МНОГОСЛОЙНОЕ ЗАЩИТНОЕ ОПТИЧЕСКОЕ ДИФРАКЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО, СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УКАЗАННОГО УСТРОЙСТВА, ЗАЩИЩЕННОЕ ИЗДЕЛИЕ, СОДЕРЖАЩЕЕ УКАЗАННОЕ МНОГОСЛОЙНОЕ ЗАЩИТНОЕ ОПТИЧЕСКОЕ ДИФРАКЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2021 года по МПК B42D25/328 G03H1/00 

Область техники

Изобретение относится к области защиты от подделки и проверки подлинности ценных документов, в частности к многослойному защитному оптическому дифракционному устройству для защиты ценных документов и к способу изготовления указанного защитного элемента, проявляющего дифракционные эффекты.

Уровень техники

Первоначально дифракционные и поляризационно- интерференционные эффекты широко использовались в рекламно-информационных и развлекательных целях и в изобразительной продукции, но с развитием технологий в области техники получили в последнее время широкое применение и в качестве защитных элементов или устройств для защиты от подделки и проверки подлинности ценных документов, например, ценных бумаг, банкнот, чеков, кредитных картах и марок и тому подобное.

Из уровня техники известно множество различных технических решений, использующих дифракционные структуры или голограммы, как базовые составляющие элемента защиты.

В настоящем описании термин «голограмма» или «дифракционная структура» используются как равнозначные синонимы

В частности, из RU2480550C1, публ. 27.04.2013 г. МПК D21H21/48 известен комбинированный защитный элемент, содержащий многослойную структуру, в различных слоях которой сформированы различаемые визуально, сопряженные изображения, причем одно или более изображений выполнены в виде голографических решеток, размещенных в различных слоях многослойной структуры, а также печатные изображения и изображения, полученные путем высокоточной деметаллизации или тиснения и способ изготовления указанного комбинированного защитного элемента, включающий получение многослойной полимерной структуры, нанесение на эту структуру лаковых, красочных и фоторезистивных масок посредством печатных технологий и формирование на основе масок сопряженных голографических, печатных, тисненых и вытравленных изображений, при этом нанесение названных масок и формирование сопряженных изображений проводят в одном технологическом цикле с использованием голографического рельефа в качестве меток для оптической приводки, причем области, закрываемые масками, располагаются внутри областей с голографическим рельефом, и расстояние между границами областей, запечатываемых масками, и границами областей с голографическим рельефом составляет 50-100 мкм (cм. стр.5, строки 23-27 патента RU 2480550). Недостатком известного способа изготовления указанного элемента является указанное ограничение в точности приводки голографического и печатного изображений, обуславливающее невозможность создания комплексных голографических печатных образов с точностью приводки друг к другу менее 50-100 мкм, особенно при массовом производстве таких защитных элементов.

В патенте RU 2 677 967С2, опубл.22.01.2019г., МПК B42D25.355 раскрыт двухсторонний защитный элемент, имеющий прозрачные и непрозрачные участки. При этом с одной стороны непрозрачные участки представляют собой металлизированный слой, в то время как на другой стороне участки, расположенные напротив первых, могут быть цветопеременными, изменяющими окраску при изменении угла зрения или покрытыми фоторезистивными масками, магнитными пигментами, или флуоресцентными чернилами. При этом, прозрачные и непрозрачные участки могут быть одинаковыми по форме и взаимному положению. Способ изготовления такого элемента заключается в последовательной деметаллизации первого слоя металла при помощи частичного маскирования резистивным защитным слоем и последующим химическим травлением открытых участков металлического слоя, нанесении цветопеременного и фоторезистивного слоя с обратной стороны пленки, экспонировании фоторезистивного слоя со стороны частично деметаллизированного слоя и последующим химическим травлением.

Недостатком предложенного двухстороннего защитного элемента является использование в качестве основы для его размещения на двух сторонах промышленно выпускаемой анизотропной двулучепреломляющий (ДЛП) пленки из класса полиэтилентерефталата (ПЭТ), на обеих сторонах которой формируются изображения в виде прозрачных и непрозрачных областей, толщиной в пределах от 10 и выше мкм: 1) наличие ДЛП ухудшает цветопеременные защитные свойства слоя 4, изготовленного, например из ЖК материала, как самого слоя 4, так и защитные свойства ЗЭ в целом; 2) высокая толщина промышленно выпускаемых ориентированных ПЭТ пленок не позволяет получать изображения в виде деметаллизированных и/или голографических областей микронных (менее 5 мкм) топологических размеров с использованием полиграфического метода получения масок для деметаллизации областей.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является защитный элемент с изображением и двусторонним голографическим эффектом, раскрытый в патенте RU 2 685 791C2, опубл. 23.04.2019, МПК B42D25/328, указанный защитный элемент содержит прозрачный первый слой с голографической поверхностной структурой, первый металлический слой, расположенный на указанном первом слое в виде первого дифракционного изображения, формируя таким образом прозрачные и непрозрачные области и голографическую поверхностную структуру, второй слой, расположенный на указанном первом металлическом слое и имеющий вторую голографическую поверхностную структуру, второй слой, расположенный на указанном первом металлическом слое и имеющий вторую голографическую поверхностную структуру и второй металлический слой, расположенный на указанном втором слое в виде второго изображения, формируя таким образом прозрачные и непрозрачные области и голографическую поверхностную структуру. При этом указанные прозрачные области первого металлического слоя и второго металлического слоя расположены так, что прозрачные и непрозрачные области этих слоев совпадают, так что при рассмотрении в проходящем свете с одной стороны и при рассмотрении в проходящем свете с другой стороны защитного элемента выявляет изображение на одной стороне и его зеркальное изображение на другой стороне соответственно. Голографическая поверхностная структура первого металлического слоя отличается от голографической поверхностной структуры второго металлического слоя, так что защитный элемент проявляет первый голографический эффект в непрозрачных областях при рассмотрении с одной стороны в отраженном свете и проявляет второй голографический эффект в непрозрачных областях, отличающийся от первого голографического эффекта, при рассмотрении с другой стороны в отраженном свете.

Недостатком ближайшего аналога в качестве защитного элемента с прозрачным изображением в виде прозрачного светопропускающего трафарета и двусторонне отражающих дифракционных изображений, основанных на голографических эффектах, заявленном в патенте RU 2 685 791C2 является сложность высокоточного топологического пространственного совмещения по меньшей мере одной картинно деметаллизированной прозрачной области и по меньшей мере одной зеркально отражающей области с картинными голографическими решетками, размещенных попарно на каждой из двух сторон этого элемента в едином трафарете микродеметаллизации. В технологии его изготовлении это совмещение осуществляется в RU 2 685 791C2 с использованием резистивной маски в виде изображения, устойчивой к деметаллизации слоя, лежащего под ней. Маска получается методом локальной полиграфической печати на одной из сторон металлизированного слоя при формировании первого картинного металлизированного слоя с точностью приводки порядка 50-100 мкм обеих металлизированных и деметаллизированных областей на этой стороне и далее на обеих сторонах защитного элемента.

Кроме того, недостатком предложенной технологии изготовления защитного элемента с использованием резистивной маски в виде изображения, является возможное несовпадение топологий прозрачных и непрозрачных участков обоих информационно-несущих слоев, что ухудшает качество хранящихся в них защитных признаков. Еще одним недостатком указанного защитного элемента, раскрытого в RU 2 685 791C2, является ограниченность его функциональных возможностей только видимыми невооруженным глазом защитными признаками, что существенно ограничивает его степень защиты от несанкционированного доступа.

Задача заявленного решения заключается устранение недостатков вышеуказанных источников информации и создание оптического дифракционного защитного оптического средства, т.е. защитного устройства с несколькими степенями защиты от подделки, одновременно являющегося свидетельством подлинности защищаемого объекта.

В настоящее время для защиты от подделки и в качестве знаков подлинности защищаемых объектов используются (помимо различных средств полиграфической защиты) специальные средства защиты и знаки идентификации подлинности, встроенные в защищаемое изделие в виде полимерного прозрачного или полупрозрачного окна, несущего один или несколько защитных признаков, таких как различные видимые изображения, цветопеременный эффект в проходящем и отраженном свете, дифракционные, голографические и другие оптические эффекты. Среди защитных элементов с переменными оптическими свойствами наиболее трудно воспроизводимыми являются элементы, содержащие несколько защитных признаков различной физической природы.

Таким образом, авторы изобретения создали многослойное защитное оптическое дифракционное устройство с значительно улучшенными защитными свойствами, которые обеспечиваются формированием различных дифракционных структур, включающих дифракционные решетки и голограммы с двух сторон предлагаемого многослойного защитного устройства с практически идеальной пространственной точностью взаимного расположения до 5 мкм, в результате придания одному из по меньшей мере двух металлических слоев с расположенными на нем дифракционными структурами, свойства, препятствующего эффекту его деметаллизации в местах их расположения и образованием деметаллизированных прозрачных областей другого из по меньшей мере двух металлических слоев с помощью слоя позитивного фоторезиста.

