ИНФОРМАЦИОННАЯ КАРТОЧКА Российский патент 1998 года по МПК B42D15/10 

Изобретение относится к защите ценных бумаг, удостоверений, кредитных, чековых и других информационных карточек от копирования и подделки, а также к рекламе, информатике, декоративно-прикладному искусству.

Известен способ изготовления дифракционной решетки на поверхности монокристалла [1]. Получение профилированных штрихов происходит путем голографического создания картины дифракционной решетки на рабочей поверхности монокристалла с использованием одного из следующих способов:
- фотохимического травления в избирательном травителе;
- при использовании фоторезиста, его засветке и проявлении с последующим травлением через фоторезистивную маску в избирательном химическом травителе;
- при использовании фоторезиста, его засветке и проявлении с последующим ионно-плазменным избирательным травлением.

Решетка обладает малой информационной емкостью с точки зрения сложности воспроизведения, копирования и подделки, так как имеет штрихи одинаковой формы и размера.

Известна голограмма, выполненная на фоторезисте от трех цветораздельных сфокусированных изображений, причем каждому изображению соответствует фиксированный угол падения опорной волны [2]. По микрорельефу изготавливается матрица, используемая для высокоскоростного штампования полноцветных голограмм на подогретом прозрачном пластике. Голограмма дает действительное и Фурье- изображение предмета, которые позволяют воспроизвести предмет, а затем изготовить аналогичную голограмму с таким же сложным микрорельефом.

Известен микрорельеф, получаемый для исследования свойств металлов и сплавов путем травления их поверхности [3]. При одинаковом химическом составе зерна чистых металлов, образующие поликристаллическую структуру, различаются по кристаллографической ориентировке, поэтому в процессе приготовления микрошлифа они перерезаются по различным кристаллографическим плоскостям. Вследствие того, что кристаллы анизотропны, растворение зерен в различных сечениях под действием реактива происходит неодинаково. В результате получается требуемая поверхность поликристаллического вещества. При полировке шлифов меди и ее сплавов обычно одновременно с микроструктурой четко выявляется и макроструктура, видимая глазом [4]. Хаотичное расположение выступов и впадин создает микрорельеф большой информационной емкости. Изготовить точно такой же микрорельеф современными методами обработки материалов невозможно. Кристаллографические шлифы металлов изготавливают обычно для исследования кристаллической структуры металлов, для подтверждения ее мелкозернистости и не используют для изготовления информационных карточек с целью их защиты от копирования и подделки. В большинстве промышленных применений необходим мелкозернистый металл, который, как правило, имеет большую прочность. Однако поликристаллические поверхности и с крупными кристаллами (2-5мм) обладают значительными потенциальными возможностями для применения их свойств в процессе создания некопируемых информационных знаков, карточек.

Известна информационная карточка [5] - прототип содержащая подложку, микрорельеф и прозрачный слой. Микрорельеф выполнен на металлизированном светоотражающем слое на основе фотополимерного материала и представляет собой углубления и выступы фазовой дифракционной решетки с переменным периодом. Микрорельеф может быть также выполнен путем штамповки (или горячей прокатки) на прозрачном слое штампом, на поверхности которого изготовлен микрорельеф в виде фазовой дифракционной решетки. Микрорельеф карточки обладает малой информационной емкостью с точки зрения сложности воспроизведения и защиты от копирования и подделки, так как чередующиеся углубления и выступы имеют одинаковую форму и заданный закон изменения периода.

Задачей изобретения является повышение качества информационной карточки путем увеличения ее информационной емкости, т.е. увеличения ее защищенности от копирования и подделки. Технический результат решения этой задачи заключается в использовании специфичного светового отражения или преломления от каждого элемента поликристаллического рельефа, который штамповкой при изготовлении наносится на информационную карточку и может легко анализироваться путем сравнения глазом или при помощи прибора (например, микроскопа) в белом свете в части пространственных, поляризационных, угловых отражательных характеристик поверхности информационной карточки или в монохроматическом освещении при помощи Фурье-анализаторов карточек.

Сущность изобретения состоит в том, что информационная карточка, содержащая подложку, микрорельеф и прозрачный слой, имеет микрорельеф, имеющий форму поверхности поликристаллического вещества, при этом защитный прозрачный слой заполняет микрорельеф. Поверхность поликристаллического образца может быть предварительно подготовлена.

