EA016620B1 - Защитное устройство на основе фотонного кристалла и способ формирования такого устройства - Google Patents

Abstract

Предложен способ формирования оптически изменяемого защитного устройства. При реализации способа обеспечивают материал фотонного кристалла и осуществляют над этим материалом процесс, который вызывает деформацию материала таким образом, что формируется первая область, для которой падающий свет, принимаемый материалом кристалла, избирательно отражается или пропускается для создания первого оптически изменяемого эффекта, и вторая область, для которой принимаемый падающий свет создает оптический эффект, отличающийся от первого оптически изменяемого эффекта. Также предложены соответствующие устройства, имеющие первую и вторую области.

Description

Предпосылки создания изображения Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к усовершенствованиям защитных устройств, которые можно использовать при изменении форм и размеров для различных приложений, связанных с аутентификацией и защитой.

Предшествующий уровень техники

Защищенные документы, такие как банкноты, в настоящее время часто несут оптически изменяемые устройства, которые демонстрируют цветовое отражение, зависящее от угла. Это мотивировалось прогрессом в области публикаций и сканирования с помощью настольных средств на основе компьютеров, которые воспроизводят обычные технологии защитной печати, такие как глубокая печать и трафаретная печать, более подверженные попыткам воспроизведения или имитации. В данной области техники хорошо известно использование жидкокристаллических материалов или тонкопленочных интерференционных структур для создания цветового отражения, зависящего от угла. Примеры защитных устройств на основе жидких кристаллов описаны в документах ЕР 0435029, \УО 03061980 и ЕР 1156934, а примеры защитных устройств, где используются тонкопленочные интерференционные структуры, описаны в документах И8 4186943 и И8 20050029800.

Планарный характер жидкокристаллических и тонкопленочных интерференционных структур приводит к тому, что наблюдаемое цветовое отражение, зависящее от угла, демонстрирует ограниченное пространственное изменение, например простую замену красного цвета зеленым при отклонении защитного устройства от нормального угла падения.

Фотонные кристаллы представляют собой структурированные оптические материалы, в которых показатель преломления периодически изменяется в двух или предпочтительно трех направлениях. Эти материалы демонстрируют некоторый диапазон оптических эффектов, когда подвергаются воздействию электромагнитного излучения, длина волны которого сравнима с той, при которой происходит пространственная модуляция показателя преломления. Брэгговское отражение может происходить в некотором диапазоне длин волн, которые зависят от направления и/или распространения и периодичности изменения показателя преломления. Это приводит к возникновению фотонных запрещенных энергетических зон, которые аналогичны электронным запрещенным энергетическим зонам в полупроводниках.

Как правило, электромагнитные волны в пределах определенного диапазона частот не могут распространяться в конкретных направлениях внутри кристалла и поэтому падающее электромагнитное излучение на этих длинах волн отражается. Именно присутствие таких частичных фотонных запрещенных зон приводит к созданию переливающихся цветов, наблюдаемых в драгоценных камнях.

В общем случае, существует сложная зависимость от длины волны, направления распространения и поляризации, диктующая, какие электромагнитные волны могут распространяться внутри фотонного кристалла, а какие - в противном случае отражаются. Однако если модуляция в показателе преломления оказывается достаточно сильной, распространение некоторых частот может оказаться под запретом для некоторых направлений в кристалле и возникает завершенная фотонная запрещенная зона. В этом случае свет не может распространяться внутри кристалла ни в каком направлении, а материал действует как идеальный отражатель, так что весь свет, длина волны которого находится в пределах диапазона запрещенной зоны, полностью отражается независимо от направления падения.

Существуют два документально удостоверенных способа изготовления структур с необходимым сильно упорядоченным изменением показателя преломления - микрообработка и самосборка. Из-за сложности микрообработки значительные усилия были затрачены на исследования самосборных систем, состоящих из субмикронных трехмерных матриц диэлектрических сфер. Такие фотонные кристаллы формируют, обеспечивая осаждение коллоидной суспензии сфер идентичного размера под влиянием силы тяжести или приложения внешней силы, вследствие чего сферы упорядочиваются. Одним примером является изготовление синтетических оптических структур, в которых одинакового размера субмикронные сферы диоксида кремния организуются за счет процесса седиментации в гранецентрированную кубическую кристаллическую структуру.

Были разработаны дальнейшие усовершенствования для этого метода, вследствие которых синтетический опал действует как предшественник или шаблон для дальнейшего изготовления структуры на заказ. Показано, что можно использовать такие системы в качестве шаблонов для реализации материалов, известных как обратные или обращенные опалы. В данном случае, области между сферами диоксида кремния сначала заполняют подходящим материалом матрицы, а затем растворяют диоксид кремния химическими средствами, получая систему, которая состоит из массива сфер или пустот, окруженных однородной матрицей.

Использование фотонных кристаллов для создания цветового отражения, зависящего от угла, описано в документах ХУО 03062900 и И8 20050228072. Оптические свойства фотонных кристаллов можно разрабатывать и изменять в большей степени, нежели оптические свойства планарных жидких кристаллов и тонкопленочных интерференционных структур. Прежде всего, можно проще управлять зависимостью отраженного света от угла зрения и длины волны путем изменения структуры кристаллической решетки, регулируя либо размер сферы, либо промежуток между сферами. Точно так же выбираемые обес

- 1 016620 печиваемые и не обеспечиваемые отражения и/или пропускания можно разрабатывать или улучшать путем введения структурных дефектов в решетку или введения наночастиц в структуру. Это, в принципе, дает свободу изменения и разработки зонной структуры, а значит, и зависимости длины волны и объемных свойств от отражательной способности.

Использование фотонных кристаллов в защитных устройствах ограничено и их использование в данной области техники сводится к простому цветовому отражению, зависящему от угла, когда лицо, проводящее аутентификацию, проводит наблюдение, наклоняя устройство. В данной области техники также нет сведений о том, как внедрять такие устройства в защищенные документы таким образом, чтобы для подтверждения подлинности документа можно было получать дополнительные оптические эффекты от фотонных кристаллов по сравнению с другими хорошо известными дихроичными материалами. Задача данного изобретения состоит в том, чтобы улучшить защиту устройств, описанных в известных технических решениях.

Сущность изобретения

В соответствии с первым аспектом данного изобретения предложено оптически изменяемое защитное устройство, содержащее по меньшей мере две области, причем каждая область содержит материал фотонного кристалла, вследствие чего в первой области падающий свет, принимаемый кристаллом, избирательно отражается или пропускается кристаллом для создания оптически изменяемого эффекта, а во второй области падающий свет, принимаемый кристаллом, избирательно отражается или пропускается кристаллом для создания оптического эффекта, отличающегося от первого оптически изменяемого эффекта.

Оптический эффект может давать оптически неизменяемый эффект, такой как отражение падающего света на всех длинах волн. Вместе с тем, создаваемый оптический эффект также может быть вторым оптически изменяемым эффектом, который отличается от первого.

Отраженный свет в контексте данного изобретения включает в себя и зеркально отраженный свет, и рассеянный свет.

Для воплощения данного изобретения можно использовать кристаллы различных типов и следует отметить, что термин фотонный кристалл следует считать включающим в себя квазикристаллы, которые демонстрируют этот эффект, а также более традиционные упорядоченные фотонные неквазикристаллы.

Оптический эффект второй области может быть создан за счет изменения материалов, используемых для сфер и/или матрицы, по сравнению с материалами, используемыми для первой области, или за счет использования таких же материалов, как в первой области, но с локальным изменением размера сфер.

Оптический эффект второй области может быть создан за счет создания областей неупорядоченности в решетке фотонного кристалла, чтобы тем самым образовать оптически изменяемые области (опалесцентные), разделенные неопалесцентными областями. Ухудшение упорядоченности кристалла может быть достигнуто множеством способов, включая внедрение широкого распределения размеров сфер в фотонный кристалл, внедрение дополнительных материалов в материал фотонного кристалла, которые локально нарушают упорядоченность, и/или создание материала фотонного кристалла с использованием неоптимальных параметров процесса. Неопалесцентные области можно также создавать путем приложения давления для локального нарушения кристаллической структуры, например, тиснением или штамповкой.

В альтернативном варианте решетка фотонного кристалла может в своем первоначально приданом состоянии демонстрировать неоптимальное упорядочение, которое приводит к формированию второй области защитного устройства. Затем формируют первую область защитного устройства путем создания областей улучшенного упорядочения решетки фотонного кристалла. Улучшенное упорядочение может иметь место под влиянием приложения тепла или давления с достижением достаточного уровня, на котором сферы можно подвергать течению сдвига внутри матрицы, но сами сферы при этом не деформируются.

Свет может содержать видимый и/или невидимый свет, вследствие этого включая в себя, например, ультрафиолетовый и инфракрасный свет. Можно использовать широкие или узкие полосы длин волн. Аналогичным образом, можно выполнить фотонный кристалл с возможностью избирательного отражения света в невидимой части спектра (включая области ультрафиолетового и инфракрасного света). Когда свет излучается источником белого света (с широкой полосой длин волн), первый оптически изменяемый эффект и второй оптический эффект предпочтительно являются цветовыми эффектами.

Хотя первый и второй эффекты предпочтительно наблюдаются как эффекты отражения, можно также предусмотреть эффекты пропускания.

Фотонный кристалл может быть выполнен во множестве форм, например как независимый слой. В альтернативном варианте он может опираться на слой-подложку или слой-носителя, на который он установлен непосредственно или косвенно (через посредство одного или более дополнительных слоев). Слой-подложка или слой-носитель могут принимать форму полимерного слоя.

Защитное устройство также может содержать один или более дополнительных клеевых слоев, на

- 2 016620 пример, для приклеивания устройства к дополнительному устройству и/или защищенному документу. Как правило, на верхней поверхности устройства предусмотрен один или более таких клеевых слоев.

Оптически изменяемое защитное устройство может дополнительно содержать оптически поглощающий материал, предусмотренный в качестве одного или более слоев, нанесенных на устройство.

Такой слой может быть предусмотрен на фотонном кристалле или поглощающий материал действительно может быть сформирован внутри самой кристаллической структуры. Предусматривается также комбинация этих вариантов. Включение такого поглощающего материала можно использовать, чтобы усилить оптический эффект для наблюдателя, или использовать, чтобы изменить оптический эффект за счет применения, например, поглощающих материалов, которые являются избирательно поглощающими на длинах волн используемого света. В некоторых примерах с этой целью можно использовать краски или чернила.

В качестве дополнения или альтернативы, можно также осуществлять дальнейшее изменение или усиление оптических свойств за счет использования наночастиц, расположенных внутри кристаллической структуры, предпочтительно в междоузлиях.

Наночастицы могут быть, по существу, распределены по кристаллу таким образом, что каждая часть кристалла демонстрирует, по существу, один и тот же оптический эффект. В альтернативном варианте наночастицы можно распределять неравномерно по кристаллу, вследствие чего разные части кристалла демонстрируют существенно отличающийся оптический эффект. Таким образом, наночастицы можно распределять в соответствии с градиентом концентрации. Наночастицы можно также распределять во множестве областей, имеющих разные концентрации.

Оптически изменяемое защитное устройство может дополнительно содержать металлизированный слой. Такой слой предпочтительно является избирательно деметаллизированным в ряде мест. Кроме того, устройство может дополнительно содержать слой резиста на металлизированном слое. Металлизированный слой и/или слой резиста предпочтительно выполнен в виде значков. Такие слои со значками и/или без них могут быть видимыми с той же стороны фотонного кристалла, которая принимает свет, или с обратной стороны. Также предусматривается возможность просмотра этих слоев на просвет.

Также предпочтительно, чтобы устройство было выполнено машиночитаемым.

Этого можно достичь рядом способов. Например, по меньшей мере один слой устройства (по выбору выполненный как отдельный слой) или самого фотонного кристалла может дополнительно содержать машиночитаемый материал. Машиночитаемый материал предпочтительно является магнитным материалом, таким как магнетит. Машиночитаемый материал может быть реагирующим на внешнее стимулирующее воздействие. Кроме того, когда машиночитаемый материал сформован в слой и этот слой может быть прозрачным.

Оптически изменяемое защитное устройство можно использовать во многих разных приложениях, например за счет крепления к ценным объектам. Защитные устройства предпочтительно приклеены к защищенному документу или, по существу, содержатся в нем. Такие защищенные документы включают в себя банкноты, чеки, паспорта, удостоверения личности, сертификаты подлинности, печати для денежных документов и другие документы для гарантии ценности или опознания личности.

Поэтому защитное устройство можно крепить к поверхности такого документа или можно внедрять в этот документ так, чтобы обеспечить поверхность кристалла для приема падающего света на одной или каждой из противоположных поверхностей документа. Защитное устройство может принимать многочисленные отличающиеся друг от друга формы для использования с защищенными документами, включая защитную нить, защитное волокно, защитный лоскут, защитную полоску, защитную полосу или защитную фольгу в качестве неограничительного примера.

Конкретно подходящими для данного изобретения являются материалы фотонных кристаллов на полимерной основе, которые в типичном случае могут содержать полимерные материалы как для матрицы, так и для сфер. Типичные примеры полимерных фотонных кристаллов для данного изобретения описаны в документах И8 20040131799, И8 20050228072, И8 20040253443 и И8 6337131. Кристалл может быть сформирован из сфер первого материала и матрицы второго материала, при этом каждый материал имеет отличающийся соответствующий показатель преломления.

Материалами, пригодными для формирования сфер, предпочтительно являются материалы монополимеров и сополимеров. Типичные примеры включают в себя и полимеры, и сополимеры полимеризуемых ненасыщенных мономеры, а также поликонденсаты и сополиконденсаты мономеров, содержащих по меньшей мере две реактивные группы, например, такие как сложные алифатические, алифатические-ароматические или полностью ароматические полиэфиры большой молекулярной массы, полиамиды, поликарбонаты, полимочевины и полиуретаны, а также аминополимеры и фенолформальдегидные полимеры, а подходящими из них являются, например, такие, как меламинформальдегидные, мочевиноформальдегидные и фенолформальдегидные конденсаты.

