Металлизированный элемент защиты
Изобретение относится к элементу защиты в форме тела из многослойной пленки с репликационным лаковым слоем, защищенному документу, имеющему такой элемент защиты, и способу изготовления такого элемента защиты. В лаковом слое образована первая область, которая сформирована первой рельефной структурой. Слой металла с постоянной поверхностной плотностью относительно плоскости, образованной осями x и у координат, нанесен на репликационный лаковый слой в первой области элемента защиты и в соседней второй области элемента защиты. Первая рельефная структура представляет собой дифракционную структуру с отношением глубины к ширине отдельных структурных элементов более 0,5, при этом слой металла сформирован с номинальной толщиной t0 слоя, при которой прозрачность слоя металла повышена посредством наличия первой рельефной структуры в первой области относительно прозрачности слоя металла во второй области. Предложенный элемент защиты является недорогим в производстве и имеет высокую степень защиты от подделки. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 2 табл., 27 ил.
Изобретение относится к элементу защиты в форме тела из многослойной пленки, который имеет репликационный лаковый слой и металлический слой, расположенный на нем, и в котором в репликационном лаковом слое сформирована рельефная структура. Изобретение, кроме того, относится к защищенному документу с таким элементом защиты и способу производства такого элемента защиты.
Оптические элементы защиты часто используют для затруднения копирования и ненадлежащего использования документов или продуктов и, если возможно, предотвращения такого копирования и ненадлежащего использования. Таким образом, оптические элементы защиты часто используют для защищенных документов, банкнот, кредитных карт, банковских карт и т.п. Для этого известно использование элементов с переменными оптическими свойствами, которые нельзя копировать, используя обычные процессы копирования. Также известны элементы защиты, снабженные структурированным слоем металла, выполненным в форме текста, логотипа или другого узора.
Изготовление структурированного слоя металла из слоя металла, который нанесен на область поверхности, например, путем напыления покрытия, требует использования большого количества процессов, в частности, если необходимо получить тонкие структуры, которые обеспечивают высокий уровень защиты от подделки. Таким образом, известно, например, что слой металла, нанесенный на всю площадь поверхности подвергается частичному удалению слоя металла путем позитивного/негативного вытравливания или лазерного выжигания, чтобы таким образом сформировать структуру. В качестве альтернативы слои металла можно наносить на носитель в уже структурированной форме, используя маски для осаждения из паровой фазы.
Чем больше количество этапов производства, используемых для изготовления элементов защиты, тем большую важность приобретает точность совмещения на отдельных этапах обработки.
Например, в GB 2136352 A описан способ производства, предназначенный для изготовления пленки для опечатывания, на которой предусмотрена голограмма в качестве признака защиты. В этом случае пластиковую пленку металлизируют по всей ее площади поверхности, после тиснения на ней дифракционной рельефной структуры, и после этого в отдельных областях удаляют металл с точным совмещением с тисненной дифракционной рельефной структурой.
Цель настоящего изобретения состоит в улучшении производства оптического элемента защиты, который имеет структурированный металлический поверхностный слой, и в обеспечении улучшенного оптического элемента защиты, имеющего такой металлический поверхностный слой.
Цель настоящего изобретения достигается при помощи элемента защиты в форме тела из многослойной пленки с репликационным лаковым слоем, в котором в плоскости, определенной осями x и y координат, сформирована первая рельефная структура в репликационном лаковом слое, в первой области элемента защиты, и слой металла с постоянной поверхностной плотностью относительно плоскости, образованной осями x и y координат, нанесен на репликационный лаковый слой в первой области элемента защиты и в соседней второй области элемента защиты, в котором рельефная первая структура представляет собой дифракционную структуру с соотношением глубины к ширине отдельных элементов структуры > 0,5, слой металла представляет собой слой металла с номинальной толщиной t0, и при этом прозрачность слоя металла повышена с помощью первой рельефной структуры в первой области относительно прозрачности слоя металла во второй области.
Изобретение, кроме того, реализуется в способе производства элемента защиты в форме тела из многослойной пленки, в котором первую рельефную структуру формируют в репликационном лаковом слое тела из многослойной пленки, в первой области элемента защиты, и слой металла с постоянной поверхностной плотностью относительно плоскости, образованной репликационным лаковым слоем, наносят на репликационный лаковый слой в первой области элемента защиты и в соседней второй области элемента защиты, при этом первая рельефная структура выполнена в форме дифракционной структуры с отношением глубины к ширине отдельных элементов структуры > 0,5, и слой металла наносят с поверхностной плотностью относительно плоскости, образованной репликационным лаковым слоем и формируют с номинальной толщиной t0, таким образом, что прозрачность слоя металла повышена с помощью первой рельефной структуры в первой области относительно прозрачности слоя металла во второй области.
В этом отношении прозрачность в первой области обеспечивает улучшенную видимость, в частности, для глаза человека, но улучшенная прозрачность также может быть детектирована только с использованием механических оптических измерительных систем.
Изобретение уменьшает стоимость производства элементов защиты, в которых слой металла должен быть предусмотрен не на всей площади поверхности, а только в области определенного узора. Более конкретно, в изобретении предусматривается однородное нанесение металла по полной площади поверхности, на которой формируется слой металла на репликационном лаковом слое, в котором в результате наличия рельефной структуры в первой области слой металла получается настолько тонким, что он является здесь прозрачным или кажется, что он отсутствует. Производители, которые до настоящего времени должны были формировать структуру слоя металла, нанесенного на рельефную структуру, могут исключить этот процесс в соответствии с настоящим изобретением. Изобретение предусматривает возможность исключения дорогостоящих и наносящих вред окружающей среде производственных этапов, например печати, вытравливания и удаления слоев при производстве таких элементов защиты, и при этом существенно повышается точность совмещения.
Очень высокие уровни разрешающей способности можно обеспечить, используя способ в соответствии с настоящим изобретением. Достигаемая разрешающая способность может быть в 1000 лучше, чем значение разрешающей способности, достигаемой с использованием других способов. Поскольку ширина структурных элементов первой рельефной структуры может составлять значения порядка длины волны видимого света, но также может быть меньше нее, возможно формировать области с металлизированным узором, имеющие очень тонкие контуры. В соответствии с этим, основные преимущества по сравнению с используемыми до настоящего времени процессами также достигаются в этом отношении, при этом возможно благодаря использованию изобретения формировать элементы защиты с более высокой степенью защиты от копирования и подделки, чем до настоящего времени.
В изобретении используется эвристический подход для значительного увеличения площади поверхности структуры путем разложения ее на очень тонкие структурные элементы, и в этой области слой металла, нанесенного на поверхность, получается настолько тонким, что он кажется прозрачным или почти прозрачным. В этом случае поверхность формируют с большим количеством структурных элементов, с большим значением отношения глубины к ширине. Термин отношение глубины к ширине здесь используется для обозначения отношения между средним значением h высоты двух соседних структурных элементов или средней глубины профиля и промежутком d между двумя соседними структурными элементами или периодическими промежутками. В этом случае слой металла наносят перпендикулярно на плоскость, образованную репликационным лаковым слоем с толщиной t, в котором чем в большей степени будет уменьшена эффективная толщина слоя металла на поверхности репликационного лакового слоя, тем большей становится эффективной площадь поверхности в этой области, т.е. больше становится отношение глубины к ширине рельефной структуры области, на которую нанесен металл. Тонкий слой металла такого рода может выглядеть прозрачным или полупрозрачным, и этот эффект может быть пояснен эвристически.
