CN1622883A - 对基片制造方法的改进 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及对基片制造方法的改进，所述基片可以以各种形状和尺寸应用于各种验证和安全领域，这种方法结合了由对防伪元件进行金属化或者脱金属所形成标记的优点和液晶材料的色彩偏移效果的优点。因此，本发明提供了一种制造基片的方法，包括下述步骤：在基本透明的聚合薄膜的一个侧面上将一种深色抗蚀剂涂敷在金属层的至少一部分上；将金属从没有被所述抗蚀剂覆盖的区域中去除，以形成脱金属区域；以及在所述抗蚀剂和脱金属区域的上方涂敷一种聚合液晶材料。

Description

对基片制造方法的改进
本发明涉及对基片制造方法的改进，所述基片可以以各种形状和尺寸用于各种鉴定和安全领域，其结合了由对防伪元件进行金属化或者脱金属处理所形成标记的优点和液晶材料的色彩偏移效果的优点。
彩色影印机和其它成像系统的不断普及以及彩色影印技术质量的提高，已经导致了伪造钞票、护照以及身份证等现象的增多。因此，必须在现有的特征上增添额外的验证或者安全特征。已经采取的步骤是，在这些证件内引入无法被影印机再现的可变光学特征。还存在一种要求是引入那些可以用肉眼辨别但是无法被影印机“看到”或者看到不同内容的特征。由于影印操作一般涉及将高能光线散射到一个包含待复印图像的原始文件上，所以一种解决方案将是在该文件内结合入一个或者多个在反射和透射光线中具有不同感知的特征，一种例子是水印及其增强型水印。
已知的是，当在透射和反射光线中进行观看时，某些液晶材料会在颜色上显现出差异，并且呈现出一种角度决定颜色的反射现象。鉴于为了形成与众不同的光学特性，液晶材料已经被结合入文件、身份证和其它防伪元件内。EP-A-0435029涉及一种数据载体，比如身份证，在该数据载体中包括一个液晶聚合物层或者薄膜。这种液晶聚合物在室温下呈固体形式，并且一般位于一个层压结构内。其意图在于对于所有的视角来说，使得被涂敷在黑色背景上的液晶层将在反射光谱中呈现很高的色纯度。用于验证真实性的自动测试被描述成在单次组合式测量中利用反射光线的波长和偏振性能来进行。这种操作具有的缺点是光学复杂性，利用单次绝对反射测量需要在黑色背景上具有一致的液晶区域。AU-488652也涉及通过将一种与众不同的可变光学特征结合入防伪元件内而防止伪造品。该专利公开了使用一种被层压在两个塑料薄层之间的液晶“油墨”。所述液晶被涂布在一个黑色背景上，从而使得仅有光线的反射波长被看作色彩。该专利主要在于晶体，其具有随着温度的变化而改变色彩的性能。
胆甾醇型液晶在手性向列相(in the chiral nematic phase)中具有某些独特性能。手性向列相会产生出一种角度决定颜色的反射现象，并且当在透射或者反射光线中进行观看时，存在色彩差异。胆甾醇型液晶形成了一种螺旋结构，其在一个窄的波长带上反射圆形偏振光线。波长是螺旋结构的节距的一个函数，所述螺旋结构通过在液晶材料中排列而形成。这种结构的一个示例被描绘在图1中，同时胆甾醇型液晶的螺旋轴线沿着箭头X的方向。反射波长可以通过合适的选取液晶中的化学组分来进行微调。所述材料可以被选择成对温度敏感或者不敏感。圆形偏振光线的两个旋转性可以通过选取合适的材料得以反射，并且由此可以利用双液晶层来实现在特定波长处的高反射性。反射光线的波长还取决于入射角度，其会导致观察人员随着装置被倾转(图2)而感知到色彩变化。
