专利名称：全息数据载体及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种数据载体，具有一个核心层和至少一个相邻的、叠压在该核心层上的层，其中该核心层由体全息图形式的全息数据存储器构成。此外本发明还涉及一种用于制造数据载体的方法，该数据载体具有一个核心层和至少一个与该核心层相邻的层，其中该核心层由体全息图形式的全息数据存储器构成，该至少一个与核心层相邻的层叠压在该核心层上。
背景技术：
在本发明中，数据载体是芯片卡、智能卡、个人文件、证件、驾照、支票、票据和其它有价证券和保险文件、以及数据的载体。
按照给定类型的数据载体和用于制造这种数据载体的方法记载在文献DE3856284T2中。为了传输到有价证券上体全息图单元以可分离的形式叠压在基底上。
对于立体类型的体全息图或相位全息图，通过特定波长的相干光束将具有不同折射率的区域设置到光敏材料的体积中。这些区域也称为布拉格晶格面。在设置好该体全息图之后用白光照射该体全息图，通过在布拉格晶格面上的折射和被反射光中的干涉再现出三维图像。在此，所反映的图像仅在进行原始照射的波长和角度下形成。
文献DE4021908C2公开了一种包含体全息图的数据载体，该体全息图被透明的、由聚碳酸酯(PC)或其它材料制成的保护薄膜覆盖。
在文献EP0919961B1种同样记载了一种具有体全息图的数据载体。该体全息图沉积在基底上，并通过局部的收缩和/或膨胀而改变了布拉格晶格面。
在文献DE69201698T2中记载了一种用于制造彩色立体相位全息图的方法，其中首先用相干光照射光敏胶片元件，以便在该胶片元件中绘制出体全息图。然后将该胶片元件与包含单体的扩散元件接触，该单体在接触后扩散到胶片元件中。通过单体扩散到胶片元件中，扩大了通过全息图反映的图像的波长。因此全息图以偏移到红色方向上的颜色显现。该波长偏移通过单体在扩散之后的聚合而固定下来或者由扩散之前进行的聚合局部控制。这意味着在扩散之前进行过聚合的区域内不能发生聚合，因此也不能进行波长偏移。由此可以形成彩色图像。该用于偏移波长的方法很费事，并且存在要使用另一种可能引起干扰的物质的缺点，该物质可能给数据载体的性能带来负面影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种给定类型的数据载体，其中相对于具有简单体全息图的数据载体提高了对伪造的防护性，并给出事后个体化的可能性。还应当在设计时找到相应的解决方案。该技术问题还在于提供一种用于制造这种数据载体的简单方法，该方法既不费材料又节省成本。
按照本发明该技术问题是这样解决的，直接与核心层相邻的层在叠压之前在其朝向核心层的表面上具有引起由体全息图再现的图像的波长发生移动的粗糙度。该技术问题还通过一种用于制造这种数据载体的本发明方法解决，其中直接与核心层相邻的层为了叠压而具有朝向核心层的表面，该表面具有引起由体全息图再现的图像的波长发生移动的粗糙度。
本发明的数据载体在相应的设计可能中具有更高的伪造防护性。本发明的方法既节省成本又不费材料，并且可以用传统的制造方法实现。通过设置有针对性的粗糙度可以有目的地事后个体化已完成曝光且大量制造的体全息图。本发明的数据载体还展示了令人诧异的优点，即直接设置在核心层上的层可以非常好地粘合在核心层上，因此在企图伪造时很难脱落。体全息图可能在企图伪造时被破坏。本发明数据载体的体全息图相对于用于产生该体全息图的相干光的波长发生了蓝色偏移，也就是向更小波长的偏移，该偏移可以通过相邻层的粗糙度的大小有目的地控制。因此伪造者很难再现该体全息图，因为为了企图复制需要采用多个波长的相干光，并且波长偏移的连续过程是很难模仿的。伪造的数据载体或复制品可以通过体全息图的有缺陷的构造及由此缺乏的信息识别出来。
