CN102112896A - 用于制造微透镜的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于制造微透镜(4)的方法，该方法包括下列步骤：提供支承基片(5)；以凹版印刷方法将支承基片预结构化，使得在支承基片的前侧上形成突起，且在支承基片的与前侧对置的背侧上形成基本上与所述突起对应的凹陷；且将半透明塑料(7、8)在突起或凹陷的区域内涂敷在支承基片的至少一侧上，以形成微透镜。

Description

用于制造微透镜的方法
技术领域
本发明涉及一种可用作为数据载体的验证装置或安全特征的微透镜基片，以及微透镜的制造方法和这种微透镜基片的制造方法。
背景技术
数据载体(如有价文件或证明文件)或其它有价物(例如带有商标的货物)经常为保护而提供有安全元件，所述安全元件允许检查物品的真实性，且同时用作防未授权复制的保护。
概念“数据载体”也不包括此数据载体的可循环的前期阶段，例如在安全文件的情况中以近似连续的形式存在且随后被进一步处理的数据载体前期阶段。在本发明中，数据载体尤其是指钞票、股票、债券(Anleihen)、证书(Urkunden)、凭单(Gutschein)、支票、高价入场券，以及其它有被伪造风险的文件，例如护照和其它证明文件，还有卡形数据载体，特别是芯片卡以及产品安全元件，例如标签、印记、包装等。
安全元件可嵌入此数据载体内，例如嵌入在钞票或芯片卡内，或构造为自携式的转移元件，例如构造为补丁(Patch)或标签，所述转移元件在制造后安装在待保护的数据载体或其它物品上。
安全元件通常产生良好可见的光学印象，因此该安全元件除其作为安全手段的功能外，偶尔也用作装饰元件。
为防止例如使用高级彩色复印设备伪造或仿制安全元件，安全元件通常具有光学可变元件，当观察者在不同的观察角度下观察时，所述光学可变元件给出不同的图像印象，且示出例如不同的颜色印象或不同的图形主题。在此方面，例如已知使用具有压印全息图
Figure BDA0000046221200000011
形式的微米或纳米衍射光学结构，或使用另外的类似于全息图的衍射结构。
为产生光学可变元件，此外已知使用微透镜设备。例如，EP0219012A2公开了一种平行的、相互对接的圆柱透镜的规则布置，所述布置取决于视向由于圆柱透镜的会聚效果仅示出分别处于圆柱透镜下方的条形区域。在圆柱透镜下方因而布置了条形的拆分图像，所述拆分图像对于观察者根据视向组合为完整图像。根据观察角度，在此在圆柱透镜水平布置时可见不同的图像，从而可产生翻转图像或动画。如果圆柱透镜处于垂直方向，则可在图像内引入立体视差，从而可使观察者产生空间印象。
除使用圆柱透镜外，也已知的是，使用规则布置的球面透镜，如在云纹(Moire-)放大设备中所使用。
US5712731A涉及使用此云纹放大设备作为安全特征的应用。US5712731A中所描述的安全设备具有基本上相同印制的微图像的规则布置，以及基本上相同的球面微透镜的规则的二维布置。在此，微透镜装置具有与微图像布置基本上相同的分布。如果通过微透镜装置观察微图像布置，则在两个布置基本上配准的区域内，对于观察者产生一个或多个放大的微图像形象。
此类云纹放大设备的原理上的功能方式在M.C.Hutley，R.Hunt，R.F.Steven and P.Savander等人发表于Pure Appl.Opt.3(1994)的第133-142页的文章“The moirémagnifier”中描述。简言之，云纹放大表明了一种现象，所述现象在通过其栅格尺寸与由相同图像对象构成的栅格近似相同的透镜栅格来观察所述图像栅格时发生。如在每对类似的栅格中，在此出现了云纹图，所述云纹图在此情况中作为重复图像栅格的重复元素的放大的且必要时旋转的图像出现。基于此机制的另外的构造变化和效果例如在Kamal等人发表于Optical Engineering 37(11)的第3007-3014页(1998年11月)中的文章“Properties of moirémagnifier”中描述。
如EP1147912B1中描述，规则的微透镜布置也可用作用于安全元件的验证装置。在此，安全元件的特定结构仅在通过此验证元件进行观察时才对于观察者可见，因此可以对平常的(unbefangen)观察者隐藏安全元件的功能。
为制造此微透镜设备，在现有技术中已知不同的技术。在EP1878584A2中，为此公开了借助于凹版印刷将光学漆印制在支承基片上。在凹版印刷板上形成凹陷，所述凹陷形成希望的透镜设备的负形状。此外，此文献也公开了将凹印版用作压印工具，借助于所述压印工具将希望的微透镜设备例如形成在层压片内。此类方法也在EP0698256B2中描述，其中，此处替代地也公开了联合使用光刻胶层(Photoresistschicht)和合适的掩模来制造微透镜。
在DE102006003798A1中作为另外的替代描述了底漆层的部分涂敷，这例如产生了表面张力的局部改变，而所述局部改变可用于制造微透镜。
