基于透镜贴膜的安全器件
技术领域
本发明一般涉及针对安全文件的安全效果,更具体地,涉及包含贴膜和微透镜的安全文件。
发明背景
用于纸币的贴膜已被提供了数十年。它们能够提供具有高反射设计的安全性。这类贴膜是薄的(几微米),并且在涂敷到(经由热烫印)纸币时,贴膜可被相对容易地放到纸币上的保留区域中。
然而,现有技术尝试将微透镜与贴膜合并(以各种配置),这导致贴膜的增加的厚度,而这在贴膜被涂敷到纸币上时是不被期望的。典型的商业上可用的贴膜(包括一面上的透镜和反面的成像)大约40微米厚。当这类贴膜被附加到典型的纸质纸币衬底时,贴膜的区域中的总厚度显著地大于纸币的其它区域。当包含这类具有微透镜的贴膜的许多纸张堆叠在一起时,它们形成不统一的高度剖面,这可能在后续的纸币印刷工艺(诸如凹雕)中馈送这些纸张时产生问题。另外,由于贴膜比纸币的其余部分厚得多,假币制造者可通过将某些东西附连到衬底来尝试模仿该贴膜。这一问题是由于现有技术的布置用于贴膜的相对面上的微透镜阵列成像到微透镜的衍射和/或非衍射元件的方法造成的。为了提供微透镜在衍射和/或非衍射元件上令人满意的聚焦,必须提供适当厚的贴膜。
由于涂敷到纸币上的贴膜的厚度的限制,布置在贴膜中的任何透镜成像(包括微透镜阵列和配置成供通过透镜观看的相应的成像组件)被限于小范围的潜在视觉效果。贴膜的厚度限制导致每个微透镜的宽度方面的限制。受限的微透镜宽度约束了可被放置在透镜背面的每个微透镜之下的成像信息的量。进而,这限制了可实现的视觉效果的范围。例如,可实现的视觉效果通常被限于放大摩尔效应、简单的双折成像、以及对比开关成像。
发明概述
根据本发明的第一方面,提供了一种安全文件,包括:包括第一表面和第二表面的衬底;位于所述衬底的第一表面上的一个区块中的贴膜,并且所述贴膜包括第一安全元件;以及位于所述衬底的不同区块中的第二安全元件,其中所述第一和第二安全元件被配置成在重叠时提供视觉效果,并且其中所述第二安全元件由被直接涂敷到所述衬底的表面的可凸起材料形成,
其中所述第二安全元件位于所述安全文件的所述第二表面上,
其中所述第一安全元件包括成像组件,并且所述第二安全文件包括微透镜阵列,并且
其中所述第二安全元件被固定地放置为与所述第一安全元件相对并且重叠,使得所述成像组件可透过所述微透镜阵列的微透镜查看。
根据本发明的另一方面,提供了一种制造安全文件的方法,所述方法包括以下步骤:提供包括辐射可固化油墨区块的衬底;提供被配置用于热烫印到所述衬底上的贴膜,所述贴膜包括第一安全元件;在所述辐射可固化油墨区块中凸起第二安全元件;以及将所述贴膜涂敷到所述衬底的表面上的与所述第二安全元件不同的区块中,其中所述第一和第二安全元件被配置成在重叠时提供视觉效果,
其中所述第二安全元件位于所述安全文件的所述第二表面上,
其中所述第一安全元件包括成像组件,并且所述第二安全文件包括微透镜阵列,并且
其中所述第二安全元件被固定地放置为与所述第一安全元件相对并且重叠,使得所述成像组件可透过所述微透镜阵列的微透镜查看。
还公开了一种替代布置,其中所述第二安全元件可被放置为不与所述第一安全文件相对,并且所述视觉效果可在所述第一安全元件定位为与所述第二安全元件重叠时被观测到。
所公开的另一种布置使所述第二安全元件位于所述第一表面上不同于所述第一安全元件的区块中,并且其中所述视觉效果可在所述第一安全元件定位为与所述第二安全元件重叠时被观测到,使得所述成像组件被透过所述衬底的至少两层来查看。
所述成像组件可对应于衍射元件。
优选地,微透镜由凸起的辐射可固化油墨形成。所述辐射可固化油墨可以是UV可固化油墨。每个微透镜可具有在5到35微米范围内的凹陷,优选地是10微米。每个微透镜可具有在25到160微米范围内的间距,优选地是63.5微米。每个微透镜可具有在1.3到2.2范围内的折射率,优选地是1.5。微透镜的总厚度可在10到20微米范围内。
