CN110461618B - 防伪元件及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于生产诸如钞票、支票等防伪文件的防伪元件，其在背景前显示图案，其中防伪元件(S)具有：图案区域(1)，其具有第一涂层(7)并提供图案，和背景区域(2)，其具有不同于第一涂层(7)的第二涂层(8)并提供背景，其中提供轮廓区域(3)，其界定图案区域(1)与背景区域(2)，其中轮廓区域(3)由浮雕结构(10)形成，该浮雕结构具有用于光吸收的几何形状，从而在一方面轮廓区域(3)与另一方面图案区域(1)和背景区域(2)之间产生亮度和/或颜色对比，以及轮廓区域(3)的浮雕结构(10)至少部分地被第一涂层(7)和/或第二涂层(8)覆盖，因此捕获第一和/或第二涂层(7、8)的套准波动。

Description

防伪元件及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种设置有第一涂层并提供图案的图案区域，以及一种设置有不同于第一涂层的第二涂层并提供背景的背景区域。

本发明还涉及一种具有防伪元件的防伪文件。

最后，本发明涉及一种生产方法，其中图案区域设置有提供图案的第一涂层，并且背景区域设置有提供背景的与第一涂层不同的第二涂层。

背景技术

钞票的防伪特征包含图案，比如符号、图像或真彩色图像，其设计成实现特别好的识别性和防止伪造。为此，特别已知防伪元件，其图案通过不同的结构化涂层形成在背景上。这种防伪元件例如使用具有用于图案设计的与视角相关的色彩效果的涂层以及其用于背景的独立于视角起作用的涂层。在结构化的情况下，涂层的套准精度非常重要。这对适当的结构化技术提出了要求，比如光刻过程或使用所谓的洗色的印刷。

发明内容

因此，本发明的目的是改进前述类型的防伪元件、防伪文件及生产方法，使得可制造性得到促进并且同时提高了防伪元件的质量。

根据本发明，提供了一种用于生产诸如钞票、支票等的防伪文件的防伪元件，其在背景上显示图案。图案由图案区域产生，图案区域设置有第一涂层。背景由防伪元件的背景区域提供，背景区域设置有不同于第一涂层的第二涂层。不同的涂层促成图案和背景之间的视觉差异，但不必是图案区域或背景区域的产生视觉差异的唯一特性。可能的选项将在后面说明。

背景区域和图案区域由轮廓区域彼此界定。这由浮雕结构形成，该浮雕结构具有的几何形状设计成使得浮雕结构至少部分地吸收光，因此例如当从上方观察时显得较暗。以这种方式，在一方面轮廓区域与另一方面图案区域和背景区域之间实现亮度和/或颜色对比。由于浮雕结构位于第一涂层和/或第二涂层的边缘下方，因此浮雕结构用于在施加第一和/或第二涂层期间吸收套准变化，并且采用两个涂层，在每种情况下都具有相似的最好是深色的外观。在生产方法中，类似地规定，防伪元件中的图案区域设置有第一涂层并提供图案。背景区域设置有不同的第二涂层并提供背景。此外，提供了轮廓区域，其将图案区域和背景区域彼此界定，轮廓区域由浮雕结构形成。这具有这样性质的几何形状，使得浮雕结构至少部分地吸收光。以这种方式，在一方面轮廓区域与另一方面图案区域和背景区域之间产生亮度和/或颜色对比。浮雕结构布置成其吸收第一和/或第二涂层中的套准变化。轮廓区域在施加第一和/或第二涂层之前产生，并且被一个或两个涂层覆盖。

轮廓区域由于其浮雕结构而产生清晰可辨的轮廓，从而将图案区域和背景区域彼此界定。基于浮雕结构，不能检测到第一和/或第二涂层的真实边缘。因此，无论在第一和/或第二涂层的施加中有任何套准变化，图案区域和背景区域的光学有效部分在每种情况下都在轮廓区域的浮雕结构的边缘处结束。换句话说，两个涂层之间的边界线的变化隐藏在轮廓中，这与第一和/或第二涂层无关，由于其浮雕结构的几何形状而导致与相邻图案和背景区域的亮度和/或颜色对比。

