CN105228835A - 安全装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种安全装置(20)，该安全装置包括：第一透明层(21)，具有形成在其表面中的光学可变效应生成浮雕结构(22)；一个反射增强层(23)，在所述浮雕结构上延伸且遵循所述浮雕的轮廓；以及第二透明层(24)，在所述反射增强层上延伸，所述第二透明层的横向范围小于所述安全装置的整个区域并且对应于所述反射增强层的横向范围。所述第一透明层和/或所述第二透明层包括一种或多种光学有效物质，使得至少在一个使得所述光学有效物质中的至少一种在其下可见的波长的照射下，与当透过所述第二透明层观看时相比，当透过所述第一透明层观看时由所述浮雕结构生成的光学可变效应的外观是不同的。

Description

安全装置及其制造方法
本发明涉及适合于确认有价物件(特别地，安全文件)的真实性的安全装置，以及所述安全装置的制造方法。具体而言，本发明涉及纳入了光学可变效应生成浮雕(relief)结构(诸如，全息图和衍射光栅)的安全装置。
诸如全息图和衍射光栅的光学可变效应生成浮雕结构在过去若干年已经广泛用于向诸如钞票、***等的有价文件(document)赋予安全性。常规地，所述结构被设置在转移箔(transferfoil)上，并随后从所述转移箔热烫印至最终的文件基底上。该方法的一个早期实施例在US-A-4728377中描述。
最近，已经将这样的结构与形成在文件基底中的透明窗口特征相结合地使用，以允许透过文件观看到光学可变效应。该窗口可以采取穿过文件基底的一个或多个层的孔的形式，或者可以包括所述文件基底的一个光学透明区块。在CA-C-2163528中给出了位于作为文件中的孔而形成的窗口区块中的光学可变效应生成浮雕结构的一个实例。在WO-A-2008/031170中给出了位于作为文件(在这里是，聚合物钞票)的透明区块而形成的窗口区块中的光学可变效应生成浮雕结构的一个实例。
将安全装置放置在一个窗口内具有的优点是可以从文件的两侧观看装置。因此期望，通过安全装置的两侧展示一个安全可视效应，以便增加伪造的困难。CA-C-2163528、US-A-2005/0104364、US-A-2007/0114787、CA-A-2717775以及CA-A-2611195中公开了其中在两侧展示安全效应的装置的实例。然而，存在改进这样的装置的安全水平的必要以便保持领先于想要成为伪造者的人。
根据本发明，提供了一种安全装置，该安全装置包括：第一透明层，具有在其一个表面中形成的光学可变效应生成浮雕结构；一个反射增强层，在所述浮雕结构上延伸且遵循所述浮雕的轮廓；以及第二透明层，在所述反射增强层上延伸，所述第二透明层的横向范围(lateralextent)小于所述安全装置的整个区域(area)并且对应于所述反射增强层的横向范围，其中所述第一透明层和/或所述第二透明层包括一种或多种光学有效物质，使得至少在一个使得所述光学有效物质中的至少一种在其下可见的波长的照射下，与当透过第二透明层观看时相比，当透过第一透明层观看时由所述浮雕结构生成的光学可变效应的外观是不同的。
通过布置反射增强层和第二透明层使得反射增强层和第二透明层具有比装置的整体区域小的相同横向范围(即，使得装置还包括至少一个缺失反射增强材料和第二透明层的区块(region)，该至少一个区块优选地是透明的——例如，反射增强层和第二透明层的横向范围可以小于第一透明层的横向范围)，装置呈现出存在彼此准确配准的两个不同的安全可视效应(从装置的每一侧见到一个)。当透过第一透明层观看时，光学可变效应的颜色由第一透明层的颜色(如果有的话)结合反射增强层的颜色决定。第二透明层被反射增强层完全地隐藏并且不对外观做贡献。当透过第二透明层从相对侧观看装置时，光学可变效应的颜色呈现出不同，这是因为第二透明层与反射增强层的结合。从此视点，第一透明层不对光学可变效应的外观做贡献，再次被反射增强层隐藏(尽管第一透明层可以在横向偏移区块中是可见的，例如在光学可变区块的周围是可见的)。因此，可以通过以非常难以仿制的方式提供一个单一装置，来实现两个不同的但是精确配准的装置的印象。
应当注意，本文中使用的术语“颜色(colour)”应当被当成是涵盖了在环境照明条件(即，可见照明波长)下是非可见的、仅在特定非可见波长诸如UV或IR的照明下才变得明显的光学效应，以及在可见光中可见的颜色。此外，术语“颜色”涵盖所有可见的色相(hue)和色彩(tone)，包括黑色、灰色、银色等，以及诸如红色、蓝色、绿色等色品(chromacities)。
术语“透明(transparent)”指的是所讨论的材料是大体上通透的，具有低光学散射——即，在该材料的一侧上的项目(item)可以从另一侧透过该材料看到，但是不是必须是无色的。例如，透明材料可以载有有颜色的色彩(tint)。
第一透明层和第二透明层中的每一层可以包括光学有效物质。然而，在优选的实施方案中，所述第一透明层和所述第二透明层中只有一层包括光学有效物质，所述第一透明层和所述第二透明层中的另一层在任何波长的照射下呈现无色。具体而言，如果仅第二透明层包括光学有效物质，则是有利的。倘若第一透明层从装置的第二侧(例如，在装置的从反射增强层横向偏移的区块中)是可见的，则第一透明层的无色外观将既不减损第二透明层的颜色也不与第二透明层的颜色竞争。光学可变效应可以呈现出从两侧不可见地“悬浮”在装置内。
然而，在其他优选实施方案中，所述第一透明层和所述第二透明层中的每一层包括不同的光学有效物质。这可以涵盖以下情形：这两个透明层具有一种或多种共同的光学有效物质，但是这两个层中的一层或另一层将包含至少一种另一层不包含的光学有效物质。例如，所述第一透明层和所述第二透明层均可以包括相同的响应UV的物质，同时仅第二透明层被设置有可见着色剂。
在特别优选的实施方案中，所述第一透明层和/或所述第二透明层包括如下的一种或多种光学有效物质，所述一种或多种光学有效物质赋予相应层一个有颜色的色彩，其颜色在可见波长的照射下是可见的。以此方式，不需要任何特定照射就可以检查装置的两种不同的外观。在一些优选情况下，所述第一透明层具有可见的、第一颜色的有颜色的色彩，并且所述第二透明层具有可见的、第二不同颜色的有颜色的色彩。有利地，这两种颜色彼此形成强烈对比，例如，黄色和蓝色。
在另一些优选实施方案中，所述第一透明层和/或所述第二透明层包括如下的一种或多种光学有效物质，所述一种或多种光学有效物质仅在可见光谱外的选定波长的照射下是可见的，优选地在紫外波长或红外波长的照射下是可见的。这提供一个可以通过人眼或机器检查的更隐密安全特征。
在又一些优选实施方案中，所述第一透明层和/或所述第二透明层包括如下的一种或多种光学有效物质，所述一种或多种光学有效物质响应于温度、压力、应变或电势中的一个或多个的变化而经历外观变化。例如，可以使用热致变色、压致变色或电致变色的物质。在每种情况下，物质的变化的外观可以在可见光谱内或可见光谱外是可见的，并且可以从一个变化到另一个。
优选地，所述光学有效物质包括染料和/或颜料。染料是优选的，以便保留层的光学通透度(opticalclarity)。
可以在各个层上均匀地提供所述光学有效物质。然而，在优选实施方案中，可以通过将所述物质中的一种或多种布置为呈现出一个图案来进一步增强安全装置的复杂度。因此，优选地，所述第二透明层包括被布置成一个图案的至少两种透明材料，所述透明材料中的至少一种包括光学有效物质，使得至少在一个使得所述光学有效物质在其下可见的波长的照射下，当透过第二透明层观看时由所述浮雕结构生成的光学可变效应的外观被所述图案修改。例如，包含着色剂或类似物的第一材料可以被铺设成符号或字母的形状，并且第二材料可以(其可以包含一种不同的着色剂或可以是无色的)可以被铺设成配准所述第一材料的周围来完成所述第二透明层。有利地，所述至少两种透明材料每种包括一种不同的光学可变物质，所述光学可变物质可以通过人眼或机器彼此区别开。
