基板的改进的制作方法

专利名称：基板的改进的制作方法
技术领域：
本发明涉及安全器件的改进，该安全器件可以以不同的形状和尺 寸用于不同的鉴定或安全应用，尤其是一种利用液晶材料的光学可变 安全器件。
背景技术：
彩色影印机和其它成像系铳普及率的增加和彩色影印技术质量 的提高，导致钞票、护照、印花税票、鉴别标签和身份证等的伪造也 增加了。因此，需要对现有的部件增加额外的鉴别或安全特征。已经 采取措施将光学可变特征引入不能被影印机复制的上述文件中。还需 要引入能被肉眼辨别但是对于影印机是"不可见的"或被影印机看来 是"不同的"特征。由于影印处理一般包括将高能量光散射到包含要被 复制的图像的原始文件上，所以一种解决方案是将一种或多种特征结 合到反射和透射光中具有不同感知的文件中， 一个实例是水印及其增 强。
我们知道，某些液晶材料在透射和反射以及与角度有关的有色反 射中观察时显示出不同的颜色。液晶材料被结合在文件、身份证和其
它安全元件中，目的是建立区别的光学特性。EP-A-0435029涉及数据 载体，例如身份证，其在数据载体中包括液晶聚合物层或膜。该液晶 聚合物在室温下是固体形态的且一般在层叠结构内部。目的在于，应 用到黑色背景上的液晶层表明了对于全视角在反射光语中的高度色 纯度。利用单一组合测量法的反射光的波长和偏振性质描述对于真实 性验证的自动检测。这具有如下缺点，即，利用需要黑色背景上的均 匀液晶区域的单一绝对发射测量法在光学上十分复杂。
AU-A-488652还涉及通过将不同的光可变特;f正引入安全元件来
6防止伪造副本。该专利公开了使用层压在两层塑料板之间的液晶 "墨"。液晶被涂覆到黑色背景上，使得仅光的反射波长被看作一种色 彩。本专利说明书主要涉及热致变色液晶材料，其具有随着温度变化 而改变颜色的特性。
胆甾型(cholesteric )液晶在手征向列相中具有某些独特性质。 当在透射或反射中观察时，手征向列相会产生取决于角度的有色反射 和颜色差。胆甾型液晶形成螺旋结构，其在窄带波长上反射圆形的偏 振光。该波长是由液晶材料内的排列形成的该螺旋结构节距的函数。 在图l中描绘了这种结构的实例，其具有在箭头X方向中的胆甾型螺旋 轴。
通过适当选择液晶的化学成分，可以调节该反射波长。可以选择 该材料使其对温度敏感或不敏感。可以通过选择适当的材料反射圆形 偏振光的手性，由此可以用双层的液晶实现特定波长的高反射率。反 射光的波长也取决于入射角，当器件10倾斜时，这导致观察者察觉到 的颜色改变(图2)。
在黑背景上，由于很少有光从后面透过，所以仅观察到反射效果。 当黑背景被移除或不存在时并且在透射中观察器件10，透射颜色的强 度使反射颜色饱和。在没有被反射的光中，小比例被吸收而剩佘的透 过该液晶材料。当适当配置时，就会有箭头Y方向上的透射颜色和箭 头Z方向的反射颜色之间的显著变化(图3)。图3中液晶层任一侧上 的区域是透明的聚合物或玻璃。该透射和反射颜色是互补的，例如， 绿色反射光产生了品红色透射光。
液晶材料可以结合到安全器件中作为用作均勻膜施加的非颜料 涂层，例如像WO-A-03061980中一样，或以墨的形式作为有机粘合剂 中的液晶颜料，例如EP-A-1156934—样。液晶墨的优点是其可以利用 常规的印刷工艺来涂覆，因此在设计形式方面应用液晶材料相对直 接。然而，同液晶层相比，对于有颜料的液晶墨，观察颜色的颜色纯 度、亮度和锐度以及色差严重降低。这种降低是由于与液晶层的均匀 排列相比，各个液晶颜料之间的胆甾型螺旋轴排列的可变性引起的。在现有技术中描述的安全器件中，使用液晶膜的缺点是制造程 序需要几个步骤，例如在载体基板上涂覆液晶聚合物，然后将形成的 液晶聚合物膜由载体基板转移到安全器件的基板上。为每个安全应用 定制基底液晶层既不直接也不能节约成本。
在现有技术中已经知道，通过改变液晶层下面的吸收层来定制包 括液晶层的安全器件。例如在EP0435029中，通过在液晶层下面应用 黑色的印刷图像来定制安全器件。在WO03061980中，通过利用黑色 抗蚀剂引入脱金特性来定制液晶安全丝。WO03061980公开了 一种用 于制造安全基板的方法，其结合了脱金标记的使用和液晶材料的变色 效应。
EP-A-1700707公开了 一种辨别媒质，包括胆甾型液晶层或多层 膜，其上面施加了不透明的印刷层，使得该印刷层中的间隙形成了根 据视角而改变颜色的图像。该印刷层简单地隐藏了液晶膜，且没有改 变液晶层的变色特性。
DE-A-102004039355描述了一种安全器件，包括两种液晶材料， 在某些区域中，两层胆甾型液晶材料的反射光谱的附加混色使得能够 制造更宽且与众不同的颜色偏移(tilt)效应。
现有技术中描述的定制液晶器件不是昂贵的附加液晶层，但现有 技术中描述的定制液晶器件的限制在于不能改变液晶层的变色特性。 当前的发明能够使液晶层更容易定制，使得用相对的变色性质产生至 少两个区域，而没有利用额外的昂贵的液晶层。
