DE112012004012T5 - safety device - Google Patents
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Abstract
Es wird eine optische Sicherheitsvorrichtung (10, 700) bereitgestellt, die ein transparentes oder durchscheinendes Substrat (15, 705), wenigstens ein erstes Array sich wiederholender Elemente (20, 720) in oder auf einer ersten Seite (16, 706) des Substrats (15, 705), wenigstens ein zweites Array sich wiederholender Elemente (30, 730) auf einer zweiten Seite des Substrats umfasst. Das zweite Array sich wiederholender Elemente (20, 720) ist im Wesentlichen registerhaltig mit dem ersten Array von Elementen (30, 730), wobei beim Betrachten der Vorrichtung von der ersten Seite aus ein erstes Bild (130, 725) sichtbar ist und beim Betrachten der Vorrichtung von der zweiten Seite aus ein zweites Bild (200, 735) sichtbar ist. Die Helligkeits- oder Farbwerte sich wiederholender Bildelemente (30; 720, 730) auf wenigstens einer Seite des Substrats können zur Erzeugung eines Grauwert- oder Farbbildes gebietsweise moduliert werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das erste Array sich wiederholender Elemente in oder auf einer ersten Seite des Substrats ein Array von Fokussierungselementen (20) und das zweite Array sich wiederholender Elemente in oder auf der zweiten Seite des Substrats ein Array von Bildelementen (30), die zueinander eine im Wesentlichen identische Form aufweisen, so dass bei Betrachtung der Vorrichtung von der ersten Seite aus ein vergrößertes Bild sichtbar ist, das wenigstens eine vergrößerte Version der Bildelementeform beinhaltet, und bei Betrachtung der Vorrichtung von der zweiten Seite aus das Grauwert- oder Farbbild sichtbar ist. In einer anderen Ausführungsform sind die sich wiederholenden Elemente sowohl des ersten als auch zweiten Arrays teilweise oder vollständig opake Bildelemente (720, 730), die das erste bzw. zweite Bild (725, 735) ausbilden.An optical safety device (10, 700) is provided which includes a transparent or translucent substrate (15, 705), at least a first array of repeating elements (20, 720) in or on a first side (16, 706) of the substrate (15). 15, 705), at least a second array of repeating elements (30, 730) on a second side of the substrate. The second array of repeating elements (20, 720) is substantially in register with the first array of elements (30, 730), wherein upon viewing the device from the first side, a first image (130, 725) is visible and when viewed the device from the second side of a second image (200, 735) is visible. The brightness or color values of repeating picture elements (30; 720, 730) on at least one side of the substrate may be modulated area-wise to produce a gray scale or color image. In a preferred embodiment, the first array of repeating elements in or on a first side of the substrate is an array of focussing elements (20) and the second array of repeating elements in or on the second side of the substrate is an array of picture elements (30) are substantially identical in shape to one another so that upon viewing the device from the first side an enlarged image is visible including at least one enlarged version of the pixel shape, and when viewing the device from the second side the gray value or color image is visible is. In another embodiment, the repetitive elements of both the first and second arrays are partially or completely opaque pixels (720, 730) forming the first and second images (725, 735, respectively).
Description
GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION
Die vorliegende Erfindung richtet sich auf optische Sicherheitsvorrichtungen, deren Verwendung in Sicherheitsdokumenten und Verfahren zu deren Herstellung.The present invention is directed to optical security devices, their use in security documents, and methods of making same.
BEGRIFFSBESTIMMUNGENDEFINITIONS
SicherheitsdokumentThe security document
Im vorliegenden Gebrauch umfasst der Begriff Sicherheitsdokument alle Arten von Dokumenten und Wertzeichen und Ausweisdokumenten einschließlich insbesondere: Zahlungsmittel wie Banknoten oder Münzen, Kreditkarten, Schecks, Pässe, Personalausweise, Wertpapier- und Aktienzertifikate, Führerscheine, Eigentumsurkunden, Reisedokumente wie Flug- oder Bahntickets, Eintrittskarten und Eintrittsbillets, Geburts-, Todes- und Heiratsurkunden und Studienbücher.As used herein, the term security document encompasses all types of documents and stamps and identification documents, including, but not limited to, means of payment such as banknotes or coins, credit cards, checks, passports, identity cards, securities and stock certificates, driver's licenses, title deeds, travel documents such as airline or train tickets, and tickets Entry tickets, birth, death and marriage certificates and study books.
Transparente Fenster und HalbfensterTransparent windows and half windows
Im vorliegenden Gebrauch bezieht sich der Begriff Fenster auf einen durchsichtigen (d. h. transparenten) oder durchscheinenden Bereich im Sicherheitsdokument abgegrenzt zu dem im Wesentlichen opaken Bereich, auf den gedruckt wird. Das Fenster kann volltransparent sein, so dass es den im Wesentlichen unbeeinträchtigten Durchgang von Licht gestattet, oder es kann teiltransparent oder durchscheinend sein und so den teilweisen Durchgang von Licht gestatten, ohne dass jedoch Objekte durch den Fensterbereich deutlich gesehen werden können.As used herein, the term window refers to a transparent (i.e., transparent) or translucent area in the security document delimited from the substantially opaque area being printed on. The window may be fully transparent so as to allow the substantially unimpaired passage of light, or it may be partially transparent or translucent, thus allowing the partial passage of light without, however, being able to clearly see objects through the window area.
Ein Fensterbereich kann in einem polymeren Sicherheitsdokument ausgebildet werden, das wenigstens eine Schicht von transparentem Polymermaterial und eine oder mehrere auf wenigstens einer Seite eines transparenten Polymersubstrats aufgebrachte opazitätsverleihende Schichten aufweist, indem wenigstens eine opazitätsverleihende Schicht in dem Gebiet, das den Fensterbereich ausbildet, ausgelassen wird. Wenn opazitätsverleihende Schichten auf beide Seiten eines transparenten Substrats aufgebracht werden, kann ein volltransparentes Fenster dadurch ausgebildet werden, dass die opazitätsverleihenden Schichten auf beiden Seiten des transparenten Substrats im Fensterbereich weggelassen werden.A window area may be formed in a polymeric security document having at least one layer of transparent polymeric material and one or more opacifying layers disposed on at least one side of a transparent polymeric substrate by omitting at least one opacifying layer in the area forming the window area. When opacifying layers are applied to both sides of a transparent substrate, a fully transparent window can be formed by omitting the opacifying layers on both sides of the transparent substrate in the window area.
Ein teiltransparenter oder durchscheinender Bereich, nachfolgend als ”Halbfenster” bezeichnet, kann in einem polymeren Sicherheitsdokument, das auf beiden Seiten opazitätsverleihende Schichten aufweist, ausgebildet werden, indem die opazitätsverleihenden Schichten nur auf einer Seite des Sicherheitsdokuments im Fensterbereich weggelassen werden, so dass das ”Halbfenster” nicht volltransparent ist, sondern etwas Licht hindurchlässt, ohne dass Objekte durch das Halbfenster deutlich betrachtet werden können.A partially transparent or translucent area, hereinafter referred to as "half window", may be formed in a polymeric security document having opacifying layers on both sides by omitting the opacifying layers on only one side of the security document in the window area, so that the "half window "Is not fully transparent, but lets some light through, without objects through the half window can be clearly seen.
Alternativ ist es möglich, die Substrate aus einem im Wesentlichen opaken Material, wie aus Papier- oder Fasermaterial, herzustellen, wobei eine Einlage aus transparentem Kunststoffmaterial in einen Ausschnitt oder eine Aussparung im Papier- oder Fasersubstrat eingelegt wird, um ein transparentes Fenster oder einen durchscheinenden Halbfensterbereich auszubilden.Alternatively, it is possible to fabricate the substrates from a substantially opaque material, such as paper or fiber material, with a liner of transparent plastic material placed in a cutout or recess in the paper or fibrous substrate to form a transparent window or translucent one Semi-window area form.
