AT518727A2

AT518727A2 - Optische Vorrichtung mit Abbildung nullter Ordnung

Info

Publication number: AT518727A2
Application number: ATA9061/2016A
Authority: AT
Original assignee: Ccl Secure Pty Ltd
Priority date: 2015-03-06
Filing date: 2016-03-03
Publication date: 2017-12-15
Also published as: AU2015100281A4; AU2015100281B4

Abstract

Eine optische Vorrichtung, beinhaltend: eine erste Oberfläche; und eine Anordnung von Bildpunkten auf der ersten Oberfläche, wobei eine Vielzahl der Bildpunkte ein Diffraktionselement nullter Ordnung beinhaltet, sodass jedes Diffraktionselement nullter Ordnung zum Bereitstellen eines diffraktiven Effekts nullter Ordnung ausgelegt ist.

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft im Allgemeinen optische Vorrichtungen, insbesondere Sicherheitsvorrichtungen, für Dokumente wie etwa Banknoten.

Hintergrund der Erfindung

Es ist hinreichend bekannt, dass in Dokumente Sicherheitsmerkmale integriert werden, welche ein Maß an Sicherheit erfordern, zum Beispiel Banknoten. Solche Sicherheitsmerkmale können etliche Formen annehmen, wobei besonders nützliche Merkmale jene sind, die visuell offensichtlich und damit relativ einfach inspizierbar sind.

Allerdings sind skrupellose Fälscherbanden inzwischen besser organisiert und technisch kompetenter, und die hohen Einnahmen aus Fälschungen werden inzwischen ungeachtet der Risiken leichter gewürdigt. Im Laufe der letzten Jahre sind Versuche, echte Vorrichtungen zu nachzuahmen, immer erfolgreicher geworden. Dieses Problem wird durch die Tatsache verschärft, dass der Authentifizierungsprozess für die Banknote durch Mitglieder der Öffentlichkeit seit langem als der schwächste Punkt im Sicherheitssystem erkannt worden ist. Oftmals erfordern es solche Sicherheitsmerkmale, dass die Inspektion durch Mitglieder der Öffentlichkeit geeignet ist, jedoch kann es übermäßig kompliziert sein, diese zu sehen, oder es kann sein, dass sie keinen starken Effekt bereitstellen, der sich leicht erkennen lässt. Dies mindert die Eignung solcher Merkmale dafür, es der Öffentlichkeit zu ermöglichen, beim Reduzieren der fälschungsbedingten Kosten eine aktive Rolle einzunehmen.

Daher ist es wünschenswert, Sicherheitsmerkmale bereitzustellen, die sich schwer reproduzieren und damit fälschen lassen, während gleichzeitig die Öffentlichkeit einbezogen wird, sodass eine regelrechte Authentifizierung von Banknoten erfolgen kann. Sicherheitsmerkmale, die einen überraschenden visuellen Effekt bereitstellen, die zum Beispiel ein verborgenes Bild erkennen lassen, das normalerweise nicht sichtbar ist, wobei sie keine Spezialausstattung erfordern, sind besonders wünschenswert.

Kurzdarstellung der Erfindung

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine optische Vorrichtung, vorzugsweise eine Sicherheitsvorrichtung für ein Sicherheitsdokument, bereitgestellt, die Folgendes beinhaltet: eine erste Oberfläche; und eine Anordnung von Bildpunkten auf der ersten Oberfläche, wobei jeder Bildpunkt ein

Diffraktionselement nullter Ordnung beinhaltet, sodass jedes Diffraktionselement nullter Ordnung zum Bereitstellen eines diffraktiven Effekts nullter Ordnung ausgelegt ist.

Vorzugsweise ist die Größe jedes Bildpunkts gleich. Jeder Bildpunkt kann eine Dimension aufweisen, die sich auf 5 bis 100 Mikrometer beläuft.

In Ausführungsformen weist jeder Bildpunkt eine assoziierte Helligkeit auf. Die assoziierte Helligkeit jedes Bildpunkts kann aus einer endlichen Zahl an Helligkeitsstufen, wie etwa 16 Helligkeitsstufen, ausgewählt werden. Alternativ kann die assoziierte Helligkeit jedes Bildpunkts aus einem kontinuierlichen Bereich an Helligkeitsstufen ausgewählt werden. Das Diffraktionselement nullter Ordnung jedes Bildpunkts kann sich innerhalb einer aktiven Region des Bildpunkts befinden, die so angeordnet ist, dass die Helligkeit jedes Bildpunkts durch die Größe der aktiven Region des Bildpunkts bestimmt wird. Die optische Vorrichtung kann ferner einen oder mehrere nicht diffraktive Bildpunkte beinhalten, wobei jeder nicht diffraktive Bildpunkt einer minimalen Helligkeitsstufe entspricht.

