包括安全特徵的存儲介質和生產包括安全特徵的存儲介質的方法

2023-06-05 05:12:56

專利名稱：包括安全特徵的存儲介質和生產包括安全特徵的存儲介質的方法
技術領域：
本發明涉及一種包括安全特徵的存儲介質和一種生產包括安全特徵的 存儲介質的方法。
背景技術：
現有技術已知的安全特徵可由例如計算機產生的全息圖形成，該全息 圖包括一個或多個點矩陣或點分布層，當利用優選相干光束照射時，該點 矩陣或點分布使在全息圖中編碼的信息再建。在這種情況下，該點分布可以作為振幅全息圖、相位全息圖或相衍照片、傅立葉變換全息圖或Fresnell 全息圖計算。為了形成計算機產生的全息圖，可以利用適當的寫裝置，通 過按照點引入能量，首先計算該全息圖，然後將該全息圖寫入存儲介質中。 所得到的點矩陣的解析度在小於lpm以下的範圍內。結果，可將具有高分 辨率的全息圖寫在有限的空間中，該全息圖的信息只能通過用光束照射和 重建衍射圖讀出。在這種情況下，全息圖的尺寸可以為小於lmn^和大於 lcir^之間。上述形式的結構也可稱為微觀結構。上述計算機產生的全息圖可以與直接可見的信息(微腳本、縮微圖像、 編碼信息)結合。現有技術還公開了多個用於寫計算機產生的全息圖的寫裝置，該寫裝 置將全息圖的光學結構寫入平面存儲介質中。作為例子，可參考文獻WO 02/079881, WO 02/079883, WO 02/084404， WO 02/084405和WO 03/012549。 這種形式的寫裝置也稱為雷射光刻部件或光刻系統。同樣，已知多個讀裝置，這些讀裝置利用光束和適當的光學部件照亮 全息圖區域重建為可見的，或者利用拾取裝置用電子方法再現和評估。在 這種情況下，作為例子可參考文獻DE 101 37 832， WO 02/084588和WO 2005/111913。衍射可見光的結構是眾所周知的-如已述那樣-可以用作安全特徵，因為這些安全特徵是由結構尺寸在光波長範圍內的結構構成，偽造它們技術上 成本很高。這種形式的結構通常是作為反射結構實現的。但是，這些結構 也可作為可透射觀察的/可讀的結構實現。發明內容本發明基於的技術問題是提供一種生產包括安全特徵的存儲介質的方 法和一種包括安全特徵的存儲介質，所述安全特徵可以具有不同安全特徵 的各種組合。該技術問題利用 一種包括安全特徵的存儲介質解決，該存儲介質包括基底，包括至少一個功能層，包括寫入該功能層中並可在反射時被觀察的 至少一個特徵，以及包括寫入該功能層中並可在透射時被觀察的至少一個特徵，其中該至少一個特徵是個別化的，並且其中該至少一個特徵具有衍射結構。上述提出的技術問題還可利用 一種用於生產包括安全特徵的存儲介質 的方法解決，在該方法中，在該存儲介質的至少一個功能層中，可在反射 時觀察的至少一個特徵寫入該存儲介質中，即，反射性衍射的結構和/或信息內容或者可利用亮度調製反射性觀察的結構和/或信息內容；在該方法中，在存儲介質的至少 一個功能層中寫入可以在透射時觀察的至少 一個特徵， 即，透射性衍射的結構和/或信息內容或者可利用亮度調製透射性觀察的結 構和/或信息內容，其中至少一個特徵是個別化的，並且其中至少一個特徵 作為衍射結構寫入。在這種情況下，優選將特徵作為微觀結構寫入存儲介質中。結果，第 一次，可以在反射和透射時觀察的不同的微觀結構包含在存儲介質的功能 層中或者可利用相同的生產方法寫入。在這種情況下，衍射結構可以為簡單的光柵排列、複雜的光柵排列或 全息圖。根據本發明的方法能夠在同 一種材料中以多種不同方式存儲和讀 取信息項。在這種情況下，單獨的個別信息項可以利用各種個別的存儲方 式存儲。