ЭЛЕМЕНТ ЗАЩИТЫ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ
PROTECTION ELEMENT AND METHOD OF ITS MANUFACTURING

Данное изобретение относится к элементу защиты для защиты ценных предметов. Данное изобретение относится далее к способу изготовления такого элемента защиты, а также к ценному предмету, снабженному таким элементом защиты.
Для защиты от подделки ценные предметы, например товары известных марок и ценные документы, часто снабжают элементами защиты, которые позволяют проверить подлинность ценного предмета и одновременно служат защитой от несанкционированного воспроизведения.
Существует постоянный интерес к сфере защиты ценных бумаг от подделки и от несанкционированного воспроизведения. В частности, с учетом развития современной копировальной и печатной техники становится еще труднее найти такие эффективные признаки защиты, которые даже если и не препятствуют несанкционированному воспроизведению или подделке, то, по меньшей мере, позволяют четко ее распознать.
Во многих случаях в качестве элементов защиты используют элементы с переменными оптическими свойствами, которые при различных углах наблюдения создают у наблюдателя различный видимый образ, например различное цветное изображение. Из патентного документа ЕР 0435029 А2 известен такой элемент защиты, имеющий пластикообразный слой, содержащий жидкокристаллический полимер, причем этот слой реализует выраженный эффект изменения цвета при комнатной температуре. Переменные оптические эффекты жидкокристаллических полимеров могут быть проверены чисто визуально, например при наклоне элемента защиты, и, таким образом, они легко заметны даже и для неспециалистов. Зависимость коэффициента отражения света от длины волны и поляризационные эффекты в материале также обеспечивают проверку таких элементов защиты с помощью вспомогательных средств. Однако для этого требуются относительно сложные оптические системы проверки подлинности и детектирования.
Уже давно известен способ защиты ценных документов при помощи защитных нитей, содержащих пластик, снабженный магнитным покрытием, которые, таким образом, служат машиночитаемыми признаками защиты. В патентном документе ЕР 0407550 А1 описан, например, ценный документ с внедренной в него защитной нитью, которая снабжена двоичным кодом, содержащимся на магнитном материале.
Однако поскольку такие элементы защиты не обеспечивают возможность быстрой визуальной проверки подлинности, которая требуется во многих ситуациях в повседневной жизни, было также предложено объединить машиночитаемые признаки защиты с визуально-воспринимаемыми признаками. Ценный документ с таким элементом защиты уже известен из патентного документа ЕР 0516790 А1. Раскрытая в этом документе защитная нить состоит из прозрачного слоя подложки с металлическим покрытием, в котором выполнены промежутки в форме символов или узоров, а именно так называемая инверсная надпись. Если нить находится непосредственно в бумажной массе, то эти промежутки и окружающий их металлический материал при наблюдении в отраженном свете едва различимы. Однако при наблюдении в проходящем свете прозрачные промежутки выделяются с хорошим контрастом на фоне непрозрачного окружения и, таким образом, легко заметны. В то же время элемент защиты имеет магнитное покрытие, которое расположено, например, под металлическим слоем на участках вблизи кромок нити и симметрично промежуткам вдоль направления, в котором этот элемент расположен в документе.
Принимая во внимание все это, цель данного изобретения заключается в том, чтобы предложить элемент защиты описанного выше типа, обладающий повышенной степенью защиты от подделки и в то же время свободный от недостатков, присущих его аналогам, известным из уровня техники.
Эту цель достигают посредством элемента защиты, обладающего признаками, раскрытыми в независимом пункте формулы изобретения. Способ его изготовления и ценный предмет, снабженный таким элементом защиты, раскрыты в пунктах формулы изобретения, объединенных единым изобретательским замыслом. Предметом зависимых пунктов формулы изобретения являются варианты развития данного изобретения.
Согласно настоящему изобретению элемент защиты содержит, по меньшей мере, на некоторых участках, первый слой, содержащий холестерический жидкокристаллический материал, и, по меньшей мере, на некоторых участках, второй слой, содержащий жидкокристаллический материал. Кроме того, элемент защиты содержит дополнительный слой, находящийся, по меньшей мере, на некоторых участках, снабженный машиночитаемым признаком и покрытый, по меньшей мере, на некоторых участках, первым и вторым слоями, содержащими жидкокристаллический материал.
В дополнение к новым визуально-воспринимаемым эффектам, в которых использованы свойства данной комбинации жидкокристаллических слоев, элемент защиты имеет то преимущество, что его подлинность может быть также проверена при помощи вспомогательных средств. Здесь, по сравнению с отдельными признаками защиты, повышенная степень защиты от подделки обеспечивается за счет определенного взаимного расположения на элементе защиты.
В предпочтительном варианте реализации элемент защиты содержит непрозрачный слой, находящийся, по меньшей мере, на некоторых участках. В нем могут быть выполнены первые промежутки в форме узоров и/или символов, воспринимаемые в проходящем свете в качестве первого элемента информации. В контексте данного описания термин "непрозрачный" означает непропускающий в смысле определенного сопротивления свету, например, при котором (прозрачные) промежутки, имеющиеся на непрозрачном слое, выделяются с контрастом при наблюдении в проходящем свете, но при этом также хорошо заметны эффекты, обусловленные наличием на этом слое жидкокристаллических слоев.
Чтобы дополнительно облегчить восприятие описанных далее цветовых и поляризационных эффектов слоев, содержащих жидкокристаллический материал, этот непрозрачный слой может дополнительно быть выполнен как темный, предпочтительно черный, слой. Для этого он может быть образован, например, с использованием черной печатной краски или лака черного цвета.
Предпочтительно, чтобы сам непрозрачный слой обладал дополнительно магнитной и/или электрической проводимостью и/или был люминесцентным и, таким образом, представлял собой дополнительный слой, снабженный указанным машиночитаемым признаком. Как альтернатива, непрозрачный слой может быть также отдельным слоем.
В предпочтительном варианте реализации в непрозрачном слое может быть выполнен второй элемент информации в форме вторых промежутков, отличных по размеру от первых промежутков. Эти промежутки могут образовывать, например, вместе с первым и/или вторым слоем, содержащим жидкокристаллический материал, дополнительный элемент информации, в частности в форме новой геометрической фигуры.
В предпочтительном варианте данного изобретения направление круговой поляризации света, отражаемого вторым слоем, содержащим жидкокристаллический материал, самостоятельно или совместно с первым слоем, содержащим жидкокристаллический материал, противоположно направлению круговой поляризации света, отражаемого первым слоем. Таким образом, в одном или нескольких жидкокристаллических слоях могут быть кодированы элементы информации, которые могут быть прочитаны только с использованием круговых или линейных поляризаторов. Если второй слой также образован из холестерического жидкокристаллического материала, тогда, дополнительно, можно также увеличить интенсивность всего отражаемого света, используя два противоположных направления круговой поляризации.
Согласно предпочтительному варианту реализации второй слой, содержащий жидкокристаллический материал, образует фазосдвигающий слой. Предпочтительно, чтобы второй слой для света волнового диапазона, отражаемого первым слоем, образовал, по существу, слой λ/12. Здесь второй слой предпочтительно образован из нематического жидкокристаллического материала, что упрощает изготовление оптически активных слоев благодаря анизотропии оптических свойств жидких кристаллов, состоящих из однородно ориентированных палочкообразных молекул.
