CN103874585A - 防伪元件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造有价文件如钞票、支票等的防伪元件，其具有：介电基体(1)、嵌入基体(1)内的第一线条格栅结构(2)和嵌入基体(1)内的第二线条格栅结构(6)，所述第一线条格栅结构由多个沿纵向延伸并且布置在平面(L)内的由金属或半导体制成的第一格栅条(3)组成，所述第二线条格栅结构(6)由沿纵向延伸的由金属或半导体制成的第二格栅条(7)组成，所述第二线条格栅结构相对于平面(L)处于第一线条格栅结构(2)上方，其中，第一格栅条(3)分别具有宽度(b)并且以间距(a)并列设置，从而在第一格栅条(3)之间形成沿纵向延伸的间距(a)相应于宽度的第一格栅间隙(4)，第二线条格栅结构(6)相对于第一线条格栅结构(2)反型并且相对第一线条格栅结构(2)错移半个周期，从而在对平面的俯视图中，第二格栅条(7)处于第一格栅间隙(4)上方，并且形成于第二格栅条(7)之间的第二格栅间隙(8)处于第一格栅条(3)上方，并且第一格栅条(3)和第二格栅间隙(8)的宽度、第二格栅条(7)和第一格栅间隙(4)的宽度以及第一格栅条(3)和第二格栅条(7)的厚度(t)分别小于300nm。

Description

防伪元件

本发明涉及一种用于制造有价文件如钞票、支票等的防伪元件，其具有线条格栅结构。

具有周期性线条格栅的有价文件防伪元件例如由DE102009012299A1、DE102009012300A1或者DE102009056933A1已知。如果将格栅型材设计为使得在可见光波长范围内出现共振效果，则防伪元件可以在亚波长范围内具有颜色过滤性能。这种颜色过滤性能对于反射的和透射的亚波长结构均是已知的。所述结构对入射光线的反射或透射产生强烈极化的影响。在这种亚波长格栅的反射或透射中，颜色相对较强地与角度有关。然而当入射光未极化时，该格栅的颜色饱和度明显减弱。

已知具有亚波长结构的线条格栅，其具有与角度有关的过滤颜色的性能。线条格栅具有由介电材料制成的矩形型材。水平表面由高度折射的介电体材料包覆。在该结构上方同样具有介电材料，其中格栅基体和覆盖材料的折射率优选相等。由此形成了具有视觉效果的结构，其由两个由高度折射的材料制成的格栅组成，所述格栅间隔原始矩形型材的高度。形成线条格栅的格栅条例如由ZnS制成。由此尽管能产生反射中的颜色对比，但是在透射中几乎不能看到针对不同角度的色调变化。因此，该结构只提供了反射中的防伪特征并且为此需要设置在吸收的底层上。

尽管已知的具有非连贯的表面的二维周期性亚波长格栅显示了突出的颜色过滤性能，但其是在较大的角度公差基础上进行优化的，因此在倾斜时其色调几乎不改变。

因此，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种防伪元件，其在透视时也能显示出良好的颜色效果，这种颜色效果优选在倾斜时改变。

该技术问题按本发明通过一种用于制造有价文件如钞票、支票等的防伪元件解决，其具有：介电基体、嵌入基体内的第一线条格栅结构和嵌入基体内的第二线条格栅结构，所述第一线条格栅结构由多个沿纵向延伸并且布置在平面内的由金属或半导体制成的第一格栅条组成，所述第二线条格栅结构由沿纵向延伸的由金属或半导体制成的第二格栅条组成，所述第二线条格栅结构相对于平面处于第一线条格栅结构上方，其中，第一格栅条分别具有宽度并且以间距并列设置，从而在第一格栅条之间形成沿纵向延伸的宽度相应于间距的第一格栅间隙，第二线条格栅结构相对于第一线条格栅结构反型，其中，在对平面的俯视图中，第二格栅条处于第一格栅间隙上方，并且形成于第二格栅条之间的第二格栅间隙处于第一格栅条上方，并且第一格栅条和第二格栅间隙的宽度以及第二格栅条和第一格栅间隙的宽度小于300nm。格栅彼此间的间距这样设置，使得不存在闭合的半膜或者半金属膜。在此，格栅条的厚度可以可选地小于300nm。