Opazitätsverleihende SchichtenOpacity-enhancing layers
Eine oder mehrere opazitätsverleihende Schichten können auf ein transparentes Substrat aufgebracht werden, um die Opazität des Sicherheitsdokuments zu erhöhen. Eine opazitätsverleihende Schicht ist so gestaltet, dass LT < L0 gilt, wobei L0 die auf das Dokument auftreffende Lichtmenge und LT die durch das Dokument hindurchgelassene Lichtmenge ist. Eine opazitätsverleihende Schicht kann eine oder mehrere aus einer Vielzahl verschiedener opazitätsverleihender Beschichtungen umfassen. Die opazitätsverleihenden Schichten können beispielsweise ein Pigment wie Titandioxid umfassen, das in einem Bindemittel oder Träger von thermisch aktiviertem vernetzbarem Polymermaterial dispergiert ist. Alternativ könnte ein Substrat aus transparentem Kunststoffmaterial zwischen opazitätsverleihenden Schichten aus Papier oder aus einem anderen teilweise oder im Wesentlichen opaken Material eingelegt werden, auf die anschließend Zeichen gedruckt oder anderweitig aufgebracht werden können.One or more opacifying layers may be applied to a transparent substrate to increase the opacity of the security document. An opacifying layer is designed such that L T <L 0 , where L 0 is the amount of light incident on the document and L T is the amount of light transmitted through the document. An opacifying layer may comprise one or more of a variety of different opacifying coatings. For example, the opacifying layers may comprise a pigment, such as titanium dioxide, dispersed in a binder or support of thermally activated crosslinkable polymer material. Alternatively, a substrate of transparent plastic material could be sandwiched between opacifying layers of paper or another partially or substantially opaque material onto which indicia may subsequently be printed or otherwise applied.
Brennpunktgröße oder Brennpunktweite HFocus size or focal length H
Im vorliegenden Sprachgebrauch bezieht sich der Begriff Brennpunktgröße (oder Brennpunktweite) auf die Abmessungen, gewöhnlich auf einen effektiven Durchmesser oder eine effektive Breite, der geometrischen Verteilung von Punkten, an denen Strahlen, die beim Durchqueren einer Linse gebrochen werden, eine Objektebene in einem speziellen Betrachtungswinkel schneiden. Die Brennpunktgröße kann aus theoretischen Berechnungen, Strahlengangsimulationen oder tatsächlichen Messungen abgeleitet werden.As used herein, the term focal point size (or focus distance) refers to the dimensions, usually an effective diameter or width, of the geometric distribution of points at which rays that refract through a lens cross an object plane at a particular viewing angle to cut. The focal point size can be derived from theoretical calculations, beam simulations or actual measurements.
Brennweite fFocal length f
In der vorliegenden Beschreibung bedeutet Brennweite, wenn in Bezug auf eine Mikrolinse in einem Linsenarray gebraucht, den Abstand vom Scheitel der Mikrolinse zur Position des Brennpunkts, bestimmt durch die Lokalisierung des Maximums der Leistungsdichteverteilung, wenn kollimierte Strahlung von der Linsenseite des Arrays einfällt (siehe T. Miyashita ”Standardization for microlenses and microlens arrays” (2007) Japanese Journal of Applied Physics 46, S. 5391).In the present specification, when used with respect to a microlens in a lens array, the focal length means the distance from the apex of the microlens to the position of the focal point determined by the location of the lens Maximum power density distribution when collimated radiation is incident from the lens side of the array (see T. Miyashita "Standardization for microlenses and microlens arrays" (2007) Japanese Journal of Applied Physics 46, p. 5391).
Prüfdicke tTest thickness t
Die Prüfdicke ist der Abstand vom Scheitelpunkt einer Kleinlinse auf einer Seite des transparenten oder durchscheinenden Materials zur Oberfläche der entgegengesetzten Seite des durchscheinenden Materials, auf dem die Bildelemente vorgesehen sind, die im Wesentlichen mit der Objektebene zusammenfällt.The test thickness is the distance from the vertex of a small lens on one side of the transparent or translucent material to the surface of the opposite side of the translucent material on which the picture elements are substantially coincident with the object plane.
Linsenfrequenz und TeilungsabstandLens frequency and pitch
Die Linsenfrequenz eines Linsenarrays ist die Anzahl von Kleinlinsen über eine gegebene Entfernung auf der Oberfläche des Linsenarrays. Der Teilungsabstand (pitch) ist die Entfernung zwischen dem Scheitelpunkt einer Kleinlinse und dem Scheitelpunkt der benachbarten Kleinlinse. In einer gleichförmigen Linsenanordnung stehen Teilungsabstand und Linsenfrequenz in einem umgekehrten Verhältnis.The lens frequency of a lens array is the number of small lenses over a given distance on the surface of the lens array. The pitch is the distance between the vertex of a small lens and the vertex of the adjacent small lens. In a uniform lens arrangement, pitch and lens frequency are in inverse proportion.
Linsenbreite WLens width W
Die Breite einer Kleinlinse in einem Mikrolinsenarray ist der Abstand von einer Kante der Kleinlinse bis zur gegenüberliegenden Kante der Kleinlinse. In einem Linsenarray mit halbkugelförmigen oder halbzylindrischen Kleinlinsen sind Breite und Durchmesser der Linse identisch.The width of a miniature lens in a microlens array is the distance from one edge of the miniature lens to the opposite edge of the miniature lens. In a lens array with hemispherical or semi-cylindrical small lenses, the width and diameter of the lens are identical.
Krümmungsradius RRadius of curvature R
Der Krümmungsradius einer Kleinlinse ist der Abstand von einem Punkt auf der Oberfläche der Linse zu einem Punkt, an dem die Lotrechte zur Linsenoberfläche eine Gerade schneidet, die senkrecht durch den Scheitel der Kleinlinse verläuft (Linsenachse).The radius of curvature of a small lens is the distance from a point on the surface of the lens to a point at which the perpendicular to the lens surface intersects a straight line perpendicular through the apex of the lenslet (lens axis).
Durchhang sSlack s
Der Durchhang s einer Kleinlinse (auch als Linsendicke bezeichnet) ist der Abstand vom Scheitelpunkt zu einem Punkt auf der Achse, den die kürzeste von der Kante einer Kleinlinse kommende, senkrecht durch die Achse verlaufende Gerade schneidet.The sag of a small lens (also referred to as a lens thickness) is the distance from the vertex to a point on the axis intersected by the shortest straight line coming from the edge of a small lens passing through the axis.
Brechungsindex nRefractive index n
Der Brechungsindex eines Mediums n ist das Verhältnis der Geschwindigkeit von Licht im Vakuum zur Geschwindigkeit von Licht im Medium. Der Brechungsindex n einer Linse bestimmt die Größenordnung der Brechung von Lichtstrahlen, die die Linsenoberfläche erreichen, nach dem Snelliusschen Gesetz:
Konische Konstante PConic constant P
Die konische Konstante P ist eine Größe zur Beschreibung von Kegelschnitten und wird in der geometrischen Optik zur Spezifikation von Linsen verwendet: sphärisch (P = 1), elliptisch (0 < P < 1 oder P > 1), parabolisch (P = 0) und hyperbolisch (P < 0). In der Literatur findet sich gelegentlich auch der Buchstabe K für die konische Konstante. Die Beziehung von K zu P ist K = P – 1.The conic constant P is a quantity used to describe conic sections and is used in geometrical optics to specify lenses: spherical (P = 1), elliptic (0 <P <1 or P> 1), parabolic (P = 0) and hyperbolic (P <0). Occasionally the letter K for the conical constant is also found in the literature. The relation of K to P is K = P - 1.
Keulenwinkelbeam angle
Der Keulenwinkel einer Linse ist der von der Linse gebildete Gesamtbetrachtungswinkel.The lobe angle of a lens is the total viewing angle formed by the lens.
Abbesche ZahlAbbe number
Die Abbesche Zahl eines transparenten oder durchscheinenden Materials ist ein Maß für die Dispersion (Wellenlängenabhängigkeit des Brechungsindexes) des Materials. Eine sachgerecht ausgewählte Abbesche Zahl für eine Linse kann Farbfehler minimieren helfen.The Abbe number of a transparent or translucent material is a measure of the dispersion (wavelength dependence of the refractive index) of the material. An appropriately selected Abbe number for a lens can help minimize color errors.
