用于微光学安全元件的压花漆 本发明涉及适于制造微光学排列(micro-optic arrangement)、特别是微光学安全元件(security element)的压花漆(embossing lacquer)；制造这种微光学排列和安全元件的方法；微光学安全元件；微光学安全元件在产品保护中的用途；具有该微光学安全元件的数据载体，例如有价文件(value document)；以及具有该微光学安全元件的有价文件的制造。
数据载体例如有价文件或识别文件、钞票(banknote)、契约、支票、以及其它有价值的物品(例如贴有商标的制品)通常提供有安全元件以进行保护，所述安全元件可检验数据载体的真实性并同时起到防止未经授权便进行复制的作用。安全元件可成形为例如以下形式：嵌入钞票中的安全线、带孔钞票的覆盖膜(cover foil)、施加的安全条、或自支持转移元件(transferelement)(例如在其制造后贴到有价文件上的标签)。另外的变型为例如产品包装的撕裂线。
具有向不同观察角度的观察者传递不同图像印象的在光学上可变化的元件的安全元件在这里具有特殊作用，因为即使是使用高质量的彩色复印机也不能复制在光学上可变化的元件。为此，安全元件可装配有光学衍射活性的微结构或纳米结构形式的安全特征，例如装配有常规的压花全息图或其它类似全息图的衍射结构，就像例如在出版物EP 0 330 733 A1或EP 0 064 067A1中所描述的那样。
还已知使用透镜系统作为安全特征。在例如出版物EP 0 238 043 A2或DE 36 09 090 A1中描述了由透明材料制成的安全线，该安全线在其表面上压花有包含多个平行的圆柱形透镜的栅格。选择该安全线的厚度，使其大致对应于该圆柱形透镜的焦距。在反面上精确对准施加印刷图像，该印刷图像是考虑该圆柱形透镜的光学性质进行设计的。
有时候也使用所谓的莫阿(moire)放大排列作为真实性特征(authenticityfeature)。在出版物WO 2006/087138 A1或DE 10 2005 028 162 A1中公开了这种莫阿放大排列。WO 2006/087138 A1中公开的安全元件至少具有第一和第二真实性特征。该第一真实性特征包括具有存在于第一栅格(grid)中的多个聚焦元件(focusing element)的第一排列，和具有存在于第二栅格中的多个微观结构的第二排列。该第一和第二排列彼此相对设置，使得通过第一排列的聚焦元件观察时看到第二排列的微观结构被放大。
这种放大效应也称作莫阿放大。在文章″The moirémagnifier″，M.C.Hutley，R.Hunt，R.F.Stevens and P.Savander，Pure Appl.Opt.3(1994)，第133～142页中描述了莫阿放大排列运行的基本模式。非常简要地说，莫阿放大由此是指在大约相同的栅距下通过透镜屏幕观察包括相同图像物体的栅格时所产生的现象。正如任意一对类似的栅格的情况一样，这产生莫阿图案，但是在这种情况下，每个莫阿条纹以图像栅格重复单元的被放大和旋转的图像的形式出现。
微光学真实性特征的聚焦元件由压花漆压花而得。要通过该聚焦元件观察的微结构可具有任意所需形式。根据WO 2006/087138 A1，它们由无色压花漆制得并且涂覆成具有反射性、或者由有色压花漆制得。因此，在各种情况下通过聚焦元件(下文中称作微透镜)都可以识别完整的微结构，微透镜和微结构必须具有大致相同的尺寸。而且，微结构的位置离透镜的焦点越近，微透镜的放大作用越强。由于透镜的曲率越大则焦距越小，为了获得良好的放大倍率，透镜和微结构之间必须有大的距离(透镜曲率小)或者必须采用高度弯曲的透镜(透镜和微结构之间地距离较短)。
微结构的尺寸、透镜的直径及焦距之间的关系导致透镜的曲率大且微光学真实性特征的厚度相对高，并由此导致安全元件的厚度相对高。
由于必须有相当大的压花深度和曲率，因此难以通过压花制造聚焦元件或微透镜。而且，在高度弯曲的微透镜的情况下，要复制的微结构的尺寸受到限制。
另一问题在于如下事实：安全元件越厚，则越难以引入到有价文件例如钞票中。在有价文件弯曲或折叠时，厚的安全元件表现得易碎并倾向于破裂。
