DE69634139T2

DE69634139T2 - Gepaarte optisch variable Vorrichtung mit variablen Pigmenten

Info

Publication number: DE69634139T2
Application number: DE69634139T
Authority: DE
Inventors: W. Roger PHILLIPS; T. Charles MARKANTES; Powell Shari FISHER; G. Robert SLUSSER; K. Patrick HIGGINS; F. Anton BLEIKOLM
Original assignee: Flex Products Inc
Current assignee: Flex Products Inc
Priority date: 1995-06-06
Filing date: 1996-05-21
Publication date: 2005-12-08
Anticipated expiration: 2016-05-22
Also published as: EP1491358A3; AU5802496A; AU706105B2; HK1010859A1; KR19990022646A; EP1491358A2; CN1088432C; EP0914261A4; KR100441995B1; JP3302696B2; EP0914261A1; CN1186467A; US5766738A; ATE285905T1; WO1996039307A1; ES2236730T3; US6114018A; JPH10512974A; CA2219784A1; EP0914261B1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine paarige optisch variable Vorrichtung mit paarigen optisch variablen Pigmenten und Tinten, diese einschließende Farben und Folien sowie ein Verfahren.
Farbe aus Interferenzdünnfilmen findet man in der Natur in Fischschuppen, Perlmutt, usw. Natürlich vorkommender Glimmer, Ölschlämme und Seifenblasen zeigen auch bis zu einem bestimmten Grad einen Irisierungspegel. Dieses Irisieren oder diese Änderung in der Farbe, wenn sich der Betrachtungswinkel ändert, ist ein direktes Ergebnis des Lichts, das von parallelen Grenzflächen von Einzelschicht- oder Mehrschichtdünnfilmen reflektiert wird. Insgesamt gilt, dass der Farbeffekt umso größer ist, je größer die Brechungsindexdifferenz über der Grenzfläche/den Grenzflächen ist. Farbe ergibt sich aus der Interferenz von Licht. Eine maximale destruktive, reflektive Lichtinterferenz tritt ein, wenn die Dicke der Schichten eine ungerade Zahl der Viertelwellen ist, während eine maximale konstruktive Lichtinterferenz eintritt, wenn die Dicke der Schichten eine gerade Zahl von Viertelwellen ist. Irisierende Schichten, die Perlmuttpigmente genannt werden, wenn sie in kleine Plättchen zerbrochen werden, sind in den US-Patenten 3,087,828 und 3,123,490 beschrieben. Diese Perlmuttpigmente bestehen aus einer Einzelschicht oder aus Mehrfachschichten in den optischen Dicken, die von 10 bis 100 nm reichen und gewöhnlich durch Vakuumabscheidungsprozesse hergestellt werden. Die Perlmuttpigmente sind weiß oder silbrig und haben eine sehr niedrige Farbsättigung unabhängig von der Betrachtungsausrüstung. Die Farbe ergibt sich hauptsächlich aus einer einfachen Fresnel-Lichtreflexion, Streuung und/oder Absorption. Bei vielen Anwendungen möchte man eine Farbsättigung, d. h. eine Sättigung erreichen, die größer ist als diejenige, die mit Perlmuttpigmenten erreicht werden kann. Zusätzlich zu der Farbsättigung besteht ein Bedürfnis für verschiedene Farben und verschiedene Farbkombinationen, die durch Verwendung optisch variabler Pigmente erzeugt werden können. Es gibt ein spezielles Bedürfnis für eine solche Vielzahl von Farben für zahlreiche Fälschungsschutzanwendungen sowie weitere Anwendungen.
Die beiden in der US 5,009,486 offenbarten optischen Strukturen haben eine gemeinsame Schicht, die die optische Signatur für beide Vorrichtungen bildet.
Insgesamt ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine paarige optisch variable Vorrichtung und ein Verfahren zur Verwendung von paarigen optisch variablen Pigmenten zur Erzielung von unterschiedlichen Farbkombinationen bereitzustellen, die in Tinten, Farben und Folien verwendet werden können.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein paariger optisch variabler Gegenstand bereitgestellt, der ein Substrat mit einer ersten Fläche aufweist, wobei erste und zweite optische Vorrichtungen von der ersten Oberfläche getragen werden, wenigstens eine Vorrichtung der ersten und zweiten optischen Vorrichtung optisch variabel ist und ein Paar bildet, das von der ersten Oberfläche des Substrats in beabstandeten Lagen auf der ersten Oberfläche des Substrats getragen wird, um ein gleichzeitiges Betrachten durch das menschliche Auge zu ermöglichen, wobei die ersten und zweiten optischen Vorrichtungen die gleiche übereinstimmende Farbe bei einem Einfallswinkel zwischen 0° und 90° für eine Farbübereinstimmungswinkel und bei allen anderen Einfallswinkeln keine Farbübereinstimmung haben und die erste und zweite Vorrichtung Pigmente, spiegelnde Folien oder Mehrschichtdünnfilm-Interferenzstapel sind.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Erzeugung einer farbigen Remission von einem Substrat, das eine erste Oberfläche sowie erste und zweite optische Vorrichtungen hat, die von Schichten gebildet werden, die von der ersten Oberfläche getragen werden, wobei wenigstens eine Vorrichtung der ersten und zweiten optischen Vorrichtungen optisch variabel ist, die ersten und zweiten optischen Vorrichtungen ein Paar bilden, das von der ersten Oberfläche des Substrats in beabstandeten Lagen auf der ersten Oberfläche des Substrats getragen wird, um ein gleichzeitiges Betrachten durch das menschliche Auge zu ermöglichen, und die wenigstens eine optisch variable Vorrichtung so ausgebildet wird, dass sie eine Farbe bei einem Einfallswinkel hat, die die gleiche Farbe bei dem gleichen Einfallswinkel wie die Farbe der zweiten optischen Vorrichtung hat, die paarigen optischen Vorrichtungen von einer Lichtquelle beleuchtet werden, wodurch das Paar von optischen Vorrichtungen die gleiche Farbe bei dem einen Einfallswinkel zwischen 0° und 90° reflektiert und bei allen anderen Einfallswinkeln keine Farbübereinstimmung hat, und die ersten und zweiten optischen Vorrichtungen Pigmente, Spiegelfolien oder Mehrschichtdünnfilm-Interferenzstapel sind, das in Tinten, Farben und Folien verwendet werden kann.
In den beiliegenden Zeichnungen sind
1 eine Draufsicht auf eine paarige optisch variable Vorrichtung mit paarigen optisch variablen Pigmenten nach der vorliegenden Erfindung,
2 eine Ansicht eines Querschnitts längs der Linie 2-2 von 1,
3 eine graphische Darstellung der in den Tabellen I, II und III gezeigten Beispiele, wobei die Übereinstimmung der Farben von paarigen Mustern bei 10° unter einer Lichtquelle A gezeigt ist,
4 eine graphische Darstellung ähnlich 3, wobei jedoch die Divergenz der Farben der paarigen Muster bei 45° unter der Lichtquelle A gezeigt ist,
5 eine graphische Darstellung der in den Tabellen IV, V und VI gezeigten Beispiele, wobei die Divergenz der Farben bei 10° unter der Lichtquelle A gezeigt ist,
6 eine graphische Darstellung der Beispiele der Tabellen IV, V und VI bei 45°, wobei die Übereinstimmung der Farben von paarigen Mustern unter der Lichtquelle A gezeigt ist,
7 eine graphische Darstellung der in den Tabellen VII, VIII und IX gezeigten Beispiele, wobei die Übereinstimmung der Farben von paarigen Mustern bei 10° unter einer Lichtquelle C gezeigt ist,
8 eine graphische Darstellung der in den Tabellen VII bis IX gezeigten Beispiele, wobei die Divergenz der Farben der paarigen Muster bei 45° unter der Lichtquelle C gezeigt sind,
9 eine graphische Darstellung der in den Tabellen X, XI und XII gezeigten Beispiele, wobei die Divergenz der Farben der paarigen Muster bei 10° unter der Lichtquelle C gezeigt ist,
10 eine graphische Darstellung der in den Tabellen X, XI und XII gezeigten Beispiele, wobei die Übereinstimmung der Farben der paarigen Muster bei 45° unter der Lichtquelle C gezeigt ist,
11 eine graphische Darstellung der in den Tabellen XIII, XIV und XV gezeigten Beispiele, wobei die Übereinstimmung der Farben der paarigen Muster bei 10° unter einer Lichtquelle F gezeigt ist,
12 eine graphische Darstellung der Beispiele der Tabellen XIII bis XV, wobei die Divergenz der Farben der paarigen Muster bei 45° unter der Lichtquelle F gezeigt ist,
13 eine graphische Darstellung der in den Tabellen XVI bis XVIII gezeigten Beispiele, wobei die Divergenz der Farben der paarigen Muster bei 10° unter der Lichtquelle F gezeigt ist,
14 eine graphische Darstellung der in den Tabellen XVI bis XVIII gezeigten Beispiele sind, wobei die Übereinstimmung von Farben der paarigen Muster bei 45° unter der Lichtquelle F gezeigt ist,
15 eine Querschnittsansicht einer paarigen optisch variablen Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung unter Verwendung eines symmetrischen dielektrischen Metallinterferenzschichtkörper,
16 eine Querschnittsansicht einer paarigen optisch variablen Vorrichtung mit einem insgesamt dielektrischen symmetrischen Interferenzschichtkörper,
17 eine Draufsicht auf ein Paar von paarigen optisch variablen Vorrichtungen nach der vorliegenden Erfindung unter Verwendung von paarigen optisch variablen Pigmenten,
18 eine Draufsicht auf eine paarige optisch variable Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung, bei der ein Symbol darin eingeschlossen und für das menschliche Auge bei einem vorgegebenen Einfallswinkel nicht sichtbar ist,
19 eine Draufsicht ähnlich wie in 18, jedoch gesehen unter einem anderen Einfallswinkel, wodurch das "SICPA"-Symbol sichtbar wird, das in der paarigen optisch variablen Vorrichtung eingeschlossen ist,
20 eine Querschnittsansicht längs der Linie 20-20 in 19,
21 eine Draufsicht auf eine paarige optisch variable Vorrichtung, die in Punktmatrixfolien mit einem darin eingebrachten Symbol eingeschlossen ist und einen Einfallswinkel hat, bei dem das Symbol unsichtbar ist,
22 eine Ansicht ähnlich 21 mit einem anderen Einfallswinkel, so dass das darin eingeschlossene Symbol sichtbar ist, und
23 eine Querschnittsansicht längs der Linie 23-23 von 22 ist.
