专利名称：一种防伪元件、其制备方法及其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种防伪元件，具体而言，涉及一种至少包括一层局部具有精细凹凸图纹结构的胆留型液晶层的防伪元件、其制作方法及其应用。本发明的防伪元件将胆甾型液晶材料的随角变色与手感凹凸结构两种易于大众识别的特征有机结合起来，较之单一的随角变色或手感凹凸结构具有更为明显的一线防伪特征，可有效地用于保护有价物品。
背景技术：
由于彩色复印机和成像系统的不断普及和各种印刷技术的不断改进，导致了伪造有价物品现象的不断增多。出于防止假冒和伪造的目的，有价物品例如证照、有价证券和名牌产品等经常配置有防伪元件，以便对该有价物品的真实性进行检验，同时防止未经授权的复制。光变技术是防范复印、扫描等伪造方式的有效手段。由于成像系统记录的是被复制品表面的散射光信息，因而无法复制出具有光变效果的伪造品；而且光变元件所具有的随角变色特征易于大众识别，有助于从流通领域阻止伪造品的传播。然而，随着光变技术的不断发展和市场化，使光变元件越来越受到伪造品的威胁， 逐渐削弱了其作为防伪的功效。比如全息光变技术的市场化在近年来得到了迅猛的发展， 全息光变产品可以轻易得到；具有随角变色效果的光变颜料的制作技术逐渐普及，其成本也越来越低，随角变色的光变技术的防伪功效受到了挑战。目前，随着科技的高速发展，很多新型的防伪元件应运而生，但是公众能否尽快对其熟悉和适应，以便作出正确判断，仍是需要考虑的问题。因此，为了应对伪造品的不断膨胀，为了采用方便大众识别的防伪手段，防伪元件必须不断改进和创新。而在改进的前提下，如果能与传统的众所周知的防伪手段相结合，将更加便于公众接受和识别。光变技术与其它一线、二线防伪技术的复合应用成为将来发展的趋势。US 6686042公开了一种可用于防伪的光变颜料，具有这种复合结构的光变颜料可以方便地加到油墨中，通过多种方式印刷到有价物品的表面，表现出随角变色效果。从该颜料的反射光谱曲线可知，虽然该颜料具有随角变色的光变效果，但反射光波段较宽，反射光通常为混合光，色纯度不高，不同角度观察到的色差不明显，不利于大众的敏锐识别。液晶材料能以油墨的形式直接印刷在有价证券上，如EP1156934 Bl中提到将液晶材料作为颜料与粘胶剂结合成油墨，通过传统印刷方式直接印刷，应用方式灵活。液晶材料以颜料方式应用时，在颜色的色纯度、清晰度、亮度及色饱和度方面与液晶薄膜相比存在差距；相对而言，液晶材料以膜的形式用于防伪，光学效果会更佳。虽然如此，随着防伪技术的不断发展和对防伪元件要求的日益提高，开发具有独特结构和性能的防伪材料和元件一直是业界追求的目标。
发明内容
鉴于上述现有技术的状况，本发明的发明人通过深入广泛的研究，出人意料地发现，将胆留型液晶材料的随角变色与手感凹凸结构两种易于大众识别的特征有机结合起来，能获得较之单一的随角变色或手感凹凸结构具有更为明显的一线防伪特征。因此，本发明的一个目的是提供一种新型的防伪元件，该防伪元件是至少包含一层局部具有精细凹凸图纹结构的胆留型液晶层的防伪元件，其将胆留型液晶层的随角变色与手感凹凸结构两种易于大众识别的特征有机结合起来，较之单一的随角变色或手感凹凸结构具有更为明显的一线防伪特征。本发明的另一目的是提供一种制备上述防伪元件的方法。本发明的再一目的是提供一种设置有上述防伪元件的有价物品，通过结合上述防伪元件，该有价物品具有更好的大众识别防伪效果。需要说明的是，在本发明中的术语“胆甾型液晶材料”和“向列型液晶材料”是指通常分别呈现胆留相液晶行为和向列相液晶行为的液晶材料，而对液晶材料本身的具体物质组成没有特别的要求。所述胆留型液晶材料可以是左旋或右旋液晶材料，以反射适当波长圆偏振状态的光。适合用于本发明防伪元件的液晶材料可以来自于商业化产品，如MERCK、WACKER 和ROLIC等公司的产品，尤其是瑞士 ROLIC公司的液晶系列产品。