光學可變透明防偽元件的制作方法

文檔序號：11480786閱讀：267來源：國知局

本發明涉及一種用于確保有價物件的防偽性的光學可變透視防偽元件，該防偽元件具有平面的光學可變面狀圖形，在透射光下，該圖形表現出具有與觀察角度相關的多彩變色效果的彩色外觀。

背景技術：

有價文件或識別文件等數據載體以及品牌商品等其他有價物件常常帶有用于防偽目的的防偽元件，這種防偽元件允許對數據載體的真偽進行核驗，同時作為防范非法復制的防護手段。在此方面，透視防偽特征(例如鈔票中的透視窗口)越來越受到人們的關注。

但是，在透射光下表現出與觀察角度相關的色彩變化的常規透明或半透明防偽元件有許多缺點。例如，眾所周知的是，可使用透明或半透明鍍膜的全息光柵或透射光柵在透射光下產生衍射色彩，其中，可通過適當地選擇光柵周期和光柵的方位角來實現在不同觀察角度下呈現出色彩變化的不同效果。但是，這種光柵圖像的外觀強烈取決于照明條件。在使用點光源照射時，在特定角度下，各個子區可能明亮地閃光，然后閃光又迅速消失；而在漫射環境光照下，只能看到很微弱的衍射效應，或者甚至可能沒有衍射效應。而且，察覺到的顏色不僅取決于觀察防偽元件的角度，還取決于光源的方向，其中，為了看到第一級衍射色彩，不能將相應的防偽元件正對光源放置，而必須將防偽元件放置在稍稍偏離直接連線的位置。而且，在傾斜防偽元件時，所有七彩顏色會相繼閃過，因而發生的變色在很大程度上是不明確的，未經訓練的觀察者常常將觀察到的色彩效果理解為僅僅是色彩斑斕。最后，全息技術在防偽行業之外已變得很普遍，因此現在只能提供很有限的防偽能力。

在另一種方案中，利用薄膜系統通過入射光與透射光的干涉產生多種顏色，這些顏色隨著觀察角度變化。在這種方案中，不同的顏色通常是通過層厚(例如吸收層/介質層/吸收層的三層結構中的介質隔層的厚度)的變化實現的。但是，通過調整層厚來調整所需的顏色是很精細的技術工作。一種可能的方法是對一層或多層介質層進行分區印刷，但是這對于印刷層的均一性的要求很高，并且側向分辨率受限于相應的印刷方法能夠達到的分辨率。而且，采用這種薄膜系統，實際上可能無法實現在傾斜時發生圖案變化的效果。

另一種方案是使用透明或半透明鍍膜的亞波長結構在入射光和透射光下產生顏色，在傾斜該結構時，顏色發生變化。但是，這種亞波長結構很難產生，并且難以按所需的工業規模制造。

技術實現要素：

從上述問題出發，本發明的目的是提出一種上述類型的透視防偽元件，這種透視防偽元件能夠克服現有技術的缺點。尤其是，所述透視防偽元件結合了動人的外觀和高防偽能力，并且能夠按防偽行業所需的工業規模制造。

此目的是通過由獨立權利要求限定的特征實現的。本發明的進一步改進是獨立權利要求的主題。

根據本發明，在一種通用的光學可變透視防偽元件中，具有以下特征：

-光學可變面狀圖形包括多個小平面，這些小平面基本上以線光學方式工作，在所有情況下，它們的朝向都由相對于面狀圖形的平面的傾角α(在0°和45°之間)和面狀圖形的平面內的方位角表征；

-這些小平面具有干涉層，該干涉層具有在透射光下與觀察角度相關的顏色變化；和

-光學可變面狀圖形包括至少兩個子區，這些子區分別具有多個相同朝向的小平面，其中，所述的至少兩個子區的小平面的相對于上述平面的傾角和/或上述平面內的方位角彼此不同。

由于光學可變面狀圖形的上述子區的傾角和方位角在所有情況下對于所有小平面都是相同的，因此每個子區精確地代表相同朝向的小平面的區域。

在一種有利的實施方式中，子區的小平面不僅具有相同的朝向，還具有相同的形狀和尺寸。在多種有利的實施方式中，光學可變面狀圖形上的每個子區所占的面積比所述平面區域的一個單個小平面平均所占的面積至少大50倍，優選至少大100倍，更優選至少大1000倍。因此，子區通常包含大量的單個小平面。

在一種有利的實施方式中，至少兩個子區的小平面相對于上述平面的傾角彼此相差5°以上，優選彼此相差10°以上，更優選彼此相差20°以上。可替代或附加地，至少兩個子區的小平面在上述平面內的方位角彼此相差45°以上，優選彼此相差90°以上，尤其是彼此相差180°。

