CN106715141B - 用于制造聚合物安全文件例如银行票据的改善的聚合物片材 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种用于制造聚合物安全文件例如银行票据的改善的聚合物片材。本发明的聚合物片材具有一个或更多个集成和/或施加的光学安全设备。还提供了使用这些改善的聚合物片材制造的聚合物安全文件。

Description

用于制造聚合物安全文件例如银行票据的改善的聚合物片材

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年7月17号提交的美国临时专利申请号62/025,637的权益和优先权,其通过引用以其全部并入本文。

技术领域

本发明总地涉及用于制备用于制造聚合物安全文件(security documents)例如银行票据的改善的聚合物片材,其由具有一种或更多种集成的和/或施加的光学安全设备的聚合物(polymer或polymeric)基底制成,并涉及使用这些改善的聚合物片材制造的聚合物安全文件。

发明背景和概述

聚合物安全文件例如银行票据通常由例如双轴取向聚丙烯(BOPP)的聚合物制造。此类文件提供独特的机会以并入设计用以打击假冒的安全元件。

一种此类安全元件是光学安全设备,其投射合成图像并通常包含位于聚合物基底之上或之内的聚焦元件(例如微透镜或微镜)的排列和图像图标(例如微尺寸图像图标)的排列。图像图标和聚焦元件排列经配置使得当图像图标的排列通过或使用聚焦元件的排列来观察时,一个或更多个合成图像被投射。这些投射图像可显示众多不同的光学效应。能够呈现此类效应的材料构造描述于,例如,Steenblik等人的美国专利号7,333,268、Steenblik等人的美国专利号7,468,842和Steenblik等人的美国专利号7,738,175中。

用于这些光学安全设备中的聚焦元件和图像图标的排列由各种以下材料:例如基本上透明的(transparent或clear)、有色或无色聚合物,例如丙烯酸类、丙烯酸化聚酯、丙烯酸化氨基甲酸酯、环氧树脂、聚碳酸酯、聚丙烯、聚酯、氨基甲酸酯等等,使用显微光学和微结构复制领域中已知的许多方法形成,所述方法包括挤出(例如挤出压纹、软压纹)、辐射固化铸造和注射模塑、反应注射模塑以及反应铸造。

通过本发明,提供了将这些光学安全设备与聚合物基底结合以用于制造聚合物安全文件(例如银行票据)的新方法。特别地,本发明提供改善的聚合物片材,其由具有一种或更多个集成的和/或施加的光学安全设备的聚合物基底制成,所述光学安全设备被集成和/或施加至基底的全部或部分上,其中当光学安全设备位于基底的仅部分或一部分之上或之内时,可使用不透明涂层来覆盖所述基底的剩余的部分。

呈具有集成或施加的光学安全设备的聚合物基底形式的本发明的改善的聚合物片材的设想实施方式描述如下。

1.一种聚合物片材,其中光学安全设备是由以下组成的集成特征:任选包埋的聚焦元件的排列和图像图标的排列,所述排列直接形成(例如铸造)于或施加(例如用胶粘剂转移)到聚合物基底的相对表面的全部或部分上,所述聚合物基底具有大于或等于约60微米的厚度,其中所述基底用作光学间隔件;

2.一种聚合物片材,其中光学安全设备是由以下组成的集成特征:位于图像图标的排列之上或上方的任选包埋的聚焦元件的排列,所述排列直接形成于或施加到聚合物基底的一个表面的全部或部分上,和反射(例如金属)表面,所述反射表面施加至基底的相对表面的全部或部分并用于提供超出反射表面的图像图标的反射,使得聚焦元件可聚焦在图像图标的反射上,从而允许使用具有延伸超出图像图标的排列的焦距的聚焦元件;

3.一种聚合物片材,其中光学安全设备是由以下组成的集成特征:位于图像图标的第一排列之上或上方的任选包埋的聚焦元件的第一排列,所述第一排列直接形成于或施加到聚合物基底的一个表面的全部或部分上,和位于相同或不同的图像图标的第二排列之上或上方的任选包埋的聚焦元件的第二排列,所述第二排列直接形成于或施加到基底的相对表面的全部或部分上。此处,在基底的一个表面上的聚焦元件(例如聚焦元件的第一排列)聚焦在基底的相对表面上的图像图标(例如图像图标的第二排列)上。从该基底的相对表面投射的图像可相同或不同,并可具有相同或不同的颜色和/或光学效应(例如运动或移动、深度、浮动);

4.一种聚合物片材,其中光学安全设备是由凹面或凸面反射聚焦元件的排列和上覆的图像图标的排列组成的施加特征,并在适当位置形成于或者转移到聚合物基底的一个或相对表面上;

