TWI471230B - 成對光學可變安全元件 - Google Patents

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Description

成對光學可變安全元件
本發明係在安全文件的領域中。它關係到成對的光學可變安全元件，該元件包含第一與第二光學可變干涉裝置，其係呈光學可變箔或以含有光學可變干涉顏料之油墨製成印刷的型式，其中該第一與第二干涉裝置在決定之入射角上呈現光譜匹配。本發明亦同樣地揭露包含用來生產該成對光學可變安全元件之光學可變裝置及含有光學可變顏料的油墨或塗層組成物，以及用來保護文件與物品之該安全元件的用途，以及安全文件與攜帶該安全元件的物品。
光學可變箔、光學可變顏料(OVP)與包含OVP的塗層組成物、顯著的光學可變油墨(OVI)，其係在安全印刷的領域中眾所皆知。此些光學可變元件呈現依賴檢視角或入射角的顏色，其係並且是保護鈔票與其他安全文件免受到透過一般可得到顏色掃瞄、印刷與影印辦公用品之違法複製的較佳選擇。
為了增強對抗偽品以及藉由光學可變安全元件所保護之文件之視覺鑑定的簡化，它已經予以建議來在相同文件上合併超過一個光學可變特徵。WO2005/044583揭露在超過安全文件之一個組成部件中相同光學可變安全元件的用途。WO96/39307揭露出成對的光學可變裝置，包含在相同表面上在間隔位置中的第一與第二光學可變裝置，其具有分別配置在該第一與第二光學可變裝置中的第一與第二光學可變顏料，其中該光學可變顏料具有在一個決定之入射角上的相同顏色與在所有其他入射角上的不同顏色。
WO 96/39307裝置的特徵係為可選出成對的光學可變顏料設計，以致於在將該顏料之顏色描繪為檢視或入射角函數的(CIELAB)a*b*圖解中，會有對應檢視或入射角的交叉點，在此兩該光學可變顏料具有相同色調。在所有介質干涉顏料的情形中，WO 96/39307的第一與第二光學可變顏料會以在大約相同設計波長的不同四分之一波設計來實施。在金屬-介質干涉顏料的情形中，第一與第二顏料係以在大約相同設計波長上的不同半波設計來實施。
WO 96/39307裝置的主要缺點係為在一個決定入射角上之第一與第二顏料的必要〝相同色調〞必須經由不同光譜特徵來產生，其係因為使用不同四分之一波或半波設計來實施相同光譜特徵是不可能的。所觀察到的色調僅僅代表亦即為波長函數之反射強度的顏料光譜反射特徵之投射到人為色彩知覺的三維空間上，且如那些熟諳者所已知的，不同光譜特徵會具有到人為色彩知覺(同色異譜顏色)之空間上的相同投射。
此事實的結果是，使用於WO 96/39307中之第一與第二光學可變顏料的感覺色以不同的方式依賴光源的光譜特徵，以致於在具有相同色調之兩該光學可變顏料上的該交叉點僅僅可在決定型態的光源下(例如，白熾光)觀察，並且沒有在不同型態的光源下(例如，螢光)出現。
本發明之目的係為克服先前技術的此種缺點並且揭露在不依靠所使用光源之下總是呈現顏色匹配於一決定入射角上的真實成對光學可變安全元件。
本發明現在參考以下揭露與申請專利範圍來解釋。
根據本發明，所陳述的技術問題係藉由具有第一與第二光學可變干涉裝置的成對光學可變安全元件來解決，具體為例如以第一與第二光學可變箔或者在墨汁或塗層組成物中的第一與第二光學可變顏料來實施，該等裝置係排列成可一起檢視它們，並且在決定之入射角上呈現真實的光譜匹配，而在所有其他入射角上具有不同光譜。
本發明的成對光學可變安全元件因而包含至少第一與第二光學可變干涉裝置，該干涉裝置具有不同的顏色行進，並且以所有介質多層堆疊、或以金屬-介質多層堆疊、或以膽固醇(亦即，對掌性向列行)液晶薄膜、或以其組合物來實施。該干涉裝置進一步的特徵為它們在光譜匹配的入射角(交叉點)上具有相同，例如四分之一波或半波的干涉設計，而且它們在其組成介質層之至少其中一層的折射率上不同。
本發明依賴干涉裝置的顏色行進依靠包含在裝置中之介質材料折射率的事實。此種附屬性是一種自然法則，其係與在干涉裝置不同層裡面與外面的光傳播速度差有關，並且因此應用到所有種類的顏色位移光學干涉裝置，不管是否是所有介質多層薄膜、金屬介質多層薄膜或膽固醇液晶型態。
