CN110303795A - 具有金属化结构表面的安全元件 - Google Patents

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CN110303795A CN201910236218.XA CN201910236218A CN110303795A CN 110303795 A CN110303795 A CN 110303795A CN 201910236218 A CN201910236218 A CN 201910236218A CN 110303795 A CN110303795 A CN 110303795A
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Abstract

本发明公开了一种具有金属化结构表面的安全元件，所述安全元件包括：基材，所述基材具有第一结构化主表面和第二结构化主表面；第一金属层，所述第一金属层涂覆在所述第一结构化主表面上，其中所述第一金属层的透明度为在10％和90％之间；和第二金属层，所述第二金属层涂覆在所述第二结构化主表面上。

Description

具有金属化结构表面的安全元件
背景技术
在许多行业中的产品伪造都在增加。为了保护，有价值的物品诸如品牌物品通常设置有安全元件，这些安全元件允许验证物品的真实性，并且同时用作防止未经授权的复制的保护。安全元件在保护真实性方面发挥着特殊作用，因为即使使用最现代的复印机也无法再现这些元件。但是，需要更好的安全元件。
发明内容
因此，在一个方面，本发明提供了一种安全元件，包括：基材，其具有第一结构化主表面和第二结构化主表面；第一金属层，其涂覆在第一结构化主表面上，其中第一金属层的透明度为在10％和90％之间；和在第二金属层，其涂覆在第二结构化主表面上。
在另一个方面，本公开提供了一种方法，包括：提供当前应用的安全元件；并且从安全元件获得反射衍射图案。
已汇总了本公开的示例性实施方案的各个方面和优势。以上发明内容并不旨在描述本公开的每个例示的实施方案或每种实施方式。另外的特征和优点在随后的实施方案中公开。下面的附图和具体实施方式更具体地举例说明了使用本文所公开的原理的某些实施方案。
附图说明
结合附图考虑本公开的各种实施方案的以下详细描述可更全面地理解本公开，其中：
图1为安全元件的一个实施方案的示意性侧视图。
虽然可能未按比例绘制的以上附图示出了本公开的各种实施方案，但还可以设想其它实施方案，如在具体实施方式中所指出。在所有情况下，本公开通过示例性实施方案的表示而非通过表达限制来描述当前公开的发明。应当理解，本领域的技术人员可想出许多其它修改和实施方案，这些修改和实施方案落在本公开的范围和实质内。
具体实施方式
在详细解释本公开的任何实施方案之前，应当理解在本申请中本发明不限于在下文描述中提及的部件的使用、构造和布置的细节。本发明容许其它实施方案并且容许以各种方式操作或进行，对于本领域的普通技术人员而言，在阅读本公开时，这些方式将显而易见。另外还应当理解，本文中所用的用语和术语均出于说明目的，不应当被视为限制性的。本文中“包括”、“包含”或“具有”以及其变型的使用意指涵盖其后所列举的项目及其等同形式以及附加的项目。应当理解，可利用其它的实施方案，并且可在不脱离本发明范围的前提下，作出结构变化或逻辑变化。
如本说明书所使用，通过端点表述的数值范围包括该范围内所包含的所有数值(例如1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.8、4和5等)。
安全元件的光传输特性被描述为透明度。安全元件的透明度通常通过其总透射率来测量。总透射率是透射光与入射光的比率。存在两个影响因素：反射率和吸收率。例如：入射光＝100％-(吸收率＝-1％+反射率＝-5％)＝总透射率＝94％。常规载玻片的总透射率为约92％。金属化可显著降低总透射率，这主要是由于金属涂层的吸收行为并且取决于金属涂层厚度。例如，涂覆有100nm银的载玻片的总透射率为小于1％。涂覆有10nm银的载玻片的总透射率为约69％。