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Die vorliegende Erfindung bezweckt die Bereitstellung einer Sicherheitsvorrichtung mit einem attraktiven Erscheinungsbild, die sich wirtschaftlich herstellen lässt und gleichzeitig eine erhöhte Fälschungssicherheit gewährleistet.The present invention aims to provide a security device with an attractive appearance, which can be produced economically and at the same time ensures increased security against counterfeiting.
Es ist bekannt, Arrays von Mikrolinsen einzusetzen, die so angeordnet sind, dass sie sich auf entsprechende Arrays identischer Mikrobilder fokussieren, um optisch variable Effekte zu erzielen. Eine besonders augenfällige Wirkung lässt sich durch eine leichte Registerabweichung der Mikrolinsen und Mikrobilder erreichen, so dass eine Reihe von Moiré-Streifen erzeugt werden. Die Moiré-Streifen nehmen die Form von vergrößerten Versionen der Mikrobilder an. Dieser als ”Moiré-Vergrößerung” bezeichnete Effekt wurde in der Vergangenheit von Hutley et al (Pure and Applied Optics 3, pp 133–142, 1994) und von Amidror (”The Theory of the Moire Phenomenon”, Kluwer, Dordrecht, 2000) beschrieben.It is known to use arrays of microlenses that are arranged to focus on corresponding arrays of identical microimages to achieve optically variable effects. A particularly striking effect can be achieved by a slight registration deviation of the microlenses and microimages, so that a series of moiré stripes are produced. The moiré stripes take the form of enlarged versions of the microimages. This effect, termed "moiré magnification," has been described in the past by Hutley et al. (Pure and Applied Optics 3, pp 133-142, 1994) and by Amidror ("The Theory of the Moire Phenomenon," Kluwer, Dordrecht, 2000). described.
Wird als Substrat für eine Sicherheitsvorrichtung oder für ein Sicherheitsdokument ein durchsichtiges (transparentes) oder durchscheinendes Material verwendet, eignen sich die entsprechenden Substrate als Träger für Vorrichtungen des oben genannten Typs. Beispielsweise ist es möglich, die Mikrobilder auf einer Seite des Substrats aufzubringen und die Mikrolinsen auf der entgegengesetzten Seite des Substrats aufzubringen, das dadurch als optischer Abstandshalter fungiert, wie beispielsweise in
Eine alternative Möglichkeit zur Herstellung einer Sicherheitsvorrichtung oder eines Sicherheitsdokuments mit Moiré-Vergrößerungseffekt ist die Bereitstellung eines separaten Rasters in Form eines Mikrolinsenarrays. Das Raster kann ein unabhängiges Element oder ein eingebautes Teil der Sicherheitsvorrichtung oder des Sicherheitsdokuments sein und durch Falten des Dokuments registerhaltig zu den Mikrobildern positioniert werden, die sich an anderer Stelle auf dem Dokument befinden.An alternative way of producing a security device or security document with moiré magnification effect is to provide a separate raster in the form of a microlens array. The grid may be an independent element or built-in part of the security device or security document and positioned by folding the document in register with the microimages located elsewhere on the document.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine optische Sicherheitsvorrichtung bereitgestellt, die Folgendes umfasst:
ein transparentes oder durchscheinendes Substrat,
wenigstens ein erstes Array sich wiederholender Elemente in oder auf einer ersten Seite des Substrats,
wenigstens ein zweites Array sich wiederholender Elemente auf einer zweiten Seite des Substrats,
wobei das wenigstens eine zweite Array sich wiederholender Elemente im Wesentlichen registerhaltig mit dem wenigstens einen ersten Array von Elementen ist,
und wobei bei Betrachtung der Vorrichtung von der ersten Seite aus ein erstes Bild sichtbar ist und bei Betrachtung der Vorrichtung von der zweiten Seite aus ein zweites Bild sichtbar ist.According to a first aspect of the present invention, there is provided an optical safety device comprising:
a transparent or translucent substrate,
at least a first array of repeating elements in or on a first side of the substrate,
at least a second array of repeating elements on a second side of the substrate,
wherein the at least one second array of repeating elements is substantially in register with the at least one first array of elements,
and wherein, when the device is viewed from the first side, a first image is visible and when the device is viewed from the second side, a second image is visible.
Vorzugsweise sind die sich wiederholenden Elemente auf wenigstens einer Seite des Substrats gebietsweise nach den Helligkeits- oder Farbwerten entsprechender Gebiete eines zugrundeliegenden Grauwert- oder Farbbildes moduliert.Preferably, the repeating elements on at least one side of the substrate are modulated in regions according to the brightness or color values of corresponding areas of an underlying gray scale or color image.
In einer Ausführungsform können die sich wiederholenden Elemente auf wenigstens einer Seite des Substrats amplitudenmoduliert sein. In einer anderen Ausführungsform kann die Dicke oder der Flächeninhalt der sich wiederholenden Elemente auf wenigstens einer Seite des Substrats moduliert sein.In one embodiment, the repeating elements may be amplitude modulated on at least one side of the substrate. In another embodiment, the thickness or area of the repeating elements may be modulated on at least one side of the substrate.
Das erste und/oder zweite Bild kann optisch variabel sein. In einer Ausführungsform kann das erste Bild ein optisch variables Bild sein und das zweite Bild ein optisch invariables Bild sein.The first and / or second image may be optically variable. In one embodiment, the first image may be an optically variable image and the second image may be an optically invariant image.
In einer anderen Ausführungsform können sowohl das erste als auch das zweite Bild optisch invariable Bilder sein.In another embodiment, both the first and second images may be optically invariant images.
Die optische Sicherheitsvorrichtung kann auf oder in wenigstens einer Seite des Substrats zwei oder mehr Arrays sich wiederholender Elemente beinhalten.The optical security device may include on or in at least one side of the substrate two or more arrays of repeating elements.
Die sich wiederholenden Elemente auf wenigstens einer Seite des Substrats können geprägte Elemente sein. In einer Ausführungsform bilden die geprägten Elemente auf wenigstens einer Seite des Substrats sich wiederholende Bildelemente. In diesem Fall hat jedes geprägte Bildelement eine Tiefe und die Tiefe ist vorzugsweise gebietsweise moduliert.The repeating elements on at least one side of the substrate may be embossed elements. In one embodiment, the embossed elements on at least one side of the substrate form repeating picture elements. In this case, each imprinted picture element has a depth and the depth is preferably modulated in regions.
Die sich wiederholenden Elemente auf wenigstens einer Seite des Substrats können gedruckte Bildelemente sein. In einer anderen Ausführungsform sind die sich wiederholenden Elemente auf beiden Seiten des Substrats gedruckte Bildelemente.The repeating elements on at least one side of the substrate may be printed picture elements. In another embodiment, the repeating elements are printed pixels on both sides of the substrate.
Die sich wiederholenden Elemente auf wenigstens einer Seite des Substrats können Bildelemente bildende Beugungsstrukturen oder Strukturen im Subwellenlängenbereich sein. Die Beugungs- oder Subwellenlängenstrukturen können von einem nichtbeugenden Hintergrund umgeben sein.The repeating elements on at least one side of the substrate may be picture element-forming diffraction structures or structures in the sub-wavelength range. The diffraction or subwavelength structures may be surrounded by a non-diffractive background.
In einer weiteren Ausführungsform sind die sich wiederholenden Elemente auf wenigstens einer Seite des Substrats nichtbeugende Bildelemente, die von einem Hintergrundbereich umgeben sind, der eine Beugungs- oder Subwellenlängen-Gitterstruktur umfasst, wobei ein Hintergrundgebiet des Bildes auf dieser Seite des Substrats einen optisch variablen Farbeffekt zeigt.In another embodiment, the repeating elements on at least one side of the substrate are non-diffractive pixels surrounded by a background region comprising a diffraction or sub-wavelength grating structure, wherein a background region of the image on that side of the substrate exhibits an optically variable color effect ,
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das wenigstens eine erste Array sich wiederholender Elemente in oder auf einer ersten Seite des Substrats ein Array von Fokussierungselementen und das wenigstens eine zweite Array sich wiederholender Elemente in oder auf der zweiten Seite des Substrats ein Array von Bildelementen, die zueinander eine im Wesentlichen identische Form aufweisen, wobei die Bildelemente des wenigstens einen zweiten Arrays gebietsweise nach den Helligkeits- oder Farbwerten entsprechender Gebiete eines zugrundeliegenden Grauwert- oder Farbbildes moduliert sind, so dass bei Betrachtung der Vorrichtung von der ersten Seite aus ein vergrößertes Bild sichtbar ist, das wenigstens eine vergrößerte Version der Bildelementeform beinhaltet, und bei Betrachtung der Vorrichtung von der zweiten Seite aus das Grauwertbild oder Farbbild sichtbar ist.In a preferred embodiment, the at least one first array of repeating elements in or on a first side of the substrate is an array of focusing elements and the at least one second array of repeating elements in or on the second side of the substrate is an array of pixels one another have substantially identical shape, wherein the picture elements of the at least one second array are modulated in regions according to the brightness or color values of corresponding areas of an underlying gray value or color image, so that when viewing the device from the first side of an enlarged image is visible, the includes at least one enlarged version of the pixel shape, and when viewing the device from the second side, the halftone image or color image is visible.