这些液晶材料的特性和制备方法以及液晶材料的结构的形成有许多报道，例如 US6806930、CN1167973C、CN1103456C、CN1340041A、CN1491251A、CN1213018C、CN1097048C 等专利中有详细描述。本发明将这些公开表到全文引入供参考。再有，在本发明中提到的“肉眼可识别”是指观察者不借助任何特殊的工具或仪器即可直接观察和识别。具体而言，在本发明的一个方面，提供了一种防伪元件，其至少包括一层胆甾型液晶层，其特征在于该胆留型液晶层局部具有凹凸结构，且凹凸结构的凹凸起伏差至少为 5 μ m，凹凸起伏面与水平面间的夹角在15° -75°之间。局部具有凹凸图纹结构的胆甾型液晶层是实现本发明的前提。胆甾型液晶层反射光的波长从近红外到紫外的范围可选，观察角度从垂直到倾斜变化时，胆留型液晶层反射光从近红外到可见，比如从无色到红色，或从一种长波的可见光到另一短波的可见光，或从可见光到紫外光，比如从蓝色或紫色到无色。此外，胆留型液晶层选择性反射具有圆偏振性质的光线，随观察角度的变化，反射光的波长也随着变化，当反射光的波长位于可见光范围内时，本发明的防伪元件具有肉眼可识别的随角变色一线防伪特征。胆甾型液晶层的局部凹凸结构图纹使得本发明的防伪元件具有手感识别的功效， 这种凹凸结构图纹通过局部压凸液晶层的方式或将胆留型液晶层烫印在雕刻凹印图纹上的方式实现。由于雕刻凹印设备只有各国官方许可的印务机构才能拥有，因此具有凹凸结构的图纹长期以来在防伪领域作为一线防伪特征得以应用，并且具有较好的一线防伪效在本发明的防伪元件中，为了保证局部具有精细凹凸图纹结构的胆甾型液晶层具有更明显的手感识别效果，优选胆留型液晶层的凹凸起伏差至少为10 μ m。在本发明的防伪元件中，优选可将胆留型液晶层的凹凸起伏面与水平面的夹角控制在30° -60°之间。在本发明的防伪元件中，所述胆留型液晶层涂布于元件的整体区域，或以图案、文字、符号、条码的形式在元件的局部区域存在。胆留型液晶层随观察角度的变化颜色发生变化，其局部区域在相同观察角度具有与其它区域不同的光学特征。对于本发明的防伪元件而言，其特征在于还包括具有可通过偏振片识别隐藏图像信息的向列型液晶层，该向列型液晶层只在元件的局部区域存在，与所述胆留型液晶层的局部区域重叠且位于胆留型液晶层之上。该向列型液晶层为使进出胆留型液晶材料层的光产生λ/2相位移的向列型液晶层。在本发明提供的防伪元件中，所述通过偏振片识别的隐藏图像信息具有正负片效果。有关隐藏正负片信息的形成已有报道，例如专利US6806930、CN1198241C, CN1489707A 等专利中有详细描述，在此将它们全文引入本发明供参考。目前的胆留型液晶材料本身大多是透明的，因此其随角变色的光变视觉效果受背景影响很大，在漫反射的白色或浅色背景上，漫反射的发散光重叠于胆留型液晶层选择性反射的圆偏振光上，使胆留型液晶层反射的可见光难以识别。但是，深色背景可以吸收入射光，将透过胆留型液晶层的其它光线吸收，使胆留型液晶层的反射光可明显地被识别。将胆甾型液晶层置于深色背景之上可取得理想的光变效果。因此，通过将机读材料结合到深色背景层中，使深色背景层具有机读防伪特征。在本发明提供的防伪元件中，优选地，胆留型液晶层位于深色背景层之上，即二者存在重叠区域，胆留型液晶层与深色背景层完全重叠，或胆留型液晶层与深色背景层局部区域重叠。在这种情况下，防伪元件的随角变色光变效果相对于不设置背景或者采用浅色背景时更为明显，更有利于大众进行识别。在本发明的一个实施方案中，所述防伪元件的深色背景层对400nm-700nm范围内的可见光有较强的吸收。优选深色背景层中含有对不同近红外波段电磁波的吸收具有明显反差的红外吸收材料。