包括具有衍射结构的微结构的安全元件以及用于制造和验证的方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201380033879.3

申请日:

2013.06.27

公开号:

CN104395097A

公开日:

2015.03.04

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):B42D 25/30申请日:20130627|||公开

IPC分类号:

B42D25/30(2014.01)I; B42D25/324(2014.01)I; B42D25/405(2014.01)I; G02B3/00; G02B3/06; G02B5/18

主分类号:

B42D25/30

申请人:

联邦印刷有限公司

发明人:

R·古特曼

地址:

德国柏林

优先权:

102012211077.1 2012.06.27 DE

专利代理机构:

永新专利商标代理有限公司72002

代理人:

郭毅

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内容摘要

本发明涉及一种安全元件(1),所述安全元件包括设备体(2),所述设备体具有透明塑料层(3),在所述塑料层的一个层表面(4)上构造有微结构(5),其中,在相同的层表面(4)中附加地构造有绕射表面结构(7),本发明还涉及一种制造方法、涉及一种层压板和验证方法。

权利要求书

权利要求书
1.  一种安全元件(1),其包括设备体(2),所述设备体具有透明塑料层(3),在所述塑料层的一个层表面(4)上构造有微结构(5),其特征在于,在相同的层表面(4)中附加地构造有绕射表面结构(7)。

2.  根据权利要求1所述的安全元件(1),其特征在于,所述微结构(5)包括透镜阵列(104)。

3.  根据权利要求2所述的安全元件(1),其特征在于,所述绕射表面结构(7)至少部分面地构造在所述微结构(5)上。

4.  根据权利要求1至3中任一项所述的安全元件(1),其特征在于,所述绕射表面结构(7)包括冲压全息图。

5.  根据权利要求1至4中任一项所述的安全元件(1),其特征在于,所述绕射表面结构(7)分别覆盖所述微结构(5)的仅仅部分区域。

6.  一种用于构造安全元件的方法,所述方法包括以下步骤:提供至少一个透明塑料层(3)以及在所述至少一个塑料层(3)的层表面(4)上构造微结构(5),其特征在于,附加地在所述至少一个透明塑料层(3)的构造有所述微结构(5)的相同的层表面(4)上构造绕射表面结构(7)。

7.  根据权利要求6所述的方法,其特征在于,如此构造所述绕射表面结构(7),使得所述绕射表面结构(7)完全地或部分地至少构造在所述微结构(5)的表面的一部分上。

8.  根据权利要求6或7所述的方法,其特征在于,使所述微结构(5)仅仅在部分区域中在其表面上构造有所述绕射表面结构(7)。

9.  根据权利要求6至8中任一项所述的方法,其特征在于,同时借助于冲压工具使所述微结构和所述绕射表面结构(7)成型到至少一个透明塑料层(3)的层表面(4)中。

10.  一种用于验证安全元件(1)的方法,所述安全元件包括微结构(5)和绕射表面结构(7),所述方法包括以下步骤:借助于光学检测方法验证所述微结构,其特征在于,在验证所述微结构(5)时检验是否借助于所述光学检测方法附加地检测到绕射光学效应并且导出验证结果,如果所述微结构(5)的验证提供肯定的验证结果并且附加地至少检测到绕射效应,则所述验证结果说明所述安全元件(1)为经肯定验证的。

11.  一种用于在塑料层(3)的层表面(4)中构造安全元件(1)的层压板(200),其中,所述层压板(200)具有冲压表面,所述冲压表面设置为在层压方法中与所述塑料层(3)的接触面,其中,所述冲压表面(201)包括用于在所述层压方法中使微结构(5)冲压到所述塑料层(3)的层表面(4)中的表面浮雕(202),其特征在于,在相同的冲压表面(201)中所述表面浮雕(202)如此构造,使得在所述层压方法中与所述微结构(5)的冲压同时地也附加地将或能够将所述绕射表面结构(7)冲压在所述塑料层(3)的相同的层表面(4)中。

