Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к оптической технике.
Существующий уровень техники
Оптические устройства, содержащие голограмму или дифракционную решетку, находят самые различные применения. Например, патентная заявка Японии № 2005-091786 описывает применение оптического устройства, содержащего голограмму, с целью распознавания фальшивок.
Сущность изобретения
Задачей настоящего изобретения является достижение особенного визуального эффекта.
В соответствии с первым объектом настоящего изобретения предлагается оптическое устройство, содержащее светоотражающую поверхность раздела, снабженную первой рельефной структурой, включающей в себя двухмерно упорядоченные первые углубления или выступы, при этом первая рельефная структура излучает первый дифрагированный свет при освещении ее светом, и светопропускающую поверхность раздела, расположенную перед светоотражающей поверхностью раздела и имеющую отражательную способность, меньшую, чем отражательная способность первой поверхности раздела, причем светопропускающая поверхность раздела оснащена второй рельефной структурой, включающей в себя двухмерно упорядоченные вторые углубления или выступы, и эта вторая рельефная структура излучает второй дифрагированный свет при освещении ее светом.
В соответствии со вторым объектом настоящего изобретения предлагается ламинат, содержащий оптическое устройство в соответствии с первым объектом и подложку, обращенную в сторону светоотражающей поверхности раздела, с расположенной между ними светопропускающей поверхностью раздела, и удерживающую оптическое устройство съемным образом.
В соответствии с третьим объектом настоящего изобретения предлагается маркированное изделие, содержащее оптическое устройство в соответствии с первым объектом и изделие, обращенное в сторону светопропускающей поверхности раздела, с расположенной между ними светоотражающей поверхностью раздела, и удерживающее оптическое устройство.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 представляет собой вид сверху, схематически показывающий оптическое устройство в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 2 представляет собой сечение, выполненное вдоль линии II-II оптического устройства, показанного на фиг. 1.
Фиг. 3 представляет собой схему, показывающую механизм излучения дифракционной решеткой дифрагированного света первого порядка.
Фиг. 4 представляет собой схему, показывающую механизм излучения дифрагированного света первого порядка другой дифракционной решеткой.
Фиг. 5 представляет собой сечение, схематически показывающее модифицированный пример оптического устройства, показанного на фиг. 1 и 2.
Фиг. 6 представляет собой сечение, схематически показывающее другой модифицированный пример оптического устройства, показанного на фиг. 1 и 2.
Фиг. 7 представляет собой сечение, схематически показывающее еще один модифицированный пример оптического устройства, показанного на фиг. 1 и 2.
Фиг. 8 представляет собой сечение, схематически показывающее еще один модифицированный пример оптического устройства, показанного на фиг. 1 и 2.
Фиг. 9 представляет собой сечение, схематически показывающее модифицированный пример оптического устройства, показанного на фиг. 8.
Фиг. 10 представляет собой сечение, схематически показывающее еще один модифицированный пример оптического устройства, показанного на фиг. 8.
Фиг. 11 представляет собой вид сверху, схематически показывающий оптическое устройство в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 12 представляет собой сечение, схематически показывающее модифицированный пример оптического устройства, показанного на фиг. 11.
Фиг. 13 представляет собой сечение, схематически показывающее другой модифицированный пример оптического устройства, показанного на фиг. 11.
Фиг. 14 представляет собой сечение, схематически показывающее пример ламината, который включает в себя оптическое устройство.
Фиг. 15 представляет собой сечение, схематически показывающее другой пример ламината, который включает в себя оптическое устройство.
Фиг. 16 представляет собой вид сверху, схематически показывающий пример маркированного изделия.
Фиг. 17 представляет собой сечение, выполненное по линии XVII-XVII маркированного изделия, показанного на фиг. 16.
Фиг. 18 представляет собой сечение, схематически показывающее другой пример маркированного изделия.
Фиг. 19 представляет собой сечение, схематически показывающее пример краски; и
Фиг. 20 представляет собой сечение, схематически показывающее оптическое устройство в соответствии с еще одним вариантом исполнения настоящего изобретения.
Наиболее предпочтительный вариант исполнения изобретения
Далее будут описаны варианты осуществления настоящего изобретения. Заметим, что одноименные ссылочные позиции на чертежах обозначают компоненты, которые выполняют одни и те же или подобные функции, а потому их повторное описание будет опускаться.
Фиг. 1 представляет собой вид сверху, схематически показывающий оптическое устройство в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. Фиг. 2 представляет собой сечение, выполненное вдоль линии II-II оптического устройства, показанного на фиг. 1.
Оптическое устройство 1 включает в себя слой 11 в виде частиц, отражающий слой 12 и несущий слой 13. Оптическое устройство 1 имеет переднюю поверхность со стороны несущего слоя 13 и заднюю поверхность со стороны отражательного слоя 12.
Слой 11 в виде частиц выполнен из прозрачных частиц 110, упорядоченных в двух измерениях. То есть прозрачные частицы 110 расположены в направлении Х и в направлении Y, которые параллельны поверхности изображения оптического устройства 1 и пересекаются одна с другой. Здесь Х и Y направления образуют между собой угол около 60°.
Прозрачные частицы 110 не уложены слоями по оси Z, которая перпендикулярна направлению Х и направлению Y. То есть слой 11 в виде частиц является монослоем из прозрачных частиц 110.
Прозрачные частицы 110 расположены равномерно. Обычно прозрачные частицы 110 образуют матричную структуру, которая содержит в себе неровности и/или дефекты. Здесь для упрощения объяснения будем предполагать, что прозрачные частицы 110 расположены равномерно. Более конкретно, предполагается, что прозрачные частицы 110 образуют треугольную решетку.
Средний диаметр прозрачных частиц 110 составляет, например, 2,5 мкм или меньше. Средний диаметр частиц может находиться в диапазоне от 200 до 800 нм, или в диапазоне от 200 до 500 мм, или в диапазоне от 200 до 400 мм.
Распределение размеров, в данном случае распределение чисел прозрачных частиц 110, подчиняется, например, нижеуказанным условиям. То есть 70% или более частиц имеют диаметр, составляющий 0,8 от среднего диаметра частицы или больший, и составляющий 1,2 от среднего диаметра частицы или меньший. Обычно 90% или большее количество частиц имеют диаметр частицы, составляющий 0,9 от среднего диаметра частицы или больший, и составляющий 1,1 от среднего диаметра частицы или меньший.
Прозрачные частицы 110 могут контактировать одна с другой либо могут быть расположены на расстоянии одна от другой.
Количественное соотношение прозрачных частиц 110 на единицу площади, то есть коэффициент заполнения составляет, например, 30% или более, но обычно 60% или более.
Среднее межцентровое расстояние прозрачных частиц 110 равно среднему диаметру прозрачных частиц 110 или больше него. Среднее межцентровое расстояние прозрачных частиц 110 равно, например, 2,5 мкм или меньше. Среднее межцентровое расстояние может находиться в диапазоне от 200 до 800 нм, или в диапазоне от 200 до 500 мм, или в диапазоне от 200 до 400 мм.
Среднее отношение максимального диаметра прозрачных частиц 110 к минимальному диаметру, находится, например, в диапазоне от 1,0 до 1,2. Обычно прозрачные частицы 110 имеют приблизительно сферическую форму. Прозрачные частицы 110 могут иметь иные формы. Например, прозрачные частицы 110 могут иметь приблизительно сфероидальную форму.
Почти все приводимые здесь цифровые величины, касающиеся прозрачных частиц 110, получены с использованием сканирующего электронного микроскопа (СЭМ) и/или с использованием просвечивающего электронного микроскопа (ПЭМ). Более конкретно, в слое 11 в виде частиц случайно выбраны три вида поля обзора, после чего сделаны микрофотографии каждого поля обзора. Размер каждого поля обзора определен таким образом, чтобы в нем присутствовало достаточное количество прозрачных частиц 110 и чтобы можно было точно измерить размер каждой прозрачной частицы 110. Например, размер каждого поля обзора установлен в 100 мкм2 или больше. Используя эти микрофотографии, получены цифровые параметры прозрачных частиц 110. Заметим, что средний диаметр частицы и размерное распределение прозрачных частиц 110 является усредненным, а численное распределение максимальных диаметров получено по всем прозрачным частицам 110 внутри соответственно каждого поля обзора. Заметим также, что коэффициент заполнения есть численная величина, полученная в предположении, что каждая из прозрачных частиц 110 является сферой, имеющей такой же диаметр, что и вышеописанный средний диаметр частицы.
Прозрачные частицы 110 выполнены из бесцветного или цветного прозрачного материала. Обычно прозрачные частицы 110 выполнены из бесцветного прозрачного материала. Прозрачные частицы 110 выполнены, например, из органического или неорганического материала.
В качестве органического материала могут быть использованы, например, акриловая смола, полиэстер, полиимид, полиолефин, полиметилакрилат, полиметилметакрилат, полиэтилен, полипропилен, полиэфирсульфон, полиамид, нейлон, полиуретан, поливинилхлорид, поливинилиденхлорид, акриламид или сополимер, включающий в себя один или большее количество указанных полимеров.
В качестве неорганического материала могут быть использованы, например, карбонат кальция, карбонат бария, карбонат магния, силикат кальция, силикат бария, силикат магния, фосфат кальция, фосфат бария, фосфат магния, окись кремния, окись титана, окись железа, окись кобальта, окись цинка, окись никеля, окись магния, окись алюминия, гидроокись железа, гидроокись никеля, гидроокись алюминия, гидроокись кальция, гидроокись хрома, гидроокись цинка, силикат алюминия, карбонат цинка, основной карбонат меди, сульфид цинка или стекло.
Каждая прозрачная частица 110 может иметь как однородный состав, так и неоднородный состав. В последнем случае прозрачная частица 110 может включать в себя, например, часть сердцевины и часть оболочки, покрывающую всю поверхность части сердцевины и имеющую показатель преломления, отличный от показателя преломления части сердцевины. Альтернативно, прозрачная частица 110 может включать в себя множество слоев, наложенных чередованием друг на друга и имеющих различные показатели преломления. Альтернативно прозрачная частица 110 может быть подвергнута поверхностной обработке.
Прозрачная частица 110 может быть сплошной, полой или пористой. Пористая прозрачная частица 110 может являться, а может и не являться совокупностью мелких частиц.
Отражающий слой 12 покрывает заднюю поверхность слоя 11 в виде частиц. Поверхность раздела между отражающим слоем 12 и слоем 11 в виде частиц имеет светоотражающую способность.
Отражающий слой 12 может иметь светопропускающую способность или светоэкранирующую способность. Например, в том случае, когда он обладает 20%-м пропусканием во всем видимом диапазоне, например в волновом диапазоне от 400 нм до 700 нм, через него можно видеть изображение, расположенное за оптическим устройством 1.
Поверхность раздела между отражающим слоем 12 и слоем 11 в виде частиц снабжена первой рельефной структурой, которая включает в себя первые углубления или выступы, соответствующие прозрачным частицам. При освещении светом первая рельефная структура излучает дифрагированный свет первого порядка. Обычно этот свет является видимым светом. Заметим, что размеры первых углублений или выступов такие же, что и размеры прозрачных частиц 110.
В качестве материала для отражающего слоя 12 может использоваться, например, металл или сплав, прозрачный диэлектрический материал или их комбинация.
Прозрачный диэлектрический материал отличается от прозрачных частиц, например, по показателю преломления. Абсолютная величина разности между показателем преломления прозрачного диэлектрического материала и показателем преломления прозрачных частиц 110 составляет, например, 0,2 или более. Когда эта разность велика, может быть достигнуто высокое отражение.