本发明用于安全器件，包括液晶层；至少部分吸收层，其与液晶 层一侧的至少一部分共延伸或应用到液晶层一侧的至少一部分；和至 少 一个定制区，其与液晶层相对于所选区域中的吸收层的相反侧的至 少 一部分共延伸或应用到该液晶层相反侧的至少一个定制区，其中所 述的至少一个定制区会改变液晶层的变色性质，以便通过由至少一个 定制区覆盖的区域和由未被至少一个定制区覆盖的区域来提供至少 两个相对的光学可变区域。
随着观察到不同颜色的视角的改变，液晶层的变色性质的改变对
8于观察者来说是很明显的。通过倾斜和/或旋转该器件，可以变化视角。 定制区不会阻挡光传到液晶层或从液晶层传出，即，定制区至少
是半透明的且优选其自身不具有变色性质。
在本发明的优选形式中，该液晶层是以膜的形式存在的。然而，
本发明并不限于使用膜，并且该液晶层可以例如有颜色的液晶涂层的
其它形式提供。
如果液晶层处于膜的形式，则本发明的安全器件得益于液晶层优 良的光学性质，同时保留了有颜色墨的设计灵活性。


参考并且如附图所示，现在将仅以实例的方式描述本发明，其中
图l描述了胆甾型液晶材料的手征性向列对准；
图2示出了胆甾型液晶材料的反射如何随着入射角而变化；
图3描述了入射在液晶材料上的光的透射和反射；
图4是在应用到基底基板之前在转移基板上应用定制区之前的安
全器件的截面端正视图5是根据本发明具有定制区且应用到基底基板上的安全器件的
平面图6是沿图5的线V-V的，图5的安全器件在应用到基底基板之后 的截面端正;f见图7和9是可选安全器件的平面图8和10分别是图7和9的安全器件的截面端视图，分别沿线 VII-VII和IX-IX;和
图11至17是应用到基板上的其他可选安全器件的平面图。
具体实施例方式
参考图4至6，根据本发明形成的安全器件10用于保护由安全基板 16制成的有价文件，包括液晶层ll、与液晶层ll的至少一部分共延伸 的吸收层12,以及定制区13。定制区13与液晶层11的至少一部分共延
9伸且优选直接应用到液晶层ll的至少一部分上，通过改变液晶层ll的
变色性质用于定制该器件IO。
在现有技术中已知的常规方法的任意一种中，器件10可应用或结 合到安全基板16或安全文件中，例如片、箔、条、带或线。液晶层ll 可整个布置在文件表面上，如同条或片的情况，或者以有窗的安全丝 线形式在文件表面上可仅部分可见。安全线(security thread)现在
存在于许多世界货币以及凭证、护照、旅行者的支票、身份证、识别 标签、邮戳和其它文件中。在许多情况下，以部分嵌入或有窗口的形 式配置该线，其中线表现为编入和编出该文件。可以在EP-A-0059056 和EP-A-0860298中找到用于制造具有所谓有窗线的方法。
在一个实施例中，器件IO可结合到文件中使得器件10的区域能 从该文件的两面看到。在EP-A-1141480和WO-A-03054297中介绍了 结合安全器件10使得能从文件两面看到的方法。在EP-A-1141480中 描述的方法中，器件10的一面全部暴露在文件的该器件IO被部分嵌 入的一个表面，且在基板另一表面的窗口处部分暴露。
在条或片的情况下，可通过涂覆、印刷、转移或叠置液晶材料到 载体基板14上形成的膜形式提供液晶层11。在一个实例中，可以利 用如US-A-20040155221中描述的可印刷可聚合的液晶材料将液晶材 料凹版印刷到载体基板上。然后在随后的加工步骤将该膜转移到安全 基板16上。可以利用粘接层15将器件10应用到安全基板16。将粘 接层15应用到液晶层11上或者安全基板16的将要应用器件10的表 面上。转移之后，可移除载体基板14，留下安全器件10作为暴露层。 可选地，可以保留载体层14作为用作外部保护层的结构的一部分。
除了粘接层15之外，在条的转移工艺期间还可将底漆层加到安 全基板16上。底漆层可包含与外部激励反应的功能成分。这种类型 的成分包括，但不限于，荧光、磷光、红外吸收、热致变色、光致变 色、磁性、电致变色、导电的和压电变色。底漆层还可延伸超过应用 的条，使得底漆层中的任何视觉效果都可以被看作与应用的条平行延 伸的带。
10在应用安全器件10之后，安全基板16经历另外的标准安全印刷 工艺以制造安全文件，包括下面中的之一或全部湿法或干法光刻印 刷、凹版印刷、凸版印刷、柔版印刷、丝网印刷和/或照相凹版印刷。 在本发明的一个方面中，液晶层11的定制同时发生，且优选利用同 一设备，作为标准的安全印刷工艺。
在以下实例中，安全器件10应用到安全基板16上作为条，但在 每种情况下，除非指出，否则本发明相同地应用到可从文件任一侧看 到的片、有窗的安全线和部分延伸的元件。
在本发明的优选实施例中，在安全器件应用到安全基板上之后应 用定制区13。这能够使得液晶层11的定制区被容易地对准到基板16 上的相邻安全特征。