在周期性线条格栅结构中，相位错移相当于半个周期。

按照本发明使用双线条格栅，其由两个叠置的彼此互补构造的(也就是相对错移的)线条格栅结构组成。相位错移的理想值是90°，这当然需要考虑制造准确性。通过制造公差，在此可能产生互补性(即90°的相位错移)偏差，因为通常不能完美地设计出矩形型材，而只能通过梯形型材近似，所述梯形型材的上部平行棱边比下部平行棱边短。线条格栅结构由金属或半导体材料制成。格栅条的层厚小于调制深度，即小于线条格栅结构的格栅平面间距。

业已证明，这种构造的格栅以惊人的方式既在反射中也在透射中提供可再现的并且易看到的颜色效果。

按照本发明的防伪元件可以简单地通过层构造按照以下方式制成，即，首先制备底层，其上设计有第一线条格栅结构。接着施加介电的中间层，所述中间层覆盖第一线条格栅结构并且优选比第一线条格栅结构的格栅条更厚。接着可以设计错移的第二线条格栅结构，并且介电的覆盖层构成嵌套线条格栅结构的基体的终端。作为备选，也可以在介电基体内首先设计横截面为矩形型材的亚波长格栅。如果用金属垂直地蒸镀该矩形型材，则在平台上和构成第一和第二格栅条的穴中产生金属层。由此，当格栅条的层厚小于之前结构化的介电基体的矩形型材的调制深度时，得到了不同平面内的第一和第二格栅条的非连贯的期望金属膜。

如果第一和第二格栅条之间的间距，即结构的调制深度在50nm至500nm之间，优选在100nm至300nm之间，则得到特别好的颜色效果。在此，所述间距分布从第一和第二线条格栅结构的相同指向的面进行测量，即例如从第一格栅条的下侧到第二格栅条的下侧，或者从第一格栅条的上侧到第二格栅条的上侧。在此，所述间距当然需要垂直于所述平面进行测量，也就是表示相同定向的格栅条表面之间的高度差。

作为用于格栅条的材料可以考虑金属，例如铝、银、铜、金、铬、铂和这些材料的合金。使用半导体，如硅或者锗时，也显示出期望的颜色效果。

如果想要提升反射中的色度，第一线条格栅结构的第一格栅条和/或第二线条格栅结构的第二格栅条可以具有多层式涂层，例如构造为由两个叠置的金属或半导体涂层以及位于其间的介电层组成的三层。防伪元件也可以在大约垂直的入射角时接近于颜色中性地在反射中射出。这具有的优点是，透射的色调不会由于反射而改变。对于防伪元件的格栅结构，填充因数优选为0.5，也就是格栅条的宽度等于格栅间隙的宽度。但是不是必须具有这种填充因数。与之不同地，可以将用于从正面反射的反射色调设计为与在防伪元件背面的反射中的反射色调不同。

具有双线条格栅的防伪元件在反射和透射中显示出与角度有关的颜色过滤性能。如果格栅线条垂直于光入射平面，则这种角度相关性是特别显著的。颜色过滤性能可以用于将视觉对象变为彩色，使得其在倾斜或者旋转时改变其颜色。因此优选的是，在对所述平面的俯视图中设置至少两个区域，线条格栅结构的所述区域的纵向彼此倾斜，尤其是垂直。在垂直观察时，可以这样设计这种视觉对象，使得其在透射时具有统一的颜色并且不具有其它结构。如果将该视觉对象围绕垂直轴线旋转，则某一区域(例如背景)的颜色与另一区域(例如视觉对象)的颜色不同地改变。垂直于观察方向的旋转改变视觉对象以及背景的颜色，直至颜色完全转换。格栅线条平行于入射平面延伸的格栅区域在倾斜时几乎不改变其颜色。