Insgesamt dient die optisch variable Vorrichtung der vorliegenden Erfindung der Verwendung oder Betrachtung unter einfallendem Licht und besteht aus einem Substrat mit einer ersten und einer zweiten Fläche. Von der ersten Fläche des Substrats werden eine erste und eine zweite optische Vorrichtung in einem ersten und einem zweiten voneinander beabstandeten Abschnitt auf der ersten Fläche getragen, um das gleichzeitige Betrachten durch ein menschliches Auge zu ermöglichen. In der ersten optischen Vorrichtung ist ein erstes optisch variables Pigment angeordnet, während in der zweiten Vorrichtung ein zweites optisches Pigment angeordnet ist. Die erste und die zweite optische Vorrichtung haben im Wesentlichen die gleiche Farbe bei einem Einfallswinkel und voneinander verschiedene Farben bei allen anderen Einfallswinkeln.
Wie insbesondere in 1 der Zeichnungen gezeigt ist, besteht die optisch variable Vorrichtung 11 aus einem Substrat 12, das eine erste oder obere Fläche 13 und eine zweite oder untere Fläche 14 hat, wie es in 2 gezeigt ist. Das Substrat 12 kann flexibel oder starr sein und kann von irgendeinem geeigneten Material gebildet werden, beispielsweise Papier, Kunststoff, Pappe, Metall und dergleichen. Das Substrat 12 kann undurchsichtig oder transparent sein. Auf einer der Flächen, beispielsweise auf der ersten oder oberen Fläche 13, sind, wie in 2 gezeigt, paarige optisch variable Pigmente 16 in einem polymeren Bindemittel so angeordnet, dass sie nicht aufeinander gelegt sind, sondern in Räumen liegen, die auf der Ebene der Fläche 13 körperlich voneinander getrennt sind. Wenn die optisch variable Vorrichtung betrachtet wird, können die paarigen optisch variablen Pigmente 16 gleichzeitig gesehen werden.
Somit hat die Vorrichtung 11, wie in 1 gezeigt ist, paarige optisch variable Pigmente 16, die in einer ersten optisch variablen Vorrichtung oder Muster 17 sowie in einer zweiten optisch variablen Vorrichtung oder Muster 18 vorgesehen sind. Das erste Muster 17 und das zweite Muster 18 überlappen nicht und sind im Abstand, jedoch angrenzend aneinander und, wie in 2 gezeigt ist, in einer aneinander stoßenden Beziehung angeordnet. Das erste Muster 17 hat die Form eines Rechtecks oder Quadrats und ist innerhalb einer Aussparung 19 angeordnet, die von dem zweiten Muster 18 gebildet wird, das ebenfalls die Form eines Rechtecks oder Quadrats hat, um eine Grenze oder einen Rahmen zu bilden, die/der das erste Muster 17 umgibt.
Die erste optisch variable Vorrichtung 17 oder das erste Muster 17 ist mit einem ersten Pigment versehen, das von optisch variablen Plättchen 21 gebildet wird, die wie vorstehend beschrieben aufgebaut sind, um eine erste Farbverschiebung mit dem Winkel zu ge ben. Die zweite optisch variable Vorrichtung oder das Muster 18 ist mit einem zweiten Pigment versehen, das von optisch variablen Plättchen 22 gebildet wird, die ebenso wie oben beschrieben aufgebaut sind und eine zweite Farbverschiebung mit dem Winkel geben. Wie in 2 gezeigt ist, sind die Pigmente 21 und 22 in verfestigten flüssigen Trägern 23 bzw. 24 herkömmlicher Art so verteilt, dass die optisch variablen Vorrichtungen 17 und 18 die gewünschten Eigenschaften haben können. Wenn das sich ergebende Produkt beispielsweise eine Tinte ist, wird ein herkömmlicher Tintenträger verwendet, während, wenn das gewünschte Produkt eine Farbe ist, ein Farbträger geeigneter Art benutzt wird.
Bei den verwendeten ersten und zweiten Pigmenten oder Plättchen 21 und 22 ist es wichtig, dass die beiden Pigmente bei einem Lichteinfallswinkel die gleiche Farbe und bei allen anderen Lichteinfallswinkeln unterschiedliche Farben haben. Somit können beispielsweise die Pigmente 21 und 22 so aufgebaut sein, dass bei einem Einfallswinkel von 10° die beiden Pigmente die gleiche Farbe haben, jedoch bei irgendeinem anderen größeren Einfallswinkel die beiden optisch variablen Pigmente 21 und 22 unterschiedliche Farben haben, die beispielsweise bei 45° merklich unterschiedlich sind. Umgekehrt können die Pigmente 21 und 22 so aufgebaut sein, dass sie die gleiche Farbe bei einem anderen Winkel haben, beispielsweise bei einem Winke von 45°, jedoch bei allen anderen Einfallswinkeln unterschiedliche Farben aufweisen. Natürlich können auch andere Farbübereinstimmungen von 0° bis 90° gefunden werden. Bei der in 1 gezeigten Vorrichtung 11 haben beispielsweise die Pigmente 21 und 22 bei einem Einfallswinkel von etwa 10° die gleiche Farbe oder eine übereinstimmende Farbe, beispielsweise grün, und eine andere Farbe, Magenta, bei einem anderen Winkel von etwa 45° für die erste Vorrichtung 17 und die Farbe Blau für die zweite Vorrichtung 18. Man sieht, dass es eine dramatische Farbverschiebungsdifferenz ergibt, wenn der Einfallswinkel der paarigen optisch variablen Vorrichtung 11 von 10° nach 45° verschoben wird.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung, wie sie in 1 gezeigt ist, hatte die innere erste optisch variable Vorrichtung (OVD) 17 die folgenden Eigenschaften bezogen auf die äußere oder zweite optisch variable Vorrichtung (OVD) 18.
