CN108602373A - 安全设备的改进 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用在用于制作安全文档的安全基板中或其上的安全设备的改进。特别地，本发明涉及具有多个公共识别特征件的安全设备。安全设备包括部分不透明层，该层包括被一个或多个不透明区域包围的多个光透射区域，所述光透射区域定义当安全设备在透射下被观看时可见但在反射下不可见的负标记，所述负标记具有200μm的最小维度。第一安全特征件在部分不透明层的形成安全设备的第一侧的一侧上提供，并且第二安全特征件在部分不透明层的形成安全设备的第二侧的相对侧上提供。第一安全特征件和第二安全特征件中的至少一个包括当安全设备在反射下从安全设备的第一侧或第二侧之一被观看时可见并且与所述负标记至少部分重叠的标记。安全设备还包括在视觉频谱区域中是半透明的低光密度层，该层在光透射区域内提供，所述低光密度层包括半透明材料的基本连续层或者由不透明遮蔽元件形成的遮蔽物。

Description

安全设备的改进
技术领域
本发明涉及用于制作安全文档的安全基板中或其上使用的安全设备的改进。特别地，本发明涉及具有多个公共识别特征件的安全设备。
背景技术
众所周知，在钞票、护照、证书和其它安全文档中使用安全设备(也称为安全元件)。这些安全设备可以是各种形式(诸如安全线、贴片或条带)，并且可以部分或全部地嵌入纸或塑料基板中或施加到基板的表面。安全设备可以具有一个或多个安全特征件，其一般取决于观看条件而提供不同的外观，例如安全文档是以透射光还是反射光或以某个角度或在某些类型的光下观看，等等。
例如，EP-A-319157描述了一种由透明塑料膜制成的安全设备，该透明塑料薄膜设有连续反射金属层(诸如铝)，其已被真空沉积在膜上。金属层被部分脱金属，以提供形成标记(indicia)的透明脱金属区域。当完全嵌入纸质基板内时，安全设备在反射光中几乎不可见。但是，当在透射光下观看时，可以清楚地看到标记对照安全设备的金属化区域和纸张的相邻区域的深色背景突出显示。这些元件也可以用在安全文档中，所述安全文档在纸质基板的至少一个表面中设有重复窗口，安全设备在该窗口中露出。当在透射光下观看时，这种类型的安全文档将被视为标记被突出显示的暗线。当在窗口侧的反射光下观看时，在窗口中可以容易地看到明亮的有光泽的铝部分。这种类型的安全设备在市场上非常成功，并以商标提供。
多年来，钞票发行机构一直有兴趣将的公共识别特性与其它安全特征件，特别是机器可读特征件(诸如磁特征件)，的隐蔽和/或明显特性相结合。为此，优选地利用可以使用已经可用于钞票发行机构的检测器读取的机器可读特征件。在WO-A-92/11142和EP-A-773872中描述了这种机器可读设备的示例。
WO-A-2009/053673描述了一种将与另一个安全特征件(其一个实施例是磁安全特征件)相结合的安全设备。安全特征件首先通过已知的脱金属技术产生，并且包括塑料载体基板和金属层，金属层具有定义第一标记集合的无金属区域。部分光散射层(其可以是磁性材料)定义另一个标记集合，并且被施用成使得它至少部分地与安全设备的一侧上的无金属区域重叠。当在透射中观看安全设备时，它具有与现有技术安全设备基本相同的外观，即，负文本(negative text)高度可见。但是，当从部分光散射层的侧面在反射光下观看安全设备时，第二标记集合是可见的。当从相对侧在反射光下观看安全设备时，它也具有与现有技术安全设备(即，有光泽的金属)基本相同的外观。因此，安全设备具有(至少)两个从基板的相对侧在反射下可以看到的不同的标记集合，并且如果使用磁性材料，那么磁性层也提供机器可读特征件。
在打击伪造方面，将安全特征件与其它类型的光学安全特征件(诸如透镜状设备、莫尔(moiré)干涉设备、莫尔放大设备、色移层、全息图和薄膜干涉结构)相结合也是有利的。光学安全特征件可以包括被配置为穿过其观看图案的聚焦元件(优选地是透镜或反射镜)的阵列。
莫尔放大型设备可以包括图案，该图案包括基本完全相同的微图像阵列。聚焦元件阵列和微图像阵列的间距及其相对位置使得聚焦元件阵列与微图像阵列协作，以由于莫尔效应而生成微图像的放大版本。莫尔放大设备的示例和可以实现的效果在EP-A-0698256和WO-A-2005106601中描述。