从最后提及的文献中，也就是WO2006/016265A1中已知喷墨方法(Tintenstrahlverfahren)作为替代，其中将半透明的塑料(例如光学漆)借助喷墨打印头以微滴的形式定位在粗糙表面上的希望的位置处。在此方法中，所使用的材料必须具有合适的表面张力，以避免所施加的液体微滴的移动。
所有已知的微透镜设备显示出多层结构，且相应地要求复杂和多步骤的制造方法。此外，尤其在喷墨方法中，基片和为产生微透镜而施加的塑料必须联合地具有一定的特征，例如关于表面张力的特征，以避免在施加时呈液态的塑料在基片上的流动。在此外已知的上述凹版印刷和压印方法中，必须将待产生的微透镜的精确映射、即负形状引入到凹版印刷板内，这需要在制造微透镜设备前期的大量且复杂的准备步骤以提供此凹版印刷板。
发明内容
基于以上所述，本发明所要解决的技术问题在于避免现有技术的缺点且尤其是给出一种微透镜基片，所述微透镜基片也可作为用于数据载体的验证装置或安全特征，且具有简单的结构。本发明的技术问题还在于给出微透镜和此微透镜基片的制造方法，所述制造方法允许简化的制造。
根据本发明，此技术问题通过带有独立权利要求特征的微透镜基片以及微透镜和此微透镜基片的制造方法解决。带有此微透镜基片的数据载体以及支承基片作为制造微透镜的透镜体的使用在并列权利要求中给出。从属权利要求涉及本发明的优选构造和扩展。
本发明基于如下认识，即预结构化的带有突起和凹陷的支承基片可用作制造微透镜的造型体。可通过压印合适的支承基片得到此预结构化的支承基片。为此，可使用已知的压印工具。优选地，支承基片以凹版印刷方法中进行素压印
Figure BDA0000046221200000031
在此，在用于素压印的凹版印刷板内形成凹陷、尤其是刻痕，所述凹陷在支承基片上产生合适的压印结构。在此，可例如根据刻痕的深度和宽度有针对性地影响突起和凹陷的形状和尺寸，并从而影响待制造的微透镜的形状和尺寸。
在素压印中借助于凹版印刷板进行压印而不添色，即在凹版印刷板的凹陷内不提供油墨。在此，压印在很高的压力下进行，即在凹版印刷板与以专门的薄橡胶垫(Gummituch)张紧的配对印刷板之间作用有很高的力，所述力保证支承基片的持久压印。
凹版印刷方法优选地是线雕凹印(Liniendruck)或雕刻凹版印刷(Stichtiefdruck)方法，其中在凹版印刷板或雕刻凹版印刷板中借助于手工或机械引导的旋转雕刻刀在印刷板内雕刻出凹陷，例如具有直线形式的凹陷。但也可以使用在凹版印刷板内蚀刻出凹陷的栅格凹版印刷方法。此外，当然也可通过合适的激光为凹版印刷板提供刻痕。
在凹版印刷方法中，支承基片通过凹版印刷板和配对印刷板以高压力压印。由于凹版印刷板内的凹陷，在朝向凹版印刷板的支承基片前侧上形成了突起，且在基片的对置的背侧上形成了相应的凹陷。凹版印刷板内的凹陷这样地形成，使得经过压印的基片的突起和/或凹陷适合用于微透镜的造型。因此，实现了制造适合用于微透镜的造型的突起和/或凹陷的简单的可能性。
然后通过将适合于形成微透镜的半透明塑料涂敷到素压印的支承基片的支承基片两侧中至少一侧上的突起或凹陷的区域内来制造微透镜。优选地，支承基片的背侧上的凹陷以此半透明塑料填充，和/或支承基片的前侧上的突起以此半透明塑料全面地覆盖。在本说明书的范围中，“半透明”意味着一定的或完全的透光性意义下的透明，且因此包括透明。半透明层允许观察到位于其后方或其下方的物体，即使通过所述半透明层会降低物体的亮度和/或可改变物体的颜色。半透明的塑料相应地理解为透明的塑料或一半透明的塑料，特别是上清漆的(lasierend)的塑料。
在通过以半透明塑料填充支承基片背侧上的凹陷来制造微透镜时，透镜在支承基片上的空间延伸不仅由材料参数(例如支承基片上的半透明塑料的表面张力)确定，而且有利地通过在基片内产生的凹陷的空间几何形状确定。因此存在材料选择中的多个自由度。此外，通过凹陷也确定了所施加的塑料的空间位置，且以此方式将待形成的微透镜定心在规定的位置上。因此，在施加半透明塑料时要求更低的位置精度。
微透镜的表面形状在其朝向支承基片的侧上由凹陷的形状确定。在此方面本发明基于如下认识，即使用相应地构造的凹版印刷板在雕刻凹版印刷或栅格凹版印刷中压印的支承基片的背侧具有适合于形成微透镜的近似球形或圆柱形的压印结构。此压印结构在支承基片的背侧上表现为凹版印刷板内的球形、金字塔形或直线形的凹陷，以及表现为另外地构造的刻痕或蚀刻。通过凹版印刷板内具有同心环形式的凹陷，可在支承基片的背侧上也形成压印结构，所述压印结构适合于形成菲涅耳透镜(Fresnellinse)。
因此，在填充支承基片背侧上优选球形或圆柱形的压印结构时产生了支承基片的该侧上的球对称或圆柱对称的透镜表面。此外，可通过凹版印刷板内的凹陷的形状确定例如透镜的宽度和高度。用于引入几乎任意的刻痕深度和宽度的适当技术是现有技术下公知的。