说明书

说明书包括具有衍射结构的微结构的安全元件以及用于制造和验证的方法
技术领域
本发明涉及一种安全元件,所述安全元件具有设备体,所述设备体具有透明塑料层,在透明塑料层的一个层表面上构造有微结构。所述微结构例如可以构造为双凸透镜系统。此外,本发明涉及一种用于制造所述安全元件的方法、涉及层压板以及用于验证的方法。
背景技术
由现有技术已知不同的安全元件,其具有微结构。微结构自身或与安全元件的设备体的其他组成部分组合地表示安全特征。由现有技术例如已知这样的安全元件,所述安全元件例如构造为卡形的数据载体,其具有衬底和至少一个透明覆盖薄膜,其中,衬底使用穿过覆盖薄膜的激光束将可识别的信息存储到衬底中。
文献EP 0 216 974例如描述了一种这样的卡形的数据载体,其中,透明覆盖薄膜在表面上设有例如柱面透镜形式的浮雕,柱面透镜独特地改变信息记录。因为这样的透镜式的浮雕结构的曲率半径通常处于30μm与500μm之间的范围内,所以这样的结构也称为微结构。
文献EP 0 219 012 A2描述了一种数据载体,例如证件或信用卡,所述数据载体在其内部中包含信息,所述信息借助于激光束以光学特性的不可逆的变化的形式引入。具有透镜栅的塑料层施加到数据载体的表面上。为了进行信息记录,激光束穿透透镜栅并且在位于其下方的区域中尤其通过涂黑产生光学信息的存储。通过透镜栅限制信息记录的区域。基于透镜栅的透镜的调焦作用可以在不同的角下将不同信息存储在数据载体的相同区域中。这些信息可以随后与观察角相关地被读取。基于该特性将这样的安全特征或者包括所述安全特征的安全元件也称为可变的激光图像(CLI)。在此前提在于,透镜栅具有相互平行取向的柱面透镜。如果在规则的栅中使用其他透镜几何结构——例如球形透镜,则可以实现不仅在一个平面中 而且在相互垂直的平面中的角相关性。在这样的情况下,相应的安全特征或具有这样的特征的安全元件称为多激光图像(MLI)。
将一个对象的、使得一个对象的模仿、复制、伪造或诸如此类至少变得困难或变得不可能的每个特征称为安全特征。将具有至少一个安全特征的每个本体实体称为安全元件。普遍的是,将多个不同的安全特征进行组合并且构造在一个结构单元中。
安全元件可以不仅是用于制造其他安全元件的半成品或者是自身已制成的可用的对象,例如安全文件。尤其将旅行护照、身份证明、身份证、驾驶执照、出入卡,但也将有价文件如邮票、钞票、股票、银行卡和信用卡,但也将用于包装的封印、包装本身、防伪门票和票或签证以及诸如此类视为安全文件。
除了使用透镜形式的微结构之外也已知的是,使用浮雕结构,其特有的尺寸处于微米范围中,例如以微型文字或微型符号的形式。
另一组安全特征如此构造,使得它们以特有的方式衍射光。其例子尤其是全息图,所述全息图以不同的形式应用在安全文件和安全元件中。一大组所述进行衍射的安全特征和安全元件包括表面浮雕结构,其构造用于衍射光。相比于其特有尺寸处于微米范围中的、双凸透镜系统的微结构,光的衍射在以下的结构上发生,所述结构的特有结构大小具有在光的波长的量级上的度量,所述光应通过这些结构衍射。
由文献EP 1 718 475 A1已知用于安全纸件和有价文件的安全元件,其具有透明薄膜,所述透明薄膜具有透镜栅的形式的表面浮雕,所述表面浮雕具有编码区域,在所述编码区域中透镜栅的光学特性与在所述编码区域之外透镜栅的光学特性不同,其中,透镜栅的栅元件具有包括纵轴线的纵向延伸的形状,其中,透镜栅在不同的位置处包含具有纵轴线的不同定向的栅元件。在一个实施方式中设置,在透镜栅之上例如在叠加透镜栅的透明薄膜中设置衍射结构。由此应使得透镜栅的仿制变得困难并且根据衍射结构的缺乏或损坏能够识别仿制企图。
原则上存在以下需求:实现总是改善的安全特征和安全元件,其仿制和/或伪造、复制或诸如此类变得困难但在安全特征的或者其中存储的信息的存在和/或完整性方面能够实现尽可能简单的验证。
发明内容
因此,本发明所基于的任务在于,实现一种改善的安全元件、例如改善的安全文件或者用于所述安全文件的制造的半成品,说明一种用于其制造的方法,说明一种层压板以及改善的验证方法,其中,改善的安全元件相比于已知的安全特征更难以纂改或仿造,所述制造方法和层压板提供了生产工艺的简化并且所述验证方法能够实现安全元件的简单可靠的检验。
本发明所基于的构思在于,将层表面上的微结构与衍射结构以这样的方式组合,使得在一个构造有微结构的平坦区域中附加地构造衍射结构。它们共同地通过结构化构成同一个表面层。
定义:
所有以下结构称为微结构:所述结构具有至少一个特有的几何大小(长度、间距、宽度、高度、曲率半径…),所述结构的“长度”处于微米范围中在2μm与900μm之间的范围中,优选在10μm与750μm之间的范围中,进一步优选在30μm与500μm之间的范围中,特别优选在30μm与300μm之间的范围中。无论如何仅仅将以下结构视为微结构:所述结构不适于衍射在可见光谱范围中、紫外光谱范围或近红外光谱范围中的光。
称为衍射结构或绕射结构的是这样的结构,所述结构的特有的间距和长度处于光波长的数量级的范围中,所述光由相应的衍射结构衍射。因此,典型的结构大小处于几百纳米至大约1.5微米的范围中,根据光波长由紫外光谱、通过可见光谱直至红外光谱中。衍射在1.5微米以上的波长范围中的电磁辐射的结构在这里提出的技术教导的意义上不视为衍射结构。
将塑料的至周围气相或至真空的边界面视为塑料层的层表面,所述真空相应于外表面的口语定义。然而,附加地也将塑料层的边界面视为层表面,在所述边界面上塑料材料邻接到在涉及光衍射和光折射的特性方面不同的其他塑料材料上。因此,不同折射率的塑料材料之间的层边界表示在所描述的意义上相互邻接的塑料层的层表面。
将信息相对于透镜阵列结构存入到安全元件中视为CLI/MLI,其中,可感知的信息部分在穿过透镜阵列的观察中与相对于一个平面或一个平面的表面法线的观察方向相关,透镜阵列构造在所述平面中。
将层表面的每个浮雕状结构视为表面结构。
将层表面的、引起光衍射的每个浮雕状结构视为透射表面结构。光折射与光衍射不同,光折射基本上由在不同介质中不同的光传播速度引起。
以下材料称为透明塑料材料:穿过所述材料至少在一个波长范围中能够实现按照几何光学器件的光学成像。这一点基本上能够等同于,穿过所述透明层能够实现例如字符或图像的成像检测。
以下塑料材料视为有激光能力的或可激光标记的塑料材料:所述塑料材料包含添加物,所述添加物完全不或几乎完全不影响塑料材料的透明特性,然而相对于未添加有添加物的塑料材料却提高了至少各个波长的光的吸收,从而通过有针对性的激光照射、尤其通过碳化促进可标记性并且使可标记性变得容易。
任何以下方法视为激光标记:在所述方法中通过激光束的有针对性的照射引起在材料内部中的永久的光学可感知的变化。所述可感知的变化称为标记。
优选实施方式
尤其提出一种安全元件,其包括设备体,所述设备体具有透明塑料层,在所述塑料层的一个层表面上构造有微结构,其中设置,在相同的层表面中附加地构造绕射表面结构。所述安全元件借助一种用于构造安全元件的方法实现,所述方法包括以下步骤:提供至少一个透明塑料层以及在至少一个塑料层的层表面上构造微结构,其中,附加地在至少一个透明塑料层的、构造有微结构的相同的层表面上构造绕射表面结构。
为了检验这样的安全元件,提出一种用于验证安全元件的方法,所述安全元件包括微结构和绕射表面结构。所述方法包括以下步骤:借助于光学检测方法验证微结构,其中,在验证微结构时检验是否借助于光学检测方法附加地检测到绕射光学效应并且导出验证结果,如果微结构的验证提供肯定的验证结果并且附加地至少检测到绕射效应,则所述验证结果说明安全元件为经肯定验证的。
因此实现了一种安全特征,所述安全特征一方面通过微结构并且另一方面通过绕射表面结构确定。这如此实现,使得在微结构的检验中也直接出现绕射效应,所述绕射效应作为附加的检验特征一起进入到验证中。关于制造过程新型的安全元件——所述安全元件可以是半成品或已经是制成 的安全文件——提供以下优点:不仅微结构而且绕射表面结构可以以相同的工作步骤或工艺实现,因为微结构和绕射表面结构构造在相同的层表面中。相比于现有技术中的实施方式——其中绕射结构经常在不同于微结构的其他衬底层表面中构造,显著简化了制造工艺。必要的清洁步骤或当接合两个层时可能在这两个层之间出现的污物的出现完全消除。
特别优选地,微结构构造为透镜阵列。在此可以使用所有对于本领域技术人员已知的透镜阵列,如所述透镜阵列尤其是用于在安全文件中构造CLI或MLI特征。
特别优选的是圆柱形或球形透镜,其曲率半径处于2μm至900μm的范围中、更优选在10μm至750μm的范围中、并且最优选地处于30μm至300μm的范围中。
在安全元件的另一实施方式中,微结构附加地或替代地包括文字数字符号,其符号高度和符号宽度小于300μm。这样的微结构——所述微结构是所述大小的文字数字符号——称为微型文字结构。
通过使用微型文字可能的是,直接将信息存储到微结构中。除此之外,包括透镜阵列的微结构通常设置用于以印刷的标记或者以借助于激光构造的或待构造的标记共同地构造CLI/MLI特征。通过构造光学可感知的标记可能的是,将信息存储到安全元件中,所述信息可以在验证中被检测以及分析处理。在文献WO 03/022598 A1中例如描述了一种记录载体,其中,所压印的显示元件与透镜结构相互作用地显示这样的与观察角相关的信息检测。
绕射表面结构在一个实施方式中如此构造,使得这些绕射表面结构在宽屏幕光、尤其白光的观察中显示与观察角相关的颜色效应。这表示发生了光的强烈与波长相关的衍射。基于衍射的波长选择性,不同波长的光在不同的角度下衍射,从而由此产生可感知的颜色效应。