格栅结构在透射中具有极化性能。因此可以通过机器检验防伪元件，在其它情况下对于光学防伪元件是不能通过现有的标准传感器进行检验的。全息图或者Moiré-Magnifier构造等均不能通过机器简单地检验。检验只需要明场摄像机和极化过滤器。防伪元件根据格栅结构的定向显示出其它极化性能。因此优选的是，设置这种防伪元件，其具有至少两个区域，所述区域的线条格栅结构沿不同延伸的纵向延伸。在用极化光观察时，这些区域显示出强烈的对比不同，这减轻了机器读取的难度。例如通过明场摄像机和极化过滤器的机器读取提供了这两个区域之间的对比，这种对比用于检验防伪元件的真伪。

当然也可以考虑具有多个不同地布置的区域的结构。因此，例如一种在防伪元件内具有多个区域的扩展设计规定，所述区域在纵向上彼此不同，线条格栅结构沿所述纵向延伸。由此可以在透射中形成具有多个颜色的视觉对象。在此特别优选的是，在多个这种并列的区域之间，纵向以确定的角度步进值(例如5°、10°或者15°的步进值)逐渐地从某一区域向下一区域变化。

如果将这种具有并列区域的结构在极化光源前旋转，则颜色接近连续地随着不断增大的结构旋转角度变化。对于观察者来说，例如在相应的视觉对象(Motive)下形成一种运动效果。如果将格栅围绕水平轴线倾斜，则在将图案在未极化的光源之前倾斜时也能看到某种效果。颜色变化在具有不断倾斜延伸的格栅线条的区域内相对于在具有水平延伸的格栅线条的区域内延迟地出现。

