动态安全设备制造技术

一种安全设备，其在加速度时或在相对于重力的定向改变时引起至少一个动态响应，其中，所述动态响应在所述加速度或定向改变停止之后持续。此外，所述动态响应可以是光学动态响应，使得它能够由人类肉眼视觉观察到。替代地，所述响应可以是机器的。在一些情况下，所述动态响应具有大约0.01秒至大约100秒或大约1秒至大约10s的持续时间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】动态安全设备本专利技术涉及安全设备领域。具体地，本专利技术涉及基于对加速度的响应的动态安全设备。提供高等级防伪保护的安全设备(或特征)对于确保用于金融交易或个人识别的安全文件的真实性的置信度是至关重要的。多种类型的安全设备已经被开发并且被集成到安全文件诸如银行钞票、硬币、护照、身份文件、ID卡和信用卡内。一些安全设备要么被保密，要么需要使用机器才能被正确地识别。虽然被官方认证为有效，但是一般公众不能够容易地使用这样的高级安全设备来评定文件的有效性。因此，被设计由一般公众使用的安全设备(即“1级”安全设备)也被集成到安全文件内，以防止在个体之间进行交易期间使用伪造文件。1级安全设备对于为一般公众提供高等级的置信度是至关重要的，并且防止在被官方机构测试为伪造文件并且将其移出流通之前使伪造文件广泛分布。银行钞票和其他安全文件常常集成了1级安全设备，以提供由一般公众进行的安全认证。例如，可用在银行钞票上的最基本的1级安全设备可以包括衬底特定触感、与凹版印刷相关联的油墨浮雕、水印、存在透明窗口、透视注册设备以及缩微印刷。然而，这些通常被认为不足以为高安全性文件(诸如现代银行钞票)提供高等级的防伪性。许多银行钞票、护照和安全ID卡现在也集成了光学可变安全设备。与更常规的安全印刷技术(诸如缩微印刷或凹版印刷)相比，光学可变设备(OVD)提供了附加的安全层，这是因为它们表现出的光学效应不能够通过常规的扫描仪和印刷技术复制。本领域已知的OVD包括：光栅、全息图、颜色偏移箔、光学可变油墨、基于等离子体激元的设备、以及衍射光学元件。低成本的拷贝技术、成像技术和印刷技术的主流可用性增加促进了将OVD集成到安全文件中。虽然与传统安全印刷相比OVD作为1级安全设备可以提供许多优点，但是本领域已知的许多OVD的防伪性有时可能受到有欺骗性的简单方案的挑战。例如，在一些纸包裹和商业包装中发现的低成本的金属化光栅的可用性增加使得容易伪造设备(诸如光栅、全息图和颜色偏移箔)。虽然使用这些简单的光栅制造的伪造设备可能没有达到与可用在当前安全文件上的那些设备相同程度的复杂性，但是它们可以提供与原始文件的衍射颜色和光学可变效应足够接近的衍射颜色和光学可变效应，从而可能欺骗一般公众。事实上，由于一般公众对安全设备的细节认识有限，因此一旦在视觉上类似的效应对于伪造者而言普遍可用，1级安全设备的有效性和防伪性就会退化。另一个限制是由于许多本领域已知的OVD具有类似类型的视觉效应，其中光学变化通过改变观察角或照明条件来获得。仅仅是因为观察角的变化会产生光学可变效应，许多OVD之间的此类似性就可能欺骗公众接受伪造文件。这也可能使公众更难以区分新型OVD和传统OVD，可能降低新型安全设备的有效性。本领域已知的其他类型的安全设备也可能存在限制。例如，衍射光学元件是通常用在银行钞票上的、包括对微观设备阵列进行图案化以产生透射的衍射图像或全息图的1级安全设备。这样的衍射光学元件需要特定的照明条件才能可见，例如具有深色背景的小点光源。这样的照明条件可能不总是可用于评定设备的有效性。此外，测试设备的有效性的过程可能不一定对一般公众显而易见，因此需要进行教育宣传活动来确保作为1级安全设备的设备的有效性。将更先进的视觉效应集成到安全文件内是可以帮助提高一般公众对1级安全设备的认识且因此改进防伪性的关键要素。将真实动态视觉效应或主动视觉效应(即在外部力作用期间和之后可观察到的效应)引入到安全文件(诸如银行钞票)上是一项具有挑战性的任务。WO2013/040703A1公开了一种附接到具有衬底的安全文件的基于光学的认证设备，该认证设备包括：压电材料层，用于响应于机械应力生成电场；以及光学响应层，被直接附接到该压电材料层。响应于由该压电材料层生成的电场，该光学响应层在具有不同视觉感知的第一状态和第二状态之间改变。WO2013/040704A1公开了包括一种或多种流体的安全设备，所述流体提供用于检查安全文件是合法的还是伪造拷贝的技术。