CN117730004A - 功能元件、用于生产功能元件的方法、以及产品 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种功能元件(2),该功能元件包括在至少一个第一区域(21)中的至少一个第一浮雕结构(13)以及被布置在至少一个第一浮雕结构(13)的至少一个子区域中的至少一个金属层(12)以及在金属层(12)的面向观察者的一侧上的任选地优选聚合物介电层,其中至少一个第一浮雕结构(13)在x和y方向上具有隆起和凹陷的周期性变化,其中这些隆起以小于人眼可见的光的波长的光栅周期Λ彼此相继,其中这些凹陷的最小值限定了底座表面,并且其中至少一个第一浮雕结构(13)具有浮雕深度t。此外,本发明涉及一种用于生产或修改表面的方法以及包括此种功能元件(2)的产品(1)。

Description

功能元件、用于生产功能元件的方法、以及产品
本发明涉及一种功能元件、尤其是安全元件、装饰元件、产品表面、或颜色标准,一种用于生产功能元件、尤其是安全元件、装饰元件、颜色标准、或尤其是用于修改产品表面的方法,以及一种产品、尤其是安全文件或装饰表面。
产品制造商面临的挑战是,通过使用功能元件的其产品或其表面的吸引人的设计(例如,包括光学功能),吸引潜在目标群体对其产品的关注。视觉上吸引人的外观增加了品牌识别,提供了与竞品的区分,并且改进了伪造和仿冒的可能性。进一步的挑战是用功能表面,例如用传感器功能和/或用直接结构化的表面来配备、修改和/或装饰产品。
已知的功能元件具有例如全息图或计算机生成的衍射光栅。这种功能元件通常通过入射光向第一和/或向一个或多个较高衍射级的定向衍射来生成光学可变效果。然而,在直接反射中,它们通常仅仅表现为或多或少的反射表面。其他已知的功能元件充当干涉滤光器并且由若干导电层和/或介电层的布置形成,其中这些介电层具有不同的折射率。通过干涉滤光器,这种类型的功能元件在直接反射中生成颜色效果。
进一步已知的是提供功能元件,这些功能元件通过彩色印记与金属镜和/或已知优选金属化的浮雕结构的组合来产生光学效果。然而,这里的问题是在彩色印记与下方的浮雕结构和/或反射镜表面的边界之间总是存在且在光学上可识别的配准公差(registertolerance)。该配准公差因此限制了设计可能性和/或对伪造的防护。此外,如果反射镜表面位于彩色印记之下,则这样的功能元件不具有颜色倾斜效果。
除了它们的光学设计之外,功能元件还可以满足安全方面并且例如用于保证产品的识别和真实性。然而,上述功能元件(尤其是安全元件或装饰元件)的模仿和伪造对它们的制造商而言代表了日益增长的挑战,并且除其他之外,可能导致安全风险或大量的工业财务损失。此外,已经表明,已知功能元件的模仿和伪造的质量和外观(例如借助于点阵和Kinemax起源机器)也在增加。
因此,需要具有基于结构的光学效果的新颖功能元件,这些结构可以在没有辅助的情况下在视觉上检查和/或识别(第一行特征),并且在外观上与基于以上提及的起源机器的生产可能性的光学效果明显不同并且不能被后者再现,并且通过新颖的光学效果将目标群体的注意力吸引到自身。
因此,本发明的目的是规定一种经改进的功能元件以及一种用于生产经改进的功能元件或尤其是用于修改产品表面的方法、以及一种包括经改进的功能元件的产品,该产品的特征在于新颖的功能结构。
该目的是通过优选地根据权利要求1至58之一所述的功能元件来实现的,该功能元件尤其是安全元件、装饰元件、产品表面、或颜色标准,其包括在至少一个第一区域中的至少一个第一浮雕结构以及被布置在至少一个第一浮雕结构的至少一个子区域中的至少一个金属层以及在该金属层的面向观察者的一侧上的任选地优选聚合物介电层,其中至少一个第一浮雕结构在x和y方向上具有隆起和凹陷的周期性变化,其中这些隆起以小于人眼可见的光的波长的光栅周期Λ彼此相继,其中这些凹陷的最小值限定了底座表面,并且其中至少一个第一浮雕结构具有浮雕深度t。
该目的进一步通过优选地根据权利要求59至64之一所述的用于生产功能元件、尤其是安全元件、装饰元件或颜色标准、或者尤其是用于使用功能元件来修改产品表面的方法来实现,其中至少一个第一浮雕结构被布置在功能元件的至少一个第一区域中并且金属层至少被布置在在至少一个第一浮雕结构的至少一个子区域中并且任选地优选聚合物介电层被布置在该金属层的面向观察者的一侧上,其结果是,至少一个第一浮雕结构在x和y方向上具有隆起和凹陷的周期性变化,并且这些隆起以小于人眼可见的光的波长的光栅周期Λ彼此相继,其结果是这些凹陷的最小值限定了底座表面并且至少一个第一浮雕结构具有浮雕深度t。
该目的进一步通过优选地根据权利要求65所述的产品、尤其是安全文件或装饰表面来实现,其中该产品具有尤其根据权利要求1至58中任一项所述的功能元件,其中至少一个第一浮雕结构被布置在该功能元件的至少一个第一区域中并且至少一个金属层被布置在至少一个第一浮雕结构的至少一个子区域中,其中至少一个第一浮雕结构在x和y方向上具有隆起和凹陷的周期性变化,并且这些隆起以小于人眼可见的光的波长的光栅周期Λ彼此相继,其中这些凹陷的最小值限定了底座表面并且至少一个第一浮雕结构具有浮雕深度t,并且其中该产品尤其是纸币,ID文件、用于产品安全或用于装饰的标签、ID卡、信用卡、现金卡、商业产品的挂号标签或证书,尤其是软件证书、包装、用于固定和/或移动设备的组件部分、注塑模制的组件部分、直接结构化的铝制组件部分、机动车辆、装饰修剪、滤色器、传感器、光学组件部分或光控制器。
功能元件优选地是指优选地提供功能的元件,其中该功能可以是例如安全、装饰和/或光学功能。功能元件可以例如被布置在产品中,其结果是该产品可以受益于该元件的功能。
因此,功能元件可被设计成例如薄膜,尤其是层压膜或标签膜或转移膜。此外,功能元件还可被布置在设计为膜(尤其是多层膜)的产品上,其中功能元件形成产品的一个或多个层。
至少一个第一浮雕结构的轮廓形状、光栅周期Λ和/或浮雕深度t尤其被选择成使得至少第一入射角和/或出现有色的、尤其是金色或铜色的第一颜色印象形成在至少一个第一区域的其中布置有金属层的至少一个子区域中的直接反射中。这里,至少以第一入射角入射并且被具有浮雕结构的至少一个金属层直接反射、或直接透射穿过至少一个金属层的光被改变,尤其是通过至少一个金属层的等离子体共振而改变。
浮雕深度t由至少一个第一浮雕结构在垂直于底座表面的方向上距底座表面的高度的最大值的间距来确定。光栅周期Λ对应于两个隆起的最大值或两个凹陷的最小值之间在x方向或y方向上的间隔,其中这两个隆起或两个凹陷由仅一个凹陷或隆起分开。
这里,区域尤其在每种情况下表示层或薄膜或平面或层片的限定表面,该限定表面在垂直于由层、尤其是由该至少一个浮雕结构形成的平面观察的情况下被占据。因此,例如,功能元件至少在第一区域中具有浮雕结构,但还可以具有另外的区域。这些区域可进一步划分成子区域和/或分区(zone)和/或分区区域。跨越该区域的平面的空间方向被称为x方向和y方向。
各层可以布置在其他层的顶部和/或下方,其中在观察者从观察方向观察的情况下,这里的下方和/或顶部的表述具体意味着各层相对于另一层的布置。因此,方便的是,术语下方和/或顶部表示参考系。观察方向优选地被选择成使得一层被垂直于由层跨越的平面来观察。与此的偏差适宜地用以度为单位的与法线的角度来表示。
半导体和金属中的电荷载流子密度的量化振荡被称为等离子体激元,其中它们在量子机械上作为准粒子来被处置。此外,术语等离子体激元是等离子体振荡量子的常见缩写。根据本发明的功能元件中的等离子体共振属于等离子体极化类别。
颜色或色度或单个颜色或单个色度是指颜色空间中的颜色位置。颜色空间尤其可以是CIELAB颜色空间。颜色空间还可以是RGB颜色空间(R=红色;G=绿色;B=蓝色)或CMYK颜色空间(C=青色;M=品红色;Y=黄色;K=黑色)或诸如RAL、HKS或颜色空间之类的颜色空间。
不同色度或区分色度意味着颜色空间中的两个颜色位置之间的色差dE。颜色空间尤其可以是CIELAB颜色空间。人眼充分可感知的不同色度在CIELAB颜色空间中具有至少2、优选至少3、尤其优选至少5、进一步优选至少10的色差dE。
通常使用色度计,例如用“Datacolor 650”分光光度计来确定颜色位置,尤其是在CIELAB颜色空间中。
在颜色位置(L*,a*,b*)p与(L*,a*,b*)v之间的dE(或ΔE或ΔE)的值被计算为欧几里得距离:
这里,明度值L*垂直于颜色平面(a*,b*)。a坐标表示绿色和红色之间的色度和颜色强度,b坐标表示蓝色和黄色之间的色度和颜色强度。正a和b值越大,并且负a和b值越小,色调越强。如果a=0且b=0,那么在明度轴上存在无色(achromatic)阴影。通常,L*可以采用在0与100之间的值并且a和b可以在-128与+127之间变化。dE、L*、a*和b*的值是无单位的。
本发明使得有可能提供具有与以前已知的全息图效果形成明显对比的光学外观的功能元件,该全息图效果像银色一样闪烁和/或是彩虹色。根据本发明的功能元件的光学外观特征改为在于限定的并且大部分是单色的金色或铜色的第一颜色印象,该颜色印象在直接反射和/或透射的正常观察条件下可见。这里,尤其是金属化的浮雕结构优选地嵌入在具有优选在从约1.4到1.6、尤其是从1.4到1.6的范围中的折射率的透明聚合物层中,和/或被这样的聚合物层覆盖。
第一颜色印象在相对宽的倾斜角度范围内,尤其是相对于由功能元件跨越的平面的法线从至少0°到30°,在直接反射中是稳定的。
仅在较大角度的情况下,例如在倾斜角度在30°到60°范围内的情况下,才有第二颜色印象,例如在品红色或在浅绿色中,在直接反射中变得可见——因此,αin=αexin是入射光的角度并且αex是反射光的角度)。直接反射也称为零衍射级。
除了在绕假想倾斜轴倾斜的情况下的颜色稳定性之外,在功能元件绕垂直于由至少一个金属层跨越的平面的假想旋转轴线旋转的情况下,人眼还将第一颜色印象感知为稳定的,因此感知为不变的。在功能元件旋转的情况下的这种颜色稳定性不仅存在于垂直观察的情况下(因此,αin=αex=0°),而且还存在于功能元件的倾斜观察的情况下,尤其是在相对于功能元件跨越的平面的法线0°到30°的倾斜角度范围中。换言之,人眼感知的第一颜色印象与光栅结构的取向无关或几乎无关。
通过第一颜色印象相对于在较大角度范围上的倾斜的这种稳定性,其明显不同于一阶或更高阶衍射光栅的所谓的彩虹颜色效果,在倾斜10°的情况下,其通常已经生成多个彩虹颜色。此外,衍射光栅的彩虹颜色效果不在直接反射中出现,而是仅在可利用衍射方程计算的其他角度处出现。
仅在60°或更大的倾斜角度范围的情况下才点亮对应于第一衍射级的第三颜色印象。在例如垂直于功能元件的观察方向的情况下,第三颜色印象照亮对于观察者是不可见的,并且也被称为“潜影效果”。
不同于常规的颜色印象,基于在有机染料或颜色颜料中特定波长的光的吸收,在本文件中描述的颜色印象优选地由于在金属层中特定波长的光的吸收而形成。金属层尤其比有机化合物更耐受光引发的变化。这导致以下优点:在根据本发明的颜色印象的情况下不会发生由于用可见光或还有用UV辐射部分的光照射而从有机染料或彩色颜料中已知的褪色。颜色印象尤其耐光(lightfast)。与在相对宽的倾斜角度范围内以及在功能元件旋转的情况下的颜色稳定性一起,金色或铜色的颜色印象因此尤其适合作为设计中的耐光参考颜色或还作为耐光颜色标准。
进一步地,与已知的具有干涉滤光器的功能元件(例如,Fabry-Pérot滤光器)相比,本发明还使得有可能生产更具成本效益的功能元件。有利地,在根据本发明的功能元件的情况下出现的颜色效果也不能借助于通常的全息技术被假冒,并且也不能借助于点阵和Kinemax起源机器被复制,其结果是由此还带来了防伪保护的额外增加。
由于本发明的颜色或颜色印象由于尤其金属化的结构本身而形成,使得功能元件成为可能,功能元件的金色或铜色区域在设计中被集成,例如与常规功能元件(诸如衍射光栅)的银区域集成,而没有任何配准公差,因此彼此完美配准。
通过这种组合,可以在彼此相邻的表面区域中生成具有若干颜色印象(诸如举例而言,黑色、红色、银色、金色和铜色)的醒目且难以模仿的功能元件,其中表面的相应区域以及因此它们的颜色印象彼此完全配准。然而,试图通过印刷一种或多种附加颜色来模仿这种功能元件(例如安全元件,尤其是包括不同区域的组合)的伪造者不能实现所提及的完美配准。进一步,将不存在从第一颜色印象到第二颜色印象的光学可变的颜色倾斜效果,即将不存在通过改变倾斜角而在相应的表面区域内的光学效果的变化、以及在进一步改变倾斜角的情况下的潜影效果,并且因此还使得未经训练的眼睛能够将相应的功能元件(例如,安全元件)识别为伪造品。
经配准或配准或准确配准或配准准确或配准准确性或配准精度是指两个或更多个层相对于彼此的位置精度。配准精度的范围在尽可能小的预定义公差内。同时,若干元件和/或层相对于彼此的配准精度是重要特征,以便提高工艺可靠性和/或产品质量和/或防止伪造。位置准确的定位尤其可以借助于感觉上、优选地光学上可检测的配准标志或配置标记来实现。这些配准标志或配准标记可以表示特定的单独元件或区域或层或者本身是要定位的元件或区域或层的一部分。
从属权利要求中描述了本发明的另外有利设计。
根据本发明的优选实施例示例,至少一个第一浮雕结构的轮廓形状被设计成在x方向和/或y方向上是不对称的。换言之,至少一个第一浮雕结构的轮廓形状尤其是被设计成在x方向和/或y方向上不对称。此外,有利的是,如果轮廓形状尤其在浮雕深度t上连续地或逐步地变化。这提供了以下优点:与例如对称轮廓形状相比,至少一个优选金属化的浮雕结构的轮廓形状在典型观察的情况下对人类观察者产生更加可见且更清楚的颜色印象。激励电场有利地被不对称轮廓形状更强地局部化,例如在浮雕结构的窄尖端处。这可导致更显著的共振和吸收。此外,等离子体的激发在非对称轮廓形状的两侧上不同,其结果是入射光产生取决于光照射到哪个表面上的不同效果。
对称的轮廓形状例如是正弦形或矩形或二元的。换言之,当底座表面用作镜面时,对称的轮廓形状具有镜象对称。这里,轮廓形状在这种镜像的情况下保持相同;浮雕结构仅偏移光栅周期Λ的一半。根据本发明,非对称轮廓形状在由底座表面跨越的平面中不具有镜像对称。
此外,至少一个第一浮雕结构的周期性变化也可能至少在各区域中通过随机和/或伪随机变化叠加。
此外,还有可能将至少一个第一浮雕结构的周期性变化至少在微结构上的多个区域中叠加,尤其是在菲涅耳透镜和/或菲涅耳自由形状表面上和/或在微反射镜上和/或在闪耀光栅(尤其是具有大于5μm的光栅周期)上,和/或在计算机生成的全息图(CGH)结构上。
由此除了至少一个第一浮雕结构的光学效果(诸如稳定的颜色印象、颜色倾斜效果和“潜影效果”)之外,可以同时实现微结构本身的光学效果或组合两个结构的光学效果。因此,例如,由于微结构(例如菲涅耳自由形状表面),实际上从表面突出或在表面回弹的光学凸出效果的区域未被无色地感知,而是被感知为这种类型的金色或铜色的光学凸出效果。
在闪耀光栅结构(尤其是具有大于5μm的光栅周期)叠加的情况下,即具有倾斜的宏观表面,通过第一浮雕结构,发生第一浮雕结构通过该倾斜的宏观表面相对于底座表面的角度的相应倾斜,由此以此方式组合的这个浮雕结构生成具有更大观察角度范围的颜色印象。在第一浮雕结构通过菲涅耳透镜结构或通过具有变化侧面角度的菲涅耳自由形状表面叠加的情况下,组合的浮雕结构的颜色梯度也可以在第一浮雕结构叠加的情况下实现。
优选的是,Λ<300nm、优选Λ≤280nm、优选Λ≤260nm适用于至少一个第一浮雕结构在x方向和/或y方向上的光栅周期Λ的值。这里,<、>、≤和/或≥对应于在数学表示法中常见的符号。具有这样小的光栅周期Λ的光栅也被称为亚波长光栅。进一步优选地,至少一个第一浮雕结构在x方向和/或y方向上的光栅周期Λ的值选自150nm到260nm、优选180nm到250nm的范围。
此外,有利的是t<0.7Λ、优选t≤0.6Λ适用于至少一个第一浮雕结构在x方向和/或y方向上的浮雕深度t的值。光栅周期Λ前面的数值应理解为乘以光栅周期Λ的因子。如果选择甚至更深的光栅,则这导致更强的吸收,这进而导致相对较暗的颜色印象。
还有利的是,t>0.2Λ、优选地t≥0.3Λ适用于至少一个第一浮雕结构在x方向和/或y方向上的浮雕深度t的值。如果浮雕深度被证明是更低的,则这具有以下效果:等离子体的激发是更弱的,其中然后所形成的颜色饱和度被证明是仅弱显著的,并且因此仅实现了相对更亮的颜色印象,尤其是柔和类颜色印象。
此外,可能选择至少一个第一浮雕结构的优选地不对称的轮廓形状,使得至少一个第一浮雕结构的隆起和凹陷的宽度相对于距该底座表面的t/2的距离是光栅周期的至少60%、优选地光栅周期的至少70%和/或光栅周期的至多40%、优选地光栅周期的至多30%。距该底座表面的距离t/2也被称为半最大值全宽。因此,在浮雕深度是t/2的情况下确定至少一个第一浮雕结构的相邻侧面之间的距离。通过这种设计,实现了对于潜在人类观察者而言尤其强且限定的颜色印象。
尤其是,至少一个第一浮雕结构的侧面的陡度相对于距底座表面t/2的距离可以具有范围从60°到90°、优选地70°和85°的值。
