(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
担体層（２１，３１）、複製層（２３，３２）、および前記担体層と前記複製層との間に配置された剥離層（２２）を備えたフィルム（２，３）において、
前記フィルムがさらに、前記複製層（２３，３２）上に施された液晶材料からなる層（２４，３３）を有し、該液晶材料からなる層（２４，３３）に面する前記複製層（２３，３２）の表面に、前記液晶材料の配向のために、溝の空間周波数が１０００本／ｍｍから３０００本／ｍｍで、かつ深さが２００ｎｍから６００ｎｍの範囲にある回折構造（２７，３５）がエンボスされ、該回折構造が、前記エンボスされた構造の配向方向が異なる少なくとも二つの部分領域を有し、前記液晶材料からなる層の液晶分子が前記回折構造に応じて配向されることを特徴とするフィルム。
【請求項２】
前記回折構造は、前記配向方向が連続的に変化する一つの領域を有し、該領域が液晶材料からなる層で覆われていることを特徴とする請求項１記載のフィルム。
【請求項３】
前記回折構造は、配向方向の異なる互いに隣接する領域を有し、該領域が液晶材料からなる層で覆われていることを特徴とする請求項１記載のフィルム。
【請求項４】
前記回折構造（６８）は、液晶材料の配向のために液晶材料からなる層（６６）で覆われた第１の領域（６２）を有し、かつ前記回折構造（６８）は、光学的回折効果を生じさせるための第２の領域（６１，６３）を有することを特徴とする請求項１記載のフィルム。
【請求項５】
前記第１の領域（６２）において偏光表現が生成され、前記第２の領域（６１，６３）においてホログラフィー的表現が生成されて、互いに補足し合う表現を形成することを特徴とする請求項４記載のフィルム。
【請求項６】
前記回折構造は、或る光学的効果を生じさせるための粗大構造と、前記液晶材料の配向のための、空間周波数がより高い細密構造との重合せから前記回折構造（５１〜５５）が形成される一つの領域を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載のフィルム。
【請求項７】
前記細密構造が４００ｎｍ未満の周期を有することを特徴とする請求項６記載のフィルム。
【請求項８】
前記細密構造の空間周波数が、前記粗大構造の空間周波数の少なくとも１０倍高いことを特徴とする請求項６記載のフィルム。
【請求項９】
前記粗大構造が、光分散構造であることを特徴とする請求項６から８のいずれか１項記載のフィルム。
【請求項１０】
前記粗大構造が、３００本／ｍｍ未満の空間周波数を有するマクロ構造であることを特徴とする請求項６から８のいずれか１項記載のフィルム。
【請求項１１】
前記回折構造は、光学的効果を生じさせるための第１の構造と、前記液晶材料の配向のための、より深い溝の深さを有する第２の構造との重合せから前記回折構造が形成される一つの領域を有することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項記載のフィルム。
【請求項１２】
前記第１の構造の溝の深さが２５０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲内にある場合に、前記第２の構造の溝の深さが、前記第１の構造の溝の深さよりも少なくとも１００ｎｍ深いことを特徴とする請求項１１記載のフィルム。
【請求項１３】
液晶材料が模様を形成する態様で前記回折構造を部分的に覆っていることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項記載のフィルム。
【請求項１４】
前記複数の層の一つが部分的に異なる厚さを有することを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項記載のフィルム。
【請求項１５】
構造化された層の狙いを定めた配向変化によって色彩の動きが生成されることを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項記載のフィルム。
【請求項１６】
前記フィルム（２，３）が、液晶材料からなる層（２４，３３）を覆う保護ラッカー層（２５，３４）を備えていることを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項記載のフィルム。
【請求項１７】
前記フィルム（８）が、さらなる光学的効果を有する回折構造（８８）を有するさらなる層（８５）を備えていることを特徴とする請求項１から１６のいずれか１項記載のフィルム。
【請求項１８】
前記フィルム（７）のさらなる光学的効果を有する回折構造（７６２，７６１）が、液晶材料からなる層（７４）から離れた複製層（７３）の表面にエンボスされていることを特徴とする請求項１から１７のいずれか１項記載のフィルム。
【請求項１９】
前記さらなる光学的効果を有する回折構造が、前記回折構造に少なくとも部分的に覆い被さっていることを特徴とする請求項１７または１８記載のフィルム。
【請求項２０】
前記さらなる光学的効果を有する回折構造が、さらなる層または前記複製層を部分的にのみ覆ってなることを特徴とする請求項１７から１９のいずれか１項記載のフィルム。
【請求項２１】
前記フィルムが、干渉によりカラーシフトを生じさせるための薄膜システム（９３）を有することを特徴とする請求項１から２０のいずれか１項記載のフィルム。
【請求項２２】
