RU2575342C2

RU2575342C2 - Protective optical component with transmission effect, production of said component and security document equipped with said component

Info

Publication number: RU2575342C2
Application number: RU2013149797/04A
Authority: RU
Inventors: Валери ПЕТИТОН; Жан СОВАЖ-ВЕНСЭН; Александр НУАЗЕ; Ив ЖУРЛЭН
Original assignee: Олограм.Эндюстри; Юниверсите Жан Монне
Priority date: 2011-04-08
Filing date: 2012-04-05
Publication date: 2016-02-20

Abstract

FIELD: physics, optics.

SUBSTANCE: invention relates to versions of a protective optical component with a plasmon effect designed for viewing with transmission. The component comprises: two layers of a transparent dielectric material, a metal layer situated between said layers of transparent dielectric material to form two dielectric-metal boundaries and structured to form on at least part of the surface thereof wave-like elements capable of coupling surface plasmon modes, supported by the dielectric-metal boundaries, with an incident light wave. The wave-like elements are made in a first coupling area in a first primary direction and at least a second coupling area, different from said first coupling area, in a second primary direction substantially perpendicular to the first primary direction, wherein said metal layer is continuous in each of said coupling areas. The invention also relates to a security document and a method of producing said component.

EFFECT: use of the present invention enables to easily and safely inspect a protective optical element with transmission using a naked eye, while providing maximum comfort for an inexperienced user and high reliability of authentication.

20 cl, 12 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

Настоящее изобретение относится к области защитной маркировки. В частности, оно касается защитного оптического компонента с эффектом пропускания для проверки подлинности документа, способа изготовления такого компонента и защищенного документа, оснащенного таким компонентом.The present invention relates to the field of security labeling. In particular, it relates to a protective optical component with a transmission effect for verifying the authenticity of a document, a method for manufacturing such a component, and a security document equipped with such a component.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

Известны самые разные технологии аутентификации документов или товаров, в частности, для защиты документов, таких как ценные документы типа банкнот, паспортов или других идентификационных документов. Эти технологии предусматривают выполнение защитных оптических компонентов, оптические эффекты которых в зависимости от параметров наблюдения (расположение относительно оси наблюдения, положение и размеры источника света и т.д.) принимают исключительно характеристические и проверяемые конфигурации. Основной целью этих оптических компонентов является создание новых и дифференцированных эффектов на основании трудно воспроизводимых физических конфигураций.A variety of authentication technologies for documents or goods are known, in particular for protecting documents, such as valuable documents such as banknotes, passports or other identification documents. These technologies include the implementation of protective optical components, the optical effects of which, depending on the observation parameters (location relative to the axis of observation, position and dimensions of the light source, etc.) take exclusively characteristic and verifiable configurations. The main goal of these optical components is to create new and differentiated effects based on hard to reproduce physical configurations.

Среди этих компонентов можно указать DOVID от “Diffractive Optical Variable Image Device”, то есть оптические компоненты, дающие дифракционные и меняющиеся изображения, обычно называемые голограммами. Как правило, эти компоненты наблюдаются при отражении.Among these components, you can specify the DOVID of the “Diffractive Optical Variable Image Device”, that is, optical components that produce diffractive and changing images, commonly called holograms. As a rule, these components are observed upon reflection.

В настоящей заявке речь идет о защитных оптических компонентах, которые можно контролировать при пропускании.This application is about protective optical components that can be controlled during transmission.

Среди таких компонентов в патенте US 6428051 описан ценный документ типа банкноты, содержащий отверстие, образующее окно, покрытое защитной пленкой, при этом защитная пленка закреплена при помощи адгезива на контуре окна, выполненного в документе, и содержит определенное число аутентификационных знаков.Among such components, US Pat. No. 6,428,051 describes a valuable note-type document containing a hole forming a window covered with a protective film, the protective film being fixed by adhesive to the window contour made in the document and containing a certain number of authentication marks.

В статье I. Aubrecht et al. (“Polarization-sensitive multilayer diffractive structures for document security”, Proceedings of SPIE Vol. 7358, 2009) описана многослойная структура, обладающая эффектами резонансного пропускания, основанного на возбуждении плазмонных мод на границах раздела между структурированным металлическим слоем и двумя диэлектрическими слоями, инкапсулирующими металлический слой. В этой статье показана поляризационная зависимость эффекта и предложена система контроля аутентичности выполненного таким образом компонента, основанная на анализе поляризации пропускаемой волны.In article I. Aubrecht et al. (“Polarization-sensitive multilayer diffractive structures for document security”, Proceedings of SPIE Vol. 7358, 2009) describes a multilayer structure with resonance transmission effects based on the excitation of plasmon modes at the interfaces between a structured metal layer and two dielectric layers encapsulating a metal layer. This article shows the polarization dependence of the effect and proposes a system for controlling the authenticity of the component thus performed, based on the analysis of the polarization of the transmitted wave.

В патентной заявке US2010/0307705 в целом представлен защищенный документ с зоной, содержащей нанометрические металлические рисунки для возбуждения объемных или поверхностных плазмонов и создания резонансных эффектов.Patent application US2010 / 0307705 generally provides a security document with an area containing nanometric metal patterns to excite bulk or surface plasmons and create resonant effects.

Хотя описанные в вышеуказанных документах структуры и обладают примечательными эффектами при пропускании или при отражении, вместе с тем, их трудно аутентифицировать невооруженным глазом не обладающему соответствующим опытом пользователю, в частности, при аутентификации при пропускании.Although the structures described in the above documents have remarkable effects when transmitted or reflected, at the same time they are difficult to authenticate with the naked eye to a user who does not have the relevant experience, in particular, during authentication during transmission.

Настоящим изобретением предложен защитный оптический компонент с плазмонным эффектом, который можно легко и безопасно контролировать при пропускании невооруженным глазом, который обеспечивает неопытному пользователю максимум комфорта и высокую надежность при аутентификации.The present invention provides a protective optical component with a plasmon effect that can be easily and safely controlled by passing with the naked eye, which provides the inexperienced user with maximum comfort and high reliability during authentication.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Первым объектом изобретения является защитный оптический компонент с плазмонным эффектом, предназначенный для наблюдения при пропускании, при этом упомянутый оптический компонент содержит два слоя из прозрачного диэлектрического материала и металлический слой, расположенный между упомянутыми слоями из диэлектрического материала с образованием двух диэлектрических границ раздела диэлектрик-металл и структурированный для образования, по меньшей мере, на части его поверхности волнообразных элементов, выполненных с возможностью связывания поверхностных плазмонных мод, поддерживаемых упомянутыми границами раздела диэлектрик-металл, с падающей световой волной. Волнообразные элементы выполнены в первой зоне связывания в первом главном направлении и, по меньшей мере, во второй зоне связывания, отличной от упомянутой первой зоны связывания, во втором главном направлении, по существу перпендикулярном к первому главному направлению, при этом упомянутый металлический слой является сплошным в каждой из упомянутых зон связывания.The first object of the invention is a protective optical component with a plasmon effect, intended for transmission observation, said optical component comprising two layers of transparent dielectric material and a metal layer located between said layers of dielectric material with the formation of two dielectric-metal dielectric boundaries and structured to form, at least on part of its surface, wave-like elements configured to bind yvaniya surface plasmon modes supported mentioned the insulator-metal, with the incident light wave. The wave-like elements are formed in the first bonding zone in the first main direction and at least in the second bonding zone different from said first bonding zone, in the second main direction substantially perpendicular to the first main direction, wherein said metal layer is continuous in each of these binding zones.

Такой компонент обладает исключительным эффектом пропускания в спектральной полосе, центрованной по так называемой центровочной длине волны, определяемой характеристиками волнообразных элементов зон связывания и, для наблюдателя, - эффектами изменения цвета при угле наблюдения компонента, меняющемся в зависимости от зон связывания, что позволяет легко и надежно производить аутентификацию защитного компонента.Such a component has an exceptional transmission effect in the spectral band centered on the so-called centering wavelength, determined by the characteristics of the wave-like elements of the binding zones and, for the observer, the effects of color changes at the viewing angle of the component, which varies depending on the binding zones, which makes it easy and reliable authenticate the security component.

В частности, поскольку, по меньшей мере, две из упомянутых зон связывания содержат волнообразные элементы в двух по существу перпендикулярных главных направлениях, компонент обеспечивает при наблюдении при пропускании четко выраженный визуальный контраст между первой зоной со стабильным цветом с углом наблюдения компонента и сильно меняющейся второй зоной.In particular, since at least two of the aforementioned binding zones contain wave-like elements in two essentially perpendicular main directions, the component provides a clearly visible visual contrast between the first zone with a stable color with the viewing angle of the component and the strongly changing second zone when transmitting .

Согласно варианту эти зоны связывания образуют взаимодополняющие рисунки, еще больше облегчающие аутентификацию пользователем, поскольку рисунки позволяют пользователю совершать более интуитивные движения, приводящие к эффекту сильного изменения цвета.In an embodiment, these bonding zones form complementary patterns that further facilitate user authentication, since the patterns allow the user to make more intuitive movements resulting in a strong color change effect.

Согласно варианту, по меньшей мере, часть волнообразных элементов расположена концентрично или радиально, что придает компоненту осевую симметрию. Таким образом, наблюдение не зависит от азимута.According to a variant, at least a part of the wave-like elements is concentric or radial, which imparts axial symmetry to the component. Thus, the observation is not dependent on azimuth.

Согласно варианту металлический слой дополнительно содержит неструктурированную зону. Эта зона, имеющая высокую оптическую плотность, позволяет еще лучше выделить зоны связывания, обладающие в данном спектральном диапазоне исключительным пропусканием, связанным с плазмонным эффектом.In an embodiment, the metal layer further comprises an unstructured zone. This zone, which has a high optical density, makes it possible to better isolate the binding zones that possess exceptional transmission in this spectral range due to the plasmon effect.

Предпочтительно волнообразные элементы в зонах связывания имеют шаг, составляющий от 100 нм до 600 нм, и глубину, составляющую от 10% до 30% шага. Шаг в разных зонах связывания может быть одинаковым, чтобы представлять сходные цвета наблюдателю, или, наоборот, разные в зависимости от искомого визуального эффекта.Preferably, the wave-like elements in the binding zones have a pitch of 100 nm to 600 nm and a depth of 10% to 30% of the pitch. The pitch in different binding zones may be the same to represent similar colors to the observer, or, conversely, different depending on the desired visual effect.

В рассматриваемой спектральной полосе, предпочтительно в видимой области, разность показателей преломления упомянутых прозрачных диэлектрических материалов, образующих каждый из упомянутых слоев, меньше 0,1, что обеспечивает оптимальный эффект пропускания на упомянутой центровочной длине волны.In the spectral band under consideration, preferably in the visible region, the difference in refractive indices of said transparent dielectric materials forming each of said layers is less than 0.1, which ensures an optimal transmission effect at said centering wavelength.

Согласно варианту, по меньшей мере, часть металлического слоя выполнена из серебра, и ее толщина по существу составляет от 20 до 60 нм.According to a variant, at least part of the metal layer is made of silver, and its thickness is essentially from 20 to 60 nm.

