具有光波導的安全文件的製作方法

2023-10-05 16:02:09 1

專利名稱：具有光波導的安全文件的製作方法
技術領域：
本發明涉及安全文件領域，例如紙幣、護照或信用卡。
背景技術：
安全文件具有的基底，可以是柔性的，且其上或其中設置至少一種安全特徵用於證實安全文件的真實性。尤其是體積或面全息圖或折射光柵，已被建議作為安全特徵，特別是用於紙幣，信用卡或護照。即使這些特徵難以偽造，但如果偽造者付出足夠的努力它們是能夠模仿的
發明內容

因此，目的在於提供一種進一步改善偽造安全性的開頭提到的類型的安全文件。這個目的是通過安全文件達到的，該安全文件包括基底和設置在所述基底上面和/或裡面的光波導。光波導包括至少一個耦合器其被構造且適於將光耦合輸入波導和/或將光從波導I禹合輸出。由于波導通常難以製造，因此這種措施增加了安全性。耦合器允許將光耦合輸入波導或觀察在波導內引導的光。波導可以是從基底分離的項目，例如，如果基底由一張或多張紙形成。然而它也可成為基底的一部分，例如，如果基底由透明材料製成，例如聚合物箔。文件有利地包括第一和第二耦合器。兩個耦合器設置並構造成使得藉助於第一耦合器耦合輸入波導的光至少部分傳輸進入並通過第二耦合器耦合輸出。這使得藉助于波導外部的光源和觀察裝置(例如人眼或探測器)操作並驗證波導成為可能。有利地，基底是不透明的(也就是說，對所述波導中引導的光吸收)且具有窗或半窗。至少一個耦合器設置在窗中。這使得當耦合器的大部分可通過基底保護時，允許易於觀察從耦合器耦合輸出的光和/或易於通過耦合器將光耦合輸入波導。基底也可以包括兩個窗或半窗，其中第一 I禹合器設置在第一窗或半窗內而第二率禹合器設置在第二窗或半窗內。波導在第一和第二窗之間延伸。這種設計允許通過這些窗中的一個將光稱合輸入波導並通過第二窗觀察從波導稱合輸出的光。在另一有利的實施例中，文件包括設置在波導中或上面的發光染料，該染料在光照射下發光，例如在通過波導引導的光照射下發光，使得染料可被用於使波導中光的存在形象化。可替換地，發光染料在照在波導上的光的照射下可發射光，其中至少部分的發射光然後沿著波導傳播，從別的地方被耦合輸出。波導可被至少部分地嵌入基底中，因而使得更換或移除更加困難。如果波導包括第一和第二層，其中第一層具有的折射率高於第二層，第一層可用於引導光波，而第二層用於將引導的波和環境隔離。特別地，第二層可設置在第一層和基底之間，因而防止所述波被基底吸收或散射。有利地，波導也包括第三層，再次第一層具有比第三層高的折射率。第一層設置在第二和第三層之間，因而將第一層中引導的波隔離在兩邊上。如果基底中嵌入的波導至少超過其長度的一部分時這特別有用。


當考慮下述詳細的描述時，將更好地理解本發明以及除上述已經提到的那些之外的目的將變得明確。該描述參考附圖，其中圖I示出了安全文件的第一實施例；圖2是沿圖I中II-II線的截面圖；圖3示出了第二實施例的截面圖；圖4示出了第三實施例的截面圖；圖5示出了第四實施例的截面圖； 圖6示出了具有安全線的實施例；圖7示出了波導的放大截面圖；圖8示出了製作波導的第一方法；以及圖9示出了製作波導的第二方法。注意附圖不是按比例的。
具體實施例方式定義術語「安全文件」涵括任意類型的文件，這類文件包括使得其難以複製的安全特徵。這類安全文件例如為紙幣，護照，支票，股票，票證，信用卡或身份證。術語「光」被理解為具有在紅外、可見或紫外波長範圍內的波長的光。在有利的實施例中，術語「光」僅指可見光。「光波導」是實質上透明材料的物體，由於相對其環境具有更高的折射率，能夠引導光。在基底中的「窗」描述在另一實質上不透明的基底中的透明區域。窗可被不透明基底完全包圍，或可定位於基底邊緣。基底中「半窗」意指基底包括兩個不透明層，且波導嵌入在兩者之間。半窗是其中的一層中形成開口的區域，且另一層保持原樣。術語「不透明」基底或層被理解為使得當給定的基底或層從其第一側被照射時，其傳輸低於50%的光至其第二側。剩餘的光或被吸收或被散射。