專利名稱：光學(xué)可變防偽圖樣的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及用于制造防偽制品的薄膜光學(xué)涂層。具體的說，本發(fā)明涉及制造衍射表面，例如可在各種應(yīng)用中用作防偽制品的、具有色移或光學(xué)可變背景的全息圖或光柵。
背景技術(shù)：
色移顏料和著色劑已經(jīng)在許多方面獲得應(yīng)用，其范圍從汽車漆延伸到用于防偽單據(jù)和貨幣的防偽油墨。這種顏料和著色劑具有在入射光角度改變或觀察者的觀察角移動(dòng)時(shí)能改變顏色的性質(zhì)。用于獲得這種色移著色劑的主要方法是將薄片分散在介質(zhì)例如漆或油墨中，然后將該介質(zhì)施加在物體的表面上，其中所述薄片一般由具有特定光學(xué)性質(zhì)的多層薄膜構(gòu)成。
衍射圖案和凸起以及相關(guān)的全息領(lǐng)域由于它們的美學(xué)和實(shí)用的視覺效果而獲得廣泛的應(yīng)用。一種非常理想的裝飾效果是因衍射光柵而產(chǎn)生的彩虹色視覺效果。當(dāng)環(huán)境光從自衍射光柵反射而衍射成為它的彩色成分時(shí)，就產(chǎn)生了驚人的視覺效果。通常衍射光柵主要是由材料中的線或槽而制成的重復(fù)結(jié)構(gòu)，來形成峰和谷的結(jié)構(gòu)。當(dāng)衍射光柵在反射表面上具有每毫米幾百至幾千線范圍內(nèi)有規(guī)律間隔開的溝槽時(shí)，就產(chǎn)生了可見光譜中理想的光學(xué)效果。
衍射光柵技術(shù)已經(jīng)被用來形成會(huì)使觀察者產(chǎn)生三維影像幻覺的二維全息圖案。三維全息也已經(jīng)根據(jù)聚合物中折射率的差異而使用包括反射光束和物體光束的交叉激光束來進(jìn)行研制。這種全息稱之為體積全息或3D全息。另外，在各種物品上使用全息圖案來打擊偽冒已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。
目前壓花有全息圖案的表面具有幾種應(yīng)用，其范圍從裝飾包裝例如禮品包裝直至防偽單據(jù)例如鈔票和信用卡。二維全息圖案一般采用在塑料表面上形成的衍射圖案。在某些情況下，已經(jīng)在這種表面上壓花的全息影像不需進(jìn)一步處理即可看見；但是為了獲得最佳的光學(xué)效果，通常必須在壓花的表面上設(shè)置一個(gè)反射層，一般是一個(gè)薄金屬層例如鋁層。該反射層主要提高衍射圖案突起的可見度。
第一級衍射結(jié)構(gòu)、包括傳統(tǒng)的全息和光柵影像的每種類型即使密封在剛性塑料中也具有一個(gè)主要的缺點(diǎn)。當(dāng)采用漫射光源例如普通室內(nèi)光或陰天照射全息影像時(shí)，所有的衍射級擴(kuò)展并重疊，從而失去了衍射顏色，并且不能顯示如在全息圖中所包含那么多的視覺信息。在這種觀察條件下，通常只能看見的是來自壓花表面的銀色反射，所有的這些圖樣看起來是銀色或最多是淡色。因此全息影像通常需要直接鏡面照明，以使之可見。這意味著為了獲得最好的觀察結(jié)果，照明光必須以和觀察角同樣的角度入射。
由于防偽全息圖已經(jīng)具有廣泛的應(yīng)用，因此對于偽造者來說，復(fù)制經(jīng)常用于信用卡、鈔票等的全息圖案具有極大的誘惑。因此防偽全息圖為了能夠真正保險(xiǎn)而必須克服的障礙是這種全息圖偽造的容易程度。一步和兩步光學(xué)復(fù)制、直接機(jī)械復(fù)制并且甚至是再生已經(jīng)在互聯(lián)網(wǎng)上被廣泛地討論過。已經(jīng)研究了對抗這些方法的各種措施，但是沒有一種措施，單獨(dú)采取是具有有效威懾力的。
復(fù)制全息圖所用的方法之一是用激光掃描壓花表面并將反射光束光學(xué)記錄在材料層上例如可光聚合的聚合物層上。這樣原始圖案就被復(fù)制成為仿制品。另一種方法是通過離子刻蝕而從壓花的金屬表面上除去保護(hù)覆蓋材料，然后當(dāng)壓花的表面被暴露出來時(shí)，沉積一個(gè)金屬層例如銀層(或其它易于脫模的層)。然后沉積鎳層，該鎳層隨后被脫模以形成偽造的壓花墊片。
由于偽造方法的技術(shù)水平完善，因此必須發(fā)展更先進(jìn)的防偽措施。一種方法是如Miekka等人的US5629068以及US5672410所披露的，使用壓花的金屬顆?；蚬鈱W(xué)疊加薄片來制造全息影像圖案。
對于大多數(shù)人來說，上述防偽全息影像的另一個(gè)問題是難以鑒別和回憶起由這種全息圖制成的各影像，以進(jìn)行檢驗(yàn)。一般人能夠鑒別防偽全息圖的能力最終是由特征的復(fù)雜性和裝飾衍射包裝的混淆性而決定的。因此大多數(shù)人傾向于確認(rèn)這種防偽圖樣的存在而不是檢驗(yàn)真實(shí)影像。這就給劣質(zhì)偽造品的使用或者說頂替真實(shí)防偽全息圖的商業(yè)全息圖提供了機(jī)會(huì)。
在打擊偽造品的其他努力中，全息業(yè)已經(jīng)采取了更復(fù)雜的影像，例如在防偽圖樣旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生多個(gè)影像。這些改善的影像給觀察者提供了高級的“閃動(dòng)”或美學(xué)吸引力。不幸的是，這種增加的復(fù)雜度沒有增加防偽性，因?yàn)檫@種復(fù)雜的影像難以交流，并且即使如果不是不可能的，這種影像也是難以回憶起的。
因此研制一種改善的防偽產(chǎn)品，它在各種光條件下特別是漫射光下提供更好的觀察質(zhì)量，并能夠用于各種防偽應(yīng)用，在使得偽造更加困難方面是非常有用的。
發(fā)明概述本發(fā)明的一個(gè)首要目的是，提供一種具有色移特性的防偽制品，所述色移特性增大了各種應(yīng)用中的偽造難度。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是，提供一種具有區(qū)分圖案的防偽制品，所述圖案在散射光照條件下容易在較寬視角范圍內(nèi)觀察到。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是，提供一種具有光學(xué)干涉圖案例如全息圖案的防偽制品，所述圖案具有增強(qiáng)的可視性和對比度，從而在散射光照條件下無需直接鏡面光就能夠觀察到。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)此處具體地和廣義地描述的本發(fā)明，提供一種防偽制品，它包括具有第一表面和對置的第二表面的光透射基片，其中第一表面上具有光干涉圖案例如全息影像圖案或光學(xué)衍射圖案。在該基片上例如在干涉圖案上或在基片相對的第二表面上形成色移光學(xué)涂層，該光學(xué)涂層隨著入射光角度或觀察角的改變提供可觀察到的色移?？梢圆捎酶鞣N方法來形成該防偽制品，例如真空涂布方法、有機(jī)涂層、層壓、激光刻錄和激光成像。在本發(fā)明不同的實(shí)施方案中，色移光學(xué)涂層可以不同。例如，該光學(xué)涂層可以是多層光學(xué)干涉膜，例如吸收層-絕緣層-反射層的三層光學(xué)疊層，或低和高折射率的折射絕緣層的交替層。另外，光學(xué)涂層可以由多個(gè)分散在聚合物介質(zhì)例如色移油墨中的多層光學(xué)干涉薄片制成。
在其它實(shí)施方案中，各種防偽制品可以通過將包括色移光學(xué)涂層的預(yù)層壓結(jié)構(gòu)層壓至壓花有光學(xué)干涉圖案的基片而形成，其中可供選擇地把該預(yù)層壓結(jié)構(gòu)通過燒蝕激光成像。
在本發(fā)明的另一種方法中，色移光學(xué)涂層在主墊片上形成，以和墊片上的光學(xué)干涉圖案形狀相一致。載體基片層被粘在光學(xué)涂層上，并連同光學(xué)涂層一起從墊片上除去，以產(chǎn)生帶有復(fù)制在光學(xué)涂層中的干涉圖案的防偽制品。
本發(fā)明的防偽制品可以通過各種粘附機(jī)理而粘在各種物體上，例如通過壓敏膠或火印方法，以提供更好的防偽措施例如防偽。該防偽制品可以以標(biāo)簽、標(biāo)記、帶、防偽線等形式來使用，用于各種物品例如防偽單據(jù)、貨幣、信用卡、商品等。
