Способ получения изображений в кристаллических коллоидных структурах

Изобретение относится к получению изображения в кристаллической коллоидной структуре с помощью актиничного излучения, элементы которого могут быть использованы для маркировки устройств, таких как ценные и удостоверяющие документы. Способ включает обеспечение массива частиц в отверждаемой композиции связующего; отверждение первой части композиции связующего лазерным излучением с проявлением первого оптического свойства; изменение расстояния между частицами в другой части композиции; и отверждение другой части композиции связующего с проявлением другого оптического свойства. В наложенных кристаллических коллоидных структурах получают также многоцветные изображения. Изобретение обеспечивает получение высокоточного изображения в кристаллических коллоидных структурах. 6 н. и 15 з.п. ф-лы, 5 ил., 4 пр.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к получению изображений в кристаллических коллоидных структурах, в частности, с помощью актиничного излучения.

Уровень техники

Преломляющие излучение материалы на основе кристаллических коллоидных структур применяются для различных целей. Кристаллическая коллоидная структура (ККС) представляет собой трехмерный упорядоченный массив монодисперсных коллоидных частиц.

Из таких коллоидных дисперсий могут образовываться кристаллические структуры с шагом решетки, сравнимым с длиной волны ультрафиолетового, видимого или инфракрасного излучения. Эти кристаллические структуры используются для фильтрации узких полос волн выбранной длины из широкого спектра падающего излучения с разрешением передачи излучения соседних длин волн. Существуют устройства, использующие рассеянные в жидкой среде частицы, где частицы автоматически выстраиваются в упорядоченный массив. Частицы связываются друг с другом благодаря взаимной полимеризации или с помощью раствора, который разбухает и связывает частицы.

В других применениях ККС, упорядоченный массив фиксируется в связующем и может использоваться как краситель, когда упорядоченный массив преломляет излучение видимого спектра. Альтернативно, ККС применяются для преломления излучения в оптических фильтрах, оптических переключателях и оптических ограничителях. Так как в таких ККС расстояние между частицами постоянное, ККС может функционировать как датчик, когда расстояние между частицами изменяется в ответ на воздействие.

Недавно такие датчики были произведены из гидрогелей, содержащих полимеризованные гидрогелем ККС. Полимеры гидрогеля, окружающего ККС, изменяют структуру в ответ на определенное внешнее воздействие. Например, объем гидрогеля может изменяться в зависимости от воздействий, включающих присутствие химикатов, таких как металлические ионы, в растворе и органических молекул, такие как глюкоза, что делает такие устройства пригодными для химического анализа. В устройствах на основе ККС монодисперсные высокозарядные коллоидные частицы рассеяны в жидкой среде низкой ионной силы. Благодаря электростатическим зарядам частицы самособираются в ККС. Такие упорядоченные структуры преломляют излучение в соответствии с брэгговским законом, где излучение, удовлетворяющее условию Брэгга-Вульфа, отражается, а прилегающие спектральные области, не удовлетворяющие условию Брэгга-Вульфа, пропускаются устройством.

Раскрытие изобретения

Настоящее изобретение включает способ получения изображения в кристаллической коллоидной структуре, в котором: обеспечивают элемент для формирования изображения, содержащий массив частиц, помещенных в отверждаемой композиции связующего; отверждают композицию связующего в первой части элемента для формирования изображения путем направления лазерного излучения на упомянутую первую часть в конфигурации изображения, так чтобы первая отвержденная часть проявляла первое оптическое свойство; изменяют другую часть элемента для формирования изображения путем изменения расстояния между частицами в указанной другой части элемента для формирования изображения; и отверждают указанную другую часть композиции связующего, с тем чтобы указанная другая отвержденная часть проявляла оптическое свойство, отличное от свойства указанной первой части.

В частном варианте, композиция связующего является отверждаемой под действием ультрафиолетового излучения и содержит множество инициаторов отверждения, каждый из которых чувствителен к отличающейся длине волны ультрафиолетового излучения, причем при отверждении первой части композиции связующего направляют лазерное излучение с первой длиной волны на композицию связующего с тем, чтобы первый инициатор вызвал отверждение первой части, а при отверждении второй части композиции связующего направляют излучение со второй длиной волны на композицию связующего с тем, чтобы второй инициатор вызвал отверждение второй части.

Другим объектом изобретения является способ получения изображения в кристаллической коллоидной структуре, в котором: обеспечивают массив частиц, помещенных в отверждаемой композиции связующего; отверждают первую часть композиции связующего через маску изображения, позитивную или негативную в серой шкале; и отверждают другую часть композиции связующего.

Еще одним объектом изобретения является устройство, несущее изображение, полученное в соответствии с вышеуказанными способами получения изображения в кристаллической коллоидной структуре, при этом устройство является ценным документом, изделием, упаковкой изделия и/или удостоверяющим документом.

Следующим объектом изобретения является способ получения многоцветного изображения в кристаллической коллоидной структуре, характеризующийся тем, что: обеспечивают множество элементов для формирования изображения, причем каждый из элементов для формирования изображения содержит упорядоченный массив частиц, помещенных в отверждаемой композиции связующего; обеспечивают маску изображения для каждого указанного элемента для формирования изображения; облучают каждый элемент для формирования изображения актиничным излучением через одну из масок изображения для получения множества элементов с изображением, причем каждый элемент с изображением содержит отвержденную часть изображения и неотвержденную часть фона; отверждают неотвержденные части элементов с изображением так, чтобы отменная часть изображения и отвержденная часть фона преломляли излучение с отличающимися длинами волн; складывают элементы с изображением так, чтобы преломление излучения отвержденными частями изображения давало полноцветное изображение.