5.一种“折叠式”聚合物片材,其中光学安全设备是由以下组成的集成特征:任选包埋的聚焦元件的排列和图像图标的第一排列,所述排列直接形成于或施加到聚合物基底的一个表面的边远部分上,和相同或不同的图像图标的第二排列,所述图像图标的第二排列直接形成于或施加到基底的相对表面上(优选直接相对于图像图标的第一排列)。在其中第一和第二图像图标排列在基底上互相相对定位的优选的实施方式中,聚焦元件的排列是两种不同尺寸的聚焦元件的任选包埋的排列并且当含有聚焦元件的排列的那部分片材直接位于含有这些排列的片材的部分上方时,两个图像将被投射。该两个图像可相同或不同,并可具有相同或不同的颜色和/或光学效应;

6.一种聚合物片材,其呈“两层”聚合物基底形式,具有集成的光学安全设备,其中(i)聚焦元件的排列位于该两层之间,和相同或不同的图像图标的一个或两个排列形成于或施加到该两层基底的一个或相对表面的全部或部分上,或者(ii)相同或不同的图像图标的一个或两个排列位于该两层之间,和一个或两个任选包埋的聚焦元件的排列形成于或施加到该两层基底的一个或相对表面的全部或部分上。此处,图像从片材的一个或相对表面投射。图像可相同或不同,并可具有相同或不同的颜色和/或光学效应;

7.一种聚合物片材,其中光学安全设备是由以下组成的集成或施加的特征:图像图标的第一排列和下面的混合折射/反射聚焦元件的排列(其在适当位置形成于或者转移到聚合物基底的表面上),和图像图标的第二排列(其在适当位置形成于或者转移到基底的相对表面上),混合折射/反射聚焦元件提供用于在透射光中形成图像和在反射光中形成另一图像的手段;和

8.一种聚合物片材,其中光学安全设备是由任选包埋的聚焦元件的排列和图像图标的排列组成的施加特征,所述任选包埋的聚焦元件的排列和图像图标的排列由薄间隔件分开,并且在适当位置形成于或者转移到基底的相对表面上。

通过本发明还提供了使用上述改善的聚合物片材制造的聚合物安全文件(例如银行票据),在其一侧或相对侧上具有印刷的或其它识别的标记。

本发明的其它特征和优点将由以下详述而对于普通技术人员显而易见。除非另外定义,否则本文中使用的所有技术和科学术语与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同意义。本文中提到的所有出版物、专利申请、专利和其它参考均通过引用以其全部并入。在冲突的情况下,以本说明书(包括定义)为准。另外,材料、方法和实施例仅为例示性的,并且不意欲限制。

附图简述

参考以下附图可更好地理解本公开。匹配的参考数字指定整个附图中的相应部分,并且附图中的部件不必按比例,相反地,重点放在清楚地例示本公开的原理上。虽然结合附图公开了示例性实施方式,但是无意将本公开限制于本文公开的一个或更多个实施方式。相反,意图是覆盖所有的替代物、变型和等价物。

通过参考附图例示公开的发明的特定特征,在所述附图中:

图1是本发明的改善的聚合物片材的实施方式的横截面侧视图,其中聚焦元件的排列和图像图标的排列直接形成于聚合物基底的相对表面上;

图2是与图1类似的实施方式的横截面侧视图,但是其中聚焦元件的排列和图像图标的排列被转移到基底的相对表面上;

图3(a)是本发明的改善的聚合物片材的实施方式的横截面侧视图,其中图像图标的排列和上覆的包埋的聚焦元件的排列位于聚合物基底的顶面上,而反射层位于基底的底面上;

图3(b)是图3(a)中显示的实施方式的横截面侧视图,其中反射层经调节以包括脱金属化的“洞”;

图3(c)是图3(b)中显示的实施方式的平面顶视图,反射层经调节以包括单词"DEMET TEXT",其当被置于白色表面上方时显示为亮的“消失”区域,而图3(d)是被置于黑暗表面上方的图3(c)中显示的实施方式的平面顶视图,单词"DEMET TEXT"现在显示为暗的“消失”区域;

图3(e)是当在透射光中观察时图3(c)中显示的实施方式的平面顶视图,单词"DEMET TEXT"相对于不透明背景显示为亮区域;

图4(a)是本发明的改善的聚合物片材的实施方式的横截面侧视图,其中图像图标的第一排列和聚焦元件的第一排列直接形成于或施加到聚合物基底的一个表面上,并且相同或不同的图像图标的第二排列和聚焦元件的第二排列直接形成于或施加到基底的相对表面上。图4(b)是与图4(a)类似的实施方式的横截面侧视图,但是其中聚焦元件是包埋的聚焦元件。图4(c)是与图4(a)类似的另一实施方式的横截面侧视图,但是其中聚焦元件在一侧上是包埋的聚焦元件,而在另一侧上不是包埋的或是开放的;

