пленка и оптический элемент защиты

Формула изобретения

1. Пленка (2, 3), в частности, рельефная пленка, ламинирующая пленка или самоклеящаяся пленка, содержащая несущий слой (21, 31) и дублирующий слой (23, 32) и разделяющий слой (22), который расположен между несущим слоем и дублирующим слоем, отличающаяся тем, что пленка, кроме того, содержит слой (24, 33) жидкокристаллического материала, который наносится на дублирующий слой (23, 32), и тем, что дифракционная структура (27, 35) штампуется на поверхности дублирующего слоя (23, 32), который располагается около слоя (24, 33) жидкокристаллического материала, для ориентации жидкокристаллического материала, причем указанная дифракционная структура имеет, по крайней мере, две частичные области с различными направлениями ориентации рельефной дифракционной структуры, и молекулы жидких кристаллов слоя жидкокристаллического материала ориентированы в соответствии с дифракционной структурой.

2. Пленка по п.1, отличающаяся тем, что дифракционная структура имеет область, в которой направление ориентации дифракционной структуры меняется непрерывно и которая покрыта слоем жидкокристаллического материала.

3. Пленка по п.1, отличающаяся тем, что эта дифракционная структура имеет взаимно граничащие области, включающие отличающиеся направления ориентации, которые покрыты слоем жидкокристаллического материала.

4. Пленка по п.1, отличающаяся тем, что дифракционная структура (68) имеет первую область (62) для ориентации жидкокристаллического материала, которая покрыта слоем (66) жидкокристаллического материала, и что дифракционная структура (68) имеет вторую область (61, 63) для создания оптического дифракционного эффекта, в частности, для получения голограммы.

5. Пленка по п.4, отличающаяся тем, что поляризационное изображение, получаемое в первой области (62), и голографическое изображение, получаемое во второй области (61, 63), формируют взаимно дополняющие друг друга изображения.

6. Пленка по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что дифракционная структура имеет область, в которой она формируется (с 51 по 55) за счет сочетания грубой структуры для получения оптического эффекта с тонкой структурой с более высокой пространственной частотой для ориентации жидкокристаллического материала.

7. Пленка по п.6, отличающаяся тем, что тонкая структура имеет период менее 400 нм.

8. Пленка по п.6, отличающаяся тем, что пространственная частота тонкой структуры, по меньшей мере, в десять раз выше, чем пространственная частота грубой структуры.

9. Пленка по п.6, отличающаяся тем, что грубая структура представляет собой рассеивающую свет структуру, в частности, изотропную матричную структуру с периодом от 500 нм до 1 мкм.

10. Пленка по п.6, отличающаяся тем, что грубая структура представляет собой макроструктуру с пространственной частотой менее чем 300 линий на мм.

11. Пленка по одному из пп.1-5, отличающаяся тем, что дифракционная структура имеет область, где она формируется за счет сочетания первой структуры для получения оптического эффекта и второй структуры с большей глубиной профиля для ориентации жидкокристаллического материала.

12. Пленка по п.11, отличающаяся тем, что глубина профиля второй структуры, по крайней мере, на 100 нм больше, чем глубина профиля первой структуры, где глубина профиля первой структуры, в частности, составляет величину в диапазоне от 250 нм до 400 нм.

13. Пленка по одному из пп.1-5, отличающаяся тем, что слой жидкокристаллического материала покрывает дифракционную структуру в различных областях в виде рисунка.

14. Пленка по одному из пп.1-5, отличающаяся тем, что один из слоев, в особенности жидкокристаллический слой, имеет различную толщину при разделении на различные области.

15. Пленка по одному из пп.1-5, отличающаяся тем, что игра цветов получается за счет изменения направленной ориентации в дифракционной структуре.

16. Пленка (2, 3) по одному из пп.1-5, отличающаяся тем, что пленка имеет защитный слой лака (25, 34), который покрывает слой (24, 33) жидкокристаллического материала.

17. Пленка (8) по п.1, отличающаяся тем, что пленка (8) имеет дополнительный слой (85) с дополнительной оптически эффективной дифракционной структурой (88).

18. Пленка (7) по п.1, отличающаяся тем, что дополнительная оптически эффективная дифракционная структура (762, 761) штампуется на поверхности дублирующего слоя (73), который изолирован от слоя (74) жидкокристаллического материала.

19. Пленка по п.17 или 18, отличающаяся тем, что дополнительная оптически эффективная дифракционная структура накладывается на дифракционную структуру, по крайней мере, в различных областях.

20. Пленка по п.17, отличающаяся тем, что дополнительная оптически эффективная структура только частично покрывает дополнительный слой или дублирующий слой.

21. Пленка по одному из пп.1-5, отличающаяся тем, что пленка имеет систему тонких пленок (93) для получения изменения цвета за счет интерференции.

22. Пленка по п.21, отличающаяся тем, что система тонких пленок (93) накладывается на дифракционную структуру (96), по крайней мере, в различных областях.

23. Пленка по одному из пп.1-5, отличающаяся тем, что пленка имеет отражающий слой, в частности, металлический слой или слой с высоким показателем преломления (HRI-слой).

24. Пленка по п.23, отличающаяся тем, что отражающий слой частично покрывает дублирующий слой.

25. Оптический элемент защиты (11, 12, 4) для защиты банкнот, кредитных карточек и т.п., где оптический элемент защиты (11, 12, 4) имеет дублирующий слой и разделительный (42), отличающийся тем, что оптический элемент защиты (11, 12, 4), кроме того, имеет слой (43) жидкокристаллического материала, который наносится на дублирующий слой (42), и тем, что дифракционная структура (46) штампуется на поверхности дублирующего слоя (42), который расположен около слоя жидкокристаллического материала, для ориентации жидкокристаллического материала, причем указанная дифракционная структура имеет, по крайней мере, две частичных области с различными направлениями ориентации дифракционной структуры, и молекулы жидких кристаллов слоя жидкокристаллического материала ориентированы в соответствии с дифракционной структурой.