所述第二透明层优选地包括一种或多种聚合物材料，诸如乙烯基树脂，最优选地如上文所讨论的具有散布在其中的一种或多种光学有效物质。特别有利地，所述第二透明层包括耐蚀刻剂的抗蚀材料，所述蚀刻剂适合于将反射层的材料从装置移除。这使得能够使用下面讨论的特别有益的技术制造安全元件。例如，在反射层由金属形成的情况下，第二透明层优选地耐受能够溶解所述金属的蚀刻剂，例如能够蚀刻铝的氢氧化钠。如果第二透明层由两种或更多种透明材料形成，则优选地，每种提供基本相同的耐蚀刻属性。
所述第二透明层优选地具有足够的厚度以便在蚀刻期间保护反射层，并且因此在有利的实施方案中具有0.5微米到5微米之间的厚度，更优选地具有1微米到2微米之间的厚度。
有利地，所述第二透明层是一个印刷层，优选地通过凹版印刷、柔版印刷或带槽压模印刷形成。以此方式，可以通过控制使用公知印刷技术的印刷设备以任何需要的形式铺设所述第二透明层。凹版印刷是最优选的，因为可实现高分辨率。
所述反射增强层和所述第二透明层的横向范围可以与所述浮雕结构的横向范围相关也可以不相关，所述浮雕结构本身可以在整个装置上延伸也可以不在整个装置上延伸。例如，虽然在一些实施方案中，所述反射增强层和所述第二透明层的横向范围匹配所述浮雕结构的横向范围，但是在更优选实施方案中，这两者不相匹配，例如，它们的周界在100微米以内彼此不贴合。换句话说，要么反射增强层(和第二透明层)的至少一部分位于浮雕结构外，要么反射增强层(和第二透明层)在浮雕结构的至少一部分上缺失，或者这两种情况均存在。在特别优选的实施方案中，在至少一个方向上，优选地在所有方向上，反射增强层(和第二透明层)延伸超出浮雕结构的周界，例如超过至少100微米。这是有利的，原因是因为由浮雕结构展示的重放可以呈现在装置本身的平面的前面或后面的平面上，在此情况下，当倾斜时，重放的图像将相对于装置移动。通过使反射增强层延续超出浮雕，这使得在倾斜期间能够以反射背景为衬托观看到全图像。以此方式包括大体扁平的反射区块还充当一个附加的安全特征，这是因为它将是明亮且抢眼的，由此进一步提高装置的安全水平。
在优选实施方案中，所述反射增强层和所述第二透明层的横向范围限定一个安全的或装饰性的形状或图案(优选地为细线图案)，或者信息项(优选地为数字、字母、数字字母混合编制的文本、符号或图形)。在第二透明层被用作抗蚀剂的情况下，这可以通过以需要的形式(例如，通过印刷)铺设第二透明层而实现。
优选地，所述第二透明层与所述浮雕结构配准。也就是，所述第二透明层已经被铺设成与所述浮雕结构配准，结果是这两项将位于按相同设计制成的每个安全装置(例如，一系列这样的装置)上的相对于彼此大体相同的位置。这增大了伪造的难度，因为显示出反射增强层和第二透明层的横向范围(横向范围将是相同的)与光学可变效应之间的不同的对准的文件将会容易与真实的装置区别开。
如上所述，反射增强层和第二透明层可以限定任何形状或图案，并且在优选实施例中，反射增强层(和第二透明层，因为这将具有相同的横向范围)包括至少两个在视觉上非连续的横向偏移区块。这增大了装置的复杂度，且因此增大了仿造的难度。
在许多优选实施方案中，反射增强层是大体不透明的，使得不能透过反射增强层看到第二透明层。然而，在其他实施方案中，反射增强层可以是半透明的，例如通过使用极薄的反射增强材料层来实现。在此情况下，当在透射光中观看装置时，透过反射增强层第二透明层可以是明显的。然而，在所有情况下，当透过第一透明层在反射中观看装置时，第二透明层应当是基本上被反射增强材料隐藏。
通过以此方式将反射增强层布置成半透明的，可以实现附加效应。例如，根据装置是正在反射光中还是在透射光中被观看，从一侧观看安全装置的表观颜色可以是不同的。当在反射中透过第一透明层观看时，由反射增强层反射的光主导装置的外观，并且将第二透明层的颜色有效地掩藏在其后，使得装置呈现出具有反射增强层的颜色(被第一透明层中的任何附加颜色修改)。当从相同侧在透射中观看时，第二透明层的不同颜色将是透过反射增强层可见的，从而呈现出改变了装置的颜色。如果第一透明层和第二透明层均被设置有(不同的)光学有效物质，则当在透射中观看时，这些将彼此结合以产生又不同的第三颜色。
反射增强层可以在待被限定的形状或图案的每个区块内形成为连续层。在其他实施方案中，反射增强层可以包括一个非连续元件的网筛构造(screenedworking)。典型地，这样的元件会太小以至于不能通过裸眼被单独地辨别。显然地，可以根据相同的网筛布置第二透明层。以此方式，光学可变效应在反射中和/或透射中、从装置的两侧可以都呈现出半透明。然而，应当注意，此配置方式将不会导致上述附加颜色效应，除非反射增强层也被足够薄地形成以便本质上是半透明的。
在特别优选实施方式中，反射增强层包括一种或多种金属和/或它们的合金，优选地铜、铝、镍、铬或它们的任意合金(例如，镍铬合金)。金属反射层，优选地通过真空沉积(涵盖了例如，溅镀,热阻舟蒸发(resistiveboatevaporation)或电子束蒸发)，或通过化学气相沉积来铺设，实现高度镜面反射且因此实现光学可变效应的非常明亮的重放(replay)。在其他有益实施方式中，反射增强层可以包括下列中的任一种：
●一个光学干涉薄膜结构；
●一个层，包含金属颗粒、光学可变颗粒或光学可变磁性颗粒；
●一个光子晶体层；或
●一个液态晶体层。
这样的材料可以用于给装置提供附加视觉效应(例如在不同的视角处展示不同的颜色(“色移”))，其将呈现出叠加在由浮雕结构产生的视觉效应上。
反射增强层在浮雕结构的两个表面上遵循浮雕结构的廓形(profile)，使得光学可变效应通过两侧被展示。为了实现这个，反射增强层优选地具有小于浮雕结构的廓形深度的厚度。例如，典型的衍射浮雕结构(诸如全息图)可以具有50纳米至500纳米数量级的廓形深度，更通常地在80纳米和150纳米之间。作为对比，反射增强层优选地具有5纳米到100纳米之间的厚度。例如，一个具有约15至30纳米厚度的铝层适合于提供几乎完全不透明的反射层。一个具有约5至10纳米厚度的铝层可以用于提供半透明的反射增强层。
优选地，光学可变效应生成浮雕结构包括一个衍射装置，诸如全息图、衍射光栅或KinegramTM、或者一个非衍射微光学结构，诸如棱镜结构。非衍射光学结构的尺寸典型地比上文关于全息装置所提到的尺寸大得多，具有2微米到50微米之间的廓形深度。适合于当前发明的棱镜结构的实施例包括但不限于具有被布置以形成槽形表面的平面小块面的一系列平行线性棱镜、四面体规则阵列、正方棱锥阵列、角隅(corner-cube)结构阵列和六角面角隅阵列。微光学结构的第二优选类型是起微透镜作用的结构，包括那些使光在同质材料的合适地弯曲的表面处折射的结构，诸如平凸小透镜，双凸小透镜，平凹小透镜和双凹小透镜。其它合适的微光学结构包括基于圆顶、半球、六边形、正方形、圆锥形、台阶结构、立方体、锯齿结构、小块面(faceted)结构或它们的组合的几何形状。
第一透明层可以采取多种形式，部分取决于安全装置怎样被纳入或施加到有价物件。在一些优选实施例中，第一透明层包括热塑性聚合物(例如，形成例如聚酯基底网的一部分)，或者包括承载在其上的凸印漆，其可以充当作为整体的安全装置的支撑，甚至充当安全文件的支撑，所述安全装置最终将形成所述安全文件的一部分。在这样的情况下，例如，浮雕结构可以通过使用热和压力的常规凸印技术形成在热塑性材料的表面中。在其他优选实施方式中，透明层可以包括可固化聚合物，优选地UV可固化聚合物。例如，浮雕可以被铸造固化到一个UV可固化树脂的涂层内。在又一些实施方案中，第一透明层可以包括可固化热塑性聚合物(即，添加有固化剂的热塑性聚合物)，使得在凸印之后浮雕可以通过固化被固定。
如上所述，在一些实施方案中，第一透明层形成一个基底的一个整体部分，优选地形成安全文件基底或安全物品基底的一个整体部分。例如，浮雕结构可以被直接凸印到一个透明层中，所述透明层构成聚合物(或是聚合物/纸的合成物)钞票的基底，或者形成安全物品(诸如安全线或安全箔)的基底，所述安全物品之后被纳入到或者被施加到安全文件或其他有价物件。在其他优选实施方案中，第一透明层被设置在一个基底上，优选地在安全文件基底或安全物品基底上。这是例如浮雕形成在由基底承载的涂层或其他层中的情况，例如铸造固化的浮雕的情况。
如果装置独立于其待被施加到的安全文件或其他有价物件而形成，则该装置优选地还包括一个或多个透明粘合剂层。这些层可以在任一侧或者两侧上形成装置的最外层。通过选择透明的粘合剂，光学可变效应的外观没有被减弱。