Согласно варианту, по меньшей мере, часть металлического слоя выполнена из алюминия, и ее толщина по существу составляет от 10 до 30 нм.According to a variant, at least part of the metal layer is made of aluminum, and its thickness is essentially from 10 to 30 nm.

Согласно примеру выполнения металлический слой может быть выполнен из одного металла. В этом случае слой имеет по существу постоянную толщину.According to an exemplary embodiment, the metal layer may be made of one metal. In this case, the layer has a substantially constant thickness.

Согласно другому примеру выполнения металлический слой содержит, по меньшей мере, две части, каждая из которых выполнена из разного металла. Это может обеспечивать разные визуальные эффекты как при отражении, так и при пропускании в спектральной полосе плазмонного эффекта.According to another exemplary embodiment, the metal layer contains at least two parts, each of which is made of a different metal. This can provide different visual effects both during reflection and when a plasmon effect is transmitted in the spectral band.

Вторым объектом изобретения является защитный оптический элемент, предназначенный для защиты документа и содержащий, по меньшей мере, один защитный оптический компонент, являющийся первым объектом изобретения. Защитный элемент может содержать другие защитные компоненты, например голографические компоненты.The second object of the invention is a protective optical element designed to protect the document and containing at least one protective optical component, which is the first object of the invention. The security element may contain other security components, for example, holographic components.

Согласно варианту защитный элемент содержит другие слои в зависимости от потребностей конечного применения; например, защитный элемент может содержать, кроме активных слоев для плазмонного эффекта, пленку-подложку, несущую один из упомянутых слоев из диэлектрического материала, и/или адгезивную пленку, расположенную на одном из упомянутых слоев из прозрачного диэлектрического материала. Эти пленки являются нейтральными для плазмонного эффекта, так как они не меняют или не влияют на границу раздела диэлектрик-металл. Они облегчают приклеивание на защищаемом документе и/или промышленное внедрение.According to an embodiment, the security element comprises other layers depending on the needs of the end use; for example, the protective element may contain, in addition to the active layers for the plasmon effect, a substrate film supporting one of said layers of dielectric material and / or an adhesive film located on one of said layers of transparent dielectric material. These films are neutral for the plasmon effect, since they do not change or do not affect the dielectric-metal interface. They facilitate gluing on a security document and / or industrial application.

Третьим объектом изобретения является защищенный документ, содержащий подложку и защитный оптический элемент, являющийся вторым объектом изобретения, при этом защитный оптический элемент закреплен на упомянутой подложке, при этом упомянутая подложка содержит прозрачную зону, на уровне которой расположен упомянутый защитный оптический компонент с плазмонным эффектом.A third object of the invention is a security document comprising a substrate and a protective optical element, which is the second object of the invention, the protective optical element being fixed to said substrate, said substrate containing a transparent zone at the level of which said protective optical component with a plasmon effect is located.

Благодаря защитному оптическому компоненту с плазмонным эффектом, можно легко контролировать при пропускании защищенный документ, например ценный документ типа банкноты или удостоверяющий документ типа удостоверения личности, и применяемая технология обеспечивает его высокую стойкость к подделке.Thanks to the protective optical component with a plasmon effect, it is possible to easily control a security document during transmission, for example a valuable document such as a banknote or an identification document such as an identification card, and the technology used ensures its high resistance to forgery.

Согласно варианту защитный оптический компонент, являющийся первым объектом изобретения, или защитный оптический элемент, являющийся вторым объектом изобретения, инкапсулирован в подложку защищенного документа. С двух сторон от защитного оптического компонента предусмотрены прозрачные зоны, что позволяет производить контроль пропусканием.According to an embodiment, the security optical component, which is the first object of the invention, or the security optical element, which is the second object of the invention, is encapsulated in the backing of the security document. Transparent zones are provided on both sides of the protective optical component, which allows transmittance control.

Четвертым объектом изобретения является способ изготовления защитного оптического компонента с плазмонным эффектом, включающий в себя:A fourth aspect of the invention is a method for manufacturing a protective optical component with a plasmon effect, including:

- нанесение металлического слоя на первый слой из прозрачного диэлектрического материала,- applying a metal layer to the first layer of a transparent dielectric material,

- инкапсуляцию упомянутого металлического слоя вторым слоем диэлектрического материала для формирования двух границ раздела диэлектрик-металл, при этом металлический слой структурируют для формирования, по меньшей мере, на части его поверхности волнообразных элементов, выполненных с возможностью связывания поверхностных плазмонных мод, поддерживаемых упомянутыми границами раздела диэлектрик-металл, с падающей световой волной, при этом волнообразные элементы выполнены в первой зоне связывания в первом главном направлении и, по меньшей мере, во второй зоне связывания, отличной от упомянутой первой зоны связывания, во втором главном направлении, по существу перпендикулярном к первому главному направлению, при этом упомянутый металлический слой является сплошным в каждой из упомянутых зон связывания.- encapsulating said metal layer with a second layer of dielectric material to form two dielectric-metal interfaces, wherein the metal layer is structured to form at least a portion of its surface of wave-like elements configured to couple surface plasmon modes supported by said dielectric interfaces -metal with an incident light wave, while the wavy elements are made in the first binding zone in the first main direction and, at least it least a second coupling zone, distinct from said first bonding zone in a second main direction substantially perpendicular to the first main direction, wherein said metal layer is continuous in each of said bonding zones.

Согласно варианту упомянутый первый слой из диэлектрического материала структурируют для формирования упомянутых волнообразных элементов, и металлический слой наносят по существу с постоянной толщиной на упомянутый структурированный таким образом первый слой.According to a variant, said first layer of dielectric material is structured to form said wave-like elements, and a metal layer is applied with substantially constant thickness to said first layer thus structured.

Согласно варианту нанесение металлического слоя включает в себя нанесение первого слоя, содержащего первый металл, на первую часть поверхности упомянутого первого слоя из диэлектрического материала и нанесение, по меньшей мере, второго слоя, содержащего второй металл, на вторую часть поверхности упомянутого первого слоя из диэлектрического материала.According to an embodiment, applying a metal layer includes applying a first layer containing a first metal to a first part of a surface of said first layer of dielectric material and applying at least a second layer containing a second metal to a second part of a surface of said first layer of dielectric material .

Согласно варианту нанесение металлического слоя производят селективно, что позволяет получить макроскопические рисунки, видимые невооруженным глазом при просвечивании. Эти рисунки соответствуют деметаллизированным зонам, которые будут обладать прозрачностью в видимой области, которые можно использовать для усиления стойкости к подделке компонента и которые факультативно позволяют лучше считывать дизайн лицу, отвечающему за контроль, обходя, например, цветные зоны.According to a variant, the deposition of the metal layer is carried out selectively, which makes it possible to obtain macroscopic patterns visible to the naked eye upon transmission. These figures correspond to demetallized zones, which will have transparency in the visible region, which can be used to increase the resistance to fake components and which optionally allow the person responsible for control to read the design better, bypassing, for example, color zones.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУРBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

Другие отличительные признаки и преимущества изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания со ссылками на фигуры, на которых:Other features and advantages of the invention will be more apparent from the following description with reference to the figures in which:

Фиг. 1А и 1В - частичный вид оптического компонента в соответствии с изобретением, соответственно в разрезе и сверху.FIG. 1A and 1B are a partial view of the optical component in accordance with the invention, respectively, in section and from above.

Фиг. 2А и 2В - цифровые модели, показывающие изменение интенсивности пропускаемой волны в зависимости от длины волны и от угла падения в компоненте, показанном на фиг. 1А, соответственно в режиме ТМ и ТЕ с азимутом 0° и 90°.FIG. 2A and 2B are digital models showing the change in the intensity of the transmitted wave depending on the wavelength and on the angle of incidence in the component shown in FIG. 1A, respectively, in the TM and TE mode with an azimuth of 0 ° and 90 °.

Фиг. 3А-3D иллюстрируют эффект, получаемый при наблюдении с пропусканием в разных конфигурациях.FIG. 3A-3D illustrate the effect obtained by observing with transmission in different configurations.

Фиг. 4 - пример выполнения компонента, содержащего две структурированные зоны с ортогональными векторами решетки.FIG. 4 is an example of a component containing two structured zones with orthogonal lattice vectors.

Фиг. 5А и 5В - цифровые модели, показывающие изменение интенсивности пропускаемой волны в зависимости от длины волны и от наклона в двух зонах компонента, показанного на фиг. 4.FIG. 5A and 5B are digital models showing a change in the intensity of the transmitted wave as a function of wavelength and tilt in two zones of the component shown in FIG. four.

Фиг. 6А и 6В - кривые пропускания компонента, показанного на фиг. 4, в зависимости от длины волны для двух углов падения.FIG. 6A and 6B are the transmission curves of the component shown in FIG. 4, depending on the wavelength for two angles of incidence.

Фиг. 7А-7D - схемы, иллюстрирующие различные конфигурации примера защитного компонента в соответствии с изобретением.FIG. 7A-7D are diagrams illustrating various configurations of an example of a protective component in accordance with the invention.

Фиг. 8А-8С - другие примеры защитного компонента в соответствии с изобретением.FIG. 8A-8C are other examples of a protective component in accordance with the invention.

Фиг. 9А и 9В - другой пример защитного компонента в соответствии с изобретением.FIG. 9A and 9B are another example of a protective component in accordance with the invention.

Фиг. 10 - вид в разрезе варианта выполнения защитного компонента в соответствии с изобретением.FIG. 10 is a sectional view of an embodiment of a protective component in accordance with the invention.

Фиг. 11А-11С - пример защищенного документа, содержащего защитный компонент в соответствии с изобретением, соответственно вид сверху, снизу и в разрезе.FIG. 11A-11C are an example of a security document containing a security component in accordance with the invention, respectively, a top view, a bottom view and a sectional view.

Фиг. 12А и 12В - вид в разрезе двух вариантов примера защищенного документа, содержащего защитный компонент в соответствии с изобретением.FIG. 12A and 12B are a sectional view of two variations of an example of a security document containing a security component in accordance with the invention.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕDETAILED DESCRIPTION

На фиг. 1А и 1В частично показан защитный компонент 10 согласно примеру выполнения изобретения, соответственно вид в разрезе и вид сверху.In FIG. 1A and 1B, a protective component 10 according to an embodiment of the invention is partially shown, respectively, a sectional view and a top view.

