CN107531081B - 双面安全元件 - Google Patents

Abstract

本发明描述了安全元件，此安全元件具有：透明薄膜(1)；在薄膜的第一侧A上具有透明区域(22)与非透明区域(21)的图案(2)；在薄膜(1)的第二侧B上具有透明区域(32)与非透明区域(31)的图案(3)。在薄膜(1)的第二侧B上的图案(3)与在薄膜(1)的第一侧A上的图案(2)匹配或对齐。一颜色变化层(4)覆盖在透明薄膜(1)的至少一侧A、B上的图案(2,3)。

Description

双面安全元件

技术领域

本发明涉及安全元件，其可以具有条带或补片的形式并且与钞票、官方和与非官方文件(像护照、身份证、银行卡与信用卡、支票、纸张、优惠券、票据、包裹等)结合使用。设有安全元件的所述文件改善了防护伪造。

背景技术

安全元件通常具有可以通过视觉检查被识别的不同特性，比如颜色变化、全息相片、字符、图案，安全元件可以根据通过裸眼观察的角度与方向独特地形成不同的外观。这允许在不需要任何装置的情况下快速且可靠地检测伪造物。由此，将使得可观察效应发生显著，从而缺失的光学效应被快速地识别以快速地识别伪造物。当然，安全元件将是非常难以复制的(如果有可能的话)，降低了伪造的可能性。

此外，安全元件可以包含适于被机器识别的特性。此特性优选地不可见地设置在安全元件中，从而阻止了这些特性的伪造。基于不同矫顽性、图案等的磁码是用于此特性的典型实例，然而不可见光(例如紫外光或红外光)的光学特性可以用作为此特性。

EP1467873B1描述了一种用于制造将要用作安全元件的基板的方法。制造过程包括在透明聚合物薄膜的第一侧上形成金属层。由暗着色抗蚀剂制成的抗蚀剂层然后施加在金属层上，抗蚀剂层在金属层上形成被抗蚀剂覆盖的区域以及在金属层上形成未被抗蚀剂覆盖的区域，且金属层被暴露。然后，通过去金属化工艺从未被抗蚀剂覆盖的区域移除金属，以便形成去金属化区域。随后另一聚合物液晶材料层施加在抗蚀剂层上与去金属化区域上。聚合物液晶材料层是光学活性的并且根据观察角度形成色变或色移。由于金属层在金属区域中覆盖有暗着色抗蚀剂层，因此聚合物液晶材料的色移效应在反射光中清晰可见。另一个方面，在透射光中去金属化区域明显地区别于金属化区域。在已知的制造方法中，各个层在透明薄膜的一侧上一个堆叠在另一个上。

发明内容

本发明提供了改进的安全元件以及用于制造它的方法。

根据本发明，提供了一种安全元件，其具有：透明薄膜；在薄膜的第一侧上具有透明区域与非透明区域的图案；在薄膜的第二侧上具有透明区域与非透明区域的图案，所述图案与在薄膜的第一侧上的图案匹配；以及颜色变化层，其覆盖薄膜的至少一侧上的图案。

本发明提供了具有通过裸眼可视觉地识别的至少两个安全特征。这些安全特征中的一个是这样一种图案，该图案在透射光、即传播通过安全元件的光中是可识别的。简要地说，一个人将安全元件保持在光中并且观察安全元件的、背离光源的一侧，这个人将看到由在暗色表面中显亮的透明区域组成的图案。

独立于暴露到光源的一侧获得此效应。看到此效应的一个原因在于非透明区或区域的图案在透明薄膜的两侧上形成为是对齐的。

此外，当在反射光中观察安全元件时(即，观察者与光源在安全元件的相同侧上)，承载颜色变化层的一侧将显示覆盖有颜色变化层的部分的颜色变化。如果反射光通过颜色变化层的传播被抑制，则此层将呈现为根据观察角度而改变其颜色的连续层。