本發(fā)明的這些和其它方面和特點(diǎn)可以從以下的描述和所附的權(quán)利要求中了解得更加清楚，或者可以參考本發(fā)明下述的實(shí)踐。


為了更好的理解實(shí)現(xiàn)本發(fā)明上述和其它優(yōu)點(diǎn)和目的的方式，下面參照在附圖中所示的特定實(shí)施方案對本發(fā)明作詳細(xì)的描述，可以理解，附圖只是本發(fā)明的典型實(shí)施方案，而不是對其范圍的限制，本發(fā)明將根據(jù)附圖中的特殊性和細(xì)節(jié)進(jìn)行描述和解釋。
圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的防偽制品的示意圖。
圖2是本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案的防偽制品的示意圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施方案的防偽制品示意圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明另外的實(shí)施方案的防偽制品的示意圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施方案的防偽制品示意圖。
圖6是本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案的防偽制品的示意圖。
圖7是根據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施方案的防偽制品示意圖。
圖8A是本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案的防偽制品的示意圖。
圖8B是圖8A的防偽制品的放大截面圖。
圖9是根據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施方案的防偽制品示意圖。
圖10A是用于形成本發(fā)明另外實(shí)施方案的防偽制品的預(yù)層壓結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖10B是由圖10A的預(yù)層壓結(jié)構(gòu)形成的防偽制品的示意圖。
圖11是本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案的防偽制品的示意圖。
圖12是本發(fā)明變通實(shí)施方案的防偽制品的示意圖。
圖13是本發(fā)明再一個(gè)實(shí)施方案的防偽制品的示意圖。
圖14是本發(fā)明再一個(gè)實(shí)施方案的防偽制品的示意圖。
圖15是用于形成本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的防偽制品的火印過程示意圖。
圖16是用于形成本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案的防偽制品的火印過程示意圖。
圖17A和17B是表示在本發(fā)明防偽制品的光學(xué)特性測量中使用的各種觀察條件幾何學(xué)圖表。
圖18是表示本發(fā)明防偽制品光譜曲線圖。
圖19是表示本發(fā)明防偽制品顏色軌跡的CIE實(shí)驗(yàn)室色空間圖。
圖20表示本發(fā)明防偽制品無光澤(off-gloss)光譜曲線圖。
圖21表示本發(fā)明防偽制品有光澤(on-gloss)光譜曲線圖。
圖22表示本發(fā)明防偽制品有光澤(on-gloss)光譜曲線圖。
圖23是本發(fā)明防偽制品中使用的薄膜光學(xué)疊層的顯微照片。
圖24A和24B是在本發(fā)明防偽制品中使用的薄膜光學(xué)疊層頂部的全息浮凸的顯微照片。
發(fā)明的詳細(xì)描述本發(fā)明涉及一種具有帶著色移背景的衍射表面的防偽制品，所述色移背景能產(chǎn)生增強(qiáng)的視覺效果。該防偽制品的構(gòu)成是采用了例如全息或衍射光柵的光學(xué)干涉圖案與色移箔或油墨的結(jié)合，從而降低了偽造的可能性。另外，本發(fā)明的制品使得使用者在散射光下可以更容易的觀察到影像或衍射效果，而無需直接鏡面光。
通常，本發(fā)明防偽制品的構(gòu)成是采用了其表面上具有干涉圖案的光透射基片與提供防偽特征的色移光學(xué)涂層的結(jié)合，從而使得物品難以仿冒和偽造。本發(fā)明結(jié)合了光學(xué)干涉效果的性能特征和衍射表面例如全息圖的衍射效果。該防偽特征可以被一般人容易識(shí)別，同時(shí)仍具有復(fù)雜的光學(xué)圖案，因此克服了傳統(tǒng)全息技術(shù)的缺點(diǎn)。
以下詳細(xì)描述的本發(fā)明的各種實(shí)施方案可以采用三種基本結(jié)構(gòu)來形成。一種結(jié)構(gòu)涉及用薄膜光學(xué)干涉疊層代替全息圖或其他衍射表面的鋁反射層。該結(jié)構(gòu)將全息結(jié)構(gòu)直接建立在光學(xué)干涉疊層中。在這種情況下，光學(xué)涂層是直接在壓花表面上真空沉積。第二種結(jié)構(gòu)將薄膜色移箔或油墨加在基片的與壓花面的對側(cè)。不論是使用箔或是油墨，干涉效果可以是基于金屬-絕緣層-吸收層干涉結(jié)構(gòu)的，或是全絕緣光學(xué)設(shè)計(jì)。第三種結(jié)構(gòu)涉及將色移光學(xué)涂層結(jié)構(gòu)層壓至諸如全息圖之類的衍射表面上，其中色移光學(xué)涂層可以是激光燒蝕、反射圖案蝕刻或采用光刻法的化學(xué)蝕刻的數(shù)字成像。
參見附圖，其中同樣的結(jié)構(gòu)用同一標(biāo)號(hào)表示，圖1表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的防偽制品10。該防偽制品10包括在其外側(cè)第一表面上具有光學(xué)干涉圖案14諸如壓花影像的光透射基片12。色移光學(xué)涂層16在基片12對側(cè)的第二表面上形成，以下將詳細(xì)討論。形成防偽制品10的基片12與色移光學(xué)涂層16的結(jié)合提供了防偽特征，它降低了其上有防偽制品10的物品的復(fù)制、仿冒和/或偽造的可能性。
在光透射基片12的外側(cè)表面上形成的光學(xué)干涉圖案14可以采取常規(guī)的各種形式，包括衍射圖案例如衍射光柵、折射圖案、全息圖案例如二維和三維全息影像、直角立方反射器、Kinegram圖樣、Pixelgram圖樣、零級衍射圖案、莫阿(moiré)圖案或其它基于尺寸在約0.1μm-約10μm范圍內(nèi)的微結(jié)構(gòu)的光學(xué)干涉圖案，該尺寸優(yōu)選約為0.1μm-約1μm，還可以采用以上所述的各種結(jié)合，例如全息/光柵影像，或其他干涉圖案。
形成光學(xué)干涉圖案14的具體方法和結(jié)構(gòu)是領(lǐng)域內(nèi)一般技術(shù)人員公知的。例如可以采用非常公知的方法將光透射基片壓花以在其上形成干涉圖案，例如以高壓將塑料膜表面與熱的鎳壓花墊片壓接觸而對其進(jìn)行壓花。其它方法包括光刻法、將塑料膜對著有圖案的表面進(jìn)行模制等。
Kinegram圖樣是一個(gè)二維的計(jì)算機(jī)生成的影像(可從瑞士的OVDKinegram公司購得)，其中各圖片元件填有光衍射微結(jié)構(gòu)。這些微結(jié)構(gòu)用小于1微米的典型尺寸的非常微小的表面調(diào)制。
