(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層体の製造方法であって、
ａ）複製層を有する基板フィルムを設けるステップと、
ｂ）拡大、縮小、又は、歪み効果をもたらすレンズデザインを有する構造により形成された３次元自由曲面形状に観察者が見える表面レリーフを、前記複製層の表面に成形するステップと、
ｃ）第１金属層を、前記表面レリーフを形成する前記複製層の前記表面に塗布するステップと、
ｄ）少なくとも部分的に透明なスペーサ層を前記第１金属層に湿式化学法により塗布するステップと、
ｅ）第２金属層を前記スペーサ層に塗布するステップと、
を含み、
前記２つの金属層の少なくとも１つは半透明に形成されており、
又は、
ａ）複製層を有する基板フィルムを設けるステップと、
ｂ）拡大、縮小、又は、歪み効果をもたらすレンズデザインを有する構造により形成された３次元自由曲面形状に観察者が見える表面レリーフを、前記複製層の表面に成形するステップと、
ｃ）第１高屈折率誘電層を、前記表面レリーフを形成する前記複製層の前記表面に塗布するステップと、
ｄ）少なくとも部分的に透明なスペーサ層を、前記第１高屈折率誘電層に湿式化学法により塗布するステップと、
ｅ）第２高屈折率誘電層を前記スペーサ層に塗布するステップと、
を含み、
前記スペーサ層は前記第１及び第２高屈折率誘電層よりも低い屈折率を有し、
前記スペーサ層は、前記複製層と反対の前記スペーサ層の面を形成する別の表面レリーフを備え、
前記表面レリーフ及び前記別の表面レリーフは少なくとも部分的に相関性を有する、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
前記スペーサ層は、グラビア印刷、カーテンコーティング、スロットコーティング、スピンコーティング、又は、ディップコーティングにより塗布されている、方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の方法であって、
前記スペーサ層は、ニトロセルロース、エポキシ、ポリエステル、ロジン、アクリレート、アルキド、メラミン、ＰＶＡ、ＰＶＣ、イソシアネート、又は、ウレタンシステムに基づくニスの塗布により生成され、
前記ニスは、５ｍＰａ・ｓから２５０ｍＰａ・ｓの粘度を有する、及び／又は、ニスの溶媒が少なくとも３０質量％で３．０より大きい極性指数を有する、方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の方法であって、
前記スペーサ層は、１μｍから２０μｍの湿潤層厚で塗布され、及び／又は、
前記スペーサ層は、塗布後に乾燥する、方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の方法であって、
前記第１及び／又は第２金属層は、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｇ、又は、インコネルの真空蒸着により生成され、
又は、
前記第１及び前記第２高屈折率誘電層は、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、又は、ＺｎＳの真空蒸着により生成され、及び／又は、
前記第１又は第２金属層は、Ａｌ、Ｃｒ、Ａｇ、又は、Ｃｕの真空蒸着により生成され、１５ｎｍから１００ｎｍの厚さを有する、方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の方法であって、
前記金属層及び／又は前記第２金属層は、部分的に脱金属化される、方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法であって、
前記金属層及び／又は前記第２金属層は、前記金属層及び／又は前記第２金属層の脱金属化エリアがシンボル、イメージ、ロゴ、英数字、又は、それらの組み合わせを形成するように、脱金属化され、及び／又は、
前記金属層及び前記第２金属層は、脱金属化エリアが前記多層体の平面上の視認方向で重なるように、脱金属化され、及び／又は、
前記金属層及び前記第２金属層は、前記金属層の一方の金属エリアが他方の金属層の脱金属エリアの外形に重なるように、脱金属化される、方法。
【請求項８】
多層体であって、
基板フィルムと、
前記基板フィルムの表面に塗布された複製層であって、前記複製層の前記基板フィルムと反対側には、３次元自由曲面形状に観察者が見える表面レリーフが組み込まれ、前記３次元自由曲面形状は拡大、縮小、又は、歪み効果をもたらすレンズデザインを有する構造を備える、複製層と、
前記表面レリーフを形成する前記複製層の前記表面に配置された第１金属層又は第１高 屈折率誘電層と、
前記金属層又は前記第１高屈折率誘電層の前記複製層と反対の表面に配置され、別の表面レリーフ又は平坦層を形成する一部が透明な湿式化学法による塗布されたスペーサ層と、
前記第１金属層又は前記第１高屈折率誘電層と反対の前記スペーサ層の表面に塗布された第２金属層又は第２高屈折率誘電層とを備え、
前記スペーサ層は、前記複製層と反対の前記スペーサ層の面を形成する前記別の表面レリーフを備え、
前記表面レリーフ及び前記別の表面レリーフは少なくとも部分的に相関性を有する、多層体。
【請求項９】
請求項８に記載の多層体であって、
前記別の表面レリーフの構造深さは、前記表面レリーフの構造深さの最大で９０％であり、及び／又は、
前記表面レリーフの前記構造深さは、２００ｎｍから２０００ｎｍである、多層体。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の多層体であって、
前記スペーサ層は、２００ｎｍから８００ｎｍの乾燥層の厚さを有し、前記乾燥層の厚さは、３次元自由曲面形状に見える前記表面レリーフのエリアにおいて前記スペーサ層で変わり、及び／又は、
前記スペーサ層は、１．３５から１．６５の屈折率を有し、及び／又は、
前記表面レリーフは、０．５未満の深さ対幅比を有するマイクロ構造を備える、多層体。
【請求項１１】
請求項８から１０のいずれか１項に記載の多層体であって、
前記自由曲面は、格子構造を有する回折自由形状エレメントとして形成されている、多層体。
【請求項１２】
請求項１１に記載の多層体であって、
前記格子構造は、前記自由曲面の外形に実質的に沿った格子線を備え、前記格子線の間の距離は、前記格子構造へ変化し、前記自由曲面の中心エリアから端部に向かって連続的に変化し、及び／又は、
前記格子構造の少なくとも部分エリアにおける前記格子線の周期は、５０μｍ未満である、多層体。
【請求項１３】
請求項８から１２のいずれか１項に記載の多層体であって、
前記第１及び／又は第２金属層は、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｇ、又は、インコネルからなり、
又は、
前記第１及び第２高屈折率誘電層は、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、又は、ＺｎＳからなり、及び／又は、
前記第１及び／又は第２金属層は、２ｎｍから２０ｎｍの厚さを有し、
又は、
前記第１及び第２高屈折率誘電層は、１０ｎｍから２００ｎｍの厚さを有し、及び／又は、
前記第１又は第２金属層は、１５ｎｍから１００ｎｍの厚さを有する、多層体。
【請求項１４】
請求項８から１３のいずれか１項に記載の多層体であって、
前記多層体は、染料及び／又は顔料により染められる少なくとも１つのニス層を有し、
前記少なくとも１つのニス層は、前記複製層と前記金属層との間に配置され、及び／又は、
前記複製層は染料及び／又は顔料により染められる、多層体。
【請求項１５】
請求項８から１４のいずれか１項に記載の多層体を有するセキュリティドキュメントで あって、
前記セキュリティドキュメントは、身元確認資料、査証、クレジットカード、運転免許証等として形成されている、セキュリティドキュメント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層体の製造方法、この方法で製造された多層体、及び、このような多層体を有するセキュリティエレメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