Еще одним объектом изобретения является элемент отображения, имеющий полноцветное изображение, который получен в соответствии с вышеуказанным способом получения многоцветного изображения в кристаллической коллоидной структуре.

Краткое описание чертежей

На фиг.1А изображена блок-схема способа получения изображения в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг.2В изображена схема получения изображения в ККС в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения;

на фиг.2 изображена блок-схема другого варианта осуществления способа получения изображения в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг.3А изображена схема использования единственного лазера для получения изображения в ККС в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг.3В изображена схема использования нескольких лазеров для получения изображения в ККС в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг.4А изображен вид сверху изображения в ККС в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения;

на фиг.4В изображен вид в перспективе ККС, содержащей изображение, полученное в соответствии с настоящим изобретением, как показано на фиг.4А;

на фиг.5 изображена блок-схема способа получения многоцветного изображения в соответствии с настоящим изобретением.

Осуществление изобретения

Настоящее изобретение включает способ получения изображения в элементе, названном «элементом для формирования изображения», т.е. в устройстве, в котором может быть сформировано изображение, для получения «элемента с изображением». В одном варианте осуществления, элемент для формирования изображения включает массив элементов, которые помещены в отверждаемую композицию связующего. Изображение получают посредством облучения одной части элемента для формирования изображения лазерным излучением и изменения другой части элемента для формирования изображения таким образом, что первая часть и другая часть преломляют излучение с отличающимися длинами волн, создавая определяемое изображение. Во всех описанных ниже вариантах осуществления первая часть может соответствовать изображению, а вторая или другие части фону или наоборот, когда первая часть является фоном изображения, полученного во второй части. Изображение может быть определяемым, например, для аутентификации или идентификации объекта, которому оно принадлежит, или декоративным. Изображение определяется путем облучения изображения излучением и обнаружения излучения, отраженного от изображения. Облучающее излучение и отраженное излучение могут лежать в видимом или невидимом спектре. В определенных вариантах осуществления изображение, полученное в соответствии с настоящим изобретением, может быть определяемым невооруженным глазом. В других вариантах осуществления изображение обнаруживают с помощью оптического устройства, такого как спектрофотометр, для извлечения или просмотра изображения.

В одном варианте осуществления массив элементов представляет собой упорядоченный периодический массив частиц (кристаллическую коллоидную структуру или ККС), которые находятся в композиции связующего. Под упорядоченным периодическим массивом частиц понимают массив частиц, преломляющий излучение. Параллельные слои или плоскости, образованные периодическим массивом частиц, взаимодействуют с падающим излучением в соответствии с брэгговским законом. Преломленный свет является гониохроматическим, т.е. цвет зависит от угла наблюдения. Преломление световой волны, падающей под заданным углом, пропорционально расстоянию между брэгговскими плоскостями, образованными периодическим массивом частиц, которое пропорционально диаметру частиц для плотноупакованных сфер. Преломление волны с определенной длиной волны также зависит от эффективного показателя преломления элемента для формирования изображения. Эффективный показатель преломления элемента для формирования изображения весьма близок к среднему по объему показателю преломления материалов элемента для формирования изображения, включая частицы и материал связующего, окружающий частицы. Интенсивность преломленного света зависит от изменения показателя преломления внутри элемента для формирования изображения, вызванного расположением частиц и окружающего связующего. Количество слоев, образующих массив частиц и связующее, и различие между показателями преломления разных слоев могут также влиять на интенсивность преломления. Большее количество слоев частиц дает большую интенсивность преломления. Также более сильное различие между показателями преломления различных слоев дает более сильную интенсивность преломления. Более выраженное различие между показателями преломления различных слоев может быть получено при использовании частиц и связующего с довольно большой разницей между значениями показателей преломления. Альтернативно, направленное расширение частиц и/или связующего может изменять многослойную структуру и увеличивать разницу между показателями преломления слоев.