然而经常值得期望的是,借助于绕射表面结构存储附加信息。因此在一个实施方式中绕射表面结构包括冲压全息图。此外,可能的是,将在适合的制造方法中也可以安全元件个体地设计的信息存储在绕射表面结构中,所述信息可以在验证中读取。
如果所述绕射表面结构至少部分面地构造在微结构上,则尤其使仿制 变得困难。如果绕射结构位于衬底层表面的一个区域中,其中所述衬底层表面通过微结构相对于一个平面的平滑的面变形,则所述绕射结构视为构造在微结构上。因此可能的是,全部绕射结构构造在微结构的一部分上。然而也可能的是,微结构的一部分是没有绕射结构的,也就是说微结构仅仅在部分区域中在其表面上构造有绕射结构或构造绕射结构。因此,在微结构的部分区域中例如可以实现CLI或MLI效应,所述效应在所述区域中不与绕射效应关联,然而另一区域具有CLI特征,其中能够观察到绕射效应。
如果微结构的仅仅部分区域设有绕射表面结构,从而信息可以通过所述部分区域的几何形状存储。通过在验证中出现的或可观察的光衍射,例如可以具有文字数字符号的形状和/或外形的部分区域凸出来,从而能够检测以几何形状——例如文字符号存储的信息。
在又一其他实施方式或扩展方案中,绕射表面结构的至少一个部分区域设置在微结构的区域中,然而分别仅仅在以下区域中:在所述区域中层表面通过微结构未变形地或者与层表面平面平行地构造。因此,通过层表面限定一个平面。绕射表面结构仅仅在所述平面中或者与之平行的层表面的平面中构造。在此与微结构和绕射表面结构无关地求取层表面的平面。如果微结构构造为规则的透镜阵列,则绕射表面结构设置在各个透镜元件之间。因此在一个实施方式中,绕射表面结构在微结构之间交错地设置在衬底层表面上。
特别有利地,微结构和绕射表面结构同时借助于冲压工具成型到至少一个透明塑料层的层表面中。特别优选地在层压步骤期间实现所述成型,在所述层压步骤中所述至少一个透明塑料层与其他衬底层连接成一个复合体,所述复合体是安全元件的设备体。
特别优选地,安全元件构造为安全文件,从而设备体是文件体。多个安全特征和另外的安全元件可以集成或被集成在所述文件体中。尤其如果微结构至少部分地构造为或被构造为透镜阵列,则借助于激光在不同的照射方向下将不同的信息以CLI或MLI的激光标记的形式存储到塑料层和/或另外的塑料层中。为此,所述塑料层——在其层表面上构造或构造有微结构和绕射表面结构——和/或另一塑料层——其设置或被设置在所述塑 料层的背向层表面的侧上——有激光能力地构造。
如果CLI或MLI特征借助于微结构实现,则在复合体的内部中存储有或存储信息,从而穿过微结构在不同的观察方向下能够检测不同的信息部分。在验证中随后在执行检测方法时在不同的检测角下光学检测安全元件并且验证微结构,其方式是,检验借助于检测方法检测的、存储在安全元件中的信息是否与在光学检测时的检测角相关地发生变化。
在验证方法的另一实施方式或扩展方案中,如果检测到衍射光的与检测角相关的颜色变化,则绕射效应视为被检测到。
在另一实施方式中,附加地检查是否在衍射光中编码了信息,如这例如在使用冲压全息图时可以是这种情况或者通过区域的几何形状,在所述区域中检测到光衍射,如上所述。
除了在层压过程期间构造微结构和绕射表面结构之外也可以将这些结构共同地借助于使用超声波的冲压方法冲压到衬底层表面中。
根据本发明的另一方面,实现了一种用于在塑料层的层表面中构造安全元件的层压板,其中,层压板具有冲压表面,所述冲压表面设置为在层压方法中与塑料层的接触面,其中,冲压表面包括在层压方法中使微结构冲压到塑料层的层表面中的表面浮雕,其中,在相同的冲压表面中表面浮雕如此构造,使得在层压方法中与冲压微结构的同时地也附加地将或能够将绕射表面结构冲压在塑料层的相同的层表面中。优点在于,不需要附加的冲压工具并且也不需要用于构造微结构和绕射表面结构的附加的方法步骤。
层压板的扩展方案在表面浮雕的构造方面具有相同的特征,如这些特征与微结构和绕射表面结构的构造相关联地在安全元件中所描述的那样,其中,表面浮雕分别如此构造,以便能够冲压相应的微结构和绕射表面结构。
尤其是绕射表面结构的构造的另一可能性在于,借助于激光束进行表面加工。尤其具有在皮秒或飞秒范围中的脉冲持续时间的短脉冲和/或超短脉冲激光束可以用于此。因此,尤其可以将干扰结构在相干的激光脉冲之间直接成型到表面中。但是也可以将不利用干扰效应的激光烧蚀用于表面加工。
附图说明
以下参照附图进一步阐明本发明。其中:
图1:安全元件的示意性剖视图;
图2:另一安全元件的示意性剖视图;
图3:安全元件的又另一实施方式的另一示意性视图;
图4:构造为安全文件的安全元件的示意性俯视图;
图5:具有微结构和绕射表面结构的安全元件的示意性俯视图;
图6:安全元件的另一示意性俯视图,其中,微结构和绕射表面结构具有基本上相互平行的结构元件;
图6a:在微结构的区域中层表面的一个区段的示意性透视图;
图7:安全元件的示意性俯视图,其中,微结构和绕射表面结构具有基本上相互垂直取向的结构元件;
图8:构造为安全元件的安全元件的示意性俯视图;
图9:构造为安全文件的安全元件的另一示意性视图;
图10:安全元件的另一示意性剖视图,其中,微结构或绕射表面结构相互交错地构造;
图11:用于以层压方法冲压根据图10的安全元件的微结构和绕射表面结构的层压板;以及
图12:具有微透镜阵列的安全文件的塑料层的示意性区段,其中,绕射表面结构仅仅构造在几个微透镜上,而不构造在其他微透镜上。
具体实施方式
在图1中示意性地示出了安全元件1。所述安全元件包括设备体2,所述设备体在所述情况下构造为复合体。设备体2包括透明塑料层3,所述透明塑料层例如由聚碳酸酯(PC)、聚乙烯(PE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)或其他对于本领域技术人员已知的塑料材料制造,所述塑料材料应用在安全文件制造的领域中。在塑料层3的层表面4上构造以透镜元件6的形式的微结构5。微结构5的透镜元件6自身在表面上具有以绕射表面结构7形式的精细结构化部。所述绕射表面结构例如可 以构造为基本上矩形的凹槽或沟槽12,所述凹槽或沟槽平行于例如构造为柱面透镜的透镜元件6的延伸地构造。
在示出的实施方式中,在塑料层3的背向层表面4的下侧9处另一衬底层10与塑料层3连接成复合体2。优选地,塑料层3和另一衬底层10基于相同的聚合物制造并且通过层压方法接合成一个复合体,所述复合体形成设备体2。如果塑料层3和另一衬底层10基于相同的塑料材料或相同的聚合材料制造,则可以以层压方法如此实现接合,使得在复合体2中不能够识别关于塑料结构的相变。
为了可以与微结构5相互作用地例如构造CLI特征,或者塑料层3或者位于其下方的衬底层——例如衬底层10构造为所谓的有激光能力的层,在所述有激光能力的层中通过激光照射通过微结构5的透镜元件6能够引入第一和第二激光标记11、12。优选地,塑料层3构造为无激光能力的,而衬底层10构造为有激光能力的。通过字母“A”表示的第一激光标记11在第一光照方向下借助于激光束被标记,而通过字母“B”标明的第二激光标记在与之不同的第二光照方向下被标记。如果在验证中借助于检测装置22光学检测安全元件1,所述检测装置可以是例如摄像机或验证人员的眼睛,则根据观察方向31、32穿过微结构化部、也就是穿过透镜元件6能够与观察方向相关地检测第一激光标记11(A)和第二激光标记12(B)。这通过以下方式标明:在第一观察方向31下在检测装置22旁示出第一激光标记11的信息内容“A”、在检测装置22旁在第二观察方向32下示出第二激光标记12的内容“B”。
源自光源20的光21附加地在绕射表面结构7上至少部分地与波长相关地衍射。因此,第一波长25的衍射光在第一观察方向31下由检测装置22检测,而第二波长26的衍射光在第二观察方向32下由检测装置22检测。这分别通过以下方式标明:在检测装置旁或者示出字母λ1或者字母λ2。在安全元件的验证中、因此在微结构5的验证中分析处理CLI特征并且附加地在此检测颜色变换,所述颜色变换不是由在安全元件1中的激光标记11、12的颜色引起。
为了保护微结构化部5和绕射表面结构化部7免受环境影响——例如机械损坏,在根据图2的实施方式中附加地在塑料层3之上设置油漆层16。 相同的技术特征在所有图中设有相同的参考标记。所述油漆层具有与塑料层3不同的光学折射率。由此确保,在绕射表面结构7上的光衍射以及在微结构5上的光折射维持,所述光折射引起CLI效应。优选至少0.1的折射率差。塑料的折射率可以受金属氧化物微粒——例如二氧化钛(TiO2)的掺混影响,所述金属氧化物微粒没有直接导致塑料材料的变色和透明度限制。前提是,所使用的微粒的直径小于光的半波长,因为否则强散射出现。所使用的微粒的直径优选小于200nm,进一步优选小于100nm,特别优选小于50nm。微粒直径的下限为1nm。特别优选的是具有在2nm与50nm之间、特别优选在2nm与20nm之间的直径的微粒。
在图3中示意性地示出安全元件的另一实施方式。根据图3的实施方式与图1和2的实施方式的不同之处在于,它不包含激光标记11、12,而是对此包含印刷标记13(A)、14(B)。这些印刷标记可以例如印刷到塑料层3的下侧9上。能够再次考虑具有油漆保护层16或没有油漆保护层16的实施方式。因此,油漆保护层16的轮廓在示意性剖视图中用虚线标明,以便标明可选的存在。
