CN105705341B - 光学可变元件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有第一和第二衍射光栅的光学可变元件，该光栅是高频衍射光栅且因此反射成零级衍射。要么以某一旋转角度和某一照明角度由第一衍射光栅生成第一颜色，同时由第二衍射光栅生成不同于第一颜色的第二颜色，要么基本上仅仅由第一衍射光栅以第一旋转角度生成可见颜色以及基本上仅仅由第二衍射光栅以第二旋转角度生成可见颜色。

Description

光学可变元件
本发明涉及光学可变元件，特别涉及光学可变安全元件，以及用于其生产的方法。
从WO 03/059643 A1中已知光学可变元件，其中由第一、高折射率材料制成的第一层嵌入在第二、低折射率材料中。第一层与第二材料的两个各自的边界表面被形成为浮雕结构。衍射光栅通过此而被提供。衍射光栅具有最多500nm的光栅周期。具有连续的正弦波形式的波导因此在第二材料中获得。从而发生零级衍射，即在光照作用下生成一颜色，这取决于旋转角度和/或照明角度。
旋转角度和照明角度在此相对于通过光学可变元件形成的平面而限定的平面(“纸平面”)中发生的旋转而定义。该定义因此涉及绕光学可变元件的表面的法线的旋转。
在光学可变元件的平面中旋转的情况下，视角从而改变(在恒定光照作用下)。来自WO 03/059643 A1的光学可变元件的第一区域可因此在第一视角生成第一颜色。第二区域可以第二视角生成第一颜色。分别生成第一颜色的区域在旋转通过90°的情况下变化。
EP 0105099 A1公开了一种光学可变元件，该光学可变元件使用第一和高阶的衍射结构且其中连续区域在纸平面中旋转的情况下沿预定义的路径连续发出着色照明，结果是着色区域看上去沿着该路径跳跃。
本发明的目的现在是详细说明一种光学可变元件，其特征在于改进光学特性。
这一目的通过光学可变元件来实现，具体地一种光学可变安全元件，其中光学可变元件具有至少一个第一衍射光栅和至少一个第二衍射光栅，所述至少一个第一衍射光栅和至少一个第二衍射光栅分别具有光栅周期，所述光栅周期的范围在100nm～500nm之间，优选地在180nm～420nm之间，其中，第一衍射光栅和第二衍射光栅被设计成或形成为使得要么
a)由所述第一衍射光栅以相对于绕所述光学可变元件表面的法线旋转定义的预定旋转角度和相预定义的照明角度生成第一颜色，且由所述第二衍射光栅生成不同于所述第一颜色的第二颜色，其中所述第一和第二衍射光栅各自的方位角相差达最多25°，优选地相差达最多15°且特别优选地相差达最多9°，要么
b)由第一衍射光栅基于在430nm～690nm之间范围的波长的光以相对于绕光学可变元件表面的法线旋转定义的第一旋转角度和预定义的照明角度生成一颜色，且由第二衍射光栅基于小于430nm或者大于690nm的波长以相对于旋转定义的第二旋转角度和预定义的照明角度生成一颜色，且由第一衍射光栅基于大于690nm或小于430nm的波长生成一颜色。
光学可变元件可以由此提供以下效果之一，颜色迁移效果(特别是几乎连续的)和/或着色图像翻转的效果。
在光学可变元件中的衍射光栅优选地设置有高折射率电介质第一层，该高折射率电介质第一层优选地具有恒定厚度，其充当波导。可选地，衍射光栅也可以设置有高折射率(H)层序列和低折射率(L)介电层，例如三层系统HLH。衍射光栅(根据预定的定义)具有方位角。在线性光栅的情况下，存在标记方向，沿该标记方向提供波峰和波谷的序列。该方位角描述了在什么角度各个线相对于基准线而陈列，光栅的波峰和波谷沿着所述各个线彼此连续，该基准线在波峰和波谷垂直从其延伸的平坦平面中运行。在交叉光栅的情况下，虽然存在沿着其存在波峰和波谷的序列的两个标记方向，但有可能选择这些方向中的一个方向以便用它来定义方位角。
在根据本发明的光学可变元件中，这两个衍射光栅以不同的方式示出颜色效果，其结果是任何效果可以通过衍射光栅的巧妙布置来实现。特别地，该布置被设计成使得通过在其纸平面(或衬底平面)中光学可变元件的旋转，或者颜色的几乎连续迁移或者着色图像翻转发生，这种情况对观察者来说特别引人注目且难忘的。这种安全特征因为小光栅周期-其被称为亚波长光栅，采用当前的仿形装置无法复制。它们可以被形成为不透明的或透明的且例如可以使用在纸币和身份证件两者上。
在本发明的第一个方面，光学可变元件包括在至少一个横向方向(在从衬底平面中定义的)中彼此连续的至少三个区域，其中，每个区域具有衍射光栅，其中第一区域具有第一衍射光栅，第二区域具有第二衍射光栅以及第三区域具有不同于第一和第二衍射光栅的第三衍射光栅，其中，分别属于在至少一个横向方向中彼此连续或相邻的两个区域的衍射光栅的区别在于：
i)它们的方位角相差达至少0.1°和最多15°，且优选地相差达至少0.1°和最多9°和/或
ii)它们的光栅周期相差达在1nm～10nm的范围的值。
其中，对于区域中的至少三个连续区域，方位角和/或光栅周期的相应值在相同的方向上(由此或者向上或者向下)变化，优选地在连续的区域情况下分别改变达相同的量。
换句话说，方位角和/或光栅周期分别逐区域地变化一点。每次旋转(在光学可变元件的衬底的平面中)从而具有的结果是，查看角度改变。因此，例如，在由第一区域和随后的旋转生成第一颜色的情况下，该第一颜色在相邻第一区域的第二区域中生成，然后在相邻第二区域的第三区域中生成等。第一颜色的(几乎)连续迁移效果由此产生。然而，由于这是适当地设计的零级衍射，在每种情况下，所有连续区域保持在由光学条件预定义的颜色着色。因此实现了在区域序列之内所有颜色的几乎连续转移的效果。然而，衍射光栅也可被选择成使得当反射颜色迁移到UV-A光谱区域或近红外光谱区域时一些区域变为裸眼不可见。
光学可变元件优选包括至少四个，进一步优选地包括至少五个和特别优选地包括六个区域，这些区域在至少一个横向方向(在衬底平面中定义的)上彼此连续，其中，每个区域具有衍射光栅，其中分别属于在至少一个横向方向上彼此连续或相邻的两个区域的区别在于：
i)其方位角相差达至少0.1°且最多15°，且优选地相差达至少0.1°和最多9°和/或
ii)它们的光栅周期相差达在1nm～10nm的范围的值。
连续区域优选彼此直接邻接，尤其是没有通过裸眼能够分辨的间隙。
颜色是指由处于肉眼可见范围或邻近紫外线A和近红外范围的光引起的个体视觉(感官)感知。这感知也被称为颜色感知或显色印象。对于人类可见的颜色位于电磁波谱的380nm“紫”和780nm“深红”之间的范围，其中，在低于430nm和高于690nm处眼睛的相对灵敏度小于在555nm处的最大值的1％。结果是只有非常强的光源，诸如例如超高亮LED或激光器在光谱范围380nm-430nm和690nm-780nm中被感知。如所感知的，响应于色规格颜色由于在颜色受体中的视觉刺激，颜色形成。颜色不是所看到的光的特性(色刺激)，而是电磁波的物理原因的主观感测。对应于光谱色规格(在不同波长的光中或在与光、紫外线A或近红外相邻的辐射中的不同强度)，带来不同色刺激，从而形成不同的颜色感知质量，其结果是不同的颜色因此被感知。光谱颜色是由于在光谱的可见部分中的单色光形成的显色印象。在每种情况下光谱颜色是最强烈的，因此是最纯净的颜色。光谱颜色的示例是，在蓝色的情况下具有473nm波长的单色激光，在绿色的情况下具有532nm波长的单色激光以及相应地在红色的情况下具有635nm波长的单色激光。
当衍射光栅不是旋转对称时，方位角是始终可指定的。对于常规提供的线性光栅、交叉光栅或六边形光栅情况通常如此。交叉光栅或六边形光栅在两个不同的光栅方向中可以具有相同或也可具有不同的光栅周期dx或dy。
