CN101528473B - 具有液晶层的安全元件及其制造方法和用途、以及数据载体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于证券纸、有价文件等的安全元件(12)，所述安全元件具有由胆甾晶态液晶材料组成的二个叠层(22，24)，两个叠层中的每层在其表面法线的第一视角方向选择性地反射第一长波波谱范围的光线(30，34)，且在与其表面法线成一定角度的第二视角方向选择性地反射第二短波波谱范围的光线(32，36)。根据本发明，两层的第一层(22)以要被描述的基本花纹形式存在、并且以所述第一视角方向反射绿色波谱范围的光线(34)，而两层的第二层以所述第二视角方向反射绿色波谱范围的光线(32)。

Description

具有液晶层的安全元件及其制造方法和用途、以及数据载体

技术领域

本发明涉及一种用于证券纸、有价文件的安全元件，所述安全元件具有由胆甾晶态液晶材料组成的两个叠层，每层在其表面法线的第一视角方向选择性的反射第一长波波谱范围的光线，且在与其表面法线成一定角度的第二视角方向选择性的反射第二短波波谱范围的光线。

背景技术

出于保护的目的，贵重物品例如名牌物品和有价文件经常配有安全元件，所述安全元件使得贵重物品的真实性能够得到确认。并且同时可以防止未经授权的复制。在许多案例中，为此目的而利用了胆甾晶态液晶材料的特殊属性，特别是液晶层基于视角色彩印象的特性，其在下文中被称为色移效应。

由于其物理特性，当倾斜偏离垂直视角方向时，单液晶层的色移效应常常导致反射的光线波长从长波范围到短波范围的漂移。

为了增加具有色彩效果的波谱，已经有人建议组合具有不同色移效应的多个液晶层。例如，专利EP0720753B1描述了一种具有两个重叠的手征性液晶聚合层状体的有色材料，第一层沿其法线方向观察时反射红外光，并且当与其法线方向成角度观察时反射红光。第二层沿其法线方向观察时反射蓝光，而当与其法线方向成角度观察时反射紫外光。

如果这种层状结构沿其主表面的法线方向观察，它呈现为蓝色，由于第一层反射红外光因而表现为透明的。相反，当沿倾斜方向观察时，这种层状结构表现为红色，那么由于第二层反射紫外光因而表现为透明的。总之，与普通的液晶层相比，层状结构因此能表现一种从蓝到红的相反的色移效应。

然而，在许多具有液晶层的安全元件中存在的问题是，各种基本花纹(motif)部分由于倾斜而导致亮度变化时产生的反差或对比度的翻转在实际应用中有时比较难于感觉得到。另外的一种液晶层与传统半透明墨层结合的实施方式需要很大的努力以获得比较好的描绘质量。

发明内容

基于此，本发明的目标是避免背景区域的不利影响，特别是详细说明一种上述类型的具有明显可视化倾斜效果和高度防伪的安全元件。

本发明的目的通过以下安全元件的特征来实现的。对相关的制造方法以及配置了这种安全元件的数据载体也进行了详细说明。

根据本发明，在一种通用的安全元件中具有以下特征：

-两个液晶层的第一层以要描述的基本花纹的形式呈现，并且在第一视角方向反射绿色波谱范围的光线，并且

-两个液晶层的第二层在第二视角方向反射绿色波谱范围的光线。

如在下文中更加详尽的说明，创造性地将液晶层的色移效应与人眼敏感度对于光线波长的依赖性相进行配合而取得意想不到的、视觉上印象深刻的倾斜效果。当从上方看安全元件时，观察者观察到被描绘的基本花纹呈现为清晰对比背景下的亮绿色。如果观察者将安全元件偏离垂直方向成倾斜视角，那么基本花纹图案消失，统一绿色表面就成为图像印象并且感觉不到对比差异。

在本发明的上下文中，绿色波谱范围包含所有能够使得观察者大致认为是绿色感觉的波长。第一层优选地被设置为能够在第一视角方向反射波长范围在490nm至590nm之间的光线，优选地是在520nm至570nm之间。相同地，第二层建议采用此方法即在第二视角方向反射波长范围在490nm至590nm之间的光线，优选地是在520nm至570nm之间。

在一种有利的实施方式中，第一层采用此方法即在第二视角方向反射绿色或者紫外光谱范围的光线。第二层在第一视角方向有利地反射红色或者红外波谱范围的光线。

所有层方便地布置在基底上，在本发明的第一变体中，第一层布置在第二层之下。然而，根据本发明，两个液晶层的顺序对于效果不起作用，即，作为选择，第一层也可以布置在第二层之上。

