具有多重防伪功能的光变防伪元件的制作方法

专利名称：具有多重防伪功能的光变防伪元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种应用于保护有价物品的具有多重防伪功能的光学防伪元件，具体 涉及一种集金属镂空文字以及通过偏振片识别的隐藏正负片特征于一体的防伪元件。
背景技术：
防伪元件通常用于对有价物品的真假鉴别，具有一线防伪特征的防伪元件所使用 的防伪技术通常包括全息光变、水印、微孔、光变油墨等。例如US 6686042公开了一种可 用于防伪的光变颜料，其中，该颜料至少具有一反射层，以及位于反射层表面的选择性吸收 层，位于吸收层表面的介电层，以及位于介电层表面的吸收层。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，表现出随角变色的光变 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，但是反射光波 段较宽，通常为混合光，色纯度不高，不同角度观察到的反射光的色差不明显，不利于大众 的敏锐识别。具有二线防伪特征的防伪元件提供了更深层次的防伪鉴别功能，可以借助偏振 片、放大镜、紫外灯等简单的工具进行识别。例如us 2003/0035191A1公开了一种基于偏振 光效应的防伪元件，该元件含有光定向聚合物材料层(PPN)，经过线性偏振紫外光的分步曝 光，光定向材料的不同区域产生不同的取向，在PPN层上面覆盖一层液晶预聚合物(LCP)， 液晶分子沿PPN取向方向进行排列并在紫外光作用下进行交联固化，形成具有光学各向异 性的双折射相位延迟层，从而记录隐藏图像信息。通过偏振片可以观察到隐藏信息，转动偏 振片或防伪元件，隐藏信息在正负片之间互换。第三种类型的防伪元件是指只能借助于光谱仪、偏光显微镜等特殊的专业仪器才 能进行解码鉴别的防伪元件，例如纸张中添加的特殊纤维、特殊标记物、特殊荧光油墨、数 字编码标记等等。目前仅仅具有一线防伪特征的元件虽然易于大众识别，但同时也给造假者留下了 更多的伪造空间；而仅具有二线或三线防伪技术的元件，虽然技术含量高，公众却无法凭借 肉眼进行识别，不利于防伪技术的推广应用。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，以便做出正确判断，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。为达到上述效果，这种防伪元件首先必须方便公众的肉眼识别，其次结合多 种二线和三线防伪功能，增加伪造的技术难度。

发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种光变防伪元件，集金属镂空防伪特征与通 过偏振片观察的防伪特征于一体，将依据不同原理所设计的多种防伪技术集于一身，该防 伪元件实现一线防伪特征和二线防伪特征的结合，具有能够快速识别的多重防伪功能。
3在于提供一种设置有上述光变防伪元件的有价物品， 通过结合上述防伪元件，该有价物品具有较好的防伪效果，达到了较高的防伪等级。本发明首先提供了一种具有多重防伪功能的防伪元件(光变防伪元件)，其具有 至少一层在不同方向选择性定向的线性光聚合材料层(或称取向层)，至少一层光学各向 异性材料层以及至少一层在该防伪元件局部区域存在的金属层。取向层是实现本发明的前提，对液晶分子有良好取向作用的取向层，可以有效地 减低光学各向异性材料(例如液晶材料)分子间的紊乱状态，从而保证液晶层各处呈现均 勻一致的反射方向，同时也可以使基材对液晶层的影响降至最低；另外，取向层是连接基材 和液晶层的中间层，优选地，取向层可以实现与液晶分子形成化学键连接，从而能够增强元 件的结合力和机械稳定性，这一点在元件热转印应用中非常重要。本发明通过将取向层对于液晶分子的取向作用所带来的防伪特征与现有的一线 防伪特征结合，得到一线和二线防伪特征相结合的防伪元件。在本发明提供的防伪元件中，取向层的获得(即进行不同方向选择性定向)可以 通过公知的摩擦取向法、偏振紫外光取向法或其他的取向方法，在本发明中优选采用偏振 紫外光取向法。采用偏振紫外光取向法既可以进行单方向取向也可以进行多方向取向，在 本发明中，优选采取多方向取向。根据本发明的具体技术方案，组成取向层的线性光聚合物材料可以选自 US6340506和US6201087等中所公开的材料，将上述专利全文合并到此作为参考。