Защитный элемент с двумерно-периодической светофильтрующей решеткой



Защитный элемент с двумерно-периодической светофильтрующей решеткой
Защитный элемент с двумерно-периодической светофильтрующей решеткой
Защитный элемент с двумерно-периодической светофильтрующей решеткой
Защитный элемент с двумерно-периодической светофильтрующей решеткой
Защитный элемент с двумерно-периодической светофильтрующей решеткой
Защитный элемент с двумерно-периодической светофильтрующей решеткой
Защитный элемент с двумерно-периодической светофильтрующей решеткой
Защитный элемент с двумерно-периодической светофильтрующей решеткой
Защитный элемент с двумерно-периодической светофильтрующей решеткой
Защитный элемент с двумерно-периодической светофильтрующей решеткой

 


Владельцы патента RU 2606543:

ГИЗЕКЕ УНД ДЕВРИЕНТ ГМБХ (DE)

Защитный элемент для ценного документа, который включает в себя светофильтрующую решетку. Причем решетка имеет связанный высокопреломляющий, металлический, базовый слой (3), который задает плоскость решетки. Над базовым слоем (3) расположены выступы с высокопреломляющими, металлическими поверхностными элементами (5), которые формируют двумерно-регулярный узор (6) и простираются параллельно плоскости решетки и соответственно удалены от базового слоя (3) за счет промежуточного диэлектрика (4) на расстояние, которое больше толщины базового слоя (3) и поверхностных элементов (5). Причем регулярный узор (6) по меньшей мере в двух направлениях, которые проходят параллельно плоскости решетки, имеет периодичность (p1, p2) от 100 нм до 800 нм, предпочтительным образом от 200 нм до 500 нм. Технический результат заключается в создании защитного элемента с двумерно-периодической светофильтрующей решеткой, которая, с одной стороны, имеет хорошие светофильтрующие свойства, а с другой стороны, упрощение способа тиражирования. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 15 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к защитному элементу с двумерно-периодической светофильтрующей решеткой. Для защитных элементов ценных документов известны одномерно-периодические решетки, например, из DE 102009012299 A1, DE 102009012300 А1 или DE 102009056933 А1. Они могут иметь светофильтрующие свойства в субволновом диапазоне, если профиль решетки выполнен так, что в видимом диапазоне длин волн возникают эффекты резонанса. Такие свойства светофильтров известны как для отражающих, так и для пропускающих субволновых структур. Эти структуры имеют сильно поляризующее влияние на отражение или же пропускание падающего луча света. Если падающий свет неполяризирован, то насыщение цвета для этой решетки существенно ослабевает. Кроме того, цвет в отражении или же пропускании таких субволновых решеток относительно сильно зависит от угла.

Двумерно-периодические перфорированные структуры описаны в научной литературе. Они имеют в субволновом диапазоне свойства фильтрации падающего света. В этом отношении следует указать на следующую литературу: T.W. Ebbesen, Н.J. Lezec, Н.F. Ghaemi, Т. Thio, and P.A. Wolf, "Extraordinary optical transmission through sub-wavelength hole arrays", Nature, 667-669 (1998); L. Martin-Moreno, F.J. Garcia-Vidal, H.J. Lezec, K.M. Pellerin, T. Thio, J.B. Pendry, and T.W. Ebbesen, "Theory of extraordinary optical transmission through subwavelength hole arrays", Phys. Rev. Lett. 86(6), 1114-1117 (2001); W.L. Barnes, A. Dereux, T.W. Ebbesen, "Surface plasmon subwavelength optics", Nature, Vol 424, Issue 6950, pp. 824-830 (2003); J. Bravo-Abad, A. Degiron, F. Przybilla, C. Genet, F.J. Garcia-Vidal, L. Martin-Moreno and T.W. Ebbesen "How light emerges from an illuminated array of subwavelength holes", Nature Physics 1,120-123 (2006); H.S. Lee, Y.T. Yoon, S.S. Lee, S. H. Kim, and K.D. Lee, "Color filter based on a subwave length patterned metal grating", Opt. Express 15,15457-15463 (2007); C.-P. Huang, Q.-J. Wang, and Y.-y. Zhu, "Dual effect of surface plasmons in light transmission through perforated metal films", Phys. Rev. В 75,245421 (2007). Эти так называемые Hole-Arrays (сетки отверстий) выполнены из тонких прозрачных металлических пленок. В DE 102007016394 А1 предлагается использование таких структур в качестве защитного элемента в ценных документах для идентификации подлинности.

