ВИДИМЫЙ НАСКВОЗЬ ЗАЩИТНЫЙ ЭЛЕМЕНТ С МИКРОСТРУКТУРАМИ
SEE-THROUGH PROTECTIVE ELEMENT HAVING MICROSTRUCTURES

Изобретение относится к видимому насквозь защитному элементу для защищенных бумаг, ценных документов и подобных, содержащему по меньшей мере одну микроструктуру, внешний вид которой зависит от угла наблюдения при осмотре на просвет.
Для защиты носители данных, например, ценные или удостоверяющие документы, или другие ценные предметы, например, товары известных марок, часто снабжают защитными элементами, позволяющими проверить подлинность носителей данных и служащими в качестве защиты против несанкционированного воспроизведения. Защитные элементы могут иметь, например, форму защитной нити, внедренной в банкноту, отрывной полосы на упаковке товара, наклеенной защитной полосы, покровной пленки для банкноты со сквозным отверстием, или самонесущего переводного элемента, например этикетки или ярлыка, который в готовом виде наносят на ценный документ.
Защитные элементы с визуальными варио-эффектами, зависящими от угла наблюдения, играют особую роль в защите подлинности, так как их нельзя воспроизвести даже на самых современных копировальных аппаратах. При этом защитные элементы снабжают элементами с переменными оптическими свойствами, которые при различных углах наблюдения отображают для наблюдателя различное изображение и, в зависимости от угла наблюдения, демонстрируют, например, другой цвет или яркость и/или изменившийся графический рисунок.
Таким образом, задача настоящего изобретения - создать видимый насквозь защитный элемент описанного выше типа, в котором устранены недостатки, присущие его аналогам, известным из уровня техники. В частности, как защитное свойство, видимый насквозь защитный элемент предназначен отображать без труда читаемый набор визуальной информации, обеспечивающий высокую степень защиты от подделки и не требующий для проверки подлинности никаких специальных условий освещения.
Эта задача решается посредством видимого насквозь защитного элемента, признаки которого раскрыты в независимом пункте формулы изобретения. Ценная бумага, носитель данных и соответствующий способ изготовления раскрыты в пунктах формулы изобретения, объединенных единым изобретательским замыслом. Варианты развития настоящего изобретения раскрыты в зависимых пунктах формулы.
Согласно настоящему изобретению, по меньшей мере, одна микроструктура обобщенного варианта видимого насквозь защитного элемента образована совокупностью нескольких структурных элементов при характерном шаге сетки структуры 1 мкм или более. Кроме того, согласно настоящему изобретению, видимый насквозь защитный элемент имеет суммарную толщину 50 мкм или менее.
Совокупность нескольких структурных элементов, согласно изобретению, может быть регулярной или нерегулярной совокупностью, или совокупностью, регулярной на некоторых участках. Настоящее изобретение, следовательно, охватывает любую совокупность нескольких структурных элементов, имеющих шаг сетки структуры 1 мкм или более.
Видимый насквозь защитный элемент предпочтительно имеет прозрачную или светопроводящую основу с нанесенным на нее разметочным слоем, включающим по меньшей мере одну микроструктуру.
В принципе, для видимого насквозь защитного элемента может быть использована любая прозрачная или светопроводящая основа. При этом коэффициент пропускания должен быть, по меньшей мере, достаточно большим для того, чтобы варио-изображение, зависящее от угла наблюдения, было различимо для наблюдателя в проходящем свете. Для лучшего восприятия изображения наблюдателем допускается использование дополнительных средств освещения, даже если, согласно настоящему изобретению, толщина материала такова, что восприятие варио-изображения видимого насквозь защитного элемента возможно также без вспомогательных средств.
Соответственно, в качестве основы, в принципе, может быть выбрана бумага, в частности, хлопковая веленевая бумага. Конечно, также может быть использована бумага, содержащая полимерный материал в количестве 0-100% от общей массы.
Однако, наиболее предпочтительна полимерная основа, в частности, полимерная пленка, например, пленка, изготовленная из полиэтилена (РЕ), полиэтилена терефталата (PET), полибутилена терефталата (РВТ), полиэтилена нафталата (PEN), полипропилена (РР) или полиамида (РА). Дополнительно, пленка может быть тянутой в одном или двух направлениях. Растяжение пленки придает ей, помимо прочего, поляризационные свойства, которые могут быть использованы в качестве дополнительного защитного признака. Для задействования этих свойств, требуются вспомогательные средства, такие как поляризационные фильтры, известные специалистам в данной области техники.
Также предпочтительно, если основа является многослойным ламинатом, в частности, ламинатом из нескольких различных пленок (композитным ламинатом). При этом пленки ламината могут быть изготовлены, например, из указанных выше полимерных материалов. Такой ламинат отличается чрезвычайной стойкостью, что положительно и заметно влияет на срок службы защитного элемента. Такие многослойные материалы также могут быть использованы довольно успешно в определенных климатических регионах планеты.
Все материалы, используемые в качестве основы, могут содержать добавки, служащие в качестве удостоверяющих признаков. При этом в первую очередь следует рассматривать люминесцентные вещества, которые предпочтительно прозрачны в диапазоне видимого света, а за пределами видимого диапазона возбуждаются соответствующими вспомогательными средствами, например, ультрафиолетовым или инфракрасным источником света, порождая люминесцентное свечение, видимое или, по меньшей мере, детектируемое. Естественно, разметочный слой также может включать такие добавки, а именно, например, лаки или печатные краски, используемые для микроструктуры.
В предпочтительном варианте настоящего изобретения разметочный слой видимого насквозь защитного элемента представляет собой окрашенный слой рельефного лака, участки которого, не затронутые тиснением, т.е. не вдавленные участки, образуют структурные элементы по меньшей мере одной микроструктуры.
В другом, также предпочтительном варианте настоящего изобретения, разметочный слой видимого насквозь защитного элемента представляет собой прозрачный или полупрозрачный слой рельефного лака с углублениями, которые впоследствии заполняются окрашенным материалом и которые образуют структурные элементы, по меньшей мере, одной микроструктуры. Углубления могут иметь любую форму в сечении и в плане. Здесь и далее для этих углублений также используется термин "канавки".