Эффективная площадь поверхности в области R, глубина структуры которой определяется функцией z = f(x, y), может быть описана следующим уравнением:
Прямоугольная сетка с периодом dx в направлении x и dy в направлении y, где x и y представляют собой ортогональные оси, и с глубиной профиля h может быть описана, например, следующей функцией:
Если периоды по x и по y являются идентичными, т.е. dx = dy = d, тогда можно вывести следующее отношение частных производных:
Эффективная площадь поверхности, таким образом, определяется следующим уравнением:
Для этого уравнения невозможно найти простое аналитическое решение. При численном решении этого уравнения неожиданно было установлено, что в случае слоя металла, который нанесен на прямоугольную сетку с номинальной толщиной t0 и который локально сформирован с толщиной t, отношение толщины ε = t0/t существенно увеличивается, если отношение глубины к ширине h/d рельефной структуры прямоугольной сетки больше, чем 1. Более конкретно, рельефная структура обеспечивает то, что толщина t слоя металла заметно уменьшается относительно номинальной толщины t0 (толщины в "плоских" областях). Например, при h = 2d, т.е. если глубина профиля h в два раза больше периода решетки d, отношение толщины ε = 3,5. При рельефной структуре с отношением глубины к ширине h/d = 2, толщина t слоя металла поэтому составляет только 0,3 t0, т.е. в этой области слой металла имеет только одну треть толщины слоя в плоской области.
Линейная решетка с периодом d и глубиной профиля h может быть описана следующим уравнением:
Это позволяет вывести следующие отношения частных производных:
Эффективная площадь поверхности может быть, таким образом, описана следующим уравнением:
В этом случае E(α) представляет полный эллиптический интеграл второго порядка.
В этом случае также численные решения этого уравнения неожиданно показали, что отношение толщины ε значительно увеличивается, если отношение глубины к ширине h/d > 1.
Неожиданно было определено, что при одном и том же отношении глубины к ширине увеличение отношения толщины ε при использовании линейной решетки получается большим, чем при использовании описанной выше прямоугольной решетки.
Таким образом, можно сформировать рельефную структуру в форме прямоугольной решетки или линейной решетки, т.е. в которой рельефная структура описывается математической функцией с периодической конфигурацией, например с квадратичной синусной конфигурацией.
Однако также можно обеспечить производство рельефной структуры со стохастической периодической конфигурацией, при этом такая конфигурация может быть получена в направлении х или в направлении y, или в направлении х и в направлении y.
Также возможно обеспечить прозрачность слоя металла с помощью рельефных структур, которые имеют сложный профиль поверхности с выпуклыми участками или углублениями разной высоты. В этом отношении такие профили поверхности также могут включать в себя стохастические профили поверхности. При этом обычно достигается прозрачность, если средний промежуток между соседними структурными элементами меньше, чем средняя глубина профиля рельефной структуры, и соседние структурные элементы расположены через промежуток меньше 200 мкм друг от друга. Предпочтительно, в этом отношении, средний промежуток между соседними выпуклыми участками выбирают так, чтобы он был меньше, чем 30 мкм, в результате чего получают рельефную структуру в виде специальной дифракционной рельефной структуры.
Предпочтительные конфигурации изобретения описаны в приложенной формуле изобретения.
Предпочтительно, номинальное значение t0 толщины слоя металла выбирают таким образом, чтобы, с одной стороны, обеспечивалась достаточная прозрачность слоя металла в областях с большим отношением глубины к ширине, и, с другой стороны, чтобы слой металла, характеризуемый его номинальной толщиной t0, выглядел непрозрачным или по существу непрозрачным. Наблюдатель обычно воспринимает область как непрозрачную или как полностью отражающую, если отражается 85% падающего света, и наблюдатель воспринимает область как прозрачную, если отражается меньше, чем 20% падающего света, и пропускается больше, чем 60%. Эти значения могут изменяться в зависимости от подложки, освещения и т.п. В этом отношении важную роль играет поглощение света в слое металла. Например, в определенных обстоятельствах хром обладает гораздо меньшим отражением.
В этом отношении толщину t, получаемую на структурном элементе, следует интерпретировать так, что среднее значение толщины t сформировано в зависимости от угла наклона поверхности рельефной структуры относительно горизонтали. Этот угол наклона может быть описан математически первой производной функции рельефной структуры.
Если локальный угол наклона рельефной структуры равен нулю, т.е. если рельефная структура имеет форму плоской области, направление, в котором она продолжается, является перпендикулярным направлению нанесения слоя металла, слой металла наносят с номинальной толщиной t0. Если величина локального угла наклона рельефной структуры больше, чем ноль, слой металла наносится с толщиной t, которая меньше, чем номинальная толщина t0.
При изготовлении прозрачных областей важно знать индивидуальные параметры и их зависимости и выбирать их соответствующим образом. В частности, с этой целью следует использовать точные расчеты дифракционного поведения структур, которые должны включать в себя дисперсию.
Предпочтительно, следует обеспечить, чтобы слой металла был нанесен на репликационный лаковый слой с такой поверхностной плотностью, которая соответствует нанесению слоя металла на плоскую поверхность с отношением глубины к ширине, равным нулю, со степенью отражения слоя металла 85-95% от максимально достижимого уровня отражения. В этом отношении максимальный достижимый уровень отражения зависит от свойств металла. Слои металла из серебра и золота имеют очень высокую максимальную степень отражения, но медь также в значительной мере пригодна для использования.
Как было определено, в частности, уровень прозрачности слоя металла, помимо отношения глубины к ширине рельефной структуры, зависит от поляризации падающего света. Этот эффект можно использовать в качестве вторичных признаков защиты.
Кроме того, было определено, что степень прозрачности и/или степень отражения слоя металла зависит от длины волны. Таким образом, можно наблюдать цветные эффекты при облучении полихроматическим светом, например дневным светом. Эти цветные эффекты также можно использовать как дополнительный вторичный признак защиты.
Вторую дифракционную рельефную структуру можно сформировать во второй области репликационного лакового слоя, при этом вторая рельефная структура будет сформирована с отношением глубины к ширине < 0,2 и, таким образом, она будет, по существу, непрозрачной.
Также можно сформировать вторую рельефную структуру с отношением глубины к ширине < 1. Таким образом, первая и вторая рельефные структуры будут формировать оптически связанную область, в которой может быть получена степень прозрачности от 0 до 100%. Такая область может быть предусмотрена, например, для получения так называемого эффекта затенения структур, расположенных под этой областью. Таким образом может быть получена, например, фотография на паспорте или защищенном документе с кромкой, не содержащей контур. Такой эффект может представлять собой дополнительный признак защиты.
В первой области может быть сформирована область с прозрачной структурой в форме логотипа или текста и с отношением глубины к ширине, при котором становится видимой область фонового изображения, расположенная под этой областью. Однако также можно предусмотреть формирование во второй области структуры в форме логотипа или текста с малым отношением глубины к ширине, в результате чего эта область становится непрозрачной или обладающей металлическим блеском по сравнению с областью фонового изображения.
Также возможно выполнить вторую область в форме узора из тонких линий, например в виде гильотировки (узор из переплетающихся линий). Особое преимущество использования настоящего изобретения в этом отношении состоит в том, что такой узор из тонких линий может быть особенно филигранным и может быть расположен так, что он будет совмещен со всеми дифракционными признаками защиты. Например, рельефная структура с большим отношением глубины к ширине предусмотрена в первой области, и рельефная структура с малым отношением глубины к ширине предусмотрена во второй области, в результате чего формируются филигранные линии гильотировки.
