具有亚波长光栅的防伪元件制造技术

本发明专利技术涉及一种用于制造诸如钞票、支票等有价文件的防伪元件，该防伪元件包括：介质基层(1)；第一线光栅结构(2)，该第一线光栅结构(2)内嵌在基层(1)中并由多个第一光栅网(3)组成，该第一光栅网沿纵向延伸并布置在第一平面(L1)中并由高折射性材料构成；以及第二线光栅结构(6)，该第二线光栅结构(6)内嵌在基层(1)中并由第二光栅网(7)组成，该第二光栅网(7)沿纵向延伸并由高折射性材料构成，并且相对于第一平面(L1)在平行的第二平面(L2)中位于第一线光栅结构(2)的上方，其中，第一光栅网(3)分别具有第一厚度(t1)和第一宽度(b)，并按间距(a)彼此并排布置，从而在第一光栅网(3)之间形成沿纵向延伸并具有与间距(a)对应的宽度的第一光栅缝隙(4)，第二线光栅结构(6)相对于第一线光栅结构(2)是相反的，其中，在第一平面(L1)的俯视图中，第二光栅网(7)分别具有第二厚度(t1)并位于第一光栅缝隙(4)的上方，存在于第二光栅网(7)之间的第二光栅缝隙(8)位于第一光栅网(3)的上方，并且第一光栅网(3)和第二光栅缝隙(8)的宽度、以及第二光栅网(7)和第一光栅缝隙(4)的宽度分别小于300纳米，其中，所述防伪元件在透射观察时产生色彩效果，并且第一和第二厚度(t1、t2)至少为100纳米，优选至少为150纳米。

Anti fake element with sub wavelength grating

\u672c\u53d1\u660e\u6d89\u53ca\u4e00\u79cd\u7528\u4e8e\u5236\u9020\u8bf8\u5982\u949e\u7968\u3001\u652f\u7968\u7b49\u6709\u4ef7\u6587\u4ef6\u7684\u9632\u4f2a\u5143\u4ef6\uff0c\u8be5\u9632\u4f2a\u5143\u4ef6\u5305\u62ec\uff1a\u4ecb\u8d28\u57fa\u5c42(1)\uff1b\u7b2c\u4e00\u7ebf\u5149\u6805\u7ed3\u6784(2)\uff0c\u8be5\u7b2c\u4e00\u7ebf\u5149\u6805\u7ed3\u6784(2)\u5185\u5d4c\u5728\u57fa\u5c42(1)\u4e2d\u5e76\u7531\u591a\u4e2a\u7b2c\u4e00\u5149\u6805\u7f51(3)\u7ec4\u6210\uff0c\u8be5\u7b2c\u4e00\u5149\u6805\u7f51\u6cbf\u7eb5\u5411\u5ef6\u4f38\u5e76\u5e03\u7f6e\u5728\u7b2c\u4e00\u5e73\u9762(L1)\u4e2d\u5e76\u7531\u9ad8\u6298\u5c04\u6027\u6750\u6599\u6784\u6210\uff1b\u4ee5\u53ca\u7b2c\u4e8c\u7ebf\u5149\u6805\u7ed3\u6784(6)\uff0c\u8be5\u7b2c\u4e8c\u7ebf\u5149\u6805\u7ed3\u6784(6)\u5185\u5d4c\u5728\u57fa\u5c42(1)\u4e2d\u5e76\u7531\u7b2c\u4e8c\u5149\u6805\u7f51(7)\u7ec4\u6210\uff0c\u8be5\u7b2c\u4e8c\u5149\u6805\u7f51(7)\u6cbf\u7eb5\u5411\u5ef6\u4f38\u5e76\u7531\u9ad8\u6298\u5c04\u6027\u6750\u6599\u6784\u6210\uff0c\u5e76\u4e14\u76f8\u5bf9\u4e8e\u7b2c\u4e00\u5e73\u9762(L1)\u5728\u5e73\u884c\u7684\u7b2c\u4e8c\u5e73\u9762(L2)\u4e2d\u4f4d\u4e8e\u7b2c\u4e00\u7ebf\u5149\u6805\u7ed3\u6784(2)\u7684\u4e0a\u65b9\uff0c\u5176\u4e2d\uff0c\u7b2c\u4e00\u5149\u6805\u7f51(3)\u5206\u522b\u5177\u6709\u7b2c\u4e00\u539a\u5ea6(t1)\u548c\u7b2c\u4e00\u5bbd\u5ea6(b)\uff0c\u5e76\u6309\u95f4\u8ddd(a)\u5f7c\u6b64\u5e76\u6392\u5e03\u7f6e\uff0c\u4ece\u800c\u5728 