TWI435191B - 具有立體全像圖的多層體 - Google Patents

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TWI435191B
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Description

具有立體全像圖的多層體
本發明關於一種製造具有立體全像圖(Volumenhologramm)的多層體的方法，一種製造此立體全像圖的原本(主文件)(Master)，以及一種具有該多層體的防偽元件。
全像圖當作防偽元件用，以保護防偽文件如鈔票、安全卡、或類似物，俾達高防偽全安性，對於大量生產，往往使用表面全像圖，但它一方面不能突顯最佳的影像的印像，另方面可將表面浮雕摹擬作模而複製。
立體全像圖〔亦稱白光全像圖(Weißlichthologramm)或反射全像圖(Reflexionshologramm)〕係基於在一透明層的所謂布喇格(Bragg)瓦平面上的光繞射，該層具有不同的局部的折射折數，且產生燦爛的影像印像，它們不能藉著將表面浮雕摹擬作模而複製。
固然將二種不同的影像資訊同時寫入一立體全像圖，會在一些區域(在這些區域中該二影像資訊重疊)會造成光線微弱且/或線條不清楚的再生。但是如果二個立體全像圖上下重疊設置，則這點可避免。但在此的缺點為，一方面厚度增加--立體全像圖的厚度為產生所使用的光波長的倍數--且對於立體全像圖層的配合準確度要很高。
歐洲專利EP 1 187 728 B1提到一種方法，它將一透視 全像圖(Transmissionshologramm)及一反射全像圖各記錄在一全像圖層中，然後將二全像圖層二下層疊。
EP 1 217 469 A1提到一種方法，將一表面全像圖覆以一光敏層，並用接觸法產生一立體全像圖。
EP 1 511 638 A1提到一種方法，其中利用一道拷貝過程由一個具一表面浮雕的原本(Master)製造一立體全像圖，其中該表面浮雕為一全像圖。
固然這些立體全像圖在防偽上比原本全像圖(Masterhologramm)安全，但它們在視覺上並不比表面全像圖好。
本發明的目的在提供一種適合量產的方法以製造立體全像圖，該立體全像圖可使二個或數個分別的影像資訊能燦爛地再生，並提供一種製造該立體全像圖用的原本。
這種目的達成之道係利用一種製造具有立體全像圖的多層體的方法，該全像具有至少二個不同的影像資料，其中，將該多層體的一光敏層直接地或者其中間經由一透明光學介質，與一原本的前側接觸，在該原本中形成具有至少二個不同表面構造的互相連線的區域，該構造含有該至少二個不同的影像資料，其中有一表面構造具有不對稱的浮雕構造或一動態形式構造，將該光敏層及該原本用一同調光束)曝光，並將用此方式做入光敏層中的立體全像圖藉著將光敏層硬化而固定。
這種目的達成之道亦利用，一種用於以光學接觸方法製造立體全像圖的原本，該立體全像圖具有至少二個不同的影像資訊，其特徵在：將具有至少二個不同表面構造(30a)(30b)(40a)(40b)(50a)(50b)的互相連線的區域形成到該原本的一原本層中，該表面構造含有該至少二個不同影像資訊，其中一表面構造有一不對稱的浮雕構造或一動態形式構造。
此外這種目的達成之道亦利用，一種防偽元件，具有一個具非均勻折射指數的透明層，在該透明層中，一立體全像圖的布喇格平面的結點由折射指數變化形成，其中該立體全像圖含有至少二個不同影像資訊，呈至少二個互相連線的不同的表面構造的全像圖映像形式，其中一表面構造有一不對稱之浮雕構造或動態形式構造。
本發明的方法的特點在於：該立體全像圖利用一原本的一光學接觸拷貝產生，具有不同的不對稱表面構造或動態形式(Kinoform)構造的互相連線的區域形成到該原本中，這些構造含有不同的影像資訊。
這些區域可用不同方式互相連線。舉例而言，它可為互相連線的網格(Raster)，例如線網格。在此，舉例而言，一區域可將一文書資訊再生，而另一區域將一影像資訊再生。但也可使一區域提供一資訊，另一區域形成一個周場(Umfeld)，該資訊由該周場浮現出來。舉例而言，資訊可為一圖樣(Logo)，它在一黑暗背景前的一觀看位置呈明亮，而在一明亮背景的另一觀看位置呈黑暗。因此，當 該立體全像圖傾斜或運動時，可從正呈示圖(Postiv-Darstellung，英：positive illustration)轉變成負呈示圖，或反之從負變正。此外，這些區域可設計成使一區域構成另一區域的邊緣。如此，舉例而言，一區域將一字母示的圖形的邊框再生，而另一區域則構成字母圖形本身。
該不對稱表面構造宜為週期式構造，它們將入射光偏轉到或繞射到偏好方向(Vorzugsrichtung)。用此方式產生燦爛的呈示圖。同樣地，該表面構造也可設計成所謂的「動態形式」構造，它們也稱為區域透鏡(Zonenlinsen)或菲期涅區域板(Fresnel-Zonenplatten)。它們係環形構造，其中各區域的透明度及/或光學路徑長度不同。在第一種情形當透明度不同時，光在環形縫隙中繞射且由於結構的干涉作用在焦點加強。在另一種情形，光路徑長度不同時，光由於在這些環不同的相位移動，而偏轉到一偏好方向。這些動態形式構造可特別對於一種波長將同調光很有效地繞射到準確定義的角度區域。因此動態形式構造亦即為會將偏轉光集中在一偏好方向並用此方式產生燦爛呈示的構造。