本发明还提供一种包括如上所述的安全装置的安全物品，所述安全物品优选地包括转印带或片、安全线、箔、贴片、标签或条带。还提供了包括如上所述的安全装置的或包括如上所述的安全物品的安全文件，所述安全文件优选地包括钞票、支票、身份证文件、证书、股票、签证、护照、驾照、银行卡或ID卡。优选地，所述安全装置被布置在所述安全文件的窗口或半窗口区块中。
还提供了一种制造安全装置的方法，包括：
在第一透明层的一个表面中形成一个光学可变效应生成浮雕结构；
将反射增强材料施加在所述浮雕结构上以形成遵循所述浮雕的廓形的反射增强层；
将第二透明层施加在所述反射增强材料上；以及
将所述反射增强材料从所述装置的如下一些区块中移除，所述反射增强材料在所述区块内没有被所述第二透明层覆盖，使得所述反射增强材料的横向范围对应于所述第二透明层的横向范围；
其中所述第一透明层和/或所述第二透明层包括光学有效物质，使得至少在一个使得所述光学有效物质在其下可见的波长的照射下，与当透过第二透明层观看时相比，当透过第一透明层观看时由所述浮雕结构生成的光学可变效应的外观是不同的。
通过使用第二透明层来限定反射增强材料的随后被移除的这些区块，这两个层的横向范围可以精确地匹配。如上所述，这导致装置在两侧上展示具有由于第一透明层和/或第二透明层中的光学有效物质引起的不同外观的光学可变效应。这呈现出两个不同的安全装置的准确配准(register)的外观，实现极难伪造的显著视觉效应。
光学有效物质可以采取上文提到的形式中的任一种，并且以已经描述的方式被布置在第一透明层和/或第二透明层中。
任何形成技术可以用来在第一透明层中提供浮雕。有利地，通过凸印或铸造固化(优选地UV铸造固化)将光学可变效应生成浮雕结构形成在透明层的表面中。
优选地，一个反射增强层以一个连续层形式被施加到浮雕结构上。然而，如果需要，可以在沉积第二透明层之前以一个图案化方式施加反射增强层，例如通过使用在施加反射增强材料之前被施加到浮雕的选定区块的保护剂(repellent)涂层。
可以通过针对使用的材料的任何适当的技术施加反射增强层，但是在优选实施例中通过真空沉积施加反射增强层，这已经被发现实现了反射增强材料对浮雕的特别好的贴合度。在替代实施方式中，可以通过溅镀或化学气相沉积，或者印刷(如果使用例如金属墨)施加反射增强层。可以实施反射增强层的上述属性和特性中任一种。
优选地通过印刷，最优选地通过凹版印刷、柔版印刷或带槽压模印刷施加第二透明层。印刷技术使得能够对将第二透明层铺设成的形状或图案进行精确控制。然而，在其他实施方案中，可以通过涂覆、沉积或转印技术施加第二透明层。在特别优选的实施方案中，第二透明层被施加成与浮雕结构配准。这可以例如通过执行这两种操作作为同一在线制造过程的一部分而实现。
在该方法中可以实施上述第二透明层的属性和特性中的任一种。例如，在一些实施方案中，第二透明层可以优选地被施加以限定至少两个在视觉上非连续的横向偏移区块，导致反射增强层中相同的在视觉上非连续。在又一些实施方案中，第二透明层可以被施加以限定非连续元件的一个网筛构造。
可以使用任何技术移除反射增强层，这些技术利用第二透明层限定待被移除的区块。在特别优选的实施方案中，通过蚀刻移除反射增强材料，第二透明层充当抗蚀剂。例如，在反射增强材料是铝的情况下，蚀刻剂可以是氢氧化钠。在其他实施例中，可以通过其他方法，诸如激光切除或离子蚀刻移除反射增强材料。
可以通过对该方法的适当的调整而纳入上述安全装置的其他特征中的任一项。
在安全装置被形成为一个安全物品的情况下，可以通过任何常规技术(诸如，热烫印、冷粘合、层压、纳入到造纸过程中等)将包括该装置的安全物品纳入到安全文件或施加到安全文件。安全装置优选地被布置成与文件的窗口区块(例如，一个孔或透明部分)至少部分地重叠且优选地完全重叠，所述窗口区块可以在纳入安全装置之前或之后形成。
现在将参考附图讨论根据本发明的安全装置和制造方法的优选实施方案并且将其与比较实施例对比，其中：
图1示意性描绘纳入了一个安全装置的安全物品的第一比较实施例；
图2描绘了图1的安全装置被施加到一个示例性安全文件，连同以下示意性视图：(i)由观察者A观看到的安全装置的外观；以及(ii)由观察者B观看到的安全装置的外观；
图3a和图3b描绘了纳入了安全装置的安全物品的另两个比较实施例；
图4示出图3a的安全装置被施加到一个示例性安全文件，连同以下示意性视图：(i)由观察者A观看到的安全装置的外观；以及(ii)由观察者B观看到的安全装置的外观；
图5描绘了根据本发明的安全装置的第一实施方案被施加到一个示例性安全文件，连同以下示意性视图：(i)由观察者A观看到的安全装置的外观；以及(ii)由观察者B观看到的安全装置的外观；
图6是演示制造根据本发明的安全装置的示例性方法中的选定步骤的流程图；
图7a至图7e描绘了根据本发明的安全装置的第二实施方案在制造的各种阶段；
图8示出适合于执行根据本发明的制造方法的示例性设备；
图9描绘了根据本发明的安全装置的第三实施方案；
图10描绘了根据本发明的安全装置的第四实施方案；
图11描绘了根据本发明的安全装置的第五实施方案；
图12描绘了根据本发明的安全装置的第六实施方案；
图13a和图13b描绘根据本发明的示例性安全文件，图13b示出沿着图13a中的线XX’的横截面；
图14a和图14b描绘纳入了根据本发明的安全装置的另一个示例性安全文件，图14b是沿着图14a中的线XX’的横截面；
图15a、图15b和图15c描绘了纳入根据本发明的安全装置的另一个示例性安全文件，图15b和图15c描绘沿着图15a中的线XX’截取的安全文件的交替横截面；
图16a、图16b和图16c描绘了纳入根据本发明的安全装置的另一个示例性安全文件，图16a和图16b示出文件的前视图和反转视图(绕着其短边翻转)，以及图16c是沿着图16a和图16b中的线XX’的横截面；
图17a、图17b和图17c描绘了纳入根据本发明的安全装置的另一个示例性安全文件，图17a示出从前面观看到的文件的左边部分，图17b示出从后面观看到的文件的右边部分(文件被绕着其短边翻转)，以及图17c是沿着图17a和图17b中的线XX’的横截面。
下文的说明书将关注具有全息图形式的光学可变效应生成浮雕结构的安全装置的实施例。以此我们是指，“浮雕(relief)”是一种借助于光衍射机制生成图形图像的结构。然而，更一般地，术语“光学可变效应(opticallyvariableeffect)”指的是生成了一个根据视角而变化的外观。可以通过所描述的浮雕结构来实施的光学可变效应的其他实施例包括衍射光栅、KinegramsTM和棱镜效应，如上文所提到的。
图1示出根据第一比较实施例的安全物品1。这里，安全物品1可以包括例如转印箔、安全线(thread)、贴片或类似物，所述安全物品包括承载在支撑层2上的一个安全装置10。典型地，支撑层2充当脱离片或脱离条带，一旦装置10被施加到安全文件，该装置10就与该脱离片或脱离条带分离，在此情况下，支撑层2可以采取任何方便的形式，诸如(不透明的、半透明的或者透明的)聚合物网或纸网。一个脱离层(未示出)可以被设置在支撑层2与安全装置10之间以在将安全装置10施加至安全文件时帮助将安全装置10从支撑层2分离。例如，在通过热烫印进行转印的情况下，浮雕层可以包括一层蜡或一层类似物。
安全装置10包括透明层3，在该透明层3中形成全息的(或者其他光学可变的)浮雕结构。应当注意，透明层3在实际中可以由多个被层压到彼此的层组成，并且这适用于在整个此公开内容中提到的所有“层”。透明层3可以由任何合适的透明材料组成，例如常规凸印漆(诸如热塑性聚合物或者辐射可固化树脂)，该透明材料中可以形成浮雕结构4。透明层3包括着色剂(诸如合适的染料)，所述着色剂赋予层3一个色彩(tint)。所述色彩在用可见波长照射的条件下对于人眼而言可以是可见的也可以不是可见的。例如，所述着色剂可以是非可见的，除非用选定的可见光谱外的波长(诸如UV或IR)照射，并且所述着色剂可以是磷光性的、荧光的或者发冷光的。然而，在最优选的实施例中，所述着色剂在环境照射条件下是可见的，以使得无需专业的装备颜色效应就是显而易见的。