另外，高厚度的压花层倾向于不受控制地散射光，从而可照亮要通过厚的微透镜观察的微结构图形(motif)并且该微结构图形的亮度减小。
另一难点在于微结构排列的图形的分辨率。该微结构必须在微透镜的数量级上。如果要代表复杂的微结构例如字母、数字、标识或者甚至图像，分辨率必须为几微米，优选显著低于微米量级，即在纳米范围内。利用有时用于在常规微光学真实性特征中制造微结构图形的经典印刷方法通常不能得到这种分辨率。印刷的替代方法是通过压花漆的压花制造微结构图形，如根据WO 2006/087138 A1所进行的那样。但是，这种替代方法通常仅仅在无色压花漆的情况下是令人满意的。有色压花漆可通过颜料或可溶性染料着色。这两种可能的方法都具有缺陷。可溶性染料倾向于与溶剂一起渗出并且有时候显示出显著的迁移。颜料通常含有这样的颗粒，该颗粒的粒度太大以至于不能完全遵循极精细的微结构的压花结构。这产生具有颜料缺陷的微结构图形，在放大时可清楚地看见该颜料缺陷。
从该现有技术出发，本发明是基于如下目的：提供具有微光学真实性特征的安全元件，该安全元件与例如从EP 0 238 043 A2和WO 2006/087138 A1所知的现有技术安全元件相比具有减小的厚度，并且可以容易地引入到有价文件如钞票中。
另一目的在于提供具有微光学真实性特征的安全元件，该安全元件具有无色、有色或者颜色可变的微结构。
本发明的目的还在于提供具有微光学真实性特征的安全元件，该安全元件具有高分辨率(优选在纳米范围的分辨率)的无色、有色或者颜色可变的微结构。
而且，本发明的目的在于提供具有微光学真实性特征的安全元件，该安全元件具有提高的防伪造性。
本发明的目的还在于提供制造这种安全元件的方法。
本发明的目的还在于提供可制造这种安全元件的压花漆。
本发明的进一步目的在于提供具有这种带有微光学真实性特征的安全元件的有价文件以及所述带有微光学真实性特征的安全元件在产品保护中的用途。
通过权利要求1的压花漆、权利要求28的具有至少一种微光学真实性特征的安全元件、权利要求36的制造具有至少一种微光学真实性特征的安全元件的方法、权利要求37的具有至少一种微光学真实性特征的安全元件在产品保护中的用途、以及权利要求38的数据载体来实现这些目的。
本发明的实施方式说明于各从属权利要求中。
本发明特别涉及可从WO 2006/087138 A1基本知道其结构的具有微光学真实性特征的安全元件。关于安全元件的不同实施方式，特别是关于聚焦元件(微透镜)和微观结构(图形元件)的栅格排列，关于该微透镜和该微观结构的几何形状，关于该安全元件的结构即所采用的层以及各层的顺序，以及关于所实现的效果(例如颜色和动力学效果)，特意参考WO 2006/087138 A1，在这方面，将其公开内容引入到本申请的公开内容中。该引入作为参考的出版物的安全元件具有第一微光学真实性特征和能通过机器和/或视觉进行检验的第二真实性特征。本发明的主题还包括没有这种第二真实性特征的安全元件，即具有仅仅一种微光学真实性特征或多种微光学真实性特征的安全元件，该安全元件还任选地具有不同于该引入作为参考的出版物的第二真实性特征的另外的真实性特征。
本发明的安全元件，特别是微透镜和微观结构的制造同样地可以通过WO 2006/087138 A1中公开的技术实现。或者，还可通过申请号为10 2006029 852.7的德国专利申请中公开的方法制造微透镜和微观结构。在这方面，将该申请的公开内容引入到本申请的公开内容中。而且，以下将更具体地说明相关方法。
对于微图形元件和微透镜的运行模式和有利排列的具体描述，还参考了申请号为10 2005 062 132.5的在审查中的德国专利申请，在这方面，同样将其公开内容引入到本申请的公开内容中。
常规的微光学真实性特征例如WO 2006/087138 A1中公开的真实性特征的聚焦元件或微透镜由常规的压花漆压花而得。常规的压花漆的折射率为约1.5。
本发明的具有微光学真实性特征的安全元件(在下文中称作“微光学安全元件”)不同于至今为止的常规微光学安全元件，因为采用了特殊的压花漆来制造聚焦元件和/或微观结构。
