Защитное устройство на основе микропризменной пленки и изделие с таким устройством

Защитное устройство на основе микропризменной пленки и изделие с таким устройством

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к усовершенствованным защитным устройствам, которые могут иметь различные формы и размеры и использоваться в различных применениях, связанных с аутентификацией или защитой. Более конкретно, изобретение относится к устройству, содержащему призменную пленку, которой придана способность отображать идентифицирующую информацию.

Уровень техники

Документы, требующие защиты, такие как банкноты, часто снабжают, в качестве средств защиты от копирования или подделки, устройствами с изменяющимися оптическими свойствами, например дифракционными решетками или оптическими голографическими микроструктурами. Этот процесс мотивируется прогрессом в областях компьютеризованных настольных издательских систем и сканеров, который делает традиционные защищенные технологии печати, включая глубокую и офсетную печать, более чувствительными к попыткам копирования и имитации. Примеры соответствующих голографических структур и методов их изготовления можно найти в патентных публикациях ЕР 0548142 и ЕР 0632767, принадлежащих фирме De La Rue Holographies Ltd.

В последние годы применение дифракционных решеток или голографических оптических микроструктур стало преобладающим. Как следствие, базовые технологии и научные знания, требующиеся для изготовления подобных компонентов, становятся все более доступными для потенциальных изготовителей поддельных изделий.

Устройства с изменяющимися оптическими свойствами могут быть изготовлены с использованием неголографической микрооптики. Одно из достоинств такого подхода состоит в том, что механическое копирование микрооптических компонентов, таких как микропризмы, имеющие обычно размер 1-50 мкм, очень трудно осуществить, поскольку любое отклонение в размерах или геометрическое искажение ведет к ослаблению или исчезновению требуемых оптических свойств.

Известно также использование призменных пленок для создания оптических защитных устройств. Примерами призменных структур, формируемых на подобных пленках, являются поверхность с нанесенными канавками (бороздками) и массивы тетраэдров, пирамид с квадратным основанием и уголковых призм, образованные методом нарезания. Существует много известных устройств, использующих ретрорефлекторные свойства призменных структур. Например, в ЕР 1047960 описано отражающее изделие со скрытым ретрорефлекторным паттерном, характерные элементы (знаки или символы) которого, по существу, неразличимы в случае наблюдения при нормальных условиях, но легко наблюдаются при ретрорефлекторном освещении. Применение подобных устройств ограничено, поскольку для обеспечения корректной верификации скрытого изображения необходим источник направленного светового пучка, обычно в форме ручного просмотрового устройства.

Альтернативное применение призменных структур в защитных оптических устройствах было описано в US 5591527. Согласно предпочтительному варианту к защищаемому документу прикрепляется пленка, обладающая, по существу, полным внутренним отражением, обеспеченным с помощью ряда параллельных линейных призм с плоскими гранями. Пленка, содержащая множество параллельных линейных призм, может быть использована для создания устройства с изменяющимися оптическими свойствами на базе явления полного внутреннего отражения (ПВО). Сечение призменной пленки, содержащей ряд параллельных линейных призм, иллюстрируется фиг.1. Рассмотрим сначала случай, когда пленка на фиг.1 наблюдается таким образом, что свет падает на гладкую поверхность, т.е. призменный массив находится по отношению к наблюдателю в конфигурации "призмы снизу". Когда угол между гранями равен 90°, свет, падающий на гладкую поверхность под углом θ₁ к нормали к гладкой поверхности (луч 1), будет испытывать полное внутреннее отражение на каждой грани призмы. Соответственно, данный луч будет выходить через гладкую поверхность после преломления на этой поверхности и падения на грани структурированной поверхности (в точках а и b) под углами α₁ и α₂ относительно нормали к грани призмы, превышающими критический угол (критический угол для материала в воздухе определяется, как арксинус числа, обратного по отношению к показателю преломления материала). Кроме того, значительная часть света, падающего на гладкую поверхность под углом θ₂ к ее нормали (луч 2) и затем, после преломления, падающего на структурированную поверхность, например, в точке с под углом β₁, меньшим критического угла, будет проходить сквозь призменную пленку. Остальная часть падающего света будет отражена гладкой поверхностью. Граничный угол (угол переключения) θ_spd для конфигурации "призмы снизу" - это наименьший угол падения на гладкую поверхность, при котором падающий свет не испытывает полного внутреннего отражения в призменной структуре. Призменная пленка, показанная на фиг.1, в конфигурации "призмы снизу" обнаруживает скачкообразное изменение ("переключение") оптических свойств, альтернативно являясь полностью отражающей (имеющей яркий "металлизированный" вид) при углах наблюдения, меньших граничного угла, или прозрачной при углах, превышающих данный угол. В полностью отражающем состоянии, как следствие своей высокой отражающей способности, призменная пленка имеет яркий "металлизированный" вид (т.е. обладает блеском, характерным для металлов), не требуя для этого физического металлического слоя, например слоя, нанесенного методом вакуумного испарения, или слоя металлизированной краски.