В другом, также предпочтительном варианте настоящего изобретения, разметочный слой видимого насквозь защитного элемента представляет собой печатный слой, одни участки которого имеют высокий коэффициент пропускания, а другие - низкий коэффициент пропускания, причем участки с низким коэффициентом пропускания образуют структурные элементы, по меньшей мере, одной микроструктуры.
Согласно еще одному предпочтительному варианту настоящего изобретения, разметочный слой видимого насквозь защитного элемента представляет собой слой глубокой микропечати, одни участки которого имеют высокий коэффициент пропускания, а другие - низкий коэффициент пропускания, причем участки с низким коэффициентом пропускания образуют структурные элементы, по меньшей мере, одной микроструктуры. Свойства таких слоев глубокой микропечати и способы их изготовления описаны более подробно ниже.
Видимый насквозь защитный элемент предпочтительно имеет суммарную толщину 20 мкм или менее, особенно предпочтительно 3-10 мкм. Структурные элементы микроструктуры предпочтительно имеют характерный шаг сетки 5 мкм или более. Кроме того, согласно предпочтительному варианту реализации, каждый структурный элемент имеет размер 1 мкм или более, предпочтительно 3 мкм или более. Для профиля элементов узора считаются предпочтительными отношения высоты к толщине от примерно 1:5 до примерно 5:1, наиболее предпочтительно от примерно 1:1 до примерно 5:1.
Согласно варианту развития настоящего изобретения, по меньшей мере, одна из нескольких, по возможности, микроструктур представляет собой пластинчатую структуру, содержащую несколько по существу параллельных пластинок. Тогда, если защитный элемент поворачивают или наклоняют, изменяется наблюдаемый вид микроструктуры благодаря изменению направления наблюдения относительно параллельных пластинок.
Особенно предпочтительно в защитном элементе предусмотрено несколько микроструктур, образованных пластинчатыми структурами, различающимися, на выбор: ориентацией пластин, цветом, шириной, высотой, профилем и шагом рельефа, либо несколькими из указанных характеристик одновременно.
При этом, различные пластинчатые структуры предпочтительно расположены в форме узоров, символов или кода, которые проявляются, изменяются или исчезают, в частности, когда защитный элемент поворачивают или наклоняют.
Согласно другому варианту развития настоящего изобретения, по меньшей мере, одна из нескольких, по возможности, микроструктур в разметочном слое образована множеством углублений, имеющих повышенный коэффициент пропускания, так что внешний вид микроструктуры изменяется, когда защитный элемент поворачивают или наклоняют, из-за изменения направления взгляда относительно углублений. При этом, множество углублений предпочтительно расположены в форме узоров, символов или кода, которые проявляются, изменяются или исчезают, в частности, когда защитный элемент поворачивают или наклоняют.
Согласно предпочтительному варианту реализации настоящего изобретения, структурные элементы частично покрыты непрозрачным, прозрачным, светопроводящим, отражающим или поглощающим покрытием. При этом покрытие может быть однослойным или многослойным и особенно предпочтительно тонкопленочным с эффектом сдвига цвета, т.е. оптически переменным. Характерным примером однослойных тонкопленочных покрытий являются покрытия с так называемыми перламутровыми пигментами. Многослойные тонкопленочные покрытия обычно выполняют в виде полностью диэлектрических тонкопленочных структур или многослойных структур с чередованием металлов и диэлектриков. В настоящее время для многослойных тонкопленочных покрытий наиболее предпочтительны трехслойные структуры интерференционных слоев (трехслойная структура металл/диэлектрик).
Кроме того, структурные элементы могут быть частично покрыты металлическим покрытием, светопоглощающим микрофасеточным покрытием типа «мотыльковый глаз» (moth-eye) или дифракционной структурой, преломляющей существенную долю падающего света в сторону прочь от наблюдателя.
Наиболее предпочтительно структурные элементы имеют асимметричное покрытие, светопоглощающие микрофасетки или дифракционную структуру. В случае покрытия, асимметричное нанесение на структурные элементы может быть достигнуто, например, посредством осаждения паровой фазы под углом.
В еще одном предпочтительном варианте реализации настоящего изобретения видимый насквозь защитный элемент имеет прозрачную или полупрозрачную основу с первой и противолежащей второй поверхностью, причем на первую поверхность нанесена прозрачная маска в виде микроструктуры. На вторую поверхность нанесена геометрически подобная прозрачная маска с заданным боковым сдвигом 100 мкм или менее.
Прозрачная маска предпочтительно имеет рисунок в форме узоров, символов или кода, видимый при наблюдении на просвет только под определенным углом.
Особенно предпочтительно, если каждая из прозрачных масок образована непрозрачным слоем с отверстиями для прохода света, причем отверстия имеют размер менее 200 мкм, предпочтительно от примерно 3 мкм до примерно 100 мкм, и образуют рисунок в форме узоров, символов или кода. Сдвиг прозрачной маски согласован с размером отверстий и толщиной основы и составляет предпочтительно существенно меньше 100 мкм, например, около 20 мкм и менее, или даже лишь около 10 мкм и менее.
Видимый насквозь защитный элемент согласно настоящему изобретению сам предпочтительно имеет дополнительные защитные элементы, чтобы дополнительно повысить степень защиты от подделки. Например, дополнительный защитный элемент может быть прозрачным или полупрозрачным одно- или многослойным покрытием. Для дополнительного покрытия предпочтительно использовать оптически переменные слои, в частности, интерференционные слои. Специалисты в данной области техники достаточно осведомлены о полностью диэлектрических тонкопленочных структурах, многослойных структурах металл/диэлектрик и материалах, используемых для таких совокупностей интерференционных слоев.
Конечно, дополнительный защитный элемент может также являться частью видимого насквозь защитного элемента согласно настоящему изобретению, в частности, если, как в случае упомянутых выше тонкопленочных элементов, проявляющих эффект сдвига цвета, дополнительный защитный элемент (структура интерференционных слоев) расположен поверх или под микроструктурой. В любом случае, взаимоусиливающее совместное действие микроструктуры и дополнительного защитного элемента приводит к значительному повышению степени защиты от подделки и улучшению внешнего вида видимого насквозь защитного элемента согласно настоящему изобретению.