图4是在应用定制区13之前的安全器件10的截面图，器件IO 适合于应用到安全基板16上作为条。器件10形成在载体基板14上， 其可涂覆有任选的脱离层17,在脱离层17上施加有形成均匀液晶层 11的液晶材料。可以通过涂覆或印刷聚合的液晶材料以及随后固化来 形成膜或者通过把已经形成的液晶层11转移或叠置到载体基板14 上，从而在载体层14上形成液晶层11。然后在液晶层11上方印刷吸 收层12。将粘接层15应用到吸收层12上且将器件10准备好以转移 到安全基板16上，例如钞票。
在本发明的一个实施例中，如图5和6所示，安全器件10的定 制是通过以设计的形式应用定制区到暴露的液晶层11来实现的，该 定制区为散射层13。在优选实施例中，散射层13采取可以利用标准 安全印刷工艺中的一种涂覆的哑光清漆或漆的形式。在该上下文中， 哑光清漆或漆是通过散射从液晶层11反射的光来减少液晶层11的光 泽的漆。合适的吸光清漆的一个实例是悬浮在有机树脂中的细微颗 粒。该表面颗粒在通过清漆时会散射光，导致外表消光。在哑光清漆 或清漆施加到液晶层11上时可以通过颗粒迁移到哑光清漆或清漆的 表面来增强该散射过程。适合于本发明的哑光清漆是由Hi-Tech Coating公司提供的"Hi-Seal O 340"。在可选的方案中，细微颗粒可以由有机蜡替代。作为另一可选方案，可以通过把消光结构压印到液
晶层的表面来产生散射层13。在WO-A-9719821中描述了适合的压印 的消光结构。散射层会改变液晶层11的变色性质使得两个形成对比 的光学可变区可以被定义如下
区域A—吸收层12上方的液晶层11。在该区域中观察液晶层11 的反射变色，即反射光的波长取决于入射角，当器件10倾斜时其会 导致由观察者察觉到的色彩变化，例如当器件10倾斜离开法线时由 红色变为绿色。
区域B—区域A上方的光散射层13。在该区域中，散射层13会 改变变色液晶层11的外观。液晶层ll具有均匀表面，其表现出可忽 视的光的散射，且对于存在来自远处光源的白光照射的情形，入射光 经历了镜反射且观察高光泽的表面，它的颜色取决于观察方向相对于 基板的角度。散射层13改变液晶层11的表面以便反射现在更加扩散， 降低了液晶层ll的光泽并改变了安全器件IO的各个颜色对于验证者 来说容易可见的角度范围。例如，与区域A相比，对于区域B来说， 如果液晶材料显示出红色到绿色变色，则从红色到绿色的变化会更接 近法线入射。
在图7和8以及图9和IO分别所示的两个另外的实施例中，以 设计的形式且通过与散射层13结合来应用吸收层12，能够建立可以 如下定义的两个另外直观上截然不同的区域
区域C一在该区域中，不存在提供光学可变区域的吸收层，该光 学可变区域包括基底基板16上方的液晶，例如透明聚合基板上的纸 或不透明聚合涂层。在该实例中，在液晶膜11和基底基板16之间提 供任选的透明粘接剂15。在不存在吸收层12的地方，通过液晶层ll 的透射色彩的强度会使反射色彩饱和。透射和反射彩色互补，例如， 反射时红色到绿色的变色在透射时被看成青色到品红色的变色。因 此，对比于基板16的主白色背景，在区域C中观察透过液晶层11的 光，且该光给基板16提供了表现出对于区域A为互补变色的明显色 彩。例如，如果区域A表现出红色到绿色变色，则区域B将表现出互补的青色到品红色的变色。
区域D—应用在区域C上方的光散射层一散射层13有效地降低 了在透明粘接层15和基板16上方的液晶层11的变色效果。变色仍 存在，但事实上肉眼看不见。
当使用黑色或非常暗的颜色时，吸收层12基本上会完全引起最 强的变色效果，通过使用其它色彩或色彩组合的部分吸收层12会产 生其它效果，引起不明显的变色色彩。使用不同色彩的部分吸收层12 能够使光学可变区域的数量进一步增加。本发明的吸收层12可包括 有色墨或涂层或者可选地可以使用无色素的吸收暗色的染料。吸收层 还可包括着色的聚合膜，例如着色的PEF(聚对苯二甲酸乙二醇酯)。
现在将通过使用下面的实例进一步说明这些不同的光学可变区 域的使用。
回到图5和6，其示出了转移到平面的基本白色的安全基板16 的安全器件10。在以与液晶层11合作的设计形式转移之后应用哑光 清漆形式的散射层13以形成光学可变区A和B。在区域A中液晶层 11位于定义了背景的吸收层12上方，且在区域B中散射层13位于 液晶层ll上方，液晶层ll已经位于定义了美元符号的吸收层12上 方。为了该实例，液晶层11显示出在黑吸收层12上方反射时看到的 红-绿变色。然而，本发明不限于该变色，且可以使用任何变色液晶层 11。
在环境光条件下和从垂直入射(图6中的视向a)看安全器件10 时，背景区域A和区域B二者由于液晶层11的反射光呈现红色。然 而，在垂直入射时，区域A的镜面反射的强度小于区域B的漫反射的 强度，因此区域B看起来比区域A亮，且两个区域视觉上不同。
