具有微缩图案的透明安全元件的制作方法

专利名称：具有微缩图案的透明安全元件的制作方法
具有微缩图案的透明安全元件
本发明涉及一种用于证券纸、有价文件等的透明安全元件，所述透明 安全元件具有至少一个微缩图案，所述微缩图案在透视时具有依赖于视角 的可视外形。
出于保护的目的，数据载体例如有价或证明文件，或其它贵重物品如 名牌物品，经常具有允许数据载体的真实性得到验证的安全元件，并同时 作为反对未经许可仿制品的保护措施。例如，所述安全元件可以拓展为嵌 入到钞票中的安全丝，产品包装的开口条，应用安全条，用于钞票(具有 通孔)封面铝箔的形式，或者是自支持式传递元件，如贴片或者标签，在 其生产后可用于有价文件。
具有视角依赖效果的安全元件在保护真实性中具有特殊作用，因为它 们甚至使用最现代的复制机也难被仿制。所述安全元件设置有视觉可变元 件，所述视觉可变元件从不同的视角给予观察者不同的图像印象，并且根 据观察视角进行显示其它颜色或亮度的印象和/或其它的图像印象。
基于此，本发明的目的是具体说明上述类型的克服背景区域缺点的透
明安全元件。特别地，作为一种安全特性，透明安全元件特意具有易于感
知的能够提供高伪造保护的光学信息片段，而且不需要特殊的照明条件进 行真实性检查。
通过具有主要权利要求特征的透明安全特征可以实现本发明的目的。 证券纸、数据载体和相关的生产方法在整个要求中进行了详细说明。本发 明的拓展是从属权利要求保护的主题。
根据本发明，在一种通用的透明安全元件中，至少一个微缩图案由具 有1微米或更大特有图案间距的多个图案元件排列而成。而且，根据本发
明，透明安全元件具有5(H敞米或者更小的总厚度。或在某些区域的排列是规则的。本发明因而包含具有1微米或更大图案间 距的多个图案元件的任意排列结构。
透明安全元件最好具有透明的或半透明的基底并且具有位于基底之上 的，包含至少一个微缩图案的标志层。
原理上，任何透明或半透明的基底都可以应用于透明安全元件。此 处，透明度应至少大到使观察者可以在透射光线中看到基于视角的外形。 使用额外照明意味着能够提高观察者对外形的感知，根据本发明，材料厚 度的选择使得透明安全元件的视觉变化外形即使在没有附加方法时也可以 观察到。
因此，纸，特别是棉纺犊皮纸，原理上可以用作基底。当然也可以采
用包含x含量聚合材料的纸，x在0 < x < 100 wt. %的范围内。
然而，基底最好是塑料的，特别是塑料薄片，即由聚乙烯(PE),聚 对苯二曱酸乙二醇酯(PET)，聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT),聚萘二曱酸乙 二醇酯(PEN),聚丙烯(PP),聚酰胺(PA)构成的薄片。而且，薄片能 够被单轴或双轴拉伸。薄片的拉伸可以使其在其它的物品中获得可进一步 用做安全特征的偏振特性。需要使用附加工具来使用这些特性，例如偏光 过滤器，这对本领域的技术人员来说是众所周知的。
当基底是多层板时也是可行的，尤其是多个不同薄片的层板(复合层 板)。所述层板的薄片可以由上述塑性材料形成。所述层板具有很高稳定 性的特征，这对于安全元件的耐久性而言是^f艮好的优点。所述层板材料在 地球某些特定气候区域中使用时也具有很好的优点。
所有用作基底的材料具有可作为鉴定特征的附加性能。应该考虑主要 的发光物质以产生可见或至少可被检测出来的光线，所述主要的发光物质 最好在可见波长范围内是透明的，并且在非可见波长范围内可以用适当的 附加工具例如紫外或红外放射源激发。当然标志层如用于微缩图案的漆或 墨也具有上述附加性能。在本发明的 一种有利变体中，透明安全元件的标志层形成彩色印花漆 层，所述彩色印花漆层区域在压花时保持不变(即，未压花的区域)，并 形成至少 一个^:缩图案的图案元件。
在本发明另外一种同样有利的变体中，透明安全元件的标志层是具有 彩色材料填充凹紋的透明或半透明印花漆层并形成至少一个微缩图案的图 案元素，所述凹紋具有任何形式或轮廓的形状。在下文中，术语"沟槽"也 作为这些凹紋的代名词。
在本发明另外 一种同样有利的变体中，透明安全元件的标志层是具有 高透明度区域和低透明度区域的印刷层，低透明度区域形成至少一个微缩 图案的图案元素。
根据本发明的另外一种有利变体，透明安全元件的标志层是具有高透 明度区域和低透明度区域的微凹雕层，低透明度区域形成至少 一个微缩图案 的图案元素。所述微凹雕层的特征和其制造方法将在下文进行详述。
所述透明安全元件优选20微米或者更小的总厚度，最好是3微米到 10微米之间。微缩图案的图案元素适合的特有图案间距为5微米或更大。 而且，根据一种有利的实施方式，每个图案元素具有l微米或者更大的图 案尺寸，最好是3微米或者更大。对于图案元素的外形，高宽比从大约1:5 到5:1都认为是有利的，并且特别有利的是从大约1:1到5:1。
根据本发明的一种拓展，如果适合，多个微缩图案的至少一个是由多 个基本平行的薄片构成的层状图案组成。当安全元件被旋转或倾斜时，由 于相对于平行薄片的视角方向的改变，微缩图案的视觉外形发生改变。
特别优选地，在安全元件中由层状图案组成的多个微缩图案在横向方 向、颜色、宽度、高度、浮雕形状和距离参数中的一个或多个是不同的。