Сущность изобретения

Согласно первому аспекту изобретения предложен способ изготовления многослойного защитного оптического дифракционного устройства, содержащий этапы, при которых:

1) обеспечивают пленку-носитель;

2) наносят разделительный слой с одной стороны пленки-носителя;

3) равномерно наносят на разделительный слой первый термопластичный прозрачный изотропный полимерный слой;

4) равномерно наносят первый металлический слой на указанный первый термопластичный прозрачный изотропный полимерный слой;

5) методом горячего тиснения, одновременно, на поверхности первого термопластичного прозрачного изотропного полимерного слоя и первого металлического слоя формируют первый информационно-несущий элемент, содержащий по меньшей мере одну непрозрачную металлизированную дифракционную область и по меньшей мере одну прозрачную область;

5а) при этом формирование первого информационного-несущего элемента содержит этапы, при которых:

5а1) обеспечивают рельефное микроструктурирование поверхности первого термопластичного прозрачного изотропного полимерного слоя с нанесенным на него первым металлическим слоем с формированием дифракционных структур, содержащих по меньшей мере одну дифракционную решетку и/или по меньшей мере одну рельефную голограмму с предварительно заданным первым картинным распределением направлений штрихов, с предварительной заданной глубиной и периодом штрихов в указанных дифракционных решетках и/или рельефных голограммах и с обеспечением микротрещин, расположенных вдоль штрихов по всей площади, занимаемой указанными дифракционными решетками и/или рельефными голограммами;

5а12) при этом, сформированные на этапе 5а1) дифракционные структуры первого термопластичного прозрачного изотропного полимерного слоя полностью повторяют дифракционные структуры первого металлического слоя;

5а2) наносят слой жидкой композиции с химико - активными добавками на первый металлический слой с тисненными дифракционными структурами для обеспечения процесса диффундирования указанной жидкой композиции через микротрещины в первый термопластичный прозрачный изотропный полимерный слой с обеспечением в нем межмолекулярно-сшитой трехмерной структуры и c обеспечением устойчивости к деметаллизации участков первого металлического слоя с тисненными дифракционными структурами;

5а3) обеспечивают травление первого металлического слоя для обеспечения деметаллизации в участках, в которых отсутствуют дифракционные структуры;

- равномерно наносят на первый металлический слой второй термопластичный прозрачный изотропный полимерный слой;

6) равномерно наносят на второй термопластичный прозрачный изотропный полимерный слой второй металлический слой;

6а) методом горячего тиснения, одновременно, на поверхности второго термопластичного прозрачного изотропного полимерного слоя и второго металлического слоя формируют второй информационно-несущий элемент, содержащий по меньшей мере одну непрозрачную металлизированную дифракционную область и по меньшей мере одну прозрачную область;

при этом формирование второго информационного-несущего элемента содержит этапы, при которых:

6а1) обеспечивают рельефное микроструктурирование поверхности второго термопластичного прозрачного изотропного полимерного слоя с нанесенным на него вторым металлическим слоем в виде дифракционных структур, содержащих по меньшей мере одну рельефную голограмму с предварительно заданным вторым картинным распределением направлений штрихов, c предварительно заданной глубиной и периодом штрихов в указанных рельефных голограммах.

6а12) при этом, сформированные на этапе 6а1) по меньшей мере одна рельефная голограмма второго термопластичного прозрачного изотропного полимерного слоя полностью повторяет по меньшей мере одну рельефную голограмму второго металлического слоя;

-при этом дизайн по меньшей мере одной дифракционной решетки и/или рельефной голограммы с предварительно заданным первым картинным распределением направлений штрихов, глубины и периодов штрихов в указанных дифракционных решетках и/или рельефных голограммах первого информационного-несущего элемента отличается от дизайна по меньшей мере одной рельефной голограммы с предварительно заданным вторым картинным распределением направлений штрихов, глубины и периодов штрихов в указанной рельефной голограмме второго информационного-несущего элемента.

7) равномерно наносят на второй металлический слой по все площади защитного устройства слой позитивного фоторезиста;

8) равномерно экспонируют слой позитивного фоторезиста, нанесенный на второй металлический слой с помощью УФ излучения, направленного со стороны первого металлического слоя через деметаллизированные участки указанного первого металлического слоя, функционирующие в качестве прозрачной фотомаски;

9) удаляют экспонированные области слоя позитивного фоторезиста на участках второго металлического слоя соответствующих деметаллизированным участкам первого металлического слоя, через которые осуществлялось экспонирование УФ излучением;

деметаллизируют второй металлический слой на удаленных экспонированных областях слоя позитивного фоторезиста, с образованием деметаллизированных прозрачных областей;

10) поверх второго металлического слоя и по всей поверхности защитного устройства с одной его стороны наносится однородный оптически прозрачный слой, при этом указанные слой полностью повторяет рельефную структуру второго металлического слоя;

-наносят лаковое покрытие поверх однородного оптически прозрачного слоя, по всей поверхности оптического защитного устройства.

При этом пленка-носитель выполняется из полиэтилентерефталата (ПЭТ) или из полипропилена (ПП) и имеет толщину в диапазоне от 12 мкм до 100мкм.

А разделительный слой выполняется из синтетических восковых композиций и имеет толщину в диапазоне от 0,2-0, 5 мкм или выполняется из клеевого состава и имеет толщину в диапазоне 3-5- мкм.

При этом, нанесение первого термопластичного прозрачного изотропного полимерного слоя на разделительный слой осуществляют методом печати, представляющим собой один из: метода глубокой печати, метода офсетной или метода флексографской печати.

Кроме того, первый термопластичный прозрачный изотропный полимерный слой выполняют из линейных макромолекул по меньшей мере одного из: полиуретанакрилата, эпоксиакрилата, арилакрилата или акрилата, фенолформальдегидной смолы или их комбинаций, при этом первый термопластичный прозрачный изотропный полимерный слой имеет толщину в диапазоне от 0,7 до 1, 0 мкм.

А первый металлический слой выполнен из по меньшей мере одного из: алюминия, меди, латуни, бронзы, стали, цинка, олова, или их сплавов и имеет толщину в диапазоне от 10-20 нм, а также имеет оптическое пропускание 10% в УФ области спектра.

При этом, первый информационно-несущий элемент и второй информационно-несущие элементы состоят из непрозрачной металлизированной дифракционной области и прозрачной области, в виде плоской деметаллизированной области, выполненной из слоя термопластического полимерного материала.

При этом, рельефное микроструктурирование первого термопластичного прозрачного изотропного полимерного слоя выполняют таким образом, что сформированные дифракционные структуры имеют картинное угловое и пространственное распределение штрихов в пределах от 0 до 179 градусов, при этом картинная величина пространственной частоты штрихов в области расположения голографических изображений по заданному закону изменяется в пределах 200 -2000 лин/мм с глубиной канавок в пределах 20-400 нм и заданной формой их профиля пределах этих канавок, и сформированные на этапе первого рельефного микроструктурирования первого термопластичного прозрачного изотропного полимерного слоя, дифракционные структуры образуют картинки с различным дизайном, в зависимости от требований изготовителя.

Следует отметить, что слой жидкой композиции с химико-активными добавками, нанесенный на первый металлический слой на этапе 5а2) представляет собой жидкую композицию на основе фотоинициаторов радикальной полимеризации типа 2,2-диметокси-2-фенилацетофенона (Irgacure-651) с химико - активными добавками в виде активных разбавителей типа изоборнилакрилата или.

слой жидкой композиции с химико-активными добавками, нанесенный на первый металлический слой на этапе 5а2) представляет собой жидкую композицию на основе фотоинициаторов, содержащих группу бензоила с заместителями с радикальным катионным механизма ом отверждения, содержащих дубящие вещества например бензофенон и его алкилпроизводные.

При этом этап 5а3) травления осуществляют посредством помещения пленки-носителя с нанесенными первым термопластичным прозрачным изотропным полимерным слоем и первым металлическим слоем в растворитель, на основе уксусной и азотной кислот.

Кроме того, второй термопластичный прозрачный изотропный полимерный слой выполняют из линейных макромолекул по меньшей мере одного из: полиуретанакрилата, эпоксиакрилата, арилакрилата, акрилата, фенолформальдегидной смолы или их комбинаций и он имеет толщину около 1,5 мкм.

При этом, второй металлический слой выполнен из по меньшей мере одного из: алюминия, меди, латуни, бронзы, стали, цинка, олова, драгоценных металлов или их сплавов и имеет толщину около 1, 5 мкм.