该防伪元件除了具有随角变色及通过手感识别的凹凸结构图纹的一线防伪特征外，由于深色背景层含有对不同波段电磁波的吸收具有明显反差的红外吸收材料，因此在红外材料的吸收波段于红外识别仪下显示出相应区域的成像信息，在红外材料的反射波段于红外识别仪下无相应区域的成像信息，从而使防伪元件结合了二线机读特征。在本发明的另一个实施方案，所述防伪元件的深色背景层中的机读材料为对某一波段的近红外电磁波具有吸收峰的窄波红外材料。机读红外信息可通过红外识别仪机读识别，也可通过能检测红外吸收峰的红外响应器机读识别。在本发明的再一个实施方案中，所述防伪元件的深色背景层中的机读材料为硬磁性材料、软磁性材料、红外吸收材料、红外反射材料、荧光材料、或者两种或两种以上上述材料的组合。多种机读材料可以结合在一种深色背景油墨中应用，也可以是单一机读材料以单一油墨的方式应用，然后套印其它的深色机读油墨。本发明的防伪元件尤其可以用于有价值的物品防伪。所述防伪元件的液晶层和/ 或机读材料层上还可设有保护层。为利于设置在需要防伪的物品上，该元件与物品结合的表面还优选设置胶粘剂层，用于将元件与物品结合起来。作为优选方案，该防伪元件的液晶层和深色背景层位于基材的同侧，在信息层表面设有胶粘层。所使用的胶粘剂层材料可根据液晶材料和机读材料的具体特性确定。实施方式都可按照常规方法，例如涂布于相应层面上。
根据本发明的具体技术方案，所述防伪元件的深色背景层以局部形式存在，元件未印刷深色背景区域与有价证券的开孔对应，该未印刷深色背景区域以透明窗的形式表现，优选元件中的胆留型液晶层在透明窗的局部区域存在，更优选该透明窗区域还包括可通过偏振片识别隐藏图像信息的向列型液晶层。在本发明的另一个方面，公开了上述防伪元件的制备方法，其包括将胆留型液晶预聚溶液涂布在合适的基材上，干燥除去溶剂，然后在惰性气氛下将液晶预聚物交联固化， 形成胆留型液晶层；通过局部压凸的方式或烫印在雕刻凹印图纹上的方式形成具有局部精细凹凸图纹结构的胆留型液晶层。任选地，可将基材从防伪元件上剥离。利用雕刻凹印版采用无墨压凸的方法压印元件，使胆留型液晶层局部形成凹凸起伏结构对本发明防伪元件的胆留型液晶层的局部压凸可通过雕刻凹印机以无墨压凸的方式进行，或通过对多色雕刻凹印机的不同色模版有的上墨，有的不上墨，并且印版不上墨的部位压凸胆甾型液晶层，印版上墨的部位正常印刷。印刷油墨的颜色与某一角度胆甾型液晶层反射光的颜色一致，比如从垂直角度到倾斜角度，胆留型液晶层反射光的颜色从红色变为绿色，所用的油墨颜色为红色或绿色，于是随着观察角度的变化，防伪元件的不同区域从两种颜色变为一种颜色，或者从一种颜色变为两种颜色，达到更易于大众肉眼可识别的防伪效果。在本发明的防伪元件的制备方法中，胆留型液晶层局部的凹凸结构还可以通过将胆甾型液晶层烫印在具有凹凸结构的图纹上实现。具体地说，将胆留型液晶预聚溶液涂布在合适的基材上，干燥除去溶剂，在惰性气氛下将液晶预聚物交联固化，形成胆留型液晶层，然后涂布深色背景层，增强胆留型液晶层的光学效果，在深色背景层上涂布胶粘剂，在一定的温度和压力下将胆留型液晶层烫印在具有凹凸结构的图纹上，胆留型液晶层在一定温度和压力作用下会发生形变，从而形成与凹凸图纹相对应的凹凸结构。烫印温度选择在胶粘剂的软化点左右。可设计胆留型液晶层面积大于凹凸结构的图纹区域面积，使胆甾型液晶层遮盖凹凸结构的图纹区域，这样图纹区域的凹凸结构便通过胆甾型液晶层体现出来，一方面整个胆留型液晶层具有随角变色的一线防伪特征，同时，胆留型液晶层的凹凸结构可通过手感识别；也可设计胆留型液晶层只遮盖部分凹凸结构的图纹区域，并选择图纹的颜色与某一角度胆留型液晶层反射光的颜色一致，比如从垂直角度到倾斜角度，胆甾型液晶层反射光的颜色从红色变为绿色，所用的油墨颜色为红色或绿色，于是随着观察角度的变化，胆留型液晶层和图纹未被遮盖的区域从两种颜色变为一种颜色，或者从一种颜色变为两种颜色，达到更易于大众肉眼可识别的防伪效果，同时胆甾型液晶层边缘的凹凸线条和图纹部分对应未被遮盖的线条形成同色或异色接线的效果。