Листовой материал с направленным изображением

(19) 11) Ш 4 С 0 2 В 5 / 1 2 8,ПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИ Фа Фи 7 ТУ К 1 ануфакч шо С НАПРАВЛЕН тся к оптиче иэображения,70 г ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Миннесота Майнингринг Компани ЩБ)(72) Эрик Нейл Хокерт,Оренстин, Томас Ян Браи фрэнк Алан Боргесон(54) ЛИСТОВОЙ МАТЕРИАЛНЫМ ИЗОБРАЖЕНИЕМ(57) Изобретение относким средствам создания видимого только в пределах ограничен ных углов наблюдения, Цель изобретения - расширение функциональных возможностей материала за счет обеспече ния возможности получения цветных изображений, а также изображений на прозрачном фоне, На заднюю поверхность 5 слоя прозрачного полимерного материала 2 нанесено зеркально-отражающее покрытие 6, в котором выполне ны дискретные метки в виде аксиальных отверстий (окон) 11. Окна расположены на прямых, проходящих через центры соответствующих микросфер 3, В местах расположения окон в покрытии 6 ретрорефлексия материала ослабляется. В В окна 11 может быть введен маркерный материал разного цвета. При выполнении материала прозрачным он может быть использован для изготовления обложек документов, 10 з.п, ф-лы 5 илИзобретение относится к оптическим средствам создания изображения,видимого только в пределах ограниченных углов наблюдения.Целью изобретения является расширение функциональных возможностейлистового материала с направленнымизображением эа счет обеспечения воэможностей получения не только чернобелых, но и цветных изображений, атакже получения иэображений на прозрачном фоне.На фиг.1, 3, 4 и 5 показаны разрезы листового ретрорефлективного материала, изготовленного в соответствиис предлагаемым изобретением; на фиг.2 часть листового ретрорефлективногоматериала с направленным изображением.Листовой ретрорефлективный материал 1 включает в себя слой прозрачного полимерного материала 2, монослойпрозрачных микросфер 3, внедренных вслой прозрачного полимерного материала 2 таким образом, что все микросферы находятся между лицевой поверхностью 4 и задней поверхностью 5 слоя2, тонкий слой зеркально"отражающегоматериала 6, например образованныйиспарением слой алюминия или химически осажденного серебра, покрывающий заднюю поверхность 5 слоя проэрачного полимерного материала 2, ислой клеящего материала 7, обеспечивающий закрепление листового ретрорефлективного материала с направленным изображением на подложке и защиту от механических повреждений .слоя зеркально-отражающего материала6. Слой прозрачного полимерного материала 2 состоит из трех слоев: слоя8, в который внедрены передние поверхности микросфер, слоя разделительного материала 9, покрывающегозадние поверхности микросфер и повторяющего форму задних поверхностеймикросфер, и лицевого слоя 1 О, защищающего ретрорефлективный материалот атмосферных воздействий.и механических повреждений,1В зеркально-отражающем слое 6 за определенными микросферами 3, расположенными соответственно требуемому изображению, имеются небольшие аксиальные отверстия (окна) 11, образованные удалением материала слоя 6 в соответствующих точках. Аксиальные отверстия 11 в слое зеркально-отражающего материала 6 располагаютсяпозади микросфер 3 на линиях, проходящих через оптические центры микросфер под углом о относительно поверхности листового ретрорефлективногоматериала, В целях упрощения преломление света в материале на рисункахне указывается и, кроме того, предполагается, что свет направлен налистовой ретрорефлективный материалпо линии 12 под углом ЫПри рассмотрении листового ретро-.рефлективного материала с направленным изображением с его лицевой стороны под углом или в направлении линии12 в случаях рассеянного освещенияили освещения с обратной стороны материала аксиальные отверстия 11 оказываются расположенными на линиях,проходящих от точки наблюдения черезоптические центры микросфер 3. Всеотверстия 11 видны одновременно иобразуют отчетливый рисунок или изобРажени Ы .