在线性光栅的情况下，存在沿着其提供波峰和波谷序列的标记方向。方位角是相对于该标记方向定义的角度。在交叉光栅的情况下，虽然有沿着其存在波峰和波谷序列的两个方向，但有可能选择这些方向之一以便使用它来定义方位角。
以这样的方式定义的连续区域的衍射光栅的方位角优选地相差达0.1°～15°之间的量，特别地相差达0.2°～10°之间的量，特别优选地相差达0.5°～5°之间的量。在命名值的情况下，颜色的连续迁移以不断增加的程度被感知。
在用于该第一方面的优选实施例中，连续区域的两个衍射光栅的光栅周期相差达从1nm～7nm的范围的值，优选在1nm～5nm的范围，其中，光栅周期例如在340nm～400nm之间，例如第一衍射光栅为380nm，第二衍射为377nm等。即使在这些值，在光学可变元件上感知到的颜色的转移方面以不断增加的程度接收到连续性的印象。
在用于第一方面的所有提及的实施例中，一个或多个区域且特别是每个区域优选地在两个横向方向上具有分别大于0.5mm的尺寸，优选的在至少一个横向方向上大于1mm的尺寸，这里特别优选的大于3mm。另外地或替换地，可以实现这样的特征，一个或多个区域且特别是每个区域在两个横向方向上分别具有最多50mm的尺寸。
提及的尺寸使得当光学可变元件从适合的距离观察(例如，距30cm的阅读距离)时，被视为一个整体的区域仍然可以在视觉上分辨，但光学可变元件整体上不太大。
在用于第一方面的到现在所提及的所有实施例中，区域可形成直线的或弯曲的带。感知沿区域布置从而沿着带的相同颜色的迁移。
替换地或附加地，连续区域可分别具有弯曲带的形式，该带至少部分地分别由其他区域接连相应的区域以弯曲的带的形式围绕，其中各区域优选地提供同心封闭带且特别优选地提供环状带。这里所实现的效果相当于泵抽的效果。这里由于针对第一方面在相对于衍射光栅的方位角或衍射光栅的光栅周期方面提及的规格，当根据本发明的光学可变元件旋转或倾斜时，确保了从内到外或从外到内连续地移动的显色效果的印象。这种泵抽效果也可以被感知为图形轮廓的准扩展或准收缩。
在用于第一方面的到现在所提及的所有实施例中，一个或多个区域可以包括多个第一区域和第二或第二和第三或第二、第三和提供不同于第一区域的光学效果的其它区域，其中第一区域中，分别通过第一衍射光栅、第二衍射光栅、第三衍射光栅或其它衍射光栅而形成相同的衍射光栅。
特别地，区域的交织从而确保了第一区域和第二、第三和/或其它区域不被感知为离散的，且可能不被裸眼(以合适的尺寸)分辨。特别是，一些光学效果可以在颜色效果区域(或同一子区域)施加。对于这一点，优选的是，第一区域和/或第二区域和/或任选地存在的第三和/或其它区域在第一横向方向上具有小于300μm的尺寸，优选的在50μm～200μm之间的尺寸。
在采用不同区域的该实施例的第一变型中，其它光学效果包括取决于各自的视角和预定义的照明角度生成颜色，其至少对于旋转角度和照明角度的范围不同于由第一区域在每种情况下生成的颜色。作为一个整体，因此存在多色现象，其可连读地发生，或与在光学可变元件的平面在旋转的情况下同时发生。这种效果是特别有吸引力的并且在同一时间具有高等级的防伪造保护。
在采用不同区域的实施例的变型中，可以提供其它光学效果是基于另一个物理原理的。特别是，这里的事实是，在第二或第三或其它区域中，提供了不同于形成在第一区域中的衍射光栅(或浮雕结构)的微结构，具体地为各向同性或各向异性散射垫结构、全息图、具有在300线对/mm～1800线对/mm之间的空间频率的衍射光栅和/或模仿自由表面的衍射式衍射光栅，和/或尤其是折射地作用的宏观结构，诸如小表面或自由表面、和/或和/或
各向同性地散射垫结构通过不规则排列的微观结构来表征，其中微结构的横向尺寸通常在平均值上下波动。这里的微结构的平均直径通常位于从1μm～50μm的范围。微结构的较大部分几乎是旋转对称的。平均直径设置散射角，光从直接反射偏转最多达该散射角。这里的光针对所有旋转角度Φ(以恒定照明角度Θ)被同等强烈地散射，由此各向同性亮度印象形成。
各向异性散射垫结构同样通过不规则布置的微结构来表征，其中微结构的横向尺寸在平均值上下波动。微结构的平均直径在这里再次通常位于1μm～50μm的范围内。然而，不同于各向同性散射垫结构，微结构的较大部分不是旋转对称的，而是非旋转对称的，例如细长。换句话说，微结构在一个横向方向上的平均直径明显不同于与其垂直的第二横向方向上的平均直径。例如，一个横向方向上的平均直径可为另一横向方向上的平均直径至少两倍大。例如，微结构可被设计成雪茄形状。两个横向方向上的不同的平均直径导致不同尺寸的散射角，光从直接反射偏转最多达该散射角。作为结果，当查看角度或旋转角度Φ变化时，光以不同的程度被散射，由此，各向异性亮度印象形成。
特别是，如果由第二和可选的其它区域提供的其他光学效果基于另一个物理原理或提供完全不同的微结构，则优选的是，在一个或多个且优选地全部区域中，第一区域占据由相应的区域覆盖的表面区域的至少50％，优选在50％～90％之间，特别优选在60％～80％之间。因此保证了产生的颜色效果在视觉上被识别为最重要的。
在采用不同区域的实施例的所有变型中，优选的是，其它光学效果，当改变旋转角度和/或照明角度时，在于光学特性的移动的出现，光学特性的移动在与由第一区域生成的颜色沿着连续区域移动的出现相同的方向上或相反的方向上。换句话说，移动效果也由其它光学效果产生。如果它在与所生成的颜色的移动的出现的相同方向上，那么后者的效果得到加强。如果它是在相反的方向上，则保证了感兴趣的光学效果。
在本发明的第二个方面中，第四和第五栅格区域至少部分地彼此交织，形成一维或二维格栅，其中，至少一个第一衍射光栅设置在第四栅格区域中，并且至少一个第二衍射光栅设置在第五栅格区域中。该交织确保了在光学可变元件的同一区域中产生不同的效果。
适当的参数选择可确保例如相应的颜色由第一衍射光栅和第二衍射光栅在预定的旋转角度范围中以预定义的照明角度以第一强度生成，以及在预定义的照明角度的这一旋转角度范围之外，来自可见光范围的电磁辐射仅以第二强度产生，该第二强度是第一强度的最多三分之一，优选地最多五分之一，并特别优选地最多十分之一。以这种方式，由相应的衍射光栅表示的项或物体的消失的光学效果可以在光学可变元件的衬底的平面中在旋转的情况下实现。
在预定的旋转角度范围之外，来自紫外线A或近红外范围的颜色尤其由相应的衍射光栅以必须第一强度的至少50％的强度生成。如果在本申请的构架内，提及到颜色(特别是如果它是由小于430nm或者大于690nm的波长生成)，这里所描述情况还意味着这里活跃的第二强度最多是第一强度的三分之一，优选地最多为第一强度的五分之一，并且特别优选地为第一强度的最多十分之一，以此强度颜色是清晰可见的。在目前的情况下，术语颜色因此也包括仅仅微弱的、几乎不注意的眼睛的感官印象。
在示例性的情况下，在一方面的第四栅格区域和在另一方面的第五栅格区域单独或伴随第六栅格区域或伴随第六和其它栅格区域表示不同的项，其中，项是图形，具体地是几何形状、图案、符号和/或字母数字字符和/或图像背景。这里有意地确保了表示不止一个项，其中不同的栅格区域的交织确保这些不同的项最终表现为存在于光学可变元件的相同的部分区域。