为了增加色移效应可视化的突出效果，基底优选地包括吸光性的背景。基底特别是要包括能够系统地影响液晶层彩色感觉的深色的，如黑色的背景，或者也可以是一种具有光吸收性的彩色背景。

同样，可以采用具有光衍射的背景，特别是具有衍射的黑色背景的基底，因为通过此背景，液晶的彩色效应同样可以加强。

有利地，两个液晶层的至少一层连续地采用涂膜，并且(如果可行的话)以基本花纹形式形成图案。作为替换或者补充，两个液晶层的至少一层通过印制嵌入在粘合剂网络之中的液晶色素而形成。

根据一种有利的拓展，安全元件包含至少一种附加的安全特征，尤其是具有磁性、导电性、磷光性、荧光性或其它发光特性基底的层或者是偏振或移相层。此附加层可以布置在液晶材料组成的两层之上、之下或者中间。

为了改进液晶材料的排列(alignment)，也可以在两个由液晶材料组成的层之间提供一个排列层。

根据本发明的安全元件并不限于具有两个液晶层的实施方式，也可以理解为还可以包含其它液晶层以获得其它的效果或者影响。

本发明也包含一种为证券纸、有价文件制造安全元件的方法，在所述安全元件中，由胆甾晶态液晶材料组成的二个层进行层叠，每层在其表面法线的第一视角方向选择性地反射第一长波波谱范围的光线，且在与其表面法线成一定角度的第二视角方向选择性的反射第二短波波谱范围的光线，其中，在所述方法中，

-两层的第一层以被刻画出的基本花纹的形式制造并采用此方法即在第一视角方向反射绿色波谱范围的光线。

-两层的第二层采用如此方法即在第二视角方向反射绿色波谱范围的光线。

本发明还包含设置有此类安全元件的数据载体，尤其是设置有此类安全元件的有价文件，如钞票、身份证等。

在这一点上，应该指出根据本发明的原理原则上也可以按照通用安全元件实现。

-两层胆甾晶态液晶中的第一层以要被描述的基本花纹的形式呈现，并且在第二视角方向反射绿色波谱范围的光线，并且

-两层胆甾晶态液晶中的第二层在第一视角方向反射绿色波谱范围的光线。

在这种情况的一种有利的实施方式中，第二层在第二视角方向反射蓝色或是紫外波谱范围的光线。第一层从第一视角方向有利地反射红色或红外波谱范围的光线

结果，根据本发明原理的上述实施方式中，基本花纹从顶视(第一视角)中不能观察到，因为第二层在第一视角方向反射绿色波谱范围的光线，而人眼对于绿色光线非常敏感。因此对于观察者而言，在第一视角方向呈现的是没有对比差异感知的均匀绿色表面，而当安全元件从垂直方向倾斜成斜向视角方向时，绿色的被刻画而出的基本花纹在蓝色的对比背景下呈现出来。也是在此实施方式中，根据本发明的效果是基于由两个液晶层的色移效应彼此协同以及与人眼的波谱灵敏度协同获得的，这点在下文中进行更加详细的说明。

然而在实际中已经表明，在根据本发明理论的这种可替代的实施方式中，对于观察者而言对比度差异没有表现的非常好，这就是为什么这种可替代的实施方式没有在本文进行要求。

然而，应该说明的是，对于这种本文没有进行权利要求的安全元件实施方式，当然从属权利要求的所有特征可以进行相似性组合，只要特征组合在逻辑上没有被排除。

根据所描述的可替代实施方式，本文没有进行权力要求的安全元件可以通过通用的方法进行制造，方法如下：

-两层的第一层按照要描绘的基本花纹形式生产并且使得其在第二视角方向反射绿色波谱范围的光线，并且，

-两层的第二层使得其在第一视角方向反射绿色波谱范围的光线。

此处，从属的方法权利要求的所有特征可以近似实现，只要特征组合在逻辑上没有被排除。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式和有益效果作进一步详细的说明。为了清楚起见，在附图中省略了对刻度和比例的描述。

如图所示为：

图1是具有根据本发明所述安全元件的钞票示意图。

图2是图1中安全元件的横截面图，带有通过液晶分层按照不同视角方向反射的特定颜色(红、绿或者蓝)的光线。

图3是当图2中的安全元件从顶进行观察时图像印象(image impression)的实现过程，其中(a)示出了图2中的、为了从上进行观察而对反射颜色进行控制的横截面图，并且(b)示出了当从上进行观察时的图像印象。