图5是本发明的改善的聚合物片材的实施方式的横截面侧视图,其中呈图像图标的排列和下面的凹面反射聚焦元件的排列形式的光学安全设备显示为被转移到聚合物基底的一个表面上;

图6(a)是本发明的聚合物片材的“折叠式”实施方式的横截面侧视图,其中集成的光学安全设备由以下组成:位于聚合物基底的一个表面上的边远位置的具有两种不同尺寸的包埋或密封的聚焦元件的排列和图像图标的第一排列,和在基底的相对表面上的与图像图标的第一排列直接相对的不同的图像图标的第二排列,其中同时观察图像图标的第一排列和第二排列两者。图6(b)是与图6(a)类似的实施方式的横截面侧视图,但是其中聚焦元件的尺寸相同,其中一些聚焦元件被包埋或密封,而其它聚焦元件为非包埋的或是开放的,其中再次同时观察图像图标的第一排列和第二排列两者。图6(c)是与图6(a)类似的另一实施方式的横截面侧视图,但是其中聚焦元件尺寸相同,被包埋或密封并经调整以在基底被紧密折叠时,在基底的相同侧上使图像图标成像,并且在基底被松散折叠时,在基底的相对侧上使图标成像;

图7是呈“两层”聚合物基底形式的改善的聚合物片材的实施方式的横截面侧视图,其具有集成的光学安全设备,其中聚焦元件的排列位于两层之间,并且相同或不同的图像图标的第一排列和第二排列位于两层基底的相对表面上;

图8(a)、(b)、(c)是本发明的改善的聚合物膜材料的实施方式的横截面侧视图,其中显示了呈在“轻微金属化”混合折射/反射聚焦元件的排列上面和下面的图像图标的两个排列形式的施加的光学安全设备。在反射光中观察的片材显示在图8(a)中,而用指向基底“背部”的强光观察的片材显示在图8(b)中。在图8(c)中,显示用指向基底的“顶部”的强光观察的用作折叠式特征时(其中遥远间隔的图像图标在基底的“顶部”)的本发明片材;和

图9是与图8(a)、(b)、(c)类似的实施方式的横截面侧视图,其在聚合物基底的相对表面上采用不同颜色的图像图标,和在基底的相对侧上的在“轻微金属化”混合折射/反射聚焦元件的排列下面的一部分图像图标上采用不透明套印。

发明详述

如上所述,本发明提供呈具有一个或更多个集成和/或施加的光学安全设备的聚合物基底形式的改善的聚合物片材。该聚合物基底可包含一层或更多层透明的聚合物膜,优选透明的双轴取向聚合物膜。在一个更优选的实施方式中,该基底是单层BOPP膜,或者是两层或更多层BOPP膜的层压材料,其各自涂布有热活化的胶粘剂层。该聚合物基底的总厚度通常在大于或等于约60微米范围内(优选约60至约90微米)。

对于其中光学安全设备被集成和/或施加至仅部分的基底的那些实施方式而言,可使用不透明涂层来覆盖基底的剩余部分。该不透明涂层由主要部分(≥50%)的颜料和次要部分(<50%)的交联聚合物粘合剂组成。

对于其中光学安全设备被集成和/或施加至整个基底的那些实施方式而言,可使用或可不使用不透明涂层。如本领域技术人员将容易理解的,这种片材将用于制造完全显微光学的安全文件或银行票据,其呈现众多不同且独特的优点。

本发明的聚合物片材的光学安全设备基本上包含任选包埋的圆柱形或非圆柱形聚焦元件的一个或更多个排列和图像图标的一个或更多个排列。如上所述,这些排列经配置使得当通过聚焦元件的排列观察图像图标的排列时,一个或更多个合成图像被投射。

用于本发明实践的任选包埋的聚焦元件包括,但不限于,折射聚焦元件、反射聚焦元件、混合折射/反射聚焦元件及其组合。在一个设想的实施方式中,聚焦元件是折射微透镜。合适的聚焦元件的实例公开在Steenblik等人的美国专利号7,333,268、Steenblik等人的美国专利号7,468,842和Steenblik等人的美国专利号7,738,175中,其全部通过引用如同在本文中充分阐述那样完全并入。

聚焦元件具有优选宽度(在圆柱形透镜的情况下)和底座直径(base diameter)(在非圆柱形透镜的情况下),其为(i)小于或等于1毫米,包括在约200至约500微米范围内和在约50至约199微米范围内的宽度/底座直径,或者(ii)小于约50微米,包括在小于约45微米范围内和在约5至约40微米范围内的宽度/底座直径。