优选地,视觉效果是由于微透镜成为(或工作为)凹透镜和凸透镜中的一者或两者(优选是一者)而导致的。有利地,视觉效果包括以下的一者或多者:动画;变形;缩放;以及全3-D。
优选地,贴膜使用热烫印工艺涂敷到衬底。贴膜的总厚度可在10到20微米范围内。贴膜可包括副视觉效果,所述副视觉效果被配置用于在不使用微透镜阵列的情况下查看。所述副视觉效果可以是衍射式视觉效果,例如全息视觉效果。
所述微透镜阵列或每个微透镜阵列可包括以下中的一者或多者:球面透镜、部分球面透镜、非球面透镜、柱面透镜、部分柱面透镜、菲涅尔透镜、衍射式透镜、以及波带片。
此处还公开了一种布置,其中第一安全元件包括第一微透镜阵列,且第二安全元件包括第二微透镜阵列。
所述安全文件是纸币。
安全文件或代币
如此处所使用的,术语安全文件和代币包括所有类型的有价文件和代币以及标识文件,包括但不限于以下:货币物品(诸如纸币和硬币)、信用卡、支票、护照、身份证、证券和股票证明、驾驶证、地契、旅行文件(诸如机票和火车票)、入场券和门票、出生、死亡及婚姻证明、以及成绩单。
本发明尤其但不排他地可适用于诸如纸币之类的安全文件或代币或者诸如身份证或护照之类的标识文件,它们由被施加了一层或更多层印刷的基板形成。在此处被描述到时,衍射光栅和光学可变器件还可具有在其它产品中的应用,诸如包装。
衬底
如此处所使用的,术语衬底指的是基底材料,安全文件或代币是由该基底材料形成的。基底材料可以是纸或其它纤维材料,诸如纤维素;塑料或聚合材料,包括但不限于聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚碳酸酯(PC)、聚氯乙烯(PVC)、聚酯合成纤维(PET);或者两种或更多种材料的合成材料,诸如纸和至少一种塑料材料的层压,或者两种或更多种聚合材料的层压。
透明窗和半透窗
如此处所使用的,术语窗指的是安全文件中与要对其施加印刷的完全不透明区域相比而言的透明或半透明区域。窗可以是完全透明的,使得它允许光基本不受影响的传输,或者窗可以是部分透明或半透明,部分地允许光的传输但是不允许通过该窗口区域清楚地看见物体。
窗口区域可以形成于具有至少一层透明聚合物材料和向透明聚合物基板的至少一侧施加的一层或更多层不透明层的聚合物安全文件中,这通过在形成该窗口区域的区域中忽略至少一层不透明层来实现。如果不透明层被施加到透明衬底的两面,则可通过在窗口区域中在透明衬底的两面都省略该不透明层来形成完全透明的窗口。
此后的本称为“半透窗”的部分透明或半透明区域可被形成在聚合物安全文件中,该聚合物安全文件通过在窗口区域中仅在安全文件的一面省略不透明层来在两面都具有不透明层,使得“半透窗”不是完全透明的,而是允许一些光通过,而不允许透过该半透窗清楚地看到物体。
替代地,衬底由基本不透明材料(诸如纸或纤维材料)形成是可能的,其中透明塑料材料被插入到纸或纤维衬底中的开口或凹槽中以形成透明窗口或半透明的半透窗区域。
不透明层
一个或多个不透明层可被施加到透明衬底以提高安全文件的不透明性。不透明层是使得LT<L0,其中L0是入射到文件上的光的量,而LT是传输通过文件的光的量。不透明层可包括各种不透明涂层中的任意一种或多种。例如,这些不透明涂层可包括散布于热激活、可交联的聚合物材料的粘合剂或吸收剂(carrier)内的颜料(诸如二氧化钛)。替代地,透明塑料材料的衬底可被夹在纸的不透明层或其它部分或基本不透明材料之间,随后标记可被印刷或以其它方式施加到该不透明层。
折射率n
介质的折射率n是真空中的光速与该介质中的光速的比值。透镜的折射率n确定根据斯涅尔定律抵达透镜表面的光射线将被折射的量:
n1*Sin(α)=n*Sin(θ),
其中α是入射光线和透镜表面的入射点处的法线之间的角度,是折射光线和该入射点处的法线之间的角度,而n1是空气的折射率(作为近似,n1可被取为1)。
可凸起的辐射可固化油墨