Чтобы обеспечить ПВО на плоской грани призмы типа призм, показанных на фиг.1, материал призмы должен иметь более высокий показатель преломления, чем материал, контактирующий с ее гранями. В US 5591527 отмечается, что изменение показателя преломления на границе с плоской гранью (см. фиг.1) должно составлять не менее 0,1, но предпочтительно не менее 0,7. В защищенном изделии согласно US 5591527 значительная разница показателей преломления обеспечивается использованием разделительного слоя между адгезивом и призменной пленкой для того, чтобы создать "воздушные карманы". В одном варианте разделительный слой выполнен в форме изображения для того, чтобы создать "переключение" изображения, которое является видимым, только когда угол наблюдения больше, чем критический угол.

Теперь рассмотрим случай, когда пленку на фиг.1 рассматривают таким образом, что свет падает на ее структурированную поверхность, т.е. призменный массив находится по отношению к наблюдателю в конфигурации "призмы сверху". Свет, падающий под углом θ₃ по отношению к нормали к гладкой поверхность (луч 3), преломляется поверхностью грани и падает на гладкую поверхность (в точке d) под углом β₂ к указанной нормали. Поскольку данный угол меньше, чем критический угол, значительная доля падающего света проходит сквозь призменную пленку. В отличие от этого свет, падающий в направлении, по существу, параллельном нормали к данной грани, под углом θ₄ по отношению к нормали к гладкой поверхности (луч 4), преломляется на данной грани и затем падает изнутри на гладкую поверхность (в точке е) с углом падения α₃. Данный угол больше, чем критический, так что свет испытывает ПВО и выходит из призменной пленки через грань призмы в точке f. Граничный угол θ_spu для конфигурации "призмы сверху" - это наименьший угол падения (измеряемый относительно нормали к гладкой поверхности), при котором падающий свет полностью отражается призменной структурой. Следует отметить, что для конфигурации "призмы сверху" ПВО имеет место только для ограниченного интервала углов, превышающих θ_spu. При этом для углов падения, превышающих этот интервал, пленка снова становится, по существу, прозрачной (данная ситуация будет более подробно рассмотрена далее со ссылкой на фиг.5). В конфигурации "призмы сверху" в призменной пленке, показанной на фиг.1, имеет место скачкообразное изменение оптических свойств: она, по существу, прозрачна при углах наблюдения, меньших граничного угла, и становится полностью отражающей (имеющей яркий "металлизированный" вид) при граничном угле и в ограниченном интервале углов, превышающих граничный угол, с возвратом к прозрачному виду при углах наблюдения, превышающих указанный интервал.

Устройство, аналогичное предложенному в US 5591527, описано в международных заявках WO 03/055692 и WO 04/062938. В этом случае на изделие или на документ накладывается светопропускающая пленка с высоким показателем преломления, на одной стороне которой имеется призменная структура. Пленка помещается под изображением в форме надписи, картинки или паттерна, так что при наблюдении по нормали к документу призменная пленка является непрозрачной и скрывает изображение. Когда же наблюдение происходит под большим углом, призменная пленка становится светопропускающей, что позволяет видеть изображение.

