CN103547457A

CN103547457A - 具有三维外观的印刷器件

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Publication number: CN103547457A
Application number: CN201280024198.6A
Authority: CN
Inventors: O·勒菲芙; P·德戈特; R·德芒热; N·彼得罗伦戈
Original assignee: SICPA Holding SA
Current assignee: SICPA Holding SA
Priority date: 2011-05-31
Filing date: 2012-02-15
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2032-02-15
Also published as: EA026020B1; EP2529940B1; KR101855551B1; BR112013026338A2; AU2012265189A8; JP2014520001A; RS52805B; AR086324A1; MX2013013908A; KR20140031280A; DK2529940T3; MA35207B1; CO6842004A2; AU2012265189B2; WO2012163553A1; PL2529940T3; AU2012265189A1; US20120308072A1; EA201301313A1; JP5760258B2

Abstract

本发明涉及用作安全元件的器件，所述器件包括表示图形对象的第一和第二LC墨层，当通过适当的观察设备观察时，所述图形对象呈现出三维外观，其中所述墨层之一在特定观察角度上显示第一颜色，并且是左旋圆极化涂层或包括左旋圆极化颜料，以及所述墨层中的另一层在所述观察角度上显示相同或另一颜色，并且是右旋圆极化涂层或包括右旋圆极化颜料，所述第一和第二LC墨层表示对应于所述对象的一对立体投影的第一和第二图像，其特征在于，所述第一和第二图像由单独构造块构成，所述第一和第二图像相互叠加或者相互可叠加。

Description

具有三维外观的印刷器件

技术领域

本发明一般地涉及用作保护钞票和价值文件或制品的安全元件的器件的领域，更具体地说，本发明涉及器件和生成可用作安全元件的印刷器件的方法，当通过适当的光学观察设备观察时，该印刷器件具有三维外观，所述观察设备例如为带有作为圆极化滤光器的透镜的眼镜。印刷器件被形成为具有对象的立体图像，该对象由单独构造块构成。

背景技术

由立体投影对形成的图像所构成的对象的三维表示在本领域是公知的。在US5457554和5364557中，S.M.Faris公开了用于生成由包括胆甾型液晶材料的墨层制成的三维图像的方法，所述墨层分别反射右旋（RHLC墨层）或左旋（LHLC墨层）圆极化光。为了产生三维图像，具有不同原色的LC墨层在彼此上印刷。

在US7041233中，M Kuntz等人描述了一种通过手性液晶（也称为胆甾型液晶）材料形成的2个非立体图像产生三维效果的方法。液晶层通过热处理对准并且优选地以密封形式使用。该技术产生的三维效果可以从诸如至少5米的长距离看出。形成不同颜色的区域要求在LC固化工艺期间使用掩模（例如，实例1）。

使用诸如丝网、挠性凹板（flexogravure）或转轮凹版之类印刷技术对可用作安全元件的器件进行工业印刷必须遵循上面公开的三维效果产生技术尚未解决的某些限制。例如，通过这些印刷技术，需要2个印刷单元印刷一对立体投影的左旋液晶（LHLC）和右旋液晶（RHLC）墨层；这两个印刷单元可以印刷在特定观察角度上具有相同颜色的LC墨层，或者这两个印刷单元可以印刷在同一观察角度上具有不同颜色的一对LC墨层，从而导致3-D图像的附加色。可用于印刷器件的印刷单元数量一般限于2个单元或4个单元；因此，可用于通过LC墨印刷器件的颜色数量非常狭窄。

3D感知依赖于许多同时由人脑解释的参数。对于真实对象或真实场景，人脑基本上使用双眼差异提取对象的3D感知和场景的焦点深度信息；双眼差异是指左眼和右眼看到的对象网膜视像位置。对于印刷图像，3D形状的最相关线索是纹理梯度、暗度或阴影；对于包括多个对象的场景，一个对象被另一对象遮蔽（即，一个对象位于另一对象前面，因此隐藏了底层对象）是场景的空间设置和对象3D形状的附加重要线索。

当仅有极为有限数量的单色墨层（例如，一个或两个单色墨层）可用时，由于诸如阴影之类的3D线索的减少或消失，体积感知（volumeperception）逐渐消失；在包括多个使用单色墨层印刷的对象的场景中，一个对象被另一对象遮蔽阻碍观察者具有不同对象的相对距离的线索。

此效果在本发明的图1至4中进行举例。图1示出非细分对象的一对单色立体投影，该对象是由相互分开印刷的单色层形成的立方体。图2示出图1中的所述单色立体投影对，所述投影对在部分叠加的位置上印刷。即使使用LHLC和RHLC墨层印刷图1或图2，以及使用适当的圆极化滤光器观察，立方体的体积或3D形状也无法识别，因此对象缺乏人脑可从中推断出立方体三维形式的线索。

图3和图4示出当使用单色层（图4）替代用于形成对象的阴影细微差别（图3）时，3D效果的消失。尽管在图3中，人头的细节很明显，并且人脑能够理解作为人头三维图像的对象，但是对于图4中的图像而言，情况不可能如此。在图4中，仅有人头的轮廓是可感知的。观察者的大脑无法将图4解释为人头的三维图像。

可用作安全元件的器件的工业印刷工艺所施加的特定限制使得不能通过上述现有技术中的任一种来产生三维效果。

因此，仍然需要一种方法来以数量非常有限的反射圆极化光的墨层（LC墨层）印刷具有三维外观的器件。

所公开的技术未提及有关仅使用两个反射具有相反极化方向光的单色LC墨层，或者使用数量非常有限的反射具有相反极化方向光的单色LC墨层对来生成可用作安全元件的具有三维外观的器件（3D器件）。本发明的任务是提供此类方法和器件。

发明内容

本发明涉及在下伏背景上包括第一和第二墨层的器件，所述第一和第二墨层一起表示图形对象，当通过适当的观察设备观察时，所述图形对象呈现出三维外观，其中所述墨层之一在特定观察角度上显示第一颜色，并且是左旋圆极化涂层或包括左旋圆极化颜料，以及所述墨层中的另一层在所述观察角度上显示相同或另一颜色，并且是右旋圆极化涂层或包括右旋圆极化颜料，所述第一和第二墨层表示所述图形对象的一对立体投影的第一和第二图像，以及所述第一和第二墨层相互叠加，或者相互可叠加，或者在彼此旁边印刷，其特征在于，所述图形对象由单独构造块构成，以及在每个所述立体投影内，形成所述图形对象的所述构造块被表示为使得所述墨层的下伏背景在所述构造块之间变得显而易见。