В одном из вариантов осуществления связующее, в котором находятся частицы, выполняется из отверждаемой композиции связующего, которая может представлять собой органический полимер, такой как полиакрилат, полистирол, полиуретан, алкидный полимер, полиэстер, силоксансодержащий полимер, полисульфид, эпоксидсодержащий полимер или полимер, полученный из эпоксидсодержащего полимера. После отверждения материала связующего, относительное положение частиц можно зафиксировать так, что можно зафиксировать и расстояние между частицами. В одном из вариантов осуществления частицы образованы из материала, отличного от материала связующего. Подходящие материалы для частиц включают полистирол, полиуретан, алкидные полимеры, полиэстер, силоксансодержащие полимеры, полисульфиды, эпоксидсодержащие полимеры и полимеры, полученные из эпоксидсодержащего полимера, а также неорганические материалы, такие как оксиды металлов, например, диоксид алюминия, кремния или титана, или полупроводники, например, селенид кадмия, или композиты из этих материалов. В одном варианте осуществления частицы имеют в основном цельную структуру. Альтернативно частицы могут иметь структуру «ядро-оболочка», где ядро образовано из другого состава, чем оболочка. Подходящие материалы для ядра частицы включают органические полимеры, такие как полистирол, полиуретан, алкидные полимеры, полиэстер, силоксансодержащие полимеры, полисульфиды, эпоксидсодержащие полимеры и полимеры, полученные из эпоксидсодержащего полимера, а также неорганические материалы, такие как оксиды металлов, например, диоксид алюминия, кремния или титана, или полупроводники, например, селенид кадмия. Подходящие композиции для оболочки включают органические полимеры, например, полистирол, полиуретан, алкидные полимеры, полиэстер, силоксансодержащие полимеры, полисульфиды, эпоксидсодержащие полимеры и полимеры, полученные из эпоксидсодержащего полимера, при этом композиция оболочки частиц отличается от материала связующего для отдельного массива частиц «ядро-оболочка». Материал оболочки может не образовывать пленки, т.е. материал оболочки продолжает окружать каждое ядро частицы без образования пленки из материала оболочки, так что частицы «ядро-оболочка» остаются отдельными частицами в полимерном связующем. Как таковой, массив включает по меньшей мере три основных области, а именно, связующее, оболочку частицы и ядро частицы. Альтернативно, материал оболочки может быть пленкообразующим, таким что материал оболочки образует пленку вокруг ядер. Материал ядра и материал оболочки имеют различные показатели преломления. Кроме того, показатель преломления оболочки может изменяться в зависимости от толщины оболочки в виде градиента показателя преломления по толщине оболочки. Градиент показателя преломления может быть результатом градиента композиции материала оболочки по толщине оболочки.

С помощью облучения ККС актиничным излучением, как описано ниже, в элементе для формирования изображения можно получить изображение. В одном из вариантов осуществления согласно блок-схеме, показанной на фиг.1А, массив частиц размещается в отверждаемом связующем (этап 10) для получения элемента для формирования изображения. Элемент для формирования изображения может быть получен путем предварительного упорядочивания заряженных частиц в периодическом массиве на подложке и покрытия массива частиц отверждаемой композицией связующего. Периодический массив частиц может быть покрыт отверждаемой композицией связующего посредством распыления, нанесения кистью, нанесения с помощью валка, гравированного цилиндра, наливом, струйным обливом, с помощью щелевой головки или краскоструйного нанесения, как описано в патенте US 6894086, упомянутом здесь в виде ссылки, или путем внесения массива частиц в композицию для покрытия на подложке. На этапе 12 первая часть элемента для формирования изображения подвергается облучению актиничным излучением для отверждения композиции связующего в обрабатываемой части элемента для формирования изображения. Оставшаяся часть массива в элементе для формирования изображения, которая не подверглась облучению актиничным излучением, обрабатывается с тем, чтобы изменить расстояние между частицами в оставшейся части массива (на этапе 14). После того, как расстояние между частицами в массиве изменено, на этапе 16, элемент для формирования изображения облучается актиничным излучением для отверждения оставшейся части элемента для формирования изображения. Первая, облученная часть элемента для формирования изображения преломляет излучение в полосе длин волн, отличной от полосы оставшейся части элемента для формирования изображения. Например, первая часть элемента для формирования изображения может подвергаться воздействию актиничного излучения с использованием маски или сфокусированного лазерного излучения. В одном из вариантов осуществления, когда композиция связующего является отверждаемой с помощью ультрафиолетового излучения (УФ), например, композицией на основе акрилата, актиничное излучение, применяемое для отверждения композиции связующего, включает УФ-излучение.

В другом варианте осуществления первая часть элемента для формирования изображения подвергается облучению актиничным излучением для отверждения композиции связующего в обработанной части элемента для формирования изображения. Оставшаяся, не облученная часть элемента для формирования изображения изменяется так, что нарушается структура массива и это не позволяет оставшейся части преломлять излучение. Упорядоченный периодический массив частиц может быть нарушен различными способами, включая, например, применение растворителя для массива, который, по меньшей мере, частично растворяет частицы, перегрев не облученной части для разрушения частиц или с помощью механического разрушения частиц.

Согласно фиг.1В маска 20, имеющая отверстия 22 с необходимой конфигурацией изображения, накладывается на элемент 24 для формирования изображения, имеющий массив частиц, помещенный в отверждаемой композиции связующего. Элемент для формирования изображения облучают актиничным излучением 26а через отверстия 22 в маске 20 для отверждения открытых частей 28. Расстояние между частицами в оставшихся частях 30 изменяют, и элемент 24 для формирования изображения облучают актиничным излучением 26b для отверждения всех оставшихся частей 30. Отверстия в маске могут соответствовать изображению, так что первая отвержденная часть показывает изображение. Альтернативно, отверстия могут соответствовать негативной части изображения, так что первая отвержденная часть элемента для формирования изображения представляет собой фон изображения. В любом случае элемент для формирования изображения демонстрирует изображение благодаря различию в длине волны преломления первой отвержденной части и другой отвержденной части. Расстояние между частицами в первой отвержденной части отличается от расстояния между частицами другой отвержденной части, тем самым приводя к преломлению первой и второй частью излучения с различной длиной волны. Под разными длинами волн понимается различимая разница в длине волны или полосе длин волн, преломляемых двумя частями элемента для формирования изображения. Разница в преломляемой длине волны может быть видимой для человеческого глаза или различимой оптическим устройством, таким как спектрофотометр или аналогичное устройство.