传播通过颜色变化层的反射光的量越少，颜色变化效应越突出或显著。由此，在颜色变化效应的可视性与颜色变化层施加在其上的背景之间存在一些依赖性。

在有利的修改中，在薄膜的第一侧上的图案可以包括金属区域与无金属区域。

在安全元件中，在透射光中的图案与在反射光中观察的安全元件(即观察者与入射光在安全元件的相同侧上)之间具有正相关性到负相关性可能是有利的。特别地，如果非透明区域由金属制成，则在反射光中观察的安全元件显露出闪亮的或明亮的层，其中，如果在透射光中观察的图案限定为正，则无金属区域呈现暗色以将相同图案显示为负，反之亦然。

在安全元件的有利修改中，在薄膜的第二侧上的图案由对光或辐射有响应的涂层制成。在此情形中，包括透明区域与非透明区域的图案形成在薄膜的第一侧上，并且形成在薄膜的第二侧上的层由对光或辐射有响应的涂层制成。当通过辐射从薄膜的第一侧照射薄膜时，形成在薄膜的第一侧上的图案形成或用作为掩模，该掩模具有形成在薄膜的第一侧上的图案。由此，由对光或辐射有响应的涂层制成的层的所选局部处理，在薄膜的第二侧中提供了一种与薄膜的第一侧上的图案精确对齐的图案。

有利地，此涂层是当暴露到光或辐射时硬化或溶解的光致抗蚀剂、清漆或油墨。在当涂层暴露到光或辐射时适于溶解的情形中，光或辐射将到达透明薄膜的第二侧上未被掩蔽的区域，例如、与在薄膜的第一侧上的透明区域相对应的这些区域。如果光致抗蚀剂然后暴露到辐射，则其溶解或变为化学性质不稳定，例如可溶解在特定液体中。由此，在暴露以后，可以利用这些液体冲洗第二层的辐射部分，而未暴露到辐射的部分在薄膜的第二侧上保持稳定。

有利地，颜色变化层包括液晶聚合物、薄膜与颜料油墨中的至少一种。这些类型材料中的任一种都提供了颜色变化效应，这意味着安全元件的被观察到的部分的颜色，根据安全元件的此部分的观察角度而改变其颜色。通常地，依据观察角度的反射光的波长变化的跨度-其展现了颜色变化效应，对于各种材料而言是不同的，但是对于单种材料而言其几乎是恒定的跨度。这意味着，在光谱内适当地选择波长变化的跨度可以生成从一个预定颜色到另一个预定颜色的期望的颜色变化。液晶聚合物被已知地用于强的颜色变化效应并且易于应用，因此如果需要这些特征的话，此材料可以是优选的。

有利地，在薄膜中设有位于薄膜两侧上的图案，在薄膜的第二侧上的图案与在薄膜的第一侧上的图案作为正片拷贝(positive copy)匹配，其中两个图案的非透明区域在形状与位置上相一致。另选地，在薄膜的第二侧上的图案与在薄膜的第一侧上的图案作为负片拷贝(negative copy)匹配，其中，在薄膜的一侧上的图案的非透明区域与在薄膜的另一侧上的图案的透明区域在形状与位置上相一致。进一步另选地，在薄膜的第二侧上的图案与在薄膜的第一侧上的图案交替地作为正片拷贝和负片拷贝匹配，在正片拷贝中，两个图案的非透明区域在形状与位置上相一致，在负片拷贝中，在薄膜的一侧上的图案的非透明区域与在薄膜的另一侧上的图案的透明区域在形状与位置上相一致。在安全元件中，在透射光中观察的图案与在反射光中观察的安全元件之间具有正相关性到负相关性可能是有利的。通过适当地选择图案正片拷贝与负片拷贝之间的关系，能够限定将观察到在反射光与透射光中的图案识别的的哪些差异。

在有利的修改中，安全元件还包括磁性材料，所述磁性材料位于图案的非透明区域中或位于单独的磁性层中，从而形成机器可读信息载体或所谓的磁码。提供磁性材料以形成机器可读代码是附加安全特征，其可以与如上所述的安全元件结合在一起。由于磁性材料通常是非透明的，因此其有利地布置在安全元件的非透明区域中，该非透明区域可以是上述的非透明区域。这具有以下优点，即磁码将不与在透射光中看到的安全元件的外观冲突，并且，作为其它优点，磁码可以与非透明区域相关联地被隐藏，因此在视觉地检查安全元件时此磁码可以不被识别。