本发明进一步涉及用于制备上面限定的器件的方法，所述方法包括通过优选地从丝网印刷、挠性印刷（flexo printing）、凹版印刷或喷墨印刷组成的组中选择的印刷方法，最优选地通过丝网印刷在衬底上施加第一和第二墨成分以形成第一和第二墨层的步骤，其中所述墨成分之一包括在特定观察角度上具有第一颜色的左旋圆极化胆甾型液晶颜料，以及另一墨成分包括在所述观察角度上具有相同或另一颜色的右旋圆极化胆甾型液晶颜料。

本发明还涉及用于制备上面限定的器件的方法，所述方法包括以下步骤：

a)通过优选地从丝网印刷、挠性印刷、凹版印刷或喷墨印刷组成的组中选择的印刷方法，最优选地通过丝网印刷在预构图的衬底上施加第一和第二墨成分以形成第一和第二墨层，其中所述墨成分之一包括在特定观察角度上具有第一颜色的左旋圆极化胆甾型液晶物质，以及另一墨成分包括在所述观察角度上具有相同或另一颜色的右旋圆极化胆甾型液晶物质；

b)通过与所述预构图的衬底的相互作用，对准包括所述胆甾型液晶物质的所述层；以及

c)固化在步骤a)和b)中施加和对准的所述层。

本发明还涉及用于生成表示图形对象的器件的方法，当通过适当的观察设备观察时，所述图形对象呈现出三维外观，其特征在于以下步骤：将所述图形对象细分为单独构造块；以及产生投影到印刷平面的所述细分图形对象的第一和第二立体投影。

本发明还涉及认证系统，包括上面限定的器件和观察设备，所述观察设备优选地包括包含用于两个透镜的左旋和右旋圆极化滤光器的眼镜，每个透镜覆盖佩戴这些眼镜的观察者的一只眼睛。

本发明还涉及上面限定的器件的防止伪造从钞票、价值文件或卡、交通运输票据或卡、税票以及产品标签组成的组中选择的商品或安全文件的用途。

本发明公开了一种使用第一墨和第二墨印刷可用作安全元件的器件的方法，当通过适当的观察设备观察时，所述安全元件呈现出三维外观，所述第一墨包括手性液晶颜料或物质，所述颜料和物质反射左旋圆极化光（LHLC墨层），所述第二墨包括手性液晶颜料或物质，所述颜料或物质反射右旋圆极化光（RHLC墨层）。根据本发明的方法，所述三维效果可通过数量非常有限的颜色产生，优选地通过在特定观察角度上具有多至两种不同颜色的LC颜料，最优选地通过在特定观察角度上具有单一颜色的LC颜料产生。

根据本发明的方法，所述三维效果通过印刷一对图像产生，每个图像表示由单独构造块构成的图形对象的一对立体投影之一，所述图形对象表示真实对象或虚拟对象。当所述观察者使用包括一对圆极化滤光器或透镜的适当的观察设备观察本发明的器件时，可以观察到所述三维效果。

在进一步的实施例中，本发明公开了一种用于将图形对象细分为单独构造块的方法。

在进一步的实施例中，本发明公开了一种用于创建由单独构造块构成的图形对象的一对立体投影并在衬底上印刷表示所述一对立体投影的图像的方法。

将所述图形对象细分为多个单独的构造块允许克服所述安全特征的固有限制，从而为大脑提供理解所表示的对象或包括多个对象的所表示的场景的体积（volume）的线索。

基于通过观察者的左右眼观察的两个不同透视图像的投影产生三维效果在本领域中是公知的（例如，US5,457,554或US7,041,233）。在本领域中，已知一对立体投影可以通过使用真实相机或虚拟相机捕捉真实对象或虚拟对象的一对图像来创建，所述相机沿着轴，在距离对象的固定距离处移动（图21a）；或者备选地，所述相机沿着与所述相机拍摄方向成直角的路径移动（图21b）（在两个位置上朝着对象或场景的相机拍摄方向（轴y）相互平行，并且与相机移动方向垂直（x轴））。第一和第二立体投影对通过在所述相机捕捉的图像对的平面上进行投影来获取。

在根据本发明的优选实施例中，去除相对于所述观察者位置属于图形对象背面并由此从所述观察者的观察位置对所述观察者隐藏的所述构造块。去除被隐藏的构造块通过防止对构造块的任何遮蔽，改善了3D效果。如果通过仅将适当的构造块集直接施加到所述观察者可从其观察角度看到的所述图形对象的表面部分来执行将图形对象细分为构造块，则可以省略此去除构造块的步骤。

对应于所述第一和第二立体投影的所述第一和第二LC图像层在彼此之上面印刷（叠加的LC图像层）或者可以在彼此之上放置（可叠加LC图像层），以便部分地相互重叠；或者备选地，对应于所述第一和第二立体投影的所述第一和第二LC图像在彼此旁边彼此分开进行印刷（非叠加的LC图像层）。

当在彼此旁边印刷时，两个LC墨层之间的距离可以在零（连续位置；两个立体投影通过一个点或一侧相互接合在一起）到数厘米之间变化，优选地为0-5cm，更优选地为0-3cm，最优选地为0-1cm（非连续位置）。两个未叠加的LC图像层必须可由所述观察者使用所述观察设备同时看到，从而看到具有3D外观的对象。器件的3D效果通过两个立体投影之间的减小的距离而改善。当两个立体投影被印刷为部分相互重叠时，则可以获取最佳的3D效果。

当对应于所述第一和第二立体投影的所述第一和第二LC图像层相互分开数厘米印刷时，如果所述观察者从一距离（例如，从臂长的距离或从更长的距离）外观察，则更容易感知器件的3D外观。对于每个器件，存在感知最佳3D效果的最佳观察距离；当所述观察距离短于或长于所述最佳距离时，仍可感知3D效果，但效果可能并不那么显著。所述最佳观察距离依赖于LHLC和RHLC图像层的重叠程度或依赖于在彼此旁边印刷的LHLC和RHLC图像层之间的距离；所述最佳观察距离还依赖于当拍摄所述立体图像时所述图形对象的所述位置与两个相机位置限定的虚拟三角的尺寸。

