BRPI0513694B1 - Anisotropic optical devices and method for producing the same - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSITIVOS ÓPTICOS ANISOTRÓPICOS E MÉTODO PARA PRODUÇÃO DO MESMO”.

CAMPO TÉCNICO

A presente invenção refere-se a dispositivos ópticos anisotrópi-cos e a métodos para produção deles. Os dispositivos propostos podem ser usados no campo de dispositivos ópticos de segurança e assemelhados. ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Devido aos cada vez maiores fraude e falsificação de produtos e documentos, novas medidas antifalsificação são necessárias mais do que nunca. Por muitos anos, hologramas foram a tecnologia de segurança preferida, e muitas diferentes gerações de itens de recursos de segurança à base de hologramas foram fabricadas. Nesse meio tempo, essa tecnologia já completou mais de 30 anos e ficou, portanto, bem-conhecida e disseminada. Essa situação representa um risco de segurança, uma vez que muitas pessoas têm acesso à tecnologia de holograma. Com a disponibilidade de impressoras de hologramas digitais, o caminho para facilitar o uso de sistemas de masterização holográfica aumentou ainda mais. Essas impressoras permitem a produção de muitos diferentes tipos de hologramas, e é necessário um conhecimento mínimo de configurações holográficas ou escritores a laser. Tal equipamento propicia a preparação de matrizes para a fabricação de matrizes metálicas subsequentes e a réplica em filmes finos em grandes volumes. Portanto, devido às amplas possibilidades de geração de estruturas holográficas, a holografia está perdendo importância no campo de elementos de segurança.

No entanto, no campo de dispositivos de segurança, há uma necessidade permanente para outros dispositivos diferentes, para que se tenha possibilidade de reduzir o risco de reprodução também por alteração do tipo dos dispositivos de segurança.

Um exemplo de tal abordagem é explicado no pedido de patente WO-01/03945, na qual o efeito óptico é devido, por exemplo, à combinação de estruturas holográficas ou de grade e do efeito de interferência multica- mada de variação de cor.

Além do mais, difusores e refletores anisotrópicos foram propostos com anisotropia padronizada em Ibn-Elhaj et al., "Optical Polymer Thin Films With Isotropic And Anisotropic Nano-Corrugated Surface topologies", Nature, 2001, vol. 410, p. 796 - 799. Para a produção das estruturas, faz-se uso da chamada tecnologia de corrugação (MC), que se baseia no fato de que a separação de fases de uma mistura ou combinação, aplicada a um substrato, é induzida por retículação com exposição à radiação UV. A remoção de componentes não-reticulados deixa uma estrutura com uma topologia superficial específica, compreendendo ranhuras, depressões e/ou poros. Com topologias superficiais graduadas adequadamente, podem ser construídos difusores de luz direcionais. Entre outros substratos, o uso de um espelho de alumínio, como um substrato, é proposto, sobre o qual um filme MC padronizado é produzido, com a separação de fases induzida por radiação UV mencionada acima da mistura e a remoção subsequente de material não-reticulado. Desse modo, em vez de uma transmissão direcional do padrão, um refletor direcional é disponibilizado, com o padrão sendo visível por um ângulo de visão dependente da variação em brilho e contraste.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO O objetivo da presente invenção é, portanto, proporcionar um componente óptico diferente e eficiente, que pode ser usado como um elemento de segurança. Adicionalmente, o objeto da presente invenção é proporcionar métodos para produção desses componentes ópticos e seus usos.

Um objeto da presente invenção é, portanto, um componente óptico de acordo com a reivindicação 1, um método de acordo com a reivindicação 23 e um uso do componente óptico de acordo com a reivindicação 27.

Um aspecto básico da invenção é o fato de que um componente óptico é proporcionado, compreendendo a combinação de um difusor aniso-trópico, com anisotropia padronizada, com um meio para proporcionar uma variação de cor observável por variação do ângulo de visualização e/ou alteração do ângulo de luz incidente. Desse modo, de preferência, a anisotropia varia localmente em forma de imagem, por exemplo, de uma maneira em pixels. Em particular, para fins de segurança, provou-se ser vantajoso proporcionar um componente óptico no qual a anisotropia apresenta reversibili-dade de imagem positiva/negativa dependendo do ângulo de visualização, por inclinação ou rotação do componente óptico. Normalmente, o difusor anisotrópico, com anisotropia padronizada, tem uma estrutura opticamente efetiva substancialmente não periódica.

Em contraste com as estruturas holográficas bem-conhecidas, um difusor anisotrópico apresenta reversibilidade de imagem distinta e ciara, por variação do ângulo de visualização. Não permite, no entanto, facilmente a combinação com os efeitos de variação de cor. A oombinação proposta de um difusor anisotrópico com um meio distinto para proporcionar uma variação de cor bem controlada proporciona a possibilidade de uma superposição de reversibilidade de imagem distinta, com variação de cor bem controlada e uniforme. Uma vez que, quando do uso de estruturas holográficas, uma reversibilidade de imagem é sempre acompanhada por variações de cor concomitantes (freqüentemente percebidas como efeitos de arco-íris), a provisão de uma estrutura holográfica com um meio adicional, para proporcionar uma variação de cor, não vai acarretar um controle bem separado da rever-sibilídade de imagem e reversibilidade de cor. No entanto, surpreendentemente, a combinação presentemente proposta de um difusor anisotrópico, com anisotropia padronizada, com um meio para proporcionar uma variação da cor propicia uma combinação muito mais ciara de reversibilidade de imagem e variação de cor. Uma vez que os dois efeitos são melhor separados do que se em vez do difusor anisotrópico, uma estrutura holográfica fosse usada, os dois efeitos podem ser controlados eficientemente, e podem ser, por exemplo, comparados entre eles. Por exemplo, a coordenação específica possível da reversibilidade de imagem com a variação de cor propicia um aumento surpreendente no nível de segurança obtenível dos dispositivos, pelo fato de que, por exemplo, uma primeira imagem aparece oomo sob um primeiro ângulo de visualização em uma primeira cor, e por variação do ângulo de visualização, quase sem efeito transicional, aparece a segunda ima- gem diferente da primeira na segunda cor.