藉著利用在原本中具有不同的不對稱表面構造或動態形式構造的連線區域將不同影像資訊乾淨地分隔，以及利用光學接觸拷貝將該原本用全像圖方式映射到一立體全像圖中，故對多樣化程序的要求較少。用於製造該原本所需的方法同樣地也要求較少。舉例而言，該原本可設計成膜 體形式，該膜體具有熱塑性或可用UV硬化的原本層，該不對稱的表面構造或動態形式構造形成到該原本層中。因此可以設只可用一次的原本拷貝以作光學接觸拷貝，舉例而言，它們可用捲裝出入程序製造。該光敏材料可為液體、粘性或固體。光敏材料的粘性可預先用紫外光照射而提光。一如研究顯示，這種過程與溫度無關。因此，舉例而言，可將該光敏材料在30℃的溫度加工。在用紫外光預照射(此作業係在用雷射光照射之前)該用紫外光預處理過的材料具有最適於進一步加工的粘性。
本發明的防偽元件的特點在於一最佳製造的立體全像圖，其厚度只在下方受到立體全像圖的設計的光學定律限制。因此該防偽元件也可放入一些載體中，這些載體在使用時會受彎應力，例如在鈔票的情形。由於立體全像圖在一透明材料中形成，因此，非透明之反射式影像在射造的不可預料的光學效果在一透明的窗孔中特別突顯。
該至少另一表面構造可具有一種不對稱的浮雕構造，或一種對稱的浮雕構造，或一種具變化週期的浮雕構造，或一種隨機性浮雕構造，或一種擬隨機性浮雕構造。
此外，該原本之不含影像資訊的表面構造可設計成、蛾眼(Mottenaugen)構造及/或鏡形式及/或晦暗(毛玻璃狀)構造及/或散光構造。用此方式，該影像資訊可特別明顯地從背景突顯出。
在一有利實施例中，該至少二表面構造可設計成不對稱的表面構造。
該至少二不對稱表面可設以不同的浮雕構造及/或不同的k向量。該不對稱的浮雕構造典型的例子可為鋸齒形構造，其中上升的側翼與表面的平面法線來成一銳角之傾斜角度，而該下的側翼則在平面法線中延伸，換言之，形成一垂直側翼，因此該浮雕構造的斜角不同。它還可在二個先後相隨的***的距離不同、表面構造也可在其k向量互相不同，換言之，在繞射光波的傳播方向不同。
此外，可使用具不同波長及/或不同入射方向及/或不同極性作用的數道同調光束。
如研究所明顯指示，用多重光束(Vielfachstrahl)曝光的立體全像圖的繞射效率比用單重光束(Enfachstrahl)曝光的立體全像圖的繞射效率小，特別是對於似液體的光敏材料(其成份具有高度可運動性)。
此外，可使該同調光束穿過光敏層過去且至少在該原本的不對稱表面構造及/或動態形式構造上偏轉，其中在光敏層及原本之間不形成空氣層。用此方式，該進入光敏層中的同調光束形成物體波(Objektwelle)，而由該光敏層出來的同調光束，以及被該原本的不對稱表面構造或動態形式構造反射或繞射的光束構造物體波，它在光敏層中與該物體波干涉，且在干涉波結(Interferenzknofenz)處將光敏層的折射指數改變。
也可使同調光束穿過光敏層及原本過去，並在該原本的後側偏轉，其中在光敏層與原本之間形成一空氣層。
此外，可將該同調光束分光成一第一及一第二部分光 束，且使第一部光束穿過光敏層，第二部分光束從該原本的後側過來穿過該原本過去。在此情形，該原本可隨一透明原本層形成而無附加的反射層。
在一有利的設計中，該原本的表面構造可形成到光敏層之朝向該原本的那個表面。用此方式可造成一附加的防偽特徵，因為在仿造時，須將表面構造及立體全像圖拷貝，因須造成其準確配合的關聯。
該原本可留在該固定之光敏層上。
但也可將一透明撕離層施到該原本的前側，該撕離層的折射指數等於或大約等於該光敏層的折射指數，且然後將該光敏層施到撕離層上。為了將撕離層的對視覺的影響保持很小，故光敏層與撕離層之間的折射指數的差異要保持很小或要完全避免有差異。
所得光敏層的品質往往要能不需將撕離層施到該原本上。但該撕離層係可為選擇性者，且如果該原本從曝光過的光敏層撕離，則該原本較易從曝光過的光敏層撕離。
所用之光敏層的厚度為5μm~40μm。而光敏層的最佳厚度與所用材料有關且可藉實驗求出。
此外，可用一光聚合物層當作該光敏層。光聚合物係為可高能量的光(特別是紫外光)的作用而交聯(即聚合化)的樹脂。要產生立體全像圖，係使用特別的光聚合物，其折射指數係受密集曝光而改變者，例如杜邦公司Omni Dex 706。
也可將該光敏層及原本利用不同波長及/或不同方向 的同調光束照射。用此方式，可使得立體全像圖中所存的影像資訊呈不同顏色及/或可在不同的觀看角度下看到。
該同調光束宜由一雷射裝置提供。
在一有利設計中，該多層體用捲裝進出程序製造，其方式係將該光敏層經一複製轉筒導進，該原本設在該複製轉筒的函殼面上，其中該光敏層用該同調光束照射(曝光)。此捲裝進出程序對量產特別有利。如實驗顯示，該複製轉筒的周圍速度可為至少5米/分，它可提高到至少40米/分。由該多層體相對於該原本的表面係相對靜止者，因此不會由於該原本轉動而影響品質，可在多層體仍與該轉動的原本接觸之時，使光敏層硬化。至少在開始硬化時，該多層體仍與轉動的原本接觸。
該同調光束可與複製轉筒的平面法線夾成一銳角。
在一有利的設計中，該同調光與複製轉筒的平面法夾成10°~20°的角度，尤宜為14°的角度。
本發明的其他有利的設計係關於該原本的設計。
該至少另一表面構造可為一不對稱浮雕構造或一種對稱浮雕構造、或一種具變化週期的浮雕構造或一種隨機浮雕構造，或一種擬隨機浮雕構造。
