KR102511203B1 - Security element with subwavelength grating - Google Patents
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Abstract
본 발명은 은행권, 수표 등과 같은 중요 서류들을 생성하기 위한 보안 요소에 관한 것으로서, 이것은 유전체 기판(1), 상기 기판(1)에 내재되고 그 사이에 위치되는 제1 격자 간격들(4)을 가지는, 복수의 제1 격자 망들(3)로 만들어지고, 길이 방향으로 연장되고 제1 평면(L1)에 배치되는, 제1 주기적 라인 격자 구조(2), 및 상기 기판(1)에 내재되고 그 사이에 위치되는 제2 격자 간격들(8)을 가지는, 제2 격자 망들(7)로 만들어지고, 상기 길이 방향으로 연장되는, 제2 라인 격자 구조(6)를 가지고, 이때 상기 제2 라인 격자 구조(6)는 상기 제1 평면(L1)에 대하여, 평행한 제2 평면(L2) 상의 상기 제1 라인 격자 구조(2) 위에 위치되고 또한 이때 상기 제2 라인 격자 구조(6)는 상기 제1 라인 격자 구조(2)에 대하여 역으로 형성되어 상기 제1 평면(L1)의 위에서 볼 때, 상기 제2 격자 망들(7)이 상기 제1 격자 간격들(4) 위에 위치되고 상기 제2 격자 간격들(8)은 상기 제1 격자 망들(3) 위에 위치되고, 상기 보안 요소(S)는 투과성 관찰(T)에 있어서 칼라 효과를 생성하고 또한 상기 제1 라인 격자 구조(2)의 상기 격자 망들(3) 및 상기 제2 라인 격자 구조(6)의 상기 격자 망들(7)은 고굴절 물질 층(3a, 7a) 및 금속 물질 층(3b, 7b)으로 만들어진, 이중 층으로부터 각각 형성된다. The present invention relates to a security element for generating important documents such as banknotes, checks, etc., which has a dielectric substrate (1), first lattice spacings (4) embedded in the substrate (1) and located therebetween. , a first periodic line lattice structure 2 made of a plurality of first lattice networks 3, extending in the longitudinal direction and disposed in a first plane L1, and embedded in the substrate 1 and between a second line lattice structure (6), made of second lattice nets (7) and extending in the longitudinal direction, having second lattice spacings (8) located at (6) is located above the first line grid structure 2 on a second plane L2 parallel to the first plane L1, and wherein the second line grid structure 6 is When viewed from above in the first plane L1 formed inversely to the line lattice structure 2, the second lattice networks 7 are located above the first lattice spacings 4 and the second lattice spacings s (8) are located above the first grid networks (3), the security element (S) creates a color effect in transmissive observation (T) and also the grid networks of the first line grid structure (2) (3) and the grating networks 7 of the second line grating structure 6 are formed from double layers, respectively, made of high refractive material layers 3a and 7a and metal material layers 3b and 7b.
Description
본 발명은 은행권, 수표 등과 같은 중요 문서를 생성하기 위한 보안 요소에 관한 것으로서, 이 보안 요소는 유전체 기판, 기판에 내재되고 또한 그 사이에 위치되는 제1 격자 간격들을 가지는 복수의 제1 격자 망들로 만들어지고, 길이 방향으로 연장되고 제1 평면에 배치되는 제1 주기적인 라인 격자 구조, 및 기판에 내재되고 또한 그 사이에 위치되는 제2 격자 간격들을 가지는, 길이 방향으로 연장되는, 제2 격자 망들로 만들어지는 동일한 주기의 제2 라인 격자 구조를 포함하는데, 이때 제2 라인 격자 구조는 제1 평면에 대하여, 평행한, 제2 평면 상의 제1 라인 격자 구조 위에, 위치되고, 제2 라인 격자 구조는 제1 라인 격자 구조에 대하여 역으로 형성되어, 제1 평면의 위에서 볼 때, 제2 격자 망들은 제1 격자 간격들 위에 위치되고 제2 격자 간격들은 제1 격자 망들 위에 위치된다. The present invention relates to a security element for generating important documents such as banknotes, checks, etc., the security element comprising a dielectric substrate, a plurality of first lattice networks having first lattice spacings embedded in the substrate and located therebetween. second longitudinally extending lattice networks having a first periodic line lattice structure made and extending in the longitudinal direction and disposed in a first plane, and second lattice spacings inherent in the substrate and located therebetween; A second line lattice structure of the same period made of, wherein the second line lattice structure is positioned over the first line lattice structure on a second plane, parallel to the first plane, and the second line lattice structure is formed inversely with respect to the first line lattice structure, such that when viewed from above in the first plane, the second lattice networks are located above the first lattice spacings and the second lattice spacings are located above the first lattice networks.
주기적인 라인 격자들을 가지는 보안 요소들은 예를 들어 DE 102009012299 A1, DE 102009012300 A1 또는 DE 102009056933 A1으로부터 알려져 있다. 이들은 격자 측면이 공명 효과들이 가시광선 범위에서 발생하도록 되어 있다면 서브파장 범위에서 칼라 필터 특성들을 가질 수 있다. 이러한 칼라 필터 특성들은 반사 및 투과 서브파장 구조들로 모두 알려져 있다. 이러한 구조들은 입사광 빔의 반사 또는 투과에 강한 편광 영향을 미친다. 칼라는 상대적으로 이러한 서브파장 격자들의 반사 또는 투과에 있어서 각도에 강하게 종속된다. 하지만, 이러한 격자들에 있어서의 칼라 포화도는 입사광이 편광되지 않으면 상당히 감소된다. Security elements with periodic line grids are known, for example, from DE 102009012299 A1, DE 102009012300 A1 or DE 102009056933 A1. They may have color filter properties in the subwavelength range if the grating side is such that resonance effects occur in the visible range. These color filter properties are known as both reflective and transmissive subwavelength structures. These structures have a strong polarization effect on the reflection or transmission of an incident light beam. The color is relatively strongly angle dependent in the reflection or transmission of these subwavelength gratings. However, color saturation in these gratings is significantly reduced if the incident light is not polarized.
일차원적인 주기적 격자들은 격자 측면이 공명 효과들이 가시광선 파장 범위에서 발생하도록 되어 있다면 서브파장 범위에서 칼라 필터 특성들을 가질 수 있다. 이러한 칼라 필터 특성들은 입사광의 각도에 종속된다. One-dimensional periodic gratings may have color filter properties in the subwavelength range if the grating side is such that resonance effects occur in the visible light wavelength range. These color filter characteristics depend on the angle of incident light.
DE 3248899 C2는 각도에 종속하는 칼라-필터링 특성들을 가지는 서브파장 구조를 기술하고 있다. 이러한 격자는 시각형 단면을 가지고 또한 그 위에 고굴절(HRI) 층이 증착되어 있고, 이때 굴절율들은 nHRI > n2, n1n2n3이다. 칼라 변경은 각도()의 변화에 따라 발생한다. 격자가 입사 평면에 대하여 수직으로 틸트되어 있다면(>0°; =90°), 칼라는 거의 일정하게 유지된다. 각도 는 방위각을 지시한다. 명칭 DID(Diffractive Identification Device)로 팔리는 보안 요소는 이러한 구조에 기초하고 반사에 있어서 칼라 필터 특성들을 이용한다. 칼라 효과를 인식하기 위해 광흡수 기판이 필요하다. DE 3248899 C2 describes a subwavelength structure with angle-dependent color-filtering properties. This grating has a visual cross-section and also has a high refractive index (HRI) layer deposited thereon, where the refractive indices are nHRI > n2, n1 n2 is n3. The color change angle ( ) occurs according to the change of If the grating is tilted perpendicular to the plane of incidence ( >0°; = 90°), the color remains almost constant. Angle indicates the azimuth. A security element sold under the name Diffractive Identification Device (DID) is based on this structure and uses color filter properties for reflection. A light absorbing substrate is required to perceive the color effect.