轮廓区域的效果需要轮廓区域的一定宽度，因此需要浮雕结构，浮雕结构选择成使得其覆盖第一和/或第二涂层的施加中的套准变化。在此已经证明0.1mm至1.0mm的范围是有利的，并且特别有利的是约0.3mm至0.7mm的范围，因为无需在涂层的结构化方面进行进一步的努力，套准变化可被限制为这些值的一半，例如至+/-0.2毫米

轮廓区域的浮雕结构设计成使得由于其几何形状而在轮廓区域与图案和背景区域之间形成亮度或颜色上的对比。几何形状有利地选择成使得对比在很大程度上与第一或第二涂层是否位于浮雕结构上无关。在优选的设计中，浮雕结构包括设计成吸收光的亚波长光栅或蛾眼结构。

优选地，第一和第二涂层在边界线处彼此邻接。该边界线位于轮廓区域的浮雕结构上方。当使用蛾眼结构时，这种设计是特别有利的，因为在这种情况下，两个涂层之间的间隙将导致蛾眼结构在该间隙的区域中显得稍微更亮。

第一和第二涂层选择成使得在图案区域和背景区域之间产生最佳可能的对比。为此目的，产生颜色变化效果的金属或高折射涂层或层复合物是合适的。特别地，可以使用具有反射器/电介质/吸收器的三层结构的变色色移涂层。

该防伪元件具有的另一个优点是，图案更易于识别，因为高对比轮廓将其与背景界定。

此外，有可能同样为图案和/或背景区域提供浮雕结构，浮雕结构随后被涂覆，但其与轮廓区域的浮雕结构不同，从而在一方面轮廓区域与另一方面图案区域和背景区域之间存在亮度和/或颜色对比。例如，可以通过适当选择浮雕结构的轮廓几何形状来增强轮廓区域与图案区域和背景区域之间的对比。例如采用金属或高折射材料涂覆图案和背景区域的浮雕结构。从现有技术中，例如已知具有微镜的浮雕结构(参见DE102010049617A1)。这些微镜可以以像素排列，每个像素具有相同定向的微镜。利用微镜，尤其还可以在图案和/或背景区域中实现运动效果或3D效果。同样，可以使用菲涅耳结构(参见EP1562758B1)，或者也可以与微镜组合使用。对于微镜，从最大100μm到最大1μm的浮雕高度是已知的，侧向尺寸从小于100μm至小于10μm。当然，在任何情况下，背景区域和图案区域都可以使用不同的浮雕结构。关键是轮廓区域减弱或突出了第一和第二涂层的效果。它以所谓的蛾眼结构的形式(参见WO2006/026975A2和EP2453269A1)特别好地实现了这一点。

在一变型中，可以为轮廓区域提供结构化，从而将浮雕结构设计为相应地结构化。结构化可以意味着轮廓区域的中断和/或包括肉眼无法检测到的微文本或信息项。

轮廓区域也可以是复杂图案内的轮廓线。复杂图案包括多个图案元素，其中一个图案元素被理解为当相对于另一个图案光学感知时是背景，使得轮廓区域界定背景区域即复杂图案的一个图案区域与复杂图案的另一个图案区域。

附图说明

下面根据示例并参考附图更详细地描述本发明，附图还可以示出本发明必需的特征。图中示出了：

图1是带有防伪元件的钞票的平面图，

图2是带有在背景上的多个图案的防伪元件的平面图，其中轮廓界定了图案与背景，

图3是在通过两个轮廓将图案与背景界定的区域中的防伪元件的放大图，以及

图4是穿过在图3所示区域的区域中的防伪元件的横截面图。

具体实施方式

图1示出了钞票B的平面图，钞票B具有防止伪造的防伪元件S。图1的示意图中的防伪元件是矩形贴片，其在示例性实施例中设计为膜元件并且粘贴在钞票B的钞票纸上。防伪元件同样可以用于钞票B的防伪线或窗口区域。

图2示出了防伪元件S，其仅通过示例示出了带有年份的蜂鸟作为背景上的图案。图案区域1和背景区域2由不同的涂层形成，这些涂层在反射中形成光学对比，从而可以用肉眼察觉到该图案。蜂鸟和年份分别通过轮廓与背景分开。轮廓通过浮雕结构在轮廓区域3中产生，浮雕结构设计成与图案区域1和背景区域2都形成对比。这显著增加了图案对于观察者的可感知性。

