多层体以及用于制造多层体的方法

专利名称：多层体以及用于制造多层体的方法
技术领域：
本发明涉及一种多层体，该多层体具有透明的第一层，在该层中成型(abformen)出多个微透镜；第二层，该第二层被布置在第一层的下方，相对于第一层处于 固定位置，该第二层具有多个显微结构，本发明还涉及这样一种多层体的制造方法。
背景技术：
具有微透镜和布置在微透镜下方的微像的多层体能够以不同的方式作为安全元 件用于保险性文件如纸币或信用卡。因此，一方面安全元件是已知的，在这些安全元件中，一个二维的球形微透镜的场 被安置在一个二维的相同的重复的微像的场的上方。这种布置例如在US 5 712 731中做 了介绍。安全元件具有多个相同的、球形的微透镜，这些微透镜按照一种规律的、二维的微 透镜网栅加以布置。此外，该安全元件具有多个相同的、印刷的微像，这些微像按照一种规 律的、二维的微像网栅加以布置。微像网栅和微透镜网栅的循环是一致的。被安置在微透 镜网栅中的球状微透镜产生出一个以点式放大的微像图像，从而对观察者来说，总体上可 看出微像的一个放大的显示。由于被微透镜所显示出来的相关微像的像点是随着观察角而 变的，所以会产生对微像的放大的显示的一种光上变幻不定的印象。此外，微像和微透镜的布置是众所周知的，其中为一个微透镜配置两个或多个不 同的微像，这些微像依据观察角是可见的。例如，DE103 58 784A1介绍一种信息存储体，在 该信息存储体上，利用激光束可在不同方向中写入不同信息，这些信息例如包含纸币的一 个系列号。通过激光束的作用，信息存储体的一个记录层局部地变黑，从而对在不同方向中 记入的信息中的每个信息都写入处于每个微透镜之下的所属的微像。所以在每一个微透镜 之下就配属了多个微像，它们在不同的视角下都是可见的。那些配属给相同的信息的有关 微像在此分别只包含由各个微像的显示所组合而成的信息中的一部分。由于高的信息密度 (每个微透镜对应多个微像)和对微像/微透镜之间的配置的配合精确度的高要求之故，按 上述方法就需要使用相对大尺寸的微透镜，以及只有在记录层上使用微透镜场之后才单独 地为每个安全文件将微像记录到记录层中，这样就会造成涉及制造成本的缺点了。

发明内容
本发明的任务因此是提供一种改进的多层体及其制造方法。上述任务是通过这样一种多层体加以解决的，它包含透明的第一层，在该层中成 型出了多个微透镜；第二层，它被布置在第一层的下方，相对于第一层处于固定位置中，该 第二层具有多个显微结构，在这种多层体中微透镜都是其长度大于2mm和宽度小于400 μ m 的柱状透镜，它们按照一个微透镜网栅加以布置，通过该微透镜网栅就可形成一个第一坐 标系统，该坐标系统具有一个通过柱状透镜的焦点线确定的坐标轴Xl和一个与坐标轴Xl 不同的、即线性独立的坐标轴Y1，其中坐标轴的显微结构是以微像形式设计的，所述微像沿 着一横轴线相对于一纵轴线按照一种变换函数而畸变(verzerren)，并且显微结构是按照一个微像网栅布置的，通过该微像网栅形成一个第二坐标系统，此第二坐标系统具有一个 坐标轴X2和一个与坐标轴X2不同的、即线性独立的坐标轴Y2，并且在此微像网栅上在多层 体的一个区域(在该区域内微透镜网栅的微透镜和微像网栅的显微结构相重叠)内，相邻 的微透镜和微像的通过各柱状透镜的焦点线的间隔所确定的透镜间隔和由各微像的平面 重心(Flachenschwerpunkt)的间隔所确定的微像间隔彼此相差不超过10%。本发明提出的多层体，其特征在于对普通观察者来说是三维显现的光学形象，在 将多层体倾斜时或者在对多层体进行观察时，该光学形象便会在变化的视向上而显示出一 种容易记住的运动效应。本发明提出的多层体能够产生一种如此给人印象深刻的光学多变 效应，这种效应可用作为光学安全特征。本发明提出的多层体的光学可变印象，对比于开头 所述的以二维的球形透镜网栅为基础的安全元件所产生的光学可变效应，其特征是更大的 发光强度以及就可获得的运动效应而言的大得多的设计自由度。此外，本发明提出的多层 体，相对于上述安全元件，一方面具有针对制造缺陷(角度误差、焦点误差)而言的明显较 大的容许误差，从而有利于制造。另一方面，本发明提出的多层体，相对于上述安全元件，可 提供较高的保护性以防止对安全特征的伪造，因为对普通观察者所显示的像不仅仅是重复 布置的相同的多个微像的放大的显示，也就是说，微像不是直接从对观察者所产生的显示 中得出的。更确切地说，给普通观察者所显示的像与微像的像存在明显的区别，从而光学效 应的仿造只能是非常困难的(微透镜和显微结构此外还按固定位置彼此相对地布置，所以 要复制显微结构而不受微透镜网栅的影响是不可能的。)上述优点也是相对于前述的安全元件而存在的，在前述的安全元件中在不同方向 条件下利用激光将不同信息写入安全元件中，即使如此，通过相应地将这些信息写入一个 未加说明的卡片体中来记录在不同视角下产生的信息，由此可以容易仿造这些安全元件。因此，本发明提供一个光学上令人容易记住的、很难仿造的而且可以成本合算地 制造出来的安全元件。上述的本发明的任务是通过一种多层体的一种制造方法加以解决的。在此方法中 将一个具有多个显微结构的第二层布置在一个第三层上，将一个透明的第一层安置在第三 层的上方，使得第二层夹在第一层和第三层之间，使第一层和第三层分别全面地突出于第 二层，其中为了形成多层体，利用作用在第一层的上侧和第三层的下侧上的工具在同时采 用加热和压力的情况下将第一层、第二层和第三层压合(Iaminieren)在一起，其中利用压 制板(在该压制板上已成型出透镜网栅的阴模(Negativform)并且该压制板也是所述工具 的一部分)将一种透镜网栅成型到第一层的上侧的表面中。