Дополнительное покрытие может быть наложено поверх или располагаться под микроструктурой видимого насквозь элемента защиты. Особенно выразительный дополнительный оптический варио-эффект может быть получен, например, если дополнительное оптически переменное покрытие расположено между прозрачной или светопроводящей основой и разметочным слоем, содержащим микроструктуру. Взаимоусиливающее совместное действие оптически переменной микроструктуры и дополнительного оптически переменного покрытия существенно повышает степень защиты от подделки видимого насквозь защитного элемента.
Дополнительное покрытие может быть машиночитаемым, по меньшей мере, на некоторых участках. Дополнительное покрытие также предпочтительно проявляет магнитные, электропроводящие или люминесцентные свойства.
Однако дополнительный защитный элемент также может предпочтительно представлять собой дифракционные узоры, кинематические или матированные узоры. Например, в качестве дифракционных узоров могут быть использованы голограммы с прозрачным или полупрозрачным металлическим слоем или диэлектрическим покрытием с высоким коэффициентом преломления. Степень защиты от подделки дополнительного защитного элемента также особенно повышается, если дополнительный защитный элемент либо наложен сверху, либо находится под микроструктурой видимого насквозь элемента защиты, либо расположен практически вплотную к микроструктуре.
Дополнительный защитный элемент может также быть выполнен в форме жидкокристаллического слоя, в частности, в виде холестерического или нематического жидкокристаллического слоя, или в форме многослойной совокупности холестерических и/или нематических жидких кристаллов. Также возможно выполнить дополнительный защитный элемент в виде печатного изображения. Печатное изображение может предпочтительно содержать печатную краску, поглощающую и/или испускающую в инфракрасном или ультрафиолетовом диапазоне длин волн (флуоресценция или фосфоресценция), что облегчает машинное детектирование. Печатное изображение может также содержать оптически переменные или радужные пигменты.
Наконец, с заявляемой микроструктурой также можно комбинировать в качестве дополнительного элемента защиты недифракционную или дифракционную структуру из линз, например, линзу Френеля.
Настоящее изобретение также охватывает способ изготовления видимого насквозь защитного элемента описанного типа, в рамках которого видимый насквозь защитный элемент снабжают по меньшей мере одной микроструктурой, внешний вид которой при осмотре на просвет зависит от угла наблюдения, причем, по меньшей мере, одна микроструктура образована совокупностью нескольких структурных элементов при характерном шаге сетки 1 мкм или более, а видимый насквозь защитный элемент имеет суммарную толщину 50 мкм или менее.
По меньшей мере, одна микроструктура образована в форме регулярной, нерегулярной или регулярной на некоторых участках совокупности нескольких структурных элементов.
В заявляемом способе на прозрачную или полупрозрачную основу предпочтительно наносят разметочный слой, в котором выполняют, по меньшей мере, одну микроструктуру.
Согласно одному варианту способа, в качестве маркировочного слоя наносят, например, печатным способом, окрашенный слой рельефного лака, а в слое рельефного лака выполняют структуру способом тиснения, таким образом, что участки, не затронутые тиснением, т.е. нерельефные участки, образуют структурные элементы, по меньшей мере, одной микроструктуры.
В другом варианте способа в качестве разметочного слоя наносят, например, печатным способом, прозрачный или светопроводящий слой рельефного лака, а в слое рельефного лака способом тиснения выполняют углубления. Углубления в слое рельефного лака затем заполняют окрашенным материалом, например, печатной краской, в результате чего заполненные углубления образуют структурные элементы, по меньшей мере, одной микроструктуры. Углубления могут иметь любую форму и в дальнейшем также называются "канавками".
В еще одном варианте способа в качестве разметочного слоя наносят печатный слой, одни участки которого имеют высокий коэффициент пропускания, а другие - низкий коэффициент пропускания, причем участки с низким коэффициентом пропускания образуют структурные элементы по меньшей мере одной микроструктуры.
В принципе, возможны различные способы, посредством которых может быть изготовлен видимый насквозь защитный элемент согласно настоящему изобретению. Следовательно, известные сами по себе способы не будут рассматриваться подробно в дальнейшем.
Однако способ глубокой микропечати указан здесь как наиболее предпочтительный вариант способа для нанесения микроструктуры на основу в следующем порядке:
a) изготавливают штамп, поверхность которого содержит совокупность возвышений и углублений в форме требующейся микроструктуры,
b) углубления в штампе заполняют отверждаемым окрашенным или бесцветным лаком,
c) основу подвергают предварительной обработке для повышения адгезии к окрашенному или бесцветному лаку,
d) штамп приводят в контакт с основой,
e) лак, находящийся в контакте с основой в углублениях штампа, отвердевает и в процессе соединяется с основой,
f) штамп отделяют от основы, при этом отвержденный лак, соединившийся с основой, вытягивается из углублений штампа.
В отношении дополнительных вариантов реализации этого способа глубокой микропечати и связанных с ним преимуществ сошлемся на германскую патентную заявку №10 2006029852.7. Раскрытое в ней изобретение входит в настоящую заявку.
Для способа глубокой микропечати особенно предпочтительно, если углубления в штампе заполняют на шаге b) лаком, отверждаемым под действием излучения, а на шаге е) лак отвердевает под действием излучения, в частности, ультрафиолетового. Кроме того, предпочтительно предварительно отверждать лак в углублениях штампа до приведения в контакт с основой на шаге d).
Микроструктура штампа предпочтительно образована структурными элементами, имеющими ширину линии от примерно 1 мкм до примерно 10 мкм. Также предпочтительно, если микроструктура штампа образована структурными элементами глубиной от примерно 1 мкм до примерно 10 мкм, предпочтительно от примерно 1 мкм до примерно 5 мкм.
В предпочтительном варианте заявляемого способа видимый насквозь защитный элемент имеет суммарную толщину 20 мкм или менее, предпочтительно от 3 мкм до 10 мкм.
