Листовой материал с направленным изображением

 

Изобретение относится к оптическим средствам создания изображения. видимого только в пределах ограниченных углов наблюдения. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей материала за счет обеспечения возможности получения цветных изображений, а также изображений на прозрачном фоне. На заднюю поверхность 5 слоя прозрачного полимерного материала 2 нанесено зеркально-отражающее покрытие 6, в котором выполнены дискретные метки в виде аксиальных отверстий (окон) 11. Окна расположены на прямых, проходящих через центры соответствующих микросфер 3. В местах расположения окон в покрытии 6 ретрорефлексия материала ослабляется. В окна 11 может быть введен маркерный материал разного цвета. При выполнении материала прозрачным он может быть использован для изготовления обложек документов. 10 з.п. ф-лы 5 ил. / Ю & ш с со 4 со сг ел сн Фиг. 1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (!1) 150 4 С 02 В 5/1 28.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

1, О/бзи4и

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /

sees@„

К IlATEHTV " eg

70 (21) 3699949/24-10 (22) 06.02.84 (31) 464627 (32) 07 ° 02.83 (33) US (46) 30.05.87. Бюл. N -. 20 (71) Миннесота Майнинг энд Мануфакчуринг Компани (VS) (72) Эрик Нейл Хокерт, Брус Дэвид

Оренстин, Томас Ян Брадшоу и Фрэнк Алан Боргесон (VS) (53) 535.8(088.8) (56) Патент CIIIA N- 4200875, кл. 346-1.1, 1980.

Патент CIIIA N - 4099838, кл. 350-105, 1978.

Патент США У 4082426, кл. 350-105, 1978. (54) ЛИСТОВОЙ МАТЕРИАЛ С НАПРАВЛЕНHblM ИЗОБРАЖЕНИЕМ (57) Изобретение относится к оптическим средствам создания иэображения, видимого только в пределах ограниченных углов наблюдения. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей материала за счет обеспечения возможности получения цветных изображений, а также изображений на прозрачном фоне. На заднюю поверхность 5 слоя прозрачного полимерного материала 2 нанесено зеркально-отражающее покрытие 6, в котором выполнены дискретные метки в виде аксиальных отверстий (окон) 11. Окна расположены на прямых, проходящих через центры соответствующих микросфер 3. В местах расположения окон в покрытии 6 ретрорефлексия материала ослабляется.

В окна 11 может быть введен маркерный материал разного цвета. При выполнении материала прозрачным он может быть использован для изготовления обложек документов. 10 з.п. ф-лы

5 нл.

1314965

Изобретение относится к оптическим средствам создания изображения, видимого только в пределах ограниченных углов наблюдения.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей листового материала с направленным изображением эа счет обеспечения воэможностей получения не только чернобелых, но и цветных изображений, а также получения иэображений на прозрачном фоне.

На фиг.l, 3, 4 и 5 показаны разрезы листового ретрорефлективного материала, изготовленного в соответствии с предлагаемым изобретением; на фиг.2часть листового ретрорефлективного материала с направленным изображением.

Листовой ретрорефлективный материал I включает в себя слой прозрачного полимерного материала 2, монослой прозрачных микросфер 3, внедренных в слой прозрачного полимерного материала 2 таким образом, что все микросферы находятся между лицевой поверхностью 4 и задней поверхностью 5 слоя

2, тонкий слой зеркально-отражающего материала 6, например образованный испарением слой алюминия или химически осажденного серебра, покрывающий заднюю поверхность 5 слоя проэрачного полимерного материала 2, и слой клеящего материала 7, обеспечивающий закрепление листового ретрорефлективного материала с направленным изображением на подложке и защиту от механических повреждений . слоя зеркально-отражающего материала

6. Слой прозрачного полимерного материала 2 состоит из трех слоев: слоя

8, в который внедрены передние поверхности микросфер, слоя разделительного материала 9, покрывающего задние поверхности микросфер и повторяющего форму задних поверхностей микросфер, и лицевого слоя 10, защищающего ретрорефлективный материал от атмосферных воздействий.и механических повреждений, 1

