тонкопленочный элемент с интерференционной слоистой структурой

Формула изобретения

1. Тонкопленочный элемент с интерференционной слоистой структурой для защищенных от подделки бумаг, ценных документов и подобных объектов, содержащий по меньшей мере два полупрозрачных поглощающих слоя и по меньшей мере один диэлектрический разделительный слой, расположенный между по меньшей мере двумя поглощающими слоями, в котором

каждый из двух поглощающих слоев состоит из материала, имеющего комплексный показатель преломления N, действительная часть n и мнимая часть k которого по меньшей мере в части видимой области спектра отличаются в 5 или большее число раз,

при наблюдении в отраженном свете тонкопленочный элемент имеет металлический блеск и по существу нейтральный цвет, а при наблюдении в проходящем свете он воспринимается в цвете, в проходящем свете тонкопленочный элемент имеет насыщенность цвета , определенную в цветовом пространстве CIELAB, более 15, причем тонкопленочный элемент при наблюдении под прямым углом

- в проходящем свете виден зеленым и имеет насыщенность цвета более 40, или

- в проходящем свете виден желтым и имеет насыщенность цвета более 20, или

- в проходящем свете виден красным и имеет насыщенность цвета более 30, или

- в проходящем свете виден голубым и имеет насыщенность цвета более 30.

2. Тонкопленочный элемент по п.1, отличающийся тем, что два поглощающих слоя состоят из разных материалов, причем действительная часть n1 и мнимая часть k1 материала одного из двух поглощающий слоев отличаются в 5 или большее число раз, по меньшей мере в части видимой области спектра, а действительная часть n2 и мнимая часть k2 материала другого из этих двух поглощающий слоев отличаются в 8 или большее число раз, предпочтительно в 10 или большее число раз, особенно предпочтительно в 15 или большее число раз.

3. Тонкопленочный элемент по п.1, отличающийся тем, что действительная часть n и мнимая часть k материалов обоих поглощающих слоев отличаются, по меньшей мере в части видимого диапазона спектра, в 8 или большее число раз, предпочтительно в 10 или большее число раз, особенно предпочтительно в 15 или большее число раз.

4. Тонкопленочный элемент по п.1, отличающийся тем, что действительная часть n и мнимая часть k материала по меньшей мере одного из двух поглощающих слоев отличаются во всем видимом диапазоне спектра в 5 или большее число раз, в 8 или большее число раз, в 10 или большее число раз, или в 15 или большее число раз.

5. Тонкопленочный элемент по п.1, отличающийся тем, что один из поглощающих слоев или оба поглощающих слоя изготовлены из серебра.

6. Тонкопленочный элемент по п.1, отличающийся тем, что один из поглощающих слоев или оба поглощающих слоя изготовлены из алюминия.

7. Тонкопленочный элемент по п.1, отличающийся тем, что интерференционная слоистая структура представляет собой симметричную трехслойную структуру, состоящую из первого поглощающего слоя, диэлектрического разделительного слоя и второго поглощающего слоя.

8. Тонкопленочный элемент по п.1, отличающийся тем, что интерференционная слоистая структура представляет собой асимметричную трехслойную структуру, состоящую из первого поглощающего слоя из первого материала, диэлектрического разделительного слоя и второго поглощающего слоя из второго, отличающегося материала.

9. Тонкопленочный элемент по п.1, отличающийся тем, что диэлектрический разделительный слой изготовлен из SiO_x или MgF ₂.

10. Тонкопленочный элемент по п.1, отличающийся тем, что в проходящем свете тонкопленочный элемент имеет насыщенность цвета , определенную в цветовом пространстве CIELAB, более 20, предпочтительно более 25.

11. Тонкопленочный элемент по п.1, отличающийся тем, что тонкопленочный элемент в проходящем свете виден цветным и показывает эффект изменения цвета.

12. Тонкопленочный элемент по п.1, отличающийся тем, что тонкопленочный элемент в проходящем свете виден цветным и при наклоне остается по существу цветостабильным, но с измененной насыщенностью цвета .

13. Тонкопленочный элемент по п.1, отличающийся тем, что тонкопленочный элемент скомбинирован с цветным светофильтром, предпочтительно с цветным печатным слоем или цветным напыленным слоем.

14. Тонкопленочный элемент по п.13, отличающийся тем, что тонкопленочный элемент и цветной светофильтр при заданном направлении наблюдения пропускают только в комплементарных спектрах.

15. Тонкопленочный элемент по п.1, отличающийся тем, что тонкопленочный элемент существует в виде узоров, знаков или кода.

