具有轉換圖的安全設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及針對安全文檔、令牌或類似制品的安全設備，并且尤其涉及這種包括透射性和反射性轉換安全設備和特征的組合的制品及其制造方法。
[0002]發明背景
[0003]已知將衍射光柵和類似的光學上可檢測的微結構應用于安全文檔或類似的制品，諸如身份證、護照、信用卡、紙幣、支票等等。這樣的微結構具有難以篡改或修改以及容易被所作的篡改文檔的任何嘗試破壞或損壞的優點。此外，這些微結構可被設計并制造成文檔的明顯特征，以使得這些微結構對裸眼可見，而無需使用任何附加的查看裝置，由此使得公眾成員能夠對文檔執行某種程度的認證。因此，這樣的光學上可檢測的結構可被用來提供有效的安全特征。
[0004]然而，在近幾年來，假冒團伙已變得組織更好，并更有技術能力。結果，模擬真實安全元件的嘗試已變得越來越成功。如上所述，適于供公眾成員來認證的各光學安全元件的共同特征是圖像可通過直接查看該安全元件而變得可見。典型的公眾成員不是檢測由衍射光柵產生的光學效果的小變化方面的專家。因此，雖然偽造者難以再現安全元件的確切光學效果，但很有可能創建對于臨時觀察者而言在光學效果方面看上去足夠相似的可通過的偽造。
[0005]改善的認證可通過以下來實現:將更多安全特征包括在文檔中，包括裸眼不可見并且需要附加裝置來揭示其存在性和外觀的轉換特征，以及包括這些特征的新的且經改善的版本。例如，已知使用液晶來產生包括隱藏圖像的安全文檔，這些隱藏圖像只有在透過經合適定向的偏振器(即，偏振濾波器)來查看時才變成可見。這樣的特征的缺點在于這些特征僅可被具有合適查看裝置的觀察者認證。
[0006]因此，期望提供經改善的安全文檔、令牌或包括供認證的替換輔助特征的相似制品第一特征提供在不存在附加查看裝置時可用的第一安全級別，而第二特征提供使得文檔能夠被更可靠地認證的附加安全級別(如果必要的附加查看裝置可用的話)。
[0007]定義
_8] 安全文檔或令牌
[0009]如本文中所使用的，術語安全文檔和令牌包括關于值的所有類型的文檔及令牌以及標識文檔，標識文檔包括但不限于:貨幣(諸如紙幣和硬幣)、信用卡、支票、護照、身份證、證券及股票、駕駛證、房產證、旅行證書(諸如機票和火車票)、門禁卡和門票、出生證、死亡證明或結婚證、以及成績單。
[0010]本發明尤其但不排他地可適用于諸如紙幣的安全文檔或令牌或者諸如身份證或護照的標識文檔，該安全文檔或令牌或標識文檔由被施加了一層或更多層印刷的襯底形成。本文中描述的衍射光柵和光學可變元件在其他產品中也可有應用，諸如封裝。
[0011]襯底
[0012]如本文中所使用的，術語襯底指的是用于形成安全文檔或令牌的基礎材料。基礎材料可以是紙或其他纖維性材料，諸如纖維素；塑料或聚合材料，包括但不限于聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚碳酸酯(PC)、聚氯乙烯(PVC)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET);或有兩種或更多種材料的復合材料，諸如有兩種或更多種聚合材料的銅板紙和至少一種塑料材料。
[0013]乳濁層
[0014]—個或多個乳濁層可被應用于透明襯底以增加安全文檔的不透明性。乳濁層使得LT〈L。，其中L。是入射到文檔上的光量，并且L τ是透射通過該文檔的光量。乳濁層可包括各種乳濁涂層中的一者或多者。例如，這些乳濁涂層可包括散布于熱激活、交聯的聚合材料的粘合劑或吸收劑內的顏料(諸如二氧化鈦)。替換地，透明塑料材料的襯底可夾在有紙或者其他部分或基本上不透明材料的各乳濁層之間，隨后可對其印刷標記或以其他方式對其施加標記。
[0015]衍射光學元件(DOE)
