Номер патенту: 87281

Опубліковано: 10.07.2009

Автори: Ракша Владімір П., Філліпс Рожер В.

Є ще 1 сторінка.

Дивитися все сторінки або завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Оптична структура, що містить:

світлопровідний матеріал, що має першу поверхню та протилежну другу поверхню, причому друга поверхня має поверхневу рельєфну картину, сформовану на ній;

рельєфний шар відбивного матеріалу, нанесений на ділянки поверхневої рельєфної картини світлопровідного матеріалу, так що деякі ділянки поверхневої рельєфної картини є закритими відбивним матеріалом, а інші ділянки поверхневої рельєфної картини - відкритими; і

оптично активне покриття, розташоване під рельєфним шаром та відкритими ділянками поверхневої рельєфної картини, причому оптично активне покриття являє собою оптично активне покриття зі зсувом кольору, яке разом з поверхневою рельєфною картиною забезпечує дифракційні ефекти та ефект зсуву кольору.

2. Оптична структура за п. 1, у якій оптично активне покриття є тонкоплівковим оптичним пакетом.

3. Оптична структура за п. 2, у якій тонкоплівковий оптичний комплект включає:

частково поглинаючий/частково пропускний шар;

діелектричний шар; і

шар відбивного матеріалу.

4. Оптична структура за п. 1, у якій оптично активне покриття містить лусочки, що додають оптичних ефектів відкритим ділянкам поверхневої рельєфної картини.

5. Оптична структура за п. 4, у якій лусочки є тонкоплівковим оптичним комплектом, що містить:

частково поглинаючий/частково пропускний шар;

діелектричний шар; і

шар відбивного матеріалу.

6. Оптична структура за п. 1, у якій рельєфний шар відбивного матеріалу є непрозорим.

7. Оптична структура за п. 1, у якій рельєфний шар відбивного матеріалу нанесений з можливістю утворення рисованого узору.

8. Оптична структура за п. 1, у якій рельєфний шар відбивного матеріалу наносять таким чином, щоб утворити алфавітно-цифрові позначення.

9. Оптична структура за п. 1, у якій рельєфний шар відбивного матеріалу наносять таким чином, щоб утворити графічний узор.

10. Оптична структура за п. 1, у якій поверхневу рельєфну картину вибирають з групи, що складається з картини дифракційних ґрат, картини голографічного зображення, кутикового відбивного матеріалу, дифракційної картини нульового порядку, муарової картини та їх комбінацій.

11. Оптична структура, що містить:

світлопровідний матеріал, що має першу поверхню та протилежну другу поверхню, причому друга поверхня має сформовану на ній поверхневу рельєфну картину;

рельєфний шар відбивного матеріалу, нанесений на ділянки поверхневої рельєфної картини світлопровідного матеріалу таким чином, що деякі ділянки поверхневої рельєфної картини є закритими відбивним матеріалом, а інші ділянки поверхневої рельєфної картини - відкритими, і

покриття, розташоване під рельєфним шаром з можливістю контактування з рельєфним шаром та відкритими ділянками поверхневої рельєфної картини, яке має показник заломлення, по суті, узгоджений з показником заломлення світлопровідного матеріалу, так що оптичні ефекти поверхневої рельєфної картини не проявляються на відкритих ділянках поверхневої рельєфної картини, причому покриття містить лусочки, які додають оптичних ефектів відкритим ділянкам поверхневої рельєфної картини.

12. Оптична структура за п. 1, у якій відбивний матеріал є напівпровідним А1.

13. Оптична структура за п. 1, у якій оптично активне покриття, що має оптичний ефект зсуву кольору, включає повністю діелектричну систему.

14. Оптична структура за п. 1, у якій оптично активне покриття, що має оптичний ефект зсуву кольору, містить оптично змінювані лусочки, виконані з можливістю створення ефекту зсуву кольору.

15. Оптична структура за п. 1, у якій оптично активне покриття, що має оптичний ефект зсуву кольору, наносять безпосередньо на вказані другі ділянки поверхневої рельєфної картини та поверх рельєфного шару відбивного матеріалу.

16. Оптична структура за п. 11, у якій кожна з лусочок містить тонкоплівковий оптичний комплект, що містить:

частково поглинаючий/частково пропускний шар;

діелектричний шар; і

відбивний шар.