De acordo com uma primeira concretização preferida do componente óptico, o meio para proporcionar uma variação de cor é proporcionado como uma estrutura em camadas de variação de cor. O difusor anisotrópico e a estrutura em camadas de variação de cor podem ser, desse modo, localizados um atrás do outro, como observado na direção de visualização. O difusor anisotrópico e a camada de variação de cor podem ser proporcionados como camadas ou filmes ou revestimentos individuais, mas podem ser proporcionados também como uma estrutura parcial ou inteiramente integrada.

De acordo com outra concretização preferida do componente óptico, o difusor anisotrópico é baseado em um material cristalino líquido, de preferência, nemático, que pode ser polimérico, monomérico ou oligomérico, reticulável ou não. O difusor anisotrópico pode compreender uma estrutura de superfície corrugada estruturada topologicamente. A estrutura de superfície corrugada estruturada topologicamente pode ser coberta por uma camada protetora, por uma camada de interface ou por um filme espaçador, ou por uma camada metálica de reflexão. Ainda que essa estrutura de superfície corrugada estruturada topologicamente possa ser obtida por meio de técnicas de estampagem, isto é, por uso de um estampador, que estampa a estrutura tridimensional desejada em um material matriz, também é possível obter essa estrutura superficial por outros métodos, por exemplo, métodos ópticos. Portanto, a estrutura de superfície corrugada estruturada topologicamente pode ser apresentada como obtenível por produção de uma mistura de pelo menos dois materiais, dos quais um é reticulável e o outro é não-reticulável, aplicação da mistura a um substrato, reticulação de pelo menos uma parte substancial do material reticulável, e remoção de pelo menos uma parte substancial do material não-reticulável, em que, de preferência, o material reticulável é mantido em um estado orientado, por exemplo, por meio de uma camada de orientação subjacente ou uma superfície de substrato de orientação, durante a reticulação.

De acordo com uma outra concretização preferida da presente invenção, o meio para proporcionar uma variação de cor compreende um filme ou revestimento de interferência. O filme ou revestimento de interferência pode compreender um sistema de filme fino multicamada baseado em materiais dielétricos, em que os materiais dielétricos têm, em diferentes camadas, diferentes índices de refração. O filme ou revestimento de interferência pode também representar um ressonador Fabry-Perot. Nesse caso, o filme ou revestimento de interferência pode compreender pelo menos um primeiro filme metálico parcialmente transparente, e um segundo filme, e entre esses filmes metálicos, de preferência, uma camada dielétrica. O uso desse ressonador Fabry-Perot propicia uma estrutura integrada particularmente compacta e eficiente, pelo fato de que o difusor anisotrópico, com a-nisotropia padronizada, é proporcionado em um substrato, pelo fato de que o difusor anisotrópico, com anisotropia padronizada, compreende uma estrutura de superfície corrugada estruturada topologicamente, que é coberta por uma camada metálica de reflexão, e pelo feto de que, observado da dita direção de visualização, o dito difusor anisotrópico é diretamente ooberto pela camada dielétrica do ressonador Fabry-Perot.

De acordo com uma outra concretização preferida, o meio para proporcionar uma variação de cor compreende um filme, camada ou revestimento colestérico. O filme colestérico pode ser tingido e/ou pode ser reticu-lado.

De acordo com outra concretização particularmente compacta e integrada preferida* o difusor anisotrópico, com anisotropia padronizada, é proporcionado em um substrato, em que o dito difusor anisotrópico, com anisotropia padronizada, compreende uma estrutura de superfície corrugada estruturada topologicamente, que é coberta por uma camada metálica de reflexão, e em que, observado da direção de visualização, o dito difusor anisotrópico é diretamente coberto pela camada coiestérica. É também possível proporcionar um componente óptico, no qual a superfície, camada ou revestimento do filme colestérico tem uma estrutura de superfície corrugada estruturada topologicamente e forma o difusor aniso- trópico, com anisotropia padronizada. Nesse caso, é, por exemplo, possível revestir o filme colestérico nessa estrutura de superfície corrugada estruturada topologicamente, ou é possível produzir o filme colestérico diretamente com essa estrutura de superfície corrugada estruturada topologicamente.

De acordo com outra concretização preferida da presente invenção, o meio para proporcionar uma variação de cor é proporcionado como pelo menos um filme, que é revestido, impresso, laminado, estampado a frio ou a quente em um substrato, em que, de preferência, o substrato é feito de material plástico, tais como poliéster, polietileno, polipropileno, PET [poli (te-reftalato de etiteno)], ou misturas deles, ou é feito de vidro, metal ou papel, ou suas combinações. A presente invenção refere-se ainda a um método para produção do componente óptico, como descrito acima. De preferência, esse método é caracterizado pelo fato de que um meio para proporcionar uma variação de cor, observável por variação do ângulo de visualização e/ou variação do ângulo de luz incidente, é revestido, impresso, laminado, colado, estampado a frio ou a quente em um substrato e, subseqüentemente, coberto ou revestido ou proporcionado com um difusor anisotrópico, com anisotropia padronizada. Alternativamente, o método é caracterizado pelo fato de que o meio para proporcionar uma variação de cor, observável por variação do ângulo de visualização e/ou variação do ângulo de luz incidente, é revestido, impresso, laminado, colado, estampado a frio ou a quente em um substrato em um difusor anisotrópico, com anisotropia padronizada.