压花漆特别是用于制造聚焦元件的压花漆具有高的折射率。该高的折射率是通过本发明的含有具有高折射率有机化合物的粘合剂的压花漆而实现的，该有机化合物在辐射(特别是UV辐射)或者电子束的影响下经历聚合反应，并且交联或固化为具有高折射率的聚合物。用于本发明目的的高折射率为大于1.5、优选大于1.6、特别优选大于1.7的折射率。各种情况中的折射率均为在589nm和20℃下的折射率，除非另有说明。
高折射率的化合物是已知的。曾经也已提供了由高折射率的塑料制成的柔性焦距透镜组(spectacle lens)和隐形眼镜。提高的折射率使得可制造具有与较厚的隐形眼镜以及由较低折射率的塑料制成的眼镜类似的光学性质的较薄的隐形眼镜和眼镜，并且由此获得佩戴较舒适的隐形眼镜或较轻的眼镜。
US专利No.6 709 107公开了由两层组成的眼镜片，这两层由具有不同折射率的聚合物材料制得。第一聚合物材料具有至少为1.6的折射率且为例如聚硫氨酯(polythiourethane)或环硫化物聚合物。第二聚合物材料具有较低的折射率且为例如聚(碳酸烯丙酯)、聚氨酯、聚硫氨酯和/或聚碳酸酯。
聚硫氨酯早已被用于制造高折射率的光学透镜/玻璃(参见因特网网址″http://www.brunobock.org″)。
根据本发明，现在采用高折射率的化合物来制造微光学真实性特征，即聚焦元件的排列和微结构的排列。
为此，基本上可使用满足以下条件的所有有机化合物以及有机化合物的组合，所述有机化合物以及有机化合物的组合能够加工成可进行压花的漆体系或者能够以另外的方式形成所需形式(压花漆)，并且在辐射特别是UV或电子辐射时经历聚合反应并交联或固化为高折射率的聚合物材料，即聚合物、共聚物、或聚合物和/或共聚物的混合物。
高折射率的聚合物、共聚物、以及聚合物和/或共聚物的混合物将在下文中称作“高折射率聚合物材料”。在辐射时形成高折射率聚合物的压花漆将在下文中称作“高折射率压花漆”。
形成高折射率聚合物的有机化合物自身具有高的折射率。这种化合物在它们的分子中含有能极化的元素。元素(即原子)的极化率是该原子周围的电子云的可变形性的度量。例如碘的极化率大于溴或氯的极化率。用于本发明目的的能极化的元素为具有大于碳的极化率的元素，尤其是卤素例如碘、溴、氯以及硫。能极化的元素赋予化合物或它们的分子以提高的极化率以及因此而提高的折射率。
相关的辐射-固化化合物在它们的分子中即在单体中含有至少一种能极化的元素。它们在每个单体中还可含有多个能极化的元素，其中该能极化的元素可相同或不同。通常认为，单体含有的能极化的元素越多和单体所含元素的可极化程度越高，则折射率越高。
彼此经历聚合反应的辐射-固化化合物组成辐射-固化化合物体系。
辐射-固化化合物体系具有相同类型的化合物分子，例如烯属不饱和化合物，它们通过它们的不饱和键聚合(自交联剂)；或者该辐射-固化化合物体系具有不同类型的化合物分子，即第一化合物可进行反应以与第二化合物交联(双官能或多官能交联剂)。
而且，辐射-固化化合物体系的分子可具有相同的化学组成(chemicalidentity)或不同的化学组成。例如，它们可为相同的丙烯酸酯分子或发生不同取代的丙烯酸酯分子。在前一种情况下产生均聚物，而在后一种情况下产生共聚物。在两种或更多种辐射-固化化合物体系的情况下也产生共聚物。单体的官能度越高，则所得聚合物材料的交联越强。可以在各辐射-固化化合物体系中采用不同官能度的分子，但是在自交联化合物体系中平均官能度必须大于1，并且在通过固化剂交联的化合物体系中平均官能度必须大于2。
高折射率压花漆可含有一种或多种辐射-固化化合物体系。
辐射-固化化合物体系所经历的形成高折射率聚合物材料的聚合反应的类型基本上不重要。经历聚合反应的化合物体系、经历加聚的化合物体系和经历缩聚的化合物体系都可以使用。
辐射-固化化合物体系的化合物可作为单体、或预聚物、或其混合物使用。
高折射率化合物(即具有高折射率的化合物)也可以与具有较低折射率的辐射-固化化合物结合使用，只要聚合反应所形成的聚合物材料是高折射率的聚合物材料。
