CN101405663B - 包括安全特征的存储介质和生产包括安全特征的存储介质的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种包括安全特征的存储介质，具有基底(1，4，10)，至少一个功能层(2，5，11)，写入该功能层(2，5，11)中并当反射时可见的至少一个特征，和写入该功能层(2，5，11)中并当透射时可见的至少一个特征，至少一个特征是个别化的并且至少一个特征具有衍射结构。本发明解决了提供不同的安全特征的各种结合的技术问题。本发明还涉及一种用于生产包括安全特征的存储介质的方法。

Description

包括安全特征的存储介质和生产包括安全特征的存储介质的方法

技术领域

本发明涉及一种包括安全特征的存储介质和一种生产包括安全特征的存储介质的方法。

背景技术

现有技术已知的安全特征可由例如计算机产生的全息图形成，该全息图包括一个或多个点矩阵或点分布层，当利用优选相干光束照射时，该点矩阵或点分布使在全息图中编码的信息再建。在这种情况下，该点分布可以作为振幅全息图、相位全息图或相衍照片、傅里叶变换全息图或Fresnell全息图计算。为了形成计算机产生的全息图，可以利用适当的写装置，通过按照点引入能量，首先计算该全息图，然后将该全息图写入存储介质中。所得到的点矩阵的分辨率在小于1μm以下的范围内。结果，可将具有高分辨率的全息图写在有限的空间中，该全息图的信息只能通过用光束照射和重建衍射图读出。在这种情况下，全息图的尺寸可以为小于1mm²和大于1cm²之间。上述形式的结构也可称为微观结构。

上述计算机产生的全息图可以与直接可见的信息(微脚本、缩微图像、编码信息)结合。

现有技术还公开了多个用于写计算机产生的全息图的写装置，该写装置将全息图的光学结构写入平面存储介质中。作为例子，可参考文献：WO02/079881，WO02/079883，WO02/084404，WO02/084405和WO03/012549。这种形式的写装置也称为激光光刻部件或光刻系统。

同样，已知多个读装置，这些读装置利用光束和适当的光学部件照亮全息图区域重建为可见的，或者利用拾取装置用电子方法再现和评估。在这种情况下，作为例子可参考文献：DE 101 37 832，WO02/084588和WO2005/111913。

衍射可见光的结构是众所周知的-如已述那样-可以用作安全特征，因为这些安全特征是由结构尺寸在光波长范围内的结构构成，伪造它们技术上成本很高。这种形式的结构通常是作为反射结构实现的。但是，这些结构也可作为可透射观察的/可读的结构实现。

发明内容

本发明基于的技术问题是提供一种生产包括安全特征的存储介质的方法和一种包括安全特征的存储介质，所述安全特征可以具有不同安全特征的各种组合。

该技术问题利用一种包括安全特征的存储介质解决，该存储介质包括基底，包括至少一个功能层，包括写入该功能层中并可在反射时被观察的至少一个特征，以及包括写入该功能层中并可在透射时被观察的至少一个特征，其中该至少一个特征是个别化的，并且其中该至少一个特征具有衍射结构。

上述提出的技术问题还可利用一种用于生产包括安全特征的存储介质的方法解决，在该方法中，在该存储介质的至少一个功能层中，可在反射时观察的至少一个特征写入该存储介质中，即，反射性衍射的结构和/或信息内容或者可利用亮度调制反射性观察的结构和/或信息内容；在该方法中，在存储介质的至少一个功能层中写入可以在透射时观察的至少一个特征，即，透射性衍射的结构和/或信息内容或者可利用亮度调制透射性观察的结构和/或信息内容，其中至少一个特征是个别化的，并且其中至少一个特征作为衍射结构写入。