セキュリティエレメントとして用いられる多層体に薄膜システムを用いることが知られている。このため、半透明金属層、透明スペーサ層、及び、第２不透明金属層が真空蒸着により基板に塗布されている。その結果、いわゆるファブリペローシステムが得られる。このファブリペローシステムは、観察角度又は照明が変化したとき、色変化効果を示す。基板を、例えば、独立単層又は多層フィルムとすることができる。独立単層又は多層フィルムは、例えば、ニス層のような別の塗布層を有することも可能である。
【０００３】
今日の研究では次の事が明らかになっている。表面レリーフ構造が基板又は基板に塗布されたニス層に成形された場合でも、垂直又は約０°から２０°の観察角度で観察すると、そのようなセキュリティ特徴部の色変化効果は全面に略同じ色印象を示す。
【０００４】
表面レリーフ構造は、拡大、縮小、又は、歪み効果をもたらすレンズのようなデザインを有する構造により形成された自由曲面形状の表面レリーフを意味する。表面レリーフ構造は、フレネルレンズ構造形式の表面レリーフにより形成されることが好ましい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、光学印象及びセキュリティの向上を保証する多層体、及び、多層体の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の目的は、請求項１の特徴を備える方法、請求項１４の特徴を備える多層体、及び、請求項３２の特徴を備えるセキュリティドキュメントにより達成される。
【０００７】
多層体を製造するためのこのような方法は、
ａ）複製層を備える基板フィルムを提供するステップと、
ｂ）観察者が三次元自由曲面形式で見える表面レリーフを複製層の表面に成形するステップとであって、三次元自由曲面は、拡大、縮小、歪み効果をもたらすレンズのようなデザインを有する構造により形成される、ステップと、
ｃ）第１金属層を、表面レリーフを形成する複製層の表面に塗布するステップと、
ｄ）少なくとも部分的に透明なスペーサ層を第１金属層に湿式化学法により塗布するステップと、
ｅ）第２金属層をスペーサ層に塗布するステップと、を備え、
２つの金属層の少なくとも１つを半透明に形成する。
【０００８】
２つの金属層の１つを不透明ミラー層として形成することができる。
【０００９】
これにより、以下の層構造を有する多層体が得られる。この多層体は、
基板フィルムと、
基板フィルムの表面に塗布された複製層であって、複製層の基板フィルムと反対側の面には、観察者が３次元自由曲面形状で見える表面レリーフが組み込まれ、表面レリーフは、特に、拡大、縮小、又は、歪み効果をもたらすレンズのようなデザインを有する構造を備える、複製層と、
表面レリーフを形成する複製層の表面に配置された第１金属層と、
湿式化学法により塗布された少なくとも部分的に透明なスペーサ層であって、複製層と反対の第１金属層の表面に塗布され、別の表面レリーフを形成するスペーサ層と、
第１金属層と反対のスペーサ層の表面に塗布された第２金属層であって、２つの金属層の少なくとも１つは半透明に形成されている、第２金属層と、
を備える。
【００１０】
２つの金属層の１つを不透明ミラー層として形成することができる。
【００１１】
このため、第１金属層、スペーサ層、及び、第２金属層からなる薄膜システムが表面レリーフと組み合わされた層構造が得られる。スペーサ層が複製層の（金属化された）表面レリーフに塗布されているため、スペーサ層の２つの境界面はそれぞれ表面レリーフを形成することができる。これらの２つの表面レリーフは、以下に説明するように、ある程度の相関性を有する。
【００１２】
透明スペーサ層が湿式化学法により塗布されると、複製層と反対の透明スペーサ層の面を形成する表面レリーフが緩和、従って、弱体化することが好ましい。このため、２つの表面レリーフの相関性が低下する。
【００１３】
特に、別の表面リレーフにおける構造深さを、複製層の表面リレーフの構造深さに比べて小さくする。第２境界面における構造の緩和、即ち、弱体化の程度は、特に、湿式化学コーティングパラメータに依存する。湿式化学コーティングパラメータは、粘度、極性、材質システム、特に、用いられるニスシステムのポリマーシステム、用いられる溶媒を含む。また、湿潤層及び乾燥層の厚さは重要な影響力を有する。
【００１４】
更に、第２境界面における構造深さが小さくなるだけでなく、構造の形が時々変化することを測定結果が示している。例えば、ブレーズド格子を有するフレネル構造が複製層に組み込まれると、第２境界面でのフレネル構造がそれほど深いところだけでなく、正弦波にも存在することがわかる。
【００１５】
複製層の表面レリーフに比べた別の表面レリーフの形状変化により、これらの２つの表面レリーフの間で得られたスペーサ層は可変厚さを有する。薄膜システムの色印象が層厚により決まることから、表面で色が変化する多層体が得られる。特に、色勾配又は灰色勾配を実現することができる。以下では、「灰色」は非着色又は無彩色を表す。
【００１６】
異なる光学効果を表面レリーフの自由曲面により達成することができる。異なる光学効果は、例えば、文字及び数字の形成だけでなく、実際に表面から突出又は実際に表面の後ろから下がって見える他の対象物の形成である。更に、表現することのできる対象物は、例えば、図式化された山、国の外形、動物、植物若しくは葉などの植物の一部、建物、橋、ゲート、又は、特に有名人の顔若しくはポートレートである。更に、例えば、基板面に対して膨らみ及び／又は後退しているように見えるロゴ、即ち、ドーム状の表面が自由曲面の領域に存在するかのようなロゴを生成することができる。このようにして対象物は空間的な深さを得る。レンズのようなデザインを有する部分エリアを適切に形成及び配置する場合、記憶力を大幅に増大させる特徴的な光学効果と、薄膜システムにより生成された色の変化との組み合わせの光学可変要素の識別効果と、が更に達成される。
【００１７】
このような多層体をセキュリティドキュメントに取り付けることができる。セキュリティエレメントは、紙幣、身分証明書類、査証、クレジットカード、運転免許等として形成されることが好ましい。この方法により、優れた耐偽造性を有する魅力的な見た目のセキュリティドキュメントが得られる。
【００１８】
ここでは、少なくとも部分的に透明なスペーサ層は、少なくとも５０％、好ましくは少なくとも７５％、特に好ましくは少なくとも９０％の透過率を有する層を意味する。そのデータは、４３０ｎｍから６９０ｎｍの可視波長領域の透過率の平均として理解される。肉眼で見える波長は、電磁スペクトルの３８０ｎｍから７８０ｎｍの間の範囲である。４３０ｎｍから６９０ｎｍの明所視における目の相対感度は、通常、５５５ｎｍの最大値の１％未満である。
【００１９】
好ましい実施例では、スペーサ層は、グラビア印刷、カーテンコーティング、スロットコーティング、スピンコーティング、又は、ディップコーティングにより塗布されている。これらの方法により、液体媒体、特に、ニスを所定の湿潤層厚で確実に塗布することができる。スペーサ層を塗布するためのいくつかの湿式化学法は、部分的に変化する厚さを有するスペーサ層を生成するために適している。例えば、グラビア印刷の場合、印刷ローラ上のインクセルパラメータを変えることにより、この部分的な変化を実現することができる。これは、目的の方法で２色又は多色効果をもたらすことができる。更に、いくつかの湿式化学法により、スペーサ層を全面だけでなく部分的に塗布することができる。
【００２０】
スペーサ層を、特に、以下の材料の又はポリマーシステムの１つに基づくニスを塗布することにより生成することが好ましい。これにより、所望の光学効果を達成する。材料又はポリマーシステムは、ニトロセルロース、エポキシ、ポリエステル、ロジン、アクリレート、アルキド、メラミン、ＰＶＡ、ＰＶＣ、イソシアネート、又は、ウレタンシシステムである。ニスを２以上の材料又はポリマーシステムの混合物から構成することもできる。
【００２１】
このようなニスの特性、例えば、粘度又は極性を、適切な添加物により所望且つ有利な値に設定することができる。更に、添加物により不可視のセキュリティ特徴部を追加することができる。例えば、ＵＶ又はＩＲ活性発光染料、特に、蛍光塗料をニスに添加することができる。
【００２２】
更に、５ｍＰａ・sから２５０ｍＰａ・s、好ましくは１５ｍＰａ・sから２００ｍＰａ・s、特に好ましくは２０ｍＰａ・sから１７０ｍＰａ・sの粘度有するニスを、スペーサ層の塗布に用いることが有利である。
【００２３】