Далее, по меньшей мере, одна микроструктура может представлять собой пластинчатую структуру из нескольких по существу параллельных пластин.
Как вариант, однако, также возможно, что, по меньшей мере, одна микроструктура образована в разметочном слое множеством углублений, имеющих повышенный коэффициент пропускания.
В варианте развития описанного способа, структурные элементы частично покрыты непрозрачным, прозрачным, полупрозрачным, отражающим или поглощающим покрытием, в частности, металлическим покрытием, микрофасеточной светопоглощающей или дифракционной структурой.
В другом предпочтительном варианте реализации заявляемого способа предусмотрена прозрачная или светопроводящая основа с первой и противолежащей второй поверхностью, причем на первую поверхность наносят прозрачную маску в виде микроструктуры, а на вторую поверхность наносят геометрически подобную прозрачную маску с заданным боковым сдвигом 100 мкм или менее.
При этом, в предпочтительном способе, прозрачные маски наносят одновременно на противолежащие поверхности основы. Как вариант, прозрачные маски можно также наносить на противолежащие поверхности основы последовательно. Прозрачные маски наиболее предпочтительно наносят на противолежащие стороны основы посредством описанной выше технологии глубокой микропечати.
Настоящее изобретение также относится к защищенной бумаге для изготовления защитных или ценных документов, например банкнот, чеков, удостоверений личности, сертификатов или подобных, а также к носителю данных, в частности, товару известной марки, ценному документу или подобному, если защищенная бумага или носитель данных снабжены защитным элементом описанного типа.
В результате описанных мер, видимые насквозь защитные элементы согласно настоящему изобретению достаточно тонки также для того, чтобы использовать их в сфере ценных документов, а посредством заявляемых способов их можно также рентабельно изготавливать в необходимых больших количествах. При шаге сетки структуры 1 мкм или более или размере структуры 1 мкм или более микроструктуры выглядят в значительной степени ахроматическими, т.е. без отвлекающего расщепления цветов. Оптические варио-эффекты, следовательно, без труда различимы также при неблагоприятных условиях освещенности.
Посредством видимого насквозь защитного элемента согласно настоящему изобретению предпочтительно реализуется несколько так называемых переливных эффектов (варио-изображения), которые, с одной стороны, способствуют защите от подделки, а с другой стороны, визуально привлекательны для наблюдателя. При этом видимый насквозь защитный элемент разбивается на множество участков, на которых расположены микроструктуры, демонстрирующие различные варио-эффекты, зависящие от угла наблюдения, причем могут быть реализованы переливные эффекты, которые также называются эффектами перекладки, прогона или помпы. Посредством этих эффектов, наклоняя видимый насквозь защитный элемент, наблюдатель воспринимает кажущееся движение наблюдаемого узора в силу чередования определенным образом оптических изображений.
Дополнительные примеры реализации и преимущества настоящего изобретения описаны ниже со ссылками на чертежи. Для облегчения восприятия масштабы и пропорции на чертежах не соблюдены.
На чертежах представлены:
Фиг.1 - схематическое изображение банкноты с видимым насквозь защитным элементом согласно настоящему изобретению.
Фиг.2 - поперечное сечение заявляемого видимого насквозь защитного элемента с варио-изображением.
Фиг.3 - поперечное сечение видимого насквозь защитного элемента с варио-изображением, в котором пластинки выполнены в форме трапеции.
Фиг.4 (а) и (b) - промежуточные шаги изготовления видимого насквозь защитного элемента согласно примеру реализации настоящего изобретения.
Фиг.5 - схематический вид в плане видимого насквозь защитного элемента согласно другому примеру реализации настоящего изобретения.
Фиг.6 - фрагмент банкноты с фиг.1 с заявляемым видимым насквозь защитным элементом, в котором номинал банкноты повторен в виде элемента с переменными оптическими свойствами.
Фиг.7 - поперечное сечение видимого насквозь защитного элемента согласно настоящему изобретению, структура разметочного слоя которого имеет углубления.
Фиг.8 - в качестве примера, несколько вариантов реализации углублений, которые сообщают разметочному слою тот или иной определенный повышенный коэффициент пропускания, причем на фиг.8(a) изображены углубления различной ширины и глубины, а на фиг.8(b) - углубления различных форм в плане и размеров.
Фиг.9 - видимый насквозь защитный элемент защиты согласно настоящему изобретению с симметричной пластинчатой структурой и асимметричным непрозрачным покрытием.
Фиг.10 - защитный элемент, аналогичный изображенному на фиг.9, в котором, кроме того, поверхности структурных элементов наклонены под различными углами.
Фиг.11 - защитный элемент, аналогичный изображенным на фиг.9 и фиг.10, поверхности структурных элементов которого наклонены под различными углами и имеют симметричное металлическое покрытие, причем прозрачное изображение образуется за счет вертикального направления воздействия металлической паровой фазы.
Фиг.12 - защитный элемент, аналогичный изображенному на фиг.9 - фиг.11, структурные элементы которого частично покрыты микрофасеточной светопоглощающей структурой типа «мотыльковый глаз».
Фиг.13 - видимый насквозь защитный элемент, на противолежащих поверхностях основы которого имеются прозрачные маски, расположенные с заданным сдвигом, причем рисунок прозрачных масок видим при осмотре на просвет только при определенном направлении (фиг.13(a)) наблюдения, тогда как при других направлениях (фиг.13(b)) наблюдения видимый насквозь защитный элемент выглядит непрозрачным.
Фиг.14 - схематический вид в плане видимого насквозь защитного элемента согласно еще одному примеру реализации настоящего изобретения.
Фиг.15 - поперечное сечение еще одного защитного элемента согласно изобретению, структурные элементы которого снабжены оптически переменным покрытием.
Теперь поясним изобретение, используя защитный элемент для банкноты в качестве примера. Так, на фиг.1 показано схематическое изображение банкноты 10 с видимым насквозь защитным элементом 12, имеющим варио-изображение, расположенное в прозрачной области 14, например, в окне или сквозном отверстии в банкноте 10. Сквозное отверстие может быть выполнено после изготовления основы банкноты 10, например, посредством пробивки или лазерной резки. Однако также существует возможность выполнения сквозного отверстия во время изготовления основы банкноты, как описано в патенте №WO 03/054297 А2. В этом объеме изобретение, раскрытое в патенте №WO 03/054297 А2, входит в настоящую заявку.