聚焦元件的包埋用于改善光学安全设备对于光降解的外部效应的抗性。在一个这种实施方式中,从光学安全设备的外表面至折射界面的折射率在第一折射率和第二折射率之间变化,第一折射率实质上或可测地不同于第二折射率。如本文所使用的短语“实质上或可测地不同”表示引起聚焦元件的焦距改变至少约0.1微米的折射率差异。

包埋材料可为透明的、半透明的、有色的或着色的,并可提供用于安全和鉴定目的的额外功能,包括支持自动货币鉴定、验证、追踪、计数和检测系统,其依赖于光学效应、电导率或电容、磁场检测。合适的材料可包括胶粘剂、凝胶、胶水、漆、液体、模塑聚合物和含有有机或金属分散体的聚合物或其它材料。

图像图标可印刷在聚合物基底上或可构成相对于基底表面升高或凹入的微结构的图像图标。在一个优选的实施方式中,图像图标在基底之上或之内形成为空隙或凹处,或相对于基底升高。在任一情况中,图像图标可通过铸造或热压力方法来形成。

在本发明设想的一个实施方式中,图像图标是在聚合物基底之上或之内形成的任选经涂布和/或填充的空隙或凹处。该空隙或凹处可各自测量为约0.5至约8微米的总深度和大于或等于约0.5微米的总宽度。

现在将结合附图公开本发明的聚合物片材的示例性实施方式。但是,不意欲将本公开限于本文公开的实施方式。相反,意欲覆盖所有的替代物、变型和等价物。

在第一示例性实施方式中(其最佳显示于图1中),本发明的改善的聚合物片材10呈具有集成的光学安全设备14的聚合物基底12的形式,集成设备14由聚焦元件(即折射微透镜)16的排列和图像图标18的排列组成,所述排列直接形成于基底12的相对表面上。此处,基底12通过用作光学间隔件而有助于集成光学安全设备14的光学功能。

折射微透镜16各自具有的焦距使得当垂直于表面观察时,在基底12的相对侧上的图像图标18基本上与其焦点深度的一部分相交。这些折射微透镜16可具有圆柱形、球形或非球形表面。

如上所述,图像图标可由印刷方法形成,或由微结构中的空隙或固体区域形成。在一个优选的实施方式中,图像图标由在基底之上或之内的任选经涂布和/或填充的空隙或凹处形成,该空隙或凹处各自测量为约0.5至约8微米的总深度和大于或等于约0.5微米的总宽度。该空隙或凹处可填充或涂布有折射率不同于周围或下面材料的材料、染色材料、金属或着色材料(例如亚微颗粒着色的有色材料)。这种途径具有空间分辨率几乎不受限的益处。

同样如上所述,聚焦元件16和图像图标18的排列可由各种材料形成,所述材料例如基本上透明的(transparent或clear)、有色或无色聚合物,例如丙烯酸类、丙烯酸化聚酯、丙烯酸化氨基甲酸酯、环氧树脂、聚碳酸酯、聚丙烯、聚酯、氨基甲酸酯等等。

在一个示例性的制造方法中,图像图标在由图标模具相对于基底12铸造的辐射固化液体聚合物(例如丙烯酸化氨基甲酸酯)中作为空隙形成。随后通过类似凹版的刮刀相对于聚合物图标表面涂布(blading)用亚微颗粒着色的有色材料填充图像图标空隙。该填充物随后通过合适的手段(例如溶剂去除、辐射固化或化学反应)来固化。随后,通过使基底12的相对侧紧靠填充有可辐射固化的聚合物的透镜模具来紧靠那一侧铸造透镜。随后通过施加紫外(UV)光或其它光化辐射使聚合物固化。

该示例性实施方式中的集成光学安全设备14和接下来的示例性实施方式的集成或施加的光学安全设备可采取任何尺寸或形状。例如,它们可以小片、条(带或线)或同延层的形状形成。

在第二示例性实施方式中(其最佳显示于图2中),折射微透镜16的排列和图像图标18的排列被转移到基底12的相对表面的全部或部分上。

形成这些可转移的聚焦元件和图像图标层的一种示例性方法包括:

形成包含粘附于载体膜(例如UV透射载体膜)的“透镜模具”层的带有微结构的防粘衬里(release liner),其中该“透镜模具”层由具有负透镜几何形状的多个空隙的可固化树脂形成,该负透镜几何形状通过紧靠具有正透镜几何形状的刚性表面(即正透镜模具)UV固化树脂形成;

用光学功能性可UV固化的液体聚合物(例如聚酯丙烯酸酯)填充所述多个空隙,用轧辊施加压力以排除过量的液体聚合物,并同时使液体聚合物暴露于UV辐射使得可UV固化的聚合物固化或硬化并可从透镜模具中提起;