透镜型设备可以包括由图像元素阵列形成的图案，每个图像元件表示图像的一部分。来自至少两个不同图像的图像元素在阵列上交织，由此根据视角，聚焦元件阵列将至少两个不同图像中的一个不同图像引导到观察者。透镜状设备的一些示例在US-A-4892336、WO-A-2011/051669、WO-A-2011051670、WO-A-2012/027779和US-B-6856462中描述。最近，还开发了二维透镜状设备，并且在英国专利申请号1313362.4和1313363.2中公开了这些设备的示例。
WO-A-2011/051668描述了具有透镜状设备的透镜型安全设备的一个示例，该透镜状设备包括位于对应的图像条对阵列上方的透镜状聚焦元件阵列。图像条可以由浮雕结构印刷或形成。每对图像条中的一个具有分别定义第一颜色的第一图像和第二颜色的第二图像的多个部分。每对图像条中的另一个具有分别定义第二颜色的第一图像和第一颜色的第二图像的多个部分。在第一观看方向上，通过相应的透镜状聚焦元件可以看到来自每对的第一图像条，并且在第二观看方向上，通过相应的透镜状聚焦元件可以看到来自每对的第二图像条。当设备倾斜时，在第一和第二图像之间观察到颜色切换。
本文档还描述了透镜状设备与安全特征件的组合。这种形式的安全设备具有包括互补透镜状开关设备的区域和包括脱金属标记的区域。已经在包括小透镜阵列之间形成浮雕结构的图像的层上方施用金属化层。金属层提供两个好处。首先，它改进由浮雕结构形成的图像元素的亮度和对比度。其次，它允许产生可以在反射和透射光下观看的脱金属标记。
发明内容
还认识到，在单个安全文档中组合的不同安全特征件的数量越多，伪造者制造假冒产品的难度就越大。当在反射和/或透射中或在其它观看条件下观看安全文档的不同侧时，可以组合安全特征件以提供不同的视觉效果(或效果集合)。虽然可以在用于形成安全文档的基板中或基板上提供多个独立的安全特征件，但是在单个安全设备中组合不同的安全特征件也可以是有利的。但是，这可以导致不同安全特征件的效果之间的干扰或减少。在一些情况下，安全特征件可以由不透明层分开，不透明层不允许安全设备一侧的安全特征件从另一侧可见。但是，在存在负标记安全特征件(诸如)的情况下不能采用这种解决方案，因为这需要光的透射以用于验证目的。
因此，本发明提供了对这个问题的解决方案，以使两个安全特征件能够与单个安全设备中的负标记安全特征件组合。
因此，本发明提供一种安全设备，包括：-
部分不透明层，包括由一个或多个不透明区域包围的多个光透射区域，所述光透射区域定义当安全设备在透射下被观看时可见但在反射下不可见的负标记，所述负标记具有最小维度200μm；
在部分不透明层的形成安全设备的第一侧的一侧上的第一安全特征件；以及
在部分不透明层的形成安全设备的第二侧的相对侧上的第二安全特征件；
其中第一安全特征件和第二安全特征件中的至少一个包括当安全设备在反射下从安全设备的第一侧或第二侧之一被观看时可见并且与所述负标记至少部分重叠的标记；以及
在光学透射区域内提供在视觉光谱区域中是半透明的低光密度层，所述低光密度层包括基本上连续的半透明材料层或由不透明遮蔽元件形成的遮蔽物。
第一安全特征件优选地是光学可变安全特征件，诸如色移(colourshift)特征件、聚焦元件阵列、透镜状设备、莫尔干涉设备或莫尔放大设备。
当在反射下观看安全设备的第一侧时，所述标记优选地包括至少两个不同的图像，这些图像在至少两个相应的视角下是明显的。
第二安全特征件优选地是定义所述标记的光散射安全特征件，当在反射下观看安全设备的第二侧时，该标记是可见的。
在本发明的优选实施例中，第一安全设备和第二安全设备各自具有标记，当分别从安全设备的第一侧和第二侧在反射下观看安全设备时，这些标记是可见的，并且每个标记至少部分地与负标记重叠。
部分不透明层可以是部分脱金属膜，不透明区域是金属区域。
光透射区域中安全设备的总光密度优选地在0.4-1.2的范围内，并且更优选地在0.6-1.0的范围内。
优选地，负标记的最小维度为300μm。
低光密度层优选地包括由不透明遮蔽元件形成的遮蔽物，其覆盖透射区域的面积的15％至50％，并且更优选地是20％至40％。
遮蔽元件优选地是镜面反射的，并且可以由金属或金属性墨水形成。
优选地，低光密度层的光密度在0.05-0.7的范围内，优选地在0.05-0.3的范围内，并且更优选地在0.05-0.2的范围内。
半透明材料可以是金属或金属性墨水。
本发明还提供一种安全基板，包括基底基板和如上所述的安全设备，其至少部分地嵌入基底基板中或施用到基底基板。
本发明还提供一种由上面提到的安全基板形成的安全文档，优选地包括钞票、凭单、印章、认证标签、护照、支票、证书或身份证。