В качестве материала для прозрачного диэлектрического материала может использоваться различная керамика или полимерные органические вещества. Используемые керамические материалы, например окись сурьмы (Sb2O3: 3,0), окись железа (Fe2O3: 3,0), окись титана (TiO2: 2,6), сульфид кадмия (CdS: 2,6), окись церия (CeO2: 2,3), сульфид цинка (ZnS: 2,3), хлорид свинца (PbCl2: 2,3), окись кадмия (CdO: 2,2), окись сурьмы (Sb2O3: 5), окись вольфрама (WO3: 5), одноокись кремния (SiO: 5), двуокись кремния (SiO2: 1,45), трехокись кремния (Si2O3: 2,5), окись индия (In2O3: 2,0), окись свинца (PbO: 2,0), окись тантала (Ta2O3: 2,4), окись цинка (ZnO: 2,1), окись циркония (ZrO2: 5), окись магния (MnO: 1), одноокись двухмерного кремния (Si2O2: 10), фтористый магний (MgF2: 4), фтористый церий (CeF3: 1), фтористый кальций (CaF2: 1,3-1,4), фтористый алюминий (AlF3: 1), окись алюминия (Al2O3: 1) или окись галлия (GaO: 2).
Используемые полимерные органические вещества, например полиэтилен (1,51), полипропилен (1,49), политетрафторэтилен (1,35), полиметилметакрилат (1,49) или полистирен (1,60). Заметим, что числа в скобках показывают показатель преломления.
Альтернативно в качестве материала для отражающего слоя 12 может использоваться смесь частиц, выполненных из металла, сплава, керамики или полимерного органического вещества, а также прозрачная смола. В этом случае отражающий слой 12 может служить также в качестве клейкого слоя или адгезивного слоя.
Отражающий слой 12 может иметь как однослойную структуру, так и многослойную структуру. В последнем случае отражающий слой 12 может быть, например, многослойным, предназначенным для создания многолучевой интерференции. Отражающий слой 12 может покрывать всю заднюю поверхность слоя 11 в виде частиц. Альтернативно отражающий слой 12 может покрывать только часть задней поверхности слоя 11 в виде частиц. То есть отражающий слой 12 может быть иметь рисунок. В этом случае отражающий слой 12 может иметь рисунок для образования контура изображения, который необходимо отобразить на оптическом устройстве 1. Альтернативно отражающий слой 12 может иметь рисунок в форме точек или сетки с тем, чтобы достичь оптимального отражения.
Несущий слой 13 покрывает переднюю поверхность слоя 11 в виде частиц. Несущий слой 13 удерживает прозрачные частицы 110. В несущий слой входит менее половины объема каждой прозрачной частицы 110. Несущий слой 13 может отсутствовать.
Поверхность раздела между несущим слоем 13 и слоем 11 в виде частиц имеет светопропускающую способность. Эта поверхность раздела имеет отражающую способность, меньшую, чем отражательная способность светоотражающей поверхности раздела между отражающим слоем 12 и слоем 11 в виде частиц. Например, светопропускающая поверхность раздела имеет меньшую отражательную способность для света, дифрагированного первой рельефной структурой, по сравнению со светоотражающей поверхностью раздела.
Обычно светопропускающая поверхность раздела имеет пропускание, большее, чем светоотражающая поверхность раздела между отражающим слоем 12 и слоем 11 в виде частиц. Например, светопропускающая поверхность раздела имеет меньшее светопропускание, дифрагированного первой рельефной структурой, по сравнению со светоотражающей поверхностью раздела.
Поверхность раздела между несущим слоем 13 и слоем 11 в виде частиц снабжена второй рельефной структурой, которая включает в себя вторые углубления или выступы, соответствующие прозрачным частицам 110. При облучении светом вторая рельефная структура излучает дифрагированный свет второго порядка. Обычно этот свет является видимым светом. Заметим, что размеры первых углублений или выступов такие же, что и размеры прозрачных частиц 110.
Несущий слой 13 выполнен из бесцветного или цветного прозрачного материала. Обычно несущий слой 13 является бесцветным и прозрачным. В качестве материала для несущего слоя 13, например, может быть использована прозрачная смола.
В том случае, когда объемное соотношение несущего слоя 13 достаточно мало по сравнению с объемным соотношением слоя 11 в виде частиц, например, в том случае, когда средняя толщина несущего слоя 13 меньше, чем 50% среднего диаметра прозрачных частиц 110, есть вероятность того, что несущий слой 13 будет локализован в пустотах между прозрачными частицами 110 или в точках контакта прозрачных частиц 110.
Альтернативно, существует вероятность того, что передняя поверхность несущего слоя 13 будет иметь форму, соответствующую форме поверхности слоя 11 в виде частиц. В этих случаях показатель преломления несущего слоя 13 может отличаться от показателя преломления прозрачных частиц 110 или может быть равным ему.
В том случае, когда передняя поверхность несущего слоя 13 является плоской, несущий слой 13 имеет показатель преломления, отличный от показателя преломления прозрачных частиц 110. Абсолютная величина разности между этими показателями преломления лежит, например, в диапазоне от 0,1 до 1,5.
Когда оптическое устройство 1 облучается светом спереди как первая, так и вторая рельефная структура излучают дифрагированный свет. Дифрагированный свет, испущенный первой рельефной структурой, и дифрагированный свет, испущенный второй рельефной структурой, может создавать конструктивную интерференцию или деструктивную интерференцию. Кроме того, и первая, и вторая рельефная структура рассеивают часть падающего на нее света.
Это означает, что и первая, и вторая рельефная структура испускают и дифрагированный свет, и рассеянный свет. Далее, когда условия наблюдения изменяются, изменяется длина волны дифрагированного света, а, кроме того, изменяется и соотношение между интенсивностью дифрагированного света и интенсивностью рассеянного света.
Оптическое устройство 1, в котором слой 11 в виде частиц и несущий слой 13 отсутствуют, не испускает рассеянный свет большой интенсивности. С другой стороны, оптическое устройство 1, в котором отсутствует отражающий слой 12, не испускает ни дифрагированный свет большой интенсивности, ни рассеянный свет большой интенсивности. То есть при использовании конструкции, описанной со ссылкой на фиг. 1 и 2, может быть достигнут особенный визуальный эффект.
В оптическом устройстве 1 среднее межцентровое расстояние между прозрачными частицами 110 может быть установлено достаточно малым. Например, это межцентровое расстояние может быть установлено в 500 нм и менее, или в 400 нм и менее. Изменяя его, можно сделать так, чтобы дифрагированный свет можно было наблюдать с большой видимостью только при особых условиях, которые будут описаны далее. Как описано ранее, и первая, и вторая рельефные структуры служат в качестве дифракционных решеток. Когда дифракционная решетка освещена светом, эта дифракционная решетка испускает дифрагированный свет большой интенсивности в направлении распространения света, падающего на дифракционную решетку.
В том случае, когда свет распространяется в плоскости, перпендикулярной линиям дифракционной решетки, угол выхода β дифрагированных лучей света m-го порядка (m=0, ±1, ±2, …) может быть определен исходя из уравнения (1):
d=mλ/(Sinα-Sinβ) … (1)
В этом уравнении (1) d представляет постоянную решетки, m - порядок дифракции, а λ есть длина волны падающего света и дифрагированного света. Далее, α обозначает угол выхода дифрагированного луча света 0-го порядка, то есть пропущенного света или обычного отраженного света. Другими словами, абсолютная величина угла α равна углу падения излучаемого света, а в случае дифракционной решетки отражательного типа направление падения излучаемого света и направление выхода обычного отраженного света симметричны друг другу относительно нормали к поверхности раздела, на которую эта дифракционная решетка нанесена.
Заметим, что в том случае, когда дифракционная решетка является решеткой отражательного типа, угол α равен или больше 0° и меньше 90°. Заметим также, что в случае наклонного облучения поверхности раздела, на которую нанесена дифракционная решетка, освещающим ее светом при рассмотрении двух угловых диапазонов, граничащих один с другим по нормальному направлению, то есть под углом в 0°, угол β имеет положительную величину тогда, когда направление выхода дифрагированного света и направление выхода обычного отраженного света лежат внутри одного и того же угла. В другом случае, когда внутри одного и того же угла лежат направление выхода дифрагированного света и направление падения излучаемого света, угол β имеет отрицательную величину. Далее по тексту угловой диапазон, который содержит в себе направление выхода обычного отраженного света, называется "положительным угловым диапазоном", а угловой диапазон, который содержит в себе направление падения освещающего света, называется "отрицательным угловым диапазоном".
В том случае, когда дифракционная решетка рассматривается под нормальным направлением к ней, единственными световыми лучами, которые участвуют в образовании изображения, являются дифрагированные лучи, имеющие угол выхода из решетки 0°. Поэтому в данном случае, если постоянная d решетки больше, чем длина волны λ, всегда существует такая длина волны λ, и такой угол падения -α, которые удовлетворяют вышеприведенному уравнению (1). То есть в данном случае наблюдатель может видеть дифрагированный свет, имеющий длину волны λ, который удовлетворяет вышеприведенному уравнению (1).
С другой стороны, в том случае, когда постоянная d решетки меньше, чем длина волны λ, нет такого угла α, который удовлетворял бы вышеприведенному уравнению (1). Поэтому в этом случае наблюдатель никакого дифрагированного света увидеть не сможет.
Как очевидно из вышеприведенного описания, в том случае, когда среднее межцентровое расстояние прозрачных частиц 110 установлено на достаточно малую величину, ни первая, ни вторая рельефные структуры не излучают дифрагированного света в нормальном направлении, или, другими словами, дифрагированный свет, излучаемый и первой, и второй рельефными структурами в нормальном направлении, есть свет с низкой видимостью.
В том случае, когда среднее межцентровое расстояние прозрачных частиц 110 установлено на достаточно малую величину, может быть дополнительно получен оптический эффект, отличный от оптического эффекта нормальной дифракционной решетки в указанных далее отношениях.
Фиг. 3 представляет собой схему, показывающую механизм излучения дифракционной решеткой дифрагированного света первого порядка. Фиг. 4 представляет собой схему, показывающую механизм излучения дифрагированного света первого порядка другой дифракционной решеткой.
На фиг. 3 и 4 IF обозначает поверхность раздела, на которой образована дифракционная решетка, а NL представляет нормаль к поверхности раздела IF. Далее, IL обозначает излучаемый белый свет, который составлен из множества лучей, имеющих различные длины волн. RL представляет обычный отраженный дифрагированный луч света 0-го порядка, а DLr, DLg и DLb представляют собой лучи соответственно красного, зеленого и синего дифрагированного света, полученные в результате разложения белого излучаемого света IL.
На фиг. 3 на поверхности раздела IF нанесена дифракционная решетка с постоянной решетки, большей, чем минимальная длина волны видимого диапазона, например, большей, чем примерно 400 нм. С другой стороны, на фиг. 4 на поверхности раздела IF нанесена дифракционная решетка с постоянной решетки, меньшей, чем минимальная длина волны видимого диапазона.
Как следует из вышеупомянутого уравнения (1), в том случае, если постоянная d решетки больше, чем минимальная длина волны видимого диапазона, когда поверхность раздела IF облучается освещающим светом IL под наклоном, как показано на фиг. 3, дифракционная решетка излучает дифрагированные лучи света 1-го порядка DLr, DLg и DLb под углами выхода соответственно βr, βg и βb, лежащими внутри положительного углового диапазона. Хотя на чертеже это не показано, дифракционная решетка одновременно излучает дифрагированные лучи света 1-го порядка других длин волн.
Напротив, в случае, когда постоянная d решетки больше, чем половина минимальной длины волны видимого диапазона, но меньше, чем минимальная длина волны видимого диапазона, дифракционная решетка излучает дифрагированные лучи света 1-го порядка DLr, DLg и DLb под углами выхода соответственно βr, βg и βb, лежащими внутри отрицательного углового диапазона.
Из вышеприведенного описания следует, что когда среднее межцентровое расстояние прозрачных частиц 110 сделано достаточно малым, ни первая, ни вторая рельефные структуры не излучают дифрагированного света внутри положительного углового диапазона, а излучают дифрагированный свет только внутри отрицательного углового диапазона. Или иначе, и первая, и вторая рельефные структуры внутри положительного углового диапазона излучают дифрагированный свет низкой видимости, а внутри отрицательного углового диапазона излучают дифрагированный свет высокой видимости. То есть в отличие от обычной дифракционной решетки и первая, и вторая рельефные структуры излучают дифрагированный свет высокой видимости только внутри отрицательного углового диапазона.