在黑色背景上，仅会观察到反射效果，因为从后方透射来的光线很少。当黑色背景被去除或者不存在并且在透射光线中观看装置时，透射色彩的强度会埋没反射色彩。
在未发生反射的光线中，一少部分被吸收，而其余部分通过液晶材料3进行透射。当合适构造时，在沿着箭头Y方向的透射色彩与沿着箭头Z的反射色彩之间存在戏剧性改变(图3)。在图3中，位于液晶层3任一侧面上的区域是透明聚酯或者玻璃。为了实现这种效果，基片上被液晶占据的区域必须透明或者半透明。透射色彩和反射色彩是互补的，比如，一个绿色的反射色彩会产生出一个品红色透射色彩。
在钞票领域中，尤其是在防伪元件或者防伪线的领域中，已经证实使用诸如在EP-A-319157中描述的脱金属标记能够非常有效地减轻伪造现象。但是，在安全商业中，不断地努力寻找新的和进一步改进的防伪造安全特征始终是有益的。所希望的是，同时利用脱金属字符的非常有益特性和来自于液晶材料的色彩偏移效果。
根据本发明，在此提供了一种制造基片的方法，包括下述步骤：在一个基本上透明的聚合薄膜的第一侧面上将一种深色抗蚀剂涂敷在一个金属层的至少一部分上；从没有被抗蚀剂覆盖的区域去除金属，以形成脱金属区域；以及在抗蚀剂和脱金属区域的上方涂敷一种聚合液晶材料。
本发明还提供了一种利用这种方法制成的基片。
仅作为示例，下面将参照附图对本发明的一个优选实施例进行描述，在附图中：
图1描绘了一种胆甾醇型液晶材料的手性向列排布；
图2示出了来自于胆甾醇型液晶的反射光线如何随着入射角度发生变化；
图3描绘了入射到一种液晶材料上的光线的透射和反射过程；
图4和5是横跨由本发明形成的两个替代性细长鉴定发明物的宽度的横剖面；而
图6是图5中所示细长鉴定发明物的平面视图。
图7是基片10的另外一个实施例的横剖面，其形成了一个层压结构的一部分；
图8是基片10的又一个实施例的横剖面。
图1至3已经作为本发明的背景技术进行了详细描述。
下面参照图4，在此示出了一个利用本发明中的方法形成的基片10，其用于装置的安全或者验证。所述方法需要一个金属化薄膜，该金属化薄膜包括一个由PET或者类似材料形成的基本上纯净聚合薄膜11，在其第一侧面上具有一个由金属12形成的不透明层。一种合适的预先金属化薄膜是来自于DuPont的金属化MELINEX S薄膜，其优选厚度为19微米。
金属层12上印刷有一种抗蚀剂13，其包含一种黑色或者深色的染料或者色素。合适的抗蚀剂包括混合入一种材料内的BASE Neozapon X51染料或者“Carbon Black 7”色素(优质散布)，其中所述材料对金属具有良好的粘附性并且具有抗腐蚀能力。根据涂布厚度和所需黑度，染料比例可以高达抗蚀剂最终涂布量的50％(重量比)。一种合适的抗蚀剂材料示例是氯乙烯/醋酸乙烯共聚物，比如Union Carbide Ucar树脂、Sun VHL 31534、或者Wacker Vinnol E 15/45m。随后，按照一种公知的脱金属工艺，利用氢氧化钠洗对印制的金属化薄膜11进行部分脱金属处理，所述氢氧化钠洗能够将未印刷抗蚀剂13区域中的金属去除。涂布有抗蚀剂13的其余区域形成了一个黑色层，当从散布有透明区域的第一侧(沿着箭头Y)对脱金属薄膜11进行观看时，所述黑色层是可见的。金属层12的其余部分中的光亮金属仅能够从脱金属薄膜11的另一侧看到(沿着箭头X)。抗蚀剂13可以被印制成标记15的形式(参见图6)，比如文字、数字、图案以及类似标记；在这种情况下，最终的标记14将以正向方式(positively)被金属化，同时金属仍旧被深色或者黑色抗蚀剂13所覆盖。可选择地，抗蚀剂13可以被印刷成能够形成负向的(negatively)标记，在这种情况下，最终的标记14将由脱金属区域形成。但是，所形成的标记14可以从两侧清晰看到，尤其是利用透射光线，这是因为金属已经被去除的区域与其余不透明区域之间形成了反差。