在最后提及实施例中，优选地的是，相对于预定义的照明角度以至少第一旋转角为两个不同项生成相同颜色，尽管不同的衍射光栅的不同的特性(不同光栅参数)，而不以相对于预定义的照明角度的第二旋转角度生成(即通过不同的栅格区域生成不同的颜色，或个体栅格区域仍完全不可见)。以这种方式，尤其是，以第一旋转角度和预定义的照明角度可以实现这样的效果：所表示的图形在图像背景的前方是不可见的(因为图形和背景具有非常相似或相同的颜色)，但以相对于预定义的照明角度的第二旋转角度表现为可见(因为图形和背景具有不同的颜色)。
第四和/或第五栅格区域优选具有在至少一个横向方向上小于300μm的尺寸。
在本发明的第三个方面中，提供了多个颜色区域，该多个颜色区域根据一维或二维栅格布置且分别形成第一图形的像素，其中颜色区域具有第七和第八或第七、第八和第九部分区域的组合，其中，至少一个第一衍射光栅被设置在第七部分区域中，至少一个第二衍射光栅被设置在第八部分区域中且至少一个第三衍射光栅被设置于可任选地存在的第九部分区域中。
在这第三方面，第七、第八和任选的第九部分区域一起以至少一个旋转角度和预定义的照明角度生成可见的多色图像。因此，存在这些不同的部分区域的合作。在这里，在部分区域中的衍射光栅在光栅周期和/或方位角和/或光栅深度的光栅参数方面优选地不同，而第一层的平均厚度是相同的。
一个或多个颜色区域在每个横向方向上优选具有最多300μm，优选地在50μm～200μm之间的尺寸。以这种方式，颜色区域不能或只能勉强由裸眼在例如30cm的预定距离处分辨。然后这些特别适合作为像素(来自“图像元素”)。
可替换地的是，一个或多个颜色区域在一个横向方向上(因而在光学可变元件的衬底平面中定义的)具有小于300μm，优选地小于80μm的尺寸并且在第二横向方向上具有大于300μm，优选地大于1mm的尺寸。以这种方式，图像可以由带状元件构成。感兴趣的光学效果可因此实现。特别是，多色图像在沿着这些带被观察时是作为真实颜色图像可见的，但当垂直于这些带被观察时不再作为真实颜色图像可见，在提及的尺寸的情况下实现感兴趣的光学效果。
特别是，多色图像可由颜色区域以第一旋转角度和预定义的照明角度生成而单色图像可由颜色区域以第二旋转角度和预定义的照明角度生成。由于在旋转的情况下个体部分区域在超出可见光范围的反射波峰的光谱中发射电磁辐射的过程，这可以再一次发生。
在本发明至今提及的所有实施例中，可提供至少一个第一衍射光栅和至少一个第二衍射光栅被叠加在红外光栅上。特别是，如果该红外光栅是低频且是两个以上，优选地每一低频红外光栅周期提供五个以上的衍射光栅周期，衍射光栅在红外光栅的一侧上的布置确保通常在垂直观察的情况下可以看到但相反在例如照明和查看角度为从20°到30°时出现的颜色印象，取决于低频红外光栅的结构深度，该红外光栅的结构深度可以例如在500nm～5000nm的范围内。
低频红外光栅的不对称性具有的结果是，当光学可变元件旋转通过180°时，衍射光栅的表面法线分别不同地定向且相应的不同的颜色印象以0°和180°的旋转角度和以从20°到30°的照明和查看角度形成。例如，在0°的旋转角度，一方面在平坦衬底上(即不与低频红外光栅叠加)的衍射光栅和另一方面在低频红外光栅的倾斜侧上(即伴随叠加)的衍射光栅可以具有相同或非常相似的颜色，其中，在旋转通过180°的情况下，以照明和查看角度从20°到30°，两个衍射光栅彼此相比则具有明显不同的颜色印象。
在用于第一、第二以及第三方面的优选实施例中，光学可变元件具有由第一材料制成的第一层和由第二材料制成的第二层，其中，第一衍射光栅和第二衍射光栅由(特别是衍射)浮雕结构提供，该浮雕结构形成在第一层与第二层的边界表面上。
这里，特别地，第一材料是高折射率材料且嵌入在第二层中，其中第二材料(在裸眼可见的光谱范围中)具有的折射率较低达至少0.2，优选至少0.5，结果是以在WO 03/059643 A1中描述的波导的方式提供波导。这里，高折射率意味着可见光谱范围内(通常在大约635nm的波长处)具有大于1.7的折射率的第一材料。这样的高折射率第一材料的示例列于表1中。该数值仅是粗略的指导值，因为存在于实践中的层的折射率取决于许多参数，诸如晶体结构、孔隙率等。
表格1：
可替代地，高折射率的第一材料由所谓的混合材料组成，该混合材料由嵌入在有机基质中的高折射率材料的金属氧化聚合物或纳米颗粒组成。例如，该混合材料可由聚(二丁基钛酸酯)聚合物和聚(苯乙烯烯丙基醇)共聚物的混合物组成。
优选地，在这里涉及的第一材料具有大于1.8的折射率，进一步优选地大于2.0的折射率。这是例如对于硫化锌和二氧化钛的情况。
这样的第一材料可以嵌入在低折射率的第二材料中。低折射率意味着在可见光谱范围内(通常在大约635nm的波长处)具有小于1.7的折射率且优选地具有小于1.6的折射率。这样的低折射率材料的示例列于表2中。数值仅仅是粗略的指导值，因为在实践中存在的层的折射率取决于许多参数，诸如晶体结构、孔隙率等。
表2：
第一材料可以优选地嵌入在由聚合物制成的第二材料中，该第二材料具有介于1.4和1.6之间的折射率，例如，具有1.5的折射率。
浮雕结构的轮廓深度的值优选地在50nm～500nm之间，特别地优选地在80nm～250nm之间。
此外，浮雕结构的轮廓优选地为正弦曲线、矩形或提供红外光栅，其中它可以特别地为锯齿形。
第一层的恒定相同的或至少平均的厚度优选地处于30nm～300nm之间，特别优选地在50nm～200nm之间。通过特别高效的方式，具有所期望的光学特性(零级衍射效果的实现)的非旋转对称的衍射光栅可以在此被提供。所提及的层厚度在嵌入在第二层中的波导要由第一层提供时特别合适。
在所有的那些实施例中，其中，第一材料嵌入在第二材料，结果是以在WO 03/059643 A1中描述的方式形成波导，以下过程优选地另外实现：在颜色效果区域中，同样在各个区之外提供嵌入到第二材料中的第一材料但没有被形成在边界表面上的零阶衍射浮雕结构，其中第一材料至少在一些区域中被移除和/或其中金属层被施加在至少一些区域中。
第一材料(具体为高折射率)的移除确保没有零级衍射发生在相应的区域中，因此完全没有颜色被感知。因此，在对于例如以几何形状、图案、符号和/或字母数字字符的形式的指定区域的适合成形的情况下，附加的安全特征可以被提供。
通过以各种结构(几何形状、图案、符号和/或字母数字字符)的形式的金属层的具体施加以增加的程度确保防止伪造。
在所有提及的实施例中，优选地提供颜色层，具体地在第一层下面，可选地还在第一层被嵌入的第二材料的下面，其中，颜色层是优选地染成黑色，具体地为黑色或深灰色、暗绿色、深蓝色或暗红色且优选地具有图案化形状。例如，颜色层可以以其它图形或项的形式被模制。通过使用这样的颜色层，有可能在颜色效果区域中提供颜色效果的情况下加强对比度强度且因此例如通过该层的图案化设计个性化和/或改变显示给观察者的图像。这种对比度加强具体地通过吸收通过其它层的光分量来发生，该光分量原本将在较明亮的衬底表面处被反射和散射，其中该散射光将会被反射且其光学可变效果或颜色效果由此将会削弱。颜色层可以是染色的清漆层、粘合促进剂层或粘合剂层。例如，颜色层可为由碳黑或石墨或二恶嗪紫制成的颜料高度填充的清漆。在这方面，高度填充意味着在清漆中颜料比例是比较高的，具体地约5％至约40％。然而，它也可在清漆层、粘合促进剂层或粘合剂层之前被应用，且在这种情况下具体地可被部分地应用——例如以标识的形式。此外，当观察根据本发明的光学可变效果时，颜色层可用于参考颜色移动效果，即颜色层，作为光学静态元件，可用作人眼的方向引导或参考点。