采用这种制造方法，可以成本 特别合算地制造出本发明提出的多层体，所获得的多层体在对于环境影响的耐久性方面具 有特别优良的性质，特别在使用PC的情况下能确保很高的防篡改保护。本发明的一些有利的发展见各项从属专利权利要求中所述。优选将坐标轴Yl和坐标轴Y2及坐标轴Xl和坐标轴X2在该区域中彼此平行地加 以定位，而相邻的微透镜及显微结构的透镜间隔和微像间隔则在该区域中是彼此不同的。 所谓“彼此平行”在这里指的是在制造容许误差的范围内坐标轴的平行式的定位。此外，还 有一种可能性，就是在相邻的微透镜和显微结构的不同透镜间隔和微像间隔的情况下，坐 标轴Yl和坐标轴Y2，及坐标轴Xl和坐标轴X2，围成一个5°以内的角，优选围成一个1° 以内的角。假若相邻的微透镜和显微结构的透镜间隔和微像间隔彼此没有区别，则坐标轴Yl和Y2及坐标轴Xl和X2在该区域中优选围成在0.001°和3°之间的角度。事实证明， 通过保持上述条件，则多层体的光学印象便可得到改善。根据本发明的一个优选的实施例，柱状透镜具有的一种宽度小于400 μ m，优选具 有的宽度为150 μ m至30 μ m。柱状透镜的长度优选选择在2mm和IOOmm之间，柱状透镜的 结构深度在2μπι至IOOym之间，优选在15 μ m和40 μ m之间的一种结构深度。在为柱状 透镜选择上述参数的条件下，可改善多层体的光学印象，而且使多层体可以设计得特别薄， 从而使多层体可以特别良好地应用在柔性的安全文件上，例如用在纸币上、身份证件上或 证书上，或者也可用于产品安全。微透镜优选作为折射式微透镜加以设计。当然还可以将微透镜作为衍射式微透镜 加以设计。如前面已述的，所谓的微透镜指的是柱状透镜，特别指的是具有聚焦功能的透 镜，并且它们具有一条焦点线作为焦点。在此，它们可以具有不仅是球形的而且也可以是一 种非球形的多边透镜功能。在设计为折射式微透镜的情况下，通过柱状透镜的与柱状透镜 纵轴线成直角的截面具有至少一个部分呈凸状的外轮廓，例如具有圆弧区段的形状。但还 有一种可能性，就是将这种凸状的外轮廓设计成三角形的，即梯形的形状或削平的圆弧段 的形状。此外，还有一种可能性，就是采用凹状成形的柱状透镜。另有一种可能性，就是将 柱状透镜的区域配置印刷标记或者局部地金属化。这种印刷标记或金属化可以为以下目的 加以使用加大反差，或者为总体待显示的光学可变图像的区域补充信息例如图表或文本。 已经证明有利的是，微透镜网栅的网栅间隔相当于相应的微透镜的宽度与在Ομπι和微透 镜的结构深度的20%之间的一个附加距离之和。根据本发明提出的一个优选的实施例，选择了一维的网栅作为微透镜网栅，其中 微透镜网栅的微透镜的网栅间隔在此区域中是恒定的。在此，在该区域中的不同运动效 应在此优选通过网栅间隔的变化和微像网栅的微像的定向予以实现，如在下面将加以说明 的。这样就能制造出具有不同光学印象的成本上合算的多层体，这是因为用于成型微透镜 网栅所用工具的制造成本可以保持很低，并且可为不同的多层体使用同样的微透镜网栅， 这些不同的多层体能传递不同的光学印象。当然还有一种可能性，只要上面所述及的条件 能得到保持，那么该区域中微透镜网栅的微透镜的网栅间隔可以选择成不是恒定的。这样 就能产生有趣的运动效应，并进一步增大仿造安全元件的光学印象的难度。因此例如就可 通过不断改变微透镜网栅的微透镜的网栅间隔或通过周期地改变微透镜网栅的微透镜的 网栅间隔，以获得有趣的光学效应。在此，相邻的微像和微透镜的微像间隔和微透镜间隔会 相互影响，如这一点在下面还将加以详细说明的。微像优选具有小于400 μ m的宽度和大于2mm的长度，该长度通过沿着微像的取向 的纵轴线所确定。在此，微像的纵轴线优选平行于坐标轴Xi定向，从而使微像的表明微像 的(1-维)畸变方向的横轴线是横向于微透镜的焦点线设计的，也就是说，在焦点线的每个 点上垂直于焦点线。在此，优选将显微结构都按相同的微像的形状加以设计，这些微像沿着横轴线相 对于纵轴线依照变换函数而畸变。此外，还有一种可能性，就是将显微结构设计成微像的形 状，这些微像是从一个对全部显微结构都是相同的基像依照变换函数的畸变而产生的，即 该基像沿着横轴线相对于纵轴线依照变换函数而畸变。另有一种可能，就是相同的基像在不同的区域中通过不同的变换函数而不同地畸变。作为变换函数(其确定微像沿着横轴线相对于纵轴线的畸变)，优选使用这样一种变换函数，该变换函数将微像的横轴线相对于微像的纵轴线线性地加粗，优选加粗大于 10倍。所谓的横轴线指的是这样的轴线，它在纵轴线的相应的点上与纵轴线成直角。如果 该纵轴线如此几何地变换，使纵轴线例如变成蛇线形，则横轴线也会相应地几何变形。一个由坐标轴xl和yl所确定的微像例如依下式反映到一个畸变的微像的坐标轴 x2和y2上