在从垂直入射改变视向(从a经过p到Y观看)时，存在于区域 A和B中的液晶层11的反射光从红色变换到绿色。区域B中散射层 13的哑光清漆会散射该反射光且增加观察到绿色的角度范围，因此区 域B相比于区域A，从红色到绿色的变换会更接近于法线入射。参考 图6，区域B在观察方向p将从红色变换到绿色，且区域A在观察方
13向Y将从红色变换到绿色。
图5和6中的定制安全器件10包括两个变色区，它们由于变色 出现的不同视角而彼此明显不同。除此之外，通过区域A和B之间的 光泽差来进一步增强安全器件10的光学可变性质。当视角改变时， 区域B中的漫反射光的强度保持不变，但来自区域A的镜面反射的强 度变化，使得其等于、小于或大于来自区域B的漫反射的强度。出现 这些条件的角度范围取决于照明条件，但在环境条件下使样品倾斜 时，可以定位视角从而使得区域A和B的强度相同且因此难区分，其 中区域A的强度大于区域B，反之亦然。因此使图5和6中所示的器 件10倾斜，美元符号呈现取决于来自背景液晶层11的镜面反射的程 度的淡入淡出外观。
由定制产生的设计优选是图像形式，例如图案、符号和文字数字 字符及其组合。设计可以由包括固体或间断区域的图案来定义，所述 图案可包括例如线图案、细金银细丝线、点结构和几何图案。可能的 字符包括非罗马文字的字符，其实例包括但不限于中文、日文、梵语 和阿拉伯语。
图7和8示出了图5和6中所示的安全器件10的可选实施例。 如同在前实施例中一样，在黑吸收层12上方在反射时观察，液晶层 11显示出红色到绿色的变色。在该实例中，黑吸收层12为图案 (design)的形式且与液晶层11和散射层13的哑光清漆合作以形成 额外的光学可变区C。从某些区域省略了黑吸收层12使得在区域C 中液晶层11位于透明的粘接剂15和定义字"STRIPE"的重复图案的 基底基板16的正上方。
当从法线入射看时，区域C看起来与基板16相似，但可以是通 过液晶层11的透射光的带色彩的青色。从法线入射改变观察方向(从 (x经过(5到Y观看)，存在于区域C中的透射光从青色变换到品红色。 存在于区域C中的色彩由透过液晶层11的光产生，是在区域A中观 察的反射光色彩的互补色。
图7和8的定制安全器件10包括三个变色区A、 B和C，它们
14彼此明显不同。由于出现变色的视角不同，区域A与区域B不同，且 区域C显示出与区域A和B互补的变色。除此之外，参考图5和6， 通过所述的区域A和B之间的光泽的差别来进一步增强器件10的光 学可变性质。另外对于镜面反射最强的观察方向，来自区域A的光泽 使区域C中的带色基板的局部区域饱和，导致由区域C定义的设计 没有被视觉隐藏。对此最有效的是，优选对于区域C的各个设计元素， 例如对于文字数字符号，具有小于30mii^的面积。
总之，图7和8中所示的器件10包括三个观察区A、 B、 C，其 表现出对比的变色，另外，区域B、 C两个在一定视角基本是看不见 的，导致器件10对于公众是显著的和值得记住的，但对于试图复制 的可能的伪造者来说是非常复杂的。
图9和10示出了本发明的另一实施例，其中通过形成散射层13 的哑光清漆的局部施加来定制安全器件10。黑吸收层12和哑光清漆 以设计的形式应用且与液晶层ll合作以形成光学可变区A、 B和C, 如参考图7和8所述的。在该实施例中，形成另外的区域D，在该区 域D处哑光清漆施加在液晶层12的部分上方，液晶层12正好位于透 明粘接剂15和基底基板16上方，定义了在字"STRIPE"周围的框。 哑光清漆会有效地消去了透明粘接剂15和基底基板16上方的液晶层 11的变色效果，以及不管观察方向如何，优选基本上为白色的基板 16的色彩在该区域D中都可见。事实上，变色效果在区域D中仍会 出现，但对于肉眼不明显。因此，使图9和10中所示的器件IO倾斜 时，字"STRIPE"(区域C)将从带青色的基板色彩变换到带品红色 的基板色彩，而环境框(区域D)将具有不带色的基板16的色彩。
从青色转换到品红色不是瞬间的且颜色很难用接近变换角的肉 眼看见，因此对于接近变换角的视角，区域C和D是难以辨别的。 在法线入射处看，字"STRIPE"看起来是青色，随后当远离法线入射 倾斜时，在进一步倾斜时再次出现之前但现在色彩为品红色的字 "STRIPE"消失进框的白色背景中。
散射层13的哑光清漆可以利用标准安全印刷工艺的任一个与在
15基板16上的传统安全印刷同时应用，该标准安全印刷工艺包括下面 的一个或全部湿法或干法光刻印刷、凹版印刷、凸版印刷、柔版印 刷、丝网印刷和/或照相凹版印刷。例如哑光清漆可以代替光刻印刷或 凹版印刷压印上的一种彩色，或者利用照相凹版印刷或柔版印刷压引 的常规单元来印刷哑光清漆。在与周围基板16的印刷压印相同的印 刷工艺期间施加清漆的事实，意味着在应用的安全器件10的定制图 像和基板16上的传统安全印刷之间可以获得紧密的配准容差，其在 基板16上的不同色彩之间是标准的。
还应该注意，在把安全器件10应用到安全基板16上之前还可以 应用定制区13。更合适的，安全器件10应用到安全基板16不涉及从 载体层转移液晶层ll。例如，在安全线的情况下，可以通过在制造安