Сущность изобретения состоит также в том, что микрорельеф имеет форму поверхности поликристаллической пленки, выращенной на поверхности какого-либо вещества.

Поверхность поликристалла представляет собой поверхность агрегата мелких монокристаллов различной ориентации, называемых кристаллитами, блоками или кристаллическими зернами.

На полированный срез поликристаллического вещества выходит большое число хаотически ориентированных кристаллитов. После травления такой поверхности в мягких полирующих травителях она приобретает характерный вид, обусловленный неоднородной скоростью травления кристаллитов вдоль различных кристаллографических направлений. Поверхность схематично можно описать как цельную поверхность, сшитую из кусочков плоскостей, имеющих различную пространственную ориентацию нормалей. При освещении такой поверхности пучком белого света каждый кусочек плоскости отразит свет в соответствии со своей ориентацией. Если кристаллиты крупные (хорошо различимые глазом), тогда при медленном поворачивании образца в луче света они будут поблескивать наблюдателю, как сверкает пушистый снег под фонарем движущемуся в мороз пешеходу. Значительное количество элементов поверхностного рельефа (в том числе микрорельефа, различимого под микроскопом), ориентированных независимо друг от друга, создают структуру, имеющую большую информационную емкость. Анализироваться такая структура может различными способами аппаратно и визуально.

Прозрачный слой, заполняющий микрорельеф такой информационной карточки, защищает ее от копирования. В случае, когда микрорельеф выполнен не на отражающей, а на прозрачной подложке, прозрачный слой выполняется с другим показателем преломления, чем материал подложки.

На фиг. 1 и 2 изображена информационная карточка.

Информационная карточка содержит подложку 1, выполненную из непрозрачного материала, например, плотной бумаги, микрорельеф 2, выполненный на светоотражающем слое, прозрачный слой 3, 4, слой клея 5.

Микрорельеф 2 образован стандартной полиграфической технологией, когда металлизированный слой лака, прикрепленный через тонкий слой парафинов к лавсановой основе (так называемая полиграфическая фольга), тиснится горячей матрицей, представляющей собой твердосплавную гальваническую копию поверхности поликристаллического вещества. Затем на полученный рисунок наносится клеевой слой, сверху на сухой клеевой слой кладется бумага, клей приваривается к бумаге с использованием давления и температуры, после приваривания клея несущая лавсановая основа отделяется и на бумаге остается приваренная структура с микрорельефом, защищенным лаковым слоем.

Поликристаллическая структура с заданным средним размером кристаллитов получается путем предварительной необратимой деформации металла на 1-15% с последующей выдержкой его в течение часа при температуре 0,4-0,5 от температуры плавления для роста зерен. Требуемый средний размер кристаллитов достигается эмпирическим подбором режимов обработки из указанных диапазонов.

Предварительно отполированная поликристаллическая поверхность проходит этап электрополировки (например, электролитическое полирование меди в ортофосфорной кислоте с последующим травлением в соляно-кислом растворе хлорного железа или в водном растворе аммиака с перекисью водорода), который выявляет интересующую нас поверхностную структуру. При электрополировке шлифов одновременно с микроструктурой выявляется и макроструктура 6 размером в несколько миллиметров. Макроструктура 6 и микроструктура 2 путем тиснения формируется вначале на полиграфической фольге, а затем, после нанесения на фольгу клея 5, вместе с прозрачным лаковым слоем 3, 4 приваривается к подложке 1 информационной карточки. В данном примере информационное содержание карточки образовано прозрачными слоями лака различного цвета: полоса 4 покрыта лаком одного цвета, а области 3 покрыты лаком другого цвета. Таким образом осуществляется применение поликристаллического вещества в качестве матрицы для тиснения микрорельефа информационной карточки. На фиг. 1 в одном из положений бликующие области макрорельефа показаны белым цветом, все остальные области заштрихованы.

В качестве примера визуально сравниваются две карточки со средним размером кристаллов 4мм. Требуется определить соответствие между анализируемой и эталонной карточкой.

Работает информационная карточка следующим образом. Карточки прикладываются анализируемыми плоскостями к полированному стеклянному бруску, боковые грани карточек ориентируются параллельно, и брусок медленно поворачивается вокруг различных осей под лучом света. В различных местах карточек синхронно вспыхивают кристаллиты на поверхности карточек, причем одновременно отсвечивающие пары кристаллов на различных карточках должны иметь тождественную форму, одинаковые координаты и размеры.