取向层厚 度可以控制在IO-IOOnm之间；在制备取向层时所配制的线性光聚合物溶液中，线性光聚合 物材料的浓度可以在之间，可以通过涂布、印刷等方式将光定向聚合物溶液设置 于基材表面以形成取向层。根据本发明的具体技术方案，优选地，本发明的防伪元件中的光学各向异性材料 层为具有双折射性质的液晶预聚物材料形成的，并且，液晶分子按照线性光聚合材料层的 定向方向排列；更优选地，可以按照现有的定向方法从不同方向对线性光聚合材料进行定 向形成一定的图案，将液晶材料按照线性光聚合材料的定向方向排列之后，能够在上述液 晶材料层(光学各向异性材料层)中形成隐藏信息，通过偏振片可以观察到该隐藏信息，旋 转偏振片或者防伪元件时，还可以观察到隐藏信息在正负片之间转换，从而使上述防伪元 件具有通过偏振片识别隐藏信息的二线防伪特征。在本发明提供的防伪元件中，液晶聚合物层(即光学各向异性材料层)的制备可 以选择本领域中常用的工艺进行。优选地，通过选择合适的液晶核心特征基团和组成而形 成的液晶层中的液晶分子可以在预先载入图文信息的线性光聚合材料层(即取向层)上进 行不同方向的定向排列，实现对光的各向异性作用，借助于偏振片可以观察到隐藏正负片 图文信息，可以使含有上述液晶层的防伪元件具有相应的二线防伪特征。本发明的防伪元件具有通过线偏振片才能识别的隐藏正负片信息，并且有关隐藏 正负片信息的形成以及制备方法已有报道，例如US 6806930、CN1198241C等中均有详细描 述，将上述专利全文合并到此作为参考。举例来说，隐藏信息的形成方法可以是首先，在 基材上涂布线性光聚合物溶液，干燥除去溶剂，形成线性光聚合材料层；然后，在涂层上方 放置带有所需图文或图案的光掩模版，用一定角度的线性偏振紫外光照射线性光聚合材料 层，这样，被光照射到的光定向材料分子就会排列成图文并固化；除去光掩模版并再次用另
4外角度的线性偏振紫外光照射其余部分，在线性光聚合材料层内就形成了在不同方向选择 性定向的微区域；然后，在线性光聚合材料层表面涂布液晶预聚物溶液，干燥除去溶剂，在 惰性气氛下用紫外光将液晶预聚物交联固化，具有双折射性质的液晶分子按照在不同方向 选择性定向的线性光聚合材料的定向方向排列，形成光学各向异性材料层，从而在防伪元 件中载入了隐藏信息。根据本发明的具体技术方案，优选地，本发明的防伪元件还可以包括至少一层胆 甾型液晶材料层，该胆留型液晶材料层选择性反射具有圆偏振性质的可见光，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，可以使上述防伪 元件具有可以肉眼识别的随角变色的一线防伪特征。胆留型液晶是一种具有特殊性质的手性向列相液晶，液晶相中的手性物质使液晶 分子之间产生螺旋结构，如图1所示，其中，P是螺距。一束自然光进入胆留型液晶层后，胆 甾型液晶具有的螺旋结构能够选择性地反射特定波长(λ)和特定旋向的圆偏振光。胆甾 型液晶层反射光的中心波长取决于螺旋结构的螺距(P)、液晶材料的双折射率和检测角度， 因此随检测角度的变化，胆留型液晶层反射光的波长也随着变化。如果反射光的中心波长 在可见光范围内，便可实现随观察角度的变化，胆留型液晶层反射光的颜色也随着变化，如 图2所示，其中反射光的波长位于可见光范围内。观察角度从垂直(90° )变换到倾斜(比 如45° )时，反射光的波长向短波方向移动。因此，可以根据设计需要，通过改变胆留型液 晶溶液的组成，得到反射不同波长可见光的胆留型液晶层，以此能够形成具有不同的光变 效果的防伪元件。胆留型液晶具有圆二色性，不同手性特征的胆留型液晶反射不同旋向的圆偏振 光，具有相同组成的左旋和右旋胆留型液晶能分别反射不同旋向的左旋和右旋圆偏振光， 单一旋向的胆留型液晶层的反射率可达到50%。在本发明的技术方案中，优选地，本发明的 防伪元件还可以具有存在于胆留型液晶材料层的局部区域的第二液晶材料层。这层液晶材 料可以以图案的形式存在。根据本发明的具体技术方案，优选地，上述第二液晶材料层可以是由与形成胆甾 型液晶材料层的胆留型液晶材料旋向相反的另一种胆留型液晶材料形成的。反射一定旋向 的偏振光的区域在相同旋向的偏振片下观察时为明，而在不同旋向的偏振片下观察时则为 暗，例如用左旋偏振片观察反射左旋偏振光的区域，则该区域为明，用左旋偏振片观察反 射右旋偏振光的区域，则该区域为暗。