<formula>formula see original document page 8</formula>式中镦粗系数s大于10。在这里的值Δ优选是如此选择的，使得微像沿着横轴线的扩展在任何一个区域 中都不大于微像间隔。坐标轴Χ2优选是通过微像的畸变部(Verzerrung)的纵轴线确定。当然也可能的 是，微像的畸变部的纵轴线不与坐标轴Χ2相一致，而是取决于所产生的光学显像的几何构 形。根据本发明的一个优选的实施例，微像网栅是由一个二维的微像网栅所形成的， 其具有两个或多个沿坐标轴Χ2的方向依次布置的显微结构。因此，优选将一维的微透镜网 栅与二维的微像网栅加以联合。这样就能产生多个简单的运动效应。因此例如在该区域中可分别沿着坐标轴Υ2和坐标轴Χ2的方向将微像的网栅间隔 选择成恒定的。这样便可在该区域中产生一种统一的运动效应，在此通过选择沿坐标轴Χ2 的方向并排的微像的偏移，便能影响运动效应的方向。在将多层体加以倾斜时，由多层体所 显示出来的光学图像显得是沿着一个方向运动，在此，运动轴线相对于倾斜轴线的角度是 通过沿着坐标轴Χ2的方向并排的微像的偏移所确定的。如果将这种沿着坐标轴Χ2的偏移 选择恒定的话，则在倾斜时的光学图像显得是沿着一条直线在运动。如果将这种偏移选择 为不恒定的话，则所得到的就是非线性的、例如是蛇行线状的运动模式。此外，还有一个可能性微像的网栅间隔在该区域内在沿着坐标轴Υ2的方向是恒 定的，并且微像的网栅间隔沿着坐标轴Χ2的方向则根据一个函数F(x，y)与由坐标轴Y2所 确定的坐标y和/或由坐标轴X2所确定的坐标χ相关地变化。于是就可以实现这样的运 动效应，在此运动效应情况下，将多层体倾斜时光学图像就会在不同方向上运动，这些方向 占据在0°和180°之间的角度。为了获得在视觉上显得相同的、在不同的反向的运动方向上运动的图像，在一个 第一分区内设置同类型的多个第一微像，第一微像按照彼此的微像间隔加以布置，该微像 间隔小于微透镜间隔。在该区域的一个第二分区内，按照一种小于微透镜间隔的微像间隔 布置同类型的第二微像，第二微像相对于第一微像在微像的纵轴线上镜像对称。根据本发明的另一个优选的实施例，在该区域的一个第一分区内和在一个布置在 第一分区旁边的第二分区内，通过柱状透镜的焦点线所确定的透镜间隔和/或通过微像的 平面重心的间隔所确定的微像间隔彼此选择为不同的。这样就会导致下述结果相邻的图 像在倾斜时以不同的速度或沿着不同的方向运动。因此，如果由微像间隔和微透镜间隔得 出的差在第一分区内选择为正的并且在第二分区中选择为负的，则这些图像就是在相反的方向上运动。为了在第一分区和第二分区内对于普通观察者而言，相同的视觉上可见的图像是在相反的方向上运动(是由于所述间隔的正/负差所致)，则如上面所述，在第一分区和第 二分区内设置围绕微像的纵轴线彼此镜像对称的微像。其它有趣的运动效应可通过下述措施取得在区域的一个第一分区内和一个布置 在第一分区旁边的第二分区内，相关的微像网栅和/或微透镜网栅相对于坐标轴Yl或Y2 彼此具有一个相位偏移，坐标轴Yl和Y2和/或Xl和X2则分别围成不同的角度和/或柱 状透镜具有不同的焦距(在这里始终都需要将微像布置在微透镜的焦面中)。这样就能够 如此地影响由多层体在相邻区域中所显示的对象(Objekte)的运动方向和运动速度，使得 所述运动方向和运动速度彼此有明显区别，从而产生一种引人注目的光学印象。这种光学 印象还可通过以下措施进一步加强将两个或多个第一和第二分区交替并排地加以布置。按上面所述的几个实施例，在相关第一分区和/或相关第二分区中微像网栅的微 像优选分别都是相同的微像。此外还有一种可能性，就是微像网栅的微像在该区域中是彼 此不同的，以便例如能够实现运动着的对象的大小变化，或者能够实现在倾斜时运动着的 对象的一种圆周运动或径向运动。根据本发明的一个优选的实施例，微像网栅的微像在该区域中如此地由这样的微 像形成，这些微像是通过基像的包含基像的旋转和/或变大或变小以及随后根据变换函数 的畸变的几何变换而形成的。这样便可以在多层体横向于柱状微透镜的纵轴线倾斜时获得 通过基像确定的对象的上面所述及的复杂运动模式。此外还有一个可能性微透镜网栅的微透镜分区地具有不同的焦距。在微透镜网 栅的一个第一区域中，微透镜是如此布置的，使得这些微透镜具有第一焦距；在微透镜网栅 的一个第二区域中，微透镜是如此布置的，使得这些微透镜具有一个与第一焦距不同的第 二焦距。配属于微透镜网栅的第一区域的显微结构在此被布置在多层体的一个第一平面 中，配属于第二区域的显微结构被布置在多层体的一个第二平面中，其中多层体的第一平 面和多层体的第二平面是通过第一区域中及第二区域中的微透镜的相应的焦距加以确定 的(微透镜和显微结构之间的距离大致相当于所述相应的焦距)，即第一区域和第二区域 的显微结构是布置在多层体的不同平面中。形成第一个坐标系统的坐标轴Xl和Yl优选彼此成直角地定向。还有一种可能性， 就是使这两个坐标轴围成另外的从0至180°的不同的角度。这一点也适用于第二个坐标 系统的坐标轴X2和Y2。在此，所谓的坐标轴的直角定向指的是这两个坐标轴在任一点上 都彼此具有一个直角，例如即使在具有例如一个几何变换的、圆形的坐标轴Xl的几何变换 的坐标系统的情况下亦是如此。其它有趣的效应可通过以下措施获得第一个和/或第二个坐标系统是由具有圆 形或蛇行线形坐标轴的坐标系统所形成的。因此，例如确定坐标轴Xi的柱状透镜的焦点线 是以多个同心圆的形状或者以多个等距地布置的蛇行线的形状构成的，而坐标轴Xl和X2 则由相应的几何变换的直线构成。这样就得出另外的自由度，例如这些自由度可以使对象在多层体倾斜时实现圆形 运动。这些效应可从上述情况中推导出来，为此将该区域分成相应小地选择的分区，将上面 述及的相关区域中的参数相应于所希望的运动模式地加以选择。
