CN101937154A - 一种用于防护有价物品的光变防伪元件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于防护有价物品的光变防伪元件，其至少具有第一液晶取向层、第一向列液晶层、第一胆甾液晶层、第二胆甾液晶层及深色背景层。该光变防伪元件具有肉眼可识别的随角变色特征，肉眼可识别的随角图案变化特征以及在偏振片下可识别的隐藏图像特征，实现了多种光变防伪特征在同一个光变防伪元件中的结合，提供了易于大众识别且难于伪造的光变防伪元件。本发明还涉及设置有上述光变防伪元件的有价物品。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于保护有价物品的光变防伪元件，具体的是涉及一种集多种光变防伪特征于一身的光变防伪元件。
背景技术
由于目前彩色复印机和成像系统的不断普及和印刷技术的不断提高，导致了伪造钞票、护照及身份证现象的增多。出于防止假冒和伪造的目的，有价物品例如证照、有价证券和名牌产品等经常配置有防伪元件，以便对该有价物品的真实性进行检验，同时防止未经授权的复制。
光变技术是防范复印、扫描等伪造方式的有效手段。一方面，成像系统记录的是被复制品表面的散射光信息，因而无法复制出具有光变效果的伪造品；另一方面，光变元件所具有的随角变色特征易于大众识别，有助于从流通领域切断伪造品的传播。
然而，随着光变技术的不断发展和市场化，一些伪造者也掌握了几可乱真的光变技术，使光变元件越来越受到伪造品的威胁，逐渐削弱了其防伪的作用，因此，光变防伪技术必须进一步升级。若定义单纯的随角变色特征为“一维”光变特征，则未来的光变防伪技术不仅要具有明显的“一维”性的随角变色特征，还要具有“二维”性的随角图案或形状变化特征，甚至还应具有随角空间立体结构的变化或动态运动的“三维”光变特征，以及复合其他防伪技术组合成“多维”性的立体防伪。
液晶材料独特的光学特性使其在光变防伪领域的应用越来越多。其中，胆甾相液晶具有选择性反射某一波段光波的特点，且反射光的中心波长随观察角度从垂直向倾斜角度变化向短波方向移动，峰位移动范围大，颜色变化显著，是优良的光变材料。向列相液晶是另一种液晶相态，当其分子呈同向排布时，整体上就会表现出较强的光学各向异性，从而影响光的传播行为，起到相位延迟的作用。
利用液晶材料光学特性，多种防伪元件已经被开发出来，如EP0435029最早提出利用胆甾相液晶的随角变色特征开发光变元件；随后，US5364557、WO9529961通过控制液晶分子取向度开发出了颜色更为饱满、光变效果更为突出的光变防伪元件。US5364557还提出将左、右旋向的胆甾相液晶叠加在一起，达到近似100％的反射率，增强光变效果；以上发明获得的光变效果均是从一种颜色变化为另一种颜色，变化方式比较单一。
US4893906描述了一种增加胆甾相液晶光变范围的方法，即使用多层液晶层相互交叠，产生一种新的变色效果；WO2005105474公开了通过两层液晶获得大范围颜色变化的方法；WO200510546通过多层液晶局部交叠而获得了不同区域具有不同光变效果的防伪元件。这些防伪产品的光变效果比单一的随角变色特征有所改进，但颜色变化均局限在可见光波段。
针对伪造者日益猖獗的伪造行为，必须进一步加强液晶防伪元件的防伪水平，正如前文所述，液晶技术具有很强的拓展性，具备开发成多维光变防伪元件的潜力，可以在已有液晶防伪技术的基础上，开发出防伪能力更强的技术。
而且，目前伪造方法的不断升级，也给光变防伪技术提出了新的要求和挑战，光变技术必须从“一维”的单纯的随角变色特征升级，才能遏制不断膨胀的伪造威胁。可供选择的升级方向是保留随角变色特征的同时开发出具有“二维”平面图案变化特征的技术，甚至具有随角空间立体结构的变化或动态运动特征的“三维”光变技术，同时给合机读防伪特征，从而有效地提高综合防伪技术水平，制造出更易大众识别、更难于伪造的光变防伪元件。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种用于防护有价物品的光变防伪元件，该光变防伪元件兼具“一维”、“二维”一线光变特征和二线防伪特征，并且在随角变色的一线光变防伪特征基础上又可以结合图案随观察角度变化而变化的光变防伪特征，通过偏振片识别的隐藏图像防伪特征，以及机读防伪特征。
本发明所解决的技术问题还在于提供设置有上述光变防伪元件的有价物品，借助光变防伪元件的一线防伪特征，使有价物品具有易于大众观察和接受的防伪特征，具有较好的防伪效果。
本发明首先提供了一种光变防伪元件，其至少具有第一液晶取向层、第一向列液晶层、第一胆甾液晶层、第二胆甾液晶层及深色背景层。
在本发明提供的光变防伪元件中，第一液晶取向层、第一向列液晶层以及深色背景层的设置方式和位置关系对于本领域的技术人员来说均可以根据需要进行确定，优选地：第一向列液晶层设置于第一液晶取向层的表面；深色背景层设置在胆甾液晶层的表面。
在本发明提供的光变防伪元件中，第一液晶取向层可以是由线性光聚合材料在同一方向取向(单方向取向)形成的，并且第一液晶取向层可以以图案的形式存在；优选地，第一液晶取向层也可以是由线性光聚合材料在不同方向选择性取向(多方向取向)形成的。
在本发明提供的光变防伪元件中，优选地，第一向列液晶层中的液晶分子按照第一液晶取向层中的线性光聚合材料的取向方向排列。当第一液晶取向层中的线性光聚合材料为单方向取向时，第一向列液晶层设置在第一液晶取向层的表面，二者形成可以通过偏振片观察的隐藏信息；当第一液晶取向层中的线性光聚合材料为多方向取向时，第一向列液晶层设置在第一液晶取向层的表面，二者形成可以通过偏振片观察的隐藏信息，并且旋转偏振片或者该光变防伪元件，上述隐藏信息会在正负片间互换。