Использование изобретения позволяет дискретно или непрерывно изменять отношение глубины к ширине первой рельефной структуры и/или второй рельефной структуры в направлении х и/или в направлении y.
Предпочтительно, таким образом можно формировать растровые элементы, обладающие разной степенью прозрачности или разной степенью непрозрачности. Любые представления изображения могут быть сформированы с помощью таких растровых элементов, размеры которых предпочтительно меньше, чем может различить глаз человека.
Могут быть сформированы только два вида растровых элементов, а именно прозрачные растровые элементы и непрозрачные растровые элементы. Таким образом, можно формировать монохромные изображения в виде изображения из линий.
Однако с растровыми элементами также можно сформировать пиксели, значение серого цвета которых будет определено отношением площади поверхности между прозрачными и непрозрачными растровыми элементами. Таким образом, могут быть сформированы черно-белые изображения из пикселей.
Также можно предусмотреть, чтобы растровые элементы, которые образуют шаговую шкалу серого цвета, были сформированы с использованием отношения глубины к ширине рельефной структуры, определяющего характеристику серого цвета растрового элемента. Таким образом возможно, например, сформировать монохромное компьютерное изображение серого цвета с разрешающей способностью 8 бит.
Особые преимущества формирования таких изображений в соответствии со способом настоящего изобретения, состоят в том, что становится возможным получать особо тонкие растры, которые удовлетворяют высоким требованиям, и что изображение может быть совмещено со всеми дифракционными признаками защиты. В этом отношении промежутки в растре могут быть меньше, чем уровень, различаемый глазом человека. В этом случае размер отдельных областей растра предпочтительно меньше, чем 300 мкм, предпочтительно составляет порядка 50 мкм.
Также можно предусмотреть, чтобы первая и/или вторая рельефная структура была сформирована путем наложения огибающей структуры и дифракционной структуры с большим отношением глубины к ширине. При этом можно предусмотреть, чтобы огибающая структура представляла собой структуру, которая обладает эффектом оптической дифракции, и, в частности, чтобы рельефная структура образовывала голограмму. Однако также можно предусмотреть, чтобы огибающая структура представляла собой макроструктуру или матовую структуру. Таким образом, обеспечивается высокий уровень точности совмещения, без необходимости использования дополнительных технологически сложных процессов и затрат, при этом области, покрытые первой и/или второй рельефными структурами, сформированы с использованием полученной в результате общей рельефной структуры. Процедуры, требовавшиеся до настоящего времени для придания структуры слою металла, наносимому на рельефную структуру, устраняются способом в соответствии с настоящим изобретением.
Предпочтительно, многослойное пленочное тело элемента защиты в соответствии с изобретением может быть выполнено в форме прозрачной пленки, в частности пленки, полученной горячим тиснением. Таким образом, на защищенном документе, в частности на банкноте или на паспорте, может быть предусмотрен элемент защиты в соответствии с изобретением известным образом, т.е. с использованием существующих машин и/или устройств.
Предпочтительно, слой металла может быть нанесен путем напыления на репликационный лаковый слой элемента защиты в соответствии с изобретением. Таким образом, становится возможным использовать испытанные и проверенные способы производства слоя металла. Предпочтительно, предусматривается, чтобы металл для формирования слоя металла был нанесен в плоскости, определенной репликационным лаковым слоем с такой поверхностной плотностью, которая соответствует нанесению слоя металла на плоскую поверхность, расположенную перпендикулярно направлению нанесения, и с отношением глубины к ширине, равным нулю, и со степенью отражения слоя металла 85-95% от максимальной степени отражения оптически непрозрачного слоя металла из этого металла. При этом можно предусмотреть, чтобы слой металла был сформирован только из одного металла или, однако, из сплава металлов.
Предпочтительно, можно предусмотреть, чтобы рельефные структуры были сформированы в репликационном лаковом слое с использованием ультрафиолетовой репликации. Таким образом можно, в частности, просто и с незначительными затратами производить рельефные структуры с большим отношением глубины к ширине.
Признак защиты, получаемый с помощью способа в соответствии с изобретением, может быть имитирован при применении обычных способов только с очень большими трудностями на репликационном слое, снабженном дифракционной структурой, поскольку нанесение слоя металла с точным совмещением или удаление его предъявляет очень высокие технологические требования.
Эти варианты или комбинация этих вариантов позволяют выполнять сложные и оптически привлекательные элементы защиты на основе базовой идеи изобретения.
Изобретение описано далее на примере с использованием ряда вариантов выполнения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
на Фиг.1 схематично показан элемент защиты в соответствии с изобретением,
на Фиг.2 схематично показан вид в перспективе рельефной структуры прямоугольной решетки,
на Фиг.3 схематично показан вид в перспективе рельефной структуры линейной решетки,
на Фиг.4 показано графическое представление зависимости между отношением глубины к ширине h/d и отношением толщины ε рельефной структуры по Фиг.2,
на Фиг.5 показано графическое представление зависимости между отношением глубины к ширине h/d и отношением толщины ε для рельефной структуры по Фиг.3,
на Фиг.6 схематично показан вид в разрезе рельефной структуры в соответствии с изобретением,
на Фиг.7a и 7b показано графическое представление зависимости между толщиной t слоя металла и степенью отражения R для различных металлов,
на Фиг.8a-8d схематично показаны виды в разрезе рельефной структуры в соответствии с изобретением, с разными значениями отношения глубины к ширине,
на Фиг.9a показан график зависимости между степенью прозрачности T или степенью отражения R и глубиной h для первой металлизированной линейной решетки при освещении поляризованным светом,
на Фиг.9b показан график зависимости между степенью прозрачности T и глубиной h линейной решетки по Фиг.9a при освещении неполяризованным светом,
на Фиг.9c показан график зависимости между степенью прозрачности T и длиной волны λ света для второй металлизированной линейной решетки, с отношением глубины к ширине h/d = 1,
на Фиг.9d показан график зависимости между степенью прозрачности T и длиной волны λ света для металлизированной линейной решетки по Фиг.9c, с отношением глубины к ширине h/d = 0,67,
на Фиг.9e показан график зависимости между степенью прозрачности T и длиной волны λ света для металлизированной линейной решетки по Фиг.9c, с отношением глубины к ширине h/d = 0,33,
на Фиг. 10a-10c показаны графики зависимости между степенью прозрачности T или степенью отражения R и длиной волны λ для третьей металлизированной линейной решетки при освещении под разными углами,
на Фиг.11 схематично показана регулировка с изменением степени прозрачности при использовании растра поверхности,
на Фиг.12 показан график зависимости между степенью прозрачности T и отношением глубины к ширине для варианта выполнения слоя металла,
на Фиг.13 схематично показан вид защищенного документа с элементом защиты в соответствии с изобретением, как показано на Фиг.1,
на Фиг.14 схематично показан второй вариант выполнения элемента защиты в соответствии с изобретением,
на Фиг.15 схематично показан второй вариант выполнения элемента защиты в соответствии с изобретением, с элементом защиты в соответствии с изобретением, представленным на Фиг.13,
на Фиг.16 представлен вид в плане защищенного документа с элементом защиты в соответствии с изобретением, и
на Фиг.17 представлено изображение гильотировки элемента защиты, показанного на Фиг.15.
На Фиг.1 показан элемент 11 защиты в форме тела из многослойной пленки, с несущей пленкой 10, разделительным слоем 20, защитным лаковым слоем 21, репликационным лаковым слоем 22 с рельефными структурами 25 и 26, внешним слоем 23 металла, расположенным на рельефных структурах 25 и 26, и клеящим слоем 24. Рельефная структура 26 выполнена в форме плоскостной рельефной структуры.