此外，該原本之不含影像資訊的表面構造可設計成蛾眼(Mottenaugen)構造及/或鏡及/或晦暗(毛玻璃，布面)構造及/或散射格形式。
在又一有利的設計中，該至少二個表面構造設計成不對稱的表面構造形式。
該不對稱的表面構造的k向量互相隔180°的轉角。這種表面構造的朝向特別有利，因為不同的影像資訊可僅藉著將多層體傾斜就可看到。在另一種位置關聯的形，傾斜與旋轉運動須同時或先後作，俾使所有影像資訊能看到。但舉例而言，如果除了二個對觀看人而設的資訊影像外，在立體全像圖中還儲存一第三影像資訊，它係為一電子讀取裝置而設者，則上述那種對於儘量簡單的觀看有阻礙的效果可很有利。此外，舉例而言，此隱藏的影像資訊可以只能在紫外光或紅外光下讀出。
該不對稱表面構造宜為閃耀格(Blazegiter)。閃耀格的特點為特別的亮度，因為它由於設計成不對稱而可將儘量多的光偏轉到該二個對稱的繞射階(Beugungsordnung，英：diffraction order)之一中，且宜到該二第一階之一。這點很有利，因為在傳統的格子，光偏轉到較大的空間角度係有利者，且功率的主要成分係插在第零階因此如終用不上。
該閃耀格的空間頻率宜為100條線/mm到150條線/mm。因此較佳的閃耀格的格線距離為10μm~6.7μm。但在特別情形，很大的格線距離(>10μm)及很小的格線距離(<1μm)也不錯。具有很大的格線距的格子，例如不對稱無色格，其格線距離超過10μm者，可將全部入射光反射到一個階。同樣地，特別是照射光束的入射角度非為法向者，可製造高頻格，其中，一個階，例如第-1階，幾乎將繞射場的全部能量聯合。這二種情況很有利，且在不 同「物體波」之間沒有共點(Konkurrenz)(這種共點位能會使產生之立體全像圖的繞射效率減少。
此外，該閃耀格的格深度為1~2μm。
具有上述尺寸的閃耀格可利用熱鐫印(Heiβprägen，英：hot embossing)(例如利用一加熱之鐫印滾子)，或用光機械方式藉著將一可用紫外線硬化的漆曝光而產生。
該具有至少二個影像資訊的區域可設在網格寬度50μm~20μm的一網格中。在特別有利的條件下，換言之，在良好照明時觀看對比很強的動機(Motiv)時，人眼的解析能力的限度約20μm。此解析能力在對比較小且照明較不利時，此解析能可變差3~5倍。因此20μm~50μm的網格寬度用肉眼不再能解析，因此影像資訊的網格構造看不出來。
另外，該網格可為一條帶網格(Streifenraster)，條紋網格可特別簡單地實施。但也可設其他網格，特別是當要將二個以上的不同影像資訊互相連線時。舉例而言，它可為一像素網格，其中該原本可利用電子束技術製造。利用網格構造可使立體全像圖中的影像資訊互相分離，因此不會由於影像資訊在立體全像圖中重疊而造成亮度及/或線條分別度的損失。
該原本層可由一透明複製層形成。
如前文所述，可使入射到光敏層中的同調光束在該原本的前側或該原本的後側反射。
因此，可將一反射層施到該原本的前側，或將一反射 層施到原本的後側。
此處，可將該反射層設計成金屬層形式，係金屬層宜可由一良好反射性的金屬形成，如鋁、銀、金、銅，或由一金屬合金構成。該金屬層的層厚度可為幾奈米。此層厚度亦可顯成它將正面照射的光反射，而對透過的光(Durchlicht)則呈透明者。此較佳的層厚度可有利地利用實驗決定。因此透明度除了和層厚度有關外，還和金屬層的材料及表面構造的縱橫比(Aspektrate)有關。
如果在原本的前側形成反射層，則可將該原本用反射性材料形成，例如由良好反射性的金屬形成。該原本舉例而言，可設計成旋轉的原本滾子的形式。
該反射層可設計成光學分離層的形式，它可為一無機介電質(Dielektrikum)，例如ZnS。
此外，該反射層可設計成高折射指數(HRI)層的形式。
也可不設反射層，而設數個高折射的介電層，它們的層厚度各為λ/2或λ/4，其中λ為波長。
此外，可利用面上的反射，這些面鄰界到空氣或其他低折射的介質，且在透明的原本的場合，可特別省卻該原本後側上的反射層。
該金屬層及/或介電層及/或薄膜層系統中及/或液晶層及/或印刷層可蓋住光敏層整個表面，或與立體全像圖的影像對齊，一如動態圖(KINEGRAM®)施覆，或一如普通的除金屬區域相似和立體全像圖的影像部分地對準而施覆，或呈一圖案方式部分地施覆，該圖案與立體全像圖 的影像不對齊。特別是當表面浮雕物鍍覆金屬或高折射指數材料時，則該表面浮雕可得到一種光學功能，將立體全像圖作補充。
此外，該立體全像圖可設在一鈔票或一ID卡的一窗孔中。
以下，本發明利用數個實施例，配合附圖為例作說明。
圖1a顯示一製造立體全像圖用的一原本(Master)(1)的放大示意上視圖。此原本(1)可設計成多層體的形式，具有至少一複製層(1r)，該複製層的上側有影像區域(2a)及(2b)，該影像區域由條帶形表面區域(3a)(3b)形成，它們互相平行設置。條帶形表面區域(3a)(3b)的寬度各50μm，且設成互相隔50μm，其中，條帶形表面區域(3a)之間的中間空間利用條帶形表面區域(2b)填滿，反之亦然。條紋表面區域(2a)(2b)構成互相連線的線網格，該線網格在一未藉助工具的肉眼的解析能力以下。因此，對觀看者而言，影像區域(2a)呈封閉的區域，其中在圖1a所示的實施例中，影像區域(2a)係一圖樣(Logo)而影像區域(2b)係字母數字符號。