在优选实施方式中，平均粗糙度大约是5μm到25μm，优选10μm到15μm。由此可以将再现的图像的波长向更短的波长方向偏移至少20nm。下面对于给定的平均粗糙度值是指按照标准DIN-EN ISO 4288的平均粗糙深度Rz，其定义将在下面解释。该粗糙度将在表面上例如通过探针测量，该探针扫描该表面并且绘制出该探针垂直于表面、在该情况下垂直于层表面的路径。所述平均粗糙深度Rz是这样来确定的，用该表面上的5个连续个别测量路段中的5个个别粗糙深度Ri计算算术平均值。该个别粗糙深度在此是在利用探针扫描的测量路段的最高和最低点之间的距离。
Rz=15Σ5i=1Ri]]>根据本发明的另一建议，所述粗糙度是随机分布的，也就是说粗糙高度和粗糙深度以不规则分布的高度和深度不规则地设置在直接与核心层相邻的层的朝向该核心层的表面上。只通过这一点就特别是针对分离企图和操纵企图给出了很好的伪造防护。如果直接与核心层相邻的层的表面具有规则的轮廓则可以对颜色偏移给出非常好的可控制性。该轮廓例如可以是锯齿轮廓或棱角被倒圆的轮廓。这样的轮廓可以在叠压之前借助微量压印模具压印到与核心层相邻的层的表面上。
如果直接与核心层相邻的层在叠压之前在朝向核心层的表面上具有带不同粗糙度的区域，则可以实现数据载体的好的结构。该不同区域在此可以采取数字、字母、圆、矩形或其它几何形状以及图形。这些区域可以在数据载体中通过全息图像的不同波长区分。因此可以显示附加信息。与该实施方式关联的制造方法包含以下附加步骤粗糙度应当比周围区域小的特定区域是光滑的或具有规则的轮廓。这例如可以借助压印模具实现。
由于聚碳酸酯(PC)层具有非常好的抗弯曲和磨损的特性，因此在优选实施方式中与核心层相邻的层由聚碳酸酯构成。
如果体全息图具有收缩或膨胀，则可以将另外一种颜色构造结合到体全息图中。由此扩大或缩小了布拉格晶格面，从而相应缩小或扩大了再现图像的波长。如果该收缩或膨胀在体全息图的一个区域中在数据载体平面方向上具有梯度，则得出一种伪造防护性特别好、并体现在设计中的解决方案。由此实现了颜色过渡。
下面借助附图中示出的实施例详细解释本发明。示出图1是按照本发明的数据载体的俯视图，图2是按照本发明的数据载体的截面图，图3是按照本发明的数据载体在叠压之前的一部分的截面图，图4是本发明数据载体的与核心层直接相邻的层在叠压之前朝向核心层的表面的示意图，图5是本发明数据载体的另一个实施例的与核心层直接相邻的层在叠压之前朝向核心层的表面的示意图，图6是本发明数据载体的另一实施例的俯视图，图7和图8是该实施例的与核心层直接相邻的层在叠压之前朝向核心层的表面的示意图。
具体实施例方式
图1示出按照本发明的数据载体1，其具有不同的安全单元。安全单元是提高数据载体的伪造防护性的单元。例如，在数据载体1上敷设数据载体持有人的图像3和针对数据载体持有人的印制数据4，优选借助压印或借助激光书写(Laserbeschriftung)敷设到数据载体的激光活性层或激光敏感层中。数据载体可以包含其它电子部件，如RFID应答机、芯片模块或用于双接口模块的天线。数据载体还具有其中设置有体全息图单元的区域5。区域5可以部分或完全覆盖数据载体。这样的体全息图可以再现由字母或数字构成的图像、图案、信息，其既可以通过视觉分析也可以被机器分析。视觉分析通过人眼进行，人眼检查所再现的图像、图案或信息是否与预定的图像、图案或信息一致。机器验证可以通过颜色检查借助于再现波长和/或衍射效率和/或衍射图案的确定来进行。结果，可以借助该安全单元对数据载体的真伪做出判断。也可以通过机器或视觉分析数据载体上的其他安全单元。
图1所示的数据载体在图2中以横截面示出。数据载体1具有多个层，其中附图标记14表示其它层，附图标记15表示包含体全息图的感光性树脂膜(Photopolymerfilm)。下面也将这个位于里面的层称为核心层15。核心层也可以是中间层。在本实施例中，在核心层上面设置一个层14，在核心层15下面设置两个其他层14。