專利名稱：膜元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有其中成形了光學(xué)活性表面結(jié)構(gòu)的復(fù)制層的膜元件。
背景技術(shù)：
這種膜元件常用于致使難以或盡可能地防止對(duì)安全文件進(jìn)行復(fù)制、偽造或操作以 及這種文件的誤用。這種膜元件常用于保護(hù)例如鈔票、信用卡、借記卡、ID文件、票、軟件證 書等。此外，這種膜元件還可用在商標(biāo)和品牌保護(hù)領(lǐng)域，例如通過將這些膜元件應(yīng)用到或集 成到產(chǎn)品的物件、標(biāo)簽或包裝上，以便以此方式認(rèn)證產(chǎn)品的來源。為了使得難以復(fù)制、偽造或操作安全文件，已知重疊一種衍射表面起伏，該衍射表 面起伏通過與借助于干涉生成光學(xué)可變顏色印記的薄膜層系統(tǒng)衍射來提供光學(xué)可變信息。 因此例如，WO 01/03945 Al描述了具有透明襯底的安全產(chǎn)品，其一側(cè)安排有薄膜層系統(tǒng)。該 薄膜層系統(tǒng)包括置于透明襯底上的吸收層和包括介電材料的間隔層。在適當(dāng)選擇間隔層厚 度的情況下，通過干涉產(chǎn)生依賴于視角的色移效果。將衍射表面起伏成形在透明襯底的與 薄膜層系統(tǒng)相反的一面上或薄膜層系統(tǒng)的一面上，衍射表面起伏例如向觀看者產(chǎn)生三維圖 像的幻影。由薄膜層系統(tǒng)借助于干涉而產(chǎn)生的光學(xué)顏色效果和通過表面起伏上的衍射產(chǎn)生 的光學(xué)效果重疊，由此給出難以模仿和復(fù)制的光學(xué)效果。在W002/00445 Al中也描述了一 種類似的光學(xué)安全元件。另外，美國No 4 874 213描述了一種借助于在表面中壓制的起伏輪廓來實(shí)現(xiàn)可 由體積全息圖獲得的光學(xué)效果的方法。為此目的，將體積全息圖復(fù)制到光敏層，然后體積全 息圖的布拉格平面由打開的全息圖以較佳的規(guī)則圖案打開，使得體積全息圖通過在打開的 表面上的反射和干涉而變得可見。為了盡可能地避免通過打開的全息圖偽造體積全息圖的 表示，將打開的全息圖選擇成使其衍射效率在零級(jí)區(qū)域具有最大值。

發(fā)明內(nèi)容
現(xiàn)在，本發(fā)明的目的是提供一種膜元件，該膜元件可提供光學(xué)可變顏色印記并且 制造便宜。該目的通過具有復(fù)制層的膜元件來實(shí)現(xiàn)，在該復(fù)制層中成形了光學(xué)活性表面結(jié) 構(gòu)，其中該表面結(jié)構(gòu)由第一衍射表面起伏至少形成在膜元件的第一區(qū)域中，第一衍射表面 起伏包括沿第一包絡(luò)曲線的多個(gè)連續(xù)元件，其中這些元件各自包括安排成基本平行于基底 表面的元件表面和鄰接相鄰的一個(gè)或多個(gè)元件表面的至少一個(gè)側(cè)面，相鄰元件的元件表面 沿垂直于基底平面的方向間隔開第一光學(xué)間隔或多個(gè)所述第一光學(xué)間隔，其中第一光學(xué)間 隔介于150nm至800nm之間，較佳的介于150nm至400nm之間，第一包絡(luò)曲線具有介于100L/ mm至2000L/mm之間、較佳地介于200L/mm至1000L/mm之間的空間頻率和大于450nm的光 學(xué)深度，并且包絡(luò)曲線的起伏形狀和空間頻率被選擇成將入射光衍射到一個(gè)或多個(gè)第一方 向以表示第一信息項(xiàng)，該信息項(xiàng)的顏色值還由第一光學(xué)間隔確定。本發(fā)明可提供甚至不能通過全息方法——例如借助于體積全息圖——模仿的安全特征。如下文清楚陳述的，由根據(jù)本發(fā)明的膜元件提供的安全特征因此可提供例如全色 光學(xué)可變印記或表現(xiàn)出顏色變化的光學(xué)可變印記。這種效果也不能通過薄膜層系統(tǒng)與衍射 結(jié)構(gòu)的組合來模仿。此外，能夠以較少的工藝步驟并且在不使用昂貴的材料的情況下制造 根據(jù)本發(fā)明的膜元件。因此，例如，需要比包括薄膜層系統(tǒng)的安全元件的制造明顯少的工藝 步驟。本發(fā)明提供一種具有很難模擬的光學(xué)可變印記的膜元件，此外制造很便宜。包絡(luò)曲線的下層結(jié)構(gòu)——藉此第一信息項(xiàng)基本通過沿第一或負(fù)一衍射級(jí)的光衍 射產(chǎn)生——意思是衍射光的顏色值另外受到干涉的影響，導(dǎo)致與正常的五彩印記顯著不同 的彩色光學(xué)可變印記。術(shù)語光學(xué)間隔和光學(xué)深度用于表示分別通過光折射率校正的幾何間隔或幾何深 度，也就是說通過乘以折射率，在這種情況下，在膜元件以反射模式工作的情況下，折射率 與沿入射光方向設(shè)置在其中成形表面起伏的復(fù)制層表面上或置于該表面上的反射層上的 材料有關(guān)。如果光從復(fù)制層一側(cè)入射在該表面上或反射層上，則在根據(jù)光學(xué)間隔確定幾何 間隔時(shí)復(fù)制層的折射率是決定性的。在膜元件以透射模式工作的情況下，光學(xué)間隔和光學(xué) 深度由幾何間隔或幾何深度分別與鄰接表面起伏的層的折射率之差相乘來得到。在所附權(quán)利要求書中陳述了本發(fā)明的有利構(gòu)造。根據(jù)本發(fā)明的較佳實(shí)施例，包絡(luò)曲線具有不對(duì)稱起伏輪廓。這有可能形成很多很 有吸引力的光學(xué)效果，其中在膜元件的旋轉(zhuǎn)之后，以先前無色(反射)呈現(xiàn)的區(qū)域或全息表 示在膜元件旋轉(zhuǎn)時(shí)呈現(xiàn)為預(yù)定的顏色值的方式，產(chǎn)生顏色印記的顏色/傾斜效果或變化。 此外，以此方式還有可能產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)效果，其中(三維呈現(xiàn)的)對(duì)象的顏色在運(yùn)動(dòng)過程中變 化。不對(duì)稱起伏輪廓具有不對(duì)稱一也就是說非對(duì)稱一的起伏形狀。在這方面，不 對(duì)稱度較佳地由從起伏輪廓的局部最大值沿一個(gè)方向至最近的局部最小值的間隔與沿相 反方向至最近的局部最小值的間隔之間的相差量來確定。起伏輪廓的相鄰局部最小值之間 的間隔例如是d。一個(gè)局部最小值與兩個(gè)局部最小值之間的起伏輪廓的局部最大值的間隔 例如是dl，從其它局部最小值至其間的局部最大值的間隔是d2，其中d = dl+d2。兩個(gè)間隔 dl和d2中較大的一個(gè)與間隔d之比確定對(duì)稱因子S，其中在dl ^ d2的情形中S = dl:d， 而在另一情形中S = d2:d。如果起伏輪廓是周期性起伏輪廓，則d對(duì)應(yīng)于周期長(zhǎng)度，也就是 說構(gòu)成起伏輪廓的(類似)結(jié)構(gòu)元件的重復(fù)間隔。較佳的是這一不對(duì)稱起伏輪廓由三角形 結(jié)構(gòu)元件或近似三角形的結(jié)構(gòu)元件構(gòu)成，這由幾何因子d、S并且由起伏結(jié)構(gòu)的光學(xué)深度確 定。以此方式，可通過這些參數(shù)限定包絡(luò)曲線。較佳的是，在這方面中，對(duì)稱因子S介于70 %至100 %的范圍內(nèi)，更佳的是介于 85%至95%的范圍中。當(dāng)觀看到這些情況時(shí)，在旋轉(zhuǎn)膜元件時(shí)，表現(xiàn)出具有高顏色純度的清 晰的容易記住的顏色變化效果。此外，包絡(luò)曲線還可能由計(jì)算機(jī)生成的衍射結(jié)構(gòu)——例如kinegram (奇妮 圖)——來形成，其取決于觀看角度而表現(xiàn)出不同的表示。較佳的是包絡(luò)曲線具有沿第一空 間方向的第一恒定空間頻率。包絡(luò)曲線因此還可包括一維光柵。當(dāng)膜元件旋轉(zhuǎn)時(shí)，這種結(jié)構(gòu) 還表現(xiàn)出與薄膜層系統(tǒng)和正常的五彩顏色印記實(shí)現(xiàn)的顏色效果顯著不同的顏色變化效果。 在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，包絡(luò)曲線具有沿不同于第一空間方向的第二空間方向的不同于 第一恒定空間頻率的第二恒定空間頻率。以此方式借助于本發(fā)明有可能產(chǎn)生給出取決于旋轉(zhuǎn)角度的不同顏色印記的安全元件。較佳的是第一區(qū)域沿至少一個(gè)方向具有大于50 μ m的第一尺寸，具體的是大于 100 μ m。元件表面較佳地選擇成大于IOOnm且較佳地占據(jù)各元件的10%至50%，具體的是 10%至33%。