Чтобы ослабить в некоторых областях действие слоя λ/2 и/или чтобы создать новые эффекты, слой λ/2 может быть также образован из нескольких подслоев, находящихся друг над другом и на некоторых участках, развернутых по ориентации в плоскости слоя друг относительно друга. Здесь такие подслои особенно эффективно формировать из двух слоев λ/4. За счет различных поворотов двух подслоев λ/4 на некоторых участках их воздействие на свет с круговой поляризацией может быть использовано систематизированным образом для создания, например, кодированных полутоновых изображений.
Согласно еще одному предпочтительному варианту данного изобретения волновой диапазон, в котором избирательно отражает свет второй слой, отличается от волнового диапазона, в котором избирательно отражает свет первый слой. Здесь второй слой предпочтительно может быть сформирован из холестерического жидкокристаллического материала. Например, может быть предусмотрено, чтобы в одном направлении наблюдения, по меньшей мере, один слой из числа первого и второго слоев отражал свет только невидимой части спектра. Как подробно будет объяснено далее, дополнительное смешение цветов спектров отраженного излучения двух слоев, содержащих холестерический жидкокристаллический материал, позволяет создавать более разнообразные и необычные эффекты изменения цвета. Здесь свет невидимой части спектра, может быть, например, излучением инфракрасного или ультрафиолетового диапазона.
Кроме того, в других вариантах реализации может быть нанесен по меньшей мере еще один дополнительный слой, содержащий холестерический жидкокристаллический материал. Предпочтительно, чтобы по меньшей мере один из слоев, содержащих жидкокристаллический материал, был выполнен в виде пигментов, введенных в связующую матрицу. Такие пигменты способом печати наносить легче, чем жидкие кристаллы из раствора, и при этом не предъявляются такие высокие требования к гладкости фона. Кроме того, для типографских красок на основе пигментов нет необходимости в отдельных действиях по обеспечению ориентации. Дополнительно, по меньшей мере один из слоев, содержащих жидкокристаллический материал, предпочтительно может быть выполнен в форме символов и/или узоров.
Кроме того, во всех описанных вариантах реализации, по меньшей мере, на некоторых участках может быть нанесен отдельный первый магнитный слой. Здесь предпочтительно, чтобы этот слой был покрыт непрозрачным слоем. Например, первый магнитный слой может быть выполнен в форме разнесенных магнитных участков, образующих код. Здесь первые и/или вторые промежутки в непрозрачном слое предпочтительно расположены на промежуточных участках, свободных от магнитного слоя. Кроме того, код может располагаться только на фрагменте участка элемента защиты. Однако первый магнитный слой может также быть выполнен в форме продольных полосок, расположенных параллельно направлению нити.
Согласно еще одному предпочтительному варианту данного изобретения имеется второй магнитный слой. Он также может быть нанесен аналогичным образом так, чтобы промежутки, заметные в проходящем свете, оставались незакрытыми. Второй магнитный слой может, например, соединять между собой магнитные участки кода.
Во всех описанных вариантах реализации, по меньшей мере, на некоторых участках может быть также нанесен отдельный электропроводящий слой. Предпочтительно, чтобы он был выполнен в виде слоя, который образован электропроводящими полосками, расположенными параллельно направлению нити, или который является практически прозрачным.
Согласно предпочтительному варианту данного изобретения дополнительно или в качестве альтернативы, по меньшей мере, на некоторых участках может быть нанесен отдельный металлический слой. Он также может иметь промежутки. Однако отдельный металлический слой может также быть нанесен непрерывно, в частности в виде трафаретного металлического слоя или в виде тонкого сплошного полупрозрачного металлического слоя. Здесь в контексте данного описания термин "полупрозрачный" или "просвечивающий" означает прозрачный в смысле определенной светопроницаемости, но в отличие от прозрачных материалов элементы, расположенные за полупрозрачным материалом, видны лишь расплывчато или вообще незаметны. Полупрозрачный металлический слой предпочтительно имеет непрозрачность от 40% до 90%. Трафаретный металлический слой может быть выполнен в форме негативного трафаретного изображения, в частности в форме прозрачных, т.е. деметаллизированных точек, в форме позитивного трафаретного изображения, в частности в форме металлических точек, или в форме линейной штриховки, в частности в форме диагональных металлических полосок.
Во всех вариантах реализации отдельный металлический слой может быть покрыт, по меньшей мере, на некоторых участках непрозрачным слоем, в частности лаком черного цвета. Здесь дополнительно к лаку черного цвета на отдельный металлический слой могут быть также нанесены участки слоя, состоящего из прозрачного лака. Кроме того, отдельный металлический слой может дополнительно обладать магнитными свойствами.
Кроме того, в описанных вариантах реализации по меньшей мере один из слоев элемента защиты может содержать, по меньшей мере, один дополнительный аутентификационный признак, например, в виде люминесцентных веществ, цветных пигментов и пигментов с эффектами, которые внедрены в соответствующий слой. Как альтернатива или дополнительно могут быть также нанесены отдельные слои, содержащие люминесцентное вещество.
Во всех описанных вариантах реализации может быть предусмотрено, чтобы слои элемента защиты были расположены на, по меньшей мере, полупрозрачном пластиковом слое.
В предпочтительном варианте реализации элемент защиты имеет форму нити или полоски, которая, по меньшей мере, частично внедрена в материал документа, например, в бумагу банкноты, или которая также может быть расположена на поверхности. Еще в одном предпочтительном варианте реализации элемент защиты образует этикетку или переводной элемент.
Данное изобретение содержит также способ изготовления элемента защиты описанного вида, в котором первый слой, содержащий холестерический жидкокристаллический материал, и второй слой, содержащий жидкокристаллический материал, наносят на подложку, так что они находятся друг над другом в участке перекрытия. Здесь каждый из двух жидкокристаллических слоев могут наносить на отдельную подложку, в частности способом печати, а затем наслаивать один на другой. Это позволяет сразу же после нанесения на подложку проверять пригодность жидкокристаллических слоев для последующей обработки и при необходимости удалять их. Как альтернатива, оба жидкокристаллических слоя могут наносить последовательно на одну и ту же подложку.
После нанесения первого и второго слоя, содержащих жидкокристаллический материал, эти слои наносят на дополнительный слой, имеющийся, по меньшей мере, на некоторых участках и снабженный машиночитаемым признаком, таким образом, что этот дополнительный слой оказывается покрыт, по меньшей мере, на некоторых участках, первым и вторым слоями, содержащими жидкокристаллический материал. На этот дополнительный слой, снабженный машиночитаемым признаком, может быть нанесен способом печати непрозрачный слой, например, перед нанесением первого и второго слоя, содержащих жидкокристаллический материал.
Данное изобретение содержит далее ценный предмет, например, товар известной марки, ценный документ или подобные им, снабженные элементом защиты описанного вида. Ценный предмет может быть, в частности, ценной бумагой, ценным документом или упаковкой продукции.
Ценными документами в контексте данного изобретения являются, в частности, банкноты, акции, удостоверения личности, кредитные карты, облигации, сертификаты, ваучеры, чеки, ценные входные билеты и другие документы, для которых существует риск несанкционированного воспроизведения, например паспорта и прочие идентификационные документы, а также элементы защиты продукции, такие как этикетки, печати, упаковка и подобные им. Далее термин «ценный предмет» охватывает все подобные предметы, документы и элементы защиты продукции. Под термином «ценная бумага» понимают еще не находящуюся в обращении заготовку ценного документа. Ценная бумага обычно представлена в квазибесконечной форме и позднее ее подвергают дальнейшей обработке.
Дальнейшие примеры реализации и преимущества данного изобретения описаны ниже со ссылками на чертежи, на которых для облегчения их понимания масштабы и пропорции не соблюдены.