所述一种或多种辐射-固化化合物体系构成高折射率压花漆的粘合剂。该高折射率压花漆仅含有辐射-固化有机化合物，或者除了含有辐射-固化有机化合物之外通常还含有其它组分。所述其它组分可为压花漆中常用的添加剂，例如用于粘度控制的添加剂、用于流量控制或释放(release)的添加剂、蜡、消泡剂、稀释剂、任选的反应性稀释剂。另外的添加剂为任选的光引发剂、或者增强着色和/或折射率的添加剂。光引发剂通常在UV固化中是必需的，但在电子束固化中不是必需的。
既可阳离子引发该压花漆的固化，又可自由基引发该压花漆的固化，在UV固化中还取决于选定的光引发剂，光引发剂的选择又取决于对单体或预聚物的选择。该光引发剂应该优选为在短波UV光谱和长波UV光谱中都是有活性的。短波光谱范围内的活性通常对于良好的表面固化是重要的，并且长波光谱范围内的活性对于良好的完全固化是重要的。因此，通常建议采用包含至少两种具有在不同光谱范围内的活性的光引发剂的光引发剂体系。
优选的辐射-固化化合物体系为例如可通过它们的不饱和化合物聚合的丙烯酸酯，或者可通过它们的环氧基团聚合的环氧化物，或者可通过它们的环硫化物基团聚合的环硫化物。各自具有大于1的官能度的丙烯酸酯、环氧化物和环硫化物是自交联的辐射-固化化合物体系。
优选的丙烯酸酯为例如可得自BIMAX的折射率为1.557的丙烯酸苯基硫代乙酯(PTEA)、可得自Sumitomo Seika Co.(Japan)的二(4-甲基丙烯酰基硫代苯基)硫醚(MPSMA)、可得自Sumitomo Seika Co.(Japan)的折射率为1.695的二(4-乙烯基硫代苯基)硫醚(MPV)。
(PTEA的结构式)
(MPSMA的结构式)
(MPV的结构式)
另外的优选的丙烯酸酯为甲基丙烯酸五溴苯基酯或2，6-二氯苯乙烯。
优选的环氧化物为折射率为1.669的二[4-(2，3-环氧丙基硫代)苯基]硫醚(MPG)。
(MPG的结构式)
优选的环硫化物为美国专利No.6 709 107中公开的二硫化物。
优选的含有用于交联的固化剂的辐射-固化化合物体系含有另外的化合物例如异氰酸酯、烯属不饱和化合物、环氧化物或环硫化物。优选的烯属不饱和化合物为例如简单的烯烃、烯丙基醚、乙酸乙烯酯、烷基乙烯基醚、共轭二烯、苯乙烯和丙烯酸酯。异氰酸酯、烯属不饱和化合物、环氧化物和环硫化物作为固化剂有利地与硫醇和/或多元硫醇交联。起始化合物的平均官能度大于2。
多元硫醇对于环氧化物和环硫化物、对于异氰酸酯、对于不饱和单体/低聚物均导致特别快地固化的体系。该交联反应可使用UV光和电子束引发。交联度和由此得到的聚合物材料的硬度可通过各组分的官能度来调节。分子量特别通过多元硫醇或硫醇来调节。已知多元硫醇和硫醇是用于调节不同聚合物的分子量的链长调节剂。
硫醇和多元硫醇与异氰酸酯、烯属不饱和化合物、环氧化物以及环硫化物所发生的聚合反应是加聚反应。硫醇和多元硫醇与烯属不饱和化合物的反应称为硫醇-烯反应(thiol-ene reaction)。要使用的引发剂可为产生自由基的标准光引发剂，或者可使用脱氢引发剂。甚至可通过辐射直接激发和分裂硫醇基团，由此产生引发自由基链反应的硫中心自由基(thiyl radical)和氢自由基。
优选通过自由基引发剂、或者通过可由UV辐照激活的碱(例如α-氨基乙酰苯)或可由UV辐照激活的胺来实现异氰酸酯与硫醇的固化。
优选的硫醇为季戊四醇-四-3-巯基丙酸酯(PETMP)、2-乙基-2-(羟甲基)-1，3-丙二醇三硫代乙醇酸酯、三羟甲基丙烷三巯基乙酸酯(TMPMA)、乙二醇二巯基乙酸酯(GDMA)和乙氧基化的三羟甲基丙烷-三(3-巯基丙酸酯)(ETTMP)。
可根据本发明通过将高折射率无机颗粒添加到高折射率压花漆中来进一步增强高折射率聚合物材料的折射率。