所述不同的层状图案可以按照图案、符号或编码的形式有利地排列， 特别当安全元件被旋转或倾斜时所述图案、符号或编码显示、变化或消 失。
ii根据本发明的另外一种拓展，如果适用的话，多个微缩图案的至少一 个是由在标志层中具有增强透明度的多个凹紋组成，因而当安全元件被旋 转或倾斜时，由于相对于凹紋的视角方向的改变，微缩图案的视觉外形发 生改变。所述多个凹紋可以按照图案、符号或编码的形式有利地排列，所 述图案、符号或编码特别当安全元件被旋转或倾斜时显示、变化或消失。
根据本发明的优选的实施方式，图案元素在子区域中具有不透明的、 透明的、半透明的、反射的或吸收性的涂层。
所述涂层可以是单层或多层的，特别有利的是具有色移效应的薄膜元 件，即其是视觉可变的。由所谓珠光颜料构成的涂层是单层薄膜元件的主 要示例。多层薄膜元件通常釆用纯介电薄膜结构或金属/介电薄膜多层结 构。目前，对多层薄膜元件而言，三层干涉层式结构(金属/介电薄膜三层 结构)是首选的。
此外，图案元素可以在具有金属涂层，具有吸光作用的蛾眼图案，或 者也可以是具有衍射图案的子区域中提供，所述衍射图案将入射光的大部
分衍射而脱离观察者^L线。
特别优选地，图像元素具有非对称排列的涂层，蛾眼图案或衍射图 案。在釆用涂层的情况下，图案元件上的非对称排列可以通过间接气相淀 积的方式技术实现。
在本发明的另外一种有利的实施方式中，透明安全元件包含透明或半 透明的具有第一和第二反向表面的基底，施加在第一表面之上作为微缩图
案的透明标志，施加在第二表面之上的具有100微米或更小预定横向偏移 的全等透明掩膜。
所述透明掩膜包括图案，字符或代码形式的基本花紋，所述基本花紋 只有以特定一见角进行透视时才能在看到。
特别有利地，每个透明掩膜都由具有光线透射开口的不透明层组成， 所述开口具有小于200微米的尺寸，最好是约3微米到100微米，并以图 案，字符或代码的形式形成基本花紋。透明掩膜的偏移与开口的尺寸和基底的厚度相匹配，并且最好远远小于100微米，例如仅有约20微米或更 小，或者甚至仅有IO微米或更小。
根据本发明所述的透明安全元件，为了进一步增加防伪安全，可以有 利地采用更多的安全元件。例如，附加安全元件可以是透明的或半透明的 单层或多层结构的涂层。视觉可变层，特别是干涉层可以有利地用作涂 层。本领域的技术人员应该对纯介电薄膜结构，金属/介电多层结构和干涉 层系统中每层所使用的材料相当熟悉。根据本发明，附加安全元件也可以 被当作透明安全元件的部件，特别是在上面已经提及的具有色移效应的薄 膜元件的案例中，附加安全元件(干涉层结构)被设置在微缩图案上或下 边。在任何情况下，通过微缩图案与附加安全元件间的协作，防伪性能能 够明显提高，并且根据本发明的结果，透明安全元件的视觉外形也得到了 增强。
所述附加涂层可以被层叠在透明安全元件的微缩图案上或放置在透明 安全元件-微缩图案下。特别印象深刻的是，当附加视觉可变涂层被置于包 含微缩图案的透明或半透明基底和标志层之间时可以获得额外的视觉可变 效果。视觉可变微缩图案和附加视觉可变涂层的协作明显增强了透明安全 元件的防伪安全。
所述附加涂层至少在某些区域具有机器可读特性。附加涂层也有利地 具有电磁、电导或发光特性。
然而，附加涂层元件也可以有利的是衍射图案，动态图案或不光滑图 案。如衍射图案可以使用具有透明或半透明金属层或高指数介质膜的全息 图。对这些附加安全元件，特别当附加安全元件是层叠在透明安全元件的 微缩图案之上，或者放置在透明安全元件的微缩图案之下时，或者几乎无 空间距离地紧挨微缩图案，防伪性能也得到了提高。
所述附加安全元件也可以采用液晶层的形式，特别是胆甾型液晶或向 列型液晶层，或者胆甾型液晶和/或向列型液晶的多层排列形式。附加安全 元件也可以采用印刷层，印刷层可以有利地包含能够在红外线或紫外线波长范围(荧光或者磷光)进行吸收和/或放射的油墨，这可以便于机器检 测。所述印刷元件也可以包括-魄觉可变或变色颜料。
最后，也可以采用非衍射或衍射透镜结构，例如菲浬耳合成透镜与本 发明所述的;f敖缩图案相结合而形成附加安全元件。
本发明也包含生产所述透明安全元件的方法，其中，透明安全元件包 含至少一个当透视时具有视角依赖视觉外观的微缩图案，至少一个由特有 图案间距为1微米或更大的的多个图像元素排列构成的微缩图案，并且生 产的透明安全材料具有50微米或更小的总厚度。
所述至少一个微型图像由多个规则的，不规则的或在某些区域规则的 图案元素排列形成。
根据本发明所述的方法，在透明或半透明的基底上有利地放置具有至 少一个微缩图案的标志层。
根据一种方法变体，可以压印彩色压花漆层作为标志层，并且通过压 花技术压花漆层形成图案，采用的方法是压花时使得某些区域保持不变即 未压花区域，形成至少一个微缩图案的图案元素。
在另外一种方法变体中，可以压印透明或半透明的压花漆层作为标志 层，并通过压花技术将压紋凹陷引入压花漆层。压花漆层中的压紋凹陷然 后用有色颜料例如印刷油墨进行填充，使得填充后的压紋凹陷形成至少一 个微缩图案的图像元素。压紋凹陷可以具有任意形状，并且在下文也称做 "沟槽"。