WO 2012/019226 A1은 금속 입자들 또는 금속 나노입자들인 수평면 상에 인쇄되어 있는, 유사한 사각형 측면을 가지는 엠보싱된 서브파장 격자들을 기술하고 있다. 이러한 격자는 투과에 있어서 칼라 효과들 또는 편광 효과들을 보여준다. WO 2012/019226 A1 describes embossed subwavelength gratings with similar square sides, printed on a horizontal plane, which are metal particles or metal nanoparticles. This grating exhibits color effects or polarization effects in transmission.
또한 예를 들어 DE 102011115589 A1 또는 Z.Ye 등의 "Compact Color Filter and Polarizer of Double layer Metallic Nanowire Grating Based on Surface Plasmon Resonances", Plasmonics, 8, 555-5559 (2012)로부터, 금속 또는 반금속 이중층 배치를 가지는, 각도에 종속하는 칼라 필터들으로서의 서브파장 격자들이 알려져 있는데, 여기서 금속화는 증기 증착을 통해 실현되고 유전체에 내재된다. DE 102011115589 A1에서 기술된 접근방법은, 상기에서 언급된 특성들을 가지는 보안 요소를 개시하고 있는데, 동일한 주기를 가지는 2 개의 와이어 격자들의 배치에 기초하고 있고, 이것들은 서로에 대해 1/2 주기만큼 오프셋되어 있고 금속 또는 반금속 와이어들(예. 70 nm의 두께를 가지는 ZnS)로 구성된다. Also for example from DE 102011115589 A1 or Z.Ye et al. "Compact Color Filter and Polarizer of Double layer Metallic Nanowire Grating Based on Surface Plasmon Resonances", Plasmonics, 8, 555-5559 (2012), metal or semi-metallic double layer arrangement Subwavelength gratings as angle-dependent color filters are known, where the metallization is realized via vapor deposition and is embedded in the dielectric. The approach described in DE 102011115589 A1 discloses a security element having the properties mentioned above, which is based on the arrangement of two wire gratings with the same period, which are offset from each other by half a period. and consists of metallic or semi-metallic wires (eg ZnS with a thickness of 70 nm).
대략 70 nm 두께의 ZnS 코팅을 가지는 이 알려진 서브파장 구조는 반사에 있어서 칼라 필터로서 적절하다. 그러므로 반사에 있어서 보일 수 있는 충분한 칼라 대조를 달성하기 위해 이 구조는 추가적으로 광흡수 기판 상에 적용되어야 한다. 금속 코팅을 가지는 서브파장 격자들은 투과에 있어서 상대적으로 높은 칼라 포화도를 보인다. 따라서 금속에 있어서 광흡수로 인해, 이들은 상대적으로 어둡게 보이게 된다. This known subwavelength structure with an approximately 70 nm thick ZnS coating is suitable as a color filter for reflection. Therefore, in order to achieve sufficient visible color contrast in reflection, this structure must additionally be applied on the light absorbing substrate. Subwavelength gratings with metallic coatings exhibit relatively high color saturation in transmission. Therefore, due to light absorption in metals, they appear relatively dark.
얇은 금속 필름으로 코팅된 사인파 격자들은 플라즈몬 공명 효과들을 야기시킬 수 있다. 이 공명들은 TM 편광에 있어서 증가된 투과율로 귀결되고, Y.Jourlin 등의 "Spatially and polarization resolved plasmon mediated transmission through continuous metal films"; Opt. Express 17, 12155-12166 (2009)를 참조하자. 이 효과는 T.Tenev 등의 "High Plasmonic Resonant Reflection and Transmission at Continuous Metal Films on Undulated Photosensitve Polymer", Plasmonics (2013)에 의해 개시되는 바와 같이, 추가적인 얇은 유전체 층에 의해 더 최적화될 수 있다. WO 2012/136777 A1에 기술되어 있는 보안 요소는 이러한 광학적 효과에 기초한다. Sinusoidal gratings coated with a thin metal film can cause plasmon resonance effects. These resonances result in increased transmittance for TM polarization, as described in Y. Jourlin et al., “Spatially and polarization resolved plasmon mediated transmission through continuous metal films”; Opt. See Express 17, 12155-12166 (2009). This effect can be further optimized by an additional thin dielectric layer, as disclosed by T. Tenev et al., "High Plasmonic Resonant Reflection and Transmission at Continuous Metal Films on Undulated Photosensitve Polymer", Plasmonics (2013). The security element described in WO 2012/136777 A1 is based on this optical effect.
유사하게 WO 2014/033324 A2는 서브파장 격자들에 기초하는 투과성의 보안 요소들을 기술하고 각도에 종속하는 칼라를 보인다. 고굴절 방식으로 코팅된 사인파 격자들의 광학적 특성들은 이 문서에서 보다 상세하게 설명된다. Similarly WO 2014/033324 A2 describes transmissive security elements based on subwavelength gratings and exhibits an angle dependent color. The optical properties of sinusoidal gratings coated in a highly refractive manner are described in more detail in this paper.
불연속적인 표면을 가지는 알려진 2차원적인 주기적 서브파장 격자들은 칼라 필터 특성들을 보이지만, 높은 각도 오차범위를 가진다. 따라서 그 색조(hue)는 틸팅시 거의 변하지 않는다. Known two-dimensional periodic subwavelength gratings with discontinuous surfaces exhibit color filter properties, but have a high angular error range. Therefore, its hue hardly changes upon tilting.
그러므로 본 발명은 틸팅시 변하는 좋은 칼라 효과를 점검시 보이는 보안 요소를 상세화하는 목적에 기초한다. Therefore, the present invention is based on the object of detailing the visible security element when checking the good color effect that changes when tilting.
이 목적은 본 발명에 따라 은행권, 수표 등과 같은 중요 서류들을 생성하기 위한 보안 요소를 통해 달성되는데, 상기 보안 요소는, This object is achieved according to the present invention through a security element for generating important documents such as banknotes, checks, etc., said security element comprising:
- 유전체 기판, - a dielectric substrate;
- 상기 기판에 내재되고 그 사이에 위치되는 제1 격자 간격들을 가지는, 복수의 제1 격자 망들로 만들어지고, 길이 방향으로 연장되고 제1 평면에 배치되는, 제1 주기적 라인 격자 구조, 및- a first periodic line lattice structure, made of a plurality of first lattice networks, extending longitudinally and disposed in a first plane, having first lattice spacings inherent in said substrate and located therebetween; and
- 상기 기판에 내재되고 그 사이에 위치되는 제2 격자 간격들을 가지는, 제2 격자 망들로 만들어지고, 상기 길이 방향으로 연장되는, 제2 라인 격자 구조를 포함하고, - a second line lattice structure, extending in the longitudinal direction and made of second lattice networks, having second lattice spacings embedded in the substrate and located therebetween;
- 이때 상기 제2 라인 격자 구조는 상기 제1 평면에 대하여, 평행한 제2 평면 상의 상기 제1 라인 격자 구조 위에 위치되고 또한- wherein the second line lattice structure is located above the first line lattice structure on a second plane parallel to the first plane, and
- 이때 상기 제2 라인 격자 구조는 상기 제1 라인 격자 구조에 대하여 역으로 형성되어 상기 제1 평면의 위에서 볼 때, 상기 제2 격자 망들이 상기 제1 격자 간격들 위에 위치되고 상기 제2 격자 간격들은 상기 제1 격자 망들 위에 위치되고, - At this time, the second line lattice structure is formed in reverse with respect to the first line lattice structure so that when viewed from above the first plane, the second lattice networks are located above the first lattice spacings and the second lattice spacings are are located above the first grid networks,
- 상기 보안 요소는 투과성 관찰에 있어서 칼라 효과를 생성하고 또한- the security element creates a color effect in transparent observation and also
- 상기 제1 라인 격자 구조의 상기 격자 망들 및 상기 제2 라인 격자 구조의 상기 격자 망들은 고굴절 물질 층 및 금속 물질 층으로 만들어진, 이중 층으로부터 각각 형성된다. - The grating networks of the first line grating structure and the grating networks of the second line grating structure are each formed from a double layer made of a high refractive material layer and a metal material layer.