Элемент 11 защиты представляет собой пленку для опечатывания, в частности пленку для горячего опечатывания. Однако также возможно использовать элемент 11 защиты в форме ламинирующейся пленки или клеящейся пленки.
Несущий слой 10 содержит, например, пленку PET (ПЭТ, полиэтилентерефталат) или POPP в виде слоя толщиной от 10 мкм до 50 мкм, предпочтительно толщиной от 19 мкм до 23 мкм. Разделительный слой 20 и защитный лаковый слой 21 затем наносят на пленку-носитель, используя растрированный валик для глубокой печати. При этом разделительный и защитный лаковые слои 20 и 21, предпочтительно, имеют толщину от 0,2 до 1,2 мкм. Также можно не использовать эти слои.
Затем наносят репликационный лаковый слой 22.
Репликационный лаковый слой 22, предпочтительно, содержит сшиваемый при облучении репликационный лак. Предпочтительно, процесс ультрафиолетовой репликации используют для формирования рельефных структур 25 и 26 в репликационном лаковом слое 22. В этой ситуации в качестве репликационного лака используют лак, затвердевающий при ультрафиолетовом облучении. При этой процедуре рельефные структуры 25 и 26 формируют в репликационном лаковом слое, сшиваемом ультрафиолетовым излучением, например, используя ультрафиолетовое излучение при формировании рельефной структуры в лаковом слое, в то время как он все еще остается мягким или жидким, или путем частичного облучения и отверждения лакового слоя, сшиваемого ультрафиолетовым облучением. При этом вместо лака, сшиваемого ультрафиолетовым облучением, также возможно использовать лак, сшиваемый под действием другого излучения.
Кроме того, также возможно, чтобы репликационный лаковый слой 22 содержал прозрачный, термопластичный материал. Рельефная структура или множество рельефных структур, например рельефных структур 25 и 26, затем формируют тиснением в репликационном лаковом слое 22 с помощью инструмента тиснения.
Толщина, которую следует выбирать для репликационного лакового слоя 22, определяется глубиной профиля, выбранной для рельефных структур 25 и 26. Требуется, чтобы репликационный лаковый слой 22 имел достаточную толщину, чтобы обеспечить возможность формирования рельефных структур 25 и 26. Предпочтительно, в этом отношении, репликационный лаковый слой 22 имеет толщину от 0,3 до 1,2 мкм.
В качестве примера, репликационный лаковый слой 22 наносят на защитный лаковый слой 21 с помощью ролика для глубокой печати с линейным растром по всей площади поверхности, с плотностью нанесения 2,2 г/м2 перед сушкой. В этом случае в качестве репликационного лака выбирают лак следующего состава:
| Компонент | Пропорция по массе |
| Высокомолекулярная смола | 2000 |
| Не содержащий масло силикон-алкид | 300 |
| Неионный смачивающий агент | 50 |
| Нитроцеллюлоза с малой вязкостью | 12000 |
| Толуол | 2000 |
| Диацетоновый спирт | 2500 |
Репликационный лаковый слой 22 затем высушивают в камере для сушки при температуре от 100 до 120°C.
Рельефные структуры 25 и 26 затем выполняют штамповкой в репликационном лаковом слое 22, например, с помощью штампа, содержащего никель, при температуре приблизительно 130°C. Для штамповки рельефных структур 25 и 26 в репликационном лаковом слое штамп, предпочтительно, электрически нагревают. Прежде чем штамп будет снят с репликационного лакового слоя 22 после операции штамповки, штамп в данном случае также снова может быть охлажден. После штамповки рельефных структур 25 и 26 в репликационном лаке репликационного лакового слоя 22 он затвердевает в результате сшивания или с использованием аналогичного способа.
Кроме того, также возможно вводить рельефные структуры 25 и 26 в репликационный лаковый слой 22 с использованием процесса абляции. В частности, с этой целью можно использовать процесс лазерного выжигания.
Также можно обеспечить покрытие репликационного лакового слоя 22 материалом HRI (HRI = высокий коэффициент отражения), например ZnS или TiО2. Таким образом, в некоторых случаях можно сформировать более высокую степень прозрачности при заданной глубине рельефной структуры.
При этом рельефные структуры 25 и 26 включают в себя рельефные структуры, которые покрыты слоем 23 металла путем использования обычного процесса нанесения покрытия, например путем напыления, в результате чего обеспечивается постоянная поверхностная плотность слоя 23 металла на рельефных структурах 25 и 26. Таким образом, слой 23 металла на рельефной структуре 26, которая имеет малое отношение глубины к ширине, является непрозрачным, и слой 23 металла на рельефной структуре 25, который имеет большое значение отношения глубины к ширине, является прозрачным. Например, рельефная структура 26 сформирована с отношением глубины к ширине h/d = 0.
Затем на слой 23 металла наносят клеящий слой 24. Клеящий слой 24, предпочтительно, представляет собой слой, содержащий клей, активируемый теплом. В зависимости от соответствующего использования элемента 11 защиты также возможно не использовать клеящий слой 24.
Рельефная структура 25 представляет собой структуру с определенным отношением глубины к ширине у элементов рельефной структуры, и, таким образом, такая рельефная структура имеет эффективную площадь поверхности, которая во много раз больше, чем обычные рельефные структуры, сформированные в элементах защиты для получения оптических эффектов. При этом глубину следует интерпретировать как среднее значение расстояния между пиками и впадинами, и ширину следует интерпретировать как промежуток между двумя соседними структурными элементами рельефной структуры. Неожиданно было найдено, что в случае слоя металла, который нанесен на рельефную структуру с номинальной толщиной t0 и который локально сформирован с толщиной t, отношение толщины ε = t0/t существенно увеличивается, если отношение глубины к ширине h/d рельефной структуры больше 1. Более конкретно, толщина t слоя металла заметно уменьшается с помощью рельефной структуры по сравнению с номинальной толщиной t0 (толщиной на "плоских" участках). Таким образом, слой металла может быть сделан прозрачным.
На Фиг.2 схематично показан вид с увеличением варианта выполнения рельефной структуры 25, представленной на Фиг.1, которая адаптирована для обеспечения прозрачности слоя металла 23, нанесенного на рельефную структуру.
Как показано на Фиг.2, в данном примере рельефная структура 25 имеет периодическую функцию f(x, y), в которой стрелки 25x и 25y обозначают оси x и y координат. Функция f(x, y) характеризует периодически меняющуюся глубину 25z рельефной структуры 25, в представленном случае, в виде квадратичной синусной формы, как в направлении x, так и в направлении y. Это позволяет сформировать профиль рельефа, показанный на Фиг.2, со структурными элементами 25a, 25b, 25c и 25d, которые, соответственно, расположены друг от друга в направлении х с длиной 25p периода и в направлении y с длиной 25q периода функции f(x, y) и имеют глубину 25t структуры. В этом случае длины периодов 25p и 25q выбраны таким образом, чтобы они были меньше чем или равны глубине 25t структуры.
Рельефная структура 25, показанная на Фиг.2, таким образом, включает в себя пример длин 25p и 25q периода, равных 330 нм, и глубины 25t структуры, превышающей 500 нм.
В этом отношении также возможно использовать другие формы профиля, значения длин 25p и 25q периода и глубины 25t профиля, отличающиеся от показанных на Фиг.2. При этом существенно, чтобы, по меньшей мере, одно из значений длин 25p и 25q периода было меньше или равно глубине 25t структуры. В частности, хорошие результаты достигаются, если, по меньшей мере, одно из значений длины 25p и 25q периода меньше, чем предельная длина волны видимого света.