16. Тонкопленочный элемент по п.1, отличающийся тем, что тонкопленочный элемент скомбинирован с рельефной структурой, в частности, нанесен на дифракционную рельефную структуру или микрооптическую рельефную структуру.

17. Просвечивающий защитный элемент для защищенных от подделки бумаг, ценных документов и подобных объектов, содержащий носитель и нанесенный на носитель тонкопленочный элемент по любому из пп.1-16.

18. Просвечивающий защитный элемент по п.17, отличающийся тем, что тонкопленочный элемент нанесен на носитель в виде мотива.

19. Просвечивающий защитный элемент по п.17, отличающийся тем, что на той своей верхней поверхности, которая направлена в противоположную от носителя сторону, тонкопленочный элемент снабжен восприимчивым к печатной краске слоем.

20. Пигменты с переменными оптическими свойствами для печатной краски, образованные тонкопленочными элементами по любому из п.п.1-16.

21. Носитель данных с тонкопленочным элементом по любому из пп.1-16, в котором тонкопленочный элемент или просвечивающий защитный элемент расположен в прозрачной области с окном или над прозрачной областью с окном, или в сквозном отверстии, или над сквозным отверстием носителя данных.

22. Носитель данных с тонкопленочным элементом по любому из пп.1-16, в котором тонкопленочный элемент или просвечивающий защитный элемент внедрен в носитель данных, в частности, носитель данных содержит бумажную подложку, в которую внедрен тонкопленочный элемент или просвечивающий защитный элемент.

23. Носитель данных по любому из пп.21 или 22, отличающийся тем, что носитель данных представляет собой ценный документ, например, банкноту, в частности, бумажную банкноту, полимерную банкноту, банкноту с многослойной пленкой или удостоверение.

Описание изобретения к патенту

Данное изобретение относится к тонкопленочному элементу с интерференционной слоистой структурой для защищенных от подделки бумаг, ценных документов и т.д., которая содержит по меньшей мере два полупрозрачных, то есть частично прозрачных, поглощающих слоя и по меньшей мере один диэлектрический разделительный слой, расположенный между по меньшей мере двумя поглощающими слоями. Кроме того, данное изобретение касается просвечивающего защитного элемента и носителя данных с таким тонкопленочным элементом, а также пигментов с переменными оптическими свойствами для печатной краски, образованных такими тонкопленочными элементами.

Для защиты носителей данных, в частности, ценных документов, удостоверений и других ценных предметов, например, фирменных изделий, их часто снабжают защитными элементами. Эти элементы позволяют проверить подлинность носителей данных, одновременно они служат в качестве защиты от неразрешенного воспроизведения. За последние годы выяснилось, что прозрачные окна представляют собой интересные защитные элементы для полимерных, а в последнее время и для бумажных банкнот, так как они позволяют применять большое количество защитных признаков.

Особую роль при защите от подделок играют защитные элементы с эффектами, зависящими от угла наблюдения, так как эти элементы невозможно воспроизвести даже при помощи самых современных копировальных устройств. При этом защитные элементы оснащают элементами с переменными оптическими свойствами, при наблюдении которых под различными углами наблюдатель получает различные зрительные восприятия, например, в зависимости от угла наблюдения элемент демонстрирует другой цвет или яркость и/или другой графический мотив.

В этой связи известен способ применения защитных элементов с многослойными тонкопленочными элементами, восприятие цвета от которых изменяется в зависимости от угла наблюдения: при наклоне тонкопленочного элемента цвет меняется, например, от зеленого к голубому, от голубого к пурпурному, или от пурпурного к зеленому. Ниже возникновение таких изменений цвета при наклоне тонкопленочного элемента называется эффектом изменения цвета в зависимости от угла наблюдения.

Исходя из этого, задача данного изобретения заключается в том, чтобы предложить тонкопленочный элемент названного типа, обладающий эффектным внешним видом и высокой степенью защищенности от подделки.

Эта задача решена благодаря тонкопленочному элементу, просвечивающему защитному элементу, пигментам с переменными оптическими свойствами и носителю данных с признаками независимых пунктов формулы изобретения. Усовершенствованные варианты осуществления изобретения являются предметом зависимых пунктов.

В соответствии с изобретением в тонкопленочном элементе рассматриваемого типа каждый из двух поглощающих слоев состоит из материала, имеющего комплексный показатель преломления N=n+ik, действительная часть n и мнимая часть k которого, по меньшей мере в части видимой области спектра, отличаются в 5 или большее число раз.