Die hier verwendeten a* und b* werden in Verbindung mit einem bekannten Standard-Farbraumsystem benutzt. In dem Farbraumsystem sind die Farben in einer Ebene des CIELAB-Systems aufgetragen, bei dem a* Rot und Grün und b* Gelb und Blau darstellt. Die Helligkeit der Farbe liegt auf einer Achse, die zu einer Ebene rechtwinklig ist, die von Schwarz oder L* = 0 nach Weiß geht, wo L* = 100. Somit wäre die Farbe in der Mitte der Ebene Grau, wobei die Sättigung von der Mitte zum äußeren Umfang der Ebene zunimmt. Der äußere Rand der Ebene hat die höchste Sättigung. Beispielsweise hätte ein Rotlicht emittierender Laser eine hohe Farbsättigung. Zwischen der Mitte und dem Rand gibt es verschiedene Abstufungen von Rot, beispielsweise Rosa. Somit gibt es Ebenen dieser Farben, die sich auf der L*-Achse oder der Helligkeitswertachse nach oben und unten bewegen. Für jede Lichtquellen-Betrachter-Kombination des Normalfarbwerts können die Farbkoordinaten leicht berechnet und auch gemessen werden. Auf dem Fachgebiet der Farben ist es bekannt, dass jedes Pigment oder jede Farbe abhängig von der Lichtquelle ein anderes Aussehen haben kann. Beispielsweise kann sich eine Farbe unter Fluoreszenzlicht sehr stark von der Farbe unter Sonnenlicht oder unter einer Wolframlampe unterscheiden. Nach der vorliegenden Erfindung ist es wichtig, dass die übereinstimmenden Farben der Pigmente 21 und 22 bei einem bestimmten Winkel unter der gleichen Lichtquelle verglichen werden. So kann ein Pigment mit einer vorgegebenen Energiemenge über der Wellenlänge bestrahlt werden, um ein Diagramm von Leistung zur Wellenlänge zu erhalten. Die Lichtmenge oder Energie, die auf das Pigment einer gegebenen Wellenlänge aufkommt oder auftrifft, beeinflusst die Reflexionsgradkurve. Die spektrale Leistungsverteilung aus der Lichtquelle wird mit der spektralen Empfindlichkeitskurve, die gewöhnlich als x, y und z bezeichnet wird, und dem Reflexionsgradspektrum integriert, um die Normalfarbwerte X, Y und Z zu erhalten.
In Verbindung mit der vorliegenden Erfindung wird der L*-, a*-, b*- (CIELAB)Farbraum dazu verwendet, die Erfindung zu beschreiben, da dieses System das bisher gleichförmigste (linear in der Farbe) bekannte und insgesamt weltweit für den praktischen Einsatz akzeptierte ist. Somit kann in dem CIELAB-Farbraum die Farbe irgendeiner optisch variablen Vorrichtung durch die drei Normalfarbwerte X, Y und Z gekennzeichnet werden. Diese Normalfarbwerte berücksichtigen die Spektralverteilung der Lichtquelle, den Reflexionsgrad des optisch variablen Pigments und die spektrale Empfindlichkeit des menschlichen Auges. Es sind diese X-, Y- und Z-Werte, von denen die L*-, a*-, b*-Koordinaten sowie die bezogenen Werte von L* (Helligkeit), C* (Sättigung), h (Farbton) und zugehörige Farbunterschiede, d. h. delta L*, delta C* und delta h berechnet werden. Die entsprechenden Farbgleichungen sind nachstehend aufgeführt. L* = 116(Y/Yn)1/3 – 16 Gleichung 1 a* = 500[(X/Xn)1/3 – (Y/Yn)1/3] Gleichung 2 b* = 200[(Y/Yn)1/3 – (Z/Zn)1/3] Gleichung 3 C* = (a*2 + b*2)1/2 Gleichung 4 h = arctan(b*/a*) Gleichung 5
Dabei sind X_n, Y_n oder Z_n die Normalfarbwerte für einen idealen Weißdiffusor und die Lichtquellen-Betrachter-Kombination.
Die Muster für die paarigen optisch variablen Pigmente werden so ausgewählt, dass es in den a*b*-Diagrammen Kreuzungspunkte gibt, an denen die optisch variablen Pigmente den gleichen Farbton und die gleiche Farbsättigung haben. Die Art und Weise, in der sich diese Farben der optisch variablen Elemente mit dem Winkel ändern, ist abhängig von den Umgebungslichtverhältnissen. Somit werden in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung drei unterschiedliche Arten von Beleuchtung in Betracht gezogen. Die Lichtquelle A ist eine Beleuchtung mit Glühlampen-(Wolfram-)Licht bei einer Temperatur von 2856° Kelvin. Die Lichtquelle C ist durchschnittliches Sonnenlicht mit einer korrelierten Farbtemperatur von 6770° Kelvin, während die Lichtquelle F aus einer kalten weißen Fluoreszenzquelle mit einer korrelierten Farbtemperatur von 4200° Kelvin ist. Diese drei Lichtquellen wurden ausgewählt, weil sie die üblichsten Formen der Beleuchtung sowohl für Innenraum- als auch Außenraum-Lichtverhältnisse sind.
In den nachstehenden Tabellen I bis VI und in den 3 bis 6 der Zeichnungen sind repräsentative Proben von Mustern gezeigt, die unter der Lichtquelle A möglich sind. So sind beispielsweise in Tabelle I zehn Beispiele von paarigen optisch variablen Pigmenten gezeigt. Das Wahlbeispiel 1 in Tabelle I, Muster 1 hat einen Dünnfilm-Interferenzschichtkörper mit zwei Viertelwellen bei 620 nm und für das Muster 2 vier Viertelwellen bei 587 nm. Bei dem Muster 1 und dem Muster 2 in diesem Beispiel ist die Farbe bei einer 10°-Betrachtungsausrichtung nahezu die gleiche.
TABELLE I
Die nachstehende Tabelle II zeigt die berechneten Farbwerte von L*, a*, b*, h und C* für jedes Paar in dem Beispiel 1 bis 10, das aus Muster 1 und Muster 2 besteht. Beispiel 1 bei 10° des Paars von optisch variablen Pigmenten hat einen L*-Wert von 77,85, während Muster 2 einen L*-Wert von 79,76 hat. Ist der Winkel auf 45° verschoben, hat Muster 1 einen L*-Wert von 91,89 und Muster 2 einen L*-Wert von 76,77-Zusätzlich zeigt Tabelle II die berechneten Farbparameter für die in Tabelle I gezeigten Muster.
TABELLE II
Der Farbunterschied bei einem Betrachtungswinkel von 10° sowie bei einem Betrachtungswinkel von 45° ist für jedes Beispiel nachstehend in Tabelle III angegeben. Der Gesamtfarbunterschied delta E (ΔE) zwischen den Farben der paarigen optisch variablen Pigmente ist unter Verwendung von Gleichung 6 aus L*, a* und b* berechnet. ΔE* = [(ΔL*)2 + (Δa*)2 + (Δb*)2]1/2 Gleichung 6
TABELLE III
Somit ergibt sich, dass der ΔE-Wert um so niedriger ist, je enger die Farben übereinstimmen. ΔE schließt nicht nur Farbton und Färbsättigung, sondern auch ebenso die Helligkeit der paarigen optisch variablen Pigmente ein.
3 und 4 der Zeichnungen sind graphische Darstellungen dessen, was in den Tabellen I, II und III angegeben ist. 3 zeigt, wie eng die Farben in Farbton und Farbsättigung für die Beispiele der paarigen Muster der paarigen optisch variablen Pigmente in dem a*b*-Farbraum übereinstimmen. Aus 3 kann man sehen, dass die Paare nahezu identische Farben bei der 10°-Ausrichtung haben. Wenn jedoch die Paare von 45° geneigt sind, haben die beiden Muster jedes Farbpaars und jedes der Beispiele stark unterschiedliche Farbeigenschaften, was man entsprechend der vorliegenden Erfindung haben möchte. Somit sind zehn Beispiele von paarigen optisch variablen Pigmenten angegeben. Jedes hat im Wesentlichen keinen Unterschied im Farbton und in der Farbsättigung bei 10°, jedoch bei 45° stark divergente Farbton- und Farbsättigungskontraste. In den Diagrammen in 3 und 4 sind die paarigen Muster nach Tabelle I, II und III gekennzeichnet. So ist Beispiel 1 mit Muster 1 aufgetragen als "1-1", während Beispiel 1 mit Muster 2 aufgetragen ist unter "1-2".
Die nachstehenden Tabellen IV, V und VI geben acht Beispiele von paarigen Mustern für paarige optisch variable Pigmente entsprechend der vorliegenden Erfindung, wobei das Gegenteil zu dem in den zehn Beispielen in den Tabellen I, II und III Erhaltenen angegeben ist und die Farbunterschiede bei 45° ein Minimum sind und Farbänderungen bei einem verschobenen Winkel, beispielsweise 10° auftreten.
TABELLE IV
TABELLE V
TABELLE VI
Die in den Tabellen IV, V und VI angegebenen Werte sind als graphische Darstellungen in 5 und 6 der Zeichnungen gezeigt, wobei 5 die Farbdivergenz bei 10° mit Lichtquelle A und 6 keine Farbdivergenz bei einem Winkel von 45° mit Lichtquelle A zeigen.
Die nachstehenden Tabellen VII, VIII und IX haben die gleichen Werte wie die Tabellen I, II und III mit der Ausnahme der Lichtquelle C, wobei 7 und 8 graphische Darstellungen sind, die die Übereinstimmung der Farben bei 10° und eine Divergenz der Farben bei 45° zeigen.