Материалы, подходящие для формирования матрицы, включают в себя полимеры полиприсоединения и сополимеры полимеризуемых ненасыщенных мономеров, а также поликонденсатов и сополиконденсатов мономеров, имеющих две или более реактивные группы, например, такие как сложные алифатические, алифатические-ароматические или полностью ароматические полиэфиры большой молекуляр

- 3 016620 ной массы и полиамиды, поликарбонаты, полимочевины и полиуретаны, а также аминополимеров и фенолформальдегидных полимеров, таких как меламинформальдегидные, мочевиноформальдегидные и фенолформальдегидные конденсаты.

Фотонные кристаллы, которым можно легче придать форму пленок, в типичном случае содержат полимерные материалы и для матрицы, и для сфер. Полимеры и для матрицы, и для сфер можно выбирать с обеспечением максимизации разности показателей преломления. Разность показателей преломления должна составлять по меньшей мере 0,001, предпочтительнее более 0,01, еще предпочтительнее более 0,1.

Можно также предусмотреть не полимерные материалы для сфер и матрицы, и они могут быть неорганическими или металлическими, либо представлять собой гибридный композиционный материал.

Обе контрастирующих области слоя фотонного кристалла можно создавать путем изменения характеристик решетки фотонного кристалла. Наличие полной или частичной фотонной запрещенной зоны, приводящее к исключению определенных длин волн для конкретных направлений падения и/или распространения, вытекает из различия в показателе преломления между матрицей и сферами, образующими фотонный кристалл. Увеличение различия в показателе преломления между сферами и матрицей увеличивает интенсивность наблюдаемых цветов и цветовые сдвиги, а также увеличивает количество направлений распространения падающего света, вдоль которых исключается конкретная длина волны.

Две контрастирующие области цветового сдвига можно воплотить за счет использования разных материалов для сфер и/или матрицы для обеих областей слоя фотонного кристалла, а значит, и изменения различия в показателе преломления и наблюдаемом оптически изменяемом эффекте.

Оптические свойства слоя фотонного кристалла также можно изменять путем изменения структуры кристалла, промежутков между узлами решетки кристалла или размера сфер в локализованных областях защитного устройства.

Конкретный пример полимерных материалов, которые можно использовать для получения упругого материала фотонного кристалла, подходящего для использования в данном изобретении, состоит из сфер сшитого полистирола (полистирола с межмолекулярными связями) в матрице полиэтилакрилата. Между сферами и матрицей присутствует промежуточный слой полиметилакрилата для гарантии совместимости. Полученный таким образом упругий материал фотонного кристалла демонстрирует гранецентрированную кубическую кристаллическую структуру с плоскостью (111), параллельной поверхности пленки. Для конкретного примера, рассмотренного выше, в статье КнЫ и др. в журнале Ро1утег, № 44 (2003), с. 7625-7634, показали, что для получения разных цветов, видимых при нормальным угле падения без приложения внешнего стимулирующего воздействия, можно изменять диаметр сферы из полистирола между 150 и 300 нм. Например, при рассмотрении под нормальным углом падения цветовые изменения, получаемые с помощью размера сфер, являются следующими.

В качестве общей инструкции отметим, что независимо от типа полимера, размер частиц сферы предпочтительно находится в диапазоне 50-500 нм, а еще предпочтительнее в диапазоне 100-500 нм, чтобы кристалл мог отражать свет в видимой области электромагнитного спектра. Две контрастирующие оптически видимые области можно воплощать путем формирования разных областей слоя фотонного кристалла с использованием разных размеров сфер. В альтернативном варианте в одной области размер сфер может быть достаточно большим, чтобы нарушить упорядочение кристалла, так что в этой области материал оказывается неопалесцентным, т. е. оптически неизменяемым.

Материал фотонного кристалла для использования в данном изобретении предпочтительно представлен в форме пленки. Способы изготовления, предназначенные для формирования полимерных пленок материалов фотонных кристаллов, известны в данной области техники. Например, пленки могут быть изготовлены с использованием стандартных методов непрерывной обработки полимеров, таких как прокатка, каландрирование, выдувание пленок и экструзия пленок в плоской матрице, как подробно описано в документах И8 20050228072 и И8 20070178307. В ходе этого процесса происходит выравнивание сфер под влиянием механической силы сдвига, прикладываемой при осуществлении этого процесса формирования пленки. Как только пленка сформирована, матрицу охлаждают и/или сшивают (т.е. формируют в ней межмолекулярные связи), в зависимости от полимерной системы, чтобы зафиксировать ориентацию сфер.

Во время процесса формирования пленки можно создавать разные области материала фотонного кристалла. Создание обеих областей предпочтительно имеет место во время непрерывного процесса. В одном предпочтительном варианте осуществления полимерную пленку фотонного кристалла получают

- 4 016620 посредством процесса экструзии. В этом случае, продольные, расположенные на некотором расстоянии сбоку друг от друга полоски полимерных смол, содержащие разные комбинации сфер и/или матриц, можно воплощать, снабжая резервуар полимера набором перегородок, вследствие чего через экструдер в соответствующих поперечных положениях подаются разные полимерные смолы. В альтернативном варианте можно получать поперечные, расположенные на некотором расстоянии сбоку друг от друга полосы, изменяя полимерную смолу в ходе процесса.

В одном варианте осуществления размер сфер в полимерной смоле можно изменять постепенно вдоль пленки для получения постепенного изменения в оптических свойствах или изменение размера сфер может быть ступенчатым для получения резкого перехода в оптических свойствах.

Хорошо известно, что при экструзии полимерных пленок обычно может возникать некоторая степень волочения или налипания и в данном изобретении этим волочением можно управлять для формирования одной из областей устройства. Один способ увеличения волочения заключается в создании текстурированных областей на экструзионной матрице, что приводит к созданию отличающегося оптического эффекта, либо являющегося, либо не являющегося эффектом опалесценции, по сравнению с областями пленки, не находящимися в контакте с текстурированными областями. Текстурированный рисунок выравнивается в направлении экструзии. Масштаб текстуры не ограничен и может быть дифракционным по своей природе (структуры с размерами менее 10 мкм) или не дифракционным по природе (структуры с размерами свыше 100 мкм). Одним примером не дифракционных структур являются микрооптические структуры, которые включают в себя геометрические формы на основе призм, куполов, полусфер, шестигранников, квадратных призм, конусов, ступенчатых структур, кубов или их комбинаций.

В альтернативном варианте не дифракционные структуры могут содержать изображения, сформированные из грубых линейчатых структур с размерами, предпочтительно находящимися в диапазоне 1001000 мкм.

В альтернативном варианте степень волочения через экструзионную матрицу можно изменять путем использования улучшающих скольжение добавок, таких как воски. Такие улучшающие скольжение добавки можно вносить в резервуар полимера перед экструзией. Улучшающие скольжение добавки можно наносить в виде лоскута за счет обеспечения набора перегородок в резервуаре полимера таким образом, что улучшающие скольжение добавки подаются через экструдеры в соответствующих поперечных положениях, поэтому можно достичь разных оптических эффектов в получаемой полимерной пленке благодаря разному скольжению через матрицу.

Если материал фотонного кристалла представлен в форме полимерной пленки, полученной в ходе непрерывного или полунепрерывного процесса, такого как один из процессов экструзии, выдувания пленки, одноосного сжатия, прокатки или каландрирования либо их комбинация, то формируемую структуру фотонного кристалла можно изменять путем изменения условий процесса во время технологического перехода. Полимерный фотонный кристалл формируют посредством приложения механической силы сдвига к сердцевинным и/или оболочечным частицам. Например, уровень силы можно изменять управляемым образом в ходе процесса изготовления, так что структура фотонного кристалла при этом изменяется для получения разных оптических эффектов. В одном варианте осуществления эту силу задают соответствующей оптимальному уровню с помощью эксперимента таким образом, что наблюдается сильный оптически изменяемый эффект в форме интенсивного цветового изменения, зависящего от угла. В управляемые моменты в процессе уровень силы изменяют с достижением неоптимального уровня, вследствие чего в кристаллическую структуру вносится некоторая степень неупорядоченности. В областях, подвергающихся воздействию силы неоптимального уровня, фотонный кристалл будет либо больше неопалесцентным и поэтому не будет демонстрировать цветовое отражение, зависящее от угла, либо будет лишь слабо опалесцентным. Таким образом, можно создавать пленку фотонного кристалла с оптически изменяемыми областями, разделенными, по существу, неопалесцентными областями. Помимо уровня силы, можно также изменять, отходя от оптимальных условий, температуру полимерной смолы во время приложения силы и скорость охлаждения сразу же после формирования пленки, чтобы получить внутри пленки области с разными оптическими эффектами.

В соответствии со вторым аспектом данного изобретения предложен способ формирования оптически изменяемого защитного устройства, заключающийся в том, что обеспечивают материал фотонного кристалла и осуществляют над этим материалом процесс, который вызывает деформацию материала таким образом, что формируется первая область, для которой падающий свет, принимаемый материалом кристалла, избирательно отражается или пропускается для создания первого оптически изменяемого эффекта, и вторая область, для которой принимаемый падающий свет создает оптический эффект, отличающийся от первого оптически изменяемого эффекта.

Первая область предпочтительно может содержать опалоподобную структуру или обратную опалоподобную структуру. Опалоподобную структуру можно охарактеризовать как состоящую из, по существу, правильных сфер, по существу, одинакового размера, которые расположены в плотно упакованной (например, гранецентрированной кубической) компоновке. Показатель преломления сфер отличается от окружающего твердого тела, жидкости или газа, а размеры сфер имеют порядок длины волны света.

Когда обратная опалоподобная структура присутствует в первой области, оптический эффект, соз

- 5 016620 даваемый второй областью, может быть эффектом, не связанным с опалесценцией. В некоторых случаях вторая область также может иметь обратную опалесцентную структуру, которая отличается от структуры первой области. Хотя фотонный материал может иметь опалоподобную форму перед приложением процесса деформации, в некоторых случаях обратная опалоподобная форма может быть использована до осуществления процесса. Ее можно сформировать с помощью процесса седиментации (шаблона) и можно предусмотреть в форме пленки для последующего приложения процесса деформации.

Во многих случаях материал фотонного кристалла содержит некоторое количество объектов аналогичной геометрии, сформированных из первого материала и размещенных внутри матрицы второго материала, отличающегося от первого. Как правило, процесс в этом случае заключается в том, что осуществляют над материалом первый процесс, в ходе которого материал подвергают деформации для формирования одной из первой и второй областей материала и осуществляют над материалом второй процесс для формирования другой из первой и второй областей материала, при этом первая область материала вызывает избирательное отражение или пропускание падающего света, принимаемого материалом кристалла, для создания первого оптически изменяемого эффекта, а вторая область создает второй оптический эффект, отличающийся от первого оптически изменяемого эффекта.

Конкретное преимущество заключается в том, что комбинация двух процессов, по меньшей мере один из которых включает в себя деформацию, обеспечивает деформацию первой и второй областей, по меньшей мере, первая из которых демонстрирует оптически изменяемый эффект. Хотя для воплощения изобретения, в принципе, возможно использование ряда разных материалов и форм объектов, для второго аспекта предпочтительно, чтобы объекты были сферами, сформированными из первого полимера, а матрица содержала второй полимер, отличающийся от первого полимера. Отметим здесь также, что ссылки на первый и второй процессы в данном случае не обязательно обозначают временную последовательность, связанную с этими процессами, поскольку второй из них может быть осуществлен перед первым в некоторых случаях.

Способы согласно второму аспекту изобретения, конечно же, можно использовать при формировании устройств в соответствии с первым аспектом изобретения.

В изобретении предполагается, что опалоподобная структура (или, в действительности, обратная опалоподобная структура, где это уместно) не может быть совершенной и поэтому может предусматривать лишь ближний порядок (атомов). А если так, то он может быть неоптимальным. Степень или протяженность упорядочения управляет силой фотонных эффектов, а значит - и любого оптически изменяемого эффекта. Таким образом, упорядочение является, по меньшей мере, приблизительным, когда оно достаточно, чтобы вызывать оптическим изменяемый отклик, обнаружимый либо машиночитаемыми средствами, либо человеческим глазом. Первая область материала в типичном случае имеет, по меньшей мере, приблизительно опалоподобную структуру. Первая область может быть сформирована в результате первого процесса. Например, первый процесс может быть достаточным для того, чтобы вызвать перемещение объектов друг относительно друга в пределах матрицы, вследствие чего формируется, по меньшей мере, частично упорядоченная структура.

Однако в некоторых ситуациях может быть так, что первый процесс деформации недостаточен для создания эффекта опалесценции и поэтому первый процесс дает результат во второй области. Как часть второго процесса, может потребоваться предоставление дополнительной информации для получения оптически изменяемого эффекта первой области в этом случае. В таком примере, пленку фотонного кристалла можно формировать посредством процесса экструзии данной пленки, так что упорядочение фотонного кристалла оказывается неоптимальным и наблюдается эффект, не связанный с опалесценцией. Затем пленку фотонного кристалла подвергают воздействию дополнительной механической силы, представленной в форме силы сдвига, в локализованных областях при повышенных температурах для усиления упорядочения и создания опалесцентных областей. Таким образом, можно создавать пленку фотонного кристалла с оптически изменяемыми областями, разделенными неопалесцентными областями.

В других случаях, первый процесс может приводить к достаточному упорядочению структуры таким образом, что, формируется, по меньшей мере, опалоподобная структура. В этом случае, второй процесс может приводить к дополнительному увеличению упорядочения. Также возможна ситуация, в которой может возникнуть некоторая степень неупорядоченности, которая все же приводит к появлению опалоподобной структуры в каждой области. Одну или каждую из этих областей можно дополнительно обрабатывать, чтобы создать обратную структуру, если потребуется, с помощью методов, описываемых ниже, например, посредством процесса растворения. Поэтому будет ясно, что во многих воплощениях оптический эффект второй области является вторым оптически изменяемым эффектом.

Второй процесс можно использовать для увеличения степени неупорядоченности в части материала. Так, второй процесс может быть процессом деформации, который вызывает смещение объектов из второй области для создания неупорядоченности материала во второй области. Второй процесс в альтернативном варианте может быть процессом деформации, который вызывает остаточную деформацию объектов для внесения неупорядоченности в материал во второй области.