Gemäß einem zweiten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine optische Sicherheitsvorrichtung bereit, die Folgendes umfasst:
ein transparentes oder durchscheinendes Substrat,
ein Array von Fokussierungselementen in oder auf einer ersten Seite des Substrats und
wenigstens ein Array sich wiederholender Bildelemente, die zueinander eine im Wesentlichen identische Form aufweisen und in oder auf einer zweiten Seite des Substrats angeordnet sind,
wobei das Array sich wiederholender Bildelemente im Wesentlichen registerhaltig mit dem Array von Fokussierungselementen ist,
und wobei die Bildelemente gebietsweise nach den Helligkeits- oder Farbwerten entsprechender Gebiete eines zugrundeliegenden Grauwert- oder Farbbildes moduliert sind, so dass bei Betrachtung der Vorrichtung von der ersten Seite aus ein vergrößertes Bild sichtbar ist, das wenigstens eine vergrößerte Version der Bildelementeform beinhaltet, und bei Betrachtung der Vorrichtung von der zweiten Seite aus das Grauwert- oder Farbbild sichtbar ist. According to a second aspect, the present invention provides an optical safety device comprising:
a transparent or translucent substrate,
an array of focusing elements in or on a first side of the substrate and
at least one array of repeating picture elements having a substantially identical shape to one another and arranged in or on a second side of the substrate,
the array of repeating pixels being substantially in register with the array of focusing elements,
and wherein the picture elements are modulated in regions according to the brightness or color values of corresponding areas of an underlying gray scale or color image so that when the device is viewed from the first page an enlarged image including at least one enlarged version of the pixel shape is visible Viewing the device from the second page of the gray scale or color image is visible.
Vorzugsweise sind die Bildelemente amplitudenmoduliert. In einer bevorzugten Form der Erfindung erfolgt die Amplitudenmodulation dadurch, dass die Liniendicken oder Flächeninhalte der Bildelemente variiert werden.Preferably, the picture elements are amplitude modulated. In a preferred form of the invention, the amplitude modulation takes place in that the line thicknesses or area contents of the picture elements are varied.
Alternativ können die Bildelemente frequenzmoduliert sein. So ist es beispielsweise möglich, dass die sich wiederholenden Bildelemente im Wesentlichen die gleiche Gesamtperiode wie das Array von Fokussierungselementen aufweisen, aber in einigen Bereichen weggelassen werden, um Helligkeitsvariationen zu erzeugen, wenn die zweite Seite der Vorrichtung betrachtet wird. Das kann zu einer leicht verschlechterten Qualität des vergrößerten Bildes führen, aber einen besseren Kontrast für das Betrachten des Grauwert- oder Farbbildes bewirken.Alternatively, the picture elements may be frequency-modulated. For example, it is possible for the repeating pixels to have substantially the same overall period as the array of focussing elements, but omitted in some areas to produce brightness variations when viewing the second side of the device. This can result in a slightly degraded quality of the enlarged image, but provide better contrast for viewing the gray scale or color image.
Die von der Sicherheitsvorrichtung hervorgerufene Wirkung beinhaltet also einen Moiré-Vergrößerungseffekt, wenn die Vorrichtung von der ersten Seite aus betrachtet wird, während die Vorrichtung, wenn von der entgegengesetzten Seite aus betrachtet, (für einen transparenten Bereich unerwartet) eine vollständig andere optische Wirkung, wie ein optisch invariables Bild (beispielsweise ein Porträt) erzeugt. Diese Kombination zweier unterschiedlicher Arten optischer Effekte innerhalb des gleichen Bereichs der Vorrichtung stellt ein besser erkennbares Sicherheitsmerkmal mit einer gegenüber bekannten Sicherheitsvorrichtungen erhöhten Sicherheit bereit.Thus, the effect produced by the safety device includes a moiré magnification effect when the device is viewed from the first side while the device, when viewed from the opposite side (unexpected for a transparent region), has a completely different optical effect, such as creates an optically invariable image (for example, a portrait). This combination of two different types of optical effects within the same area of the device provides a more recognizable security feature with increased security over known security devices.
Die Vorrichtung ist auch leichter herzustellen, da ein in einer einzigen Oberfläche der Vorrichtung befindliches Array von Bildelementen, die in einem einzigen Herstellungsschritt (beispielsweise durch Prägen) aufgebracht werden, für die Erzeugung von zwei unterschiedlichen Effekten verwendet werden kann.The device is also easier to manufacture because an array of picture elements placed in a single surface of the device, applied in a single manufacturing step (eg, by embossing), can be used to produce two different effects.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das vergrößerte Bild ein optisch variables Bild und das Grauwert- oder Farbbild ein optisch invariables Bild.In a particularly preferred embodiment, the enlarged image is an optically variable image and the gray value or color image is an optically invariable image.
Durch die Wechselwirkung beugender und nichtbeugender Elemente kann ein monochromatisches makroskaliges Bild erzeugt werden. Unter Beleuchtungsbedingungen mit mehreren oder diffusen Lichtquellen erscheint das Bild bei Drauflicht als ein negatives (kontrastumgekehrtes) Abbild des zugrundliegenden Bildes und bei Durchlicht als ein positives Abbild des zugrundeliegenden Bildes. Üblicherweise würde eine rein diffraktive Vorrichtung unter solchen Lichtverhältnissen ein sehr schwaches Bild mit geringer Beugungsleistung erzeugen und unter bestimmten Bedingungen so schwach sein, dass es gar nicht mehr erkennbar ist.The interaction of diffractive and non-diffractive elements can produce a monochromatic macroscale image. Under conditions of illumination with multiple or diffused light sources, the image appears as a negative (contrast-reversed) image of the underlying image in the case of top light and as a positive image of the underlying image in transmitted light. Usually, a purely diffractive device would produce a very weak image with low diffraction power under such light conditions and be so weak under certain conditions that it is no longer recognizable.
Die optische Sicherheitsvorrichtung kann zwei oder mehr Arrays sich wiederholender Bildelemente beinhalten. Somit kann beispielsweise bei Betrachtung eines ersten Gebiets der Vorrichtung von der ersten Seite aus ein vergrößertes Bild sichtbar sein, während bei Betrachtung eines zweiten Gebiets der Vorrichtung von der ersten Seite aus ein zweites, anderes, vergrößertes Bild sichtbar ist. Wird die Vorrichtung von der zweiten Seite aus betrachtet, ist ein tonales Grauwert- oder Farbbild sichtbar. Das Hinzufügen weiterer Arrays sich wiederholender Bildelemente erhöht somit die Komplexität des von der Vorrichtung erzeugten visuellen Effekts und macht Fälschungen noch schwerer.The optical security device may include two or more array of repeating pixels. Thus, for example, when viewing a first region of the device from the first side, an enlarged image may be visible, while viewing a second region of the device from the first side, a second, different, enlarged image is visible. When the device is viewed from the second side, a tonal gray value or color image is visible. Thus, adding more arrays of repeating pixels increases the complexity of the visual effect produced by the device and makes counterfeiting even more difficult.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Brennpunktweite der Fokussierungselemente in einer an der zweiten Seite der Vorrichtung befindlichen Objektebene etwa gleich, oder im Bereich von 20%, der Breite der Bildelemente. Das gestattet die Verwendung größerer Bildelemente bei einer gegebenen Substratdicke bei unveränderter Bereitstellung des gewünschten Bildvergrößerungseffekts.In a preferred embodiment, the focal length of the focusing elements in an object plane located on the second side of the device is about the same, or in the range of 20%, of the width of the picture elements. This allows the use of larger picture elements for a given substrate thickness while still providing the desired image magnification effect.