На Фиг.3 показана рельефная структура, которая имеет структурные элементы 25e и 25f только в одном направлении осей координат. В других отношениях здесь используются те же элементы, что и на Фиг.2, поэтому следует рассмотреть только отличия от варианта выполнения, представленного на Фиг.2. Структурные элементы 25e и 25f продолжаются с постоянной глубиной 25t структуры в направлении координаты y-25y. Рельефная структура, схематично показанная на Фиг.3, также выглядит прозрачной.
На Фиг. 4 и 5 для рельефных структур, представленных на Фиг. 2 и 3, показана зависимость между отношением толщины ε = t0/t слоя 23 металла и отношением глубины к ширине h/d у рельефной структуры 25.
Неожиданно оказалось, что отношение толщины ε при использовании линейной решетки (см. Фиг.3) получается большим, чем у описанной выше прямоугольной решетки (см. Фиг.2), при одинаковом значении отношения глубины к ширине.
В качестве примера, при одинаковом отношении глубины к ширине h/d = 2 для линейной решетки получено отношение толщины ε = 4,2, что больше, чем отношение толщины у рассмотренной выше прямоугольной решетки.
На Фиг.6 подробно показан эффект изменения толщины слоя 23 металла, который определяет степень прозрачности.
На Фиг.6 схематично показан вид в разрезе репликационного лакового слоя 622 с рельефной структурой 625, имеющей большое отношение глубины к ширине, и рельефная структура 626, имеющая отношение глубины к ширине, равное нулю. Поверх репликационного лакового слоя 622 нанесен слой 623 металла, например, распылением. Стрелка 60 обозначает направление нанесения слоя 623 металла. Слой 623 металла имеет номинальную толщину t0 в области рельефной структуры 626 и толщину t, которая меньше, чем номинальная толщина t0, в области рельефной структуры 625. В этом отношении толщину t следует интерпретировать как среднее значение толщины t, сформованной в зависимости от угла наклона поверхности рельефной структуры относительно горизонтали. Этот угол наклона может быть описан математически как первая производная функции рельефной структуры.
Поэтому, если угол наклона равен нулю, слой 623 металла наносят с номинальной толщиной t0, если же значение угла наклона больше, чем ноль, слой 623 металла наносят с толщиной t, т.е. с меньшей толщиной, чем номинальная толщина t0.
Прозрачность слоя металла также возможно обеспечить с помощью рельефных структур, которые имеют сложный профиль поверхности с выпуклыми участками и углублениями разной высоты. В этом случае такие профили поверхности также могут включать в себя стохастические профили поверхности. При этом обычно достигается прозрачность, если средний промежуток между соседними структурными элементами меньше, чем средняя глубина профиля рельефной структуры, и соседние структурные элементы расположены друг от друга на расстоянии, меньшем, чем 200 мкм. Предпочтительно, в этом отношении, среднее значение промежутка между соседними выпуклыми участками должно быть меньше, чем 30 мкм, в результате чего получают рельефную структуру в виде специальной дифракционной рельефной структуры.
Важно при производстве прозрачных областей знать индивидуальные параметры и их взаимозависимости, а также соответствующим образом их выбирать. Наблюдатель уже воспринимает область как полностью отражающую, если отражается 85% падающего света, и воспринимает область как прозрачную, если отражается менее чем 20% падающего света и более чем 80% будет пропущено. Эти значения могут изменяться в зависимости от подложки, освещения и подобного. Важную роль в этом отношении играет поглощение света в слое металла. В качестве примера, хром и медь отражают значительно меньше при одних и тех же обстоятельствах. Это может означать, что только 50% падающего света будет отражено, и степень прозрачности при этом будет меньше, чем 1%.
На Фиг. 7a и 7b представлены зависимости между толщиной t слоя металла в нм и степенью отражения R в % при облучении рельефной структуры светом с длиной волны λ = 550 нм, в зависимости от вида металла. В этом случае слой металла нанесен на прозрачную подложку с коэффициентом преломления n = 1,5. Для слоя металла, сформированного из алюминия (Al, см. Фиг.7a), в качестве примера, было получено, что отражающие области образовывались при толщине t > 17 нм, и прозрачные области были получены при толщине t < 3 нм. Следовательно, следует выбирать отношение толщины ε, ε = 17/3 = 5,67.
В табл.1 показаны полученные значения степени отражения слоев металла для Аg, Аl, Au, Cr, Cu, Rh и Тi, расположенных между пластиковыми пленками (коэффициент преломления n = 1,5) при длине волны λ = 550 нм. В этом случае отношение толщины ε получено как отношение толщины t слоя металла, требуемой для обеспечения степени отражения R = 80% от максимального значения Rmax и требуемой для степени отражения R = 20% максимального значения Rmax.
| Таблица 1 | |||||
| Металл | Rmax | t для 80% Rmax | t для 20% Rmax | ε | h/d |
| Аg | 0,944 | 31 нм | 9 нм | 3,4 | 1,92 |
| Аl | 0,886 | 12 нм | 2,5 нм | 4,8 | 2,82 |
| Au | 0,808 | 40 нм | 12 нм | 3,3 | 1,86 |
| Rh | 0,685 | 18 нм | 4,5 нм | 4,0 | 2,31 |
| Cu | 0,557 | 40 нм | 12 нм | 3,3 | 1,86 |
| Cr | 0,420 | 18 нм | 5 нм | 3,6 | 2,05 |
| Ti | 0,386 | 29 нм | 8,5 нм | 3,3 | 1,86 |
На основе эвристического анализа можно сделать вывод, что серебро и золото (Аg и Au) имеют высокое значение максимальной степени отражения Rmax и требуют относительно малого значения отношения глубины к ширине для получения прозрачности. Алюминий (Аl), по общему признанию, также имеет высокую максимальную степень отражения Rmax, но требует большего отношения глубины к ширине. Поэтому предпочтительно формировать слой металла из серебра или золота. Однако слой металла также может быть сформирован из других металлов или из сплавов металлов.
На Фиг. 8a-8d схематично показан вариант выполнения, иллюстрирующий конфигурацию рельефных структур 825a, 825b, 826a и 826b с разной степенью прозрачности нанесенного слоя металла. В представленном примере эти рельефные структуры имеют структурные элементы с промежутком d = 350 нм между двумя структурными элементами. Промежуток d не показан на Фиг. 8a-8d. Рельефная структура в каждом случае покрыта слоем 823 металла, сформированным с номинальной толщиной t0 = 40 нм. При такой толщине слой 823 металла выглядит непрозрачным или отражающим на плоском фоне.
На Фиг.8a схематично показана прозрачная рельефная структура 825a, которая имеет значение глубины h = 800 нм. Следовательно, отношение глубины к ширине, которое определяет уровень степени прозрачности слоя 823 металла, составляет h/d = 2,3.
На Фиг.8b схематично показана прозрачная рельефная структура 825b, которая имеет глубину h = 400 нм. Следовательно, отношение глубины к ширине, которое определяет уровень степени прозрачности слоя 823 металла, составляет h/d = 1,14. Слой 823 металла выглядит менее прозрачным, чем в варианте выполнения по Фиг.8a.
На Фиг.8c схематично показана непрозрачная рельефная структура 826a, которая имеет глубину h = 100 нм. Следовательно, отношение глубины к ширине, которое определяет уровень степени прозрачности слоя 823 металла, составляет h/d = 0,29. Степень прозрачности слоя 823 металла в этом случае настолько незначительная, что слой 823 металла выглядит непрозрачным, но, тем не менее, имеет прозрачный компонент, по сравнению с вариантом выполнения, показанным на Фиг.8d.
