专利名称：衍射式防伪标签及其制作方法
技术领域：
本发明涉及一种衍射式防伪标签及其制作方法，特别是涉及一种兼具裸眼与机器判读的衍射式防伪标签及其制作方法。
全息图(Hologram全像片)是一种衍射式(Diffractive绕射式)光学元件，已被广泛应用于验证(Authentication)、安全(Security)、防伪(Anti-Counterfeiting)等用途，例如VISA信用卡上的全息鸽子图案及Master Card信用卡上的全息地球图案等，其主要原因是全息图无法以扫描或印刷的方式进行仿造；而且除非是熟悉全息技术的专业人士，否则也不易通过全息方式进行伪造。
然而，全息图可通过翻版的方式加以复制，但是此举必然会导致图像质量降低或造成其他缺陷。不过，这些可以裸眼进行识别的全息图，对于其是否为翻版或伪造的膺品，以及其与正版制品之间的差异，则必须依赖专业人员加以识别，因此并非客观的评量方式。
除了以单纯的裸眼识别方式对全息图进行验证外，为防止伪造及仿冒，还可在裸眼识别的全息图上设计隐藏式图案。例如在美国专利第4,984,824号所提出的，其防伪标签是由裸眼识别全息图与隐藏式图案构成，此种防伪标签的判读方式是利用放大镜进行鉴识。除了熟知内情的相关人员以外，一般并不易察觉隐藏式图案。而且隐藏式图案部分的尺寸小、制作较为精细，可以提高防伪性。但是隐藏式图案部分仍可经由细心观察加以鉴别与伪造；而且对于隐藏式图案的识别仍是采取非客观的评量方式。
利用机器进行验证识别是一种客观判别真伪的方法，但是由于机器与识别图案之间的对位问题，如上所述的衍射式隐藏图案并不利于使用机器进行识别。因此为了使用机器进行识别，在美国专利第5,306,899号及第5,422,744号中，提出结合条码(Bar Code Symbol)与全息图的方式，一方面经过两者的结合以提高防伪的门槛，另一方面又可利用机器进行判读从事客观评量。然而可以使用条码阅读机(Bar Code Reader)进行识别的条码，比较容易地通过观察而加以伪造。
衍射式元件较难伪造，并且可将其设计成使用机器能够进行鉴识的状态，由此应用于防伪标签及防伪系统中。首先针对需要设计所需的衍射图案，并在读取防伪标签的适当位置装设检测器，最后依据所侦测到的信号进行处理以判断真伪。由于判读机器也是防伪系统整体的一部分，因此结合判读机器结构与衍射式光学元件，在设计弹性与防伪程度上都可以大为提高；此外，对于翻版制作的衍射式元件而言，由于在使用膺品时其光学效率会大打折扣，因此可通过判读机器的设定加以鉴另。
利用机器识别衍射式光学元件的防伪标签，其衍射光通常是形成光点集合，例如美国专利第5,291,006号、第5,300,764号及第5,627,663号中所披露的，其防伪标签是将衍射式元件划分成许多区块，而且每个区块分别具有不同方向或间距的线性衍射光栅(Diffraction Grating)，判读系统则是使用激光二极管(Laser Diode)及光电二极管(Photo Diode)构成侦测器阵列(DetectorArray)；或者是使衍射光形成图案，例如Opt.Lett.,Jan.1,1998中所述的微细防伪标签(Microtag)是采用远紫外光光刻(Extreme Ultraviolet Lithography,EUV Lithography)方式进行制作，使得各个区域分别具有不同宽度或相位的光栅，判读所使用的系统则是由激光二极管及电荷耦合元件(Charge CoupledDevice,CCD)构成。然而由于在以上所述的防伪标签中，其组成的基本单元是光栅，请参照
图1，其所绘示的现有防伪标签中所使用的光栅示意图，伪造者可以通过观察其中光栅的方向、周期或宽度等微观结构而加以伪造。
本发明的目的在于提供一种兼具裸眼与机器判读的衍射式防伪标签的结构及其制作方法，将裸眼识别元件的全息图与机器识别的非光栅衍射式光学元件整合于同一个衍射式防伪标签，使其具有双重的防伪效果，防止不法者使用扫描或印刷等方式进行伪造，可以提高防伪的门槛，减少被伪造的机会。
本发明的目的是这样实现的，即提供一种衍射式防伪标签，其中至少包括一裸眼识别元件，可以显现影像；以及一衍射式光学元件，与该裸眼识别元件并列连接，可供鉴识。