本发明的光变防伪元件具有第一胆甾液晶层和第二胆甾液晶层，通过这两层胆甾液晶层的设置，可以使该光变防伪元件具有随观察角度变化，反射光的中心波长也随着变化的光变防伪特征；进一步地，通过对两层胆甾液晶层的反射光中心波长随观察角度变化而变化规律的选择，可以使上述光变防伪特征呈现更易于大众识别的变化，例如随观察角度从垂直变化到倾斜，一个区域的反射光从有色变化到无色，而另一个区域的反射光从无色变化到有色；更进一步地，通过将第一胆甾液晶层和第二胆甾液晶层设置成一定的图案、文字和/或符号，上述光变防伪特征还可以呈现为“二维”平面图案变化特征。通过上述光变防伪特征与隐藏信息之间的结合，可以极大地丰富光变防伪元件的防伪特征，避免被伪造和仿制。
在本发明提供的光变防伪元件中，优选地，其至少具有第一液晶取向层、第一向列液晶层、存在于第一向列液晶层表面的第一胆甾液晶层、存在于该第一胆甾液晶层表面局部区域或者第一向列液晶层表面局部区域的第二胆甾液晶层及深色背景层。
在本发明提供的光变防伪元件中，各个层的设置方式和位置关系对于本领域的技术人员来说均可以根据需要进行确定，优选地：第一胆甾液晶层设置于第一向列液晶层的表面，并且第一胆甾液晶层可以仅存在于第一向列液晶层表面的局部区域，也可以存在于第一向列液晶层的整个表面。当第一胆甾液晶层仅存在于第一向列液晶层表面的局部区域时，第二胆甾液晶层可以设置在第一胆甾液晶层表面的局部区域，也可以设置在第一向列液晶层的表面；并且，当第二胆甾液晶层设置在第一向列液晶层表面时，第二胆甾液晶层可以与第一胆甾液晶层存在重叠区域，也可以不重叠。当第一胆甾液晶层存在于第一向列液晶层整个表面时，第二胆甾液晶层存在于第一胆甾液晶层表面的局部区域。根据胆甾液晶层设置方式的不同，当第二胆甾液晶层设置于第一胆甾液晶层表面时，深色背景层可以设置于第二胆甾液晶层的表面，或者，当第一胆甾液晶层和第二胆甾液晶层均设置于第一向列液晶层表面时，深色背景层可以设置于第一胆甾液晶层和第二胆甾液晶层的表面；深色背景层的设置方式应能够清楚地显现各胆甾液晶层为光变防伪元件所提供的随观察角度变化而变色的光变效果，这对于所属技术领域的技术人员来说是能够实现的。
本发明通过对二层胆甾液晶层的设置，可以使第一胆甾液晶层、第二胆甾液晶层以及第一胆甾液晶层与第二胆甾液晶层的重叠区域形成不同的随观察角度变化，元件的颜色也随着发生变化的光变特征。第二胆甾液晶层与第一胆甾液晶层无重叠区域时，实际上上述的两个胆甾液晶层位于元件同一层的不同区域，并且，上述两个胆甾液晶层形成的两种随角变色的光变效果可以结合在一起形成随观察角度变化，所观察到的防伪图案也发生变化的“二维”一线光变防伪特征，比如随观察角度从垂直角度变化到倾斜角度，所观察到的防伪图案从无到有，或者从有到无，或者从一种图案、文字和/或符号变化到另一种图案、文字和/或符号。
在本发明提供的光变防伪元件中，优选地，该光变防伪元件还具有第三胆甾液晶层，其位于第一胆甾液晶层和/或第二胆甾液晶层与深色背景层之间。根据第一胆甾液晶层和第二胆甾液晶层位置关系的不同，该第三胆甾液晶层的位置也不同。
根据本发明的具体技术方案，当第二胆甾液晶层位于第一胆甾液晶层的表面时，第三胆甾液晶层位于第二胆甾液晶层和深色背景层之间，优选地，该第三胆甾液晶层在该光变防伪元件中所覆盖的区域完全落入第一胆甾液晶层所覆盖的区域之内。更优选地，第二胆甾液晶层和第三胆甾液晶层与第一胆甾液晶层的重叠区域可以以图案、文字和/或符号的形式存在，为本发明的光变防伪元件提供相应的光变防伪特征。
根据本发明的具体技术方案，当第一胆甾液晶层和第二胆甾液晶层均位于第一向列液晶层表面时：第三胆甾液晶层可以位于第一胆甾液晶层和第二胆甾液晶层与深色背景层之间，即第一胆甾液晶层和第二胆甾液晶层的表面均设置第三胆甾液晶层，第一胆甾液晶层和第二胆甾液晶层与第三胆甾液晶层的重叠区域分别为本发明的光变防伪元件提供光变效果，并且，上述重叠区域也可以以图案、文字和/或符号的形式存在；或者，第三胆甾液晶层也可以仅位于第一胆甾液晶层(或第二胆甾液晶层)和深色背景层之间，即仅第一胆甾液晶层(或第二胆甾液晶层)的表面设置第三胆甾液晶层。
在本发明提供的光变防伪元件中，随观察角度变化，第一胆甾液晶层的反射光中心波长在可见光波段内变化、在红外-可见光波段内变化或在可见光-紫外波段内变化，优选地，第一胆甾液晶层的反射光中心波长在可见光波段内变化；第二胆甾液晶层和第三胆甾液晶层的反射光中心波长在红外-可见光波段内变化，或在可见光-紫外波段内变化。上述观察角度的变化可以是从垂直角度变化到倾斜角度，也可以是从倾斜角度变化到垂直角度。
在本发明提供的光变防伪元件中，优选地，当第二胆甾液晶层位于第一胆甾液晶层的表面，第三胆甾液晶层位于第二胆甾液晶层和深色背景层之间时，通过对三层胆甾液晶层的设置，第一胆甾液晶层与第二胆甾液晶层的重叠区域以及第一胆甾液晶层与第三胆甾液晶层的重叠区域形成不同的随角光变效果，并且，上述两种随角光变效果可以结合在一起形成随观察角度变化，所观察到的防伪图案从一种图案变化到另一种图案的“二维”一线光变防伪特征；当第一胆甾液晶层和第二胆甾液晶层均位于第一向列液晶层表面，第三胆甾液晶层位于第一胆甾液晶层和第二胆甾液晶层与深色背景层之间时，通过对三层胆甾液晶层的设置，第一胆甾液晶层和第二胆甾液晶层与第三胆甾液晶层的重叠区域分别形成不同的随角光变效果，并且，上述两种光变效果也可以结合在一起形成随观察角度变化，所观察到的防伪图案从一种图案变化到另一种图案的“二维”一线光变防伪特征；当第一胆甾液晶层和第二胆甾液晶层均位于第一向列液晶层表面，第三胆甾液晶层仅位于第一胆甾液晶层(或第二胆甾液晶层)和深色背景层之间时，第一胆甾液晶层和第三胆甾液晶层的重叠区域以及第二胆甾液晶层(或者第二胆甾液晶层和第三胆甾液晶层的重叠区域以及第一胆甾液晶层)分别形成不同的随角光变效果，并且，上述两种光变效果也可以结合在一起形成随观察角度变化，所观察到的防伪图案从一种图案变化到另一种图案的“二维”一线光变防伪特征。
