安全器件中的改进的制作方法

文档序号:2566524阅读:277来源:国知局
专利名称:安全器件中的改进的制作方法
技术领域
本发明涉及可被以不同的形状和尺寸用于各种认证或者安全应用的安全器件 (security device)的改进,并且具体涉及利用色移(colourshift)材料的光学可变安全 器件。
背景技术
彩色复印机和其他成像系统的日益普及以及彩色复印件的改善的技术质量已经 导致钞票、护照和身份证等的伪造的增加。因此,存在把额外的认证或者安全特征添加到 现有安全特征的需要。已经采取步骤把不能由复印机再现的光学可变特征(optically variable feature)引入在这些文件材料中使用的衬底(substrate)。还存在引入裸眼可 以辨别但是对于复印机是“不可见的”或者看起来不同的特征的需求。由于复印过程通常 涉及从包含要被复印的图像的原始文档散射高能光,所以一种解决方案是把在反射和透射 光中具有不同的感觉的一个或更多个特征包含在文档中,一个例子是水印及其增强。已知某些液晶材料当在透射和反射中观察时表现出颜色上的不同,以及依赖于角 度的有色反射。为了生成与众不同的光学特性,液晶材料被包含在安全文档、身份证和安全 元件中。EP-A-0435029涉及例如身份证的数据载体,其在数据载体中包含液晶聚合物层或 者薄膜。液晶聚合物在室温下是固体的,并且通常被保持在分层结构内。意图是被施加到 黑色背景的液晶层对于所有的观察角度都将在反射光谱中展示出高度的颜色纯度。使用单 个组合测量中反射光的波长和偏振属性来描述对真实性的验证的自动测试。使用要求黑色 背景上均勻的液晶区域的单个绝对反射测量,这具有在光学上复杂的缺点。AU-A-488, 652也涉及通过把与众不同的光学可变特征引入透明窗口安全元件来 防止伪造副本。这个文档公开了使用层叠在两层塑料片之间的液晶“墨水”。液晶被涂敷在 黑色背景上,所以只有光的反射波长被作为颜色看到。安全特征主要由热变色液晶材料提 供,所述液晶材料具有随着温度变化改变颜色的特性。液晶材料可以被包含在安全器件中,要么作为薄膜,例如像在W0-A-03061980中, 要么以墨水的形式作为有机粘结剂中的液晶颜料,例如像在EP-A-1156934中那样。液晶墨 水的优点是其可以使用常规印刷过程被施加,因此以设计的形式施加液晶材料相对简单直 接。但是,和液晶薄膜比较,对于被着色(pigmented)的液晶墨水来说,所观察到的颜色的 颜色纯度、亮度和锐度以及色移显著地退化了。这种退化是由于和液晶薄膜的均勻对齐相 比,各个液晶颜料之间的胆留醇螺旋轴的对齐上的变化性导致的。在现有技术中,利用液晶薄膜的多层安全器件的视觉外观通过在器件被施加到衬 底之前包含额外的层而被定制。例如,在EP-A-0435029中,通过在液晶层下面施加黑色印 刷图像来定制安全器件。在W0-A-03061980中,通过使用暗抗蚀剂(dark resist)引入去 金属字符(demetallised character),定制液晶安全线。W0-A-03061980公开了制造安全 衬底的方法,其将去金属标记的使用和液晶材料的色移效果组合。前面提及的现有技术文献描述了包含单层液晶薄膜的安全器件。来自液晶薄膜的反射光位于较窄的波长带(为其螺旋结构的节距的函数)上的事实把可用于上面引用的现 有技术安全器件的颜色的范围限制到大致纯的光谱色。此外,随着入射角偏离法向入射而 增加,液晶薄膜表现出的色移总是从具有长波长的颜色到具有较短波长的颜色,例如从红 色到绿色。
在US-B-4893906中描述了增加液晶薄膜中可用颜色的范围的方法,其中,两个或 者更多个液晶涂层被重叠,以便作为不吸收光的液晶涂层的颜色相加性质的结果获得新的 颜色。W0-A-2005105474描述了包含两个叠加的胆留醇液晶层的安全器件,其中,颜色的相 加混和允许更宽范围的色移效果。在W0-A-200510546中的某些实施例中,通过在局部区域 中部分施加液晶层其中之一,生成了表现出不同的色移效果的区域。部分施加液晶薄膜不 是简单直接的,并且与在第二均勻薄膜上简单地施加一个均勻薄膜相比,显著地增大了生 成工艺的复杂性。在现有技术中,使用薄膜干涉结构、多层聚合物结构和光子晶体结构来产生依赖 于角度的彩色反射也是公知的。在US-B-4186943和US-A-20050029800中描述了利用薄膜 干涉结构的安全器件的例子,并且在EP-A-1047549中描述了利用多层聚合物结构的安全 器件的例子。