使用适当的常规技术——诸如在热和压力的联合作用下的凸印，或者铸造固化——将浮雕结构4(在图1至图4中示意性示出为虚线)形成在层3中，其中层3作为相对流体树脂被涂覆到支撑层2和塑形模上，所述塑形模被施加到流体树脂，具有需要的浮雕形状。所述树脂流动以符合所述塑形模从而获得需要的浮雕形状并且同时或随后被硬化，例如，通过用辐射(诸如，UV)固化。在通过铸造固化形成浮雕4的情况下，层3典型地包括单个同质的树脂膜。然而，在浮雕4被凸印的情况下，层3更典型地包括多个层，所述多个层至少包括保护涂覆层(通常被称为“刮擦(scuff)”层)和凸印层，所述保护涂覆层在使用中将覆盖全息图，所述凸印层通常是与所述保护层相比物理上较软和/或玻璃化转变温度较低的材料。也可以包括一个中间层。所述着色剂可以位于层3内的多个层的任一层中，但是最优选地位于保护涂层和/或中间层(如果提供的话)中。
在浮雕结构14的形成之后，施加一个反射增强层5(诸如，金属)，优选地通过真空金属喷镀来施加反射增强层5。反射增强层5在两侧上贴合浮雕结构4。如图中所示的，所述金属喷镀覆盖装置的全部区域。
最后，在此实施例中，在反射增强层5上施加光学通透的粘合剂6，以允许将装置10容易地粘合至文件基底。然而，在其他实施例中，粘合剂层6可以被设置在装置的相对侧上(层3和支撑层2之间)、被设置在装置的两侧上，或者被完全省去(例如，如果安全装置在造纸过程期间被纳入到文件内，或者如果粘合剂被设置在文件的表面本身上)。
图2示出安全装置10现在从安全物品1上移除并且被施加到安全文件15的窗口16的区块中。这里，安全文件是常规的纸构造，用穿过文件基底形成的孔限定了窗口16。安全装置10被布置成延伸跨过窗口16并延伸至文件基底15的周围部分上，以允许文件和装置之间的粘合。在其他情况下，所述文件可以在形成窗口16的至少一个区块中包括透明材料，如将在后面的实施方案中进一步描述的。
如通过观察者A和B所描绘的，安全装置10从安全文件15的两侧都可见。从观察者A的位置，由浮雕结构4(例如，全息图像)与反射增强层5结合生成的光学可变效应是可见的，如图2(i)中由标志H的符号表示的。透过有颜色的透明层3观看到光学可变效应，并且因此包括光学可变效应的装置作为整体呈现出由层3的颜色所赋予的色彩。观察者B从安全文件15的相对侧看到如图2(ii)中所示的相同的光学可变效应H，但是因为观看的是浮雕4的相反侧，因此全息图的内容将呈现出反转(即，从观察者A的位置看到的图像的镜像图像)。然而，光学可变效应和所述装置作为整体的颜色将呈现为不同于在位置A看到的颜色，这是因为在位置B看到的颜色仅由反射增强层5的颜色确定(假定通透的粘合剂层6是无色的)。因此，可以从装置的两侧观察到两种不同的光学可变外观。然而，因为这两种光学可变外观中的每一种都占据整个窗口区域16，因此这两种效应之间的关系的区别不是特别明显，并且可以通过将具有适当颜色的两个不同的全息装置设置在文件的两个相对侧上而几乎无困难地仿冒整体效应。
图3a和图3b示出另一些比较实施例，其中可以通过在装置中的反射增强层的一侧上设置有颜色的印刷物来实现两种不同的光学可变外观。通常，图3a和图3b中使用的参考标号对应于图1中使用的标号并且可以以与先前描述的相同的方法形成它们各自的部件。然而，在此情况下，其中形成有浮雕结构4的透明层3不需要包括着色剂(虽然如果需要的话它可以包括着色剂)。在施加反射增强层5(例如，通过真空金属喷镀)之后，通过常规印刷技术施加有颜色的印刷物7。该有颜色的印刷物7可以覆盖装置的全部区域，或者限定一个连续的形状(如图3a中所示的)，或者采取标记的形式，诸如，字母、数字、符号或图形(如图3b中所示的)。
图4描绘了使用上文提到的相同技术中的任一种将图3a的装置施加到示例性安全文件15。图4(i)描绘了从观察者A的位置看到的装置的外观，并且在这里看到全息图H具有反射增强层5的颜色(例如，银色)。从相对侧，观察者B看到同一全息图H(方向上反转)但是现在具备印刷物层7的有颜色的色彩，该印刷物层在此情况下限定了一个被包含在(椭圆形的)装置的边界以内的星形形状。在该星形形状外，反射增强层5的原始颜色将是可见的，并且光学可变效应将持续。对于确定的伪造者来说，这仿制起来同样是相对简单的，例如，通过使用两个全息图和适当的套印。
图5描绘了根据本发明的第一实施方案的安全装置20被施加至示例性安全文件15的窗口16的区块中。在此情况下，窗口16由文件15的透明部分构成，其中安全装置20被直接施加到文件15的透明部分。然而，安全装置20可以以与前述相同的方式被施加在一个孔上。
安全装置20包括第一透明层21，所述第一透明层载有形成在其表面中的第一光学可变效应生成浮雕结构22。在该图中，浮雕结构22被描绘为在装置20的整个区域上延伸，但是这不是必须的。贴合该浮雕结构22的是一个反射增强层23，所述反射增强层起作用以致使光学可变效应从两侧可见。反射增强层23没有在装置20的整个区域上延伸，并且在装置没有设置(即，缺失)反射层的区块中，浮雕结构22(如果存在的话)的光学可变效应将是大体不可见的。与反射增强层23准确对准的是第二透明层24。第二透明层24具有与反射增强层23相同的横向范围并且因此也不在装置20的整个区域上延伸。光学通透的粘合剂25用于将装置附着到文件基底15上。第一透明层21和第二透明层24之一或两者包括光学有效物质，例如，着色剂(诸如，染料或颜料)，所述光学有效物质在可以位于可见光谱内或可见光谱外的选定波长处是可见的。在本实施例中，只有第二透明层24包括这样的物质，而第一透明层21是无色的。例如，包含在层24中的光学有效物质可以给予该层一个有颜色的色彩，例如红色。结果是，光学可变效应的外观从装置的两侧看是不同的。然而，这两种光学可变外观还被清楚地示出为彼此准确配准。
为了说明此效应，图5(i)示意性描绘了从观察者A的位置看到的装置20的外观。由反射增强层23限定的背景作为衬托，浮雕22生成的全息图像H是可见的，在此实施例中反射增强层23被配置为具有一个“太阳”形状，该“太阳”形状具有一个中心圆形部分和彼此间隔开且与中心圆间隔开的八个边缘三角区块。全息效应呈现为具有反射增强层23的颜色，例如，银色。在银色、全息、太阳形状的区块外，装置是无色且透明的，基本不具有光学可变效应，给出的印象是全息装置悬浮在窗口中。从装置的相对侧，观察者B看到一个不同的外观，如图5(ii)中描绘的。全息效应H呈现为以再次由同一反射增强层23限定的背景作为衬托，并且因此具有与由观察者A看到的准确地相同的形状和位置。然而，具有太阳形状特征的全部区块呈现不同的颜色，这是因为在透明层24内存在至少一种光学有效物质。例如，所述光学有效物质可以是红色的染料，在此情况下，由观察者B观看到的太阳形状的标记将呈现红色。
结果是得到一个特别有效的安全装置，这是因为给出的印象是存在彼此准确配准的、具有不同颜色的两个安全装置。这将极难使用两个装置来仿制，因为得不到必要的配准水平。因此，显著增强了安全水平。
现在将参考图6和图7讨论制造安全装置(诸如，图5中示出的安全装置)的优选方法。图6是描绘该方法的选定步骤的流程图。图7a至7e描绘了根据交叉参考图6描述的方法制作的在生产的各个不同阶段处的根据本发明的第二实施方案的安全装置。
在第一步骤S101中，在第一透明层21的表面中形成光学可变效应生成浮雕结构22。在图7a中所描绘的实施例中，第一透明层21被承载在基底29上。基底29可以例如形成安全物品的支撑层(诸如，图1中的层2)，或者可以是安全文件的一个整体部分，例如聚合物钞票基底或者身份卡片的一个层。如果当装置被投入流通(putincirculation)时基底29保持在原位，则基底29至少应该在待要在其中形成安全装置的区块内是透明的。然而，基底在其他区块内可以是不透明的，例如载有一个或多个不透光层，所述不透光层限定待要在其中形成装置的窗口区块。