通常，使用可模制的材料來形成光透射基片12，包括例如塑料如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)特別是G型PET、聚碳酸酯、丙烯酸類例如聚丙烯酸酯包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚苯乙烯、纖維素二乙酸酯和纖維素三乙酸酯、聚丙烯、聚二環(huán)戊二烯、其混合物或共聚物等。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，光透射基片12主要由透明材料例如聚碳酸酯構(gòu)成。所形成的基片12的適當(dāng)厚度約是3-100μm，優(yōu)選的厚度約是12-25μm。另外基片12可以由單層或多層基片材料構(gòu)成。通?；?2應(yīng)當(dāng)具有比光學(xué)涂層低的熔點(diǎn)或者說玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，同時(shí)是透明的。
在一種方法中，基片12可以由熱塑性膜構(gòu)成，該熱塑性膜經(jīng)膜表面熱軟化然后將膜經(jīng)過壓花輥而被壓花，所述壓花輥在軟化的表面上形成了衍射光柵或全息影像。以這種方式，就可以在有效的無限長度的片上形成有衍射光柵或全息圖。或者衍射表面可以如下形成將一卷涂有紫外(UV)固化聚合物例如PMMA的塑料膜經(jīng)過一套透紫外線的輥，而使得該透紫外線的輥將衍射表面置入U(xiǎn)V固化聚合物中，并且該聚合物經(jīng)穿過該透紫外線的輥的UV線固化。
如圖1所示，色移光學(xué)涂層16是多層光學(xué)干涉疊層或箔，包括吸收層18、絕緣層20和反射層22。吸收層18可以通過常用的沉積方法沉積在光透射基片12上，例如物理氣相沉積(PVD)、濺射等。所形成的吸收層18的適宜厚度是約30-300埃()，優(yōu)選的厚度是約50-100。
吸收層18可以由半透明材料構(gòu)成，例如灰色金屬包括如鉻、鎳、鈦、釩、鈷和鈀，以及其它金屬例如鐵、鎢、鉬、鈮、鋁等。也可以采用上述金屬的各種結(jié)合和其合金，例如Inconel(Ni-Cr-Fe)。在吸收層18中可以使用其它的吸收材料，包括金屬化合物例如金屬亞氧化物(sub oxide)、金屬氟化物、金屬氮化物、金屬碳化物、金屬磷化物、金屬硒化物、金屬硅化物和其結(jié)合，以及碳、鍺、鐵氧化物、混合在絕緣基質(zhì)中的金屬等。
可采用常規(guī)沉積方法在吸收層18上形成絕緣層20，例如PVD、化學(xué)氣相沉積(CVD)、等離子增強(qiáng)的化學(xué)氣相沉積(PECVD)、反應(yīng)性DC射蝕、RF濺蝕等。所形成的絕緣層20具有能賦予防偽制品10以色移性能的有效光學(xué)厚度。該光學(xué)厚度是定義為ηd積的公知光學(xué)參數(shù)，其中η是層的折射率，d是層的物理厚度。以四分之一波長光學(xué)厚度(QWOT)來表示時(shí)，通常層的光學(xué)厚度等于4ηd/λ，λ為產(chǎn)生QWOT條件時(shí)的波長。絕緣層20的光學(xué)厚度范圍可以從設(shè)計(jì)波長約為400nm時(shí)的2QWOT至設(shè)計(jì)波長約為700nm時(shí)的9QWOT，優(yōu)選是在400-700nm時(shí)的2-6QWOT，這取決于所需要的色移。適合用于絕緣層20的材料包括具有“高”折射率(此處高折射率定義為大于約1.65)以及“低”折射率(此處低折射率定義為約1.65或更低)的材料。
適合用于絕緣層20的高折射率材料包括硫化鋅(ZnS)、氧化鋅(ZnO)、氧化鋯(ZrO2)、二氧化鈦(TiO2)、碳(C)、氧化銦(In2O3)、氧化銦錫(ITO)、五氧化二鉭(Ta2O5)、二氧化鈰(CeO2)、氧化釔(Y2O3)、氧化銪(Eu2O3)、氧化鐵例如四氧化三鐵(Fe3O4)和三氧化二鐵(Fe2O3)、氮化鉿(HfN)、碳化鉿(HfC)、氧化鉿(HfO)、氧化鑭(La2O3)、氧化鎂(MgO)、氧化釹(Nd2O3)、氧化鐠(Pr6O11)、氧化釤(Sm2O3)、氧化銻(Sb2O3)、碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、一氧化硅(SiO)、三氧化硒(Se2O3)、氧化錫(SnO2)、三氧化鎢(WO3)、及其結(jié)合等。
適合用于絕緣層20的低折射率材料包括二氧化硅(SiO2)、三氧化二鋁(Al2O3)、金屬氟化物例如氟化鎂(MgF2)、氟化鋁(AlF3)、氟化鈰(CeF3)、氟化鑭(LaF3)、鈉鋁氟化物(例如Na3AlF6或Na5Al3F14)、氟化釹(NdF3)、氟化釤(SmF3)、氟化鋇(BaF2)、氟化鈣(CaF2)、氟化鋰(LiF)，其結(jié)合，或折射率約為1.65或更低的其他材料。例如可以采用有機(jī)單體和聚合物作為低折射率材料，包括二烯或烯烴例如丙烯酸酯(例如甲基丙烯酸酯)、全氟烯烴、聚四氟乙烯(Teflon)、氟化乙烯丙烯(FEP)，其結(jié)合等。
可采用常規(guī)的沉積方法在絕緣層20上形成反射層22，例如通過PVD、濺射等。所形成的反射層22適合的厚度約為300-1000，優(yōu)選的厚度約為500-1000。反射層22優(yōu)選由不透明的高反射金屬構(gòu)成，例如鋁、銀、銅、金、鉑、鈮、錫，其結(jié)合或合金，這取決于所需要的顏色效果?？梢岳斫獍胪该鹘饘倮缁医饘僭诖蠹s350-400變成不透明的。因此金屬例如鉻、鎳、鈦、釩、鈷和鈀、或鈷鎳合金，也可以被以適當(dāng)?shù)暮穸扔米鞣瓷鋵?2。
另外，反射層22可以由磁性材料例如鈷鎳合金構(gòu)成，或由半透明材料形成，以提供用于防偽驗(yàn)證的機(jī)器可讀性。例如機(jī)器可讀信息可以置于光學(xué)涂層之下的背襯上，例如個(gè)人身份證號(hào)碼(PINS)、帳戶信息、來源貿(mào)易認(rèn)證、相保信息等。在另一個(gè)實(shí)施方案中，反射層22可以是分割的，以用肉眼或通過使用各種光、電、磁或其他探測設(shè)備對下面的信息進(jìn)行局部觀看。這樣允許對除反射片段所在區(qū)域之外的區(qū)域中光學(xué)涂層16之下的信息進(jìn)行探測，因而增加了偽造的難度。另外，由于反射層是以受控制的方式分割的，因此控制特定信息不被讀出，對仿冒或涂改提供了更高的防護(hù)。
如圖1所示，防偽制品10還可以選擇在反射層22上包括粘合層24，例如壓敏粘合劑。該粘合層24使得防偽制品10可以容易的附著在各種物體上例如信用卡、真實(shí)性證書、銀行卡、鈔票、簽證、護(hù)照、駕駛證、移民卡和身份證、以及容器或其他三維物體上。粘合層24可以由各種粘合材料構(gòu)成，例如丙烯酸類聚合物、以及基于乙烯醋酸乙烯酯的聚合物、聚酰胺、氨基甲酸乙酯、聚異丁烯、聚丁二烯、塑化橡膠、其結(jié)合等?；蛘呖梢圆捎没鹩?其實(shí)施例將在下文詳細(xì)討論)，來將防偽制品10附著在物體上。通過使用用于色移光學(xué)涂層16的吸收/絕緣/反射設(shè)計(jì)，如圖1所示，獲得了對人眼來說是醒目的高色飽和度可變顏色效果。因此其上帶有防偽制品10的物體會(huì)因觀察角的變化或物體相對于觀察者眼睛的角度的變化而改變顏色。結(jié)果，顏色隨觀察角而改變增加了防偽制品10被仿冒和偽造的難度。另外，薄膜干涉色移涂層改變衍射顏色，根據(jù)衍射和薄膜結(jié)構(gòu)的固有色移而抑制、改變或增強(qiáng)某種顏色。例如采用本發(fā)明的色移光學(xué)涂層16可以獲得的色移，包括但不限于金變綠、綠變品紅、藍(lán)變紅、綠變銀、品紅變銀、品紅變金等。
通過光學(xué)涂層16的適當(dāng)層設(shè)計(jì)，可以控制其色移性能。通過改變例如層厚度和每層的折射率等參數(shù)可以獲得所需要的效果。在不同觀察角或入射光角度時(shí)所看到的顏色產(chǎn)生變化是包括層的材料的選擇性吸收以及波長依賴的干涉效果相結(jié)合的結(jié)果。在多層結(jié)構(gòu)中發(fā)生了多重反射和透射的光波的疊加所產(chǎn)生的干涉效果是所看到的顏色在不同觀察角時(shí)發(fā)生色移的原因。
