多层体及其制备方法与流程

本发明涉及用于制造多层体的方法、由该方法制造的多层体、以及具有该多层体的防伪元件。

已知在用作防伪元件的多层体中使用薄膜系统。对于此，将半透明金属层、透明间隔层和第二不透明金属层通过真空沉积施加到基材上，因此获得所谓的法布里-珀罗(fabry-pérot)系统，其中当观察角度或照明角度发生变化时显示出颜色变化的效果。例如，基材可以是自支撑的单层膜或多层膜，其还可以具有其他施加层，例如，清漆层。

现在研究显示，当垂直观察、或在约0°-20°的锐角观察角度α处观察时，即使表面凹凸结构模塑在基材中或模塑到施加于基材上的清漆层中，该防伪特征的颜色变化效果也在整个区域上几乎显示相同颜色印象。

表面凹凸结构是自由形态表面形式的表面凹凸，特别通过产生放大、缩小、或变形效果的类透镜设计的结构形成。表面凹凸结构优选通过菲涅尔(fresnel)透镜结构形式的表面凹凸形成。

本发明的目的在于提供多层体以及制造该多层体的方法，其可以保证改进的光学印象和提高的安全性。

该目的通过具有权利要求1特征的方法、具有权利要求14特征的多层体、以及具有权利要求32特征的防伪文件实现。

该用于制造多层体的方法包括以下步骤：

a)提供具有复制层的基材膜；

b)模塑对观察者呈现三维自由形态表面形式的表面凹凸到复制层的表面中，该表面凹凸特别通过具有产生放大、缩小、或变形效果的类透镜设计的结构形成；

c)将第一金属层施加到形成表面凹凸的复制层表面上；

d)将至少部分透明的间隔层以湿化学的方式施加到第一金属层上；

e)将第二金属层施加到间隔层上，

其中，两层金属层中的至少一层形成半透明。

任选地，两层金属层中的一层金属层可以形成为不透明镜层。

由此获得具有以下层结构的多层体：

-基材膜；

-施加到基材膜表面的复制层，背向基材膜的复制层表面中引入将以三维自由形态表面的形式向观察者显现的表面凹凸，所述表面凹凸特别包括具有产生放大、缩小、或变形效果的类透镜设计的结构；

-第一金属层，其施加到形成表面凹凸的复制层表面上；

-以湿化学的方式施加的至少部分透明的间隔层，其施加到背向复制层的第一金属层表面上，并任选地形成其它表面凹凸；

-第二金属层，其施加到背向第一金属层的间隔层表面上，其中两层金属层中的至少一层形成半透明。

任选地，两层金属层中的一层金属层可以形成为不透明镜层。

由此，获得层结构，其中由第一金属层、间隔层和第二金属层形成的薄膜系统与表面凹凸结合。由于间隔层施加到复制层的(金属化)表面凹凸上，间隔层的两个边界表面由此可以各自形成表面凹凸。如下文中说明的，这两个表面凹凸或多或少相关联。

如果以湿化学的方式施加透明间隔层，那么在透明间隔层背向复制层的表面中形成的表面凹凸优选表现为保形性下降(relaxed)——由此弱化(weaken)。两个表面凹凸的相关联由此降低。

特别是，与复制层的表面凹凸相比，在其它表面凹凸中的结构深度降低。第二边界表面中的结构的保形性下降(即弱化)强度取决于湿化学涂敷的参数等，特别是所使用清漆体系的粘度和极性、以及材料体系(特别是聚合物体系)，而且还取决于所使用的溶剂。湿层厚度和干层厚度也具有显著影响。

此外，测试已显示不仅第二边界表面处的结构深度降低，而且结构的形状有时也发生变化。例如，如果将具有闪耀光栅的菲涅尔结构引入复制层，则由此能够显示出在第二边界表面处的菲涅尔结构不仅存在较小的深度，而且还是正弦曲线的。

因为与复制层的表面凹凸相比，其它表面凹凸的形状发生变化，在这两个表面凹凸之间所获得的间隔层由此具有可变层厚。因为薄膜系统的颜色印象通过层厚确定，则由此获得颜色随其表面变化的多层体。特别是，由此能够实现颜色梯度或彩色到灰色的梯度。此处以及在下文中，“灰色”表示未着色或非彩色的。

表面凹凸的自由形态表面可以额外实现不同光学效果，例如形成字母、数字，还有显示为虚拟从表面突出、或虚拟下降到表面后的任何其它客体。能够表示为该客体的其它例子是：示意性的山、国家轮廓、动物、植物或植物部分(例如，叶子)、或建筑物、桥梁、门以及脸或肖像(特别是名人的脸或肖像)等。此外，例如，可以产生看起来好像相对基材表面突出和/或后缩(即，好像拱形表面存在于自由形式表面的区域中)的标志。客体由此获得空间深度，其中特别是，在合适地形成和设置具有类透镜设计的部分区域的情况下，可以额外实现大幅增加可记忆性特征的光学效应、以及由此的相应光学可变元件与薄膜系统产生的颜色变化精确组合的识别效果。

该多层体可以粘附到防伪文件上，优选形成为纸币、身份文件、护照文件、信用卡、驾驶执照等。以该方式，获得了同时具有特别良好的防伪性能的视觉上吸引人的防伪文件。

此处，至少部分透明的间隔层是指透光率(transmittance)或透射率(transmission)为至少50％、优选至少75％、特别优选至少90％的层。所述数据理解为在430nm-690nm可见波长范围内的透光率或透射率平均值。对于人类可见的波长为电磁波谱的380nm-780nm范围，其中在低于430nm和高于690nm的白昼视觉(photopicvision)中眼睛的相对敏感度通常低于在555nm处最大值的1％。

在优选实施方式中，间隔层通过凹版印刷、幕涂、狭缝涂布、旋涂、或浸涂进行施加。通过所提及的方法，液体介质、特别是清漆能够以预定湿层厚度进行可靠施加。用于施加间隔层的一些湿化学方法适用于产生具有以局部针对方式改变的层厚的间隔层。例如，在凹版印刷的情况下，该局部变化可以通过改变在印刷辊上的着墨孔参数(inkcellparameters)实现。这使得能够以针对的方式产生两色效果或多色效果。此外，用某些湿化学方法不仅可以将间隔层施加在整个表面上，也可以施加在部分表面上。