DE102011108477A1公开了一种安全元件，该安全元件具有一个衬底，该衬底具有一个窗口和一个中空室，该中空室填充有具有安全特征的填充物材料。该填充物材料包括一个嵌入基质。另外，该窗口包括间隔物(spacer)。CA2,714,639(2009年8月20日公布)公开了一种安全元件，该安全元件包括一个具有多个粒子的衬底。所述粒子代表至少两个可区分的信息状态。该安全元件在所述信息状态之间可逆地改变，而所述粒子保持与重力完全对准，从而像微型陀螺仪那样起作用。产生动态视觉效应或主动视觉效应的一种可能方法是使用Janus微粒。Janus微粒的实施例包括在其表面上具有至少两种不同类型的物理属性的微观粒子。Janus微粒已经用在诸如电子纸显示器、生物医学应用、自推进领域中，并且用在形成自组装结构中。在安全设备领域中特别感兴趣的是在显示器和电子纸中使用Janus微粒。例如，美国专利No.8，068,271B2；6980352；6197228；5808783；6,445,490B1；以及5,389,945全都教导了如何通过施加电场或磁场使Janus微粒旋转来使用双色(bichromic)球形粒子来产生主动显示器。重力或加速度的影响通常被认为对于显示器和电子纸应用是有害的，因为它可以使最初由电力或磁力产生的图像恶化。此外，因为用于制造公开的Gyricon显示器的双色球通常由白色蜡状物(wax)和黑色蜡状物制成，所以这样的Janus微粒的密度是相当均匀的，因此限制了产生由重力或加速度引起的定向改变的可能性。最后，在这样的显示器中使用的Janus微粒的尺寸(通常是30-300μm)与设备必须具有薄外形(优选地小于10μm)的许多与安全相关的应用不兼容。一般而言，需要继续改进和发展1级安全设备，以不落后于造假者可用的技术创新。特别感兴趣的是不仅具有防伪性而且可以由一般公众将其与前一代安全设备明显区别开的设备。此外，开发耐用的、不需要为设备供电、具有可扩展的制造途径、可以用现有装备来施加到安装文件且高度明显的、直观的且可以用很少的公众交互来激活的具有薄设计外形的主动或动态安全设备将代表文件安全性的重大突破。
技术实现思路
首先将以安全设备的一般形式描述安全设备，然后将在下文中详述其根据实施方案的实施方式。这些实施方案意在展示安全设备的原理以及实施的方式。然后将在总结本说明书的每个个体权利要求书中以最宽泛且更具体的形式进一步描述和限定安全设备。在本文中公开了一种可以基于设备的加速度或定向的变化来产生动态效应的安全设备。具体地，可以制造能够示出由安全文件相比于重力场的相对定向触发的动态效应的安全设备。在一个实施方案中，公开的安全设备可以用来在文件旋转时(围绕与重力场不对准的轴线)产生动态视觉改变，以获得能够由一般公众容易地识别的1级安全设备。动态视觉效应的速度也可以被调整，以使得在对文件进行操纵之后可见的改变持续一些时间。与本领域已知的大多数1级OVD相反，即使在不存在相对观察角变化时，安全设备也可以用来产生在操纵之后持续的明显动态视觉改变。可以由公开的安全设备生成的动态视觉效应与通常用本领域已知的常规OVD实现的效应不同。这些明显差异可以防止对于宽范围的传统OVD可能成问题本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种安全设备，该安全设备在加速度时或在相对于重力的定向改变时引起至少一个动态响应，其中，所述动态响应在所述加速度或定向改变停止之后持续。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.24 US 62/096,695;2014.12.24 US 62/096,7001.一种安全设备，该安全设备在加速度时或在相对于重力的定向改变时引起至少一个动态响应，其中，所述动态响应在所述加速度或定向改变停止之后持续。2.根据权利要求1所述的安全设备，其中，所述动态响应具有大约0.01秒至大约100秒、优选地大约1秒至大约10s的持续时间。3.根据权利要求1所述的安全设备，其中，所述安全设备：a.包括多个微观元件；且b.所述动态响应包括所述微观元件的如下转变：(i)在所述加速度或定向改变的作用下从大体上机械平衡转变到非平衡；和(ii)在所述加速度或定向改变停止之后转变回到大体上机械平衡。4.根据权利要求3所述的安全设备，其中，所述转变导致生成一个或多个宏观效应。5.根据权利要求4所述的安全设备，其中，至少一个所述宏观效应是光学宏观效应。6.根据权利要求5所述的安全设备，其中，所述光学宏观效应能够由人类肉眼视觉观察到的。