De acordo com uma concretização preferida do método, uma estrutura de superfície corrugada estruturada topologicamente, como um difusor anisotrópico, Gom anisotropia padronizada, é produzida por produção de uma mistura de pelo menos dois materiais, dos quais um é reticulável e o outro é não-reticuiável, reticulação de pelo menos uma parte substancial do material reticulável, aplicação da mistura a um substrato, e remoção de pelo menos uma parte substancial do material não-reticulável, em que, de preferência, o material reticulável é mantido em um estado orientado, por exemplo, por meio de uma camada de orientação ou uma superfície de substrato de orientação subjacente, durante a reticulação.

Alternativamente, é possível produzir uma estrutura de superfície corrugada estruturada topologicamente, como um difusor anisotrópico, com anisotropia padronizada, por vazamento sob radiação ultravioleta ou estam-pagem a quente usando um estampador de estrutura tridimensional.

Se o meio para proporcionar uma variação de cor compreender um filme, camada ou revestimento colestérico, esse elemento colestérico pode ser produzido por aplicação de um filme colestérico por, por exemplo, laminação, ou por revestimento de um material colestérico, na sua forma cristalina líquida, e reticulação do material após o método de revestimento, de preferência, por uso de irradiação actínica ou por uso de calor. A presente invenção também refere-se a usos preferidos de componentes ópticos, como descrito acima. De preferência, os componentes ópticos são usados como elementos de segurança, isto é, para qualquer fim que impeça falsificação, contrafação, cópia ou assemelhados. Para esse fim, o elemento de segurança pode ser aplicado ou incorporado em um documento de segurança. Esse documento de segurança pode ser, por exemplo, papel-moeda, passaporte, licença, ação, título, talão, cheque, cartão de crédito, certificado, tíquete ou qualquer outro documento cuja cópia deve ser impedida. Outras aplicações incluem, por exemplo, dispositivos de proteção de marca e produto e assemelhados. O elemento de segurança pode, desse modo, assumir a forma de um marcador, tira de segurança, rótulo, fibra, filamento ou remendo, mas pode ser formado integralmente com o documento de segurança.

Os elementos de segurança também podem ser aplicados ou incorporados em um meio para embalagem, como papel de embalagem, caixa de embalagem, envelope, e aqui também o elemento de segurança pode assumir a forma de um marcador, tira de segurança, rótulo, fibra, filamento ou remendo, ou assemelhados.

Outro uso preferido de componentes ópticos, de acordo com a invenção, é em aplicações decorativas.

Outras concretizações da presente invenção são descritas nas reivindicações dependentes.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

Nos desenhos em anexo, as concretizações preferidas da invenção são ilustradas, mostrando: Figura 1 - a iluminação de um dispositivo óptico com uma superfície de difusão isotrópica (estado da técnica);

Figura 2 - a iluminação de um dispositivo óptico com uma superfície de difusão anisotrópica (estado da técnica);

Figura 3 - a combinação de uma camada de difusão anisotrópica na parte de topo de um filme de interferência de reflexão;

Figura 4 - um dispositivo de acordo com a figura 3, com um revestimento de proteção superficial adicional;

Figura 5 - um dispositivo de acordo com a figura 4, com um filme de difusão no substrato e a superfície revestida com uma camada de reflexão, seguida por uma camada de interface;

Figura 6 - um dispositivo de variação de cor representando um ressonador Fabry-Perot simples, em que um refletor é um refletor de difusão anisotrópico;

Figura 7 - um outro dispositivo de variação de cor, em que um refletor é um refletor de difusão anisotrópico;

Figura 8 - a combinação de uma camada de difusão anisotrópica na parte de topo de um filme colestérico de reflexão;

Figura 9 - um dispositivo de acordo com a figura 8 com um revestimento de proteção superficial adicional;

Figura 10 - um dispositivo similar ao dispositivo da figura 9, com um filme de difusão anisotrópico no substrato e a superfície revestida com uma camada metáiica de reflexão, seguida por uma camada de interface;

Figura 11 - um dispositivo similar ao dispositivo da figura 10, sem a camada metálica de reflexão, mas com uma camada de interface como um filme alto ou baixo índice;

Figura 12 - um dispositivo no qual o filme de difusão anisotrópico é metalizado e revestido com o materiai colestérico cristalino líquido;

Figura 13 - um dispositivo no quai o filme de difusão anisotrópico é revestido com o material colestérico cristalino líquido e observado do lado traseiro;

Figura 14 - um dispositivo no qual o filme de difusão anisotrópico, com grande profundidade das ranhuras/covas, é revestido com um filme dielétrico;

Figura 15 - modelos geométricos e as suas orientações de uma camada de difusão anisotrópica com um padrão gráfico;

Figura 16 - modelos geométricos e as suas orientações de uma camada de difusão anisotrópica com um fundo sem orientação; e Figura 17 - modelos geométricos e as suas orientações em uma camada de difusão anisotrópica, originando-se de uma imagem em preto e branco e um fundo isotrópico.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS CONCRETIZAÇÕES PREFERIDAS