圖2表示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方案的防偽制品30。防偽制品30包括與上述防偽制品10類似的元件，包括其外側(cè)第一表面上形成有光學(xué)干涉圖案14的光透射基片12，以及在基片12對置的第二表面上形成的色移光學(xué)涂層36。光學(xué)涂層36是多層膜，包括吸收層18，吸收層18上的絕緣層20，以及另一個(gè)吸收層38，但是不包括反射層。該多層膜結(jié)構(gòu)在Phillips等人的US5278590中披露，其全文在此引入作為參考。這種膜結(jié)構(gòu)使得光學(xué)涂層36對在其表面上入射的光是透明的，因此對載體基片(未顯示)上的光學(xué)涂層36之下的信息提供了肉眼鑒別性或機(jī)器可讀性。如果希望將防偽制品30附著在物體的適當(dāng)表面上，可以任選在吸收層38上形成粘合層24，例如壓敏粘合劑層。
圖3表示根據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施方案的防偽制品40。防偽制品40包括與上述防偽制品10類似的元件，包括其外側(cè)第一表面上形成有光學(xué)干涉圖案14的光透射基片12，以及在基片12對側(cè)的第二表面上形成的色移光學(xué)涂層46。但是光學(xué)涂層46是多層光學(xué)疊層，所包括的都是絕緣層。在Phillips等人的US5135812和5084351中披露了包括全是絕緣層的適合用于光學(xué)涂層46的光學(xué)疊層，其公開內(nèi)容在此引入作為參考。通常，光學(xué)涂層46包括低折射率和高折射率絕緣層的交替層，該絕緣層由上述對絕緣層20進(jìn)行討論時(shí)所提到的各種材料構(gòu)成。光學(xué)涂層46的全絕緣疊層使得防偽制品40對在其表面上入射的光是透明的。如果需要可以在光學(xué)涂層46上形成粘合層24例如壓敏粘合層。
圖4表示根據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施方案的防偽制品50。防偽制品50包括與上述防偽制品10類似的元件，包括其外側(cè)第一表面上形成有光學(xué)干涉圖案14的光透射基片12，以及施加在基片12的對側(cè)第二表面上的色移光學(xué)涂層56。色移光學(xué)涂層56由色移油墨或漆的層而形成的，該色移油墨或漆包括其中散布著多個(gè)具有色移性能的光學(xué)干涉薄片的聚合物介質(zhì)。
光學(xué)涂層56的色移薄片由多層薄膜結(jié)構(gòu)形成，包括上述關(guān)于防偽制品10的光學(xué)涂層16相同的基本結(jié)構(gòu)。包括吸收層，絕緣層和任選的反射層，所有的這些層是由上述關(guān)于光學(xué)涂層16的層所討論的相同的材料構(gòu)成的。該薄片可以形成為對稱的多層薄膜結(jié)構(gòu)，例如吸收層/絕緣層/反射層/絕緣層/吸收層，或吸收層/絕緣層/吸收層。或者該薄片可以具有非對稱結(jié)構(gòu)，例如吸收層/絕緣層/反射層。所形成的薄片在其任何一個(gè)表面上的尺寸范圍約是2-200微米。
通常，多層薄膜結(jié)構(gòu)是在其上帶有可脫模層的的柔軟片材上形成。采用形成薄涂層結(jié)構(gòu)領(lǐng)域已知的方法在該片上沉積各種層，例如PVD、濺射等。從片材上除去多層薄膜結(jié)構(gòu)作為薄膜色移薄片，然后該薄片被加入到聚合物介質(zhì)例如各種顏料溶媒中，用作油墨或漆。除了色移薄片以外，可以向油墨或漆中加入添加劑以獲得所需要的色移結(jié)果。這些添加劑包括薄片狀顏料例如鋁薄片、石墨、云母薄片等，以及非薄片狀顏料例如鋁粉、碳黑和其它著色劑例如有機(jī)或無機(jī)顏料和彩色染料。
適合的薄片結(jié)構(gòu)實(shí)施方案如題為“色移薄膜顏料”的待決申請序列號(hào)09/198733(1998.11.24提交)中所述，其內(nèi)容在此引入作為參考?？梢杂糜诒景l(fā)明的漆或油墨的其它適合的色移或光學(xué)可變薄片如US5135812、5171363、5278590、5084351和4838648所述，其公開內(nèi)容在此引入作為參考。
用來形成防偽制品50上的光學(xué)涂層56的色移油墨或漆可以用領(lǐng)域內(nèi)一般技術(shù)人員公知的常規(guī)涂布設(shè)備和方法來涂布。它們包括例如各種印刷方法如絲網(wǎng)印刷、凹版印刷、照相凹版或苯胺印刷方法等?；蛘吖鈱W(xué)涂層56可以通過將含有色移薄片的聚合物材料和用于形成帶有干涉圖案15的基片12的塑料材料共擠出而形成在防偽制品50上。
如果需要，可以選擇在光學(xué)涂層56上形成粘合層24，例如壓敏粘合層，以使得防偽制品50能夠附著在物體的適當(dāng)表面上。
在圖5所示的本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案中，防偽制品60包括與上述防偽制品10類似的元件，包括其外側(cè)第一表面上形成有光學(xué)干涉圖案14的光透射基片12。色移光學(xué)涂層66以箔的形式提供，利用粘合層62被層壓至基片12的相對第二表面上。層壓粘合劑可以由壓敏粘合劑、聚氨酯、丙烯酸酯、天然膠乳或其結(jié)合構(gòu)成。光學(xué)涂層66包括吸收層18、其上的絕緣層20，以及絕緣層20上的反射層22。光學(xué)涂層16在被層壓至基片12之前，在載體片64上形成。例如在層壓之前，光學(xué)涂層16可以在真空輥涂布機(jī)中沉積在透明塑料載體片上。
在防偽制品60的變通實(shí)施方案中，光學(xué)涂層可以是多層結(jié)構(gòu)的形式，具有吸收層和絕緣層，沒有反射層，例如防偽制品30的光學(xué)涂層36，或可以采取全絕緣光學(xué)疊層的形式，例如防偽制品40的光學(xué)涂層46。另外，防偽制品60的光學(xué)涂層可以采取色移油墨或漆層的形式，例如防偽制品50的光學(xué)涂層56。
圖6表示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方案的防偽制品70。該防偽制品70包括與上述防偽制品60類似的元件，包括其外側(cè)第一表面上形成有光學(xué)干涉圖案14的光透射基片12。色移光學(xué)涂層76以箔的形式提供，利用粘合層62被層壓至基片12的相對第二表面上。光學(xué)涂層76包括吸收層18、絕緣層20，以及反射層22。它們在被層壓至基片12之前，在載體片64上形成。光學(xué)涂層76還包括基本上無光學(xué)作用的中間層78，它是剪切敏感的。該中間層78在絕緣層20和反射層22之間利用常規(guī)的涂布方法形成，是由諸如聚四氟乙烯、氟化乙烯丙烯(FEP)、硅酮、碳、其結(jié)合之類的材料氣相沉積的非常薄的層(例如約50-200)構(gòu)成的。在防偽制品70一旦施加在物體上之后，在不損壞的狀態(tài)下不能從該防偽制品上脫模該中間層78。
可以理解，如果需要，在上述采用包括多層箔的光學(xué)涂層的其他實(shí)施方案中，可以采用如防偽制品70所述的剪切中間層。例如，圖7表示防偽制品80，它包括與防偽制品10基本相同的元件，包括具有光學(xué)干涉圖案14的光透射基片12，以及具有吸收層18、絕緣層20和反射層22的色移光學(xué)涂層86。該光學(xué)涂層還包括基本上無光學(xué)作的中間層88，它在絕緣層20和反射層22之間形成?？扇芜x在反射層22上或例如塑料片的任選載體片64上形成粘合層24，例如壓敏粘合層，以將防偽制品80附著在物體的適當(dāng)表面上。在后者情況下，由于載體片64可以載有層18、20、88和22，吸收層可以被粘結(jié)在光透射基片12上。
圖8A表示本發(fā)明另一實(shí)施方案的防偽制品90，其中基片的壓花表面上有光學(xué)涂層。防偽制品90包括與防偽制品10類似的元件，包括具有壓花在其表面上的光學(xué)干涉圖案14的光透射基片12，以及是多層膜光學(xué)疊層的色移光學(xué)涂層96。但是光學(xué)涂層96是采用傳統(tǒng)的真空沉積方法在基片12上與干涉圖案相同的一側(cè)上形成。光學(xué)涂層96包括吸收層18、吸收層18之下的絕緣層20以及絕緣層20之下的反射層22?；蛘?，層沉積的次序可以相反，即可以首先在光學(xué)干涉圖案上沉積吸收層，然后是絕緣層，最后是反射層。在這種結(jié)構(gòu)中，透過光透射基片12觀察防偽制品，可以看到干涉圖案例如改善的全息圖。