为了获得所期望的光学性能，间隔层优选通过施加清漆产生，特别是基于以下材料或聚合物体系中的一种清漆：硝酸纤维素、环氧树脂、聚酯、松香、丙烯酸酯、醇酸、三聚氰胺、pva、pvc、异氰酸酯或氨基甲酸酯体系。清漆也可以由两种或更多种材料或聚合物体系的混合物组成。

该清漆的其它性能(例如，粘度或极性)可以通过合适的添加剂设定为所期望且有利的值。此外，也可以通过添加剂额外添加不可见防伪特征。例如，可以将uv或ir活化发光染料、特别是荧光染料加入清漆中。

此外，有利的是，粘度5mpa·s-250mpa·s、优选15mpa·s-200mpa·s、特别优选20-170mpa·s的清漆用于施加间隔层。

相对于清漆的极性，有利的是，清漆的溶剂由在至少30质量％比例处极性指数大于3.0的溶剂组成、优选由在至少50质量％比例处极性指数大于3.0的溶剂组成。本文中的极性指数按ep2264491a1的表2进行理解。

湿化学涂敷参数、特别是所使用清漆的粘度和极性、以及材料体系(特别是聚合物体系)、以及所使用的溶剂能影响复制层的表面凹凸在间隔层表面有力重现的程度。这可以影响在文章开头所述的薄膜系统的光学性能。

间隔层优选以1μm-20μm、优选2μm-10μm的湿层厚度进行施加。湿层厚度和干层厚度都会影响所获得的在间隔层背向复制层的一侧形成的凹凸的结构深度、以及所获得薄膜系统的光学性能。

此外，有利的是，在施加后对间隔层进行干燥，特别是在40℃-200℃、优选40℃-150℃的温度下干燥。优选在印刷机的干燥机中存在温度阶梯，其中，在干燥机开始处的温度为40℃-60℃，并且在干燥机末端处升高到100℃-150℃。

此处，间隔层清漆的受控蒸发和受控固化同时为间隔层表面保形性下降保证有足够的时间，这也会影响所获得的表面凹凸、并能够工艺稳定地制造质量稳定的多层体。

半透明金属层是指具有至少10％的透光率或透射率的金属层。优选20％-80％之间，特别优选25％-65％之间。或者，光密度od通常替代透射率进行表示。在半透明金属层的情况下，光密度小于或等于1.0。优选0.7-0.1之间，特别优选0.6-0.18之间。同时，半透明金属层的反射率进一步优选为至少10％，并且优选大于15％。所述数据理解为在430nm-690nm可见波长范围内的透光率或透射率以及反射率的平均值。

此外优选，半透明金属层通过真空沉积cr、al、cu、ti、ni、ag或这些金属的合金(例如al96％cu4％、或因科内尔铬镍铁合金(inconel))产生，特别是其层厚为2nm-20nm、优选4nm-15nm。

不透明镜层是指反射率为至少60％、优选大于70％、特别优选大于80％的金属层。进一步优选不透明金属层的透光率小于10％、优选小于5％。

此外优选，不透明镜层通过真空沉积al、cr、ag、cu或这些金属的合金(例如al96％cu4％)产生，特别是其层厚为15nm-100nm、优选20nm-60nm。

第一金属层和/或第二金属通过真空涂敷或溅射方便地产生。由此能够确保各层层厚恒定不变且光学质量良好。

优选第一金属层和/或第二金属层局部脱金属化、特别是通过蚀刻和/或剥离进行脱金属化。在通过蚀刻进行构建的情况下，在施加各金属层后，将抗蚀剂印刷到金属层上，并且通过蚀刻剂(例如，碱液)去除未覆盖抗蚀剂的区域中的金属层。然后去除抗蚀剂，但是其仍可保持在多层体中，并且具有额外的装饰功能，例如，如果抗蚀剂是着色或染色的抗蚀清漆。

第一金属层和/或第二金属层优选进行脱金属化，以使得金属层和/或第二金属层的脱金属化区域形成符号、图像、标志、字母数字字符或它们的组合。

由此，可以将光学信号或设计的其它项目导入多层体。

进一步优选，第一金属层和第二金属层脱金属化以使得脱金属化区域在多层体延伸的平面的表面法线的观察方向上重叠。由此，实施半透明设计。以该方式设计的防伪元件使得在重叠的脱金属化区域中、或者基材的窗口元件中能看见防伪文件的基材，例如印刷纸币的基材。

此外有利的是，第一金属层和第二金属层进行脱金属化，以使得所述金属层中一个金属层的金属化区域与另一个金属层的脱金属区域的外轮廓重叠。

由此，外轮廓的定位误差或对准误差可以被另一个金属层至少部分覆盖，产生显示对准准确结果而没有在定位上高支出的吸引人的设计。对准精度或对准精确度表示在两个元件(例如彼此相对的区域或层)之间的相对位置精度。该位置精度可以通过所谓的对准标记或定位标记进行设定，特别形成所述标记以使得能够特别良好地以光学方式读取或者由机器检测位置精度的相对公差。这些对准标记或定位标记能够表示单独元件，例如设置在边缘区域的元件。然而，这些对准标记或定位标记也能够表示多层体的整体组件，这使得能够以光学方式清楚检测例如图案(motif)或图案的结构或表面凹凸的结构或类似的特征轮廓。

有利的是，表面凹凸和在间隔层的两个边界表面处的其它表面凹凸至少部分相关联。

凹凸的至少部分相关联是指凹凸是类似的，但不是完全相同的，并且特别是能够通过成形功能(例如，压紧)相互转变。在最简单的情况下中，表面凹凸由此具有相同的结构、但具有不同的凹凸深度。在各种情况下，凹凸结构的峰或谷进一步优选位于彼此顶部，即，垂直地看，复制层和第一金属层之间的边界表面中的表面凹凸的峰位于间隔层和第二金属层之间的边界表面中的表面凹凸的峰顶部。