使用棱镜薄膜产生光学安全器件在本领域也是公知的,并且在EP-A-1047960、 US-B-5591527、W0-A-03055692 和 W0-A-04062938 中描述了例子。在 W0-A-2006095160 中 描述了又一个例子,W0-A-2006095160描述了具有两个区域、每一个区域均包含限定不同的 平坦小平面(planar facet)阵列的棱镜表面结构的安全器件。每一个区域形成了一个反 射器,使得当以不同观察角度观察该器件时,该器件将从在具有明亮金属外观的第一阵列 的区域中完全反射切换,并且在第二阵列的区域中完全透明。如果该器件进一步倾斜,则出 现相反情况。

发明内容
本发明的目的是通过在色移材料顶部上方使用光控制薄膜(例如微棱镜薄膜)来 修改常规色移材料(例如液晶材料)的外观。进一步的目的是从这些常规色移材料提取更 多的颜色。因此,本发明包含一种安全器件,其包含色移材料层,并且,具有修改反射光的角 度的表面结构的光控制层被施加于色移层的第一表面,使得被安全器件反射的光在不同的 观察角度被看到。


现在将参考附图,仅通过举例描述本发明的优选实施例,在附图中图1是根据本发明的安全器件的剖面侧视图;图2是示出典型的光线反射的简单液晶材料层的剖面侧视图;图3是图1的安全器件的放大的剖面,示出了修改的光线反射;图4是图1中所示本发明的替代实施例的剖面侧视图;图5是包含图4的安全器件的安全衬底的平面图;图6是包含根据本发明的替代安全器件的替代安全衬底的平面图7到图11是图示使用具有采用不同取向和不同格式的线性棱镜的微棱镜薄膜 的效果的示意性表示;图12到图17是根据本发明的另外的替代安全器件的剖面侧视图;图18a到图18b是根据本发明的又一替代安全器件的剖面的平面图;和图19是根据本发明的再一个替代安全器件的剖面侧视图。
具体实施例方式根据本发明的安全器件10包含至少一个色移材料层11,其上施加光控制层12,使得层11、层12紧密接触,如图1中所示。在层11和12之间可以包括另一个层,例如底剂(primer)或者粘结剂层,其优选 地具有与光控制层12类似的折射率。尽管在本发明中可以使用所有类型的色移材料,包括薄膜干涉结构、多层聚合物 结构和光子晶体结构等等,特别合适的用于色移层11的材料是液晶薄膜。本发明也不限于 使用薄膜,并且,液晶层11例如可以由施加于适当的聚合物衬底(例如聚对苯二甲酸乙二 醇酯(PET)或者双轴定向聚丙烯(BOPP))的载体条的着色液晶涂层提供。当光照射到色移层11时,一些光被反射。反射光的波长依赖于色移材料的成分和 结构,并且反射光将呈现彩色。反射光的波长也依赖于入射角度,这导致了当色移层倾斜时 观察者感受到的颜色变化。光控制层12优选地具有微棱镜结构,这允许本来通常会如图2中所示那样在液晶 层11中被内部反射的光线以锐入射角出现(图3)。例如,当光控制薄膜12被施加于红(R) 到绿(G)色移液晶层11时,在安全器件10被偏离法向倾斜时,当液晶层11被在反射中观 察时表现出红到绿的色移。当安全器件10被进一步偏离法向倾斜时,则液晶层11表现出 绿到蓝⑶的色移。如图2和3中所示,绿反射光将出现在比没有光控制薄膜12时更靠近法向入射的 角度。这使得认证者更容易观察色移。适于本发明的光控制层12的结构的例子包括但不限于一系列具有排列形成带 凹槽的表面的平坦小平面的平行线性微棱镜(如图1中所示)、规则的四面体阵列、正方棱 锥阵列(如图10中所示)、角隅棱镜结构阵列、六面角隅棱镜阵列和锯齿微棱镜阵列(如图 12中所示)。色移出现的角度既依赖于微棱镜小平面17与下置色移层11所形成的角度,也依 赖于用来形成微棱镜18的材料的折射率。在平行线性微棱镜18的阵列上测试效果,其中, 小平面17与层11的表面形成大约45°角,并且相邻小平面17之间的角度大约是90°。评 估了具有各种节距长度(8、16、25和32μπι)的阵列,并且就反射的颜色及其出现的角度而 言,在所看到的效果上不存在显著差别。微棱镜阵列的节距优选地在1到100微米的范围 中,并且5到40微米更优选,并且微棱镜的高度优选地在1到100微米的范围中,并且5到 40微米更优选。为了进一步改善安全器件10的安全性和美感,光控制层12可以被部分地施加在 对齐的图案中,如图4中所示,具有不包含光控制层12的区域13。对于存在光控制层12的 表现出红到绿色移的液晶层11,当器件10倾斜偏离法向时,颜色将从红色移动到绿色,然后到蓝色,如图5和6中的区域Y中所示。