附图说明
现在将参考附图仅以举例的方式描述本发明的优选实施例，其中：
图1是根据本发明的安全设备的一个实施例的横截面端视图；
图2是图1的安全设备的透镜状安全特征件的图像层的平面图；
图3a和3b是图1的安全设备的透镜状安全特征件的透镜和简化图像层的前视图；
图3c和3d示出了当以不同角度观看图3a和3b的透镜状安全特征件时的图像A、B；
图4图示了当以不同的倾斜角度观看时图3a和3b的透镜状安全特征件的外观；
图5以放大的形式图示了图4的结构的细节；
图6是图1的安全设备的部分脱金属层的平面图；
图7是图1的安全设备的部分磁性层的平面图；以及
图8是叠加在图6的部分脱金属层上的图7的部分磁性层的平面图。
具体实施方式
本发明的安全设备包括位于负标记安全特征件13任一侧上的第一安全特征件11和第二安全特征件12。负安全特征件可以是例如EP-A-319157中描述的类型。安全特征件11、12必须是允许安全设备10作为整体透射足够的光以使得负标记安全特征件13的标记能够在透射光中清晰可见的类型。为使其发生，这种安全设备10在负标记区域(其可以包括覆盖标记的掩蔽层)的优选光密度是0.20至0.30。为了增强安全设备10的安全性，安全特征件12、13中的至少一个具有在反射光中可见的标记。
为了本发明的目的，在透射密度计上测量光密度，其孔面积等同于直径为1mm的圆的孔面积，并且优选地小于0.3，更优选地小于0.2，甚至更优选地小于0.1。合适的透射密度计是MacBeth TD932。
在本发明的一个实施例中，如图1所示，第一安全特征件11包括透镜状安全特征件，诸如在WO-A-2011/051668中描述的安全特征件，其形成安全设备10的第一侧。第二安全特征件12具有光散射层(其可以是磁性层)，诸如在WO-A-2009/053673中描述的安全特征件，其形成安全设备10的相对的第二侧。负标记安全特征件13位于第一安全特征件11和第二安全特征件12之间。每个上面提到的文档的内容通过引用并入本文，并且可以在本发明中采用这些文档中描述的每个安全特征件11、12、13的替代构造和特征件。
第一安全特征件11优选地包括柱面透镜15(在图中编号为15a、15b、15c、15d、15e)的平行阵列，其布置在基本上透明的载体层16的第一侧上。虽然图示了五个透镜15a、15b、15c、15d、15e，但是可以有任何合适数量的透镜15。透镜15的阵列可以定位成其轴沿着长度延伸，横跨安全设备10的宽度或者与长度或宽度成一角度。安全设备10可以具有多个第一安全特征件11，这些安全特征件可以紧邻彼此定位或彼此分离。在存在多个第一安全特征件11的情况下，不同的第一安全特征件11的透镜15的轴可以在不同的方向上延伸。
载体层16优选地由聚合物材料形成，诸如由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚丙烯形成。
安全设备10的优选厚度为2-100μm，更优选地为20-50μm，透镜高度为1-50μm，更优选地为5-25μm。透镜15的周期性以及因此最大基板直径优选地为5-200μm，更优选地为10-60μm，甚至更优选地为20-40μm。透镜15的f数优选地为0.25-16，更优选地为0.5-2。它们通常通过UV浇铸固化(cast-cure)复制或热压花形成。
在载体层16的另一(第二)侧上是位于透镜15的焦距处的图像层17(参见图2)。图像层17包括多个图像条19，它们是一对图像的切片。在图2所示的实施例中，每个图像被切成五个图像条19，它们分别被标记为Aa-Ae和Ba-Be，并且分别是两个图像A、B的切片。图像A被分成图像条Aa-Ae并且图像B被分成图像条Ba-Be。来自每个图像A、B一个图像条19位于每个柱面透镜15下方。因此，在这个实施例中，图像条Aa、Ba将位于柱面透镜15a下方，图像条Ab、Bb将位于柱面透镜15b下方，依此类推。
为了说明第一安全特征件11的操作，在图3a和3b中示出了简化的结构，仅具有三个透镜15a、15b、15c和包括图像条Aa、Ab、Ac、Ba、Bb、Bc的图像层，分别形成两个图像A、B。图像条A、B与每个透镜15对准，因此图像条Aa、Ba与透镜15a对准；图像条Ab、Bb与透镜15b对准；并且图像条Ac、Bc与透镜15c对准。当从右侧观看第一安全特征件11(透镜15在最上方)时，图像条Aa、Ab、Ac将通过每个透镜15可见，并且当从左侧观看透镜状安全特征件11时，图像条Ab、Bb、Cb将可见。在图3c、3d中示出了第一安全特征件11的最终外观，其中视图A(图像条Aa、Ab、Ac的组合)与从右侧观看第一安全特征件11对应，如图3c中所示，并且视图B(图像条Ba、Bb、Bc的组合)与从左侧观看第一安全特征件11对应，如图3d中所示。