ニスの極性に関し、ニスの溶媒が少なくとも３０質量％で３．０より大きい極性指数を有する溶媒、好ましくは少なくとも５０質量％で３．０より大きい極性指数を有する溶媒が有利である。ここでの極性指数は、欧州特許出願公開公報第２２６４４９１号（ＥＰ２２６４４９１Ａ１）の表２に示されている。
【００２４】
用いられるニス及び溶媒の湿式化学コーティングパラメータ、特に、粘度、極性、及び、材料システム、特に、ポリマーシステムは、スペーサ層の表面に複製層の表面レリーフがどの程度反映されるかに影響を及ぼす。これは、最初に記載した薄膜システムの光学特性に影響を及ぼす。
【００２５】
スペーサ層は、１μｍから２０μｍ、好ましくは２μｍから１０μｍの湿潤層厚で塗布されることが好ましい。湿潤層及び乾燥層は、スペーサ層の複製層と反対側に形成するレリーフのもたらされる構造深と、もたらされる薄膜システムの光学効果とに影響を及ぼす。
【００２６】
更に、塗布後、スペーサ層を特に４０℃から２００℃、好ましくは４０℃から１５０℃の温度で乾燥させることが有利である。印刷機の乾燥機は温度勾配を有する。温度は、乾燥機の開始時に４０℃から６０℃の間であり、乾燥機の終了時に１００℃から１５０℃に上昇する。
【００２７】
これにより、スペーサ層のニスの蒸発及び硬化が制御され、保証される。同時に、スペーサ層の表面の緩和に十分な時間が保証され、もたらされる表面レリーフに影響を及ぼし、一定の品質を有する多層体をプロセスが安定した状態で製造することができる。
【００２８】
半透明金属層は、少なくとも１０％の透過率を有する金属層を意味する。透過率は、２０％から８０％の間、好ましくは２５％から６５％の間であることが好ましい。また、透過率の代わりに、光学濃度ＯＤが示される。半透明金属層の場合、光学濃度は１．０以下である。光学濃度は、好ましくは、０．７から０．１の間、特に好ましくは０．６から０．１８の間である。同時に、半透明金属層の反射率は、少なくとも１０％、好ましくは１５％より大きい。そのデータは、透過率の平均値及び４３０ｎｍから６９０ｎｍの可視波長域の反射率として理解される。
【００２９】
更に、半透明金属層がＣｒ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｇ、又は、これらの金属の合金、例えば、Ａｌ96％Ｃｕ４％又はインコネルの真空蒸着により生成されることが好ましい。半透明層の厚さは、２ｎｍから２０ｎｍ、好ましくは４ｎｍから１５ｎｍである。
【００３０】
不透明ミラー層は、少なくとも６０％、好ましくは７０％より大きい、特に好ましくは
８０％より大きい反射率を有する金属層を意味する。不透明金属層の透過率は、１０％未満、好ましくは５％未満である。
【００３１】
更に、不透明ミラー層がＡｌ、Ｃｒ、Ａｇ、Ｃｕ、又は、これらの金属の合金、例えば、Ａｌ96％Ｃｕ４％の真空蒸着により生成されることが好ましい。不透明ミラー層の厚さは、１５ｎｍから１００ｎｍ、好ましくは２０ｎｍから６０ｎｍである。
【００３２】
第１金属層及び／又は第２金属層は、真空コーティング又はスパッタリングにより生成されることが有利である。これにより、反射層の一定の層厚及び良好な光学品質を確保することができる。
【００３３】
第１金属層及び／又は第２金属層は、特にエッチング及び／又はリフトオフにより部分的に脱金属化されることが好ましい。エッチングによる構造化の場合、各金属層の塗布後、エッチングレジストが金属層に印刷され、エッチングレジストにより覆われていないエリアでは、エッチング液、例えば、苛性アルカリ溶剤により金属層が除去される。その後、エッチングレジストレジストを除去することができるが、エッチングレジストが有色又は顔料レジストニスの場合、エッチングレジストを多層体に残すこともでき、エッチングレジストは別の装飾機能としての役割を果たす。
【００３４】
第１金属層及び／又は第２金属層の脱金属化エリアがシンボル、イメージ、ロゴ、英数字、又は、それらの組み合わせを形成するように、第１金属層及び／又は第２金属層を脱金属化することが好ましい。
【００３５】
これにより、別の光学情報又はデザインを多層体に組み込むことができる。
【００３６】
脱金属化エリアが多層体の平面上の視認方向で重なるように、第１金属層及び第２金属層を脱金属化することが好ましい。これにより、半透明デザインを実行することができる。このような方法でデザインされたセキュリティエレメントは、セキュリティドキュメントの基板が重なり合う脱金属化エリアで見えるようにデザインされている。基板は、例えば、印刷された紙幣基板又は基板の窓エレメントである。
【００３７】
金属層の１つの金属エリアが他の金属層の脱金属化エリアの外面形状と重なるように、第１金属層及び第２金属層を脱金属化することが更に有利である。
【００３８】
外面形状の位置決め又はレジストレーション誤差は、他の金属層により少なくとも部分的に覆われる。その結果、位置決めに費用を費やすことなく、正確な位置の魅力的なデザインが得られる。レジスタ精度又はレジストレーション精度は、２つのエレメント、例えば、エリア又は層の間の相対位置精度を意味する。この位置精度を、いわゆるレジスタマーク又はレジストレーションマークにより設定することができる。これらのマークは、位置精度のそれぞれの許容差が特に光学的に良好に読み取られる、又は、機械によって検出されるように、形成されている。これらのレジスタマーク又はレジストレーションマークは、別のエレメントを示すことができる。別のエレメントは、例えば、端部エリアに配置される。しかしながら、これらのレジスタマーク又はレジストレーションマークは、多層体の構成要素を示すこともできる。構成要素は、例えば、モチーフの特徴的輪郭、モチーフの構造、表面レリーフの構造、又は、類似物の光学的な明確な検出を可能とする。
【００３９】
スペーサ層の２つの境界面の表面レリーフ及び別の表面レリーフが少なくとも部分的に相関性を有することが有利である。
【００４０】
レリーフの少なくとも部分的な相関性は、同一ではないがレリーフが類似していることを意味し、イメージング機能、例えば、圧縮により互いに転写される。このため、最も単純な場合では、表面レリーフは、同じ構造を有するが、異なるレリーフ深さを有する。レリーフ構造のピーク又はトラフは、それぞれの場合に、互いに重なり合うことが特に好ましい。すなわち、垂直方向に見える複製層と第１金属層との間の境界面における表面レリーフのピークは、スペーサ層と第２金属層との間の境界面における表面レリーフのピークに重なり合う。
【００４１】
しかしながら、最初に記載した通り、例えば、ブレーズド格子をより正弦曲線状の断面構造に丸みをつけるように構造を異ならせることもできる。上記した通り、このような部分的な相関性により、多層体の所望の特性を得ることができる。その結果、色進行又は灰色勾配を多層体で見ることができる。
【００４２】
別の表面レリーフの構造深さが表面レリーフの構造深さの最大で９０％、好ましくは８０％、更に好ましくは最大で５０％であることが特に有利である。
【００４３】
別の表面レリーフの構造深さが、表面レリーフの構造深さの５０％よりも大きい場合は、灰色勾配を多層体で見ることができる、または、２つの色の間の進行が得られる。
【００４４】
表面レリーフの構造深さを、２００ｎｍから２０μｍの間とすることができる。表面リレーフの構造深さは、好ましくは２００ｎｍから２０００ｎｍ、更に好ましくは３００ｎｍから１５００ｎｍである。これらの深さ範囲は、所望の光学効果を達成するために、以下のスペーサ層の平均乾燥層厚の好ましい値と組み合わせることが適切である。
【００４５】
スペーサ層が２００ｎｍから８００ｎｍ、好ましくは３００ｎｍから７００ｎｍの平均乾燥層厚を有することが特に好ましい。乾燥層の厚さを横方向で変えることができる。
【００４６】
部分乾燥層厚ｄ、スペーサ層の屈折率ｎ、及び、観察角度αは、もたらされる色印象を決定する。反射率１．５及び観察角度３０℃により、乾燥層厚が４２５ｎｍの場合、赤色印象が得られ、厚さが３５０ｎｍの場合、緑色印象が得られ、厚さが３００ｎｍの場合、青色印象が得られる。
【００４７】
スペーサ層は１．３５から１．６５、好ましくは約１．５の屈折率を有することが更に好ましい。上記した通り、多層体の色印象を屈折率及び乾燥層厚の相互作用により設定することができる。
【００４８】