在另外一种方法变体中，具有高透明度区域和低透明度区域的印刷层 作为标志层，低透明度区域形成至少 一个微缩图案的图像元素。
原理上，可以实现不同的方法用来制造本发明所述的透明安全元件。 因此，本身已知的方法在下文将不会进行非常详细的描述。
然而，本文所述的微雕方法是特别有利的方法变体，在其中，按照如
下方法将微缩图案放置于基底上
a) 提供一种表面具有期望微观图案形式的凹凸排列的模具；
b) 在所述模具中的凹陷部分填充可固化的有色或无色漆；c) 将所述基底预先用有色或无色的漆锚定好；
d) 使得所述模具的表面与所述基底相接触；
e) 使所述模具的凹陷中的与所述基底接触的漆被固化，并在此过程中 与所述基底结合起来；以及
f) 将所述模具的表面从所述基底再次分离，从而使得与所述基底结合 的固化了的漆从模具中的凹陷拨离。
这种微雕方法和相关优点的其它实施方式，参照德国专利申请 102006029852.7,其公开的信息在此处并入本申请。
对于微雕方法，首选的是，在步骤b)中模具的凹陷用辐射固化漆填 充，并且漆在步骤e)中通过辐射冲击而固化，尤其是紫外线辐射。而 且，模具凹陷中的漆在步骤d)中与基底接触之前已^皮有利地预固化。
所述模具的微缩图案可以通过线宽在约l微米到IO微米的微缩图案元
素有利地构成。首选的是，模具的微缩图案是由图案深度在约l微米到10 微米的微缩图案元素构成，最好是约l微米到5微米之间。
在本发明的方法的适当变体中，生产的透明安全元件总厚度为20微米 或更小，最好是3微米到10微米。
而且，至少 一个微缩图案可以由多个基本平行的薄层构成的层状图案 形成。。
然而，做为一种选择，至少一个微缩图案也可以是由多个具有增强透 明度的压花凹陷在标志层中形成的。
在所述方法的一种拓展中，子区域中的图案元素具有不透明的，透明 的，半透明的，反射的或吸收性涂层，特别是金属涂层，蛾眼图案或衍射 图案。
根据本发明方法的另外 一种有利实施方式，包含透明或半透明的具有 第一和第二反向表面的基底，置于第一表面上作为微缩图案的透明掩膜， 置于第二表面上具有IOO微米或更小预定横向偏移的全等透明掩膜。在一种有利的方法中，透明掩膜同时置于基底的反向表面上。做为选 择，透明掩膜也可以连续的置于基底的反向表面上。采用上述微雕技术， 透明掩膜可以更好地置于基底的反向表面上。
本发明也包含用于安全生产的证券纸或有价文件，如钞票，支票，身 份证，证书等，以及数据载体，特别是品牌物品，有价文件等，配有上述 类型安全元件的证券纸和数据载体。
通过上述方法，确保根据本发明的透明安全元件是足够薄的使其也能 用于有价文件领域，并且采用建议的方法，它们也能够以所需大数量进行 经济生产。图案间距1微米或更大，或者图案尺寸1微米或更大，确保微 缩图案基本无色的，即没有干扰彩色分离。因此，在不利的照明条件下， 视觉可变效果能够亳无问题的观察到。
根据本发明所述的透明安全元件，可以有利地获得许多被称做运动的 效果， 一方面，进一步的改进了防伪性能，另一方面，对观察者在视觉上 非常具有吸引力。因为透明安全元件被分解成多个区域，在这些区域中排 列具有不同视角依赖倾斜效应的微缩图案，可以获得也称为弹，跑或泵的 运动效果。利用这些效果，通过倾斜安全透明元件，由于印象以固定的方 式变换使得观察者能够看到被观测图案的明显运动。
下面结合附图对本发明的具体实施方式
和有益效果作进一步详细的说 明。为了清楚起见，在附图中省略了对刻度和比例的描述。
如图所示
图l是一种具有本发明所述安全透明元件的钞票的示意图。 图2是一种具有隐蔽图像的创造性透明安全元件的截面图。 图3是一种具有隐蔽图像的透明安全元件的截面图，其中所述薄层是 梯形形状。
图4是在(a)和(b)中，根据本发明的一种示例性实施方式所述的透明安 全元件在生产中的中间步骤。
图5是根据本发明的其它示例性实施方式所述的透明安全元件的俯视图。
16图6是

图1中具有本发明所述的透明安全元件的钞票的截面图，其中
钞票面额作为^L觉可变元素ii重复显示。
图7是根据本发明所述的透明安全元件的横截面，所述透明安全元件 具有包含由凹陷构成的图案的标志层。
图8是通过示例的方式示出了凹陷的一些实施方式，在每个实施方式 中，使标志层增加了规定的增强透明度，其中(a)示出了凹陷的不同宽度和 深度，(b)示出了不同轮廓形状和尺寸的凹陷。
图9是一种根据本发明所述的透明安全元件，所述透明安全元件具有 不对称不透明涂层组成的对称层状图案。
图IO是一种与图9相似的安全元件，其中图案元素还具有不同坡度的 表面。
图ll是一种与图9和图IO相似的安全元件，所述安全元件具有包含 不同坡度表面和对称金属涂层的表面图案，所述透明图像在金属蒸汽垂直 角度冲击时起作用。
图12是图9到图ll相似的安全元件，其中图案元素在有吸光作用的 蛾眼图案的子区域中提供。
图13是一种透明安全元件，其中在基底的反向表面上具有按预定偏移 排列的透明掩膜，所述透明掩膜的基本花紋只有当从特定视角(a)进行透视 时才能被看到，而从其它视角(b)透视时透明安全元件是不透明的。
图14是根据本发明的另一示例性实施方式所述的透明安全元件的顶视图。
图15是另外一种创造性安全元件的截面图，所述创造性安全元件具有 提供视觉可变涂层的^:缩图案元素。