Кроме того, известны двумерно-периодические решетки, которые позволяют выполнять светофильтрацию в основных цветах - красном, зеленом, синем при высоком насыщении цвета в относительно большом диапазоне угла поля зрения. Публикация В.-Н. Cheong, О.N. Prudnikov, Е.-Н. Cho, H.-S. Kim, Jaeho Yu, Young-Sang Cho, Hwan-Young Choi, and Sung Tae Shin, "High angular tolerant color filter using subwavelength grating", Appl. Phys. Lett. 94, 213104 (2009) описывает решетку с возвышениями кубической формы, которая имеет выраженную полосно-пропускающую характеристику. Возвышения выполнены из аморфного кремния и находятся на стеклянной подложке. Способ репликации для таких решеток представлен в следующих публикациях: Е.-Н. Cho, H.-S. Kim, Byoung-Ho Cheong, Prudnikov Oleg, Wenxu Xianyua, Jin-Seung Sohn, Dong-Joon Ma, Hwan-Young Choi, No-Cheol Park, and Young-Pil Park, "Two-dimensional photonic crystal color filter development", Opt. Express 17, 8621-8629 (2009) und E.-H. Cho, H.-S. Kim, Jin-Seung Sohn, Chang-Youl Moon, No-Cheol Park, and Young-Pil Park, "Nanoimprinted photonic crystal color filters for solar-powered reflective displays", Opt. Express 18, 27712-27722 (2010). Публикации Yan Ye, Yun zhou, and Linsen Chen, "Color filter based on a two-dimensional submicrometer metal grating", Appl. Opt. 48, 5035-5039 (2009) und Yan Ye, Heng Zhang, Yun Zhou, and Linsen Chen, "Color filter based on a submicrometer cascaded grating", Opt. Commun., 283, 613-616 (2010) предлагают для фильтрации цвета двумерно-периодическую решетку, в которой возвышения кубической формы выполняют из алюминия и сульфида цинка, или же возвышения кубической формы находятся на высокопреломляющем слое. До сих пор не известен ни один применимый способ для таких структур. В WO 2010/126493 А1 описана решетка с такой же геометрией поверхности. Однако она не имеет выраженных свойств светофильтрации. Наконец, из ЕР 1434695 В1 известны двумерно-периодические решетки, которые имеют светопоглощающие свойства. По причине сплошной металлической пленки такие структуры не имеют воспринимаемой светопроводимости. Также не известны светофильтрующие свойства.

Известные двумерно-периодические субволновые решетки с несвязной поверхностью хотя и имеют выраженные светофильтрующие свойства при большом допуске угла, но их производство очень затратно. Простой способ репликации невозможен. Поэтому эти структуры не подходят для использования в качестве защитных элементов для ценных бумаг, прежде всего, банкнот, поскольку при этом необходимо простое изготовление в большом количестве.

Поэтому в основу изобретения положена задача создания защитного элемента с двумерно-периодической светофильтрующей решеткой, которая, с одной стороны, имеет хорошие светофильтрующие свойства, а, с другой стороны, позволяет ее изготовление посредством экономичного способа тиражирования.

Согласно изобретению эта задача решена в защитном элементе для ценного документа, содержащем двумерно-периодическую светофильтрующую решетку, которая имеет связный высокопреломляющий, прежде всего металлический, базовый слой, который задает плоскость решетки, и над базовым слоем двумерно-регулярный узор из отдельных высокопреломляющих, прежде всего металлических, поверхностных элементов, каждый из которых простирается параллельно плоскости решетки и удален от базового слоя за счет промежуточного диэлектрика на расстояние, которое больше толщины базового слоя и поверхностных элементов, причем регулярный узор по меньшей мере в двух направлениях, которые проходят параллельно плоскости решетки, имеет периодичность от 100 нм до 800 нм, предпочтительным образом от 200 нм до 500 нм.

Решетка предусматривает высокопреломляющий базовый слой и высокопреломляющие поверхностные элементы, которые расположены над базовым слоем. Высокий показатель преломления базового слоя или же поверхностных элементов достигается за счет выбора подходящих материалов. При этом наряду с металлом, в качестве материала могут использоваться кремний, сульфид цинка или диоксид титана. В этом описании понятие «металлический» используется как равнозначное «высокопреломляющий» («с высоким показателем преломления»), если явно не описывается иное.

Существенным для действия решетки является то, что над связным металлическим слоем расположены несвязные, расположенные в форме узора поверхностные элементы. Если выполняется вертикальное нанесение металла испарением на двумерно-периодическую решетку с профилем, который имеет вертикальные боковые поверхности, то на плато возникает незакрытая металлическая пленка на верхней стороне решетки. На нижней поверхности решетки (базовый слой) образуется связная металлическая пленка. При этом возвышения профиля покрыты металлом только на плато.

Структура решетки без покрытия испарением состоит из диэлектрического материала, который имеет, например, показатель преломления в 1,5. При этом в качестве подложки особенно подходят синтетические пленки, например, ПЭТ-пленки. Собственно базовая структура выполнена, например, также из пластика, предпочтительным образом из УФ-лака. Наконец, после нанесения испарением структура заполняется УФ-лаком и кашируется покровной пленкой. Тем самым имеется структура слоев, при которой верхняя и нижняя сторона в основном имеет тот же показатель преломления.