26. Оптический элемент защиты по п.25, отличающийся тем, что дополнительно имеет поляризатор для проверки приспособления защиты, создаваемого слоем жидкокристаллического материала.

27. Оптический элемент защиты по п.25, отличающийся тем, что содержит два или более частичных элемента, где как первый частичный элемент, так и второй частичный элемент, имеют слой жидкокристаллического материала, который наносится на дублирующий слой, дифракционная структура штампуется на поверхности дублирующего слоя, который расположен около слоя жидкокристаллического материала, для ориентации жидкокристаллического материала, причем указанная дифракционная структура имеет, по крайней мере, две отдельных области с различными направлениями ориентации рельефной структуры, и молекулы жидких кристаллов слоя жидкокристаллического материала ориентированы в соответствии с дифракционной структурой, при этом второй частичный элемент служит для проверки приспособления защиты, создаваемого первым частичным элементом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к подложке, в частности к пленке, рельефной пленке, ламинирующей пленке или самоклеящейся пленке, которая имеет несущий слой и дублирующий слой. Кроме того, изобретение относится к оптическому элементу защиты для защиты банкнот, кредитных карточек и тому подобного, которые имеют дублирующий слой.

В технологии изготовления жидкокристаллических дисплеев известна ориентация жидкокристаллических полимеров (LCP) по отношению к ориентационным слоям. Здесь слой полиимида главным образом ориентируется за счет механического процесса нанесения покрытия кистевым способом. На второй стадии процесса жидкокристаллические полимеры наносятся на ориентационный слой и затем ориентируются на этом ориентационном слое.

Кроме того, ЕР 1227347 описывает ориентацию LCP на слое фотополимера.

В этом случае первый ориентационный слой наносится путем печатания на подложку с помощью струйного принтера, причем ориентационный слой содержит фотополимер, который может быть ориентирован в данном направлении ориентации за счет освещения поляризованным светом. Этот слой освещается поляризованным светом. Затем слой жидкокристаллического материала наносится на ориентационный слой с помощью струйного принтера, и создаются условия, при которых жидкокристаллический материал приобретает ориентацию. Под действием ультрафиолетового излучения жидкокристаллический слой потом отверждается.

В этом отношении возможно наносить два ориентационных слоя на подложку так, что они накладываются друг на друга. В этом случае два слоя соответственно освещаются поляризованным светом по-разному и затем фиксируются, что приводит к их различной ориентации, причем слои являются наложенными друг на друга. Области, включающие различную ориентацию, могут быть получены за счет этой процедуры многослойного покрытия в сочетании с соответствующей конфигурацией сформированного образца для отдельных, наложенных друг на друга фотополимерных слоев.

WO 01/60589 описывает формирование взаимно пересекающихся бороздок в ориентационном слое для жидкокристаллических дисплеев с помощью режущего инструмента. Это обеспечивает в этой области ориентацию одной части молекул в одном направлении и другой части молекул в другом направлении.

Задачей изобретения является улучшение изготовления оптических элементов защиты и/или декоративных пленок.

Эта задача достигается за счет создания подложки, в частности пленки, рельефной пленки, ламинирующей пленки или самоклеящейся пленки, содержащей несущий слой, дублирующий слой и слой жидкокристаллического материала, который наносится на дублирующий слой, где дифракционная структура штампуется на поверхности репликационного слоя, расположенного рядом со слоем жидкокристаллического материала, для ориентации жидкокристаллического материала, причем указанная дифракционная структура имеет, по крайней мере, две отдельные области с различными направлениями ориентации рельефной структуры. Кроме того, задача достигается за счет создания оптического элемента защиты для защиты банкнот, кредитных карточек и тому подобного, имеющего дублирующий слой и слой жидкокристаллического материала, который наносится на репликационный слой, где дифракционная структура штампуется на поверхности репликационного слоя, расположенного рядом со слоем жидкокристаллического материала, для ориентации жидкокристаллического материала, причем указанная дифракционная структура имеет, по крайней мере, две отдельные области с различными направлениями ориентации рельефной структуры.

Изобретение делает возможным ориентацию жидких кристаллов в конкретной области с высоким уровнем точности в различных направлениях ориентации, тем самым возможно получать различные виды оптических средств защиты, которые видны только с помощью поляризаторов и которые таким образом имеют очевидные, легко определяемые свойства. Таким образом, легко достичь высокой степени защиты от подделки. Кроме того, процесс изготовления упрощается, ускоряется и уменьшается его стоимость. Так, для примера, в котором используются фотополимеры, необходимо осуществлять многочисленные дорогостоящие стадии воздействия и/или получать дорогие маски.

В этом отношении жидкие кристаллы в форме полимеров и мономеров могут быть использованы в качестве жидкокристаллического материала.

Дающие преимущество особенности изобретения устанавливаются в прилагаемой формуле изобретения.

Оптические устройства защиты, которые, в частности, защищают от подделок, могут быть реализованы, если дифракционная структура имеет область, на которую наносится слой жидкокристаллического материала и в которой направление ориентации структуры непрерывно изменяется. Если устройство защиты, сформированное с помощью такой дифракционной структуры, рассматривается через поляризатор, например, с вращающимся направлением поляризации, могут быть получены различные, легко распознаваемые особенности защиты, например эффекты движения, за счет линейно изменяющегося направления поляризации элемента защиты.