Текст

1. Оптична структура, що містить: світлопровідний матеріал, що має першу поверхню та протилежну другу поверхню, причому друга поверхня має поверхневу рельєфну картину, сформовану на ній; рельєфний шар відбивного матеріалу, нанесений на ділянки поверхневої рельєфної картини світлопровідного матеріалу, так що деякі ділянки поверхневої рельєфної картини є закритими відбивним матеріалом, а інші ділянки поверхневої рельєфної картини - відкритими; і оптично активне покриття, розташоване під рельєфним шаром та відкритими ділянками поверхневої рельєфної картини, причому оптично активне покриття являє собою оптично активне покриття зі зсувом кольору, яке разом з поверхневою рельєфною картиною забезпечує дифракційні ефекти та ефект зсуву кольору. 2. Оптична структура за п. 1, у якій оптично активне покриття є тонкоплівковим оптичним пакетом. 3. Оптична структура за п. 2, у якій тонкоплівковий оптичний комплект включає: частково поглинаючий/частково пропускний шар; діелектричний шар; і шар відбивного матеріалу. 2 (19) 1 3 87281 4 ділянках поверхневої рельєфної картини, причому покриття містить лусочки, які додають оптичних ефектів відкритим ділянкам поверхневої рельєфної картини. 12. Оптична структура за п. 1, у якій відбивний матеріал є напівпровідним А1. 13. Оптична структура за п. 1, у якій оптично активне покриття, що має оптичний ефект зсуву кольору, включає повністю діелектричну систему. 14. Оптична структура за п. 1, у якій оптично активне покриття, що має оптичний ефект зсуву кольору, містить оптично змінювані лусочки, виконані з можливістю створення ефекту зсуву кольору. 15. Оптична структура за п. 1, у якій оптично активне покриття, що має оптичний ефект зсуву кольору, наносять безпосередньо на вказані другі ділянки поверхневої рельєфної картини та поверх рельєфного шару відбивного матеріалу. 16. Оптична структура за п. 11, у якій кожна з лусочок містить тонкоплівковий оптичний комплект, що містить: частково поглинаючий/частково пропускний шар; діелектричний шар; і відбивний шар. Даний винахід стосується загалом елементів з поверхневим рельєфом. Більш конкретно, даний винахід стосується елементів, таких як голограми чи дифракційні грати, асоційованих з рельєфною відбивною структурою. Дифракційні картини і рельєфне тиснення та споріднені з ними голограми знаходять широке практичне застосування завдяки їхнім естетичним та утилітарним візуальним ефектам. Загалом, дифракційні грати є по суті періодично повторюваними структурами, що складаються з ліній чи канавок у матеріалі, які утворюють структуру з виступів та заглибин. Бажані оптичні ефекти у видимому спектрі спостерігаються, коли дифракційні грати мають на відбивній поверхні рознесені канавки з щільністю від сотень до тисяч ліній на міліметр. Одним з декоративних ефектів є райдужний візуальний ефект, створюваний дифракційними гратами. Технологія дифракційних грат використовувалася в створенні двовимірних голографічних картин, які створюють для глядача ілюзію тривимірного зображення. Були також розроблені тривимірні голограми на основі відмінностей у показниках заломлення в полімері з використанням схрещених лазерних променів, включаючи один опорний промінь та один об'єктний промінь. Такі голограми називаються об'ємними голограмами чи 3Dголограмами. Крім того, голографічні зображення знайшли широке застосування на різних об'єктах з метою запобігання підробок. Зараз існує декілька областей застосування поверхонь з витисненими голографічними картинами - від декоративної упаковки, такої як подарункова упаковка, до захищених документів, таких як банкноти та кредитні картки. Двовимірні голограми типово використовують дифракційні картини, сформовані на пластиковій поверхні. В деяких випадках, голографічне зображення, яке витискують на такій поверхні, можна побачити без додаткової обробки; однак, звичайно для досягнення максимального оптичного ефекту на витиснену поверхню необхідно нанести відбивний шар, типово, тонкий металевий шар, такий як алюмінієвий. Відбивний шар істотно збільшує видимість витисненої дифракційної картини. Всі типи дифракційних структур першого порядку, включаючи звичайні голограми та зобра ження на дифракційних гратах, мають великий недолік, навіть якщо вони інкапсульовані у жорсткому пластику. При використанні для освітлення голографічного зображення дифузних джерел світла, таких як звичайне кімнатне освітлення чи похмуре нібо, всі дифракційні порядки розширюються та перекриваються, так щокольори дифракції втрачаються і можна побачити не всю візуальну інформацію, що міститься у голограмі. Типово можна побачити лише сріблясте відбиття витисненої поверхні і всі такі елементи в таких умовах спостереження виглядають, у найкращому випадку, сріблястими чи пастельними. Таким чином, голографічні зображення загалом потребують для візуалізації прямого відбитого світла. Це означає, що для найкращих результатів спостереження, світло повинно падати на поверхню під таким саме кутом, як і кут зору. Оскільки використання захисних голограм набуло значного поширення, у фальсифікаторів існує суттєвий стимул відтворювати голограми, що часто використовуються на кредитних картках, банкнотах і т.