Кроме того, на этапе выполнения рельефного микроструктурирования второго термопластичного прозрачного изотропного полимерного слоя, сформированные рельефные голограммы представляют собой голограммы с непозиционированными рисунками, типа обойных голограмм.

Следует отметить, что на этапе выполнения рельефного микроструктурирования второго термопластичного прозрачного изотропного полимерного слоя, сформированные обойные голограммы имеют картинное угловое и пространственное распределение штрихов в пределах от 0 до 179 градусов, при этом картинная величина пространственной частоты штрихов в области расположения голографических изображений в рельефных голограммах изменяется по заданному закону в пределах 200 -2000 лин/мм с глубиной канавок в пределах 20-400 нм и заданной формой их профиля пределах этих канавок..

При этом, сформированные на этапе рельефного микроструктурирования второго термопластичного прозрачного изотропного полимерного слоя, обойные голограммы образуют картинки с различным дизайном, в зависимости от требований изготовителя.

Следует отметить, что обеспечивают этап рельефного микроструктурирования поверхности первого термопластичного прозрачного изотропного полимерного слоя на этапе 5а1) посредством никелевой матрицы-голограммы с первым предварительно заданным рельефным структурированием поверхности и этап рельефного микроструктурирования поверхности второго термопластичного прозрачного изотропного полимерного слоя на этапе 6а1) посредством никелевой матрицы-голограммы со вторым предварительно заданным рельефным структурированием поверхности, при этом рельефное структурирование поверхности первого термопластичного прозрачного изотропного полимерного слоя отличается от второго структурирования поверхности второго термопластичного прозрачного изотропного полимерного слоя.

Кроме того, этап нанесения слоя позитивного фоторезизста на второй металлический слой осуществляют методом печати, представляющим собой метод глубокой, высокой офсетной печати или метод флексографской печати и слой позитивного фоторезиста имеет толщину в диапазоне от 0, 8 мкм до 1. 0 мкм.

А этап удаления экспонированных областей слоя позитивного фоторезиста на указанных участках второго металлического слоя осуществляют посредством смывания указанных экспонированных областей слоя фоторезиста с помощью щелочного проявителя на основе, например 1,0-5,0% водного раствора тетраметиламмония гидроксида или триметил(2-гидроксиэтил) аммоний гидроксида с фторсодержащим поверхностно-активным веществом.

При этом, однородный оптически прозрачный слой выполнен из отвержденных линейных макромолекул одного из: полиуретанакрилатов, эпоксиакрилатов, арилакрилатов или акрилатов, фенолформальдегидных смол, и однородный оптически прозрачный слой и первый и второй термопластичные прозрачные изотропные полимерные слои имеют, по существу, одинаковый показатель преломления.

Согласно второму аспекту изобретения предложено многослойное защитное, оптическое дифракционное устройство, выполненное в соответствии со способом по первому аспекту изобретения, и содержащее пленку-носитель, и нанесенный на нее: по меньшей мере два термопластичных прозрачных изотропных полимерных слоя, по меньшей мере два металлических слоя, и

однородный твердотельный оптически прозрачный слой;

и также лаковое покрытие, расположенное поверх по всей поверхности оптического защитного устройства;

при этом по меньшей мере два термопластичных прозрачных изотропных полимерных слоя, и по меньшей мере два металлических слоя выполнены таким образом, что обеспечивается формирование по меньшей мере двух информационного-несущих элементов;

при этом первый информационно-несущий элемент выполнен в виде по меньшей мере одной дифракционной решетки и/или по меньшей мере одной рельефной голограммы с предварительно заданным первым картинным распределением направлений штрихов, глубины и периодов штрихов указанных дифракционных решетках и/или рельефных голограммах и с обеспечением микротрещин, расположенных вдоль штрихов по всей площади, занимаемой указанными дифракционными решетками и/или рельефными голограммами;

второй информационно-несущий элемент выполнен в виде по меньшей мере одной рельефной голограммы с предварительно заданным вторым картинным распределением направлений штрихов, глубины и периодов штрихов в указанных рельефных голограммах обойного типа,

при этом дизайн по меньшей мере одной дифракционной решетки и/или рельефной голограммы с предварительно заданным первым картинным распределением направлений штрихов, глубины и периодов штрихов в указанных дифракционных решетках и/или рельефных голограммах первого информационного-несущего элемента отличается от дизайна по меньшей мере одной рельефной голограммы обойного типа с предварительно заданным вторым картинным распределением направлений штрихов, глубины и периодов штрихов в указанной рельефной голограмме второго информационного-несущего элемента.

Согласно еще одному аспекту изобретения предлагается защищенное изделие, содержащее нанесенное или встроенное в нее многослойное защитное оптическое дифракционное устройство, которое может использоваться в виде прозрачного окна в по меньшей мере части защищенного изделия. При этом защищенное изделие представляет собой

ценные документы, включающие ценные бумаги, банкноты, чеки, кредитные карты, марки.

Согласно дополнительному аспекту изобретения предлагается ценный документ, содержащий многослойное защитное оптическое дифракционное устройство согласно изобретению, используемое в виде прозрачного окна в по меньшей мере части ценного документа.

При этом ценный документ представляет собой ценные бумаги, банкноты, чеки, кредитные карты, марки.

Описание чертежей

Признаки, элементы и преимущества изобретения вытекают из следующего описания осуществления изобретения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых показаны:

фиг.1 - схематический вид сверху с одной стороны защищенного изделия с размещенным на нем многослойным защитным оптическим дифракционным устройством;

фиг.2 - схематический вид структуры в поперечном сечении по линии А-А многослойного защитного оптического дифракционного устройства согласно фиг.1, представляющего собой двусторонне деметаллизированный светопропускающий участок А-А, размещенный между двумя металлизированными дифракационно-решеточными фрагментами многослойного защитного оптического дифракционного, устройства согласно настоящему изобретению.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Авторы изобретения для устранения недостатков известных технических решений, известных из уровня техники, в которых в процессе изготовления не в достаточной мере обеспечивается высокоточное топологическое пространственное совмещение деметаллизированной прозрачной области и зеркально отражающей области с дифракционными структурами, т.е. возможное несовпадение топологий прозрачных и непрозрачных участков информационно-несущих слоев, что ухудшает качество хранящихся в них защитных признаков, использовали метод высокоточной микродеметаллизации (high-precision demetallisation (HPMO)) с пространственным разрешением в пределах 5 мкм между «металлизированными -деметаллизированными» областями, а также для получения высокоточной копии деметаллизированной области одного из оптических элементов защитного устройства использовали в качестве фотокопирующей маски металлизированную голографическую область другого оптического элемента защитного устройства, что

обеспечивает совместимость границ между «металлизированная -деметаллизированная» областями порядка 1-2 мкм. Далее авторы считают необходимым представить некоторые особенности процессов, происходящих при изготовлении заявленного защитного устройства для более детального раскрытия преимуществ способа изготовления защитного устройства, предлагаемого авторами настоящего изобретения.

При изготовлении защитного устройства с использованием метода высокоточной микродеметаллизации с пространственным разрешением в пределах 5 мкм между «металлизированными -деметаллизированными» областями, в качестве термопластических прозрачных изотропных слоев, на поверхности которых методом горячего тиснения формируются рельефонесущие структуры с голографическими изобразительными решетками, используются полимерные материалы на основе линейных макромолекул с функциональными активными группами в главной или боковой цепи, изначально растворяемые в определенных растворителях. Такими полимерами могут быть полиуретанакрилаты, эпоксиакрилаты, акрилакрилаты, полиэфиракрилаты, полиамиды, фенолформальдегидные, меламинформальдегидные смолы и т.д.

Однако они теряют это свойство в результате образования единой трехмерной сетчатой структуры при взаимодействии, как правило, с внешними химически активными веществами, проявляющими разнообразные физико-химические реакции типа трехмерной конденсации или, например, физического воздействия типа УФ излучение, образующее свободные радикалы внутри макромолекул, приводящих к возникновению поперечных связей и образованию сетчатой структуры;

Согласно заявленному изобретению, такая высокоточная микродеметаллизация по пространству с разрешением порядка 5 мкм появляется возможной в связи с тем, что в процессе горячего тиснения голограмм в термопластическом слое с нанесенным на него однородным по толщине исходно металлическим слоем, последний локально изменяет свою толщину в соответствие с периодическим микрорельефом вследствие возникновения механических напряжений в нем.

