膜元件的制作方法
专利名称：膜元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有其中成形了光学活性表面结构的复制层的膜元件。
背景技术：
这种膜元件常用于致使难以或尽可能地防止对安全文件进行复制、伪造或操作以 及这种文件的误用。这种膜元件常用于保护例如钞票、信用卡、借记卡、ID文件、票、软件证 书等。此外，这种膜元件还可用在商标和品牌保护领域，例如通过将这些膜元件应用到或集 成到产品的物件、标签或包装上，以便以此方式认证产品的来源。为了使得难以复制、伪造或操作安全文件，已知重叠一种衍射表面起伏，该衍射表 面起伏通过与借助于干涉生成光学可变颜色印记的薄膜层系统衍射来提供光学可变信息。 因此例如，WO 01/03945 Al描述了具有透明衬底的安全产品，其一侧安排有薄膜层系统。该 薄膜层系统包括置于透明衬底上的吸收层和包括介电材料的间隔层。在适当选择间隔层厚 度的情况下，通过干涉产生依赖于视角的色移效果。将衍射表面起伏成形在透明衬底的与 薄膜层系统相反的一面上或薄膜层系统的一面上，衍射表面起伏例如向观看者产生三维图 像的幻影。由薄膜层系统借助于干涉而产生的光学颜色效果和通过表面起伏上的衍射产生 的光学效果重叠，由此给出难以模仿和复制的光学效果。在W002/00445 Al中也描述了一 种类似的光学安全元件。另外，美国No 4 874 213描述了一种借助于在表面中压制的起伏轮廓来实现可 由体积全息图获得的光学效果的方法。为此目的，将体积全息图复制到光敏层，然后体积全 息图的布拉格平面由打开的全息图以较佳的规则图案打开，使得体积全息图通过在打开的 表面上的反射和干涉而变得可见。为了尽可能地避免通过打开的全息图伪造体积全息图的 表示，将打开的全息图选择成使其衍射效率在零级区域具有最大值。
发明内容
现在，本发明的目的是提供一种膜元件，该膜元件可提供光学可变颜色印记并且 制造便宜。该目的通过具有复制层的膜元件来实现，在该复制层中成形了光学活性表面结 构，其中该表面结构由第一衍射表面起伏至少形成在膜元件的第一区域中，第一衍射表面 起伏包括沿第一包络曲线的多个连续元件，其中这些元件各自包括安排成基本平行于基底 表面的元件表面和邻接相邻的一个或多个元件表面的至少一个侧面，相邻元件的元件表面 沿垂直于基底平面的方向间隔开第一光学间隔或多个所述第一光学间隔，其中第一光学间 隔介于150nm至800nm之间，较佳的介于150nm至400nm之间，第一包络曲线具有介于100L/ mm至2000L/mm之间、较佳地介于200L/mm至1000L/mm之间的空间频率和大于450nm的光 学深度，并且包络曲线的起伏形状和空间频率被选择成将入射光衍射到一个或多个第一方 向以表示第一信息项，该信息项的颜色值还由第一光学间隔确定。本发明可提供甚至不能通过全息方法——例如借助于体积全息图——模仿的安全特征。如下文清楚陈述的，由根据本发明的膜元件提供的安全特征因此可提供例如全色 光学可变印记或表现出颜色变化的光学可变印记。这种效果也不能通过薄膜层系统与衍射 结构的组合来模仿。此外，能够以较少的工艺步骤并且在不使用昂贵的材料的情况下制造 根据本发明的膜元件。因此，例如，需要比包括薄膜层系统的安全元件的制造明显少的工艺 步骤。本发明提供一种具有很难模拟的光学可变印记的膜元件，此外制造很便宜。包络曲线的下层结构——藉此第一信息项基本通过沿第一或负一衍射级的光衍 射产生——意思是衍射光的颜色值另外受到干涉的影响，导致与正常的五彩印记显著不同 的彩色光学可变印记。术语光学间隔和光学深度用于表示分别通过光折射率校正的几何间隔或几何深 度，也就是说通过乘以折射率，在这种情况下，在膜元件以反射模式工作的情况下，折射率 与沿入射光方向设置在其中成形表面起伏的复制层表面上或置于该表面上的反射层上的 材料有关。如果光从复制层一侧入射在该表面上或反射层上，则在根据光学间隔确定几何 间隔时复制层的折射率是决定性的。在膜元件以透射模式工作的情况下，光学间隔和光学 深度由几何间隔或几何深度分别与邻接表面起伏的层的折射率之差相乘来得到。在所附权利要求书中陈述了本发明的有利构造。根据本发明的较佳实施例，包络曲线具有不对称起伏轮廓。这有可能形成很多很 有吸引力的光学效果，其中在膜元件的旋转之后，以先前无色(反射)呈现的区域或全息表 示在膜元件旋转时呈现为预定的颜色值的方式，产生颜色印记的颜色/倾斜效果或变化。 此外，以此方式还有可能产生运动效果，其中(三维呈现的)对象的颜色在运动过程中变 化。不对称起伏轮廓具有不对称一也就是说非对称一的起伏形状。在这方面，不 对称度较佳地由从起伏轮廓的局部最大值沿一个方向至最近的局部最小值的间隔与沿相 反方向至最近的局部最小值的间隔之间的相差量来确定。起伏轮廓的相邻局部最小值之间 的间隔例如是d。一个局部最小值与两个局部最小值之间的起伏轮廓的局部最大值的间隔 例如是dl，从其它局部最小值至其间的局部最大值的间隔是d2，其中d = dl+d2。两个间隔 dl和d2中较大的一个与间隔d之比确定对称因子S，其中在dl ^ d2的情形中S = dl:d， 而在另一情形中S = d2:d。如果起伏轮廓是周期性起伏轮廓，则d对应于周期长度，也就是 说构成起伏轮廓的(类似)结构元件的重复间隔。较佳的是这一不对称起伏轮廓由三角形 结构元件或近似三角形的结构元件构成，这由几何因子d、S并且由起伏结构的光学深度确 定。以此方式，可通过这些参数限定包络曲线。较佳的是，在这方面中，对称因子S介于70 %至100 %的范围内，更佳的是介于 85%至95%的范围中。当观看到这些情况时，在旋转膜元件时，表现出具有高颜色纯度的清 晰的容易记住的颜色变化效果。此外，包络曲线还可能由计算机生成的衍射结构——例如kinegram (奇妮 图)——来形成，其取决于观看角度而表现出不同的表示。较佳的是包络曲线具有沿第一空 间方向的第一恒定空间频率。包络曲线因此还可包括一维光栅。当膜元件旋转时，这种结构 还表现出与薄膜层系统和正常的五彩颜色印记实现的颜色效果显著不同的颜色变化效果。 在本发明的较佳实施例中，包络曲线具有沿不同于第一空间方向的第二空间方向的不同于 第一恒定空间频率的第二恒定空间频率。以此方式借助于本发明有可能产生给出取决于旋转角度的不同颜色印记的安全元件。较佳的是第一区域沿至少一个方向具有大于50 μ m的第一尺寸，具体的是大于 100 μ m。元件表面较佳地选择成大于IOOnm且较佳地占据各元件的10%至50%，具体的是 10%至33%。包络曲线的光学深度较佳的是第一光学间隔的3倍至10倍，其中在膜元件以 反射模式工作的情况下，在给定的观看方向下，第一光学间隔近似对应于颜色值的半波长， 而在透射模式中，它近似对应于该颜色值的波长。此外包络曲线的光学深度较佳的是小于 光学间隔的4倍。通过选择这些参数，有可能改进第一信息项的表示并避免子结构不利地 影响第一信息项的表示。将元件表面基本安排成平行于基底表面一方面表示将元件表面基本上安排成相 互平行的关系。在第一实施例中，基底表面还平行于由复制层的与复制层的第一表面相对 的第二表面(复制层的下侧)限定的平面。这表示然后将元件表面安排成基本平行于复 制层的下侧。然而，另外的有利效果可由安排成不与复制层的下侧平行因此包括倾角的基 底表面来实现，该倾斜角较佳的是相对于复制层的下侧的大于5°的倾角，更佳的是大于 10°。如下文所述的光学外观还可通过改变倾角的定向来改变。此外，已经发现通过元件表 面相对于下侧的这种倾斜可增加着色量，且可实现包括高亮度主要颜色的个别颜色并伴随 一个或多个低亮度的次要颜色。有可能实现高于体积全息图的特别高的亮度。例如可通过 使用棱镜耦合器和记录在作为(表面起伏)用于主体制造的中间副本的二色凝胶中的全息 图来实现元件表面的这种倾斜。此外，元件表面的这种倾斜还可通过相应的对象倾斜来实 现，该对象在制造中间副本时被相互重叠的激光束之一照射，较佳的是与棱镜耦合器组合。较佳的是基底平面对应于基底表面，也就是说基本相互平行的元件表面的间隔照 常由沿垂直于基底表面的直线的间隔来确定。然而，根据本发明的另一个实施例，此处基底平面还有可能由复制层的与其第一 表面相对的第二表面——也就是说复制层的下侧——确定，尤其是当基底表面包括相对于 下侧的倾角时。在本发明的较佳实施例中，第一区成形为图案形式，具体的是符号肖像形式。这进 一步改进保护以免模仿。此外，在一个或多个第一区中，确定光学间隔和光学深度并且相对于入射光设置 在表面结构上或反射层(如上)上的材料还有可能以图案形式置于一个或多个第一区上， 或者以按区域的方式设置具有不同折射率的不同材料。因此有可能通过在至少一个第一区 域中以按区域的方式在其上按区域地印刷具有不同折射率的材料来实现至少一个第一区 域中的不同光学间隔或不同光学深度，并且以此方式提供不同颜色印记以按区域方式呈现 在至少一个第一区域中。在这方面，区域较佳地以图案形式成形，具体的是以符号或肖像的 形式。如果在至少一个第二区域中表面结构由不同于第一表面起伏且表示第二信息项 的第二表面起伏形成，则尤其有优势。通过应用该原理，有可能产生多个不能模仿或很难借 助于其它技术模仿且呈现光学上令人惊奇和易于记住的效果的安全特征。在这方面，如果 至少一个第二区域邻接至少一个第一区域或多个第一区域，则更有优势。如果第一区域完 全包围第二区域或第二区域完全包围一个或多个第一区域，则更有优势。如果第一和/或 第二区域成形为图案形式——具体的是分别为第三或第四信息项的形式，和/或第二和第三信息项和/或第三和第四信息项表示相补的信息项，则可进一步实现避免模仿的极高的 保护度。通过由相互配合的各种效果产生的这些信息项实现避免操纵的极高保护级。根据本发明的另一个较佳实施例，设置在至少一个第二区中的是第二表面起伏和 /或层或层构造，其表现出与第一表面结构不同的颜色效果。在至少一个第二区中的层或层 构造此处例如可以是薄膜层系统、交联胆留液晶层、零级衍射结构或表现出五彩效果的衍 射结构，例如具有介于100L/mm至2000L/mm之间的空间频率的衍射光栅。因此例如有可能 提供自参考颜色表面。在第一观看位置中，一个或多个第一区域中的颜色和一个或多个第 二区域中的颜色相同，但在第二观看位置，它们不同。易于记住的安全特征还可借助于本发 明以此方式可用。第二表面起伏较佳的是衍射表面起伏，具体是衍射光栅、kinegram 或全息图。第 二表面起伏还有可能是消色差表面起伏，具体是无光结构、宏观结构或闪耀光栅。因此由第 一区域产生的光学效果很容易被记住且不能或很难通过全息方法——例如借助于体积全 息图——来模仿。膜元件在各个区域中的单层具有显著不同的光学效果，这些光学效果如 此新颖或仅能通过不同的制造技术和多个不同层的重叠来产生。根据本发明的另一个较佳实施例，第二表面起伏还包括沿第二包络曲线的多个连 续元件，其中该元件各自包括安排成基本平行于基底表面的元件表面和邻接相邻的一个 或多个元件表面的至少一个侧面，相邻元件的元件表面沿垂直于基底平面的方向间隔开 第二光学间隔或多个第二光学间隔，其中第二光学间隔具有介于150nm至SOOnm之间—— 较佳的介于150nm至400nm之间——的光学活性深度，第二包络曲线具有介于100L/mm至 2000L/mm之间的空间频率和大于450nm的光学深度，并且第二包络曲线的起伏形状和空间 频率被选择成沿一个或多个第二方向衍射入射光以表示第二信息项，该信息项的颜色值还 由第二光学间隔确定。在这方面，一方面有可能实现有趣且吸引人的效果，因为第一光学间隔与第二光 学间隔相差大于15nm，较佳的大于25nm，在这方面，如此的第一和第二包络曲线在这种情 况下可能重合。以此方式，不同的颜色效果能够以相互并列的关系产生，并且如下文所述， 还可能产生多颜色全息图，这通过全息技术——例如借助于体积全息图——也是不可能 的。在另一个较佳实施例中，第一包络曲线和第二包络曲线包括沿不同方向衍射入射 光的不同包络曲线。在这种情况下，第一间隔和第二间隔可能相同，但第一间隔和第二间隔 也可能不同。较佳的是，在这种情况下，第一和第二包络曲线的空间频率和/或方位角彼此 不同，具体地，如果第一和第二曲线的方位角被定向成相互成直角则是有优势的。有可能以 此方式产生有趣的光学效果，如下文更详细描述的。如果第一和第二包络曲线的起伏形状不同，具体地，如果第一包络曲线是对称的 且第二包络曲线是不对称的或反之亦然，或第一和第二包络曲线是彼此成镜像反转关系的 不对称起伏形状，则尤其有优势。以此方式，在旋转时，区域表现出不同的颜色变化效果，借 助于该效果可提供特别易于记住的安全特征。根据本发明的另一个较佳实施例，第一区域和/或第二区域分别包括带形构造的 两个或多个第一和第二子区。在这方面，带形构造用于表示其中子区的长度显著大于宽度 (至少3倍，较佳的是10倍)的构造。