The first grating network (3) is formed between the vertical extension and with spacing (a) corresponding to the width of the first grating gap (4), the second grating structure (6) relative to the first grating structure (2) is opposite, which, in a first plane (L1) of the top view, the second grating net (7) respectively with second thickness (T1) and is located in the first grating gap (4) above, in second (7) second grating grating network (8) is located in the gap between the first grating network (3) above, and the first grating network (3) and second (8) of the grating gap width, and the second network (7) and the first grating grating gap (4) width less than 300 nm respectively, among them, the security element color effect in the observation of transmission, and the first and second thickness (T1, T2) at least 100 nm, preferably at least 150 nm.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于制造钞票、支票等有价文件的防伪元件，该防伪元件具有线光栅结构。
技术介绍
具有周期性线光栅的防伪元件是已知的，例如DE102009012299A1、DE102009012300A1或DE102009056933A1中说明的防伪元件。在光栅设计为使得在可见光谱区中产生共振效应时，这些防伪元件可具有亚波长区中的滤色特性。已知的是，反射和透射亚波长结构具有这种滤色特性。所述结构对入射光线的反射或透射具有很强的偏振影响。色彩在很大程度上取决于这种亚波长光栅的反射或透射角度。但是，在入射光是非偏振光时，所述光栅的色彩饱和度会显著弱化。一种已知的亚波长结构的线光栅具有与角度相关的滤色特性。该线光栅具有矩形剖面，由介质材料制成。水平表面覆有高折射性介质。在此结构的上方同样有介质材料，光栅基层的折射率与覆层材料的折射率优选是相同的。因此，形成由两个光栅组成的旋光结构，这两个光栅由高折射性材料制成，并且其间距等于原矩形剖面的高度。形成线光栅的栅脊例如由硫化锌(ZnS)制成。在反射光中可能相应地产生色彩反差，但是在透射光中不同角度的色调变化几乎不明显。因此，这种结构只能用作反射防伪特征，并且必须构造在用于此目的的吸收性底面上。在光栅截面设计为使得在可见光波长区中产生共振效应时，一维周期性光栅可具有亚波长区中的滤色特性。这些滤色特性取决于入射光的角度。DE3248899C2说明了一种具有与角度相关的滤色特性的亚波长结构。这种光栅的横截面为矩形形式，并通过汽相沉积镀有高折射率(HRI)涂层，其中，折射指数符合以下规律：nHRI>n2和n1≈n2≈n3。