依本发明的一个优选的实施例，多层体的第二层具有一个局部的金属层或一个局 部的HRI层(HRI =高折射率)；显微结构是由第二层的配置了金属层或HRI层的区域形成 的或者是由第二层的没有配置金属层或HRI层的区域形成的。这样就能获得一个特别富有 反差的光学印象，从而使得安全元件即使在很差的光线情况下也可清楚地看出。在多层体的没有配置局部金属层或局部HRI层的区域中，多层体优选是设计得透 明的，或者至少是半透明的，从而根据背景(多层体在该背景下被观察)，例如用于布置多 层体的基底的光学性质，或者在透射光观察时，就能获得一种相应地不同的光学印象。还有 一种做法，就是使多层体具有一个全面的金属层，使显微结构由着色的区域或由特定的配 属给这些区域的衍射结构形成。在此，所谓的HRI层也可以指的是着色的HRI层，这种层例如是用一种锗层或硅层 制成的。优选第二层具有一个在其中成型了衍射结构的复制漆层，在此特别成形出两个或 多于两个的不同的衍射结构。根据本发明的一个优选的实施例，在第二层的配有金属层 或HRI层的区域中和不配有金属层或HRI层的区域中在第二层中成形了不同的衍射结构。 此外还有一种可能性，就是在显微结构的区域中将配属于这些显微结构的第一表面浮雕 (Oberflachenrelief)成型到第二层中。该表面浮雕是与第二层的周围的表面浮雕有 区别的。这样就能进一步改善安全特征的可识别性，此外还可以将之与其它安全特征进行 组合，从而例如可以实现对象沿运动轨迹的颜色变化。作为表面浮雕，例如可以选择衍射结 构、无光泽结构、宏观结构、纯反射结构、非对称结构或零级衍射结构。第一个和/或第二个 表面浮雕因此可以从一组结构中选择，这一组结构特别包含线性的栅格结构、交叉栅格结 构、透镜型结构、非对称栅格结构、零级栅格结构或这些结构的组合。此外，还有一种可能性，就是将显微结构设计为光学可变的显微结构，为此在显微 结构的区域中配置一个薄膜层系统以用于产生与视角有关的色彩移动，配置一种网状的和 定向的胆固醇液晶材料或一种具有光学可变印刷材料的印刷字样。另外也可能的是，就是使第二层具有着色的和透明的区域或者不同色的和透明的 区域，并且显微结构是通过着色的区域例如着色的印刷字样形成，或者由透明的区域形成。另外也可能的是，就是将由柱状透镜和显微结构所产生的光学效应同其它安全特
征组合起来，例如与全息图或Kinegram 组合起来。这些另外的安全特征例如可以布置
在多层体的根据本发明设计的区域的旁边或者也可以叠置在该区域上。优选这些其它的安 全元件对由微透镜/显微结构所形成的安全特征优选构成补充性的显示。另外可能的是，就是将柱状透镜和提供另外的安全特征的衍射结构以网栅的形式彼此嵌套地布置，从而使得由这些元件所产生的图示相重叠。此外还可能的是，多层体具有两个或多于两个层，它们分别作为第二层构成有多 个显微结构。因此，例如可能的是，第一个第二层的显微结构由一个局部的金属层形成，该 金属层以一个衍射结构例如Kinegram 加以覆盖，第二个第二层的显微结构则由着色 的印刷字样形成，该印刷字样(从微透镜一侧观察)是被印在金属层或复制漆层的背面上 的。所述第一个第二层因此例如在倾斜时就会在一个衍射的色彩变幻中显示为星星，这些 星星沿着对角线运动。此外，例如通过一种白色和红色的印刷字样在与柱状透镜配合的情况下就可看见白色和红色的星星，在多层体倾斜时这些星星便上下运动。


下面将参照几个实施例并结合附图对本发明做示例性说明。图1本发明提出的一种多层体的示意截面图；图2本发明提出的一种多层体的一个第一层的示意俯视图；图3本发明提出的一种多层体的一个第二层的示意俯视图；图4本发明的一个实施例所用的一个多层体的视图；图5本发明的另一个实施例所用的一个多层体的视图；图6本发明的另一个实施例所用的一个多层体的视图；图7本发明的另一个实施例所用的一个多层体的视图；图8本发明的另一个实施例所用的一个多层体的视图；图9本发明的另一个实施例所用的一个多层体的视图；图10本发明的另一个实施例所用的本发明提出的一种多层体的一个第二层的示 意俯视图；图11本发明提出的一种多层体的制造方法的示意说明截面图。
具体实施例方式图1表示一种多层体1，它具有一个载体层10和一个加设在载体层10上的薄膜体 11。所谓的载体层10优选指的是由纸质材料制成的载体层。因此，例如当多层体1是一种 纸币时，那么载体层10是由该纸币的纸质基底形成的，而薄膜体11则是由一种层合薄膜或 由一种转移薄膜的转移层、特别是热压薄膜形成的，这种热压薄膜例如以补片或条带的形 式作为安全元件而加设到纸币的载体基底上的。在此还有一种可能性，就是将薄膜体11布 置在纸币的透明窗口的区域内，在该区域中纸币的载体基底是设计得透明的或者通过冲压 或利用透明水印而被局部地除去了。此外还有一个可能性，就是将薄膜体11作为安全元件 加设到任何其它的载体基底上，例如加设到塑料载体上，但也可以加设到金属上或者需保 险的货物上。薄膜体11具有两个层13和14及一个粘接层12。层13指的是一个微像层，该微 像层也可设计成多层的，在此微像层中成形了具有微像形式的显微结构。层14是由一个间 隔层15和一个微透镜层16所形成的。微透镜层16具有多个微透镜，这些微透镜是作为 柱状透镜设计的，其长度为2mm至100mm，宽度为10 μ m至400 μ m，其结构深度为2 μ m至 100 μ m。间隔层15具有一个厚度d，该厚度大致(士 10% )相当于微透镜层16的微透镜的 焦距。微透镜层16和间隔层15优选是由相同的材料制成的，或者至少具有相同的折射率。 微透镜层16可以被加设到间隔层15上，例如利用凹印的方法。但也可将微透镜层16成形 到间隔层15中，例如通过热压。还有一种做法，就是在层15和13之间以及在层13和12之间配置一个或多个其 它的层。