Кроме того, также требуется, чтобы прилегающие друг к другу области, на которые нанесен слой жидкокристаллического материала, имели различные направления ориентации по отношению к дифракционной структуре.

Также дифракционная структура может иметь первую область для ориентации жидкокристаллического материала, которая покрыта слоем жидкокристаллического материала, и вторую область для получения оптического дифракционного эффекта, например, для получения голограммы или киноформа. Таким образом, устройство защиты на основе поляризационного эффекта и устройство защиты на основе дифракционного эффекта создаются при взаимном соотношении на одном и том же слое. Таким образом, возможно получать элемент защиты с высокой степенью защиты от подделки в сочетании с низкой стоимостью производства. Это создает основу для двух различных оптических эффектов за счет одной и той же стадии процесса.

Особым преимуществом в этом отношении обладает вариант, когда поляризационное изображение, полученное в первой области, и голографическое изображение, полученное во второй области, формируют взаимно дополняющие друг друга изображения. Например, голографическое изображение представляет дерево, листья которого формируются поляризационным изображением. Содержание поляризационного изображения и голографического изображения таким образом дополняет друг друга так, что изменение одного изображения сразу становится заметным и при наблюдении другого изображения. Это еще больше повышает степень защиты от подделки.

Кроме того, было доказано, что преимущественно надо использовать дифракционную структуру, которая получается за счет наложения первой структуры для получения оптического эффекта, и второй структуры для ориентации жидкокристаллического материала, причем глубина профиля второй структуры, по крайней мере, на 100 нм больше, чем глубина профиля первой структуры, где глубина профиля первой структуры, в частности, составляет величину в диапазоне от 250 нм до 400 нм.

Было обнаружено, что адекватная ориентация жидкокристаллических молекул возможна за счет наложения второй структуры, если эта вторая структура имеет более высокую пространственную частоту, чем первая структура, и большую глубину профиля, чем первая структура. В частности, эффект хорошей ориентации может быть достигнут в этом отношении, если пространственная частота второй структуры оказывается, по крайней мере, в десять раз выше, чем пространственная частота первой структуры, или если пространственная частота второй структуры больше, чем 2500 линий/мм.

Использование этого основного принципа делает возможным создание большого числа новых, оптически изменяемых элементов, которые, с одной стороны, реализуют поляризационно-независимый оптический эффект, создаваемый макроструктурой, матричной структурой, голограммой или киноформом и которые, с другой стороны, реализуют поляризационный эффект, создаваемый ориентированными жидкими кристаллами.

Сочетание с изотропной матричной структурой (рассеяние не имеет предпочтительного направления) позволяет обеспечить преимущество, состоящее в том, что разница в показателях преломления, которая, возможно, существует между дублирующим слоем и жидкокристаллическим материалом, или эффекты затенения или эффекты помутнения, вызываемые дефектами ориентации жидких кристаллов, компенсируются и больше не являются заметными. Таким образом, создается дополнительная защита копировального устройства. Рассеяние поляризованного света предотвращает получение ориентационного слоя, достаточно свободного от дефектов, за счет процесса освещения на основе фотополимеров. Кроме того, требуется, чтобы слой жидкокристаллического материала покрывал дифракционную структуру только способом, предполагающим наличие различных областей, в конфигурации структуры. Это определяет дальнейший выбор конструкции структуры.

Было доказано, что преимуществом является создание защитного слоя лака, который покрывает слой жидкокристаллического материала.

Еще одним преимуществом является изменение глубины профиля дифракционной структуры и использование этого для получения эффектов, связанных с цветом, которые являются видимыми только при использовании поляризатора.

В соответствии с предпочтительным вариантом реализации изобретения пленка имеет еще один слой с дифракционной структурой, обладающей большей оптической эффективностью, либо дифракционная структура с большей эффективностью штампуется на поверхности дублирующего слоя, который отделен от слоя жидкокристаллического материала. Эта дифракционная структура с большей оптической эффективностью делает возможным получение дополнительных сочетаний устройств защиты на основе оптических дифракционных эффектов и приспособлений защиты, которые распознаются только в поляризованном свете. Если дифракционная структура с большей оптической эффективностью накладывается на дифракционную структуру, действующую как ориентационный слой, при использовании метода, предполагающего наличие областей, возможно достичь наложения по отношении к таким эффектам. Кроме того, расположение двух дифракционных структур при точном взаимном совпадении делает возможным тот факт, что части информации, представленные оптическим путем с помощью этих структур, дополняют друг друга в отношении содержания.

В еще одном возможном варианте повышения степени защиты от подделок пленка дополнительно имеет систему тонких слоев пленки и/или другие устройства защиты, например, такие как частичная деметаллизация. Также существует возможность создания отражающего слоя, в частности металлического слоя или слоя с высоким показателем преломления (HRI-слоя),причем отражающий слой может быть частичным слоем, поэтому элемент защиты может иметь вид отражающего или частично отражающего элемента защиты. Кроме того (для части области или всей области), холестерические жидкокристаллические слои также могут служить как отражатели.

Сочетание слоя, содержащего жидкокристаллический материал, с описанными выше слоями, которые испытывают влияние оптической дифракции, интерференционными слоями и/или отражающими слоями, делает возможным создание оптического элемента защиты с высокой степенью защиты от подделок, устройства защиты при этом сильно запутаны за счет наложения или взаимного дополнения, что затрудняет манипуляции. Еще одно преимущество состоит в том, что существует возможность наложения приспособлений защиты, распознаваемых глазом человека, и приспособлений защиты, распознаваемых только в поляризованном свете, и таким образом наложения незаметных приспособлений, считываемых автоматически.