Далее, в оптическом устройстве 1 на каждой из поверхностей раздела, светоотражающей и светопропускающей, прозрачные частицы 110 образуют углубления или выступы, имеющие конусовидную форму. В случае использования такой конструкции, если межцентровое расстояние достаточно мало, то можно считать, что каждая из этих поверхностей раздела, а также области вблизи этих поверхностей имеют показатель преломления, непрерывно изменяющийся в направлении оси Z. Таким образом, отражательная способность светоотражающей поверхности раздела и светопропускающей поверхности раздела мала независимо от угла наблюдения. Кроме того, как описано выше, первая и вторая рельефные структуры не излучают по существу никакого дифрагированного света в нормальном направлении. Помимо этого, часть падающего света рассеивают прозрачные частицы 110.
Это означает, что в том случае, когда межцентровое расстояние достаточно мало, оптическое устройство 1 почти не излучает обычного отраженного света. Кроме того, в этом случае оптическое устройство 1 излучает дифрагированный свет высокой видимости только внутри отрицательного углового диапазона. В добавление к этому, оптическое устройство 1 в широком угловом диапазоне излучает рассеянный свет.
Поэтому при наблюдении спереди оптическое устройство 1 имеет темный мутный вид. Оптическое устройство 1 имеет также темный мутный вид, когда оно освещено в направлении внутри отрицательного углового диапазона, если смотреть на него изнутри положительного углового диапазона. Наконец, оптическое устройство 1 имеет спектрально окрашенный цвет, будучи освещенным в направлении внутри отрицательного углового диапазона, при наблюдении изнутри отрицательного углового диапазона.
Как и ранее, при установке достаточно малого межцентрового расстояния дифрагированный свет высокой видимости можно наблюдать только при особых условиях. Кроме того, при других условиях оптическое устройство 1 имеет темный мутный цвет. Таким образом, если оптическое устройство 1 представляет собой подлинное изделие, то оптическое устройство, подлинность которого неизвестна, можно отличить сравнением подлинного изделия и неподлинного изделия с проверкой на наличие вышеуказанных оптических свойств.
Хотя все описанное здесь относится к поведению света видимого диапазона, то же явление имеет место для излучения внутри инфракрасного диапазона. То есть при установке соответствующего межцентрового расстояния можно заблокировать излучение оптическим устройством 1 дифрагированного излучения любой длины волны в заданном участке спектра внутри положительного углового диапазона, например в диапазоне длин волн от 1000 до 1200 нм. В этом случае, дополнительно, оптическое устройство может быть выполнено с возможностью испускания дифрагированного излучения, имеющего длину волны внутри вышеуказанного волнового диапазона, в направлении внутри отрицательного углового диапазона. Поэтому можно отличать оптическое устройство, подлинность которого неизвестна, от подлинного изделия путем сравнения подлинного изделия и неподлинного изделия с использованием инфракрасного излучения.
Оптическое устройство 1 обладает высочайшей эффективностью предотвращения появления фальшивых изделий в различных аспектах.
Как сказано выше, прозрачные частицы 110 обычно образуют матричную структуру, которая содержит в себе неровности и/или дефекты. Точно такие же неровности и/или дефекты не могут быть воспроизведены с использованием описанного далее способа изготовления.
Кроме того, матричная структура, включающая в себя неровности и/или дефекты, является уникальной для каждого отдельного оптического устройства 1. Поэтому, когда матричная структура записывается заранее, оптическое устройство, подлинность которого неизвестна, может быть определено из подлинного изделия и неподлинного изделия сравнением матричной структуры, содержащейся в конкретном оптическом устройстве, с записанной матричной структурой.
Кроме того, в каждой рельефной структуре, образованной прозрачными частицами 110, отношение высоты выступов к межцентровому расстоянию этих выступов велико. Кроме того, прозрачные частицы 110 обычно имеют такую форму, которая включает в себя комбинацию конусовидной выпуклой формы и конусовидной вогнутой формы. Такую структуру очень трудно повторить переносом с оптического устройства 1. Если бы даже такое дублирование было возможно, такой же визуальный эффект, как тот, которым обладает оптическое устройство 1, достичь было бы невозможно, если не используются те же материалы, которые используются в оптическом устройстве 1.
Как описано выше, при использовании оптического устройства 1 отличие между подлинником и фальшивкой может быть установлено множеством способов. Кроме того, оптическое устройство 1 очень трудно сфальсифицировать. Таким образом, в соответствии с данной техникой может быть достигнута высочайшая степень выявления подделок.
Оптическое устройство может быть изготовлено, например, следующим способом.
Сначала на подложке (не показана) формируется несущий слой 13. В качестве подложки может быть взята пленка с ровной поверхностью. Несущий слой 13 может быть сформирован, например, каким-либо печатным способом, например способом глубокой печати, обратной глубокой печати, валковым нанесением покрытия, способом "планочного нанесения покрытия", флексографической печатью, трафаретной печатью, центробежной печатью, печатью с нанесением покрытия распылением и струйной печатью. Несущий слой 13 формируется таким образом, чтобы его толщина была, например, меньше, чем средний диаметр частицы прозрачных частиц 110, например его толщина лежит в диапазоне от 0,001% до 80% от среднего диаметра частицы прозрачных частиц 110, и обычно его толщина составляет 25% от среднего диаметра частицы прозрачных частиц 110.
В том случае, когда несущий слой 13 формируется с использованием печатного способа, такого, например, как нанесение покрывающего раствора, можно использовать, например, жидкую смолу или смесь, содержащую смолу и растворитель. В качестве смолы может быть использована, например, клейкая смола, термоклейкая смола, термопластичная смола, термореактивная смола, смола с ультрафиолетовым отверждением или смола с отверждением под воздействием ионизирующего излучения. В качестве растворителя может использоваться, например, вода или безводный растворитель.
Покрывающий раствор, в свою очередь, может содержать связующее вещество. Альтернативно, смола, содержащаяся в покрывающем растворе, может включать в себя группу, дающую реакцию с образованием поперечных химических связей. В качестве таких групп, которые способствуют реакциям с образованием поперечных химических связей, могут использоваться, например, изоцианатная группа, эпоксидная группа, карбодиимидная группа, оксазолиновая группа или силаноловая группа. Например, когда поверхности прозрачных частиц 110 подвергаются модификации с использованием групп, способствующих образованию поперечных связей, возможен вызов реакции с образованием поперечных связей между прозрачными частицами 110 или вызов реакции с образованием поперечных связей между смолой и прозрачными частицами 110. Помимо активации реакций образования поперечных связей, покрывающий раствор может дополнительно содержать катализатор, способствующий прохождению реакции.
Вместо несущего слоя 13, сформированного с использованием печатного способа, может использоваться несущий слой 13 в виде пленки или листа, с которым может быть нанесен отдельно. В качестве материала для такого несущего слоя 13 может быть использована, например, вышеописанная смола.
Затем на несущем слое 13 формируется слой 11 в виде частиц.
Прозрачные частицы 110, например, распределяются по несущему слою 13, и затем эти прозрачные частицы 110 крепятся на несущем слое 13. В случае, когда несущий слой 13 является клейким, прозрачные частицы 110 фиксируются на этом несущем слое 13 при контакте с несущем слоем 13. В случае, когда несущий слой 13 выполнен из термоклейкой смолы или из термопластичной смолы, прозрачные частицы 110 могут фиксироваться на этом слое 13, например, нагревом несущего слоя 13 при распределении по нему прозрачных частиц 110 с последующим охлаждением. В том случае, когда несущий слой 13 выполнен из термореактивной смолы, прозрачные частицы 110 могут фиксироваться на несущем слое 13, нагревом этого несущего слоя 13 после распределения по нему прозрачных частиц 110. В том случае, когда несущий слой 13 выполнен из смолы с ультрафиолетовым отверждением или из смолы с отверждением под воздействием ионизирующего излучения, прозрачные частицы 110 могут фиксироваться на несущем слое 13, будучи подвергнуты воздействию ультрафиолетового излучения или ионизирующего излучения после распределения прозрачных частиц 110. Заметим, что прозрачные частицы 110 могут также крепиться на несущем слое 13 в результате удаления растворителя после распределения прозрачных частиц 110.
По окончании фиксации излишние прозрачные частицы 110 удаляются. Для их удаления используется всасывание, дутье или промывка с использованием жидкости. Таким образом получается слой 11 в виде частиц.
Затем на слое 11 в виде частиц формируется отражающий слой 12.
Отражающий слой 12, который выполнен из металла, сплава или из керамики, формируется, например, осаждением паров, например, с использованием испарения в вакууме, напыления или химического осаждения пара. При использовании парового осаждения отражающий слой 12 может быть образован как непрерывная пленка. Кроме того, в процессе формирования пленки с использованием парового осаждения, в частности физического осаждения пара, осаждаемый материал, такой как металл или сплав, изначально осаждается в виде "острова" или в виде сетки, а затем образует непрерывную пленку. Поэтому при использовании такого способа может быть получен отражающий слой 12, похожий на "остров" или на сетку. Отражающий слой 12 в виде "острова" или в виде сетки имеет пропускание, более высокое, чем пропускание отражающего слоя в виде непрерывной пленки.
Отражающий слой 12 может быть сформирован с использованием наклонного испарения или наклонного разбрызгивания. При использовании наклонного испарения или наклонного разбрызгивания может быть получен такой отражающий слой 12, который имеет анизотропные отражающие свойства. В этом случае может быть достигнут более сложный визуальный эффект по сравнению с тем случаем, когда отражающий слой 12 сформирован таким образом, что имеет изотропные отражающие свойства.
Отражающий слой 12, выполненный из полимерного органического вещества или из вышеуказанных смесей, образован, например, с использованием какого-либо печатного способа, такого как глубокая печать, флексографическая печать и трафаретная печать. В этом случае толщина отражающего слоя 12 устанавливается, например, в диапазоне от 0,001 мкм до 10 мкм.
Далее отражающему слою 12 придается необходимый рисунок. Таким образом получается оптическое устройство 1.
В соответствии с данным способом может быть образована микроструктура без использования термотиснения или фотолитографии. Таким образом, в соответствии с данным способом может быть достигнута высокая производительность.
В этот способ изготовления могут быть внесены различные модификации.
Например, несущий слой 13 и слой 11 в виде частиц могут быть сформированы одновременно. То есть прозрачные частицы 110 содержатся в покрывающем растворе, используемом для формирования несущего слоя 13. Этот покрывающий раствор наносится на подложку, и далее пленка с покрытием затвердевает. После этого удаляются излишние прозрачные частицы 110. Если несущий слой 13 достаточно тонкий, то слой 11 в виде частиц может быть получен как монослой прозрачных частиц 110. Таким образом, несущий слой 13 и слой 11 в виде частиц формируются одновременно. Затем на слое 11 в виде частиц формируется отражающий слой 12. Как и ранее таким образом получается оптическое устройство 1.
Полученное таким образом оптическое устройство 1 в нижеследующих аспектах отличается от оптического устройства 1, показанного на фиг. 2. Это будет описано со ссылками на фиг. 5.
Фиг. 5 представляет собой сечение, схематически показывающее модифицированный пример оптического устройства, показанного на фиг. 1 и 2.
Оптическое устройство 1, показанное на фиг. 5, дополнительно включает в себя подложку 14 и прозрачный покрывающий слой 15.
Подложка 14 обращена в сторону слоя 11 в виде частиц, а между ними проложен несущий слой 13. Подложка 14 может отсутствовать.
Прозрачный покрывающий слой 15 расположен между слоем 11 в виде частиц и отражающим слоем 12. Прозрачный покрывающий слой 15 может быть выполнен из того же материала, что и материал несущего слоя 13.
Когда задняя поверхность слоя 11 в виде частиц закрыта прозрачным покрывающим слоем 15, как указано выше, прозрачные частицы 110 менее склонны к выпадению.
Оптическое устройство 1, показанное на фиг. 5, может быть сформировано другими способами. Несущий слой 13 и слой 11 в виде частиц, например, формируются на подложке 14 в этом порядке и, следовательно, прозрачный покрывающий слой 15 образуется на слое 11 в виде частиц. Тогда отражающий слой 12 образуется на прозрачном покрывающем слое 15, в результате чего получается оптическое устройство, показанное на фиг. 5. Заметим, что в случае использования этого способа материал прозрачного покрывающего слоя 15 может быть как таким же, что и материал несущего слоя 13, так и отличным от него.