色彩随着角度Θ的变化而变化。若光栅垂直于入射平面倾斜(Θ>0°；Φ＝90°)，则色彩保持大致恒定。角度Φ指方位角。以DID(\衍射识别装置\)为商标销售的防伪元件基于这种结构，并利用反射滤色特性。需要利用光吸收底面才能察觉色彩效果。WO2012/019226A1说明了一种同样具有矩形剖面的浮凸亚波长光栅，在该光栅的平台上压印有金属微粒或金属纳米微粒。这种光栅表现出透射变色或偏振效果。而且，已知的是，亚波长光栅是与角度相关的滤色装置，它具有金属或半金属双层构造，例如DE102011115589A1或Z.Ye等人的“CompactColorFilterandPolarizerofBilayerMetallicNanowireGratingBasedonSurfacePlasmonResonances(基于表面等离子体共振的双层金属纳米线光栅紧凑滤色镜和偏振镜)”，Plasmonics，8，555-559(2012)专利文献中所述的亚波长光栅，其中，金属涂层通过汽相沉积实现，并内嵌到介质中。DE102011115589A1中所述的途径基于具有相同周期的双线光栅构造，该双线光栅朝彼此位移半个周期，并且由金属或半金属(例如70纳米硫化锌(ZnS))线或三层构造组成。因此，一种已知的亚波长结构具有约70纳米厚硫化锌(ZnS)涂层。而且，这些结构仅适合作为反射滤色装置。因此，该结构必须附加地应用到光吸收剂底面上才能实现充分的色彩反差，然后才能在反射光中看到。具有金属涂层的亚波长光栅在透射光中表现出较高的色料饱和度。由于金属的光吸收，因此它们显得较暗。覆有薄金属膜的正弦型光栅能导致等离子体共振效应。这些共振导致TM偏振的透射性提高，请参考Jorlin等人的文献“SpatiallyandPolarizationResolvedPlasmonMediatedTransmissionthroughContinuousMetalFilms(连续金属膜中的空间和偏振分辨等离子体激元中介透射)”；Opt.Express17，12155-12166(2009)。这种效应可通过附加的薄介质层最佳化，例如在T.Tenev等人的“HighPlasmonicResonantReflectionandTransmissionatContinuousMetalFilmsonUndulatedPhotosensitivePolymer(不平坦光敏聚合物上的连续金属膜处的高等离子体共振反射和透射)”，Plasmonics(2013)文献中的说明。例如，在WO2012/136777A1中说明了具有这种光学效果的一种防伪元件。在文献WO2014/033324A2中，还说明了一种透射性防伪元件，该透射性防伪元件基于亚波长光栅，并表现出与角度相关的色彩特性。在其中详细论述了具有高折射性涂层的正弦型光栅的光学特性。已知的具有非连续表面的二维周期性亚波长光栅确实表现出滤色特性，但是具有很大的角度容限。因此，在倾斜时，它们的色调几乎没有什么变化。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提出一种防伪元件，在对其透视时，该防伪元件表现出良好的色彩效果，并且在倾斜该防伪元件时，色彩发生变化。本专利技术的目的是通过一种用于制造诸如钞票、支票等有价文件的防伪元件实现的，该防伪元件具有：介质基层；嵌入在基层中的由多个第一光栅脊组成的第一线光栅结构，所述第一光栅脊沿纵向延伸并布置在第一平面中，并由高折射性介质或半金属材料制成；以及嵌入在基层中的由第二光栅脊组成的第二线光栅结构，所述第二光栅脊由高折射性介质或半金属材料制成，沿纵向延伸，相对于第一平面在第二平面中位于第一线光栅结构的上方，其中，第一光栅脊分别具有第一厚度和第一宽度，并按一定的间距并排排列，从而在第一光栅脊之间形成沿纵向延伸并具有与所述间距对应的宽度的第一光栅槽，第二线光栅结构与第一线光栅结构相反，其中，在第一平面的平面图上，第二光栅脊分别具有第二厚度并且位于第一光栅槽的上方，存在于第二光栅脊之间的第二光栅槽位于第一光栅脊的上方，并且第一光栅脊和第二光栅槽的宽度以及第二光栅脊和第一光栅槽的宽度分别小于300纳米，其中，在透视时，所述防伪元件产生色彩效果，并且第一和第二厚度的值达到至少为100纳米，优选至少为150纳米。