用于增强折射率的合适的无机材料为金属氧化物、金属低氧化物、金属氟化物、金属卤氧化物、金属硫化物、金属硫属化物、金属氮化物、金属氮氧化物、金属碳化物和其混合物，特别是氧化硅(SiO2)、硫化锌(ZnS)、氧化锌(ZnO)、氧化锆(ZrO2)、二氧化钛(TiO2)、碳、氧化铟(In2O3)、氧化锡铟(ITO)、五氧化钽(Ta2O5)、氧化铬(Cr2O3)、氧化铈(CeO2)、氧化钇(Y2O3)、氧化铕(Eu2O3)、氧化铁(例如Fe3O4和Fe2O3)、氮化铪(HfN)、碳化铪(HfC)、氧化铪(HfO2)、氧化镧(La2O3)、氧化镁(MgO)、氧化钕(Nd2O3)、氧化镨(Pr6O11)、氧化钐(Sm2O3)、三氧化二锑(Sb2O3)、一氧化硅(SiO)、三氧化硒(Se2O3)、氧化锡(SnO2)、三氧化钨(WO3)、氧化铝(Al2O3)、硫化锌(ZnS)和其混合物。特别优选TiO2、ZrO2、Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、ZnO、Al2O3和ZnS。特别优选采用不同的增强折射率的颗粒的混合物。
根据本发明，所述高折射率有机材料以所谓的“纳米颗粒”的形式使用。可例如从Byk(Nanobyk)和Clariant获得纳米颗粒。纳米颗粒越小，则可用压花漆形成的结构越精细，并且该纳米颗粒越是优选的。最优选数量级为5nm的纳米颗粒，但提供的10nm、20nm且甚至50nm数量级的纳米颗粒仍然是非常合适的。
当这种纳米颗粒添加到折射率为约1.5的常规塑料中时，这导致强的光散射，因为纳米颗粒和塑料材料之间具有高度不同的折射率。但是，在本发明的高折射率压花漆中，聚合物材料与纳米颗粒之间的折射率差异小，这导致含有纳米颗粒的聚合物材料具有良好的光学透明度。
纳米颗粒还用于使本发明的高折射率压花漆着色。使用这种纳米颜料可非常有利地制造具有非常精细分辨率的有色微结构。含有纳米颜料的高折射率压花漆当然可用于制造聚焦元件以获得有色聚焦元件，特别是当纳米颜料具有高折射率时更是如此。合适的纳米颜料为例如可以18nm～23nm的初级粒度获得的导电炭黑(得自Degussa的″Printex″和″Hiblack″)。
纳米颗粒如纳米颜料应该尽可能均匀地分散在高折射率压花漆中。当纳米颗粒用反应性基团官能化并经由所述反应性基团与该聚合物材料形成纳米复合材料时，可实现特别均匀的分布。Changli Lü、Zhanchen Cui、Zuo Li、Bai Yang和Jiacong Shen在Journal of Materials Chemistry，2003，13(3)，526～530中描述了这种纳米复合材料。这里描述的材料是纳米-ZnS/聚氨酯复合材料，其通过用苯硫酚和巯基乙醇官能化的ZnS纳米颗粒在聚氨酯基体中的固定而制得。由所述材料制得的膜具有最高达1.848(在632.8nm处)的折射率。
另外的特别优选的将本发明的高折射率压花漆着色的方式为将合适的染料聚合到高折射率压花漆中。可在交联时聚合而不负面改变它们的颜色的二色性染料可从Rolic得到。这种染料还可从所谓的用于纤维染色的活性染料开始合成。所述活性染料除了含有生色团组分之外还含有特殊的活性组分，所述活性染料可经由该组分通过与纤维的官能团的反应以共价键结合到所述纤维上。在本发明的高折射率压花漆着色时，活性染料的反应性基团不与纤维的官能团反应，但例如与辐射-固化化合物的OH基团或SH基团或者本发明的高折射率压花漆的反应性稀释剂反应。由于该染料发生聚合并由此固定在所形成的高折射率聚合物材料中，因而它们不像常规用于使压花漆着色的染料那样显示出颜料的迁移和缺少对溶剂的耐受性的缺陷。高折射率的活性染料是特别有利的。使用活性染料着色可以代替使用纳米颜料着色，或者，除了通过使用纳米颜料着色之外，还可以使用活性染料进行着色。
在UV固化以及使用光引发剂体系的情况下，辐射-固化化合物和任选的颜料、染料、以及辐射源的波长必须彼此协调以实现良好的固化。BASF公司在巴塞罗纳的RadTech 2005上展示了能够预测某些组合在一定条件下固化UV漆的可能性的计算机程序。
下文中将给出高折射率UV-固化压花漆的一些示例性配方：
自由基固化 重量％
甲基丙烯酸五溴苯基酯(n＝1.71) 45
丙烯酸苯基硫代乙酯(n＝1.56) 45
S，S′-硫代二-4，1-亚苯基-二(硫代甲基丙烯酸酯)(Sigma-Aldrich) 5
Irgacure 907(Ciba) 5
甲基丙烯酸五溴苯基酯(n＝1.71) 45
丙烯酸苯基硫代乙酯(n＝1.56) 45
PETIA：季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯 5