Optional beinhaltet jedes Diffraktionselement nullter Ordnung eine periodische Anordnung von Gitterelementen. Die Periodizität der Anordnung der Gitterelemente für jedes Diffraktionselement nullter Ordnung kann gleich sein. Vorzugsweise beträgt die Gitterperiodizität nicht mehr als 500 nm, weiter bevorzugt nicht mehr als 300 nm und besonders bevorzugt nicht mehr als 250 nm. In Ausführungsformen ist mit jedem Diffraktionselement nullter Ordnung eine Farbe assoziiert, und die Periodizität der Anordnung der Gitterelemente für jedes Diffraktionselement nullter Ordnung wird zumindest teilweise auf der damit assoziierten Farbe beruhend bestimmt. Die mit jedem Diffraktionselement nullter Ordnung assoziierte Farbe kann dem Erscheinungsbild des Diffraktionselements nullter Ordnung entsprechen, wenn die optische Vorrichtung aus einer gemeinsamen Position betrachtet wird.

Die Gitterelemente der optischen Vorrichtung können Gitterhöhen oder -tiefen von 500 nm oder weniger, vorzugsweise zwischen 60 und 250 nm aufweisen. In einer Ausführungsform können die Gitterelemente Gitterhöhen oder -tiefen von zwischen 60 und 150 nm aufweisen. Ein solcher Bereich von Gitterhöhen oder -tiefen kann verwendet werden, um Farbspezialeffekte nullter Ordnung in Abhängigkeit von anderen Faktoren wie etwa der Gitterperiodizität zu erzeugen.

In einer anderen Ausführungsform können die Gitterelemente Gitterhöhen oder -tiefen von zwischen 120 und 250 nm aufweisen. Der Bereich von Gitterhöhen oder -tiefen kann sehr helle Diffraktionseffizienzen für Gitter mit hoher Raumfrequenz bieten, zum Beispiel mit einer Gitterperiodizität von 250 nm oder weniger.

Optional beinhaltet die optische Vorrichtung ferner eine erste opake Schicht, optional Schwarz oder Weiß, vorzugsweise Weiß, die auf eine zweite Oberfläche des ................-Substrats gegenüber der ersten Oberfläche aufgetragen wird.

In einer alternativen Option beinhaltet die optische Vorrichtung ferner einen Mikrolinsenarray, der auf einer zweiten Oberfläche des Substrats ausgebildet ist, wobei die Mikrolinsen des Mikrolinsenarrays zum Betrachten der Bildpunktanordnung ausgelegt sind. Gegebenenfalls kann die optische Vorrichtung ferner eine zweite opake Schicht, optional Schwarz oder Weiß, vorzugsweise Weiß, beinhalten, welche auf die Bildpunktanordnung aufgebracht wird und dadurch die Bildpunktanordnung bedeckt.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein optisches System bereitgestellt, beinhaltend eine optische Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt und eine Überprüfungsvorrichtung, wobei die Überprüfungsvorrichtung einen Mikrolinsenarray beinhaltet, welcher eine Anordnung von Mikrolinsen beinhaltet, wobei der Mikrolinsenarray dazu ausgelegt ist, einen optischen Effekt, vorzugsweise einen Moire-Effekt oder einen Bildwechseleffekt, bereitzustellen, wenn er derart positioniert ist, dass er die optische

Vorrichtung überlappt, sodass die Mikrolinsen das Bild erkennbar machen.

Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Dokument, vorzugsweise ein Sicherheitsdokument wie etwa eine Banknote, bereitgestellt, das die optische Vorrichtung oder das optische System der vorhergehenden Aspekte beinhaltet.

Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer optischen Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt bereitgestellt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte beinhaltet: Aufträgen einer strahlungshärtbaren Tinte (Radiation Curable Ink - RCI) auf eine erste Oberfläche eines Substrats; Prägen der RCI unter Verwendung einer hochauflösenden Prägevorrichtung; und Härten der RCI.

Die hochauflösende Prägevorrichtung kann unter Verwendung eines Verfahrens hergestellt werden, das die Elektronenstrahllithographie einbezieht. Die Elektronenstrahllithographie kann gebraucht werden, um eine Mastervorlage zu erstellen, die wiederum gebraucht wird, um die hochauflösende Prägevorrichtung herzustellen.

Das Verfahren beinhaltet optional einen Schritt des Ausbildens eines Mikrolinsenarrays, vorzugsweise eines geprägten Mikrolinsenarrays, einer zweiten Oberfläche des Substrats, sodass die Mikrolinsen des Mikrolinsenarrays zum Betrachten eines mit der RCI assoziierten Bilds ausgelegt sind.

Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Dokuments gemäß dem dritten Aspekt bereitgestellt, das die folgenden Schritte beinhaltet: in einer Region eines Substrats Aufträgen einer strahlungshärtbaren Tinte (RCI) auf eine erste Oberfläche eines Substrats, Prägen der RCI mit einer hochauflösenden Prägevorrichtung; und Härten der RCI; und Aufträgen einer deckenden Schicht auf eine oder beide von einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche des Substrats, wobei die eine oder beide deckende Schichten derart aufgetragen werden, dass die RCI von zumindest einer Seite des Substrats aus sichtbar ist.