表面區域(3a)具有閃耀格式的浮雕構造，且設有一反射層(1m)。在圖1a中所示的實施例中，反射層(1m)係一薄金屬層。閃耀格係光學上特別的繞射格。格元件係傾斜成一所謂的閃耀角度，這點造成一階段形不對稱的表面浮雕構造。其前翼部對平面法線呈銳角傾斜而上升，其後翼部陡 下降。如圖1b所示，表面區域(3a)(3b)的浮雕構造係一些相同的浮雕構造，它們互相隔180°的轉動角度(圖1b中用0°及180°的方位角表示)。
由於表面區域(3a)(3b)的浮雕構造互相隔180°的轉動角度，故影像區域(2a)(2b)在該原本傾斜時，呈分別的影像區域，在此它們係照明成明亮。
圖2a顯示製造立體全像圖之圖1a及1b的原本應用的示意圖，該全像圖具有原本(1)的光學性質。
設在複製層(1r)上的反射層(1m)被一透明蓋層(5)蓋住，蓋層係可為一撕離層，該撕離層以後可使一施在撕離層上的光聚合物層(6)較易分離。在圖示實施例中，光聚合物層(6)的折射指數n=1.6。光聚合物層(6)最先未交聯或只稍微交聯。蓋層(5)的折射指數宜與光聚合物層(6)相同或近乎相同，因此蓋層(5)在視覺上沒有影響。
一道與將一立體全像圖寫入到光聚合物層(6)上有關的雷射光束(7e)先在光聚合物層(6)上折射，然後在反射層(1m)上藉著在複製層(1r)的格構造上繞射而偏向。在圖2a所示之圖示中，第一階的繞射光束用(7g)表示，在圖示之側翼上反射的第零階的光束用(7a)表示。由於格構造係一種閃耀格，因此第一階的光束具有最高的強度。第一階的光束(1)化為物體波，它與該由入射光束(7e)所化成的參考波相干涉，且在光聚合物層(6)中造成局部聚合化。由於聚合物，故光聚合物層的折射指數改變。折射指數的改變係侷限在所謂的布喇格平面中，這些平面先配合結晶的x光分析描 述。
圖2b顯示一光聚合物層(6e)，它係圖2a中的曝光過的光聚合物層(6)。光聚合物層(6e)的折射指數與地點有關n’=n+δ，如此在光聚合物層(6e)中儲存一種三度空間的折射指數模型，呈一立體全像圖形式，它將該受複製層(1r)的表面構造影響的干涉模型的重建長期儲存。
光聚合物層可為杜邦公司的光聚合物Omni Dex 706，它具有上述之利用曝光造成局部折射指數改變的性質。它也可為一些光聚合物，這些光聚合物呈流動式物質存在，而且舉例而言，可受紫外光的作用聚合並因而硬化。也可將光聚合物注上去呈層的方式，並受熱紫外光的作用預硬化且/或在形成立體全像圖後利用紫外光作用或熱處理完全硬化。
圖2b顯示一光束(8e)，它用於將格影像重建到光聚合物層(6e)上，並顯示一光束(8g)，它係由光聚合物層(6e)出來並在立體全像圖上繞射。由光聚合物層(6e)出來的光束(8g)的方向與光強度和圖2d中的繞射光束(7g)相當。為了說明上述過程，一布喇格平面的波結用示意方式用圓圈表示。
由於依上述方法所製之光聚合物層(6e)依此具有一種光學作用，這種光學作用造成有一種具一反射浮雕構造的閃耀格存在的印象，一種立體全像圖對拷貝有很高的防護性，因為製造參數如雷射光的準確長及準確的照射(曝光)角度須為已知，才能將立體全像圖複製。因此，用多色光複製的可能性根本排除，因為要重建可用的波長對最初波 長(它在產生立體全像圖時使用)發生的頻移(Drift)會由於一連串原因而發生。其一原因為光聚合物(6e)硬化時，布喇格平面收縮或堆積(Stauchen)。此外，所發生之色移在立體全像圖的整個延伸範圍並非均均延發生，且在生產生也會改變。此外這種變形還會由於用熱膠將光聚合物粘上而發生或依標的造成，例如，以將該立體全像圖設以一種個人化的資訊。由於上述在重建立體全像圖可用的波長和原始波長之間的頻移的變化以及頻移的不均勻性，故本發明的立體全像圖的防偽安全性很高。
圖3a~3i顯示本發明的多層體的第一實施例的製造方法步驟。
圖3a的示意剖面圖顯示一複製層(34)，它可由一種熱塑性塑膠構成，在其上側形成一些區域，有一些設計成閃耀格形式的浮雕構造(30a)及(30b)形成到這些區域中，這些浮雕構造有相同走勢，而設成隔180°的轉動角度。浮雕構造(30a)及(30b)在圖3a~3i所示的實施例中，其格寬度10μm(亦即空間頻率100條線/mm)，格深度2μm，複製層(34)總厚度22μm。此外，複製層(34)的上側有一些具一浮雕構造(30h)的區域，該具浮雕構造(30h)的區域構成一背景區域，當作具有浮雕構造(30a)及(30b)的區域的背景，浮雕構造(30h)的深度對寬度比例設計成遠比浮雕構造(30a)(30b)大得多，後者的深度對寬度比例(它具有上述參數)為1/10=0.2。舉例而言，浮雕構造(30h)深度對寬度比例為1~5。浮雕構造(30h)並非一閃耀格，而係一種「蛾眼」 (Mottenaugen)構造，它將入射光吸收，因此對觀看者而言呈黑暗，它構成該由浮雕構造(30a)(30b)產生的影像的背景。該浮雕構造(30h)也可為一反射平面、一種毛玻璃構造或一種格構造(它將入射光繞射)。
該無向量的「深度對寬度比例」〔也稱為長度(Aspektrate)〕的定義為一種浮雕構造(宜為週期性者)的「波谷」的深度對二個相鄰的「波峰」的距離的比例。
圖3b顯示複製層(34)，它具有一施在複製層上側上的金屬層(34m)。舉例而言，此金屬層(34m)可濺鍍(Sputtern)施覆。金屬層(34m)可為良好反射金屬，如鋁、銀、金或類似物或一合金。
