具有转换图的安全设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及针对安全文档、令牌或类似制品的安全设备，并且尤其涉及这种包括透射性和反射性转换安全设备和特征的组合的制品及其制造方法。
[0002]发明背景
[0003]已知将衍射光栅和类似的光学上可检测的微结构应用于安全文档或类似的制品，诸如身份证、护照、信用卡、纸币、支票等等。这样的微结构具有难以篡改或修改以及容易被所作的篡改文档的任何尝试破坏或损坏的优点。此外，这些微结构可被设计并制造成文档的明显特征，以使得这些微结构对裸眼可见，而无需使用任何附加的查看装置，由此使得公众成员能够对文档执行某种程度的认证。因此，这样的光学上可检测的结构可被用来提供有效的安全特征。
[0004]然而，在近几年来，假冒团伙已变得组织更好，并更有技术能力。结果，模拟真实安全元件的尝试已变得越来越成功。如上所述，适于供公众成员来认证的各光学安全元件的共同特征是图像可通过直接查看该安全元件而变得可见。典型的公众成员不是检测由衍射光栅产生的光学效果的小变化方面的专家。因此，虽然伪造者难以再现安全元件的确切光学效果，但很有可能创建对于临时观察者而言在光学效果方面看上去足够相似的可通过的伪造。
[0005]改善的认证可通过以下来实现:将更多安全特征包括在文档中，包括裸眼不可见并且需要附加装置来揭示其存在性和外观的转换特征，以及包括这些特征的新的且经改善的版本。例如，已知使用液晶来产生包括隐藏图像的安全文档，这些隐藏图像只有在透过经合适定向的偏振器(即，偏振滤波器)来查看时才变成可见。这样的特征的缺点在于这些特征仅可被具有合适查看装置的观察者认证。
[0006]因此，期望提供经改善的安全文档、令牌或包括供认证的替换辅助特征的相似制品第一特征提供在不存在附加查看装置时可用的第一安全级别，而第二特征提供使得文档能够被更可靠地认证的附加安全级别(如果必要的附加查看装置可用的话)。
[0007]定义
_8] 安全文档或令牌
[0009]如本文中所使用的，术语安全文档和令牌包括关于值的所有类型的文档及令牌以及标识文档，标识文档包括但不限于:货币(诸如纸币和硬币)、信用卡、支票、护照、身份证、证券及股票、驾驶证、房产证、旅行证书(诸如机票和火车票)、门禁卡和门票、出生证、死亡证明或结婚证、以及成绩单。
[0010]本发明尤其但不排他地可适用于诸如纸币的安全文档或令牌或者诸如身份证或护照的标识文档，该安全文档或令牌或标识文档由被施加了一层或更多层印刷的衬底形成。本文中描述的衍射光栅和光学可变元件在其他产品中也可有应用，诸如封装。
[0011]衬底
[0012]如本文中所使用的，术语衬底指的是用于形成安全文档或令牌的基础材料。基础材料可以是纸或其他纤维性材料，诸如纤维素；塑料或聚合材料，包括但不限于聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚碳酸酯(PC)、聚氯乙烯(PVC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET);或有两种或更多种材料的复合材料，诸如有两种或更多种聚合材料的铜板纸和至少一种塑料材料。
[0013]乳浊层
[0014]—个或多个乳浊层可被应用于透明衬底以增加安全文档的不透明性。乳浊层使得LT〈L。，其中L。是入射到文档上的光量，并且L τ是透射通过该文档的光量。乳浊层可包括各种乳浊涂层中的一者或多者。例如，这些乳浊涂层可包括散布于热激活、交联的聚合材料的粘合剂或吸收剂内的颜料(诸如二氧化钛)。替换地，透明塑料材料的衬底可夹在有纸或者其他部分或基本上不透明材料的各乳浊层之间，随后可对其印刷标记或以其他方式对其施加标记。
[0015]衍射光学元件(DOE)