상기 고굴절 물질은 바람직하게 유전체 또는 반도체, 예를 들어 Si, Ge, C이다. The high refractive material is preferably a dielectric or semiconductor, for example Si, Ge, C.
본 발명에 따르면, 이중 라인 격자는 상호 보완적인 방식으로, 즉 서로에 대하여 오프셋되어, 2 개의 평면들이 하나 위에 다른 하나가 위치되는 라인 격자 구조들로 구성되어 사용된다. 90°의 위상 천이는 이상적인 값인데, 이것은 물론 제조 정확도의 맥락에서 고려되어야 한다. 제조 오차범위로 인해, 상보성으로부터의 편차들, 즉 90°위상 천이는 여기서 발생할 수 있다. 이에 더하여, 사각형 측면은 완벽하게 형성되지 않을 수 있지만, 위쪽 평행 모서리가 아래쪽보다 더 짧은, 사다리꼴 측면을 통해 어림될 수는 있다. 사각형 단면을 가지는 라인 격자 구조의 경우에 있어서, 위상 천이는 1/2 주기에 대응한다. According to the present invention, a double line grating is used which consists of line grating structures in which two planes are located one above the other, in a complementary manner, ie offset with respect to each other. A phase shift of 90° is an ideal value, which of course must be considered in the context of manufacturing accuracy. Due to manufacturing tolerances, deviations from complementarity, ie a 90° phase shift, may occur here. In addition, square sides may not be perfectly formed, but may be approximated by trapezoidal sides where the upper parallel edge is shorter than the lower one. In the case of a line lattice structure having a rectangular cross section, the phase shift corresponds to a 1/2 period.
라인 격자 구조들은 고굴절, 유전체 또는 반금속 물질의 층과 금속 층의 조합으로 구성된다. 격자 망들의 두께는 변조 깊이보다, 즉 격자 구조들의 평면들의 간격보다 작고, 그 결과 폐쇄된 필름이 생성되지 않는다. 이러한 이유로, 제1 및 제2 평면들의 간격은 (0.5 * 제1 층 두께)와 (0.5 * 제2 층 두께)의 합보다 크다. Line grating structures consist of a combination of a metal layer and a layer of a highly refractive, dielectric or semi-metallic material. The thickness of the grating networks is less than the modulation depth, ie the spacing of the planes of the grating structures, so that no closed film is created. For this reason, the spacing of the first and second planes is greater than the sum of (0.5 * first layer thickness) and (0.5 * second layer thickness).
이러한 구조의 격자는 놀랍게도 투과성 관찰에 있어서, 틸팅시 재현가능하고 쉽게 인지될 수 있는 칼라 효과들을 제공한다는 것이 알려져 있다. Gratings of this structure are surprisingly known to provide reproducible and easily perceptible color effects upon tilting in transmissive observation.
보안 요소는, 먼저 베이스 층을 제1 라인 격자 구조의 이중 층이 형성되어 있는 위에 마련하는 것에 의해, 단순히 층 구조로서 생성될 수 있다. 제1 라인 격자 구조를 덮고 제1 라인 격자 구조의 격자 망들보다 더 두꺼운 유전체 중간 층이 그 위에 적용된다. 그후 그 위에 오프셋, 제2 라인 격자 구조가 있을 수 있고, 유전체 커버 층이 라인 격자 구조가 내재되어 있는 기판을 완성한다. 또는, 먼저 유전체 기판에 서브파장 격자가 형성, 예를 들어 엠보싱되는 것 또한 가능한데, 이때 서브파장 격자는 단면이 사각형 측면을 가진다. 예를 들어 증기 증착에 의해, 이중 층의 물질들로 수직으로 코팅되면, 이중 층은 수평면 상 및 트렌치들 내에 생성되는데, 이것은 제1 및 제2 격자 망들을 형성하게 된다. 결과적으로, 원하는 제1 및 제2 격자 망들이 상이한 평면들에서 획득된다. The security element can be created simply as a layered structure by first providing a base layer on top of which the double layer of the first line lattice structure is formed. A dielectric intermediate layer covering the first line grating structure and thicker than the grating networks of the first line grating structure is applied thereon. There may then be an offset, second line grating structure thereon, and a dielectric cover layer completes the substrate in which the line grating structure is embedded. Alternatively, it is also possible that a subwavelength grating is first formed, eg embossed, on a dielectric substrate, wherein the subwavelength grating has a rectangular side surface in cross section. When vertically coated with a double layer of materials, for example by vapor deposition, the double layer is created on the horizontal surface and in the trenches, which form the first and second grating networks. As a result, the desired first and second grating networks are obtained in different planes.
제1 및 제2 격자 망들 사이의 수직 간격이, 즉 구조의 변조 깊이가 100 nm 내지 500 nm 사이에 있다면 특히 좋은 칼라 효과가 달성된다. 간격의 측정은 제1 및 제2 라인 격자 구조들의 동일하게 안내되는 표면들에 의해 정의될 수 있는 2 개의 평면들, 즉 예를 들어 격자 망들의 하부 면 또는 격자 망들의 상부 면에 기초한다. 수직 간격은 여기서 물론 평면에 수직하게 측정되어야 한다. 즉, 이것은 격자 망들의 동일하게 안내되는 표면들 사이의 높이 차를 지시한다. A particularly good color effect is achieved if the vertical spacing between the first and second grating networks, ie the modulation depth of the structure, is between 100 nm and 500 nm. The measurement of the spacing is based on two planes that can be defined by the equally guided surfaces of the first and second line lattice structures, eg the lower face of the lattice nets or the upper face of the lattice nets. The vertical spacing must be measured here of course perpendicular to the plane. That is, it indicates the height difference between identically guided surfaces of the grids.
격자 망들의 이중 층을 위한 적절한 고굴절 물질들은 주위 기판, 즉 물질보다 특히 적어도 0.3 만큼 더 높은 굴절율을 가지는 모든 물질들이다. 이중 층의 층 순서는 상관이 없고; 또한 제1 및 제2 라인 격자 구조도 다를 수 있다. Suitable high refractive materials for the double layer of grating networks are all materials having a higher refractive index than the surrounding substrate, i.e. material, in particular by at least 0.3. The layer order of the double layers is irrelevant; Also, the first and second line lattice structures may be different.
보안 요소는 투과에 있어서 관찰시 각도에 종속하는 칼라 필터링을 보인다. 이 각도 종속성은 격자 라인들이 광 입사 평면에 대하여 수직하다면 특히 표시된다. 칼라 필터링은 복수의 칼라들로 모티프들을 생성하는 데 사용될 수 있어 이들은 회전 위치에 따라서 그 칼라를 변경하거나 또는 평면의 틸팅시 상이한 효과들을 보이게 된다. 그러므로 적어도 2 개의 영역들이 평면의 평면도에 마련되는 것이 바람직하고, 그 라인 격자 구조들의 길이 방향들은 서로에 대해 소정의 각도, 특히 직각이다. 수직 관찰시, 모티프는 균일한 칼라를 가지고 또한 수직 관찰시 추가의 구조는 가지지 않도록 생성될 수 있다. 이 보안 요소가 틸팅되면, 한 영역의 칼라, 예를 들어 배경의 칼라는 다른 영역의 칼라, 예를 들어 모티프의 칼라와 다른 방식으로 변한다. The security element exhibits viewing angle dependent color filtering in transmission. This angular dependence is particularly pronounced if the grating lines are perpendicular to the plane of light incidence. Color filtering can be used to create motifs with multiple colors so that they change their color depending on the rotational position or different effects upon tilting the plane. it becomes visible Therefore, it is preferable that at least two regions are provided in a plan view of a plane, and the longitudinal directions of the line lattice structures are at a predetermined angle, particularly perpendicular to each other. When viewed vertically, the motif has a uniform color and also when viewed vertically, additional Structures can be created to have none. When this security element is tilted, the color of one area, eg the color of the background, changes in a different way from the color of another area, eg the color of the motif.