在两种旋向相反的胆甾型液晶材料的重叠区域，对特 定波长的左旋和右旋圆偏振光表现为近似全反射，反射率可达到100%，而在单层胆留型液 晶材料层区域只反射某一旋向的圆偏振光，反射率最高为50%，因此包括了至少两层胆甾 型液晶材料层的防伪元件的不同区域对特定波长的圆偏振光的反射率不同，如果用某一旋 向的圆偏振片观察该防伪元件的胆甾型液晶区域，观察到明暗相间的图案，那么用另一旋 向的圆偏振片观察胆留型液晶区域，由于整个胆留型液晶区域全明，因此观察不到图案。根据本发明的具体技术方案，优选地，上述第二液晶材料层也可以是能使胆甾型 液晶材料层的反射光产生λ/2相位移的向列型液晶材料层，或者说，可以选择在胆留型液 晶层的局部区域涂布一层向列型液晶材料以形成第二液晶材料层。向列型液晶材料层的厚 度不同，能够使胆留型液晶材料层反射的圆偏振光在经过向列型液晶层时产生不同的相位 移，优选地，在本发明的防伪元件中，胆留型液晶材料层反射的圆偏振光在经过向列型液晶材料层时产生λ/2的相位移，即圆偏振光的旋向发生了改变。同样，此向列型液晶材料也 可以以图案的形式涂布于胆留型液晶材料层上，在胆留型液晶材料层和向列型液晶材料层 的重叠区域，圆偏振反射光的旋向与周围单层胆甾型液晶区域圆偏振反射光的旋向相反， 用某一旋向的圆偏振片观察胆甾型液晶区域，可观察到明暗相间的图案，用另一旋向的圆 偏振片观察胆甾型液晶区域，可观察到与上述明暗相反的图案，即上面的“明”变为下面的 “暗”，上面的“暗”变为下面的“明”。在本发明提供的防伪元件中，优选地，液晶聚合物层可以是由一种或多种液晶预 聚物、光引发剂和溶剂组成的溶液涂布而成的。上述溶液中，液晶预聚物的浓度(W/V)可以 在20% -60%之间。根据本发明的具体技术方案，本发明所采用的液晶预聚物可以选自US6806930、US 2003/0035191和US5567349中所公开的各种液晶预聚物材料，将上述专利全文合并到此作
为参考。本发明所提供的防伪元件中，优选地，胆留型液晶材料层中的液晶材料可以与上 述液晶聚合物层中的液晶成分相同，只是在制备胆留型液晶材料层的液晶聚合物溶液中添 加了手性添加剂，该手性添加剂可以选自US6607677、US6569356及US6806930中所公开的 各种手性物质(将上述专利全文合并到此作为参考)，手性添加剂的含量可以控制在占固 体成分(包括手性添加剂本身)的(w/w)2% -10%之间。根据本发明的具体技术方案，制备液晶层时所添加的光引发剂可以为自由基型光 引发剂，例如184(1-羟基环己基苯基酮，长沙新宇化工)，TP0(2，4，6-三甲基苯甲酰基-二 苯基氧化膦，长沙新宇化工)和BP(二苯甲酮，长沙新宇化工)、ΙΤΧ(异丙基硫杂蒽酮，长 沙新宇化工)、CTX (2，4-二氯硫杂蒽酮，Ciba 公司)、Irgacure 369 (Ciba 公司)、Irgacure 691 (Ciba公司)，优选采用Irgacure 369 ；在液晶聚合物溶液中，引发剂的浓度可以控制在 (w/w)0. 05% -4%之间。根据本发明的具体技术方案，本发明所采用的光定向材料可以选自US5602661、 US6806930及US2004265742中所公开的各种光定向材料，将上述专利全文合并到此作为参考。根据本发明的具体技术方案，在制备液晶层时，能较好地溶解上述材料(包括液 晶材料、光引发剂和/或手性添加剂等)的溶剂都可以使用；优选地，所采用的溶剂包括乙 酸乙酯、苯甲醚、丁酮、苯乙酮、对氯苯乙酮、二苯甲酮、环戊酮、环己酮、N，N-二甲基甲酰胺、 N，N-二甲基乙酰胺、二甲亚砜和哌啶基甲酰胺等中的一种或几种；更优选地，上述溶剂包 括乙酸乙酯、苯甲醚、丁酮和环戊酮等中的一种或几种。在液晶聚合物溶液中，溶剂的质量 分数可以控制为50% -80%，优选为55% -75%。根据本发明的具体实施方案，优选地，液晶聚合物层的厚度可以控制在0.6-10 μ m 之间。根据本发明的具体技术方案，金属层存在于防伪元件的局部区域，优选地，该金属 层为镂空金属层。该镂空金属层可以是采用现有的在金属层表面局部涂布保护层，然后用 碱液进行腐蚀形成，也可以是用金属油墨直接印刷而成；并且，既可以制成金属镂空文字， 也可以制成金属镂空图案，通过这种方式能够提供易于大众识别观察的防伪效果，例如上 述金属层可以形成阳文图案或者阴文图案，从而使上述防伪元件具有金属镂空图文的一线防伪特征。根据本发明的具体技术方案，优选地，本发明的防伪元件还包括全息模压层，能够 使上述防伪元件具有全息彩虹光变的一线防伪特征。