除非另外指明，否则本说明书和实施方案中所使用的表达量或成分、特性测量等的所有数值在所有情况下均应理解成由术语“约”来修饰。因此，除非有相反的说明，否则在上述说明书和所附实施方案列表中示出的数值参数可根据本领域的技术人员利用本公开的教导内容寻求获得的期望属性而变化。最低程度上说，并且在不试图将等同原则的应用限制到受权利要求书保护的实施方案的范围内的情况下，至少应当根据所报告的数值的有效数位的数量并通过应用惯常的四舍五入法来解释每个数值参数。
对安全元件的需求增加，以允许验证物品(例如，品牌物品)的真实性。本申请提供了一种安全元件，其可用于验证物品的真实性。
图1为安全元件100的一个实施方案的示意性侧视图。安全元件100包括基材120。基材120包括第一结构化主表面122和第二结构化主表面126。第一结构化主表面122和第二结构化主表面126可包括多个特征部123。安全元件100还可包括第一金属层130，其在基材120的第一结构化主表面122上。安全元件100还可包括第二金属层150，其在基材120的第二结构化主表面126上。在图1的实施方案中，第一金属层或第二金属层可符合第一结构化主表面或第二结构化主表面的特征部的形状。另选地，在其他实施方案中，第一金属层或第二金属层可具有第一主表面和第二平坦主表面，第一主表面符合特征部的形状。在一些实施方案中，第一金属层的透明度可为在10％和90％之间、在20％和90％之间、在30％和90％之间、在40％和90％之间或在50％和90％之间。在一些实施方案中，第二金属层的透明度可为小于50％、小于40％、小于30％、小于20％、小于10％或小于5％。安全元件100还可包括任选的粘结剂。在一些实施方案中，第一金属层或第二金属层可以是连续的单层。在一些实施方案中，第一金属层或第二金属层可不被图案化。
在一些实施方案中，多个特征部123可以是多个微米级特征部。在一些实施方案中，多个特征部123可以是多个纳米级特征。在一些实施方案中，多个特征部123可以是随机排列的特征部。在一些实施方案中，随机排列的特征部可以是随机排列的纳米级特征部。在一些实施方案中，多个微米级特征部或纳米尺度特征部可以是随机排列的特征部。在一些实施方案中，多个特征部123可以是有序排列的特征部。在一些实施方案中，多个微米级特征部或纳米尺度特征部可以是有序特征部。在一些实施方案中，第一结构化主表面或第二结构化主表面包括多个微米级特征部和纳米级特征部两者，纳米级特征部的至少部分可形成在微米级特征部上。在一些实施方案中，第一结构化主表面或第二结构化主表面可包括有序微米级特征部和随机排列的纳米尺度特征部两者。在一些实施方案中，微米级特征部或纳米级特征部可以是微复制特征部。在一些实施方案中，微米级特征部或纳米级特征部可以是线性棱镜。
在一些实施方案中，纳米级特征部具有高的高宽比(高度与宽度的比率)。在一些实施方案中，纳米级特征的高宽比(高度与宽度的比率)是1：1、2：1、4：1、5：1、8：1、10：1、50：1、100：1或200：1。在一些实施方案中，纳米级特征的高宽比(高度与宽度的比率)可为大于1：1、2：1、4：1、5：1、8：1、10：1、50：1、100：1或200：1。纳米级特征部可以是诸如例如纳米台柱或纳米圆柱或包括纳米台柱或纳米圆柱的连续纳米壁。在一些实施方案中，纳米级特征部具有基本垂直于基材的陡峭侧壁。在一些实施方案中，大多数纳米级特征部可用掩模材料覆盖。
在如图1所示的实施方案中，特征部是线性棱镜特征部。每个线性棱镜特征部123包括顶角132和高度154，高度154从公共基准面诸如例如主平面表面160测量。在某些情况下，诸如当希望减少光学耦合或润湿度时，线性棱镜特征部中的一些较短并且线性棱镜特征部中的一些较高。顶角或二面角132可具有在应用中可需要的任何值。例如，在一些情况下，顶角132可为在约70度至约110度、或约80度至约100度或约85度至约95度的范围内。在一些情况下，微观结构123具有相等的顶角，所述顶角可例如为在约88度或89度至约92度或91度的范围内，诸如90度。
基材可包括以下项中的任一者：多种非聚合物材料，诸如玻璃；或各种热塑性和交联聚合物材料，诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)，(例如双酚A)聚碳酸酯、乙酸纤维素、聚(甲基丙烯酸甲酯)和聚烯烃诸如常用于各种光学器件中的双轴向取向的聚丙烯、环烯烃聚合物(COP)和环烯烃共聚物(COP)。在一些实施方案中，基材可以是可移除基材。