Предлагаемый листовой ретрорефлективный материал с направленным иэображением при его рассмотрении подуглом Ы даже в случае рассеянного освещения создает весьма значительныйретрорефлективный эффект. Часть рассеянного света, падающая на ретрорефлективный материал со стороны наблюдателя, отражается обратно, однакоретрорефлексия ослабляется в тех точ ках зеркально-отражающего слоя, гдерасполагаются аксиальные отверстия11. Такое ослабление ретрорефлексиивоспринимается зрением как затемненное изображение, тогда как под угла- О ми, отличными от угла ю 4, в тех местах, где нет отверстий в слое зеркально-отражающего материала 6, ретрорефлективный листовой материал воспринимается наблюдателем в виде ярко 45светящейся поверхности. При различных углах наблюдения, отличных от угла и , и на фоновых участках при углах наблюдения о 6 листовой ретрорефлективный материал 1 в случае рассеянного освещения имеет белесый вид,а при освещении направленным светомпод углом М - ярко-белый (в случаедобавления в любой иэ слоев 17, 18и 19 прозрачного красителя материалприобретает соответствующую окраску),При наблюдении листового ретрорефлективного материала под углом Ы или под углами, близкими к углу о , изоб13149 ражение 1, образованное аксиальными отверстиями 11, воспринимается в виде затемненных участков.Диапазон углов, под которыми на листовом ретрорефлективном материале 1 можно наблюдать затемненное изображение о, зависит от диаметра аксиальных отверстий 11. В общем случае, когда диаметр микросфер составляет 50-100 мкм, аксиальные отверстия 11 1 О должны иметь диаметр порядка 3-5 мкм. Для изменения диапазона углов наблюдения изображения на листовом ретрорефлективном материале диаметр аксиальных отверстий 1 должен быть соот ветственно изменен. В большинстве случаев аксиальные отверстия 11 имеют круглую форму, однако, если требуется они могут быть продолговатыми или какой-либо другой формы, что 20 достигается поворотом лазерного луча в некоторых пределах так, что при этом каждая микросфера облучается двумя или несколькими импульсами под различными углами, благодаря чему отверстия 11 в слое зеркально-отражающего материала получаются продолговатыми, так как каждое из них образуется из двух частично перекрывающихся аксиальных отверстий. Таким образом, каждое продолговатое отверстие, как и отверстия другой формы можно рассматривать как некоторую серию круглых аксиальных отверстий.На фиг.2 показан разрез аксиально-З 5 го отверстия 11 в разделительном слое полимерного материала 9, полученного с помощью лазерного луча. По краю аксиального отверстия 11 в слое полимерного материала 9 в результате 40 плавления материала образуется кольцевой выступ 9 а. Аналогичным образом при образовании аксиального отверстия в слое зеркально-отражающего материала 6 часть материала удаляется 45 и вокруг отверстия образуется кольцевой выступ 6 а. При последующем плавлении материала слоя 6 кольцевой выступ ба сглаживается и материал частично возвращается в отверстие. 50 На фиг.З показан второй вариантизготовления листового материала, вкотором листовой ретрорефлективныйматериал, аналогичный изображенномуна фиг.1, модифицирован введениемкрасителя, благодаря которому изобра.жение 1 оказывается окрашенным. Приизготовлении листового ретрорефлек 65 4тивного материала 13, показанного нафиг.З, на слой зеркально-отражающегоматериала 14 был нанесен слой окрашенного материала 15, которьп затембыл импрегнирован в слой разделительного материала 16 в областях 15 а, окружающих аксиальные отверстия 17 вслое зеркально-отражающего материала14. В другом варианте окрашенный материал может быть внедрен между слоем разделительного материала 16 ислоем зеркально-отражающего материала, либо просто может заполнять аксиальнье отверстия 17. Другие эффектымогут быть получены во-первых введением красителя в слой разделительного материала (путем растворения илисмешивания с материалом разделительного слоя) с последующим нанесениемслоя материала без красителя, и вовторых в целях достижения ретрорефлективности материала при наблюдениив направлении осей аксиальных отверстий 17 на первый слой зеркально-отражающего материала 14 может быть нанесен второй слой зеркально-отражающегоматериала 18.