施加可固化的树脂材料至防粘衬里(例如具有功能性防粘涂层的光滑的或非结构化的载体基底)的表面并紧靠刚性图标模具固化表面以在可固化的树脂材料的表面之内形成呈空隙形式的图像图标的一个或更多个排列;

用提供与可固化的树脂材料的对比的材料填充所述空隙以形成经填充的图像图标层;和

施加一个或更多个胶粘剂层(例如,不粘的热活化胶粘剂层)至可转移的层。

一旦制备,可转移的层可像传统的转移箔一样操作,即,该材料可自辊缠绕和解绕并通过安全印刷和包装工业中常用的转换方法进一步转换成合适的最终形状例如小片、条(带或线)或片。为了从防粘衬里中转移聚焦元件层16和图像图标层18,将各个可转移层的胶粘剂侧置于与聚合物基底12的相对侧接触。施加热和/或压力引起胶粘剂层20中的胶粘剂牢固粘合至基底12。随后,剥去具有“透镜模具”层的防粘衬里和另一防粘衬里,留下所需的聚焦元件和图像图标层。

在第三示例性实施方式中(其最佳显示于图3(a)中),本发明聚合物片材10采用呈膜材料22形式的集成的光学安全设备,该光学安全设备由位于聚合物基底12的顶面上的图像图标的排列和上覆的任选包埋的聚焦元件的排列和在基底12的底面上的直接位于下方的反射层24(例如气相沉积的金属层)组成。如上所述,在该实施方式中,反射层24用于提供图像图标超出反射表面的反射,使得聚焦元件可聚焦在图像图标的反射上,从而允许使用具有延伸超出图像图标的排列的焦距的聚焦元件。

膜材料22可在适当位置形成于基底12上或该膜材料(具有一个或更多个胶粘剂层)可作为转移膜使用前述技术包括机械、化学、热学和光诱导的分离技术转移到基底上。将所需部件从载体基底中分离的概念在全息照相箔转移领域中是已知的,由此具有防粘涂层(即防粘衬里)的膜具有光学涂层和胶粘剂,从而通过施加热和压力可将该光学涂层和胶粘剂转移至最终基底上。

反射层24可为气相沉积的金属层。可例如,通过蒸发或溅射的铝、金、铑、铬、锇、贫化铀或银,通过化学沉积的银,或通过多层干涉膜来实现金属化。该层可含有由图案化脱金属化形成的图像图标或全息照相特征。在该示例性实施方式中,聚焦元件聚焦于图标的反射上。

在一个优选的实施方式中,反射层24是图案化金属层,其中图像图标(二级图像图标),其相对其背景为正性(positive)或负性(negative),通过图案化脱金属化形成。该脱金属图案或二级图像图标可采取任何形式,包括但不限于,正性文本、负性文本、图像、线条(line work)等等。这些二级图像图标控制哪个聚焦元件将看到反射和哪个聚焦元件将看不到。通过提供这种控制,提供了第二图像——阻挡光并允许在透射光中看到透明图像的那种。这将是静态图像,并且不是合成图像(例如移动的或三维合成图像)。

将结合图3(b)-3(e)描述通过该优选的实施方式实现的视觉效果。在图3(b)中,反射层24经调节以包括脱金属化的“洞”(图3(b)中仅显示一个脱金属化的“洞”)。因此,光径直通过那些区域中的光学器件(optics)。当察看本发明的片材时,人们将看到一个或更多个合成图像,其在“洞”的位置具有消失的小块(bits)。取决于下面基底的颜色(或其透明度),该消失的小块可显示为亮“消失”区域,或暗“消失”区域。通过举例方式,并且最佳显示于图3(c)、(d)、(e)中,反射层经调节以包括单词"DEMET TEXT"。在图3(c)中,这些单词显示为亮“消失”区域,其表明本发明的聚合物片材被置于白色表面(例如白色聚合物表面)上方或在纸基底上方。该效应还可表明在反射光和透射光的组合中观察本发明片材。在图3(d)中,这些单词显示为暗“消失”区域,其表明片材被置于紧靠暗背景(在反射光中显示)保持的透明的聚合物基底上方。如图3(e)中所示,当本发明片材在透射光中观察时,微光学区域将是不透明的(归因于金属反射层的存在)并且脱金属化区域(即单词"DEMET TEXT")将显示为亮的。