第一金属层或第二金属层可由多种材料形成，所述材料包括例如单独金属、多层金属、作为混合物的两种或更多种金属、金属间化合物或合金、半金属或准金属、金属氧化物、金属和混合金属氧化物、金属和混合金属氟化物、金属和混合金属氮化物、金属和混合金属碳化物、金属和混合金属碳氮化物、金属和混合金属氮氧化物、金属和混合金属硼化物、金属和混合金属氧硼化物、金属和混合金属硅化物、类金刚石碳、类金刚石玻璃、石墨烯及其组合。示例性的单独金属可包括Au、Ag、Pt、Cu、Al和Cr。示例性金属氧化物包括硅氧化物诸如二氧化硅、铝氧化物诸如氧化铝、钛氧化物诸如二氧化钛、铟氧化物、锡氧化物、氧化铟锡(ITO)、氧化钽、氧化锆、氧化铌以及它们的组合。其它示例性材料包括碳化硼、碳化钨、碳化硅、氮化铝、氮化硅、氮化硼、氮氧化铝、氮氧化硅、氮氧化硼、硼氧化锆、硼氧化钛以及它们的组合。
粘结剂可以是有机粘结剂。可用于研磨复合物的适合的有机粘结剂的示例包括酚醛、氨基塑料、氨基甲酸酯、环氧树脂、丙烯酸树脂、氰酸酯、异氰脲酸酯、胶水以及它们的组合。在一些实施方案中，粘结剂可包括丙烯酸聚合物、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸2-乙基己基脂肪、引发剂包括二苯甲酮、相关的氨基苯甲酮二乙基铝、无色结晶紫、甲苯磺酸-水合物和金刚石GH孔雀石绿，9G包含可光聚合的单体、APG-400和BPE-500，溶剂包含甲基乙基酮。
基材120可具有在应用中可需要的任何折射率。例如，在一些情况下，基材的折射率为约1.4至约1.8、或约1.5至约1.8或约1.5至约1.7。在一些情况下，基材的折射率为不小于约1.5、或不小于约1.55、或不小于约1.6、或不小于约1.65或不小于约1.7。
当前应用的安全元件可用作安全和认证应用的标识特征部，例如，防伪标签、认证胶带或识别特征部，用于文件认证、车牌、加驶执照、护照和货币、高级食品、药品和医疗保健包装。安全元件可以显示独特的反射衍射图案，例如尖锐的光谱线和/或点。描述了验证物品真实性的方法。该方法可包括提供当前应用的安全元件并从安全元件获得反射衍射图案。该方法可进一步包括基于反射衍射图案确定真实性，例如通过用户的眼睛或可见光检测设备。在一些实施方案中，可通过将激光施加到安全元件来获得反射衍射图案。
以下实施方案旨在举例说明本公开而非进行限制。
实施方案
实施方案1是一种安全元件，包括：基材，其具有第一结构化主表面和第二结构化主表面；第一金属层，其涂覆在第一结构化主表面上，其中第一金属层的透明度为在10％和90％之间；和第二金属层，其涂覆在第二结构化主表面上。
实施方案2是根据实施方案1所述的安全元件，其中第二金属层的透明度为小于50％。
实施方案3是根据实施方案1至2中任一项所述的安全元件，其中所述第一金属层或所述第二金属层是连续单层。
实施方案4是根据实施方案1至3中任一项所述的安全元件，其中第一金属层或第二金属层未被图案化。
实施方案5是根据实施方案1至4中任一项所述的安全元件，其中第一结构化主表面或第二结构化主表面包括多个特征部。
实施方案6是根据实施方案5所述的安全元件，其中多个特征部是纳米级特征部。
实施方案7是根据实施方案5所述的安全元件，其中多个特征部是随机排列的特征部。
实施方案8是根据实施方案7所述的安全元件，其中随机排列的特征部为随机排列的纳米级特征部。
实施方案9是根据实施方案5所述的安全元件，其中多个特征部是有序排列的特征部。
实施方案10是根据实施方案5所述的安全元件，其中多个特征部包括微米级特征部和纳米级特征部。
实施方案11是根据实施方案5所述的安全元件，其中多个特征部包括有序的微米级特征部和随机排列的纳米级特征部。
实施方案12是根据实施方案10-11所述的安全元件，其中纳米级特征部形成在微米级特征部上。
实施方案13是根据实施方案1-12所述的安全元件，还包括粘结剂。