图像A、B可以是任何图像，并且图4中所示的示例是对照背景21看到的星形符号20。可以选择符号20和载体层16的颜色，使得在视图A中，符号20具有第一颜色(诸如红色)并且背景21具有第二颜色(诸如蓝色)；而在视图B中，颜色被切换或反转，使得符号20具有第二颜色(蓝色)而背景21具有第一颜色(红色)。可替代地(或附加地)，安全设备10可以包括位于图像层17上在载体层16的相对侧上的着色层18，以实现这种效果。
实现这种颜色切换的方式如图5中所示。在这个图中，星形符号20的一部分与背景21的一部分一起示出。为了简化，在这个示例中，我们将颜色称为“黑色”和“白色”，如图5所示，但是可以使用任何颜色对或不同反射率的区域对。首先考虑图像条Aa，可以看出在背景21的区域中条是黑色的，但是在符号20的区域中，它变为白色。相反，图像条Ba在背景21的区域中是白色而在符号20的区域中是黑色的。符号20和背景21的线之间的横向半移意味着实现了图4中观察到和示出的效果。这种横向半移也在图2中示出。
图像层17中的图像条19可以通过任何合适的印刷技术印刷，包括但不限于胶版印刷、凹版印刷、丝网印刷、柔性版印刷到载体层16的下侧。因此，例如，一些图像条19可以首先以第一颜色印刷，然后其它图像条19以第二颜色连续套印。该第二颜色将在与第一颜色对齐的地方被遮挡。在WO-A-2011/051668中描述了在条中提供图像元素的其它方法。
在刚刚描述的示例中，图像条19与透镜15对准。图像条19和透镜15的确切对准使得安全设备10能够被配置为使得知道不同视图是以什么角度被观察的，即，参考图4，使得当向前倾斜时总是观察到黑色的星星，并且当向后倾斜时总是观察到黑色的背景。但是，对准并不是必要的。
因此，当从方向X在反射下观看安全设备10时，当安全设备10倾斜时，第一安全特征件11将使至少两个不同的图像(随后将被称为标记)被看到。图像可以在内容、外观、尺寸和/或颜色方面彼此不同。
如图1中所示，负标记安全特征件13位于第一安全特征件11附近，在其最下层的下侧，在这个实施例中，最下层是图像层17或着色层18(如果包括的话)。负标记安全特征件13包括部分不透明层25，其中存在由不透明区域27包围的多个光透射区域26。不透明区域通常具有大于1，并且更优选地大于2的光密度。光透射区域26定义所谓的“负”标记。在图6和8中，这些负标记是字母数字DLR 50。但是，负标记可以是任何标记，包括字母数字、符号、图案、图像等。在优选形式中，部分不透明层25可以是自支撑的，或者它可以通过将不透明材料施用到透明载体基板的一侧或两侧来形成。部分不透明层25优选地包括部分金属化或部分脱金属层，这在图6中示出。部分金属化或部分脱金属层具有作为不透明区域27的金属区域和作为光透射区域26的脱金属区域，其形成负标记。
当与透镜型的安全特征件(被提议用于第一安全特征件11)结合使用时，负标记安全特征件13提供两个好处。首先，它改进由透镜状安全特征件显示的图像的亮度和对比度，因为金属区域27在反射光中可见。如果使用衍射浮雕结构来形成图像条19或者在图像条19内的不透明区域之间存在间隙的时候，尤其如此。其次，它提供了可以在透射光下观看的安全特征件，这是透镜型安全特征件不提供的。负标记可以位于安全设备10与(一个或多个)第一安全特征件11分离的区域中。但是，在替代实施例中，它们可以叠加。
产生部分脱金属层的一种方式是使用抗蚀剂和蚀刻技术选择性地使金属化膜脱金属，诸如US-B-4652015中所描述的。已知其它技术用于实现类似的效果；例如铝可以通过掩模被真空沉积，或者可以使用准分子激光器从塑料载体和铝的复合条中选择性地移除铝。可替代地，可以通过在透明膜上印刷具有金属外观的金属效果墨水(诸如由Eckart销售的墨水)来提供金属区域。但是，不透明区域27不必是金属区域，并且可以由其它不透明的材料和墨水提供。