На чертежах представлены:
На фиг.1 - схематическое изображение банкноты с внедренной в нее защитной нитью и прикрепленным к ней переводным элементом, каждый их которых соответствует примеру реализации данного изобретения.
На фиг.2 - общая структура слоев элемента защиты согласно данному изобретению, в сечении.
На фиг.3 - элемент защиты согласно примеру реализации данного изобретения, в сечении.
На фиг.4 - на (а) - элемент защиты в сечении согласно другому примеру реализации данного изобретения, снабженный круговым поляризатором для чтения кодированного элемента информации; а на (b) и (с) - виды этого элемента защиты при наблюдении под прямым углом через круговой поляризатор, пропускающий только свет с правой или левой круговой поляризацией.
На фиг.5 - на (а) представлен элемент защиты в сечении согласно другому примеру реализации данного изобретения, снабженный линейным поляризатором для чтения кодированного элемента информации; на (b) представлено схематическое изображение этого элемента защиты при наблюдении под прямым углом, а на (с)-(f) представлены виды этого элемента защиты при наблюдении под прямым углом через линейный поляризатор, каждый раз при его повороте на 90°.
На фиг.6 - на (а) представлен вид сверху схемы относительного расположения инверсной надписи и кода элемента защиты согласно еще одному примеру реализации данного изобретения, на (b) представлен этот элемент защиты в сечении, а на (с) и (d) представлены виды этого элемента защиты при наблюдении под прямым углом через круговой поляризатор, пропускающий только свет с правой или левой круговой поляризацией.
На фиг.7 - элемент защиты согласно еще одному примеру реализации данного изобретения, в сечении.
На фиг.8 - вид сверху элемента защиты согласно еще одному примеру реализации данного изобретения, в котором использованы и цветовые эффекты, и эффекты поляризации жидкокристаллических слоев, причем на (а) элемент защиты изображен при наблюдении на светлом фоне или в проходящем свете, на (b) - на черном фоне, на (с) - на черном фоне при наблюдении через круговой поляризатор, а на (d) - на светлом фоне при наблюдении через круговой поляризатор.
На фиг.9 - элемент защиты согласно еще одному примеру реализации данного изобретения, снабженный круговым поляризатором для чтения кодированного элемента информации.
На фиг.10 - элемент защиты согласно еще одному примеру реализации данного изобретения, в сечении.
На фиг.11 - (а) - элемент защиты в сечении согласно другому примеру реализации данного изобретения; на (b) - вид этого элемента защиты при наблюдении под прямым углом и (с) - вид при наблюдении под острым углом.
На фиг.12 - схема элемента защиты, аналогичная фиг.11, согласно другому примеру реализации данного изобретения.
На фиг.13 - принципиальная схема элементов защиты, имеющих трехслойную жидкокристаллическую структуру, в которой между двумя холестерическими жидкокристаллическими слоями расположен слой λ/2.
На фиг.14 - элемент защиты согласно принципиальной схеме, представленной на фиг.13, при освещении светом с правой круговой поляризацией.
На фиг.15 - еще один элемент защиты согласно принципиальной схеме, представленной на фиг.13, в котором слой λ/2 разделен на два подслоя λ/4.
На фиг.16 - элемент защиты согласно другому примеру реализации данного изобретения, в котором использованы и цветовые эффекты, и поляризационные эффекты жидкокристаллических слоев, причем на (а) представлена структура слоев элемента защиты, а на (b) и (с) - ситуация, возникающая при наблюдении через различные круговые поляризаторы.
Теперь изобретение будет более подробное описано далее на примере банкноты. На фиг.1 схематически представлена банкнота 1, содержащая два элемента, 2 и 6, защиты, каждый из которых образован согласно примеру реализации данного изобретения. Первый элемент защиты представляет собой защитную нить 2, которая на определенных участках 4 появляется на поверхности банкноты 1, а на участках между ними она внедрена внутрь банкноты 1. Второй элемент защиты образован прикрепленным переводным элементом 6 любой формы, который изготовлен на отдельном слое, например на пластиковой пленке, в последовательности, обратной той, как он размещен на банкноте 1.
Последующие примеры будут описаны для случая элемента защиты, имеющего форму нити. Однако в пределах объема патентной защиты данного изобретения очертания элемента защиты могут иметь любую форму, а также он может быть спроектирован как переводной элемент.
На фиг.2 представлена принципиальная структура слоев элемента 10 защиты согласно данному изобретению, в сечении. Два слоя, 13 и 14, содержащие жидкокристаллический материал, нанесены на фоновый слой 22, снабженный машиночитаемым признаком. Как подробно описано ниже, каждый из жидкокристаллических слоев 13, 14 может обладать различными, но в некоторых случаях также и одинаковыми свойствами поляризации или преломления света.
Согласно данному изобретению, по меньшей мере первый жидкокристаллический слой 13 содержит холестерический жидкокристаллический материал и избирательно отражает свет первого волнового диапазона с первым направлением круговой поляризации. Второй жидкокристаллический слой 14, который находится над первым слоем на участке перекрытия, избирательно отражает, самостоятельно или при совместном действии с первым слоем, свет второго волнового диапазона со вторым направлением круговой поляризации. Второй жидкокристаллический слой может быть образован аналогичным образом из холестерического жидкокристаллического материала или также из нематического жидкокристаллического материала, и здесь имеется только на некоторых участках в форме рисунка, например надписи или узора.
Слой 22, снабженный машиночитаемым признаком, может быть образован как непрозрачный слой, содержащий электропроводящие, магнитные, люминесцентные вещества или вещества с другими машинно-проверяемыми свойствами, или образован из этих веществ. Чтобы улучшить восприятие описанных далее цветовых и поляризационных эффектов жидкокристаллических слоев 13, 14, непрозрачный слой дополнительно может быть выполнен в виде темного, предпочтительно черного, слоя.
В дополнение к описанным выше слоям могут быть нанесены дополнительные слои, которые, однако, для облегчения понимания здесь опущены. Например, описанная выше структура слоев может быть нанесена на пленку, например, пленку из полиэтилентерефлатата (PET) с хорошим качеством поверхности. Кроме того, между жидкокристаллическими слоями могут быть нанесены ориентирующие и/или склеивающие слои, которые служат для ориентации молекул жидких кристаллов в жидкокристаллических слоях или для связи отдельных жидкокристаллических слоев и для компенсации неровностей фоновой поверхности. Аналогичным образом могут быть нанесены последующие слои, например, защитные, разделительные слои или другие вспомогательные слои.
На фиг.3 представлен элемент 20 защиты согласно примеру реализации данного изобретения, в котором на непрозрачный, предпочтительно черный слой 25 нанесен первый холестерический жидкокристаллический слой 23, а на него второй жидкокристаллический слой 24. Здесь второй жидкокристаллический слой 24 имеется только на некоторых участках в форме рисунка, например надписи или узора. В данном примере реализации непрозрачный слой 25 расположен на сплошном машиночитаемом слое 26. Он может быть образован, например, магнитным слоем или электропроводящим слоем, в частности металлическим слоем.
Чтобы изготовить элемент 20 защиты, первый и второй жидкокристаллические слои 23 и 24 могут каждый печатать на гладкой пленке из полиэтилентерефлатата (PET) с хорошим качеством поверхности. Здесь в качестве способов печати могут использовать все способы печати, которые подходят для жидкокристаллических слоев, например глубокую печать, флексографскую печать, способ нанесения покрытия ракельными ножами, наливочной машиной или шаберного мелования.