图4是当图2中的安全元件以倾斜角度进行观察时图像印象的实现过程，其中(a)示出了图2中的、为了以倾斜角度进行观察而控制反射颜色的横截面图并且图(b)示出了当倾斜观察时的图像印象。

图5是具有相反顺序液晶层的发明性安全元件与图2相同的横截面图。

图6是根据本发明的另外一种具体实施方式的安全元件与图2相同的横截面图。

具体实施方式

本发明现将通过采用钞票作为示例进行说明。由此而言，图1示出了带有发明性安全元件12的钞票10的示意图，所述安全元件能够呈现明显可视的倾斜效果。当从上放进行观察，安全元件12显示红色背景下的高对比度的绿色基本花纹，当安全元件进行倾斜偏离垂直方向，变化为感觉上对比度没有差异的纯绿色表面。

参考图2的横截面图，安全元件12具有吸收性的，特别是黑色的背景20并且，布置在黑色背景20之上的为由胆甾晶态液晶材料构成的22和24两层。此处，第一液晶层22采用基本花纹的形式，例如在图3(b)中示出的冠状基本花纹。在一种具体的实施方式中，第二液晶层24接触性地置于第一液晶层22之上。然而，在其它实施方式中，第二液晶层也可以采用基本花纹的形式，只要为第一液晶层的基本花纹仅提供背景。

在安全元件的生产中，液晶层22和24可以首先采用接触性涂膜，至少第一液晶层22在通过众所周知的方法应用之后以要被描述的基本花纹的形式形成图案。可替代地，液晶层也可以通过印制嵌入在粘合剂网络之中的液晶色素而进行生产。为了提高液晶层材料的排列性，可以在背景20和第一液晶层22之间和/或两个液晶层22和24之间提供排列层。

在这一点上，应该指出安全元件并不需要通过直接将液晶层应用在合适的数据载体中而进行制造。而是，也可以使用所谓的变换方法，在所述方法中，例如，至少两个液晶层使用合适的基底，例如箔纸，然后用粘结层固定位于外部的层并且，在粘结层的帮助下，两个层使用数据载体的吸收性背景。

此后，箔纸被去除并且安全元件按照如图所示的层顺序布置在数据载体之上。本领域技术人员应该认识到，许多合适的变换方法可以用来获得根据本发明所述的数据载体。

由于其液晶结构，胆甾晶态液晶层22和24的每层具有明确的色移效应，所以每层，在它们表面法线的第一视角方向，选择性地反射第一长波波谱范围的光线，并且在与它们表明的法线成角度的第二视角方向，选择性地反射第二短波波谱范围的光线。

根据本发明的效果基于两个液晶层的色移效应的协同以及与人眼的波谱灵敏度的协同。此处，优点在于胆甾晶态液晶层在相应适合的波谱范围反射偏振光，并且反射因子多达50％。在长波范围，带宽变宽并且发射的最大程度有所降低。然而，在光学范围的对应反射光线的总体数量大概保持相同。

与这种光谱一致性形成对比，人眼在绿色波谱范围内表现出明显的最大敏感度，根据由国际发光照明委员会(CIE)定义的一名标准观察者的相对波谱灵敏感光度公式V(λ)，进行光线调节的人眼在波长555nm时表现出最大感应。在蓝色光谱范围波长475nm时，或者在红色光谱范围650nm波长时，人眼在每种情况下的感应度已经仅仅是最大灵敏度的10％，并且向可视光谱范围的边缘的方向而进一步减小。对于黑暗适应的人眼，感光度公式V′(λ)有些偏移至蓝色，且其最大敏感度的波长为507nm。

为了利用人眼的高绿色敏感性以设计一种令人吃惊的可视化倾斜效果，根据本发明，第二液晶层24采用如此方法即从红到绿呈现色移效应，因此在其表面法线方向的第一视角选择性反射红色光谱范围的光线30(图2中的R)，并且在其表面法线方向成角度的第二视角，选择性地反射绿色光谱范围(G)的光线32。

此处，根据上述的实施方式，绿色光谱范围包括所有使得普通观察者基本能够产生绿色映像的波长，特别是在490nm至590nm之间的波长，并且优选地是在520nm至570nm之间。