面狀圖形的小平面優選由小片平面形成，這些平面分別由其形狀、大小和朝向表征。小平面的朝向由相對于面狀圖形的平面的傾角α和面狀圖形的平面內的方位角θ表征。其中，方位角θ是小平面的法向矢量在面狀圖形的平面上的投影與上述平面的參考方向之間的角度。由于方位角θ取決于參考方向的選擇，因此其絕對值不重要，而不同子區的方位角的差值更重要，因為它描述小平面在相關的子區中的不同相對朝向。原則上說，還可以采用曲面型小平面，但是這不是優選的。而且，在曲面型小平面的情況中，朝向可由其區域上的平均法向矢量表征，因而可由平均傾角α和平均方位角θ表征。

小平面的尺寸優選足夠大，確保幾乎不發生衍射效應，因而小平面基本上以線光學方式工作。尤其是，小平面最好具有大于2微米的最小尺寸，優選具有大于5微米的最小尺寸，尤其是具有大于10微米的最小尺寸。尤其是，對于鈔票和其它有價文件應用，小平面優選具有小于100微米的高度，優選具有小于50微米的高度，尤其是具有小于10微米的高度。小平面可有規律地排布，例如按一維或二維周期網格的形式排布，例如鋸齒形格柵的形式；或者，小平面也可無規律地布置。

抑制多余的衍射效應的另一種可能方法是使小平面在平面區域的上方在其高度方向上非周期性地彼此偏置。當小平面非周期性地彼此偏置時，相鄰小平面的高度之間沒有簡單、有規律的關聯，因此能夠可靠地防止相鄰小平面反射的光發生結構干涉，從而防止重疊衍射圖案的出現。在專利公告wo2012/055506a1中詳細地說明了這種非周期性的偏置，該專利公告的此方面公開內容結合在本申請中。

原則上說，可以考慮使用能夠在透射光下表現出與觀察角度相關的變色效果的任何涂層作為干涉層。比較有利的干涉層的第一個例子是具有半透明金屬層和介質隔層的薄膜元件，尤其是具有吸收層/介質層/吸收層結構的薄膜元件，其中，銀、金、鉻或鋁等金屬可用作吸收層，而二氧化硅、氟化鎂或聚合物等可用作介質層。而且，可考慮使用介質層系統(尤其是多層系統)作為干涉層，尤其是具有至少一個高折射層(例如二氧化鈦或硫化鋅)的多層結構，優選該多層結構結合有至少一個低折射層(例如二氧化硅或氟化鎂)。上述薄膜元件還可包括半導體層(例如硅)，例如，可采用層序為硅/二氧化硅/硅的薄膜結構。在此，除了氧化物外，例如也可使用聚合物作為介質隔層。最后，還可采用液晶層(尤其是采用變色膽甾基液晶的液晶層)作為干涉層。

整個光學可變面狀圖形最好具有同時施加到所有小平面上的相同干涉層。在施加后，可通過后續工序對干涉層進行結構處理，以產生無干涉層的區域。根據小平面的傾角，干涉層還可具有局部的不同厚度，如下文中所詳述。

在一種有利的實施方式中，干涉層的層厚基本上不依賴于鍍膜小平面的傾角。這種基本上恒定的層厚例如可通過非定向涂覆法實現，或者利用具有相同折射率的恒定平面間隔形式的膽甾基液晶涂層實現。

在另一種特別有利的實施方式中，小平面具有干涉層，干涉層的層厚隨著小平面的傾角α變化，尤其是隨著傾角α的增大而減小。本發明人驚奇地發現，利用這種干涉層，能夠在不同傾角的小平面之間產生特別強烈的色差。從而，一方面，能夠實現顏色范圍特別寬的彩色外觀，甚至能產生真彩圖像；另一方面，通過這種方式能夠實現在傾斜面狀圖形時顯現出很強的變色效果。干涉層的這種變化層厚例如可通過定向涂覆法(例如真空汽相沉積法)實現。在這類方法中，小平面的傾角導致有效表面的擴大，從而在傾斜小平面上，單位面積的沉積材料較少，因此最終的層厚強烈取決于小平面的傾角。

小平面最好壓印到具有第一折射率的壓印漆層中。在干涉層上涂覆具有第二折射率的漆層，第二折射率與壓印漆層的第一折射率的差值小于0.3，尤其小于0.1。通過兩個漆層的基本上相等的折射率，入射光在穿過防偽元件時不受小平面的局部傾角α的影響，基本上不發生方向偏轉，因此能確保在面狀圖形的平面內均勻的亮度分布。

在一種有利的實施方式中，所述的至少兩個子區布置為圖案的形式，其中，在透射光下，光學可變面狀圖形至少在防偽元件的某些傾斜位置顯現出具有兩種或更多種不同顏色的由子區形成的圖案。為此，在這兩個子區中，小平面的傾角α和方位角θ與干涉層有利地相互協調，從而子區在一個特定的傾斜位置表現出相同的顏色，而在不同的傾斜位置表現出不同的顏色。這樣，防偽元件總體上顯示一個圖案，在傾斜時，該圖案從一個均性幻影區中顯現，或者消失到一個均性幻影區中。