图2表示层14的一种可能的实施形式。层14具有多个微透镜22，这些微透镜是 按一种微透镜网栅的形式加以布置的，通过这种微透镜网栅形成一个第一坐标系统，其具有一个坐标轴Xl和一个与坐标轴Xl成直角的坐标轴Yl。如图2中所示，坐标轴Xl是由 柱状透镜的焦点线确定的，从而如此确定该坐标系统。在此图2示例地表示微透镜网栅21 的一种二维结构，这就是说，两个或多于两个微透镜22不仅沿坐标轴Yl的方向依次加以布 置，而且同样沿坐标轴Xl的方向依次加以布置。如图2中所示，两个相邻的微透镜22之间 的透镜间距25是通过柱状透镜的焦点线的间隔确定的。此外，微透镜22具有一个透镜宽 度26。微透镜间距25在此相当于微透镜22的宽度26和在O μ m与微透镜宽度26的20% 之间的一个附加距离之和。如图2中所示，通过相邻的微透镜22的透镜间距25所确定的 微透镜网栅的网栅间隔在区域28和29内选择为恒定的。如前面已述及的，还有一种可能 性，就是微透镜场的网栅间隔不仅沿坐标轴Xl的方向变化而也沿坐标轴Yl的方向变化，而 且还可以在微透镜网栅21的不同微透镜列中选择为不同的，更确切地说，微透镜场21的各 个不同的微透镜列相对于对微透镜22的焦点线具有相位偏移。 图2所示的仅是用于说明本发明的可变范围。如在前面已述及的，优选使用一维 的微透镜网栅作为微透镜网栅21，在此网栅上仅沿着坐标轴Yl的方向依次布置两个或多 于两个微透镜22，因此微透镜场仅由微透镜22的一个列所形成。图3示出微像层13的结构。在微像层13中，设计了多个显微结构24，如图3中所 示，这些显微结构都是设计成微像形式的，它们沿着横轴线相对于纵轴线按照一个变换函 数被畸变并且它们是按照一个微像网栅23加以布置的。就视觉上可见的大小而言，微像在此垂直于微像的纵轴线被镦粗并且因此沿着坐 标轴Y2被压缩。在此，具有重要意义的是，这种镦粗是垂直于微透镜的纵轴线实现的，也就 是说垂直于柱状微透镜的焦点线且因此垂直于坐标轴Xl实现的。通过微像网栅23形成一个第二坐标系统，该坐标系统具有一个坐标轴X2和一个 与坐标轴X2成直角的坐标轴Y2。在图3所示的实施例中，纵轴线(微像沿着该纵轴线根据 变换函数发生畸变)与坐标轴X2相一致，并从而确定坐标轴X2。当然，这一点不是在本发 明的所有实施例中都需要的。如图3中所示，微像沿着微像的横轴线相对于微像的纵轴线依照变换函数而被很 强烈地镦粗，优选相对于微像的横轴线镦粗3倍至500倍。如上面所述及的，在此纵轴线优 选相当于坐标轴X2，横轴线优选相当于坐标轴Y2。为本发明提出的方法所采用的微像因此 具有一个很不寻常的形状，从而优选具有的宽度小于400 μ m，长度大于2mm，其长宽比优选 为 5 1 至 1000 1。相邻的显微结构24之间的微像间隔27是通过显微结构24所据以形成的微像的 平面重心的间隔加以确定的，如图3中所示。在图3所示的实施例中，微像网栅23是由一 个一维的微像网栅所形成的，其具有恒定的通过微像间隔27所确定的网栅间隔。利用这一 简单的布置，在与层14的微透镜网栅21相联合的情况下，就能在多层体的一个区域内获得 简单的运动效应，如果在该区域中通过柱状透镜的焦点线的间隔确定的透镜间隔25和通 过微像的平面重心的间隔确定的微像间隔27彼此相差不超过10%并且优选是不同的或者 坐标轴Xl和X2及坐标轴Yl和Y2相互形成一个从-5°至+5°的角度。当然，微像网栅23优选作为二维的微像网栅加以设计，其具有两个或两个以上沿 着坐标轴X2的方向依次加以布置的显微结构，这一点将在下面参照图4至图9加以说明。为了在层13中形成显微结构24，例如存在如下的可能性层13优选具有一个薄的金属反射层或介电反射层，它们以微像的形状进行结构化(strukturiert)，从而形成显 微结构24。因此，层13例如由一个其厚度为50nm的金属层构成，该金属层按微像的阴模去 金属化，从而使得显微结构由按照微像的形状所形成的金属性反射区域形成，这些反射区 域被去金属化的区域所包围。相反的情况也是可行的。此外，层13可以附带地具有一个复制漆层，例如利用UV复印法(紫外复印法)或 热印法将表面浮雕成型到该复制漆层中，这样就可以使层13具有金属化的和去金属化的 衍射区域，在此这些金属化的或去金属化的区域便以微像形式而被成形，并从而构成显微 结构。作为介电性的反射层，优选使用一种HRI层(高折射率层)，例如以Zns、SiOx、锗或 硅形成的层。作为金属性反射层，例如可采用以铝、铜、金、银或还有铬形成的层。此外，层13还可以具有这样的区域，在这些区域中成型了不同的表面浮雕，在此 将第一表面浮雕配属给显微结构，使第二表面浮雕形成显微结构的背景。在此，不同的表面 浮雕优选全面积地以高折射率层(HRI层)或金属层加以覆盖，并且以微像形式加以成形的 显微结构的光学效应和背景的光学效应之间的区别仅仅通过对表面浮雕的选择来加以确 定。当然还有一种可能性，就是层13由着色的和透明的或不同颜色的和/或透明的区域组 成，在此微结构就可由着色的、不同颜色的或透明的区域形成。图4表示多层体1的一个可行的实施形式的一个区域31。在区域31中全面积 配置一个一维的微透镜网栅，在此微透镜网栅的微透镜都以恒定的为100 μ m的微透镜间 隔加以间隔，微透镜所具有的宽度为90 μ m，间隙为10 μ m(因此得出上面已述及的网栅为 100 μ m)，长度为60mm。在区域31中，这种一维的微透镜网栅叠加一个二维的微像网栅，该 二维的微像网栅是由多个微像组成的，微像的长度为大约20mm，宽度为大约98 μ m，这些微 像布置在三个列中。