这一带形子区的质心线在这种情况下可以是直线形式，但它们也可以是另一种构造，例如弯曲线、之字锯齿线或圆环构造。较佳的是，第一和第 二子区的宽度小于300 μ m且分别按照第一和第二光栅安排。第一和第二光栅的光栅宽度 较佳的小于200 μ m，且带形子区较佳地以相互平行的关系定向。在本发明的另一个较佳实施例中，第一区域和第二区域包括交织或相互嵌套的带 形子区，从而分别由第一和第二表面起伏提供的不同信息项能够在一个和相同的表面区域 对于观看者可见。在本发明的另一个较佳实施例中，带形子区的宽度被调节成提供灰度图像。在本发明的另一个较佳实施例中，表面结构的区域被细分成多个相互邻接的域， 这些域沿至少一个方向的尺寸小于300 μ m(低于在正常观看距离的人眼分辨率极限)，其 中设置在第一组域的域中的是第一区域和第二区域，该第一区域是具有第一表面起伏的区 域，该第二区域是具有第二表面起伏的区域。在该方面，每个域有可能具有第一区域和第二 区域。此外还有可能的是将第一区域而不是第二区域相应地设置在第二组域的域中，并且 将第二区域而不是第一区域相应地设置在第三组域的域中。因此该区域呈现出光学可变安 全特征，该特征根据相应的观看方向表现出不同颜色印记的不同信息项。在这方面，第一和 第二间隔有可能彼此不同，并且第一和第二包络曲线有可能相同或不同，从而对于人类观 看者在区域中示出多色、光学可变的表示。以此方式，例如有可能在该区域中向观看者提供 多色光学可变表示的印记。此外，域还可能具有另外的区域，该另外的区域具有与第一和第二区域的表面结 构相对应的表面结构，其包络曲线与第一和第二包络曲线相同且其光学间隔与第一和第二 光学间隔不同。这使得有可能呈现另外(主)颜色值。较佳的是，在这种情况下，域中的第一和/或第二区域和/或一个或多个另外区域 的表面组分改变，从而区域中呈现的颜色值的数量能够增加。较佳的是，第一和第二包络曲 线彼此进一步不同，且沿彼此不同的第一和第二方向衍射入射光。这使得有可能实现有趣 的运动效果，关于该运动效果，在旋转或倾斜时不仅对象的位置、形状或尺寸变化，而且其 颜色值也动态改变。在本发明的另一个较佳实施例中，域还具有第三和第四区域，在每个区域中与第 一表面轮廓或第二表面轮廓相对应的表面轮廓分别形成表面结构。第三和第四表面轮廓与 第一表面轮廓和第二表面轮廓不同，不同之处在于其相应的间隔分别与第一间隔和第二间 隔不同。此外，域还可能具有另外的区域，类似于第三和第四区域，该另外的区域的表面轮 廓的相应间隔分别与第一和第二表面轮廓不同，或者具有与第一和第二包络曲线不同的包 络曲线且具有类似第一和第二表面轮廓的其它子结构。这些手段使得有可能在区域中向 人类观看者产生全色全息图的印记。该印记不可能通过全息方法——例如借助于体积全息 图——来模仿。在本发明的另一个较佳实施例中，将反射层，具体是金属反射层置于复制层的第 一表面上。然而，还可能将光学分离层，具体是将HRI层置于复制层的第一表面上，从而由 表面结构产生的光学效果不仅在反射时可见而且在透射时可见。在这方面，光学分离层的 厚度有可能小于或大于第一或第二光学间隔。此外，复制层还有可能具有高折射率，例如通 过将纳米粒子引入复制漆或通过使用具有高折射率的相应复制漆。此外，还可能将以上列 出的变化组合在一起，因此例如在复制层的表面上提供HRI层和金属层。此外还可能将反射层或光学分离层分别仅以按区域方式以图案化构造置于复制层的第一表面上。在这方 面，通过以上列出的一个或多个涂层的适当的图案化应用或通过复制层的适当的图案化应 用或掺杂，尤其有可能改变分别关于第一和第二光学间隔按区域方式确定的折射率，从而 实现上述效果。膜元件较佳的是层叠膜或转移膜，还具有安排在复制层的远离第一表面的第二表 面一侧上的载体膜。此外，还可能将膜元件以至少部分地覆盖在载体衬底中的窗口形开口 上的方式安排在安全文件的载体衬底上。如上所述，由具有适当构造的膜元件产生的光学 效果不仅能够在反射模式下而且可在透射模式下由人类观看者观看到，从而这提供了具有 避免模仿的高级保护的安全特征。
在下文中参考附图借助于多个实施例作为示例描述本发明。图1示出具有根据本发明的膜元件的安全元件的俯视图，图2示出穿过图1的膜元件的横截面，图3示出图2的膜元件的一区域的未按真实比例的图解截面图，图4示出图2的膜元件的一区域的俯视图，图5示出根据本发明的另一个实施例的膜元件的未按真实比例的图解截面图，图6a示出根据本发明的在第一光入射方向情况下的膜元件的一区域的俯视图，图6b示出在第二光入射方向情况下的图6a的膜元件的俯视图，图7a示出根据本发明的在第一光入射方向情况下的膜元件的一区域上的俯视 图，图7b示出在第二光入射方向情况下的图7a的区域上的俯视图，图8a示出根据本发明的在第一光入射方向情况下的膜元件的一区域上的俯视 图，图8b示出在第二光入射方向情况下的图8a的区域上的俯视图，图9a示出根据本发明的在第一光入射方向情况下的膜元件的一区域上的俯视 图，图9b示出在第二光入射方向情况下的图9a的区域上的俯视图，图IOa示出根据本发明的在第一光入射方向情况下的膜元件的一区域上的俯视 图，图IOb示出在第二光入射方向情况下的图IOa的区域上的俯视图，图11示出根据本发明的另一个实施例的膜元件的一区域上的俯视图，图12示出根据本发明的另一个实施例的膜元件的一区域上的俯视图，以及图13示出根据本发明的另一个实施例的膜元件的一区域上的俯视图。
具体实施例方式图1示出包括载体衬底10和置于其上的膜元件2的安全文件1。安全文件1例如 是钞票、货币替代品、标识文件或证书、标签或票，例如用于产品保护。安全文件1还有可能 是信用卡、银行卡等。此外，膜元件还有可能置于产品的包装材料或包皮上或产品本身上。
载体衬底10较佳地包括例如厚度在50至100 μ m之间的纸衬底。然而，载体衬底 10还可能包括塑料材料或包括一层或多层纸和/或塑料层的复合材料。载体衬底10还较 佳地具有通过对其印刷而涂敷的一层或多层颜色层并且设置有一个或多个另外的安全元 件。如图1所示，膜元件2成形为条形并在载体衬底10的整个宽度上延伸。然而，膜元件 2也可能成形为片形，或者也可能不在载体衬底10的整个宽度上延伸。膜元件2具有其中 光学活性表面结构成形在膜元件2的复制层中的区域3。较佳的是，在这种情况下，将区域 3安排在引入载体衬底10中的窗口形开口内或至少部分地覆盖在这一开口上。此外，除区域3之外，膜元件2还可能具有一个或多个另外的区域，其中为观看者 产生另外的光学安全特征并且例如还具有成形在膜元件2的复制层中的光学活性表面结 构、薄膜层系统、交联液晶层和/或包含光学可变色素的层。如上所述，有可能以此方式提 供其中不同颜色效果协作以产生例如自我参照颜色表面形式的安全特征的区域。此外，膜 元件2还可能另外具有一个或多个颜色层，该颜色层例如以标志或图像或照片形式成形并 且设置在区域3的旁边或与区域3重叠，较佳地用于提供共同的安全特征。在下文中参考图2至4描述膜元件2的结构。膜元件2可以是置于载体衬底10上的层叠膜的一部分或在载体衬底10上压制的 转移膜的重叠层的一部分。膜元件2具有载体膜21、可选接合底层22、复制层23、反射层24和保护漆层25以 及粘合层26。还有可能免除接合底层22和保护漆层25。除这些层之外，膜元件2还可能 具有一层或多层另外的层，这些层改变区域3中的膜元件2的光学外观或改进层之间的粘
I=I ο如果膜元件2包括转移膜的转移层，则还有可能免除载体膜21。在这种情况下，有 利的是提供保护漆层代替接合底层22。在这种情况下，较佳的是还在转移膜的载体膜与由 层23至26构成的叠层之间设置释放层，该释放层有助于转移层从载体膜的释放。载体膜21是厚度在8至24 μ m之间的例如PET或BOPP的塑料膜。复制层23是 层厚度在2至5 μ m之间的热塑性复制漆或UV可硬化复制漆。此外，复制层23还有可能是 塑料膜，例如用作载体膜21的塑料膜。粘合层26是包括热激活的热熔性粘合剂的层。然而，粘合层26还可能包括冷粘 合剂或UV激活粘合剂。可选活性表面结构27成形在区域3中的复制层23中。在这种情况下，成形表面 结构27的步骤较佳地借助于热复制通过以下过程来实现将例如压制辊的加热压制工具 沿粘合层26的方向定向压向复制层23的表面，从而表面结构27因此借助于热和压力引入 区域3中的(热塑性)复制层23的表面。此外，表面结构27还可能借助UV复制而引入复 制层的表面。在这种情况下，表面结构较佳地借助于工具在放置复制层23之后直接成形在 复制层23中，并且复制层较佳地通过UV照射而与其并行地硬化。表面结构27还有可能借 助于烧蚀成形在复制层23中。此外，还可将HRI材料通过印刷法例如以图案化构造按区域置于复制层上。还可 能将表面结构27设计成以透视模式观看，因此窗形开口至少设置在衬底10的区域3中，或 者衬底10在该区域中是透明的。将区域3细分成多个区域31、32、33和34，其中表面结构27分别由不同的表面起伏形成。因此这给出了图4所示的例如对于人类观看者在观看区域3时的光学外观。因此 区域31成形为例如树31的形式并且被实现绿色树的全息表示的第一表面起伏覆盖。区域 32成形为区域31的背景形式且完全包围区域31。在区域32中，表面结构27由第二表面 起伏形成，该第二表面起伏产生由区域31提供的全息表示的全息作用背景，更具体的是颜 色与区域31形成对比，例如蓝色。区域33成形为符号形式，这里为数字“100”的形式。在 区域33中，表面结构27由第三表面起伏来形成，该第三表面起伏导致区域33从中心观看 位置上看表现为消色差白色。区域34分别包围区域33并且分别形成与区域33有关的边 缘区。在区域34中，表面结构27由第四表面起伏形成，该第四表面起伏从中心观看位置上 看表现为五彩颜色，并且在安全元件2旋转时模拟大致消色差的运动效果，由此数字“ 100” 在旋转时表现为变宽再收缩。在下文中参考图3作为示例描述在区域31中成形的第一表面起伏的结构。图3示出区域31的子区中穿过膜元件2的部分的未按真实比例的图示。图3示 出具有载体膜21、接合底层22、复制层23、反射层24、保护漆层25和粘合层26的膜元件2。 在这种情况下，还可能免除保护漆层25，或者保护漆层25和粘合层26有可能包括相同材 料。表面结构27在区域31中由衍射表面起伏形成，如图3所示，该表面起伏包括沿着包络 曲线28的多个连续元件并且分别包括安排成基本平行于基底表面的元件表面29和邻接相 邻元件表面的至少一个侧面。因此将元件表面29安排成基本相互平行的关系。在图3的 实施例中，如图3所示，基底表面平行于复制层23的下侧，因此平行于膜元件2的下侧并且 平行于载体膜21。然而，基底表面以及元件表面29还可能包括相对于复制层25下侧的倾 斜角，由此能够产生如下文所述的另外的光学效果。在这种情况下，包络曲线的光学深度较佳地介于元件表面之间的光学间隔的3至 4倍之间。在这种情况下，以通常的方式来确定基本相互平行的元件表面之间的光学间隔， 也就是说通过沿垂直于元件表面的表面法线的间隔。在图3中由虚线示出的包络曲线28 在此实施例中具有介于100L/mm至1000L/mm之间的空间频率，因此主要将光衍射到第一或 负第一衍射级。在这种情况下，包络曲线28的结构元件或其局部定向和在上述空间频率范 围内的局部空间频率被选择成如上所述，它们产生树的全息表示。包络曲线28是起伏轮 廓，例如，五彩全息图、通过两个或更多光束的干涉产生的全息光栅、通过基准光束和由对 象反射的光束的干涉产生的全息光栅或通过主全息图的光学复制产生的全息图。此外，起 伏轮廓还可包括表示这种全息起伏轮廓且用于计算最终通过电子束光刻实现的表面结构 的数学函数。因此在图3的实施例中的包络曲线28例如是对应于五彩全息图的起伏轮廓， 例如，树的计算机生成全息图(例如，点矩阵全息图)。关于五彩全息图的通常的起伏轮廓 进一步修改用于包络曲线的起伏轮廓，如沿垂直于基底平面的方向将它拉伸3至10倍，以 使包络曲线不再如通常的五彩全息图情况介于0. 1至0.3 μ m之间的轮廓深度，而是包括介 于1至2μπι之间的明显较高的轮廓深度。如图3所示，包络曲线28还由元件表面29的子 结构构成，由此衍射光的颜色值进一步受到干涉的影响。在这种情况下元件表面29相互间 隔开第一光学间隔或多个第一光学间隔，其中通过除以折射率提供的第一几何间隔在50nm 至400nm之间，较佳地在80nm至200nm之间，且在该实施例中在提供ZnS层的情况下对于 蓝色阴影为80nm，在正常的塑料材料中对于红色阴影为220nm，在与空气有关的实施例中 对于红色阴影为325nm。