Защитные устройства, описанные в US 5591527, WO 03/055692 и WO 04/062938, демонстрируют скачкообразное изменение (переключение) свойств, наблюдаемое при естественном освещении. Следовательно, они обладают преимуществами перед ретрорефлекторными устройствами, которые обычно нуждаются в ручных просмотровых средствах. Вместе с тем, устройства, описанные в данных источниках, обеспечивают только простое "двоичное" переключение, т.е. зоны, содержащие призменные структуры, переключаются из полностью отражающего в прозрачное состояние при постоянном заданном угле наблюдения, что ограничивает возможности их адаптации к конкретным задачам. Данное ограничение является достоинством для лица, занимающегося подделыванием, которому достаточно создать типовую призменную пленку, которую можно будет использовать для подделки различных защитных устройств. В связи с этим настоящее изобретение обеспечивает создание защитного устройства с изменяющимися оптическими свойствами на базе призменной пленки, различные области которой обнаруживают различные изменяющиеся оптические эффекты, позволяя создать уникальную призменную пленку, адаптируемую для каждого конкретного применения.

Раскрытие изобретения

Защитное устройство согласно изобретению имеет, по меньшей мере, две области, каждая из которых содержит поверхностную призменную структуру, формирующую массив, по существу, плоских граней. Каждая область образует отражатель за счет полного внутреннего отражения, по меньшей мере, для одного первого угла наблюдения и является прозрачной для, по меньшей мере, одного второго угла наблюдения. При этом указанный, по меньшей мере, один первый угол наблюдения одной области отличается от, по меньшей мере, одного первого угла наблюдения другой области.

Угол наблюдения можно варьировать за счет наклона и/или разворота устройства. В одном примере защитное устройство содержит, по существу, прозрачный слой с находящейся на одной его стороне локальной поверхностной призменной структурой, состоящей из массива, по существу, плоских граней, и с находящейся на другой его стороне второй локальной поверхностной призменной структурой, состоящей из массива, по существу, плоских граней. Относительное положение призменных структур может быть таким, что их взаимное наложение отсутствует. Альтернативно могут иметься области взаимного наложения. При рассматривании устройства области с призменными структурами, расположенные на дальней стороне устройства, находятся в конфигурации "призмы снизу". При наклоне устройства относительно нормали эти области будут переключаться из полностью отражающего (яркого "металлизированного") состояния в прозрачное. Области с призменными структурами, расположенные на ближней стороне устройства, находятся в конфигурации "призмы сверху". При наклоне устройства относительно нормали эти области будут иметь обратный порядок переключения из прозрачного в полностью отражающее (яркое "металлизированное") состояние. Если призменный массив в конфигурации "призмы снизу" воспроизведен как идентифицирующее изображение, а призменный массив в конфигурации "призмы сверху" воспроизведен как фон, позитивное, высокоотражающее изображение, имеющее "металлизированный" вид, может быть переключено, за счет наклона устройства, в негативное изображение с фоном, который является высокоотражающим и имеющим "металлизированный" вид.

В альтернативном варианте призменные структуры на каждой стороне прозрачного слоя могут быть выполнены с взаимным наложением в некоторых областях устройства. В области наложения призменные структуры на ближней поверхности могут быть использованы для управления углом падения освещающего излучения, падающего на призменные структуры на дальней поверхности, и, следовательно, для изменения угла наблюдения, при котором призменные структуры, находящиеся на дальней поверхности, переключаются из полностью отражающего в прозрачное состояние. Такое решение позволяет создать устройство с более сложным переключением изображения.

Примеры призменных структур, пригодных для реализации данного первого аспекта изобретения, включают варианты (но не ограничиваются ими) использования рядов параллельных линейных призм с плоскими гранями, расположенными с образованием массива разделенных бороздками тетраэдров, пирамид с квадратным основанием, уголковых призм или уголковых отражателей с шестиугольными входными гранями.