在基片12上形成的光學(xué)涂層96的這些層的每一個(gè)優(yōu)選與下面的干涉圖案例如全息影像形狀相一致，使得全息結(jié)構(gòu)處于光學(xué)涂層96的外側(cè)表面上。這一點(diǎn)在圖8B的防偽制品90的放大截面圖中可以更清楚的看到。在形成光學(xué)涂層96或其他多層涂料中采用的真空方法會(huì)經(jīng)膜生長而仍然保持全息結(jié)構(gòu)，從而全息影像可以保留在光學(xué)涂層96的外表面。這一點(diǎn)優(yōu)選是通過基本垂直于涂布表面的定向氣束而實(shí)現(xiàn)的。
可以選擇在基片12與光學(xué)涂層96相對的表面上形成粘合層24例如壓敏粘合層，以使得防偽制品90可以附著在物體的適當(dāng)表面上。
可以理解，在防偽制品90的變通實(shí)施方案中，光學(xué)涂層96可以是多層結(jié)構(gòu)，具有吸收層和絕緣層，而沒有反射層，例如防偽制品30的光學(xué)涂層36，或可以采取全絕緣光學(xué)疊層的形式，例如防偽制品40的光學(xué)涂層46。
圖9表示本發(fā)明另一實(shí)施方案的防偽制品100，它是由用于復(fù)制干涉結(jié)構(gòu)例如光學(xué)疊層中的全息圖的主墊片102而形成的。該主墊片102由金屬材料構(gòu)成，例如鎳、錫、鉻或其結(jié)合，并且其上形成有全息或衍射圖案104。光學(xué)涂層106通過傳統(tǒng)的真空沉積方法例如物理氣相沉積而在圖案104上形成。光學(xué)涂層106包括直接沉積在圖案104上的脫模層(未顯示)、吸收層18、吸收層18上的絕緣層20、以及絕緣層20上的反射層22。脫模層可以由材料例如金、硅酮或低表面能材料例如FEP構(gòu)成。絕緣層優(yōu)選是低折射率材料例如MgF2或SiO2，因?yàn)槟芴峁?yīng)力優(yōu)勢。光學(xué)涂層106的這些層中的每一個(gè)在主墊片102上形成，從而與下面的全息或衍射圖案104的形狀相一致。接收片108例如帶有粘合層(未顯示)的塑料片被附著在反射層22上。然后光學(xué)涂層106可以從主墊片102上脫模至接收片108上，用于附著在物體上，使得全息或衍射圖案復(fù)制在光學(xué)涂層106中。
在防偽制品100的變通實(shí)施方案中，光學(xué)涂層106可以是多層結(jié)構(gòu)，具有吸收層和絕緣層，而沒有反射層，諸如防偽制品30的光學(xué)涂層36，或可以采取全絕緣光學(xué)疊層的形式，諸如防偽制品40的光學(xué)涂層46。
在以下的實(shí)施方案中，通過將激光成像的光學(xué)涂層結(jié)構(gòu)層壓至壓花基片上而形成各種防偽制品。層壓提供了成本優(yōu)勢和防偽，因?yàn)閮蓚€(gè)昂貴的防偽組成(即色移膜和全息圖)保持為分離直至層壓在一起。層壓制品可以包括色移箔或油墨，它可以用作全息影像之下的背景，全息影像只能夠在選定的角度被看見。因此看見全息圖疊加在也具有相關(guān)影像的色移背景上。
在圖10A和10B所示的實(shí)施方案中，防偽制品110設(shè)有在色移光學(xué)涂層116中形成的激光燒蝕影像。如圖10A所示，光學(xué)涂層116在載體片64例如透明PET上利用傳統(tǒng)涂布方法形成，以形成預(yù)層壓結(jié)構(gòu)117。光學(xué)涂層116如下形成將反射層22沉積在載體片64上，然后沉積絕緣層20和吸收層18。然后在光學(xué)涂層116中在預(yù)層壓結(jié)構(gòu)117上利用傳統(tǒng)的激光成像系統(tǒng)形成激光燒蝕影像118。激光燒蝕影像118可以是數(shù)字影像(例如人物、面部的圖片)、條形碼、隱藏的(即微觀的)數(shù)據(jù)和信息，或其結(jié)合。激光成像可以采用半導(dǎo)體二極管激光系統(tǒng)例如從Presstek公司獲得并在US5339737以及RE35512中披露的那些來完成，所述專利披露內(nèi)容在此引入作為參考?；蛘叻瓷鋱D案蝕刻、或通過光刻法的化學(xué)蝕刻可以用來在光學(xué)涂層中形成各種影像。
然后帶有激光燒蝕影像118的預(yù)層壓結(jié)構(gòu)117被層壓至其一個(gè)表面上具有光學(xué)干涉圖案14的光透射基片12上，所述光學(xué)干涉圖案例如衍射或全息圖案，如圖10B所示。預(yù)層壓結(jié)構(gòu)117通過粘合劑層62層壓至基片12與干涉圖案14對側(cè)的表面上，以形成完整的防偽制品110。或者，預(yù)層壓結(jié)構(gòu)117可以在基片的壓花表面上層壓。在后者的情況下，透過透射基片12觀看圖樣。在這種情況下，高折射率透明層必須置于壓花表面上，從而不會(huì)在粘合層和壓花表面之間發(fā)生折射率匹配。這種高折射率層的適當(dāng)實(shí)例包括TiO2或ZnS。
可以理解，如果需要，預(yù)層壓結(jié)構(gòu)117可以用作最終產(chǎn)品，而無需再層壓至壓花表面。在這種情況下，預(yù)層壓結(jié)構(gòu)117可以直接利用粘合劑或其他附著方法附著在物體上。預(yù)層壓結(jié)構(gòu)以可以通過直接激光燒蝕一個(gè)已經(jīng)直接沉積在全息或衍射基片上的適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)可變層來形成。
圖11表示本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案的防偽制品120，它包括與上述防偽制品110類似的元件，包括具有光學(xué)干涉圖案14例如全息或衍射圖案的光透射基片12，以及利用粘合層62層壓至基片12的色移光學(xué)涂層126。光學(xué)涂層126包括吸收層18、絕緣層20和反射層22。光學(xué)涂層126沉積在載體片64上，以在層壓至基片12之前形成預(yù)層壓結(jié)構(gòu)。預(yù)層壓結(jié)構(gòu)進(jìn)行如上防偽制品110所述的激光成像過程，以形成激光刻錄的數(shù)字122，例如序列數(shù)字用于序列標(biāo)簽中。
圖12表示本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案的防偽制品130，它包括與上述防偽制品110和120類似的元件，包括形成有全息或衍射圖案的光透射基片12，以及利用粘合層62層壓至基片12的色移光學(xué)涂層136。光學(xué)涂層136包括如上所述的吸收層18、絕緣層20和反射層22。光學(xué)涂層136沉積在載體片64上，以在層壓至基片12之前形成預(yù)層壓結(jié)構(gòu)。預(yù)層壓結(jié)構(gòu)進(jìn)行如上防偽制品110和120所述的激光成像過程，以形成激光燒蝕影像118和激光刻錄的數(shù)字122，由此結(jié)合了防偽制品110和120的特征。
圖13表示本發(fā)明另外實(shí)施方案的防偽制品140，它包括與上述防偽制品130類似的元件，包括形成有光學(xué)干涉圖案的光透射基片12，以及利用粘合層62層壓至基片12的色移光學(xué)涂層146。光學(xué)涂層146包括如上所述的吸收層18、絕緣層20和反射層22。光學(xué)涂層146沉積在載體片64上，以在層壓至基片12之前形成預(yù)層壓結(jié)構(gòu)。預(yù)層壓結(jié)構(gòu)進(jìn)行如上防偽制品130所述的激光成像過程，以形成激光燒蝕影像118和激光刻錄的數(shù)字122。另外在基片12上干涉圖案14之上形成隱藏的電阻層148。該隱藏的電阻層148由透明的導(dǎo)電材料例如銦錫氧化物、銦氧化物、鎘錫氧化物、其結(jié)合等制成，給防偽制品140提供增強(qiáng)的特征，例如規(guī)定的電阻。這種隱藏的電阻層如1998年6月9日提交的US申請序列號(hào)09/094005中披露，其公開內(nèi)容在此引入作為參考。如果需要，隱藏的電阻層可以用于本發(fā)明的其他實(shí)施方案。