至少一个第一浮雕结构的侧面的陡度在这里是指由底座表面和在第一浮雕结构的侧面处距第一浮雕结构的底座表面t/2距离处定位的切线所围成的角度,即位于第一浮雕结构的高度的一半处。这里,距底座表面的距离是在垂直于底座表面的方向上确定的。
通过这些侧面的陡度的上述值,实现了以下优点:由至少一个第一优选金属化的浮雕结构生成的颜色印象的强度(尤其是在直接反射或直接透射中)被进一步改进。
至少一个第一浮雕结构的侧面相对于从底座表面开始的浮雕深度的25%与浮雕深度的75%之间的每个距离的陡度优选地选择成使得其具有选自40°到90°,优选地50°到85°的范围的值。
由此进一步改进由至少一个第一、尤其是金属化的浮雕结构生成的颜色印象的强度。
此外,有利的是相对于浮雕深度的0%与25%之间和/或浮雕深度的75%与100%之间的每个距离,在每种情况下从底座表面开始,选择用于至少一个第一浮雕结构的侧面的陡度的值,该值具有选自0°到50°、优选0°到40°的范围的值。
由此还可以进一步改进由至少一个优选金属化的浮雕结构生成的颜色印象的强度。
至少一个第一浮雕结构优选地被形成为2D光栅、优选地被形成为交叉光栅和/或被形成为六边形光栅或被形成为更复杂的2D光栅。更复杂的2D光栅意味着例如具有光栅周期的优选轻微随机变化的2D光栅。进一步,这些还意味着2D光栅,其在局部存在的光栅周期的至少四倍的长度上具有周期性布置,并且同时在大于100μm的长度上具有随机布置。2D光栅在x方向和y方向上具有一系列隆起和凹陷。在交叉光栅或六边形光栅的情况下,相对于两个方向的隆起和凹陷序列的光栅周期Λ优选地在上述范围中选择。这里,光栅周期尤其在x方向和y方向上相同。然而,光栅周期在这两个空间方向上也可以不同。
研究进一步表明,至少一个第一浮雕结构形成为线光栅(因此1D光栅)是不合适的。这是因为在这些光栅的情况下,仅产生微弱的颜色印象或者根本不产生所寻求的颜色印象。线光栅仅在一个方向上具有隆起和凹陷的周期性序列。相反,线光栅由直的或者弯曲的(尤其是蛇形的)线构成。通过对2D光栅的需要,由于交叉光栅和/或六边形光栅的制造需要彼此匹配的更大数量的工艺步骤,并且由此对伪造者表现出更大的障碍,因此有利地进一步增加了防伪保护。
根据本发明的功能元件的优选实施例,第一优选金属化的浮雕结构的光栅周期Λ和/或轮廓形状和/或浮雕深度t被设计成使得,对于0°到30°的入射角或观察角,至少一个第一区域具有与在525nm到700nm的波长范围的至少75%中的直接反射率相比,在400nm到500nm的波长范围的至少75%中的照射光的直接反射率低至少10%。
优选的是,如果第一优选金属化浮雕结构的光栅周期Λ和/或轮廓形状和/或浮雕深度t被设计成使得至少一个第一区域具有与从525nm到700nm的波长范围的至少70%内的反射率相比,在从400nm到500nm的波长范围的至少70%内的照射光的反射率低至少15%,进一步优选的是,至少一个第一区域具有与在从525nm到700nm的波长范围的至少90%内的反射率相比,在400到500nm的波长范围的至少90%内的照射光的反射率低至少15%,并且此外仍进一步优选的是,至少一个第一区域具有与从525nm到700nm的波长范围的至少90%内的反射率相比,在400到500nm的波长范围的至少90%内的照射光的反射率低至少20%。
除了光栅周期Λ和/或第一优选金属化的浮雕结构的轮廓形状和/或浮雕深度t的优选设计之外,优选的是,至少一个第一区域在从525nm到700nm的波长范围的至少90%内具有大于30%、优选大于40%、进一步优选大于50%的照射光的直接反射率,以便第一颜色印象看起来不太暗。
从400nm到500nm的波长范围具体地对应于紫光和蓝光的波长范围,并且从525nm到700nm的波长范围具体地对应于绿光、黄光、橙光和红光的波长范围。因此,至少一个第一区域的上述设计(尤其是相对于光栅周期Λ和/或轮廓形状和/或浮雕深度t)具有的结果是,蓝色和/或青色反射光的比例小于人眼可见的波长范围的剩余反射光的比例,优选地从400nm到700nm。因此,对于观察者而言,第一颜色印象在直接反射中以金色或铜色阴影出现。
针对直接反射率以上指定的值尤其是来自从400nm到700nm的波长范围中的反射光谱的测得值。
尤其是,在垂直照明和观察的情况下的反射光谱优选地用来自Avantes的AvaSpec-2048光谱仪来确定。通过光纤用来自Ocean Optics的具有3100°K色温的白光源LS-1进行照明。在反射率测量的情况下,精确限定的定向光束具体地被垂直引导到表面上,并且垂直反射回来的光被光纤检测。该光纤将光引导至光谱仪,光谱仪测量什么波长的光被反射。反射率有利地校准至标准100%。暗参考在此是针对无光泽黑色表面测量的并且该光谱仪的白平衡是针对铝镜进行的。100%反射率因此对应于铝镜的反射率并且0%对应于无光泽黑色表面的反射率。因此,所测量的反射率优选地是从0%至100%范围的值。
至少一个金属层优选地由铝和/或银和/或钯和/或铂和/或它们的合金制成。尤其是,金属层由铝形成或由铝重量比例大于70%,优选大于90%的合金形成。
至少一个金属层优选地在真空中气相沉积和/或溅射在至少一个第一区域的至少一个第一子区域中。可替代地,至少一个金属层还可以首先被施加在整个表面上并且然后在将不具有金属的区域中被再次去除。这可以使用已知的结构化方法或去金属化方法来实现,例如像蚀刻方法和/或洗涤方法和/或曝光方法。尤其是,可在区域中去除至少一个金属层,使得剩余的金属区域与生成基于结构的效果的区域完全配准。
还有可能将根据本发明的结构冲压到金属层和/或金属膜和/或金属体的表面中,和/或借助于激光器(例如,借助于飞秒激光器)将根据本发明的结构内接到表面中。
根据本发明的优选实施例示例,至少一个金属层的层厚度被选择成使得其具有选自从0.9到3.0、优选地从1.1到2.5、进一步优选地从1.6到1.9的范围的光密度(OD)。尤其对于透射中的功能元件的观察,有利的是至少一个金属层具有选自从1.6到1.9的范围的光密度(OD)。
由此实现了足够的光强度,尤其是用于透射功能元件的观察,通过具有根据本发明的结构的区域。同时,尤其不具有根据本发明的结构的区域或者根据本发明的允许少得多的光穿过金属层的结构显得足够暗以便生成人眼可容易感知的对比度。
此外,由此可以提供具有浮雕结构的功能元件,该浮雕结构在直接反射中具有优异的颜色饱和度。此外,可能提供一种功能元件,该功能元件在反射光观察时展现第一光学可变效果,在透射光观察时展现第四光学效果。此外,在沿观察方向的透射光观察的情况下,极大的优势导致对应的光学效果变得可见,使用现有技术仅非常困难地模仿或伪造该光学效果。
参数光密度(OD)在此涉及电磁波(尤其是在从400nm到700nm的波长范围内)相对于未结构化的并且因此平滑的金属表面的透射率(T),因此涉及导磁率。按百分比(%)表示的透射率(T)与光密度(OD)之间的函数关系公式化如下:OD=lg(100/T[%])。光密度因此是无单位的。
根据以上等式,高透射率值产生低光密度值,反之亦然。相对于金属层的100%的理论最大可能的透射率值因此导致光密度为0。这对应于厚度为零的不存在的金属层。例如,透射率随着金属层的层厚度的增加而降低,并且光密度增加。
在至少一个第一浮雕结构的至少一个第一区域中增加的透射率的原因可能是由入射光引起的增加的等离子体激发,这是通过浮雕结构来变得可能的。因此,有可能提供根据本发明的功能元件,该功能元件在反射光观察和透射光观察的情况下各自展现出至少一个光学可变效果。此外,反射光观察中的光学效果可以与相应设计的情况下的透射光观察中的光学效果不同。此外,在相应设计的情况下,可能使从功能元件的一侧观察到的反射光观察中检测到的光学效果不同于从另一侧观察到的光学效果。换言之,在每种情况下,观察者可以分别在从反射中的前方或后方观察的情况下检测到光学(优选地不同的)效果。
因此,大的优点导致,在以垂直于层所跨越的平面的角度观察到的直接透射的情况下,相应的光学效果可以是可见的,并且因此提供了使用现有技术仅可以非常困难地被假装的功能元件。此外,当使用一阶或更高阶的透射衍射结构时,相当的效果是不可能的。
根据本发明的功能元件优选地被形成为转移膜或层压膜或安全线,并且已经具有大量的设计可能性。此外,功能元件,尤其是至少一个第一区域,可以优选具有选自以下组的另外一个或多个另外的层:复制层、介电层、由染料制成的层、由发光物质制成的层、上釉颜色层、掩模层、聚合物层、金属层、保护性清漆层、粘合层、分离层、底漆层、阻挡层、多孔层、对比层、密封层、粘合促进剂层、载体层、装饰层。
在每种情况下,上述层可以单独地或者还以任何希望的彼此组合布置在功能元件中,尤其是在至少一个区域中,在至少一个第一浮雕结构的顶部和/或下方。这些层可以施加在整个表面上或也仅部分地施加,即在各区域中。例如,这些层中的一者或多者可以被布置成图案化的。若干图案化层也可以被布置成彼此配准。在此,功能元件的各种设计有利地进一步增加。
功能元件优选地被设计成使得功能元件的可能布置在至少一个金属层的顶部和/或下方的一个或多个层和/或功能元件的可能设置在至少一个金属层的下方的一个或多个层形成为透明或半透明的,具体地具有至少10%、优选地至少25%、进一步优选地至少75%、尤其是在从400nm到700nm的波长范围内的透射率,还优选在至少一个第一区域的至少一个子区域中至少90%。
由此确保由至少一个金属层和至少一个第一浮雕结构生成的光学效果在从上侧的反射光观察中、在从下侧的反射光观察中和/或在透射光观察中是可见的。光学效果的颜色印象可以在从上侧观察的情况中和在反射光观察的情况中在每种情况下从下侧观察的情况中是相同的。光学效果的颜色印象也可以不同,例如由于第一浮雕结构的轮廓形状和/或由于在至少一个金属层的顶部或下方的对应材料的不同折射率。例如从上侧观察到的金色和从下侧观察到的微红色的不同颜色印象可以用于不同类型的功能元件,诸如例如用于不使用染料的箔毯或者用于辐射和/或热管理,例如在卫星等的情况下。
根据本发明的功能元件具有例如载体膜、优选地透明塑料膜、透明复制层、粘合层和聚合物层,该载体膜优选地由PET、PC、PE、BOPP制成并且具有在10μm与500μm之间的厚度,该透明复制层优选地由热塑性或UV可固化复制清漆制成,该粘合层优选地冷粘合层、热粘合层或UV可固化粘合层,该聚合物层优选地由具有在从1.45到1.55范围中的折射率的已知清漆系统制成。
此外,根据本发明的功能元件优选地不具有由高折射率材料制成的尤其布置在至少一个金属层的顶部和/或下方的附加薄层。由高折射率材料制成的层可以由例如ZnS或TiO2形成。然而,它还可以是高折射率的复制清漆层,例如聚合物清漆层,其尤其填充有高折射率纳米粒子。一方面,由于省去了布置(例如气相沉积)高折射率材料的方法步骤,因此这导致简化的制造方法。还可以省略这些特殊且高成本的材料。因此,根据本发明的功能元件因此可以尤其成本有效地集成在已知的产品结构中,并且因此可以成本有效地制造。
在具体实施例中,该功能元件(尤其是从面向观察者的一侧看到的)在该金属层上可以具有至少部分地存在的薄的高折射率层(例如由ZnS制成)。此至少部分高折射率层取决于层厚度而改变颜色印象,例如从金色或铜色改变为红色,因为等离子体共振被改变。高折射率层可以以诸如字母、数字、符号、图案、几何图形之类的装饰图案(motif)的形式存在,由此与没有高折射率层的金色或铜色区域相比,这些装饰图案看起来颜色不同。高折射率层的厚度优选选自从5nm到150nm,更优选10nm到50nm的范围。
进一步地,有利的是,例如由低折射率材料(如MgF2)或低折射率聚合物层制成的介电层被布置在至少一个金属层的顶部和/或下方。该介电层优选地被印刷或气相沉积,从而使得该介电层被布置在至少一个金属层的整个表面上或该表面上的各区域中。介电层并且尤其是低折射率层尤其是具有至多1.45的折射率。该介电层并且尤其是低折射率层的厚度优选地是选自从5nm到2000nm并且进一步优选地从10nm到500nm的范围。
如果优选金属化浮雕结构以已知的方式被滤色器叠加,例如通过应用具有大于1μm的距离的单独滤色器,则观察者将识别来自光学效果、尤其是优选金属化浮雕结构的颜色印象和滤色器功能的叠加的颜色混合。因此,该优选金属化浮雕结构的光学效果在实践中被该滤色器染成该滤色器的色调。
根据本发明的优选实施例示例,该功能元件具有至少一种染料和/或一种发光物质,该染料和/或发光物质具体地被布置在第一区域中或至少一个第一区域中的层中。该染料和/或发光物质优选地被布置成远离至少一个金属层的表面之一小于1μm、进一步优选地小于750nm、仍进一步优选地小于500nm、此外仍进一步小于300nm。该染料和/或发光物质优选地被布置在介电层或聚合物层中。
染料和/或发光物质可例如通过印刷方法或在例如真空中施加,例如借助于热气相沉积。
染料和/或发光物质在具有第一浮雕结构的至少一个金属层的表面上的这种紧密布置有利地引起大大增加的吸收和/或荧光。增强机制被称为等离子体增强吸收和等离子体耦合发射。这尤其将第一浮雕结构与其中不发生这种增强效果的反射镜表面或“正常”衍射结构区分开。
该染料和/或发光物质可被施加在或者已经被布置在整个表面或各区域中,例如以对于人眼可识别的装饰图案的形式,诸如字母、数字、符号、图案、几何图形等。该染料和/或发光物质优选地仅被布置在至少一个金属层上的各区域中。进一步,染料和/或发光物质仅在至少一个金属层邻接至少一个第一浮雕结构并且生成上述效果的情况下才提供。
术语发光物质尤其是指荧光或磷光物质。典型的荧光物质被在395nm和/或365nm和/或313nm和/或254nm范围内的UV辐射激发。已知荧光物质,其中激发仅在一个波长范围内发出,或也在几个波长范围内发出,伴随有相同或相似或不同颜色的发射,这取决于在可见范围内的照射波长。
染料和/或发光物质可以使用印刷方法或在真空中施加。
真空施加的染料的示例是来自默克公司的Patinal Black A或Brown A以及吸收在可见光谱范围内、优选在从400nm到700nm的波长范围内的光的金属,例如金、铜或铬。如果此类金属被用作染料层,则气相沉积的铝层的非常薄的介电层(例如天然氧化物层,几纳米薄)优选地位于该金属层与该染料层之间。例如,该介电层的厚度在2nm和10nm之间。这确保了尤其是由强吸收金属制成的染料层的吸收性能不会通过与金属层的电连接而被不利地改变。
当使用印刷方法时,优选使用除了在真空施加的情况下的染料和/或发光物质之外的其他染料和/或发光物质。染料和/或发光物质优选是可溶性染料或发光物质或不溶性纳米颗粒或颜料。来自以下物质编组的染料优选被用作染料:金属络合物染料,尤其是以Cr3+或Co2+作为中心原子。优选使用单独或组合地选自以下物质编组的发光物质:香豆素、罗丹明、花青素。
染料和/或发光物质可具有对外部影响起反应的可变吸收行为。这种可变吸收行为可以是可逆的或也是不可逆的并且优选地引起颜色变化。
根据本发明的功能元件可以具有传感器层。传感器层尤其是指含有染料和/或发光物质的优选的聚合物层,该染料和/或发光物质具有对外部影响可变地反应的吸收行为。
对外部影响起反应的可变染料和/或发光物质的示例是发色材料,这些发色材料取决于温度(热变色材料)、光入射(光致变色材料)、电压和/或电流以及在压力下改变它们的颜色或它们的透明度。
尤其是,在热致变色染料和/或发光物质的情况下,预定的温度变化触发颜色变化,并且尤其是,在光致变色染料的情况下,预定的辐射强度触发颜色变化。
根据本发明的功能元件可以被设计为传感器元件,尤其是包括优选的聚合物传感器层。尤其是,优选地包含热变色染料和/或发光物质的一种根据本发明的功能元件可以例如在食品工业中在一种时间-温度指示剂(也称为TTI)中使用。这样的传感器可以例如指示冷链中的断裂。热致变色染料通常是具有结构相变的物质,该结构相变伴随着颜色变化。热变色染料的示例由花青素染料氯化氰、没食子酸十二烷基酯和十六烷酸的混合物组成,如JMater.Chem.C,2013,1,2811-2816中所述。
光致变色染料的示例是细菌视紫红质(bacteriorhodopsin)。含有光致变色染料(尤其是细菌视紫红质)的功能元件可以用作当以足够高的强度照射时改变颜色的安全元件。可替代地,功能元件因此可以是光强度传感器中的光强度传感器元件。
对外部影响起反应的可变染料和/或发光物质的另一示例是pH敏感的染料和/或发光物质,它们在水溶液中取决于pH而显示不同的颜色。
例如,甲基橙、溴百里酚蓝或酚酞是合适的。取决于pH,它们在水溶液中显示出不同的颜色。酚酞例如对于小于8的pH值是透明的,并且从pH值9变成品红色。在非常高的pH值接近14的情况下,它再次变成无色。在相当低的pH值小于零的情况下,指示剂改变颜色为红橙色。
包括pH敏感的染料和/或发光物质的传感器层可以例如用作pH传感器。