对于可作用安全文件、钞票或有价商品的安全元件的器件，所述第一和第二LC图像层最优选地被印刷为部分相互重叠。当所述第一和第二图像层被印刷为部分相互重叠时，需要在施加所述第二LC墨层之前固化所述第一LC墨层。

所述器件可用作安全元件或用作安全特征以保护钞票、价值文件、身份文件，或者更一般地保护需要认证的任何商品。

附图说明

图1示出未细分为单独构造块的立方体的一对单色立体投影（非本发明的一部分）。

图2示出图1中的一对立体投影，所述投影对部分地置于彼此的上面（非本发明的一部分）。

图3示出包括颜色明度变化（阴影区）的3D对象（人头）的图片（非本发明的一部分）。

图4示出由单色墨层表示的图3中的图片（非本发明的一部分）。

图5示出包括如图6所示细分的立方体的器件的视图，其中两个LC图像层的叠加由两个立体投影组成。如果两个LC图像层通过一对LC墨层在吸收下伏表面上印刷，则使用适当的圆极化滤光器的观察者将看到具有3D体的单色立方体。

图6示出被细分为3个单独构造块的立方体的图1中的单色立体投影对。

图7示出被细分为多个单色点的图3中的图形对象。

图8示出图7的细分对象的一对立体投影。

图8a示出通过图8的立体投影对用LHLC和RHLC成分印刷的器件的图片。LHLC和RHLC层被印刷为相互稍微重叠。

图8b示出通过图8的立体投影对用LHLC和RHLC成分印刷的器件的图片。LHLC和RHLC层被印刷为相互部分地重叠。

图9示出被细分为多个单独构造块的立方体的一对单色立体投影。

图10示出被细分为多个单独构造块的球体的一对单色立体投影。

图11a示出被细分为多个单独构造块的立方体的一对单色立体投影，所述构造块为盘。

图11b示出来自图11a的被细分为多个单独构造块的立方体的一对单色立体投影，所述投影被印刷为负像。

图12示出被细分为多个单独构造块的立方体的一对单色立体投影，所述构造块为点。

图13示出被细分为多个单独构造块的立方体的一对单色立体投影，所述构造块为直线。

图14示出被细分为多个单独构造块的立方体的一对单色立体投影，所述构造块为字母“A”。

图15示出器件的侧视图，例如图5中的器件，其中RHLC和LHLC图像层在吸收下伏表面上部分地叠加，所述RHLC和LHLC图像层由一对立体投影组成。RHLC和LHLC图像层被叠加。

图15a示出器件的侧视图，例如图5中的器件，其中RHLC和LHLC图像层在吸收下伏表面上相互分开印刷（未叠加并且是连续位置），所述RHLC和LHLC图像层由一对立体投影组成。

图15b示出器件的侧视图，例如图5中的器件，其中RHLC和LHLC图像层在吸收下伏表面上相互分开印刷（未叠加并且是非连续位置），所述RHLC和LHLC图像层由一对立体投影组成。

图16示出器件的侧视图，其中第一LC图像层在吸收表面上印刷，第二LC图像层在同一衬底的透明区域上印刷，所述第一和第二图像层由一对立体投影组成。两个LC图像层可叠加：为了看到三维器件，衬底必须被折叠使得在透明区域上印刷的第二LC图像层位于第一LC图像层顶上。在该配置中，为了正确地重构具有3D外观的器件（3D器件），两个LC层必须通过沿着平行于衬底折叠轴的对称轴向第二立体投影施加180°旋转来印刷。

图17示出器件的侧视图，其中第一LC图像层在第一衬底的吸光表面上印刷，第二LC图像层在第二衬底的透明区域上印刷，所述第一和第二图像层由一对立体投影组成。在该配置中，为了正确地重构3D器件，第二图像层（在透明衬底上印刷）必须位于在吸收表面上印刷的图像层上面。两个LC图像层可叠加。

图18示出器件的侧视图，其中RHLC和LHLC图像层的叠加在透明衬底上印刷，所述RHLC和LHLC图像层由一对立体投影组成。需要涂敷有吸收层的进一步的衬底来可视化LC图像层，涂敷的衬底置于3D器件的叠加的LC图像层之下。LC层叠加在一起。

图19示出器件的侧视图，其中RHLC和LHLC图像层在透明衬底的不同区域上印刷，所述RHLC和LHLC图像层由一对立体投影组成。第二LC图像层在根据平行于衬底折叠轴的对称轴的相反方位印刷，并且两个LC图像层可叠加（以类似于图16的方式）。需要涂敷有吸收层的进一步的衬底来可视化LC图像层；所述涂敷的衬底置于所述一对叠加的LC图像层之下，所述透明衬底被折叠为使LHLC和RHLC图像层叠加。

图20示出器件的侧视图，其中RHLC和LHLC图像层在2个不同的透明衬底上印刷，所述RHLC和LHLC图像层由一对立体投影组成。两个LC图像层可叠加。需要涂敷有吸收层的进一步的衬底来可视化LC图像层；所述涂敷衬底置于所述一对叠加的LC图像层之下。

图21a示出在离开对象恒定距离处捕捉诸如立方体之类的图形对象的一对图像的相机的行程的表示。通过在二维表面上投影相机捕捉的图像对来获取立体投影对。

图21b示出捕捉诸如立方体之类的图形对象的一对图像的相机的行程的表示，其中相机沿着垂直于朝向对象的拍摄方向的路径行进。通过在二维表面上投影相机捕捉的图像对来获取立体投影对。

具体实施方式

根据本发明，通过第一和第二图像层形成当通过适当的观察设备观察时，具有三维外观的表示图形对象的器件。第一图像层通过反射左旋极化光的LC墨层（LHLC墨层）印刷，所述LC墨层包括在特定观察上角度具有第一颜色的左旋手性液晶颜料（也称为左旋胆甾型液晶颜料）（LHLC颜料）或左旋手性液晶物质（也称为左旋胆甾型液晶物质）（LHLC涂层），以及第二图像层通过反射右旋极化光的LC墨层（RHLC墨层）印刷，所述LC墨层包括在同一观察角度上具有相同或不同颜色的右旋手性液晶颜料（也称为右旋胆甾型液晶颜料）（RHLC颜料）或右旋手性液晶物质（也称为右旋胆甾型液晶物质）（RHLC涂层）。两个图像层的特征在于它们表示图形对象的一对立体投影，并且该图形对象由单独构造块构成。