表面レリーフは、深さ対幅比が０．５未満、好ましくは０．４未満のマイクロ構造を有することが有利である。マイクロ構造を、反射マイク構造、例えば、マイクロミラー、又は、回折マイクロ構造、例えば、フレネルタイプ回折格子とすることができる。ここでのマイクロ構造の幅は、ピークからピークまでの距離、又は、マイクロミラー若しくは回折マイクロ構造の周期を意味する。
【００４９】
自由曲面形状の表面レリーフは、格子構造を有する回折自由形状エレメントとして形成されることが好ましい。
【００５０】
格子構造が自由曲面の外形に略沿った格子線を備えることが有利である。格子線の間の距離及び／又は格子深さは、回折構造で変化し、特に、自由曲面の中心エリアから端部へ向かって連続的に変化する。周期、即ち、格子線の間の距離及び／又は表面レリーフの深さは変化し、所望の自由曲面を示す。従って、自由曲面の表面エリアの少なくとも８０％における深さ対幅比が０．３未満であることが好ましい。しかしながら、格子線が自由曲面の外形に連続的に沿う必要はない。格子構造の硬化に散乱作用を追加するために、それらは中断されても良く、特に、ランダムパターンで中断されても良い。例えば、格子構造の高価に散乱作用を追加する。これは、全体の効果のために、観察角度を上げることができる。格子構造を、マット散乱構造に択一的又は付加的に重ね合わせることもできる。中断した格子線及びマット散乱構造との重ね合わせは、薄膜システムではなく格子構造のより無彩色の外観を導く。
【００５１】
格子構造と自由曲面とのこのような組み合わせにより、回折レンズ効果を達成することができる。回折レンズ構造は多層体に所望の外観を与える。格子構造により形成された回折自由形状エレメントの特別な特徴は、屈折レンズと異なり、回折レンズ構造が対象物の照明又は観察のために使用された波長に応じた異なる視覚的印象を生成することで見ることができる。これにより、特別なデザイン又はセキュリティ効果を達成することができる。
【００５２】
格子構造の少なくとも部分エリアにおける格子線の周期は、５０μｍ未満、好ましくは３０μｍ未満、特に好ましくは１５μｍ未満であることが好ましい。
【００５３】
部分的な乾燥層厚は、特に、期間の変化により影響される。２つの表面レリーフの境界面を切り離すニスシステムの場合、形状変化又は形状レベルに加えて、更なる効果をもたらすことができる。推定上、湿式化学法により塗布されたスペーサ層の乾燥プロセスの間、表面レリーフの格子溝から生じる毛細管力は、構造の大きな周期方向、特に、表面レリーフの中心方向にスペーサ層の材質を押す。これにより、乾燥層厚は、中心部、又は、粗い周期Δｘのエリアで表面レリーフの端部、又は、短い周期Δｘのエリアよりも大きい。もたらされる色勾配は、連続的であり、表面レリーフの形状に完全に一致している。マイクロ構造の周期が３０μｍ以下、好ましくは２０μｍ以下、特に１５μｍ以下の場合、第２カラーを有するエリアが開始する。
【００５４】
基板フィルムが柔軟性のあるプラスチックフィルムからなることが好ましい。例えば、基板フィルムは、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＭＯＰＰ、ＰＰ、ＰＡ、ＰＣ、ＣＯＣ、又は、ＰＶＣからなる。
【００５５】
基板フィルムの厚さは、４μｍから５００μｍ、好ましくは８μｍから１５０μｍ、特に好ましくは１２μｍから５０μｍである。
【００５６】
多層体が少なくとも１つの別の半透明ニス層を有することが有利である。半透明ニス層は、少なくとも１つの染料及び／又は顔料により乾燥する。少なくとも１つの染料は、可溶性染料又は発光性物質であることが好ましい。以下の物質群からの染料を用いることが好ましい。物質群は、中心電子として特にＣｒ３+又はＣｏ２+を有する含金属染料を含む。このような染料は、例えば、ＢＡＳＦのＮｅｏｚａｐｏｎ染料及びＢＡＳＦ（ＣＩＢＡ）のＯｒａｓｏｌ染料である。
【００５７】
これにより、更なる色効果を達成することができ、又は、薄膜システムの色効果をフィルターにかけ、調節することができる。例えば、黄色に染色された半透明ニス層により、薄膜システムの赤色印象をオレンジ色印象に調節することができる。
【００５８】
少なくとも１つの別のニス層が複製層及び基板フィルムの間に配置されていることが有利である。
【００５９】
複製層を染料及び／又は、択一的又は付加的に顔料により染色することができ、上記色効果を達成する。
【００６０】
自由曲面形状の表面レリーフを他の効果を達成する構造と、択一的又は付加的に組み合わせることができる。例えば、表面レリーフを２Ｄ、２Ｄ／３Ｄ、又は、３Ｄホログラムによりグリッド化することができ、特に、自由曲面上に浮遊する数を示す配置と組み合わされる。出来る限り薄い薄膜構造と組み合わされた自由曲面形状の表面レリーフの色効果に影響を与えるために、他の効果を達成する構造の表面エリアの割合は小さいことが好ましい。表面エリアの割合は、好ましくは３０％未満、特に好ましくは２０％未満、特に好ましくは１０％以下である。
【００６１】
多層体を転写フィルム又は積層フィルムとして実施することができる。転写フィルムの場合、剥離層により転写プライを形成する多層体の残りの層に、基板フィルムを結合させることができる。基板に対し多層体と塗布する場合、多層体が基板に固定、特に、接着される。その後、基板フィルムが塗布された転写プライから剥離される。基板への塗布は、例えば、ホットエンボス又はコールドエンボスにより行われる。積層フィルムの場合、多層体の基板への塗布後、基板フィルムは多層体に残る。
【００６２】
実施例を参照し、本発明及び実施例を以下に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】図１は、最先端のファブリペロー薄膜システムの動作モードの概略図である。
【図２】図２は、３次元自由曲面の概略上面図及び概略断面図である。
【図３】図３は、図２に示す３次元自由曲面を光学的に再現する表面レリーフの概略詳細図及び表面レリーフの拡大図である。
【図４】図４は、最先端の表面レリーフ及び薄膜システムを有する多層体の概略断面図である。
【図５】図５は、湿式化学法により塗布されたスペーサ層を備える薄膜システム及び表面レリーフを有する多層体の実施例の概略断面図である。
【図６】図６は、湿式化学法により塗布されたスペーサ層を備える薄膜システム及び表面レリーフを有する多層体の別の実施例の概略断面図である。
【図７】図７は、湿式化学法により塗布されたスペーサ層を備える薄膜システム及び表面レリーフを有する多層体の別の実施例の概略断面図である。
【図８】図８は、湿式化学法により塗布されたスペーサ層を備える薄膜システム及び表面レリーフを有する多層体の別の実施例の概略断面図である。
【図９】図９は、表面レリーフ及び薄膜システムを有する多層体の反射スペクトルを示す。
【図１０】図１０は、湿式化学法により塗布されたスペーサ層を備える薄膜システム、カラー層、及び、表面レリーフを有する多層体の別の実施例の概略断面図である。
【図１１】図１１は、湿式化学法により塗布されたスペーサ層を備える薄膜システム、部分金属層、及び、表面レリーフを有する多層体の別の実施例の概略断面図である。
【図１２】図１２は、図１１の多層体を有するセキュリティドキュメントの概略図である。
【図１３】図１３は、図１１の多層体により実現したモチーフの概略図である。
【図１４】図１４は、実施例に係る一部が脱金属化した多層体の製造方法を示す概略図である。
【図１５】図１５は、図１４に示された方法により製造したセキュリティエレメントの正面図である。
【図１６】図１６は、別の実施例に係る一部が脱金属化した多層体の製造方法を示す概略図である。
【図１７】図１７は、図１６に示された方法により製造したセキュリティエレメントの正面図である。
【図１８】図１８は、別の実施例に係る一部が脱金属化した多層体の製造方法を示す概略図である。
【図１９】図１９は、別の実施例に係る一部が脱金属化した多層体の製造方法を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００６４】
図１に概略的に示されたファブリペロー薄膜システム１は、通常、第１金属層（例えば、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ａｇ、Ｎｉ、又は、インコネル）である半透明層１１と、透明スペーサ層１２（例えば、ＭｇＦ２、ＳｉＯ２、又は、ポリマーニス）と、第２金属層１３と、からなる。同様に、第２金属層１３は、通常、金属（例えば、Ａｌ、Ｃｒ、Ａｇ、Ｃｕ）からなる。第２金属層を不透明層又は半透明層とすることができる。層１１、１２、１３は基板フィルム２に塗布されている。層１１、１２、１３を逆に塗布することもでき、その効果を後ろ、例えば、セキュリティドキュメントの窓から見ることができる。