本发明现使用钞票的安全元件作为示例进行说明。图l示出了具有透 明安全元件12的钞票IO的示意图，所述透明安全元件12具有放置在透明 区域14如窗口区域或钞票的通口上的隐蔽图像。通口可以在钞票10的基 底制造后再生成，例如通过冲压或激光切割生成。然而，在钞票基底制造时生成也是可以接受的，如在WO 03/054297 A2中所述。WO03/054297A2 中的公开内容并入本发明申请。
在下文对更多的细节进行说明，透明安全元件12的隐蔽图像根据视角 方向显示不同的视觉外形。例如，当垂直透视时，看到安全元件12无图案 并看到光线，当倾斜或旋转钞票时，图案，字符或编码形式的黑色标志就 显现出来。在其它的实施方式中，当垂直透视时也可以看到标志，而当钞 票被旋转或倾斜时标志消失或者改变。
对于在钞票IO或其它有价证券中使用的透明安全元件而言重要的是， 它的总厚度小于50微米。透明安全元件最好具有仅约20微米的更薄的层 厚或者甚至只有3微米到10微米。本发明提供用这样薄的总厚度生成视 角展现的隐蔽图像的多种可能方式。
基于图2中的安全元件12的截面图示出了制造具有隐蔽图像的薄透明 安全元件的第一方式。在图示出的示例性实施方式中，首先，彩色压花漆 22薄层被用于透明基底20上。然后通过压花技术使得彩色压花漆层22形 成图案，所述压花技术是指由多个基本平行，分别安置的薄片24组成层状 图案。
当平行于薄片24进行观察，即在观察方向26，安全元件12当透视时 看起来基本上是透明的。相反地，如果观察者将安全元件12倾斜而偏离平 行观察方向，例如在观察方向28，薄片24就会挡住;〖见线，即安全元件12 对于观察者看来是不透明的。
层状图案由多个薄片24的规则排列组成，根据本发明，所述多个薄片 24具有1微米或更大的特有间距，使得薄片24在可见波普范围内由于基 于波长的衍射效应而不会产生彩色分离。在图2的示例性实施方式中，相 临薄片24间的距离为5微米，图案尺寸即单个薄片的宽度为2.5微米。压 花薄片的高度为5微米，因而其高宽比为2: l—般而言，所述高宽比在约 1:5到约5:1之间，最好是约1:1或直到约5:1。
图2示出的薄片24的矩形截面是压花漆层实际比例的理想化结果。在 实际中，薄片顶部和底部的转角处经过一定程度上圓整，并且薄片24的侧面不完全垂直。也可以釆用图3中示出的侧面坡度不是90。的薄片24的特 定梯形拓展，侧面坡度最好是在约70°和约85°之间。实际上，薄片顶边和 底边转角处也未完全锐化，而是某种程度的圓化处理。
当透视时，可以通过薄片宽与薄片间距的比率在较大范围内对安全元 件12的亮度进行设置。也可以通过压花漆的颜色和透明或半透明基底在很 大程度上自由地选才奪彩色印象。
如图4所示，除了彩色压花漆层22，无色压花漆层32也可以应用于 基底20。如图4(a)所示出的，无色压花漆32首先用压花模具以期望的隐蔽 图像的形状制造凹陷和沟槽的方法形成图案。随后，如图4(b)所示出的， 用油墨36填充凹陷34生成具有理想彩色印象的隐蔽图像。
所述压花技术的使用，除了可以制造总厚度低于50微米或更薄的不受 墨金属薄片外，也可以在同样的安全元件上简单的制作局部不同方向的薄 片图案。图5示出了根据本发明的另外一种实施方式所述的透明安全元件 40的俯一见图。安全元件40在第一区域42中具有第一层状图案，的平行薄 片44在图5中看是垂直的。在第二个区域46中具有第二层状图案，所述 第二层状图案具有与第一层状图案相同的薄片宽度和薄片间距，然而，其 相同的平行薄片48与薄片44在方向上成直角
当进行垂直透一见时，由于它们具有相同面积，区域42和46实际看起 来没有任何不同，安全元件40看起来没有图案并且是明亮的。现在如果将 安全元件向左或右倾斜一定角度(倾斜方向50),那么倾斜的薄片44阻 断了^见察者的^L线，而区域46中的平行薄片48间的间距和以前一样可以 让视线通过。这样，对观察者光圈46在黑暗背景42下突显出来。
另一方面，如果观察者将安全元件向前或向后倾斜(倾斜方向52), 那么现在倾斜的薄片48阻断了观察者的视线，而区域42中的平行薄片44 间的间距和以前一样可以让视线通过。观察者现在看到明亮背景42下的暗 圈46。
在未进一步描述的实施方式中，图5中的安全元件具有额外的透明或 半透明如视觉可变的涂层，所述涂层被安置在基底和微缩图案之间或者微缩图案之上。通过这种方式，进一步增强了图5所示出的安全元件的防伪 安全。
当然，图5中的简单几何图形可以被扩展成更复杂的图案，字符或编
码。例如，为了保护真实性，如图6所示出的，钞票IO的面额16在安全 元件12中以具有不同薄片方向的区域60， 62的形式重复。如上文示例性 实施方式所说明的，透明安全元件12在垂直观察时无图案显示，而当钞票 被倾斜时，根据倾斜方向的不同，数字串"10"会在黑暗背景下突显为明亮 的或在明亮背景下突显为黑暗的。
图14示出了才艮据本发明的另外一种实施方式所述的安全透明元件。图 14中的透明安全元件140具有与图5和图6中的安全元件基本相同的图 案，因此为这些附图的说明作了索引。