然而，如开头所述，结构的不同也是可能的，例如闪耀光栅修正为更加正弦的横截面结构。如上所述，所述的多层体的所需性能可通过该部分相关联进行精确制造，因此在多层体的外观中可以产生颜色渐变、或彩色到灰色的梯度。

特别有利的是，其它表面凹凸的结构深度为表面凹凸结构深度的最多90％、优选80％、进一步优选最多50％。

如果其它表面凹凸的结构深度超过表面凹凸结构深度的50％，则在多层体的外观中显现彩色到灰色的梯度，或者获得两个颜色之间的渐变。

表面凹凸的结构深度为200nm-20μm。表面凹凸的结构深度优选为200nm-2000nm，优选300nm-1500nm。为了获得所期望的光学效果，这些深度范围特别适合与用于如下所述间隔层平均干层厚度的优选值组合使用。

进一步优选，间隔层的平均干层厚度为200nm-800nm，优选为300nm-700nm，其中，干层厚度在横向方向中是可变的。

局部干层厚度d、以及间隔层的折射率n和观察角α确定了所获得的颜色印象。对于1.5的折射率和30°的观察角，例如，如果干层厚度为425nm，则获得红色印象，如果层厚度为350nm，则获得绿色印象，并且如果层厚度为300nm，则获得蓝色印象。

进一步优选，间隔层的折射率为1.35-1.65，优选约1.5。如上所述，多层体的颜色印象可通过折射率和干层厚度的相互作用进行设定。

表面凹凸优选具有深度/宽度比低于0.5、优选低于0.4的微结构。微结构可以是折射的(例如，微镜)的微结构、或者衍射(例如，菲涅尔型衍射光栅)的微结构。此处，微结构的宽度是指从峰到峰的距离、或者微镜或衍射微结构的周期。

自由形态表面形式的表面凹凸优选形成为具有光栅结构的衍射自由形态元件。

有利的是，光栅结构包括基本上沿着自由形态表面轮廓的光栅线，其中，光栅线之间的距离和/或光栅深度随光栅结构发生变化，并且特别是从自由形态表面的中心区域向其边缘连续变化。周期(即，光栅线之间的距离)以及/或者表面凹凸的深度发生变化，以表达所期望的自由形态的表面。因此，进一步优选，在自由形态表面的至少80％表面积中，深度/宽度比低于0.3。光栅线可以、但不是必须连续沿着自由形态表面的轮廓。光栅线也可以是中断的，特别是以无规图形中断，例如，为了为光栅结构的效果增加散射作用。这能够增加总体效果的观察角度。光栅结构还可以可选地或额外地与以垫方式(inamatway)散射的结构进行叠加。中断的光栅线以及与以垫方式散射的结构的叠加可以导致更加非彩色的光栅结构外观，而不是薄膜系统的外观。

通过自由形态表面与光栅结构的如此组合，将获得为多层体提供所期望外观的衍射透镜效果。由光栅结构形成的衍射自由形态元件的具体特征实际上是：取决于在各情况中用于照明或客体观察的光波长，该衍射透镜结构(与折射透镜不同)产生不同的视觉印象，由此进而可以获得特别的设计或防伪效果。

优选，在光栅结构至少部分区域中的光栅线的周期小于50μm、优选小于30μm、特别优选小于15μm。

特别是，局部干层厚度可以受到周期变化的影响。在导致边界表面(由此两个表面凹凸)去耦的清漆系统情况下，除了形状变化或形状均衡(shapeleveling)之外，还可以产生其它效果。据推测，在以湿化学方式施加的间隔层的干燥工艺期间，源自表面凹凸的光栅槽的毛细作用力沿结构的较大周期方向(通常是沿表面凹凸的中心方向)推动间隔层的材料。由此，在中心处或者在具有粗周期(coarseperiod)x的区域中的干层厚度大于在边缘或者在凹凸结构的较小周期△x的区域中的干层厚度。所获得的颜色阶梯连续，并且相对于表面凹凸形状完美对准。当微结构的周期为≤30μm、优选≤20μm、特别是≤15μm时，通常具有第二颜色的区域开始了。

进一步优选基材膜由柔性塑料膜组成。例如，基材膜由pet、pen、mopp、pp、pa、pc、coc或pvc组成。

有利的是，基材膜的层厚为4μm-500μm，优选为8μm-150μm，并特别优选为12μm-50μm。

进一步有利的是，多层体具有至少一层其它半透明清漆层，其通过至少一种染料和/或颜料进行染色。至少一种染料优选是可溶性染料或发光物质。优选使用来自以下物质组的染料：金属络合物染料，尤其是含cr³⁺或co²⁺作为中心原子的金属络合物染料。示例是来自巴斯夫(basf)的neozapon染料和来自巴斯夫(basf)的orasol染料(前汽巴公司(formerlyciba))。

由此可以获得其它颜色效果，或者可以过滤或调整薄膜系统的颜色效果。例如，薄膜系统的红色颜色印象可以通过染了黄色的半透明清漆层调整为橙色颜色印象。

特别有利的是，至少一层其它清漆层设置在复制层和基材膜之间。

额外地或者可选地，复制层还可以通过染料和/或颜料的方式染色，以产生所提及的颜色效果。

额外地或者可选地，自由形态表面形式的表面凹凸还可以与产生其它效果的结构组合。例如，表面凹凸可以用2d、或2d/3d、或3d全息图网格化，特别是以交错设置进行组合，其表示浮在自由形态表面上的数字。产生其他效果的结构的表面积的比例优选是小的，以尽可能少地影响自由形态表面形式的表面凹凸的颜色效果以及薄膜设置。表面积的比例优选低于30％，特别优选低于20％，并且特别优选≤10％。