在背对支承基片的侧上的微透镜形状一般地通过支承基片和半透明塑料的不同特征确定，如通过凹陷的形状和体积、填充在该凹陷内的半透明塑料的量以及支承基片和半透明塑料的材料特征确定。有利地，这样地设定支承基片上的半透明塑料的表面张力，使得为背对支承基片的侧上的透镜表面形成适于光学目的的表面，例如带有球形弯曲的或抛物线形截面的透镜表面。因此，与例如现有技术下已知的不同，此透镜表面不由压印工具确定。因此，一方面取消了迄今一直需要的此高精度工具的提供，且另一方面取消了相应的压印步骤，使得总体上缩短且简化了制造方法。
替代地或补充地，也可以以此半透明塑料至少局部地覆盖支承基片的前侧。因此，在突起的区域内，即在通过凹版印刷方法形成的正结构的区域内，在所涂敷的半透明塑料内形成凹入的形状，其中也形成了微透镜。支承基片的前侧的此覆盖同时用于产生支承基片的前侧上的平坦表面，对支承基片进行机械强化和/或有针对性地影响整个装置的光学折射能力。
支承基片优选地包括纸张和/或支承薄膜，特别是半透明支承薄膜。在最简单的情况中，支承基片完全地由纸张或由塑料制成。但支承基片也可以分区域地由不同材料制成，且尤其是一个区域由纸张制成而同时另一个区域由塑料制成、优选由半透明支承薄膜制成。因此，可实现将不同的材料作为支承基片在工作流程中压印。在此，半透明支承基片应理解为透明的或半透明的支承薄膜，例如上清漆的的支承薄膜，所述支承薄膜例如包括聚酰胺、聚酯、聚乙烯或双轴定向聚丙烯(BOPP)。
优选这样地执行对支承基片的背侧上的凹陷的填充，使得在支承基片的背侧上形成平凸透镜或双凸透镜。透镜的希望的形状在此可根据所使用的半透明塑料及其干燥特性、尤其是其随干燥发生的体积改变、例如体积减小(体积收缩)来设定。在此，在聚合或在可紫外线硬化的漆的硬化时的体积收缩有利于双凸透镜的形成。
在所涂敷的半透明塑料的量给定情况下或在微透镜背侧上形成的微透镜的结构高度预先给定的情况下，双凸透镜具有尽可能大的正折射能力，且因此由于与平凸透镜相比的双侧弯曲而具有改进的光学特征。当现在补充地将另外的半透明塑料施加在半透明支承基片的前侧上时，在突起的区域内形成凹微透镜、尤其是平凹微透镜，所述凹微透镜具有负的折射能力。因此，在背侧上形成的双凸透镜的正折射能力可削弱地且以此方式有针对性地调节整个装置的焦距。这可根据用于制造前侧微透镜的半透明塑料的折射率的选择来进行，其中，通常随微透镜材料的折射率的升高，透镜的折射能力升高。
所产生的微透镜可在支承基片的前侧和/或背侧上原理上设计为球面透镜以及圆柱透镜，尤其是设计为弧形的(Geschwungene)圆柱透镜。
优选地，布置在支承基片的背侧上的各凹陷内的微透镜相互有间隔且空间上相互分开地布置。因此，在每个凹陷内独立地形成微透镜，而不出现相邻的微透镜的相互影响。在此，相邻的微透镜的间距有针对性地选择为尽可能小，以保证尽可能高的面积覆盖，且因此例如与在后文中详细说明的安全元件协作地保证高对比度的图示。但也可以的是将微透镜连续地布置，使得形成由半透明塑料制成的连续的整个面的层，所述层包括微透镜。
以半透明塑料对支承基片的背侧上的凹陷的填充和/或对支承基片的前侧的覆盖有利地使用印刷技术进行，例如以柔版印刷(Flexodruck-)或丝网印刷方法(Siebdruckverfahren)进行。因此，可很好地控制所提供的透明塑料的量和位置。尤其是可在支承基片的背侧上产生具有不同颜色的各个微透镜。一般地可通过印刷为每个此微透镜单独地选择可变的参数。此外，柔版印刷和丝网印刷方法是流行的印刷方法，借助于此能够以简单的方式并因而廉价且高速地进行印刷。
优选地，所施加的塑料具有高的折射率且为此例如包括带有高无机颜料成分的纳米级的透明颗粒，例如二氧化钛或氧化锌。所施加的塑料的折射率也可通过添加锌离子和/或钙离子而提高。另外的可能性是引入透明的光学上强折射的球或空心球，所述球或空心球优选地由PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)形成。此外，半透明塑料也可被染色，和/或含有光学可变效应颜料(Effektpigmente)。此外，也可以使用带有高折射率的单体。
带有高折射率的材料优选地具有超过1.5、更优选超过1.6、且尤其优选超过1.7的折射率。作为此材料，例如可考虑如下的有机化合物或有机化合物的组合：它们可加工为漆***，且在照射下、尤其是在紫外线照射或电子照射下进行聚合反应，且交联或硬化为带有高折射率的聚合物材料，也就是聚合物、共聚物、或者聚合物和/或共聚物的混合物。在此方面，作为有机化合物可考虑卤代丙烯酸酯，丙烯酸甲酯或芳香丙烯酸酯。
为形成微透镜而施加的半透明塑料因此优选地是光学有效的漆，所述漆在另外的制造步骤中被干燥，或在紫外线硬化的情况中直接在施加后被硬化且因此被固定。在溶剂型漆中，干燥通过溶剂的蒸发而实现，其中此溶剂型漆由于其干燥机制仅有条件地适合于制造微透镜。因此，优选的是其中干燥通过硬化进行的(例如在升高的温度下或通过紫外线照射进行的)可硬化漆，因为在此干燥步骤不引起所施加的光学漆的体积改变或仅引起微小的体积改变，且因此支持对称微透镜、例如双凸透镜的形成。此效果基于干燥过程期间的表面或体积收缩效应。
