专利名称：包含聚合物层的薄膜的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种薄膜，尤其是涉及一种冲压薄膜、层压薄膜或粘胶薄膜，其具有至少一个包含一种至少局部取向的液晶材料的光学各向异性层。
EP1227347描述了在光聚合物层上使液晶聚合物(＝LCP)定向以及通过这种方式产生可以通过偏振器辨别的安全特征。
第一取向层通过喷墨打印机印制在基板上，该取向层包含可通过偏振光的照射在给定的取向方向上定向的光聚合物。现在用偏振光照射该层。然后，将包含液晶材料的层通过喷墨打印机敷设到取向层上，并产生使液晶材料发生定向的条件。然后，通过UV辐射使液晶材料硬化。因而，在通过印刷敷设了包含光聚合物与液晶材料层的取向层的区域中，生成了包含取向的液晶材料的各向异性聚合物层，从而使入射到该区域内的光被线性偏振。
另外，EP1227347描述了可以将两个取向层以相互叠加的关系敷设到基板上。在这种情况下，用不同的偏振光照射这两层中的每一层，然后固定，从而得到以相互叠加的关系设置的具有不同取向的取向层。因而，与各个相互叠加的聚合物层的相应图样构造相结合的多重涂层能够产生涉及不同取向的区域以及在其中光在不同方向上被线性偏振的区域。
另外WO01/55960描述了在一个安全元件中的包含液晶材料的层，所述液晶材料以按照区域的方式在不同的取向方向上定向。在这种情况下，液晶分子的取向还受到用线性偏振光照射的、并且后续用于在其交联前对液晶分子进行取向的光聚合物层的影响。在这种情况下，具有液晶分子不同定向的区域以下述方式设置，即在这些区域中对一个对象进行编码，该对象通过一个特殊的相关偏振器来解码，该对象还具有与安全元件相匹配的、按照区域方式不同取向的相应液晶材料层。通过这种方式，能够将两项不同的图像信息引入到光学安全元件中当通过“标准”偏振器观看安全元件时，显示一个第一潜像。当通过与安全元件相匹配的上述偏振器观看安全元件时，该偏振器具有一个按照区域方式不同取向的液晶层——它在下文中称作“密钥(key)”，对一个第二图像进行解码，从而成为可视的。该方法的缺点在于安全元件与“密钥”(分析器工具)必须彼此精确匹配，并且只有当存在适当的“密钥”时才能重新获得附加的安全信息。因此，适当“密钥”的生成与实际安全元件的生成具有同样高的复杂程度和花费。
现在，本发明的目的是提供一种用于光安全元件的简化的且花费较少的方法，该光安全元件是基于经过取向的液晶层，以及将两项不同的潜像信息在其中结合起来，这些潜像信息可以用商业上可获得的廉价的分析器工具选择性地读出。
该目的通过一种薄膜，由于是冲压薄膜、层压薄膜或粘胶薄膜来实现，所述薄膜具有至少一个包含一种至少局部取向的液晶材料、最好是液晶聚合物的光学各向异性层。在这种情况下，各向异性聚合物或至少局部取向的聚合物材料的各向异性聚合物在与入射光的不同偏振状态相对应、并包含与之相关的不同项图像信息的区域内形成。
在这种情况下，当通过一个第一偏振器、例如线性偏振器观看时，第一潜在安全特征可变成可视的，以及当通过一个对应于不同的偏振状态的第二偏振器、例如圆偏振器观看时，第二安全特征可变成可视的。
因而，通过本发明可以在一个安全特征中、并且在一个工作步骤中提供两项或更多项有叠加关系的潜像信息，这些图像信息可以通过简单的辅助措施有选择性地进行可视化，所述辅助措施也就是对线性偏振光作出响应的偏振器以及对圆偏振光作出响应的偏振器。为这个目的而必需的偏振器，如分析器工具，是商业上可获得的，并且不需要进一步修改便可使用。由于结合了以不同方式对多个偏振状态作出响应的区域，通过本发明得到的安全特征具有很高的复杂度并且很难被复制。复制一个安全特征的尝试还会分别影响其他的安全特征，因此伪造或复制由根据本发明的薄膜提供的安全特征将是非常困难的。因而，所述薄膜提供了与上述优点相关的高度安全性，因此，简单、廉价以及广泛应用的辅助措施可以用来对隐藏的安全特征进行解码。
本发明的有利的实施方式在从属权利要求中描述。
如果一个单个的各向异性聚合物层具有第一区域和第二区域，其中第一区域具有线性偏振特性或者使偏振方向旋转的特性，而第二区域具有圆偏振特性，可以实现特别高的防伪安全性水平。在这种情况下，各向异性聚合物层的第一区域和第二区域最好是以直接相邻的关系设置。通过这种方式，安全特征的篡改或伪造将是极其困难的，因为改变一个安全特征的尝试将同时导致另一个安全特征的改变。此外，这种各向异性聚合物层的仿制品具有很高的复杂度与花费。