7.根据权利要求4所述的安全设备，其中，至少一个所述宏观效应是机器可读的。8.根据权利要求3至7中任一项所述的安全设备，其中，所述微观元件通过所述元件的旋转、沉降或漂浮、在所述元件内的移位、或上述的任何组合而转变。9.根据权利要求3至7中任一项所述的安全设备，其中，所述多个微观元件在大约0.01秒至大约100秒、优选地至大约10秒的时间间隔内从大体上机械平衡转变到非平衡并且转变回到大体上机械平衡。10.根据权利要求9所述的安全设备，其中，所述时间间隔是从大约1秒到大约10秒。11.根据权利要求1至10中任一项所述的安全设备，其中，所述加速度是所述安全设备的振动和/或摇动。12.根据权利要求1至11中任一项所述的安全设备，其中，所述设备引起不止一个的动态响应。13.根据权利要求3至12中任一项所述的安全设备，其中，所述微观元件具有在0.01和100微米之间的尺寸。14.根据权利要求13所述的安全设备，其中，所述微观元件在0.01至10微米之间的尺寸。15.根据权利要求3至14中任一项所述的安全设备，其中，所述微观元件被集成到一个或多个微通道内。16.根据权利要求1或15所述的安全设备，包括多个独立的微通道。17.根据权利要求15或16所述的安全设备，其中，每个微通道具有在0.1和1000微米之间的高度。18.根据权利要求3至17中任一项所述的安全设备，其中，所述微观元件被分散在流体中；所述微观元件的一部分或全部各自具有与体积中心不同的质量中心；所述微观元件通过旋转而转变。19.根据权利要求3至17中任一项所述的安全设备，其中，所述微观元件被分散在流体中；并且所述微观元件的一部分或全部具有与流体的密度不相等的平均密度，并且所述微观元件通过沉降或漂浮而转变。20.根据权利要求19所述的安全设备，其中，所述流体包括当所述微观元件通过沉降、漂浮或旋转而转变时与所述微观元件形成对比的染料。21.根据权利要求18至20中任一项所述的安全设备，其中，所述微观元件的旋转、沉降或漂浮使光偏离以改变、显露或放大图案化在所述微观元件上的一个或多个静态印刷特征。22.根据权利要求18至21中任一项所述的安全设备，其中，所述微观元件和流体被集成到直径在0.1和200微米之间的一个或多个微囊内。23.根据权利要求3至17中任一项所述的安全设备，其中，所述微观元件包括包封密度不相等的两种或更多种不混溶的流体的微囊，并且所述微观元件通过所述元件内的流体的移位而转变。24.根据权利要求23所述的安全设备，其中，所述微囊具有在0.1到200微米之间的直径。25.根据权利要求23所述的安全设备，其中，每个微囊包括第一液体和第二液体。26.根据权利要求25所述的安全设备，其中，所述第一液体与所述微囊的接触角高于140度，并且所述第二液体与所述微囊的接触角低于40度。27.根据权利要求23所述的安全设备，其中，每个微囊包括第一流体、第二流体和第三流体；所述第一流体润湿所述微囊的内表面，并且所述第二流体和所述第三流体被所述第一流体包封。28.根据权利要求22至27中任一项所述的安全设备，其中，所述微观元件被沉积、印刷、附接或添加到衬底上或衬底内。29.根据权利要求22至28中任一项所述的安全设备，其中，所述微囊和/或流体使光偏离以产生透镜效应。30.根据权利要求3所述的安全设备，其中，所述微观元件被分散在凝固的液体基质内；并且凝固的基质被暴露于在所述微观元件周围提供液体壳的膨松剂。31.根据权利要求30所述的安全设备，其中，所述液体基质通过固化或溶剂蒸发而凝固。32.根据权利要求3所述的安全设备，其中，使用不同类型的微观元件来提供一个或多个动态响应。33.根据权利要求3至18中任一项所述的安全设备，其中，所述微观元件是Janus微粒，所述Janus微粒包括：i)内芯；和ii)在Janus粒子的表面部分上的涂层，并且所述内芯的密度与所述涂层的密度不同。34.根据权利要求33所述的安全设备，其中，所述内芯具有0.1至100微米(μm)的直径，所述涂层具有10nm至500nm的厚度，涂层厚度小于所述直径的20％。35.根据权利要求33或34所述的安全设备，其中，所述内芯是固体的。36.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·D·麦克弗森，D·布拉萨德，L·马里克，K·J·莫顿，T·韦雷斯，T·加兰佐蒂斯，
申请(专利权)人：加拿大国家研究委员会，加拿大银行，
类型：发明
国别省市：加拿大,CA