如图1中所示，第二安全特征件12位于负标记安全特征件13的与第一安全特征件11相对的一侧。在这个实施例中，第二安全特征件12包括部分光散射层30，该层具有一物质的区域31，所述物质造成由此被反射的入射光的散射(即，与镜面反射相反的漫反射)并且，如果材料是透射的，那么在光通过其透射期间的入射光的散射。光散射效应可以是由于物质的性质或其被施用的形式。区域31形成另外的标记，例如，如图7中所示的几何图案、符号、图像、字母数字或任何其它类型的标记。这些标记可以在内容、形式等等方面与第一安全特征件11的标记、负标记或随后在安全基板上提供的标记或其它内容相关。可替代地，他们可以是无关的。
部分光散射层30可以由磁性材料形成，其具有提供机器可读特征件的附加好处。合适的磁性材料在WO-A-03091952和WO-A-03091953中描述。在这里，包括承载由多个不透明和非不透明区域形成的标记的透明聚合物载体层的安全元件被涂覆有基本上透明的磁性层，该磁性层包含一定尺寸的磁性材料的颗粒分布，并且以磁性层保持基本透明的浓度分布。磁性材料可以是基于金属铁、镍或钴的材料(或其合金)或者是在WO-A-03091952、WO-A-03091953和WO-A-2009/053673中描述的任何其它磁性材料，包括传统的氧化铁。
已经发现某些磁性材料特别适合用于磁性光散射材料，但是这并不排除使用更常规的重着色常规磁性材料，诸如氧化铁(Fe2O3、Fe3O4)、钡或锶铁氧体等等。这些材料具有特定的磁特性，这允许它们与其它磁性材料区分开来。特别地，这些材料的矫顽力低于常规的氧化铁材料，这意味着它们在检测过程中可以通过较弱的偏置磁场反转极性。同时它们仍然是硬磁的，因此它们保留了感应磁性，然后当物品处于不再受偏置磁场影响的区域时，感应磁力可以被检测到。通常，这些材料可以以与常规磁带相同的方式支持磁性数据。
合适的磁性材料优选地具有在50-150Oe范围内，更优选地在70-100Oe的范围内的矫顽力。利用更高的偏置场，可以增加150Oe的上限。合适材料的多个示例包括铁、镍、钴及其合金。在本上下文中，术语“合金”包括诸如镍:钴、铁:铝:镍:钴合金等之类的材料。可以使用片状镍材料；此外，铁片材料也是合适的。典型的镍片具有5-50微米的横向维度和小于2微米的厚度。典型的铁片具有10-30微米的横向维度和小于2微米的厚度。
基于金属铁、镍和钴的材料(及其合金)在这之中具有最高的固有磁化，因此好处是需要产品中最少的材料以确保可检测性。三种材料中，具有最高磁化强度的铁是最好的，但是镍已被证明从其它考虑因素来看可以很好地工作。这些材料最好以其薄片样式(aspect)使用，以确保它们是高剩磁、硬磁材料，如果以磁带格式使用，其可以支持磁性数据。这是因为例如片状形式的镍和铁一般具有高剩磁。片状和其它形状的材料提供各向异性(Kshape)，其定义如下：
Kshape＝0.5Nd Ms 2/μ0
而
Hcα2.Ktotal/Ms
导致矫顽力Hc与Ms和Nd成比例(参见“Magnetism and Magnetic Materials”，J PJakubovics，Uni Press Cambridge，end Ed.)
其中：
Nd是形状因子
Ms是饱和磁力
μ0是自由空间的渗透率
Hc是矫顽力
Ktotal是所有K分量的总和
但是，应当理解的是，对于让材料表现出低矫顽力和高剩磁，考虑这种形状效应可以不是必要的。例如，即使材料具有球形形状，例如钴处理的氧化物，材料的晶体各向异性也可以导致高剩磁、硬磁低矫顽力特点。
合适的磁性墨水组合物可以从Luminescence Inc获得，如60681XM。
具有普通Fe2O3或Fe3O4颜料或类似物的常规磁性墨水可以例如从LuminescenceInc获得，如RD1790。
图8示出了叠加在部分脱金属层25上的部分光散射层30。由部分不透明层25和部分光散射层30形成的标记至少部分地重叠，因此存在被光散射区域31覆盖的一些不透明区域27和未被光散射区域31覆盖的一些不透明区域27。类似地，存在被光散射区域31覆盖的一些光透射区域26和未被光散射区域31覆盖的一些光透射区域26。用于形成光散射层30的物质足够透明，使得负标记在透射光下仍然可见。
可以将荧光层32施用到部分光散射层30，并且可以将粘合剂层33施用到荧光层32。
当在透射下观看安全设备10的第二侧时(从如图1所示的方向Y)，负标记安全特征件13具有与现有技术安全设备基本相同的外观，即，负标记高度可见。但是，当在反射下从方向Y(即，安全设备的第二侧最接近的基板的一侧)观看安全设备10的第二侧时，观看者能够可视化由部分光散射层30提供的标记。因此，本发明利用了部分光散射层30的光散射效应的可视化，并将其与负标记安全特征件13的所有已知好处组合。