本发明还提供一种衍射式防伪标签，其中至少包括多个裸眼识别区块，可以显现影像；以及多个衍射式元件区块，与该各裸眼识别区块以画素交错形式排列组合，可供鉴识。
本发明还提供一种衍射式防伪标签的制作方法，至少包括下列步骤形成一裸眼识别元件；形成一衍射式光学元件；以及将该裸眼识另元件与该衍射式光学元件以并列方式组合。
本发明还提供一种衍射式防伪标签的制作方法，至少包括下列步骤提供一基材；以及在该基材上形成多个裸眼识别区块与多个衍射式元件区块，且该各裸眼识别区块与该各衍射式元件区块以画素交错方式排列组合。
本发明还提供一种衍射式防伪标签母版的制作方法，至少包括下列步骤形成一裸眼识别元件制作母版；形成一衍射式光学元件制作母版；以及使该裸眼识别元件制作母版与该衍射式光学元件制作母版的表面高度相同，并将该裸眼识别元件制作母版与该衍射式光学元件制作母版接合。
本发明还提供一种衍射式防伪标签的制作方法，至少包括下列步骤形成一裸眼识别元件制作母版；形成一衍射式光学元件制作母版；使该裸眼识别元件制作母版与该衍射式光学元件制作母版的表面高度相同，并将该裸眼识别元件制作母版与该衍射式光学元件制作母版接合，形成一防伪标签制作母版；以及以该防伪标签制作母版压印一基材，形成一防伪标签。
下面结合附图，详细说明本发明的实施例，其中图1为现有防伪标签中所使用的线性光栅示意图；图2为依照本发明第一实施例，一种衍射式防伪标签，其所使用的非光栅衍射式光学元件示意图；图3为依照本发明的第一实施例，一种衍射式防伪标签的结构示意图；图4为依照本发明的第一实施例，一种衍射式防伪标签的制作方法，其所使用的制作母版的结构示意图；图5为依照本发明的第二实施例，另一种衍射式防伪标签，画素交错形式示意图；图6为依照本发明的第二实施例，另一种衍射式防伪标签的结构示意图。
本发明的衍射式防伪标签其中包括“裸眼识别元件”与“机器识别衍射式元件”等，因此兼具裸眼识别与机器鉴另的双重防伪功能。裸眼识别元件例如是全息图等，包括具有公司标志或者是产品商标的全息图等，并且可用于标示机器识别衍射式元件之所属。其中供裸眼识别的全息图的制作方法包括全息拍摄法、点矩阵干涉法或光刻术等半导体制作工艺。
而供机器识别的衍射式元件，则是采取非光栅衍射式光学元件，根据菲涅耳衍射(Fresnel Diffraction)或夫朗和费衍射(Fraunhofer Diffraction)的原理加以设计。请参照图2，其为本发明第一实施例，一种衍射式防伪标签，其所使用的非光栅衍射式光学元件示意图。由于制作完成的衍射式光学元件为复杂的不规则形式，其外表单调且不具有肉眼可观察的图像，因此可防止具有不法意图者通过观察防伪标签得知其细微结构，以避免防伪标签遭到仿冒。而且这种衍射式元件并无法由干涉方式产生，其制作方法则包括采用光刻术制作。
请参照图3，其所绘示的是依照本发明的第一实施例，一种衍射式防伪标签的结构示意图。其中裸眼识别元件302与机器识别衍射式元件304可以分别进行制作，裸眼识别元件302包括全息图等元件，例如是以全息拍摄法、点矩阵干涉法或光刻术等半导体制作工艺在基材306a上所制作的全息图；并根据衍射原理设计非光栅形式的衍射式元件，在基材306b上制作所需的非光栅衍射式光学元件304(结构如图2所示)。然后再以接合方式，使裸眼识别元件302与衍射式光学元件304并列，将两者组合构成衍射式防伪标签300。其中衍射式光学元件304，例如是非光栅形式的衍射式元件，或线性光栅的组合，或是非光栅与线性光栅的组合。
然而在本实施例的衍射式防伪标签中，包括裸眼识别元件的全息图及机器识别的衍射式元件等，并以位置相邻的方式组成衍射式防伪标签，此用以举例说明本发明，并非用以限制本发明的范围。
请参照图4，其所绘示的是依照本发明的第一实施例，一种衍射式防伪标签的制作方法，其使用的制作母版的结构示意图。除了将分别制作的裸眼识别元件(图3中的302)与机器识别衍射式元件(图3中的304)粘贴在一起，以制作衍射式防伪标签(图3中的300)之外。也可以将裸眼识别元件制作母版402及衍射式元件制作母版404，利用接版技术将两者接合，并使其表面高度一致，形成防伪标签制作母版400。其中制作裸眼识别元件所需母版402的厚度约为30微米(Micron,μm)，所使用的接版技术包括全息接版技术等。