또한 복수의 다르게 배치된 영역들을 가지는 실시예들이 물론 가능하다. 예를 들어, 보안 요소에 복수의 영역들을 가지는 개선이 마련되고, 이때 영역들은 라인 격자 구조들의 격자 주기 및/또는 격자 라인들의 방향에 대하여 서로 다르다. 결과적으로, 투과 관찰에 있어서 상이한 칼라 효과들을 가지는 모티프들이 마련될 수 있다. Embodiments with a plurality of differently arranged regions are of course also possible. For example, a security element is provided with a plurality of areas, wherein the areas differ from each other with respect to the lattice period of the line lattice structures and/or the orientation of the lattice lines. As a result, motifs having different color effects in transmission observation can be prepared.
이전에 언급된 특징들 및 설명될 특징들은 상세화된 조합들 뿐만 아니라, 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않으면서, 단독으로 또는 다른 조합들로 사용될 수 있다. The previously mentioned features and the features to be described may be used alone or in other combinations, without departing from the scope of the present invention, as well as in the combinations specified.
본 발명은 예를 들어 본 발명의 필수적인 특징들을 개시하는, 첨부된 도면들을 기초하여 이하에서 보다 더 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 이중 라인 격자를 가지는 보안 요소의 단면도를 보여주는데, 각각의 라인 격자는 이중 층으로부터 격자 망들을 가진다.
도 2a 내지 도 2b는 관찰 각도의 변경시 도 1에 있는 보안 요소의 반사 및 투과의 스펙트럼 종속성을 보여준다.
도 3a 내지 도 3b는 변조 깊이(h)의 변경시 도 1에 있는 보안 요소의 반사 및 투과의 스펙트럼 종속성을 보여준다.
도 4a 내지 도 4b는 도 3a 및 도 3b와는 다른 물질 조합에 있어서 변조 깊이(h)의 변경시 도 1에 있는 보안 요소의 반사 및 투과의 스펙트럼 종속성을 보여준다.
도 5는 서로 다른 관찰 각도들에 있어서 이중 층의 층 두께의 변경시 도 1에 있는 보안 요소의 반사 및 투과에 대한 LCh 칼라 공간에서의 칼라 값들을 보여준다.
도 6a 내지 도 6b는 층 두께의 변경시 도 1에 있는 보안 요소의 반사 및 투과에 대한 CIE 1931 칼라 다이아그램을 보여준다.
도 7a 내지 도 7b는 도 6a 및 도 6b와는 다른 층 두께들에 있어서 관찰 각도의 변경시 도 1에 있는 보안 요소의 반사 및 투과에 대한 CIE 1931 칼라 다이아그램을 보여준다.
도 8a 내지 도 8b는 도 7a 및 도 7b와는 다른 층 두께들에 있어서 관찰 각도의 변경시 도 1에 있는 보안 요소의 반사 및 투과에 대한 CIE 1931 칼라 다이아그램을 보여준다.
도 9a 내지 도 9b는 도 1의 격자들을 가지고 모티프로서 구성되지만, 서로 다른 격자들의 방향들을 가지는, 보안 요소의 2 개의 평면도들을 보여준다.
도 10a 내지 도 10b는 보안 요소의 다른 실시예에 대한 도 9a 및 도 9b와 유사한 도면들을 보여준다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will be explained in more detail below on the basis of the accompanying drawings, which disclose, for example, the essential features of the invention.
1 shows a cross-sectional view of a security element having double line gratings, each line grating having grating nets from a double layer.
2a to 2b show the spectral dependence of reflection and transmission of the security element in FIG. 1 upon changing the viewing angle;
3a to 3b show the spectral dependence of the reflection and transmission of the security element in FIG. 1 upon varying the modulation depth h.
4a to 4b show the spectral dependence of reflection and transmission of the security element in FIG. 1 at varying modulation depths h for different material combinations than in FIGS. 3a and 3b .
FIG. 5 shows color values in the LCh color space for reflection and transmission of the security element in FIG. 1 at different viewing angles and at varying layer thicknesses of the double layer.
6a-6b show CIE 1931 color diagrams for reflection and transmission of the security element in FIG. 1 with varying layer thicknesses.
7a-7b show CIE 1931 color diagrams for reflection and transmission of the security element in FIG. 1 at varying viewing angles and at different layer thicknesses than in FIGS. 6a and 6b.
8a-8b show CIE 1931 color diagrams of reflection and transmission of the security element in FIG. 1 at varying viewing angles and at different layer thicknesses than FIGS. 7a and 7b.
Figures 9a-9b show two top views of a security element constructed as a motif with the gratings of figure 1, but with different orientations of the gratings.
Figures 10a-10b show views similar to Figures 9a and 9b of another embodiment of a security element.
도 1은, 단면도로, 기판에 내재되어 있고 2 개의 라인 격자 구조들(2, 6)로 구성되는 이중 라인 격자를 가지는 보안 요소(S)를 보여준다. 기판은 유전체 캐리어(1)를 포함하는데, 그 위에 평면(L1)에 배치되는, 제1 라인 격자 구조(2)가 유전체 층, 예를 들어 엠보싱된 래커 층이 결합된다. 제1 라인 격자 구조(2)는 폭(b)를 가지는 제1 격자 망들(3)로 구성되는데, 이것은 도면 평면에 수직하는 길이 방향으로 연장된다. 제1 격자 망들(3) 사이에 폭(a)를 가지는, 제1 격자 간격들(4)이 위치된다. 1 shows, in cross section, a security element S having a double line grating embedded in a substrate and consisting of two
각각의 격자 망(3)은 두께(t4)를 가지는 고굴절 물질(3a) 및 두께(t2)를 가지는 금속 물질(3b)의 이중 층으로 구성된다. (평면(L1)에 수직하게 측정된) 제1 격자 망들(3)의 두께는 이로써 (t2 +t4)이다. 평면(L2)에, 제2 격자 망들(7)을 가지는 제2 라인 격자 구조(6)가 제1 격자 망들(3) 위 높이(h)에 위치되는데, 유사하게 두께(t3)를 가지는 고굴절 물질(7a) 및 두께(t1)을 가지는 금속 물질(7b)의 이중 층으로 만들어진다. 제2 격자 망들(7)은 폭(a)를 가진다. 제2 라인 격자 구조(6)는 제1 라인 격자 구조(2)에 대하여 평면(L2)에서 위상 천이되어 제2 격자 망들(7)은 (제조 정확도 맥락에서) 가능한 한 정확하게 제1 격자 간격들(4) 위에 놓이게 된다. 동시에, 제2 격자 망들(7) 사이에 위치되는, 제2 격자 간격들(8)은, 제1 격자 망들(3) 위에 위치된다. 한편, 상기 제2 라인 격자 구조(6)는 동일한 주기(d)로 상기 기판(1)에 내재되며, 상기 주기(d)는 200 내지 700 nm이다.Each
제1 격자 망들(3)의 두께(t2 + t4)는 높이(h)보다 작고, 그 결과 인접한 필름이 격자 망들(3 및 7)로부터 형성되지 않는다. 높이(h)는 격자 구조들의 변조 높이를 나타낸다. The thickness (t2+t4) of the first grating nets 3 is less than the height h, so that adjacent films are not formed from the
도 1의 대략적인 단면도에 있어서, 제1 격자 망들(3)의 폭(b)은 제2 격자 망들(7)의 폭(a)과 동일하다. 주기(d)에 관한 한, 각각의 라인 격자 구조에 있어서의 충전율(fill factor)은 이로써 50%이다. 하지만, 이것은 필수적인 것은 아니다. 수식 b + a = d에 따라, 원하는 변경이 발생할 수 있다. In the schematic cross-sectional view of FIG. 1 , the width b of the
이에 더하여, 도 1의 대략적인 단면도에 있어서, 두께들은 t2 = t4이고 t1 = t3이고 또한 (t2 + t4) = (t1 + t3)이다. 이것은 더 단순한 생성에 유리하지만, 절대적으로 필수적인 것은 아니다. In addition, in the schematic cross-sectional view of Fig. 1, the thicknesses are t2 = t4 and t1 = t3 and (t2 + t4) = (t1 + t3). This is advantageous for simpler creation, but is not absolutely essential.