圖3c顯示複製層(34)，它的金屬層(34m)部分除去。金屬層係在具浮雕構造(30h)的區域除去，該具浮雕構造因的區域因此不具反射區域。然而也不必將浮雕構造(30h)除去金屬，因為這種毛玻璃構造由於無定向的散射，因此不大會或甚至不會反射。
圖3d顯示複製層(34)，具金屬層(34m)部分地除去，有一撕離層(35)施到該金屬層上。
圖3e顯示圖3d所示的層，具有一光聚合物層(36)，該光聚合物層(36)以5μm~20μm的厚度施到該撕離層(35)上。光聚合物層(36)的折射指數和撕離層(35)相同，因此在光聚合物層(36)及撕離層(35)之間的界限面不會發生光折射。光聚合物層(36)可各依未交聯的光聚合物層的稠度(Konsistenz)而定在施覆後預硬化，俾使以後的加工步驟 有充分的形狀穩定性。舉例而言，光聚合物層(36)可利用一道預曝光而聚合。
圖3f顯示利用雷射光(37)使光聚合物層(36)曝光。如此，在光聚合物層(36)中，由於入射的雷射光(37)(參考波)與該被金屬層(34m)繞射或反射的雷射光(物體波)互相干涉而產生一干涉圖案，且在干涉的波長上該聚合物層(36)聚合化或進一步聚合。因此，在該處光聚合物層的折射指數改變，而在光聚合物層(36)中由於局部折射指改變，造成一立體全像圖。在圖3f所示之實施例，雷射光(37)的光束垂直照到光聚合物層(36)上。但也可使雷射光的光束以一角度斜斜朝向聚合物層(36)，例如對平面的法線成14°角度。
圖3g顯示圖3f的層構造，它具有曝光過且用紫外線照射硬化的聚合物層(36e)，有一粘著劑層(38)施到光聚合物層(36e)上。利用粘著劑層(38)可將該光聚合物層(36e)施到一基質(39)上，如圖3h所示。
將光聚合物層(36e)施覆後及將此時不再需要的複製層(34)連同撕離層(35)撕離後，該浮雕構造(30a)(30b)(30h)不受保護，且因此會磨損、損壞或污染。因此設有一護層(36s)，它如圖3f所示，將光聚合物層(36e)整面蓋住。該護層(36s)之背向浮雕構造(30a)(30b)(30h)的那一側仍為一光滑表面。
圖4a~4h顯示製造本發明多層體的一第二實施例用的方法步驟。
圖4a的示意剖面圖顯示一複製層(44)，該複製層(44) 可由一熱塑性塑膠形成，在其上表面形成一些區域，一些設計成閃耀格形式的不對稱浮雕構造(40a)(40b)形成到這些區域中，這些浮雕構造(40a)與(40b)設計成相同，而設成隔180°的轉動角度。在圖4a~4h中所示的實施例，浮雕構造(40a)(40b)具有與上文在圖3a~3i所示之實施例相同的參數〔10μm的格寬度，2μm的格深度，22μm的複製層(44)總厚度〕。
圖4b顯示複製層(44)，它具有一施到複製層上側的金屬層(44m)。舉例而言，金屬層(44m)可利用濺鍍施覆。金屬層(44m)可為良反射性的金屬，如鋁、銀、金或類似物或一合金。
圖4c顯示層複合物，由複製層(44)及具一護漆層(44s)的金屬層(44m)構成，護漆層(44s)以1μm~3μm的厚度施到金屬層(44m)上並將浮雕構造(40a)及(40b)完全填滿，護漆層(44s)之背向金屬層(44m)的那一側有一平坦表面。
圖4d中有一撕離層(45)施到護漆層(44s)上，在圖4e中有一光聚合物層(46)施到撕離層(45)上。聚合物層(46)可各依該未交聯的光聚合物層的稠度而定在施覆後預硬化，俾具充分的形狀穩定性以作隨後加工，舉例而言，光聚合物層(46)利用一道前曝光而聚合。
圖4f顯示用雷射光(47)將光聚合物層(46)曝光，如此，在光聚合物層(46)中，由於入射雷射光(47)(參考波)與該被金屬層(44m)繞射或反射的雷射層(物體層的干涉而產生一干涉圖案，且在干涉波結上，該光聚合物層(48)聚合或進 一步聚合。因此在該處光聚合物層的厚度改善。
在圖4g中，光聚合物層(48)變成一曝光過且完全硬化的光聚合物層(46e)，且設有一粘著劑層(48)。
圖4h顯示該施到一載體基質(49)上的硬化之光聚合物層(46e)，它利用粘著劑層(48)固定在載體基質(49)上。該粘著劑層(48)可為一熱膠。由粘著劑造成之顯影的光聚合物層(46e)的收縮作用，可進一步提高除在光聚合物層(46e)中的立體全像圖的防偽安全性，因為該由於粘合而變形之立體全像圖的布喇格平面充其量可呈點狀讀出。
圖5a~5g顯示本發明的多層體的一第三實施例的製造方法步驟。
圖5a顯示一複製層(54)，由PET構成，它有一些具浮雕構造(50a)(50b)的區域，這些區域一如上述實施例，二者(50a)(50b)的不同在設成互隔180°的轉角，且它係為閃耀格。反射構造(50a)(50b)也可設計成不同，且舉例而言，其格距離及/或格深度及/或格側翼的傾斜角度互相不同。在圖5a中所示實施例，浮雕構造(50a)及(50b)的格距離為10μm，格深度2μm，複製層(54)總厚度小於12μm。
有一金屬層(54m)施到複製層(54)之設有浮雕構造(50a)(50b)的上側上，它可設計成一如上述實施例的金屬層。(見圖3b，4b)
在圖5b中，有一撕離層(55)施到複製層(54)下側，撕離層的折射指數與複製層(54)的折射指數相同或近乎相同，因此在複製層(54)與撕離層(55)間的界面不發生折射。