Авторами изобретения было выявлено, что при режимах горячего тиснения и составе материала металлического слоя в тисненных областях это слоя образуются нано- и микротрещины, расположенные вдоль штрихов по всей площади, занимаемой картинными дифракционными решетками защитного элемента вплоть до их геометрической границы порядка нескольких мкм, в зависимости от периода решетки в пограничной области. Авторами были проведены исследования и выявлены режимы процесса горячего тиснения для формирования микротрещин в металлическом слое, который заключается в использовании никелевой матрицы (матрицы-голограммы) при температуре тиснения в диапазоне 90-130°С и давлении в диапазоне 3,5-4,5 кг/см².

При нанесении на такую тисненную голограмму с микротрещинами слоя жидкой композиции с химико - активными добавками через эти микротрещины они диффундируют в объем полимерного рельефно несущего слоя.

При этом обеспечивается нерастворимость не только сшитого полимерного слоя с голографическим микрорельефом, но и устойчивость к химическому травлению самого металлического слоя, прошитого расположенного на этом сшитым полимерным слоем. Это обуславливается взаимным проникновением сшитых полимерных структур в металлический слой. При этом пограничная область между металлизированными и деметаллизированными участками составляет порядка 5 мкм.

В то же время, в зеркально -отражающих областях металлического слоя без микрорельефа такое проникновение молекул сшивающих агентов отсутствует, что позволяет осуществить высокоточную микродеметаллизацию этих областей и последующее удаление, при необходимости, термопластического прозрачного слоя с помощью растворителя.

Все это позволяет получать защитные элементы с разрешением пространственного совмещения лучше 5 мкм.

В предлагаемой заявке для получения высокоточной копии деметаллизированной области одного из оптических элементов защитного устройства предлагается использовать в качестве фотокопирующей маски металлизированную голографическую область другого оптического элемента защитного устройства.

При этом поскольку зазор между практически отсутствует (как и в обычной фотолитографической технологии он не превышает1-2 мкм), это обеспечивает совместимость границ между «металлизированная -деметаллизированная» областями порядка 1-2 мкм.

Описание оптического защитного устройства будет далее представлено со ссылкой на фиг. 1 и 2.

На фиг.1 представлен схематический вид сверху с одной, например первой, стороны многослойного двухстороннего защищаемого изделия, например ценного документа 10 в виде банкноты, банковской или кредитной карты, платежного документа, или другого официального, или неофициального документа и т.д., который имеет пленку-носитель 11 и многослойное защитное оптическое дифракционное устройство 12, размещенное в прозрачном участке 13 пленки-носителя 11 ценного документа 10. Прозрачный участок 13 может быть, например прозрачным окном 13, совпадающим по геометрической форме и месторасположению по границе с оптическим защитным устройством 12.

При этом многослойное, защитное оптическое дифракционное устройство 12 включает в своем составе по меньшей мере два информационно-несущих оптических элемента, оба, расположенные на каждой из сторон оптического защитного устройства 12, при этом первый информационно-несущий элемент представляет собой по меньшей мере одну непрозрачную металлизированную дифракционную область 14₁ и по меньшей мере одну прозрачную область 15₁, а второй информационно-несущий элемент представляет собой по меньшей мере одну непрозрачную металлизированную дифракционную область 14₂ и по меньшей мере одну прозрачную область 15₂. При этом непрозрачные металлизированные дифракционные области 14₁, 14₂ выполнены таким образом, что обеспечивается формирование единого голографического изображения и/или сюжетно независимых и/или зависимых друг от друга голографических изображений на каждой стороне многослойного защитного оптического дифракционного устройства 12.

При этом указанные непрозрачные металлизированные дифракционные области 14₁, 14₂, зеркально расположены с каждой стороны оптического защитного устройства 12 и имеют одну геометрическую форму в одном местоположении. Каждая из двух непрозрачных металлизированных дифракционных областей 14₁, 14₂ представляет собой рельефно-структурированную многослойную структуру, состоящую из рельефно-структурированных термопластичных прозрачных изотропных полимерных слоев толщиной от 0,7 до 1 мкм, с нанесенными на каждый из них соответствующего металлического слоя с идентичной рельефно-структурированной топологией. При этом термопластичные прозрачные изотропные полимерные слои выполнены из линейных макромолекул по меньшей мере одного из: полиуретанакрилата, эпоксиакрилата, арилакрилата или акрилата, фенолформальдегидной смолы или их комбинаций.

А металлические слои выполняются из по мере одного из: алюминия, меди, латуни, бронзы, стали, цинка, олова, или их сплавов. При этом толщина указанных слоев может находиться в диапазоне от 10-20 нм. При этом состав и толщина указанных металлических слоев выбирается таким образом, что обеспечивается для каждого из металлических слоев оптическое пропускание 10% в УФ области спектра.

При этом поверхности непрозрачных металлических дифракционных областей 14₁, 14₂ выполнены рельефно-структурированными. При этом непрозрачные металлические дифракционные области 14₁ структурированы в виде дифракционных структур, содержащих по меньшей мере одну дифракционную решетку и/или по меньшей мере одну рельефную голограмму с предварительно заданным первым картинным распределением направлений штрихов, глубины и периодов штрихов указанных дифракционных решетках и/или рельефных голограммах и с обеспечением микротрещин, расположенных вдоль штрихов по всей площади, занимаемой указанными дифракционными решетками и/или рельефными голограммами.

Указанные дифракционные структуры могут иметь картинное угловое и пространственное распределение штрихов в пределах от 0 до 179 градусов, при этом картинная величина пространственной частоты штрихов в области расположения голографических изображений по заданному закону изменяется в пределах 200 -2000 лин/мм с глубиной канавок в пределах 20-400 нм и заданной формой их профиля пределах этих канавок.

При этом непрозрачные металлические дифракционные области 14₂ структурированы в виде дифракционных структур, содержащих по меньшей мере одну рельефную голограмму с непозиционированными рисунками типа обойных голограмм, с предварительно заданным вторым картинным распределением направлений штрихов, глубины и периодов штрихов в указанных рельефных голограммах. При этом указанные голограммы в виде рельефных голограмм обойного типа могут иметь картинное угловое и пространственное распределение штрихов в пределах от 0 до 179 градусов, при этом картинная величина пространственной частоты штрихов в области расположения голографических изображений в рельефных голограммах может изменяться по заданному закону в пределах 200 -2000 лин/мм с глубиной канавок в пределах 20-400 нм и заданной формой их профиля пределах этих канавок.

При этом, сформированные на одной стороне защитного устройства первый и второй информационно-несущие элементы имеют различный дизайн, т.е. дизайн по меньшей мере одной дифракционной решетки и/или рельефной голограммы с предварительно заданным первым картинным распределением направлений штрихов, глубины и периодов штрихов в указанных дифракционных решетках и/или рельефных голограммах первого информационного-несущего элемента отличается от дизайна по меньшей мере одной рельефной голограммы с предварительно заданным вторым картинным распределением направлений штрихов, глубины и периодов штрихов в указанной рельефной голограмме второго информационного-несущего элемента.

При этом прозрачные области 15₁, 15₂ представляют собой плоские деметаллизированные области, выполненные из слоя термопластического полимерного материала. При этом, на каждой стороне оптического защитного устройства 12, площадь S₂, занимаемая указанными прозрачными областями 15₁, 15₂ равна разности общей площади S, занимаемой одной стороной защитного устройства 12 и площади S₁, занимаемой непрозрачной металлизированной дифракционной областью 14₁, 14₂ т.е. на каждой стороне многослойного защитного оптического дифракционного устройства 12 будет выполняться следующее соотношение:

S₂=S-S₁.

На фиг.2 представлен схематический вид структуры в поперечном сечении по линии А-А многослойного защитного оптического дифракционного устройства 12 (далее как защитное устройство) согласно фиг.1, представляющего собой двусторонне деметаллизированный светопропускающий участок А-А прозрачных областей 15₁, 15₂, размещенных между непрозрачными металлизированными дифракционными областями 14₁, 14₂ многослойного защитного оптического дифракционного устройства 12 согласно настоящему изобретению.

При этом, изображенные на фиг.2, первый термопластичный прозрачный изотропный полимерный слой 23 и первый металлический слой 24 обеспечивают формирование первого информационно-несущего элемента, состоящего из областей (14₁+15₁) (см. фиг.1), а второй термопластичный прозрачный изотропный полимерный слой 25 и второй металлический слои 26, обеспечивают формирование второго информационно-несущего элемента, состоящего из областей (14₂+15₂) (см. фиг.1).

На несущей, например полиэтилентерефталатоной (ПЭТ) пленке - носителе 21 толщиной в пределах от 12-100 мкм, через разделительный слой 22 непосредственно контактирующий с пленкой-носителем 21, расположен первый термопластичный прозрачный изотропный полимерный слой 23 толщиной около 0,7-1 мкм, выполненный из линейных макромолекул по меньшей мере одного из: полиуретанакрилата, эпоксиакрилата, арилакрилата или акрилата, фенолформальдегидной смолы или их комбинаций.