在区域32中成形的第二表面起伏与图3所示的第一表面起伏类似地成形，区别在 于包络曲线28由通过衍射到士第一衍射级来产生上述全息背景信息的起伏轮廓形成。此 外就元件表面以不同的光学间隔相互间隔而言，包络曲线的子结构与第一表面起伏不同， 这里例如为325nm的光学间隔，因此衍射光的颜色值以不同方式受到干涉的影响，由此给 出区域31和32的不同颜色印记。在区域33中成形的第三表面起伏包括无光结构或闪耀光栅，例如，具有1000L/mm 和基本为三角轮廓形状的空间频率。在区域34中成形的第四表面起伏包括提供上述运动效果的Kinegram 。因此表面结构27的区别尤其在于它由完全不同的表面起伏形成在区域31至34 中，这些表面起伏尤其是在轮廓深度方面相互显著不同。因此在区域31或32中表面结构 27具有光学活性起伏深度在1至2 μ m之间的表面起伏，而在区域33或34中表面结构27 具有在0. 1至0. 3 μ m之间的光学活性起伏深度。单个复制工具用于在复制层23中成形表面结构27。为了制造复制工具，根据以上 讨论的原理计算表面起伏27，然后借助于电子束光刻将其引入例如薄玻璃层的载体层。现在参考图5描述本发明的另一个实施例。图5示出膜元件4的子区的未按真实比例的截面图。在图5的实施例中，通过转 移膜——具体的是热压制膜——形成膜元件4。然而膜元件4还可能是层叠膜或置于载体 衬底上的层叠或转移膜的一部分。膜元件4具有载体层41、释放和/或保护漆层42、复制 层43、反射层44和粘合层45。载体膜41是塑料膜，例如厚度在12至56 μ m之间的PET膜。 如之前参考复制层23所描述的，复制层43包括含热塑性漆或UV硬化漆的复制漆层。反射 层44是例如铝、银、金、铜、或这些金属的合金的薄金属层。还有可能的是，代替反射层44， 将光分离层，例如HRI层，具体的是无机HRI层(HRI-高折射率)置于复制层43上，其厚度 在第一实施例中小于第一和/或第二光学间隔而在第二实施例中大于第一和/或第二光学 间隔或与其相对应。此外，还有可能的是反射层44包括HRI层和金属层，其中优选的是对 复制层43首先涂覆HRI层然后将金属层置于HRI层上。在这种情况下，可将反射层44和光学分离层部分地且以图案化形式置于复制层 43上。这提供了例如在不同区域中的光穿过具有不同折射率的介质，因此取决于折射率的 光学间隔以按区域方式而不同。图5还示出两个相互邻接的区域35和36的各自子区。在区域35和36中，两个 不同的表面起伏——即表面起伏46和表面起伏49——成形在复制层43中。如图5所指示 的，表面起伏46由沿包络曲线47的多个连续元件形成，且该多个连续元件各自包括安排成 基本平行于基底表面的元件表面48和邻接相邻元件表面48的至少一个侧面。包络曲线47 是不对称包络曲线，也就是说，构成包络曲线47的结构元件具有不对称的横截面。在最简 单的情形中，包络曲线47是由三角形结构元件构成的规则光栅，其空间频率在100L/mm至 2000L/mm之间，较佳的是在100L/mm至1000L/mm之间，且对称因子在70%至100%的范围 内，较佳的是在85 %至95 %的范围内。如图5所示，包络曲线47由元件表面48的子结构构 成，更具体的是以相邻元件表面48沿垂直于基底平面的方向间隔开光学活性深度在150nm 至400nm之间的一个或多个间隔的方式构成。因此在该情形中，由表面起伏46衍射的光与 由子结构导致的干涉效果重叠，这影响了由表面起伏衍射的光的颜色值。这种类型的表面起伏具有很多有趣且吸引人的特性取决于基底平面内的观看或照明角度并且在某些情况 下取决于倾斜角度，也就是说垂直于基底平面的角度，表面起伏表现出不同的颜色。如果例 如包络曲线是一维光栅，则颜色印记由相对于光栅的方位角的角位置确定。此外，这种类型 的表面起伏由特别高的光强度和各种角位置生成的颜色值之间的分离锐度区别，上述颜色 值比单色体积全息图实现的值要高得多。因此，例如，表面起伏46有可能具有例如肖像的对象的衍射光学全息表示，在这 种情况下，由表面起伏46衍射的光由于以上讨论的第一衍射级和负一衍射级中的效果而 具有不同的颜色值，且因此对象在旋转180°时改变其颜色值。这一效果不能通过体积全息 图来实现。邻接表面起伏46的是成形在区域36的复制层43中的表面起伏49。表面起伏49 是并非由元件表面的子结构构成的光学活性表面起伏。表面起伏49因此是衍射光栅、全息 图或消色差表面起伏，例如无光结构、宏观结构或闪耀光栅。如图5所示，在这种情形中，起 伏轮廓49和起伏轮廓46的起伏深度彼此显著不同。当选择简单的起伏轮廓用于包络曲线47时能够实现有趣的光学效果——具体的 是关于与类似结构的组合或与对应于起伏结构49的起伏结构的组合因此，图6a和6b示出膜元件的一部分的俯视图，其中第一表面起伏成形在区域51 中的复制层中，且第二表面起伏成形在区域52其中。类似于图5的表面起伏46成形第一 和第二表面起伏。将一维光栅用作包络曲线47。区域51和52中的表面起伏彼此的区别仅 在于其包络曲线的方位角彼此相对旋转180°。因此包络曲线由例如以下几何因子表征 具有4μπι周期(250L/mm)的不对称衍射光栅(对称因子100%)。元件表面之间的间隔 是190nm(光学间隔285nm ；复制层的折射率1. 5)。表面起伏的几何轮廓深度是1. 14 μ m， 也就是说是几何间隔的6倍。当从标准观看位置(图6a)观看时，区域52呈现为红色而区 域51为绿色。当膜元件旋转180°时(图6b)，区域52对于人类观看者呈现为绿色而区域 51呈现为红色。在图7a和7b的实施例中，成形在膜元件的区域53和54中的是类似于表面起伏46 的各自成形的不同表面轮廓。成形在区域54中的表面轮廓的包络曲线是由例如三角结构 元件的不对称结构元件构成的简单线性光栅。成形在区域53中的表面起伏的包络曲线是 各向异性的，较佳的是全息制造的无光结构，其结构元件也具有不对称构造且直接散射入 射光。包络曲线包括0°的方位角。在区域54中的元件表面之间的光学间隔是285nm(几 何间隔190nm)。区域53中的元件表面之间的光学间隔约是315nm(几何间隔210nm)。当从标准观看位置观看时(图7a)，区域54呈现为红色，而区域53呈现为绿色。 当膜元件旋转180°时，区域54呈现为绿色而区域53呈现为无色。图8a和8b示出根据本发明的膜元件的另一个实施例，在该情况下，如图3所示的 具有对称包络曲线的起伏轮廓成形在区域55中，且如图5所示的具有不对称包络曲线的起 伏轮廓成形在区域56中。区域55中的起伏轮廓的包络曲线例如由以下几何参数限定二维光学衍射光栅(具有4μ m周期(250L/mm)的对称衍射光栅)，例如交叉光栅、 具有圆形或六边形光栅线的光栅。区域55中的元件表面的几何间隔是195nm(光学间隔290nm)，几何结构深度是 780nm,也就是说是几何间隔的4倍。
区域56中的起伏轮廓的包络曲线是具有4μπι周期(250L/mm)的对称衍射光栅。 区域56中的元件表面的几何间隔是81nm(光学间隔270nm)，几何结构深度是720nm，也就 是说是几何间隔的4倍。当从标准观看位置观看时(图8a)，区域56呈现为红色而区域55为绿色。在膜元 件旋转180°后，区域56呈现为蓝色而区域55仍呈现为绿色。图9a和9b示出根据本发明的另一个膜元件的区域60。在标准观看位置的情况下 (图9a)，区域62对人类观看者呈现为红色而区域61为绿色。在膜元件旋转90°后，区域 64呈现为红色而区域63为绿色。如图9a和9b所示，在这种情形中，区域61、63和62、64 的构造相应地不同。这是通过将区域60细分成多个域来实现的，每个域在区域60的整个长度上延伸 且各自的宽度为100 μ m。此外，将每个域细分成各自在区域60的整个长度上延伸的第一 子区和第二子区。在这种情况下，将四个不同的起伏轮廓成形在区域60的膜元件的复制层 中一方面第一起伏轮廓对应于图3的起伏轮廓且具有对称的包络曲线。第一起伏轮廓的 包络曲线在此处由具有200L/mm(5ym周期)空间频率和733nm(几何)轮廓深度(几何间 隔的4倍)的线性光栅形成。元件表面之间的光学间隔是275nm(几何间隔为182nm且折 射率为1. 5)。第二起伏轮廓与第一起伏轮廓相比不同之处仅在于第二起伏轮廓的方位角相 对于第一起伏轮廓的方位角旋转90°。第三起伏轮廓与第一起伏轮廓相比不同之处仅在于 元件表面之间的几何间隔是220nm。第四起伏轮廓与第三起伏轮廓相比不同之处仅在于第 三起伏轮廓的方位角相对于第四起伏轮廓的方位角旋转90°。在与区域61重叠的域的第一子区的区域中，第一起伏轮廓成形在复制层中。第三 起伏轮廓成形在与区域62重叠的域的第一子区的区域中的复制层中。第四起伏轮廓成形 在与区域63重叠的域的第二子区的区域中的复制层中。第二起伏轮廓成形在与区域64重 叠的域的第二子区的区域中的复制层中。另外，还有可能的是域不在区域60的整个长度上延伸，而是在区域60的整个宽 度上延伸和/或将域的宽度选择为不同，在这种情况下，域的宽度被选择成介于300 μ m与 10 μ m之间。图IOa和IOb示出根据本发明的另一个膜元件的区域65。区域65类似于图9a和 9b的区域60，不同之处在于第一起伏轮廓仅成形在与区域67重叠的域的第一子区的区域 中的复制层中，而第四起伏轮廓成形在与区域69重叠的域的区域中的复制层中。在标准观 看情况下(图IOa)，区域67对人类观看者呈现为绿色而区域66呈现为无色。当膜元件旋 转90°时(图IOb)，区域69对人类观看者呈现为红色而区域68呈现为无色。图11示出本发明的另一个实施例，借助于该实施例有可能实现多色全息图。图11示出膜元件7的区域71。将区域71细分成多个域72。域72较佳地各自具 有相同尺寸。域72至少沿一个方向的尺寸小于300 μ m。在图11所示的实施例中，域72沿 纵向和横向的尺寸均小于300 μ m，同时在图11的实施例中，它们的尺寸是100x100 μ m。域各自具有区域73、74、75和76中的一个或多个，且不同的表面轮廓成形在区域 73至76中的每一个的膜元件7的复制层中。在这种情况下，起伏轮廓是图3所示的构造， 其中起伏轮廓的包络曲线在一方面在区域73和75中重合另一方面在区域74和76中重合。 然而，此外，表面轮廓的元件表面的光学间隔一方面在区域73和75中不同另一方面在区域74和76中不同。在这种情况下，一方面在区域73和75中另一方面在区域74和76中的表面起伏 的包络曲线的空间频率和方位角被选择成使入射到这些区域的光在第一(和负一)衍射级 上沿不同方向衍射，使得由区域73和75生成的表示在第一空间角处可见且由区域74和76 生成的表示在与之不同的第二空间角处可见。此外，在第一空间角处可见的表示的相应像 素的颜色值和亮度由相应域中的区域73和75的面积组分确定。对于在第二空间角处可见 的表示，相应的点适用于区域74和76的表面积组分。此外，还有可能的是，除区域73至76之外，域72中还有另外的区域，它们与另外 的空间角相关联或者在元件表面的间隔方面不同。现在将在下文中参考图12和13描述本发明的另一个较佳实施例。在这些实施例中，第一和/或第二区域分别包括带形构造的两个或更多子区。在 这种情况下，此类带的质心线不仅可形成直线，而且质心线还可能是一些其它构造，例如弯 曲线形式的构造、之字锯齿线的构造或圆环构造。较佳的是，在这种情形中，带形子区的宽 度小于300 μ m且带形子区的长度比宽度至少长5倍。此外，带形子区的质心较佳地安排成 彼此基本平行并且根据周期性光栅网格彼此间隔。在这种情况下，该光栅的光栅宽度也较 佳地低于300 μ m。图12现在示出安全元件8形式的膜元件。安全元件8具有第一区81和第二区 82。如图12所示，第一区81包括带形构造的多个子区83。在这种情况下，将带形子区83 安排成相互平行的关系且其质心线按照具有低于300 μ m的光栅宽度的周期性光栅相互间 隔。子区83的宽度例如是100 μ m且其长度在Imm或更多的范围内。第二区82还包括多个带形子区84，该带形子区84也按照具有低于300 μ m范围内 的光栅宽度的周期性光栅安排成相互平行的关系。子区84的宽度例如也是100 μ m且其长 度也在Imm或更大的范围内。如图12所示，形成区域81和82的子区83和84各自为这种长度且相对于彼此安 排成区域81和82的外形分别编码信息项，在此处例如是字母“T”或字母“F ”。此外，子区 83和84彼此至少按区域形成光栅，使得子区84的按区域的(子)部分安排在子区83的 (子)部分之间，或者反之亦然。在这种情况下，字母“T”和“F”覆盖例如约10mm*10mm的 区域。在子区83和84中成形的是不同的衍射表面起伏，例如它们在其包络曲线、其元件 表面的间隔和/或基底表面相对于复制层的下层的倾斜角度上是不同的，如上所讨论的。 