Защитный компонент в соответствии с изобретением содержит сплошной металлический слой 102 по существу постоянной толщины t, как правило, от нескольких десятков до 80 нанометров, расположенный между двумя слоями 101, 103 из прозрачного диэлектрического материала, образуя две границы раздела диэлектрик-металл 105, 106. Металлом может быть любой металл, который может поддерживать плазмонный резонанс, и предпочтительно серебро, алюминий, золото, хром, медь. Диэлектрическим материалом может быть любой материал, обеспечивающий «не деструктивное объединение» с металлом, то есть не вызывающий физико-химической реакции, например, типа окисления, которая могла бы ухудшить контролируемый эффект. Диэлектрические материалы, используемые для слоев 101, 103, имеют по существу идентичные показатели преломления, как правило, около 1,5, при этом разность показателей предпочтительно меньше 0,1. Например, слой 101 из диэлектрического материала и с показателем преломления n₁ является слоем полимерного материала, предназначенным для тиснения, и слой 103 является инкапсуляционным слоем диэлектрического материала типа полимера с показателем преломления n₂, по существу равным n₁. Слои 101, 103 являются прозрачными в области видимого спектра. Известно, что на границе раздела между проводящим материалом, например металлом, и диэлектрическим материалом может распространяться поверхностная электромагнитная волна, связанная с коллективным колебанием электронов на поверхности, называемая поверхностным плазмоном. Это явление описано, например, в базовом труде H. Raeter (“Surface plasmons”, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg). Связывания падающей световой волны с плазмонной модой можно достигать разными способами, в частности, посредством структурирования границы раздела для образования решетки связывания.The protective component in accordance with the invention comprises a continuous metal layer 102 of substantially constant thickness t, typically from several tens to 80 nanometers, located between two layers of transparent dielectric material 101, 103, forming two dielectric-metal interfaces 105, 106. The metal can be any metal that can support plasmon resonance, and preferably silver, aluminum, gold, chromium, copper. The dielectric material can be any material that provides a "non-destructive association" with the metal, that is, does not cause a physicochemical reaction, for example, an oxidation type that could worsen the controlled effect. The dielectric materials used for the layers 101, 103 have substantially identical refractive indices, typically about 1.5, with a difference in the values of preferably less than 0.1. For example, a layer 101 of dielectric material and with a refractive index n ₁ is an embossed layer of polymer material, and layer 103 is an encapsulating layer of a dielectric material of a polymer type with a refractive index n ₂ substantially equal to n ₁ . Layers 101, 103 are transparent in the visible spectrum. It is known that at the interface between a conductive material, such as a metal, and a dielectric material, a surface electromagnetic wave can propagate, associated with the collective oscillation of electrons on the surface, called a surface plasmon. This phenomenon is described, for example, in the base work of H. Raeter (“Surface plasmons”, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg). The coupling of the incident light wave with the plasmon mode can be achieved in various ways, in particular, by structuring the interface to form a binding lattice.

Этот базовый принцип применен в заявленном защитном компоненте для получения ярко выраженных эффектов при пропускании.This basic principle is applied in the claimed protective component to obtain pronounced transmission effects.

В защитном компоненте 10 металлический слой 102 структурируют таким образом, чтобы получить, по меньшей мере, две разные зоны связывания с падающей световой волной. Каждая зона связывания содержит набор по существу прямолинейных и параллельных волнообразных элементов, при этом волнообразные элементы разных зон имеют непараллельные направления. В каждой зоне связывания металлический слой является сплошным и деформирован таким образом, чтобы образовать упомянутые волнообразные элементы. На фиг. 1А и 1В схематично показан набор волнообразных элементов 104 одной из зон связывания. Каждый набор волнообразных элементов характеризуется своим шагом А, амплитудой h волнообразного элемента (высота между пиком и впадиной) и толщиной t металлического слоя на уровне зоны связывания. Как правило, шаг решетки составляет от 100 нм до 600 нм, предпочтительно от 200 нм до 500 нм, и высота составляет от 10% до 45% шага решетки, предпочтительно от 10% до 30%. Под волнообразным элементом следует понимать непрерывно меняющуюся деформацию металлического слоя, который остается сплошным по всей зоне связывания. Предпочтительно профиль волнообразных элементов является синусоидальным или почти синусоидальным, при этом заявитель установил, что деформация синусоидального профиля допустима с поддерживаемым циклическим отношением от 40% до 60%. Толщина t металлического слоя может быть достаточно малой, чтобы делать возможным возбуждение и связывание поверхностных плазмонных мод с двумя границами раздела металл/диэлектрик, что обеспечивает эффект резонансного пропускания, что будет описано более подробно ниже.In the protective component 10, the metal layer 102 is structured so as to obtain at least two different bonding zones with the incident light wave. Each binding zone contains a set of essentially straight and parallel wave-like elements, while the wave-like elements of different zones have non-parallel directions. In each bonding zone, the metal layer is continuous and deformed so as to form said wave-like elements. In FIG. 1A and 1B schematically show a set of wave-like elements 104 of one of the binding zones. Each set of wave-like elements is characterized by its pitch A, the amplitude h of the wave-like element (height between the peak and the trough) and the thickness t of the metal layer at the level of the binding zone. Typically, the lattice pitch is from 100 nm to 600 nm, preferably from 200 nm to 500 nm, and the height is from 10% to 45% of the lattice pitch, preferably from 10% to 30%. The wave-like element should be understood as a continuously changing deformation of the metal layer, which remains continuous throughout the bonding zone. Preferably, the waveform profile is sinusoidal or almost sinusoidal, and the applicant has determined that deformation of the sinusoidal profile is permissible with a maintained cyclic ratio of from 40% to 60%. The thickness t of the metal layer can be small enough to allow the excitation and coupling of surface plasmon modes with two metal / dielectric interfaces, which provides a resonant transmission effect, which will be described in more detail below.

Рассмотрим поляризационную падающую волну ТМ (поперечная магнитная волна, то есть волна, при которой магнитное поле Н является перпендикулярным к плоскости падения xz, которая является плоскостью фигуры на фиг. 1А), которая падает на решетку с азимутом 0° по отношению к вектору решетки k_g и с углом падения θ в слое 103 по отношению к оси у, нормальной к плоскости решетки, образованной волнообразными элементами 104. Вектор k_g, показанный на фиг. 1В, является вектором с направлением, перпендикулярным к линиям решетки, и с нормой, определяемой формулой $k_{g} = 2 π / Λ$

, где Λ является шагом решетки.Consider the polarized incident TM wave (a transverse magnetic wave, that is, a wave at which the magnetic field H is perpendicular to the plane of incidence xz, which is the plane of the figure in Fig. 1A), which falls on a lattice with an azimuth of 0 ° with respect to the lattice vector k _g and with an incidence angle θ in the layer 103 with respect to the y axis normal to the plane of the lattice formed by the wave-like elements 104. The vector k _g shown in FIG. 1B is a vector with a direction perpendicular to the lines of the lattice, and with a norm defined by the formula

k_{g} = 2 π / Λ

, where Λ is the lattice step.

Чтобы произошло связывание, то есть переход энергии между падающей волной в диэлектрической среде, имеющей относительную проницаемость εd, и плазмонной модой, необходимо, чтобы было соблюдено следующее равенство (см. вышеуказанный документ H.Raether):For binding to occur, that is, the energy transfer between the incident wave in a dielectric medium having a relative permittivity εd and the plasmon mode, it is necessary that the following equality is observed (see the above H. Raether document):

k_sp=n₁k₀sinθ±k_g (1)k _sp = n ₁ k ₀ sinθ ± k _g (1)

где k₀ является волновым числом, определяемым как $k_{0} = 2 π / λ$

;where k ₀ is the wave number, defined as

k_{0} = 2 π / λ

;

k_sp определяется как $k_{s p} = n_{s p} k_{0}$

, где n_sp является реальным индексом плазмона, определяемым какk _sp is defined as

k_{s p} = n_{s p} k_{0}

, where n _sp is the real plasmon index, defined as

$n_{s p} = \sqrt{ε m ε d / (ε m + ε d)}$

(2)

n_{s p} = \sqrt{ε m ε d / (ε m + ε d)}

(2)

в случае металлического слоя бесконечной толщины, где εm и εd обозначают проницаемость соответственно металла и диэлектрического материала.in the case of a metal layer of infinite thickness, where εm and εd denote the permeability of the metal and dielectric material, respectively.

Таким образом, можно определить центровочную длину волны λ₀, то есть длину волны, при которой связывание обеспечено при нормальном угле падения (θ=0°). Центровочную длину волны определяют следующим образом:Thus, it is possible to determine the centering wavelength λ ₀ , that is, the wavelength at which binding is ensured at a normal angle of incidence (θ = 0 °). The centering wavelength is determined as follows:

$λ_{0} = Λ / n_{s p}$

(3)

λ_{0} = Λ / n_{s p}

(3)

Таким образом, шаг решетки выбирают в зависимости от искомой центровочной длины волны.Thus, the lattice pitch is selected depending on the desired centering wavelength.

При фиксированном шаге решетки изменение длины волны связывания λ при не равном нулю угле падения и при нулевом азимуте относительно вектора решетки выражают уравнением (1), которое можно развернуть в виде двух уравнений:With a fixed lattice pitch, the change in the binding wavelength λ for a non-zero angle of incidence and for zero azimuth relative to the lattice vector is expressed by equation (1), which can be expanded in the form of two equations:

$λ = (n_{s p} - n_{1} \sin θ) \times Λ$

(4)

λ = (n_{s p} - n_{one} \sin θ) \times Λ

(four)

$λ = (n_{s p} + n_{1} \sin θ) \times Λ$

(5)

λ = (n_{s p} + n_{one} \sin θ) \times Λ

(5)

Таким образом, существуют две длины волны, при которых возможно связывание падающей волны с поверхностным плазмоном, что соответствует распространению плазмона соответственно в режиме распространения в одном направлении и в противоположных направлениях.Thus, there are two wavelengths at which the incident wave can bind to a surface plasmon, which corresponds to the propagation of a plasmon, respectively, in the propagation mode in one direction and in opposite directions.

Если металлический слой имеет конечную толщину и, кроме того, его толщина примерно соответствует величине глубины проникновения электромагнитного поля плазмонной моды в металл (которая примерно равна 1/(k₀(n_sp ²+Re(|ε_m|))^1/2)), электромагнитное поле плазмонной моды на верхней границе раздела металлического слоя «видит» также нижнюю границу раздела и, следовательно, должно также соблюдать условия на границах полей на этой нижней границе раздела. Отсюда следует, что существуют две плазмонные моды, которые могут распространяться вдоль металлического слоя, которые имеют, каждая, максимум поля на верхней и нижней границах раздела металлического слоя: плазмонная мода, поперечное магнитное поле Н которой является четным (следовательно, продольное электрическое поле, ответственное за продольное колебание электронов, является нечетным с переходом через ноль в металлическом слое), называемая плазмонной модой “long range”, и плазмонная мода, поле Н которой является нечетным и сильнее поглощается металлом, называемая плазмонной модой “short range”. Их реальные показатели являются близкими, если толщина металлического слоя не является слишком малой (например, превышает 15 нм), и обе эти моды связаны в присутствии решетки, если падающая волна исходит от источника света, мало когерентного в пространстве и во времени, такого как осветительная лампа или естественный солнечный свет. Таким образом, если условие связывания соблюдено, поле двух связанных (или «возбужденных») плазмонных мод имеет максимум также на нижней границе раздела металлического слоя и, следовательно, благодаря присутствию решетки, может излучать в пропускающей среде (слой 103) и позволяет световой энергии проходить через сплошной металлический слой и производить пик пропускания, откуда термин «резонансное пропускание».If the metal layer has a finite thickness and, in addition, its thickness approximately corresponds to the depth of penetration of the electromagnetic field of the plasmon mode into the metal (which is approximately equal to 1 / (k ₀ (n _sp ² + Re (| ε _m |)) ^1/2 ) ), the electromagnetic field of the plasmon mode at the upper interface of the metal layer also “sees” the lower interface and, therefore, must also comply with the conditions at the field boundaries at this lower interface. It follows that there are two plasmon modes that can propagate along the metal layer, each of which has a field maximum at the upper and lower interfaces of the metal layer: a plasmon mode whose transverse magnetic field H is even (hence, the longitudinal electric field responsible due to the longitudinal oscillation of electrons, is odd with the transition through zero in the metal layer), called the “long range” plasmon mode, and the plasmon mode, whose field H is odd and stronger than the absorption This metal is called the plasmon mode “short range”. Their real values are close if the thickness of the metal layer is not too small (for example, exceeds 15 nm), and both of these modes are coupled in the presence of a lattice, if the incident wave comes from a light source that is little coherent in space and time, such as lighting lamp or natural sunlight. Thus, if the binding condition is met, the field of two coupled (or “excited”) plasmon modes also has a maximum at the lower interface of the metal layer and, therefore, due to the presence of a lattice, it can radiate in a transmission medium (layer 103) and allows light energy to pass through a continuous metal layer and produce a peak transmission, whence the term "resonant transmission".