根据本发明的一个优选实施例，所述薄膜具有至少一个在其上敷设了液晶材料的各向异性聚合物层的复制层。在这种情况下，衍射结构用来对各向异性聚合物材料进行取向。通过该种技术，一方面可以对包含液晶材料的各向异性聚合物层通过廉价的制造工序进行特别精确的取向。另外，提供了一种特别有效的可能方法来制造之前已经描述的各向异性聚合物层，该各向异性聚合物层具有第一区域和第二区域，其中第一区域具有线性偏振的特性或者使偏振方向旋转的特性，而第二区域具有圆偏振的特性。
如此选择衍射结构使得衍射结构的结构参数，尤其是平均结构深度，根据区域的不同而不同，这些区域包括具有线性偏振的特性或者具有使偏振器方向旋转的特性的区域，以及具有相邻各向异性聚合物层的圆偏振特性的区域。
通过选择衍射结构的结构参数不仅能够调整敷设到复制层上的液晶材料的各向异性聚合物层的取向，还能够确定各向异性聚合物层具有的是线性偏振特性或者使偏振方向旋转的特性还是圆偏振特性。在这方面，各向异性聚合物层的取向主要由衍射结构的方位角取向决定。结构形状、空间频率以及尤其是平均结构深度决定了沉积在其上的液晶材料的各向异性聚合物层的偏振特性。通过选择这些参数能够调整叠加的液晶材料的各向异性聚合物层具有的是线性偏振特性或者使旋转方向旋转的特性还是圆偏振特性。通过这种方式，对于叠加的各向异性聚合物层的每个区域来说，通过选择适当的衍射结构可以精确地调整液晶材料取向的方向以及液晶具有的局部偏振特性，也就是说，其具有线性偏振特性或者使偏振方向旋转的特性还是具有圆偏振特性。
由于通过偏振光的照射来取向的光聚合物层上的液晶材料的取向或者由于微痕取向层上的液晶材料的取向，要得到这种效应是很困难的，因为取向层上的各向异性聚合物层的层厚度的有目的的控制可能仅仅是通过相应的敷设过程来实现的。达到该目的所需的装置的复杂度以及花费保证了防伪措施的水平很高。
衍射结构最好由第一与第二结构的叠加形成。在这个方面，第一结构用于对液晶材料进行取向。第二结构用于调整与复制层相邻的各向异性聚合物层的特性，该特性为线性偏振特性或者使偏振方向旋转的特性或者是圆偏振特性。利用该操作过程，使得上述各向异性聚合物层的生成可能以简单、廉价以及非常精确的方式来实现。例如，空间频率为1500线/毫米至3500线/毫米、深度为50纳米至500纳米的线性光栅被用作第一结构。作为示例，结构深度为200纳米至800纳米、侧向相关长度为几微米的各向同性消光结构被用作第二结构。
最好使用组合光栅，其包括一个各向同性消光结构以及一个具有大量线的线性光栅。在这方面，例如正弦光栅可作为线性光栅使用。在这方面，消光结构最好深度为50纳米至2000纳米，并具有μm范围内的相关长度。
在这方面，在一个各向同性消光结构和一个具有大量线的线性光栅构成的组合光栅的情况下，相对平坦、高频率的光栅，例如正弦光栅(光栅的典型深度例如为140纳米)，执行对液晶分子进行空间取向的功能。在这方面，正弦光栅的相对大数量的线(例如2860l/mm)并不是绝对必须的，但有很大的优点。相反，由于显微结构被液晶材料所填满，与组合光栅的深度(例如典型地为600纳米)相比相对较深的各向同性消光结构得到相对较大的液晶层的局部层厚度。这种层厚度效应本身是各向同性的，也就是说，其没有任何优选的空间取向。仅由高频率的平坦的线性光栅产生空间优选方向。因此，仅包含相对平坦的高频率的正弦光栅(例如典型地为140纳米)的区域只能对入射光进行线性偏振，而平坦的正弦光栅与深的消光结构的组合光栅得到了组合的定位以及作为结果导致圆偏振光学功能的层厚度效应。
可以确定，当使用这种类型的结构时，能够对方位角取向进行特别精确的调整，并能实现与复制层相邻的各向异性聚合物层的偏振特性。
作为替代，薄膜还可以具有两个或更多个包含一种至少局部取向的液晶材料的各向异性聚合物层，其中一个各向异性聚合物层具有线性偏振特性或者使偏振方向旋转的特性的区域，而第二个各向异性聚合物层具有圆偏振特性的区域。由于将这两个层以非常高的匹配精确度相互敷设，出现了特别的要求，以便获得上述具有第一和第二区域的各向异性聚合物层的优点。
根据本发明的一个优选实施例，各向异性聚合物层具有多个延伸小于40μm(就是说明显比人眼的分辨能力小)的图像区域，其中设置在每个图像区域中的是至少一个具有线性偏振特性或者使偏振方向旋转的特性的第一区域，以及至少一个具有圆偏振特性的第二区域。通过这种方式，现在当观看者分别通过第一或第二偏振器观看时，观看者可以在同一个观看区域中看到完全不同的复杂安全特征。因此，在用作分析器工具的偏振器的构造和形状与安全元件之间不再有任何关联性，正如经过编码的安全特征的情况。