п. Отже, перешкодою, яку повинні подолати захисні голограми для того, щоб бути справді надійним захистом, є простота підробки таких голограм. Одностадійне та двостадійне оптичне копіювання, пряме механічне копіювання і навіть створення вторинного оригіналу широко обговорюється в Інтернеті. Вивчалися різні способи протидії цим методам, але жоден із заходів протидії, сам по собі, не був визнаний ефективною перешкодою. Іншою проблемою, пов'язаною із захисними голограмами, є те, що для більшості людей важко ідентифікувати та згадати відповідне зображення, створюване такими голограмами, в цілях контролю. Здатності середньої особи напевне розпізнати захисну голограму перешкоджають складність її ознак та змішання з декоративною упаковкою, що має дифракційні властивості. Таким чином, більшість людей мають схильність засвідчувати присутність такого захисного елемента, а не перевіряти власне зображення. Це створює можливість використання погано виконаних підробок чи підмін торговельних голограм замість справжньої захисної голограми. В інших спробах побороти фальсифікаторів, промисловість голограм удавалася до викорис 5 тання більш складних зображень, такого як створення численних зображень при обертанні захисного елемента. Ці удосконалені зображення створюють для спостерігача високий рівень "миттєвої" чи естетичної привабливості. На жаль, ця збільшена складність не забезпечує додаткового захисту через те, що цю складну техніку формування зображення важко пояснити, а вигляд такого зображення важко, якщо взагалі можливо, згадати. Тому було б дуже бажано розробити удосконалені захисні продукти, які мають поліпшену якість зображення в різних умовах освітлення, та які є придатними для застосування як захисні засоби для ускладнення підробки. Даний винахід стосується оптичних структур, які виявляють ефекти картин поверхневого рельєфу, таких як голограми чи дифракційні грати, разом з рисунком, таким як алфавітно-цифрові знаки, штрих-коди, або графічні чи рисовані узори, та додаткові оптичні ефекти навколо такого рисунка. Більш конкретно, оптична структура згідно з даним винаходом включає світлопровідний субстрат, який має поверхневу рельєфну картину, нанесену на нього для створення голограми чи іншої структури на основі поверхневого рельєфу. Рельєфний шар відбивного матеріалу наносять на ділянки поверхневої рельєфної картини таким чином, щоб утворити рисунки чи узори, такі як алфавітно-цифрові знаки, штрих-коди, або рисовані чи графічні узори. При нанесенні рельєфного шару відбивного матеріалу залишаються ділянки поверхневої рельєфної картини, не закриті відбивним матеріалом, або "відкриті". Оптично активне покриття наносять зверху рельєфного шару відбивного матеріалу та відкритих ділянок поверхневої рельєфної картини з метою створення бажаних оптичних ефектів на ділянках, де поверхнева рельєфна картина відкрита для оптично активного покриття. В деяких варіантах втілення, оптично активне покриття є тонкою плівкою з кольоровим зсувом, чи містить лусочки з ефектом зсуву кольору. Необов'язково, , матеріал оптично активного покриття має показник заломлення, узгоджений з показником світлопровідного субстрату, для оптичного гасіння ефекту поверхневої рельєфної картини на відкритих ділянках. Ці та інші ознаки даного винаходу можна краще зрозуміти з наведеного далі опису та прикладеної формули винаходу, чи з практичної реалізації винаходу, який описаний далі. Для пояснення зазначених вище та інших переваг і ознак даного винаходу, більш детальний опис винаходу буде зроблений з посиланням на конкретні варіанти його втілення, проілюстровані на прикладених кресленнях. Слід розуміти, що ці креслення відображають лише типові варіанти втілення винаходу і тому не повинні вважатися такими, що обмежують його обсяг. Винахід буде описаний та пояснений більш конкретно та детально з використанням прикладених креслень, на яких: Фігура 1 є схематичним зображенням оптичної структури відповідно