在這種情況下，可將個別信息理解為例如與要應用存儲介質的物 體的一個或多個性質有關的、作為安全特徵的任何信息。這種性質的例子 為序列號或生產數據。在這種情況下，不同存儲方式的存儲的信息項的結構可以包括一個或多個形式，例如可包括數字數據、文本、數字、序列號、圖像、臉、標識語或圖形。在根據本發明生產的存儲介質中，存儲信息的方式不同的區域可以處 在不同的位置，但所述區域也可以部分地或完全地重疊，使得在完全重疊 的情況下，不同的信息項存儲在同一個位置並可以用不同的讀取方式讀取。讀:取以不同方式存儲的信息項的典型方式可以為，例如-在反射時以棵眼觀察有金屬光澤的結構，其中可以觀察不同大小的亮度。-在反射時以棵眼觀察衍射結構，其中可以辨別不同的亮度和/或顏色。 -利用適當的裝置在反射時讀出全息結構。 -利用適當的裝置在透射時或利用適當的光源以棵眼讀出衍射或全息 結構。-在透射時讀出結構，這些結構是利用亮度調製(灰度級圖像)、利用相 幹光、特別是利用非相干光(例如利用正常的日光、利用燈、利用白熾燈泡 等)產生的。由於不同的存儲方式可在同 一個存儲介質中實現且設置可以處在同一 個位置，這點由於製造下述物體的複雜性增加而成為偽造的主要技術障礙， 因此根據本發明的方法，可以生產可作為安全特徵的而且相對於已知的衍 射安全特徵來說抗偽造的安全性提高的物體。需要特定讀出裝置的存儲方式的統一與在這種情況下要被簡單檢查的 信息內容的結合構成了存儲方式的結合，這樣可以在同 一個物體上實現多 個安全級別並因此比以前已知的安全特徵具有優點，因為以前已知的安全 特徵通常只能提供一個安全級別的信息項。這種安全級別的結合優選為， 至少一個特徵為一級安全特徵，和至少一個特徵為二級或三級安全特徵。 一級安全特徵表示一種用棵眼可見且不需要另外的輔助設備即可驗證的特 徵，例如可利用日光在透射時讀出的灰度級圖像。二級的安全特徵表示一 種利用簡單或標準的輔助設備(例如，放大鏡、紫外燈、條形碼閱讀器)可以 驗證的特徵。三級安全特徵表示一種只有利用特殊設備才能驗證的特徵。 存儲全息數字數據可以作為二級安全特徵或作為三級安全特徵。本發明還描述了一種適用於在利用雷射輻射的光刻工藝中生產這種結 構的存儲介質。


現參照附圖，根據不同的示例性實施例更詳細地說明本發明。利用各種例子描述可以利用光刻生產的不同形式的結構。附圖中圖1表示存儲介質的示意性結構；圖2表示寫入各種結構的圖1所示的存儲介質；圖3表示寫入各種結構的圖1所示的存儲介質；圖4表示根據形式2寫入的全息結構與在亮背景上使用透射光記錄的 根據形式lb的字體形式的光柵結構結合的示例性實施例；圖5表示用反射記錄的圖4所示的結合；圖6表示根據形式2寫入的全息結構與利用在亮背景上的透射光記錄 的根據形式lb的不同光柵結構形式的數字或圖形元素的結合的示例性實施 例；圖7表示利用反射記錄的圖6所示的結合；圖8表示具有不同信息內容的重疊區域與在亮背景上的透射觀察結合 的示例性實施例，其中在亮背景上可以辨別出垂直暗條；和圖9表示用反射記錄的圖6所示的結合，其中在黑暗背景上可以辨別 出水平亮條。
具體實施方式