在此，微像的网栅间隔在区域31中是恒定的。所谓的微像指的都是相 同的微像，其纵轴线相对于横轴线伸展大约50倍，这就是说，其横轴线相对于纵轴线镦粗 50倍。通过柱状透镜的焦点线的间隔所确定的微透镜网栅的网栅间隔和通过微像的平面重 心的间隔所确定的微像网栅的网栅间隔在此相互有2%的差别。微透镜网栅的网栅间隔和 微像网栅的网栅间隔之间的差别在此就确定了放大系数，该放大系数优选相应于镦粗系数 加以选择。所述各个网栅间隔之间的差别优选如此加以选择，使得微透镜网栅的网栅间隔 在除以微透镜网栅和微像网栅二者的网栅间隔之差后相当于镦粗系数S。在此，坐标轴Xl和Yl以及X2或Y2分别围成一个小于5°的角。在将多层体倾斜 时，便在区域31中显现出在图4中所示的运动效应，这就是说，三维地显现的字样“VALID” 在沿着图4中所示箭头方向运动时就显得在移动。图5示出多层体的另一个实施形式的一个区域32的光学显像。多层体1在区域32中如同在区域31中一样加以布置，不同之处在于在区域32的并排的分区321、322和323中，透镜间隔和/或微像间隔是彼此有差别的。在分区321和 323中，从微像间隔和微透镜间隔所得之差是正的；在分区322中此差是负的。在分区321 和323中，微像间隔是微透镜间隔的105%;在分区322中，微像间隔是微透镜间隔的95%。 这样，在将多层体1倾斜时，在分区322中字样“VALID”如图5中的箭头所示朝着一个相对 于分区321和323不同的方向运动，即在倾斜时沿着相反的方向向上或向下移动。图6示出多层体1的另一个实施形式的一个区域33的光学显像。多层体1在区域33中与区域31的不同之处在于在区域33的彼此并排地布置的分区331至334中，相 关的微像网栅和/或相关的微透镜网栅针对坐标轴Yl或Y2彼此具有相位偏移。在此，通 过相位偏移的大小来调节运动的方向。在将多层体1倾斜时，就会产生图6中所示的字样 “VALID”的运动图像。图7示出多层体1的另一个实施形式的区域34的光学显像。多层体1在区域34 中与区域33的不同之处在于除了微像的相位偏移之外，在相并排的分区341至344中附 带地在分区341至344的分区中，如同图5所示的实施例中，微像间隔和微透镜间隔是彼此 有差别的。这样就产生图7中所示的光学显像，在此显像中字样“VALID”在多层体倾斜时 如图7中箭头所示反向地运动。图8示出多层体1的另一个实施形式的一个区域35中的光学显像。多层体1在 区域35中在多个方面与区域31的区别在于就是微像网栅不再是由同样的微像构成。区 域35的微像网栅乃是由这样的微像所形成的，这些微像是通过基像的包含旋转和/或放大 或缩小和通过随后按变换函数的畸变的基像几何变换而形成的。微像的网栅间隔在区域35 中沿着坐标轴Y2的方向是恒定的，微像的网栅间隔沿着坐标轴X2的方向则根据坐标χ、y 而变化，并且网栅间隔沿着坐标轴X2的方向根据离区域35的中点的距离而增大。为微像 网栅中有关位置所使用的微像是从上面所定义的微像组相应于图8所示加以选择的，使得 在将多层体1倾斜时产生图8中所示的效应，这就是说，在将多层体倾斜时，字样“0VD”按 箭头所示方向朝外移动。在此，按照所使用的基像的几何变换而定，还有一种可能性，在进 行所述移动时，字样“0VD”也可变大/变小。图9表示多层体1的另一个实施形式的一个区域36的光学显像。该多层体的区 域36与区域35的区别在于也还是(如参照图5已述及的)微像的网栅间隔沿坐标轴Y2 的方向在各分区中选择为不同的，使得各分区中的字样“0VD”在多层体倾斜时朝向区域36 的中点的方向移动，在区域36的其它分区中在多层体1倾斜时则朝外移动，如图9中的箭 头所示。图10表示一个区域37的微像层的另一种可能的实施形式。在此，该区域中微像网栅的微像是互不相同的，而且是相对于坐标轴X2进一步按一种不同的微像间隔加以布 置的，以便在多层体倾斜时能实现一种沿径向朝外的运动，同时改变大小(对于观察者产 生图像印象的大改变大小，这里就是词“0K”的图像印象)。微像的网栅间隔或网栅宽度沿 着坐标轴X2的方向根据坐标χ、y而变化，即如此变化，使得网栅间隔沿着坐标轴X2的方 向根据离区域37的中点的距离而变大。在此，为微像网栅中有关位置所用的微像是由字母 “0”及“K”显示产生的，其大小是根据离该区域37的中点的距离相应于一个变换函数而变 大的，然后相对于通过微透镜的焦点线所确定的纵轴线横向于此纵轴线以沿径向变化的镦 粗系数而被镦粗。按本实施例，视觉上可见的微像的大小是变化的，也就是说，在多层体倾 斜时沿径向朝外移动的显示图像的大小在此情况下是变大的。由于根据本实施例的微透镜 网栅的网栅间隔是恒定的，所以为了变大，微像网栅的网栅间隔得相应地变化且镦粗系数 相应地适配，也就是与放大系数成比例地变化。图11表示一种多层体5的一种制造方法。多层体5主要指的是一种卡片形式的安全文件，例如身份证、信用卡或驾驶证。将一个层52加设在一个塑料载体53上。塑料载体53优选是一种塑料薄膜，其厚度在300-600 μ m，优选是用聚碳酸酯制成的。层52优选是一种多层的薄膜体，该薄膜 体由一种转移薄膜的转移层所形成的，例如采用热印法以贴片形式加设到塑料载体53的 一个区域上。在此，层52优选如图1所示的层13那样构成，而且例如具有一个金属化的 Kinegram ,其中金属反射层以微像形式加以金属化/去金属化。在由层52和53所形 成的薄膜体上放置层51，该层优选是塑料薄膜，其厚度约为700μπι。