На фиг. 2А показано пропускание, вычисленное в компоненте, показанном на фиг. 1А, в режиме ТМ с азимутом 0° относительно вектора решетки в зависимости от угла падения θ и от длины падающей волны λ. Угол падения θ является углом падения в среде слоя 103, определяемым по отношению к нормали к решетке. Для этих вычислений используют программу вычисления распространения электромагнитных волн, например, программу Gsolver© (разработанную компанией Grating Solver Development Company, см. по адресу http://www.gsolver.com/). Волнообразные элементы имеют синусоидальный профиль с шагом 300 нм и глубину 60 нм. Металлический слой выполнен из серебра и имеет толщину 40 нм. Он охвачен двумя слоями из диэлектрического материала типа полистирола. Центровочная длина волны равна 560 нм. В полосе спектра (как правило, 50-100 нм), центрованной по этой длине волны, пропускание при нормальном угле падения (θ=0°) является максимальным. Если угол падения увеличивается, наблюдается изменение длины волны связывания, то есть длины волны, при которой появляется эффект резонансного пропускания компонентом. Отмечается осевая симметрия относительно оси у вокруг угла падения 0°. Таким образом, получаемый визуальный эффект будет одинаковым, если образец поворачивать в одном или в другом направлении.In FIG. 2A shows the transmittance calculated in the component shown in FIG. 1A, in the TM mode with an azimuth of 0 ° relative to the grating vector, depending on the angle of incidence θ and on the incident wavelength λ. The angle of incidence θ is the angle of incidence in the medium of the layer 103, determined with respect to the normal to the lattice. For these calculations, a program for calculating the propagation of electromagnetic waves is used, for example, the Gsolver © program (developed by Grating Solver Development Company, see http://www.gsolver.com/). The wave-like elements have a sinusoidal profile with a step of 300 nm and a depth of 60 nm. The metal layer is made of silver and has a thickness of 40 nm. It is covered by two layers of dielectric material such as polystyrene. The centering wavelength is 560 nm. In the spectrum band (as a rule, 50-100 nm) centered at this wavelength, the transmission at the normal angle of incidence (θ = 0 °) is maximum. If the angle of incidence increases, a change in the binding wavelength, that is, the wavelength at which the effect of resonant transmission of the component appears, is observed. Axial symmetry with respect to the y axis around the angle of incidence of 0 ° is noted. Thus, the resulting visual effect will be the same if the sample is rotated in one or the other direction.

Такое же вычисление в режиме ТЕ (электрическая поперечная волна, то есть волна, при которой магнитное поле Е является перпендикулярным к плоскости падения xz, которая является плоскостью фиг. 1А) показывает почти нулевое пропускание компонента.The same calculation in the TE mode (electric transverse wave, that is, a wave at which the magnetic field E is perpendicular to the plane of incidence xz, which is the plane of Fig. 1A) shows an almost zero transmittance of the component.

В зависимости от различных параметров компонента были осуществлены различные моделирования для измерения их влияния. В частности, можно показать, что для максимального эффекта связывания предпочтительно следует ограничивать глубину волнообразных элементов (параметр h на фиг. 1А) значением от 10% до 20% шага.Depending on the various parameters of the component, various simulations were performed to measure their effect. In particular, it can be shown that for the maximum binding effect, it is preferable to limit the depth of the wave-like elements (parameter h in Fig. 1A) to a value of 10% to 20% of the pitch.

Были также произведены моделирования с разными типами металлов и с изменением толщины. Как правило, эти вычисления показывают расширение полосы спектра связывания, когда толщина металлического слоя уменьшается, и уменьшение амплитуды резонансного пропускания, когда толщина металлического слоя увеличивается, при этом полоса спектра связывания сужается, но теряет в интенсивности. Таким образом, можно вычислить оптимальную толщину металлического слоя для получения значительного визуального эффекта с достаточной спектральной полосой связывания. Например, заявитель показал, что предпочтительным является металлический слой из серебра при толщине от 35 нм до 50 нм. Были протестированы и другие металлы. Например, для получения заявленного компонента с плазмонным эффектом можно также использовать алюминий. Поскольку алюминий обладает очень сильным свойством поглощения в видимой области, металлический слой должен быть более тонким, чем слой, выполненный из серебра, как правило, от 16 до 25 нм. Тем не менее по сравнению с серебром моделирование структуры с металлическим слоем из алюминия имеет спектральную полосу связывания, смещенную в сторону более коротких длин волны, и меньшую амплитуду резонансного пропускания по причине более значительных джоулевых потерь плазмонных мод в этом металле.Simulations were also performed with different types of metals and with varying thicknesses. Typically, these calculations show an extension of the band of the binding spectrum when the thickness of the metal layer decreases, and a decrease in the amplitude of the resonant transmission when the thickness of the metal layer increases, while the band of the binding spectrum narrows but loses in intensity. Thus, it is possible to calculate the optimal thickness of the metal layer to obtain a significant visual effect with a sufficient spectral binding band. For example, the applicant has shown that a silver metal layer is preferred at a thickness of 35 nm to 50 nm. Other metals have been tested. For example, aluminum can also be used to obtain the claimed component with a plasmon effect. Since aluminum has a very strong absorption property in the visible region, the metal layer should be thinner than the layer made of silver, usually from 16 to 25 nm. Nevertheless, in comparison with silver, modeling of a structure with an aluminum metal layer has a spectral binding band shifted towards shorter wavelengths and a lower resonance transmission amplitude due to more significant Joule losses of plasmon modes in this metal.

Заявитель рассмотрел также влияние деформации синусоидального профиля волнообразных элементов на эффективность связывания. Отмечается, что изменение профиля синусоиды в сторону профиля волнистости с неуравновешенным циклическим отношением приводит к резкому ослаблению сигнала пропускания. Предпочтительно циклическое отношение составляет от 40% до 60%.The applicant has also examined the effect of deformation of the sinusoidal profile of wave-like elements on binding efficiency. It is noted that a change in the sinusoid profile in the direction of the wave profile with an unbalanced cyclic ratio leads to a sharp attenuation of the transmission signal. Preferably, the cyclic ratio is from 40% to 60%.

На фиг. 2В показано моделирование пропускания компонента 10 в условиях, идентичных с условиями вычисления, показанными на фиг. 2А, но в данном случае образец повернули по азимуту вокруг оси х на 90° и выбрали поляризацию ТЕ. При нормальном угле падения по-прежнему наблюдается резонансное пропускание при центровочной длине волны λ₀. С другой стороны, на этой кривой отмечается стабильность длины волны связывания в зависимости от угла падения. Иначе говоря, в этой конфигурации компонент является мало чувствительным к повороту образца вокруг оси у, которая в данном случае является параллельной вектору решетки.In FIG. 2B shows a transmission simulation of component 10 under conditions identical to the calculation conditions shown in FIG. 2A, but in this case, the sample was turned in azimuth around the x axis by 90 ° and the polarization TE was chosen. At a normal angle of incidence, resonance transmission is still observed at a centering wavelength of λ ₀ . On the other hand, this curve shows the stability of the binding wavelength depending on the angle of incidence. In other words, in this configuration, the component is slightly sensitive to the rotation of the sample around the y axis, which in this case is parallel to the lattice vector.

На фиг. 3А-3D в трех конфигурациях наблюдения защитного компонента 10, показанного на фиг. 1, показано влияние азимута ϕ и угла падения θ на визуальное восприятие наблюдателя. Для сравнения на фиг. 3А показано наблюдение защитного компонента, металлический слой которого не подвергался структурированию.In FIG. 3A-3D in three observation configurations of the protective component 10 shown in FIG. 1, the influence of the azimuth ϕ and the angle of incidence θ on the visual perception of the observer is shown. For comparison, in FIG. 3A shows the observation of a protective component whose metal layer has not been crosslinked.

На фиг. 3А компонент 10, содержащий неструктурированный металлический слой 102, находящийся между двумя диэлектрическими слоями 101, 103, освещен световым источником 30, например источником белого света, спектр которого схематично представлен набором цветов, обозначенных разными линиями в рамке 301. Например, речь идет о спектре, охватывающем весь свет видимой области. Если наблюдатель 20 смотрит на свет через этот компонент, он не видит никакой визуальной информации. Действительно, не происходит никакого связывания с плазмонной волной, и металлический слой ведет себя как отражатель. Компонент не пропускает падающий световой поток.In FIG. 3A, component 10, containing an unstructured metal layer 102 located between two dielectric layers 101, 103, is illuminated by a light source 30, for example, a white light source whose spectrum is schematically represented by a set of colors indicated by different lines in frame 301. For example, we are talking about a spectrum, covering all the visible light. If the observer 20 looks at the light through this component, he does not see any visual information. Indeed, there is no binding to the plasmon wave, and the metal layer behaves like a reflector. The component does not allow incident light.

В конфигурациях, показанных на фиг. 3В-3D, рассмотрен защитный компонент 10 с металлическим слоем 102, структурированным таким образом, чтобы получить зону 104 связывания с волнообразными элементами, описанную выше со ссылками на фиг. 1А и 1В.In the configurations shown in FIG. 3B-3D, a protective component 10 with a metal layer 102 structured in such a way as to obtain a wave-like bonding zone 104 described above with reference to FIG. 1A and 1B.

В примере, показанном на фиг. 3В, наблюдение производят при азимуте 0° и при нормальном угле падения. Волнообразные элементы 104 образуют решетку связывания падающей волны с поверхностными плазмонами на границах раздела металл - диэлектрики 105 и 106, оптимизированную при нормальном угле падения для данной длины волны при помощи уравнения (3). При этой длине волны структура хорошо пропускает составляющую ТМ падающей электромагнитной волны, и наблюдатель 20 наблюдает цветовую визуальную информацию, соответствующую узкой спектральной полосе вокруг этой длины волны. На спектре, схематично показанном в рамке 302 на фиг. 3В, наблюдатель видит только световую составляющую 303, соответствующую этой полосе спектра.In the example shown in FIG. 3B, observation is carried out at an azimuth of 0 ° and at a normal angle of incidence. The wave-like elements 104 form a lattice of binding of the incident wave to surface plasmons at the metal-dielectrics 105 and 106 interfaces, optimized for the normal angle of incidence for a given wavelength using equation (3). At this wavelength, the structure passes well the TM component of the incident electromagnetic wave, and observer 20 observes color visual information corresponding to a narrow spectral band around this wavelength. In the spectrum schematically shown in frame 302 of FIG. 3B, the observer sees only the light component 303 corresponding to this spectrum band.