全息模压层的形成可以采用本领域所 常用的工艺，例如激光全息模压技术，一般地，该全息模压层可以设置于金属层的下面。在本发明提供的防伪元件中，通过上述全息模压层与局部金属层的结合，形成全 息脱铝局部镂空图案。上述全息镀铝局部镂空图案的制备可以采用以下方法首先，在全息 模压层的镀铝面局部涂布耐腐蚀的保护层；然后，用一定浓度的碱液，例如氢氧化钠溶液， 将未保护的铝层腐蚀掉；再用清水将腐蚀液洗净，形成镂空文字或图案；而且，在制备的过 程中，可以根据设计需要在铝层表面局部涂布阳文的保护层，腐蚀后形成阴文的镂空图案； 或者在铝层表面局部涂布阴文的保护层，腐蚀后形成阳文的镂空图案。镂空文字或图案的 精度主要取决于印刷保护层的版辊的制版精度和对腐蚀工艺的熟练程度，镂空文字或图案 可精细到肉眼识别的极限0.4mm左右。目前这种技术已在全息防伪标贴、香烟防伪金拉线 及防伪安全线上得到了应用。根据本发明的具体技术方案，优选地，本发明的防伪元件还具有至少一层含有机 读材料的深色背景层；更优选地，该深色背景层位于胆留型液晶材料层的下面。目前的胆甾 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。深色背景可以吸收透射光，能够将透过胆留型液 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，因此，在本发明提供的防 伪元件中，将胆留型液晶材料层置于深色背景层之上可取得理想的光变效果，更有利于大 众清晰准确地识别防伪元件。根据本发明的具体技术方案，为了在防伪元件中增加新的防伪特征，提高其防伪 等级，优选地，可以在印刷深色背景层的深色油墨中加入机读材料，这些机读材料本身可以 是深色材料，也可以是浅色材料，然后再通过在油墨中加入一系列的其它辅料，制成深色的 机读油墨或黑色油墨，利用这种油墨制成的深色背景层不仅可以使防伪元件具有理想的光 变效果，还可以同时提供二线机读防伪特征。根据本发明的具体技术方案，优选地，本发明的防伪元件的深色背景层中所含有 的机读材料包括硬磁性材料、软磁性材料、红外吸收材料、红外反射材料和荧光材料等中的 一种或几种。本发明提供的防伪元件中的深色背景层可以是由含一种机读材料的深色油墨 印制成的，也可以是由多种含不同机读材料的深色油墨通过套印形成的，优选地，上述油墨 可以形成编码的形式。上述设置有编码的深色背景层可以称为编码层，可以为磁性材料、红 外特征材料和荧光材料等中的一种或多种材料的组合编码层，也可以为磁性材料、红外特 征材料和荧光材料等中的一种或多种材料组成的编码与不具备安全特征的普通材料的组 合编码层。这些编码均为隐藏信息，需要通过相关的专有检测仪器进行识别检测，可以使含 有上述编码层的防伪元件具有更加专业的防伪效果。本发明提供的防伪元件具有多层结构，可根据需要将不同层置于基材的同侧或异 侧，从保证本发明的防伪元件耐流通的性能考虑，优选地，各层设置于基材的同侧。本发明 的各层可以单独在基材上成型，然后复合在一起；优选地，可以在涂层与基材间设置剥离 层，待各涂层复合成型后，将基材剥离。
本发明的防伪元件可以在一线防伪特征的基础上，结合多种二线、三线防伪特征， 具有易于大众识别的防伪效果以及较高的防伪等级，尤其适用于有价物品的防伪。本发明 提供的防伪元件的金属层、液晶层或机读材料层(深色背景层)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。作为优选的技术方案，本发明提供的防伪元件的金属层、全息层、液晶层 和深色背景层位于基材的同侧，在涂层表面设有保护层，利于提高防伪特征的耐流通性能， 元件与物品结合的表面设有胶粘剂层，并且所使用的保护层和胶粘剂层材料可根据不同材 料的具体特性确定，其实施方式都可按照常规方法，例如涂布于相应层面。根据本发明的具体技术方案，本发明的防伪元件可以包括以下具体结构在不同 方向选择性定向的线性光聚合材料层，分子按照线性光聚合材料层的定向方向排列的光学 各向异性材料层，选择性反射圆偏振可见光的胆留型液晶材料层，全息模压层，局部区域存 在的金属层，以及含有机读材料的深色背景层；优选地，上述防伪元件还可以包括在胆甾型 液晶材料层的局部区域存在的第二液晶材料层。