МНОГОСЛОЙНОЕ ЗАЩИТНОЕ ОПТИЧЕСКОЕ ДИФРАКЦИОННО-ПОЛЯРИЗАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО, СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УКАЗАННОГО УСТРОЙСТВА, ЗАЩИЩЕННОЕ ИЗДЕЛИЕ, СОДЕРЖАЩЕЕ УКАЗАННОЕ МНОГОСЛОЙНОЕ ЗАЩИТНОЕ ОПТИЧЕСКОЕ ДИФРАКЦИОННО-ПОЛЯРИЗАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО
MULTILAYER PROTECTIVE OPTICAL DIFFRACTION-POLARIZATION DEVICE, A METHOD FOR MANUFACTURING THE SPECIFIED DEVICE, A PROTECTED PRODUCT CONTAINING THE SPECIFIED MULTILAYER PROTECTIVE OPTICAL DIFFRACTION-POLARIZATION DEVICE

Область техники
Изобретение относится к области защиты от подделки и проверки подлинности ценных документов, в частности к многослойному защитному оптическому дифракционно- поляризационному устройству для защиты ценных документов и к способу изготовления указанного защитного устройства, проявляющего дифракционные, поляризационные и дифракционно-поляризационные 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 рельефно-дифракционные и/или поляризационные структуры или голограммы, как базовые составляющие элемента защиты.
В частности, из патента RU2480550C1, опубл. 27.04.2013г., 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 (см. стр.5, строки 23-27 патента RU 2480550С1).
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, что влияет на качество и точность воспроизводимых защитных признаков.
В патенте RU 2677967С2, 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 мкм и выше: 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 первый прозрачный слой с голографической поверхностной структурой, первый металлический слой, расположенный на указанном первом прозрачном 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.
Кроме того, в данном защитном элементе предусмотрен самый крайний прозрачный слой, нанесенный на защитный элемент, который выполняет защитную роль от механических и химических повреждений лежащего под ним слоя резистивной маски, нанесенной на поверхность рельефно структурированного информационно - несущего второго металлического слоя, а его часть, расположенная в прозрачных промежутках, образованных двумя информационно - несущими металлизированными слоями обеспечивает неэффективный визуально видимый «защитный признак» в виде ее топографической пространственной формы с практически невидимым голографическим эффектом от дифракционной решетки(функция которого не следует из описания), сформированной на поверхности первого прозрачного слоя, показанного на фиг. 1.
Таким образом, 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 указанной 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. Более того, основным 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.
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.
Задача заявленного изобретения заключается в устранении недостатков вышеуказанных известных технических решений и создание нового способа изготовления защитного оптического дифракционно-поляризационного устройства, и защитного устройства, изготовленного согласно указанному способу, которое обладает несколько степеней защиты от подделки, видимые невооруженным глазом, приборно видимые и машиночитаемые признаки, и одновременно являющегося свидетельством подлинности защищаемого объекта. При этом приборно и особенно машиночитаемые признаки основываются на активном использовании компьютерной (цифровой) технологии формирования дифракционно-решеточных структур и электронно-цифровую (пиксельную) структуру считывающего устройства типа простейших бытовых или сложных промышленных ЖК устройств, например смартфонов.
Авторы изобретения создали способ изготовления многослойного, защитного дифракционно-поляризационного устройства и многослойное защитное оптическое дифракционно-поляризационное устройство с значительно улучшенными защитными свойствами, которые обеспечиваются посредством указанного способа изготовления, обеспечивающего формирование двух информационно-несущих элементов с различными дифракционно-решеточными структурами, проявляющими различные дифракционные эффекты, а также включающего оптический анизотропный слой, в котором обеспечивается предварительно заданное картинное ориентирование, что в свою очередь повышает качество дифракционных, поляризационных и дифракционно-поляризационных эффектов защитного устройства.
При этом дифракционно-решеточные структуры, сформированные в информационно-несущих элементах включают в себя дифракционные решетки и/или голограммы с двух сторон предлагаемого многослойного защитного устройства с практически идеальной пространственной точностью взаимного расположения до 5 мкм, что обеспечивается уникальной технологией, используемой авторами изобретения при изготовлении указанного защитного устройства, в результате придания одному из по меньшей мере двух металлических слоев с расположенными на нем дифракционно-решеточными 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. При этом дифракционно-решеточные структуры выполняют не только информационно - несущую роль, но и чисто технологическую роль картинного ориентирующего слоя ЖК материала, нанесенного на них.
Сущность изобретения
Согласно первому аспекту изобретения раскрывается способ изготовления многослойного, защитного, оптического, дифракционно-поляризационного 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) обеспечивают формирование первого информационно-несущего элемента, содержащего по меньшей мере одну непрозрачную металлизированную дифракционную область и по меньшей мере одну прозрачную и/или частично светопропускающую деметаллизированную область, при этом:
5а1) методом горячего тиснения, одновременно, на поверхности первого термопластичного прозрачного изотропного полимерного слоя и первого металлического слоя обеспечивают рельефное микроструктурирование поверхности первого термопластичного прозрачного изотропного полимерного слоя с нанесенным на него первым металлическим слоем с формированием дифракционных структур, содержащих высокоглубинные дифракционно-решеточные структуры и низкоглубинные дифракционно-решеточные структуры, при этом указанные структуры содержат 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, при этом в участках с высокоглубинными дифракционно-решеточными структурами обеспечивают микротрещины, расположенные вдоль штрихов по всей площади, занимаемой указанными высокоглубинными дифракционно-решеточными структурами; при этом участки первого термопластичного прозрачного изотропного полимерного слоя с нанесенным на него первым металлическим слоем, занимаемые низкоглубинными дифракционно-решеточными структурами, соответствуют по меньшей мере одной прозрачной деметаллизированной области первого информационного-несущего элемента, а участки первого термопластичного прозрачного изотропного полимерного слоя с нанесенным на него первым металлическим слоем, занимаемыми высокоглубинными дифракционно-решеточными структурами, соответствуют по меньшей мере одной непрозрачной металлизированной дифракционной области первого информационного-несущего элемента,
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 участках первого термопластичного прозрачного изотропного полимерного слоя с высокоглубинными дифракционно-решеточными структурами с обеспечением в указанных участках межмолекулярно-сшитой трехмерной структуры и c обеспечением устойчивости к деметаллизации участков первого металлического слоя с тисненными высокоглубинными дифракционно-решеточными структурами;
5а3) обеспечивают травление первого металлического слоя для обеспечения деметаллизации в участках, расположенных в области первого термопластичного прозрачного изотропного полимерного слоя, в которых сформированы низкоглубинные дифракционно-решеточные структуры;
5а4) обеспечивают обработку первого металлического слоя с участками с высокоглубинными дифракционно-решеточными структурами и с участками первого термопластичного прозрачного изотропного полимерного слоя с низкоглубинными дифракционно-решеточными структурами, деметаллизированными на этапе 5а3) с обеспечением нерастворимой единой сетчатой трехмерной структуры в деметаллизированных участках c по меньшей мере одной низкоглубинной дифракционно-решеточной структурой,
6) равномерного наносят второй термопластичный слой на всю область первого металлического слоя, и на всю площадь защитного устройства;
7) равномерно наносят на второй термопластичный прозрачный изотропный полимерный слой второй металлический слой;
8) обеспечивают формирование второго информационно-несущего элемента, содержащего по меньшей мере одну непрозрачную металлизированную дифракционную область и по меньшей мере одну прозрачную и/или частично светопропускающую деметаллизированную область, при этом:
8а) методом горячего тиснения, одновременно, на поверхности второго термопластичного прозрачного изотропного полимерного слоя и второго металлического слоя обеспечивают рельефное микроструктурирование поверхности второго термопластичного прозрачного изотропного полимерного слоя с нанесенным на него вторым металлическим слоем в виде дифракционных структур, представляющих собой высокоглубинные дифракционно-решеточные структуры, и 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, при этом участки, не занимаемыми указанными дифракционными структурами соответствуют прозрачной деметаллизованной области второго информационно-несущего элемента;
8а1) при этом сформированные на этапе 8а) по меньшей мере одна рельефная голограмма второго термопластичного прозрачного изотропного полимерного слоя полностью повторяет по меньшей мере одну рельефную голограмму второго металлического слоя;
8а2) 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.