特别地，为了产生灰度级图像的目的，可以通过第一安全特征产生难以仿造的印制的安全特征，其中所述第一安全特征包含与具有不同方位角取向的第一区域相关联的对象。另外，为了产生灰度级图像的目的，第二安全特征也可以包含一个与具有不同方位角取向的第二区域相关联的对象，其中当使用第一偏振器时，第一灰度级图像变为可视，当使用第二偏振器时，第二灰度级图像变为可视。
安全特征还可包括两个或更多个区域，在这些区域中局部敷设了具有不同硬度的不同的光学各向异性聚合物。通过这种方式，由先前所述的衍射结构引入的、并能选择性地由线性偏振器或圆偏振器可视化的区域通过特别使用左旋或右旋的液晶材料进一步提高了防伪安全性，因为除了通过线性偏振器变为可视的第一潜像之外，通过左旋或右旋的圆偏振器的观看导致了不同的其他潜像。
因此，根据所使用的偏振器的特性(用于线性偏振光的偏振器、用于以左旋或右旋关系圆偏振的光的偏振器)，以及根据偏振器相对于薄膜的角度位置，使不同的对象对于观看者来说变为可视。
为了进一步提高防伪安全水平，还可以设置分别用于对第三安全特征或第四安全特征进行编码的第一或第二区域，当通过以相结合的解码偏振图样提供的相结合的第三或第四偏振器观看时，第一区域或第二区域变为可视的。然而特别有利的是，设置用于对第五安全特征进行编码的第一和第二区域，当通过以相结合的解码偏振图样提供的第五偏振器观看时，所述第五偏振器变为可视的，并且该第五偏振器具有用于对线性偏振光进行解码的区域以及对圆偏振光进行解码的区域。
此外，为了提高防伪安全水平，可以将另外一个具有光学有效衍射结构的层引入薄膜中，其中该结构例如产生全息图或Kinegram安全特征。防伪安全性的提高可以通过将一个薄膜层系统结合到薄膜中而进一步实现，其中该薄膜层系统通过干涉产生色差。如果薄膜是具有反射层的反射元件的形式，尤其是金属层或HRI层，可以通过反射层的局部构造获得进一步的光学可识别的安全特征。
这里特别具有优点的是，反射层由包含胆甾型液晶材料的层形成，其产生可观看的与角度有关的色差效应，作为进一步的光学可识别的安全特征。这可以有选择性地与一个附加的半透明层相结合来实现，所述半透明层特别是一个薄的铝层，其沉积在各向异性图像承载聚合物上的第一层与胆甾型液晶材料层之间。
该薄膜最好用作光学安全元件，用于保证钞票、信用卡、身份证明的安全，以及保证各种物品的安全。另外，特别有利的是，由根据本发明的薄膜提供的隐藏光学安全特征是机器可读的光学安全特征的形式，其中机器可读的信息项被编码，例如一维或二维条形码。
以下将参考附图通过多个实施例来描述本发明
图1举例示出了当观看者通过不同的偏振器观看跟据本发明的薄膜时得到的图像表示的示意图，图2示出了具有图1中的薄膜以及两个不同偏振器的保密文件的一部分的截面图，图3示出了图1中的薄膜的细节的截面图，图4a和4b是不同衍射结构的示意图，图5示出了图1中的薄膜的各向异性聚合物层的一部分的示意图，图6示出了具有根据本发明的薄膜以及本发明另一个实施例中的偏振器的保密文件的截面图，图7示出了用于本发明的另一个实施例的具有根据本发明的薄膜的保密文件的截面图，以及图8示出了用于本发明的另一个实施例的穿过根据本发明的薄膜的截面图。
图1示出了当观看者观看如图2所示的保密文件时得到的多个图像表示11、12、13、14和15，其分别是当不通过偏振器观看时、当通过线性偏振器观看时、以及当通过圆偏振器观看时得到的图像表示。图像表示11是观看者不通过偏振器观看时得到的。图像表示12和13是观看者通过线性偏振器时得到的，其中图像表示13中的线性偏振器相对于图像表示12被旋转了45°。图像表示14和15是观看者通过圆偏振器观看时得到的，其中图像表示15中的圆偏振器相对于图像表示14被旋转了90°。如图1所示，当观看者使用线性偏振器时，得到第一安全特征21，即文字“VALID”，当观看者通过圆偏振器观看时，得到第二安全特征22，即Clara Schumann的图像。
现在将参照图2、3和5来描述具有参照图1所讨论的效果的保密文件的精确结构图2示出了保密文件0以及两个偏振器、即线性偏振器61和圆偏振器62的示意结构。
保密文件0例如为钞票、身份证或护照、票或软件证书。保密文件0包括一个载体单元1以及一个敷设到载体单元1上(或引入载体单元中)的薄膜3。这里的载体单元1例如包含纸或塑料材料。薄膜3最好以安全带或安全路径的形式敷设到载体上或者以安全线的形式引入到其中。载体单元1还可附带地包含其他安全特征。载体单元1例如可以有色地印刷和/或被压印例如卡片持有者的名字。