Если наблюдатель продолжает наблюдать этот компонент с азимутом 0°, но меняя угол падения, он наблюдает значительное изменение цвета, как показано на фиг. 3С. Действительно, как было указано выше, угол падения θ (или наклон), не равный нулю вокруг оси у, перпендикулярной к вектору решетки, приводит к сильному изменению длины волны связывания одновременно в сторону большей длины волны и в сторону длины волны, более короткой, чем для волны связывания при нормальном угле падения. Применяя к компоненту наклон, наблюдатель видит цвет, резко меняющийся вместе с изменением угла наклона. В примере, показанном на фиг. 3С, цифрами 304, 305 обозначены полосы спектра 302, которые видит наблюдатель.If the observer continues to observe this component with an azimuth of 0 °, but changing the angle of incidence, he observes a significant color change, as shown in FIG. 3C. Indeed, as was indicated above, the angle of incidence θ (or slope), which is not equal to zero around the y axis perpendicular to the lattice vector, leads to a strong change in the binding wavelength simultaneously towards a longer wavelength and a shorter wavelength than for a binding wave at a normal angle of incidence. Applying the tilt to the component, the observer sees a color that changes dramatically with a change in the angle of inclination. In the example shown in FIG. 3C, the numbers 304, 305 indicate the bands of the spectrum 302 that the observer sees.

В примере, показанном на фиг. 3D, наблюдаемый компонент поворачивают не вокруг оси у, перпендикулярной к вектору решетки, а вокруг оси z, параллельной вектору решетки. В этом случае наблюдается слабое изменение длины волны, показанное спектральными полосами 304, 305 пропускаемого спектра. Действительно, эта конфигурация эквивалентна конфигурации, представленной на фиг.2В, на которой компонент поворачивают вокруг оси, параллельной вектору решетки.In the example shown in FIG. 3D, the observed component is rotated not around the y axis perpendicular to the grating vector, but around the z axis parallel to the grating vector. In this case, there is a slight change in the wavelength shown by the spectral bands 304, 305 of the transmitted spectrum. Indeed, this configuration is equivalent to the configuration shown in FIG. 2B, in which the component is rotated about an axis parallel to the grating vector.

Таким образом, установлено, что в зависимости от азимута и наклона поведение пропускающей решетки полностью меняется, и именно этот эффект применил заявитель для получения защитного компонента, контролируемого при пропускании.Thus, it was found that, depending on the azimuth and slope, the behavior of the transmission grating changes completely, and it was this effect that the applicant applied to obtain a protective component controlled during transmission.

Наконец, отмечается, что наблюдатель может наблюдать выполненный таким образом компонент с одной или с другой стороны, то есть, в примере, представленном на фиг. 3В-3D, обращая к источнику света 30 слой 101 или слой 103, и получать одинаковые эффекты. Действительно, структура диэлектрик - металла - диэлектрик, содержащая диэлектрические материалы с аналогичными или близкими показателями преломления, является симметричной, и слои, которые можно добавлять с двух сторон с целью использования, являются нейтральными, что будет описано ниже.Finally, it is noted that the observer can observe the component thus made from one or the other side, that is, in the example shown in FIG. 3B-3D, turning to the light source 30 layer 101 or layer 103, and get the same effects. Indeed, the structure of the dielectric - metal - dielectric containing dielectric materials with similar or similar refractive indices is symmetric, and layers that can be added on both sides for the purpose of use are neutral, which will be described below.

На фиг. 4 показан защитный оптический компонент согласно примеру выполнения изобретения. Он показан в разрезе на уровне металлического слоя, при этом показан только один из слоев диэлектрического материала. На фиг. 5А, 5В, с одной стороны, и на фиг. 6А, 6В, с другой стороны, показаны кривые, отображающие вычисленное пропускание компонента, показанного на фиг. 4, в зависимости от различных параметров.In FIG. 4 shows a protective optical component according to an exemplary embodiment of the invention. It is shown in section at the level of the metal layer, while only one of the layers of the dielectric material is shown. In FIG. 5A, 5B, on the one hand, and in FIG. 6A, 6B, on the other hand, are curves showing the calculated transmittance of the component shown in FIG. 4, depending on various parameters.

Компонент 40 содержит две зоны 41, 42 связывания, каждая из которых содержит набор волнообразных элементов 410, 420, представленных на фиг. 4 в виде полос, заштрихованных пунктирными линиями. В этом примере волнообразные элементы каждой зоны связывания ориентированы в главном направлении, определяя для каждой зоны связывания вектор решетки, соответственно kg₁ и kg₂, имеющий направление, перпендикулярное к главному направлению волнообразных элементов, и норму, определяемую как $k_{g_{i}} = 2 π / Λ_{i}$

, где Λ_i является шагом волнообразных элементов в каждой из зон. В этом примере векторы решетки каждой зоны связывания являются по существу ортогональными. В ортонормированной системе координат x, y, z, показанной на фиг. 4, волнообразные элементы 410 зоны 41 связывания ориентированы по оси z (вектор решетки по оси у), волнообразные элементы 420 зоны 42 связывания ориентированы по оси y (вектор решетки по оси z), при этом ось х является осью, перпендикулярной к поверхности компонента, которая является также плоскостью фигуры. В этом примере наборы волнообразных элементов 410, 420 имеют по существу идентичные характеристики (в частности, шаг и природа металла), поэтому центровочная длина волны является по существу одинаковой для обеих зон связывания. В альтернативном варианте один из параметров можно изменить, например, шаг волнообразных элементов или природу металла и толщину слоя, чтобы получить другую центровочную длину волны и, следовательно, другой «цвет» с нормальным углом падения для наблюдателя.Component 40 contains two binding zones 41, 42, each of which contains a set of wave-

like elements

410, 420 shown in FIG. 4 in the form of stripes shaded with dashed lines. In this example, the wave-like elements of each binding zone are oriented in the main direction, defining for each binding zone the lattice vector kg ₁ and kg ₂ , respectively, having a direction perpendicular to the main direction of the wave-like elements and the norm defined as

k_{g_{i}} = 2 π / Λ_{i}

, where Λ _i is the step of the wave-like elements in each of the zones. In this example, the lattice vectors of each binding zone are substantially orthogonal. In the orthonormal coordinate system x, y, z shown in FIG. 4, the wave-like elements 410 of the binding zone 41 are oriented along the z axis (the lattice vector along the y axis), the wave-like elements 420 of the binding zone 42 are oriented along the y axis (the lattice vector along the z axis), while the x axis is the axis perpendicular to the surface of the component, which is also the plane of the figure. In this example, the sets of

wave elements

410, 420 have substantially identical characteristics (in particular, the pitch and nature of the metal), so the centering wavelength is essentially the same for both binding zones. Alternatively, one of the parameters can be changed, for example, the step of the wave-like elements or the nature of the metal and the thickness of the layer to obtain a different centering wavelength and, therefore, a different “color” with a normal angle of incidence for the observer.

Фиг. 5А и 5В иллюстрируют вычисленное пропускание соответственно в зонах 41 и 42 связывания в зависимости от угла падения, измеренного вокруг оси z, и от длины волны, когда наблюдатель наблюдает компонент 40 с азимутом 0° в белом свете. Для этих вычислений используют ту же программу вычисления распространения электромагнитных волн, что и в предыдущем случае, и условия являются идентичными условиям, применяемым для моделирований, показанных на фиг. 2А и 2В.FIG. 5A and 5B illustrate the calculated transmittance in the binding zones 41 and 42, respectively, depending on the angle of incidence measured around the z axis and on the wavelength when an observer observes component 40 with an azimuth of 0 ° in white light. For these calculations, the same electromagnetic wave propagation calculation program is used as in the previous case, and the conditions are identical to those used for the simulations shown in FIG. 2A and 2B.

В зоне 41 связывания компонента угол падения меняют вокруг оси, перпендикулярной к вектору решетки. При этом наблюдают очень сильное изменение длины волны связывания в зависимости от угла падения (фиг. 5А). Моделирование осуществляют в режиме ТМ, влияние которого, как установил заявитель, является доминирующим по сравнению с влиянием режима ТЕ и, следовательно, отображает то, что наблюдатель увидит в неполяризованном свете. Заявитель показал, что изменение угла на 1° дает смещение на 7 нм при поляризации ТМ, тогда как смещение является почти нулевым в режиме ТЕ. Таким образом, при нормальном угле падения наблюдатель увидит при пропускании зеленый цвет, соответствующий спектральной полосе, центрованной примерно на 560 нм. Поворачивая компонент вокруг оси z, он увидит, что зона 41 очень быстро примет оттенок, в основном содержащий красный цвет и немного синего, что соответствует двум длинам волны связывания, связанным с режимами распространения в одном направлении и в противоположных направлениях. В зоне 42 связывания поворот компонента вокруг оси z соответствует повороту вокруг оси, параллельной вектору решетки. На фиг. 5В показано изменение пропускания в зависимости от угла падения и от вычисленной длины волны в режиме ТЕ, влияние которого в этой конфигурации является доминирующим по сравнению с режимом ТМ. Изменение цвета, наблюдаемое на фиг. 5В, является более слабым, и зона 42 останется для наблюдателя в зеленых оттенках.In the component binding zone 41, the angle of incidence is changed around an axis perpendicular to the grating vector. In this case, a very strong change in the binding wavelength is observed depending on the angle of incidence (Fig. 5A). Modeling is carried out in the TM mode, the influence of which, as established by the applicant, is dominant compared with the influence of the TE mode and, therefore, reflects what the observer sees in unpolarized light. The applicant has shown that a change of angle of 1 ° gives a shift of 7 nm with polarization of the TM, while the shift is almost zero in the TE mode. Thus, at a normal angle of incidence, the observer will see a green color when transmitting, corresponding to a spectral band centered at about 560 nm. Rotating the component around the z axis, he will see that zone 41 will quickly take on a hue, mainly containing red and a little blue, which corresponds to two binding wavelengths associated with propagation modes in one direction and in opposite directions. In the bonding zone 42, the rotation of the component about the z axis corresponds to the rotation about the axis parallel to the lattice vector. In FIG. Figure 5B shows the variation in transmission depending on the angle of incidence and on the calculated wavelength in the TE mode, the influence of which in this configuration is dominant compared to the TM mode. The color change observed in FIG. 5B is weaker, and zone 42 will remain green for the observer.

На фиг. 6А и 6В для угла падения вокруг оси z (фиг. 4), соответственно равного 0° (кривая 602) и 15° (кривая 601), показано пропускание в зависимости от длины волны соответственно в зонах 42 (фиг. 6А) и 41 (фиг. 6В), вычисленное при тех же параметрах, что и в предыдущем случае. Эти кривые подтверждают слабое изменение пропускания в зависимости от длины волны, наблюдаемое в зоне 42, по сравнению с очень сильным изменением длины волны, наблюдаемым в зоне 41. Так, центральная длина волны пропускаемой спектральной полосы переходит от 615 нм при нормальном угле падения к 601 нм при угле 15° в зоне 42, тогда как она переходит от 615 нм при нормальном угле падения к 508 нм при угле 15° в зоне 41.In FIG. 6A and 6B, for the angle of incidence around the z axis (Fig. 4), respectively 0 ° (curve 602) and 15 ° (curve 601), transmission is shown as a function of wavelength in zones 42 (Fig. 6A) and 41 ( Fig. 6B) calculated with the same parameters as in the previous case. These curves confirm the slight change in transmittance depending on the wavelength observed in zone 42, compared with the very strong change in wavelength observed in zone 41. Thus, the central wavelength of the transmitted spectral band goes from 615 nm at a normal incidence angle of 601 nm at an angle of 15 ° in zone 42, while it goes from 615 nm at a normal angle of incidence to 508 nm at an angle of 15 ° in zone 41.