在此，通过紫外线照射硬化的不褪色(mattierter)的漆，即不含褪色剂的漆适合于作为光学漆。例如，光学漆是带有大致5％至10％的单体、大致3％至7％的光引发剂和大致0.5％至1％的基于硅树脂或基于矿物油的消泡剂的丙烯酸酯***。为使用在柔版印刷方法中，在印刷中光学漆的粘度优选地在大致0.1至1帕·秒之间。为使用在丝网印刷方法中，粘度优选地为大致0.5至5帕·秒。
例如，光学漆是丙烯酸酯***，所述丙烯酸酯***带有大致5％至25％的低聚物(优选是聚氨酯丙烯酸酯或聚酯丙烯酸酯)、大致5％至25％的基于丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的双功能或多功能单体、大致5％至7％的光引发剂、大致5％至25％的活性稀释剂(基于丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯，例如1，6-己二醇二丙烯酸酯)、大致5％至15％的透明填料和至多大致5％的添加剂。此光学有效的紫外线丝网印刷漆的粘度在剪切速率为d＝250s-1且温度为20℃时优选在0.5至5.0帕·秒的范围内。
原理上可以的是将支承基片和微透镜的材料选择为使得它们可容易地相互分离，以制造单独的微透镜。为制造微透镜基片，相反将微透镜与支承基片固定地连接。为此，合理的是将两种材料物理连接或必要时化学连接，所述连接直接进行或通过提供另外的底漆层进行。
有利地，为预结构化，通过素压印在凹版印刷板内实现规则布置的(例如栅格状布置的)相同的凹陷，从而可得到相同微透镜的规则布置，且因此得到微透镜阵列。素压印的支承基片在此是微透镜基片的一部分。必要时，则将微透镜基片修剪(zuschneiden)成希望的尺寸。
替代地，也可在凹版印刷板内设有带有不同宽度和/或深度的凹陷。同样，也可按照几何形状或主题提供带有按区域不同的角度的栅格状或晶格状的凹陷布置或这种凹陷的部分布置。因此，可在支承基片内形成相应的不同的凹陷和突起。
预结构化的支承基片局部地或完全地由半透明支承薄膜制成，因此形成了微透镜基片或微透镜薄膜。所述微透镜基片或微透镜薄膜可作为用于数据载体的验证装置。为作为验证装置使用，微透镜优选地提供有一个或多个间距保持器或另外的间隔层，以保证微透镜和待验证的安全元件之间的适当间距。优选地，间隔层包括另外的光学上强折射的球或空心球，以提高验证装置的微透镜的折射能力。
微透镜薄膜优选地构造为镜像对称的，其中对称平面通过双凸微透镜的中心平面平行于微透镜薄膜的支承基片延伸。微透镜薄膜尤其是构造为具有光学对称性，使得微透镜薄膜可用作与验证期间通过微透镜薄膜观察的方向无关的验证装置。换言之，可从两侧通过微透镜薄膜观察位于其下方的安全元件。此光学对称的或镜像对称的结构可通过如下方式实现，即使得支承基片不影响微透镜薄膜内的光程或对于所述光程影响很小，这例如可通过支承基片的足够薄的层厚保证。此对称的验证装置一方面允许微透镜作为验证装置的简单操作，因为验证可与通过微透镜薄膜的观察方向无关地进行；且另一方面此对称的验证装置可优选地用于数据载体(特别是钞票)的自验证，或也可用于验证施加在数据载体上的其它的安全元件。
前述涉及对称或光学对称的微透镜薄膜的构造基本上也适合于非对称微透镜薄膜。当然，与双凸透镜相比，例如平面凸透镜具有增大的焦距。因此，在本发明的范围内的带有对称透镜的微透镜薄膜、尤其是用于与通过微透镜薄膜的观察方向无关的验证的微透镜薄膜是优选的。
为进行自验证，将数据载体(优选地为钞票)折叠，且以安全元件覆盖验证装置。尤其是在验证装置结构对称的情况下，所述验证装置可有利地在不同的方向上折叠，且与用于验证的不同的安全元件协作。在此，在微透镜薄膜结构对称的情况下，验证装置的操作对于观察者是尤其容易的，因为微透镜薄膜对于两个观察方向具有相同的焦距。例如，验证装置可围绕折叠轴线任选地翻转到数据载体的前侧或背侧。此外，也可在数据载体内提供多个折叠轴线，其中验证装置可分别与每个折叠轴线两个安全元件协作。
根据本发明的微透镜基片，尤其是具有微透镜薄膜形式的微透镜基片也可用于生成用于数据载体的完整的安全特征。为此，优选地将微透镜和/或支承基片的半透明塑料在背侧凹陷的区域内设有、尤其是压制出合适的栅格状微图像结构。因此，可优选地通过使用云纹放大效应实现微折射图像。
本发明也涉及使用预结构化的、优选压印的、尤其优选在凹版印刷方法中(特别是雕刻凹版印刷方法中)素压印的支承基片作为用于制造微透镜的透镜成形体，使得在前侧上具有突起且在与前侧对置的背侧上具有对应于突起的凹陷。
最后，本发明也包括带有以上所述类型的微透镜基片的数据载体，特别是有价文件，带有商标的货物等。微透镜基片在此可布置在全平面上、布置在部分平面上或布置在数据载体的窗口区域内。
与从现有技术中已知的安全特征相比，本发明的特征在于很简单的结构和相应的简单的制造方法。尤其是能够以简单的方式实现多颜色的主题和翻转主题。
附图说明
本发明的另外的实施例和优点在下文中根据附图解释。为更清晰地图示，在附图中未使用按比例尺和按比例描绘的图示。在附图中：
图1示出了带有安全特征的钞票的示意图；
图2a和图2b示出了根据本发明的透镜结构的俯视图和横截面图；