변조 깊이(h), 즉 (평면들(L1 및 L2)의 간격에 대응하는) 제1 라인 격자 구조(2)와 제2 라인 격자 구조(6) 사이의 높이에 있어서의 차이는, 제1 격자 망들(3)과 제2 격자 망들(7)의 두께들의 합보다 크고, 그 결과 치수 h-(t2 + t4)를 가지는 수직 간격이 2 개의 라인 격자 구조들(2 및 6) 사이에 존재하게 된다. 격자 구조는 동일한 측면을 가지는 2 개의 와이어 격자들의 배치로 고려될 수 있는데, 이것은 서로에 대하여 h -(t2 + t4)의 간격에 위치된다. The modulation depth h, that is, the difference in height between the first
모든 실시예들에 있어서의 격자 망들(3, 7)은 고굴절, 유전체 또는 반금속 물질(3a, 7a)와 금속 물질(3b, 7b)의 이중 층으로부터 형성된다. 고굴절 물질은 nHRI의 굴절율을 가지고 유전체들, 특히 유전체 중간 층(5) 및 유전체 커버 층(10)에 의해 둘러싸여 있다. 실제로, 주위 물질들의 굴절율들은 일반적으로 거의 다르지 않고 대략 n1이다. 고굴절 물질의 굴절율 nHRI는 주위 물질의 굴절율보다, 예를 들어 절대치로 적어도 0.3 만큼 더 크다.
그리고, 고굴절 물질(3a, 7a)은 Si, Ge, C, ZnS, ZnO, ZnSe, SiNx, SiOx, Cr2O3, Nb2O5, Ta2O5, TixOx 및 ZrO2로부터 선택되고, 금속 물질(3b, 7b)은 Al, Ag, Au, Cu, Cr 및 이들의 합금들로부터 선택된다.The
And, the high refractive materials 3a and 7a are selected from Si, Ge, C, ZnS, ZnO, ZnSe, SiNx, SiOx, Cr2O3, Nb2O5, Ta2O5, TixOx and ZrO2, and the metal materials 3b and 7b are Al, Ag , Au, Cu, Cr and alloys thereof.
도 1의 보안 요소(S)는 반사된 광선(R)의 형태로 입사 광선을 반사시킨다. 나아가, 광선 성분은 투과된 광선(T)의 형태로 투과된다.반사 및 투과 특성들은 입사각()에 종속되는데, 이것은 이하에서 설명될 것이다. The security element S of FIG. 1 reflects an incident light beam in the form of a reflected light beam R. Further, the ray component is transmitted in the form of a transmitted ray T. The reflection and transmission properties are determined at the angle of incidence ( ), which will be explained below.
보안 요소(S)는, 예를 들어 먼저 제1 라인 격자 구조(2)를 캐리어(1)에 적용하고 그후 중간 층(5)을 그 위에 적용함으로써 생성될 수 있다. 제2 격자 망들(7)을 가지는 제2 라인 격자 구조는 그후 여기서 위쪽으로 도시되어 있는 격자 간격들(4)로 도입될 수 있다. 커버 층(10)은 보안 요소를 덮는다. 층들(5 및 10) 및 캐리어(1)의 굴절율들은 몇몇의 실시예들에 있어서 실질적으로 동일하고, 예를 들어 n1=1.5, 특히 1.56일 수 있다. The security element S can be created, for example, by first applying a first
치수들(b, a 및 t1 내지 t4)은 서브파장 범위 내에 놓이게 된다. 즉, 300 nm 보다 더 작다. 변조 깊이(h)는 바람직하게 100 nm와 500 nm 사이에 있다. Dimensions b, a and t1 to t4 lie in the subwavelength range. That is, smaller than 300 nm. The modulation depth h is preferably between 100 nm and 500 nm.
먼저, 사각 격자가 캐리어(1)의 상 측에 생성되는, 제조 방법 또한 가능하다. 다시 말하면, 캐리어(1)는 폭(b)을 가지는 망들이 폭(a)를 가지는 트렌치들과 교대하도록 구조된다. 구조화된 기판에는 연이어 증기 증착에 의해 원하는 코팅이 마련되어, 제1 및 제2 라인 격자들 및 제1 및 제2 라인 격자 구조들이 형성된다. 증기 증착 후, 이 구조는 최종적으로 커버 층으로 덮이게 된다. 이것은 상부 및 하부 측면들이 실질적으로 동일한 굴절율을 가지는 층 구조를 가져다 준다. First, a manufacturing method in which a square lattice is created on the upper side of the carrier 1 is also possible. In other words, the carrier 1 is structured such that networks having a width b alternate with trenches having a width a. The structured substrate is subsequently provided with a desired coating by vapor deposition to form first and second line grids and first and second line grid structures. After vapor deposition, the structure is finally covered with a cover layer. This results in a layered structure in which the upper and lower sides have substantially the same refractive index.
구조화된 기판은 다른 방법들로 획득될 수 있다. 하나의 옵션은 마스터를 이용한 재생산이다. 마스터 몰드는 필름, 예를 들어 PET 필름 위에 UV 래커로 복제될 수 있다. 이것은 기판(1)을 유전체 물질로 만드는데, 이것은 예를 들어 1.56의 굴절율을 가진다. 또는, 고온 엠보싱 방법들이 사용될 수 있다. A structured substrate may be obtained in different ways. One option is reproduction using the master. The master mold can be replicated with UV lacquer onto a film, for example PET film. This makes the substrate 1 a dielectric material, which has a refractive index of eg 1.56. Alternatively, hot embossing methods may be used.
마스터 또는 기판 자체는 e-빔 설치, 포커싱된 이온 빔 또는 간섭 리소그래피를 이용해 생산될 수 있고, 그 구조는 포토레지스트로 기재되고 연이어 인화된다. The master or substrate itself can be produced using e-beam setup, focused ion beam or interference lithography, and the structure is written in photoresist and subsequently printed.
포토리소그래피를 통해 생성되는 마스터의 구조는 후속 단계에서 수정 기판에 식각되어 가능한 한 수직인 측면의 플랭크들을 형성할 수 있게 된다. 수정 웨이퍼는 그후 프리폼으로 사용되고 예를 들어 오모서(Ormocer)에 복사되거나 또는 전기적 형성(galvanic forming)을 통해 복제될 수 있다. 오모서 또는 니켈에 포토리소그래픽하게 생성된 원본의 직접적 형성은 전기적 방법에서 유사하게 가능하다. 나노임프린트 방법에 있어서 상이한 격자 구조들이 동질의 격자 마스터로부터 시작하는, 모티프를 구성하는 것 또한 가능하다. The structure of the master, produced through photolithography, is then etched into the quartz substrate in a subsequent step to form as perpendicular lateral flanks as possible. The quartz wafer can then be used as a preform and copied to Ormocer, for example, or replicated via galvanic forming. Direct formation of photolithographically created originals on ohmic or nickel is similarly possible in electrical methods. It is also possible in the nanoimprint method to construct a motif in which different lattice structures start from a homogeneous lattice master.
