专利名称：防伪元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于保护有价物件的防伪元件，该防伪元件具有液晶材料。此外，本发明还涉及有价物件、转印材料及用于生产这类防伪元件和有价物件的方法，以及用于检查这类防伪元件或有价物件的方法。
背景技术：
本发明范围内的有价物件可以是任何待要保护的物件，例如商标产品或有价文件。本发明范围内的有价物件特别是诸如钞票的防伪文件，但也可以是股票证据、契据、邮票、支票、支票保证卡、信用卡、身份证件、护照、入场券、票、机票等，以及标签、图章、包装、防伪纸或其他用于产品保护的元件。因此下面的简化术语“有价物件”或“防伪元件”总是包括上述类型的文件。
由DE 199 41 295 A1可知一种带有液晶材料的防伪元件，其具有热致变色特性。在加热时，该热致变色液晶材料改变其颜色或变为透明，使得观察者可以辨别到该防伪元件。
这类具有热致变色液晶材料的防伪元件的一个问题是为了获得热致变色效果，需要一定的温差。但是，并非在任何情况下都可能产生非常大的温差，这就是为什么不会发生期望的颜色变化。
发明内容
因此，本发明要解决的问题是创造一种有价物件、转印元件和防伪元件，对它们的检查可以独立于温度完成并易于通过视觉和通过机器执行。此外，有价物件、转印元件和防伪元件的生产特别简单，并且它们能保证高度的防伪保护。
本发明要解决的另一问题是提供用于产生这种防伪元件和有价物件的方法以及用于检查防伪元件或有价物件的方法。
这些问题通过独立权利要求的特征来解决。各种改进是从属权利要求的主题。
根据本发明，防伪元件具有至少一种液晶材料，该材料能够实现光的线偏振。
通过检查由防伪元件漫反射和/或透射的光是否偏振，可以高度可靠地且独立于环境温度或将产生的温差来检查防伪元件的真实性。防伪保护的改进特别是由对于待要保护的物件使用偏振液晶材料所导致的，因为这类材料既不能精密地生产又不能容易地通过商业渠道获得，但是与常规相比，这类材料可调整成厚的且具刚性的偏振箔片，而且用和已经使用防伪印迹的方法相似的方法处理。
优选的是，溶致液晶用作液晶材料。这里，含有溶致液晶的溶液施加到防伪元件的至少一个表面上，同时作用剪力。优选的是，施加具有几微米厚度的层，溶剂蒸发之后，导致剩余的层厚为100至1000纳米。传统的偏振箔片具有至少0.1毫米的厚度。
对于本发明范畴之内的根据本发明的液晶材料，多种变化的可能都是可行的。液晶材料可以设置在整个区域上或优选只设置在特定区域中，特别是以字符或图案的形式设置。
防伪元件可直接在有价物件上生产或制备在单独基底上。对于所用的材料，上面设置有防伪元件的有价物件或单独基底决不受限。但优选是纸或塑料，而且为箔片的形式。在单独基底的情况下，防伪元件可以形成为例如自支持的标签，优选在塑料基底上形成。特别的，防伪元件具有防伪线的形式，尤其优选是窗口线。后者通过将偏振光区域与非偏振光区域进行比较来进行尤其显著的视觉检测。
一些情况下，难以提供直接在有价物件上的相应层顺序，因此另一种方案是至少在转印材料的局部上制备防伪元件的层结构是有利的。
如果防伪元件的全部层顺序都制备在转印材料上，则必须关注各附图所示层结构不得不以相反次序制备在转印材料的载体带上这个事实。防伪元件的层结构可用环形形式制备在载体带上。将防伪元件固定在待要保护的有价物件上是利用粘合剂层实现的，该粘合剂层施加到有价物件上或者施加到转印材料的最顶层上。优选的，为此而使用了热熔粘合剂。为了确定防伪元件的轮廓形状，可以只在待要转印的区域中提供粘合剂层，或者粘合剂(如热熔粘合剂)只在待要转印的区域中活化。转印之后，转印材料的载体带剥离，只有所示的防伪元件的层结构保留在有价物件上以待保护。