Пленка-носитель 21 может являться основой-носителем 11 (см. фиг.1) или в зависимости типа защищаемого изделия и технологии его изготовления может быть удалена при размещении в окне 13 (см.фиг.1) защищенного изделия 10 или удалена при размещении на основе-носителе 11.

Защищенное изделие 10, содержит нанесенное или встроенное в нее многослойное защитное оптическое дифракционное устройство 12 согласно изобретению, используемое в виде прозрачного окна 13 в по меньшей мере части защищенного изделия. При этом, защищенное изделие может представлять собой любые ценные документы, включающие ценные бумаги, банкноты, чеки, кредитные карты, марки или изделия, подлежащие защите от несанкционированного доступа.

Разделительный слой 22 выполнен из синтетических восковых композиций и имеет толщину 0,2-0,5 мкм или может быть выполнен из клеевого состава толщиной 3-5 мкм в зависимости назначения защитного устройства 12.

При этом поверхность первого термопластичного прозрачного полимерного слоя 23 вместе с первым металлическим слоем 24 защитного устройства 12 рельефно структурирована в виде дифракционных структур. При этом участки, занимаемыми дифракционными структурами обозначены как 23а, 23с на первом полимерном слое 23 и участками 24а и 24с на первом металлическом слое, соответственно. При этом указанные дифракционные структуры содержат по меньшей мере одну дифракционную решетку и/или по меньшей мере одну рельефную голограмму с предварительно заданным первым картинным распределением направлений штрихов, глубины и периодов штрихов указанных дифракционных решетках и/или рельефных голограммах и сгенерированными в соответствие с предварительно заданными алгоритмами программного обеспечения в зависимости от требуемого дизайна формируемых цветных дифракционных изображений, которые содержат скрытые цветные защитные признаки , которые варьируются по требованию изготовителя и переданными в соответствующую базу данных программами, обеспечивающими формирование цветных дифракционных изображений, хранящихся в непрозрачной металлизированной дифракционной области 14₁, в том числе содержащих скрытые цветные защитные признаки.

При этом пространственная картинная ориентация штрихов на поверхности первого термопластичного прозрачного изотропного полимерного слоя 23 (далее, обозначенный, как первый полимерный слой 23) выполнена таким образом, что обеспечивается формирование различных по форме и физическому размеру наборов структур на непрозрачной металлизированной дифракционной области 14₁ с каждой стороны защитного устройства 12, представляющих собой наборы или комбинации букв, цифр, шрифтов, двухмерных штрих- кодов и т.д., содержащем в себе, по меньшей мере, один скрытый защитный признак.

На фиг. 2 условно представлен только фрагмент по линии А-А оптического защитного устройства 12. С учетом указанного, первый термопластичный прозрачный изотропный полимерный слой 23 условно представлен только двумя его участками 23а и 23c , но на практике количество участков может быть значительно больше на всей площади непрозрачной металлизированной дифракционной области 14₁ . При этом глубина канавок между штрихами в дифракционных решетках на участках 23а и 23с составляет от 50нм до 600 нм. Участки слоя 23, условно, расположенные между участками 23а и 23с, и, не занимаемыми дифракционными структурами, представляют собой плоскую прозрачную деметаллизированную поверхность (обозначена пунктирной линией на фиг.2), которая соответствует области 15₁ на фиг.1. На поверхности первого термопластичного прозрачного полимерного слоя 23 нанесен первый металлический слой 24 (на фиг.2 не показан), состоящий из участков 24а и 24c с толщиной порядка 20 нм. При этом участки 24а и 24с, повторяют дифракционные структуры, сформированные на указанных картинных дифракционных структурах в участках 23а и 23с в первом термопластичном прозрачном полимерном слое 23 с глубинами канавок между штрихами решеток, составляющими 20-400 нм.

На поверхности участков 24а и 24с первого металлического слоя 24 толщиной порядка 10-20 нм нанесен второй термомпластичный прозрачный изотропный полимерный слой 25 (далее, обозначенный как второй полимерный слой 25). При этом участки, занимаемыми дифракционными структурами обозначены как 25а, 25с на втором полимерном слое 25 и участками 26а и 26с на втором металлическом слое, соответственно. Количество участков, занимаемых дифракционными структурами условно ограничено двумя участками, но их может быть более 2. Участки слоя 25, условно расположенные между участками 25а и 25 с, и не занимаемыми дифракционными структурами, представляют собой плоскую прозрачную деметаллизированную поверхность (обозначена пунктирной линией на фиг.2) ), которая соответствует области 15₂ на фиг.1. При этом указанные деметаллизированные участки первого и второго термопластичных прозрачных полимерных слоев 23 и 25 совпадают по своему составу и показателю преломления, равному около 1,55-1.57. Второй полимерный слой 25 имеет толщину около 1,5 мкм и может быть выполнен из линейных макромолекул класса одного из полиуретанакрилатов, эпоксиакрилатов, арилакрилатов или акрилатов, фенолформальдегидных смол и т.д.

Как уже указывалось, на указанном втором полимерном слой 25, в том числе на участках 25а и 25с и втором металлическом слое 26 с участками 26а, 26с, нанесенном на второй полимерный слой, методом горячего тиснения нанесена дифракционная структура в виде рельефной голограммы с непозиционированными рисунками обойного типа, формирующая набор цветопеременных голографических изображений. Указанная дифракционная структура в виде рельефной голограммы обеспечивает формирование непозиционированного рисунка обойного типа на непрозрачной металлизированной дифракционной области 14₂.

Указанный второй металлический слой 26 (представлен на фиг.2 участками 26а и 26с) имеет толщину около 20 нм и выполнен из слоя металла или сплава металлов, представляющих собой по меньшей мере один элемент из алюминия, меди, латуни, бронзы, стали, цинка, олова, драгоценного. металла или их сплавов и включает участки 26а и 26с (слой 26 представлен на фиг.2 участками 26а и 26с) полностью повторяющие рельефно-структурированную поверхность участков 25а и 25с второго полимерного слоя 25.

Далее расположен однородный оптический слой 27 (далее, обозначенный, как оптически прозрачный слой 27), выполненный из линейных макромолекул класса одного из полиуретанакрилатов, эпоксиакрилатов, арилакрилатов или акрилатов, фенолформальдегидных смол и т.д. Оптически прозрачный слой 27 содержит участки повторяющие рельефно-структурированную поверхность второго металлического слоя 26.

Поверх оптически прозрачного слоя 27 предусмотрено лаковое покрытие 28, пространственно совпадающее с предусмотренных дизайном оптического защитного устройства 12.

Далее раскрывается способ изготовления многослойного защитного оптического дифракционного устройства со ссылкой на фиг.2:

С одной стороны многослойного защитного оптического дифракционного устройства выполняют следующие этапы.

1) Обеспечивают пленку-носитель 21, с нанесенным на нее разделительным слоем 22 (см. Фиг.2).

При этом пленка-носитель выполняется из полиэтилентерефталата (ПЭТ) или из полипропилена (ПП) и может иметь толщину в пределах от 12 до 100 мкм. Разделительный слой 22 выполняется из синтетических восковых композиций и имеет толщину 0,2-0, 5 мкм или может быть выполнен из клеевого состава толщиной 3-5- мкм.

2)С одной стороны многослойного защитного оптического дифракционного устройства 12 равномерно наносят на разделительный слой 22 первый термопластичный прозрачный изотропный полимерный слой 23 (далее, как первый термопластичный слой 23).

При этом нанесение первого термопластичного слоя 23 осуществляют посредством одного из методов печати: метод глубокой печати, метод офсетной или метод флексографской печати.

Первый термопластичный слой 23 имеет толщину от 0,7-1, 0 мкм и выполнен из линейных макромолекул по меньшей мере одного из: полиуретанакрилата, эпоксиакрилата, арилакрилата или акрилата, фенолформальдегидной смолы или их комбинаций.

3) На первый термопластичный слой 23 равномерно наносят первый металлический слой 24.

Первый металлический слой 24 выполнен из по меньшей мере одного из: алюминия, меди, латуни, бронзы, стали, цинка, олова, или их сплавов и имеет толщину 10-20 нм с оптической плотностью (D) равной 0,8-1,2. При этом оптическое пропускание первого металлического слоя составляет 10% в УФ области спектра.

4) На поверхности первого термопластичного слоя 23 с первым металлическим слоем 24 методом горячего тиснения формируют первый информационно-несущий элемент при одновременном формировании в первом термопластичном слое 23: участков 23а и 23с и в первом металлическом слое 24: участков 24а, 24с. При этом участки, занимаемыми дифракционными структурами обозначены как 23а, 23с на первом полимерном слое 23 и участками 24а и 24с на первом металлическом слое, соответственно.