до одного з варіантів втілення даного винаходу; 87281 6 Фігура 2 є схематичним зображенням оптичної структури відповідно до іншого варіанта втілення даного винаходу; Фігура 3 є схематичним зображенням оптичної структури відповідно до ще іншого варіанта втілення даного винаходу; Фігура 4 є схематичним зображенням оптичної структури відповідно до іншого варіанта втілення даного винаходу; Фігура 5 є схематичним зображенням оптичної структури відповідно до ще іншого варіанта втілення даного винаходу; Фігура 6 є схематичним зображенням оптичної структури відповідно до іншого варіанта втілення даного винаходу; і Фігури 7А та 7В є схематичними зображеннями захищеного виробу відповідно до іншого варіанта втілення даного винаходу. Даний винахід стосується оптичних структур, які включають поверхневу рельєфну картину, що створює оптичні ефекти, такі як голограми; рельєфну відбивну структуру, розташовану під поверхневою рельєфною картиною; та оптично активне покриття, розташоване під рельєфним шаром та ділянками поверхневої рельєфної картини, не закритими рельєфним шаром. Одержані оптичні структури мають унікальні оптичні ефекти. Фігури ілюструють у схематичній формі різні аспекти винаходу, у яких подібні структури мають однакові позначення. Фігура 1 зображує оптичну структуру 20, яка включає світлопровідний шар 22, що має поверхневу рельєфну картину 24 на внутрішній, чи нижній, її поверхні. Рельєфний відбивний шар 26 наносять таким чином, щоб він був розташований під поверхневою рельєфною картиною. Рельєфний відбивний шар може бути нанесений безпосередньо на поверхневу рельєфну картину, як зображено, або між поверхневою рельєфною картиною та рельєфним відбивним шаром може необов'язково знаходитися один чи кілька пропускних шарів. При використанні терміна "рельєфний" відбивний шар мається на увазі, що відбивний шар наносять на поверхневу рельєфну картину 24 у такий спосіб, щоб при цьому утворився бажаний "рельєф" чи узор. Як необмежувальний приклад, рельєфний відбивний шар може бути сформований у вигляді літер, цифр, штрих-кодів та/або графічних чи рисованих узорів. Світлопровідний шар 22, краще, складається з матеріалу, придатного для створення рельєфної структури безпосередньо на його поверхні. Придатні матеріали для шару 22 включають пластичні матеріали, такі як полівінілхлорид, полікарбонат, поліакрилат, та ПЕТ типу G. Поверхнева рельєфна картина 24 може набувати різних форм, включаючи дифракційні грати, голографічні картини, такі як двовимірні та тривимірні голографічні зображення, відбивні матеріали з кутиковим відбивачем, дифракційні картини нульового порядку, муарові рельєфи чи інші рельєфи з ефектом оптичної інтерференції, включаючи рельєфи на основі мікроструктур, що мають розміри в інтервалі від приблизно 0,1мкм до приблизно 7 10мкм, краще, від приблизно 0,1мкм до приблизно 1мкм, та різні комбінації вищезгаданих структур, такі як голограма/зображення на гратах чи інші інтерференційні картини. Наприклад, елементи Kinegram® мають двовимірні цифрові зображення (пропонуються фірмою OVD Kinegram Corp., Швейцарія), в яких індивідуальні елементи зображення заповнені мікроструктурами з ефектом дифракції світла. Ці мікроструктури є надзвичайно дрібними поверхневими модуляціями з типовими розмірами менш ніж приблизно 1 мкм. Крім звичайних голограм, даний винахід стосується будьяких рельєфних структур, що можуть бути витиснені в шарі смоли. Вони включають поверхні з дифракційним ефектом, структури, виготовлені методом мікрорельєфної технології ("moth-eye"), голограми з численними кутами зору, де кожному куту зору відповідають різні голографічні ознаки чи зображення, або можуть включати тиснення високого розрізнення з нікелевого шаблона, де оригінальну матрицю створюють методом лазерного гравірування високого розрізнення. Способи, що можуть бути використані для створення картини поверхневого рельєфу 24, є добре відомими фахівцям. Наприклад, поверхня шару 22 може бути витисненена добре відомими способами, такими як пресування в контакті з нагрітою нікелевою рельєфною матрицею під високим тиском. Інші методи включають фотолітографію та формування пластичного субстрату, притиснутого до рельєфної поверхні. В одному способі, оптична структура 20 може бути одержана з термопластичної плівки, на яку наносять витиск шляхом термічного розм'якшення поверхні плівки з наступним пропусканням плівки через тиснильні валки, якими наносять дифракційні грати чи голографічне зображення на розм'якшену поверхню. У такий спосіб можуть бути сформовані листи практично необмеженої