在本揭露內，〝顏色行進〞與〝顏色位移〞意味著當將光學可變干涉裝置從正交改變為切入射時所觀察到的顏色變化。〝顏色行進〞更確切地意指該裝置的顏色為在(CIELAB)a*b*圖解中觀看或入射角的函數，然而〝顏色位移〞僅僅意指改變該裝置的視覺外表。在本揭露上下文中的〝光學可變〞意指顏色之檢視或入射角附屬性的特性。
〝正交入射〞意味著以相關於干涉裝置平面之80°至90°的角度來檢視。〝切入射〞意味著以相關於干涉裝置平面之0°至10°的角度來檢視。在特殊情況下的照明一般會予以假定。
〝交叉點〞係為一檢視或入射角，在此，在(CIELAB)a*b*圖解中，該第一與第二光學可變裝置具有相同色調。
在本揭露內的〝光譜匹配〞意味著做為波長函數的光譜反射或透射特徵在品質上是類似的；亦即，第一與第二光學可變干涉裝置的光譜特徵會呈現出相同光譜能帶，在相同波長並具有相同寬度。在下文中的〝光譜匹配〞並沒有意味著第一與第二光學可變裝置的光譜能帶會具有相同的絕對強度。事實上，第一與第二裝置的不同絕對反射或透射強度，譬如可在不同材料的使用或不同顏料的裝填上具有它們的起源，在本發明的上下文中是容許的。
文中所考慮干涉裝置之反射顏色以及因角度所觀察之顏色位移的起源，在下文係以半波設計金屬-介質薄膜干涉裝置的實例來解釋。具有必要改變的類似推理會應用於使用於半透明物之干涉裝置的傳輸顏色，以及其他型態的干涉裝置，亦即四分之一波設計、所有介質薄膜裝置、膽固醇液晶膜以及此些裝置與設計的可能組合。
半波設計金屬介質薄膜干涉裝置的特徵為它包含〝吸收體/介質/反射體〞層結構，其中〝吸收體〞層部分地透射且部分地反射，介質層會透射，且反射層會反射入射光。此裝置的說明性實施例係由層順序與厚度所產生：〝鉻(5nm)/氟化鎂(400nm)/鋁(40nm)〞。
參考第1圖，折射率n＞1之介質層(D)的明顯光學厚度(〝光學延遲〞OL)等於OL=n*d*sin(θ’)，其中θ’表示在層(D)裡面關於層平面之光的入射角。該光學延遲在正交入射時(θ’=90°)最大(n*d)，並且以入射角朝向在切入射時的最小值零(θ’=0°)的方式減少來減少。往前行進經過介質(D)，在反射層(R)上反射並且往後行進經過介質(D)的光波，延遲達一數量2*OL=2*n*d*sin(θ’)因而在最高吸收層(A)上反射的光波後面，而在層(D)裡面見到。
由於Snellius的折射規則，sin(θ’)可以在層外面、關於層表面之入射角θ的函數來表達。假定外面折射率為1(空氣)，那麼為θ函數的光學延遲則是 。從層外面所看到之介質層(D)的光學延遲係在正交入射(θ=90°)上最大(n*d)，並且隨著將入射角朝向在切入射(θ=0°)時的最小值的方式減少來減少。往前行進經過介質(D)，在反射層(R)上反射並且往後行進經過介質(D)的光波，延遲達一數量因而在最高吸收層(A)上反射的光波後面，而從層(D)外面見到。根記號在此表示隨後括弧中之引數的平方根。
由干涉裝置所反射之光強度(R)的總數量，作為入射波長(λ)的函數，會隨著R(λ)=Imax *cos2 ((2*OL*π)/λ)大略地變化，其中Imax 係為最大反射強度。除了非常大值λ所發生的反射以外(長波輻射的反射)，該裝置已經宣告了在OL=λ/2(第一級)、λ(第二級)、3/2λ(第三級)、2λ(第四級)、5λ/2(第五級)...、k*λ/2(第k級)的反射最大值，亦即，用於所有複數個〝半波長〞。
從此系列就可容易地明瞭，源自660nm半波長設計的裝置，亦即在660nm波長具有其第一反射最大值(紅色)，將在330nm波長具有其第二反射最大值(紫外線)，然而源自1320nm半波設計的裝置，亦即在660nm波長具有其第二反射最大值，將在440nm波長具有其第三反射最大值(藍色)，以及源自1980nm半波設計的裝置，亦即在660nm波長具有其第三反射最大值，將在495nm波長具有其第四反射最大值(綠色)。因此，源自不同半波設計之干涉裝置的明顯相同反射顏色，顯然是需要條件配色的，亦即，它們的匹配或不匹配總是依靠照明情況。