В зеркально-отражающем слое 6 за определенными микросферами 3, расположенными соответственно требуемому изображению, имеются небольшие аксиальные отверстия (окна) 11, образованные удалением материала слоя 6 в соответствующих точках. Аксиальные отверстия 11 в слое зеркально-отражающего материала 6 располагаются позади микросфер 3 на линиях, проходящих через оптические центры микросфер под углом о относительно поверх5 ности листового ретрорефлективного материала. В целях упрощения преломление света в материале на рисунках не указывается и, кроме того, предполагается, что свет направлен на листовой ретрорефлективный материал по линии 12 под углом eL

При рассмотрении листового ретро-. рефлективного материала с направленным изображением с его лицевой стороны под углом или в направлении линии

12 в случаях рассеянного освещения или освещения с обратной стороны материала аксиальные отверстия 11 оказываются расположенными на линиях, проходящих от точки наблюдения через оптические центры микросфер 3. Все отверстия 11 видны одновременно и образуют отчетливый рисунок или изоб25 paKKeни 0L

Предлагаемый листовой ретрорефлективный материал с направленным иэображением при его рассмотрении под углом Ы даже в случае рассеянного освещения создает весьма значительный ретрорефлективный эффект. Часть рассеянного света, падающая на ретрорефлективный материал со стороны наблюдателя, отражается обратно, однако ретрорефлексия ослабляется в тех точ35 ках зеркально-отражающего слоя, где располагаются аксиальные отверстия

11. .Такое ослабление ретрорефлексии воспринимается зрением как затемненное изображение, тогда как под углаО ми, отличными от угла с4, в тех местах, где нет отверстий в слое зеркально-отражающего материала 6, ретрорефлективный листовой материал воспринимается наблюдателем в виде ярко .

45 светящейся поверхности. При различных углах наблюдения, отличных от угла и, и на фоновых участках при углах наблюдения ot листовой ретрорефлективный материал 1 в случае рассеянного освещения имеет белесый вид, а при освещении направленным светом под углом М вЂ” ярко-белый (в случае добавления в любой иэ слоев 17, 18 и 19 прозрачного красителя материал приобретает соответствующую окраску), При наблюдении листового ретрорефлективного материала под углом Ы или под углами, близкими к углу C, изоб13149 ражение I, образованное аксиальными отверстиями II, воспринимается в виде затемненных участков.

Диапазон углов, под которыми на листовом ретрорефлективном материале

l можно наблюдать затемненное изображение еС, зависит от диаметра аксиальных отверстий 11. В общем случае, когда диаметр микросфер составляет

50-100 мкм, аксиальные отверстия 11 10 должны иметь диаметр порядка 3-5 мкм.

Для изменения диапазона углов наблюдения изображения на листовом ретрорефлективном материале диаметр аксиальных отверстий ll должен быть соот- 15 ветственно изменен. В большинстве случаев аксиальные отверстия 11 имеют круглую форму, однако, если требуется они могут быть продолговатыми или какой-либо другой формы, что 20 достигается поворотом лазерного луча в некоторых пределах так, что при этом каждая микросфера облучается двумя или несколькими импульсами под различными углами, благодаря чему отверстия 11 в слое зеркально-отражающего материала получаются продолговатыми, так как каждое из них образуется из двух частично перекрывающихся аксиальных отверстий. Таким об-30 разом, каждое продолговатое отверстие, как и отверстия другой формы можно рассматривать как некоторую серию круглых аксиальных отверстий.

На фиг.2 показан разрез аксиально-35 го отверстия 11 в разделительном слое полимерного материала 9, полученного с помощью лазерного луча. По краю аксиального отверстия 11 в слое полимерного материала 9 в результате 40 плавления материала образуется кольцевой выступ 9а. Аналогичным образом при образовании аксиального отверстия в слое зеркально-отражающего материала 6 часть материала удаляется 45 и вокруг отверстия образуется кольцевой выступ 6о. При последующем плавлении материала слоя 6 кольцевой выступ 6 о сглаживается и материал частично возвращается в отверстие. 50