При этом оба поглощающих слоя могут состоять из одного и того же материала или из разных материалов. Использование разных материалов, в частности, может быть предпочтительным по технологическим соображениям, например, чтобы обеспечить хорошую связь между слоями, включая верхний поглощающий слой. Поэтому в предпочтительном варианте осуществления изобретения два поглощающих слоя состоят из разных материалов, причем действительная часть n1 и мнимая часть k1 материала одного из двух поглощающий слоев отличаются в 5 или большее число раз, по меньшей мере в части видимой области спектра, а действительная часть n2 и мнимая часть k2 материала другого из этих двух поглощающий слоев отличаются в 8 или большее число раз, предпочтительно в 10 или большее число раз, особенно предпочтительно в 15 или большее число раз.

В предпочтительных вариантах осуществления изобретения действительная часть n и мнимая часть k материалов двух поглощающих слоев отличаются по меньшей мере в части видимого диапазона спектра, даже в 8 или большее число раз, предпочтительно в 10 или большее число раз, особенно предпочтительно в 15 или большее число раз. Действительная часть n и мнимая часть k материала по меньшей мере одного из двух поглощающих слоев отличаются во всем видимом диапазоне спектра в даже 5 или большее число раз, в 8 или большее число раз, в 10 или большее число раз, или в 15 или большее число раз.

По меньшей мере один из поглощающих слоев, предпочтительно оба поглощающих слоя, предпочтительно изготовлены из серебра. Хорошо показали себя также варианты, при которых один из поглощающих слоев или оба поглощающих слоя изготовлены из алюминия. В настоящее время самых насыщенных цветов в проходящем свете достигают при помощи системы слоев серебро/диэлектрик/серебро. Менее насыщенными в отношении цвета, но более простыми в изготовлении являются тонкослойные элементы с системой слоев алюминий/диэлектрик/алюминий. Простыми в изготовлении являются также системы слоев серебро/диэлектрик/алюминий, насыщенность цвета которых лежит между двумя названными системами слоев, и которые, поскольку алюминиевый слой расположен сверху, также можно изготовить, не сталкиваясь с проблемами со связью между слоями.

Толщины обоих поглощающих слоев и диэлектрического слоя предпочтительно согласованы друг с другом так, что тонкослойный элемент в соответствии с заданной в цветовом пространстве CIELAB яркостью L* обладает достаточным коэффициентом пропускания от 10 до 70%, предпочтительно от 20 до 50%. Если в качестве поглощающего материала применяют серебро, то толщина слоев серебра предпочтительно составляет от 20 до 30 нм.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения интерференционная слоистая структура тонкослойного элемента представляет собой симметричную трехслойную структуру, состоящую из первого поглощающего слоя, диэлектрического разделительного слоя и второго поглощающего слоя, который состоит из того же материала, что и первый поглощающий слой, и имеет такую же толщину, что и первый поглощающий слой. Здесь в случае интерференционной слоистой структуры речь, в частности, может идти о системе слоев серебро/диэлектрик/серебро или о системе алюминий/диэлектрик/алюминий.

В альтернативном варианте осуществления изобретения, который также является предпочтительным, интерференционная слоистая структура представляет собой асимметричную трехслойную структуру, состоящую из первого поглощающего слоя из первого материала, диэлектрического разделительного слоя и второго поглощающего слоя из второго, отличающегося материала. В этом случае интерференционная слоистая структура, в частности, представляет собой слоистую структуру серебро/диэлектрик/алюминий.