安全设备10优选地通过任何合适的方法部分或全部嵌入基底基板(诸如纸或聚合物)中。但是，安全设备10也可以应用于基底基板的表面。结果所得的基底基板和安全设备10的组合在本文将被称为安全基板，其可以用于制造各种安全文档，诸如钞票、凭单、财政印章、认证标签、护照、支票、证书、身份证等。在聚合物基板的情况下(例如具有透明聚丙烯基板的聚合物钞票)，基板本身也可以用作安全设备的载体层16。
完全嵌入的安全设备10在两侧被基底基板覆盖，而部分嵌入的设备10仅部分地在安全基板的一个或两个表面处可见。后一种形式通常被称为开窗的安全线，并且安全设备10看起来编织进出安全基板并且在安全基板的一个或两个表面中的窗口中可见。在EP-A-0059056中可以找到生产具有开窗的安全线的安全基板的一种方法。EP-A-0860298和WO-A-03095188描述了用于将较宽的部分暴露的设备嵌入基底基板中的不同方法。通常具有2-6mm宽度的宽安全设备10特别有用，因为安全设备10的附加暴露表面区域允许更好地使用光学可变设备(诸如透镜状安全特征件，这是本发明的第一安全特征件11的选项)。
在安全元件10嵌入(或者全部或者部分)在某些基底基板(诸如纸)中的情况下，基板(在其覆盖安全设备10时)可以充当第二光散射层。在这种配置中，来自Y方向(参见图1)的光穿过基底基板，在那里它在一定程度被散射。当光入射在部分不透明层25的不被光散射区域31覆盖的不透明区域27上时，光被反射回到基底基板中，然后在离开基底基板之前经历进一步的散射。在这种情况下，由于基底基板的散射效应，离开安全基板的光将比入射在安全基板上的光更加扩散。此外，当被不透明区域27反射时，反射光将失去一些强度。这可以等于例如5％的强度损失。
相反，当光入射在部分光散射层30上时，它在通过基底基板和部分光散射层30两者行进时经历散射。在光散射区域31覆盖不透明区域27的情况下，这将导致从不透明区域27和光散射区域31之间的界面反射的光的一定比例朝着界面被散射回去并在界面处经历多次反射，从而导致最后离开安全基板之前每次发生这种情况时强度损失(例如5％)。由来自安全基板和部分光散射层30的光的散射生成的强度损失的组合导致与其中不存在光散射材料的区域相比，来自安全设备10的其中存在部分散射层30的区域的反射光的强度的显著降低。当从方向Y观看时，这种强度的降低导致由部分光散射层30形成的标记看起来相对暗。
如果安全设备10嵌入在其中的基底基板是透明的(或者全部或者在存在光散射安全特征件12的区域中)和/或没有光散射特性，那么安全设备10中还可以包括分开的另外的光散射层32(参见图1)。通常的做法是使宽度大于大致2mm的安全设备10通过在安全设备10上使用掩蔽涂层来从嵌入侧隐藏安全设备10的表面。用于这种掩蔽涂层的合适材料，在基底基板是纸的情况下将是Coates 3188XSN或Coates Heliovyl White S90 353。典型的涂层重量建议在2GSM的区域内。这种掩蔽涂层具有与纸类似的散射特性，使得从安全设备10反射的光看起来漫射并且具有像纸的外观。当从方向Y在反射下观看时，另外的散射层32导致磁性部分光散射层14的存在被可视化为暗图像。另外的散射层32可以包括荧光颜料，其增强光散射安全特征件的外观。
遗憾的是，已经发现，以这种方式将一些类型的安全特征件(如用于第一安全特征件11和第二安全特征件12的)与负标记安全特征件13组合在一起可以具有不期望的效果。这种不期望的效果是由于来自第一安全特征件11和第二安全特征件12中的一个或两个的干扰而引起的负标记在透射下不清晰可见。例如，已经发现如上所述的透镜状安全特征件的光密度在0.3至0.7的范围内，更优选地是0.4-0.6，这比用于负标记的优选光密度0.20至0.30更高。
当在透射下观察时增加负标记的清晰度的一种方式是增加光透射区域26的尺寸，以允许更多的光透射。但是，如上所述，这进而可以对组合的某些类型的安全特征件具有多个不期望的影响。首先，它可以导致负标记在反射光中(从安全设备的任一侧)可见。其次，当从方向Y观看时，它可以干扰光散射安全特征件12的标记。第三，它还可以导致第一安全特征件11和第二安全特征件12的元件通过负标记从安全设备10的错误侧可见，即，当从Y侧观看时，第一安全特征件11变得可见，并且当从X侧观看时，第二安全特征件12变得可见。再次，这可以对结果所得的安全效果造成干扰。