[0016]如本文中所使用的，术语衍射光学元件指的是数值型衍射光学元件(DOE)。数值型衍射光学元件(DOW)依赖于对复杂数据的映射，该复杂数据在远视野(或重构平面)中重构二维强度图案。因此，当例如来自点光源或激光器的基本上经准直化的光入射到DOE上时，生成在重构平面中产生投影图像的干涉图案，当合适的查看表面位于重构平面中时或者当在重构平面处以透射方式查看DOE时，该投影图像可见。这两个平面之间的变换可通过快速傅里叶变换(FFT)来近似。因此，包括幅度和相位信息的复杂数据必须被物理地编码在DOE的微结构中。这种DOE数据可通过对期望重构(即，远视野中的期望强度图案)执行反FFT变换来计算。
[0017]DOE有时被称为计算机生成的全息图，但它们不同于其他类型的全息图，诸如彩虹全息图、菲涅耳全息图和容积反射全息图。
[0018]可模压可辐射固化油墨
[0019]本文中使用的术语可模压可辐射固化油墨指代任何油墨、油漆或可在印刷过程中被施加到衬底并可在柔软的时候被模压以形成起伏结构并通过辐射被固化以固定该经模压的起伏结构的其他涂层。固化过程不会在可辐射固化油墨被模压之前发生，但固化过程有可能在模压之后或在与模压步骤基本上相同的时间发生。可辐射固化油墨优选地可通过紫外(UV)辐射来固化。替换地，可辐射固化油墨可通过其他形式的辐射(诸如，电子束或X射线)来固化。
[0020]可辐射固化油墨优选地是由透明胶材料形成的透明或半透明油墨。这样的透明或半透明油墨尤其适合于印刷透射光的安全元件，诸如亚波长光栅、透射式衍射光栅和透镜结构。一种或多种颜料可用于创建部分地或完全不透明的可模压油墨。金属颗粒可被添加以创建反射性起伏结构。
[0021]透明或半透明油墨可包括基于丙烯酸的可UV固化的透明的可模压油漆或涂层。这样的可UV固化的油漆可以从生产紫外线型UVF-203或类似产品的各制造者处获得，包括Kingfisher油墨有限公司。替换地，可辐射固化可模压涂层可基于其他混合物，例如硝基纤维。
[0022]已发现本文中使用的可辐射固化的油墨和油漆尤其适合于对微结构进行模压，这种微结构包括衍射结构(诸如衍射光栅和全息图)以及微透镜和透镜阵列。
[0023]对于一些聚合衬底，可能必须在施加可辐射固化油墨之前将中间层施加到衬底以改善由该油墨形成的经模压结构到衬底的粘附。该中间层优选地包括底漆层，并且更优选地包括含聚乙烯亚胺的底漆层。底漆层还可包括交联物，例如多功能异氰酸盐。适合在本发明中使用的其他底漆层的示例包括:端羟基聚合物；基于共聚体的端羟基聚合物；交联的或非交联的羟基化丙烯酸盐；聚亚安酯；以及可UV固化的阴离子或阳离子丙烯酸盐。合适交联物的示例包括:异氰酸盐；氮丙啶；锆配合物；乙醯丙酮铝；三聚氰胺；和碳化二亚胺。
[0024]发明概述
[0025]在一方面，本发明提供一种安全设备，包括:
[0026]透明衬底；
[0027]乳浊层；
[0028]反射性光栅层，该反射性光栅层包括一个或多个凹槽布置；以及
[0029]设置在光栅层的至少一部分上的液晶材料层，
[0030]其中所述凹槽布置具有凹槽间距，从而使得所述液晶材料层内的液晶分子基本上对准，以便使通过其中的光学辐射偏振，以及
[0031]其中所述安全设备进一步包括形成在所述乳浊层和光栅层中的孔，所述孔包括透射式衍射光学元件(DOE)。
[0032]有利地，体现本发明的安全设备包括通过透过偏振器进行查看而变得可见的经反射光图案的形式的转换安全特征以及另一透射DOE形式的转换安全特征。DOE在该行业中一般被认为是转换或半转换特征，因为需要点光源来认证该特征，并因此提供验证的投影图像在正常情况下是不可见的。
[0033]在一些实施例中，光栅层被形成在乳浊层的表面中。
[0034]替换地，光栅层可被形成在安全设备的可模压材料层中。可模压材料层可被设置在乳浊层的表面上。替换地，乳浊层可被设置在衬底的第一表面上，并且可模压材料层可被设置在衬底的与第一表面相对的第二表面上。
[0035]在一些实施例中，还在液晶材料层中形成孔，这些孔与乳浊层和光栅层中的孔对准。有利地，这使得光能够通过这些孔，以便在重构平面中形成图像，而没有由于在这些孔内存在液晶材料而引发的衰减、散射或扩散。