В это оптическое устройство могут быть внесены другие модификации.
Фиг. 6 представляет собой сечение, схематически показывающее другой модифицированный пример оптического устройства, показанного на фиг. 1 и 2.
Оптическое устройство, показанное на фиг. 6, является таким же, что и оптическое устройство 1, описанное со ссылками на фиг. 1 и 2, за исключением того, что прозрачные частицы 110 образуют квадратную решетку. Как и ранее, прозрачные частицы 110 могут образовывать решетку, отличную от треугольной решетки.
Фиг. 7 представляет собой сечение, схематически показывающее еще один модифицированный пример оптического устройства, показанного на фиг. 1 и 2.
Оптическое устройство, показанное на фиг. 7, является таким же, что и оптическое устройство 1, описанное со ссылками на фиг. 1 и 2, за исключением того, что здесь используется следующая конструкция. То есть это оптическое устройство 1 дополнительно включает в себя подложку 14. Кроме того, слой 11 в виде частиц включает в себя области 11а-11с.
Области 11а-11с отличаются друг от друга диаметрами прозрачных частиц 110. Таким образом, области 11а-11с отличаются друг от друга по межцентровым расстояниям прозрачных частиц 110. Поэтому участки оптического устройства 1, соответствующие областям 11а-11с, не излучают лучи дифрагированного света в одном и том же направлении или, другими словами, излучают лучи дифрагированного света, имеющие в одном и том же направлении различную длину волны.
В случае использования такой конструкции оптическое устройство 1 может давать многоцветное изображение. То есть на оптическом устройстве 1 может быть сформировано более сложное изображение.
Фиг. 8 представляет собой сечение, схематически показывающее еще один модифицированный пример оптического устройства, показанного на фиг. 1 и 2.
Оптическое устройство, показанное на фиг. 8, является таким же, что и оптическое устройство 1, описанное со ссылками на фиг. 1 и 2, за исключением того, что здесь используется следующая конструкция. То есть это оптическое устройство 1 дополнительно включает в себя подложку 14 и поляризатор 16.
Поляризатор 16 обращен в сторону слоя 11 в виде частиц с подложкой 14 и расположенным между ними несущим слоем 13. Поляризатор 16 является, например, линейным поляризатором.
В качестве поляризатора 16 может быть использована поляризующая пленка, изготовленная вытягиванием пленки смолы с добавкой двухцветного красителя.
Альтернативно в качестве поляризатора 16 может быть использован поляризующий слой, полученный следующим способом. Сначала с использованием техники покрытия центрифугированием формируется пленка с покрытием из полиамида или поливинилового спирта, которая затем высушивается. Затем пленка с покрытием подвергается процессу притирки или фото-выравниванию, в результате чего получается ориентирующий слой. После этого на ориентирующий слой накладывается двухцветный краситель или соединение, содержащее двухцветный краситель и нематический жидкокристаллический материал, после чего пленка с покрытием сушится. Полученный таким образом поляризационный слой может быть использован в качестве поляризатора 16.
Поляризатор 16 может быть приклеен к подложке 14. Альтернативно, поляризатор 16 может быть сформирован на подложке 14.
При использовании конструкции, показанной на фиг. 8, может быть получен нижеописанный эффект. Заметим, что для упрощения здесь предполагается, что прозрачные частицы 110 образуют квадратную решетку, показанную на фиг. 6, и что одно из направлений этой матрицы параллельно оси Х. Кроме того, предполагается, что поляризатор 16 является линейным поляризатором, имеющим ось пропускания, параллельную оси Х.
В том случае, когда постоянная решетки d дифракционной решетки, длины волны λ и угол падения θ падающего светового луча удовлетворяют соотношению, представленному следующим неравенством (2), дифракционная структура влияет на s-поляризованный свет, как если бы это была тонкая пленка с эффективным показателем преломления Nтм.
d×Cosθ<λ … (2)
Заметим, что, что s-поляризованный свет является линейно поляризованным светом, в котором направление колебаний вектора электрического поля перпендикулярно направлениям распространения освещающего света и дифрагированного света, то есть это ТЕ-волна (поперечная электрическая волна). С другой стороны, р-поляризованный свет является линейно поляризованным светом, в котором направление колебаний вектора электрического поля отлично от направления колебаний вектора электрического поля s-поляризованного света на 90°, то есть это ТМ-волна (поперечная магнитная волна).
За исключением тех случаев, когда глубина паза дифракционной решетки отлична от постоянной решетки d, эффективный показатель преломления Nте и эффективный показатель преломления Nтм отличаются друг друга. В том случае, когда угол падения θ луча удовлетворяет соотношению, представленному одним из нижеуказанных неравенств (3) или (4), s-поляризованный свет входит в вышеописанную тонкую пленку, в то время как р-поляризованный свет войти в нее не может, а отражается от нее. Заметим, что в нижеуказанных неравенствах (3) и (4) N1 есть показатель преломления среды, находящейся перед вышеописанной тонкой пленкой.
Nтм/N1<Sinθ<Nтe//N1 … (3)
Nтe/N1<Sinθ<Nтм//N1 … (4)
Как следует из сказанного, когда угол падения θ луча удовлетворяет соотношению, представленному неравенством (3) или (4), дифрагированные лучи света, испускаемого первой и второй рельефными структурами, являются s-поляризованными или р-поляризованными. Здесь в качестве примера предполагается, что когда угол падения θ луча удовлетворяет соотношению, представленному неравенством (3) или (4), первая и вторая рельефная структура испускают s-поляризованные лучи света как дифрагированные.
Как описано выше, ось пропускания поляризатора 16 параллельна направлению Х. Поэтому в том случае, когда оптическое устройство 1 освещено в направлении, перпендикулярном направлению Х, под углом падения θ, который удовлетворяет соотношению, представленному неравенством (3) или (4), дифрагированные лучи света поляризатором 16 пропускаются. С другой стороны, когда оптическое устройство 1 освещено в направлении, перпендикулярном направлению Y, под углом падения θ, который удовлетворяет соотношению, представленному неравенством (3) или (4), дифрагированные лучи света поляризатором 16 поглощаются. Таким образом, при вращении оптического устройства 1 вокруг оси, параллельной направлению Z, при неизменном направлении освещения и угле наблюдения оптическое устройство 1 попеременно показывает яркое и темное изображение.
В случае использования поляризатора 16 в оптическом устройстве 1 может быть использована структура, показанная на фиг. 9 или 10.
Фиг. 9 представляет собой сечение, схематически показывающее модифицированный пример оптического устройства, показанного на фиг. 8.
Оптическое устройство, показанное на фиг. 9, является таким же, что и оптическое устройство 1, описанное со ссылкой на фиг. 8, за исключением того, что поляризатор выполнен с рисунком.
Например, предполагается, что первый участок оптического устройства 1, соответствующий отверстию в поляризаторе 16, испускает s-поляризованный свет как дифрагированный свет. В этом случае, когда направление колебаний вектора электрического поля s-поляризованного света параллельно оси пропускания поляризатора 16, второй участок оптического устройства 1, соответствующий наличию поляризатора 16, также испускает дифрагированный свет. В отличие от этого, когда направление колебаний вектора электрического поля s-поляризованного света перпендикулярно оси пропускания поляризатора 16, второй участок не испускает дифрагированный свет.
Таким образом, при определенных условиях наблюдения первый участок может быть виден ярким, в то время как второй участок может быть виден темным.
Фиг. 10 представляет собой сечение, схематически показывающее еще один модифицированный пример оптического устройства, показанного на фиг. 8.
Оптическое устройство, показанное на фиг. 10, является таким же, что и оптическое устройство 1, описанное со ссылкой на фиг. 8, за исключением того, что слой 11 в виде частиц выполнен с рисунком.
Третий участок оптического устройства 1, соответствующий отверстию в слое 11 в виде частиц, не испускает дифрагированный свет, а испускает обычный отраженный свет. С другой стороны, четвертый участок оптического устройства 1, соответствующий наличию слоя 11 в виде частиц, ведет себя точно так же, как и второй участок.
Показанные на фиг. 9 и 10 конструкции могут быть объединены одна с другой. То есть оптическое устройство 1 может включать в себя два или большее количество следующих участков: участок, в котором присутствует и слой 11 в виде частиц, и поляризатор 16; участок, в котором присутствует какой-либо один элемент: либо слой 11 в виде частиц, либо поляризатор 16; и участок, в котором нет ни слоя 11 в виде частиц, ни поляризатора.
При использовании следующей конструкции могут быть получены визуальные эффекты, описанные со ссылками на фиг. 1 и фиг. 2.
Фиг. 11 представляет собой вид сверху, схематически показывающий оптическое устройство в соответствии с другим вариантом исполнения настоящего изобретения.
Показанное на фиг. 11 оптическое устройство включает в себя передний слой 13´, задний слой 17, отражающий слой 12 и промежуточный слой 11´. Оптическое устройство 1 со стороны переднего слоя 13´ имеет переднюю поверхность, а со стороны заднего слоя 17 - заднюю поверхность.
Передний слой 13´ является бесцветным или окрашенным прозрачным слоем. Обычно передний слой 13´ является бесцветным и прозрачным.
Передний слой 13´ выполнен, например, из смолы. В качестве материала для переднего слоя 13´ может использоваться, например, фотоусадочная смола, термореактивная смола или термопластичная смола.
Основная поверхность переднего слоя 13´, которая обращена в сторону заднего слоя 17, оснащена вышеописанной первой рельефной структурой. Передний слой 13´ выполняет почти ту же самую оптическую функцию, что и оптическая функция несущего слоя 13. Поэтому оптические свойства, предъявляемые к переднему слою 13´, почти те же самые, что и оптические свойства, предъявляемые к несущему слою 13.
Задний слой 17 обращен в сторону переднего слоя 13´. Основная поверхность заднего слоя 17, которая обращена в сторону переднего слоя 13´, оснащена третьей рельефной структурой, которая является почти такой же, что и вышеописанная вторая рельефная структура. В случае наблюдения в направлении Z впадины, входящие во вторую рельефную структуру, упорядочены в тех же самых положениях, что и впадины, входящие в первую рельефную структуру.
Задний слой 17 выполнен, например, из смолы. В качестве материала для заднего слоя 17 может использоваться, например, фотоусадочная смола, термореактивная смола или термопластичная смола.
Основная поверхность заднего слоя 17, который оснащен рельефной структурой, покрыта отражающим слоем 12. Поверхность отражающего слоя 12, обращенная в сторону переднего слоя 13´, снабжена вышеописанной второй рельефной структурой.
Промежуточный слой 11´ расположен между передним слоем 13´ и отражающим слоем 12. Промежуточный слой 11´ является бесцветным или окрашенным прозрачным слоем. Обычно промежуточный слой 11´ является бесцветным и прозрачным.
Промежуточный слой 11´ выполнен, например, из смолы. В качестве материала для промежуточного слоя 11´ может использоваться, например, фотоусадочная смола, термореактивная смола или термопластичная смола.
Поверхность раздела между промежуточным слоем 11´ и передним слоем 13´ соответствует вышеописанной светопропускающей поверхности раздела. С другой стороны, поверхность раздела между промежуточным слоем 11´ и отражающим слоем 12 соответствует вышеописанной светоотражающей поверхности раздела. То есть промежуточный слой 11´ выполняет почти ту же самую оптическую функцию, что и оптическая функция слоя 11 в виде частиц. Поэтому оптические свойства, предъявляемые к промежуточному слою 11´, почти те же самые, что и оптические свойства, предъявляемые к слою 11 в виде частиц.
Оптическое устройство 1 может быть изготовлено, например, следующим способом.
Сначала на подложку (не показана) наносится термопластичная смола или фотоусадочная смола, после чего эта смола отверждается при одновременном прижиме к покрывающей пленке шаблона. Шаблон оснащен рельефной структурой, которая соответствует третьей рельефной структуре. Таким образом, получается задний слой 17.
Затем на задний слой 17 наносится отражающий слой 12 с использованием осаждения пара. Отражающий слой 12 наносится таким образом, чтобы он покрывал третью рельефную структуру.
