暗背景。
7.如權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的防偽元件，其特征在于，對(duì)于所述微圖像(9)，額外地提供具有非結(jié)構(gòu)化或準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)結(jié)構(gòu)化表面的區(qū)域，所述區(qū)域提供圖像元素，尤其是反射背旦-5^ O
8.如權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的防偽元件，其特征在于，限制所述微空腔⑶的邊緣還形成所述微圖像(9)的圖案(12)的邊緣。
9.如權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的防偽元件，其特征在于，所述微空腔(3)是非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的，尤其是通道狀的，并相應(yīng)地沿一方向(8)延伸，其中，兩種類型在所述方向(8)方面是不同的。
10.如權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的防偽元件，其特征在于，所述微空腔(3)在平行于所述上側(cè)的空間方向上的延伸長度沿所述空間方向變化，優(yōu)選地根據(jù)預(yù)定功能變化。
11.如權(quán)利要求1至10任一項(xiàng)所述的防偽元件，其特征在于，所述微空腔(3)配備有實(shí)現(xiàn)顏色效應(yīng)的結(jié)構(gòu)(13)，尤其是干擾層結(jié)構(gòu)。
12.—種具有根據(jù)權(quán)利要求1至11任一項(xiàng)所述的防偽元件(10)的有價(jià)文件。
13.一種用于諸如鈔票、支票等的有價(jià)文件的防偽元件(10)的制造方法，其中，提供具有上側(cè)的基底(2)，在所述上側(cè)上生產(chǎn)若干微圖像(9)， 其特征在于， -每個(gè)微圖像(9)由具有并排設(shè)置的大量微空腔(3)的微空腔結(jié)構(gòu)⑴形成，其中， -所述微空腔(3)在平行于所述上側(cè)設(shè)置的空間方向上相應(yīng)地具有0.5μπι至3μπι的延伸范圍； -所述微空腔結(jié)構(gòu)(I)構(gòu)造成在其表面上可選地是反射的或高度折射的，使得在所述表面上發(fā)生至少部分反射；以及 -對(duì)于每個(gè)微圖像(9)，提供至少第一和第二類型的微空腔(3)，至少第一和第二類型的微空腔在所述微空腔(3)的縱橫比方面是不同的，由此，每個(gè)微圖像(9)由至少兩種不同類型的微空腔⑶構(gòu)成。
14.如權(quán)利要求13所述的制造方法，其特征在于，所述微圖像通過根據(jù)預(yù)定圖形改變微空腔結(jié)構(gòu)(I)中的微空腔(3)的縱橫比來限定。
15.如權(quán)利要求13或14所述的制造方法，其特征在于，若干第一類型的微空腔(3)布置成并排地設(shè)置，以形成微圖像(9)的第一圖像區(qū)域。
16.如權(quán)利要求13至15任一項(xiàng)所述的制造方法，其特征在于，透鏡(6)的布置形成在所述微圖像(9)上方，以放大所述微圖像，其中，每個(gè)微圖像(9)分配有一個(gè)透鏡(6)。
17.如權(quán)利要求13至16任一項(xiàng)所述的制造方法，其特征在于，對(duì)于所述微圖像(9)，額外地形成亞波長結(jié)構(gòu)(14)，所述亞波長結(jié)構(gòu)提供圖像元素，尤其是暗背景。
18.如權(quán)利要求13至17任一項(xiàng)所述的制造方法，其特征在于，對(duì)于所述微圖像(9)，額外地形成具有非結(jié)構(gòu)化表面的區(qū)域，所述區(qū)域提供圖像元素，尤其是反射背景。
19.如權(quán)利要求13至18任一項(xiàng)所述的制造方法，其特征在于，限制所述微空腔(3)的邊緣被構(gòu)造為所述微圖像(9)的圖案(12)的邊緣(13)。
20.如權(quán)利要求13至19任一項(xiàng)所述的制造方法，其特征在于，所述微空腔(3)構(gòu)造成非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的，尤其是通道狀的，并相應(yīng)地沿一方向(8)延伸，其中，兩種類型在所述方向方面是不同的。
21.如權(quán)利要求13至20任一項(xiàng)所述的制造方法，其特征在于，所述微空腔(3)配備有實(shí)現(xiàn)顏色效應(yīng)的結(jié)構(gòu)(13)，尤其是干擾層結(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】G02B5/08GK104136944SQ201280070155
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月20日
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