ПЛЕНКА С ПОЛИМЕРНЫМ СЛОЕМ
FILM WITH POLYMER LAYER

Изобретение относится к пленке, в частности фольге для тиснения, ламинированной пленке или пленке для наклеек, которая содержит по меньшей мере один оптически анизотропный слой из по меньшей мере частично ориентированного жидкокристаллического материала.
В документе EP 1227347 описано ориентирование жидкокристаллических полимеров (Liquid-Crystal-Polymers = LCP) на фотополимерном слое и создании таким путем степени защиты, распознаваемой с помощью поляризатора.
На подложку с помощью струйного принтера наносят первый ориентированный слой, состоящий из фотополимера, который посредством облучения поляризованным светом можно настроить на определенное направление ориентации. Затем этот слой освещают поляризованным светом. Затем с помощью струйного принтера на ориентированный слой наносят слой жидкокристаллического материала и создают условия, при которых жидкокристаллический материал ориентируется. Наконец, жидкокристаллический слой отверждают УФ-облучением. Таким образом, в зоне, где печатью нанесен ориентированный слой фотополимера и слой жидких кристаллов, создается анизотропный полимерный слой из ориентированного жидкокристаллического материала, из-за чего свет, падающий в эту зону, линейно поляризуется.
Кроме того, в документе EP 1227347 описывается, что на подложку друг на друга могут быть нанесены два ориентированных слоя. При этом оба слоя облучают соответственно различным поляризованным светом и затем закрепляют, так что получаются ориентированные слои с разной ориентацией, которые расположены друг на друге. Благодаря этому многослойному покрытию в комбинации с соответствующим выполнением в виде рисунка отдельных, расположенных друг над другом фотополимерных слоев имеется возможность создать зоны с разной ориентацией и тем самым зоны, в которых свет линейно поляризован в разных направлениях.
Далее в документе WO 01/55960 описано, что в элементе защиты предусмотрен слой из жидкокристаллического материала, который в разных зонах ориентирован в разных направлениях. Здесь также ориентация молекул жидких кристаллов осуществляется с помощью фотополимерного слоя, который освещается линейно поляризованным светом и в дальнейшем служит для ориентации молекул жидких кристаллов перед их сшивкой. При этом зоны с разной ориентацией молекул жидких кристаллов расположены так, чтобы в этих зонах был закодирован объект, который раскодируется с помощью специального соответствующего поляризатора, у которого также имеется соответствующий, настроенный на элемент защиты, по-разному ориентированный в разных зонах жидкокристаллический слой. Таким путем в один оптический элемент защиты можно поместить две разные единицы графической информации: при разглядывании элемента защиты через "нормальный" поляризатор проявляется первое скрытое изображение. При рассматривании элемента защиты через вышеописанный, настроенный на элемент защиты поляризатор с различно ориентированным в разных зонах жидкокристаллическим слоем, называемый далее "ключом", будет декодирован и тем самым станет видимым второй рисунок. Недостатком этого способа является то, что элемент защиты и "ключ" (анализатор) должны быть точно настроены друг на друга, и дополнительная защитная информация может быть извлечена только при наличии соответствующего "ключа". Тем самым получение подходящего "ключа" сопряжено с высокими затратами, сопоставимыми с затратами на изготовление собственно элемента защиты.
Таким образом, в основе изобретения стоит задача указать упрощенный и более экономичный способ для оптического элемента защиты на основе ориентированных жидкокристаллических слоев, который объединяет в себе две разные скрытые единицы графической информации, которые могут быть избирательно прочитаны по отдельности с помощью имеющегося в продаже недорогого средства анализа.
Эта задача решена посредством пленки, в частности фольги для тиснения, ламинированной пленки или пленки для наклеек, которая содержит по меньшей мере один анизотропный слой из по меньшей мере частично ориентированного полимерного материала, предпочтительно жидкокристаллического полимера. При этом анизотропный слой или анизотропные слои из по меньшей мере частично ориентированного полимерного материала образуют зоны, которые реагируют на различные состояния поляризации падающего света и в зависимости от этого содержат различные единицы графической информации.
При этом первая скрытая степень защиты может стать видимой при рассматривании через первый поляризатор, например линейный поляризатор, а вторая степень защиты - при рассматривании через второй, реагирующий на другое состояние поляризации, поляризатор, например круговой поляризатор.
Тем самым благодаря изобретению можно в одной степени защиты и за один рабочий этап ввести наложением две или более единицы графической информации, которые могут стать избирательно видимыми с помощью простого вспомогательного средства, а именно одного поляризатора, реагирующего на линейно поляризованный свет, и одного поляризатора, реагирующего на циркулярно-поляризованный свет. Необходимые для этого поляризаторы как инструменты анализа имеются в продаже и могут применяться без дополнительной модификации. Получаемые с помощью изобретения степени защиты обладают благодаря комбинации разных зон, реагирующих на разные состояния поляризации, высокой сложностью, и их трудно скопировать. Попытка скопировать один из элементов защиты повлияет соответственно на другой элемент защиты, так что подделка или копирование степеней защиты, обеспечиваемых пленкой согласно изобретению, чрезвычайно затруднительна. Тем самым пленка предлагает высокую степень защиты, связанную с уже названным преимуществом, что для расшифровки скрытых степеней защиты могут применяться простые, экономичные и широко распространенные вспомогательные средства.