可以理解，在圖10-13中的上述實(shí)施方案也可以正向?qū)訅?，從而帶有高折射率透明絕緣層的壓花表面可以靠近層壓粘合劑以及光學(xué)涂層。例如，圖14描述了防偽制品150，它包括光學(xué)干涉圖案14的光透射基片12，以及色移光學(xué)涂層156，它利用粘合層62層壓至基片。光學(xué)涂層156包括吸收層18、絕緣層20和反射層22。光學(xué)涂層156沉積在載體片64上，以在層壓至基片12之前形成預(yù)層壓結(jié)構(gòu)。預(yù)層壓結(jié)構(gòu)進(jìn)行激光成像過程，以形成激光燒蝕影像118和激光刻錄的數(shù)字122。如圖14所示，光學(xué)涂層156被層壓至基片12，從而靠近光學(xué)干涉圖案14例如全息或衍射圖案。
在圖10-14的各種實(shí)施方案的防偽制品中，光學(xué)涂層可以是多層結(jié)構(gòu)，具有吸收層和絕緣層，而沒有反射層，例如防偽制品30的光學(xué)涂層36，或可以使全絕緣光學(xué)疊層的形式，例如防偽制品40的光學(xué)涂層46。另外，這些防偽制品的光學(xué)涂層可以是色移油墨或漆層的形式，例如防偽制品50的光學(xué)涂層56。在激光成像和層壓之前，可以直接在載體片64上形成這種交替的光學(xué)涂層。
可以理解，色移光學(xué)涂層可以直接沉積在壓花表面上，例如圖1-4和7-9的實(shí)施方案所示，如果需要，也可以被成像，如通過上述的激光燒蝕方法。
本發(fā)明的防偽制品可以被轉(zhuǎn)移并用各種常規(guī)的方法粘附于各種物品上。一種優(yōu)選的方法是火印，如圖15和16示意。圖15顯示了一個(gè)實(shí)施方案的火印結(jié)構(gòu)160，它包括在一個(gè)表面上具有熱脫模層164的載體片162。具有干涉圖案14并且干涉圖案14上施加了高折射率透明層(未顯示)的壓花基片12被附著在脫模層164上，從而脫模層在與壓花對置的一側(cè)上。通過涂布油墨而已經(jīng)被施加在基片12的色移光學(xué)涂層166夾在基片12和熱活性粘合層168之間。
通常，載體片162可以由各種材料例如塑料以各種厚度構(gòu)成，這是領(lǐng)域內(nèi)一般技術(shù)人員公知的。例如當(dāng)載體片162由PET形成時(shí)，厚度范圍優(yōu)選是約10μm-約75μm。根據(jù)此處的理論，其他材料和厚度也是可以的。另外，載體片162可以是各種有助于將防偽制品轉(zhuǎn)移至所述物體的制造的帶或其他加工結(jié)構(gòu)的一部分。該脫模層164由適當(dāng)?shù)牟牧蠘?gòu)成，以使得基片12能夠在火印過程中從載體片162上被除去。脫模層164可以是聚合材料例如聚氯乙烯、聚苯乙烯、氯化橡膠、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)共聚物、硝基纖維素、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸共聚物、脂肪酸、蠟、樹膠、明膠和其混合物等。脫模層164的厚度可以是約1μm-約25μm。
熱活性粘合層168可以由各種粘合材料構(gòu)成，例如丙烯酸類聚合物，乙烯醋酸乙烯酯、聚酰胺，其結(jié)合等。粘合層168的厚度可以是約2μm-約20μm。
在火印過程中，在火印結(jié)構(gòu)160已經(jīng)被壓在要被火印的物體169的表面之后，利用脫模層164將載體片162從基片12上除去，基片12和光學(xué)涂層166構(gòu)成的防偽制品利用熱活性粘合層168粘合在物體169上。物體169可以由各種材料構(gòu)成，例如塑料、聚脂、皮革、金屬、脫模、木材、紙張、織物等，例如需要防偽制品的各種材料表面。粘合層168與物體169的表面在具有清楚形狀或影像的加熱的金屬印(未顯示)與物體169接觸時(shí)發(fā)生粘合，該金屬印被加熱至能夠在物體169和粘合層168之間提供粘接的溫度。加熱的金屬印將粘結(jié)層168壓向物體169，同時(shí)將粘結(jié)層168加熱至適當(dāng)溫度，以粘合至物體169。另外，加熱的金屬印軟化脫模層164，由此有助于在火印影像區(qū)域內(nèi)將載體片162從基片12脫模，以展現(xiàn)出附著在物體169上的防偽制品。一旦防偽制品已經(jīng)被從載體片162上脫模，就丟棄載體片。當(dāng)防偽制品已經(jīng)粘附在物體169上時(shí)，由防偽制品所產(chǎn)生的影像就可以從基片12朝向光學(xué)涂層166來觀看。
圖16表示另一個(gè)實(shí)施方案的火印結(jié)構(gòu)170，包括與上述火印結(jié)構(gòu)160基本相同的元件。包括在一個(gè)表面上具有熱脫模層164的載體片162，以及具有干涉圖案14的壓花基片12，基片12附著在脫模層164上。經(jīng)真空涂布已經(jīng)施加在基片12的色移多層光學(xué)涂層176夾在基片12和熱活性粘合層168之間。
火印結(jié)構(gòu)170的火印過程與上述火印結(jié)構(gòu)160相同。在火印結(jié)構(gòu)170已經(jīng)壓在物體169的表面之后，載體片162利用脫模層164從基片12上除去，由基片12和光學(xué)涂層176構(gòu)成的防偽制品用粘合層168粘接在物體169上。
可以理解，本發(fā)明前述防偽制品的各種其他實(shí)施方案可以用于火印過程。
或者，可以采用利用了UV活性粘合劑的冷轉(zhuǎn)印過程，以將本發(fā)明的防偽制品附著在各種物體上。這種過程在I.M.Boswarva等的在真空涂布協(xié)會(huì)的第33期年度技術(shù)會(huì)議的報(bào)告集(1990年)的103-109頁的題為“Roll Coater System for the Production of Optically VariableDevices(OVD’s)for Security Application”中披露，所披露的內(nèi)容在此引入作用參考。
上述的各種防偽制品可以被用于各種用途，來提供例如防偽的改進(jìn)防偽措施。該防偽制品可以以標(biāo)簽、標(biāo)記、條、防偽線、帶等形式來使用，用于各種物品例如防偽單據(jù)、防偽標(biāo)簽、金融轉(zhuǎn)帳卡、貨幣、信用卡、商品包裝、許可證卡、可轉(zhuǎn)讓單據(jù)、證券、債券例如銀行或政府債券、紙、塑料或玻璃制品或其它類似物品等。本發(fā)明的防偽制品的優(yōu)選用途包括以下領(lǐng)域1)剛性材料防偽產(chǎn)品，例如支付卡，“智能卡”以及身份證；2)層狀產(chǎn)品，包括駕駛證、防偽通行證、出境卡以及護(hù)照；以及3)“一次性”防偽制品例如印花稅票、飄帶(banderole)、包裝密封、真實(shí)性證明、禮券等。
上述應(yīng)用具有某些共同的考慮。在這些應(yīng)用中，最好存在全息或其他衍射結(jié)構(gòu)，并被剛性基片和覆蓋層疊所保護(hù)，如果沒有使用這些，那么該應(yīng)用就是不需要長期循環(huán)使用以及大范圍觸摸的。一個(gè)主要因素是應(yīng)用單據(jù)必須依賴于防偽圖樣的有限陣列，相對的非技術(shù)人員必須能夠容易的鑒別該圖樣。例如信用卡通常依賴于一個(gè)主要防偽圖樣以及輔助圖樣例如印刷技術(shù)來進(jìn)行鑒別。鈔票防偽性的手段武庫(水印、凹印、特定紙、線等)不能用于剛性不透明基片。因此本發(fā)明的防偽圖樣可以是非常有成本效率的“防御保護(hù)”，容易被公眾識(shí)別，并可集成在防偽票據(jù)的整個(gè)式樣中。
本發(fā)明的防偽圖樣的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以用于自動(dòng)機(jī)器鑒別，同時(shí)仍然保持易于記憶的特征，即在觀察角變化時(shí)發(fā)生明顯的色移。通過引入可以與照片形式的同樣影像相比較的數(shù)字信息，可以進(jìn)一步增強(qiáng)防偽性。盡管有創(chuàng)造力的電腦黑客可以模擬裝飾全息基片上的簡單的圖標(biāo)，但是采用噴墨打印機(jī)對色移背景的模仿是不可能的，并且不能生成只在某個(gè)角度能被看見的影像。