【００６５】
角度αｉｎの入射光の一部は、半透明の第１金属層で反射され、吸収され、透過する。透過光は、透明スペーサ層１２を透過し、第２金属層１３で反射する。反射光は、再び、透明スペーサ層１２を透過し、一部が半透明層１１を透過する。この透過光は、半透明層１１で反射した光の一部と干渉し、角度αｏｕｔで観察者の目に到達する。ここでは、αｉｎ＝αｏｕｔ＝αである。この概略図では、光の反射は省略している。光の一部の干渉により光は色づいて観察者に見える。ここでは、色印象は、特に、スペーサ層１２の厚さｄ及び反射率ｎ、並びに、角度αに依存する。第１金属層１１で反射した光の一部と第２金属層１３で反射した光の一部との光路差Δが波長λの倍数の場合、構造的な干渉が生じる。
【００６６】
このような層システム１を製造するために用いることのできる様々なコーティング方法が存在する。２つの金属層１１、１３は、通常、真空技術、例えば、蒸発又はスパッタリングにより塗布される。透明スペーサ層１２を、一方で、真空技術、例えば、ＭｇＦ２の熱蒸着を用いて塗布することができ、他方で、湿式化学法、例えば、グラビア印刷又はスロットコーティングにより製造することができる。
【００６７】
このような異なる製造方法は、良く似た結果を平坦な基板２にもたらし、均一な色シフト効果又は色変化効果を有する面を達成する。対照的に、構造化された面では、湿式化学法により塗布された透明スペーサ層１２は、真空技術を用いて塗布されたスペーサ層１２と明らかに異なる層パターンをもたらす。これは、特に、湿式化学法により塗布された層が通常一度に塗布され、液体層が乾燥及び／又は硬化プロセス、例えば、ＵＶ硬化のみにより硬化する一方で、真空技術を用いて塗布された層が１つずつ築かれていることによる。
【００６８】
従って、このような薄膜システム１を図１に示された平坦面だけでなく、構造化された面に塗布することができる。この例を図２に示す。表面レリーフ構造３は、基板面から突出するように見える３次元面を生成する。この３次元面の形状を略無作為（自由）に選択することができる。図２では、表面レリーフ構造３は、自由曲面として光学３次元効果を有する水滴を再現する。その構造は、フレネルレンズの特殊な変形である。図２ａはそのような表面レリーフ構造３の概略上面図を示し、表面レリーフ構造３は３次元水滴を再現している。この３次元形状の断面例はＡ−Ａ’線によるものである。
【００６９】
図２ｂは、この３次元形状のＡ−Ａ’線に沿った概略断面図である。ここでは、見かけ上生成された（実際には存在しない）高さプロファイル３１はＺ’方向に示されている。
【００７０】
このような３次元面形状又は明らかな高さプロファイル３１を、フレネルレンズマイクロ構造３２により光学的に生成することができる。図３ａは、フレネルレリーフ構造３２の概略断面図（ノンスケール）を示す。フレネルレリーフ構造３２は、図２の３次元涙形状を光学的に生成する。簡略化のため、フレネルレンズのいくつかの溝のみが示されている。図示が縮尺通りの場合はより多くの溝が示される。更に、図示を簡略化するために、Ｚスケールが大幅に拡大され示されている。図示の連続フレネル構造に加え、いわゆるバイナリーフレネル構造は同様の効果を生成することができる。すなわちＺ方向への広がりが得られる光学効果よりも大幅に小さい回折構造を用いて、図２ａ、２ｂから比較的強い３次元ドーム形状の印象をシミュレーションすることができる。
【００７１】
図３ｂは、図３ａにおける点線円によるエリアを略縮尺通りに拡大して示す。現在用いられているホットエンボスフィルムでは、表面レリーフ構造３２の最小周期又は構造幅Δｘｔｍｉｎは、約３μｍであり、深さｔＲよりも約２から３倍大きい。従って、構造エレメントの深さ対幅の平均比は０．５より小さい。ここでは、構造の深さｔＲは５００ｎｍから１５００ｎｍの範囲である。レリーフ構造３２の端部３２１の角度は、実際には、図３ａに示す角度よりも鋭角ではない。
【００７２】
図４は、最先端の多層体４のノンスケール断面図である。この多層体４は、複製層４２を有する基板フィルム４１を備える。表面レリーフ４３が複製層４２に組み込まれている。このため、真空技術を用いて、半透明第１金属層４４と、透明スペーサ層４５と、第２金属層４６とが塗布されている。これらの層は上記種類の薄膜システム４７を形成する。複製された表面レリーフ４３は当該表面レリーフ自体を別の層に認識可能に再現する。複製された構造は、透明スペーサ層４５の第２境界面、すなわち、スペーサ層４５と第２金属層４６との間の境界面に略同一に存在することが認識される。ここでは、これらの層は１つずつ築かれていることから、これは単純に真空技術を用いて塗布したスペーサ層４５が用いられる場合である。真空技術を用いて塗布されたスペーサ層４５の通常の厚さの場合、スペーサ層４５の複製ニスと反対側の構造深さｔＡは、複製ニスｔＲの元の深さの９０％から１００％の範囲である。しかしながら、ここでは構造のピークを若干丸くすることができる。
【００７３】
垂直又は約０°から２０°の比較的鋭角な観察角度αで観察した場合、レリーフ構造の厚さが全体で略同じであることから、複製層４２のレリーフ構造４３からなり、薄膜システム４７で覆われたこのようなセキュリティ特徴部のカラー効果は、レリーフ構造の全エリアで略同一の色印象を示す。したがって、薄膜フィルターは、平坦、即ち、非構造化されたエリアとしての役割を果たす。
【００７４】
図５は、表面レリーフ５１が薄膜システム５２と組み合わされた多層体５の実施例をノンスケールで示す。多層体５は基板フィルム５３を備える。基板フィルム５３は、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＭＯＰＰ、ＰＰ、ＰＡ、ＰＣ、ＣＯＣ、又は、ＰＶＣからなり、４μｍから５００μｍ、好ましくは８μｍから１５０μｍ、特に好ましくは１２μｍから５０μｍの厚さを有する。
【００７５】
表面レリーフ５１は、基板フィルム５３又は基板フィルム５３に塗布された複製層に組み込まれる。これは、格子構造を有する回折自由形状エレメントとして形成されることが好ましい。
【００７６】
格子構造が自由曲面の外形に実質的に沿った格子線を備えることが有利である。格子線の間隔及び／又は格子構造の深さは、格子構造で変化し、特に、自由曲面の中心エリアから端部へ連続的に変化する。
【００７７】
回折構造と自由曲面とのこのような組み合わせにより、多層体に所望の外見をもたらす回折レンズ効果を達成することができる。
【００７８】
回折構造の少なくとも一部のエリアにおいて、格子線の周期は、５０μｍ未満、好ましくは３０μｍ未満、更に好ましくは１５μｍ未満であることが好ましい。
【００７９】
半透明金属層５４は、好ましくは、真空コーティング、スパッタリング等により表面レリーフ５１に塗布されている。金属層がＣｒ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｇ、又は、インコネルから構成され、２ｎｍから２０ｎｍ、好ましくは４ｎｍから１５ｎｍの厚さを有することが好ましい。
【００８０】
透明スペーサ層５５は、金属層５４の表面レリーフ５１と反対側に、湿式化学法、特に、グラビア印刷、カーテンコーティング、スロットコーティング等により、塗布されている。
【００８１】
スペーサ層５５はニスの塗布により生成されることが好ましい。ニスは、ニトロセルロース、エポキシ、ポリエステル、ロジン、アクリレート、アルキド、メラミン、ＰＶＡ、ＰＶＣ、イソシア酸塩、又は、ウレタンシステムに基づく。これにより、所望の光学特性を生成する。
【００８２】
ニスは、別の添加剤、例えば、架橋剤又は界面活性剤を含むことができ、物理化学特性、例えば、粘度又は極性を所望且つ有利な値に設定する。
【００８３】
更に、５ｍＰａ・ｓから２５０ｍＰａ・ｓ、好ましくは１５ｍＰａ・ｓから２００ｍＰａ・ｓ、特に好ましくは２０ｍＰａ・ｓから１７０ｍＰａ・ｓの粘度を有するニスをスペーサ層の塗布に用いることが好ましい。ニスの極性に関し、ニスの溶媒は、少なくとも３０質量％で３．０より大きい極性指数を有する溶媒、好ましくは、少なくとも５０質量％で３．０より大きい極性指数を有する溶媒からなることが有利である。ここでの極性指数は、欧州特許出願公開公報第２２６４４９１号の表２に示された通りである。