包絡(luò)曲線的光學(xué)深度較佳的是第一光學(xué)間隔的3倍至10倍，其中在膜元件以 反射模式工作的情況下，在給定的觀看方向下，第一光學(xué)間隔近似對(duì)應(yīng)于顏色值的半波長(zhǎng)， 而在透射模式中，它近似對(duì)應(yīng)于該顏色值的波長(zhǎng)。此外包絡(luò)曲線的光學(xué)深度較佳的是小于 光學(xué)間隔的4倍。通過選擇這些參數(shù)，有可能改進(jìn)第一信息項(xiàng)的表示并避免子結(jié)構(gòu)不利地 影響第一信息項(xiàng)的表示。將元件表面基本安排成平行于基底表面一方面表示將元件表面基本上安排成相 互平行的關(guān)系。在第一實(shí)施例中，基底表面還平行于由復(fù)制層的與復(fù)制層的第一表面相對(duì) 的第二表面(復(fù)制層的下側(cè))限定的平面。這表示然后將元件表面安排成基本平行于復(fù) 制層的下側(cè)。然而，另外的有利效果可由安排成不與復(fù)制層的下側(cè)平行因此包括傾角的基 底表面來實(shí)現(xiàn)，該傾斜角較佳的是相對(duì)于復(fù)制層的下側(cè)的大于5°的傾角，更佳的是大于 10°。如下文所述的光學(xué)外觀還可通過改變傾角的定向來改變。此外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過元件表 面相對(duì)于下側(cè)的這種傾斜可增加著色量，且可實(shí)現(xiàn)包括高亮度主要顏色的個(gè)別顏色并伴隨 一個(gè)或多個(gè)低亮度的次要顏色。有可能實(shí)現(xiàn)高于體積全息圖的特別高的亮度。例如可通過 使用棱鏡耦合器和記錄在作為(表面起伏)用于主體制造的中間副本的二色凝膠中的全息 圖來實(shí)現(xiàn)元件表面的這種傾斜。此外，元件表面的這種傾斜還可通過相應(yīng)的對(duì)象傾斜來實(shí) 現(xiàn)，該對(duì)象在制造中間副本時(shí)被相互重疊的激光束之一照射，較佳的是與棱鏡耦合器組合。較佳的是基底平面對(duì)應(yīng)于基底表面，也就是說基本相互平行的元件表面的間隔照 常由沿垂直于基底表面的直線的間隔來確定。然而，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，此處基底平面還有可能由復(fù)制層的與其第一 表面相對(duì)的第二表面——也就是說復(fù)制層的下側(cè)——確定，尤其是當(dāng)基底表面包括相對(duì)于 下側(cè)的傾角時(shí)。在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，第一區(qū)成形為圖案形式，具體的是符號(hào)肖像形式。這進(jìn) 一步改進(jìn)保護(hù)以免模仿。此外，在一個(gè)或多個(gè)第一區(qū)中，確定光學(xué)間隔和光學(xué)深度并且相對(duì)于入射光設(shè)置 在表面結(jié)構(gòu)上或反射層(如上)上的材料還有可能以圖案形式置于一個(gè)或多個(gè)第一區(qū)上， 或者以按區(qū)域的方式設(shè)置具有不同折射率的不同材料。因此有可能通過在至少一個(gè)第一區(qū) 域中以按區(qū)域的方式在其上按區(qū)域地印刷具有不同折射率的材料來實(shí)現(xiàn)至少一個(gè)第一區(qū) 域中的不同光學(xué)間隔或不同光學(xué)深度，并且以此方式提供不同顏色印記以按區(qū)域方式呈現(xiàn) 在至少一個(gè)第一區(qū)域中。在這方面，區(qū)域較佳地以圖案形式成形，具體的是以符號(hào)或肖像的 形式。如果在至少一個(gè)第二區(qū)域中表面結(jié)構(gòu)由不同于第一表面起伏且表示第二信息項(xiàng) 的第二表面起伏形成，則尤其有優(yōu)勢(shì)。通過應(yīng)用該原理，有可能產(chǎn)生多個(gè)不能模仿或很難借 助于其它技術(shù)模仿且呈現(xiàn)光學(xué)上令人驚奇和易于記住的效果的安全特征。在這方面，如果 至少一個(gè)第二區(qū)域鄰接至少一個(gè)第一區(qū)域或多個(gè)第一區(qū)域，則更有優(yōu)勢(shì)。如果第一區(qū)域完 全包圍第二區(qū)域或第二區(qū)域完全包圍一個(gè)或多個(gè)第一區(qū)域，則更有優(yōu)勢(shì)。如果第一和/或 第二區(qū)域成形為圖案形式——具體的是分別為第三或第四信息項(xiàng)的形式，和/或第二和第三信息項(xiàng)和/或第三和第四信息項(xiàng)表示相補(bǔ)的信息項(xiàng)，則可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)避免模仿的極高的 保護(hù)度。通過由相互配合的各種效果產(chǎn)生的這些信息項(xiàng)實(shí)現(xiàn)避免操縱的極高保護(hù)級(jí)。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)較佳實(shí)施例，設(shè)置在至少一個(gè)第二區(qū)中的是第二表面起伏和 /或?qū)踊驅(qū)訕?gòu)造，其表現(xiàn)出與第一表面結(jié)構(gòu)不同的顏色效果。在至少一個(gè)第二區(qū)中的層或?qū)?構(gòu)造此處例如可以是薄膜層系統(tǒng)、交聯(lián)膽留液晶層、零級(jí)衍射結(jié)構(gòu)或表現(xiàn)出五彩效果的衍 射結(jié)構(gòu)，例如具有介于100L/mm至2000L/mm之間的空間頻率的衍射光柵。因此例如有可能 提供自參考顏色表面。在第一觀看位置中，一個(gè)或多個(gè)第一區(qū)域中的顏色和一個(gè)或多個(gè)第 二區(qū)域中的顏色相同，但在第二觀看位置，它們不同。易于記住的安全特征還可借助于本發(fā) 明以此方式可用。第二表面起伏較佳的是衍射表面起伏，具體是衍射光柵、kinegram 或全息圖。第 二表面起伏還有可能是消色差表面起伏，具體是無光結(jié)構(gòu)、宏觀結(jié)構(gòu)或閃耀光柵。因此由第 一區(qū)域產(chǎn)生的光學(xué)效果很容易被記住且不能或很難通過全息方法——例如借助于體積全 息圖——來模仿。膜元件在各個(gè)區(qū)域中的單層具有顯著不同的光學(xué)效果，這些光學(xué)效果如 此新穎或僅能通過不同的制造技術(shù)和多個(gè)不同層的重疊來產(chǎn)生。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)較佳實(shí)施例，第二表面起伏還包括沿第二包絡(luò)曲線的多個(gè)連 續(xù)元件，其中該元件各自包括安排成基本平行于基底表面的元件表面和鄰接相鄰的一個(gè) 或多個(gè)元件表面的至少一個(gè)側(cè)面，相鄰元件的元件表面沿垂直于基底平面的方向間隔開 第二光學(xué)間隔或多個(gè)第二光學(xué)間隔，其中第二光學(xué)間隔具有介于150nm至SOOnm之間—— 較佳的介于150nm至400nm之間——的光學(xué)活性深度，第二包絡(luò)曲線具有介于100L/mm至 2000L/mm之間的空間頻率和大于450nm的光學(xué)深度，并且第二包絡(luò)曲線的起伏形狀和空間 頻率被選擇成沿一個(gè)或多個(gè)第二方向衍射入射光以表示第二信息項(xiàng)，該信息項(xiàng)的顏色值還 由第二光學(xué)間隔確定。在這方面，一方面有可能實(shí)現(xiàn)有趣且吸引人的效果，因?yàn)榈谝还鈱W(xué)間隔與第二光 學(xué)間隔相差大于15nm，較佳的大于25nm，在這方面，如此的第一和第二包絡(luò)曲線在這種情 況下可能重合。以此方式，不同的顏色效果能夠以相互并列的關(guān)系產(chǎn)生，并且如下文所述， 還可能產(chǎn)生多顏色全息圖，這通過全息技術(shù)——例如借助于體積全息圖——也是不可能 的。在另一個(gè)較佳實(shí)施例中，第一包絡(luò)曲線和第二包絡(luò)曲線包括沿不同方向衍射入射 光的不同包絡(luò)曲線。在這種情況下，第一間隔和第二間隔可能相同，但第一間隔和第二間隔 也可能不同。較佳的是，在這種情況下，第一和第二包絡(luò)曲線的空間頻率和/或方位角彼此 不同，具體地，如果第一和第二曲線的方位角被定向成相互成直角則是有優(yōu)勢(shì)的。有可能以 此方式產(chǎn)生有趣的光學(xué)效果，如下文更詳細(xì)描述的。如果第一和第二包絡(luò)曲線的起伏形狀不同，具體地，如果第一包絡(luò)曲線是對(duì)稱的 且第二包絡(luò)曲線是不對(duì)稱的或反之亦然，或第一和第二包絡(luò)曲線是彼此成鏡像反轉(zhuǎn)關(guān)系的 不對(duì)稱起伏形狀，則尤其有優(yōu)勢(shì)。以此方式，在旋轉(zhuǎn)時(shí)，區(qū)域表現(xiàn)出不同的顏色變化效果，借 助于該效果可提供特別易于記住的安全特征。