Одной из предпочтительных призменных структур в контексте изобретения является массив параллельных линейных призм, поскольку он обладает очень высокой эффективностью отражения и поэтому имеет ярко выраженный "металлизированный" вид в пределах углового интервала, для которого выполняются условия ПВО. Для устройства, содержащего одномерную линейную призменную структуру, угол наблюдения, под которым имеет место ПВО, будет зависеть от угла разворота устройства в плоскости подложки. Двумерные призменные структуры, такие как пирамиды с квадратным основанием и уголковые отражатели, менее чувствительны к развороту подложки. Вместе с тем, они являются не столь эффективными отражателями, как массив параллельных линейных призм, поскольку не обеспечивают ПВО при падении света на некоторые участки их граней. Однако переключение из отражающего состояния в прозрачное при изменении угла наблюдения у этих двумерных призменных структур достаточно заметно, так что их можно использовать в устройстве с изменяющимися оптическими свойствами согласно первому аспекту изобретения.

В других примерах, соответствующих второму аспекту изобретения, защитное устройство содержит, по существу, прозрачный слой, имеющий локальную поверхностную призменную структуру, предпочтительно содержащую два или более массивов призменных структур. Отражательные свойства данных массивов зависят от угла разворота слоя, причем массивы взаимно развернуты в плоскости слоя. Предпочтительной призменной структурой для второго аспекта изобретения является ряд параллельных линейных призм. Переключение призменной пленки, содержащей массив параллельных линейных призм, из высокоотражающего в прозрачное состояние чувствительно к развороту пленки и зависит от угла между направлением наблюдения и ребрами линейных призм. Как видно из фиг.1, на которой представлена призменная пленка в сечении, при наблюдении по нормали в конфигурации "призмы снизу" пленка будет высокоотражающей и будет иметь "металлизированный" вид. На фиг.2 показана пленка, содержащая линейный призменный массив, представленный на фиг.1, в конфигурации "призмы снизу". Если наклонять пленку при наблюдении в направлении, перпендикулярном ребрам линейных призм (в направлении А), пленка переключится из высокоотражающего состояния в прозрачное, когда угол наблюдения превысит граничный угол (θ_spd) для ПВО. Однако если развернуть пленку таким образом, что направление наблюдения станет параллельным ребрам линейных призм (направлением В), пленка останется высокоотражающей и будет иметь "металлизированный" вид при всех углах наблюдения.

Это изменение свойств в зависимости от направления наблюдения может быть использовано для индивидуализации защитного устройства с помощью двух массивов, состоящих из параллельных линейных призм и взаимно развернутых, по существу, на 90° в плоскости подложки. Один из линейных призменных массивов может иметь форму идентифицирующего изображения, а второй массив будет образовывать фон. При наблюдении в условиях нормального падения устройство будет казаться однородным, поскольку и фон, и изображение будут иметь высокое отражение и "металлизированный" вид. Если теперь наклонить устройство при направлении наблюдения, перпендикулярном ребрам линейных призм, формирующих изображение, изображение переключится из высокоотражающего в прозрачное состояние, когда угол наблюдения превысит граничный угол (θ_spd) для ПВО. Фон же при этом будет оставаться "металлизированным" при всех углах наблюдения. Однако если одновременно наклонять и разворачивать устройство таким образом, что направление наблюдения станет параллельным ребрам линейных призм, формирующих изображение, изображение останется высокоотражающим и будет иметь "металлизированный" вид при всех углах наблюдения. Фон при этом переключится из высокоотражающего состояния в прозрачное, когда угол наблюдения превысит граничный угол (θ_spd) для ПВО. Благодаря этому защитное устройство сможет сделать видимым латентное негативное "металлизированное" изображение за счет наклона при одном угле разворота и латентное позитивное "металлизированное" изображение за счет наклона при втором угле разворота, соответствующем развороту, по существу, на 90°.

В альтернативном варианте реализации второго аспекта изобретения защитное устройство содержит несколько массивов параллельных линейных призм, причем эти массивы взаимно развернуты в плоскости подложки. Для массива параллельных линейных призм в конфигурации "призмы снизу" при увеличении угла между направлением наблюдения и перпендикуляром к ребрам линейных призм граничный угол (θ_spd) также увеличивается. Данные массивы могут формировать отдельные изображения или части единого изображения. Способность каждого массива иметь свой граничный угол позволяет создать более сложные устройства с переключением изображения.

Следует отметить, что конфигурации по первому и второму аспектам изобретения можно комбинировать с целью создания новых вариантов устройств с переключением изображения.

