Область техники
Изобретение относится к защитным элементам, пригодным для использования при проверке аутентичности защищенных документов, таких, например, как банкноты и паспорта, а также других объектов, обладающих ценностью. Предлагаются и способы изготовления таких защитных элементов.
Уровень техники
Хорошо известно снабжение защищенных документов, таких как банкноты, защитными элементами, демонстрирующими оптические эффекты, которые не могут быть воспроизведены стандартными средствами, такими как фотокопирование и сканирование. Типичные примеры таких элементов включают голограммы и другие дифракционные устройства, которые приобретают различные виды, например дифракционные цвета и голографические изображения, при различных углах рассматривания. Аналогично, отражающие элементы могут быть сконфигурированы так, чтобы обеспечивать различные интенсивности (или яркости) при различных углах рассматривания. Фотокопии таких элементов не будут демонстрировать те же оптически изменяющиеся эффекты. Термин "оптически изменяющийся эффект" означает, что вид соответствующего устройства будет различным при различных углах рассматривания.
Другой известный класс оптически изменяющихся защитных устройств - это так называемые иридесцентные интерференционные материалы, демонстрирующие различные цвета при различных углах рассматривания. Примеры таких материалов включают тонкопленочные интерференционные структуры, интерференционные пигменты, перламутровые пигменты, жидкокристаллические пленки и пигменты, фотонные кристаллы и т.д. Тонкопленочные интерференционные структуры содержат повторяющиеся слои с различными показателями преломления. Примеры могут включать стопы чисто диэлектрических слоев (из оксида металла или полимера) или чередующихся диэлектрических и металлических слоев. Тонкопленочные интерференционные структуры известны также, как брэгговские структуры или 1D фотонные кристаллы. Общим для всех приведенных примеров является наличие двух или более близкорасположенных границ, по меньшей мере одна из которых частично отражает и частично пропускает падающее излучение, т.е. имеет место разделение амплитудного уровня падающего излучения (интерференция делением амплитуды). Пропущенная часть отражается на второй границе или последующих границах и интерферирует с частью, отраженной от первой или предшествующих границ. Это приводит к конструктивной интерференции на некоторых длинах волн и деструктивной интерференции на других, т.е. к характеристическому цвету, который изменяется при изменении угла рассматривания.
Существует постоянная потребность опережать потенциальных изготовителей подделок путем разработки новых защитных элементов с повышенным уровнем защиты, т.е. более трудных для имитирования. Один из подходов состоит в комбинировании двух или более известных типов защитных устройств, что приводит к соответственно повышенной трудности изготовления поддельной копии защитного элемента, поскольку человек, осуществляющий подделку, должен быть компетентным более чем в одной технологии. Пример защитного элемента, который содержит как металлическое (например голографическое) устройство, так и интерференционное устройство, описан в WO 03/061980 А. Он обеспечивает улучшение по сравнению с предшествующими элементами, но, тем не менее, может быть подделан мотивированным человеком, который может иметь доступ по отдельности к голографическим и интерференционным элементам. В результате может оказаться возможным, путем вырезания и комбинирования частей двух элементов, получить элемент, имеющий вид, настолько схожий с видом подлинного элемента, чтобы он мог пройти проверку со стороны обычного (среднего) человека.
Раскрытие изобретения
Соответственно, представляется желательным еще более повысить уровень защиты, обеспечиваемый такими элементами.
В своем первом аспекте изобретение предлагает защитный элемент, имеющий подложку, на которой находятся:
в первой области - первое оптически изменяющееся устройство, содержащее дифракционную или отражающую рельефную структуру и усиливающий отражение материал, повторяющий контуры рельефной структуры, а
во второй области - второе оптически изменяющееся устройство, содержащее иридесцентный интерференционный материал.
При этом первое оптически изменяющееся устройство образовано множеством участков, расположенных в циклически повторяющейся последовательности вдоль заданного на защитном элементе направления и совместно образующих первую область, тогда как параметры рельефа дифракционной или отражающей рельефной структуры варьируют в пределах каждого повторяющегося цикла от одного участка к следующему таким образом, что при любом угле рассматривания каждый участок любого повторяющегося цикла демонстрирует дифракционный цвет или интенсивность отражения, отличный (отличную) от аналогичного параметра других участков в пределах того же повторяющегося цикла. В результате при наклоне устройства различные дифракционные цвета или интенсивности отражения представляются движущимися в пределах каждого повторяющегося цикла вдоль заданного направления от одного участка к следующему.
Как уже было упомянуто, "иридесцентные интерференционные материалы" - это материалы, которые приобретают различный цвет в зависимости от угла рассматривания. Это явление (обычно именуемое эффектом "цветового сдвига") - результат конструктивной и/или деструктивной интерференции на некоторых длинах волн света, отраженного от различных интерфейсных структур, имеющихся в материале. Примерами являются тонкопленочные интерференционные структуры, интерференционные пигменты, перламутровые пигменты, пигменты слюды, жидкокристаллические пигменты и фотонные кристаллы. Данный материал может присутствовать в форме непрерывного слоя, например тонкопленочной интерференционной структуры, нанесенной на защитный элемент (или его часть), или удерживаться лаком или иным связующим материалом, например, если он имеет форму пигментов или частиц. Следует отметить, что термин "иридесцентный интерференционный материал" не охватывает объемные голограммы, которые, хотя создаваемый ими оптический эффект обусловлен интерференцией, не иридесцируют.
Комбинирование (как описано выше) иридесцентного интерференционного устройства с циклическим отражающим или дифракционным устройством усиливает наблюдаемое интегрирование двух устройств. Это объясняется тем, что на практике иридесцентные интерференционные устройства представляются анизотропными: когда защитный элемент удерживается перед наблюдателем в одной (любой) ориентации, изменение цвета иридесцентного интерференционного материала будет происходить (когда его наклоняют к наблюдателю и от него) намного быстрее (т.е. в пределах относительно малых углов наклона) по сравнению с наклонами элемента в перпендикулярном направлении (т.е. "влево/вправо"). В последнем случае при малых углах наклона не будет демонстрироваться, по существу, никакого изменения цвета. Такая анизотропия является следствием оптической геометрии: наклон устройства вперед и назад приводит к быстрым изменениям угла между глазами пользователя и плоскостью устройства и, следовательно, длины пути света через интерференционную структуру, так что точка, в которой изменится длина волны, предпочтительно отражаемая структурой к наблюдателю (т.е. точка изменения цвета), будет достигнута относительно быстро. По контрасту, при наклоне устройства влево-вправо длина пути изменяется намного медленнее и, следовательно, точка переключения цвета не будет достигнута, пока документ не окажется наклоненным на относительно большой угол (который может лежать за пределами типичных значений наклона, происходящих при обычном обращении с объектом). Описанное циклическое отражающее или дифракционное устройство также является анизотропным потому, что при наклонах защитного элемента различные дифракционные цвета или интенсивности отражения представляются движущимися вдоль заданного направления, что отличает данное направление устройства от других направлений.
В результате комбинирования двух эффективных анизотропных устройств описанным образом два визуальных эффекта представляются функционально связанными друг с другом и могут быть адаптированы для демонстрирования, при наклонах элемента, своих эффектов либо совместно, в процессе наклона элемента в одном направлении, либо по отдельности, в процессе наклона устройства в двух известных (различных) направлениях. Реплицирование этого требования применительно к фиксированному направлению, задаваемому циклическим отражающим или дифракционным устройством, значительно увеличивает трудность изготовления поддельной версии защитного элемента.
Кроме того, тогда как иридесцентный интерференционный материал демонстрирует свой эффект изменения цвета быстрее при наклонах документа вперед/назад, чем влево/вправо, этот эффект все же намного более медленный (т.е. обеспечиваемая им скорость изменения цвета при изменении угла наклона намного меньше или, что эквивалентно, его угловая дисперсия больше), чем у дифракционного устройства, такого как голограмма. Например, чтобы продемонстрировать четко различимое изменение цвета, типичное тонкопленочное интерференционное устройство потребует наклона на относительно большой угол (например по меньшей мере 25°), тогда как в дифракционном устройстве к четко различимому изменению цвета будут приводить наклоны всего на 3°-5°. Далее, тонкопленочное интерференционное устройство обладает поворотной изотропией, т.е. инвариантностью относительно поворота вокруг нормали к подложке (азимутального угла поворота), тогда как дифракционное устройство демонстрирует сильную зависимость от угла поворота, т.е. поворотную анизотропию. Эти различные свойства двух устройств дают то преимущество, что защитный элемент в целом будет демонстрировать оптический изменяющийся эффект, который возникает (благодаря дифракционному устройству) при очень малых углах наклона и сохраняется при увеличении наклона, а затем продемонстрирует другое, неожиданное изменение в точке, в которой проявится эффект изменения цвета. Это изменение цвета сохраняется при дальнейшем наклоне, придавая элементу в целом другой вид при увеличенных углах наклона даже при сохранении дифракционного эффекта.
Первая и/или вторая области, содержащие первое или второе оптически изменяющиеся устройства соответственно, предпочтительно имеют удлиненную форму и ориентированы вдоль направления, заданного на защитном элементе. Наиболее предпочтительно, чтобы обе эти области были удлиненными. Это еще больше усиливает визуальную интеграцию двух элементов, поскольку две области представляются схожими по протяженности. Кроме того, такое выполнение стимулирует наблюдателя наклонять элемент вдоль длинного размера двух его устройств. При этом заданное направление необязательно должно быть параллельным любому конкретному направлению, задаваемому защитным элементом. Например, элемент может быть удлиненным, а заданное направление может составлять некоторый ненулевой угол с длинной осью элемента, так что оптический эффект будет казаться движущимся вдоль линии, наклоненной к его оси. Однако желательно, чтобы сам защитный элемент был удлинен именно в заданном направлении, т.е. чтобы это направление совпадало с осевым направлением. Например, защитный элемент может быть защитной нитью или полоской.
Следует отметить, что, хотя в предпочтительных вариантах заданное направление будет одинаковым по всей длине защитного элемента (т.е. одним и тем же для всей первой области), это условие не является существенным. Например, заданные направления, вдоль которых представляются движущимися различные дифракционные цвета или интенсивности отражения, в различных секциях первой области могут отличаться одно от другого. Этого можно достичь, придавая участкам в каждой секции различные геометрические формы или расположения и/или изменяя порядок следования этих участков, например изменяя последовательность, в которой изменяются параметры рельефа, на обратную. В особенно предпочтительных вариантах различные секции первой области могут быть сконфигурированы так, что различные дифрагированные цвета или интенсивности отражения будут казаться движущимися вдоль одного и того же заданного направления, однако, векторы этого движения в различных секциях могут быть противоположными. Например, участки могут быть расположены так, что при наклоне устройства в определенном направлении одна секция (например, один или более повторяющихся циклов) будет демонстрировать движение в направлении, соответствующем положительной полуоси, и одновременно другая секция (например другой повторяющийся цикл или другие повторяющиеся циклы) паттерна, выполненного на защитном устройстве, будет демонстрировать движение в направлении, соответствующем отрицательной полуоси (т.е. параллельное первому движению, но в противоположном направлении).
Отражающее или дифракционное устройство может иметь много различных вариантов. В одном особо предпочтительном примере первое оптически изменяющееся устройство сконфигурировано таким образом, что при наклоне устройства в направлении, параллельном заданному направлению, различные дифракционные цвета или интенсивности отражения представляются движущимися от одного участка к следующему вдоль заданного направления в пределах каждого повторяющегося цикла. Такое выполнение эффективно, поскольку оптически изменяющиеся эффекты обоих устройств будут демонстрироваться совместно при наклоне устройства в заданном направлении (т.е. вокруг оси, перпендикулярной к заданному направлению).
Если первое оптически изменяющееся устройство содержит дифракционную рельефную структуру (предпочтительно дифракционную решетку), этого можно добиться, например, выполняя рельефную структуру с шагом (т.е. с периодически повторяющимся расстоянием), который варьирует от одного участка к следующему и предпочтительно находится на каждом участке в интервале от 0,5 мкм до 10 мкм, более предпочтительно от 0,5 мкм до 3 мкм, еще более предпочтительно от 0,5 мкм до 1,5 мкм, наиболее предпочтительно от 0,7 мкм до 1,2 мкм. Шаги рельефа в пределах 0,5-1,5 мкм оказались приводящими к особенно хорошей дисперсии цвета. В принципе могут быть изготовлены дифракционные решетки с намного большим шагом, равным, например, 3 мкм или более. Однако при таких значениях дисперсия относительно слабая и решетки дифрагируют свет в направлении, близком к зеркальному отражению. В этом случае предпочтительными для обеспечения оптической вариабельности могут оказаться изменения ориентации от одного участка к следующему (см. далее). У нижней границы указанного диапазона шаг предпочтительно должен быть не меньше длины волны света, чтобы избежать почти полного исчезновения дифрагированного излучения. Как следствие варьирования шага, каждый участок дает дифракционный спектр с различным угловым распределением, так что при любом угле рассматривания от каждого участка в сторону наблюдателя будут направляться различные части спектра (т.е. различные цвета). При наклоне устройства параллельно заданному направлению часть каждого спектра, которую видит наблюдатель, изменяется; это создает впечатление, что каждый цвет движется от одного участка к следующему.
Альтернативно, если первое оптически изменяющееся устройство содержит отражающую рельефную структуру, образованную набором отражающих граней, аналогичный эффект может быть достигнут варьированием угла между гранями и плоскостью устройства от одного участка к следующему. В результате интенсивность света, отраженного в сторону наблюдателя, будет различной для каждой подобласти (каждого участка). Поэтому при наклоне устройства в заданном направлении один из участков будет приходить в положение, оптимальное для наиболее интенсивного отражения света в сторону наблюдателя. Это приведет к схожему результату: яркие/темные области устройства будут казаться движущимися вдоль заданного направления.
В других предпочтительных вариантах первое оптически изменяющееся устройство может быть сконфигурировано так, что различные дифракционные цвета или интенсивности отражения представляются движущимися от одного участка к следующему в пределах каждого повторяющегося цикла вдоль заданного направления при наклоне устройства в направлении, перпендикулярном к заданному направлению. В подобных примерах при наклоне устройства вдоль заданного направления наблюдается оптически изменяющийся эффект иридесцентного интерференционного материала, а дифракционное или отражающее устройство остается статичным. При наклоне устройства вдоль перпендикулярного направления имеет место обратная ситуация. Если в каждый момент воспроизводится только один оптически изменяющийся эффект, контринтуитивный характер устройства приводит к сильному визуальному впечатлению и, следовательно, к высокому уровню защиты.
Если первое оптически изменяющееся устройство содержит дифракционную рельефную структуру (предпочтительно дифракционную решетку), этого можно добиться варьированием ориентации рельефной структуры в плоскости устройства от одного участка к следующему. В результате направления, по которым распределены различные цвета в дифракционном спектре, будут изменяться от одного участка к следующему, так что от каждой области к наблюдателю будет доходить различный цвет. При наклоне устройства в направлении, перпендикулярном оси, часть каждого дифракционного спектра, видимая наблюдателю, изменяется, так что и цвета представляются движущимися вдоль заданного направления (т.е. перпендикулярно направлению наклона).
Альтернативно, если первое оптически изменяющееся устройство содержит отражающую рельефную структуру, образованную набором отражающих граней, аналогичный эффект может быть достигнут варьированием ориентации граней в плоскости устройства от одного участка к следующему. В результате яркие/темные области устройства будут казаться движущимися вдоль заданного направления при наклоне, перпендикулярном к этому направлению.
В приведенных примерах циклический дифракционный эффект или эффект отражения демонстрируется при наклоне вдоль заданного направления или перпендикулярно ему. Однако в других предпочтительных вариантах рельефное устройство может быть сконфигурировано требующим, для проявления эффекта, наклона вдоль обоих этих направлений. Так, оптический эффект может возникать при наклоне вдоль направления, лежащего между заданным направлением и перпендикуляром к нему. Этого можно добиться варьированием от одного участка к следующему как шага рельефа (или наклона граней), так и ориентации рельефа. В данном случае будет также усилено визуальное различие между участками, что обострит восприятие эффекта движения.
Теоретическое обоснование данных эффектов следующее. Чтобы свет от конкретного дифракционного элемента или дифракционной решетки попал в глаз наблюдателя, свет должен удовлетворять уравнению дифракции. Примем, что в первых участках рельеф имеет одинаковую ориентацию, но различные шаги, и рассмотрим простейший случай, когда источник света является точечным и дающим монохроматическое направленное излучение (в предельном случае это лазер). При заданном положении источника света каждый участок будет направлять свет к глазу наблюдателя при одном определенном угле наклона. Как следствие, при наклоне устройства можно наблюдать, что участки последовательно "включаются" и "выключаются". Более конкретно, поскольку будет иметься скачок значения шага от одного участка к следующему, между соответствующими световыми лучами, дифрагируемыми каждым участком, будет иметься определенный угол, что приведет к разрывам по углу. Поэтому в процессе наклона между участками будут возникать угловые зоны, в которых дифракция света отсутствует, и это усилит впечатление анимации. Если еще добавить определенное изменение ориентации рельефной структуры между участками, это дополнительно увеличит разделение по углам, так что, чтобы перенаправить свет к глазу наблюдателя, нужно будет наклонять устройство не только по вертикали (вперед/назад), но также и слева направо.
Теперь предположим, что источник света является полихроматическим (например белым). Тогда для заданной геометрии освещения/рассматривания каждому участку будет соответствовать длина волны, удовлетворяющая условию дифракции. Следовательно, можно будет наблюдать последовательность участков, демонстрирующих последовательность цветов (в предпочтительной конструкции радужный спектр). Как и раньше, дополнительно варьируя ориентацию от участка к участку, можно изменять характеристики отклика устройства так, что для "включения" последовательных участков требуется также наклон слева направо. Такое выполнение желательно, поскольку на практике "белый" источник света, как правило, не будет точечным и может быть вытянутым вдоль оси, параллельной плоскости отражения. В этом случае каждым участком к глазу наблюдателя может дифрагироваться полоса цветов. Однако такая полоса означает меньшее цветонасыщение, т.е. меньшие различия между смежными участками и, соответственно, тенденцию к тому, чтобы все участки были видны одновременно. В результате уменьшится эффективность изменения цвета и/или пространственной анимации. Следовательно, введение определенной азимутальной ориентации полезно тем, что оно восстанавливает угловой разрыв и, следовательно, различимость участков.
Участкам могут придаваться разнообразные формы, которые могут быть одинаковыми или неодинаковыми для всех участков. Например, в предпочтительных вариантах каждый участок имеет форму линии, полоски, геометрической фигуры, символа или буквенно-цифрового знака. Например, если (по меньшей мере некоторые) участки примыкают друг к другу с образованием непрерывной области, например в форме линии, каждый участок может составлять часть, например отрезок или полоску, этой линии. Альтернативно, участки могут быть отделены друг от друга, и каждый из них может иметь форму символа или знака с получением, в частности, серии букв или цифр (например "А, В, С, D…") или многократных повторений одного символа или цифры (например "5, 5, 5, 5…"). Группа смежных участков может также в совокупности формировать геометрическую фигуру, символ или алфавитно-цифровой знак. Если по меньшей мере некоторые участки примыкают друг к другу вдоль заданного направления, а граница между одним участком и следующим за ним ориентирована, по существу, перпендикулярно заданному направлению, кажущееся движение от одного участка к следующему всегда происходит в заданном направлении.
В некоторых предпочтительных вариантах участки имеют, по существу, одинаковые размеры и форму. Это может иметь место, например, если каждый участок представляет собой полоску, образующую часть непрерывной области, такой как линия или знак. Такое выполнение может быть желательным, поскольку кажущаяся скорость движения будет постоянной по длине элемента. В альтернативных вариантах размеры и/или форма участков могут циклично варьировать вдоль заданного направления, предпочтительно при одинаковой длине с циклом повторений параметров рельефа дифракционной или отражающей рельефной структуры. Это соответствует цикличной природе самого отражающего или дифракционного рельефа и поэтому дополнительно усиливает визуальное впечатление.
В предпочтительных примерах длина каждого участка вдоль заданного направления составляет 0,5-5 мм, предпочтительно 1-2 мм. Чем больше участки, тем медленнее кажущееся движение вдоль заданного направления, так что точные размеры следует выбирать с учетом желательного эффекта. Однако приведенные размеры оказались приемлемыми. Аналогично, количество участков и длина повторяющегося цикла могут быть выбраны с учетом требований конкретного применения, но в предпочтительных примерах длина повторяющегося цикла параметров рельефа составляет 5-20 мм, предпочтительно 5-10 мм. Приведенные размеры соответствуют типичным размерам окошек для рассматривания защитной нити и аналогичных элементов, встраиваемых в банкноты; следовательно, в каждом окошке может быть сделан видимым по меньшей мере один полный повторяющийся цикл.