В одном из вариантов осуществления высокоточное изображение получают в элементе для формирования изображения, включающем ККС, посредством использования диапозитива с негативным изображением в серой шкале. Негативное изображение в серой шкале может быть получено путем преобразования полноцветного изображения в негативное изображение в серой шкале, которое затем воспроизводится на диапозитиве. Диапозитив в качестве маски в действии показан на фиг.1В. Актиничное излучение проходит через диапозитив там, где нет негативного изображения, тем самым отверждая первую часть композиции связующего в конфигурации изображения. Области неотвержденной части композиции связующего могут составлять фон изображения. Расстояние между частицами в ККС неотвержденной части изменяется так, что расстояние между частицами ККС в неотвержденной части отличается от расстояния между частицами первой отвержденной части, а затем отверждается другая часть. Изменение расстояния между частицами в ККС может достигаться либо путем увеличения размеров частиц, так что центры частиц дальше отодвигаются друг от друга, или посредством расширения композиции связующего, чтобы вызвать расхождение частиц. Размеры частиц могут быть увеличены за счет диффузии мономеров или других материалов, присутствующих в неотвержденной части элемента для формирования изображения (например, растворителей), в частицы, так что частицы расширяются, тем самым увеличивая расстояние между частицами. Расширяться могут как частицы «ядро-оболочка», в оболочку которых могут диффундировать материалы, так и цельные частицы. Расширение частиц для увеличения размеров частиц может быть усилено за счет нагревания неотверждаемой части для увеличения коэффициента диффузии материалов из других отверждаемых композиций связующего в частицы. Для отверждаемой композиции связующего, содержащей мономеры, включая исходные компоненты полимеров, мономеры (и/или исходные компоненты полимеров) могут диффундировать в частицы неотвержденной части. Альтернативно к элементу для формирования изображения может быть добавлена диффундирующая композиция, такая как растворитель, для диффузии в частицы. Диффундирующая композиция может применяться вместо диффузии материалов связующего в частицы или как добавление к ней с тем, чтобы увеличить концентрацию материалов, диффундирующих в частицы. В другом варианте осуществления связующее может быть расширено за счет добавления мономеров или растворителя (воды или органического растворителя) для того, чтобы вызвать разбухание композиции связующего (с расширением частиц или без него) и увеличить расстояние между частицами. Изменение расстояния между частицами путем диффузии материала в частицы и/или расширение связующего может также влиять на разницу показателей преломления частиц и связующего, разницу показателей преломления изменяющихся слоев в связующем и/или эффективный показатель преломления элемента для формирования изображения.

После изменения расстояния между частицами, разницы показателя преломления и/или эффективного показателя преломления композиция связующего отверждается. Вследствие отверждения композиции связующего относительные положения частиц фиксируются так, что расстояние между частицами в фоновой части отображающего элемента отличается от него в предварительно отвержденной отображающей части отображающего элемента.

Описанные здесь варианты осуществления могут включать отображающий элемент, имеющий отвержденную часть, демонстрирующую изображение (или фон изображения) и вторую отвержденную часть, соответствующую фону изображения (или изображению). Однако в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения согласно фиг.2 расстояние между частицами может быть изменено в более чем одной части отображающего элемента. Массив частиц находится внутри отверждаемого связующего (этап 50) в качестве отображающего элемента. На этапе 52 первую часть отображающего элемента подвергают воздействию актиничного излучения, затем на этапе 54 изменяют расстояние в оставшейся неотвержденной части для получения второй части в отображающем элементе, который преломляет излучение отлично от первой части отображающего элемента. На этапе 56 часть неотвержденного связующего подергается воздействию актиничного излучения, и затем на этапе 58 изменяют расстояние между частицами в оставшейся неотвержденной части связующего. Как показано на этапе 60, процесс воздействия излучения на часть неотвержденного связующего и изменение расстояния между частицами в оставшейся части может быть повторен несколько раз перед окончательным этапом 62 отверждения всех оставшихся неотвержденных частей композиции связующего. С каждым последующим изменением расстояния между частицами (этапы 56 и 58) измененная часть при отверждении преломляет излучение с длиной волны, отличной от других частей отображающего элемента. Таким образом, изображением на ККС может преломляться излучение с несколькими длинами волн.

Альтернативно, актиничное излучение может обеспечиваться одним или несколькими лазерами для получения изображения в элементе для формирования изображения, включающем ККС. Согласно фиг.3А единственный лазер 79 может быть направлен на отображающий элемент из массива частиц, заключенного в отверждаемой композиции 72 связующего. Перемещение лазера от края до края отображающего элемента, как показано стрелкой А, создает траекторию отвержденной композиции связующего, соответствующую части изображения 74, повторяющего конфигурацию перемещения лазера 70. Альтернативно, как показано на фиг.3В, множество лазеров 80 низкой интенсивности может быть направлено на одну область 84 массива частиц, заключенного в отверждаемой композиции 82 связующего, для обеспечения достаточного для отверждения композиции связующего актиничного излучения в области 84. Множество лазеров 80 может перемещаться от края до края массива отверждаемого связующего аналогично лазеру 70.