在上述防伪元件中，各层之间的位置关系 可以是金属层_全息模压层_基材层_线性光聚合材料层_光学各向异性材料层_胆甾 型液晶材料层-深色背景层，第二液晶材料层可以位于胆留型液晶材料层与深色背景层之 间或光学各向异性材料层与胆留型液晶材料层之间；各层之间的位置关系也可以是基材 层_全息模压层_金属层_线性光聚合材料层_光学各向异性材料层_胆留型液晶材料 层_深色背景层，第二液晶材料层可以位于胆留型液晶材料层与深色背景层之间或光学各 向异性材料层与胆留型液晶材料层之间。根据本发明的具体技术方案，适于涂布本发明的各种溶液、油墨及胶液的基材优 选为透明塑料，例如ΡΕ、PP、PET、PS、PVC和BOPP等材质；在基材上涂布各种材料的方式可 以是公知的涂布方式，例如可以采用丝棒、照相凹版、柔版、胶印或者丝网等方式将各种溶 液、油墨和胶液等分别涂布在透明塑料基材上，并通过合适的方式干燥或定向固化。本发明通过将多种防伪特征结合于同一个防伪元件中，实现了一线、二线和/或 三线防伪特征的复合，从而得到了一种具有多重防伪功能的防伪元件，对于该防伪元件，既 可以肉眼进行识别，又可以通过简单的工具或者专业仪器进行验证，并且该防伪元件难以 被伪造。本发明还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，可以包括有价证照、商品标识或商品包装等。其中，上述有价证照包括钞票、股票、证 书、支票、信用卡、身份证、护照、入场券或机票等。上述防伪元件可以是以开窗安全线、贴膜或贴标等方式设置于有价物品上，便于 公众或专业部门对物品的真伪进行检测识别。综上所述，本发明通过将不同的防伪特征结合制备得到了具有多重防伪功能的光 变防伪元件，该防伪元件可以含有通过镂空脱铝形成镂空文字或图案的局部金属层、在不 同方向选择性定向的线性光聚合材料层和分子按照线性光聚合材料的定向方向排列的液 晶聚合物层，该防伪元件可以同时具有镂空金属图文的一线防伪特征以及通过偏振片识别 的隐藏信息等二线防伪特征。在此基础上，本发明的防伪元件还可以具有能够产生随角变 色效果的胆留型液晶材料层、提供便于观察胆留型液晶材料随角变色光变效果的含有机读 材料的深色背景层和/或含有具有产生彩虹连续光谱变化的全息光学层和/或第二液晶层，从而使防伪元件同时结合随角变色光变效果、镂空信息、全息彩虹光变效果、通过偏振 片识别的隐藏信息以及机读识别的编码特征。本发明所提供的防伪元件能够实现一线和二 线防伪技术，甚至是一线、二线和三线防伪技术的有机结合，具有既易于大众识别又难以仿 冒伪造的防伪特征，具有很高的防伪等级，能够为设置有该防伪元件的物品提供安全、可靠 的防伪效果。通过在同一防伪元件中复合多种防伪特征，还能够同时满足不同用户的防伪 需求。


图1是胆甾型液晶材料的螺旋结构示意图；图2是胆留型液晶材料层随观察角度的变化，反射光的波长随着变化的光谱图；图3是本发明的光变防伪元件分别以开窗安全线和贴标的形式用于钞票纸中的 示意图；图4是实施例1提供的光变防伪元件的结构示意图；图5-1是实施例2提供的光变防伪元件的结构示意图；图5-2是实施例2提供的防伪元件的镂空金属层阴文文字效果示意图；图6是实施例3提供的光变防伪元件的结构示意图；图7是实施例4提供的光变防伪元件的结构示意图；图8是实施例5提供的光变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，但不对 本发明的实施范围构成任何限定。在本发明的实施例中，制备液晶聚合物溶液时，所采用的各种材料可以选用US 2003/0035191A1所公开的相应的材料，其中，液晶预聚物材料的结构式如式1-1、1-2和1_3 所示，手性添加剂的结构式如式II所示，光定向材料(LPP)的结构式如式III所示
9 实施例1在PET基材(基材层)1表面用金属油墨以照相凹版的方式印刷阴文图案，形成阴 文文字“PEOPLE”，干燥，形成局部金属层(镂空金属层)2 ；将浓度为2%的LPP(分子式III)溶液涂布于基材的另一面，干燥，将厚度控制在 50nm左右，形成线性光聚合材料层；然后，在涂层上方放置含有阳文文字“CHINA”的光掩模 版，用一定角度的线性偏振紫外光照射线性光聚合材料层，这样，被光照射到的光定向材料 分子就会排列成图文并固化；然后除去光掩模版再次用另外角度的线性偏振紫外光照射其 余部分，在线性光聚合材料层内就形成了在不同方向选择性定向的各向异性微区域，形成 光定向材料层(即在不同方向选择性定向的线性光聚合材料层)3 ；将液晶预聚物材料1-1、1-2、1-3在室温下进行混合，三种液晶预聚物材料的重量比例为I-I 