图3a至图3f分别示出了根据本发明的微透镜薄膜的不同的实施例；而
图4a至图4e分别示出了根据本发明的安全元件的不同的实施例。
具体实施方式
在图1中示出了钞票1作为数据载体。此数据载体包括具有安全元件2形式的安全特征和验证装置3。验证装置3包括微透镜薄膜，而安全元件2在实施例中构造为栅格状微图像结构。验证装置3可通过沿图1中虚线示出的钞票1的折叠轴线折叠，而安全元件2被覆盖，从而形成安全特征，如在图1中的下部所示。在此，安全元件2的微图像结构例如可基于云纹放大效应放大地识别。此真实性检查可构造为许多不同的变体。例如，在此，通过验证装置3的透视可根据结构从不同的侧进行。
为此，验证装置3的微透镜薄膜由微透镜的双凸透镜形式决定了具有相对于延伸通过双凸微透镜4的中心平面的基片平面的镜像对称性。在存在这样的验证装置3的镜像对称结构时，对位于其下方的安全元件2的观察在两个方向上通过验证装置3进行，其中此观察由于验证装置3的如上文已提及的镜像对称的结构而对于观察者是尤其是可能的，即此验证装置具有特别好的操作。相应地建议，用于自验证的验证装置3通过将钞票向前和向后翻转进行，以任选地覆盖施加在钞票1的前侧或背侧上的安全元件2。在验证装置3和各安全元件2协作时形成分别希望的安全特征。
在钞票1的情况中考虑任何类型的纸张、尤其是棉纤维仿犊皮纸(Baumwoll-Velinpapier)作为数据载体的基片材料。当然，也可以使用含有x份额的聚合物材料的纸，其中x可在0％至100％重量百分比之间。
钞票1或一般而言数据载体的基片材料也可以是塑料薄膜，例如聚合物薄膜。薄膜可单轴或双轴地拉伸。另外，薄膜的拉伸导致薄膜获得光极化特征，所述光极化特征可用作另外的安全特征。基片材料也可以是多层复合体，所述多层复合体包含至少一层纸或类似纸的材料。也可用作钞票的基片材料的此复合体的特征在于特别高的稳定性，所述稳定性对于钞票或数据载体的耐久性很有利。
作为基片材料进一步考虑多层的无纸复合材料，所述复合材料尤其可有利地使用在世界上许多的气候区域中。
一般地，根据本发明的验证装置可有利地布置在基片的透明/半透明的区域内。透明/半透明的区域可通过在不透明基片材料(例如纸)内设置窗北京状缺口(通孔)来实现，所述缺口通过根据本发明的验证装置(例如微透镜薄膜)基本上全平面地封闭。所述通孔在此可在基片制造期间(所谓的“Büttenloch”)产生，或事后通过切割或冲压、尤其是激光切割而产生。
所有基片材料可含有可用作真实性特征的附加材料。在此尤其可以考虑这样的荧光材料，所述荧光材料在可见光波长范围内优选地是透明的，且在不可见光的波长范围内可通过合适的辅助手段(例如可发出紫外线辐射或红外线辐射的源)激励，以产生直接可见的或者可使用辅助手段检验的荧光辐射。
待验证的安全元件2一般可不同地构造，例如构造为：带有精细的点或线栅格结构的微印刷区域，带有隐藏信息的结构栅格，多色上下重叠的栅格结构，和/或带有和不带有色彩传递元件(farbführendem Element)的栅格结构，例如带有反射的金属层。
强的干涉或放大效果使用线栅格得到，所述线栅格的周期的尺寸规格对应于验证装置3的周期的尺寸规格，且例如达到300μm。在此，线的宽度分别为150μm，且分别位于线之间的、例如未覆盖的空白空间的宽度也为150μm。
在图像主题整合在安全元件2内时，从亮图像区域到暗图像区域的线的调制优选为100μm至150μm。除简单的线栅格外，也可使用错位栅格。
作为线栅格的替代，安全元件2也可作为周期性重复的主题或符号。所述主题或符号的关系(周期性)在此取决于压印结构设置。
在验证时可在视觉上强烈感受到的另外的效果使用线栅格在多色印刷中实现。为此，接连地、即相互紧邻地印刷彩色线(例如，CMY，即青、品红和黄)。
在用具有带有球面透镜的栅格状微透镜装置的验证装置3观察此结构时，得到与基础线成直角的带有空间感的强烈放大。通过翻转，产生流畅运动的印象，其中运动分别相对于翻转方向成直角地进行。作为基础的机制基于在以上所提及的文章“The moirémagnifier”和“Properties of moirémagnifier”中描述的机制。
在如下的实施例中根据图2a至图3f示出的微透镜薄膜6可作为此种如图1所示的用于数据载体1的验证装置3。
图2a示出了未示出的支承基片上的两个相邻的球面微透镜4的示意性俯视图。微透镜4在实施例中具有大致500μm的直径d和大致2μm的间距a。此微透镜装置的空间周期因此大致为500μm。在图2b中示出了微透镜装置的示意性横截面。除微透镜4外也示意性地示出了支承基片5。在示出的实施例中，支承基片5在凹版印刷方法中素压印。微透镜4具有大致60μm的高度h。用于压印支承基片5的凹版印刷板内的凹陷的刻痕深度大致100μm。支承基片5的厚度在大致15μm至大致100μm的范围内，且在理想情况中可忽略。