從上述的事實可證明，WO96/39307所揭露依據源自不同四分之一波或半波設計之第一與第二光學可變顏料，其成對光學可變安全元件的兩反射光譜無法彼此匹配(例如，分別比較顯示第3級綠色與第2級綠色之光譜的第2a圖與第2c圖)。在此情形中，顏色匹配僅僅滿足這些反射光譜之投射到人類顏色察覺的3度空間上，而且該察覺色在本質上會持續視所應用的照明情況。
根據本發明，成對光學可變安全元件是基於來自在光譜匹配入射角(交叉點)上例如相同四分之一波或相同半波設計之相同干涉設計的第一與第二光學可變顏料。為了提供用於(CIELAB)a*b*圖解中的交叉點，在此，該第一與第二光學可變顏料具有相同色調，第一與第二光學可變顏料之至少一層構成介質層之折射率的選擇必須不同，因而造成隨入射角的不同顏色位移，同時在交叉點上具有相同的光譜反射或透射特徵，亦即真實的相同顏色。
這是關於檢視或入射角θ的情形，其係滿足 ，其中d1 、n1 與d2 、n2 分別為第一與第二干涉裝置介質層的厚度與折射率。
因此，在本情形中的顏色匹配在所決定入射角之光譜反射或透射特徵是真實、準確的匹配，且經由在此揭露之所決定入射角上成對光學可變安全元件之兩部分的匹配顏色來驗證文件或商品則不會依靠所選的照明情況。
由光學可變干涉裝置所呈現之隨角度的〝顏色位移〞數量，顯著地依靠其介質層或諸層的折射率，並且可從在正交與切入射之明顯光學厚度(〝光學延遲〞)的比率(r(n))估計所考慮之金屬介質半波設計；，其為介質層之折射率n的函數，對應於正交與切圖上峰值反射波長的比率(表示隨後括弧中之引數的平方根)。
表1舉例說明折射率n的函數r(n)=λ正交 /λ切 的計算值：
本發明的成對光學可變安全元件因而包含具有低折射率(n低 )之第一介質的第一光學可變干涉裝置及其第k級反射最大值(k)，顯示從在正交入射之第一反射波長(λ1 )到在切入射之第二、更短波長(λ2 )的位移；以及具有高折射率(n高 )之第二介質的第二光學可變干涉裝置及其相同第k級反射最大值(k)，顯示從在正交入射之第三反射波長(λ3 )到在切入射之第四、更短波長(λ4 )的位移，安全元件的特徵為由該第二裝置之該第三與該第四波長所跨越的範圍是在該第一裝置之該第一與該第二波長所跨越的範圍內。此稍後態樣是入射角存在的必要條件，在此條件下，該第一與該第二干涉裝置的該第k級反射最大值會一致。
第一與第二光學可變干涉裝置必須具有相同半波長或四分之一波長的設計，以便產生光譜匹配，並且可藉由從所有介質多層堆疊、金屬介質多層堆疊、膽固醇液晶薄膜與其組合所組成群組中選出的設計來實施。
在本發明安全元件的特定實施例中，該干涉裝置係由光學可變箔實施。在金屬-介質干涉裝置的情形中，光學可變箔可包含〝吸收體/介質/反射體〞層順序，其中反射體層可緊接著更多層，其意指將箔貼附到基板，以致於〝吸收體〞層是在外面。
在本發明安全元件的另一特定實施例中，該干涉裝置係藉由包含在相應油墨或塗層組成物中的光學可變顏料來實施，且施加到欲保護的文件或商品。在金屬-介質干涉裝置的情形中，光學可變顏料可包含〝吸收體/介質/反射體/介質/吸收體〞層順序，其中反射體層可包含更多內層。
在進一步特定實施例中，光學可變顏料會併入塑膠箔，以便產生另一種類的光學可變箔。光學可變顏料在此可併入用於鑄造箔的塑膠塊內並經由該箔的控制延展來定向(例如，經由砑光)。或者，光學可變顏料可予以積層在兩塑膠箔之間，以組成單一光學可變箔。
含有光學可變顏料之油墨或塗層、包含光學可變顏料之箔與光學可變箔的組合亦可使用來實施本發明的安全元件，可預見能滿足所要求之光譜匹配情況。
安全元件可進一步在透明或半透明基板中或上實施，以用來在半透明物檢視，或在不透明基板上用來檢視反射。
更特別地，本發明的安全元件可呈在基板上以油墨製成之光學可變印刷、貼附到基板之光學可變箔、併入基板之安全穿線或透明窗口基板的形式來實施。
所揭露同樣為一種製造成對光學可變安全元件的製程，該製程包含以下步驟
-將第一光學可變干涉裝置施加到基板(S)，該第一光學可變干涉裝置具有低折射率(n低 )之第一介質，且其第k級反射最大值(k)顯示從在正交入射之第一反射波長(λ1 )到在切入射之第二、更短波長(λ2 )的位移；