На Фиг.8d схематично показана рельефная структура 826b, которая имеет глубину h = 0 нм. Следовательно, отношение глубины к ширине, которое определяет уровень степени прозрачности, составляет h/d = 0. Слой 823 металла выглядит полностью непрозрачным, например, отражающим.
Ниже, в табл.2, представлены результаты расчетов, полученные на основе расчетов дифракции для рельефных структур с разными отношениями глубины к ширине, которые представлены в форме линейных синусоидальных решеток с шагом решетки 350 нм. Рельефные структуры покрыты серебром с номинальной толщиной t0 = 40 нм. Свет, который падает на рельефные структуры, имеет длину волны λ = 550 нм (зеленый) и является TE-поляризованным или ТМ-поляризованным.
| Таблица 2 | ||||||
| Отношение глубины к ширине | Шаг решетки в нм | Глубина в нм | Степень отражения (OR) TE | Степень прозрачности (OT) TE | Степень отражения (OR) ТМ | Степень прозрачности (OT) ТМ |
| 0 | 350 | 0 | 84,5% | 9,4% | 84,5% | 9,4 % |
| 0,3 | 350 | 100 | 78,4% | 11,1% | 50,0% | 21,0 % |
| 0,4 | 350 | 150 | 42,0% | 45,0% | 31,0% | 47,0 % |
| 1,1 | 350 | 400 | 2,3% | 82,3% | 1,6 % | 62,8 % |
| 2,3 | 350 | 800 | 1,2% | 88,0% | 0,2 % | 77,0 % |
В частности, как было определено, что степень прозрачности, помимо отношения глубины к ширине, зависит от поляризации падающего света. Эта зависимость представлена в табл.2 для отношения глубины к ширине d/h = 1,1. Этот эффект можно использовать в качестве вторичного признака защиты.
Кроме того, было определено, что степень прозрачности или степень отражения рельефной структуры в соответствии с изобретением зависит от длины волны. На Фиг. 9a-9e показаны графики, представляющие результаты расчетов, которые демонстрируют тот эффект.
На Фиг.9a показан график, показывающий степень R отражения или степень прозрачности T, в зависимости от глубины h решетки в нанометрах для первой синусоидальной решетки с периодом решетки или с шагом решетки d = 300 нм. Глубина решетки изменяется от h = 0 нм до 600 нм, что эквивалентно изменению отношения глубины к ширине h/d = от 0 до 2. На решетку было нанесено покрытие из серебра с толщиной слоя t0 = 50 нм, и ее облучали поляризованным светом с длиной волны λ = 550 нм. Кривые обозначены как OR ТМ для степени отражения и OT ТМ для степени прозрачности для ТМ-поляризованного света и аналогично OR TE и OT TE для TE-поляризованного света.
Как можно видеть на Фиг.9a, эффект в соответствии с настоящим изобретением, в частности, ярко выражен для TE-поляризованного света.
На Фиг.9b показана степень прозрачности T решетки, используемой на Фиг.9a, с неполяризованным светом, в зависимости от глубины решетки h.
На Фиг.9c показано влияние длины волны света на степень прозрачности T в случае второй синусоидальной решетки, построенной аналогично показанной Фиг.9a, с глубиной решетки h = 300 нм, что эквивалентно отношению глубины к ширине h/d = 1. Можно видеть, что как поляризация света, так и тип поляризации (OT ТМ или OT TE) влияют на степень прозрачности T, которая одновременно зависит от длины волны света. Кривая, обозначенная OT unpol для неполяризованного света, продолжается между двумя кривыми OT ТМ и OT TE для ТМ-поляризованного и TE-поляризованного света соответственно.
На Фиг. 9d и 9e представлено влияние уменьшения отношения глубины к ширине h/d для этих конфигураций кривых в отношении степени прозрачности T.
На Фиг.9d представлена степень прозрачности T для синусоидальной решетки, как показано на Фиг.9c, которая сформирована с глубиной решетки h = 200 нм, эквивалентной отношению глубины к ширине h/d = 0,67. Степень прозрачности T здесь заметно ниже, чем на Фиг.9c, в частности, при облучении неполяризованным светом. Степень прозрачности, близкая к нулю, должна наблюдаться при облучении ТМ-поляризованным светом, для λ = 450 нм.
На Фиг.9e представлен график степени прозрачности для синусоидальной решетки, показанной на Фиг.9c, которая сформирована с глубиной решетки h = 100 нм, что эквивалентно отношению глубины к ширине h/d = 0,33. Степень прозрачности T в этом случае очень незначительна, в результате чего серебряный слой металла, нанесенный на решетку, выглядит непрозрачным при всех длинах волн.
Как показывают результаты расчетов, представленные на Фиг. 9a-9e, рельефные структуры в соответствии с изобретением, с определенным отношением глубины к ширине, могут формировать цветные эффекты, которые можно наблюдать при облучении полихроматическим светом, например дневным светом. Эти цветные эффекты можно использовать как дополнительный вторичный признак защиты.
Кроме того, было обнаружено, что степень прозрачности уменьшается, если угол падения света отличается от нормального угла падения, т.е. степень прозрачности уменьшается, если свет падает не перпендикулярно. Это означает, что область с рельефной структурой в соответствии с изобретением может быть прозрачной только в ограниченном конусе падения света. Таким образом, этот эффект можно использовать как дополнительный признак защиты. Слой металла может быть сделан непрозрачным, при рассмотрении его под углом.
На Фиг. 10a-10c представлено влияние угла падения света на степень прозрачности T или на степень R отражения третьей синусоидальной решетки с шагом решетки d = 300 нм, с покрытием серебром с толщиной слоя t0 = 55 нм.
На Фиг.10a показан график, представляющий исходную ситуацию, когда свет падает перпендикулярно. Конфигурация кривой в отношении степени прозрачности T качественно соответствует графику, представленному на Фиг.9c. Как можно видеть, степень R отражения в меньшей степени зависит от длины волны, чем степень прозрачности T. Это, в частности, относится к освещению решетки неполяризованным светом.
На Фиг.10b представлена конфигурация кривой для степени прозрачности T или степени R отражения для освещения под углом θ=20° относительно перпендикуляра в направлении, перпендикулярном к боковым сторонам линий решетки, и под углом φ = 0° относительно перпендикуляра в направлении, параллельном к краям к боковым сторонам решетки. Степень прозрачности T и степень R отражения теперь становятся зависимыми от длины волны в широком диапазоне, по сравнению с фигурой 10a, в частности, при освещении неполяризованным светом.
На Фиг.10c показана конфигурация кривой относительно степени прозрачности T и степени R отражения для освещения под углом θ = 0° и φ = 20°. Свет в этом случае падает под наклоном, параллельно к боковым сторонам линий решетки. Конфигурации, зависящие от длины волны, качественно заметно отличаются от конфигурации, представленной на Фиг.10b.
На Фиг.11 показана схема, иллюстрирующая вариант выполнения для получения областей с отличающейся степенью прозрачности T. В этом случае области 91-96 формируют с разной степенью прозрачности T, с шагом 20%, начиная в области 91, которая имеет степень прозрачности T = 0%, до области 96, которая имеет степень прозрачности T = 100%. Как можно ясно видеть на Фиг.11, с этой целью области 91-96 выполнены с растровой конфигурацией с непрозрачными растровыми элементами 91o-95o и прозрачными растровыми элементами 92t-96t. Области 91-96 могут иметь вид, например, пикселей с разной степенью прозрачности T.