在圖5c中，有一光聚合物層(56)施到撕離層(55)上，該光聚合物層具上述光聚合物層(38)(圖3e)及(46)(圖4e)的性質。
圖5d顯示利用雷射光(57)使光聚合物層(56)曝光，圖5e則顯示該用於轉移到一載體基質上而預加工過的多層體，其中將一粘著劑層(58)施在一曝光而硬化的光聚合物層(56e)〔它係由圖5d的光聚合物層(56)產生者〕。
圖5f顯示圖5e的一種變更，它有一複製層(54e)，它係藉由將浮雕構造(50a)及(50b)及金屬層(54m)從複製層(54)除去而產生。
最後，圖5g顯示一載體基質(59)，它係可為一防偽文件，且具有該利用粘著劑層(58)長期固定之硬化光聚合物層(56e)。
圖6a的示意圖顯示用於製造本發明多層體的第四實施例用的製造裝置(60)，該製造裝置(60)係用於所謂的捲裝出入方法者。一複製轉筒(61)的外側施有一表面浮雕原本(61m)。在圖6a所示的實施例中，複製轉筒(61)的直徑為200mm，且以周圍速度5米/分鐘動，最大周圓速度可達40米/分。
如圖6b所示，表面浮雕原本(61m)有一第一閃耀格(63a)，其格週期1μm，格深度300μm，並有一第二閃耀格(63b)，其格週期0.78μm，格深度280奈米。該表面浮雕原本(61m)之不覆有第一閃耀格(63a)或第二閃格(63b)的表面區域(63h)有一表面浮雕，表面浮雕具有一毛玻璃構造，將 入射光散射擴散，且因此造成一“黑化鏡”的視覺印象。在此實施例中，該表面浮雕原本(61m)由一鎳-鈷合金形成。表面浮雕原本(61m)的表面鍍有一薄反射層(61r)，由高反射性的金屬(例如金)構成。
一透明載體膜(65)從一儲存帶捲(65v)解捲，導經複製轉筒(61)，並再捲起取來在一捲取子(56a)。在圖7a中所示實施例，在光聚合物層(66)印上去前，先將一分離層(65t)施到載體膜(65)上，可設分離層(65t)以在以後使載體膜(65)較易從光聚合物層撕離。
載體膜(65)盤繞複製轉筒(61)，在圖6a及7a、7b中所示實施例中，係盤繞180°。一粘性的光聚合物層(66)利用一轉動的印刷滾子(64a)印刷到該載體膜(65)之內側〔它朝向表面浮雕(61m)〕。在印刷之時或之後不久，可將一易流動的光聚合物層利用紫外光預硬化，因此可調整到對進一步加工最適的粘度。
為了將光聚合物層(66)曝光，設有一雷射機(67)，它發出一雷射光束(67s)，雷射光束以一14°角度朝向表面浮雕原本(61m)。舉例而言，此最佳角度可藉實驗求出。它還利閃耀格(63a)(63b)的側翼斜度有關，藉由在閃耀格(63a)(63b)(見圖6b)上反射及繞射，在光聚合物層(66)中形成一立體全像圖，利用一紫外線燈(68)〔它設在雷射機(67)上游後面〕使光聚合物層(60)硬化而使全像圖固定(亦見圖7b)。
在雷射機(67)與複製轉筒(61)之間設有一圓柱透鏡(67z)，它將雷射光束(67s)集束並朝向表面浮雕原本(61m) 的表面。但在此位置也可設一個一度空間掃瞄器或一個二度空間光罩，例如一種液晶調變器。因此它也可為一感光關閉器(快門)(Verschluβ)或一調變器，它將雷射光束啟開或切斷，且宜和全像圖的動機對準。
舉例而言，調變器可設計成光電式或聲光式調變器的形成。雷射機(67)可為一單色雷射或具有數種波長的雷射或數個單色雷射。舉例而言，可將該原本用一紅色雷射光束照亮到一區域中，並用一綠雷射光束照亮到另一區域中。在此實施例的情形，光學元件及調變器的成本比在單色雷射的情形高。
在複製轉筒(61)下游後方，在捲取滾子(65a)前設有一轉動的印刷滾子(64b)，它將一粘著劑層(69)印刷到該硬化的光聚合物層(66)之背向載體膜(65)的那一側上。
此時由該載體膜(65)與硬化的光聚合物層(66)及粘著劑層(69)構成一多層體(70)，它接著被捲取到捲取滾子(65a)上。
圖7c顯示進一步加工用之製成的多層體(70’)，它與前述多層體(70)不同處在於：在載體膜(65)與光聚合物層(66)之間設一分離層(65t)。
圖7d顯示由載體膜撕離的光聚合物層(66)，它利用粘著劑層(69)施到一載體基質(71)。舉例而言，載體基質(71)可為一鈔票或一ID卡，亦即一種防偽文件，其防偽安全性由於該形成在光聚合物層(66)中的立體全像圖而大大改善。
圖8a及圖8b以二個放大圖(比例2：1)顯示一種條 帶形的防偽元件(80)，它們藉由將防偽元件(80)繞水平軸轉動而形成。此防偽元件(80)有以下的防偽特徵：
一個交換(倒裝)影像(Flip-Bild)(81)，由一第一部分影像(81t)〔它將一文書(Text)再生〕及一第二部分影像(81k)〔它將一列十字形再生〕構成。此二種部分影像(81t)及(81k)係呈網格印刷條帶形且亙相嵌合(為此亦可見圖1a的實施例)。
一個圖樣(Logo)(82)，在圖8a中設計成亮圖樣(82h)，在圖8b中為暗圖樣(82d)，如前述，呈條帶形網格印刷，並互相嵌合。為了達成這種效果，也可使一第一表面構造形成圖樣(82)，而第二表面構造形成此圖樣外的區域，在圖8a所示的第一觀看位置，在此實施例中，圖樣(82)呈亮圖樣(82h)而圖樣(82)外的區域呈黑暗。在圖8b所示之第二觀看位置，圖樣(82)呈暗圖樣(82d)，而圖樣(82)外的區域呈明亮，因此在此區域中不須網格印刷(Rastern)。