9) равномерно наносят на второй металлический слой и по всей площади защитного устройства слой позитивного фоторезиста;
10) 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;
11) удаляют экспонированные области слоя позитивного фоторезиста на участках второго металлического слоя, соответствующих деметаллизированным участкам первого металлического слоя, через которые осуществлялось экспонирование УФ излучением ;
12) деметаллизируют второй металлический слой на удаленных экспонированных областях слоя позитивного фоторезиста, с образованием деметаллизированных прозрачных областей;
13) удаляют второй термопластичный полимерный слой в деметаллизированных областях второго металлического слоя;
14) поверх второго металлического слоя и поверхности первого термопластичного прозрачного изотропного полимерного слоя с низкоглубинными дифракционно-решеточными структурами, деметаллизированного на этапе на этапе 5а3) наносится слой поверхностно активного вещества;
15) наносят слой ЖК материала в изотропном состоянии на слой поверхностно активного вещества на всю поверхность второго металлического слоя и поверхность первого термопластичного прозрачного изотропного полимерного слоя с низкоглубинными дифракционно-решеточными структурами;
15a) переводят нанесенный на слой поверхностно активного вещества слой ЖК материала из изотропного в мезаморфное состояние, при этом слой поверхностно активного вещества выполнен так, чтобы обеспечить в слое ЖК материала, находящемся в мезоморфном состоянии, предварительно заданную картину пространственного распределения направлений оси оптической анизотропии, соответствующую предварительно заданной картине распределения направлений штрихов, в указанных дифракционных структурах, содержащих по меньшей мере одну рельефную голограмму во втором металлическом слое и деметаллизированном на этапе 5а3) участке первого термопластичного прозрачного изотропного полимерного слоя;
15b)выполняют отверждение слоя ЖК материала с переводом его в твердотельное аморфное состояние с обеспечением формирования твердотельного оптического анизотропного слоя предварительно заданной картины пространственного распределения оптической анизотропии с сохранением пространственно-картинного молекулярно ориентированного упорядоченного состояния ЖК материала;
16) наносят лаковое покрытие поверх отвержденного слоя ЖК материала в анизотропном состоянии и по всей поверхности оптического защитного устройства.
При этом пленка-носитель выполняется из полиэтилентерефталата (ПЭТ) или из полипропилена (ПП).
Разделительный слой выполняется из синтетических восковых композиций или из клеевого состава.
В способе нанесение первого термопластичного прозрачного изотропного полимерного слоя на разделительный слой осуществляют методом печати, представляющим собой один из: метода глубокой офсетной или метода флексографской печати.
При этом 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.
А 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.
В способе удаление на этапе 13) второго термопластичного полимерного слоя в деметаллизированных областях второго металлического слоя выполняют путем нанесения на него акрилового растворителя.
При этом отверждение слоя ЖК материала на этапе 15b) с переводом его в твердотельное аморфное состояние выполняют с обеспечением предварительно заданной картины пространственного распределения оптической анизотропии представляющей собой предварительно заданную картину пространственного распределения двулучепреломления.
Согласно первому аспекту изобретения, глубина канавок в высокоглубинных дифракционно-решеточных структурах составляет от 100 до 500нм, а глубина канавок в низкоглубинных дифракционно-решеточных структурах составляет от 5 до 20 нм.
При этом, сформированные на этапе первого рельефного микроструктурирования первого термопластичного прозрачного изотропного полимерного слоя, дифракционные структуры образуют картинки с различным дизайном, в зависимости от требований изготовителя.
При этом слой жидкой композиции с химико-активными добавками, нанесенный на первый металлический слой на этапе 5.а2) 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.
Кроме того, слой жидкой композиции с химико-активными добавками, нанесенный на первый металлический слой на этапе 5.а2) 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.
В способе, на этапе 5.а3) травление 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.
А второй термопластичный прозрачный изотропный полимерный слой выполняют из линейных макромолекул по меньшей мере одного из: полиуретанакрилата, эпоксиакрилата, арилакрилата, акрилата, фенолформальдегидной смолы 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 20нм..
В способе, на этапе выполнения рельефного микроструктурирования второго термопластичного прозрачного изотропного полимерного слоя, сформированные рельефные голограммы представляют собой голограммы с непозиционированными рисунками, типа обойных голограмм.
При этом, на этапе выполнения рельефного микроструктурирования второго термопластичного прозрачного изотропного полимерного слоя, сформированные рельефные голограммы имеют предварительно заданное картинное угловое и пространственное распределение штрихов, и предварительно заданную картинную величину пространственной частоты штрихов в области расположения голографических изображений и, сформированные на этапе рельефного микроструктурирования второго термопластичного прозрачного изотропного полимерного слоя, рельефные голограммы представляют собой обойные голограммы с непозиционированным рисунком и образуют картинки с различным дизайном, в зависимости от требований изготовителя.
При этом в способе, 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.
При этом этап нанесения слоя позитивного фоторезиста на второй металлический слой осуществляют методом печати, представляющим собой метод глубокой, высокой офсетной печати или метод флексографской печати.
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, водного раствора тетраметиламмония гидроксида или триметил(2-гидроксиэтил) аммоний гидроксида с фторсодержащим поверхностно-активным веществом,
2
2
3
2
2
2
При этом слой поверхностно-активного вещества выполняется из материалов на основе оксидов кремния, оксидов металлов или их смесей и комбинаций, выбранных из группы, состоящей из оксидов SiO, SiO, AlO, TiO, GeO, ZnO, в том числе их смесей и комбинаций или ZnS, а также из органических фотоанизотропных материалов, например, азокрасителя Протравного Чисто Желтого.