Как правило, один или каждый из первого и второго процессов включает в себя термическую обработку. Первый процесс можно осуществлять при температуре, превышающей температуру стеклования

- 6 016620 второго материала, чтобы обеспечить подвижность объектов из первого материала в пределах матрицы. Приложение силы сдвига (деформации) должно иметь место при температуре, которая гарантирует, что сферы подвергнутся течению сдвига в пределах матрицы, а сами объекты, такие как сферы, при этом деформироваться не будут. Для полимерного материала фотонного кристалла эта температура предпочтительно должна быть по меньшей мере на 40 выше температуры стеклования матрицы полимера, а предпочтительнее выше на 60. Существуют различные механизмы, посредством которых первый процесс может обеспечить приложение деформации в форме силы сдвига, и они в типичном случае включают в себя по меньшей мере один из таких процессов, как экструзия, штамповка, прокатка или каландрирование. Предполагается и комбинация этих способов при использовании многостадийного процесса. Когда используется процесс экструзии, деформацией материала можно управлять путем избирательного введения улучшающей скольжение добавки по меньшей мере в часть материала фотонного кристалла, или путем формирования текстуры на поверхностях экструзионной матрицы.

Первый процесс предпочтительно приводит к формированию фотонного кристалла в виде пленки. Типичная толщина такой пленки меньше 100 мкм, а предпочтительно меньше 50 мкм.

Второй процесс также может обеспечить приложение деформации к материалу фотонного кристалла с помощью по меньшей мере одного из процессов, выбранных из экструзии, штамповки, прокатки или каландрирования. Можно использовать многостадийный процесс. Когда цель второго процесса состоит в том, чтобы вызвать неупорядоченность, процесс можно проводить при температуре, превышающей температуру стеклования первого материала (температура стеклования первого материала в этом случае предпочтительно выше у второго материала). Такую термическую обработку можно также проводить при температуре, превышающей температуру плавления первого материала.

Когда формируют опалоподобную структуру в соответствии с одним из способов, описанных выше, этот способ может дополнительно включать в себя удаление объектов, выполненных из первого материала, из материала фотонного кристалла, когда тот материал расположен в опалоподобной структуре, чтобы сформировать обратную опалоподобную структуру. Этого можно достичь с помощью подходящего растворителя для первого материала, который не является растворителем для второго материала. Для достижения этого можно использовать множество процессов, включая один или более из погружения материала в ванну растворителя или нанесения растворителя печатью на материал фотонного кристалла. Также предполагается, что такой процесс формирования обратной опалоподобной структуры может оказаться желательным лишь для выбранной части соответствующей области, поскольку в некоторых случаях можно использовать локализованные методы для нанесения растворителя, а желаемую область материала предпочтительно защищают нанесением маски. После формирования опалоподобной структуры либо избирательно, либо в пределах всей области можно предусмотреть в способе дополнительный процесс деформации для части этой опалоподобной структуры.

Приложение деформации или увеличение прикладываемой к структуре силы может иметь место либо перед полным отверждением или сшиванием пленки фотонного кристалла, либо после этого.

Например, пленку можно подвергнуть операции горячей штамповки или тиснения. Она может быть частью непрерывной операции, одновременной с процессом формирования пленки, или может осуществляться автономно в отдельном процессе. Сила деформации или усиления структуры может быть приложена после того, как защитное устройство, содержащее пленку фотонного кристалла, нанесено на защищенный документ, который оно защищает. Прикладываемая сила предпочтительно создает рисунок опалесцентных областей на неопалесцентном фоне.

Из вышеизложенного рассмотрения следует понять, что можно сформировать некоторое количество разных областей материала фотонного кристалла, имеющих разные оптические эффекты. В предпочтительном варианте одна или более этих областей имеют форму значков.

В предпочтительном варианте, помимо формирования подходящего защитного устройства из фотонного кристалла, способ дополнительно включает в себя приклеивание материала к защищенному документу или заключение его внутрь защищенного документа.

В соответствии с первым аспектом предусмотрены и другие способы формирования устройств. Например, неопалесцентные области материала фотонного кристалла можно также создавать за счет управляемого введения добавок, которые нарушают структуру фотонного кристалла, в полимерную смесь. Например, при непрерывном процессе экструзии добавку можно вводить в резервуар полимера в течение некоторых интервалов времени для создания поперечных неопалесцентных накладок, или добавку можно вводить в локализованных областях с помощью перегородок в резервуаре полимера, создавая тем самым продольные неопалесцентные полосы в готовой пленке.

В качестве альтернативы, пленку материала фотонного кристалла можно изготавливать путам нанесения композиции покрытия, содержащей сферы и матрицу, на пленку-носитель, как описано в документе И8 6337131. Сразу же после нанесения композиции покрытия удаляют любой диспергирующий или разбавляющий материал и ориентируют сферы посредством процесса осаждения, а затем осуществляют сшивание матрицы (образование межмолекулярных связей в ней), чтобы зафиксировать ориентацию сфер. В одном варианте осуществления данного изобретения две разных композиции покрытия наносят печатью с приводкой на пленку-носитель для создания первой и второй областей разных материалов фо

- 7 016620 тонного кристалла, демонстрирующих разные оптически изменяемые и/или оптические эффекты.

В альтернативном варианте материал фотонного кристалла можно использовать в форме порошка или пигмента. Пигменты получают путем формирования пленки на слое носителя, отделения пленки и измельчения пленки с получением пигмента или порошка. Как и в предыдущих вариантах осуществления, разные материалы фотонных кристаллов, демонстрирующие разные оптические эффекты, можно создавать, а затем наносить печатью на пленку подложки-основы или пленку-носитель. Преимущество пигментной системы заключается в том, что материал можно наносить на защищенный документ, такой как полимерная или бумажная банкнота.

Пример защитного устройства, изготовленного в соответствии со вторым аспектом изобретения, содержит по меньшей мере две области, которые отличаются разными структурами фотонного кристалла. Первая структура кристалла имеет опаловую структуру и образована регулярным трехмерным массивом твердых субмикронных сфер, окруженных матрицей материала с другим показателем преломления. Вторая структура, обычно именуемая обратной опаловой структурой, состоит из регулярного массива пустот, окруженных матрицей сплошного материала. Обе структуры демонстрируют явление, известное как структурный цвет, вследствие чего их внешний вид зависит от их конфигурации, в частности расположения, размера и коэффициента преломления (относительно матрицы) сфер или пустот.

Защитный элемент (признак), составляемый двумя такими структурами фотонного кристалла, приведет к различающимся областям разного внешнего вида и/или разной оптической изменяемости. Например, это могут быть разные цвета при отражении или пропускании, разные цветовые сдвиги или разные нормы цветового сдвига от базового цвета.

Кроме того, эти два типа структуры будут иметь разные физические или механические свойства. Благодаря губкообразному характеру обратного опала, он может оказаться легче сжимаемым. Сжатие такого материала искажает периодичность структуры и вследствие этого может привести к изменению внешнего вида. В результате, области, образованные обратной структурой, продемонстрируют большую изменяемость в зависимости от сжатия по сравнению с областями, образованными стандартной опалоподобной структурой. Этому может способствовать использование матрицы эластомерного материала, что, естественно, дает более гибкую систему.

Использование эластомера в качестве матрицы для стандартных опалоподобных структур обычно означает, что аналогичных изменений в оптических свойствах можно достичь, растягивая систему. Поэтому в одном варианте осуществления защитное устройство содержит две области, одну стандартной опалоподобной структуры и одну обратной опалоподобной структуры, причем одна область дает доминирующий оптический эффект при сжатии, а другая дает доминирующий оптический эффект при растяжении.

Одним дополнительным преимуществом, обеспечиваемым такой особенностью, является возможность получать одну область (обратного опала) из другой (опала). Это повлечет за собой последующую обработку сплошной опалоподобной структуры, например, с использованием методов, рассмотренных ранее, для преобразования выбранной области в обратную опалоподобную структуру. Иными словами, защитное устройство можно изготовить путем формирования рисунка и преобразования областей стандартной опалоподобной структуры, получая, в конечном счете, кристаллические структуры двух типов.

На практике, большинство обратных опалоподобных структур реализуются за счет того, что сначала изготавливают стандартный опал, а затем избирательно удаляют субмикронные сферы посредством процесса селективного травления, который оставляет материал матрицы нетронутым. Если защитное устройство выполнено из системы подходящих материалов, то появляется возможность вытравливать сферы в выбранных зонах, оставляя другие зоны неизменными. Получаемая особенность позволяет иметь матрицу сплошного материала вместо наличия различающихся опалоподобной и обратной опалоподобной областей.

Подходящие материалы для обратных опаловых структур описаны в документе XVО 2008098339. Пленку обратной опалоподобной структуры можно создавать с помощью шаблона, а в одном примере шаблон формируют путем использования методов самосборки, чтобы упорядочить полистирольные сферы на стеклянной подложке. Затем пустоты между полистирольными сферами заполняют полимерным материалом. Примеры подходящих полимерных материалов перечислены в документе νθ 2008098339 и включают в себя мономер или форполимер, выбранный из группы, состоящей из сложных эфиров метакриловой кислоты, сложных эфиров акриловой кислоты, полиизопрена, полибутадиена, предшественников полиуретана, сшиваемых сложных полиэфиров и их смесей. Затем полистирол растворяют подходящим растворителем в локализованных областях пленки обратной опалоподобной структуры, что дает материал, который в первой области состоит из воздушных сфер, разделенных однородной матрицей полимерного материала, а во второй области состоит из полистирольных сфер, окруженных однородной матрицей полимерного материала. Больше информации о выборе подходящего растворителя для растворения полимерных микросфер можно найти в книге Введение в полимерные коллоиды (Ап 1п1го6исΐίοη ίο Ро1утег СоПоИк), 1-е издание, опубликованной издательством Брпидег в декабре 1989 г. В частности, для вторых опаловых областей важно, чтобы полимеры и для матрицы, и для сфер выбирались с

- 8 016620 обеспечением максимизации разности показателя преломления. Разность показателей преломления должна составлять по меньшей мере 0,001, предпочтительнее быть больше 0,01, а еще предпочтительнее быть больше 0,1.

Дополнительное преимущество введения областей обратной структуры в зону стандартной опалоподобной структуры заключается в том, что дополнительные пористые области будут чувствительны к поглощению воды и других жидкостей. Это дает дополнительное средство аутентификации, вследствие чего на изменение цвета можно повлиять, подвергая систему воздействию подходящей жидкости.

Защитное устройство может быть расположено либо целиком на поверхности документа, как в случае полосы или лоскута, или может быть лишь частично видимым на поверхности документа в виде ныряющей защитной нити. Материал фотонного кристалла предпочтительно внедрен в структуру устройства в форме пленки, но в альтернативном варианте может быть введен в форме пигментированного покрытия.

Защитное устройство может включать в себя другие дополнительные защитные элементы (признаки) или это устройство может быть наложено поверх дополнительного защитного элемента, одним примером которого является избирательно деметаллизированный слой, рассмотренный выше, чтобы обеспечить улучшенную защиту. Защитное устройство также может опираться на прозрачный слой, например, для того, чтобы обеспечить прием или пропускание света поверхностью, контактирующей с прозрачным слоем.

Сегодня защитные нити есть в купюрах многих мировых валют, а также ваучерах, паспортах, дорожных чеках и других документах. Во многих случаях нить предусмотрена как частично внедренная или ныряющая, при этом нить выглядит как вплетенная в бумагу, входя и выходя из нее. Один способ производства бумаги с так называемыми ныряющими нитями можно найти в документе ЕР 0059056. В документах ЕР 0860298 и \УО 03095188 описаны разные подходы для внедрения более широких, частично раскрытых нитей в бумажную подложку. Широкие нити, как правило, имеющие ширину 26 мм, применяются, в частности, как дополнительная раскрытая зона, которая обеспечивает лучшее использование оптически изменяемых устройств, таких как в данном изобретении.

Это устройство может быть внедрено в документ таким образом, что области устройства окажутся невидимыми с обеих сторон документа. В данной области техники известны методы формирования прозрачных областей как в бумажных, так и в полимерных подложках. Например, в документе \¥О 8300659 описана полимерная банкнота, выполненная из полимерной подложки, содержащей заглушающее покрытие на обеих сторонах подложки. Заглушающее покрытие отсутствует в локализованных областях на обеих сторонах подложки для образования прозрачной области. В одном варианте осуществления прозрачная подложка полимерной банкноты также образует подложку-носитель защитного устройства.

В альтернативном варианте защитное устройство согласно данному изобретению может быть внедрено в полимерной банкноте таким образом, что оказывается видимым лишь с одной стороны подложки. В этом случае, защитное устройство нанесено на прозрачную полимерную подложку, а заглушающее покрытие отсутствует на одной стороне подложки, гарантируя при этом видимость защитного устройства на другой стороне подложки, причем заглушающее покрытие нанесено поверх защитного устройства, так что оно скрывает защитное устройство.

Способы внедрения защитного устройства таким образом, что оно оказывается видимым с обеих сторон бумажного документа описаны в документах ЕР 1141480 и XVО 03054297. При осуществлении способа, описанного в документе ЕР 1141480, одну сторону устройства полностью раскрывают на поверхности документе, в который оно частично внедрено, и частично раскрывают в окнах на другой стороне подложки.

В случае полосы или лоскута, пленку фотонного кристалла предпочтительно заранее изготавливают на подложке-носителе и переносят на подложку на последующем этапе обработки. Пленку фотонного кристалла можно наносить на документ с использованием клеевого слоя. Клеевой слой наносят либо на пленку фотонного кристалла, либо на поверхность защищенного документа, на который надлежит нанести устройство. После переноса подложку-носитель можно удалить, оставляя пленочное устройство на основе фотонного кристалла в виде раскрытого слоя, или в качестве альтернативы слой носителя можно оставлять в качестве части структуры, действующей как внешний защитный слой. После нанесения устройства на основе фотонного кристалла документ, такой как банкнота, подвергается воздействию дополнительных стандартных процессов печати, включая один или более следующих: литографию с предварительным увлажнением и без него, глубокую печать, высокую печать, флексографическую печать, трафаретную печать и/или бесстыковую глубокую печать. В предпочтительном примере, а также для повышения эффективности защитного устройства в борьбе с подделками, рисунок защитного устройства должен быть связан с документом, который оно защищает, содержанием и приводкой к рисункам, а также идентификацией информации, предусмотренной на документе.