对外部影响起反应的可变染料和/或发光物质的另一示例是与物质(例如气态或液态物质)起反应的物质,其中该反应产物具有与该染料和/或发光物质不同的复折射率、吸收系数和/或颜色印象。例如,二萘嵌苯与气态NO2反应,其结果是它在足够浓度的情况下通过颜色变化是可检测的。
染料和/或发光物质的色素沉着水平和/或体积比例在包含染料和/或发光物质的层中可以高达100%,尤其是如果染料是真空施加的。染料和/或发光物质的色素沉着水平和/或体积比例优选大于50%,更优选大于75%,并且还更优选大于90%。在这种高色素沉着水平和/或染料和/或发光物质的体积比例的情况下,染料层可以被设计为非常薄,由此染料和/或发光物质最大地靠近金属层而存在。
含有染料和/或发光物质的层的色素沉着水平和/或染料和/或发光物质的体积比例(尤其是在印刷方法中施加的)优选地小于15%、优选地小于10%、进一步优选地小于5%,尤其是如果使用在没有例如由聚合物制成的稳定基质的情况下,将不会对金属层具有足够的粘附性和/或将引起与金属层的化学反应的染料和/或发光物质。
还可以使用不同颜料或染料或发光物质的混合物。
含有染料和/或发光物质的层优选地是透明的和/或具有至少10%、优选地至少25%、进一步优选地至少75%、仍进一步优选地至少90%、尤其是在从400nm到700nm的波长范围内的透射率。这里尤其保证的是,如果该染料还被施加在其中没有布置根据本发明的浮雕结构和/或没有金属层的子区域中,则底层的实质性染色是不可识别的。
通过染料和/或发光物质的布置,生成的第一颜色印象可以以有针对性的方式改变,尤其是在直接反射中。例如,染料和/或发光物质在550nm的波长的情况下可以具有最大吸收,其中吸收具有选自25nm到100nm,优选40nm到60nm范围的宽度的高斯分布。因为这将导致在550nm下反射率的深坍塌,布置这样一种染料和/或发光物质导致微红的第一颜色印象。例如,具有约20nm直径的金纳米颗粒在约520nm处具有最大吸收。
染料和/或发光物质可以提供在整个表面上或仅部分地提供在表面的各个体区域中。通过在表面各区域中部分施加,实现了仅在具有染料和/或具有发光物质的表面区域中观察到第一颜色印象,并且在没有施加染料和/或发光物质的区域中,第一颜色印象并不邻近这些而存在。由此可以生成第一颜色印象相对于其他光学效果的对比度的设计。当使用例如光致变色染料和/或发光物质时,除了例如在照射的情况下具有颜色变化的子区域之外,还可以因此实现以第一颜色印象作为参考颜色的颜色稳定的子区域。在包含发色染料和/或发光物质的子区域中,颜色变化之前的第一颜色印象优选基本上与不包含发色染料的子区域的颜色印象相同或不同。此外,在颜色变化之后,包含发色染料和/或发光物质的子区域的第一颜色印象优选地不同于不包含染料和/或发光物质的子区域的颜色印象。
此外,可能将至少一个上釉颜色层布置在整个表面上或至少部分地布置在至少一个第一区域和/或另外的区域上的各区域中或整个表面上。该上釉颜色层可以直接邻接金属层或者通过介电中间层与金属层间隔开。在此,至少一个上釉颜色层充当滤色器并且对于观察者在该滤色器的相应着色中生成可检测的颜色印象。除了滤色器效果之外,在与金属层相距优选地小于1μm、进一步优选地小于750nm、再进一步优选地小于500nm、此外再进一步小于300nm的相应小距离处,该上釉颜色层还可以(如上所述)借助于等离子体增强吸收以及等离子体偶联发射通过大大增加的吸收和/或荧光而改变第一颜色印象。
对于观察者可检测的该第一浮雕结构和/或另外的浮雕结构和/或该上釉颜色层下方的反射镜表面的颜色印象可以被确定为这些对应的浮雕结构和/或反射镜表面的光学效果与该上釉颜色层的染色的组合。尤其是,至少一个上釉颜色层是透明的和/或具有的透射率,尤其是在从400nm到700nm的波长范围内,为至少10%,优选至少25%,进一步优选至少75%,仍进一步优选至少90%。
两个或更多个上釉颜色层可以彼此相邻地存在。可替代地,两个或更多个上釉颜色层还可以至少在各区域中重叠而存在。在两个或更多个上釉颜色层的重叠区域中,混合颜色由两个或更多个颜色层的颜色形成,尤其是由下方的至少一个第一区域形成。
至少一个上釉颜色层的厚度优选地小于10μm、优选地小于5μm、进一步优选地小于2μm。尤其是,上釉颜色层的色素沉着水平和/或染料和/或发光物质的体积比例小于15%,优选小于10%,进一步优选小于5%。上釉颜色层的染料优选是可溶染料。
在一实施例中,至少一个上釉颜色层可以被布置在距至少一个金属层的表面之一小于500nm、优选地小于200nm的距离处,仍进一步优选地与至少一个金属层之一的表面直接接触。
此外,至少一个第一区域还可能具有形成为图案的子区域,并且尤其是具有包围该子区域的子区域。此外,可以将形成为不透明的至少一层、尤其是掩模层布置在周围子区域中,其结果是由该至少一个金属层和该至少一个第一浮雕结构生成的光学效果仅在至少一个第一区域的未被不透明层覆盖的子区域中是可见的。感兴趣的光学效果可由此通过子区域的成形来实现。
至少第一浮雕结构的轮廓形状和/或浮雕深度和/或光栅周期优选地进一步被选择成使得在与第一入射角不同的第二入射角的情况下,在至少一个第一区域中直接反射或直接透射通过至少一个金属层的光的有色外观被不同地改变。
尤其是,第一颜色印象在第一入射角的情况下以直接反射出现,并且第二颜色印象在第二入射角的情况下以直接反射出现,其中尤其是从垂直于浮雕结构的基平面的法线开始,第一入射角选自0°至30°的范围,并且尤其是其中第二入射角比第一入射角大选自10°至45°的范围的值。例如,第二入射角是选自30°至60°范围的值。因此,当倾斜时限定的颜色变化或颜色倾斜效果变得可能。在反射光观察的情况下和/或在透射光观察的情况下,在第一或第二入射角处,尤其是不同的、稳定的颜色印象因此对人类观察者而言以直接反射出现。
尤其是,第二颜色印象取决于方位角。因此,功能元件可被设计为使得其具有第一区域,该第一区域具有不同的或旋转至少15°,优选地30°并且进一步优选地45°的另外的第一区域的方位角。例如,在方位角为0°或90°的情况下,可以生成与在方位角为45°的情况下的第二颜色印象不同的第二颜色印象。由于颜色倾斜效果是基于结构的,所以其与其他基于结构的效果完美配准。尤其是,该效果的另一优点是,在相同的轮廓形状、浮雕深度或光栅周期的情况下,相同的第一颜色印记独立于在两个第一区域中的所选方位角来形成。在例如10°的第一观察角度的情况下,所有的第一区域这里具有相同的颜色印象,例如金色。另一方面,在例如40°的第二观察角度的情况下,各区域中的颜色印象取决于光栅取向而不同,即取决于相应区域中的方位角,且被隐藏的信息项仅在第二观察角度处变得可见。这种颜色效果也被称为位变异构(metametric)颜色效果。
方位角尤其是意味着浮雕结构在底座表面跨越的平面中的取向,其中x方向对应于0°并且y方向对应于90°。浮雕结构的取向可以相对于另外的浮雕结构旋转限定的角度,x方向和y方向链接到该浮雕结构的底座表面上。
在第三入射角不同于第一和第二入射角的情况下,由于在至少一个第一区域中被衍射为第一衍射级的光,与第一和第二入射角的光学外观不同的光学外观优选地出现。这种光学外观被称为潜影效果,并且对应于第一衍射级的照亮。
根据本发明的优选实施例示例,该功能元件具有至少一个第二区域,其中在至少一个第二区域中形成至少一个第二浮雕结构和/或反射镜表面,其中浮雕结构没有模制到这个反射镜表面中的。至少一个第二浮雕结构是优选地从以下各项单独地或组合地选择和/或叠加的浮雕结构:衍射浮雕结构、全息浮雕结构(尤其是2D、2D/3D或3D全息图)、哑光结构、微反射镜表面、反射刻面结构、折射的、几乎无色的微结构(优选地具有大于5μm的光栅周期的闪耀光栅)、透镜、微透镜网格、二元随机结构、二元菲涅耳形状的微结构。尤其是,可优选地类似于第一区域的至少一个子区域中的金属层的至少一个优选实施例设计的金属层布置在至少一个第二区域的子区域中。
至少一个第二浮雕结构因此被设计成使得至少一个第二区域(尤其是在漫射照明下)优选地呈现银色和/或金属的固有颜色,该金属被布置在至少一个第二区域中和/或至少一个第二浮雕结构被冲压到其中。
衍射浮雕结构尤其是指具有选自200线/mm到2000线/mm的范围的空间频率并且尤其是由于入射光衍射到第一或更高衍射级中而生成光可变效果的浮雕结构。这些光学可变效果例如可以是彩虹状颜色效果和/或移动效果和/或泵浦效果和/或变换效果。衍射浮雕结构的示例包括例如线光栅或交叉光栅。此外,衍射浮雕结构也可以通过计算机生成的全息图,例如通过kinoform形成。
各向同性散射或各向异性散射的哑光(Matte)结构可以用作哑光结构。哑光结构表示具有光散射特性的结构,其优选地具有随机或随机的表面轮廓。哑光结构优选具有在100nm到5000nm、优选200nm到2000nm范围中的浮雕深度t。此外,哑光结构优选地具有从50nm到2000nm、优选地从100nm到1000nm的范围中选择的粗糙度平均Ra。哑光效果可以是各向同性的,也可以是各向异性的。
微观结构是指空间频率小于200线/mm,或光栅周期大于5μm,并且基本上通过折射产生光学效果的结构。因此,这种效果几乎是无色的。
透镜可以模制为折射作用透镜或折射作用凹面镜,也可以模制为衍射透镜或衍射凹面镜。微透镜网格优选地由微透镜的一维或二维布置形成,例如由微透镜一维布置中的柱面透镜形成,或者由微透镜二维布置中分别具有球形或近似球形或非球面形状的微透镜形成。微透镜网格的网格宽度优选地具有从5μm到300μm的范围中选择,进一步优选地从5μm到50μm的范围中选择的值。
根据本发明的优选实施例,功能元件具有至少一个第三区域,其中在至少一个第三区域中形成至少一个第三浮雕结构。至少一个第三浮雕结构尤其是包括具有小于500nm且大于300nm的光栅周期∧和大于150nm的浮雕深度t的光栅的浮雕结构。至少一个第三区域被设计成使得在相对于功能元件所跨越的平面的法线尤其是至少0°至30°的相对宽的倾斜角度范围内的直接反射中,其优选地在直接反射或透射中具有红色或深色印象,尤其是黑色印象。尤其是,可优选地类似于第一区域的至少一个子区域中的金属层的至少一个优选实施例设计的金属层被布置在至少一个第三区域的子区域中。
由于诸如不同区域的颜色印象之类的光学效果基本上是由结构生成的,尤其是至少一个第一区域、至少一个第二区域和至少一个第三区域可以相对于彼此精确配准布置,因为可以省去用于彩色设计的附加清漆层的布置。
这进一步使得尤其是能够实现以完美配准布置的不言自明的设计元件的彩色设计,诸如例如标志。不言自明的设计元件可以方便地通过进一步的基于结构的效果来补充或扩展。
在功能元件倾斜的情况下的颜色稳定性与在对应的不同区域相对于彼此的直接反射中的颜色印象的完美配准相结合可以用于检测和/或识别和/或验证机器中的功能元件,尤其是诸如“光学机器认证”和“光学电话认证”之类的自动化过程。用于此目的的读取设备可以是固定的,也可以是移动的。
固定式读取设备,诸如例如用于机场或还有过境点的护照检查,在漫射照明的情况下,通常有可能采集具有安全元件的护照页面。在此,具有根据本发明的颜色印象的子区域在图像采集中表现出非常高的对比度,由此可以通过合适的图像评估来验证颜色印象相对于呈现银色的子区域的配准精度。在移动读取设备的情况下,诸如例如具有合适软件的智能手机,也可以生成图像采集,其可以用于验证不同图像元件相对于彼此的配准精度。该软件优选地指令用户优化照明,使得验证是最佳可能的。
根据本发明的实施例示例,至少一个第一区域、至少一个第二区域、至少一个第三区域或第一、第二或第三区域中的至少一者具有图案化成形。一个区域可以被模制成例如字母、数字、符号、几何图形或装饰图案的形状。尤其是,至少一个第一区域可以被设计为小文本或微文本。
“文本”优选地是指两个或多个字母、符号或数字的序列,其中小文本的字符高度优选地在0.5mm到2.5mm的范围中,而微文本的字符深度优选地在0.125mm到0.5mm的范围中。“纳米文本”指的是字符高度小于0.125mm的文本。
此外,可以将第一区域和/或第二区域和/或者第三区域布置为多个像素。像素可以被设计为圆形、方形、六边形、装饰图案形状或者也可以被设计成另一种连贯的形状。像素还可以具有细长形状,尤其是线形状。像素在空间方向的至少一个方向上,优选在x方向和y方向上的最大大小(extent)优选小于300μm,优选小于100μm,进一步优选小于10μm,还进一步优选小于5μm,更进一步优选小于3μm。此外,有利的是,如果像素在x方向和/或y方向上形成为大于1μm,优选地大于1.5μm。像素的上述大小提供所表示的信息的高分辨率的效果。因此可以实现更强的光学效果,例如在更大距离上的移动效果。此外,像素的大小足够大,使得至少一个第一区域的至少一个浮雕结构由此仍然具有足够数量的光栅周期,结果其仍然可以产生其光学效果。
此外,有可能尤其在整个表面上或者部分地至少在各区域中、或者在观察者的观看方向上的整个表面(尤其是垂直于由功能元件跨越的平面)上、在至少一个第一区域和/或第二区域和/或第三区域和/或另外区域的后面和/或下面布置至少一个上釉颜色层。
换言之,有可能在观察者的观看方向上(尤其是垂直于由功能元件跨越的平面)、至少在至少一个第一浮雕结构、至少一个第二浮雕结构、至少一个第三浮雕结构和/或至少一个反射镜表面和/或金属层下面的各区域中或者整个表面上布置至少一个上釉颜色层。有可能在观察者的观看方向上(尤其是垂直于由功能元件跨越的平面)上布置至少一个上釉颜色层,使得其与至少一个第一、第二和/或第三区域完全或部分重叠。还有可能至少一个上釉颜色层也不与至少一个第一、第二和/或第三区域重叠。
至少一个上釉颜色层可以直接邻接金属层或者通过介电中间层与金属层间隔开。至少一个上釉颜色层在这里优选地充当彩色背景并因此充当光学对比区域,并且尤其是在至少一个颜色层的相应着色中为观察者生成可检测的颜色印象。
有利的是,如果至少一个上釉颜色层,尤其是在相对于法线优选至少0°到30°的倾斜角度范围内和/或相对于法线优选地至少30°到60°的倾斜角范围内的直接反射中,尤其是在CIELAB颜色空间中,相对于第一和/或从第二和/或第三区域,尤其是从其中布置有金属层的至少一个第一、第二和/或第三区域的至少一个子区域中,具有从50至270、优选从100至270、进一步优选从130到270的总油墨保持率(holdout)dE。
同样有利的是,如果至少一个上釉颜色层,尤其是在相对于法线优选地至少0°到30°的倾斜角度范围和/或相对于法线优选至少30°到60°的倾斜角范围内的直接反射中,具有较暗的颜色,尤其是具有较低的明度值L,尤其是与至少一个第一和/或第二和/或三区域相比,并且至少第一和/或者第二和/或第三区域具有更亮的颜色,尤其是具有更高的明度值L,尤其是与至少上釉颜色层相比。
此外,有利的是,至少一个上釉颜色层,尤其是在相对于法线优选地至少0°至30°的倾斜角度范围和/或相对于法线优选至少30°至60°的倾斜角范围内的直接反射中,具有更亮的颜色,尤其是具有更高的明度值L,尤其是与至少一个第一和/或第二和/或第三区域相比,并且至少第一和/或第二和/或第三区域具有更暗的颜色,尤其是具有更低的明度值L,尤其是与至少一个上釉颜色层相比。
如果第一颜色与第二颜色相比具有更高的明度值L,则第一颜色优选地被理解为与第二颜色相比更亮。类似地,如果第三颜色与第四颜色相比具有更低的明度值L,则第三颜色优选地被理解为与第四色彩相比更暗。
有利的是,如果第一区域和/或第二区域,尤其是在相对于法线优选至少0°至30°的倾斜角度范围内和/或相对于法线优选地至少30°至60°的倾斜角范围内的直接反射中,尤其是在CIELAB颜色空间中,相对于第三区域中具有从50至270、优选从100至270、进一步优选从130到270的总油墨保持率dE,和/或如果第一区域和/或第二区域,尤其是在相对于法线优选地至少0°到30°的倾斜角度范围和/或相对于法线优选至少30°到60°的倾斜角范围内的直接反射中,具有更亮的颜色,尤其是具有更高的明度值L,优选地与第三区域相比,并且第三区域,尤其是在相对于法线优选地至少0°到30°的倾斜角度范围和/或相对于法线优选至少30°到60°的倾斜角范围内的直接反射中,具有更暗的颜色,尤其是具有更低的明度值L,优选地与第一和/或第二区域相比。
可替换地,第一区域和/或第二区域和/或者第三区域也可以布置成网格布置。第一区域和/或第二区域和/或者第三区域也可能交错布置。这意味着在每种情况下,第一区域和/或第二区域和/或者第三区域以交替的方式彼此相继地布置,并且尤其是彼此直接相邻。第一区域和/或第二区域和/或者第三区域具有小的距离和/或尺寸,至少在一个维度上小于300μm,优选地小于100μm。
此外,至少一个第一区域可能被设计成使得其被布置在至少两个、优选地至少三个、优选至少五个分区中。这些分区优选地被设计成使得它们在x方向和/或y方向上彼此相距至少部分超过300μm,优选地至少1000μm,结果它们被人眼感知为彼此分开。尤其是,一个分区,优选地每个分区具有至少一个第一分区区域,该第一分区区域在至少一个空间方向上形成为小于2mm,优选地小于1mm,进一步优选地小于0.7mm。在此,有利的是,至少一个第一分区区域占个体分区的表面积的至少20%,优选地至少30%,进一步优选地超过50%。