서브파장 격자 구조들 및 서로 다른 서브파장 구조들로 구성된 모티프들을 위한 이러한 제조 방법들은 예를 들어 DE 102011115589 A1으로부터 당업자에게 알려져 있는데, 이것은 이 측면에서 여기에 그 전체로서 반영된다. Such manufacturing methods for subwavelength lattice structures and motifs composed of different subwavelength structures are known to the person skilled in the art, for example from DE 102011115589 A1, which is reflected here in its entirety in this aspect.
보안 요소의 광학적 특성들은 알루미늄 및 고굴절 물질들 예를 들어 가시광선 파장에 있는 황화 아연(ZnS) 및 이산화티타늄(TiO2)에 대해서 이하에서 설명될 것이다. 주위 물질은 n=1.52의 굴절율을 가지는 고분자이다. 나아가 격자 망들의 측면 기하구조는 사각형인 것으로 가정된다. 실제로 발생하는 이상적인 사각 형태로부터의 미미한 편차들, 예를 들어 사다리꼴 형태와 같은 것들은 광학적 현상에 크게 영향을 미치지 않고 또한 사각 격자들에 있어서와 유사한 결과들을 가져다 준다. 도 2a 및 도 2b는 변수들 d = 360 nm, h = 220 nm, b = 180 nm, 및 코팅들 tAl = 30 nm 및 tZnS = 160 nm를 가지는 격자에 있어서의 스펙트럼 반사(도 2a) 및 투과(도 2b)를 보여준다. 입사 광선은 편광되지 않은 상태이다. The optical properties of the security element will be described below for aluminum and high refractive materials such as zinc sulfide (ZnS) and titanium dioxide (TiO2) at visible wavelengths. The surrounding material is a polymer with a refractive index of n=1.52. Furthermore, the lateral geometries of the grids are assumed to be quadrangular. Minor deviations from the ideal square shape that actually occur, such as trapezoidal shape, do not greatly affect the optical phenomenon and give similar results to those of square gratings. Figures 2a and 2b show spectral reflectance (Figure 2a) and transmission ( Figure 2a) for a grating with parameters d = 360 nm, h = 220 nm, b = 180 nm, and coatings tAl = 30 nm and tZnS = 160 nm. 2b) is shown. The incident ray is unpolarized.
도 2a는 상이한 입사 각도들, 특히 0°, 15° 및 30°에 대한 x-축 상에 그려진 파장의 함수로서 y-축 반사를 보여준다. 도 2b는 유사하게 투과를 보여준다. 입사각()은 도 1에 정의되어 있다. Figure 2a shows the y-axis reflection as a function of wavelength plotted on the x-axis for different angles of incidence, specifically 0°, 15° and 30°. Figure 2b similarly shows permeation. angle of incidence( ) is defined in Figure 1.
스펙트럼 반사는, 수직의 입사 광선에 있어서, 2 개의 중요한 딥들이 404 nm 및672 nm에 있고, 이때 장파장 딥은 투과 스펙트럼에 있어서의 피크로서 발견될 수 있다. 증가하는 입사 각도에 있어서, 이 피크는 장파장 범위로 피크가 천이되고, 추가의 피크들이 각도에 종속하는 산란을 가지는 투과 스펙트럼에서 발생한다. The spectral reflection, for normal incident light, has two significant dips at 404 nm and 672 nm, where the long-wavelength dip can be found as a peak in the transmission spectrum. For increasing angle of incidence, this peak shifts into the long-wavelength range, and additional peaks occur in the transmission spectrum with angle-dependent scattering.
도 3a 및 도 3b는 투과 스펙트럼 상에의 변조 깊이(h)의 영향에 관한 것이다. 도면은 수직의 입사 광선(도 3a) 및 입사 각도 () = 30°(도 3b)에 있어서 코팅들 tAl = 30 nm 및 tZnS = 140 nm를 가지는 격자에 있어서의 가시광선 범위에서의 파장의 함수로서 투과를 보여준다. 변조 깊이는 180 nm와 240 nm 사이에서 변한다. 수직 입사에 있어서, 3 개의 피크들을 볼 수 있는데, 이때 2 개의 단파 피크들은 변조 깊이의 변화에 의해 그들의 현저함의 측면에서 상당히 영향받는다. 청색 피크에 있어서의 세기는 강하게 증가되고 녹색으로 천이되는 한편, 파장 560 nm에서의 피크의 세기는 강하게 감소된다. 입사 각도 =30°에 있어서, 가시광선 범위의 피크들의 위치는 변조 깊이(h)가 변할 때 거의 변하지 않는다. 격자는 변수들 ㅇ = 360 nm, b = 180 nm, 및 코팅 tAl = 30 nm 및 tZnS = 140 nm를 가지고, n=1.52를 가지는 유전체에 내재되고 또한 변조 깊이들은 h = 180 nm - 240 nm이다. 3a and 3b relate the effect of modulation depth (h) on the transmission spectrum. The drawing shows a normal incident ray (Fig. 3a) and an incident angle ( ) = 30° (Fig. 3b) shows the transmission as a function of wavelength in the visible range for a grating with coatings tAl = 30 nm and tZnS = 140 nm. The modulation depth varies between 180 nm and 240 nm. At normal incidence, three peaks can be seen, with the two shortwave peaks significantly affected in terms of their salience by the change in modulation depth. The intensity at the blue peak strongly increases and transitions to green, while the intensity of the peak at wavelength 560 nm strongly decreases. angle of incidence = 30°, the position of the peaks in the visible range hardly changes when the modulation depth (h) changes. The grating is embedded in a dielectric with parameters o = 360 nm, b = 180 nm, and coating tAl = 30 nm and tZnS = 140 nm, n = 1.52 and modulation depths h = 180 nm - 240 nm.
도 4a 및 도 4b는 격자의 회절 행동에 대한 고굴절 물질의 영향에 관한 것이다. 도면은 도 3의 변수들을 가지지만, 코팅은 140 nm의 두께를 가지고 ZnS 대신 TiO2를 가지는, 격자의 투과 스펙트럼을 보여준다. 스펙트럼 내의 청색 성분은 여기서 상당히 더 커지는데, 이는 TiO2가 청색 범위에서 상당히 더 낮은 흡수를 가지기 때문이다. 이에 더하여, 적색 범위에서의 투과는 전반적으로 더 높다. = 30°에 대한 이 파장 범위에서의 공명은 더 많이 약하게 나타나는데, 이것은 더 낮은 광 흡수로 귀결된다. 4a and 4b relate the effect of a high refractive index material on the diffractive behavior of a grating. The figure shows the transmission spectrum of a grating with the parameters of FIG. 3 but with a coating of 140 nm thickness and with TiO 2 instead of ZnS. The blue component in the spectrum is significantly larger here because TiO 2 has a significantly lower absorption in the blue range. In addition to this, transmission in the red range is higher overall. The resonance in this wavelength range for = 30° appears more weak, which results in lower light absorption.
LCh 칼라 공간에서 이 보안 요소들의 칼라 특성들을 조사하기 위해, 인간 눈의 민감도와 D65 표준 램프의 방출 곡선을 가지는 투과 및 반사 스펙트럼과의 컨볼루션이 수행되었고 칼라 좌표들 X, Y, Z가 계산되었다. D65 조명은 대략 일광에 대응한다. XYZ 좌표들은 칼라 값들 LCh로 연이어 변환되었다. 이 값들은 관찰자의 칼라 인식에 있어서 인간 감각과 직접적으로 연관되어 있을 수 있다:To investigate the color properties of these security elements in the LCh color space, convolution of the sensitivity of the human eye and the transmission and reflection spectra with the emission curve of a D65 standard lamp was performed and the color coordinates X, Y, Z were calculated. . D65 illumination roughly corresponds to daylight. XYZ coordinates were subsequently converted to color values LCh. These values can be directly related to the human sense of color perception by an observer:
L*: 휘도L*: luminance
C*: 채도(칼라 농도), 및C*: saturation (color density), and
h°: 색조.h°: Hue.