Защитное устройство по изобретению можно использовать для аутентификации различных подложек. Однако оно особенно эффективно для использования с гибкими подложками, такими как бумага и полимерные пленки, и, прежде всего, с банкнотами. Защитное устройство можно изготавливать в форме сегментов, фольги, полос, отрезков или нитей для введения с помощью известных методов в пластиковые или бумажные подложки. Данное устройство может находиться полностью на поверхности документа (в случае полоски или сегмента) или может быть видимым на поверхности документа только частично (в случае ныряющей защитной нити). Еще в одном варианте устройство может быть встроено в документ таким образом, что его области можно наблюдать с обеих сторон документа. Методы встраивания защитного устройства с обеспечением возможности его наблюдения с обеих сторон документа описаны в ЕР 1141480 и WO 03/054297. Альтернативно защитное устройство по изобретению может быть введено в прозрачное окно полимерной банкноты.

Краткое описание чертежей

Некоторые примеры защитных устройств согласно изобретению и соответствующих методов будут далее описаны со ссылками на прилагаемые чертежи.

На фиг.1 представлена призменная пленка в сечении.

На фиг.2 представлена пленка, содержащая линейный призменный массив.

На фиг.3 в сечении изображена типичная подложка для защитных или аутентификационных устройств согласно первому аспекту изобретения.

На фиг.4 приведен график в полярных координатах, иллюстрирующий отражательную способность типичной призменной пленки.

На фиг.5 приведен график, аналогичный графику по фиг.4, но построенный для альтернативной ориентации призм.

Фиг.6 иллюстрирует вид устройства по изобретению при наблюдении под различными углами.

На фиг.7 в сечении изображен второй пример осуществления изобретения.

На фиг.8 приведен пример защищенного документа, содержащего защитное устройство по изобретению.

На фиг.9 в сечении представлена модификация варианта по фиг.3.

На фиг.10 в сечении представлена модификация варианта по фиг.9.

На фиг.11 и 12 приведены графики, иллюстрирующие для варианта по фиг.9 изменение углового интервала, в котором имеет место ПВО, в зависимости от показателя преломления.

На фиг.13 представлен пример изобретения, встроенного в защитную нить.

На фиг.14 в сечении представлен пример защитного устройства для использования в варианте по фиг.13.

На фиг.15 представлен пример устройства с напечатанным слоем, встроенного в защитную нить.

Фиг.16 иллюстрирует пример последовательности переключений для "нити в окне" с конструкцией по фиг.15.

На фиг.17а и 17b показано защитное устройство, встроенное в документ с возможностью наблюдения его областей с обеих сторон документа.

На фиг.18 в сечении представлен другой пример защитного устройства для использования в схеме по фиг.17а.

На фиг.19 в сечении представлен еще один пример защитной нити, пригодной для наблюдения с любой стороны документа.

На фиг.20 показана последовательность переключений для варианта по фиг.19.

На фиг.21 показана последовательность переключений для устройства, объединяющего эффект переключения из прозрачного в "металлизированное" состояние и изображение, напечатанное на защищаемом документе.

На фиг.22 в сечении представлен еще один пример защитного устройства по изобретению.

На фиг.23 показан защищенный документ с устройством по фиг.22.

На фиг.24 в сечении представлен другой пример защитного устройства по изобретению.

Фиг.25 иллюстрирует эффект изменения оптических свойств, который может быть получен с помощью защитного устройства по фиг.24.

На фиг.26 приведен график в полярных координатах, иллюстрирующий зависимость ПВО от разворота массива линейных призм в конфигурации "призмы снизу".

На фиг.27 представлен пример массива уголковых отражателей с шестиугольной входной гранью.

На фиг.28 приведен график, показывающий, в каком угловом интервале имеет место ПВО в устройстве по фиг.27.

На фиг.29 показана асимметричная линейная призменная структура.

На фиг.30 приведены графики для неусеченной структуры.

Фиг.31 иллюстрирует усеченную асимметричную структуру.

На фиг.32 приведен график для структуры по фиг.31.

На фиг.33 в сечении представлен первый пример устройства, содержащего однородную призменную структуру и дополнительную управляющую структуру.

На фиг.34 приведены графики для примера по фиг.33.