本发明提供的光变防伪元件是一种具有多层结构的防伪元件，其至少具有第一液晶取向层、第一向列液晶层、第一胆甾液晶层、第二胆甾液晶层和深色背景层，在此基础上，还可以进一步添加第三胆甾液晶层等其它防伪层。下面以典型结构为例说明本发明的光变防伪元件的结构以及所具有的防伪效果，但并不意味着本发明的技术方案仅限于此。
图1为该光变防伪元件的结构示意图之一，其包括：基材21，第一液晶取向层22，第一向列液晶层23，第一胆甾液晶层24，第二胆甾液晶层25，第三胆甾液晶层26，深色背景层27；其中，第一液晶取向层22和第一向列液晶层23作为一个整体，位于基材21和第一胆甾液晶层24之间，第二胆甾液晶层25存在于第一胆甾液晶层24表面的局部区域，第三胆甾液晶层26存在于第二胆甾液晶层25和深色背景层27之间，第二胆甾液晶层25和第三胆甾液晶层26的上下位置可以互换，深色背景层27位于最底层。
图9为该光变防伪元件的结构示意图之二，其包括：基材51，第一液晶取向层52，第一向列液晶层53，第一胆甾液晶层54，第二胆甾液晶层55，深色背景层56；第一液晶取向层52和第一向列液晶层53作为一个整体，位于基材51和胆甾液晶层之间，第一胆甾液晶层54和第二胆甾液晶层55分别位于第一向列液晶层53的局部区域，并且第一胆甾液晶层54和第二胆甾液晶层55并列排布，深色背景层56位于最底层。
图10为该光变防伪元件的结构示意图之三，其包括：基材61，第一液晶取向层62，第一向列液晶层63，第一胆甾液晶层64，第二胆甾液晶层65，第三胆甾液晶层66，深色背景层67；第一液晶取向层62和第一向列液晶层63作为一个整体，位于基材61和第一胆甾液晶层64之间，第二胆甾液晶层65和第三胆甾液晶层66分别位于第一胆甾液晶层64的局部区域，且第二胆甾液晶层65和第三胆甾液晶层66并列排布，深色背景层67位于最底层。
在上述光变防伪元件中，优选地，基材应具有较高的透明度，较适宜的厚度和柔韧性，较小的光学各向异性以及较为平整的表面。基材层具有较高的透明度可以避免影响元件的直观视觉效果；具有较适宜的厚度和柔韧性可以减少元件在使用过程中发生的刚性破坏；具有较小的光学各向异性则不会产生附加相位差，从而保证元件在偏振片下观察到的隐藏图像视觉效果不受影响；具有平整的基材表面有利于各功能层的涂覆和厚度控制以及均匀性。具体的说，用于制备本发明所采用的基材层的材料可以是任何满足上述条件的材料，例如，ABS树脂、乙缩醛树脂、(甲基)丙烯酸类树脂、乙酸纤维素、氯化聚醚、乙烯/乙酸乙烯酯共聚物、氟树脂、离聚物、甲基戊烯聚合物、尼龙、聚酰胺、聚碳酸酯、聚酯(聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对萘二甲酸乙二醇酯)、聚酰亚胺、聚苯氧、聚苯硫、聚烯丙基砜、聚丙烯酸酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚砜、乙酸乙烯酯树脂、二聚乙烯树脂、AS树脂、聚乙烯树脂、醇酸树脂、烯丙基树脂、氨基树脂、脲树脂、蜜胺树脂、环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、硅氧烷树脂和聚氨酯等中的一种或几种的组合。
在本发明提供的光变防伪元件中，优选地，第一液晶取向层的作用是诱导第一向列液晶层的液晶分子按照取向层的排列方式而取向排列，第一液晶取向层本身可以通过各种公知的取向方法比如US6806930所述的方法用不同方向的线性偏振紫外光进行取向。
第一液晶取向层是实现本发明的技术方案的前提，对液晶分子有良好取向作用的取向层，可以有效地减少液晶分子间的紊乱状态，从而保证液晶层不同区域对光线产生规律性的延迟作用，同时也使基材对液晶层分子取向的影响降至最低。
在本发明提供的光变防伪元件中，取向层(例如第一液晶取向层)的获得可以通过公知的摩擦取向法或线性偏振紫外光取向法或其他用于液晶分子取向的方法，在本发明的光变防伪元件中优选采用线性偏振紫外光取向法。在采用线性偏振紫外光取向法对取向层进行取向时，可以采取单方向取向或多方向取向，在本发明的光变防伪元件中优选采用多方向取向。
根据本发明的具体技术方案，取向层可以通过涂布或印刷等方式设置于基材表面。在本发明的光变防伪元件中，第一液晶取向层可以以图案的形式存在于光变防伪元件的局部区域，并进行单方向取向，第一向列液晶层设置(例如通过涂布的方式进行设置)在第一液晶取向层的表面，并且其中的液晶分子按照第一液晶取向层的取向方向进行排列，通过偏振片观察该光变防伪元件，可以观察到隐藏图案；上述第一液晶取向层也可以存在于光变防伪元件的整个表面中，并进行多方向取向，第一向列液晶层设置在第一液晶取向层的表面并且其中的液晶分子按照第一液晶取向层的取向方向进行排列，通过偏振片观察该光变防伪元件，可以观察到隐藏图案，且随着偏振片的旋转，隐藏图像在正片和负片之间切换。在本发明的光变防伪元件中，形成第一液晶取向层和第一向列液晶层的材料以及工艺已在CN1397047A中公开，将该专利申请全文合并到此作为参考。