图11示出了以印刷的形式将定制图像配准到安全基板16上的安 全特征17的实例。之前，施加哑光清漆以设计的形式形成散射层13 且与液晶层11合作形成如在前定义的光学可变区域A和B。在该实 例中，在基板16的光刻印刷期间施加哑光清漆，且以字母"L"的形式 形成光学可变区B，在安全器件10的任一侧上，字母"L"与印刷在基 板16上的字母"D，，和"R，，配准，从而形成识别信息"DLR"。在优选实 施例中，可以以液晶层11的一种色彩来印刷字母D和R以进一步增 加安全器件IO和基板16之间的印色(ink)。
图11中所示的实例不需要初始的安全器件10被转移到与任何安 全特征17配准的安全基板16上。然而，如果安全器件10包括图案
则将由区域C和D定义的设计与基板16上的相邻安全特征17配准 是有益的。实现上述内容的一种方法是配准初始安全器件10的应用， 以便图案化的吸收层12的相同区域出现在由基板16形成的每个文件 上。用于实现上述的方法将取决于液晶层11结合到基板16的方法的 选择，例如作为线、条或片等。
GB-A-235959中描述的 一种可能的线配准系统在安全元件未被》
16缠绕且被馈送到造纸机器中时，监视安全元件上的控制特征的位置， 并且在控制特征形成时在基板上监视该控制特征。该系统使用这些位 置指示器来控制安全元件的张力和其嵌入的速率，以使得基板和安全 元件的控制部件^J己准。
可以利用已知的配准系统完成配准时的片或条的结合，以确保器
件10正确地设置在基板16上。用于将由区域C和D定义的设计与 基板16上的相邻安全特征17配准的可选方法是在应用液晶层11之 前将吸收层12应用到基板16上。在表面应用条的情况下，这将消除 机器方向上配准的需求，且因此仅需要在截面方向上配准的直接得多 的需求。
图12示出了一个实例，其中由光学可变区A、 B、 C和D定义 的定制图像被配准到安全文件上的传统印刷18。以设计的形式应用形 成散射层13的哑光清漆且与液晶层11和图案化的吸收层12合作以 形成如在前定义的光学可变区域A、 B和C和视觉上明显不同的区域 D。沿着定义区域A和C的器件10以块状应用黑吸收层12。在基板 16的光刻印刷期间施加哑光清漆并形成光学可变区域B和D。区域B 以字母"TRIP"的形式形成在区域A内，其被配准到印刷在安全器件 IO任一侧上的字母"S"和"E"，以形成字母"STRIPE"。区域D以字母 "TRIP"的形式形成在区域C内，字母"TRIP"被配准到印刷在安全器 件10任一侧上的字母"S，，和"E，，上以形成字母"STRIPE"。除了由区域 A、 B和C表现出的不同变色效果之外，字母"TRIP"将会因为如参考 图5和6 (区域B)和图9和10 (区域D)所述的原因，在倾斜时从 视线中消失和再次出现。
图12中所示类型的安全器件IO表现出三个防伪方面；多个形成 对比的变色区、倾斜时识別图像的消失和再现、以及应用器件10上 的图像与基板16的相邻区域上的传统印刷图像18之间的配准链。
图13a和13b示出了一个实例，其中由光学可变区A、 B和C 定义的定制图像被配准到安全基板16上的印刷18上。散射层13通 过光刻印刷工艺应用到基板16和器件10上，以便其形成跨越该界面的连续图案。在该实例中，散射层13包含荧光材料以便在UV照射 下观察时观察到可见色彩。液晶层11上方的清漆图案定义了区域B。 另夕卜，黑吸收层12从某些区域被省略，以便在区域C中液晶层ll位 于定义了星图像的不着色(plain)基板16上方。区域A为背景。安 全器件10配准应用到基板16，以使得星总是落入由基板16形成的每 个文件上的相同位置，然后施加清漆以形成互补设计。在法线照射时 观察基板16(图13a)，将会在液晶层上观察到三个不同的变色区A、 B和C。当随后在UV照射下观察基板16时(图13b )，将观察到可 见的图案以完美的配准不间断地穿过基板16和液晶层11，由此提供 了所保护的液晶层11和基板16之间的清楚链接。
除了荧光材料之外，散射层13还可包括与外部激励反应的其它 功能材料。这种材料的实例包括，但不限于，磷光材料、红外线吸收 材料、热致变色材料、光致变色材料、磁性材料、电致变色材料、导 电材料和压电变色材料。
在另外的实施例中，通过对液晶层11施以凸起的线结构的压印 图案来实现安全器件10的定制。因为由压印产生的各个面会导致入 射光的入射角变化，由于液晶层11的色彩取决于视角的事实而产生 了色彩不同的多个面，因此凸起的线结构到液晶层11的压印是特别 有利的。使用凸起的线结构和液晶层11能够制造表现出与背景层11 不同的变色的局部区域。