Os dispositivos ópticos descritos no presente pedido de patente são baseados na combinação inventiva e na união de duas diferentes tecnologias de segurança em avanço (A) e (B), que propiciam um nível de segurança sinergicamente melhor. A tecnologia (A) é relacionada com uma tecnologia, que permite a geração de imagens com relevo superficial, com pixels feitos de estruturas de difusão anisotrópicas. A tecnologia (B) inclui tecnologias, que propiciam a geração de efeitos de variação de cor. No presente caso, o efeito de variação de cor é devido às camadas que são baseadas em materiais ou camadas colestéricas, que apresentam efeitos de interferência de filme fino. Uma breve visão geral dessas tecnologias vai ser apresentada abaixo. (A) Difusor anisotrópico A difusão pode ocorrer na transmissão ou reflexão em muitas diferentes superfícies metálicas. Para aplicações de segurança, os dispositivos reflexivos são os de maior interesse e serão, principalmente, considerados neste pedido de patente. A luz difundida de uma superfície de difusão isotrópica é caracterizada por um perfil de difusão simétrico axial para pequeno ângulo incidente, como ilustrado na figura 1. Se a superfície de difu- são não for isotrópica, no entanto, mas anisotrópica, como ilustrado na figura 2, a distribuição de luz de saída é também anisotrópica. Uma superfície anisotrópica pode ser, por exemplo, caracterizada pela direção anisotrópica. A distribuição de luz de saída depende, portanto, do ângulo azimutal correspondente. Isso significa que a luz difundida é concentrada em determinados ângulos azimutais. A figura 1 ilustra correspondentemente a iluminação de um dispositivo óptico, apresentando uma superfície de difusão 1. A luz entrada co-limada 2 é redirigida para outras direções de saída 3, com uma distribuição de luz de saída simétrica axial característica e um ângulo de divergência característico 4. A figura 2 ilustra, por outro lado, a iluminação de um dispositivo óptico com uma superfície de difusão anisotrópica 5. A luz entrante colimada 2 é redirigida para outras direções de saída com uma distribuição de luz de saída característica 6, que depende do ângulo azimutal correspondente 7, 7\ Deve-se salientar que no presente contexto, a superfície de difusão anisotrópica deve ser entendida oomo uma estrutura opticamente efetiva substancialmente não periódica, que é padronizada adicionalmente. Isso diferencia essas superfícies de difusão padronizadas anisotrópicas das estruturas holográficas, que são estruturas opticamente efetivas substancialmente periódicas, isto é, nas quais a dependência do ângulo de visualização das informações (gráficas) armazenadas dentro da estrutura é devido aos efeitos interferentes na estrutura periódica. No caso dessas estruturas de superfícies holográficas substancialmente periódicas, isso provoca inerentemente efeitos de variação de cor, que são sobrepostos na dependência do ângulo de visualização das informações gráficas. Em contraste, a superfície de difusão anisotrópica padronizada não provoca os chamados efeitos de arco-íris, isto é, a dependência do ânguio de visualização é, por um lado, muito mais pronunciada e distinta, isto é, tendo transições muito mais separadas entre os diferentes elementos gráficos, e, por outro lado, não é superposta por variações de cor ou efeitos de "arco-íris" espectrais, que são fortemente dependentes do ângulo e, portanto, reconhecíveis sem ambigüida- de pelo olho humano.

Com uma técnica de fabricação adequada, é possível, gerar superfícies microestruturadas, nas quais cada pixel representa uma área de difusão anisotrópica com a sua própria direção anisotrópica. O primeiro efeito óptico dos dispositivos aqui descritos é baseado nesses pixels. A aparência óptica desses dispositivos pode ser resumida como segue: a) para estruturas de difusão com altas freqüências espaciais, imagens, logotipos, microtexto e similares de alta resolução são possíveis; b) a distribuição de intensidade observada da imagem é dependente do ângulo de visualização e propicia, por exemplo, uma reversibilidade de imagem positiva - negativa, quando o dispositivo é inclinado ou girado; c) se os ângulos de difusão são suficientemente grandes, as imagens podem ser observadas sob grandes ângulos de visualização; d) uma vez que aqui as microestruturas não periódicas são consideradas, não são observadas quaisquer cores espectrais; isso está em contraste com os hologramas, que retêm estruturas que são periódicas, ou que são uma combinação de umas poucas estruturas periódicas; as estruturas não periódicas propiciam zonas escuras e brilhantes, quando não são envolvidas quaisquer camadas de efeitos coloridos adicionais; e e) os dispositivos baseados nas propriedades a) a d) tomam a aparência do dispositivo diferente dos hologramas clássicos.

Para uma fabricação efetiva em custo desses dispositivos em grandes volumes, pode ser desejável que o efeito de difusão seja devido a efeitos superficiais e não devido aos efeitos de massa. Nesse caso, as estruturas de superfícies de difusão podem ser replicadas por técnicas de repiica-ção convencionais. Isso envolve a fabricação de um calço padrão de metal duro, derivados da matriz e a recombinação e fabricação de uma ferramenta de trabalho adequada, com a qual uma réplica de filme fino pode ser gerada, por exemplo, por vazamento sob luz ultravioleta (UV) ou estampagem a quente. O desenvolvimento e fabricação de elementos de difusão ópticos gerais têm uma longa tradição, mas foram limitados, por um longo tempo, a dispositivos de difusão isotrópicos. Nos últimos poucos anos, também os dispositivos de difusão anisotrópicos uniformes de atta eficiência foram desenvolvidos, para várias aplicações ópticas. Esses dispositivos de difusão podem ser usados como homogeneizadores de dispositivos de preparação de luz, para diferentes fontes de luz, ou como filmes de melhoria de brilho em dispositivos de cristal líquido, e são, por exemplo, descritos nas patentes U.S. 5.534.386 e U.S. 6.522.374. A anisotropia desses difusores é uniforme por todo o dispositivo óptico.