Die Vergrößerung der Bildelemente im vergrößerten Bild wird vorzugsweise dadurch gesteuert, dass das Array von Fokussierungselementen und das Array von Bildelementen im Teilungsabstand und/oder in der Drehausrichtung eine Abweichung zueinander aufweisen.The enlargement of the picture elements in the enlarged picture is preferably controlled by the array of focusing elements and the array of picture elements in the pitch and / or in the rotational direction having a deviation from one another.
Die Bildelemente sind in einer Ausführungsform geprägte Bildelemente, aber die Bildelemente können auch gedruckte Bildelemente sein. Besonders bevorzugt werden geprägte Bildelemente, da mit Prägeprozessen eine höhere Auflösung erreichbar ist, was ein schärferes vergrößertes Bild bewirkt, wenn die Vorrichtung von der ersten Seite aus betrachtet wird. In einem Verfahren, bei dem die Bildelemente einer Amplitudenmodulation unterzogen werden, weist jedes geprägte Bildelement eine Tiefe auf, und die Tiefe wird gebietsweise moduliert.The picture elements in one embodiment are embossed picture elements, but the picture elements may also be printed picture elements. Embossed picture elements are particularly preferred since a higher resolution can be achieved with embossing processes, which produces a sharper magnified image when the device is viewed from the first side is looked at. In a method in which the picture elements are subjected to amplitude modulation, each embossed picture element has a depth, and the depth is modulated in regions.
Auch Druckverfahren können verwendet werden, sofern die Druckauflösung hoch genug ist, damit die Bildelemente unter die Fokussierungselemente passen.Printing methods can also be used if the printing resolution is high enough for the picture elements to fit under the focusing elements.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfassen die Bildelemente Beugungs- oder Subwellenlängengitterelemente, die von einem nichtbeugenden Hintergrundbereich umgeben sind, wobei das vergrößerte Bild einen optisch variablen Farbeffekt zeigt. Die Bildelemente können alternativ dazu nichtbeugende Bildelemente sein, die von einem Hintergrundbereich umgeben sind, der Beugungs- oder Subwellenlängengitterelemente umfasst, wobei ein Hintergrundgebiet des vergrößerten Bildes einen optisch variablen Farbeffekt zeigt.In a particularly preferred embodiment, the picture elements comprise diffraction or subwavelength grating elements which are surrounded by a non-diffractive background area, wherein the enlarged picture shows an optically variable color effect. The picture elements may alternatively be non-diffractive picture elements surrounded by a background area comprising diffraction or subwavelength grating elements, a background area of the magnified image exhibiting an optically variable color effect.
Ein ”Subwellenlängen”-Gitterelement, oder Gitterelement nullter Ordnung, ist eine oberflächenerhabene oder oberflächenversenkte Mikrostruktur, die Licht nur in der nullten Beugungsordnung erzeugt, wenn sie mit einem Licht einer gegebenen Wellenlänge beleuchtet wird. Allgemein weisen diese Strukturen nullter Ordnung eine Periodendauer unterhalb der gewünschten einfallenden Lichtwellenlänge auf. Aus diesem Grund werden Beugungsgitter der nullten Ordnung manchmal auch als Subwellenlängengitter bezeichnet.A "sub-wavelength" grid element, or zero-order grid element, is a surface-raised or surface-buried microstructure that produces light only in the zeroth diffraction order when illuminated with a light of a given wavelength. Generally, these zeroth-order structures have a period below the desired incident wavelength of light. For this reason, zeroth-order diffraction gratings are sometimes referred to as sub-wavelength gratings.
Die Verwendung von Beugungs- oder Subwellenlängengitterelementen (oder von nichtbeugenden Bildelementen vor einem (licht)beugenden Hintergrund) stellt vorteilhaft eine Vorrichtung zur Verfügung, die einen augenfälligen visuellen Effekt sowohl bei spiegelnder Reflexion als auch unter diffusen Lichtverhältnissen oder bei schwacher Beleuchtung gewährleistet.The use of diffraction or subwavelength grating elements (or non-diffractive picture elements in front of a (light) diffractive background) advantageously provides a device which provides a conspicuous visual effect in both specular reflection and diffuse light conditions or in dim lighting.
Die Fokussierungselemente können refraktive Mikrolinsen sein. Alternativ können sie Fresnel-Linsen, diffraktive Zonenplatten oder Photonensiebe sein. Ein beispielhaftes Photonensieb ist ein Sieb mit einer Reihe von Öffnungen, die entlang der Fresnel-Zonen einer Fresnel-Zonenplatte pseudorandomisiert angeordnet sind, wie beispielsweise in
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des ersten Aspekts der Erfindung sind das wenigstens eine erste Array sich wiederholender Elemente in oder auf der ersten Seite Bildelemente, die ein erstes Bild ausbilden, das wenigstens eine zweite Array in oder auf der zweiten Seite Bildelemente, die ein zweites Bild ausbilden, wobei die Bildelemente von wenigstens einem der ersten und zweiten Arrays sich wiederholender Elemente wenigstens teilweise opak sind, wodurch das erste Bild bei Drauflichtbetrachtung der Vorrichtung von der ersten Seite aus sichtbar ist und das zweite Bild bei Drauflichtbetrachtung der Vorrichtung von der zweiten Seite aus sichtbar ist.In a further preferred embodiment of the first aspect of the invention, the at least one first array of repeating elements in or on the first side are picture elements that form a first image, the at least one second array in or on the second side picture elements that form a second image form, wherein the picture elements of at least one of the first and second arrays of repeating elements are at least partially opaque, whereby the first image is visible from the first side when the device is viewed from the first side and the second image is visible from the second side when the device is viewed from the second side is.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine optische Sicherheitsvorrichtung bereitgestellt, die Folgendes umfasst:
ein transparentes oder durchscheinendes Substrat,
wenigstens ein erstes Array sich wiederholender Bildelemente, die ein erstes Bild ausbilden, in oder auf einer ersten Seite des Substrats,
wenigstens ein zweites Array sich wiederholender Bildelemente, die ein zweites Bild ausbilden, auf einer zweiten Seite des Substrats,
wobei das wenigstens eine zweite Array sich wiederholender Bildelemente im Wesentlichen registerhaltig mit dem wenigstens einen ersten Array sich wiederholender Bildelemente ist, und
das wenigstens eine erste Array und/oder das wenigstens eine zweite Array sich wiederholender Bildelemente wenigstens teilweise opak ist,
wobei das erste Bild bei Drauflichtbetrachtung der Vorrichtung von der ersten Seite aus sichtbar ist und das zweite Bild bei Drauflichtbetrachtung der Vorrichtung von der zweiten Seite aus sichtbar ist.According to a third aspect of the present invention, there is provided an optical safety device comprising:
a transparent or translucent substrate,
at least a first array of repeating pixels forming a first image in or on a first side of the substrate,
at least a second array of repeating pixels forming a second image on a second side of the substrate,
wherein the at least one second array of repeating pixels is substantially in register with the at least one first array of repeating pixels, and
the at least one first array and / or the at least one second array of repeating pixels are at least partially opaque,
wherein the first image is visible from the first side when the device is viewed from the first side, and the second image is visible when the device is viewed from the second side.
Vorzugsweise sind die Bildelemente sowohl des ersten als auch des zweiten Arrays wenigstens teilweise opak. Die Bildelemente von wenigstens einem der Arrays können vollständig opak sein. In einer Ausführungsform sind die Bildelemente von wenigstens einem der Arrays teilweise opak und teilweise transparent, so dass das erste Bild und das zweite Bild kombiniert ein drittes Bild ergeben, das sichtbar ist, wenn die Sicherheitsvorrichtung im Durchlicht betrachtet wird.Preferably, the picture elements of both the first and second arrays are at least partially opaque. The picture elements of at least one of the arrays may be completely opaque. In one embodiment, the pixels of at least one of the arrays are partially opaque and partially transparent such that the first image and the second image combine to form a third image that is visible when the security device is viewed in transmitted light.