盡管傳統(tǒng)的全息圖提供了單據(jù)防偽性的保護(hù)因素，但是這種全息圖對外行來說難以準(zhǔn)確地鑒別，因?yàn)樗鼈冸m然具有視覺吸引力，但是不材料能讓觀察者得出正確的結(jié)論。本發(fā)明的防偽制品建立在全息圖的視覺吸引力的基礎(chǔ)之上，并增加了顯著的因素，它們?nèi)菀阻b別并且難以復(fù)制或模仿。
給出以下實(shí)施例來解釋本發(fā)明，但是不意味著是對本發(fā)明范圍的限制。
實(shí)施例1由聚合物溶媒中的色移薄片構(gòu)成的光學(xué)涂層用下拉的方法在由PET膜構(gòu)成的含有全息影像的光透射基片上形成。下拉溶媒包括兩份漆/催化劑和一份色移薄片。所采用的色移薄片具有綠變品紅、藍(lán)變紅和品紅變金的色移性能。
實(shí)施例2在壓花透明膜上形成具有三層結(jié)構(gòu)的色移光學(xué)涂層，以制造防偽制品。在透明膜的平面上與壓花表面相對的一側(cè)上形成光學(xué)涂層。該光學(xué)涂層如下形成在透明膜的平面上沉積由鉻構(gòu)成的吸收層，在吸收層上沉積由氟化鎂構(gòu)成的絕緣層，在絕緣層上沉積鋁反射層。
或者可以沉積鋁層，而使得它基本是透明的。這也使得在物品上印刷的信息可以透過光學(xué)涂層而被讀出。另外反射層可以由磁性材料構(gòu)成。這種色移成分中的磁性特征當(dāng)其被加入到全息成分中時(shí)能夠?yàn)榉纻沃破诽峁┤齻€(gè)獨(dú)立的防偽特征。
形成防偽制品的壓花膜和光學(xué)涂層可以被鋼性粘貼在載體基片上，或可以被附著在脫模層上，從而防偽制品可以被火印至物品的表面。另外色移薄膜的火印的影像可以是例如點(diǎn)、線、標(biāo)志的圖案或其它影像。這種光學(xué)可變效果圖案可以為偽造帶來更大的難度。
實(shí)施例3根據(jù)本發(fā)明，通過將激光成像的光學(xué)涂層層壓至壓花基片上，制造防偽制品。該防偽制品包括四個(gè)主要部分1)激光燒蝕的影像，2)激光燒蝕的條形碼或序列數(shù)字，3)多層色移薄膜，以及4)全息影像。
色移薄膜在真空輥涂布機(jī)中沉積在1mil厚的透明聚脂(PET)基片上。該薄膜是如下形成的在基片上沉積鋁金屬層，然后在金屬層上沉積氟化鎂構(gòu)成的絕緣層，在絕緣層上沉積鉻構(gòu)成的吸收層。然后，將薄膜采用基于Heidelberg Quickmaster印刷系統(tǒng)的激光二極管成像系統(tǒng)進(jìn)行激光燒蝕，以提供數(shù)字編碼。該成像系統(tǒng)采用高分辨率二極管陣列，其點(diǎn)徑大約為30微米。在已經(jīng)在薄膜上編碼了數(shù)字信息之后，壓花有全息圖案的塑料膜被利用壓敏粘合層而層壓至該薄膜，以產(chǎn)生完整的防偽制品。全息的文字“防偽”被從上側(cè)放下，以使得壓花表面接近該薄膜，并保護(hù)影像。防偽制品的完成結(jié)構(gòu)類似于圖14的實(shí)施方案所示。
經(jīng)肉眼檢查時(shí)，防偽制品在其前后旋轉(zhuǎn)時(shí)具有三個(gè)明顯的影像。在垂直觀察時(shí)，可以看見激光燒蝕產(chǎn)生的婦女面部為品色，它在高角度時(shí)變成綠色。該色移在各種光條件下都容易看到，并容易想起這個(gè)簡單的色移。在中間的角度，全息圖呈現(xiàn)為顏色和影像的多個(gè)小面。
實(shí)施例4將實(shí)施例3的防偽制品進(jìn)行各種測試，以測量它的光學(xué)性能，如下所述。
A.儀器和樣品取向采用Zeiss GK/311M測角分光光度計(jì)，它利用氙閃光燈并具有角度可調(diào)的光纖用于進(jìn)行照明和反射，來表征防偽制品。檢查三種類型的觀察條件，采用圖17A和17B所示的幾何條件。這些觀察條件包括a)將照明角度設(shè)定為45度，測量角為65-155度之間，按照5度增幅(圖17A)；b)無光澤，照明角度為25-75度之間，按照5度增幅，測量角度為100-150度之間，按照5度增幅(圖17B)；以及c)有光澤(鏡面)，照明角度為25-80度之間按照5度增幅，測量角在100-155度之間按照5度增幅(圖17B)。這些幾何條件的校準(zhǔn)采用白瓦片(tile)進(jìn)行。為了測量是否存在任何取向效果，將防偽制品相對于每種觀察條件的觀察光學(xué)裝置按照0、90、180和270度取向。
B.光學(xué)結(jié)果三種觀察條件下的光學(xué)測試結(jié)果如下所示。測量顯示，可以將干涉光學(xué)可變效果獨(dú)特地表征出來，而與衍射效果分開。
1.設(shè)定照明角度在這種結(jié)構(gòu)中，全息圖的光學(xué)性質(zhì)在光譜響應(yīng)中占優(yōu)勢，但是這只是在兩個(gè)取向即90度和270度(即于全息圖的溝槽成90度)。圖18的圖中所示的光譜輪廓表示，全息圖的各種衍射級占優(yōu)勢。只有在小和大角度差處，色移薄膜才會(huì)顯示它的光譜。圖19中CIE實(shí)驗(yàn)室顏色空間中的顏色軌跡表示防偽圖樣所得到的顏色移動(dòng)主要是因?yàn)槿D。全息圖的色品和色飽和度是高的，如從消色點(diǎn)(a*＝b*＝0)的大漂移所看出的。
2.無光澤幾何條件與以上看到的光譜輪廓相反，無光澤測量顯示，在這種幾何條件中，色移薄膜現(xiàn)在在光學(xué)響應(yīng)中占優(yōu)勢，與樣品取向無關(guān)。盡管沒有證據(jù)表明該光學(xué)效果來自全息圖為0度取向時(shí)，但是在90度取向可以看見來自全息圖和薄膜光學(xué)疊層的結(jié)合光學(xué)效果。在圖20中改善了光學(xué)疊層引起的光譜峰。光譜輪廓是典型的金屬層-絕緣層-吸收層光學(xué)疊層，其中光譜和所得到的顏色隨著觀察角的增大而移向短波。有趣的是，在這種結(jié)構(gòu)中，隨著顏色從品紅變?yōu)辄S，亮度L*從高移至低值。在0/180度取向，全息圖表現(xiàn)為沒有光譜峰。
3.有光澤幾何條件在有光澤幾何條件中，防偽制品具有兩個(gè)顯著特征一個(gè)是在0度、180度，另一個(gè)是在90度、270度。在第一種取向中，唯一的光學(xué)效果典型的是來自色移薄膜的一種，其中隨著入射角的增加，顏色移向較短的波長。圖21表示在第一種取向的防偽制品的有光澤光譜輪廓。顏色從品紅移至綠色。隨著峰移向短波，逐漸發(fā)生峰抑制。該抑制的發(fā)生部分是因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)的白瓦片以及防偽制品本身引起的較高的反射率值。理論上，薄膜的光譜保持同樣的光譜，但是隨著入射角的增加，移向較短的波長。
應(yīng)當(dāng)指出，在0度、180度的有光澤取向適用于機(jī)讀，因?yàn)楣鈱W(xué)疊層的峰被明確的限定，并且沒有全息特征。
在第二種取向中，光學(xué)疊層引起的光譜峰在入射的高角度表現(xiàn)出與全息圖有較大的光學(xué)互動(dòng)。圖22是表示防偽制品在第二種取向中的有光澤光譜輪廓的圖。
C.光學(xué)顯微方法在Zeiss光學(xué)顯微鏡觀察防偽制品，以觀看編碼在色移薄膜中的數(shù)字特征。圖23是在防偽制品的薄膜光學(xué)地層中的數(shù)字影像顯微照片(放大50倍)。在圖23中，數(shù)字點(diǎn)(燒蝕孔)的尺寸在約100微米的數(shù)量級，其中沒有整個(gè)光學(xué)疊層。每100微米像素實(shí)際上由30微米重疊的數(shù)字點(diǎn)形成。因此可以用30-100微米像素分辨率寫入隱藏信息，該分辨率低于人眼檢測限度。在涂層中觀察到的裂縫通常是絕緣膜，它進(jìn)行了應(yīng)力消除。這些裂縫對于光學(xué)性質(zhì)或薄膜的粘合來說都不具有有害的效果。
實(shí)施例5通過將光學(xué)疊層直接真空涂布到全息表面上而在壓花透明塑料膜上形成具有三層設(shè)計(jì)的色移光學(xué)疊層，以產(chǎn)生防偽制品。在制造過程中，從市購的全息圖中通過氫氧化鈉的稀溶液而除去標(biāo)準(zhǔn)鋁層。在漂洗和干燥之后，壓花表面在真空中采用物理氣相沉積方法，涂布有半透明金屬層、低折射率絕緣材料層以及最后的不透明鋁層。該薄膜光學(xué)疊層是Fabry-Perot濾色鏡，以500納米為中心。該層可以被按照相反的方向涂布，相應(yīng)的改變是塑料膜的側(cè)面用光學(xué)疊層改善。