TABELLE VII
TABELLE VIII
TABELLE IX
In den Tabellen X, XI und XII sind die Muster gezeigt, die den in den Tabellen IV, V und VI gezeigten Mustern unter Lichtquelle C anstatt der Lichtquelle A entsprechen. 9 und 10 geben die Informationen der Tabelle X bis XII graphisch wieder und zeigen die Divergenz in den Farben bei 10° und die Übereinstimmung der Farben bei 45°.
TABELLE X
TABELLE XI
TABELLE XII
In den nachstehenden Tabellen XIII, XIV und XV sind Muster gezeigt, die den Mustern der Tabellen I bis III entsprechen mit der Ausnahme, dass an die Stelle der Lichtquelle A eine Lichtquelle F tritt, während die graphischen Darstellungen der darin angegebenen Da ten in den 11 und 12 gezeigt sind, wobei 11 die Übereinstimmung der Farben bei 10° und 12 die Divergenz der Farben bei 45° zeigt.
TABELLE XIII
TABELLE XIV
TABELLE XV
Die nachstehenden Tabellen XVI, XVII und XVIII zeigen die den Mustern der Tabellen IV bis VI entsprechenden Werte mit der Ausnahme, dass an die Stelle der Lichtquelle A die Lichtquelle F tritt. In den 13 und 14 sind graphische Darstellungen dieser Muster gezeigt, wobei 13 eine Divergenz in den Farben bei 10° und 14 die Übereinstimmung der Farben bei 45° zeigt.
TABELLE XVI
TABELLE XVII
TABELLE XVIII
Betrachtet man die in den vorstehenden Tabellen angegebenen Werte, so sieht man, dass es einen Farbunterschied für unterschiedliche Beleuchtungsarten gibt. D. h. mit anderen Worten, dass bei einer Beleuchtung eine genaue Farbübereinstimmung vorhanden sein kann, während bei einer anderen Beleuchtung eine genaue Farbübereinstimmung nicht mehr vorhanden sein kann. Es liegt somit eine Farbänderung vor, die herkömmlich als Farbmetamerie bekannt ist. Betrachtet man Tabelle III, so gibt Beispiel 1 den geringsten Farbunterschied von 1,92 an, während Beispiel 6 den größten Farbunterschied von 29,63 für Muster für übereinstimmende Farben bei 10° ausweist. In Tabelle VI für übereinstimmende Farben bei 45° liegt der minimale Farbunterschied bei 2,52 für Beispiel 1 und der maximale Farbunterschied bei 27,77 für Beispiel 5. Ähnliche Analysen können für die Tabellen IX, XII, XV und XVIII ausgeführt werden, wo man ein Minimum von 4,49 und ein Maximum von 30,21 für Tabelle IX, ein Minimum von 4,66 und ein Maximum von 28,2 für Tabelle XII, ein Minimum von 0,95 und ein Maximum von 37,4 für Tabelle XV und ein Minimum von 0,53 und ein Maximum von 32,8 für Tabelle XVIII findet.
In ähnlicher Weise können die Werte der Tabellen I bis XVIII analysiert werden, um die Musterpaare unter den Lichtquellen A, C und F festzustellen, was nachstehend in Tabelle XIX aufgeführt ist.
TABELLE XIX
Wie aus der obigen Tabelle XIX zu sehen ist, wurden die besten beiden Musterpaare für jede Lichtquelle und jeden Winkel ausgewählt. Beispielsweise haben zwei Musterpaare bei einem Betrachtungswinkel von 10° unter der Lichtquelle A die geringste Farbfehlübereinstimmung. Ähnlich haben zwei unterschiedliche paarige Muster die beste Farbübereinstimmung bei einem Betrachtungswinkel von 45° unter der Lichtquelle A. Die ausgewählten Musterpaare sind diejenigen, die den geringsten Farbunterschied für einen ausgewählten Winkel haben. Ähnlich wurden Beispiele für die beiden Paare mit der besten Farbübereinstimmung unter der Lichtquelle C und ähnlich für die Lichtquelle F unter den beiden unterschiedlichen Ausrichtungen ausgewählt. Unter Verwendung dieser Kriterien wurde das beste Musterpaar unter der Lichtquelle F bei 45° gefunden. Aus Tabelle XIX ergibt sich der Farbunterschied für das Paar 2 vW bei 394 nm und 5 vW bei 648 nm mit einem ΔE bei 0,53.
In der nachstehenden Tabelle XX werden die beiden in Tabelle XIX ausgewählten Musterpaare analysiert, um festzustellen, ob eine Farbübereinstimmung mit unterschiedlichen Lichtquellen besteht oder nicht. Wenn diese Muster der Lichtquelle A ausgesetzt werden, beträgt der Farbunterschied ausgedrückt durch ΔE nun 36,44, während bei einer Platzierung unter der Lichtquelle C der Wert nur 6,15 beträgt. Man sieht somit, dass, wenn das beste Paar von optisch variablen Pigmenten unter der Lichtquelle F angeordnet ist, bei einer anderen Lichtquelle die Farbübereinstimmung keine genaue Farbübereinstimmung mehr ist. Es wurden andere Musterpaare unter unterschiedlichen Lichtquellen betrachtet, um die Wirkung ihres ΔE-Farbunterschieds zu sehen, wobei diese Werte in Tabelle XX aufgelistet sind.
TABELLE XX
Wenn die vorliegende Erfindung zur Herstellung von optisch variablen Pigmenten zur Verwendung bei Zahlungsmitteln eingesetzt wird, um eine Fälschung zu verhindern, ist zu berücksichtigen, dass der Banknotenaustausch sehr wahrscheinlich bei einer kalten fluoreszenten Beleuchtung erfolgt, wie sie gewöhnlich in Banken und Läden vorhanden ist. Es ist deshalb davon auszugehen, dass Musterpaare gewählt werden, die bei einer solchen Beleuchtung, wie beispielsweise die Lichtquelle F, wie sie vorstehend erwähnt ist, übereinstimmende Farben haben. Unter Nutzung solcher Prinzipien ist das beste Gesamtmusterpaar dasjenige mit zwei Viertelwellen bei 394 nm und fünf Viertelwellen bei 648 nm.
Obwohl das Musterpaar mit zwei Viertelwellen bei 394 nm und fünf Viertelwellen bei 648 nm das beste Gesamtmusterpaar ist, hat das Muster bei 394 nm keine große optische Verschiebung, wie unter Bezug auf 13 und 14 zu sehen ist. Dieses Musterpaar, das mit "7-1 " und "7-2" bezeichnet ist, hat keine Farbdivergenz bei 10°, die Änderung in der Farbe für das Zwei-Viertellängen-Muster ist gering. Somit wäre ein bevorzugtes Musterpaar das Paar Nr. 4, das die Muster fünf Viertelwellen bei 573 nm und sechs Viertelwellen bei 698 nm hat. Beide dieser Muster haben eine merkliche Farbverschiebung mit dem Winkel. Sie sind in der Farbe bei 10° weit voneinander getrennt und haben eine ziemlich gute Farbübereinstimmung bei 45°.
Unter Bezug auf die Tabellen II, V, VIII, XI, XIV und XVII ist zu sehen, dass die Farbübereinstimmung ausgedrückt im Farbton für alle praktischen Zwecke eine exakte Übereinstimmung ist. Die ΔE-Unterschiede für die verschiedenen Musterpaare, wie sie in den Tabellen III, VI, IX, XII, XV und XVIII gezeigt sind, sind eine Konsequenz leichter Änderungen der Helligkeit, von L* und in der Farbsättigung C*. Diese Farbvariationen können dadurch mini miert werden, dass dem Muster des Paars, das die höchste Farbsättigung und den höchsten Helligkeitswert hat, ein schwarzes oder neutrales transparentes Pigment oder ein nicht transparentes Pigment zugesetzt wird. Die Zugabe erfolgt, bis die Helligkeit und Farbsättigung an das Muster des Paars der niedrigeren Farbsättigung und Helligkeit angepasst sind. Somit können alle Musterpaare für eine Farbübereinstimmung durch richtig bemessene Zugaben von anderen farbmodifizierenden Materialien optimiert werden.
Alle vorstehenden Grundsätze können in Verbindung mit der in 1 gezeigten optisch variablen Vorrichtung 11 angewendet werden, bei der gepaarte optisch variable Pigmente unter Nutzung dieser Prinzipien in die darin gezeigten zwei unterschiedlichen optischen variablen Vorrichtungen 17 und 18 eingebracht werden, die in Form einer Tinte oder Farbe mit geeigneten Trägern für die Pigmente zur Anwendung kommen können.
Um eine hohe Farbsättigung zu erreichen und um eine große Farbverschiebung als Funktion des Betrachtungswinkels zu haben, der in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung erwünscht ist, werden Pigmente vom Interferenztyp verwendet. Bei solchen Pigmenten werden metallische dielektrische oder nur dielektrische Interferenzschichtkörper verwendet.