本发明的目的还通过用于产生光学可变元件的方法来实现，光学可变元件在第一区域中具有至少一个第一颜色区域，第一颜色区域在照明作用下取决于相对于光学可变元件的表面的法线定义的旋转角度和相对于该旋转定义的预定义照明角度生成颜色，其中，衍射光栅分别彼此相邻地被设置在颜色区域的两个或更多个部分区域中，，该颜色区域分别具有小于300μm的宽度或长度尺寸，其中在预定的部分区域中，提供的第一衍射光栅在照明作用下以特定的照明角度和以特定的旋转角度生成第一颜色，该第一颜色不同于由提供于此的衍射光栅在第一颜色区域的至少一个其它部分区域中在照明作用下以特定的旋转角度以特定的照明角度生成的至少一个颜色。
根据第一、第二和第三方面的特征也可结合一个光学可变元件而实现。
本发明的优选实施例参照附图在下文更详细地描述，其中
图1示出了根据如用在本发明中的结构通过光学可变器件的部分的不按比例的切口，
图2a示出了个体区域的示意表示作为具有局部放大部分的本发明的第一实施例示例的俯视图，
图2b解说了施加到不同的旋转角度的几个不同反射光谱，其对于来自根据图2a的实施例示例的个体区域是有效，
图2c-2e示意性地解说了根据图2a的实施例示例中以不同的旋转角度实现的颜色效果，
图3在俯视图中的示意性部分中示出了本发明的第二实施例示例，
图4a和图4b在俯视图中解说了在其基本结构中不同旋转角度观察的情况下的本发明的第三实施例示例，以及为此，
图4c和图4d解说了在每种情况下所实现的颜色效果，
图5a在俯视图中解说了整体视图，以及
图5b解说了其中提供了个体栅格元件的栅格化的区域的局部视图，
图6在俯视图中解说了本发明的第四实施例示例，其中，从根据图2a的实施例开始，根据图5a/b的栅格化受生成不同光学效果的这样的栅格区域的影响，
图7a-7c在俯视图中解说了提供两个不同项的本发明的第五实施例示例，其中，
图7d和图7e表示反射光谱，说明了在每种情况下使用该反射光谱取得的光学效果，
图8a-图8e在俯视图中解说了本发明的第六实施例示例，
图9a-图9c在俯视图中解说了作为第五实施例示例的修改的本发明的第七实施例示例，对其
图9d表示反射光谱，说明了使用该反射光谱取得的效果，
图10a至10d在俯视图中示出了本发明的第八实施例示例，
图11a-11c在俯视图中示出了本发明的第九实施例示例，以及为此，
图11d示出了层结构的示例，
图11e示出了衍射浮雕结构与红外光栅的叠加并且解说了在示例中的这种叠加的使用，
图12a和图12b在俯视图中示出了其中实现本发明的实施例的以纸币的形式的安全文件的示例，
图13在俯视图中示出其中实现本发明的实施例的护照文档页的示例，
图14示意性地示出了或的示例。
在下文说明其中在旋转的情况下实现颜色变化的光学可变元件的实施例示例。
这样的光学可变元件的衬底层结构从图1中可以看出：
由诸如例如硫化锌(ZnS)或二氧化钛(TiO2)的高折射率材料制成的第一层10嵌入到例如具有1.5的折射率的低折射率的聚合物。聚合物形成图1中标记为12的第二层且具有平坦的表面14。作为对比，在第一层10和聚合物12之间的边界表面16形成为例如衍射浮雕结构，在底面上的边界表面18同样也是。边界表面16和18示出了基本上彼此平行地运行的浮雕结构，结果是第一层10具有平均厚s。充当波导层的第一层10的这一层厚度通常平均在30nm～300nm之间，优选地在50m～200nm之间。在两个边界表面16和18处的浮雕深度(浮雕深度＝浮雕结构的“峰”和“谷”之间的距离)可以是相同的，但不必是。通过衍射浮雕结构的正弦波形状提供的衍射光栅在图1中示出。(可替代地矩形形状或例如锯齿的不对称形状也可以提供以用于红外光栅的供给等。)衍射光栅具有在100nm～500nm之间的范围的光栅周期d，优选地在180nm～420nm之间。如果浮雕深度t具有在50nm～500nm之间的值且优选地在80nm～250nm之间的值，零级衍射的效果例如从WO 03/059643 A1中已知的被示出：以入射角Θ，光的一部分被衍射成零级，结果是光以同样的出射角Θ射入观察者的眼睛。换句话说，彩色印象发生在照明角度(或入射角)等于出射角或直接反射角。角度Θ通常大于或等于10°，在这里优选地小于45°。光的另一部分被发射。由于第一层中通常几乎不存在吸收，颜色或着色图像翻转的几乎连续的迁移的下文在反射中描述的效果在发射中也类似存在。当不同波长的光以不同强度被衍射成零级，光学可变元件表现为被着色。颜色在这里取决于查看角度或旋转角度Φ。(它在这里也可以另外取决于照明角度。)查看角度Φ在目前情况下定义为绕垂直于第一材料12的平坦表面14的法线N的旋转角度。在这里的平坦光学可变元件也是在其平面中旋转。
衍射光栅可以是线性、交叉或六边形光栅或可采用更复杂的形状。在下面的示例中，起点是线性光栅，方位角α相对该线性光栅被定义：这描述了光栅的峰和谷沿着其彼此连续的线相对于在平面14中行进的基准线以什么角度坐落。
在根据图2a的第一实施例示例中，作为一个整体标记为20的箭头形状的第一区域被设置在由x和y方向跨越的光学可变元件的(的衬底)的平面中，该第一区域被划分成在由箭头的路线提供的顺序上彼此连续的若干区域22。该实施例示例的特征在于诸如参照图1所描述的线性光栅被布置在每个区域22中，但两个相邻区域的线性光栅分别在方位角α方面有所不同。然而，此处的情况是，两个连续区域的各自的方位角仅相差达10°，从而相差达小于15°。
因为由线性光栅产生的颜色效果取决于查看角度或旋转角度Φ，不同的区域22以不同的颜色出现。这可以使用图2b中的反射光谱进行说明，其中，第一、连续曲线24示出了旋转角度Φ＝0°处的反射光谱，第二曲线26(点划线)示出了旋转角度Φ＝45°处的相应的反射光谱以及曲线28(虚线)示出了旋转角度Φ＝90°处的相应的反射光谱。图中所示的所有反射光谱使用C方法计算。C方法借助于坐标系的变换通过设计衍射光栅平面的边界表面来计算反射和透射光谱。换句话说，光栅结构然后隐蔽在新的坐标系中。C方法的约束在于边界表面(以及因此衍射光栅的轮廓形状)必须用可微函数f(x)进行描述。
当硫化锌用作厚度为80nm的第一层10且被嵌入在作为带有约1.5折射率的第二层12的材料的聚合物中时，所提及的反射光谱适用于380nm的光栅周期、150nm的光栅深度。当颜色印象被评价时，最主要的在反射光谱中的反射峰值起着决定性的作用。在曲线24中，宽峰位于在大约500nm处，在曲线26的情形中，宽峰位于在大约540nm处并且在曲线28的情形中宽峰位于在大约630nm处。这对应于从绿色经由浅绿色到深红色的颜色变化。
如同使用在图2c-2e中的黑色和白色表示进行说明，在根据图2c的开始位置(照明角度Θ≈30°)中，区域22的一部分(具有α＝90°)被因此在颜色F1(例如红色)的箭头的开始处被看到，该箭头根据光谱直到箭头头部过渡到颜色F2(例如绿色)。在两者之间，区域F3也以浅绿色来呈现。如果光学可变器件现在旋转通过45°，根据图2d，颜色F1(红色)在箭头的中心处被看到，同时颜色在箭头的末尾以及在箭头的头部行进至淡绿色F3。如果现在旋转进一步通过另外的45°从而共通过90°，则根在据图2e的多色箭头的直接反射中发生连续颜色移动效果，参见颜色F2和F1：箭头的开始例如是绿色，箭头头部例如是红色。总共，在旋转通过90°的情况下，红色颜色区域从箭头的开始迁移到箭头头部。
在图3所示的第二实施例示例中，若干第一区域22分别被形成为V形且彼此邻接，并且线性衍射光栅的方位角分别逐区域地变化达5°。整个事情可以是重复的，即可以在相对小的区域22的情况下再三重新重复几次。在线性光栅的情形中，180°再三对应于下一个起始。然而，也可以在方位角中存在跳跃。例如，α＝180°可以再次继之以α＝90°然后继之以α＝95°等。重复单元的长度被标记为lx。lx优选在从5mm到150mm的范围内，尤其是从5mm至50mm。当光学可变元件旋转时，移动颜色效果发生，宛如V形的峰指示方向。