Альтернативно, для лазерного сканирования поперек периодического массива частиц, заключенного в полимерном связующем, и получения изображения в отображающем элементе может использоваться устройство лазерной маркировки. Использование устройства лазерной маркировки позволяет быстро изменять изображение между отображающими элементами, как это происходит при эксплуатации. В серии отображающих элементов могут быть созданы индивидуальные специальные изображения. Альтернативно, в соответствии с настоящим изобретением также можно применять маскирование актиничного излучения с помощью жидкокристаллического дисплея (ЖКД) для блокирования излучения в конфигурации изображения для отверждения изображения в отображающем элементе. ЖКД может быть регулируемым для получения специального изображения в каждом отображающем элементе серии. Аналогично, для получения в отображающем элементе специальных изображений может использоваться цифровой оптический проектор. Эти примеры массовой адаптации изображений в отображающем элементе не носят ограничительный характер. Могут использоваться другие устройства для воздействия на отверждаемую композицию связующего, включающую упорядоченный массив частиц, где конфигурация актиничного излучения может легко меняться.

В другом варианте осуществления изобретения маска может использоваться для получения изображения, различимого верным образом, только при обзоре отображающего элемента под углом. В соответствии с фиг.4А и 4В изображение 90 может быть искаженным при прямом обзоре отображающего элемента 92, но верно различимым при обзоре отображающего под углом, как показано на фиг.4В. Такое получение изображения под углом может быть также реализовано с помощью лазера, направленного прямо на внутреннюю часть массива для аналогичного получения искаженного изображения на лицевой поверхности, которое становится четким под углом к отображающему элементу.

Настоящее изобретение также может использоваться для получения многоцветного изображения в отображающем элементе. Например, как показано на фиг.5, на отдельных отображающих элементах получают изображение, соответствующее красному, синему и зеленому каналам изображения. Получают требующееся полноцветное изображение (этап 100) и разделяют его на красный, синий и зеленый каналы, как это принято в фотолитографии и цифровой фотографии (этап 102). На этапах 104, 106 и 108 для каждого красного, синего и зеленого канала на диапозитиве получают красное, синие и зеленое негативные изображения. Каждый негативный диапозитив используется как маска для воздействия на периодический массив частиц в отверждаемом связующем при воздействии актиничного излучения на композицию связующего через негативные изображения на этапах 110, 112, 114. Аналогично процессу, показанному на фиг.1А, актиничное излучение отверждает часть каждого из трех отображающих элементов. Расстояния между частицами в каждой из неотвержденных частей каждого отверждающего элемента изменяют на этапе 116, как описано выше с помощью расширения частиц и/или набухания связующего. Неотвержденный фон трех отображающих элементов отверждают на этапе 118. На этапе 120 три получившихся отображающих элемента складывают вместе. После светового воздействия в многослойном блоке отображающих элементов получают полноцветное изображение. Описанное здесь многоцветное изображение не ограничивается наложением красного, синего и зеленого изображений для создания полноцветного изображения. При получении многоцветных изображений могут использоваться двуцветные или двухтоновые изображения или более трех цветных изображений. Аналогично изображения могут быть позитивами или негативами изображения.

Отображающие элементы настоящего изобретения могут наноситься на базовую пленку или удалены с нее и раздроблены на отдельные отображающие заготовки (большие пластинки с размером плоскости порядка 1-10 мм) или пластинки меньшего размера. Альтернативно, отображающие элементы могут быть получены непосредственно на изделии, где поверхность изделия выступает в роли подложки, на которой получают отображающий элемент.

Отображающие элементы, изготовленные в соответствии с настоящим изобретением, также могут применяться для изделий или других физических структур с помощью множества технологий, таких как использование связывающих веществ для прикрепления пленки, несущей отображающий элемент, к изделию (в качестве наклейки и т.п.) или с помощью горячей штамповки пленки, несущей или помещающей отображающий элемент на изделие. Подходящие технологии неограничивающего характера для помещения отображающего элемента на изделие включают получение отображающего элемента на носителе и применение носителя, содержащего отображающий элемент, на изделие с помощью кисти, спрея, втирания, окунания, разбрызгивания, электрического осаждения, распыления порошка, аэрозоли, нанесения с помощью валка и печати (как с помощью струйного принтера). Отображающий элемент может быть встроен в изделие путем пропитки его носителем (например, растворителем или диспергатором), содержащим отображающий элемент, когда отображающий элемент впитывается и встраивается в изделие. Отображающие элементы могут быть встроены в текстильные изделия (такие как денежные купюры) посредством вплетения нитей, несущих отображающие элементы, в текстильный материал. Альтернативно, отображающие элементы могут содержаться в материале для производства изделия (таком как резиновый или волокнистый материал). Изделие может быть литым (в т.ч. под отлитым под давлением) или экструдированным (в т.ч. с помощью экструзии горячего расплава), когда отображающий элемент коэкструдируется с материалом для формирования изделия. Отображающие элементы из настоящего изобретения можно также встраивать в термоусадочные рукава, охватывающие изделия.