No entanto, existem relativamente poucos dispositivos de difusão ópticos, que retêm os pixels e não apenas áreas que difundem a luz em direções predefinidas. Nos últimos poucos anos, o requerente desenvolveu essa tecnologia, Em uma primeira etapa, uma camada de alinhamento de filme de fotopolímero fino é revestida em um substrato adequado. Com a ajuda de luz UV polarizada linearmente padronizada, usando, por exemplo, uma ou mais fotomáscaras e exposição repetida (ou exposição única com fotomáscaras ou máscaras de polarização, provocando irradiação padronizada em uma etapa, ou métodos de varredura a laser, etc.), uma imagem latente é gravada nesse filme de fotoalinhamento fino. Uma descrição mais detalhada dessa tecnologia de fotoalinhamento pode ser encontrada, por exemplo, na patente U.S. 5.389.698. O fotopolímero exposto tem a capacidade de alinhar as misturas de cristais líquidos e pré-polímeros de cristais líquidos. Em uma segunda etapa, a camada de alinhamento padronizada descrita acima é revestida com uma mistura de materiais de cristal líquido reticuláveis e não-reticuláveis. Essa mistura cristalina líquida é depois reticu-lada, de preferência, por exposição dela à irradiação actínica (luz UV). O processo induz uma separação de fases e uma reticuiação do pré-polímero de cristal líquido e resulta em um filme fino corrugado, com propriedades de difusão anisotrópica. Os princípios básicos de fabricação e o comportamento óptico são descritos no pedido de patente internacional WO-A-01/29148. Com relação à produção dessas camadas de difusão anisotrópicas, a descrição do documento WO-A-01/29148 é aqui explicitamente incluída. Os dispositivos de segurança ópticos foram fabricados de acordo com a técnica descrita. Esses dispositivos retêm propriedades ópticas únicas e muito atraentes. À parte das propriedades ópticas discutidas acima, esse novo dispositivo tem os seguintes aspectos: f) uma vez que as propriedades ópticas das estruturas de difusão topológicas descritas são, basicamente, estruturas com relevo superficial (ou estampáveis), é possível aplicar técnicas de replicação usuais, para fabricar em massa esses dispositivos a custos adequados, uma vez que se disponibilizou, por exemplo, o uso de um método como o a-presentado acima. Hoje em dia, duas técnicas de replicação de custo efetivo e populares são estampagem em UV e estampagem a quente (consultar, por exemplo, Μ. T. Gale: "Replication techniques for diffractive optical elements" em Microelectronic Engineering, vol. 34, página 321 -1977). Ambas as técnicas provaram ser compatíveis com os relevos superficiais de difusão anisotrópica; e g) o método de fabricação é baseado em uma tecnologia proprietária desenvolvida pelo requerente e depende de um projeto de material diferente em um nível molecular para essas aplicações; essa tecnologia proprietária aumenta a-inda mais o nível de segurança.

Além do método descrito, outras técnicas de fabricação ópticas podem ser usadas para gerar filmes de difusão de relevo superficial aniso-trópicos. Essas técnicas podem ser, por exemplo, baseadas em um filme protetor fino, que é padronizado com um escritor de feixe adequado (por exemplo, eletrônico ou a laser). Outra abordagem podería ser baseada na exposição de um filme fotoprotetor corrí salpicos elípticos anisotrópicos. Para obter domínios de difusão anisotrópica com diferente orientação azimutal, a exposição múltipla com pelo menos uma máscara é útil. (BI Efeitos de variação de cor A variação de cor pode ser gerada, por exemplo, por uma ou mais camadas adequadas. Isso significa que o observador vê uma determinada cor, quando luz é refletida (ou transmitida) da camada de variação de cor, e por inclinação do dispositivo, pode-se perceber uma variação de cor distinta. Duas diferentes tecnologias de variação de cor são consideradas, como descrito abaixo.

Variação de cor oor efeitos interferentes O primeiro grupo de efeitos de variação de cor é obtido pela interferência de luz em filmes ópticos finos (por exemplo, J. A. Dobrowolski, "Optical thin-film security devices" em Optical Document Security", ed. R. L. van Renesse, Artechouse Boston 1998). Muitas composições diferentes de sistemas de filme fino estratificados são possíveis. Um espectro de reflexão característico é obtido, por exemplo, a uma incidência de tuz normal. Os espectros de reflexão ou transmissão são deslocados na direção do lado de comprimento de onda curto, na medida em que o ângulo de incidência aumenta. Sistemas de filmes finos multicamada, freqüentemente, combinações de camadas dielétricas e metálicas, são também possíveis com apenas materiais dielétricos. Nesse caso, filmes finos de diferentes índices de refração são necessários.

Por combinação de um filme dielétrico entre dois filmes metálicos, em que pelo menos um é um filme metálico parcialmente transparente, apenas três camadas são necessárias para obter efeitos coloridos fortes. Esse sistema multicamada de interferência de filme fino representa um res-sonador Fabry-Perot. Cromo e alumínio são os dois metais que são adequados para essas aplicações e podem ser depositados em filmes poliméricos, por exemplo, por crepitação ou evaporação.

Dispositivos de segurança foram fabricados com base em filmes de interferência finos, ou em flocos desses filmes. Os exemplos podem ser encontrados nas patentes U.S. 5.084.351 e U.S. 6.686.042.