[0016]如本文中所使用的，術語衍射光學元件指的是數值型衍射光學元件(DOE)。數值型衍射光學元件(DOW)依賴于對復雜數據的映射，該復雜數據在遠視野(或重構平面)中重構二維強度圖案。因此，當例如來自點光源或激光器的基本上經準直化的光入射到DOE上時，生成在重構平面中產生投影圖像的干涉圖案，當合適的查看表面位于重構平面中時或者當在重構平面處以透射方式查看DOE時，該投影圖像可見。這兩個平面之間的變換可通過快速傅里葉變換(FFT)來近似。因此，包括幅度和相位信息的復雜數據必須被物理地編碼在DOE的微結構中。這種DOE數據可通過對期望重構(即，遠視野中的期望強度圖案)執行反FFT變換來計算。
[0017]DOE有時被稱為計算機生成的全息圖，但它們不同于其他類型的全息圖，諸如彩虹全息圖、菲涅耳全息圖和容積反射全息圖。
[0018]可模壓可輻射固化油墨
[0019]本文中使用的術語可模壓可輻射固化油墨指代任何油墨、油漆或可在印刷過程中被施加到襯底并可在柔軟的時候被模壓以形成起伏結構并通過輻射被固化以固定該經模壓的起伏結構的其他涂層。固化過程不會在可輻射固化油墨被模壓之前發生，但固化過程有可能在模壓之后或在與模壓步驟基本上相同的時間發生。可輻射固化油墨優選地可通過紫外(UV)輻射來固化。替換地，可輻射固化油墨可通過其他形式的輻射(諸如，電子束或X射線)來固化。
[0020]可輻射固化油墨優選地是由透明膠材料形成的透明或半透明油墨。這樣的透明或半透明油墨尤其適合于印刷透射光的安全元件，諸如亞波長光柵、透射式衍射光柵和透鏡結構。一種或多種顏料可用于創建部分地或完全不透明的可模壓油墨。金屬顆粒可被添加以創建反射性起伏結構。
[0021]透明或半透明油墨可包括基于丙烯酸的可UV固化的透明的可模壓油漆或涂層。這樣的可UV固化的油漆可以從生產紫外線型UVF-203或類似產品的各制造者處獲得，包括Kingfisher油墨有限公司。替換地，可輻射固化可模壓涂層可基于其他混合物，例如硝基纖維。
[0022]已發現本文中使用的可輻射固化的油墨和油漆尤其適合于對微結構進行模壓，這種微結構包括衍射結構(諸如衍射光柵和全息圖)以及微透鏡和透鏡陣列。
[0023]對于一些聚合襯底，可能必須在施加可輻射固化油墨之前將中間層施加到襯底以改善由該油墨形成的經模壓結構到襯底的粘附。該中間層優選地包括底漆層，并且更優選地包括含聚乙烯亞胺的底漆層。底漆層還可包括交聯物，例如多功能異氰酸鹽。適合在本發明中使用的其他底漆層的示例包括:端羥基聚合物；基于共聚體的端羥基聚合物；交聯的或非交聯的羥基化丙烯酸鹽；聚亞安酯；以及可UV固化的陰離子或陽離子丙烯酸鹽。合適交聯物的示例包括:異氰酸鹽；氮丙啶；鋯配合物；乙醯丙酮鋁；三聚氰胺；和碳化二亞胺。
[0024]發明概述
[0025]在一方面，本發明提供一種安全設備，包括:
[0026]透明襯底；
[0027]乳濁層；
[0028]反射性光柵層，該反射性光柵層包括一個或多個凹槽布置；以及
[0029]設置在光柵層的至少一部分上的液晶材料層，
[0030]其中所述凹槽布置具有凹槽間距，從而使得所述液晶材料層內的液晶分子基本上對準，以便使通過其中的光學輻射偏振，以及
[0031]其中所述安全設備進一步包括形成在所述乳濁層和光柵層中的孔，所述孔包括透射式衍射光學元件(DOE)。
[0032]有利地，體現本發明的安全設備包括通過透過偏振器進行查看而變得可見的經反射光圖案的形式的轉換安全特征以及另一透射DOE形式的轉換安全特征。DOE在該行業中一般被認為是轉換或半轉換特征，因為需要點光源來認證該特征，并因此提供驗證的投影圖像在正常情況下是不可見的。
[0033]在一些實施例中，光柵層被形成在乳濁層的表面中。
[0034]替換地，光柵層可被形成在安全設備的可模壓材料層中。可模壓材料層可被設置在乳濁層的表面上。替換地，乳濁層可被設置在襯底的第一表面上，并且可模壓材料層可被設置在襯底的與第一表面相對的第二表面上。
[0035]在一些實施例中，還在液晶材料層中形成孔，這些孔與乳濁層和光柵層中的孔對準。有利地，這使得光能夠通過這些孔，以便在重構平面中形成圖像，而沒有由于在這些孔內存在液晶材料而引發的衰減、散射或擴散。