-將第二光學可變干涉裝置施加到該基板(S)，該第二光學可變干涉裝置具有高折射率(n高 )之第二介質，且其第k級反射最大值(k)顯示從在正交入射之第三反射波長(λ3 )到在切入射之第四、更短波長(λ4 )的位移；
其中該第一與該第二光學可變裝置經挑選，以致於由該第二裝置之該第三與該第四波長所跨越的範圍是在該第一裝置之該第一與該第二波長所跨越的範圍內。
第一與第二光學可變干涉裝置係為相同半波或四分之一波設計，且較佳排列成能夠一起檢視。
根據本發明的成對光學可變安全元件係可使用於文件的偽造保護，譬如鈔票、有價文件、身份文件、使用權文件、標籤、或消費印刷稅、以及用於標示物品。
本發明同樣揭露一種安全文件，譬如鈔票、有價文件、身份文件、使用權文件、或消費印刷稅，其包含根據本發明所設計的成對光學可變安全文件。
本發明同樣地包含一種用來實施成對光學可變安全元件之第一與第二光學可變干涉裝置套組，該第一光學可變干涉裝置具有低折射率(n低 )的第一介質，且其第k級反射最大值(k)顯示從在正交入射之第一反射波長(λ1 )到在切入射之第二、更短波長(λ2 )的位移，且該第二光學可變干涉裝置具有高折射率(n高 )的第二介質，且其第k級反射最大值(k)顯示從在正交入射之第三反射波長(λ3 )到在切入射之第四、更短波長(λ4 )的位移，其中該第二裝置之該第三與該第四波長所跨越的範圍是在該第一裝置之該第一與該第二波長所跨越的範圍內。
特別地，該第一與該第二光學可變干涉裝置係從由光學可變箔、光學可變穿線與光學可變窗口組成的群組中選出。
本發明進一步包含一種第一與第二光學可變塗層組成物之套組，特別是用來實施成對光學可變安全元件之油墨，該第一塗層組成物包含具有低折射率(n低 )之第一介質的第一光學可變干涉顏料，且其第k級反射最大值(k)顯示從在正交入射之第一反射波長(λ1 )到在切入射之第二、更短波長(λ2 )的位移，且該第二塗層組成物，包含具有高折射率(n高 )之第二介質的第二光學可變干涉顏料，且其第k級反射最大值(k)顯示從在正交入射之第三反射波長(λ3 )到在切入射之第四、更短波長(λ4 )的位移，其中該第二顏料之該第三與該第四波長所跨越的範圍是在該第一顏料之該第一與該第二波長所跨越的範圍內。
特別地，該第一與該第二光學可變塗層組成物選自由網印刷油墨、銅板雕刻凹版油墨以及凹版印刷油墨組成之群組。
本發明現在藉助圖式與示範性實施例來解釋：第1圖例示可使用於本發明之吸收體/介質/反射體/薄膜多層堆疊的感覺色與顏色位移的起源：反射體層(R)，其具有內層結構，攜帶至少一介質層(D)，依序在其外表面攜帶吸收體層(A)。以入射角θ落在裝置的入射光(I0 )會在吸收體層(A)上分成主要的反射光(I1 )與主要透射光(I2 )；經折射修改，後者會以入射角θ’向前行進經過介質層(D)，在反射層(R)上反射，往回行進經過介質層(D)與吸收體層(A)，最後並且在入射角θ以第二反射光(I3 )從該裝置離開。主要反射光(I1 )與第二反射光(I3 )彼此干涉而造成特定波長部分或全部消失，其他的則不會(相消干涉與相長干涉)，因此經由白光光譜之特定部分的選擇性反射而產生顏色的出現。
用來實施所有介質設計或金屬-介質設計之干涉裝置的習知介質材料係為那些熟諳該技藝者所已知，可見於具體文獻中，例如H.Angus Macleod,〝Thin-Film Optical Filters〞，第3版，第15章；此後，表2提供可使用來實施本發明之示範性介質材料的光學參數。
表2
從1992年波士頓學術期刊有限公司M.Ohring,The Material Science of Thin Films所取得之資料。
由那些熟諳該技藝者已知之具有所有介質或金屬-介質設計的光學可變薄膜干涉裝置，其係藉由將構成薄膜裝置的不同材料連續物理-蒸汽-沈積(PVD)在適當的載體基板上所產生，譬如在US4,705,356；US4,838,648；US4,930,866；US5,084,351；US5,214,530；US5,278,590；EP-B-0227423以及在EP-B-1366380與在此相關的文件中所描述。