由于涂覆的小平面的全彩效果不僅取決于其朝向，還取決于具體選擇的干涉層的特性，因此在子區中，小平面的傾角α、小平面的方位角θ和干涉層必須相互協調，以實現所需的色彩效果。

在一種有利的改進形式中，光學可變面狀圖形包括至少三個子區，這三個子區布置為一個背景區加兩個前景區的形式，其中，小平面的傾角α和方位角θ與干涉層相互協調，從而在透射光下，光學可變面狀圖形：

-在第一傾斜位置處顯現第一圖案，其中，第一前景區以一種圖案顏色顯現，第二前景區和背景區以不同于圖案顏色的背景色顯現，并且

-在第二傾斜位置處顯現第二圖案，其中，第二前景區以圖案顏色顯現，第一前景區和背景區以背景色顯現。

有利的方式是，在另一種改進形式中，光學可變面狀圖形包括至少四個子區，這些子區布置為一個背景區、兩個前景區和一個重疊區的形式，其中，小平面的傾角α和方位角θ與干涉層相互協調，從而在透射光下，光學可變面狀圖形：

-在第一傾斜位置處顯現第一圖案，其中，第一前景區和重疊區以一種圖案顏色顯現，第二前景區和背景區以不同于圖案顏色的背景色顯現，并且

-在第二傾斜位置處顯現第二圖案，其中，第二前景區和重疊區以圖案顏色顯現，第一前景區和背景區以背景色顯現。

在所有構造形式中，光學可變面狀圖形最好包括至少兩個子區，在這些子區中，小平面具有相同的傾角α，但是方位角θ彼此相差180°。傾角α最好大于5°，特別優選大于10°，例如為15°、20°或25°。如下文中所進一步詳述，采用這種方式，能夠實現具有從一個均性區傾斜出來的圖案或傾斜到一個均性區中的圖案的傾斜圖像。

在光學可變面狀圖形包括至少四個子區的情況中，有利的方式是，光學可變面狀圖形包括第一和第二子區，在第一和第二子區中，小平面具有相同的傾角α0，但是方位角θ彼此相差180°，而且，還包括第三和第四子區，在第三和第四子區中，小平面具有不同的傾角α1和α2，并且方位角θ與第一和第二子區中的方位角相差90°或270°。傾角α0最好大于5°，特別優選大于10°，例如為15°、20°或25°。如下文中所進一步詳述，采用這種方式，能夠非常輕松地實現具有兩個不同圖案的傾斜圖像。

原則上說，利用僅具有三個子區的光學可變面狀圖形就可實現具有兩個不同并且重疊的圖案的傾斜圖像。但是，對于至少部分地重疊的圖案，通常需要對分配給圖案的子區進行嵌套，在這些子區中，如下文中所進一步詳述的，面狀圖形被分為窄條或小像素。

在另一種有利的改進形式中，光學可變面狀圖形包括至少三個子區，在這些子區中，小平面的傾角α和方位角θ與干涉層相互協調，從而在透射光下，子區在傾斜位置呈現紅色、綠色或藍色。這些顏色優選是在非傾斜的防偽元件中產生的，因而當在透射光下垂直觀察時能夠看到。在另一種有利的改進形式中，光學可變面狀圖形還可在子區中具有布置為與傾斜小平面對位的黑色掩模，所述黑色掩模用于調節相應子區中的小平面在透射光下的亮度。三個子區與可選的對位布置的黑色掩模一起最好分別呈現真彩圖像的分色。采用這種方式，在透射光下，能夠在選定的傾斜位置呈現出逼真的真彩圖像。

本發明還包括一種具有上述類型的透視防偽元件的數據載體，其中，所述透視防偽元件優選布置在數據載體的窗口區或貫通開口之中或上方。所述數據載體尤其可以是有價文件，例如鈔票，尤其是紙質鈔票、聚合物材料鈔票或薄膜復合材料鈔票，但是也可以是識別卡，例如信用卡、銀行卡、現金卡、授權卡、國民身份證、或護照等個人證件。

本發明還包括一種制造光學可變透視防偽元件的方法，該方法包括提供基片，所述基片具有平面的光學可變面狀圖形，在透射光下，該光學可變面狀圖形顯現出具有與觀察角度相關的多彩變色效果的彩色外觀。根據本發明，所述光學可變面狀圖形制造有多個小平面，這些小平面基本上以線光學的方式工作，在所有情況下，小平面的朝向由相對于面狀圖形的平面的傾角α(在0°和45°之間)以及面狀圖形的平面內的方位角θ表征，小平面具有干涉層，該干涉層具有在透射光下與觀察角度相關的變色效果，并且所述光學可變面狀圖形制造有至少兩個子區，這些子區分別具有多個相同朝向的小平面，其中，所述的至少兩個子區的小平面的相對于上述平面的傾角和/或平面內的方位角彼此不同。