第一實施例本發明的第一實施例在圖I和2中示出，其示出紙幣形式的安全文件。示出的安全文件包括紙或塑料的柔性或剛性基底1，例如以安全圖案2、插圖3和價值指示4的形狀的圖形單元以已知的方式印刷在基底上面。另外文件擁有安全特徵5，其設計在下面描述。在圖I和2的實施例中，基底I由第一紙層6a、第二紙層6b和在兩者之間的透明塑料層形式的波導7層壓材料構成。紙層6a、6b是不透明的。兩個窗8a、8b設置在基底I中。它們由在兩個紙層6a、6b中的洞形成。波導7延伸穿過二者。在窗8a、8b的位置,波導7分別被配備第一和第二稱合器10a、10b。這些稱合器的目的在於將光稱合輸入波導7和/或將光從波導7稱合輸出。在圖2的實施例中，每個耦合器10a、10b由光柵11形成，特別是由表面光柵形成，其例如已在凹版印刷過程中浮雕印刷至波導7中。每個光柵由彼此平行延伸、有利地按規律的距離間隔開來的多條光柵線組成。圖I和2的安全裝置的工作方式如下所述當光在耦合器10a、10b中的一個上入射時，例如在第一耦合器IOa上，光被耦合器散射。部分散射光在波導7中以這樣的角度離開耦合器，以至於當它沿波導傳播時被全反射。僅當它到達第二耦合器11的位置時，它再次被散射，這樣它的一部分離開波導7並且取決於該光的波長，而能由合適的探測器或由肉眼觀察到。因此，當用光源照射窗中的一個時，例如第一窗8a，定位在第二窗8b中的第二耦合器將開始發射光。 為了提高裝置的效率，耦合器10a、10b的光柵線與連接耦合器的線垂直。任一光柵線的間隔可比光波長大得多，在這種情況下，光柵形成多個傳統散射對象，其引起在波長的擴展範圍上的散射。可替換地，如果光柵線的間隔類似於或僅稍大於光波長，則形成衍射光柵，其僅在特定的布拉格條件下散射光，因此導致了色彩效應。特別地，如果第二光柵10b，即將光從波導7耦合輸出的光柵，是衍射光柵，則當從不同角度觀察光柵時將觀察到彩虹效應。第二實施例圖3示出了基于波導的安全裝置的第二實施例。它示出了可使用不同類型的耦合器和不同類型的基底。首先，在圖3中，基底I實質由波導7單獨形成，且紙片6a、6b被油墨層12a、12b替代，其例如藉助於如膠版印刷的印刷技術已被施加到波導7的兩側。再次，兩個窗8a、8b通過在相應區域省略任何印刷或通過僅施加減小的吸光率油墨或油漆而形成在文件上。在第一窗8a的區域，第一耦合器由嵌入(或設置在上面)波導7的散射對象形成。散射對象例如可由在波導7中嵌入散射顆粒，或由例如藉助於雷射輻射局部改變波導7形成。在第二窗8b的區域，第二耦合器IOb也嵌入波導7中，且例如能由下列的一個或多個形成a)體積全息圖。這樣的體積全息圖例如可在塑料層中利用W02005/124456 (XetosAG)中描述的技術藉助於以相干光照射形成。這樣的全息圖，如果在適合的角度下並以適合的光柵間距設置，有效地衍射預定波長範圍內的光到波導7外，因此產生了強的色彩效果。b)發光染料，它在波導7中引導的光的照射下發光。這樣的染料例如使用印刷技術嵌入波導7中，或如參考標號10b』所示施加到波導7的表面。如果光通過第一耦合器IOa被耦合輸入波導7中，將導致染料基本在所有空間方向上發光，因而染料將對觀察者的眼睛明亮地發光。必須注意的是，在此描述的大部分實施例中，第一和第二耦合器10a、10b的作用可以顛倒，即，第二稱合器IOb也可用於將光稱合輸入波導7中，而第一稱合器IOa也可用於將光從波導7稱合輸出。例如，體積全息圖也可用於將光稱合輸入波導7。同樣，當照射設置在波導7上面或裡面的發光染料時，由染料發射的部分光將沿著波導7傳播並在第一率禹合器IOa的位置I禹合輸出。適合的染料例子為Macrolex red(bayer AG公司提供，發射紅光)，或Fluorol (Sigma-Aldrich公司提供,發射綠金黃色光)。文件也可以被提供具有至少兩種不同發光顏色的染料，因此使得效果更為獨特。不同顏色例如可設置在不同的位置。因此，他們允許產生多色圖像。