На фиг.3 показан второй вариант изготовления листового материала, в котором листовой ретрорефлективный материал, аналогичный изображенному на фиг.l, модифицирован введением красителя, благодаря которому изобра. жение 1 оказывается окрашенным. При изготовлении листового ретрорефлек65 4 тивного материала 13, показанного на фиг.3, на слой зеркально-отражающего материала 14 был нанесен слой окрашенного материала 15, которьп затем был импрегнирован в слой разделительного материала 16 в областях 15а, окружающих аксиальные отверстия 17 в слое зеркально-отражающего материала

14. В другом варианте окрашенный материал может быть внедрен между слоем разделительного материала 16 и слоем зеркально-отражающего материала, либо просто может заполнять аксиальные отверстия 17. Другие эффекты могут быть получены во-первых введением красителя в слой разделительного материала (путем растворения или смешивания с материалом разделительного слоя) с последующим нанесением слоя материала без красителя, и вовторых в целях достижения ретрорефлективности материала при наблюдении в направлении осей аксиальных отверстий 17 на первый слой зеркально-отражающего материала 14 может быть нанесен второй слой зеркально-отражающего материала 18.

При рассмотрении листового ретрорефлективного материала 13 с лицевой стороны под любым углом наблюдения в пределах между линиями 19 и 20 направленное изображение на нем имеет окраску, соответствующую введенному в слой покровного материала 14 красителя (если окрашенный покровный мате-! риал заполняет только аксиальные отверстия 17 диапазон углов наблюдения изображения получается очень узким).

Цветные направленные иэображения на ретрорефлективном листовом материале наиболее яркими получаются при соблю— дении условий ретрорефлексии, когда падающий на материал свет от источника отражается в обратном направлении слоем зеркально-отражающего материала, находящегося эа окрашенными участками 15п. Следует отметить, что окрашенное изображение на ретрорефлективном листовом материале можно наблюдать и в случае рассеянного освещения материала, когда, как это было указано вьппе, эффекты ретрорефлективности проявляются слабее. При наблюдении направленного изображения на листовом ретрорефлективном материале вдоль линий, совпадающих с осями отверстий 17, в случае отсутствия слоя зеркально-отражающего материала

1314965

45

18 окраска изображения получается слабой или вообще отсутствует. При наличии зеркально-отражающегося слоя

18 иэображение I можно наблюдать из любой точки, находящейся между линиями 19 и 20.

Для окрашивания слоев органического материала 16 могут быть использованы различные красители на базе органических растворителей и другие покровные материалы. Степень миграции красителя и, следовательно, ширину диапазона углов наблюдения направленного иэображения между линиями 19 и 20 можно изменять путем соответствующего изменения вязкости покровного материала, удалением слоя 15, например протиркой по истечении определенного периода времени, в течение которого покровный материал мигрирует через отверстия 17, повторным нанесением покровного материала, нагреванием и другими подходящими способами.

На фиг.4 показан еще один вариант предлагаемого листового ретрорефлективного материала 21 с направленным изображением, в котором позади каждой микросферы, находящейся в поле изображения I, в слое зеркально-отражающего материала 22 имеется два аксиальных отверстия 23. Эти отверстия образуются при обработке листового ретрорефлективного материала 21 лазерным лучом по определенной схеме движения луча по поверхности материала или с использованием маски при двух различных углах наклона луча.

При наблюдении с самых различных точек листовой ретрорефлективный материал 21 благодаря наличию íà его задней поверхности слоя зеркально-отражающего материала 22 воспринимается в виде белесой поверхности, либо в виде окрашенной поверхности, если в материал введен прозрачный краситель, однако при наблюдении материала под углами, соответствующими углам наклона линий 24 и 25, на поверхности материала можно видеть затемненное (или черное) изображение. !

На фиг.5 показан еще один из вариантов изготовления листового ретрорефпективного материала с направленным изображением, на котором образовано несколько направленных изображений различного цвета. На листовом ретрорефлективном материале 26 обра5

35 зовано первое изображение I, состав ленное первой группой аксиальных отверстий 27 в первом слое зеркальноотражающего материала 28 с использованием окрашивающей композиции 29, проникающей в слой разделительного материала 30 в зонах 29 а вокруг отверстий 27, Поверх первого слоя зеркально-отражающего материала 28 и слоя окрашивающей композиции 29 нанесен второй слой зеркально-отражающего материала 31, в котором лазерным лучом под другим углом наклона образовано множество аксиальных отверстий 32, составляющих второе направленное изображение I . Аксиальные отверстия 32 проходят через первый слой зеркально-отражающего материала