当然，线条格栅在单个区域内也可以在宽度和间距方面具有不同的几何参数。然而在这种情况下，视觉对象在垂直观察时不消失。

不言而喻的是，之前提到的和之后还将阐述的特征不仅能够以所说明的组合，而且也能够以其它组合或者单独地使用，只要不超出本发明的框架即可。

以下根据也公开了本发明重要特征的附图示例性地进一步阐述本发明。在附图中：

图1示出具有双线条格栅的防伪元件的剖视图；

图2a至图2c示出图1的第一实施形式的防伪元件的透射、反射和吸收的光谱相关性；

图3示出图2的防伪元件在调制深度变化时的用于反射和透射的LCh颜色空间中的色值；

图4示出图2的防伪元件在层厚时的用于反射和透射的LCh颜色空间中的色值；

图5示出图1的第二实施形式的防伪元件在层厚变化时的用于反射和透射的LCh颜色空间中的色值；

图6示出双线条格栅的类似于图1的剖视图，所述双线条格栅的格栅条配设有三层式涂层；

图7示出图6的防伪元件在层厚时的用于反射和透射的LCh颜色空间中的色值；

图8a至图8b示出由图1的防伪元件构成的视觉对象的两个俯视图；

图9a至图9b示出对观察图8的视觉对象时的视觉印象变化的阐述；

图10示出图2的防伪元件的用于反射和透射的LCh颜色空间中的色值，其中画出了极性相关性并且调制深度变化；

图11示出了图2的防伪元件的用于反射和透射的LCh颜色空间中的色值，其中施加过程与图10一致，但层厚变化；

图12至图13示出了类似于图11但针对双线条格栅的格栅条的不同材料的视图；

图14示出按照现有技术的防伪元件的用于反射和透射的LCh颜色空间中的色值；

图15示出防伪元件对于照明光线的不同极化的用于反射和透射的LCh颜色空间中的色值；

图16示出类似于图15的用于防伪元件的另一实施形式的视图；

图17a至图17b示出防伪元件对于照明的不同极化方向的透射和反射关于接近红外范围内的照明波长的函数；

图18示出图17的格栅对于可见光谱范围内的不同极化的透射；

图19a至图19b示出另一实施形式的防伪元件针对两个极化方向的透射和反射关于针对防伪元件的两个实施形式的可见光谱范围内的波长的函数；并且

图20示出防伪元件的简图，其中，线条格栅结构的纵向延伸在并列的区域内逐渐地改变，以便在倾斜防伪元件时产生运动效果。

图1以剖视图示出防伪元件S，其具有嵌入基体1内的双线条格栅。在基体1内加工有第一线条格栅结构2，其布置在平面L中。第一线条格栅结构由宽度为a的第一格栅条9组成，它们沿着垂直于附图平面的纵向延伸。在第一格栅条3之间具有宽度为b的第一格栅间隙4。第一格栅条3的厚度(垂直于平面L测量)用t表示。具有第二格栅条7的第二线条格栅结构6处于第一格栅条3上方高度h处。第二格栅条7具有宽度b。第二线条格栅结构6这样相对于第一线条格栅结构2相位错移，使得第二格栅条7尽可能准确地(在制造精度范围内)处于第一格栅间隙4的上方。同时，形成于第二格栅条7之间的第二格栅间隙8处于第一格栅条3上方。

厚度t小于高度h，因此格栅条3和7不会形成连贯的膜。

在图1的示意剖视图中，第一格栅条3的宽度a等于第二格栅条7的宽度b。因此，相对于一个周期d，每个线条格栅结构中的填充因数为50%。然而不是必须如此。按照公式b+a=d可以进行任意的变化。

在图1的示意剖视图中，第一格栅条2的厚度t也等于第二格栅条7的厚度t。这有利于更简单地进行制造，但并不是必需的。然而重要的是，调制深度h，即第一线条格栅结构2与第二线条格栅结构6之间的高度差大于第一格栅条3与第二格栅条7的厚度之和，因为否则就不能分隔开两个线条格栅结构2和6。

图1的防伪元件S将入射光线E反射为反射光线R。此外，一部分光线作为透射光线T透射出来。反射和透射特性取决于入射角Θ，以下还将进行阐述。

防伪元件S的制造例如可以通过以下方式进行，即首先在底层9上施加第一线条格栅结构2，接着在其上施加中间层5。随后可以将具有第二格栅条7的第二线条格栅结构置入在此向上形成的格栅间隙4中。覆盖层10覆盖防伪元件。所述层9、5和10的折射率基本上相等并且例如可以是约1.5，尤其是1.56。

尺寸b、a和t在亚波长范围内，即小于300nm。调制深度优选在50nm至500nm之间。

但是也可以使用这样的制造方法，其中首先在基体1的上侧制造矩形格栅。也就是基体1这样结构化，使得宽度为a的穴与宽度为b的条相互交替。接着，为结构化的基体蒸镀期望的涂层，从而形成第一和第二线条格栅以及第一和第二线条格栅结构。在蒸镀之后，用覆盖层遮盖所述结构。由此得到层状结构，其中上侧和下侧具有基本上相同的折射率。

结构化的基体可以通过不同方式得到。一种选择是用母版进行复制。母版形状例如可以在UV漆中复制在薄膜(例如PET薄膜)上。这样就得到了作为介电材料的基体1，其折射率例如为1.56。作为备选可以考虑热冲压方法。

母版或者基体本身可以借助蒸镀设备、聚焦式粒子束或者通过干涉光刻制造，其中，将所述结构写入感光漆中并且接着展开。

通过光刻方法制造的母版的结构可以在下一步中在石英基体中腐蚀，以便形成尽可能垂直的型材侧边。石英晶片用作坯件并且例如可以在有机无机混合聚合物(Ormocer)中复制或者通过电镀成型而多样化。光刻制造的原件在有机无机混合聚合物或者镍中同样可以通过电镀方法直接成型。也可以在纳米铭刻方法中从均匀的格栅母版出发组成具有不同格栅结构的视觉对象。

这些用于亚波长格栅结构的制造方法对于本领域技术人员来说是已知的。

图2a至图2c示例性地示出防伪元件S的光谱特性，其双线条格栅的型材参数为d=360nm，b=180nm，h=200nm，格栅条的材料是铝，t=30nm，介电材料的折射率为1.56。图2a在y轴示出作为针对不同入射角(即0°、15°、30°和45°)的波长(标记在x轴上)的函数的透射。图2b类似地示出防伪元件的反射，图2c示出防伪元件的吸收情况。在图1中定义了入射角Θ。