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)較佳實(shí)施例，第一區(qū)域和/或第二區(qū)域分別包括帶形構(gòu)造的 兩個(gè)或多個(gè)第一和第二子區(qū)。在這方面，帶形構(gòu)造用于表示其中子區(qū)的長(zhǎng)度顯著大于寬度 (至少3倍，較佳的是10倍)的構(gòu)造。這一帶形子區(qū)的質(zhì)心線在這種情況下可以是直線形式，但它們也可以是另一種構(gòu)造，例如彎曲線、之字鋸齒線或圓環(huán)構(gòu)造。較佳的是，第一和第 二子區(qū)的寬度小于300 μ m且分別按照第一和第二光柵安排。第一和第二光柵的光柵寬度 較佳的小于200 μ m，且?guī)巫訁^(qū)較佳地以相互平行的關(guān)系定向。在本發(fā)明的另一個(gè)較佳實(shí)施例中，第一區(qū)域和第二區(qū)域包括交織或相互嵌套的帶 形子區(qū)，從而分別由第一和第二表面起伏提供的不同信息項(xiàng)能夠在一個(gè)和相同的表面區(qū)域 對(duì)于觀看者可見。在本發(fā)明的另一個(gè)較佳實(shí)施例中，帶形子區(qū)的寬度被調(diào)節(jié)成提供灰度圖像。在本發(fā)明的另一個(gè)較佳實(shí)施例中，表面結(jié)構(gòu)的區(qū)域被細(xì)分成多個(gè)相互鄰接的域， 這些域沿至少一個(gè)方向的尺寸小于300 μ m(低于在正常觀看距離的人眼分辨率極限)，其 中設(shè)置在第一組域的域中的是第一區(qū)域和第二區(qū)域，該第一區(qū)域是具有第一表面起伏的區(qū) 域，該第二區(qū)域是具有第二表面起伏的區(qū)域。在該方面，每個(gè)域有可能具有第一區(qū)域和第二 區(qū)域。此外還有可能的是將第一區(qū)域而不是第二區(qū)域相應(yīng)地設(shè)置在第二組域的域中，并且 將第二區(qū)域而不是第一區(qū)域相應(yīng)地設(shè)置在第三組域的域中。因此該區(qū)域呈現(xiàn)出光學(xué)可變安 全特征，該特征根據(jù)相應(yīng)的觀看方向表現(xiàn)出不同顏色印記的不同信息項(xiàng)。在這方面，第一和 第二間隔有可能彼此不同，并且第一和第二包絡(luò)曲線有可能相同或不同，從而對(duì)于人類觀 看者在區(qū)域中示出多色、光學(xué)可變的表示。以此方式，例如有可能在該區(qū)域中向觀看者提供 多色光學(xué)可變表示的印記。此外，域還可能具有另外的區(qū)域，該另外的區(qū)域具有與第一和第二區(qū)域的表面結(jié) 構(gòu)相對(duì)應(yīng)的表面結(jié)構(gòu)，其包絡(luò)曲線與第一和第二包絡(luò)曲線相同且其光學(xué)間隔與第一和第二 光學(xué)間隔不同。這使得有可能呈現(xiàn)另外(主)顏色值。較佳的是，在這種情況下，域中的第一和/或第二區(qū)域和/或一個(gè)或多個(gè)另外區(qū)域 的表面組分改變，從而區(qū)域中呈現(xiàn)的顏色值的數(shù)量能夠增加。較佳的是，第一和第二包絡(luò)曲 線彼此進(jìn)一步不同，且沿彼此不同的第一和第二方向衍射入射光。這使得有可能實(shí)現(xiàn)有趣 的運(yùn)動(dòng)效果，關(guān)于該運(yùn)動(dòng)效果，在旋轉(zhuǎn)或傾斜時(shí)不僅對(duì)象的位置、形狀或尺寸變化，而且其 顏色值也動(dòng)態(tài)改變。在本發(fā)明的另一個(gè)較佳實(shí)施例中，域還具有第三和第四區(qū)域，在每個(gè)區(qū)域中與第 一表面輪廓或第二表面輪廓相對(duì)應(yīng)的表面輪廓分別形成表面結(jié)構(gòu)。第三和第四表面輪廓與 第一表面輪廓和第二表面輪廓不同，不同之處在于其相應(yīng)的間隔分別與第一間隔和第二間 隔不同。此外，域還可能具有另外的區(qū)域，類似于第三和第四區(qū)域，該另外的區(qū)域的表面輪 廓的相應(yīng)間隔分別與第一和第二表面輪廓不同，或者具有與第一和第二包絡(luò)曲線不同的包 絡(luò)曲線且具有類似第一和第二表面輪廓的其它子結(jié)構(gòu)。這些手段使得有可能在區(qū)域中向 人類觀看者產(chǎn)生全色全息圖的印記。該印記不可能通過全息方法——例如借助于體積全息 圖——來模仿。在本發(fā)明的另一個(gè)較佳實(shí)施例中，將反射層，具體是金屬反射層置于復(fù)制層的第 一表面上。然而，還可能將光學(xué)分離層，具體是將HRI層置于復(fù)制層的第一表面上，從而由 表面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的光學(xué)效果不僅在反射時(shí)可見而且在透射時(shí)可見。在這方面，光學(xué)分離層的 厚度有可能小于或大于第一或第二光學(xué)間隔。此外，復(fù)制層還有可能具有高折射率，例如通 過將納米粒子引入復(fù)制漆或通過使用具有高折射率的相應(yīng)復(fù)制漆。此外，還可能將以上列 出的變化組合在一起，因此例如在復(fù)制層的表面上提供HRI層和金屬層。此外還可能將反射層或光學(xué)分離層分別僅以按區(qū)域方式以圖案化構(gòu)造置于復(fù)制層的第一表面上。在這方 面，通過以上列出的一個(gè)或多個(gè)涂層的適當(dāng)?shù)膱D案化應(yīng)用或通過復(fù)制層的適當(dāng)?shù)膱D案化應(yīng) 用或摻雜，尤其有可能改變分別關(guān)于第一和第二光學(xué)間隔按區(qū)域方式確定的折射率，從而 實(shí)現(xiàn)上述效果。膜元件較佳的是層疊膜或轉(zhuǎn)移膜，還具有安排在復(fù)制層的遠(yuǎn)離第一表面的第二表 面一側(cè)上的載體膜。此外，還可能將膜元件以至少部分地覆蓋在載體襯底中的窗口形開口 上的方式安排在安全文件的載體襯底上。如上所述，由具有適當(dāng)構(gòu)造的膜元件產(chǎn)生的光學(xué) 效果不僅能夠在反射模式下而且可在透射模式下由人類觀看者觀看到，從而這提供了具有 避免模仿的高級(jí)保護(hù)的安全特征。


在下文中參考附圖借助于多個(gè)實(shí)施例作為示例描述本發(fā)明。圖1示出具有根據(jù)本發(fā)明的膜元件的安全元件的俯視圖，圖2示出穿過圖1的膜元件的橫截面，圖3示出圖2的膜元件的一區(qū)域的未按真實(shí)比例的圖解截面圖，圖4示出圖2的膜元件的一區(qū)域的俯視圖，圖5示出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的膜元件的未按真實(shí)比例的圖解截面圖，圖6a示出根據(jù)本發(fā)明的在第一光入射方向情況下的膜元件的一區(qū)域的俯視圖，圖6b示出在第二光入射方向情況下的圖6a的膜元件的俯視圖，圖7a示出根據(jù)本發(fā)明的在第一光入射方向情況下的膜元件的一區(qū)域上的俯視 圖，圖7b示出在第二光入射方向情況下的圖7a的區(qū)域上的俯視圖，圖8a示出根據(jù)本發(fā)明的在第一光入射方向情況下的膜元件的一區(qū)域上的俯視 圖，圖8b示出在第二光入射方向情況下的圖8a的區(qū)域上的俯視圖，圖9a示出根據(jù)本發(fā)明的在第一光入射方向情況下的膜元件的一區(qū)域上的俯視 圖，圖9b示出在第二光入射方向情況下的圖9a的區(qū)域上的俯視圖，圖IOa示出根據(jù)本發(fā)明的在第一光入射方向情況下的膜元件的一區(qū)域上的俯視 圖，圖IOb示出在第二光入射方向情況下的圖IOa的區(qū)域上的俯視圖，圖11示出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的膜元件的一區(qū)域上的俯視圖，圖12示出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的膜元件的一區(qū)域上的俯視圖，以及圖13示出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的膜元件的一區(qū)域上的俯視圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出包括載體襯底10和置于其上的膜元件2的安全文件1。安全文件1例如 是鈔票、貨幣替代品、標(biāo)識(shí)文件或證書、標(biāo)簽或票，例如用于產(chǎn)品保護(hù)。安全文件1還有可能 是信用卡、銀行卡等。此外，膜元件還有可能置于產(chǎn)品的包裝材料或包皮上或產(chǎn)品本身上。