Также существует возможность создания оптического элемента защиты, состоящего из двух частей, где одна часть элемента имеет дублирующий слой и слой жидкокристаллического материала, и вторая часть элемента имеет поляризатор для проверки приспособления защиты, сформированного с помощью слоя жидкокристаллического материала. Таким способом, путем наблюдения первой части устройства с помощью второй части устройства пользователь может проверить устройство защиты, которое не распознается невооруженным глазом.

Дополнительные преимущества получаются, если обе части имеют слой жидкокристаллического материала, который наносится на соответствующий дублирующий слой, в котором штампуется дифракционная структура для ориентации жидкокристаллического материала и который имеет, по крайней мере, две отдельные области, включающие различные направления ориентации по отношению к рельефной структуре. Элементы защиты двух частей дополняют друг друга таким образом, что при наблюдении первой части с помощью второй части пользователь может проверить устройство защиты первой части, которое невидимо невооруженным глазом.

Изобретение далее здесь описывается с помощью примера с различными вариантами реализации со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:

Фиг.1 представляет собой схематичное представление документа, для которого создается защита, снабженного оптическим элементом защиты, в соответствии с изобретением;

Фиг.2 показывает вид сечения, проходящего через рельефную пленку, в соответствии с изобретением;

Фиг.3 показывает вид сечения, проходящего через самоклеящуюся пленку в соответствии с изобретением;

Фиг.4 показывает схематичный вид поперечного сечения оптического элемента защиты, который наносится на ценный документ, в соответствии с изобретением;

Фиг.5а показывает вид сверху оптического элемента защиты в соответствии с изобретением;

Фиг.5b показывает вид в разрезе элемента защиты фигуры 5а;

Фигуры с 6а по 6е показывают схематичные виды дифракционных структур для ориентации жидкокристаллических молекул;

фиг.7 показывает вид в разрезе пленки первого варианта реализации в соответствии с изобретением;

фиг.8 показывает вид в разрезе пленки второго варианта реализации в соответствии с изобретением;

фиг.9 показывает вид в разрезе пленки третьего варианта реализации в соответствии с изобретением.

Фиг.1 показывает документ 1 с защитой, содержащий несущий элемент 13 и оптический элемент защиты, содержащий две части 11 и 12.

Документ с защитой 1 является, например, банкнотой, удостоверением личности или паспортом, билетом или сертификатом программного обеспечения. Несущий элемент 13 содержит, например, бумагу или гибкий материал пластика.

Часть элемента 12 содержит поляризатор, который вставляется в окошко в несущем элементе 13 или который прикладывается к прозрачной области несущего элемента 13. За счет закругления несущего элемента 13 пользователь может наблюдать часть элемента 11 через часть элемента 12, таким образом поляризационные эффекты, создаваемые частью элемента 11, становятся видимыми.

Также возможно обойтись без части элемента 12 и применять для документа с защитой только часть элемента 11.

В этом случае несущий элемент 13 также может содержать негибкий материал, так, документ 1 с защитой может быть, например, кредитной картой. В этом случае несущий элемент 13 содержит традиционную пластиковую карточку, на лицевой стороне которой сделано тиснение, например имя владельца карты. В этом отношении возможно, чтобы эта пластиковая карта имела прозрачный участок в области оптического элемента защиты, поскольку оптический элемент защиты может быть пропускающим оптическим элементом защиты.

Теперь со ссылкой на фигуры со 2 по 9 будут установлены различные возможные способы создания и конструирования оптического элемента защиты в соответствии с изобретением, который также может использоваться как часть элемента 11 на фиг.1.

Фиг.2 показывает рельефную пленку 2, имеющую шесть слоев 21, 22, 23, 24, 25 и 26.

Слой 21 представляет собой несущий слой, который, например, имеет толщину приблизительно от 12 мкм до 50 мкм и формируется пленкой из полиэстера. Слои 22, 23, 24, 25 и 26 формируют комплект передающего слоя рельефной пленки 2.

Слой 22 представляет собой разделяющий слой или слой защитного лака, который преимущественно имеет толщину приблизительно от 0,3 до 1,2 мкм. Также возможно обойтись без этого слоя.

Слой 23 представляет собой дублирующий слой, в котором путем штамповки могут быть размещены дифракционные структуры с помощью специального штамповочного инструмента. В этом отношении дублирующий слой 23 предпочтительно содержит прозрачный термопластичный материал, который может быть нанесен, например, в процессе печати.

В этом отношении лак дублирующего слоя, например, может иметь следующий состав:

Компоненты	Массовые части
Высокомолекулярная полиметилметакрилатная смола	2000
Силиконовая алкидная смола, не содержащая	300
жирнокислотных радикалов
Неионогенный смачивающий агент	50
Нитроцеллюлоза с низкой вязкостью	750
Метилэтилкетон	12000
Толуол	2000
Диацетоновый спирт	2500

Несущий слой 21 содержит, например, ПЭТ-пленку толщиной 19 мкм, на которую наносится упомянутый выше лак дублирующего слоя с помощью печатного цилиндра с линейным растром, более конкретно с весом нанесения 2,2 г/м² после сушки. Сушка производится в сушильном канале при температуре от 100°С до 120°С.

Дифракционная структура 27 затем штампуется на слое 23 при температуре приблизительно 130°С с помощью пресс-формы, которая, например, содержит никель. Пресс-форма предпочтительно нагревается за счет электричества для штамповки дифракционной структуры 27. Пресс-форма может снова охлаждаться перед поднятием пресс-формы со слоя 23 после операции штамповки. После того, как дифракционная структура 27 была отштампована на слое 23, дублирующий слой лака отверждается с помощью поперечного сшивания или другим способом.