Как поясняется подробно в дальнейшем, варио-изображение видимого насквозь защитного элемента 12 меняет внешний вид в зависимости от направления наблюдения. Например, защитный элемент 12 может выглядеть монотонным и светлым при осмотре на просвет вертикально, тогда как при наклоне или повороте банкноты темные отметки образуют узоры, символы или код. В других вариантах осуществления отметки видны при осмотре на просвет вертикально и исчезают или изменяются, когда банкноту поворачивают или наклоняют.
Для использования видимого насквозь защитного элемента 12 в банкноте 10 или других ценных бумагах существенна его малая суммарная толщина - менее 50 мкм. Видимый насквозь защитный элемент предпочтительно имеет даже меньшую толщину слоя: всего лишь около 20 мкм или даже от около 3 мкм до 10 мкм. Настоящее изобретение предоставляет различные возможности для изготовления визуально привлекательных варио-изображений такой малой суммарной толщины.
Первая возможность для изготовления тонкого видимого насквозь защитного элемента, содержащего варио-изображение, проиллюстрирована на основе поперечного сечения защитного элемента 12 на фиг.2. В представленном примере реализации, первый тонкий слой окрашенного рельефного лака 22 наносят на прозрачную основу 20. Слою рельефного лака 22 затем придают рельеф способом тиснения таким образом, что образуется пластинчатая структура, содержащий несколько по существу параллельных отдельно расположенных пластинок 24.
При наблюдении параллельно пластинка 24, т.е. в направлении 26 наблюдения, защитный элемент 12 выглядит при осмотре на просвет по существу прозрачным. Если, напротив, наблюдатель отклоняет защитный элемент 12 от параллельного направления наблюдения, например, в направлении 28 наблюдения, то пластинки 24 блокируют вид на просвет, в результате чего защитный элемент 12 выглядит непрозрачным для наблюдателя.
Пластинчатая структура образована регулярной совокупностью нескольких пластинок 24, характерный шаг которой согласно настоящему изобретению составляет 1 мкм или более, поэтому в видимом спектральном диапазоне пластинки 24 не порождают эффект расщепления цвета из-за дифракционных эффектов, зависящих от длины волны. В примере реализации на фиг.2, интервал между соседними пластинками 24 составляет 5 мкм, а размер элемента, т.е. ширина отдельной пластинки, составляет 2,5 мкм. Высота рельефной пластинки 24 составляет 5 мкм, то есть, отношение высоты к ширине составляет 2:1. В общем случае, это отношение лежит между примерно 1:5 и примерно 5:1, предпочтительно от примерно 1:1 до примерно 5:1.
Прямоугольный профиль пластинок 24 в рельефном слое лака, изображенный на фиг.2, представляет собой идеализацию фактических пропорций. На практике, переходные зоны верхних и нижних краев пластинок до некоторой степени скруглены, а боковые грани пластинок 24 не полностью вертикальны. Также можно использовать особый вариант развития пластинок 24 в форме трапеции, с наклоном граней, отличным от 90°, как изображено, например, на фиг.3. Здесь наклон боковых граней составляет предпочтительно от примерно 70° до примерно 85°. При этом, практически, переходные зоны верхних и нижних краев полос также не вполне резко очерчены, но, скорее, несколько скруглены.
При осмотре на просвет, яркость защитного элемента 12 может быть задана в пределах обширного диапазона посредством варьирования соотношения ширины пластинок к интервалу между пластинками. Также видимый цвет можно в значительной степени свободно выбирать как цвет рельефного лака и прозрачной или светопроводящей основы.
Вместо окрашенного рельефного лака 22, на основу 20 также может быть нанесен слой бесцветного рельефного лака 32, как изображено на фиг.4. Бесцветному рельефному лаку 32 затем сначала придают рельеф с помощью штампа таким образом, что создаются углубления или канавки 34 в форме необходимого варио-изображения, как показано на фиг.4(a). Затем, для образования варио-изображения необходимого цвета, углубления 34 заполняют печатной краской 36, как показано на фиг.4(b).
Использование тиснения позволяет, помимо изготовления варио-пленок очень малой суммарной толщины, 50 мкм или менее, на том же защитном элементе также изготавливать простым способом разнонаправленные на разных участках пластинчатые структуры. Фиг.5 показывает для примера схематический вид в плане видимого насквозь защитного элемента 40 согласно дополнительному примеру реализации настоящего изобретения. Защитный элемент 40 имеет на первом участке 42 первую пластинчатую структуру, параллельные пластинки 44 которой расположены на фиг.5 вертикально. На втором участке 46 выполнена вторая пластинчатая структура, с шириной и шагом сетки пластин, идентичными первой пластинчатой структуре, однако параллельные пластинки 48 этой структуры ориентированы под прямым углом к пластинкам 44.
При осмотре вертикально на просвет, в силу одинаковой степени покрытия площади, участки 42 и 46 по своему внешнему виду практически совсем не различаются, причем защитный элемент 40 выглядит монотонным и светлым. Если защитный элемент теперь наклонить под определенным углом вправо или влево (направление 50 наклона), то наклоненные пластинки 44 блокируют обзор наблюдателю, тогда как промежутки между параллельными пластинками 48 на участках 46 позволяют видеть насквозь, как и ранее. Следовательно, для наблюдателя, светлые окружности 46 выделяются на темном фоне 42.
Если, с другой стороны, наблюдатель наклоняет защитный элемент вперед или назад (направление 52 наклона), то теперь наклоненные пластинки 48 блокируют вид насквозь, тогда как промежутки между пластинками 44 по-прежнему пропускают свет на участке 42. Наблюдатель в таком случае видит темные окружности 46 на светлом фоне 42.