在第四示例性实施方式中,其一个变型显示于图4(a)中,本发明的聚合物片材10采用集成的光学安全设备,其由以下组成:聚焦元件的第一排列28和图像图标的第一排列30,其直接形成于或施加到基底12的一个表面的全部或部分上,和聚焦元件的第二排列32和相同或不同的图像图标的第二排列34,其直接形成于或施加到基底12的相对表面的全部或部分上。此处,在基底12的一个表面上的聚焦元件聚焦于该基底的相对表面上的图像图标上。该实施方式是两侧实施方式,其在前面和后面展示的不同和/或不同颜色的图像36a、36b。在图4(b)中,聚焦元件是包埋的聚焦元件。

若人们要使用相同的聚焦元件或透镜(在排列28和排列32中的透镜)制造该片材,那么这些透镜将彼此成像,形成透镜本身的波纹图案,其将从两侧可见。为了避免该效应,显示于图4(a)和4(b)中的本发明的聚合物片材10包括:

(A)在基底的各侧上使用非包埋或开放的透镜的排列(参见图4(a)),其中各透镜排列具有以下的一种或更多种:

a.不同的透镜排列的旋转角度(优选设计来最小化波纹效应的旋转角度)(即不同于另一透镜排列的旋转角度的旋转角度)。通常,1-2度或稍微更大的角度将足以缩小任何波纹效应使得透镜看透镜(lenses looking upon lenses)的波纹效应与任何所需合成图像相比将为非常小的尺寸。若需要,可进一步调节该角度,但是使角度增加太多可能显示出新的波纹图像;

b.不同的晶格结构或透镜图案(例如圆形、三角形、正方形或六边形透镜阵列图案)(即不同于另一透镜排列的晶格结构的晶格结构),例如排列28中的顶透镜使得它们位于六边形网格上,但是排列32中的底透镜使得它们位于矩形或正方形网格上;或

c.不同的间距(pitch)(即不同于另一透镜排列的间距的间距),

(B).在基底的各侧上使用包埋或密封的透镜的排列(参见图4(b)),其中各透镜排列具有以下的一种或更多种:

a.不同的透镜排列的旋转角度(优选设计来最小化波纹效应的旋转角度)(即不同于另一透镜排列的旋转角度的旋转角度)。通常,1-2度或稍微更大的角度将足以缩小任何波纹效应使得透镜看透镜的波纹效应与任何所需合成图像相比将为非常小的尺寸。若需要,可进一步调节该角度,但是使角度增加太多可能显示出新的波纹图像;

b.不同的晶格结构或透镜图案(例如圆形、三角形、正方形或六边形透镜阵列图案)(即不同于另一透镜排列的晶格结构的晶格结构),例如排列28中的顶透镜使得它们位于六边形网格上,但是排列32中的底透镜使得它们位于矩形或正方形网格上;或

c.不同的间距(即不同于另一透镜排列的间距的间距)。

在以上情况中,具有不同的间距作为“仅有的”解决方案可能是难以实现的,因为改变间距不可避免地使透镜彼此间隔地更远(引起光学效率损失),或者其要求改变透镜的曲率半径(其不总是可显著改变的参数)。当考虑该问题时,本发明人得出一个更优选的实施方式,其显示于图4(c)中。通过该更优选的实施方式,本发明的聚合物片材10在基底的一侧上采用非包埋或开放的透镜的排列,而在另一侧上采用包埋或密封的透镜。该排列大大地改变两个聚焦元件系统之间的间距差异。其还具有有趣的结果:片材10的一侧将是稍微“有纹理的”,而另一侧将是完全光滑的。该效应构成有用的二级(准司法)鉴定特征。

在第五示例性实施方式中(其最佳显示于图5中),本发明的聚合物片材10呈具有施加的光学安全设备的聚合物基底12的形式,该光学安全设备由被转移到基底12的一个表面上的图像图标的排列38和下面的凹面反射聚焦元件的排列40组成。

在该第五示例性实施方式中的本发明的片材10围绕图像图标的排列38和防粘衬里之间的粘合强度设计(engineered)。该粘合强度必须小于将位于凹面反射聚焦元件的排列40和基底12之间的胶粘剂的粘合强度。该不同的粘合强度要求的原因是:对于本发明的一些实施方式而言,一旦将片材施加至基底12之后,防粘衬里必须从片材10中“释放”。对于其中需要更强耐磨性的其它实施方式而言,防粘衬里将在施加的聚合物片材10上保持在适当位置并因此无需从片材10中“释放”。

一种用于制造该可转移的薄(反射性)光学安全设备的示例性实施方式的示例性方法包括:

施加可固化的树脂材料至防粘衬里的表面(例如具有功能性防粘涂层的光滑或非结构化的载体基底)并紧靠刚性图标模具固化该表面以在可固化的树脂材料的表面之内形成呈空隙形式的图像图标的一个或更多个排列;

用提供与可固化的树脂材料的对比的材料填充所述空隙以形成经填充的图像图标层;