28, через слой красящей композиции

29 и через второй слой зеркальноотражающего материала 31. На второй слой зеркально-отражающего материала

31 нанесен второй слой красящей композиции 33, которая проникает через отверстия 32 в эоны 33с!. Поверх слоя красящей композиции 33 нанесен третий слой зеркально-отражающего материала 34. При рассмотрении листового ретрорефлективного материала 26 с двумя направленными изображениями Т! и I в направлении линии 35 наблюдатель видит изображение I!, цвет которого соответствует цвету слоя красящей композиции 29, а в направлении линии 36 — второе изображение I, цвет которого определяется цветом слоя красящей композиции

33.

Несмотря на то, что для получения изображения на листовом ретрорефлективном материале в соответствии с предлагаемым изобретением используется в общем случае тонкий слой проницаемого для лазерного излучения маскирующего материала, нет необходимости в сохранении этого слоя по завершенин операции формирования изображения. Например, после введения в слой маскирующего материала через аксиальные отверстия окрашивающей покровной композиции слой маскирующего материала может быть удален с использованием травильных растворов при сохранении отметок, образованных красящим материалом под маскирующим слоем.

Таким способом можно изготавливать прозрачный листовой ретрорефлективный материал с направленным изображе65

9а ©аа 6

Фие. Л

7 13149 нием, который может быть использован для изготовления прозрачных обложек.

Ф о р мул а и э о бр е т е ни я

1. Листовой материал с направленным изображением, содержащий монослой прозрачных микросфер, прозрачный слой, покрывающий по крайней мере задние поверхности микросфер, при- 10 ем форма задней поверхности прозрачного слоя повторяет форму задней поверхности монослоя прозрачных микросфер, и образующие изображение средства, расположенные на задней по- 15 верхности прозрачного слоя, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, образующие изображение средства выполнены в виде по крайней мере од- 20 ной группы дискретных меток, при этом дискретные метки одной группы расположены под находящимися в зоне иэображения Микросферами и лежат на прямых, проходящих через центры соот- 25 ветствующих микросфер и параллельных одна другой или сходящихся в общей точке.

2. Материал по п.l, о т л и ч а юшийся тем, что содержит две

30 группы дискретных меток, при этом дискретные метки разных групп лежат на прямых, проходящих через центры соответствующих микросфер и непараллельных одна другой и сходящихся в 35 разных точках.

3. Материал по пп.l и 2, о т л ич а ю шийся тем, что дискретные метки выполнены маркерным материалом, нанесенным на ограниченные участки задней поверхности прозрачного слоя.

4. Материал по пп.l и 2, о т л и— ч а ю шийся тем, что на заднюю поверхность прозрачного слоя нанесено покрытие, а дискретные метки выполнены в виде окон в этом покрытии.

5. Материал по п.4, о т л и ч а юшийся тем, что покрытие выполне-. но рассеивающим или поглощающим, а окна покрыты зеркально-отражающим слоем.

6,, Материал по п.4, о т л и ч а юшийся тем, что покрытие выполнено зеркально-отражающим.

7. Материал по пп ° 4-6, о т л и— ч а ю шийся тем, что в окна введен маркерный материал

8. Материал по п.6, о т л и ч а юшийся тем, что в окна введен маркерный материал и они покрыты зеркально-отражающим слоем.

9. Материал по п.3, о т л и ч а юшийся тем, что дискретные метки, соответствующие разным группам, выполнены маркерным материалом разного цвета.

10. Материал по пп.7-8, о т л и— ч а ю шийся тем, что в окна, соответствующие дискретным меткам разных групп, введен маркерный материал разного цвета.

11. Материал по пп.1-3, о т л и— ч а ю шийся тем, что является прозрачным и выполнен с возможностью использования в качестве обложки документов.

1314965

15а (5a 17

15 17 15а

18 1О 16

Фиг,З 22

ЗО

31 32

Фце. $

Редактор Ю.Середа

Заказ 2225/59

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4, г9

28

Составитель Н.Богданов

Техред H.Ãëóùåïêî Корректор И.Эрдейи

Тираж 522 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5