如在此使用的那样，术语“LHLC颜料”指示LHLC墨层中包括的LC颜料，术语“RHLC颜料”指示RHLC墨层中包括的LC颜料。

本发明的理念在图5、图6和图8至图14中示出。当通过LHLC和RHLC图像层印刷时，图5、图6和图8至图14表示本发明的器件的实施例。

图5示出具有图6所示的两个立体投影的本发明的实施例，所述两个投影被印刷为部分地相互重叠。

在图6和图8至14中，为了表示清晰，立体投影已经相互分开印刷；在根据本发明的器件中，立体投影被印刷为部分地相互重叠，或者备选地，相互分开印刷；对于可用作安全元件的器件，立体投影优选地被印刷为部分地相互重叠。

图6示出本发明的一个实例。图6示出被细分为3个构造块的图1中的立方体的一对立体投影。所述立体投影对相互分开印刷。当通过LHLC和RHLC墨层印刷图6时，使用包括圆极化滤光器的适当观察设备的观察者将从提供两个投影的适当视差的距离观察立方体的3D表示。

图7中的图像示出本发明的一个实例。图7示出根据图3的人头，但是该人头现在被细分为多个构造块，在此是指细分为点。图7的图像被“清理”以去除属于位于相对于观察者位置的背面上的人头的脸且从观察者的观察位置对观察者隐藏的构造块。清理过程通过避免任何构造块遮蔽，改善了3D效果。如果通过将适当的构造块集施加到观察者从其观察角度看到的对象表面上来划分为构造块，则可以省略该“清理步骤”。

图8示出通过从两个不同的位置拍摄图7的两个图像所产生的细分图形对象的一对立体投影，所述立体投影对彼此分开印刷。

图8a和8b示出基于图8中的一对立体投影的根据本发明的某些器件的图片。在图8a中，立体投影相互稍微重叠，而在图8b中，立体投影被印刷为相互强重叠。查看图8a并使用包括圆极化滤光器的适当观察设备的观察者将从提供两个投影的适当视差的距离观察人头的3D表示。由于立体投影具有更强的重叠，因此通过图8b实现的3D效果甚至更卓越；图8b还可以从更短的距离观察，因为在图8b中，可以通过比在图8a中更短的距离获取适当的视差。

适合于本发明的圆极化液晶颜料（也称为“LHLC和RHLC颜料”）在本领域中是公知的，例如，LCP Technology GmbH推出的商标名为

的商品化LC颜料。LC颜料技术及其在涂层中的使用例如已经在EP1212338A1、EP1046692A1或EP0601483A1中公开，这些专利各自的内容在此纳入作为参考。适合于本发明的胆甾型液晶材料在本领域中是公知的，并且例如已经在US6,410,130中公开，该专利的内容在此纳入作为参考。

LHLC和RHLC颜料可以根据被选为印刷本发明的器件的印刷方法纳入传统墨成分中。适当的配方实例可以在例如R.H.Leach、R.J.Pierce编辑的“The Printing Ink Manual（印刷墨手册）”第五版中找到。

包括适合于本发明的LC颜料的成分例如已经在EP0597986A1或WO2003/020835A1中公开。

优选地，用于本发明的墨成分不包括LC颜料之外的任何进一步的颜料。用于本发明的包括LC颜料的典型配方例如为：

-通过水基墨使用苯胺印刷（flexography）进行印刷的配方：

成分	重量%
		LHLC或RHLC颜料	10-30
丙烯酸/烷基树脂接合剂	50-70
		聚乙烯蜡混合物	2-6
水	10-20
		有机硅消泡剂	0.1-0.5

-通过基于溶剂的墨使用苯胺印刷进行印刷的配方：

成分	重量%
		LHCL或RHLC颜料	10-30
马来树脂清漆	10-25
		硝化纤维清漆	30-50
蜡混合物	2-6
		塑化剂	1-5
乙醇	5-15

乙酸异丙酯

5-10

-使用凹版印刷进行印刷的配方：

-使用丝网印刷进行印刷的配方

成分	重量%
		LHLC或RHLC颜料	8-25
乙基纤维素	10-20
		邻苯二甲酸二辛脂	2-10
丙二醇甲醚	20-30
		二丙二醇甲醚	2-10
芳香烃（160-180℃）	20-40

-通过可紫外线固化的墨使用丝网印刷进行印刷的配方：

成分	重量%
		LHLC或RHLC颜料	8-25
预聚物	20-35

单体/低聚物	30-50
		光引发剂	5-10
其它添加剂	1-5

适合于本发明的包括LC物质的成分例如已经在US6,410,130中公开。

适当的印刷法包括丝网印刷、挠性印刷、凹版印刷或喷墨印刷。

然而，在适合于本发明的LC颜料中，液晶已在胆甾型状态中对准并进行聚合（固化），但对于LC物质而言情况并非如此。在通过上述任一印刷技术施加层之后，必须在固化所施加的层之前，实现成分中的LC物质的对准。根据本发明，通过将包括LC物质的层施加到预构图的衬底上来实现LC物质的对准。该衬底然后针对所施加的层中的液晶充当对准层。衬底的预构图例如可以通过与丝绒之类的材料进行摩擦，或与刷子摩擦，或者通过适当的曝光来发生。LC物质的对准通过与预构图的衬底的相互作用发生。之后，对准的LC层可以像往常那样进行固化，优选地通过紫外线固化进行固化。此对准LC物质的方法是公知的，例如US2011/0095518A1中公开的那样，该申请的内容在此纳入作为参考。

适合于本发明的墨成分可以根据技术人员公知的方法进行固化，例如，通过物理干燥（溶剂蒸发）、UV固化、电子束固化、热定形、氧化聚合、通过它们的组合，或者通过其它固化机制进行固化。优选地针对本发明使用可UV固化的墨成分。