前記薄膜層システム（９３）が前記回折構造（９６）に少なくとも部分的に覆い被さっていることを特徴とする請求項２１記載のフィルム。
【請求項２３】
前記フィルムが、反射層を備えた転写フィルムであることを特徴とする請求項１から２０のいずれか１項記載のフィルム。
【請求項２４】
前記反射層が部分的な層であることを特徴とする請求項２３記載のフィルム。
【請求項２５】
紙幣、クレジットカードを防護するための光学的セキュリティ素子（１１，１２；４）であって、該光学的セキュリティ素子（１１，１２；４）が複製層および剥離層（４２）を備えたものにおいて、
前記光学的セキュリティ素子（１１，１２；４）がさらに、前記複製層（４２）に施される液晶材料からなる層（４３）を有し、該液晶材料からなる層（４３）に面する前記複製層（４２）の表面に、前記液晶材料の配向のために、溝の空間周波数が１０００本／ｍｍから３０００本／ｍｍで、かつ深さが２００ｎｍから６００ｎｍの範囲にある回折構造（４６）がエンボスされ、該回折構造が、前記エンボスされた構造の配向方向が異なる少なくとも二つの部分領域を有し、前記液晶材料からなる層の液晶分子が前記回折構造に応じて配向されることを特徴とする光学的セキュリティ素子。
【請求項２６】
前記光学的セキュリティ素子が２部分に分れたセキュリティ素子であり、第１の部分素子（１１）は、複製層と液晶材料からなる層とを備え、第２の部分素子（１２）は、前記液晶材料からなる層によって生成されるセキュリティ特徴を検査するための偏光子を備えていることを特徴とする請求項２５記載の光学的セキュリティ素子。
【請求項２７】
前記光学的セキュリティ素子が２部分またはそれ以上の部分に分れたセキュリティ素子であり、第１の部分素子および第２の部分素子の双方が、複製層に施された液晶材料からなる層を備え、前記複製層に、液晶ポリマー材料の配向のための回折構造がエンボスされ、該回折構造は、前記エンボス構造に関して配向方向の異なる少なくとも二つの部分領域を有し、前記第２の部分素子が、前記第１の部分素子によって生成されるセキュリティ特徴を検査するのに役立つことを特徴とする請求項２５記載の光学的セキュリティ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、担体層および複写層を備えたサブストレート、特にフィルム、エンボスフィルム、貼合せフィルムまたはステッカーフィルムに関するものである。本発明はさらに、複写層を備えた紙幣、クレジットカード等の防護のための光学的セキュリティ素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイの技術分野においては、配向層に対する液晶ポリマー（ＬＣＰ）の配向が知られている。そこでは通常、ポリイミド層が機械的ラビング工程によって配向される。その工程の第２ステップで液晶ポリマーが上記配向層に施され、次いでその配向層上で配向される。
【０００３】
さらに特許文献１には、感光性ポリマーにおけるＬＣＰの配向が記載されている。
【０００４】
その場合に、インクジェットプリンタを用いたサブストレートへの印刷によって第１の配向層が施され、上記配向層は、分極された光の照射によって所定の配向方向に配向されることが可能な感光性ポリマーを含む。その層はここでは偏光された光で照射される。次にインクジェットプリンタを用いて液晶材料層が配向層に施され、液晶材料が配向される条件が与えられる。次に液晶層が紫外線によって硬化される。
【０００５】
その場合に、二つの配向層が、互いに重なり合ってサブストレート上に施されることも可能である。その場合に、上記二つの層は、異なる態様に偏光された光でそれぞれ照射され、次いで硬化され、かくして、互いに重なり合って配置された異なる配向を備えた配向層が生じる。配向の異なる二つの領域は、個々の互いに重なり合った感光ポリマー層のための対応する模様化された形態と組み合わされた多層塗りによって得ることができる。
【０００６】
特許文献２においては、液晶ディスプレイのための配向層内に互いに交差する溝を、切断工具を用いて形成することが提案されている。この方法は、その領域内に、一部分の分子の一方向の配向を生じさせ、他の部分の分子の他方向の配向を生じさせる。
【特許文献１】欧州特許第１ ２２７ ３４７号明細書
【特許文献２】国際公開第０１／６０５８９号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、光学的セキュリティ素子および／または装飾的フィルムの製造の改良にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題は、担体層と、複製層と、この複製層に施された液晶材料からなる層とを備え、この液晶材料からなる層に面する上記複製層の表面に、液晶材料の配向のために回折構造がエンボスされ、この回折構造が、エンボス構造の配向方向の異なる少なくとも二つの部分領域を有するサブストレート、特にフィルム、エンボスフィルム、貼合せフィルムまたは貼付けフィルムによって解決される。上記課題はさらに、複製層と、この複製層に施された液晶材料からなる層とを備え、この液晶材料からなる層に面する上記複製層の表面に、液晶材料の配向のための回折構造がエンボスされ、この回折構造が、エンボス構造の配向方向の異なる少なくとも二つの部分領域を有する、紙幣、クレジットカード等を防護するための光学的セキュリティ素子によって解決される。
【０００９】