При рассмотрении листового ретрорефлективного материала 13 с лицевой стороны под любым углом наблюдения в пределах между линиями 19 и 20 направленное изображение на нем имеет окраску, соответствующую введенному в слой покровного материала 14 красителя (если окрашенный покровный материал заполняет только аксиальные отверстия 17 диапазон углов наблюдения изображения получается очень узким). Цветные направленные иэображения на ретрорефлективном листовом материале наиболее яркими получаются при соблюдении условий ретрорефлексии, когда падающий на материал свет от источника отражается в обратном направлении слоем зеркально-отражающего материала, находящегося эа окрашенными участками 15 а. Следует отметить, что окрашенное изображение на ретрорефлективном листовом материале можно наблюдать и в случае рассеянного освещения материала, когда, как это было указано вьппе, эффекты ретрорефлективности проявляются слабее. При наблюдении направленного изображения на листовом ретрорефлективном материале вдоль линий, совпадающих с осями отверстий 7, в случае отсутствия слоя зеркально-отражающего материалазовано первое изображение 1 , состав ленное первой группой аксиальных от 40 тивном материале в соответствии спредлагаемым изобретением используется в общем случае тонкий слой проницаемого для лазерного излучения мас 45 кирующего материала, нет необходимости в сохранении этого слоя по завершенин операции формирования изображения. Например, после введения в слоймаскирующего материала через аксиаль 50 55 8 окраска изображения получается слабой или вообще отсутствует. При наличии зеркально-отражающегося слоя 18 иэображение 1 можно наблюдать из любой точки, находящейся между линиями 19 и 20,Для окрашивания слоев органического материала 16 могут быть использованы различные красители на базе органических растворителей и другие покровные материалы. Степень миграции красителя и, следовательно, ширину диапазона углов наблюдения направленного иэображения между линиями 19 и 20 можно изменять путем соответствующего изменения вязкости покровного материала, удалением слоя 15, например протиркой по истечении определенного периода времени, в течение которого покровный материал мигрирует через отверстия 17, повторным нанесением покровного материала, нагреванием и другими подходящими способами.На фиг.4 показан еще один вариант предлагаемого листового ретрорефлективного материала 21 с направленным изображением, в котором позади каждой микросферы, находящейся в поле изображения 1, в слое зеркально-отражающего материала 22 имеется два аксиальных отверстия 23, Эти отверстия образуются при обработке листового ретрорефлективного материала 21 лазерным лучом по определенной схеме движения луча по поверхности материала или с использованием маски при двух различных углах наклона луча. При наблюдении с самых различных точек листовой ретрорефлективный материал 21 благодаря наличию на его задней поверхности слоя зеркально-отражающего материала 22 воспринимается в виде белесой поверхности, либо в виде окрашенной поверхности, если в материал введен прозрачный краситель, однако при наблюдении материала под углами, соответствующими углам наклона линий 24 и 25, на поверхности материала можно видеть затемненное (или черное) изображение.На фиг.5 показан еще один из вариантов изготовления листового ретрорефпективного материала с направленным изображением, на котором образовано несколько направленных изображений различного цвета. На листовом ретрорефлективном материале 26 обра 5 10 15 20 25 3035 верстий 27 в первом слое зеркально- отражающего материала 28 с использованием окрашивающей композиции 29, проникающей в слой разделительного материала 30 в зонах 29 а вокруг отверстий 27, Поверх первого слоя зеркально-отражающего материала 28 и слоя окрашивающей композиции 29 нанесен второй слой зеркально-отражающего материала 31, в котором лазернымлучом под другим углом наклона