На фиг.35 представлен еще один пример управляющей призменной структуры.

На фиг.36 приведены графики, позволяющие сопоставить угловые интервалы, в которых имеет место ПВО, для параллельного массива линейных призм в конфигурации "призмы снизу" с применением и без применения управляющей призменной структуры.

На фиг.37 в сечении представлен пример устройства, в котором для получения различных областей использованы локальные изменения показателя преломления.

На фиг.38 приведены графики для устройства по фиг.37.

На фиг.39 представлен пример последовательности переключений для устройства по фиг.37.

Осуществление изобретения

Примеры призменных структур для использования в изобретении включают как одномерные, так и двумерные структуры. Одномерная структура - это структура, имеющая постоянное сечение и высоту, изменяющуюся только в одном направлении. Примером одномерной призменной структуры является последовательность параллельных линейных призм с плоскими гранями, образующими структурированную поверхность с бороздками (канавками). В двумерной структуре высота поверхности изменяется в двух направлениях, а сечение не является постоянным. Примеры призменных структур включают (не ограничиваясь ими) массив тетраэдров, массив пирамид с квадратным основанием, массив уголковых призм и массив уголковых отражателей с шестиугольной входной гранью. Как уже упоминалось, названные структуры будут иметь высокое отражение за счет ПВО, если материал призм имеет больший показатель преломления, чем материал, контактирующий с гранями призм (в конфигурации "призмы снизу") или с гладкой поверхностью (в конфигурации "призмы сверху"), а угол падения на грани или на гладкую поверхность превышает критический угол. Разность показателей преломления материалов призм и контактирующих материалов предпочтительно превышает 0,4, а более предпочтительно 0,6. Чем больше разница показателей преломления, тем более эффективным становится отражение и тем больше угловой интервал, для которого имеет место ПВО.

На фиг.3 в сечении изображена подложка, типичная для конструкций согласно первому аспекту изобретения и предназначенная для защитных или аутентификационных устройств. Данная конструкция содержит, по существу, прозрачную полимерную пленку из полиэтилентерефталата (ПЭТФ) или подобного материала. Локальная поверхностная призменная структура, содержащая массив, по существу, плоских граней, сформирована на обеих сторонах полимерной пленки. При наблюдении сверху призменный массив 1 находится в конфигурации "призмы сверху", а призменный массив 2 - в конфигурации "призмы снизу".

Предпочтительной призменной структурой для настоящего изобретения является массив параллельных линейных призм, поскольку он обладает высокой эффективностью отражения и поэтому имеет ярко выраженный "металлизированный" вид в угловом интервале, для которого выполняется условие ПВО. Шаг призм предпочтительно составляет 1-100 мкм, а более предпочтительно 5-40 мкм, тогда как грани призм образуют с подложкой угол, примерно равный 45°, при угле между гранями, составляющем примерно 90°. Для устройства, содержащего массив параллельных линейных призм, угол наблюдения, при котором имеет место ПВО, будет зависеть от угла поворота подложки в своей плоскости. На фиг.4 в полярных координатах представлен график отражающей способности типичной пленки с линейной призменной структурой, на котором угол разворота пленки в плоскости пленки откладывается как угол с горизонтальной осью, а угол падения света (от 90° до -90°) откладывается по вертикальной и горизонтальной осям. Центр графика соответствует свету, проходящему внутрь пленки при нормальном падении. В представленном примере показатель преломления (n) призменной пленки равен 1,5, и призмы находятся в контакте с воздухом, имеющим показатель преломления ~1. В данном примере шаг и высота призм составляют 20 мкм и 10 мкм соответственно. Призменная пленка ориентирована таким образом, что грани призм удалены от наблюдателя (конфигурация "призмы снизу"). Если радиус определяется, как расстояние от центра графика, то каждый радиус соответствует отклонению конкретного угла падения от нормального падения. Угол разворота - это угол между направлением наклона и продольными осями (ребрами) линейных призм. Так, на фиг.4 дуга 1 иллюстрирует ситуацию, когда направление наклона параллельно ребрам линейных призм, а дуга 2 - ситуацию, когда направление наклона перпендикулярно указанным ребрам.