Диэлектрический разделительный слой предпочтительно изготовлен из SiO_x или MgF₂. Обычно толщина диэлектрического разделительного слоя составляет от 90 нм до 400 нм. Так как толщина диэлектрического разделительного слоя в значительной мере определяет цветовое восприятие тонкопленочного элемента, как более подробно пояснено ниже, ее выбирают в зависимости от требуемого цветового восприятия и требуемой интенсивности эффекта изменения цвета в зависимости от угла наблюдения.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения при наблюдении в отраженном свете тонкопленочный элемент имеет металлический блеск и по существу нейтральный цвет, при наблюдении же в проходящем свете он воспринимается в цвете. При этом в проходящем свете тонкопленочный элемент предпочтительно имеет насыщенность цвета , определенную в цветовом пространстве CIELAB, более 15, предпочтительно более 20, особенно предпочтительно более 25.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения при наблюдении под прямым углом в проходящем свете тонкопленочный элемент выглядит зеленым и имеет насыщенность цвета более 30, предпочтительно более 40. В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения при наблюдении под прямым углом в проходящем свете тонкопленочный элемент виден желтым и имеет насыщенность цвета более 10, предпочтительно более 20. В еще одном предпочтительном варианте осуществления изобретения при наблюдении под прямым углом в проходящем свете тонкопленочный элемент виден красным и имеет насыщенность цвета более 20, предпочтительно более 30. В еще одном предпочтительном варианте осуществления изобретения при наблюдении под прямым углом в проходящем свете тонкопленочный элемент виден голубым и имеет насыщенность цвета более 20, предпочтительно более 30.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения в проходящем свете тонкопленочный элемент имеет цвет и проявляет эффект изменения цвета в зависимости от угла наблюдения, при котором цветовое восприятие в проходящем свете изменяется при наклоне тонкопленочного элемента. При этом в проходящем свете цветовое восприятие может меняться, например, от пурпурного цвета при наблюдении под прямым углом до зеленого при наблюдении под наклоном. В альтернативном варианте осуществления изобретения, который также является предпочтительным, в проходящем свете тонкопленочный элемент имеет цвет, и при наклоне остается по существу цветостабильным, но с измененной насыщенностью цвета в проходящем свете . При этом в проходящем свете наблюдатель может видеть, например, голубой цвет, причем насыщенность голубого цвета в проходящем свете меняется от высокого значения при наблюдении под прямым углом до более низкого значения при наблюдении под наклоном. В этом варианте при наклоне тонкопленочного элемента меняется только насыщенность воспринимаемого в проходящем свете голубого цвета.

В усовершенствованном варианте осуществления изобретения тонкопленочный элемент скомбинирован с цветным светофильтром, предпочтительно с цветным печатным слоем или цветным напыленным слоем. При этом тонкопленочный элемент и цветной светофильтр можно согласовать друг с другом так, что при наблюдении с определенного направления тонкопленочный элемент и цветной светофильтр в каждом случае пропускают свет лишь в разных, не перекрывающихся областях спектра. В этом случае при наблюдении с этого направления комбинация, состоящая из тонкопленочного элемента и цветного светофильтра, имеет черный цвет, так как одновременно обоими элементами не пропускается ни один цвет. При наблюдении с других направлений область спектра, в которой тонкопленочный элемент пропускает свет, сдвигается так, что эта область перекрывается с областью спектра, в которой свет пропускается цветным светофильтром. Следовательно, определенная часть света пропускается обоими элементам. Таким образом, могут создать просвечивающие защитные элементы, которые при наклоне показывают переход из черного цвета или в черный цвет и часто особенно поражают воображение наблюдателя.

В предпочтительных вариантах осуществления тонкопленочный элемент существует в виде узоров, знаков или кода. Сюда относится также вариант, при котором в расположенном по всей поверхности тонкопленочном элементе имеются пробелы в виде узоров, знаков или кода.

Предлагаемый тонкопленочный элемент предпочтительно могут скомбинировать с рельефной структурой, например, с дифракционной рельефной структурой (например, голограммой), микрооптической рельефной структурой (например, микролинзовой структурой, трехмерным изображением из пилообразных структур) или структурой, размеры элементов которой меньше длины волны (например, решетки, период которых меньше длины волны, микрорельефная структура "глаза моли"), в частности, его могут нанести на такую рельефную структуру. В результате эффекты изменения оптических свойств названных рельефных структур могут комбинировать с описанным явным цветовым эффектом, возникающим при наблюдении в проходящем свете и, смотря по обстоятельствам, с явным эффектом изменения цвета в зависимости от угла наблюдения в проходящем свете.

Кроме того, предлагаемый тонкопленочный элемент могут комбинировать с другими покрытиями с переменными оптическими свойствами, в частности, с покрытиями, которые сами представляют собой комбинацию участков с меняющимся цветом и постоянным цветом.

Далее, данное изобретение охватывает просвечивающий защитный элемент для защищенных от подделки бумаг, ценных документов и т.д., который содержит носитель и нанесенный на носитель тонкопленочный элемент описанного типа. При этом тонкопленочный элемент нанесен на носитель предпочтительно в виде мотива. Кроме того, в предпочтительном варианте осуществления изобретения на той своей верхней поверхности, которая направлена в противоположную от носителя сторону, тонкопленочный элемент снабжен восприимчивым к печатной краске слоем. В случае восприимчивого к печатной краске слоя преимущественно речь идет о белой матовой краске.