在其它实施例中，可以在核心层15上面和/或下面设置至少一个其他层或任意数量的其它层，这些层可以由聚碳酸酯(PC)和/或PVC(聚氯乙烯)和/或聚酯(例如聚对苯二甲酸乙二醇脂(PETPolyethylenterephtalat))和/或聚烯烃(例如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP))和/或ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(-共聚物))和/或聚亚安脂(PU)和/或聚醚醚酮(PEEK)和/或其它被热塑性处理的材料或材料组合(Materialverbuenden)和/或塑料涂覆的纸类型材料和/或诸如Teslin的纸类型材料构成。在另一实施例中，也可以以数据载体的层顺序设置多个核心层15。这些层，包括核心层15在此不必像图2所示实施例那样覆盖数据载体的整个宽度。这些层也可以只占据数据载体的部分宽度或长度。核心层15由感光性树脂膜或卤化银膜(Silberhalogenidfilm)构成。此外，核心层也可以由其它在全息图中常见的记录材料(记录材料、记录介质)构成。这种材料的选择在DE692 01 698 T2中和“Ullmanns Chemische Enzyklopaedie”，elektronische Ausgabe 2003中在词目“Materials used in Holography”中给出，在此通过引用将它们包括在本文中。
在图3中，再一次示出本发明的数据载体的各层在叠压前相互重叠设置的横截面。感光性树脂层15通常具有至少5μm的层厚，优选为5到50μm，最佳为10μm到20μm。其它层14具有至少5μm的厚度，优选为5到500μm，最佳为50μm到100μm。下面为了改善其它层的界定，将在完成设置的数据载体中从观察者的角度看与核心层15相邻、并位于核心层之上的层用参考数字14a表示。与核心层15相邻的层14a的朝向核心层15的表面141在图4中再次以断面17示出。表面141具有随机的粗糙度，即不规则分布的凸起和凹下。这一断面的粗糙深度19同样借助双箭头来表示。其中，虚线指明粗糙度的最大高度和最大深度。在一个优选实施例中，平均粗糙度为5μm到25μm，优选10μm到15μm。在这样选择粗糙度时，在数据载体叠压之后，可以实现通过体全息图再现的图像的波长偏移(Wellenlaengenverschiebung)至少20nm，而变成较小的波长(蓝移)。在此，平均粗糙度与偏移大小成比例。
构造与核心层15相邻的层14a的朝向核心层15的表面142的另一实施例在图5中示出。该表面142具有锯齿形状的规则轮廓，其中粗糙深度20在这种情况下以锯齿谷(Zackental)和锯齿峰(Zackenberg)之间的距离给出。在另一实施例中，规则轮廓也可以由倒圆的锯齿组成。图5所示的表面142和其它表面轮廓可以通过微压印(Mikropraegung)压印到表面142中。其中，平均粗糙度优选应当在上述范围内变化。在此，压印必须在叠压之前、在装配各层之前进行。
图3所示的本发明的数据载体的组成部分如所示那样堆集，然后在本发明的制造方法中借助公知的叠压方法接合起来。属于公知叠压装置的有滚筒式叠压机(Rollenlaminator)或热传送冲压机(Thermotransferpresse)等等。在组合各层之前，已经根据公知的方法将体全息图设置到核心层15的感光性树脂层中，并且必要时通过除去保护薄膜和/或传输薄膜而被制备。为此，例如可以采用文献DE 19809 503 A1中给出的方法，其通过引用被包括到本文中。在此，体全息图可以包含个体数据和/或固定数据。其中，个体数据是直接或间接地被分配给数据载体的持有人或数据载体本身并对其来说是独有的数据。这种个体数据例如可以是数据载体持有人的相片或文件号码。固定数据对数据载体的所有持有人或对相应数据载体类型来说是相同的。固定数据例如可以是徽章或地方代码形式的说明。在叠压时，在薄膜堆叠(Folienstapel)上施加几巴的压力和几个100℃的温度。通过叠压加宽各薄膜的相邻区域，并因此能够在结束叠压之后实现薄膜的固定的相互附着(Aufeinanderhaften)。