一數值資料(83)，它在圖8a中呈輪廓線(Umriβ)(83)形式，在圖8b中呈全白圖(83v)形式。此數值資料(83)的二個部分影像(83u)(83v)設計成沒有網格(Rasterung)，其中輪廓線(83u)圍住該全白圖(83v)。
(1)‧‧‧原本
(1r)‧‧‧複製層
(1m)‧‧‧反射層
(2a)(2b)‧‧‧影像區域
(3a)(3b)‧‧‧表面區域
(5)‧‧‧透明蓋層
(6)‧‧‧光聚合物層
(6e)‧‧‧光聚合物層
(7a)‧‧‧第零階的光束
(7e)‧‧‧入射光束
(7g)‧‧‧第一階的繞射光束
(8e)(8g)‧‧‧光束
(30a)(30b)(30h)‧‧‧浮雕構造
(34)‧‧‧複製層
(34m)‧‧‧金屬層
(35)‧‧‧撕離層
(36)‧‧‧光聚合物層
(36e)‧‧‧光聚合物層
(36s)‧‧‧護層
(37)‧‧‧雷射光
(38)‧‧‧粘著劑層
(40a)(40b)‧‧‧浮雕構造
(44)‧‧‧複製層
(44m)‧‧‧金屬層
(44s)‧‧‧護漆層
(45)‧‧‧撕離層
(46)‧‧‧聚合物層
(47)‧‧‧雷射光
(48)‧‧‧光聚合物層
(49)‧‧‧載體基質
(50a)(50b)‧‧‧反射構造
(54)‧‧‧複製層
(54m)‧‧‧金屬層
(55)‧‧‧撕離層
(56)‧‧‧光聚合物層
(57)‧‧‧雷射光
(58)‧‧‧粘著劑層
(59)‧‧‧載體基質
(60)‧‧‧製造裝置
(61)‧‧‧複製轉筒
(61r)‧‧‧薄反射層
(61m)‧‧‧浮雕原本
(63a)‧‧‧第一閃耀格
(63b)‧‧‧第二閃耀格
(63h)‧‧‧表面區域
(64a)(64b)‧‧‧印刷滾子
(65)‧‧‧透明載體膜
(65a)‧‧‧捲取滾子
(65v)‧‧‧儲存帶捲
(65t)‧‧‧分離層
(66)‧‧‧光聚合物層
(67)‧‧‧雷射機
(67s)‧‧‧雷射光束
(68)‧‧‧紫外線燈
(69)‧‧‧粘著劑層
(71)‧‧‧載體基質
(80)‧‧‧防偽元件
(81)‧‧‧交換(倒裝)影像
(81t)(81k)‧‧‧部分影像
(82)‧‧‧圖樣
(82d)‧‧‧暗圖樣
(82h)‧‧‧亮圖樣
(83)‧‧‧數值資料(輪廓線)
(83u)(83v)‧‧‧部分影像
(83u)‧‧‧輪廓線
(83v)‧‧‧全白圖
圖1a係一用於產生一立體全像圖的本發明之原本的示 意上視圖，圖1b係圖1a之示意詳圖，圖2a係本發明之方法的原理示圖，圖2b係依圖2a所製之立體全像圖的功能原理圖，圖3a~3i係本發明的製造方法的第一實施例的製造步驟的示意圖，圖4a~4h係本發明的製造方法的第二實施例的製造步驟的示意圖，圖5a~5g係本發明的製造方法的第三實施例的製造步驟的示意圖，圖6a及6b係本發明的製造方法的第四實施例的製造步驟的示意圖，圖7a~7d係圖6中本發明製造方法的第四實施例的製造步驟的示意圖，圖8a及8b係呈條紋防偽元件形式的應用例。
(44)‧‧‧複製層
(44m)‧‧‧金屬層
(44s)‧‧‧護漆層
(45)‧‧‧撕離層
(46)‧‧‧聚合物層
(47)‧‧‧雷射光

Claims (37)

  1. 一種製造具有立體全像圖的多層體的方法，該全像具有至少二個不同的影像資料，其特徵在：將該多層體的一光敏層(6)(36)(46)(56)直接地或者其中間經由一透明光學介質，與一原本的前側接觸，在該原本中形成具有至少二個不同表面構造(30a)(30b)(40a)(40b)(50a)(50b)的互相連線的區域，該構造含有該至少二個不同的影像資料，其中有一表面構造具有不對稱的浮雕構造或一動態形式構造，將該光敏層(6)(36)(46)(56)及該原本用一同調光束(37)(47)(57)曝光，並將用此方式做入光敏層(6)(36)(46)(56)中的立體全像圖藉著將光敏層硬化而固定。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中：該至少另一表面構造具有一不對的浮雕構造、或一種對稱的浮雕構造、或一種具有變化週期的浮雕構造、或一種隨機浮雕構造、或一種擬隨機浮雕構造。
  3. 如申請專利範圍第1或第2項之方法，其中：該原本的不含有影像資訊的表面構造設計成蛾眼構造及/或鏡及/或晦暗構造及/或散射格的形式。
  4. 如申請專利範圍第1或第2項之方法，其中：該至少二個表面構造設計成不對稱的表面構造。
  5. 如申請專利範圍第4項之方法，其中：該至少二個不對稱的表面構造(30a)(30b)(40a)(40b)(50a)(50b)設有至少一不同的浮雕構造及/或一不同的k向量。
  6. 如申請專利範圍第1或第2項之方法，其中：使用具有不同波長及/或不同入射方向的數道同調光束。
  7. 如申請專利範圍第1或第2項之方法，其中：使該同調光束(37)(47)(57)穿透光敏層(6)(36)(46)(56)過去，且至少在該原本的不對稱表面構造及/或動態形式構造上偏轉，其中在光敏層(6)(36)(46)(56)與該原本之間不形成空間層。
  8. 如申請專利範圍第1或第2項之方法，其中：使該同調光束(37)(47)(57)穿過光敏層(6)(36)(46)(56)及該原本過去，並在該原本的後側偏轉，其中在光敏層(6)(36)(46)(56)與原本之間形成一空氣層。