在这种情况下，优选将特征作为微观结构写入存储介质中。结果，第一次，可以在反射和透射时观察的不同的微观结构包含在存储介质的功能层中或者可利用相同的生产方法写入。

在这种情况下，衍射结构可以为简单的光栅排列、复杂的光栅排列或全息图。根据本发明的方法能够在同一种材料中以多种不同方式存储和读取信息项。在这种情况下，单独的个别信息项可以利用各种个别的存储方式存储。在这种情况下，可将个别信息理解为例如与要应用存储介质的物体的一个或多个性质有关的、作为安全特征的任何信息。这种性质的例子为序列号或生产数据。

在这种情况下，不同存储方式的存储的信息项的结构可以包括一个或多个形式，例如可包括数字数据、文本、数字、序列号、图像、脸、标识语或图形。

在根据本发明生产的存储介质中，存储信息的方式不同的区域可以处在不同的位置，但所述区域也可以部分地或完全地重叠，使得在完全重叠的情况下，不同的信息项存储在同一个位置并可以用不同的读取方式读取。

读取以不同方式存储的信息项的典型方式可以为，例如：

-在反射时以裸眼观察有金属光泽的结构，其中可以观察不同大小的亮度。

-在反射时以裸眼观察衍射结构，其中可以辨别不同的亮度和/或颜色。

-利用适当的装置在反射时读出全息结构。

-利用适当的装置在透射时或利用适当的光源以裸眼读出衍射或全息结构。

-在透射时读出结构，这些结构是利用亮度调制(灰度级图像)、利用相干光、特别是利用非相干光(例如利用正常的日光、利用灯、利用白炽灯泡等)产生的。

由于不同的存储方式可在同一个存储介质中实现且设置可以处在同一个位置，这点由于制造下述物体的复杂性增加而成为伪造的主要技术障碍，因此根据本发明的方法，可以生产可作为安全特征的而且相对于已知的衍射安全特征来说抗伪造的安全性提高的物体。

需要特定读出装置的存储方式的统一与在这种情况下要被简单检查的信息内容的结合构成了存储方式的结合，这样可以在同一个物体上实现多个安全级别并因此比以前已知的安全特征具有优点，因为以前已知的安全特征通常只能提供一个安全级别的信息项。这种安全级别的结合优选为，至少一个特征为一级安全特征，和至少一个特征为二级或三级安全特征。一级安全特征表示一种用裸眼可见且不需要另外的辅助设备即可验证的特征，例如可利用日光在透射时读出的灰度级图像。二级的安全特征表示一种利用简单或标准的辅助设备(例如，放大镜、紫外灯、条形码阅读器)可以验证的特征。三级安全特征表示一种只有利用特殊设备才能验证的特征。存储全息数字数据可以作为二级安全特征或作为三级安全特征。

本发明还描述了一种适用于在利用激光辐射的光刻工艺中生产这种结构的存储介质。

附图说明

现参照附图，根据不同的示例性实施例更详细地说明本发明。利用各种例子描述可以利用光刻生产的不同形式的结构。附图中：

图1表示存储介质的示意性结构；

图2表示写入各种结构的图1所示的存储介质；

图3表示写入各种结构的图1所示的存储介质；

图4表示根据形式2写入的全息结构与在亮背景上使用透射光记录的根据形式1b的字体形式的光栅结构结合的示例性实施例；

图5表示用反射记录的图4所示的结合；

图6表示根据形式2写入的全息结构与利用在亮背景上的透射光记录的根据形式1b的不同光栅结构形式的数字或图形元素的结合的示例性实施例；

图7表示利用反射记录的图6所示的结合；

图8表示具有不同信息内容的重叠区域与在亮背景上的透射观察结合的示例性实施例，其中在亮背景上可以辨别出垂直暗条；和

图9表示用反射记录的图6所示的结合，其中在黑暗背景上可以辨别出水平亮条。

具体实施方式

下面描述存储介质的基本结构。

图1所示的存储介质的最简单形式包括：聚合物薄膜1，优选为至少对可见光为部分透明的定向的聚合物薄膜；和至少一个功能层2，其在光刻写的过程中吸收激光辐射并且至少部分地透明。优选在薄膜1和功能层2之间不设置另外的层。在功能层2上还可以有另一个附加层3。