В представленном варианте выполнения непрозрачные растровые элементы 91o-95o обозначены черным цветом на Фиг.11, и прозрачные растровые элементы 92t-96t обозначены белым цветом. Здесь представлен схематический вид, который не воспроизводит истинное соотношение размеров между растровыми элементами и областями. Степень прозрачности T каждой области 91-96 описана отношением общей площади поверхности непрозрачных растровых элементов 91o-95o к общей площади поверхности прозрачных растровых элементов 92t-96t. Растровые элементы сформированы с размерами, которые не различает глаз человека. Поэтому области 91-96, на которых сформирован растр, таким образом, предпочтительно, визуально выглядят с равномерным распределением непрозрачных и прозрачных растровых элементов, как области с однородной степенью прозрачности T.
В представленном варианте выполнения непрозрачные растровые элементы 91o-95o сформированы с отношением глубины к ширине h/d = 0 и таким значением номинальной толщины t0 слоя металла, что они имеют степень прозрачности T = 0%. Прозрачные растровые элементы 92t-96t сформированы с большим отношением глубины к ширине, т.е., предпочтительно, h/d > 2. Однако также можно сформировать непрозрачные растровые элементы 91o-95o с малым отношением глубины к ширине, например h/d = 0,1, и прозрачные растровые элементы 92t-96t можно сформировать с отношением глубины к ширине, которое является относительно большим по сравнению с этим значением, например h/d = 1.
Области 91 и 96 содержат только растровые элементы одного типа, так, например, область 91, сформированная только с непрозрачными растровыми элементами 91o, обеспечивает степень прозрачности T = 0%. Область 96 сформирована только с прозрачными растровыми элементами 92t и поэтому обеспечивает степень прозрачности T = 100%. Области 92-95 сформированы с использованием одновременно непрозрачных растровых элементов 92o-95o и прозрачных растровых элементов 92t-95t и поэтому имеют степень прозрачности от 20% до 80%.
Эти области также можно сформировать с разными значениями шкалы серого цвета, используя разные значения отношения глубины к ширине в этих областях. На Фиг.12 представлено в виде графика, в качестве примера, как степень прозрачности T можно регулировать, используя отношение h/d глубины к ширине. Как уже было указано выше, взаимозависимость между степенью прозрачности T и отношением h/d глубины к ширине зависит от ряда параметров, например от вида металла и/или свойств рельефной структуры. Однако, в принципе, степень прозрачности T увеличивается при увеличении отношения h/d глубины к ширине. В настоящем примере степень прозрачности T = 100%, когда отношение глубины к ширине h/d = 5,3. Это значение отношения было получено на основе эвристического подхода к решению. Без заметного уменьшения качества, полностью прозрачная область, обозначенная ссылочной позицией 96 на Фиг.11, может быть сформирована уже при отношении глубины к ширине h/d => 1,0, например h/d = 2,2, в результате чего степень прозрачности T = 80%. Меньшее отношение глубины к ширине может быть, например, предпочтительным с технологической точки зрения.
Таким образом, как описано со ссылкой на Фиг. 11 и 12, могут быть сформированы представления изображений. Благодаря высокой разрешающей способности, которая достигается в таком способе, можно формировать изображения с высоким качеством, например, в форме логотипов или надписей. Например, изображения из линий или изображения с использованием черно-белого растра, могут быть сформированы с использованием способа формирования черно-белого растра. Как уже было описано выше (см. Фиг.11), в этом отношении степень прозрачности пикселя определяется отношением между непрозрачными растровыми элементами и прозрачными растровыми элементами. Однако можно также сформировать пиксели в виде однородных областей с разным отношением глубины к ширине (см. Фиг.12). Таким образом, можно сформировать, например, компьютерные изображения в режиме серой шкалы для представления изображения. Благодаря высокой разрешающей способности, обеспечиваемой этим способом, таким образом, могут быть сформированы изображения серой шкалы высокого качества, например, фотографические изображения с высоким качеством могут быть воспроизведены на любом фоне.
Однако также возможно формировать макрообласти с постепенно изменяющейся степенью прозрачности и, таким образом, оптически "затеняемые" элементы, расположенные под такой областью. Таким образом, например, возможно воспроизвести фотографию в паспорте, которая не ограничена контуром с резкой кромкой.
Также решения, представленные на Фиг. 11 и 12, можно скомбинировать вместе и, таким образом, получить дополнительные эффекты. Например, можно использовать растровые элементы, видимые для глаза человека, в качестве элемента конфигурации, например в форме журнального растра.
На Фиг.13 схематично представлен защищенный документ 12 в виде карты 28 и элементов 27 изображения, расположенных на карте 28, и с элементом 11 защиты, показанным на Фиг.1. Одинаковые элементы обозначены одинаковыми ссылочными позициями.
С этой целью элемент 11 защиты отделяют от несущей пленки 10 и наносят на карту 28. При этом разделительный слой 20 (см. Фиг.1) обеспечивает возможность отделения элемента защиты от несущей пленки 10.
В результате только области элементов 27 изображения, которые расположены под рельефными структурами 25, остаются видимыми после нанесения элемента 11 защиты. Элементы 27 изображения, которые расположены под рельефными структурами 26, являются не видимыми для человека, рассматривающего защищенный документ. Благодаря наличию металла 23 они выглядят как отражающие области, которые, как, в частности, можно хорошо видеть на Фиг. 15 и 16, могут быть выполнены в форме тонкого узора в виде гильотировки. Структура, которую наносят в соответствии с описанным выше способом, может быть настолько тонкой, что ее невозможно имитировать с использованием другого процесса, например процесса цветного копирования.
На Фиг. 14 и 15 представлен второй вариант выполнения элемента защиты и защищенного документа, снабженного таким элементом защиты, в котором одинаковые элементы обозначены теми же номерами ссылочных позиций.
На Фиг.14 показан элемент 111 защиты в форме многослойной пленки, который имеет несущую пленку 10, разделительный слой 20, защитный лаковый слой 21, репликационный лаковый слой 22 с рельефными структурами 25, 26 и дополнительными рельефными структурами 125, 126, слой 23 металла и клеящий слой 24. Рельефные структуры 125 и 126 выполнены путем взаимного наложения структуры, которая в представленном схематичном примере имеет синусоидальную конфигурацию, на рельефные структуры 25 и 26 соответственно. Наложенная структура может включать в себя, например, структуру, предназначенную для формирования голограммы, которая, таким образом, становится видимой в областях рельефной структуры 125 и невидимой в областях рельефной структуры 126. В качестве примера рельефные структуры 26 и 126 могут формировать структуру гильотировки, которая не может быть воспроизведена обычными способами, т.е. в форме признака защиты.
По аналогии с Фиг.13, на Фиг.15 схематично показан защищенный документ 112, на который нанесен элемент 111 защиты, как показано на Фиг.14.
На Фиг. 16 и 17 представлено, например, использование идентификационного документа 110. Такой идентификационный документ 110 имеет фотографию 110p владельца идентификационного документа, надпись 110k, персональные данные 110v и структуру 110g гильотировки.
В представленном варианте выполнения фотография 110p, надпись 110k и персональные данные 110v нанесены на карту документа 110 в соответствии с предшествующим уровнем техники. Структура 110g гильотировки 110g, которая подробно показана на Фиг.17 лучшей ясности представления, размещена поверх всей поверхности карты. В представленном варианте выполнения линии структуры 110g гильотировки представлены в форме областей с отношением глубины к ширине < 0,2 и с шириной 50 мкм, которые расположены непосредственно рядом с прозрачными областями, с большим отношением глубины к ширине. Это позволяет получить идентификационный документ, обладающий степенью защиты от подделки особенно простым образом, поскольку структуру 110g гильотировки нельзя нанести с использованием другого процесса.