使用接版制作的单一防伪标签制作母版，在进行防伪标签复制时，可以使产量的防伪标签的质量一致，其所使用的制作方法包括采用压印(Embossing)方式，例如热压印、滚压等方式。将防伪标签制作在破坏性材料上，可以更进一步防止翻版的行为。而且结合两种不同制作工艺所产生的结构(裸眼识别元件及衍射式元件)，以组成单一的防伪标签，将可大幅提高防伪标签的防伪门槛。此外，由于裸眼识别元件及衍射式元件两者的位置相邻，且具有明显的位置区分，因此可以使用机器对防伪标签进行识别。而将复制产量的防伪标签应用在文件上时，其所采用的方法则包括粘贴方式或烫金方式等。
由于衍射式光学元件无法以一般装置进行鉴识，因此必须使用配合衍射式光学元件设计的判读机器，才能判断其真伪。对衍射式防伪标签进行识别时，其所使用的判读机器主要由光源(激光二极管)、光学元件、侦测器、信号处理电路与判读韧体等(未显示于图中)共同构成。其中判读机器的光学结构是配合机器判别衍射式元件而设计，由于判读机器本身也是防伪系统整体的一部分，因此结合判读机器光学结构与衍射式光学元件，无论在防伪标签的设计弹性与防伪程度上都可以大幅度提高。对衍射式防伪标签进行判读时，判读机器发出的激光，经防伪标签产生衍射后进入侦测器，然后由侦测器依据时序信号进行信号扫描，并利用电路进行信号处理，最后再以判读韧体判断标签的真伪。
请参照图5，其所绘示的是依照本发明的第二实施例，另一种衍射式防伪标签，画素交错形式示意图。在本实施例的衍射式防伪标签中，包括有裸眼识别部分502和机器判读部分504等。其中裸眼识别部分502包括全息图区块等，机器判读部分504例如是衍射式元件区块等。然后采用画素交错形式的设计，将这些裸眼识别部分502及机器判读部分504的画素区块，制作在同一个防伪标签基材500上，例如使用光刻术等半导体制作工艺进行制作。
请参照图6，其所绘示的是依照本发明的第二实施例，另一种衍射式防伪标签的结构示意图。在防伪标签基材600上，具有以画素交错形式排列组合的裸眼识别区块602及衍射式元件区块604。经由裸眼识别区块602，例如是全息图区块等，可以辨认其中所显现的影像；衍射式元件区块604可以使用判读机器进行识别，而且其所使用的判读机器与衍射式元件之间，并不需要进行特别的对准。
与第一实施例类似，对本实施例的衍射式防伪标签进行判读时，由判读机器的光源(激光二极管)所发出的入射激光606，经由衍射式元件区块604后，产生衍射激光608，由判读机器的侦测器接收后，依时序信号进行扫描，并以电路进行信号处理，再由判读韧体判断真伪。进行防伪标签批量生产时，则可采用例如热压印、滚压等压印方式制作。此外，将防伪标签制作在破坏性材质上，可以更进一步防止翻版的行为，并可采用例如粘贴、烫金等方式将其应用在文件上。
在本实施例中，裸眼识别元件区块及机器识别的衍射式元件区块，是以画素交错形式配置构成衍射式防伪标签，然而图5及图6所示，是用以举例说明，其所绘示的交错形式，并非用以限制本发明中具有不同功能区块的配置方式及其范围。由于裸眼识别元件及衍射式元件两部分的设计，与两者区块交错配置的形式，可以有不同排列及组合，因此除了具有双重防伪功能外，其多样化的组合形式也可提供极佳的防伪效果。请参照表1，其所列示的是现有技术与本发明的衍射式防伪标签的比较。
综上所述，本发明使用裸眼识别元件，并同时采用非光栅衍射式光学元件，以接版技术或画素交错设计的方式，将裸眼识别元件与非光栅衍射式光学元件整合于同一个衍射式防伪标签上。由裸眼识别元件的全息图提供防伪标签裸眼识别的功能，而具有不规则形式的非光栅衍射式光学元件，则可提供防伪标签作为机器鉴识之用，因此可使防伪标签具有双重的防伪效果，而且无法以扫描或印刷等方式对其进行伪造。
由上述本发明较佳实施例可知，应用本发明具有下列优点1．本发明利用接版技术结合两种形式、两种制作工艺的防伪元件于一体，所制成的衍射式防伪标签可以同时具有两种防伪形式，而且精密接版制作工艺或画素交错设计将使伪造的难度增加，更加提高防伪门槛。
2．使用机器判读具有客观评量特性，且防伪程度较高。本发明是采取将裸眼识别元件的全息图与机器识别衍射式元件结合方式，接版或画素交错两种设计都有利于进行机器判读，以提高防伪效果。