由此产生热塑性连接。必要时，可以在叠压之前将粘合剂敷设在各薄膜之间。但在，核心层15和相邻层14a的粗糙表面141之间不允许添加粘合剂。在进一步的实施例中，例如可以分别只将层14a和15以及两个层14相互叠压，然后在另一叠压步骤中将这两个层连接相互叠压。还可以在叠压层14a和15之后在背离核心层15的表面上设置例如包含数据载体持有人的数据的印记。层14和14a也可以在叠压之前就已具有印记。在进一步的实施例中，层14和14a也可以具有激光活性的或激光敏感的颜料，该颜料使得可以借助于激光将数据和/或图像设置到层中。通过激光书写(激光雕刻)引起颜料的色变，使得由此可以显示信息。数据载体的激光书写可以在叠压之前和/或在不同叠压步骤之间和/或在叠压层之后进行。
本发明的另一实施例由图6示出。本发明的数据载体1在体全息图5的区域内具有两个区域，第一区域50和第二区域51，它们对于观察者以不同颜色显现。例如，区域50具有蓝色，而区域51具有红色。区域51在此具有字母“ABC”的形状，其中区域51也可以具有任意其它形状，例如数字、图案或图像。在区域51中，在叠压之前对与核心层相邻的层在朝向核心层的表面上用轧印模进行平整处理，从而该区域中的粗糙度降低。两个区域中粗糙度的不同由图7和图8示意性示出。图7示出叠压之前与核心层相邻的层的朝向核心层的表面141在区域50中一段的粗糙度。该段的粗糙深度19通过双箭头给出。区域50的平均粗糙度对应于由图3和图4示出的平均粗糙度。图8相应地示出叠压之前该相邻层的朝向核心层的表面143在区域51中一段的粗糙度。粗糙深度21同样通过双箭头给出，并且小于图7中区域50的粗糙深度19。相应地，区域51的平均粗糙度小于区域50的平均粗糙度。在叠压时，区域51的更小平均粗糙度导致布拉格面(Pragg’schenNetzeben)的更小偏移，并由此导致体全息图的再现图像的更小被压印的波长漂移。也就是说，如果通过相干辐射在可见的红光波长区域内产生体全息图，则由区域51所再现的图像还是红色，而由区域50所再现的图像发生蓝移。由此，观察者可以通过颜色识别由体全息图的区域50和51所再现的图像之间的差异。
在另一实施例中，区域51也可以具有特定的、规则的压花，该压花具有比区域50更大或更小的平均粗糙度。由此，区域51比区域50发生更多或者更少的蓝移。
为了实现附加的颜色构成，可以通过有目的地改变叠压温度而在数据载体平面上实现体全息图的布拉格面的有目的的收缩或膨胀。尤其地，可以通过在数据载体平面方向上存在的温度梯度，实现在通过体全息图所再现的图像中的波长梯度。对于观察者，这种梯度表现为彩虹类型的颜色偏移。例如，在大约20K的温度梯度，在1cm的波长上，可以实现大约300nm的连续颜色偏移。
本发明的实施例对伪造防护性特别有利，其中实现从不可见的波长区域到可见波长区域、或者从可见波长区域到不可见波长区域的体全息图的再现图像的颜色偏移。其中，颜色偏移通过叠压前相邻薄膜的粗糙度或者通过收缩或膨胀产生。从而，在叠压之前，设置于核心层上的薄膜的粗糙度足够大的情况下，可以实现从红外波长区域到可见波长区域、或者从可见波长区域到紫外波长区域的波长偏移。这样，例如，在与相邻的粗糙层接合之后，只通过用紫外线照射来再现在可见的蓝色波长区域中曝光(belichten)的体全息图。所再现的图像及其特性只能通过机器检测。由此，可以事后将隐蔽的、机器可读的信息集成到体全息图中。在另一例子中，通过用红外波长区域内的电磁辐射(例如用1064nm的Nd:YAG激光)曝光来产生体全息图。在与粗糙的、具有给定平均粗糙度并设置于体全息图上的薄膜叠压之后，可以实现可见波长区域内全息图的再现。
在另一实施例中，与核心层直接相邻的层14a或者其它层14可以具有透镜结构或其它光学有源结构。
如果通过直接相邻层14a再现包含在核心层的体全息图中的图像和/或数据，则直接相邻层至少必须至少对其中进行图像和/或数据再现的波长区域是至少部分透明的。在另一实施例中，在叠压前具有粗糙度的直接相邻层14a还可以设置在核心层15的不能再现包含在体全息图中的数据和/或图像的面上。