在图4中示出构造为安全文件100的安全元件1的示意性俯视图。在安全文件100中除了安全特征103之外还实现了另外的安全特征101、102,所述安全特征103将在下文中更详细地描述。对于本领域技术人员而言不言而喻,安全特征101、102仅仅是示例性地对于可以实现在安全文件100中的多个不同的安全特征和其他安全元件标明。示例性地在此仅仅将体积全息图、安全印刷作为几个例子提及。安全特征103包括微结构5和附加的绕射表面结构7。示例性的构型在图5中示出。
图5中的微结构再次包括透镜阵列的柱面透镜元件。由表面结构7对透镜阵列104加边,所述透镜阵列包括圆柱形的透镜元件6,所述表面结构例如构造为具有基本上矩形横截面的沟槽121。沟槽121的延伸方向112偏离相互平行取向的透镜元件6的圆柱体轴线113。在绕与圆柱体轴线113共线的摆动轴线110倾斜的情况下,可以与安全文件100中的标记(未示出)相互作用地观察到CLI效应。同时也观察到边缘106中的颜色变换,因为在这样的摆动中与波长相关的衍射同样容易发生变化。
然而,如果摆动绕另一摆动轴线114实现,所述另一摆动轴线与沟槽 状表面结构7的延伸方向112共线,则可以观察到最优的颜色变换效应。
在图6中示意性地示出安全特征103的另一构型。在所述实施方式中绕射表面结构7重新构造为矩形沟槽121,所述矩形沟槽的延伸方向平行于圆柱形构造的透镜元件6。
在图6a中示出层表面4的一个区段的示意性透视图。可以看出柱面透镜元件6的三个区段,在其上分别构造了具有矩形横截面的多个沟槽121作为绕射表面结构7。绕平行于透镜元件6的圆柱体轴线113地构造的摆动轴线110的倾斜在这种情况下不仅导致在绕射表面结构7、也就是沟槽121上的颜色波长选择性的衍射,而且导致在安全文件100或安全元件1的内部中可观察的标记的变化。
在图7中示意性地示出另一实施方式的俯视图。在此,表面结构7又例如以矩形沟槽121的形式重新垂直构造,而透镜阵列104的双凸透镜或透镜元件6是水平构造。这意味着,透镜元件6的圆柱体轴线113垂直于沟槽121的延伸方向112,所述沟槽具有矩形横截面轮廓。绕在所述情况下水平地构造并且与圆柱体轴线113共线的摆动轴线110的摆动导致在标记中存储的CLI信息的变化。在这样的摆动中在第一近似中在表面结构7的沟槽121上不发生与波长相关的衍射的变化。然而,在绕与沟槽121的延伸方向112共线的另一摆动轴线114的摆动中发生与波长相关的衍射的变化并且因此发生可观察的颜色效应,但不发生可感知的CLI信息的变化,所述CLI信息存储在激光标记或印刷标记中。
在图8中示出一个实施例,其中,将安全元件1重新构造为安全文件100。示意性地示出仅仅一个安全特征103,所述安全特征具有以水平取向的圆柱状透镜元件6形式的微结构化部5。在具有大写字母D的结构的子区域115中在柱面透镜上构造例如以具有矩形横截面的沟槽的形式的表面结构7,所述表面结构的延伸方向112平行于圆柱体轴线方向113。绕平行于透镜阵列104的透镜元件6的圆柱体轴线113定向的摆动轴线110的倾斜不仅导致基于在表面结构化部7上的与波长相关的衍射引起的颜色效应而且导致CLI信息感知的变化。因此,字母“D”在透镜阵列104上作为色彩发生变化的结构在CLI特征的验证中是可见的。
在图9中示意性地示出与根据图8的实施方式相似的实施方式。所述 实施方式的区别在于,透镜阵列104具有边缘106,其方式是,绕射表面结构例如以矩形沟槽121形式构造,所述沟槽的延伸方向112偏离柱面透镜的圆柱体轴线113。附加地,在具有大写字母D的形式的子区域115中在透镜元件6上构造表面结构7,所述表面结构重新以具有矩形横截面的沟槽121’的形式构造。沟槽121’的延伸方向112’垂直于透镜元件6的圆柱体轴线113地取向。在所述实施方式中,绕平行于圆柱体轴线113的摆动轴线110的倾斜不仅引起可感知的CLI信息的变化而且引起在边缘106的区域中的颜色变化。在绕另一摆动轴线114’——所述另一摆动轴线在大写字母D的区域中平行于沟槽121’的延伸方向112’——的倾斜的情况下不仅在大写字母D的区域中而且在边缘106的区域中发生颜色变化。然而没有发生可感知的CLI信息的变化。
对于本领域技术人员而言不言而喻,例如沟槽状构造的表面结构的定向也可以具有与柱面透镜的延伸方向成不同于0°或90°的角。在所述情况下,在适合的倾斜的情况下通过颜色变换效应也能够感知绕射表面结构。在其他实施方式中可能的是,构造以表面全息图形式的绕射表面结构,所述表面全息图存储信息,所述信息可以与观察角相关地发生变化。
在图10中示意性地示出另一实施方式,其中,绕射表面结构7与微结构5交错地构造。微结构5再次包括圆柱状透镜元件6,其与激光标记11、12(A、B)共同地构造CLI特征。在层表面4——所述层表面通过微结构5、也就是透镜元件6是未变形的——的区域131中,交错地在透镜元件6之间重新示例性地以矩形沟槽112的形式构造绕射表面结构。同样,表面结构7可以是表面全息图的组成部分,也就是否则可构造为冲压全息图的全息图的一部分。
在所有实施方式中,微结构5和绕射表面结构7优选在相同的制造步骤中引入到塑料层3的层表面中。特别有利地,这借助于冲压板或覆膜板(Kaschierblech)在高压高温层压方法期间实现,其中,塑料层3与另外的塑料层并且必要时附加地与在这些塑料层之间设置的另外的元件连接成一个复合体。那么,所述复合体是安全元件的设备体。复合体可以涉及不同形式的半成品或成品,例如安全文件。必要时通过在引入微结构和绕射表面结构之后才引入激光标记来进行个性化或个体化。
在图11中示出层压板200的示意性剖视图。层压板200包括冲压表面201。冲压表面设置用于在设备体的以层压方法的构造中与塑料层的层表面、例如根据图10的安全元件1的塑料层5的层表面4的接触。冲压表面201具有表面浮雕202,所述表面浮雕包括倒转的微结构205并且附加地倒转的绕射表面结构207,它们是匹配的并且对于在待构造的安全元件中的待构造的微结构和绕射表面结构是倒转或者逆的。显然,倒转的微结构205和倒转的绕射表面结构207可以具有略微的尺寸差别和形状偏差,以便可以同时考虑在所冲压的结构上的脱模和在此出现的修改和/或在原本的层压过程之后冷却塑料层时的收缩过程。
在图12中示出一个安全文件的塑料层3的示意性的区段。在所述实施方式中示出多个作为柱面透镜元件6的微结构。部分数量306的柱面透镜元件6具有绕射表面结构7,为了进行阐明,它们通过多个沟槽121标明。沟槽121的延伸方向310横向于圆柱体轴线113地取向。另外部分数量308的柱面透镜元件6不具有绕射表面结构。同样可能的是,各个柱面透镜元件6并非沿着其沿圆柱体轴线113的整个长度设有绕射表面结构7,而是仅仅在一个或一些区段中设有绕射表面结构7。
在验证中另外部分数量308的柱面透镜元件6或者概括地柱面透镜元件6的以下区段未显示衍射效应:在这些区段上或中没有构造绕射表面结构7。
通过透镜元件6,在不同的观察方向31、32下根据绕平行于圆柱体轴线113的摆动轴线110的旋转能够观察通过字母“A”和“B”标明的不同的CLI信息312。在部分数量306的柱面透镜元件6的区域中附加地例如可以观察到通过衍射引起的颜色效应,所述颜色效应与光的入射方向和/或与关于绕另一摆动轴线114的倾斜的观察方向相关。也就是说,绕另一摆动轴线114的倾斜例如引起颜色变换效应。所述颜色变换效应不出现在另外部分数量308的柱面透镜元件6的区域中。因此可以通过分配给两个部分数量306、308的柱面透镜元件6的相互布置对信息进行编码。所述编码可以类似于条形码地实现。在所述例子中绕另一摆动轴线114的倾斜通常导致所感知的CLI信息的变化。
在各实施方式——其中绕射表面结构也仅仅可以构造在柱面透镜元件 的部分区域中——中,其他的例如关于绕射区域相对于柱面透镜元件的非绕射区域的平坦布置的文字数字信息也可以是经编码的或被编码。
但也可以使用更复杂化的绕射表面结构,其具有固有存储的信息,如这例如在表面全息图中可以是这种情况。
对于本领域技术人员而言不言而喻,在此仅仅描述了示例性的实施方式。绕射表面结构尤其可以采用与在此所述的具有矩形横截面的沟槽不同的几何构型。适合的是所有这样的表面结构,所述表面结构显示在相应的波长范围中的光衍射。绕射结构可以构造用于引起在可见光中、在紫外光中或在红外波长范围中的光衍射。
参考标记列表
1    安全元件
2    设备体
3    塑料层
4    层表面
5    微结构
6    透镜元件
7    绕射表面结构
9    下侧
10   另一衬底层
11   第一激光标记(A)
12   第二激光标记(B)
13   第一印刷标记(A)
14   第二印刷标记(B)
16   油漆层(保护层)
20   光源
21   光
22   检测装置
25   第一波长λ1的衍射光
26   第二波长λ2的衍射光
31   第一观察方向
32   第二观察方向
100  安全文件
101、102  安全特征
103  安全特征(具有微结构和绕射表面结构)
104  透镜阵列
106  边缘
110  摆动轴线
112、112’  (沟槽的)延伸方向
113  圆柱体轴线
114、114’  另外的摆动轴线
115  部分区域
121、121’  沟槽(矩形横截面)
131  区域(“未变形的”、“平面的”)
200  层压板
201  冲压表面
202  表面浮雕
205  倒转的微结构
207  倒转的绕射表面结构
306  部分数量
308  另外部分数量
310  延伸方向
312  CLI信息