在一種有利的加工方式中，通過定向涂覆法在小平面上涂覆干涉層，尤其是采用真空汽相沉積法。

附圖說明

下面將參照附圖說明本發明的更多示例性實施方式和優點，為了提高清晰性，附圖不是按比例繪制的。

在附圖中：

圖1是帶有本發明的光學可變透視防偽元件的鈔票的示意圖；

圖2以截面圖示意性地示出了圖1中的防偽元件的層結構；

圖3示意性地示出了具有三層干涉涂層的小平面的計算色譜，這三層干涉涂層包括25納米厚的第一銀層、厚度為d的二氧化硅隔層、以及同樣是25納米厚的第二銀層，這些干涉涂層是根據厚度d和入射光線在干涉涂層上的角度施加的；

圖4用于說明圖2中的具有圖3所示的干涉涂層的防偽元件在(a)非傾斜位置和(b)向右傾斜β＝20°的位置出現的傾斜效果；

圖5示出了本發明的另一個示例性實施方式的防偽元件，在該防偽元件中，在不同的傾斜位置能夠看到不同的圖案，其中，圖5a以平面圖示出了防偽元件的光學可變面狀圖形分為三個子區，圖5b至圖5d以截面圖示出了防偽元件處于不同傾斜位置時的情況；

圖6示出了本發明的另一個示例性實施方式的防偽元件，該防偽元件中的光學可變面狀圖形分為四個子區；

圖7示意性地示出了在光線垂直入射到面狀圖形的平面上時涂覆的小平面的計算色譜，其中，干涉涂層由三個干涉涂層構成，即，25納米厚的第一銀層、標稱厚度為d0的二氧化硅隔層、以及同樣為25納米厚的第二銀層，并且隔層的層厚d按照d＝d0cosα的關系隨著傾角α而減少，其中，色譜與隔層的標稱厚度d0和小平面的傾角α成函數關系；和

圖8(a)至8(e)以截面圖示出了光學可變面狀圖形的各個中間制造階段，該光學可變面狀圖形具有精確對位布置的黑色掩模，用于展現真彩圖像。

具體實施方式

現在將通過用于鈔票的防偽元件的例子來說明本發明。為此，圖1示出了具有鈔票10的示意圖，該鈔票10具有布置在鈔票10的貫通開口14上方的光學可變透視防偽元件12。在透射光下，防偽元件12顯現出具有與觀察角度相關的多彩變色效果的圖案16、18的彩色外觀。

在圖1所示的示例性實施方式中，當在透射光下垂直觀察時，防偽元件12顯現出均一的純黃色區，在該區中，由于沒有與背景18的色差，因此無法識別出前景區16的數字"10"。但是，當防偽元件12向右或向左傾斜(標號20-r、20-l)并且按傾斜角度對其進行觀察時，前景16和背景18的顏色以不同的方式變化，從而由于色差的原因，在傾斜位置清晰地顯現出數字"10"。例如，在向右傾斜時(20-r)，在透射光下，背景區18的顏色從黃色變為綠色，而前景區16的顏色從黃色變為紅色。例如，在向左傾斜時(20-l)，會出現相反的變色結果，即，在透射光下，背景區18的顏色從黃色變為紅色，而在透射光下，前景區16的顏色從黃色變為綠色。因此，在透射光下，當從不同觀察方向觀察時，防偽元件12顯現出差別很大的外觀，而這是透視元件的觀察者想不到的，因此防偽元件12具有很高的吸引力和識別價值。

圖2以截面圖示意性地示出了本發明的防偽元件12的層結構，在圖中僅示出了為了對功能原理進行說明所必要的層結構部分。

防偽元件12具有平面的光學可變面狀圖形，該光學可變面狀圖形包括多個小平面32，這些小平面基本上以線光學的方式工作。小平面32由小塊平面構成，并且分別由其形狀、大小和朝向表征。如上文中所述，小平面32的朝向由相對于面狀區域的平面30的傾角α和平面30內的方位角θ表征，其中，方位角θ是小平面32的法向矢量46、48在平面30上的投影與參考方向ref之間的角度。

如圖2所示，子區16和18中的小平面32具有相同的傾角α，例如α＝20°；但是方位角θ相差180°，從而子區16中的小平面32向左傾斜，而子區18中的小平面32向右傾斜。

面狀圖形的小平面32壓印到優選為透明的壓紋漆34中，并具有方形輪廓，在此示例性實施方式中，小平面32的尺寸為20微米x20微米。小平面32還具有幾乎透明或至少半透明的干涉涂層36，在透射光下，干涉涂層36產生與觀察角度相關的彩色外觀。