Кроме того, устройство на основе фотонного кристалла может быть приведено в соответствие с требованиями заказчика посредством надпечатывания или тиснения перед его внедрением в защищенный документ или после такого внедрения. Тиснение может включать в себя грубое не дифракционное тиснение или дифракционное тиснение. Устройство может быть выполнено с возможностью создания

- 9 016620 скрытого (латентного) изображения, которое оказывается избирательно видимым в соответствии с углом зрения. Поверхность фотонного кристалла может быть тисненной непосредственно, с получением возвышающих структур, которые можно использовать для формирования скрытого изображения. Кроме того, устройство может быть выполнено содержащим голограмму, по выбору с использованием тисненой структуры на поверхности фотонного кристалла или за счет обеспечения дифракционной структуры в дополнительном металлическом слое, который может быть, например, частично наложен на кристалл.

Краткое описание чертежей

Теперь, со ссылками на прилагаемые чертежи, будут описаны несколько примеров данного изобретения; на фигурах показано:

на фиг. 1 - первый пример защищенного документа на виде в плане;

на фиг. 2 - первый пример защищенного документа в сечении;

на фиг. 3 второй пример показан в виде ныряющей нити;

на фиг. 4 - второй пример в сечении;

на фиг. 5 - третий пример в сечении;

на фиг. 6а - четвертый пример, включающий в себя деметаллизированные символы;

на фиг. 6Ь - машиночитаемая версия пятого примера;

на фиг. 7 - шестой пример, предусматривающий наличие прозрачной области;

на фиг. 8а - седьмой пример в сечении;

на фиг. 8Ь - машиночитаемая версия седьмого примера;

на фиг. 9а-9б - восьмой пример, предусматривающий наличие проема в бумажной подложке, видимого под разными углами;

на фиг. 10а и 10Ь - девятый пример, предусматривающий использование областей, полученных горячей штамповкой и видимых под разными углами;

на фиг. 11 - десятый пример, предусматривающий тиснение;

на фиг. 12 в сечении показан одиннадцатый пример, предусматривающий зазоры в пленке фотонного кристалла;

на фиг. 13 - блок-схема последовательности операций возможного способа изготовления защитного устройства, на фиг. 14 - возможный способ формирования обратной опалоподобной структуры и на фиг. 15 - дополнительный альтернативный возможный способ, предусматривающий использование обратной опалоподобной структуры.

Краткое описание примеров

На фиг. 1 показано защитное устройство согласно данному изобретению, внедренное в подлежащий защите документ в виде лоскута на поверхности. На фиг. 2 показано сечение лоскута на документе, показанного на фиг. 1. Устройство содержит независимую пленку фотонного кристалла, содержащую две области А и В, на которые нанесен темный поглощающий слой. На внешнюю поверхность устройства на темном поглощающем слое нанесен клеевой слой для приклеивания его к защищенному документу. Области А и В демонстрируют разные цветовые изменения, зависящие от угла, в ответ на падающий свет, и в этом примере они были созданы во время формирования пленки фотонного кристалла. Например, цветовой сдвиг, зависящий от угла, в области А может быть от красного цвета, видимого при относительно большом угле падения, например 70, на плоскость подложки, к зеленому цвету, видимому при более остром угле падения, например 45, на плоскость подложки.

Одна или обе из областей А и В предпочтительно выполнены в форме рисунка. В предпочтительном варианте рисунки представлены в форме изображений, таких как узоры, знаки и буквенно-цифровые символы и их комбинации. Рисунки могут быть ограничены узорами, содержащими сплошные или прерывистые области, которые могут включать в себя, например, линейчатые узоры, узоры мелких филигранных линий, точечные структуры и геометрические узоры. Возможные символы включают в себя символы из неримских шрифтов, примеры которых включают в себя, но не в ограничительном смысле, китайский, японский, санскрит и арабский.

На фиг. 3 показан пример защитного устройства согласно данному изобретению, внедренного в защищенный документ как ныряющая нить, при этом имеются окна раскрытой нити и зоны внедренной нити. Нить содержит продольные полоски, соответствующие областям А и В, которые демонстрируют разные цветовые изменения, зависящие от угла. Эти полоски сформированы в пленке фотонного кристалла путем изменения размера сфер полимерной системы во время процесса экструзии. На фиг. 4 показано сечение согласно одному примеру данного изобретения, подходящему для применения в качестве ныряющей защитной нити. Устройство содержит независимую пленку фотонного кристалла, содержащую области А и В, как показано на фиг. 2, на которую нанесен темный поглощающий слой. На внешнюю поверхность устройства может быть нанесен клеевой слой, чтобы повысить адгезию к защищенному документу.

В случае структуры, альтернативной той, которая показана на фиг. 4 и изображена на фиг. 5, защитное устройство содержит полимерную подложку-носитель, например, из полиэтилентерефталата (ПЭТФ) или двухосно ориентированного полипропилена (ДОПП), на которую нанесен темный погло

- 10 016620 щающий слой. Далее, на противоположную поверхность пленки-носителя или в альтернативном случае на темный поглощающий слой нанесен слой материала фотонного кристалла, содержащий контрастирующие оптически изменяемые области А и В. Слой фотонного кристалла может быть нанесен непосредственно на подложку-носитель в виде покрывающей пленки или сформирован в виде отдельной пленки, а затем ламинирован на подложку-носитель. Отдельную пленку можно сформировать в качестве независимого слоя с использованием, например, экструзии или путем нанесения покрытия на временный слой-носитель, который затем удаляют во время процесса ламинирования. Это выгодно, в частности, когда подложка-носитель для защитной нити содержит дополнительные защитные конструктивные элементы, такие как магнитные слои и металлизированные символы, содержащие деметаллизированные символы, которые могут оказаться неподходящими для нанесения непосредственно на слой фотонного кристалла или которые уменьшают устойчивость подложки-носителя, используемого в качестве слоя, на который можно непосредственно наносить фотонный кристалл. На внешнюю поверхность устройства можно нанести клеевой слой, чтобы повысить адгезию к защищенному документу.

Тот факт, что защитное устройство, показанное на фиг. 3-5, выполнено в виде ныряющей защитной нити, предназначен лишь для иллюстрации, а фотонный кристалл может с тем же успехом применяться в виде части защитного конструктивного элемента, наносимого на поверхность, такую как лоскут.

Данное изобретение, примеры которого приведены на фиг. 3-5, относится к устройству, видимому главным образом в отраженном свете, и поэтому оптические эффекты материала фотонного кристалла лучше всего видны на темном фоне, не способном к избирательному поглощению. Этого можно достичь, размещая поглощающий слой под слоем фотонного кристалла, или за счет введения поглощающих частиц в материалы фотонных кристаллов. Поглощающие частицы должны иметь размер, значительно больший, чем размер сфер решетки фотонного кристалла, чтобы они не вызывали изменение решетки, а следовательно, и нежелательные изменения в оптических свойствах.

Хотя использование черного или очень темного, по существу, полностью поглощающего слоя может привести к получению наиболее сильных цветовых сдвигов, за счет использования частично поглощающего слоя других цветов или комбинации цветов можно создавать другие эффекты, позволяющие получать очевидно различающиеся цвета при цветовом сдвиге. Поглощающий слой согласно данному изобретению может содержать пигментированные чернила или пигментированное покрытие, либо в альтернативном варианте можно использовать не пигментированную поглощающую краску.

В научной литературе сообщалось (см. ОрРек Ехргезз, т. 15, № 15, с. 9553-9561, 23 июля 2007 г.), что в матрицу фотонного кристалла можно ввести наночастицы, чтобы изменить или улучшить наблюдаемые цвета, цветовые сдвиги и допуск на углы освещения.

В предпочтительном варианте размер наночастиц выбирают так, что они садятся в пределах междоузлий решетки кристалла. Наночастицы усиливают явления резонансного рассеяния, которые возникают внутри фотонного кристалла, приводя к получению насыщенных структурных цветов. Например, внедрение углеродных наночастиц диаметром менее 50 нм в систему, содержащую полистирольные сферы с размером сфер 200 нм в матрице полиэтилакрилата, приводит к усилению резонансного рассеяния фотонного кристалла и резко изменяет внешний вид пленки фотонного кристалла от внешнего вида слабо окрашенной опалесцентной структуры до внешнего вида интенсивно окрашенной зеленой пленки. Следовательно, использование наночастиц обеспечивает ключевое преимущество, заключающееся в том, что очень интенсивные цвета наблюдаются без потребности в отдельном поглощающем слое или внедрении крупных поглощающих частиц. Кроме того, имеется увеличенный допуск на угол освещения, так что наблюдаемый цвет больше не зависит от положения источника света. Во втором примере для создания машиночитаемой цветосдвигающей пленки можно внедрять наночастицы магнетита.

Концентрация наночастиц может изменяться по всему устройству. Например, наночастицы можно внедрять в локализованные области или можно обеспечить градиент количества наночастиц по всему устройству. Это приведет к изменению интенсивности цвета и связанного с ней цветового сдвига по устройству.

Полимерную пленку фотонного кристалла предпочтительно изготавливают посредством процесса экструзии, а наночастицы добавляют в резервуар полимера до экструзии. В этом случае, расположенные на некотором расстоянии сбоку друг от друга полоски наночастиц можно реализовать, предусматривая набор перегородок в резервуаре полимера, вследствие чего добавки подаются через экструдер в соответствующих латеральных положениях.

Частицы могут быть выполнены из материала, который является ориентируемым в электрическом, магнитном или электромагнитном поле. Таким образом, на выравнивание частиц может влиять избирательное приложение этого заданного поля к упругой пленке фотонного кристалла перед этапом завершающего сшивания при изготовлении пленки.

Для создания нового фотолюминесцентного защитного элемента (признака) можно вводить нанофотолюминесцентные частицы в качестве квантовых точек. Например, для получения люминесцентных пленок можно вводить наночастицы РЬ8. В научной литературе (№11иге Ма1епа1к. т. 5, март 2006 г., с. 179) показано, что внедрение квантовых точек в фотонном кристалле приводит к подавлению люминесценции, если частота эмиссии оказывается в пределах запрещенной энергетической зоны фотонного кри

- 11 016620 сталла. Если положение фотонной запрещенной энергетической зоны изменяется в соответствии с направлением падающего света относительно ориентации кристалла таким образом, что она перекрывает или проходит через пик фотолюминесценции внедренного эмиттера, то может происходить подавление или усиление эмиссии и динамическое изменение времени жизни носителей люминесценции, приводящее к созданию интерактивного защитного устройства, в котором флуоресценция или фосфоресценция включается или выключается просто поворотом устройства относительно падающего излучения.

Защитные устройства, содержащие материалы фотонных кристаллов, как правило, являются машиночитаемыми благодаря избирательности длин волн материалов фотонных кристаллов. В дополнительных примерах аспект машиночитаемости данного изобретения можно дополнительно расширить путем введения обнаруживаемых материалов в фотонный кристалл или путем введения отдельных машиночитаемых слоев. Обнаруживаемые материалы, которые реагируют на внешнее стимулирующее воздействие, включают в себя, но не в ограничительном смысле, флуоресцентные, фосфоресцентные, поглощающие инфракрасное излучение, фотохромные (светозащитные), магнитные, электрохроматические, электропроводные и пьезохроматические материалы.

В одном предпочтительном варианте осуществления машиночитаемым является пигмент в отдельных поглощающих слоях, например, сажа, что приводит к получению машиночитаемого слоя, электропроводного или поглощающего инфракрасное излучение. В альтернативном варианте это может быть магнитный материал, такой как магнетит, что приводит к получению машиночитаемого магнитного слоя.

Примеры защитного устройства согласно данному изобретению можно использовать в сочетании с существующими подходами для изготовления защитной нити. Примеры подходящих способов и конструкций, которые можно использовать, включают в себя, но не в ограничительном смысле, те, которые указаны в документах АО 03061980, ЕР 0516790, АО 9825236 и АО 9928852.

На фиг. 6а показано, как данное изобретение можно сочетать с деметаллизированными символами для нанесения в качестве ныряющей защитной нити. Этот способ требует наличия металлизированной пленки, содержащей, по существу, прозрачную полимерную пленку из ПЭТФ или аналогичного вещества, которая имеет непрозрачный слой металла на первой ее стороне. Подходящая предварительно металлизированная пленка представляет собой металлизированную пленку ΜΕΕΙΝΕΧ 8 от фирмы ОпРоШ. предпочтительно имеющую толщину 19 мкм. В слой металла впечатан резист, который содержит черную или темную краску либо черный или темный пигмент. Подходящие резисты включают в себя краску ВА8Е Νοοζαροη Χ51 или (хорошо диспергируемый) пигмент СагЬоп В1аск 7, примешиваемую или примешиваемый в материал, обладающий и хорошей адгезией к металлу, и стойкостью к разъеданию.

Затем печатную металлизированную пленку частично деметаллизируют в соответствии с известным процессом деметаллизации, используя промывочный раствор едкой щелочи, который удаляет металл в областях, где не впечатан резист. Остающиеся области, покрытые резистом, обеспечивают черный слой, который видим, когда деметаллизированную пленку рассматривают с первой стороны (по стрелке Υ), перемежаются прозрачными областями. Блестящий металл остающихся частей металлического слоя видим лишь с противоположной стороны деметаллизированной пленки (по стрелке X). Результат может быть отпечатан в виде значков, таких как слова, цифры, узоры и т.п., и в этом случае получаемые значки будут безусловно металлизированными, при этом металл остается покрытым темным или черным резистом. В альтернативном варианте резист может быть впечатан так, что станет образовывать значки, и в этом случае получаемые значки будут снабжены деметаллизированными областями. Вместе с тем, сформированные значки оказываются четко видимыми с обеих сторон, особенно в пропускаемом свете, благодаря контрасту между областями металла, которые удалены, и остающимися непрозрачными областями. Затем наносят слой фотонного кристалла, предпочтительно с использованием процесса переноса, например, такого, как показанный на фиг. 5.