載體較佳地為彈性網，例如防塗層聚對苯二甲酸乙二酯(PET)箔。蒸汽沈積可以在高真空塗料器中的卷對卷製程實施。該些材料可使用熟諳該技藝者已知的專用材料、適當蒸發源與製程來蒸發，譬如濺射、反應性濺射、磁電管濺射、熱蒸發、電子束或雷射束協助的蒸發。
使薄膜裝置層沈積的其他方法包括化學蒸汽陳積(CVD)與濕式塗層，特別是溶膠-凝膠塗層製程。然而，在物理蒸汽沈積(PVD)中，欲沈積的材料僅僅從來源蒸發並在基板上凝結，化學蒸汽沈積(CVD)蘊含在(一般予以加熱或予以通電)基板表面上之一或更多先驅化合物的化學反應。反應性濺射的邊界情形，其中先驅材料(例如，鈦)可自來源濺射並且在減少的壓力下與目前氣體相(例如氧氣)反應，其係作為反應性產品(例如二氧化鈦)沈積在基板上，其係可計算物理蒸汽陳積製程，因為它會在像PVD製程情況下發生並且導致像PVD的沈積。
膽固醇液晶膜可從WO9409086A1、EP0601483A1、US5502206、EP0661287B1、EP0686674B1、US5683622、EP0709445B1、EP0712013A2、WO9729399A1、EP0875525A1、EP0885945A1以及熟諳該技藝者已知的相關文件得知。此些箔係藉由塗以具有可聚合膽固醇液晶先驅混合物的載體箔來得到，接著在適當溫度將液晶定位於膽固醇相中並藉由聚合作用來固定，例如藉由紫外線固化。相應的膽固醇液晶聚合物(CLCP)顏料可藉由將它硏磨成希望的顆粒尺寸而從此箔得到。包含此些顏料的塗層組成物係揭露於US5807497、EP0758362A1、WO9532247A1、EP0887398A1以及熟諳該技藝者已知的相關文件。
膽固醇液晶聚合物的折射率可經由適當選擇所使用的化學性質來變化。在適當的情況下，顯然已知多數的交叉連結單體與低聚物會形成膽固醇相，該相可經由輻射誘發或誘發交叉連結反應在設定狀態中〝冷凍〞。沒有存在如苯、萘與其他共軛環之芳香族殘留物的單體與低聚物會造成低折射率的膽固醇液晶聚合物。此種實例係為從膽固醇得到的液晶聚合物。另一方面，包含像苯、萘與其他共軛環之芳香族殘留物的單體與低聚物會造成高折射率的膽固醇液晶聚合物。此種實例係為在EP-B 0685749與EP-B0760836中所描述的聚合物。
在特定實施例中，可使用例如PET的先前壓花與解除塗層之載體箔。該壓花係借助加熱的壓花夾鐵來實施，如熟諳表面全息圖之製造者所知。在載體箔中的壓花浮雕圖案隨後可藉由蒸發沈積於此載體箔頂部上的光學可變多層干涉裝置或藉由在此載體箔頂部上所產生的液晶膜來複製。
塗以光學可變干涉裝置的載體箔亦可根據已知的程序轉換成熱-或冷-戳記轉移箔，以用於防拷貝文件。
不過，更佳地，光學可變干涉裝置膜可自載體箔分開並且磨成顏料，以便造成顆粒尺寸範圍從200nm至3’000nm厚度的顏料片，較佳為範圍從400nm至5000nm厚度，並且顆粒直徑範圍從5至50微米伸長量。該硏磨可藉助氣流磨來有利地進行，且所產生的顆粒可較佳地分類為適當大小的碎片。
結果產生的光學可變顏料較佳地形成為印刷油墨，其係包含按重量1%至25%範圍的含量，連同做為束縛器的至少一個有機聚合物或聚合物先驅器，以及在適當之處，其他種類的顏料，特別是塗層顆粒與/或閃光顏料、習知染料、無機與有機印刷顏料，譬如敘述在1994年，Laatzen，第5版，O.Lckert,Pigment+Fullstoff Tabellen，以及增量劑、流變添加物、溶劑、感光劑與乾燥劑。其他安全材料亦可存在於油墨中，譬如磁性顏料、發光顏料或染料、以及紅外線吸收顏料或染料等等。
油墨組成物較佳為形成用於絲網印刷過程，例如以具有在40℃的黏度範圍0.5至2Pa.S；不過，其他較佳選擇包括具有在40℃黏度範圍2至20Pa.S之用於銅板雕刻凹版印刷過程的油墨，以及具有在40℃黏度範圍0.1至0.5Pa.S之用於柔性凸版印刷過程的油墨。此些油墨的形成係為熟諳該技藝者已知。