所述透明安全元件140与图5和图6中的透明安全元件相比的主要区 别在于，不同方向薄片图案的区域彼此间界限非常不明显。例如，图5中 的安全元件40的区域42和46彼此间垂直排列，而图14中的安全元件140 的区域141和147,在大部分区域，仅仅是非直线路线，相临区域的路线 方向的差别相对较小。从图14可以明显看出，相比之下，区域144和145 中的曲线形薄片141的路线，明显偏离了图14中由区域143中的薄片147 所决定的首选的从上而下的方向。
当垂直透一见观察时，由于相同的区域面积，区域143和144,145的视 觉效果上几乎没有任何区别，安全元件140看起来基本是无图案并明亮 的。然而，如果安全元件140被以一定的角度向右或向左(倾斜方向 150)倾斜，那么被倾斜的薄片147就会阻挡住观察者的视线，而区域144 和145中的薄片141之间的间距至少部分可以允许足够的光线通过。当图 5中的安全元件40被倾斜时，区域42和46彼此间的界限很明显，与之相 比，图14中的安全元件140的区域142， 143, 146和144,145之间则是产 生与薄片方向(曲率)相关的连续的过渡，这也使得当按方向150倾斜 时，区域144和145与区域142, 143和146间的对比不明显。这样，当安 全元件140被倾斜时，使得低透明度区域对于观察者逐渐转变成透明度基本不变的区域。因此对于观察者，低透明度的区域相对平緩地转变为倾斜 的透明安全元件140中的较亮区域。
当按基本垂直于方向150的方向152倾斜时，薄片147间的间距使得 区域143保持光线透射，而现在区域144, 145中的倾斜薄片141完全阻挡 了观察者的视线。因而观察者现在可以看到黑暗区域144， 145连续地转变 为区i或142, 143和146。
由于这种复杂的波状薄片图案不能由单个可用的金属薄片所构成，或 被容易复制，根据图14拓展的安全元件具有很高的防伪安全。而且，观察 者看到的连续明亮/黑暗变化具有很好的视觉效果。
图14中的安全元件也可以具有被安置在基底和《敬缩图案间或微缩图案 上的视觉可变涂层。这种安全元件的防伪安全通过这种方法得到了进一步 增强(在图中未进一步示出)。
根据本发明所述的透明安全元件也可以包括除平行薄片形成微缩图案 的隐蔽图像之外的其它微缩图案，例如由多个具有增强透明度的凹陷组成 的微缩图案。
当然至少在某些区域用非平行排列的薄片来替代基本平行排列的薄片 也是可取的，由于这种图案的复制具有非常大的技术难度，所以在效果上 意味着增加了安全元件的防伪安全。
为了说明，图7示出了一种安全透明元件，在其中，首先完全黑暗的 压花漆层74被应用于透明基底72上。压花在压花漆层74中的是多个凹陷 76，在其中压花漆层74的透明度由于局部减小的漆层厚度而得到增强。因 而凹陷76被排列在一起，当透视时，它们形成能够根据视角而出现或者消 失的基本花紋。
由于压花技术的高精度和较小的层厚度，可以实现细微的结构和复杂 的基本花紋。基本花紋的描述不仅限于双色(亮/暗)描述，而且也可以是 如下文所述的实现中间色描述。为避免不期望的色散，根据本发明，凹陷 的特有间距为l微米或更大，在微缩图案包含多个凹陷的实施方式中也是 同样。凹陷的侧向尺寸有利地同样也是大约l微米或更大。
21视觉印象的不同灰度可以通过不同的密度(每表面元素的某一形状凹 陷的数量)、深度，也可以通过凹陷76的不同形状和尺寸来实现。在这点
上，通过示例的方式，图8(a)和(b)示出了不同宽度和深度的凹陷76a、 76b、 76c的实施方式，以及具有不同外形和尺寸的凹陷78的实施方式， 所述凹陷使得压花漆层在每种情况下增加了规定的透明度，从而可以用于 构建半色调图像。似乎逼真的半色调图像通常只用几个灰度就可以产生出 来，所以少量的不同凹陷形状，尺寸和深度就足够了。
如已经描述的内容，微缩图案(薄片或凹陷)的制造可以通过压花特 别是通过在紫外固化压花漆或热塑漆来实现。可溶染料和色素染料都可以 被用于压花漆的颜色。
做为选择，也可以使用能够将具有很精细图案的透明和不透明区域连 接起来的印刷技术制造微缩图案。假定具有足够小的总厚度，可以用任何 能够生产约3 ^f鼓米到20微米厚度层的印刷技术来得到期望的效果，所述层 具有直径在1微米到30微米的凹陷或沟槽。
特别有利地是，可以使用同样未授权的德国专利申请102006029852.7 中所描述的微雕技术，所述微雕技术组合了印刷和压花技术的优点。筒单 总结，在微雕印刷技术中，提供了一种表面具有期望微缩图案形式的凹凸 排列的模具。模型中的凹陷用可固化彩色或无色漆填充，并且要印刷的基 底预先用漆锚定好。然后将模具表面和基底接触，并且与基底表面接触的 模具凹陷中的漆被固化，在此过程中与基底连接在一起。然后，模具的外 表再一次从支撑处移开，使得与支撑处连接在一起的固化的漆从模具的凹 陷中拔离。
所述微雕方法更详细的技术细节和相应的优势，参照已引用的德国专 利申请102006029852.7,其公开内容在此处并入本发明申请。
所述微缩图案的图案元素，例如图2到图6中的薄片或者图7和图8 中的凹陷，也在具有不透明的，反射的或吸收性的涂层的子区域中提供。