С другой стороны, этот же наблюдатель, если он повернет компонент вокруг оси у (фиг. 4), увидит очень сильное изменение цвета в зоне 42 связывания, аналогичное изменению, показанному на фиг. 5А, вычисленному в режиме ТМ, и слабое изменение цвета в зоне 41 связывания, как на фиг. 5В, вычисленное в режиме ТЕ.On the other hand, the same observer, if he turns the component around the y axis (FIG. 4), will see a very strong color change in the binding zone 42, similar to the change shown in FIG. 5A calculated in the TM mode and a slight color change in the binding zone 41, as in FIG. 5B calculated in TE mode.

Таким образом, меняя угол падения компонента относительно одной или другой из осей, наблюдатель увидит очень быстрое изменение цвета в одной из зон, тогда как цвет в другой зоне останется достаточно стабильным.Thus, changing the angle of incidence of the component relative to one or the other of the axes, the observer will see a very rapid color change in one of the zones, while the color in the other zone will remain quite stable.

Предпочтительно ортогональность решеток связывания, образованных наборами волнообразных элементов 410 и 420, соблюдается с допуском ±5°. Действительно, заявитель установил, что в этом диапазоне изменения угла между двумя наборами волнообразных элементов продолжает отмечаться устойчивая стабильность цвета зоны связывания, вектор решетки которой является параллельным оси поворота компонента, и настолько же эффективное изменение длины волны связывания в зоне связывания, вектор решетки которой является перпендикулярным к оси поворота компонента. Если ортогональность двух наборов волнообразных элементов отклоняется сверх порога ±5°, эффект становится все менее ощущаемым, так как контраст между зоной связывания со стабильным цветом и зоной связывания с быстрым изменением цвета будет меньшим.Preferably, the orthogonality of the binding lattices formed by the sets of wave-like elements 410 and 420 is observed with a tolerance of ± 5 °. Indeed, the applicant has found that in this range of changes in the angle between two sets of wave-like elements, stable color stability of the binding zone continues, the lattice vector of which is parallel to the axis of rotation of the component, and an equally effective change in the binding wavelength in the binding zone, whose lattice vector is perpendicular to the axis of rotation of the component. If the orthogonality of two sets of wave-like elements deviates beyond the threshold of ± 5 °, the effect becomes less noticeable, since the contrast between the binding zone with a stable color and the binding zone with a fast color change will be less.

Предпочтительно зонам 41, 42, показанным на фиг. 4, можно придать взаимно дополняющие и характеристические формы, как показано, например, на фиг. 7А-7D. На фиг. 7А представлен вид в разрезе защитного компонента 70 на уровне металлического слоя 102. Фиг. 7В-7D иллюстрируют наблюдение компонента 70 при пропускании в различных конфигурациях.Preferably, zones 41, 42 shown in FIG. 4, it is possible to give mutually complementary and characteristic forms, as shown, for example, in FIG. 7A-7D. In FIG. 7A is a cross-sectional view of the protective component 70 at the level of the metal layer 102. FIG. 7B-7D illustrate the observation of component 70 during transmission in various configurations.

Как показано на фиг. 7А, зона 72 связывания, содержащая набор прямолинейных и параллельных волнообразных элементов, образующих решетку связывания с вектором решетки k_g2, имеет форму сердца. Зона 71 связывания содержит по существу прямолинейные и параллельные волнообразные элементы, ориентированные в направлении, перпендикулярном к направлению волнообразных элементов зоны 72 связывания, образуя решетку связывания с вектором решетки k_g1, и ее форма взаимно дополняет форму зоны 71 связывания. Так, в этом примере зона 71 связывания имеет по существу прямоугольную форму с прерыванием волнообразных элементов в центральной зоне, соответствующей зоне 72 связывания. Кроме того, защитный компонент, показанный на фиг. 7А, содержит зону 73, которая образует рамку вокруг зоны 71 связывания и в которой металлический слой не структурирован.As shown in FIG. 7A, binding zone 72 containing a set of rectilinear and parallel undulating elements forming binding lattice with lattice vector k _g2, has a heart shape. The binding zone 71 contains substantially rectilinear and parallel wave-like elements oriented in a direction perpendicular to the direction of the wave-like elements of the binding zone 72, forming a binding lattice with the lattice vector k _g1 , and its shape complements the shape of the binding zone 71. So, in this example, the binding zone 71 has a substantially rectangular shape with interruption of the wave-like elements in the central zone corresponding to the binding zone 72. In addition, the protective component shown in FIG. 7A, comprises a zone 73 that forms a frame around the binding zone 71 and in which the metal layer is not structured.

Если наблюдатель наблюдает при пропускании защитный компонент 70 при нормальном угле падения, он увидит изображение, показанное на фиг. 7В, то есть имеющее однородный цвет на всем компоненте (если параметры наборов волнообразных элементов являются по существу идентичными), за исключением неструктурированной зоны 73, которая имеет постоянную оптическую плотность, намного более высокую, чем оптическая плотность структурированных зон 71, 72. Цвет будет соответствовать спектральной полосе, центрованной по длине волны, при которой решетка, образованная волнообразными элементами, будет оптимизированной, например, цвет будет зеленым вокруг 550 нм, как в предыдущем примере.If the observer observes when passing the protective component 70 at a normal angle of incidence, he will see the image shown in FIG. 7B, that is, having a uniform color over the entire component (if the parameters of the sets of wave-like elements are essentially identical), with the exception of unstructured zone 73, which has a constant optical density much higher than the optical density of the structured zones 71, 72. The color will correspond a spectral band centered along the wavelength at which the lattice formed by the wave-like elements will be optimized, for example, the color will be green around 550 nm, as in the previous example.

Если наблюдатель применит поворот вокруг оси, перпендикулярной к вектору решетки k_g1 (фиг. 7С), он будет наблюдать быстрое изменение цвета зоны 71 связывания, тогда как зона 72 связывания в форме сердца останется стабильной по цвету. Если же, наоборот, наблюдатель применит поворот вокруг оси, перпендикулярной к вектору решетки k_g2 (фиг. 7D), он будет наблюдать быстрое изменение цвета зоны 72 связывания в форме сердца, тогда как зона 71 связывания останется стабильной по цвету. Таким образом, поворот вокруг оси компонента приводит к быстрому изменению цвета в одной из зон, которая в этом примере соответствует рисунку характеристической формы, тогда как поворот вокруг перпендикулярной оси приводит к быстрому изменению зоны взаимно дополняющей формы.If the observer applies a rotation around an axis perpendicular to the lattice vector k _g1 (Fig. 7C), he will observe a rapid color change in the binding zone 71, while the heart-shaped binding zone 72 will remain color stable. If, on the contrary, the observer applies a rotation around the axis perpendicular to the lattice vector k _g2 (Fig. 7D), he will observe a rapid color change in the heart-shaped binding zone 72, while the binding zone 71 will remain color stable. Thus, rotation around the axis of the component leads to a rapid change in color in one of the zones, which in this example corresponds to the characteristic shape pattern, while rotation around the perpendicular axis leads to a rapid change in the zone of the complementary shape.

Наблюдатель может легко проверить подлинность защищенного ценного документа, благодаря наличию такого компонента, причем при разных уровнях защиты. Ему достаточно наблюдать компонент при пропускании в неполяризованном белом свете. Меняя угол наблюдения компонента с наклоном вокруг одной из осей рисунка, он будет наблюдать быстрое изменение цвета в одной зоне. Это изменение будет тем более характерным, чем меньше меняется цвет в дополняющей зоне. Кроме того, присутствие неструктурированной и, следовательно, непрозрачной контрольной зоны (зона 73 в примере на фиг.7) делает более ощутимой прозрачность зон связывания. При втором уровне проверки можно менять угол падения компонента вокруг оси, перпендикулярной к первой оси. В этом случае он будет наблюдать быстрое изменение цвета в зоне, дополняющей первую зону.The observer can easily verify the authenticity of a protected valuable document, thanks to the presence of such a component, and at different levels of protection. It is enough for him to observe the component when transmitting in unpolarized white light. By changing the viewing angle of the component with a slope around one of the axes of the figure, he will observe a rapid color change in one zone. This change will be all the more characteristic, the less color changes in the complementary zone. In addition, the presence of an unstructured and, therefore, opaque control zone (zone 73 in the example of FIG. 7) makes the transparency of the binding zones more pronounced. At the second test level, you can change the angle of incidence of the component around an axis perpendicular to the first axis. In this case, he will observe a rapid color change in the zone complementary to the first zone.

На фиг. 8 и 9 представлены два варианта защитного компонента в соответствии с изобретением с зонами связывания, векторы решетки которых является попарно перпендикулярными.In FIG. 8 and 9 show two variants of the protective component in accordance with the invention with binding zones whose lattice vectors are pairwise perpendicular.

На фиг. 8А и 8В показаны защитные компоненты с концентричными волнообразными элементами 800. Волнообразные элементы 800 могут иметь многоугольную форму (фиг. 8А) или круглую форму (фиг. 8В). Можно образовать множество зон связывания, обозначенных 801-808, в каждой из которых участки волнообразных элементов являются по существу прямолинейными и параллельными и образуют решетку связывания, определенную вектором решетки k_g1-k_g8.In FIG. 8A and 8B show protective components with concentric wave-like elements 800. The wave-like elements 800 may have a polygonal shape (FIG. 8A) or round shape (FIG. 8B). It is possible to form a plurality of bonding zones, designated 801-808, each of which elements undulating portions are substantially straight and parallel and form a coupling grating defined grating vector k _g1 -k _g8.

Если наблюдатель наблюдает защитный компонент типа описанного компонента 80 с пропусканием при нормальном угле падения, он увидит пластинку 810 однородного цвета (фиг. 8С), определяемого спектральной полосой вокруг длины волны, при которой решетки связывания являются оптимизированными. Этот цвет зависит от шага и от глубины волнообразных элементов 800, а также от толщины металлического слоя. Если наблюдатель повернет компонент, то есть поменяет угол падения, произойдет очень быстрое изменение цвета зон связывания 811, векторы решетки которых перпендикулярны к оси вращения компонента (зоны связывания, симметричные относительно центра симметрии компонента), тогда как остальная часть пластинки (812, фиг. 8С) останется стабильной по цвету.If the observer observes a protective component such as the described component 80 with transmission at a normal angle of incidence, he will see a uniform color plate 810 (Fig. 8C) defined by a spectral band around the wavelength at which the binding lattices are optimized. This color depends on the pitch and on the depth of the wave-like elements 800, as well as on the thickness of the metal layer. If the observer rotates the component, that is, changes the angle of incidence, a very rapid color change occurs in the binding zones 811, the lattice vectors of which are perpendicular to the axis of rotation of the component (binding zones symmetrical with respect to the center of symmetry of the component), while the rest of the plate (812, Fig. 8C ) will remain stable in color.