在不包含光控制薄膜的其他区域13中,色移将仅从红色到绿色,如常规液晶层11 一样,如图5和图6中的区域X所示。这使得器件10能 够在倾斜后显现潜像或者图案。起初,当以法向入射观察时,器件10将显示均勻的红色,但 是在倾斜到一个锐角后,将显现由光控制层12的位置限定的蓝色区域(区域Y)和绿色区 域(区域X)。对于本发明的包含一维微棱镜结构(例如线性微棱镜18的阵列)的安全器件10 来说,所观察到的效果依赖于器件10在其平面内转动的角度,S卩,所观察到的光学效果是 各向异性的。当在观察方向垂直于线性微棱镜18的长轴的情况下倾斜器件10时,最容易 看到蓝反射颜色。如果在观察方向平行于线性微棱镜18的长轴的情况下倾斜器件10,则以 较弱程度看到效果。在又一个实施例中,安全器件10包含沿不同取向的线性微棱镜18,如图7和图8 中所示,其中,阵列处于两个正交取向。图7示出了两个线性微棱镜阵列19、20,其中,它们 的长轴取向相互成90度。这给安全器件10提供了两个可区分的区域——区域A和区域B。 以表现出红到绿色移的液晶层11作为例子,当安全器件10被从I点以锐角观察时(见图 8),区域A显出蓝色,而区域B显出绿色。如果器件10被取向为使得其从点II被观察,则 颜色切换,并且区域A显出绿色而区域B显出蓝色。本发明的安全器件10可以在反射或者透射中被观察。如果打算在反射中观察器 件10,则在色移层11下面优选地具有额外的暗的光吸收层,特别是当使用液晶材料时。虽然使用黑色或者非常暗的基本上完全吸收的层可以引起最强的色移效果, 但是通过使用其他颜色或者颜色组合的吸收层可以产生其他效果,引起不同的明显色 移颜色。本发明的吸收层可以包含着色墨水或者涂层,或者,可以使用非着色吸收染料 (non-pigmentedabsorbing dye)。在本发明的一个实施例中,液晶材料被选择用于色移层11,以便在某些观察角度, 反射光处于电磁波谱的不可见波长中。使用聚合物液晶(其中只有色移的一个成分位于电 磁波谱的可见区域中)使得仅在某些观察角度才变得透明的图像能被包含在器件10中。在 这个实施例中,液晶材料在轴上反射红外光,并且在锐角反射红光。使用光控制薄膜12使 液晶层11能够表现出一般本来看不到的可见颜色。使用包含线性微棱镜18的多个阵列(19-23)的光控制薄膜12 (其中每一个阵列 的长轴以相互略微不同的角度取向(如图9中所示)),当器件10被倾斜偏离法向一个角度 时,可以看到很多不同的颜色。在法向入射,器件10将表现为无颜色,因为液晶层11只反 射红外光,或者,如果层11在暗的光吸收吸收层上,则将显示黑色。在倾斜和转动器件10 后,不同区域将变得有色,并且在不同观察角度切换到不同的颜色。在不同的区域中看到的 颜色将依赖于器件10被倾斜到的角度和微棱镜18的取向。这是一个特别显著的效果,因 为在改变观察角度后,器件10从黑色或者暗色(由于存在暗的吸收层)切换到多色。器件 10的不同区域在不同的角度改变颜色的事实提供了容易认证却难以伪造的跨较宽角度范 围可观察到的运动效果。为了在安全器件10的光学属性中获得更多的各向同性,可以选择具有不依赖于转动的光学属性的光控制薄膜12。这种光控制薄膜12例如可以具有例如方棱锥(如图10 中所示)和角隅棱镜的二维微棱镜结构。
在图11中,使用具有与微棱镜结构类似的结构的光控制层12,但是替代微棱镜, 包含具有穹形表面结构的透镜体(Ienticule) 24的阵列。在图12和图13中,使用具有锯齿型结构的光控制层12,当从方向I观察时,该结 构将给出在较窄的倾斜角度上出现的颜色切换。反之,当从方向II观察时,在相对较大的 倾斜角度出现颜色变化。通过遮盖光控制层12的一个或更多个区域,也可以获得与图4到图6中获得的 类似的效果(参见图4)。光控制效果因光控制层12的材料和空气之间的折射率差别而出 现。如果用具有和光控制层12大致相同的折射率的树脂代替空气,则光线在被从表面反射 后将不被显著地折射。因此,器件10表现出用常规色移层11观察到的正常光学效果。但 是,在未被遮盖的区域中,三路色移效果仍旧可见。用于安全器件10的这种技术的优点是 用来遮盖光控制层12的树脂也可以起到粘结剂的作用。这具有美观图案和观察到增加的 耐久性的双重益处。