在图1中，从下方透过薄膜1光刻写在功能层2上，或从上方透过可能有的附加层3光刻写在功能层2上。

该附加层3可以为漆层、保护层、聚合物层、透明玻璃、晶体层、半导体、抗反射层或其他的功能层。

光刻过程或写过程可以透过薄膜1在功能层2上进行，或者另一种方案，透过附加层3直接在功能层2上进行。尤其是，在光刻写的过程中，功能层2的任务是至少部分地吸收激光辐射并将其转换为热，以及将热至少部分地发送至薄膜1。

为了代替一个功能层2，还可以设置一个在另一个上并且功能上互相补充或增强的两个或多个功能层2。

图2和3表示可以在例如使用激光辐射的光刻过程或写过程中产生的各种形式的结构。在这种情况下，存储介质的结构基本上对应于图1所示的存储介质的，该结构分别包括薄膜4和10、至少一个功能层5和6，以及可能存在的附加层6和12。

如果借助使用聚焦的激光辐射的光刻系统将要写的信息引入存储介质中，则聚焦的激光束利用短的激光脉冲(或多个连续脉冲)在存储介质中产生小的结构，该结构与许多用这种方法写入的结构一起产生所希望的衍射的、或全息的或直接可见的整体结构。

在这种情况下，可以实现用不同方法生产的且不同作用的下列结构。

图2中，结构7代表形式1a+的结构，结构8代表形式1b+的结构，结构9代表形式2的结构。

图3中，结构13代表形式1a-的结构，结构8代表形式1b-的结构，结构9代表形式3的结构。

图2和3所示的结构可根据在功能层或薄膜上进行光刻写过程中的温度形成。

首先，图2表示在结构7基础上的一定高度的浮雕结构(relief formations)作为根据形式1a+的薄膜表面的高度，以及在结构8基础上的浮雕结构作为根据形式1b+的薄膜表面高度，其中后者的高度比形式1a+的结构7情况的高度大。其次，在其中一个功能层5为金属层的情况下，去除至少一个功能层5相应于在根据形式2的结构9的例子的基础上脱金属作用。

图3表示在形式1a-的结构13基础上的和在形式1b-的结构14的基础上的浮雕结构，它们分别与形式1a+和1b相同，但是呈在薄膜表面中凹下的形式。图3还表示形式3的结构15形式的结构，该结构当用读取光束照亮时，可改变光的相位。结构15可形成例如薄膜10的折射率改变的形式。形式3的结构还可以为由曝光工艺形成的气泡。

依靠在写过程中被吸收并转化为热的能量的量，以及依靠传送至薄膜的热量、以及薄膜与(一个或多个)功能层的热力学性质，可以得到形式3的薄膜中的浮雕结构或脱金属作用或结构改变的浮雕结构。

为此目的，在光刻工艺中，单个激光写入脉冲的总能量可以作为适当的处理参数。在给定相同的激光功率条件下，利用不同长度的激光脉冲可将不同的能量引入存储介质中。短脉冲产生低能量，中等脉冲产生中等能量，长脉冲产生高能量。因此，一定范围内的曝光形式和精加工可以影响曝光点的大小。

利用低能量可以产生形式1a的结构，即，小的浮雕结构。

利用中等能量可以产生形式1b的结构，即，大的浮雕结构。

利用高能量可以产生形式2的结构(即，脱金属作用)和形式3的结构。

作为一个例子，使用适当的激光光刻部件(有限衍射的，在可见光或IR、UV范围内的激光功率为100-1000mW)，对于同一种材料和同一种激光功率，可以利用150ns、300ns和600ns的激光脉冲长度产生形式1a，1b和2的结构。