Защитное устройство (например защитную нить) можно встроить в защищенный документ, например бумажный, контролируемым и регулярным образом (например, как это известно из EP 1567714), так что в каждом окошке можно будет видеть известное количество участков (подобластей) или повторяющихся циклов. Как вариант, расположение участков может быть таким, чтобы в смежных окошках присутствовали различные повторения, обладающие эстетическими свойствами (например движения вдоль одного заданного направления, но в разные стороны).
Визуальный эффект будет зависеть также от количества участков, образующих каждый повторяющийся цикл параметров рельефа. Чем это количество больше, тем более плавным будет казаться наблюдаемое движение. В предпочтительных примерах количество участков, образующих каждый повторяющийся цикл, равно по меньшей мере трем, более предпочтительно по меньшей мере пяти.
Оба устройства могут быть сформированы на элементе полностью отделенными одно от другого. Однако в предпочтительных вариантах дифракционная или отражающая рельефная структура расположена и в первой, и во второй областях элемента, причем во второй области защитного элемента она, по существу, скрыта перекрывающим ее светопоглощающим материалом. Это позволяет обеспечить точное взаимное согласование положений двух областей и, следовательно, двух визуальных эффектов. Аналогично, желательно, чтобы иридесцентный интерференционный материал был расположен и в первой, и во второй областях элемента, будучи, по существу, скрытым в первой области элемента светом, дифрагированным или отраженным дифракционной или отражающей рельефной структурой. Усиливающий отражение слой также может присутствовать в обеих областях. В этом случае он будет аналогичным образом скрыт в первой области слоем светопоглощающего материала. Усиливающий отражение слой может быть непрерывным в зоне между первой и второй областями; однако, желательно, чтобы он отсутствовал в этой зоне с обеспечением, тем самым, разделения двух устройств.
Согласно второму аспекту изобретения предлагается защитный элемент, имеющий подложку, на которой находятся, по меньшей мере в области защитного элемента:
дифракционная или отражающая рельефная структура, присутствующая по меньшей мере в первых подобластях указанной области;
усиливающий отражение материал, который присутствует по меньшей мере в первых подобластях указанной области, нанесен на дифракционную или отражающую рельефную структуру и воспроизводит ее контуры;
светопоглощающий материал, присутствующий во вторых подобластях указанной области, которые не пересекаются с первыми подобластями, причем первые подобласти расположены между вторыми подобластями с обеспечением возможности формирования, совместно материалом, усиливающим отражение, и светопоглощающим материалом, полутонового или экранированного паттерна, наблюдаемого в пределах указанной области, и
не являющийся непрозрачным слой иридесцентного интерференционного материала, покрывающий по меньшей мере вторые подобласти светопоглощающего материала.
При этом в зонах расположения светопоглощающего материала видимым является визуальный эффект, создаваемый иридесцентным интерференционным материалом. В расположенных между ними зонах, в которых присутствуют материал, усиливающий отражение, и дифракционная или отражающая рельефная структура, видимым является визуальный эффект, создаваемый дифракционной или отражающей рельефной структурой, так что оба визуальных эффекта представляются наложенными друг на друга в пределах указанной области.
В первых подобластях эффект дифракционного или отражающего рельефа делается видимым посредством усиливающего отражение материала в сочетании с рельефной структурой. Под "воспроизведением контуров рельефа" понимается, что усиливающий отражение материал следует за вертикальным, т.е. выходящим из плоскости устройства, профилем рельефа.
Как было определено выше, "иридесцентный интерференционный материал" способен при наклоне демонстрировать, например, эффект цветового сдвига. Светопоглощающий материал может содержать, например, материал с черной или иной темной окраской, в частности краску. Он способен сделать покрывающий его иридесцентный интерференционный материал видимым во вторых подобластях указанной области за счет поглощения рассеянного излучения (не являющегося светом, отраженным материалом), которое иначе могло бы подавить и скрыть оптически изменяющийся эффект. Следует, однако, отметить, что (как будет пояснено далее) светопоглощающий материал необязательно должен поглощать излучение на всех длинах волн (в УФ и видимом диапазонах), а его поглощение на этих длинах волн необязательно должно быть равным 100%.
Благодаря выполнению первых и вторых подобластей в соответствии с полутоновым или экранированным паттерном визуальные эффекты, создаваемые иридесцентным интерференционным материалом и дифракционным или отражающим устройством, оказываются наложенными один на другой, т.е. оба они видны в одной и той же области элемента, причем один эффект образует фон для другого. Это значительно усиливает визуальную интеграцию двух устройств и делает подделку с применением отдельных интерференционного и дифракционного/отражающего устройств предельно трудной, если не невозможной. Действительно, чтобы имитировать такой результат, было бы необходимо вырезать и точно переплести друг с другом многочисленные мелкие фрагменты двух устройств.
Под полутоновым или экранированным паттерном понимается набор элементов паттерна, например линий, точек, геометрических фигур, символов или алфавитно-цифровых знаков, которые могут быть образованы в подобластях светопоглощающего материала или материала, усиливающего отражение, или заданы разрывами в любом из этих материалов (т.е. элементы паттерна могут быть позитивными или негативными). Набор элементов паттерна предпочтительно является регулярным в терминах их расположения и шага. Так, элементы паттернов могут быть распределены по ортогональной или гексагональной сетке. Размеры элементов паттерна и набора элементов в целом обычно выбирают такими, чтобы при рассматривании по меньшей мере с нормального расстояния (например 20 см или более) индивидуальные элементы паттернов были неразличимы невооруженным глазом, т.е. чтобы область казалась однородной. Если же плотность полутонового или экранированного паттерна варьирует в пределах области, то область должна восприниматься как изображение или иной эффект, обусловленный изменениями плотности паттерна. Термин "плотность паттерна" характеризует долю поверхности области, демонстрирующую каждый визуальный эффект: плотность паттерна 0% соответствует доле поверхности области, демонстрирующей иридесцентную интерференцию, равной нулю (или, эквивалентно, доле поверхности, демонстрирующей эффект дифракции/отражения, равной 100%). Плотность 100% соответствует обратному соотношению.
В некоторых предпочтительных вариантах плотность полутонового или экранированного паттерна варьирует в пределах указанной области, предпочтительно с включением одного или более дискретных переходов между различными значениями плотности паттерна или ее постепенное изменение.
По меньшей мере в первой части области светопоглощающий материал будет присутствовать при плотности паттерна менее 100%, предпочтительно 5-85%, более предпочтительно 10-60%, еще более предпочтительно 20-25%. Как уже упоминалось, плотность внутри этой части может варьировать. В некоторых предпочтительных вариантах во второй части области светопоглощающий материал присутствует при плотности паттерна, составляющей, по существу, 100%. В предположении, что иридесцентный интерференционный материал присутствует на части области, его эффект будет доминировать, как это описано выше. В третьей части области плотность паттерна светопоглощающего материала составляет, по существу, 0%. В этом случае видимым будет только дифракционное или отражающее устройство. В конкретных предпочтительных вариантах первые части (подобласти) будут находиться между третьими и вторыми подобластями, причем плотность в них будет плавно изменяться от 100% до 0%.
В некоторых случаях вариация плотности паттерна может просто создавать видимый градиент между двумя эффектами. Однако в других предпочтительных примерах плотность полутонового или экранированного паттерна варьирует более сложным образом, чтобы были сформированы знаки, такие как изображение, символ, логотип и/или алфавитно-цифровой знак (алфавитно-цифровые знаки). "Темные" части изображения могут соответствовать, например, более высокой плотности паттерна светопоглощающего материала, а участки "оптического излучения" - низкой плотности паттерна.
В зависимости от желательного визуального эффекта размеры элементов паттернов могут быть такими, чтобы они были неразличимы невооруженным глазом, обеспечивая "гладкий" вид с высоким разрешением. Альтернативно, может быть желательным более "пикселированный" вид. Следовательно, в некоторых предпочтительных вариантах полутоновый или экранированный паттерн может быть сформирован элементами паттерна с размерами, обеспечивающими их индивидуальную неразличимость невооруженным глазом и предпочтительно выбранными в интервале 50-100 мкм. В других предпочтительных вариантах полутоновый или экранированный паттерн может быть сформирован элементами паттерна с размерами, обеспечивающими их индивидуальную различимость и предпочтительно выбранными в интервале 0,25-1 мм, более предпочтительно близкими к 0,5 мм.
Чтобы достичь описанного результата, конструкции защитного элемента можно придавать различные формы. В первом предпочтительном варианте усиливающий отражение материал покрывает всю область (т.е. не только первые, но также и вторые подобласти и любые разрывы между ними), а светопоглощающий материал расположен поверх усиливающего отражение материала во вторых подобластях. Если дифракционная или отражающая рельефная структура присутствует по меньшей мере во всех частях вне вторых подобластей, это гарантирует, что эффект дифракции/отражения проявляется как непрерывный фон для эффекта иридесцентной интерференции при отсутствии разрывов между ними. Такое выполнение желательно, когда усиливающий отражение материал присутствует в форме металлического слоя, который может быть нанесен, например, осаждением в вакууме. В типичных случаях такие варианты нанесения приводят к покрыванию всей открытой поверхности. Если же требуется только селективное покрытие, должна быть проведена также операция (например травление) по удалению материала с любой области, в которой он не должен находиться. В рассматриваемом примере усиливающий отражение слой скрыт во вторых подобластях (где он не должен быть виден) светопоглощающим слоем, так что какая-либо операция по удалению не является обязательной (хотя ее можно использовать, чтобы обеспечить декоративную деметаллизацию, если это представляется желательным).
Данный вариант предпочтительно содержит также прозрачный материал, нанесенный поверх усиливающего отражение материала по меньшей мере в первых подобластях, в которых не присутствует светопоглощающий материал. Прозрачный материал предпочтительно действует как резист, предотвращающий удаление материала, усиливающего отражение, из первых подобластей при выполнении любой операции травления, упомянутой выше. Дополнительно или альтернативно, прозрачный материал может нести краситель или другое вещество, которое модифицирует вид дифракционного или отражающего устройства, как это будет пояснено далее.
Прозрачный материал может присутствовать только в первых подобластях, тогда как во вторых подобластях светопоглощающий материал может быть нанесен на материал, усиливающий отражение (и, как вариант, действующий также как резист). Альтернативно, прозрачный материал может присутствовать во всей указанной области. При этом во вторых подобластях, где присутствует светопоглощающий материал, либо прозрачный материал расположен между светопоглощающим материалом и усиливающим отражение материалом, либо светопоглощающий материал расположен между прозрачным материалом и усиливающим отражение материалом. Поскольку светопоглощающий материал будет виден сквозь прозрачный материал, одинаковый результат будет достигнут в обоих вариантах. Эти варианты минимизируют требования к точности пространственного согласования в процессе изготовления, поскольку первые подобласти, по существу, задаются нанесением светопоглощающего материала на вторые подобласти, т.е. в той же самой операции.
Во втором предпочтительном варианте усиливающий отражение материал присутствует только в первых подобластях. Это может быть полезно, когда усиливающий отражение материал наносится посредством селективной технологии, такой как печать, например, в случае металлической краски. В таких вариантах первые подобласти предпочтительно заполняют, по существу, зоны, расположенные между вторыми подобластями. В данном случае окончательный вид будет, по существу, таким же, как в первом варианте, рассмотренном выше. Однако такое выполнение не является обязательным, и может оказаться целесообразным оставить разрывы между первыми и вторыми подобластями, например, если желателен полупрозрачный вид.
Не являющийся непрозрачным слой иридесцентного интерференционного материала требуется наносить только в подобластях, в которых он должен быть видимым, т.е. в тех, в которых присутствует светопоглощающий материал. Такое выполнение может иметь место, когда нанесение осуществляют селективным способом, таким как печать. Однако иридесцентный интерференционный материал может быть нанесен поверх и вторых подобластей светопоглощающего материала, и зон, расположенных между ними. Это обусловлено тем, что в этих зонах, в которых светопоглощающий материал отсутствует, визуальный эффект иридесцентного интерференционного материала будет подавляться светом, отраженным от других слоев защитного элемента, т.е. фактически не будет виден. Такая ситуация имеет место, в частности, когда иридесцентный интерференционный материал нанесен в первых подобластях, где его присутствие будет скрыто светом, дифрагированным или отраженным рельефной структурой. В особо предпочтительных вариантах не являющийся непрозрачным слой иридесцентного интерференционного материала покрывает всю область. Это минимизирует требования к точности пространственного согласования при нанесении иридесцентного интерференционного материала.
Дифракционная или отражающая рельефная структура должна присутствовать только в тех областях защитного элемента, в которых должен быть виден эффект дифракции/отражения, т.е. в первых подобластях. Этого можно добиться соответствующей конфигурацией инструмента, применяемого для формирования (например тиснением) в заданной области рельефной структуры или селективным нанесением лака (в случае применения технологии профилирования/отверждения). В таких случаях при нанесении усиливающего отражение слоя и светопоглощающего материала не требуется обеспечивать пространственное согласование с рельефом. В более предпочтительных вариантах дифракционная или отражающая рельефная структура сконфигурирована распространяющейся на всю указанную область. В этом случае точного согласования по положению между ней и последующими материалами не требуется (хотя все же оно может быть желательным). Оптический эффект, создаваемый рельефной структурой, будет виден только там, где нанесен усиливающий отражение материал и где он не скрыт светопоглощающим материалом.
Следует отметить, что в рамках второго аспекта изобретения применима дифракционная или отражающая рельефная структура любого типа, демонстрирующая любой желательный визуальный эффект. Например, она может быть голограммой или кинеграммой с любым желательным вариантом воспроизведения изображения. Альтернативно, она может быть дифракционной решеткой или множеством отражающих граней. Однако в особо предпочтительных примерах используется такая же дифракционная или отражающая рельефная структура, что и примененная в первом аспекте изобретения, чтобы реализовать также преимущества, описанные при рассмотрении первого аспекта. Таким образом, дифракционная или отражающая рельефная структура, которая предпочтительно распространяется на всю область защитного элемента, образована множеством участков, расположенных в циклически повторяющейся последовательности вдоль заданного на защитном элементе направления и совместно формирующих указанную область. При этом параметры рельефа дифракционной или отражающей рельефной структуры варьируют от одного участка к следующему в пределах каждого повторяющегося цикла, так что при любом угле рассматривания каждый участок любого повторяющегося цикла способен демонстрировать дифракционный цвет или отражательную способность, отличающийся (отличающуюся) от других участков в пределах каждого повторяющегося цикла вдоль заданного направления.
В рамках второго аспекта изобретения предлагается также способ изготовления защитного элемента, включающий следующие операции:
формируют дифракционную или отражающую рельефную структуру по меньшей мере в первых подобластях в составе области защитного элемента;
наносят на дифракционную или отражающую рельефную структуру, по меньшей мере в первых подобластях указанной области, усиливающий отражение материал, повторяющий контуры дифракционной или отражающей рельефной структуры;
наносят светопоглощающий материал во вторых подобластях указанной области, которые не пересекаются с первыми подобластями, причем первые подобласти расположены между вторыми подобластями с обеспечением возможности формирования, совместно материалом, усиливающим отражение, и светопоглощающим материалом, полутонового или экранированного паттерна, наблюдаемого в пределах указанной области, и
наносят во вторых подобластях, по меньшей мере поверх светопоглощающего материала, не являющийся непрозрачным слой иридесцентного интерференционного материала.
В результате в зонах расположения светопоглощающего материала видимым является визуальный эффект, создаваемый иридесцентным интерференционным материалом, а в расположенных между ними зонах, в которых присутствует усиливающий отражение материал, видимым является визуальный эффект, создаваемый дифракционной или отражающей рельефной структурой, причем оба визуальных эффекта представляются наложенными друг на друга в пределах указанной области.
Изготовленный данным способом защитный элемент обеспечивает сильную визуальную интеграцию между двумя эффектами и, следовательно (как показано выше), высокий уровень защиты. Следует отметить, что усиливающий отражение материал и светопоглощающий материал необязательно наносить в описанном порядке: допустимо их нанесение в обратном порядке или одновременное нанесение.
Как было упомянуто выше, защитный элемент может быть сконструирован с применением различных технологий. В одном предпочтительном варианте усиливающий отражение материал наносят во всей указанной области (т.е. не только в первых подобластях), а светопоглощающий материал наносят поверх усиливающего отражение материала во вторых подобластях. В результате усиливающий отражение материал образует непрерывный фон для светопоглощающего материала. Это желательно, например, если усиливающий отражение материал был нанесен посредством неселективного процесса, такого как осаждение в вакууме. Способ предпочтительно включает также нанесение прозрачного материала поверх усиливающего отражение материала по меньшей мере в первых подобластях, в которых не присутствует светопоглощающий материал. Прозрачный материал может действовать как резист, защищающий усиливающий отражение материал в ходе дальнейших операций, таких как травление, и/или может использоваться, чтобы модифицировать вид дифракционного/отражающего устройства. Прозрачный материал требуется наносить только в первых подобластях, причем в этом случае его предпочтительно наносят при согласовании по положению со светопоглощающим материалом, чтобы точно задать полутоновый или экранированный паттерн. В особо предпочтительных вариантах прозрачный материал наносят поверх усиливающего отражение материала во всей области до или после нанесения светопоглощающего материала во вторых подобластях. В этом случае требования по пространственному согласованию между прозрачным и светопоглощающим материалами, по существу, отпадают, поскольку нанесение светопоглощающего материала задает первые и вторые подобласти в ходе единственной операции (первыми подобластями становятся подобласти, не покрытые светопоглощающим материалом).
Как было упомянуто выше, слой, усиливающий отражение, может распространяться на любые промежутки между первыми и вторыми подобластями (т.е. между подобластями с дифракционным/отражающим устройством и подобластями с интерференционным устройством). Однако в предпочтительных вариантах способ дополнительно включает удаление любого участка усиливающего отражения слоя, не покрытого прозрачным материалом или светопоглощающим материалом. В результате между различными визуальными эффектами могут быть сформированы промежутки (разрывы), что продемонстрирует достигнутую высокую степень согласованности между устройствами и, следовательно, дополнительно повысит уровень защиты, а также будет способствовать получению полупрозрачного устройства. Удаление может, например, производиться посредством травления. В этом случае прозрачный и/или светопоглощающий материалы предпочтительно являются резистами, так что они защищают нижележащий усиливающий отражение материал от реактива травления. Названные материалы необязательно должны быть резистами: действительно, на всю область может быть нанесен прозрачный резист, чтобы защитить усиливающий отражение материал, который затем покрывают светопоглощающим материалом (например краской) согласно полутоновому или экранированному паттерну с целью создать описанный визуальный эффект.
В альтернативных вариантах усиливающий отражение материал наносят только в первых подобластях. Это может иметь место, если данный материал наносят посредством селективного процесса, такого как печать, или если перед нанесением светопоглощающего материала осуществляют процесс деметаллизации. Первые подобласти предпочтительно, по существу, заполняют зоны между вторыми подобластями. Во вторых подобластях светопоглощающий материал предпочтительно наносят на поверхность, которая несет усиливающий отражение материал в первых подобластях. Этой поверхностью может быть сама рельефная структура, если она продолжается во вторых подобластях.
Как было упомянуто, иридесцентный интерференционный материал должен обязательно присутствовать только во вторых подобластях, в которых он является видимым. Однако его предпочтительно наносят поверх вторых подобластей светопоглощающего материала и расположенных между ними зон. Наиболее желательно нанести не являющийся непрозрачным слой иридесцентного интерференционного материала во всей области.
Аналогично, дифракционная или отражающая рельефная структура должна обязательно присутствовать только в первых подобластях, но ее предпочтительно конфигурируют распространяющейся на всю область.
Способ по изобретению может быть адаптирован для изготовления защитного элемента, обладающего любыми из рассмотренных признаков.
Согласно третьему аспекту изобретения предлагается защитный элемент, имеющий подложку, на которой находятся, по меньшей мере в области защитного элемента:
дифракционная или отражающая рельефная структура, присутствующая, в соответствии с первым паттерном, по меньшей мере в первых подобластях указанной области;
усиливающий отражение материал, присутствующий, в соответствии с первым паттерном, в первых подобластях указанной области, нанесенный на дифракционную или отражающую рельефную структуру и воспроизводящий ее контуры;
светопоглощающий материал, присутствующий, в соответствии со вторым паттерном, во вторых подобластях указанной области, причем первый паттерн и/или второй паттерн содержат (содержит) множество дискретных элементов паттернов, и
не являющийся непрозрачным слой иридесцентного интерференционного материала, покрывающий по меньшей мере вторые подобласти светопоглощающего материала.