如此处所使用的,术语可凸起的辐射可固化油墨指的是任何油墨、漆或在印刷工艺中可被施加到衬底并且可在软时被凸起以形成浮雕结构并且通过辐射固化以固定凸起的浮雕结构的其它涂层。固化工艺不在辐射可固化油墨被凸起前进行,但是固化工艺在凸起之后或者与凸起步骤基本同时地进行是可能的。辐射可固化油墨优选地是由紫外(UV)辐射可固化的。可替换地,辐射可固化油墨可由其他形式的辐射(诸如,电子束或X射线)固化。
辐射可固化油墨优选地是由透明树脂材料形成的透明或半透明油墨。该透明或半透明油墨尤其适用于印刷光透射式安全元件,诸如亚波长光栅、透射式衍射光栅以及透镜结构。
在一个特别优选的实施例中,透明或半透明油墨优选地包括基于丙烯酸的UV可固化透明可凸起漆或涂层。
这类UV可固化漆可从各个制造商获得,包括Kingfisher Ink Limited,产品紫外线型UVF-203或类似地。替代地,辐射可固化可凸起涂层可基于其它混合物,例如硝基纤维素。
此处所使用的辐射可固化油墨和漆被发现特别适用于凸起微结构,包括诸如衍射光栅和全息图之类的衍射结构,以及微透镜和透镜阵列。然而,它们还可以更大的浮雕结构来凸起,诸如非衍射光学可变器件。
油墨优选地被凸起并且通过基本同时地紫外线(UV)辐射来固化。在尤其优选的实施例中,该辐射可固化油墨在凹版印制过程中基本上同时地被施加和雕纹。
优选地,为了适用于凹版印刷,该辐射可固化油墨的粘性基本落入从大约20到大约175厘泊的范围中,并且更优选地从大约30到大约150厘泊。粘性可通过测量将漆从Zahn杯#2中排空的时间来计算。在20秒中排空的样本具有30厘泊的粘性,而在63秒中排空的样本具有150厘泊的粘性。
采用某些聚合衬底,可能必须在施加辐射可固化油墨之前将中间层涂敷到衬底,以便改善由油墨形成的凸起结构对衬底的粘附。中间层优选地包括底漆层,并且更优选地,底漆层包括聚乙烯亚胺。底漆层还可包括交联剂,例如多功能异氰酸酯。适用于本发明的其他底漆的示例包括:端羟基聚合物;基于端羟基聚酯片的共聚物;交联或非交联的羟基化丙烯酸酯;聚亚安酯;以及UV固化阴离子或阳离子丙烯酸盐。合适的交联剂的示例包括:异氰酸酯;聚吖丙啶;锆复合物;铝乙酰丙酮;三聚氰胺;以及羰二亚胺。
区块
如此处所使用的,区块对应于安全文件或衬底的表面的区域。例如,位于衬底的第一面上的第一区块是与位于相同衬底的第二面上的第二区块不同的区块,即使当这两个区块彼此相对。两个区块可以是:相对的,其中每个区块位于安全文件或衬底的相同区域但在相对的表面上;部分相对,其中一个区块包括与另一区域的全部或一部分相对的区域;以及不相对,其中各个区块完全不与彼此相对。
附图说明
现在将参考附图来对本发明的各实施例进行描述。可以理解的是各附图仅作为解说而给出,本发明并不受这一解说所限制。在附图中:
图1示出包括贴膜和选择器件的安全器件;
图2a示出包括第一区块的安全文件,其中第一区块包括辐射可固化油墨(RCI);
图2b示出包括突出的微透镜阵列的安全文件;
图3示出包括衍射图案的贴膜;
图4示出彼此相对地位于安全文件的不同表面上的微透镜阵列和贴膜的布置;
图5示出彼此不相对地位于安全文件的不同表面上的微透镜阵列和贴膜的布置;
图6示出折叠配置下的安全文件,使得微透镜用作为凸透镜;
图7示出折叠配置下的安全文件,使得微透镜用作为凹透镜;
图8示出位于安全文件的相同表面上的不同区块中的微透镜阵列和贴膜的布置;
图9示出网线板的线元件和贴膜的布置;
图10示出包括贴膜和网线板的安全文件;
图11示出包括微透镜阵列的贴膜;
图12示出包括微透镜阵列的贴膜,其中微透镜阵列与包括成像组件的安全元件相对;以及
图13示出包括微透镜阵列的贴膜,其中微透镜阵列与包括另一微透镜阵列的安全元件相对。
优选实施例的描述
参照图1,提供了一种安全文件2,安全文件2包括衬底8、包括第一安全元件13的贴膜12、以及形成在衬底的表面上的第二安全元件3。在图中,第二安全元件3和贴膜12被示为位于衬底8的同一面上的不同区块,然而如以下所讨论的,其它配置也是可能的。