在光刻工艺中，激光功率可以作为另一个处理参数。分别利用弱、中等和高的激光功率的相等长度的脉冲，可以分别产生形式1a，形式1b与形式2和形式3的结构。

在光刻工艺中，单个脉冲数也可作为另一个处理参数。给定相同能量的脉冲，可以利用一个脉冲产生形式1a的结构，可以利用双脉冲(具有一个短的间断的两个脉冲)产生形式1b的结构，以及可以利用三脉冲产生形式2或形式3的结构。

脉冲数、激光功率、脉冲持续时间、暂时激光脉冲间隔的其他组合都是可以的。

下面详细描述所产生的形式1a，1b，2，3的结构的性质；将不同构造的层的性质互相结合也在本发明的范围内。

浮雕结构(形式1a，1b的结构)影响在反射时读出过程中的光的相位，因而也影响衍射相位模式。在透射时，这些浮雕结构没有或几乎没有任何作用。

在薄膜或气泡结构(形式3的结构)中的相位改变会影响反射和透射时的相位。

脱金属作用(形式2的结构)影响在反射时读出过程中和在透射时读出过程中的光的振幅，因而影响衍射振幅模式。

一种存储材料可以用光刻方法写入具有下列性质的根据形式1a的结构：

-功能层得以保持，使得当例如在透射中用白光观察时，光密度(OD)不改变。

-当在反射中观察时，由浮雕结构形成的光栅结构导致衍射现象。在这种情况下，光栅或复杂的光栅可以以不同颜色出现。

-利用适当的装置，在反射时可以读取全息结构。

-在透射照射中，浮雕结构近乎不产生衍射或产生衍射效率可忽略地小的衍射作用。

一种存储材料可以用光刻方法写入具有下列性质的根据形式1b的结构：

-功能层得以保持，使得当例如在透射中用白光观察时，光密度(OD)不改变。

-当在反射中观察时，由浮雕结构形成的光栅结构导致衍射现象。在这种情况下，光栅或复杂的光栅可以以不同颜色出现并且比形式1a的相同结构的亮。

-利用适当的装置，在反射时可以读取全息结构，并且其衍射程度比形式1a的结构大。

-在透射照射时，浮雕结构近乎不产生衍射或产生衍射效率可忽略地小的衍射作用。

一种存储材料可利用光刻方法写入具有下列性质的根据形式2的结构：

-功能层不被保持，使得当例如在透射中用白光观察时，光密度(OD)改变。这个作用可在区域上发生，使得在区域脱金属作用的情况下，透射最大，或者通过金属化区域和脱金属区域的相应划定比例，得到所希望的灰度级值。

-当在反射中观察时，由振幅模式形成的光栅结构导致衍射现象。在这种情况下，光栅或复杂的光栅可以以不同颜色出现。

-当在透射中观察时，由振幅模式形成的光栅结构导致衍射现象。

-利用适当的装置，在反射时可以读取全息结构。

-利用适当的装置在透射时或者利用适当的光源以裸眼，可以读取全息结构。

一种存储材料可利用光刻方法写入具有下列性质的根据形式3的结构：

-功能层不被保持，使得当例如在透射中用白光观察时，光密度(OD)改变。这个作用可在区域上发生，使得在区域脱金属作用的情况下，透射最大，或者通过金属化区域和脱金属区域的相应划定比例，得到所希望的灰度级值。