довжини з нанесеними на них дифракційними гратами чи голографічним зображенням. Альтернативно, оптична структура 20 може бути вироблена шляхом пропускання рулону пластичної плівки з покриттям із стверджуваного ультрафіолетовим (УФ) світлом полімеру, такого як ПММА, через прозорі для УФсвітла валки, причому валки створюють рельєф в УФ-отверджуваному полімері, і полімер стверджується УФ-світлом, що проходить крізь УФ-прозорі валки. Після виготовлення світлопровідного шару та асоційованої поверхневої рельєфної структури, наносять відбивний матеріал з бажаним рисунком таким чином, щоб одержати рельєфний відбивний шар 26. На сьогодні, краще, матеріалом рельєфного відбивного шару буде метал, такий як алюміній, срібло, нікель, срібло-паладій, сплав срібломідь, мідь, золото і т.п., хоч можуть бути використані інші відбивні чи навіть часткововідбивні/частково-пропускні матеріали. Краще, цей шар буде по суті непрозорим для поліпшення оптичних характеристик асоційованої поверхневої рельєфної картини, хоча слід розуміти, що він може бути частково пропускним для одержання бажаних ефектів. У випадку, коли відбивний шар має бути по суті непрозорим, металевий шар типово 87281 8 формують з товщиною від приблизно 50 до приблизно 100 нм. На сьогодні, краще, рельєфний відбивний шар наносять з бажаним рисунком/узором з використанням одного з двох способів. В одному способі, використовують стандартні фотолітографічні методи, при яких рельєф формують в шарі фоторезисту, нанесеному на металевий шар, шляхом отвердіння ультрафіолетовим світлом через маску, з наступною обробкою водним лужним розчином, таким розчин гідроксиду натрію (NaOH), для видалення шару фоторезисту. В іншому способі, нанесення рельєфу на металевий шар здійснюється у потоці на вакуумних валках для нанесення покриття на витиснену поверхню з незмочуваного масла, з використанням вигравіруваного рельєфу, причому рельєфний металевий шар створюють шляхом осадження. Рельєф утворюється при випаровуванні масляного рисунку під час осадження металу на витиснену поверхню. На ділянках, що не містять масла, метал, що осаджується, прилипає до шару смоли чи поверхні субстрату. На ділянках поверхні, покритих маслом, воно випаровується під дією теплоти конденсації осаджуваного металу, і рельєфна структура, така як голограма, залишається без металевого шару на цих ділянках, створюючи неметалізовану рельєфну структуру. Хоч ці два способи формування рельєфного відбивного шару є на даний час кращими, слід розуміти, що пересічні фахівці в цій області, які мають уявлення про бажані структури, описані тут, зможуть визначити альтернативні способи формування рельєфного відбивного шару. Фігура 2 зображує структуру, подібну до наведеної на Фігурі 1, але з доданням світлопровідного субстрату 32 поверх світлопровідного шару 22 для утворення оптичної структури 30. Цей варіант втілення є особливо придатним, коли матеріал, що використовується для утворення світлопровідного шару 22, є м'яким, так що субстрат 32 може забезпечувати фізичний захист та/або жорсткість оптичної структури. Крім того, внутрішня поверхня світлопровідного шару 22 має сформовану на ній поверхневу рельєфну картину та асоційована з рельєфним відбивним шаром. На даний час, краще, для формування світлопровідного субстрату 32 використовують придатний для гарячого формування пластичний матеріал, який включає, наприклад, пластики, такі як складні поліефіри, поліетилентерефталат (ПЕТ), такий як ПЕТ типу G, полікарбонат, акрилові смоли, такі як поліакрилати, включаючи поліметилметакрилат (ПММА), полівінілхлорид, полівініліденхлорид, полістирол, діацетатцелюлозу і триацетатцелюлозу, та їхні суміші чи співполімери , і т.п. В одному кращому варіанті втілення, світлопровідний субстрат 32 по суті складається з прозорого матеріалу, такого як полікарбонат. Субстрат 32 формують таким чином, щоб він мав придатну товщину від приблизно 3мкм до приблизно 100мкм, краще, товщину від приблизно 12мкм до приблизно 25мкм. Хоч субстрат 32 зображений як такий, що сформований з одного шару, він мо 9 же бути сформований з численних шарів матеріалів субстрату. Фігура 3 зображує оптичну структуру, подібну до представленої на Фігурі 1, але з доданням шару 42 поверх рельєфного відбивного шару 26 та відкритих ділянок поверхневої рельєфної картини 24. Шар 42 може служити для захисту рельєфного відбивного шару 26 та поверхневої рельєфної картини 24, та може надавати оптичній структурі 40 додаткових оптичних характеристик. Наприклад, шар 42 може бути забарвленим, пропускним та/або непрозорим. Шар 42 може