该多层体可以实现为转移膜、或层叠膜。在转移膜的情况下，基材膜通过脱离层与多层体的其余层相连，其形成转移层。当将多层体施加到基材上时，多层体固定、特别是胶合到基材上，并且基材膜随后从所施加的转移层上剥离。例如，可以通过热压印或冷压印的方法实现基材的施加。在层叠膜的情况下，基材膜还能够在多层体施加到基材后保留在多层体上。

以下参见附图更详细解释本发明和其实施方式。它们示于：

图1根据本领域现有技术的法布里-珀罗(fabry-pérot)薄膜系统的操作模式示意图；

图2三维自由形态表面的俯视和横截面示意图；

图3光学模拟如图2所示的三维自由形态表面的表面凹凸以及表面凹凸的放大部分的详细示意图；

图4具有表面凹凸的多层体以及根据本领域现有技术的薄膜系统的截面图；

图5具有表面凹凸的多层体的一个实施方式示例以及具有湿化学沉积间隔层的薄膜系统的截面图；

图6具有表面凹凸的多层体的另一个实施方式示例以及具有湿化学沉积间隔层的薄膜系统的截面图；

图7具有表面凹凸的多层体的另一个实施方式示例以及具有湿化学沉积间隔层的薄膜系统的截面图；

图8具有表面凹凸的多层体的另一个实施方式示例以及具有湿化学沉积间隔层的薄膜系统的截面图；

图9具有表面凹凸的多层体和薄膜系统的反射光谱；

图10具有表面凹凸、色层的多层体的另一个实施方式示例以及具有湿化学沉积间隔层的薄膜系统的截面图；

图11具有表面凹凸、部分金属层的多层体的另一个实施方式示例以及具有湿化学沉积间隔层的薄膜系统的截面图；

图12具有根据图11的多层体的防伪文件的示意图；

图13通过根据图11的多层体实现的图案的示意图；

图14用于制造部分脱金属化多层体的实施方式示例的方法步骤示意图；

图15通过根据图14方法制造的防伪元件的前视图；

图16用于制造部分脱金属化多层体的替代性实施方式示例的方法步骤的示意图；

图17通过根据图16方法制造的防伪元件的前视图；

图18用于制造部分脱金属化多层体的其它替代性实施方式示例的方法步骤的示意图；

图19用于制造部分脱金属化多层体的其它替代性实施方式示例的方法步骤的示意图。

图1所示的法布里-珀罗薄膜系统1由半透明层11(通常是第一金属层(例如，cr、al、cu、ti、ag、ni或因科内尔铬镍铁合金))、透明间隔层12(例如，mgf2、sio2或聚合物清漆)、以及第二金属层13组成。后者(第二金属层)同样通常由金属(例如al、cr、ag、cu)组成。其可以是不透明的或半透明的。将层11、12、13沉积在基材膜2上。层11、12、和13的顺序还可以颠倒，并且效果可以从后面看到，例如通过防伪文件的窗口看到。

角度α入入射的一部分光在半透明的第一金属层11上进行反射，部分被吸收，而部分透射。透射部分穿透透明层12，并且在第二金属层13上反射。光的反射部分再次穿透透明间隔层12，并且部分透射通过半透明层11。该透射部分与半透明层11上反射的部分光发生干涉，并以角度α出到达观察者的眼睛，其中α入＝α出＝α。在该示意图中不考虑光折射。因为光部分干涉，所以光对于观察者显得有色。此处，颜色印象取决于层厚d、以及间隔层12的折射率n和角α等等。当第一金属层11上反射的光的一部分与第二金属层13上反射的光的一部分之间的光程差δ是波长λ的多倍时，会发生结构干扰。

存在能够用于制造该层系统1的各种涂敷方法。两层金属层11、13通常使用真空技术进行施加，例如通过蒸发或溅射进行施加。不同的是，一方面，透明间隔层12可以使用真空技术进行施加，例如通过mgf2的热蒸发进行施加。另一方面，该透明层12还可以湿化学方式制造，例如通过凹版印刷或狭缝涂布制造。

这些不同的制造方法在光滑基材2上导致非常类似的结果；获得具有均匀颜色倾斜效果或颜色变化效果的表面。在结构表面上，不同的是，以湿化学方式施加的透明间隔层12导致与使用真空技术施加的间隔层12明显不同的层图形。这是因为除了别的以外，使用真空技术施加的层是逐片构建的，而湿化学施加的层通常一次性施加，并且液体层仅在干燥和/或固化过程(例如，uv固化)中固化。

因此，该薄膜系统1不仅可以施加到如图1所示的光滑表面上，而且可以施加到结构表面上。该示例如图2显示。表面凹凸结构3产生了似乎从基材面突出的三维表面。3d表面的形状几乎可以无规(自由形态)选择。在图2中，表面结构3以具有光学三维效果的液滴模拟为自由形态表面。结构是菲涅尔透镜的特殊变体。图2a显示了模拟3d液滴的该表面凹凸3的俯视图。通过该三维形状的示例性剖面用a-a’表示。

图2b显示了沿着通过该三维形状的剖面a-a’的侧视图，其中，此处，在z'方向上表现出似乎产生(并不真实存在)的高度轮廓31。

该三维表面形状或表观高度轮廓31可以由菲涅尔透镜型微结构32在光学上产生。图3a显示光学上产生图2的三维液滴形状的示例性菲涅耳型凹凸结构32的侧视图(未按比例)。为了简化，仅表示菲涅尔透镜的数个凹槽。如果按比例进行表示，那么还需要显示许多。此外，为了简化表示，z轴大幅放大(extended)进行重现。除了所表示的连续菲涅尔结构外，所谓的二元菲涅尔结构也可产生类似的效果。换言之，图2a、2b的相对强烈的3d拱形印象可以用特殊的衍射结构进行模拟，其在z方向上的程度可以明显小于通过所获得的光学效应模拟的程度。

图3b显示了图3a中由虚线圆圈标记的区域进行放大并且大致按比例表示。在目前使用的热压印膜中，表面凹凸结构32的最小周期或结构宽度x‘最小为约3μm，因此比深度tr大了约2至3倍。因此，结构元件的平均深度/宽度比小于0.5。此处，结构的深度tr通常在500nm-1500nm的范围中。因此，在现实中，凹凸结构32的边缘321的角度远不如图3a所示的尖锐。