Кроме того, покрытие ограничивается не только простыми металлическими слоями. Также возможны многослойные покрытия, прежде всего, тройные слои. Известно, что одномерно-периодические решетки с покрытием в несколько слоев обеспечивают возможность сильной фильтрации светофильтра за счет образования резонаторов Фабри-Перо как при отражении, так и при пропускании. В случае тройных слоев особо предпочтительны следующие слои: два полупрозрачных металлических слоя с расположенным между ним диэлектрическим промежуточным слоем или же два высокопреломляющих слоя с расположенным между ними слоем с низким показателем преломления. Для металлических слоев могут использоваться следующие материалы: Al, Ag, Pt, Pd, Au, Cu, Cr и их сплавы. В качестве высокопреломляющих структур подходят, например, ZnS, ZnO, TiO2, ZnSe, SiO, Ta2O5 или кремний. В качестве слоев с низким показателем преломления предлагаются SiO2, Al2O3 или же MgF2.

В особо целесообразном способе изготовления сначала выполняется подходящая структура из диэлектрика в качестве базовой структуры, а затем наносится покрытие. Тогда базовый слой имеет отверстие в области под каждым поверхностным элементом. Это также является предпочтительным, поскольку в этом случае также и при пропускании возникает оптический эффект.

Предпочтительно, чтобы решетка была утоплена в соответствующий диэлектрик, который, предпочтительным образом, имеет тот же показатель преломления, что и диэлектрик, который образует базовую структуру и отводит базовый слой на расстояние от поверхностных элементов. Показатель преломления может быть, например, от 1,4 до 1,6.

Было установлено, что цветовые эффекты двумерной, светофильтрующей решетки зависят от периодичности узора. Это можно использовать для создания цветных символов или же изображений. Для этого можно локально изменять коэффициент заполнения поверхности и/или расстояния между поверхностными элементами и базовым слоем. Прежде всего, можно выполнить группу из нескольких поверхностных элементов с идентичными габаритами так, что возникнет желаемый цветовой эффект. В этом случае группа образует подпиксель. Несколько подпикселей получают различные цветовые свойства за счет соответствующего геометрического оформления и затем объединяются в пиксель. Это позволяет выполнять цветное пиктографическое представление. Различные цвета при этом могут изменяться за счет соответствующего локального изменения одного или нескольких параметров решетки (расстояние поверхностных элементов в двух пространственных направлениях и расстояние поверхностных элементов от базового слоя).

За счет подпиксельного смешения базовых цветов, например RGB-цветов, в диапазонах подпикселей можно изготавливать изображения постоянных цветов. Преимущество подобных структур по сравнению с обычной печатной техникой заключается в том, чтобы при этом можно было выполнять очень точное структурирование вплоть до микрометрового диапазона. Такое точное структурирование особенно подходит для вариантов применения в муаровых увеличительных структурах, например, за счет того, что решетка выполнена так, что она предоставляет микроизображения для муаровых увеличительных структур. В микролинзовых структурах большой допуск угла вышеописанных двумерно-периодических решеток проявляется очень предпочтительным образом, потому что микролинзы в муаровых увеличительных структурах имеют небольшое фокусное расстояние при относительно большом отношении диаметра объектива к его фокусному расстоянию. Поэтому описанные здесь структуры имеют большее цветонасыщение в комбинации с микролинзами, чем известные к этому моменту одномерно-периодические субволновые структуры.

Двумерно-периодическая решетка может использоваться, прежде всего, в защитном элементе для ценного документа. Она может быть интегрирована, прежде всего, в защитную нить, отрывную ленту, защитную ленту, защитную полосу, накладку или этикетку. Прежде всего, защитный элемент, снабженный решеткой, может закрывать прозрачные участки или выемки.

Решетка как защитный элемент может быть, прежде всего, частью еще не пригодной к обращению заготовки для ценного документа, который дополнительно может иметь еще и другие признаки подлинности. Под ценными документами, с одной стороны, понимают документы, которые снабжены двумерной решеткой. С другой стороны, ценные документы могут быть также иными документами или предметами, которые снабжаются двумерной решеткой, чтобы ценные документы имели некопируемые признаки подлинности, чтобы обеспечить возможность проверки подлинности и предотвратить нежелательные копии. Чип-карты или защищенные карты, например банковские или кредитные карты или удостоверения личности, являются другими примерами ценного документа. Соответственно, объектом изобретения является также еще не пригодная к обращению заготовка для ценного документа, содержащая предлагаемый в изобретении защитный элемент.

Понятно, что вышеназванные признаки изобретения, а также те, которые еще будут разъяснены ниже, могут использоваться не только в указанной комбинации, но также и в других комбинациях или отдельно, не выходя при этом за рамки настоящего изобретения.