бути єдиним шаром або може мати складну структуру. Якщо шар 42 надає структурі за Фігурою 1 додаткових оптичних характеристик, він називається тут "оптично активним" покриттям. Приклад використання оптично активного покриття наведений на Фігурі 4, де зображена оптична структура 50, яка включає світлопровідний шар 22, що має поверхневу рельєфну картину 24 та рельєфний відбивний шар 26. Тонкоплівковий оптичний пакет використовується для утворення оптично активного багатошарового оптичного покриття 58, яке наносять на рельєфний відбивний шар та відкриті ділянки поверхневої рельєфної картини. На Фігурі 4, багатошарове оптичне покриття 58 складається з частково поглинаючого/частково пропускного шару 52, який тут та надалі називається "поглинальним" шаром, оптичного діелектричного шару 54, та шару відбивного матеріалу 56. Згідно з патентними описами, такими як патент США №5135812, який цілком включений до даного опису, ці шари будуть додатково надавати оптичній структурі 50 ефект зсуву кольору, тобто, зміни кольору у залежності від кута зору. Було знайдено, що ця структура забезпечує корисні оптичні властивості. На ділянках, де рельєфний відбивний шар накладений на поверхневу рельєфну картину, створюються оптичні ефекти, які мали б спостерігатися для структури відповідно до Фігури 1. Однак, на тих ділянках поверхневої рельєфної картини, що не мають підстильного відбивного шару, багатошарове оптичне покриття створюватиме унікальні оптичні ефекти. Наприклад, у випадку рельєфного алюмінієвого відбивного шару, розташованого під поверхневою рельєфною картиною з голографічним зображенням, буде спостерігатися стандартний голографічний набір кольорів, який типово створює райдужний ефект, причому кольори зсуваються від синього до червоного зі збільшенням кута нахилу. На тих ділянках, де багатошарове оптичне покриття 58 було нанесене безпосередньо на поверхневу рельєфну картину, голограма тепер набуває відмінних візуально спостережуваних кольорів, оскільки покриття 58 створює специфічні кольори, які модифікують ефекти дифракції/інтерференції голограми. Поглинальний шар 52 формують з придатною товщиною приблизно 30-300 ангстрем, краще, з товщиною приблизно 50-100 ангстрем. Поглинальний шар може складатися з напівнепрозорого матеріалу, такого як сірий метал, включаючи такі метали, як хром, нікель, титан, ванадій, кобальт та паладій, а також інші метали, такі як залізо, воль 87281 10 фрам, молібден, ніобій, алюміній і т.п. Можуть бути використані також різні комбінації та сплави вищеназваних металів, такі як інконель (Ni-Cr-Fe) чи ніхром. В поглинальному шарі 52 також можуть бути використані інші поглинальні матеріали, включаючи металеві сполуки, такі як нижчі оксиди металів, сульфіди металів, нітриди металів, карбіди металів, фосфіди металів, селеніди металів, силіциди металів та їхні комбінації, а також вуглець, германій, оксид заліза(Ш), суміші металів в діелектричній матриці і т.п. Оптичний діелектричний шар 54 може бути сформований на поглинальному шарі 18 за допомогою звичайного процесу осадження, такого як конденсація з парової фази (PVD), з використанням електронного пучка чи резистивного нагрівання, хімічного осадження з парової фази (CVD), плазменного хімічного осадження з парової фази (PECVD), реактивного іонного розпилювання на постійному струмі, високочастотного іонного розпилювання і т.п. Діелектричний шар формують таким чином, щоб він мав ефективну оптичну товщину, потрібну для надання оптичній структурі 50 ефекту зсуву кольору. Типово, оптичну товщину шару виражають в одиницях чвертьхвилевої оптичної товщини (QWOT) по відношенню до бажаної довжини хвилі, на якій вникає стан QWOT. Оптична товщина діелектричного шару 54 може змінюватися від приблизно 2 QWOT при розрахунковій довжині хвилі приблизно 400 нм до приблизно 9 QWOT при розрахунковій довжині хвилі приблизно 700 нм, краще, 2-6 QWOT при 400-700 нм, у залежності від бажаного кольорового зсуву. Придатні матеріали діелектричного шару 54 включають матеріали з "високим" показником заломлення, що визначається тут як такий, що перевищує приблизно 1,65, а також матеріали з "низьким" показником заломлення, що визначається тут як такий, що має значення приблизно 1,65 чи менше. Приклади придатних матеріалів з високим показником заломлення для діелектричного шару 54 включають сульфід цинку (ZnS), оксид цинку (ZnO), оксид цирконію (ZrO2), діоксид титану (ТіО2), вуглець (С), оксид індію (Іn2О3), оксид індію-олова (ІТО), пентоксид танталу (Та2О5), оксид церію (СеО2), оксид ітрію (Y2O3), оксид європію (Еи2О3), оксиди заліза, такі як подвійний оксид заліза (II) та (III) (Fe3O4) та оксид заліза(Ш) (Fe2O3), нітрид гафнію (HfN), карбід гафнію (HfC), оксид гафнію (НfО2), оксид лантану (La2O3), оксид магнію (MgO), оксид неодиму (Nd2O3), оксид празеодиму (Рr6О11), оксид самарію (Sm2O3), триоксид сурми (Sb2O3), карбід силіцію (SiC), нітрид силіцію (Si3N4), моноксид силіцію (SiO), триоксид селену (Se2O3), оксид олова (SnO2), триоксид вольфраму (WO3), їхні комбінації і т.