Filmes colestéricos de variação de cor Um segundo grupo de camadas de variação de cor, para os dispositivos aqui descritos, são os filmes colestéricos. O efeito óptico dos materiais cristalinos líquidos poliméricos colestéricos é atualmente usado como filmes finos ou flocos em tintas de variação de cor, como descrito, por exemplo, nas patentes U.S. 4.780.383 e U.S. 6.414.092. O material colestérico orientado plano se comporta como um refletor, para um comprimento de onda em torno de λο = Po < π >, para luz incidente normal, em que P0 significa o passo do material colestérico e < n > é o índice de refração médio do material colestérico para um tipo de luz polarizada circularmente (L. M. Blinov, Springer 1994, "Electrooptic effects in li-quid crystal materiais"). A amplitude da faixa de reflexão é proporcional à anisotropia do material colestérico, Δλ = Po Δη. A faixa de reflexão se movimenta no sentido do lado de comprimento de onda curto, na medida em que o ângulo de incidência Θ aumenta: λ(θ) = Ρ0·^(η)2 -sm2 (9) Para materiais típicos, uma reflexão laranja em incidência normal se movimenta no sentido do verde e do azul, em torno de 45° e sob incidência rasante.

Para a aparência óptica de um filme colestérico à base de variação de cor, a orientação do material cristalino líquido colestérico é importante. Material colestérico de orientação perfeitamente plana, com seu eixo óptico (hélice) perpendicular ao substrato, vai resultar em um filme não muito atraente, uma vez que apenas a luz especularmente refletida vai ser observada. Para tornar o filme colestérico menos sensível ao ângulo de visualização, é útil tratar a superfície do substrato de tal modo que o eixo da hélice do material colestérico revestido seja distribuído aleatoriamente em torno do substrato normal, dentro de um determinado ângulo.

Tipicamente, um filme colestérico de camada única reflete apenas uma parte relativamente pequena do espectro de luz visível não polari- zada total. Para aumentar a intensidade de luz colorida e refletida, é possível adicionar outras camadas colestéricas, para ampliar a largura de faixa espectral, ou incluir o outro estado de polarização (luz polarizada circularmente à direita ou à esquerda). Do ponto de vista econômico, essa abordagem não é muito satisfatória, por causa do custo adicional provocado pelas camadas colestéricas adicionais. Outro meio de aumentar a saturação de cor é por seleção de um fundo adequado, que também contribui para a luz refletida total. Um fundo preto ou não reflexivo vai produzir o resultando mais brilhante.

Por outro lado, fundos mais brilhantes e/ou coloridos também podem propiciar efeitos coloridos muito atraentes, que aparecem diferentemente do efeito de variação de cor do filme colestérico clássico em fundo preto. Uma outra extensão dessa abordagem é a dopagem do material colestérico com um corante, tal como aquele de uma camada única desse material colestérico tingido, apresenta duas combinações de cor: a reflexão pelo componente colestérico e a absorção pelo corante. Uma discussão nesses filmes de variação de cor é, por exemplo, ilustrada por F. Moia, "New colour shifting security devices", "Optical Security and Counteríeit Deterrence Tech-niques V", San Jose, USA, 2004, "Proceedings of SPIE", volume 5310 (artigo SPIE # 5310-32). Os filmes colestéricos são também adequados para os dispositivos combinatórios aqui descritos.

Como discutido, outras aplicações de segurança atraentes são possíveis com os dispositivos de difusão anisotrópicos, que permitem, além disso, a geração de microestruturas em fònma de pixels ou padronizadas. Cada pixel ou padrão retém a sua própria orientação azimutal. A presente invenção é baseada na união ou combinação sinérgica dessas estruturas de difusão anisotrópicas com filmes colestéricos, incluindo materiais colestéricos ou efeitos de interferência, devido aos efeitos de filme fino.

Um modo de combinar um filme de difusão anisotrópico com um filme de variação de cor é por adição de um tipo de camada na parte de topo do outro. Os exemplos apresentados a seguir incluem apenas dispositivos do tipo de reflexão. As contrapartes transmissivas desses dispositivos são também obteníveis. Deve-se entender que o observador olha da parte de topo nas figuras 3 a 14, e o dispositivo é colado, laminado ou revestido ou aplicado de outro modo, ou integrado com o objéto que tem que ser protegido. A figura 3 ilustra a combinação básica de uma camada de difusão anisotrópica 10 na parte de topo de um filme de interferência reflexivo 11. Esse filme mantém todas as propriedades de um filme de difusão e as propriedades de um filme de interferência de variação de cor. O filme de interferência de cor 11 é revestido, impresso, laminado, estampado a frio ou a quente em um substrato típico 12, tais como poliéster, polietileno, polipropi-leno, PET e similares, bem como em substratos de vidro, metal ou papel especialmente preparados 12. O filme anisotrópico 10, com a imagem ou logotipo, ou quaisquer outras informações, fica na parte de topo do filme estratifi-cado 11.

Em um dispositivo de variação de cor de acordo com a figura 3, o relevo superficial 10, com a imagem codificada, é desprotegido e deve ser copiada com uma técnica de replicação adequada. Para proteger esse relevo superficial de difusão, uma camada adicional 13 pode ser revestida na parte de topo do dispositivo. Isso é exemplificado na figura 4. A figura 4 ilustra, portanto, um dispositivo análogo ao dispositivo da figura 3, mas com um revestimento de proteção superficial 13 adicionai, com um índice de refração ajustado (baixo ou atto). Esse revestimento de proteção 13 deve ter um índice de refração diferente do fiíme de difusão 10. A eficiente de difusão depende da profundidade de modulação do relevo superficial d e da diferença de índice de refração δη, entre os filmes de difusão n(10) e de proteção n(12): δη = n(13) - n(10). É, portanto, adequado ter-se um valor maior possível para δη, de modo que a profundidade de modulação de relevo superficial não seja muito grande. Recentemente, materiais foram desenvolvidos, que propiciem que o fabricante obtenha filmes de alto índice de refração para revestimento a úmido. Esses materiais são baseados em nanopartículas com um alto índice de refração e mantenham um tamanho de partícula de modo que não ocorra qualquer difusão. Um exemplo para esse material é baseado em nanopartículas de Ti02. A figura 5 ilustra um dispositivo análogo ao dispositivo da figura 4, mas, nesse caso, o filme de difusão 10 é revestido no substrato 12 e a superfície é revestida com uma camada metálica de reflexão 14, coberta por uma camada de interface 15. Finalmente, a camada de variação de cor 11 é revestida/aplicada na parte de topo do dispositivo.