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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201380033879.3 (22)申请日 2013.06.27 102012211077.1 2012.06.27 DE B42D 25/30(2014.01) B42D 25/324(2014.01) B42D 25/405(2014.01) G02B 3/00(2006.01) G02B 3/06(2006.01) G02B 5/18(2006.01) (71)申请人联邦印刷有限公司 地址德国柏林 (72)发明人 R古特曼 (74)专利代理机构永新专利商标代理有限公司 72002 代理人郭毅 (54) 发明名称 包括具有衍射结构的。

2、微结构的安全元件以及 用于制造和验证的方法 (57) 摘要 本发明涉及一种安全元件(1),所述安全元 件包括设备体(2),所述设备体具有透明塑料层 (3),在所述塑料层的一个层表面(4)上构造有微 结构(5),其中,在相同的层表面(4)中附加地构 造有绕射表面结构(7),本发明还涉及一种制造 方法、涉及一种层压板和验证方法。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2014.12.25 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/EP2013/063472 2013.06.27 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2014/001431 DE 2014.01.03 (51)I。

3、nt.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书10页 附图4页 (10)申请公布号 CN 104395097 A (43)申请公布日 2015.03.04 CN 104395097 A 1/1页 2 1.一种安全元件(1),其包括设备体(2),所述设备体具有透明塑料层(3),在所述塑料 层的一个层表面(4)上构造有微结构(5),其特征在于,在相同的层表面(4)中附加地构造 有绕射表面结构(7)。 2.根据权利要求1所述的安全元件(1),其特征在于,所述微结构(5)包括透镜阵列 (104)。 3.根据权利要求2所述的安全元件(1),其特征在于,所。

4、述绕射表面结构(7)至少部分 面地构造在所述微结构(5)上。 4.根据权利要求1至3中任一项所述的安全元件(1),其特征在于,所述绕射表面结构 (7)包括冲压全息图。 5.根据权利要求1至4中任一项所述的安全元件(1),其特征在于,所述绕射表面结构 (7)分别覆盖所述微结构(5)的仅仅部分区域。 6.一种用于构造安全元件的方法,所述方法包括以下步骤:提供至少一个透明塑料层 (3)以及在所述至少一个塑料层(3)的层表面(4)上构造微结构(5),其特征在于,附加地 在所述至少一个透明塑料层(3)的构造有所述微结构(5)的相同的层表面(4)上构造绕射 表面结构(7)。 7.根据权利要求6所述的方法,。

5、其特征在于,如此构造所述绕射表面结构(7),使得所 述绕射表面结构(7)完全地或部分地至少构造在所述微结构(5)的表面的一部分上。 8.根据权利要求6或7所述的方法,其特征在于,使所述微结构(5)仅仅在部分区域中 在其表面上构造有所述绕射表面结构(7)。 9.根据权利要求6至8中任一项所述的方法,其特征在于,同时借助于冲压工具使所述 微结构和所述绕射表面结构(7)成型到至少一个透明塑料层(3)的层表面(4)中。 10.一种用于验证安全元件(1)的方法,所述安全元件包括微结构(5)和绕射表面结构 (7),所述方法包括以下步骤:借助于光学检测方法验证所述微结构,其特征在于,在验证所 述微结构(5)。

6、时检验是否借助于所述光学检测方法附加地检测到绕射光学效应并且导出 验证结果,如果所述微结构(5)的验证提供肯定的验证结果并且附加地至少检测到绕射效 应,则所述验证结果说明所述安全元件(1)为经肯定验证的。 11.一种用于在塑料层(3)的层表面(4)中构造安全元件(1)的层压板(200),其中, 所述层压板(200)具有冲压表面,所述冲压表面设置为在层压方法中与所述塑料层(3)的 接触面,其中,所述冲压表面(201)包括用于在所述层压方法中使微结构(5)冲压到所述塑 料层(3)的层表面(4)中的表面浮雕(202),其特征在于,在相同的冲压表面(201)中所述 表面浮雕(202)如此构造,使得在所。

7、述层压方法中与所述微结构(5)的冲压同时地也附加 地将或能够将所述绕射表面结构(7)冲压在所述塑料层(3)的相同的层表面(4)中。 权 利 要 求 书CN 104395097 A 1/10页 3 包括具有衍射结构的微结构的安全元件以及用于制造和验 证的方法 技术领域 0001 本发明涉及一种安全元件,所述安全元件具有设备体,所述设备体具有透明塑料 层,在透明塑料层的一个层表面上构造有微结构。所述微结构例如可以构造为双凸透镜系 统。此外,本发明涉及一种用于制造所述安全元件的方法、涉及层压板以及用于验证的方 法。 背景技术 0002 由现有技术已知不同的安全元件,其具有微结构。微结构自身或与安全元。

8、件的设 备体的其他组成部分组合地表示安全特征。由现有技术例如已知这样的安全元件,所述安 全元件例如构造为卡形的数据载体,其具有衬底和至少一个透明覆盖薄膜,其中,衬底使用 穿过覆盖薄膜的激光束将可识别的信息存储到衬底中。 0003 文献EP 0 216 974例如描述了一种这样的卡形的数据载体,其中,透明覆盖薄膜 在表面上设有例如柱面透镜形式的浮雕,柱面透镜独特地改变信息记录。因为这样的透镜 式的浮雕结构的曲率半径通常处于30m与500m之间的范围内,所以这样的结构也称为 微结构。 0004 文献EP 0 219 012 A2描述了一种数据载体,例如证件或信用卡,所述数据载体 在其内部中包含信息。

9、,所述信息借助于激光束以光学特性的不可逆的变化的形式引入。具 有透镜栅的塑料层施加到数据载体的表面上。为了进行信息记录,激光束穿透透镜栅并且 在位于其下方的区域中尤其通过涂黑产生光学信息的存储。通过透镜栅限制信息记录的区 域。基于透镜栅的透镜的调焦作用可以在不同的角下将不同信息存储在数据载体的相同区 域中。这些信息可以随后与观察角相关地被读取。基于该特性将这样的安全特征或者包括 所述安全特征的安全元件也称为可变的激光图像(CLI)。在此前提在于,透镜栅具有相互平 行取向的柱面透镜。如果在规则的栅中使用其他透镜几何结构例如球形透镜,则可以 实现不仅在一个平面中而且在相互垂直的平面中的角相关性。在。

10、这样的情况下,相应的安 全特征或具有这样的特征的安全元件称为多激光图像(MLI)。 0005 将一个对象的、使得一个对象的模仿、复制、伪造或诸如此类至少变得困难或变得 不可能的每个特征称为安全特征。将具有至少一个安全特征的每个本体实体称为安全元 件。普遍的是,将多个不同的安全特征进行组合并且构造在一个结构单元中。 0006 安全元件可以不仅是用于制造其他安全元件的半成品或者是自身已制成的可用 的对象,例如安全文件。尤其将旅行护照、身份证明、身份证、驾驶执照、出入卡,但也将有价 文件如邮票、钞票、股票、银行卡和信用卡,但也将用于包装的封印、包装本身、防伪门票和 票或签证以及诸如此类视为安全文件。。

11、 0007 除了使用透镜形式的微结构之外也已知的是,使用浮雕结构,其特有的尺寸处于 微米范围中,例如以微型文字或微型符号的形式。 0008 另一组安全特征如此构造,使得它们以特有的方式衍射光。其例子尤其是全息图, 说 明 书CN 104395097 A 2/10页 4 所述全息图以不同的形式应用在安全文件和安全元件中。一大组所述进行衍射的安全特征 和安全元件包括表面浮雕结构,其构造用于衍射光。相比于其特有尺寸处于微米范围中的、 双凸透镜系统的微结构,光的衍射在以下的结构上发生,所述结构的特有结构大小具有在 光的波长的量级上的度量,所述光应通过这些结构衍射。 0009 由文献EP 1 718 4。

12、75 A1已知用于安全纸件和有价文件的安全元件,其具有透明 薄膜,所述透明薄膜具有透镜栅的形式的表面浮雕,所述表面浮雕具有编码区域,在所述编 码区域中透镜栅的光学特性与在所述编码区域之外透镜栅的光学特性不同,其中,透镜栅 的栅元件具有包括纵轴线的纵向延伸的形状,其中,透镜栅在不同的位置处包含具有纵轴 线的不同定向的栅元件。在一个实施方式中设置,在透镜栅之上例如在叠加透镜栅的透明 薄膜中设置衍射结构。由此应使得透镜栅的仿制变得困难并且根据衍射结构的缺乏或损坏 能够识别仿制企图。 0010 原则上存在以下需求:实现总是改善的安全特征和安全元件,其仿制和/或伪造、 复制或诸如此类变得困难但在安全特征。

13、的或者其中存储的信息的存在和/或完整性方面 能够实现尽可能简单的验证。 发明内容 0011 因此,本发明所基于的任务在于,实现一种改善的安全元件、例如改善的安全文件 或者用于所述安全文件的制造的半成品,说明一种用于其制造的方法,说明一种层压板以 及改善的验证方法,其中,改善的安全元件相比于已知的安全特征更难以纂改或仿造,所述 制造方法和层压板提供了生产工艺的简化并且所述验证方法能够实现安全元件的简单可 靠的检验。 0012 本发明所基于的构思在于,将层表面上的微结构与衍射结构以这样的方式组合, 使得在一个构造有微结构的平坦区域中附加地构造衍射结构。它们共同地通过结构化构成 同一个表面层。 00。

14、13 定义: 0014 所有以下结构称为微结构:所述结构具有至少一个特有的几何大小(长度、间距、 宽度、高度、曲率半径),所述结构的“长度”处于微米范围中在2m与900m之间的范 围中,优选在10m与750m之间的范围中,进一步优选在30m与500m之间的范围中, 特别优选在30m与300m之间的范围中。无论如何仅仅将以下结构视为微结构:所述结 构不适于衍射在可见光谱范围中、紫外光谱范围或近红外光谱范围中的光。 0015 称为衍射结构或绕射结构的是这样的结构,所述结构的特有的间距和长度处于光 波长的数量级的范围中,所述光由相应的衍射结构衍射。因此,典型的结构大小处于几百纳 米至大约1.5微米的。

15、范围中,根据光波长由紫外光谱、通过可见光谱直至红外光谱中。衍射 在1.5微米以上的波长范围中的电磁辐射的结构在这里提出的技术教导的意义上不视为 衍射结构。 0016 将塑料的至周围气相或至真空的边界面视为塑料层的层表面,所述真空相应于外 表面的口语定义。然而,附加地也将塑料层的边界面视为层表面,在所述边界面上塑料材料 邻接到在涉及光衍射和光折射的特性方面不同的其他塑料材料上。因此,不同折射率的塑 料材料之间的层边界表示在所描述的意义上相互邻接的塑料层的层表面。 说 明 书CN 104395097 A 3/10页 5 0017 将信息相对于透镜阵列结构存入到安全元件中视为CLI/MLI,其中,可。

16、感知的信息 部分在穿过透镜阵列的观察中与相对于一个平面或一个平面的表面法线的观察方向相关, 透镜阵列构造在所述平面中。 0018 将层表面的每个浮雕状结构视为表面结构。 0019 将层表面的、引起光衍射的每个浮雕状结构视为透射表面结构。光折射与光衍射 不同,光折射基本上由在不同介质中不同的光传播速度引起。 0020 以下材料称为透明塑料材料:穿过所述材料至少在一个波长范围中能够实现按照 几何光学器件的光学成像。这一点基本上能够等同于,穿过所述透明层能够实现例如字符 或图像的成像检测。 0021 以下塑料材料视为有激光能力的或可激光标记的塑料材料:所述塑料材料包含添 加物,所述添加物完全不或几乎。

17、完全不影响塑料材料的透明特性,然而相对于未添加有添 加物的塑料材料却提高了至少各个波长的光的吸收,从而通过有针对性的激光照射、尤其 通过碳化促进可标记性并且使可标记性变得容易。 0022 任何以下方法视为激光标记:在所述方法中通过激光束的有针对性的照射引起在 材料内部中的永久的光学可感知的变化。所述可感知的变化称为标记。 0023 优选实施方式 0024 尤其提出一种安全元件,其包括设备体,所述设备体具有透明塑料层,在所述塑料 层的一个层表面上构造有微结构,其中设置,在相同的层表面中附加地构造绕射表面结构。 所述安全元件借助一种用于构造安全元件的方法实现,所述方法包括以下步骤:提供至少 一个透。

18、明塑料层以及在至少一个塑料层的层表面上构造微结构,其中,附加地在至少一个 透明塑料层的、构造有微结构的相同的层表面上构造绕射表面结构。 0025 为了检验这样的安全元件,提出一种用于验证安全元件的方法,所述安全元件包 括微结构和绕射表面结构。所述方法包括以下步骤:借助于光学检测方法验证微结构,其 中,在验证微结构时检验是否借助于光学检测方法附加地检测到绕射光学效应并且导出验 证结果,如果微结构的验证提供肯定的验证结果并且附加地至少检测到绕射效应,则所述 验证结果说明安全元件为经肯定验证的。 0026 因此实现了一种安全特征,所述安全特征一方面通过微结构并且另一方面通过绕 射表面结构确定。这如此。

19、实现,使得在微结构的检验中也直接出现绕射效应,所述绕射效应 作为附加的检验特征一起进入到验证中。关于制造过程新型的安全元件所述安全元件 可以是半成品或已经是制成的安全文件提供以下优点:不仅微结构而且绕射表面结构 可以以相同的工作步骤或工艺实现,因为微结构和绕射表面结构构造在相同的层表面中。 相比于现有技术中的实施方式其中绕射结构经常在不同于微结构的其他衬底层表面 中构造,显著简化了制造工艺。必要的清洁步骤或当接合两个层时可能在这两个层之间出 现的污物的出现完全消除。 0027 特别优选地,微结构构造为透镜阵列。在此可以使用所有对于本领域技术人员已 知的透镜阵列,如所述透镜阵列尤其是用于在安全文。

20、件中构造CLI或MLI特征。 0028 特别优选的是圆柱形或球形透镜,其曲率半径处于2m至900m的范围中、更优 选在10m至750m的范围中、并且最优选地处于30m至300m的范围中。 0029 在安全元件的另一实施方式中,微结构附加地或替代地包括文字数字符号,其符 说 明 书CN 104395097 A 4/10页 6 号高度和符号宽度小于300m。这样的微结构所述微结构是所述大小的文字数字符 号称为微型文字结构。 0030 通过使用微型文字可能的是,直接将信息存储到微结构中。除此之外,包括透镜阵 列的微结构通常设置用于以印刷的标记或者以借助于激光构造的或待构造的标记共同地 构造CLI/M。

21、LI特征。通过构造光学可感知的标记可能的是,将信息存储到安全元件中,所述 信息可以在验证中被检测以及分析处理。在文献WO 03/022598 A1中例如描述了一种记录 载体,其中,所压印的显示元件与透镜结构相互作用地显示这样的与观察角相关的信息检 测。 0031 绕射表面结构在一个实施方式中如此构造,使得这些绕射表面结构在宽屏幕光、 尤其白光的观察中显示与观察角相关的颜色效应。这表示发生了光的强烈与波长相关的衍 射。基于衍射的波长选择性,不同波长的光在不同的角度下衍射,从而由此产生可感知的颜 色效应。 0032 然而经常值得期望的是,借助于绕射表面结构存储附加信息。因此在一个实施方 式中绕射表。

22、面结构包括冲压全息图。此外,可能的是,将在适合的制造方法中也可以安全元 件个体地设计的信息存储在绕射表面结构中,所述信息可以在验证中读取。 0033 如果所述绕射表面结构至少部分面地构造在微结构上,则尤其使仿制变得困难。 如果绕射结构位于衬底层表面的一个区域中,其中所述衬底层表面通过微结构相对于一个 平面的平滑的面变形,则所述绕射结构视为构造在微结构上。因此可能的是,全部绕射结构 构造在微结构的一部分上。然而也可能的是,微结构的一部分是没有绕射结构的,也就是说 微结构仅仅在部分区域中在其表面上构造有绕射结构或构造绕射结构。因此,在微结构的 部分区域中例如可以实现CLI或MLI效应,所述效应在所。

23、述区域中不与绕射效应关联,然而 另一区域具有CLI特征,其中能够观察到绕射效应。 0034 如果微结构的仅仅部分区域设有绕射表面结构,从而信息可以通过所述部分区域 的几何形状存储。通过在验证中出现的或可观察的光衍射,例如可以具有文字数字符号的 形状和/或外形的部分区域凸出来,从而能够检测以几何形状例如文字符号存储的信 息。 0035 在又一其他实施方式或扩展方案中,绕射表面结构的至少一个部分区域设置在微 结构的区域中,然而分别仅仅在以下区域中:在所述区域中层表面通过微结构未变形地或 者与层表面平面平行地构造。因此,通过层表面限定一个平面。绕射表面结构仅仅在所述 平面中或者与之平行的层表面的平面。

24、中构造。在此与微结构和绕射表面结构无关地求取层 表面的平面。如果微结构构造为规则的透镜阵列,则绕射表面结构设置在各个透镜元件之 间。因此在一个实施方式中,绕射表面结构在微结构之间交错地设置在衬底层表面上。 0036 特别有利地,微结构和绕射表面结构同时借助于冲压工具成型到至少一个透明塑 料层的层表面中。特别优选地在层压步骤期间实现所述成型,在所述层压步骤中所述至少 一个透明塑料层与其他衬底层连接成一个复合体,所述复合体是安全元件的设备体。 0037 特别优选地,安全元件构造为安全文件,从而设备体是文件体。多个安全特征和另 外的安全元件可以集成或被集成在所述文件体中。尤其如果微结构至少部分地构造。

25、为或被 构造为透镜阵列,则借助于激光在不同的照射方向下将不同的信息以CLI或MLI的激光标 记的形式存储到塑料层和/或另外的塑料层中。为此,所述塑料层在其层表面上构造 说 明 书CN 104395097 A 5/10页 7 或构造有微结构和绕射表面结构和/或另一塑料层其设置或被设置在所述塑料层 的背向层表面的侧上有激光能力地构造。 0038 如果CLI或MLI特征借助于微结构实现,则在复合体的内部中存储有或存储信息, 从而穿过微结构在不同的观察方向下能够检测不同的信息部分。在验证中随后在执行检测 方法时在不同的检测角下光学检测安全元件并且验证微结构,其方式是,检验借助于检测 方法检测的、存储在。

26、安全元件中的信息是否与在光学检测时的检测角相关地发生变化。 0039 在验证方法的另一实施方式或扩展方案中,如果检测到衍射光的与检测角相关的 颜色变化,则绕射效应视为被检测到。 0040 在另一实施方式中,附加地检查是否在衍射光中编码了信息,如这例如在使用冲 压全息图时可以是这种情况或者通过区域的几何形状,在所述区域中检测到光衍射,如上 所述。 0041 除了在层压过程期间构造微结构和绕射表面结构之外也可以将这些结构共同地 借助于使用超声波的冲压方法冲压到衬底层表面中。 0042 根据本发明的另一方面,实现了一种用于在塑料层的层表面中构造安全元件的层 压板,其中,层压板具有冲压表面,所述冲压表。

27、面设置为在层压方法中与塑料层的接触面, 其中,冲压表面包括在层压方法中使微结构冲压到塑料层的层表面中的表面浮雕,其中,在 相同的冲压表面中表面浮雕如此构造,使得在层压方法中与冲压微结构的同时地也附加地 将或能够将绕射表面结构冲压在塑料层的相同的层表面中。优点在于,不需要附加的冲压 工具并且也不需要用于构造微结构和绕射表面结构的附加的方法步骤。 0043 层压板的扩展方案在表面浮雕的构造方面具有相同的特征,如这些特征与微结构 和绕射表面结构的构造相关联地在安全元件中所描述的那样,其中,表面浮雕分别如此构 造,以便能够冲压相应的微结构和绕射表面结构。 0044 尤其是绕射表面结构的构造的另一可能性。

28、在于,借助于激光束进行表面加工。尤 其具有在皮秒或飞秒范围中的脉冲持续时间的短脉冲和/或超短脉冲激光束可以用于此。 因此,尤其可以将干扰结构在相干的激光脉冲之间直接成型到表面中。但是也可以将不利 用干扰效应的激光烧蚀用于表面加工。 附图说明 0045 以下参照附图进一步阐明本发明。其中: 0046 图1:安全元件的示意性剖视图; 0047 图2:另一安全元件的示意性剖视图; 0048 图3:安全元件的又另一实施方式的另一示意性视图; 0049 图4:构造为安全文件的安全元件的示意性俯视图; 0050 图5:具有微结构和绕射表面结构的安全元件的示意性俯视图; 0051 图6:安全元件的另一示意性。

29、俯视图,其中,微结构和绕射表面结构具有基本上相 互平行的结构元件; 0052 图6a:在微结构的区域中层表面的一个区段的示意性透视图; 0053 图7:安全元件的示意性俯视图,其中,微结构和绕射表面结构具有基本上相互垂 直取向的结构元件; 说 明 书CN 104395097 A 6/10页 8 0054 图8:构造为安全元件的安全元件的示意性俯视图; 0055 图9:构造为安全文件的安全元件的另一示意性视图; 0056 图10:安全元件的另一示意性剖视图,其中,微结构或绕射表面结构相互交错地 构造; 0057 图11:用于以层压方法冲压根据图10的安全元件的微结构和绕射表面结构的层 压板;以及。

30、 0058 图12:具有微透镜阵列的安全文件的塑料层的示意性区段,其中,绕射表面结构 仅仅构造在几个微透镜上,而不构造在其他微透镜上。 具体实施方式 0059 在图1中示意性地示出了安全元件1。所述安全元件包括设备体2,所述设备体在 所述情况下构造为复合体。设备体2包括透明塑料层3,所述透明塑料层例如由聚碳酸酯 (PC)、聚乙烯(PE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)或其他对于本领域技术 人员已知的塑料材料制造,所述塑料材料应用在安全文件制造的领域中。在塑料层3的层 表面4上构造以透镜元件6的形式的微结构5。微结构5的透镜元件6自身在表面上具有 以绕射表面结构7形式的精细结。

31、构化部。所述绕射表面结构例如可以构造为基本上矩形的 凹槽或沟槽12,所述凹槽或沟槽平行于例如构造为柱面透镜的透镜元件6的延伸地构造。 0060 在示出的实施方式中,在塑料层3的背向层表面4的下侧9处另一衬底层10与塑 料层3连接成复合体2。优选地,塑料层3和另一衬底层10基于相同的聚合物制造并且通 过层压方法接合成一个复合体,所述复合体形成设备体2。如果塑料层3和另一衬底层10 基于相同的塑料材料或相同的聚合材料制造,则可以以层压方法如此实现接合,使得在复 合体2中不能够识别关于塑料结构的相变。 0061 为了可以与微结构5相互作用地例如构造CLI特征,或者塑料层3或者位于其下 方的衬底层例如。

32、衬底层10构造为所谓的有激光能力的层,在所述有激光能力的层中通 过激光照射通过微结构5的透镜元件6能够引入第一和第二激光标记11、12。优选地,塑料 层3构造为无激光能力的,而衬底层10构造为有激光能力的。通过字母“A”表示的第一激 光标记11在第一光照方向下借助于激光束被标记,而通过字母“B”标明的第二激光标记在 与之不同的第二光照方向下被标记。如果在验证中借助于检测装置22光学检测安全元件 1,所述检测装置可以是例如摄像机或验证人员的眼睛,则根据观察方向31、32穿过微结构 化部、也就是穿过透镜元件6能够与观察方向相关地检测第一激光标记11(A)和第二激光 标记12(B)。这通过以下方式标。

33、明:在第一观察方向31下在检测装置22旁示出第一激光 标记11的信息内容“A”、在检测装置22旁在第二观察方向32下示出第二激光标记12的内 容“B”。 0062 源自光源20的光21附加地在绕射表面结构7上至少部分地与波长相关地衍射。 因此,第一波长25的衍射光在第一观察方向31下由检测装置22检测,而第二波长26的衍 射光在第二观察方向32下由检测装置22检测。这分别通过以下方式标明:在检测装置旁 或者示出字母 1 或者字母 2 。在安全元件的验证中、因此在微结构5的验证中分析处理 CLI特征并且附加地在此检测颜色变换,所述颜色变换不是由在安全元件1中的激光标记 11、12的颜色引起。 说。

34、 明 书CN 104395097 A 7/10页 9 0063 为了保护微结构化部5和绕射表面结构化部7免受环境影响例如机械损坏, 在根据图2的实施方式中附加地在塑料层3之上设置油漆层16。相同的技术特征在所有图 中设有相同的参考标记。所述油漆层具有与塑料层3不同的光学折射率。由此确保,在绕 射表面结构7上的光衍射以及在微结构5上的光折射维持,所述光折射引起CLI效应。优 选至少0.1的折射率差。塑料的折射率可以受金属氧化物微粒例如二氧化钛(TiO 2 ) 的掺混影响,所述金属氧化物微粒没有直接导致塑料材料的变色和透明度限制。前提是,所 使用的微粒的直径小于光的半波长,因为否则强散射出现。所使。

35、用的微粒的直径优选小于 200nm,进一步优选小于100nm,特别优选小于50nm。微粒直径的下限为1nm。特别优选的是 具有在2nm与50nm之间、特别优选在2nm与20nm之间的直径的微粒。 0064 在图3中示意性地示出安全元件的另一实施方式。根据图3的实施方式与图1和 2的实施方式的不同之处在于,它不包含激光标记11、12,而是对此包含印刷标记13(A)、 14(B)。这些印刷标记可以例如印刷到塑料层3的下侧9上。能够再次考虑具有油漆保护 层16或没有油漆保护层16的实施方式。因此,油漆保护层16的轮廓在示意性剖视图中用 虚线标明,以便标明可选的存在。 0065 在图4中示出构造为安全。

36、文件100的安全元件1的示意性俯视图。在安全文件 100中除了安全特征103之外还实现了另外的安全特征101、102,所述安全特征103将在下 文中更详细地描述。对于本领域技术人员而言不言而喻,安全特征101、102仅仅是示例性 地对于可以实现在安全文件100中的多个不同的安全特征和其他安全元件标明。示例性地 在此仅仅将体积全息图、安全印刷作为几个例子提及。安全特征103包括微结构5和附加 的绕射表面结构7。示例性的构型在图5中示出。 0066 图5中的微结构再次包括透镜阵列的柱面透镜元件。由表面结构7对透镜阵列 104加边,所述透镜阵列包括圆柱形的透镜元件6,所述表面结构例如构造为具有基本上。

37、矩 形横截面的沟槽121。沟槽121的延伸方向112偏离相互平行取向的透镜元件6的圆柱体 轴线113。在绕与圆柱体轴线113共线的摆动轴线110倾斜的情况下,可以与安全文件100 中的标记(未示出)相互作用地观察到CLI效应。同时也观察到边缘106中的颜色变换, 因为在这样的摆动中与波长相关的衍射同样容易发生变化。 0067 然而,如果摆动绕另一摆动轴线114实现,所述另一摆动轴线与沟槽状表面结构7 的延伸方向112共线,则可以观察到最优的颜色变换效应。 0068 在图6中示意性地示出安全特征103的另一构型。在所述实施方式中绕射表面结 构7重新构造为矩形沟槽121,所述矩形沟槽的延伸方向平行。