1-2 1-3 = 80 15 5，并向混合物中加入2%重量百分比的Irgacure 369光引发剂，用苯甲醚调节液晶预聚物溶液的浓度和粘度，能够满足顺利涂布的需要即 可；将配制好的液晶预聚物溶液涂布在光定向材料层3表面，干燥，随后在氮气保护下交联 固化，液晶层的厚度控制在1. lum，具有双折射性质的液晶分子按照在不同方向选择性定向 的线性光聚合材料的定向方向排列，从而在防伪元件中载入了隐藏信息，形成液晶聚合物 层(即光学各向异性材料层)4;在局部金属层的表面套印黑色磁性油墨(形成磁性区域181)和对不同波段电 磁波的吸收具有明显反差的浅色红外油墨(形成红外区域182)，其中黑色磁性层对应金 属层，浅色红外油墨层对应阴文文字区域，形成深浅相间的机读材料层(深浅相间的背景 层)8，最终形成如图4所示的防伪元件，其结构依次是液晶聚合物层4-光定向材料层 3-基材层1-局部金属层2-机读材料层8。本实施例的防伪元件具有以下防伪效果在透射光下肉眼观察本实施例的防伪 元件，可看到阴文金属文字“PEOPLE”；用线性偏振片观察该防伪元件，可看到隐藏文字 “CHINA”，转动偏振片或者该防伪元件，隐藏文字可在正负片效果间互换，并且，隐藏文字 “CHINA”与阴文文字“PEOPLE”对应形成“CHINA PEOPLE”的互补信息文字；通过磁性检测 仪可检测到磁性区域181的磁性编码，通过红外识别仪在红外材料强吸收的电磁波段可观 察到红外区域182的成像信息，在红外材料强反射的电磁波段无红外区域182的成像信息。本实施例提供的防伪元件结合了一线(微细金属文字)、二线(用偏振片识别的隐 藏文字信息)和三线(通过专门仪器识别的磁性编码和红外信息)防伪特征。实施例2在镀铝BOPP基材(基材层)1的镀铝层表面通过照相凹版印刷保护层，然后用碱 液将未保护部分的铝层腐蚀掉，用清水洗净，干燥，可看到阴文文字“CBPMC”，形成局部金属 层2 ；在金属层2表面按照与实施例1同样的工艺方式涂布形成光定向材料层3以及液 晶聚合物层4，在液晶聚合物层4中载入隐藏信息“CHINA” ；在BOPP基材1的另一面涂布胆留型液晶溶液，干燥除去溶剂，在惰性气氛下用紫 外光将胆留型液晶交联固化，形成胆留型液晶层6 ；然后在胆留型液晶层6的表面套印外观颜色相同的、对不同近红外电磁波的吸收 具有明显反差的深色红外油墨A和B(红外吸收油墨A中含有对S波段的近红外电磁波有 较强吸收、对T波段的近红外电磁波有较强的反射的红外材料A，油墨B中含有对S波段的 近红外电磁波有较强反射、对T波段的近红外电磁波有较强的吸收的红外材料B)，干燥，其 中红外油墨A中含有荧光材料，形成机读材料层(深色背景层)8，最终形成如图5-1所示 的防伪元件，其结构依次是液晶聚合物层4-光定向材料层3-保护层及金属层2-基材层 1-胆留型液晶层6-机读材料层8。本实施例的防伪元件具有以下防伪效果肉眼观察本实施例的防伪元件，可看 到阴文金属文字“CBPMC”，文字效果如图5-2所示；胆甾型液晶层6由于被局部金属区 域211遮挡，只在镂空部分222可观察到随观察角度的不同，胆留型液晶层6的外观颜色 会发生明显的改变，比如从黄色变化到绿色；用线性偏振片观察该防伪元件，可看到隐藏 文字“CHINA”，转动偏振片或防伪元件，隐藏文字可在正负片效果间互换，并且，隐藏文字“CHINA”与金属文字“CBPMC”对应形成“CHINA CBPMC”的互补信息文字；在红外识别仪的S 波段可观察到含有深色红外油墨A的区域的成像信息，在T波段可观察到含有深色红外油 墨B的区域的成像信息；在紫外灯下可观察到含有深色红外油墨A的区域被激发出的可见光。本实施例提供的防伪元件结合了一线(微细金属文字和随角变色)、二线(用偏振 片识别的隐藏文字信息和经紫外光激发出的可见光)和三线(通过专门仪器识别的红外信 息)防伪特征。实施例3在PET基材(基材层)1表面涂布全息模压胶液，干燥形成模压层，用模压版对模 压层进行加工，然后在模压层表面蒸镀铝层，形成文字信息为“BANK”的全息层5 ；然后在铝层表面通过照相凹版印刷保护层，用碱液将未保护部分的铝层腐蚀掉， 用清水洗净，干燥，形成文字信息为“PEOPLE”的局部金属层2 ；在PET基材1的另一面按与实施例1同样的方式涂布形成光定向材料层3以及液 晶聚合物层4，在液晶聚合物层4中载入隐藏信息“CHINA” ；在液晶聚合物层4表面按与实施例2同样的方式形成胆留型液晶层6，然后在胆 甾型液晶层6表面套印外观颜色相同的硬磁油墨和软磁油墨，形成硬磁区域381和软磁区 域382构成的机读材料层(深色背景层)，最终形成图6所示的防伪元件，其结构依次是 金属层2-全息层5-基材层1-光定向材料层3-液晶聚合物层4-胆留型液晶层6-机读材 料层；为便于示意说明，图6中外观颜色相同的硬磁区域和软磁区域以不同的深色表示。