进一步，用作基本花纹的第一液晶层22采用如此方法即从绿色到蓝色呈现色移效应，因此在其表面法线方向的第一视角选择性反射lv色光谱范围的光线34(G)，并且在与其表面法线方向成角度的第二视角，选择性地反射蓝色光谱范围(B)的光线36。

当安全元件12从上垂直进行观察时，对于观察者，参考图2和3(a)所示，出现整个高对比度的图像。在背景区域26，其中仅仅存在第二液晶层24，聚合彩色印象40仅由第二液晶层24在第一视角方向反射的红色光线30决定。

在基本花纹区域28，其中液晶层22和24叠加，聚合彩色映像42由第二液晶层24反射的红光30和第一液晶层22反射的绿光34重叠而成。由于与红光相比，人眼对于绿光具有非常高的光谱敏感度，第一液晶层22的绿色图像对于观察者起主要作用，因而冠状基本花纹52区域呈现为亮绿色。

当从上垂直观察安全元件12，观察者因此能够观察到在红色背景50下的对比清晰的绿色冠状基本花纹52，如图3(b)中所画出的。

如果观察者倾斜安全元件成斜向观察角度，那么冠状基本花纹消失并且取而代之的是基本一致的没有对比差异感知的绿色表面，如图2和4(a)所示。

在背景区域26，其中仅存在第二液晶层24，聚合彩色图像44再次仅由第二液晶层24在第一视角方向反射的红色光线32决定，因而安全元件12的背景54当斜向观察时呈现为绿色。

在基本花纹区域28，其中液晶层22和24叠加，聚合彩色图像46由第二液晶层24反射的绿光32和第一液晶层22反射的蓝光36重叠而成。由于与蓝光相比，人眼对于绿光具有非常高的光谱敏感度，第二液晶层24的绿色图像对于观察者起主要作用，因而冠状基本花纹52区域同样呈现为绿色。

因此，当安全元件12从上斜向观察时。冠状基本花纹56区域和背景区域54都呈现为绿色，因而对于观察者而言图像基本花纹由于缺少对比而消失。倾斜的安全元件12对观察者呈现为统一的绿色表面，如图4(b)所示。

两个液晶层的顺序也可以调换，如图5所示。在安全元件60中，在吸收性彩色背景66之上首先连续印制层64，其由胆甾晶态液晶材料组成，与图2和4中第二液晶层的具体实施方式相同，具有从红到绿的色移效应。

在这个接触层64之上然后以要被描述的基本花纹形式印制由胆甾晶态液晶材料组成的另一层62。另一层62与图2到4中第一液晶层的具体实施方式相同，具有从绿到蓝的色移效应。以相同的方法，如上所述，同样在此安全元件中，描绘的基本花纹在顶视时高对比度突出显示而当安全元件倾斜时消失。另外，在顶视和斜视时的彩色图像受吸收性彩色背景66的固有颜色的影响。

应该理解，上述液晶层可以与其它层，例如用于保护安全元件的其它层或者其子层之一，进行组合，以改进层之间的排列或者粘合，或者进一步增加反伪安全性。

根据本发明的另外一种具体实施方式，在图6中以示例的方式示出了一种安全元件70，在其中在衍射性黑色背景72之上采用了另外的基本花纹形式，如机器可读的条形码的磁性物质74。在此磁性层之上然后顺序地放置两个重叠的液晶层22和24，如图2中具体实施方式所述。如果合适，也可以在第一与/或第二液晶层之下提供排列层以方便或改进液晶材料的排列。

如上已经提到的，根据可替代的本发明还没有要求的变体，第一液晶层(基本花纹层)具有例如从红(第一视角方向，顶视)到绿(第二视角方向)的色移效应并且，第二液晶层具有例如从绿(第一视角方向)到蓝(第二视角方向)的色移效应。在这种变体中，当安全元件从上垂直观察，出现感觉上没有对比度差异的基本统一的绿色区域，而从倾斜视角观察时，看到的是蓝色背景下的绿色基本花纹。换言之，仅当安全元件以倾斜角度进行观察时观察者才可以看到基本花纹。关于这种可替代的，没有进行权利要求的变体，对已要求变体描述中给出的所有细节可以类似采用。也可以采用图1至6中的已要求变体的图解。

Claims (30)

1.一种用于证券纸张、有价文件的安全元件，所述安全元件具有由胆甾晶态液晶材料组成的两个叠层，所述两个叠层中的每层在其表面法线的第一视角方向可选择性地反射第一长波波谱范围的光线，且在与其表面法线成一定角度的第二视角方向可选择性地反射第二短波波谱范围的光线，