这具有有利的效果,从而使得伪造者更难借助于用不具有光吸收光栅结构的伪造元件的黄色墨水的部分套印来模仿例如金色印象。因此,经由经配准的颜色打印,例如借助于喷墨打印,不能充分实现完美的配准。
至少一个分区也可能在至少一个空间方向上具有至少一个大于2mm、优选大于3mm、进一步优选大于5mm的第二分区区域,尤其是其中所有分区的第二分区区域的表面积至少总共大于20mm2、优选大于30mm2、进一步优选地大于50mm2。更宽广分区区域的最小表面积使观察者更容易可靠地感知金色或铜色印象。
此外,还可以减小至少一个分区在一个空间方向上的大小,优选地连续地或逐步地逐渐变细。由此,观察者的眼睛由更容易检测的、更宽的第二分区引导,也观察更窄的第一分区区域。在这些区域中,伪造者更难模仿至少一个第一分区区域相对于功能元件的其它区域、子区域或分区的完美配准。
此外,至少一个第一区域可以仅被框定在各区域中,或者甚至被至少一个第三区域完全包围,其中至少一个第三区域在空间方向之一上具有选自范围从30μm到1mm、优选从50μm到300μm、进一步优选从50μm-150μm的大小。因此,至少一个第三区域形成轮廓状框架或部分框架,其在各区域中或者完全地框定或者包围至少一个第一区域。至少一个第一区域的轮廓由此被进一步强调,并且通过增加对比度来提高观察者的可识别性。第一区域、第二区域和第三区域中的光学效果优选地具有尽可能不同的色度,并且因此具有尽可能好的相对于彼此的光学对比度。例如,第二区域可以具有菲涅耳自由曲面,其中该第二区域被第一区域包围,第一区域具有有金色印象的第一浮雕结构。
在另一实施例中,至少一个第一区域可以被框定在各区域中,或者甚至被至少一个第二区域完全包围,其中至少一个第二区域在空间方向之一上具有选自从30μm到1mm、优选从50μm到300μm、进一步优选从50μm到150μm的大小。尤其是,至少一个第二区域在此可以被框定在各区域中或者甚至被至少一个第三区域完全包围,其中至少一个第三区域可以如前述段落中那样设计。此外,至少一个第二区域可以具有微文本或纳米文本。
通过这样的设计,使得通过至少一个第二区域的光学效果,观察者的注意力被吸引到轮廓周围的区域,并且因此被吸引到在直接反射中看起来不同的区域或轮廓之间的完美配准。
根据本发明的实施例,多个微透镜可以以网格的形式布置在至少一个第一区域的顶部。尤其是,“以网格的形式布置”是指网格中的布置。尤其是,微透镜被布置成使得至少一个第一区域被观察者感知为放大。换言之,至少一个第一区域位于微透镜的焦平面中。微透镜在每种情况下都可以具有圆柱形或透镜状或球形或近似球形或非球面形状或其他形状。
微透镜网格可以具有多个微透镜部分网格,其中优选地在微透镜部分网格内,微透镜在微透镜的一维布置中被布置成柱面透镜,或者在微透镜的二维布置中被布置成在每种情况下具有球形或近似球形或非球面形状的微透镜。尤其是,可以在微透镜网格内布置彼此不同的多个微透镜部分网格。例如,可以在微透镜网格内提供具有微透镜的二维布置的至少一个微透镜部分网格和具有微透镜一维布置的至少一个微透镜部分网格。微透镜部分网格可以具有不同的外形,尤其是编码形式的三角形、多边形、圆形、椭圆形、装饰图案形状、图案化。在此,这些具有微透镜的一维或二维布置的微透镜部分网格优选地在每种情况下具有相同的网格宽度和/或在每种情形下具有相同焦距。
尤其是,至少一个第一区域在此被布置在各子区域中,使得各子区域显示以网格形式布置的多个微图像或Moiré图标,尤其是其中这些微图像或Moiré图标被布置成与以网格形式设置的多个微型透镜配准。微图像或Moiré图标的网格的网格宽度优选地具有从5μm到300μm、进一步优选从5μm到50μm的范围中选择的值。
微图像或Moiré图标的网格与微透镜网格的网格宽度相比尤其具有相同或略微不同、尤其不同的网格宽度。微图像或Moiré图标的网格可以相对于微透镜网格稍微扭曲,尤其是扭曲地布置,或者可替代地具有基本相同,尤其是相同,的与微透镜网格的对准,即实际上相对于微透镜网格没有扭曲。
微图像或Moiré图标的网格可以具有对应于微透镜网格的若干部分网格,其中在一个部分网格内,微图像或Moiré图标以微图像或Moiré图标的一维布置方式布置,或者以微图像或者Moiré图标的二维布置方式布置。尤其是,可以在微图像或Moiré图标的网格内布置多个彼此不同的部分网格。例如,可以在微图像或Moiré图标的网格内提供具有微图像或Moiré图标的二维布置的至少一个部分网格和具有微图像和Moiré图标的一维布置的至少一个部分网格。部分网格可以具有不同的外形,尤其是编码形式的三角形、多边形、圆形、椭圆形、装饰图案形状、图案化。微图像或Moiré图标可以在部分网格内形成,使得对于每个部分网格,形成分配给部分网格的光学效果。因此,若干部分网格可以生成不同的光学效果,在微图像或Moiré图标的网格中,这些效果一起显示组合的光学效果或显示彼此相邻存在的单独光学效果。
对于这些不同的光学效果,对于每个部分网格,微图像或Moiré图标可以尤其具有不同地形成的第一区域和/或第二区域和/或者第三区域和/或在第一区域和/或第二区域和/或第三区域前方和/或后方,尤其是在功能元件所跨越的平面上的垂直观察中,的上釉颜色层。
此外,对于这些不同的光学效果,对于每个部分网格,微图像或Moiré图标可以尤其具有不同数量的第一区域和/或第二区域和/或者第三区域和/或在第一区域和/或第二区域和/或第三区域前方和/或后方,尤其是在功能元件所跨越的平面上的垂直观察中,的上釉颜色层。
微图像优选地在此是指完整的装饰图案以及不完整的装饰图案,即装饰图案的片段。装饰图案尤其可以选自以下或是以下组合:图像、符号、标识、纹章、标志、肖像、字母数字字符。
子区域优选地由多个像素构成,其中像素如上所述被设计。
此外,子区域可以包括由至少一个第二区域和/或至少一个三区域形成的多个像素。子区域优选地具有包括至少一个第一区域的像素和/或包括至少一个第二区域的像素和/或包括至少第三区域的像素。尤其是,具有不同色度的微图像和/或在装饰图案的前景和背景之间具有无色高对比度的微图像因此是可能的。例如,包括具有浅白色或银色、深灰色或黑色和/或金色或铜色的像素的微图像因此是可能的。
还可以通过像素的布置来设计子区域,使得实现从包括至少一个第一区域的像素的增加布置到包括至少一个第二区域的像素的增加布置的逐渐过渡。从金色或铜色外观到银色外观的可识别的渐变是可能的。像素在此可以具有细长形状,尤其是线形状。
此外,通过组合前述实施方案变型,可以使子区域的金色或铜色阴影更亮,即更接近银色阴影。这可以通过将不包括至少一个第三区域的多个像素布置成包括至少一个第一区域和至少一个第二区域的像素的混合物,优选随机分布来实现。
可替代地或附加地,微图像的图案或由Moiré图标制成的图案可以由在一个分区中具有银色反射外观的像素和具有深灰色到黑色外观的像素构成,并且由在图案的另一分区中具有金色或铜色外观的像素以及具有深灰色至黑色外观的像素构成。换言之,微图像的装饰图案的各区域或由Moiré图标制成的装饰图案的各区域可以由包括至少一个第二区域的像素和由包括至少一个第三区域的像素构成,并且在装饰图案的另一区域中由包括至少一个第一区域的像素以及由至少一个第三区域的像素构成。因此,功能元件的多色设计是可能的,其中例如金或铜的移动效果和银的移动效果在功能元件中彼此在空间上分开地存在。
根据本发明的另一实施例,至少一个上釉颜色层尤其设置在至少第一、第二和/或第三区域的顶部并且在多个微透镜的下方。
根据根据本发明的功能元件的另一实施例变型,装饰图案由包括至少一个第一区域的多个像素和至少包括至少一个第三区域的多个像素形成。关于像素的大小,可以参考上述陈述。像素的分布因此被设计成使得观察者在直接反射中将图案感知为染成金色的灰度图像,尤其是半色调图像。根据本发明的功能元件由此进一步提供这样的效果,即灰度图像或半色调图像具有直接反射或零衍射级的颜色倾斜效果。尤其是,功能元件在强烈倾斜的情况下,尤其是在至少第一区域中,在第一衍射级中进一步提供了令人惊讶的潜影效果。
用于生成被染成金黄色的灰度图像,尤其是作为半色调图像的替代变型是使用高分辨率去金属化方法在平面的第一区域中提供像素,其中在第一区域中去除金属。这可以使用已知的结构化方法或去金属化方法来实现,例如像蚀刻方法和/或洗涤方法和/或曝光方法。在金属层和去金属化区域都由至少部分平面的颜色层背衬的情况下,可以使灰度图像以良好的对比度可见。另外,在此,颜色混合效果是可能的。
根据本发明的实施例示例,至少一个第一区域可以布置在第一电极层中。尤其是,第一电极层被布置在反射显示器中或者可以被用于反射显示器中。第一电极层可以包括另外的层或功能元件,诸如例如导电连接组件和/或电磁屏蔽和/或热屏蔽和/或者光学屏蔽和/或电路。
第一电极层由此具有由至少一个第一区域生成的光学效果。
此外,在可切换层,例如电致变色层或液晶层或PDLC(聚合物分散液晶)层布置在第一电极层的顶部的情况下,这是有利的。该可切换层的特征在于其外观可以通过施加电压而改变。尤其是,如果没有施加电压,例如PDLC层对观察者来说是混浊的,或者只要施加电压它就看起来是透明的。可切换层的厚度通常在2μm到20μm的范围内。
此外,第二电极层可以布置在第一电极层和/或可切换层的顶部。第二电极层优选被设计成透明或半透明和/或透明和/或具有,尤其是在400nm到700nm的波长范围内,透射率至少50%、优选至少75%、进一步优选至少90%。这种透明的第二电极层的示例是印刷的聚(3、4-亚乙基二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)层,或者也是对人眼呈现透明的结构化的、优选精细结构化的金属层。例如,这种精细结构化的金属层可以由金属网和/或金属网格组成,其由在x方向和y方向上延伸的约5nm到100nm宽的金属轨道构成,该金属轨道彼此之间的距离例如是50nm到1000nm。由于网的交叉,金属网的总表面区域以导电的方式连接。
第一电极层方便地设置在第二电极层的下方。换言之,第一电极层被布置在第二电极层的背离观察者的一侧上。尤其是,可切换层被布置在第一电极层和第二电极层之间。
至少一个第一区域的特性由此可以有利地集成在反射显示器中。尤其是,可切换层的光学效果可以与下部电极层的颜色效果相结合。因此,在具有可切换层(例如PDLC层)的反射显示器的情况下,尤其是在由于施加电压而从混浊切换到透明的显示器的子区域中,第一电极层的金色或铜色印象变得可见或至少在增加的范围上可见。然而,如果没有电压施加到反射显示器,则至少一个第一区域基本上是不可见的或者至少仅微弱可见。因此获得了反射显示器中的功能元件,基本上仅只要将相应的电压施加到反射显示器上,该功能元件就能被观察者识别。
尤其是,可切换层可以包含染料和/或被染色,由此除了光学切换功能之外,它还获得滤色器功能。这提供了当施加电压时可切换层的外观在施加电压的情况下从染料的颜色改变为下部电极层的金色或铜色的优点。因此,设计可能性进一步增加。
可切换层的色素沉着水平和/或染料的体积比例优选小于15%,优选小于10%,进一步优选小于5%。可切换层的染料优选为可溶性染料或不溶性纳米粒子。
根据根据本发明的功能元件的另一实施例变型,其形成为传感器元件,例如用于检测待检测的物质和/或改变环境条件,诸如压力、温度、光入射、电压和/或电流。为此,优选聚合物传感器层尤其设置在金属层的面向观察者的一侧上。如上所述形成传感器层。染料和/或发光物质被布置在传感器层中,其中染料优选是发色的,优选是热致变色和/或光致变色的和/或pH敏感的。
这导致有利的效果,即如果传感器层与足够量的待检测物质接触,则传感器层改变其在传感器区域中的折射率和/或吸收系数。这导致人眼可感知的颜色印象的改变。由于染料在具有第一浮雕结构的至少一个金属层的表面上的吸收增加,在待检测物质的浓度相对较低的情况下,这种颜色印象的改变已经是可识别的。这种增强机制被称为等离子体增强吸收。与具有不具有浮雕结构的传感器层的金属层相比,人眼可感知的颜色印象的改变在此要大得多。
此外,优选地,介电对比层可以布置在从观察者看到的传感器层顶部的区域中,结果其优选地覆盖传感器层的至少各子区域,并且防止与待检测物质的接触和/或环境条件变化的影响。对比层优选地具有与包含待检测物质的介质的折射率相接近的折射率。对比层的折射率优选地与包含待检测物质的介质的折射率相差至多±10%,进一步优选地相差至多±5%,并且进一步优选地相差至多±2%。
至少一个第一浮雕结构、金属层和传感器层而不是对比度层优选布置在其中的区域因此形成传感器区域,该传感器区域优选与包含待检测的物质的介质接触和/或暴露于环境条件变化的影响下。
该对比层的功能是保护传感器层的被覆盖的子区域不与待检测的物质接触和/或不受环境条件的影响,使得这些区域不显示由待检测的物质触发的颜色印象的变化。该对比层因此提供了以下有利效果:具有颜色变化和不具有颜色变化的区域之间的对比度尤其容易被人眼察觉。
还可能使功能元件进一步具有滤光透明(尤其是开孔的)层,该滤光透明层布置在从观察者来看的传感器层的顶部。滤光层尤其布置在传感器区域中。此外,滤光层尤其可使得存在于介质中的待检测物质透过,并且防止存在于介质中的其他物质到达传感器层。此外,这使得有可能减少或防止传感器层与同样存在于介质中的其他物质的不希望的反应。任选地,提供另一优选聚合物的密封层,该密封层防止介质在传感器元件的边缘处逸出。因此,该优选聚合物密封层对于该介质是不可渗透的并且优选地相对于该介质是化学惰性的。
功能元件还可能具有竖直延伸的通道,优选地呈微流体系统的形式。该通道优选地由优选聚合物密封层形成并且可以任选地由另一优选聚合物密封层密封。该聚合物密封层优选地被形成为透明的。介质由此被引导在通道中经过传感器区域。
可以如下实现功能元件、尤其是传感器元件的制造。第一浮雕结构可以通过已知的方法如全息双光束曝光或通过电子束光刻在玻璃基底上形成。由此可以根据现有技术借助于电流复制工艺获得具有第一浮雕结构的镍垫片。镍垫片可以根据已知的方法复制,并且随后第一浮雕结构可以在柔性膜中以卷对卷(roll-to-roll)方法(例如热复制或UV复制)生产。
除其他之外,如果第一浮雕结构被实现在刚性基底(例如玻璃基底或石英基底)上,则对于功能元件、优选地对于传感器元件可以是有利的。这使得更容易处理例如液体介质。为此,可以在UV复制过程中将第一浮雕结构从镍垫片上直接复制到刚性基底上,例如玻璃基底或石英基底。用于此的已知过程使用所谓的溶胶-凝胶材料,诸如例如有机改性陶瓷(ormocer),其以液体形式施加到刚性基底上。然后将镍垫片放置在刚性基底(例如玻璃基底或石英基底)上,结果是溶胶-凝胶材料的薄膜保留在刚性基底与镍垫片之间。这之后是借助于穿过该刚性基底(例如玻璃基底或石英基底)的UV辐射来固化该溶胶-凝胶材料,以及分离该镍垫片。然后可以将该金属层在真空中气相沉积或溅射到具有第一浮雕结构的固化的溶胶-凝胶层的表面上。传感器层然后可以例如借助于旋涂作为薄层施加到金属层。
替代性地或附加地,在根据本发明的功能元件的制造过程中,功能元件的子区域(尤其是至少一个第一区域)可以优选地借助于形成图案的冲压模具被冲压到基底上。此外,功能元件还可能借助于非特异性层压辊在整个表面上施加到基底上。这里进一步尤其有利的是,如果功能性元件被冲压到其上的底座表面具有表面结构(例如,哑光结构),并且冲压压力被选择为使得第一凹凸式结构的基础表面在冲压过程中根据该表面结构而变形。
此外,还可能在一个工作步骤中用盲冲压工具加工功能元件,在盲冲压工具的冲压表面中模制有表面结构。冲压压力这里被选择成使得在按压该盲冲压工具的过程中第一浮雕结构的底座表面根据该盲冲压工具的表面结构变形。通过这种方法,还有可能在之后的一个工作步骤中通过至少一个第一浮雕结构的底座表面的相应变形来使该功能元件个体化,并且因此将以上已经描述的附加光学效果引入到该功能元件中或引入到具有该功能元件的产品中。
功能元件在产品(例如安全文件或装饰表面)中的使用已经证明是尤其好的。因此,功能元件可布置在产品中,例如取决于设计,使得其在俯视图中观察,但也经由窗口区域观察,结果是其可在俯视图和穿透视图中观察。
当然,可以以等效的方式在方法中使用上述特性,或者可以在产品中使用所提及的方法特征。
在下文中,借助于附图,参照几个实施例示例,通过示例解释本发明。因此,所示出的实施例示例不应被理解为限制性的。
图1示出了包括功能元件的产品的示意性截面表示。
图2示出了包括功能元件的产品的细节。
图3a和3b示出了功能元件的示意性截面表示。
图4a、图4b和图4c示出了功能元件的示意性俯视图。
图4d示出了功能元件的示意性截面表示。
图5a和5b示出反射光谱。
图6a示出了示意性浮雕结构。
图6b示出了功能元件的俯视图。
图7a示出了功能元件的示意性俯视图。
图7b示出了功能元件的俯视图。
图8a示出了功能元件的细节。
图8b和8c示出了功能元件的示意性俯视图。