Optional beinhaltet das Verfahren ferner den Schritt des Ausbildens eines Mikrolinsenarrays, vorzugsweise eines geprägten Mikrolinsenarrays auf einem anderen Abschnitt des Substrats auf die RCI, sodass, wenn die Banknote gefaltet oder anderweitig verformt wird, sodass der Mikrolinsenarray über der RCI liegend angeordnet ist, Mikrolinsen des Mikrolinsenarrays zum Betrachten eines Bilds ausgelegt sind, das mit der RCI assoziiert ist. Alternativ kann das Verfahren ferner einen Schritt des Ausbildens eines Mikrolinsenarrays, vorzugsweise eines geprägten Mikrolinsenarrays, einer zweiten Oberfläche des Substrats, welche die RCI überlappt, sodass die Mikrolinsen des Mikrolinsenarrays zum Betrachten eines mit der RCI assoziierten Bilds ausgelegt sind, beinhalten.

Sicherheitsdokument oder -token

Im hier verwendeten Sinne schließt der Begriff Sicherheitsdokumente und -token alle Arten von Dokumenten und Token von Wert und Identifikationsdokumente ein, darunter unter anderem Folgende: Währungselemente wie etwa Banknoten und Münzen, Kreditkarten, Pässe, Ausweise, Wertpapiere und Aktienzertifikate, Führerscheine, Eigentumsurkunden, Reisedokumente wie etwa Flug- und Zugtickets, Eintrittskarten und Tickets, Geburts-, Sterbe-und Heiratsurkunden und akademische Transkripte.

Die Erfindung ist insbesondere, aber nicht ausschließlich, auf Sicherheitsdokumente oder -token wie etwa Banknoten oder Identifikationsdokumente wie etwa Ausweise oder Pässe anwendbar, die aus einem Substrat ausgebildet werden, auf das eine oder mehrere Druckschichten aufgebracht werden.

Substrat

Im hier verwendeten Sinne bezieht sich der Begriff Substrat auf das Ausgangsmaterial, aus dem das bzw. der Sicherheitsdokument oder -token ausgebildet wird. Das Ausgangsmaterial kann Papier oder ein anderes Fasermaterial wie etwa Cellulose, ein Kunststoff oder ein Polymermaterial, darunter unter anderem Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), Polycarbonat (PC), Polyvinylchlorid (PVC),

Polyethylenterephthalat (PET); oder ein Verbundmaterial aus zwei oder mehr Materialien, wie etwa ein Laminat aus Papier und mindestens einem Kunststoffmaterial oder aus zwei oder mehr Polymermaterialien sein.

Transparente Fenster und Halbfenster

Im hier verwendeten Sinne bezieht sich der Begriff Fenster auf einen transparenten oder transluzenten Bereich in dem Sicherheitsdokument im Vergleich zu der im Wesentlichen opaken Region, auf die ein Druck aufgebracht wird. Das

Fenster kann vollständig transparent sein, sodass es die Übertragung von Licht im Wesentlichen unbeeinträchtigt ermöglicht, oder es kann teilweise transparent oder transluzent sein, wobei es die Übertragung von Licht teilweise ermöglicht, ohne es dabei zu ermöglichen, dass Objekte durch den Fensterbereich deutlich zu sehen sind.

Ein Fensterbereich kann in einem polymeren

Sicherheitsdokument ausgebildet werden, das mindestens eine Schicht aus transparentem Polymermaterial und eine oder mehrere deckende Schichten aufweist, die auf mindestens eine Seite aus einem transparenten polymeren Substrat aufgebracht wird bzw. werden, indem mindestens eine deckende Schicht in der Region weggelassen wird, die den Fensterbereich ausbildet. Wenn deckende Schichten auf beide Seiten eines transparenten Substrats aufgebracht werden, dann kann ein vollständig transparentes Fenster ausgebildet werden, indem die deckenden Schichten auf beiden Seiten des transparenten Substrats in dem Fensterbereich weggelassen werden.

Ein teilweise transparenter oder transluzenter Bereich, nachfolgend als ein „Halbfenster" bezeichnet, kann in einem polymeren Sicherheitsdokument ausgebildet werden, das deckende Schichten auf beiden Seiten aufweist, indem die deckenden Schichten lediglich auf einer Seite des Sicherheitsdokuments in dem Fensterbereich weggelassen werden, sodass das „Halbfenster" nicht vollständig transparent ist, es jedoch ermöglicht, dass ein Teil des Lichts hindurchgeht, ohne es dabei zu ermöglichen, dass Objekte durch das Halbfenster deutlich zu sehen sind.

Alternativ ist es möglich, dass die Substrate aus einem im Wesentlichen opaken Material wie etwa Papier oder

Fasermaterial ausgebildet werden, wobei eine Einlage aus transparentem Kunststoffmaterial in einen Ausschnitt oder eine Aussparung in dem Papier oder Fasersubstrat eingesetzt wird, um einen transparenten Fenster- oder einen transluzenten Halbfensterbereich auszubilden.