一般地，在实施例中直径或在圆柱透镜的情况中微透镜的宽度d在大致50μm至大致500μm的范围内。凹版印刷板内的凹陷的刻痕深度在大致20μm至大致200μm的范围内，且刻痕宽度在大致50μm至大致500μm的范围内。因为支承基片5的背侧压印结构基本上完全以光学漆填充，所以微透镜的宽度d基本上对应于刻痕宽度。当支承基片5的厚度相比之下可忽略时，这特别地适用。
图3a示意性地示出了可用作验证装置的微透镜装置6的第一实施例。支承基片5在此是透明支承薄膜，所述支承薄膜在凹版印刷方法中压印。在形成在支承薄膜5的背侧、也就是之前背对凹版印刷板或雕刻凹版印刷板的侧上的凹陷中布置微透镜4，所述微透镜由光学有效的半透明的漆7制成。漆7在此可以是透明的，或只要是上清漆的的则也可以是彩色的。微透镜4在此相互相邻地布置。
替代地，微透镜4也可布置在由光学漆制成的连续的全平面的层内，如在图3b中图示。在由光学漆制成的连续层内制造微透镜一般比制造多个单独的微透镜更简单地实现。
在图3c中又示意性地示出了压印支承薄膜，其中前侧以由光学漆8制成的层9覆盖。光学漆层9的位于外侧的表面是平坦的，且光学漆层9构成了由压印支承薄膜5形成的正结构，使得在支承基片5的突起的区域内形成平凹微透镜。
在图3d中示出了图3a和图3c的实施例的组合。在此，同时将透明支承薄膜5的背侧上的凹陷用光学漆7填充以形成微透镜4，且将支承薄膜5的前侧以由光学漆8制成的层9全平面覆盖。因此，削弱了微透镜4的光学折射能力，但在此保留了整个装置的正折射能力，因为支承薄膜5的背侧上的双凸微透镜4具有比前侧漆层9内的平凹微透镜更强的正折射能力。另外以此方式，实现了对于微透镜装置的光学折射能力的有针对性影响等。
在图3e中示出的实施例在其空间结构上对应于图3a中示出的实施例。但在背侧产生的微透镜4的光学漆7内引入了透明的、光学上强折射的球或空心球，所述球或空心球具有高折射率且例如由PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、聚苯乙烯或聚碳酸酯制成。球的尺寸在1μm至50μm的范围内，且根据含有所述球的微透镜的当前尺寸例如为2μm、3μm、5μm、10μm、20μm或30μm。
在图3f中示出的实施例中，又构造了在图3a中示出的实施例。此外，在此提供了间隔层10作为间距保持器。此层可如所图示包括光学上强折射的直径例如为50μm的球或空心球。但所述层也可包括合适的塑料薄膜，例如具有标签的形式的塑料薄膜。间隔层10可施加在支承薄膜5的前侧和/或背侧上。
作为图3中示出的实施例的替代，基片前侧上的间距保持器通过带有较大高度的突起实现。这些突起高于通过根据本发明的前侧的支承基片的预结构化形成的突起，且例如通过相应较深地雕刻的凹版印刷板产生。
在图4a中示出了安全特征11的第一实施例，其中安全元件2和验证装置3(例如微透镜薄膜6)组装为完整的安全特征11。使用示出的安全特征11例如可实现云纹放大效果。为制造根据本发明的安全特征11，使用具有半球形凹陷的雕刻凹版印刷板素压印透明支承薄膜5，且以半透明漆7填充背侧凹陷并将其干燥，以产生球形微透镜4。此外，微透镜4被单色或多色的栅格结构12覆盖。例如胶版印刷方法(Offsetdruckverfahren)、凹版印刷方法、柔版印刷方法或丝网印刷方法适合于压印栅格结构12。
微透镜4在此布置为栅格状，且形成带有预先选择的对称性的二维布拉菲(Bravais)晶格。布拉菲晶格例如可具有六边形晶格对称性，但具有较低对称性的晶格、特别是具有平行四边形的晶格对称性的晶格也是可以的。
相邻微透镜4的间距优选地选择为足够小，以保证尽可能高的面覆盖且因此保证高对比度的图示。构造为球面的微透镜4优选地具有50μm至500μm的直径，更优选具有大于200μm的直径。
压印在微透镜4的背对支承薄膜5的侧上的栅格结构12包含相同微图像元素的栅格状布置。栅格结构12也形成了带有预先选择的对称性的二维布拉菲晶格、例如具有六边形晶格对称性或平行四边形晶格的对称性的晶格。
为产生希望的云纹方法效果，根据本发明，在此栅格结构12的微图像元素的布拉菲晶格在其对称性和/或其晶格参数的大小上与微透镜4的布拉菲晶格略微不同。微图像元素的晶格周期在此具有与微透镜4的周期相同的数量级，即在大致50μm至大致500μm的范围内，优选大于200μm。
支承薄膜5的光学厚度和微透镜4的焦距这样地相互协调，使得栅格结构12且因此使微图像元素可大致处于透镜焦距的距离内或可处于例如用于自验证所需的距离内。由于略微不同的晶格参数，所以当观察者在上方透过微透镜4观察时，观察者总是看到微图像元素的某些另外的子区域，因此多个微透镜4共同产生微图像元素的放大的图像。所形成的云纹放大在此取决于所使用的布拉菲晶格的晶格参数的相对差异。例如，如果两个六边形晶格的晶格周期相差1％，则得到100倍的云纹放大。对于微图像元素栅格和微透镜栅格的工作原理和有利构造的详细描述，请参考文献DE102005062132A1和WO2007/076952A2，其公开内容包括在本申请的范围内。
图4b中示出的实施例在结构上对应于图4a中示出的实施例，但其中背侧凹陷以半透明漆7填充，且在透明的支承薄膜5的前侧上施加半透明漆层9。