Горизонтальная шкала на графике соответствует углам падения вдоль дуги 2, а вертикальная - углам падения вдоль дуги 1. Для облегчения понимания шкалы для других направлений разворота не представлены. В полярных координатах значения в каждой точке соответствуют отражающей способности, которая лежит в интервале 0-1, где 0 и 1 соответствуют отражающей способности, равной 0% и 100% (отражающая способность в "металлизированном" состоянии). В контексте изобретения пленка будет рассматриваться полностью отражающей и обладающей "металлическим" блеском, если ее отражающая способность превышает 0,7 и предпочтительно превышает 0,8, а еще более предпочтительно 0,9. Чтобы упростить график, зоны, соответствующие угловым значениям, при которых отражающая способность больше 0,8, представлены светлыми. Другими словами, они примерно соответствуют областям углов, для которых имеет место ПВО. Темная область на фиг.4 соответствует угловому интервалу, в котором пленка, по существу, прозрачна, т.е. областям с отражающей способностью менее 0,4. Следует, однако, отметить, что между полностью отражающим и, по существу, прозрачным состояниями существует небольшая переходная область, не показанная на фиг.4 и на других графиках, построенных в полярных координатах. Размер данной переходной области таков, что на практике наблюдатель будет видеть резкий переход от полностью отражающего к, по существу, прозрачному состоянию. На фиг.4 показано, что когда направление наклона параллельно граням линейных призм (что соответствует дуге 1), ПВО имеет место при всех углах падения. Однако когда направление наклона перпендикулярно граням линейных призм, ПВО имеет место при нормальном падении и при углах падения с отклонением от нормального до 5°. Когда угол между направлением наклона и ребрами линейных призм изменяется от перпендикулярной ориентации к параллельной, угловой интервал, в котором имеет место ПВО, увеличивается, т.е. пленка остается полностью отражающей при возрастающих углах падения.

На фиг.5 представлен график, аналогичный графику по фиг.4 и построенный для той же призменной структуры и тех же показателей преломления, но для ориентации "призмы сверху". Из фиг.5 видно, что когда направление наклона перпендикулярно граням линейных призм (дуга 2), ПВО имеет место для углов падения в интервале примерно 40°-55°, а вне этого интервала пленка, по существу, прозрачна. Однако, когда направление наклона параллельно граням линейных призм, ПВО происходит при существенно больших углах падения, в интервале примерно 60°-65°.

Фиг.4 и 5 показывают, что когда наклон перпендикулярен граням линейных призм или равен ~45° относительно исходной нормали, граничный угол θ_spd, при котором конфигурация "призмы снизу" переходит из "металлизированного" в прозрачное состояние, существенно ближе к нормальному падению, чем угол θ_spu, при котором конфигурация "призмы сверху" переходит из прозрачного в "металлизированное" состояние. Поэтому при углах наклона, промежуточных между θ_spd и θ_spu, обе конфигурации ("призмы сверху" и "призмы снизу") будут прозрачными. Кроме того, для того же интервала углов наклона конфигурация "призмы сверху" обладает ПВО только в некотором угловом интервале (например, 40°-64° для системы по фиг.5), зависящем от направления наклона. Для углов падения, превышающих значения в данном интервале, конфигурации "призмы сверху" и "призмы снизу" будут, по существу, прозрачными.

Тот факт, что отражательные свойства массива линейных призм несимметричны, можно использовать для создания индивидуализированных устройств в рамках второго аспекта изобретения. Применительно к первому его аспекту возможность индивидуализации возникает благодаря различию отражательных свойств в конфигурациях "призмы сверху" и "призмы снизу". При этом устройство предпочтительно ориентируется так, что оптическое переключение происходит при предпочтительном угле наблюдения. Например, на защищенном документе, таком как банкнота, устройство по изобретению может быть ориентировано так, что ребра призм параллельны продольной оси банкноты. В этом случае оптическое переключение из полностью отражающего в прозрачное состояние легко наблюдается наклоном банкноты вокруг ее продольной оси.