載體襯底10較佳地包括例如厚度在50至100 μ m之間的紙襯底。然而，載體襯底 10還可能包括塑料材料或包括一層或多層紙和/或塑料層的復(fù)合材料。載體襯底10還較 佳地具有通過對(duì)其印刷而涂敷的一層或多層顏色層并且設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)另外的安全元 件。如圖1所示，膜元件2成形為條形并在載體襯底10的整個(gè)寬度上延伸。然而，膜元件 2也可能成形為片形，或者也可能不在載體襯底10的整個(gè)寬度上延伸。膜元件2具有其中 光學(xué)活性表面結(jié)構(gòu)成形在膜元件2的復(fù)制層中的區(qū)域3。較佳的是，在這種情況下，將區(qū)域 3安排在引入載體襯底10中的窗口形開口內(nèi)或至少部分地覆蓋在這一開口上。此外，除區(qū)域3之外，膜元件2還可能具有一個(gè)或多個(gè)另外的區(qū)域，其中為觀看者 產(chǎn)生另外的光學(xué)安全特征并且例如還具有成形在膜元件2的復(fù)制層中的光學(xué)活性表面結(jié) 構(gòu)、薄膜層系統(tǒng)、交聯(lián)液晶層和/或包含光學(xué)可變色素的層。如上所述，有可能以此方式提 供其中不同顏色效果協(xié)作以產(chǎn)生例如自我參照顏色表面形式的安全特征的區(qū)域。此外，膜 元件2還可能另外具有一個(gè)或多個(gè)顏色層，該顏色層例如以標(biāo)志或圖像或照片形式成形并 且設(shè)置在區(qū)域3的旁邊或與區(qū)域3重疊，較佳地用于提供共同的安全特征。在下文中參考圖2至4描述膜元件2的結(jié)構(gòu)。膜元件2可以是置于載體襯底10上的層疊膜的一部分或在載體襯底10上壓制的 轉(zhuǎn)移膜的重疊層的一部分。膜元件2具有載體膜21、可選接合底層22、復(fù)制層23、反射層24和保護(hù)漆層25以 及粘合層26。還有可能免除接合底層22和保護(hù)漆層25。除這些層之外，膜元件2還可能 具有一層或多層另外的層，這些層改變區(qū)域3中的膜元件2的光學(xué)外觀或改進(jìn)層之間的粘
I=I ο如果膜元件2包括轉(zhuǎn)移膜的轉(zhuǎn)移層，則還有可能免除載體膜21。在這種情況下，有 利的是提供保護(hù)漆層代替接合底層22。在這種情況下，較佳的是還在轉(zhuǎn)移膜的載體膜與由 層23至26構(gòu)成的疊層之間設(shè)置釋放層，該釋放層有助于轉(zhuǎn)移層從載體膜的釋放。載體膜21是厚度在8至24 μ m之間的例如PET或BOPP的塑料膜。復(fù)制層23是 層厚度在2至5 μ m之間的熱塑性復(fù)制漆或UV可硬化復(fù)制漆。此外，復(fù)制層23還有可能是 塑料膜，例如用作載體膜21的塑料膜。粘合層26是包括熱激活的熱熔性粘合劑的層。然而，粘合層26還可能包括冷粘 合劑或UV激活粘合劑?？蛇x活性表面結(jié)構(gòu)27成形在區(qū)域3中的復(fù)制層23中。在這種情況下，成形表面 結(jié)構(gòu)27的步驟較佳地借助于熱復(fù)制通過以下過程來實(shí)現(xiàn)將例如壓制輥的加熱壓制工具 沿粘合層26的方向定向壓向復(fù)制層23的表面，從而表面結(jié)構(gòu)27因此借助于熱和壓力引入 區(qū)域3中的(熱塑性)復(fù)制層23的表面。此外，表面結(jié)構(gòu)27還可能借助UV復(fù)制而引入復(fù) 制層的表面。在這種情況下，表面結(jié)構(gòu)較佳地借助于工具在放置復(fù)制層23之后直接成形在 復(fù)制層23中，并且復(fù)制層較佳地通過UV照射而與其并行地硬化。表面結(jié)構(gòu)27還有可能借 助于燒蝕成形在復(fù)制層23中。此外，還可將HRI材料通過印刷法例如以圖案化構(gòu)造按區(qū)域置于復(fù)制層上。還可 能將表面結(jié)構(gòu)27設(shè)計(jì)成以透視模式觀看，因此窗形開口至少設(shè)置在襯底10的區(qū)域3中，或 者襯底10在該區(qū)域中是透明的。將區(qū)域3細(xì)分成多個(gè)區(qū)域31、32、33和34，其中表面結(jié)構(gòu)27分別由不同的表面起伏形成。因此這給出了圖4所示的例如對(duì)于人類觀看者在觀看區(qū)域3時(shí)的光學(xué)外觀。因此 區(qū)域31成形為例如樹31的形式并且被實(shí)現(xiàn)綠色樹的全息表示的第一表面起伏覆蓋。區(qū)域 32成形為區(qū)域31的背景形式且完全包圍區(qū)域31。在區(qū)域32中，表面結(jié)構(gòu)27由第二表面 起伏形成，該第二表面起伏產(chǎn)生由區(qū)域31提供的全息表示的全息作用背景，更具體的是顏 色與區(qū)域31形成對(duì)比，例如藍(lán)色。區(qū)域33成形為符號(hào)形式，這里為數(shù)字“100”的形式。在 區(qū)域33中，表面結(jié)構(gòu)27由第三表面起伏來形成，該第三表面起伏導(dǎo)致區(qū)域33從中心觀看 位置上看表現(xiàn)為消色差白色。區(qū)域34分別包圍區(qū)域33并且分別形成與區(qū)域33有關(guān)的邊 緣區(qū)。在區(qū)域34中，表面結(jié)構(gòu)27由第四表面起伏形成，該第四表面起伏從中心觀看位置上 看表現(xiàn)為五彩顏色，并且在安全元件2旋轉(zhuǎn)時(shí)模擬大致消色差的運(yùn)動(dòng)效果，由此數(shù)字“ 100” 在旋轉(zhuǎn)時(shí)表現(xiàn)為變寬再收縮。在下文中參考圖3作為示例描述在區(qū)域31中成形的第一表面起伏的結(jié)構(gòu)。圖3示出區(qū)域31的子區(qū)中穿過膜元件2的部分的未按真實(shí)比例的圖示。圖3示 出具有載體膜21、接合底層22、復(fù)制層23、反射層24、保護(hù)漆層25和粘合層26的膜元件2。 在這種情況下，還可能免除保護(hù)漆層25，或者保護(hù)漆層25和粘合層26有可能包括相同材 料。表面結(jié)構(gòu)27在區(qū)域31中由衍射表面起伏形成，如圖3所示，該表面起伏包括沿著包絡(luò) 曲線28的多個(gè)連續(xù)元件并且分別包括安排成基本平行于基底表面的元件表面29和鄰接相 鄰元件表面的至少一個(gè)側(cè)面。因此將元件表面29安排成基本相互平行的關(guān)系。在圖3的 實(shí)施例中，如圖3所示，基底表面平行于復(fù)制層23的下側(cè)，因此平行于膜元件2的下側(cè)并且 平行于載體膜21。然而，基底表面以及元件表面29還可能包括相對(duì)于復(fù)制層25下側(cè)的傾 斜角，由此能夠產(chǎn)生如下文所述的另外的光學(xué)效果。在這種情況下，包絡(luò)曲線的光學(xué)深度較佳地介于元件表面之間的光學(xué)間隔的3至 4倍之間。在這種情況下，以通常的方式來確定基本相互平行的元件表面之間的光學(xué)間隔， 也就是說通過沿垂直于元件表面的表面法線的間隔。在圖3中由虛線示出的包絡(luò)曲線28 在此實(shí)施例中具有介于100L/mm至1000L/mm之間的空間頻率，因此主要將光衍射到第一或 負(fù)第一衍射級(jí)。在這種情況下，包絡(luò)曲線28的結(jié)構(gòu)元件或其局部定向和在上述空間頻率范 圍內(nèi)的局部空間頻率被選擇成如上所述，它們產(chǎn)生樹的全息表示。包絡(luò)曲線28是起伏輪 廓，例如，五彩全息圖、通過兩個(gè)或更多光束的干涉產(chǎn)生的全息光柵、通過基準(zhǔn)光束和由對(duì) 象反射的光束的干涉產(chǎn)生的全息光柵或通過主全息圖的光學(xué)復(fù)制產(chǎn)生的全息圖。此外，起 伏輪廓還可包括表示這種全息起伏輪廓且用于計(jì)算最終通過電子束光刻實(shí)現(xiàn)的表面結(jié)構(gòu) 的數(shù)學(xué)函數(shù)。因此在圖3的實(shí)施例中的包絡(luò)曲線28例如是對(duì)應(yīng)于五彩全息圖的起伏輪廓， 例如，樹的計(jì)算機(jī)生成全息圖(例如，點(diǎn)矩陣全息圖)。關(guān)于五彩全息圖的通常的起伏輪廓 進(jìn)一步修改用于包絡(luò)曲線的起伏輪廓，如沿垂直于基底平面的方向?qū)⑺?至10倍，以 使包絡(luò)曲線不再如通常的五彩全息圖情況介于0. 1至0.3 μ m之間的輪廓深度，而是包括介 于1至2μπι之間的明顯較高的輪廓深度。如圖3所示，包絡(luò)曲線28還由元件表面29的子 結(jié)構(gòu)構(gòu)成，由此衍射光的顏色值進(jìn)一步受到干涉的影響。在這種情況下元件表面29相互間 隔開第一光學(xué)間隔或多個(gè)第一光學(xué)間隔，其中通過除以折射率提供的第一幾何間隔在50nm 至400nm之間，較佳地在80nm至200nm之間，且在該實(shí)施例中在提供ZnS層的情況下對(duì)于 藍(lán)色陰影為80nm，在正常的塑料材料中對(duì)于紅色陰影為220nm，在與空氣有關(guān)的實(shí)施例中 對(duì)于紅色陰影為325nm。