关于设置在子区83和84中的表面结构的构造，关注图3和5所示的表面结构27、46和49 的构造。很多新颖的效果可由区域81和82的特定构造和子区83和84的相互形成光栅 来产生。因此有可能例如在区域81中使用具有不对称包络曲线的表面起伏。在这种情况 下，包络曲线具有例如4 μ m的周期和0°的方位角，也就是说包络曲线的倾斜表面沿-X轴 定向。基底表面——相对于该基底表面基本平行地安排元件表面——包括与复制层的下侧 (也就是说由复制层的下表面限定的平面)成约10°的角度。元件表面之间的间隔在约 IOOnm至250nm之间，且折射率为约1. 5，使得区域81呈现为绿色。在区域82中成形的是 具有相同不对称包络曲线的表面起伏，然而，在这种情况下，不对称包络曲线的倾斜侧面沿+X轴定向，也就是说它具有180°的方位角。基底表面——相对于该基底表面基本平行地 定向表面起伏的元件表面——还包括相对于复制层下侧的小角度，即约10°的角度。在这 种情况下，基底表面的倾斜方向沿+X轴方向，这也施加到成形在区域81中的起伏结构。元 件表面之间的间隔在此处被选择成在沿0°方位方向观看时区域82呈现为红色。因此当 从0°方位方向观看安全元件8时，人类观看者看到呈现为绿色的“T”。当安全元件8旋转 180°时，人类观看者看到红色的字母“F”。当安全元件8前后倾斜时表现出类似的效果。 当安全元件8向观看者倾斜时，呈现为绿色的字母“T”可见，而当安全元件8远离观看者倾 斜时红色的字母“F”变得可见。如上所述，另外的光学效果可由包括0°方位角的区域81中的表面起伏的包络曲 线来实现，但是区域82中的表面起伏的包络曲线具有90°的方位角(沿+y轴定向)。当 从标准位置(沿0°方位方向的观看方向)观看安全元件8时，绿色“T”变得可见，当从侧 面(90°方位方向)观看安全元件8时，红色“F”变得可见。此外，如图13所示，带形子区83和84还可能不成形为恒定宽度的线形，但子区也 可就其宽度进行调节。因此图13示出具有其宽度被调节的多个子区91的安全元件的区域 90。在这种情况下子区91的质心线被安排成相互平行并且是弯曲线形状的构造。在这种 情况下子区91的宽度被调节成组成灰度图像。表面起伏成形在子区91的安全元件的复制 层中，且对应于上面参考图3、5和12描述的表面起伏。
1权利要求
一种具有复制层(23、43)的膜元件(1、4、7)，其中光学活性表面结构(27)成形在所述复制层的第一表面中，其特征在于所述表面结构(27)由第一衍射表面起伏(46)至少形成在所述膜元件的第一区域(31、35、73)中，所述第一衍射表面起伏(46)包括沿第一包络曲线(28、47)的多个连续元件，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)和邻接相邻的一个或多个元件表面的至少一个侧面，相邻元件的所述元件表面(29、48)沿垂直于基底平面的方向间隔开第一光学间隔或多个所述第一光学间隔，其中所述第一光学间隔介于150nm至800nm之间，较佳的介于150nm至400nm之间，第一包络曲线(28、47)具有介于100L/mm至2000L/mm之间的空间频率和大于450nm的光学深度，并且所述包络曲线(28、47)的起伏形状和空间频率被选择成将入射光衍射到一个或多个第一方向以表示第一信息项，所述信息项的颜色值还由所述第一光学间隔确定。
2.如权利要求1所述的膜元件(2、4、7)，其特征在于，所述第一区(31、34、73)具有大 于50 μ m的最小尺寸，较佳的是大于100 μ m。
3.如上述权利要求中任一项所述的膜元件(2)，其特征在于，所述第一区(31)成形为 图案形式，具体的是一个或多个符号或肖像的形式。
4.如上述权利要求中任一项所述的膜元件(4)，其特征在于，所述第一包络曲线(47) 具有不对称起伏轮廓。
5.如权 利要求1至3中任一项所述的膜元件，其特征在于，所述第一包络曲线是 kinegram 。
6.如上述权利要求中任一项所述的膜元件，其特征在于，所述第一包络曲线具有沿第 一空间方向的第一恒定空间频率。
7.如权利要求6所述的膜元件，其特征在于，所述第一包络曲线具有沿不同于所述第 一空间方向的第二空间方向的不同于所述第一恒定空间频率的第二恒定空间频率。
8.如权利要求1至6中任一项所述的膜元件，其特征在于，所述第一包络曲线是一维光栅。
9.如上述权利要求中任一项所述的膜元件，其特征在于，所述第一区(81、90)由宽度 小于300 μ m的带形构造的两个或多个第一子区(83、91)形成。
10.如权利要求8所述的膜元件，其特征在于，所述第一子区(83、91)的质心按照具有 小于300 μ m光栅宽度的周期性第一光栅彼此间隔开。
11.如权利要求8所述的膜元件，其特征在于，所述第一子区(91)的宽度改变以形成灰 阶图像。
12.如上述权利要求中任一项所述的膜元件(2、4、7)，其特征在于，在至少一个第二区 (32、33、34、36、74)中，所述表面结构由不同于所述第一表面起伏且表示第二信息项的第二 表面起伏(49)形成。
13.如权利要求12所述的膜元件(2、4)，其特征在于，至少一个第二区(32、33、36)邻 接一个或多个所述第一区(31、35)。
14.如权利要求12或权利要求13所述的膜元件(2)，其特征在于，所述第一区完全包 围所述第二区，或者所述第二区(32)完全包围所述第一区。
15.如权利要求8和12中的任一项所述的膜元件，其特征在于，所述第二区(82)由宽 度小于300 μ m的带形构造的两个或多个第二子区(84)形成，所述第二子区(84)按照小于 300 μ m的光栅宽度的周期性第二光栅彼此间隔开，并且至少按区域的第二子区被安排在两 个第一子区之间。
16.如权利要求12至15中的任一项所述的膜元件(2)，其特征在于，所述第一和/或 第二区域(31、34)分别成形为第三和第四信息项形式的图案形式。
17.如权利要求12至15中的任一项所述的膜元件，其特征在于，所述第一和第二信息 项和/或第三和第四信息项表示互补的信息项。
18.如权利要求12至17中的任一项所述的膜元件(2、4)，其特征在于，所述第二表面 起伏是衍射表面起伏，具体是衍射光栅、kinegram (奇妮图)或全息图。
19.如权利要求12至17中的任一项所述的膜元件(2)，其特征在于，所述第二表面起 伏是消色差表面起伏，具体是无光结构、宏观结构或闪耀光栅。
20.如权利要求12至17中的任一项所述的膜元件(2、4、7)，其特征在于，所述第二表 面起伏(32、74)还包括沿第二包络曲线的多个连续元件，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邻接相邻的一个或多个所述元件表面的至少一个侧面，相 邻元件的所述元件表面沿垂直于基底平面的方向间隔开第二光学间隔或多个所述第二光 学间隔，其中所述第二光学间隔介于150nm至800nm之间，较佳的介于150nm至400nm之间， 第二包络曲线具有介于100L/mm至2000L/mm之间的空间频率和大于450nm的光学深度，并 且所述第二包络曲线的起伏形状和空间频率被选择成沿一个或多个第二方向衍射入射光 以表示第二信息项，所述信息项的颜色值还由第二光学间隔确定。
21.如权利要求20所述的膜元件(2、7)，其特征在于，所述第一包络曲线和所述第二包 络曲线是不同的包络曲线并且沿不同方向衍射所述入射光。
22.如权利要求21所述的膜元件(7)，其特征在于，所述第一和第二包络曲线的空间频 率和/或方位角不同。
23.如权利要求22所述的膜元件，其特征在于，所述第一和第二包络曲线的方位角定 向为彼此成直角。
24.如权利要求21至23中的任一项所述的膜元件，其特征在于，所述第一和第二包络 曲线的起伏形状不同，具体的是所述第一包络曲线的起伏形状是对称的，且所述第二包络 曲线是不对称的，反之亦然。
25.如权利要求24所述的膜元件，其特征在于，所述第一和第二包络曲线具有相互镜 像反转的不对称轮廓形状。
26.如权利要求20所述的膜元件，其特征在于，所述第一和第二包络曲线相同。
27.如权利要求20至26中的任一项所述的膜元件(7)，其特征在于，所述第一光学间 隔与所述第二光学间隔的差别大于25nm。
28.如权利要求20至27中的任一项所述的膜元件，其特征在于，所述基底表面—— 相对于所述基底表面在第一区域中平行地安排所述元件表面并且相对于所述基底表面在 第二区域中平行地安排所述元件表面——包括相对于彼此大于0°的倾角，较佳的是大于 10°。
29.如权利要求20至28中的任一项所述的膜元件(7)，其特征在于，表面结构的区域(60、65、71)被细分成多个相互邻接的域(72)，所述域(72)沿至少一个方向的尺寸小于 300 μ m，且设置在第一组域的域(72)中的是相应的第一区域(73)和第二区域(74)。
30.如权利要求29所述的膜元件，其特征在于，第一区域而非第二区域相应地设置在 第二组域的域中，并且第二区域而非第一区域相应地设置在第三组域的域中。
31.如权利要求29所述的膜元件(7)，其特征在于，域(72)中的每一个具有第一区域 (73)和第二区域(74)。
32.如权利要求29至31中的任一项所述的膜元件，其特征在于，所述域(72)中的所述 第一和/或所述第二区域(73、74)的面积组分变化。
33.如权利要求29至32中的任一项所述的膜元件，其特征在于，所述第一和第二包络 曲线相同而所述第一和第二光学间隔彼此不同，从而对于人类观看者在所述区域中产生多 颜色光学可变表示。
34.如权利要求29至32中的任一项所述的膜元件(7)，其特征在于，所述第一和第二 包络曲线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.如权利要求34所述的膜元件(7)，其特征在于，域(72)还具有第三和第四区域 (75、76)，其中与所述第一表面轮廓和所述第二表面轮廓相对应的表面轮廓分别形成所述 表面结构，且所述第三和第四表面轮廓与所述第一表面轮廓和所述第二表面轮廓的不同之 处分别仅在于其光学间隔分别与所述第一光学间隔和所述第二光学间隔不同。
36.如上述权利要求中的任一项所述的膜元件，其特征在于，所述元件表面分别大于 IOOnm0
37.如上述权利要求中的任一项所述的膜元件，其特征在于，所述元件表面占据每个元 件的面积的10%至50%之间。
38.如上述权利要求中的任一项所述的膜元件，其特征在于，所述基底表面——相对于 所述基底表面基本平行地定向所述元件表面——相对于所述复制层的所述第二表面倾斜， 所述复制层的所述第二表面与其第一表面相对，且较佳地包括相对于该表面的大于5°的 角度。
39.如上述权利要求中的任一项所述的膜元件(2，4)，其特征在于，将反射层(24、44) 具体是金属反射层置于所述复制层(23、43)的所述第一表面上。
40.如权利要求1至38中的任一项所述的膜元件，其特征在于，将光学分离层具体是 HRI层置于所述复制层的所述第一表面上。
41.如权利要求39和40中的任一项所述的膜元件，其特征在于，将所述反射层或所述 光学分离层按区域以图案形式置于所述复制层的所述第一表面上。
42.如上述权利要求中的任一项所述的膜元件(2、4)，其特征在于，上述膜元件是层叠 膜或转移膜，且还具有安排在上述复制层(23、43)的远离所述第一表面的所述第二表面一 侧上的载体膜(21,41) 0
43.如上述权利要求中的任一项所述的膜元件，其特征在于，所述膜元件以至少部分覆 盖载体衬底中的窗口形开口的方式安排在安全文件的所述载体衬底上。
全文摘要
本发明涉及具有复制层(43)的膜元件，其中光学活性表面结构(27)被模制在该复制层的第一表面中。该表面结构由第一衍射表面起伏(46)至少形成在膜元件的第一区域中，该第一衍射表面起伏(46)由沿第一包络(47)的一系列连续元件(47)构成，其中这些元件各自由平行于基底表面的元件表面(48)和邻接相邻的一个或多个元件表面的至少一个侧面构成，相邻元件的元件表面(48)沿垂直于基底平面的方向分隔开第一光学间隔或多个所述第一光学间隔，其中第一光学间隔介于150nm至800nm之间，较佳的介于150nm至400nm之间。第一包络(47)具有介于100L/mm至2000L/mm之间的空间频率和大于450nm的光学深度，并且包络(47)的起伏形状和空间频率被选择成沿一个或多个第一方向折射入射光以表示第一信息项，所述信息项的颜色值还由第一光学间隔确定。
文档编号B42D15/10GK101952127SQ200980102744
公开日2011年1月19日 申请日期2009年1月16日 优先权日2008年1月17日
发明者A·希林, W·R·汤普金 申请人:Ovd基尼格拉姆股份公司