【００８４】
スペーサ層５５の表面レリーフ５１と反対側には、基板フィルムの表面レリーフ５１が再現される。スペーサ層５５の表面５５１において表面レリーフ５１がどの程度強く再現されるかは、湿式化学コーティングパラメータ、特に、用いられるニスシステムの粘度及び極性だけでなく、用いられるニスシステム及び／又は溶媒に影響され得る。
【００８５】
スペーサ層５５は、湿潤層の厚さが１μｍから２０μｍ、好ましくは２μｍから１０μｍであることが好ましい。湿潤層及び乾燥層の両方の厚さは、スペーサ層５５の複製層５３と反対側に形成したレリーフ５５２の得られる構造深さ、及び、得られる薄膜システム５２の光学特性に影響を及ぼす。
【００８６】
湿式化学法による塗布後、スペーサ層５５は、特に、４０℃から２００℃、好ましくは４０℃から１５℃で乾燥する。印刷装置の乾燥機は温度勾配を有することが好ましい。温度は、乾燥開始時に４０℃から６０℃の間であり、乾燥終了時に１００℃から１５０℃に上昇する。これにより、２００ｎｍから８００ｎｍ、好ましくは３００ｎｍから７００ｎｍの平均乾燥厚が得られ、２つの表面レリーフ５１、５５２の間の所望の相関度が得られる。
【００８７】
最終的に、Ａｌ、Ｃｒ、Ａｇ、又は、Ｃｕからなり、１５ｎｍから１００ｎｍ、好ましくは２０ｎｍから６０ｎｍの厚さを有する第２金属層５６は、スペーサ層５５の金属層５４と反対側に塗布されている。
【００８８】
湿式化学法による塗布のため、スペーサ層５５に再生された表面レリーフ５５２の構造深さｔＡは、基板フィルム５３における表面レリーフ５２の構造深さｔＲに比べて減少する。即ち、ｔＡ≦８０％ｔＲとなる。強く緩和、すなわち、弱くなると、第２境界面における構造は、特に、湿式化学コーティングパラメータ、特に、材料に基づくパラメータ、用いられるニスシステムの粘度及び極性だけでなく、用いられる溶媒に依存する。湿潤層及び乾燥層には重要な影響がある。
【００８９】
測定結果は、スペーサ層５５のレリーフ５５２における構造深さが減少するだけではなく、構造の形状が変化することを示す。従って、顕微鏡写真は、例えば、ブレーズド形状のフレネル構造が第１境界面、即ち、半透明金属層５４とスペーサ層５５との間に浅く存在し、第２境界面、即ち、スペーサ層５５と第２金属層５６との間に正弦曲線で存在することを示す。これは図６に概略的に示されている。
【００９０】
この形状レベル及び／または２つの表面レリーフ５１、５５２の相関性の減少により、スペーサ層の厚さは比較的大きく変化し、色コントラストの実質的な低下をもたらす。色印象がスペーサ層５５の厚さに直接影響されることから、このように比較的大きく変化する層厚は、格子周期の大きさの横方向の範囲で人の目の解像度の限界よりも色印象の大きな変化をもたらす。
【００９１】
例えば、観察角度３０°では、印刷スペーサ層５５（反射率ｎ＝１．５）の４２５ｎｍの厚さは赤色印象をもたらし、３５０ｎｍの厚さは緑色印象をもたらし、３００ｎｍの厚さは青色印象をもたらす。したがって、人の目の解像度の限界を大幅に下回る厚さを有するこのようなスペーサ層５５の混合色は、人の目に濃い灰色又は金属的な灰色に見える。スペーサ層５５の大きく変化する厚さは、主に、レリーフ構造５１、５２２のエリアにおいて細かい格子周期で存在する。この場合、レリーフ構造の粗い周期を有するエリア
における色勾配は、レリーフ構造の細かい周期を有するエリアにおける灰色／無彩色をもたらす。勾配は表面レリーフ５１の構造により生じることから、灰色勾配は、３次元印象又はレリーフ構造５１、５２２の３次元面形状に完全に一致する。
【００９２】
スペーサ層５５の厚さは、表面レリーフマイクロ構造の周期が小さい、即ち、≦５０μｍ、好ましくは≦３０μｍ、特に好ましくは≦２０μｍの領域で大幅に変化する。スペーサ層５５の厚さの変化は、灰色勾配をもたらす。表面レリーフマイクロ構造の周期が≦５０μｍ、好ましくは≦３０μｍ、特に好ましくは≦２０μｍの場合、灰色に見えるエリアが開始する。灰色勾配は光学的に明確に自由曲面を強調する。
【００９３】
マイクロ構造の周期は、通常、自由曲面の端部に向かって小さくなる。そのため、灰色勾配は、通常、自由曲面の中心から端部に広がる。
【００９４】
第１カラーから灰色又は金属印象への色進行又は色勾配に加えて、第１カラーから第２カラーへの進行を実現することができる。このため、スペーサ層５５の２つの境界面の相関性が小さい、即ち、ｔＡ≦５０％ｔＲ、特にｔＡ≦３０％ｔＲであることが好ましい。極端な場合、第２境界面は、第２金属層に向かって略滑らかに形成されている、又は、表面レリーフ５１、５２２の相関性が略完全に除去されている。これは、形状変化又は形状レベルの極端な形状である。図７、８はこれをノンスケールの概略断面図で示す。
【００９５】
特に、境界面の分離を導くニスシステムの場合、形状変化又は形状レベルに加えて別の効果が得ることができる。推定上、湿式化学法により塗布されたスペーサ層５５の乾燥プロセスの間、レリーフ溝からの毛細管力は、表面レリーフの構造のより大きな周期の方向、即ち、レリーフ形状又は所望の自由曲面の中心方向へスペーサ層５５の材料を押す。更に、表面レリーフを囲む鏡面方向、又は、平坦な他の構造を有する周辺表面方向へスペーサ層５５の材料が押されることは間違いない。２μｍ未満の周期及び２００ｎｍ未満の格子深さを有する回折構造は、これらの他の構造の例である。これにより、層厚は、自由曲面の中心部、又は、粗い周期Δｘを有するエリア並びに表面レリーフを囲むエリアで自由曲面の端部、又は、レリーフ構造の小さな領域Δｘを有するエリアより大きい。レリーフ構造の比較的大きな部分的な周期Δｘを有するエリアでは、層厚は、構造がない、即ち、平坦面のエリアの厚さと略同じ、又は、平坦な他の構造を有するエリアの厚さと略同じである。色勾配は、連続的であり、表面レリーフの形状に完全に一致する。これにより、色勾配は光学的に明確に自由曲面を強調する。表面レリーフマイクロ構造の周期が≦３０μｍ、好ましくは≦２０μｍ、特に好ましくは≦１５μｍの場合、第２カラーを有するエリアは開始する。
【００９６】
第１カラーから第２カラーへの勾配を有する本発明の多層体は、自由曲面形状において表面レリーフを有するエリアで２つの異なるカラー効果を有する。このため、例えば、粗い周期Δｘを有するエリアにおいて、略垂直観察での赤から傾斜（例えば３０°）観察での緑への色効果を得ることができる。同時に、細かい周期Δｘを有するエリアでは、略垂直観察での緑から傾斜（例えば３０°）観察での青への色効果を得ることができる。
【００９７】
全体として、灰色進行及び色から色への進行を実現することができる。
【００９８】
緩和が５０％未満、即ち、ｔＡ≧５０％ｔＲの場合、第１カラーから金属／灰色／無彩色への色進行が生じる。しかしながら、同時に、ｔＡは、≦９０％ｔＲ、好ましくは≦８０％ｔＲである必要がある。すなわち、スペーサ層と第２金属層との間の境界面における構造深さがスペーサ層と第１金属層との間の境界面における構造深さの５０％から９０％、好ましくは５０％から８０％の場合、色／灰色勾配が生じる。
【００９９】
構造深さが５０％より大きく緩和すると、即ち、ｔＡ≦５０％ｔＲ、第１カラーから第２カラーへの色進行が上記したように生じる。ｔＡ≦４０％ｔＲが好ましく、ｔＡ≦３０％ｔＲが更に好ましく、ｔＡ≦２０％ｔＲが特に好ましい。即ち、スペーサ層と第２金属層５５との間の境界面における構造深さがスペーサ層と第１金属層との間の境界面における構造深さの５０％以下、好ましくは４０％以下、特に好ましくは３０％以下、更に好ましくは２０％以下の場合、２つの色間の勾配が生じる。
【０１００】
上記の場合をスペクトロメータ測定により区別することができる。図９Ａから９Ｃは、垂直入射、すなわち、α＝０°の場合に測定したスペクトルの例を示す。図９Ａは、図４に示された最先端の真空技術を用いて塗布したスペーサ層の場合の境界面の非常に強い相関性を示す。図９Ｂは、図５に示されたスペーサ層の湿式化学法による塗布の場合の表面レリーフの弱い相関性を示す。図９Ｃは、図７に示されたスペーサ層の湿式化学法による塗布と同様の場合の表面レリーフの非常に低い相関性を示す。スペクトルは、表面レリーフの粗い周期を有するエリア（中心、破線グラフ）及び色勾配を有するエリア又は表面レリーフの小さい周期（端部、連続線グラフ）を有するエリアに示される。
【０１０１】