При этом первый и второй паттерны взаимно согласованы по положению, а части каждого паттерна поочередно располагаются то с одной, то с другой стороны прямой линии, задающей ось защитного элемента, находясь при этом с противоположной стороны указанной линии относительно частей другого паттерна. В зонах расположения усиливающего отражение слоя, заданных первым паттерном, видимым является визуальный эффект, создаваемый дифракционной или отражающей рельефной структурой, а в зонах расположения светопоглощающего материала, заданных вторым паттерном, видимым является визуальный эффект, создаваемый не являющимся непрозрачным иридесцентным интерференционным материалом, так что два визуальных эффекта могут наблюдаться в любой зоне с противоположных сторон прямой линии, чередуясь друг с другом вдоль оси защитного элемента.
Здесь также в первых подобластях указанной области эффект дифракционного или отражающего рельефа делается видимым посредством усиливающего отражение материала в сочетании с рельефной структурой. Под "воспроизведением контуров рельефа" снова понимается, что усиливающий отражение материал следует за вертикальным, т.е. выходящим из плоскости устройства профилем рельефа.
Как было отмечено выше, "иридесцентный интерференционный материал" способен при наклоне демонстрировать, например, эффект цветового сдвига. Светопоглощающий материал может содержать, например, материал с черной или иной темной окраской, в частности краску. Он способен сделать покрывающий его иридесцентный интерференционный материал видимым во вторых подобластях указанной области за счет поглощения рассеянного излучения (не являющегося светом, отраженным материалом), которое иначе могло бы подавить и скрыть оптически изменяющийся эффект. Следует, однако, отметить, что (как будет пояснено далее) светопоглощающий материал необязательно должен поглощать излучение на всех длинах волн (в УФ и видимом диапазонах), а его поглощение на этих длинах волн необязательно должно быть равным 100%.
Расположение первого и второго паттернов альтернативно с каждой стороны прямой линии усиливает визуальную интеграцию двух оптически изменяющихся эффектов, поскольку паттерны выглядят "сцепленными". В дополнение, значительно возрастают трудности имитирования элемента путем использования отдельных дифракционного/отражающего и интерференционного устройств, поскольку желательный вид не может быть достигнут помещением двух законченных устройств одно рядом с другим. Вместо этого потребуется вырезать отдельные части каждого устройства и точно позиционировать их по обе стороны прямолинейной осевой линии, а это связано со значительными трудностями. Защитный элемент предпочтительно выполнен удлиненным (например является защитной нитью или полоской) и, наиболее предпочтительно, имеет прямолинейную ось, предпочтительно параллельную продольной оси защитного элемента.
Первый и второй паттерны образованы элементами паттернов, каждый из которых задан одной или более из соответствующих первых или вторых подобластей. По меньшей мере один паттерн будет содержать многочисленные дискретные элементы паттерна, чтобы сформировать описанную выше "сцепленную" конфигурацию. При этом другой паттерн может (если это желательно) содержать единственный элемент паттерна, который переходит с одной стороны оси на другую. Если оба паттерна состоят из дискретных элементов, все эти элементы могут отстоять от прямолинейной оси. Однако в предпочтительных вариантах по меньшей мере один из первого и второго паттернов (предпочтительно каждый) содержит по меньшей мере один элемент паттерна, который пересекает ось. Например, один или каждый паттерн может содержать одну или более частей синусоиды, "квадратной волны" или "зигзагообразной" линии.
Элементы первого паттерна могут примыкать к элементам второго паттерна. Однако в особо предпочтительных вариантах первый и второй паттерны сконфигурированы с оставлением разрывов между элементами первого паттерна и элементами второго паттерна, составляющих менее 1 мм, предпочтительно менее 0,5 мм. Должно быть понятно, что нет необходимости создавать такие разрывы между всеми парами элементов, причем в типичном случае, в дополнение или альтернативно к отсутствию разрывов между двумя элементами, в комбинированном паттерне могут иметься более крупные разрывы. Однако созданием по меньшей мере нескольких подобных разрывов между элементами различных паттернов можно продемонстрировать точность пространственного согласования между различными оптическими устройствами, которая, следовательно, будет требоваться и от подделки.
Как уже упоминалось, в некоторых вариантах оба паттерна могут содержать многочисленные элементы паттернов. В других вариантах первый или второй паттерн может содержать один непрерывный элемент паттерна, вытянутый вдоль оси паттерна и пересекающий ее, предпочтительно в различных местах. В этом случае другой паттерн может содержать многочисленные отдельные элементы, расположенные по обеим сторонам непрерывного элемента паттерна, чтобы создать визуальное впечатление, будто этот паттерн также является непрерывным элементом, расположенным под первым элементом. Альтернативно, впечатление двух переплетенных непрерывных элементов можно создать формированием обоих паттернов из многочисленных элементов паттернов, расположенных так, чтобы создать впечатление, что оба паттерна проходят друг над другом поочередно по длине устройства.
В предпочтительных вариантах первый и второй паттерны, по существу, зеркально симметричны относительно указанной оси. Это дополнительно усиливает визуальную интеграцию двух устройств, поскольку создает впечатление присутствия единственного элемента. Кроме того, такое выполнение можно использовать, чтобы демонстрировать пространственное согласование между двумя паттернами, поскольку их можно легко сравнивать друг с другом. В других предпочтительных вариантах первый и второй паттерны, по существу, одинаковы, при этом первый паттерн смещен вдоль оси относительно второго паттерна. Например, каждый паттерн может иметь вид синусоиды, причем две синусоиды взаимно смещены так, что они представляются рассогласованными по фазе, предпочтительно на половину длины волны. Целесообразно выполнить первый и/или второй паттерны периодически повторяющимися вдоль оси.
Защитный элемент может быть реализован различными путями. В первом предпочтительном варианте усиливающий отражение материал дополнительно нанесен во вторых подобластях указанной области, заданных вторым паттерном, а светопоглощающий материал нанесен на усиливающий отражение материал. Такое выполнение предпочтительно, если усиливающий отражение материал первоначально наносится на всю область, а затем селективно удаляется. Однако в других вариантах этот материал может быть нанесен селективно, например только в первых подобластях, а светопоглощающий материал может быть нанесен, смежно с ним, на ту же самую несущую поверхность. Например, если дифракционная или отражающая рельефная структура дополнительно присутствует во вторых подобластях, заданных вторым паттерном, светопоглощающий материал может быть нанесен на дифракционную или отражающую рельефную структуру.
В некоторых предпочтительных примерах защитный элемент дополнительно содержит прозрачный материал, нанесенный поверх усиливающего отражение материала в соответствии с первым паттерном. Прозрачный материал может действовать как резист, если участки усиливающего отражение материала должны быть удалены, например, травлением, и/или он может содержать краситель или аналогичное вещество, чтобы модифицировать вид дифракционного/отражающего устройства.
Как и в рамках второго аспекта изобретения, не являющийся непрозрачным слой иридесцентного интерференционного материала необходим только во вторых подобластях, но может быть нанесен поверх усиливающего отражение материала в первых подобластях и поверх светопоглощающего материала во вторых подобластях, поскольку в первых подобластях его эффект будет подавлен светом, отраженным от других слоев защитного элемента. Наиболее предпочтительно, чтобы не являющийся непрозрачным слой иридесцентного интерференционного материала покрывал всю область.
Аналогично, дифракционная или отражающая рельефная структура необходима только в первых подобластях, но желательно сконфигурировать ее распространяющейся на всю указанную область.
Следует отметить, что согласно третьему аспекту изобретения дифракционная или отражающая рельефная структура может быть любого типа и может демонстрировать любой желательный визуальный эффект. Например, она может быть голограммой или кинеграммой с любым желательным вариантом воспроизведения изображения. Альтернативно, она может быть дифракционной решеткой или множеством отражающих граней. Однако в особо предпочтительных примерах используется такая же дифракционная или отражающая рельефная структура, что и примененная в первом аспекте изобретения, чтобы реализовать также преимущества, описанные при рассмотрении первого аспекта. Таким образом, дифракционная или отражающая рельефная структура, которая предпочтительно распространяется на всю область защитного элемента, образована множеством участков, расположенных в циклически повторяющейся последовательности вдоль заданного на защитном элементе направления (предпочтительно вдоль прямолинейной оси) и совместно формирующих указанную область. При этом параметры рельефа дифракционной или отражающей рельефной структуры варьируют от одного участка к следующему в пределах каждого повторяющегося цикла, так что при любом угле рассматривания каждый участок любого повторяющегося цикла способен демонстрировать дифракционный цвет или отражательную способность, отличающийся (отличающуюся) от других участков в пределах каждого повторяющегося цикла, и так, что при наклоне устройства различные дифракционные цвета или интенсивности отражения представляются движущимися вдоль заданного направления от одного участка к следующему в пределах каждого повторяющегося цикла.
В рамках третьего аспекта изобретения предлагается также способ изготовления защитного элемента, включающий следующие операции:
формируют, в соответствии с первым паттерном, дифракционную или отражающую рельефную структуру по меньшей мере в первых подобластях области защитного элемента;
наносят, в соответствии с первым паттерном, на дифракционную или отражающую рельефную структуру в подобластях указанной области усиливающий отражение материал, повторяющий контуры дифракционной или отражающей рельефной структуры;
наносят, в соответствии со вторым паттерном, светопоглощающий материал во вторых подобластях указанной области, причем первый паттерн и/или второй паттерн содержат (содержит) множество дискретных элементов паттернов, и
наносят во вторых подобластях не являющийся непрозрачным слой иридесцентного интерференционного материала по меньшей мере поверх светопоглощающего материала.
При этом первый и второй паттерны взаимно согласовывают по положению и размещают части каждого паттерна поочередно то с одной, то с другой стороны прямой линии, задающей ось защитного элемента, причем так, что они находятся на противоположной стороне указанной линии относительно частей другого паттерна, тогда как в зонах расположения усиливающего отражение слоя, заданных первым паттерном, видимым является визуальный эффект, создаваемый дифракционной или отражающей рельефной структурой, а в зонах расположения светопоглощающего материала, заданных вторым паттерном, видимым является визуальный эффект, создаваемый не являющимся непрозрачным иридесцентным интерференционным материалом. В результате два визуальных эффекта могут наблюдаться в любой зоне с противоположных сторон прямой линии, чередуясь друг с другом вдоль оси защитного элемента.
Изготовленный этим способом защитный элемент обеспечивает значительную визуальную интеграцию двух эффектов и, следовательно (как показано выше), высокий уровень защиты.
Следует, в частности, отметить, что операция нанесения усиливающего отражение материала в первых подобластях может быть осуществлена, если это представляется желательным, нанесением этого материала (без формирования паттерна) на всю область или ее часть с последующим удалением (например травлением) материала так, чтобы сохранить его присутствие по меньшей мере в первых подобластях, соответствующих первому паттерну. В этом случае усиливающий отражение материал может оставаться также, под светопоглощающим материалом, во вторых подобластях, соответствующих второму паттерну. Таким образом, светопоглощающий материал может быть нанесен на слой, усиливающий отражение.
Альтернативно, если усиливающий отражение материал наносят только в первых подобластях, например посредством селективного процесса, такого как печать, светопоглощающий материал может быть нанесен рядом с материалом, усиливающим отражение, на ту же несущую поверхность. Например, если дифракционная или отражающая рельефная структура дополнительно сформирована во вторых подобластях указанной области, заданных вторым паттерном, светопоглощающий материал может быть нанесен на дифракционную или отражающую рельефную структуру.
В предпочтительных вариантах способ дополнительно включает нанесение прозрачного материала поверх усиливающего отражение материала в соответствии с первым паттерном. Прозрачный материал может использоваться как резист при последующей операции травления и/или чтобы модифицировать вид дифракционного/отражающего устройства.
Способ предпочтительно включает также удаление любого участка усиливающего отражение материала, не покрытого прозрачным материалом или светопоглощающим материалом. Это удаление может производиться, например, посредством травления. В этом случае прозрачный материал и/или светопоглощающий материал предпочтительно являются резистами, так что они защищают нижележащий усиливающий отражение материал от реактива травления. Названные материалы необязательно должны быть резистами: действительно, прозрачный резист может быть нанесен и на первый, и на второй паттерны, чтобы защитить усиливающий отражение материал, который затем покрывают светопоглощающим материалом (например краской) в соответствии со вторым паттерном, чтобы создать описанный визуальный эффект. В этом случае между различными визуальными эффектами могут быть созданы разрывы, которые демонстрируют высокий уровень требуемой согласованности между устройствами и, следовательно, дополнительно увеличивают уровень защиты.
Способ по изобретению может быть адаптирован для изготовления защитного элемента, обладающего любыми из рассмотренных признаков.
Если не оговорено обратное, приводимые далее предпочтительные признаки могут содержаться в изобретении, выполненном согласно его первому, второму или третьему аспекту.
Защитный элемент предпочтительно содержит одну или более, по существу, прозрачных областей, в которых отсутствуют усиливающий отражение и светопоглощающий материалы и которые предпочтительно формируют декоративный паттерн или негативные знаки, такие как алфавитно-цифровые знаки, символы или логотипы. Например, прозрачные области могут формировать текст или другие знаки, которые видны при рассматривании на просвет с удерживанием защитного элемента перед источником подсветки. Прозрачные области могут быть ограничены областями, соответствующими одному или обоим оптически изменяющимся эффектам.
Усиливающий отражение слой может быть непрерывным или (в других предпочтительных вариантах) сформированным в соответствии с экранированным или полутоновым паттерном, или он может быть полупрозрачным (например полупрозрачным металлическим слоем с толщиной 35 нм или менее). Такое выполнение может использоваться для включения в защитный элемент дополнительной информации, например варьированием плотности экранированного или полутонового паттерна, чтобы сформировать изображение или аналогичный компонент. Альтернативно, оно может быть использовано, чтобы сделать устройство полупрозрачным, так что его можно будет прикрепить поверх распечатанной информации, например, чтобы не скрыть ее полностью. Это может также оказаться желательным, если элемент должен быть виден в окошке документа.
Усиливающий отражение материал предпочтительно содержит металл или металлический сплав (например алюминий, медь или хром), материал, содержащий отражающие, предпочтительно металлические, частицы, или материал, отличающийся по показателю преломления от материала, в котором сформирована рельефная структура (например материалы с высоким показателем преломления (ВПП-материалы), в частности ZnS).
В особо предпочтительных примерах усиливающий отражение материал является электропроводным материалом (предпочтительно металлом) и образует по меньшей мере одну непрерывную проводящую дорожку от одного до другого конца защитного элемента. При этом по меньшей мере часть указанной дорожки предпочтительно скрыта иридесцентным интерференционным материалом. Такое выполнение желательно в связи с тем, что непрерывную проводящую дорожку можно детектировать (например, с помощью емкостного зонда, поскольку она будет разрушать или модифицировать электрическое поле вокруг зонда) и, следовательно, использовать как дополнительный аутентифицирующий признак. При этом ее присутствие не выявляется при простой визуальной инспекции защитного элемента, поскольку отражающее/дифракционное устройство (которое может рассматриваться как, возможно, электропроводное) не является видимым по всей длине дорожки, т.к. оно прерывается по меньшей мере в одном месте (предпочтительно во многих местах) иридесцентным интерференционным устройством, которое не кажется электропроводным. Поэтому человек, надеющийся изготовить поддельный защитный элемент, едва ли включит в него подобную проводящую дорожку, и ее отсутствие может быть использовано как дополнительный признак, указывающий на подделку.
Защитный элемент предпочтительно содержит также любое из следующих веществ: люминесцентное вещество, флуоресцентное вещество, фосфоресцентное вещество, краситель для видимой области, магнитное вещество, пьезохромное вещество или термохромное вещество. Данное вещество (данные вещества) можно включить в один или более описанных слоев или в один или более дополнительных слоев.
Прозрачный материал (если он используется) может быть оптически бесцветным. Однако в предпочтительных примерах он может содержать краситель для видимой области и/или люминесцентное, флуоресцентное или фосфоресцентное вещество. Краситель для видимой области придаст цветовой оттенок по меньшей мере тем областям, в которых является видимым отражающее или дифракционное устройство. Однако предпочтительными могут оказаться люминесцентные, флуоресцентные или фосфоресцентные вещества, особенно те, которые являются невидимыми для человеческого глаза при стандартном освещении (в видимой области), но испускают свет при нестандартном освещении (например невидимом, таком как использующее УФ и ИК излучения), так что эти вещества служат дополнительным средством защиты. Добавление любого из этих веществ создает также преимущество при изготовлении, поскольку положение прозрачного резиста можно будет детектировать оптическим методом, что облегчит его точное согласование по положению со светопоглощающим материалом. Этого можно достичь также добавлением вещества, детектируемого только на длинах волн вне видимого спектра, поскольку для такого детектирования можно использовать соответствующий прибор. Прозрачный материал предпочтительно является резистом, т.е. он будет защищать нижележащий слой от реактива травления.
Светопоглощающий материал поглощает по меньшей мере 70% падающего на него света, предпочтительно по меньшей мере 80%, более предпочтительно по меньшей мере 90%. Под светом понимается все излучение на длинах волн в диапазоне 380-750 нм. Соответственно, светопоглощающий материал является достаточно непрозрачным, предпочтительно способным пропускать за один проход менее 30% падающего на него света, более предпочтительно менее 20%, еще более предпочтительно менее 10%, наиболее предпочтительно, по существу, непрозрачным. Желательно, чтобы светопоглощающий материал имел темный, предпочтительно черный, цвет, хотя допустимы, как альтернативы, темно-синий или темно-зеленый цвета. Так, светопоглощающий материал может содержать темный краситель или пигмент, такой как углеродная сажа. Светопоглощающий материал может также содержать магнитное или электропроводное вещество, которое может совпадать с пигментом, придающим материалу его цвет и/или светопоглощающие свойства, или отличаться от этого пигмента.
Как было упомянуто выше, в предпочтительных примерах светопоглощающий материал является резистом.
В рамках любого аспекта изобретения защитный элемент предпочтительно содержит дополнительно слой магнитного материала (например магнитной краски), предпочтительно нанесенный в соответствии с паттерном для получения магнитного кодирования. При этом магнитный материал предпочтительно скрыт слоем, усиливающим отражение, и/или иридесцентным интерференционным материалом. Тем самым обеспечивается еще один аутентифицирующий признак. Альтернативно, защитный элемент может содержать прозрачный магнитный слой, описанный в EP 1497141 и WO 2009/053673 А1.
Под "кодированием" понимается система для передачи скрытой, в частности секретной, информации, содержание которой передается с использованием машиночитаемых элементов, конфигурацию которых выбирают такой, чтобы сделать информацию не имеющей смысла при обычном рассмотрении. Более конкретно, имеется в виду пространственный код, т.е. информацию несет скорее относительное положение индивидуальных элементов, чем их вид.
В одном примере магнитные области сформированы магнитной краской, такой как оксид железа или другой материал на основе железа, никеля или кобальта. Приемлемы также ферриты, например феррит бария, и сплавы, например AlNiCo или NdFeCo. Могут применяться как магнитомягкие, так и магнитотвердые материалы, т.е. материалы с высокой или низкой коэрцитивной силой. Подходят также магнитные краски, такие как описаны в GB 2387812 А и GB 2387813 А.
Код может быть блочным магнитным кодом. Блок магнитного кодирования описывает расположение областей, содержащих магнитный материал и разделенных пустыми участками. Более мощными являются цифровые магнитные коды. Примером пространственного кода является код IMT, описанный, например, в EP 407550 А. Другим типом кодирования является кодирование по интенсивности.