通过烫印方式实现具有精细凹凸图纹结构的胆甾型液晶层时所述的凹凸起伏差至少为5 μ m，凹凸起伏面与水平面间的夹角在15° -75°之间。在本发明的防伪元件的制备方法中，所述胆留型液晶层涂布于元件的整体区域， 或以图案、文字、符号、条码的形式在元件的局部区域存在。通过对多色雕刻凹印机的不同色模版有的上墨，有的不上墨，印版不上墨的部位压凸胆留型液晶层，印版上墨的部位套印于元件无胆留型液晶层的区域，通过对胆留型液晶材料及雕刻凹印油墨颜色的选择，可实现元件的不同区域从一个观察角度的多种颜色到另一个观察角度变化为同一种颜色，或从
7一个观察角度的一种颜色到另一个观察角度变化为多种颜色，同时结合胆留型液晶层压凸区域在不同角度的颜色变化，使元件表现出更为丰富的变色效果。在本发明提供的防伪元件中，胆留型液晶层的局部区域在相同观察角度具有与其它区域不同的光学特征。通过将压凸模版的不同区域设计成不同的角度，使压凸后的胆甾型液晶层不同区域具有不同的角度分布。比如垂直观察时，有的区域与观察方向垂直，有的区域与观察方向成45°，这样在同一观察角度，会看到胆留型液晶层的不同区域展现不同的颜色；或者将雕刻凹印版的不同区域设计成不同的角度，印刷形成的凹凸结构图纹不同区域有不同的角度分布，胆留型液晶层烫印在凹凸结构图纹上后，不同的胆留型液晶区域同样具有不同的角度分布，比如垂直观察时，有的区域与观察方向垂直，有的区域与观察方向成45°，这样在同一观察角度，会看到胆留型液晶层的不同区域展现不同的颜色。在本发明的防伪元件的制备方法中，还可根据需要在防伪元件中设置可通过偏振片识别隐藏图像信息的向列型液晶层，该向列型液晶层只在元件的局部区域存在，其可与所述胆留型液晶层的局部区域重叠且位于胆留型液晶层之上。在本发明的又一方面，提供了一种设置有上述防伪元件的有价物品，尤其是一些比较有价值的物品，例如包括有价证照、商品标识或商品包装等。其中，所述有价证照包括但不限于钞票、股票、证书、支票、信用卡、身份证、护照、入场券或机票等。通过结合上述防伪元件，该有价物品具有更好的大众识别防伪效果。对于本发明的设置有上述防伪元件的有价物品而言，可以先将防伪元件的胆甾型液晶层局部压凸，然后将该防伪元件结合于有价物品中；也可以先将该防伪元件结合于有价物品中，然后对胆留型液晶层局部进行压凸。本发明的防伪元件以贴膜、贴标、贴条、透明窗的形式与有价物品结合在一起，用于有价物品的防伪。综上所述，本发明的防伪元件由于如下所述的原因，具有优异的复合防伪特性1、将胆甾型液晶层的随角变色与手感凹凸结构两种易于大众识别的特征有机结合起来，获得了较之单一的随角变色或手感凹凸结构具有更为明显的一线防伪特征。2、在本发明的优选技术方案中，由于将可通过偏振片识别隐藏图像信息的向列型液晶层和/或将机读识别的机读信息结合于防伪元件上，获得了更为优异的复合防伪特性。
图1实施例1的防伪元件的结构示意图2实施例2的防伪元件的结构示意图3实施例3的防伪元件的结构示意图4实施例4的防伪元件的结构示意图5实施例5的防伪元件的结构示意图6实施例6的防伪元件的结构示意图7实施例7的防伪元件的结构示意图8实施例8、9的防伪元件的结构示意图
图9实施例10的防伪元件的结构示意图。
具体实施例方式以下结合具体实施例对本发明的方案、特点和防伪功效进行示例性说明，但其不对本发明的范围构成任何限定。制备实施例1胆留型液晶材料I的制备将以下三种液晶分子(瑞士 ROLIC公司售)、手性物质S811 (江苏和成售)、光引发剂184(1-羟基环己基苯基酮，长沙新宇化工售)、稳定剂丁羟甲苯(百灵威售)与溶剂戊酮按一定比例(如表1所示)混合，制成均勻的胆甾型液晶材料I的溶液。表1
权利要求
1.一种防伪元件，其至少包括一层胆留型液晶层，其中该胆留型液晶层局部具有凹凸结构，该凹凸结构的凹凸起伏差至少为5 μ m，凹凸起伏面与水平面间的夹角在15° -75° 之间。