Предпочтительные варианты осуществления изобретения указаны в зависимых пунктах.
Особо высокая степень защиты от подделок достигается, когда отдельный анизотропный полимерный слой имеет как первую зону с линейно поляризующими или вращающими направление поляризации свойствами, а также вторую зону с циркулярно-поляризующими свойствами. При этом предпочтительно первая зона и вторая зона анизотропного полимерного слоя расположены непосредственно рядом друг с другом. Таким путем манипулирование или подделка степени защиты чрезвычайно затрудняются, так как каждая попытка изменить одну степень защиты вызывает одновременно изменение другой степени защиты. Кроме того, копирование подобного анизотропного полимерного слоя связано с очень высокими затратами.
Согласно одному предпочтительному примеру осуществления изобретения пленка содержит по меньшей мере один репликационный слой, на который нанесен анизотропный полимерный слой из жидкокристаллического материала. При этом дифракционная структура служит для ориентации анизотропного полимерного материала. С помощью подобной технологии можно, во-первых, особенно точно ориентировать анизотропный полимерный слой из жидкокристаллического материала путем экономически выгодного процесса изготовления. Далее этим обеспечивается особенно эффективная возможность сделать уже описанный выше анизотропный полимерный слой, который имеет как первую зону с линейно поляризующими или вращающими направление поляризации свойствами, так и вторую зону с циркулярно-поляризующими свойствами.
Дифракционная структура выбрана так, чтобы структурные параметры дифракционной структуры, в частности средняя глубина структуры, различались в зонах, соответствующим зонам с линейно поляризующими или вращающими направление поляризации свойствами или зонам с циркулярно-поляризующими свойствами примыкающего анизотропного полимерного слоя.
Путем выбора структурных параметров дифракционной структуры можно не только регулировать ориентацию нанесенного на репликационный слой анизотропного полимерного слоя из жидкокристаллического материала, но и установить, обладает ли анизотропный полимерный слой линейно поляризующими или вращающими направление поляризации свойствами или циркулярно-поляризующими свойствами. При этом ориентация анизотропного полимерного слоя определяется, по существу, путем угловой ориентации дифракционной структуры. Форма структуры, пространственная частота и прежде всего средняя глубина структуры определяют поляризационные свойства лежащего над ней анизотропного полимерного слоя из жидкокристаллического материала. Выбор этих параметров позволяет устроить так, чтобы лежащий сверху анизотропный полимерный слой из жидкокристаллического материала обладал линейно поляризующими или вращающими направление поляризации свойствами, с одной стороны, или циркулярно-поляризующими свойствами, с другой стороны. Выбор подходящей дифракционной структуры позволяет для каждой зоны лежащего сверху анизотропного полимерного слоя точно установить, в каком направлении ориентированы жидкие кристаллы и какими локальными поляризационными свойствами они обладают, т.е. имеют ли жидкие кристаллы линейно поляризующие или вращающие направление поляризации свойства или циркулярно-поляризующие свойства.
Подобного эффекта очень трудно достичь посредством ориентации жидкокристаллического материала на фотополимерном слое, ориентированном посредством облучения поляризованным светом или посредством ориентации жидкокристаллического материала на ориентированном слое с микроцарапинами, так как целевое регулирование толщины анизотропного полимерного слоя на ориентированном слое возможно только через соответствующий способ нанесения. Необходимые для этого аппаратурные затраты гарантируют очень высокую степень защиты от подделок.
Дифракционная структура образована предпочтительно наложением первой и второй структуры. Первая структура при этом служит для ориентации жидкокристаллического материала. Вторая структура служит для установки линейно поляризующих или вращающих направление поляризации свойств или циркулярно-поляризующих свойств анизотропного полимерного слоя, примыкающего к репликационному слою. Благодаря этому методу вышеописанный анизотропный полимерный слой можно получить простым, экономически выгодным и очень точным способом. В качестве первой структуры используется, например, линейная решетка с пространственной частотой от 1500 линий/мм до 3500 линий/мм и глубиной от 50 нм до 500 нм. В качестве второй структуры применяется, например, изотропная матовая структура с глубиной от 200 нм до 800 нм и длиной поперечной корреляции несколько микрон.
Предпочтительно применяется комбинированная решетка, которая состоит из изотропной матовой структуры и линейной решетки с большим числом линий. При этом в качестве линейной решетки может использоваться, например синусоидальная решетка. Матовая структура при этом предпочтительно имеет глубину от 50 нм до 2000 нм, а также длину корреляции в микронной области.