п. Придатні матеріали з низьким показником заломлення для діелектричного шару 54 включають діоксид силіцію (SiO2), оксид алюмінію (Аl2О3), фториди металів, такі як фторид магнію (MgF2), фторид алюміній (AlF3), фторид церію (CeF3), фторид лантану (LaF3), фториди натріюалюмінію (наприклад, Na3AlF6 чи Na5Al3Fi4), фторид неодиму (NdF3), фторид самарію (SmF3), фторид барію (BaF2), фторид кальцію (CaF2), фторид літію (LiF), їхні комбінації чи будь-який інший мате 11 ріал з низьким показником заломлення, що має значення показника заломлення приблизно 1,65 чи менше. Як матеріали з низьким показником заломлення можуть бути використані, наприклад, органічні мономери та полімери, включаючи дієни чи алкени, такі як акрилати (наприклад, . метакрилат), перфторалкени, політетрафторетилен (тефлон), фторований етилен-пропілен (FEP), їхні комбінації і т.п. Шар відбивного матеріалу 56 може бути сформований на діелектричному шарі 54 за допомогою звичайних процесів осадження, таких як PVD, розпилювання і т.п. Шар відбивного матеріалу 56, краще, сформований з товщиною приблизно 3001000 ангстрем, краще, з товщиною приблизно 5001000 ангстрем. Шар відбивного матеріалу 56, краще, складається з непрозорого металу з високою відбивною здатністю, такого як алюміній, срібло, мідь, золото, платина, ніобій, олово, їхні комбінації та сплави і т.п., у залежності від бажаних кольорових ефектів. Слід розуміти, що можуть бути використані також інші метали, такі як хром, нікель, титан, ванадій, кобальт та паладій, або можуть бути використані також кобальт-нікелеві сплави з придатною товщиною шару відбивного матеріалу 56, а також інші відбивні матеріали. Інший варіант втілення оптичної структури представлений схематично на Фігурі 5. Фігура 5 зображує оптичну структуру 60, яка має поверхневу рельєфну картину 24, сформовану на пропускному шарі 22, та рельєфний відбивний шар 26, розташований під певними ділянками поверхневої рельєфної картини. Пропускну речовину, що містить суспензію лусочок 64, наносять під рельєфним відбивним шаром та відкритими ділянками оптичного рельєфного зображення, яка після отвердження чи висихання утворює пропускний шар 62, що містить суспендовані лусочки 64. Індивідуальні лусочки, що використовуються, не повинні бути плоскими, як це зображено, і можуть бути будь-яким бажаним пігментом чи частинками, або можуть використовуватися з різними просторовими орієнтаціями, з метою створення бажаних оптичних ефектів. Однак, найсильніший ефект зсуву . кольору спостерігатиметься, коли лусочки мають високий коефіцієнт форми та є плоскими, так щоб вони орієнтувалися паралельно шару 22. Одним з придатних лускоподібних матеріалів з ефектом зсуву кольору для варіанта втілення за Фігурою 5 є матеріал типу, описаного в патенті США №5135812, який цілком включений сюди за посиланням. Суспендування лусочок з ефектом зсуву кольору в шарі 62 приводить до створення ефекту зсуву кольору на додаток до ефектів, що спостерігаються, через комбінацію поверхневої рельєфної картини 24 та рельєфного відбивного шару 26. Використання суспендованих лусочок замість протяжних структур, таких як зображені на Фігурі 4, створює додатковий рівень оптичних ефектів, в залежності від таких факторів, як ступінь наповнення пропускного шару 62 лусочками 64, розмір та коефіцієнт форми лусочок 64, оптичні характеристики лусочок 64, а також інші характеристики лусочок. 87281 12 Фігура 6 зображує оптичну структуру 70, подібну до оптичної структури 60, представленої на Фігурі 5, з тією відмінністю, що варіант втілення за Фігурою 6 використовує для формування пропускного шару 72 матеріал з показником заломлення, узгодженим з показником заломлення пропускного шару 22. Ефектом цього узгодження показників заломлення є ефективне "стирання" оптичної границі між шарами 22 та 72, як зображено на Фігурі 6 за допомогою пунктирної лінії. Інакше кажучи, комбінація поверхневої рельєфної картини 24 та рельєфного відбивного матеріалу 26 створює описані вище оптичні ефекти, але нанесення узгодженого за показником заломлення матеріалу 72 на рельєф 24 перешкоджатиме виявленню оптичних