За счет осевой симметрии компонента вокруг оси х на фиг. 1А, независимо от направления компонента по азимуту, можно наблюдать изменение цвета двух симметричных зон компонента, поворачивая его вокруг оси, содержащейся в плоскости компонента (наклон). Кроме того, при данном азимуте, меняя ось вращения компонента, можно наблюдать изменение цвета в других зонах компонента, соответствующих двум симметричным зонам, вектор решетки которых является по существу перпендикулярным к оси вращения, что еще больше облегчает аутентификацию защитного компонента.Due to the axial symmetry of the component about the x axis in FIG. 1A, regardless of the direction of the component in azimuth, it is possible to observe a color change of two symmetric zones of the component, turning it around an axis contained in the plane of the component (tilt). In addition, at a given azimuth, by changing the axis of rotation of the component, it is possible to observe a color change in other zones of the component corresponding to two symmetric zones, the lattice vector of which is essentially perpendicular to the axis of rotation, which further facilitates the authentication of the protective component.

На фиг. 9А схематично показан защитный компонент 90 тоже с осевой симметрией, который имеет радиально расположенные волнообразные элементы (на фиг. 9А не показаны), поэтому можно локально получить зоны связывания, в которых волнообразные элементы являются по существу прямолинейными, определяя в каждой зоне вектор решетки k_gi с направлением, перпендикулярным к главному направлению волнообразных элементов зоны.In FIG. 9A schematically shows a protective component 90 also with axial symmetry, which has radially arranged wave-like elements (not shown in FIG. 9A), therefore, it is possible to locally obtain binding zones in which the wave-like elements are essentially rectilinear, determining in each zone the lattice vector k _gi with a direction perpendicular to the main direction of the wave-like elements of the zone.

В данном случае, как показано на фиг. 9В, наблюдатель, наблюдающий образец при пропускании с нормальным углом падения, тоже увидит по существу однородный цвет, соответствующий длине волны связывания, определенной шагом и глубиной волнообразных элементов. Применяя к компоненту наклон, он будет наблюдать быстрое изменение цвета в двух симметричных зонах, векторы решетки которых перпендикулярны к оси вращения компонента. Как и в случае компонента, представленного на фиг. 8, эффект не будет ощущаться при азимутальном положении компонента по причине осевой симметрии, а поворот вокруг другой оси приведет к изменению цвета в другой зоне компонента.In this case, as shown in FIG. 9B, an observer observing a sample when transmitted with a normal angle of incidence will also see a substantially uniform color corresponding to the binding wavelength determined by the pitch and depth of the wave-like elements. Applying a slope to the component, he will observe a rapid color change in two symmetric zones, the lattice vectors of which are perpendicular to the axis of rotation of the component. As with the component of FIG. 8, the effect will not be felt in the azimuthal position of the component due to axial symmetry, and rotation around the other axis will cause a color change in the other zone of the component.

Описанные выше защитные компоненты можно выполнять следующим образом. Оптические структуры (волнистость) различных зон записывают посредством фотолитографии или литографии при помощи электронного пучка на светочувствительном носителе или «фоторезисте» согласно англосаксонскому термину. Этап гальванопластики позволяет затем перенести эти оптические структуры на прочный материал, например на основе никеля, для выполнения матрицы или «мастера». При помощи матрицы производят тиснение для переноса микроструктуры на пленку и для структурирования слоя 101 из диэлектрического материала (фиг. 1А), как правило, из формовочного лака толщиной в несколько микрон, нанесенного на пленку толщиной от 12 мкм до 50 мкм из полимерного материала, например ПЭТ (полиэтилентерефталат). Тиснение можно производить посредством горячего прессования диэлектрического материала (“hot embossing”) или формования (“casting”). Показатель преломления слоя, образованного формовочным лаком, обычно составляет 1,5. Затем производят металлизацию тисненого слоя. Металлизацию осуществляют в вакууме с идеальным контролем толщины, например, при помощи следующих металлов: серебра, алюминия, золота, хрома, меди и т.д. Затем наносят закрывающий слой с контролируемым показателем преломления, например, посредством обмазки. В некоторых вариантах, например, при ламинировании или горячей маркировке этот слой может быть адгезивным слоем. Закрывающий слой, образующий слой 103 (фиг. 1А), имеет по существу такой же показатель преломления, что и тисненый слой, то есть около 1,5 при толщине более нескольких микрон. В зависимости от конечного назначения продукта на закрывающий слой можно нанести адгезив.The protective components described above can be performed as follows. The optical structures (waviness) of various zones are recorded by photolithography or lithography using an electron beam on a photosensitive medium or “photoresist” according to the Anglo-Saxon term. The electroforming step then allows these optical structures to be transferred to a durable material, for example, nickel-based, to perform a matrix or “master”. The matrix is embossed to transfer the microstructure onto the film and to structure the layer 101 of dielectric material (Fig. 1A), usually from a molding varnish several microns thick, deposited on a film from 12 microns to 50 microns thick from a polymeric material, for example PET (polyethylene terephthalate). Embossing can be done by hot pressing dielectric material (“hot embossing”) or molding (“casting”). The refractive index of the layer formed by the molding varnish is usually 1.5. Then, the embossed layer is metallized. Metallization is carried out in a vacuum with perfect thickness control, for example, using the following metals: silver, aluminum, gold, chromium, copper, etc. A coating layer is then applied with a controlled refractive index, for example, by coating. In some embodiments, for example, during lamination or hot marking, this layer may be an adhesive layer. The cover layer forming the layer 103 (FIG. 1A) has substantially the same refractive index as the embossed layer, that is, about 1.5 with a thickness of more than a few microns. Depending on the end use of the product, an adhesive may be applied to the cover layer.

Согласно варианту во время этапа металлизации можно наносить несколько разных металлов, например, для получения разных визуальных эффектов. Для этого при данном рисунке можно на тисненый слой нанести растворимую краску. Во время металлизации при помощи первого металла его равномерно наносят на слой, но он остается только в зонах, не содержащих краски, когда краску удаляют. Затем производят вторую селективную металлизацию, которая включает в себя предварительный этап печати растворимой краской, позволяющий выбрать зоны нанесения второго металла. Во время нанесения второго металла металлические слои могут перекрывать друг друга локально, образуя зоны повышенной оптической плотности, или, наоборот, можно получить неметаллизированные зоны, которые после нанесения закрывающего слоя образуют прозрачные зоны в компоненте.According to an embodiment, several different metals can be applied during the metallization step, for example, to produce different visual effects. To do this, with this picture, you can apply soluble paint to the embossed layer. During metallization with the first metal, it is uniformly applied to the layer, but it remains only in areas containing no paint when the paint is removed. Then produce a second selective metallization, which includes a preliminary stage of printing with soluble ink, allowing you to select the application area of the second metal. During the deposition of the second metal, the metal layers can overlap each other locally, forming zones of increased optical density, or, conversely, it is possible to obtain non-metalized zones, which, after applying the cover layer, form transparent zones in the component.

Согласно варианту различные металлические зоны могут соответствовать разным зонам связывания. Иначе говоря, первый металл наносят на одну или несколько первых зон связывания, тогда как второй металл наносят на одну или несколько других вторых зон связывания, что позволяет получать разные цветовые эффекты в разных зонах связывания. В альтернативном варианте различные металлы можно наносить в зонах, которые не соответствуют зонам связывания.In an embodiment, different metal zones may correspond to different binding zones. In other words, the first metal is applied to one or more of the first binding zones, while the second metal is applied to one or more other second binding zones, which allows one to obtain different color effects in different binding zones. Alternatively, various metals can be deposited in zones that do not correspond to the binding zones.

Предпочтительно можно использовать менее прозрачные зоны, которые требуют, по меньшей мере, двух металлизаций, или, наоборот, более прозрачные зоны, которые могут существовать уже после первой частичной металлизации, для формирования графических элементов разделения между зонными, образованными разными металлами. Специалист использует эти элементы для усиления четкости рисунка и, следовательно, для лучшей считываемости лицом, отвечающим за контроль.Preferably, less transparent zones, which require at least two metallization, or, conversely, more transparent zones, which may exist after the first partial metallization, can be used to form graphic separation elements between zone formed by different metals, can be used. The specialist uses these elements to enhance the clarity of the picture and, therefore, for better readability by the person responsible for the control.

На фиг. 10 схематично в разрезе (частичном) показан полученный таким образом компонент. На этой фигуре показаны только функциональные слои, предназначенные для получения плазмонного эффекта. Возможные пленки-подложки или адгезивные пленки не показаны. Между слоями 101 и 103 из диэлектрического материала находятся слои металла 108, 109. Зона 107 является зоной, в которой слой 103 является тисненым, а слои металла - структурированными, то есть зоной, в которой находятся волнообразные элементы (не показаны). Согласно варианту разные металлы могут соответствовать разным зонам связывания. С учетом разной природы используемых металлов такой компонент может производить разные цветовые эффекты в зависимости от зон как при наблюдении света, отражаемого материалом, так и при наблюдении при пропускании плазмонных волн. Действительно, «плазмонный» цвет решетки зависит от решетки и от природы металлического слоя. Кроме того, за счет усложнения выполнения такой продукт обладает более высокой стойкостью к возможным подделкам.In FIG. 10 schematically in section (partial) shows the component thus obtained. This figure shows only functional layers intended to produce a plasmon effect. Possible backing films or adhesive films are not shown. Between the layers 101 and 103 of the dielectric material there are metal layers 108, 109. The zone 107 is the zone in which the layer 103 is embossed and the metal layers are structured, that is, the zone in which the wave elements (not shown) are located. In an embodiment, different metals may correspond to different binding zones. Given the different nature of the metals used, such a component can produce different color effects depending on the zones both when observing the light reflected by the material and when observing when transmitting plasmon waves. Indeed, the "plasmon" color of the lattice depends on the lattice and on the nature of the metal layer. In addition, due to the complexity of the implementation of such a product has a higher resistance to possible fakes.

Как вытекает из описанного выше способа изготовления, включение защитного оптического компонента в соответствии с изобретением в защищенный документ вполне совместимо с присутствием в этом же документе структур на основе решеток, обычно используемых для изготовления голографических компонентов.As follows from the manufacturing method described above, the inclusion of a protective optical component in accordance with the invention in a security document is fully compatible with the presence in the same document of lattice-based structures commonly used for the manufacture of holographic components.

В частности, можно выполнять защитный оптический элемент, содержащий один или несколько описанных выше компонентов плазмонного типа и один или несколько защитных оптических компонентов другого типа, например голографических.In particular, it is possible to perform a protective optical element comprising one or more of the plasmon type components described above and one or more other type of protective optical components, for example, holographic ones.