Для формирования кода могут быть использованы магнитные материалы с низкой коэрцитивной силой. В зависимости от геометрии детектора магнитный сигнал, принятый от материала с низкой коэрцитивной силой, может отличаться по полярности от сигнала, генерируемого материалом типа оксида железа. Более низкая коэрцитивная сила, чем у обычных материалов на основе оксида железа, означает, что их полярность может быть изменена на обратную при приложении более слабых магнитных полей, тогда как они все еще являются магнитотвердыми, так что способны сохранять индуцированный магнетизм, который затем будет детектирован, когда изделие окажется в области, не испытывающей воздействия намагничивающего поля. Это явление известно как "обращенная магнитная подпись" (reversed edge magnetic signature). Подходящие магнитные материалы с низкой коэрцитивной силой предпочтительно имеют коэрцитивную силу в интервале 50-150 Э, наиболее предпочтительно 70-100 Э. Верхний предел 150 Э может быть увеличен для более сильных намагничивающих полей. Примеры подходящих материалов включают железо, никель, кобальт и их сплавы. В этом контексте, термин "сплав" охватывает, в частности, такие материалы, как Ni:Co и Al:Ni:Co. Могут быть использованы никелевые хлопья. Подходящими являются также железные хлопья. Типичные железные хлопья имеют поперечные размеры в интервале 10-30 мкм и толщину менее 2 мкм. Предпочтительными являются материалы на основе таких металлов, как железо, никель и кобальт (а также их сплавы), имеющие наибольшую собственную намагниченность и поэтому требующие наименьших обеспечивающих детектируемость содержаний материала в продукте. Из трех названных металлов наилучшим является железо, имеющее наибольшую намагниченность; однако, с учетом других соображений, эффективным материалом является и никель. Способ детектирования материалов с низкой коэрцитивной силой описан в EP 1770657 А2. Если в заданных положениях используются магнитные краски как на никелевой, так и на железной основе, может быть реализован более сложный код.
Важно, что код может быть детектирован и привязан к физическому размеру защитного элемента. Один из способов добиться этого состоит в использовании двоичного кода с распознаваемыми стартовым битом и конечным битом. Присутствие этих битов позволяет синхронизировать детектор или осуществлять отслеживание независимо от скорости детектора и, благодаря этому, обеспечить измерение полной длины защитного элемента и, тем самым, определить, где должны быть расположены другие элементы кода. Варианты реализации самосинхронизирующегося кода включают использование стартового магнитного блока известной длины (как это описано в EP 407550), обращенной магнитной подписи (как это описано в EP 1770657) или присутствие материалов с различными магнитными свойствами. Например, материал, используемый для стартового бита, может иметь остаточную намагниченность, отличную (например более высокую или более низкую), чем у остальных битов.
В особо предпочтительном примере магнитный материал встроен в единственный или любой из упомянутых слоев резиста. Это обеспечит автоматическую согласованность по положению между магнитным и усиливающим отражение материалами, чтобы магнитный материал был скрыт металлом и не присутствовал в зоне негативных знаков или других желательных разрывов.
Целесообразно придать защитному элементу удлиненную форму и включить в его состав защитную нить или полоску.
Изобретение обеспечивает также создание защитного изделия, предпочтительно в форме переносящей фольги, содержащее защитный элемент
согласно любому рассмотренному аспекту изобретения. Переносящая фольга в типичном варианте имеет несущий слой, на котором сформирован защитный элемент. После наложения на поверхность защищенного документа или другого объекта, обладающего ценностью, защитный элемент отделяют от несущего слоя и прикрепляют к документу или объекту. Такое изделие может быть полезным, например, для переноса защитного элемента на документ, если сам защитный элемент не является самоподдерживающимся. Альтернативно, защитный элемент может быть сконфигурирован, как самоподдерживающийся, путем его постоянного прикрепления к несущему слою или придания его подложке достаточной жесткости.
Изобретение относится также к защищенному документу, содержащему защитный элемент согласно любому рассмотренному аспекту изобретения, прикрепленный к защищенному документу или встроенный в него. При этом защищенный документ предпочтительно представляет собой банкноту, полимерную банкноту, паспорт, идентификационный документ, визу, чек или сертификат.
Краткое описание чертежей
Примеры защитных элементов и способы их изготовления далее будут описаны со ссылками на прилагаемые чертежи (выполненные без соблюдения масштаба).
На фиг. 1 схематично изображен защищенный документ, снабженный защитным элементом.
На фиг. 2 представлен, на виде в плане (а) и в разрезе (b), защитный элемент согласно первому варианту изобретения.
На фиг. 3 схематично иллюстрируется, на виде в плане (а) и в разрезе (b), часть первого примера дифракционного рельефного устройства, пригодного для использования в вариантах изобретения.
На фиг. 4 схематично иллюстрируется, на виде в плане (а) и в разрезе (b), часть первого примера отражающего рельефного устройства, пригодного для использования в вариантах изобретения.
Фиг. 5 схематично иллюстрирует, на частичном виде в плане, часть второго примера дифракционного или отражающего устройства, пригодного для использования в вариантах изобретения.
На фиг. 6 представлен, на виде в плане (а) и в разрезе (b), защитный элемент согласно второму варианту изобретения.
На фиг. 7 и 8 показаны, на виде сверху, защитные элементы согласно третьему и четвертому вариантам изобретения соответственно.
На фиг. 9а изображен, на виде сверху, защитный элемент согласно пятому варианту изобретения; фиг. 9b и 9с иллюстрируют выполнение его слоев.
Фиг. 10а иллюстрирует, на виде сверху, защитный элемент согласно шестому варианту изобретения; фиг. 10b и 10с иллюстрируют выполнение его слоев.
На фиг. 11а и 11b представлены, на виде сверху, защитные элементы согласно седьмому и восьмому вариантам изобретения соответственно.
На фиг. 12а и 12b представлены, на виде сверху, защитные элементы согласно модификациям седьмого и восьмого вариантов.
На фиг. 13 представлен, на виде в плане (а), на частичном виде в увеличенном масштабе (b) и в разрезе (с), защитный элемент согласно девятому варианту изобретения.
На фиг. 14 представлена, в увеличенном масштабе, часть защитного элемента согласно модификации варианта по фиг. 13.
На фиг. 15а показан, на виде сверху, защитный элемент согласно десятому варианту изобретения; фиг. 15b и 15с иллюстрируют выполнение его слоев.
На фиг. 16, на виде в плане (а) и в разрезе (b), представлен защитный элемент согласно одиннадцатому варианту изобретения.
На фиг. 17, на виде в плане (а) и в разрезе (b), представлен защитный элемент согласно двенадцатому варианту изобретения.
На фиг. 18 представлен, на виде в плане (а) и в разрезе (b), защитный элемент согласно тринадцатому варианту изобретения.
На фиг. 19а показан, на виде сверху, защитный элемент согласно четырнадцатому варианту изобретения; фиг. 19b и 19с иллюстрируют выполнение его слоев.
На фиг. 20, на виде в плане (а) и в разрезе (b), представлен защитный элемент согласно пятнадцатому варианту изобретения.
На фиг. 21 и 22 представлены, в разрезе, два других варианта защитного элемента.
На фиг. 23(a) представлен еще один вариант защищенного документа со встроенным защитным элементом; на фиг. 23(b) и 23(c) представлен, в частичном поперечном разрезе, защищенный документ, содержащий защитный элемент согласно двум различным вариантам.
На фиг. 24(a) представлен следующий вариант защищенного документа со встроенным защитным элементом; на фиг. 24(b) и 24(c) представлен, в частичном поперечном разрезе, защищенный документ, содержащий защитный элемент согласно двум различным вариантам.
Осуществление изобретения
Дальнейшее описание будет сфокусировано на защитных элементах в форме нити или полоски, пригодных для использования в защищенных документах, таких как банкноты, паспорта, сертификаты, чеки и т.д. Пример такого элемента представлен на фиг. 1. Однако должно быть понятно, что изобретение не ограничено элементами такого типа и, хотя подобные удлиненные защитные элементы соответствуют предпочтительным вариантам, на практике защитные элементы могут принимать и другие формы, такие как фольга или патчи (patches) любой конфигурации. Примеры таких элементов будут описаны со ссылками на фиг. 23 и 24. При этом данные элементы могут наноситься и на любые другие объекты, обладающие ценностью, аутентичность которых требуется подтвердить.
В примере по фиг. 1 документ 1 является банкнотой с бумажной основой 2, которая снабжена защитным элементом 5 в форме "ныряющей" нити. Технологии для введения подобным образом нити в основу хорошо известны. Они могут, например, включать введение нити 5 в основу в ходе бумагоделательного процесса таким образом, что она оказывается видимой в одном или более окошках 6, как это, например, описано в EP 0059056. Наблюдаемый в каждом окошке элемент 5 демонстрирует оптически изменяющиеся эффекты, которые будут описаны далее применительно к любому из рассматриваемых вариантов. В зонах между окошками нить в отраженном свете не видна, хотя, при определенных составах нити, она, как правило, будет видна при рассматривании документа 1 на просвет. На обратной стороне документа нить 5 также может быть видимой в окошке или же быть полностью скрытой. В других примерах нить или полоска 5 может быть полностью наложена на одну или другую сторону банкноты, так что она будет полностью открыта на этой стороне по всей своей длине.
Далее примеры защитных элементов 5, проиллюстрированных на фиг. 2-22, будут описаны в терминах достигнутых визуальных и других эффектов, со ссылкой на предпочтительные структуры и технологии изготовления. Однако должно быть понятно, что защитные элементы, имеющие, по существу, такой же вид и обеспечивающие те же ключевые эффекты, могут быть изготовлены с применением альтернативных средств и, соответственно, иметь иные структуры, примеры которых будут рассмотрены со ссылками на фиг. 23 и 24.
Первый вариант защитного элемента 10 показан на фиг. 2а на виде в плане, а на фиг. 2b - в разрезе плоскостью А-А'. В первой области 11 элемента находится устройство, обеспечивающее иридесцентную интерференцию (например цветовой сдвиг) и содержащее, например, непрерывную жидкокристаллическую пленку или покрытие с жидкокристаллическими пигментами, или тонкопленочную интерференционную структуру. В этом примере первая область 11 имеет удлиненную форму и включает серию контуров, последовательно расположенных вдоль длинной оси (оси у) элемента 10. В результате периметр области варьирует относительно прямолинейного края самого элемента. Если пользователь держит документ, несущий элемент 10, перед собой в базовой ориентации, показанной на фиг. 1, при наклоне документа в направлении, параллельном длинной оси элемента (т.е. параллельном оси у, вокруг оси х), вся область 11 будет демонстрировать эффект резкого изменения ("переключения") цвета. Следует отметить, что этот эффект переключения цвета будет визуально статичным, поскольку при наклоне на определенный угол вся область 11 будет казаться изменяющей цвет, по существу, одновременно. Если удерживать устройство в этой ориентации, но наклонить в перпендикулярном направлении (т.е. вокруг оси у), в области 11 не будет наблюдаться никакого изменения цвета, поскольку для этого потребовался бы намного больший наклон данного элемента. Это объясняется тем, что устройство, реализующее интерференцию делением амплитуды, преимущественно отражает в сторону наблюдателя свет на конкретной длине волны (т.е. соответствующей определенному цвету) в результате того, что при отражении с делением амплитуды от каждой границы в тонкопленочной структуре конструктивная интерференция имеет место в полосе длин волн, соответствующих данному цвету, при деструктивной интерференции на других длинах волн. Характер интерференции задается относительной разностью оптических длин пути в слоях, которая будет изменяться при наклоне в любом направлении. Однако при наклоне устройства в сторону наблюдателя или от него реализуется более простая и естественная геометрия отражения (и, следовательно, плоскости дисперсии). В результате при изменении угла наклона происходит быстрое изменение длины пути. При повороте устройства в перпендикулярном направлении (влево/вправо) скорость изменения длины пути при изменении угла наклона существенно снижается, так что никакого эффекта цветового сдвига не будет наблюдаться, пока устройство не будет развернуто на значительный угол.
Вторая область 15, которая в данном варианте элемента 10 заполняет всю остальную площадь и поэтому воспринимается как фон для первой области 11, несет дифракционное или отражающее рельефное устройство. Вторая область 15 разделена на серию участков 16, пять из которых обозначены на фиг. 2а, как 16а-16е. Участки 16 расположены последовательно вдоль заданного направления, соответствующего в данном варианте осевому направлению элемента (т.е. вдоль оси у). Как будет более подробно описано далее, параметры рельефной структуры, определяющие свойства дифракционного или отражающего устройства, варьируют вдоль оси элемента от одного участка к следующему циклическим образом. В результате при любом угле рассматривания каждый участок внутри каждого повторяющегося цикла будет (в зависимости от типа рельефного устройства) иметь вид, отличный от вида смежного участка в терминах цвета (обусловленного дифракцией) или яркости (интенсивности) отраженного света. При наклоне устройства каждый цвет или уровень яркости будет последовательно перемещаться от одного участка к следующему в пределах повторяющегося цикла вдоль осевого направления элемента.
Поскольку это наблюдаемое "движение" цветов или уровней яркости будет происходить только вдоль осевого направления (вследствие соответствующего расположения участков), дифракционное или отражающее устройство является анизотропным и, следовательно, его ориентация будет определяться очень наглядно. Это обстоятельство, в сочетании с иридесцентным интерференционным устройством, находящимся в первой области 11, создает трудности для подделывания, поскольку дифракционное или отражающее устройство необходимо очень точно ориентировать относительно интерференционного устройства. Подобную визуальную интеграцию чрезвычайно трудно реализовать, пытаясь механически совместить два отдельных устройства. Следует отметить, что, хотя заданная ориентация дифракционного или отражающего устройства предпочтительно параллельна длинной стороне интерференционного устройства (как это имеет место в данном примере), чтобы направление "движения" в области 15 представлялось параллельным направлению наклона, требуемому, для наблюдения переключения цвета в области 11, это условие не является существенным. Например, заданное направление, вдоль которого расположены участки 16, может быть развернуто в плоскости элемента относительно его продольной оси так, чтобы устройство демонстрировало наличие заданного угла между двумя направлениями, который необходимо будет повторить при изготовлении подделки, имитирующей элемент по изобретению. Различные секции второй области 15, т.е. участки 16а-16е, могут быть сконфигурированы и таким образом, чтобы оба движения воспринимались происходящими одновременно, но в противоположных направлениях, например, одно из них вдоль положительной полуоси у, а другое - вдоль отрицательной полуоси у.
За счет описанного комбинирования интерференционного устройства с дифракционным устройством сложность оптического эффекта, демонстрируемого при наклоне, будет повышена; следовательно, повысится и уровень защиты, обеспечиваемый элементом. Например, если элемент наклонен вдоль оси у (т.е. вокруг оси х), изменение вида дифракционных областей 15 будет наблюдаться, по существу, немедленно, поскольку они становятся активными при очень малых углах наклона (например 3°-5°). Этот эффект в сочетании с демонстрацией первого цвета интерференционной области 11 будет сохраняться, пока угол наклона не достигнет некоторого порогового значения, при котором будет иметь место эффект изменения цвета области 11, в результате чего эта область приобретет второй цвет. При увеличении наклона эффект движения дифракционной картины в области 15 будет продолжаться, но уже в сочетании со вторым цветом области 11, придавая элементу 10 в целом при увеличивающихся углах наклона виды, отличные от видов при малых углах, и демонстрируя при этом тот же самый дифракционный оптически изменяющийся эффект во всем диапазоне углов наклона.
На фиг. 2b элемент 10 показан в разрезе плоскостью А-А'. Подложка 19 в этом варианте образует несущую основу элемента 10. Подложка может быть прозрачной, просвечивающей или непрозрачной в зависимости от желательного вида элемента. В одном примере подложка содержит слой полимера, такого как полиэтилентерефталат, толщиной, например, 12 мкм. Если подложка 19 является прозрачной, может быть, как вариант, добавлен маскирующий слой 19а, чтобы оптически изменяющиеся эффекты были видны только с одной стороны элемента 10. На подложку нанесен лак 18, и в его поверхностном слое сформирован, например посредством тиснения или профилирования/отверждения (cast-curing), поверхностный рельеф 18а, образующий дифракционное или отражающее устройство. В других вариантах рельеф 18а может быть сформирован прямо в поверхности подложки 19. Поверх рельефа 18а может быть нанесен, например осаждением в вакууме, усиливающий отражение материал 17, например металл или ВПП-материал, таким образом, что он повторяет контуры рельефа. Затем на рельеф селективно наносится, например посредством печати, светопоглощающий материал 12, чтобы сформировать первую область 11, в которой, по завершении процесса, можно будет видеть интерференционное устройство. Светопоглощающий материал 12 предпочтительно содержит визуально темное, например серое или черное, вещество, такое как краска. Примерами подходящих светопоглощающих материалов, которые могут быть использованы в этом и во всех других вариантах изобретения, являются вещества типа носителя краски, лака, связующего или резиста, содержащие черный или темный краситель или пигмент, например краситель BASF Neozapon Х51 или пигмент "carbon black 7" (хорошо диспергированный). В зависимости от толщины покрытия и желательной степени черноты содержание красителя может составлять в готовом материале покрытия до 50% (по массе).
После этого по меньшей мере поверх светопоглощающего материала 12, но предпочтительно, по существу, на всей поверхности элемента 10 формируется не являющийся непрозрачным слой, содержащий иридесцентный интерференционный материал 13. Формирование этого слоя может быть реализовано различными путями. Например, иридесцентный интерференционный материал может быть нанесен в виде пленки или фольги, которую ламинируют на имеющуюся структуру, используя адгезив 19b для ламинирования. Такой вариант может быть особенно подходящим, например, если иридесцентный интерференционный материал содержит непрерывную тонкопленочную интерференционную структуру или жидкокристаллическую пленку. Альтернативно, слой 13 может содержать интерференционные пигменты, диспергированные в связующем (например краску, дающую цветовой сдвиг). В таком варианте данный слой может быть нанесен посредством печати. В этом случае использование такого слоя, как адгезив 19b, также желательно, чтобы получить выровненную поверхность. Чтобы элемент 10 можно было прикрепить к защищенному документу или аналогичному объекту, на любую или на каждую сторону элемента могут быть нанесены слои адгезива (на фиг. 2b не изображены).
В первой области 11, в которой присутствует светопоглощающий материал 12, расположенная под ним рельефная структура 18а будет не видна. Данный материал 12 поглощает отраженный рассеянный свет и, за счет этого, позволяет видеть оптически изменяющийся эффект, создаваемый иридесцентным интерференционным материалом 13. Остальная часть элемента 10 (находящаяся вне светопоглощающего материала 12) образует вторую область 15, в которой можно видеть дифракционное или отражающее устройство, образованное рельефом 18а. Иридесцентный интерференционный материал 13 предпочтительно присутствует также и в этой области, но создаваемый им визуальный эффект будет, по существу, подавлен, т.е. скрыт светом, отраженным от рельефа 18а или дифрагированным им.
Следует отметить, что, по существу, такой же визуальный эффект может быть достигнут путем селективного нанесения усиливающего отражение материала 17 только во второй области 15, например, выполнением перед нанесением светопоглощающего материала 12 операции деметаллизации или применением метода селективного нанесения, например печати. В этом случае усиливающий отражение материал может содержать, например, металлическую краску. В обоих случаях на рельеф 18а в первой области 11, наряду с усиливающим отражение материалом, затем может быть нанесен светопоглощающий материал. То, что рельеф 18а будет заходить под светопоглощающий материал, также несущественно. Примеры структур, альтернативных описанным, будут рассмотрены со ссылками на фиг. 23 и 24.
Дифракционное или отражающее устройство, которое можно видеть в области 15, может иметь различные формы. Наиболее желательно, чтобы движение цветов или уровней яркости вдоль области 15 имело место при наклоне устройства в осевом направлении у (т.е. в том же направлении, в котором происходит движение). В таком случае и эффект переключения цвета в иридесцентном интерференционном материале, и эффект движения в дифракционном или отражающем устройстве активируются одним и тем же действием (наклоном), что будет наглядно выявлять функциональную связь между двумя визуальными эффектами.
Если устройство является дифракционным рельефом, таким как дифракционная решетка, этот результат может быть достигнут варьированием шага рельефной структуры 18а от одного участка 16 к следующему. Это схематично иллюстрируется фиг. 3, где на фиг. 3a показана часть дифракционного рельефа 18а на виде сверху, а на фиг. 3b тот же рельеф показан в разрезе плоскостью В-В'. Представлены пять участков 16а, 16b, 16с, 16d и 16е, которые в этом варианте образуют один полный цикл рельефа. Таким образом, устройство в целом будет состоять из многократных повторений области, показанной на фиг. 3a, следующих одно за другим вдоль оси у. Шаг Р (соответствующий расстоянию между вершинами смежных элементов в плоскости х-у) увеличивается в у-направлении от одного участка к следующему. Например, участок 16а может иметь шаг 0,7 мкм, участок 16b - шаг 0,8 мкм, участок 16с - шаг 0,9 мкм, участок 16d - шаг 1,0 мкм и участок 16е - шаг 1,1 мкм. Желательно, чтобы, как в этом примере, отличие в шаге между каждой смежной парой участков было постоянным по длине устройства (например равным 0,1 мкм), но это несущественно.