其特征在于

-所述两个叠层的第一层以要被描述的基本花纹形式存在、并且以所述第一视角方向反射绿色波谱范围的光线，并且

-所述两个叠层的第二层以所述第二视角方向反射绿色波谱范围的光线。

2.如权利要求1中所述安全元件，其特征在于，所述第一层以第一视角方向反射波长范围为490nm和590nm之间的光线。

3.如权利要求1中所述安全元件，其特征在于，所述第二层以第二视角方向反射波长范围为从490nm到590nm之间的光线。

4.如权利要求1中所述安全元件，其特征在于，所述第一层以第二视角方向反射绿色或者紫外光谱范围的光线。

5.如权利要求1中所述安全元件，其特征在于，所述第二层以第一视角方向反射红色或者红外波谱范围的光线。

6.如权利要求1中所述安全元件，其特征在于，所述两个叠层均安置在基底之上，并且所述第一层位于所述第二层下方。

7.如权利要求1中所述安全元件，其特征在于，所述两个叠层均安置在基底之上，并且所述第一层位于所述第二层上方。

8.如权利要求6或7中所述安全元件，其特征在于，所述基底包含能够吸收光的背景。

9.如权利要求8中所述安全元件，其特征在于，所述基底包含深色的背景。

10.如权利要求8中所述安全元件，其特征在于，所述基底包含能够吸收光的彩色背景。

11.如权利要求6或7中所述安全元件，其特征在于，所述基底包含光线衍射背景。

12.如权利要求1中所述安全元件，其特征在于，所述两个叠层的至少一层被连续地施加为涂膜。

13.如权利要求1中所述的安全元件，其特征在于，所述两个叠层的至少一层被连续地施加为涂膜并且采用基本花纹的形式形成图案。

14.如权利要求1中所述安全元件，其特征在于，所述两个叠层的至少一层通过印制嵌入在结合混合料之中的液晶色素而形成。

15.如权利要求1中所述安全元件，其特征在于，所述安全元件还至少包含另外一种安全部件。

16.如权利要求15所述的安全元件，其特征在于，所述安全部件为具有磁性、导电性、磷光性或荧光性的基底、或者偏振或移相的另外一层。

17.如权利要求16所述安全元件，其特征在于，所述另外层被安置在由胆甾晶态液晶材料构成的两个叠层上方、下方或之间。

18.如权利要求1所述安全元件，其特征在于，在所述由胆甾晶态液晶材料构成的两个叠层之间还设置有排列层。

19.一种为证券纸张，有价文件制作安全元件的方法，其中，在所述安全元件之中具有由胆甾晶态液晶材料组成的两个叠层，所述两个叠层中的每层在其表面法线的第一视角方向可选择性地反射第一长波波谱范围的光线，且在与其表面法线成一定角度的第二视角方向可选择性的反射第二短波波谱范围的光线。

其特征在于

-所述两个叠层中的第一层以要被描述的基本花纹形式制造、并且被设置为能够以第一视角方向反射绿色波谱范围的光线，以及

-所述两个叠层中的第二层被设置为能够以第二视角方向反射绿色波谱范围的光线。

20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述两个叠层均安置在基底之上，并且所述第一层位于所述第二层的下方。

21.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述两个叠层均安置在基底之上，并且所述第一层位于所述第二层的上方。

22.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述两个叠层的至少一层被连续地施加为涂膜。

23.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述两个叠层的至少一层被连续地施加为涂膜并且采用基本花纹的形式形成图案。

24.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述两个叠层的至少一层通过印制嵌入在结合混合料之中的液晶色素而形成。

25.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述安全元件组合有至少另外一种安全部件。

26.如权利要求25所述的方法，其特征在于，所述安全部件为具有磁性、导电性、磷光性或荧光性的基底、或者偏振或移相的另外一层。

27.如权利要求26所述的方法，其特征在于，所述另外一层置于由胆甾晶态液晶材料构成的两个叠层上方、下方或之间。

28.如权利要求19所述的方法，其特征在于，在所述由胆甾晶态液晶材料组成的两个叠层之间设置有排列层。

29.一种数据载体，其具有根据权利要求1至18的任一项所述的安全元件。

30.根据权利要求1至18的任一项所述的安全元件在反伪安全物体中的用途。

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