В последнем случае тонкопленочный элемент могут внедрить, например, в защищенную от подделки бумагу или другой носитель данных, и он может образовать в носителе данных цветной элемент типа водяного знака. Для этого тонкопленочный элемент наносят, в частности, в виде мотива, на полосу пленки, по меньшей мере местами. Затем в случае многослойных банкнот его наклеивают на бумагу и с верхней стороны печатают белый восприимчивый к печатной краске слой, так что при наблюдении в отраженном свете участок с тонкопленочным элементом распознать практически невозможно. Тем не менее, в этом случае при наблюдении в проходящем свете тонкопленочный элемент виден цветным. Неожиданно выяснилось, что, в частности, тонкопленочные элементы, которые при наблюдении в проходящем свете имеют зеленый цвет, при наблюдении в проходящем свете через слой бумаги обычной толщины все еще отчетливо распознаваемы в цвете, и из-за разного внешнего вида при наблюдении в отраженном и проходящем свете они образуют элементы типа водяных знаков, к тому же цветные.

Весьма предпочтительно на другом участке той же полоски пленки находится еще один просвечивающий защитный элемент для окна, так что элемент для окна и цветной элемент типа водяного знака могут быть изготовлены во время одних и тех же технологических операций.

Кроме того, данное изобретение содержит пигменты с переменными оптическими свойствами для печатной краски, которые образованы тонкопленочными элементами описанного типа.

Наконец, данное изобретение предлагает носитель данных с тонкопленочным элементом или просвечивающим защитным элементом описанного типа, причем тонкопленочный элемент или просвечивающий защитный элемент, в частности, расположен в прозрачной области с окном или над прозрачной областью с окном, или в сквозном отверстии, или над сквозным отверстием носителя данных. Кроме того, данное изобретение предлагает носитель данных с тонкопленочным элементом или просвечивающим защитным элементом описанного типа, причем тонкопленочный элемент или просвечивающий защитный элемент внедрен в носитель данных. В частности носитель данных может содержать бумажную подложку, в которую внедрен тонкопленочный элемент или просвечивающий защитный элемент.

В случае носителя данных речь, в частности, может идти о ценном документе, например, банкноте, в особенности бумажной банкноте, полимерной банкноте или банкноте с многослойной пленкой, или об удостоверении, например, о кредитной карточке, банковской карточке, денежной карточке, пропуске, удостоверении личности или странице паспорта с персонализирующими данными.

Ниже на основе чертежей поясняются остальные примеры осуществления и преимущества изобретения. Для более наглядного представления масштаб и пропорции на чертежах не соблюдаются. Различные варианты осуществления изобретения применением в конкретно описанном виде не ограничены, их могут комбинировать друг с другом.

На чертежах изображено следующее.

Фиг.1. Схематичное представление банкноты с предлагаемым просвечивающим защитным элементом.

Фиг.2. Поперечный разрез по линии II-II просвечивающего защитного элемента фиг.1.

Фиг.3. Кривая действительной части n (сплошная линия) и мнимой части k (пунктирная линия) комплексного показателя преломления N=n+ik в видимой области спектра: 3а - для хрома, 3b - для серебра.

фиг.4. Спектры пропускания симметричных структур поглотитель/диэлектрик/поглотитель при наблюдении под прямым углом (сплошная линия) и под наклоном (пунктирная линия): 4a - для хрома, 4b - для серебра.

Фиг.5. Расчетные точки цветности пропускания для обычной системы слоев хром/диэлектрик/хром (пунктирная линия) и предлагаемой системы слоев серебро/диэлектрик/серебро (сплошная линия) в системе координат a*b*.

Фиг.6. Расчетные точки цветности пропускания для двух предлагаемых систем слоев серебро/диэлектрик/серебро при наблюдении под прямым углом и под наклоном в системе координат a*b*.

Фиг.7. Просвечивающий защитный элемент в соответствии с примером осуществления изобретения, в котором тонкопленочный элемент скомбинирован с тисненой голографической структурой.

Фиг.8. Печатная краска с пигментами с переменными оптическими свойствами, соответствующая одному из примеров осуществления изобретения.

Изобретение поясняется на примере защитных элементов для банкнот. На фиг.1 представлено схематичное изображение банкноты 10 со сквозным отверстием 14, покрытым предлагаемым просвечивающим защитным элементом 12. На фиг.2 представлен схематичный разрез по линии II-II просвечивающего защитного элемента 12 по фиг.1.

Просвечивающий защитный элемент 12 содержит мотив 16, который на фиг.1 с целью иллюстрации показан в виде мотива 16 герба. Несмотря на это, в других вариантах осуществления изобретения мотив 16 может представлять собой любой узор, знак или код, в частности, последовательность алфавитно-цифровых символов, например, обозначение нарицательной стоимости банкноты 10. При наблюдении просвечивающего защитного элемента в отраженном свете, при котором наблюдатель 22 находится с той же стороны, что и падающий свет 20, мотив 16 виден как имеющий металлический блеск по существу бесцветный рисунок.