在有利的修改中，其中，在薄膜的一侧上的图案是金属图案，其包括金属区域与无金属区域，而在薄膜的另一侧上的图案由非金属材料制成，该图案以自身图案或在图案上的磁性层的形式设有磁性材料，金属图案与磁性材料还通过插入的透明薄膜彼此电绝缘。此情形的特定优点在用于金属层与磁性层或磁码的材料之间的电流阻断中被看到。由于此阻断，安全地避免了可能引起接触腐蚀的任何局部元件的形成。由此，用于金属层与磁性层或磁码的材料的选择自由度更大了。此外，改善了安全元件的寿命。

有利地，在颜色变化层下方的图案的非透明区域具有暗色。通过暗色，当在反射光中检查安全元件时，由非透明区域反射的光的量变少，其中观察者与光源在安全元件的相同一侧上，从而根据观察角度的光的波长选择性反射占据优势。这会导致颜色变化更加清晰地可见。此外，由于几乎没有来自暗色区域的反射光，因此此效应与同样也不反射光的透明区域类似。由此，颜色变化材料的层展示了在其中具有透明区域与非透明区域的图案是不可见的连续外观。

在有利的修改中，可以在此图案的至少一个的透明区域中设有透明涂层，或者此透明涂层完全地覆盖此两个图案中的至少一个。在这个有利的修改中，透明涂层可以包括具有荧光效应、场致发光效应、与磷光效应中的至少一种的材料。通过此种方式，可以将其它安全特征添加到此安全元件。当光活性(荧光、场致发光、磷光)涂层仅设置在安全元件的一侧上时，在适当的辐射(例如，紫外光)照射在施加有涂层并且与观察者(透射光)相对的一侧上时，则可以在图案的透明区域中观察到光学效应，而在当此辐射施加在承载涂层的一侧上时，图案可能消失。例如，当使用荧光涂层时，当在透射紫外光中观察安全元件时，在此图案中的符号或类似物可以在观察者的一侧上呈现为被照亮，其中，观察者的一侧与施加荧光涂层的一侧相对。

为了提高耐用性，薄膜的至少一侧可以设有覆盖至少此图案的保护层。保护层可以由包括薄膜材料的适当材料制成，保护层可以施加到安全元件的一侧或两侧上以作为最外层。

本发明还涉及用于制造安全元件的方法，此安全元件具有：透明薄膜；在薄膜的第一侧上具有透明区域与非透明区域的图案；在薄膜的第二侧上具有透明区域与非透明区域的图案，所述图案与在薄膜的第一侧上的图案匹配；以及覆盖在薄膜的至少一侧上的图案的颜色改变层，所述方法包括以下步骤：在薄膜的第一侧上形成图案；将对光或辐射有响应的涂层施加在薄膜的第二侧上；利用在第一侧上的图案用作为掩模使涂层通过透明薄膜暴露到光或辐射；移除通过辐射溶解的涂层以获得在薄膜的第二侧上的图案；以及施加颜色变化层以覆盖在薄膜的至少一侧上的图案。

通过描述的方法，实现了在薄膜的两侧上的透明区域与非透明区域的完美对齐。这允许以在透射光中可观察的图案形式的安全特征的清楚且敏锐的限定，并且其允许若干其它安全特征、比如设置在安全元件的任一侧上的一个或多个光学活性层的应用。

有利地，在薄膜的第一侧上的图案包括在薄膜的选择性金属化处理中直接由金属形成的非透明区域。在此有利修改中，由金属制成的非透明区域初始地形成在薄膜表面上，比如通过将金属选择性提供到这些区域，非透明区域以它们的最终形状形成。通过此种方式，可以减少处理步骤的数量。

还可以通过初始地提供金属层形成金属化区域以及通过使用公知的处理、比如掩模、曝光、蚀刻和/或洗涤使这些区域去金属化或从这些区域移除金属而从指定的透明区域选择性地移除金属。

已经公开了，在将本发明付诸实践时，除在安全元件的任一侧上的匹配图案以及在安全元件一侧上的颜色变化层以外，可以在若干层中使用的多种材料。由此，还随其公开了在安全元件的一侧或两侧上添加光学活性层和/或保护层。