技术领域：
本发明涉及具有其中成形了光学活性表面结构的复制层的膜元件。
背景技术：
这种膜元件常用于致使难以或尽可能地防止对安全文件进行复制、伪造或操作以 及这种文件的误用。这种膜元件常用于保护例如钞票、信用卡、借记卡、ID文件、票、软件证 书等。此外，这种膜元件还可用在商标和品牌保护领域，例如通过将这些膜元件应用到或集 成到产品的物件、标签或包装上，以便以此方式认证产品的来源。为了使得难以复制、伪造或操作安全文件，已知重叠一种衍射表面起伏，该衍射表 面起伏通过与借助于干涉生成光学可变颜色印记的薄膜层系统衍射来提供光学可变信息。 因此例如，WO 01/03945 Al描述了具有透明衬底的安全产品，其一侧安排有薄膜层系统。该 薄膜层系统包括置于透明衬底上的吸收层和包括介电材料的间隔层。在适当选择间隔层厚 度的情况下，通过干涉产生依赖于视角的色移效果。将衍射表面起伏成形在透明衬底的与 薄膜层系统相反的一面上或薄膜层系统的一面上，衍射表面起伏例如向观看者产生三维图 像的幻影。由薄膜层系统借助于干涉而产生的光学颜色效果和通过表面起伏上的衍射产生 的光学效果重叠，由此给出难以模仿和复制的光学效果。在W002/00445 Al中也描述了一 种类似的光学安全元件。另外，美国No 4 874 213描述了一种借助于在表面中压制的起伏轮廓来实现可 由体积全息图获得的光学效果的方法。为此目的，将体积全息图复制到光敏层，然后体积全 息图的布拉格平面由打开的全息图以较佳的规则图案打开，使得体积全息图通过在打开的 表面上的反射和干涉而变得可见。为了尽可能地避免通过打开的全息图伪造体积全息图的 表示，将打开的全息图选择成使其衍射效率在零级区域具有最大值。
发明内容
现在，本发明的目的是提供一种膜元件，该膜元件可提供光学可变颜色印记并且 制造便宜。该目的通过具有复制层的膜元件来实现，在该复制层中成形了光学活性表面结 构，其中该表面结构由第一衍射表面起伏至少形成在膜元件的第一区域中，第一衍射表面 起伏包括沿第一包络曲线的多个连续元件，其中这些元件各自包括安排成基本平行于基底 表面的元件表面和邻接相邻的一个或多个元件表面的至少一个侧面，相邻元件的元件表面 沿垂直于基底平面的方向间隔开第一光学间隔或多个所述第一光学间隔，其中第一光学间 隔介于150nm至800nm之间，较佳的介于150nm至400nm之间，第一包络曲线具有介于100L/ mm至2000L/mm之间、较佳地介于200L/mm至1000L/mm之间的空间频率和大于450nm的光 学深度，并且包络曲线的起伏形状和空间频率被选择成将入射光衍射到一个或多个第一方 向以表示第一信息项，该信息项的颜色值还由第一光学间隔确定。本发明可提供甚至不能通过全息方法——例如借助于体积全息图——模仿的安全特征。如下文清楚陈述的，由根据本发明的膜元件提供的安全特征因此可提供例如全色 光学可变印记或表现出颜色变化的光学可变印记。这种效果也不能通过薄膜层系统与衍射 结构的组合来模仿。此外，能够以较少的工艺步骤并且在不使用昂贵的材料的情况下制造 根据本发明的膜元件。因此，例如，需要比包括薄膜层系统的安全元件的制造明显少的工艺 步骤。本发明提供一种具有很难模拟的光学可变印记的膜元件，此外制造很便宜。包络曲线的下层结构——藉此第一信息项基本通过沿第一或负一衍射级的光衍 射产生——意思是衍射光的颜色值另外受到干涉的影响，导致与正常的五彩印记显著不同 的彩色光学可变印记。术语光学间隔和光学深度用于表示分别通过光折射率校正的几何间隔或几何深 度，也就是说通过乘以折射率，在这种情况下，在膜元件以反射模式工作的情况下，折射率 与沿入射光方向设置在其中成形表面起伏的复制层表面上或置于该表面上的反射层上的 材料有关。如果光从复制层一侧入射在该表面上或反射层上，则在根据光学间隔确定几何 间隔时复制层的折射率是决定性的。在膜元件以透射模式工作的情况下，光学间隔和光学 深度由几何间隔或几何深度分别与邻接表面起伏的层的折射率之差相乘来得到。在所附权利要求书中陈述了本发明的有利构造。根据本发明的较佳实施例，包络曲线具有不对称起伏轮廓。这有可能形成很多很 有吸引力的光学效果，其中在膜元件的旋转之后，以先前无色(反射)呈现的区域或全息表 示在膜元件旋转时呈现为预定的颜色值的方式，产生颜色印记的颜色/倾斜效果或变化。 此外，以此方式还有可能产生运动效果，其中(三维呈现的)对象的颜色在运动过程中变 化。不对称起伏轮廓具有不对称一也就是说非对称一的起伏形状。在这方面，不 对称度较佳地由从起伏轮廓的局部最大值沿一个方向至最近的局部最小值的间隔与沿相 反方向至最近的局部最小值的间隔之间的相差量来确定。起伏轮廓的相邻局部最小值之间 的间隔例如是d。一个局部最小值与两个局部最小值之间的起伏轮廓的局部最大值的间隔 例如是dl，从其它局部最小值至其间的局部最大值的间隔是d2，其中d = dl+d2。两个间隔 dl和d2中较大的一个与间隔d之比确定对称因子S，其中在dl ^ d2的情形中S = dl:d， 而在另一情形中S = d2:d。如果起伏轮廓是周期性起伏轮廓，则d对应于周期长度，也就是 说构成起伏轮廓的(类似)结构元件的重复间隔。较佳的是这一不对称起伏轮廓由三角形 结构元件或近似三角形的结构元件构成，这由几何因子d、S并且由起伏结构的光学深度确 定。以此方式，可通过这些参数限定包络曲线。较佳的是，在这方面中，对称因子S介于70 %至100 %的范围内，更佳的是介于 85%至95%的范围中。当观看到这些情况时，在旋转膜元件时，表现出具有高颜色纯度的清 晰的容易记住的颜色变化效果。此外，包络曲线还可能由计算机生成的衍射结构——例如kinegram (奇妮 图)——来形成，其取决于观看角度而表现出不同的表示。较佳的是包络曲线具有沿第一空 间方向的第一恒定空间频率。包络曲线因此还可包括一维光栅。当膜元件旋转时，这种结构 还表现出与薄膜层系统和正常的五彩颜色印记实现的颜色效果显著不同的颜色变化效果。 在本发明的较佳实施例中，包络曲线具有沿不同于第一空间方向的第二空间方向的不同于 第一恒定空间频率的第二恒定空间频率。以此方式借助于本发明有可能产生给出取决于旋转角度的不同颜色印记的安全元件。较佳的是第一区域沿至少一个方向具有大于50 μ m的第一尺寸，具体的是大于 100 μ m。元件表面较佳地选择成大于IOOnm且较佳地占据各元件的10%至50%，具体的是 10%至33%。包络曲线的光学深度较佳的是第一光学间隔的3倍至10倍，其中在膜元件以 反射模式工作的情况下，在给定的观看方向下，第一光学间隔近似对应于颜色值的半波长， 而在透射模式中，它近似对应于该颜色值的波长。此外包络曲线的光学深度较佳的是小于 光学间隔的4倍。通过选择这些参数，有可能改进第一信息项的表示并避免子结构不利地 影响第一信息项的表示。将元件表面基本安排成平行于基底表面一方面表示将元件表面基本上安排成相 互平行的关系。在第一实施例中，基底表面还平行于由复制层的与复制层的第一表面相对 的第二表面(复制层的下侧)限定的平面。这表示然后将元件表面安排成基本平行于复 制层的下侧。然而，另外的有利效果可由安排成不与复制层的下侧平行因此包括倾角的基 底表面来实现，该倾斜角较佳的是相对于复制层的下侧的大于5°的倾角，更佳的是大于 10°。如下文所述的光学外观还可通过改变倾角的定向来改变。此外，已经发现通过元件表 面相对于下侧的这种倾斜可增加着色量，且可实现包括高亮度主要颜色的个别颜色并伴随 一个或多个低亮度的次要颜色。有可能实现高于体积全息图的特别高的亮度。例如可通过 使用棱镜耦合器和记录在作为(表面起伏)用于主体制造的中间副本的二色凝胶中的全息 图来实现元件表面的这种倾斜。此外，元件表面的这种倾斜还可通过相应的对象倾斜来实 现，该对象在制造中间副本时被相互重叠的激光束之一照射，较佳的是与棱镜耦合器组合。较佳的是基底平面对应于基底表面，也就是说基本相互平行的元件表面的间隔照 常由沿垂直于基底表面的直线的间隔来确定。然而，根据本发明的另一个实施例，此处基底平面还有可能由复制层的与其第一 表面相对的第二表面——也就是说复制层的下侧——确定，尤其是当基底表面包括相对于 下侧的倾角时。在本发明的较佳实施例中，第一区成形为图案形式，具体的是符号肖像形式。这进 一步改进保护以免模仿。此外，在一个或多个第一区中，确定光学间隔和光学深度并且相对于入射光设置 在表面结构上或反射层(如上)上的材料还有可能以图案形式置于一个或多个第一区上， 或者以按区域的方式设置具有不同折射率的不同材料。因此有可能通过在至少一个第一区 域中以按区域的方式在其上按区域地印刷具有不同折射率的材料来实现至少一个第一区 域中的不同光学间隔或不同光学深度，并且以此方式提供不同颜色印记以按区域方式呈现 在至少一个第一区域中。在这方面，区域较佳地以图案形式成形，具体的是以符号或肖像的 形式。如果在至少一个第二区域中表面结构由不同于第一表面起伏且表示第二信息项 的第二表面起伏形成，则尤其有优势。通过应用该原理，有可能产生多个不能模仿或很难借 助于其它技术模仿且呈现光学上令人惊奇和易于记住的效果的安全特征。在这方面，如果 至少一个第二区域邻接至少一个第一区域或多个第一区域，则更有优势。如果第一区域完 全包围第二区域或第二区域完全包围一个或多个第一区域，则更有优势。如果第一和/或 第二区域成形为图案形式——具体的是分别为第三或第四信息项的形式，和/或第二和第三信息项和/或第三和第四信息项表示相补的信息项，则可进一步实现避免模仿的极高的 保护度。通过由相互配合的各种效果产生的这些信息项实现避免操纵的极高保护级。根据本发明的另一个较佳实施例，设置在至少一个第二区中的是第二表面起伏和 /或层或层构造，其表现出与第一表面结构不同的颜色效果。在至少一个第二区中的层或层 构造此处例如可以是薄膜层系统、交联胆留液晶层、零级衍射结构或表现出五彩效果的衍 射结构，例如具有介于100L/mm至2000L/mm之间的空间频率的衍射光栅。因此例如有可能 提供自参考颜色表面。在第一观看位置中，一个或多个第一区域中的颜色和一个或多个第 二区域中的颜色相同，但在第二观看位置，它们不同。易于记住的安全特征还可借助于本发 明以此方式可用。第二表面起伏较佳的是衍射表面起伏，具体是衍射光栅、kinegram 或全息图。第 二表面起伏还有可能是消色差表面起伏，具体是无光结构、宏观结构或闪耀光栅。因此由第 一区域产生的光学效果很容易被记住且不能或很难通过全息方法——例如借助于体积全 息图——来模仿。膜元件在各个区域中的单层具有显著不同的光学效果，这些光学效果如 此新颖或仅能通过不同的制造技术和多个不同层的重叠来产生。根据本发明的另一个较佳实施例，第二表面起伏还包括沿第二包络曲线的多个连 续元件，其中该元件各自包括安排成基本平行于基底表面的元件表面和邻接相邻的一个 或多个元件表面的至少一个侧面，相邻元件的元件表面沿垂直于基底平面的方向间隔开 第二光学间隔或多个第二光学间隔，其中第二光学间隔具有介于150nm至SOOnm之间—— 较佳的介于150nm至400nm之间——的光学活性深度，第二包络曲线具有介于100L/mm至 2000L/mm之间的空间频率和大于450nm的光学深度，并且第二包络曲线的起伏形状和空间 频率被选择成沿一个或多个第二方向衍射入射光以表示第二信息项，该信息项的颜色值还 由第二光学间隔确定。在这方面，一方面有可能实现有趣且吸引人的效果，因为第一光学间隔与第二光 学间隔相差大于15nm，较佳的大于25nm，在这方面，如此的第一和第二包络曲线在这种情 况下可能重合。以此方式，不同的颜色效果能够以相互并列的关系产生，并且如下文所述， 还可能产生多颜色全息图，这通过全息技术——例如借助于体积全息图——也是不可能 的。在另一个较佳实施例中，第一包络曲线和第二包络曲线包括沿不同方向衍射入射 光的不同包络曲线。在这种情况下，第一间隔和第二间隔可能相同，但第一间隔和第二间隔 也可能不同。较佳的是，在这种情况下，第一和第二包络曲线的空间频率和/或方位角彼此 不同，具体地，如果第一和第二曲线的方位角被定向成相互成直角则是有优势的。有可能以 此方式产生有趣的光学效果，如下文更详细描述的。如果第一和第二包络曲线的起伏形状不同，具体地，如果第一包络曲线是对称的 且第二包络曲线是不对称的或反之亦然，或第一和第二包络曲线是彼此成镜像反转关系的 不对称起伏形状，则尤其有优势。以此方式，在旋转时，区域表现出不同的颜色变化效果，借 助于该效果可提供特别易于记住的安全特征。根据本发明的另一个较佳实施例，第一区域和/或第二区域分别包括带形构造的 两个或多个第一和第二子区。在这方面，带形构造用于表示其中子区的长度显著大于宽度 (至少3倍，较佳的是10倍)的构造。这一带形子区的质心线在这种情况下可以是直线形式，但它们也可以是另一种构造，例如弯曲线、之字锯齿线或圆环构造。