存在很多制造光控制层12和把光控制层12施加到色移层11的方法。在第一种 方法中,全紫外光可固化树脂涂层被施加于色移层11。然后,色移层11被保持为与压花圆 柱体(embossing cylinder)形式的生产工具密切接触,从而在生产工具上定义的微棱镜结 构被复制在树脂中。在接触点使用紫外(UV)光来固化和硬化树脂。例如,在US-B-3689346 中描述了微棱镜结构的UV铸模。理想地,生产工具是透明的(由石英制成),并且UV光被 定位在内部,所以UV树脂在被浇注后立刻被固化。或者,使用上面描述的方法在载体层上形成棱镜薄膜,然后在单独的工艺中与载 体层一起被转移,以使载体层邻近色移层11。或者,将着色色移墨水,例如液晶墨水,施加于 棱镜薄膜。参考图4中的例子,可以通过在整个表面上施加UV可固化树脂,然后使用带图案 的生产工具在树脂的局部区域中形成光控制层12来形成不包含光控制层12的区域13。在 区域13中,在色移层11上方将仅有平坦的树脂涂层,这将对其色移属性没有影响。在第二种方法中,形成起到可重用底板(re-usable master)作用的光控制层12, 所以昂贵的形成工艺只需要被执行一次。形成底板的方法可以是例如上面描述的方法。在 这个底板上施加可热封水性清漆(例如来自BASF的Acronal S 728)的覆盖涂层。清漆对 底板具有低粘附性。然后,底板被热封/箔包封在色移层11上,并且,由于清漆对底板的低 粘附性,其可以从底板剥离,底板仍附着于色移层11。底板的结构被在清漆中复制,形成了 光控制层12,然后,底板可供再次使用,并且因而保持成本较低。或者,通过用热塑压花真漆涂敷色移层11,然后施加热和压力使用压花工具生成 光控制结构来形成光控制层。图15示出了如何使用在W0-A-03061980中描述的用于作为开窗安全线的应用的 方法,将安全器件10与去金属标记(demetallizedindicia)组合。所述方法需要金属化薄 膜,包含基本上清晰的PET等的聚合物薄膜26,在其第一侧上具有不透明的金属层27。合 适的预金属化的薄膜是来自杜邦公司的优选为19微米厚度的金属化MELINEX S薄膜。金 属层27印有包含黑色或者暗色染料或者颜料的抗蚀剂28。合适的抗蚀剂包括被混和到具 有对金属的良好粘附性和抗腐蚀性的材料中的染料BASE Neozapon X51或者颜料(良好分 散的)“Carbon Black 7”。然后,根据已知的去金属化工艺,使用去除未印刷抗蚀剂28的区域中的金属27的碱洗,把印刷的金属化薄膜26、27、28部分地去金属化。涂敷了抗蚀剂 28的剩余的金属27的区域提供了当器件10被从其散布着清晰的去金属化区域29的第一 侧观察时(沿着箭头Y)可见的部分黑色层。剩余的金属27的区域的闪光金属只从器件10 的相反侧可见(沿着箭头X)。抗蚀剂28可以被以例如单词、数字、图案等标记的形式印刷,在这种情况下,作为 结果的标记将被正金属化,金属27仍被暗或者黑抗蚀剂28覆盖。或者,抗蚀剂28可以被 印刷以形成负标记,在这种情况下,作为结果的标记将由被去金属化的区域29提供。但是, 由于金属已被去除的区域29和剩余的不透明金属区域27之间的反差所致,无论怎样形成 的标记都从两侧清晰可见,特别是在透射光中。然后,如先前描述的那样施加色移层11和 光控制层12。
图15中所示的安全器件10表现出两个视觉上形成对照的安全特性。当完成的包 含安全器件10的安全衬底被从第一侧在反射中观察(沿着箭头Y)时,器件10包含色移效 果,如先前实施例中描述的那样,而当从另一侧观察(沿着箭头X)时,包含金属闪光部分涂 层。此外,可以从任何一侧在透射中看到由黑抗蚀剂28限定的清晰的正或者负标记。当用 于可从衬底(器件10包括在其中)的两侧观察的器件10时,这个实施例特别有益。例如, 使用在EP-A-1141480或者W0-A03054297中描述的方法,器件10可以被包含在安全衬底/ 文档中。由于液晶材料的偏振属性和波长选择性所致,包含液晶材料的安全器件10固有 地是机器可读的。通过把可检测材料引入现有的液晶,或者引入交替的色移材料或者吸收 层,或者通过引入单独的机器可读层,本发明的安全器件10的机器可读方面可以被进一步 扩展。对外部刺激起反应的可检测材料包括但不限于荧光、磷光、红外吸收、热变色、光致 变色、磁性、电致变色、导电和压致变色材料。在包含吸收层的一个优选实施例中,吸收层中的颜料是机器可读的,例如碳黑,以 产生机器可读或者导电层。或者,其可以是磁性材料或者包含磁性颜料,例如磁铁,以产生 机器可读磁性层或者代码。