施加可固化的树脂材料至经填充的图像图标层的表面并紧靠具有负透镜几何形状(即负透镜模具)的刚性表面固化该树脂,在所述可固化的树脂材料的表面上形成聚焦元件的一个或更多个排列;

施加金属或其它反射材料的保形涂层至聚焦元件以形成反射聚焦元件的一个或更多个排列;

任选施加一个或更多个保护性涂层至所述反射聚焦元件的一个或更多个排列;和

施加一个或更多个胶粘剂层(例如不粘的热活化胶粘剂层)至反射聚焦元件的一个或更多个任选经保护性涂布的排列。

所得的类似膜的结构可像传统的转移膜一样操作/转换/转移。换言之,可使经转换的结构与聚合物基底12接触,并且在施加热和压力之后,可完全剥去防粘衬里,在基底12的一侧上仅留下薄(反射性)转移产品。

在第六示例性实施方式中(其最佳显示于图6(a)中),本发明的聚合物膜材料是呈具有集成的光学安全设备的聚合物基底12形式的“折叠式”聚合物片材10,该光学安全设备由以下组成:包埋或密封的两种不同尺寸的聚焦元件的排列42和图像图标的第一排列44,所述排列42和第一排列44直接形成于或施加到基底12的一个表面的边远部分上,和不同的图像图标的第二排列46,其直接相对于图像图标的第一排列44直接形成于或施加在基底12的相对表面上。该实施方式,其利用具有不同焦距的不同尺寸的聚焦元件,允许同时观察图像图标的两个排列(44、46)。当含有包埋的聚焦元件的排列42的基底部分直接位于含有图像图标的第一排列和第二排列44、46的基底部分上方时,两个不同的图像48、50将被投射。此处,“相同侧”图像48将从“远处”看到,而“相对侧”图像50将“更近地”被看到。

在显示于图6(b)中的类似实施方式中,使用了类似尺寸的聚焦元件,其一些是包埋或密封的而其它的不是。该特定实施方式具有能够在制备本发明的片材之后(而不是期间)以限定图案、可能使用清漆或透明材料在丝网印刷中“印刷”包埋或密封材料的优点。该印刷可在印刷机上进行,同时印刷基底12(例如银行票据)的剩余部分。

在另一类似实施方式中(其最佳显示于图6(c)中),聚焦元件具有以下焦距:其经调整以在银行票据紧密折叠时使在基底12(例如银行票据)的相同侧上的图像图标成像,和在其被松散折叠时使在银行票据的相对侧上的图标成像。即,使用者能够通过折叠银行票据并直接紧靠另一半按压折叠部分,相对地松散地折叠银行票据,并允许一些空气隙存在使得较近的图像图标位于聚焦元件或透镜的焦平面中来控制图像图标的布置。该实施方式可与任何前述组合透镜进行组合,其中一些透镜(较长焦距透镜)可展示该挤压-折叠效果。

在第七示例性实施方式中(其最佳显示于图7中),本发明的聚合物片材10呈具有集成的光学安全设备的“两层”聚合物基底12a、12b的形式,其中聚焦元件的排列位于两层之间,并且相同或不同的图像图标的第一排列和第二排列形成于或施加至该两层基底的相对表面的全部或部分上。此处,一个或更多个图像从基底的相对表面投射。在另一示例性实施方式(未显示)中,相同或不同的图像图标的一个或更多个排列(例如第一排列和第二排列)位于该两层之间,并且任选包埋的聚焦元件的排列形成于或施加至该两层基底的一个或相对表面的全部或部分上。

在第八示例性实施方式中,本发明的聚合物片材10具有形成于或施加到基底12的表面上的混合折射/反射光学安全设备。

如最佳显示于图8(a)-(c)中的,“轻微金属化”混合折射/反射聚焦元件的排列52位于图像图标的第一排列54下方,并位于图像图标的第二排列56的上方。聚焦元件52经“轻微金属化”使得它们为部分折射和部分透明的。换言之,聚焦元件或透镜表面被赋予反射金属的气相沉积。对于透镜而言,选择的材料的层厚将对光的反射率和透射率上具有影响。当使用银时,若层厚高,比如说在20纳米(nm)以上,则透射率将相当低,使得该设备几乎完全不透明。该金属的所需层厚在10nm以下,优选大约5nm,以提供反射率和透射率的平衡。对于特定金属而言,当反射合成图像可在正常的“室内”照明条件下清楚地被看到,并且当材料使用容易获得的环境光(例如用于建筑物或家的荧光)进行背光照明,透射合成图像可清楚地被看到时,发现该适当的平衡。该容易获得的光,例如灯泡或灯管光(tube light),被认为是相对明亮的光源,并将覆盖反射模式并允许使用者看到透射模式。这是与单面镜的操作原理相同的原理。如前所述,可例如,通过蒸发或溅射的铝、金、铑、铬、锇、贫化铀或银、通过化学沉积的银或通过多层干涉膜实现金属化。