附图说明

将通过参照附图借由优选实施方式来描述本发明，其中：

图1是根据本发明的实施方式的安全元件的剖面图；以及

图2是根据本发明的另一个实施方式的安全元件的剖面图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的一个实施方式的安全元件的剖面图。附图标记A表示薄膜1的第一侧并且附图标记B表示薄膜1的第二侧。薄膜1是由PET制成的透明薄膜并且用作为安全元件的载体。

如可以在图1的下侧上看到的，第一图案2形成在薄膜1的第一侧A表面上。图案2包括以21表示的非透明区域以及以22表示的透明区域，透明区域形成为图案层中的间隙。在第一图案2中的透明区域或间隙22连同非透明区域21形成一个或多个图像、符号、字母、文本、数字或包括其组合。

第一图案2可以由金属或诸如油墨、清漆或糊剂的其它非透明、可适于应用的材料制成。在本实施方式中，具有图案2的层由金属制成。在这个优选实施方式中，图案的块或非透明区域21直接由金属形成，并在此层的制作过程中保留透明区域22没有金属。另选地，可以首先在薄膜上施加金属层并且然后可以利用去金属化工艺在薄膜1的第一侧上的金属层中形成间隙22。

在薄膜1的第二侧B上，形成第二图案3，该第二图案3包括非透明区域31与透明区域32。在薄膜1的第二侧B上的第二图案3与薄膜1的第一侧A上的第一图案2匹配或对齐。匹配限定第一图案2与第二图案3之间的关系，以使得两种图案的非透明区域重叠，或者使得一种图案的非透明区域与另一种图案的透明区域重叠。然而，在此描述中，如可以在图1中看到的，术语对齐意味着第一图案2的非透明区域21与第二图案3的非透明区域31重叠，从而使得这些区域的边缘在薄膜厚度上彼此平齐。

可以通过使用对辐射有响应的材料获得第二图案3。对辐射有响应意味着这种材料响应于暴露到辐射而改变其状态，辐射可以包括任意类型的光并且例如x光。对暴露到辐射的响应可以是材料的溶解或分解或者是材料的硬化。当用于第二图案3的材料层形成在薄膜1的第二侧B上时，在图1中从下侧施加辐射，从而在薄膜1的第一侧A上的第一图案2用作为掩蔽用于图案3的材料层的这些区域的掩模，其中掩膜避免了此材料暴露到从图1下方施加的辐射。在暴露到光或辐射以后，用于第二图案3的材料层的通过辐射处理的这些部分被移除，从而形成图案3。

图1示出了施加在薄膜1的第二侧B上的其它层4。此层4是颜色变化层，其根据观察角度而展现颜色变化。

在图1中示出的安全元件的功能如下：

当对着光保持此安全元件时，此情形与使光从图1中下方落在安全元件的第一侧A上相对应。观察人员位于图1的安全元件的第二侧B上。落在安全元件上的光分为以t表示的穿过安全元件的透射光，以及不能穿过安全元件的光，其以反射光r来表示。在透射光t中观察安全元件，其将图案2和3显示为亮区和暗区，亮区和暗区分别通过透明区域22和32以及非透明区域21和31形成。由于两个图案2和3对齐，因此穿过透明薄膜1的透射光t可以以被显示的图案的形式观察到。此图案可以具有文本、图案、符号、图像、数字或其组合的形式。

当光从图1上方落在安全元件的第二侧B上时，颜色变化层4将展现其颜色变化效应。从颜色变化层4的表面反射的光的一部分包括特定波长，从而观察者观察到某种颜色。光的未被反射且能够穿透到颜色变化层4中的部分将穿过第二图案3中的透明区域32，或者被第二图案3的非透明区域31吸收。

如果被第二图案3的非透明区域31反射的光的量较少，那么来自图案3的反射光的总量也较少，这是因为透明区域不反射任何光。在此情形中，观察到的颜色变化层4的表面呈现为连续着色表面。为了获得这个效应，第二图案3的非透明区域31由具有高的光吸收能力的暗色材料制成。