Nos dispositivos ilustrados nas figuras 3 a 5, um filme de interferência geral 11 foi usado. Esse filme pode consistir de vários subfiimes dielé-tricos e/ou pode incluir filmes metálicos absorventes. Um filme de interferência simples consiste em três camadas: dois filmes metálicos de reflexão e entre eles pelo menos um filme dielétrico. Essa composição do tipo ressona-dor Fabry-Perot também pode ser usada para filmes de variação de cor, no contexto da presente invenção.

Outras possíveis estruturas baseadas em ressonadores Fabry-Perot são ilustradas nas figuras 6 e 7. Em ambos os casos, o filme espaça-dor 16 determina a distância entre os dois refletores (14, 9 e 14,17, respectivamente), que determina a cor que vai ser observada do dispositivo. A figura 6 ilustra um dispositivo de variação de cor, que representa um ressonador Fabry-Perot, no qual um refletor é um refletor de difusão anisotrópico 14. A camada metálica 14 é semitransparente. Nesse caso, o refletor no substrato é um espelho plano 9 e o refletor fora de acoplamento é um espelho de difusão parcialmente reflexivo 14. O refletor fora de acoplamento 14 pode ser revestido com um filme protetor 13. A figura 7 também ilustra um dispositivo de variação de cor, que representa o ressonador Fabry-Perot, e no qual um refletor é um refletor de difusão anisotrópico 14. Nesse caso, o refletor 14 no substrato é o espelho de difusão anisotrópico e o refletor fora de acoplamento é o espelho parcialmente reflexivo semitransparente 17. O refletor fora de acoplamento 17 pode ser revestido com um filme protetor 18.

Notar que as figuras 6 e 7 ilustram dispositivos de variação de cor, que não são apenas a combinação mecânica dos dois filmes, mas representam uma estrutura integrada terminando com uma combinação inte- grada de dois efeitos ópticos dentro de uma estrutura.

As figuras apresentadas a seguir ilustram dispositivos de variação de cor, que são baseados na combinação de filmes de difusão anisotró-picos com dispositivos de variação de cor colestéricos. A figura 8 ilustra a combinação básica de uma camada de difusão anisotrópica 10, na parte de topo de um filme colestérico reflexivo 20. Esse filme integrado retém e combina todas as propriedades de um filme de difusão e as propriedades de um filme de interferência de variação de cor. O filme colestérico 20 é revestido, impresso, laminado, estampado a frio ou a quente em um substrato típico 12, tais como poliéster, polietileno, polipropi-leno, PET e similares, bem como em substratos de vidro, metal ou papel especialmente preparados 12, ou em combinações ou estruturas multicamada deles. O filme de difusão anisotrópico 10, com a imagem ou logotipo, fica na parte de topo do filme estratificado 20. O filme 21, atrás do filme colestérico 20, age como um filme de fundo e determina, significativamente, a aparência óptica do dispositivo. Um filme de fundo preto 21 causa, por exemplo, basicamente, a ocorrência de reflexão colestérica característica. Os filmes de fundo coloridos 21 vão resultar em diferentes cores. Muitas combinações diferentes de reflexão colestérica e absorvedor ou refletor de fundo colorido característicos são possíveis e resultam em dispositivos atraentes.

Também no dispositivo mostrado na figura 8, o relevo superficial do filme de difusão anisotrópico pode ser potencialmente replicado e, portanto, um filme protetor é adequado para aplicações sensíveis. A figura 9 ilustra um dispositivo análogo ao dispositivo da figura 8, mas com um revestimento protetor superficial adicional 22, com um índice de refráção ajustado (baixo ou alto). É também possível incorporar o efeito do filme de fundo diretamente na camada colestérica, por tingimento dos materiais colestéricos com corantes adequados. Essas camadas colestéricas tingidas propiciam diferentes variações de cor surpreendentes, quando o dispositivo é inclinado. Por exemplo, para um material colestérico com uma reflexão característica no verde e uma dopagem de corante violeta, uma variação de cor muito signifi- cativa pode ser observada do verde a 0° ao violeta em ângulos maiores (60°). Essa abordagem é útil para os dispositivos com o filme colestérico 20, abaixo do filme de difusão anisotrópioo 10, quando olhando-se da direção de visualização. A figura 10 ilustra um dispositivo similar ao dispositivo da figura 9, mas, nesse caso, o filme de difusão 10 é revestido no substrato e a superfície é revestida com uma camada metálica de reflexão 14, seguida por uma camada de interface 23. Deve-se notar que a camada de interface 23 não precisa ser especificamente aplicada, mas que o filme colestérico pode ser também diretamente aplicado à camada de difusão, deixando uma camada 23 com ar. Finalmente, uma camada de variação de cor colestérica 20 é revestida na parte de topo do dispositivo. A figura 11 ilustra um dispositivo similar ao dispositivo da figura 10, mas, nesse caso, a camada metálica de reflexão 14 não está presente, e a camada de interface é um filme de alto ou baixo índice 31, de modo que resulta em uma boa reflexão no filme de difusão 10 e no filme de índice 31. Além disso, o filme de fundo 30 vai ser importante de novo, como discutido acima.