Слой 24 представляет собой жидкость, содержащую жидкокристаллический материал. Слой 24 предпочтительно имеет толщину от 0,5 мкм до 5 мкм. В принципе могут использоваться все возможные виды жидкокристаллических материалов, которые имеют требуемые оптические свойства. Примерами в этом отношении являются жидкокристаллические материалы от OPALVA Ò - ряд материалов от Vantico AG, Basel, Switzerland.

Затем жидкие кристаллы ориентируются на слое 23, служащем в качестве ориентационного слоя при приложении некоторого тепла. За этим следует отверждение жидкокристаллического материала под действием ультрафиолетового излучения для фиксирования ориентации молекул жидкого кристалла.

Также возможно, что слой, который наносится при штамповке и содержит жидкокристаллический материал с растворителем, подвергается сушке, и молекулы жидкого кристалла ориентируются в ходе испарения растворителя в соответствии с дифракционной структурой 27. Также возможно, чтобы жидкокристаллический материал наносился без растворителя путем процесса штамповки и фиксировался после ориентации за счет поперечного сшивания.

Слой 25 представляет собой защитный слой лака, который наносится на слой 24, например, с помощью процесса штамповки. Также можно было бы обойтись без слоя 25.

Слой 25, например, имеет толщину от 0,5 мкм до 3 мкм и предпочтительно содержит поперечно-сшиваемые под действием УФ-излучения акрилаты и устойчивые к истиранию термопластичные акрилаты.

Слой 26 представляет собой клеевой слой, который, например, содержит клей, активируемый при нагревании.

Для использования рельефной пленки 2 на документе с защитой или на изделии, которое должно иметь защиту, рельефная пленка 2 с комплектом передающего слоя, сформированного слоями с 21 по 26 включительно, наносится на документ с защитой или изделие, которое должно иметь защиту, и затем запрессовывается на документе с защитой или изделии, которое должно иметь защиту, под действием тепла. В этом случае комплект передающего слоя присоединяется с помощью клеевого слоя 26 к соответствующей поверхности документа с защитой или изделия, которое должно иметь защиту. Как следствие получения тепла комплект передающего слоя затем отделяется от несущего слоя 21. В этом случае отделение комплекта передающего слоя от несущего слоя 13 облегчается за счет разделяющего слоя 22, предпочтительно подобного парафину.

Рельефная пленка 2 также может быть пленкой различного типа, например ламинирующей пленкой. В этом случае слой 22 заменялся бы дополнительным слоем, который, вероятно, улучшает сцепление с носителем.

Фиг.3 показывает самоклеящуюся пленку 3, содержащую четыре слоя 31, 32, 33 и 34.

Слой 31 представляет собой несущий слой, который, например, содержит прозрачный, частично прозрачный или непрозрачный сложнополиэфирный материал толщиной от 12 мкм до 15 мкм. Слой 32 представляет собой дублирующий слой, в котором путем штамповки создана дифракционная структура 35. Слой 33 представляет собой слой жидкокристаллического материала, и слой 34 представляет собой защитный слой лака. В этом отношении слои 32, 33 и 34 могут быть такими же, как слои 23, 24 и 25 фиг.2. Можно обойтись без слоя 34.

Фиг.4 показывает оптический элемент защиты 4 и подложку 47, на которую наносится оптический элемент защиты 4. Подложка 47 является, например, документом с защитой, который должен быть защищен, для примера базовый элемент 13 показан на фиг.1. Оптический элемент защиты 4 имеет пять слоев 41, 42, 43, 44 и 45. Слой 41 представляет собой защитный слой лака. Слой 42 представляет собой дублирующий слой, в котором создается дифракционная структура 46. Слой 43 представляет собой слой жидкокристаллического материала, слой 44 является защитным слоем лака, и слой 45 является клеевым слоем, который приклеивает слой 44 к подложке 47. Слои 41, 42, 43, 44 и 45 являются, например, такими же, как слои 21, 22, 23, 24, 25 и 26 фиг.2.

Теперь со ссылкой на фиг.5а показаны дополнительные возможные способы, с помощью которых могут формироваться дифракционные структуры 27, 35 и 46.

Фиг.5а показывает оптический элемент защиты 6, который может быть разделен на множество областей 61, 62 и 63.

Области 61, 62 и 63 за счет штамповки делаются рельефными, содержат дифракционную структуру на всей поверхности единой области. Дифракционная структура содержит, например, множество смежных параллельных бороздок, которые дают возможность обеспечить ориентацию молекул жидкого кристалла. Например, эти бороздки включают пространственную частоту от 300 до 3000 линий на мм, а глубина профиля составляет от 200 нм до 600 нм. Также возможно рассматривать меньшую глубину, например, в диапазоне от 50 нм. Особенно хорошие результаты ориентации молекул могут быть достигнуты в этом отношении за счет дифракционных структур, чьи пространственные частоты находятся в диапазоне от 1000 до 3000 линий на мм. В этом отношении продольное направление этих бороздок представляет направление ориентации дифракционной структуры.

Также возможно изменять глубину профиля бороздок. При нанесении жидкокристаллического материала, например, с помощью резинового валика или специального ножа может получаться различная толщина по отношению к слою жидкокристаллического материала в различных частях пленки. Это приводит к возникновению цветовых эффектов, которые видны только с помощью поляризатора.

Эти эффекты также могут быть получены при использовании глубоких бороздок, которые в процессе печати заполняются в соответствии с делением на различные области жидкокристаллическим материалом на различную глубину (например, с помощью подходящего растрового валика с различным наносимым весом при нанесении и/или с помощью специального ножа).