图9示出了功能元件的俯视图。
图10示出了在反射光观察和透射光观察中的同一功能元件的两个俯视图。
图11a示出了功能元件的俯视图。
图11b和11c示出了功能元件的示意性俯视图。
图12示出了功能元件的俯视图。
图13示出了功能元件的俯视图。
图14示出了功能元件的示意性俯视图。
图15a到15d示出了功能元件的示意性截面表示。
图15e示出了功能元件的示意性俯视图。
图16示出了功能元件的示意性俯视图。
图17示出了功能元件的示意性截面表示。
图18示出了包括功能元件的产品的示意性表示。
图19示出了功能元件的示意性截面表示。
图20示出了包括功能元件的产品的示意性表示。
包括功能元件2的示例产品1的截面表示在图1中表示。图2进而示出了包括例如根据图1的截面表示的功能元件2的产品1的实施例示例。
包括根据图1或图2的功能元件2的产品1例如是纸币。然而,还有可能的是,产品1例如是ID文件、用于产品安全或用于装饰的标签、ID卡或信用卡、现金卡、商业产品的悬挂标签或证书(尤其是软件证书)、包装、用于固定和/或移动设备的组件部分、注塑模制的组件部分、直接结构化的铝组件部分、机动车辆、装饰修剪(trim)、滤色器、传感器、光学组件部分、光控制器。因此,以下陈述不限于纸币,而是可以同等地应用于产品1的另外以上提及的实施例。
产品1在此具有载体基底10和施加到载体基底10的功能元件2。
载体基底10优选地是纸基底,例如具有在从50μm到500μm范围内的层厚度。然而,载体基底10还可以是塑料基底或由一个或多个塑料和/或纸层制成的载体基底。此外,除了功能元件2之外,还可能将一个或多个其他功能元件施加到载体基底10或集成在载体基底10的一个或多个层结构中。载体基底10因此可具有例如一个或多个以下元件作为其他功能元件:水印、安全印刷、安全线、天线、芯片、贴片或带,其具有至少一个安全特征,包括全息或光学衍射结构。
功能元件2具有在第一区域21中的至少一个第一浮雕结构13以及被布置在至少一个第一浮雕结构13的至少一个子区域中的金属层12并且任选地在该金属层的面向观察者的一侧上具有优选的聚合物介电层。
至少一个金属层12优选地由铝和/或银和/或钯和/或铂和/或它们的合金制成。尤其是,至少一个金属层12由铝形成或由铝重量比例大于70%,优选大于90%的合金形成。至少一个金属层12优选地在真空中气相沉积和/或溅射在至少一个第一区域21的至少一个第一子区域中。
可替代地,金属层12还可以首先被施加在整个表面上并且然后在将不具有金属的区域中被再次去除。这可以使用已知的结构化方法或去金属化方法来实现,例如像蚀刻方法和/或洗涤方法和/或曝光方法。
还有可能将根据本发明的结构冲压到金属层和/或金属箔和/或金属体的表面中,和/或借助于激光器(例如,借助于飞秒激光器)将根据本发明的结构内接到表面中。
根据本发明的优选实施例示例,至少一个金属层12的层厚度dmetal被选择为使得其具有选自从0.9至3.0、优选地从1.1至2.5、进一步优选地从1.6至1.9的范围内的光密度(OD)。尤其对于功能元件的透射中观察,有利的是金属层具有选自从1.6至1.9的范围内的光密度(OD)。由此实现了足够的光强度,尤其是用于透射中观察功能元件,通过具有根据本发明的结构的区域。同时,尤其没有允许少得多的光穿过金属层的一个或多个结构的区域显得足够暗以便产生人眼可容易感知的对比度。
功能元件优选地被设计为使得的功能元件2的可能布置在至少一个金属层12的顶部和/或下方一个或多个层和/或功能元件2的可能设置在至少一个金属层12的下方的一个或多个层被形成为透明或半透明的,具体地具有至少10%、优选地至少25%、进一步优选地至少75%、尤其是在从400nm到700nm的波长范围内的透射率,还优选在至少一个第一区域21的至少一个子区域中至少90%。
功能元件2例如是转移膜、标签膜、层压膜或安全线。此外,功能元件2,尤其是至少一个第一区域21,可以优选具有选自以下组的另外一个或多个另外的层:复制层、介电层、由染料制成的层、由发光物质制成的层、上釉颜色层、掩模层、聚合物层、金属层、保护性清漆层、粘合层、分离层、底漆层、阻挡层、多孔层、对比层、密封层、粘合促进剂层、载体层、装饰层。在每种情况下,上述层可以单独地或者还以任何希望的彼此组合布置在功能元件中,尤其是在该至少一个第一区域21中,在至少一个第一浮雕结构13的顶部和/或下方。在此,这些层可以施加在整个表面上以及仅部分地施加,即在各区域内。例如,这些层中的一者或多者可以被布置为图案化的。若干图案化层也可以被布置为彼此配准。
根据本发明的功能元件2因此具有例如载体膜、优选地透明塑料膜、透明复制层、粘合层和聚合物层,该载体膜优选地由PET、PC、PE、BOPP制成并且具有在10μm与500μm之间的厚度,该透明复制层优选地由热塑性或UV可固化复制清漆制成,该粘合层优选地冷粘合层、热粘合层或UV可固化粘合层,该聚合物层优选地由具有在从1.45至1.55范围内的折射率的已知清漆系统制成。
此外,根据本发明的功能元件2优选地不具有由高折射率材料(如ZnS或TiO2)制成的另外的薄层,或不具有填充有尤其是高折射率纳米颗粒的聚合物清漆层,这些聚合物清漆层具体地被布置在至少一个金属层12的顶部和/或下方。
此外,有利的是,如果例如由低折射率材料(诸如MgF2)和/或低折射率聚合物层制成的介电层被布置在该少一个金属层12的顶部和/或下方。介电层优选地被印刷或气相沉积成使得介电层被布置在整个表面上或在各区域中在至少一个金属层12的表面上。低折射率层尤其具有至多1.45的折射率。
根据本发明的优选实施例示例,功能元件2具有至少一种染料和/或一种发光物质,该染料和/或发光物质具体地被布置在第一区域21中或至少一个第一区域21中的层中。该染料和/或发光物质优选地被布置成远离至少一个金属层12的表面之一小于1μm、进一步优选地小于750nm、仍进一步优选地小于500nm、此外仍进一步优选地小于300nm。该染料和/或发光物质优选地被布置在介电层或聚合物层中。
可以使用印刷方法或在真空中施加染料。真空施加的染料的示例是来自默克公司的Patinal Black A或Brown A以及吸收在可见光谱范围内、优选在从400nm到700nm的波长范围内的光的金属,例如金、铜或铬。
该染料和/或该发光物质优选地仅在各区域中被布置在至少一个金属层12上。进一步,染料和/或发光物质仅在至少一个金属层12邻接至少一个第一浮雕结构13并且因此生成上述效果的情况下才提供。
当使用印刷方法时,优选使用除了在真空施加的情况下的染料之外的其他染料。染料和/或发光物质优选是可溶性染料或发光物质或不溶性纳米颗粒或颜料。来自以下物质分组的染料优选用作染料:金属络合物染料,尤其是以Cr3+或Co2+作为中心原子。优选使用单独或组合地选自以下物质组的发光物质:香豆素、罗丹明以及花青素。
染料和/或发光物质的色素沉着水平和/或体积比例在包含染料和/或发光物质的层中可以高达100%,尤其是如果染料和/或发光物质是真空施加的。染料和/或发光物质的色素沉着水平和/或体积比例优选大于50%,并且更优选大于75%,并且尤其是优选大于90%。在这种高色素沉着水平和/或染料和/或发光物质的体积比例的情况下,染料层可以被设计为非常薄,由此染料和/或发光物质最大地靠近金属层而存在。
含有染料和/或发光物质的层的色素沉着水平和/或染料和/或发光物质的体积比例(印刷方法中施加的)优选地小于15%、优选地小于10%、进一步优选地小于5%,尤其是在使用如下染料和/或发光物质的情况下:在没有例如由聚合物制成的稳定基质的情况下,该染料和/或发光物质将不会对金属层具有足够的粘附性和/或将引起与金属层的化学反应。还可以使用不同颜料和/或染料和/或发光物质的混合物。
含有染料和/或发光物质的层优选地是透明的和/或具有至少10%、优选地至少25%、进一步优选地至少75%、仍进一步优选地至少90%、尤其是在从400nm到700nm的波长范围内的透射率。这里尤其保证的是,如果该染料还被施加在其中没有布置浮雕结构和没有金属层的子区域中,则底层的实质性染色是不可识别的。
通过染料和/或发光物质的布置,生成的第一颜色印象可以以有针对性的方式改变,尤其是在直接反射中。例如,染料和/或发光物质在550nm的波长的情况下可以具有最大吸收,其中吸收具有选自25nm到100nm,优选40nm到60nm范围的宽度的高斯分布。因为这将导致在550nm下反射率的深坍塌,布置这样一种染料和/或发光物质导致微红的第一颜色印象。
染料和/或发光物质可以提供在整个表面上或仅部分地提供在表面的各个体区域中。通过在表面各区域中部分施加,实现了仅在具有染料和/或具有发光物质的表面区域中观察到第一颜色印象,并且在没有施加染料和/或发光物质的区域中,第一颜色印象并不邻近这些而存在。由此可以生成第一颜色印象相对于其他光学效果的对比度的设计。
此外,可能将上釉颜色层14布置在整个表面上或至少部分地布置在至少一个第一区域21或另外的区域上的各区域中或整个表面上。该上釉颜色层14可以直接邻接金属层12或者通过介电中间层与金属层12间隔开。在此,至少一个上釉颜色层14充当滤色器并且对于观察者在该滤色器的相应着色中生成可检测的颜色印象。除了滤色器效果之外,在与金属层12相距优选地小于1μm、进一步优选地小于750nm、再进一步优选地小于500nm、此外再进一步小于300nm的相应小距离处,该上釉颜色层还可以(如上所述)借助于等离子体增强吸收以及等离子体偶联发射通过大大增加的吸收和/或荧光而改变第一颜色印象。
对于观察者可检测的该第一浮雕结构和/或另外的浮雕结构和/或该上釉颜色层14下方的镜表面的颜色印象可以被确定为这些对应的浮雕结构和/或镜表面的光学效果与该上釉颜色层14的上色的组合。
尤其是,至少一个上釉颜色层14是透明的和/或具有的透射率,尤其是在从400nm到700nm的波长范围内,为至少10%,优选至少25%,进一步优选至少75%,仍进一步优选至少90%。
两个或更多个上釉颜色层14可以彼此相邻地存在。可替代地,两个或更多个上釉颜色层14还可以至少在各区域中重叠而存在。在两个或更多个上釉颜色层14的重叠区域中,混合颜色由两个或更多个颜色层14的颜色形成,尤其是由下方的至少一个第一区域21形成。
至少一个上釉颜色层14的厚度优选地小于10μm、优选地小于5μm、进一步优选地小于2μm。尤其是,上釉颜色层14的色素沉着水平和/或染料和/或发光物质的体积比例小于15%,优选小于10%,仍进一步优选小于5%。上釉颜色层14的染料优选地是可溶燃料。
在一实施例中,至少一个上釉颜色层14可以被布置在距至少一个金属层12的表面之一小于500nm、优选地小于200nm的距离处,仍进一步优选地与至少一个金属层12之一的表面直接接触。
此外,至少一个第一区域21还可能具有形成为图案的子区域,并且尤其是具有包围该子区域的子区域。此外,可以将形成为不透明的至少一层、尤其是掩模层12布置在周围子区域中,其结果是由该至少一个金属层12和该至少一个第一浮雕结构13生成的光学效果仅在至少一个第一区域的未被不透明层覆盖的子区域中是可见的。
在根据图1和图2的实施例示例中,功能元件2例如在产品1的至少宽度或长度上延伸。
此外,功能元件2覆盖载体基底10的窗口区11,在该窗口区11中,载体基底10具有开口或通孔或者形成为透明的。功能元件2或包括至少一个第一浮雕结构13的至少一个第一区域21因此在这个区域中在从产品1的前方观察的情况下以及在从产品1的后方观察的情况下都是可见的。在此,尤其是,可以检查存在来自前方的与来自后方的不同的颜色印象。例如,在窗口区中,功能元件2可以从正面观察呈现铜色,并且从背面观察呈现金色。该不同的颜色印象可以通过以下方式生成:不对称的光栅轮廓和/或该介电层在该金属层12的两侧上的不同的折射率和/或该金属层12的两侧之一上的染料层。
可替代地或另外地,功能元件2可以具有第一区域21,第一区域不被布置在产品1的窗口区12中,而是完全施加到基底10的不透明区域上。这种功能元件2可以例如以其成形为贴片或条带的方式形成。
此外,功能元件2还可以嵌入到在载体基底10的层中,尤其是如果产品1是卡形产品1的话。在这种情况下,功能元件2作为贴片或条带设置在卡形产品1的一个层上,并且然后与卡形产品1的另外的层层压,并且因此嵌入到卡形产品1中。
图3a和3b示出了根据本发明的,例如根据图1或图2的,功能元件2的细节并且解说了轮廓形状的不同参数。因此,功能元件2在至少一个第一区域21中具有第一浮雕结构13。在至少第一浮雕结构13的子区域中还布置了具有层厚度dmetal的金属层12并且任选地在该金属层12的面向观察者的一侧上布置了优选的聚合物介电层。
至少一个浮雕结构13在由分配的方位角确定的至少一个方向上具有一系列隆起和凹陷,这些隆起和凹陷的隆起以小于可见光的波长的光栅周期Λ彼此相继。一个第一浮雕结构13进一步具有浮雕深度t。
浮雕结构13的颜色印象或颜色效果在直接反射中是可见的,因此在镜面反射中或在αin=αex的条件下,其中αin是入射光100、200的角度并且αex是反射光300相对于基底表面的表面法线或法线400的角度。优选地,通过对浮雕深度t和浮雕结构13的轮廓形状的对应选择,如果入射角和出射角同时改变,例如从0°至30°的范围(参见图3a)至例如在30°至60°范围内的入射角和出射角(参见图3b),则还进一步生成可清楚识别的颜色变化。根据本发明的功能元件2被设计成使得,在从第一入射角到第二入射角的这种变化的情况下,感知到第二颜色印象而不是第一颜色印象。
至少第一浮雕结构13的轮廓形状和/或浮雕深度和/或光栅周期优选地进一步被选择为使得在与第一入射角不同的第二入射角的情况下,在第一子区域中直接反射或直接透射通过至少一个金属层12的光的有色外观被不同地改变。
尤其是,第一颜色印象在第一入射角的情况下以直接反射出现,并且第二颜色印象在第二入射角的情况下以直接反射出现,其中尤其是从垂直于浮雕结构13的基平面的法线400开始,第一入射角选自0°至30°的范围,并且尤其是其中第二入射角比第一入射角大选自10°至45°的范围的值。因此,当倾斜时限定的颜色变化或颜色倾斜效果变得可能。在反射光观察和/或在透射光观察的情况下,在第一或第二入射角处,尤其是不同的、相对稳定的颜色印象因此对人类观察者而言以直接反射出现。
图4a和图4b示出了根据本发明的功能元件的示例实施例,该功能元件具有两个第一区域211、212,这两个第一区域在各自情况下具有浮雕结构13和布置在浮雕结构上的金属层12。此外,功能元件可以任选地具有优选聚合物介电层,该聚合物介电层被布置在金属层的面向观察者的一侧上。在两个第一区域211、212中,浮雕结构具有相同的轮廓形状和浮雕深度和光栅周期。如果在第一入射角下观察图4a中的功能元件2,那么观察者在第一区域211、212中均可识别相同的第一颜色印象,并且功能元件2看起来是单色的。如果在第二入射角下观察功能元件2,如图4b中示意性表示的,则可以感知两个区域211、212的第二颜色印象。第二颜色印象不同于第一金色或铜色颜色印象,并且对于两个区域进一步不同。观察者因此识别出例如在另一第一区域211的品红色背景前面的第一区域212中的绿色星。第二颜色印象尤其取决于浮雕结构13的方位角。因此,例如,一个第一区域212具有0°或90°的方位角,并且作为对,另外的第一区域211具有旋转或不同至少15°、优选地30°并且进一步优选地45°的方位角。
例如,为了在根据图4c关于此的功能元件2的实施例示例中示出,K形第一区域212被设计成使得其具有45°的方位角,而包围K形区域的区域211被设计成具有0°的方位角。由于两个第一区域211、212具有相同的轮廓形状、浮雕深度或光栅周期,相同的第一彩色印记在第一入射角和出射角处在两个第一区域中形成直接反射。这里有利的是,这种颜色倾斜效果是基于结构的,并且因此与其他基于结构的效果完全配准。
在第三入射角不同于第一和第二入射角的情况下,优选地,在相对于法线400的60°或更大的情况下(如在图4d中通过示例的方式所表示的),由于在至少一个第一区域21中衍射成第一衍射级的光,优选地出现与第一和第二入射角的光学外观不同的光学外观。
根据本发明的功能元件的优选实施例,第一浮雕结构13的光栅周期Λ和/或轮廓形状和/或浮雕深度t被设计成使得,对于0°至30°的入射角或观察角,至少一个第一区域21具有与525nm到700nm的波长范围的至少75%中的反射率相比,在400nm到500nm的波长范围的至少75%中的照射光的反射率低至少10%。
优选的是,如果第一浮雕结构13的轮廓形状和/或浮雕深度t被设计成使得至少一个第一区域21具有与从525nm到700nm的波长范围的至少70%内的反射率相比,在从400nm到500nm的波长范围的至少70%内的照射光的反射率低至少15%,进一步优选的是,至少一个第一区域21具有与从525nm到700nm的波长范围的至少90%内的反射率相比,在从400nm到500nm的波长范围的至少90%内的照射光的反射率低至少15%,并且进一步优选地,至少一个第一区域21具有与从525nm到700nm的波长范围的至少90%内的反射率相比,在400nm到500nm的波长范围的至少90%内的照射光的反射率低至少20%。