Количество участков, занимаемых дифракционными структурами условно ограничено двумя участками, но их может быть более 2. Участки слоя 23, условно, расположенные между участками 23а и 23 с, и не занимаемыми дифракционными структурами, представляют собой плоскую прозрачную деметаллизированную поверхность (обозначена пунктирной линией на фиг.2), которая соответствует области 15₁ на фиг.1.

При этом первый информационно-несущий элемент состоит из непрозрачной металлизированной дифракционной области 14₁ и прозрачной области 15₁, в виде плоской деметаллизированной области, выполненной из слоя термопластического полимерного материала.

4.1) при этом при формировании первого информационно-несущего элемента:

4.11) обеспечивают первое рельефное микроструктурирование поверхности первого термопластичного слоя 23 с участками 23а, 23с с нанесенным на него первым металлическим слоем 24 с участками 24а, 24с в виде дифракционных структур, содержащих по меньшей мере одной дифракционной решетки и/или рельефной голограммы с картинным распределением направлений штрихов, глубины и периодов штрихов указанных дифракционных решетках и/или рельефных голограммах. При этом дифракционные решетки могут иметь картинное угловое и пространственное распределение штрихов в пределах от 0 до 179 градусов. При этом картинная величина пространственной частоты штрихов в области расположения голографических изображений по заданному закону может изменяться в пределах 200 -2000 лин/мм с глубиной канавок в пределах 20-400 нм и заданной формой их профиля пределах этих канавок. Макроскопически картинки этих решеток могут представлять различный дизайн, в том числе с защитными признаками, в зависимости от назначения оптического защитного устройства 12.

4.12) обеспечивает указанное первое рельефное микроструктурирование поверхности первого термопластичного слоя 23 с участками 23а, 23с с нанесенным на него первым металлическим слоем 24 с участками 24а, 24с посредством никелевой матрицы-голограммы с первым предварительно заданный рельефным структурированием поверхности при температуре в диапазоне 90-130° С и давлении в диапазоне 3,5-4,5 кг/см².

При этом полученное первое рельефное микроструктурирование поверхности образует полный рельефно-несущий образ защитного устройства 12. При этом обеспечивают первое рельефное микроструктурирование поверхности с предварительно заданной глубиной канавок между шрихами дифракционных решеток, при этом, в частности, при глубине канавок в диапазоне от 50 до 400 нм, обеспечивается формирование микротрещин при процессе горячего тиснения

При этом участки 24а и 24с первого металлического слоя 24 повторяют дифракционные структуры в виде рельефных голограмм, сформированные на указанных дифракционных структурах участков 23а и 23с первого термопластичного слоя 23.

Следует отметить, что поверхностное микроструктурирование поверхности первого термопластичного слоя 23 и второго термопластичного слоя 25 осуществляется с помощью твердотельных микрорельефных металлических матриц - голограмм, например никелевых матриц-голограмм, изготавливаемых с оригинальных голографических изображений по технологии Dot Matrix, раскрытой в источнике информации [R.L. van Renesse. Security aspect of commercially available dot matrix and image matrix origination systems, SPIE Inter. Conf.on Opt. Hologr. And its Applications, 24-27 May 2004, Kiev, Ukraine] и/или способом электронно-лучевой литографии, раскрытой [А.В. Гончарский, В.В. Попов, В.В. Степанов, «Введение в компьютерную оптику», Изд-во МГУ, 1991,с.132].

4.13) обеспечивают обработку первого металлического слоя 24 после процесса горячего тиснения раствором химического состава, например посредством фотоинициаторов радикального катионного механизма отверждения., содержащих дубящие вещества, обеспечивающие при проникновении через микротрещины формирование единой сетчатой трехмерной структуры первого полимерного слоя 23, и обеспечивающих устойчивость к деметаллизации участков по меньшей мере одной дифракционной решетки и/или рельефной голограммы на участках 24а и 24с.

4.14) обеспечивают травление первого металлического слоя 24 посредством помещения пленки-носителя 21 со слоями 23, 24 в химический состав, для обеспечения деметаллизации в гладких (плоских) участках, в которых отсутствуют дифракционные структуры в виде по меньшей мере одной дифракционной решетки и/или рельефной голограммы. Указанные участки соответствуют области 15₁ (фиг.1) на защитном устройстве 12.

4. 2) обеспечивают формирование второго информационного-несущего слоя, который состоит из непрозрачной металлизированной дифракционной области 14₂ и прозрачной области 15₂, в виде плоской деметаллизированной области, выполненной из слоя термопластического полимерного материала

при этом в процессе формирования второго информационно-несущего элемента:

4.21) наносят на первый металлический слой 24 с участками 24а, 24с второй термомпластичный прозрачный изотропный полимерный слой 25 (далее, обозначенный как второй полимерный слой 25).

Второй полимерный слой 25 имеет толщину около 1,5 мкм и по выбору, выполнен из линейных макромолекул класса одного из полиуретанакрилатов, эпоксиакрилатов, арилакрилатов или акрилатов, фенолформальдегидных смол

4.22) равномерно наносят на второй полимерный слой 25 второй металлический слой 26 толщиной около 20 нм, выполненный из слоя металла или сплава металлов, представляющих собой по меньшей мере один элемент из: алюминия, меди, латуни, бронзы, стали, цинка, олова, драгоценного металла или их сплавов

4.23) обеспечивают второе рельефное микроструктурирование поверхности второго полимерного слоя 25 с участками 25а и 25с с нанесенным на него вторым металлическим слоем 26 с участками 26а, 26с в виде дифракционных структур. При этом участки, занимаемыми дифракционными структурами обозначены как 25а, 25с на втором полимерном слое 25 и как 26а и 26с на втором металлическом слое, соответственно. Участки слоя 25, условно расположенные между участками 25а и 25 с, и не занимаемыми дифракционными структурами, представляют собой плоскую прозрачную деметаллизированную поверхность (обозначена пунктирной линией на фиг.2), которая соответствует области 15₂ на фиг.1. При этом указанные деметаллизированные участки первого и второго термопластичных прозрачных полимерных слоев 23 и 25 совпадают по своему составу и показателю преломления.

Полученные с помощью горячего тиснения дифракционные структуры содержат по меньшей мере одну рельефную голограмму с картинным распределением направлений штрихов, глубины и периодов штрихов в указанной по меньшей мере одной рельефной голограмме. При этом рельефные голограммы имеют картинное угловое и пространственное распределение штрихов. При этом картинная величина пространственной частоты штрихов в области расположения голографических изображений в рельефных голограммах изменяется по заданному закону в пределах 200 -2000 лин/мм с глубиной канавок в пределах 20-400 нм и заданной формой их профиля пределах этих канавок. Макроскопически картинки этих рельефных голограмм могут представлять различный дизайн, в том числе с защитными признаками, в зависимости от назначения оптического защитного устройства 12.

При этом рельефная голограмма может представлять собой рельефную голограмму с непозиционированными рисунками. т.е. обойную голограмму. При этом второй информационно-несущий элемент состоит из непрозрачной металлизированной дифракционной области 14₂ и прозрачной области 15₂, в виде плоской деметаллизированной области, выполненной из слоя термопластического полимерного материала.

4.24) выполняют указанное второе рельефное микроструктурирование поверхности второго термопластичного слоя 25 с нанесенным на него вторым металлическим слоем 26 посредством никелевой матрицы-голограммы со вторым предварительно заданным рельефным структурированием поверхности. При этом полученное второе рельефное микроструктурирование поверхности образует полный рельефно-несущий образ защитного устройства 12.

4.25) При этом дизайн по меньшей мере одной дифракционной решетки и/или рельефной голограммы с картинным распределением направлений штрихов, глубины и периодов штрихов в указанных дифракционных решетках и/или рельефных голограммах первого информационного-несущего элемента отличается от дизайна по меньшей мере одной рельефной голограммы с непозиционированными рисунками, т.е. обойной голограммы, и с картинным распределением направлений штрихов, глубины и периодов штрихов в указанной рельефной голограмме второго информационного-несущего элемента.

4.26) равномерно наносят на второй металлический слой 26 по все площади защитного устройства 12, совпадающей с непрозрачной металлизированной дифракционной областью 14₂ и прозрачной областью 15₂, методом печати, например методом глубокой, высокой офсетной печати или флексографской печати слой позитивного фоторезиста (не показан на фиг.1 и фиг. 2) толщиной 0,8 -1,0 мкм.

4.27) равномерно экспонируют слой позитивного фоторезиста УФ, нанесенный на второй металлический слой 26, УФ излучением, направленным со стороны первого металлического слоя через деметаллизированные участки указанного первого металлического слоя 24, выполняющие роль прозрачной фотомаски ( этап деметаллизации первого металлического слоя 24 был выполнен на этапе 4.14). При этом деметаллизированные участки первого металлического слоя 24 совпадают с деметаллизированной областью 15₁ защитного устройства 12.