在第三实施例示例中，第一区域22以同心环的形式提供。作为示例，围绕中心圆彼此同心的五个环在图4a中示出。在一个具体实施例中，例如，可以提供三十五个同心环，其中提供诸如以上使用图1进行说明的各个线性光栅，其中，两个相邻同心环的线性光栅分别在方位角的方面相差达5°。
如果在从图4a至图4b的过渡中，光学可变元件以及因此线性光栅被旋转，那么(参见图4c和图4d)得到以连续泵抽移动的方式从内到外(然后从外到内)的连续颜色移动的效果。替换地，衍射光栅可以被选择成使得连续颜色移动迁移进裸眼不可见的光谱范围内(UV-A或近红外)。例如，元件的外部区域可以是最初不可见的且在旋转的情况下颜色从内到外迁移。颜色移动自然地也可以在相反的方向上行进。
在第一至第三实施例示例中，方位角从区域22到随后的区域22是有变动的。光栅周期也同样可改变达一个值，该值在连续区域之间相差达从1nm到10nm，优选地达1nm到7nm，特别优选地达1nm到5nm。
使用第一至第三实施例示例产生的效果可以与自身(具有不同的着色)或与其他的效果结合。如果期望在一个光学可变元件上的有限表面上提供组合的若干光学效果，推荐栅格化或交织。
图5a和5b示出通过彼此互相交织的个体(栅格)区域41、42、43的区域22的结构，在目前的情况下，例如使得第一栅格区域41沿线彼此相邻布置，在其下第二栅格区域42沿着第二线布置并且第三栅格区域43沿着第三线布置，然后该第一栅格区域41再次沿着第四线布置等。另外，可任选地提供栅栏49，它具有栅格区域41至43的大约15％的宽度。可任选的栅栏49使得更容易分离栅格区域41、42、43或彼此相同类型的不同的栅格区域，并且尤其是在不同的栅格区域中提供不同的衍射光栅或其他结构。
栅栏49至少部分框住整个区域22而非个体栅格区域也是可能的。图5b示出了具有不同栅格区域41、42和43的这样的区域的示意性俯视图。提供了在L形的两侧上部分地框住区域41、42和43的栅栏49。
不同类型的衍射光栅可被设置在第一栅格区域41、42和43中，这些区域例如在它们的方位角或它们光栅周期方面彼此不同。因此，采用这种不同类型的衍射光栅，以特定的照明角度和旋转角度，可以由这些栅格区域41至43生成红色、绿色和蓝色。可替代地，仅栅格区域41或仅栅格区域41和42也可以分别生成颜色，而栅格区域43可被覆盖有完全不同的微结构或宏观结构。如果个体栅格区域的尺寸是相应地小的(如在5μm～100μm之间的大小)，那么它们不能或仅勉强可以在预定的距离(例如，在30cm的距离)处被裸眼分辨。从而一个项在与另一个项相同的点上是可见的，其中两个项分别由不同的栅格元件41、42、43表示。
在根据图6的第四实施例示例中，采用根据图2a的第一实施例示例：在第一区域22中，再次相应地提供按照它们的方位角逐区域地沿着箭头延伸而稍有不同的线性光栅。然而，这被例如由第二栅格区域42提供的各向异性板结构61形式的微观结构中断。各向异性板结构61的取向也取决于相关联的连续区域或与相应的线性光栅相关联的方位角而逐渐改变。由于各向异性板结构，在箭头上的特定点处，出现亮点，该亮点在光学可变元件在用于加强颜色移动效果的箭头方向上还是在用于实现令人惊讶的效果的相反方向上被旋转时变化。其它结构(诸如例如各向同性板结构或交叉光栅)可以被设置在箭头的轮廓中。
在第五实施例示例中，在每一情形中，不同图案，即例如参照图7a-c的环70和星71由彼此交织的栅格区域41和42提供。
然而，如果使用不同于其它实施例示例中的参数化：则图7d在连续实线中示出，具有上文使用图1说明的属性的光学可变元件的反射光谱72具有以下参数：光栅周期等于510nm、光栅深度等于150nm，以及硫化锌层的厚度等于80nm。光栅形状为正弦波。反射光谱施加到30°的照明角度。如果方位角α在0°处，那么红色(在约650nm最大可见)可见。当方位角改变90°，作为对比，达到近红外，看到反射光谱74。
可替换地，使用图7e所示的反射光谱76被设置有在蓝色具有最大值，在蓝色处另一个方位角根据反射光谱78移动进紫外线A。这里，光栅周期等于200nm，光栅深度等于100nm以及来自图1的硫化锌层10的厚度等于80nm。
在图7a中，根据图7d施加的反射光谱72的参数被选择用于环形以及根据图7e施加的反射光谱78的参数被选择用于星形。
如果光学可变元件(因此环形70和星形71)现在旋转，则存在环形70从红色(图7a)到几乎不可见(图7b)进入近红外从而裸眼不可见(图7c)的颜色移动。星形71经历从蓝色(图7c)到微弱可见(图7b)以及到完全不可见(图7a)的相反的颜色移动。以这种方式，图像翻转可以通过使用颜色移动效果来引起，即当旋转光学可变元件时，环形70以旋转角度Φ在红色可见，星形71以另一个角度在蓝色可见。
另外的颜色移动效果可以通过方位角α在环形或在星形中的变化来实现。
使用图8a到图8e说明第六实施例示例：
在本实施例示例中，四个图形彼此交织，在当前情形中，以“A”、“B”、“C”和“D”的形式。图8a-8d单独地示出了各个元件，其中，在图8a中所示的“A”由第一栅格区域提供，在图8b中示出的“B”由第二栅格区域提供，在图8c中示出“C”由第三栅格区域提供而图8d所示的“D”由第四栅格区域提供，其中，第一、第二、第三和第四栅格区域类似于上文使用图5a和5b进行说明的方式彼此交织，优选地没有所提及的栅栏49。具有510nm的光栅周期d的衍射光栅被设置在第一和第三栅格区域的区域中。具有200nm的光栅周期d的衍射光栅被设置在第二和第四栅格区域的区域中。
旋转角度Φ被定义为使得在Φ＝0°正好是“B”在正确的方向可见。在第一栅格区域的情况下，衍射光栅的方位角是α＝135°或-45°，在第二栅格区域的情况下α＝90°，在第三栅格区域的情况下α＝45°而在第四栅格区域的情况下α＝0°。图8a到8d中的阴影线解说了衍射光栅的取向。
实现图像翻转的以下效果：以Φ＝-45°的旋转角度，字母“A”可见为深红色(反射光谱72)，“B”和“D”用相当弱的紫色呈现，其中，“C”是不可见的(反射光谱74)。如果安全元件被旋转到Φ＝0°，那么“B”以蓝色出现(反射光谱76)，且在正确的阅读方向上，而“A”和“C”是弱暗红色且“D”是不可见(反射光谱78)。在Φ＝45°处，“C”是深红色(反射光谱72)且在正确的阅读方向上，“B”和“D”是弱紫色且“A”是不可见的(反射光谱74)。以Φ＝90°的旋转角度，作为对比，“D”是蓝色(反射光谱76)且在正确的阅读方向上，“A”和“C”是弱暗红色的，“B”是不可见的(反射光谱78)。
换句话说，当旋转光学可变器件时，字母A(深红色)、B(蓝色)、C(深红色)和D(蓝色)连续可见，即在每种情况下的正确阅读方向上。图像翻转或图像移动效果通过布置和图形的微小变化也是可能的。
在采用第五实施例示例的第七个实施例示例(图9a-9c)中，图像翻转的效果以另一种方式实现。不同的栅格区域以特定的旋转角度Φ表示相同的颜色，即使它们都覆盖有完全不同的衍射光栅。图9a-9c中的阴影线解说了衍射光栅的方向。