После этого получается передний слой 13´, тем же самым способом, который описан для заднего слоя 17.
Далее на передний слой 13´ наносится связующее вещество или связующее вещество, чувствительное к давлению, и/или отражающий слой 12. Позже передний слой 13´ и задний слой 17 связываются между собой таким образом, что отражающий слой 12 и связующее вещество или связующее вещество, чувствительное к давлению, располагаются между ними. После этого связующее вещество отверждается как требуется.
Таким образом, получается оптическое устройство 1, показанное на фиг. 11.
Оптическое устройство 1, показанное на фиг. 11, может быть произведено другим способом.
Сначала тем же самым способом, что и описанный выше, в указанном порядке формируется задний слой 17 и отражающий слой 12.
Затем на отражающий слой 12 накладывается термопластичная смола или фотоусадочная смола, после чего эта смола отверждается при одновременном прижиме к покрывающей пленке шаблона. Шаблон снабжен рельефной структурой, которая соответствует первой рельефной структуре. Таким образом получается промежуточный слой 11´.
Затем на промежуточном слое 11´ формируется передний слой 13´. Передний слой 13´ получается, например, наложением на промежуточный слой 11´ смолы с последующим отверждением слоя смолы.
Таким образом получается оптическое устройство 1, показанное на фиг. 11. Заметим, что в этом способе порядок наложения слоев может быть изменен. То есть передний слой 13´, промежуточный слой 11´, отражающий слой 12 и задний слой 17 могут быть сформированы в таком порядке.
Оптическое устройство 1, показанное на фиг. 11, может быть произведено еще одним способом.
Сначала, с использованием двух шаблонов формируется промежуточный слой 11´, в котором его основная поверхность снабжается первой рельефной структурой, в то время как его вторая основная поверхность снабжается второй рельефной структурой. Например, на один из шаблонов накладывается термопластичная смола или фотоусадочная смола, после чего эта смола отверждается при одновременном прижиме другого шаблона к покрывающей пленке.
Затем на одной из основных поверхностей промежуточного слоя 11´ формируется передний слой 13´, в то время как на другой основной поверхности промежуточного слоя 11´ в этом порядке формируется отражающий слой и задний слой 17. Передний слой 13´ получается, например, наложением на промежуточный слой 11´ смолы с последующим отверждением слоя смолы. Отражающий слой 12, наносится, например, осаждением пара. Задний слой 17 получается, например, наложением на отражающий слой 12 смолы с последующим отверждением слоя смолы.
Таким образом получается оптическое устройство 1, показанное на фиг. 11.
В оптическое устройство 1 могут быть введены различные модификации.
Например, один из слоев, передний слой 13´ или задний слой 17, может отсутствовать. Альтернативно, могут отсутствовать и передний слой 13´, и задний слой 17.
Возможно, чтобы основная поверхность переднего слоя 13´, снабженная первой рельефной структурой, не была обращена в сторону отражающего слоя 12. То есть первая рельефная структура может быть нанесена на переднюю поверхность переднего слоя 13´.
Возможно также, чтобы основная поверхность заднего слоя 17 снабженная третьей рельефной структурой, не была обращена в сторону переднего слоя 13´. То есть третья рельефная структура может быть нанесена на заднюю поверхность заднего слоя 17. Заметим, что в этом случае отражающий слой 12 должен быть сформирован таким образом, чтобы закрывать заднюю поверхность заднего слоя 17.
В том случае, когда первая рельефная структура нанесена на переднюю поверхность переднего слоя 13´, промежуточный слой 11´ может отсутствовать. Подобным же образом, том случае, когда третья рельефная структура нанесена на заднюю поверхность заднего слоя 17, промежуточный слой 11´ может отсутствовать.
Конструкции, описанные со ссылками на фиг. с 1 по 10, могут быть использованы в данном оптическом устройстве 1. Например, отражающий слой 12 может быть как сплошной пленкой, так и с рисунком.
Возможно также, чтобы при наблюдении в направлении Z впадины, включенные во вторую рельефную структуру, не были расположены в тех же самых местах, что и впадины, включенные в первую рельефную структуру. Например, донные части впадин, включенных во вторую рельефную структуру, могут быть обращены в сторону границ между впадинами, включенными в первую рельефную структуру.
Межцентровое расстояние впадин или выступов, включенных в первую рельефную структуру, может отличаться от межцентрового расстояния впадин или выступов, включенных во вторую рельефную структуру.
Фиг. 12 представляет собой сечение, схематически показывающее модифицированный пример оптического устройства, показанного на фиг. 11. Фиг. 13 представляет собой сечение, схематически показывающее другой модифицированный пример оптического устройства, показанного на фиг. 11.
В оптическом устройстве, показанном на фиг. 11, межцентровое расстояние впадин или выступов, включенных в первую рельефную структуру, меньше, чем межцентровое расстояние впадин или выступов, включенных во вторую рельефную структуру.
Напротив, в оптическом устройстве, показанном на фиг. 12, межцентровое расстояние впадин или выступов, включенных в первую рельефную структуру, больше, чем межцентровое расстояние впадин или выступов, включенных во вторую рельефную структуру.
При использовании конструкции, показанной на фиг. 12 или 13, первая и вторая рельефная структура ведут себя как дифракционные решетки, имеющие различные постоянные решетки. Кроме того, в случае использования конструкций, показанных на фиг. 12 или 13, можно получить светорассеяние, которое отлично от светорассеяния, получаемого при использовании конструкции, показанной на фиг. 11. Таким образом, когда используется конструкция, показанная на фиг. 12 или 13, можно получить визуальные эффекты, которые отличны от визуальных эффектов, получаемых в случае использования конструкции, показанной на фиг. 11.
Оптическое устройство 1, описанное со ссылками на фиг. с 1 по 13, может дополнительно включать в себя печатный слой, нанесенный на переднюю поверхность или между слоями. Печатный слой может быть как сплошной пленкой, так и с рисунком. Заметим, что в случае нанесения печатного слоя в виде сплошной пленки на переднюю поверхность, в качестве материала печатного слоя может быть использован прозрачный материал.
Оптическое устройство 1 может дополнительно включать в себя в качестве самого верхнего слоя внешнее покрытие. При наличии внешнего покрытия самый верхний слой оптического устройства 1 может быть выполнен по существу плоским.
В процессе изготовления оптического устройства 1 могут использоваться обработка коронным разрядом, плазменная обработка или обработка открытым пламенем. При выполнении такой обработки может быть создано большое межслойное напряжение.
Оптическое устройство 1 может дополнительно включать в себя светопоглощающий слой, расположенный с задней стороны светоотражающей поверхности раздела. Светопоглощающий слой, например, есть черный слой или окрашенный слой, который при освещении белым светом отражает окрашенный свет. При наличии светопоглощающего слоя, если отражающий слой 12 имеет высокое пропускание или отражающий слой 12 выполнен с рисунком, светопоглощающий слой можно, например, выполнить с возможностью поглощения света, пропущенного отражающим слоем 12 или его отверстием.
Оптическое устройство 1 может дополнительно включать в себя поверхность раздела, которая отражает падающий свет регулярно и с большим отражением. Альтернативно оптическое устройство 1 может дополнительно включать в себя светорассеивающую структуру, которая рассеивает падающий свет. Альтернативно оптическое устройство 1 может дополнительно включать в себя и поверхность раздела, которая отражает падающий свет регулярно, с большим отражением, и светорассеивающую структуру, которая рассеивает падающий свет.
Оптическое устройство 1, описанное со ссылками на фиг. 1-13, может быть использовано, например, для исключения подделок. Оптическое устройство 1 может быть использовано в других целях, отличных от исключения подделок. Например, оптическое устройство может быть использовано как игрушка, как учебный материал, орнамент и т.д.
Оптическое устройство 1 может быть использовано в различных формах, как будет описано ниже.
Фиг. 14 представляет собой сечение, схематически показывающее пример ламината, который включает в себя оптическое устройство.
Ламинат 2а, показанный на фиг. 14, является переводной пленкой. Переводная пленка 2а включает в себя оптическое устройство 1 и слой 21а подложки.
Оптическое устройство 1 является таким же, как оптическое устройство 1, описанное со ссылками на фиг. 1 и 2, за исключением использования следующей конструкции.
То есть оптическое устройство 1 дополнительно включает в себя адгезивный слой 18а и защитный отделяемый слой 19.
Адгезивный слой 18а покрывает заднюю поверхность отражающего слоя. Адгезивный слой 18а выполнен, например, из термопластичной смолы. Например, в том случае, когда слой термопластичной смолы образован на поверхности изделия до перевода, адгезивный слой 18а может быть опущен.
Защитный отделяемый слой 19 проложен между слоем 21а подложки и несущим слоем 13. Защитный слой 19 нанесен для облегчения отделения оптического устройства 1 от слоя 21а подложки. Защитный отделяемый слой 19 служит также в качестве защитной пленки, которая защищает несущий слой 13 от повреждений.
В качестве материала для защитного отделяемого слоя 19 может использоваться, например, смесь полиметилметакрилатовой смолы с другой термопластичной смолой, такой как винилхлорид-винилацетатный сополимер или нитроцеллюлозная смола или смесь полиметилметакрилатовой смолы с полиэтиленовым воском. Альтернативно в качестве защитного отделяемого слоя 19 можно использовать слой, полученный формированием пленки с покрытием, выполненным из смеси ацетилцеллюлозной смолы и термореактивной смолы, такой как эпоксидная смола, фенольная смола, термореактивная акриловая смола или меламиновая смола, с последующим термическим отверждением пленки с покрытием.
Защитный отделяемый слой 19 может отсутствовать. Альтернативно вместо защитного отделяемого слоя 19 отделяемый слой может быть проложен между слоем 21а подложки и несущим слоем 13.
Отделяемый слой представляет собой слой, предназначенный для облегчения отделения оптического устройства 1 от слоя 21а подложки. В отличие от защитного отделяемого слоя 19, когда оптическое устройство 1 отделяется от слоя 21а подложки, отделяемый слой остается на слое 21а подложки. В качестве материала для выпускного слоя может использоваться, например, кремниевая смола или фторуглеродная смола.
Слой 21а подложки удерживает переднюю поверхность оптического устройства 1 с возможностью ее отделения. Слой 21а подложки обладает достаточной прочностью против приложенного к переводной области тепла, давления и т.д. В качестве слоя 21а подложки может использоваться, например, слой полиэтилен-терефталата (ПЭТ), слой полиэтилен-нафталата или полиамидный слой. В случае перевода оптического устройства 1 на поверхность, имеющую трехмерную структуру, в качестве слоя 21а подложки можно использовать слой, который становится мягким при нагревании. В качестве такого слоя может использоваться, например, слой полиэтилена, слой полипропилена, слой винилхлорида или аморфный слой ПЭТ.
Фиг. 15 представляет собой сечение, схематически показывающее другой пример ламината, который включает в себя оптическое устройство.
Ламинат 2b, показанный на фиг. 15, представляет собой отрывную этикетку. Переводная пленка 2а включает в себя оптическое устройство 1 и слой 21b подложки.
Оптическое устройство 1 является таким же, как оптическое устройство 1, описанное со ссылками на фиг. 1 и 2, за исключением использования следующей конструкции. То есть оптическое устройство 1 является адгезивной этикеткой, которая дополнительно включает в себя подложку 14 и чувствительный к давлению адгезивный слой 18b. Чувствительный к давлению адгезивный слой 18b выполнен из чувствительного к давлению адгезива. Чувствительный к давлению адгезивный слой 18b покрывает заднюю поверхность отражающего слоя 12.
Оптическое устройство 1 может иметь надрез или перфорацию, позволяющую производить его полное отрыв с незначительным усилием при отделении от изделия. Оптическое устройство 1 может также включать в себя часть, в которой межслойная прочность низка.
Слой 21b подложки поддерживает заднюю поверхность оптического устройства 1 с возможностью ее отделения. Слоем 21а подложки может являться, например, отделяемая бумага.
Переводная пленка 2а и отрывная этикетка 2b могут использоваться, например, при производстве маркированных изделий. Заметим, что оптические устройства 1 переводной пленки 2а и отрывной этикетки 2b может быть видоизменено, как это описано со ссылками на фиг. 1-13.