在图4c中示出的实施例中，在第一方法步骤中，单色或多色栅格结构12不压印在例如圆柱形微透镜4上，而是压印在透明的支承薄膜5上。然后，支承薄膜5在凹版印刷方法中被压印，且在背侧凹陷内例如填充以透明漆7而形成微透镜4。补充地或替代地，可如在根据图4b的实施例中也在透明支承薄膜5的前侧上提供由光学漆8制成的层9。
在图4d中示出的安全特征11通过如下方法步骤制造：
-按照雕刻凹版印刷方法在半透明支承薄膜5内素压印圆柱形结构，
-以半透明漆7填充背侧凹陷以用于形成圆柱透镜4，和
-在胶版印刷方法、凹版印刷方法、柔版印刷方法或丝网印刷方法中以单色或多色信息覆盖背侧，所述信息根据圆柱透镜4拆分为条形。
在此，在图4d中，周期重复的字母A、B和C示意性地意味着拆分为条形的信息。因此，可产生不同的效果，例如翻转、放缩、变形或三维表示。
在图4e中示出的安全特征11通过如下方法步骤获得：
-按照雕刻凹版印刷方法在半透明支承薄膜5内素压印例如球形结构，
-以透明或彩色漆7填充半透明的支承薄膜5的背侧上的凹陷，以形成球面微透镜4，和
-施加被覆盖的薄膜13，所述薄膜例如具有标签的形式。
因为薄膜13已在施加前被覆盖，所以所述薄膜可有利地以平坦状态被覆盖，优选地使用胶版印刷方法，或凹版印刷方法、柔版印刷方法或丝网印刷方法。
另外的，在此未示出的安全元件11的实施例通过如下方法步骤得到：
-按照雕刻凹版印刷方法在半透明支承薄膜5内素压印例如球形结构，
-以透明或彩色漆7填充半透明的支承薄膜5的背侧内的凹陷，以用于形成球面微透镜，
-在透明或彩色漆7上压印间隔层10，所述间隔层10例如具有溶剂型漆的形式，或具有引入到漆内的光学上强折射的球的形式，和
-以栅格结构12印刷间隔层10。
安全特征11的另外的实施例通过如下方法步骤得到：
-按照雕刻凹版印刷方法中以半透明的可紫外线硬化的雕刻凹版印刷颜料挤压半透明的支承薄膜5，
-以透明或彩色漆7填充由此产生的背侧的、例如直线形的结构，以形成圆柱透镜，和
-在胶版印刷方法、凹版印刷方法、柔版印刷方法或丝网印刷方法中以栅格结构12印刷透明或彩色漆7。
通过压印半透明的雕刻凹版印刷颜料，支承薄膜的厚度且因此透镜的厚度在此位置提高。以此方式，可有针对性地影响透镜的壁厚。
安全特征11的另外的实施例通过如下方法步骤得到：
-例如在胶版印刷方法中将底部印层(Untergrunddruck)施加在纸张基片上，
-必要时施加间隔层10，
-将半透明薄膜5施加在底部印层或间隔层10上，
-通过雕刻凹版印刷或栅格凹版印刷压印整个层结构，和
-施加透明的或彩色的可紫外线硬化漆7以用于形成微透镜4。
间隔层10在此强化了光学效果。
安全特征11的另外的实施例通过如下方法步骤得到：
-按照雕刻凹版印刷方法，在半透明支承薄膜5内素压印例如球形结构，
-在背侧施加透明或彩色的层，其中引入可激光烧蚀的颜料(例如，炭黑)，
-在层内借助于激光引入图像信息，和
-单侧或双侧地施加漆7或8，以形成球形微透镜。
安全特征11的另外的实施例通过如下方法步骤得到：
-按照雕刻凹版印刷方法，例如通过部分金属化，在半透明支承薄膜5内素压印例如直线形结构，所述直线形结构含有图像信息，和
-单侧或双侧地施加透明或彩色漆7或8，以形成球形微透镜。
安全特征11的另外的实施例通过如下方法步骤得到：
-按照雕刻凹版印刷方法，在完全金属化的半透明薄膜中素压印例如球形结构，
-通过激光烧蚀在薄膜内引入图像信息，和
-单侧或双侧地施加透明或彩色漆7或8，以形成球形微透镜。
在安全特征11的另外的实施例中，为形成微透镜4而在透明或彩色漆7或8内引入带有特殊微信息的颜料。此微信息例如包括特别的颜料形式或包括具有标志形式的微压印。由于微透镜4的透镜作用，将微信息为观察者相应地放大。
在所有实施例中，透明或彩色的漆7、8可用作漆7、8以形成微透镜4。尤其在微透镜装置中可同时存在透明的、彩色的且相互颜色不同的微透镜。此外，纳米级别的荧光物可引入到漆内。以此方式，可为观察者引入另外的宏观级别的信息。

Claims (29)

1.一种用于制造微透镜的方法，包括如下步骤：
-提供支承基片，和
-将支承基片预结构化，使得在支承基片前侧上形成突起且在与前侧对置的支承基片后侧上形成基本上对应于所述突起的凹陷，
其特征在于如下步骤：
-将半透明塑料在支承基片的至少一侧上涂敷在所述突起或凹陷的区域内，以形成微透镜。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，支承基片的预结构化在凹版印刷方法中、优选在雕刻凹版印刷方法中通过压印、尤其是通过素压印实现。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述支承基片作为包括纸和/或支承薄膜、特别是半透明支承薄膜的基片提供。
4.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，微透镜在凹陷中构造为平凸透镜或双凸透镜、尤其是构造为圆柱透镜或球面透镜。