(混合物，Cytec)
Irgacure 907(Ciba) 5
甲基丙烯酸五溴苯基酯(n＝1.71) 40
2，6-二氯苯乙烯(n＝1.57)(Sigma-Aldrich) 30
丙烯酸苯基硫代乙酯(n＝1.56)(BIMAX) 20
S，S′-硫代二-4，1-亚苯基-二(硫代甲基丙烯酸酯)(Sigma-Aldrich) 5
Irgacure 1700(Ciba) 5
甲基丙烯酸五溴苯基酯(n＝1.71) 40
2，6-二氯苯乙烯(n＝1.57)(Sigma-Aldrich) 30
丙烯酸苯基硫代乙酯(n＝1.56)(BIMAX) 20
PETIA：季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯 5
(混合物，Cytec)
Irgacure 1700(Ciba) 5
S，S′-硫代二-4，1-亚苯基-二(硫代甲基丙烯酸酯)(Sigma-Aldrich) 50
丙烯酸苯基硫代乙酯(BIMAX) 45
Irgacure 1700(Ciba) 5
S，S′-硫代二-4，1-亚苯基-二(硫代甲基丙烯酸酯)(Sigma-Aldrich) 35
丙烯酸苯基硫代乙酯(BIMAX) 40
ZnS纳米颗粒(任选地官能化) 20
Irgacure 1700(Ciba) 5
阳离子固化
二[4-(2，3-环氧丙基硫代)苯基]硫醚(www.sumitomoseika.co.jp) 80
DVE-3(Rahn或Cytec) 16
Cyracure UVI-6992(得自DOW的光引发剂) 4
既可使用本发明的高折射率压花漆制造聚焦元件的排列，又可使用本发明的高折射率压花漆制造真实性特征微结构的排列。对于聚焦元件，尤其必需的是高的折射率；而对于微结构，必需的主要是可通过纳米颜料(优选聚合到其中的纳米颜料)和聚合到其中的染料获得的精细分辨率。
本发明的微光学安全元件装配有由本发明的压花漆构成的聚焦元件和/或由本发明的压花漆构成的微结构。
利用本发明的压花漆可制造厚度为20μm～50μm的安全元件，载体膜厚度为5μm～25μm。在优选的实施方式中，聚焦元件的排列的栅格间距和微结构的排列的栅格间距为约3μm～约50μm，优选为约5μm～约35μm，特别优选为约10μm～约20μm。聚焦元件的直径通常为约10μm～30μm的数量级，且各单独的微结构元件的直径优选为相同的尺寸。
为了制造微透镜和微结构，使用不同的方法。特别地，使用半导体技术的经典技术(光刻法、电子束光刻)，可以使抗蚀性材料中合适的结构暴露、可对其进行精炼、电铸并将其用于制造膜压花用的压花工具。特别适于制造大的表面的是压花到热塑性膜中或涂覆有辐射-固化漆的膜中的已知方法。或者，还已知通过喷墨印刷方法或表面上微粒的自组织过程施加微透镜排列的技术。
使用半导体技术的经典方法，特别有可能制造具有任何期望形状和轮廓的微结构。
另外的制造用于本发明的微结构排列的微结构的方法是所谓的微接触印刷(μCP)。该方法可获得小于1μm的分辨率并由此适于制造小的、高分辨率的、印刷的微观结构。在该方法中，通过半导体图案化技术(光刻法、电子束光刻、蚀刻和剥离法、纳米平版印刷术等)制造微观结构，随后使用弹性体(例如PDMS)成型。这产生柔性的、精细结构的印模(stamp)或适于在使用特殊印刷油墨和对印刷基底进行表面处理时转印极薄的油墨层的印刷圆筒。通过使用由此制得的印刷圆筒施加合适的油墨可制造具有高分辨率的印刷微观结构。
或者，可通过微凹版印刷方法将微结构和/或微透镜施加至载体上。在该方法中，采用这样的模具，其表面具有所需微结构或所需微透镜形式的隆起和凹陷的排列，该模具的凹陷填充有可固化的、有色或无色压花漆，对载体进行预处理以良好地固定有色或无色漆，该模具的表面与该载体接触，并且与载体接触的漆在该模具的凹陷中固化从而与该载体连接，从载体上除去模具的表面使得与载体连接的固化的压花漆从模具的凹陷处脱出。