Ein typischer metallischer, dielektrischer, asymmetrischer Interferenzschichtkörper 31, wie er in 15 gezeigt ist, wird als Bahn auf einer lösbaren Trennmittelschicht 32 gebildet, die auf einer als Substrat dienenden flexiblen Bahn 33 abgelegt ist. Der mehrschichtige Interferenz-Dünnfilmschichtkörper 31 kann dadurch entfernt werden, dass die Bahn oder das Substrat durch ein Lösungsmittelbad geführt wird. Wenn sich die lösbare Trennmittelschicht 32 auflöst, zerfällt die dünne Bahn des Interferenzfilms 31 in eine Vielzahl von Plättchen. Da die Plättchen zwei planare Oberflächen haben, möchte man ein optisches Muster für den mehrschichtigen Interferenzschichtkörper oder -film so bilden, dass er symmetrisch ist und auf jeder Seite das gleiche Muster hat. Nach Sammeln der Plättchen und nach ihrem Waschen, um sie von dem Trennmittelmaterial zu befreien, wird ein Pigment dadurch erzeugt, dass die Plättchen auf eine Größe im Bereich von 2 bis 200 μm und vorzugsweise auf eine Größe im Bereich von 2 bis 20 μm durch Mahlen oder Pulverisieren zerkleinert werden, ohne die Farbeigenschaften der Plättchen zu zerstören. Die Plättchen sollten ein Seitenverhältnis von wenigstens 2 zu 1 bezogen auf die Plättchenoberflächen und die Dicken der Plättchen und vorzugsweise von 10 bis 1 haben, um die richtige Teilchenausrichtung zu erhalten, wenn sie in dem gewünschten Träger für eine Tinte oder eine Farbe angeordnet werden, um die Helligkeit und Farbreinheit der Tinte oder Farbe zu maximieren.
Erfindungsgemäß möchte man somit einen symmetrischen metallischen dielektrischen Schichtkörper 31, wie er in 15 gezeigt ist, verwenden, der aus nur drei Materialien und fünf Schichten besteht, um ein stark dichroitisches, optisch variables undurchsichtiges Pigment zu erzeugen. Es besteht aus einer halbdurchlässigen Metallschicht 36, die auf der Trennmittelschicht 32 ausgebildet wird, die von der flexiblen Bahn 33 getragen wird. Auf die Schicht 36 folgen eine dielektrische Schicht 37, eine dicke metallische reflektierende Schicht 38, eine weitere dielektrische Schicht 39 und eine abschließende dünne halbdurchlässige Metallschicht 41. Für die Herstellung einer dichroitischen Heißprägefolie (d. h. einer optisch variablen Folie) sind nur drei Schichten erforderlich. Diese drei Schichten würden bestehen aus 36, 37 und 38, wie in 15 gezeigt ist. Bei dieser Form sind die Schichten 36 und 38 umgekehrt. Wenn der Mehrschichtdünnfilm von der Trennmittelschicht 32 und der flexiblen Bahn 33 getrennt und mittels eines Klebstoffs an einer Gegenfläche befestigt ist, ist die Schicht 36 dem Betrachter zugewandt. Beispielsweise kann jede der dünnen Metallschichten 36 und 41 aus einer Schicht mit einer Nenndicke von 5 nm aus Chrom hergestellt werden, während jede der dielektrischen Schichten 37 und 39 aus einem geeigneten dielektrischen Material hergestellt sein kann, beispielsweise Siliziumdioxid mit einer optischen Dicke von einer Vielzahl von Halbwellen bei einer speziellen Musterwellenlänge. Die metallische reflektierende Schicht 38 kann aus einer Aluminiumschicht hergestellt werden, die auf eine Dicke von etwa 80 nm gebracht ist, um lichtundurchlässig zu sein und eine hohe Reflexion zu haben. Obwohl eine Schicht des reflektierenden Metalls mit größerer Dicke verwendet werden kann, geht man davon aus, dass es zur Minimierung der Spannung in dieser Schicht zu bevorzugen ist, eine dünne Schicht zu nehmen, sowie das genaue Seitenverhältnis für das Produkt beizubehalten, wenn es die Form eines Pigments hat.
Die erwähnten Materialien sind nur Beispiele. Es können auch andere Graumetalle, wie Nickel und Inconel, wenn n und k (n ist der Realteil des Brechungsindex und k ist der Imaginärteil des Brechungsindex) ein hohes nk-Produkt bilden, anstelle von Chrom verwendet werden. Anstelle von Siliziumdioxid mit einem Brechungsindex von 1,46 als Dielektrikum können auch andere Niederindex-Materialien mit einem Brechungsindex von 1,65 oder weniger verwendet werden, beispielsweise Magnesiumfluorid, das einen Index von 1,38 hat, und Aluminiumoxid mit einem Index von 1,65, oder es können sogar noch geringer reflektierende Metalle, wie beispielsweise Chrom, Nickel oder Palladium, für geringer reflektierende Pigmente verwendet werden. Anstelle von Aluminium als metallische reflektierende Schicht können optische Metalle, wie Gold, Kupfer und Silber verwendet werden.
Gewünschtenfalls kann auch ein asymmetrischer, metallischer dielektrischer Interferenzschichtkörper vorgesehen werden. In diesem Fall kann die metallische reflektierende Schicht 37 direkt auf der Trennmittelschicht ausgebildet werden, worauf die dielektrische Schicht 39 und die dünne, metallische, halbdurchlässige Metallschicht 41 folgen. Wenn ein solcher Dreischichtaufbau von der Bahn entfernt wird, erzeugt er ein optisch variables Pigment mit einer Farbsättigung, die niedriger ist als bei einem fünflagigen symmetrischen Schichtkörper, hätte jedoch trotzdem dichroitische Merkmale, d. h. eine Farbverschiebung mit dem Betrachtungswinkel, und könnte potenziell zur Erzeugung von Pigmentpaaren mit einer niedrigeren Farbsättigung und einer Farbübereinstimmung bei einem Winkel und keiner Farbübereinstimmung bei jedem anderen Winkel verwendet werden. Diese Pigmente wären äquivalent zu den bereits beschriebenen mit der Ausnahme, dass sie eine geringere Gesamtfarbsättigung hätten, so dass die in den Tabellen I, IV, VII, X, XIII und XVI aufgelisteten Muster um den Ursprung des a*b*-Diagramms herum eine Farbsättigungsverdichtung, trotzdem aber im Wesentlichen die gleiche Farbtonübereinstimmung haben würden.
Gewünschtenfalls kann ein nur dielektrischer Interferenzschichtkörper vorgesehen werden, wo dies für geeignet angesehen wird, wo die zusätzlichen Schichten, die gewöhnlich erforderlich sind, ohne übermäßige Kosten vorgesehen werden können. Wie in 16 gezeigt ist, kann auf der Trennmittelschicht 52, die von einer flexiblen Bahn oder einem Substrat 53 getragen wird, ein nur dielektrischer Interferenzschichtkörper 51 vorgesehen werden. Ein solcher dielektrischer Schichtkörper besteht aus abwechselnden Schichten 54 und 56 mit Niederindexschichten, die als L1 bis L5 gekennzeichnet sind, und einen Brechungsindex von 1,35 bis 1,65 haben, und aus Hochindexschichten, die als H1 bis H4 gekennzeichnet sind und einen hohen Brechungsindex von 1,7 bis 2,4 für insgesamt neun Schichten haben. Bei einem solchen Mehrschichtkörper kann eine breite Vielfalt von Nieder- und Hochindexmaterialien verwendet werden. Beispielsweise können Zinksulfid mit Magnesiumfluorid und Titandioxid mit Siliziumdioxid verwendet werden. Es können auch andere dielektrische Materialien verwendet werden, wie Germanium, Silizium, Indiumzinnoxid, Indiumoxid und Siliziummonoxid.
Der Aufbau eines insgesamt dielektrischen Schichtkörpers kann ausgedrückt werden wie folgt: (L/2 H L/2)n wobei L und H die optische Viertelwellendicke der Nieder- bzw. Hochindexschichten anzeigen, so dass L/2 eine optische Achtelwellendicke der Niederindexschicht ist, wenn n ≥ 2 ist. Ein solcher Mehrschichtkörper kann von der Bahn 53 wie vorstehend beschrieben getrennt und auf die vorstehend beschriebenen Größen reduziert werden, um Plättchen mit einem Seitenverhältnis zu bilden, bei dem die Hauptebenenabmessung der Flächen wenigstens zwei zu eins bezogen auf die Dicke und vorzugsweise zehn zu eins beträgt, um die Helligkeit und Farbreinheit der Tinte oder Farbe zu maximieren, in denen die Pigmentplättchen oder -flocken oder -teilchen verwendet werden sollen. Falls es erwünscht ist, kann wiederum ein asymmetrischer, nur dielektrischer Schichtkörper erzeugt werden, indem lediglich die ersten vier Schichten L₁ und L₂ sowie H₁ und H₂ kombiniert werden.