第一透明层21可以包括例如热塑性层，诸如聚酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚(氯乙烯)(PVC)、聚(偏二氯乙烯)(PVdC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚苯乙烯或聚砜；或者凸印漆层，诸如基于PMMA的树脂。在此情况下，可以通过常规凸印工艺形成浮雕结构22，例如包括通过热和压力的联合作用将圆筒形图像成形冲模(例如，凸印辊)压印至热塑性层21中而形成表面浮雕22。替代地，透明层21可以是铸造固化树脂。例如，层21可以被施加为粘性液体涂层或单体膜，图像成形冲模或辊接触所述粘性液体涂层或单体膜。通过同时地或接近同时地将层21暴露于辐射(例如，UV辐射)，引起聚合作用，表面浮雕被铸造到该膜中。表面浮雕22因此被设定到层21中。采用自由基或阳离子UV聚合作用的UV可固化聚合物适合于UV铸造过程。自由基体系的实施例包括可光交联的丙烯酸酯-甲基丙烯酸酯或芳香族乙烯基低聚物树脂。阳离子体系的实施例包括环脂族环氧化物。还可以采用将自由基和阳离子UV聚合作用两者相结合的混合聚合物件系。在基底29具有相对低的玻璃化转变温度或软化温度的情况下，例如，在大约85℃的温度下软化的双轴取向聚丙烯(BOPP)的情况下，诸如此的铸造固化过程是特别优选的。倘若装置在流通期间遇到高温，被凸印至这样的材料中的结构可能易于受到损坏。
在下一个步骤S102中，施加反射增强材料至浮雕22以形成反射增强层23(图7b)。反射增强层贴合表面浮雕22并且在反射增强层的相对侧中也如此，致使光学可变效应从装置的两侧可见。为了实现良好的贴合度，反射增强层23的厚度t1优选地小于，更优选地大幅度地小于浮雕廓形22的廓形深度d。例如，浮雕22可以具有50纳米到500纳米之间的廓形深度d，而反射层23可以具有10纳米到100纳米之间、优选地15纳米至30纳米的厚度。在一些情况下，反射增强层的厚度可以被保持为非常薄，例如，5纳米至10纳米，以便致使它半透明。这提供了又一种颜色效应的可能性，以此相比于透射光，当从相同侧在反射中观看时，装置的外观颜色变化。
为了获得明亮的全息重放，反射增强层优选地是由一种或多种金属和/或合金，例如铝、铜、镍和/铬(或它们的任意合金)组成的金属层。如果需要，两种或更多种金属或合金被铺设成具有不同区块的图案以共同地形成层23，如在EP-A-1294576中描述的。在其他情况下，反射增强材料可以包括光学干涉薄膜结构、包含金属颗粒、光学可变颗粒或光学可变磁性颗粒的层、光子晶体层或者液态晶体层。此类的材料不仅提供必须的反射属性而且可以赋予装置附加的光学效应，例如根据视角展示不同的颜色。例如，反射增强层可以包括高折射率介电层和低折射率介电层交替的多层结构，形成一个光学干涉结构，与当在透射中观看时相比，当在反射中观看时，所述光学干涉结构展示不同的颜色。
反射增强材料可以通过任何适当的技术被铺设，但是优选的是通过真空沉积。应当注意，虽然通常反射增强层23将被直接施加至第一透明层21并且因此将与元件的其中形成有浮雕结构22的表面接触，但反射增强层23也可以通过一个中间透明层或类似物与元件间隔开，前提是所述中间层足够薄使得反射增强层再次遵循表面浮雕轮廓。
在步骤S103中，第二透明层24被施加在反射增强层23上的一个比装置的全部区域小的限定区块上(例如，小于第一透明层21的全部横向范围)。优选地将第二透明层24铺设成装饰性或安全形状或图案(诸如，字母、数字、符号或其他标记)或者形状或细线图案。为了形成诸如图5中所示的安全装置，以先前描述的“太阳形状”布置方式铺设第二透明层24。如在此实施例中，优选的是，所述形状或图案包括至少两个在视觉上不连续的区块——即，图案的足够大且间隔开一个足够的距离以至于可以由裸眼单独区别的区域——诸如图5中描绘的中心圆形区块和周围三角区域。这增加设计的复杂性，增强了视觉印象。在每个这样的区块(其对于裸眼呈现为连续的且完整的)中，第二透明层可以被施加在一个连续遍及层(contiguous,all-overlayer)中，或者可以被施加作为网筛构造——也就是，一个阵列的间隔开的网筛元件。这样的网筛的尺寸通常足够地小以使得这些元件不可以由裸眼进行个体区分，并且区块呈现为好像该层是连续的。但是，这可以用来使装置半透明，原因是光可以透射穿过网筛。
为了实现对第二透明层24的布置方面的高控制度，优选地使用印刷技术(诸如，凹版印刷)铺设材料。然而，可以视情况使用其他应用技术，诸如，涂覆、沉积或转印方法。在此实施例中，第二透明材料24包括光学有效物质诸如，典型地以染料或颜料(染料是优选的，以便维持该层的光学通透度)形式的着色剂。可以使用各种不同类型的着色剂，所述着色剂在正常照射条件下对于人眼可以是可见的也可以不是可见的。例如，所述着色剂仅在选定的非可见辐射波长(诸如，紫外线或红外线)下是可见的或可检测的。然而，在最优选的实施方案中，所述着色剂在环境白光下是可见的并且赋予层24一个有颜色的色彩，例如，红色、蓝色、绿色等。
如果需要，可以使用包含不同着色剂的、带多种颜色的透明材料布置来形成层24。例如，层24的一半可以呈现红色，同时横向偏移的另外一半可以呈现蓝色，形成一个可见的图案。在一些情况下，整个层24可以具有相同的可见颜色，其中选定的一些部分附加地载有UV或IR活性(active)物质。不同的颜色可以被布置成任何需要的图案，例如限定标记，或者不同的颜色可以用来加亮光学可见区域的不同区块。例如，参照图5的实施方案，“太阳”形状的符号的中心圆形区块可以载有层24的红颜色部分，同时周围三角形状的区块可以呈现黄色。层24的每个个体区域还可以包含多于一种的光学有效物质，例如，一种可见的着色剂和一种仅在UV或IR照射下可见的物质。层24的一些个体区域可以不包含光学有效物质。可以通过铺设(例如，通过印刷)两种或更多种根据需要的设计彼此配准的透明材料(至少一种包含光学有效物质)实现诸如此的带图案的布置。
如果需要，光学有效物质中的任一种可以响应于非光学激励，诸如温度、压力、应变、电势或它们的任何组合。例如，所述物质可以是热致变色的、压致变色或电致变色的，随着相关参数变化经历外观的变化。在此情况下，光学有效物质可以仅在某些激励条件(例如，在某一温度范围内)下是可见的或可检测的。
着色剂或其他光学有效物质被散布在通透材料中以组成层24，诸如聚合粘结剂或树脂。合适的实施例包括乙烯基树脂，诸如UCARTMVMCA溶液乙烯基树脂或UCARTMVCMH溶液乙烯基树脂，这两种乙烯基树脂均由陶氏化学公司供应并且是包括乙烯基氯乙烯、乙酸乙烯酯和马来酸的羧基官能团的三元共聚物。最优选地，形成层24的材料适合于用作抗蚀剂，其中在随后的蚀刻步骤S104(图7d所示)期间，层24保护反射增强层23，在图7d中移除了反射增强层的未被第二透明层24覆盖的这些区块。在反射增强层23是金属的情况下，典型地，通过将该结构浸在蚀刻剂溶液中或者以其他方式移除未被覆盖的金属而实现此移除步骤。例如，在反射增强层是铝的情况下，可以使用氢氧化钠作为蚀刻剂。在反射层是铜的情况下，典型地使用酸性蚀刻剂，诸如(i)50体积％盐酸和50体积％三氯化铁(40波美比重计的)在室温下的混合物；(ii)5-10体积％硫酸(66波美比重计的)和硫酸亚铁100克/升在40至60摄氏度下的混合物。还可以使用其他蚀刻剂，诸如硝酸，但是一般地，使用上述体系是最方便的运作。上文提到的用于形成第二透明材料24的示例性材料(UCARTMVMCA和UCARTMVMCH)对于这些蚀刻体系中的全部而言是合适的抗蚀剂。为了完全地保护反射增强材料23，第二透明层24优选地具有0.5微米至5微米的量级的厚度t2，更优选地1微米至2微米的厚度t2。然而，所需要的厚度将取决于选定的材料和蚀刻剂。
可以使用其他技术，诸如激光烧蚀或(反应)离子蚀刻来移除反射增强层的未被覆盖的材料，并且在层不只是是金属或合金层、诸如在层是如上文提到的金属墨或干涉层结构的情况下，这些可以是特别优选的。在每个情况下，第二透明层仍将用来限定区域的层被移除的边界。在反射增强层是干涉薄膜结构(例如，金属/电介质/金属)的情况下，蚀刻技术可以以与金属反射层一样的方式用于移除。在此情况下，不是干涉薄膜结构的所有层都可以通过蚀刻被移除。