도 5는 입사 각도들( = 0° 및 30°)에 있어서 ZnS 코팅(3a, 7a)의 두께 t3 = t4의 함수로서 변수들 d=360 nm, h=210nm, b=180nm을 가지는, 보안 요소의 LCh 칼라 다이어그램들(좌측에 반사 그리고 우측에 투과)을 보여준다.여기서 볼 수 있는 것은 대략 160 nm의 ZnS 층 두께가 틸팅시 투과에 있어서 채도에 있어서의 강한 변화, 즉 각도()에 있어서의 변화를 생성한다는 것이다. 한편, 색조에 있어서의 변화는 증가하는 두께들에 대하여 증가한다. 도 5의 값들은 x, y 칼라 좌표들로 변환되었고 CIE 1931 칼라 공간으로 도 6a, 도 6b에 도시되어 있다. 화이트 포인트는 "WP"로 지시되어 있다. 삼각형은 통상적으로 스크린들을 이용해 표현될 수 있는 칼라 영역을 정한다. 칼라 좌표들은 궤적들의 형태로 도면에 도시되어 있다. 두께 tZnS = 200 nm의 끝점은 점 형태의 기호로 지시된다. 반사에 있어서, 색조는 ZnS의 층 두께의 변화에 따라 변한다. 0°에서 30°까지 틸팅하는 동안, 칼라는 황색과 적색 사이에서 변한다. 투과에 있어서, 한편, 칼라 공간의 상대적으로 큰 영역이 ZnS 두께의 변화에 따라 덮이게 된다. 추가적인 ZnS 코팅 없이 DE 102011115589 A1에 따른 알루미늄 격자가 황색에서 진홍색(magenta)까지 칼라 천이 효과를 보일 때, 180 nm ZnS 코팅을 가지는 격자에 있어서 이러한 칼라들은 가상적으로 역순으로 나타난다. 5 shows angles of incidence ( LCh color diagrams of the security element (left It can be seen here that a ZnS layer thickness of approximately 160 nm has a strong change in chroma in transmission upon tilting, namely the angle ( ) that produces a change in On the other hand, the change in color tone increases for increasing thicknesses. The values of FIG. 5 have been converted to x, y color coordinates and are shown in FIGS. 6A and 6B in the CIE 1931 color space. The white point is indicated by "WP". A triangle typically defines a color area that can be displayed using screens. Color coordinates are shown in the figure in the form of trajectories. The endpoint of the thickness tZnS = 200 nm is indicated by a dotted symbol. In reflection, the color tone changes with the change of the layer thickness of ZnS. While tilting from 0° to 30°, the color changes between yellow and red. In transmission, on the other hand, a relatively large area of the color space is covered with a change in ZnS thickness. While an aluminum grating according to DE 102011115589 A1 without an additional ZnS coating shows a color shift effect from yellow to magenta, for a grating with a 180 nm ZnS coating these colors appear virtually in reverse order.
변수들 d = 360 nm, h = 220 nm, b = 180 nm 및 층 두께들 tAl = 30 nm 및 tZnS = 160 nm를 가지고, n=1.52를 가지는 유전체에 배재되는, 보안 요소에 대한 반사의 칼라 특성들은 도 7a에 도시되어 있고 또한 투과의 칼라 도면은 도 7b에 도시되어 있다. 도 7a 및 도 7b는 반사에 있어서(도 7a) 및 투과에 있어서(도 7b) CIE 1931 칼라 도면들을 보여주는데, 이때 칼라 좌표는 0°로부터 30°까지의 입사 각도의 함수로서 그려진다. 여기서, 도 1의 층 순서를 가지는 보안 요소 및 역으로 조명하는 것과 동일한, 층의 역순을 가지는 보안 요소의 조명이 조사되었다. 전면의 조명의 궤적은 "V"로 지시되고, 배면 조명의 연관된 궤적은 "R"로 특징지어진다. 이러한 2가지 경우들에 있어서의 투과는 광 경로의 호혜성(receprocity)으로 인해 동일함에 유의해야 한다. 투과에 있어서, 청색으로부터 녹색까지의 표시된 칼라 천이 효과가 발생한다. 반사에 있어서, 칼라 변화는 상당히 더 약해진다. 하지만, 전면의 반사된 칼라는 배면과 명확하게 구별가능하다. 이 효과는 이러한 격자 구조들을 보안 특성으로서 사용할 때 위조방지 보호를 추가적으로 증가시킨다. Color characteristics of the reflection for the security element, with parameters d = 360 nm, h = 220 nm, b = 180 nm and layer thicknesses tAl = 30 nm and tZnS = 160 nm, excluded in the dielectric with n = 1.52 are shown in FIG. 7A and a color plot of transmission is shown in FIG. 7B. 7a and 7b show CIE 1931 color plots in reflection ( FIG. 7a ) and in transmission ( FIG. 7b ), where color coordinates are plotted as a function of angle of incidence from 0° to 30°. Here, the lighting of the security element having the layer order of FIG. 1 and the reverse lighting, the same as that of the reverse order of the layers, was investigated. The trajectory of the illumination of the front surface is indicated by "V", and the associated trajectory of illumination of the back surface is characterized by "R". It should be noted that the transmission in these two cases is the same due to the reciprocity of the light path. In transmission, a marked color transition effect from blue to green occurs. In reflection, the color change is significantly weaker. However, the reflected color on the front side is clearly distinguishable from the back side. This effect further increases anti-counterfeiting protection when using these lattice structures as security features.
도 8a 및 도 8b는 도 7a 및 도 7b와 유사하지만 상이한 격자 변수들을 가지는, 보안 요소의 x, y 칼라 좌표들을 보여준다. 데이터는 유사하게 입사 각 = 0°-30°의 함수로서 반사 및 투과에 대하여 칼라 도면들로 도시되어 있다. 도 7a 및 도 7b와 대조적으로, 격자 주기는 여기서 d = 320 nm이다. b/d 비율은 유사하게 0.5이다. 층 두께들은 tAl = 30 nm 및 tZnS = 120 nm이다. 반사에 있어서, 녹색 색조는 틸팅시 거의 변하지 않는다. 이것은 주로 칼라 포화를 변경시킨다. 하지만, 투과에 있어서 색조는 높은 칼라 포화를 가지는 적색으로부터 청색까지 변한다. 도 7의 보안 요소와 반대로, 여기서 격자 변수들에 있어서의 변화로 인해, 특히 고굴절 층의 두께와 격자 주기, 투과에 있어서 틸트 칼라가 선택될 수 있다. Figures 8a and 8b show the x, y color coordinates of the security element similar to Figures 7a and 7b but with different grid parameters. The data are similarly Color plots are shown for reflection and transmission as a function of = 0°-30°. In contrast to Figs. 7a and 7b, the grating period is here d = 320 nm. The b/d ratio is similarly 0.5. The layer thicknesses are tAl = 30 nm and tZnS = 120 nm. In reflection, the green tint hardly changes upon tilting. This mainly changes the color saturation. However, in transmission the hue changes from red to blue with high color saturation. Contrary to the security element of FIG. 7 , here a tilt collar can be selected due to variations in the grating parameters, in particular the thickness of the high refractive index layer and the grating period, transmission.