本発明によれば、液晶を部分的に、かつ高精度をもって種々の配向方向に配列することができ、これにより、偏光子の下でのみ視ることができる、明白かつ容易に検出可能な種々の光学的セキュリティ特徴を生成させることが可能になる。このため、偽造に対する高度の防護を達成することができる。さらに、製造工程が単純化され、迅速化され、コストが低減される。例えば感光性ポリマーを使用する場合には、多くの高価な露光工程を実行し、および／または高価なマスクを用意することが不可避であった。
【００１０】
上記液晶材料としては、モノマー形態またはポリマー形態のものを使用することができる。
【００１１】
本発明の有利な実施の形態は従属請求項に記載されている。
【００１２】
もし上記回折構造が、液晶材料からなる層で覆われ、かつ回折構造の配向方向が連続的に変化している場合には、特に偽造を防止する光学的セキュリティ特徴を得ることができる。このような回折構造を用いて生成されたセキュリティ特徴を、例えば回転偏光方向を有する偏光子を通して視る場合には、セキュリティ素子の直線的に変化する偏光方向によって、例えば運動効果のような明瞭に認識可能な種々のセキュリティ特徴を生成させることができる。
【００１３】
さらに、液晶材料で覆われた互いに隣接する領域が、回折構造に関して異なる配向方向を備えていることが望ましい。
【００１４】
さらに、上記回折構造が、液晶材料の配向のために、液晶材料からなる層によって覆われた第１の領域を備え、また上記回折構造が、例えばホログラムまたはキノフォルムのような光学的回折効果を生じる第２の領域を備えることが可能である。その場合、偏光効果に基づくセキュリティ特徴と、回折効果に基づくセキュリティ特徴とが、一つの同じ層内で互いに隣接して生成される。その場合に、偽造に対する高度の防護性を備えたセキュリティ素子を安価な製造コストをもって製造することが可能になる。それは、単一および同一の工程によって、二つの異なる光学的効果に関する基本を提供する。
【００１５】
その場合に、もし第１の領域で生成された偏光表現と、第２の領域で生成されたホログラフ的表現とが相補的表現を形成する場合には、特に有利である。例えば、ホログラフ的表現が樹を表し、この樹の葉が偏光表現によって形成されるような場合には特に有利である。偏光表現とホログラフ的表現との内容は、一つの表現を他の表現から直ちに視ることができるバリエーションの態様で、内容に関して互いに補い合っている。このことが偽造に対する防護レベルを高めている。
【００１６】
光学的効果を生じさせるための第１の構造と、液晶材料の配向のための第２の構造との重合せによって得られる回折構造を用いることは有利であることがさらに判明している。もし上記第２の構造が上記第１の構造よりも高い空間周波数を有するならば、および／または、上記第１の構造よりも深い溝の深さを有するならば、上記第２の構造の重合せによって液晶分子の適切な配向が可能であることが発見されている。もし上記第２の構造の空間周波数が上記第１の構造の空間周波数よりも少なくとも１０倍高ければ、あるいは上記第２の構造の空間周波数が２５００／ｍｍよりも高ければ、特に良好な配向効果を得ることができる。
【００１７】
上記基本原理を利用すると、マクロ構造、マット構造、ホログラム、またはキノフォルムによって生成される、偏光とは関係のない効果を一方で示し、かつ配向された液晶によって生成される偏光効果を他方で示す非常に多くの新規な光学的に変化する素子を生み出すことが可能である。
【００１８】
等方性マット構造（散乱が好ましい方向を有しない）との組合せにより、複製層と液晶材料との間に存在する可能性のある屈折率差、または液晶の配向欠陥によって生じる陰影効果またはフォギング効果が補償されて、もはや見えなくなる。また、この方法により、さらなる模造防止効果も得られる。感光性ポリマーに基づく露出工程によっては、偏光された光の分散により、十分に欠陥のない配向層の製造が阻止される。
【００１９】
液晶材料からなる層が回折構造の一部のみを模様状に覆うのがさらに望ましい。これにより、さらなるデザインの選択幅が広がる。
【００２０】
上記液晶材料からなる層を覆う保護ラッカー層を設けると有利であることが判明している。
【００２１】
回折構造の溝の深さを変えること、および偏光子の下でのみ視ることができる色彩効果を生じさせる回折構造を用いることはさらに有利である。
【００２２】
本発明の好ましい実施の形態によれば、フィルムはさらなる光学的な効果のある回折構造を有し、またはさらなる効果的な回折構造が、液晶材料からなる層から離れた位置にある複製層の表面にエンボスされている。上記光学的な効果のある回折構造は、光学的回折セキュリティ特徴と、偏光された光の下でのみ認識可能なセキュリティ特徴との組合せを可能にする。もし上記光学的な効果のある回折構造が、配向層として作用する回折構造上に部分的に重ね合わされると、上記複数の効果の重合せを得ることができる。さらに、二つの回折構造が正確に見当を合わせて重ね合わされると、これら二つの構造が内容に関して互いに補足し合うことによって光学的に表現される情報を提供することが可能になる。
【００２３】
偽造に対する防護レベルを高めるさらなる可能な方法は、フィルムがさらに薄膜系および／または部分的金属膜除去のような他のセキュリティ特徴を備えることである。また、セキュリティ素子が反射性または部分反射性セキュリティ素子であることができるように、反射層、特にＨＲＩ層を備える可能性もある。さらに、コレステリック液晶層〈全領域または部分領域〉を反射層として作用させることができる。