下面描述存儲介質的基本結構。圖1所示的存儲介質的最簡單形式包括聚合物薄膜l，優選為至少對 可見光為部分透明的定向的聚合物薄膜；和至少一個功能層2，其在光刻寫 的過程中吸收雷射輻射並且至少部分地透明。優選在薄膜1和功能層2之 間不設置另外的層。在功能層2上還可以有另 一個附加層3。在圖1中，從下方透過薄膜1光刻寫在功能層2上，或從上方透過可 能有的附加層3光刻寫在功能層2上。該附加層3可以為漆層、保護層、聚合物層、透明玻璃、晶體層、半 導體、抗反射層或其他的功能層。光刻過程或寫過程可以透過薄膜1在功能層2上進行，或者另一種方 案，透過附加層3直接在功能層2上進行。尤其是，在光刻寫的過程中，功能層2的任務是至少部分地吸收雷射輻射並將其轉換為熱，以及將熱至 少部分地發送至薄膜1。為了代替一個功能層2,還可以設置一個在另 一個上並且功能上互相補 充或增強的兩個或多個功能層2。圖2和3表示可以在例如使用雷射輻射的光刻過程或寫過程中產生的 各種形式的結構。在這種情況下，存儲介質的結構基本上對應於圖1所示 的存儲介質的，該結構分別包括薄膜4和10、至少一個功能層5和6，以 及可能存在的附加層6和12。如果藉助使用聚焦的雷射輻射的光刻系統將要寫的信息引入存儲介質 中，則聚焦的雷射束利用短的雷射脈衝(或多個連續脈衝)在存儲介質中產生 小的結構，該結構與許多用這種方法寫入的結構一起產生所希望的衍射的、 或全息的或直接可見的整體結構。圖2中，結構7代表形式la+的結構，結構8代表形式lb+的結構，結 構9代表形式2的結構。圖3中，結構13代表形式la-的結構，結構8代表形式lb-的結構，結 構9代表形式3的結構。圖2和3所示的結構可根據在功能層或薄膜上進行光刻寫過程中的溫 度形成。首先，圖2表示在結構7基礎上的一定高度的浮雕結構(relief formations) 作為根據形式la+的薄膜表面的高度，以及在結構8基礎上的浮雕結構作為 根據形式lb+的薄膜表面高度，其中後者的高度比形式la+的結構7情況的 高度大。其次，在其中一個功能層5為金屬層的情況下，去除至少一個功 能層5相應於在根據形式2的結構9的例子的基礎上脫金屬作用。圖3表示在形式la-的結構13基礎上的和在形式lb-的結構14的基礎 上的浮雕結構，它們分別與形式la+和lb相同，但是呈在薄膜表面中凹下 的形式。圖3還表示形式3的結構15形式的結構，該結構當用讀取光束照 亮時，可改變光的相位。結構15可形成例如薄膜10的折射率改變的形式。 形式3的結構還可以為由曝光工藝形成的氣泡。依靠在寫過程中被吸收並轉化為熱的能量的量，以及依靠傳送至薄膜 的熱量、以及薄膜與(一個或多個)功能層的熱力學性質，可以得到形式3的薄膜中的浮雕結構或脫金屬作用或結構改變的浮雕結構。為此目的，在光刻工藝中，單個雷射寫入脈衝的總能量可以作為適當 的處理參數。在給定相同的雷射功率條件下，利用不同長度的雷射脈衝可 將不同的能量引入存儲介質中。短脈沖產生低能量，中等脈衝產生中等能 量，長脈沖產生高能量。因此， 一定範圍內的曝光形式和精加工可以影響 曝光點的大小。利用低能量可以產生形式la的結構，即，小的浮雕結構。 利用中等能量可以產生形式lb的結構，即，大的浮雕結構。 利用高能量可以產生形式2的結構(即，脫金屬作用)和形式3的結構。 作為一個例子，使用適當的雷射光刻部件(有限衍射的，在可見光或IR、 UV範圍內的雷射功率為100-1000 mW),對於同一種材津+和同一種雷射功 率，可以利用150ns、 300ns和600ns的雷射脈沖長度產生形式la, lb和2 的結構。在光刻工藝中，雷射功率可以作為另一個處理參數。分別利用弱、中 等和高的雷射功率的相等長度的脈衝，可以分別產生形式la,形式lb與形 式2和形式3的結構。在光刻工藝中，單個脈衝數也可作為另一個處理參數。給定相同能量 的脈沖，可以利用一個脈沖產生形式la的結構，可以利用雙脈衝(具有一個 短的間斷的兩個脈衝)產生形式lb的結構，以及可以利用三脈沖產生形式2 或形式3的結構。脈衝數、雷射功率、脈衝持續時間、暫時雷射脈衝間隔的其他組合都是可以的。