При такой комбинированной решетке из изотропной матовой структуры и линейной решетки с большим числом линий решетка, здесь относительно плоская, высокочастотная, например, синусоидальная решетка (типичная глубина решетки, например, 140 нм), принимает на себя функцию пространственно ориентировать молекулы жидких кристаллов. При этом относительно высокое число линий синусоидальной решетки (например, 2860 линий/мм) не является строго необходимым, хотя очень выгодным. В сравнении с этим относительно глубокая изотропная матовая структура комбинированной решетки (например, типично 600 нм), напротив, приводит к относительно большой локальной толщине жидкокристаллического слоя, так как микроскопические структуры заполнены жидкокристаллическим материалом. Сам по себе этот эффект толщины слоя является изотропным, т.е. он не имеет никакой выделенной пространственной ориентации. Предпочтительное пространственное направление вызывается исключительно высокочастотной плоской линейной решеткой. Зона, которая содержит только относительно плоскую, высокочастотную синусоидальную решетку (например, типично 140 нм), может тем самым поляризовать падающий свет только линейно, тогда как комбинированная решетка из плоской синусоидальной решетки и глубокой матовой структуры вызывает комбинированный эффект выравнивания и толщины слоя, который в результате приводит к циркулярно-поляризованной оптической функции.
Удалось установить, что при применении подобной структуры можно получить особенно точную установку угловой ориентации и поляризационных свойств анизотропного полимерного слоя, граничащего с репликационным слоем.
Альтернативно возможно также, чтобы пленка имела два или более анизотропных полимерных слоя из по меньшей мере частично ориентированного жидкокристаллического материала, причем один из анизотропных полимерных слоев содержит зоны с линейно поляризующими или вращающими направление поляризации свойствами, а второй анизотропный полимерный слой содержит зоны с циркулярно-поляризующими свойствами. Особые требования возникают из-за того, что оба слоя должны быть нанесены друг на друга с очень высокой точностью подгонки, чтобы получить преимущества вышеописанного анизотропного полимерного слоя с первой и второй зонами.
Согласно одному предпочтительному примеру осуществления изобретения анизотропный полимерный слой имеет множество зон изображения, которые имеют размер менее 40 мкм (т.е. заметно меньше, чем разрешающая способность человеческого глаза), причем в каждой зоне изображения находится по меньшей мере одна из первых зон с линейно поляризующими или вращающими направление поляризации свойствами и по меньшей мере одна из вторых зон с циркулярно-поляризующими свойствами. Тем самым возможно, чтобы наблюдатель в одной и той же области рассматривания мог увидеть совершенно разные сложные степени защиты при рассматривании через первый или второй поляризатор соответственно. При этом не существует больше никакой зависимости между конфигурацией и формой поляризаторов, использующихся как средство анализа, и элементом защиты, как это имеет место при закодированных степенях защиты.
Особенно впечатляющие и трудно подделываемые степени защиты можно создать тем, что первая степень защиты включает объект, которому соответствует первая зона с меняющейся угловой ориентацией для создания полутонового изображения. Кроме того, вторая степень защиты также может включать объект, которому соответствует вторая зона с меняющейся угловой ориентацией для создания полутонового изображения, причем первое полутоновое изображение видимо при применении первого поляризатора, а второе полутоновое изображение - при применении второго поляризатора.
Кроме того, возможно, чтобы степень защиты включала две или более зоны, на части которых нанесены различные оптически анизотропные полимеры с различным направлением вращения. Таким путем описанные здесь выше зоны с введенной дифракционной структурой, которые могут стать избирательно видимыми с помощью линейного или кругового поляризатора, могут быть улучшены с точки зрения защиты от подделок с помощью целенаправленного использования левовращающих или правовращающих жидкокристаллических материалов, так как наряду с визуализацией первого скрытого рисунка через линейный поляризатор, рассматривание через лево- или правовращающий круговой поляризатор приводит к различным другим скрытым изображениям.
Так, наблюдателю в зависимости от типа применяемого поляризатора (поляризатор для линейно поляризованного света, поляризатор для право или лево циркулярно-поляризованного света), и в зависимости от угла между поляризатором и пленкой видны разные объекты.
Чтобы еще больше повысить защиту от подделок, кроме первой или второй зон можно, кроме того, для зашифровки установить третью степень защиты или четвертую степень защиты, которые становятся видимыми при рассматривании через соответствующий третий или четвертый поляризатор, снабженный соответствующей декодирующей поляризационной характеристикой. Однако особенно выгодно, если в первой и второй зоне для кодирования расположить пятую степень защиты, которая видима при рассматривании через пятый поляризатор, снабженный соответствующей декодирующей поляризационной характеристикой и имеющий зоны для декодирования линейно поляризованного света и зоны для декодирования циркулярно-поляризованного света.