本实施例的防伪元件具有以下防伪效果肉眼观察本实施例的防伪元件，可看到 阴文或阳文的金属文字“PEOPLE”；胆留型液晶层6由于被局部金属区域311遮挡，只在镂 空部分322可观察到随观察角度的不同，胆留型液晶层6的外观颜色会发生明显的改变，比 如从绿色变化到蓝色；通过肉眼可观察到彩虹全息文字“BANK” ；用线性偏振片观察防伪元 件，可看到隐藏文字“CHINA”，转动偏振片或防伪元件，隐藏文字可在正负片效果间互换，并 且，隐藏文字、金属文字和全息文字对应形成“CHINA PE0PLEBANK”的互补信息文字；通过磁 性检测仪可检测到硬磁区域381和软磁区域382的配对磁性编码。本实施例提供的防伪元件结合了一线(微细金属文字、全息文字和随角变色)、二 线(用偏振片识别的隐藏文字信息)和三线(通过专门仪器识别的硬软磁配对磁性编码) 防伪特征。实施例4按照实施例3所述的方法在PET基材(基材层)1表面形成全息层5、镂空图案局 部金属层2、光定向材料层3和液晶聚合物层4 ；在液晶聚合物层4表面局部涂布向列型液 晶溶液，控制向列型液晶层厚度，干燥后形成相位移为λ /2的局部向列型液晶层7 ；然后按 照与实施例2同样的方式形成胆留型液晶层6 ；最后套印外观颜色相同的对近红外电磁波 全吸收的红外吸收油墨C和对不同波段电磁波的吸收具有明显反差的红外油墨D，形成深 色背景层8，最终形成结构如图7所示的防伪元件，其结构依次是基材层1-全息层5-金 属层2-光定向材料层3-液晶聚合物层4-向列型液晶层7-胆留型液晶层6-深色背景层 8。本实施例的防伪元件具有以下防伪效果肉眼观察本实施例的防伪元件，可看到阴文或阳文的金属文字；通过肉眼可观察到彩虹全息信息；胆留型液晶层6由于被局部金 属区域411遮挡，只在镂空部分422和433可观察到随观察角度的不同，胆留型液晶层6的 外观颜色会发生明显的改变；用线性偏振片观察防伪元件，可看到隐藏文字，转动偏振片或 防伪元件，隐藏文字可在正负片效果间互换；胆留型液晶层6反射某一旋向的圆偏振光，由 于胆留型液晶层6反射的圆偏振光经过向列型液晶层7时产生λ /2的相位移，即圆偏振光 的旋向发生了改变，用某一旋向的圆偏振片观察防伪元件时，由于区域422和433反射不同 旋向的圆偏振光，因此可观察到区域422和433产生明暗反差的图案，用另一旋向的圆偏振 片观察防伪元件时，可观察到区域422和433产生与上述明暗反差相反的图案；在红外识别 仪的每一波段，可观察到由对近红外电磁波全吸收的红外吸收油墨C所印刷的区域的成像 信息，但仅在红外油墨D的吸收波段，可观察到红外油墨D所印刷的区域的成像信息，在其 它波段则无该区域的成像信息。本实施例提供的防伪元件结合了一线(微细金属文字、全息文字和随角变色)、二 线(用线偏振片识别的隐藏正负片信息和用圆偏振片识别的隐藏信息)和三线(通过专门 仪器识别的红外信息)防伪特征。实施例5按实施例4同样的方式在PET基材层1表面形成全息层5、镂空图案局部金属层 2、光定向材料层3和液晶聚合物层4，在液晶聚合物层4表面按与实施例2同样的方式形成 某一旋向的局部胆留型液晶层9，然后以同样的方式形成另一旋向的胆留型液晶层6，最后 套印外观颜色相同的对近红外电磁波全反射的红外反射油墨E和对不同波段电磁波的吸 收具有明显反差的红外油墨D，形成深色背景层8，该防伪元件的结构示意图如图8所示，其 结构依次是基材层1-全息层5-金属层2-光定向材料层3-液晶聚合物层4-胆留型液晶 层9-胆留型液晶层6-深色背景层8。本实施例的防伪元件具有以下防伪效果肉眼观察本实施例的防伪元件，可看到 阴文或阳文的金属文字；通过肉眼可观察到彩虹全息信息；胆留型液晶层6由于被局部金 属区域511遮挡，只在镂空部分522和533可观察到随观察角度的不同，胆留型液晶层6的 外观颜色会发生明显的改变；用线性偏振片观察防伪元件，可看到隐藏文字，转动偏振片或 防伪元件，隐藏文字可在正负片效果间互换；区域533反射某一旋向的圆偏振光，重叠区域 522同时反射左旋和右旋的圆偏振光，用某一旋向的圆偏振片观察胆留型液晶区域，可观察 到区域522为明和区域533为暗相间的图案，用另一旋向的圆偏振片观察胆甾型液晶区域， 由于区域522和533全明，因此观察不到图像；在红外识别仪的每一波段，无红外反射油墨 E所印刷区域的成像信息，但在红外油墨D的吸收波段，可观察到红外油墨D所印刷的区域 的成像信息，在其它波段则无该区域的成像信息。