在又一个实施例中,只给一部分吸收层提供磁性颜料,并且给剩余部分提供非磁 性颜料。如果磁性和非磁性区域均基本上完全吸收,则在两个区域上的液晶中将不存在视 觉差别,因此,代码的格式将不容易明显。作为进一步的替代方案,安全器件10可以包含聚合物材料的基础层载体衬底,例 如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或者双轴定向聚丙烯(BOPP)。条痕形式的磁性材料可以被 沿着载体衬底的两个纵向边缘施加。适当的磁性材料是由Ferron供应的FX 1021,并且这 可以用例如2-6gsm的涂敷重量施加。均勻的光吸收层被施加在聚合物载体衬底和磁性条 痕上。色移和光控制层11、12随后被施加于光吸收层。在这个例子中使用磁性条痕只是用 于说明的目的,并且可以用任何设计来施加磁性材料。在替换的机器可读实施例中,透明磁性层可以被包含在器件10的结构内的各种 位置。在W0-A-03091953和W0-A-03091952中,描述了合适的透明磁性层,其包含一定尺寸 的磁性材料的粒子分布,这些粒子以使得磁性层仍保持透明的浓度被分布。又例如,机器可读安全器件10可以和去金属化标记组合。这样的器件10包含金 属化PET基础衬底,被去金属化以形成标记,包括沿着器件10的每一个边缘留下的金属条痕。在去金属化工艺期间使用的抗蚀剂优选地是黑色或者暗色的。保护层可以被施加在金 属条痕上以防止金属被接着施加的磁性层腐蚀。适当的保护层是由SimChemical提供的 VHL31534,具有2gsm的涂敷重量。保护层可以被选择性地着色。磁性材料只被施加在金属 条痕上以便不使去金属化标记模糊。然后,如先前描述的那样,施加色移薄膜11和光控制 薄膜12。 安全器件10可以被包含在所使用的安全衬底14中,从而以现有技术中已知的任 何常规格式,例如作为斑块、箔、带、条或线,来制造安全文档。安全器件10可以被整个地 排列在衬底14的表面上,如在条或斑块的情况中,或者,可以只在衬底14的表面上以开窗 的安全线的形式部分地可见。现在,安全线存在于世界上很多货币以及凭单、护照、旅行支 票和其他文档中。在很多情况下,所述线被以部分嵌入式或者开窗的方式提供,其中,所述 线看起来织入/织出纸张,并且在衬底14的一个或者两个表面中的窗口 15中可见。在 EP-A-0059056中可以找到用于生产具有所谓的开窗线的纸张的方法。EP-A-0860298和 W0-A-03095188描述了用于把更宽的部分暴露的线嵌入纸张衬底的不同方法。通常具有2 到6mm宽度的宽线特别有用,因为额外的暴露线表面区域允许更好的使用光学可变器件, 例如在本发明中使用的器件。图5和图6示出本发明的安全器件10被包含在安全衬底14 中作为具有窗口 15的开窗线,在窗口 15中,器件10的某些区域被暴露,而器件10的剩余 区域则被嵌入窗口 15之间的桥16下面。在本发明的又一个实施例中,器件10被包含在衬底14中,以使器件10的一些区 域从衬底14的两侧都可见。在EP-A-1141480和W0-A-3054297中描述了以这种方式包含 安全器件10的合适方法。在EP-A-1141480中描述的方法中,器件的一侧被在衬底(器件 被部分嵌入该衬底)的一个表面上完全暴露,并且在衬底的另一个表面的窗口中被部分地暴露。本发明的从衬底的两侧都可观察的器件10的优点是,在器件10的任一侧上将观 察到不同的色移。例如,当图1的器件10从光控制层12处于最外面的那一侧被观察时,在 倾斜偏离法向入射后,观察到红到绿到蓝的色移。但是,当从色移层11处于最外面的相反 侧被观察时,在倾斜偏离法向入射后,观察到红到绿的色移。在带或者斑块的情况下,安全器件10被预先制造在载体条上,并在后续的加工步 骤中被转移到衬底14。可以使用粘结层把安全器件10施加到衬底14,所述粘结层或者被 施加到安全器件10,或者被施加到衬底14的表面。转移以后,载体条被去除,使安全器件 10暴露。或者,可以在适当的位置留下载体条以提供外部的保护层。安全器件10可以和其他现有的用于制造安全衬底和文档的方法组合使用。 可以使用的适当方法和构造的例子包括但不限于在W0-A-03061980、EP-A-516790、 W0-A-9825236 和 W0-A-9928852 中描述的那些。在施加/包含安全器件10以后,安全衬底14 一般经历进一步的标准安全印刷工 艺,包括以下方法中的一个或更多个湿法或者干法平版印刷、凹版印刷、凸版印刷、苯胺印 刷、丝网印刷,和/或照相凹版印刷。