如在此使用的那样，“器件”用作安全元件或安全特征以保护钞票、价值文件、身份文件，或者通常地保护需要认证的任何商品。

如在此使用的那样，术语“安全元件”应该指定钞票或另一安全文件上的元件以便判定其真实性并防止其被伪造。

如在此使用的那样，术语“构造块”指示共同形成图形对象的一组几何图案，例如但不限于正方形、矩形、多边形、圆、点、盘、椭圆、直线、曲线或由任何正弦线限定的任何封闭表面。术语“单独构造块”还可以指示字母、文本、徽标、数字或图像、这些构造块可以包括某些脱空区域，例如大写字母“A”中的脱空区域（请参阅图14）。形成图形对象的构造块可以以等距离对准而设置，或者以随机的方式设置，以便观察者的大脑可以将单独构造块组合为一个所表示的对象。换言之，单独构造块之间的距离必须足够宽，以便观察者能够识别相互分离的构造块。构造块的之间的间隔有助于限定细分对象的边缘；每个构造块的立体图像对有助于限定所表示的对象或所表示的场景的体积。

在所述立体投影对中的每个投影中，构造块完全地或部分地相互分离，这取决于在创建图像对时，相机相对于对象的位置。

如在此使用的那样，术语“单独构造块”表示以下事实，在细分的图形对象中，形成对象的构造块被设置为，使得它们能够单独识别，其中在立体投影中，构造块可以部分地相互重叠。如在此使用的那样，术语“单独构造块”表示以下事实，墨层的下伏背景在构造块之间变得显而易见；术语“显而易见”表示观察者的裸眼可看到。

细分图形对象所需的构造块数量取决于器件尺寸、所表示的对象的复杂度以及可实现的印刷分辨率。

对于简单的图形对象，细分为两个构造块便足以给出所表示对象的3D形状充分指示；对于更复杂的所表示对象或场景，需要多个构造块才能给出良好的3D表示。给定图形对象的单独构造块的最佳数量和位置可以由技术人员通过通用例程（common routine）判定。

细分过程针对图形对象执行。相机为生成立体投影对而捕捉的图像在将图形对象细分为单独构造块之后生成。

相反的步骤顺序（先生成立体投影，然后细分为构造块）将导致在两个立体投影之间保持一致性的难度，因此阻碍生成具有3D效果的器件。

相机为生成立体投影对而捕捉的两个图像通常通过稍微平移相机实现的图像视觉角度小变化来获取（请参阅图21a和21b）。相机的两个拍摄位置和角度应该选择为使得形成图形对象的多数构造块保持可与邻近构造块进行区分；在该配置中，两个独立构造块不相互重叠，或者两个单独构造块仅部分地相互重叠。

在图5至14中，示出根据本发明的实施例，其中复杂度变化的图形对象由适当数量的单独构造块组成，这些单独构造块具有变化的形式和复杂度。

如本发明中使用的那样，术语“图形对象”指示虚拟对象的表示或真实对象的表示。

可用于创建本发明的器件的所表示对象包括简单对象，例如，直线或2D绘图，或非常复杂的对象，例如诸如人头之类的雕塑的视图。

本发明的图形对象可以被示出为正像或示出为负像。当对象被示出为正像时，诸如正方形、矩形、多边形、圆、点、盘、椭圆、直线、曲线、由任何正弦线限定的封闭表面、字母、文本、徽标、数字或图像之类的构成对象的构造块通过LC墨层印刷。当对象被示出为负像时，构造块之间的分隔区域通过LC层印刷。图11a表示根据本发明的细分立方体的正像的一对立体投影实例；图11b表示根据本发明的细分立方体的负像的一对立体投影实例。

根据本发明，具有三维外观的器件通过包括上述胆甾型LC颜料或LC物质的印刷墨施加两个或至多四个墨层获取，优选地通过包括上述胆甾型LC颜料的印刷墨施加两个或至多四个墨层获取。

本发明中使用的适当衬底为纸、复合材料或塑料衬底。例如，在钞票的情况中，衬底为纸，复合材料或聚合物。

印刷有器件的衬底的多孔性可以影响所感知的3D效果的质量。在多孔或纤维衬底上，明亮度变化可以在LC墨层对的不同区域中出现，这取决于这些区域中的下伏层。这种LC中的明亮度变化可能导致3D效果降级。为改善LC墨层的光学质量和防止此类明亮度变化，可以在多孔或纤维衬底上涂敷第一涂层，即底漆层（primer layer）。此类底漆层在本领域中是公知的，并且已经用于例如基于磁定向的图像改善安全元件的视觉方面（请参阅WO2010058026）。

如在此使用的那样，术语LHLC和RHLC墨层的“下伏背景”指示其上印刷或放置LC墨层的表面。

墨层的下伏背景可以是非透明吸收表面或透明表面。

如在此使用的那样，术语“吸收”或“光吸收”表面或背景指示吸收至少部分可见光谱的层，优选地指示深色的表面，最优选地指示黑色表面。

对于吸收背景，背景表面可以由在衬底上印刷的下伏涂层或由不透明衬底本身组成。

如在此使用的那样，术语“透明”表示至少在部分可见光谱（400-700nm）中提供光透明性。透明衬底可以是部分或全部带色的衬底，前提是在至少部分可见光谱中存在透明性，例如允许观察者看穿衬底。

图15至图20示出吸收衬底或透明衬底上LHLC和RHLC图像层的不同设置的实例。在图15至图20中，LHLC和RHLC图像层可以按照图中所示设置，也可以相互交换。

当在透明背景上印刷器件时，LHLC图像层、RHLC图像层或LHLC和RHLC图像层二者可以在透明表面上印刷。

当LHLC或RHLC图像层之一在透明表面上印刷并且另一图像层在吸收表面上印刷时，吸收表面和透明表面可以是同一衬底的一部分，也可以是两个不同衬底的一部分。当透明表面和吸收表面是一个衬底的一部分时，两个LHLC和RHLC墨层可以通过折叠衬底（例如，印刷的透明表面置于印刷的吸收表面上面），看上去为3D器件。

如在此使用的那样，术语“叠加的”立体投影或“叠加的”LC图像层或“叠加的”LC墨层表示对应于第一和第二立体投影的第一和第二LC墨层以部分重叠的位置在彼此的顶上印刷。通过2个立体投影之间的轻微差别，防止寄存器中出现完全绝对的重叠。