除了第一浮雕结构的轮廓形状和/或浮雕深度t和/或光栅周期Λ的优选设计之外,优选的是,至少一个第一区域21在从525nm到700nm的波长范围的至少90%中具有大于30%、优选大于40%、优选大于50%的照射光的直接反射率,以便第一颜色印象看起来不太暗。
从400nm到500nm的波长范围具体地对应于紫光和蓝光的波长范围,并且从525nm到700nm的波长范围具体地对应于绿光、黄光、橙光和红光的波长范围。因此,至少一个第一区域21的上述设计(尤其是关于轮廓形状和/或浮雕深度t和/或光栅周期Λ)具有的结果是,蓝色和/或青色反射光的比例小于人眼可见的波长范围的剩余反射光的比例,优选地从400nm到700nm。因此,对于观察者而言,第一颜色印象在直接反射中在金色或铜色阴影出现。
图5a和图5b示出了根据本发明的功能元件2的第一区域21的浮雕结构的反射光谱(连续线),以便解说以上陈述。虚线对应于示例第三区域23,该第三区域尤其生成用于直接比较的暗色或黑色颜色。在图5a中,绘制具有测得的原始数据的光谱,而在图5b中,用多项式5绘制这些光谱。表示经度拟合的光谱。在每种情况下在从400nm到700nm(x轴)的波长范围内进行测量,而在y轴上绘制对于在0%与100%之间的反射率获得的值。
可以清晰地认识到,与第三区域23相比,第一区域21的反射光谱具有更高的反射率。此外,第一区域21在525nm到700nm的波长范围内的反射率高于在400nm到500nm的波长范围内的反射率。绘制的参数ΔR代表波长范围之间的上述优选差异,并且为了更好的取向由水平和垂直虚线解说。
根据功能元件2的优选实施例示例,例如如图1或图2所示,至少一个第一浮雕结构13的轮廓形状被设计成在x方向和/或y方向上不对称。换言之,至少一个第一浮雕结构13的轮廓形状被设计成在x方向和/或y方向上不对称。此外,有利的是,如果轮廓形状尤其在浮雕深度t上连续地或逐步地变化。
激励电场有利地被不对称轮廓形状更强地局部化,例如在浮雕结构13的窄尖端处。这可导致更显著的共振和吸收。此外,等离子体的激发在非对称轮廓形状的两侧上不同,其结果是入射光产生取决于光照射到哪个表面上的不同效果。
对称的轮廓形状例如是正弦形或矩形或二元的。换言之,当底座表面用作镜面时,对称的轮廓形状具有镜面对称。这里,轮廓形状在这种镜像的情况下保持相同,浮雕结构仅偏移光栅周期Λ的一半。根据本发明,非对称轮廓形状在由底座表面跨越的平面中不具有镜像对称。
优选的是,Λ<300nm、优选Λ≤280nm、进一步优选Λ≤260nm适用于至少一个第一浮雕结构13在x方向和/或y方向上的光栅周期Λ的值。进一步优选地,至少一个第一浮雕结构13在x方向和/或y方向上的光栅周期Λ的值选自150nm到260nm、优选180nm到250nm的范围。
此外,有利的是t<0.7Λ、优选t≤0.6Λ适用于至少一个第一浮雕结构在x方向和/或y方向上的浮雕深度t的值。还有利的是,t>0.2Λ、优选地t≥0.3Λ适用于至少一个第一浮雕结构13在x方向和/或y方向上的浮雕深度t的值。
进一步地,可能选择至少一个第一浮雕结构13的优选地不对称的轮廓形状,使得至少一个第一浮雕结构13的隆起和凹陷的宽度相对于距该底座表面的t/2的距离是光栅周期的至少60%、优选地光栅周期的至少70%和/或光栅周期的至多40%、优选地光栅周期的至多30%。
尤其是,至少一个第一浮雕结构13的侧面的陡度相对于距底座表面t/2的距离可以具有在从60°至90°的范围中、优选地70°和85°的值。
至少一个第一浮雕结构13的侧面相对于从底座部表面开始的浮雕深度的25%与浮雕深度的75%之间的每个距离的陡度优选地选择成使得其具有选自40°至90°,优选地50°至85°的范围的值。
此外,有利的是相对于浮雕深度的0%与25%之间和/或浮雕深度的75%与100%之间的每个距离,在每种情况下从底座表面开始,选择用于至少一个第一浮雕结构13的侧面的陡度的值,该值具有选自0°至50°、优选0°至40°的范围的值。
至少一个第一浮雕结构13优选地被形成为2D光栅、优选地被形成为交叉光栅和/或被形成为六边形光栅或被形成为更复杂的2D光栅。更复杂的2D光栅意味着例如具有光栅周期的优选轻微随机变化的2D光栅。进一步,这些还意味着2D光栅,其在局部存在的光栅周期的至少四倍的长度上具有周期性布置,并且同时在大于100μm的长度上的随机布置。2D光栅在x方向和y方向上具有一系列隆起和凹陷。这意味着这一个第一浮雕结构13优选地不被设计为线光栅,因此设计为1D光栅。
在交叉光栅或六边形光栅的情况下,相对于两个方向的隆起和凹陷序列的光栅周期Λ优选地选自上述范围。这里,光栅周期在x方向和y方向上优选地是相同的。然而,光栅周期在这两个空间方向上也可以不同。
此外,至少一个第一浮雕结构13的周期性变化也可能至少在各区域中通过随机和/或伪随机变化叠加。
此外,还有可能将至少一个第一浮雕结构13的周期性变化至少在微结构上的多个区域中叠加,尤其是在菲涅耳透镜和/或菲涅耳自由形状表面上和/或在微反射镜上和/或在闪耀光栅上,尤其是具有大于5μm的周期,和/或在计算机生成的全息图(CGH)结构上。
因此,在图6a中通过示例的方式示出,包括隆起和凹陷的至少一个浮雕结构13可以叠加在诸如闪耀光栅之类的微结构上。作为示例,这里在图6b中示出了表示苹果的功能元件2。由于微结构,例如菲涅耳自由形状表面,实际上从表面突出或者在表面后面弹回的区域是清楚可识别的。由此除了至少一个第一浮雕结构13的光学效果(诸如稳定的颜色印象、颜色倾斜效果和“潜影效果”)之外,可以同时实现微结构本身的光学效果或组合两个结构的光学效果。因此,例如,由于微结构(例如菲涅耳自由形状表面),实际上从表面突出或在表面回弹的光学凸出效果的区域未被无色地感知,而是被感知为这种类型的金色或铜色的光学凸出效果。
在闪耀光栅结构叠加的情况下,尤其是具有大于5μm的光栅周期,即具有倾斜的宏观表面,通过第一浮雕结构13,发生第一浮雕结构13通过该倾斜的宏观表面相对于底座表面的角度的相应倾斜,由此以此方式组合的这个浮雕结构13生成具有更大观察角度范围的颜色印象。在第一浮雕结构13通过菲涅耳透镜结构或通过具有变化侧面角度的菲涅耳自由形状表面叠加的情况下,组合的浮雕结构的颜色梯度还可以在第一浮雕结构13叠加的情况下实现。
根据本发明的优选实施例示例,功能元件2具有至少一个第二区域22,其中在至少一个第二区域22中形成至少一个第二浮雕结构22。至少一个第二浮雕结构15是优选地从以下各项单独地或组合地选择和/或叠加的浮雕结构:衍射浮雕结构、全息浮雕结构(尤其是2D、2D/3D或3D全息图)、哑光结构、微反射镜表面、反射刻面结构、折射的、几乎无色的微结构(优选地具有大于5μm的光栅周期的闪耀光栅)、透镜、微透镜网格、二元随机结构、二元菲涅耳形状的微结构。
至少一个第二浮雕结构15因此被设计成使得至少一个第二区域22(尤其是在漫射照明下)优选地呈现银色和/或金属的固有颜色,该金属被布置在至少一个第二区域中和/或至少一个第二浮雕结构15被冲压到其中。
根据本发明的优选实施例示例,功能元件2具有至少一个第三区域23,其中在至少一个第三区域23中形成至少一个第三浮雕结构16。至少一个第三浮雕结构16尤其是包括具有大于300nm的光栅周期∧和大于150nm的浮雕深度t的光栅结构的浮雕结构。至少一个第三区域23优选地具有高折射率材料层。至少一个第三区域23被设计成使得它在直接反射或在透射中优选地具有红色或黑色,基本上是黑色的第一颜色印象。
由于诸如不同区域的颜色印象之类的光学效果基本上是由结构生成的,尤其是至少一个第一区域21、至少一个第二区域22和至少一个第三区域23可以相对于彼此精确地配置布置,因为可以省去用于彩色设计的附加清漆层的布置。
根据本发明的实施例,至少一个第一区域21、至少一个第二区域22、至少一个第三区域23或第一、第二或第三区域21、22、23中的至少一者具有图案化成形。一个区域可以被模制成例如字母、数字、符号、几何图形或装饰图案的形状。尤其是,至少一个第一区域21可以被设计为小文本或微文本。
此外,可以将第一区域和/或第二区域和/或者第三区域21、22、23布置为多个像素。像素可以被设计为圆形、方形、六边形、装饰图案形状或者也可以被设计成另一种连贯的形状。像素还可以具有细长形状,尤其是线形状。
像素在各空间方向中的至少一个方向上,优选在x方向(Px)和y(Py)方向上的最大大小优选小于300μm,优选小于100μm,进一步优选小于10μm,还进一步优选小于5μm,更进一步优选小于3μm。此外,有利的是,像素以在x方向和/或y方向上大于1μm,优选地大于1.5μm的大小(Px,Py)形成。
此外,如图7a和图7b中所示,至少一个第一区域21可能被设计成使得其被布置在至少两个、优选地至少三个、优选至少五个分区中。这些分区优选地被设计成使得它们在x方向和/或y方向上彼此相距至少300μm,优选地至少1000μm,结果它们被人眼感知为彼此分离。尤其是,一个分区,优选地每个分区具有至少一个第一分区区域,该第一分区区域在至少一个空间方向b1上形成为小于2mm,优选地小于1mm,进一步优选地小于0.7mm。在此,有利的是,至少一个第一分区区域占个体分区的表面积的至少20%,优选地至少30%,进一步优选地超过50%。
至少一个分区也可能在至少一个空间方向b2上具有至少一个第二分区区域,该至少一个第二区域形成为大于2mm、优选大于3mm、进一步优选大于5mm,尤其是其中所有分区的第二分区区域的表面积至少总共大于20mm2、优选大于30mm2、进一步优选地大于50mm2。此外,还可以减小至少一个分区在一个空间方向上的大小,优选地连续地或逐步地逐渐变细。
图7b示出了以上实施例的示例,其中在至少一个第一区域21的阳光(sunbeam)的形状中的连续锥形化分区被集成到包括至少一个第二区域22的设计中。锥形化分区导致第二区域22被设计为神殿。构成第二区域22的另外的结构被布置成在这些锥形化分区之间完美配准,这些另外的结构取决于倾角来生成径向无色移动效果。此外,功能元件2还被设计成使得神殿的背景由第一区域21形成。第一区域21和第二区域22的分区的这种组合的设计,由此无色移动效果和金色或暗色出现的子区域,能够被人眼非常容易地检测到。
此外,如在根据图8b的设计示例中,至少一个第一区域21可以被框定在各区域中,或者甚至被至少一个第三区域23完全包围,其中至少一个第三区域23在各空间方向之一上具有选自范围从30μm到1mm、优选从50μm到300μm、进一步优选从50μm到150μm的大小b23。该至少一个第三区域23因此形成轮廓状框架,该轮廓状框架框住至少一个第一区域21。这是尤其有利的,如图8a中所见,在微文本或微缩图的情况下,其易读性由此增加。第一区域、第二区域和第三区域21、22、23中的光学效果优选地具有尽可能不同的色度,并且因此具有尽可能好的相对于彼此的光学对比度。
在图8c中表示的另一实施例中,至少一个第一区域21可以被框定在各区域中,或者甚至被至少一个第二区域22完全包围,其中至少一个第二区域22在各空间方向之一上具有选自范围从30μm到1mm、优选从50μm到300μm、进一步优选从50μm到150μm的大小b22。尤其是,至少一个第二区域22在这里可以被框定在各区域中或者甚至被至少一个第三区域23完全包围,其中至少一个第三区域23,尤其是其大小b23可以如前述段落中那样设计。此外,至少一个第二区域22可以具有微文本或纳米文本。
由于不同区域的光学效果,例如彩色印象,基本上是由结构而不是由附加的印刷颜色层生成的,尤其是至少一个第一区域21、至少一个第二区域22和至少一个三分区域23可以相对于彼此准确配准地布置。
这进一步使得尤其是能够实现以完美配准布置的不言自明的设计元件的彩色设计,诸如例如标志。这些不言自明的设计元件可以方便地通过进一步的基于结构的效果来补充。
图9中示出的功能元件2是为了解说先前的陈述。示出了功能元件2还具有在至少一个第一区域21中的至少一个第一浮雕结构13以及布置在第一浮雕结构13的至少一个子区域中的金属层12。任选地,功能元件2具有优选聚合物介电层,该聚合物介电层在金属层12的面向观察者的一侧上。此外,功能元件2包括两个另外的第三区域23。两个第三区域根据其轮廓形状、浮雕深度和光栅周期来设计,从而它们生成不同的第一颜色印象。在该示例中,两个第三区域23和一个第一区域21被布置在旗帜的形状中,并且各区域被设计成使得出现黑色、红色或金色外观中的每一者。这里,观察者可以直观地识别出德意志联邦共和国的国旗。
图10示出了另一实施例示例,其中至少一个第一浮雕结构在至少一个第1区域21中的透射光中另外也具有颜色印象。这是由于因为通过浮雕结构使得等离子体激元激发成为可能而增加了穿过布置在浮雕结构13上的金属层12的透射。在这种设计中,根据本发明的浮雕结构13集成在月亮以及猫头鹰的眼睛中。相比之下,猫头鹰的身体有在反射中显得很暗的第三区域的浮雕结构。其他基于结构的效果,例如菲涅耳自由形式效果或衍射光栅结构,优选地集成在设计的其余部分中。
在左侧,图10示出了反射光观察和漫射照明情况下的设计。在图10的右侧,功能元件2显示在垂直透射光观测的情况下,其中具有其他基于结构的效果的区域只能被视为猫头鹰和月亮周围的黑暗边界。当功能元件2倾斜时,两个浮雕结构的透射光中的颜色印象变为品红色。
根据本发明的功能元件2的另外实施例,多个微透镜可以以网格的形式布置在至少一个第一区域21的顶部。尤其是,微透镜被布置成使得至少一个第一区域21被观察者感知为放大。换言之,至少一个第一区域21位于微透镜的焦平面中。为了解说,根据图1或图2的根据本发明的功能元件2的示例实施例如图11a中所示,其中另外多个微透镜被布置在功能元件2上方,结果是水滴状的图像信息项被显示给观察者。
在图11b中,尤其是,示出了至少一个第一区域21和例如至少一个第三区域23如何在这里被布置在各子区域中,使得各子区域显示出以网格形式布置的多个微图像或Moiré图标。尤其是,在这里,这些微图像或Moiré图标被布置成与以网格形式布置的多个微透镜配准。
此外,如图11c中放大示出的,子区域尤其由多个像素构成,其中各像素的设计如上已经关于其空间大小(Px和Py)所述。
取决于所需的彩色设计,子区域包括由至少一个第一区域21、至少一个第二区域22和/或至少一个三区域23形成的多个像素。例如,如图11b中所示,包括具有浅白色或银色、深灰色或黑色和/或金色或铜色的像素的微图像因此是可能的。
还可以通过像素的布置来设计子区域,使得实现从包括至少一个第一区域21的像素的增加布置到包括至少一个第二区域22的像素的增加布置的逐渐过渡。从金色或铜色外观到银色外观的可识别的渐变是可能的。
此外,通过前述实施例变型的组合,可能将子区域的金色或铜色印象设计的更亮,其更接近于银色阴影。这可以通过将不包括至少一个第三区域23的多个像素布置成包括至少一个第一区域21和至少一个第二区域22的像素的混合物,优选随机分布来实现。
可替代地或附加地,微图像的图案或由Moir图标制成的图案可以由在一个分区中具有银色反射外观的像素和具有深灰色到黑色外观的像素构成,并且由在图案的另一分区中具有金色或铜色外观的像素以及具有深灰色至黑色外观的像素构成。é换言之,微图像的装饰图案的区域或由Moiré图标制成的装饰图案的区域可以由包括至少一个第二区域22的像素和由包括至少一个第三区域23的像素构成,并且在装饰图案的另一区域中由包括至少一个第一区域21的像素以及由至少一个第三区域23的像素构成。因此,功能元件2的多色设计是可能的,其中例如金或铜的移动效果和银的移动效果在功能元件2中彼此在空间上分开地存在。
图12示出了根据图11a的功能元件2的另一实施例。功能元件2具有上面已经提到的子区域,该子区域包括多个像素,这些像素包括第一、第二和/或第三区域21、22、23,这些区域被形成为使得它们表示数字“5”。此外,多个微透镜也以网格的形式居中布置,结果是布置在那里的子区域被放大。现在,尤其是在至少一个第一、第二和/或第三区域21、22、23的顶部以及在多个微透镜的下方附加地设置至少一个形成为星形的上釉颜色层14。关于上釉颜色层的实施例和效果,参考上述陈述。
图13示出了根据本发明的功能元件2的另一实施例变型,例如根据图1或图2。根据该实施例变型,装饰图案由包括至少一个第一区域21的多个像素和包括至少一个第三区域23的多个像素形成。换言之,功能元件2表示灰度图像,尤其是半色调图像,或者单色图像。灰度通过像素的分布借助于半色调来实现,其中看起来暗的区域由包括第三区域23的像素形成,而看起来较亮的区域由包含第一区域21的像素形成。关于像素的大小Px或Py,可以参考上述陈述。