Deckende Schichten

Eine oder mehrere deckende Schichten können auf ein transparentes Substrat aufgebracht werden, um die Opazität des Sicherheitsdokuments zu erhöhen. Eine deckende Schicht ist so, dass LT < L0, wobei L0 die Lichtmenge ist, die auf das Dokument einfällt, und LT die Lichtmenge ist, die durch das Dokument übertragen wird. Eine deckende Schicht kann eine oder mehrere beliebige aus einer Vielfalt an deckenden Beschichtungen umfassen. Zum Beispiel können die deckenden Beschichtungen ein Pigment wie etwa Titandioxid umfassen, das in einem Bindemittel oder einer Trägersubstanz eines wärmeaktivierten vernetzbaren Polymermaterials dispergiert ist. Alternativ könnte ein Substrat aus transparentem Kunststoffmaterial zwischen deckenden Schichten aus Papier oder einem anderen partiell oder im Wesentlichen opaken Material angeordnet werden, auf welches im Nachhinein Erkennungszeichen aufgedruckt oder anderweitig aufgebracht werden können.

Sicherheitsvorrichtung oder -merkmal

Im hier verwendeten Sinne schließt der Begriff Sicherheitsvorrichtung oder -merkmal eine beliebige aus einer großen Anzahl von Sicherheitsvorrichtungen, -elementen oder -merkmalen ein, die dazu gedacht sind, das Sicherheitsdokument bzw. den -token vor einer Fälschung,

Kopie, Veränderung oder Manipulation zu schützen. Sicherheitsvorrichtungen oder -merkmale können in oder auf dem Substrat des Sicherheitsdokuments oder in oder auf einer oder mehreren Schichten bereitgestellt werden, die auf das Basissubstrat aufgebracht werden, und sie können eine große Vielfalt an Formen annehmen, wie etwa Sicherheitsfäden, die in Schichten des Sicherheitsdokuments eingebettet sind; Sicherheitstinten, wie etwa fluoreszierende, lumineszierende und phosphoreszierende Tinten, metallische Tinten, schillernde Tinten, photochrome, thermochrome, hydrochrome oder piezochrome Tinten; gedruckte und geprägte Merkmale, darunter ReliefStrukturen; Interferenzschichten; Flüssigkristallvorrichtungen; Linsen und

Lentikularstrukturen; optisch variable Vorrichtungen (OVD) wie etwa diffraktive Vorrichtungen, darunter Diffraktionsgitter, Hologramme und diffraktive optische Elemente (DOE).

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Ausführungsformen der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es versteht sich, dass die Ausführungsformen nur zur Veranschaulichung dargeboten werden und die Erfindung durch diese Veranschaulichung nicht eingeschränkt wird. Für die Zeichnungen gilt:

Figuren la bis lc zeigen jeweils ein Dokument, das eine optische Vorrichtung beinhaltet;

Figur 2 zeigt eine optische Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform;

Figuren 3a und 3b zeigen Bildpunkte gemäß verschiedenen Ausführungsformen;

Figur 4 zeigt eine Anordnung von Gitterelementen eines Bildpunkts nullter Ordnung;

Figur 5 zeigt Bildpunkte, die in Gruppen angeordnet sind, welche Bildpunkte verschiedener Farben umfassen; und

Figuren 6a bis 6b zeigen Ausführungsformen, die Anordnungen von Mikrolinsen einbeziehen.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsform

Es wird, mit Bezugnahme auf die Figuren la und lb, ein Dokument 2 bereitgestellt, das eine optische Vorrichtung 4, wie etwa eine Sicherheitsvorrichtung, und ein optionales Überprüfungsmerkmal 6 beinhaltet. Das Dokument 2 kann ein Sicherheitsdokument 2 wie etwa eine Banknote sein. Das Sicherheitsdokument 2 kann auch jedes sonstige Dokument sein, das ein Sicherheitsmaß erfordert, zum Beispiel eine Kreditkarte oder ein Pass. Das Dokument 2 beinhaltet ein Substrat 8, das eine erste deckende Schicht 10, die auf eine erste Seite 11 aufgebracht wird, und eine zweite deckende Schicht 12, welche auf eine zweite Seite 13 aufgebracht wird, beinhalten kann. Sowohl die erste deckende Schicht 10 als auch die zweite deckende Schicht 12 beinhaltet in der Darstellung Fensterregionen, die der optischen Vorrichtung 4 und der Überprüfungsvorrichtung 6 entsprechen, wobei bemerkenswert ist, dass eine von der ersten und der zweiten deckenden Schicht 10, 12 in manchen Auslegungen derart ausgelegt sein kann, dass sie eine von der optischen Vorrichtung 4 und der Überprüfungsvorrichtung 6, bedeckt, gezeigt in Figur lc, wobei die zweite deckende Schicht 12 in der Darstellung die optische Vorrichtung 4 bedeckt. Im Falle von Figur lc kann die deckende Schicht einer opaken Rückschicht für das optische Element 4 wie etwa einer weißen oder schwarzen Rückschicht entsprechen. Auf diese Weise kann die optische Vorrichtung 4 oder die Überprüfungsvorrichtung 6 in einer Halbfensterregion ausgebildet werden.