5.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，半透明塑料这样地涂敷在支承基片的背侧上，使得所述半透明塑料在透镜之间空间内中断或连续地形成。
6.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，所述凹陷的填充通过印刷技术进行，优选以柔版印刷方法或丝网印刷方法进行。
7.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，以半透明塑料涂敷半透明的、光学上强折射的球或空心球。
8.根据权利要求中2至7中至少一项所述的方法，其特征在于，支承基片的素压印在凹版印刷中用凹版印刷板实现，所述凹版印刷板具有凹陷，所述凹陷带有大致20μm至大致200μm的刻痕深度、且带有大致50μm至大致500μm、优选大致100μm至大致500μm、尤其优选大致200μm至大致500μm的刻痕宽度。
9.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，半透明塑料是光学漆，且该方法包括如下的另外步骤：
-使漆干燥，其中干燥优选地通过硬化进行，尤其是通过升高的温度或通过紫外线辐射进行。
10.一种用于制造微透镜基片的方法，该方法包括根据前述权利要求中至少一项所述的制造微透镜的方法，其特征在于，微透镜与支承基片固定连接，且微透镜基片优选地具有相对于支承基片的平面镜像对称的结构。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，突起或凹陷按照规则的尤其是栅格状的布置产生。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，支承基片作为半透明支承薄膜存在，所述支承薄膜的厚度为大致15μm至大致100μm、优选为20μm、30μm、50μm或80μm。
13.根据权利要求10至12中至少一项所述的方法，其特征在于还包括如下的另外步骤：
-施加间隔层，所述间隔层优选包括光学上强折射的球或空心球。
14.根据权利要求10至13中至少一项所述的方法，其特征在于如下步骤：
-将半透明塑料和/或支承基片，优选地在凹陷的区域内，以栅格结构印刷。
15.一种微透镜基片，该微透镜基片包括：
-支承基片，所述支承基片带有在该支承基片前侧上引入的突起和在该支承基片的与前侧对置的背侧上引入的基本上对应于所述突起的凹陷，和
-多个微透镜，所述微透镜在支承基片的至少一侧上布置在所述突起或凹陷的区域内。
16.根据权利要求15所述的微透镜基片，其特征在于，支承基片包括纸和/或支承薄膜、特别是半透明支承薄膜。
17.根据权利要求15或16所述的微透镜基片，其特征在于，布置在凹陷内的微透镜构造为平凸透镜或双凸透镜，尤其是构造为圆柱透镜或球面透镜。
18.根据权利要求15至17中至少一项所述的微透镜基片，其特征在于，微透镜在支承基片的背侧上相互间隔开或相互全平面地连接。
19.根据权利要求15至18中至少一项所述的微透镜基片，其特征在于，微透镜含有半透明的、光学上强折射的球或空心球。
20.根据权利要求15至19中至少一项所述的微透镜基片，其特征在于，微透镜由半透明塑料制成，优选由硬化的光学漆制成。
21.根据权利要求15至20中至少一项所述的微透镜基片，其特征在于，微透镜与支承基片固定连接，且具有规则的、尤其是栅格状的布置。
22.根据权利要求21所述的微透镜基片，其特征在于，一种相对于支承基片的平面镜像对称的结构。
23.根据权利要求21或22所述的微透镜基片，其特征在于，支承基片作为半透明支承薄膜存在，所述支承薄膜的厚度为大致15μm至大致100μm，优选为20μm、30μm、50μm或80μm。
24.根据权利要求21至23中至少一项所述的微透镜基片，其特征在于，至少一个间距保持器，所述间距保持器由支承基片的突起形成。
25.根据权利要求21至24中至少一项所述的微透镜基片，其特征在于间隔层，所述间隔层优选包括光学上强折射的球或空心球。
26.根据权利要求21至25中至少一项所述的微透镜基片，其特征在于，以栅格结构印刷微透镜和/或支承基片。
27.一种支承基片作为用于制造微透镜的透镜造型体的应用，所述支承基片被预结构化、优选被压印，尤其优选是在凹版印刷方法中、特别是在雕刻凹版印刷方法中被素压印，使得在前侧上产生突起，以及在与前侧对置的背侧上产生基本上对应于所述突起的凹陷。
28.一种数据载体，特别是有价文件，带有商标的货物等，所述数据载体包括根据权利要求10至26中一项所述的微透镜基片，所述微透镜基片形成验证装置。
29.根据权利要求27所述的数据载体，其特征在于，至少一个第一安全元件和第二安全元件以及至少一个折叠轴线，所述数据载体可沿所述折叠轴线朝两侧任选地折叠，使得微透镜基片为验证而任选地与第一安全元件或第二安全元件协作。
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