-当在反射中观察时，光栅结构产生衍射现象。在这种情况下，光栅或复杂的光栅可以以不同颜色出现。

-当在透射中观察时，光栅结构产生衍射现象。

-利用适当的装置，在反射时可以读取全息结构。

-利用适当的装置在透射时或者利用适当的光源以裸眼，可以读取全息结构。

下面描述不同结构的优选的组合。

如上所述，不同的存储方式，即，根据形式1a，1b和2或3被写入的区域，可以包含不同的信息内容。

这样，全息结构在再建时可以包含数字数据、文本、数字、序列号、图像、脸、标识语、图案、编码数据内容等。

相同的数据内容可通过反射结构形成为衍射图。这种信息内容同样可以通过脱金属作用形成为以透射方式观察的灰度级图像。

不同的信息内容可以互相结合。因此可知，例如，图象信息项(例如脸)可与全息图结合，使得当在反射中以裸眼观察时可以辨别该脸，但同一结构也可包含利用相应的读取装置在反射时可以读出的全息信息项。

这种形式的结合可以在透射读出方面进行扩展。

图4中的图示是利用透射光在亮背景上记录的。非脱金属区域显得暗。作为一个例子，图4表示根据形式2写入的全息图结构17可以与根据形式1b的字体形式的光栅结构18结合。因此，该全息图结构在透射时显得亮，而该字体在透射时显得暗。

图5表示根据形式2写入的全息图19和作为根据形式1b的光栅结构的文本20。图5的图示是在反射时记录的。包含光栅的非脱金属区域显得亮。图5表示由于衍射，当在反射中观察时，字体在漫射的全息图背景上显得亮。

在透射和反射时，都可利用相应的读取装置分别读出全息信息17和19。

图6表示与图4相同的结合。全息图22根据形式2写入，而数字22或图形元素22作为根据形式1b的不同的光栅结构写入。图6表示利用透射光在亮背景上记录的图像。非脱金属区域显得暗。

在图6中被辨别为暗的区域22包含不同的光栅结构。但是，根据形式1b写入的全息结构也可位于此处。此外，全息图结构21在透射时显得亮，而图形元素22在透射时显得暗。

图7表示根据形式2的全息图23或作为根据形式1b的不同光栅结构的图形元素24。根据图7的图示在反射时记录。包含光栅的非脱金属区域显得亮且有颜色，不同的颜色以图示中的灰影表示。当在反射中观察时，可以辨别出图形元素24包含不同的衍射光栅。

这里，在透射和反射时，都可利用相应的读取装置从21和23分别读出全息信息。

图8清楚地表示具有不同信息内容的区域可以重叠的功能性例子。这样，图8所示的例子由六个区域25，26，27，28，29和30构成，其中区域28和29形成为相同的，区域26和30也形成为相同的。

区域25包含根据形式2写入的全息信息项。区域28和29包含根据形式2的光栅结构，即，这些区域在图8所示的透射观察中显得亮。

虽然区域26和30根据形式1b形成，但区域26和30包含与区域25相同的全息信息。区域27包含根据形式1b写入的光栅结构，即，这些区域在图8所示的透射观察中显得暗。

结果，在亮背景上的透射观察中，在亮背景上可以辨别出一垂直暗条。

图9表示在反射观察中，可以清楚地辨别区域33，34和35的亮的衍射结构，其中所述区域根据两个不同的形式产生。对比之下，全息图区域31，32和36可作为灰色背景辨别。结果，在反射时可辨别出一水平亮条。

比较图4至7的例子和图8和9的例子可看出，金属化区域和非金属化区域以及衍射区域与非衍射区域可以重叠。在反射时可见的信息项可以包括光栅定向，然而该光栅定向根据不同的形式产生，因而，在透射观察时不能表示相同的可见信息。

Claims (18)