В варианте реализации, дополнительно не показанном, защитный элемент с фиг.5 имеет дополнительное прозрачное или полупрозрачное, например, оптически переменное покрытие, которое, например, расположено между основой и микроструктурой или на микроструктуре. Посредством этого средства степень защиты от подделки элемента защиты, изображенного на фиг.5, дополнительно повышается.
Вместо простого геометрического узора на фиг.5 можно, конечно, применять более сложные узоры, символы или код. Например, для защиты подлинности на видимом насквозь защитном элементе 12 может повторяться номинал 16 банкноты 10 в форме участков 60, 62 с различной ориентацией пластинок, как показано на фиг.6. Как было пояснено для предыдущего примера реализации, видимый насквозь защитный элемент 12 при наблюдении вертикально выглядит монотонным, но когда банкноту наклоняют, выделяется строка цифр «10», светлая на темном фоне или темная на светлом фоне, в зависимости от направления наклона.
На фиг.14 изображен другой видимый насквозь защитный элемент согласно еще одному варианту реализации настоящего изобретения. Защитный элемент 140 на фиг.14 имеет узор, в принципе, аналогичный защитным элементам на фиг.5 и фиг.6, и, следовательно, можно сослаться на пояснения к этим фигурам.
Ключевое отличие видимого насквозь элемента 140 защиты от видимых насквозь защитных элементов на фиг.5 и фиг.6 заключается в том, что участки разнонаправленных пластинчатых структур не так резко разграничены друг от друга. Если, например, участки 42 и 46 защитного элемента 40 на фиг.5 расположены перпендикулярно друг относительно друга, то пластинки 141, 147 защитного элемента 140 на фиг.14 по большей части криволинейны, причем различия в направлении траектории соседних участков сравнительно малы. Напротив, как видно из фиг.14, траектория пластинок 141 в форме меандра на участках 144 и 145 отличается существенно от предпочтительного на фиг.14 направления сверху вниз, которое задано пластинками 147 на участке 143.
При осмотре вертикально на просвет, в силу одинаковой степени покрытия пространства, участки 143, также как и 144 и 145 практически не различаются по своему внешнему виду, причем защитный элемент 140 выглядит, по существу, монотонным и светлым. Если, однако, защитный элемент 140 наклоняют на некоторый угол вправо или влево (направление 150 наклона), то наклонные пластинки 147 блокируют обзор наблюдателю, в то время, как промежутки между пластинками 141 на участках 144 и 145, по меньшей мере, частично обеспечивают хороший обзор на просвет. В отличие от участков 42 и 46, которые очень резко разграничены друг от друга, когда защитный элемент 40 на фиг.5 наклоняют, между участками 142, 143, 146 и 144, 145 защитного элемента 140 с фиг.14 имеет место непрерывная трансформация, обусловленная ориентацией пластинок (изгибом), что также приводит к тому, что при наклоне в направлении 150 участки 144 и 145 контрастируют менее сильно с участками 142, 143 и 146. Следовательно, когда защитный элемент 140 наклоняют, наблюдатель может видеть менее прозрачные участки, которые постепенно сменяются участками, по существу, неизменной прозрачности. В связи с этим, при наклоне защитного элемента 140 участки с низкой прозрачностью относительно равномерно превращаются для наблюдателя в более светлые участки.
При наклоне в направлении 152, которое по существу перпендикулярно направлению 150, промежутки между пластинками 147 не нарушают пропускание света на участке 143, тогда как ставшие теперь наклонными пластинки 141 на участках 144, 145 по существу блокируют вид на просвет. В связи с этим, наблюдатель теперь видит темные участки 144, 145, которые непрерывно превращаются в светлые участки 142, 143 и 146.
Защитный элемент 140, выполненный в соответствии с фиг.14, демонстрирует очень высокую степень защиты от подделки, поскольку сложные волнистые пластинчатые структуры не могут быть составлены из отдельных, возможно имеющихся в наличии, пластинчатых пленок или без труда быть воспроизведены. Кроме того, непрерывные переходы между светлыми и темными участками визуально очень привлекательны для наблюдателя.
Также защитный элемент фиг.14 может включать оптически переменное покрытие, расположенное, например, между основой и микроструктурой или на микроструктуре. Степень защиты от подделки такого защитного элемента, отдельно не показанного, в результате этих мер дополнительно повышается.
Видимый насквозь защитный элемент согласно настоящему изобретению может включать, вместо варио-изображения, микроструктуры которого образованы параллельными полосами, также другие микроструктуры, например, в виде множества углублений с повышенным коэффициентом пропускания.
Конечно, также возможно, что вместо, по существу, параллельных пластинок применяются, по меньшей мере, на отдельных участках, непараллельные, что, по сути, служит повышению степени защиты от подделки защитного элемента, поскольку такие структуры технически сложно воспроизвести.
Для примера на фиг.7 представлен видимый насквозь защитный элемент 70, в котором на прозрачную основу 72 сперва наносят сплошной слой темного рельефного лака 74. В слое рельефного лака 74 выполняют тиснением множество углублений 76, в которых, из-за малой локальной толщины слоя, коэффициент пропускания слоя рельефного лака 74 повышен. При этом углубления 76 расположены таким образом, что они совместно при осмотре на просвет образуют рисунок, который появляется и исчезает в зависимости от угла наблюдения.
Благодаря высокой разрешающей способности технологии тиснения и малой толщине слоев, можно реализовать очень сложные рисунки с тонкими штрихами. При этом выбор рисунков не ограничен двумя тонами (светлый/темный), но также, как описано в ниже, можно реализовать полутоновые изображения. Чтобы избежать нежелательного расщепления цветов, согласно настоящему изобретению, характерный шаг сетки углублений составляет 1 мкм или более, что также справедливо для вариантов реализации, в которых микроструктуры образованы множеством углублений. Поперечные размеры углублений, аналогичным образом, предпочтительно составляют примерно 1 мкм или более.