上面施加有防伪元件的有价物件可以例如是防伪纸、防伪文件，也可以是产品包装。其他需要防伪方面保护的有价物件当然也可以设置有根据本发明的防伪元件。
优选的是，防伪元件整体上设置在待要保护的物件的表面上。当防伪元件完全设置在物件的表面上时，其可以设计成具有相当大的表面，使得由于较大区域导致的液晶材料的光学效果更加显著。
本发明的其他优点和实施例将参照附图详细解释。附图中所示的比例(特别是层厚)不必对应于现实中表现出的尺寸而主要是为了提高清楚程度。
为了清楚起见，只针对钞票更加详细地解释本发明。但是显而易见的是，本发明可以毫无疑问地用于上述各类有价物件。
图1示出带有根据本发明的防伪元件的钞票；图2和3以剖视图示出根据图1的防伪元件的各种实施例；图4以俯视图示出根据图1的防伪元件的实施例；图5和6以剖视图示出根据图4的防伪元件的各种实施例；图7示出带有根据本发明的防伪元件的钞票的实施例；和图8、9、10示出用于检查带有根据本发明的防伪元件的钞票的装置。
具体实施例方式
图1示出由纸或塑料制成的钞票1，其设置有防伪元件2，该防伪元件为在钞票1整个宽度上延伸的条带的形式。当然钞票1还可以具有其他防伪特征，例如水印、钢板凹版印迹、防伪线、发光印迹和/或磁性印迹等。
防伪元件2具有液晶层。该防伪元件2的液晶层具有至少一种液晶材料，其能够实现光的线偏振。防伪元件2完全设置在钞票1的表面上，从而可很好地辨别出优选以图案和/或字符形式施加的液晶层的光的偏振效果。图案和/或字符可以实现线偏振，其具有不同的取向，即，防伪元件2的偏振方向局部地不同。通过检查由防伪元件2漫反射和/或透射的光是否偏振以及在哪个方向偏振，可以高度可靠地检查防伪元件2的真实性。
优选的是，溶致液晶用作液晶材料。溶致液晶是由有机材料形成的液晶，其在例如水溶液中和去除溶剂之后都具有液晶特性。有利的是，含有溶致液晶的溶液施加到防伪元件的至少一个表面上，同时作用剪力。优选的是，施加了几个微米的层厚，在溶剂蒸发之后，剩余的层厚为100至1000纳米。溶剂蒸发之后剩余的层具有超分子复合体(complexes)等级的有机材料叠层，该有机材料例如为聚合物。分子的表面以及它们的光传输的偶极矩垂直于剩余层的宏观取向的轴定位。因此，剩余层的偏振方向对应于在施加含有溶致液晶的溶液期间作用的剪力方向。
这种溶致液晶部分地具有偏振光谱，在该偏振光谱内不具有偏振现象，由于该原因，即使具有相对于液晶的偏振方向而交叉的检偏器，它们也能透射特定的光谱部分，从而照射防伪元件2的光在透射过溶致液晶层之后，除了线偏振之外还具有特定颜色，例如红色、紫色或蓝色。其他的颜色也是可以的，例如，即使在光的不可见区域中。特别的，还可以实现红外或紫外光的偏振。由此可以选择性实现特定波长范围(颜色)的偏振或非偏振现象。通过用交叉偏振器分析偏振和残留颜色，可以对防伪元件进行特别可靠的确定。
对于生产和施加溶致液晶的详细说明可以参考US5,739,296，US6,049,428和WO02/087782A1。