例如，如果液晶层ll表现出从绿色到蓝色的变色，则在法线入 射观察时，压印区和非压印区将呈现成绿色。使器件10倾斜，当器 件10倾斜时，非压印区和压印区将在不同视角从绿色改变成蓝色。 此外，如果器件10包括压印的线结构的定向不同的区域，则当器件 倾斜时，每个区域将在不同的视角从绿色改变到蓝色。同样地，通过 在液晶层11的平面中旋转器件10,压印区将从绿色变换到蓝色，反 之亦然，当压印结构的定向相对于观察者变化时，在不同的点处压印 区将从绿色变换到蓝色。
利用压印凸起的线结构的另一优点在于，该结构具有可以通过触摸识别的凸起表面。液晶层11的平滑表面进一步增强了这些凸起结 构的触感。
式，例如圆的全弧或半弧或正弦波的一部分。线可以是连续的或间断 的，例如，由虚线、点或其它形状形成。对于其它形状，我们指的是
点或虚线可以具有图形形式。线宽度一般在10-500微米、优选50-300 微米的范围内。优选，各条线仅仅对于肉眼可见，主视觉印象是通过 多个线的阵列给出的。线可以定义任何形状或形式，例如正方形、三 角形、六角形、星形、花形或邮戳形，例如字母或数字。
压印线结构优选通过在热和压力下把压印板施加到液晶层11来 形成。优选压印工艺发生在凹版印刷工艺期间，且利用具有定义了线 结构的凹陷的凹版板来执行。优选浮凸印刷液晶层ll，即凹陷未被墨 填充。然而还可以用墨填充定义压印结构的一些凹陷，而不填充其它 凹陷。而且，可利用相同的凹版板在与液晶层11相邻的基板16的区 域上进行凹版印刷或浮凸印刷，以实现不同区域之间的精确配准。
图14示出了包括液晶层11的安全基板16的实例，其中在液晶 层11被应用到基底基板16上之后通过对膜11进行压印来定制该液 晶层ll。在该实例中使用红绿变色的液晶层11，即膜ll在法线入射 处呈现出红色，且以便使得视角离开法线入射时当样品偏离时变换到 绿色。由各组基本平行的凸起线形成的压印线结构23定义了数字"5"。 当在法线入射处看时，压印区和非压印区呈现红色。
沿着观察方向Y看由此线以90。延伸到入射光方向，且使基板 16倾斜离开法线入射且平行于方向Y时，由于从凸起线的边缘引起 的主要反射光而导致数字"5"从红色几乎瞬间变化到主要为绿色。相 反，在相对于平面基板的更大入射角处非压印区从红色变化到绿色。 因为当与基板垂直看时，入射在边缘区域上的光的有效入射角大于入 射在平坦的非压印区域上的光的入射角，因此会出现发生色彩变换的 视角差。如果器件10被旋转90。，使得沿着平行于压印线方向的观察 方向x观看，则由于极少的光被线的边缘反射，因此当倾斜基板16时，离开法线入射且平行于方向x，压印和非压印区域在相同的^L角 从红色变换到绿色。
如果压印线使得边缘区域的主要部分以大约45。的角度延伸到基 底基板16，则在基板16倾斜离开法线入射，且垂直于线的方向观看 时，如前所述，将会出现几乎瞬间从红色到主要为绿色的变换。然而， 在基板16进一步倾斜时，入射在边缘区域上的光的入射角将会移动 更接近法线入射，导致黑色到红色的变换，这有效地表现出相反变色。
在另一实施例中，通过以非衍射线结构压印液晶层11进行安全 器件10的定制。非衍射线结构是凸起线结构的实例，其在入射光的 角度改变时会产生光学可变效果，但该效果不是由干涉或衍射引起 的。基于非衍射线结构的安全器件在现有技术中是已知的。例如 WO-A-9002658描述了 一种安全器件，其中 一个或多个暂时图像被压 印到反射表面中。WO-A-9820382公开了另一安全器件，在该安全器 件中，其中线以彼此不同的角度延伸的一组基本区域形成了各个图像 像素。US-A-1996539公开了一种装饰性器件，其中浮雕结构形成在表 面中且具有光学可变效果。WO-A-2005080089公开了 一种安全器件， 其具有由基板反射部分中的线结构定义的部分，在入射角改变时会导 致入射光被非衍射地反射。
在WO-A-2005080089中描述了适合于本发明的非衍射线结构23 的一个实例。WO-A-2005080089描述了一种安全器件10,包括具有 反射部分的基板16，该反射部分配置有凸起的线结构23，该线结构 23定义了多个段，每个段由相应组的基本平行的凸起线形成。至少三 个段的线在不同的方向上延伸，其中当入射角改变时，每个段会导致 入射光以可变的形式被非衍射地反射。由此，当基板16相对于入射 光和视角倾斜时，将表现出光学可变的效果。本发明提供了安全器件 10，其表现出在整个宽范围角度上的可视的活动效果。对于鉴别来说 简单而对于伪造来说则很难。
如果WO-A-2005080089中的器件10的反射部分包括液晶层11， 则不同的段将表现出不同色彩的区域且在倾斜和旋转器件10时表现出不同的变色。图15示出了这种器件10的实例，其中红色-绿色变色 液晶层11通过压印段P、 Q、 R和S来定制。当在法线入射处看时， 不管段P、 Q、 R、 S内的线方向如何，所有的段P、 Q、 R、 S和非压 印区呈现出红色。当器件10倾斜离开平行于观察方向x的法线入射 (相对于平面基板)时，且沿着观察方向X观看时，由于从凸起线的 边缘产生的主要反射光，导致其中线以90。延伸到入射光方向的段P 几乎瞬时变换到绿色。相反，因为极少的光被线的边缘反射，因此其 中线平行于入射光方向延伸的段Q，在比段P更大且与非压印区的变 换角相似的入射角(相对于平面基板)处从红色变换到绿色。具有这 两个方向之间线定向的段R和S,将在这两个极端之间的入射角处从 红色变换到绿色。如果器件IO被旋转90。使得沿着观察方向Y观看且 倾斜离开平行于观察方向Y的法线入射时，则沿着观察方向X看时 在段P和Q中出现变色的入射角将会反过来。