在优选实施例中,并且为了增加安全器件10对抗伪造 的有效性,安全器件10的设计可以和完成的它所保护的安全文档通过内容相关联,并且该 设计可以和在文档上提供的标识信息对齐。粘结层可以被施加到器件10的外表面以改善对安全衬底14的粘附性。如果粘结层被施加于包含光控制层12的器件10的表面,则在粘结层和光控制层12之间必然存在折射率差异。在光控制层12上施加粘结层或者保护性聚合物层是有益的,因为其防止了泥土 在光控制薄膜12的沟槽中堆积。在本发明的替换实施例中,表现出不同色移属性的多个色移层可以被在器件的同 一层中彼此相邻地使用,或者,可以作为多层结构使用。这些优选地是液晶材料层,尽管可 以使用色移材料和结构。在图16中所示的例子中,安全器件10包含光学可变液晶材料的第一层Ila和光 学可变液晶材料的第二层11b,第二层lib表现出与第一层Ila不同的反射特性。部分吸收 层30被施加在第一和第二液晶材料层Ila和lib之间。包含一系列平行线性微棱镜的光 控制层12被施加于第二液晶层lib。光控制层12可以是部分层,如参考图4描述的那样, 或者,可以是完整的层。如果打算在反射中观察器件10,则优选地在第一液晶层Ila下方存 在额外的暗吸收层31。在两个液晶层IlaUlb之间施加部分吸收层30生成了两个光学可变区域——区 域A和区域B。在区域A中,在两个液晶层IlaUlb之间不存在吸收层30,所以在任何给 定的入射角,反射光的波长是从两个液晶层IlaUlb反射的光的各自波长的相加混和的结 果。在区域B中,在两个液晶层之间存在吸收层30,并且在任何给定的入射角度,反射光的 波长仅仅是来自第二液晶层lib的反射光。位于第一液晶薄膜层Ila下面的吸收层31可以被以设计的形式施加,进一步生成 光学可变区域C,如图17中所示。在区域C中,在液晶层IlaUlb的任何一个下面都不存在 吸收层,并且当器件10被置于反射背景上时,通过液晶层IlaUlb反射回去的透射颜色的 强度使反射颜色饱和。透射和反射颜色是互补的,例如,反射中的红到绿的色移在透射中被 看作青色到洋红的色移。当安全器件10被施加于主要是白色的衬底时,则透过区域C的光 给予下置的衬底作为在区域A中观察到的反射颜色的互补颜色的显著的彩色色泽。在一个例子中,在图18a和图18b中示出,并且参考图16中的剖面,当在法向入射 时(图18a),第一液晶层Ila反射电磁波谱的红外区域中的光,表现为无色和透明,而当倾 斜偏离法向入射时(图18b)反射红色光。当对着暗吸收背景观察时,第二液晶层lib表现 出红-绿色移。区域A和B由两个液晶层IlaUlb之间的部分暗吸收层30限定,暗吸收层 30在这个例子中被以字母数字字符的形式施加,使得区域B是单词DE LA RUE的重复图案, 并且区域A是背景。当在反射中观察时并且在法向入射时,区域A和区域B都显示红色,因 为第一液晶层Ila的透明无色外观对器件10的外观没有可见的影响。在倾斜器件10以使 其被偏离法向入射观察时,由于来自第一液晶层的红色反射光和来自第二液晶层lib的绿 色反射光的相加颜色混和所致,区域A显示黄色,并且因为仅仅来自第二液晶层lib的反射 光所致,区域B显示绿色。对于认证者来说,器件10在法向入射时显示均勻的红色,但是在 倾斜偏离法向入射后,重复的符号DE LA RUE在绿色背景中以黄色出现。在图18a和18b的安全器件10中存在光控制薄膜12意味着对于两个液晶层11a、 lib所观察到的色移出现在比没有光控制薄膜12的情况下更靠近法向入射的角度。因此, 隐藏图像(在这个例子中是重复图例DE LA RUE)的显现,出现在更靠近法向入射的观察角 度,使得认证者明显更容易地观察到图像,从而验证器件10。光控制薄膜12的进一步益处是当器件10被倾斜偏离法向入射时,本来在液晶层IlaUlb内被内部反射的光的波长开始对特征的总体颜色产生贡献。例如,当在法向入射 时,第一液晶层Ila反射电磁波谱的红外区域中的光(图18a),显得无色和透明,而当倾斜 偏离法向入射时,反射红色光(图18b)。但是,由于存在光控制薄膜12,在进一步倾斜偏 离法向入射后,看到第一液晶层Ila反射电磁波谱的绿色区域中的光。在倾斜偏离法向入 射后,第二液晶层lib表现出红-绿色移,但是,由于存在光控制薄膜12,在进一步倾斜偏 离法向入射后,看到第二液晶层lib反射电磁波谱的蓝色区域中的光。