在區(qū)域32中成形的第二表面起伏與圖3所示的第一表面起伏類似地成形，區(qū)別在 于包絡(luò)曲線28由通過衍射到士第一衍射級(jí)來產(chǎn)生上述全息背景信息的起伏輪廓形成。此 外就元件表面以不同的光學(xué)間隔相互間隔而言，包絡(luò)曲線的子結(jié)構(gòu)與第一表面起伏不同， 這里例如為325nm的光學(xué)間隔，因此衍射光的顏色值以不同方式受到干涉的影響，由此給 出區(qū)域31和32的不同顏色印記。在區(qū)域33中成形的第三表面起伏包括無光結(jié)構(gòu)或閃耀光柵，例如，具有1000L/mm 和基本為三角輪廓形狀的空間頻率。在區(qū)域34中成形的第四表面起伏包括提供上述運(yùn)動(dòng)效果的Kinegram 。因此表面結(jié)構(gòu)27的區(qū)別尤其在于它由完全不同的表面起伏形成在區(qū)域31至34 中，這些表面起伏尤其是在輪廓深度方面相互顯著不同。因此在區(qū)域31或32中表面結(jié)構(gòu) 27具有光學(xué)活性起伏深度在1至2 μ m之間的表面起伏，而在區(qū)域33或34中表面結(jié)構(gòu)27 具有在0. 1至0. 3 μ m之間的光學(xué)活性起伏深度。單個(gè)復(fù)制工具用于在復(fù)制層23中成形表面結(jié)構(gòu)27。為了制造復(fù)制工具，根據(jù)以上 討論的原理計(jì)算表面起伏27，然后借助于電子束光刻將其引入例如薄玻璃層的載體層?，F(xiàn)在參考圖5描述本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。圖5示出膜元件4的子區(qū)的未按真實(shí)比例的截面圖。在圖5的實(shí)施例中，通過轉(zhuǎn) 移膜——具體的是熱壓制膜——形成膜元件4。然而膜元件4還可能是層疊膜或置于載體 襯底上的層疊或轉(zhuǎn)移膜的一部分。膜元件4具有載體層41、釋放和/或保護(hù)漆層42、復(fù)制 層43、反射層44和粘合層45。載體膜41是塑料膜，例如厚度在12至56 μ m之間的PET膜。 如之前參考復(fù)制層23所描述的，復(fù)制層43包括含熱塑性漆或UV硬化漆的復(fù)制漆層。反射 層44是例如鋁、銀、金、銅、或這些金屬的合金的薄金屬層。還有可能的是，代替反射層44， 將光分離層，例如HRI層，具體的是無機(jī)HRI層(HRI-高折射率)置于復(fù)制層43上，其厚度 在第一實(shí)施例中小于第一和/或第二光學(xué)間隔而在第二實(shí)施例中大于第一和/或第二光學(xué) 間隔或與其相對(duì)應(yīng)。此外，還有可能的是反射層44包括HRI層和金屬層，其中優(yōu)選的是對(duì) 復(fù)制層43首先涂覆HRI層然后將金屬層置于HRI層上。在這種情況下，可將反射層44和光學(xué)分離層部分地且以圖案化形式置于復(fù)制層 43上。這提供了例如在不同區(qū)域中的光穿過具有不同折射率的介質(zhì)，因此取決于折射率的 光學(xué)間隔以按區(qū)域方式而不同。圖5還示出兩個(gè)相互鄰接的區(qū)域35和36的各自子區(qū)。在區(qū)域35和36中，兩個(gè) 不同的表面起伏——即表面起伏46和表面起伏49——成形在復(fù)制層43中。如圖5所指示 的，表面起伏46由沿包絡(luò)曲線47的多個(gè)連續(xù)元件形成，且該多個(gè)連續(xù)元件各自包括安排成 基本平行于基底表面的元件表面48和鄰接相鄰元件表面48的至少一個(gè)側(cè)面。包絡(luò)曲線47 是不對(duì)稱包絡(luò)曲線，也就是說，構(gòu)成包絡(luò)曲線47的結(jié)構(gòu)元件具有不對(duì)稱的橫截面。在最簡(jiǎn) 單的情形中，包絡(luò)曲線47是由三角形結(jié)構(gòu)元件構(gòu)成的規(guī)則光柵，其空間頻率在100L/mm至 2000L/mm之間，較佳的是在100L/mm至1000L/mm之間，且對(duì)稱因子在70%至100%的范圍 內(nèi)，較佳的是在85 %至95 %的范圍內(nèi)。如圖5所示，包絡(luò)曲線47由元件表面48的子結(jié)構(gòu)構(gòu) 成，更具體的是以相鄰元件表面48沿垂直于基底平面的方向間隔開光學(xué)活性深度在150nm 至400nm之間的一個(gè)或多個(gè)間隔的方式構(gòu)成。因此在該情形中，由表面起伏46衍射的光與 由子結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的干涉效果重疊，這影響了由表面起伏衍射的光的顏色值。這種類型的表面起伏具有很多有趣且吸引人的特性取決于基底平面內(nèi)的觀看或照明角度并且在某些情況 下取決于傾斜角度，也就是說垂直于基底平面的角度，表面起伏表現(xiàn)出不同的顏色。如果例 如包絡(luò)曲線是一維光柵，則顏色印記由相對(duì)于光柵的方位角的角位置確定。此外，這種類型 的表面起伏由特別高的光強(qiáng)度和各種角位置生成的顏色值之間的分離銳度區(qū)別，上述顏色 值比單色體積全息圖實(shí)現(xiàn)的值要高得多。因此，例如，表面起伏46有可能具有例如肖像的對(duì)象的衍射光學(xué)全息表示，在這 種情況下，由表面起伏46衍射的光由于以上討論的第一衍射級(jí)和負(fù)一衍射級(jí)中的效果而 具有不同的顏色值，且因此對(duì)象在旋轉(zhuǎn)180°時(shí)改變其顏色值。這一效果不能通過體積全息 圖來實(shí)現(xiàn)。鄰接表面起伏46的是成形在區(qū)域36的復(fù)制層43中的表面起伏49。表面起伏49 是并非由元件表面的子結(jié)構(gòu)構(gòu)成的光學(xué)活性表面起伏。表面起伏49因此是衍射光柵、全息 圖或消色差表面起伏，例如無光結(jié)構(gòu)、宏觀結(jié)構(gòu)或閃耀光柵。如圖5所示，在這種情形中，起 伏輪廓49和起伏輪廓46的起伏深度彼此顯著不同。當(dāng)選擇簡(jiǎn)單的起伏輪廓用于包絡(luò)曲線47時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)有趣的光學(xué)效果——具體的 是關(guān)于與類似結(jié)構(gòu)的組合或與對(duì)應(yīng)于起伏結(jié)構(gòu)49的起伏結(jié)構(gòu)的組合因此，圖6a和6b示出膜元件的一部分的俯視圖，其中第一表面起伏成形在區(qū)域51 中的復(fù)制層中，且第二表面起伏成形在區(qū)域52其中。類似于圖5的表面起伏46成形第一 和第二表面起伏。將一維光柵用作包絡(luò)曲線47。區(qū)域51和52中的表面起伏彼此的區(qū)別僅 在于其包絡(luò)曲線的方位角彼此相對(duì)旋轉(zhuǎn)180°。因此包絡(luò)曲線由例如以下幾何因子表征 具有4μπι周期(250L/mm)的不對(duì)稱衍射光柵(對(duì)稱因子100%)。元件表面之間的間隔 是190nm(光學(xué)間隔285nm ；復(fù)制層的折射率1. 5)。表面起伏的幾何輪廓深度是1. 14 μ m， 也就是說是幾何間隔的6倍。當(dāng)從標(biāo)準(zhǔn)觀看位置(圖6a)觀看時(shí)，區(qū)域52呈現(xiàn)為紅色而區(qū) 域51為綠色。當(dāng)膜元件旋轉(zhuǎn)180°時(shí)(圖6b)，區(qū)域52對(duì)于人類觀看者呈現(xiàn)為綠色而區(qū)域 51呈現(xiàn)為紅色。在圖7a和7b的實(shí)施例中，成形在膜元件的區(qū)域53和54中的是類似于表面起伏46 的各自成形的不同表面輪廓。成形在區(qū)域54中的表面輪廓的包絡(luò)曲線是由例如三角結(jié)構(gòu) 元件的不對(duì)稱結(jié)構(gòu)元件構(gòu)成的簡(jiǎn)單線性光柵。成形在區(qū)域53中的表面起伏的包絡(luò)曲線是 各向異性的，較佳的是全息制造的無光結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)元件也具有不對(duì)稱構(gòu)造且直接散射入 射光。包絡(luò)曲線包括0°的方位角。在區(qū)域54中的元件表面之間的光學(xué)間隔是285nm(幾 何間隔190nm)。區(qū)域53中的元件表面之間的光學(xué)間隔約是315nm(幾何間隔210nm)。當(dāng)從標(biāo)準(zhǔn)觀看位置觀看時(shí)(圖7a)，區(qū)域54呈現(xiàn)為紅色，而區(qū)域53呈現(xiàn)為綠色。 當(dāng)膜元件旋轉(zhuǎn)180°時(shí)，區(qū)域54呈現(xiàn)為綠色而區(qū)域53呈現(xiàn)為無色。圖8a和8b示出根據(jù)本發(fā)明的膜元件的另一個(gè)實(shí)施例，在該情況下，如圖3所示的 具有對(duì)稱包絡(luò)曲線的起伏輪廓成形在區(qū)域55中，且如圖5所示的具有不對(duì)稱包絡(luò)曲線的起 伏輪廓成形在區(qū)域56中。區(qū)域55中的起伏輪廓的包絡(luò)曲線例如由以下幾何參數(shù)限定二維光學(xué)衍射光柵(具有4μ m周期(250L/mm)的對(duì)稱衍射光柵)，例如交叉光柵、 具有圓形或六邊形光柵線的光柵。區(qū)域55中的元件表面的幾何間隔是195nm(光學(xué)間隔290nm)，幾何結(jié)構(gòu)深度是 780nm,也就是說是幾何間隔的4倍。