При этом слой поверхностно-активного вещества дополнительно cодержит в своем составе, по меньшей мере, одно органическое вещество из класса поверхностно активных веществ.
А нанесение слоя поверхностно активного вещества на второй металлический слой осуществляется методом полива или термического напыления.
При этом слой ЖК материала представляет собой лиотропный ЖК материал (ЛЖКМ) или термотропный ЖК материал (ТЖКM).
Кроме того, в способе перевод, нанесенного на слой поверхностно активного вещества, слоя ЖК материала, представляющего собой термотропный ЖК материал (ТЖКM), из изотропного состояния в мезоморфное состояние осуществляют путем понижения температуры ТЖКМ до фазового перехода.
При этом перевод, нанесенного на слой поверхностно активного вещества, слоя ЖК материала, представляющего собой термотропный ЖК материал (ТЖКМ) или лиотропный ЖК материал (ЛЖКМ), из изотропного состояния в мезоморфное состояние, осуществляют путем полного или частичного испарения растворителя из слоя ЖК материала, который предварительно добавляют в указанный слой ЖК материала.
Согласно второму аспекту изобретения заявлено многослойное защитное оптическое дифракционно-поляризационное устройство, содержащее:
пленку-носитель, и последовательно нанесенные друг на друга: первый термопластичный прозрачный изотропный полимерный слой, первый металлический слой, второй термопластичный прозрачный изотропный полимерный слой, второй металлический слой, твердотельный оптический анизотропный слой на основе ЖК материала, и лаковое покрытие, расположенное поверх по всей поверхности оптического защитного устройства;
при указанные элементы выполнены таким образом, что обеспечивается формирование по меньшей мере двух информационно-несущих элементов;
при этом первый информационно-несущий элемент содержит по меньшей мере одну непрозрачную металлизированную дифракционную область и по меньшей мере одну прозрачную и/или частично светопропускающую деметаллизированную оптически анизотропную область, и выполнен в виде по меньшей мере одной дифракционной структуры, содержащей высокоглубинные и низкоглубинные дифракционно-решеточные структуры, и сформированной в первом термопластичном прозрачном изотропном полимерном слое, и втором металлическом слое, соответственно,
при этом указанная по меньшей мере одна дифракционная структура выполнена 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 в участках с высокоглубинными дифракционно-решеточными структурами, , которые расположены вдоль штрихов по всей площади, занимаемой участками с высокоглубинными дифракционно-решеточными структурами;
-второй информационно-несущий элемент содержит по меньшей мере одну непрозрачную металлизированную дифракционную область и по меньшей мере одну прозрачную и/или частично светопропускающую деметаллизированную оптически анизотропную область, и выполнен в виде по меньшей мере одной дифракционной структуры, представляющих собой высокоглубинные дифракционно-решеточные структуры, и сформированной на втором термопластичном прозрачном изотропном полимерном слое, и втором металлическом слое, соответственно, а также содержит твердотельный оптический анизотропный слой на основе ЖК материала, нанесенного по всей поверхности второго металлического слоя, при этом указанная по меньшей мере одна дифракционная структура выполнена в виде по меньшей мере одной рельефной голограммы с предварительно заданным вторым картинным распределением направлений штрихов, глубины и периодов штрихов в указанных рельефных голограммах,
при этом дизайн по меньшей мере одной дифракционной решетки и/или рельефной голограммы первого информационного-несущего элемента отличается от дизайна по меньшей мере одной рельефной голограммы второго информационного-несущего элемента,
при этом твердотельный оптический анизотропный слой на основе ЖК материала выполнен с возможностью обеспечения предварительно заданной картины пространственного распределения оптической анизотропии с сохранением пространственно-картинного молекулярно-ориентированного упорядоченного состояния ЖК материала соответствующего предварительно заданной картине распределения направлений штрихов в указанной, по меньшей мере одной рельефной голограмме непрозрачной металлизированной дифракционной области второго информационного-несущего элемента, и по меньшей мере одной дифракционной решетке и/или рельефной голограмме в прозрачной деметаллизированной дифракционной оптически анизотропной области первого информационно-несущего элемента;
при этом первый и второй информационно-несущие элементы выполнен таким образом, что обеспечивается формирование по меньшей мере одного дифракционного признака в по меньшей мере одной непрозрачной металлизированной дифракционной области первого информационного-несущего элемента; по меньшей мере одного поляризационного признака в по меньшей мере одной прозрачной деметаллизированной оптически анизотропной области второго информационно-несущего элемента по меньшей мере одного дифракционно-поляризационного признака в по меньшей мере одной непрозрачной металлизированной дифракционной области второго информационного-несущего элемента.
В указанном защитном устройстве непрозрачные металлизированные дифракционные области первого и второго информационно-несущих элементов 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 дифракционно-поляризационного устройства.
При этом указанные непрозрачные металлизированные дифракционные области зеркально расположены с каждой стороны оптического защитного устройства и имеют одну геометрическую форму в одном местоположении.
Кроме того, дифракционные структуры, выполненные на поверхности первого термопластичного прозрачного изотропного полимерного слоя и первого металлического слоя таким образом. что пространственная картинная ориентация штрихов в указанных дифракционных структурах выполнены таким образом, что обеспечивается формирование различных по форме и физическому размеру наборов структур на непрозрачной металлизированной дифракционной области с каждой стороны защитного устройства, представляющих собой наборы или комбинации букв, цифр, шрифтов, двухмерных штрихкодов, образующих по меньшей мере один скрытый защитный признак.
В многослойном защитном оптическом дифракционно-поляризационном устройстве глубина канавок в высокоглубинных дифракционно-решеточных структурах составляет от 100 до 500нм, а глубина канавок в низкоглубинных дифракционно-решеточных структурах составляет от 5 до 20 нм.
Согласно дополнительному аспекту изобретения предусмотрено защищенное изделие, содержащее нанесенное или встроенное в нее многослойное, защитное, оптическое, дифракционно-поляризационное устройство, которое может использоваться в виде прозрачного окна в по меньшей мере части защищенного изделия и представлять собой
ценные документы, включающие ценные бумаги, банкноты, чеки, кредитные карты, марки.
Согласно еще одному аспекту изобретения заявлен ценный документ, содержащий многослойное, защитное, оптическое, дифракционно-поляризационное устройство, используемое в виде прозрачного окна в по меньшей мере части ценного документа.
Ценный документ может представлять 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 дифракционно-поляризационным устройством;
фиг.2 - схематический вид структуры в поперечном сечении по линии А-А многослойного, защитного оптического дифракционно-поляризационного устройства согласно фиг.1, представляющего собой двусторонне деметаллизированный светопропускающий анизотропный участок А-А, размещенный между двумя металлизированными дифракационно-решеточными фрагментами многослойного защитного оптического дифракционно-поляризационного устройства согласно настоящему изобретению.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Все документы, упомянутые в этой заявке, являются неотъемлемой частью описания заявки, т.е. их раскрытия являются полностью включенными в настоящее описание заявки путем ссылки.