干涉涂層36例如可由三層薄膜結構構成，即，兩個半透明金屬層(例如鋁、銀、鉻、金或銅)、以及位于這兩層之間的介質隔層，例如二氧化硅、氟化鎂或聚合物。在所述的第一示例性實施方式中，干涉涂層36的厚度與小平面32的傾角α無關。

在干涉涂層36上還施加有漆層38，漆層38具有基本上與漆層34相同的折射率，這確保入射光穿過防偽元件12的各層時不受小平面32的局部傾角α的影響，基本上不發生方向偏轉，因此在面狀圖形的平面內形成均勻的亮度分布。

小平面的干涉涂層36在透射光下產生彩色外觀，這取決于入射光相對于光學可變面狀圖形的平面法線的入射方向以及小平面32的相應傾角，因為這兩個因素影響光相對于干涉涂層36的法向的入射角。

圖3示意性地示出了具有三層干涉涂層36(25納米厚的第一銀層、厚度為d的二氧化硅隔層、以及25納米厚的第二銀層)的小平面32的計算色譜。在圖中，隔層的厚度繪制在橫坐標上，而光在干涉涂層上相對于垂直入射(＝0°)光的入射角度繪制在縱坐標上。如圖3所示，對于很薄的隔層，在垂直入射的透射光下，顏色最初時在可見光譜范圍之外，當隔層的厚度在大約130納米范圍之內時，顏色逐漸轉變為藍色(b)、綠色(g)、黃色(y)和紅色(r)。在經過一段在透射光下無可見顏色的范圍之后，此序列又在較大的200納米至大約350納米較大層厚范圍之內重復。

在圖1和圖2所示的實施方式中，當采用具有厚度d＝130納米的二氧化硅隔層的干涉涂層36時，在垂直入射光40下，根據防偽元件12的相應傾斜狀態，會出現圖4(a)和4(b)中的情況。

圖4(a)示出了最初時處于非傾斜位置的防偽元件12，其中，光40平行于平面法線42入射。由于在子區16、18中小平面32的傾角為α＝20°，因此光40相對于干涉層的法線46或48以角度＝20°相同地入射到兩個子區中。從圖3中的點50能夠看出，干涉涂層36在透射光下在兩個子區16、18中產生黃色。在此，小平面32的不同方位角對透射光下的顏色沒有影響，因為它不會導致光的入射角的變化。由于沒有色彩對比，因此在透射光下無法識別出子區16、18，防偽元件12表現為均一的單色區。

在圖4(b)中，防偽元件12向右傾斜β＝20°，從而光40不再平行于平面法線42入射，而是與該平面法線42形成夾角β＝20°。由于方位角不同，因此防偽元件12的傾斜在子區16和18中的小平面32上分別具有不同的效果。

在子區16中，入射光40與干涉層法線46之間的角度由于向右傾斜而減小β＝20°，因此光40現在垂直于干涉層36入射(＝0°)。從圖3中的點54能夠看出，干涉涂層36因而在透射光下在子區16中產生紅色。與此相反，在子區18中，入射光40與干涉層法線48之間的角度由于傾斜而增大β＝20°，因此光40現在以＝40°的角度入射到干涉層36中。從圖3中的點52能夠看出，干涉涂層36因而在透射光下在子區18中產生綠色。

在向左傾斜20°時，情況是相反的，因此在子區18中，光40垂直于干涉層36入射，在透射光下產生紅色；而在子區16中，光40以＝40°的角度入射到干涉層36中，在透射光下產生綠色。

圖4(a)中所示的在光垂直入射時產生均一的單色外觀是兩個子區16、18中的傾角α相等并且方位角相差180°的結果。通過選擇不同的傾角和/或方位角，能夠在其它觀察方向上實現均一的色彩效果。例如，在方位角不變時，若在子區18中選擇左傾α＝30°作為傾角并在子區16中選擇α＝0°作為傾角，則會在左傾15°的傾角方向上產生均一的單色效果。

本發明的防偽元件60還能顯現傾斜圖像，在這種傾斜圖像中，在不同的傾斜位置能看到不同的圖案，如下文中參照圖5所述。圖5(a)以平面圖示出了防偽元件60的光學可變面狀圖形分為三個子區62、64、66，這些子區布置為背景區62、第一前景區64(三角形)和第二前景區66(圓圈)的形式。

在圖5(b)至圖5(d)中，以截面圖示出了防偽元件60處于不同傾斜位置的情況。防偽元件60的結構基本上與圖2中的防偽元件12的結構類似，但是包括三個具有不同朝向的小平面32的子區。在前景區64和66中，小平面相對于平面30具有相同的傾角α，例如α＝20°，但是前景區的方位角θ相差180°，因而子區64中的小平面32向右傾斜，而子區66中的小平面32向左傾斜。在背景區62中，小平面32的朝向平行于面狀元件的平面，因而具有傾角α＝0°。

在此示例性實施方式中，干涉層36選擇為在光線垂直入射時(＝0°)在透射光下產生橙色，在光線以＝10°的角度入射時在透射光下產生黃色，在光線以＝20°的角度入射時在透射光下產生綠色，在光線以＝30°的角度入射時在透射光下產生藍色。