Поскольку шаг Р рельефа на каждом участке 16 отличается от других шагов, соответствующий дифракционный спектр, создаваемый каждым участком, имеет различный угловой диапазон. Следовательно, при любом угле рассматривания часть каждого дифракционного спектра, видимая пользователем, будет отличаться от других, что проявляется как отличный от других цвет каждого участка. При наклоне устройства параллельно осевому направлению наблюдаемая часть каждого дифракционного спектра изменяется, что воспринимается как последовательное движение каждого цвета по длине устройства от одного участка к следующему.
Наименьший шаг в цикле (в данном примере шаг участка 16а) предпочтительно будет не менее 0,5 мкм. При таком и более крупных шагах дифракционного рельефа угловой диапазон дифракционных спектров будет достаточно малым для того, чтобы описанное движение цвета наблюдалось при относительно малых углах наклона. При этом степень изменения цвета при наклоне будет в типичном случае больше, чем обеспечиваемая интерференционным устройством. Это означает, что все движение цвета, демонстрируемого дифракционным устройством (или по меньшей мере его существенная доля), будет видно пользователю до того, как произойдет переключение цвета интерференционного устройства. Такое соотношение желательно, поскольку иначе составное устройство могло бы казаться визуально статичным в пределах относительно большого угла наклона, так что после обнаружения эффекта изменения цвета пользователь может не наклонять устройство дальше.
Если устройство является отражающим, оно, как правило, будет содержать массив отражающих граней, например призм. Это схематично иллюстрируется фиг. 4, где на фиг. 4а показана часть отражающего рельефа 18а' на виде сверху, а на фиг. 4b рельеф показан в разрезе плоскостью С-С'. В этом (как и в предыдущем) примере имеются 5 участков 16, образующих повторяющийся цикл. Чтобы получить эффект движения при наклоне в осевом направлении, угол Ф между гранями и плоскостью устройства варьирует от одного участка 16 к следующему. Например, на участке 16а угол Ф может быть близким к нулю градусов и последовательно увеличиваться при переходе на другие участки, становясь близким к 90° на участке 16е. При наклоне устройства в осевом направлении различные участки становятся оптимальными для того, чтобы отражать падающее излучение к пользователю. Это означает, что при любом направлении рассматривания один участок цикла будет казаться самым ярким, а какой-то другой - самым темным. По мере увеличения наклона в осевом направлении самое яркое и самое темное места будут представляться движущимися от одного участка к следующему.
В альтернативных вариантах может оказаться желательным активировать эффект движения при наклоне в ортогональном направлении, т.е. вокруг оси у. В этом случае в каждый момент будет демонстрироваться только один из двух оптически изменяющихся эффектов, но эффект движения, как и раньше, будет развиваться вдоль осевого направления. Впечатление наличия функциональной связи между двумя устройствами также будет создаваться, поскольку одно представляется активным, когда другое статично, и наоборот. Этот результат может быть достигнут также использованием дифракционной или отражающей рельефной структуры, и в этом случае требования будут одинаковыми для рельефов обоих типов. Фиг. 5 схематично иллюстрирует дифракционное или отражающее устройство на виде сверху, причем в этом примере также имеются 5 участков 16. Чтобы получить желательный эффект движения, ориентация линий дифракционного рельефа или отражающих граней в плоскости устройства варьирует от одного участка к следующему. Это можно выразить через азимутальный угол ϕ между осью х и направлением рельефной структуры на каждом участке, т.е. в этом примере угол ϕ варьирует от примерно +10° на участке 16а (проходя через значение ϕ=0 на участке 16с) до примерно -10° на участке 16е.
В случае дифракционного рельефа различно ориентированные участки дают соответствующие дифракционные спектры, которые имеют соответственно ориентации, отличающиеся одна от другой. Поэтому при любом угле рассматривания к наблюдателю обращены различные части каждого спектра. При наклоне устройства вокруг оси у (т.е. в направлении, перпендикулярном к направлению движения) часть каждого дифракционного спектра, видимая наблюдателем, будет изменяться, так что каждый цвет, созданный дифракцией, будет казаться движущимся от одной подобласти к следующей. Аналогично, в случае отражающего рельефа наиболее сильное отражение света будет происходить на различных участках в различных направлениях, так что при наклоне устройства вокруг оси у различные участки будут поочередно наиболее сильно отражать свет в сторону наблюдателя. Это приведет к кажущемуся движению ярких и темных полос вдоль осевого направления (оси у).
Еще в одном примере от одного участка к следующему могут варьировать как шаг рельефа (или угол между гранями в случае отражающего устройства), так и его ориентация. В этом случае устройство будет демонстрировать описанный циклический эффект при наклоне элемента и в заданном, и в перпендикулярном ему направлениях, например вдоль линии, образующей ненулевой угол с обоими этими направлениями, так что компонент наклона проявляется в обоих направлениях. Было обнаружено, что это создает, по описанным выше причинам, запоминающийся, резко выраженный эффект движения.
Независимо от механизма, использованного для создания эффекта движения, участки могут иметь различные конфигурации. В примерах, представленных на фиг. 2, 3 и 4, все участки 16 рельефа 18а имеют одинаковые форму и размер, причем каждый участок имеет вид полоски, образующей часть второй области 15. Участки 16 предпочтительно состыкованы друг с другом, чтобы обеспечить плавный анимационный эффект, когда цвета (или интенсивности отражения) представляются движущимися от одного участка к следующему. Однако это требование не является существенным, и далее будут рассмотрены альтернативные варианты.
Повторяющийся цикл предпочтительно содержит по меньшей мере три, более предпочтительно по меньшей мере пять участков 16. Чем больше имеется участков, тем более плавным представляется эффект движения. Целесообразно длину повторяющегося фрагмента (т.е. расстояние между двумя участками, обладающими одинаковыми параметрами рельефа) выбрать так, что когда защитный элемент будет встроен в защищенный документ или другое изделие, видимым (например, через окошко 6, как это показано на фиг. 1) будет по меньшей мере один полный цикл. В частности, в предпочтительных вариантах указанная длина составляет 5-20 мм. Размеры участков можно выбрать так, чтобы достичь желательного эффекта. Чем больше размеры участков в осевом направлении, тем более быстрым будет казаться движение цветов, созданных дифракцией, вдоль устройства. Было установлено, что в предпочтительных примерах хорошие результаты дают участки с длинами по оси порядка 1-2 мм.
Направление кажущегося движения будет соответствовать направлению, вдоль которого последовательно расположены различные участки 16а-16е. В представленных примерах это направление параллельно оси у (что является предпочтительным), однако, рассматриваются и другие ориентации. Движение в выбранном направлении может быть изменено на обратное реверсированием последовательности, в которой расположены участки. Например, в каждом из вариантов по фиг. 3, 4 и 5 участки 16а, 16b, 16с, 16d и 16е следуют в перечисленном порядке в положительном направлении оси у. Если те же участки (с теми же описанными параметрами рельефа) расположить в аналогичном порядке, но вдоль отрицательной полуоси у, направление кажущегося движения станет обратным.
На фиг. 6 представлен второй вариант защитного элемента 20, в котором интерференционное устройство 21 в еще большей степени интегрировано с дифракционным или отражающим рельефным устройством 25 описанного типа за счет придания обоим устройствам схожих паттернов, согласованных по положению друг с другом и чередующихся друг с другом вдоль прямой линии (в данном случае вдоль оси у) от одного конца элемента 20 до другого. В результате два оптически изменяющихся эффекта представляются неразрывно связанными ("сцепленными") друг с другом.
Размеры защитного элемента 20 соответствуют на фиг. 6 прямоугольнику, ограниченному штриховыми линиями. Интерференционное устройство расположено в соответствии с первым паттерном 21 подобластей (совместно образующих первую область), представляющих собой серию треугольников, поочередно расположенных по разные стороны прямой линии Y-Y', задающей продольную ось элемента 20. Как и в предыдущих вариантах, интерференционное устройство содержит материал, способный обеспечить цветовой сдвиг, например жидкокристаллическую пленку или содержащее пигмент покрытие, и демонстрирует переход от первого цвета ко второму при наклоне устройства в осевом направлении (вдоль оси у). Второй паттерн подобластей задает протяженность устройства 25 с дифракционным или отражающим рельефом (образующего вторую область). В этом примере второй паттерн также содержит серию треугольных подобластей, поочередно расположенных по разные стороны прямой линии Y-Y' вдоль оси. Таким образом, первый и второй паттерны переплетены друг с другом так, что в первом положении вдоль оси у подобласть интерференционного устройства 21 будет слева от линии Y-Y', а подобласть дифракционного или отражающего устройства 25 - справа (например, как это имеет место на линии D-D'). На других отрезках вдоль оси взаимное положение подобластей будет обратным. В результате расположения двух устройств описанным образом, поочередно на разных сторонах вдоль оси, два оптически изменяющихся эффекта кажутся взаимосвязанными, причем при попытке подделывания будет невозможно имитировать вид элемента, располагая два отдельных устройства (например фольгу, дающую цветовой сдвиг, и голографическую фольгу) одно рядом с другим или накладывая их одно на другое. В этом примере визуальная интеграция двух паттернов еще более усилена конфигурированием двух паттернов в виде зеркальных отражений друг друга от осевого направления Y-Y'.
Области защитного элемента 20 снаружи двух паттернов 21, 25 предпочтительно являются оптически неизменяющимися, т.е. в них заметно не проявляется никакой оптически изменяющийся эффект, причем целесообразно сделать их прозрачными. Такие "промежутки" между подобластями с оптически изменяющимся эффектом способствуют выявлению согласованности между двумя паттернами. Следовательно, они создают дополнительные трудности для подделывания, поскольку для изготовления имитации их положения также должны быть согласованными. Это особенно существенно, когда паттерны сформированы так, чтобы между подобластями первого паттерна и подобластями второго паттерна имелись один или более зазоров, более мелких, чем те, которые можно получить вне единого согласованного процесса. Например, некоторые из наименьших зазоров между подобластями двух паттернов в варианте по фиг. 6 обозначены, как "g", причем по меньшей мере некоторые из них предпочтительно меньше 1 мм, более предпочтительно составляют 0,1-0,4 мм.
На фиг. 6b предпочтительная конструкция элемента 20 показана в разрезе плоскостью D-D'. Как и в первом варианте, на подложку 29 нанесен слой лака 28, в котором сформирована дифракционная или отражающая рельефная структура 28а. На рельефную структуру нанесен, например осаждением в вакууме, усиливающий отражение слой 27, например из металла или сплава. На усиливающий отражение слой, в любом порядке, нанесены, в соответствии с первым и вторым паттернами 21, 25 соответственно, материалы 22 и 24. Материал 22 является светопоглощающим резистом, предпочтительно темного цвета, например содержащим черную краску. Материал 24 является прозрачным резистом, хотя он может и не быть бесцветным (т.е. он может иметь цветной оттенок). Каждый из резистов предпочтительно наносят посредством печати, наиболее предпочтительно используя две распечатки в едином печатном процессе, чтобы достичь точного согласования между ними. Дополнительно или альтернативно, после того как первый резист 22 или 24 будет нанесен, его положение может быть детектировано для того, чтобы соответственно задать положение второго резиста. Для этого можно применить, например, камеру, сигнал с которой поступает в систему управления процессом нанесения второго резиста. Если первым наносится светопоглощающий резист 22 (например в виде черной краски), его положение может детектироваться с помощью стандартных методов получения изображения, поскольку он будет создавать сильный визуальный контраст с остальной частью элемента. Если же сначала наносится прозрачный резист 24, чтобы можно было детектировать его положение, резист предпочтительно имеет цветовой оттенок и/или содержит легко детектируемое вещество, такое как флуоресцентный краситель. Следует отметить, что вместо использования светопоглощающего резиста 22, на предназначенное для него место можно нанести прозрачный резист 24 и покрыть его светопоглощающим материалом, который может не обладать стойкостью к травлению, но давать такой же результирующий визуальный эффект. Этот вариант совместим также со всеми вариантами, описываемыми далее.
Затем структуру подвергают травлению или эквивалентному процессу; в результате усиливающий отражение материал 27 удаляется из любых областей, в которых он не был покрыт ни одним из резистов 22, 24. Например, если усиливающий отражение материал - это металл или сплав, напечатанная структура может быть проведена через травильный раствор для металла, чтобы удалить покрытие из металла в областях, не защищенных никаким резистом. В качестве реактива травления для алюминия можно использовать раствор сильной щелочи, такой как NaOH, тогда как для металлов типа меди следует использовать кислотный раствор.
Затем поверх обоих паттернов наносят не являющийся непрозрачным слой, содержащий иридесцентный интерференционный материал 23. Как и в примере по фиг. 2, это можно осуществить ламинированием фольги, используя адгезив 29с для ламинирования, или посредством печати. В завершение, можно, как вариант, нанести на любую сторону элемента слой-маску 29а и слои 29b, 29d адгезива для прикрепления защитного элемента к защищенному документу.
В областях с темным, светопоглощающим резистом 22 нижележащее устройство с отражающим или дифракционным рельефом будет скрыто, а эффект иридесцентного интерференционного материала будет усилен. И наоборот, там, где присутствует прозрачный резист 24, будет наблюдаться дифракционный или отражательный оптически изменяющийся эффект, создаваемый рельефной структурой 18, а эффект цветового сдвига, создаваемый интерференционным материалом, будет подавлен. В областях между резистами 22 и 24 удаление усиливающего отражение слоя приводит к локальному "ослаблению" рельефной структуры 18а вследствие контакта между адгезивом 29с и лаком 28, которые обычно имеют, по существу, одинаковый показатель преломления. В результате дифракционный или отражательный эффект будет слабым или невидимым. Аналогично, эффект цветового сдвига в иридесцентном интерференционном материале 23 будет, по существу, скрыт вследствие отсутствия светопоглощающего резиста 22. Описанный способ обеспечивает точное согласование двух оптически изменяющихся эффектов, которое будет крайне трудно воспроизвести с помощью обычных средств.
Дифракционная или отражающая рельефная структура 28а формируется на множестве участков 26а, 26b, 26с и т.д. так же, как это описано со ссылками на фиг. 2, 3 и 4. В этом случае все участки имеют одинаковую длину в осевом направлении, но различаются по форме и поперечным размерам, так что каждый треугольный элемент паттерна 25 задает, в совокупности, восемь участков. Таким образом, размеры и форма участков циклично варьируют вдоль осевого направления элемента. Это дополнительно подчеркивает циклический характер дифракционного или отражающего устройства. Форма и размеры участков, образующих цикл, предпочтительно такие же (в терминах повторения по длине), что и у параметров рельефа, но это несущественно.
Следует также отметить, что, хотя устройство 25 с дифракционным или отражающим рельефом согласно второму варианту предпочтительно является циклическим устройством типа описанного со ссылкой на любую из фиг. 2-5, это условие несущественно и вместо него можно использовать любое другое дифракционное или отражающее рельефное устройство. Это справедливо и для каждого варианта, описываемого далее.
Следует далее отметить, что такие же визуальные эффекты, что и создаваемые элементом по фиг. 6а, можно получить и с альтернативными структурами. Например, усиливающий отражение слой 27 может содержать металлическую или аналогичную краску, которая наносится в селективном процессе, таком как печать, причем только в области 25. В этом случае прозрачный материал 24 может не использоваться, поскольку операции травления не требуется. Светопоглощающий материал 22 также может не обладать свойствами резиста, причем он может быть нанесен на рельеф 28а рядом с материалом, усиливающим отражение. Рельеф 28а и/или лак 28 также могут не заходить за границы области 25, а светопоглощающий материал, если это представляется желательным, может в этом случае наноситься на подложку 29. Примеры альтернативных структур будут рассмотрены со ссылками на фиг. 23.
На фиг. 7-10 представлены еще четыре варианта защитного элемента, основанные на тех же принципах, что и вариант по фиг. 6, и обеспечивающие аналогичные преимущества. В каждом случае в предпочтительных вариантах соответствующий элемент будет выглядеть в разрезе, по существу, так же, как на фиг. 6b, и может быть изготовлен, по существу, одним и тем же способом, с применением, когда это необходимо, различных паттернов. Альтернативно, защитные элементы могут быть изготовлены различными способами, рассмотренными выше.
В третьем варианте, представленном на фиг. 7, защитный элемент 30 включает в себя первый паттерн из элементов 31 в форме шеврона, которые расположены справа от оси Y-Y', а их вершины обращены вправо, и второй паттерн из аналогичных элементов в форме шеврона (включая элементы 35а и 35b), которые расположены слева от оси Y-Y' и обращены в противоположную сторону. Два паттерна взаимно смещены вдоль оси, так что совместно производят впечатление цельного, по существу, непрерывного "зигзагообразного" линейного элемента, проходящего вдоль осевого направления элемента и поочередно находящегося по разные стороны от оси. Первый паттерн из элементов 31 образует интерференционное устройство и демонстрирует эффект изменения цвета, тогда как второй паттерн из элементов 35 образует циклическое дифракционное или отражающее рельефное устройство типа описанного ранее, т.е. состоящее из последовательно расположенных участков 36а, 36b… В предпочтительной конструкции два паттерна 31, 35 сформированы, как и в предыдущем варианте, областями светопоглощающего резиста и прозрачного резиста соответственно. Между элементами первого паттерна и элементами второго паттерна имеются зазоры g (предпочтительно равные 1 мм или менее), чтобы продемонстрировать высокую пространственную согласованность этих элементов. В предпочтительном варианте участки 36а-36е, образующие второй паттерн, расположены в каждом из элементов 35 в одинаковом порядке. В этом случае направление кажущегося движения, демонстрируемого циклическим дифракционным или отражающим рельефным устройством, будет одинаковым в каждой секции защитного устройства. Однако в других случаях эти направления в различных секциях могут быть взаимно противоположными. Например, при наклоне в одном направлении элемент 35а может демонстрировать движение вдоль положительной полуоси у (от Y' к Y), а элемент 35b - движение вдоль отрицательной полуоси у (от Y к Y'), или наоборот. В другой группе вариантов участки 36а-36е могут быть сконструированы так, что они расположены не вдоль оси у (как показано на фиг. 7), а вдоль направления, параллельного каждой "ветви" шеврона (т.е. примерно под углом 45° к оси у), так что эффект движения в каждой секции устройства будет одновременно иметь место вдоль каждого из этих направлений.
В четвертом варианте, представленном на фиг. 8, у защитного элемента 40 имеются первый паттерн 41, заданный единственным непрерывным "зигзагообразным" элементом, демонстрирующим эффект изменения цвета, и второй паттерн 45, заданный множеством элементов, в каждом из которых, как и в предыдущих вариантах, сформировано циклическое дифракционное или отражающее рельефное устройство. Каждый элемент второго паттерна 45 сформирован в виде буквы "L", и эти элементы поочередно расположены на противоположных сторонах элемента первого паттерна 41. В результате в целом создается визуальное впечатление второго непрерывного "зигзагообразного" элемента, расположенного за первым элементом. Таким образом, два устройства поочередно переходят с левой на правую сторону от оси Y-Y' вдоль осевого направления, так что два оптически изменяющихся эффекта представляются "сцепленными". Трудность изготовления поддельной версии еще более повышается включением по меньшей мере в один из паттернов (здесь в первый паттерн 41) частей 42, которые пересекают осевую линию, тем самым еще более усиливая визуальное впечатление от устройства в целом как единого, т.е. усложняя задачу подделывания. Между элементами первого и второго паттернов имеются зазоры g, предпочтительно равные 1 мм или менее, чтобы продемонстрировать высокую согласованность. Как и в варианте по фиг. 7, направление движения в каждом элементе, образующем второй паттерн 45, предпочтительно одно и то же, хотя это условие и несущественно.