较佳的是，第一和第 二子区的宽度小于300 μ m且分别按照第一和第二光栅安排。第一和第二光栅的光栅宽度 较佳的小于200 μ m，且带形子区较佳地以相互平行的关系定向。在本发明的另一个较佳实施例中，第一区域和第二区域包括交织或相互嵌套的带 形子区，从而分别由第一和第二表面起伏提供的不同信息项能够在一个和相同的表面区域 对于观看者可见。在本发明的另一个较佳实施例中，带形子区的宽度被调节成提供灰度图像。在本发明的另一个较佳实施例中，表面结构的区域被细分成多个相互邻接的域， 这些域沿至少一个方向的尺寸小于300 μ m(低于在正常观看距离的人眼分辨率极限)，其 中设置在第一组域的域中的是第一区域和第二区域，该第一区域是具有第一表面起伏的区 域，该第二区域是具有第二表面起伏的区域。在该方面，每个域有可能具有第一区域和第二 区域。此外还有可能的是将第一区域而不是第二区域相应地设置在第二组域的域中，并且 将第二区域而不是第一区域相应地设置在第三组域的域中。因此该区域呈现出光学可变安 全特征，该特征根据相应的观看方向表现出不同颜色印记的不同信息项。在这方面，第一和 第二间隔有可能彼此不同，并且第一和第二包络曲线有可能相同或不同，从而对于人类观 看者在区域中示出多色、光学可变的表示。以此方式，例如有可能在该区域中向观看者提供 多色光学可变表示的印记。此外，域还可能具有另外的区域，该另外的区域具有与第一和第二区域的表面结 构相对应的表面结构，其包络曲线与第一和第二包络曲线相同且其光学间隔与第一和第二 光学间隔不同。这使得有可能呈现另外(主)颜色值。较佳的是，在这种情况下，域中的第一和/或第二区域和/或一个或多个另外区域 的表面组分改变，从而区域中呈现的颜色值的数量能够增加。较佳的是，第一和第二包络曲 线彼此进一步不同，且沿彼此不同的第一和第二方向衍射入射光。这使得有可能实现有趣 的运动效果，关于该运动效果，在旋转或倾斜时不仅对象的位置、形状或尺寸变化，而且其 颜色值也动态改变。在本发明的另一个较佳实施例中，域还具有第三和第四区域，在每个区域中与第 一表面轮廓或第二表面轮廓相对应的表面轮廓分别形成表面结构。第三和第四表面轮廓与 第一表面轮廓和第二表面轮廓不同，不同之处在于其相应的间隔分别与第一间隔和第二间 隔不同。此外，域还可能具有另外的区域，类似于第三和第四区域，该另外的区域的表面轮 廓的相应间隔分别与第一和第二表面轮廓不同，或者具有与第一和第二包络曲线不同的包 络曲线且具有类似第一和第二表面轮廓的其它子结构。这些手段使得有可能在区域中向 人类观看者产生全色全息图的印记。该印记不可能通过全息方法——例如借助于体积全息 图——来模仿。在本发明的另一个较佳实施例中，将反射层，具体是金属反射层置于复制层的第 一表面上。然而，还可能将光学分离层，具体是将HRI层置于复制层的第一表面上，从而由 表面结构产生的光学效果不仅在反射时可见而且在透射时可见。在这方面，光学分离层的 厚度有可能小于或大于第一或第二光学间隔。此外，复制层还有可能具有高折射率，例如通 过将纳米粒子引入复制漆或通过使用具有高折射率的相应复制漆。此外，还可能将以上列 出的变化组合在一起，因此例如在复制层的表面上提供HRI层和金属层。此外还可能将反射层或光学分离层分别仅以按区域方式以图案化构造置于复制层的第一表面上。在这方 面，通过以上列出的一个或多个涂层的适当的图案化应用或通过复制层的适当的图案化应 用或掺杂，尤其有可能改变分别关于第一和第二光学间隔按区域方式确定的折射率，从而 实现上述效果。膜元件较佳的是层叠膜或转移膜，还具有安排在复制层的远离第一表面的第二表 面一侧上的载体膜。此外，还可能将膜元件以至少部分地覆盖在载体衬底中的窗口形开口 上的方式安排在安全文件的载体衬底上。如上所述，由具有适当构造的膜元件产生的光学 效果不仅能够在反射模式下而且可在透射模式下由人类观看者观看到，从而这提供了具有 避免模仿的高级保护的安全特征。
在下文中参考附图借助于多个实施例作为示例描述本发明。图1示出具有根据本发明的膜元件的安全元件的俯视图，图2示出穿过图1的膜元件的横截面，图3示出图2的膜元件的一区域的未按真实比例的图解截面图，图4示出图2的膜元件的一区域的俯视图，图5示出根据本发明的另一个实施例的膜元件的未按真实比例的图解截面图，图6a示出根据本发明的在第一光入射方向情况下的膜元件的一区域的俯视图，图6b示出在第二光入射方向情况下的图6a的膜元件的俯视图，图7a示出根据本发明的在第一光入射方向情况下的膜元件的一区域上的俯视 图，图7b示出在第二光入射方向情况下的图7a的区域上的俯视图，图8a示出根据本发明的在第一光入射方向情况下的膜元件的一区域上的俯视 图，图8b示出在第二光入射方向情况下的图8a的区域上的俯视图，图9a示出根据本发明的在第一光入射方向情况下的膜元件的一区域上的俯视 图，图9b示出在第二光入射方向情况下的图9a的区域上的俯视图，图IOa示出根据本发明的在第一光入射方向情况下的膜元件的一区域上的俯视 图，图IOb示出在第二光入射方向情况下的图IOa的区域上的俯视图，图11示出根据本发明的另一个实施例的膜元件的一区域上的俯视图，图12示出根据本发明的另一个实施例的膜元件的一区域上的俯视图，以及图13示出根据本发明的另一个实施例的膜元件的一区域上的俯视图。
具体实施例方式图1示出包括载体衬底10和置于其上的膜元件2的安全文件1。安全文件1例如 是钞票、货币替代品、标识文件或证书、标签或票，例如用于产品保护。安全文件1还有可能 是信用卡、银行卡等。此外，膜元件还有可能置于产品的包装材料或包皮上或产品本身上。
载体衬底10较佳地包括例如厚度在50至100 μ m之间的纸衬底。然而，载体衬底 10还可能包括塑料材料或包括一层或多层纸和/或塑料层的复合材料。载体衬底10还较 佳地具有通过对其印刷而涂敷的一层或多层颜色层并且设置有一个或多个另外的安全元 件。如图1所示，膜元件2成形为条形并在载体衬底10的整个宽度上延伸。然而，膜元件 2也可能成形为片形，或者也可能不在载体衬底10的整个宽度上延伸。膜元件2具有其中 光学活性表面结构成形在膜元件2的复制层中的区域3。较佳的是，在这种情况下，将区域 3安排在引入载体衬底10中的窗口形开口内或至少部分地覆盖在这一开口上。此外，除区域3之外，膜元件2还可能具有一个或多个另外的区域，其中为观看者 产生另外的光学安全特征并且例如还具有成形在膜元件2的复制层中的光学活性表面结 构、薄膜层系统、交联液晶层和/或包含光学可变色素的层。如上所述，有可能以此方式提 供其中不同颜色效果协作以产生例如自我参照颜色表面形式的安全特征的区域。此外，膜 元件2还可能另外具有一个或多个颜色层，该颜色层例如以标志或图像或照片形式成形并 且设置在区域3的旁边或与区域3重叠，较佳地用于提供共同的安全特征。在下文中参考图2至4描述膜元件2的结构。膜元件2可以是置于载体衬底10上的层叠膜的一部分或在载体衬底10上压制的 转移膜的重叠层的一部分。膜元件2具有载体膜21、可选接合底层22、复制层23、反射层24和保护漆层25以 及粘合层26。还有可能免除接合底层22和保护漆层25。除这些层之外，膜元件2还可能 具有一层或多层另外的层，这些层改变区域3中的膜元件2的光学外观或改进层之间的粘
I=I ο如果膜元件2包括转移膜的转移层，则还有可能免除载体膜21。在这种情况下，有 利的是提供保护漆层代替接合底层22。在这种情况下，较佳的是还在转移膜的载体膜与由 层23至26构成的叠层之间设置释放层，该释放层有助于转移层从载体膜的释放。载体膜21是厚度在8至24 μ m之间的例如PET或BOPP的塑料膜。复制层23是 层厚度在2至5 μ m之间的热塑性复制漆或UV可硬化复制漆。此外，复制层23还有可能是 塑料膜，例如用作载体膜21的塑料膜。粘合层26是包括热激活的热熔性粘合剂的层。然而，粘合层26还可能包括冷粘 合剂或UV激活粘合剂。可选活性表面结构27成形在区域3中的复制层23中。在这种情况下，成形表面 结构27的步骤较佳地借助于热复制通过以下过程来实现将例如压制辊的加热压制工具 沿粘合层26的方向定向压向复制层23的表面，从而表面结构27因此借助于热和压力引入 区域3中的(热塑性)复制层23的表面。此外，表面结构27还可能借助UV复制而引入复 制层的表面。在这种情况下，表面结构较佳地借助于工具在放置复制层23之后直接成形在 复制层23中，并且复制层较佳地通过UV照射而与其并行地硬化。表面结构27还有可能借 助于烧蚀成形在复制层23中。此外，还可将HRI材料通过印刷法例如以图案化构造按区域置于复制层上。还可 能将表面结构27设计成以透视模式观看，因此窗形开口至少设置在衬底10的区域3中，或 者衬底10在该区域中是透明的。将区域3细分成多个区域31、32、33和34，其中表面结构27分别由不同的表面起伏形成。因此这给出了图4所示的例如对于人类观看者在观看区域3时的光学外观。因此 区域31成形为例如树31的形式并且被实现绿色树的全息表示的第一表面起伏覆盖。区域 32成形为区域31的背景形式且完全包围区域31。在区域32中，表面结构27由第二表面 起伏形成，该第二表面起伏产生由区域31提供的全息表示的全息作用背景，更具体的是颜 色与区域31形成对比，例如蓝色。区域33成形为符号形式，这里为数字“100”的形式。在 区域33中，表面结构27由第三表面起伏来形成，该第三表面起伏导致区域33从中心观看 位置上看表现为消色差白色。区域34分别包围区域33并且分别形成与区域33有关的边 缘区。在区域34中，表面结构27由第四表面起伏形成，该第四表面起伏从中心观看位置上 看表现为五彩颜色，并且在安全元件2旋转时模拟大致消色差的运动效果，由此数字“ 100” 在旋转时表现为变宽再收缩。在下文中参考图3作为示例描述在区域31中成形的第一表面起伏的结构。图3示出区域31的子区中穿过膜元件2的部分的未按真实比例的图示。图3示 出具有载体膜21、接合底层22、复制层23、反射层24、保护漆层25和粘合层26的膜元件2。 在这种情况下，还可能免除保护漆层25，或者保护漆层25和粘合层26有可能包括相同材 料。表面结构27在区域31中由衍射表面起伏形成，如图3所示，该表面起伏包括沿着包络 曲线28的多个连续元件并且分别包括安排成基本平行于基底表面的元件表面29和邻接相 邻元件表面的至少一个侧面。因此将元件表面29安排成基本相互平行的关系。在图3的 实施例中，如图3所示，基底表面平行于复制层23的下侧，因此平行于膜元件2的下侧并且 平行于载体膜21。然而，基底表面以及元件表面29还可能包括相对于复制层25下侧的倾 斜角，由此能够产生如下文所述的另外的光学效果。在这种情况下，包络曲线的光学深度较佳地介于元件表面之间的光学间隔的3至 4倍之间。在这种情况下，以通常的方式来确定基本相互平行的元件表面之间的光学间隔， 也就是说通过沿垂直于元件表面的表面法线的间隔。在图3中由虚线示出的包络曲线28 在此实施例中具有介于100L/mm至1000L/mm之间的空间频率，因此主要将光衍射到第一或 负第一衍射级。在这种情况下，包络曲线28的结构元件或其局部定向和在上述空间频率范 围内的局部空间频率被选择成如上所述，它们产生树的全息表示。包络曲线28是起伏轮 廓，例如，五彩全息图、通过两个或更多光束的干涉产生的全息光栅、通过基准光束和由对 象反射的光束的干涉产生的全息光栅或通过主全息图的光学复制产生的全息图。此外，起 伏轮廓还可包括表示这种全息起伏轮廓且用于计算最终通过电子束光刻实现的表面结构 的数学函数。因此在图3的实施例中的包络曲线28例如是对应于五彩全息图的起伏轮廓， 例如，树的计算机生成全息图(例如，点矩阵全息图)。关于五彩全息图的通常的起伏轮廓 进一步修改用于包络曲线的起伏轮廓，如沿垂直于基底平面的方向将它拉伸3至10倍，以 使包络曲线不再如通常的五彩全息图情况介于0. 1至0.3 μ m之间的轮廓深度，而是包括介 于1至2μπι之间的明显较高的轮廓深度。如图3所示，包络曲线28还由元件表面29的子 结构构成，由此衍射光的颜色值进一步受到干涉的影响。在这种情况下元件表面29相互间 隔开第一光学间隔或多个第一光学间隔，其中通过除以折射率提供的第一几何间隔在50nm 至400nm之间，较佳地在80nm至200nm之间，且在该实施例中在提供ZnS层的情况下对于 蓝色阴影为80nm，在正常的塑料材料中对于红色阴影为220nm，在与空气有关的实施例中 对于红色阴影为325nm。