在圖5(b)中所示的非傾斜位置，光40平行于平面法線42入射，因此垂直入射到背景區62的小平面32上，而入射光40總是與第一前景區64的小平面32和第二前景區66的小平面32形成20°夾角。因此，背景區62在透射光下顯現出橙色，而兩個前景區64、66顯現出綠色。

在圖5(c)中的位置，防偽元件60向左傾斜β＝10°，從而光40不再平行于平面法線42入射，而是與該平面法線42形成夾角＝10°。在背景區62中，入射光40與干涉層法線72之間的角度由于傾斜而增大β＝10°，因而光40現在以＝10°的角度入射，在透射光下產生黃色，作為背景色。與此相反，在第一前景區64中，入射光40與干涉層法線74之間的角度由于傾斜而減小β＝10°，因而就如背景區62一樣，光40現在也以＝10°的角度入射，從而在透射光下產生黃色(背景色)。而在第二前景區66中，入射光40與干涉層法線76之間的角度由于傾斜而增大＝10°，因而光40現在以＝30°的角度入射到干涉層36上，從而在透射光下產生藍色(圖案顏色)。因此，在這個傾斜位置，只能看到第二前景區66的圖案，因為第一前景區64的圖案與相同顏色的背景區62融合在一起了。

相反的是，在圖5(d)所示的位置，防偽元件60向右傾斜β＝10°。在背景區62中，入射光40與干涉層法線72之間的角度由于這種傾斜而再次增大β＝10°，因而光40現在以＝10°的角度入射，在透射光下也產生黃色(背景色)。第一和第二前景區的角色現在互換了。在第一前景區64中，入射光40與干涉層法線74之間的角度由于傾斜而增大β＝10°，因而光40現在以＝30°的角度入射，在透射光下產生藍色(圖案顏色)。與此相反，在第二前景區66中，入射光40與干涉層法線74之間的角度由于傾斜而減小β＝10°，因而像背景區62一樣，光40現在以＝10°的角度入射到干涉層36上，從而在透射光下產生黃色(背景色)。因此，在這個傾斜位置，只能看到第一前景區64的圖案，因為第二前景區66的圖案與相同顏色的背景區62融合在一起了。

在圖2和圖5所示的示例性實施方式中，出于示例性目的，假定在防偽元件向右/向左傾斜時發生變色。當然，有利的是，根據小平面32的方位角，也可利用不同的傾斜方向(例如向上/向下傾斜)實現變色。

在圖5所示的示例性實施方式中，前景區64、66在面狀圖形的平面內是在空間上彼此分開的，因此不發生重疊。如果想實現重疊的傾斜圖案，那么例如可通過對分配給圖案的子區進行嵌套來實現。為此，可將面狀圖形分為窄條或小像素，這些窄條或小像素一方面交替地包含第一前景圖案64和背景圖案62，另一方面交替地包含第二前景圖案66和背景圖案62。小條或小像素的尺寸尤其小于300微米，甚至小于100微米，從而面狀圖形的分割是用肉眼不可辨別的，或者至少是不引人注意的。

但是，具有不同的小平面朝向的三個重疊子區的嵌套形式通常會使得透射光下的色度和/或色彩對比度不能達到可能的最大值，因為嵌套只能產生僅部分地混合的顏色，并且混合色的色度通常比原有顏色的色度低。

但是，利用四個具有不同小平面朝向的子區，能夠實現具有極高對比度和豐富色彩的圖像，如圖6所示。

在防偽元件80中，光學可變面狀圖形分為四個子區82、84、86、88，這些子區布置為背景區82、第一前景區84(方塊，不包括圓弧88)、第二前景區86(圓盤，不包括圓弧88)和重疊區88(圓弧)的形式。第一前景區84加圓弧88構成作為待顯現的第一圖案的完整方塊，第二前景區86加圓弧88構成作為待顯現的第二圖案的完整圓盤。雖然待顯現的兩個圖案在重疊區88中重疊，但是在透射光下，它們的顏色不是由色彩混合產生的。

為此，四個子區中的小平面的傾角和方位角選擇為使得防偽元件80在透射光下在第一傾斜位置顯現完整的方形(第一前景區84加圓弧88)，作為具有均一圖案顏色的第一圖案，并且以不同于圖案顏色的背景色顯現剩余的面狀圖形(第二前景區86和背景區82)。在第二傾斜位置，防偽元件80在透射光下顯現完整的圓盤(第二前景區86加圓弧88)，作為具有均一圖案顏色的第二圖案，而剩余面狀圖形(第一前景區84和背景區82)以背景色顯現。