結果產生的光學可變油墨可使用於欲保護之商品上標記的印刷，例如安全文件，該標記可以成對的光學可變裝置來實施，以便可一起檢視。如此得到的光學可變安全特徵可輕易地由人眼檢測，例如可藉由比較形成成對光學可變特徵的兩光學可變裝置及檢查設定的入射角，在此它們會具有相同的光譜反射或透射特徵。真正與環境發光情況無關的此些比較，可藉由簡單的視覺檢查來允許判斷攜帶本發明成對光學可變安全特徵之文件的可靠度。
在本發明的進一步實施例中，使用磁性光學可變顏料(例如，根據US 4,838,648或EP-B-1 366380)，且在印刷製程期間內或以後，在油墨中的磁性顏料碎片可藉由施加相應的磁場予以進一步定向(例如，根據EP-B-1641624)，且所定向碎片的位置隨後可藉由使油墨變硬來固定。較佳地，紫外線固化油墨形成可用於此應用；此些形成可如熟諳者所知地準備。
實例
第一與第二光學可變干涉裝置可藉由將每一對稱半波金屬-介質干涉設計的不同層連續物理蒸汽沈積在解除塗層的PET載體箔上。
鉻(Cr)、氟化鎂(MgF2 ；n=1.35)、氧化釔(Y2 O3 ;n=1.89)與鋁(Al)係如熟諳該技藝者所知地沈積且在該技術參考案所引用的陳述中說明，值得注意的是使用電子束協助的蒸發源於高真空中。
第一裝置
吸收體/介質/反射體/介質/吸收體種類的對稱設計，具有以下層順序：
1.吸收體層：鉻，3.5奈米
2.介質層：氟化鎂，490奈米(n=1.35)
3.反射體層：鋁，40奈米
4.介質層：氟化鎂，490奈米(n=1.35)
5.吸收體層：鉻，3.5奈米
在正交入射下在660nm之第二級反射最大值(k=2)的設計；會在切入射下在445nm產生第二級反射最大值。第一干涉裝置的顏色位移係從綠色(正交)到紅紫色(切)。
第二裝置
吸收體/介質/反射體/介質/吸收體種類的對稱設計具有以下層順序：
1.吸收體層：鉻，3.5奈米
2.介質層：氧化釔，315奈米(n=1.89)
3.反射體層：鋁，40奈米
4.介質層：氧化釔，315奈米(n=1.89)
5.吸收體層：鉻，3.5奈米
在正交入射下在600nm之第二級反射最大值(k=2)的設計；會在切入射下在510nm產生第二級反射最大值。第二干涉裝置的顏色位移係從紫色(正交)到綠色(切)。
根據本發明所設計之成對光學可變安全元件的物理工作原理現在可根據第2圖與第3圖來解釋。
在正交入射(第3a圖，右邊)，第一裝置的鉻/氟化鎂/鋁金屬-介質干涉堆疊顯示如第2a圖所指示的反射光譜，其在藍-綠中具有第三級反射最大值於500nm。第二級反射最大值(k)是紅色，在660nm(第一波長，λ1 )。當將第一裝置偏到切入射時(第3c圖，右邊)，在第2d圖中的光譜，第二級反射最大值會向上移入藍色，在445nm(第二波長，λ2 )。
在正交入射(第3a圖，左邊)，第二裝置的鉻/氧化釔/鋁金屬-介質干涉堆疊會顯示反射光譜，如第2b圖所示，其在600nm(第三波長，λ3 )具有第二級反射最大值於橘色中。當將第二裝置偏到切入射時(第3c圖，左邊)，在第2c圖中的光譜，在510nm(第四波長，λ4 )，第二級反射最大值會向上移入藍綠色中。
如此該第二裝置之該第三與該第四波長所跨越的範圍是在該第一裝置之該第一與該第二波長所跨越的範圍內。結果，會有入射或檢視角，在此該第一與該第二裝置的顏色行進必須交叉；在此交叉點上，該光譜以及因此兩裝置的顏色會相等，其係不依賴照明情況。
在目前實例中，交叉點係放置於40℃的檢視或入射角θ上，在此經過第一與第二干涉裝置之介質層的兩光學干涉路徑會相等。第二級反射最大值是在545nm，且兩裝置顯示相同、草綠色的干涉顏色(第3b圖)。
如此得到的干涉裝置可予以轉換成印花箔，其係一起形成第一與第二光學可變干涉裝置套組，用來實施根據本發明所設計的成對光學可變安全元件。
或者，根據熟諳該技術者所熟知及技藝所述，所得到的干涉裝置可從載體箔移除，磨成顏料並轉換成印刷油墨，以一起形成第一與第二光學可變塗層組成物套組，用來實施根據本發明所設計的成對光學可變安全元件。
示範性印刷油墨形成可準備如下：
銅板雕刻凹版印刷過程的油墨：
用於絲網印刷過程的油墨(紫外線乾燥)：
用於柔性凸版印刷過程的油墨(紫外線乾燥)：