在区域32中成形的第二表面起伏与图3所示的第一表面起伏类似地成形，区别在 于包络曲线28由通过衍射到士第一衍射级来产生上述全息背景信息的起伏轮廓形成。此 外就元件表面以不同的光学间隔相互间隔而言，包络曲线的子结构与第一表面起伏不同， 这里例如为325nm的光学间隔，因此衍射光的颜色值以不同方式受到干涉的影响，由此给 出区域31和32的不同颜色印记。在区域33中成形的第三表面起伏包括无光结构或闪耀光栅，例如，具有1000L/mm 和基本为三角轮廓形状的空间频率。在区域34中成形的第四表面起伏包括提供上述运动效果的Kinegram 。因此表面结构27的区别尤其在于它由完全不同的表面起伏形成在区域31至34 中，这些表面起伏尤其是在轮廓深度方面相互显著不同。因此在区域31或32中表面结构 27具有光学活性起伏深度在1至2 μ m之间的表面起伏，而在区域33或34中表面结构27 具有在0. 1至0. 3 μ m之间的光学活性起伏深度。单个复制工具用于在复制层23中成形表面结构27。为了制造复制工具，根据以上 讨论的原理计算表面起伏27，然后借助于电子束光刻将其引入例如薄玻璃层的载体层。现在参考图5描述本发明的另一个实施例。图5示出膜元件4的子区的未按真实比例的截面图。在图5的实施例中，通过转 移膜——具体的是热压制膜——形成膜元件4。然而膜元件4还可能是层叠膜或置于载体 衬底上的层叠或转移膜的一部分。膜元件4具有载体层41、释放和/或保护漆层42、复制 层43、反射层44和粘合层45。载体膜41是塑料膜，例如厚度在12至56 μ m之间的PET膜。 如之前参考复制层23所描述的，复制层43包括含热塑性漆或UV硬化漆的复制漆层。反射 层44是例如铝、银、金、铜、或这些金属的合金的薄金属层。还有可能的是，代替反射层44， 将光分离层，例如HRI层，具体的是无机HRI层(HRI-高折射率)置于复制层43上，其厚度 在第一实施例中小于第一和/或第二光学间隔而在第二实施例中大于第一和/或第二光学 间隔或与其相对应。此外，还有可能的是反射层44包括HRI层和金属层，其中优选的是对 复制层43首先涂覆HRI层然后将金属层置于HRI层上。在这种情况下，可将反射层44和光学分离层部分地且以图案化形式置于复制层 43上。这提供了例如在不同区域中的光穿过具有不同折射率的介质，因此取决于折射率的 光学间隔以按区域方式而不同。图5还示出两个相互邻接的区域35和36的各自子区。在区域35和36中，两个 不同的表面起伏——即表面起伏46和表面起伏49——成形在复制层43中。如图5所指示 的，表面起伏46由沿包络曲线47的多个连续元件形成，且该多个连续元件各自包括安排成 基本平行于基底表面的元件表面48和邻接相邻元件表面48的至少一个侧面。包络曲线47 是不对称包络曲线，也就是说，构成包络曲线47的结构元件具有不对称的横截面。在最简 单的情形中，包络曲线47是由三角形结构元件构成的规则光栅，其空间频率在100L/mm至 2000L/mm之间，较佳的是在100L/mm至1000L/mm之间，且对称因子在70%至100%的范围 内，较佳的是在85 %至95 %的范围内。如图5所示，包络曲线47由元件表面48的子结构构 成，更具体的是以相邻元件表面48沿垂直于基底平面的方向间隔开光学活性深度在150nm 至400nm之间的一个或多个间隔的方式构成。因此在该情形中，由表面起伏46衍射的光与 由子结构导致的干涉效果重叠，这影响了由表面起伏衍射的光的颜色值。这种类型的表面起伏具有很多有趣且吸引人的特性取决于基底平面内的观看或照明角度并且在某些情况 下取决于倾斜角度，也就是说垂直于基底平面的角度，表面起伏表现出不同的颜色。如果例 如包络曲线是一维光栅，则颜色印记由相对于光栅的方位角的角位置确定。此外，这种类型 的表面起伏由特别高的光强度和各种角位置生成的颜色值之间的分离锐度区别，上述颜色 值比单色体积全息图实现的值要高得多。因此，例如，表面起伏46有可能具有例如肖像的对象的衍射光学全息表示，在这 种情况下，由表面起伏46衍射的光由于以上讨论的第一衍射级和负一衍射级中的效果而 具有不同的颜色值，且因此对象在旋转180°时改变其颜色值。这一效果不能通过体积全息 图来实现。邻接表面起伏46的是成形在区域36的复制层43中的表面起伏49。表面起伏49 是并非由元件表面的子结构构成的光学活性表面起伏。表面起伏49因此是衍射光栅、全息 图或消色差表面起伏，例如无光结构、宏观结构或闪耀光栅。如图5所示，在这种情形中，起 伏轮廓49和起伏轮廓46的起伏深度彼此显著不同。当选择简单的起伏轮廓用于包络曲线47时能够实现有趣的光学效果——具体的 是关于与类似结构的组合或与对应于起伏结构49的起伏结构的组合因此，图6a和6b示出膜元件的一部分的俯视图，其中第一表面起伏成形在区域51 中的复制层中，且第二表面起伏成形在区域52其中。类似于图5的表面起伏46成形第一 和第二表面起伏。将一维光栅用作包络曲线47。区域51和52中的表面起伏彼此的区别仅 在于其包络曲线的方位角彼此相对旋转180°。因此包络曲线由例如以下几何因子表征 具有4μπι周期(250L/mm)的不对称衍射光栅(对称因子100%)。元件表面之间的间隔 是190nm(光学间隔285nm ；复制层的折射率1. 5)。表面起伏的几何轮廓深度是1. 14 μ m， 也就是说是几何间隔的6倍。当从标准观看位置(图6a)观看时，区域52呈现为红色而区 域51为绿色。当膜元件旋转180°时(图6b)，区域52对于人类观看者呈现为绿色而区域 51呈现为红色。在图7a和7b的实施例中，成形在膜元件的区域53和54中的是类似于表面起伏46 的各自成形的不同表面轮廓。成形在区域54中的表面轮廓的包络曲线是由例如三角结构 元件的不对称结构元件构成的简单线性光栅。成形在区域53中的表面起伏的包络曲线是 各向异性的，较佳的是全息制造的无光结构，其结构元件也具有不对称构造且直接散射入 射光。包络曲线包括0°的方位角。在区域54中的元件表面之间的光学间隔是285nm(几 何间隔190nm)。区域53中的元件表面之间的光学间隔约是315nm(几何间隔210nm)。当从标准观看位置观看时(图7a)，区域54呈现为红色，而区域53呈现为绿色。 当膜元件旋转180°时，区域54呈现为绿色而区域53呈现为无色。图8a和8b示出根据本发明的膜元件的另一个实施例，在该情况下，如图3所示的 具有对称包络曲线的起伏轮廓成形在区域55中，且如图5所示的具有不对称包络曲线的起 伏轮廓成形在区域56中。区域55中的起伏轮廓的包络曲线例如由以下几何参数限定二维光学衍射光栅(具有4μ m周期(250L/mm)的对称衍射光栅)，例如交叉光栅、 具有圆形或六边形光栅线的光栅。区域55中的元件表面的几何间隔是195nm(光学间隔290nm)，几何结构深度是 780nm,也就是说是几何间隔的4倍。
区域56中的起伏轮廓的包络曲线是具有4μπι周期(250L/mm)的对称衍射光栅。 区域56中的元件表面的几何间隔是81nm(光学间隔270nm)，几何结构深度是720nm，也就 是说是几何间隔的4倍。当从标准观看位置观看时(图8a)，区域56呈现为红色而区域55为绿色。在膜元 件旋转180°后，区域56呈现为蓝色而区域55仍呈现为绿色。图9a和9b示出根据本发明的另一个膜元件的区域60。在标准观看位置的情况下 (图9a)，区域62对人类观看者呈现为红色而区域61为绿色。在膜元件旋转90°后，区域 64呈现为红色而区域63为绿色。如图9a和9b所示，在这种情形中，区域61、63和62、64 的构造相应地不同。这是通过将区域60细分成多个域来实现的，每个域在区域60的整个长度上延伸 且各自的宽度为100 μ m。此外，将每个域细分成各自在区域60的整个长度上延伸的第一 子区和第二子区。在这种情况下，将四个不同的起伏轮廓成形在区域60的膜元件的复制层 中一方面第一起伏轮廓对应于图3的起伏轮廓且具有对称的包络曲线。第一起伏轮廓的 包络曲线在此处由具有200L/mm(5ym周期)空间频率和733nm(几何)轮廓深度(几何间 隔的4倍)的线性光栅形成。元件表面之间的光学间隔是275nm(几何间隔为182nm且折 射率为1. 5)。第二起伏轮廓与第一起伏轮廓相比不同之处仅在于第二起伏轮廓的方位角相 对于第一起伏轮廓的方位角旋转90°。第三起伏轮廓与第一起伏轮廓相比不同之处仅在于 元件表面之间的几何间隔是220nm。第四起伏轮廓与第三起伏轮廓相比不同之处仅在于第 三起伏轮廓的方位角相对于第四起伏轮廓的方位角旋转90°。在与区域61重叠的域的第一子区的区域中，第一起伏轮廓成形在复制层中。第三 起伏轮廓成形在与区域62重叠的域的第一子区的区域中的复制层中。第四起伏轮廓成形 在与区域63重叠的域的第二子区的区域中的复制层中。第二起伏轮廓成形在与区域64重 叠的域的第二子区的区域中的复制层中。另外，还有可能的是域不在区域60的整个长度上延伸，而是在区域60的整个宽 度上延伸和/或将域的宽度选择为不同，在这种情况下，域的宽度被选择成介于300 μ m与 10 μ m之间。图IOa和IOb示出根据本发明的另一个膜元件的区域65。区域65类似于图9a和 9b的区域60，不同之处在于第一起伏轮廓仅成形在与区域67重叠的域的第一子区的区域 中的复制层中，而第四起伏轮廓成形在与区域69重叠的域的区域中的复制层中。在标准观 看情况下(图IOa)，区域67对人类观看者呈现为绿色而区域66呈现为无色。当膜元件旋 转90°时(图IOb)，区域69对人类观看者呈现为红色而区域68呈现为无色。图11示出本发明的另一个实施例，借助于该实施例有可能实现多色全息图。图11示出膜元件7的区域71。将区域71细分成多个域72。域72较佳地各自具 有相同尺寸。域72至少沿一个方向的尺寸小于300 μ m。在图11所示的实施例中，域72沿 纵向和横向的尺寸均小于300 μ m，同时在图11的实施例中，它们的尺寸是100x100 μ m。域各自具有区域73、74、75和76中的一个或多个，且不同的表面轮廓成形在区域 73至76中的每一个的膜元件7的复制层中。在这种情况下，起伏轮廓是图3所示的构造， 其中起伏轮廓的包络曲线在一方面在区域73和75中重合另一方面在区域74和76中重合。 然而，此外，表面轮廓的元件表面的光学间隔一方面在区域73和75中不同另一方面在区域74和76中不同。在这种情况下，一方面在区域73和75中另一方面在区域74和76中的表面起伏 的包络曲线的空间频率和方位角被选择成使入射到这些区域的光在第一(和负一)衍射级 上沿不同方向衍射，使得由区域73和75生成的表示在第一空间角处可见且由区域74和76 生成的表示在与之不同的第二空间角处可见。此外，在第一空间角处可见的表示的相应像 素的颜色值和亮度由相应域中的区域73和75的面积组分确定。对于在第二空间角处可见 的表示，相应的点适用于区域74和76的表面积组分。此外，还有可能的是，除区域73至76之外，域72中还有另外的区域，它们与另外 的空间角相关联或者在元件表面的间隔方面不同。现在将在下文中参考图12和13描述本发明的另一个较佳实施例。在这些实施例中，第一和/或第二区域分别包括带形构造的两个或更多子区。在 这种情况下，此类带的质心线不仅可形成直线，而且质心线还可能是一些其它构造，例如弯 曲线形式的构造、之字锯齿线的构造或圆环构造。较佳的是，在这种情形中，带形子区的宽 度小于300 μ m且带形子区的长度比宽度至少长5倍。此外，带形子区的质心较佳地安排成 彼此基本平行并且根据周期性光栅网格彼此间隔。在这种情况下，该光栅的光栅宽度也较 佳地低于300 μ m。图12现在示出安全元件8形式的膜元件。安全元件8具有第一区81和第二区 82。如图12所示，第一区81包括带形构造的多个子区83。在这种情况下，将带形子区83 安排成相互平行的关系且其质心线按照具有低于300 μ m的光栅宽度的周期性光栅相互间 隔。子区83的宽度例如是100 μ m且其长度在Imm或更多的范围内。第二区82还包括多个带形子区84，该带形子区84也按照具有低于300 μ m范围内 的光栅宽度的周期性光栅安排成相互平行的关系。子区84的宽度例如也是100 μ m且其长 度也在Imm或更大的范围内。如图12所示，形成区域81和82的子区83和84各自为这种长度且相对于彼此安 排成区域81和82的外形分别编码信息项，在此处例如是字母“T”或字母“F ”。此外，子区 83和84彼此至少按区域形成光栅，使得子区84的按区域的(子)部分安排在子区83的 (子)部分之间，或者反之亦然。在这种情况下，字母“T”和“F”覆盖例如约10mm*10mm的 区域。在子区83和84中成形的是不同的衍射表面起伏，例如它们在其包络曲线、其元件 表面的间隔和/或基底表面相对于复制层的下层的倾斜角度上是不同的，如上所讨论的。 关于设置在子区83和84中的表面结构的构造，关注图3和5所示的表面结构27、46和49 的构造。