这里应该注意，由本发明的高折射率压花漆制得的微光学排列可有利地装配有罩光喷漆(overlacquering)。这种设置于微光学排列上的层保护该微光学排列免受伪造，因为不再可能铸造该微光学排列。将本发明的压花漆用于制造微光学排列也在罩光喷漆的形成方面具有有利效果，因为例如，与根据现有技术迄今为止可能实现的相比，本发明的小曲率的薄透镜还可以更容易和更可靠地装配有另外的层(罩光喷漆)。
以下将参考附图说明本发明的一些示例性的安全元件。实施方式应理解为全然是示例性的并且决不是限制性的。为了清楚起见，附图未按照比例显示出真实尺寸。特别是附图中所示透镜曲率以及透镜和微结构之间的距离不表示实际的透镜曲率和在实践中可根据本发明而实现的透镜和微结构之间的距离。
在附图中显示有：
图1是具有嵌入的安全线和附着的转移元件的钞票的示意图；
图2是本发明的安全线的层结构的示意性横截面图；
图3是本发明的具有单色图形图像的安全元件，其中(a)显示从斜上方观察的非常图解性的透视图，(b)显示安全元件的横截面；
图4是本发明的具有多色图形图像的安全元件，其中(a)显示示意性平面图，(b)显示安全元件的横截面；
图5是本发明的具有混合颜色的图形图像的安全元件的类似于图4的示意图；
图6显示了制造用于本发明安全元件的微结构排列的微观结构的(a)步骤和(b)步骤；
图7显示通过本发明的安全元件的微结构排列的横截面；和
图8显示本发明的具有可根据图6的示意性实施方式制造的微观结构的安全元件的横截面。
现在将通过钞票的实例更具体地说明本发明。为此，图1显示了具有两个安全元件12和16的钞票10的示意图。第一安全元件为安全线12，其在某些窗口区14处浮现在钞票10的表面上并且在居间的区域中嵌入在钞票10的内部。第二安全元件通过任意所需形状的附着转移元件16形成。
图2示意性地显示安全线12的层结构的横截面。安全线12含有透明塑料膜(例如约20μm厚的PET膜)形式的载体20。载体膜20的上侧设置有微透镜22的栅格状排列，微透镜22在载体膜的表面上形成具有预选对称性的光栅(grating)。
在载体膜20的下侧设置有微结构的排列，即图形层24，其含有相同微图形元件28的类似的栅格状排列。微图形元件28的排列也形成具有预选对称性的二维光栅。
如图2所示，通过微图形元件28相对于微透镜22的偏移，微图形元件28的光栅在其对称性和/或其光栅参数的尺寸方面与微透镜22的光栅稍有不同。这产生莫阿放大效应。如果微图形元件28精确地印刷在微透镜22的栅格间距中，则可实现交替的图像效应。例如，从而可制造所谓的“动画”图像，其中观察者仅可从某一观察方向看见该微结构而无法从所有其它角度识别出它们。微图形元件28的光栅周期和直径与微透镜22的光栅周期和直径为相同的数量级，并且不能用肉眼识别。
图2显示安全元件，其中微图形元件28是通过微凹版印刷施加的。因此在载体的与微透镜22相反的一侧上设置有由透明的UV固化漆组成的支持层30。或者，根据本发明，该支持层30还可以由用纳米颜料或活性染料着色的UV固化或电子束固化压花漆制备。这同样适用于微图形元件28。然而，至少微透镜22的排列是由本发明的高折射率压花漆制得的，使得微透镜22可具有小的曲率且安全线12具有约20μm的小厚度。因此，安全线12绝对可以没有问题地引入到钞票中。因此为其提供例如热封罩面漆(sealfinish)32。
图3显示本发明的具有单色图形图像的安全元件，该安全元件成形为带孔钞票的覆盖膜60。图3(a)显示从斜上方观察的非常图解性的透视图，图3(b)为通过该安全元件的横截面。
安全元件60具有透明载体62、微透镜64的排列、支持层66和着色的微结构元件(微图形元件)68。在图3(a)中示出了微图形元件68，其中将该图简化成仅仅为简单的字母“A”。或者，微图形元件还可以需要非常高的分辨率的复杂标识或图像的形式存在。在这种情况下，不仅透镜64由本发明的压花漆制得，而且优选微图形元件68也由本发明的压花漆制得，从而根据本发明使用纳米颜料或活性染料对用于微图形元件68的压花漆进行着色。
在所示实施方式中，微图形元件68嵌入在罩光喷漆65中并由此使其免于被伪造。