如在此使用的那样，术语“未叠加的”立体投影或“未叠加的”LC图像层或“未叠加的”LC墨层表示第一和第二立体投影在连续或非连续位置上在彼此旁边印刷，其中投影之间的距离为数厘米，优选地为0-5cm，更优选地为0-3cm，最优选地为0-1cm。

如在此使用的那样，术语“可叠加的”立体投影或“可叠加的”LC图像层或“可叠加的”LC墨层表示第一和第二立体投影在两个不同衬底上印刷（两个衬底中的至少一个为透明衬底），可以在彼此上放置；或者备选地，术语“可叠加的”立体投影或“可叠加的”LC图像层或“可叠加的”LC墨层表示第一和第二立体投影在同一衬底的两个不同区域（两个区域中的至少一个为透明的）上印刷，并且可通过折叠衬底叠加在第二区域上。

当LHLC和RHLC图像层都在透明表面上印刷时，这两个图像层可以在同一透明表面上印刷，或者这两个图像层可以在同一或两个不同衬底中包括的两个不同透明表面上印刷。LHLC和RHLC图像层可以通过折叠一个衬底或者通过叠加两个衬底以便印刷的透明层置于彼此上面来叠加。当LHLC和RHLC图像层都在透明表面上印刷时，叠加的LC图像层必须置于吸收表层顶上以便使用适当的圆极化滤光器的观察者可以看到两个立体投影和3D效果。

在本领域中，公知某些轴定向聚合物材料可能干扰圆极化光；当通过器件中的轴定向聚合物观察图形对象的立体投影之一时，此类聚合物材料将影响器件的三维效果。因此，当器件内的LC墨层之一通过透明衬底观察时，所述透明衬底不由轴定向的聚合物材料组成。

两个LC层必须在下伏吸光表面的边界内完全闭合。在两个LC层或其中一个LC层位于下伏吸收表面之外的情况下，3D感知可能部分地或全部地逐渐消失。

为了观察由立体图像对提供的器件三维效果，例如观察者需要使用适当的观察设备，具体是指具有圆极化滤光器或透镜的特殊眼镜，如US5,457,554描述的那样。观察设备可以优选地为包括一对圆极化滤光器或透镜的眼镜，其中包括左旋圆极化滤光器或透镜和右旋圆极化滤光器或透镜，每个滤光器或透镜盖住佩戴这些眼镜的观察者的一只眼。LHLC图像层通过左旋圆极化滤光器或透镜观察，RHLC图像层通过右旋圆极化滤光器或透镜观察。这样，使用观察设备的观察者仅用一只眼观察每个LC墨层：因此立体投影之一表示右眼图像，第二立体图像表示左眼图像。具有3D效果的对象的图像通过观察者的大脑重构。

本发明的方法公开了提供用在同一观察角度上只有单一颜色的LC材料（一对LHLC和RHLC材料）或者用在同一观察角度上具有2种不同颜色的LC材料提供三维效果的方式。

当LHLC和RHLC墨层在同一观察角度上具有不同颜色时，通过观察设备观察的颜色是两个层的附加颜色。

本发明还涉及生成三维图像的过程，其中包括以下步骤：

a)使用计算机软件将图形对象细分为两个单独构造块或多个单独构造块，所述构造块相同或不同；

b)针对每个构造块生成对应于细分的图形对象的第一和第二立体投影的左眼和右眼图像；

c)根据用于印刷LHLC和RHLC墨层的印刷方法，将所述第一和第二立体投影转移到印刷板或支撑上，或者转移到一对印刷板或支撑上；

d)使用第一和LHLC或RHLC墨成分印刷所述第一立体投影；

e)可选地固化所述第一墨成分；

f)使用第二RHLC或LHLC墨成分印刷所述第二立体投影，所述第二LC墨成分反射圆极化光，该圆极化光的方向与所述第一LC墨成分反射的圆极化光的方向相反；

g)固化尚未固化的墨成分。

当2个立体视图分开印刷，并且两个LC墨层没有重叠时，可以省略步骤e)：两个LC层在步骤g)中同时固化。

对于步骤a)，可以使用适当的软件将图形对象细分为单独构造块。例如，可以使用公共可得的程序Blender（GNU General Public Licence旗下的免费软件）；可以使用诸如3Dmax、Cinema4D、Softimage之类的其它软件或任何类似的工具实现相同或类似的结果。

优选地使用Blender软件根据以下方式实现步骤a)将图形对象细分为单独构造块：

i)使用<Addition>功能选择待细分的图形对象以添加“网眼（mesh）”；如在此使用的那样，术语“网眼”指示虚拟对象，例如正方形、立方体、球体、人头或可以在本发明的器件中表示的其它任何对象；

ii)使用软件的<Edit Menu/Subdivide>功能将图形对象细分为多个构造块。例如，通过将立方体的每个面细分为诸如正方形之类的多个构造块来细分立方体。例如，图9示出通过将每个面细分为九个正方形来创建立方体的一对立体图像。

备选地，根据以下方式实现步骤a)将图形对象细分为单独构造块：

j)使用Blender软件的<Addition>功能添加“网眼”，例如正方形、点或大写字母A；

jj)复制并多次粘贴步骤j)的网眼，创建并设置多个构造块，以便表示细分的图形对象，例如立方体。例如，图11a或图14示出可通过分别复制/粘贴盘或大写字母A来创建的立方体的立体投影对。

在特别地用于细分表示具有不规则不平坦表面的虚拟对象或真实对象的图形对象的进一步的备选中，步骤a)将图形对象细分为单独构造块有利地使用Blender软件根据以下方式实现：

k)通过复制/粘贴创建由多个网眼（例如，多个正方形或立方体）构成的网络；

kk)通过使用Blender软件的映射功能执行线性转换，将网眼堆叠在充当模具（例如，人脑）的虚拟对象的表面上；去除虚拟对象，仅留下具有虚拟或真实对象形状的网眼的网络。