或者它們可根據光在哪兒以及如何耦合進入，設置成使得在某個時間僅激發這些染料中的一種。第三實施例在圖4中示出另一實施例。在此，這些耦合器中的一個，例如第二耦合器10b，被至少一個穿孔14替代，有利地是被多個穿孔14替代。每個穿孔延伸穿過波導7並在其中產生邊緣，它在波導7中引發光的散射。因此，當光沿波導7傳播時，部分光在穿孔14處散射，且穿孔14將開始發射光。穿孔14有利地一直延伸穿透不透明基底1，這樣光能被發射到文件的兩側。 穿孔例如可藉助於雷射打孔的方式製作，例如W02004/011274中描述的。第四實施例在圖5的實施例中，第二耦合器IOb具有周期性結構，例如由周期性排布的散射對象或發光染料形成。另外，周期性微透鏡陣列15設置在耦合器IOb上，例如通過單獨製作微透鏡陣列並將其粘貼至第二窗8b形成。微透鏡的周期基本等於耦合器IOb結構的周期，「基本等於」意味著10%或更小的偏差。因此，當光在波導7中傳播時，通過微透鏡陣列15觀察文件時，耦合器IOb與微透鏡之間的相互作用將引發非常獨特的行為。這種行為在透鏡和耦合器IOb的周期稍不匹配時甚至更為顯著。另外，圖5不出了窗8a、8b的任何一個也可為半窗,例如圖5的窗8b。在光稱合輸出的位置使用半窗特別有利，原因在於它允許為耦合器IOb提供限定的背景。例如，這個背景可選為暗背景，因而提高耦合輸出光的可見度。儘管半窗在圖5中是與確定類型的耦合器相結合示出，但它也可與其他任意類型的耦合器結合。第五實施例圖6的實施例基本對應於圖I的實施例。但是，當在圖I的實施例中時，波導7是具有實質上與紙片6a、6b相同延伸度的塑料片，而在圖6的實施例中，波導7是至少部分嵌入基底I的細條，即安全線(security thread)。安全線透過窗8a、8b是可見的。波導圖7示出了波導7的優選結構。它包括第一層7a、第二層7b和第三層7c，第一層7a具有比第二和第三層7b、7c更高的折射率。折射率差足以約束被引導的光在第一層7a內，僅小量的光強延伸入層7b、7c中，且實際上沒有光穿過層7b、7c。如上所述，這種設計減小了損耗和衰減。有利地，並如圖7所示，層7b、7c設置在第一層7a和基底I的吸收部分，例如紙片6a、6b或油墨層12a、12b之間。波導可以或是單模波導或是多模波導。然而，多模波導是有利地，因為它易於製造、更堅固，且在當前的上下文中具有更高的耦合效率。製作波導圖8示出了波導的第一製作過程。液化、熱塑的透明聚合物材料20藉助於噴嘴21插入兩段(run)紙22之間。滾筒23使紙段(22)彼此壓緊，因而在兩層紙之間形成聚合物層。可使用EP2000321 (LanqartAG)中描述的技術。為了製作圖7中示出的系統，其中波導7由三層構成，紙片22每片可塗有低折射率的透明聚合物層。它們以聚合物層彼此相對的方式插入至圖8的布置中。因而低折射率的聚合物層形成圖7的層7b、7c，而所選擇的具有更高折射率的、熱塑、透明的聚合物材料20形成層7a。可替換的製作方法在圖9中示出。這裡，固體的、柔性聚合物箔24被插入兩段紙22之間並在那裡被層疊。此外，這三層藉助於滾筒23被壓緊。箔24和紙段22之間粘結例如可通過粘結劑或加熱箔24以便把它焊緊在紙上形成。如果使用粘結劑，粘結劑可再次被用於形成圖7的實施例中的低折射層7b、7c。注意正如所提到的，螢光或發光染料可用於將光耦合輸入波導7。這樣的發光染料用作 耦合至波導的光源。除發光染料外，也可使用任何其它類型的光源，例如集成在文件中與波導7相鄰或在波導7內部的半導體光源或OLED光源，正如W02006/056089所描述的。文件也可包括兩個或更多用於取決於照射的波長(同色異譜油墨)產生色彩變化的螢光或發光染料的組合。頻率上變頻器，例如非線性光學材料，也可用於替換染料或除染料外使用。在上述的大部分例子中，兩窗8a、8b被用作耦合器10a、10b的位置。然而，如果波導7 —直延伸至基底I的邊緣，邊緣也可用作耦合器。例如，圖6的實施例中，波導7 —直延伸至基底I的邊緣26，以至於通過耦合器10a、10b中的一個耦合輸入的光在邊緣26變得可見。上面的描述討論了不同類型的基底和耦合器。必須注意的是這些基底的任意一種可與任意一種耦合器結合。同樣，任意一組不同的耦合器可以被結合，並且本發明不限於圖中所示的特定結合。雖然目前示出並描述了本發明的優選實施例，能夠清楚理解的是，本發明並不限於此，且在所附權利要求界定的範圍內能夠進行其它不同的體現和實踐。