Защитное устройство, изображенное на фиг. 6а, демонстрирует две визуально контрастирующие защитные характеристики. Устройство предусматривает оптические эффекты слоя фотонного кристалла, как описано для предыдущих примеров, когда готовую подложку рассматривают в отраженном свете, с первой стороны (по стрелке Υ), и металлическое блестящее частичное покрытие при рассмотрении с другой стороны (по стрелке X). Кроме того, при пропускании света с любой стороны можно ясно увидеть позитивные или негативные значки, ограниченные черным резистом. Этот пример, в частности, выгоден при использовании в устройстве, которое является видимым с обеих сторон документа, в котором оно внедрено. Например, устройство может быть внедрено в защищенный документ с использованием способов, описанных в документе ЕР 1141480 или АО 03054297.

На фиг. 6Ь показана машиночитаемая версия устройства, изображенного на фиг. 6а. Устройство содержит слой основы из металлизированного ПЭТФ, деметаллизированный с получением подходящего рисунка, включающего в себя оставленные окаймляющие линии металла вдоль каждого края устройства. Как описано со ссылками на фиг. 6а, во время процесса деметаллизации используется черный резист. На окаймляющие линии металла может быть нанесен защитный слой (не показан на чертеже) для предотвращения коррозии металла, обуславливаемой магнитным слоем, который наносят следующим. Подходящим материалом защитного слоя является УНЬ31534, поставляемый фирмой 8υη Сйет1са1 и наносимый с достижением погонной массы покрытия, составляющей 2 г/м². По выбору, защитный слой может

- 12 016620 быть пигментированным.

Магнитный материал наносят лишь поверх окаймляющих линий металла, так что он не скрывает деметаллизированные значки. Затем наносят слой фотонного кристалла, предпочтительно с использованием процесса переноса, как уже упоминалось применительно к фиг 5. На внешнюю поверхность устройства можно наносить клеевой слой для повышения адгезии к защитному документу.

Когда в устройство внедряют магнитный материал либо внутри поглощающего слоя, либо в качестве отдельного слоя, магнитный материал можно наносить в виде любого рисунка, но распространенные примеры предусматривают использование магнитных окаймляющих линий или использование магнитных блоков для формирования кодированной структуры. Подходящие магнитные материалы включают в себя оксид железа (Ее₂О₃ или Ее₃О₄), бариевый или стронциевый ферриты, железо, никель, кобальт и их сплавы. В этом контексте термин сплав включает в себя такие материалы, как никель-кобальт, железоалюминий-никель-кобальт и т. п. Можно использовать материалы на основе лепесткового никеля, кроме того, подходящими являются материалы на основе чешуек железа. Типичные лепестки никеля имеют поперечные размеры в диапазоне 550 мкм и толщину менее 2 мкм. Типичные чешуйки железа имеют поперечные размеры в диапазоне 10-30 мкм и толщину менее 2 мкм.

В альтернативном варианте осуществления машиночитаемого устройства в любом положении внутри структуры устройства может быть внедрен прозрачный магнитный слой. Подходят прозрачные магнитные слои, содержащие распределенные некоторым образом частицы магнитного материала некоторого размера, причем распределение их соответствует концентрации, при которой магнитный слой остается прозрачным, а описание этих частиц приведено в документах АО 03091953 и АО 03091952.

В дополнительном примере защитное устройство согласно данному изобретению может быть внедрено в защищенном документе таким образом, что устройство оказывается внедренным в прозрачной области документа. Защищенный документ может иметь подложку, выполненную из любого обычного материала, включая бумагу и полимер. В данной области техники известны методы формирования прозрачных областей в подложке каждого из этих типов. Например, в документе АО 8300659 описана полимерная банкнота, сформированная из прозрачной подложки, содержащей заглушающее покрытие на обеих сторонах подложки. В локализованных областях на обеих сторонах подложки заглушающее покрытие отсутствует, что приводит к формированию прозрачной области.

В документе ЕР 1141480 описан способ создания прозрачной области в бумажной подложке. Другие способы формирования прозрачных областей в бумажных подложках описаны в документах ЕР 0723501, ЕР 0724519, ЕР 1398174 и АО 03054297.

На фиг. 7 показано защитное устройство согласно данному изобретению, внедренное в прозрачную область защитного документа. На фиг. 8а показано сечение защитного устройства в пределах прозрачной области. Это защитное устройство содержит прозрачный слой-носитель, который предпочтительно образует прозрачную область подложки. На прозрачный слой в локализованных областях нанесен поглощающий материал для формирования распознаваемого узора или идентификационного изображения. Поверх поглощающего слоя находится слой, содержащий материал фотонного кристалла и включающий в себя области А и В, демонстрирующие такие же оптические характеристики, как области А и В, на фиг. 3 и 4.

Когда устройство, показанное на фиг. 7, рассматривают в отраженном свете со стороны А при наклоне устройства, из зон слоя фотонного кристалла, расположенного поверх поглощающего слоя, в областях А и В наблюдаются разные сильно контрастирующие области цветового сдвига. Например, в области А цветовой сдвиг может происходить от красного цвета, видимого при относительно большом угле падения на плоскость подложки, к зеленому цвету, видимому при более остром угле падения, на плоскость подложки. В том же самом диапазоне углов в области В будет происходить другой цветовой сдвиг, например от зеленого цвета к синему. В областях, не лежащих поверх поглощающего слоя, пропускаемый цвет насыщает отражаемый цвет. Пропускаемый и отражаемый цвета являются дополняющими друг друга, например цветовой сдвиг от красного цвета к зеленому при отражении выглядит как цветовой сдвиг от голубого цвета к пурпурному при пропускании.

Когда устройство, показанное на фиг. 8а, рассматривают при отражении или пропускании со стороны В, темный поглощающий слой окажется видимым в форме идентифицирующего изображения. Если темное изображение не воспринимается как эстетичное, то можно будет использовать эстетически более приятный материал и/или цвет, чтобы замаскировать темный резист таким образом, что тот станет невидимым со стороны В. Например, темные поглощающие зоны можно надпечатать на стороне В прозрачной области разноцветными непрозрачными чернилами или металлическими печатными красками. В альтернативном варианте прозрачную подложку-носитель можно заменить металлизированной полимерной подложкой, как показано на фиг. 8Ь. Металлизированная подложка надпечатана темным резистом, как рассматривалось выше применительно к фиг. 6, в виде идентифицирующего изображения. Затем печатную металлизированную пленку частично деметаллизируют, удаляя металл в областях, где не надпечатан резист. Если смотреть со стороны А, то пленка фотонного кристалла оказывается видимой у поглощающего темного резиста и имеет такой вешний вид, как описанный применительно к фиг. 8а, а

- 13 016620 если смотреть со стороны В, то наблюдается металлическое изображение согласно идентификационному изображению, надпечатанному темным резистом. Изображение может быть положительным, т.е. ограниченным металлическими областями, или отрицательным, т. е. ограниченным прозрачными областями между металлическими областями.

В альтернативной машиночитаемой конструкции темный резист, показанный на фиг. 8Ь, можно формировать с использованием магнитного пигмента для обеспечения машиночитаемого кода. В дополнительном варианте осуществления лишь часть темного резиста снабжается магнитным пигментом, а остальная часть снабжается немагнитным пигментом. Если и магнитный, и немагнитный пигменты, по существу, полностью поглощаются, то визуального различия в пленке фотонного кристалла по упомянутым двум областям не будет, и поэтому различить формат кода будет нелегко.

На фиг. 9 показан пример, в котором защитное устройство согласно данному изобретению внедрено в апертуру бумажной подложки. В бумажную подложку внедрена независимая пленка фотонного кристалла, как описано в документе ЕР 1141480. Одна сторона пленки фотонного кристалла полностью раскрыта на передней поверхности бумажной подложки, в которую пленка частично внедрена (фиг. 9а и 9с), и частично раскрыта в проеме на задней поверхности подложки (фиг. 9Ь и 96). В этом примере в структуру фотонного кристалла внедрены углеродные наночастицы.

Пленка фотонного кристалла содержит две области А и В, которые были созданы во время формирования пленки. Область А имеет красный цвет, видимый при одном угле падения на плоскость подложки, и имеет сдвиг к зеленому цвету, видимом при более остром угле падения на плоскость подложки. Область В является неопалесцентной областью благодаря зоне неупорядоченности в структуре фотонного кристалла, ее внешний вид остается неизменным при любом угле зрения. В этом примере область А образует фон, а область В образует идентификационное изображение ΌΕΒ.

Если смотреть на устройство при одном угле падения на плоскость подложки, например составляющем 70°, то область А имеет красный цвет, и на красном фоне оказывается видимым неопалесцентное идентифицирующее изображение ΌΕΒ (фиг. 9а и 9Ь). При наклоне до более острого угла, например 45°, в области А происходит сдвиг цвета от красного к зеленому, а внешний вид области В остается таким же, как был, и поэтому идентифицирующее изображение ΌΕΚ. оказывается видимым на зеленом фоне (фиг. 9с и 96). Этот эффект видим с обеих сторон защищенного документа.

Внедрение наночастиц формирует одиночный слой, т. е. не ламинированную, сильно окрашенную, по существу, непрозрачную пленку. Это является преимуществом над жидкокристаллическими цветосдвигающими пленками, где требуется использование отдельного черного или темного поглощающего слоя для создания сильно окрашенной, по существу, непрозрачной пленки. Если в примере, показанном на фиг. 9а, используется устройство на основе жидкого кристалла, то для того, чтобы сделать отражательный эффект цветового сдвига видимым с обеих сторон документа, потребовались бы две жидкокристаллические пленки с поглощающим слоем между ними. В качестве отличия, характерного для данного изобретения, использование независимой пленки фотонного кристалла, легированной наночастицами, гарантирует отражательный эффект цветового сдвига, видимый с обеих сторон документа при использовании лишь одного слоя цветосдвигающего материала. Если устройство рассматривают сзади документа в отраженном свете, как показано на фиг. 9Ь, то такие же оптические свойства в областях А и В, как в случае наблюдения спереди документа, присутствуют там, где пленка фотонного кристалла открыта для воздействия в проеме.

В варианте осуществления, являющемся альтернативой показанному на фиг. 9, пленка фотонного кристалла может удерживаться слоем-носителем, чтобы облегчить ее внедрение в бумажный документ. Слой фотонного кристалла можно формировать, нанося его непосредственно на подложку-носитель в качестве покрывающей пленки или формируя в виде отдельной пленки, которую затем ламинируют на подложку-носитель. Подложка-носитель может содержать дополнительные защитные элементы, включая деметаллизированные рисунки, голографические рисунки в сочетании с высокоотражающим слоем, таким как металлический слой, или тонким прозрачным слоем материала с большим показателем преломления (например, Ζηδ), отпечатанные значки, люминесцентные или магнитные материалы и грубое тиснение с защитным рисунком, который может быть выполнен бескрасочным тиснением для получения осязаемого и/или видимого конструктивного элемента, или может включать в себя чернила для печати с целью дополнительного улучшения видимости. Таким образом, с любой стороны защитного устройства можно наблюдать отличающийся защитный конструктивный элемент.

В дополнительном варианте осуществления защитное устройство согласно данному изобретению может быть выполнено таким образом, что на любой из двух поверхностей защитного устройства наблюдаются разные эффекты цветового сдвига. Этого можно достичь путем ламинирования друг на друга пленок фотонных кристаллов с разным оптическими характеристиками или путем изменения оптических характеристик пленки фотонного кристалла по толщине этой пленки.

Разные эффекты цветового сдвига на любой из двух поверхностей защитного устройства можно также создавать с помощью одного слоя пленки фотонного кристалла путем локального изменения оптической характеристики пленки фотонного кристалла по толщине этой пленки. Например, по толщине

- 14 016620 пленки можно изменять размер сфер. Это изменение можно вносить путем управления сборкой сфер во время формирования пленки фотонного кристалла. В альтернативном варианте если пленку изготавливают путем экструзии полимера, то можно готовить две полимерные смеси, из которых получат сферы и матрицу, делая при этом размеры сфер разными. Обе полимерные смеси можно затем подвергнуть совместной экструзии с получением одной полимерной пленки, образующей кристаллическую структуру, где происходит ступенчатое изменение размера сфер на поверхности раздела в центре пленки. Помимо разных эффектов цветового сдвига по толщине пленки, можно создавать опалесцентные области по толщине пленки, например, путем изменения размера сфер или управления параметрами процесса, такими как температура или давление во время приложения механической силы сдвига.

Области с разными оптическими характеристиками по поверхности пленки полезны, в частности, при включении их в утолщенные (свыше 100 мкм) защитные устройства, которые можно было бы применять в качестве слоев в документах на основе карточек, таких как кредитные карточки, удостоверения личности и водительские права. В этих утолщенных структурах изменения в оптических свойствах по толщине можно заметить, рассматривая карточки с краю невооруженным глазом. Например, полимерную пленку фотонного кристалла формируют посредством процесса экструзии в данной матрице таким образом, что упорядочение фотонного кристалла оказывается неоптимальным и наблюдается эффект опалесценции.

Затем одну или обе поверхности пленки фотонного кристалла подвергают воздействию дополнительного механического усилия в форме силы сдвига при повышенных температурах для улучшения упорядочения и создания эффекта опалесценции в толщине пленки вблизи поверхности (поверхностей), подвергающейся (подвергающихся) воздействию механической силы. Таким образом, можно создавать пленку фотонного кристалла, в которой толщина пленки содержит опалесцентные области вблизи поверхности и неопалесцентные области в центре пленки.

Защитное устройство согласно данному изобретению может быть также приведено в соответствие с требованиями заказчика, чтобы затруднить подделку и/или обеспечить идентификационную информацию. Процесс приведения в соответствие с требованиями заказчика может иметь место до или после внедрения устройства в документ. В одном варианте осуществления приведение защитного устройства в соответствие с требованиями заказчика происходит посредством нанесения печатной информации на пленку фотонного кристалла. На пленку фотонного кристалла можно впечатывать изображения посредством любого из традиционных процессов печати, таких как глубокая, глубокая бесстыковая, струйная, офсетная, трафаретная, диффузией красок, флексографическая. Отпечаток можно наносить в виде одиночного отпечатка, работающего в одном цвете, или в качестве множественных отпечатков, работающих во многих цветах.