如上所述，基本上还可想到，除了向第二微光学排列(微结构)提供罩光喷漆之外还可向第一微光学排列(聚焦元件)提供罩光喷漆，或者，可代替向第二微光学排列(微结构)提供罩光喷漆而向第一微光学排列(聚焦元件)提供罩光喷漆。有利地，这也使聚焦元件(在图3所示实施方式的情况下为微透镜64)安全地免于被伪造。然而，为了清楚起见，本申请不包括任何显示第一微光学排列的罩光喷漆的图。
如果需要，可施加额外的功能层，例如图3(b)中阴影线所示的金属性或颜色变换(color-shifting)涂层63，其含有未涂覆的局部区域61的形式的负性图像元件。可例如使用从出版物WO 99/13157 A1或申请号为10 2007 001791.1的未公布的德国专利申请中知道的洗涤方法容易地制造这种具有间隙的涂层。关于制造局部区域61的方法，将WO 99/13157 A1和DE 10 2007 001791.1的公开内容引入到本申请的公开内容中。
根据本发明另外的示例性实施方式的示于图4中的安全元件80具有多色图形图像。图4(a)中所示的微结构元件82的排列含有不同颜色的微结构元件82-1和82-2，为了简化图画，其再次仅以字母“A”显示在图中。该微结构元件还可以是复杂的图画，然而其需要通过本发明的具有纳米颜料或活性染料的着色压花漆来保证精细的分辨率。图4(b)显示安全元件的横截面。
图5显示本发明的安全元件90的另外的设计，该安全元件90具有带有混合颜色的微结构。在所示示例性实施方式中，分别用本发明的红色、绿色和蓝色压花漆以一定的结构深度和线宽施加相邻的微结构元件92-R、92-G、92-B。由于微结构元件92的尺寸小，例如为约35μm或更小，因而观察时不能分辨单独的颜色且观察者察觉到混合的颜色。当在安全元件的不同区域中产生不同的混合颜色时，可产生具有色阶、颜色变换效应或颜色对比变化的莫阿放大排列。
或者，当微结构92设置有气相沉积的薄膜结构时，也可产生颜色变换效应。还可以在某些区域中提供具有颜色变换这种特殊效应的油墨来代替薄膜结构。
通过微结构元件92-R、92-G、92-B的合适排列，还可实现从红色到绿色的连续色阶。
图6(a)和6(b)显示在制造阶段中的本发明的安全元件，其中高折射率压花漆的微结构化不是通过前述实施方式中的微凹版印刷产生的，而是通过常规的印刷和压花技术产生的。因此，在透明载体基底74和由高折射率压花漆72组成的层之间没有支持层。根据本发明用纳米颜料或活性染料对高折射率压花漆进行着色。所述制造通过如下实现：首先通过常规的印刷方法将着色的压花漆72施加到透明载体基底74上。然后通过已知的压花技术实现该压花漆的微结构化。从而使压花漆层72结构化为薄的即几乎无色的区域75和形成微结构的较厚区域76，从而产生着色的微图像或高分辨率的微结构排列(图6(b))。
然后将图6所示的包含载体膜74和微结构76的排列与聚焦元件的排列结合为微光学安全元件，其中根据本发明，该聚焦元件的排列同样由高折射率压花漆制得。
图7显示与图6类似的微结构排列，但是将压花的漆层272构造成使得微结构排列的微结构276具有不同的轮廓高度或深度，从而根据本发明的压花漆层的具体厚度实现不同的色饱和度并由此实现不同的对比度。以这种方式可实现例如还可作为浓淡连续变化点图(halftone)图像的微结构。
在图8中更详细地说明了制造压花的微结构的另外的方法。在该示例性实施方式中，在施加到透明载体基底45(例如PET膜)上的透明着色的压花漆42(例如透明着色的UV漆)中进行压花。随后，压花而得的微结构46可以例如字符或图案的形式存在。在载体基底45的另一侧，在本发明的辐射-固化压花漆(例如UV漆)中压花形成具有多个微透镜49的透镜排列48。
在压花漆层42下面施加反射性金属层或不透明的(例如白色的)油墨层44。在使用不同颜色的压花漆和覆盖颜色时，可以这种方式尤其是减色和加色效应来进行制造。
为了将安全元件40转移到证券纸上或者为了改善设计为安全线的安全元件的粘着性，可以进一步将可被激活的粘合剂43施加到金属或油墨层44上。
根据本发明，采用具有微光学真实性特征的安全元件来保证任何所需产品的真实性。例如，在产品包装中，该微光学真实性特征可包含于撕裂线中。
本发明的另一主题是有价值的物品，例如提供有本发明的安全元件的带有商标的制品、有价文件、钞票等。