在本发明提供的光变防伪元件中，第一胆甾液晶层可以仅存在于第一向列液晶层表面的局部区域，也可以存在于第一向列液晶层的整个表面。当第一胆甾液晶层仅存在于第一向列液晶层表面的局部区域时，第二胆甾液晶层可以存在于第一向列液晶层表面的局部区域，并且第二胆甾液晶层可以与第一胆甾液晶层存在重叠区域，也可以不重叠。当第一胆甾液晶层存在于第一向列液晶层整个表面时，第二胆甾液晶层存在于第一胆甾液晶层表面的局部区域。优选地，该光变防伪元件还具有第三胆甾液晶层，形成于第二胆甾液晶层和深色背景层之间并且覆盖光变防伪元件的部分区域，其中，第二胆甾液晶层和第三胆甾液晶层所覆盖的区域可以完全落入第一胆甾液晶层所覆盖的区域之内，第二胆甾液晶层和第三胆甾液晶层与第一胆甾液晶层重叠的区域分别可以设置成不同的图案、文字和/或符号，以提供不同的防伪效果；根据所设置的图像的不同，第二胆甾液晶层与第三胆甾液晶层所覆盖的区域可以相互重叠，也可以不重叠。
在本发明的光变防伪元件中，当第一胆甾液晶层并未完全覆盖光变防伪元件的整个表面时，只要能够满足上述要求并达到本发明的光变防伪元件的防伪效果也应该被认为是可以实施的并落入本发明的范围之内。
本发明提供的光变防伪元件属于多层结构的复合防伪元件，不同层的材料以及制备方法均可以是本领域常用的材料和制备方法，例如，用于制作本发明的光变防伪元件的液晶层的液晶材料可以是US6136225、US6291629和US6806930等中所公开的各种液晶材料，制备胆甾液晶预聚物时所使用的手性物质可以是WO9749694和US5780629等中所公开的手性物质，光定向材料可以是EP611786B1、EP766352B1等中所公开的光定向材料，将上述专利全文合并到此作为参考。制备液晶预聚物时所使用的光引发剂可以采用Ciba-Geigy公司的IRGACURE系列产品，溶剂可以根据液晶材料、手性物质和光引发剂的溶解性能而选用合适的溶剂或者混合溶剂，本发明所采用的上述原料中的一部分在US6806930以及中国专利申请01804186.8中也有记载，将上述专利申请的全文合并到此作为参考。液晶材料、手性物质和光引发剂之间必须具有良好的相容性能，它们溶解于溶剂中组成的胆甾型液晶预聚物溶液必须具有良好的稳定性及适于涂布的较低粘度。胆甾型液晶层反射光的波长取决于向列相液晶与手性物质的比例，即不同的手性物质浓度对应不同的反射光波长，这对于本领域一般技术人员来说属于公知的内容，一般来说，手性物质在胆甾型液晶预聚物混合溶液中所占的比例越高，反射光的波长越短，手性物质在胆甾型液晶预聚物混合溶液中所占的比例越低，反射光的波长越长。
在本发明提供的光变防伪元件中，随观察角度变化，第一胆甾液晶层的反射光中心波长在可见光波段内变化、在红外-可见光波段内变化或在可见光-紫外波段内变化，优选地，随观察角度变化，第一胆甾液晶层的反射光中心波长在可见光波段内变化，以图案形式存在于第一胆甾液晶层表面的第二胆甾液晶层和/或第三胆甾液晶层的反射光的中心波长随观察角度变化而变化，并且变化范围在红外-可见光波段，或可见光-紫外波段；在不同的观察角度，第二胆甾液晶层、第三胆甾液晶层分别与第一胆甾液晶层重叠的两个区域的反射光是两个胆甾液晶层反射光的叠加，从而显示出不同颜色的光变图案，当该光变防伪元件具有两层胆甾液晶层(第一和第二胆甾液晶层)时，随观察角度的变化，该光变防伪元件的光变效果包括上述图案从无到有，或从有到无的变化；当该光变防伪元件具有三层胆甾液晶层时，该元件显示出随观察角度不同，防伪图案从一种图案变化到另一种图案的“二维”一线光变防伪特征。
为获得更为复杂的光变防伪特征，本发明提供的光变防伪元件中还可以包括第四胆甾液晶层(本发明中采用“第四胆甾液晶层”代表除第一、第二、第三胆甾液晶层外的一层或多层具有不同光学反射特征的胆甾液晶层，当为多于三层时，也可以按照第四胆甾液晶层、第五胆甾液晶层等排序的方式予以命名，以便能够清楚地予以描述和区分)，该第四胆甾液晶层可设置在第二和第三胆甾液晶层之间(即第二和第三胆甾液晶层分别位于第四胆甾液晶层的两侧表面)或之外(即第二和第四胆甾液晶层分别位于第三胆甾液晶层的两侧表面)，且与第一、第二、第三胆甾液晶层具有不同的光学反射特征，以便形成不同的光学效果。
在本发明的光变防伪元件中，优选地，第一胆甾液晶层可以被第一向列液晶层取向，且第一胆甾液晶层本身具有随角变色的特征；第二胆甾液晶层、第三胆甾液晶层均可以被第一胆甾液晶层取向，且任一胆甾液晶层可以被另一胆甾液晶层取向，且第二胆甾液晶层与第三胆甾液晶层覆盖的区域不完全一致，第一胆甾液晶层与第二胆甾液晶层的叠加区域形成一种图案，第一胆甾液晶层与第三胆甾液晶层的叠加区域可以形成另一种图案，第一胆甾液晶层的区域为背景。取向了的第二胆甾液晶层和第三胆甾液晶层具有不同的反射特性：在仅有第一、第二胆甾液晶层的区域，呈现第一、第二胆甾液晶层的光学反射特征；在仅有第一、第三胆甾液晶层的区域，呈现第一、第三胆甾液晶层的光学反射特征；在第一、第二和第三胆甾液晶层叠加区域，呈现三种胆甾液晶层的光学反射特征；各区域光学反射特征均具有随观察角度变化而反射光波长也随着改变的规律，因此，通过在光变防伪元件中设置第一、第二、第三胆甾液晶材料层，可以使光变防伪元件获得随角变色特征和随角图案变化特征。当三层胆甾液晶层采用其他设置方式时，也可以实现层与层之间的取向，从而使光变防伪元件的不同区域光学反射特征均具有随观察角度变化而反射光波长也随着改变的规律。