В предпочтительном варианте осуществления изображения впечатываются частично на пленке фотонного кристалла и частично на подложке, а устройство внедряется таким образом, что остается непрерывным между двумя поверхностями. В дополнительном варианте осуществления один из цветов отпечатанных изображений совпадает с одним из переключаемых цветов пленки фотонного кристалла. Например, если одна из областей пленки фотонного кристалла переключается с зеленого цвета при наклоне устройства в конкретном направлении рассмотрения, то любая отпечатанная информация красного цвета поверх этой области будет невидимой при определенном угле падения, но становится видимой, когда образец наклоняют и статичный красный цвет контрастирует с зеленым цветом оптически изменяемой пленки фотонного кристалла. Таким образом, можно создать защитный конструктивный элемент со скрытым изображением.

В качестве альтернативы печати обычными окрашенными чернилами можно также печатать функциональными чернилами. Под функциональными чернилами имеются в виду чернила, которые реагируют на внешнее стимулирующее воздействие. Чернила этого типа включают в себя, но не в ограничительном смысле, флуоресцентные, фосфоресцентные, поглощающие инфракрасное излучение, термохромные, фотохромные, магнитные, электрохромные, электропроводные и пьезохромные.

Как и функциональные чернила, на пленку фотонного кристалла также можно печатать чернила, дающие другие оптические эффекты. Чернила, дающие оптические эффекты, включают в себя ОУ1® и Оа818®, продаваемые фирмой Жра. Чернила, дающие другие оптические эффекты, включают в себя чернила, содержащие радужные, на основе ириодина, перламутровые жидкие кристаллы и пигменты на металлической основе.

В дополнительном варианте осуществления неопалесцентные области создаются механической деформацией пленки фотонного кристалла. Механическую деформацию предпочтительно осуществляют с помощью процесса тиснения или горячей штамповки. Процесс тиснения предпочтительно имеет место во время процесса глубокой печати и осуществляется с помощью печатной формы для глубокой печати. На фиг. 10 показан пример защитной подложки, содержащей защитное устройство согласно данному изобретению, где пленка фотонного кристалла приведена в соответствие с требованиями заказчика посредством горячей штамповки пленки после нанесения на подложку-основу. В этом примере упругая пленка фотонного кристалла внедрена в бумажную подложку так же, как говорилось применительно к

- 15 016620 фиг. 9 и описано в документе ЕР 1141480. На фиг. 10 показана передняя поверхность бумажной подложки, на которой устройство полностью открыто для воздействия. Устройство также открыто для воздействия на обратной поверхности в области проема. В этом примере пленка фотонного кристалла демонстрирует цветовой сдвиг от красного цвета к зеленому при наклоне устройства на острый угол падения. Изображение цифры 5 внедрено горячей штамповкой в пленку фотонного кристалла таким образом, что упорядочение фотонного кристалла искажается в проштампованной области. Неупорядоченность в кристалле приводит к тому, что проштампованная область становится неопалесцентной при всех углах зрения. При наклоне документа цифра 5 остается неопалесцентной, а области, не подвергшиеся штамповке, изменяют свой цвет от красного (фиг. 10а) к зеленому (фиг. 10Ь).

В дополнительном варианте осуществления приведение защитного устройства в соответствие с требованиями заказчика осуществляется посредством тиснения пленки фотонного кристалла с помощью приподнятых (возвышающих) линейчатых структур. Тиснение приподнятых линейчатых структур в пленки фотонного кристалла выгодно, в частности, потому, что грани, созданные путем тиснения, приводят к изменению угла падения поступающего света, что дает грани цветов благодаря тому факту, что цвет пленки фотонного кристалла зависит от угла зрения. Приподнятая линейчатая структура с пленкой фотонного кристалла имеет два защитных аспекта: во-первых, оптически изменяемый конструктивный элемент, образованный упомянутой линейчатой структурой, а во-вторых, создание локализованных областей, демонстрирующих разные цветовые сдвиги от фоновой пленки.

Например, если устройство на основе фотонного кристалла демонстрирует цветовой сдвиг от зеленого цвета к синему при наклоне устройства от нормального угла падения, то при рассмотрении под нормальным углом падения тисненые и нетисненые области будут видны как зеленые. При наклоне устройства нетисненые и тисненые области будут изменять свой цвет от зеленого к синему при разных углах зрения, когда устройство наклоняют.

Дополнительное преимущество использования тисненых приподнятых линейчатых структур заключается в том, что эти структуры имеют приподнятую поверхность, которую можно идентифицировать прикосновением. Гладкая поверхность пленки фотонного кристалла дополнительно улучшает осязаемость этих приподнятых структур.

Тисненые линейчатые структуры могут принимать любую удобную форму, включая прямую (прямолинейную) или искривленную, такую как полные и частичные дуги окружности или участки синусоидальной волны. Линии могут быть непрерывными или прерывистыми и, например, образованными из черточек, точек или элементов другой формы. Под другими формами имеется в виду тот факт, что точки или черточки могут иметь графическую форму. Ширины линий, как правило, находятся в диапазоне 10 500 мкм, предпочтительно в диапазоне 50-300 мкм. Предпочтительно отдельные линии хорошо различимы невооруженным глазом, при этом основное визуальное впечатление создается массивом многочисленных линий. Линии могут ограничивать любой профиль или форму, например квадрат, треугольник, шестиугольник, звезду, цветок или значки, такие как буква или цифра.

Тисненые линейчатые структуры предпочтительно сформированы путем наложения печатной формы глубокой печати на пленку фотонного кристалла при воздействии тепла и давления.

Процесс тиснения предпочтительно имеет место во время процесса глубокой печати и осуществляется с использованием печатной формы глубокой печати, имеющей выемки, ограничивающие линейчатые структуры. Пленка фотонного кристалла предпочтительно получена бескрасочным тиснением, т. е. выемки не заполнены чернилами. Однако возможен и вариант, в котором некоторые из выемок, ограничивающих тисненую структуру, могут быть заполнены чернилами, а другие оставлены не заполненными. Дополнительную глубокую печать или бескрасочное тиснение можно проводить на областях подложки, примыкающих к защитному устройству, с помощью той же печатной формы, что и для достижения точной приводки между разными областями.

На фиг. 11 показан пример защитной подложки, содержащей защитное устройство согласно данному изобретению, где пленка фотонного кристалла приведена в соответствие с требованиями заказчика путем тиснения пленки после ее нанесения на подложку-основу. В этом примере упругая пленка фотонного кристалла внедрена в бумажную подложку так же, как говорилось применительно к фиг. 9 и описано в документе ЕР1141480. На фиг. 11 показана передняя поверхность бумажной подложки, на которой устройство полностью открыто для воздействия. Устройство также открыто для воздействия на обратной поверхности в области проема. В этом примере пленка фотонного кристалла демонстрирует цветовой сдвиг от красного цвета к зеленому при наклоне устройства на острый угол падения и рассмотрении вдоль направления 1 зрения и цветовой сдвиг от зеленого цвета к синему при наклоне устройства на острый угол падения и рассмотрении вдоль направления 2 зрения. Тисненые линейчатые структуры, образованные соответствующим набором, по существу, параллельных приподнятых линий, задают цифру 5.

При рассмотрении подложки вдоль направления 1 зрения при относительно большом угле падения, например 70°, на плоскость подложки, нетисненые области выглядят красными, а тисненые области выглядят зелеными из-за доминирующего отраженного света, идущего от краев приподнятых линий. Различие в цвете возникает потому, что эффективный угол падения на краевых областях больше, чем угол падения для света, падающего на плоские нетисненые области. При наклоне подложки на более острый

- 16 016620 угол падения нетисненые области переключаются с красного цвета на зеленый, а тисненые области переключаются с зеленого цвета на синий. Если устройство поворачивают на 90°, так что его рассмотрение происходит вдоль направления 2 зрения, тисненые и нетисненые области выглядят имеющими одинаковый цвет при заданном узле зрения, потому что очень мало света отражается краем линий.

В дополнительном варианте осуществления приведение защитного устройства в соответствие с требованиями заказчика осуществляется путем тиснения пленки фотонного кристалла с недифракционной линейчатой структурой. Недифракционная линейчатая структура является примером приподнятой линейчатой структуры, которая дает оптически изменяемый эффект, когда угол падающего света изменяется и когда этот эффект не вызван интерференцией или дифракцией. Защитные устройства на основе недифракционных линейчатых структур известны в данной области техники, например в документе \¥О 9002658 описано защитное устройство, в котором одно или более переходных изображений тиснены в отражательную поверхность. В документе \¥О 9870382 описано другое защитное устройство, в котором группа элементарных областей, где линии проходят под разными углами друг к другу, образуют соответствующие пиксели изображения. В документе И8 1996539 описано декоративное устройство, в котором рельефная структура сформирована в поверхности и имеет оптически изменяемый эффект. В документе XVО 2005080089 описано защитное устройство, которое имеет сегменты, ограниченные линейчатыми структурами в отражательной части подложки, которые вызывают недифракционное отражение падающего света, когда угол падения изменяется.

В альтернативном варианте защитное устройство дополнительно содержит оптически изменяемое устройство, такое как голограммную или дифракционную решетку. Эти устройства обычно формируют как рельефные структуры в подложке, которую затем снабжают отражательным покрытием для усиления отклика устройства. Фотонный кристалл в данном изобретении может действовать как отражательное покрытие, а рельефная структура может быть тисненой непосредственно в пленку фотонного кристалла или в лак для тиснения, нанесенный на пленку фотонного кристалла. В альтернативном варианте локализованные области устройства могут быть снабжены металлизированным слоем, а рельефная структура может быть после этого выдавлена (осуществлено тиснение) в лак для тиснения поверх металлизированного слоя. Таким образом, устройство содержит две области, расположенные на некотором расстоянии сбоку друг от друга, одна из которых демонстрирует свойства цветового сдвига пленки фотонного кристалла, а другая демонстрирует оптически изменяемые свойства голографического устройства. В альтернативном варианте металлическое отражательное покрытие может быть заменено прозрачными, усиливающими отражение материалами, например тонким слоем такого материала с большим показателем преломления, как Ζηδ. В этом случае и свойства цветового сдвига материала фотонного кристалла, и оптически изменяемые свойства голографического устройства оказываются видимыми во всех зонах устройства, хотя оптически изменяемые свойства голографического устройства будут видимыми лишь при некоторых углах зрения.

В дополнительном варианте осуществления изобретения защитное устройство может быть приведено в соответствие с требованиями заказчика путем нанесения рассеивающего слоя на пленку фотонного кристалла. В предпочтительном варианте осуществления рассеивающий слой принимает форму матирующего лака или матирующей политуры. В этом контексте матирующий лак или матирующая политура представляет собой вещество, которое скрадывает глянец пленки фотонного кристалла за счет рассеяния света, отраженного от него. Одним примером подходящего матирующего лака является суспензия мелкодисперсных частиц в органической смоле. Поверхностные частицы рассеивают свет, когда он проходит сквозь лак, что приводит к получению опалесцентной поверхности. Подходящим лаком для данного изобретения является Н1-8еа1 О 340, поставляемый фирмой Ηί-Тесй Соабпдк Ыб. В альтернативном решении мелкодисперсные частицы можно заменить органическими восками. В качестве дополнительной альтернативы, рассеивающий слой можно создать путем тиснения матирующей структуры в поверхность слоя фотонного кристалла. Подходящими тиснеными матирующими структурами являются описанные в документе VО 9719821. Рассеивающий слой модифицирует свойства цветового сдвига слоя фотонного кристалла.

Рассеивающий слой модифицирует поверхность пленки фотонного кристалла таким образом, что отражение теперь оказывается больше скрадывающим глянец пленки фотонного кристалла за счет диффузии и изменяющим угловой диапазон, в котором соответствующие цвета защитного устройства оказываются легко различимыми для лица, проводящего аутентификацию. Например, если материал фотонного кристалла демонстрирует цветовой сдвиг от красного цвета к зеленому при наклоне устройства от нормального угла падения, то переключение с красного цвета на зеленый цвет происходит ближе к нормальному углу падения для области с рассеивающим слоем по сравнению с областью без рассеивающего слоя.

На фиг. 12 изображен дополнительный пример, где в пленке фотонного кристалла присутствуют зазоры. Устройство, показанное на фиг. 12, содержит пленку фотонного кристалла, которая перенесена на, по существу, прозрачную подложку-носитель. В альтернативном варианте можно использовать независимую пленку фотонного кристалла без потребности в подложке-носителе. Пленка фотонного кристалла является такой же, как описанная в связи с фиг. 9, а в структуру фотонного кристалла внедрены углерод- 17 016620 ные наночастицы для получения, по существу, непрозрачной пленки с интенсивным красным цветом, рующего изображения в пленке фотонного кристалла используется лазер. Идентифицирующее изображение легко различимо с обеих сторон, особенно в пропускаемом свете, благодаря контрасту между областями, по существу, непрозрачной пленки фотонного кристалла, которые удалены, и остающимися непрозрачными областями. Защитное устройство, изображенное на фиг. 9, демонстрирует заметно контрастирующие защитные характеристики: во-первых, оптические эффекты слоя фотонного кристалла, а во-вторых, идентифицирующее изображение, ясно различимое в пропускаемом свете с любой стороны устройства.

В еще одном дополнительном варианте осуществления данного изобретения материалы фотонных кристаллов могут быть выбраны таким образом, что при определенных углах зрения по меньшей мере для одной из областей отраженный свет находится в диапазоне длин волн невидимого света электромагнитного спектра.

Во всех примерах рисунки или идентифицирующие изображения, созданные любым из слоев, например пленкой фотонного кристалла, поглощающим слоем или приводящим в соответствие с требованиями заказчика слоем, могут принимать любую форму. В предпочтительном варианте рисунки представлены в форме изображений, таких как узоры, знаки и буквенно-цифровые символы и их комбинации. Рисунки могут быть ограничены узорами, содержащими сплошные или прерывистые области, которые могут включать в себя, например, линейчатые узоры, узоры мелких филигранных линий, точечные структуры и геометрические узоры. Возможные символы включают в себя символы из неримских шрифтов, примеры которых включают в себя, но не в ограничительном смысле, китайский, японский, санскрит и арабский.