Ссылки на элементы в единственном числе следует понимать включающими элементы во множественном числе и наоборот, если иное явно не оговорено или ясно не следует из контекста.
В этой заявке изложение пределов значений не предполагается ограничивающим, а предполагается относящимся индивидуально к любому и всем значениям, попадающим в пределы, если в этой заявке не указано иное, а каждое отдельное значение в таких пределах включается в описание изобретения, как если бы оно было индивидуально приведено в этой заявке.
Использование конкретных составов композиций материалов, используемых при изготовлении конструктивных элементов, являющихся составной частью заявленного изобретения, не ограничивается представленными примерами, а допускает использование любых других композиций с аналогичными свойствами известными для специалистов в данной области техники.
Слова «около», «приблизительно» или подобные при численном значении специалисту в данной области техники следует понимать, как показывающие отклонение, при котором обеспечивается удовлетворительная работа в предполагаемой области применения. Аналогично этому, слова, относящиеся к приближенному значению, такие как «приблизительно» или «по существу», при использовании относительно физических характеристик специалисту в данной области техники следует понимать, как выражающие пределы отклонения, при которых обеспечивается удовлетворительная работа в случае соответствующего использования, функционирования, целевого назначения или чего-либо подобного.
Пределы значений и/или числовых значений приводятся в этой заявке только для примера и не накладывают ограничений на объем описанных вариантов осуществления. Когда пределы значений приводятся, они предполагаются включающими каждое значение в пределах, как если бы оно было представлено индивидуально, однако если иное особо не оговорено. Использование любого или всех примеров, или вводного слова перед примером («например», «такой как» или подобного), приводимого в этой заявке, предназначено только для лучшего освещения вариантов осуществления и не является ограничением объема вариантов осуществления. Никакую формулировку в описании не следует толковать как показывающую какой-либо незаявленный элемент существенным при практическом применении вариантов осуществления.
В настоящем описании термины «голограмма», «дифракционная решетка» или «картинная дифракционно-решеточная структура», дифракционно-решеточная структура, используются как два равнозначных синонима, а также термины «поляризационная структура» или «картинно-поляризационная структура» используются как два равнозначных синонима.
Авторы изобретения создали способ изготовления многослойного защитного дифракционно-поляризационного устройства и многослойное защитное оптическое дифракционно-поляризационное устройство, которое обладает несколькими степенями защиты от подделки и одновременно обеспечивает дифракционные, поляризационные и дифракционно-поляризационные эффекты, видимые невооруженным глазом, видимые с помощью приборно-видимых или машиночитаемых средств, например бытовых или промышленных считывающих ЖК устройств, например смартфонов, планшетов и т.п.
Указанные дифракционные, поляризационные и дифракционно-поляризационные эффекты, обеспечиваемые заявленным защитным устройством, достигаются совокупностью технологических приемом, реализуемых при изготовлении многослойного, защитного дифракционно-поляризационного устройства, на особенностях которых необходимо остановиться для более точного понимания процессов, реализуемых в заявленном способе, которых обеспечивают совершенно новый уровень защиты от подделок.
Авторы изобретения для устранения недостатков технических решений, известных из уровня техники, в которых в процессе изготовления не в достаточной мере обеспечивается высокоточное топологическое пространственное совмещение деметаллизированной прозрачной или частично светопропускающей области и зеркально отражающей области с дифракционными структурами, что ухудшает качество хранящихся в них защитных признаков, использовали метод высокоточной микродеметаллизации (high-precision demetallisation (HPMO)) с пространственным разрешением в пределах 5 мкм 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.
Таким образом, для повышения пространственной точности совмещения между собой как двух металлизированных, так и металлизированных и деметаллизированных информационно-несущих структур авторы изобретения использовали этап высокоточной микродеметаллизации одного (первого) информационно-несущего элемента и последующее его технологического применения в качестве фотокопирующей маски при формировании другого (второго) информационно - несущего элемента при реализации массового производства многослойного защитного оптического дифракционно-поляризационного устройства согласно изобретению .
Такое решение позволило исключить из процесса изготовления защитного устройства полиграфическую маску, что значительно повысило точность приводки между собой металлизированных и деметаллизированных информационно-несущих структур (элементов) с обеих сторон защитного устройства, что составило порядка 1-2 мкм, по сравнению с известным уровнем техники (RU 2 685 791C2), где обеспечивается приводка обеих металлизированных и деметаллизированных областей защитного элемента порядка 50-100 мкм.
Кроме того, авторы изобретения, в дополнение к вышеуказанным аспектам изобретения, вместо чисто технологического применения изотропного прозрачного полимерного лака, нанесенного на металлизированную дифракционно-решеточную поверхность второго информационно-несущего элемента методом картинной полиграфической печати для деметаллизации определенных его участков, авторы предложили использовать прозрачный полимерный слой твердотельного аморфного молекулярно упорядоченного прозрачного или полупрозрачного анизотропного слоя, выполненного с возможностью ( в основном из веществ, проявляющих в определенных растворителях или в определенном температурном интервале, проявлять мезоморфные (жидкокристаллические) лиотропные или термотропные свойства.
Введение такого элемента значительно увеличивает число защитных признаков в предлагаемом защитном устройстве, вследствие использования картинно ориентированных, твердотельных оптически анизотропных слоев на основе прозрачных жидкокристаллических материалов с по меньшей мере растворенными в них, поглощающими и/или люминесцирующими анизотропными веществами. Эти картинно оптически ориентированные слои формируются в составе как минимум часть пространственно деметаллизированных или металлизированных областей защитного устройства.
Использование на поверхности дифракционно-решеточных металлизированных и/или в деметаллизированных областях защитного устройства оптически анизотропных ЖК материалов еще больше усиливает защитные признаки данного устройства путем их визуализации с применением дополнительных, например неполяризованных или поляризованных источников УФ излучения, и/или простейших поляризационных устройств типа поляризационных очков, или бытовых приборов с поляризованным свечением типа смартфонов с ЖК экраном.
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, в качестве первого термопластического прозрачного изотропного слоя, на поверхности которого методом горячего тиснения формируются рельефно-несущие структуры с голографическими изобразительными высокоглубинными дифракционно-решеточными структурами, 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 дифракционно-решеточных структур в термопластическом слое с нанесенным на него однородным по толщине исходно металлическим слоем, последний локально изменяет свою толщину в соответствие с периодическим высокоглубинным микрорельефом вследствие возникновения механических напряжений в нем.
2
Авторами изобретения было выявлено, что при определенных режимах горячего тиснения (времени, температуре и величине механического давления) и составе материала металлического слоя в тисненных областях это слоя образуются нано- и микротрещины, расположенные вдоль штрихов по всей площади, занимаемой картинными дифракционными высокоглубинными 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/см.