下面詳細描述所產生的形式la， lb， 2, 3的結構的性質；將不同構造 的層的性質互相結合也在本發明的範圍內。浮雕結構(形式la， lb的結構)影響在反射時讀出過程中的光的相位， 因而也影響衍射相位模式。在透射時，這些浮雕結構沒有或幾乎沒有任何 作用。在薄膜或氣泡結構(形式3的結構)中的相位改變會影響反射和透射時 的相位。脫金屬作用(形式2的結構)影響在反射時讀出過程中和在透射時讀出 過程中的光的振幅，因而影響衍射振幅模式。一種存儲材料可以用光刻方法寫入具有下列性質的根據形式la的結構-功能層得以保持，使得當例如在透射中用白光觀察時，光密度(OD) 不改變。-當在反射中觀察時，由浮雕結構形成的光柵結構導致衍射現象。在 這種情況下，光4冊或複雜的光^t可以以不同顏色出現。-利用適當的裝置，在反射時可以讀取全息結構。-在透射照射中，浮雕結構近乎不產生衍射或產生衍射效率可忽略地 小的衍射作用。一種存儲材料可以用光刻方法寫入具有下列性質的根據形式lb的結構-功能層得以保持，使得當例如在透射中用白光觀察時，光密度(OD) 不改變。-當在反射中觀察時，由浮雕結構形成的光柵結構導致衍射現象。在 這種情況下，光柵或複雜的光柵可以以不同顏色出現並且比形式la的相同結構的亮。-利用適當的裝置，在反射時可以讀取全息結構，並且其衍射程度比 形式la的結構大。小的衍射作用。-功能層不被保持，使得當例如在透射中用白光觀察時，光密度(OD) 改變。這個作用可在區域上發生，使得在區域脫金屬作用的情況下，透射 最大，或者通過金屬化區域和脫金屬區域的相應劃定比例，得到所希望的 灰度級值。-當在反射中觀察時，由振幅模式形成的光柵結構導致衍射現象。在 這種情況下，光柵或複雜的光柵可以以不同顏色出現。-當在透射中觀察時，由振幅模式形成的光柵結構導致衍射現象。 -利用適當的裝置，在反射時可以讀取全息結構。-利用適當的裝置在透射時或者利用適當的光源以棵眼，可以讀取全 息結構。-功能層不被保持，使得當例如在透射中用白光觀察時，光密度(OD) 改變。這個作用可在區域上發生，使得在區域脫金屬作用的情況下，透射 最大，或者通過金屬化區域和脫金屬區域的相應劃定比例，得到所希望的 灰度級值。-當在反射中觀察時，光柵結構產生衍射現象。在這種情況下，光柵 或複雜的光柵可以以不同顏色出現。-當在透射中觀察時，光柵結構產生衍射現象。 -利用適當的裝置，在反射時可以讀取全息結構。-利用適當的裝置在透射時或者利用適當的光源以棵眼，可以讀取全 息結構。下面描述不同結構的優選的組合。如上所述，不同的存儲方式，即，根據形式la, lb和2或3被寫入的 區域，可以包含不同的信息內容。這樣，全息結構在再建時可以包含數字數據、文本、數字、序列號、 圖像、臉、標識語、圖案、編碼數據內容等。相同的數據內容可通過反射結構形成為衍射圖。這種信息內容同樣可 以通過脫金屬作用形成為以透射方式觀察的灰度級圖像。不同的信息內容可以互相結合。因此可知，例如，圖象信息項(例如臉) 可與全息圖結合，使得當在反射中以棵眼觀察時可以辨別該臉，但同一結 構也可包含利用相應的讀取裝置在反射時可以讀出的全息信息項。這種形式的結合可以在透射讀出方面進行擴展。圖4中的圖示是利用透射光在亮背景上記錄的。非脫金屬區域顯得暗。 作為一個例子，圖4表示根據形式2寫入的全息圖結構17可以與根據形式 lb的字體形式的光柵結構18結合。因此，該全息圖結構在透射時顯得亮， 而該字體在透射時顯得暗。圖5表示根據形式2寫入的全息圖19和作為根據形式lb的光柵結構 的文本20。圖5的圖示是在反射時記錄的。包含光柵的非脫金屬區域顯得 亮。