当使用线性偏振器作为检偏器时，可以特别令人满意地察觉到透射过防伪元件2的光的所描述的颜色效果，其偏振方向相对于防伪元件2的液晶层的偏振方向扭转了90度。当借助线性偏振器使得用于照亮防伪元件2的光已经线偏振时，可以获得相同效果，其偏振方向相对于防伪元件2的液晶层的偏振方向扭转了90度。有益的是，用于进行证实的上述偏振器还可由用于防伪元件2的溶致液晶生产。
由于在检偏器中所描述的颜色效果基于光的吸收，所述光在特定光谱区域中线偏振并来自于防伪元件，所以当将防伪元件嵌入散射基底(如钞票纸)中或者将防伪元件设置在基底背面时，消除了偏振因此消除了颜色效果。通过将防伪元件部分地嵌入基底中，例如将所谓的窗口防伪线部分地嵌入基底中，同时检偏器的偏振方向是平行取向的，则防伪元件的嵌入区和裸露区之间的亮度和颜色差异只能较小，随着取向扭转90度，差异非常显著。
除了所描述的液晶层之外，防伪元件2还可以具有另外的层，所述另外的层可以单独地或者与防伪元件2的其他层组合进一步产生显著的光学效果。
参照图2和3更加详细的解释一些优选实施例，图2和3沿着虚线A-A以剖视图示出钞票1，从而说明防伪元件2的层结构。
根据图2，钞票1的具有白色或明亮的固有彩色的纸基或塑料基3设置有字符或图案形式的溶致液晶层4。为了改善溶致液晶层4的施加，特别是对纸基的施加，可以提供所谓的底层(primer layer)施加到纸基3上。底层例如可以是无色塑料层或油墨层，其表面的粗糙程度低。
对于某些实施例，例如对于当使用时受到严重机械或化学负荷的防伪元件，有利的是利用保护层5覆盖液晶材料。该保护层5可以是层叠在防伪元件2上的箔片或者是保护性漆层。该保护性漆层可以施加到全部区域或者局部区域。为此目的，可以使用例如UV漆、混合漆(hybrid lacquers)、油基漆或者一种或两种组分类型的分散漆(dispersion lacquers)。保护性漆层优选是通过柔版印刷方法或平版印刷方法印刷的。
同样，防伪元件2可以是单独元件，其适于应用到钞票上。该单独防伪元件2的结构可以对应于参照图2所描述的结构。这种情况下，防伪元件2的基底3(如透明塑料箔片)粘附地结合到钞票1上。为此，形成基底3的塑料可以是热熔粘合剂。
图3中示出变化了的单独防伪元件2。在基底3(如透明塑料箔片)上，施加了溶致液晶层4。然后在该液晶层4上施加了粘合剂层6，借助于此，防伪元件2固定到钞票1上。用于此目的的粘合剂可以是热熔粘合剂。除了施加到防伪元件2上，粘合剂也可以施加到钞票1上，以便将防伪元件2固定到钞票1上。
如果箔片3由具有正确取向和预定相移(如四分之一波片或半波片)的双折射材料(如多孔聚合物箔片)构成，则取决于层顺序的根据图2或3的复合物用作透射光的线性偏振器或圆(大致椭圆)偏振器。结果是(如当用作迎光检查套准区(lookthrough register))在两个可能的透射或观察方向上有不同的偏振和检测可能性。
图4-6示出了进一步优选的实施例，其中图4以平面图示出了防伪元件2，而图5和6以沿着点划线A-A的截面图示出了防伪元件，从而说明了防伪元件2的层结构。
图4示出了带有多个信息块8的防伪元件2。这些信息块可以以例如纯文本的形式(如文字数字式字符)表现。
从图5明显可见防伪元件2包括金属层7的基底3(如透明塑料箔片)，金属层7可用阴极溅镀、蒸镀、粘附地结合等方式结合到基底3上，而且在含有信息块8的区域中没有任何金属；以及包括施加到该金属层上的溶致液晶层4。由信息块8在金属层7中形成的间隙可用填充材料(如透明塑料材料)填充。
图6示出变化了的图5所展示的防伪元件2，其中首先在基底3上施加溶致液晶层4。在该溶致液晶层上设置金属层7。