На фиг. 9а представлен пятый вариант защитного элемента. Рядом приведены шаблоны, которые соответствуют областям со светопоглощающим резистом (фиг. 9b) и с прозрачным резистом (фиг. 9с) и в соответствии с которыми в предпочтительной конструкции производится распечатывание рельефной структуры. Как показано на фиг. 9а, законченный элемент имеет вид двух переплетенных синусоидальных лент, одна из которых (с элементами 51) демонстрирует интерференционный эффект цветового сдвига, а другая (с элементами 55) образует циклическое дифракционное или отражающее рельефное устройство. Каждый паттерн образован серией элементов, каждому из которых придана форма почти полного периода синусоиды. На фиг. 9b показаны элементы 51 первого паттерна, в соответствии с которым наносится светопоглощающий резист, а на фиг. 9с - элементы 55 второго паттерна, в соответствии с которыми наносится прозрачный резист. Элементы двух групп, которые имеют, по существу, одинаковую форму, взаимно смещены в осевом направлении, т.е. они не являются синфазными, а чередуются друг с другом вдоль осевого направления. В результате два оптически изменяющихся эффекта представляются взаимосвязанными. У каждого из элементов 51, 55 имеются участки 51а или 55а соответственно, на которых он пересекает ось Y-Y' защитного элемента. Внутри каждого паттерна смежные концы соседних элементов взаимно смещены так, чтобы между ними мог войти элемент другого паттерна с оставлением зазора g на каждой своей стороне. Зазоры g предпочтительно равны 1 мм или менее, чтобы продемонстрировать высокую пространственную согласованность. Как и в вариантах по фиг. 7 и 8, направление движения в каждом элементе, образующем второй паттерн, предпочтительно одно и то же, хотя это условие и несущественно.
В этом примере первый паттерн снабжен также знаками 53, сформированными в каждом его элементе. Они получены оставлением в наносимом светопоглощающем резисте разрывов (пробелов) в форме желательных знаков. Если в этой зоне не присутствует прозрачный резист, участки усиливающего отражение слоя на нижележащей рельефной структуре будут удалены в соответствии с заданными знаками, так что при рассматривании защитного элемента в проходящем свете эти знаки станут видны на их (предпочтительно непрозрачном) фоне. На практике подобные негативные паттерны или знаки могут создаваться внутри элементов любого из паттернов или обоих паттернов. Другие примеры подобных структур будут описаны далее.
Шестой вариант защитного элемента 60, показанный на фиг. 10а, имеет конструкцию, аналогичную конструкции по фиг. 9. Он имеет первый паттерн из элементов 61 (показанных также на фиг. 10b), которым придан вид отрезков двух связанных между собой лент, одна из которых содержит сплошные элементы, а в другой выполнен негативный паттерн 63 (в виде серии кружков). Элементы 61 первого паттерна снабжены светопоглощающим резистом и, следовательно, демонстрируют эффект изменения цвета. Элементы 65 второго паттерна (показанные также на фиг. 10с) имеют участки 64 прозрачного резиста и, следовательно, демонстрируют эффект, создаваемый дифракционным или отражающим рельефом, причем они сконфигурированы так, чтобы перекрыть зоны, где отсутствуют отрезки двух лент. Дифракционный или отражающий рельеф, подобно описанным вариантам, здесь предпочтительно также циклический. Каждый из элементов 61, 65 паттернов пересекает прямолинейную ось Y-Y' по меньшей мере на участках 61а, 65а соответственно. В результате, как и раньше, два оптических эффекта чередуются друг с другом вдоль оси, переходя с одной ее стороны на другую. Между элементами каждого паттерна имеются зазоры g, предпочтительно равные 1 мм или менее. Как и в вариантах по фиг. 7-9, направление движения в каждом элементе, образующем второй паттерн 65, предпочтительно одно и то же, хотя это условие и несущественно.
Во всех вариантах по фиг. 7-10 прозрачный резист может отсутствовать, если усиливающий отражение слой нанесен селективным образом, например посредством печати металлической краской, так чтобы непосредственно задать элементы дифракционного/отражающего паттерна. В этом случае никакой операции травления не требуется. В таких вариантах элементы паттерна, показанные на фиг. 9(c) и 10(c), соответствуют областям, в которых нанесен материал, усиливающий отражение.
На фиг. 11а и 11b представлены примеры защитного элемента согласно седьмому и восьмому вариантам изобретения, в которых элементы паттернов имеют форму символов, конкретно цифр и букв. В обоих случаях символы, изображенные темными, соответствуют элементам 71, 71' первого паттерна, в которых использован иридесцентный интерференционный материал, а символы, изображенные светлыми, - элементам 75, 75' второго паттерна, в которых использовано дифракционное или отражающее рельефное устройство. И в этих вариантах паттерны могут быть предпочтительно сформированы селективным нанесением светопоглощающего и прозрачного резистов, как это было описано применительно к фиг. 6b.
В варианте по фиг. 11а и первые, и вторые элементы 71 и 75 паттернов формируют множество знаков в виде цифры "5" с циклично варьируемым размером. После завершения каждого цикла каждый паттерн переходит с одной стороны от оси Y-Y' на другую сторону, так что два оптически изменяющихся эффекта кажутся взаимосвязанными. Если дифракционное или отражающее рельефное устройство является циклическим (как в варианте по фиг. 2), каждый индивидуальный элемент паттерна ("5") может состоять из отдельных участков, например в форме полосок, перпендикулярных (как и раньше) к осевому направлению. Альтернативно, каждый элемент паттерна может соответствовать единственному участку 76а, 76b, 76с… соответствующих размеров и формы. Эти участки отделены друг от друга и имеют циклично варьирующиеся размеры. Период циклического повторения формы и/или размеров участков предпочтительно соответствует периоду параметров рельефа (и, следовательно, вариации интенсивности дифрагированного/отраженного цвета), хотя это условие не является существенным.
В примере по фиг. 11b элементы 71', 75' первого и второго паттернов также содержат алфавитно-цифровые знаки. В этом случае непрерывная последовательность этих знаков по длине элемента соответствует английскому алфавиту, но первый и второй паттерны чередуются в устройстве так, что некоторые буквы (конкретно, буквы 71') в каждой последовательности демонстрируют эффект изменения цвета, тогда как другие буквы (буквы 75') демонстрируют эффект, создаваемый дифракционным или отражающим рельефом. В результате оба оптически изменяющихся эффекта представляются взаимосвязанными. Как и раньше, если дифракционное или отражающее рельефное устройство является циклическим (как в варианте по фиг. 2), каждая отдельная буква 76а', 76b', 76с'… предпочтительно соответствует единственному участку рельефа паттерна.
На фиг. 12а и 12b представлены две модификации описанных вариантов. В этих примерах элементы первого и второго паттернов 81, 81' и 85, 85' содержат алфавитно-цифровые знаки, а именно цифры "1, 2, 3, 4". В варианте по фиг. 12а каждый повторяющийся цикл следует в одном направлении, от Y к Y', т.е. вдоль оси защитного элемента реализована последовательность "1, 2, 3, 4, 1, 2, 3, 4…" и т.д. Как и в предыдущем варианте, элементы первого и второго паттернов 81, 85 периодически переходят с одной стороны устройства на другую, так что оба оптически изменяющихся эффекта представляются "сцепленными". Если дифракционное или отражающее рельефное устройство является циклическим (как в варианте по фиг. 2), каждая отдельная цифра 86а, 86b, 86с, 86d предпочтительно соответствует единственному участку рельефа паттерна. Желательно, чтобы в этом варианте внутри каждого цикла участки следовали в одинаковом порядке, так что изменения вида элемента происходят в одном направлении, например, одновременно по всему устройству, в частности в направлении от Y к Y' (как это показано стрелками на фиг. 12а). Как вариант, защитное устройство 80 может быть встроено в защищенный документ в определенном положении, например так, что это устройство будет видно в окошках документа и скрыто в других областях (представленных на фиг. 12а, как участки 89), причем в каждом окошке можно видеть заданное количество элементов паттерна или повторяющихся циклов. В данном примере защитное устройство 80 расположено относительно окошек таким образом, что в каждом окошке видны все элементы паттерна, образующие один цикл. Такое расположение предпочтительно, но необязательно.
На фиг. 12b представлена модификация, в которой порядок элементов обоих паттернов 81', 85' изменяется в смежных циклах по длине защитного устройства 80' на обратный. Следовательно, в этом примере последовательность цифр по длине устройства (в направлении от Y к Y') такая: "1, 2, 3, 4, 4, 3, 2, 1, 1, 2, 3, 4…" и т.д. В этом случае желательно, чтобы кажущееся движение, создаваемое циклическим дифракционным или отражающим рельефным устройством, также изменяло свое направление на обратное в каждой соответствующей области, дополняя этим особое расположение элементов. Например, при наклоне устройства в одном направлении в повторяющемся цикле "1, 2, 3, 4" движение будет в направлении от Y к Y', тогда как одновременно в смежном повторяющемся цикле "4, 3, 2, 1" движение будет в противоположном направлении (от Y' к Y). Таким образом, движения в смежных областях будут представляться встречными или направленными одно от другого, как это показано стрелками на фиг. 12b. Должно быть понятно, что оба направления движения рассматриваются как ориентированные вдоль одного заданного направления (т.е. в этом примере вдоль оси защитного устройства), хотя и в противоположные стороны. Как вариант, это защитное устройство также может быть встроено в защищенный документ в определенном положении, например так, что части защитного устройства будут видны в окошках, расположенных между областями 89', в которых устройство скрыто документом. Предпочтительным является такое положение, при котором различным направлениям движений, демонстрируемых циклическим дифракционным или отражающим рельефом, соответствуют различные окошки.
Девятый вариант защитного элемента показан на фиг. 13. Конкретно, на фиг. 13а представлен, на виде сверху, защитный элемент 90, часть которого показана, в увеличенном масштабе, на фиг. 13b. На фиг. 13с предпочтительный вариант элемента представлен в разрезе плоскостью Е-Е'. Как видно из фиг. 13а, конфигурация элемента 90 аналогична конфигурации второго варианта, представленного на фиг. 6. У элемента имеются первый паттерн 91 из треугольных элементов, в которых демонстрируется интерференционное устройство, и второй паттерн 95, в котором (как было описано выше) представлено циклическое дифракционное или отражающее рельефное устройство, состоящее из участков 96. Два паттерна чередуются друг с другом вдоль осевого направления, переходя с одной стороны прямолинейной оси Y-Y' на другую, так что оба оптически изменяющихся эффекта представляются взаимосвязанными. Однако в этом случае первый паттерн 91 дополнительно содержит участки полутоновых или экранированных элементов 91а (т.е. подобласти в составе области, на которую был нанесен светопоглощающий материал). Эти элементы, по отдельности неразличимые при рассматривании с нормального расстояния, проиллюстрированы в увеличенном масштабе на фиг. 13b. Каждый полутоновый или экранированный элемент в элементах паттерна 91 демонстрирует эффект цветового сдвига в иридесцентном интерференционном материале. В результате в полутоновой или экранированной области в целом создается эффект полупрозрачного цветового сдвига. Полутоновые или экранированные области в этом примере совпадают с элементами второго паттерна 95 (т.е. полностью накладываются на эти элементы), которые остаются видимыми между элементами 91а, несущими светопоглощающий материал. Следовательно, эффект цветового сдвига представляется наложенным на эффект дифракционного или отражающего рельефа. Это визуально интегрирует два устройства, что невозможно воспроизвести, соединяя два отдельных устройства.
На фиг. 13с предпочтительная конструкция защитного элемента 90 показана в поперечном разрезе. Как и в предыдущих вариантах, на подложку 99 нанесен лак 98, в котором сформирован дифракционный или отражающий рельеф 98а. На рельеф нанесен усиливающий отражение материал 97. Далее, в любом порядке, в соответствии с желательными паттернами и в пространственном согласовании друг с другом, на рельеф нанесены, например посредством печати, светопоглощающий материал-резист 92 и прозрачный материал-резист 94. В представленном примере первым нанесен прозрачный резист 94, а за ним - светопоглощающий (например черный) резист 92, который нанесен в виде непрерывных сегментов, чтобы сформировать треугольные элементы паттерна 91, а также, в соответствии с полутоновым или экранированным паттерном из элементов 91а, поверх прозрачного резиста 94, на треугольные элементы паттерна 95. В других случаях тот же результат может быть достигнут при нанесении резистов в обратном порядке. Распечатанный рельеф затем подвергают травлению или другой обработке, посредством которой усиливающий отражение материал 97 удаляют из областей 98а рельефа, не покрытых никаким резистом. После этого поверх двух резистов наносят слой 93, содержащий иридесцентный интерференционный материал. Как и раньше, это можно осуществить посредством ламинирования подходящей фольги, используя адгезив 99с для ламинирования, или, например, посредством печати. Завершающими являются опционный слой-маска 99а и один или более адгезивных слоев 99b, 99d (если их нанесение целесообразно).
В зонах расположения треугольных элементов паттерна 91 светопоглощающий резист 92 поглощает рассеянный отраженный свет, усиливая оптически изменяющийся эффект, создаваемый интерференционным слоем 93, который является здесь доминирующим. В областях элементов паттерна 95 виден оптически изменяющийся эффект, создаваемый дифракционной или отражающей рельефной структурой 98а, но его вид модифицирован полутоновым или экранированным паттерном из элементов 91а, который накладывает эффект иридесцентного интерференционного материала 93 на дифракционный или отражательный эффект. Таким образом, области паттерна 95 демонстрируют оба оптических эффекта.
Элементы 91а, образующие полутоновый или экранированный паттерн, могут быть любой формы, например точками, линиями, символами, знаками, текстом и т.д., причем они могут быть позитивными (т.е. определяемыми присутствием светопоглощающего резиста) или негативными (т.е. определяемыми его отсутствием). В типичном варианте элементы расположены согласно регулярной сетке, например ортогональной или гексагональной. Размер индивидуальных элементов 91а может быть выбран в соответствии с желательным эффектом. Например, если желательным является визуально гладкий вид, размеры индивидуальных элементов должны быть такими, чтобы они были неразличимы невооруженным глазом, составляя, например, порядка 50-100 мкм. Альтернативно, желательным может быть более "пикселированный" вид, и в этом случае индивидуальные элементы могут иметь размеры около 0,5 мм. Плотность полутонового или экранированного паттерна (т.е. пространственная доля области, занятой светопоглощающим резистом) в рассматриваемом примере является постоянной в пределах устройства, составляя примерно 25%. Однако в других вариантах ее можно сделать варьируемой, например, чтобы ввести в защитный элемент дополнительную информацию, такую как изображение.
Соответствующий пример представлен на фиг. 14, на которой изображен вариант защитного элемента по фиг. 13. В этом примере прозрачный резист 94 нанесен на все треугольные элементы 91 и 95 паттернов с последующим нанесением светопоглощающего материала 92 (который может не быть резистом) в соответствии с полутоновым или экранированным паттерном, плотность которого варьирует дискретным образом в четырех частях R1, R2, R3 и R4 области. Должно быть понятно, что такой же результат будет достигнут, если нанести прозрачный и светопоглощающий материалы 94, 92 в обратном порядке. В первой части R1 плотность полутонового или экранированного паттерна равна 100%. Это означает, что нижележащее дифракционное или отражающее рельефное устройство полностью скрыто и область демонстрирует тот же оптический эффект, что и треугольники 91 в варианте по фиг. 13. Во второй части R2 светопоглощающий материал нанесен на участки области так, чтобы задать негативные полутоновые или экранные элементы 91а (т.е. разрывы в светопоглощающем материале), которые уменьшают плотность паттерна, например, до 75%, так что нижележащее рельефное устройство становится частично видимым. В третьей части R3 светопоглощающие участки образуют позитивные полутоновые или экранированные элементы 91а, причем плотность паттерна дополнительно уменьшается, например до 25%, так что оптический эффект от нижележащего рельефного устройства открывается в еще большей степени. Однако на данный эффект в этой области остается наложенным эффект цветового сдвига, создаваемый иридесцентным интерференционным материалом. В четвертой части R4 светопоглощающий материал отсутствует, т.е. эквивалентная плотность паттерна равна 0%, поэтому видимым является только эффект рельефного устройства. В результате вдоль оси х элемента наблюдаются дискретные изменения с переходом от одного оптического эффекта к другому, что дополнительно усиливает визуальную интеграцию двух устройств. Чтобы усилить впечатление чередования, далее для каждого повторения треугольных элементов паттернов по длине устройства положения четырех частей R1-R4 будут предпочтительно изменены на обратные в направлении слева направо, т.е. поперек оси.
Эффект может быть сделан более постепенным либо за счет увеличения количества шагов между частями R1 и R4, либо за счет обеспечения непрерывного изменения плотности паттерна между одинаковыми частями. Так, на фиг. 15 представлен десятый вариант защитного элемента 100 с полутоновым паттерном, плотность которого постепенно изменяется от 100% до 0%. На фиг. 15а представлен весь защитный элемент на виде сверху, на фиг. 15b показаны его области, которые запечатаны светопоглощающим резистом, а на фиг. 15с - области, которые запечатаны прозрачным резистом. В этом примере все элементы 101 первого паттерна, в котором наблюдается интерференционный эффект, и все элементы 105 второго паттерна, в котором наблюдается нижележащее дифракционное или отражающее рельефное устройство, чередуются и выровнены относительно друг друга вдоль осевого направления у защитного элемента 100. В элементах 101 светопоглощающий резист нанесен в виде непрерывного слоя (что эквивалентно полутоновому или экранированному паттерну с плотностью 100%), так что виден только интерференционный эффект. В элементах 105 светопоглощающий резист отсутствует (что эквивалентно полутоновому или экранированному паттерну с плотностью 0%, обозначенному на фиг. 15b, как область 101а), так что виден только эффект дифракционного или отражающего рельефа. В расположенных между ними зонах 103 светопоглощающий резист нанесен на отдельных участках в соответствии с полутоновым или экранированным паттерном, имеющим плотность больше 0% и меньше 100%, которая непрерывно изменяется в пределах области от близкой к 100% вблизи элемента 101 до почти 0% вблизи элемента (зоны) 105. В результате в зоне 103 оптические эффекты видны в большей или меньшей степени в зависимости от плотности паттерна. Должно быть понятно, что, если можно использовать только желательный промежуточный полутоновый паттерн (как вариант, с изменяющейся плотностью), формирование областей с плотностью паттерна, равной 100% или 0%, не требуется. В результате оба оптически изменяющихся эффекта будут наложены друг на друга по всему устройству. Плотность экранированного паттерна предпочтительно составляет 5-85%, более предпочтительно 10-60%, наиболее предпочтительно 20-35%. Следует также отметить, что экранированные паттерны не обязательно должны быть регулярными, а массив экранированных элементов может быть использован для получения сложного полутонового изображения, например портрета. В этом сценарии наблюдаемость двух оптически изменяющихся эффектов будет сложным образом варьировать в пределах изображения, что повышает трудность подделывания устройства.
Как и в предыдущих вариантах, описанный полутоновый или экранированный эффект может быть также реализован с применением альтернативных технологий изготовления и структур, как это будет описано далее со ссылками на фиг. 24.
На фиг. 15 представлен вариант, в котором прозрачный резист нанесен также в форме серии элементов 106, расположенных вдоль оси и разделенных разрывами 106а, как это показано на фиг. 15с. Такое выполнение некритично, и описанные эффекты могут быть реализованы, даже если прозрачный резист является непрерывным по длине защитного элемента. Однако в этом примере каждый из элементов 101 и 105 содержит негативные знаки 107 и 108 соответственно, конкретно, буквы "DLR". Наличие разрывов 106а в прозрачном резисте облегчает формирование негативных знаков 107, поскольку внутри букв "DLR" прозрачный резист должен отсутствовать, чтобы можно было удалить (например травлением) нижележащий слой, усиливающий отражение, и, тем самым, достичь желательного эффекта прозрачности. Требуемый результат может быть достигнут посредством распечатывания элементов 106 прозрачного резиста так, чтобы они охватывали соответствующие промежутки, образованные знаками. Однако это потребовало бы крайне высокой (не достижимой на практике) точности согласования положения двух резистов. Благодаря наличию разрыва 106а, окружающего область, в которой должны быть сформированы негативные знаки 107, требования по точности согласования снижаются до приемлемого уровня, остающегося все же более высоким, чем тот, который нетрудно достичь при подделывании. При этом негативные знаки 108 сформированы только в прозрачном резисте 106, причем они будут видны в разрывах 101а, имеющихся в слое светопоглощающего резиста. Следует отметить, что в этом примере, как и в других вариантах, оба резиста могут быть распечатаны на защитном элементе, с одинаковым результатом, в любом порядке.
Другие примеры защитных элементов с негативными знаками представлены на фиг. 16 и 17. В одиннадцатом варианте (см. фиг. 16) защитный элемент 110 имеет конструкцию, аналогичную использованной во втором варианте (см. фиг. 6). Интерференционный эффект демонстрируется первой областью 111 элемента, а эффект циклического дифракционного или отражающего рельефа - второй областью 115, которая, как будет пояснено далее, в этом примере является полупрозрачной. Внутри первой области 111 вдоль осевого направления с определенными интервалами расположены негативные знаки 116 в форме букв "DLR".