这个问题的解决方案是将任何透明(clear)区域26的最小维度增加到至少200μm并且更优选地至少300μm，并且在透射区域26内提供低光密度层。低光密度层在视觉光谱区域中是半透明的，并且当在反射光下观看时具有与不透明区域27基本相同的表面外观。因此，当在反射光下观看物品安全设备10时，透射区域26非常类似于部分不透明层25的不透明区域27。但是，当在透射光下观看安全设备10时，透射区域26易于观看者辨别。实际上，低光密度层用于在反射光下伪装透射区域而不会过多地干扰光的透射，使得透射区域26在透射光下仍然视觉上可检测。
低光密度层的光密度在0.05-0.7的范围内，并且优选地在0.05-0.3的范围内，更优选地在0.05-0.2的范围内。
在一个实施例中，低光密度层包括位于透射区域26内的不透明材料的元件34的遮蔽物。遮蔽物可以是规则的或随机的。实际上，术语“屏幕”应当被广义地解释为涵盖许多不同形状的屏幕元件34。也可以使用非线性屏幕。例如，屏幕可以包括圆形或正弦曲线的点或线阵列。
优选地，被遮蔽元件34覆盖的透射区域26的百分比在15-50％的范围内，更优选地在20-40％的范围内。线的宽度或屏幕元件34的直径优选地在50-200μm的范围内，但这将取决于透射区域26的尺寸；但是，屏幕图案的覆盖范围更重要。虽然任何不透明的元件都可以用于屏幕元件34，但屏幕元件34优选地是镜面反射的，并且优选地它们由气相沉积的金属层或像金属的墨水层形成。屏幕元件34的一种合适的构造在图6中示出。
在另一个实施例中，低光密度层包括位于透射区域26内的连续材料层，其具有足够低的光密度，以便是半透明的。合适的材料包括某些类型的金属、其中具有光学可变颜料的印刷墨水、液晶层以及具有半透明反射层的衍射结构。
用于不透明和低光密度层两者的优选金属是真空沉积的铝，但是其它金属(例如镍、金、铜和钴:镍合金)可以用于一层或两层。代替真空沉积，可以使用诸如电镀之类的其它技术来沉积层。
在负标记安全特征件13由部分脱金属膜形成的情况下，对于低光密度层，半透明金属是优选的。实现此目的的一种方式是在其中已经形成透射区域26的部分脱金属薄膜的金属侧上真空沉积铝。这形成了一个薄层，它叠加在不透明区域27上和透射区域26中。低光密度层的材料必须被选择为足够厚，以提供高水平的反射率，但另一方面，必须足够薄，以允许入射在其上的视觉上可检测的光部分透射通过它。
在适当的时候，可以在结构内使用两个或更多个薄的透明或半透明层来代替单个低光密度层，组合光密度优选地在如上所述的范围内。
这种低光密度层的添加令人惊讶地导致透射中负标记的清晰度的改进，同时防止了上面提到的反射中的看穿问题。低光密度层通过平衡安全设备10的反射外观和透射外观来实现这种改进。
为了解释低光密度层如何实现这种改进，由透镜状安全特征件(如第一安全特征件11)、光散射安全特征件(如第二安全特征件12)和由部分脱金属薄膜形成的负标记安全特征件13的组合引起的问题应当首先被考虑。当图像元素19被印刷成细线并且优选地以深色印刷时，透镜状安全特征件是最有效的。但是，这可降低图像/颜色切换之间的对比度。透镜状安全特征件可以与金属背衬层组合，如WO-A-2011/051668中所描述的，其可以是全金属层或部分脱金属层。但是，金属使透镜状安全特征件的反射外观更具镜面性，因此是依赖照明的。在一些角度，由于金属，对比度更好，但如果对比度增强随角度改变，那么可以遮掩图像/颜色切换。因此，可以在图像元件19和金属之间使用可以提供光散射层的着色层18，这减少了金属的镜面效应但是没有消除它。如果金属被图案化(即，部分脱金属)，那么在一些角度的反射中仍然存在一些影响，这与透镜状安全特征件的图像竞争，尤其是当脱金属区域变大时。
如果存在可以用作第二安全特征件12的部分光散射层30的通过脱金属层可见的较暗的涂层(诸如暗磁性墨水)，那么问题更严重。这同样适用于任何其它位于安全基板的背面上的暗印记。如果有可能使用小的脱金属标记，那么可以解决这个问题，但是图像元素19的暗色减少了通过安全设备10的透射，这降低了负标记安全特征件13的效果。
此外，着色层18也减少了透射，但是这可以比图像元素19的暗印记的效果更小。
虽然脱金属标记的尺寸的增加将抵消这两个问题，但是这样做会导致来自安全设备10的相对侧的安全特征件之间的干扰。例如，如果光散射层30由暗着色材料形成，那么这将通过透镜状安全特征件在反射下在光散射区域31与脱金属标记重叠之处变得可见。为了克服这一点，低光密度层提供了一定量来自脱金属区域的镜面反射，这降低了在反射下金属区域和脱金属区域之间的对比度。因此，透镜状安全特征件的外观在安全设备10的第一侧上占主导地位，并且光散射层30的外观在安全设备10的第二侧上占主导地位。