Ниже изобретение будет еще более подробно разъяснено для примера на основании прилагаемых чертежей, которые также раскрывают существенные для изобретения признаки, где показано:

фиг. 1 перспективное схематическое представление первой формы осуществления светофильтрующей решетки,

фиг. 2 усовершенствование решетки согласно фиг. 1,

фиг. 3 вариант решетки согласно фиг. 2,

фиг. 4 и 5 схематические представления для наглядного представления принципа действия светофильтрующей решетки,

фиг. 6 усовершенствование решетки согласно фиг. 3,

фиг. 7-11 диаграммы в отношении фильтрующих свойств различных светофильтрующих решеток,

фиг. 12 схематическое представление для наглядного представления светофильтрующей решетки для воспроизведения изображения,

фиг. 13-15 диаграммы по фильтрующим свойствам различных светофильтрующих решеток.

На фиг. 1 показана светофильтрующая решетка 1, используемая в качестве защитного элемента в ценном документе. Светофильтрующая решетка 1 изготовления за счет того, что носитель 2 снабжен профилем, который имеет вертикальные боковые поверхности. В этом случае носитель 2 представляет собой базовую структуру. Профиль выполнен таким образом, что на верхней стороне носителя 2 выполнен узор 6 из столбиков 4. Носитель выполнен из диэлектрика и покрыт металлическим слоем 3, который укладывается в качестве базового слоя 3 на поверхность носителя 2, а также в покрытии 5 на столбики 4. По причине вертикальных боковых поверхностей они не получают покрытия.

В узоре 6 столбики 4, которые здесь только в качестве примера выполнены в форме квадрата и могут быть также и цилиндрическими (не обязательно круглоцилиндрическими) возвышениями, расположены в форме двумерно-периодической решетки, причем вдоль двух расположенных вертикально друг к другу направлений в плоскости решетки, определенной базовым слоем 3, имеются периодичности p1 и р2. Ширина столбиков 4 или же возвышений в базовой плоскости обозначена S1 и S2. Базовый слой 3, как и покрытия 5, имеют толщину слоя t. Расположенные в узоре 6 покрытия 5 за счет высоты h столбиков 4 находятся на расстоянии h-t от верхней стороны базового слоя 3. Высота h столбика носителя 2 с профилем при этом больше толщины t слоя, в результате чего металлический слой прерывается и покрытия 5 несвязны. Тем самым возникает металлическая структура, которая состоит из базового слоя 3, причем базовый слой задает плоскость решетки, над которой находятся покрытия 5. Расстояние между покрытиями 5 и базовым слоем 3 при этом определяется диэлектрическими столбиками 4.

Периодичности p1 и р2 находятся в субволновом диапазоне, то есть в диапазоне от 100 нм до 800 нм, предпочтительным образом от 200 нм до 450 нм или 600 нм. Коэффициенты заполнения S1/p1 и S22 составляют от 0,2 до 0,8, предпочтительным образом от 0,3 до 0,7. Чтобы получить светофильтрацию вне зависимости от поляризации, параметры профиля для обоих пространственных направлений выбираются по возможности идентичными, то есть p12 и S1=S2. Однако это является факультативным. Также в описанном примере осуществления направления периодичности перпендикулярны друг другу. Также и это является факультативным. Также возможны пространственно асимметрические структуры профиля и периодичности. Иными словами, узор 6 не должен быть, как показано на фиг. 1, картезианским узором. Также и столбики 4 могут быть выполнены асимметрично.

На фиг. 2 показано усовершенствование, в котором узор 6 утоплен в заливочный диэлектрик 7. Это имеет преимущества применения, прежде всего, поскольку поверхность решетки 1 в этом случае гладкая.

На фиг. 3 показана решетка 1, столбики 4 которой выполнены круглоцилиндрическими. Эта форма подходит как конструкция фиг. 1 или 2 особенно для светофильтров для неполяризованного света. Отклонения от квадратной формы согласно фиг. 1 или же круглой форме согласно фиг. 3 также возможны, например, за счет, например, скругленных углов.

На фиг. 3 и 4 показан принцип действия решетки 1 в примере конструкции согласно фиг. 2. На фиг. 4 при этом показана ситуация при падающих лучах Е на верхнюю сторону 9 решетки. На фиг. 5 показано падение лучей с нижней стороны 10. Решетка 1 отражает падающие лучи Е в форме отраженных лучей R и пропускает часть в качестве проходящих лучей С. Существенное отличие между освещением с верхней стороны 9 и с нижней стороны 10 заключается в том, что падающие с верхней стороны 9 лучи Е сначала падают на расположенное в форме узора 6 периодическое покрытие 5. С нижней стороны 10 напротив непосредственно освещается узор отверстий 8 в базовом слое 3. Это отличие имеет явные последствия в параметрах отражения, прежде всего, в части цветового ощущения.