构造块的数量和构造块的类型可根据所需的效果进行选择。根据图形对象复杂度和构造块数量，将对象细分为构造块的步骤（步骤a)）可以额外地包括构造块的“清理过程”：当图形对象细分通过软件完成时，细分的图形对象可以包括与所表示的虚拟对象的背面（隐藏面）相关的构造块，观察者无法从其观察位置看到这些构造块；发生通过正面构造块遮蔽背面构造块的现象；为了改善印刷器件的三维效果，背面上的所述构造块可以在清理过程中删除。例如在图7中，可以在人头的下颚上看到构造块遮蔽；清理过程之后，下颚的轮廓更精确（如从图8中的每个立体投影中观察的）。

用于细分图形对象的相同软件（Blender、3Dmax、Cinema4D、Softimage或任何类似的工具）还可用于创建对应于细分的图形对象的立体投影的立体图像，其方式是使用这些软件的虚拟相机工具来实现。例如，Blender软件还用于使用虚拟相机拍摄细分的图形对象的立体图像。

使用真实相机拍摄现有的或虚拟的细分对象所产生的真实图片还可用于创建对应于立体投影对的图像对。

用于步骤c)的方法根据印刷法将立体投影转移到适当的印刷板或支撑依赖于选定的印刷技术。这些方法广泛用于印刷工业并且在参考手册中描述，例如，在JM Adams和P.A.Dolin所著的“Printing Technology（印刷技术，Delmar Thomson Learning出版，第五版）”中描述。

例如，为了通过丝网印刷印刷器件，通过本领域中公知的过程制备用于第一和第二立体投影中每个投影的模板，例如，制备照相制版，例如，在JM Adams和P.A.Dolin所著的“Printing Technology（印刷技术，302-312页，Delmar Thomson Learning出版，第五版）”中描述的那样：

l)使用激光印刷机在透明覆层上将第一和第二立体投影中的每个投影印刷为黑白正像；

ll）在黑暗中用照相乳剂涂敷第一和第二网筛，然后干燥；

lll)每个透明覆层（对应于细分的图形对象的第一和第二立体投影）被置于每个乳剂涂敷的筛网之上，然后暴露于UV光；

llll)彻底清洗每个筛网以去除未曝光的乳剂，在每个筛网上留下每个立体投影的负模板（stencil）图像。

用LHLC或备选地用RHLC墨成分，使用带有第一负模板的第一筛网印刷对应于第一立体投影的第一图像层；用RHLC或备选地用LHLC墨成分，使用带有第二负模板的第二筛网印刷对应于第二立体投影的第二图像层。

在步骤e)和g)中，LC墨成分通过物理干燥（溶剂蒸发）、UV固化、电子束固化、热定形、氧化聚合或其组合固化，最优选地通过UV固化进行固化。

当用于印刷立体图像对的墨成分包括胆甾型液晶物质时，LC物质被对准以在通过物理干燥（溶剂蒸发）、UV固化、电子束固化、热定形、氧化聚合或其组合，最优选地通过UV固化而固化墨成分之前，形成LC相。

根据本发明的器件可以通过各种印刷法进行印刷，例如丝网印刷、挠性印刷、凹版印刷或喷墨印刷；LC层最优选地通过丝网印刷进行印刷。

实例

为了示出根据本发明创建细分的图形对象的过程，使用用于对象的3D计算机建模的公共可得程序Blender（GNU General Public Licence旗下的免费软件）制备实例。

Blender软件还用于借助虚拟相机来拍摄用来形成细分的图形对象的立体投影的图像。

比较实例1：非细分立方体的单色立体投影对（图1和2）

通过观察不带阴影梯度、反射或阴影的立方体立体投影对的单色表示，使用诸如一对圆极化滤光器之类的适当观察设备的观察者无法将所表示的对象解释为3D对象（即使使用LHLC和RHLC层印刷投影）。对象看上去就像平坦的不规则多边形（图1）。

当图1中的立体投影被叠加时（图2），观察者仍无法观察到3D效果，即使使用诸如一对适当的圆极化滤光器之类的适当观察设备也是如此。

实例1：细分立方体的单色立体投影对（图6）

作为虚拟立方体表示的图形对象根据本发明的方法被细分为单独构造块。通过从两个不同的位置拍摄一对图像，生成细分立方体的立体投影对。当使用LHLC和RHLC层印刷细分的图形对象的立体投影对时，使用适当的观察设备（例如一对适当的圆极化滤光器）观察器件的观察者从提供两个投影的适当视差的距离观察3D形状。

图5通过印刷图6中的立体投影对，以便它们相互部分地重叠来获取。

通过类似的方式，图9、11、12、13、14表示具有不同类型构造块的立方体的单色立体投影。（构造块在图9中是立方体、在图11a中是作为正像的盘，在图11b中是作为负像的盘，在图12中是点，在图13中直线，在图14中是大写字母A）。

实例2：部分地相互重叠的细分立方体的单色立体投影对（图5）

作为虚拟立方体表示的图形对象根据本发明的方法被细分为单独构造块。通过从两个不同的位置拍摄一对图像，生成细分立方体的立体投影对。细分图形对象的立体投影对使用LHLC和RHLC层印刷以便部分地相互重叠。使用适当的观察设备（例如一对适当的圆极化滤光器）甚至从臂长或更短距离之类的极短距离观察到3D形状。

实例3：细分球体的单色立体投影对（图10）

作为虚拟立方体表示的图形对象根据本发明的方法被细分为单独构造块。在此，通过将球体沿其经度和纬度分割为多个构造块来获取最佳结果。

比较实例2：

使用Blender软件建模虚拟3D对象（虚拟人头）并使用不同的灰度（阴影区）的墨进行印刷（图3）。对象的3D形状可以识别。

图3中的图像使用单色墨进行印刷（图4）。3D形状不再可识别。

实例4：

图3中的图像根据本发明的方法被使用程序Blender细分为多个构造块，在该实例中是点（图7）。对象的3D形状可以识别。

通过去除不应该从选定的观察角度看到的构造块（点）来执行对图7中的图像的“清理”。清理过程通过避免任何构造块的遮蔽而改善了3D效果。

使用软件Blender的虚拟相机创建图7中的一对图像，从而提供立体投影对（图8）。

图8中的立体投影对用于通过照相制版法生成一对模板：

i)使用激光印刷机在透明覆层上将立体投影印刷为黑白正像；

ii)在黑暗中用照相乳剂涂敷两个网筛然后干燥；

iii)每个透明覆层（对应于细分对象的左眼和右眼投影）被置于每个乳剂涂敷的筛网之上，然后暴露到UV光；

iv)彻底清洗每个筛网以去除未曝光的乳剂，在每个筛网上留下每个立体投影的负模板。

制备包括LC颜料的墨成分：

成分	重量份数(g)
		Ebecryl438	30
TPGDA	46
		Ebecryl438	30
PI	5
		Aerosil200	2
LHLC或RHLC颜料	17