Могут проверять качество и цветовой спектр отдельных слоев и, при необходимости, устранять брак на этом этапе изготовления после сушки жидкокристаллических слоев 23, 24. Жидкокристаллические слои 23 и 24 затем наслаивают на непрозрачный слой 25 или на первый жидкокристаллический слой 23 с помощью имеющихся в продаже ламинирующих клеев. При этом гладкость поверхности влияет на степень блеска элемента защиты. Неровности фоновой поверхности, например такие, которые могут иметься в структуре типичной защитной нити 2, могут быть скомпенсированы ламинирующим клеем, что также позволит обеспечить хороший блеск для таких элементов защиты.
После приклеивания жидкокристаллических слоев 23 и 24 подложку могут удалять. Это могут делать, например, посредством так называемых разделительных или отделительных слоев. Такими слоями являются, в частности, УФ-лаки или воски, которые могут активизировать механическим или термическим образом. Если используют разделительные слои, то их могут формировать на поверхности таким образом, чтобы они локально содействовали или препятствовали ориентации жидких кристаллов в процессе нанесения. Посредством различной ориентации жидких кристаллов на различных участках могут выполнять рисунки в жидкокристаллических слоях в виде символов или узоров даже при нанесении сплошных слоев.
Если разделительный слой отсутствует, то для предотвращения разрыва пленки преимущественно выбирают ламинирующий клей, адгезия которого с подложкой меньше, чем его адгезия с жидкокристаллическим слоем. Также для облегчения разделения адгезия жидких кристаллов с подложкой должна быть меньше, чем адгезия жидких кристаллов с клеем. К тому же адгезия клея со слоем, на который нужно перенести систему, должна быть выше, чем адгезия жидких кристаллов с подложкой. Кроме того, она должна быть также выше, чем адгезия клея с подложкой. Перечисленные выше требования к ламинирующему клею особенно важны в том случае, когда предназначенный для перевода жидкокристаллический слой формируют с промежутками.
После того, как первый жидкокристаллический слой 23 будет нанесен на непрозрачный слой 25, второй жидкокристаллический слой 24 таким же образом наслаивают на первый жидкокристаллический слой 23, находящийся теперь на этом композиционном материале сверху.
В варианте, представленном фиг.3, также как в описанных ниже вариантах реализации, каждый жидкокристаллический слой может быть наклеен на другой, напечатан на другом слое или иным образом нанесен на другой слой, при этом, при необходимости, между слоями могут находиться ориентирующие или склеивающие слои, которые на чертежах не изображены.
На фиг.4, 5, 6, 8, 9 и 13-16 представлены другие примеры реализации данного изобретения, в которых, помимо эффекта изменения цвета, в первую очередь использованы определенные светополяризующие свойства жидкокристаллических слоев. На этих чертежах направление поляризации света местами указано дополнительными стрелками на векторах распространения света. Как обычно, тот вид круговой поляризации, при которой круговое движение, совершаемое вектором напряженности электрического поля с точки зрения наблюдателя, по направлению к которому распространяется световая волна, направлено против часовой стрелки, называется правой круговой поляризацией, а поляризация в противоположном направлении - левой круговой поляризацией.
В примере реализации на фиг.4 представлен элемент защиты 80, имеющий первый холестерический жидкокристаллический слой 82 и слой 84 λ/2, который нанесен на некоторые участки жидкокристаллического слоя 82 и содержит нематический жидкокристаллический материал (фиг.4 (а)). Нематические жидкие кристаллы могут быть использованы для изготовления оптически активных слоев, поскольку жидкие кристаллы, состоящие из палочкообразных молекул, имеют различные показатели преломления вдоль главных осей кристалла. В зависимости от соответствующим образом выбранной толщины слоя может быть сформирован слой λ/2 для волнового диапазона, в котором избирательно отражает первый жидкокристаллический слой 82.
На участках 86, не покрытых слоем 84 λ/2, первый жидкокристаллический слой 82 отражает свет с заранее выбранным направлением круговой поляризации, например, свет с левой круговой поляризацией (L). На участке 88 перекрытия двух слоев элемент 80 защиты отражает свет с противоположным направлением поляризации, в данном примере реализации - это свет с правой круговой поляризацией (R), поскольку на падающий неполяризованный свет слой 84 λ/2 воздействия не оказывает, а свет с левой круговой поляризацией. отражаемый первым жидкокристаллическим слоем 82, после прохождения слоя λ/2 меняет направление поляризации на прямо противоположное в связи с разностью хода обыкновенной и необыкновенной волны.
Без вспомогательных средств рисунок, образуемый слоем 84 λ/2, почти не заметен, поскольку элемент защиты отражает практически одинаковое количество света от участков, покрытых этим слоем, и от непокрытых участков, а направление круговой поляризации света невооруженный глаз различить не может.
Если в отличие от предыдущего случая элемент 80 защиты наблюдают через круговой поляризатор 89, который пропускает только свет с правой круговой поляризацией, то рисунок, образованный в слое 84 λ/2, выделяется с хорошим контрастом. Здесь, как представлено на фиг.4(b), фрагменты 88 изображения, покрытые слоем 84 λ/2, выглядят светлыми или окрашенными, а непокрытые фрагменты 86 изображения - темными или черными. При этом любые различия в толщине слоя λ/2 могут быть заметны для наблюдателя только лишь до некоторой степени. При использовании кругового поляризатора, пропускающего свет только с левой круговой поляризацией (фиг.4(с)), возникает инверсное (негативное) изображение. Как описано выше, круговой поляризатор 89 может быть образован, например, линейным поляризатором с последующей пластиной λ/4. Ясно, что оба жидкокристаллических слоя 82, 84 могут быть выполнены в форме рисунков.
Перечисленные выше эффекты можно наблюдать в том случае, когда нематический жидкокристаллический материал обладает ахроматической дисперсией, т.е. когда зависимость дисперсии или показателя преломления от длины волны в выбранном волновом диапазоне пренебрежимо мала. В этом случае направление вращения круговой поляризации в нематическом жидкокристаллическом слое меняется на противоположное, причем фазовый сдвиг соответствует λ/2. Если нематический жидкокристаллический материал обладает хроматической дисперсией, то фазовый сдвиг в нематическом жидкокристаллическом слое уже не равен точно λ/2 для каждой длины волны, и при этом возникает эллиптическая поляризация. В этом случае нематический слой будет выглядеть скорее темно-серым, чем черным.
2
2
Чтобы изготовить элемент 80 защиты, сначала на гладкой пленке из полиэтилентерефталата (PET) с хорошим качеством поверхности могут напечатать нематический жидкокристаллический слой 84 в форме рисунка, причем толщину слоя выбирают таким образом, чтобы образовать слой λ/2 для того волнового диапазона, в котором избирательно отражает первый жидкокристаллический слой 82. Например, жидкокристаллический слой наносят с плотностью покрытия примерно 2 г/м. После физической сушки, предназначенной для удаления растворителя, жидкокристаллический слой отверждают с образованием сетчатой структуры посредством ультрафиолетового излучения. Затем слой 82, содержащий холестерический жидкокристаллический материал, печатают без промежутков на пленке из полиэтилентерефталата (PET), покрытой на некоторых участках нематическим жидкокристаллическим материалом, например, с аналогичной плотностью покрытия, равной примерно 2 г/м. Следует понимать, что необходимое здесь количество покрытия зависит, в частности, от вида используемого лака. После физической сушки этот слой также отверждают с образованием сетчатой структуры посредством ультрафиолетового излучения.