4.28 удаляют экспонированные области слоя позитивного фоторезиста на участках второго металлического слоя 26 соответствующих деметаллизированным участкам первого металлического слоя 24, через которые осуществлялось экспонирование УФ излучением на этапе 4.27 способа. При этом удаление экспонированных областей слоя позитивного фоторезиста на указанных участках второго металлического слоя 26 осуществляют посредством смывания указанных экспонированных областей слоя фоторезиста с помощью щелочи, или проявителя.

4.29. деметаллизируют второй металлический слой 26 на удаленных экспонированных областях слоя позитивного фоторезиста, с образованием деметаллизированных прозрачных областей соответствующих прозрачной области 15₂ защитного устройства 12.

4.30. поверх второго металлического слоя 26 и по всей поверхности защитного устройства 12 с одной его стороны методом полива наносится однородный оптически слой 27 (далее, обозначенный, как оптический прозрачный слой 27). Указанный слой 27 полностью повторяет рельефное структурирование второго металлического слоя 26 с рельефными (занимаемыми дифракционными структурами) и плоскими участками.

Оптический прозрачный слой 27 выполнен из отвержденных линейных макромолекул класса одного из полиуретанакрилатов, эпоксиакрилатов, арилакрилатов или акрилатов, фенолформальдегидных смол с показателем преломления близким к показателю преломления первого термопластичного слоя.

5. наносят лаковое покрытие 28 поверх оптически прозрачного слоя 27 по всей поверхности оптического защитного устройства 12.

Таким образом, благодаря разработанному авторами способу изготовления было создано многослойное защитное оптическое дифракционное устройство с значительно улучшенными защитными свойствами, которые обеспечиваются формированием различных дифракционных структур, включающих дифракционные решетки и/или голограммы с двух сторон предлагаемого многослойного защитного устройства с практически идеальной пространственной точностью взаимного расположения до 5 мкм, в результате придания одному из по меньшей мере двух металлических слоев с расположенными на нем дифракционными структурами, свойства, препятствующего эффекту его деметаллизации в местах их расположения и образованием деметаллизированных прозрачных областей другого из по меньшей мере двух металлических слоев с помощью слоя позитивного фоторезиста, что практически делает невозможным его несанкционированное копирование. И ценные объекты, в виде ценных бумаг или других изделий, на которые нанесено или в которые встроено это многослойное защитное оптическое дифракционное устройство, изготовленное способом, раскрытым в настоящем описании, обладают уникальной многоуровневой степенью защиты.

Промышленная применимость

Изобретение может использоваться в области защиты объектов, или изделий, подлежащих защите, в частности для защиты ценных документов, любых ценных изделий от подделки и копирования и идентификации их подлинности.

Группа изобретений относится к защите от подделки ценных документов, в частности к способу изготовления многослойного защитного оптического дифракционного устройства и к защитному устройству, выполненному согласно указанному способу, а также к защищенному изделию и ценному документу, каждому, содержащему указанное защитное устройство. Многослойное защитное оптическое дифракционное устройство содержит по меньшей мере два информационно-несущих элемента; при этом первый информационно-несущий элемент выполнен в виде по меньшей мере одной дифракционной решетки и/или по меньшей мере одной рельефной голограммы с предварительно заданным первым картинным распределением направлений штрихов, глубины и периодов штрихов в указанных дифракционных решетках и/или рельефных голограммах и с обеспечением микротрещин, расположенных вдоль штрихов по всей площади, занимаемой указанными дифракционными решетками и/или рельефными голограммами; второй информационно-несущий элемент выполнен в виде по меньшей мере одной рельефной голограммы обойного типа с предварительно заданным вторым картинным распределением направлений штрихов, глубины и периодов штрихов в указанных рельефных голограммах обойного типа, при этом дизайн по меньшей мере одной дифракционной решетки и/или рельефной голограммы с предварительно заданным первым картинным распределением направлений штрихов, глубины и периодов штрихов в указанных дифракционных решетках и/или рельефных голограммах первого информационно-несущего элемента отличается от дизайна по меньшей мере одной рельефной голограммы обойного типа с предварительно заданным вторым картинным распределением направлений штрихов, глубины и периодов штрихов в указанной рельефной голограмме второго информационно-несущего элемента. 4 н. и 26 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ изготовления многослойного защитного оптического дифракционного устройства, содержащий этапы, на которых:

1) обеспечивают пленку-носитель;

2) наносят разделительный слой с одной стороны пленки-носителя;

3) равномерно наносят на разделительный слой первый термопластичный прозрачный изотропный полимерный слой;

4) равномерно наносят первый металлический слой на указанный первый термопластичный прозрачный изотропный полимерный слой;

5) методом горячего тиснения, одновременно, на поверхности первого термопластичного прозрачного изотропного полимерного слоя и первого металлического слоя формируют первый информационно-несущий элемент, содержащий по меньшей мере одну непрозрачную металлизированную дифракционную область и по меньшей мере одну прозрачную область;

5а) при этом формирование первого информационно-несущего элемента содержит этапы, при которых:

5а1) обеспечивают рельефное микроструктурирование поверхности первого термопластичного прозрачного изотропного полимерного слоя с нанесенным на него первым металлическим слоем с формированием дифракционных структур, содержащих по меньшей мере одну дифракционную решетку и/или по меньшей мере одну рельефную голограмму с предварительно заданным первым картинным распределением направлений штрихов, с предварительной заданной глубиной и периодом штрихов в указанных дифракционных решетках и/или рельефных голограммах с обеспечением микротрещин, расположенных вдоль штрихов по всей площади, занимаемой указанными дифракционными решетками и/или рельефными голограммами,

при этом сформированные дифракционные структуры первого термопластичного прозрачного изотропного полимерного слоя полностью повторяют дифракционные структуры первого металлического слоя;

5а2) наносят слой жидкой композиции с химико-активными добавками на первый металлический слой с тисненными дифракционными структурами для обеспечения процесса диффундирования указанной жидкой композиции через микротрещины в первый термопластичный прозрачный изотропный полимерный слой с обеспечением в нем межмолекулярно-сшитой трехмерной структуры и c обеспечением устойчивости к деметаллизации участков первого металлического слоя с тисненными дифракционными структурами;

5а3) обеспечивают травление первого металлического слоя для обеспечения деметаллизации в участках, в которых отсутствуют дифракционные структуры;

- равномерно наносят на первый металлический слой второй термопластичный прозрачный изотропный полимерный слой;

6) равномерно наносят на второй термопластичный прозрачный изотропный полимерный слой второй металлический слой;

6а) методом горячего тиснения, одновременно, на поверхности второго термопластичного прозрачного изотропного полимерного слоя и второго металлического слоя формируют второй информационно-несущий элемент, содержащий по меньшей мере одну непрозрачную металлизированную дифракционную область и по меньшей мере одну прозрачную область;

при этом формирование второго информационно-несущего элемента содержит этапы, при которых:

6а1) обеспечивают рельефное микроструктурирование поверхности второго термопластичного прозрачного изотропного полимерного слоя с нанесенным на него вторым металлическим слоем в виде дифракционных структур, содержащих по меньшей мере одну рельефную голограмму с предварительно заданным вторым картинным распределением направлений штрихов, c предварительно заданной глубиной и периодом штрихов в указанных рельефных голограммах;

6а2) при этом сформированная на этапе 6а1) по меньшей мере одна рельефная голограмма второго термопластичного прозрачного изотропного полимерного слоя полностью повторяет по меньшей мере одну рельефную голограмму второго металлического слоя;

при этом дизайн по меньшей мере одной дифракционной решетки и/или рельефной голограммы с предварительно заданным первым картинным распределением направлений штрихов, глубины и периодов штрихов в указанных дифракционных решетках и/или рельефных голограммах первого информационно-несущего элемента отличается от дизайна по меньшей мере одной рельефной голограммы с предварительно заданным вторым картинным распределением направлений штрихов, глубины и периодов штрихов в указанной рельефной голограмме второго информационно-несущего элемента;

7) равномерно наносят на второй металлический слой по всей площади защитного устройства слой позитивного фоторезиста;

8) равномерно экспонируют слой позитивного фоторезиста, нанесенный на второй металлический слой, с помощью УФ-излучения, направленного со стороны первого металлического слоя через деметаллизированные участки указанного первого металлического слоя, функционирующие в качестве прозрачной фотомаски;

9) удаляют экспонированные области слоя позитивного фоторезиста на участках второго металлического слоя, соответствующих деметаллизированным участкам первого металлического слоя, через которые осуществлялось экспонирование УФ излучением;

деметаллизируют второй металлический слой на удаленных экспонированных областях слоя позитивного фоторезиста, с образованием деметаллизированных прозрачных областей;

10) поверх второго металлического слоя и по всей поверхности защитного устройства с одной его стороны наносится однородный оптически прозрачный слой, при этом указанный слой полностью повторяет рельефную структуру второго металлического слоя;

11) наносят лаковое покрытие поверх однородного оптически прозрачного слоя и по всей поверхности оптического защитного устройства.