对于在图18a和图 18b中示出的例子,在把器件倾斜偏离法向入射一个小距离后,在区域B中观察到红到绿色 移,并且在区域A中观察到红到黄的色移,如所描述的那样,在绿色背景上展现隐藏的黄色 图像。在进一步倾斜后,由于来自第一和第二液晶层IlaUlb的绿色和蓝色的相加颜色混 和所致,在区域B中观察到进一步的从绿到蓝的色移,并且在区域A中观察到从黄到青的进 一步色移。以这种方式,在倾斜后,隐藏的图像将被展现为绿色背景上的黄色图像,然后,在 进一步倾斜后,改变为蓝色背景上的青色图像。这进一步的色移给伪造者提出了复制安全 特征的额外挑战。在图16中示出的进一步的实施例中,液晶层IlaUlb中的一个或者两个是部分 层。这可以通过使用如US-A-20040155221中描述的可印刷可聚合液晶材料,把液晶材料照 相凹版印刷到载体衬底26上或者第一液晶层Ila上来实现。例如,如果第二液晶层lib是 部分层,使得在某些区域中,第一液晶层Ila被暴露,则可以生成又一个光学可变区域,其 中,在任何给定的入射角度,反射光的波长都仅是来自第一液晶层Ila的反射光。 形成部分第二液晶层lib的替代方法是一旦形成了多层器件10,则去除暴露的第 二液晶层lib的区域。这可以通过在部分吸收层30和第一液晶层Ila之间生成弱界面来 实现。如果施加机械力以便使第二液晶层lib从第一液晶层Ila脱离,则其将仅在存在这 种弱界面的区域中被与吸收层30 —起去除。图19示出了包含部分第一液晶层Ila的实施例。具有和图16中的液晶层11相 同的角度依赖反射特性的第一液晶层Ila被以例如字母数字字符的设计的形式印刷(直接 或间接地)到聚合物载体衬底26上,使得区域B是单词DE LA RUE的重复图案,并且区域 A是背景。然后,具有和图16中的第二液晶层lib相同的角度依赖反射特性的第二液晶层 lib被作为完整层施加,覆盖聚合物载体16和第一液晶层11a。包含一系列平行的线性微 棱镜的光控制层12被施加到第二液晶层lib。如果打算在反射中观察器件10,则优选地具 有存在于第一液晶层Ila下面的额外的暗吸收层31。在区域A中,在任何给定的入射角度,反射光的波长是从两个液晶层IlaUlb反射 的光的各自波长的相加混和的结果。在区域B中,第一液晶层Ila已经被省略,并且在任何 给定的入射角度,反射光的波长仅仅是来自第二液晶层lib的反射光。图19中的安全器件 10的光学效果因此和针对图16中的器件10观察到的效果相同,但是被以不同的方式产生。在参考图16到图19示出和描述的例子中,可以使用其他的控制层和色移材料,例 如在较早的例子中描述的。
权利要求
一种安全器件(10),包含至少部分地相互重叠并且各自具有不同的色移属性的第一和第二色移材料层(11a、11b),并且,具有修改反射光角度的表面结构的光控制层(12)被至少部分地施加在所述色移层(11a、11b)其中之一的暴露表面上,使得被所述安全器件反射的光在不同的观察角度被看到。
2.如权利要求1所述的安全器件(10),在至少一个区域中在所述两个色移层(11a、 lib)之间还包含光吸收层(30)。
3.一种安全器件(10),包含色移材料层,并且具有修改被所述安全器件反射的光的角 度的表面结 构的光控制层被至少部分地施加在所述色移层的第一表面上,所述色移材料被 选择成使得在某些观察角度,被所述色移材料反射的光在电磁波谱的不可见区域中,而在 至少一个其他角度,反射光在可见波谱中。
4.如前面权利要求中的任何一项所述的安全器件(10),其中,色移层(IlaUlb)包含 薄膜干涉结构。
5.如权利要求1到3中的任何一项所述的安全器件(10),其中,色移层(IlaUlb)包含多层聚合物结构。
6.如权利要求1到3中的任何一项所述的安全器件(10),其中,色移层(IlaUlb)包含光子晶体结构。
7.如权利要求1到3中的任何一项所述的安全器件(10),其中,色移层(IlaUlb)包含液晶层。
8.如权利要求7所述的安全器件(10),其中,所述液晶层(IlaUlb)包含聚合物载体 层(26)上的着色液晶材料的涂层。
9.如权利要求5所述的安全器件(10),其中,所述液晶层(IlaUlb)包含液晶薄膜。
10.如前面权利要求中的任何一项所述的安全器件(10),其中,光控制层(12)是微棱镜薄膜。
11.如权利要求10所述的安全器件(10),其中,微棱镜薄膜具有一维微棱镜结构。