Im Zusammenhang mit den vorstehenden Ausführungen hat es sich beispielsweise gezeigt, dass gepaarte optisch variable Folien und/oder Pigmente mit den gleichen übereinstimmenden Farben bei 0° und 45° für ein nur dielektrisches Muster erreicht werden können, bei denen die Farbsättigung und der Farbton übereinstimmen. Ein Muster besteht aus 1 vW ZrO₂/1 vW SiO₂)³/1 vW ZrO₂, und ein zusätzliches Muster aus (1 vW ZrO₂/3 vW SiO₂)³ 1 vW ZrO₂, wobei die Dicken der Viertelwellen (vW) im Bereich von 400 nm bis 2500 nm liegen. Für das einzige Viertelwellenmuster gibt es drei mögliche Übereinstimmungspaare bei 0° und zwei übereinstimmende Paare bei 45°. Umgekehrt gibt es bei einer Analyse der Farbsättigung und der Farbtonänderung für das Muster (1 vW ZrO₂/3 vW SiO₂)³/1 vW ZrO₂ bei 0° zwei Farbübereinstimmungspaare bei 45°, und es sind vier Farbübereinstimmungspaare verfügbar. Tabelle XXI zeigt die dielektrischen Paare, die eine Farbübereinstimmung bei 0° oder bei 45° haben.
In Verbindung mit den vorstehenden Ausführungen ist zu berücksichtigen, dass lediglich eine Zunahme der Anzahl der dielektrischen Musterpaare es nicht möglich macht, die Koinzidenz der Farbübereinstimmung zu erreichen. Durch Erhöhen der individuellen Dicken der Schichten kann jedoch eine Koinzidenz in der Farbübereinstimmung erreicht werden.
TABELLE XXI
Man sieht somit, dass Metall-dielektrische sowie nur dielektrische Interferenzdünnfilme in den optisch variablen Pigmenten eingesetzt werden können, die hier verwendet werden, um paarige optisch variable Pigmente, wie sie vorstehend beschrieben sind, zu bilden.
Die optisch variablen Pigmente der vorliegenden Erfindung sind inhärent lichtschnell. Diese Inhärenz wird davon abgeleitet, dass die Farbe, die von dem Pigment ausgeht, auf einem Interferenzeffekt beruht, und nicht auf irgendeiner Chromophore basiert, die durch ultraviolettes Licht gebleicht werden kann. Alle bei dem Aufbau des optisch variablen Pigments verwendeten Materialien haben keinerlei Farbe oder irgendeine Chromophore und sind tatsächlich in sich farblos. Beispielsweise sind die Metalle Aluminium und Chrom silber und grau, während das dielektrische Magnesiumfluorid wasserweiß-transparent ist.
In 17 ist ein Paar von paarigen optisch variablen Vorrichtungen gezeigt, die die vorliegende Erfindung einschließen. Auf der linken Seite von 17 ist eine erste oder eine paarige optisch variable Vorrichtung 71 gezeigt, während auf der rechten Seite eine zweite oder eine weitere paarige optisch variable Vorrichtung 72 gezeigt ist, wobei beide Vorrichtungen 71 und 72 die gleiche Farbe bei einem Betrachtungswinkel haben. Somit hat die Vorrichtung 71 eine zentral angeordnete, erste oder innere optisch variable Vorrichtung 76 in Form eines Kreises, der in einem Kreisloch 77 sitzt, das in der zweiten oder äußeren optisch variablen Vorrichtung 78 in Form eines Quadrats oder Rechtecks vorgesehen ist. In gleicher Weise besteht die zweite gepaarte optisch variable Vorrichtung 72 aus einer inneren oder ersten optisch variablen Vorrichtung 81 in Form eines Kreises, der in einem Loch 82 angeordnet ist, das in einer zweiten oder äußeren variablen Vorrichtung 83 in Form eines Recht ecks oder Quadrats vorgesehen ist. Die beiden Vorrichtungen 71 und 72 liegen insgesamt in der gleichen Ebene und sind Seite an Seite relativ nahe beieinander angeordnet. Die Vorrichtung 76 in Form des Kreises in der Vorrichtung 71 und die Vorrichtung 83 in Form eines Rechtsecks tragen das gleiche optisch variable Pigment, während in gleicher Weise die Vorrichtung 78 und die Vorrichtung 81 der Vorrichtung 71 bzw. der Vorrichtung 72 das gleiche optisch variable Pigment tragen.
Somit kann beispielsweise, wie nachstehend gezeigt, das von den Vorrichtungen 76 und 83 getragene Pigment ein Pigment tragen, das von Grün nach Magenta verschiebt, während die Vorrichtungen 78 und 81 ein Pigment tragen können, welches von Grün nach Blau wechselt. Wenn sich die Vorrichtungen 71 und 72 auf einem Winkel befinden, können beide Vorrichtungen 71 und 72 die gleiche Farbe Grün haben, während, wenn die Vorrichtungen 71 und 72 im Winkel verschoben sind, die Vorrichtungen zwei Farben, Magenta und Blau, haben, wobei die Vorrichtung 71 ein Magenta-Zentrum und einen blauen Rand und umgekehrt die Vorrichtung 72 ein blaues Zentrum und einen Magenta-Rand haben.
In Verbindung mit den optisch variablen Vorrichtungen ist es möglich, Chargen der optisch variablen Pigmente zu nehmen, die etwas im Farbton und der Mischung variieren, um die gleiche Farbspezifizierung in Produktionsmengen zu erreichen. Ferner macht es die Farbzugabetheorie möglich, gewünschtenfalls eine Vielzahl zusätzlicher Farben vorzusehen.
Wenn ein Farbmetamerismus bei einer bestimmten Farbe bei einer gewünschten Beleuchtungsquelle vorhanden ist und wenn man eine genaue Farbübereinstimmung erreichen möchte, kann dies erfindungsgemäß dadurch erreicht werden, dass eine subtraktiv oder additiv verwendete Farbe zugegeben wird, um eine genaue Farbe zu erhalten.
In 18, 19 und 20 ist eine weitere Ausgestaltung einer paarigen optisch variablen Vorrichtung 91 gezeigt, die paarige optisch variable Pigmente mit der vorliegenden Erfindung verwendet. Die optisch variable Vorrichtung 91 ist auf einem Substrat 92 der vorstehend beschriebenen Art angebracht, das eine Oberfläche 93 hat. Eine optisch variable Vorrichtung 94 hat ein optisch variables Pigment in Form von Plättchen 96, die in einem verfestigten farblosen Träger 97 auf der Oberfläche 93 angeordnet sind. Eine weitere optisch variable Vorrichtung 98, die ein optisch variables Pigment 99 verwendet, ist in einem farblosen verfestigten Tonerträger 101 auf der Oberfläche 102 angeordnet und gibt ein Symbol oder eine Botschaft, beispielsweise in Form eines Logos 106. Das Symbol oder das Logo 106 verschwindet bei einem Einfallswinkel, wenn die optisch variablen Pigmente 96 und 99 die gleiche Farbe, beispielsweise Grün, haben, so dass das Symbol bei normalem Einfall maskiert ist, jedoch erscheint, wenn die Vorrichtung zu einem anderen Winkel gekippt wird, um Farbverschiebungen herbeizuführen, beispielsweise eine Farbverschiebung von Grün nach Blau bei einem Pigment und von Grün nach Magenta bei dem anderen Pigment. So konnte beispielsweise ein grünes Quadrat bei normalem Lichteinfall und einem Winkel erscheinen, während das Symbol 106 in einem blauen oder einem Magenta-Hintergrund erscheint, wie es in 19 gezeigt ist.