Die Bildelemente von wenigstens einem der ersten und zweiten Arrays können farbige Bildelemente sein, die gebietsweise nach den Farb- oder Helligkeitswerten entsprechender Gebiete eines zugrundeliegenden Farbbildes moduliert sind.The pixels of at least one of the first and second arrays may be colored pixels that are modulated in regions according to the color or brightness values of corresponding regions of an underlying color image.
Alternativ oder zusätzlich können die Bildelemente von wenigstens einem des ersten und zweiten Arrays grauskalige Bildelemente sein, die gebietsweise nach den Helligkeitswerten entsprechender Gebiete eines zugrundeliegenden Grauwertbildes moduliert sind.Alternatively or additionally, the picture elements of at least one of the first and second arrays can be gray-scale picture elements, which are modulated in regions according to the brightness values of corresponding areas of an underlying gray scale image.
Die Bildelemente auf wenigstens einer Seite des Substrats können gedruckte Bildelemente sein. Die Bildelemente auf beiden Seiten des Substrats können gedruckte Bildelemente sein. Alternativ können die Bildelemente auf wenigstens einer Seite des Substrats geprägte Bildelemente sein. In anderen Ausführungsformen können die Bildelemente auf wenigstens einer Seite des Substrats Beugungsstrukturen oder Strukturen im Subwellenlängenbereich sein.The picture elements on at least one side of the substrate may be printed picture elements. The picture elements on both sides of the substrate may be printed picture elements. Alternatively, the picture elements may be imprinted picture elements on at least one side of the substrate. In other embodiments, the pixels may be on be at least one side of the substrate diffraction structures or structures in the sub-wavelength range.
In einer weiteren Ausführungsform sind die sich wiederholenden Elemente auf wenigstens einer Seite des Substrats nichtbeugende Bildelemente, die von einem Hintergrundbereich umgeben sind, der eine Beugungs- oder Subwellenlängen-Gitterstruktur umfasst,
wobei ein Hintergrundgebiet des Bildes, das bei Betrachtung der Vorrichtung von dieser Seite aus sichtbar wird, einen optisch variablen Farbeffekt zeigt.In another embodiment, the repeating elements on at least one side of the substrate are non-diffractive pixels surrounded by a background region comprising a diffraction or sub-wavelength grating structure,
wherein a background area of the image, which becomes visible from this side when viewing the device, exhibits an optically variable color effect.
In einem vierten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Sicherheitsvorrichtung bereitgestellt, das folgende Schritte umfasst:
Ausbilden wenigstens eines ersten Arrays sich wiederholender Elemente in oder auf einer ersten Seite eines transparenten oder durchscheinenden Substrats; und
Ausbilden wenigstens eines zweiten Arrays sich wiederholender Elemente in oder auf einer zweiten Seite des Substrats,
wobei das wenigstens eine zweite Array sich wiederholender Elemente im Wesentlichen registerhaltig mit dem wenigstens einen ersten Array sich wiederholender Elemente ist,
so dass bei Betrachtung der Vorrichtung von der ersten Seite aus ein erstes Bild sichtbar ist und bei Betrachtung der Vorrichtung von der zweiten Seite aus ein zweites Bild sichtbar ist.In a fourth aspect of the invention, there is provided a method of manufacturing a security device, comprising the steps of:
Forming at least a first array of repeating elements in or on a first side of a transparent or translucent substrate; and
Forming at least a second array of repeating elements in or on a second side of the substrate,
wherein the at least one second array of repeating elements is substantially in register with the at least one first array of repeating elements,
so that when viewing the device from the first page, a first image is visible and when viewing the device from the second side of a second image is visible.
Vorzugsweise beinhaltet das Verfahren den Schritt: Gebietsweises Modulieren der sich wiederholenden Elemente auf wenigstens einer Seite des Substrats nach den Helligkeits- oder Farbwerten eines zugrundeliegenden Grauwert- oder Farbbildes. Das Verfahren beinhaltet vorzugsweise den Schritt: Aufdrucken der sich wiederholenden Elemente auf wenigstens eine Seite des Substrats zur Ausbildung sich wiederholender Bildelemente. In einer Ausführungsform beinhaltet das Verfahren den Schritt: Aufdrucken der sich wiederholenden Elemente auf beide Seiten des Substrats zur Ausbildung sich wiederholender Bildelemente. Für das Drucken der sich wiederholenden Bildelemente können verschiedene Druckverfahren verwendet werden, darunter Offsetdruck, Flexodruck, Intaglio und Tiefdruck. Der Simultandruck ist ein besonders bevorzugtes Druckverfahren, das dazu verwendet werden kann, sich wiederholende Bildelemente in Registerhaltigkeit gleichzeitig auf entgegengesetzte Seiten eines Substrats zu drucken.Preferably, the method includes the step of: modulating the repeating elements on at least one side of the substrate by the brightness or color values of an underlying gray scale or color image. The method preferably includes the step of printing the repetitive elements on at least one side of the substrate to form repeating pixels. In one embodiment, the method includes the step of printing the repeating elements on both sides of the substrate to form repeating pixels. Various printing techniques can be used to print the repeating image elements, including offset, flexo, intaglio, and gravure. Simultaneous printing is a particularly preferred printing method that can be used to print register-repeating picture elements concurrently on opposite sides of a substrate.
Das Verfahren kann den Schritt beinhalten: Ausbilden der sich wiederholenden Elemente auf wenigstens einer Seite des Substrats als beugende Bildelemente.The method may include the step of forming the repeating elements on at least one side of the substrate as diffractive pixels.
Das Verfahren kann den Schritt beinhalten: Prägen der sich wiederholenden Elemente auf wenigstens einer Seite des Substrats.The method may include the step of embossing the repeating elements on at least one side of the substrate.
In einem besonders bevorzugten Verfahren werden der Schritt Ausbilden des wenigstens einen ersten Arrays sich wiederholender Elemente und der Schritt Ausbilden des wenigstens einen zweiten Arrays von Bildelementen im Wesentlichen gleichzeitig durchgeführt.In a particularly preferred method, the step of forming the at least one first array of repeating elements and the step of forming the at least one second array of picture elements are performed substantially simultaneously.
In einem fünften Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Sicherheitsvorrichtung bereitgestellt, das folgende Schritte umfasst:
Ausbilden eines Arrays von Fokussierungselementen in oder auf einer ersten Seite eines transparenten oder durchscheinenden Substrats; und
Ausbilden wenigstens eines Arrays sich wiederholender Bildelemente, die zueinander eine im Wesentlichen identische Form aufweisen und in oder auf einer zweiten Seite des Substrats angeordnet sind,
wobei das Array sich wiederholender Bildelemente im Wesentlichen registerhaltig mit dem Array von Fokussierungselementen ist,
und wobei die Bildelemente gebietsweise nach den Helligkeitswerten entsprechender Gebiete eines zugrundeliegenden Grauwert- oder Farbbildes moduliert sind,
so dass bei Betrachtung der Vorrichtung von der ersten Seite aus wenigstens eine vergrößerte Version der Bildelementeform sichtbar ist und bei Betrachtung der Vorrichtung von der zweiten Seite aus das Grauwert- oder Farbbild sichtbar ist.In a fifth aspect of the invention, there is provided a method of manufacturing a security device, comprising the steps of:
Forming an array of focusing elements in or on a first side of a transparent or translucent substrate; and
Forming at least one array of repeating picture elements having a substantially identical shape to one another and arranged in or on a second side of the substrate,
the array of repeating pixels being substantially in register with the array of focusing elements,
and wherein the picture elements are modulated in regions according to the brightness values of corresponding areas of an underlying gray scale or color image,
such that when the device is viewed from the first side, at least one enlarged version of the pixel shape is visible, and when viewing the device from the second side, the gray value or color image is visible.
Das Verfahren kann als weiteren Schritt beinhalten: Aufbringen einer prägbaren strahlungshärtbaren Druckfarbe auf die erste Seite und/oder die zweite Seite.The method may include the further step of applying an embossable radiation-curable ink to the first side and / or the second side.