Как это показано на фиг. 16b, соответствующей поперечному разрезу плоскостью F-F', элемент 110 содержит подложку 119, на которую нанесен лак 118. В его поверхностном слое сформирована дифракционная или отражающая рельефная структура 118а, поверх которой нанесен материал 117, усиливающий отражение. Прозрачный резист 114 нанесен на усиливающий отражение материал, который, в отличие от предыдущих вариантов, расположен в соответствии с полутоновым или экранированным паттерном. В пределах полутонового или экранированного паттерна имеются области, в которых паттерн отсутствует. Они соответствуют желательным негативным знакам 116. Затем с одинаковыми промежутками и с пространственным согласованием с прозрачным резистом наносится светопоглощающий резист 112. В результате оба резиста отсутствуют в зонах расположения негативных знаков 116. После этого распечатанную структуру подвергают травлению или другой обработке для удаления усиливающего отражение материала 117 во всех областях, в которых он не был покрыт каким-либо резистом. В результате формируются негативные знаки 116, в которых не проявляется ни один из оптически изменяющихся эффектов. Кроме того, полутоновый или экранированный паттерн прозрачного резиста 114 переносится на материал, усиливающий отражение. Это делает усиливающий отражение слой полупрозрачным, так что сквозь элемент 110 можно видеть расположенные под ним объекты (в предположении, что другие слои защитного элемента также по меньшей мере полупрозрачны). Это может быть желательным, например, если элемент 110 должен находиться над информацией, распечатанной на защищенном документе, которая не должна быть полностью скрыта защитным элементом, или если этот элемент должен находиться в окошке, имеющемся в защищенном документе. Следует отметить, что усиливающий отражение слой может быть сделан полупрозрачным описанным способом и в любом другом из рассматриваемых вариантов. Полутоновая или экранированная структура, согласно которой сформирован усиливающий отражение материал, может иметь постоянную плотность по всему устройству или быть варьируемой, например, чтобы демонстрировать градиент или изображение, в котором дифракционный или отражательный эффект, в зависимости от плотности, будет наблюдаемым в большей или меньшей степени. В других вариантах слой, усиливающий отражение, может быть сделан полупрозрачным путем нанесения непрерывного слоя, достаточно тонкого для того, чтобы отражать падающее излучение неполностью.
По завершении травления формируют слой 113, обеспечивающий интерференционный эффект, таким же образом, как и в предыдущих вариантах, например с помощью адгезива 119с для ламинирования. В этом примере защитный элемент снабжают также слоем 119а, содержащим такое вещество, как, например, краска, флуоресцентный пигмент, люминесцентный пигмент или термохромный пигмент, которое является видимым по меньшей мере в негативных знаках 116 при рассматривании защитного элемента на пропускание, как вариант, при нестандартном освещении (например УФ излучением), выбираемом в зависимости от использованного вещества. Другой возможный вариант включает наличие магнитного слоя 119е, такого как печатная магнитная краска, которую предпочтительно наносят в форме кода. Поскольку магнитные краски, как правило, имеют темный цвет, в этом примере желательно, чтобы магнитные области формировались только в местах, покрытых светопоглощающим резистом 112. В результате присутствие магнитного материала будет скрыто, а прозрачность негативных знаков не ухудшится. Как пример, магнитные области 119е могут находиться в интервалах между негативными знаками 116, как это показано на фиг. 16а. Темные магнитные краски можно также скрыть под слоем металла. Соответственно, в вариантах, в которых отражающий слой 117 не является полупрозрачным, магнитные элементы могут также или альтернативно находиться в областях, где присутствует прозрачный резист. В общем случае единственное требование состоит в том, чтобы темные магнитные элементы не находились в тех же областях, что и негативные знаки 116. Как уже упоминалось, этого можно автоматически достичь, применяя для формирования слоя 112 магнитный резист (в этом случае слой 119е может отсутствовать). Должно быть понятно, что такие слои, как слои 119а и 119е можно ввести и в любые другие описанные варианты защитного элемента. Защитный элемент снабжают также адгезивными слоями 119b и 119d.
Двенадцатый вариант защитного элемента 120, представленный на фиг. 17, имеет, по существу, такую же конструкцию, т.е. содержит первую область 121, в которой демонстрируется интерференционный эффект, и вторую область 125, в которой наблюдается оптически изменяющийся эффект, создаваемый нижележащим дифракционным или отражающим рельефом. В первой области образованы негативные знаки 126 в форме символов "свитка". Как это показано в поперечном разрезе плоскостью G-G' (фиг. 17b), в этом случае негативные знаки 126 задаются только соответствующими разрывами в светопоглощающем резисте 122, тогда как прозрачный резист в области, окружающей негативные знаки, отсутствует. Однако желательно, чтобы все же имелось некоторое взаимное наложение двух резистов. Как и в варианте по фиг. 15, такой подход ослабляет требования к процессу изготовления по точности пространственного согласования по сравнению с вариантом по фиг. 16. В других частях прозрачный резист наносят в виде непрерывного слоя, так что в области 125 эффект дифракционного или отражающего рельефа является сильно выраженным. В других отношениях структура защитного элемента такая же, как и в описанном варианте по фиг. 16. Слой 127 металла скрывает нижележащий магнитный слой 129е, который, следовательно, может присутствовать в любых местах вне негативных знаков 126.
Другие примеры вариантов с магнитными свойствами будут рассмотрены далее со ссылками на фиг. 21 и 22.
В рассмотренных примерах негативные знаки присутствовали в первой области, в которой демонстрируется интерференционный эффект. Однако подобные негативные знаки или паттерны могут иметься также в области дифракционной или отражающей рельефной структуры, например, в виде деметаллизованных паттернов в пределах эффекта, создаваемого рельефом. Аналогично, негативные знаки или паттерны можно сформировать в обеих областях или так, чтобы они перекрывали переход от одной области к другой. На фиг. 18 представлен пример защитного элемента 130 в соответствии с тринадцатым вариантом, в котором негативный паттерн или деметаллизованные участки 136 образованы во второй области 135, в которой демонстрируется эффект, создаваемый рельефом. Как это видно на разрезе плоскостью Н-Н' (фиг. 18b), структура элемента 130, по существу, такая же, как и в предыдущих вариантах, т.е. содержащая рельефную структуру 138а, сформированную на слое лака 138, нанесенного на подложку 139. Усиливающий отражение слой 137 нанесен на рельеф следом за прозрачным резистом 134, расположенным так, чтобы задать негативные знаки 136. Светопоглощающий резист 132 нанесен поверх прозрачного резиста 134 так, чтобы задать первую область 131 защитного элемента, в которой будет наблюдаться интерференционный эффект. Возможен и обратный порядок нанесения резистов. По завершении травления формируют слой 133, содержащий иридесцентный интерференционный материал, применяя любую из описанных технологий. Элемент может быть снабжен дополнительными слоями, которые в этом случае включают слой 139а, способный служить маской или содержать такое вещество, как краску или флуоресцентный материал, и адгезивный слой 139b.
Фиг. 19 иллюстрирует четырнадцатый вариант, в котором и первая область, образованная элементами 141 паттерна, и вторая область, образованная элементами 145 паттерна, содержат негативные знаки 143, 146 соответственно. На фиг. 19а показаны части защитного элемента, в которых имеется светопоглощающий резист 142, а на фиг. 19b - части элемента, в которых имеется прозрачный резист 144. После травления все области, не покрытые ни одним резистом, не демонстрируют, по существу, никакого оптически изменяющегося эффекта. Ширина разрывов g, предусмотренных между двумя паттернами, задана предпочтительно меньшей 1 мм, чтобы демонстрировать высокую согласованность между двумя паттернами.
Хотя наличие промежутков (разрывов) между областями, демонстрирующими свой оптический эффект и/или негативные знаки, увеличивает уровень защиты, обеспечиваемый элементом, и поэтому желательно, данное условие несущественно. Как следствие, в некоторых вариантах может не требоваться формировать паттерн в усиливающем отражение слое (посредством травления или селективного нанесения, например посредством печати). Такое выполнение имеет место в первом варианте, в котором отсутствовал прозрачный резист. Фиг. 20 иллюстрирует пример защитного элемента 150 согласно пятнадцатому варианту, в котором отсутствует деметаллизация. Однако в этом случае прозрачный материал 154 (который может и не быть резистом) нанесен во всей второй области 155 (и, как вариант, также в первой области 151), чтобы придать элементу 150 цветной оттенок или другое оптическое свойство, присущее материалу 154. Например, если материал 154 содержит цветной пигмент или краситель, это будет модифицировать (окрашивать) свет, дифрагированный рельефом 158а или отраженный от него. В других случаях материал может содержать такое вещество, как флуоресцентный или люминесцентный пигмент, который предпочтительно невидим при стандартном освещении в видимом диапазоне и становится видимым при освещении его излучением с длинами волн за пределами видимого спектра, например УФ излучением. В этом случае при нормальном освещении элемент будет представляться идентичным элементу по фиг. 2, но будет обнаруживать присутствие люминесцентного материала при рассматривании при соответствующем освещении. В остальном элемент сконструирован аналогично предыдущим вариантам.
Должно быть понятно, что и в любых описанных вариантах прозрачный резист может нести вещество такого типа. Прозрачный резист может быть также нанесен в виде более чем одной части, причем каждая часть будет содержать иное вещество (иные вещества) или не содержать никаких веществ. В результате внутри элементов прозрачного резиста будет создан соответствующий паттерн.
Далее, со ссылками на фиг. 21 и 22, будут описаны два варианта, обладающие магнитными свойствами. На виде сверху в каждом защитном элементе 160, 170 будут видны первая и вторая области, в которых, аналогично вариантам, представленным на любой из фиг. 6-12, могут наблюдаться интерференционный эффект и дифракционный эффект соответственно. На фиг. 21 и 22 эти элементы показаны в разрезе. Следует отметить, что в обоих случаях на практике рельефные структуры 168а и 178а будут иметь требуемые (неизображенные) контуры.
В варианте по фиг. 21 конструкция защитного элемента 160 аналогична представленной на фиг. 16, т.е. имеет рельефную структуру 168а (изображена условно), сформированную тиснением в слое лака 168, нанесенного на подложку 169, например из полиэстера. Рельеф 168а покрыт усиливающим отражение слоем 167, например из металла. Прозрачный резист 164 и светопоглощающий резист 162 нанесены на рельеф в соответствии с желательными паттернами, формирующими первую и вторую области 161, 165 соответственно. Иридесцентный интерференционный материал 163, например в виде жидкокристаллической пленки, нанесен на обе области с помощью адгезива 169с для ламинирования. На практике такую структуру можно получить, формируя жидкокристаллическую пленку на второй подложке 169' (которая также может быть из полиэстера) с помощью другого слоя адгезива 169f, а затем соединяя эту группу слоев со слоями с тиснением посредством слоя адгезива 169с. На другой стороне подложки 169 сформирован магнитный слой 169е, содержащий в этом примере прозрачный магнитный материал, такой как Magform™. поставляемый заявителем настоящего изобретения и описанный в WO 2009/053673 А1. Этот магнитный материал является, по существу, прозрачным при рассматривании в проходящем свете, но различим в свете, отраженном от обратной стороны устройства. Слой 169е предпочтительно наносится в форме знаков (таких как буквы или цифры) или изображений, причем он может перекрывать (не внося никаких ухудшений) разрывы в слое 167, усиливающем отражение (например соответствующие негативным знакам). Если это представляется желательным, присутствие слоя 169е может быть скрыто полностью или частично путем нанесения маскирующего покрытия 166, которое может быть флуоресцентным. В элементе имеются также адгезивные слои 169b и 169d, предпочтительно сформированные на обеих его наружных поверхностях.
Конструкция защитного элемента 170, показанного на фиг. 22, по существу, такая же, как у варианта по фиг. 21, за исключением выполнения магнитных элементов. Дифракционная рельефная структура 178а сформирована тиснением лака 178, который несет подложка 179, и слоями, нанесенными поверх рельефа, как это было описано выше. На противоположную поверхность подложки 179, в данном варианте непрозрачной, нанесены магнитные элементы. Магнитная область (магнитные области) 179е предпочтительно сформирована (сформированы) в виде полосок, расположенных вдоль двух длинных краев защитного элемента (см. фиг. 22) или в виде серии коротких отрезков, ориентированных в поперечном направлении и задающих код. В этом примере присутствие магнитного материала скрыто от человека, рассматривающего защитный элемент сверху, слоем 177, усиливающим отражение (например из металла). Как вариант, на магнитные элементы может быть нанесен слой 179f металлической (например серебряной) краски, чтобы скрыть магнитный материал при рассматривании с оборотной стороны защитного элемента. В этом случае также может иметься маскирующий флуоресцентный материал 176.
Следует отметить, что, хотя в этом примере магнитный материал 179е не виден, в других случаях он может быть сделан видимым, например, в областях, из которых был удален слой 177 металла. Поскольку магнитный материал, как правило, имеет темный цвет, он будет действовать как поглощающий материал таким же образом, что и светопоглощающий материал 172, т.е. он может быть использован, чтобы сделать, в выбранных местах, видимым оптический эффект, создаваемый интерференционным материалом 173.
Действительно, как альтернатива магнитным конструкциям по фиг. 21 и 22, магнитный материал (например в виде частиц Fe2O3) может быть встроен в слой светопоглощающего резиста, например резиста 162. Конструкция при этом будет такой же, как на фиг. 21, но без дополнительного магнитного слоя 169е.
Магнитный материал, встроенный в резист, будет автоматически воспроизводить паттерн слоя, усиливающего отражение. Это облегчит использование магнитного материала в составе сложных паттернов без возникновения проблем согласования его положения с негативными знаками (такими как буквы 116) и, следовательно, позволит реализовать более сложные кодовые конфигурации.
В описанных выше вариантах усиливающий отражение материал обычно представляет собой слой металла, который подвергают травлению, если он должен присутствовать только в выбранных областях, где на отражающий слой наносят прозрачный материал, который должен действовать как резист. В других вариантах, в которых усиливающий отражение материал является металлической краской или аналогичным веществом, он может быть нанесен принципиально селективным методом, таким как печать. Как правило, металлические краски менее предпочтительны, чем нанесенные слои металла, поскольку их применение приводит к менее интенсивному отражению или дифракции. Тем не менее, они позволяют получить приемлемый эффект. В связи с этим далее, со ссылками на фиг. 23 и 24, будут описаны примеры структур, полученных с применением селективного нанесения отражающих материалов, таких как металлические краски.
На фиг. 23(a) представлен пример защищенного документа 1' в форме полимерной банкноты. Основой документа является полимерная подложка 189 (см. фиг. 23(b)), например, из биаксиально ориентированного полипропилена (БОПП), несущая распечатанный слой 2' (если подложка 189 прозрачная, под ней на большей части документа может иметься слой для уменьшения прозрачности). На подложке 189, в разрыве распечатанного слоя 2', сформирован защитный элемент 180, образующий в данном варианте защитный патч. Если подложка 189 прозрачна, защитный элемент 180 может иметь вид прозрачного окошка в документе 1'. Однако такое выполнение некритично, подложка может быть просвечивающей или непрозрачной и/или защитный элемент 180 может быть сформирован поверх распечатанного слоя 2'.
Защитный элемент 180 имеет, по существу, такой же вид, что и описанный выше защитный элемент 20 по фиг. 6. Таким образом, первая группа подобластей 181 соответствует первому паттерну, причем каждая подобласть демонстрирует интерференционный эффект. Вторая группа подобластей 185 соответствует второму паттерну и демонстрирует дифракционный или отражательный оптический эффект, предпочтительно циклический, как это было описано выше. Два паттерна выполнены чередующимися (переплетающимися) и расположены вдоль прямой линии, проходящей вдоль защитного элемента 180, в этом примере расположенного параллельно оси у защищенного документа 1'. Должно быть понятно, что выполнение элементов паттерна показано только в качестве примера, причем возможны и любые другие выполнения, проиллюстрированные на фиг. 7-12.
На фиг. 23(b) представлен, в разрезе плоскостью K-K', первый возможный вариант документа 1'. Как и в предыдущих вариантах, на подложку 189 нанесен(а) лак для тиснения или смола 188 для профилирования/отверждения и в нем (в ней) сформирована рельефная структура 188а. В альтернативных примерах рельеф может быть сформирован непосредственно в поверхности подложки 189. В областях 181, соответствующих элементам первого паттерна, на рельефную структуру нанесен, например посредством печати, светопоглощающий материал 182. В областях 185, соответствующих элементам второго паттерна, нанесен усиливающий отражение материал 187, такой как металлическая краска, причем для этого снова может быть использован процесс печати. Операции нанесения обоих материалов выполняются в любом порядке, но с пространственным согласованием, предпочтительно в непрерывном поточном процессе, так что первый и второй паттерны взаимно согласованы по положению. Как и раньше, поверх светопоглощающего и усиливающего отражение материалов может быть нанесен адгезив 189а для ламинирования, чтобы обеспечить присоединение слоя 183, содержащего иридесцентный интерференционный материал. В завершение, может быть нанесен защитный слой 189b.
На фиг. 23(c) показана альтернативная конструкция, позволяющая получить, по существу, такой же вид защитного элемента. В этом варианте структура такая же, что и на фиг. 23(b), за исключением рассматриваемых далее аспектов. Во-первых, рельефная структура 188а не проходит по всему защитному элементу, а присутствует только в зоне областей 185, в которой должен наблюдаться дифракционный или отражательный эффект. При этом усиливающий отражение материал 187 и, следовательно, также светопоглощающий материал 182 будут нанесены в пространственном согласовании с рельефом. В этом примере рельефная структура показана находящейся во всей области 185 и в некоторых прилегающих к ней зонах. Это может оказаться желательным, чтобы ослабить требования по пространственному согласованию рельефа и материала, усиливающего отражение. Однако, если может быть достигнута высокая точность совмещения, присутствие рельефной структуры требуется только в областях 185, в которых она, в конечном итоге, будет наблюдаться. Должно быть понятно, что это относится ко всем вариантам, а не привязано к использованию селективно нанесенного материала, усиливающего отражение.
В структуре по фиг. 23(c) интерференционный слой 183 также присутствует не всюду, а только локально, в областях 181, в которых он должен быть сделан видимым с использованием светопоглощающего материала 182. Этого можно достичь, например, нанесением слоя 183 не ламинированием фольги, а посредством селективного процесса, такого как печать. В этом случае адгезив для ламинирования может отсутствовать, тогда как элемент предпочтительно снабжен защитным покрытием 189а'. Интерференционный слой 183 в этом примере будет согласован по положению со светопоглощающим материалом 182 и, следовательно, он предпочтительно наносится в одном поточном процессе вместе с усиливающим отражение материалом 187 и светопоглощающим материалом. Чтобы ослабить требования к точности совмещения, слой 183 может выходить, в определенных пределах, за границы областей 181 (этот вариант не изображен). Описанное селективное нанесение интерференционного слоя 183 не привязано к селективному нанесению материала, усиливающего отражение, и может быть распространено на все варианты.
На фиг. 24 представлен другой пример защищенного документа 1'', имеющего, как и на фиг. 23, вид полимерной банкноты. Защитный элемент 190 в форме патча сформирован в области окошка, заданной окружающим ее распечатанным слоем 2''. При соответствующем выборе материала нижележащей подложки 199 (см. фиг. 24(b)), такого как БОПП, эта область может быть прозрачной. Как и раньше, защитный элемент может быть альтернативно сформирован поверх распечатанного слоя 2''.
Защитный элемент 190 имеет полутоновый или экранированный вид, по существу, одинаковый с описанным вариантом по фиг. 14. Более конкретно, в двух треугольных областях 191 и 195 сформированы четыре части с полутоновыми паттернами: часть R1 с плотностью паттерна 100% (т.е. полностью соответствующая интерференционному эффекту), противолежащая часть R4 с плотностью паттерна 0% (т.е. полностью соответствующая дифракционному/отражающему эффекту) и промежуточные части R2 и R3, демонстрирующие оба оптических эффекта, в различной степени наложенные друг на друга.