这样，通过具有局部不同几何形状的图案元素，或通过具有不同坡度 表面的图案元素，可以生成可见度基于视角的相同透明图像。
22为了说明，图9中的示例性实施方式示出了具有由多个基本平行的透
明薄片82构成的层状图案的安全元件80，如前所述，所述透明薄片82是 借助于压花漆层、印刷层或微雕层形成的。如图9所示出的，对称薄片图 案82不对称地具有不透明涂层84。
所述不对称涂层可以通过本身已知的气相淀积的方法例如物理气相淀 积法(PVD)进行倾斜气相淀积的方法而形成。用于倾斜气相淀积的颗粒 蒸汽以一定倾斜度即相对于基底表面的非垂直角度紧撞击微缩图案元素或 基底表面。
由于涂层的不对称性，通过透明薄片82的光线可能来自观察方向88, 而不透明涂层84阻挡了通过观察方向84光线，所以从子区域中示出的观 察方向86观察时安全元件80为不透明。用这种方式，通过合理的安排薄 片82和涂层84，可以制作只有当安全元件以视角方向88倾斜时才可见的透 明图像。
图10中的示例性实施方式也示出了具有对称拓展微缩图案元素和非对 称涂层92的微缩图案90,其通过倾斜气相淀积法制造，然而，其中的微 缩图案元素还具有不同坡度94,96的表面，因而增加了透明图像设计的自 由度。
借助于具有不同i皮度区域的表面图案100也可以制造透明图案，所述 制造通过颗粒蒸汽(特别是金属蒸汽)在垂直角度的撞击产生涂层102的 方法变得非常有效，如参考图11中的示例性实施方式所出的。
除了不透明或反射涂层，也可以在单独的图案元素上提供吸收图案。 例如，图12示出了具有微缩图案112的安全元件110，所述微缩图案具有 不同的图案元素，所述图案元素在子区域具有所谓蛾眼图案114,所述蛾 眼图案114构成入射光的有效光阱。
在另外一种实施方式中，微缩图案112的图案元素带有衍射光栅，所 述衍射光栅能够衍射从观察方向以外的方向以 一定角度入射的大部分光 线。有效的透明倾斜效应也可以通过特有元素尺寸为3微米到50微米的几何微缩图案与特征元素尺寸大约为300nm到lOOOnm的衍射图案相结合来 实现。
应该理解，如果需要，可以垂直或者倾斜地额外提供图案，所述图案 具有反射层或与图案元素相比折射率非常不同的层。
图15示出了这种具有附加涂层的透明安全元件。图15中的安全元件 160具有应用于透明或半透明材料161如聚酯塑料薄片上的微缩图案170， 所述微缩图案170由多个微缩图案元素162和163依次形成，置于其上的 是具有164， 165和166层的视觉可变涂层。
如图15中所示，樣史缩图案元素162和163对称地排列在对称平面169 上形成锯齿状的凸紋图案。所述凸紋图案也可以是具有相对较小栅格角度 a的栅格图案。在示出的示例中，栅格角度a约为20。，即使角度小到约5。 或大到约45。都是可以的。在图15所示的实施方式中，单个栅线的高h约 为5樣i米.
所述排列在微缩图案上的是三层视觉可变涂层。单层164,165,166从与 基底表面基本垂直的方向上通过气相淀积的方式实现。理想地，气相淀积 的方向平行排列的凸紋图案的侧面167没有视觉可变涂层。
所述具有色移效应的三层涂层是有如下配置的金属/介电结构。首先， 最好通过气相淀积方法，由铝组成的层164被应用于由紫外压花漆制造的 凸紋图案。所述层做为反射层并且层厚约为10nm到100 nm,最好的厚度 约为30nm。
在此层上面，通常采用Si02构成层，同样也可采用气相淀积方法，最 适合的厚度约为200 nm到600 nm。 &02层的厚度决定了随后观察者看到 图案的色移效应。最后，在Si02层上为气相淀积的由铬构成的层厚约为3 nm到10nm的半透明层。通过这种方式获得的三层图案具有从绿色(顶 视，方向177)到红紫色(斜视，方向178,179)的色移效应。
图15为观察者示出的创造性透明安全元件的实施方式中，在顶视时 (方向177)，具有微缩图案元素162和163的微缩图案170的区域具有 基本一样的颜色。相反地，当安全元件从垂直视角方向177倾斜而偏向视角方向178或179时，由于照射光线和具有164, 165， 166层的干涉层排 列结构之间的角度不同，具有微缩图案元素162和163的安全元件160的 区域的彩色印象会明显改变，呈现在微缩图案元素162和163之上，平面 169在包括元素162和163的区域间形成明显的边界，对于观察者，看起 来具有不同的颜色。
由于凸紋图案和具有色移效应的涂层叠印以及形成的合成效果，安全 元件160特别具有反伪能力。而且，这种视觉可变安全元件对观察者来说 非常具有吸引力，所以根据此实施方式实现的安全元件具有特别高的识别 价值。
图13示出了本发明的另一种示例性实施方式。示出的透明安全元件 120具有透明或半透明基底122,所述基底122具有第一表面和反向的第二 表面，透明掩膜124被用于第一表面作为微缩图案。所述透明掩膜124通 过不透明层126形成，所述不透明层126具有尺寸在200微米以下的透光 开口 128,其，优选尺寸为约5微米到约100微米，开口的排列结构形成了 图案、字符或编码的基本花紋。
全等透明掩膜130以一定的侧向偏移A放置于基底122的反向第二表 面，其中A小于IOO微米，例如仅IO微米.