本实施例提供的防伪元件结合了一线(微细金属文字、全息文字和随角变色)、二 线(用线偏振片识别的隐藏正负片信息和用圆偏振片识别的隐藏信息)和三线(通过专门 仪器识别的红外信息)防伪特征。实施例6在实施例5的防伪元件的信息层(深色背景层)表面涂布保护层和胶粘剂层，将 元件分切成贴膜63，然后将元件粘贴到防伪纸中；保护层可有效保护液晶信息层在流通过 程中的耐性；或者也可以在实施例5的防伪元件的信息层表面涂布保护层和胶粘层，同时在基材的另一面涂布粘胶层，将元件分切成安全线62，然后将安全线在抄纸过程中结合到 钞票纸61中，形成开窗安全线，如图3所示。
权利要求
一种具有多重防伪功能的防伪元件，其特征在于，该防伪元件具有至少一层在不同方向选择性定向的线性光聚合材料层，至少一层光学各向异性材料层以及至少一层在该防伪元件局部区域存在的金属层。
2.如权利要求1所述的防伪元件，其特征在于，所述光学各向异性材料层是由具有双 折射性质的液晶材料形成的，并且，液晶分子按照所述线性光聚合材料层的定向方向排列。
3.如权利要求1或2所述的防伪元件，其特征在于，该防伪元件还具有至少一层胆甾型 液晶材料层，该胆留型液晶材料层选择性反射具有圆偏振性质的可见光。
4.如权利要求1所述的防伪元件，其特征在于，所述金属层为镂空金属层，形成阳文图 案或者阴文图案。
5.如权利要求1或4所述的防伪元件，其特征在于，该防伪元件还具有全息模压层。
6.如权利要求1所述的防伪元件，其特征在于，该防伪元件还具有至少一层含有机读 材料的深色背景层。
7.如权利要求6所述的防伪元件，其特征在于，所述机读材料包括硬磁性材料、软磁性 材料、红外吸收材料、红外反射材料和荧光材料中的一种或几种。
8.如权利要求3所述的防伪元件，其特征在于，该防伪元件还具有存在于所述胆甾型 液晶材料层局部区域的第二液晶材料层。
9.如权利要求8所述的防伪元件，其特征在于，所述第二液晶材料层是由与形成所述 胆甾型液晶材料层的胆留型液晶材料旋向相反的另一种胆留型液晶材料形成的。
10.如权利要求8所述的防伪元件，其特征在于，所述第二液晶材料层是能使所述胆甾 型液晶材料层的反射光产生λ /2相位移的向列型液晶材料层。
11.如权利要求1所述的防伪元件，其特征在于，该防伪元件包括在不同方向选择性定 向的线性光聚合材料层，分子按照线性光聚合材料层的定向方向排列的光学各向异性材料 层，选择性反射圆偏振可见光的胆留型液晶材料层，全息模压层，局部区域存在的金属层， 以及含有机读材料的深色背景层。
12.如权利要求11所述的防伪元件，其特征在于，该防伪元件还包括在所述胆留型液 晶材料层局部区域存在的第二液晶材料层。
13.一种设置有防伪元件的有价物品，其特征在于，所述防伪元件为权利要求1-12任 一项所述的防伪元件。
14.如权利要求13所述的有价物品，其特征在于，该有价物品包括有价证券、商品标识 或商品包装。
全文摘要
本发明提供了一种具有多重防伪功能的光变防伪元件。该防伪元件具有至少一层在不同方向选择性定向的线性光聚合材料层，至少一层光学各向异性材料层以及至少一层在该防伪元件局部区域存在的金属层。上述防伪元件可以同时具有镂空金属图文的一线防伪特征以及通过偏振片识别的隐藏信息等二线防伪特征。在上述防伪特征的基础上，该防伪元件还可以结合随角变色光变效果、全息彩虹光变效果和/或机读识别的编码特征，能够实现一线、二线和三线防伪技术的有机结合，具有既易于大众识别又难以仿冒伪造的防伪特征，具有很高的防伪等级，能够为设置有该防伪元件的物品提供安全、可靠的防伪效果。本发明还提供了一种设置有上述光变防伪元件的物品。
文档编号B42D15/00GK101905588SQ20091008585
公开日2010年12月8日 申请日期2009年6月3日 优先权日2009年6月3日
发明者刘卫东, 古道明, 周基炜, 柯光明, 王斌, 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