通过该实施方式,可在反射光和透射光中观察到不同的光学效应。参考图8(a),在反射模式(即没有来自基底12的“顶部”或“背部”的亮光)中,“轻微金属化”混合折射/反射聚焦元件52充当反射聚焦元件。含有图像图标的第一排列54的图像图标层位于观察者眼睛(未显示)和“轻微金属化”聚焦元件52之间。从图像图标散射的光从“轻微金属化”聚焦元件层反射/通过“轻微金属化”聚焦元件层投射,穿过图标层朝向观察者。图标层保持在等于“轻微金属化”聚焦元件52的焦距的距离处。

如图8(b)和8(c)中所示,用于透射模式中的相对明亮的光将覆盖反射模式。在图8(b)中,相对明亮的光(与用于观察水印的光类似)指向基底12的“背部”。该光足够明亮以“穿过”基底12和“轻微金属化”聚焦元件52,其现在像折射聚焦元件一样作用。这些聚焦元件聚焦于位于基底12的“背部”上的图像图标的第二排列56上。在图8(c)中,相对明亮的光指向基底12的“顶部”。此处,“轻微金属化”聚焦元件52再次像折射聚焦元件一样作用,但是焦点或焦平面现在位于基底的“顶部”之外或上方。该实施方式可通过在基底的“顶部”上使用遥远定位的图像图标而用作折叠式特征。该基底可随后经折叠以便使这些图像图标位于现在位于基底的“顶部”之外的焦平面之上或之内,可从基底的“背部”观察所得的投射图像。

在图9中,描绘了与显示于图8中的实施方式类似的实施方式。两个不同颜色图像通过本发明聚合物片材10投射,反射光视图60和透射光视图62。在该附图中,不透明套印以及透明窗口显示在图像图标的排列上,其中透明窗口允许透射光视图,其可覆盖反射光视图。

由上述各实施方式展示的视觉效果包括,但不限于,运动或移动、正视差移动(OPM)、深度、浮动、悬空、图像变换和3-D。这些效果充分描述在Steenblik等人的美国专利号7,333,268、Steenblik等人的美国专利号7,468,842和Steenblik等人的美国专利号7,738,175中,其如上所述,全部通过引用完全并入本文。

尽管上文已描述了本发明的各种实施方式,但是应当理解它们仅通过举例方式呈现,并且不是限制。因此,本发明的广度和范围不应当受限于任何示例性实施方式。

权利要求是:

Claims (5)

1.一种用于制造聚合物安全文件的改善的聚合物片材,其由聚合物基底组成,所述聚合物基底具有大于或等于60微米的厚度和投射一个或更多个合成图像的一个或更多个集成的光学安全设备,所述一个或更多个光学安全设备被集成至所述聚合物基底的全部或部分上,
其特征在于所述一个或更多个集成的光学安全设备与所述聚合物基底上的一个或更多个透明窗口和一个或更多个不透明区域对准,并且由以下组成:在所述聚合物基底的上表面上的位于图像图标的第一排列下方的轻微金属化混合折射/反射聚焦元件的排列,和在所述聚合物基底的下表面上的直接位于所述图像图标的第一排列和所述轻微金属化混合折射/反射聚焦元件的排列下方的图像图标的第二排列,其中一个或更多个不透明区域位于所述图像图标的第二排列上,其中一个或更多个合成图像通过反射光下和透射光中的所述聚合物片材投射,其中所述一个或更多个不透明区域允许反射光视图,并且其中所述一个或更多个透明窗口允许透射光视图,所述透射光视图覆盖所述反射光视图。
2.权利要求1所述的改善的聚合物片材,其中当所述一个或更多个光学安全设备位于所述聚合物基底的仅一部分之内时,使用不透明涂层来覆盖所述聚合物基底的剩余部分。
3.权利要求1所述的改善的聚合物片材,其中所述图像图标由在所述聚合物基底之上或之内的空隙或凹处形成,所述空隙或凹处填充或涂布有折射率不同于所述空隙或凹处周围或下面的材料的材料、染色材料、金属或着色材料,所述空隙或凹处各自测量为0.5至8微米的总深度和大于或等于0.5微米的总宽度,其中所述聚合物基底用作光学间隔件。
4.权利要求1所述的改善的聚合物片材,其中聚合物安全文件为银行票据。
5.一种聚合物安全文件,其使用权利要求1所述的改善的聚合物片材制成。
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