2.根据权利要求1所述的防伪元件，其中所述凹凸结构的凹凸起伏差至少为ΙΟμπι。
3.根据权利要求1所述的防伪元件，其中所述胆留型液晶层的凹凸起伏面与水平面间的夹角在30° -60°之间。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的防伪元件，其中所述胆留型液晶层的局部区域在相同观察角度时具有与其它区域不同的光变特征。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的防伪元件，其中所述凹凸结构通过压凸胆留型液晶层的方式实现。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的防伪元件，其中所述凹凸结构通过将胆留型液晶层烫印在雕刻凹印图纹上实现。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的防伪元件，其中所述胆留型液晶层在元件的局部区域存在。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的防伪元件，其中所述防伪元件进一步包括具有可通过偏振片识别隐藏图像信息的向列型液晶层。
9.根据权利要求8所述的防伪元件，其中所述向列型液晶层只在元件的局部区域存在。
10.根据权利要求9所述的防伪元件，其中所述向列型液晶层为使进出胆留液晶层的光产生λ/2相位移的向列型液晶层。
11.根据权利要求8所述的防伪元件，其中所述通过偏振片识别的隐藏图像信息具有正负片效果。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的防伪元件，其中所述防伪元件进一步包括包含机读材料的深色背景层。
13.根据权利要求12所述的防伪元件，其中所述机读材料为对不同波长的近红外电磁波的吸收具有明显反差的红外材料。
14.根据权利要求12所述的防伪元件，其中所述机读材料为对某一波长的近红外电磁具有吸收峰的窄波红外材料。
15.根据权利要求12所述的防伪元件，其中所述机读材料为硬磁性材料，软磁性材料， 红外吸收材料，红外反射材料，荧光材料，两种或两种以上上述材料组合。
16.根据权利要求12所述的防伪元件，其中所述深色背景层在元件的局部区域存在。
17.根据权利要求1-16中任一项所述的防伪元件，其中所述防伪元件还包括将防伪元件和有价物品粘连一起的胶粘层。
18.根据权利要求1-17中任一项的防伪元件的制备方法，其包括将胆留型液晶预聚溶液涂布在基材上，干燥除去溶剂，然后在惰性气氛下将液晶预聚物交联固化，形成胆甾型液晶层；通过局部压凸的方式或烫印在雕刻凹印图纹上的方式形成具有局部精细凹凸图纹结构的胆甾型液晶层。
19.一种有价物品，其包括根据权利要求1-17中任一项的防伪元件。
20.根据权利要求19所述的有价物品，其中所述防伪元件以贴膜、贴标、贴条、透明窗的形式与有价物品结合。
21.根据权利要求19或20所述的有价物品，其中所述物品包括有价证照、商品标识或商品包装。
22.根据权利要求21所述的有价物品，其中所述有价证照包括钞票、股票、证书、支票、 信用卡、身份证、护照、入场券或机票。
全文摘要
本发明涉及一种防伪元件，具体而言，涉及一种至少包括一层局部具有精细凹凸图纹结构的胆甾型液晶层的防伪元件，其制作方法及其应用。本发明的防伪元件将胆甾型液晶材料的随角变色与手感凹凸结构两种易于大众识别的特征有机结合起来，较之单一的随角变色或手感凹凸结构具有更为明显的一线防伪特征，可有效地用于保护有价物品。
文档编号B42D15/00GK102336115SQ20101023312
公开日2012年2月1日 申请日期2010年7月16日 优先权日2010年7月16日
发明者刘卫东, 周基炜, 柯光明, 王斌, 陈庚, 黄小义 申请人:中国人民银行印制科学技术研究所, 中国印钞造币总公司