举例说明，第一胆甾液晶层设置在第一向列液晶层表面，第二胆甾液晶层和第三胆甾液晶层分别设置在第一胆甾液晶层表面的局部区域，如设置第一胆甾液晶层的变色规律(即反射光中心波长随观察角度变化而呈现的变化，这里的观察角度变化是指由垂直角度变换到倾斜角度)为红-绿，第二胆甾液晶层的变色规律为红外-红，第三胆甾液晶层的变色规律为蓝-紫外，则由第一胆甾液晶层单独构成的背景区的变色规律为红-绿，第一、第三胆甾液晶层重叠区构成的第一个图案在正面观察(垂直角度观察)时只能观察到第一、第三胆甾液晶层加成后的紫色(红色+蓝色)，而其他区域观察到第一、第二胆甾液晶层的红色(红+红外)和背景区本身的红色，从而只能观察到第一个图案，而在倾斜角度观察时，第一、第二胆甾液晶层重叠区域构成的第二个图案为黄色(绿色+红色)，其他区域为第一、第三胆甾液晶层的绿色(绿+紫外)和背景区本身的绿色，从而观察到第二个图案，从而实现随角变色特征和随角图案变化特征，即“一维”和“二维”的一线光变防伪特征。
显而易见，本发明提供的光变防伪元件也可以作为其他元件的一部分使用，或将其他元件作为本发明提供的光变防伪元件的一部分使用，以增强防伪元件的防伪效果。
本发明提到的“垂直角度”和“倾斜角度”是观察者的视线与光变防伪元件之间的夹角，但是，在本发明中对于角度范围的限定不是绝对按照数学定义进行的限定，而是以能够观察到所具有的光变效果为准。垂直角度是指观察者的观察角度与元件表面基本垂直，而倾斜角度是指观察者的观察角度与元件表面基本成锐角角度，本发明的光变防伪元件提供的是观察者在垂直角度和倾斜角度能够观察到的不同的光变效果，为了观察到这一光变效果，上述垂直角度和倾斜角度之间应有明显的差别，例如倾斜角度为30°、45°、60°等，上述内容和定义都是所属技术领域的技术人员能够理解并清楚确定的。
在本发明提供的光变防伪元件中，优选地，可以在光变防伪元件的深色背景层中设置机读特征，即在深色背景层可以是由添加有机读特征材料的油墨形成的，上述机读特征材料可以包括各种激发波长的荧光材料、软磁材料、硬磁材料、红外吸收材料、红外反射材料、红外上转换材料、热致变色材料、电致发光材料、电致变色材料、同色异谱材料以及其他一些公知的机读防伪材料中的一种或几种，并且，含有该机读材料的油墨被配置成深色。
在本发明提供的光变防伪元件中，优选地，为进一步提升防伪能力，本发明的光变防伪元件还具有局部镂空的金属层，即可以在光变防伪元件基材表面设置局部脱金属镂空图案，脱金属可采用业内公知的制造工艺完成，采用这一技术方案可以使光变防伪元件在一线光变防伪特征的基础上，同时具备金属镂空图案的防伪特征。
在本发明提供的光变防伪元件中，优选地，为进一步提升防伪能力，该光变防伪元件还具有全息模压层；例如可以在光变防伪元件基材表面设置局部脱金属全息层。上述脱金属全息层可采用业内公知的制造工艺完成，采用这一技术方案可以使光变防伪元件在上述防伪特征的基础上，同时具备全息光变的防伪特征。
在本发明提供的光变防伪元件中，优选地，为进一步提升防伪能力，该光变防伪元件还具有微透镜阵列层，即可以在光变防伪元件的基材表面设置微透镜层。微透镜层的设置可采用业内公知的模压法(例如US4765656中所公开的方法)制造工艺完成，采用这一技术方案可以使光变防伪元件在前述防伪特征的基础上，同时具备“三维”随角动态运动的防伪特征。
在本发明提供的光变防伪元件中，优选地，还可以在该光变防伪元件表面采用公知的材料和工艺形成保护层。
在本发明所提供的光变防伪元件中，优选地，还可以在该光变防伪元件表面采用公知的材料和工艺形成胶粘剂层。
在本发明所提供的光变防伪元件中，采用各种材料形成各种层可以通过公知的涂布法或印刷法实现。
本发明还提供了一种设置有上述光变防伪元件的物品，尤其是一些有价物品。上述有价物品可以包括有价证照、商品标识或商品包装等。其中，有价物品(例如有价证照)可以包括钞票、股票、证书、支票、信用卡、身份证、护照、入场券或机票等。上述防伪元件亦可应用在汽车漆面、装饰材料等领域。
根据本发明的具体技术方案，优选地，上述光变防伪元件可以是以安全线、贴膜或贴标等方式设置于有价物品上，便于公众或专业部门对物品的真伪进行检测识别。
本发明所提供的光变防伪元件具有：(1)肉眼可识别的随角变色特征，无需借助任何工具就可以观察到元件的颜色随观察角度的变化从一种颜色变化为另一种颜色，呈现“一维”的一线光变防伪特征；(2)肉眼可识别的、清晰的、易于判断的随角图案变化特征，无需借助任何工具就可以观察到元件中的图案随观察角度的变化从无到有，或从有到无，或者从一种图案变化为另一种图案，图像清晰可辨，分辨率高，呈现“二维”的一线光变防伪特征；以及(3)偏振片下可识别的隐藏图像特征，借助偏振片，可以观察到元件中的隐藏图像，或者随着偏振片或元件的旋转，隐藏图像可以在正片和负片之间切换，呈现二线防伪特征。
进一步的，在本发明提供的上述光变防伪元件的基础上，通过改变防伪层的材料或增加新的防伪层，例如：(4)通过在深色背景层中添加机读特征材料可以使该光变防伪元件中具有机读特征，提供专家防伪检测手段；(5)通过在该光变防伪元件中增加镂空金属层和/或全息光变层，可以使该光变防伪元件具有金属镂空特征和/或全息光变特征；(6)通过在该光变防伪元件中增加微透镜阵列层，可以使该光变防伪元件具有“三维”动态光变特征。
本发明通过在光变防伪元件配置具有不同反射特征的胆甾型液晶材料，使光变防伪元件获得了肉眼可识别的、清晰的、易于判断的随角图案变化特征，通过配置具有光学延迟特征的向列相液晶材料，使光变防伪元件获得了在偏振片下可识别的隐藏图像特征，且可以与随角图案变化技术很好地结合为一体，实现了多种光变防伪特征在同一个光变防伪元件中的结合，提供了易于大众识别且难于伪造的光变防伪元件。同时，本发明的光变防伪元件中还可以方便地引入机读特征、镂空金属防伪特征、全息光变特征和微透镜动态三维特征，形成效果更加奇特，更易于识别，难于伪造的复合防伪元件。