很多新颖的效果可由区域81和82的特定构造和子区83和84的相互形成光栅 来产生。因此有可能例如在区域81中使用具有不对称包络曲线的表面起伏。在这种情况 下，包络曲线具有例如4 μ m的周期和0°的方位角，也就是说包络曲线的倾斜表面沿-X轴 定向。基底表面——相对于该基底表面基本平行地安排元件表面——包括与复制层的下侧 (也就是说由复制层的下表面限定的平面)成约10°的角度。元件表面之间的间隔在约 IOOnm至250nm之间，且折射率为约1. 5，使得区域81呈现为绿色。在区域82中成形的是 具有相同不对称包络曲线的表面起伏，然而，在这种情况下，不对称包络曲线的倾斜侧面沿+X轴定向，也就是说它具有180°的方位角。基底表面——相对于该基底表面基本平行地 定向表面起伏的元件表面——还包括相对于复制层下侧的小角度，即约10°的角度。在这 种情况下，基底表面的倾斜方向沿+X轴方向，这也施加到成形在区域81中的起伏结构。元 件表面之间的间隔在此处被选择成在沿0°方位方向观看时区域82呈现为红色。因此当 从0°方位方向观看安全元件8时，人类观看者看到呈现为绿色的“T”。当安全元件8旋转 180°时，人类观看者看到红色的字母“F”。当安全元件8前后倾斜时表现出类似的效果。 当安全元件8向观看者倾斜时，呈现为绿色的字母“T”可见，而当安全元件8远离观看者倾 斜时红色的字母“F”变得可见。如上所述，另外的光学效果可由包括0°方位角的区域81中的表面起伏的包络曲 线来实现，但是区域82中的表面起伏的包络曲线具有90°的方位角(沿+y轴定向)。当 从标准位置(沿0°方位方向的观看方向)观看安全元件8时，绿色“T”变得可见，当从侧 面(90°方位方向)观看安全元件8时，红色“F”变得可见。此外，如图13所示，带形子区83和84还可能不成形为恒定宽度的线形，但子区也 可就其宽度进行调节。因此图13示出具有其宽度被调节的多个子区91的安全元件的区域 90。在这种情况下子区91的质心线被安排成相互平行并且是弯曲线形状的构造。在这种 情况下子区91的宽度被调节成组成灰度图像。表面起伏成形在子区91的安全元件的复制 层中，且对应于上面参考图3、5和12描述的表面起伏。
1权利要求
一种具有复制层(23、43)的膜元件(1、4、7)，其中光学活性表面结构(27)成形在所述复制层的第一表面中，其特征在于所述表面结构(27)由第一衍射表面起伏(46)至少形成在所述膜元件的第一区域(31、35、73)中，所述第一衍射表面起伏(46)包括沿第一包络曲线(28、47)的多个连续元件，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)和邻接相邻的一个或多个元件表面的至少一个侧面，相邻元件的所述元件表面(29、48)沿垂直于基底平面的方向间隔开第一光学间隔或多个所述第一光学间隔，其中所述第一光学间隔介于150nm至800nm之间，较佳的介于150nm至400nm之间，第一包络曲线(28、47)具有介于100L/mm至2000L/mm之间的空间频率和大于450nm的光学深度，并且所述包络曲线(28、47)的起伏形状和空间频率被选择成将入射光衍射到一个或多个第一方向以表示第一信息项，所述信息项的颜色值还由所述第一光学间隔确定。
2.如权利要求1所述的膜元件(2、4、7)，其特征在于，所述第一区(31、34、73)具有大 于50 μ m的最小尺寸，较佳的是大于100 μ m。
3.如上述权利要求中任一项所述的膜元件(2)，其特征在于，所述第一区(31)成形为 图案形式，具体的是一个或多个符号或肖像的形式。
4.如上述权利要求中任一项所述的膜元件(4)，其特征在于，所述第一包络曲线(47) 具有不对称起伏轮廓。
5.如权 利要求1至3中任一项所述的膜元件，其特征在于，所述第一包络曲线是 kinegram 。
6.如上述权利要求中任一项所述的膜元件，其特征在于，所述第一包络曲线具有沿第 一空间方向的第一恒定空间频率。
7.如权利要求6所述的膜元件，其特征在于，所述第一包络曲线具有沿不同于所述第 一空间方向的第二空间方向的不同于所述第一恒定空间频率的第二恒定空间频率。
8.如权利要求1至6中任一项所述的膜元件，其特征在于，所述第一包络曲线是一维光栅。
9.如上述权利要求中任一项所述的膜元件，其特征在于，所述第一区(81、90)由宽度 小于300 μ m的带形构造的两个或多个第一子区(83、91)形成。
10.如权利要求8所述的膜元件，其特征在于，所述第一子区(83、91)的质心按照具有 小于300 μ m光栅宽度的周期性第一光栅彼此间隔开。
11.如权利要求8所述的膜元件，其特征在于，所述第一子区(91)的宽度改变以形成灰 阶图像。
12.如上述权利要求中任一项所述的膜元件(2、4、7)，其特征在于，在至少一个第二区 (32、33、34、36、74)中，所述表面结构由不同于所述第一表面起伏且表示第二信息项的第二 表面起伏(49)形成。
13.如权利要求12所述的膜元件(2、4)，其特征在于，至少一个第二区(32、33、36)邻 接一个或多个所述第一区(31、35)。
14.如权利要求12或权利要求13所述的膜元件(2)，其特征在于，所述第一区完全包 围所述第二区，或者所述第二区(32)完全包围所述第一区。
15.如权利要求8和12中的任一项所述的膜元件，其特征在于，所述第二区(82)由宽 度小于300 μ m的带形构造的两个或多个第二子区(84)形成，所述第二子区(84)按照小于 300 μ m的光栅宽度的周期性第二光栅彼此间隔开，并且至少按区域的第二子区被安排在两 个第一子区之间。
16.如权利要求12至15中的任一项所述的膜元件(2)，其特征在于，所述第一和/或 第二区域(31、34)分别成形为第三和第四信息项形式的图案形式。
17.如权利要求12至15中的任一项所述的膜元件，其特征在于，所述第一和第二信息 项和/或第三和第四信息项表示互补的信息项。
18.如权利要求12至17中的任一项所述的膜元件(2、4)，其特征在于，所述第二表面 起伏是衍射表面起伏，具体是衍射光栅、kinegram (奇妮图)或全息图。
19.如权利要求12至17中的任一项所述的膜元件(2)，其特征在于，所述第二表面起 伏是消色差表面起伏，具体是无光结构、宏观结构或闪耀光栅。
20.如权利要求12至17中的任一项所述的膜元件(2、4、7)，其特征在于，所述第二表 面起伏(32、74)还包括沿第二包络曲线的多个连续元件，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邻接相邻的一个或多个所述元件表面的至少一个侧面，相 邻元件的所述元件表面沿垂直于基底平面的方向间隔开第二光学间隔或多个所述第二光 学间隔，其中所述第二光学间隔介于150nm至800nm之间，较佳的介于150nm至400nm之间， 第二包络曲线具有介于100L/mm至2000L/mm之间的空间频率和大于450nm的光学深度，并 且所述第二包络曲线的起伏形状和空间频率被选择成沿一个或多个第二方向衍射入射光 以表示第二信息项，所述信息项的颜色值还由第二光学间隔确定。
21.如权利要求20所述的膜元件(2、7)，其特征在于，所述第一包络曲线和所述第二包 络曲线是不同的包络曲线并且沿不同方向衍射所述入射光。
22.如权利要求21所述的膜元件(7)，其特征在于，所述第一和第二包络曲线的空间频 率和/或方位角不同。
23.如权利要求22所述的膜元件，其特征在于，所述第一和第二包络曲线的方位角定 向为彼此成直角。
24.如权利要求21至23中的任一项所述的膜元件，其特征在于，所述第一和第二包络 曲线的起伏形状不同，具体的是所述第一包络曲线的起伏形状是对称的，且所述第二包络 曲线是不对称的，反之亦然。
25.如权利要求24所述的膜元件，其特征在于，所述第一和第二包络曲线具有相互镜 像反转的不对称轮廓形状。
26.如权利要求20所述的膜元件，其特征在于，所述第一和第二包络曲线相同。
27.如权利要求20至26中的任一项所述的膜元件(7)，其特征在于，所述第一光学间 隔与所述第二光学间隔的差别大于25nm。
28.如权利要求20至27中的任一项所述的膜元件，其特征在于，所述基底表面—— 相对于所述基底表面在第一区域中平行地安排所述元件表面并且相对于所述基底表面在 第二区域中平行地安排所述元件表面——包括相对于彼此大于0°的倾角，较佳的是大于 10°。
29.如权利要求20至28中的任一项所述的膜元件(7)，其特征在于，表面结构的区域(60、65、71)被细分成多个相互邻接的域(72)，所述域(72)沿至少一个方向的尺寸小于 300 μ m，且设置在第一组域的域(72)中的是相应的第一区域(73)和第二区域(74)。
30.如权利要求29所述的膜元件，其特征在于，第一区域而非第二区域相应地设置在 第二组域的域中，并且第二区域而非第一区域相应地设置在第三组域的域中。
31.如权利要求29所述的膜元件(7)，其特征在于，域(72)中的每一个具有第一区域 (73)和第二区域(74)。
32.如权利要求29至31中的任一项所述的膜元件，其特征在于，所述域(72)中的所述 第一和/或所述第二区域(73、74)的面积组分变化。
33.如权利要求29至32中的任一项所述的膜元件，其特征在于，所述第一和第二包络 曲线相同而所述第一和第二光学间隔彼此不同，从而对于人类观看者在所述区域中产生多 颜色光学可变表示。
34.如权利要求29至32中的任一项所述的膜元件(7)，其特征在于，所述第一和第二 包络曲线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.如权利要求34所述的膜元件(7)，其特征在于，域(72)还具有第三和第四区域 (75、76)，其中与所述第一表面轮廓和所述第二表面轮廓相对应的表面轮廓分别形成所述 表面结构，且所述第三和第四表面轮廓与所述第一表面轮廓和所述第二表面轮廓的不同之 处分别仅在于其光学间隔分别与所述第一光学间隔和所述第二光学间隔不同。
36.如上述权利要求中的任一项所述的膜元件，其特征在于，所述元件表面分别大于 IOOnm0
37.如上述权利要求中的任一项所述的膜元件，其特征在于，所述元件表面占据每个元 件的面积的10%至50%之间。
38.如上述权利要求中的任一项所述的膜元件，其特征在于，所述基底表面——相对于 所述基底表面基本平行地定向所述元件表面——相对于所述复制层的所述第二表面倾斜， 所述复制层的所述第二表面与其第一表面相对，且较佳地包括相对于该表面的大于5°的 角度。
39.如上述权利要求中的任一项所述的膜元件(2，4)，其特征在于，将反射层(24、44) 具体是金属反射层置于所述复制层(23、43)的所述第一表面上。
40.如权利要求1至38中的任一项所述的膜元件，其特征在于，将光学分离层具体是 HRI层置于所述复制层的所述第一表面上。
41.如权利要求39和40中的任一项所述的膜元件，其特征在于，将所述反射层或所述 光学分离层按区域以图案形式置于所述复制层的所述第一表面上。
42.如上述权利要求中的任一项所述的膜元件(2、4)，其特征在于，上述膜元件是层叠 膜或转移膜，且还具有安排在上述复制层(23、43)的远离所述第一表面的所述第二表面一 侧上的载体膜(21,41) 0
43.如上述权利要求中的任一项所述的膜元件，其特征在于，所述膜元件以至少部分覆 盖载体衬底中的窗口形开口的方式安排在安全文件的所述载体衬底上。
全文摘要
本发明涉及具有复制层(43)的膜元件，其中光学活性表面结构(27)被模制在该复制层的第一表面中。该表面结构由第一衍射表面起伏(46)至少形成在膜元件的第一区域中，该第一衍射表面起伏(46)由沿第一包络(47)的一系列连续元件(47)构成，其中这些元件各自由平行于基底表面的元件表面(48)和邻接相邻的一个或多个元件表面的至少一个侧面构成，相邻元件的元件表面(48)沿垂直于基底平面的方向分隔开第一光学间隔或多个所述第一光学间隔，其中第一光学间隔介于150nm至800nm之间，较佳的介于150nm至400nm之间。第一包络(47)具有介于100L/mm至2000L/mm之间的空间频率和大于450nm的光学深度，并且包络(47)的起伏形状和空间频率被选择成沿一个或多个第一方向折射入射光以表示第一信息项，所述信息项的颜色值还由第一光学间隔确定。
文档编号B42D15/10GK101952127SQ200980102744
公开日2011年1月19日 申请日期2009年1月16日 优先权日2008年1月17日
发明者A·希林, W·R·汤普金 申请人:Ovd基尼格拉姆股份公司
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