可以看出，出现光谱选择的吸收，也就是防伪元件发挥了透射中的颜色特性。通过用于0°入射角的约为550nm波长时的峰值方向交换为用于非垂直观察角度(Θ＞0°)的沉降，造成对于透射中颜色特性(即对于透射光线T)的明显影响。在反射时出现相反的现象。

这最终使得在从垂直观察角度倾斜30°角度时透射的颜色从黄色变为蓝色。

为了说明防伪元件S的有利颜色效果，作为对比可以参考以类似于图3的视图显示了已知防伪元件的图14。基于该图的防伪元件的结构基本上与图1的结构一致，但第一和第二线条格栅结构不是由金属制成，而是由层厚为70nm的ZnS制成。可以看出，没有出现光谱选择性的吸收。透射中的颜色特性明显变差。色度大约只有四分之一并且亮度还在入射角方面进行了调制。因此，在入射角变化时透射中的颜色对比急剧变差。这种格栅充其量可在反射工作模式中(例如在黑色底层上)使用。

接下来的图3和图4示出调制深度(参见图3)和层厚(图4)如何对图1和图2的防伪元件的颜色特性。在此，分别在附图的左栏示出了反射，在右栏示出了透射。所述显示在LCh色彩空间中实现。最上边一行示出亮度L*，中间一行示出色度C*，并且最下边一行示出色调h°。双线条格栅的几何参数为d=360nm，b=180nm。用于线条格栅结构的材料是铝，图1的基体和区域4和5的折射率为1.56。这个值大致与PET薄膜和UV漆的折射率一致。

可以看出，透射中的亮度和色度随着调制深度h的增加而升高。当透射的亮度和色度高于反射的亮度和色度时，在透射中形成了可良好感知的颜色对比。这种情况发生在调制深度在150nm至280nm之间时。在透射中显示出相对于具有ZnS格栅条的防伪元件明显更好的颜色特性。此外，亮度在入射角方面进行了调制。因此在入射角变化时，透射中的颜色对比急剧升高。对于具有调制高度为h=200nm的线条格栅结构，倾斜15°就已经使得透射中的色调和亮度明显改变。

图4示出层厚的影响。所述材料还是铝，并且几何参数d、b、h与图2的几何参数一致。可以看出，在20nm至30nm范围内的层厚在透射中产生了有利的颜色特性。透射的亮度与反射中的亮度处于相同数量级。而透射中的色度明显更高。

与图4相应的格栅结构显示出了类似的颜色特性，然而作为用于格栅条的材料使用硅。如图5所示，该格栅在透射中具有比反射中更大的亮度。透射中的色度随着层厚t的增加而升高，并且对于30°的入射角和大于70nm的层厚，透射色度也大于反射中的色度。具有100nm厚的硅层的格栅在反射中呈红色，其色度随着入射角的增大而减小。而在透射中，色调从浅绿过渡为较强的黄色调。

然而，透射中与角度相关的颜色效果不只局限于一个在格栅条内具有唯一金属层或者半导体层的线条格栅结构。也可以针对双线条格栅得到所述效果，所述双线条格栅的格栅条由多层组成。然而在此，所述层的总厚度总是小于调制深度h。至少一层由金属或者半导体组成。三层特别优选地适用于所述层结构。更大的层数量几乎不能改善角度相关的颜色效果，但提高了制造成本。

图6示例性地示出防伪元件，其中第一和第二格栅条3和7分别由三层式涂层实现。它具有金属层11、介电的中间层12和另一金属层13。两个金属层的层厚优选但不是必须地相等。

图7示出用于具有按照图6的层结构的防伪元件S的LCh颜色空间中的色值，其中，金属层11和13分别是10nm厚的铝层，并且介电层12是二氧化硅层。图7示出了作为二氧化硅层厚的函数的颜色效果。其它参数是d=360nm、b=180nm和h=200nm。如所有其它实施形式那样，基体1以及区域4和5的折射率为1.56。