图15中的器件IO表现出可变的变色区，其在不同的视角改变色 彩。此外，对于给定的观察条件，该器件将在变色过程不同阶段展现 出各区域。例如，在一个观察条件下，段Q将呈现出红色，段P将呈 现出绿色，而段R和S将表现出红色和绿色之间的不同中间色。
除了不同的变色区之外，器件IO还将显示如WO-A-2005080089 中定义的光学可变效果。当沿着观察方向X观看时，段P显得明亮， 因为这些段P中的线在入射光方向或在接近90。处延伸。当器件10被 旋转以使得入射光方向处于观察方向Y时，段Q显得明亮。对于在 这两个极端之间的观察方向， 一些段显得明亮，而剩余的段显得较暗。 再者，该亮度取决于定义段的线以90。延伸到入射光方向多近。这提 供了在整个宽范围角度呈现出可见的活动效果的安全器件10。
图16示出了两个实例，其中在应用到基板16上之后压印条形式 的液晶层11,使得压印的设计与液晶层11和/或基板16上的其它图 像关联。在图16中所示的基板16的左手侧，在凹版印刷期间的液晶 层11的浮凸印刷24形成了字母"TRIP，，，且这被配准到在同一凹版印 刷工艺期间印刷在膜11任一侧上的字母"S"和"E"上，从而形成字
21"STRIPE"。
在图16中所示的基板16的右手侧，数字"5"通过省略黑吸收层 12形成在液晶层11内，在凹版印刷工艺期间通过液晶层11的浮凸印 刷24形成数字"0"。另外，在同一凹版印刷工艺期间印刷"$"符号18。 控制安全器件IO和随后的凹版印刷工艺的组合，以便"5"、 "0"和"$" 组合以显示钞票"$50"的面额。
在另一实施例中，利用图5至16中所述的方法的组合实现了安 全器件10的定制。以该方式，安全器件IO将包括多个定制区，每个 具有与其它定制区和非定制液晶层形成对比的外观。图17示出了安
全器件10的实例，其通过以光散射哑光清漆的形式应用定制区13从 而在区域H中定制安全器件10以形成一串"$"符号，以及在区域I中 定制安全器件10以通过压印凸起的线结构形成数字"5"。如果应用安 全器件10的安全文件是钞票，则这两个定制工艺容易被集成到用于 钞票的标准印刷工艺中。可以利用光刻压印的一个印刷单元施加哑光 结构。 、，^ 一 ， ，'
由多个定制工艺形成的设计可以相互关联且被彼此配准，且还可 以相互关联且被配准到由标准安全印刷工艺产生的图像和设计。
权利要求
1. 一种安全器件，包括液晶层、与液晶层一侧的至少一部分邻接的至少部分吸收层、和至少一个定制区，所述定制区邻接于液晶层的与选择区域中的吸收层相反的一侧的至少一部分，其中所述至少一个定制区改变液晶层的变色性质，使得通过由至少一个定制区覆盖的区域和未被所述至少一个定制区覆盖的区域来提供至少两个对比的光学可变区。
2. 如权利要求1所述的安全器件，其中所述至少一个定制区通 过改变察觉变色的角度来改变液晶层的变色性质。
3. 如权利要求1或2所述的安全器件，其中所述至少一个定制 区是至少半透明的。
4. 如前述权利要求中任一项所述的安全器件，其中至少一个定 制区不具有变色性质。
5. 如前述权利要求中任一项所述的安全器件，其中以设计的形 式应用所述至少 一个定制区。
6. 如前述权利要求中任一项所述的安全器件，其中所述至少一 个定制区是光散射区。
7. 如权利要求6所述的安全器件，其中所述光散射区是哑光清 漆或漆。
8. 如权利要求6或7所述的安全器件，其中所述光散射区包括 悬浮在有机树脂中的细微颗粒。
9. 如权利要求6或7所述的安全器件，其中所述光散射区包括 有机蜡。
10. 如权利要求6所述的安全器件，其中所述光散射区包括在液 晶层表面中压印的消光结构。
11. 如权利要求1至5中任一项所述的安全器件，其中定制区是 通过用凸起的线结构来压印液晶层而提供的。
12. 如权利要求11所述的安全器件，其中凸起的线结构是光学可变的非衍射线结构。
13. 如权利要求11或12所述的安全器件，其中所述凸起的线结 构是通过一组基本平行的凸起线形成的。
14. 如权利要求11至13中任一项所述的安全器件，其中凸起线 结构定义了多个段，每个段是通过相应组的基本平行的凸起线形成 的，至少两个段的线在不同的方向上延伸，由此提供至少三个光学可 变区。
15. 如权利要求14所述的安全器件，其中所述至少三个区域表 现出相同的变色，其出现在不同的视角处。