Vorzugsweise beinhaltet das Verfahren ferner den Schritt: Ausbilden der Fokussierungselemente in der prägbaren strahlungshärtbaren Druckfarbe in der ersten Seite durch Prägen. Das Verfahren kann zudem den Schritt enthalten: Ausbilden der Bildelemente in der prägbaren strahlungshärtbaren Druckfarbe in der zweiten Seite durch Prägen.Preferably, the method further includes the step of: embossing the focusing elements in the embossable radiation curable ink in the first side. The method may further include the step of embossing the pixels in the embossable radiation-curable ink in the second side.
Prägbare strahlungshärtbare DruckfarbeEmbossable radiation-curable ink
Der Begriff prägbare strahlungshärtbare Druckfarbe umfasst nach vorliegendem Sprachgebrauch jegliche Farben, Lacke oder Beschichtungen, die in einem Druckvorgang auf das Substrat aufgebracht werden können und die im noch unverfestigten Zustand geprägt und zur Fixierung der geprägten Reliefstruktur durch Strahlung gehärtet werden können. Der Härtungsprozess erfolgt nicht, bevor die strahlungshärtbaren Druckfarbe geprägt wird, aber es ist möglich, dass der Härtungsprozess entweder nach dem Prägen oder im Wesentlichen zeitgleich mit dem Schritt des Prägens stattfindet. Die strahlungshärtbare Druckfarbe ist vorzugsweise durch ultraviolette (UV) Strahlung härtbar. Alternativ kann die strahlungshärtbare Druckfarbe durch andere Formen von Strahlung, wie Elektronenstrahlen oder Röntgenstrahlen, gehärtet werden.As used herein, the term embossable radiation-curable ink comprises any inks, lacquers or coatings which can be applied to the substrate in a printing process and which can be embossed in the still unconsolidated state and cured by radiation to fix the embossed relief structure. The curing process does not occur before the radiation-curable ink is coined, but it is possible for the curing process to take place either after embossing or substantially simultaneously takes place with the step of embossing. The radiation-curable ink is preferably curable by ultraviolet (UV) radiation. Alternatively, the radiation-curable ink can be cured by other forms of radiation, such as electron beam or X-ray.
Die strahlungshärtbare Druckfarbe ist vorzugsweise eine transparente oder durchscheinende Druckfarbe, die aus einem durchsichtigen Harzmaterial gebildet wird. So eine transparente oder durchscheinende Druckfarbe eignet sich besonders für das Aufdrucken von lichtdurchlässigen Sicherheitselementen wie Subwellenlängengittern, diffraktiven Durchlassgittern und Linsenstrukturen.The radiation-curable ink is preferably a transparent or translucent ink formed from a transparent resin material. Such a transparent or translucent ink is particularly suitable for printing translucent security elements such as subwavelength gratings, diffractive transmission grids and lens structures.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die transparente oder durchscheinende Druckfarbe vorzugsweise einen UV-härtbaren prägbaren Lack auf Acrylbasis oder eine UV-härtbare prägbare Beschichtung auf Acrylbasis.In a particularly preferred embodiment, the transparent or translucent ink preferably comprises a UV-curable embossable acrylic-based lacquer or a UV-curable embossable acrylic-based coating.
Solche UV-härtbaren Lacke können bei verschiedenen Herstellern bezogen werden, darunter Kingfisher Ink Limited, Produkt UVF-203 oder ähnliches. Alternativ können strahlungshärtbare prägbare Beschichtungen, die auf anderen Verbindungen, z. B. Nitrocellulose, basieren, verwendet werden.Such UV-curable paints can be obtained from various manufacturers, including Kingfisher Ink Limited, product UVF-203, or the like. Alternatively, radiation curable embossable coatings based on other compounds, e.g. As nitrocellulose, are used.
Die hier verwendeten strahlungshärtbaren Farben und Lacke haben sich für das Prägen von Mikrostrukturen, darunter diffraktive Strukturen wie Beugungsgitter und Hologramme, sowie Mikrolinsen und Linsenarrays als besonders geeignet erwiesen. Sie können jedoch auch mit größeren Reliefstrukturen wie nichtbeugenden optisch variablen Vorrichtungen geprägt werden.The radiation-curable paints and coatings used here have proven to be particularly suitable for embossing microstructures, including diffractive structures such as diffraction gratings and holograms, as well as microlenses and lens arrays. However, they can also be embossed with larger relief structures such as non-diffractive optically variable devices.
Vorzugsweise wird die Druckfarbe im Wesentlichen gleichzeitig geprägt und durch ultraviolette Strahlung (UV) gehärtet. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform erfolgen das Auftragen und das Prägen der strahlungshärtbaren Druckfarbe im Wesentlichen gleichzeitig in einem Tiefdruckverfahren.Preferably, the ink is embossed substantially simultaneously and cured by ultraviolet (UV) radiation. In a particularly preferred embodiment, the application and embossing of the radiation-curable ink take place substantially simultaneously in a gravure printing process.
Für die Tiefdruckeignung weist die strahlungshärtbare Druckfarbe vorzugsweise eine Viskosität auf, die im Wesentlichen im Bereich von ca. 20 bis ca. 175 Centipoise liegt und bevorzugter ca. 30 bis ca. 150 Centipoise beträgt. Die Bestimmung der Viskosität kann durch Messung der Auslaufzeit des Lacks aus einem Zahn-Auslaufbecher Nr. 2 erfolgen. Eine Probe mit 20 Sekunden Auslaufzeit besitzt eine Viskosität von 30 Centipoise und eine Probe mit 63 Sekunden Auslaufzeit besitzt eine Viskosität von 150 Centipoise.For gravure printing, the radiation-curable ink preferably has a viscosity that is substantially in the range of about 20 to about 175 centipoise, and more preferably about 30 to about 150 centipoise. The viscosity can be determined by measuring the run-out time of the varnish from a tooth-
Bei einigen polymeren Substraten kann es notwendig sein, vor dem Aufbringen der strahlungshärtbaren Druckfarbe eine Zwischenschicht auf das Substrat aufzutragen, um eine verbesserte Haftung der von der Druckfarbe gebildeten Prägestruktur auf dem Substrat zu gewährleisten. Die Zwischenschicht umfasst vorzugsweise eine Primerschicht und noch bevorzugter beinhaltet die Primerschicht ein Polyethylenimin. Die Primerschicht kann auch ein Vernetzungsmittel, beispielsweise ein multifunktionales Isocyanat beinhalten. Beispiele weiterer Primer, die sich für die Verwendung in der Erfindung eignen, sind unter anderem: Polymere mit Hydroxyl-Endgruppen, polyesterbasierte Copolymere mit Hydroxyl-Endgruppen, vernetzte oder unvernetzte hydroxylierte Acrylate, Polyurethane, und UV-härtende anionische oder kationische Acrylate. Beispiele geeigneter Vernetzer sind unter anderem: Isocyanate, Polyaziridine, Zirkoniumkomplexe, Aluminiumacetylaceton, Melamine, und Carbodiimide.For some polymeric substrates, it may be necessary to apply an interlayer to the substrate prior to application of the radiation-curable ink to ensure improved adhesion of the imprint structure formed by the ink to the substrate. The intermediate layer preferably comprises a primer layer, and more preferably the primer layer comprises a polyethyleneimine. The primer layer may also include a crosslinking agent, for example a multifunctional isocyanate. Examples of other primers suitable for use in the invention include: hydroxyl-terminated polymers, polyester-terminated copolymers having hydroxyl end groups, crosslinked or uncrosslinked hydroxylated acrylates, polyurethanes, and UV-curing anionic or cationic acrylates. Examples of suitable crosslinkers include: isocyanates, polyaziridines, zirconium complexes, aluminum acetylacetone, melamines, and carbodiimides.
Die Art von Primer kann je nach Substrat und geprägter Druckfarbenstruktur abweichen. Vorzugsweise wird ein Primer ausgewählt, der die optischen Eigenschaften der geprägten Druckfarbenstruktur nicht wesentlich beeinträchtigt.The type of primer may differ depending on the substrate and embossed ink structure. Preferably, a primer is selected which does not significantly affect the optical properties of the embossed ink structure.
Die Schritte Ausbilden des Arrays von Fokussierungselementen und Ausbilden des Arrays von Bildelementen werden vorzugsweise nacheinander ausgeführt. In einigen Ausführungsformen, beispielsweise wenn die Fokussierungselemente und Bildelemente durch Prägen aufgebracht werden, können die Schritte jedoch gleichzeitig durchgeführt werden.The steps of forming the array of focusing elements and forming the array of picture elements are preferably carried out successively. However, in some embodiments, for example, when the focussing elements and picture elements are embossed, the steps may be performed simultaneously.