Фиг. 16 представляет собой вид сверху, схематически показывающий пример маркированного изделия. Фиг. 17 представляет собой сечение, выполненное по линии XVII-XVII маркированного изделия, показанного на фиг. 16.
Маркированное изделие включает в себя оптическое устройство 1, описанное со ссылками на фиг. 1-13, и изделие 31.
Изделие 31 представляет собой изделие, подлинность которого необходимо проверить. Изделие 31, например, является идентификационным документом, таким как расходная карта, кредитная карта и паспорт, или же документом, который обеспечивает безопасность при рыночных операциях, таким как подарочный сертификат или биржевой сертификат. Обычно изделие 31 является печатной продукцией. Изделие 31 может быть изделием, отличным от идентификационного документа или документом рыночной безопасности. Например, изделие 31 может быть продуктом ремесленного производства или произведением искусства. Альтернативно, изделие 31 может быть упаковкой, включающий в себя упаковочный материал и внутреннее содержимое.
В том случае, когда изделие 31 является печатной продукцией, в качестве материала изделия 31 может использоваться обладающий теплостойкостью верхний слой из смолы. В качестве такой смолы может использоваться, например, полиэтиленнафталат, полиимид, полиэтилен, полипропилен или винилхлорид.
Оптическое устройство 1 удерживается изделием 31. Например, оптическое устройство 1 может быть прикреплено к изделию 31. В этом случае оптическое устройство 1 может удерживаться изделием 31, например, с использованием переводной пленки 2а, показанной на фиг. 14, или отрывной этикетки 2b, показанной на фиг. 15.
Вместо использования адгезивного слоя 18а или чувствительного к давлению адгезивного слоя 18b, чтобы выполнить оптическое устройство 1 с возможностью закрепления на изделии, оно может закрепляться на изделии с использованием других способов.
Заметим, что в маркированном изделии 3 оптическое устройство 1 дополнительно включает в себя печатный слой. Печатный слой может быть как сплошным, так и с рисунком. Оптическое устройство 1, показанное на фиг. 16, включает в себя печатный рисунок, который представляет собой строку символов "Безопасность".
Фиг. 18 представляет собой сечение, схематически показывающее другой пример маркированного изделия.
Маркированное изделие 4 включает в себя бумагу 41 и оптическое устройство 1, встроенное в эту бумагу 41. Маркированное изделие 4 может быть получено, например, размещением оптического устройства 1 между слоями волокон во время изготовления бумаги, а затем нанесением на бумажную поверхность необходимой печати и т.д. Заметим, что для облегчения визуального распознавания сформированного оптическим устройством изображения, на участке бумаги, которая покрывает переднюю поверхность оптического устройства, может быть выполнено отверстие. Нет никаких ограничений на форму оптического устройства, встроенного в бумагу. Например, в бумагу может быть встроено оптическое устройство 1 в виде нитки или в виде полоски.
Оптическое устройство может использоваться в виде пасты для маркировки.
Фиг. 19 представляет собой сечение, схематически показывающее пример пасты для маркировки. На чертеже ссылочной позицией 6 обозначен резервуар, содержащий пасту 5 для маркировки.
Паста 5 для маркировки содержит жидкую связующую смолу 51 и оптические устройства 1. Оптические устройства 1 были разделены на отдельные кусочки и распределены в связующей смоле. В качестве связующей смолы может быть использовано полиграфический связующий материал или растворитель.
Печатный рисунок, полученный с использованием этой пасты 5 для маркировки, включает в себя оптическое устройство 1. Поэтому этот печатный рисунок дает вышеупомянутый визуальный эффект, описанный для оптического устройства 1.
В том случае, когда используются оптические устройства 1, разделенные на отдельные кусочки, есть вероятность того, что некоторые из оптических устройств будут обращены в сторону обратной части изделия. В этом случае, когда используются оптические устройства 1, которые были разделены на отдельные кусочки, два оптических устройства могут быть связаны вместе таким образом, чтобы их обратные части были обращены друг к другу, как будет описано далее.
Фиг. 20 представляет собой сечение, схематически показывающее оптическое устройство в соответствии с еще одним вариантом исполнения настоящего изобретения.
Оптическое устройство 1 имеет конструкцию, в которой передняя часть и задняя часть связаны вместе с помощью промежуточного слоя 18.
Промежуточный слой 18 выполнен из адгезива или чувствительного к давлению адгезива.
Каждая из передних и задних частей являются такими же, как и оптическое устройство 1, описанное со ссылками на фиг. 1 и 2, за исключением того, что они дополнительно включают в себя подложку 14. Передние и задние части связаны между собой таким образом, что их отражающие слои 12 обращены друг к другу. Обе поверхности оптического устройства 1 являются поверхностями, на которых формируется изображение. Поэтому в том случае, когда используются такие оптические устройства 1, которые были разделены на отдельные кусочки, поверхности изображения почти всех оптических устройств обращены в переднюю сторону маркированного изделия.
Далее будут приведены примеры настоящего изобретения.
Пример 1
На ПЭТ-пленку способом нанесения покрытия с удалением излишков с помощью планки была нанесена акриловая смола толщиной 25 мкм. В качестве акриловой смолы была использована смола BMW6110 производства TOYO INK MFG. Co., LTD. Пленка с покрытием была выполнена таким образом, чтобы после сушки она имела толщину 0,2 мкм.
Пленка с покрытием в течение 3 минут нагревалась в печи, установленной на температуру в 120°С, а затем по этой пленке с покрытием были распределены выполненные из полистирена сферические прозрачные частицы, имеющие диаметр около 300 нм. В качестве прозрачных частиц были использованы частицы 3300В производства MORITEX CORP. Для распределения прозрачных частиц использовалось распыление. 90% или большее количество частиц имело диаметр частиц, составляющий 0,8 от среднего диаметра частицы или больший, и составляющий 1,2 от среднего диаметра частицы или меньший.
Затем пленка с покрытием, на которой были распределены прозрачные частицы, дополнительно в течение 30 секунд нагревалась в печи, установленной на температуру в 120°С, после чего прозрачные частицы, не закрепленные на этой пленке с покрытием, были удалены с нее с помощью пылесоса. Прозрачные частицы, оставшиеся на пленке с покрытием, образовали монослой, имеющий коэффициент заполнения 50% или больше.
После этого на слое в виде частиц вакуумным напылением был нанесен алюминиевый слой толщиной 80 нм. Таким образом было получено оптическое устройство. Заметим, что передняя поверхность этого оптического устройства представляет собой поверхность ПЭТ-пленки.
Оптическое устройство наблюдалось с передней стороны при освещении его передней поверхности белым светом. В этом случае на оптическом устройстве было темное пурпурно-красное изображение независимо от направления освещения.
После этого оптическое устройство наблюдалось со стороны отрицательного углового диапазона при наклонном освещении его передней поверхности белым светом. В том случае, когда угол наблюдения был -45° или менее, на оптической поверхности появлялось изображение, которое из-за дифрагированных лучей имело цвета, изменяющиеся от синего до зеленого. Заметим, что 80% или большее количество дифрагированных лучей представляли собой лучи с поляризацией ТЕ, то есть это был s-поляризованный свет.
Затем на алюминиевый слой оптического устройства с помощью акрилового связующего материала, чувствительного к нажиму, была наложена поляризующая пленка таким образом, чтобы эта поляризующая пленка закрывала только часть алюминиевого слоя. Таким образом было получено оптическое устройство, включающее в себя поляризатор.
Оптическое устройство наблюдалось с передней стороны при освещении его передней поверхности белым светом. В этом случае первый участок оптического устройства, на который не была нанесена поляризующая пленка, давал темное пурпурно-красное изображение. С другой стороны, и второй участок оптического устройства, на который была нанесена поляризующая пленка, давал темное пурпурно-красное изображение. Хотя изображение, полученное на втором участке, имело более темный цвет, чем изображение, полученное на первом участке, отличить их друг от друга было трудно.
После этого оптическое устройство наблюдалось со стороны отрицательного углового диапазона при освещении его передней поверхности белым светом. В том случае, когда угол наблюдения был -45° или менее, на первом участке поверхности появлялось изображение, которое из-за дифрагированных лучей имело цвета, изменяющиеся от синего до зеленого. С другой стороны, второй участок давал изображение, более темное, чем изображение, полученное на первом участке. Затем оптическое устройство при неизменном направлении освещения и направления наблюдения поворачивалось вокруг своей нормали. В результате, в соответствии с вращением оптического устройства изменялась разница между яркостью изображения на первом и на втором участках.
Пример 2
Была приготовлена жидкая дисперсия, содержащая раствор поливинилового спирта с выполненными из полистирена сферическими прозрачными частицами, имеющими диаметр около 300 нм. В качестве раствора поливинилового спирта был использован PVAHC производства KURARAY Co., LTD. В качестве прозрачных частиц были использованы частицы 3300В производства MORITEX CORP. Массовое отношение между поливиниловым спиртом и сферическими частицами было 1/20.
Затем эта жидкая дисперсия способом нанесения покрытия с удалением излишков с помощью планки была нанесена на ПЭТ-пленку с образованием слоя толщиной 25 мкм. Пленка с покрытием в течение 3 минут нагревалась в печи, установленной на температуру в 120°С, после чего излишние прозрачные частицы были удалены с нее с помощью пылесоса. Прозрачные частицы, оставшиеся на пленке с покрытием, образовали монослой, имеющий коэффициент заполнения 50% или больше.
После этого на слой в виде частиц вакуумным напылением был нанесен алюминиевый слой толщиной 80 нм. Таким образом было получено оптическое устройство. Заметим, что передняя поверхность этого оптического устройства представляет собой поверхность ПЭТ-пленки.
Оптическое устройство наблюдалось с передней стороны при освещении его передней поверхности белым светом. В этом случае на оптическом устройстве было темно-зеленое изображение независимо от направления освещения.
После этого оптическое устройство наблюдалось со стороны отрицательного углового диапазона при наклонном освещении его передней поверхности белым светом. В том случае, когда угол наблюдения был -45° или менее, на оптической поверхности появлялось изображение, которое из-за дифрагированных лучей имело цвета, изменяющиеся от синего до зеленого. Заметим, что 80% или большее количество дифрагированных лучей представляли собой лучи с поляризацией ТЕ, то есть это был s-поляризованный свет.
Далее, на алюминиевый слой оптического устройства был наложен полиамид. Пленка с покрытием была высушена, а потом подверглась процессу притирки для получения ориентирующего слоя. Более конкретно, одна часть пленки с покрытием и другая ее часть притирались в различных направлениях. В процессе притирки использовалась ткань из вискозного волокна.
Затем была приготовлена смесь, содержащая двухцветный краситель и нематический жидкокристаллический материал. Эта смесь была приготовлена таким образом, что во всем видимом диапазоне она имела низкое пропускание света. Эта смесь была нанесена на ориентирующий слой, после чего эта пленка с покрытием была высушена для получения поляризатора.
Таким образом было получено оптическое устройство. Заметим, что передняя поверхность этого оптического устройства представляет собой поверхность поляризационного слоя.
Оптическое устройство наблюдалось с передней стороны при освещении его передней поверхности белым светом. В этом случае было невозможно отличить между собой два участка оптического устройства, имеющие различные направления притирки.
После этого оптическое устройство наблюдалось со стороны отрицательного углового диапазона при наклонном освещении его передней поверхности белым светом. В том случае, когда угол наблюдения был -45° или менее, два участка оптического устройства, имеющие различные направления притирки, виделись отличающимися друг от друга по яркости. Затем оптическое устройство при неизменном направлении освещения и направления наблюдения поворачивалось вокруг своей нормали. В результате, яркие и темные изображения меняли свои положения между двумя этими участками.
Пример 3
Было изготовлено оптическое устройство с поляризатором в соответствии со способом, описанным в примере 1, за исключением того, что теперь использовались прозрачные частицы диаметром 150 нм.
Оптическое устройство наблюдалось со стороны отрицательного углового диапазона при наклонном освещении его передней поверхности белым светом и при вращении оптического устройства вокруг своей нормали. Однако это не вызвало почти никакого изменения в яркости между первым и вторым участками.