  9. 如申請專利範圍第1或第2項之方法，其中：該同調光束(37)(47)(57)被分光成一第一部分光束及一第二部分光束，且該第一部分光束穿過光敏層(6)(36)(46)(56)過去，第二部分光束從該原本後側穿過該原本過去。
  10. 如申請專利範圍第1或第2項之方法，其中：將該原本的表面構造形成到該光敏層(6)(36)(46)(56)之朝向該原本的表面。
  11. 如申請專利範圍第1或第2項之方法，其中：該原本留在該曝光的光敏層(6e)(36e)(46e)(56e)上。
  12. 如申請專利範圍第1或第2項之方法，其中：將一透明撕離層(35)(45)(55)施到該原本(44)之前側上，該撕離層的折射指數與光敏層(6)(36)(46)(56)的折射指 數相同或近乎相同，然後將該光敏層(6)(36)(46)(56)施到該撕離層(35)(45)(55)上。
  13. 如申請專利範圍第12項之方法，其中：將該原本從曝光過的光敏層(6e)(36e)(46e)(56e)撕離。
  14. 如申請專利範圍第1或第2項之方法，其中：使用厚度5μm~20μm的光敏層(6)(36)(46)(56)。
  15. 如申請專利範圍第1或第2項之方法，其中：使用一光聚合物層當作光敏層(6)(36)(46)(56)。
  16. 如申請專利範圍第1或第2項之方法，其中：將光敏層(6)(36)(46)(56)與該原本利用不同波長及/或不同方向的同調光束(37)(47)(57)曝光。
  17. 如申請專利範圍第1或第2項之方法，其中：用捲裝進出方法製造該多層體，其方法係使光敏層(66)通過一複製轉筒(61)，複製轉筒(61)的函殼面上設有該原本(61m)，其中將該光敏層(66)用該同調光束曝光。
  18. 如申請專利範圍第17項之方法，其中：該同調光束與該複製轉筒(61)的面法線夾成一銳角。
  19. 如申請專利範圍第18項之方法，其中：該同調光束與複製轉筒(61)的面法線夾成10°~20°的角度。
  20. 一種複合物，包含：a)一用於以光學接觸方法製造立體全像圖的原本，該立體全像圖具有至少二個不同的影像資訊的互相連線的區域形成到該原本的一原本層中，其係用光學接觸程序製 造，將交織的區域，在原本的一原本層中成形該交織的區域有至少二個影像資訊表面構造，它們分別會有該至少二種不同之影像資訊，其中至少一影像資訊表面構造具有不對稱之浮雕構造或動態圖構造，且其該原本的原本層還有背景表面構造，其不含任何影像資訊，該背景表面構造呈蛾眼構造及/或面鏡及/或晦暗構造及/或散射格的形式；b)單一光敏層，其不具支持基材，而直接與該原本接觸，或二者中間有一透明光學介質，其中該光敏層至少部分硬化，且此至少部分硬化的光敏層和原本在施加該敏層的載體基材時，和該原本一齊曝於一相干光束，其中該光束被該原本的至少二個不同的影像資訊表面資訊偏轉，造成該光敏層局部聚合化，其中至少二個與位置有關的三度空間折射指數的圖案儲存在該光敏層中，呈立體全像圖形式，其具有至少二個不同影像資訊，且此加入該光敏層中的立體全像圖係固定者。
  21. 如申請專利範圍第20項之複合物，其中：該至少另一表面構造有一種不對稱浮雕構造、或一種對稱浮雕構造、或一種具有變化週期的浮雕構造、或一隨機浮雕構造、或一擬隨機浮雕構造。
  22. 如申請專利範圍第20或第21項之複合物，其中：該不含影像資訊的原本表面構造設計成蛾眼構造及/或鏡及/或晦暗構造及/或散射格的形式。
  23. 如申請專利範圍第20項之複合物，其中： 該至少二個表面構造設計成不對稱表面構造。
  24. 如申請專利範圍第23項之複合物，其中：該至少二個不對稱表面構造設有一不同的浮雕構造及/或一不同的k向量。
  25. 如申請專利範圍第24項之複合物，其中：該不對稱表面構造的k向量互相隔180°的轉動角度。
  26. 如申請專利範圍第24項之複合物，其中：該不對稱表面構造為閃耀格。
  27. 如申請專利範圍第26項之複合物，其中：該閃耀格的空間頻率為100條線/mm到150條線/mm。
  28. 如申請專利範圍第26或第27項之複合物，其中：該閃耀格的格深度為1~2μm。
  29. 如申請專利範圍第20項之複合物，其中：該具有至少二個影像資訊的區域設在一網格中，其網格寬度20μm~50μm。
  30. 如申請專利範圍第29項之複合物，其中：該網格為一條紋網格。
  31. 如申請專利範圍第20項之複合物，其中：該原本層設計成一透明複製層。
  32. 如申請專利範圍第31項之複合物，其中：將一反射層施到該原本前側。
  33. 如申請專利範圍第31項之複合物，其中：將一反射層施到該原本後側。
  34. 如申請專利範圍第32或第33項之複合物，其中：該反射層設計成金屬層形式。
  35. 如申請專利範圍第32或第33項之複合物，其中：該反射層設計層光學隔離層形式。
  36. 如申請專利範圍第32或第33項之複合物，其中：該反射層設計成高折射指數層。
  37. 一種防偽元件，具有一個具非均勻折射指數的透明層，在該透明層中，一立體全像圖的布喇格平面的結點由折射指數變化形成，其中該立體全像圖含有至少二個不同影像資訊，呈至少二個互相連線的不同的表面構造的全像圖映像形式，其中一表面構造有一不對稱之浮雕構造或動態形式構造。
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