通过现有技术已知的多层体4的横截面(并未按比例)如图4所示。这包括具有复制层42的基材膜41，复制层42中引入表面凹凸43。对于此，在使用真空技术的各情况中，施加半透明第一金属层44、透明间隔层45和第二金属层46，其形成所述类型的薄膜系统47。该复制的表面凹凸43本身在其它层中可识别地重现。应当认识到，复制结构几乎相同地存在于透明间隔层45的第二边界表面——间隔层45和第二金属层46之间的边界表面。这是纯粹使用真空技术施加间隔层45的情况，因为这些层是逐片构建的。在使用真空技术施加的间隔层45的典型层厚的情况下，间隔层45背向复制清漆一侧上的结构深度ta通常为复制清漆原始深度tr的90％至100％的范围内。然而，此处的结构峰也可以呈现略微圆形。

当垂直观察、或在约0°-20°的相对锐角观察角α处观察时，因为全部层厚几乎相等，所以由复制层42的凹凸结构组成、用薄膜系统47涂覆的该防伪特征的颜色效果在凹凸结构的整个区域上几乎显示相同颜色印象。薄膜滤光器由此就像在平坦(非结构化)区域中使用。

图5显示未按比例示出的组合表面凹凸51和薄膜系统52的多层体5的实施方式示例。多层体5包括基材膜53，基材膜优选由pet、pen、mopp、pp、pa、pc、coc或pvc组成，并且层厚为4μm-500μm，优选为8μm-150μm，并特别优选12μm-50μm。

将表面凹凸51引入基材膜53，或引入施加于基材膜53的复制层中。这优选形成为具有光栅结构的衍射自由形态元件。

有利的是，光栅结构包括基本上沿着自由形态表面轮廓的光栅线，其中，光栅线之间的距离和/或光栅结构深度随光栅结构发生变化，并且特别是从自由形态表面的中心区域向其边缘连续变化。

通过自由形态表面与光栅结构的如此组合，将获得为多层体提供所期望外观的衍射透镜效果。

优选地，在光栅结构至少部分区域中的光栅线的周期小于50μm、优选小于30μm、特别优选小于15μm。

将半透明金属层54施加到表面凹凸51上，优选通过真空涂敷、溅射等进行施加。优选金属层由cr、al、cu、ti、ni、ag或因科内尔铬镍铁合金组成，并且层厚为2nm-20nm、优选4nm-15nm

将透明间隔层55以湿化学方式施加到金属层54背向表面凹凸51一侧，特别是通过凹版印刷、幕涂、狭缝涂布等方式进行施加。

间隔层55优选通过施加清漆生产，特别是基于硝酸纤维素、环氧树脂、聚酯、松香、丙烯酸酯、醇酸、三聚氰胺、pva、pvc、异氰酸酯或氨基甲酸酯系统的清漆，以产生所需的光学性质。

清漆可以包含其它添加剂，例如，交联剂或表面活性剂，以使得其物理化学性能(例如，粘度或极性)设定为所期望且有利的值。

此外，有利的是，对于施加间隔层，使用粘度5mpa·s-250mpa·s、优选15mpa·s-200mpa·s、特别优选20-170mpa·s的清漆。相对于清漆的极性，有利的是，清漆的溶剂由在至少30质量％比例处极性指数大于3.0的溶剂组成、优选由在至少50质量％比例处极性指数大于3.0的溶剂组成。本文中的极性指数按ep2264491a1的表2进行理解。

基材膜53的表面凹凸51将其本身复制到间隔层55背向表面凹凸51的一侧上。湿化学涂敷参数、特别是所使用清漆系统的粘度和极性、以及所使用的清漆系统和/或一种溶剂或多种溶剂能影响在间隔层55表面551有力重现表面凹凸51本身的程度。

间隔层55优选以1μm-20μm、优选2μm-10μm的湿层厚度进行施加。湿层厚度和干层厚度也会影响所获得的在间隔层55背向复制层53的一侧形成的凹凸552的结构深度、以及由此获得的薄膜系统的光学性能。

在湿化学沉积后，对间隔层55进行干燥，特别是在40℃-200℃、优选40℃-150℃的温度下干燥。优选在印刷机的干燥机中存在温度阶梯，其中，在干燥机开始处的温度为40℃-60℃，并且在干燥机末端处升高到100℃-150℃。这导致200nm-800nm、优选300nm-700nm的受控平均干层厚度、以及所期望的两个表面凹凸51和552之间的相关联程度。

最终，第二金属层56(优选由al、cr、ag或cu制成，优选层厚度为15nm-100nm、特别优选20nm-60nm)也被沉积在间隔层55背向金属层54的一侧。

由于湿化学沉积，与基材53中表面凹凸52的结构深度tr相比，间隔层55中重现的表面凹凸552的结构深度ta明显下降，即ta≤80％tr。第二边界表面中结构保形性下降(即，弱化)的程度取决于湿化学涂敷参数、特别是所使用清漆系统的材料基础、粘度和极性等等，而且还取决于所使用的溶剂。湿层厚度和干层厚度也具有显著影响。

测试已显示不仅间隔层55的凹凸552中的结构深度降低，而且结构的形状有时也发生变化。因此，显微照片显示：例如，存在于第一边界表面(由此在半透明金属层54和间隔层55之间)的菲涅尔结构的闪耀形状不仅存在深度降低，而且在第二边界表面(由此在间隔层55和第二金属层56之间)处是正弦的。这在图6中示意性显示。

由于这种形状均衡和/或两个表面凹凸51、552之间的相关联降低，间隔层的厚度可以相对较大地变化，这导致颜色对比度的显著削弱。由于颜色印象受到间隔层55层厚的直接影响，这种较大变化的层厚导致在光栅周期尺寸的横向范围内大幅变化的颜色印象，因此低于人眼的分辨极限。