图9d示出了第一反射光谱91和第二反射光谱92。第一反射光谱91(实线)与栅格区域有关，其中，正弦和线性衍射光栅具有380nm的光栅周期和150nm的光栅深度，且其中作为层10的硫化锌层具有80nm的厚度。照明角度Θ大约为30°。在这些栅格区域的情况下，光栅线的方向位于垂直于查看方向，从而α＝0°。第二反射光谱92(虚线)是栅格区域的反射光谱，其中，正弦和线性衍射光栅具有350nm的光栅周期，150nm的光栅深度，且其中由硫化锌制成的第一层10具有80nm的层厚度。然而这里光栅线的方向是查看方向的对角线，因此α＝45°(或同样α＝-45°)。
在光谱91中，用于颜色印象的最重要的反射峰值位于大约500nm的波长处，因此，与光谱91相关联的栅格区域表现为绿色。在反射光谱92中，反射峰值或多或少地位于相同的波长处且几乎与其它的栅格区域的反射峰值相同。(在约700nm的波长处的附加窄双峰是人眼几乎不可见的且与颜色印象无关。)
两个栅格元件的颜色印象因此基本上是相同的。
如果环形70现在由栅格区域提供，其中，衍射光栅具有380nm的光栅周期且栅格线平行于查看方向，那么环形表现为红色。星形71由具有光栅周期为380nm的衍射光栅的棚格区域提供，但这里的栅格线垂直于查看方向行进且反射光谱91变为有效。因此，该星形表现为绿色。在第七实施例示例中，正方形背景79现在由具有350nm的光栅周期的衍射光栅提供，在其中，反射光谱92是有效的。因为背景然后同样表现为绿色，作为整体所产生的图像为在绿色正方形中的红色环形，如在图9a中示意性地指示。当光学可变元件旋转通过90°的方位角时，得到在图9c中所示的情况：环形70和星形71已交换颜色，但背景79是绿色(再次)。作为整体得到在绿色背景前的红色星形。以0°和90°之间的旋转角度，三个区域的颜色印象不同。(图9b示出了45°的旋转角度的情况，在其处，环形和星形同等地出现。)阴影线分别解说了光栅方向。
第七实施例示例可被修改且例如可采用第六实施例示例。例如可提供在例如星形背景前的字母(例如在绿色星形前的红色“A”)，且在旋转角度旋转通过90°的情况下，另一字母(例如“B”)可以在绿色星形前面表现为红色，或星形可以保持相当单一的绿色。
在第八实施例示例中，提供了真实颜色图像。以在图5a中所示的栅格区域41的方式的第一栅格区域提供原红色，以在图5a中所示的栅格区域42的方式的第二栅格区域提供了原绿色，以在图5a中所示的栅格区域43的方式的第三栅格区域提供了原蓝色，栅格区域一起形成用作像素的颜色区域。
例如，为了提供这些原色，以成为零级的衍射的入射角以及因而出射角Θ～30°，在80nm的第一层的层厚度的情况下，可提供，为了实现原红色和原绿色，提供具有380nm的光栅周期d和150nm的光栅深度t的衍射光栅，其中，在原红色情况下的衍射光栅的方位角α是α＝90°而在原绿色情况下的衍射光栅的方位角α是α＝0°。为了提供原蓝色，在第三棚格区域中提供具有330nm的光栅周期、具有100nm的光栅深度以及具有α＝0°的方位角的衍射光栅。可替换地，所有的衍射光栅可以具有相同的光栅周期。
个体栅格区域可以是细长的(图中未示出)，具体地在一个方向上可具有小于300μm且优选地小于80μm的延伸，且在另一个方向上超过300μm且优选超过1mm的延伸。所有像素可以以这种方式设计，但至少30％的栅格元件应以这种方式设计，优选地超过50％的栅格元件，特别优选70％以上的栅格元件。
现在使用图10a说明的是，利用图7d和图7e中进行说明的光谱，如果旋转角度旋转通过90°，则真实颜色图像可改变成单色图像。
然后用于红色的成分必须被选择成使得在旋转通过90°的情况下，它们迁移到近红外(具体为大于690nm的波长)，而用于蓝色的成分被选择成使得在旋转通过90°的情况下，它们迁移到紫外线A(具体为小于430nm的波长)。绿色成分在旋转的情况下可以改变为红色，因此如图10b中示意性指示的先前真实颜色图像现在表现为单色地红色。可替代地，绿色成分在旋转的情况下可以改变为蓝色，该图像然后表现为单色地蓝色。
结合真实颜色图像，上文使用第三实施例示例说明的泵抽效果也可以被利用：在这一情形中，框架102被添加到实际图像101(参见图10c和10d)，该框架102示出了类似于来自图4a-c的同心圆环的颜色移动效果。如果颜色从框架102的内部区域迁移到外部，则当特定颜色已经到达外框架102时，真实颜色图像可以变成可见。
在第九实施例示例中，存在区域110和其它区域112，它们以不同的旋转角度示出了不同的颜色效果。金属化区域114存在于这些区域之间的过渡区域中。这些区域单独地得到完全属于其自身的图形，该团特别地在参照图11c的透射光中也能够识别。此外，同样在透射光下查看，区域110和112在倾斜以及同样在旋转(在倾斜状态下)的情况下具有颜色印象以及颜色效果。如果这些区域110和112具有相同的浮雕结构，但其以另一个方位角被布置，然而那么在透射光下的颜色印象在垂直观察的情况下相同。作为对比，如果安全特征在透射光下被倾斜查看，则这两个区域110和112的颜色印象不同。作为对比，如果区域110和112具有不同的浮雕结构，那么在透射光下的颜色印象在垂直观察的情况下也是不同的。
此处可提供如在图11d中所示的层序列：
最初气相沉积在整个表面(例如由铝制成)上的金属层已释放金属，按照本来公知的方式，其中，提供浮雕结构以产生根据本发明的进入零级衍射的效果(区域110、112)，其中，释放区域相对于不释放金属的(浮雕)结构和/或镜面表面被优选地记录。然后光学可变元件已具有在整个表面上的高折射率的第一层10。可选地颜色层116可以另外地设置在浮雕结构之下(具体为暗清漆层，例如黑色的粘合层作为背面印刷)。通过使用这种颜色层116，在提供颜色效果区域中的颜色效果的情况下有可能加强对比度强度。这种对比度加强具体地通过吸收穿过其它层且原本将会在较明亮的衬底表面处被反射和散射的光成分而发生，其中，该散射光会被反射且将削弱它的光学可变效果或颜色效果。因此这样的暗背面印刷因此不能轻易地提供相当完美的记录，但它可以通过其完美配合被掩盖在金属层下：具有Δx的宽度的颜色层116的区域位于金属层114的下面并因此为不可见。
一方面，背面印刷可以用来改善颜色对比度。然而，它也可以用作对于人眼对可变颜色移动的静态参考。然而，此印刷参考不必存在于浮雕结构下面。它也可以施加于衬底上方或是衬底的一部分。
在根据图11e的具体实施例中，具有小光栅周期(小于500nm)的(例如衍射)浮雕结构111叠加在低频率(即具有超过700nm的光栅周期，优选地超过1000nm且具有相对较大的结构深度，例如在500nm和5000nm)的消色差红外光栅118上。因此颜色印象在垂直观察的情况下未实现的，而是当光学可变元件倾斜时。
若干这样的叠加可以彼此栅格化/交织以便不同的颜色效果能够以0°、90°、180°和270°的旋转角度呈现。例如四色旋转效果可以通过具有叠加浮雕结构的此类红外光栅的交织来实现，例如以Θ≈10°的照明角度，从红色(Φ＝0°)到绿色(Φ＝90°)到蓝色(Φ＝180°)以及到黄色(Φ＝270°)。
可替代地，同一个颜色(例如绿色)可以在安全元件的不同区域中以不同的旋转角度变得可见，其中，在每种情况下只有一个区域示出了强烈显色可见的颜色，而其它区域则表现得相当暗。这里，红外光栅在区域中的方向(具有例如约20°的闪耀角)被选择成使得对于各个旋转角度，叠加的浮雕结构反射出绿色。以这种方式，例如，可表示时钟117，其同样在图11e中示出。当旋转光学可变元件时，例如，在外环119中的绿色旋转。放大部分示出了叠加结构是如何出现在三个示例性区域中。在其之间的区域中，重叠结构被幅值成例如以5°为一级地旋转。在数字“12”上面的区域中，另外地表示来自光源的光如何到达观察者。不符合照明条件的所有区域(即不引导入射光使得光射入观察者的眼睛)表现为暗色。