為了實現這種效果，背景區82中的小平面的傾角和方位角選擇為使得這些小平面在第一和第二傾斜位置總是產生背景色。第一前景區84中的小平面的傾角和方位角選擇為使得這些小平面在第一傾斜位置產生圖案顏色，并在第二傾斜位置產生背景色，而第二前景區86中的小平面選擇為使得它們在第一傾斜位置產生背景色，并在第二傾斜位置產生圖案顏色。最后，在重疊區88中，小平面的傾角和方位角選擇為使得這些小平面在第一和第二傾斜位置總是產生圖案顏色。因此，共需要四個具有不同朝向的小平面的子區。

各個子區中的所需傾角和方位角例如可通過以下過程確定，其中，假定第一傾斜位置是由防偽元件80從水平位置向上傾斜一定角度90-o導致的，而第二傾斜位置80是由防偽元件向下傾斜相同的角度90-u導致的。

首先，對于第一和第二前景區84、86的小平面，確定在傾斜方向90-o、90-u上的方位角，因此，相對于圖中所示的參考方向ref的方位角θ＝270°或θ＝90°。確定兩個前景區的傾角α，使得當鏡面向上或向下傾斜時在第一和第二傾斜位置產生所需的圖案顏色。這基本上與參照圖2所述的過程對應。出于示例目的，在圖6中還示出了各個子區中小平面的法向矢量在面狀圖形的平面上的投影。例如，第一前景區84中的小平面具有傾角α＝25°和相對于參考方向ref的方位角θ＝270°，如投影法向矢量94所示(方位角通常是從參考方向沿逆時針方向測量的)。相應地，第二前景區86中的小平面也具有傾角α＝25°，但是相對于參考方向ref的方位角θ＝90°，如投影法向矢量96所示。

與圖2類似，子區84、86中的小平面具有相同的傾角α，而方位角θ相差180°。由于布置的對稱性，能夠確保第一前景區84在透射光下在第一傾斜位置顯現出的顏色(圖案顏色)與第二前景區86在第二傾斜位置顯現出的顏色相同。像第二前景區86在第一傾斜位置顯現出的顏色一樣，第一前景區84在第二傾斜位置也顯現出背景色。

而且，通過一系列實驗能夠確定涂有選定的干涉涂層的小平面在方位角為0°或180°時在第一傾斜位置顯現出圖案顏色或背景色時的具體傾角。這些傾角一般取決于干涉涂層的類型、干涉層厚對小平面的傾角的依賴程度、以及嵌入漆層的折射率，但是很容易通過一系列簡單的實驗確定。例如，結果可能是小平面在第一傾斜位置處在0°方位角和傾角αm時顯現圖案顏色，而在傾角αh時顯現背景色。由于布置的對稱性，能夠確保小平面在第二傾斜位置也顯現這些顏色，因為通過使防偽元件傾斜與第一傾斜位置相同的角度量能夠到達所述位置。

這樣，重疊區88中的小平面形成有傾角α＝αμ和方位角θ＝0°或θ＝180°，而背景區82中的小平面形成有傾角α＝αh和方位角θ＝0°或θ＝180°。在圖6中繪出了θ＝0°時的相關投影法向矢量98和92。由于不同子區82、84、86、88中的小平面的朝向的選擇，因此能夠在兩個傾斜位置精確地實現上述的外觀。

在上文中所述的實施方式中，干涉涂層的厚度與小平面的傾角無關。但是，若選擇能夠實現獲得的層厚取決于小平面的傾角的干涉涂層涂覆方法，則能夠產生特別強的色差。例如，這可通過對小平面進行定向真空汽相沉積處理來實現，其中，通過垂直汽相沉積獲得的層厚基本上與傾角α的余弦值成正比，即

d＝d0cosα

其中，d0是在非傾斜小平面上獲得的標稱膜厚。本發明人驚奇地發現，若層厚隨著傾角的增大而減小，則能夠顯著提高圖3中所示的不同傾角的小平面之間的色差。

關于這一點，圖7示意性地示出了在光垂直入射到面狀圖形的平面上時涂覆的小平面的計算色譜，其中，干涉涂層由三層干涉涂層構成，即，25納米厚的第一銀層、標稱厚度為d0的二氧化硅隔層、以及同樣25納米厚的第二銀層。在此假定，在具有傾角α的小平面中，隔層的實際層厚d按照關系d＝d0cosα隨著傾角減小。在圖中，標稱厚度d0在橫坐標上繪出，而小平面的傾角α在縱坐標上繪出。

通過圖3和圖7的對比能夠看出，利用與傾角相關的層厚，能夠實現高得多的色差。由于只需在壓印漆層34中進行壓印即可產生具有不同傾角的小平面，因此能夠以很高的精確性(彼此僅相差數微米)布置顏色顯著不同的子區。

上文所述的示例性實施方式不僅可通過具有恒定厚度的干涉涂層實現，還有利地可通過具有與傾角相關的厚度的干涉涂層實現，從而例如能夠產生具有特別強烈的色彩對比度的傾斜圖像。