Das Verfahren kann ferner den Schritt beinhalten: Härten der prägbaren strahlungshärtbaren Druckfarbe. Dies erfolgt vorzugsweise im Wesentlichen zeitgleich mit dem Schritt des Prägens.The method may further include the step of: curing the embossable radiation-curable ink. This is preferably done substantially simultaneously with the embossing step.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die Bildelemente Beugungs- oder Subwellenlängengitterelemente, die von einem nichtbeugenden Hintergrundbereich umgeben sind. Die Bildelemente können alternativ dazu nichtbeugende Bildelemente sein, die von einem Hintergrundbereich umgeben sind, der Beugungs- oder Subwellenlängengitterelemente umfasst.In a preferred embodiment, the picture elements comprise diffraction or subwavelength grating elements which are surrounded by a non-diffractive background area. The picture elements may alternatively be non-diffractive picture elements surrounded by a background area comprising diffraction or subwavelength grating elements.
Die Bildelemente können ausgebildet werden, indem die Bildelementeform als nichtbeugende Struktur auf einen Hintergrund von Beugungs- oder Subwellenlängengitterelementen gedruckt oder geprägt wird. Alternativ dazu können die Bildelemente ausgebildet werden, indem Beugungs- oder Subwellenlängengitterelemente auf einen nichtbeugenden Hintergrund geprägt werden.The picture elements may be formed by printing or embossing the picture element form as a non-diffractive structure onto a background of diffraction or subwavelength grating elements. Alternatively, the pixels may be formed by embossing diffraction or subwavelength grating elements onto a non-diffractive background.
In einem weiteren Aspekt wird ein Sicherheitsdokument bereitgestellt, das eine Sicherheitsvorrichtung gemäß dem ersten, zweiten oder dritten Aspekt der Erfindung beinhaltet oder eine gemäß dem vierten oder fünften Aspekt der Erfindung hergestellte Sicherheitsvorrichtung beinhaltet. Die Sicherheitsvorrichtung kann in oder auf einem Fenster des Sicherheitsdokuments ausgebildet oder aufgebracht werden.In another aspect, a security document is provided that includes or includes a security device according to the first, second, or third aspects of the invention The safety device according to the fourth or fifth aspect of the invention includes. The security device may be formed or applied in or on a window of the security document.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nunmehr unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen beschrieben, wobei:Preferred embodiments of the invention will now be described with reference to the accompanying drawings, in which:
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMENDESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS
Die Fokussierungselemente
Die Bildelemente
Weitere Details der Sicherheitsvorrichtung
Jeder Bildbereich
Das Bildgebiet
Die Bildelemente
Das Array von Linsen
Das 3×3-Raster der Pixel
Wie auch ersichtlich wird, können die Bildelemente
Die Oberflächenreliefstruktur kann eine Beugungsstruktur sein, um eine hellfarbige Hintergrundfläche zu erzeugen, die sich mit dem Betrachtungswinkel ändert. Alternativ kann die Oberflächenreliefstruktur ein Subwellenlängengitter (nullter Ordnung) sein, das bei allen Betrachtungswinkeln eine besondere Farbe aufweist. Vorteilhafterweise erzeugen Subwellenlängenstrukturen in der Regel auch starke Polarisierungseffekte und so kann die Änderung (beispielsweise) des Azimutwinkels der Reliefstruktur zwischen Pixeln ein weiteres Echtheitsmerkmal hervorrufen, das unter Polarisierungsfiltern betrachtet werden kann.The surface relief structure may be a diffractive structure to produce a light colored background area that varies with the viewing angle. Alternatively, the surface relief structure may be a zero wavelength sub-wavelength grating having a particular color at all viewing angles. Advantageously, subwavelength structures typically also produce strong polarization effects, and thus the change (for example) in the azimuthal angle of the relief structure between pixels can give rise to another authenticity feature that can be considered among polarizing filters.
Die Vorrichtung
Wird die Vorrichtung
Wird die Vorrichtung
Die Vorrichtung
Die
Wie bei den Ausführungsformen der
Unter Bezugnahme auf
Die in
Das Substrat
Vorzugsweise ist das Opazifizierungsmittel
Die erste Druckstation
Das Druckmittel
Die Prägestation
Die Prägestation
Die zweite Druckstation
Die Prägestation
Die Prägestation
Es wird auch ersichtlich, dass die zweite Druckstation
Die dritte Druckstation
Beim Betreiben der Anlage wird das transparente Substrat
Das Substrat
Das Substrat
Die Anlage
Es ist auch möglich, eine Opazifizierungsstation nach der Prägestation
In einigen Ausführungsformen kann auch ein gleichzeitiges Prägen beider Substratseiten möglich sein, so dass die Linsen
Die
Die Bildelemente
Die Bildelemente
Die
Die Bildelemente
Die
Es ist auch die Bildung farbiger oder mehrfarbiger Bilder möglich, indem farbige Bildelemente verwendet und die Farb- oder Helligkeitswerte der farbigen Linien oder Punkte gebietsweise nach den Farb- oder Helligkeitswerten entsprechender Gebiete eines zugrundeliegenden Farbbildes moduliert werden.It is also possible to form colored or multicolor images by using colored picture elements and by modulating the color or brightness values of the colored lines or dots by the color or brightness values of corresponding areas of an underlying color image.
Werden auf beiden Seiten im Wesentlichen vollopake Bildelemente verwendet, ist von der ersten Seite aus in Drauflicht und Durchlicht nur das erste Bild und von der zweiten Seite aus in Drauflicht und Durchlicht nur das zweite Bild sichtbar. In anderen Ausführungsformen, wie von
Die Bildelemente
In einer weiteren Modifizierung sind die Bildelemente auf wenigstens einer Seite des Substrats beugende (diffraktive) Bildelemente. Durch beugende Bildelemente können optisch variable Bilder ausgebildet werden, während gedruckte Bildelemente im Allgemeinen optisch invariable Bilder ausbilden. In einer Ausführungsform können die Bildelemente des ersten Arrays gedruckte Bilder zur Ausbildung eines optisch invariablen Bildes und die Bildelemente des zweiten Arrays beugende Bildelemente zur Ausbildung eines optisch variablen Bildes sein.In a further modification, the picture elements on at least one side of the substrate are diffractive picture elements. Diffractive image elements can be used to form optically variable images, while printed image elements generally form optically invariable images. In one embodiment, the pixels of the first array may be printed images forming an optically invariant image and the pixels of the second array may be diffractive pixels to form an optically variable image.
In einer weiteren Ausführungsform sind die Bildelemente auf wenigstens einer Seite des Substrats nichtbeugende Bildelemente, die von einer Beugungs- oder Subwellenlängen-Gitterstruktur umgeben sind, so dass ein Hintergrundgebiet des sich ergebenden Bildes, das von dieser Seite des Substrats aus sichtbar ist, einen optisch variablen Farbeffekt zeigt.In another embodiment, the pixels on at least one side of the substrate are non-diffractive pixels surrounded by a diffraction or sub-wavelength grating structure, such that a background region of the resulting image that is visible from that side of the substrate is an optically variable one Color effect shows.
Beugende Bildelemente, oder eine Beugungs- oder Subwellenlängenstruktur, können ausgebildet werden, indem eine prägbare strahlungshärtbare Druckfarbe auf eine Oberfläche des Substrats aufgetragen wird, die erforderliche Beugungs- oder Subwellenlängenstruktur in die strahlungshärtbare Druckfarbe eingeprägt wird und die Druckfarbe ausgehärtet wird.Diffractive picture elements, or a diffractive or sub-wavelength structure, may be formed by applying an embossable radiation-curable ink to a surface of the substrate, embossing the required diffractive or sub-wavelength structure into the radiation-curable ink, and curing the ink.
Zur Herstellung von Sicherheitsdokumenten, die geprägte oder beugende Bildelemente oder Strukturen beinhalten, kann eine Anlage zur Herstellung von Sicherheitsdokumenten ähnlich der unter Bezugnahme auf
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