根据一个实施例,参照图2a,辐射可固化油墨(RCI)6被印刷到衬底8上,并且被凸起并固化,从而形成第二安全元件3。替代地,任何适当的可凸起材料可被用来替代辐射可固化油墨。RCI 6或其它材料可使用已知的印刷技术来施加到衬底8,例如雕刻印刷、凹版印刷、喷墨印刷等等。替代地,第二安全元件3可使用其它已知技术来形成。
根据一实施例,RCI 6以透镜结构凸起,形成包括多个微透镜的微透镜阵列10。如图2b中所示,微透镜阵列10(包括多个微透镜11)可对应于2D的球面透镜阵列、1D的柱面透镜阵列、或任何其它适当的透镜阵列。在一特定实施例中,微透镜阵列10对应于球面透镜或柱面透镜中的一个的阵列,并且微透镜阵列10的每个微透镜11可具有5-35微米的凹陷(优选为10微米)以及25-160微米的间距(优选为63.5微米)。此外,微透镜11可具有在1.3和2.2之间的折射率(优选在1.4和1.6之间,并且更优选地,接近或等于1.5)。在凸起RCI 6的同时或不久之后,RCI 6被用适当的辐射来照射以便使RCI 6固化。适当的辐射可以是UV辐射。微透镜11可被配置用于聚焦在整个衬底8的厚度上(该厚度可为大约75微米)。替代地,微透镜11可被配置用于聚焦在衬底8的两层上(即,因为衬底8被折叠),例如在对应于衬底8的厚度的两倍的大约150微米上。微透镜11可替代的是菲涅尔透镜,该透镜允许RCI 6的降低的总厚度。
参照图3,提供了包含成像组件14的贴膜12。成像组件14可对应于衍射和/或非衍射元件,并且大致被配置用于在连同第二安全元件3(以下将更详细描述)一起查看时提供视觉效果。在一特定实施例中,成像组件14以重复图案来布置,使得该组件在连同第二安全元件3一起查看时提供视觉效果,其中该重复图案对应于微透镜阵列10的各透镜的布置。
贴膜12可使用已知方法来生成,并且成像组件14可使用已知技术来并入。贴膜12可以是真空电镀的聚合物。贴膜12可具有大约9微米的厚度。每个成像组件的表面积可对应于单个微透镜11。贴膜12使用已知的热烫印技术热烫印到安全文件2的一个区块上。贴膜12可在第二安全元件3形成在衬底8上之前、同时、或之后涂敷到衬底8。包括成像组件14的贴膜12的厚度可在5和20微米之间,优选地为9微米。
非衍射成像组件14包括凸起的凹陷表面浮雕和/或凸起的提升表面浮雕特征。表面浮雕特征可用油墨来填充(根据需要,可以在各表面浮雕特征之间或在各表面浮雕特征内)。
根据第一布置,如图4中所示,微透镜阵列10被与贴膜12相对地放置。微透镜11被配置成透过衬底8查看合并在贴膜12上的成像组件14。
根据第二布置,如图5中所示,微透镜阵列10位于衬底8的与贴膜12相对的表面上;然而,微透镜阵列10不被放置为与贴膜12正对。替代地,微透镜阵列10被放置在安全文件2的一个区块中,该区块可在安全文件2的使用过程中(例如通过折叠安全文件2)位于贴膜12上。图6示出处于这一折叠配置中的安全文件2,使得微透镜11工作为凸透镜,并且被配置成透过衬底8查看贴膜的成像组件14(如图中示为阴影的)。图7示出处于另一折叠配置下的安全文件2,使得微透镜11工作为凹透镜,并且被配置成透过衬底8查看贴膜的成像组件14。
贴膜12可位于安全文件2的窗口中,在这种情况下,微透镜阵列10可被配置用于在凹透镜配置(例如图7)和凸透镜配置(例如图6)两者下查看贴膜12的成像组件14。替代地,贴膜12可位于安全文件2的半透窗中,在这种情况下,微透镜阵列10可被配置用于在凹透镜配置(例如图7)或凸透镜配置(例如图6)中的一种下查看成像组件14。
根据第三布置,如图8中所示,微透镜阵列10位于衬底8的与贴膜12相同的表面上,处于两个不重叠的区块中。如图9中所示,衬底8可被折叠使得贴膜12可透过衬底8的两部分来查看(图中示出为阴影)。在这种情况下,微透镜阵列10和贴膜12之间的总距离在接触时是衬底厚度的两倍,并且微透镜11的焦距可以等于衬底的厚度的两倍。