附图说明
图1为实施例1提供的光变防伪元件的结构示意图；
图2-1为垂直角度观察实施例1的光变防伪元件时的防伪效果示意图；
图2-2为倾斜角度观察实施例1的光变防伪元件时的防伪效果示意图；
图3-1为偏振片观察的实施例1的光变防伪元件的隐藏图像示意图；
图3-2为偏振片观察的实施例1的光变防伪元件的隐藏图像示意图；
图4为实施例2提供的光变防伪元件的结构示意图；
图5-1为垂直角度观察实施例2的光变防伪元件时的防伪效果示意图；
图5-2为倾斜角度观察实施例2的光变防伪元件时的防伪效果示意图；
图6-1为偏振片观察的实施例2的光变防伪元件的隐藏图像示意图；
图6-2为偏振片观察的实施例2的光变防伪元件的隐藏图像示意图；
图7为实施例4提供的光变防伪元件的结构示意图；
图8为实施例6提供的光变防伪元件的结构示意图；
图9为实施例7提供的光变防伪元件的结构示意图；
图10为实施例8提供的光变防伪元件的结构示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的方案、特点和防伪功效进行示例性说明，但不对本发明的可实施范围构成任何限定。
在制备实施例1-6所提供的光变防伪元件时所采用的三种液晶分子、手性物质(例如可以采用US6676851中提及的液晶单体，其分子结构式分别如式I-1、I-2、I-3和II所示)、光引发剂(例如可以采用Ciba-Geigy公司的IRGACURE光引发剂)、稳定剂、环戊酮与苯甲醚的质量百分比如表1所示。
式I-1：
式I-2：
式I-3：
式II：
表1：
| 成分 | 百分比(wt％) | |
| 1 | 液晶分子1(I-1) | 22.0-30.0 |
| 2 | 液晶分子2(I-2) | 4.0-8.0 |
| 3 | 液晶分子3(I-3) | 1.0-3.0 |
| 4 | 手性物质 | 2.0-9.0 |
| 5 | 光引发剂 | 0.8-2.0 |
| 6 | 稳定剂(BHT，丁羟甲苯) | 0.2-1.0 |
| 7 | 溶剂 | 47.0-70.0 |
实施例1
按照US6734936中所述的方法在基材21的表面形成第一液晶取向层22和第一向列液晶层23，其中，第一液晶取向层22经不同方向的线性偏振紫外光诱导取向，第一向列液晶层23的分子按照第一液晶取向层22排布方式取向，形成对应取向结构；
配制具有不同的手性物质质量百分比的胆甾型液晶预聚物溶液，依次形成存在于整个第一向列液晶层32表面的第一胆甾液晶层24、局部第二胆甾液晶层25和局部第三胆甾液晶层26，使第一胆甾液晶层24的随角变色规律(即随观察角度由垂直角度变为倾斜角度)为红色-绿色，第二胆甾液晶层25的随角变色规律为近红外-红色，第三胆甾液晶层26的随角变色规律为紫色-紫外，其中，第一胆甾液晶层24存在于整个第一向列液晶层32表面，第二胆甾液晶层25以图案3的形式存在于第一胆甾液晶层24的局部表面，第三胆甾液晶层26以图案3′的形式存在，三层胆甾液晶层的重叠区域(即图案3和图案3′的重叠区域)的反射特征不影响图案3和图案3′本身的反射特征，即在正面观察(垂直角度)时，第二胆甾液晶层25的反射特征不影响第一胆甾液晶层24和第三胆甾液晶层26叠加后的反射特征，在倾斜角度观察时，第三胆甾液晶层26的反射特征不影响第一胆甾液晶层24和第二胆甾液晶层25叠加后的反射特征；
在第三胆甾液晶层26的表面，利用含有对波长在800nm左右的电磁波吸收、对波长大于1000nm的电磁波反射的红外双波段深色油墨印刷形成深色背景层27，得到结构如图1所示的光变防伪元件，该光变防伪元件具有基材21，第一液晶取向层22，第一向列液晶层23，第一胆甾液晶层24、第二胆甾液晶层25，第三胆甾液晶层26，深色背景层(深色机读材料层)27。
在该光变防伪元件的深色背景层27的表面涂布胶粘层，然后将该液晶机读防伪元件分切成贴膜2，并粘贴到钞票纸1中，如图2-1和图2-2所示。
本实施例提供的光变防伪元件具有以下防伪效果：
(1)如图2-1和图2-2所示，正面(垂直角度)观察时，元件为红色，并有清晰紫色图案3；倾斜角度观察时，元件变为绿色，且紫色图案3消失，黄色图案3′出现，呈现“一维”随角变色特征和“二维”随角图案变化特征；
(2)如图3-1和图3-2所示，当用偏振片呈+45°角观察时，出现隐藏图像“T”，当偏振片呈-45°角观察时，隐藏图像“T”由正片变为负片，呈现通过偏振片识别的隐藏图像防伪特征；
(3)通过红外识别仪在800nm下可观察到深色背景层27满版的成像信息，在1000nm下无相应涂层的成像信息，呈现可机读识别的二线机读防伪特征。
实施例2
按照与实施例1相同的方式在基材21表面形成第一液晶取向层22和第一向列液晶层23，并且基材21的另一侧表面形成局部脱铝层(局部镂空的金属层)28；
配制具有不同手性物质浓度的胆甾型液晶预聚物溶液，依次形成第一胆甾液晶层24、第二胆甾液晶层25和第三胆甾液晶层26，其中，第一胆甾液晶层24的随角变色规律为绿色-蓝色，第二胆甾液晶层25的随角变色规律为红外-红色，第三胆甾液晶层26的随角变色规律为紫色-紫外；