图12a和图12b示出了作为光学可变安全元件或具有光学可变元件120的范例纸币的具体实施例示例。
如上文参考图3描述的第二实施例示例，在光学可变元件120的中心，提供了形成箭头形状的V形元件122。V形元件由金属区域124包围，金属区域124提供其它效果，诸如，例如表面浮雕结构或在彩虹的颜色中的一阶或更高阶的衍射。具有染成黑色的粘合剂的整个光学可变元件120被施加到纸币衬底。
当旋转该纸币时，绿色从各自的箭尾迁移到箭头头部，这产生作为一个整体可被容易地检查的动态的泵抽外观。值规范“55”是通过第一层10的局部移除来提供的。
图13示出样本护照的数据页，该样本护照设置有透明或半透明的多层顶层，该顶层具有模制在层中具体为透明的、衍射的衍射结构(所谓的(TKO＝透明的涂层))，标记为130。该顶层具有中心条134和两个边条132。颜色效果被设计为使得当样本护照顺时针旋转时，绿色印象在边条中从左下行进到右上，且在中心条中在相反的方向上，即从右上到左下行进。此外，国家名称“乌托邦”通过第一层10的局部剥离来提供。在此情况下，粘合剂不染色，但被设计为透明的，以便使该护照的数据页上的信息保持可读。所实现的颜色移动效果连同通过具有中断(字母“乌托邦”)的区域所实现的效果干扰是抓人眼球的安全特征且因此能够很容易地被检查。
本发明的进一步具体的实施例示例有：
-层压到护照的数据页上，并且具有，例如在右上角的角落中，如在图4a-d所示的颜色移动效果。泵抽着色圆的直径例如是15mm。
-在图14中示出的在泵抽着色圆141中，另外还具有带有衍射的衍射结构的精细扭索线142以及由金属制成的反射层，其中，扭索线142示出了一阶和/或高阶的衍射彩虹效果。此外，泵抽着色圆以环形形状由金属化衍射结构包围，金属化衍射结构模拟肉眼可见的自由表面，其中，环形143具有大约3mm的直径。
-(PCI＝塑料卡嵌体)，即透明或半透明的多层膜，该多层膜在具有模制到层中的具体为透明的衍射结构，该层被层压成ID-1卡且在右上角的角落中具有如图4a-d所示的颜色移动效果。泵抽着色圆的直径例如是8mm。
-在泵抽着色圆中另外还具有带有衍射的衍射结构的精细扭索线以及由金属制成的反射层，其中，该扭索线示出了一阶和/或高阶的衍射彩虹效果。此外，泵抽着色圆以环形形状由金属化衍射结构包围，该金属化衍射结构模拟了肉眼可见的自由表面，其中，环形具有2mm的直径。图14还示意性地示出了这样的安全特征。

Claims (58)

1.光学可变元件，其中所述光学可变元件具有至少一个第一衍射光栅和至少一个第二衍射光栅，所述至少一个第一衍射光栅和至少一个第二衍射光栅分别具有衍射周期，所述衍射周期的范围在100nm～500nm之间，其中，所述第一衍射光栅和第二衍射光栅被设计成：
a)由所述第一衍射光栅以相对于绕所述光学可变元件表面(14)的法线(N)旋转定义的预定旋转角度(Φ)和相对于该旋转定义的预定义的照明角度(Θ)生成第一颜色，且由所述第二衍射光栅生成不同于所述第一颜色的第二颜色，其中所述第一和第二衍射光栅各自的方位角相差达最多25°，和/或
b)以相对于绕所述光学可变元件表面(14)的法线(N)旋转定义的第一旋转角度和相对于该旋转定义的预定义的照明角度(Θ)，由所述第一衍射光栅基于在430nm～690nm之间范围的波长的光生成一颜色，并且由所述第二衍射光栅基于小于430nm或者大于690nm的波长的光生成一颜色；以及以相对于所述旋转定义的第二旋转角度和预定义的照明角度，由所述第二衍射光栅基于在430nm～690nm之间范围的波长的光生成一颜色，并且由所述第一衍射光栅基于大于690nm或者小于430nm的波长的光生成一颜色。
2.根据权利要求1所述的光学可变元件，其特征在于，所述光学可变元件是安全元件。
3.根据权利要求1所述的光学可变元件，其特征在于，所述衍射周期的范围在180nm～420nm之间。
4.根据权利要求1所述的光学可变元件，其特征在于，所述第一和第二衍射光栅各自的方位角相差达最多15°。
5.根据权利要求1所述的光学可变元件，其特征在于，所述第一和第二衍射光栅各自的方位角相差达最多9°。
6.根据权利要求1所述的光学可变元件，其特征在于，所述光学可变元件包括在至少一个横向方向上彼此连续的至少三个区域(22)，其中每个区域(22)具有衍射光栅，其中第一区域具有所述第一衍射光栅，第二区域具有所述第二衍射光栅以及第三区域具有不同于所述第一和第二衍射光栅的第三衍射光栅，其中分别属于在至少一个横向方向上彼此连续的两个区域的所述衍射光栅的区别在于:
ⅰ)它们的方位角(α)相差达至少0.1°和最多15°，和/或
ⅱ)它们的光栅周期相差达1nm～10nm的范围的值，
其中，对于至少三个连续区域(22)，方位角(α)和/或光栅周期各自的值在相同的方向上改变。
7.根据权利要求6所述的光学可变元件，其特征在于，分别属于在至少一个横向方向上彼此连续的两个区域的所述衍射光栅的区别在于它们的方位角(α)相差达至少0.1°和最多9°。
8.根据权利要求6所述的光学可变元件，其特征在于，对于至少三个连续区域(22)，方位角(α)和/或光栅周期各自的值分别在连续区域的情形中改变达相同的量。
9.根据权利要求6所述的光学可变元件，其特征在于：
在至少一个横向方向上彼此连续的区域(22)的所述衍射光栅的方位角相差达0.2°～10°之间的量。
10.根据权利要求6所述的光学可变元件，其特征在于：
在至少一个横向方向上彼此连续的区域(22)的所述衍射光栅的方位角相差达0.5°～5°之间的量。
11.根据权利要求6所述的光学可变元件，其特征在于：
在至少一个横向方向上彼此连续的区域的两个衍射光栅的所述光栅周期相差达1nm～7nm的范围的值。
12.根据权利要求6所述的光学可变元件，其特征在于：
在至少一个横向方向上彼此连续的区域的两个衍射光栅的所述光栅周期相差达1nm～5nm的范围内的值。
13.根据权利要求6所述的光学可变元件，其特征在于：
每个所述区域具有在两个横向方向上分别大于0.5mm的尺寸，每个所述区域具有在两个方向上分别最多50mm的尺寸。
14.根据权利要求6所述的光学可变元件，其特征在于：
每个所述区域在至少一个方向上大于1mm的尺寸。
15.根据权利要求6所述的光学可变元件，其特征在于：
每个所述区域在至少一个方向上大于3mm的尺寸。
16.根据权利要求6所述的光学可变元件，其特征在于：
所述区域(22)的几个连续的区域(22)一起形成直线形或弯曲的带(20)。
17.根据权利要求6所述的光学可变元件，其特征在于：
所述区域(22)的几个连续的区域(22)分别具有至少部分地由区域(22)围绕的弯曲的带的形式，所述区域与弯曲的带的形式的各个区域彼此连续。
18.根据权利要求17所述的光学可变元件，其特征在于：
同心封闭带由几个所述连续区域(22)提供。
19.根据权利要求17所述的光学可变元件，其特征在于：
环状带由几个所述连续区域(22)提供。
20.根据权利要求6所述的光学可变元件，其特征在于：
一个或多个所述区域(22)包括多个第一区域(41)以及多个第二(42)或第二和第三(42、43)或第二、第三和提供不同于所述第一区域的光学效果的其它区域，其中在所述区域(22)的各个第一区域中，相同的衍射光栅分别通过所述第一衍射光栅、所述第二衍射光栅、所述第三衍射光栅或其它衍射光栅而形成。