圖5表示由於衍射，當在反射中觀察時，字體在漫射的全息圖背景上 顯得亮。在透射和反射時，都可利用相應的讀取裝置分別讀出全息信息17和19。圖6表示與圖4相同的結合。全息圖22根據形式2寫入，而數字22 或圖形元素22作為根據形式lb的不同的光柵結構寫入。圖6表示利用透 射光在亮背景上記錄的圖像。非脫金屬區域顯得暗。在圖6中被辨別為暗的區域22包含不同的光柵結構。但是，根據形式 lb寫入的全息結構也可位於此處。此外，全息圖結構21在透射時顯得亮， 而圖形元素22在透射時顯得暗。圖7表示根據形式2的全息圖23或作為根據形式lb的不同光柵結構 的圖形元素24。根據圖7的圖示在反射時記錄。包含光柵的非脫金屬區域 顯得亮且有顏色，不同的顏色以圖示中的灰影表示。當在反射中觀察時， 可以辨別出圖形元素24包含不同的衍射光柵。這裡，在透射和反射時，都可利用相應的讀取裝置從21和23分別讀 出全息信息。圖8清楚地表示具有不同信息內容的區域可以重疊的功能性例子。這 樣，圖8所示的例子由六個區域25， 26， 27， 28, 29和30構成，其中區 域28和29形成為相同的，區域26和30也形成為相同的。區域25包含根據形式2寫入的全息信息項。區域28和29包含根據形 式2的光柵結構，即，這些區域在圖8所示的透射觀察中顯得亮。雖然區域26和30根據形式lb形成，但區域26和30包含與區域25 相同的全息信息。區域27包含根據形式lb寫入的光柵結構，即，這些區 域在圖8所示的透射觀察中顯得暗。結果，在亮背景上的透射觀察中，在亮背景上可以辨別出一垂直暗條。圖9表示在反射觀察中，可以清楚地辨別區域33, 34和35的亮的書亍 射結構，其中所述區域根據兩個不同的形式產生。對比之下，全息圖區域 31, 32和36可作為灰色背景辨別。結果，在反射時可辨別出一水平亮條。比較圖4至7的例子和圖8和9的例子可看出，金屬化區域和非金屬 化區域以及衍射區域與非衍射區域可以重疊。在反射時可見的信息項可以 包括光柵定向，然而該光柵定向根據不同的形式產生，因而，在透射觀察 時不能表示相同的可見信息。
權利要求
1.一種包括安全特徵的存儲介質，包括基底(1，4，10)，包括至少一個功能層(2，5，11)，包括寫入功能層(2，5，11)中並可在反射時觀察的至少一個特徵，以及包括寫入功能層(2，5，11)中並可在透射時觀察的至少一個特徵，其中至少一個特徵是個別化的，並且其中至少一個特徵具有衍射結構。
2. 如權利要求1所述的存儲介質，其特徵在於，所述特徵作為微觀結 構寫入該功能層(2, 5, ll)中。
3. 如權利要求1或2所述的存儲介質，其特徵在於，至少兩個特徵彼 此並排地寫入該功能層(2， 5， ll)中。
4. 如權利要求1至3中任一項所述的存儲介質，其特徵在於，至少兩 個特徵以至少部分地重疊的方式寫入該功能層(2， 5， ll)中。
5. 如權利要求1至4中任一項所述的存儲介質，其特徵在於，可以在 反射時觀察的至少一個特徵以浮雕結構體現在存儲介質的至少一個反射性 功能層中。
6. 如權利要求1至5中任一項所述的存儲介質，其特徵在於，可以在 反射時觀察的至少 一個特徵體現為具有不同光密度的結構，特別是體現為 至少部分地穿孔的反射性功能層。
7. 如權利要求1至6中任一項所述的存儲介質，其特徵在於，可以在 反射時觀察的至少一個特徵為反射性衍射結構或可以利用亮度調製在反射 時觀察的結構。
8. 如權利要求7所述的存儲介質，其特徵在於，該反射性衍射結構可 以利用不同的亮度和/或顏色觀察。
9. 如權利要求7所述的存儲介質，其特徵在於，可以利用亮度調製在 反射時觀察的所述結構為縮微圖像，特別為有金屬光澤的縮微圖像。