图5和6所描绘的防伪元件2的实施例还可具有如下部件，例如上述保护层、粘合剂层等。同样，可以直接在钞票1上生产防伪元件2，然后钞票1的基底形成防伪元件的基底。
在根据图5的防伪元件2中，只能在信息块8的区域中观察到上述的透射光学效果。在根据图6的防伪元件中，只能在信息块8的区域中不仅观察到透射光学效果而且观察到漫反射光学效果。
带有防伪元件2的钞票1的另一实施例示于图7中。防伪元件2至少局部地嵌入钞票1的基底中，使得只能在所谓的“窗口”这种特定区域2a才能看见防伪元件2(例如防伪线)。因而只能在区域2a中看到上述光学效果。
防伪元件还可被设计成转印材料，具有针对图1至6所描述的结构。这种情况下，该层结构以相反顺序施加到转印材料上。防伪元件借助转印材料施加到钞票上，然后完全或部分除去该转印材料。
如已经提到的，防伪元件可具有另外的层或部件，附加层可单独或组合使用，所述层可覆盖整个防伪元件或者只覆盖防伪元件的一部分。
例如，在偏振的液晶层下方可以设置荧光层或荧光区。然后线性地偏振所照射的荧光。
同样，可将干涉层设置在偏振的液晶层的上方或下方。
此外，可以产生干涉色素。为此目的，在这种干涉层的一侧上或者两侧上施加液晶层。以此方式形成的层复合体进入(break into)色素中，进行偏振。可以使用以此方式形成的偏振干涉色素，还可以与非偏振的干涉色素的混合物一起使用，用于产生防伪元件，可以例如印刷到防伪元件上。除了颜色的方向依赖性之外，这些还显示出反向散射光的偏振。
此外，防伪元件还可具有另外的偏振层，以及可以形成全息图的衍射结构。
同样，防伪元件可以具有移相层，它的验证可以借助相位片实现。
防伪元件还可以形成为所谓的造币坯料(planchet)，其优选结合到钞票基底的表面中，在一侧上或两侧上设置偏振层。
根据本发明，还提出将至少一个溶致液晶层附着到迎光检查套准区上。本发明范围内的迎光检查套准区意味着钞票中透明的区域。如果钞票基底由塑料制成，则迎光检查套准区可以例如通过钞票基底本身构成。但是，也可以将单独设计的迎光检查套准区(如塑料箔片)结合到钞票的纸基中。当在迎光检查套准区的两表面上施加溶致液晶层时，它们设置成其偏振扭转90度，这是特别有益的。由此上述颜色效果最大化。
在不同实施例中，迎光检查套准区的箔片可以是双折射的。则根据照射是从层侧进行还是从箔片侧进行，导致上述透射光的取决于方向的线偏振或圆偏振。
迎光检查套准区还可具有衍射结构，如形成半透明的全息图。
如上所述，防伪元件2可以直接在钞票1上生产或设置为单独防伪元件2再固定到钞票1上。但是也可以提出提供单独防伪元件2，其结构直至防伪元件2已经固定到钞票1上才完整，例如其结构设置有偏振层或保护层。
图8至10示出了用于检查具有根据本发明的防伪元件的钞票的装置。
图8示出的配置包括光源10、检测器11和具有防伪元件2的钞票1，用于借助由钞票1漫反射的光来检查钞票1。光源10的光通过防伪元件2的线性偏振层，因而被线偏振。这样的光由钞票1的基底散射，以此方式消偏振。散射的光通过防伪元件的线性偏振层并再次被线偏振。借助检测器11，如果检测的光线偏振，则可以验证防伪元件2的存在。如果防伪元件2具有不同偏振现象的区域，则导致可觉察的明/暗对比。替代偏振现象或者除了偏振现象之外，可用检测器11评估来自防伪元件2的光的上述颜色效果，这种颜色效果是由所用的溶致液晶的类型决定的。如果在光源10的前面和/或在检测器11的前面放置具有线偏振作用的偏振器12或12′，该偏振器相对于防伪元件2的线偏振扭转90度，来自防伪元件2的光的颜色效果或明/暗对比将变得更加强烈。理想的是，偏振器12或12′具有线性偏振层，其由和防伪元件2的偏振层一样的溶致液晶构成。