Двумерные призменные структуры, такие как пирамиды с квадратным основанием, уголковые призмы и уголковые отражатели с шестиугольной входной гранью, менее чувствительны к развороту подложки. Однако эти структуры не являются столь эффективными отражателями, как массив параллельных линейных призм из-за отсутствия ПВО при падении света на некоторые участки граней. Несмотря на это переключение из отражающего в прозрачное состояние при изменении угла наблюдения остается достаточно заметным. Это позволяет использовать двумерные призменные структуры в устройстве с изменяющимися оптическими свойствами согласно первому аспекту изобретения. Грани двумерных призменных структур обычно имеют размеры 1-100 мкм, предпочтительно 5-40 мкм. У пирамид с квадратным основанием грани в типичном варианте расположены под углом ~45° к подложке, а угол между гранями примерно равен 90°. Для уголковых призм и уголковых отражателей с шестиугольной входной гранью угол между гранями и подложкой обычно составляет ~55°, а угол между гранями - ~90°. Одно преимущество уголковых призм и уголковых отражателей с шестиугольной входной гранью перед массивом параллельных линейных призм состоит в том, что для обеспечения ПВО достаточно меньшей разности показателей преломления материала призм и граничащего с ними материала. Например, при разности указанных показателей, равной 0,4, устройство с массивом уголковых отражателей будет обладать ПВО в большем интервале углов наблюдения, чем устройство с массивом параллельных линейных призм. Оптическое защитное устройство согласно первому аспекту изобретения может быть также реализовано с применением асимметричных призменных структур, примеры которых описаны в US 3817596, WO 04/061489 и ЕР 0269329.

Пленки, содержащие поверхностную призменную структуру, могут быть получены различными стандартными промышленными методами, включая литье с полимеризацией ультрафиолетовым (УФ) излучением (с УФ-полимеризацией), микротиснение и экструзию. Предпочтительными методами изготовления призменных пленок в соответствии с изобретением являются литье с УФ-полимеризацией и микротиснение.

Первая стадия процесса литья с УФ-полимеризацией состоит в формировании инструмента в виде матрицы. Негативный вариант требуемой призменной структуры формируется на инструменте с помощью хорошо известных технологий, таких как алмазное точение, гравирование, фотолитография по серой шкале и электроформование. Данный инструмент может иметь форму листа, цилиндра или рукава, натянутого на цилиндр. Предпочтительным методом получения описанного инструмента является алмазное точение. В этом методе очень острым алмазным инструментом вырезают негативную копию требуемой призменной структуры в металлическом материале, таком как медь, алюминий или никель.

Далее в данном процессе сматывают гибкую полимерную пленку с бобины и наносят на пленку-подложку полимер, отверждаемый УФ-излучением. Затем проводят операцию сушки для удаления растворителя из отверждаемой смолы. После этого пленку приводят в плотный контакт с инструментом в виде цилиндра для тиснения, так что призменная структура, сформированная на инструменте, репродуцируется в смоле, зафиксированной на пленке-подложке. На зону контакта воздействуют УФ-излучением, чтобы обеспечить отверждение смолы. На заключительной стадии рулон призменной пленки наматывают на бобину. Данный метод получения призменных структур описан, например, в US 3689346.

Материалы для гибких полимерных пленок, пригодных для литья с отверждением УФ-излучением (УФ-отверждением), включают полиэтилентерефталат (ПЭТФ), полиэтилен, полиамид, поликарбонат, поливинилхлорид (ПВХ), поливинилиденхлорид (ПВДХ), полиметилметакрилат (ПММА), полиэтиленнафталат (ПЭН) и полипропилен.

Для использования в процессе литья с УФ-полимеризацией пригодны отверждаемые УФ-излучением полимеры со свободнорадикальной или катионной УФ-полимеризацией. Примерами свободнорадикальных систем являются фотосшивающиеся акрилаты-метакрилаты или смолы на основе ароматических виниловых олигомеров. Примерами катионных систем являются циклоалифатические эпоксидные смолы. Могут быть использованы и гибридные полимерные системы, сочетающие свободнорадикальную и катионную УФ-полимеризацию. Другие примеры полимерных систем, пригодных для формирования призменных пленок литьем с УФ-полимеризацией, приведены в US 4576850 и US 5591527.

Альтернативным процессом получения пленок с поверхностными призменными структурами является микротиснение. Пригодные про