С помощью имеющихся в продаже ламинирующих клеев двухслойную жидкокристаллическую структуру, созданную таким образом, наслаивают теперь через находящийся теперь сверху холестерический жидкокристаллический слой 82 на непрозрачный, предпочтительно черный слой 22, который в этом примере реализации дополнительно обладает электропроводностью. Такой электропроводящий черный фон может быть образован, например, слоем лака, окрашенного пигментами углеродной сажи. Как альтернатива, непрозрачный слой 22 может быть также образован черной печатной краской с магнитными пигментами. Наконец, после приклеивания. подложку могут удалить. Это могут сделать, например, посредством так называемых разделительных слоев. Такими слоями являются, в частности, УФ-лаки или воски, которые могут активизировать механическим или термическим образом. Если разделительный слой отсутствует, то вспомогательным слоем между ламинирующим клеем и пленкой из полиэтилентерефталата (PET) может служить сплошной печатный холестерический жидкокристаллический слой 82, который, тем самым, предохранит пленку от разрыва, возможного в противном случае при удалении пленки из полиэтилентерефталата (PET), в частности, при перенесении слоев с промежутками.
Еще один пример реализации данного изобретения представлен схематически на фиг.5. В элементе 90 защиты нанесены с образованием рисунка первый жидкокристаллический слой 92, содержащий холестерический жидкокристаллический материал, и на него - второй жидкокристаллический слой 94, содержащий нематический жидкокристаллический материал. Толщина слоя второго нематического жидкокристаллического слоя 94 выбрана такой, чтобы этой слой образовал приблизительно слой λ/2. В этом примере реализации непрозрачный слой 22 содержит вещество, содержащее магнитный материал, например, в виде магнитных пигментов или магнитного железа. На фиг.5(b) представлен вид этого элемента защиты в сечении по линии А-А.
Рисунок, изображенный на фиг.5(а), образованный слоем 94 λ/2 и состоящий из фрагментов 98 изображения, покрытых слоем λ/2, а также из фрагментов 96 изображения без покрытия, почти не виден без вспомогательных средств, так как элемент 90 защиты отражает практически равное количество света как на участках с покрытием, так и на участках без покрытия, а направление круговой поляризации света невооруженный глаз различить не может.
Если теперь наблюдать элемент 90 защиты через линейный поляризатор 91, то можно теперь видеть дополнительные эффекты, проявление которых связано с главной оптической осью 95 нематического жидкокристаллического материала. Конкретное значение толщины нематического жидкокристаллического слоя 94 играет довольно второстепенную роль в появлении этого дополнительного эффекта. Если линейный поляризатор 91 повернуть в положение, при котором главная оптическая ось 93 линейного поляризатора 91 коллинеарна главной оптической оси 95 нематического жидкокристаллического материала (фиг.5(с), (е)), то фрагмент 98 изображения, покрытый нематическим жидкокристаллическим слоем, или образованный им рисунок будет едва заметен. В отличие от этого, если главные оси 93 и 95 повернуть на 90° (фиг.5(d), (f)), то фрагмент 98 изображения, покрытый нематическим жидкокристаллическим слоем 94, выглядит черным.
Свет с круговой поляризацией, отражаемый холестерическим жидкокристаллическим слоем 92, представляет собой линейную комбинацию, состоящую из линейно поляризованного света. Таким образом, в ситуациях, изображенных на фиг.5(с), (е) с помощью линейного поляризатора 91 может быть видна одна часть света с круговой поляризацией, а другая часть - в ситуациях, представленных на фиг.5(d), (f). Фон, образованный фрагментами 96 изображения без покрытия, выглядит, таким образом, серым для наблюдателя практически независимо от положения линейного поляризатора.
На фиг.6 представлен общий внешний вид элемента 160 защиты, изображенного в форме нити, согласно еще одному примеру реализации данного изобретения. Для облегчения понимания код 165 (с покрытием) и промежутки 163, 164 изображены на фиг.6(а) так, только как они расположены на элементе 160 защиты друг относительно друга.
Код 165 простирается на всю ширину нити. Он состоит из участков 161, снабженных магнитным материалом, и участков 162 без магнитного слоя. В специальном варианте реализации код 165 состоит из битовых ячеек одинакового размера, которые либо заполнены магнитным материалом (т.е. двоичная "1"), либо нет (т.е. двоичный "0"). Согласно данному изобретению участки 162 без магнитного слоя кода 165 предназначены здесь для того, чтобы образовывать промежутки 163, 164, воспринимаемые в проходящем свете. Таким образом, на нити, не препятствуя друг другу, могут быть расположены и инверсная надпись, образованная промежутками 163, 164, и код 165. При этом, как и в случае нитей, которые снабжены только инверсной надписью, промежутки 163 могут быть расположены по центру нити и иметь обычный размер. Кроме того, нить обладает, помимо эффекта изменения цвета или эффекта поляризации, обусловленных жидкокристаллическими слоями 172, 174 и подробно описанных далее, таким же внешним видом, что и обычная защитная нить с инверсной надписью. Снаружи ничто не указывает на то, что на нити в то же время имеется магнитный код.
Повышенная степень защиты от подделки достигается, если промежутки 164 выполнены в форме символов микротекста, т.е. имеют значительно меньший размер, чем промежутки 163, поскольку символы микротекста если и могут быть воспроизведены, то с большим трудом. Например, промежутки 163 могут иметь размер более 1 мм, а промежутки 164 - менее 1 мм.
Если наблюдать элемент 160 защиты через круговой поляризатор, здесь не представленный, который пропускает только свет с правой круговой поляризацией, то рисунок, образованный нематическим жидкокристаллическим слоем 174, выполненном как слой λ/2, выделяется с хорошим контрастом. Здесь, как представлено на фиг.6(с), фрагменты 168 изображения, покрытые слоем 174 λ/2, выглядят светлыми или окрашенными, однако непокрытые фрагменты 166 изображения выглядят темными или черными. При использовании кругового поляризатора, пропускающего свет только с левой круговой поляризацией, появляется инверсное (негативное) изображение (фиг.6(d)). Рисунок, образованный в слое 174 λ/2, без вспомогательных средств едва различим.
Изображение этой нити в сечении по линии В-В схематически представлено на фиг.6(b). Магнитный код 165, образованный участками 161, содержащими магнитный материал, и участками 162 без магнитного материала, который полностью закрыт непрозрачным, предпочтительно, черным слоем 175, расположен в данном примере реализации на трафаретном металлическом слое 176, который, в свою очередь, нанесен на, по меньшей мере. полупрозрачный пластиковый слой 170, например на пленку из полиэтилентерефталата (PET). В данном примере реализации трафаретный металлический слой 176, видный в промежутках 163, 164 на фиг.6(а), (с), (d), представляет собой линейную штриховку 167. Это создает в металлическом слое 176 определенную полупрозрачную структуру, через которую промежутки 163, 164 видны также в проходящем свете. Аналогичный эффект может быть получен при использовании очень тонкого сплошного слоя металла.
Чтобы изготовить элемент защиты, представленный на фиг.6, на первом шаге на пластиковый материал 170 наносят металлический слой 176, что выполняют посредством нанесения через трафарет непрозрачного металлического слоя в форме линейной штриховки. Как альтернатива, очень тонкий сплошной слой металла могут также наносить способом осаждения из паровой фазы. На участках 161 на металлический слой 176 наносят магнитный код 165, который после этого покрывают непрозрачной, предпочтительно черной, печатной краской, и при этом одновременно выполняют инверсные символы, образованные промежутками 163, 164. Наконец, на последнем шаге на эту структуру слоев наносят жидкокристаллические слои 172, 174. Благодаря полупрозрачности металлического слоя промежутки 163, 164 по-прежнему видны в проходящем свете.