薄膜3最好以转印薄膜的转印层的形式敷设到载体单元1上，尤其是以热压薄膜的形式。在这种情况下，薄膜3具有保护漆层31、复制层33、各向异性聚合物层32、反射层34以及粘接层35。
保护漆层31的厚度最好是大约0.3至1.2μm。层33是一个复制层，衍射结构通过冲压压印工具压印到复制层中。在这种情况下，复制层33最好包含透明的热塑性材料，其例如可以通过印刷工艺敷设到其上。
在这个方面，复制漆例如可以是如下的
因而，在干燥之后例如通过线光栅凹雕印刷滚筒以2.2g/cm2的敷设重量来敷设复制层33，然后在温度为100-120℃的干燥通道中对其进行干燥。然后衍射结构在大约130℃下通过例如包含镍的阴模压印到复制层33中。在衍射结构的压印操作中，阴模最好被电加热。在压印操作之后，在从复制层33上取下阴模之前，阴模可以被再次冷却。在衍射结构已经被压印到复制层中之后，复制漆通过形成交联或一些其他方式被硬化。
然后将包含光学各向异性聚合物材料、最好是液晶材料(液晶＝LC)的层敷设到复制层33上。原则上上述说明书中提及的所有液晶材料可以用作层32。最好使用瑞士巴塞尔的Vantico有限公司生产的OPALVA系列中的向列相液晶材料。将液晶材料敷设到复制层33的整个表面区域上或者部分表面区域上，最好是通过印刷工艺来敷设，最好在平坦表面上的敷设重量使层厚度为0.5μm-5μm。在敷设液晶材料之后局部形成的各向异性聚合物层32的有效层厚度在这种情况下受到压印到复制层33中的衍射结构的影响。
然后如果需要的话通过施加热量使各向异性聚合物层32的液晶定向。最终得到由UV硬化或热引起的液晶材料的根交联，用于固定液晶分子的取向。
另外，也可以使通过印刷敷设的、并包含溶剂承载液晶材料的层经过干燥处理，并且使液晶分子在溶剂蒸发期间根据衍射结构来取向。也可以通过印刷工艺来敷设无溶剂的液晶材料来说，在此之后通过交联来固定取向。
另外，可选地可以通过印刷工艺将一个保护漆层敷设到各向异性聚合物层32上。该保护漆层的厚度例如为0.5μm-3μm，并且最好包含可UV交联的丙烯酸酯或耐磨损的热塑性丙烯酸酯。
然后敷设反射层34。反射层34最好是薄的蒸汽沉积金属层或HRI层(HRI＝高折射率)。基本上铬、铝、铜、铁、镍、银或金或者这些材料的合金都可以考虑作为金属层的材料。
然后敷设粘接层35，其最好是可热活化的粘接剂。
由引入到相邻的复制层33中的衍射结构的不同结构参数所控制，各向异性聚合物层32以按照区域的方式具有不同的偏振特性。因而，图2作为例子示出了在具有不同偏振特性的各向异性聚合物层32中多个相互并列的区域41至51。在第一区域41、43、45、48和50中，根据用于各向异性聚合物层32的液晶材料，各向异性聚合物层32具有线性偏振特性或者使偏振器方向旋转的特性。在第二区域42、44、46、47、49和51中，各向异性聚合物层32具有基本上为圆偏振的特性。在这方面，术语“圆偏振特性”用来表示场矢量在X和Y方向上的不适用线性偏振光的相位条件的相位中的任意位移(相位差＝mπ，m＝整数)。
如图2所示，液晶材料分子的方位角取向一方面在线性偏振区域41和45中、另一方面在43、48和50中是不同的。另外，各向异性聚合物层32在区域42、47和49中例如具有右旋的圆偏振特性，以及在区域44、46与51中具有左旋的圆偏振特性。在这方面，圆偏振光的硬度由在相应区域中使用的、并例如通过印刷工艺局部敷设的液晶材料决定。
图3示出了作为示例的转印薄膜的结构示意图，该薄膜可用于保密文件0的制造。图3示出了一个载体薄膜39和一个包含保护漆层31、复制层33、各向异性层32、反射层34和粘接层35的转印层。载体薄膜30的厚度例如为大约12μm-50μm，并最好包含聚酯薄膜。
最好在载体薄膜39与保护漆层31之间设置一个释放层(这里未示出)。
如图3所示，衍射结构36被压印到复制层33中。如图3所示，这里衍射结构的结构参数一方面在与线性偏振或者使入射光偏振方向旋转的第一区域相关联的区域中、另一方面在与圆偏振区域相关联的区域中是不同的。在这些区域中的液晶取向基本上取决于衍射结构的方位角取向。偏振特性，也就是说一个区域是具有圆偏振特性还是具有线性偏振特性或者具有使偏振方向旋转的特性主要是由相应区域中的衍射结构的平均结构深度所决定的。在这方面，平均结构深度的差异在200至500纳米的范围内，因而不能满足λ/4条件，这些差异可导致相应区域中的偏振特性的改变。