Пример 4
На ПЭТ-пленку способом нанесения покрытия с удалением излишков с помощью планки была нанесена акриловая смола толщиной 25 мкм. В качестве акриловой смолы была использована смола BMW6110 производства TOYO INK MFG. Co., LTD. Пленка с покрытием была выполнена таким образом, чтобы после сушки она имела толщину 0,2 мкм.
Пленка с покрытием в течение 1 минуты нагревалась в печи, установленной на температуру в 80°С, а затем по этой пленке с покрытием были распределены выполненные из полистирена сферические прозрачные частицы, имеющие диаметр около 500 нм. В качестве прозрачных частиц были использованы частицы 3500В производства MORITEX CORP. Для распределения прозрачных частиц использовалось распыление. 90% или большее количество прозрачных частиц имело диаметр частиц, составляющий 0,8 от среднего диаметра частицы или больший, и составляющий 1,2 от среднего диаметра частицы или меньший.
Затем пленка с покрытием, на которой были распределены прозрачные частицы, дополнительно в течение 1 минуты нагревалась в печи, установленной на температуру в 80°С, после чего прозрачные частицы, не закрепленные на этой пленке с покрытием, были удалены с нее с помощью пылесоса. Прозрачные частицы, оставшиеся на пленке с покрытием, образовали монослой, имеющий коэффициент заполнения 50% или больше.
После этого на слое в виде частиц вакуумным напылением был нанесен алюминиевый слой толщиной 80 нм. Таким образом было получено оптическое устройство. Заметим, что передняя поверхность этого оптического устройства представляет собой поверхность ПЭТ-пленки.
Оптическое устройство наблюдалось с передней стороны при освещении его передней поверхности белым светом. В этом случае на оптическом устройстве было темное сине-зеленое изображение независимо от направления освещения.
После этого оптическое устройство наблюдалось со стороны отрицательного углового диапазона при наклонном освещении его передней поверхности белым светом. В том случае, когда угол наблюдения был менее чем -30°, на оптической поверхности появлялось изображение, которое из-за дифрагированных лучей имело цвета, изменяющиеся от синего до красного.
Пример 5
Была приготовлена жидкая дисперсия, содержащая раствор поливинилового спирта с выполненными из полистирена сферическими прозрачными частицами, имеющими диаметр около 500 нм. В качестве раствора поливинилового спирта был использован PVAHC производства KURARAY Co., LTD. В качестве прозрачных частиц были использованы частицы 3500В производства MORITEX CORP. Массовое отношение между поливиниловым спиртом и сферическими частицами было 1/20.
Затем эта жидкая дисперсия способом нанесения покрытия с удалением излишков с помощью планки была нанесена на ПЭТ-пленку с образованием слоя толщиной 25 мкм. Пленка с покрытием в течение 1 минуты нагревалась в печи, установленной на температуру в 80°С, после чего излишние прозрачные частицы были удалены с нее с помощью пылесоса. Прозрачные частицы, оставшиеся на пленке с покрытием, образовали монослой, имеющий коэффициент заполнения 50% или больше.
После этого на слой в виде частиц вакуумным напылением был нанесен алюминиевый слой толщиной 80 нм. Таким образом было получено оптическое устройство. Заметим, что передняя поверхность этого оптического устройства представляет собой поверхность ПЭТ-пленки.
Это оптическое устройство наблюдалось с передней стороны при освещении его передней поверхности белым светом. В этом случае на оптическом устройстве было сине-зеленое изображение независимо от направления освещения.
После этого оптическое устройство наблюдалось со стороны отрицательного углового диапазона при наклонном освещении его передней поверхности белым светом. В том случае, когда угол наблюдения был менее чем -30°, на оптической поверхности появлялось изображение, которое из-за дифрагированных лучей имело цвета, изменяющиеся от синего до красного.
Пример 6
Была приготовлена жидкая дисперсия, содержащая раствор поливинилового спирта с выполненными из полистирена сферическими прозрачными частицами, имеющими диаметр около 300 нм. В качестве раствора поливинилового спирта был использован PVAHC производства KURARAY Co., LTD. В качестве прозрачных частиц были использованы частицы 3300В производства MORITEX CORP. Массовое отношение между поливиниловым спиртом и сферическими частицами было 1/20.
Затем эта жидкая дисперсия способом нанесения покрытия с удалением излишков с помощью планки была нанесена на ПЭТ-пленку с образованием слоя толщиной 25 мкм. Пленка с покрытием в течение 1 минуты нагревалась в печи, установленной на температуру в 80°С, после чего излишние прозрачные частицы были удалены с нее с помощью пылесоса. Прозрачные частицы, оставшиеся на пленке с покрытием, образовали монослой, имеющий коэффициент заполнения 50% или больше.
После этого на слой в виде частиц вакуумным напылением был нанесен алюминиевый слой толщиной 80 нм. Таким образом было получено оптическое устройство. Заметим, что передняя поверхность этого оптического устройства представляет собой поверхность ПЭТ-пленки.
Оптическое устройство наблюдалось с передней стороны при освещении его передней поверхности белым светом. В этом случае на оптическом устройстве было темное пурпурно-синее изображение независимо от направления освещения.
После этого оптическое устройство наблюдалось со стороны отрицательного углового диапазона при наклонном освещении его передней поверхности белым светом. В том случае, когда угол наблюдения был менее чем -45°, на оптической поверхности появлялось изображение, которое из-за дифрагированных лучей имело цвета, изменяющиеся от синего до зеленого.
Пример 7
Была приготовлена жидкая дисперсия, содержащая раствор поливинилового спирта с выполненными из полистирена сферическими прозрачными частицами, имеющими диаметр около 500 нм. В качестве раствора поливинилового спирта был использован PVAHC производства KURARAY Co., LTD. В качестве прозрачных частиц были использованы частицы 3500В производства MORITEX CORP. Массовое отношение поливинилового спирта к сферическим частицам было 1/20.
Затем эта жидкая дисперсия способом нанесения покрытия с удалением излишков с помощью планки была нанесена на ПЭТ-пленку с образованием слоя толщиной 25 мкм. Пленка с покрытием в течение 1 минуты нагревалась в печи, установленной на температуру в 80°С, после чего излишние прозрачные частицы были удалены с нее с помощью пылесоса. Прозрачные частицы, оставшиеся на пленке с покрытием, образовали монослой, имеющий коэффициент заполнения 50% или больше.
После этого на слой в виде частиц вакуумным напылением был нанесен слой окиси титана толщиной 50 нм. Таким образом, было получено оптическое устройство. Заметим, что передняя поверхность этого оптического устройства представляет собой поверхность ПЭТ-пленки.
Оптическое устройство наблюдалось с передней стороны при освещении его передней поверхности белым светом. В этом случае оптическое устройстве давало темное сине-зеленое изображение независимо от направления освещения.
После этого оптическое устройство наблюдалось со стороны отрицательного углового диапазона при наклонном освещении его передней поверхности белым светом. В том случае, когда угол наблюдения был менее чем -30°, на оптической поверхности появлялось изображение, которое из-за дифрагированных лучей имело цвета, изменяющиеся от синего до зеленого. Заметим, что 80% или большее количество дифрагированных лучей представляли собой лучи с поляризацией ТЕ, то есть это был s-поляризованный свет.
Пример 8
Была приготовлена жидкая дисперсия, содержащая раствор поливинилового спирта, первые прозрачные частицы, имеющие диаметр около 200 нм, вторые прозрачные частицы, имеющие диаметр около 300 нм, и третьи прозрачные частицы, имеющие диаметр около 400 нм. Массовое отношение между поливиниловым спиртом, первыми прозрачными частицами, вторыми прозрачными частицами и третьими прозрачными частицами было 1:5:10:5. В качестве раствора поливинилового спирта был использован PVAHC производства KURARAY Co., LTD. В качестве первых прозрачных частиц были использованы частицы 3200В производства MORITEX CORP. В качестве вторых прозрачных частиц были использованы частицы 3300В производства MORITEX CORP. В качестве третьих прозрачных частиц были использованы частицы 3400В производства MORITEX CORP. Частицы с первых по третьи являются сферическими частицами, выполненными из полистирена. Заметим, что средний диаметр прозрачных частиц, содержащихся в жидкой дисперсии, был около 300 нм. Заметим также, что 50% прозрачных частиц имело диаметр частиц, составляющий величину 0,8 или больше и составляющий величину 1,2 или меньше от среднего диаметра частицы.
Затем эта жидкая дисперсия способом нанесения покрытия с удалением излишков с помощью планки была нанесена на ПЭТ-пленку с образованием слоя толщиной 25 мкм. Пленка с покрытием в течение 1 минуты нагревалась в печи, установленной на температуру в 80°С, после чего излишние прозрачные частицы были удалены с нее с помощью пылесоса. Прозрачные частицы, оставшиеся на пленке с покрытием, образовали монослой, имеющий коэффициент заполнения 50% или больше.
После этого на слой в виде частиц вакуумным напылением был нанесен алюминиевый слой толщиной 80 нм. Таким образом было получено оптическое устройство. Заметим, что передняя поверхность этого оптического устройства представляет собой поверхность ПЭТ-пленки.
Это оптическое устройство наблюдалось с передней стороны в нормальном и наклонном направлениях при освещении его передней поверхности белым светом. В результате оптическое устройство давало серое изображение независимо от направления освещения и наблюдения.
Пример 9
Раствор поливинилового спирта был смешан с выполненными из полистирена сферическими прозрачными частицами, имеющими диаметры около 300 нм, таким образом, что массовое отношение поливинилового спирта к сферическим частицам было 1/20. В качестве раствора поливинилового спирта был использован PVAHC производства KURARAY Co., LTD. В качестве прозрачных частиц были использованы частицы 3300В производства MORITEX CORP. Смешанный раствор для получения жидкой дисперсии был разбавлен дистиллированной водой в 4-кратном соотношении.
Затем эта жидкая дисперсия способом нанесения покрытия с удалением излишков с помощью планки была нанесена на ПЭТ-пленку с образованием слоя толщиной 25 мкм. Пленка с покрытием в течение 1 минуты нагревалась в печи, установленной на температуру в 80°С, после чего излишние прозрачные частицы были удалены с нее с помощью пылесоса. Прозрачные частицы, оставшиеся на пленке с покрытием, образовали монослой, имеющий коэффициент заполнения в 25%.
После этого на слой в виде частиц с использованием вакуумного напыления был нанесен алюминиевый слой толщиной 80 нм. Таким образом было получено оптическое устройство. Заметим, что передняя поверхность этого оптического устройства представляет собой поверхность ПЭТ-пленки.
Это оптическое устройство наблюдалось с передней стороны в нормальном и наклонном направлениях при освещении его передней поверхности белым светом. В результате оптическое устройство давало серое изображение независимо от направления освещения и наблюдения.
Пример 10
Была приготовлена жидкая дисперсия, содержащая раствор поливинилового спирта и выполненные из полистирена сферические прозрачные частицы, имеющие диаметры около 500 нм. В качестве раствора поливинилового спирта был использован PVAHC производства KURARAY Co., LTD. В качестве прозрачных частиц были использованы частицы 3500В производства MORITEX CORP. Массовое отношение поливинилового спирта к сферическим частицам было 1/20.
Затем эта жидкая дисперсия способом нанесения покрытия с удалением излишков с помощью планки была нанесена на ПЭТ-пленку с образованием слоя толщиной 25 мкм. Пленка с покрытием в течение 1 минуты нагревалась в печи, установленной на температуру в 80°С, после чего излишние прозрачные частицы были удалены с нее с помощью пылесоса. Прозрачные частицы, оставшиеся на пленке с покрытием, образовали монослой, имеющий коэффициент заполнения 50% или больше.
После этого на слой в виде частиц с использованием вакуумного напыления был нанесен алюминиевый слой толщиной 50 нм. Таким образом было получено оптическое устройство. Заметим, что передняя поверхность этого оптического устройства представляет собой поверхность ПЭТ-пленки.
Были определены характеристики спектрального пропускания этого оптического устройства. В результате оптическое устройство имело пропускание около 15% во всем волновом диапазоне от 400 до 700 нм.