16. 如前述权利要求中任一项所述的安全器件，其中以具有如下 区域的设计形式来应用所述吸收层，在所述区域中不存在层。
17. 如前述权利要求中任一项所述的安全器件，其中至少一个定 制区部分地与吸收层重叠，而留下吸收层的一些区域不与所述至少一 个定制区叠置，从而提供至少三个光学可变区。
18. 如权利要求17所述的安全器件，其中至少三个可变区是形 成对比的变色区。
19. 如权利要求18所述的安全器件，其中至少一个定制区与吸 收层中的空白区重叠，由此降低了液晶层的光学可变效果。
20. 如前述权利要求中任一项所述的安全器件，其中吸收层是带色的。
21. 如前述权利要求中任一项所述的安全器件，其中吸收层是基 本上完全吸收层。
22. 如前述权利要求中任一项所述的安全器件，其中吸收层是黑色的。
23. 如权利要求1至21中任一项所述的安全器件，其中吸收层 包括色彩的组合。
24. 如前述权利要求中任一项所述的安全器件，其中吸收层包括 有色墨或涂层。
25. 如权利要求1至23中任一项所述的安全器件，其中吸收层包括非有色吸收暗色的染料。
26. 如权利要求5至25中任一项所述的安全器件，其中至少一 个定制区和/或吸收层的设计包括图像、图案、符号、文字数字字符和 /或其组合。
27. 如权利要求5至26中任一项所述的安全器件，其中彼此相 对地定位所述至少一个定制区和所述吸收层，使得对比区的组合产生 至少一个设计，所述至少一个设计是图案、符号、文字数字或其组合。
28. 如前述权利要求中任一项所述的安全器件，其中至少一个定 制区包括与外部激励反应的功能材料。
29. 如权利要求28所述的安全器件，其中功能材料包括荧光、 磷光、红外线吸收、热致变色、光致变色、磁性、电致变色、导电和 /或压电变色特性中的一种或多种。
30. —种安全基板，包括应用或结合到基底基板中的前述权利 要求中任一项所述的安全器件。
31. 如权利要求30所述的安全基板，其中至少一个定制区和/ 或吸收层的设计包括与基板上的印刷特征配准地形成的图像、图案、 符号、文字数字字符和/或其组合。
32. 如权利要求30或31所述的安全基板，其中吸收层被应用到 基底基板o
33. 如权利要求30至32中任一项所述的安全基板，其中安全器 件被作为片、箔或条应用到基底基板表面上。
34. 如权利要求30或31所述的安全基板，其中安全器件结合在 基底基板中作为延长的安全元件。
35. 如权利要求34所述的安全基板，其中延长的安全元件在基 板的至少一个表面的窗口中至少部分可见。
36. —种安全文件，由权利要求30至35中任一项的安全基板形成。
37. 如权利要求36所述的安全文件，包括凭单、印花税票、鉴 别标签、护照、支票、证书、身份证、卡、钞票等。
38. —种形成如权利要求1至29中任一项所述的安全器件的方 法，其中将液晶材料施加到基底基板以形成液晶层，将吸收层应用到液晶层，以及将粘接层应用到吸收层，将部分形成的安全器件转移到 基底基板，其通过粘接层与所述基底基板粘接，且移除单个载体基板， 使液晶层的表面暴露且将至少一个定制区应用到液晶层的露出表面。
39. —种形成如权利要求1至29中任一项所述的安全器件的方 法，包括以下步骤将吸收层应用到基底基板，将液晶层应用到吸收 层和将至少一个定制区应用到液晶层的露出表面。
40. 如权利要求38或39所述的方法，其中至少一个定制区是通 过压印液晶层的露出表面而形成的。
41. 如权利要求40所述的方法，其中该压印是通过凹版印刷工 艺形成的。
42. 如权利要求41所述的方法，其中凹版印刷工艺在基板的表 面中形成凸起的线结构。
43. 如斥又利要求38或39所述的方法，其中通过用哑光清漆或漆 涂覆或印刷液晶层的露出表面来应用所述至少 一个定制区。
44. 如权利要求41或43所述的方法，其中还将形成至少一个定 制区的印刷工艺应用到安全基板的表面，从而形成跨安全基板的连续 图案。
45. 如权利要求38至44所述的方法，其中将至少一个定制区与 安全印刷同时应用到安全基板的表面。
46. —种基本上如参考附图在前所述的和如附图所示的安全器件。
47. —种基本上如参考附图在前所述的和如附图所示的安全基板。
全文摘要
本发明涉及可以用于变化形状和尺寸的安全器件的改进，其用于各个识别或安全应用，尤其是利用液晶材料的光学可变器件。该安全器件包括液晶层、邻接液晶层一侧的至少一部分的至少部分吸收层、和至少一个定制区，所述定制区使液晶层相反侧的至少一部分与所选区域中的吸收层邻接。至少一个定制区改变液晶层的变色性质，使得通过由至少一个定制区覆盖的区域和未被至少一个定制区覆盖的区域提供至少两个形成对比的光学可变区。
文档编号B42D15/10GK101454165SQ200780019436
公开日2009年6月10日 申请日期2007年5月25日 优先权日2006年5月26日
发明者A·吉考克, C·L·福斯特, L·康芒德 申请人:德拉鲁国际公司