Различные оттенки серого в видимом изображении можно реализовать за счет различия в плотности (количеству углублений некоторой формы на единицу площади), глубине, либо с помощью углублений 76 различных форм и размеров. В связи с этим, на фиг.8(a) и фиг.8(b) показаны для примера некоторые варианты реализации углублений 76а, 76b, 76с различной ширины и глубины, а также углублений 78 различных форм в плане и размеров, что придает слою рельефного лака тот или иной повышенный коэффициент пропускания и, следовательно, может быть использовано для создания полутоновых изображений. Для получения убедительных полутоновых изображений обычно требуется всего лишь несколько оттенков серого, так что достаточно небольшого ассортимента различных форм углублений, размеров и глубины.
Изготовлять микроструктуры (пластинки или углубления) можно, как описано, тиснением, в частности, тиснением по УФ отверждаемому рельефному лаку или термопластичному лаку. Для окраски рельефных лаков цветов могут быть использованы растворимые красители, а также пигментные красители.
Как вариант, для изготовления микроструктур можно использовать также печатный способ, который допускает соседство при очень тонком узоре непрозрачных и прозрачных участков. В силу достаточно низкой суммарной толщины, необходимые эффекты могут быть получены посредством любых технологий печати, обеспечивающих возможность создания слоя с толщиной примерно от 3 мкм до 20 мкм, с углублениями или канавками диаметром от 1 мкм до 30 мкм.
Наиболее предпочтительно использовать технологию глубокой микропечати, раскрытую в также находящейся в рассмотрении германской патентной заявке №10 2006029852.7, которая сочетает преимущества печати и тиснения. Кратко обобщая, технология глубокой микропечати предусматривает наличие штампа, на поверхности которого имеется совокупность возвышений и углублений в форме требующейся микроструктуры. Углубления в штампе заполняют отверждаемым окрашенным или бесцветным лаком, а основу, подлежащую запечатыванию, предварительно обрабатывают для улучшения адгезии к лаку. Затем штамп приводят в контакт с основой, и лак в углублениях штампа, находящийся в контакте с основой, отверждают, в процессе чего он соединяется с основой. Затем поверхность штампа отделяют от основы, так что отвержденный лак, соединенный с основой, вытягивается из углублений в штампе.
Более подробное описание этого способа глубокой микропечати и связанных с ним преимуществ можно найти в упомянутой германской патентной заявке №10 2006029852.7, раскрытое в которой изобретение в этом отношении входит в настоящую заявку.
Структурные элементы микроструктуры, например, пластинки на фиг.2-6 или углубления на фиг.7 и 8, могут также быть частично покрыты непрозрачным, отражающим или поглощающим покрытием.
В этом случае, с помощью структурных элементов с локально различной геометрией или различными углами наклона поверхностей можно создать, аналогичным образом, прозрачные изображения, видимость которых зависит от угла наблюдения.
Пример подобной реализации на фиг.9 показывает защитный элемент 80 с пластинчатой структурой из множества по существу параллельных прозрачных пластинок 82, образованных, как описано выше, с помощью слоя рельефного лака, печатного слоя или слоя глубокой микропечати. Симметричная пластинчатая структура 82 асимметрично покрыта непрозрачным покрытием 84, как изображено на фиг.9. При этом асимметричное покрытие может быть выполнено, например, осаждением паровой фазы под углом посредством известного способа осаждения из паровой фазы, например, напыления конденсацией из паровой фазы (PVD-процесс). Взвешенный пар, предназначенный для осаждения паровой фазы под углом, в этом случае ударяется об элементы микроструктуры или поверхность основы под косым, т.е. невертикальным углом относительно поверхности основы. Благодаря асимметрии покрытия, вид сквозь прозрачные пластинки 82 возможен в направлении 88 наблюдения, тогда как непрозрачное покрытие 84 пластинки 82 блокирует сквозной вид в направлении 86 наблюдения, так что показанный участок защитного элемента 80 кажется непрозрачным в направлении 86 наблюдения. В этом случае, например, за счет соответствующего расположения пластинок 82 и покрытия 84, можно изготовить прозрачное изображение, которое видимо, только когда защитный элемент наклоняют в направлении 88 наблюдения.
Еще один пример реализации на фиг.10 представляет микроструктуру 90 с симметричными структурными элементами и асимметричным покрытием 92, нанесенным, например, путем осаждения из паровой фазы под углом, но при этом, однако, поверхности 94, 96 элементов микроструктуры дополнительно имеют различный наклон, в результате чего можно более свободно разрабатывать рисунок для прозрачного изображения.
Также прозрачные изображения могут быть выполнены с использованием структурной поверхности 100, разные участки которой наклонены под различными углами, и эту поверхность затем покрывают покрытием 102 при вертикальном угле воздействия взвешенного пара, в частности, металлической паровой фазы, как показано на примере реализации на фиг.11.
Вместо непрозрачного или отражающего покрытия, на отдельных структурных элементах также может быть предусмотрена поглощающая структура. Например, на фиг.12 показан защитный элемент 110 с микроструктурой 112, различные структурные элементы которой частично покрыты микрофасеточным покрытием 114 (так называемый «мотыльковый глаз»), которое представляет собой эффективный поглотитель падающего света. В других вариантах реализации, структурные элементы микроструктуры 112 снабжены дифракционными решетками, отклоняющими значительную часть света, падающего под определенным углом, в направлении прочь от наблюдателя. За счет такого сочетания геометрической микроструктуры с характерным размером элементов от 3 мкм до 50 мкм и дифракционных структур с характерным размером элементов от примерно 300 нм до примерно 1000 нм, также можно реализовать зрелищные эффекты при осмотре на просвет под углом.
Следует понимать, что при необходимости структуры можно дополнительно снабдить вертикальным или наклонным отражающим слоем или слоем, который по коэффициенту отражения существенно отличается от структурных элементов.
Такой видимый насквозь защитный элемент с дополнительным покрытием изображен на фиг.15. Защитный элемент 160 на фиг.15 содержит микроструктуру 170, нанесенную на прозрачный или полупрозрачный материал 161, например, полимерную пленку из полиэтилентерефталата (PET), причем микроструктура, в свою очередь, образована множеством элементов 162 и 163 микроструктуры, а поверх них расположено оптически переменное покрытие из слоев 164, 165 и 166. Как видно на фиг.15, элементы 162 и 163 микроструктуры, расположенные симметрично относительно плоскости 169 симметрии, образуют рельеф в форме пилы. Рельеф можно также рассматривать как дифракционную решетку с относительно малым углом α решетки. В изображенном примере угол α решетки составляет примерно 20°, хотя возможны даже меньшие углы, до примерно 5°, или еще большие углы, до примерно 45°. В варианте реализации, изображенном на фиг.15, высота h отдельных штрихов решетки составляет примерно 5 мкм.