接着，在黑色抗蚀层13的其余部分和脱金属区域上，由聚合液晶材料形成的层15被涂布、转印或者层压在脱金属薄膜11上。这样可以在成品基片10利用利用反射光线从第一侧看到时(沿着箭头Y)，产生一个明显可见的色彩偏移效果；并且当从另外一侧进行观看时(沿着箭头X)，产生一个金属光亮部分涂敷层。此外，清晰的正向和负向标记14可以利用透射光线从任一侧看到。对于该工艺来说，将会需要在黑色抗蚀层13与液晶层15之间应用一个由合适粘合剂16形成的层。
当前述基片10或者由其制得的带或者线被包括在纸张中时，层12中的其余金属不会被直接看到。所述金属要么被由抗蚀剂制成的遮蔽涂层13(masking coat)隐藏起来，要么被纸张隐藏起来，来提供不透明性，由此能够使得脱金属区域和金属化区域之间的反差清晰可见。
当从纸张的背面进行观看时，如果不希望出现金属效果，可以使用一个额外的遮蔽涂层以及由抗蚀剂13形成的黑色层，并且一种用于所述遮蔽涂层的合适材料将是Coates 3188XSN或者Coats Heliovyl WhiteS90 353。一般涂布重量被建议为2GSM的范围内。
尽管使用黑色或者颜色非常深的染料会导致出现非常强烈的色彩偏移效果的危险，但是通过利用一种具有其它色彩的染色抗蚀剂或者色彩组合会产生其它效果，从而导致出现不同的色彩偏移的危险。
任选性地，另外一个防护层7可以被层压在或者涂布在液晶层15上。该层17可以是一个PET层压件或者一个防刮伤涂层。一种合适的防刮伤涂层可以是Wacker Vinnol E 15/45M。
抗蚀剂13中的黑色染料或者色素可以是一种导电材料，比如碳黑，以产生一个可机读层或者导电层。可选择地，为了形成一个可机读的磁性层，可以利用一种磁性材料，比如四氧化三铁。所述层可以连续或者不连续，并且比如可以为在EP-A-0516790或者WO-A-9825236中描述的形式。
在图5所示的本发明另外一个实施例中，仅有抗蚀剂层13中的某些部分包含一种黑色染料或者色素，并且某些部分18基本上是无色的，包含少量或者不包含染料/色素。当从第一侧(沿着箭头Y)进行观看时，金属层12中的金属可以在其余无色抗蚀区域18中清晰看到，不受液晶层17的影响。色彩偏移效果仅可以在深色的抗蚀剂区域13中看到。这一点在图6中示出。
无色的抗蚀剂区域18还可以包含一种荧光、发光或者磷光材料，从而使得尽管在这些区域中金属层12在通常光线下可以被看作金属，但是在UV光线下区域18具有一定的颜色。
荧光材料可以被用在抗蚀剂的涂层的单独层中。例如，一种荧光材料可以在抗蚀剂区域13、17的顶部上以独立涂层形式存在。可选择地，一种荧光材料可以被设置成一个位于基片10的背面(第二侧面)上的独立涂层(位于薄膜11与所述金属化表面相对的表面上)。在荧光材料存在于无色抗蚀剂区域18中并且一个涂层被涂敷在基片10前面或者背面上的情况下，由荧光材料发出的荧光色彩可以与在所述涂层中使用的材料发出的荧光色彩相同或者不同，来获得不同的视觉效果。在深色抗蚀剂区域13中也可以存在一种荧光材料，这种材料发出的荧光色彩与纯净抗蚀剂区域17和/或位于前面或背面上的涂层中的荧光材料发出的荧光色彩相同或者不同。
此外，在可以在无色抗蚀剂18下方看到金属的区域18中，一种全息结构可以被结合入所述金属层内。