В защищенном документе так же, как и в варианте выполнения, представленном на Фиг.16, используется комбинация преимущества повышенного уровня защиты от подделки, с преимуществом упрощенного и более точного производства. Более конкретно, поскольку прозрачные и непрозрачные области могут быть сформированы на одном этапе обработки, больше не возникают проблемы установки положения, с которыми сталкиваются при печати с совмещением для обеспечения точного совмещения, т.е. прозрачные области, непрозрачные области и области фона больше не требуется располагать с высоким уровнем точности относительного друг друга, как до настоящего времени. Способ в соответствии с изобретением обеспечивает формирование прозрачных и непрозрачных областей, используя более точное структурирование поверхности, в областях, где это предполагается. При этом также могут использоваться многослойные тонкопленочные системы, системы с жидкими кристаллами и т.п.
1. Элемент (11) защиты в форме тела из многослойной пленки с репликационным лаковым слоем (22), в котором, в плоскости, определенной осями x и у координат, сформирована первая рельефная структура (25) в репликационном лаковом слое (22), в первой области элемента защиты, и слой (23) металла с постоянной поверхностной плотностью относительно плоскости, образованной осями x и у координат, нанесен на репликационный лаковый слой (22) в первой области элемента (11) защиты и в соседней второй области элемента (11) защиты, отличающийся тем, что первая рельефная структура (25) представляет собой дифракционную структуру с отношением глубины к ширине отдельных структурных элементов более 0,5, при этом слой (23) металла сформирован с номинальной толщиной t0 слоя, при которой прозрачность слоя (23) металла повышена посредством наличия первой рельефной структуры (25) в первой области относительно прозрачности слоя (23) металла во второй области.
2. Элемент защиты по п.1, отличающийся тем, что слой (23) металла нанесен на репликационный лаковый слой (22) с поверхностной плотностью, которая соответствует нанесению слоя (23) металла на плоскую поверхность с отношением глубины к ширине, равным нулю, со степенью отражения слоя металла от 85 до 95% от максимальной степени отражения.
3. Элемент защиты по п.1, отличающийся тем, что глубина рельефной структуры (25) является функцией координат x и/или у.
4. Элемент защиты по п.3, отличающийся тем, что функция представляет собой стохастическую функцию.
5. Элемент защиты по п.3, отличающийся тем, что функция представляет собой функцию типа sin2(x, у).
6. Элемент защиты по п.1, отличающийся тем, что вторая дифракционная рельефная структура (26) сформирована в репликационном лаковом слое (22), в соседней второй области, при этом отношение глубины к ширине отдельных элементов структуры во второй рельефной структуре меньше, чем отношение глубины к ширине отдельных структурных элементов первой рельефной структуры.
7. Элемент защиты по п.6, отличающийся тем, что вторая рельефная структура (26) имеет отношение глубины к ширине <0,2.
8. Элемент защиты по п.6, отличающийся тем, что вторая рельефная структура (26) имеет отношение глубины к ширине <0,5.
9. Элемент защиты по п.1, отличающийся тем, что вторая область представляет область с узором, в частности, в форме структуры гильотировки или логотипа, или текста, а первая область представляет собой фоновую область.
10. Элемент защиты по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что отношение глубины к ширине первой рельефной структуры (25) и/или второй рельефной структуры (26) изменяется в направлении x и/или в направлении у.
11. Элемент защиты по п.1, отличающийся тем, что первая область или вторая область имеют растровую конфигурацию в микрообластях, причем размеры микрообластей и/или промежутки между элементами растра равны или меньше, чем промежутки, которые может различать глаз человека.
12. Элемент защиты по п.6, отличающийся тем, что вторая рельефная структура представляет собой структуру, которая имеет эффект оптической дифракции, формирующий узор, макроструктуру или матовую структуру.
13. Элемент защиты по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что первая или вторая рельефная структура (125, 126) сформирована путем взаимного наложения огибающей структуры и дифракционной структуры с отношением глубины к ширине отдельных элементов структуры >0,5.
14. Элемент защиты по п.13, отличающийся тем, что огибающая структура представляет собой структуру, обладающую эффектом оптической дифракции, в частности, рельефную структуру, формирующую голограмму.
15. Элемент защиты по п.13, отличающийся тем, что огибающая структура представляет собой макроструктуру.
16. Элемент защиты по п.13, отличающийся тем, что огибающая структура представляет собой матовую структуру.
17. Элемент защиты по п.1, отличающийся тем, что тело из многослойной пленки представляет собой прозрачную пленку, в частности пленку, полученную горячим штампованием.
18. Защищенный документ, в частности банкнота или паспорт, имеющий элемент защиты, в соответствии с одним из предыдущих пунктов.
19. Способ изготовления элемента (11, 111) защиты в форме тела из многослойной пленки, согласно которому первую рельефную структуру (25) формируют в репликационном лаковом слое (22) тела из многослойной пленки в первой области элемента (11, 111) защиты, и слой (23) металла с постоянной поверхностной плотностью относительно плоскости, образованной репликационным лаковым слоем (22), наносят на репликационный лаковый слой (22) в первой области элемента (11) защиты и в соседней второй области элемента (11) защиты, отличающийся тем, что первая рельефная структура (25) выполнена в форме дифракционной структуры с отношением глубины к ширине более 0,5, и слой (23) металла наносят с поверхностной плотностью относительно плоскости, образованной репликационным лаковым слоем (22), и формируют с номинальной толщиной слоя t0, при которой прозрачность слоя (23) металла повышена за счет наличия первой рельефной структуры (25) в первой области относительно прозрачности слоя (23) металла во второй области.
20. Способ по п.19, отличающийся тем, что слой (23) металла нанесен на репликационный лаковый слой (22) путем осаждения из паровой фазы, в частности напыления, осаждения из паровой фазы, сформированной электронным лучом или осаждения из паровой фазы, сформированной путем резистивного нагрева.
21. Способ по п.20, отличающийся тем, что металл для формирования слоя (23) металла наносят на плоскость, определенную репликационным лаковым слоем (22) с такой поверхностной плотностью, которая соответствует нанесению слоя (23) металла на плоскую поверхность, расположенную перпендикулярно к направлению нанесения и имеющую отношение глубины к ширине, равное нулю, со степенью отражения слоя металла от 85 до 95% от максимальной степени отражения оптически непрозрачного слоя этого металла.
22. Способ по любому из пп.19-21, отличающийся тем, что в третьей области элемента (111) защиты сформирована третья рельефная структура (125, 126), в форме наложения огибающей кривой с четвертой рельефной структурой на первую рельефную структуру (25) и/или вторую рельефную структуру (26), сформованную во второй области, в результате чего в подобластях третьей области, которые наложены на первую рельефную структуру (25), информация, воплощаемая четвертой рельефной структурой, является видимой, и в подобластях третьей области, которые наложены на вторую рельефную структуру (26), информация, воплощаемая четвертой рельефной структурой, является не видимой.
23. Способ по любому из пп.19-21, отличающийся тем, что рельефные структуры сформированы в репликационном лаковом слое (22) с использованием ультрафиолетовой репликации.
24. Способ по п.22, отличающийся тем, что рельефные структуры сформированы в репликационном лаковом слое (22) с использованием ультрафиолетовой репликации.