微透镜11被配置具有基本等于衬底8的厚度(或至少与其有相对小的偏差)的焦距(或者在以上描述的第三布置中是衬底8的厚度的两倍),使得微透镜11的焦点基本对应于成像组件14的位置。这提供了允许比如果第一和第二安全元件3、13被形成在贴膜12的相对面上的情况下所可能的更大微透镜的优点,因为衬底8明显厚于贴膜12,因此更多的信息可与每个微透镜11相关联,从而允许更复杂的视觉效果,例如动画、变形、缩放、全3-D等。这些视觉效果例如比基于其它微透镜的视觉效果(诸如折变图像、对比切换、以及摩尔效应)更复杂。
需要注意的是,附图中的折叠配置被示为(为了清楚起见)在相邻表面之间具有间隙。然而,对于微透镜11而言普遍优选的是被配置用于相邻表面直接接触时的正确操作。
在每一种布置中,成像组件14在透过微透镜阵列10查看时被配置成显示对应于安全图像的视觉效果,例如光学可变的图像。替代地或进一步地,微透镜阵列10被配置成在透过衍射图案14查看时提供安全图像,在这种情况下,贴膜12应当是透明或至少半透明的。
贴膜12可包括与安全图像不同的副图像,该副图像提供了进一步的安全效果。副图像是可在不使用微透镜10的情况下可查看的图像(其可以是光学可变图像)。例如,考虑第一布置,第二图像可与安全文件2的与可透过微透镜阵列10查看的面相对的第二面相关联。副图像可以是例如无需帮助情况下衍射效果可见的,并因此可在无需使用微透镜阵列10的情况下从贴膜12的第二面可见。为了使这一变化起作用,可优选采用不透明金属层贴膜,其例如具有大约2的光学密度。包括成像组件14(例如,衍射图案或全息图)的贴膜12可具有小于5微米的总厚度。
微透镜阵列10的微透镜11可被配置用于查看焦内或焦外的贴膜12的成像组件14。查看焦外的成像组件14的目的是允许在相邻成像组件14之间的平滑过渡。
可要求微透镜阵列10和/或贴膜12添加最小厚度到安全文件2。例如,微透镜阵列10和贴膜12的一者或两者在衬底8之上的高度可被限制为不超过20微米,优选地在10和20微米之间。
贴膜12和微透镜11可具有优选的相对朝向,使得当贴膜12被热烫印到衬底上时,贴膜12的成像组件相对于微透镜11特别地相对对准。例如,当微透镜11是柱面透镜时,纵向部分可被布置成与成像组件14垂直地设置。当微透镜阵列10和贴膜12被固定地放置在衬底8上时,微透镜11和衍射图案14的相对对准可在制造安全文件2时被固定。当布置是垂直的时,透过微透镜阵列10查看成像组件14时的视觉效果将看上去基本是黑白的,而在不使用微透镜阵列10(例如从贴膜12的另一侧看向微透镜阵列10,或者当微透镜阵列10不位于贴膜12上方时)的情况下查看时,衍射图案14将看上去是彩色的。衍射图案14的外观上的这一差异提供不止一个贴膜层的外观,尤其是当被合并到第一布置中时。
在替代实施例中,如图10中所示,微透镜被替代为网线板22。网线板包括多个线元件24。网线板22可由凸起的RCI形成,或者替代地,可使用其它标记技术,例如:激光标记;凹版印刷;胶版印刷;柔性板印刷;或雕刻印刷。网线板22的线元件24用于选择性地阻挡贴膜12的区域被查看。由于视差效应,随着观看角度的改变,可看到贴膜12的不同区域。这可提供与微透镜所提供的类似的视觉效果,其中贴膜12的外观看上去随着器件倾斜而改变。
在另一实施例中,参照图11,贴膜微透镜阵列26被形成在贴膜12上。参照图12,衬底8的第一区块4可包括成像组件(诸如之前所描述的衍射元件和/或非衍射元件),成像组件被配置成提供在透过贴膜微透镜阵列26查看时的视觉效果,类似于之前所描述的布置(在这一示例中,类似于图4中示出的布置)。这一衍射元件和/或非衍射元件可以通过例如凸起和照射固化被印刷到第一区块4上的辐射可固化油墨来形成。在这一实施例的变化中,安全文件2包括凸起的微透镜阵列10和贴膜微透镜阵列26,如图13中所示。
进一步的修改和改进可在不背离本发明的范围的情况下作出。