Die optische Vorrichtung 4, mit Bezugnahme auf Figur 2, beinhaltet ein Substrat 8, das eine erste Oberfläche 16a und eine zweite Oberfläche 16b aufweist, welche der ersten bzw. der zweiten Seite 11, 13 des Dokuments 2 entsprechen. Die erste Oberfläche 16a beinhaltet eine Anordnung von Bildpunkten 14. Wie in der Figur gezeigt und hier angenommen, entspricht die Anordnung von Bildpunkten 14 einem regelmäßigen 2D-Array von Bildpunkten 14, allerdings kann die Anordnung von Bildpunkten 14 im Allgemeinen jede beliebige geeignete Anordnung einschließlich einer unregelmäßigen Anordnung sein. Die Bildpunkte 14 sind derart angeordnet, das sie ein Bild ausbilden, das von einem Verwender einsehbar ist, oder ein verborgenes Bild, das durch die Verwendung einer oder mehrerer Überprüfungsvorrichtungen 6 erkennbar gemacht werden muss.

Es versteht sich, dass das Bild oder verborgene Bild einer Anordnung von Mikrobildern wie etwa einem wiederkehrenden ID- oder 2D-Muster aus Mikrobildern entsprechen kann. Die Bildpunkte 14 können alle die gleiche Größe aufweisen, wobei die „Größe" eines Bildpunkts 14 im hier verwendeten Sinne dem Bereich entspricht, den der Bildpunkt 14 auf der ersten Oberfläche 16a ausfüllt.

Jeder Bildpunkt 14, mit Bezugnahme auf die Figuren 3a und 3b, beinhaltet ein Diffraktionselement nullter Ordnung 18 (in den Figuren stellt das Diffraktionselement nullter Ordnung 18 den schattierten Abschnitt des Bildpunkts 14 dar), das zum Bereitstellen eines visuellen Effekts einer Diffraktion nullter Ordnung bereitgestellt wird. In der in Figur 3a gezeigten Ausführungsform entspricht das

Diffraktionselement nullter Ordnung 18 dem gesamten Bildpunkt 14. In der in Figur 3b gezeigten Ausführungsform weist jeder Bildpunkt 14 eine aktive Region 20 auf, wobei das diffraktive Element 18 innerhalb der aktiven Region 20 angeordnet ist. Der Abschnitt jedes Bildpunkts 14, der keine aktive Region 20 beinhaltet, wird hier als inaktive Region 22 des Bildpunkts bezeichnet. Wie in Figur 3b gezeigt, können verschiedene Bildpunkte 14a, 14b, 14c unterschiedlich große aktive Regionen 20a, 20b, 20c aufweisen. Die unterschiedlichen Größen der aktiven Regionen 20 ergeben unterschiedliche Helligkeiten der entsprechenden Bildpunkte 14, wobei eine große aktive Region 20 mit einem helleren Bildpunkt 14 assoziiert ist. „Helligkeit" im hier verwendeten Sinne entspricht der relativen Helligkeit zwischen Bildpunkten 14. Vorzugsweise entspricht eine maximale Helligkeit der größten aktiven Region 20, die mit einem Bildpunkt 14 assoziiert ist. In Figur 3b wird zudem ein nicht diffraktiver Bildpunkt 15 gezeigt. Der nicht diffraktive Bildpunkt 15 entspricht einem Bildpunkt 14 mit nur einer inaktiven Region 22. Der nicht diffraktive Bildpunkt 14 entspricht damit einem Bildpunkt 14 mit minimaler Helligkeit. Jeder Bildpunkt 14 kann eine Helligkeit aufweisen, die aus einem endlichen Bereich von Helligkeitsstufen (z. B. 16 Stufen) ausgewählt ist, oder alternativ wird die Helligkeit jedes Bildpunkts 14 aus einem kontinuierlichen Bereich von Helligkeitsstufen ausgewählt.

Jedes Diffraktionselement nullter Ordnung 18, mit Bezugnahme auf Figur 4, beinhaltet eine Anordnung von Gitterelementen 24. In der gezeigten Auslegung entsprechen die Gitterelemente 24 Ausbuchtungen aus der ersten Oberfläche 16a der optischen Vorrichtung 4. Andere Auslegungen beinhalten Gitterelemente 24, die Kerben oder Vertiefungen in der ersten Oberfläche 16a oder Bereichen mit einem anderen Brechungsindex im Vergleich zu dem Substrat 8, in das die Gitterelemente 24 eingebettet sind, entsprechen, oder eine Schicht, die auf das Substrat 8 aufgebracht wird, in das die Gitterelemente 24 eingebettet sind. Der Darstellung gemäß liegen die Gitterelemente 24 in einer linearen periodischen Anordnung mit einer konstanten Gitterelementperiodizität 26 und einer konstanten Gitterelementhöhe oder -tiefe vor. Zum Beispiel beträgt die Gitterelementperiodizität unter 500 nm, vorzugsweise unter 300 nm, besser noch unter 250 nm. Die Gitterhöhen oder -tiefen betragen vorzugsweise 500 nm oder weniger, besser noch zwischen 60 und 250 nm. In manchen Ausführungsformen können die Gitterhöhen oder -tiefen je nach den erforderlichen Effekten nullter Ordnung zwischen 60 und 150 nm oder zwischen 120 nm und 250 nm betragen. Mittenabstand und Breiten der Gitterelemente betragen vorzugsweise 500 nm oder weniger, besser noch zwischen 60 und 250 nm.