轮廓中的浮雕结构设置有压纹结构，其在涂覆之后相对于区域1和2显示出对比并且优选变暗。轮廓的外观在很大程度上与是否设置有图案区域1的涂层或背景区域2的涂层无关。对于这两种可能的涂层，轮廓区域3有利地是相等或几乎相等的深色。由于套准变化，轮廓区域通常部分地设置有第一涂层，部分地设置有第二涂层。然而，如果其具有两种金属化的外观都类似地暗(例如吸收水平的偏差小于0.2，优选小于0.1)，则这根本不明显。轮廓区域3与区域1和2之间的对比主导了轮廓内不同涂层之间的对比。轮廓区域3具有双重功能。一方面，它们通过将图案与背景界定或者将彼此不同的图案区域界定来支持图案的结构化。另一方面，它们吸收涂层施加期间的套准变化，因为浮雕结构即使被两个涂层之一覆盖仍会在相邻区域之间产生对比。

图3和4说明了这种情况。图3示出了图2的防伪元件的剖视图，即从两侧将图案区域1与背景区域2界定的地方。在边界处，定位轮廓区域3。轮廓区域3具有的宽度选择成使得其吸收在图案区域1上施加第一涂层或在背景区域3上施加第二涂层期间的套准变化。每个轮廓区域3的宽度大于施加涂层期间的最大套准变化。

图4在切口4的横截面图中示出了这些比例，切口4在图3中由虚线圆圈表示。将防伪元件S组装在基底5上，在基底5的顶侧上形成压纹漆层6。图案区域1的特征在于第一涂层7，背景区域2的特征在于第二涂层8，它们影响或限定了图案区域1和背景区域2的反射印记。透明的覆盖膜9确保防伪元件S的受保护的顶侧。轮廓区域3的形成是由于以下事实：在涂层7、8之下的压纹漆层6中，压印了蛾眼结构10，其在与第一和/或第二涂层7或8重叠的情况下使轮廓区域吸收光。两个涂层7、8在边界线11处彼此邻接。这在蛾眼结构10的上方。光学印记即图案区域1或背景区域2的边界由轮廓区域3且因此由蛾眼结构10限定。后者的宽度选择成使得吸收相对于第一涂层7和第二涂层8之间的边界线11的位置的套准变化被吸收。因此，蛾眼结构10的宽度大于在施加第一和第二涂层7、8时发生的套准变化。

代替边界线11，也有可能在两个层7、8之间存在间隙，然后它们完全位于蛾眼结构10的上方，即在轮廓区域3内，或者涂层7、8在轮廓区域3内重叠。

第一涂层7和第二涂层8的边缘或边界线11中与生产工程有关的变化被轮廓中的轮廓区域3的下面浮雕结构隐藏，这与相邻区域1、2形成对比，与第一或第二涂层7、8的任何重叠无关，并且这两个涂层看起来优选地相同或几乎相同。

第一涂层7的示例例如是红色或金色涂层(例如Au、Cu或Al-Cu合金)或变色涂层，如从现有技术中已知的多层结构形式。背景区域2的第二涂层8的示例是铝金属化。涂层7、8可以通过在现有技术中已知的所谓的洗色印刷方法来结构化。选择轮廓区域3的宽度，使得涂层的边缘或它们的边界线11由于套准标记变化而总是在轮廓区域2内。例如，如果采用洗色印刷可以实现+/-0.2mm的边界线位置公差，则轮廓区域选择成为至少0.4mm宽。然后在每种情况下将第二涂层施加到第一涂层附近或者与第一涂层充分重叠，使得两个不同的涂层彼此邻接或在边界线上方重叠，优选在所有套准情况下至少仍然接触。不管套准标记变化如何，观察者都可以看到彼此完全对齐的两个不同颜色的区域，即图案区域1和背景区域2，在它们之间恰好有0.4mm宽的轮廓。

为了改善轮廓的光学印记，在一变型中，例如可以通过激光辐射照射，在覆盖浮雕结构的那些区域中以结构化的方式再次去除涂层7、8。以这种方式，获得了透明的轮廓，该轮廓精确地将不同涂覆的区域以精确套准分开用于压印。这也使得能够进行结构化，例如在轮廓中引入微文本或微符号。