图7d中示出的装置因此完成，其中装置的每一侧展示不同的光学可变外观。由图6中的方框S105表示的后续处理步骤是可选的，并且将取决于装置如何施加到或纳入到有价文件或其他物件内。在优选的实施例中，如图7e中示出的，一个光学透明粘合剂25被施加在第一透明层和第二透明层上以用于随后粘合至待被保护的文件或其他物件的表面。合适的透明粘合剂物质可以包含诸如氨基甲酸乙酯、甲基丙烯酸酯和羧基官能团三元共聚物(诸如，UCARTMVMCH和VMCA)等一些组分。WO-A-2008/135174也公开了透明粘合剂的一些实施例。在其他情况中，粘合剂25可以被完全省去或者可以被设置在装置的相对侧上(邻近第一透明层21)，或装置的两侧上。
图8示意性描绘适合于执行关于图6和图7描述的方法的设备的实施例。卷筒31提供基底网(web)29。基底网29可以构成一个支撑层，诸如关于图1描述的层2，安全装置将最终从所述支撑层分离，或者基底网29可以形成最终的安全装置、安全物品或安全文件的一个整体部分，在该情况中，基底网29至少在待施加安全装置的区块中应该是透明的，例如，聚合物膜网，诸如BOPP。在此实施例中，基底29通过第一印刷或涂覆工段32被输送，在该工段32中，辐射可固化树脂被施加至基底29，构成第一透明层21。所述树脂可以以贴片形式而被施加或作为一个连续遍及膜而被施加。载有第一透明层21的基底网29然后被保持为与配备有需要的浮雕结构22的印记的凸印辊33接触。浮雕结构22被铸造到树脂层21中，优选地与所施加的树脂贴片配准，并且同时通过施加由箭头R表示的适当的辐射(例如UV)而被固化。
现在载有以例如图7a中所示形式的结构的基底网29接着被输送到金属喷镀室34，在该金属喷镀室内施加一个反射增强层23，例如通过真空沉积。反射增强材料(例如，金属)或者干涉薄膜结构被施加在整个基底网和基底网载有的装置结构上。
接下来，使用第二印刷或涂覆工段35来将第二透明层24施加在反射增强层23上，例如通过凹版印刷。如上所述，第二透明层24优选地被铺设以便限定一个装饰性和/或安全形状，诸如标记或细线图案。取决于用来形成层24的材料的性质，该材料在进一步处理之前可能需要干燥或硬化(例如，UV固化)，并且适当的设备可能因此被设置在印刷工段35之后(未示出)。最后，基底网29被输送到移除室36例如一个蚀刻剂罐内，该移除室用于移除反射增强层23的没有被第二透明层24掩模的那些区块。在室36的输出侧，基底网29将载有诸如图7d中所示的一些结构。基底网29可以继续到附加处理步骤诸如，施加透明粘合剂25、切割成个体安全物品和/或直接纳入到安全文件内，下面将给出其实施例。例如，在基底29将形成聚合物(或者聚合物/纸的复合物)钞票的基底的情况下，紧接着蚀刻之后，该基底可以经历一些另外的印刷步骤，在这些另外的印刷步骤期间一个或多个不透光层可以被施加到所形成的装置的周围的基底(如果不是已经存在于基底网上)，导致所述装置被定位在窗口区块中，接着是图形印刷和最后切割成个体票据(note)。
图8中描绘的设备是在线制造过程的一个实施例并且提供的优点是，可以彼此配准地执行各种印刷和凸印步骤。例如，如上所述，凸印圆筒33上的浮雕结构23优选地与施加在印刷或涂覆工段32处的树脂配准并且可以与在印刷/涂覆工段35处施加的第二透明层24配准。通过彼此配准地施加这些特征，在使用该过程形成的每个安全装置中它们的相对位置将是基本相同的。
应当理解，在浮雕结构22将直接形成在基底网29的表面中的情况下，第一印刷/涂覆工段32可以省去。此外，在此情况下，浮雕22将典型地通过使用热和压力的常规凸印形成，在常规凸印情况下，可以由不带任何辐射装置的常规凸印辊隙代替凸印辊33。然而，在一些情况下，聚合物质网29本身可以包括用辐射激活的固化剂以便促进硬化和保留一旦形成的浮雕结构。在此情况下，可以保留适当的辐射装置。
图9描绘了根据本发明的第三实施方案的安全装置的一个实施例，其中浮雕22直接形成在基底29的表面中。这里，基底29本身是透明的并且构成第一透明层。浮雕结构22、反射增强层23和第二透明层24每个以与上文描述的相同的方式形成。安全装置可以以与先前描述的相同的方式涂覆有透明粘合剂，例如，如果所示出的结构是被附着至安全文件或其他物件的安全物品，诸如，贴片、线或条带，(基底29作为一个保护覆盖层)。然而，在此实施例中，基底29最终形成安全文件(诸如，聚合物钞票)的一个整体部分，并且因此不需要粘合剂层。相反，装置可以涂覆有保护漆26，或者可以通过第二透明层24本身实现此功能，其中省去层26。
如上文提到的，第一透明层21或第二透明层24，或这两者可以包含光学有效物质。最优选的是，仅第二透明层24包含光学可变物质，而第一透明层21呈现无色，这是因为如上所述的，这给出光学可变效应悬浮在装置内的印象。然而，在其他情况下，有利的可以是为第一透明层21提供光学有效物质并且图10提供了根据本发明的第四实施方案的一个实施例，该实施例中情况如此。这里，透明层21和透明层24包括不同的光学可变物质。例如，每个透明层可以包括一个不同的、可见的、有颜色的色彩，诸如层21中的红色和层24中的黄色。在此情况下，当透过第一透明层21观看时，光学可变效应和装置作为整体将呈现红色。当从第二透明层24的那一侧观看时，光学可变效应将呈现黄色并且其周围(其不是光学可变的，因为在这些区块中缺失反射增强层)将呈现红色。优选地，选择这两种颜色以便给出这两个区域之间的强烈反差。应当注意，在透明层21和透明层24均包括一种或多种光学可变物质的情况下，透明层21和透明层24中的一个应当包括至少一种另一透明层21或24没有包括的光学可变物质。
在图10实施方案的一个变体中，反射层23被形成为足够薄以便呈现为半透明(例如，具有5纳米至10纳米之间的厚度的铝层)。当在反射中观看时，层主要呈现为反射(且不透明)，而当在透射中观看时，层可以被看穿。这引发一种附加颜色效应，原因是因为当在反射中从每一侧观看时，外观将是相同的，如上文关于图10所讨论的，然而当在透射中从每一侧观看时，层21和层24的颜色将呈现出彼此叠加，从而产生第三种颜色(例如，橘色)。当然，此第三种“颜色”可以仅在某些照射条件(例如，UV)下可见，取决于选定的光学可变物质。
在另一些实施方案中，第二透明层24可以是无色的并且第一透明层21可以包含光学有效物质。这将具有与关于图10讨论的类似的外观，除了透过第二透明层观看的光学可变效应将具有反射增强层23的固有颜色(例如，银色)之外。
安全装置可以包括除了上述这些层以外的层，例如多个保护漆层可以被施加至装置的任一侧，所述保护漆层典型地将是无色的，尽管如果优选的可以包括一种或多种着色剂。安全装置可以附加地包括一个或多个印刷层，并且该情况的一个实施例在图11中被示出，其中在沉积了反射增强层23之后施加了印刷标记27。典型地，这样的印刷标记将会是非透明的，意味着反射增强层被局部地遮住，从而根据由印刷标记27限定的形状遮掩光学可变效应。例如，这可以用来显示装置内的文本、数字或其他符号。
装置还可以纳入一种或多种机器可读物质，诸如磁性材料。例如，可以将透明磁性颜料纳入到一个或两个透明层中，可选地根据空间编码。这适用于所有的实施方案。
在目前所描述的实施方案中，附图已经描绘了浮雕结构22延伸在整个或大部分装置上。然而，在实际中情况可能并非如此，并且在特别优选的实施方案中，浮雕结构可能不被设置在整个装置上。此外，反射增强层23和第二透明层24的横向范围可以超出浮雕结构的横向范围，并且该情况的一个实施例在图12中被示出。这适用于所有的实施方案。特别地，如果浮雕23展示一个呈现在装置的平面的前面或后面的衍射重放图像的话，这可以是优选的，在该情况下，当倾斜时该图像好像在移动。通过在至少一个方向上(但是优选地所有方向上)使反射材料延续超出浮雕的边缘，当倾斜时仍可以观看到完整图像。此外，以此方式包括大体扁平的反射区块，提供了一个明亮的、抢眼的特征并且因此提高安全水平。优选地，反射增强材料23和透明层24延伸超出浮雕结构22的边缘至少100微米。