За счет нанесения металлического слоя на структурированный носитель 2 под покрытиями 5, то есть в области столбиков 4, в базовом слое 3 выполнены отверстия 8. То есть решетка 1 имеет сетку отверстий в металлическом слое 3, причем расположение отверстий 8 определено узором 6. При полностью вертикальных боковых поверхностях столбика 4 расположение и размер отверстий 8 точно отвечают расположению и отверстию покрытий 5.

Однако, базовый слой 3 конструкции согласно фиг. 4-5 может быть дополнен или же заменен многослойными покрытиями. Здесь возможны, прежде всего, трехслойные покрытия (так называемые Trilayer).

Известно, что одномерно-периодические решетки с покрытием в несколько слоев обеспечивают возможность сильной фильтрации светофильтра за счет образования резонаторов Фабри-Перо как при отражении, так и при пропускании. В случае тройных слоев особо предпочтительны следующие слои: два полупрозрачных металлических слоя с расположенным между ним диэлектрическим промежуточным слоем или же два высокопреломляющих слоя с расположенным между ними слоем с низким показателем преломления. Для металлических слоев могут использоваться следующие материалы: Al, Ag, Pt, Pd, Au, Cu, Cr и их сплавы. В качестве высокопреломляющих структур подходят, например, ZnS, ZnO, TiO2, ZnSe, SiO, Ta2O5 или кремний. В качестве слоев с низким показателем преломления предлагаются SiO2, Al2O3 или же MgF2.

Для способа изготовления решетки 1 могут использоваться самые различные процессы. Самым простым является изготовление, при котором сначала в качестве базовой структуры выполняют диэлектрический носитель 2 с расположенными в соответствии узору 6 возвышениями, например столбиками 4, и затем на него наносят покрытие. Это может выполняться как вертикально, так и с наклонным нанесением испарением. Существенно, что покрытия 5 не взаимозависят, то есть отдельны.

Для изготовления носителя 2 возможен способ копирования формы, за счет чего можно реализовать экономичное массовое производство.

Металлические защитные элементы с тиснениями с оптическим эффектов уже являются уровнем техники. Тиснения больше, чем длина волны, и обычно располагаются в лаке для тиснения, на который наносится металлическое покрытие.

Такие защитные элементы используются в трех различных вариантах: защитные нити, утопленные в бумагу защитные пленки, снабженные слоями с эффектами, переводные полосы (или накладки), в которых на подложку переносится только лак для тиснения, покрытый слоями с эффектами, и ламинирующие пленки, наклеенные на подложку пленки, снабженные слоями с эффектами.

Цветное выполнение этих защитных элементов может выполняться следующими способами: окрашивание пленок носителя или же лака для тиснения, частичная печать лессирующей краски под лак для тиснения, частичная печать лессирующей краски на металлическое покрытие или тиснение дифракционных элементов, причем придание цвета выполняется по первому дифракционному порядку (например, голограммы из постоянных цветов).

Вышеперечисленные методы для защитных элементов имеют значительные недостатки: окрашенные пленки носителя могут использоваться только для защитных нитей и ламинирующих пленок. При этом передаваться может только один цвет. Кроме того, в защитных элементах часто имеются прозрачные участки, которые должны казаться бесцветными. Окрашенные лаки для тиснения также не позволяют выполнять защитные элементы с четкими прозрачными участками, поскольку лак для тиснения всегда наносится на всю поверхность. Многослойное выполнение также невозможно. Переводные элементы могут быть, например, выполнены цветными за счет лессирующей краски под лаком для тиснения. Это, с одной стороны, включает в себя проблему обеспечения хорошего адгезионного соединения лессирующей краски с лаком для тиснения. С другой стороны, адгезия с пленкой носителя, на которую она печатается, может быть только очень малой, чтобы не оказать отрицательного воздействия на процесс перевода. Еще одним недостатком является плохая точность приводки такого напечатанного цветного слоя относительно вытисненным эффектам. Поскольку цветные печатные слои одновременно производятся в той же рабочей операции с тиснениями, то возникают отличия по расположению обоих слоев относительно друг друга. Поэтому внутри такого мотива неоднократно окрашенные частичные участки на несколько десятых миллиметров смещены относительно вытисненного мотива. Хотя при придании цвета через дифракционные структуры вышеперечисленные недостатки предотвращаются, но цвет этих структур 1-го дифракционного порядка очень сильно зависит от угла рассмотрения. Защитный элемент необходимо держать под регулярным углом относительно источника света, чтобы увидеть его в соответствующем дизайну цвете. Во всех остальных ситуациях рассмотрения он проявляется в других цветах. Кроме того, интенсивность первого дифракционного порядка этих структур обычно ниже по сравнению с отражением напечатанных цветов.