Это оптическое устройство было приклеено к печатному изображению посредством связующего материала, чувствительного к нажиму таким образом, чтобы задняя поверхность оптического устройства была обращена в сторону передней поверхности печатного материала. Заметим, что сквозь оптическое устройство невозможно было видеть никакого изображения на печатном материале.
Далее это оптическое устройство наблюдалось с передней стороны при освещении его передней поверхности белым светом. В этом случае оптическое устройство давало темное сине-зеленое изображение независимо от направления освещения.
Затем это оптическое устройство наблюдалось со стороны отрицательного углового диапазона при наклонном освещении его передней поверхности белым светом. В том случае, когда угол наблюдения был менее чем -30°, на оптической поверхности появлялось изображение, которое из-за дифрагированных лучей имело цвета, изменяющиеся от синего до красного.
Специалистам в данной области легко будут очевидны дополнительные преимущества и варианты настоящего изобретения. Поэтому настоящее изобретение в своих более широких аспектах не ограничивается конкретными деталями и показанными и описанными здесь представляющими его вариантами исполнения. Соответственно, различные модификации могут быть внесены в него без отклонения от духа или объема общей патентоспособной концепции в том виде, как она определена приложенными пунктами формулы изобретения и их эквивалентами.
Изобретение относится к оптической технике и может быть использовано для исключения подделок, а также в качестве игрушки, учебного материала, орнамента. Оптическое устройство для формирования изображения выполнено из двух или более слоев и имеет светоотражающую граничную поверхность и светопропускающую граничную поверхность. Светоотражающая граничная поверхность снабжена первой рельефной структурой, включающей в себя двумерно расположенные первые углубления или выступы, и излучает первый дифрагированный свет при освещении ее светом. Светопропускающая граничная поверхность расположена перед светоотражающей граничной поверхностью и имеет отражательную способность, меньшую, чем отражательная способность светоотражающей граничной поверхности, снабжена второй рельефной структурой, включающей в себя двумерно расположенные вторые углубления или выступы, и излучает второй дифрагированный свет при освещении ее светом. Обеспечивается особенный визуальный эффект. 9 н. и 15 з.п. ф-лы, 20 ил., 10 пр.
1. Оптическое устройство для формирования изображения, выполненное из двух или более слоев и имеющее светоотражающую граничную поверхность и светопропускающую граничную поверхность, при этом светоотражающая граничная поверхность снабжена первой рельефной структурой, включающей в себя двумерно расположенные первые углубления или выступы, причем первая рельефная структура излучает первый дифрагированный свет при освещении ее светом, и при этом светопропускающая граничная поверхность расположена перед светоотражающей граничной поверхностью и имеет отражательную способность, меньшую, чем отражательная способность светоотражающей граничной поверхности, причем светопропускающая граничная поверхность снабжена второй рельефной структурой, включающей в себя двумерно расположенные вторые углубления или выступы, причем вторая рельефная структура излучает второй дифрагированный свет при освещении ее светом, и при этом, по меньшей мере, межцентровое расстояние первых углублений или выступов или межцентровое расстояние вторых углублений или выступов равно 400 нм или меньше.
2. Оптическое устройство по п.1, в котором каждое из первых углублений или выступов имеет форму, которая является такой же, как часть поверхности сферы или сфероида, и каждое из вторых углублений или выступов имеет форму, которая является такой же, как часть поверхности сферы или сфероида.
3. Оптическое устройство по п.1, в котором межцентровое расстояние первых углублений или выступов равно межцентровому расстоянию вторых углублений или выступов.
4. Оптическое устройство по п.1, в котором упомянутые два или более слоев включают в себя слой частиц, образованный двумерно расположенными прозрачными частицами и имеющий первую и вторую поверхности, причем первая поверхность представляет собой светоотражающую граничную поверхность, а вторая поверхность представляет собой светопропускающую граничную поверхность, и отражающий слой, покрывающий вторую поверхность слоя частиц.
5. Оптическое устройство по п.1, в котором упомянутые два или более слоев включают в себя слой частиц, образованный двумерно расположенными прозрачными частицами и имеющий первую и вторую поверхности, причем первая поверхность представляет собой светоотражающую граничную поверхность, а вторая поверхность представляет собой светопропускающую граничную поверхность, прозрачный покрывающий слой, покрывающий вторую поверхность слоя частиц, и отражающий слой, покрывающий вторую поверхность, с расположенным между ними прозрачным покрывающим слоем, причем светоотражающая граничная поверхность расположена между слоем частиц и отражающим слоем.
6. Оптическое устройство по п.1, дополнительно содержащее поляризатор, обращенный к светоотражающей граничной поверхности, с расположенной между ними светопропускающей граничной поверхностью.
7. Оптическое устройство по п.1, дополнительно содержащее слой адгезива или липкий слой, обращенный к светопропускающей граничной поверхности, с расположенной между ними светоотражающей граничной поверхностью.
8. Оптическое устройство для формирования изображения, выполненное из двух или более слоев и имеющее светоотражающую граничную поверхность и светопропускающую граничную поверхность, при этом светоотражающая граничная поверхность снабжена первой рельефной структурой, включающей в себя двумерно расположенные первые углубления или выступы, причем первая рельефная структура излучает первый дифрагированный свет при освещении ее светом, и при этом светопропускающая граничная поверхность расположена перед светоотражающей граничной поверхностью и имеет отражательную способность, меньшую, чем отражательная способность светоотражающей граничной поверхности, причем светопропускающая граничная поверхность снабжена второй рельефной структурой, включающей в себя двумерно расположенные вторые углубления или выступы, причем вторая рельефная структура излучает второй дифрагированный свет при освещении ее светом, и при этом межцентровое расстояние первых углублений или выступов отлично от межцентрового расстояния вторых углублений или выступов.
9. Оптическое устройство по п.8, в котором каждое из первых углублений или выступов имеет форму, которая является такой же, как часть поверхности сферы или сфероида, и каждое из вторых углублений или выступов имеет форму, которая является такой же, как часть поверхности сферы или сфероида.
10. Оптическое устройство по п.8, в котором упомянутые два или более слоев включают в себя слой частиц, образованный двумерно расположенными прозрачными частицами и имеющий первую и вторую поверхности, причем первая поверхность представляет собой светоотражающую граничную поверхность, а вторая поверхность представляет собой светопропускающую граничную поверхность, и отражающий слой, покрывающий вторую поверхность слоя частиц.
11. Оптическое устройство по п.8, в котором упомянутые два или более слоев включают в себя слой частиц, образованный двумерно расположенными прозрачными частицами и имеющий первую и вторую поверхности, причем первая поверхность представляет собой светоотражающую граничную поверхность, а вторая поверхность представляет собой светопропускающую граничную поверхность, прозрачный покрывающий слой, покрывающий вторую поверхность слоя частиц, и отражающий слой, покрывающий вторую поверхность, с расположенным между ними прозрачным покрывающим слоем, причем светоотражающая граничная поверхность расположена между слоем частиц и отражающим слоем.
12. Оптическое устройство по п.8, дополнительно содержащее поляризатор, обращенный к светоотражающей граничной поверхности, с расположенной между ними светопропускающей граничной поверхностью.
13. Оптическое устройство по п.8, дополнительно содержащее слой адгезива или липкий слой, обращенный к светопропускающей граничной поверхности, с расположенной между ними светоотражающей граничной поверхностью.
14. Оптическое устройство для формирования изображения, выполненное из двух или более слоев и имеющее светоотражающую граничную поверхность и светопропускающую граничную поверхность, при этом упомянутые два или более слоев включают в себя отражающий слой и прозрачный слой, расположенный перед отражающим слоем, при этом светоотражающая граничная поверхность представляет собой поверхность отражающего слоя, обращенную к прозрачному слою и снабженную первой рельефной структурой, включающей в себя двумерно расположенные первые углубления или выступы, причем первая рельефная структура излучает первый дифрагированный свет при освещении ее светом, и при этом светопропускающая граничная поверхность представляет собой поверхность прозрачного слоя, обращенную к отражающему слою и имеющую отражательную способность, меньшую, чем отражательная способность светоотражающей граничной поверхности, причем светопропускающая граничная поверхность снабжена второй рельефной структурой, включающей в себя двумерно расположенные вторые углубления или выступы, причем вторая рельефная структура излучает второй дифрагированный свет при освещении ее светом.
15. Оптическое устройство по п.14, в котором каждое из первых углублений или выступов имеет форму, которая является такой же, как часть поверхности сферы или сфероида, и каждое из вторых углублений или выступов имеет форму, которая является такой же, как часть поверхности сферы или сфероида.
16. Оптическое устройство по п.14, в котором межцентровое расстояние первых углублений или выступов равно межцентровому расстоянию вторых углублений или выступов.
17. Оптическое устройство по п.14, дополнительно содержащее поляризатор, обращенный к светоотражающей граничной поверхности, с расположенной между ними светопропускающей граничной поверхностью.
18. Оптическое устройство по п.14, дополнительно содержащее слой адгезива или липкий слой, обращенный к светопропускающей граничной поверхности, с расположенной между ними светоотражающей граничной поверхностью.
19. Ламинат, содержащий подложку, удерживающую с возможностью съема оптическое устройство для формирования изображения, имеющее светоотражающую граничную поверхность и светопропускающую граничную поверхность, по п.1, при этом подложка обращена к упомянутой светоотражающей граничной поверхности, и при этом между упомянутой светоотражающей граничной поверхностью и подложкой расположена упомянутая светопропускающая граничная поверхность.
20. Ламинат, содержащий подложку, удерживающую с возможностью съема оптическое устройство для формирования изображения, имеющее светоотражающую граничную поверхность и светопропускающую граничную поверхность, по п.8, при этом подложка обращена к упомянутой светоотражающей граничной поверхности, и при этом между упомянутой светоотражающей граничной поверхностью и подложкой расположена упомянутая светопропускающая граничная поверхность.
21. Ламинат, содержащий подложку, удерживающую с возможностью съема оптическое устройство для формирования изображения, имеющее светоотражающую граничную поверхность и светопропускающую граничную поверхность, по п.14, при этом подложка обращена к упомянутой светоотражающей граничной поверхности, и при этом между упомянутой светоотражающей граничной поверхностью и подложкой расположена упомянутая светопропускающая граничная поверхность.
22. Маркированное изделие, выполненное в виде изделия, удерживающего оптическое устройство для формирования изображения, имеющее светоотражающую граничную поверхность и светопропускающую граничную поверхность, по п.1, которое обращено к упомянутой светопропускающей граничной поверхности, при этом между упомянутой светопропускающей граничной поверхностью и изделием расположена упомянутая светоотражающая граничная поверхность.
23. Маркированное изделие, выполненное в виде изделия, удерживающего оптическое устройство для формирования изображения, имеющее светоотражающую граничную поверхность и светопропускающую граничную поверхность, по п.8, которое обращено к упомянутой светопропускающей граничной поверхности, при этом между упомянутой светопропускающей граничной поверхностью и изделием расположена упомянутая светоотражающая граничная поверхность.
24. Маркированное изделие, выполненное в виде изделия, удерживающего оптическое устройство для формирования изображения, имеющее светоотражающую граничную поверхность и светопропускающую граничную поверхность, по п.14, которое обращено к упомянутой светопропускающей граничной поверхности, при этом между упомянутой светопропускающей граничной поверхностью и изделием расположена упомянутая светоотражающая граничная поверхность.
| Пресс для выдавливания из деревянных дисков заготовок для ниточных катушек | 1923 |
|
SU2007A1 |
| ПЛЕНКА И ОПТИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ ЗАЩИТЫ | 2004 |
|
RU2328760C2 |
| Способ и приспособление для нагревания хлебопекарных камер | 1923 |
|
SU2003A1 |
| EP 1058134 A1, 06.12.2000 | |||
| Способ приготовления мыла | 1923 |
|
SU2004A1 |
| JP 7110476 A, 25.04.1995 | |||
| СВЕТОВОЗВРАЩАЮЩИЙ МАТЕРИАЛ (ВАРИАНТЫ) И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) | 1993 |
|
RU2065190C1 |