由本发明产生的另外一种效果是，当离轴(off-axis)观看时，液晶的色彩会略微随着基片10的旋转而发生改变。当基片上包覆有一种粘结剂或者防刮伤涂层时，色彩变化减弱。水基粘结剂比如醋酸乙烯乳胶将是合适的。因此，如果所述粘结剂/防刮伤涂层被涂敷成一种图案或者图样形式，那么涂敷/未涂敷区域可以显现出不同的离轴色彩(different colours off-axis)。当未涂敷区域在元件10的运动过程中改变颜色时，反差更为清晰可见。
另外一种可以有效利用的效果是，当基片10被拉伸时，其会改变色彩(不可逆转地)。色彩将具有更长的波长(比如由绿色变为红色)，并且保持其色彩偏移能力(比如由目前的红色将变为离轴绿色)。
在抗蚀剂层13的无色部分18中使用荧光、发光或者磷光材料能够产生出令人感兴趣的效果。
利用这种方法制成的基片10可以被剪切或者裁切成块、片、条、带或者线，用于按照公知方法结合入塑料或者纸质基片内。尽管它们优选的是被部分地嵌入在一个纸质或者塑料基片内，但是它们也可以被贴敷在一个基片上或者完全嵌入于其内。
对于本技术领域中那些熟练技术人员来说还将明白的是，所提出的方法将与用于制造线的现有技术方案组合使用。可以使用的合适构造示例包括在EP-A-516790、WO-A-9825236以及WP-A-9928852中引用的构造。图7示出了如何通过将前述的基本结构层压到另外一个结构上来对基片10进行增强，而图8示出了一个更为综合的解决方案。
图7示出了一个层压在所述基本结构上的第二可机读构造。该可机读构造包括一个聚合薄膜11，比如一个12微米的金属化PET基体11，其已经被有选择地进行了脱金属处理。在本示例中，两个由金属12形成的“条痕(tramlines)”30已经沿着该构造的各个边缘存在，但是如同在所引用的现有技术中图示的那样，可以存在其它变形。“条痕”30是使得当最终构造被层压在基片10上之后，它们仅与金属化区域重合。在“条痕”30上可以贴敷一个防护层20，来防止金属遭受磁性层21的腐蚀，磁性层21被随后贴敷。磁性材料仅被涂敷在条痕30上，以便不会遮掩与基片10一起形成的标记。一个合适的防护层20是由Sun Chemical提供的VHL31534，利用2gsm的涂布重量进行涂敷。一种合适的磁性材料是由Ferron提供的FX1021，利用2-6gsm的涂布重量进行涂敷。在其上，涂敷一种合适的层压粘结剂19，这种粘结剂19可以与在前述构造中用于层16的粘结剂相同。随后，整个构造被层压到包括层11、12、13、16、15的基本结构上，来形成最终的基片10。如果需要一种非常耐用的基片10，优选的是可以如前一示例中描述的那样，在聚合液晶层上贴敷另外一个层压层。
图8示出了另外一种用于成形基片10中可机读构造的替代性解决方案。在这里，再次对一个12微米的金属化PET基层11进行脱金属处理，使得其带有一种合适的图样12，以便确保条痕30沿着线的各个边缘存在。如前所述，在脱金属工艺中使用了一种黑色抗蚀剂13。在涂敷金属层21之前，可以在带有颜色，优选为黑色，的抗蚀剂13上贴覆一个防护层20。该防护层20可以任选性地添加色素。合适的材料和涂布重量如同针对图7描述过的那样。最后，聚合液晶层15被如前所述那样利用一种层压粘结剂16层压在其顶部上。
在前述两个示例中，磁性材料21均被沿着线的两个边缘涂敷成条痕。还需要注意的是，磁性材料21将被以任何方式应用于在这里所描述的任何示例中，只要其不会遮掩所述脱金属区域并且由此遮掩标记14即可。优选的是，所述金属材料被涂敷在抗蚀剂13、17上，或者涂敷在薄膜11的背面上。可以使用各种替代性构造。