In einer Ausführungsform weist jedes Diffraktionselement nullter Ordnung 18 der optischen Vorrichtung 4 eine gemeinsame konstante Gitterelementperiodizität 26 und eine gemeinsame Gitterausrichtung auf. Ein Bild wird wegen der Helligkeitsvariation jedes Bildpunkts 14 aufgrund der Größe einer aktiven Region 20 bereitgestellt, wie mit Bezugnahme auf Figur 3b beschrieben. Zum Beispiel kann für ein monochromatisches 2-farbiges Bild jeder Bildpunkt 14 derart ausgewählt werden, dass er eine von zwei Helligkeitsstufen aufweist. In einer besonderen Umsetzung dieses Beispiels entspricht eine Helligkeitsstufe einem Bildpunkt 14 ohne inaktive Region 22, und die andere Helligkeitsstufe entspricht einem Bildpunkt 14 ohne aktive Region 20 (d. h. einem nicht diffraktiven Bildpunkt 15). In einem anderen Beispiel kann ein 16-farbiges Bild erstellt werden, wobei jeder Bildpunkt 14 eine Helligkeitsstufe aufweist, die aus einer von 16 Stufen ausgewählt wird (wobei die minimale Helligkeitsstufe einem nicht diffraktiven Bildpunkt 15 entsprechen kann). In dieser Ausführungsform kann die optische Vorrichtung 4 als ein monochromatisches Farbbild erscheinen, wenn die optische Vorrichtung 4 aus einer vorgegebenen Position betrachtet wird. Die Farbe des Bilds wird zumindest anhand der gemeinsamen Gitterperiodizität 26 bestimmt und kann ferner anhand einer Auswahl der Folgenden bestimmt werden: dem Material des Substrats 8, dem Material des Gitterelements 24, der Beschichtung zwischen dem Substrat 8 und den Gitterelementen 24, der Beschichtung, welche die Gitterelemente 24 bedeckt usw. Im Allgemeinen kann die Farbe für eine jeweilige optische Vorrichtung 4 durch auf Routineversuchen basierende Variation der Gitterperiodizität 26 bestimmt werden.

Eine andere Ausführungsform entspricht einer Variation der zuvor beschriebenen Ausführungsform. In dieser Ausführungsform kann jeder Bildpunkt 14 eine Farbe aufweisen, die aus zwei oder mehr Farben ausgewählt wird.

Die Farbe jedes Bildpunkts 14 entspricht der Farbe des Bildpunkts 14, wenn er aus einer vorgegebenen gemeinsamen Betrachtungsposition betrachtet wird. In einer Umsetzung dieser Ausführungsform weist jeder Bildpunkt 14 eine Farbe auf, die aus einer von vier Farben ausgewählt wird, konkret Rot, Grün und Blau. Jeder Bildpunkt 14 weist ferner eine assoziierte Helligkeit auf, wie zuvor beschrieben. Auf diese Weise kann ein RGB-Bild erzeugt werden. Wie in Figur 5 gezeigt, sind die Bildpunkte 14 in Gruppen 28 angeordnet, die Bildpunkte 14 beinhalten, die mit jeder möglichen Farbe ± u (Rot, Grün, Blau) assoziiert sind. Um eine regelmäßige 2D-Anordnung von Bildpunkten 14 zu bewahren, können zwei Bildpunkte einer Farbe in einer Gruppe 28 (wie etwa die beiden grünen Bildpunkte, die in Figur 5 gezeigt werden) vorliegen.

Der Mikrolinsenarray 30, mit Bezugnahme auf die Figuren 6a bis 6c, wird zum Betrachten der Bildpunkte 14 einer Bildpunktschicht 30 bereitgestellt. In Figur 6a wird der Mikrolinsenarray 30 auf der gegenüberliegenden Oberfläche (der zweiten Oberfläche 16b) des Substrats 8 zu der Bildpunktschicht 30 bereitgestellt und ist zum Fokussieren auf die Bildpunkte 14 der Bildpunktschicht 30 ausgelegt. In Figur 6b wird der Mikrolinsenarray 30 in einem separaten Abschnitt des Substrats 8 zu dem Mikrolinsenarray 30 bereitgestellt, wodurch ein Überprüfungselement einer Überprüfungsvorrichtung 32 ausgebildet wird.

In Figur 6c wird der Mikrolinsenarray 30 als eine Überprüfungsvorrichtung bereitgestellt, die dem Überprüfungsmerkmal 6 des Dokuments 2 entspricht. In diesem Falle sind die Mikrolinsen des Mikrolinsenarrays 30 zum Fokussieren auf die Bildpunkte 14 der optischen Vorrichtung 4 ausgelegt, wenn das Dokument 2 gefaltet oder anderweitig verformt wird, sodass der Mikrolinsenarray 30 das optische Element 4 überlappt, vorzugsweise in Berührung mit entweder der ersten Seite 11 oder der zweiten Seite 13.