Описанная здесь решетка 1 достигает придания цвета, например, защитных элементов за счет двумерно-периодической субволновой структуры в нулевом дифракционном порядке. За счет высокого допуска угла оттенка и возможности латерального структурирования профиля решетки всех вышеперечисленных недостатков можно избежать. Придающие цвет структуры тиснения имеют интенсивный цвет, могут быть расположены в точном положении относительно других структур защитного тиснения, и при относительно широком угле рассмотрения проявляются в желаемом равномерном оттенке.

Структуры тиснения при этом могут, с одной стороны, полностью заполнять определенные участки поверхности и таким образом создавать цветное изображение, или они могут придавать цвет другим структурам тиснения для создания эффектов, за счет того, что они на чередующихся небольших сегментах поверхности чередуются с другими структурами тиснения для создания эффектов. На придающие цвет структуры тиснения могут накладываться также и другие структуры тиснения для создания эффектов. Это возможно, прежде всего, потому, что многие использованные в защитных элементах структуры тиснения для создания эффектов являются отдельными структурами размером от 700 нм до 20 мкм и тем самым на них могут без сбоев накладываться придающие цвет структуры тиснения, которые обычно меньше по меньшей мере на коэффициент 2-10.

Наконец, вышеописанная структура может быть интегрирована в защитную пленку в прозрачном диапазоне. Этот признак проявляется при рассмотрении в отраженном свете с передней и задней стороны под различными цветами.

Пропускание этого прозрачного элемента при этом может отличаться по цвету от отражения.

Все вышеперечисленные решетки были сформованы на ПЭТ-пленках в УФ-лаке, с нанесением алюминия испарением и затем кашированы ПЭТ-пленкой. Показатель преломления ПЭТ-пленки и УФ-лака составляет в видимом диапазоне примерно 1,56.

На фиг. 7 показаны характеристики пропускания или же отражения для структур, обозначенных в вышеприведенной таблице а) – г). При этом R1 обозначает прохождение отражения на передней стороне, R2 - прохождение отражения на задней стороне, а Т обозначает проходящие лучи. На фигурах соответственно показана интенсивность как функция длины волн. В качестве металла использован алюминий с толщиной слоя t в 40 нм.

Эти решетки показывают различные цвета как при отражении, так и при пропускании. Отражение с передней стороны абсолютно явно отличается от отражения с задней стороны. Это наиболее явно проявляется у решеток в) и г). Решетка в) имеет с передней стороны красный цвет, в то время как задняя сторона представляется в синем цвете. Пропускание, напротив, является синим при рассмотрении с обеих сторон. Решетка г), напротив, представляется с передней стороны красноватой, с задней стороны - бирюзовой, а при пропускании - зеленой. Допуск угла оттенка был исследован за счет измерений отражения при различных углах падения. На фиг. 11 показано отражение решетки д) для углов падения 8° (кривая 13), 30° (кривая 15) и 45° (кривая 14). Максимум отражения для этой решетки находится в синем цвете, и при изменении угла падения смещается только незначительно. Решетка для этого различного угла падения постоянно представляется синим.

Вышеописанное придание цвета в зависимости от профиля может использоваться для создания цветных символов или изображений. На фиг. 12 показаны три участка одной решетки с различным профилем (pR, sR, hR), (pG, sG, hG) или же (pB, sB, hB), которые представляются в цветах красный, зеленый и синий. Эти различные цвета могут быть вызваны за счет различного изменения одного или нескольких параметров профиля.

Три участка 17, 18 19 отвечают RGB-подпикселям и вместе образуют один пиксель 16. На каждом участке 17, 18, 19 соответствующий профиль обеспечивает, что вызываются соответствующие цвета - красный, зеленый или же синий. Одновременно за счет выбора профиля можно отрегулировать долю цвета соответствующего RGB-подпикселя, который образуется участком 17, 18 или 19, в пикселе 16. Тем самым можно придать пикселю 16 желаемый цвет. За счет полученного в пикселе 16 смешения основных цветов посредством участком 17, 18, 19 RGB-подпикселей тем самым становятся возможными изображения стойкого цвета. Преимущество такой структуры по сравнению с обычной печатной техникой заключается в том, чтобы при этом можно было выполнять очень точное структурирование вплоть до микрометрового диапазона, что предпочтительно, прежде всего, для увеличительных структур. Решетка согласно фиг. 12 позволяет получать микроизображения, в которых профиль решетки изменяется латерально, чтобы получить цветной контраст или же контраст интенсивности в микроизображении. Описанная здесь структура предпочтительным образом подходит для этого, поскольку ее оптические свойства имеют очень высокий допуск угла, то есть ее цвет практически не меняется при изменении угла падения. Это свойство является предпочтительным при комбинации сетки микролинз, поскольку воспринятый смотрящим свет поступает по различным путям света, которые имеют различные углы падения.