防伪元件在透射中的亮度略微小于反射中，但在透射中的色度高于反射中。超过60nm的二氧化硅层厚使得倾斜时在透射中出现较强的色调。而在反射中防伪元件呈绿色。在二氧化硅的层厚为70nm时，防伪元件在大约为垂直的入射角时在反射中接近于颜色中性。这具有的优点是，透射的色调不会由于反射而改变。

上述实施形式涉及的是占空比为b:a=1:1(填充因数为0.5)的格栅型材。该值为优选值，但不是必须的。通过与该值不同的值，可以实现针对正面和背面结构的不同反射色调。

所述防伪元件与角度相关的颜色过滤可以用于使视觉对象具有多种颜色，其在倾斜或者旋转时改变其颜色。

具有双线条格栅的多彩视觉对象的一种简单设计方案是一种形成有不同区域的布局，所述区域的纵向相对于线条格栅结构扭转优选90°。因此，在格栅倾斜时(格栅线条平行于入射平面延伸)，光谱学上的透射或反射特征基本不变。

图8a和图8b示出了一种防伪元件，其中，视觉对象15的背景14的区域设计具有垂直延伸的纵向，并且视觉对象15设计具有水平延伸的纵向。在图8b的视图中，示意性地示出了线条方向。视觉对象15显示为一个蝴蝶和两个数值。图8a示意性示出了黑底白色的视觉对象15。视觉对象15以及背景14示例性地具有按照图1的实施形式所述的参数。

图9a和图9b示出了当在透射光中的背景照明16之前观察图8的防伪元件S时的不同照明状态。在垂直观察时(图9a的上部视图)，防伪元件在透射中统一呈现黄色。当围绕垂直轴线旋转防伪元件时，背景14的颜色从黄色变为蓝色。而当取而代之地围绕水平轴线倾斜时，视觉对象15呈蓝色(图9a的下部视图)。图9b示出针对不同方位角的情况。在此，视觉对象15和背景14的颜色不断改变，直至完全反转。

当然也可以考虑具有在多个视觉对象区域内不同定向的格栅的布局，如已经在说明书的发明内容部分阐述的那样。这在之后还将根据图20进行阐述。

防伪元件S还在透射中具有极化过滤的性能。作为在垂直入射角时用于TE和TM极化的反射(左栏)以及透射(右栏)中的调制深度h的函数，图10示出具有线条格栅结构的防伪元件S的颜色特性，所述线条格栅结构的格栅条由铝制成。其它的描绘方式与图3一致。防伪元件的参数为d=360nm，b=180nm，t=30nm。基体1的折射率为n=1.56。

可以看出，在调制深度大于150nm时，防伪元件具有用于透射中的两个极化方向的良好亮度对比。此外，调制深度在200nm至260nm之间时，色度的变化特别大。在调制深度为270nm时颜色改变最大。

图11示出在调制深度为250nm时层厚对图10的格栅的影响。在层厚大于20nm时，防伪元件在透射中具有良好的极化过滤性能。当层厚在20nm至30nm之间时，色度和颜色对比度特别高。在此，当照明的极化从TM极化过渡为TE极化时，可以观察到颜色从蓝色变为黄色。

线条格栅结构在格栅条中具有硅的防伪元件同样在透射中具有极化过滤效果。图12示出防伪元件的LCh色值，格栅参数为d=360nm、b=180nm并且h=300nm，其格栅条通过用非结晶形硅的蒸镀制造。也就是格栅条由非结晶形硅构成。在硅层厚度大于100nm时，可以观察到透射中明显的亮度差。对于约140nm的硅层厚度，色度的变化特别大。透射对于TM极化呈橙色，对于TE极化呈紫色。

图13示出当取代非结晶形硅而使用晶体硅时的颜色特性。除此之外，参数相当于图12中的参数。该防伪元件在大于40nm的厚度时就已经显示出明显的亮度差。100nm的层厚特别好地适合作为极化过滤器。橙色/蓝色的颜色对比在硅层厚度为120nm时最为强烈。