Несущие изображение отображающие элементы, полученные в соответствии с изобретением, могут использоваться для маркировки устройств, в т.ч. ценных документов, изделий и их упаковки и удостоверяющих документов. Примерами ценных документов являются денежные купюры, кредитные карты, сертификаты соответствия, коллекционные предметы и открытки, заверенные печатью документы, правовые и регистрационные документы (например, на автомобиль), ярлыки соответствия, билеты (например, для транспорта, мероприятий или парковки), отметки об уплате налогов, монеты, почтовые марки, чеки и денежные переводы, писчебумажные изделия, лотерейные билеты, чипы и/или жетоны, проверяемые объекты (например, улики), ключи-карточки, элементы для отслеживания, а также части штрихкодов. Изделия или упаковка изделий может включать детали самолетов, автомобилей, например, идентификационные номера транспортных средств, фармацевтическую продукцию и товары для личной гигиены, носители с записями, одежду и обувь, электронные устройства, аккумуляторы, офтальмологические устройства, алкогольные и продукты, печатную краску и расходные материалы, пишущие принадлежности, предметы роскоши, такие как багаж и ручная кладь, спортивные товары, программное обеспечение и его упаковка, пломбы, произведения искусства, включая оригинальные, строительные материалы, боеприпасы, игрушки, топлива, промышленное оборудование, биологические материалы и живность, украшения, книги, антиквариат, устройства защиты (например, огнетушители и фильтры), ковры и другие предметы интерьера, химические вещества, медицинское оборудование, краски, покрытия, окна, диапозитивы. Примерами удостоверяющих документов, которые могут содержать кристаллическую коллоидную структуру, полученную в соответствии с настоящим изобретением, являются водительские удостоверения, паспорта, удостоверяющие личность (государственные, корпоративные, учебные), визы, свидетельства о браке, больничные браслеты, дипломы.

Эти примеры не носят ограничительного характера и являются только примерами объектов, которые могут содержать изображение в соответствии с настоящим изобретением. Эти примеры использования изображения не являются ограничивающими.

Хотя здесь описано изобретение, связанное с получением изображения в кристаллических коллоидных структурах, это описание не носит ограничительного характера. С помощью актиничного излучения изображение можно получать на других компонентах. Например, в жидкокристаллическом (ЖК) массиве, заключенном в отверждаемой композиции связующего, может быть получено изображение посредством воздействия излучения, как описано выше, т.е. через маску или с помощью лазера, для отверждения первой части ЖК-массива. Шаг ЖК-молекул в остывшей (неотвержденной) части ЖК-массива изменяют, например, с помощью нагревания ЖК-массива. Затем отверждают оставшуюся часть, тем самым закрепляя шаг измененных ЖК-молекул.

Таким образом, ЖК-массив с изображением включает часть с измененными ЖК-молекулами, которые демонстрируют оптические свойства, отличные от оптических свойств неизмененных ЖК-молекул.

Дополнительно, в качестве иллюстрации приведены следующие примеры настоящего изобретения, которые не носят ограничительного характера.

ПРИМЕРЫ

Пример 1. Получение изображения с помощью УФ лазера

Отверждаемая композиция связующего, содержащая акрилатную мономерную УФ паковку (80% пропоксилированного неопентилгликольдиакрилата и около 20% бутандиолдиакрилата с фотоинициатором), помещена на черный фон контрастного картона (byko-chart, BYK-Gardner USA). Пленка из полиэтилентерефталата (ПЭТ), несущая упорядоченный массив латексных частиц, помещена латексными частицами вниз на верх акрилатной композиции. Акрилат распределен по тонкой пленке между контрактным картоном и массивом для получения отверждаемой акриловой композиции в массиве. Блок из массива с покрытием и картона помещен перед УФ лазером, перемещаемым для записи изображения с отверждением участков, освещаемых УФ лазером. Контрастный картон и массив с покрытием (находящийся на ПЭТ пленке) нагрели для расширения частиц. Расширение частиц подтверждается посредством увеличения показателя отражения, а также изменения цвета неотвержденных частей массива с покрытием. Весь массив с покрытием подвергнут действию УФ лампы для отверждения всех неотвержденных частей акриловой композиции. ПЭТ пленка снята, при этом кристаллическая коллоидная структура, закрепленная в полимеризированной акриловой композиции связующего, осталась на контрастном картоне с нанесенным лазером изображением. При обзоре поверхности картона (перпендикулярно картону) нанесенное лазером изображение становится синим, а фон - зеленым. При обзоре картона под углом нанесенное лазером изображение становится черным, а фон - голубовато-фиолетовым.

Пример 2. Получение изображения с помощью УФ лазера

Повторен пример 1, за исключением того, что массив на ПЭК пленке помещен лицом вверх и акрилатная композиция нанесена на массив. Сверху помещен защитный лист ПЭТ. Этот блок (ПЭТ/массив/ПЭТ) помещен перед УФ лазером для отверждения первой части связующего в конфигурации изображения. Как и в примере 1, массив с изображением нагрет для расширения частиц в части без изображения. Затем весь массив с покрытием подвергнут воздействию УФ излучения для отверждения части без изображения. При обзоре поверхности пленки, помещенной сверху черного фона, нанесенное лазером изображение становится синим, а фон - зеленым. При обзоре пленки над черным фоном под углом нанесенное лазером изображение становится черным, а фон - голубовато-фиолетовым.