例如，在30°观察角处，425nm层厚的印刷的间隔层55(折射率n＝1.5)产生红色颜色印象，350nm层厚产生绿色颜色印象，300nm层厚产生蓝色颜色印象。因此，这种层厚在低于人眼分辨极限大幅改变的间隔层55的混合的颜色通常对人眼显示为深灰或金属灰。间隔层55大幅改变的层厚主要存在于凹凸结构51、552区域中细光栅周期内。在该情况下，具有凹凸结构的粗周期区域中的颜色向凹凸结构的细周期区域中的灰色/非彩色的梯度。由于梯度通过表面凹凸51的结构产生，相对于3d印象或凹凸结构51、552的三维表面形状，彩色到灰色的梯度完美对准。

间隔层55大幅改变的层厚主要存在于表面凹凸微结构周期小(即≤50μm、优选≤30μm、特别优选≤20μm)的区域中。所得间隔层55的层厚的变化导致彩色到灰色的梯度，其中当表面凹凸微结构周期≤50μm、优选≤30μm、特别优选≤20μm时，通常显示灰色的区域开始。彩色到灰色的梯度光学上清楚地强调了自由形态表面。

微结构的周期通常向自由形态的边缘变小，这是为什么彩色到灰色的梯度通常从自由形态的中心向边缘延伸的原因。

除了从第一颜色到灰色或金属印象的颜色渐变或颜色梯度之外，还可以实现从第一颜色到第二颜色的渐变。对于此，优选间隔层55的两个边界表面的相关联是非常小的，即，ta≤50％tr、特别是ta≤30％tr。在极端情况下，第二边界表面向第二金属层几乎均匀形成平滑，或者表面凹凸51、552之间的相关联(几乎)完全去除。这是形状变化或形状均衡的极端形式。图7和图8在并未按比例的侧视图中显示了该极端形式。

特别是，在导致边界表面去耦的清漆系统情况下，除了形状变化或形状均衡之外，还可以产生其它效果。据推测，在以湿化学方式施加的间隔层55的干燥工艺期间，源自凹凸槽的毛细作用力沿表面凹凸结构的较大周期方向(即，通常是沿凹凸形状或所期望的自由形态表面的中心方向)推动间隔层55的材料。此外，间隔层55的材料无疑也被沿着镜表面方向进行推动，围绕表面凹凸或者围绕具有较平坦其它结构的表面。周期小于2μm且光栅深度低于200nm的衍射光栅是这些其它结构的一个示例。由此，自由形态表面中心处、或者在具有粗周期△x的区域中、以及在围绕表面凹凸的区域中的干层厚度大于自由形态表面边缘、或者在凹凸结构较小周期△x的区域中的干层厚度。在具有较大的局部周期△x的凹凸结构的区域中，层厚几乎等于没有结构的区域中的厚度，即，在光滑表面上，或者几乎等于具有较平坦其它结构的区域中的厚度。颜色梯度连续，并且相对于表面凹凸的形状完美对准。由此，颜色梯度光学上清楚地强调了自由形态表面。当表面凹凸微结构的周期为≤30μm、优选≤20μm、特别是≤15μm时，通常具有第二颜色的区域开始了。

本发明的具有从第一颜色到第二颜色的梯度的多层体甚至可在具有自由形态表面形式的表面凹凸的区域中具有两种不同的颜色效果。因此，例如在具有粗周期△x的区域中，存在从几乎垂直观察的红色到倾斜观察(例如30°)的绿色的颜色效果。同时，在具有细周期△x的区域中，存在从几乎垂直观察的绿色到倾斜观察(例如30°)的蓝色的颜色效果。

总之，因此可以同时实现彩色到灰色的渐变和彩色到彩色的渐变。

当保形性下降小于50％，即，ta≥50％tr时，发生从第一颜色到金属/灰/非彩色印象的颜色渐变。然而，同时，ta必须≤90％tr，并且优选ta≤80％tr。换言之，如果在间隔层和第二金属层之间的边界表面的结构深度为间隔层和第一金属层之间的边界表面的结构深度的50％-90％之间、优选40％-80％之间，则产生颜色/灰色梯度。

当结构深度保形性下降超过50％时，即，当ta≤50％tr时，首先发生从第一颜色到第二颜色的颜色渐变。优选ta≤40％tr，进一步优选ta≤30％tr，特别优选ta≤20％tr。换言之，如果在间隔层和第二金属层55之间的边界表面的结构深度小于或等于间隔层和第一金属层之间的边界表面的结构深度的50％、优选小于或等于40％、特别优选小于或等于30％、特别是小于或等于20％，则产生两个颜色之间的梯度。

所述情况可以通过光谱仪检测进行区分。图9a至9c显示在垂直入射的情况下(即，当α＝0°时)对于如下的测量光谱的示例：在使用根据现有技术的真空技术施加间隔层的情况下边界表面相关联非常强的如图4所示的情况(图9a)；在间隔层湿化学沉积情况下表面凹凸相关联减弱的如图5所示的情况(图9b)；以及在间隔层也湿化学沉积的情况下表面凹凸相关联非常低的如图7所示的情况(图9c)。在各种情况中显示了具有粗周期的表面凹凸区域(中心，虚线)中的光谱以及具有颜色梯度的区域或具有小周期的表面凹凸区域(边缘，连续线)中的光谱。

如图9a所示，在气相沉积间隔层的情况下，表面凹凸的中心和边缘区域中的光谱基本上遵循相同的进程——即峰最大值和最小值处于相同波长。因此，薄膜系统在自由形态表面的整个区域上呈现单色。此外，在边缘区域中略微降低的反射是因为以下事实：表面凹凸在边缘区域衍射出比在中心区域更强烈地偏离光谱仪观察方向的部分光。

在图9b中，应当认识到，在表面凹凸51的区域中存在从第一颜色(中心，虚线)到灰色/金属印象(边缘，连续线)的梯度，其中，在从430nm到690nm的光谱范围内垂直入射的情况下测量的反射的最大值rmax和最小值rmin之间的差值δr在第一颜色区域中比具有灰色/金属的印象区域中大至少3倍，优选至少5倍，并且特别优选至少7倍。