实施方案14是根据实施方案1-13所述的安全元件，其中第一金属层或第二金属层包含单独金属、多层金属、作为混合物的两种或更多种金属、金属间化合物或合金、半金属或准金属、金属氧化物、金属和混合金属氧化物、金属和混合金属氟化物、金属和混合金属氮化物、金属和混合金属碳化物、金属和混合金属碳氮化物、金属和混合金属氮氧化物、金属和混合金属硼化物、金属和混合金属氧硼化物、金属和混合金属硅化物、类金刚石碳、类金刚石玻璃、石墨烯及其组合。
实施方案15是根据实施方案14所述的安全元件，其中单独金属选自Au、Ag、Pt、Cu、Al和Cr的组。
实施方案16是根据实施方案1-15所述的安全元件，其中安全元件是防伪标签。
实施方案17是一种方法，包括：
提供根据实施方案1-16所述的安全元件；以及
从安全元件获得反射衍射图案。
实施方案18是根据实施方案17所述的方法，还包括基于反射衍射图案确定真实性。
实施方案19是根据实施方案18所述的方法，其中确定真实性包括由用户的眼睛或可见光检测设备确定图案。
实施方案20是根据实施方案1-19所述的方法，其中获得反射衍射图案包括将激光施加到安全元件。
实施例
以下实施例仅是为了进行示例性的说明，并非旨在过度限制所附权利要求书的范围。尽管示出本公开的广义范围的数值范围和参数为近似值，但尽可能精确地记录具体示例中示出的数值。然而，任何数值都固有地包含某些误差，在它们各自的测试测量中所存在的标准偏差必然会引起这种误差。最低程度上说，并且在不试图将等同原则的应用限制到权利要求书的范围内的前提下，至少应当根据所报告的数值的有效数位并通过应用惯常的四舍五入法来解释每个数值参数。
除非另外指明，否则在实施例和本说明书的其余部分中的所有份数、百分数、比率等等均基于重量计提供。除非另有说明，否则所用的溶剂和其它试剂可得自威斯康星州密尔沃基的西格玛奥德里奇化学公司(Sigma-Aldrich Chemical Company(Milwaukee,WI))。
测试方法：
以下测试方法用于表征溅射的银涂层和组装的制品。
方法1：陶瓷涂层厚度
使用Veeco Dektak表面光度仪(纽约州普莱恩维尤的维易科精密仪器(VeecoInstruments,Plainview,NY))间接测量陶瓷涂层厚度。将Kapton胶带施加在载玻片的表面上并且部分地将其覆盖。使用PVD(溅射)将陶瓷涂覆在载玻片的覆盖和未覆盖的表面上之后，从载玻片上移除胶带，并且当Veeco Dektak接触表面光度仪的触针探针扫过载玻片的涂覆和未涂覆表面时，从观察到的阶跃变化确定涂层厚度。
方法2：反射衍射图案
来自激光指示器的激光束指向物品的表面，并且反射衍射图案投射在纸张、便利贴或可用作投影屏幕的任何基材上。激光点和制品表面之间的距离可以是几厘米到数十厘米。入射激光束到制品表面的角度可以是5度至75度。可在投影屏幕上使反射衍射图案可视化。
实施例1：
在批量真空溅射涂覆机中从76.2mm圆形银靶溅射金属银涂层。将3MTM BrightnessEnhancement Film(BEF)(3MTM亮度增强膜)置于设置在真空室的内部的基材架上，其中溅射金属靶位于基材架上方228.6mm的高度处。BEF的微棱镜表面面向溅射靶。在真空室被抽空至2×10-5托基准压力后，允许氩气进入该室的内部，并且将真空室的总压力调节至3毫托。使用0.5千瓦的恒定功率电平下的DC电源开始溅射，直到涂层厚度达到100nm。
实施例2：
在批量真空溅射涂覆机中从76.2mm圆形银靶溅射金属银涂层。将3MTM BrightnessEnhancement Film(BEF)(3MTM亮度增强膜)置于设置在真空室的内部的基材架上，其中溅射金属靶位于基材架上方228.6mm的高度处。BEF的微棱镜表面面向溅射靶。在真空室被抽空至2×10-5托基准压力后，允许氩气进入该室的内部，并且将真空室的总压力调节至3毫托。使用0.5千瓦的恒定功率电平下的DC电源开始溅射，直到涂层厚度达到100nm。
实施例3：
将3M Optically Clear Adhesive 8211(3M光学透明粘合剂8211)施加到来自实施例1的样品的金属化微棱镜表面上。然后将来自实施例2的样品的非金属化侧面层压到粘合剂上，其中来自实施例2的样品的微棱镜的长轴垂直于来自实施例1的样品的微棱镜的长轴。通过测试方法#2观察具有点状径向弧和虚线直线的复合反射衍射图案。
实施例4：