多种不同类型的安全特征件可以用于第一安全特征件11和第二安全特征件12。例如，作为透镜状安全特征件的替代，第一安全特征件11可以是色移特征件，诸如薄膜干涉结构、多层聚合结构或液晶结构，其生成依赖角度的着色反射。利用薄膜干涉结构的安全设备的示例在US-B-4186943和US-A-20050029800中描述，并且利用多层聚合物结构的安全设备的示例在EP-A-1047549中描述。这些可以被设计为在反射下观看时示出标记，或者它们可以仅示出色移。为第一安全特征件11和第二安全特征件12选择的安全特征件在组合时还必须至少部分地透射光，以使负标记安全特征件13能够在透射下可视化。安全特征件中的至少一个还具有标记，该标记至少部分地与由负标记安全特征件13的透明(clear)区域26定义的标记重叠。
当考虑整个安全设备10时，光透射区域26中的光密度在0.4-1.2的范围内，并且优选地在0.6-1.0的范围内。
如果使用色移特征件的另一种此类形式作为第一安全特征件11，那么发生与关于透镜状安全特征件所描述的类似问题。因为这种特征件在透射下也是暗的。

Claims (18)

1.一种安全设备，包括：
部分不透明层，包括由一个或多个不透明区域包围的多个光透射区域，所述光透射区域定义当安全设备在透射下被观看时可见但在反射下不可见的负标记，所述负标记具有最小维度200μm；
第一安全特征件，在部分不透明层的形成安全设备的第一侧的一侧上；以及
第二安全特征件，在部分不透明层的形成安全设备的第二侧的相对侧上；
其中第一安全特征件和第二安全特征件中的至少一个包括当安全设备在反射下从安全设备的第一侧或第二侧之一被观看时可见并且与所述负标记至少部分重叠的标记；以及
在光透射区域内提供在视觉光谱区域中是半透明的低光密度层，所述低光密度层包括基本上连续的半透明材料层或由不透明遮蔽元件形成的遮蔽物。
2.如权利要求2所述的安全设备，其中第一安全特征件是光学可变安全特征件。
3.如权利要求2所述的安全设备，其中光学可变安全特征件是色移特征件。
4.如权利要求2或权利要求3所述的安全设备，其中光学可变安全特征件包括聚焦元件阵列。
5.如权利要求2或权利要求3所述的安全设备，其中光学可变安全特征件包括透镜状设备、莫尔干涉设备或莫尔放大设备。
6.如权利要求2至5中任一项所述的安全设备，其中，当在反射下观看安全设备的第一侧时，所述标记包括在至少两个相应的视角下是明显的至少两个不同的图像。
7.如前述权利要求中任一项所述的安全设备，其中第二安全特征件是定义所述标记的光散射安全特征件，当在反射下观看安全设备的第二侧时，所述标记是可见的。
8.如前述权利要求中任一项所述的安全设备，其中第一安全设备和第二安全设备各自具有当分别从安全设备的第一侧和第二侧在反射下观看安全设备时可见的标记，并且每个所述标记至少部分地与所述负标记重叠。
9.如前述权利要求中任一项所述的安全设备，其中部分不透明层是部分脱金属膜，不透明区域是金属区域。
10.如前述权利要求中任一项所述的安全设备，其中光透射区域中安全设备的总光密度在0.4-1.2的范围内，并且优选地在0.6-1.0的范围内。
11.如前述权利要求中任一项所述的安全设备，其中负标记的最小维度为300μm。
12.如前述权利要求中任一项所述的安全设备，其中低光密度层包括由不透明遮蔽元件形成的遮蔽物，所述遮蔽物覆盖透射区域的面积的15％至50％，并且更优选地是20％至40％。
13.如权利要求12所述的安全设备，其中遮蔽元件是镜面反射的。
14.如权利要求13所述的安全设备，其中遮蔽元件由金属或金属性墨水形成。
15.如权利要求1至11中任一项所述的安全设备，其中低光密度层的光密度在0.05-0.7的范围内，优选地在0.05-0.3的范围内，并且更优选地在0.05-0.2的范围内。
16.如权利要求1至11或15中任一项所述的安全设备，其中半透明材料是金属或金属性墨水。
17.一种安全基板，包括基底基板和如前述权利要求中任一项所述的安全设备，所述安全设备至少部分地嵌入基底基板中或被施用到基底基板。
18.一种由权利要求17的安全基板形成的安全文档，优选地包括钞票、凭单、印章、认证标签、护照、支票、证书或身份证。
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