図９Ａに示すように、蒸着スペーサ層の場合の表面レリーフの中心及び端部エリアにおけるスペクトルは、実質的に同じ進行に従い、即ち、ピークの最大値及び最小値は同じ波長である。従って、薄膜システムは、自由曲面の全エリアで単色に見える。表面レリーフはスペクトロメータの視準方向からの光の一部を端部エリアで中心エリアよりも強く回折することから、端部エリアで反射率が若干小さくなる。
【０１０２】
表面レリーフ５１のエリアでは、第１カラー（中心、破線グラフ）から灰色／金属印象（端部、連続線グラフ）への勾配があることが図９Ｂからわかる。４３０ｎｍから６９０ｎｍのスペクトル域における垂直入射で測定される反射の最大値Ｒｍａｘと最小値Ｒｍｉｎの間の差ΔＲは、第１カラーのエリアにおいて、灰色／金属印象を有するエリアよりも少なくとも３倍、好ましくは５倍、特に好ましくは７倍大きい。
【０１０３】
表面レリーフ５１のエリアでは、第１カラー（中心、破線グラフ）から第２カラー（端部、連続線グラフ）への勾配があることが図９Ｃからわかる。上記カラーに属し、垂直入射で測定された２つの反射スペクトルは、少なくとも１０ｎｍ、好ましくは少なくとも２０ｎｍ、特に好ましくは少なくとも３０ｎｍの反射ピークの少なくとも１つの波長Δλの変位を示す。この反射ピークは、通常、４３０ｎｍから６９０ｎｍのスペクトル域である。図９Ｃに示された測定例では、ピーク波長の変位は、Δλ＝５３１ｎｍ−５０８ｎｍ＝２３ｎｍである。
【０１０４】
上記ファブリペローシステムの代わりに、他の薄膜システム、例えば、ＨＬＨシステム（ＨＬＨ、ＬＨＬ、ＨＬＨＬ、ＬＨＬＨ等）を用いることができる。この具体例は、高屈折率材料（Ｈ（高屈折率））、例えば、８０ｎｍのＴｉＯ２、ｎ≒２．５４、λ＝５８９ｎｍ、ＺｒＯ２又はＺｎＳを有する複製表面構造を蒸着することである。むしろ、厚さｄを有する低屈折率スペーサ層（Ｌ（低屈折率））が湿式化学法により塗布されている。例えば、５００ｎｍのＰＶＣニス、ｎ＝１．５４５、λ＝５８９ｎｍである。この層は、光の部分的な干渉のための光路差を生成する。このスペーサ層では、第２境界面における構造は、緩和されており、勾配を導く。第３層として、高屈折率材料（Ｈ）の層、例えば、８０ｎｍのＴｉＯ２、ＺｒＯ２、又は、ＺｎＳが塗布、例えば、蒸着されている。高屈折率層の厚さは、１０ｎｍから２００ｎｍの範囲、特に２０ｎｍから１００ｎｍの範囲であることが好ましい。このような薄膜システムは、レリーフ構造の相互作用により、色進行又は色勾配を有する色印象を生成する。このような薄膜システムの利点は透明性であり、特に重要な個別化及び／又は個人化されたデータ、例えば、ＩＤドキュメントに配置することができる。
【０１０５】
ここまでに記載した多層体５の色進行を、観察者から見て薄膜フィルムスタックの上に位置するカラーフィルタにより変更することができる。例えば、層スタックでは、１つ以上の層を乾燥させることができる。
【０１０６】
図１０は乾燥多層体５の概略断面図である。この層構造は、図５に示された層構造に対応する。２００ｎｍから５μｍの好ましい厚さを有する別の乾燥ニス層５８は、複製層５３と基板フィルム５７との間に設けられている。また、表面レリーフ構造５１を乾燥複製ニス５３に複製することができる。これら全ての場合における表面レリーフ５１の色印象は、カラーフィルタ５８の色印象と重ね合わされる。
【０１０７】
具体的例は、いわゆるゴールドフォイルである。ゴールドフォイルは、間接的又は直接的に黄色に染められた複製ニス５３を有する。このようなフィルムでは、例えば、観察角度３０°で深い赤色である背景、並びに、表面レリーフの深い赤色エリアは、よりオレンジ色に見える。表面レリーフのクロム金属端部エリアはダークイエロー効果を有する。したがって、色勾配は、深い赤色からクロム金属ではなく、オレンジ色から黄色である。
【０１０８】
図１１は、自由曲面形状の表面レリーフ５１と本発明の薄膜システム５２の組み合わせを、キネグラム（登録商標）を有するセキュリティエレメント６に組み込む具体例を示す。
【０１０９】
ここでは、キネグラムデザインが第１アルミニウム層６１を有する全面に複製及び蒸着されている。そして、基本の脱金属化プロセスにおいて、アルミニウムは表面レリーフ５１を有するエリア６２及び薄膜効果が見られるエリア６３で除去される。すでに記載した実施例に相当する薄膜システム５２は、観察者から見て、第１アルミニウム層６１の裏側に塗布されている。
【０１１０】
図１２は、このような脱金属化デザインによるモデル紙幣７を例示的に示す。セキュリティストリップ７１は表面レリーフ５１を含む。表面レリーフ５１は、ライオンの形の自由曲面を示し、上記色勾配の１つを有する。この表面レリーフ５１はストリップの脱金属化エリア６２に存在する。ストリップの残りのエリアは、他の効果、例えば、回折効果を有する。更に、ストリップは、数字の５５の形の３つの脱金属化エリア６３を含む。ファブリペロー３層システム５２は３つの脱金属化エリアに存在する。したがって、３つの数字５５は、粗い周期を有するエリアの表面レリーフ５１に存在するのと同じ、又は、同様の色傾斜効果を示す。また、エリア６３の色効果はエリア６２の色効果と異なる。このため、スペーサ層５５の厚さを部分的に異ならせる必要がある。印刷工程では、目的の方法で容易に部分的に厚さを変えることができる。これは、例えば、スペーサ層をエリア６２及び６３に塗布させるグラビア印刷ローラのエリアにおけるインクセルの異なる深さにより達成される。
【０１１１】
更に、薄膜システム５２の金属層は、１つ以上の脱金属化ステップによりエリア６３で除去される。これは、例えば、リフトオフプロセスにより達成される。この場合、色効果がエリア６２に存在し、エリア６３において金属層により邪魔されずに基板が見える。
【０１１２】
図１３は、このようなセキュリティエレメント７１の詳細な概略上面図である。表面レリーフ５１のエリアにおける色進行は輪郭線により示されている。表面レリーフ５１により形成されたモチーフのための背景は、金属面７２により形成されている。
【０１１３】
上記した通り、自由曲面形状の表面レリーフ５１の色効果を基板の前面、即ち、多層体が塗布されている面から見ることができる。また、多層体が塗布されるセキュリティドキュメントの窓から色効果が見えるように、層構造をデザインすることができる。すなわち、観察者がセキュリティドキュメントの裏側を見た時、観察者は表面レリーフの色効果が見える。同時に、観察者がセキュリティドキュメントの前面で金属的に反射し空間的な鏡面形状の自由曲面形状の表面レリーフ５１を見るように、多層体をデザインすることができる。ここでのミラーリングは左右のミラーリングだけではない。自由曲面は、セキュリティドキュメントの一方側で膨らんで見え、他方側で後退して見える。これは記憶力及び識別効果を向上させる。
【０１１４】
図１４は、一部が脱金属化した金属層５４、５６を有する多層体５の別の製造方法を示す。上記した通り、第１金属層５４は、上記種類の表面レリーフ５１を有する基板フィルム５３に塗布されている。この実施例では、第１金属層５４は不透明ミラー層として形成されている。第１金属層５４は、エッチレジスト８で刷り重ねられ、脱金属化されるエリア５４１では省略されている。これらのエリア５４１では、金属層５４をエッチングにより除去することができる（図１４Ａ）。
【０１１５】
エッチング後、エッチレジスト８を、再度、適切な溶媒により除去することができ（図１４Ｂ）、覆われていない金属層５４を透明なスペーサ層で刷り重ねることができる（図１４Ｃ）。
【０１１６】
第２金属層５６を塗布する前に、リフトオフニス９を、第２金属層５６が後に除去されるエリア５６１でスペーサ層５５に塗布する（図１４Ｄ）。その後、第２金属層５６は、全面に塗布される（図１４Ｅ）。この例では第２金属層は半透明に形成されている。リフトオフニス９が適切な溶媒により除去されると、それにより第２金属層５６もエリア５６１で除去される（図１４Ｆ）。
【０１１７】
脱金属化エリア５４１、５６１は、重なり合いモチーフを形成することのできる２つの金属層で得られる。脱金属化エリア５４１、５６１では薄膜効果は得られない。多層体５がセキュリティドキュメント、例えば、紙幣７に適切な接着層５７により塗布されると（図１４Ｇ）、脱金属化エリアから紙幣の基板を見ることができる。図１５に示すように、脱金属化エリア５４１は数字５５を形成し、脱金属化エリア５６１は表面レリーフを構成する。
【０１１８】