例如当为可通过圆偏振器来可视化的区域选择以下结构时能获得良好的结果使用组合光栅，其包括一个各向同性消光结构以及一个具有大量线的线性光栅。在这个方面，例如正弦光栅可用作线性光栅。在这种情况下，消光结构的深度最好为200nm-800nm，并具有μm范围的相关长度。
可用于该目的的各向同性消光结构例如包含基本上相同形状的三维结构单元，这些单元的底面的横向尺寸在1μm-100μm范围内，并且这些单元的侧面包括相对于薄膜的自由表面呈45°的倾斜角。在这方面，也可以使用横向尺寸较小的各向同性消光结构，其不再是精确地周期性设置在底平面上。然后，消光结构例如以相加、相乘等方式与上述具有大量线的线性光栅相叠加，例如线的数目为每毫米1500线至每毫米3500线，深度为50纳米至500纳米。这例如将得到图4a所示的结构361，该结构由这种类型的各向同性空间消光结构与结构深度为363、光栅周期为352的线光栅的叠加而形成。在这种情况下，图4a仅示出了简要示意图，其并不是这种消光结构的真实比例。根据本发明的优选实施例，高频正弦光栅要比消光结构平坦得多。
此外，各向同性消光结构也可以用作消光结构，在显微级别上精细的浮雕结构单元随机地分布在其中，使得该消光结构可以只借助于统计特征值来描述，例如平均粗糙度、相关长度等。
关于可以使用的消光结构的详情可进一步参考WO03/055691A1。
现在，图4b示出了结构364的简要示意图，其由具有统计学分布的结构单元的消光结构和如之前所述的具有大量线的线光栅的叠加而形成。在图4b的实施例中，相对较为平坦的高频正弦光栅与一个粗糙的明显较深的消光结构相叠加。
由于能够以不同的方位角取向存在、从而可以对灰度级图像的多种灰色调进行编码，得到了信息项。简单的灰色调图像如图l所示。图l示出了具有两个灰度级的灰调图像，即黑百图像。这里的背景，也就是“正方形”，以及前景，即Clara Schumann的图像，包含了相同的基本结构，在这一方面，为背景采用了90°的线光栅方位角取向，为前景采用了0°的线光栅方位角取向。对于与那些信息项的图像表示(正方形，Clara Schumann)相关联的区域，例如使用具有消光结构深度为500纳米、横向相关长度为几个μm的组合光栅，以及线的数目为2800线/毫米、深度为120纳米的正弦光栅。
作为示例，具有相对大的线数目的线光栅可用作结构组合，该结构组合通过线性偏振器来可视化，并且在这一方面，上述的组合光栅也可用作背景。可以使用的线光栅例如具有200线/毫米至3500线/毫米的线数目以及50纳米至500纳米的深度。因而，与如图1所示的信息“VALID”相关联的区域例如在线数目为2860线/毫米、深度为大约120纳米的线性光栅上取向。在这一方面，如此选择光栅相对于彼此的取向，使得通过线性偏振器可以使在线光栅(45°时)与组合光栅(0°或90°时)之间出现的对比成为可视的。
现在将参考图5描述各向异性聚合物层32的第一和第二区域的有利排列图5示出了各向异性聚合物层32的一部分，该部分示出了在一个线光栅图样上定位的多个图像区域501至541。这些图像区域中的每一个均具有至少一个具有线性偏振特性或者使偏振方向旋转的特性的第一区域，以及至少一个具有圆偏振特性的第二区域。因此，例如图像区域501具有这种类型的第一区域54和这种类型的第二区域53。各向异性聚合物层32最好在感兴趣的区域中分别被栅刻到50％处，栅刻的线密度低于人眼的分辨能力。因而线光栅例如包含具有80μm间隔的40μm的线。然而，对于两个以上的信息项也可以彼此栅刻到其中，在该种情况下，光栅线的间隔应低于人眼的分辨能力。
薄膜3也可以实现为透射单元的形式，并省去反射层34。因而，根据已描述的规律，这种类型的透射薄膜用线性偏振或圆偏振的光来照射，在这种情况下，用线性偏振器或圆偏振器观看可得到安全特征21和22。另外，也可以只用线性偏振光来照射，并通过线性偏振器或圆偏振器来观察。在这种情况下，这种类型的线性偏振器也可以已经集成到薄膜3中，使得在使用非偏振光的透射法的情况下，当通过线性偏振器观看时，第一安全特征变成可视的，而当通过圆偏振器观看时，第二安全特征变成可视的。
现在将参考图6描述本发明的另一个实施例，其中其他信息项将被编码到根据本发明的薄膜中，并借助于特殊构造的偏振器对该信息进行解码。