Die optisch variable Vorrichtung 19 kann unterschiedlich hergestellt werden. Beispielsweise kann das optisch variable Pigment 96, das bei diesem Beispiel ein optisch variables Pigment 96 mit Grün zu Magenta sein kann, in dem verfestigten flüssigen Träger 97 auf der Oberfläche 93 angeordnet werden. Das Symbol oder Logo 106 wird dann auf der Oberfläche des verfestigten flüssigen Trägers 97 durch verschiedene Einrichtungen gebildet. Es kann entweder auf die Oberfläche 102 gedruckt werden oder es kann unter Verwendung eines Toners mit Hilfe der Elektrophotographie abgebildet werden. Im Falle eines elektrophotographischen Prozesses kann ein Toner, der farblos oder schwarz sein kann, in Form eines Bildes oder Symbols vorgesehen werden. Wenn das Tonerbild einmal auf der Oberfläche 102 gebildet worden ist, wird das Bild mit dem anderen optisch variablen Pigment 99 des Paares bestäubt. Dieses Bestäuben ist als "Bronzierungstechnik" bekannt. Nach der obigen Beschreibung kann das optisch variable Pigment 99 ein Grün-nach-Blau-Wechsler sein. Um das optisch variable Pigment 99 mit dem Tonerträgerbild zu verschmelzen, wird auf die Vorrichtung eine Schicht eines flexiblen Bahnmaterials gelegt und durch einen erhitzten Beschichter geführt. Dies bringt den Toner zum Schmelzen und ermöglicht es dem darüber liegenden Pigment 99, in den Tonerträger 101 eingebettet zu werden. Während des Schmelzprozesses richten sich die planaren Plättchen parallel zu der Oberfläche der Vorrichtung, d. h. der Oberfläche 93 aus. Nach dem Durchgang durch den Beschichter wird die flexible Bahn von dem verfestigten Tonerbild entfernt. Es tritt kein Haftenbleiben von Toner an der flexiblen Bahn auf, da sich das Pigment zwischen dem Toner und der flexiblen Bahn befindet. Alternativ kann das Logo 106 unter Verwendung von Tiefdruck-, Siebdruck-, Intaglio- oder anderen Druckverfahren gedruckt werden.
Eine andere Ausführungsform einer gepaarten optisch variablen Vorrichtung ist in 21, 22 und 23 gezeigt, in denen die paarige optische Vorrichtung 111 auf einem Substrat 112 vorgesehen ist, das geeignet ausgebildet sein kann. Es kann flexibel oder starr sein und kann aus Tuch, Papier, Kunststoff und dergleichen hergestellt sein. Das Substrat 112 ist mit einer oberen Fläche 113 versehen, auf der eine erste und eine zweite optisch variable Vorrichtung 116 und 117 angeordnet sind. Die Vorrichtungen 116 und 117 haben die Form von optisch variablen Folien 118. Die optisch variablen Vorrichtungen 116 und 117 sind auf der Fläche 113 des Substrats 112 durch eine erste und eine zweite Heißprägung (nicht gezeigt) angeordnet, die fluchtend zu einer Punktmatrix ausgerichtet sind. Bei den vorherigen Ausführungsformen der Erfindung haben die bei den Vorrichtungen 116 und 117 verwendeten Folien im Wesentlichen die gleiche Farbe und den gleichen Einfallswinkel sowie andere Farben bei allen anderen Einfallswinkeln. Somit kann, wie bei den vorherigen Ausführungsformen, eine der Folien von Grün nach Blau wechseln, während die andere von Grün nach Magenta wechseln kann, so dass bei einem Winkel die optisch variable Folie in den Vorrichtungen 116 und 117 die gleiche Farbe, beispielsweise Grün, hat, während bei einem anderen Winkel die optisch variablen Dünnschichtbeschichtungen in den Vorrichtungen 116 und 117 zwei unterschiedliche Farben, nämlich Blau und Magenta, haben. Bei der in den 21 und 22 gezeigten Punktmatrix können die in der Vorrichtung 111 verwendeten Punkte 116 Grün-zu-Blau-Wechsler sein, während die Punkte 117 Grün-nach-Magenta-Wechsler sein können. Diese Folien können dadurch hergestellt werden, dass entweder optisch variable Pigmentplättchen in einem Heißpräg-Polymerfilm angeordnet werden, der von einer Trennmittelschicht auf einem flexiblen Substrat gehalten wird, oder dass mehrschichtige optisch variable Dünnfilmbeschichtungen, die als optisch variable Spiegelfolien dienen, die von einer Trennmittelschicht auf einem flexiblen Träger getragen werden, angeordnet werden. Somit haben bei der Heißprägungs-Matrixübertragung, die in 21 bei einem Winkel gezeigt ist, alle Punkte die gleiche Farbe, während in 22 bei einem unterschiedlichen Winkel das Muster der Punkte, die die Zahl 20 bilden, von Grün-nach-Magenta-Wechslern gebildet wird, so dass, wenn der Einfallswinkel von der paarigen optisch variablen Vorrichtung 111 verändert wird, die Punkte auf dem Substrat 112 von einer insgesamt grünen Farbe zu einer blauen Farbe für den Hintergrund und nach Magenta für die Zahl 20 wechseln, wodurch ein guter Kontrast gebildet wird, so dass die Zahl 20 vom menschlichen Auge leicht gesehen werden kann. Man sieht, dass bei einer solchen Anordnung Symbole, Zahlen und andere Vorrichtungen, wie Logos, in die optisch variablen Vorrichtungen eingeschlossen werden können, um die Identifizierung zu unterstützen und um auch fälschungssichere Eigenschaften bereitzustellen.
Obwohl die in 21, 22 und 23 gezeigte Ausgestaltung als Heißprägungs-Überführungsvorrichtung gezeigt ist, können natürlich die gleichen Grundsätze in Verbindung mit einer Farbe oder einer Tinte verwendet werden, die die optisch variablen Pigmente der vorliegenden Erfindung enthält.
Aus dem Vorstehenden ergibt sich, dass die paarigen optisch variablen Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung alle das gleiche Prinzip verwenden, nämlich dass sie zwei Interferenzmuster mit optisch variablen Eigenschaften haben und dass die paarigen optisch variablen Muster die gleiche Farbe bei einem Einfallswinkel und bei allen anderen Winkeln keine übereinstimmenden Farben haben. Im Falle von Pigmenten sieht man deshalb, dass, auch wenn es schwierig ist, eines der Pigmente mit seinem Farbwechsel nur zu replizieren, die Bereitstellung eines Paars von Pigmenten viel schwieriger zu replizieren wäre, bei dem das Paar von Pigmenten die gleiche übereinstimmende Farbe bei dem gleichen Winkel hat. Deshalb macht die Verwendung von paarigen optisch variablen Pigmenten, die in einem gedruckten Bild enthalten sind, ein Fälschen sehr schwierig, wenn nicht unmöglich. Erfindungsgemäß können natürlich diese paarigen optisch variablen Pigmente auch mit einem anderen Paar von optisch variablen Pigmenten oder mit nicht wechselndem Pigment gepaart werden. Ferner kann ein optisch variables Interferenzpigment mit einem Nicht-Wechsel-Pigment gepaart werden, so dass das Nicht-Wechsel-Pigment mit der Farbe eines optisch variablen Pigments bei einem bestimmten Winkel übereinstimmt. Deshalb kann beispielsweise in 21 und 22 die Punktmatrix einen Satz von Punkten in Deckung haben, die ein Pigment aufweisen, das die Form einer nicht wechselnden Farbe hat, die mit der Farbe eines Wechselpigments, beispielsweise Grün, übereinstimmt, so dass der Verbund eine insgesamt grüne Farbe bei einem Winkel und bei anderen Winkeln eine Zahl 20 in Magenta gegen einen grünen Hintergrund haben würde.
In Verbindung mit den vorstehenden Ausführungsformen ist festzustellen, dass die höchste Farbsättigung und die größte Farbänderung mit dem Winkel bei Mustern vom metallischen dielektrischen Typ anstatt bei nur dielektrischen Mustern gefunden wurden, die die gleiche Anzahl von Schichten haben. Der Grund dafür besteht darin, dass die metallischen dielektrischen Muster eine selektive Farbabsorption zusätzlich zur Interferenz haben. Die Pigmente zeigen eine hohe Farbsättigung und Farbtonänderungen mit dem Betrachtungswinkel an, während eine hohe Flächenhelligkeit aufrechterhalten wird. Die Stufenleiter der verfügbaren Farben, um eine Fälschung zu unterdrücken, wird durch Verwendung von paarigen optisch variablen Vorrichtungen nach der vorliegenden Erfindung merklich gesteigert.

Claims

Paariger optisch variabler Gegenstand – mit einem Substrat (12), das eine erste Oberfläche (13) hat, – wobei erste und zweite optische Vorrichtungen (17, 18) von der ersten Oberfläche getragen werden, – wobei wenigstens eine Vorrichtung der ersten und zweiten optischen Vorrichtungen optisch variabel ist und ein Paar bildet, das von der ersten Oberfläche des Substrats in beabstandeten Lagen auf der ersten Oberfläche des Substrats getragen wird, um ein gleichzeitiges Betrachten durch das menschliche Auge zu ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, – dass die ersten und zweiten optischen Vorrichtungen die gleiche übereinstimmende Farbe bei einem Einfallswinkel zwischen 0° und 90° für einen Farbübereinstimmungswinkel und bei allen anderen Einfallswinkeln keine Farbübereinstimmung haben, – wobei die wenigstens eine Vorrichtung der ersten und zweiten optischen Vorrichtungen, die optisch variabel ist, von einem optisch variablen Pigment gebildet wird, das in Tinten, Farben und Folien verwendet werden kann.