在任何前述实施例中描述的基片10或者由其制得的防伪线均可以被用在诸如钞票这样的证券纸中。

Claims (24)

1.一种制造基片(10)的方法，包括下述步骤：在一个基本上透明的聚合薄膜(11)的第一侧面上，将一种深色抗蚀剂(13)涂敷在一个金属层(12)的至少一部分上；从没有被抗蚀剂(13)覆盖的区域去除金属，来形成脱金属区域；以及在抗蚀剂(13)和脱金属区域上方涂敷一种聚合液晶材料(15)。
2.如权利要求1中所述的方法，其特征在于：所述抗蚀剂(13)包含一种黑色或者深色的染料或者色素。
3.如权利要求1或2中所述的方法，还包括下述步骤：将一种基本上无色的抗蚀剂(15)涂敷到金属层(12)的至少一个其它部分上。
4.如任一前述权利要求中所述的方法，其特征在于：利用氢氧化钠洗在所述脱金属工艺中将金属去除。
5.如任一前述权利要求中所述的方法，其特征在于：利用所述脱金属区域形成负向的标记(14)。
6.如权利要求1至4中任一所述的方法，其特征在于：利用所述抗蚀剂覆盖区域形成正向的标记(14)。
7.如任一前述权利要求中所述的方法，其特征在于：聚合液晶层(15)利用涂布工艺进行涂敷。
8.如权利要求1至6任一所述的方法，其特征在于：聚合液晶层(15)利用转印工艺进行涂敷。
9.如权利要求1至6任一所述的方法，其特征在于：聚合液晶层(15)利用层压工艺进行涂敷。
10.如任一前述权利要求所述的方法，其特征在于：所述抗蚀剂(13)中结合有一种导电材料，以形成可机读导电层。
11.如任一前述权利要求所述的方法，其特征在于：所述抗蚀剂(13)中结合有磁性材料，以形成可机读磁性层。
12.如权利要求1至10任一所述的方法，其特征在于：磁性材料位于抗蚀剂(13)上方的连续或者不连续的层中。
13.如权利要求1至10任一所述的方法，其特征在于：磁性材料位于聚合薄膜(11)的第二侧面上的连续层或者不连续的层中。
14.如任一前述权利要求所述的方法，其特征在于：所述抗蚀剂(13)包括多种不同的颜色。
15.如任一前述权利要求所述的方法，其特征在于：结合一种全息结构。
16.如任一前述权利要求所述的方法，其特征在于：在抗蚀剂(13)中结合有荧光、发光和/或磷光材料。
17.如任一前述权利要求所述的方法，其特征在于：在无色的抗蚀剂(18)中结合有荧光、发光和/或磷光材料。
18.如任一前述权利要求所述的方法，其特征在于：荧光材料被结合在位于抗蚀剂(13，18)上方的层中。
19.如任一前述权利要求中所述的方法，其特征在于：荧光材料被结合在位于薄膜(11)的第二侧面上的层中。
20.如任一前述权利要求中所述的方法，还包括下述步骤：将一可机读构造层压到薄膜(11)的第二侧面上，该可机读构造具有一部分金属化或者脱金属的聚合薄膜(11)，该聚合薄膜沿着各个与抗蚀剂覆盖的金属区域重合的边缘具有一金属(12)的连续带(30)，其中，在该连续带中存在有一种磁性材料。
21.一种利用任一前述权利要求中所述的方法制成的基片(10)。
22.一种由权利要求21中所述的基片(10)制成的块、片、条、带或者线。
23.结合有权利要求22中所述的块、片、条、带或者线中的一个或者多个的证券纸。
24.一种由权利要求23中所述的证券纸制成的钞票。
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