以深色磁性油墨印刷形成深色背景层27，得到结构如图4所示的光变防伪元件，该光变防伪元件为安全线的形式，其具有：局部脱铝层28，基材21，第一液晶取向层22，第一向列液晶层23，第一胆甾液晶层24、第二胆甾液晶层25，第三胆甾液晶层26，深色背景层(深色机读材料层)27。
本实施例提供的光变防伪元件具有以下防伪效果：
(1)明显的金属镂空图案；
(2)如图5-1和图5-2所示，正面(垂直角度)观察时，元件为绿色，并有清晰蓝紫色图案
倾斜角度观察时，元件变为蓝色，且蓝紫色图案
消失，品红色图案“50”出现，呈现“一维”随角变色特征和“二维”随角图案变化特征；
(3)如图6-1和图6-2所示，当用偏振片观察时，当偏振片呈+45°角观察时，出现以斜纹方式存在的隐藏图像，当偏振片呈-45°角观察时，隐藏图像由正片变为负片，呈现通过偏振片识别的隐藏图像防伪特征；
(4)通过磁性检测仪识别的机读磁性特征，呈现可机读识别的二线机读防伪特征。
实施例3
本实施例提供的光变防伪元件中，第一液晶取向层22以图案的形式局部存在于元件中，用线性偏振紫外光对第一液晶取向层22单方向取向，其它与实施例1相同；
以吸收波长为800nm的电磁波、反射波长为1300nm的电磁波的深色红外油墨1和吸收波长为1300nm的电磁波、反射波长为800nm的电磁波的深色红外油墨2以对应阳文和阴文图案的形式套印形成深色背景层27。
本实施例提供的光变防伪元件除了具有实施例1所提供的光变防伪元件的随角变色和随角图案变化特征外，通过线性偏振片可以观察到隐藏图像，通过红外识别仪在800nm下可观察到红外油墨1印刷成的图案成像信息，在1300nm下可观察到红外油墨2印刷成的图案成像信息。
实施例4
本实施例提供的光变防伪元件中，按实施例1同样的方法形成第一液晶取向层32和第一向列液晶层33；配制具有不同的手性物质质量百分比的胆甾型液晶预聚物溶液，依次形成第一胆甾液晶层34、第二胆甾液晶层35，其中第一胆甾液晶层34以阴文文字的形式存在于第一向列液晶层33表面，第二胆甾液晶层35以局部图像的形式存在于第一胆甾液晶层34表面，第一胆甾液晶层34随角变色规律(即随观察角度由垂直角度变为倾斜角度)为红色-绿色，第二胆甾液晶层35的随角变色规律为近红外-红色。在第二胆甾液晶层35的表面，利用对波长800nm左右的电磁波吸收、对波长大于1000nm的电磁波反射的红外双波段深色荧光油墨印刷形成具有阴文文字的深色背景层36，得到结构如图7所示的光变防伪元件，该光变防伪元件具有基材31，第一液晶取向层32，第一向列液晶层33，第一胆甾液晶层34、第二胆甾液晶层35，深色背景层(深色机读材料层)36。
本实施例提供的光变防伪元件具有以下防伪效果：
(1)正面(垂直角度)观察时，元件为红色，倾斜角度观察时，元件变为绿色，出现一个黄色图案，呈现“一维”随角变色特征和“二维”随角图案从无到有的变化特征；
(2)当用偏振片呈+45°角观察时，出现隐藏图像，当用偏振片呈-45°角观察时，隐藏图像由正片变为负片，呈现通过偏振片识别的隐藏图像防伪特征；
(3)通过红外识别仪在800nm下可观察到深色背景层阴文文字(深色背景层36)的成像信息，在1000nm下无相应涂层的成像信息，呈现可机读识别的二线机读防伪特征，在紫外灯下可观察到深色背景层36中的荧光材料激发出的红色可见光；
(4)在反射光下观察，可看到由第一胆甾液晶层34形成的阴文文字；在透射光下观察，可看到由深色背景层36形成的阴文文字。
实施例5
本实施例提供的光变防伪元件是在实施例2提供的光变防伪元件的基础上再添加一层全息模压层，位于脱铝层28和基材21之间，同时深色背景层27是由硬磁油墨1和软磁油墨2套印形成。
本实施例提供的光变防伪元件除了具有实施例2提供的光变防伪元件所具有的金属镂空图案、随角变色和随角图案变化特征外，还具有全息光变特征和通过磁性检测识别仪的硬软磁性特征。
实施例6
按照US4765656中所公开的方法在基材表面设置微透镜层40；在基材41的另一面按实施例1同样的方法形成第一液晶取向层42和第一向列液晶层43；配制具有不同的手性物质质量百分比的胆甾型液晶预聚物溶液，依次形成第一胆甾液晶层44、第二胆甾液晶层45，第一胆甾液晶层44存在于第一向列液晶层43的整个表面，第二胆甾液晶层45以图案的形式存在于第一胆甾液晶层44的表面；在第二胆甾液晶层45外面满版涂布深色的近红外反射油墨，形成深色背景层46，形成结构如附图8所示的光变防伪元件。第一胆甾液晶层44的随角变色规律(即随观察角度由垂直角度变为倾斜角度)为红色-绿色，第二胆甾液晶层45的随角变色规律为紫色-紫外。
本实施例提供的光变防伪元件具有以下防伪效果：
(1)正面(垂直角度)观察时，元件为红色，出现一个红紫色图案，倾斜角度观察时，元件变为绿色，红紫色图案消失，呈现“一维”随角变色特征和“二维”随角图案从有到无的变化特征；
(2)当用偏振片呈+45°角观察时，出现隐藏图像，当用偏振片呈-45°角观察时，隐藏图像由正片变为负片，呈现通过偏振片识别的隐藏图像防伪特征；
(3)通过红外识别仪在近红外波段下无相应涂层的成像信息；
(4)肉眼可观察到随观察角度不同的“三维”动态运动防伪特征。
实施例7
按实施例1同样的方法在基材51上依次形成第一液晶取向层52和第一向列液晶层53；配制具有不同的手性物质质量百分比的胆甾型液晶预聚物溶液，在第一向列液晶层表面不同区域分别形成图案化的第一胆甾液晶层(第一胆甾液晶区域)54和第二胆甾液晶层(第二胆甾液晶区域)55。第一胆甾液晶层54以阳文文字“中”存在于第一向列液晶层53表面，第一胆甾液晶层54随角变色的规律(观察角度由垂直角度变化到倾斜角度)为蓝色到紫外。第二胆甾液晶层55以阳文文字“国”存在于第一向列液晶层53表面，第二胆甾液晶层55随角变色(观察角度由垂直角度变化到倾斜角度)的规律为近红外到红色。然后在胆甾液晶层表面利用对波长800nm左右的电磁波反射、对波长大于1000nm的电磁波吸收的红外双波段深色油墨满版印刷深色背景层56，得到结构如图9所示的光变防伪元件。