包含球形微透镜阵列的微结构化膜可购自韩国未来奈米科有限公司(MNTechCo.Ltd(South Korea)。将膜置于设置在真空室的内部的基材架上，其中溅射金属靶位于基材架上方228.6mm的高度处。膜的球形微透镜阵列面向溅射靶。在真空室被抽空至2×10-5托基准压力后，允许氩气进入该室的内部，并且将真空室的总压力调节至3毫托。使用0.5千瓦的恒定功率电平下的DC电源开始溅射，直到涂层厚度达到10nm。
实施例5：
将3M Optically Clear Adhesive 8211(3M光学透明粘合剂8211)施加到来自实施例1的样品的金属化微棱镜表面上。然后将来自实施例4的样品的非金属化侧面层压到粘合剂上。通过测试方法#2观察来自所得制品的多个点状径向弧的复合反射衍射图案。
本文所引用的所有参考文献和公布全文均明确地以引用方式并入本公开本文讨论了本发明的例示性实施方案，并且引用了本发明范围内可能的变型。例如，结合一个例示性实施方案描绘的特征部可与本发明的其它实施方案结合使用。在不脱离本发明范围的前提下，本发明中的这些以及其它变型和修改对本领域内的技术人员将是显而易见的，并且应当理解，本发明并不限于本文阐述的例示性实施方案。因此，本发明仅受以下所提供的权利要求书及其等同物的限定。

Claims (20)

1.一种安全元件，包括：
基材，所述基材具有第一结构化主表面和第二结构化主表面；和
第一金属层，所述第一金属层涂覆在所述第一结构化主表面上，其中所述第一金属层的透明度为在10％和90％之间；和
第二金属层，所述第二金属层涂覆在所述第二结构化主表面上。
2.根据权利要求1所述的安全元件，其中所述第二金属层的透明度为小于50％。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的安全元件，其中所述第一金属层或所述第二金属层是连续单层。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的安全元件，其中所述第一金属层或所述第二金属层未被图案化。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的安全元件，其中所述第一结构化主表面或所述第二结构化主表面包括多个特征部。
6.根据权利要求5所述的安全元件，其中所述多个特征部是纳米级特征部。
7.根据权利要求5所述的安全元件，其中所述多个特征部是随机排列的特征部。
8.根据权利要求7所述的安全元件，其中所述随机排列的特征部为随机排列的纳米级特征部。
9.根据权利要求5所述的安全元件，其中所述多个特征部是有序排列的特征部。
10.根据权利要求5所述的安全元件，其中所述多个特征部包括微米级特征部和纳米级特征部。
11.根据权利要求5所述的安全元件，其中所述多个特征部包括有序的微米级特征部和随机排列的纳米级特征部。
12.根据权利要求10-11所述的安全元件，其中所述纳米级特征部形成在所述微米级特征部上。
13.根据权利要求1-12所述的安全元件，还包括粘结剂。
14.根据权利要求1-13所述的安全元件，其中所述第一金属层或所述第二金属层包含单独金属、多层金属、作为混合物的两种或更多种金属、金属间化合物或合金、半金属或准金属、金属氧化物、金属和混合金属氧化物、金属和混合金属氟化物、金属和混合金属氮化物、金属和混合金属碳化物、金属和混合金属碳氮化物、金属和混合金属氮氧化物、金属和混合金属硼化物、金属和混合金属氧硼化物、金属和混合金属硅化物、类金刚石碳、类金刚石玻璃、石墨烯及其组合。
15.根据权利要求14所述的安全元件，其中所述单独金属选自Au、Ag、Pt、Cu、Al和Cr的组。
16.根据权利要求1-15所述的安全元件，其中所述安全元件是防伪标签。
17.一种方法，包括：
提供根据权利要求1-16所述的安全元件；以及
从所述安全元件获得反射衍射图案。
18.根据权利要求17所述的方法，还包括基于所述反射衍射图案确定真实性。
19.根据权利要求18所述的方法，其中确定所述真实性包括由用户的眼睛或可见光检测设备确定所述图案。
20.根据权利要求1-19所述的方法，其中获得所述反射衍射图案包括将激光施加到所述安全元件。
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