在图9c中，应当认识到，在表面凹凸51的区域中存在从第一颜色(中心，虚线)到第二颜色(边缘，连续线)的梯度，其中，在垂直入射的情况下测量的属于彩色的两个反射光谱呈现出至少10nm、优选至少20nm、特别优选至少30nm的至少一个反射峰的波长偏移δλ。此处，该反射峰通常位于430nm-690nm的光谱范围内。如图9c所示的测量示例中，峰波长偏移为δλ＝531nm–508nm＝23nm。

还可以使用其它薄膜系统(例如，hlh系统(hlh、lhl、hlhl、lhlh等))替代到目前为止描述的法布里-珀罗系统。该具体示例为具有高折射率材料(h，h用于高折射率)层的复制表面结构的气相沉积，例如，在λ＝589nm处n≈2.54的80nm的tio2、zro2或zns。随后以湿化学方式施加层厚为d的相对低折射率的间隔层(l，l用于低折射率)，例如，在λ＝589nm处n＝1.545的500nmpvc清漆。该层对于光部分的干涉产生光程差。在该间隔层中，在第二边界表面中的结构再次存在保形性下降，这导致梯度。作为第三层，再次施加(例如气相沉积)高折射率材料层(h)，例如80nm的tio2、zro2或zns。高折射率层的厚度优选为10nm至200nm，并且特别优选为20nm至100nm。该薄膜系统还通过与凹凸结构的相互作用产生具有颜色渐变或颜色梯度的颜色印象。该薄膜系统的优点是其是透明的，并且因此也可以放置在重要的(特别是个体化和/或个性化)的数据上，例如在id文件中。

迄今为止描述的多层体5的颜色渐变也可以通过从观察者开始位于薄膜堆叠体上方的滤色器进行改变。例如，在层堆叠体中，可以对一层或多层进行染色。

图10显示在侧视图中染色的多层体5的示例。层结构对应于如图5所示的层结构。层厚优选为200nm-5μm的额外染色清漆层58设置于复制层53和基材膜57之间。而且，或者，表面凹凸结构51也复制到染色的复制清漆层53中。在所有这些情况中，表面凹凸51的颜色印象与滤色器58的颜色印象重叠。

具体例子是所谓的金箔，其具有间接或直接染上黄色的复制清漆53。在该膜中，例如在30°观察角处是深红色的背景以及表面凹凸的深红区域将会显得更加橙色。另一方面，表面凹凸的铬金属边缘区域将具有深黄色效果。因此，颜色梯度不再是深红色到铬金属色，而是橙色到黄色。

图11中显示了以本发明方式将自由形态表面形式的表面凹凸51和薄膜系统52的组合集成到具有的防伪元件6中的具体示例。

此处，kinegram设计被复制并气相沉积在具有第一铝层61的整个表面上。然后，在标准脱金属化方法中，在对准的情况下，在具有表面凹凸51的区域62中以及薄膜效果仍将可见的区域63中去除铝。对应于上述实施方式示例，随后薄膜系统52施加到从观察者来看的第一铝层61的背面。

图12显示具有该脱金属化设计的示例性模型纸币7。防伪带71包括表面凹凸51等，其以狮子的形式在自由形态表面中表示，并且具有上述颜色梯度之一。该表面凹凸51存在于带的脱金属化区域62中。带的其余部分还具有其它效果，例如衍射效果。此外，带包括数字“55”形式的三个脱金属化区域63，其中法布里-珀罗三层系统52还存在于这些脱金属化区域中。因此，三个数字“55”显示相同或非常相似的颜色倾斜效果，同样也存在于具有粗周期的区域的表面凹凸51中。或者，在区域63中的颜色效果与区域62中的颜色效果不同。对于此，间隔层55必须局部存在不同层厚。在印刷过程中，容易以目标方式产生局部不同的厚度。例如，这可以通过在将间隔层沉积到区域62和63的辊区域中凹版印刷辊的着墨孔的不同深度实现。

另一替代是通过一个或多个其它脱金属步骤在区域63中额外去除薄膜系统52的金属层。例如，这可以通过所谓的剥离工艺实现。在该情况下，颜色效果存在于区域62中，而在区域63中基材可以看到不受金属层干扰。

图13详细显示该防伪元件71的俯视图。在表面凹凸51区域中的颜色渐变通过轮廓线表示。表面凹凸51所形成图案的背景通过金属化表面72形成。

如前所述，自由形态表面形式的表面凹凸51的颜色效果可以从基板的前面可见，即从施加多层体的一侧可见。或者，还可以设计层结构，以使得在施加多层体的防伪文件中通过窗口能看见颜色效果。换言之，当观察者观察防伪文件背面时，观察者看见表面凹凸的颜色效果。同时，设计多层体，以使得观察者在安全文件前面看到以金属反射和空间镜像(spatiallymirrored)形式的自由形态表面形式的表面凹凸51。此处，镜像不仅是左/右镜像。自由形态表面还可以额外在防伪文件一侧显示突出，并且在另一侧光学上显示后缩。这增加了可记忆性，并由此额外增加了识别效果。

图14显示用于制造具有部分脱金属化的金属层54、56的多层体5的替代方法。如上所述，此处，第一金属层54也施加到具有所述类型的表面凹凸51的基材膜53上。在该实施方式示例中，第一金属层54形成为不透明镜层。其与抗蚀剂8套印，抗蚀剂在待脱金属化的区域541中保持省略。在这些区域541中，金属层54随后可以通过蚀刻去除(图14a)。

在蚀刻后，可以通过合适的溶剂再次去除抗蚀剂8(图14b)，并且未覆盖的金属层54可以与透明间隔层进行套印(图14c)。

在沉淀第二金属层56之前，将剥离清漆9沉积到间隔层55的区域561中，在该区域中第二金属层56稍后进行去除(图14d)。然后，第二金属层56施加到整个表面上(图14e)。在该示例中，第二金属层形成半透明。当通过合适溶剂去除剥离清漆9时，在区域561中第二金属层56也随其去除(图14f)。