區(qū)域56中的起伏輪廓的包絡(luò)曲線是具有4μπι周期(250L/mm)的對(duì)稱衍射光柵。 區(qū)域56中的元件表面的幾何間隔是81nm(光學(xué)間隔270nm)，幾何結(jié)構(gòu)深度是720nm，也就 是說是幾何間隔的4倍。當(dāng)從標(biāo)準(zhǔn)觀看位置觀看時(shí)(圖8a)，區(qū)域56呈現(xiàn)為紅色而區(qū)域55為綠色。在膜元 件旋轉(zhuǎn)180°后，區(qū)域56呈現(xiàn)為藍(lán)色而區(qū)域55仍呈現(xiàn)為綠色。圖9a和9b示出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)膜元件的區(qū)域60。在標(biāo)準(zhǔn)觀看位置的情況下 (圖9a)，區(qū)域62對(duì)人類觀看者呈現(xiàn)為紅色而區(qū)域61為綠色。在膜元件旋轉(zhuǎn)90°后，區(qū)域 64呈現(xiàn)為紅色而區(qū)域63為綠色。如圖9a和9b所示，在這種情形中，區(qū)域61、63和62、64 的構(gòu)造相應(yīng)地不同。這是通過將區(qū)域60細(xì)分成多個(gè)域來實(shí)現(xiàn)的，每個(gè)域在區(qū)域60的整個(gè)長(zhǎng)度上延伸 且各自的寬度為100 μ m。此外，將每個(gè)域細(xì)分成各自在區(qū)域60的整個(gè)長(zhǎng)度上延伸的第一 子區(qū)和第二子區(qū)。在這種情況下，將四個(gè)不同的起伏輪廓成形在區(qū)域60的膜元件的復(fù)制層 中一方面第一起伏輪廓對(duì)應(yīng)于圖3的起伏輪廓且具有對(duì)稱的包絡(luò)曲線。第一起伏輪廓的 包絡(luò)曲線在此處由具有200L/mm(5ym周期)空間頻率和733nm(幾何)輪廓深度(幾何間 隔的4倍)的線性光柵形成。元件表面之間的光學(xué)間隔是275nm(幾何間隔為182nm且折 射率為1. 5)。第二起伏輪廓與第一起伏輪廓相比不同之處僅在于第二起伏輪廓的方位角相 對(duì)于第一起伏輪廓的方位角旋轉(zhuǎn)90°。第三起伏輪廓與第一起伏輪廓相比不同之處僅在于 元件表面之間的幾何間隔是220nm。第四起伏輪廓與第三起伏輪廓相比不同之處僅在于第 三起伏輪廓的方位角相對(duì)于第四起伏輪廓的方位角旋轉(zhuǎn)90°。在與區(qū)域61重疊的域的第一子區(qū)的區(qū)域中，第一起伏輪廓成形在復(fù)制層中。第三 起伏輪廓成形在與區(qū)域62重疊的域的第一子區(qū)的區(qū)域中的復(fù)制層中。第四起伏輪廓成形 在與區(qū)域63重疊的域的第二子區(qū)的區(qū)域中的復(fù)制層中。第二起伏輪廓成形在與區(qū)域64重 疊的域的第二子區(qū)的區(qū)域中的復(fù)制層中。另外，還有可能的是域不在區(qū)域60的整個(gè)長(zhǎng)度上延伸，而是在區(qū)域60的整個(gè)寬 度上延伸和/或?qū)⒂虻膶挾冗x擇為不同，在這種情況下，域的寬度被選擇成介于300 μ m與 10 μ m之間。圖IOa和IOb示出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)膜元件的區(qū)域65。區(qū)域65類似于圖9a和 9b的區(qū)域60，不同之處在于第一起伏輪廓僅成形在與區(qū)域67重疊的域的第一子區(qū)的區(qū)域 中的復(fù)制層中，而第四起伏輪廓成形在與區(qū)域69重疊的域的區(qū)域中的復(fù)制層中。在標(biāo)準(zhǔn)觀 看情況下(圖IOa)，區(qū)域67對(duì)人類觀看者呈現(xiàn)為綠色而區(qū)域66呈現(xiàn)為無色。當(dāng)膜元件旋 轉(zhuǎn)90°時(shí)(圖IOb)，區(qū)域69對(duì)人類觀看者呈現(xiàn)為紅色而區(qū)域68呈現(xiàn)為無色。圖11示出本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，借助于該實(shí)施例有可能實(shí)現(xiàn)多色全息圖。圖11示出膜元件7的區(qū)域71。將區(qū)域71細(xì)分成多個(gè)域72。域72較佳地各自具 有相同尺寸。域72至少沿一個(gè)方向的尺寸小于300 μ m。在圖11所示的實(shí)施例中，域72沿 縱向和橫向的尺寸均小于300 μ m，同時(shí)在圖11的實(shí)施例中，它們的尺寸是100x100 μ m。域各自具有區(qū)域73、74、75和76中的一個(gè)或多個(gè)，且不同的表面輪廓成形在區(qū)域 73至76中的每一個(gè)的膜元件7的復(fù)制層中。在這種情況下，起伏輪廓是圖3所示的構(gòu)造， 其中起伏輪廓的包絡(luò)曲線在一方面在區(qū)域73和75中重合另一方面在區(qū)域74和76中重合。 然而，此外，表面輪廓的元件表面的光學(xué)間隔一方面在區(qū)域73和75中不同另一方面在區(qū)域74和76中不同。在這種情況下，一方面在區(qū)域73和75中另一方面在區(qū)域74和76中的表面起伏 的包絡(luò)曲線的空間頻率和方位角被選擇成使入射到這些區(qū)域的光在第一(和負(fù)一)衍射級(jí) 上沿不同方向衍射，使得由區(qū)域73和75生成的表示在第一空間角處可見且由區(qū)域74和76 生成的表示在與之不同的第二空間角處可見。此外，在第一空間角處可見的表示的相應(yīng)像 素的顏色值和亮度由相應(yīng)域中的區(qū)域73和75的面積組分確定。對(duì)于在第二空間角處可見 的表示，相應(yīng)的點(diǎn)適用于區(qū)域74和76的表面積組分。此外，還有可能的是，除區(qū)域73至76之外，域72中還有另外的區(qū)域，它們與另外 的空間角相關(guān)聯(lián)或者在元件表面的間隔方面不同?，F(xiàn)在將在下文中參考圖12和13描述本發(fā)明的另一個(gè)較佳實(shí)施例。在這些實(shí)施例中，第一和/或第二區(qū)域分別包括帶形構(gòu)造的兩個(gè)或更多子區(qū)。在 這種情況下，此類帶的質(zhì)心線不僅可形成直線，而且質(zhì)心線還可能是一些其它構(gòu)造，例如彎 曲線形式的構(gòu)造、之字鋸齒線的構(gòu)造或圓環(huán)構(gòu)造。較佳的是，在這種情形中，帶形子區(qū)的寬 度小于300 μ m且?guī)巫訁^(qū)的長(zhǎng)度比寬度至少長(zhǎng)5倍。此外，帶形子區(qū)的質(zhì)心較佳地安排成 彼此基本平行并且根據(jù)周期性光柵網(wǎng)格彼此間隔。在這種情況下，該光柵的光柵寬度也較 佳地低于300 μ m。圖12現(xiàn)在示出安全元件8形式的膜元件。安全元件8具有第一區(qū)81和第二區(qū) 82。如圖12所示，第一區(qū)81包括帶形構(gòu)造的多個(gè)子區(qū)83。在這種情況下，將帶形子區(qū)83 安排成相互平行的關(guān)系且其質(zhì)心線按照具有低于300 μ m的光柵寬度的周期性光柵相互間 隔。子區(qū)83的寬度例如是100 μ m且其長(zhǎng)度在Imm或更多的范圍內(nèi)。第二區(qū)82還包括多個(gè)帶形子區(qū)84，該帶形子區(qū)84也按照具有低于300 μ m范圍內(nèi) 的光柵寬度的周期性光柵安排成相互平行的關(guān)系。子區(qū)84的寬度例如也是100 μ m且其長(zhǎng) 度也在Imm或更大的范圍內(nèi)。如圖12所示，形成區(qū)域81和82的子區(qū)83和84各自為這種長(zhǎng)度且相對(duì)于彼此安 排成區(qū)域81和82的外形分別編碼信息項(xiàng)，在此處例如是字母“T”或字母“F ”。此外，子區(qū) 83和84彼此至少按區(qū)域形成光柵，使得子區(qū)84的按區(qū)域的(子)部分安排在子區(qū)83的 (子)部分之間，或者反之亦然。