образовано множество аксиальных отверстий 32, составляющих второе направленное изображение 1 . Аксиальныеотверстия 32 проходят через первый слой зеркально-отражающего материала28, через слой красящей композиции29 и через второй слой зеркальноотражающего материала 31. На второй слой зеркально-отражающего материала31 нанесен второй слой красящей композиции 33, которая проникает черезотверстия 32 в эоны 33 с. Поверх слоякрасящей композиции 33 нанесен третий слой зеркально-отражающего материала 34. При рассмотрении листового ретрорефлективного материала 26 сдвумя направленными изображениями 11и 1 в направлении линии 35 наблюдатель видит изображение 1, цвет которого соответствует цвету слоя красящей композиции 29, а в направлениилинии 36 - второе изображение 1,цвет которого определяется цветом слоя красящей композиции33. Несмотря на то, что для полученияизображения на листовом ретрорефлекные отверстия окрашивающей покровнойкомпозиции слой маскирующего материала может быть удален с использованием травильных растворов при сохранении отметок, образованных красящимматериалом под маскирующим слоем.Таким способом можно изготавливатьпрозрачный листовой ретрорефлективный материал с направленным изображе7 13149 нием, который может быть использован для изготовления прозрачных обложек. Формула изобретения51. Листовой материал с направленным изображением, содержащий моно- спой прозрачных микросфер, прозрачный слой, покрывающий по крайней мере задние поверхности микросфер, при- О ем форма задней поверхности прозрачного слоя повторяет форму задней поверхности монослоя прозрачных микросфер, и образующие изображение средства, расположенные на задней по верхности прозрачного слоя, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, образующие изображение средства выполнены в виде по крайней мере од ной группы дискретных меток, при этом дискретные метки одной группы расположены под находящимися в зоне иэображения Чикросферами и лежат на прямых, проходящих через центры соот ветствующих микросфер и параллельных одна другой или сходящихся в общей точке.2. Материал по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что содержит две30 группы дискретных меток, при этом дискретные метки разных групп лежат на прямых, проходящих через центры соответствующих микросфер и непараллельных одна другой и сходящихся в 35 разных точках.3. Материал по пп.1 и 2, о т л ич а ю щ и й с я тем, что дискретные 65метки выполнены маркерным материалом,нанесенным на ограниченные участкизадней поверхности прозрачного слоя.4. Материал по пп.1 и 2, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что на заднююповерхность прозрачного слоя нанесено покрытие, а дискретные метки выполнены в виде окон в этом покрытии.5. Материал по п.4, о т л и ч а ющ и й с я тем, что покрытие выполне-.но рассеивающим или поглощающим, аокна покрыты зеркально-отражающимслоем,6 Материал по п.4, о т л и ч а ющ и й с я тем, что покрытие выполнено зеркально-отражающим.7. Материал по пп4-6, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что в окна введен маркерный материал8. Материал по п,6, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в окна введенмаркерный материал и они покрыты зеркально-отражающим слоем.9. Материал по п.3, о т л и ч а ющ и й с я тем, что дискретные метки,соответствующие разным группам, выполнены маркерным материалом разногоцвета.10, Материал по пп.7-8, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что в окна,соответствующие дискретным меткамразных групп, введен маркерный материал разного цвета.11. Материал по пп1-3, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что являетсяпрозрачным и выполнен с возможностьюиспользования в качестве обложки документов.13149 Ь 5 Иа ба 17 15 17 15 а 16 И 16 Фиг. 3 1 37 Фиг. Я Составитель Н.БогдановТехред Н.Глущенко Корректор И.Эрде едактор Ю.С каэ 2225/ и 13 эводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4,Тираж 522Государственелам изобретеМосква, ЖПодписное ого комитета СССР ий и открытий Раушская наб., д.