Далее для повышения защиты от подделок можно ввести в пленку следующий слой с оптически активной дифракционной структурой, которая, например, создает голограмму или степень защиты кинеграммы. Кроме того, повышения защиты от подделок можно достичь путем введения тонкопленочной системы в пленку, которая создает изменение оттенка посредством интерференции. Если пленка будет выполнена как отражательный элемент с отражающим слоем, в частности металлическим слоем или слоем с изображением высокого разрешения, то путем формирования части отражающего слоя можно создать следующую оптически распознаваемую степень защиты.
Здесь особенно выгодно, если отражающий слой первого слоя образован из холестерического жидкокристаллического материала, который в качестве следующей оптически распознаваемой степени защиты создает эффект изменения оттенка, зависящий от угла зрения. Это можно осуществить по выбору в комбинации с дополнительным полупрозрачным слоем, в частности тонким алюминиевым слоем, который лежит между первым слоем на анизотропном, несущем рисунок полимере и холестерическим слоем из жидкокристаллического материала.
Пленка применяется предпочтительно как оптический элемент защиты для защиты банкнот, кредитных карт, удостоверений личности и для защиты товаров. Кроме того, особенно выгодно, чтобы скрытые оптические степени защиты, сделанные из пленки согласно изобретению, были выполнены как считываемые машиной оптические степени защиты, в которых закодирована считаемая машиной информация, как например, одномерные или двумерные штрих-коды.
Далее изобретение поясняется на нескольких примерах осуществления с помощью прилагаемых чертежей.
Фиг.1 показывает пример схематического вида изображений, которые становятся видны наблюдателю при рассматривании пленки согласно изобретению через различные поляризаторы.
На фиг.2 показан вид в разрезе участка имеющего защиту документа с пленкой согласно фиг.1 и двумя разными поляризаторами.
На фиг.3 показан вид в разрезе детали пленки с фиг.1.
На фиг.4a и фиг.4b показано схематическое изображение различных дифракционных структур.
На фиг.5 показано схематическое изображение части анизотропного полимерного слоя пленки с фиг.1.
На фиг.6 показан в разрезе имеющий защиту документ с пленкой согласно изобретению, а также поляризатор для другого примера осуществления изобретения.
На фиг.7 показан в разрезе имеющий защиту документ с пленкой согласно изобретению для другого примера осуществления изобретения.
На фиг.8 показано сечение пленки согласно изобретению для другого примера осуществления изобретения.
На фиг.1 показаны различные изображения 11, 12, 13, 14 и 15, которые становятся видны наблюдателю при рассматривании показанного на фиг. 2 имеющего защиту документа: при рассматривании без поляризатора, при рассматривании через линейный поляризатор и при рассматривании через круговой поляризатор. Изображение 11 видно наблюдателю при рассматривании без поляризатора. Изображения 12 и 13 видны наблюдателю при рассматривании через линейный поляризатор, причем линейный поляризатор в случае изображения 13 повернут относительно изображения 12 на 45°. Изображения 14 и 15 становятся видны наблюдателю при рассматривании через круговой поляризатор, причем круговой поляризатор в случае изображения 15 повернут относительно изображения 14 на 90°. Таким образом, как показано на фиг.1, наблюдатель при применении линейного поляризатора видит первую степень защиты 21, а именно надпись "VALID", а при рассматривании через круговой поляризатор видит вторую степень защиты 22, а именно изображение Клары Шуман.
Точная структура имеющего защиту документа, который проявляет эффект, поясненный с помощью фиг.1, будет далее обсуждаться с помощью фиг.2, 3 и 5.
На фиг.2 показана схематическая структура имеющего защиту документа 0 и два поляризатора, а именно линейный поляризатор 61 и круговой поляризатор 62.
Под имеющим защиту документом 0 имеется в виду, например, банкнота, удостоверение, билет или сертификат на программное обеспечение. Имеющий защиту документ 0 состоит из несущего элемента 1 и нанесенной на несущий элемент (или введенной в несущий элемент) пленки 3. Здесь несущий элемент 1 состоит, например, из бумаги или пластмассы. Пленка 3 нанесена на носитель предпочтительно в форме защитных полосок или как защитная мозаика, или как защитные нити. Несущий элемент 1 может дополнительно содержать другие степени защиты. Несущий элемент 1 может, например, иметь цветную печать и/или тиснения, например имя владельца карты.
Пленка 3 предпочтительно нанесена на несущий элемент 1 как приемный слой для пленки для переноса изображения, в частности фольги горячего тиснения. При этом пленка 3 имеет слой 31 защитного лака, репликационный слой 33, анизотропный полимерный слой 32, отражающий слой 34 и слой клея 35.
Слой 31 защитного лака предпочтительно имеет толщину примерно от 0,3 до 1,2 мкм. Слой 33 является репликационным слоем, в котором с помощью инструмента для тиснения можно выгравировать дифракционную структуру. При этом репликационный слой 33 состоит предпочтительно из прозрачного термопластичного синтетического материала, который может быть нанесен, например, способом печати.