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 высокоглубинным микрорельефом, но и устойчивость к химическому травлению самого металлического слоя, прошитого, расположенным под ним 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 с низкоглубинными решетками микротрещины при используемых режимах тиснения не образуются и такое проникновение молекул сшивающих агентов отсутствует, что позволяет осуществить высокоточную микродеметаллизацию этих областей с последующим удалением, при необходимости, термопластического прозрачного слоя с помощью растворителя.
Все это позволяет получать защитные элементы с разрешением пространственного совмещения выше 5 мкм, т.е. равным или менее 5 мкм.
Как уже упоминалось выше, в предлагаемой заявке для получения высокоточной копии деметаллизированной области одного из оптических элементов защитного устройства предлагается использовать фотолитографическую технологию с применением в качестве фотокопирующей маски металлизированную голографическую область другого оптического элемента защитного устройства.
При этом поскольку зазор между ними практически отсутствует (как и в обычной фотолитографической технологии он не превышает 1-2 мкм), что обеспечивает совместимость границ между «металлизированная - деметаллизированная» областями порядка 1-2 мкм и значительно повышает точность формируемых дифракционных, поляризационных и дифракционно-поляризационных признаков с обеих сторон защитного устройства.
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 дифракционно-поляризационное 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.
1
1
2
2,
1
1
2
При этом многослойное защитное оптическое дифракционно-поляризационное устройство 12 включает в своем составе по меньшей мере два информационно-несущих оптических элемента, 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 14 и по меньшей мере одну прозрачную и/или частично светопропускающую деметаллизированную оптически анизотропную область 15. Второй информационно-несущий элемент представляет собой по меньшей мере одну непрозрачную металлизированную дифракционную область 14 и по меньшей мере одну прозрачную и/или частично светопропускающую деметаллизированную оптически анизотропную область 15такую же по топологии, как область 15. При этом непрозрачные металлизированные дифракционные области 14, 14 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 дифракционно-поляризационного устройства 12.
1
2
1
2
При этом указанные непрозрачные металлизированные дифракционные области 14, 14, зеркально расположены с каждой стороны оптического защитного устройства 12 и имеют одну геометрическую форму в одном местоположении. Каждая из двух непрозрачных металлизированных дифракционных областей 14, 14 представляет собой высокоглубинно 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.
1
2
1
При этом поверхности непрозрачных металлических дифракционных областей 14, 14выполнены рельефно-структурированными. При этом непрозрачные металлические дифракционные области 14 структурированы в виде набора высокоглубинных дифракционно-решеточных 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 100 -500 нм и заданной формой их профиля пределах этих канавок.
2
При этом непрозрачные металлические дифракционные области 14 структурированы в виде набора высокоглубинных дифракционно-решеточных 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 100-500 нм и заданной формой их профиля пределах этих канавок.
При этом сформированные на разных сторонах защитного устройства первый и второй информационно-несущие элементы, размещенные на металлических слоях, 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 информационно-несущего элемента.
1
2
2
1
2
1
1
2
При этом прозрачные и/или частично светопропускающие оптически анизотропные области 15, 15представляют собой стороны единого деметаллизированного информационно-несущего пространства. При этом на каждой стороне оптического защитного устройства 12, площадь S, занимаемая указанными прозрачными оптически анизотропными областями 15, 15 равна разности общей площади S, занимаемой одной стороной защитного устройства 12 и площади S, занимаемой непрозрачной металлизированной дифракционной областью 14, 14 т.е. на каждой стороне многослойного, защитного оптического дифракционно-поляризационного устройства 12 будет выполняться следующее соотношение:
2
1
S=S-S.
1
2
1
2
На фиг.2 представлен схематический вид структуры в поперечном сечении по линии А-А многослойного, защитного оптического дифракционно-поляризационного устройства 12 (далее как защитное устройство) согласно фиг.1, представляющего собой двусторонне деметаллизированный светопропускающий оптически анизотропный участок А-А областей 15, 15, размещенных между непрозрачными металлизированными дифракционными областями 14, 14 многослойного защитного оптического дифракционно-поляризационного устройства 12 согласно настоящему изобретению.
1
1
2
2
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 (14+15) (см. фиг.1), а второй термопластичный прозрачный изотропный полимерный слой 25 и второй металлический слои 26, а также твердотельный оптический анизотропный слой 27 на основе ЖК материала обеспечивают формирование второго информационно-несущего элемента, состоящего из областей (14+15) (см. фиг.1).
На несущей, например полиэтилентерефталатной (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 дифракционно-поляризационное 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.
1
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, занимаемые высокоглубинными дифракционно-решеточными структурами, обозначены как 23а, 23с на первом полимерном слое 23 и участками 24а и 24с на первом металлическом слое, соответственно. При этом указанные высокоглубинные дифракционно-решеточные структуры содержат по меньшей мере одну дифракционную решетку и/или по меньшей мере одну рельефную голограмму с предварительно заданным первым картинным распределением направлений штрихов, глубиной в пределах 100-500 нм и периодом штрихов в 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 14, в том числе содержащих скрытые цветные защитные признаки.
1
2
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 14и 14 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.
1
1
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 14 . При этом глубина канавок между штрихами в высокоглубинных дифракционно-решеточных структурах на участках 23а и 23с составляет от 100 нм до 500 нм. Участки 23b слоя 23, условно расположенные между участками 23а и 23с и занимаемыми низкоглубинными дифракционно-решеточными структурами представляют собой прозрачную деметаллизированную решеточную поверхность с глубиной канавок между штрихами не более 20 нм, условно обозначенную на фиг.2, как один участок 23b, (в действительности, количество участков составляет более 2), которая соответствует области 15 на фиг.1. На поверхности первого термопластичного прозрачного полимерного слоя 23 нанесен первый металлический слой 24, состоящий из участков 24а и 24c с толщиной порядка 20 нм. При этом участки 24а и 24с, повторяют дифракционные структуры, сформированные на указанных картинных высокоглубинных дифракционных структурах в участках 23а и 23с в первом термопластичном прозрачном полимерном слое 23 с глубинами канавок между штрихами решеток, составляющими 100-500нм.
2
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 26, соответственно. Количество участков, занимаемых такими высокоглубинными дифракционно-решеточными 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, предварительно представляют собой плоскую прозрачную деметаллизированную поверхность (не показана на фиг.2), которая соответствует области 15на фиг.1. 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.
2
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 14.
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, на поверхности защитного устройства расположен твердотельный оптический анизотропный слой 27 на основе ЖК материала, содержащий участки 27а и 27с, повторяющие высокоглубинную рельефно-структурированную поверхность участков 26а и 26с второго металлического слоя 26 и участки 27b, повторяющие низкоглубинную рельефно структурированную поверхность участков 23b первого деметаллизированного полимерного слоя
При этом те и другие, высокоглубинные и низкоглубинные пространственные картинно-ориентированные по направлению штрихов дифракционно-решеточные поверхностные структуры в слоях 23 и 26, обеспечивают формирование картинно ориентированной по направлению оптической оси анизотропии в объеме нанесенного них слоя ЖК материала 27. Образование анизотропной структуры происходит в объеме ЖК материала первоначально в мезоморфном состоянии, а затем сохраняется при переводе ЖК слоя в твердотельное аморфное анизотропное состояние.