图9a示出的配置包括光源10、检测器11和具有防伪元件2的钞票1，用于借助透射过钞票1的光来检查钞票1。光源10的光通过钞票1的基底和防伪元件2的线性偏振层。从而光被线偏振。借助检测器11，如果检测的光被线偏振，则可以验证防伪元件2的存在。替代偏振现象或者除了偏振现象之外，可用检测器11评估来自防伪元件2的光的上述颜色效果，这种颜色效果是由所用的溶致液晶的类型决定的。如果在检测器11的前面放置实现线偏振的偏振器12，该偏振器相对于防伪元件2的线偏振扭转90度，来自防伪元件2的光的颜色效果将变得更加强烈。理想的是，偏振器12具有线性偏振层，其由和防伪元件2的偏振层一样的溶致液晶构成。
图9b中，防伪元件2位于钞票1的面对光源10的侧面。通过的光由于在钞票1的基底中散射而消偏振；在检测器11中，人们观察不到偏振也观察不到颜色效果。例如，在窗口防伪线的嵌入于基底中的那些部位，情况就是如此。
图10中，光源10和检测器11与图9的比较已经互换位置。图10a示出的情况是用偏振光照亮防伪元件2，通过散射的钞票基底1至少可以看到颜色效果，而透射的光通过在钞票基底中散射而消偏振。图10b示出的情况是在透射光中没有所述效果发生，这是因为照亮防伪元件2的光未偏振，而且由偏振层实现的线偏振通过在钞票基底中散射而消偏振。
除了使用检测器11，还可以由人们通过视觉实现对防伪元件2在漫反射以及在透射光中的检查，人们检查是否发生了所描述的颜色效果。
此外，通过相对于由照射或观察所设定的偏振方向扭转偏振器12或12′或钞票，可以观察到所描述的颜色效果的增加和减少。当视觉观察时，局部嵌入于钞票基底中的窗口防伪线或者其他防伪元件作为参照物，空白效果将总是出现在没有所述效果的部位。
当根据本发明的上述迎光检查套准区设置有偏振液晶层时，由人进行的视觉检测可以特别有利和简单地实现。这种情况下，迎光检查套准区可以替代偏振器12或12′。迎光检查套准区还可用于检查位于同一钞票上的其他防伪元件，例如通过折叠钞票使得迎光检查套准区位于所述其他防伪元件上方。采用迎光检查套准区，也可以检查其他钞票的防伪元件。
当扭转偏振器12或12′时，也可以特别令人满意的观看上述与偏振干涉色素相关的颜色变化。
当然，还可以在图9和10中光源10和检测器11前面放置偏振器作为检偏器。这种情况下，与防伪元件2的位置无关，至少颜色效果可以总能看到。
参照图9和10描述的根据本发明的防伪元件的检查将针对施加到钞票基底表面上的防伪元件作解释。显然其他设计也可以。例如，不会引起散射的基底可用于钞票，例如塑料基底。同样，如上所述，防伪元件可形成为迎光检查套准区。这些情况下，不会发生如结合图9和10的展示所解释的基底的消偏振。
光源10可以是产生白光的光源，例如白炽灯或者气体放电灯。光源10可以设置有线性偏振器。但是，光源10还可以产生具有特定、有限光谱的光，例如，由发光二极管形成的光源10。此外，如果光已经线偏振，则低功率的偏振激光二极管可以使用或用于视觉观察，激光指示器可用作光源。
借助图9和10中描述的用于检查具有根据本发明的防伪元件2的钞票的装置，或者当执行所描述的视觉检查时，也可以感觉到结合图8描述的明/暗效果。