ефектів, асоційованих з поверхневою рельєфною картиною. Отже, на варіанті втілення, зображеному на Фігурі 6, єдиними спостережуваними оптичними ефектами на ділянці поверхневої рельєфної картини, не закритої рельєфним шаром відбивного матеріалу 26, будуть оптичні ефекти, спричинені лусочками 64, суспендованими в матеріалі 72. Слід розуміти, що використання шару матеріалу з узгодженим показником заломлення може здійснюватися у зв'язку з варіантом втілення за Фігурою 3, в результаті чого оптичні ефекти будуть спостерігатися на ділянках, де рельєфний відбивний матеріал 26 нанесений на поверхневу рельєфну картину 24, але жодних таких ефектів поверхневого рельєфу не буде спостерігатися на ділянках з відбивним матеріалом зверху поверхневої рельєфної картини. Слід розуміти, з урахуванням наведеного тут опису, що різні ефекти можуть бути одержані шляхом вибору комбінації ознак, таких як описані вище. Наприклад, можна вирішити наносити поверхневу рельєфну картину 24 лише на ділянки шару 22, або можна вирішити нанести поверхневу рельєфну картину на всю його поверхню. Можуть бути використані різні типи поверхневих рельєфних картин на різних ділянках пропускного шару 22. Різні матеріали можуть бути використані для формування різних ділянок рельєфного відбивного матеріалу 26 для одержання різних оптичних ефектів. Може бути використаний більш ніж один тип лусочок 64, а не лусочки одного складу та структури, або можна помістити один тип лусочок на одній ділянці та інший тип лусочок на іншій ділянці оптичної структури. Багатошарові пакети різних типів можуть бути використані для накладання на комбінації поверхневої рельєфної картини 24 та рельєфного відбивного матеріалу 26 з метою створення бажаних оптичних ефектів. Наприклад, тонкоплівковий оптичний пакет може включати інші оптичні покриття, такі як всі діелектричні системи, у яких спостерігаються не лише оптичні зсуви, але й інфрачервона сигнатура, яка може служити таємною захисною ознакою. Фігури 7А та 7В показують формування фольги методом гарячого штампування з використанням ознак даного винаходу. Елементи, виготовлені методом гарячого штампування, є особливо корисними для захисту документів, що потребують захисту, таких як гроші, чеки, візи, паспорти, дип 13 ломи, ідентифікаційні картки і т.п. Елементи гарячого штампування є також корисними для захисту торгових марок в області фармацевтики, косметики, електроніки, програмного забезпечення, швейних виробів чи будь-якого іншого продукту, що може бути підроблений. В останніх випадках, елемент гарячого штампування буде наноситися на коробку, контейнер чи власне виріб. Фігура 7А зображує одну форму елемента гарячого штампування 80 відповідно до даного винаходу. Для прикладу, оптична структура 40, така як зображена на Фігурі 3, може бути заключена між листовим носієм 82 і звільнюваним при нагріванні шаром 84, з одного боку, та термічно активованим адгезивом 86, з іншого боку. Фігура 7А зображує нанесення елементу гарячого штампування 80 на захищений документ 88. Фігура 7В зображує результати нанесення цієї структури, яка не лише 87281 14 забезпечує привабливий вигляд, але також має ту перевагу, що не може бути легко підроблена, оскільки для того, щоб елемент мав такі саме оптичні характеристики, як і аутентичний елемент, необхідно використати всі технології тиснення високого розрізнення, такі як, наприклад, голографія, створення рельєфного рисунку, та оптично активне покриття. Даний винахід може бути втілений в інших конкретних формах без виходу за межі обсягу чи суттєвих ознак. Описані варіанти втілення мають вважатися в усіх відношеннях тільки ілюстративними і необмежувальними. Обсяг винаходу, таким чином, визначається прикладеною формулою винаходу, а не наведеним вище описом. Всі зміни, що не виходять за межі значення та обсягу еквівалентності формули винаходу, мають вважатися такими, що входять до їхнього обсягу. 15 87281 16 17 Комп’ютерна верстка Л. Купенко 87281 Підписне 18 Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Relief reflecting optical structures

Автори англійською

Fillips Roger V., Raksha Vladimir P.

Назва патенту російською

Рельефные отражающие оптические структуры

Автори російською

Филлипс Рожер В., Ракша Владимир П.

МПК / Мітки

МПК: G03H 1/04, G07D 7/00, B42D 15/10, B44F 1/00

Мітки: відбивні, рельєфні, оптичні, структури

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/9-87281-relehfni-vidbivni-optichni-strukturi.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Рельєфні відбивні оптичні структури</a>

Подібні патенти