Напротив, если просвечивающий защитный элемент 12 наблюдают в проходящем свете (позиция 24 для наблюдения), например, держа банкноту 10 перед источником света или против дневного света, то наблюдатель 24 видит мотив 16 в сочных, насыщенных цветах, которые к тому же меняются при изменении угла наклона банкноты 10. Например, при наблюдении в проходящем свете под прямым углом мотив 16 наблюдатель видит в сочном зеленом цветовом тоне, который при наклоне банкноты и наблюдении в проходящем свете под наклоном переходит в насыщенный голубой цвет.

Восприятие насыщенного и сочного цвета при наблюдении в проходящем свете защитного элемента, который при наблюдении в отраженном свете кажется металлическим и бесцветным, противоречит обычным зрительным привычкам, поэтому оно привлекает внимание наблюдателя и хорошо запоминается. Привлечение внимание и хорошая запоминаемость еще больше увеличиваются при изменении цвета при наклоне банкноты 10, тем более что благодаря насыщенным цветам это изменение цвета является весьма заметным.

Чтобы создать названные цветовые эффекты просвечивающий защитный элемент 12, показанный на фиг.2, имеет прозрачную полимерную пленку 32, на которую нанесен трехслойный симметричный тонкопленочный элемент 30 с интерференционной слоистой структурой в виде требуемого мотива 16. Тонкопленочный элемент 30 состоит из первого полупрозрачного поглощающего слоя 34, который в данном примере осуществления изобретения образован слоем серебра толщиной 25 нм, диэлектрического разделительного слоя 36, который в данном примере образован слоем SiO₂ толщиной 270 нм, и второго полупрозрачного поглощающего слоя 38, который в этом примере образован еще одним слоем серебра толщиной 25 нм.

Особенность предлагаемой структуры слоев состоит в том, что в обоих полупрозрачных поглощающих слоях 34, 38 применяют материал, у которого действительная часть n и мнимая часть k комплексного показателя преломления N=n+ik, по меньшей мере в части видимой области спектра, отличаются значительно, то есть более чем в 5 раз. Напротив, в случае материалов, обычно применяемых в поглощающих слоях тонкопленочных элементов, например, хрома, никеля или палладия, значения действительной части n и мнимой части k комплексного показателя преломления N всегда имеют один и то же порядок или величину.

Эти разные свойства иллюстрирует фиг.3; здесь на каждом графике показана кривая действительной части n и мнимой части k комплексного показателя преломления N как функция длины волны: на фиг.3(а) - для хрома, на фиг.3(b) - для серебра. Как видно из фиг.3(а), в случае хрома значения n (непрерывная кривая 40) и k (пунктирная кривая 42) во всем видимом диапазоне спектра имеют один и тот же порядок и нигде не отличаются больше, чем приблизительно в 2,5 раза. Напротив, в случае серебра, как показывают соответствующие кривые для n и k, как видно на фиг.3(b), мнимая часть k - пунктирная кривая 46 - в видимой области спектра приблизительно в 10-30 раз больше действительной части n (непрерывная кривая 44).

Авторы настоящего изобретения нашли, что это большое различие значений n и k при применении этих материалов в качестве поглощающих слоев интерференционных тонкопленочных элементов создает неожиданно сильную цветность пропускания. Вместе с тем отражение по существу остается бесцветным, и поэтому наблюдателю кажется, что оно имеет нейтральный цвет. Это свойство иллюстрирует фиг.4, на которой показаны спектры пропускания симметричных структур поглотитель/диэлектрик/поглотитель, в каждом случае при наблюдении под прямым углом и под наклоном.

На фиг.4(а) показано пропускание обычной симметричной структуры хром/диэлектрик/хром при наблюдении под прямым углом (непрерывная кривая 50) и под наклоном (пунктирная кривая 52). Толщина слоев в этой структуре предпочтительно составляет 300 нм для слоя диэлектрика и 8 нм для слоев хрома. В обоих случаях спектры пропускания практически плоские, так что пропускаемый свет насыщенности цвета почти не имеет и поэтому выглядит сероватым. Соответственно просвечивающие защитные элементы на основе тонкопленочного элемента хром/диэлектрик/хром в оптическом отношении мало заметны.