10. 如權利要求1至9中任一項所述的存儲介質，其特徵在於，可以在 反射時觀察的至少 一個特徵體現為反射性衍射信息內容或可以利用亮度調 制在反射時觀察的信息內容。
11. 如權利要求10所述的存儲介質，其特徵在於，該反射性衍射信息內容為計算機產生的全息圖。
12. 如權利要求IO所述的存儲介質，其特徵在於，可以利用亮度調製 在反射時觀察的所述信息內容為微腳本、縮微圖像或條形碼。
13. 如權利要求1至12中任一項所述的存儲介質，其特徵在於，可以在透射時觀察的至少一個特徵體現為具有不同光密度的結構，特別是體現 為至少部分地穿孔的反射性功能層。
14. 如權利要求1至13中任一項所述的存儲介質，其特徵在於，可以 在透射時觀察的至少一個特徵為透射性衍射結構或可以利用亮度調製在透 射時觀察的結構。
15. 如權利要求14所述的存儲介質，其特徵在於，該透射性衍射結構 為衍射圖。
16. 如權利要求14所述的存儲介質，其特徵在於，可以利用亮度調製 在透射時觀察的結構為縮微圖像，特別是灰度級圖像。
17. 如權利要求1至16中任一項所述的存儲介質，其特徵在於，可以 在透射時觀察的至少一個特徵體現為透射性衍射信息內容或可以利用亮度 調製在透射時觀察的信息內容。
18. 如權利要求17所述的存儲介質，其特徵在於，該透射性衍射信息 內容為計算機產生的全息圖。
19. 如權利要求17所述的存儲介質，其特徵在於，可以利用亮度調製 在透射時觀察的信息內容為微腳本或條形碼，特別是呈灰度級圖像形式的 微腳本或條形碼。
20. 如權利要求1至19中任一項所述的存儲介質，其特徵在於，至少 一個特徵為一級安全特徵，並且至少一個特徵為二級或三級安全特徵。
21. —種用於生產包括如權利要求1至20中任一項所述的安全特徵的 存儲介質的方法，在該方法中，可以在反射時觀察的至少一個特徵寫入該存儲介質的至 少一個功能層中，以及在該方法中，可以在透射時觀察的至少一個特徵寫入該存儲介質的至 少一個功能層中，其中至少一個特徵是個別化的，並且其中至少 一 個特徵作為衍射結構寫入。
22. 如權利要求21所述的方法，其中該特徵作為微觀結構寫入該功能層中。
23. 如權利要求21或22所述的方法，其中至少兩個特徵;波此並排地寫 入該功能層中。
24. 如權利要求21至23中任一項所述的方法，其中至少兩個特徵以至 少部分地重疊的方式寫入功能層中。
25. 如權利要求21至24中任一項所述的方法，其中該特徵利用光刻工 藝寫入該功能層中。
26. 如權利要求25所述的方法，其中通過改變下列處理參數中的至少 一個雷射脈衝的脈沖持續時間、雷射脈沖的能量、要寫入的每個結構的 雷射脈衝數和暫時雷射脈衝間隔，可將不同的有效結構(形式la,形式lb， 形式2,形式3)寫入至少一個功能層中。
全文摘要
本發明涉及一種包括安全特徵的存儲介質，具有基底(1，4，10)，至少一個功能層(2，5，11)，寫入該功能層(2，5，11)中並當反射時可見的至少一個特徵，和寫入該功能層(2，5，11)中並當透射時可見的至少一個特徵，至少一個特徵是個別化的並且至少一個特徵具有衍射結構。本發明解決了提供不同的安全特徵的各種結合的技術問題。本發明還涉及一種用於生產包括安全特徵的存儲介質的方法。
文檔編號B42D15/10GK101405663SQ200780009636
公開日2009年4月8日 申請日期2007年4月2日 優先權日2006年4月4日
發明者凱·舒爾特-威金, 史蒂芬·博格斯米勒, 史蒂芬·諾埃特 申請人:蒂薩斯克裡博斯有限責任公司