防伪元件的线条格栅结构在透射中具有极化过滤的(所谓极化的)性能。图15示出具有铝蒸镀的格栅的LCh颜色空间中的色值，作为在垂直入射角时用于TM和TE极化的反射中以及透射中的调制深度h的函数。在图15的左栏中示出了反射中的色值，在右栏中示出了透射中的色值。防伪元件的参数为d=360nm，b=180nm，t=30nm。基体1的折射率为n=1.52并且格栅条3、7由铝制成。格栅的结构与图1中的结构一致。防伪元件在TM极化中的作用通过实线表示，在TE极化中的作用通过虚线表示。可以看出，在调制深度h=260时，针对两个极化方向确定最大差值，由此确定对比度。在TE极化中形成深蓝色的高饱和色调，其与在TM极化中观察到的亮黄色的、浅棕色的颜色有明显区别。

图16示出类似于图3的格栅视图，其中，格栅条3、7由40nm的铜层制成。除此之外的参数与图15的防伪元件的参数一致。在此也在调制深度为260nm时产生明显的色差，其大致与根据图15所述的色差一致。如果改变格栅条3、7的层厚，则能够将可见的颜色调节得略微不同。

图17a和图17b示出了调制深度h=200nm的格栅的透射和反射，所述格栅的其它方面与图15的参数一致。在此，作为近红外范围内的照明波长的函数进行描绘。实线表示照明光线的TM极化，虚线表示照明光线的TE极化。可以清楚地看出，对于某些波长，在两个极化方向之间存在明显的透射和反射差。

作为可见光谱范围内的波长的函数，图18示出图17a、图17b的格栅的透射。在此也在两个极化方向之间存在明显差别。

图19a示出具有图15的防伪元件参数的格栅的透射，图19b示出其反射，但格栅条3、7在此通过100nm厚的硅层构成。实线以及短虚线表示调制高度为h=200nm的格栅结构，点划线和长虚线表示调制深度为h=250nm的格栅。实线和长虚线表示入射光线的TM极化，短虚线以及点划线表示TE极化。可以清楚地看出针对不同极化的不同透射和反射特性。

因此，可以简单地为防伪元件选择能够在照明光线的极化方向上产生明显差别的调制深度。

防伪元件的极化过滤性能允许了通过观察线性极化照明时的透射来进行真实性检验。这种照明例如由LCD屏幕提供。甚至蓝天也是部分线性极化的(与多云的天空相对)并且适合作为用于检验防伪元件的照射源。

防伪元件的极化过滤性能也通过以下方式允许通过机器进行真实性检验，即，例如检验某一光谱范围内的对比度。对比度在此理解为在极化方向彼此垂直时的不同透射和/或反射。因此，检验设备在具有两个不同极化方向时依次地照射防伪元件并且检测在此得到的两个图像之间的对比度。这种方式实现了简单地通过机器检验防伪元件，而这种检验对于其它防伪元件会明显更麻烦或者甚至不能实现。

防伪元件的纵向布局不局限于在不同区域内彼此成直角的位置，如图8a、图8b所示。也可以采用这种设计方案，其中这些区域之间的纵向逐渐地改变。图20示例性地示出直角表面16，其具有十个部分区域16.1至16.10，它们在其线条格栅结构的纵向方面这样区分，使得纵向以10°的步进值从垂直定向(部分区域16.1)过渡为水平定向(部分区域16.10)。如果将该结构在极化光源之前旋转，则在TE或TM极化中可见的颜色由于线条格栅结构的极化过滤性能几乎连续地以逐渐增大的旋转角沿部分区域16.1至16.10而交替。因此，观察者感觉到一种运动效果。这当然可以用于视觉对象的设计方案。如果将防伪元件围绕水平轴线相对于图20倾斜，则这种效果也出现于未极化照明中。随即在具有不断倾斜延伸的格栅线条的区域内相对于具有水平延伸的格栅线条的区域延迟地出现颜色变化。

所述防伪元件尤其可用作钞票或者其它文件的检验窗。它也可以部分被颜色遮盖或者格栅区域可以局部去金属或者不设计线条格栅，因此这种区域完全被金属化。也可以考虑具有衍射格栅结构(如全息图)的组合方案。