2
2
2
Поверх микроструктуры расположено трехслойное оптически переменное покрытие. Отдельные слои 164, 165 и 166 нанесены посредством осаждения из паровой фазы в направлении, ориентированном по существу вертикально к поверхности основы. В идеальном случае, стороны 167 рельефного узора, расположенные параллельно направлению осаждения из паровой фазы, вовсе не имеют оптически переменного покрытия. Трехслойное покрытие, проявляющее эффект сдвига цвета, является структурой типа металл/диэлектрик следующей конфигурации. Сперва на рельефные узоры, изготовленные из УФ отверждаемого рельефного лака, наносят слой 164, содержащий алюминий, предпочтительно осаждением из паровой фазы. Слой служит в качестве отражающего и имеет толщину от примерно 10 нм до 100 нм, предпочтительно примерно 30 нм. Поверх него, аналогичным образом, посредством осаждения из паровой фазы, обычно наносят слой SiO толщиной от 100 нм до 1000 нм, наиболее предпочтительно от примерно 200 нм до 600 нм. Толщина слоя SiO определяет эффект сдвига цвета, который сможет видеть впоследствии наблюдатель на этой структуре. В завершение, поверх слоя SiO наносят осаждением из паровой фазы полупрозрачный слой хрома толщиной от примерно 3 нм до 10 нм. Трехслойный узор, полученный таким образом, проявляет эффект сдвига цвета от зеленого (вид сверху, направление 177) до пурпурного (наблюдение под углом, направления 178, 179).
Вариант реализации заявляемого видимого насквозь защитного элемента, изображенный на фиг.15, показывает наблюдателю при наблюдении сверху (направление 177) по существу одинаковый цвет для участков микроструктуры 170 с элементами 162 и 163 микроструктуры. Напротив, когда защитный элемент отклоняют от вертикального направления 177 в сторону наклонного направления 178 или 179 наблюдения, цвет участков защитного элемента 160, на которых расположены элементы 162 и 163 микроструктуры, существенно изменяется благодаря различному углу между излучаемым светом и совокупностью интерференционных слоев из слоев 164, 165, 166 на элементах 162 и 163 микроструктуры, причем плоскость 169 образует резкую границу между участками, содержащими элементы 162 и 163, которые для наблюдателя кажутся окрашенными различным образом.
Защитный элемент 160 чрезвычайно хорошо защищен от подделки благодаря взаимному наложению рельефной структуры и покрытия с эффектом сдвига цвета и возникающих в результате эффектов их совместного действия. Кроме того, такой оптически переменный защитный элемент визуально привлекателен для наблюдателя, поэтому защитный элемент согласно этому варианту реализации имеет особенно хорошую узнаваемость.
Дополнительный пример реализации настоящего изобретения проиллюстрирован на фиг.13. Изображенный здесь видимый насквозь защитный элемент 120 имеет прозрачную или светопроводящую основу 122 с первой и противолежащей второй поверхностями, причем прозрачная маска 124 нанесена на первую поверхность в виде микроструктуры. Прозрачная маска 124 образована непрозрачным слоем 126 с отверстиями 128 для пропуска света размером менее 200 мкм, предпочтительно от примерно 5 мкм до примерно 100 мкм, причем совокупность отверстий образует рисунок в форме узоров, символов или кода.
Геометрически подобную прозрачную маску 130 наносят на противолежащую вторую поверхность основы 122 с определенным боковым сдвигом Δ, составляющим менее 100 мкм, например, 10 мкм.
Как показано на фиг.13(a) и фиг.13(b), за счет соответствующего подбора размера отверстий 128, толщины основы 122 и сдвига Δ, можно добиться того, что рисунок прозрачных масок 124, 130 видим при осмотре на просвет только в определенном направлении 132 наблюдения, тогда как при других направлениях 134 наблюдения прозрачный защитный элемент 120 выглядит непрозрачным.
Непрозрачные слои прозрачных масок могут быть выполнены известным способом печати, тиснением в слое красителя, тиснением углублений в прозрачном лаке с последующим заполнением углублений краской, посредством металлизации и деметаллизации, а предпочтительно посредством указанной выше технологии глубокой микропечати согласно германской патентной заявке №10 2006029852.7. Также, в принципе, допустимо выполнять прозрачную маску на одной стороне основы, например, посредством технологии тиснения, а на другой стороне основы - посредством подходящей технологии металлизации или деметаллизации. В случае деметаллизации предпочтительно использовать различные лазерные технологии, поскольку с их помощью можно получать прозрачные маски с высоким пространственным разрешением.
Для получения необходимого малого сдвига прозрачных масок их можно, в частности, наносить на противолежащие поверхности основы одновременно. Если, однако, прозрачные маски наносят последовательно, особое внимание должно быть уделено приводке микроструктур, в частности, сообразно размеру отверстий 128. Если используются отверстия 128 большего размера, то приводка менее критична, поэтому в таком случае также могут быть использованы способы с большими погрешностями приводки.
Также для варианта реализации на фиг.13, в принципе, можно предусмотреть дополнительное покрытие, например, оптически переменную полупрозрачную тонкопленочную структуру, расположенную над или под прозрачными масками. Дополнительному покрытию предпочтительно придают узор аналогично прозрачной маске, чтобы оно отображало тот же самый рисунок, что можно реализовать, например, посредством технологии деметаллизации.
Если, как показано на фиг.13, прозрачные маски не подобны геометрически, но вместо этого имеют различные рисунки, т.е. прозрачны на различных участках, можно получать интересные муаровые эффекты и эффекты, зависящие от угла наклона или угла поворота, которые проявляются, когда прозрачный защитный элемент наклоняют или поворачивают. Однако, эти специальные эффекты не описываются в настоящей заявке подробно.