Напротив, спектры структуры серебро/диэлектрик/серебро как при наблюдении под прямым углом - непрерывная кривая 54, так и при наблюдении под наклоном - пунктирная кривая 56 - имеют отчетливо выраженные максимумы 55 и, соответственно, 57 и, таким образом, сильную цветность пропускаемого света. Толщина слоев в этой структуре предпочтительно составляет 300 нм для слоя диэлектрика и 25 нм для слоев серебра.

При наблюдении под прямым углом - кривая 54 - максимум 55 расположен примерно при длине волны 560 нм, на границе между желтым и зеленым. Если наблюдатель наклоняет просвечивающий защитный элемент, то максимум пропускания сдвигается в коротковолновую область. При наблюдении под острым углом 60° - кривая 56 - максимум 57 располагается между 450 и 500 нм, в этой области он показывает насыщенный голубой цвет. Вследствие сочных цветов и заметного изменения цветового тона эффект изменения цвета в зависимости от угла наблюдения в проходящем свете является для наблюдателя весьма явным и запоминающимся.

Более точную характеристику цветности пропускания в цветовом пространстве CIELAB могут дать, указав насыщенность цвета в проходящем свете. В цветовом пространстве CIELAB каждый цвет описывается тремя координатами L*, а* и b*, причем величина L* соответствует яркости, и она может принимать значения от 0 до 100. Ось а * описывает зеленую или красную составляющую цвета, причем отрицательные значения а* обозначают зеленый цвет, а положительные значения - красный цвет. Ось b* описывает голубую или желтую составляющую цвета, причем отрицательные значения b* обозначают голубой цвет, а положительные значения - желтый цвет. Шкала оси а* и оси b* охватывает диапазон чисел от -150 до +100 и, соответственно, от -100 до +150, причем, разумеется, не все комбинации соответствуют воспринимаемому цвету.

Чтобы определить, насколько сочным является цвет, применяют насыщенность цвета, которую задают посредством

то есть интервала между точкой цветности (а*, b*) и началом координат (0,0). Чем больше насыщенность цвета, тем более интенсивным или сочным кажется цвет. При нулевой насыщенности цвета в зависимости от яркости получается черный, серый или белый цвет.

Тон цвета определяют углом цветового тона, который определяют следующим образом:

Бледный и сочный цвет определенного цветового тона имеют одинаковый угол цветового тона, но разную насыщенность.

На фиг.5 в системе координат a*b* схематично показаны расчетные точки цветности (а*, b*) пропускания для обычной системы слоев хром/диэлектрик/хром - пунктирная кривая 60 - и предлагаемой системы слоев серебро/диэлектрик/серебро - непрерывная кривая 70. Каждая кривая 60, 70 определяет точки цветности для множества толщин слоя диэлектрика SiO₂ в диапазоне от d=200 нм в начальной точке 62 или 72 до d=400 нм в конечной точке 64 или 74. При этом цвет пропущенного света зависит не только от системы слоев, но и от используемого источника света. В основу расчета согласно фиг.5 положен обычно используемый в Европе стандартный источник света D65, соответствующий цветовой температуре 6500 K.

На диаграмме, приведенной на фиг.5, насыщенность цвета для каждой точки цветности (a*, b*) определена при помощи вышеназванного соотношения и интервала между точкой цветности (a*, b*) и началом координат 66.

Как видно непосредственно из фиг.5, в показанном здесь диапазоне толщин слоя диэлектрика как предлагаемая система слоев серебро/диэлектрик/серебро - кривая 70, так и обычная система слоев хром/диэлектрик/хром - кривая 60 - охватывает все углы цветового тона. Однако предлагаемая и обычная система слоев существенно отличаются друг от друга в отношении насыщенности цвета, то есть расстоянием между точкой цветности и началом координат 66, который в случае предлагаемой системы слоев - кривая 70 - в сравнении с обычной системой слоев - кривая 60 - очень велик.

При этом, как правило, насыщенность цвета предлагаемых систем слоев серебро/диэлектрик/серебро даже в несколько раз больше насыщенности цвета обычных систем слоев хром/диэлектрик/хром. Например, при пропускании в зеленой области спектра (ось -а*) насыщенность системы слоев серебро/диэлектрик/серебро составляет приблизительно , в то время как насыщенность цвета системы слоев хром/диэлектрик/хром при том же цветовом тоне составляет всего лишь приблизительно . При пропускании в желтой области спектра (ось +b*) насыщенность цвета в случае системы слоев серебро/диэлектрик/серебро составляет , в то время как для системы слоев хром/диэлектрик/хром насыщенность цвета составляет . Аналогичные соотношения действуют в отношении красной (ось +а*), голубой (ось -b*) области, а также в случае смешанных цветов, составленных из компонентов красного, синего, желтого и зеленого цвета.