本实施例提供的光变防伪元件具有以下防伪效果：
(1)正面(垂直角度)观察元件时，可观察到蓝色的“中”字，倾斜角度观察时，可观察到红色的“国”字，呈现“一维”的随观察角度由垂直角度变化到倾斜角度颜色从蓝色变为红色的光变特征和“二维”随观察角度由垂直角度变化到倾斜角度从一种图案文字变化到另一种图案文字的光变特征；
(2)当用偏振片呈+45°角观察时，出现隐藏图像，当用偏振片呈-45°角观察时，隐藏图像由正片变为负片，呈现通过偏振片识别的隐藏图像防伪特征；
(3)通过红外识别仪在1000nm下可观察到深色背景层的成像信息，在800nm下无相应涂层的成像信息。
实施例8
按实施例1同样的方法在基材61上依次形成第一液晶取向层62和第一向列液晶层63；配制具有不同的手性物质质量百分比的胆甾型液晶预聚物溶液，在第一向列液晶层63表面满版形成第一胆甾液晶层64，第二胆甾液晶层65和第三胆甾液晶层66分别位于第一胆甾液晶层64的局部区域，且第二胆甾液晶层65和第三胆甾液晶层66并列排布，分别形成图案化的第二胆甾液晶区域和第三胆甾液晶区域。第二胆甾液晶层65以阳文文字“CHINA”存在于第一胆甾液晶层64表面，第一胆甾液晶层64随角变色的规律(观察角度由垂直角度变化到倾斜角度)为红色到绿色，第二胆甾液晶层65随角变色的规律(观察角度由垂直角度变化到倾斜角度)为蓝色到紫外。第三胆甾液晶层66以阳文文字“PEOPLE”存在于第一胆甾液晶层64表面，第三胆甾液晶层66随角变色(观察角度由垂直角度变化到倾斜角度)的规律为近红外到红色。然后在胆甾液晶层表面利用含热致变色颜料(温度敏感范围在35℃左右)的深色油墨印刷深色背景层67，得到结构如图10所示的光变防伪元件。
本实施例提供的光变防伪元件具有以下防伪效果：
(1)正面(垂直角度)观察元件时，可观察到红紫色的“CHINA”字，倾斜角度观察时，可观察到黄色的“PEOPLE”字，呈现“二维”随观察角度由垂直角度变化到倾斜角度从一种图案文字变化到另一种图案文字的光变特征和“一维”的随观察角度由垂直角度变化到倾斜角度文字颜色从红紫色变为黄色且背景颜色从红色变为绿色的光变特征；
(2)当用偏振片呈+45°角观察时，出现隐藏图像，当用偏振片呈-45°角观察时，隐藏图像由正片变为负片，呈现通过偏振片识别的隐藏图像防伪特征；
(3)用手指接触元件一段时间，深色背景颜色由深色明显变浅，呈现一线可明显识别的温感变色特征。
Claims (16)
1.一种光变防伪元件，其特征在于，该光变防伪元件至少具有第一液晶取向层、第一向列液晶层、第一胆甾液晶层、第二胆甾液晶层及深色背景层。
2.如权利要求1所述的光变防伪元件，其特征在于，该光变防伪元件至少具有第一液晶取向层、第一向列液晶层、存在于第一向列液晶层表面的第一胆甾液晶层、存在于该第一胆甾液晶层表面局部区域或者第一向列液晶层表面局部区域的第二胆甾液晶层、深色背景层。
3.如权利要求1所述的光变防伪元件，其特征在于，该光变防伪元件还具有第三胆甾液晶层，该第三胆甾液晶层位于第一胆甾液晶层和/或第二胆甾液晶层与深色背景层之间。
4.如权利要求1-3任一项所述的光变防伪元件，其特征在于，所述第一液晶取向层是由线性光聚合材料在同一方向取向形成的，并且所述第一液晶取向层以图案的形式存在。
5.如权利要求1或2所述的光变防伪元件，其特征在于，所述第一液晶取向层是由线性光聚合材料在不同方向选择性取向形成的。
6.如权利要求4所述的光变防伪元件，其特征在于，所述第一向列液晶层中的液晶分子按照所述第一液晶取向层中的线性光聚合材料的取向方向排列。
7.如权利要求5所述的光变防伪元件，其特征在于，所述第一向列液晶层中的液晶分子按照所述第一液晶取向层中的线性光聚合材料的取向方向排列。
8.如权利要求1-3、6或7任一项所述的光变防伪元件，其特征在于，所述第二胆甾液晶层和/或第三胆甾液晶层以图案、文字和/或符号的形式存在。
9.如权利要求1所述的光变防伪元件，其特征在于，所述深色背景层是由含有机读特征材料的油墨形成的，该机读特征材料包括荧光材料、软磁材料、硬磁材料、红外吸收材料、红外反射材料、红外上转换材料、热致变色材料、电致发光材料、电致变色材料和同色异谱材料中的一种或几种，并且，含有该机读特征材料的油墨配置成深色。
10.如权利要求1所述的光变防伪元件，其特征在于，该光变防伪元件还具有局部镂空的金属层。
11.如权利要求1或10所述的光变防伪元件，其特征在于，该光变防伪元件还具有全息模压层。
12.如权利要求1所述的光变防伪元件，其特征在于，该光变防伪元件还具有微透镜阵列层。
13.一种设置有光变防伪元件的有价物品，其特征在于，所述光变防伪元件为权利要求1-12任一项所述的光变防伪元件。
14.如权利要求13所述的有价物品，其特征在于，该有价物品为有价证照、商品标识或商品包装。
15.如权利要求14所述的有价物品，其特征在于，所述有价物品为钞票、股票、证书、支票、信用卡、身份证、护照、入场券或机票。
16.如权利要求13所述的有价物品，其特征在于，所述光变防伪元件是以安全线、贴膜或贴标的方式设置于该有价物品上。
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