На фиг. 13 показаны характеристики пропускания или же отражения решетки согласно структуре а.

Если используется решетка с трехслойным покрытием согласно фиг. 6, то получают оптические свойства согласно фиг. 14 и 15. При этом трехслойное покрытие имеет последовательность в 50 нм ZnS, 45 нм SiO2 и 50 нм ZnS. Эта решетка показывает независящий от угла синий цвет при отражении и желтый цвет при пропускании. Он отвечает структуре f вышеприведенной таблицы.

Само собой разумеется, в вышеприведенном описании понятие «над» или же «под» является только примерным и его следует понимать относительно представления на чертежах. Конечно, структура также может быть инвертирована в том отношении, что в качестве основы берется конструкция согласно фиг. 5, то есть покрытия 5 находятся под базовым слоем 3. Это имеет особое последствие, если за счет нанесения решетки на непрозрачный материал оптическому эффекту способствуют только отраженные лучи.

СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

1 Решетка
2 Носитель
3 Базовый слой
4 Столбик
5 Покрытие
6 Узор
7 Диэлектрик
8 Отверстие
9 Передняя сторона
10 Задняя сторона
11, 12 Многослойная структура
13, 14, 15 Кривая
16 Пиксель
17, 18, 19 RGB-подпиксель
h Высота столбика
t Толщина покрытия
S1 Ширина столбика
S2 Глубина столбика
р1, р2 Период
А Нормаль к поверхности
Е Падающие лучи
R Отраженные лучи
R1 Отраженные на передней стороне лучи
R2 Отраженные на задней стороне лучи
Т Проходящие лучи

1. Защитный элемент для ценного документа, содержащий двумерно-периодическую светофильтрующую решетку, которая имеет связный высокопреломляющий, прежде всего металлический, базовый слой (3), который задает плоскость решетки, и над базовым слоем (3) двумерно-регулярный узор (6) из отдельных высокопреломляющих, прежде всего металлических, поверхностных элементов (5), каждый из которых простирается параллельно плоскости решетки и удален от базового слоя (5) за счет промежуточного диэлектрика (4) на расстояние (h), которое больше толщины базового слоя (3) и поверхностных элементов (5), причем регулярный узор (6) по меньшей мере в двух направлениях, которые проходят параллельно плоскости решетки, имеет периодичность (р1, р2) от 100 нм до 800 нм, предпочтительным образом от 200 нм до 500 нм.

2. Защитный элемент по п. 1, причем базовый слой (3) имеет под каждым поверхностным элементом (5) отверстие (8).

3. Защитный элемент по п. 1 или 2, причем базовый слой (3) и поверхностные элементы (5) включают в себя материал, который содержит Al, Ag, Cu, Cr, Si, Zn, Ti, Pt, Pd, Та и их сплавы.

4. Защитный элемент по п. 1, причем промежуточный диэлектрик (4) выполнен под каждым поверхностным элементом (5) в виде столбика, на котором расположен поверхностный элемент (5), и, предпочтительным образом, имеет показатель преломления от 1,4 до 1,6.

5. Защитный элемент по п. 1 или 4, который утоплен в соответствующий заливочный диэлектрик (7), который, предпочтительным образом, имеет тот же показатель преломления, что и промежуточный диэлектрик (4).

6. Защитный элемент по п. 1, причем регулярный узор (6) поверхностных элементов (5) имеет коэффициент заполнения поверхности 0,15-0,85, предпочтительным образом 0,3-0,7.

7. Защитный элемент по п. 1, причем расстояние (h), на котором поверхностные элементы расположены над плоскостью решетки, изменяется параллельно плоскости решетки.

8. Защитный элемент по п. 1, который имеет диэлектрический слой-носитель (2), верхняя сторона которого структурирована в столбчатую структуру (4) с проходящими по существу вертикально к плоскости решетки боковыми поверхностями и на который нанесен высокопреломляющий слой (3, 5) так, что боковые поверхности являются покрытыми не полностью.

9. Защитный элемент по п. 1, который для создания цветной изобразительной информации имеет локальное изменение коэффициента заполнения поверхности и/или расстояния между поверхностными элементами (5) и базовым слоем (3).

10. Защитный элемент по п. 9, который предоставляет собой микроизобразительную структуру для муаровой увеличительной структуры.

11. Заготовка для ценного документа, еще не пригодная к обращению и содержащая защитный элемент по одному из предыдущих пунктов.

12. Заготовка по п. 11, в которой защитный элемент закрывает прозрачные участки или выемки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электромеханическим системам. Устройство для отображения изображения содержит по меньшей мере один интерферометрический модулятор, имеющий множество состояний, переключатель возбуждения, связывающий по меньшей мере один интерферометрический модулятор с шиной напряжения возбуждения при адресации посредством шины адресации возбуждения, и переключатель сброса, связывающий по меньшей мере один интерферометрический модулятор с шиной напряжения сброса при адресации посредством шины адресации сброса.