【００２４】
光学的回折効果を有する上述の層を持つ液晶材料からなる層と、干渉層、および／または反射層との組合せは、偽造に対する高度の防護性を備えた光学的セキュリティ素子を提供することができ、これらのセキュリティ特徴は、重合せまたは相互補足によって強力に絡み合い、したがって不法操作を困難にする。さらなる利点は、肉眼で認識可能なセキュリティ特徴と、偏光された光の下でのみ認識可能なセキュリティ特徴、したがって肉眼では見えずに機械で認識可能なセキュリティ特徴との組合せの可能性にある。
【００２５】
また、第１の部分素子が複製層と液晶材料からなる層とを備え、第２の部分素子が、液晶材料からなる層によって生成されたセキュリティ特徴を検査するための偏光子を備えた２部分セキュリティ素子の形態を光学的セキュリティ素子が有する可能性もある。その場合に、第２の部分の特徴を用いて第１の部分の特徴を視ることによって、肉眼では認識不可能なセキュリティ特徴をユーザーが検査することが可能になる。
【００２６】
もし双方の部分素子が、それぞれの複製層に施された液晶材料からなる層を備え、この複製層に、液晶材料の配向のためにエンボスされ、かつこの回折構造が、エンボスされた構造に関して異なる配向方向を有する少なくとも二つの領域を備えている場合には、さらなる効果を奏する。二つの部分素子のセキュリティ素子が互いに補足し合うので、第２の部分素子を用いて第１の部分素子を視ることによって、肉眼では認識不可能なセキュリティ特徴をユーザーが検査することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、添付の図面を参照して、いくつかの実施の形態について本発明を説明する。
【００２８】
図１は、担体素子１３と、二つの部分素子１１，１２からなる光学的セキュリティ素子とを備えたセキュリティ文書１を示す。
【００２９】
このセキュリティ文書１は、例えば、紙幣、身分証明カードまたは通行証、切符またはソフトウェア証明書である。担体素子１３は、例えば紙または可撓性プラスチック材料からなる。
【００３０】
部分素子１２は、担体素子１３の窓に取り付けられた、あるいは担体素子１３の透明領域に施された偏光子からなる。担体素子１３を曲げることによって、ユーザーが、部分素子１２を通して部分素子１１を視ることが可能であり、これにより部分素子１１によって生成される偏光効果を視ることができる。
【００３１】
部分素子１２を省略して部分素子１１のみをセキュリティ文書１に施してもよい。
【００３２】
その場合には、セキュリティ文書１を例えばカードとするために、担体素子１３を非可撓性材料で形成することも可能である。その場合には、担体素子１３が通常のプラスチックカードからなり、その表面に例えばカード所持者の名前がエンボスされる。それに伴って、上記プラスチックカードが光学的セキュリティ素子の一部分に透明領域を備えることができ、光学的セキュリティ素子を、透光性を有する光学的セキュリティ素子とすることができる。
【００３３】
図２〜図９を参照すると、図１の部分素子１１としても用いられる本発明による光学的セキュリティ素子を作成し設計するための種々の可能性が記載されている。
【００３４】
図２は、６つの層２１，２２，２３，２４，２５および２６を有するエンボスフィルム２を示す。
【００３５】
層２１は、例えば１２μｍと５０μｍとの間の厚さを有するポリエステルフィルムによって形成された担体フィルムである。層２２，２３，２４，２５および２６はエンボスフィルム２の転写層を形成する。
【００３６】
層２２は、厚さが約０．３μｍ〜１．２μｍであることが好ましい剥離層または保護ラッカー層である。この層は無くてもよい。
【００３７】
層２３は複製層であり、この層にエンボス工具によって回折構造をエンボスすることができる。その場合に、層２３は例えば印刷によって施すことができる透明な熱可塑性材料からなることが好ましい。
【００３８】
その場合に、上記複製ラッカーは例えば下記の組成を有する。すなわち、
成分 重量部
高分子ＰＭＭＡ樹脂                    ２０００
オイル非含有シリコーンアルキド          ３００
非イオン湿潤剤                            ５０
低粘度ニトロセルロース                  ７５０
メチルエチルケトン                  １２０００
トルエン                              ２０００
ジアセトンアルコール                  ２５００。
【００３９】
担体層２１は、例えば厚さ１９μｍのＰＥＴフィルムからなり、この担体層２１にラインラスター凹版印刷シリンダによって上記複製ラッカーが、さらに詳しくは乾燥後の塗膜重量が２，２ｇ／ｍ２になるように施される。乾燥は１００℃〜１２０℃の温度の乾燥トンネル内で行なわれる。
【００４０】
次に、例えばニッケルからなる金型を用いて回折構造２７が約１３０℃の温度で層２３にエンボスがなされる。回折構造２７をエンボスするために金型は約１３０℃の温度に電気加熱されていることが好ましい。金型は、エンボス作業後、層２３から引き揚げる前に再び冷却することができる。回折構造２７が層２３にエンボスされた後、複製ラッカーが架橋またはその他の態様で硬化される。
【００４１】