입사 각에 수직하게 틸팅시 칼라 변화가 발생하지 않는다는 사실로 인해, 보안 특성은 그래픽적으로 설계될 수 있어 모티프(15)는 수직 관찰 하에서는 보이지 않고 틸팅시에만 나타난다. 이것은 이들이 서로에 대해 90° 만큼 회전되는 방식으로 동일한 격자 측면을 가지는 2 개의 격자 영역들(14, 15)을 배치하는 것에 의해 수행될 수 있다. 이 배치는 도 9a 및 도 9b에 도시되어 있다. Due to the fact that no color change occurs upon tilting perpendicular to the angle of incidence, the security feature can be designed graphically so that the
영역(14)의 격자 라인들은, 배경을 형성하는데, 수직으로 연장되는 한편, 영역(15)의 격자 라인들은, 모티프를 형성하고, 수평으로 연장된다. 보안 요소가 수평 축 주위로 틸팅되면, 모티프는 나타난다. 영역들의 추가적인 방향들 또한 가능하다. 미세하게 증가적으로 방향지어지는 영역들로 인해, 예를 들어 투과에 있어서 운동 효과들(motion effects)을 형성하는 것 또한 가능하다. 이를 위해, 예를 들어 DE 102011115589 A1를 참조한다. 나아가 상이한 측면들, 예를 들어 격자 구조의 주기들을 가지는 영역들을 이용해 모티프들을 형성하는 것도 가능하다. The grid lines of
나아가, 금속 층 또는 고굴절 층은 전체 영역에 대해서가 아니라, 특정된 격자 영역들에만 형성될 수 있다. 도 10a 및 도 10b는 나비의 모티프 및 숫자 "12"를 보여주는데, 이때 숫자 "12" 주위의 사각 영역은 추가적인 고굴절 코팅(도 10b의 영역(16))을 포함하지 않는다. 수직 관찰 하에서, 모티프들 나비 및 숫자 "25"는 볼 수 없지만, 영역들(16 및 17)은 서로 다른 칼라들을 보인다. 틸팅시, 모티프는 추가적으로 나타난다. Further, the metal layer or the high refractive index layer may be formed only in specific lattice regions, not over the entire region. 10A and 10B show the butterfly motif and the number "12", where the square area around the number "12" does not contain an additional high refractive index coating (
보안 요소는 은행권들에 씨스루(see-through)로서 이용될 수 있다. 이것은 또한 부분적으로 칼라로 덧인쇄될 수 있다. 이중 층의 하나 또는 2 개의 물질들은 또한 예를 들어 초단파 펄스들을 이용해 레이저 조사에 의해 부분적으로 제거될 수 있다. 고굴절 투명 홀로그램들을 가지는 조합 또한 가능하다. 이러한 홀로그램들 또한 반사 특성들로서 행동할 수 있다. 보안 요소(S)의 일 부분은 흡수 기판 상에 위치될 수 있고, 그 결과 이 부분은 반사 특성으로서만 기능하고 씨스루 윈도우의 영역 안에 위치되는 보안 요소(S)의 다른 부분과 대조를 형성하게 된다. The security element can be used as a see-through to banknotes. It can also be partially overprinted in color. One or two materials of the double layer can also be partially removed by laser irradiation, for example using ultrashort pulses. Combinations with highly refractive transparent holograms are also possible. These holograms can also act as reflective properties. A part of the security element S can be located on the absorbing substrate, so that this part functions only as a reflective feature and forms a contrast with other parts of the security element S located in the area of the see-through window. do.
보안 요소는 특히 은행권들 또는 다른 문서들에 씨스루 윈도우로서 기능할 수 있다. 이것은 또한 부분적으로 칼라로 덧인쇄될 수 있거나 또는 격자 영역들은 부분적으로 탈금속화되거나 또는 라인 격자들 없이 설계될 수 있어, 이러한 영역이 완전하게 금속화된다. 홀로그램들과 같은, 회절 격자 구조들을 가지는 조합들 또한 가능하다. The security element may function as a see-through window, in particular to banknotes or other documents. It can also be partially overprinted in color or the grating areas can be partially demetallized or designed without line gratings, such that these areas are fully metallized. Combinations with diffraction grating structures, such as holograms, are also possible.
1: 캐리어 또는 기판
2: 제1 라인 격자 구조
3: 제1 격자 망
3a: 고굴절 물질
3b: 금속
4: 제1 격자 간격
5: 중간 층
6: 제2 라인 격자 구조
7: 제2 격자 망
7a: 고굴절 물질
7b: 금속
8: 제2 격자 간격
10: 커버 층
14:-17: 영역
h: 변조 깊이 또는 높이
t1, t2, t3, t4: 코팅 두께
a, b: 망 및 간격 폭들
d: 주기
S: 보안 요소
L1, L2: 평면
E: 입사 광선
R: 반사된 광선
T: 투과된 광선
: 입사 각도1: carrier or substrate
2: first line lattice structure
3: first grid network
3a: high refractive material
3b: metal
4: first lattice spacing
5: middle layer
6: second line lattice structure
7: second grid network
7a: high refractive material
7b: metal
8: Second lattice spacing
10: cover layer
14:-17: Area
h: modulation depth or height
t1, t2, t3, t4: coating thickness
a, b: mesh and gap widths
d: period
S: secure element
L1, L2: flat
E: incident ray
R: reflected ray
T: transmitted light
: angle of incidence
Claims (9)
- 유전체 기판(1),
- 상기 기판(1)에 내재되고 그 사이에 위치되는 제1 격자 간격들(4)을 가지는, 복수의 제1 격자 망들(3)로 만들어지고, 길이 방향으로 연장되고 제1 평면(L1)에 주기적으로 배치되는 제1 라인 격자 구조(2), 및
- 상기 기판(1)에 동일한 주기(d)로 내재되고 그 사이에 위치되는 제2 격자 간격들(8)을 가지는, 제2 격자 망들(7)로 만들어지고, 상기 길이 방향으로 연장되는, 제2 라인 격자 구조(6)를 포함하고,
- 이때 상기 제2 라인 격자 구조(6)는 상기 제1 평면(L1)에 대하여, 평행한 제2 평면(L2) 상의 상기 제1 라인 격자 구조(2) 위에 위치되고 또한
- 이때 상기 제2 라인 격자 구조(6)는 상기 제1 라인 격자 구조(2)에 대하여 역으로 형성되어 상기 제1 평면(L1)의 위에서 볼 때, 상기 제2 격자 망들(7)이 상기 제1 격자 간격들(4) 위에 위치되고 상기 제2 격자 간격들(8)은 상기 제1 격자 망들(3) 위에 위치되고,
- 상기 보안 요소(S)는 투과성 관찰(T)에 있어서 칼라 효과를 생성하고 또한
- 상기 제1 라인 격자 구조(2)의 상기 격자 망들(3) 및 상기 제2 라인 격자 구조(6)의 상기 격자 망들(7)은 고굴절 물질 층(3a, 7a) 및 금속 물질 층(3b, 7b)으로 만들어진, 이중 층으로부터 각각 형성되는, 보안 요소. In the security element for generating important documents such as banknotes, checks, etc., the security element,
- a dielectric substrate (1);
- made of a plurality of first grid networks (3), with first grid spacings (4) embedded in said substrate (1) and located therebetween, extending longitudinally and in a first plane (L1); A first line lattice structure 2 periodically disposed, and
- made of second grid networks (7), which are inherent in the substrate (1) at the same period (d) and have second grid spacings (8) located therebetween, and extending in the longitudinal direction; It includes a two-line lattice structure (6),
- at this time, the second line grid structure 6 is located above the first line grid structure 2 on a second plane L2 parallel to the first plane L1, and
- At this time, the second line grid structure 6 is formed in reverse with respect to the first line grid structure 2, so that when viewed from the top of the first plane L1, the second grid networks 7 are 1 lattice spacings (4) are located above and the second lattice spacings (8) are located above the first lattice networks (3),
- the security element (S) creates a color effect in the transmissive observation (T) and also
- the grating nets 3 of the first line grating structure 2 and the grating nets 7 of the second line grating structure 6 are composed of high refractive material layers 3a, 7a and metal material layers 3b, A security element, each formed from a double layer, made of 7b).
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