因此，在图1中示出的安全元件显示了两种效应，即在对着光保持安全元件时，可以观察到对齐的第一图案2与第二图案3，而在光落在安全元件上时，主要地观察到颜色变化层4。

颜色变化层可以由不同适当材料制成，聚合物液晶材料是一种实例。此材料具有如下效应，即、在图1中的安全元件的顶层上的反射光r根据反射的角度包括不同波长的光，因此安全元件沿入射光的倾斜移动将显示观察到的安全元件的一部分的颜色变化。

最后，如果图1的安全元件保持为对着光以使得入射光落在第二侧B上，其中观察者位于安全元件的一侧A上，则将清楚地显示由第一图案2与第二图案3形成的图案。

如果入射光落在图1中的安全元件的第一侧A上并且观察者也位于安全元件的第一侧A上，则图案2将以图案2的负片拷贝的形式是可见的，因为第一图案2的非透明区域21显亮而第一图案2的透明区域22显暗。如果第一图案2由展现强的光反射特性的金属制成，则此效应被进一步增强。

将参照图2描述安全元件的第二实施方式。图2示出了此实施方式的剖面图。通过相同附图标记指示与图1中示出的第一实施方式类似的元件，使得在参照附图1条件下提供的它们的详细说明同样适用这里。由此避免了非必要的重复。

透明薄膜1分别在第一侧A与第二侧B上承载第一图案2和第二图案3。当在透射光中观察时，第一图案2与第二图案对齐以形成文本或类似物。此外，施加了覆盖薄膜1的第二侧B上的第二图案3的颜色变化层4。

除了图1中示出的实施方式以外，图2的本实施方式包括磁性材料的磁性图案5，该磁性图案由第一磁性材料的块51、间隙52和不同磁性材料的块53形成。磁性图案5的间隙与材料形成作为安全特征的磁码，所述磁码可以通过适当装置检测到。

为了使磁性图案或磁码5是不可见的，磁性材料的块51、53布置在第二图案3的非透明区域31中使得它们不能在透射光中被观察到。此外，磁码5的块51、53由与第二图案3的非透明区域31类似的暗色材料制成。

这里，颜色变化层4覆盖非透明区域31与磁性材料块51、53。如已经在上面说明的，仅可以观察到在颜色变化层的表面上的反射光，这是因为穿透到颜色变化层4中的光将被吸收或者将穿过图案3的透明区域32以及图案2的透明区域22，从而观察者不能在透明区域与非透明区域之间进行区分并且磁码5隐藏在颜色变化层4下方。

关于图2的实施方式的光学性能，由于光学性能相同，因此可以参照图1与相关描述。

进一步关于图1的实施方式的结构，在透明薄膜1的第一侧(即图2中的下侧A)上，施加透明涂层6，该透明涂层覆盖第一图案2并且形成固体层。透明涂层6可以仅具有保护目的，即，其填充金属层中的间隙以提供具有改进阻力的平滑表面。

透明涂层6是透明的，但是它还可以提供有附加光学效应，比如发出磷光行为、场致发光行为或荧光行为。在此情形中，增加了附加安全特征，例如，在透明涂层6暴露到特定类型的光，随后该特定类型的光引起可识别的附加光学效应时，可以观察到附加安全特征。

如可以在图2中进一步看到的，在颜色变化层4上施加保护层7。此保护层可以是薄膜或在安全元件的日常使用中还改进了颜色变化层的阻力的任何其它适合物质。此保护层通常是透明层，其不显示安全元件的光学效应的变化。

尽管这里未对此详细描述，描述的实施方式的以下修改将通过本说明书来包括：

第一图案2可以由与金属不同的材料制成，其可以被印制或以其它形式施加。用于第一图案2的材料可以是暗色的或浅色的；例如白色可以在反射光中明亮地显示此第一图案2。

可以增加其它层，例如覆盖透明涂层6的保护层可以添加到图2中的下侧。

磁码5可以包括磁性油墨，所述磁性油墨包括具有不同矫顽性的材料，以便在磁码5中提供其它信息部分，可以通过适当地磁化/去磁化安全元件以及观察磁响应来观察到其他信息部分。