Взаимодействие цветов и изображений также может быть получено путем использования подходящих материалов носителя, например, за счет двулучепреломления. В этом отношении при конкретном задании направления ориентации жидкокристаллического материала также возможно получить притягательное цветовое взаимодействие, которое происходит за счет взаимодействия жидких кристаллов с материалом носителя, имеющим определенную структуру (например, при изменении углов в структурном слое или при формировании гильошированных фигур).

Направление ориентации дифракционной структуры отличается для областей 61, 62 и 63. Таким образом, область 61, например, имеет множество параллельных, горизонтально расположенных бороздок, область 62 имеет множество вертикально расположенных параллельных бороздок, и область 63 имеет множество параллельных бороздок, которые располагаются под углом 30° по отношению к перпендикуляру. Таким образом, дифракционная структура ориентирована горизонтально в области 61, вертикально в области 62 и под углом 30° по отношению к вертикали в области 63.

Кроме того, возможно формирование дифракционной структуры из множества бороздок, где направление ориентации изменяется вдоль бороздок. Например, таким образом направление ориентации дифракционной структуры может изменяться непрерывно вдоль горизонтальной или вертикальной оси в области 61. Это делает возможным, например, получение эффектов движения или конфигурации серой шкалы.

Также оптический элемент защиты 6 может иметь множество областей, включающих различные направления ориентации по отношению к рельефной структуре, размер которой предпочтительно ниже границы диапазона, который может воспринимать глаз человека. Эти области формируют пиксели с различными, наложенными друг на друга представлениями поляризации, которые более или менее видны в зависимости от направления поляризации падающего света.

Кроме того, дифракционные структуры могут быть рельефными только в области 62 для ориентации жидкокристаллического материала, а дифракционные структуры в областях 61 и 63 служат для получения оптического дифракционного эффекта, в частности для получения голограммы, кинеграммы и т.п.

Таким образом, как показано на фиг.5b, оптический элемент защиты 6 имеет дублирующий слой 65, слой жидкокристаллического материала 66 и клеевой слой 67.

Дифракционная структура 68 штампуется на дублирующем слое 65.

Дублирующий слой 65, слой 66 и клеевой слой 67, например, являются такими же слоями, как слои 23, 24 и 26 соответственно, показанные на фиг.2.

Как показано на фиг.5b, слой 66 наносится путем печати на дублирующий слой 62 только при наличии структуры различных областей в области 62. В областях 61 и 63 дифракционная структура 68 не покрывается жидкокристаллическим материалом, поэтому в этих областях не реализуется поляризационный эффект за счет ориентированных молекул жидкого кристалла. Соответственно поляризационное изображение получается только в области 62. В противоположность этому оптический дифракционный эффект, получаемый за счет дифракционной структуры 68, является полезным в областях 61 и 63.

При такой конфигурации оптический элемент защиты 6 производит оптическое изображение, которое составляется из поляризационного изображения в области 62 и двух боковых голографических изображений в областях 61 и 63.

Предпочтительно эти голографические изображения и поляризационное изображение являются изображениями, которые дополняют друг друга в отношении содержания и которые, например, формируют общее слово или общее графическое изображение. В зависимости от соответствующего выбранного общего изображения или общего слова, которое изображается, две или более области с 61 по 63 могут быть соседними в любом изображении. Например, возможно рассмотреть изображение голографического дерева, листья которого формируются поляризационными изображениями, и таким образом видны только при наблюдении в поляризованном свете или с помощью поляризатора. Кроме того, возможно использовать дифракционную структуру, которая получается за счет наложения первой структуры для получения оптического эффекта и второй структуры для ориентации жидкокристаллического материала. В этом отношении было обнаружено, что ориентация молекул жидкого кристалла за счет второй структуры возможна, если эта вторая структура включает большую пространственную частоту (грубая структура - тонкая структура) и/или большую глубину профиля по сравнению с первой структурой.

Теперь описание будет дано со ссылкой на фиг.6а-6е, которые показывают схематичные изображения дифракционных структур с 51 по 55 этого вида.

Дифракционная структура 51 является дополнительным наложением тонкой структуры, например дифракционной структуры нулевого порядка и микроскопически тонкой рассеивающей свет грубой структуры. Микроскопически тонкая, рассеивающая свет грубая структура является структурой из группы, состоящей из изотропно или анизотропно рассеивающих матричных структур, киноформов или Фурье-голограмм. Грубая структура представляет собой рассеивающую свет структуру, в частности изотропную матричную структуру с периодом от 500 нм до 1 мкм.

Также возможно использовать как грубую структуру макроструктуру, имеющую пространственную частоту меньше, чем 300 линий на мм, поэтому поляризационный эффект, созданный жидкими кристаллами, совмещается с поляризационно-независимым оптическим эффектом, создаваемым макроструктурой. В качестве примера как макроструктуры могут использоваться зубчатые профили или микролинзы.

Каждая дифракционная структура с 52 по 55 имеет соответствующий данной структуре дифрагировавший падающий пучок видимого света, с высотой профиля, чья функция рельефа представляет собой суперпозицию низкочастотной функции структуры решетки G(x,y) и высокочастотной функции структуры рельефа R(x,y). Низкочастотная функция структуры решетки G(x,y) имеет известный профиль, например синусоидальный, прямоугольный, симметричный или асимметричный, пилообразный профиль и т.п. Высокочастотная функция структуры рельефа R(x,y) включает пространственную частоту fR предпочтительно 2500 линий на мм. С другой стороны, низкочастотная функция структуры решетки G(x,y) имеет низкую, связанную с решеткой пространственную частоту fG, например, менее 1000 линий/мм. Предпочтительно связанная с решеткой пространственная частота составляет от 100 линий/мм до 500 линий/мм.