Лак для репликации имеет при этом, например, следующий состав.
<b>Компонент</b>
<b>Весовые части</b>
высокомолекулярная ПММА-смола
2000
силиконовая алкидная смола
300
неионный смачиватель
50
низковязкая нитроцеллюлоза
750
метилэтилкетон
12000
толуол
2000
диацетоновый спирт
2500
2
Таким образом, репликационный слой 33 наносится, например, с помощью формного цилиндра глубокой печати с линейным растром с плотностью нанесения 2,2 г/м (после высыхания) и сушится в сушильной секции при температуре от 100 до 120°C. После этого в репликационный слой 33 под углом примерно 130°C с помощью, например, состоящей из никеля матрицы вдавливается дифракционная структура. При тиснении дифракционной структуры матрица предпочтительно нагревается электричеством. Перед отведением матрицы от репликационного слоя 33 после тиснения матрица снова может быть охлаждена. После впечатывания дифракционной структуры репликационный лак отверждается путем сшивки или другим путем.
Затем на репликационный слой 33 наносят слой из оптически анизотропного полимерного материала, предпочтительно жидкокристаллического материала (ЖК = жидкий кристалл). В принципе, для слоя 32 применимы все указанные в приведенных выше публикациях жидкокристаллические материалы. Предпочтительно используется нематический жидкокристаллический материал ряда OPALVA фирмы Vantico AG, Basel, CH. Этот жидкокристаллический материал наносят на репликационный слой 33, на всю поверхность или на часть ее, предпочтительно способом печати, предпочтительно с плотностью нанесения, которая для плоской поверхности дала бы толщину слоя от 0,5 мкм до 5 мкм. При этом на образованную локально после нанесения жидкокристаллического материала эффективную толщину анизотропного полимерного слоя 32 будет влиять дифракционная структура, тисненная на репликационном слое 33.
Затем жидкие кристаллы анизотропного полимерного слоя 32 при необходимости выстраивают при подводе тепла. Затем проводится УФ-отверждение или термически индуцированная радикальная сшивка жидкокристаллического материала для фиксирования ориентации молекул жидкого кристалла.
Кроме того, можно подвергнуть напечатанный слой из содержащего растворитель жидкокристаллического материала процессу сушки, и молекулы жидкого кристалла при испарении растворителя ориентируются в соответствии с дифракционной структурой. Можно также нанести жидкокристаллический материал, не содержащий растворителя, способом печати, после чего ориентацию фиксируют сшивкой.
На анизотропный полимерный слой 32 может быть способом печати нанесен следующий факультативный слой защитного лака. Этот слой защитного лака имеет, например, толщину от 0,5 мкм до 3 мкм и состоит предпочтительно из сшивающихся под действием УФ-облучения акрилатов или износостойких термопластичных акрилатов.
Затем наносят отражающий слой 34. Под отражающим слоем 34 имеется в виду предпочтительно тонкий напыленный слой металла или HRI-слой (HRI = High Refraction Index - высокий показатель преломления). В качестве материала для металлического слоя подходят в основном хром, алюминий, медь, железо, никель, серебро или золото, или сплавы этих материалов.
Затем наносят слой клея 35, под которым предпочтительно имеется в виду термически активируемый клей.
В зависимости от различных структурных параметров дифракционной структуры, введенной в примыкающий репликационный слой 33, анизотропный полимерный слой 32 имеет различные поляризационные свойства. Так, на фиг.2 для примера показано несколько находящихся рядом друг с другом зон с 41 по 51, в которых анизотропный полимерный слой 32 обладает разными поляризационными свойствами. В первых зонах 41, 43, 45, 48 и 50 анизотропный полимерный слой 32 имеет, в зависимости от использованного для анизотропного полимерного слоя 32 жидкокристаллического материала, линейно поляризующие или вращающие направление поляризации свойства. Во вторых зонах 42, 44, 46, 47, 49 и 51 анизотропный полимерный слой 32 имеет в основном циркулярно-поляризующие свойства. При этом к циркулярно-поляризующим свойствам относится любой сдвиг фазового положения вектора поля в направлении X и Y, для которого не соблюдаются условия фазового положения линейного поляризованного света (разность фаз = mπ, m = целое число).
Как видно из фиг.2, угловая ориентация молекул жидкого кристалла в линейно поляризующих зонах 41 и 45, с одной стороны, и 43, 48 и 50, с другой стороны, различается. Кроме того, анизотропный полимерный слой 32, имеет, например, в зонах 42, 47 и 49 правовращающие циркулярно-поляризующие свойства, а в зонах 44, 46 и 51 - левовращающие циркулярно-поляризующие свойства. Направление вращения циркулярно-поляризованного света при этом определяется использующимся в каждой зоне жидкокристаллическим материалом, который, например, нанесен на части способом печати.