Ясно, что элемент защиты согласно другим вариантам реализации может содержать дальнейшие магнитные слои. В частности, элемент защиты согласно данному изобретению также особенно предпочтительно может быть объединен с магнитными кодами, например, известными из патентного документа WO 98/25236 А1.
В примере реализации на фиг.7 представлен элемент 180 защиты, имеющий первый холестерический жидкокристаллический слой 182 и второй жидкокристаллический слой 184, который, как подробно описано далее, аналогичным образом образован из холестерического материала или из нематического жидкокристаллического материала. Элемент 180 защиты дополнительно содержит нанесенный на, по меньшей мере. полупрозрачный пластиковый слой 181 металлический слой 185, на котором напечатан непрозрачный, предпочтительно черный слой 186. В данном примере реализации непрозрачный слой 186 образован защитным лаком, содержащим черные пигменты. Черные пигменты могут дополнительно представлять собой пигменты углеродной сажи. Также такой защитный лак может дополнительно обладать определенной электропроводностью и, соответственно, обеспечивать машиночитаемые признаки. Чтобы получить намагничиваемый непрозрачный слой 186, защитный лак может, кроме того, содержать магнитные пигменты. На металлический слой 185 наносят дополнительно слой 188, состоящий из прозрачного защитного лака.
Чтобы образовать промежутки 183 в форме узоров и/или символов, в частности в форме инверсной надписи, в металлическом слое 185, на котором напечатаны черный и прозрачный защитные слои 186 и 188 лака, выполняют частичную деметаллизацию одним из известных способов, например, с использованием травящего раствора. При этом участки, не снабженные защитными слоями 186, 188 лака, удаляются. Теперь на эту структуру слоев наносят жидкокристаллические слои, как описано выше, причем между этими слоями при необходимости могут быть размещены не представленные здесь ориентирующие слои или склеивающие слои.
Если элемент 180 защиты наблюдать со стороны жидкокристаллических слоев 182, 184, то металлический слой 185 виден только на участках, снабженных прозрачным защитным слоем 188 лака. Однако на участках, на которых имеется черный защитный слой 186 лака, элемент защиты реализует описанные здесь эффекты изменения цвета, которые отчетливо заметны благодаря темному фону. При наблюдении со стороны полупрозрачного пластикового слоя 181 непрозрачный металлический слой 185 виден и на участках, снабженных прозрачным защитным слоем лака 188, и на участках, снабженных черным защитным слоем лака 186.
В другом примере реализации данного изобретения элемент защиты имеет такую структуру, что совместно с жидкокристаллическими слоями промежутки в непрозрачном слое образуют дополнительный элемент информации, например новую геометрическую фигуру, причем проявляются и цветовые эффекты, и эффекты поляризации этих жидкокристаллических слоев. Теперь будет приведено описание принципиальной схемы этого примера реализации со ссылками на фиг.8(а)-(d), на которых представлен элемент 190 защиты согласно данному изобретению в различных ситуациях наблюдения.
Элемент 190 защиты имеет такую структуру слоев, последовательность слоев в которой соответствует последовательности слоев, представленной на фиг.3. Однако в данном примере реализации металлический слой 191 представляет собой тонкий полупрозрачный или трафаретный металлический слой, являющийся сплошным. На металлический слой 191 нанесен непрозрачный, предпочтительно черный слой, не изображенный на фиг.8, на котором имеется перекрывающий холестерический жидкокристаллический слой 192.
Жидкокристаллический слой 192 отчетливо выделяется в форме треугольника 194 только на участках, на которых он перекрывается с непрозрачным слоем. Фрагменты 196 изображения, покрытые одним слоем λ/2, содержащим нематический жидкокристаллический материал, обозначены на фиг.8(а) пунктирной линией и плохо заметны без вспомогательных средств, так как элемент защиты отражает практически одно и то же количество света как на участках с покрытием, так и на участках без покрытия.
Если элемент 190 защиты расположить на черном основании 198 (фиг.8(b)), то звездообразный узор, образованный холестерическим жидкокристаллическим слоем 192, проявляется практически полностью. Если же, наоборот, элемент 190 защиты наблюдать через круговой поляризатор 199, который пропускает только свет одного направления круговой поляризации, например, свет с левой круговой поляризацией, то рисунок, сформированный в нематическом жидкокристаллическом слое, образующем слой λ/2, четко выделяется в форме шестиугольника. Здесь, как представлено на фиг.9(с), фрагменты 196 изображения, покрытые слоем λ/2, выглядят темными или черными, однако, непокрытые фрагменты изображения выглядят светлыми или окрашенными. При использовании кругового поляризатора, пропускающего свет только с правой круговой поляризацией, проявляется инверсное (негативное) изображение. Ситуация, представленная на фиг.8(d), аналогична ситуации, представленной на фиг.8(с), за исключением того, что элемент 190 защиты находится здесь на светлом основании. При этом жидкокристаллический слой 192 отчетливо выделяется только на тех участках, которые перекрываются с непрозрачным слоем.
На фиг.9-16 схематично представлены другие примеры реализации данного изобретения, в которых, в частности, использованы специфические свойства жидкокристаллических слоев.
Элемент 60 защиты на фиг.9 содержит два холестерических жидкокристаллических слоя 62 и 64, которые в данном примере реализации нанесены на непрозрачный, предпочтительно черный, слой 22, снабженный машиночитаемым признаком. Конечно, данная структура слоев может содержать и последующие слои. Два жидкокристаллических слоя 62 и 64 имеют одинаковый цветовой спектр отражения, но различаются по ориентации круговой поляризации отраженного света. В то время как первый жидкокристаллический слой 62 в данном примере реализации отражает свет с левой круговой поляризацией, второй жидкокристаллический слой 64 отражает свет с правой круговой поляризацией. В отличие от этого, второй жидкокристаллический слой 64 пропускает свет с левой круговой поляризацией без существенного поглощения. Следует понимать, что указанные направления поляризации служат только для иллюстрации и в контексте данного изобретения могут быть выбраны, конечно, другие варианты.
Один из таких противоположных вариантов избирательного отражения может быть реализован, например, когда два холестерических жидкокристаллических слоя 62 и 64 формируют из одной и той же системы нематических жидких кристаллов, используя зеркально-отображающие пьезоэлектрические кристаллы с крутильным колебанием. Таким образом, в двух жидкокристаллических слоях могут быть сформированы зеркально отображенные спиралевидные структуры палочкообразных жидкокристаллических молекул так, что один слой отражает свет с правой круговой поляризацией, а другой - с левой круговой поляризацией. Цвет отражаемого жидкокристаллическими слоями света зависит, как и в описанных выше примерах реализации, от направления наблюдения и меняется при переходе от наблюдения под прямым углом к наблюдению под острым углом, например, с красного на зеленый.
В примере реализации на фиг.9 первый жидкокристаллический слой 62 имеется только на некоторых участках и выполнен в форме рисунка, например, в форме надписи или узора. Если элемент 60 защиты наблюдать без вспомогательных средств, то прежде всего проявляется эффект изменения цвета второго жидкокристаллического слоя 64. На участке 68 перекрытия двух слоев наблюдают рисунок такого же цвета, но с повышенной яркостью по сравнению с окружающими участками, так как от участка 68 перекрытия отражается свет с круговой поляризацией обоих направлений, что проиллюстрировано стрелками 70 для отраженного света.