如图13(a)和图13(b)中所示出的，通过适当的选取开口 128的尺寸、 基底122的厚度和偏移量△,可以实现只有通过特定的角度132进行透视 时才能看到透明4奄膜124, 130的基本花紋，而从另一视角方向134看时透 明安全元件120为不透明的。
所述透明掩膜的不透明层可以通过已知的印刷方法，如在彩色层压 花、在透明漆中压花凹陷并随后对凹陷进行填墨来实现，通过镀金属法/去 金属法来实现，优选地通过上述依照德国专利申请10 2006 029 852.7的微 雕技术来实现。同样，在原理上可以想象，基底某一面的透明掩膜是通过 压花技术来获得的，而另一面的透明掩膜则是通过合适的镀金属或去金属 法来实现。在去金属法的情况下，可以有利地使用不同的激光技术，因为 利用这些技术可以获得高空间分辨率的透明掩膜。
25为获得必需的透明掩膜的小偏移量，这些技术可以同时被应用在基底 的反向表面。在另一方面，如果透明掩膜被连续使用，必须特别注意微缩 图案的对准，特别是它们与开口 128尺寸的对准。如果采用较大的开口
128,那么对准就不太严格，那么在这种情况下，也可以为申请的方法采
用较大的对准公差。
同样对于图13示出的实施方式来讲，将视觉可变、半透明薄膜结构的 附加涂层;^文置在透明掩膜上或者下在原理上是可实现的。所述附加涂层也 像透明掩膜一样可以有利地形成图案，因而具有相同的基本花紋，这可以 通过去金属技术来实现。
如图13中所示，如果透明掩膜并不是叠合的，而是具有不同的基本花 紋，即不同的透明区域，可能获得有趣的莫伊尔效果，以及当透明安全元 件被倾斜或旋转时依赖不同的倾斜和旋转角度产生的效果。然而，这些特 殊效果并未在本申请中将不进行更详细的说明。
权利要求
1.一种用于证券纸、有价文件等的透明安全元件，所述安全元件具有至少一个微缩图案，所述微缩图案在透视时具有依赖于视角的可视外形，其特征在于，所述至少一个微缩图案由多个图案元素排列构成，所述多个图案元素具有1微米或更大的特有图案间距，以及所述透明安全元件的总厚度为50微米或更小。
2. 如权利要求1所述的透明安全元件，其特征在于，所述透明安全元 件具有透明或半透明基底，以及具有位于基底上的、包含至少一个微观图 案的标志层。
3. 如权利要求2所述的透明安全元件，其特征在于，所述标志层是彩 色的压花漆层，其区域在以压花的方式形成所述至少一个微观图案的图案 元素时不受影响。
4. 如权利要求2所述的透明安全元件，其特征在于，所述标志层是透 明或半透明的压花漆层，所述花漆层具有压紋凹陷，所述压紋凹陷连续填 充有彩色物质、并形成有至少一个纟鼓观图案的图案元素。
5. 如权利要求2所述的透明安全元件，其特征在于，所述标志层是具 有高透明度区域和低透明度区域的印刷层，所述低透明度区域形成至少一 个微观图案的图案元素。
6. 如权利要求2所述的透明安全元件，其特征在于，所述标志层是具 有高透明度的区域和低透明度的区域的微凹雕层，所述低透明度的区域形 成所述至少 一个微观图案的图案元素。
7. 如权利要求1至6中至少一项所述透明安全元件，其特征在于，所 述透明安全元件的总厚度为20微米或更薄，优选为3微米到IO微米。
8. 如权利要求1至7中至少一项所述的透明安全元件，其特征在于， 所述图案元素具有5樣t米或更大的特有间距。
9. 如权利要求1至8中至少一项所述的透明安全元件，其特征在于， 所述图案元素具有U鼓米或更大的图案尺寸，优选为3微米或更大。
10. 如权利要求1至9中的至少一项所述的透明安全元件，其特征在 于，所述图案元素具有从大约1:5到5:1的高宽比例,所述高宽比例优选为 从大约1:1到5:1。
11. 如权利要求1至10中至少一项所述的方法，其特征在于，所述至 少 一个微观图案由多个基本平行的薄层构成的层状图案组成。
12. 如权利要求11所述的透明安全元件，其特征在于，由层状图案组 成的所述多个微观图案在横向定位、颜色、宽度、高度、浮雕形状和间隔 的 一个或多个参数方面是不同的。
13. 如权利要求12所述的透明安全元件，其特征在于，不同的层状图 案以图案、字符或编码的方式排列。
14. 如权利要求1至13中的至少一项所述的透明安全元件，其特征在 于，所述标志层中的至少一个微观图案是由多个具有增强透明度的凹陷组 成。
15. 如^又利要求14所述的透明安全元件，其特征在于，所述多个凹陷 以图案、字符或编码的形式排列。
16. 如权利要求1至15所述的透明安全元件，其特征在于，所述图案 元素设置在具有不透明的、透明的、半透明的、反射的或吸收性的涂层的 子区域中。
17. 如权利要求16所述的透明安全元件，其特征在于，所述涂层被形 成为具有多层结构，尤其是具有3层结构。
18. 如权利要求16或17所述的透明安全元件，其特征在于，所述涂层 被形成为具有色移效应的薄膜元件。
19. 如权利要求1至18中的至少一项所述的透明安全元件，其特征在 于，所述图案元素设置在具有金属涂层的子区域中。
20. 如^l利要求1至19中的至少一项所述的透明安全元件，其特征在 于，所述图案元素设置在具有蛾眼图案的子区域中。
21. 如斥又利要求1至20中至少一项所述的透明安全元件，其特征在 于，所述图案元素设置在具有衍射图案的子区域中，所述衍射图案对视角 以外方向的入射光的大部分进行衍射。
22. 如权利要求16至21中至少一项所述的透明安全元件，其特征在 于，所述图案元素为不对称排列的涂层、蛾眼图案或书f射图案。
23. 如权利要求1至22中至少一项所述的透明安全元件，其特征在 于，所述透明安全元件包括透明或半透明的基底，所述基底具有相对的第一表面和第二表面； 以微观图案方式应用于所述第一表面的彩色掩膜；以及 应用于所述第二表面的具有100微米或更小预定横向偏移的全等透明 掩膜。