Пример 3. Получение высокоточного изображения в ККС

Полноцветное изображение преобразовано в негативное изображение в серой шкале с помощью Adobe Photoshop. Для получения маски негативное изображение напечатано с помощью струйного принтера на диапозитив. Отверждаемая УФ композиция, содержащая эпоксилированный триметилпропантриакрилат и пропандиолтриактилат с инициатором, помещена на ПЭТ пленку. ПЭТ пленка, несущая массив латексных частиц, помещена на акрилатную смесь. Для отверждения части с изображением блок подвергнут воздействию УФ излучения через маску. Маска удалена и блок нагрет так, что показатель отражения неотвержденной части ККС увеличился и цвет в неотвержденных участках массива с покрытием изменился. Затем блок подвергнут воздействию УФ лампы для отверждения отвержденных участков. Изображение, соответствующее маске на диапозитиве, стало видимым в ККС. Цвет фона изменен с красного на ярко-зеленый посредством изменения направления обзора с лицевого на угловое. Цвет изображения изменен с оттенков оранжевого на оттенки темно-зеленого посредством изменения направления обзора с лицевого на угловое.

Пример 4. Получение полноцветного изображения

С помощью Adobe Photoshop получены изображения для красного, зеленого и синего каналов полноцветного изображения. Изображение для каждого канала преобразовано в негативное изображение в серой шкале и каждый негатив напечатан на диапозитиве с помощью струйного принтера. УФ отверждаемая акрилатная смесь была добавлена к ПЭТ пленке, несущей периодический массив латексных частиц. Массив с покрытием был помещен на черную часть контрастного картона (стороной с акрилатом вниз) и нагрет до получения требуемого цвета (красного). Маска изображения для красного канала была помещена на слой ПЭТ и через маску отверждена с помощью УФ. Маска и слой ПЭТ были удалены, и оставшееся изображение было обработано изопропанолом для удаления неотвержденного акрилата.

Аналогично в ККС было подготовлено изображение для зеленого канала сверху красного изображения. Массив в отверждаемой УФ композиции связующего был нагрет до достижения зеленого цвета. Изображение для зеленого канала было использовано для воздействия на зеленый массив с покрытием и отверждения облученной композиции связующего. Аналогично был подготовлен синий массив с покрытием и получено изображение сверху красного и зеленого слоев. Три изображения (красное, зеленое, синее) были покрыты УФ отверждаемой акрилатной композицией и отверждены с помощью УФ. Было получено высокоточное полноцветное изображение. Палитра цветов изображения менялась при изменении направления обзора с лицевого на угловое.

Специалистам в данной области техники ясно, что возможны модификации изобретения без отступления от раскрытых выше концепций. Можно считать, что такие модификации включены в следующую формулу изобретения, если в формулировках явно не утверждается обратное. Соответственно, конкретные варианты осуществления, подробно описанные здесь, носят только иллюстративный характер и не ограничивают объем изобретения, обеспечиваемый прилагаемой формулой изобретения и любым или всеми эквивалентами.

1. Способ получения изображения в кристаллической коллоидной структуре, характеризующийся тем, что:
обеспечивают элемент для формирования изображения, содержащий массив частиц, помещенных в отверждаемой композиции связующего;
отверждают композицию связующего в первой части элемента для формирования изображения путем направления лазерного излучения на упомянутую первую часть в конфигурации изображения, так чтобы первая отвержденная часть проявляла первое оптическое свойство;
изменяют другую часть элемента для формирования изображения путем изменения расстояния между частицами в указанной другой части элемента для формирования изображения; и
отверждают указанную другую часть композиции связующего, с тем чтобы указанная другая отвержденная часть проявляла оптическое свойство, отличное от свойства указанной первой части.

2. Способ по п.1, в котором указанная первая отвержденная часть преломляет излучение с первой длиной волны, а указанная другая отвержденная часть преломляет излучение с другой длиной волны.

3. Способ по п.1, в котором дополнительно отверждают другую часть композиции связующего, причем каждая отвержденная часть преломляет излучение с длиной волны, отличной от длин волн преломления других отвержденных частей.

4. Способ по п.1, в котором изменение расстояние между частицами включает в себя набухание частиц в указанной другой части и/или набухание композиции связующего в указанной другой части.

5. Способ по п.1, в котором лазерное излучение подают от лазерного устройства, которое перемещают поперек элемента для формирования изображения в конфигурации изображения.

6. Способ по п.5, в котором отверждение композиции связующего в первой части включает лазерное сканирование поперек указанного массива.

7. Способ по п.1, в котором отверждение первой части включает направление лазерного излучения на первую часть под углом к элементу для формирования изображения с тем, чтобы получить изображение, которое обнаруживается при наблюдении массива под указанным углом.

8. Способ по п.1, в котором отверждение первой части включает направление лазерного излучения через маску на элемент для формирования изображения.

9. Способ по п.1, в котором композиция связующего является отверждаемой под действием ультрафиолетового излучения и содержит множество инициаторов отверждения, каждый из которых чувствителен к отличающейся длине волны ультрафиолетового излучения, причем при отверждении первой части композиции связующего направляют лазерное излучение с первой длиной волны на композицию связующего с тем, чтобы первый инициатор вызвал отверждение первой части, а при отверждении второй части композиции связующего направляют излучение со второй длиной волны на композицию связующего с тем, чтобы второй инициатор вызвал отверждение второй части.