所述高折射性材料优选是介质或半导体，例如硅(Si)、锗(Ge)、碳(C)。根据本专利技术，使用双线光栅，该双线光栅由两个重叠平面构成的线光栅结构组成，这些线光栅结构彼此互补，即，相对于彼此位移。90°相移是理想值，当然，这需要在生产精度的范围内考虑。由于制造公差，在此可能出现互补性(即，90°相移)的偏差，因为通常无法完美地构造矩形轮廓，而是只能用上平行边短于下平行边的梯形轮廓来近似。对于周期性线光栅结构，相移与半周期对应。线光栅结构由高折射性介质或半金属材料制成。光栅脊的厚度可选小于调制深度，即，小于线光栅结构的光栅平面的间距。但是，光栅脊的厚度也可大于调制深度，从而形成闭合膜。此时，第一和第二平面的间距小于(0.5x第一层的厚度)和(0.5x第二层的厚度)的和。经证明，以这种方式构造的光栅尽管层厚增加，但是在倾斜透视时，会令人惊奇地产生可复现的并且易察觉的色彩效果。所述防伪元件可简单地通过层叠来制造，即，首先提供一个基层，在该基层上形成有第一线光栅结构。在此基层上施加介质中间层，该介质中间层覆盖第一线光栅结构，并可选比第一线光栅结构的光栅脊厚。然后在其上可形成位移的第二线光栅结构，并且一层介质覆盖层构成嵌入在该线光栅结构中的基材封层。可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造诸如钞票、支票等有价文件的防伪元件，该防伪元件具有：‑介质基层(1)，‑内嵌在基层(1)中的由多个第一光栅脊(3)组成的第一线光栅结构(2)，该第一光栅脊(3)由高折射性材料制成，沿纵向延伸并布置在第一平面(L1)内；以及内嵌在基层(1)中的由第二光栅脊(7)组成的第二线光栅结构(6)，该第二光栅脊(7)由高折射性材料制成，沿纵向延伸，相对于第一平面(L1)在平行的第二平面(L2)内位于第一线光栅结构(2)的上方，其中‑第一光栅脊(3)分别具有第一厚度(t1)和第一宽度(b)，并以间距(a)并排布置，从而在第一光栅脊(3)之间形成第一光栅槽(4)，该第一光栅槽(4)沿纵向延伸，具有与距离(a)对应的宽度，‑第二线光栅结构(6)与第一线光栅结构(2)相反，其中，在第一平面(L1)的平面图中，第二光栅脊(7)分别具有第二厚度(t1)并位于第一光栅槽(4)上方，存在于第二光栅脊(7)之间的第二光栅槽(8)位于第一光栅脊(3)的上方，并且‑第一光栅脊(3)的宽度和第二光栅槽(8)的宽度，以及第二光栅脊(7)的宽度和第一光栅槽(4)的宽度分别小于300纳米，其特征在于：‑所述防伪元件在对其透视观察时产生色彩效果，并且第一和第二厚度(t1、t2)达到至少为100纳米，优选至少为150纳米。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.21 DE 102014010751.51.一种用于制造诸如钞票、支票等有价文件的防伪元件，该防伪元件具有：-介质基层(1)，-内嵌在基层(1)中的由多个第一光栅脊(3)组成的第一线光栅结构(2)，该第一光栅脊(3)由高折射性材料制成，沿纵向延伸并布置在第一平面(L1)内；以及内嵌在基层(1)中的由第二光栅脊(7)组成的第二线光栅结构(6)，该第二光栅脊(7)由高折射性材料制成，沿纵向延伸，相对于第一平面(L1)在平行的第二平面(L2)内位于第一线光栅结构(2)的上方，其中-第一光栅脊(3)分别具有第一厚度(t1)和第一宽度(b)，并以间距(a)并排布置，从而在第一光栅脊(3)之间形成第一光栅槽(4)，该第一光栅槽(4)沿纵向延伸，具有与距离(a)对应的宽度，-第二线光栅结构(6)与第一线光栅结构(2)相反，其中，在第一平面(L1)的平面图中，第二光栅脊(7)分别具有第二厚度(t1)并位于第一光栅槽(4)上方，存在于第二光栅脊(7)之间的第二光栅槽(8)位于第一光栅脊(3)的上方，并且-第一光栅脊(3)的宽度和第二光栅槽(8)的宽度，以及第二光栅脊(7)的宽度和第一光栅槽(4)的宽度分别小于300纳米，其特征在于：-所述防伪元件在对其透视观察时产生...

【专利技术属性】
技术研发人员：H洛赫比勒，
申请(专利权)人：德国捷德有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE