具有色效應產生結構的防偽元件的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種用于有價對象的防偽元件，所述元件具有平坦的透明主體、構造 在主體上的第一區域和構造在主體上的第二區域，透明主體具有前側和后側，中心平面位 于前側和后側之間，第一區域和第二區域編碼出圖案，所述主體在第一區域中具有基底元 件結構，在俯視主體時，基底元件結構傳遞與前后側不同的彩色印記。
【背景技術】
[0002] 例如從DE9 AUDE 0 Al 或DE 3 Al 中已知 具有周期線光柵的有價文件的防偽元件。當光柵關于光柵輪廓設計成在可見波長區域中發 生共振效應時，防偽元件在亞波長區域中可具有顏色過濾屬性。這種顏色過濾屬性已知為 反射和透射亞波長結構。所述結構對入射光線的反射或透射有十分強烈的偏振影響。顏色 相對強烈地取決于這種亞波長光柵的反射或透射中的角度。然而，當入射光非偏振時，對于 所述光柵，色飽和度明顯減弱。
[0003] 已知具有亞波長結構的線光柵，亞波長結構具有角度依賴、顏色過濾屬性。線光柵 具有由介質材料制成的矩形輪廓。水平表面由高折射介質覆蓋。該結構之上同樣安置介質 材料，光柵結構的折射率和蓋材料的折射率優選地是相同的。結果，形成由兩個光柵構成的 光學活性結構，兩個光柵由高折射材料制成，由最初矩形輪廓的高度隔開。形成線光柵的光 柵脊由例如ZnS制成。隨之產生有反射時的色對比度，但是在透射情況下，不同角度的色調 變化不易感知到。因此，該結構僅用作反射時的防偽特征，為此，必須構造在吸收基底上。
[0004] 科學文獻中描述了二維周期孔結構，其在亞波長區域中具有入射光的過濾屬 性。就此而論，參考下列文獻來源：T.W:Ebbesen et al·，"Extraordinary optical transmission through sub-wavelength hole arrays"，Nature,667-669 (1998)； L. Martin-Moreno et al.，''Theory of extraordinary optical transmission through subwavelength hole arrays^, Phys. Rev.Lett.86 (6), 1114-1117 (2001)； ff. L. Barnes et al.，''Surface plasmon subwavelength optics"，Nature, Vol 424, Issue 6950,pp.824-830 (2003) ；J. Bravo-Abad et aI. ,^How light emerges from an illuminated array of subwavelength holes"，Nature Physicsl, 120-123(2006)； H. S.Lee et al.,"Color filter based on a subwavelength patterned metal grating"，Opt. Express 15, 15457-15463(2007) ；C. -P. Huang et al. ,''Dual effect of surface plasmons in light transmission through perforated metal films"，Phys. Rev. B 75,245421(2007)。這種所謂的孔陣列由薄的不透明金屬膜構成。
[0005] DE 4 Al提出了使用這種結構作為有價文件中的防偽元件，以鑒別真 偽。
[0006] 另外，已知允許在比較大的視角范圍內以高的色飽和度顏色過濾原色（紅、黃、 藍）的二維周期光柵D 出版物 Β·-H. Cheong et al.，〃High angular tolerant color filter using subwavelength grating"，Appl.Phys. Lett. 94, 213104 (2009)描述了一種 具有立方形隆起的光柵，其具有顯著的帶通過濾器物性。隆起由非晶硅制成，并位于玻璃 基板上。這種光柵的重復方法在出版物E.-H. Cho et al·，"Two-dimensional photonic crystal color filter development", Opt. Express 17,8621-8629(2009)和E.-H. Cho et al. , ^Nanoimprinted photonic crystal color filters for solar-powered reflective displays", Opt. Express 18,27712-27722(2010)中提出。
[0007] 現有技術還包括 TO 2003/070482 AU TO 2011/032665 AU TO2011/082761 AU TO 2011/066992 A1、EP 2228671 A1。出版物 R.J.Potton, "Reciprocity in optics", R印· Prog. Phys. 67, 717 (2004) ;R. Petit,''Electromagnetic theory of gratings"，Vol 22of Topics in current physics, Springer-Verlag (1980)說明了光學中的互易性 (reciprocity)原理，尤其用于光柵的互易性原理。
[0008] 現有技術的光柵結構可用于保護有價文件的防偽元件，因為它們在俯視時提供不 能被常規復制方法再現的色效應（color effect)。為此，色效應的角度依賴性尤其是有利 的。

【發明內容】

[0009] 本發明基于發展一開始所述類型的防偽元件，以進一步增加防偽安全性。
[0010] 在第一變型例中，該目的通過一種用于有價對象的防偽元件來實現，該防偽元件 具有：平坦的透明主體，具有前側和后側，中心平面位于前側和后側之間；構造在主體上的 第一區域和構造在主體上的第二區域，第一區域和第二區域編碼出圖案，其中，所述主體在 第一區域中具有基底元件，在俯視所述主體時，所述基底元件從前后兩側傳遞出不同的彩 色印記，其中，主體在第二區域中同樣具有基底元件，但是該基底元件處于關于中心平面鏡 像的形式，導致在俯視時，第一和第二區域從兩側顯示出圖案，而該圖案在透視時不可識 別。
[0011] 在第二變型例中，該目的通過一種用于有價對象的防偽元件來實現，該防偽元件 具有：平坦的透明主體，具有前側和后側；構造在主體上的第一區域和構造在主體上的第 二區域，第一區域和第二區域編碼出圖案，其中，所述主體具有光柵基底結構，其從前側填 充有第一層，從后側填充有第二層，并在俯視時，傳遞與前后側不同的彩色印記，
[0012] -其中，光柵基底結構在第一和第二區域中是相同的，在第一區域中，第一層具有 第一折射率，第二層具有第二折射率；
[0013] -并且，在第二區域中，第一層具有第二折射率，第二層具有第一折射率，導致在俯 視時，第一和第二區域從兩側顯示出圖案，但是圖案在透視時不可識別。
[0014] 本發明在兩個變型例中提供了在反射時從前后兩側顯示出彩色圖案的防偽元件。 然而，所述圖案在透視時甚至對不同觀看角度完全消失。防偽元件允許圖案的精細設計，并 可由標準壓印方法制造。在下文中，除非明確說明針對兩個變型例之一，下列說明等同地應 用于兩個變型例。
[0015] 本發明以令人驚訝的方式利用普遍有效的光路互易性規則。對于穿過媒介的光路 的透射，因此在哪個方向上穿過不同層是無關的。由于基底元件結構在第一和第二區域中 是相同的，而不管存在的層或結構如何，所以防偽元件在透射模式下不具有圖案。然而，由 于在第一和第二區域中，基底結構在第一變型例中關于中心平面相對彼此反轉，層的順序 在第二變型例中相對彼此反轉，所以在俯視時，對于兩個區域，從前側或后側得到不同顏色 的印記，其編碼出圖案。
[0016] 基底元件結構可以不同方式實現。因此，在第一變型例中，可通過在覆蓋表面上具 有不同干涉層的基板來實現基底元件結構。基底元件結構還可由第一變型例的光柵基底結 構來實現。當在第一變型例的下列描述中提及光柵基底結構時，其應僅以示例的方式理解。
[0017] 關于光柵基底結構，防偽元件的效應不僅限于周期結構。還可使用準統計結構，只 要這種結構從前后兩側傳遞不同顏色的印記即可，對于兩個變型例，為了本發明的目的，這 種結構同樣構成光柵基底結構。
[0018] 在第一變型例中，對于第二區域，基底元件結構關于中心平面的鏡像互換前后兩 偵k因此，在俯視時，第一和第二區域前側和后側均不同。由于在透視時，在第一和第二區 域中穿過相同層，并且所述通道的順序因互易性的物理原理而與透視無關，所以第一和第 二區域在透射光下不會不同。
[0019] 從本身已知的基底元件結構開始，例如光柵結構，本發明在兩個變型例中提供了 這種的防偽元件，該防偽元件在俯視時顯示出圖案，在透視時該圖案消失。這種效應不能被 常規復制方法模仿，從而賦予防偽元件高防偽安全性。
[0020] 在俯視時從前后兩側傳遞不同顏色印記的光柵基底結構可尤其簡單地通過關于 光柵平面不對稱的光柵基底結構制造。
[0021] 在第一變型例中，光柵基底結構關于中心平面的鏡像則對應于反轉光柵結構的產 生。在第一變型例的該實施例中，第一和第二區域可由此由用于第一區域的光柵結構以及 第二區域的光柵的反轉或負面形式表征。
[0022] 對于第二區域，鏡像操作當然導致第一和第二區域之間的邊界上的不連續性。因 此，可選地在第一和第二區域之間提供過渡區，該過渡區小于光柵周期，在該過渡區中，第 一區域的光柵基底結構進入第二區域的鏡像形式中。
[0023] 特別地，俯視時良好的色效應源于不明顯大于波長的光柵結構。因此，優選地，光