12.如权利要求11所述的安全器件(10),其中,微棱镜结构包含线性微棱镜(16)的阵列。
13.如权利要求12所述的安全器件(10),其中,微棱镜薄膜包含线性微棱镜(18)的两 个或更多个阵列,其中一个阵列的长轴在角度上偏离其他阵列的长轴。
14.如权利要求13所述的安全器件(10),其中,棱镜结构包含两个其长轴彼此成90度 取向的线性微棱镜阵列。
15.如权利要求10到14中的任何一项所述的安全器件(10),其中,棱镜结构的微棱镜 (18)具有锯齿结构。
16.如权利要求10所述的安全器件(10),其中,微棱镜薄膜具有二维微棱镜结构。
17.如权利要求16所述的安全器件(10),其中,微棱镜结构的微棱镜具有方棱锥结构。
18.如权利要求16所述的安全器件(10),其中,微棱镜结构的微棱镜包含六面角隅棱
19.如权利要求1到9中的任何一项所述的安全器件(10),其中,光控制层(12)包含 具有穹形表面结构的透镜体阵列。
20.如前面权利要求中的任何一项所述的安全器件(10),其中,使用具有与光控制层(12)基本上相同折射率的材料遮盖光控制层(12)的至少一个区域。
21.如前面权利要求中的任何一项所述的安全器件(10),其中,光控制层(12)是具有 至少一个空白区域的部分层,在所述空白区域中不存在光控制层(12)。
22.如权利要求20或者21所述的安全器件(10),其中,被遮盖的区域和/或至少一个 空白区域限定标记。
23.如权利要求22所述的安全器件(10),其中,所述标记包含至少一个设计、图案、符 号或者字母数字字符,或者其组合。
24.如前面权利要求中的任何一项所述的安全器件(10),还包含另一个光吸收材料层 (31),该光吸收材料层(31)在与光控制薄膜(12)相反一侧上被施加于色移层(IlUla)或 者其中之一的表面。
25.如权利要求2和/或权利要求24所述的安全器件(10),其中,光吸收层(30、31)是日首层。
26.如权利要求24或25所述的安全器件(10),其中,光吸收层(31)是有色或者多色层。
27.如前面权利要求中的任何一项所述的安全器件(10),其中,色移层(IlaUlb)被聚 合物载体层(26)支撑。
28.如权利要求27所述的安全器件(10),其中,载体层(26)是可去除的。
29.如权利要求27或28所述的安全器件(10),其中,载体层(26)被用释放层涂敷。
30.如前面权利要求中的任何一项所述的安全器件(10),还包含由施加于聚合物载体 层(26)的任意一侧的金属区域(27)限定的金属化或者去金属化标记。
31.如前面权利要求中的任何一项所述的安全器件(10),还包含机器可读元件。
32.如权利要求31所述的安全器件(10),其中,机器可读元件包含荧光、磷光、红外吸 收、热变色、光致变色、磁性、电致变色、导电或压致变色材料。
33.如前面权利要求中的任何一项所述的安全器件(10),其中,色移层(IlaUlb)其中 之一或者两者是部分层。
34.一种安全衬底,包含基础衬底和如前面权利要求中的任何一项所述的安全器件。
35.如权利要求34所述的安全衬底,其中,所述安全器件被施加于基础衬底的表面。
36.如权利要求34所述的安全衬底,其中,所述安全器件被至少部分地嵌入所述基础 衬底中,并且在所述基础衬底的至少一个表面中的窗口中可见。
37.由如权利要求34到36中的任何一项所述的安全衬底形成的安全文档,包含凭单、 护照、钞票、支票、证书或者其他有价文档。
38.如权利要求37所述的安全文档,其中,所述文档印有标识信息,并且由来自安全器 件的色移层的光反射形成的设计与所述标识信息相关联。
全文摘要
本发明涉及可被以不同的形状和尺寸用于各种认证或者安全应用的安全器件的改进,并且具体涉及利用色移材料的光学可变安全器件。所述安全器件(10)包含至少部分地相互重叠并且每一个均具有不同的色移属性的第一和第二色移材料层(11a、11b)。具有修改反射光角度的表面结构的光控制层(12)被至少部分地施加在所述色移层(11a、11b)其中之一的表面上,以使被所述安全器件反射的光被在不同的观察角度看到。
文档编号B42D15/10GK101848815SQ200880114963
公开日2010年9月29日 申请日期2008年10月31日 优先权日2007年11月19日
发明者A·利斯特, L·康曼德 申请人:德拉鲁国际公司
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