Произведем оценку количества оптически различимых состояний при анализе невооруженным глазом, которые может иметь травленная поликристаллическая поверхность площадью S и средним размером кристаллов b. Количество N кристаллов-ячеек на такой поверхности оценивается величиной S/b². Будем считать, что имеется N независимых ячеек, каждая из которых может находиться в одном из k независимых состояний, тогда общее число состояний системы составит величину k^N. Оценим величину k. Сделаем следующие на наш взгляд разумные допущения:
- при характерном размере кристаллов 3-5 мм при рассматривании структуры с расстояния 30 см глаз легко определит при сравнивании двух бликующих кристаллов изменение размера одного из кристаллов по одной из координат на 20%, поэтому примем, что на одну линейную координату по размеру кристалла-ячейки приходится 5 состояний (100% : 20%) и, соответственно 5 на другую линейную координату, итого 25 независимых состояний;
- при рассматривании невооруженным глазом поворачиваемого в руках освещенного стеклянного блока с карточками угловое разрешение системы составит примерно 1 угловой градус при освещении карточек параллельным пучком, т. е. примерно 90 состояний (90 : 1) на одну угловую координату и еще 90 на другую, однако, для расширения класса осветителей, которыми могут анализироваться карточки, и для критиков приводимой оптической схемы, примем, что существует всего 25 (5х5) состояний ячейки-кристалла, обусловленных изменением углов наблюдения карточки.

Таким образом, можно допустить, что каждая ячейка имеет k=50 независимых состояний и общее число состояний системы, описывающей карточку с площадью S=8х100 кв.мм и имеющую размер кристаллов Ь=4 мм, 50⁵⁰≈10⁸⁵. Это очень большое число. Так, если бы мы имели автоматизированный анализатор поверхности, который анализировал бы бесконечную поликристаллическую поверхность со скоростью 1 вариант в секунду, то нам потребовалось бы примерно 3•10⁷⁷ лет для того, чтобы с единичной вероятностью найти копию имеющегося у нас поликристалла.

Безусловно, приведенная оценка не может претендовать на полную математическую строгость. Здесь не учтены такие степени свободы, как форма кристаллитов, угол разворота сечения конкретного кристаллита на плоскости. К тому же, просто слегка усовершенствовав оптический прибор для анализа, можно в десятки раз увеличить число, возводимое в степень, поэтому оценку количества вариантов поверхности можно рассматривать как минимальную, а ее результат - очень большое число, показывает, что применение в информационных карточках слепков с химически обработанных поликристаллических поверхностей обеспечивает надежную защиту информационных карточек.

Достаточно сравнить 10 пар бликующих кристаллитов, и вероятность пропустить фальшивую карточку составит приблизительно 10^-17 (для параметров карточки, приведенных в настоящем примере).

Для получения гальванического слепка с поликристаллической поверхности можно использовать не только объемные поликристаллы, но и поликристаллические пленки со специфическими поверхностями, выращенные различными способами на поверхности какого-либо вещества (например, кристаллы цинкового покрытия на металлической поверхности и т.д.)
Предлагаемое техническое решение позволяет повысить качество информационной карточки путем увеличения ее информационной емкости, т.е. увеличить ее защищенность от копирования и подделки, и визуально наблюдать ее отличительные особенности.

Использование: защита ценных бумаг, удостоверений, кредитных, чековых и других информационных карточек от копирования и подделки. Сущность изобретения: Информационная карточка содержит подложку 1, микрорельеф 2 и прозрачный слой 3,4. Микрорельеф 2 выполнен на светоотражающем слое в виде поверхности поликристаллического вещества или поверхности поликристаллической пленки и соединен с подложкой 1 клеем 5. Прозрачный слой 3,4 заполняет микрорельеф и защищает его от копирования. Информационное содержание карточки образовано прозрачными слоями лака 3, 4 различного цвета. При освещении информационной карточки источником света соблюдают специфичное отражение различных по яркости областей макрорельефа 6 и микрорельефа 2. 2 ил.

1. Информационная карточка, содержащая подложку, микрорельеф и прозрачный слой, отличающаяся тем, что микрорельеф имеет форму поверхности поликристаллического вещества, причем прозрачный слой заполняет микрорельеф. 2. Информационная карточка, отличающаяся тем, что микрорельеф имеет форму поверхности поликристаллической пленки.