权利要求
1.一种具有防伪元件的有价物件，其中该防伪元件具有至少一种液晶材料，其特征在于，该液晶材料实现光的线偏振。
2.根据权利要求1的有价物件，其特征在于，该液晶材料由溶致液晶形成。
3.根据权利要求1或2的有价物件，其特征在于，该液晶材料具有100至1000纳米的层厚。
4.根据权利要求1至3任一项的有价物件，其特征在于，液晶材料施加在整个区域或者特定区域，特别是以文字数字式字符和/或图案的形式，该液晶材料特别实现局部不同的偏振。
5.根据权利要求1至4任一项的有价物件，其特征在于，液晶材料施加到具有图案和/或字符的底子上。
6.根据权利要求5的有价物件，其特征在于，对该底子进行印刷，所述印刷通过对基底上墨或者借助激光产生。
7.根据权利要求1至6任一项的有价物件，其特征在于，液晶材料、底子和/或另外的层具有可由机器检测的和/或可视觉检测的性质。
8.根据权利要求1至7任一项的有价物件，其特征在于，防伪元件是标签。
9.根据权利要求1至8任一项的有价物件，其特征在于，有价物件是防伪纸、防伪文件或产品包装。
10.根据权利要求1至9任一项的有价物件，其特征在于，防伪元件具有至少一个产生光学效果的其他层和/或保护层，其覆盖防伪元件的至少一部分。
11.一种用于保护有价物件的防伪元件，其中该防伪元件具有至少一种液晶材料，其特征在于，该液晶材料实现光的线偏振。
12.根据权利要求11的防伪元件，其特征在于，该液晶材料由溶致液晶形成。
13.根据权利要求11或12的防伪元件，其特征在于，该液晶材料具有100至1000纳米的层厚。
14.根据权利要求11至13任一项的防伪元件，其特征在于，液晶材料施加在整个区域或者特定区域，特别是以文字数字式字符和/或图案的形式。
15.根据权利要求11至14任一项的防伪元件，其特征在于，液晶材料的载体是双折射箔片，具有预定相移，特别是四分之一波长或半波长。
16.根据权利要求11至15任一项的防伪元件，其特征在于，防伪元件具有至少一个产生光学效果的其他层和/或保护层，其覆盖防伪元件的至少一部分。
17.根据权利要求11至16任一项的防伪元件，其特征在于，该防伪元件是安全线、迎光检查套准区或者造币坯料。
18.一种用于生产防伪元件的转印材料，其特征在于，该转印材料具有载体材料，其上设置有至少一种液晶材料，其中该液晶材料由溶致液晶形成。
19.根据权利要求18的转印材料，其特征在于，该载体材料形成为热冲压箔片。
20.一种用于生产有价物件或防伪元件的方法，其特征在于，-提供基底，-将至少一种溶致液晶材料施加到该基底上。
21.根据权利要求20的方法，其特征在于，至少一种溶致液晶材料存在于溶液中，其在定向的剪力作用下施加到基底上，并且还在于除去形成溶液的溶剂。
22.一种用于检测有价物件的方法，其特征在于检查-光是否得以线偏振和/或-光是否具有颜色效果和/或-当光通过钞票基底时是否发生偏振光消偏振和/或不产生颜色效果。
23.根据权利要求22的方法，其中检查由有价物件漫反射和/或透射的光。
全文摘要
本发明涉及具有防伪元件的有价物件，该防伪元件设置有至少一种液晶材料，所述液晶材料引起光的线偏振。
文档编号G07D7/00GK1823198SQ200480020366
公开日2006年8月23日 申请日期2004年7月12日 优先权日2003年7月14日
发明者于尔根·舒茨曼, 伯恩德·旺德勒, 曼弗雷德·海姆 申请人:德国捷德有限公司