38、于圆柱形构造的透镜元件6。 0069 在图6a中示出层表面4的一个区段的示意性透视图。可以看出柱面透镜元件6 的三个区段,在其上分别构造了具有矩形横截面的多个沟槽121作为绕射表面结构7。绕平 行于透镜元件6的圆柱体轴线113地构造的摆动轴线110的倾斜在这种情况下不仅导致在 绕射表面结构7、也就是沟槽121上的颜色波长选择性的衍射,而且导致在安全文件100或 安全元件1的内部中可观察的标记的变化。 0070 在图7中示意性地示出另一实施方式的俯视图。在此,表面结构7又例如以矩形 沟槽121的形式重新垂直构造,而透镜阵列104的双凸透镜或透镜元件6是水平构造。这 意味着,透镜元件6的圆柱体轴线。

39、113垂直于沟槽121的延伸方向112,所述沟槽具有矩形 横截面轮廓。绕在所述情况下水平地构造并且与圆柱体轴线113共线的摆动轴线110的摆 说 明 书CN 104395097 A 8/10页 10 动导致在标记中存储的CLI信息的变化。在这样的摆动中在第一近似中在表面结构7的沟 槽121上不发生与波长相关的衍射的变化。然而,在绕与沟槽121的延伸方向112共线的另 一摆动轴线114的摆动中发生与波长相关的衍射的变化并且因此发生可观察的颜色效应, 但不发生可感知的CLI信息的变化,所述CLI信息存储在激光标记或印刷标记中。 0071 在图8中示出一个实施例,其中,将安全元件1重新构造为安全文件。

40、100。示意性 地示出仅仅一个安全特征103,所述安全特征具有以水平取向的圆柱状透镜元件6形式的 微结构化部5。在具有大写字母D的结构的子区域115中在柱面透镜上构造例如以具有矩 形横截面的沟槽的形式的表面结构7,所述表面结构的延伸方向112平行于圆柱体轴线方 向113。绕平行于透镜阵列104的透镜元件6的圆柱体轴线113定向的摆动轴线110的倾 斜不仅导致基于在表面结构化部7上的与波长相关的衍射引起的颜色效应而且导致CLI信 息感知的变化。因此,字母“D”在透镜阵列104上作为色彩发生变化的结构在CLI特征的 验证中是可见的。 0072 在图9中示意性地示出与根据图8的实施方式相似的实施方式。

41、。所述实施方式的 区别在于,透镜阵列104具有边缘106,其方式是,绕射表面结构例如以矩形沟槽121形式构 造,所述沟槽的延伸方向112偏离柱面透镜的圆柱体轴线113。附加地,在具有大写字母D 的形式的子区域115中在透镜元件6上构造表面结构7,所述表面结构重新以具有矩形横截 面的沟槽121的形式构造。沟槽121的延伸方向112垂直于透镜元件6的圆柱体轴线 113地取向。在所述实施方式中,绕平行于圆柱体轴线113的摆动轴线110的倾斜不仅引 起可感知的CLI信息的变化而且引起在边缘106的区域中的颜色变化。在绕另一摆动轴线 114所述另一摆动轴线在大写字母D的区域中平行于沟槽121的延伸方向1。

42、12 的倾斜的情况下不仅在大写字母D的区域中而且在边缘106的区域中发生颜色变化。然而 没有发生可感知的CLI信息的变化。 0073 对于本领域技术人员而言不言而喻,例如沟槽状构造的表面结构的定向也可以具 有与柱面透镜的延伸方向成不同于0或90的角。在所述情况下,在适合的倾斜的情况 下通过颜色变换效应也能够感知绕射表面结构。在其他实施方式中可能的是,构造以表面 全息图形式的绕射表面结构,所述表面全息图存储信息,所述信息可以与观察角相关地发 生变化。 0074 在图10中示意性地示出另一实施方式,其中,绕射表面结构7与微结构5交错地 构造。微结构5再次包括圆柱状透镜元件6,其与激光标记11、12。

43、(A、B)共同地构造CLI特 征。在层表面4所述层表面通过微结构5、也就是透镜元件6是未变形的的区域 131中,交错地在透镜元件6之间重新示例性地以矩形沟槽112的形式构造绕射表面结构。 同样,表面结构7可以是表面全息图的组成部分,也就是否则可构造为冲压全息图的全息 图的一部分。 0075 在所有实施方式中,微结构5和绕射表面结构7优选在相同的制造步骤中引入到 塑料层3的层表面中。特别有利地,这借助于冲压板或覆膜板(Kaschierblech)在高压高 温层压方法期间实现,其中,塑料层3与另外的塑料层并且必要时附加地与在这些塑料层 之间设置的另外的元件连接成一个复合体。那么,所述复合体是安全元。

44、件的设备体。复合 体可以涉及不同形式的半成品或成品,例如安全文件。必要时通过在引入微结构和绕射表 面结构之后才引入激光标记来进行个性化或个体化。 说 明 书CN 104395097 A 10 9/10页 11 0076 在图11中示出层压板200的示意性剖视图。层压板200包括冲压表面201。冲 压表面设置用于在设备体的以层压方法的构造中与塑料层的层表面、例如根据图10的安 全元件1的塑料层5的层表面4的接触。冲压表面201具有表面浮雕202,所述表面浮雕 包括倒转的微结构205并且附加地倒转的绕射表面结构207,它们是匹配的并且对于在待 构造的安全元件中的待构造的微结构和绕射表面结构是倒转或。

45、者逆的。显然,倒转的微结 构205和倒转的绕射表面结构207可以具有略微的尺寸差别和形状偏差,以便可以同时考 虑在所冲压的结构上的脱模和在此出现的修改和/或在原本的层压过程之后冷却塑料层 时的收缩过程。 0077 在图12中示出一个安全文件的塑料层3的示意性的区段。在所述实施方式中示 出多个作为柱面透镜元件6的微结构。部分数量306的柱面透镜元件6具有绕射表面结 构7,为了进行阐明,它们通过多个沟槽121标明。沟槽121的延伸方向310横向于圆柱体 轴线113地取向。另外部分数量308的柱面透镜元件6不具有绕射表面结构。同样可能的 是,各个柱面透镜元件6并非沿着其沿圆柱体轴线113的整个长度设。

46、有绕射表面结构7,而 是仅仅在一个或一些区段中设有绕射表面结构7。 0078 在验证中另外部分数量308的柱面透镜元件6或者概括地柱面透镜元件6的以下 区段未显示衍射效应:在这些区段上或中没有构造绕射表面结构7。 0079 通过透镜元件6,在不同的观察方向31、32下根据绕平行于圆柱体轴线113的摆 动轴线110的旋转能够观察通过字母“A”和“B”标明的不同的CLI信息312。在部分数量 306的柱面透镜元件6的区域中附加地例如可以观察到通过衍射引起的颜色效应,所述颜 色效应与光的入射方向和/或与关于绕另一摆动轴线114的倾斜的观察方向相关。也就是 说,绕另一摆动轴线114的倾斜例如引起颜色变。

47、换效应。所述颜色变换效应不出现在另外 部分数量308的柱面透镜元件6的区域中。因此可以通过分配给两个部分数量306、308的 柱面透镜元件6的相互布置对信息进行编码。所述编码可以类似于条形码地实现。在所述 例子中绕另一摆动轴线114的倾斜通常导致所感知的CLI信息的变化。 0080 在各实施方式其中绕射表面结构也仅仅可以构造在柱面透镜元件的部分区 域中中,其他的例如关于绕射区域相对于柱面透镜元件的非绕射区域的平坦布置的文 字数字信息也可以是经编码的或被编码。 0081 但也可以使用更复杂化的绕射表面结构,其具有固有存储的信息,如这例如在表 面全息图中可以是这种情况。 0082 对于本领域技术人。

48、员而言不言而喻,在此仅仅描述了示例性的实施方式。绕射表 面结构尤其可以采用与在此所述的具有矩形横截面的沟槽不同的几何构型。适合的是所有 这样的表面结构,所述表面结构显示在相应的波长范围中的光衍射。绕射结构可以构造用 于引起在可见光中、在紫外光中或在红外波长范围中的光衍射。 0083 参考标记列表 0084 1 安全元件 0085 2 设备体 0086 3 塑料层 0087 4 层表面 0088 5 微结构 说 明 书CN 104395097 A 11 10/10页 12 0089 6 透镜元件 0090 7 绕射表面结构 0091 9 下侧 0092 10 另一衬底层 0093 11 第一激光标记(A) 0094 12 第二激光标记(B) 0095 13 第一印刷标记(A) 0096 14 第二印刷标记(B) 0097 16 油漆层(保护层) 0098 20 光源 0099 21 光 0100 22 检测装置 0101 25 第一波长 1 的衍射光 0102 26 第二波长 2 的衍射光 0103 31 第一观察方向 0104 32 第二观察方向 0105 100 安全文件 0106 101、102 安全特征 0107 103 安全特征(具有微结构和绕射表面结构) 0108 104 透镜阵列 0109 106 边缘 0110 110 摆动轴线 。

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