Следует также понять, что в каждом из примеров, описанных выше, одна из областей А и В может демонстрировать оптически изменяемый эффект, а другая область может демонстрировать оптический эффект в форме либо оптически изменяемого эффекта, либо оптически неизменяемого эффекта.

Теперь опишем некоторые примеры способов формирования оптически изменяемого защитного устройства. Обращаясь к блок-схеме последовательности операций согласно фиг. 13, в частности, к этапу 100, отмечаем, что на этапе 100 обеспечивают материал, подходящий для формирования фотонного кристалла (материал фотонного кристалла). Материал, о котором идет речь, содержит первую фазу полистирольных (ПС) сфер и матрицу полиэтилакрилата (ПЭА), как описано ранее. Как должно быть ясно, выбор диаметра сфер, которые образуют упорядоченную структуру в возможном фотонном кристалле, влияет на цвет материала, освещаемого белым светом. Как правило, диаметр сфер составляет около 250 нм. Чтобы гарантировать совместимость между полистирольными сферами (первой фазой) и матрицей (второй фазой), сферы покрывают мелкодисперсным слоем полиметилметакрилата (ПИМА) в качестве промежуточного слоя. В исходном состоянии материала на этапе 100 сферы диспергируются в произвольном порядке в пределах матрицы и поэтому оказываются неупорядоченными.

На этапе 101 материал затем загружают в экструдер и нагревают до первой температуры. Первую температуру выбирают более высокой, чем температура стеклования матрицы полиэтилакрилата, и более низкой, чем температура стеклования полистирола. Смысл заключается в нагревании матрицы таким образом, что сферы оказываются способными течь друг относительно друга в пределах матрицы, чему способствует внутреннее давление, при этом сами сферы не подвергаются существенному размягчению и поэтому поддерживают свою форму при дальнейшем охлаждении. Сразу же после всестороннего нагревания материала до первой температуры, затем на этапе 102 приводят в действие экструдер и вынуждают течение материала через экструзионную матрицу. Матрица может принимать множество форм, имея в типичном случае конический вход, ведущий к узкому каналу, по которому экструдируют материал. Этот материал ударяется о конические поверхности, а затем направляется к более узкой щели или более узкому каналу, проходя через нее или него. Следует отметить, что по выбору конические поверхности или стенки канала могут быть снабжены текстурой для оказания влияния на локальный характер скольжения проходящего материала. В этом примере выход матрицы имеет прямоугольную геометрию, в соответствии с которой больший размер представляет желаемую ширину экструдируемого материала, а меньший размер представляет его толщину. Типичная толщина в данном случае составляет около 30 мкм. Как правило, во время процесса экструзии матрица нагревается до температуры, аналогичной температуре экструдируемого материала. Выходя из матрицы, материал принимает форму гибкой независимой пленки. Эту пленку можно охлаждать за счет подачи струй воздуха или электропроводного контакта с поверхностью.

Следует отметить, что хотя материал перед экструзионной матрицей имеет, по существу, произвольное расположение сфер в пределах матрицы материала, принудительное прохождение материала через экструзионную матрицу вызывает компоновку самих сфер в эффективное упакованное образование, притом наиболее эффективной, возможно, является плотноупакованная структура. Эти сферы образуют приблизительно опалоподобную структуру, воплощающую плотноупакованную структуру, по меньшей мере, с ближним порядком. Эффективность упаковки зависит от ряда параметров, включая температуру, профиль экструзионной матрицы и степень подобия между реальными размерами сфер.

- 18 016620

Следует признать, что такое расположение сфер приводит к тому, что материал заимствует опалоподобную структуру, которая благодаря размерам сфер и используемому материалу демонстрирует оптически изменяемый эффект. Это указано на этапе 103. Следует отметить, что, хотя на этапе 102 рассмотрена одна экструзионная матрица, возможно применение нескольких процессов экструзии или в действительности других форм деформации, включая штамповку, прокатку и каландрирование, чтобы способствовать заимствованию структурой опалоподобной формы с заранее определенным уровнем эффективности упаковки.

Независимо от того, как формируют пленку, опалоподобная форма в данном примере содержит, по меньшей мере, первую область с оптически изменяемыми свойствами. Таким образом, процесс деформации в форме экструзии вызывает получение первой области опалоподобной структуры с соответствующими оптически изменяемыми свойствами.

На этапе 104 пленку пропускают в агрегат горячей штамповки, который осуществляет второй процесс над материалом, и в этом случае второй процесс также предусматривает деформацию. Агрегат горячей штамповки обеспечивает приложение давления к выбранным зонам пленки, причем эти зоны представляют собой вторую область. В этом случае процесс проводится при повышенной температуре, которая больше температуры стеклования полистирола. Эта температура может быть даже больше температуры плавления полистирола. Для выполнения этой функции можно использовать нагретую матрицу, штамп или ролик. Процесс горячей штамповки вызывает нарушение опалоподобной структуры во второй области за счет постоянной пластической деформации или плавления сфер, обуславливая их амальгамирование и утрату ими относительно упорядоченной структуры. Формирование неопалесцентной второй области осуществляется на этапе 105. Следует отметить, что можно использовать нагретый штамп, матрицу или ролик с такой геометрией, что вторые области формируются в соответствии с конкретными значками или, на самом деле, с негативными значками (вследствие чего сами значки формируются от границы второй области). В этом случае вторую область делают перекрывающейся с первой областью и поэтому негативные значки могут окружать первые области, которые сами образуют значки.

После формирования первой и второй областей пленку по выбору охлаждают, а на этапе 106 можно нанести клеевой слой.

После нанесения клея на этапе 107 пленку фотонного кристалла затем приклеивают к материалу подложки, такой как банкнота, кредитная карточка, паспорт или другой ценный документ. На этапе 108 проводятся различные завершающие процессы, такие как дополнительная печать, ламинирование, разрезание, и процессы для введения дополнительных защитных конструктивных элементов.

Таким образом, изготавливают защищенный документ, имеющий материал фотонного кристалла с первой областью, демонстрирующей оптически изменяемый эффект, и вторую область, в которой наблюдается второй оптический эффект, который в данном случае является оптически изменяемым. В данном случае вторая область может вследствие этого выглядеть имеющей диффузионно-полупрозрачный внешний вид, который контрастирует с оптически изменяемым внешним видом первой области. Одним из ключевых преимуществ этого аспекта является то, что первая и вторая области заключены в пределах одной и той же непрерывной пленки, которую становится труднее подделать.

Одной конкретной альтернативой процессу горячей штамповки, рассмотренному в связи с этапом 104, является применение модифицированного процесса, при осуществлении которого температура горячего штампа/матрицы/ролика является такой, что материал нагревается до температуры между температурой стеклования матрицы и температурой стеклования самих сфер. Это позволяет сферам оставаться, по существу, твердыми, да еще и способными перемещаться в пределах матрицы материала. Применяя штамп надлежащего профиля, например, такой как имеющий очень неглубоко наклоненную поверхность, можно заставить сферы отделяться от частей материала для образования области только матрицы ПЭА, в которой сфер, по существу, нет. В этом случае сферы не разрушаются, а перемещаются далее в зону вокруг области, о которой идет речь. Таким образом, по существу, не содержащая сферы область и область, в которую переместились сферы, могут демонстрировать индивидуальные и разные оптические эффекты, что и в этом случае предусматривает повышенную защиту от подделок.

В дополнительном альтернативном примере упорядочение сфер в плотноупакованную структуру, которое происходит на этапе 102, оказывается таким, что происходит в ограниченной степени, так что в полученной структуре на этапе 103 можно заметить относительно слабый оптически изменяемый эффект. В этом случае обеспечивается возможность проведения последующего термомеханического процесса на этапе 104 при температуре между температурой стеклования матрицы и температурой стеклования полистирола, например при температуре, аналогичной температуре исходной экструзии. Дальнейшее приложение давления во время этого процесса вызывает затем увеличение упорядоченности частично опалоподобной пленки для получения более упорядоченной структуры. Таким образом, формируется вторая область, обладающая более сильным оптически изменяемым эффектом, так что первая область имеет относительно слабый оптически изменяемый эффект, а вторая область имеет относительно сильный оптически изменяемый эффект. В каждом случае оптический эффект как функция угла оказывается одним и тем же, хотя интенсивность цветовых изменений во второй области гораздо больше, чем в первой области.

- 19 016620

В описанном здесь примере, предусматривающем использование процессов деформации, таких как штамповка и прокатка, при осуществлении которых пленка деформируется между двумя элементами, должно быть ясно, что эти элементы могут иметь симметричную форму и прикладывать одинаковую деформацию на каждой стороне пленки. В других случаях первый из этих элементов может быть закреплен в нужном положении, другой может быть выполнен с возможностью перемещения к первому, а пленка при этом оказывается между ними.

Обращаясь теперь к фиг. 14, опишем еще один альтернативный способ, включающий в себя этапы 100-103, аналогичные этапам согласно фиг. 13. В этом случае, обработку проводят так, что обеспечивается высокая степень упорядочения, а на этапе 103 обеспечивается опалоподобная пленка. В этом примере после этапа 103 пленку опускают в ванну с материалом растворителя, подходящим для полистирола. Примером подходящего растворителя является тетрагидрофурфуриловый спирт. Отметим, что такой растворитель не является растворителем для полиэтилакрилата (матрицы). Опускание пленки в ванну растворителя происходит на этапе 1031 и вызывает растворение сфер, а значит, и формирование обратной опаловой структуры, на этапе 1032. После процесса промывки работа может возвратиться к этапу 104 согласно фиг. 13, где выбранные зоны обратной опаловой структуры могут быть подвергнуты горячей штамповке или деформированы иным образом. В этом случае, горячая штамповка приводит к удалению пустот внутри обратной опаловой структуры с получением вторых областей, которые являются неопалесцентными, на этапе 105. Хотя внутрь ванны погружена вся пленка, предусматривается, что можно погружать лишь часть пленки, например половину, что приводит к появлению областей, которые оказываются опалесцентными, обратными опалесцентными и неопалесцентными.

Еще один возможный процесс рассматривается в связи с фиг. 15. И опять, осуществляют формирование опалоподобной пленки в соответствии с этапами 100-103 согласно фиг. 13. На тапе 1035 пленку подвергают осаждению травильной маски. Ее можно наносить с помощью ряда процессов, включая фотолитографию или печать. Как правило, маску наносят на выбранные области пленки, оставляя другие области раскрытыми.

На этапе 1036 на пленку наносят растворитель для полистирола. Хотя этого можно достичь так, как описано выше, за счет использования ванны растворителя, в данном случае растворитель наносят за счет использования процесса печати, при этом растворитель наносят, например, с использованием валиков или печатных форм. Растворитель можно наносить и на раскрытые, и на замаскированные области, а благодаря присутствию маски это влияет только на растворение полистирольных сфер в раскрытых областях, и тем самым маска защищает находящийся под ней материал. В качестве альтернативы можно было бы избирательно впечатывать растворитель на определенных областях пленки, тем самым потенциально предотвращая потребность в маске. Кроме того, маску в любом случае можно использовать для гарантии отсутствия загрязнения в определенных замаскированных областях с помощью растворителя. На этапе 1037 избирательно обеспечивают обратную опаловую структуру в раскрытых областях, а маску можно затем удалить на последующем этапе 1038. Следовательно, получаемый материал имеет первую область, содержащую опалоподобную структуру, и вторую область, имеющую обратную опалоподобную структуру, из которой удалены сферы. Благодаря разным показателям преломления полистирола и пустот, первый оптически изменяемый эффект заметен в связи с первой областью, а второй оптически изменяемый эффект, который отличается от первого эффекта, заметен во второй области, где присутствуют обратные опалоподобные структуры.

Процесс согласно фиг. 15 затем возвращается к этапам согласно фиг. 13, вследствие чего появляется возможность исключить дополнительные этапы 104 и 105, так что следующим этапом становится 106, на котором наносят клей, а остальные этапы проводятся так, как описано в связи с фиг. 13. Вместе с тем, может оказаться желательным проведение дополнительного термомеханического процесса в соответствии с этапом 104 и этапом 105 либо на опалесцентных, либо на неопалесцентных областях, чтобы либо полностью преобразовать эти области в неопалесцентную область, либо обеспечить третью область, которая является неопалесцентной.

Хотя вышеизложенные примеры, связанные с фиг. 13-15, были описаны применительно к использованию клея для скрепления с ценным документом, следует понять, что пленку, полученную в соответствии с этими процессами, можно было бы внедрить в такой ценный документ, как банкнота, посредством процесса, аналогичного формированию ныряющей нити с помощью методов формирования водяных знаков.