表面レリーフ５１のエリアは紙幣の窓７２上に配置される。その結果、薄膜システム５２により生じた色変更効果を有する表面レリーフの効果を紙幣７の裏側から認識する。一方、窓７２を介した観察の場合、脱金属化エリア５４１、５６１は紙幣７の基板により隠される。
【０１１９】
図１６は、脱金属化した金属層５４、５６を有する多層体５の別の製造方法を示す。上記した通り、第１金属層５４は、上記種類の表面レリーフ５１を有する基板フィルム５３に塗布されている。第１金属層５４はエッチレジスト８により刷り重ねられている。エッチレジスト８は脱金属化されるエリア５４１では省略されている。これらのエリア５４１では、金属層５４をエッチングにより除去することができる（図１６Ａ）。尚、表面レリーフ５１のエリアは開放したままである。この実施例では、エッチレジスト８は除去されず、別の装飾機能としての役割を果たす。
【０１２０】
リフトオフニス９は開放しているエリア５４１に印刷される（図１６Ｂ）。その後、好ましくはクロムからなる半透明金属層５８は、全面に蒸着し（図１６Ｃ）、エリア５４１でリフトオフニス９を剥がすことにより再度除去される（図１６Ｄ）。従って、表面レリーフ５１のエリアが金属化される。
【０１２１】
上記方法と同様に、スペーサ層５５が塗布され（図１６Ｅ）、金属を有する全面に蒸着する（図１６Ｆ）。エッチングレジスト８は、これにより生成された第２金属層５６に部分的に印刷される。第２金属層５６はこの実施例では半透明である（図１６Ｇ）。金属層５６は、エッチングにより開放エリア５６１で除去される（図１６Ｈ）。ここでは、エリア５４１及び５６１は再び重なり合う。
【０１２２】
接着剤層５７により、多層体を再び紙幣７へ塗布することができる（図１６Ｉ）。この実施例では、基板フィルム５３が除去され（ホットエンボス異形）、窓は設けられていない。基板フィルム５３側から直接観察した場合、多層体５は所望の効果を示す。図１７からわかるように、脱金属化エリア５４１は、再び、数字５５を形成する。脱金属化エリア５６１は、金属層５４により覆われる表面レリーフ５１のフレームを形成する。楕円外形に対応するホットエンボスダイを用いたホットエンボスにより、多層体の楕円形状を、多層体５を紙幣７へ塗布することにより生成することができる。多層体５の残りの層は、基板フィルム５３から剥離され、楕円ホットエンボスダイが圧力及び熱により基板フィルム５３で作用し、熱活性接着層として形成された多層体５の接着層５７を活性化させるエリアでのみ、転写プライとして紙幣７に一緒に塗布される。
【０１２３】
図１８Ａから図１８Ｂは、一部が脱金属化された金属層を有する多層体５の製造方法を示すノンスケールの概略断面図である。不透明な金属層５８は、上記種類の表面レリーフ５１を有する基板フィルム５３に塗布されている。これは、エッチングレジスト８により刷り重ねられる。エッチングレジスト８は、脱金属化されるエリアでは省略されている。これらのエリアでは、金属層５８をエッチングにより除去することができる（図１８Ａ）。尚、表面レリーフ５１のエリアは開放している。この実施例では、エッチングレジスト８は除去されず、別の装飾機能としての役割を果たす。
【０１２４】
次に、第１金属層５４を真空下で蒸着により塗布する（図１８Ｂ）。この第１金属層５４は、特に、表面レリーフ５１を覆う。この第１金属層５４は、この実施例では、半透明に形成されている。
【０１２５】
その後、スペーサ層５５は、部分的に塗布され、表面レリーフ５１に正確に配置され（図１８Ｃ）、第２金属層５６を有する全面に蒸着する（図１６Ｄ）。この第２金属層５６は不透明に形成されている。部分スペーサ層５５が設けられていないエリアでは、第２金属層５６は、直接、第１金属層５４に設けられている。エッチングレジスト８１は、このように生成された第２金属層５６に印刷され、第２金属層５６は、この実施例では、部分的に不透明であり、正確に配置される（図１８Ｅ）。
【０１２６】
第１及び第２金属層５４、５６は、エッチングにより開放エリアで除去される（図１８Ｆ）。このため、第１及び第２金属層５４、５６は、同じエッチング溶液で除去することのできる金属からなる必要がある。両金属層は、同じ金属、好ましくはアルミニウム又は銅からなることが好ましい。
【０１２７】
接着層５７により、多層体５を再度紙幣７へ塗布することができる（図１８Ｇ）。この実施例では、基板フィルム５３は除去され（ホットエンボス異形）、窓は設けられていない。基板フィルム側からの直接観察した場合、多層体５は所望の効果を示す。例えば、回折効果を有する金属エリアと、色傾斜効果を有するエリアとの組み合わせのための方法は、２つの脱金属化ステップを有する。
【０１２８】
図１９Ａから１９Ｆは、一部が金属化された金属層を有する多層体の製造方法を示すノンスケールの概略断面図である。
【０１２９】
ここでは、半透明金属層５４は、真空下で蒸着により上記種類の表面レリーフ５１を有する基板フィルム５３に塗布されている（図１９Ａ）。その後、スペーサ層５５は、部分的に塗布され、表面レリーフ５１に正確に配置され（図１９Ｂ）、第２金属層５６を有する全面に蒸着する（図１９Ｃ）。この第２金属層５６は半透明に形成されている。部分スペーサ層５５が設けられていないエリアでは、第２金属層５６は、第１金属層５４に直接設けられている。金属的回折効果がこのエリアに存在することが好ましい。エッチングレジスト８は、脱金属化されるエリアで省略され、第２金属層５６に印刷される。第２金属層５６は、この実施例では、部分的に不透明であり、正確に配置されている（図１９Ｄ）。第１及び第２金属層５４、５６は、エッチングにより開放エリアで１つのステップで除去される（図１９Ｅ）。このため、第１及び第２金属層５４、５６は、同じエッチング溶液により除去することができる金属からなる必要がある。両金属層は、同じ金属、好ましくはアルミニウム又は銅からなることが好ましい。
【０１３０】
接着層５７により、多層体５を再度紙幣７へ塗布することができる（図１９Ｆ）。この実施例では、基板フィルムが除去され（ホットエンボス異形）、窓は設けられていない。基板フィルム側からの直接観察の場合、多層体５は所望の効果を示す。例えば、回折効果を有する金属エリアと、色傾斜効果を有するエリアとの組み合わせのための方法は、１つのみの脱金属化ステップを有する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４−０１】
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【図１４−０２】
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【図１５】
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【図１６−０１】
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【図１６−０２】
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【図１６−０３】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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【図１８Ｄ】
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【図１８Ｅ】
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【図１８Ｆ】
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【図１８Ｇ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図１９Ｃ】
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【図１９Ｄ】
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【図１９Ｅ】
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【図１９Ｆ】
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