Der Mikrolinsenarray 30 ist zum Betrachten einer Anordnung eines Bilds, die einer Anordnung von Mikrobildern entspricht, geeignet. Ein Vorteil von Bildpunkten 14 mit Diffraktionselement nullter Ordnung 18 besteht darin, dass eine hochauflösende Abbildung möglich ist.

Diffraktionselemente nullter Ordnung 18 sind im Vergleich zu Diffraktionselementen erster und höherer Ordnung vorteilhaft, da man festgestellt hat, dass Mikrolinsen ihrer Funktionsweise nach Diffraktionseffekte erster und höherer Ordnung neu kombinieren, wodurch die Effektivität solcher Gitter zur Verwendung in optischen Vorrichtungen, die auf Mikrolinsen und Mikrobildern beruhen, reduziert wird. Daher können Diffraktionsgitter nullter Ordnung 18 eine kontrastreiche, hochauflösende Mikroabbildung bereitstellen. Die hochauflösende Mikroabbildung kann Bildpunkten mit einer Dimension entsprechen, die sich auf 5 bis 100 Mikrometer beläuft. Zum Beispiel kann ein quadratischer Bildpunkt eine Länge und Breite von je 5 bis 100 Mikrometer aufweisen. Ein runder Bildpunkt kann einen Durchmesser von 5 bis 100 Mikrometer aufweisen. Ein Verringern der Bildpunktgröße wirkt sich auf die Lichtmenge aus, die jeder einzelne Bildpunkt reflektiert, weshalb die jeweilige Anwendung für die ideale Größe des Bildpunkts ausschlaggebend sein wird.

Da die Gitterabstände der Gitterelemente 18 nullter Ordnung der Bildpunkte 14 relativ gering sind, sind zum Ausbilden der Bildpunkte 14 hochauflösende Verfahren erforderlich. In einem solchen Verfahren zum Ausbilden der Bildpunkte 14 wird ein Prägen mit einer hochauflösenden Prägevorrichtung verwendet. Die hochauflösende Prägevorrichtung kann mit einem Verfahren geschaffen werden, das die Elektronenstrahllithographie einbezieht, welche die Ausbildung detailreicher (und damit hochauflösender)

Merkmale auf einer Oberfläche ermöglicht. Eine Mastervorlage kann unter Verwendung der Elektronenstrahllithographie erstellt werden, welche dann zum Schaffen der hochauflösenden Prägevorrichtung gebraucht werden kann. Die Anordnung von Bildpunkten 14 kann ausgebildet werden, indem zunächst eine strahlungshärtbare Tinte (RCI) auf eine erste Oberfläche des Substrats 8 aufgebracht wird und die strahlungshärtbare Tinte unter Verwendung des Prägewerkzeugs geprägt wird. Aufgrund von Oberflächenspannungseffekten kann es wünschenswert sein, die RCI zu härten, ehe das Prägewerkzeug entfernt wird, sodass die Struktur der Gitterelemente nullter Ordnung 18 bewahrt wird. Die RCI wird vorzugsweise unter Verwendung einer geeigneten Strahlung gehärtet; so kann eine UV-härtbare Tinte durch Exposition gegenüber UV-Strahlung gehärtet werden. Es versteht sich, dass auch andere Tinten und Härtungsverfahren verwendet werden können, zum Beispiel warmhärtbare Tinten.

Es können weitere Modifikationen und Verbesserungen vorgenommen werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims

Patentansprüche:

1. Optische Vorrichtung, beinhaltend: - eine erste Oberfläche; und - eine Anordnung von Bildpunkten auf der ersten Oberfläche, wobei eine Vielzahl der Bildpunkte ein Diffraktionselement nullter Ordnung beinhaltet, sodass jedes Diffraktionselement nullter Ordnung zum Bereitstellen eines diffraktiven Effekts nullter Ordnung ausgelegt ist, und wobei die Anordnung von Bildpunkten zum Bereitstellen eines Bilds ausgelegt ist, wobei das Bild eine Anordnung von Mikrobildern beinhaltet.
2. Optische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Größe jedes Bildpunkts gleich ist.
3. Optische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeder Bildpunkt eine Dimension von 5 bis 500 Mikrometer aufweist.
4. Optische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeder Bildpunkt eine assoziierte Helligkeit aufweist.
5. Optische Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die assoziierte Helligkeit jedes Bildpunkts aus einer endlichen Zahl an Helligkeitsstufen, wie etwa 16 Helligkeitsstufen, ausgewählt wird.
6. Optische Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die assoziierte Helligkeit jedes Bildpunkts aus einem kontinuierlichen Bereich an Helligkeitsstufen ausgewählt wird.
7. Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei sich das Diffraktionselement nullter Ordnung jedes Bildpunkts innerhalb einer aktiven Region des Bildpunkts befindet, die so angeordnet ist, dass die Helligkeit jedes Bildpunkts durch die Größe der aktiven Region des Bildpunkts bestimmt wird.
8. Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, die ferner einen oder mehrere nicht diffraktive Bildpunkte beinhaltet, wobei jeder nicht diffraktive Bildpunkt einer minimalen Helligkeitsstufe entspricht.
9. Optische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jedes Diffraktionselement nullter Ordnung eine periodische Anordnung von Gitterelementen beinhaltet.
10. Optische Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Periodizität der Anordnung von Gitterelementen für jedes Diffraktionselement nullter Ordnung gleich ist.
11. Optische Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei mit jedem Diffraktionselement nullter Ordnung eine Farbe assoziiert ist, und wobei die Periodizität der Anordnung der Gitterelemente für jedes Diffraktionselement nullter Ordnung zumindest teilweise auf der damit assoziierten Farbe beruhend bestimmt wird.
12. Optische Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die mit jedem Diffraktionselement nullter Ordnung assoziierte Farbe dem Erscheinungsbild des Diffraktionselement nullter Ordnung entspricht, wenn die optische Vorrichtung aus einer gemeinsamen Position betrachtet wird.
13. Optisch Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die Gitterelemente Gittertiefen oder -höhen von 500 nm oder weniger, vorzugsweise zwischen 60 und 250 nm aufweisen.
14. Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, ferner beinhaltend eine erste opake Schicht, optional Schwarz oder Weiß, vorzugsweise Weiß, die auf eine zweite Oberfläche des Substrats gegenüber der ersten Oberfläche aufgetragen wird.
15. Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, ferner beinhaltend einen Mikrolinsenarray, der auf einer zweiten Oberfläche des Substrats ausgebildet ist, wobei die erste und die zweite Oberfläche gegenüberliegenden Seiten eines transparenten oder transluzenten Substrats entsprechen, wobei der Mikrolinsenarray zum Betrachten der Anordnung von Bildpunkten ausgelegt ist.
16. Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 oder 15, ferner beinhaltend eine erste opake Schicht, optional Schwarz oder Weiß, vorzugsweise Weiß, welche auf die Anordnung von Bildpunkten aufgebracht wird und dadurch die Anordnung von Bildpunkten bedeckt.
17. Optisches System, das eine optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16 und eine Überprüfungsvorrichtung beinhaltet, wobei die Überprüfungsvorrichtung einen Mikrolinsenarray beinhaltet, welcher eine Anordnung von Mikrolinsen beinhaltet, wobei der Mikrolinsenarray dazu ausgelegt ist, einen optischen Effekt, vorzugsweise einen Moire-Effekt oder einen Bildwechseleffekt, bereitzustellen, wenn er derart positioniert ist, dass er die optische Vorrichtung überlappt.
18. Dokument, vorzugsweise ein Sicherheitsdokument wie etwa eine Banknote, welches die optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16 oder das optische System nach Anspruch 17 beinhaltet.
19. Verfahren zum Herstellen einer optischen Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei das Verfahren die folgenden Schritte beinhaltet: Aufträgen einer strahlungshärtbaren Tinte (RCI) auf eine erste Oberfläche eines Substrats; Prägen der RCI unter Verwendung einer hochauflösenden Prägevorrichtung; und Härten der RCI.
20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei die hochauflösende Prägevorrichtung unter Verwendung eines Verfahrens hergestellt wird, das die Elektronenstrahllithographie einbezieht.
21. Verfahren nach Anspruch 20, wobei die Elektronenstrahllithographie zum Erstellen einer Mastervorlage gebraucht wird, die wiederum zum Herstellen der hochauflösenden Prägevorrichtung gebraucht wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, beinhaltend einen Schritt des Ausbildens eines Mikrolinsenarrays, vorzugsweise eines geprägten Mikrolinsenarrays, einer zweiten Oberfläche des Substrats, sodass die Mikrolinsen des Mikrolinsenarrays zum Betrachten eines mit der RCI assoziierten Bilds ausgelegt sind.
23. Verfahren zum Herstellen eines Dokuments nach Anspruch 18, das die folgenden Schritte beinhaltet: - in einer Region eines Substrats Aufträgen einer strahlungshärtbaren Tinte (RCI) auf eine erste Oberfläche eines Substrats, Prägen der RCI unter Verwendung einer hochauflösenden Prägevorrichtung; und Härten der RCI; und - Aufträgen einer deckenden Schicht auf eine oder beide von einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche des Substrats, wobei die eine oder beide deckende Schichten derart aufgetragen werden, dass die RCI von zumindest einer Seite des Substrats aus sichtbar ist.
24. Verfahren nach Anspruch 23, ferner beinhaltend den Schritt des Ausbildens eines Mikrolinsenarrays, vorzugsweise eines geprägten Mikrolinsenarrays auf einem anderen Abschnitt des Substrats auf die RCI, sodass, wenn die Banknote gefaltet oder anderweitig verformt wird, sodass der Mikrolinsenarray über der RCI liegend angeordnet ist, Mikrolinsen des Mikrolinsenarrays zum Betrachten eines Bilds ausgelegt sind, das mit der RCI assoziiert ist.
25. Verfahren nach Anspruch 23, beinhaltend einen Schritt des Ausbildens eines Mikrolinsenarrays, vorzugsweise eines geprägten Mikrolinsenarrays, einer zweiten Oberfläche des Substrats, welche die RCI überlappt, sodass die Mikrolinsen des Mikrolinsenarrays zum Betrachten eines mit der RCI assoziierten Bilds ausgelegt sind.