在此方面，尤其值得注意并令人驚奇的是，在一些干涉層系統中，根據小平面的傾角，在特定層厚時，可利用同一層干涉涂層在透射光下產生紅、綠、藍三原色。例如，在圖7所示的層系統中，在透射光下的紅色(點100)是在d0＝330納米標稱隔層厚度和α＝0°傾角時產生的，在透射光下的綠色(點102)是在α＝25°傾角時產生的，在透射光下的藍色(點104)是在α＝40°傾角時產生的。

采用這種方式，通過適當地布置紅色、綠色和藍色小區域，能夠在透射光下產生真彩圖像，因為任何所需的顏色都可表現為這些三基色的加色法混合色。為此，子區例如形成為類似于常規rgb顯示屏中的那種的小像素和小條。

為了能夠產生逼真的真彩圖像，必須能夠按所需的方式調節各個像素中的色區的亮度。為此，各個像素的色區可印刷在黑色基底上，或者鍍有不透明的金屬膜，其中的技術難題是疊印層或涂層的布置必須精確對位。

具體而言，用于表現真彩圖像的光學可變面狀圖形可按照如圖8所示的方式制造有精確對位的黑色掩模。圖8(a)至8(e)以橫截面示出了光學可變面狀圖形110的各個中間制造階段，其中，在所有情況下僅示出了面狀圖形的一小部分，即，具有紅色區114-r、綠色區114-g和藍色區114-b的單個彩色像素112。該彩色像素112的尺寸例如為100微米x100微米。

請參考圖8(a)，在紅色區114-r中，在漆層34中壓印有具有傾角α＝0°的小平面32(與圖7中的點100對應)，在綠色區114-g中，壓印有具有傾角α＝25°的小平面32(與圖7中的點102對應)，在藍色區114-b中，壓印有具有傾角α＝40°的小平面32(與圖7中的點104對應)。對于每個顏色區，在小平面32之間布置有凸起部116，該凸起部116隨后形成黑色區，凸起部116與小平面的面積比是按照相應顏色區中的所需亮度選擇的。例如，當在所示的彩色像素112中的紅色成分需要具有70％亮度時，小平面占色區112-r的總面積的70％，而凸起部占30％。

隨后，利用選定的干涉涂層36(例如上述的三層系統，即，25納米厚的第一銀層、330納米標稱厚度的二氧化硅隔層、以及25納米厚的第二銀層)形成整體的壓印漆層34，如圖8(b)所示。至少二氧化硅隔層是通過定向涂覆法產生的，例如通過垂直汽相沉積產生，從而獲得隔層的實際層厚依賴于小平面的傾角α的特性。

然后，如圖8(c)所示，僅除去凸起部116上的干涉涂層36。例如，這可通過金屬轉移法實現，如文獻de102010019766a1中所述；或者，例如可在涂覆的漆層上整體印刷抗蝕層，并將該抗蝕層處理為僅在小平面的凹陷部中留有抗蝕劑，并且可刻蝕掉未被抗蝕劑遮蓋的凸起部上的干涉涂層36。

現在，在面狀圖形的另一側涂黑化光刻膠118，如圖8(d)所示，并從上側透過部分涂覆的面狀圖形(標號120)曝光，如圖8(e)所示。曝光量選擇為使得透過干涉層曝光的光刻膠在顯影過程中被除去，但是透過無干涉層的凸起部116曝光的光刻膠被保留下來。采用這種方式，在顯影后，在面狀圖形的背面獲得黑色掩模122，所述黑色掩模在不存在帶有干涉層36的小平面32的精確位置變黑，如圖8(f)所示。然后，通過進一步的方法步驟對圖8(f)中的面狀圖形進行進一步處理，以形成最終的防偽元件，例如在干涉涂層36上涂覆另一層漆層38，或者涂覆附加的保護層或功能層。

在另一種方法中，在圖8(b)的步驟中，可以首先涂覆一層輔助層(例如不透明的鋁層)，而不是所述的干涉涂層，所述輔助層僅用于光刻膠118的結構化。在對光刻膠118進行結構化以便在圖8(f)的步驟中產生黑色掩模后，完全除去該輔助層，并整體涂覆所需的干涉層36。這種方法的優點是，不要求干涉涂層能夠作為曝光步驟中的可靠曝光掩模(圖8(e))，也不要求干涉涂層易被刻蝕掉(圖8(c))。相反，可以選擇針對這些要求優化的輔助層，而在選擇干涉涂層時僅需考慮所需的發色特性。

但是，原則上說，也可使用其它方法產生黑色掩模，例如通過金屬轉移法、蝕刻法、或者由壓印結構直接或間接控制的激光燒蝕法等。

標號列表

10鈔票

12透視防偽元件

14貫通開口

16前景

18背景

20-r、20-l傾斜方向

30面狀區域的平面

32小平面

34壓印漆層

36干涉涂層