Высота профиля рельефа hR функции структуры рельефа R(x,y) составляет менее 400 нм, например от 150 нм до 220 нм, предпочтительно высота профиля рельефа, однако, выбирается из более узкого диапазона от 170 нм до 200 нм. Высота профиля решетки hG функции структуры решетки G(x,y) должна выбираться большей, чем высота профиля рельефа hR. Высота профиля решетки hG предпочтительно составляет от 250 нм до 500 нм.

Низкочастотная функция структуры решетки G(x,y) приводит к дифракции падающего света в зависимости от пространственной частоты решетки fG, при этом происходит разделение на множество порядков дифракции и соответственно имеет место оптический эффект дифракции. Высокочастотная рельефная структура служит для ориентации жидкокристаллического материала.

Дифракционная структура В (х), показанная на фиг.6b, является результатом наложения синусоидальной функции структуры решетки G(x) и синусоидальной функции структуры рельефа R(x), т.е. В(х)=G(x)+R(x). Вектор решетки функции структуры решетки G(x) и вектор рельефа функции структуры рельефа R(x) ориентированы, по существу, параллельно.

Фиг.6с показывает дифракционную структуру В(х), в которой вектор решетки и вектор рельефа ориентированы взаимно ортогонально в плоскости координат х и у. В качестве примера приведен случай, когда синусоидальная функция структуры решетки G(x,y) является только функцией координаты х, в то время как синусоидальная функция структуры рельефа R(y) зависит только от координаты у. Дополнительное наложение функции структуры решетки G(x) и функции структуры рельефа R(y) создает дифракционную структуру В(х,у), которая зависит от обеих координат х и у, где В(х,у)=G(x)+R(y). По причинам, относящимся только к ясности понимания чертежа, на фиг.6с поверхность раздела с долинами, которые располагаются друг за другом, структуры рельефа R(y) обозначена точечными изображениями изменяющейся плотности.

Дифракционная структура В(х) на фиг.6d представляет собой многократное наложение В(х)=G(x){R(x)+C}. Функция структуры решетки G(x) является прямоугольной функцией со значениями [0,hG], периодом 4000 нм и высотой профиля hG=320 нм. Функция структуры рельефа R(x)=0,5·hR·sin(x) - синусоидальная функция с периодом 250 нм и высотой профиля hR=200 нм. С определяет константу, здесь C=hG-hR. Дифракционная структура 64 модулируется на верхних поверхностях прямоугольной структуры со структурой рельефа R(x), в то время как дифракционная структура 64 на дне бороздок прямоугольной структуры является гладкой.

На фиг.6е многократное наложение прямоугольной структуры решетки G(x) на структуру рельефа R(y) создает дифракционную структуру В(х,у). Структура решетки G(x) и структура рельефа R(y) имеют те же самые параметры, как и в случае дифракционной структуры 63, за исключением вектора рельефа, который имеет направление координаты у.

Кроме того, пленки 2 и 3 и оптические элементы защиты 4 и 6 могут иметь дополнительные слои, в которых создаются оптически более эффективные дифракционные структуры. Дополнительные слои могут быть металлическими и могут формировать тонкопленочную слоистую систему для получения изменения цвета за счет интерференции и/или иметь отражающие свойства. Дополнительные преимущества могут быть достигнуты за счет особой конфигурации по отношению к этим слоям.

Некоторые возможные способы создания дополнительных слоев такого рода в пленках 2 и 3 и элементах защиты 4 и 6 теперь будут описаны со ссылкой на фиг. с 7 по 9.

Фиг.7 показывает рельефную пленку 7, содержащую несущий слой 71 и комплект передающего слоя, содержащий слои 72, 73, 74 и 75. Слой 72 является защитным слоем лака. Слой 73 представляет собой дублирующий слой, в котором создаются путем штамповки дифракционные структуры 761, 762 и 763. Слой 74 представляет собой отражающий слой, и слой 75 представляет собой клеевой слой.

Рельефная пленка 7 имеет области с 771 по 774, в которых у нее есть различные конфигурации.

Слои 71, 72, 73 и 75 являются такими же, как слои 21, 22, 23 и 26 соответственно. Слой 74 является тонким металлическим слоем, полученным за счет осаждения из паровой фазы, или слоем с высоким показателем преломления (HRI-слоем). Материалами для металлического слоя являются в существенной степени хром, алюминий, медь, железо, серебро или золото, или сплав этих материалов.

В этом отношении отражающий слой 74 может быть сформирован только частично и в модельной конфигурации, тем самым создается оптический элемент защиты, имеющий свойства, которые являются отражающими или пропускающими при разделении на различные области.

Дифракционные структуры 761 и 762 штампуются на областях 771 и 774 рельефной пленки 7 соответственно. Дифракционная структура 763 штампуется в дублирующем слое 73 в областях 772, 773 и 774 рельефной пленки 7. Дифракционные структуры 761 и 762, с одной стороны, и 763, с другой стороны, штампуются на дублирующем слое 73 на противоположных сторонах, причем дифракционные структуры 762 и 763 накладываются друг на друга в области 774. Слой 74 располагается на дублирующем слое 73 только при наличии разделения на области, поэтому дифракционная структура 763 покрывается слоем жидкокристаллического материала только в областях 774 и 772.