當使用相應的此些油墨套組時，本發明的成對光學可變安全元件可以標記的型式印在安裝文件上，譬如鈔票、有價文件、身份文件、使用權文件、標籤、消費印刷稅或在商用物品上。
依據其科技知識、所引用的先前技術與在此所產生的揭露，熟諳該技藝者能夠輕易得到本發明的進一步實施例。顯然本發明不受限於舉例示範的吸收體、反射體與介質材料，以及舉例示範的干涉設計，而可考慮文中上述原理後以其他材料與干涉設計來實施。
A．．．最高吸收層
D．．．介質層
I0 ．．．入射光
I1 ．．．反射光
I2 ．．．透射光
k．．．第k級反射最大值
n低 ．．．低折射率
n高 ．．．高折射率
R．．．反射層
S．．．基板
λ1 ．．．第一反射波長
λ2 ．．．第二、更短波長
λ3 ．．．第三反射波長
λ4 ．．．第四、更短波長
第1圖例示可使用於本發明之吸收體/介質/反射體/薄膜多層堆疊之感覺色與顏色位移的起源。
第2圖例示根據本發明所設計之安全元件的自然運作準則：a)鉻/氟化鎂/鋁金屬-介質干涉堆疊的正交入射光譜；b)鉻/氧化釔/鋁金屬-介質干涉堆疊的正交入射光譜；c)鉻/氧化釔/鋁金屬-介質干涉堆疊的切入射光譜；d)鉻/氟化鎂/鋁金屬-介質干涉堆疊的切入射光譜。
第3圖概要地例示本發明的成對光學可變安全元件，其係由第一(該影像的右部分)與第二(該影像的左部分)干涉裝置的指數所實施：a)在正交入射(90°)之下看到的成對安全元件，左部分與右部分具有不同的顏色；b)在入射角45°之下看到的成對安全元件，左部分與右部分具有相同的顏色；c)在入射角30°之下看到的成對安全元件，左部分與右部分具有不同的顏色。

Claims (18)

  1. 一種成對的光學可變安全元件，包含：一第一光學可變干涉裝置，該第一光學可變干涉裝置具有低折射率(n低 )之一第一介質，且其第k級反射最大值(k)顯示從在正交入射之一第一反射波長(λ1 )到在切入射之一第二、更短波長(λ2 )的一位移，以及一第二光學可變干涉裝置，該第二光學可變干涉裝置具有高折射率(n高 )之一第二介質，且其相同第k級反射最大值(k)顯示從在正交入射之一第三反射波長(λ3 )到在切入射之一第四、更短波長(λ4 )的一位移，其中該第一與該第二光學可變干涉裝置係排列成使得該第一與該第二光學可變干涉裝置可一起被檢視；其中由該第二光學可變干涉裝置之該第三與該第四波長所跨越的一範圍是在該第一光學可變干涉裝置之該第一與該第二波長所跨越的一範圍內，且該第一與該第二光學可變干涉裝置在光譜匹配之一入射角具有一相同的干涉設計。
  2. 如申請專利範圍第1項之成對的光學可變安全元件，其中該第一與該第二光學可變干涉裝置在光譜匹配之該入射角具有一相同的四分之一波長的干涉設計。
  3. 如申請專利範圍第1項之成對的光學可變安全元件，其中該第一與該第二光學可變干涉裝置在光譜匹配之該入射角具有一相同的半波長的干涉設計。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之成對的光學 可變安全元件，其中該第一與該第二光學可變干涉裝置是由從所有介質多層堆疊、金屬介質多層堆疊、膽固醇液晶薄膜與其任何組合所組成群組中選出的一干涉設計來實施。
  5. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之成對的光學可變安全元件，其中該第一與該第二光學可變干涉裝置係從由光學可變箔、包含光學可變顏料之箔，包含在塗層成分中之光學可變顏料、以及光學可變箔與光學可變顏料的組合所組成之群組中選出。
  6. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之成對的光學可變安全元件，其中該第一與該第二光學可變干涉裝置係構成在從透明基板、半透明基板與不透明基板所組成之群組中選出的一基板上。
  7. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之成對的光學可變安全元件，其中該安全元件係以從在一基板上以油墨製成的光學可變印刷、貼附到一基板的光學可變箔、併入一基板的安全穿線以及透明窗口基板所組成之群組中選出的一形式來實施。