當(dāng)這種結(jié)構(gòu)透過塑料膜觀察時(shí)，可以看見全息圖和光學(xué)疊層的重疊。大體上，在初期全息圖中的顏色的彩虹被光學(xué)疊層所改變，由此一些顏色是受到強(qiáng)調(diào)的，一些顏色是被抑制的。實(shí)際上，可以從兩側(cè)觀察全息圖；在鋁側(cè)，可以看見原始全息圖，在另一側(cè)，透過塑料膜可以看見全息圖和光學(xué)疊層的疊加。
通過掃面電子顯微鏡(SEM)仔細(xì)的檢查光學(xué)疊層，表現(xiàn)出全息圖的衍射表面圖案被透過光學(xué)疊層復(fù)制，從而該全息影像被保留在鋁表面內(nèi)。如圖24A和24B所示，這些是SEM影像的顯微照片(分別放大2000倍和6000倍)，表示在防偽制品的光學(xué)疊層頂部的全息浮凸。
只要不脫離本發(fā)明的精神和主要特征，可以用其它特定的形式來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。所示的實(shí)施方案只是示例性而不是限制性的。因此本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求來限定，而不是由前面的說明書來限定。在權(quán)利要求等同范圍內(nèi)的所有變化也落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種防偽制品，包括光透射基片，具有第一表面和對側(cè)的第二表面，第一表面具有光學(xué)干涉圖案；以及在該基片第二表面上的色移光學(xué)涂層，該光學(xué)涂層隨著入射光角度或觀察角度的改變提供可觀察到的色移。
2.如權(quán)利要求1的防偽制品，其特征在于，基片由塑料材料構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求2的防偽制品，其特征在于，塑料材料從包含下列各項(xiàng)的組中選擇聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚丙烯酸酯、聚丙烯腈、聚苯乙烯、聚丙烯、聚對苯二甲酸萘二酯以及它們的混合物或共聚物。
4.如權(quán)利要求1的防偽制品，其特征在于，光學(xué)干涉圖案是衍射光柵圖案或全息影像圖案。
5.如權(quán)利要求1的防偽制品，其特征在于，色移光學(xué)涂層是多層光學(xué)干涉膜，包括在基片第二表面上的吸收層，以及吸收層上的絕緣層。
6.如權(quán)利要求1的防偽制品，其特征在于，色移光學(xué)涂層是多層光學(xué)干涉膜，包括在基片第二表面上的吸收層、吸收層上的絕緣層以及絕緣層上的反射層。
7.如權(quán)利要求1的防偽制品，其特征在于，色移光學(xué)涂層包括多個(gè)分散在聚合物介質(zhì)中的多層光學(xué)干涉薄片。
8.如權(quán)利要求1的防偽制品，其特征在于，還包括基片上的釋放層。
9.一種防偽制品，包括光透射基片，具有第一表面和對側(cè)的第二表面，第一表面具有衍射光柵圖案或全息影像圖案；以及在該基片第二表面上的色移多層光學(xué)膜，該光學(xué)膜包括在基片第二表面上的吸收層、吸收層上的絕緣層以及絕緣層上的反射層；其中光學(xué)膜涂層隨著入射光角度或觀察角度的改變提供可觀察到的色移。
10.如權(quán)利要求9的防偽制品，其特征在于，吸收層包括從以下物質(zhì)構(gòu)成的組中選擇的材料鉻、鎳、鈀、鈦、釩、鈷、鐵、鎢、鉬、鈮、氧化鐵、碳以及它們的組合或合金。
11.如權(quán)利要求9的防偽制品，其特征在于，吸收層具有約30A至約150A的物理厚度。
12.如權(quán)利要求9的防偽制品，其特征在于，絕緣層具有約1.65或更小的折射系數(shù)。
13.如權(quán)利要求12的防偽制品，其特征在于，絕緣層包括從以下物質(zhì)構(gòu)成的組中選擇的材料二氧化硅、三氧化二鋁、氟化鎂、氟化鋁、氟化鈰、氟化鑭、鈉鋁氟化物、氟化釹、氟化釤、氟化鋇、氟化鈣、氟化鋰、以及它們的組合。
14.如權(quán)利要求9的防偽制品，其特征在于，絕緣層是由有機(jī)材料構(gòu)成的。
15.如權(quán)利要求9的防偽制品，其特征在于，絕緣層包括從以下物質(zhì)構(gòu)成的組中選擇的材料丙烯酸酯、全氟烯烴、聚四氟乙烯、氟化乙烯丙烯以及它們的組合。
16.如權(quán)利要求9的防偽制品，其特征在于，絕緣層具有大于約1的折射系數(shù)。
17.如權(quán)利要求16的防偽制品，其特征在于，絕緣層包括從以下物質(zhì)構(gòu)成的組中選擇的材料硫化鋅(ZnS)、氧化鋅(ZnO)、氧化鋯(ZrO2)、二氧化鈦(TiO2)、碳(C)、氧化銦(In2O3)、氧化銦錫(ITO)、五氧化二鉭(Ta2O5)、二氧化鈰(CeO2)、氧化釔(Y2O3)、氧化銪(Eu2O3)、氧化鐵例如四氧化三鐵(Fe3O4)和三氧化二鐵(Fe2O3)、氮化鉿(HfN)、碳化鉿(HfC)、氧化鉿(HfO)、氧化鑭(La2O3)、氧化鎂(MgO)、氧化釹(Nd2O3)、氧化鐠(Pr6O11)、氧化釤(Sm2O3)、氧化銻(Sb2O3)、碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、一氧化硅(SiO)、三氧化硒(Se2O3)、氧化錫(SnO2)、三氧化鎢(WO3)、它們的組合。
18.如權(quán)利要求9的防偽制品，其特征在于，絕緣層的光學(xué)厚度范圍從設(shè)計(jì)波長約為400nm時(shí)的2QWOT至設(shè)計(jì)波長約為700nm時(shí)的9QWOT。
19.如權(quán)利要求9的防偽制品，其特征在于，反射層包括從以下物質(zhì)構(gòu)成的組中選擇的材料鋁、銀、銅、金、鉑、鈀、鎳、鈷、錫、鈮、鉻、它們的組合或合金。
20.如權(quán)利要求9的防偽制品，其特征在于，反射層是由磁性材料構(gòu)成的。
21.如權(quán)利要求20的防偽制品，其特征在于，磁性材料包括鈷—鎳合金。
22.如權(quán)利要求9的防偽制品，其特征在于，反射層具有約300A-約1000A的物理厚度。
23.一種防偽制品，包括光透射基片，具有第一表面和對側(cè)的第二表面，第一表面具有衍射光柵圖案或全息影像圖案；以及在該基片第二表面上的色移光學(xué)涂層，該光學(xué)涂層包括聚合介質(zhì)和分散在聚合介質(zhì)中的多個(gè)色移多層光學(xué)干涉薄片，每個(gè)光學(xué)干涉薄片至少包括吸收層和絕緣層；其中光學(xué)涂層隨著入射光角度或觀察角度的改變提供可觀察到的色移。
24.如權(quán)利要求23的防偽制品，其特征在于，每個(gè)薄片在其任何表面上具有約2至約200微米的尺寸。
25.如權(quán)利要求23的防偽制品，其特征在于，每個(gè)薄片還包括反射層。
全文摘要
一種防偽制品，包括光透射基片，具有第一表面和對側(cè)的第二表面，其中第一表面具有光學(xué)干涉圖案例如全息影像圖案或光學(xué)衍射圖案。在該基片上形成色移光學(xué)涂層，例如在干涉圖案或在基片的對側(cè)的第二表面上形成，該光學(xué)涂層隨著入射光角度或觀察角的改變提供可觀察到的色移?？梢圆捎酶鞣N方法來形成防偽制品，例如真空涂布方法、層壓、激光劃線以及激光成像。防偽制品可以通過各種粘合機(jī)理固定在各種物體上，例如壓敏粘合劑或火印方法，以提供更好的防偽措施。
文檔編號(hào)B42D15/10GK1666888SQ200510009528
公開日2005年9月14日 申請日期2000年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月21日
發(fā)明者羅杰·W·菲利普斯, 理查德·L·邦科夫斯基, 帕特里克·K·希金斯, 查爾斯·T·馬爾坎特斯 申請人:光學(xué)涂層實(shí)驗(yàn)公司