2. Способ по п. 1, в котором пленка-носитель выполняется из полиэтилентерефталата (ПЭТ) или из полипропилена (ПП).

3. Способ по п. 1, в котором разделительный слой выполняется из синтетических восковых композиций или из клеевого состава.

4. Способ по п. 1, в котором нанесение первого термопластичного прозрачного изотропного полимерного слоя на разделительный слой осуществляют методом печати, представляющим собой один из: метода глубокой печати, метода офсетной или метода флексографской печати.

5. Способ по п. 1, в котором первый термопластичный прозрачный изотропный полимерный слой выполняют из линейных макромолекул по меньшей мере одного из: полиуретанакрилата, эпоксиакрилата, арилакрилата или акрилата, фенолформальдегидной смолы или их комбинаций.

6. Способ по п. 1, в котором первый металлический слой выполнен из по меньшей мере одного из: алюминия, меди, латуни, бронзы, стали, цинка, олова или их сплавов и имеет оптическое пропускание 10% в УФ-области спектра.

7. Способ по п. 1, в котором первый информационно-несущий элемент состоит из непрозрачной металлизированной дифракционной области и прозрачной области, в виде плоской деметаллизированной области, выполненной из слоя термопластического полимерного материала.

8. Способ по п. 1, в котором рельефное микроструктурирование первого термопластичного прозрачного изотропного полимерного слоя выполняют таким образом, что сформированные дифракционные структуры имеют предварительно заданное картинное угловое и пространственное распределение штрихов и предварительно заданную величину пространственной частоты штрихов в области расположения голографических изображений.

9. Способ по п. 1, при этом сформированные на этапе первого рельефного микроструктурирования первого термопластичного прозрачного изотропного полимерного слоя дифракционные структуры образуют картинки с различным заданным дизайном.

10. Способ по п. 1, в котором слой жидкой композиции с химико-активными добавками, нанесенный на первый металлический слой на этапе 5а2), представляет собой жидкую композицию на основе фотоинициаторов радикальной полимеризации типа 2,2-диметокси-2-фенилацетофенона (Irgacure-651) с химико-активными добавками в виде активных разбавителей типа изоборнилакрилата.

11. Способ по п. 1, в котором слой жидкой композиции с химико-активными добавками, нанесенный на первый металлический слой на этапе 5а2), представляет собой жидкую композицию на основе фотоинициаторов, содержащих группу бензоила с заместителями с радикальным катионным механизмом отверждения, содержащих дубящие вещества, например бензофенон и его алкилпроизводные.

12. Способ по п. 1, в котором этап 5а3) травления осуществляют посредством помещения пленки-носителя с нанесенными первым термопластичным прозрачным изотропным полимерным слоем и первым металлическим слоем в растворитель на основе уксусной и азотной кислот.

13. Способ по п. 1, в котором второй термопластичный прозрачный изотропный полимерный слой выполняют из линейных макромолекул по меньшей мере одного из: полиуретанакрилата, эпоксиакрилата, арилакрилата, акрилата, фенолформальдегидной смолы или их комбинаций.

14. Способ по п. 1 или 13, в котором второй термопластичный прозрачный изотропный полимерный слой имеет толщину около 1,5 мкм.

15. Способ по п. 1, в котором второй металлический слой имеет толщину около 20 нм.

16. Способ по п. 1, в котором второй металлический слой выполнен из по меньшей мере одного из: алюминия, меди, латуни, бронзы, стали, цинка, олова, драгоценных металлов или их сплавов.

17. Способ по п. 1, в котором на этапе выполнения рельефного микроструктурирования второго термопластичного прозрачного изотропного полимерного слоя сформированные рельефные голограммы представляют собой голограммы с непозиционированными рисунками типа обойных голограмм.

18. Способ по п. 17, в котором на этапе выполнения рельефного микроструктурирования второго термопластичного прозрачного изотропного полимерного слоя сформированные обойные голограммы имеют предварительно заданное картинное угловое и пространственное распределение штрихов и предварительно заданную величину пространственной частоты штрихов в области расположения голографических изображений.

19. Способ по п. 17, в котором сформированные на этапе рельефного микроструктурирования второго термопластичного прозрачного изотропного полимерного слоя обойные голограммы образуют картинки с различным заданным дизайном.

20. Способ по п. 1, в котором обеспечивают этап рельефного микроструктурирования поверхности первого термопластичного прозрачного изотропного полимерного слоя на этапе 5а1) посредством никелевой матрицы-голограммы с первым предварительно заданным рельефным структурированием поверхности и этап рельефного микроструктурирования поверхности второго термопластичного прозрачного изотропного полимерного слоя на этапе 6а1) посредством никелевой матрицы-голограммы со вторым предварительно заданным рельефным структурированием поверхности, при этом рельефное структурирование поверхности первого термопластичного прозрачного изотропного полимерного слоя отличается от второго структурирования поверхности второго термопластичного прозрачного изотропного полимерного слоя.

21. Способ по п. 1, в котором этап нанесения слоя позитивного фоторезиста на второй металлический слой осуществляют методом печати, представляющим собой метод глубокой, высокой офсетной печати или метод флексографской печати.

22. Способ по п. 1, в котором этап удаления экспонированных областей слоя позитивного фоторезиста на указанных участках второго металлического слоя осуществляют посредством смывания указанных экспонированных областей слоя фоторезиста с помощью щелочного проявителя на основе водного раствора тетраметиламмония гидроксида или триметил(2-гидроксиэтил) аммония гидроксида с фторсодержащим поверхностно-активным веществом,

23. Способ по п. 1, в котором однородный оптически прозрачный слой выполнен из отвержденных линейных макромолекул одного из: полиуретанакрилатов, эпоксиакрилатов, арилакрилатов или акрилатов, фенолформальдегидных смол.

24. Способ по п. 23, в котором однородный оптически прозрачный слой и первый и второй термопластичные прозрачные изотропные полимерные слои имеют, по существу, одинаковый показатель преломления.

25. Многослойное защитное оптическое дифракционное устройство, выполненное согласно способу по одному из пп. 1-24, содержащее пленку-носитель и нанесенные на нее: по меньшей мере два термопластичных прозрачных изотропных полимерных слоя, по меньшей мере два металлических слоя, однородный оптически прозрачный слой; и лаковое покрытие, расположенное поверх по всей поверхности оптического защитного устройства;

при этом меньшей мере два термопластичных прозрачных изотропных полимерных слоя и по меньшей мере два металлических слоя выполнены таким образом, что обеспечивается формирование по меньшей мере двух информационно-несущих элементов;

при этом первый информационно-несущий элемент выполнен в виде по меньшей мере одной дифракционной решетки и/или по меньшей мере одной рельефной голограммы с предварительно заданным первым картинным распределением направлений штрихов, глубины и периодов штрихов в указанных дифракционных решетках и/или рельефных голограммах и с обеспечением микротрещин, расположенных вдоль штрихов по всей площади, занимаемой указанными дифракционными решетками и/или рельефными голограммами;

второй информационно-несущий элемент выполнен в виде по меньшей мере одной рельефной голограммы с предварительно заданным вторым картинным распределением направлений штрихов, глубины и периодов штрихов в указанных рельефных голограммах обойного типа;

при этом дизайн по меньшей мере одной дифракционной решетки и/или рельефной голограммы с предварительно заданным первым картинным распределением направлений штрихов, глубины и периодов штрихов в указанных дифракционных решетках и/или рельефных голограммах первого информационно-несущего элемента отличается от дизайна по меньшей мере одной рельефной голограммы обойного типа с предварительно заданным вторым картинным распределением направлений штрихов, глубины и периодов штрихов в указанной рельефной голограмме второго информационно-несущего элемента.

26. Защищенное изделие, содержащее нанесенное или встроенное в него многослойное защитное оптическое дифракционное устройство по п. 25.

27. Защищенное изделие по п. 26, содержащее многослойное защитное оптическое дифракционное устройство, которое используется в виде прозрачного окна в по меньшей мере части защищенного изделия.

28. Защищенное изделие по п. 26, представляющее собой ценные документы, включающие ценные бумаги, банкноты, чеки, кредитные карты, марки.

29. Ценный документ, содержащий многослойное защитное оптическое дифракционное устройство по п. 25, используемое в виде прозрачного окна в по меньшей мере части ценного документа.

30. Ценный документ по п. 29, представляющий собой ценные бумаги, банкноты, чеки, кредитные карты, марки.