  8. 一種製造一成對光學可變安全元件的製程，包含以下步驟：a)將一第一光學可變干涉裝置施加到一基板(S)，該第一光學可變干涉裝置具有低折射率(n低 )之一第一介質，且其第k級反射最大值(k)顯示從在正交入射之一第一反射波長(λ1 )到在切入射之一第二、更短波長(λ2 ) 的一位移；b)將一第二光學可變干涉裝置施加到該基板(S)，該第二光學可變干涉裝置具有高折射率(n高 )之一第二介質，且其相同第k級反射最大值(k)顯示從在正交入射之一第三反射波長(λ3 )到在切入射之一第四、更短波長(λ4 )的一位移；其特徵為該第一與該第二光學可變干涉裝置經挑選，以致於由該第二光學可變干涉裝置之該第三與該第四波長所跨越的範圍是在該第一光學可變干涉裝置之該第一與該第二波長所跨越的範圍內。
  9. 如申請專利範圍第8項之製程，其中該第一與該第二光學可變干涉裝置係排列成使得該第一與該第二光學可變干涉裝置可一起被檢視。
  10. 如申請專利範圍第8項至第9項任一項之製程，其中該第一與該第二光學可變干涉裝置在光譜匹配之入射角具有一相同、例如是四分之一波長或半波長的干涉設計。
  11. 如申請專利範圍第8項至第9項中任一項之製程，其中該第一與該第二光學可變干涉裝置是由從所有介質多層堆疊、金屬介質多層堆疊、膽固醇液晶薄膜與其任何組合所組成群組中選出的一干涉設計來實施。
  12. 如申請專利範圍第8項至第9項中任一項之製程，其中該第一與該第二光學可變干涉裝置係從由光學可變箔、包含光學可變顏料之箔，包含在塗層成分中之光學 可變顏料、以及光學可變箔與光學可變顏料的組合所組成群組中選出。
  13. 一種如申請專利範圍第1項至第7項中任一項之安全元件的使用，其係用於文件的偽造保護，譬如鈔票、有價文件、身份文件、使用權文件、標籤、或消費印刷稅、或標示之物品。
  14. 一種安全文件，其為譬如鈔票、有價文件、身份文件、使用權文件、標籤、或消費印刷稅、或標示之物品，其特徵為該安全文件或標示之物品包含如申請專利範圍第1項至第7項中任一項的安全元件。
  15. 一種用來實施一成對光學可變安全元件之第一與第二光學可變干涉裝置之套組，該套組包含：一第一光學可變干涉裝置，該第一光學可變干涉裝置具有低折射率(n低 )之一第一介質，且其第k級反射最大值(k)顯示從在正交入射之一第一反射波長(λ1 )到在切入射之一第二、更短波長(λ2 )的位移；以及一第二光學可變干涉裝置，該第二光學可變干涉裝置具有高折射率之一第二介質，且其相同第k級反射最大值(k)顯示從在正交入射之一第三反射波長(λ3 )到在切入射之一第四、更短波長(λ4 )的一位移，其特徵為，該第二光學可變干涉裝置之該第三與該第四波長所跨越的範圍是在該第一光學可變干涉裝置之該第一與該第二波長所跨越的範圍內。
  16. 如申請專利範圍第15項之套組，其中該第一與該第二 光學可變干涉裝置係從由光學可變箔、光學可變穿線與光學可變窗口所組成的群組中選出。
  17. 一種第一與第二光學可變塗層組成物之套組，較佳為用來實施一成對的光學可變安全元件之油墨，該套組包含：一第一塗層組成物，該第一塗層組成物包含具有低折射率(n低 )之一第一介質的一第一光學可變干涉顏料，且其第k級反射最大值(k)顯示從在正交入射之一第一反射波長(λ1 )到在切入射之一第二、更短波長(λ2 )的一位移；以及一第二塗層組成物，該第二塗層組成物包含具有高折射率(n高 )之一第二介質的一第二光學可變干涉顏料，且其第k級反射最大值(k)顯示從在正交入射之一第三反射波長(λ3 )到在切入射之一第四、更短波長(λ4 )的一位移；其特徵為，該第二光學可變干涉顏料之該第三與該第四波長所跨越的範圍是在該第一光學可變干涉顏料之該第一與該第二波長所跨越的範圍內。
  18. 如申請專利範圍第17項之套組，其中該第一與該第二光學可變塗層成分是從由網印刷油墨、銅板雕刻凹版油墨以及彈性版與凹版印刷油墨組成之群組中選出。
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