在這種情況下，字母“T”和“F”覆蓋例如約10mm*10mm的 區(qū)域。在子區(qū)83和84中成形的是不同的衍射表面起伏，例如它們?cè)谄浒j(luò)曲線、其元件 表面的間隔和/或基底表面相對(duì)于復(fù)制層的下層的傾斜角度上是不同的，如上所討論的。 關(guān)于設(shè)置在子區(qū)83和84中的表面結(jié)構(gòu)的構(gòu)造，關(guān)注圖3和5所示的表面結(jié)構(gòu)27、46和49 的構(gòu)造。很多新穎的效果可由區(qū)域81和82的特定構(gòu)造和子區(qū)83和84的相互形成光柵 來產(chǎn)生。因此有可能例如在區(qū)域81中使用具有不對(duì)稱包絡(luò)曲線的表面起伏。在這種情況 下，包絡(luò)曲線具有例如4 μ m的周期和0°的方位角，也就是說包絡(luò)曲線的傾斜表面沿-X軸 定向?；妆砻妗鄬?duì)于該基底表面基本平行地安排元件表面——包括與復(fù)制層的下側(cè) (也就是說由復(fù)制層的下表面限定的平面)成約10°的角度。元件表面之間的間隔在約 IOOnm至250nm之間，且折射率為約1. 5，使得區(qū)域81呈現(xiàn)為綠色。在區(qū)域82中成形的是 具有相同不對(duì)稱包絡(luò)曲線的表面起伏，然而，在這種情況下，不對(duì)稱包絡(luò)曲線的傾斜側(cè)面沿+X軸定向，也就是說它具有180°的方位角。基底表面——相對(duì)于該基底表面基本平行地 定向表面起伏的元件表面——還包括相對(duì)于復(fù)制層下側(cè)的小角度，即約10°的角度。在這 種情況下，基底表面的傾斜方向沿+X軸方向，這也施加到成形在區(qū)域81中的起伏結(jié)構(gòu)。元 件表面之間的間隔在此處被選擇成在沿0°方位方向觀看時(shí)區(qū)域82呈現(xiàn)為紅色。因此當(dāng) 從0°方位方向觀看安全元件8時(shí)，人類觀看者看到呈現(xiàn)為綠色的“T”。當(dāng)安全元件8旋轉(zhuǎn) 180°時(shí)，人類觀看者看到紅色的字母“F”。當(dāng)安全元件8前后傾斜時(shí)表現(xiàn)出類似的效果。 當(dāng)安全元件8向觀看者傾斜時(shí)，呈現(xiàn)為綠色的字母“T”可見，而當(dāng)安全元件8遠(yuǎn)離觀看者傾 斜時(shí)紅色的字母“F”變得可見。如上所述，另外的光學(xué)效果可由包括0°方位角的區(qū)域81中的表面起伏的包絡(luò)曲 線來實(shí)現(xiàn)，但是區(qū)域82中的表面起伏的包絡(luò)曲線具有90°的方位角(沿+y軸定向)。當(dāng) 從標(biāo)準(zhǔn)位置(沿0°方位方向的觀看方向)觀看安全元件8時(shí)，綠色“T”變得可見，當(dāng)從側(cè) 面(90°方位方向)觀看安全元件8時(shí)，紅色“F”變得可見。此外，如圖13所示，帶形子區(qū)83和84還可能不成形為恒定寬度的線形，但子區(qū)也 可就其寬度進(jìn)行調(diào)節(jié)。因此圖13示出具有其寬度被調(diào)節(jié)的多個(gè)子區(qū)91的安全元件的區(qū)域 90。在這種情況下子區(qū)91的質(zhì)心線被安排成相互平行并且是彎曲線形狀的構(gòu)造。在這種 情況下子區(qū)91的寬度被調(diào)節(jié)成組成灰度圖像。表面起伏成形在子區(qū)91的安全元件的復(fù)制 層中，且對(duì)應(yīng)于上面參考圖3、5和12描述的表面起伏。
1權(quán)利要求
一種具有復(fù)制層(23、43)的膜元件(1、4、7)，其中光學(xué)活性表面結(jié)構(gòu)(27)成形在所述復(fù)制層的第一表面中，其特征在于所述表面結(jié)構(gòu)(27)由第一衍射表面起伏(46)至少形成在所述膜元件的第一區(qū)域(31、35、73)中，所述第一衍射表面起伏(46)包括沿第一包絡(luò)曲線(28、47)的多個(gè)連續(xù)元件，其中所述元件各自包括安排成基本平行于基底表面的元件表面(29、48)和鄰接相鄰的一個(gè)或多個(gè)元件表面的至少一個(gè)側(cè)面，相鄰元件的所述元件表面(29、48)沿垂直于基底平面的方向間隔開第一光學(xué)間隔或多個(gè)所述第一光學(xué)間隔，其中所述第一光學(xué)間隔介于150nm至800nm之間，較佳的介于150nm至400nm之間，第一包絡(luò)曲線(28、47)具有介于100L/mm至2000L/mm之間的空間頻率和大于450nm的光學(xué)深度，并且所述包絡(luò)曲線(28、47)的起伏形狀和空間頻率被選擇成將入射光衍射到一個(gè)或多個(gè)第一方向以表示第一信息項(xiàng)，所述信息項(xiàng)的顏色值還由所述第一光學(xué)間隔確定。
2.如權(quán)利要求1所述的膜元件(2、4、7)，其特征在于，所述第一區(qū)(31、34、73)具有大 于50 μ m的最小尺寸，較佳的是大于100 μ m。
3.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的膜元件(2)，其特征在于，所述第一區(qū)(31)成形為 圖案形式，具體的是一個(gè)或多個(gè)符號(hào)或肖像的形式。
4.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的膜元件(4)，其特征在于，所述第一包絡(luò)曲線(47) 具有不對(duì)稱起伏輪廓。
5.如權(quán) 利要求1至3中任一項(xiàng)所述的膜元件，其特征在于，所述第一包絡(luò)曲線是 kinegram 。
6.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的膜元件，其特征在于，所述第一包絡(luò)曲線具有沿第 一空間方向的第一恒定空間頻率。
7.如權(quán)利要求6所述的膜元件，其特征在于，所述第一包絡(luò)曲線具有沿不同于所述第 一空間方向的第二空間方向的不同于所述第一恒定空間頻率的第二恒定空間頻率。
8.如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的膜元件，其特征在于，所述第一包絡(luò)曲線是一維光柵。
9.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的膜元件，其特征在于，所述第一區(qū)(81、90)由寬度 小于300 μ m的帶形構(gòu)造的兩個(gè)或多個(gè)第一子區(qū)(83、91)形成。
10.如權(quán)利要求8所述的膜元件，其特征在于，所述第一子區(qū)(83、91)的質(zhì)心按照具有 小于300 μ m光柵寬度的周期性第一光柵彼此間隔開。
11.如權(quán)利要求8所述的膜元件，其特征在于，所述第一子區(qū)(91)的寬度改變以形成灰 階圖像。
12.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的膜元件(2、4、7)，其特征在于，在至少一個(gè)第二區(qū) (32、33、34、36、74)中，所述表面結(jié)構(gòu)由不同于所述第一表面起伏且表示第二信息項(xiàng)的第二 表面起伏(49)形成。
13.如權(quán)利要求12所述的膜元件(2、4)，其特征在于，至少一個(gè)第二區(qū)(32、33、36)鄰 接一個(gè)或多個(gè)所述第一區(qū)(31、35)。
14.如權(quán)利要求12或權(quán)利要求13所述的膜元件(2)，其特征在于，所述第一區(qū)完全包 圍所述第二區(qū)，或者所述第二區(qū)(32)完全包圍所述第一區(qū)。
15.如權(quán)利要求8和12中的任一項(xiàng)所述的膜元件，其特征在于，所述第二區(qū)(82)由寬 度小于300 μ m的帶形構(gòu)造的兩個(gè)或多個(gè)第二子區(qū)(84)形成，所述第二子區(qū)(84)按照小于 300 μ m的光柵寬度的周期性第二光柵彼此間隔開，并且至少按區(qū)域的第二子區(qū)被安排在兩 個(gè)第一子區(qū)之間。
16.如權(quán)利要求12至15中的任一項(xiàng)所述的膜元件(2)，其特征在于，所述第一和/或 第二區(qū)域(31、34)分別成形為第三和第四信息項(xiàng)形式的圖案形式。
17.如權(quán)利要求12至15中的任一項(xiàng)所述的膜元件，其特征在于，所述第一和第二信息 項(xiàng)和/或第三和第四信息項(xiàng)表示互補(bǔ)的信息項(xiàng)。
18.如權(quán)利要求12至17中的任一項(xiàng)所述的膜元件(2、4)，其特征在于，所述第二表面 起伏是衍射表面起伏，具體是衍射光柵、kinegram (奇妮圖)或全息圖。