在本技术领域中的技术人员的技能内并且在权利要求的范围内可以在多个实施方式中进一步修改本发明。

附图标记列表：

1 透明薄膜

A 第一侧

2 第一图案

21 非透明区域

22 透明区域

B 第二侧

3 第二图案

31 非透明区域

32 透明区域

4 颜色变化层

t 透射光

r 反射光

5 磁码

51 第一磁性材料的块

52 磁性材料中的间隙

53 第二磁性材料的块

6 透明涂层

7 保护层

Claims (15)

1.一种安全元件，其具有：

透明薄膜；

在所述薄膜的第一侧上具有透明区域与非透明区域的图案；

在所述薄膜的第二侧上具有透明区域与非透明区域的图案，该图案与在所述薄膜的第一侧上的图案匹配；以及

颜色变化层，其覆盖在所述薄膜的至少一侧上的图案。

2.根据权利要求1所述的安全元件，其中，在所述薄膜的第一侧上的图案包括金属区域与无金属区域。

3.根据权利要求1所述的安全元件，其中，在所述薄膜的第二侧上的图案由对光或辐射有响应的涂层制成。

4.根据权利要求3所述的安全元件，其中，所述涂层是在暴露到光或辐射时硬化或溶解的光致抗蚀剂、清漆或油墨。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的安全元件，其中，所述颜色变化层包括液晶聚合物、薄膜与颜料油墨中的至少一种。

6.根据上述权利要求1至4中任一项所述的安全元件，其中，在所述薄膜的第二侧上的图案与在所述薄膜的第一侧上的图案作为正片拷贝匹配，其中，两个图案的非透明区域在形状与位置上相一致。

7.根据上述权利要求1至4中任一项所述的安全元件，其中，在所述薄膜的第二侧上的图案与在所述薄膜的第一侧上的图案作为负片拷贝匹配，其中，在所述薄膜的一侧上的图案的非透明区域与在所述薄膜的另一侧上的图案的透明区域在形状和位置上相一致。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的安全元件，其中，在所述薄膜的第二侧上的图案与在所述薄膜的第一侧上的图案交替地作为正片拷贝和负片拷贝匹配，在正片拷贝中，两个图案的非透明区域在形状与位置上相一致，在负片拷贝中，在所述薄膜的一侧上的图案的非透明区域与在所述薄膜的另一侧上的图案的透明区域在形状和位置上相一致。

9.根据上述权利要求1至4中任一项所述的安全元件，还包括磁性材料，所述磁性材料位于所述图案的非透明区域中或者位于单独的磁性层中，从而形成机器可读信息载体。

10.根据权利要求9所述的安全元件，其中，在所述薄膜的一侧上的图案是金属图案，所述金属图案包括金属区域与无金属区域，而在所述薄膜的另一侧上的图案设有以图案或磁性层形式的磁性材料并且通过插入的透明薄膜与所述金属图案分隔开。

11.根据上述权利要求1至4中任一项所述的安全元件，其中，在所述颜色变化层下方的图案的非透明区域具有暗色。

12.根据上述权利要求1至4中任一项所述的安全元件，其中，在所述图案的至少一个的透明区域中设有透明涂层，或者所述透明涂层覆盖所述图案的至少一个，所述透明涂层包括具有荧光效应、场致发光效应、磷光效应中的至少一种的材料。

13.根据上述权利要求1至4中任一项所述的安全元件，其中，所述薄膜的至少一侧设有覆盖至少所述图案的保护层。

14.一种用于制造安全元件的方法，所述安全元件具有：透明薄膜；在所述薄膜的第一侧上具有透明区域与非透明区域的图案；在所述薄膜的第二侧上具有透明区域与非透明区域的图案，该图案与在所述薄膜的第一侧上的图案匹配；以及颜色变化层，其覆盖在所述薄膜的至少一侧上的图案，所述方法包括以下步骤：

在所述薄膜的第一侧上形成图案；

将对光或辐射有响应的涂层施加在所述薄膜的第二侧上；

利用在所述第一侧上的图案作为掩模使所述涂层通过所述透明薄膜暴露到光或辐射；

移除通过辐射溶解的涂层以获得在所述薄膜的第二侧上的图案；以及

施加所述颜色变化层以覆盖在所述薄膜的至少一侧上的图案。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，在所述薄膜的第一侧上的图案包括在所述薄膜的选择性金属化处理中直接由金属形成的非透明区域。