Paariger optisch variabler Gegenstand nach Anspruch 1, der weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, dass die wenigstens eine Vorrichtung der ersten und zweiten optischen Vorrichtungen ein Metall-Dielektrum-Interferenzschichtsystem (31) aufweist.
Paariger optisch variabler Gegenstand nach Anspruch 1, welcher weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, dass die wenigstens eine Vorrichtung der ersten und zweiten optischen Vorrichtungen ein insgesamt dielektrisches Interferenzschichtsystem (31) aufweist.
Paariger optisch variabler Gegenstand nach Anspruch 1, welcher weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, dass der Farbübereinstimmungswinkel ein niedriger Einfallswinkel zwischen 0 bis 10° ist.
Paariger optisch variabler Gegenstand nach Anspruch 1, welcher weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, dass der Farbübereinstimmungswinkel ein großer Einfallswinkel von 30° oder mehr ist.
Paariger optisch variabler Gegenstand nach Anspruch 1, welcher weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, dass die wenigstens eine Vorrichtung der ersten und zweiten optischen Vorrichtungen nicht verschiebend ist.
Paariger optisch variabler Gegenstand nach Anspruch 1, welcher weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, dass die wenigstens eine Vorrichtung der ersten und zweiten optischen Vorrichtungen opak ist.
Paariger optisch variabler Gegenstand nach Anspruch 7, welcher weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, dass die wenigstens eine Vorrichtung der ersten und zweiten opaken optischen Vorrichtungen ein opakes optisch variables Pigment aufweist.
Paariger optisch variabler Gegenstand nach Anspruch 7, welcher weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, dass die wenigstens eine Vorrichtung der ersten und zweiten opaken optischen Vorrichtungen eine opake optisch variable Folie aufweist.
Paariger optisch variabler Gegenstand nach Anspruch 7, welcher weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, dass die wenigstens eine Vorrichtung der ersten und zweiten optischen Vorrichtungen in einem Tintenträger zur Bildung einer Tinte angeordnet ist.
Paariger optisch variabler Gegenstand nach Anspruch 7, welcher weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, dass die wenigstens eine Vorrichtung der ersten und zweiten optischen Vorrichtungen in einem Farbträger zur Bildung einer Farbe angeordnet ist.
Paariger optisch variabler Gegenstand nach Anspruch 1, welcher weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, dass er eine Trennmittelbeschichtung, die auf der ersten Oberfläche des Substrats angeordnet ist, und einen Heißprägepolymerfilm aufweist, der über der Trennmittelbeschichtung angeordnet ist, wobei die ersten und zweiten optischen Vorrichtungen in den Heißprägepolymerfilm zur Bildung einer Heißprägefolie eingeschlossen sind.
Paariger optisch variabler Gegenstand nach Anspruch 1, welcher weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, dass jede der optisch variablen Vorrichtungen ein optisch variables Pigment aufweist.
Paariger optisch variabler Gegenstand nach Anspruch 13, welcher weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, dass jedes der optisch variablen Pigmente opak ist.
Paariger optisch variabler Gegenstand nach Anspruch 1, welcher weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, dass jede Vorrichtung der ersten und zweiten optischen Vorrichtungen eine optisch variable Folie aufweist.
Paariger optisch variabler Gegenstand nach Anspruch 1, welcher weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, dass die ersten und zweiten optischen Vorrichtungen ein erstes Paar (71) bilden und ferner ein zweites Paar (72) von optischen Vorrichtungen aufweisen, wobei wenigstens eine Vorrichtung der ersten und zweiten Vorrichtungen in dem zweiten Paar optisch variabel ist, und wobei die ersten und zweiten optischen Vorrichtungen des zweiten Paars die gleiche übereinstimmende Farbe bei einem Einfallswinkel zwischen 0° und 90° für einen Farbübereinstimmungswinkel und keine Farbübereinstimmung bei allen anderen Einfallswinkeln haben.
Paariger optisch variabler Gegenstand nach Anspruch 16, welcher weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, dass die ersten und zweiten optisch variablen Pigmente die gleiche übereinstimmende Farbe bei einer Lichtquelle mit einer Temperatur von 2856° Kelvin haben.
Paariger optisch variabler Gegenstand nach Anspruch 16, welcher weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, dass die ersten und zweiten optisch variablen Pigmente die gleiche übereinstimmende Farbe bei einer Lichtquelle mit 6770° Kelvin haben.
Paariger optisch variabler Gegenstand nach Anspruch 16, welcher weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, dass die ersten und zweiten optisch variablen Pigmente die gleiche übereinstimmende Farbe bei einer Lichtquelle mit einer Temperatur von 4200° Kelvin haben.
Paariger optischer variabler Gegenstand nach Anspruch 1, welcher weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, dass er ein Symbol aufweist, dass von einer Anordnung der ersten und zweiten optischen Vorrichtungen gebildet wird.
Paariger optisch variabler Gegenstand nach Anspruch 1, welcher weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, dass die ersten und zweiten optischen Vorrichtungen optisch variabel sind, wobei die erste optische Vorrichtung ein Symbol und die zweite optische Vorrichtung ein Hintergrund für das Symbol ist.
Paariger optisch variabler Gegenstand nach Anspruch 1, welcher weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, dass die ersten und zweiten optischen Vorrichtungen optisch variable spiegelnde opake Folien sind.
Paariger optisch variabler Gegenstand nach Anspruch 1, welcher weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, dass er einen Heißprägepolymerfilm aufweist, in den die ersten und zweiten optischen Vorrichtungen eingeschlossen sind und der auf dem Substrat angeordnet ist.
Paariger optisch variabler Gegenstand nach Anspruch 1, welcher weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, dass die ersten und zweiten optischen Vorrichtungen aus mehrlagigen Interferenzschichtsystemen bestehen, die frei von einer gemeinsamen Schicht sind.
Verfahren zur Erzeugung einer farbigen Remission von einem Substrat (12), das eine erste Oberfläche (13) sowie erste und zweite optische Vorrichtungen (17, 18) hat, die von Schichten gebildet werden, die von der ersten Oberfläche getragen werden, wobei wenigstens eine Vorrichtung der ersten und zweiten optischen Vorrichtungen optisch variabel ist, die ersten und zweiten optischen Vorrichtungen (17, 18) ein Paar bilden, das von der ersten Oberfläche des Substrats in beabstandeten Lagen auf der ersten Oberfläche des Substrats getragen wird, um ein gleichzeitiges Betrachten durch das menschliche Auge zu ermöglichen, und das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass wenigstens eine optisch variable Vorrichtung so ausgebildet wird, dass sie eine Farbe bei einem Einfallswinkel hat, die die gleiche Farbe bei dem gleichen Einfallswinkel wie die Farbe der zweiten optischen Vorrichtung hat, dass die paarigen optischen Vorrichtungen von einer Lichtquelle beleuchtet werden, wodurch das Paar von optischen Vorrichtungen die gleiche Farbe bei dem einen Einfallswinkel zwischen 0° und 90° reflektiert und bei allen anderen Einfallswinkeln keine Farbübereinstimmung hat, und dass die wenigstens eine Vorrichtung der ersten und zweiten optisch variablen Vorrichtungen von einem optisch variablen Pigment gebildet wird, das in Tinten, Farben und Folien verwendet werden kann.
Verfahren nach Anspruch 25, welches weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, dass das Paar ein erstes Paar (71) ist, und ferner dadurch gekennzeichnet ist, dass es ein zweites Paar (72) von ersten und zweiten optischen Vorrichtungen auf der ersten Oberfläche des Substrats in beabstandeten Lagen ohne Überlappung aufweist, wobei wenigstens eine Vorrichtung der ersten und zweiten optischen Vorrichtungen des zweiten Paars optisch variabel ist, um das gleichzeitige Betrachten des ersten und zweiten Paars durch das menschliche Auge zu ermöglichen, wenn die ersten und zweiten Paare von der gleichen Lichtquelle beleuchtet werden, und wobei das zweite Paar eine Farbe bei dem einen Winkel reflektiert, die die gleiche ist wie die Farbe, die von dem ersten Paar bei dem einen Winkel reflektiert wird und bei allen anderen Einfallswinkeln keine Farbübereinstimmung hat.
Verfahren nach Anspruch 25, welches weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, dass es den Schritt einschließt, die ersten und zweiten optischen Vorrichtungen so anzuordnen, dass sie ein Symbol bilden, das bei dem einen Einfallswinkel unsichtbar und bei den anderen Einfallswinkeln sichtbar ist.