На фиг.3 показан пример схематической структуры пленки для переноса изображения, которая может применяться для получения имеющего защиту документа 0. Фиг.3 показывает несущую фольгу 39 и приемный слой, который состоит из слоя защитного лака 31, репликационного слоя 33, анизотропного полимерного слоя 32, отражающего слоя 34 и слоя клея 35. Несущая фольга 39 имеет толщину, например, примерно от 12 мкм до 50 мкм и образована предпочтительно из полиэфирной пленки.
Между несущей фольгой 39 и слоем защитного лака 31 предпочтительно расположен не показанный здесь удаляемый слой.
Как показано на фиг.3, в репликационном слое 33 вытиснена дифракционная структура 36. Здесь структурный параметр дифракционной структуры, как видно из фиг.3, отличается в зонах, которые отвечают первым зонам, линейно поляризующими или вращающими направление поляризации падающего света, с одной стороны, и циркулярно-поляризующими зонами, с другой стороны. Ориентация жидких кристаллов в этих зонах определяется, главным образом, угловой ориентацией дифракционной структуры. Поляризационные свойства, то есть обладает ли зона циркулярно-поляризующими свойствами или линейно поляризующими или вращающими направление поляризации свойствами, определяются, по существу, средней глубиной дифракционной структуры в соответствующей зоне. Уже разницы в средней глубине структуры, составляющие от 200 до 500 нм, и тем самым не удовлетворяющие условию λ/4, могут при этом вызвать изменение поляризационных свойств соответствующей зоны.
Хорошие результаты можно получить, например, при выборе следующих структур для зон, видимых с помощью кругового поляризатора.
Применяется комбинированная решетка, которая состоит из изотропной матовой структуры и линейной решетки с высоким числом линий. При этом в качестве линейной решетки можно использовать, например синусоидальную решетку. При этом матовая структура предпочтительно имеет глубину от 200 нм до 800 нм, а также длину корреляции в микронном диапазоне.
Применимая для этого изотропная матовая структура состоит, например, из, по существу, идентично оформленных трехмерных структурных элементов, основания которых имеют боковые размеры в диапазоне от 1 мкм до 100 мкм, и боковые поверхности образуют угол наклона 45° к свободной поверхности пленки. При этом можно также использовать изотропные матовые структуры с меньшими боковыми размерами, расположенные на нижней плоскости не точно периодически. Затем на эту матовую структуру накладывают, например, аддитивно, мультипликативно и т.д, вышеописанную линейную решетку с большим числом линий, например с числом линий от 1500 линий на мм до 3500 линий на мм, и глубиной от 50 нм до 500 нм. Таким путем получается, например, показанная на фиг.4a структура 361, которая образована наложением на подобную изотропную пространственную матовую структуру линейной решетки, имеющей глубину структуры 363 и период решетки 362. При этом фиг.4a дает только схематическое, не отражающее реальный масштаб, изображение такой матовой структуры. Согласно предпочтительному примеру осуществления изобретения высокочастотная синусоидальная решетка является существенно более плоской, чем матовая структура.
Далее в качестве матовых структур могут использоваться также изотропные матовые структуры, в которых случайным образом распределены микроскопически малые рельефные структурные элементы, так что матовая структура может быть описана только статистическими параметрами, как, например, средняя шероховатость, длина корреляции и т.п.
Относительно деталей применимых матовых структур рекомендуется, кроме того, обратиться к документу WO 03/055691 A1.
На фиг.4b показано схематическое изображение структуры 364, которая образована наложением матовой структуры со статистическим распределением структурных элементов и вышеописанной линейной решетки с большим числом линий. В примере осуществления с фиг.4b относительно плоская, высокочастотная синусоидальная решетка наложена на более грубую, существенно более глубокую матовую структуру.
Единицы информации образуются из-за того, что структуры могут находиться в различных угловых ориентациях и тем самым кодировать разные оттенки серого в полутоновом изображении. Один простой случай серого изображения показан на фиг.1. На фиг.1 показано серое изображение с двумя степенями серого, т.е. черно-белое изображение. Здесь фон, а именно "квадрат", и передний план, а именно "Клара Шуман", содержат одну и ту же базисную структуру, причем для фона выбрана угловая ориентация линейной решетки 90°, а для переднего плана - угловая ориентация линейной решетки 0°. Для зон, которые отвечают изображению этих единиц информации (квадрат, Клара Шуман), используется, например, комбинированная решетка с матовой структурой глубиной 500 нм, а также длиной боковой корреляции в несколько микрон, а также синусоидальная решетка с числом линий 2800 линий/мм и глубиной 120 нм.