- 20 016620

Claims (89)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Способ формирования оптически изменяемого защитного устройства, заключающийся в том, что обеспечивают материал фотонного кристалла и осуществляют над этим материалом процесс, который вызывает деформацию материала таким образом, что формируется первая область, для которой падающий свет, принимаемый материалом кристалла, избирательно отражается или пропускается для создания первого оптически изменяемого эффекта, и вторая область, для которой принимаемый падающий свет создает оптический эффект, отличающийся от первого оптически изменяемого эффекта.
2. 2. Способ по п.1, в котором структура материала в первой области имеет обратную опалоподобную структуру.
3. 3. Способ по п.2, в котором оптический эффект, создаваемый второй областью, является эффектом, не связанным с опалесценцией.
4. 4. Способ по п.2, в котором вторая область имеет обратную опалоподобную структуру, которая отличается от структуры первой области.
5. 5. Способ по любому из пп.2-4, в котором материал имеет обратную опалоподобную структуру до осуществления процесса.
6. 6. Способ по п.1, в котором материал фотонного кристалла содержит некоторое количество объектов аналогичной геометрии, сформированных из первого материала и размещенных внутри матрицы второго материала, отличающегося от первого, при этом упомянутый процесс заключается в том, что осуществляют над материалом первый процесс, в ходе которого материал подвергают деформации для формирования одной из первой и второй областей материала;

   осуществляют над материалом второй процесс для формирования другой из первой и второй областей материала;

   при этом первая область материала вызывает избирательное отражение или пропускание падающего света, принимаемого материалом кристалла, для создания первого оптически изменяемого эффекта, а вторая область создает второй оптический эффект, отличающийся от первого оптически изменяемого эффекта.
7. 7. Способ по п.6, в котором объекты являются сферами, сформированными из первого полимера, а матрица содержит второй полимер, отличающийся от первого полимера.
8. 8. Способ по п.6, в котором первая область материала имеет, по меньшей мере, приблизительно опалоподобную структуру.
9. 9. Способ по п.8, в котором вторая область материала имеет, по меньшей мере, приблизительно опалоподобную структуру, обладающую большей степенью упорядочения кристалла, чем первая область.
10. 10. Способ по п.8, в котором вторая область материала имеет, по меньшей мере, приблизительно опалоподобную структуру, обладающую меньшей степенью упорядочения кристалла, чем первая область.
11. 11. Способ по любому из пп.6-10, в котором оптический эффект второй области является оптически изменяемым эффектом.
12. 12. Способ по п.10, в котором второй процесс является процессом деформации, который вызывает перемещение объектов из второй области для внесения неупорядоченности в материал во второй области.
13. 13. Способ по п.10, в котором второй процесс является процессом деформации, который вызывает остаточную деформацию объектов для внесения неупорядоченности в материал во второй области.
14. 14. Способ по любому из пп.6-13, в котором первый процесс может быть достаточным для того, чтобы вызвать перемещение объектов друг относительно друга в пределах матрицы для формирования, по меньшей мере, частично упорядоченной структуры.
15. 15. Способ по любому из пп.6-14, в котором один или каждый из первого и второго процессов включает в себя термообработку.
16. 16. Способ по любому из пп.6-15, в котором первый процесс обеспечивает приложение деформации к фотонному кристаллу с использованием по меньшей мере одного из способов, выбранных из экструзии, штамповки, прокатки и каландрирования.
17. 17. Способ по п.16, в котором, когда используют процесс экструзии, деформацией материала управляют путем избирательного введения улучшающей скольжение добавки по меньшей мере в часть материала фотонного кристалла или путем формирования текстуры на поверхностях экструзионной матрицы.
18. 18. Способ по любому из пп.6-17, в котором первый процесс проводят при температуре, превышающей температуру стеклования второго материала.
19. 19. Способ по любому из пп.6-18, в котором первый процесс приводит к формированию фотонного кристалла в виде пленки.

    - 21 016620
20. 20. Способ по п.19, в котором пленка имеет толщину меньше 100 мкм.
21. 21. Способ по любому из пп.6-20, в котором второй процесс обеспечивает приложение деформации к фотонному кристаллу с использованием по меньшей мере одного из способов, выбранных из экструзии, штамповки, прокатки и каландрирования.
22. 22. Способ по п.21, в котором, когда второй процесс является процессом тиснения, это тиснение имеет место во время процесса глубокой печати и осуществляется с использованием формной пластины глубокой печати.
23. 23. Способ по любому из пп.6-22, в котором второй процесс проводят при температуре, превышающей температуру стеклования первого материала.
24. 24. Способ по любому из пп.6-23, дополнительно предусматривающий удаление объектов, выполненных из первого материала, из материала фотонного кристалла в случае компоновки в виде опалоподобной структуры для формирования обратной опалоподобной структуры.
25. 25. Способ по п.24, в котором объекты удаляют путем нанесения растворителя на объекты.
26. 26. Способ по п.25, в котором растворитель наносят одним или более процессов из погружения материала в ванну растворителя или печати растворителя на материал фотонного кристалла.
27. 27. Способ по любому из пп.24-26, в котором до удаления объектов защищают зону материала путем нанесения маски.
28. 28. Способ по любому из пп.24-27, дополнительно предусматривающий применение дополнительного процесса деформации к части обратной опалоподобной структуры.
29. 29. Способ по любому из пп.6-28, в котором одна или каждая из первой и второй областей имеет форму значков.
30. 30. Способ по любому из пп.6-29, дополнительно предусматривающий приклеивание материла к защищенному документу или заключение его в этом документе.
31. 31. Оптически изменяемое защитное устройство, содержащее по меньшей мере две области, каждая из которых содержит материал фотонного кристалла, вследствие чего в первой области падающий свет, принимаемый материалом кристалла, избирательно отражается или пропускается материалом кристалла для создания первого оптически изменяемого эффекта, а во второй области падающий свет, принимаемый материалом кристалла, избирательно отражается или пропускается кристаллом для создания оптического эффекта, отличающегося от первого оптически изменяемого эффекта.
32. 32. Оптически изменяемое защитное устройство по п.31, в котором материал фотонного кристалла имеет полную или частичную запрещенную зону, не обладающую осевой симметрией относительно нормали к ее поверхности.
33. 33. Оптически изменяемое защитное устройство по п.31 или 32, в котором первый оптически изменяемый эффект наблюдается на первом наборе направлений, а оптический эффект наблюдается на втором наборе направлений и является вторым оптически изменяемым эффектом.
34. 34. Оптически изменяемое защитное устройство по п.33, содержащее фотонный кристалл, в котором первый и второй оптически изменяемые эффекты зависят от ориентации кристалла относительно падающего света.
35. 35. Оптически изменяемое защитное устройство по любому из пп.31-34, в котором каждый оптический эффект является функцией угла зрения относительно кристалла.
36. 36. Оптически изменяемое защитное устройство по любому из пп.31-35, расположенное таким образом, что эффекты оказываются видимыми для невооруженного глаза человека-наблюдателя.
37. 37. Оптически изменяемое защитное устройство по любому из пп.31-36, в котором часть одного или более оптических аффектов находится в инфракрасной или ультрафиолетовой части электромагнитного спектра.
38. 38. Оптически изменяемое защитное устройство по любому из пп.31-37, в котором, когда устройство освещено с помощью источника белого света, оптические эффекты являются цветовым эффектами.
39. 39. Оптически изменяемое защитное устройство по п.31 или 38, в котором первый оптически изменяемый эффект является первым цветовым эффектом, зависящим от угла, а второй оптически изменяемый эффект является вторым цветовым эффектом, зависящим от угла и отличающимся от первого.
40. 40. Оптически изменяемое защитное устройство по любому из пп.31-39, в котором один или каждый из эффектов является эффектом отражения.
41. 41. Оптически изменяемое защитное устройство по любому из пп.31-40, в котором фотонный кристалл содержит квазикристалл.
42. 42. Оптически изменяемое защитное устройство по любому из пп.31-41, в котором свет представляет собой один или более из ультрафиолетового, видимого или инфракрасного света.
43. 43. Оптически изменяемое защитное устройство по любому из пп.31-42, в котором фотонный кристалл сформирован из сфер первого материала и матрицы второго материала, причем каждый материал имеет отличающийся соответствующий показатель преломления.
44. 44. Оптически изменяемое защитное устройство по любому из пп.31-42, в котором первая и вторая области сформированы, по существу, из одного и того же материала, имеющего отличающиеся соответствующие размеры сфер.

    - 22 016620
45. 45. Оптически изменяемое защитное устройство по любому из пп.31-44, в котором структурные параметры фотонного кристалла являются разными в пределах первой и второй областей кристалла для получения разных соответствующих оптических свойств.
46. 46. Оптически изменяемое защитное устройство по любому из пп.31-45, в котором фотонный кристалл предусмотрен в виде независимой пленки.
47. 47. Оптически изменяемое защитное устройство по любому из пп.31-45, в котором фотонный кристалл опирается на слой-подложку или слой-носитель.
48. 48. Оптически изменяемое защитное устройство по п.47, в котором слой-подложка или слойноситель является полимерным слоем.
49. 49. Оптически изменяемое защитное устройство по любому из пп.31-48, в котором каждая из первой и второй областей имеет соответствующий уровень упорядочения кристалла, и при этом уровень упорядочения второй области больше или меньше, чем уровень упорядочения первой области.
50. 50. Оптически изменяемое защитное устройство по п.49, в котором вторая область демонстрирует эффект, не связанный с опалесценцией.
51. 51. Оптически изменяемое защитное устройство по п.50, в котором вторая область содержит, по существу, неупорядоченную структуру.
52. 52. Оптически изменяемое защитное устройство по любому из пп.31-49, в котором первая область или вторая область содержит опалоподобную структуру.
53. 53. Оптически изменяемое защитное устройство по любому из пп.31-49, в котором одна из областей

    - первая или вторая - содержит обратную опалоподобную структуру.
54. 54. Оптически изменяемое защитное устройство по любому из пп.31-49, в котором одна из областей

    - первая или вторая - содержит опалоподобную структуру, а другая из областей - первая или вторая - содержит обратную опалоподобную структуру.
55. 55. Оптически изменяемое защитное устройство по любому из пп.31-54, которое снабжено клеевым слоем на одной или каждой своей поверхности.
56. 56. Оптически изменяемое защитное устройство по любому из пп.31-55, дополнительно содержащее рассеивающий слой.
57. 57. Оптически изменяемое защитное устройство по любому из пп.31-55, дополнительно содержащее оптически поглощающий материал, предусмотренный в виде одного или более слоев, нанесенных на устройство.
58. 58. Оптически изменяемое защитное устройство по п.57, в котором поглощающий материал является избирательно поглощающим на длинах волн света.
59. 59. Оптически изменяемое защитное устройство по п.57 или 58, в котором поглощающий материал представляет собой чернила или краску.
60. 60. Оптически изменяемое защитное устройство по любому из пп.31-59, дополнительно содержащее металлизированный слой.
61. 61. Оптически изменяемое защитное устройство по п.59, в котором металлизированный слой избирательно деметаллизирован в некотором количестве мест.
62. 62. Оптически изменяемое защитное устройство по п.60 или 61, дополнительно содержащее слой резиста поверх металлизированного слоя.
63. 63. Оптически изменяемое защитное устройство по любому из пп.60-62, в котором упомянутый металлизированный слой или слой резиста выполнен в виде значков.
64. 64. Оптически изменяемое защитное устройство по любому из пп.31-63, которое выполнено машиночитаемым.
65. 65. Оптически изменяемое защитное устройство по п.64, в котором по меньшей мере один слой устройства или фотонный кристалл дополнительно содержит машиночитаемый материал.
66. 66. Оптически изменяемое защитное устройство по п.65, дополнительно содержащее отдельный слой, содержащий машиночитаемый материал.
67. 67. Оптически изменяемое защитное устройство по п.65 или 66, в котором машиночитаемый материал является магнитным материалом.
68. 68. Оптически изменяемое защитное устройство по любому из пп.64-67, в котором машиночитаемый материал содержит материал, который реагирует на внешнее стимулирующее воздействие.
69. 69. Оптически изменяемое защитное устройство по любому из пп.64-68, в котором машиночитаемый материал является, по существу, прозрачным.
70. 70. Оптически изменяемое защитное устройство по любому из пп.31-69, дополнительно содержащее оптически поглощающий материал, сформированный внутри кристаллической структуры.
71. 71. Оптически изменяемое защитное устройство по любому из пп.31-69, дополнительно содержащее наночастицы внутри кристаллической структуры.
72. 72. Оптически изменяемое защитное устройство по п.71, в котором фотонный кристалл дополнительно содержит наночастицы, распределенные, по существу, равномерно по области кристалла, так что каждая часть этой области кристалла демонстрирует, по существу, один и тот же оптический эффект.
73. 73. Оптически изменяемое защитное устройство по п.72, в котором фотонный кристалл дополни

    - 23 016620 тельно содержит наночастицы, распределенные по кристаллу неравномерно, так что первая и вторая области материала фотонного кристалла демонстрируют, по существу, разные оптические эффекты.
74. 74. Оптически изменяемое защитное устройство по п.73, в котором наночастицы распределены в соответствии с градиентом концентрации.
75. 75. Оптически изменяемое защитное устройство по п.73, в котором наночастицы распределены в некотором количестве областей, имеющих разные концентрации.
76. 76. Оптически изменяемое защитное устройство по любому из пп.71-75, в котором наночастицы являются углеродным наночастицами.
77. 77. Оптически изменяемое защитное устройство по любому из пп.31-76, сформированное из некоторого количества разных слоев, при этом устройство выполнено, по существу, планарным и выполнено с возможностью наблюдения его с первой и второй противоположных сторон.
78. 78. Оптически изменяемое защитное устройство по п.77, в котором по меньшей мере часть одной или каждой из первой и второй областей материала фотонного кристалла является наблюдаемой с упомянутых первой и второй противоположных сторон.
79. 79. Оптически изменяемое защитное устройство по любому из пп.31-78, в котором поверхность фотонного кристалла является тисненой с выступающими структурами.
80. 80. Оптически изменяемое защитное устройство по любому из пп.31-79, в котором поверхность устройства на основе фотонного кристалла надпечатана.
81. 81. Оптически изменяемое защитное устройство по п.80, выполненное с возможностью получения скрытого изображения, избирательно различимого в соответствии с углом зрения.
82. 82. Оптически изменяемое защитное устройство по любому из пп.31-81, дополнительно содержащее голограмму.
83. 83. Оптически изменяемое защитное устройство по любому из пп.31-82, в котором фотонный кристалл предусмотрен в виде полимерной пленки.
84. 84. Защищенный документ, содержащий защитное устройство по любому из пп.31-83, в котором защитное устройство приклеено к защитному документу или, по существу, заключено внутри него.
85. 85. Защищенный документ по п.84, в котором устройство внедрено внутрь окна документа с обеспечением поверхностей кристалла для приема падающего света на каждой из противоположных поверхностей документа.
86. 86. Защищенный документ по п.84 или 85, в котором защитное устройство предусмотрено в форме, выбранной из группы, включающей в себя защитную нить, защитное волокно, защитный лоскут, защитную полоску, защитную полосу или защитную фольгу.
87. 87. Защищенный документ по п.84 или 85, в котором устройство наложено либо нанесено на дополнительный защитный конструктивный элемент или образует его часть.
88. 88. Защищенный документ по п.84 или 85, в котором защитное устройство опирается на прозрачный слой.
89. 89. Защищенный документ по любому из пп.84-88, представляющий собой банкноту, водительские права, паспорт, удостоверение личности, кредитную или дебитную платежные карточки, печать для денежных документов, чек, почтовый штемпель, сертификат подлинности, изделие с защитой бренда, облигацию или платежный ваучер.