Для этого матрицу можно выполнить посредством записи разных рисунков, соответствующих разным защитным оптическим компонентам, на фоторезистивной подложке, а затем произвести гальванопластику. После этого при помощи матрицы можно осуществить тиснение для переноса различных микроструктур на пленку из полимерного материала, предназначенного для тиснения. Металлизацию, толщину которой необходимо контролировать для компонентов с плазмонным эффектом, можно производить на всей пленке, так как она не будет мешать другим компонентам типа DOVID, работающим при отражении.For this, the matrix can be performed by recording different patterns corresponding to different protective optical components on a photoresistive substrate, and then produce electroplating. After that, using the matrix, embossing can be carried out to transfer various microstructures onto a film of polymer material intended for embossing. Metallization, the thickness of which must be controlled for components with a plasmon effect, can be produced on the entire film, since it will not interfere with other components of the DOVID type, which work in reflection.

На фиг. 11А-11С показан защищенный документ 1, например ценный документ типа банкноты, оснащенный защитным элементом 110, содержащим защитный оптический компонент 70 плазмонного типа и другие защитные оптические компоненты 111, например голографического типа. На фиг. 11А показан вид сверху этого компонента, на фиг. 11В этот компонент показан снизу, а на фиг. 11С - в разрезе.In FIG. 11A-11C show a security document 1, for example, a banknote-type security document equipped with a security element 110 comprising a plasmon type security component 70 and other security optical components 111, for example a holographic type. In FIG. 11A is a plan view of this component; FIG. 11B, this component is shown from below, and in FIG. 11C is a sectional view.

Защитный элемент 110 выполнен в виде полосы, как правило шириной 15 мм, которую крепят на подложке 112 документа 1. Защитный элемент 110 крепят на подложке 112 при помощи известных средств. Например, в случае документа, имеющего твердую прозрачную зону, защитный элемент можно закрепить при помощи горячего прессования, активирующего прозрачный адгезивный слой, предварительно нанесенный на закрывающий слой 101. В этом случае между формовочным лаком 103 и пленкой-подложкой из ПЭТ (на фиг. 1А или 10 не показана) можно нанести отрывной слой (например, из воска). Защитный элемент переносят на документ путем горячего прессования защитного элемента на документе, при этом плазмонный компонент находится напротив прозрачной зоны. Во время этого переноса адгезивная пленка приклеивается к подложке 112 документа, и отрывной слой, а также пленку-подложку можно удалить. В подложке 112 предусмотрено прозрачное окно 113 на уровне компонента 70 плазмонного типа. При наблюдении сверху на защищенном документе 1 видны все защитные оптические компоненты, которые можно контролировать при отражении при помощи различных известных способов. При наблюдении снизу можно видеть только компонент или компоненты плазмонного типа; их можно контролировать при пропускании, как было описано выше.The security element 110 is made in the form of a strip, typically 15 mm wide, which is mounted on the substrate 112 of the document 1. The security element 110 is mounted on the substrate 112 by known means. For example, in the case of a document having a solid transparent zone, the security element can be fixed by hot pressing activating a transparent adhesive layer previously applied to the cover layer 101. In this case, between the molding varnish 103 and the PET backing film (in FIG. 1A or 10 is not shown) a tear-off layer (for example, from wax) can be applied. The security element is transferred to the document by hot pressing the security element on the document, with the plasmon component opposite the transparent zone. During this transfer, the adhesive film adheres to the document substrate 112, and the peel-off layer as well as the backing film can be removed. A transparent window 113 is provided in the substrate 112 at the level of the plasmon type component 70. When viewed from above on a security document 1, all protective optical components are visible that can be controlled by reflection using various known methods. When viewed from below, only a component or components of a plasmon type can be seen; they can be monitored during transmission, as described above.

На фиг. 12А и 12В в разрезе показаны два варианта примера выполнения защищенного документа 1, оснащенного защитным элементом, содержащим защитный оптический компонент 120. В этих двух примерах защитный оптический компонент или защитный оптический элемент, на котором находится защитный оптический компонент, инкапсулирован в подложку 122 защищенного документа. В примере, показанном на фиг. 12А, защищенный документ 1 получают, например, посредством ламинирования нескольких слоев 125, 126, 127, при этом защитный оптический компонент включен в центральный слой 126, при этом в наружных слоях 123, 124 предусмотрены прозрачные зоны 123, 124 для наблюдения защитного оптического компонента 120. Согласно варианту слои 125, 126, 127 можно объединить плавлением для получения однородной подложки 122, в которой оказывается инкапсулированным защитный оптический компонент. В примере, показанном на фиг. 12В, защитный оптический компонент закреплен на первом слое 122, образующем подложку, при этом весь комплекс закрыт слоем 124 из прозрачного материала. В слое 122 подложки предусмотрено прозрачное окно 123 для наблюдения защитного оптического компонента 120. Это прозрачное окно может быть выполнено в виде полости или из локально прозрачного материала. Выполненный таким образом документ может быть защищенным документом, таким как удостоверение личности или банкнота, оснащенная защитной нитью.In FIG. 12A and 12B are two cross-sectional views of an example embodiment of a security document 1 equipped with a security element comprising a security optical component 120. In these two examples, the security optical component or security optical element on which the security optical component is located is encapsulated in the security document substrate 122. In the example shown in FIG. 12A, a security document 1 is obtained, for example, by laminating several layers 125, 126, 127, while the protective optical component is included in the center layer 126, while the outer layers 123, 124 are provided with transparent zones 123, 124 for observing the protective optical component 120 According to an embodiment, layers 125, 126, 127 can be fused to form a uniform substrate 122 in which the protective optical component is encapsulated. In the example shown in FIG. 12B, the protective optical component is fixed to the first layer 122 forming the substrate, with the entire complex being covered by a layer 124 of transparent material. A transparent window 123 is provided in the substrate layer 122 for observing the protective optical component 120. This transparent window can be made in the form of a cavity or from a locally transparent material. A document thus executed may be a security document, such as an identity card or banknote equipped with a security thread.

Полученный таким образом защищенный документ может легко контролировать даже неопытный наблюдатель, причем с высокой степенью надежности. Как было указано выше, защитный оптический компонент плазмонного типа в соответствии с изобретением может быть выполнен в виде защитной пленки, характеристики которой можно контролировать на глаз в видимой области. Таким образом, можно производить визуальную аутентификацию защищенного документа, в том числе при естественном освещении. Эта аутентификация, основанная на разных визуальных эффектах при пропускании в зависимости от оси вращения компонента, является исключительно легкой в осуществлении.The security document thus obtained can be easily controlled even by an inexperienced observer, and with a high degree of reliability. As indicated above, the protective optical component of the plasmon type in accordance with the invention can be made in the form of a protective film, the characteristics of which can be controlled by eye in the visible region. Thus, it is possible to produce visual authentication of a protected document, including in natural light. This authentication, based on different visual effects during transmission depending on the axis of rotation of the component, is extremely easy to implement.

На практике, наблюдатель может контролировать защищенный документ, наблюдая при пропускании компонент плазмонного типа перед источником белого света. В альтернативном варианте защитный компонент можно контролировать, поместив его на подсвеченную подложку.In practice, an observer can control a protected document by observing when passing plasmon-type components in front of a white light source. Alternatively, the protective component can be controlled by placing it on a backlit substrate.

Несмотря на описание в виде некоторого числа примеров выполнения, защитный оптический компонент в соответствии с изобретением и способ изготовления упомянутого компонента могут включать в себя различные версии, изменения и усовершенствования, которые будут очевидными для специалиста, если они не выходят за рамки объема защиты изобретения, определенные нижеследующей формулой изобретения.Despite the description in a number of exemplary embodiments, the protective optical component in accordance with the invention and the method of manufacturing said component may include various versions, changes and improvements that will be obvious to a person skilled in the art, if they do not go beyond the scope of protection of the invention defined the following claims.

Claims

1. A protective optical component with a plasmon effect, intended for observation during transmission, containing:
- two layers (101, 103) of transparent dielectric material,
- a metal layer (102) located between the said layers of transparent dielectric material with the formation of two dielectric dielectric-metal interfaces (105, 106) and structured to form at least part of its surface wave-like elements (104) made with the ability to bind surface plasmon modes supported by the aforementioned dielectric-metal interfaces with an incident light wave, while wave-like elements are made in the first binding zone in the first main alignment and at least in a second bonding zone different from said first bonding zone in a second main direction substantially perpendicular to the first main direction, wherein said metal layer is continuous in each of said bonding zones.

2. The protective optical component according to claim 1, in which the two mentioned binding zones form complementary patterns (71, 72).

3. The protective optical component according to claim 1, in which at least part of the wave-like elements is concentric.

4. The protective optical component according to claim 1, in which at least part of the wave-like elements is located radially.

5. The protective optical component according to claim 1, wherein said metal layer further comprises an unstructured zone.

6. The protective optical component according to claim 1, wherein said wave-like elements have a pitch of 100 nm to 600 nm and a depth of 10% to 30% of the pitch.

7. The protective optical component according to claim 1, wherein the difference in refractive indices of said transparent dielectric materials forming each of said layers is less than 0.1.

8. The protective optical component according to claim 1, in which at least part of the metal layer is made of silver, and its thickness is essentially from 20 to 60 nm.

9. The protective optical component according to claim 1, in which at least part of the metal layer is made of aluminum, and its thickness is essentially from 10 to 30 nm.

10. The protective optical component according to claim 1, in which the metal layer is made of one metal.

11. The protective optical component according to claim 1, in which the metal layer contains at least two parts, each of which is made of a different metal.

12. Protective optical element designed to protect the document and containing at least one protective optical component according to one of the preceding paragraphs.

13. The protective optical element according to claim 12, further comprising a substrate film supporting one of said layers of transparent dielectric material.

14. The protective optical element according to claim 12, further comprising an adhesive film located on one of said layers of transparent dielectric material.

15. A security document (1) comprising a substrate (112) and a protective optical component according to any one of claims 1-11, or a protective optical element according to any one of claims 12-14, mounted on said substrate, said substrate containing a transparent zone (113) at the level of which said protective optical component is located.

16. A security document (1) comprising a substrate (112) and a protective optical component according to any one of claims 1 to 11 or a protective optical element according to any one of claims 12 to 14 encapsulated in said substrate, said substrate containing transparent zones (123, 124) on both sides of said protective optical component.

17. A method of manufacturing a protective optical component with a plasmon effect, including:
- applying a metal layer to the first layer (103) of a transparent dielectric material,
- encapsulating said metal layer with a second layer (101) of dielectric material to form two dielectric-metal interfaces (105, 106),
however, the method is characterized in that said metal layer is structured to form, at least on a part of its surface, wave-like elements (104) configured to couple surface plasmon modes supported by said dielectric-metal interfaces with an incident light wave, when this wave-like elements are made in the first bonding zone in the first main direction and at least in the second bonding zone, different from the aforementioned first bonding zone, in the second main ION is substantially perpendicular to the first main direction, wherein said metal layer is continuous in each of said bonding zones.

18. The method of claim 17, wherein said first layer of dielectric material is structured to form said wave-like elements, and a metal layer is applied with substantially constant thickness to said first layer thus structured.

19. The method according to p, in which the deposition of the metal layer includes applying a first layer (108) containing the first metal, on the first part of the surface of the aforementioned first layer (103) of dielectric material and applying at least a second layer ( 109) containing a second metal onto a second part of the surface of said first layer (103) of dielectric material.

20. The method according to PP.17-19, in which the deposition of the metal layer is carried out selectively, which allows to obtain macroscopic patterns visible to the naked eye during transmission.