图6示出了敷设到载体单元1上的薄膜4，其具有保护漆层31、复制层33、各向异性聚合物层32、反射层34和粘接层35。保护漆层31、复制层33、各向异性聚合物层32、反射层34和粘接层35具有如图1至5所示相应的相同层的类似结构。各向异性聚合物层32具有多个区域411、421、431、441、451、461、471、481、491、551和501，这些区域均为具有线性偏振特性或者使各向异性聚合物层特性(411、431、451、481和551)旋转的特性的第一区域的形式，或者为具有圆偏振特性(421、441、461、471、491和561)的第二区域的形式。借助于这些区域的特殊结构，在薄膜4中实现在上述实施例中所述的安全特征，这些安全特征一方面当通过圆偏振器观看时另一方面当通过线性偏振器观看时变成可视的。
另外，图6示出了一个与薄膜4相对应的特殊的偏振器63，它主要由载体633、各向异性聚合物层以及保护漆层630组成，其中所述各向异性聚合物层由两个层632和631形成，并具有用于检测线性偏振光的区域和用于检测圆偏振光的区域。在这种情况下，层632由线性偏振器形成，层631由一个液晶层形成，所述液晶层在一个(未示出的)复制层上取向，并与各向异性聚合物层21相一致地具有第一区域412、432、452、485和552以及第二区域422、462、472、492与562，其中第一区域具有使偏振方向旋转的特性，而第二区域具有圆偏振特性。因此提供了一个偏振器63，它在第一区域内起到线性偏振器的作用，在第二区域内起到圆偏振器的作用。作为替代，在这一方面，层632的偏振方向可以根据层631的相应区域不同地选择，从而可按照区域方式不同地选择线性偏振光的检测到的方位角取向。
由于相对于区域412、422、432、442、452、462、472、482、492、552和562，适当地选择了区域411、421、431、441、451、461、471、481、491、551和561的排列，可以在各向异性聚合物层32中对另一个安全特征进行编码，这个安全特征只有借助于特殊的偏振器63才能成为可视的。由于这可以用于该安全特征的像素，两个不同的安全特征的像素，即线性偏振和圆偏振区域，不再需要依赖于特殊构造的安全特征和单个安全特征的设计。
图7示出了根据本发明的另一种敷设到载体单元1上薄膜5。薄膜5具有保护漆层31、各向异性聚合物层32、复制层33、层系统70和粘接层35。保护漆层31、各向异性聚合物层32、复制层33和粘接层35在图1至5的实施例中已经说明。
层系统70提供了另一个光学安全特征，对于观看者来说不需要偏振器就能看到该光学安全特征。因而，层系统70例如具有由反射层提供的光学有效衍射结构，并且例如提供了全息图作为光学安全特征。在这种情况下，其还可以是具有透射或反射特性的薄膜层系统，并通过干涉得到了与观看角度有关的色差效应。根据该实施例，这里进一步描述了层系统70是包含吸收层71和胆甾型液晶材料层72的层系统。作为示例，可使用WO01/55960中描述的胆甾型液晶材料作为所述胆甾型液晶材料。在这种情况下，层72的厚度最好为1-10μm。当敷设时，层72的液晶通过剪切力来取向。如果需要的话，另一个微痕或电刷取向层也可以在敷设胆甾型液晶材料之前被敷设到层71上。在这种情况下，层72起到过滤器的作用，根据入射光的入射角，仅反射特定波长的光分量，因此可以观察到与观看角度有关的色差效应。
为了避免通过层72的圆偏振作用使各向异性聚合物层32的上述特性无效，以及为了确保在第一区域和第二区域中由层72产生的色差效应具有可识别性，这里提供了一个层71。层71是一个半透明镜，例如薄的、可能经过构造的金属层，例如厚度在1纳米至5纳米的铝层。
层71使得部分入射光在层71上被反射，并因而获得之前所述的效应。只有一部分入射光撞击在层72上，并从那里以圆偏振方式被反射。因此，层系统70提供了一个将入射的线性偏振光既作为线性偏振光又作为选择性过滤的圆偏振光反射的层系统。
层35表示一个可选地能够被着色的粘贴层，以改善胆甾层72的光学外观和/或光学功能(吸收)。
图8示出了本发明的另一个实施例。
图8示出了一个冲压薄膜8，其包含载体薄膜80、保护漆层81、阻滞层82、第一各向异性聚合物层83、第二各向异性聚合物层84、反射层85和粘接层88。保护漆层81、反射层85和粘接层88具有与图1至5的实施例中的相应的层30、31、34和35类似的结构。各向异性聚合物层83和84中的每一个均包含经过取向的液晶材料，这些液晶材料如此前的特定实施例所述，在具有衍射结构的复制层上取向，或者借助于转印工艺被敷设到薄膜上。在后一种情况下，被转印的各向异性聚合物层83和84最好包含粘接层、取向层与液晶层，所述液晶层在所述取向层上被取向然后被交联。在这方面，如此选择各向异性聚合物层83和84的层厚度与液晶材料，使得各向异性聚合物层83按照区域方式具有线性偏振特性或者使偏振方向旋转的特性，而各向异性聚合物层84按照区域方式具有圆偏振特性。