Поверх оптического анизотропного слоя 27 предусмотрено лаковое покрытие 28, пространственно совпадающее с предусмотренных дизайном оптического защитного устройства 12.
Далее раскрывается способ изготовления многослойного защитного дифракционно-поляризационного устройства, содержащий следующие этапы.
1) Обеспечивают пленку-носитель 21, с нанесенным на нее разделительным слоем 22 (см. Фиг.2).
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.
3) 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 метода глубокой офсетной печати или метода 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.
4)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.
5)Обеспечивают формирование первого информационно-несущего элемента, содержащего по меньшей мере одну непрозрачную металлизированную дифракционную область и по меньшей мере одну прозрачную деметаллизированную дифракционную область, при этом:
5.а1) На поверхности первого термопластичного слоя 23 с первым металлическим слоем 24 методом горячего тиснения обеспечивают рельефное микроструктурирование поверхности первого термопластичного прозрачного изотропного полимерного слоя 23 с нанесенным на него первым металлическим слоем 24 с формированием дифракционных структур, содержащих высокоглубинные дифракционно-решеточные структуры и низкоглубинные дифракционно-решеточные структуры при одновременном формировании в первом термопластичном слое 23: участков 23а, 23b и 23с и в первом металлическом слое 24: участков 24а, 24с и 24b(на фиг.2 отсутствует). При этом участки, занимаемые высокоглубинными дифракционно-решеточными структурами обозначены как 23а, 23с, а участки, занимаемые низкоглубинными дифракционно-решеточными структурами обозначены, как 23b на первом полимерном слое 23 и участками 24а, 24с с высокоглубинными дифракционными-решеточными структурами и 24b (на фиг. 2 не показаны) с низкоглубинными дифракционно-решеточными структурами на первом металлическом слое, соответственно. При этом в участках 23а, 23с и 24а, 24с с высокоглубинными дифракционно-решеточными структурами в процессе горячего тиснения обеспечивают микротрещины, расположенные вдоль штрихов по всей площади, занимаемой указанными высокоглубинными дифракционно-решеточными структурами.
1
Количество участков, занимаемых обеими типами дифракционно-решеточных структур условно ограничено тремя участками, но их может быть более 3. Участки слоя 23, условно, расположенные между участками 23а и 23 с, т.е. 23b и занимаемыми низкоглубинными дифракционно-решеточными структурами, в дальнейшем представляют собой прозрачную деметаллизированную область 23b, которая соответствует области 15 на фиг.1.
1
1
При этом первый информационно-несущий элемент будет состоять из непрозрачной металлизированной дифракционной области 14 и прозрачной области 15, в виде деметаллизированной низкоглубинной дифракционно-решеточной области в виде 23b, выполненной из слоя 23 термопластического полимерного материала.
При этом указанные высокоглубинные и низкоглубинные дифракционно-решеточные структуры на участках 24а, 24с и 24b содержат по меньшей мере одну дифракционную решетку и/или рельефную голограмму с картинным распределением направлений штрихов, глубины и периодов штрихов в 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 100-500нм для высокоглубинных (23а и 23с; 24а,24с) и в пределах от 5 до 20 нм для низкоглубинных дифракционно-решеточных структур (23b и 24b) 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.
2
5.а2) 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. В процессе горячего тиснения с помощью никелевой матрицы-голограммы при температуре в диапазоне 90-130°С и давлении в диапазоне 3,5-4,5 кг/см обеспечивается формирование микротрещин в высокоглубинных (от 100 до 500 нм) решетках металлического слоя 24, которые отсутствуют в низкоглубинных (менее 20 нм) решетках.
5.а3) Обеспечивают обработку первого металлического слоя 24 после процесса горячего тиснения раствором химического состава, например посредством фотоинициаторов радикального катионного механизма отверждения, содержащим дубящие вещества, обеспечивающие при проникновении через микротрещины на участках 24а и 24с 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. При этом вышеуказанный раствор химического состава 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 жидкую композицию на основе фотоинициаторов, содержащих группу бензоила с заместителями с радикальным катионным механизмом отверждения, содержащих дубящие вещества, например бензофенон и его алкилпроизводные.
1
5.а 4) Обеспечивают травление участков 24b металлической области первого металлического слоя 24 посредством помещения пленки-носителя 21 со слоями 23, 24 в химический состав, например щелочной раствор, для обеспечения деметаллизации слоя 23 в участках 23b, в которых присутствуют низкоглубинные дифракционно-решеточные структуры в виде по меньшей мере одной дифракционной решетки и/или рельефной голограммы. Указанные участки соответствуют области 15(фиг.1) на защитном устройстве 12.
5.а5) Обеспечивают обработку первого металлического слоя 24 с участками 24а и 24с и деметаллизированным участком 23b раствором химического состава, например посредством фотоинициаторов радикального катионного механизма отверждения, содержащим дубящие вещества, обеспечивающие формирование нерастворимой единой сетчатой трехмерной структуры в деметаллизированном участке 23b c по меньшей мере одной дифракционной решеткой и/или рельефной голограммы.
6) Равномерно наносят на первый металлический слой 24 с участками 24а, 24с и 24b (не показан на фиг.2) второй термопластичный 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.
7) 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.
2
2
8) Обеспечивают формирование второго информационного-несущего элемента, который состоит из непрозрачной металлизированной дифракционной области 14 и прозрачной и/или частично светопропускающей оптически анизотропной области 15, в виде плоской деметаллизированной области, выполненной из слоя термопластического полимерного материала,
при этом в процессе формирования второго информационно-несущего элемента:
2
8а) Методом горячего тиснения обеспечивают рельефное микроструктурирование поверхности второго полимерного слоя 25 с нанесенным на него вторым металлическим слоем 26 посредством никелевой матрицы-голограммы со вторым предварительно заданным рельефным структурированием поверхности с формированием участков 25а и 25с и 26а, 26с в виде высокоглубинных дифракционно-решеточных структур на слоях 25 и 26, соответственно. Участки 25b слоя 25, условно расположенные между участками 25а и 25 с, и не занимаемыми дифракционно-решеточными структурами, представляют собой плоскую прозрачную деметаллизированную поверхность, которая соответствует области 15 на фиг.1. Полученные с помощью горячего тиснения посредством никелевой матрицы-голограммы дифракционно-решеточные 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 100-500 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.
2
2
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 14 и прозрачной области 15, в виде плоской деметаллизированной области, выполненной из второго слоя 25 термопластического полимерного материала.
8а1) При этом, сформированные на этапе 8а) по меньшей мере одна рельефная голограмма второго термопластичного прозрачного изотропного полимерного слоя полностью повторяет по меньшей мере одну рельефную голограмму второго металлического слоя.
8а2) 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.
9) Равномерно наносят на второй металлический слой 26 всю площадь защитного устройства 12, 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.