Средневзвешенная яркость L*, то есть усредненный коэффициент светопропускания систем слоев, взвешенный по всей видимой области спектра, сравнима для выбранных толщин слоев серебра (25 нм) и слоев хрома (8 нм) и в каждом случае составляет приблизительно от 20% до 50%.

Далее, авторы данного изобретения неожиданно установили, что, выбирая соответствующую толщину слоя диэлектрика, можно изготовить как тонкопленочные элементы, которые при пропускании показывают высокую цветность и сильный эффект изменения цвета в зависимости от угла наблюдения, так и тонкопленочные элементы, которые хотя и показывают высокую цветность при пропускании, тем не менее, при наклоне своего цвета почти не меняют.

В последнем случае могут создать понятные для всех просвечивающие защитные элементы, которые, хотя они показывают явный контраст между внешним видом при наблюдении в падающем свете (металлический и, по существу, бесцветный внешний вид) и в проходящем свете (интенсивные, насыщенные цвета), при наклоне защитного элемента своего цвета в проходящем свете практически не меняют.

Оба варианта осуществления изобретения иллюстрирует фиг.6, здесь в системе координат a*b* приведены расчетные точки цветности пропускания для двух предлагаемых систем слоев серебро/диэлектрик/серебро.

Первая система слоев содержит два слоя серебра толщиной 25 нм, между которыми в качестве слоя диэлектрика расположен слой SiO₂ толщиной 340 нм. В этом варианте точка цветности пропускания системы слоев при наблюдении под прямым углом 82 лежит в красной области, а при наблюдении под наклоном 84 - в желтой области. Как видно из фиг.6, между двумя точками 82, 84 цветности заключен очень большой угол 86 цветового тона, так что первая система слоев при наклоне показывает ярко выраженный эффект изменения цвета от красного к желтому, приблизительно по линии 80.

Вторая система слоев содержит два слоя серебра толщиной 25 нм, между которыми в качестве слоя диэлектрика расположен слой SiO₂ толщиной 200 нм. В этом варианте точка цветности пропускания системы слоев как при наблюдении под прямым углом 92, так и при наблюдении под наклоном 94 лежит в голубой области. Между двумя точками 92, 94 цветности заключен очень небольшой угол 96 цветового тона, так что при наклоне цветовое восприятие от второй системы слоев почти не меняется. При этом варианте осуществления изобретения в результате наклона системы слоев при наблюдении в проходящем свете точка цветности не меняется, но приблизительно по линии 90 меняется насыщенность воспринимаемого в проходящем свете голубого цвета, но обычный наблюдатель вряд ли обратит на это внимание.

Фиг.7 иллюстрирует вариант осуществления изобретения, при котором просвечивающий защитный элемент 100 содержит предлагаемый тонкопленочный элемент в сочетании с тисненой голографической структурой.

Чтобы получить такой элемент, сначала на прозрачную пленочную подложку 102 нанесли прозрачный тисненый лаковый слой 104, содержащий требуемую тисненую голографическую структуру. Затем после нанесения грунтовочного слоя (на чертеже не показан) на тисненую структуру напылили тонкопленочный элемент с интерференционной слоистой структурой, например, тонкопленочный элемент 30 показанного на фиг.2 типа. Таким образом, эффекты изменения оптических свойств тисненой голографической структуры могут комбинировать с вышеописанным бросающимся в глаза цветовым эффектом, возникающим при наблюдении в проходящем свете. Например, тонкопленочный элемент в окне банкноты может появляться в виде выгнутого или вогнутого числа или выгнутого или вогнутого символа.

Кроме того, описанные тонкопленочные элементы могут использовать для изготовления печатных красок, содержащих пигменты с переменными оптическими свойствами. Такая печатная краска схематично показана на фиг.8. Для изготовления печатной краски 110 сначала на пленочную подложку наносят занимающий большую площадь тонкопленочный элемент вышеописанного типа. Тонкопленочный элемент механическим способом соскабливают с пленочной подложки, и соскобленные чешуйки при необходимости размалывают до требуемого размера частиц. Затем возникающие частицы интерференционного слоя в качестве пигментов 112 с переменными оптическими свойствами вводят в вяжущий материал для печатной краски 110. Таким образом, простым способом и без больших затрат могут изготовить большое количество разных пигментов, обладающих привлекательным с точки зрения цветового восприятия внешним видом.