Если теперь наблюдать элемент 60 защиты через круговой поляризатор 72, который пропускает свет только с левой круговой поляризацией, то рисунок, образуемый первым жидкокристаллическим слоем 62, выделяется по яркости с большим контрастом, так как круговой поляризатор 72 полностью блокирует свет с правой круговой поляризацией, отражаемый вторым жидкокристаллическим слоем 64. Как описано выше, такой круговой поляризатор 72 может быть образован, например, линейным поляризатором и последующей пластиной λ/4.
Следует понимать, что аналогичным образом и второй жидкокристаллический слой 64 или же оба жидкокристаллических слоя 62, 64 могут быть выполнены в форме рисунков. Соответственно, рисунок второго жидкокристаллического слоя 64 может быть сделан отчетливо различимым посредством кругового поляризатора, пропускающего свет с правой круговой поляризацией. Рисунки одного или обоих слоев могут легко быть проявлены посредством устройства наблюдения, содержащего поляризаторы обоих типов.
На фиг.10 представлен элемент 30 защиты согласно примеру реализации данного изобретения, в котором на непрозрачный, предпочтительно черный, слой 22, снабженный машиночитаемым признаком, нанесен первый холестерический жидкокристаллический слой 32, а на него второй холестерический жидкокристаллический слой 34. Благодаря взаимодействию двух жидкокристаллических слоев 32 и 34 элемент 30 защиты реализует новый эффект изменения цвета, при котором наблюдатель видит цветное изображение, цвет которого меняется при изменении направления наблюдения. При наблюдении под прямым углом элемент 30 защиты в данном примере реализации представляется наблюдателю синим/фиолетовым (отраженное излучение 301), в то время как при наблюдении под острым углом он виден в виде изображения красного цвета (отраженное излучение 302).
Этот новый вариант изменения цвета, при котором цветовой образ элемента защиты при его наклоне изменяется от коротковолнового диапазона на диапазон более длинных волн, проявляется потому, что первый жидкокристаллический слой 32 отражает синий свет (стрелка 321) в направлении наблюдения под прямым углом и более коротковолновое УФ-излучение (стрелка 322) - в направлении наблюдения под острым углом. Второй жидкокристаллический слой 34 сформирован таким образом, что он отражает инфракрасное излучение (стрелка 341) в направлении наблюдения под прямым углом и более коротковолновый красный свет (стрелка 342) - в направлении наблюдения под острым углом. Две части 321 и 342 отраженного света, лежащие за пределами видимого диапазона спектра, не оказывают никакого воздействия на цветное изображение элемента защиты, так что при наблюдении под прямым углом наблюдатель видит синее изображение 301, а при наблюдении под острым углом - более длинноволновое красное изображение 302.
Еще один пример реализации данного изобретения представлен схематически на фиг.11. В элементе 40 защиты первый холестерический жидкокристаллический слой 42 и размещенный на нем второй холестерический жидкокристаллический слой 44 нанесены на непрозрачный, предпочтительно черный, слой 22, снабженный машиночитаемым признаком. Как изображено на фиг.11(b), первый жидкокристаллический слой 42 нанесен на непрозрачный слой 22 только на некоторых участках, и по форме или очертанию участки нанесения образуют рисунок; в данном примере реализации - «герб» 46. Второй жидкокристаллический слой 44 нанесен без промежутков на первый жидкокристаллический слой 42 или на непокрытые участки непрозрачного слоя 22.
Эти два жидкокристаллических слоя сформированы таким образом, что при наблюдении элемента защиты под прямым углом (фиг.11(b)) наблюдатель ясно видит рисунок герба 46, который исчезает при наклоне элемента 40 защиты, т.е. при переходе от наблюдения под прямым углом к наблюдению под острым углом, что указано пунктирным контуром на фиг.11(с). Исчезновение рисунка герба 46 происходит благодаря тому, что при наклоне жидкокристаллический слой 42, нанесенный на некоторые участки, реализует эффект изменения цвета с синего (стрелка 421) на ультрафиолетовый (стрелка 422), в то время как второй жидкокристаллический слой 44 реализует эффект изменения цвета, при котором цвет меняется между двумя цветами видимого диапазона спектра, например с красного (стрелка 441) на зеленый (стрелка 442).
Таким образом, на участке 48 перекрытия двух слоев при наблюдении элемента 40 защиты под прямым углом возникает цветное изображение 401, которое является результатом смешивания компонент синего света 421 первого жидкокристаллического слоя 42 и красного света 441 второго жидкокристаллического слоя 44, в то время как за пределами участка перекрытия виден только красный цвет второго жидкокристаллического слоя 44. Из-за контрастности цветов отраженного изображения 401 рисунок герба 46 отчетливо выделяется для наблюдателя.
Если теперь наблюдатель наклонит элемент 40 защиты, так что он видит его под острым углом, то на участке 48 перекрытия первый жидкокристаллический слой 42 отражает в направлении наблюдателя только ультрафиолетовое излучение, лежащее вне видимого диапазона спектра. Таким образом, жидкокристаллический слой 42 не оказывает влияния на цветное изображение 402 элемента 40 защиты ни на участке 48 перекрытия, ни за его пределами. В результате при наблюдении под острым углом рисунок становится незаметным, и у наблюдателя возникает впечатление, что рисунок герба 46 исчезает при наклоне элемента 40 защиты от положения наблюдения под прямым углом.
Аналогично, может быть образован изображенный на фиг.12 элемент 50 защиты, снабженный рисунком, появляющимся при наклоне. Для этого холестерический жидкокристаллический слой 52, нанесенный на некоторых участках, сформирован таким образом, что при наклоне он реализует эффект изменения цвета с инфракрасного (стрелка 521) на красный (стрелка 522). Второй жидкокристаллический слой 54 реализует, как и в предыдущем случае, эффект изменения цвета между двумя цветами видимого диапазона спектра и меняется, например, с бирюзового (зелено-голубого) (стрелка 541) на фиолетовый (стрелка 542).
В данной комбинации рисунок 56 не заметен при наблюдении отраженного света 501 под прямым углом, поскольку от первого жидкокристаллического слоя 52 в направлении наблюдения под прямым углом отражается практически невидимое для глаза инфракрасное излучение. Только при наклоне элемента 50 защиты рисунок становится заметным для наблюдателя, так как первый жидкокристаллический слой 52 отражает тогда в направлении наблюдателя красный свет, и рисунок 56, таким образом, выделяется в отраженном свете 502 из изображения фиолетового цвета, отраженного от области вне участка 58 перекрытия.
В дальнейших примерах реализации данного изобретения элемент защиты имеет трехслойную жидкокристаллическую структуру, в которой слой λ/2 находится между двумя холестерическими жидкокристаллическими слоями, имеющими одинаковые светополяризующие свойства. Принцип этих примеров реализации теперь будет пояснен со ссылками на фиг.13.
Элемент 100 защиты содержит последовательность слоев, нанесенную на непрозрачный, предпочтительно черный, слой 22, снабженный машиночитаемым признаком, содержащую первый холестерический жидкокристаллический слой 102, слой 104 λ/2, содержащий нематический жидкокристаллический материал, и второй холестерический жидкокристаллический слой 106. Светополяризующие свойства первого и второго жидкокристаллических слоев 102 и 106 идентичны, т.е. сами по себе эти два слоя отражают свет в одном и том же заранее выбранном волновом диапазоне и с одним и тем же заранее выбранным направлением круговой поляризации. Все слои могут быть нанесены непрерывно или же только на некоторые участки с образованием различных или дополняющих друг друга рисунков, например символов или узоров.
Отражающие свойства различных возможных последовательностей слоев проиллюстрированы на фиг.13. Здесь предполагается, что два холестерических жидкокристаллических слоя 102 и 106 отражают свет с левой круговой поляризацией, а элемент защиты освещают неполяризованным светом.