24. 如权利要求23所述的透明安全元件，其特征在于，所述全等透明 掩膜包括图案、字符或编码形式的基本花紋，所述基本花紋在从特定的视 角观察时能够看到。
25. 如权利要求23或24所述的透明安全元件，其特征在于，每个所述 全等透明掩膜都由不透明层组成，所述不透明层具有尺寸小于200微米， 优选为3 ;敞米到100孩i米透射开口，所述开口以图案、字符或编码的形式 构成基本花紋。
26. —种制造如权利要求1至25中至少一项所述的透明安全元件的方 法，其中，所述透明安全元件设置有至少一个微缩图案，所述微缩图案在 透视时具有依赖于视角的可视外形，所述至少 一个微缩图案由多个图案元 素排列构成，所述多个图案元素具有1微米或更大的特有图案间距，以及 所述透明安全元件的总厚度被形成为50微米或更小。
27. 如权利要求26所述的方法，其特征在于，所述图案元素设置在具 有不透明的、透明的、半透明的、反射的或吸收性的涂层的子区域中。
28. 如权利要求27所述的方法，其特征在于，彩色的压花漆层作为所 述标志层，并且压花漆层通过这样的一种压花技术构成图案，即，当压花 形成至少一个微观图案的图案元素时构成图案的区域不受影响。
29. 如权利要求27所述的方法，其特征在于，透明或半透明的压花漆 层作为所迷标志层，通过压花技术将凹陷引入到所述压花漆层之中，并且 被引入的凹陷填充有色物质，从而使得被填充的凹陷形成了所述至少 一个 微观图案的图案元素。
30. 如权利要求27所述的方法，其特征在于，具有高透明度区域和低 透明度区域的印刷层作为所述标志层，所述低透明度区域形成至少 一个微 观图案的图案元素。
31. 如权利要求26或27所述的方法，其特征在于，所述微观图案应用 在基底之上，其中a) 提供一种表面具有期望微观图案形式的凹凸排列的模具；b) 在所述模具中的凹陷部分填充可固化的有色或无色漆；c) 将所述基底预先用有色或无色的漆锚定好；d) 使得所述模具的表面与所述基底相接触；e) 使所述模具的凹陷中的与所述基底接触的漆被固化，并在此过程中 与所述基底结合起来；以及f) 将所述模具的表面从所述基底再次分离，从而使得与所述基底结合 的固化了的漆从;f莫具中的凹陷拨离。
32. 如权利要求31所述的方法，其特征在于，在步骤b)中，用辐射 固化漆填充所述模具的凹陷，并且在步骤e)中，所述漆通过辐射冲击而 固化，尤其是紫外线辐射。
33. 如权利要求31或32所述方法，其特征在于，位于所述模具的凹陷 中的漆在步骤d)中与基底接触之前被预固化。
34. 如权利要求31至33至少一项所迷的方法，其特征在于，所述模具 的微观图案是由线宽在约l微米到IO微米的微观图案元素组成。
35. 如权利要求31至34中至少一项所述的方法，其特征在于，所述模 具的微观图案是由图案深度在约l微米到IO微米的微观图案元素组成，优 选为l微米到5微米之间。
36. 如权利要求26至35中至少一项所述的方法，其特征在于，所述透 明安全元件的总厚度为20微米或更薄，优选为3微米到IO微米。
37. 如权利要求26至36中至少一项所述的透明安全元件，其特征在 于，所述至少一个微观图案是由多个基本平行的薄层所构成的层状图案组 成。
38. 如权利要求26至37中至少一项所述的方法，其特征在于，所述标 志层的至少一个微观图案是由具有增强透明度的多个凹陷组成。
39. 如权利要求26至38中至少一项所述的方法，其特征在于，所述图 案元素设置在具有不透明的、透明的、半透明的、反射的或吸收性的涂层 的子区域中。
40. 如权利要求39所述的方法，其特征在于，所述图案元素具有非对 称的涂层、蛾眼图案或衍射图案。
41. 如权利要求26到40中至少一项所述的方法，其特征在于， 提供具有相对第一表面和第二表面的透明或半透明基底； 在所述第一表面施加作为微观图案的彩色掩膜；以及在所述第二表面施加具有ioo微米或更小预定横向偏移的全等彩色掩膜。
42. 如权利要求41所述的方法，其特征在于，所述全等彩色掩膜同时 被施加于基底的相对的表面。
43. 如权利要求41所述的方法，其特征在于，所述彩色掩膜连续地施 加于基底的相对的表面。
44. 如权利要求41到43中至少一项所述的方法，其特征在于，所述彩 色掩膜通过微雕技术施加于所述基底。
45. —种用于制造有价文件或类似物的证券纸，所述证券纸具有如权利 要求1到25中至少一项所述的透明安全元件，或者是如权利要求26至44 中至少 一 项所述方法制造的透明安全元件。
46. —种数据载体，特别是有价文件，如钞票，身份证等，其具有如权 利要求1至25中至少一项所述的透明安全元件，或者是如权利要求26至 44中至少一项所述方法制造的透明安全元件。
47. 如权利要求1至44中至少一项所述的透明安全元件的用途，如权 利要求45所述的安全纸张的用途，或如权利要求46所述的数据载体在任 意防伪安全物品中的用途。
全文摘要
本发明涉及一种用于证券纸、有价文件等的透明安全元件(12)，所述透明安全元件至少包含一个微缩图案(26，28)，所述微缩图案当透视时具有依赖于视角的可视外观。根据本发明，至少一个微缩图案由多个图案元素(24)排列构成，所述多个图案元素具有1微米或更大的特有图案间距，以及所述透明安全元件(12)的总厚度为50微米或更小。
文档编号B42D15/00GK101528474SQ200780039605
公开日2009年9月9日 申请日期2007年10月16日 优先权日2006年10月24日
发明者曼弗雷德·海姆, 马里乌斯·迪希特尔 申请人:德国捷德有限公司