层51的厚度在此优选 如此选择，使得它大致相当于微透镜网栅的微透镜的焦距。这种塑料薄膜优选也用聚碳酸 酯制成。如此产生的层叠被送到一种层压合工具中，在图7中示意地示出该层压合工具的 一个上压制板41和一个下压制板42。上压制板41还具有一个镍模43，在该镍模上成型透 镜网栅的阴模。所谓的透镜网栅和在层52中所形成的微像网栅优选是按以上附图1至10 中的任一个所示的微透镜网栅及微像网栅。此外还有一个做法，就是层52用一种塑料薄膜、优选用聚碳酸酯薄膜制成，利用 热印法将图1所示的层13压合到该薄膜上。然后将层52作夹层放置到层51和53之间， 然后再将整个系统压合在一起。 上压制板41和下压制板42然后在一种层合工序中被加热并彼此对向地移动，使 层51至52被压合在一起，与此同时将微透镜网栅成型到层51的表面中。
权利要求
多层体(1，5)，其包含透明的第一层(14，51)，在该第一层中成型出多个微透镜(22)；以及在第一层下方相对于第一层布置在固定位置的第二层(13，52)，第二层具有多个显微结构(24)，其特征在于微透镜(22)是长度大于2mm且宽度小于400μm的柱状透镜，这些微透镜按照微透镜网栅(21)布置，通过该微透镜网栅形成一个第一坐标系统，该第一坐标系统具有由柱状透镜(22)的焦点线所确定的坐标轴X1和与坐标轴X1不同的坐标轴Y1；显微结构(24)是以微像的形式构成，所述微像沿着横轴线相对于纵轴线依照一个变换函数畸变，并且显微结构(24)按照微像网栅(23)布置，通过该微像网栅形成一个第二坐标系统，该第二坐标系统具有坐标轴X2和与坐标轴X2不同的坐标轴Y2；在多层体的区域(31至36)中微透镜网栅(21)的微透镜(22)与微像网栅(23)的显微结构(24)相重叠，在该区域中相邻的微透镜和显微结构的通过柱状透镜(22)的焦点线的间隔所确定的透镜间隔和通过微像的平面重心的间隔所确定的微像间隔彼此相差不超过10％。
2.按权利要求1所述的多层体，其特征在于坐标轴Yl和坐标轴Y2，以及坐标轴Xl和 坐标轴X2，在区域(31至34)中分别是彼此平行地定向的，并且在区域(31至34)中相邻的 微透镜和显微结构的透镜间隔和微像间隔是有差别的。
3.按权利要求1所述的多层体，其特征在于坐标轴Yl和坐标轴Y2，以及坐标轴Xl和 坐标轴X2，在该区域中分别围成在-5°和+5°之间的角度。
4.按以上权利要求中任一项所述的多层体(1，5)，其特征在于柱状透镜(22)具有小 于400 μ m、优选在150μπι至30μπι之间的宽度。
5.按以上权利要求中任一项所述的多层体(1，5)，其特征在于柱状透镜(22)具有在 2mm-100mm之间的长度。
6.按以上权利要求中任一项所述的多层体(1，5)，其特征在于柱状透镜(22)具有的 结构深度为2 μ m-100 μ m,该结构深度优选为15 μ m-40 μ m。
7.按以上权利要求中任一项所述的多层体，其特征在于微透镜网栅是一维的网栅。
8.按以上权利要求中任一项所述的多层体(1)，其特征在于微透镜网栅的网栅间隔 在区域(31至36)中是恒定的。
9.按权利要求1至7中任一项所述的多层体，其特征在于微透镜网栅的网栅间隔在 该区域中是不断变化的。
10.按权利要求1至7中任一项所述的多层体，其特征在于微透镜网栅的网栅间隔在 该区域是周期地变化的。
11.按以上权利要求中任一项所述的多层体，其特征在于微透镜网栅的网栅间隔相 当于其中一个微透镜的宽度与一个附加距离之和，该附加距离在0 μ m和微透镜的结构深 度的20%之间。
12.按以上权利要求中任一项所述的多层体(1，5)，其特征在于微像具有小于400μ m 的宽度和大于2mm的长度，该长度通过沿着微像的取向的纵轴线所确定。
13.按以上权利要求中任一项所述的多层体，其特征在于畸变部的纵轴线是平行于 坐标轴Xl定向的。
14.按以上权利要求中任一项所述的多层体，其特征在于坐标轴X2是通过畸变部的 纵轴线确定的。
15.按以上权利要求中任一项所述的多层体，其特征在于微像的横轴线相对于微像的纵轴线通过变换函数按大于5倍、优选按大于10倍加以镦粗。
16.按以上权利要求中任一项所述的多层体(1)，其特征在于微像网栅是二维的微像 网栅，其具有两个或两个以上沿着坐标轴X2的方向依次布置的显微结构。
17.按权利要求16所述的多层体，其特征在于在区域(35，36)中微像的网栅间隔沿 坐标轴Y2的方向是恒定的，并且微像的网栅间隔在坐标轴X2的方向上则根据由坐标轴Y2 所确定的坐标y和/或由坐标轴X2所确定的坐标χ依照一个函数F(x，y)而变化。
18.按权利要求16所述的多层体，其特征在于在区域(33，34)中微像的网栅间隔沿 坐标轴Y2和坐标轴X2的方向分别都是恒定的；沿坐标轴X2的方向并排的各微像的平面重 心则相互具有偏移。
19.按以上权利要求中任一项所述的多层体(1)，其特征在于在区域(32)的第一分区 (321，323)中和在区域(32)的布置在第一分区旁边的第二分区(322)中由柱状透镜的焦点 线所确定的透镜间隔和/或由微像的平面重心的间隔所确定的微像间隔是彼此不同的。
20.按权利要求19所述的多层体(1)，其特征在于在第一分区(321、323)中由微像间 隔和微透镜间隔所得之差是正的，而在第二分区(322)中这一差则是负的。