根据本发明的功能元件2通过其与常规灰度图像相比的设计,进一步提供了其具有直接反射或零衍射级的第一颜色效果的效果。尤其是,在强烈倾斜的情况下,尤其是在至少第一区域21中,功能元件2进一步提供了令人惊讶的潜影效果。灰度图像还可以通过具有进一步的基于结构的效果的功能元件1的区域被进一步框定,优选地完全框定。例如,灰度图像可以被细线移动效果包围,细线移动效果终止于灰度图像的外轮廓,并且因此将观察者的注意力引导到该灰度图像。
图14示出了根据本发明的功能元件2的另一实施例,例如根据图1。这里,功能元件2在至少一个第一区域21中也具有至少一个第一浮雕结构13。此外,金属层12布置在第一浮雕结构13的至少一个子区域中,并且可任选地,优选聚合物介电层布置在金属层12的面向观察者的一侧上。
根据该实施例示例,至少一个第一区域21可以布置在第一电极层中。尤其是,第一电极层被布置在反射显示器中或者可以被用于反射显示器中。第一电极层可以包括另外的层或功能元件,诸如例如导电连接组件和/或电磁屏蔽和/或热屏蔽和/或者光学屏蔽和/或电路。
第一电极层由此具有由至少一个第一区域21生成的光学效果。
此外,在可切换层30,例如电致变色层或液晶层或PDLC(聚合物分散液晶)层布置在第一电极层的顶部的情况下,这是有利的。该可切换层30的特征在于其外观可以通过施加电压而改变。尤其是,如果没有施加电压,例如在PDLC层对观察者来说是混浊的情况下,或者只要施加电压它就看起来是透明的。
此外,第二电极层可以布置在第一电极层和/或可切换层30的顶部。第二电极层优选被设计成透明或半透明和/或透明和/或具有,尤其是在400nm到700nm的波长范围内,透射率至少50%、优选至少75%、进一步优选至少90%。这种透明的第二电极层的示例是印刷的PEDOT:PSS层,或者也是对人眼呈现透明的结构化的、优选精细结构化的金属层。
第一电极层方便地设置在第二电极层的下方。换言之,第一电极层被布置在第二电极层的背离观察者的一侧上。尤其是,可切换层30被布置在第一电极层和第二电极层之间。
至少一个第一区域21的特性由此可以有利地集成在反射显示器中。尤其是,可切换层30的光学效果可以与下电极层的颜色效果相结合。因此,在具有可切换层30(例如PDLC层)的反射显示器的情况下,尤其是在由于施加电压(在图14中标记“导通”)而从混浊切换到透明的显示器的子区域中,第一电极层的金色或铜色印象变得可见或至少在增加的范围上可见。然而,如果没有电压施加到反射显示器(在图14中标记“断开”),则至少一个第一区域21基本上是不可见的或者至少仅微弱可见。
因此获得了反射显示器中的功能元件2,基本上仅只要将相应的电压施加到反射显示器上,该功能元件就能被观察者识别。
此外,可切换层30还可以包含染料或被染色,由此除了光学切换功能之外,它还获得滤色器功能。这提供了当施加电压时可切换层的外观在施加电压的情况下从染料的颜色到下部电极层的金色或铜色的进一步优点。
可切换层30的色素沉着水平和/或染料的体积比例优选小于15%,优选小于10%,进一步优选小于5%。可切换层30的染料优选为可溶性染料或不溶性纳米粒子。
图15a到15e示出了根据本发明的功能元件2的另一实施例,例如根据图1。该实施例描述了功能元件2优选作为传感器元件。功能元件2或传感器元件可例如在传感器产品中使用。功能元件2的操作模式例如是为了检测特定物质。图15a至15d示出了根据本发明的功能元件2的不同可能实施例的示意性截面表示,并且图15e示出了在与待检测物质接触之前(在左边)、期间和/或之后(在右边)功能元件的示意性俯视图。
在此,功能元件2在至少一个第一区域21中也具有至少一个第一浮雕结构13。为了简单起见,图15a至15d中未表示至少一个第一浮雕结构13。此外,金属层12被布置在第一浮雕结构13的至少一个子区域中,并且任选地,在金属层12的至少一个子区域中,优选聚合物传感器层17被布置在金属层12的面向观察者的一侧上。尤其是,上述子区域的与具有待检测物质的介质接触的区域形成传感器区域。如果传感器层17与足够量的待检测物质接触,则传感器层17在这里改变其折射率和/或吸收系数。这导致人眼可感知的颜色印象的改变。由于染料在具有第一浮雕结构13的至少一个金属层12的表面上的吸收增加,在待检测物质的浓度相对较低的情况下,这种颜色印象的改变已经是可识别的。这种增强机制被称为等离子体增强吸收。与具有不具有至少一个第一浮雕结构13的传感器层17的金属层12相比,人眼可感知的颜色印象的改变在此要大得多。这种可变的吸收行为可以是可逆的,也可以是不可逆的。
可选地,可以提供另一优选介电对比层18,其覆盖传感器的面向观察者的子区域,并且其中至少一个第一浮雕结构13、金属层12和传感器层17全部布置在其中。该对比层18的功能是保护传感器层17的被覆盖的子区域不与待检测的物质接触,使得这些区域不显示由待检测的物质触发的颜色印象的变化。因此,人眼尤其容易察觉到这些不同区域之间的对比。
图15a示出了传感器元件2在与待检测物质接触之前和/或之后的情况。对比层18优选地具有与包含待检测物质的介质的折射率相接近的折射率。对比层18的折射率优选地与包含待检测物质的介质的折射率相差至多±10%,进一步优选地相差至多±5%,并且进一步优选地相差至多±2%。例如,如果要检测溶解在水中的待检测物质(折射率nH2O≈1.33),则Teflon(折射率nTeflon≈1.31)、PVDF聚偏二氟乙烯(折射率nPVDF≈1.42)或氟化镁MgF2(折射率nMgF2≈1.38)是用于对比层18的可能材料。
图15e在示意俯视图中示出了传感器功能,其中对比层18的设计使传感器层17的闪电形状的区域不被覆盖。图15e在左侧表示的功能元件2显示了功能元件2与待检测物质接触之前的状态。闪电无法识别,或者几乎无法识别。图15e的右侧上表示的功能元件2显示了功能元件2与待检测物质接触时的状态。由于颜色印象的改变,闪电清晰可识别。
例如,传感器层17可以由嵌入聚合物基质中的染料组成。甲基橙、溴百里酚蓝或酚酞适合作为例如pH传感器的染料。取决于pH,它们在水溶液中显示出不同的颜色。酚酞例如对于小于8的pH值是透明的,并且从pH值9变成品红色。在非常高的pH值接近14的情况下,它再次变成无色。在相当低的pH值小于零的情况下,指示剂改变颜色为红橙色。
取决于传感器层17或传感器层17中的染料,可以检测到不同的物质,无论是气体还是液体。气态NO2例如与苝反应并改变该材料的复折射率,这导致在足够浓度的气体的情况下功能元件2的颜色印象的改变。苝(perylene)可以例如通过PECVD工艺直接施加到金属层12上。
图15c示出了用于传感器的功能元件2的设计,其中至少在传感器区域上附加了滤光透明层,尤其是开孔层19。换言之,滤光透明层、尤其是开孔层19布置在滤光器的侧面的顶部。滤光层19可使存在于介质中的待检测物质透过,并且防止存在于介质中的其他物质到达传感器层17。这使得有可能减少或防止传感器层17与同样存在于介质中的其他物质的不希望的反应。任选地,在功能元件2的边缘区域中提供另一优选聚合物密封层20,该密封层防止介质在功能元件的边缘处逸出。
图15d示出了另一种设计,其中介质通过垂直延伸的通道24被输送到传感器区域。通道24可以形成为微流体系统。通道24可以任选地用另一优选聚合物密封层20密封。该密封层20优选地被形成为透明的。
可以如下实现功能元件2、尤其是传感器元件的制造。至少一个第一浮雕结构13可以通过已知的方法如全息双光束曝光或通过电子束光刻在玻璃基底上形成。由此可以根据现有技术借助于电流复制工艺获得具有至少一个第一浮雕结构13的镍垫片。镍垫片可以根据已知的方法复制,并且随后至少一个第一浮雕结构13可以在柔性膜中以卷对卷方法(例如热复制或UV复制)生产。
除其他之外,如果至少一个第一浮雕结构13被实现在刚性基底(例如玻璃基底或石英基底)上,则对于功能元件2、优选地对于传感器元件可以是有利的。这使得更容易处理例如液体介质。为此,可以在UV复制过程中将至少一个第一浮雕结构13从镍垫片上直接复制到刚性基底上,例如玻璃基底或石英基底。用于此的已知过程使用所谓的溶胶-凝胶材料,诸如例如ormocer,其以液体形式施加到刚性基底上。然后将镍垫片放置在刚性基底(例如玻璃基底或石英基底)上,结果是溶胶-凝胶材料的薄膜保留在刚性基底与镍垫片之间。这之后是借助于穿过该刚性基底(例如玻璃基底或石英基底)的UV辐射来固化该溶胶-凝胶材料,以及分离该镍垫片。然后可以将该金属层12在真空中气相沉积或溅射到具有至少一个第一浮雕结构13的固化的溶胶-凝胶层的表面上。传感器层17然后可以例如借助于旋涂作为薄层施加到金属层12。
图16和17中示出了功能元件2的另一示意性实施例。该实施例描述了转移膜作为功能元件2。根据图16和17的功能元件2可以具有如图1所述的设计。图17示出了转移膜的示意截面表示。图16显示了转移膜的示意俯视图,其中载体层501已经从转移层上剥离,结果是至少一个第一浮雕结构13在整个表面上形成了面向观察者的侧面。
转移膜具有载体层501和可从载体层501分离的转移层。载体层501可以具有隔离层(separating layer)502。以下层的一个或多个另外的层优选地按以下顺序布置在载体层501上,其中它们优选地形成转移层:分离层503、包括至少一个第一浮雕结构13的复制层504、金属层12、底漆层506和粘合层507。
载体层501优选地由聚酯组成,进一步优选地由PET组成,并且隔离层502优选地由蜡组成。金属层12优选地由铝形成,并且优选地是气相沉积的。此外,功能元件2的至少一个第一浮雕13优选地布置在复制层504中的整个表面上。至少一个第一区域21被布置在转移层中,尤其是在整个表面上,垂直于由复制层504在观察方向上跨越的平面。
用于转移转移层的典型方法是例如热冲压方法和冷冲压方法。
图18示出了包括功能元件2的产品1的实施例。该实施例描述了例如葡萄酒瓶的瓶标签。瓶标签包括用于粘贴到瓶子上的纸标签。标签包含装饰框作为装饰层,该装饰框热冲压到由图16和图17所示的转移膜制成的纸标签上。转移层的转移通过热冲压方法或冷冲压方法来实现。载体层501可以在转移层的转移之后被剥离。图18中示出的瓶子标签还具有其他装饰元件,这些装饰元件已压印在瓶子标签上。“葡萄酒”一词被印在纸标签上,例如使用行业惯例的金箔,而年份“2021”则被印在例如行业惯例的“银箔”上。
银箔优选是指没有衍射或折射结构的镀铝箔。这种箔片也称为镜面箔片。此外,所说的金箔优选地是指没有衍射或折射结构的镀铝箔,其具有在观察方向上布置在铝层上的附加的、优选为黄色釉面的层。
此外,举例来讲,已经使用具有衍射无光结构的镀铝转移膜对单词“IDLA”进行冲压。此类箔类似于图16和17中所描述的箔,其中使用以上已经描述的无光泽结构来代替根据本发明的浮雕结构。
可以紧挨着冲压区域、在冲压区域下方或上方布置的印记可以另外施加到该标签。
图18中表示的包括根据本发明的功能元件的装饰框可以实现两个功能。一方面,它表示具有取决于视角的令人感兴趣的颜色变化的装饰元件。另一方面,它同时用作用于防止伪造的安全元件。
图19示出了根据本发明的作为标签膜和/或层压膜的功能元件的层结构。标签膜和/或层压膜具有优选地按以下顺序的以下层中的一个或多个:载体层501、底漆层506、包含至少一个第一浮雕结构13的复制层504、金属层12和粘合层507。
载体层501优选由聚酯组成,进一步优选由PET组成,并且粘合层507优选为冷粘合层。金属层12优选地包括铝,并且优选地是气相沉积的。此外,至少一个第一浮雕13优选地布置在复制层504中的整个表面上。
包括功能元件2的产品的进一步的示例实施例在图20中示出。该实施例示出了例如基于图19中描述的标签膜和/或层压膜在例如用于药物产品的包装上的标签。图20中示出的标签在铰接盖上方的区域中的包装的上部区域和包装的下部区域中附连。例如,字母“安全”进一步印刷在标签膜和/或层压膜上,并且字母“ETRO–PF–”另外使用行业中常用的银箔压印到包装上。
图20中的布置在包装上的标签可实现安全元件和装饰元件的基本方面。因此,它具有取决于视角的颜色变化并且将观察者的注意力引导到自身。然后,后者可以容易地识别包装是否已被打开。此外,该标签还提供防止伪造的保护。
当然,功能元件2或产品1的上列实施例变型可以根据需要彼此组合,并且不表示限制,尤其是在其成形和组合方面。
附图标记列表
1 产品
2 功能元件
10 载体基底
11 窗口区
12 金属层
13 第一浮雕结构
14 上釉清漆层
15 第二浮雕结构
16 第三浮雕结构
17 传感器层
18 对比层
19 滤光层
20 密封层
21,211,212 第一区域
22 第二区域
23 第三区域
24 通道
30 可切换层
100 光源
200 入射角
300 出射角
400 底座表面的法线
501 载体层
502 隔离层
503 分离层
504 复制层
506 底漆层
507 粘合层

Claims (65)

1.一种功能元件(2),所述功能元件包括在至少一个第一区域(21)中的至少一个第一浮雕结构(13)以及布置在所述至少一个第一浮雕结构(13)的至少一个子区域中的至少一个金属层(12),
其特征在于,
优选聚合物介电层任选地布置在所述金属层(12)的面向观察者的一侧上,
其中所述至少一个第一浮雕结构(13)在x方向和y方向上具有隆起和凹陷的周期性变化,
其中所述隆起以小于人眼可见的光的波长的光栅周期Λ彼此相继,
其中所述凹陷的最小值限定了底座表面,并且其中所述至少一个第一浮雕结构(13)具有浮雕深度t。
2.如权利要求1所述的功能元件(2),
其特征在于,
在所述至少一个第一区域(21)中,在第一入射角的情况下形成了第一颜色印象并且在第二入射角的情况下形成了第二颜色印象,
其中优选地从垂直于所述至少一个浮雕结构(13)的观察方向开始,所述第一入射角选自从0°到30°的范围,并且进一步优选地所述第二入射角比所述第一入射角大选自从10°到45°的范围的值。
3.如权利要求2所述的功能元件(2),
其特征在于,
所述第二颜色印象是取决于方位角而生成的,并且尤其是其中所述功能元件(2)具有至少一个第一区域(21),所述第一区域的方位角相对于另一第一区域(21)的方位角旋转至少15°,优选地30°并且进一步优选地45°。
4.如权利要求2或3所述的功能元件(2),
其特征在于,
在所述至少一个第一区域(21)中的第三入射角的情况下形成了与所述第一颜色印象和所述第二颜色印象不同的光学效果,
其中所述第三入射角具有60°或更大的值,优选地从垂直于所述至少一个第一浮雕结构(13)的观察方向开始。
5.如前述权利要求中一项所述的功能元件(2),
其特征在于,
所述至少一个金属层(12)由铝和/或银和/或钯和/或铂和/或它们的合金形成。
6.如前述权利要求中一项所述的功能元件(2),
其特征在于,
所述至少一个金属层(12)由铝形成或由铝重量比例大于70%,优选大于90%的合金形成。
7.如前述权利要求中一项所述的功能元件(2),
其特征在于,
所述至少一个金属层(12)具有选自范围从0.9到3.0,优选从1.1到2.5,进一步优选从1.6到1.9的光密度。
8.如前述权利要求中一项所述的功能元件(2),
其特征在于,
所述至少一个第一浮雕结构(13)的所述周期性变化至少在各区域中通过随机和/或伪随机变化来叠加。
9.如前述权利要求中一项所述的功能元件(2),
其特征在于,
所述至少一个第一浮雕结构(13)的所述周期性变化至少在微结构上在各区域中叠加,尤其是具有菲涅耳透镜、菲涅耳自由形状表面、微反射镜、闪耀光栅、或计算机生成的全息图(CGH)结构。
10.如前述权利要求中一项所述的功能元件(2),
其特征在于,
所述至少一个第一浮雕结构(13)被形成为交叉光栅和/或六边形光栅或更复杂的2D光栅。
11.如权利要求1所述的功能元件(2),
其特征在于,
Λ<300nm、优选Λ≤280nm、优选Λ≤260nm适用于所述至少一个第一浮雕结构(13)在x方向和/或y方向上的所述光栅周期Λ的值。
12.如前述权利要求中一项所述的功能元件(2),
其特征在于,
所述至少一个第一浮雕结构(13)在x方向和/或y方向上的所述光栅周期Λ的值选自从150nm到260nm、优选从180nm到250nm的范围。
13.如前述权利要求中一项所述的功能元件(2),
其特征在于,
t<0.7Λ、优选t≤0.6Λ适用于所述至少一个第一浮雕结构(13)在x方向和/或y方向上的所述浮雕深度t的值。
14.如前述权利要求中一项所述的功能元件(2),
其特征在于,
t>0.2Λ、优选t≥0.3Λ适用于所述至少一个第一浮雕结构13在x方向和/或y方向上的所述浮雕深度t的值。
15.如前述权利要求中一项所述的功能元件(2),
其特征在于,
所述至少一个第一浮雕结构(13)的轮廓形状连续地或逐步地变化。
16.如前述权利要求中一项所述的功能元件(2),
其特征在于,
所述至少一个第一浮雕结构(13)的所述轮廓形状被设计成在x方向和/或y方向上不对称。
17.如前述权利要求中一项所述的功能元件(2),
其特征在于,