术语“轮廓”不固定为图案的外边界。它也可以是内部轮廓线，其界定图案的相互不同区域，使得图案区域应被视为背景区域，而另一个应被视为图案区域。

为了提供轮廓区域3的期望的对比结构，在图1至4中使用的蛾眼结构10是特别合适的。从文献中已知用于产生这种蛾眼结构10的不同方法。作为示例，参考WO2006/026975A2或EP1434695B1。这些出版物描述了随机表面，其形成折射率梯度层并且具有良好的吸收效果。其中的结构深度优选大于50nm，且相邻高度之间的平均距离小于500nm。它们因此是亚波长结构的示例。这种随机表面可以从塑料基底(比如PMMA)采用等离子体蚀刻过程产生。可替代地，也可以使用周期性定位的蛾眼结构。而且，平均间距大于500nm的微腔可以具有高吸收效果。EP1434695B1公开了一种蛾眼结构，其由周期小于420nm的金属化交叉光栅形成。而且，对于光吸收，可以使用二维周期性亚波长光栅，例如在WO2012/156049A1中所述。

背景区域、图案区域和轮廓区域之间的分界可以通过用作滤色器的浮雕结构来实现。这些不一定是黑色，而且还可以以其他颜色出现，比如红色或蓝色。深色对于图案的可感知性是有利的。上述金属亚波长结构在可见光谱范围内显示出增加的光吸收，部分归因于光的共振吸收，这导致反射的色度。由于对浮雕结构来说可见波长范围内的平均吸收总是高于光滑表面，例如在图案和背景区域中提供的，因此保证了轮廓区域与图案区域和/或背景区域之间的高对比。可替代地，从某些方向看，这些结构也可能不是暗的。

为了良好的可感知性，轮廓区域的平均亮度有利地小于反射中的图案区域和背景区域的平均亮度的50％。

轮廓区域3的浮雕结构优选地使用光刻方法制造，比如电子束系统或激光写入系统，其例如利用双光子吸收过程工作。可替代地，它可以在两阶段光刻过程中产生。在第一步骤，进行纳米结构化。例如，这通过电子束光刻过程来进行。作为替代，还可以使用激光束干涉方法。非周期性蛾眼结构也可以通过等离子体蚀刻或通过用超短激光脉冲结构化来产生。在随后的步骤中，用光致抗蚀剂使这种结构的原件或副本平整。为此目的合适的方法主要是旋涂或浸涂。然后在光刻步骤中将浮雕结构刻入光致抗蚀剂中，并暴露结构的所需区域。该过程可以通过激光写入器在直接曝光过程中进行。然后可以将所得的原件进行流电复制或使用光敏聚合物(例如Ormocere)进行复制。以这种方式生产的印模的表面结构然后可以通过分步重复过程在更大的区域上并排复制。通过对该原件进行电印，在表面上进行复制，可以由其制成压花滚筒。最后，该结构可以在连续的卷对卷过程中压印在膜上。纳米压印方法比如在UV固化材料中的热压印或压花在此是合适的。

最后，压印膜设置有两个涂层。为此目的，常见的气相沉积技术比如电子束气相沉积、热蒸发或溅射是合适的。作为金属材料，可以使用铝、银、铜、钯、金、铬、镍、铁、钴和/或钨等金属及其合金。最后，任选地将结构层压在覆盖膜9中并用其保护。代替简单的金属涂层，浮雕结构也可以涂覆有多层结构。为此，特别使用所谓的色移涂层，其由半透明金属层、电介质间隔层和位于其下方的金属镜层构成。特别合适的电介质是SiO₂、MgF₂、Ta₂O₅、ZnS和聚合物。另一种替代方案是具有高折射率材料的电介质涂层。

附图标记列表

1图案区域

2背景区域

3轮廓区域

4切口

5基底膜

6压纹漆层

7第一涂层

8第二涂层

9覆盖膜

10蛾眼结构

11边界线

B钞票

S防伪元件

Claims (17)