21.根据权利要求20所述的光学可变元件，其特征在于：
所述第一区域(41)和/或所述第二区域(42)或所述第三区域(43)或其它区域具有至少一个第一横向方向小于300μm的尺寸。
22.根据权利要求20所述的光学可变元件，其特征在于：
所述第一区域(41)和/或所述第二区域(42)或所述第三区域(43)或其它区域具有至少一个第一横向方向在50μm～200μm之间的尺寸。
23.根据权利要求20或21所述的光学可变元件，其特征在于：
不同光学效果存在于对于至少旋转角度和照明角度的至少一个范围不同于分别由第一区域(41)生成的颜色的颜色的生成中，取决于旋转的各个角度和照明的预定义角度。
24.根据权利要求20所述的光学可变元件，其特征在于：
在第二和/或第三和/或其它区域(42、43)中提供不同于设置在所述第一区域(41)中的衍射光栅的微观结构。
25.根据权利要求20所述的光学可变元件，其特征在于：
在第二和/或第三和/或其它区域(42、43)中提供各向同性或各向异性垫结构、红外光栅、全息图、具有在300线/mm和1800线/mm之间的空间频率的衍射光栅、模仿自由表面的衍射式衍射光栅、和/或折射式作用的宏观结构。
26.根据权利要求20所述的光学可变元件，其特征在于：
在第二和/或第三和/或其它区域(42、43)中提供以小平面表面和/或自由表面和/或和/或的形式的微观结构。
27.根据权利要求24所述的光学可变元件，其特征在于：
在一个或多个所述区域(22)中，所述第一区域(41)占据由相应的区域覆盖的表面面积的至少50％。
28.根据权利要求24所述的光学可变元件，其特征在于：
在一个或多个所述区域(22)中，所述第一区域(41)占据由相应的区域覆盖的表面面积的介于50％～90％之间。
29.根据权利要求24所述的光学可变元件，其特征在于：
在一个或多个所述区域(22)中，所述第一区域(41)占据由相应的区域覆盖的表面面积的介于60％～80％之间。
30.根据权利要求20所述的光学可变元件，其特征在于：
当旋转角度和/或照明角度变化时，不同光学效果存在于光学特性的移动现象，所述光学特性的移动在与由所述区域生成的颜色沿着所述连续区域(22)的移动现象相同方向或相反方向。
31.根据权利要求1所述的光学可变元件，其特征在于：
第四和第五栅格区域至少部分地彼此交织，从而形成一维或两维栅格，其中所述至少一个第一衍射光栅设置在所述第四栅格区域中且至少一个第二衍射光栅设置在第五栅格区域中。
32.根据权利要求31所述的光学可变元件，其特征在于：
颜色由至少一个第一衍射光栅和/或至少一个第二衍射光栅以第一强度分别以旋转角度的预定范围以预定义的照明角度生成，并且在旋转角度的预定范围之外的来自可见光范围内的电磁辐射只以第二强度生成，所述第二强度是所述第一强度的最多三分之一。
33.根据权利要求32所述的光学可变元件，其特征在于：
所述第二强度是所述第一强度的最多五分之一。
34.根据权利要求32所述的光学可变元件，其特征在于：
所述第二强度是所述第一强度的最多十分之一。
35.根据权利要求31或32所述的光学可变元件，其特征在于：
在一方面的所述第四栅格区域和另一方面的单独的所述第五栅格区域或伴随第六或者伴随第六以及其它栅格区域表示不同项，其中项为基调图案。
36.根据权利要求35所述的光学可变元件，其特征在于：
所述项为几何形状、图案、符号和/或字母数字字符和/或图像背景。
37.根据权利要求35所述的光学可变元件，其特征在于：
以相对于预定义的照明角度的至少第一旋转角度生成针对两个不同项的相同颜色，而不管不同衍射光栅的不同特性，以及以相对于预定义的照明角度的第二旋转角度生成不同的颜色。
38.根据权利要求31所述的光学可变元件，其特征在于：
所述第四和/或第五栅格区域具有至少一个横向方向小于300μm的尺寸。
39.根据权利要求1所述的光学可变元件，其特征在于：
提供多个颜色区域，所述多个颜色区域根据一维或二维栅格布置而被布置，并且分别形成第一基调图案的像素，其中所述颜色区域具有第七和第八或第七、第八或第九部分区域的组合，其中所述第一衍射光栅被设置在第七部分区域中，所述第二衍射光栅被设置在第八部分区域中，且第三衍射光栅被设置在所述第九部分区域中。
40.根据权利要求39所述的光学可变元件，其特征在于：
一个或多个所述颜色区域具有每个横向方向最多300μm的尺寸。
41.根据权利要求39所述的光学可变元件，其特征在于：
一个或多个所述颜色区域具有每个横向方向50μm～200μm之间的尺寸。
42.根据权利要求39所述的光学可变元件，其特征在于：
一个或多个颜色区域具有在一个横向方向上小于300μm的尺寸，并且具有在第二横向方向上大于300μm的尺寸。
43.根据权利要求39所述的光学可变元件，其特征在于：
一个或多个颜色区域具有在一个横向方向上小于80μm的尺寸并且具有在第二横向方向上大于1mm的尺寸。
44.根据权利要求39所述的光学可变元件，其特征在于：
多色图像由所述颜色区域以第一旋转角度和预定义的照明角度生成，且单色图像由所述颜色区域以第二旋转角度和预定义的照明角度生成。
45.根据权利要求1所述的光学可变元件，其特征在于：
所述第一和所述第二衍射光栅叠加在红外光栅(118)上。
46.根据权利要求1所述的光学可变元件，其特征在于：
颜色层(116)至少被设置在各个区域中，所述颜色层(116)被染成黑色且具有图案化形状。
47.根据权利要求46所述的光学可变元件，其特征在于：
所述颜色层(116)为黑色或暗灰色、深绿色、深蓝色或暗红色。
48.根据权利要求1所述的光学可变元件，其特征在于：
所述光学可变元件具有由第一材料制成的第一层(10)和由第二材料制成的第二层(12)，其中所述第一衍射光栅和所述第二衍射光栅由浮雕结构提供，所述浮雕结构形成在所述第一层(10)与所述第二层(12)的边界表面上。
49.根据权利要求48所述的光学可变元件，其特征在于：
所述第二材料具有高于所述第一材料的折射率达0.2的折射率，其中所述第一材料优选地具有大于1.8的折射率。
50.根据权利要求48所述的光学可变元件，其特征在于：
所述第二材料具有高于所述第一材料的折射率达至少0.5的折射率，其中所述第一材料具有大于2.0的折射率。
51.根据权利要求48或49所述的光学可变元件，其特征在于：
所述第一层(10)被嵌入到所述第二层(12)中。
52.根据权利要求48所述的光学可变元件，其特征在于：
所述第一层的平均厚度在30nm～300nm之间。
53.根据权利要求48所述的光学可变元件，其特征在于：
所述第一层的平均厚度在50nm～200nm之间。
54.根据权利要求48所述的光学可变元件，其特征在于：
形成在所述第一层与所述第二层的边界表面上的所述浮雕结构的轮廓深度的值在50nm～500nm之间。
55.根据权利要求48所述的光学可变元件，其特征在于：
形成在所述第一层与所述第二层的边界表面上的所述浮雕结构的轮廓深度的值在80nm～250nm之间。
56.根据权利要求48所述的光学可变元件，其特征在于：
所述浮雕结构的轮廓是正弦曲线或矩形或提供红外光栅。
57.根据权利要求48所述的光学可变元件，其特征在于：
所述浮雕结构的轮廓为锯齿形状。
58.根据权利要求1所述的光学可变元件，其特征在于：线性光栅、交叉光栅或六边形光栅作为第一和/或第二衍射光栅。
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