[发明专利]多层体和用于生产防伪元件的方法

说明书

本发明涉及多层体，具体是用于防伪文件的防伪元件以及生产防伪元件的方法。

已知将具有全息图或计算机生成的衍射光栅的防伪元件应用于钞票。这类防伪元件通常通过入射光在第一或更高衍射级的靶向衍射产生光学上变化的效果并且因此通常在直接反射中仅显示镜面的印象。

此外，已知通过使用干涉滤光片在直接反射中产生颜色效果，该干涉滤光片可以例如干涉层颜料的形式加入印刷油墨中。这些干涉滤光片是基于由导电层和/或非导电(介电)层制成的多层系统，例如金属/非导体/金属或非导体/非导体/非导体，其中非导电层具有不同的折射率。

此外，在WO 03/059643A1中描述了具体防伪元件的结构，其具有由透明介电材料制成的集成光波导。光波导嵌埋在塑料层之间，在该塑料层中形成零级衍射光栅。在此，还通过将入射光耦合到光波导中并耦合到光波导外在直接反射中产生颜色效果。

本发明的目的是详细说明多层体和用于产生防伪元件的方法，其特征在于针对伪造的高水平保护。

通过具有金属层的多层体来实现该目的，其中，至少在金属层的第一表面和/或金属层的第二表面中的区域中形成光学活性的表面凹凸(relief)，该金属层的第一表面朝向多层体的上侧或形成多层体的上侧，该金属层的第二表面朝向多层体的下侧或形成多层体的下侧，其中，在该多层体的至少一个第一区域中，由第一凹凸结构形成表面凹凸，处于由分配的方位角确定的至少一个方向上的该第一凹凸结构具有一系列的凸起和凹陷，其中的凸起以间隔周期P互相连续，P小于可见光的波长，并且其中凹陷的最低点限定了底表面并且第一凹凸结构具有凹凸深度t，其是由从底表面开始的第一凹凸结构的凸起的最高点在与底表面垂直的方向上的间隔确定的。进一步通过生产防伪元件的方法来实现该目的，其中，生产包含具有在第一表面或与第一表面相对的第二表面中形成的光学活性表面凹凸的金属层的多层体，其中，在该多层体的至少一个第一区域中，由第一凹凸结构形成表面凹凸，处于由分配的方位角确定的至少一个方向上的该第一凹凸结构具有一系列的凸起和凹陷，其中的凸起以间隔周期P互相连续，P小于可见光的波长，并且其中凹陷的最低点限定了底表面并且第一凹凸结构具有凹凸深度t，其是由从底表面开始的该凹凸结构的凸起的最高点在与底表面垂直的方向上的间隔确定的。在此对第一凹凸结构的轮廓形状和/或凹凸深度t进行具体选择，以改变至少以第一入射角入射在第一区域上并且由金属层直接反射或者通过金属层直接透射的光的颜色外观，具体是通过金属层与入射光的等离振子共振来改变。

半导体、金属和绝缘体中的电荷载流密度的量子振动被称为等离振子；量子在机械上作为准粒子处理。术语“等离振子”是量子的等离子振动的常用缩写。光子之于电磁波，就如同等离振子之于金属费米气体中的振动。颗粒等离振子、表面等离振子和体相等离振子之间有所区别。前两者属于等离振子偶振子(plasmon polariton)，在此是电子密度振动与金属外电磁场的偶联。严格地说，表面和颗粒等离振子因此应该被认为是辅助偶振子。本文所述的防伪元件中的等离振子共振被分类为等离振子偶振子。经典上，可将等离振子视作相对于正离子振动的电子。为了更好地说明，在向右取向的场中想象立方体金属块。现在游离的电子移向左侧，直至内部的场被平衡。在右侧边缘暴露出正离子。如果现在关掉外部的场，电子移回右侧，因为它们互相排斥并且被正离子吸引。由此，该电子现在以等离子频率来回振动直至摩擦或其他种类的阻尼将能量用尽。等离振子是这种天然振动的量子化。

本发明提供了提供具有光学外观的防伪元件的优势，这种外观将其与之前已知的有银色光泽和/或彩虹色的全息图效果相分开，并且提供进一步增加针对防伪文件伪造的保护水平的新型颜色效果。此外，这些效果也不能通过通常的全息成像技术的方式来模拟，并且也不能通过点矩阵和KineMax装置的方式来复制，结果由此产生针对伪造的保护水平显著增加。此外，可以比已知的干涉滤光片(例如，Fabry-Pérot滤光片)成本更低地生产该多层体，这些滤光片通常由三层或更多层构成，有时有非常低的厚度公差。