在上述成分中，PI表示光引发剂与以下成分的混合：

PI混合	成分	重量%
			ITX	13
	EPD	14
			BZP	13
	BDK	40
			IRGACURE369	20

ITX:异丙基硫杂蒽酮（isopropyl thioxnthone）

EPD:乙基-4-二甲氨基苯甲酸酯

BZP:4-苯基二苯甲酮

BDK:苄基二甲基酮

a)图8中的立体图像对通过筛网之一使用LHLC墨成分以及通过第二筛网使用RHLC墨成分在黑色涂敷的Chromolux纸板（cardboard）上分开印刷。墨层通过UV辐射进行固化。

图8a示出通过此方法获取的器件的图片。

b)备选地，图8中的立体投影之一通过筛网之一使用含LHLC墨成分在黑色涂敷的Chromolux纸板上印刷。墨层通过UV固化进行干燥。

图8中的第二立体投影通过第二筛网使用含RHLC墨成分进行印刷，以便部分地与第一立体投影重叠。所述第二墨层通过UV辐射进行固化。

图8b示出通过此方法获取的器件的图片。

当从提供适当视差的距离观察一对立体投影形成的图像时，观察产生的器件（图8a和8b）并使用适当的观察设备（例如一对圆极化滤光器）的观察者识别对象的3D形状。

对于图8b，可从极短距离观察最佳3D效果，例如臂长距离或更短的距离；图8a从大于图8b的观察距离被最佳观察。

Claims

1.包括在下伏背景上的第一和第二墨层的器件，所述第一和第二墨层一起表示图形对象，当通过适当的观察设备观察时，所述图形对象呈现出三维外观，

其中所述墨层之一在特定观察角度上显示第一颜色，并且是左旋圆极化涂层或包括左旋圆极化颜料，

以及所述墨层中的另一层在所述观察角度上显示相同或另一颜色，并且是右旋圆极化涂层或包括右旋圆极化颜料，

所述第一和第二墨层表示所述图形对象的一对立体投影的第一和第二图像，以及

所述第一和第二墨层被叠加在彼此上，或者相互可叠加，或者在彼此旁边印刷，

其特征在于

所述图形对象由单独构造块构成，以及

在每个所述立体投影内，形成所述图形对象的所述构造块被表示为使得所述墨层的所述下伏背景在所述构造块之间变得显而易见。

2.根据权利要求1的器件，其特征在于，

所述圆极化颜料是手性光学可变液晶颜料。

3.根据权利要求1的器件，其特征在于，

所述圆极化涂层包括手性光学可变液晶物质。

4.根据权利要求1至3中任一项的器件，其特征在于，

所述图形对象的所述立体投影仅包括那些属于由观察者从其观察角度看到的所述图形对象的所述表面的构造块。

5.根据权利要求1至4中任一项的器件，其特征在于，

所述构造块为正方形、矩形、多边形、圆、点、盘、椭圆、直线或曲线、由任何正弦线限定的封闭曲面、字母、文本、徽标、数字或图像，所述构造块包括或不包括脱空区域。

6.根据权利要求1至5中任一项的器件，其特征在于，

所述图形对象由相同的构造块构成。

7.根据权利要求1至5中任一项的器件，其特征在于，

所述图形对象由不同的构造块构成。

8.根据权利要求1至7中任一项的器件，其特征在于，

所述墨层在具有光吸收表面的衬底上提供。

9.根据权利要求1至7中任一项的器件，其特征在于，

所述墨层在一个或两个透明衬底上提供。

10.根据权利要求1至7中任一项的器件，其特征在于，

所述第一和第二墨层之一在具有光吸收表面的衬底上提供，

以及所述墨层中的另一层在透明衬底上提供。

11.根据权利要求1至10中任一项的器件，其特征在于，

所述墨层可UV固化。

12.用于制备根据权利要求1至11中任一项的器件的方法，所述方法包括

通过优选地从丝网印刷、挠性印刷、凹版印刷或喷墨印刷组成的组中选择的印刷方法，最优选地通过丝网印刷在衬底上施加第一和第二墨成分以形成第一和第二墨层的步骤，

其中所述墨成分之一包括在特定观察角度上具有第一颜色的左旋圆极化胆甾型液晶颜料，以及另一墨成分包括在所述观察角度上具有相同的或另一颜色的右旋圆极化胆甾型液晶颜料。

13.用于制备根据权利要求1至11中任一项的器件的方法，所述方法包括以下步骤：

a)通过优选地从丝网印刷、挠性印刷、凹版印刷或喷墨印刷组成的组中选择的印刷方法，最优选地通过丝网印刷在预构图的衬底上施加第一和第二墨成分以形成第一和第二墨层，

其中所述墨成分之一包括在特定观察角度上具有第一颜色的左旋圆极化胆甾型液晶物质，以及另一墨成分包括在所述观察角度上具有相同的或另一颜色的右旋圆极化胆甾型液晶物质；

c)固化在步骤a)和b)中施加和对准的所述层。

14.用于生成表示图形对象的器件的方法，当通过适当的观察设备观察时，所述图形对象呈现出三维外观，

其特征在于包括以下步骤

-将所述图形对象细分为单独构造块；

-产生投影到印刷平面的所述细分图形对象的第一和第二立体投影。

15.根据权利要求12至14中任一项的方法，其特征在于，

在施加所述第二墨层之前，优选地通过UV固化来固化所述第一墨层。

16.包括根据权利要求1至15中任一项的器件和观察设备的认证系统，所述观察设备优选地包括包含用于两个透镜的左旋和右旋圆极化滤光器的眼镜，每个透镜覆盖佩戴这些眼镜的观察者的一只眼睛。

17.根据权利要求1至11中任一项的器件的防止伪造从钞票、价值文件或卡、交通运输票据或卡、税票以及产品标签组成的组中选择的商品或安全文件的用途。