由此在两个金属层中获得脱金属化区域541和561，其进行了套印并且可以形成图案。在脱金属化区域541和561中不存在薄膜效果。

如果通过合适的粘合层57将多层体5施加到防伪文件、例如纸币7上(图14g)，则脱金属化区域使得能够看到纸币的基材。如图15中所识别的，脱金属化区域541形成数字“55”，而脱金属化区域561构架表面凹凸。

表面凹凸51的区域设置在纸币的窗口72上，导致通过薄膜系统52产生颜色变化效果的表面凹凸51的效果可以从纸币7的另一侧进行识别。不同的是，在通过窗口72观察的情况下，脱金属化区域541和561通过纸币的基材遮蔽。

图16显示用于制造具有部分脱金属化的金属层54、56的多层体5的其它替代方法。如上所述，此处，第一金属层54也施加到具有所述类型的表面凹凸51的基材膜53上。其与抗蚀剂8套印，抗蚀剂在待脱金属化的区域54中保持省略。在这些区域541中，金属层54随后可以通过蚀刻去除(图16a)。此外，此处表面凹凸51区域也初始保持打开。在该实施方式中，抗蚀剂8并未去除，并且承担额外的装饰功能。

现在，剥离清漆9印刷在处于打开的区域541上(图16b)。然后，优选由铬制成的其它的半透明金属层58气相沉积在整个表面上(图16c)，并且通过剥离区域541中的剥离清漆9再次去除(图16d)。现在，表面凹凸51的区域由此也金属化了。

与如上所述方法类似，现在施加间隔层55(图16e)、并用金属气相沉积到整个表面上(图16f)。抗蚀剂8再次部分印刷到由此产生的第二金属层56上，在该实施方式示例中其是不透明的(图16g)，并且在打开(left-open)的区域561中通过蚀刻去除金属层56(图16h)。此处也是，区域541和561再次重叠。

现在可以通过粘合层57的方式再次将多层体施加到纸币7上(图16i)。在该实施方式中，去除基材膜53(热压印变体)并且不提供窗口。在从基材膜53一侧直接观察的情况下，多层体5显示出所期望的效果。如图17所识别的，脱金属化区域541再次形成数字“55”。脱金属化区域561形成表面凹凸51的框架，然而，其被金属层54覆盖。多层体的椭圆形可以通过用形状对应于椭圆外轮廓的热压印模头进行的热压印方式将多层体5施加到纸币7上产生。仅在椭圆热压印模头通过加压加热的方式作用于基材膜53上、并且活化多层体5的粘合层57(优选形成为可热活化粘合层)的区域中，多层体5的其余层从基材膜53上剥离，并且一起施加到纸币7上作为转移层。

图18a-18g中未按比例的侧视图显示用于制造具有部分脱金属化的金属层的多层体5的其它方法。

此处，不透明金属层58也施加到具有所述类型的表面凹凸51的基材膜53上。其与抗蚀剂8套印，抗蚀剂在待脱金属化的区域中保持省略。在这些区域中，金属层58随后可以通过蚀刻去除(图18a)。此外，此处表面凹凸51区域也初始保持打开。在该实施方式中，抗蚀剂8并未去除，并且承担额外的装饰功能。

接着，在真空情况下通过气相沉积施加第一金属层(图18b)。除此之外，该第一金属层54覆盖表面凹凸51。该第一金属层54在该实施方式示例中形成半透明。

然后，部分施加间隔层55，并且相对于表面凹凸51对准(图18c)，并用第二金属层56气相沉积到整个表面上(图16d)。第二金属层56形成不透明。在并未设置部分间隔层55的区域中，第二金属层56直接位于第一金属层54上。抗蚀剂81再次部分且对准地印刷到由此产生的第二金属层56上，在该实施方式示例中其是不透明的(图18e)。

随后在打开区域中，通过蚀刻一步去除第一金属层54和第二金属层56(图18f)。对于此，第一金属层54和第二金属层56必须由可以用相同蚀刻溶液去除的金属组成。两层金属层优选由相同金属组成，特别优选两层的金属都由铝或铜组成。

现在可以通过粘合层57的方式再次将多层体5施加到纸币7上(图18g)。在该实施方式中，也去除基材膜53(热压印变体)并且不提供窗口。在从基材膜一侧直接观察的情况下，多层体5显示出所期望的效果。为了这个具有例如衍射效果的金属区域和具有颜色倾斜效果的区域的组合设计，两个脱金属化步骤对于该方法是足够的。

图19a-19f中未按比例的侧视图显示用于制造具有部分脱金属化的金属层的多层体的其它方法。

此处，半透明金属层54也在真空情况下通过气相沉积施加到具有所述类型的表面凹凸51的基材膜53上(图19a)。然后，部分施加间隔层55，并且相对于表面凹凸51对准(图19b)，并用第二金属层56气相沉积到整个表面上(图19c)。第二金属层56形成不透明。在并未设置部分间隔层8的区域中，第二金属层56直接位于第一金属层54上。在这些区域中优选存在金属衍射效果。在待脱金属化区域中保持省略抗蚀剂8，并将抗蚀剂8部分且对准地印刷到第二金属层56上，在该实施方式示例中其是不透明的(图19d)。随后在打开区域中，通过蚀刻一步去除第一金属层54和第二金属层56(图19e)。对于此，第一金属层54和第二金属层56必须由可以用相同蚀刻溶液去除的金属组成。两层金属层优选由相同金属组成，特别优选两层的金属都由铝或铜组成。

现在可以通过粘合层57的方式再次将多层体5施加到纸币7上(图19f)。在该实施方式中，也去除基材膜(热压印变体)并且不提供窗口。在从基材膜一侧直接观察的情况下，多层体5显示出所期望的效果。为了这个具有例如衍射效果的金属区域和具有颜色倾斜效果的区域的组合设计，仅一个脱金属化步骤对于该方法是足够的。