1
10) Равномерно экспонируют слой позитивного фоторезиста, нанесенного на второй металлический слой 26, УФ излучением в диапазоне около 300- 340 нм, 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 5. а4). При этом деметаллизированные участки первого металлического слоя 24 совпадают с деметаллизированной областью 15защитного устройства 12.
11) Удаляют экспонированные области слоя позитивного фоторезиста на участках 26b второго металлического слоя 26, соответствующих деметаллизированным участкам 24b первого металлического слоя 24, через которые осуществлялось экспонирование УФ излучением. 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.
2
12) Деметаллизируют, например, с помощью щелочного раствора, второй металлический слой 26 на участках 26b, соответствующим удаленным экспонированным областям слоя позитивного фоторезиста, с образованием деметаллизированных прозрачных областей соответствующих прозрачной области 15 защитного устройства 12.
13) Удаляют участки 25b второго термопластичного прозрачного изотропного полимерного слой 25 в местах расположения деметаллизированных прозрачных областей (участки 26b) путем его растворения растворителем на основе диметилформамида.
2
2
3
2
2
2
14) Поверх второго металлического слоя 26 и по всей поверхности защитного устройства 12 методом полива или термического напыления наносится слой поверхностно активного вещества (не обозначен на чертеже), обеспечивающего равномерность последующего формирования на нем оптически анизотропного слоя 27. Слой поверхностно активного вещества имеет толщину размером в диапазоне от мономолекулярного порядка 10 Ä до 20 Ä и выполняется из материалов на основе оксидов кремния, оксидов металлов или их смесей и комбинаций, выбранных из группы, состоящей из оксидов SiO, SiO, AlO, TiO, GeO, ZnO и других, в том числе их смесей и комбинаций или ZnS, а также из органических фотоанизотропных материалов, например, азокрасителя Протравного Чисто Желтого, а также может дополнительно cодержать в своем составе, по меньшей мере, одно органическое вещество из класса поверхностно активных веществ.
15) методом полива на слой поверхностно активного вещества наносится cлой ЖК материала в изотропном состоянии. Следует отметить, что слой 27 ЖК материала представляет собой лиотропный или термотропный материал. В настоящем описании позицией 27 обозначен слой ЖК материала, который при различных условиях может находиться в трех различных состояниях: изотропное жидкое, жидкокристаллическое и твердотельное анизотропное аморфное состояние. При этом для всех трех состояний используется одна ссылочная позиция 27. При этом слой ЖК материала, включает в своем составе, композицию, проявляющую мезоморфные (жидкокристаллические) свойства в определенной температурной области и/или в определенных растворителях с последующим его переводом первоначально в прозрачное или частично светопропускающее жидкокристаллически высоко картинно молекулярно ориентированное состояние.
В частности, более детально указанные ЖК материалы, а также их композиции и условия перехода в анизотропное состояние, раскрыты в ЕА патенте №032083B1, IPC B42D 25/328(2012.01), опубл.30.04.2019г., патентообладателем, которого является АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ "КРИПТЕН" (RU), используемом в настоящем описании, в качестве ссылки, и раскрытие указанного патента является неотъемлемой частью настоящего описания.
15а) Переводят нанесенный на слой поверхностно активного вещества слой 27 ЖК материала из изотропного состояния в мезоморфное состояние, при этом слой поверхностно активного вещества выполнен так, чтобы обеспечить в слое 27 ЖК материала в мезоморфном состоянии предварительно заданную картину пространственного распределения оптической анизотропии (направлений оптической оси и величины дихроизма поглощения и/или фазовой задержки), соответствующую предварительно заданной картине распределения направлений штрихов в дифракционно-решеточных структурах, содержащих по меньшей мере одну рельефную голограмму во втором металлическом слое 26 и деметаллиизированном участке 23b первого термопластичного слоя 23.
Кроме того, процесс перевода нанесенного на слой поверхностно активного вещества слоя 27 ЖК материала, представляющего собой термотропный ЖК материал (ТЖКM), из изотропного состояния в мезоморфное состояние, осуществляют путем понижения температуры ТЖКМ до фазового перехода, или перевод нанесенного на слой поверхностно активного вещества слоя ЖК материала, представляющего собой
термотропный ЖК материал (ТЖКМ) или лиотропный ЖК материал(ЛЖКМ),
из изотропного состояния в мезоморфное состояние, осуществляют путем полного или
частичного испарения растворителя из слоя ЖК материала, который
предварительно добавляют в указанный слой ЖК материала.
15b) Выполняют отверждение, в частности фото- или термоотверждение слоя 27 ЖК материала с переводом его в твердотельное аморфное состояние с сохранением его пространственно - картинного молекулярно ориентированного упорядоченного состояния. Таким образом слой 27 ЖК материала преобразуется в
однородный твердотельный аморфный (стеклообразный) оптически анизотропный слой 27 (далее, обозначенный, как оптический прозрачный анизотропный слой 27). Указанный слой 27 в участках 27а и 27с полностью повторяет рельефное структурирование высокоглубинных дифракционно-решеточных структур на участках 26а и 26с второго металлического слоя 26 и низкоглубинных дифракционно-решеточных структур 23b первого термопластического полимерного слоя 23. При зтом, участки 26а, 26с и 23b, наряду с информационно-несущими свойствами, обладают и технологическими свойствами, обеспечивая пространственно-картинную молекулярную ориентацию оптической оси в объеме сформированного на них аморфного анизотропного слоя 27. Указанный слой 27 имеет толщину в диапазоне от 0,2 мкм до 2 мкм.
16) Наносят лаковое покрытие 28 поверх отвержденного слоя ЖК материала в анизотропном состоянии - оптически анизотропного слоя 27 по всей поверхности оптического защитного устройства 12.
При наблюдении в поляризованном свете на отражение или «на просвет» защитного устройства 12 с таким ориентированным с помощью указанных решеток слоем 27 (27а и 27с) на основе ЖК материала наблюдаются яркие, с пространственно-картинной структурой дифракционных решеток поляризационные цветные изображения, хранящейся, например, на таких подобластях слоев 23 и 26. Изображения динамически изменяются при изменении взаимной ориентации визуализируемых оптических элементов друг относительно друга. Это существенно расширяет функциональные возможности защитного устройства 12.
Функциональные возможности еще более усиливаются при введении в состав ЖК материала растворяющихся в нем дихроичных люминесцирующих, например под УФ неполяризованным или поляризованным излучением, и/или дихроично поглощающих веществ. При этом в случае наблюдения защитного устройства в неполяризованном видимом свете участки области 15, как, например указанная на фиг. 2 подобласть 27b просматриваются как пространственно полностью прозрачными или однородно окрашенными (в зависимости от спектра поглощения красителя и/или свечения люминофора), но в поляризованном свете проявляются динамически меняющиеся люминесцирующие или поглощающие изображения при изменении направления угла наблюдения, падения и/или состояния поляризации визуализирующего излучения.