權利要求
1.一種安全文件，包括 基底⑴; 光波導(7)，設置在所述基底(I)的上面和/或裡面，和 至少一個I禹合器(10a、10b),用於將光I禹合輸入所述波導(7)或從所述波導(7) I禹合輸出。
2.如權利要求I所述的安全文件，包括第一和第二耦合器(10a、10b)，其中藉助於所述耦合器(IOa)耦合輸入所述波導(7)的光至少部分地傳輸到所述第二耦合器(IOb)並由所述第二I禹合器(IOb) I禹合輸出。
3.如前述任一權利要求所述的安全文件，其中所述耦合器(IOb)包括延伸穿過所述波導(7)的至少一個穿孔(14)。
4.如權利要求3所述的安全文件，其中所述耦合器(IOb)包括延伸穿過所述波導(7)和所述基底(I)的多個穿孔(14)。
5.如前述任一權利要求所述的安全文件，其中所述基底(I)是不透明的，且包括至少一個透明的窗或半窗(8a、8b)，其中至少一個耦合器(IOaUOb)設置在所述窗或半窗(8a、8b)中。
6.如權利要求5所述的安全文件，其中所述基底(I)包括至少第一和第二透明的窗或半窗(8a、8b),其中第一f禹合器(IOa)設置在所述第一窗或半窗(8a)中，而第二I禹合器(IOb)設置在所述第二窗或半窗(Sb)中，且其中所述波導(7)在所述第一和所述批二窗或半窗(8a、8b)之間延伸。
7.如前述任一權利要求所述的安全文件，其中所述耦合器(IOaUOb)包括光柵(11)。
8.如前述任一權利要求所述的安全文件，其中所述耦合器(IOaUOb)包括嵌入或設置在所述波導(7)上的光散射對象。
9.如前述任一權利要求所述的安全文件，包括設置在所述波導(7)中或上面的螢光或發光染料，用於將光耦合輸入所述波導或從所述波導耦合輸出。
10.如權利要求9所述的安全文件，包括具有至少兩種不同發光顏色的發光染料。
11.如前述任一權利要求所述的安全文件，包括周期性的微透鏡陣列(15)，且其中所述耦合器(IOaUOb)具有周期性結構，微透鏡陣列具有的周期基本等於所述周期性結構。
12.如前述任一權利要求所述的安全文件，其中所述波導(7)至少部分嵌入基底(I)中。
13.如前述任一權利要求所述的安全文件，其中所述波導(7)包括至少第一層(7a)和第二層(7b)，所述第一層(7a)具有高於所述第二層(7b)的折射率，其中所述第二層(7b)設置在所述第一層(7a)和所述基底(I)的吸收部分之間。
14.如權利要求13所述的安全文件，其中所述波導(7)進一步包括第三層(7c)，所述第一層(7a)具有高於所述第三層(7c)的折射率，且其中所述第一層(7a)設置在所述第二和第三層(7b、7c)之間。
15.如前述任一權利要求所述的安全文件，進一步包括耦合至所述波導(7)的光源。
16.如前述任一權利要求所述的安全文件，其中所述波導(7)是至少部分嵌入至所述基底(I)中的安全線。
17.如權利要求I至15中任一權利要求所述的安全文件，其中所述波導(7)是大小實質上與所述基底(I) 相同的塑料箔。
全文摘要
具有光波導的安全文件。安全文件包括基底(1)和光波導(7)。光波導(7)中提供有用於耦合光輸入或輸出波導的耦合器(10a、10b)。耦合器(10a、10b)可例如由光柵、散射對象、全息圖、發光染料或穿孔構成。可使用基于波導特性的方法證實文件的真實性。
文檔編號B42D15/10GK102781629SQ200980163367
公開日2012年11月14日 申請日期2009年12月18日 優先權日2009年12月18日
發明者M·艾興貝格爾 申請人:奧雷爾·菲斯利防偽印刷股份公司