10. Устройство, несущее изображение, полученное в соответствии с п.1, при этом указанное устройство содержит ценный документ, изделие, упаковку изделия и/или удостоверяющий документ.

11. Способ получения изображения в кристаллической коллоидной структуре, характеризующийся тем, что:
обеспечивают массив частиц, помещенных в отверждаемой композиции связующего;
отверждают первую часть композиции связующего через маску изображения, позитивную или негативную в серой шкале; и
отверждают другую часть композиции связующего.

12. Способ по п.11, в котором маска сконфигурирована для получения изображения в массиве, если смотреть под углом, и для получения искаженного варианта изображения, если смотреть по существу напротив на массив.

13. Способ по п.11, в котором композиция связующего отверждается с помощью ультрафиолетового излучения.

14. Способ по п.13, в котором композиция связующего содержит акриловый полимер.

15. Способ по п.11, в котором изображение различимо при воздействии видимого излучения.

16. Способ по п.11, в котором изображение различимо при воздействии невидимого излучения.

17. Устройство, несущее изображение в отверждаемом элементе, полученное в соответствии с п.11, характеризующееся тем, что указанное устройство содержит ценный документ, изделие, упаковку изделия и/или удостоверяющий документ.

18. Устройство по п.17, в котором изображение является полноцветным изображением.

19. Способ получения многоцветного изображения в кристаллической коллоидной структуре, характеризующийся тем, что:
обеспечивают множество элементов для формирования изображения, причем каждый из элементов для формирования изображения содержит упорядоченный массив частиц, помещенных в отверждаемой композиции связующего;
обеспечивают маску изображения для каждого указанного элемента для формирования изображения;
облучают каждый элемент для формирования изображения актиничным излучением через одну из масок изображения для получения множества элементов с изображением, причем каждый элемент с изображением содержит отвержденную часть изображения и неотвержденную часть фона;
отверждают неотвержденные части элементов с изображением так, чтобы отвержденная часть изображения и отвержденная часть фона преломляли излучение с отличающимися длинами волн;
складывают элементы с изображением так, чтобы преломление излучения отвержденными частями изображения давало полноцветное изображение.

20. Способ по п.19, в котором дополнительно изменяют расстояния между частицами в неотвержденных частях фона перед их отверждением.

21. Элемент отображения, имеющий полноцветное изображение, характеризующийся тем, что получен в соответствии со способом по п.19.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к защищенному от подделки документу, содержащему тело документа, у которого по меньшей мере на одном участке, который является видимым с боковой поверхности, нанесены по меньшей мере две различные краски, которые вдоль выделенного направления на этом участке имеют отличающиеся друг от друга кривые концентрации, при этом указанные по меньшей мере две различные краски являются флуоресцентными красками.

Изобретение относится к защищенной от подделки полиграфической продукции и касается полимерного многослойного защитного элемента, обладающего оптически переменным эффектом.

Изобретение относится к защите документов с использованием признака подлинности. .

Изобретение относится к способу регистрации документа и системе регистрации документа (1) для оптической регистрации документа (2). .

Изобретение относится к области обнаружения участка рельефного материала на поверхности документа. .

Изобретение относится к способу распознавания загрязнений и/или истирания краски в зоне переходов цветов по меньшей мере на одном участке ценного документа и к устройству для осуществления способа.

Изобретение относится к проверке люминесцирующих ценных бумаг. .
Изобретение относится к средствам для защиты ценных документов от подделки. .

Изобретение относится к печатным материалам специального назначения, таким как ценные бумаги, банкноты, удостоверения личности, и касается носителя информации, защищенного от подделки, и способа его изготовления.

Изобретение относится к области банковской техники, а именно к устройствам обработки банкнот. .

Изобретение относится к средствам манипулирования и распознавания листов бумаги, таких как банкноты, чеки, счета и обменные купоны, в которых получают данные изображения листов бумаги и данные идентификации, которые напечатаны на листах бумаги для уникальной идентификации листов бумаги.

Изобретение относится к защищенному от подделки документу, содержащему тело документа, у которого по меньшей мере на одном участке, который является видимым с боковой поверхности, нанесены по меньшей мере две различные краски, которые вдоль выделенного направления на этом участке имеют отличающиеся друг от друга кривые концентрации, при этом указанные по меньшей мере две различные краски являются флуоресцентными красками.

Изобретение относится к средствам бесконтактного обмена данными, которыми снабжают документы. .

Изобретение относится к средствам для выявления поддельных ценных документов, например, составных подделок, составленных из отдельных частей разных ценных документов.

Изобретение относится к защищенной от подделки полиграфической продукции и касается полимерного многослойного защитного элемента, обладающего оптически переменным эффектом.

Изобретение относится к области оптики, а именно к оптическим элементам типа дифракционных решеток, и предназначено для их производства. .

Изобретение относится к получению изображения в кристаллической коллоидной структуре с помощью актиничного излучения, элементы которого могут быть использованы для маркировки устройств, таких как ценные и удостоверяющие документы

Наверх