層２４は、液晶（ＬＣ）材料からなる液体である。層２４は厚さが０．５μｍ〜５μｍであることが好ましい。原理的には、所望の光学特性を備えたあらゆる種類の液晶材料を用いることができる。例えば、スイス国バーゼル所在のバンティコ(Vantico)社のOPALVA O シリーズの液晶材料である。
【００４２】
次に、液晶は配向層として機能する層２３上で多少の加熱によって配向される。次に液晶分子の配向を固定するために、紫外線によって液晶材料が硬化される。
【００４３】
さらに、溶剤含有液晶材料からなる層が印刷によって施されかつ乾燥されて、溶剤の蒸発時に液晶分子が回折構造２７に応じて配向されることも可能である。また、溶剤非含有液晶材料が印刷によって施されかつ配向後架橋によって固定されることも可能である。
【００４４】
層２５は、例えば印刷によって層２４に施される保護ラッカー層である。層２５を省くことも可能である。層２５は、例えば０．５μｍ〜３μｍの厚さを有し、かつ紫外線架橋可能なアクリレートおよび耐磨耗性アクリレートであることが好ましい。
【００４５】
層２６は、例えば熱的に活性化される接着剤からなる接着剤層である。
【００４６】
セキュリティ文書または保護されるべき物品に打出しフィルム２を貼り付けるのには、層２１〜２６で形成された転写層アセンブリの層２６側をセキュリティ文書または保護されるべき物品に貼り付け、次いで加熱しながらセキュリティ文書または保護されるべき物品に圧着する。その場合、転写層アセンブリは接着剤層２６によってセキュリティ文書または保護されるべき物品の対向する表面に接着される。加熱に続いて転写層アセンブリから担体層２１から剥がされる。その場合、ワックス状の剥離層２２を用いれば、転写層アセンブリを担体層２１から剥がすのが容易になる。
【００４７】
上記エンボスフィルム２は、例えば貼合せフィルムのような別の形式のフィルムであってもよい。その場合、層２２は、担体に対して優れた接着性を有する別の層と置換される。
【００４８】
図３は、層３１，３２，３３および３４からなるステッカーフィルム３を示す。
【００４９】
層３１は、例えば、１２μｍ〜１５μｍの厚さを有する透明な、または一部透明な、または不透明なポリエステル材料からなる担体層である。層３２は、回折構造３５がエンボスされた複製層である。層３３は液晶材料からなる層であり、層３４は保護ラッカー層である。この場合、層３２，３３，３４は、図２の層２２，２３，２４と同様にすることができる。層３４を省略することも可能である。
【００５０】
図４は、光学的セキュリティ素子４と、この光学的セキュリティ素子４が施されたサブストレート４７とを示す。このサブストレート４７は、例えば図１に示されている担体素子３のような、防護されるべきセキュリティ文書である。光学的セキュリティ素子４は層４１，４２，４３，４４および４５からなる。層４１は保護ラッカー層である。層４２は回折構造４６がエンボスされている複製層である。層４３は液晶材料であり、層４４は保護ラッカー層であり、層４５は層４４をサブストレート４７に接着する接着剤層である。層４１，４２，４３，４４および４５は、例えば図２の層２２，２３，２４および２５と同様である。
【００５１】
ここで回折構造２７，３５および４６が形成されるさらなる可能性が示されている図５ａを参照する。
【００５２】
図５ａは、複数の領域６１，６２，６３に区分けされることが可能な光学的セキュリティ素子６を示す。
【００５３】
領域６１，６２，６３には、全表面領域に亘って回折構造がエンボスされている。この回折構造は、液晶分子の配向を可能にする例えば複数本の互いに隣接する平行な溝からなる。例えばこれらの溝は、３００〜３０００本／ｍｍの空間周波数と２００〜６００ｎｍの溝深さとを有する。例えば５０ｎｍの範囲の浅い溝も考えられる。特に１０００〜３０００本／ｍｍの範囲の空間周波数を有する溝が良好な配向結果を得ることができる。その場合、これらの溝の長さ方向が回折構造の配向方向を表す。
【００５４】
さらに溝の深さを部分的に変化させることが可能である。液晶材料を施す場合には、例えばドクターブレードを用いることによって、フィルムの異なる領域において液晶材料の層の厚さを変化させることができる。そうすると、偏光子の下でのみ視ることができる色彩効果が生れる。
【００５５】
これらの効果はさらに、深い溝を利用することによっても発生させることができ、これら深い溝には、印刷時に（例えばスクリーンローラを用いて塗布量を変えることによって、および／またはシリンダ式のドクターブレードを用いることによって）液晶材料が領域的に異なる高さをもって満たされる。
【００５６】
色彩の動きおよび模様も、例えば複屈折特性を備えているような適当な担体材料を用いることによって生じさせることができる。その場合、液晶材料の配向方向を特定することによって、液晶と（例えば構造層の角度変化により、あるいは波縞模様により）構造化された担体材料との相互作用によって生じる興味深い色彩の動きを生起させることもできる。
【００５７】
回折構造の配向方向は、領域６１，６２，６３によって異なる。例えば領域６１は水平方向に平行に配列された複数の溝を有し、領域６２は垂直方向に平行に配列された複数の溝を有し、領域６３は垂直方向に対し３０度傾いた複数の平行な溝を有する。したがって、回折構造は、領域６１においては水平に配向され、領域６２においては垂直に配向され、領域６３においては垂直に対して３０度傾いている。
【００５８】