如图8所示，在这种情况下，两个各向异性聚合物层81和84以彼此精确匹配的关系被敷设，从而分别得到具有线性偏振或者使偏振方向旋转的特性的区域41、43、45、48和50，并得到具有圆偏振特性的区域42、44、46、47、49和51。
权利要求
1.一种薄膜(3、4、5、8)，尤其是冲压薄膜、层压薄膜或粘胶薄膜，其中该薄膜(3、4、5、8)具有一种至少局部取向的液晶材料的至少一个各向异性聚合物层(32、83、84)，其特征在于，至少局部取向的液晶材料的所述各向异性聚合物层(32)或各向异性聚合物层(83、84)具有形成第一安全特征(21)的一个或多个第一区域(41、43、45、48、50、54)，在所述第一区域内所述各向异性聚合物层(32、83)具有线性偏振特性或者使偏振方向旋转的特性，还具有形成第二安全特征(22)的一个或多个第二区域(42、44、46、47、49、51、53)，在所述第二区域内所述各向异性聚合物层(32、84)具有圆偏振特性，其中当通过第一偏振器(61)观看时第一安全特征是可视的，当通过对应于另一种偏振状态的第二偏振器(62)观看时第二安全特征是可视的。
2.根据权利要求1的薄膜，其特征在于，所述至少一个各向异性聚合物层(32)中的一个既具有第一区域(41、43、45、48、50、54)又具有第二区域(432、44、46、47、49、51、53)，第一区域具有线性偏振特性或者使偏振方向旋转的特性，第二区域具有圆偏振特性，其中各向异性聚合物层(32)的第一区域和第二区域最好以相互并列的关系设置。
3.根据以上权利要求中任一项的薄膜，其特征在于，所述薄膜(3、4、5、8)具有至少一个复制层(33)，液晶材料的各向异性聚合物层(32)被敷设到这个复制层上，并且用于对液晶材料的各向异性聚合物层(32)进行取向的衍射结构(36、361、364、365)被引入到该复制层(33)的朝向液晶材料的各向异性聚合物层(32)的表面中。
4.根据权利要求3的薄膜，其特征在于，在第一区域中的衍射结构(36、361、364、365)的一个或多个结构参数与第二区域中的不同，这两个区域分别与相邻的各向异性聚合物层(32)的相应的具有线性偏振特性或者使偏振方向旋转的特性的第一区域(41、43、45、48、50、54)以及具有圆偏振特性的第二区域(42、44、46、47、49、51、53)相关联。
5.根据权利要求4的薄膜，其特征在于，第一区域中的衍射结构(36、361、364、365)的平均结构深度与第二区域中的不同。
6.根据权利要求3-5中任一项的薄膜，其特征在于，衍射结构(36、361)由用于对液晶材料进行取向的第一结构以及由用于调整与复制层(33)相邻的各向异性聚合物层(32)的线性偏振特性、使偏振方向旋转的特性或者圆偏振特性的第二结构的叠加来形成。
7.根据权利要求6的薄膜，其特征在于，第一结构是空间频率为1500线/毫米至3500线/毫米、深度为50纳米至500纳米的线光栅。
8.根据权利要求7的薄膜，其特征在于，所述线光栅按照区域方式具有不同的方位角取向，最好是具有连续改变的方位角变化。
9.根据权利要求6-8中任一项的薄膜，其特征在于，第二结构包含一个在第一区域和第二区域中平均结构深度不同的结构。
10.根据权利要求6-9中任一项的薄膜，其特征在于，第二结构包含结构深度为200纳米至800纳米的消光结构，其在第一区域或第二区域中提供。
11.根据权利要求10的薄膜，其特征在于，所述消光结构是横向相关长度为1-10μm的各向同性消光结构。
12.根据权利要求1的薄膜(8)，其特征在于，所述薄膜(8)具有一种至少局部取向的液晶材料的两个或更多个各向异性聚合物层(83、84)，其中所述各向异性聚合物层(83)中的一个具有区域(41、43、45、48、50)，这些区域具有线性偏振特性或者使偏振方向旋转的特性，而所述各向异性聚合物层中的另一个具有区域(42、44、46、47、49、51)，这些区域具有圆偏振特性。
13.根据以上权利要求中任一项的薄膜，其特征在于，所述薄膜(3、5、8)具有另一个各向异性聚合物层(31、82)，该各向异性聚合物层具有至少局部圆偏振的特性，其中具有圆偏振特性的另一个各向异性聚合物层(31、82)的区域设置在所述至少一个各向异性聚合物层(32、83、84)的第一和第二区域(41至54)之上或之下。