3．本发明所使用的衍射式元件并非仅由线性光栅所组成，而是根据衍射原理设计成复杂的不规则形式，使得意图仿冒者无法通过观察细微结构从而加以伪造，降低被仿冒的可能，可以提高衍射式元件的防伪效果。
表1现有技术与本发明的比较
虽然结合以上较佳实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围应以所附的权利要求所界定的为准。
权利要求
1．一种衍射式防伪标签，其中至少包括一裸眼识别元件，可以显现影像；以及一衍射式光学元件，与该裸眼识别元件并列连接，可供鉴识。
2．如权利要求1所述的衍射式防伪标签，其中该裸眼识别元件包括全息图。
3．如权利要求1所述的衍射式防伪标签，其中该衍射式光学元件包括非光栅衍射式光学元件。
4．如权利要求1所述的衍射式防伪标签，其中该衍射式光学元件包括线性光栅。
5．如权利要求1所述的衍射式防伪标签，其中该衍射式光学元件包括非光栅衍射式光学元件与线性光栅的组合。
6．一种衍射式防伪标签，其中至少包括多个裸眼识别区块，可以显现影像；以及多个衍射式元件区块，与该各裸眼识别区块以画素交错形式排列组合，可供鉴识。
7．如权利要求6所述的衍射式防伪标签，其中每一衍射式元件区块包括非光栅衍射式光学元件。
8．如权利要求6所述的衍射式防伪标签，其中每一衍射式元件区块包括线性光栅。
9．如权利要求6所述的衍射式防伪标签，其中每一衍射式光学元件区块包括非光栅衍射式光学元件与线性光栅的组合。
10．一种衍射式防伪标签的制作方法，至少包括下列步骤形成一裸眼识别元件；形成一衍射式光学元件；以及将该裸眼识别元件与该衍射式光学元件以并列方式组合。
11．如权利要求10所述的衍射式防伪标签的制作方法，其中形成该裸眼识别元件的方法包括全息拍摄法。
12．如权利要求10所述的衍射式防伪标签的制作方法，其中形成该裸眼识别元件的方法包括点矩阵干涉法。
13．如权利要求10所述的衍射式防伪标签的制作方法，其中形成该裸眼识别元件的方法包括光刻术。
14．如权利要求10所述的衍射式防伪标签的制作方法，其中形成该衍射式光学元件的方法包括光刻术。
15．一种衍射式防伪标签的制作方法，至少包括下列步骤提供一基材；以及在该基材上形成多个裸眼识别区块与多个衍射式元件区块，且该各裸眼识别区块与该各衍射式元件区块以画素交错方式排列组合。
16．如权利要求15所述的衍射式防伪标签的制作方法，其中形成该各裸眼识别区块与该各衍射式元件区块的方法包括光刻。
17．一种衍射式防伪标签母版的制作方法，至少包括下列步骤形成一裸眼识别元件制作母版；形成一衍射式光学元件制作母版；以及使该裸眼识别元件制作母版与该衍射式光学元件制作母版的表面高度相同，并将该裸眼识别元件制作母版与该衍射式光学元件制作母版接合。
18．如权利要求17所述的衍射式防伪标签母版的制作方法，其中将该裸眼识别元件制作母版与该衍射式光学元件制作母版接合的方法包括全息图接版技术。
19．一种衍射式防伪标签的制作方法，至少包括下列步骤形成一裸眼识别元件制作母版；形成一衍射式光学元件制作母版；使该裸眼识别元件制作母版与该衍射式光学元件制作母版的表面高度相同，并将该裸眼识别元件制作母版与该衍射式光学元件制作母版接合，形成一防伪标签制作母版；以及以该防伪标签制作母版压印一基材，形成一防伪标签。
20．如权利要求19所述的衍射式防伪标签的制作方法，其中将该裸眼识别元件制作母版与该衍射式光学元件制作母版接合的方法包括全息图接版技术。
21．如权利要求19所述的衍射式防伪标签的制作方法，其中压印该基材上形成该防伪标签的方法包括热压印。
22．如权利要求19所述的衍射式防伪标签的制作方法，其中压印该基材上形成该防伪标签的方法包括滚压。
全文摘要
一种兼具裸眼与机器判读的衍射式防伪标签及其制作方法,此种防伪标签的结构中,具有裸眼识别元件与使用机器识别的非光栅型衍射式光学元件,以接版技术将裸眼识别元件及衍射式元件的制作母版整合于同一制作母版,或者以画素交错设计的方式,将裸眼识别元件与非光栅型衍射式光学元件整合在同一个衍射式防伪标签上。
文档编号G09F3/00GK1313579SQ001041
公开日2001年9月19日 申请日期2000年3月15日 优先权日2000年3月15日
发明者吕英宗, 林正峰, 黎邦, 黄白萍, 田万顶, 林晃严 申请人:财团法人工业技术研究院