1.一种用于生产防伪文件的防伪元件，所述防伪元件在背景上显示图案，所述防伪元件(S)具有：

-图案表面区域(1)，其设置有第一涂层(7)并提供图案，和

-背景表面区域(2)，其设置有不同于第一涂层(7)的第二涂层(8)并提供背景，

其特征在于，

-提供轮廓表面区域(3)，其界定所述图案表面区域(1)与背景表面区域(2)，

-所述轮廓表面区域(3)由浮雕结构(10)形成，该浮雕结构具有适于光吸收的几何形状，从而在一方面轮廓表面区域(3)与另一方面图案表面区域(1)和背景表面区域(2)之间产生亮度和/或颜色对比，以及

-所述轮廓表面区域(3)的浮雕结构(10)至少部分地被第一涂层(7)和/或第二涂层(8)覆盖，因此吸收第一和/或第二涂层(7、8)中的套准变化。

2.如权利要求1所述的防伪元件，其特征在于，所述轮廓表面区域(3)的宽度为0.1mm至1.0mm。

3.如权利要求2所述的防伪元件，其特征在于，所述轮廓表面区域(3)的宽度为0.3mm至0.7mm。

4.如权利要求1至3中任一项所述的防伪元件，其特征在于，所述轮廓表面区域(3)的浮雕结构(10)具有亚波长光栅。

5.如权利要求1至3中任一项所述的防伪元件，其特征在于，两个涂层(7、8)在边界线处彼此邻接或在边界线处重叠，所述边界线位于所述轮廓表面区域(3)的浮雕结构(10)上方。

6.如权利要求5所述的防伪元件，其特征在于，所述轮廓表面区域(3)的浮雕结构具有蛾眼结构(10)。

7.如权利要求1至3中任一项所述的防伪元件，其特征在于，所述轮廓表面区域(3)的浮雕结构(10)产生与两个涂层(7、8)相同或几乎相同的颜色印记和/或亮度印记。

8.如权利要求1至3中任一项所述的防伪元件，其特征在于，所述涂层(7、8)在轮廓表面区域(3)之外产生不同的颜色效果。

9.如权利要求1至3中任一项所述的防伪元件，其特征在于，所述第一和/或第二涂层(7、8)是金属的、高折射的或产生颜色效果的层复合物。

10.如权利要求1至3中任一项所述的防伪元件，其特征在于，所述浮雕结构(10)形成轮廓表面区域(3)，所述轮廓表面区域(3)结构化。

11.如权利要求10所述的防伪元件，其特征在于，所述轮廓表面区域(3)的结构化包括轮廓表面区域(3)中的中断和/或肉眼无法检测或分辨的微文本或信息项。

12.如权利要求1所述的防伪元件，其特征在于，所述防伪文件包括钞票或支票。

13.一种具有如权利要求1至12中任一项所述的防伪元件的防伪文件。

14.一种用于防伪文件的防伪元件(S)的生产方法，所述防伪元件在背景上显示图案，其中，

-图案表面区域(1)设置有第一涂层(7)，其提供图案，和

-背景表面区域(2)设置有不同于第一涂层(7)的第二涂层(8)，其提供背景，

其特征在于，

-提供轮廓表面区域(3)，其界定所述图案表面区域(1)与背景表面区域(2)，并且

-所述轮廓表面区域(3)由浮雕结构(10)形成，该浮雕结构具有适于光吸收的几何形状，从而在一方面轮廓表面区域(3)与另一方面图案表面区域(1)和背景表面区域(2)之间产生亮度和/或颜色对比，

-所述浮雕结构(10)布置成使得由于在施加第一涂层(7)和/或第二涂层(8)期间，所述轮廓表面区域(3)在套准变化内至少部分地被第一涂层(7)和/或第二涂层(8)覆盖，因此浮雕结构(10)吸收了第一和/或第二涂层(7、8)中的套准变化。

15.如权利要求14所述的生产方法，其特征在于，生产如权利要求1至12中任一项所述的防伪元件(S)。

16.如权利要求14或15所述的生产方法，其特征在于，至少在某些表面区域中，去除所述浮雕结构(10)上的第一和/或第二涂层(7、8)，以产生轮廓的结构化。

17.如权利要求14所述的生产方法，其特征在于，所述防伪文件包括钞票或支票。

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