14.根据以上权利要求中任一项的薄膜(3)，其特征在于，至少一个各向异性聚合物层(32)具有多个延伸小于40μm的图像区域(501至541)，其中设置在每个图像区域(501至541)中的是至少一个所述具有线性偏振特性或者使偏振方向旋转的特性的第一区域(53)，以及至少一个所述具有圆偏振特性的第二区域(54)。
15.根据以上权利要求中任一项的薄膜，其特征在于，第一安全特征包括一个与第一区域相关联的对象，所述第一区域具有变化的方位角取向，用于产生灰度级图像。
16.根据以上权利要求中任一项的薄膜，其特征在于，第二安全特征包括一个与第二区域相关联的对象，所述第二区域具有变化的方位角取向，用于产生灰度级图像。
17.根据以上权利要求中任一项的薄膜，其特征在于，第一安全特征包括两个或更多个与第一区域相关联的对象，所述第一区域具有不同的线性偏振或者使偏振方向旋转的特性。
18.根据以上权利要求中任一项的薄膜，其特征在于，第二安全特征包括两个或更多个与第二区域相关联的对象，所述第二区域具有不同圆偏振特性，尤其是具有左旋或右旋的圆偏振能力。
19.根据以上权利要求中任一项的薄膜(4)，其特征在于，设置了用于分别对第三安全特征或第四安全特征进行编码的第一或第二区域，当通过提供有相关联的解码偏振器图样的分别相关的第三或第四偏振器观看时，所述第三安全特征或第四安全特征是可视的。
20.根据以上权利要求中任一项的薄膜(4)，其特征在于，设置用于对第五安全特征进行编码的第一和第二区域(411、421、431、441、451、461、471、481、491、551、561)，当通过提供有相关联的解码偏振器图样的第五偏振器(63)观看时，所述第五安全特征是可视的，并且所述第五偏振器具有用于检测线性偏振光的区域(412、432、452、482、552)和用于检测圆偏振光的区域(422、441、462、472、492、562)。
21.根据以上权利要求中任一项的薄膜，其特征在于，该薄膜具有另一个层，该层具有提供了另一个光学可识别的安全特征的另一个光学有效衍射结构。
22.根据权利要求21的薄膜，其特征在于，所述另一个光学有效衍射结构至少按照区域方式覆盖第一和第二区域。
23.根据以上权利要求中任一项的薄膜，其特征在于，该薄膜具有一个薄膜层系统，用于通过干涉产生色差，得到另一个光学可认别的安全特征。
24.根据权利要求21-23中任一项的薄膜，其特征在于，该薄膜层系统至少按照区域方式覆盖第一和第二区域。
25.根据以上权利要求中任一项的薄膜，其特征在于，所述薄膜(3、4、5、8)具有一个反射层(34、72、85)，尤其是金属层或HRI层。
26.根据权利要求2、22、23、24或25中的任一项的薄膜(5)，其特征在于，所述反射层(72)由一个胆甾液晶材料构成的层形成，该材料产生与观看角度有关的色差效应，作为另一个光学可识别的安全特征。
27.根据权利要求26的薄膜(5)，其特征在于，该薄膜(5)具有一个半透明层(71)，尤其是薄的铝层，设置在胆甾液晶材料的层(72)与至少一个各向异性聚合物层(32)之间。
28.根据权利要求25-27中任一项的薄膜，其特征在于，反射层是部分的，从而得到另一个光学可识别的安全特征。
29.根据以上权利要求中任一项的薄膜(3、4、5、8)，其特征在于，该薄膜具有用于保证钞票、信用卡、护照、身份证等的安全的光学安全单元。
30.根据权利要求29的薄膜，其特征在于，该薄膜以安全线的形式成形。
31.根据以上权利要求中任一项的薄膜，其特征在于，第一和/或第二安全特征是潜在的安全特征。
全文摘要
本发明涉及一种薄膜(5)，尤其是冲压薄膜、层压薄膜或粘胶薄膜，其具有一种至少局部取向的液晶材料的至少一个各向异性聚合物层(32)。该各向异性聚合物层(32)具有形成第一安全特征的一个或多个第一区域(41、43、45、48、50)，各向异性聚合物层(32)在所述第一区域中具有线性偏振特性或者使偏振方向旋转的特性，还具有形成第二安全特征的第一或多个第二区域(42、44、46、47、49、51)，各向异性聚合物层(32)在所述第二区域中具有圆偏振特性。当通过第一偏振器观看时，第一安全特性是可视的，而通过对应于另一个偏振状态的第二偏振器观看时，第二安全特性是可视的。
文档编号G02B5/30GK1960882SQ200580017754
公开日2007年5月9日 申请日期2005年4月13日 优先权日2004年4月17日
发明者海蒙·卡钦雷克, 安德列亚斯·什尔林, 麦塞斯·希兹 申请人:雷恩哈德库兹两合公司