Оптическое устройство для формирования изображений дополненной реальности содержит источник света, конденсор, микродисплей. Дополнительно оно содержит световод со встроенным средством ввода.

Изобретение относится к электрохромному устройству, включающему: (а) электрохромный слой, включающий электрохромный материал, который выполнен с возможностью подвергаться первому электрохромному переходу; и (б) слой противоэлектрода, включающий материал противоэлектрода, который выполнен с возможностью подвергаться второму электрохромному переходу.

Изобретение относится к оптической технике и предназначено для получения линейно поляризованного света. Светополяризующий элемент на основе анизотропии рассеяния содержит ориентированную одноосным растяжением полимерную пленку, обладающую тангенциальным сцеплением, с капсулированными в ней каплями нематического жидкого кристалла, имеющими вытянутую эллипсоидальную форму с длинной осью, параллельной направлению растяжения пленки.

Изобретение относится к области информационно-коммуникационных технологий и касается способа регулирования интенсивности инфракрасной поверхностной электромагнитной волны на плоскогранной структуре.

Изобретение относится к оптическому устройству для формирования и наблюдения динамических и статических трехмерных изображений типа голограмм, содержащему, по меньшей мере, один лазерный источник излучения, по меньшей мере, один световод и голографические оптические элементы, расположенные на поверхности световода.

Изобретение относится к оптической и оптоэлектронной технике, а именно к устройствам предохранения фоточувствительных элементов оптических и оптоэлектронных систем от разрушающего воздействия мощного излучения.

Группа изобретений относится к области сельского хозяйства, а именно к методам электромагнитного воздействия на растения видимым диапазоном волн и к устройствам, реализующим эти методы.

Изобретение относится к оптической и оптоэлектронной технике, а именно к устройствам предохранения фоточувствительных элементов оптических и оптоэлектронных систем от разрушающего воздействия мощного излучения.

Изобретение относится к области управления интенсивностью, цветом, фазой, поляризацией или направлением света. Сущность способа состоит в том, что угловой спектр генерируемого оптического двухфотонного излучения меняют в зависимости от пространственного профиля изменения интенсивности лазерной накачки.

Защитная метка содержит слой со скрытым поляризационным изображением и отражающий слой, при этом в слое со скрытым поляризационным изображением выполнены изотропные и анизотропные области, где слой со скрытым поляризационным изображением обладает способностью к фазовой поляризации и представляет собой четвертьволновую пластину.

Оптический фильтрующий элемент обладает положительной оптической преломляющей силой и имеет два положения: введен или выведен из хода излучения, фильтрующий элемент выполнен с возможностью расположения как между объективом и изображением, так и между объектом и объективом без изменения его фокусного расстояния.

Предлагается защитная метка, содержащая слой со скрытым поляризационным изображением и отражающий слой, при этом в слое со скрытым поляризационным изображением выполнены изотропные и анизотропные области, слой со скрытым поляризационным изображением представляет собой дихроичный поляризатор света, основанный на органических солях дихроичных анионных красителей, и слой со скрытым поляризационным изображением обладает способностью к фазовой поляризации.

Изобретение относится к способам уменьшения интенсивности фонового излучения инфракрасного диапазона. Способ фильтрации фонового излучения инфракрасного диапазона, падающего на сверхпроводниковый однофотонный детектор, включает передачу излучения инфракрасного диапазона с длиной волны 0,4-1,8 микрометров на сверхпроводниковый однофотонный детектор при помощи одномодового волокна, частично находящегося при температуре 4,0-4,4 К.

Способ включает определение поверхностей остекленной конструкции, которые необходимо изготовить в виде чередующихся параллельных и/или криволинейных полос, при этом определяют коэффициенты отражения, пропускания и поглощения, показатели преломления, геометрические формы, размеры полос и необходимое изменение указанных параметров как вдоль полос, так и поперек них, а также необходимость распределения полос по зонам с разными характеристиками светопропускания так, чтобы при данных углах или диапазонах углов падения лучей через всю остекленную площадь направленно проходила только требуемая часть лучей требуемого диапазона длин волн.

Изобретение относится к оптической и оптоэлектронной технике, к устройствам предохранения фоточувствительных элементов оптических и оптоэлектронных систем от разрушающего воздействия мощного излучения.

Изобретение может быть использовано для создания очков, используемых при работе с ультрафиолетовым излучением и обеспечивающих одновременную защиту от механических и ультрафиолетовых воздействий.

Изобретение относится к области офтальмологии и оптического приборостроения и может быть использовано при изготовлении противолазерных очков, прицелов, зрительных труб и других приборов визуального наблюдения в качестве средства индивидуальной защиты глаз от прямого, отраженного или рассеянного лазерного излучения в видимой и ближней ИК-областях спектра.
Наверх