1.一种包括安全特征的存储介质，

包括基底(1，4，10)，

包括至少一个功能层(2，5，11)，

包括写入功能层(2，5，11)中并可在反射时观察的至少一个特征，以及

包括写入功能层(2，5，11)中并可在透射时观察的至少一个特征，

其中至少一个特征是个别化的，并且

其中至少一个特征具有衍射结构，

其特征在于，所述可以在反射时观察的至少一个特征和所述可以在透射时观察的至少一个特征作为微观结构写入该功能层(2，5，11)中，

至少一个微观结构形成为薄膜或气泡结构或者形成为脱金属作用结构，

其中在该薄膜或气泡结构中的相位改变影响反射和透射时的相位，

其中脱金属作用影响在反射时读出过程中和在透射时读出过程中的光的振幅，因而影响衍射振幅模式，

其中所述薄膜或气泡结构或者所述脱金属作用结构引起反射时观察和透射时观察的衍射现象。

2.如权利要求1所述的存储介质，其特征在于，基底为至少对可见光为部分透明的定向的聚合物薄膜。

3.如权利要求2所述的存储介质，其特征在于，还有另一个附加层，其中功能层配置在基底和附加层之间。

4.如权利要求1至3中任一项所述的存储介质，其特征在于，可以在反射时观察的至少一个特征体现为具有不同光密度的结构。

5.如权利要求4所述的存储介质，其特征在于，可以在反射时观察的至少一个特征体现为至少部分地穿孔的反射性功能层。

6.如权利要求1至3中任一项所述的存储介质，其特征在于，可以在反射时观察的至少一个特征为反射性衍射结构或可以利用亮度调制在反射时观察的结构。

7.如权利要求1至3中任一项所述的存储介质，其特征在于，可以在反射时观察的至少一个特征体现为反射性衍射信息内容或可以利用亮度调制在反射时观察的信息内容。

8.如权利要求7所述的存储介质，其特征在于，该反射性衍射信息内容为计算机产生的全息图，可以利用亮度调制在反射时观察的所述信息内容为微脚本、缩微图像或条形码。

9.如权利要求1至3中任一项所述的存储介质，其特征在于，可以在透射时观察的至少一个特征体现为具有不同光密度的结构。

10.如权利要求9所述的存储介质，其特征在于，可以在透射时观察的至少一个特征体现为至少部分地穿孔的反射性功能层。

11.如权利要求1至3中任一项所述的存储介质，其特征在于，可以在透射时观察的至少一个特征为透射性衍射结构或可以利用亮度调制在透射时观察的结构。

12.如权利要求1至3中任一项所述的存储介质，其特征在于，可以在透射时观察的至少一个特征体现为透射性衍射信息内容或可以利用亮度调制在透射时观察的信息内容。

13.如权利要求12所述的存储介质，其特征在于，该透射性衍射信息内容为计算机产生的全息图，可以利用亮度调制在透射时观察的信息内容为微脚本或条形码。

14.如权利要求13所述的存储介质，其特征在于，所述微脚本或条形码是呈灰度级图像形式的微脚本或条形码。

15.如权利要求1至3中任一项所述的存储介质，其特征在于，至少一个特征为一级安全特征，并且至少一个特征为二级或三级安全特征。

16.一种用于生产如权利要求1至3中任一项所述的存储介质的方法，

在该方法中，可以在反射时观察的至少一个特征写入该存储介质的至少一个功能层中，以及

在该方法中，可以在透射时观察的至少一个特征写入该存储介质的至少一个功能层中，

其中至少一个特征是个别化的，并且

其中至少一个特征作为衍射结构写入，

其中，所述可以在反射时观察的至少一个特征和所述可以在透射时观察的至少一个特征作为微观结构写入该功能层中，其中至少一个微观结构形成为薄膜或气泡结构或者形成为脱金属作用结构，以及其中在该薄膜或气泡结构中的相位改变影响反射和透射时的相位，

其中脱金属作用影响在反射时读出过程中和在透射时读出过程中的光的振幅，因而影响衍射振幅模式，

其中所述薄膜或气泡结构或者所述脱金属作用结构引起反射时观察和透射时观察的衍射现象。

17.如权利要求16所述的方法，其中至少两个特征以至少部分地重叠的方式写入功能层中。

18.如权利要求16或17所述的方法，其中所述可以在反射时观察的至少一个特征和所述可以在透射时观察的至少一个特征利用光刻工艺写入该功能层中。

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