В качестве структурной комбинации, которая становится видимой с помощью линейного поляризатора, применяется, например, линейная решетка с относительно высоким числом линий, причем вышеописанная комбинированная решетка может служить также фоном. Пригодные для применения линейные решетки имеют, например, число линий от 2000 линий/мм до 3500 линий/мм и глубину от 50 нм до 500 нм. Зоны, соответствующие изображению информации "VALID" с фиг.1, являются, таким образом, ориентированными на линейной решетке с числом линий 2860 линий/мм и глубиной примерно 120 нм. При этом ориентацию решеток относительно друг друга выбирают так, что контрастность, которая существует между линейной решеткой (менее 45°) и комбинированной решеткой (менее 0° или 90°), может быть сделана видимой с помощью линейного поляризатора.
Далее с помощью фиг.5 будет описано одно благоприятное расположение первой и второй зон анизотропного полимерного слоя 32.
На фиг.5 изображен участок анизотропного полимерного слоя 32, который имеет несколько зон изображения с 501 по 541, выровненных в линейный растр. Каждая из этих зон изображения имеет по меньшей мере одну первую зону с линейно поляризующими или вращающими направление поляризации свойствами и по меньшей мере одну вторую зону с циркулярно-поляризующими свойствами. Так, например, зона изображения 501 имеет подобную первую зону 54 и подобную вторую зону 53. Анизотропный полимерный слой 32 растрирован в интересующей нас зоне предпочтительно на 50% с толщиной линии, которая лежит ниже разрешающей способности человеческого глаза. Таким образом, линейный растр состоит, например, из 40-мкм линий с расстоянием 80 мкм. Однако может быть растрировано также более двух единиц информации друг в друге, причем в этом случае расстояние между линиями растра должно быть ниже разрешающей способности человеческого глаза.
Можно также выполнить пленку 3 как просветный элемент и отказаться от отражающего слоя 34. В соответствии с выявленными закономерностями такую просветную пленку нужно облучать линейно поляризованным или циркулярно-поляризованным светом, причем при рассматривании через линейный или круговой поляризатор появляются степени защиты 21 и 22. Кроме того, возможно также облучение только линейно поляризованным светом и рассматривание через линейный или круговой поляризатор. При этом было бы также возможным встроить такой линейный поляризатор уже в пленку 3, так что при освещении неполяризованным светом при рассматривании через линейный поляризатор станет видима первая степень защиты, а при рассматривании через круговой поляризатор - вторая степень защиты.
Теперь поясним посредством фиг.6 другой пример осуществления изобретения, в котором на пленке согласно изобретению могут быть закодированы другие единицы информации, которые раскодируются с помощью специально выполненного поляризатора.
На фиг.6 показана пленка 4, нанесенная на несущий элемент 1 и содержащая слой 31 защитного лака, репликационный слой 33, анизотропный полимерный слой 32, отражающий слой 34 и слой клея 35. Слой 31 защитного лака, репликационный слой 33, анизотропный полимерный слой 32, отражающий слой 34 и слой клея 35 выполнены как соответствующие слои, показанные на фиг.1-5. Анизотропный полимерный слой 32 имеет несколько зон 411, 421, 431, 441, 451, 461, 471, 481, 491, 551 и 501, выполненных как первые зоны с линейно поляризующими или вращающими поляризацию анизотропного полимерного слоя свойствами (411, 431, 451, 481 и 551) или как вторые зоны с циркулярно-поляризующими свойствами (421, 441, 461, 471, 491 и 561). Благодаря особому выполнению этих зон в пленке 4 реализованы степени защиты, обсужденные в предшествующих примерах осуществления, которые становятся видимыми, во-первых, при рассматривании через круговой поляризатор и, во-вторых, при рассматривании через линейный поляризатор.
Далее на фиг.6 показан особый поляризатор 63, соответствующий пленке 4, который состоит, по существу, из носителя 633, анизотропного полимерного слоя, образованного из двух слоев 632 и 631, зон для обнаружения линейно-поляризованного света и зон для обнаружения циркулярно-поляризованного света, и включает слой защитного лака 630. При этом слой 632 образован линейным поляризатором, а слой 631 образован жидкокристаллическим слоем, ориентированным на репликационном слое (не показан) и соответственно анизотропном полимерном слое 32, имеющим зоны 412, 432, 452, 482 и 552, которые обладают вращающими направление поляризации свойствами, и вторые зоны 422, 462, 472, 492 и 562, обладающие циркулярно-поляризующими свойствами. Тем самым создается поляризатор 63, который в первых зонах действует как линейный поляризатор, а во вторых зонах - как круговой поляризатор. Альтернативно в этом случае можно также по-разному выбирать направление поляризации слоя 632 в зависимости от соответствующих зон слоя 631, так что обнаруженная фазовая ориентация линейно поляризованного света может выбираться разной по зонам.
Путем соответствующим образом выбранного расположения зон 411, 421, 431, 441, 451, 461, 471, 481, 491, 551 и 561 относительно зон 412, 422, 432, 442, 452, 462, 472, 482, 492, 552 и 562 в анизотропном полимерном слое 32 можно закодировать дополнительную степень защиты, которую можно сделать видимой только с помощью особого поляризатора 63. Так как для точек изображения этой степени защиты можно применять точки изображения двух разных степеней защиты, а именно линейно поляризующие и циркулярно-поляризующие зоны, исчезает зависимость этой степени защиты от особой формы и конфигурации отдельной степени защиты.