所述至少一个第一浮雕结构(13)的所述隆起和凹陷的宽度相对于距所述底座表面的t/2的距离是所述光栅周期的至少60%、优选地所述光栅周期的至少70%和/或所述光栅周期的至多40%、优选地所述光栅周期的至多30%。
18.如前述权利要求中一项所述的功能元件(2),
其特征在于,
优选地由具有从1.45到1.55范围中的折射率的聚合物制成的聚合物层被布置在所述至少一个第一浮雕结构(13)的顶部和/或下方,并且尤其是其中所述聚合物层在整个表面上或在各区域中被施加到所述至少一个第一浮雕结构(13)。
19.如前述权利要求中一项所述的功能元件(2),
其特征在于,
尤其是对于从0°到30°范围中的入射角,所述至少一个第一区域(21)具有与从525nm到700nm的波长范围的至少75%中的反射率相比,在从400nm到500nm的波长范围的至少75%中的照射光的反射率低至少15%,
优选地所述至少一个第一区域(21)具有与从525nm到700nm的波长范围的至少70%中的反射率相比,从400到500nm的波长范围的至少70%中的照射光的反射率,低至少15%,
进一步优选地所述至少一个第一区域(21)具有与从525nm到700nm的波长范围的至少90%中的反射率相比,从400到500nm的波长范围的至少90%中的照射光的反射率,低至少15%,
并且仍进一步优选地所述至少一个第一区域(21)具有与从525nm到700nm的波长范围的至少90%中的反射率相比,从400到500nm的波长范围的至少90%中的照射光的反射率,低至少20%。
20.如前述权利要求中一项所述的功能元件(2),
其特征在于,
所述至少一个第一区域(21)具有从525nm到700nm的波长范围的至少90%中的照射光的反射率,其大于30%,优选大于40%,优选大于50%。
21.如前述权利要求中一项所述的功能元件(2),
其特征在于,
染料和/或发光物质被布置在所述至少一个第一区域(21)中,优选在各区域中或在整个表面上,优选被布置成远离所述至少一个金属层的表面之一小于1μm、进一步优选地小于750nm、仍进一步优选地小于500nm、此外仍进一步小于300nm。
22.如前述权利要求中一项所述的功能元件(2),
其特征在于,
所述染料和/或发光物质地被布置在所述优选聚合物介电层中。
23.如前述权利要求中一项所述的功能元件(2),
其特征在于,
所述功能元件(2)具有至少一个第二区域(21),其中至少一个第二浮雕结构(15)被形成在所述至少一个第二区域(21)中。
24.如权利要求23所述的功能元件(2),
其特征在于,
所述至少一个第二浮雕结构(15)被形成为衍射浮雕结构;全息浮雕结构,尤其是2D、2D/3D或3D全息图;哑光结构;微反射镜表面;反射刻面结构;折射的、几乎无色的微结构,优选地具有大于5μm的光栅周期的闪耀光栅;透镜;微透镜网格;二元随机结构;二元菲涅耳形状的微结构或此类浮雕结构的组合;和/或被形成为反射镜表面,其中没有浮雕结构被模制到这一反射镜表面中。
25.如前述权利要求中一项所述的功能元件(2),
其特征在于,
所述功能元件(2)具有至少一个第三区域(23),其中至少一个第三浮雕结构(16)被形成在所述至少一个第三区域(23)中,尤其是其中所述至少一个第三浮雕结构(16)具有小于500nm且大于300nm的光栅周期Λ以及大于150nm的浮雕深度t。
26.如权利要求23和/或25所述的功能元件(2),
其特征在于,
所述至少一个第一区域(21)、所述至少一个第二区域(22)和所述至少一个第三区域(23)相对于彼此准确配准地布置。
27.如前述权利要求中一项所述的功能元件(2),
其特征在于,
所述至少一个第一区域(21)被设计成使得其被布置在至少两个、优选地至少三个、优选地至少五个分区中,尤其是其中各分区被布置成在x方向和/或y方向上彼此相距至少部分超过300μm,优选地至少1000μm。
28.如权利要求27所述的功能元件(2),
其特征在于,
各分区中的一个分区,优选地每个分区,具有至少一个第一分区区域,所述第一分区区域在至少一个空间方向上形成为小于2mm,优选地小于1mm,进一步优选地小于0.7mm。
29.如权利要求27或28所述的功能元件(27),
其特征在于,
所述至少一个第一分区区域占个体分区的表面积的至少20%,优选地至少30%,优选地超过50%。
30.如权利要求27到29所述的功能元件(2),
其特征在于,
至少一个分区也在至少一个空间方向上具有大于2mm、优选大于3mm、优选大于5mm的至少一个第二分区区域,尤其是其中所有分区的所述第二分区区域的表面积至少总共大于20mm2、优选大于30mm2、进一步优选地大于50mm2
31.如权利要求27到30所述的功能元件(2),
其特征在于,
至少一个分区在一个空间方向上的大小被减小,优选地连续地或逐步地逐渐变细。
32.如前述权利要求中一项所述的功能元件(2),
其特征在于,
所述至少一个第一区域(21)、所述至少一个第二区域(22)、所述至少一个第三区域(23)或所述第一、第二或第三区域(21、22、23)中的至少一者具有图案化成形,其中各区域优选被模制成字母、数字、符号、几何图形或装饰图案的形状。
33.如前述权利要求中一项所述的功能元件(2),
其特征在于,
所述至少一个第一区域(21)被设计成小文本或微文本,其中小文本的字符高度在从0.5mm到2.5mm的范围中,而微文本的字符高度选自从0.125mm到0.5mm的范围。
34.如前述权利要求中一项所述的功能元件(2),
其特征在于,
所述第一、第二或第三区域(21、22、23)被布置成多个像素,其中所述像素被设计成圆形、方形、六边形、装饰图案形状或者也被设计成另一种连贯的形状和/或具有细长形状,尤其是线形状。
35.如权利要求34所述的功能元件(2),
其特征在于,
像素在各空间方向中的至少一个方向上,优选在x方向和y方向上,的最大大小被形成为小于300μm,优选小于100μm,进一步优选小于10μm,还进一步优选小于5μm,更进一步优选小于3μm,和/或像素在x方向和/或y方向上形成为大于1μm,优选大于1.5μm。
36.如权利要求34或35所述的功能元件(2),
其特征在于,
多个微透镜以网格的形式被布置在所述至少一个第一区域(21)的顶部,尤其是其中上釉颜色层(14)至少被布置在所述多个微透镜下方的区域中。
37.如权利要求36所述的功能元件(2),
其特征在于,
所述微透镜的网格具有若干个微透镜部分网格,优选地其中在微透镜部分网格内,各微透镜在所述微透镜的一维布置中被布置为柱面透镜,或者在所述微透镜的二维布置中被布置成在每种情况下具有球形或近似球形或非球面形状的微透镜。
38.如前述权利要求中一项所述的功能元件(2),
其特征在于,
所述至少一个第一区域(21)被布置在第一电极层中,尤其是其中可切换层,优选电致变色层或液晶层或PDLC层,被布置在第一电极层的顶部,并且第二电极层被布置在所述第一电极层和/或所述可切换层(30)的顶部。
39.如权利要求38所述的功能元件(2),
其特征在于,
所述可切换层(30)包含染料和/或被染色,尤其是其中所述可切换层(30)的所述染料的的色素沉着水平和/或体积比例小于15%、优选地小于10%、进一步优选地小于5%。
40.如前述权利要求中一项所述的功能元件(2),
其特征在于,
所述至少一个第一区域(21)被框定在各区域中,或者被所述至少一个第三区域(23)完全包围,其中所述至少一个第三区域(23)在各空间方向之一上具有选自范围从30μm到1mm、优选从50μm到300μm、进一步优选从50μm到150μm的大小。
41.如前述权利要求中一项所述的功能元件(2),
其特征在于,
所述至少一个第一区域(21)被框定在各区域中,或者被所述至少一个第二区域(22)完全包围,其中所述至少一个第二区域(22)在空间方向之一上具有选自范围从30μm到1mm、优选从50μm到300μm、优选从50μm到150μm的大小,并且尤其是其中所述至少一个第一区域(21)和所述至少一个第二区域(22)被框定在各区域中,或者被至少一个第三区域(23)完全包围。
42.如前述权利要求中一项所述的功能元件(2),
其特征在于,
包含所述染料和/或所述发光物质的层中的所述染料和/或所述发光物质的色素沉着水平和/或体积比例优选大于50%,进一步优选大于75%,仍进一步优选大于90%,
或者其中包含所述染料和/或所述发光物质的层中的所述染料和/或所述发光物质的色素沉着水平和/或体积比例小于15%,优选小于10%,进一步优选小于5%。
43.如前述权利要求中一项所述的功能元件(2),
其特征在于,
优选地聚合物传感器层(17)被布置在所述金属层(12)的至少一个子区域上在所述金属层(12)的面向观察者的一侧上,其中所述染料和/或发光物质被布置在所述传感器层(17)中。
44.如前述权利要求中一项所述的功能元件(2),
其特征在于,
优选地介电对比层(18)被布置在从观察者看到的所述优选地聚合物传感器层(17)的顶部的区域中。
45.如前述权利要求中一项所述的功能元件(2),
其特征在于,
所述功能元件(2)还具有滤光透明层、尤其是开孔层(19),其被布置在从观察者看到的所述优选地聚合物传感器层(17)的顶部。
46.如前述权利要求中一项所述的功能元件(2),
其特征在于,
所述染料和/或所述发光物质是发色的,优选是热致变色和/或光致变色的和/或pH敏感的。
47.如前述权利要求中一项所述的功能元件(2),
其特征在于,
至少一个上釉颜色层尤其被布置在整个表面上或者部分地至少在各区域中、或者在观察者的观察方向上尤其是与由所述功能元件(2)跨越的平面相垂直的方向上的整个表面上、在所述至少一个第一区域(21)和/或第二区域(22)和/或第三区域(23)下方。
48.如前述权利要求中一项所述的功能元件(2),
其特征在于,
所述至少一个上釉颜色层直接邻接所述金属层(12)或者通过介电中间层与所述金属层(12)间隔开。
49.如前述权利要求中一项所述的功能元件(2),
其特征在于,
所述至少一个上釉颜色层,尤其是在相对于法线优选至少0°到30°的倾斜角度范围内和/或相对于法线优选地至少30°到60°的倾斜角范围内的直接反射中,尤其是在CIELAB颜色空间中,相对于所述至少一个第一和/或从所述第二和/或从所述第三区域(21、22、23)具有从50到270、优选从100到270、进一步优选从130到270的总油墨保持率dE。
50.如前述权利要求中一项所述的功能元件(2),
其特征在于,
所述至少一个上釉颜色层,尤其是在相对于法线优选地至少0°到30°的倾斜角度范围内和/或相对于法线优选至少30°至60°的倾斜角范围内的直接反射中,具有较暗的颜色,尤其是具有较低的明度值L,并且所述至少一个第一和/或第二和/或第三区域(21、22、23)具有较亮的颜色,尤其是具有较高的明度值L。
51.如前述权利要求中一项所述的功能元件(2),
其特征在于,
所述至少一个上釉颜色层,尤其是在相对于法线优选地至少0°到30°的倾斜角度范围内和/或相对于法线优选至少30°至60°的倾斜角范围内的直接反射中,具有较亮的颜色,尤其是具有较高的明度值L,并且所述至少一个第一和/或第二和/或第三区域(21、22、23)具有较暗的颜色,尤其是具有较低的明度值L。
52.如前述权利要求中一项所述的功能元件(2),
其特征在于,
所述至少一个第一区域(21)和/或所述至少一个第二区域(22),尤其是在相对于法线在从优选至少0°到30°的倾斜角度范围内和/或相对于法线从优选至少30°到60°的倾斜角范围内的直接反射中,尤其是在CLELAB颜色空间中,相对于所述至少一个第三区域(23)具有从50到270、优选从100到270、进一步优选从130到270的总油墨保持率dE。
53.如前述权利要求中一项所述的功能元件(2),
其特征在于,
优选与所述至少一个第三区域(23)相比,所述至少一个第一区域(21)和/或所述至少一个第二区域(22),尤其是在相对于法线在从优选至少0°到30°的倾斜角度范围内和/或相对于法线在从优选至少30°到60°的倾斜角范围内的直接反射中,具有较亮的颜色,尤其是具有较高的明度值L。
54.如前述权利要求中一项所述的功能元件(2),
其特征在于,
所述至少一个第一区域(21)被布置在各子区域中,使得所述子区域显示以网格形式布置的多个微图像或Moiré图标,尤其是其中所述微图像或Moiré图标被布置成与以网格形式设置的多个微透镜配准。
55.如前述权利要求中一项所述的功能元件(2),
其特征在于,
所述微图像或Moiré图标的网格具有若干部分网格,其中在一个部分网格内,所述微图像或Moiré图标以所述微图像或Moiré图标的一维布置方式来被布置,或者以微图像或者Moiré图标的二维布置方式来被布置。
56.如前述权利要求中一项所述的功能元件(2),
其特征在于,
一个部分网格内的所述微图像或Moiré图标被形成为使得对于每个部分网格,形成分配给所述部分网格的光学效果,优选地其中若干部分网格生成不同的光学效果,这些效果一起显示经组合的光学效果或显示彼此相邻存在的分开的各光学效果。
57.如前述权利要求中一项所述的功能元件(2),
其特征在于,
对于针对每个部分网格的不同的光学效果,尤其是所述微图像或Moiré图标具有不同地形成的和/或不同数量的至少一个第一区域(21)和/或至少一个第二区域(22)和/或至少一个第三区域(23)和/或在所述至少一个第一区域(21)和/或至少一个第二区域(22)和/或至少一个第三区域(23)前面和/或后面的至少一个上釉颜色层。
58.如前述权利要求中一项所述的功能元件(2),
其特征在于,
所述微透镜的网格、所述微图像和/或所述Moiré图标和/或它们的部分网格具有不同的外形,尤其是编码形式的三角形、多边形、圆形、椭圆形、装饰图案形状、图案化。
59.一种用于生产如权利要求1到58所述的功能元件(2)或者尤其是用于使用如权利要求1到58所述的功能元件(2)来修改表面的方法,其中至少一个第一浮雕结构(13)被布置在所述功能元件的至少一个第一区域(21)中,并且金属层(12)被至少布置在所述至少一个第一浮雕结构(13)的至少一个子区域中,并且任选地优选聚合物介电层被布置在所述金属层(12)的面向观察者的一侧上,
其中结果是所述至少一个第一浮雕结构(13)在x方向和y方向上具有隆起和凹陷的周期性变化,
并且所述隆起以小于人眼可见的光的波长的光栅周期Λ彼此相继,
并且结果是所述凹陷的最小值限定了底座表面,并且所述至少一个第一浮雕结构(13)具有浮雕深度t。
60.如权利要求59所述的方法,
其特征在于,
所述至少一个金属层(12)是在真空中气相沉积和/或溅射在所述至少一个第一区域(21)的至少一个子区域中的。
61.如权利要求59到60所述的方法,
其特征在于,
聚合物层被布置在所述至少一个浮雕结构(13)面向观察者的一侧的顶部,尤其是其中所述聚合物层被布置在所述至少一个第一浮雕结构(13)上在整个表面上或在各区域中。
62.如权利要求59到61所述的方法,
其特征在于,
染料和/或发光物质被布置在所述至少一个第一区域(21)中,优选在各区域中或在整个表面上,优选被布置成远离所述至少一个金属层(12)的表面之一小于1μm、进一步优选地小于750nm、仍进一步优选地小于500nm、此外仍进一步小于300nm。
63.如权利要求59到62所述的方法,
其特征在于,
介电层被印刷或气相沉积在所述至少一个金属层(12)的顶部和/或下方,并且其中尤其是所述染料和/或所述发光物质被布置在优选聚合物介电层中。
64.如权利要求59到63所述的方法,
其特征在于,
至少一个上釉颜色层至少被布置在各区域中或者在整个表面上,其中所述至少一个上釉颜色层尤其被布置在整个表面上,或者尤其在观察者的与由所述功能元件跨越的平面相垂直的观察方向上被部分布置在所述至少一个第一区域和/或第二区域和/或第三区域下方。
65.一种产品(1),尤其是一种安全文件或装饰表面,包括尤其如权利要求1到58中一项所述的功能元件(2),其中至少一个第一浮雕结构(13)被布置在所述功能元件(2)的至少一个第一区域(21)中,并且至少一个金属层(12)被布置在所述至少一个浮雕结构(13)的至少一个子区域中,并且任选地优选聚合物介电层被布置在所述金属层(12)的面向观察者的一侧上,
其中所述至少一个第一浮雕结构(13)在x方向和y方向上具有隆起和凹陷的周期性变化,
并且所述隆起以小于人眼可见的光的波长的光栅周期Λ彼此相继,
其中所述凹陷的最小值限定了底座表面,并且所述至少一个第一浮雕结构(13)具有浮雕深度t,
并且其中所述产品(1)尤其是纸币;ID文件;用于产品安全或用于装饰的标签;ID卡或信用卡;现金卡;商业产品的悬挂标签或证书,尤其是软件证书;包装;用于固定和/或移动设备的组件部分;注塑模制的组件部分;直接结构化的铝组件部分;机动车辆;装饰修剪;滤色器;传感器;光学组件部分或光控制器。
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