21.按以上权利要求中任一项所述的多层体(1)，其特征在于在区域(33，34)的第一 分区(331，333 ；341，343)中和在该区域的布置在第一分区旁边的第二分区(332、334 ；342， 344)中，相关的微像网栅和/或微透镜网栅相对于坐标轴Yl或Y2而言彼此具有相位偏移。
22.按以上权利要求中任一项所述的多层体，其特征在于在该区域的第一分区中和 在该区域的布置在第一分区旁边的第二分区中，坐标轴Yl与Y2和/或Xl与X2分别围成 不同的角度。
23.按以上权利要求中的任一项所述的多层体，其特征在于在该区域的第一分区中 和在该区域的布置在第一分区旁边的第二分区中，柱状透镜具有不同的焦距。
24.接权利要求19或23所述的多层体(1)，其特征在于两个或多于两个第一分区和 第二分区(331至334)交替地并排地布置。
25.按权利要求19至24中任一项所述的多层体(1)，其特征在于在第一分区(321， 323 ；331, 333)中和/或在第二分区(322 ；332, 334)中，微像网栅的各微像分别是相同的微 像。
26.按以上权利要求中任一项所述的多层体，其特征在于在区域(35，36)中微像网栅 的各微像是彼此不同的。
27.按以上权利要求中任一项所述的多层体，其特征在于区域(35，36)中的微像网栅 的微像是由这样的微像形成的，这些微像都是通过基像的包含旋转和/或变大或变小与随 即的依照变换函数的畸变的基像几何变换所形成的。
28.按以上权利要求中任一项所述的多层体，其特征在于第一和/或第二坐标系统由 具有圆形或蛇行线形的坐标轴所形成。
29.按以上权利要求中任一项所述的多层体(1，5)，其特征在于第二层(13，52)具有 局部的金属层，并且显微结构(24)由第二层的在其中设置金属层的那些区域所形成或者 由第二层的在其中未设置金属层的那些区域所形成。
30.按以上权利要求中任一项所述的多层体，其特征在于第二层具有局部的HRI层， 并且显微结构是由第二层的在其中设置HRI层的那些区域所形成或者由第二层的在其中未设置HRI层的那些区域所形成。
31.按以上权利要求中任一项所述的多层体，其特征在于第二层(52)具有复制漆层， 该复制漆层配有成型到该复制漆层中的衍射结构。
32.按权利要求31所述的多层体，其特征在于在复制漆层中成型两种或多于两种的 不同的衍射结构。
33.按权利要求29或权利要求30所述的多层体(5)，其特征在于在第二层的设有金 属层或HRI层的区域中和未设有金属层或HRI层的区域中，在第二层中成型不同的多个衍 射结构。
34.按以上权利要求中任一项所述的多层体(5)，其特征在于在显微结构的区域中， 将一种配属于这些显微结构的第一表面浮雕成型到第二层中，该第一表面浮雕与第二层的 包围的表面浮雕是不同的。
35.按权利要求34所述的多层体(5)，其特征在于第一表面浮雕和/或第二表面浮雕 从一组衍射结构、无光泽结构和宏观结构中选择，特别包含线性格栅结构、交叉格栅结构、 透镜状结构、非对称格栅结构、零级格栅结构或这些结构的组合。
36.按权利要求34所述的多层体(5)，其特征在于第二层具有着色的和透明的区域或 具有不同颜色的和透明的区域，并且显微结构由着色的区域形成或者由透明的区域形成。
37.用于制造多层体(5)的方法，其特征在于将具有多个显微结构的第二层(52)加 设到第三层(53)上，并且将透明的第一层(51)布置在第三层(53)的上方，使得第二层设 置在第一层和第三层之间，并且第一层和第三层分别全面地突出于第二层，并且利用作用 在第一层的上侧和第三层的下侧上的工具(41，42，43)在同时应用加热和压力的情况下将 第一层、第二层和第三层压合在一起以形成多层体，其中在第一层(51)的上侧中利用压制 板(43)将透镜网栅成型到第一层(51)的表面中，所述压制板是所用工具的一部分并且在 该压制板上已成型所述透镜网栅的阴模。
38.按权利要求37所述的方法，其特征在于第一层和第三层由塑料薄膜制成，其厚度 为50-500 μ m,它们优选用聚碳酸酯制成。
全文摘要
本发明涉及一种多层体(5)并涉及一种多层体(5)的一种制造方法。多层体(5)具有透明的第一层(51)，在该第一层中成型出多个长度大于2mm、宽度小于400μm的柱状透镜，这些柱状透镜是依照一个微透镜网栅布置的，通过该微透镜网栅形成一个第一坐标系统，该第一坐标系统具有一个由柱状透镜的焦点线所确定的坐标轴X1和一个与坐标轴X1成直角的坐标轴Y1。在一个布置在第一层的下方、相对于第一层处于固定位置中的第二层(52)中，成形了多个具有微像形式的显微结构，这些微像沿着一个横轴线相对于一个纵轴线按照一个变换函数而畸变，这些微像是依照一种微像网栅加以布置的，通过该微像网栅形成一个第二坐标系统，其具有一个坐标轴X2和一个与之成直角的坐标轴Y2。在多层体的一个区域中，微透镜网栅的微透镜和微像网栅的显微结构是相重叠的，在该区域中由柱状透镜的焦点线的间隔所确定的透镜间隔和由微像的平面重心的间隔所确定的微像间隔彼此相差不超过10％。为了形成多层体(5)，将第二层加设到一个第三层上，将第一层布置在第三层上方；利用一个作用在第一层的上侧上和第三层的下侧上的工具(41，42，43)在加热和加压的条件下将第一层、第二层和第三层压合起来。在此，利用一个在其上已复制出微透镜网栅的阴模的压制板将透镜网栅复制到第一层的上侧的表面中。
文档编号B29D11/00GK101821110SQ200880111520
公开日2010年9月1日 申请日期2008年10月15日 优先权日2007年10月15日
发明者A·席林, W·R·汤普金 申请人:Ovd基尼格拉姆股份公司