さらに、配向方向が溝に沿って変化する複数の溝によって回折構造が形成されることも可能である。したがって、例えば回折構造の配向方向を領域６１の水平軸または垂直軸に沿って連続的に変化させることが可能である。これにより、例えば運動効果または無彩色階調を生じさせることが可能になる。
【００５９】
さらに、光学的セキュリティ素子６が、肉眼で認識可能な範囲外のサイズを備えていることが好ましいエンボス構造に関して種々の配向方向を有する複数の領域を備えることも可能である。これらの領域は、入射光の偏光方向に応じて多少なりとも視ることができる種々の互いに重なり合った偏光表現の画素を形成する。
【００６０】
さらに、液晶材料の配向のために、そして光学的回折効果を生むために役立つ領域６１および６３における回折構造のために、特にホログラム、キネグラム等を生じさせるために、領域６２のみにおいて回折構造がエンボスされることも可能である。
【００６１】
図５ｂに示されているように、光学的セキュリティ素子６は、複製層６５と、液晶材料層６６と、接着剤層６７とを備えている。回折構造６８は複製層６５にエンボスされている。
【００６２】
複製層６５、液晶材料層６６および接着剤層６７はそれぞれ、例えば図２に示された層２３，２４および２５と同様である。
【００６３】
図５ｂに示されているように、層６６は、複製層６５に部分的に印刷することによって領域６２のみに施されている。領域６１および６３においては、回折構造６８が液晶材料で覆われていないので、これらの領域においては、配向された液晶分子による偏光効果は生じない。したがって、偏光表現は領域６２においてのみ生じる。これに対して、回折構造６８によって生じる光学的回折効果は領域６１および６３において効力を発する。
【００６４】
このような構成により、光学的セキュリティ素子６は、領域６２における偏光表現と、領域６１および６３における二つの両側に並ぶホログラフ的表現とからなる光学的表現を生む。
【００６５】
これらのホログラフ的表現および偏光表現は、内容的に互いに補足し合い、かつ例えば共通の言葉または共通の絵画的表現を形成するのが好ましい。それぞれ選択された表現されるべき共通の画像または共通の言葉に応じて、いかなる表現においても、二つまたはそれ以上の領域６１〜６３を互いに隣接させて配置することができる。例えば、偏光された光中でまたは偏光子を用いることによってのみ視ることが可能な偏光表現によって葉が形成されたホログラフ的樹木を表現することが可能である。
【００６６】
さらに、光学的効果を生む第１の構造と、液晶材料の配向のための第２の構造とが重畳された回折構造を利用することが可能である。その場合、もし上記第２の構造が第１の構造よりも高い空間周波数を有し（粗大構造−細密構造）、および／または第１の構造よりも深い溝深さを有しているならば、第２の構造による液晶分子の配向が可能になることが判明している。
【００６７】
以下、回折構造５１〜５５の概略的表現を示す図６ａ〜６ｅを参照して説明する。
【００６８】
回折構造５１は、例えばゼロオーダー回折構造のような細密構造と、顕微鏡的に細密な光散乱性粗大構造との付加的重合せである。上記顕微鏡的に細密な光散乱性粗大構造は、等方性あるいは異方性の光散乱性マット構造、またはキノフォルム、またはフーリエ変換ホログラムのグループからなる構造である。
【００６９】
さらに、液晶によって生成される偏光効果がマクロ構造によって生成される偏光に依存する光学的効果と重畳されるように、粗大構造として、３００本／ｍｍ未満の空間周波数を有するマクロ構造を用いることも可能である。例えば鋸歯状断面またはマイクロレンズがマクロ構造として使用されることが可能である。
【００７０】
回折構造５２〜５５は、低い周波数の格子構造Ｇ（ｘ，ｙ）と高い周波数のレリーフ構造Ｒ（ｘ，ｙ）とが重畳されたレリーフ係数を有する輪郭高さによって入射可視光を回折させる回折構造をそれぞれ備えている。上記低い周波数の格子構造Ｇ（ｘ，ｙ）は、例えば、正弦波輪郭、方形輪郭、対称または非対称鋸歯状輪郭等の周知の輪郭を有する。上記高い周波数のレリーフ構造Ｒ（ｘ，ｙ）は、少なくとも２５００本/ｍｍが好ましい空間周波数ｆＲを有する。一方、上記低い周波数の格子構造Ｇ（ｘ，ｙ）は、例えば１０００本/ｍｍ未満の空間周波数ｆＧを有する。格子の空間周波数は１００本/ｍｍ〜５００本/ｍｍの値が好ましい。
【００７１】
レリーフ構造Ｒ（ｘ，ｙ）のレリーフ輪郭高さｈＲは、１５０ｎｍ〜２２０ｎｍの範囲内であるが、レリーフ輪郭高さｈＲは、１７０ｎｍ〜２００ｎｍの狭い範囲から選択されるのが好ましい。上記格子構造Ｇ（ｘ，ｙ）の格子輪郭高さｈＧはレリーフ輪郭高さｈＲよりも大きい値が選択される。格子輪郭高さｈＧは、２５０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内の値が好ましい。
【００７２】
上記低い周波数の格子構造Ｇ（ｘ，ｙ）は、格子空間周波数ｆＧに従って入射光を複数の回折次数に回折させて、光学的回折効果を発生させる。高い周波数のレリーフ構造は、液晶材料を配向させる。
【００７３】
図６ｂに示された回折構造Ｂ（ｘ）は、正弦波状格子構造Ｇ（ｘ）に正弦波状レリーフ構造Ｒ（ｘ）を足し算的に重ね合わせた結果であり、すなわち、Ｂ（ｘ）＝Ｇ（ｘ）＋Ｒ（ｘ）である。格子構造Ｇ（ｘ）の格子ベクトルとレリーフ構造Ｒ（ｘ）のレリーフベクトルとは、ほぼ平行に配向されている。
【００７４】