Далее будут описаны примеры получения дифракционных структур в дифракционно-поляризационных устройствах согласно изобретения (в данных примерах 1 и 2 опущены особенности нанесения слоя ЖК материала поверх защитного устройства согласно способу, описанному в настоящем раскрытии, что придает защитному устройству дополнительные защитные признаки, которые детально раскрыты выше).
Пример 1
Авторы изобретения изготовили опытные образцы защитного устройства, при изготовлении которых запись голограмм производилась на установке «Dot Matrix» лазерным излучением с длиной волны генерации 405 нм на позитивном фоторезисте с различной дозой энергии облучения (Дж/см2), путем изменения времени экспонирования, обеспечивающего разную глубину канавок , при этом были сформированы дифракционные структуры с высокоглубинными дифракционно-решеточными структурами с периодом дифракционной решетки более 200 лин/мм и глубиной канавок 100 нм, и низкоглубинные дифракционно-решеточные структуры с периодом дифракционной решетки более 200 лин/мм и глубиной канавок 5 нм.
В результате, полученный образец дифракционно-поляризационного устройства без наличия слоя ЖК материала сверху проявляет только визуально видимые отражательные или преломляющие (пропускающие) дифракционные эффекты в области расположения высокоглубинных дифракционно-решеточных структур, тогда как низкоглубинные дифракционно-решеточные структуры воспринимается только как равномерно прозрачная или отражающая область.
В поляризованном свете низкоглубинные дифракционно-решеточные структуры проявляют только поляризационные эффекты, а высококоглубинные дифракционно-решеточные структуры проявляют и дифракционно-поляризационные эффекты, что значительно улучшает защитные свойства устройства.
Пример 2
Кроме того, авторы изобретения изготовили опытные образцы защитного устройства, при изготовлении которых запись голограмм производилась на установке «Dot Matrix» лазерным излучением с длиной волны генерации 405 нм на позитивном фоторезисте с различной дозой энергии облучения (Дж/см2), путем изменения времени экспонирования, обеспечивающего разную глубину канавок , при этом были сформированы дифракционные структуры с высокоглубинными дифракционно-решеточными структурами с периодом дифракционной решетки более 200 лин/мм и глубиной канавок 500 нм, и низкоглубинные дифракционно-решеточные структуры с периодом дифракционной решетки более 200 лин/мм и глубиной канавок 20 нм. В результате, полученный образец дифракционно-поляризационного устройства проявляет без наличия слоя ЖК материала сверху дифракционные эффекты в области расположения высокоглубинных дифракционно-решеточных структур, тогда как низкоглубинные дифракционно-решеточных структуры воспринимаются только как прозрачная пропускающая или отражающая (в случае наличия металлического слоя) область без дифракции. В поляризованном свете низкоглубинные дифракционно-решеточных структуры проявляет только поляризационные эффекты, а высокоглубинные дифракционно-решеточных структуры проявляю и дифракционно-поляризационные эффекты, что значительно улучшает защитные свойства устройства.
Таким образом, благодаря разработанному авторами способу изготовления было создано многослойное защитное оптическое дифракционно-поляризационное 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.
Cледует отметить, что c точки зрения конструктивного исполнения заявленное защитное устройство состоит из двух информационно-несущих элементов:
1. включает первый прозрачный изотропный полимерный слой 23 с пространственно структурированной поверхностью в виде участков с высокоглубинными дифракционными решетками 23а и 23с с нанесенным на них металлическим слоем 24 с решетками 25а и 25с и деметаллизированный участок слоя 23 с низкокоглубинными дифракционными решетками 23b;
2. включает второй прозрачный изотропный полимерный слой 25 с пространственно структурированной поверхностью в виде участков с высокоглубинными дифракционными решетками 25а и 25с с нанесенным на них металлическим слоем 26 с решетками 26а и 26с и нанесенным на них и на всю площадь защитного устройства 12 прозрачного или частично светопропускающего оптически анизотропного слоя 27, картинно ориентированного по ориентации оптической оси в его объеме с помощью решеток 26а, 26с и 23b
Однако с точки зрения функциональности, указанное устройство можно условно представить в виде трех информационно-несущих элементов с защитными признаки.
1. Чисто дифракционные защитные признаки обеспечиваются посредством первого информационно-несущего элемента, который включает первый прозрачный изотропный полимерный слой 23 с пространственно структурированной поверхностью в виде участков с высокоглубинными дифракционными решетками 23а и 23с с нанесенным на них металлическим слоем 24 с решетками 25а и 25с и деметаллизированный участок слоя 23 с низкокоглубинными дифракционными решетками 23b.
2. Дифракционно-поляризационные признаки обеспечиваются посредством второго информационно-несущего элемента, который включает второй прозрачный изотропный полимерный слой 25 с пространственно структурированной поверхностью в виде участков с высокоглубинными дифракционными решетками 25а и 25с с нанесенным на них металлическим слоем 26 с решетками 26а и 26с и нанесенным на них первой частью прозрачного и/или частично светопропускающего оптически анизотропного слоя 27, картинно ориентированного по ориентации оптической оси в его объеме с помощью решеток 26а, 26с;
3. Чисто поляризационные признаки обеспечиваются посредством третьего информационно-несущего элемента (это обозначение сделано условно для более точного понимания природы получаемых защитных признаков), который включает вторую часть прозрачного и/или частично светопропускающего оптически анизотропного слоя 27, картинно ориентированного по ориентации оптической оси в его объеме с помощью решеток 23b первого полимерного слоя 23.
При этом предложенная конструкция защитного устройства является по существу одной из разновидностей многослойной постоянной оптической памяти с аналоговой голографической или цифро-голографической «dot-matrix» пиксельной записью информации, в том числе:
- с открытыми, визуально считываемыми моно или полихромными дифракционными защитными признаками, сформированными в дифракционных порядках изотропных дифракционных решеток формированных в первом полимерном и первом металлическом слоях;
- с визуально скрытыми, но визуализируемыми или считываемыми с помощью простейших поляризационных устройств типа смартфонов моно- или полихромными дифракционно-поляризационными защитными признаками, сформированными в дифракционных порядках анизотропных решеток на основе рельефных решеток с заполненными картинно ориентированным ЖК материалом высокоглубинными канавками, а также моно- или полихромными поляризационными защитными признаками, сформированными в нулевых (зеркально отраженных) порядках указанного набора решеток со слоем ЖК материала поверх указанных высокоглубинных канавок;
- с визуально скрытыми, но визуализируемыми или машиночитиемыми с помощью простейших поляризационных устройств типа смартфонов с моно- или полихромными поляризационными защитными признаками, сформированными в слое ЖК материала, нанесенного на дифракционных решетках с низкоглубинными канавками, не проявляющими сколь-нибудь видимый эффект дифракции.
При этом цветовая гамма визуализируемых изображений зависит от спектрального состава визуализирующего источника оптического излучения и может быть учтена при машиночитаемом способе считывания защитных признаков.
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.