应当理解，所述波长偏移可用于任意级别的衍射。
权利要求
1.一种数据载体，具有核心层和至少一个相邻的、叠压在所述核心层上的层，其中所述核心层由体全息图形式的全息数据存储器构成，其特征在于，在与所述核心层叠压之前，直接相邻层的朝向所述核心层的表面具有导致由体全息图所再现的图像的波长偏移的粗糙度。
2.根据权利要求1所述的数据载体，其特征在于，用于使由体全息图所再现的图像的波长偏移为至少20nm的平均粗糙度是大约5μm到25μm，
3.根据权利要求1或2所述的数据载体，其特征在于，所述粗糙度是随机分布的。
4.根据权利要求1或2所述的数据载体，其特征在于，所述粗糙度规则地以锯齿轮廓的形式出现。
5.根据上述任一项权利要求所述的数据载体，其特征在于，直接与所述核心层相邻的层的不同区域在叠压之前具有不同的粗糙度。
6.根据权利要求5所述的数据载体，其特征在于，通过所述直接与核心层相邻的层的具有不同粗糙度的区域表示数字、字母、几何形状或图形形式的信息。
7.根据上述任一项权利要求所述的数据载体，其特征在于，所述相邻层由至少一种可热塑性处理的塑料构成，尤其是聚碳酸酯(PC)。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的数据载体，其特征在于，所述相邻层由被塑料涂覆的纸类型材料构成。
9.根据上述任一项权利要求所述的数据载体，其特征在于，所述相邻层被压印。
10.根据上述任一项权利要求所述的数据载体，其特征在于，所述体全息图是局部收缩或膨胀的。
11.根据权利要求10所述的数据载体，其特征在于，所述收缩或膨胀在数据载体平面方向上具有梯度。
12.根据上述任一项权利要求所述的数据载体，其特征在于，随着所述直接相邻层的粗糙度的增大，使由体全息图所再现的图像的波长偏移到更小的波长(蓝移)。
13.一种用于制造数据载体的方法，其中所述数据载体具有核心层和至少一个与所核心层相邻的层，所述核心层由体全息图形式的全息数据存储器构成，所述至少一个与核心层相邻的层被叠压在所述核心层上，其特征在于，作为直接与所述核心层相邻的层，提供具有朝向所述核心层的表面的层用于叠压，其中所述表面具有粗糙度，所述粗糙度引起由体全息图所再现的图像的波长偏移。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，使由体全息图所再现的图像的波长偏移为至少20nm的平均粗糙度是大约5μm到25μm，
15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，所述粗糙度通过规则的轮廓产生，其中所述轮廓在提供用于叠压的层之前通过热和机械形变被压印在将与所述核心层直接相邻设置的层的表面的区域中，其中压印后的表面朝向所述核心层。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的方法，其特征在于，所述与核心层直接相邻的层的朝向核心层的表面的区域在叠压前被平整。
17.根据权利要求15或16所述的方法，其特征在于，所述区域具有任意几何形状和/或数字形状和/或字母形状和/或图形。
全文摘要
给出了一种数据载体(1)以及相应的制造方法，该数据载体具有一个核心层(15)和至少一个相邻的、叠压在该核心层上的层(14a)，其中该核心层由体全息图(5)形式的全息数据存储器构成。与核心层直接相邻的层的朝向核心层的表面(141)在与核心层叠压之前具有引起由体全息图再现的图像的波长发生移动的粗糙度(19)。
文档编号G03H1/04GK1930532SQ200580008081
公开日2007年3月14日 申请日期2005年3月7日 优先权日2004年3月15日
发明者杰恩斯·厄莱克, 迈克尔·科奈贝尔, 托马斯·罗尔, 奥里沃尔·穆斯, 雷纳尔·塞德尔 申请人:联邦印刷有限公司