図６ｃは、格子ベクトルとレリーフベクトルとがｘ，ｙ座標面において互いに直交している回折構造Ｂ（ｘ）を示す。例えば、正弦波状格子構造Ｇ（ｘ）はｘ軸のみの関数であり、正弦波状レリーフ構造Ｒ（ｙ）はｙ軸のみに依存する。格子構造Ｇ（ｘ）にレリーフ構造Ｒ（ｙ）を足し算的に重ね合わせると、双方の座標軸ｘ，ｙに依存する回折構造Ｂ（ｘ，ｙ）、すなわち、Ｂ（ｘ，ｙ）＝Ｇ（ｘ）＋Ｒ（ｙ）を得る。図面を見やすくするだけの理由で、図６ｃにおいては、一つのレリーフ構造Ｒ（ｙ）の背後にある谷間が濃度の異なるドットパターンで示されている。
【００７５】
図６ｄにおける回折構造Ｂ（ｘ）は、掛け算的重合せＢ（ｘ）＝Ｇ（ｘ）｛Ｒ（ｘ）＋Ｃ｝である。格子構造Ｇ（ｘ）は、関数値［０，ｈＧ］、周期４０００ｎｍ、輪郭高さｈＧ＝３２０ｎｍの矩形関数である。レリーフ構造Ｒ（ｘ）＝０．５ｈＲsin（ｘ）は、周期２５０ｎｍ、輪郭高さｈＲ＝２００ｎｍの正弦関数である。ＣはＣ＝ｈＧ−ｈＲである定数を表す。回折構造５４は、矩形構造の山の表面上においてレリーフ構造Ｒ（ｘ）で変調されたものであり、矩形構造の谷底上の回折構造５４は平坦である。
【００７６】
図６ｅにおいては、矩形状の格子構造Ｇ（ｘ）にレリーフ構造Ｒ（ｙ）が掛け算的に重ね合わされて、回折構造Ｂ（ｘ，ｙ）を生成させている。格子構造Ｇ（ｘ）およびレリーフ構造Ｒ（ｙ）は、レリーフベクトルがＹ軸方向である点を除いては、回折構造５４の場合と同様のパラメータを有する。
【００７７】
これに加えて、フィルム２，３および光学的セキュリティ素子４，６が、さらに光学的に効果のある回折構造をエンボスされたさらなる層を備えていることも可能である。このさらなる層は、干渉によってカラーシフトを生じさせるための薄膜層システムを形成する、および／または反射特性を有する金属からなるものとなし得る。これらの層に関する部分的構成によってさらに有利な効果が生まれる。
【００７８】
この種のさらなる層をフィルム２，３および光学的セキュリティ素子４，６内に設けることが可能な方法について、図７〜図９を参照して以下に説明する。
【００７９】
図７は、担体層７１と、層７２，７３，７４および７５からなる転写層アセンブリとからなるエンボスフィルム７を示す。層７２は保護ラッカー層である。層７３は、回折構造７６１，７６２および７６３がエンボスされた複製層である。層７４は反射層、層７５は接着剤層である。
【００８０】
エンボスフィルム７は、この構造を異にするエンボスフィルムの領域７７１〜７７４を有する。
【００８１】
層７２，７３，７４および７５はそれぞれ、層２１，２２，２３および２６と同様である。層７４は、薄い、真空蒸着された金属層または高屈折率（ＨＲＩ）層である。上記金属層のための材料は、クロム、アルミニウム、銅、鉄、ニッケル、銀または金またはこれらの金属の合金である。
【００８２】
その場合に、反射層７４は一部のみに、および模様を描いて形成されていてもよく、これによって、光学的セキュリティ素子が分的に反射性または透過性を備えることになる。
【００８３】
回折構造７６１および７６２は、エンボスフィルム７の領域７７１および７７４にそれぞれエンボスされている。回折構造７６３は、エンボスフィルム７の領域７７２，７７３，７７４において複製層７３にエンボスされている。一方の回折構造７６１および７６２と他方の回折構造７６３とは、対向する両側から複製層７３にエンボスされ、回折構造７６２と７６３は、領域７７４において重なり合った関係にある。層７４は、複製層７３上に部分的にのみ配置されているので、回折構造７６３は、領域７７４および７７２においてのみ、液晶材料の層で覆われている。
【００８４】
したがって、領域７７１〜７７４における種々の光学的効果は下記のようになる、すなわち、
領域７７１において回折構造７６１によって生成される回折効果は、この領域に例えば反射性ホログラフ的表現を生じさせる。隣接する関係にある領域７７２，７７３においては、例えば図６に示された実施の形態のように、回折構造７６３によって、ともに反射性の偏光表現およびホログラフ的表現が生成される。領域７７４においては、回折構造７６２によって生成される光学的回折効果は、層７４によって生成される偏光効果に重ね合わされるので、入射光の偏光方向の変化に伴って例えばホログラフ的表現が変化する。
【００８５】
図８は、６層８１，８２，８３，８４，８５および８６からなるステッカーフィルム８を示す。層８１は担体層である。層８２および８５は、回折構造がそれぞれエンボスされた複製層である。層８３は液晶材料からなる層である。層８４および８６は接着剤層である。
【００８６】
層８１，８２，８５と８３，および８４と８６はそれぞれ、例えば図３の層３１，３２，３３および３４と同様である。
【００８７】
ステッカーフィルム８は、図３におけるフィルム３と同様に作成される。次いで、そのように作成されたフィルム体上に、回折構造を備えた複製層および接着剤層８６が、例えば貼付けフィルムを用いて貼りつけられる。
【００８８】
図８における回折構造８７および８８の位置決めと同時に、回折構造８７および８８を、図７に示されているような回折構造７６３，７６１および７６２のように位置決めし、かつ部分的に形成された層８３と組み合わせることができる。そうすれば、図８に示された層構造を用いて、図７に示された層構造の場合と同様の効果を得ることができる。
【００８９】
さらに、回折構造８７が光学的回折効果のみを有するように、層８３が層８５の下側に配置されることも可能である。