На фиг. 24(a) первый вариант документа 1'' показан в разрезе плоскостью L-L'. Как и в предыдущих вариантах, на подложку 199 нанесен(а) лак для тиснения или смола 198 для профилирования/отверждения и в нем (в ней) сформирована рельефная структура 198а. В альтернативных примерах рельеф может быть сформирован непосредственно в поверхности подложки 199. Чтобы сформировать желательный полутоновый паттерн, на рельеф, в любом порядке, селективно и с взаимным согласованием, нанесены, например посредством печати, светопоглощающий материал 192 и усиливающий отражение материал 197. Как и раньше, на элемент нанесен и слой иридесцентного интерференционного материала 193. При этом в части светопоглощающий материал нанесен непрерывно по всей области с получением плотности паттерна, равной 100%. В части R2 светопоглощающий материал нанесен только на подобласти P2, между которыми, как это показано на фиг. 24(a), образуются разрывы, соответствующие элементам 191а полутонового паттерна (имеющим форму точек). В разрывах, т.е. в подобластях P1, нанесен усиливающий отражение материал 197, повторяющий контуры рельефной структуры. В результате элементы 191а паттерна, окруженные образующим фон иридесцентным интерференционным материалом, демонстрируют дифракционный/ отражательный эффект. Тем самым создается впечатление, что два оптических эффекта наложены друг на друга.
Конструкция следующей части R3, по существу, такая же, как у части R2, но с измененным на обратное относительным положением светопоглощающего и усиливающего отражение материалов. Соответственно, здесь элементы 191а паттерна демонстрируют интерференционный эффект, а фон - дифракционный/отражательный эффект. В части R4 усиливающий отражение материал является непрерывным, так что эффективная плотность полутонового паттерна равна 0%. В одном варианте на светопоглощающий и усиливающий отражение материалы нанесен адгезив 199а для ламинирования, чтобы, как и раньше, обеспечить присоединение слоя 193, содержащего иридесцентный интерференционный материал. В завершение, может быть нанесен защитный слой 199b.
На фиг. 24(c) показана альтернативная конструкция, позволяющая получить, по существу, такой же вид защитного элемента. В этом варианте структура такая же, что и на фиг. 23(b), за исключением рассматриваемых далее аспектов. Во-первых, рельефная структура 198а не проходит по всему защитному элементу, а присутствует только в тех зонах частей R2, R3 и R4, в которых должен наблюдаться дифракционный или отражательный эффект. При этом усиливающий отражение материал 197 и, следовательно, также светопоглощающий материал 192 будут нанесены в пространственном согласовании с рельефом. В этом примере рельефная структура показана находящейся на всех участках каждой части R2, R3 и R4. Это может оказаться желательным, чтобы ослабить требования по пространственному согласованию рельефа и материала, усиливающего отражение. Однако, если может быть достигнута высокая точность совмещения, присутствие рельефной структуры требуется только в подобластях P1 частей R2 и R3, в которых она, в конечном итоге, будет наблюдаться.
В структуре по фиг. 24(c) интерференционный слой 193 также присутствует не всюду, а нанесен (например распечатан) только локально, в областях 191, в которых он должен быть сделан видимым с использованием светопоглощающего материала 192. В этом случае адгезив для ламинирования может отсутствовать, тогда как элемент предпочтительно снабжен защитным покрытием 189а'. Интерференционный слой 193 в этом примере будет согласован по положению со светопоглощающим материалом 192 и, следовательно, он предпочтительно наносится в одном поточном процессе вместе с усиливающим отражение материалом 197 и светопоглощающим материалом. Чтобы ослабить требования к точности совмещения, слой 193 может, в определенных пределах, выходить за границы областей, на которые нанесен светопоглощающий материал, например, если это представляется желательным, полностью покрывать части R2 и R3 защитного элемента.
Можно видеть, что на фиг. 23 и 24 светопоглощающий материал показан имеющим намного большую толщину, чем материал, усиливающий отражение. Это сделано для наглядности, но на практике несущественно. При этом требуется, чтобы материал, усиливающий отражение, воспроизводил контуры рельефа и, тем самым, реплицировал своей поверхностью рельефную структуру. Этого не требуется от светопоглощающего слоя; следовательно, его толщина не ограничивается.
Тогда как в вариантах по фиг. 23 и 24 защитные элементы были представлены сформированными прямо на полимерной подложке защищенного документа, должно быть понятно, что это необязательно и что подобные структуры защитных элементов в равной степени можно применять и в случае формирования защитных элементов в виде нитей, полосок, патчей или других изделий, которые затем (как это описано со ссылкой на фиг. 1) встраиваются в защищаемые ими документы или другие изделия или наносятся на них.
Во всех вариантах светопоглощающий материал (предпочтительно резист) будет в достаточной степени поглощать свет (видимое излучение на длинах волн между 380 нм и 750 нм), так что основная часть света, отражаемая в сторону наблюдателя, будет исходить от иридесцентного интерференционного материала, чтобы данный оптический эффект был хорошо различим. При этом желательно, чтобы доля видимого света, отраженная материалом, была меньше доли света, отраженной или дифрагированной в сторону наблюдателя областями дифракционного/отражающего устройства. Следовательно, в предпочтительных вариантах светопоглощающий материал поглощает по меньшей мере 70% падающего света, предпочтительно по меньшей мере 80%, более предпочтительно по меньшей мере 90%. Под светом понимается все излучение на длинах волн в диапазоне 380-750 нм.
Желательно также, чтобы светопоглощающий материал был, соответственно, достаточно непрозрачным, чтобы маскировать любой нижележащий отражающий материал, который может присутствовать в некоторых конструкциях элемента, т.е. предпочтительно пропускающим за один проход менее 30% падающего на него света, более предпочтительно менее 20%, еще более предпочтительно менее 10%, наиболее предпочтительно, по существу, непрозрачным. Желательно, чтобы светопоглощающий материал имел темный, предпочтительно черный цвет, хотя допустимы, как альтернативы, темно-синий или темно-зеленый цвета.
Так, светопоглощающий материал может содержать темный краситель или пигмент, такой как BASF Neozapon Х51 или углеродная сажа, при содержании красителя предпочтительно до 50% по массе. Если светопоглощающий материал должен использоваться также в качестве резиста при травлении, краситель или пигмент, содержащийся в материале, должен обладать как хорошей адгезией к металлу, так и стойкостью к щелочам. Подходящий класс резистов включает сополимеры винилхлоридов/винилацетата, например смолы Ucar фирмы Union Carbide, а также материалы Sun VHL 31534 и Wacker Vinnol Е 15/45m.
Светопоглощающий материал может также содержать магнитные или электропроводные вещества, которые могут совпадать с пигментом, придающим материалу его цвет и/или светопоглощающие свойства, или отличаться от этого пигмента. Если это желательно, светопоглощающий материал может дополнительно содержать флуоресцентное или иное детектируемое вещество. При этом он может быть нанесен также в виде отдельных частей, имеющих одинаковый вид при стандартном освещении, но содержащих (или не содержащих) различные детектируемые вещества. Такое выполнение можно использовать, например, чтобы получить внутри светопоглощающего материала скрытый магнитный код.
Иридесцентный интерференционный материал, присутствующий в каждом варианте, может содержать, например, жидкокристаллические материалы в форме непрерывных пленок или пигментные покрытия, интерференционные пигменты, такие как Irodine™, фотонные кристаллы или тонкопленочные интерференционные структуры. Поскольку в некоторых вариантах слой, несущий иридесцентный интерференционный материал, может иметься на всем протяжении устройства, он не должен быть непрозрачным, чтобы нижележащая рельефная структура не была им полностью скрыта. Следовательно, в случае использования интерференционных пигментов или тонкопленочных структур желательно, чтобы все они представляли собой полностью диэлектрические интерференционные стопы (а не структуры типа металл-диэлектрик). Однако, как это известно, например, из EP 1478520, применимы также и полупрозрачные структуры типа металл-диэлектрик.
Во всех вариантах слой, усиливающий отражение, может быть сформирован различными методами, включая нанесение слоя материала с показателем преломления, иным, чем у материала, в котором сформирована рельефная структура (так называемого "материала с высоким показателем преломления", или "ВПП-материала", например ZnS), или распечатывание, или формирование слоя, содержащего металлические частицы или аналогичные вещества, например металлическую краску. Однако наиболее предпочтителен усиливающий отражение слой в виде слоя металла (например алюминия, меди, хрома или любого их сплава), нанесенного, например, осаждением в вакууме. При этом будет обеспечена наибольшая яркость соответствующего эффекта.
В дополнение, металлические материалы, например перечисленные выше, как правило, электропроводны, а это свойство также может быть детектировано и, следовательно, использоваться как дополнительное защитное свойство. В особо предпочтительных примерах усиливающим отражение материалом формируется по меньшей мере одна непрерывная электропроводная дорожка, проходящая от одного конца защитного элемента к другому, которая может детектироваться (например емкостным зондом) и, следовательно, служить дополнительным аутентифицирующим признаком. Присутствие проводящей дорожки может быть скрыто наложенным на нее светопоглощающим рельефом, который предпочтительно представляется прерывающим проводящую дорожку по меньшей мере в одном положении. В результате визуальная инспекция защитного элемента не обнаруживает проводящую деталь, что повышает вероятность ее отсутствия в поддельной версии защитного элемента. На фиг. 15 представлен пример защитного элемента, в котором такая скрытая проводящая дорожка задана конструкцией. Действительно, за исключением областей 107, 108 с негативными знаками, нижележащий слой, усиливающий отражение, является непрерывным по всей длине элемента 100. Присутствие электропроводного материала (например металла) будет заметно в областях 105 и 103, но область 101 будет представляться не содержащей металла и, следовательно, проводящая дорожка будет казаться прерванной. Любые другие варианты также можно модифицировать так, чтобы они включали непрерывную металлическую дорожку, которая кажется прерванной материалом, создающим интерференционный эффект.
В описанных вариантах защитные элементы представляют собой отдельные изделия. Такое выполнение целесообразно, например, если элемент является нитью, сконфигурированной для встраивания в подложку в процессе изготовления бумаги. Однако в других случаях элемент может быть сформирован, например, на переносящей фольге, у которой имеется несущий слой, обеспечивающий конструктивную поддержку. В этом случае слой-подложка, на котором выполнен рельеф, может не являться самоподдерживающейся. Между несущим слоем и многослойной структурой защитного элемента может иметься отделяющий слой, позволяющий перенести элемент с фольги на поверхность документа или другого изделия, например посредством горячей штамповки.
В других вариантах защитный элемент может быть сформирован заодно с защищенным документом или другим изделием. Например, если изделие является защищенным документом, имеющим полимерную подложку, в частности банкнотой (из полимера или бумажно-полимерного материала), защитный элемент может быть сформирован непосредственно на подложке документа с рельефной структурой, образованной либо непосредственно в поверхности подложки документа, либо в нанесенном на нее слое лака или смолы (например с использованием технологии профилирования/отверждения). Другие операции по изготовлению элемента будут такими же, как уже описанные применительно к любому из рассмотренных вариантов.
В альтернативных вариантах защитный элемент может быть затем встроен в базовую бумажную или полимерную подложку так, что его можно видеть с обеих сторон подложки. Способы подобного встраивания защитных элементов описаны в EP 1141480 А и WO 03/054297 А. В способе согласно EP 1141480 А одна сторона защитного элемента полностью открыта на одной поверхности подложки, в которую частично погружен защитный элемент, и частично открыта в окошке, имеющемся в другой поверхности подложки.
Подходящие подложки для защищенных документов могут быть изготовлены из любых подходящих материалов, включая бумагу и полимер. Из уровня техники известны технологии формирования, по существу, прозрачных областей в подложках каждого из этих типов. Например, в WO 83/00659 описана полимерная банкнота, изготовленная на основе прозрачной подложки, содержащей на обеих своих сторонах непрозрачное покрытие, которое отсутствует в локальных областях на обеих сторонах подложки, чтобы сформировать прозрачную зону. В этом случае прозрачная подложка может быть интегральной частью защитного устройства. Альтернативно, отдельное защитное устройство может быть нанесено на прозрачную подложку документа. WO 00/39391 А описывает способ получения прозрачной полимерной зоны в бумажной подложке. Другие способы для формирования прозрачных зон в таких подложках описаны в EP 0723501 А, EP 0724519 А, EP 1398174 А и WO 03/054297 А.
Защитное устройство может быть помещено также на одну сторону бумажной основы так, чтобы его части находились в отверстии, образованном в бумажной основе. Пример способа получения такого отверстия раскрыт в WO 03/054297 А. Альтернативный способ встраивания защитного элемента, который виден в отверстиях, имеющихся в одной стороне бумажной основы, и полностью открыт на другой ее стороне, раскрыт в WO 00/39391 А.
Во всех вариантах, включающих дифракционную рельефную структуру, она может быть получена любым известным методом, включая классическую двухступенчатую радужную голографию, пиксельно-матричную интерферометрию, литографическую интерферометрию (lithographic interferometry) и электронно-лучевую литографию. Будучи сформированными, рельефные структуры могут быть реплицированы на подложку, используя процессы термического тиснения или отливки. При термическом тиснении рельефную структуру формируют в термоформируемом слое, в типичном случае толщиной 1-2 мкм. Альтернативный подход использует, вместо лака для термического тиснения, УФ-отверждаемый полимер. В этом случае дифракционная рельефная структура может быть отлита из УФ-отверждаемого мономера и отверждена. Соответствующие технологии более подробно описаны в US 4758296 А. Было установлено, что предпочтительный способ получения рельефных структур согласно первому аспекту изобретения соответствует сочетанию формирования электронно-лучевым методом с УФ-отверждением.
Предложен защитный элемент, имеющий подложку, на которой находятся: в первой области - первое оптически изменяющееся устройство, содержащее дифракционную или отражающую рельефную структуру и усиливающий отражение материал, повторяющий контуры рельефной структуры, а во второй области - второе оптически изменяющееся устройство, содержащее иридесцентный интерференционный материал. Первое оптически изменяющееся устройство образовано множеством участков, расположенных в циклически повторяющейся последовательности вдоль заданного на защитном элементе направления и совместно образующих первую область. Параметры рельефа дифракционной или отражающей рельефной структуры варьируются в пределах каждого повторяющегося цикла от одного участка к следующему таким образом, что при любом угле рассматривания каждый участок любого повторяющегося цикла демонстрирует дифракционный цвет или отражательную способность, отличный (отличную) от аналогичного параметра других участков в пределах того же повторяющегося цикла. В результате при наклоне устройства различные дифракционные цвета или интенсивности отражения представляются движущимися в пределах каждого повторяющегося цикла вдоль заданного направления от одного участка к следующему. 3 н. и 19 з.п. ф-лы, 24 ил.
1. Защитный элемент, имеющий подложку, на которой находятся:
в первой области - первое оптически изменяющееся устройство, содержащее дифракционную или отражающую рельефную структуру и усиливающий отражение материал, повторяющий контуры рельефной структуры, а
во второй области - второе оптически изменяющееся устройство, содержащее иридесцентный интерференционный материал,
при этом первое оптически изменяющееся устройство образовано множеством участков, расположенных в циклически повторяющейся последовательности вдоль заданного на защитном элементе направления и совместно образующих первую область, тогда как параметры рельефа дифракционной или отражающей рельефной структуры варьируются в пределах каждого повторяющегося цикла от одного участка к следующему таким образом, что при любом угле рассматривания каждый участок любого повторяющегося цикла демонстрирует дифракционный цвет или интенсивность отражения, отличный (отличную) от аналогичного параметра других участков в пределах того же повторяющегося цикла, причем при наклоне устройства различные дифракционные цвета или интенсивности отражения представляются движущимися в пределах каждого повторяющегося цикла вдоль заданного направления от одного участка к следующему.
2. Элемент по п. 1, в котором первая и/или вторая области, содержащие первое и/или второе оптически изменяющиеся устройства соответственно, имеют удлиненную форму и ориентированы вдоль направления, заданного на защитном элементе.
3. Элемент по п. 1, который имеет удлиненную в заданном направлении форму.
4. Элемент по п. 1, в котором первое оптически изменяющееся устройство сконфигурировано таким образом, что при наклоне устройства в направлении, параллельном заданному направлению, различные дифракционные цвета или интенсивности отражения представляются движущимися от одного участка к следующему в пределах каждого повторяющегося цикла вдоль заданного направления.
5. Элемент по п. 4, в котором первое оптически изменяющееся устройство содержит
- дифракционную рельефную структуру, предпочтительно дифракционную решетку, причем рельефная структура имеет шаг, который варьируется от одного участка к следующему и предпочтительно находится на каждом участке в интервале от 0,5 мкм до 10 мкм, более предпочтительно от 0,5 мкм до 3 мкм, еще более предпочтительно от 0,5 мкм до 1,5 мкм, наиболее предпочтительно от 0,7 мкм до 1,2 мкм, или
отражающую рельефную структуру, имеющую множество отражающих граней, причем угол между гранями и плоскостью устройства варьируется от одного участка к следующему.
6. Элемент по п. 1, в котором первое оптически изменяющееся устройство сконфигурировано таким образом, что при наклоне устройства в направлении, перпендикулярном заданному направлению, различные дифракционные цвета или интенсивности отражения представляются движущимися от одного участка к следующему в пределах каждого повторяющегося цикла вдоль заданного направления.
7. Элемент по п. 6, в котором первое оптически изменяющееся устройство содержит
- дифракционную рельефную структуру, предпочтительно дифракционную решетку, причем ориентация рельефной структуры в плоскости устройства варьируется от одного участка к следующему, или
- отражающую рельефную структуру, имеющую множество отражающих граней, причем ориентация граней в плоскости устройства варьируется от одного участка к следующему.
8. Элемент по п. 1, в котором каждый участок имеет форму линии, полоски, геометрической фигуры, символа или буквенно-цифрового знака.
9. Элемент по п. 1, в котором совокупность смежных участков образует геометрическую фигуру, символ или буквенно-цифровой знак.
10. Элемент по п. 1, в котором по меньшей мере некоторые участки примыкают друг к другу вдоль заданного направления, причем граница между одним участком и следующим за ним ориентирована, по существу, перпендикулярно заданному направлению.
11. Элемент по п. 1, в котором участки имеют, по существу, одинаковые размеры и форму.
12. Элемент по п. 1, в котором размеры и/или форма участков циклично варьируются вдоль заданного направления, предпочтительно с длиной повторяющегося цикла, равной длине цикла параметров рельефа дифракционной или отражающей рельефной структуры.
13. Элемент по п. 1, в котором количество участков, образующих каждый повторяющийся цикл параметров рельефа, равно по меньшей мере трем, предпочтительно по меньшей мере пяти.
14. Элемент по п. 1, в котором дифракционная или отражающая рельефная структура расположена и в первой, и во второй областях элемента, причем она, по существу, скрыта во второй области перекрывающим ее светопоглощающим материалом.
15. Элемент по п. 1, в котором иридесцентный интерференционный материал расположен и в первой, и во второй областях элемента, причем он, по существу, скрыт в первой области оптическим излучением, дифрагированным или отраженным от дифракционной или отражающей рельефной структуры.
16. Элемент по п. 1, дополнительно содержащий одну или более, по существу, прозрачных областей, в которых отсутствуют усиливающий отражение и светопоглощающий материалы и которые предпочтительно формируют декоративный паттерн или негативные знаки, такие как алфавитно-цифровые знаки, символы или логотипы.
17. Элемент по п. 1, в котором иридесцентный интерференционный материал содержит любой из следующих компонентов: тонкопленочная интерференционная структура, интерференционные пигменты, иридесцентные пигменты, перламутровые пигменты, пигменты слюды, жидкокристаллические пигменты и фотонные кристаллы.
18. Элемент по п. 1, в котором усиливающий отражение материал распределен в соответствии с экранированным или полутоновым паттерном или является полупрозрачным.
19. Элемент по п. 1, в котором усиливающий отражение материал является электропроводным и образует по меньшей мере одну непрерывную проводящую дорожку от одного до другого конца защитного элемента, причем по меньшей мере часть указанной дорожки предпочтительно скрыта иридесцентным интерференционным материалом.
20. Элемент по п. 1, дополнительно содержащий слой магнитного материала, предпочтительно нанесенный в соответствии с паттерном для получения магнитного кодирования, при этом магнитный материал предпочтительно скрыт слоем, усиливающим отражение, и/или иридесцентным интерференционным материалом.
21. Защитное изделие, предпочтительно в форме переносящей фольги, содержащее защитный элемент, выполненный согласно любому из предыдущих пунктов.
22. Защищенный документ, содержащий закрепленный на нем или встроенный в него защитный элемент, выполненный согласно любому из пп. 1-20 и предпочтительно представляющий собой банкноту, полимерную банкноту, паспорт, идентификационный документ, визу, чек или сертификат.
| DE 102008009296 A1, 20.08.2009 | |||
| WO 2009024265 A1, 26.02.2009. |
