[发明专利]具有纳米颗粒墨料的光学安全装置

说明书

技术领域

本发明涉及光学安全装置(optical security device)及其制造方法。更确切地说，本发明涉及在构造中采用了纳米颗粒墨料的光学安全装置。

背景技术

光学安全装置普遍用于安全文件中，作为避免未经授权地复制或伪造此类文件的一种手段。典型地，这样的装置将产生一种让潜在造假者难以复制的光学效应。

广泛的光学安全装置在本领域是已知的。通常，此类装置依赖于施加一个反射涂层或具有高折射率的半透明涂层以便显示该光学效应。例如，常见的是通过在一个聚合物层中压印一个衍射图案以形成一个表面凹凸图案并且在该图案上提供一个薄的反射性金属层，来构造一个光学安全装置。以此方式，由该衍射图案产生的效果在反射情况下是可观察到的。替代地，用一个具有高折射率的透明层来取代该金属层，从而允许观察到该衍射效果并且还允许该装置后方的任何信息都是可见的。

可以用多种方式来设置该薄的金属反射层。一种方式是使用真空沉积法。在这个方法中，将有待涂覆的材料放在真空中并且使金属汽化。当汽化的金属接触该材料时，它在该材料上冷凝并且形成了一个金属层。这个步骤有效地提供了一个反射层、但是相对昂贵。

该真空沉积法的一个替代方案是使用一种金属纳米颗粒墨料来涂覆所需要的表面。这样的墨料的施加可以与该真空沉积法相比以实质性降低的成本来完成，同时还提供了一个薄的涂层，该涂层取决于该墨料的组成而可以是高反射性的、或是具有高折射率的半透明的。

使用金属纳米颗粒墨料之前是有问题的，因为此类墨料对于施加了它们的表面显示出薄弱的粘附性。因此，尽管这些墨料具有优异的光学特性，但是已证明难以有效地使用这类墨料来生产光学安全装置。

因此，希望的是提供一种采用了金属纳米颗粒墨料的光学安全装置，该光学安全装置解决了此类墨料的差粘附性所导致的困难。还希望提供一种用于制造此类光学安全装置的方法。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种光学安全装置，该光学安全装置包括具有一个第一表面和一个第二表面的一个衬底；以及间歇性地设置在该第一表面上的至少一个区域内的一种金属纳米颗粒墨料，用于产生一个或多个反射性的或局部反射性的贴片；其中在设置了该金属纳米颗粒墨料的该一个或多个区域上施加了一个高折射率涂层，该高折射率涂层粘连到该第一表面上的不存在该金属纳米颗粒墨料之处，由此将该金属纳米颗粒墨料固留在该第一表面与该高折射率涂层之间。

优选地，该一个或多个反射性的或局部反射性的贴片至少部分地覆盖在一个凹凸结构上。可以将该凹凸结构设置在该衬底的第一表面上。替代地，将该凹凸结构设置在该衬底的第二表面上。该凹凸结构可以是一个衍射结构并且进一步可以是一个衍射光学元件。

可以将一个透明的或半透明的涂层直接施加在该凹凸结构或每个凹凸结构的、不存在该一个或多个反射性的或局部反射性的贴片的至少一部分上。该透明的或半透明的涂层的折射率与该凹凸结构或每个凹凸结构的折射率基本上相同。

优选地，该高折射率涂层和该透明的或半透明的涂层可以具有相同的折射率。甚至更优选地，这些涂层可以是相同的、优选地是同时施加的。

这允许该凹凸结构的不具有金属纳米颗粒墨料的这些部分在必要时可以是不可见的。

替代地，该凹凸结构可以是高分辨率或高长径比的光栅，例如偏振光栅。

可以将该金属纳米颗粒墨料设置在该第一表面上的多条基本上平行的线内。当以此方式设置该金属纳米颗粒墨料时，优选地每条线具有1纳米至200微米的宽度，并且进一步优选地，这些线间隔开了1纳米至200微米。

替代地，将该金属纳米颗粒墨料设置在多个基本上圆形的点内。当以此方式设置该金属纳米颗粒墨料时，优选地每个基本上圆形的点具有1纳米至200微米的直径，并且进一步优选地，这些点间隔开了1纳米至200微米。

优选地，这些基本上平行的线或基本上圆形的点的大小和间距产生了大于0.1的光学密度。

该涂层可以是一个可固化涂层。

该金属纳米颗粒墨料可以形成一个基本上不透明的反射层。替代地，该金属纳米颗粒墨料可以形成具有的折射率大约该凹凸结构的折射率的一个半透明层。

该金属纳米颗粒墨料可以是一种银纳米颗粒墨料。在这种情况下，该银纳米颗粒墨料优选地具有少于40％的银。

替代地，该金属纳米颗粒墨料可以是一种铝纳米颗粒墨料。进一步替代地，该金属纳米颗粒墨料是一种钛纳米颗粒墨料。