Соответственно различные оптические эффекты в областях с 771 по 774 являются следующими:

дифракционный эффект, создаваемый дифракционной структурой 761, имеет место в области 761, здесь он служит примером отраженного голографического изображения. Поляризационное изображение и голографическое изображение, оба отраженные, создаются в областях 762 и 773 за счет дифракционной структуры 763, в смежных областях, как отмечено для примера в варианте реализации, показанном на фиг.6. В области 774 на оптический дифракционный эффект, полученный за счет дифракционной структуры 762, накладывается поляризационный эффект, полученный за счет слоя 74, поэтому, например, голографическое изображение изменяется с изменением направления поляризации падающего света. Фиг.8 показывает самоклеящуюся пленку 8, содержащую шесть слоев 81, 82, 83, 84, 85 и 86. Слой 81 представляет собой несущий слой. Слои 82 и 85 являются дублирующими слоями, на которых отштампованы дифракционные структуры 87 и 88 соответственно. Слой 83 представляет собой слой жидкокристаллического материала. Слои 84 и 86 являются клеевыми слоями.

Слои 81, 82 и 85, 83 так же, как слои 84 и 86, являются, аналогичными, например слоям 31, 32, 33 и 34 соответственно, показанными на фиг.3.

Самоклеящаяся пленка 8 получается так же, как и самоклеящаяся пленка 3 фиг.3. Затем процедура включает ламинирование на основе пленки, полученной таким образом, репликационного слоя 85 с дифракционной структурой 88 и клеевым слоем 86, например, с помощью ламинирующей пленки.

Помимо расположения дифракционных структур 87 и 88, показанных на фиг.8, дифракционные структуры 87 и 88 могут располагаться подобно дифракционным структурам 763, 761 и 762 соответственно, как показано на фиг.7, могут совмещаться с частично сформированным слоем 83. Таким образом, этого можно достигнуть с помощью слоистой структуры, проиллюстрированной на фиг.8, такие же эффекты имеют место в случае слоистой структуры, показанной на фиг.7.

Также слой 83 может располагаться позади слоя 85, поэтому дифракционная структура 87 реализует только оптический дифракционный эффект.

Фиг.9 показывает оптический элемент защиты, содержащий пять слоев 91, 92, 93, 94 и 95. Слой 91 представляет собой репликационный слой, на котором отштампована дифракционная структура 96. Слой 92 является слоем, содержащим жидкокристаллический материал. Слой 94 является отражающим слоем. Слои 93 и 92 формируют тонкопленочную слоистую систему, которая дает цветовые изменения, которые являются независимыми от угла зрения, за счет интерференции. Слой 95 является клеевым слоем.

Слои 91, 92 и 95 являются такими же слоями, как слои 23, 24 и 26, показанные на фиг.2. Слой 94 является таким же слоем, как слой 75, показанный на фиг.7.

Тонкопленочная система содержит поглощающий слой (предпочтительно с пропусканием 30 и 65%), прозрачный разделительный слой как слой, дающий изменение цвета (толщиной в четверть или половину длины волны /4 или /2) и оптический разделительный слой (создаваемый пропускающим элементом) или отражающий слой (создаваемый отражающим элементом). В этом случае толщина разделительного слоя выбирается таким образом, что при наличии отражающего элемента выполняется условие равенства четверти длины волны /4, а при наличии пропускающего элемента выполняется условие равенства половине длины волны /2, где предпочтительно находится в видимом диапазоне света.

Поглощающий слой может содержать, например, один из следующих материалов или сплавов следующих материалов: хрома, никеля, палладия, титана, кобальта, железа, вольфрама, оксида железа или углерода.

Оптический разделяющий слой может состоять из конкретных материалов, таких как оксиды, сульфиды или галогениды. Решающим при выборе материалов является тот факт, что существует разница показателей преломления по отношению к материалам, используемым в разделительном слое. Эта разница должна быть преимущественно не менее чем 0,2. В зависимости от соответствующих материалов, используемых для разделительного слоя, применяется материал с высоким показателем преломления (HRI материал) или материал с низким показателем преломления (LRI материал).

Кроме того, также возможно образовать последовательность слоев тонкой пленки, которая дает изменение цвета в зависимости от угла зрения за счет интерференции, за счет последовательности слоев с высоким и низким показателями преломления. Когда в состав входит такая слоистая структура, возможно обойтись без использования поглощающего слоя. Слои с высоким показателем преломления и с низким показателем преломления такой последовательности слоев тонкой пленки соответственно формируют оптически эффективный разделительный слой, который должен реализовывать описанные выше условия. Чем большее число слоев выбирается, тем соответственно четче можно установить длину волны эффекта изменения цвета. В частности, в этом отношении является преимущественной последовательность слоев тонкой пленки, в которой содержится от 2 до 10 слоев (вариант с четным количеством) или от 3 до 9 слоев (вариант с нечетным количеством).

Примеры обычных слоев такой последовательности слоев тонкой пленки и примеры материалов, которые в принципе могут использоваться для слоев такой последовательности слоев тонкой пленки, описываются, например, в заявке WO 01/03945, со страницы 5, строка 30 по страницу 8, строка 5.

В области дифракционной структуры 96 эффект оптической интерференции, даваемый системой слоев тонкой пленки 93, таким образом накладывается на поляризационный эффект, создаваемый слоем 92. Эффект изменения цвета, который зависит от угла зрения и который создается системой слоев тонкой пленки 93, таким образом происходит, например, в зависимости от направления поляризации падающего света, только для отдельной области оптического элемента защиты 9. Кроме того, возможно, что дифракционная структура 96 и слой 92 являются такими же, как дифракционная структура 68 и слой 66, показанные на фиг.6, и таким образом достигается сочетание дифракционных эффектов, поляризационно-дифракционных эффектов и поляризационных эффектов.