防伪元件的真实性检验当然也可以在没有辅助器件的情况下进行。借助极化器可以在不使用其它设备的情况下进行附加地认证。

附图标记清单

1 基体

2 第一线条格栅结构

3 第一格栅条

4 第一格栅间隙

5 中间层

6 第二线条格栅结构

7 第二格栅条

8 第二格栅间隙

9 底层

10 覆盖层

11、13 金属层

12 介电中间层

14 背景

15 视觉对象

16 表面

16.1-16.10 区域

17 背景照明

h 调制深度

t、t1、t2 涂层厚度

b 线条宽度

a 间隙宽度

d 周期

S 防伪元件

L 平面

E 入射光线

R 反射光线

T 透射光线

Θ 入射角

Claims (9)

1.一种用于制造有价文件如钞票、支票等的防伪元件，具有：

-介电的基体(1)，

-嵌入基体(1)内的第一线条格栅结构(2)和嵌入基体(1)内的第二线条格栅结构(6)，所述第一线条格栅结构(2)由多个沿纵向延伸并且布置在平面(L)内的由金属或半导体制成的第一格栅条(3)组成，所述第二线条格栅结构(6)由沿纵向延伸的由金属或半导体制成的第二格栅条(7)组成，所述第二线条格栅结构相对于平面(L)处于第一线条格栅结构(2)上方，其中，

-第一格栅条(3)分别具有宽度(b)并且以间距(a)并列设置，从而在第一格栅条(3)之间形成沿纵向延伸的宽度相应于间距(a)的第一格栅间隙(4)，

-第二线条格栅结构(6)相对于第一线条格栅结构(2)反型，其中，在对平面的俯视图中，第二格栅条(7)处于第一格栅间隙(4)上方，并且形成于第二格栅条(7)之间的第二格栅间隙(8)处于第一格栅条(3)上方，并且

-第一格栅条(3)和第二格栅间隙(8)的宽度、第二格栅条(7)和第一格栅间隙(4)的宽度以及第一格栅条(3)和第二格栅条(7)的厚度(t)分别小于300nm。

2.按权利要求1所述的防伪元件，其中，所述介电基体(1)包括其上构造有第一线条格栅结构(2)的底层(9)、施加在底层上的介电的中间层(5)和布置在第二线条格栅结构(6)之上的介电的覆盖层(10)，所述中间层遮盖第一格栅条(3)和第一格栅间隙(4)并且比第一格栅条(3)更厚，其中，所述中间层(5)、覆盖层(10)和底层(9)优选具有相同的折射率。

3.按前述权利要求之一所述的防伪元件，其中，在所述第一格栅条(3)与第二格栅条(7)之间垂直于所述平面测量存在间距(h)，所述间距(h)在50nm至500nm之间，优选在100nm至300nm之间。

4.按前述权利要求之一所述的防伪元件，其中，所述第一格栅条(3)和第二格栅条(7)具有由一种或多种以下材料制成的涂层：Al、Ag、Cu、Au、Cr、Pt、Si、Ge和这些材料的合金。

5.按前述权利要求之一所述的防伪元件，其中，所述第一和/或第二格栅条(3、7)具有三层式涂层，所述三层式涂层由两个叠置的金属或半导体涂层(11、13)以及位于其间的介电的层(12)组成。

6.按前述权利要求之一所述的防伪元件，其中，所述宽度(b)等于所述间距(a)。

7.按前述权利要求之一所述的防伪元件，所述防伪元件在对所述平面(L)的俯视图中具有至少两个区域(14、15；16.1-16.10)，所述区域的纵向彼此倾斜，尤其是垂直。

8.按权利要求7所述的防伪元件，其中，所述两个区域(16.1、16.10)的纵向相互围成一个角度，并且所述防伪元件具有至少一个第三区域(16.2-16.9)，所述至少一个第三区域的纵向处于所述角度之内。

9.按权利要求8所述的防伪元件，其中，存在多个第三区域(16.2-16.9)，它们布置为图案(16)并且其纵向彼此不同。

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