【００９０】
図９は、５層９１，９２，９３，９４および９５からなる光学的セキュリティ素子９を示す。層９１は、回折構造９６がエンボスされた複製層である。層９２は液晶材料からなる層である。層９４は反射層である。層９３および９２は、干渉により視角に応じてカラーシフトを生じる薄膜層システムを形成する。層９５は接着剤層である。
【００９１】
層９１，９２および９５は、図２に示された層２３，２４および２６と同様である。
【００９２】
この薄膜層システムは、吸収層（３０〜６０％の透過率を有することが好ましい）と、色彩変化を生じさせる層（λ／４またはλ／２層）としての透明なスペーサ層と、光学的分離層（透光性素子の形成）または反射性層（反射性素子の形成）とからなる。その場合、上記スペーサ層の厚さは、反射性層を提供する場合にはλ／４の条件が満足され、透光性層を提供する場合にはλ／２の条件が満足され、ここでλは、肉眼で視ることができる範囲内であることが好ましい。
【００９３】
吸収層は、例えば下記の材料、すなわち、クロム、ニッケル、パラディウム、チタン、コバルト、鉄、タングステン、酸化鉄または炭素のうちの一つ、または下記の材料の合金の一つで形成することができる。
【００９４】
光学的分離層は、酸化物、硫化物またはカルコゲナイドのような特殊な材料とすることができる。材料に選択に関して重大なことは、屈折率においてスペーサ層と差があることである。この差は、０．２よりも小さくないことが好ましい。したがって、スペーサ層に用いられる材料に応じて、高屈折率（ＨＲＩ）材料または低屈折率（ＬＲＩ）材料が用い
られる。
【００９５】
さらに、高屈折率層と低屈折率層との連続から、視角に応じて干渉によってカラーシフトを生じる薄膜層列を作成することも可能である。このような層構造が含まれている場合、吸着層の使用を省略することが可能である。このような薄膜層列の高屈折率層および低屈折率層は、上述の条件に適合する光学的効果を有するスペーサ層をそれぞれ形成する。選択される層の数が増加すればするほど、色彩変化効果を有する波長をシャープに生じさせる。このような薄膜層列に関しては、２〜１０層（偶数変化）または３〜９層（奇数変化）からなる場合に特に有利である。
【００９６】
このような薄膜層列の通常の層の例、および原則としてこのような薄膜層列に使用可能な材料の例は、国際公開第０１／０３９４５号パンフレットの第５頁第３０行から第８頁第５行に記載されている。
【００９７】
回折構造９６の領域においては、薄膜層システム９３によって生成される光学的干渉効果は、層９２によって生成される偏光効果に重ね合わされる。視角に応じた、かつ薄膜層システム９３によって生成される色彩変化効果は、光学的セキュリティ素子９の一部領域に関してのみ例えば入射光の偏光方向に応じて発生する。さらに、回折構造９６および層９２は、図５ｂに示された回折構造６８および層６６と同様にすることができ、したがって、回折的効果、光学的回折効果および偏光効果を組み合わせた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明による光学的セキュリティ素子を備えたセキュリティ文書の概略図である。
【図２】本発明によるエンボスフィルムの断面図である。
【図３】本発明による貼付けフィルムの断面図である。
【図４】有価文書に施された本発明による光学的セキュリティ素子の概略的断面図である。
【図５ａ】本発明による光学的セキュリティ素子の平面図である。
【図５ｂ】図５aの光学的セキュリティ素子の断面図である。
【図６ａ】液晶分子の配向のための回折構造の概略図である。
【図６ｂ】液晶分子の配向のための回折構造の概略図である。
【図６ｃ】液晶分子の配向のための回折構造の概略図である。
【図６ｄ】液晶分子の配向のための回折構造の概略図である。
【図６ｅ】液晶分子の配向のための回折構造の概略図である。
【図７】本発明によるフィルムの第１の実施の形態の断面図である。
【図８】本発明によるフィルムの第２の実施の形態の断面図である。
【図９】本発明によるフィルムの第３の実施の形態の断面図である。
【符号の説明】
【００９９】
１    セキュリティ文書
２，７    エンボスフィルム
３，８    ステッカーフィルム
４，６    光学的セキュリティエレメント
１１，１２    部分素子
２１，３１    担体層
２３，３２，４２    複製層
２４，２７，３３，４３，６６    液晶材料からなる層
２７，３５，４６，５１〜５５    回折構造
【図１】
0004768600.tif 000002
【図２】
0004768600.tif 000003
【図３】
0004768600.tif 000004
【図４】
0004768600.tif 000005
【図５ａ】
0004768600.tif 000006
【図５ｂ】
0004768600.tif 000007
【図６ａ】
0004768600.tif 000008
【図６ｂ】
0004768600.tif 000009
【図６ｃ】
0004768600.tif 000010
【図６ｄ】
0004768600.tif 000011
【図６ｅ】
0004768600.tif 000012
【図７】
0004768600.tif 000013
【図８】
0004768600.tif 000014
【図９】
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