19.如權(quán)利要求12至17中的任一項(xiàng)所述的膜元件(2)，其特征在于，所述第二表面起 伏是消色差表面起伏，具體是無光結(jié)構(gòu)、宏觀結(jié)構(gòu)或閃耀光柵。
20.如權(quán)利要求12至17中的任一項(xiàng)所述的膜元件(2、4、7)，其特征在于，所述第二表 面起伏(32、74)還包括沿第二包絡(luò)曲線的多個(gè)連續(xù)元件，其中所述元件各自包括安排成基 本平行于基底表面的元件表面和鄰接相鄰的一個(gè)或多個(gè)所述元件表面的至少一個(gè)側(cè)面，相 鄰元件的所述元件表面沿垂直于基底平面的方向間隔開第二光學(xué)間隔或多個(gè)所述第二光 學(xué)間隔，其中所述第二光學(xué)間隔介于150nm至800nm之間，較佳的介于150nm至400nm之間， 第二包絡(luò)曲線具有介于100L/mm至2000L/mm之間的空間頻率和大于450nm的光學(xué)深度，并 且所述第二包絡(luò)曲線的起伏形狀和空間頻率被選擇成沿一個(gè)或多個(gè)第二方向衍射入射光 以表示第二信息項(xiàng)，所述信息項(xiàng)的顏色值還由第二光學(xué)間隔確定。
21.如權(quán)利要求20所述的膜元件(2、7)，其特征在于，所述第一包絡(luò)曲線和所述第二包 絡(luò)曲線是不同的包絡(luò)曲線并且沿不同方向衍射所述入射光。
22.如權(quán)利要求21所述的膜元件(7)，其特征在于，所述第一和第二包絡(luò)曲線的空間頻 率和/或方位角不同。
23.如權(quán)利要求22所述的膜元件，其特征在于，所述第一和第二包絡(luò)曲線的方位角定 向?yàn)楸舜顺芍苯恰?br> 24.如權(quán)利要求21至23中的任一項(xiàng)所述的膜元件，其特征在于，所述第一和第二包絡(luò) 曲線的起伏形狀不同，具體的是所述第一包絡(luò)曲線的起伏形狀是對(duì)稱的，且所述第二包絡(luò) 曲線是不對(duì)稱的，反之亦然。
25.如權(quán)利要求24所述的膜元件，其特征在于，所述第一和第二包絡(luò)曲線具有相互鏡 像反轉(zhuǎn)的不對(duì)稱輪廓形狀。
26.如權(quán)利要求20所述的膜元件，其特征在于，所述第一和第二包絡(luò)曲線相同。
27.如權(quán)利要求20至26中的任一項(xiàng)所述的膜元件(7)，其特征在于，所述第一光學(xué)間 隔與所述第二光學(xué)間隔的差別大于25nm。
28.如權(quán)利要求20至27中的任一項(xiàng)所述的膜元件，其特征在于，所述基底表面—— 相對(duì)于所述基底表面在第一區(qū)域中平行地安排所述元件表面并且相對(duì)于所述基底表面在 第二區(qū)域中平行地安排所述元件表面——包括相對(duì)于彼此大于0°的傾角，較佳的是大于 10°。
29.如權(quán)利要求20至28中的任一項(xiàng)所述的膜元件(7)，其特征在于，表面結(jié)構(gòu)的區(qū)域(60、65、71)被細(xì)分成多個(gè)相互鄰接的域(72)，所述域(72)沿至少一個(gè)方向的尺寸小于 300 μ m，且設(shè)置在第一組域的域(72)中的是相應(yīng)的第一區(qū)域(73)和第二區(qū)域(74)。
30.如權(quán)利要求29所述的膜元件，其特征在于，第一區(qū)域而非第二區(qū)域相應(yīng)地設(shè)置在 第二組域的域中，并且第二區(qū)域而非第一區(qū)域相應(yīng)地設(shè)置在第三組域的域中。
31.如權(quán)利要求29所述的膜元件(7)，其特征在于，域(72)中的每一個(gè)具有第一區(qū)域 (73)和第二區(qū)域(74)。
32.如權(quán)利要求29至31中的任一項(xiàng)所述的膜元件，其特征在于，所述域(72)中的所述 第一和/或所述第二區(qū)域(73、74)的面積組分變化。
33.如權(quán)利要求29至32中的任一項(xiàng)所述的膜元件，其特征在于，所述第一和第二包絡(luò) 曲線相同而所述第一和第二光學(xué)間隔彼此不同，從而對(duì)于人類觀看者在所述區(qū)域中產(chǎn)生多 顏色光學(xué)可變表示。
34.如權(quán)利要求29至32中的任一項(xiàng)所述的膜元件(7)，其特征在于，所述第一和第二 包絡(luò)曲線彼此不同并且沿相互不同的第一和第二方向衍射所述入射光。
35.如權(quán)利要求34所述的膜元件(7)，其特征在于，域(72)還具有第三和第四區(qū)域 (75、76)，其中與所述第一表面輪廓和所述第二表面輪廓相對(duì)應(yīng)的表面輪廓分別形成所述 表面結(jié)構(gòu)，且所述第三和第四表面輪廓與所述第一表面輪廓和所述第二表面輪廓的不同之 處分別僅在于其光學(xué)間隔分別與所述第一光學(xué)間隔和所述第二光學(xué)間隔不同。
36.如上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的膜元件，其特征在于，所述元件表面分別大于 IOOnm0
37.如上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的膜元件，其特征在于，所述元件表面占據(jù)每個(gè)元 件的面積的10%至50%之間。
38.如上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的膜元件，其特征在于，所述基底表面——相對(duì)于 所述基底表面基本平行地定向所述元件表面——相對(duì)于所述復(fù)制層的所述第二表面傾斜， 所述復(fù)制層的所述第二表面與其第一表面相對(duì)，且較佳地包括相對(duì)于該表面的大于5°的 角度。
39.如上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的膜元件(2，4)，其特征在于，將反射層(24、44) 具體是金屬反射層置于所述復(fù)制層(23、43)的所述第一表面上。
40.如權(quán)利要求1至38中的任一項(xiàng)所述的膜元件，其特征在于，將光學(xué)分離層具體是 HRI層置于所述復(fù)制層的所述第一表面上。
41.如權(quán)利要求39和40中的任一項(xiàng)所述的膜元件，其特征在于，將所述反射層或所述 光學(xué)分離層按區(qū)域以圖案形式置于所述復(fù)制層的所述第一表面上。
42.如上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的膜元件(2、4)，其特征在于，上述膜元件是層疊 膜或轉(zhuǎn)移膜，且還具有安排在上述復(fù)制層(23、43)的遠(yuǎn)離所述第一表面的所述第二表面一 側(cè)上的載體膜(21,41) 0
43.如上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的膜元件，其特征在于，所述膜元件以至少部分覆 蓋載體襯底中的窗口形開口的方式安排在安全文件的所述載體襯底上。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有復(fù)制層(43)的膜元件，其中光學(xué)活性表面結(jié)構(gòu)(27)被模制在該復(fù)制層的第一表面中。該表面結(jié)構(gòu)由第一衍射表面起伏(46)至少形成在膜元件的第一區(qū)域中，該第一衍射表面起伏(46)由沿第一包絡(luò)(47)的一系列連續(xù)元件(47)構(gòu)成，其中這些元件各自由平行于基底表面的元件表面(48)和鄰接相鄰的一個(gè)或多個(gè)元件表面的至少一個(gè)側(cè)面構(gòu)成，相鄰元件的元件表面(48)沿垂直于基底平面的方向分隔開第一光學(xué)間隔或多個(gè)所述第一光學(xué)間隔，其中第一光學(xué)間隔介于150nm至800nm之間，較佳的介于150nm至400nm之間。第一包絡(luò)(47)具有介于100L/mm至2000L/mm之間的空間頻率和大于450nm的光學(xué)深度，并且包絡(luò)(47)的起伏形狀和空間頻率被選擇成沿一個(gè)或多個(gè)第一方向折射入射光以表示第一信息項(xiàng)，所述信息項(xiàng)的顏色值還由第一光學(xué)間隔確定。
文檔編號(hào)B42D15/10GK101952127SQ200980102744
公開日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2009年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月17日
發(fā)明者A·希林, W·R·湯普金 申請(qǐng)人:Ovd基尼格拉姆股份公司