图13、图14和图15描绘了在其内已经纳入了上述种类的安全装置的安全文件的实施例。图13以13(a)平面图和13(b)沿线XX’的横截面示出第一示例性安全文件，这里是钞票40。这里，钞票40是聚合物钞票，包括一个在每一侧上都有以常规方式涂覆的不透光层43a和43b的内部透明聚合物基底42。在一些情况下，不透光层可以仅被设置在基底42的一侧。不透光层43a和43b在文件的一个区块内被省去以便限定一个窗口41(这里具有正方形形状)。根据上文所讨论的任一实施方案所述的安全装置20位于窗口区块41内。装置20的外部周界由“太阳形状”光学可变效应区块周围的圆形虚线表示。安全装置20可以被整体地形成在钞票40中，其中浮雕结构22以与图9中所描述的类似的方式被直接形成在透明基底42的表面中。替代地，安全装置20可以独立地形成为一个安全物品，诸如，转印贴片或标签，例如，具有图5中示出的结构。在此情况下，安全装置20可以借助于透明粘合剂25被附着到窗口区块41内的透明基底42。可以通过热转印或冷转印方法(例如，热烫印)来实现施加。
应当注意，可以使用纸/塑料复合物钞票实现一个类似的结构，在所述纸/塑料复合物钞票中由层压(具有或不具有粘合剂)至内部透明聚合物层42的纸层代替不透光层43a和43b。可以从开始窗口区块就省去纸层，或者纸可以在层压之后被局部地移除。在其他结构中，各层的顺序可以反转，其中(窗口的)纸层在内部而透明聚合物层在外部。
在图14中，钞票40属于常规的结构，具有由例如纸或其他相对不透明或半透明材料形成的基底44。窗口区块41被形成为一个穿过基底44的孔。安全装置20被应用为利用透明粘合剂25重叠窗口41的边缘的贴片以将安全物品接合至安全基底44。再次，可以使用各种方法(包括热烫印)来实现安全装置和安全文件的施加。
图15描绘了安全文件的第三实施例，仍是钞票40，已经施加了安全线或安全条带形式的安全物品50至钞票40。各自被承载在条带50上的三个安全装置20通过窗口41被显示，以直线形式布置在文件40上。所述文件的两个替代结构在图15b和图15c中以横截面示出。图15b描绘了被纳入在安全文件40内的安全线或安全条带50。例如，安全线或安全条带50可以在造纸过程期间使用公知技术被纳入在基底的结构内。为了形成窗口41，可以在完成造纸过程之后(例如，通过磨蚀)将纸局部地移除。替代地，造纸过程可以被设计以便在需要的窗口区块内省去纸。图15c示出一个替代布置，其中(例如，使用粘合剂)将载有安全装置20的安全线或安全条带50施加至文件基底45的一侧上。通过在基底45中提供孔而形成窗口41，该窗口可以在施加条带50之前存在或者在施加条带50之后存在(再例如通过磨蚀形成)。
在图13、图14和图15的实施例中的每个中，安全装置20被布置在文件40的窗口区块41中，该窗口区块构成文件的一个透明部分使得装置20可以从文件的每一侧的相同位置被观看到。然而，并非必须让装置的相同部分的两侧对于观察者都是可见的。在其他情况下，装置的第一侧可以被显示为在文件上的第一位置处，同时装置的第二侧可以被显示为在文件上的不同位置处。现在将参考图16和图17描述此种类的实施例。
图16示出以与图13的方式类似的方式形成的安全文件40的实施例。这里，安全装置20已经直接形成在被涂覆到文件基底42上的凸印漆60上。装置20可以具有类似于例如图9中示出的结构。不透光层43a和43b在文件的每一侧上具有不同的范围使得每个不透光层中的间隙不重叠(在其他情况下，可以提供一些重叠)。这导致两个“半窗口”41a和41b。在每个半窗口中，仅装置的一侧是可见的。从文件的前面(图16a)，装置20可以通过半窗口41a被观看到，以显示光学可变效应的第一颜色的一部分，所述第一颜色如通过第一透明层以前文所讨论的方式确定。装置在文件的相反侧上的相同位置处是不可见的，如通过图16b中虚线矩形41a表示的。相反地，在票据的相反侧上，装置20通过半窗口41b是可见的，并且这里，可见部分的光学可变效应将呈现有第二透明层的颜色，该颜色不同于第一颜色(通过图中星形区块的阴影表示)。装置的该部分在票据的前侧是不可见的。
在此实施例中，装置20是一个连续的装置，在两个半窗口区块上延伸。然而，在其他情况下，多个分立的安全装置(每个根据上述原理而形成)可以具备相同的结果。
图17描绘可具有类似于图15的上述结构的安全装置40的另一个实施例。这里，一系列安全装置20被设置在安全线或条带50上，所述安全线或带在造纸过程期间被纳入到文件内。落到线50的其中一侧上的文件层45a和45b在一些区块中被移除(或者在造纸过程期间没有形成)以形成半窗口41a和41b以及(全)窗口41。可以在EP1567713和EP229645中找到在纸文件的任一侧上形成半窗口的实施例方法。如在图17a中示出的，从文件的前侧，安全装置将在两个半窗口41a以及窗口41中被揭示，具有由第一透明层的颜色产生的第一颜色。从相反侧(图17b)，装置20将在不同的位置，即半窗口41b和窗口41(其在前侧具有相同的位置)中被揭示。从此视点，装置将呈现由第二透明层确定的第二不同颜色。在此实施例中，安全装置20被提供作为一系列分立的相同装置。然而，该系列中的装置可以在它们的内容(例如，呈现的全息图像)、颜色(例如，不同的第二透明层)和/或结构方面不同。所述多个装置(或者其子集)还可以由如图16中的单一连续装置代替。
用于纳入上文所讨论的种类的安全文件的许多替代技术是已知的且可以使用。例如，上述装置结构可以直接形成在其他类型的安全文件(包括身份证、驾照、银行卡和其他层压结构)上，在此情况下，安全装置可以被直接纳入在文件的多层结构内。

Claims (58)

1.一种安全装置，包括：
第一透明层，具有形成在其表面中的光学可变效应生成浮雕结构；
一个反射增强层，在所述浮雕结构上延伸且遵循所述浮雕的轮廓；以及
第二透明层，在所述反射增强层上延伸，所述第二透明层的横向范围小于所述安全装置的整个区域并且对应于所述反射增强层的横向范围，
其中所述第一透明层和/或所述第二透明层包括一种或多种光学有效物质，使得至少在一个使得所述光学有效物质中的至少一种在其下可见的波长的照射下，与当透过所述第二透明层观看时相比，当透过所述第一透明层观看时由所述浮雕结构生成的光学可变效应的外观是不同的。
2.根据权利要求1所述的安全装置，其中所述第一透明层和所述第二透明层中仅一层包括光学有效物质，所述第一透明层和所述第二透明层中的另一层在任何波长的照射下呈现无色。
3.根据权利要求1所述的安全装置，其中所述第一透明层和所述第二透明层中的每一层包括不同的光学有效物质。
4.根据前述权利要求中任一项所述的安全装置，其中所述第一透明层和/或所述第二透明层包括一种或多种光学有效物质，所述一种或多种光学有效物质给予相应层一个有颜色的色彩，该颜色在可见波长的照射下是可见的。
5.根据权利要求4所述的安全装置，其中所述第一透明层具有可见的、第一颜色的有颜色的色彩，并且所述第二透明层具有可见的、第二不同颜色的有颜色的色彩。
6.根据前述权利要求中任一项所述的安全装置，其中所述第一透明层和/或所述第二透明层包括仅在可见光谱以外的选定波长的照射下是可见的一种或多种光学有效物质，所述选定波长优选地是紫外波长或红外波长。
7.根据前述权利要求中任一项所述的安全装置，其中所述第一透明层和/或所述第二透明层包括响应于温度、压力、应变或电势中的一个或多个的变化而经历外观变化的一种或多种光学有效物质。
8.根据前述权利要求中任一项所述的安全装置，其中所述光学有效物质包括染料和/或颜料。
9.根据前述权利要求中任一项所述的安全装置，其中所述第二透明层包括被布置成一个图案的至少两种透明材料，所述透明材料中的至少一种包括光学有效物质，使得至少在一个使得所述光学有效物质在其下可见的波长的照射下，当透过所述第二透明层观看时由所述浮雕结构生成的光学可变效应的外观被所述图案修改。
10.根据权利要求9所述的安全装置，其中所述至少两种透明材料各自包括不同的光学可变物质。
11.根据前述权利要求中任一项所述的安全装置，其中所述第二透明层包括一种或多种聚合物材料，优选地具有散布在其中的一种或多种光学有效物质。
12.根据前述权利要求中任一项所述的安全装置，其中所述第二透明层包括耐蚀刻剂的抗蚀材料，所述蚀刻剂适于将所述反射层的材料从所述装置移除。
13.根据前述权利要求中任一项所述的安全装置，其中所述第二透明层具有0.5微米到5微米之间的厚度，优选地具有1微米到2微米之间的厚度。
14.根据前述权利要求中任一项所述的安全装置，其中所述第二透明层是一个印刷层，优选地通过凹版印刷、柔版印刷或带槽压模印刷形成。