На первом участке 110, на котором имеется только первый жидкокристаллический слой 102, отражается свет с левой круговой поляризацией. На втором участке 112, на котором первый жидкокристаллический слой 102 покрыт слоем 104 λ/2, элемент защиты отражает, как уже было пояснено применительно к фиг.4, свет с правой круговой поляризацией. На третьем участке 114, на котором имеются все три слоя, верхний жидкокристаллический слой 106 отражает свет с левой круговой поляризацией и пропускает свет с правой круговой поляризацией. Слой 104 λ/2 преобразует пропущенный свет в свет с левой круговой поляризацией, который затем отражается первым жидкокристаллическим слоем 102. Слой 104 λ/2 снова преобразует отраженный свет в свет с правой круговой поляризацией, который проходит через второй жидкокристаллический слой 106. Таким образом, помимо света с левой круговой поляризацией, последовательность слоев 102, 104, 106 также отражает свет с правой круговой поляризацией, как изображено на фиг.13.
На четвертом участке 116, на котором имеются только два холестерических жидкокристаллических слоя 102 и 106, верхний жидкокристаллический слой 106 отражает свет с левой круговой поляризацией. Проходящий свет с правой круговой поляризацией аналогично проходит через нижний жидкокристаллический слой 102 и поглощается черным слоем 22. Таким образом, на этом участке элемент защиты отражает только свет с левой круговой поляризацией. Это же относится и к пятому участку 118, на котором имеется только второй жидкокристаллический слой 106.
Многочисленные возможные варианты, образуемые различными последовательностями слоев, обеспечивают ряд возможных реализации элементов защиты, лишь некоторые из которых будут подробно описаны далее.
Элемент 120 защиты на фиг.14 содержит, как и описанный выше элемент 100 защиты на фиг.13, нанесенную на непрозрачный, предпочтительно черный слой 22, снабженный машиночитаемым признаком, последовательность слоев, содержащую первый холестерический жидкокристаллический слой 102, слой 104 λ/2, содержащий нематический жидкокристаллический материал, и второй холестерический жидкокристаллический слой 106. В данном примере реализации только слой 104 λ/2 выполнен в форме рисунка, в то время как первый и второй жидкокристаллические слои 102 и 106 нанесены без промежутков.
При нормальном освещении неполяризованным светом рисунок в слое 104 λ/2 выглядит того же цвета, что и окружающие его участки, но в связи с отражением света и с левой, и с правой круговой поляризацией он заметен на участках 126 даже без вспомогательных средств благодаря практически удвоенному количеству отраженного от него света. Кроме того, если элемент 120 защиты освещают через круговой поляризатор 122 светом с правой круговой поляризацией, то рисунок для наблюдателя 124 заметен с хорошим контрастом без использования других вспомогательных средств, так как свет с правой круговой поляризацией отражается на участках 126, в которых все три слоя перекрываются, в то время как на участках 128 без слоя 104 λ/2 он проходит через верхний и нижний жидкокристаллическим слои 106 и 102 и поглощается черным слоем 22.
На фиг.15 представлен элемент 130 защиты согласно еще одному примеру реализации данного изобретения, последовательность слоев которого имеет структуру, практически аналогичную таковой элемента 120 защиты фиг.14. В отличие от описанного там элемента защиты промежуточный слой 132 элемента 130 защиты образован двумя подслоями 134 и 136 λ/4, которые могут быть локально развернуты друг относительно друга по своей ориентации в плоскости слоя.
Если на фрагменте 138 участка подслои 134 и 136 не развернуты по ориентации в плоскости слоя, т.е. расположены друг над другом с поворотом на угол θ=0°, то вместе они образуют слой λ/2, который, аналогично слою 104 λ/2 в примере реализации на фиг.14, обеспечивает на фрагменте 138 участка отражение от данной последовательности слоев света с правой круговой поляризацией. На другом фрагменте 140 участка два слоя 134 и 136 λ/4 нанесены с поворотом относительно друг друга по своей ориентации в плоскости слоя на угол θ=90°, т.е. их воздействие на падающий свет с круговой поляризацией просто нейтрализуется. Таким образом, на фрагменте 140 участка - аналогично фрагменту 128 участка на фиг.14 - последовательность слоев пропускает свет с правой круговой поляризацией. который затем поглощается черным слоем 22.
Если на фрагменте 142 участка два слоя λ/4 134 и 136 развернуты относительно друг друга по своей ориентации в плоскости слоя на угол поворота θ в диапазоне от 0° до 90°, то благодаря промежуточному слою 132 последовательность слоев отражает определенную долю света с правой круговой поляризацией. С увеличением угла поворота размер отражаемой доли постепенно уменьшается. Используя различные углы поворота θ на различных участках поверхности промежуточного слоя 132, в элементе защиты можно кодировать, например, полутоновые рисунки, которые практически не видны при освещении неполяризованным светом, но которые при освещении светом с круговой поляризацией становятся заметными для наблюдателя без дополнительных вспомогательных средств в виде полутоновых изображений.
Следует понимать, что подобным образом в последовательности слоев аналогично представленной на фиг.4, но не содержащей второго холестерического жидкокристаллического слоя, слой λ/2, конечно, также можно заменить двумя подслоями λ/4. Кроме того, эти подслои λ/4 могут быть локально развернуты друг относительно друга по своей ориентации в плоскости слоя.
На фиг.16 представлен пример реализации, в котором использованы как цветовые эффекты, так и поляризующие эффекты, реализуемые жидкокристаллическими слоями. На фиг.16 (а) изображена структура элемента 150 защиты, имеющего непрозрачный, предпочтительно черный, слой 22, снабженный машиночитаемым признаком, и нанесенные на него первый холестерический жидкокристаллический слой 152 и второй холестерический жидкокристаллический слой 154.
Первый жидкокристаллический слой 152 реализует первый эффект изменения цвета, например, с зеленого на синий, и дополнительно отражает свет только с заранее выбранным направлением круговой поляризации, например, свет с правой круговой поляризацией. Второй жидкокристаллический слой 154 реализует второй эффект изменения цвета, например, с пурпурного на зеленый, и дополнительно отражает свет только с направлением круговой поляризации, противоположным отражаемому первым жидкокристаллическим слоем, в данном примере реализации это свет с левой круговой поляризацией. Если элемент 150 защиты наблюдать, когда он освещен неполяризованным светом и без вспомогательных средств, то два эффекта изменения цвета накладываются друг на друга из-за дополнительного смешивания цветов отраженного света.
Если смотреть на элемент 150 защиты через круговой поляризатор 156, который пропускает свет только с правой круговой поляризацией, то при наклоне элемента защиты можно наблюдать эффект изменения цвета только первого жидкокристаллического слоя, как проиллюстрировано на фиг.16(b). В отличие от этого через круговой поляризатор 158, который пропускает свет только с левой круговой поляризацией, виден только эффект изменения цвета второго жидкокристаллического слоя 154, как изображено на фиг.16(с). Следует понимать, что каждый из жидкокристаллических слоев 152, 154 может быть также заменен комбинацией слоя λ/2 и холестерического слоя, являющимся зеркальным отображением первоначального слоя.
Конечно, в примерах реализации, в которых использованы эффекты изменения цвета и особые свойства поляризации жидкокристаллических слоев, вместо непрозрачного, предпочтительно черного, слоя 22, снабженного машиночитаемым признаком, может быть также быть использована одна из последовательностей слоев, описанных применительно к фиг.3, 6 или 7.