На фиг.7 показана следующая пленка 5 согласно изобретению, которая нанесена на несущий элемент 1. Пленка 5 имеет слой 31 защитного лака, анизотропный полимерный слой 32, репликационный слой 33, слоистую систему 70 и слой клея 35. Слой 31 защитного лака, анизотропный полимерный слой 32, репликационный слой 33 и слой клея 35 выполнены так, как описано в примерах осуществления согласно фиг.1-5.
Слоистая система 70 дает следующую оптическую степень защиты, которая видима для наблюдателя без использования поляризатора. Под слоистой системой 70 имеется ввиду, например, оптически активная, снабженная отражающим слоем дифракционная структура, которая, например, в качестве оптической степени защиты предоставляет голограмму. При этом речь может идти, кроме того, также о тонкопленочной слоистой системе, которая выполнена пропускающей или отражающей, и с помощью интерференции создает эффект изменения оттенка в зависимости от угла зрения. Согласно описываемому далее примеру осуществления под слоистой системой 70 имеется в виду слоистая система, которая состоит из поглощающего слоя 71 и слоя 72 из холестерического жидкокристаллического материала. В качестве холестерического жидкокристаллического материала могут применяться, например, описанные в WO 01/55960 холестерические жидкокристаллические материалы. Слой 72 при этом предпочтительно имеет толщину от 1 до 10 мкм. Жидкие кристаллы слоя 72 ориентированы во время нанесения посредством сдвиговых усилий. Если необходимо, перед нанесением холестерического жидкокристаллического материала на слой 71 могут быть нанесены также дополнительные ориентированные слои с микроцарапинами или шероховатостями. При этом слой 72 действует как фильтр, который в зависимости от угла падения падающего света отражает только часть света с определенными длинами волн, так что наблюдается эффект изменения оттенка в зависимости от угла зрения.
Чтобы не свести на нет вышеописанные свойства анизотропного полимерного слоя 32 из-за циркулярно-поляризующего действия слоя 72 и чтобы обеспечить распознаваемость эффекта изменения оттенка, создаваемого слоем 72, как в первых, так и во вторых зонах, здесь предусмотрен слой 71. Под слоем 71 имеется в виду полупрозрачное зеркало, например, тонкий, при необходимости структурированный металлический слой, например алюминиевый слой толщиной от 1 нм до 50 нм.
Слой 71 действует так, что часть падающего света отражается от слоя 71 и тем самым вызывает уже описанные выше эффекты. Только часть падающего света падает на слой 72 и отражается от него циркулярно-поляризованным. Таким образом, благодаря слоистой системе 70 получается слоистая система, которая отражает падающий линейно поляризованный свет как линейно поляризованный свет, так и как селективно фильтрованный циркулярно-поляризованный свет.
Слой 35 представляет собой слой клея, который по выбору может также быть окрашен, чтобы улучшить оптический вид изображения и/или оптическую функцию (поглощение) холестерического слоя 72.
На фиг.8 показан следующий пример осуществления изобретения.
Фиг.8 показывает фольгу для тиснения 8, которая состоит из несущей фольги 80, слоя защитного лака 81, замедляющего слоя 82, первого анизотропного полимерного слоя 83, второго анизотропного полимерного слоя 84, отражающего слоя 85 и слоя клея 88. Слой защитного лака 81, отражающий слой 85 и слой клея 88 выполнены как соответствующие слои 30, 31, 34 и 35 примеров осуществления с фиг.1-5. Анизотропные полимерные слои 83 и 84 содержат каждый первый слой из ориентированного жидкокристаллического материала, который, как было описано ранее в примерах осуществления, был ориентирован на репликационном слое с дифракционной структурой или был нанесен на пленку способом перевода. В последнем случае переведенные анизотропные полимерные слои 83 и 84 предпочтительно состоят из слоя клея, ориентированного слоя и жидкокристаллического слоя, ориентированного на ориентационном слое и затем отверженного. Толщину слоя и жидкокристаллические материалы анизотропных полимерных слоев 83 и 84 при этом выбирают так, чтобы анизотропный полимерный слой 83 имел в некоторых зонах линейно поляризующие свойства или вращающими направление поляризации свойства, а анизотропный полимерный слой 84 в некоторых зонах имел циркулярно-поляризующие свойства.
Как показано на фиг.8, при этом оба анизотропных полимерных слоя 83 и 84 нанесены друг на друга с точным совмещением, так что получаются соответственно зоны 41, 43, 45, 48 и 50, в которых проявляются линейно поляризующие или вращающие направление поляризации свойства, и зоны 42, 44, 46, 47, 49 и 51, в которых проявляются циркулярно-поляризующие свойства.