15.根据前述权利要求中任一项所述的安全装置，其中所述反射增强层和所述第二透明层的横向范围不匹配所述浮雕结构的横向范围。
16.根据权利要求15所述的安全装置，其中所述反射增强层和所述第二透明层在至少一个方向上，优选地所有方向上延伸超出所述浮雕结构的周界，优选地超出至少100微米。
17.根据前述权利要求中任一项所述的安全装置，其中所述反射增强层和所述第二透明层的横向范围限定一个安全的或装饰性的形状或图案，或者限定一个信息项，所述安全的或装饰性的形状或图案优选地是细线图案，所述信息项优选地是数字、字母、数字字母混合编制的文本、符号或图形。
18.根据前述权利要求中任一项所述的安全装置，其中所述第二透明层与所述浮雕结构配准。
19.根据前述权利要求中任一项所述的安全装置，其中所述反射增强层具有的厚度小于所述浮雕结构的廓形深度。
20.根据前述权利要求中任一项所述的安全装置，其中所述反射增强层包括至少两个在视觉上非连续的横向偏移区块。
21.根据前述权利要求中任一项所述的安全装置，其中所述反射增强层是半透明的。
22.根据前述权利要求中任一项所述的安全装置，其中所述反射增强层包括非连续元件的网筛构造。
23.根据前述权利要求中任一项所述的安全装置，其中所述反射增强层包括下列中的任一种：
●一种或多种金属或它们的合金，优选地铜和/或铝；
●一个光学干涉薄膜结构；
●一个层，包含金属颗粒、光学可变颗粒或光学可变磁性颗粒；
●一个光子晶体层；或
●一个液态晶体层。
24.根据前述权利要求中任一项所述的安全装置，其中所述光学可变效应生成浮雕结构包括一个衍射结构或者一个非衍射微光学结构，所述衍射结构诸如为全息图、衍射光栅或KinegramTM，所述非衍射微光学结构诸如为棱镜结构。
25.根据前述权利要求中任一项所述的安全装置，其中所述第一透明层包括热塑性聚合物或可固化聚合物，优选地UV可固化聚合物。
26.根据前述权利要求中任一项所述的安全装置，其中所述第一透明层形成一个基底的一个整体部分，优选地形成安全文件基底或安全物品基底的一个整体部分。
27.根据权利要求1至25中的任一项所述的安全装置，其中所述第一透明层被设置在一个基底上，优选地被设置在安全文件基底或安全物品基底上。
28.根据前述权利要求中任一项所述的安全装置，还包括一个或多个透明粘合剂层。
29.包括根据前述权利要求中任一项所述的安全装置的安全物品，所述安全物品优选地包括转印带或转印片、安全线、箔、贴片、标签或条带。
30.包括根据权利要求1至28中的任一项所述的安全装置或根据权利要求29所述的安全物品的安全文件，所述安全文件优选地包括钞票、支票、身份证文件、证书、股票、签证、护照、驾照、银行卡或ID卡。
31.一种制造安全装置的方法，包括：
在第一透明层的一个表面中形成一个光学可变效应生成浮雕结构；
将反射增强材料施加在所述浮雕结构上以形成遵循所述浮雕的轮廓的反射增强层；
将第二透明层施加在所述反射增强材料上；以及
将所述反射增强材料从所述装置的如下一些区块中移除，在所述区块中所述反射增强材料没有被所述第二透明层覆盖，使得所述反射增强材料的横向范围对应于所述第二透明层的横向范围；
其中所述第一透明层和/或所述第二透明层包括光学有效物质，使得至少在一个使得所述光学有效物质在其下可见的波长的照射下，与当透过所述第二透明层观看时相比，当透过所述第一透明层观看时由所述浮雕结构生成的光学可变效应的外观是不同的。
32.根据权利要求31所述的方法，其中所述第一透明层和所述第二透明层中仅一层包括光学有效物质，所述第一透明层和所述第二透明层中的另一层在任何波长的照射下呈现无色。
33.根据权利要求31所述的方法，其中所述第一透明层和所述第二透明层中的每一层包括不同的光学有效物质。
34.根据权利要求31至33中任一项所述的方法，其中所述第一透明层和/或所述第二透明层包括一种或多种光学有效物质，所述一种或多种光学有效物质给予相应层一个有颜色的色彩，该颜色在可见波长的照射下是可见的。
35.根据权利要求34所述的方法，其中所述第一透明层具有可见的、第一颜色的有颜色的色彩，并且所述第二透明层具有可见的、第二不同颜色的有颜色的色彩。
36.根据权利要求31至35中任一项所述的方法，其中所述第一透明层和/或所述第二透明层包括仅在可见光谱以外的选定波长的照射下是可见的一种或多种光学有效物质，所述选定波长优选地是紫外波长或红外波长。
37.根据权利要求31至36中任一项所述的方法，其中所述第一透明层和/或所述第二透明层包括响应于温度、压力、应变或电势中的一个或多个的变化而经历外观变化的一种或多种光学有效物质。
38.根据权利要求31至37中任一项所述的方法，其中施加所述第二透明层包括以一个图案施加至少两种透明材料，所述透明材料中的至少一种包括光学有效物质，使得至少在一个使得所述光学有效物质在其下可见的波长的照射下，当透过所述第二透明层观看时由所述浮雕结构生成的光学可变效应的外观被所述图案修改。
39.根据权利要求38所述的方法，其中所述至少两种透明材料各自包括不同的光学可变物质。
40.根据权利要求31至39中任一项所述的方法，其中通过凸印或铸造固化，优选地UV铸造固化将所述光学可变有效生成浮雕结构形成在所述第一透明层的表面中。
41.根据权利要求31至40中任一项所述的方法，其中所述反射增强层以连续层形式被施加在所述浮雕结构上。
42.根据权利要求31至41中任一项所述的方法，其中通过真空沉积施加所述反射增强层。
43.根据权利要求31至42中任一项所述的方法，其中所述反射增强层具有的厚度小于所述浮雕结构的廓形深度。
44.根据权利要求31至43中任一项所述的方法，其中所述反射增强层是半透明的。
45.根据权利要求31至44中任一项所述的方法，其中所述反射增强层包括下列中的任一种：
●一种或多种金属或它们的合金，优选地铜和/或铝；
●一个光学干涉薄膜结构；
●一个层，包含金属颗粒、光学可变颗粒或光学可变磁性颗粒；
●一个光子晶体层；或
●一个液态晶体层。
46.根据权利要求31至45中任一项所述的方法，其中通过印刷，优选地通过凹版印刷、柔版印刷或带槽压模印刷施加所述第二透明层。
47.根据权利要求31至46中任一项所述的方法，其中所述第二透明层以与所述浮雕结构配准的形式被施加。
48.根据权利要求31至47中任一项所述的方法，其中所述第二透明层包括聚合物材料，优选地具有散布在其中的光学有效物质。
49.根据权利要求31至48中任一项所述的方法，其中所述第二透明层被施加以限定一个安全的或装饰性的形状或图案，或者限定一个信息项，所述安全的或装饰性的形状或图案优选地是细线图案，所述信息项优选地是数字、字母、数字字母混合编制的文本、符号或图形。
50.根据权利要求31至49中任一项所述的方法，其中所述第二透明层被施加以限定至少两个在视觉上不连续的横向偏移区块。
51.根据权利要求31至50中任一项所述的方法，其中所述第二透明层被施加以限定非连续元件的网筛构造。
52.根据权利要求31至51中任一项所述的方法，其中通过蚀刻移除所述反射增强材料，所述第二透明层用作一种抗蚀剂。
53.根据权利要求31至52中任一项所述的方法，其中所述光学可变效应生成浮雕结构包括一个衍射结构或者一个非衍射微光学结构，所述衍射结构诸如为全息图、衍射光栅或KinegramTM，所述非衍射微光学结构诸如为棱镜结构。
54.根据权利要求31至53中任一项所述的方法，其中所述第一透明层包括热塑性聚合物或可固化聚合物，优选地UV可固化聚合物。
55.根据权利要求31至54中任一项所述的方法，其中所述第一透明层形成一个基底的一个整体部分，优选地形成安全文件基底或安全物品基底的一个整体部分。
56.根据权利要求31至55中任一项所述的方法，其中所述第一透明层被设置在一个基底上，优选地被设置在安全文件基底或安全物品基底上。
57.根据权利要求31至56中任一项所述的方法，还包括施加一个或多个透明粘合剂层。
58.根据权利要求31至57中任一项所述的方法制造的安全装置。
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