Como mencionado acima, o filme colestérico 20 pode ser revestido como um filme reticulado por laminação do filme no dispositivo. Outra possibilidade é revestir o material colestérico na sua forma cristalina líquida e reticular o material, após o método de revestimento, por irradiação actínica (UV) ou por aplicação de calor, isto é, termicamente. Essa abordagem tem a vantagem de que os poros de um filme de difusão possam ser enchidos com o material cristalino líquido colestérico e não tenham que ser protegidos, em uma outra etapa. Essa abordagem é mostrada na figura 12. A figura 12 ilustra um dispositivo, no qual o filme de difusão ani-sotrópico 10 é metalizado ou parcialmente metalizado 14 e depois revestido com o material cristalino líquido colestérico 20. Após o revestimento, o filme colestérico 20 é reticulado por luz UV. Essa abordagem torna uma camada de interface, mostrada na figura 11, obsoleta e simplifica substancialmente o dispositivo. O dispositivo de acordo com a figura 12 também representa um dispositivo integrado, no qual os dois efeitos ópticos são conectado intimamente entre si e executados dentro de uma estrutura única. Além disso, em vez da metalização, também um fundo colorido ou preto é imaginável. A figura 13 ilustra um dispositivo no qual o filme de difusão ani-sotrópico 10 é revestido com o material cristalino líquido colestérico 20, e pode ser também observado do lado traseiro. Essa configuração simples não requer, obviamente, um filme de cobertura protetor. Também a estrutura de acordo com a figura 13 representa um dispositivo integrado. A figura 14 ilustra adicionalmente uma estrutura muito simples e inteiramente integrada, de acordo com a presente invenção. Nesse caso, o filme de difusão anisotrópico 10 é aplicado no substrato 12, a superfície do filme de difusão anisotrópico é metalizada com uma camada metálica 14, que age como um espelho, e na parte de topo dessa camada metálica 14, proporciona-se uma camada dielétrica 32. A camada metálica 14, juntamente com a camada dielétrica 32, bem como a profundidade média mais pronunciada das ranhuras do filme anisotrópico, originam um efeito combinado de variação de cor/reversibilidade de imagem. No caso de uma estrutura de acordo com a figura 14, a profundidade média das ranhuras na camada de difusão anisotrópica é, tipicamente, na faixa de 100 a 300 nanômetros, enquanto que nas estruturas das figuras anteriores, a profundidade média das ranhuras é na faixa de 50 a 150 nanômetros.

Deve-se notar que ainda que um dispositivo de difusão anisotrópico, com variação de cor de interferência, consista, normalmente de um primeiro refletor (parcial), uma camada espaçadora, uma camada de difusão anisotrópica, um segundo refletor (parcial) e, possivelmente, um filme de apassivação, é possível observar reflexões coloridas já desse dispositivo, se um dos refletores (parciais) não estiver presente, e além do mais, tomando-se a camada de difusão suficientemente espessa, a camada espaçadora pode ser omitida.

Adicionalmente, o filme espaçador, até aqui considerado como sendo um filme dielétrico transparente uniforme, pode ser produzido também de um material de difusão. Há muitas possibilidades de padronizar a camada anisotrópica, de modo que vários efeitos ópticos apareçam. As figuras 15 a 17 ilustram padrões de orientação possíveis nas camadas de difusão anisotrópicas. Os parâmetros são a geometria das zonas participantes, a orientação azimutal delas, e o grau de anisotropia, em combinação com as características de difusão dependentes. Para mais detalhes, faz-se referência a, por exemplo, ao pedido de patente internacional WO-A-01/29148. Além dos exemplos a-presentados nas figuras 15 a 17, muito mais disposições são imagináveis. A figura 15 ilustra os modelos geométricos e as suas orientações de uma camada de difusão anisotrópica com um padrão gráfico, que consiste em um fundo uniforme 40 e uma composição gráfica 41. A orientação das estruturas de difusão do fundo uniforme 40 é ao longo da direção horizontal, como indicado pelas linhas horizontais. O padrão gráfico efetivo 41 mantém um alinhamento vertical único. Esse dispositivo vai apresentar uma reversibi-lidade positiva - negativa clara, dependendo do ângulo de visualização e das condições de iluminação. A figura 16 ilustra os modelos geométricos e as suas orientações de uma camada de difusão anisotrópica de um padrão gráfico, e com um fundo 42, que não é orientado. A área pontilhada simboliza a área não orientada. Várias diferentes zonas gráficas têm as suas próprias orientações, simbolizadas por áreas confusas de diferentes orientações 43. Isso significa que por rotação ou inclinação desse dispositivo, diferentes zonas gráficas ficam iluminadas, dependendo da orientação do dispositivo, enquanto que o fundo sempre parece o mesmo. A figura 17 ilustra os modelos geométricos e as suas orientações 44, 45 em uma camada de difusão anisotrópica, originando-se uma imagem em preto e branco e de um fundo isotrópico 42. Para esse dispositivo, uma imagem em preto e branco é rastreada, o que significa que a área da imagem é subdividida em elementos de imagem pretos e brancos de pequeno tamanho. As zonas pretas e brancas são codificadas no dispositivo com duas direções de difusão anisotrópicas, de preferência, com uma diferença no ângulo de orientação de 90°. De tal modo, imagens em escala de cinza pode ser facilmente reproduzidas, e essa disposição vai também apresentar um efeito de reversibilidade de imagem positiva - negativa, por variação do ângulo de visualização.

Exemplos específicos Para todos os exemplos listados, que vão ser descritos em mais detalhes, os padrões de difusão anisotrópica de acordo com a figura 15 foram usados (duas orientações de anisotropia diferentes). Com o uso de uma máscara de cromo padronizada, os dispositivos de segurança com ilustrações gráficas, escalas de cinza rastreadas e imagens (figuras) de alta resolução foram obtidas. O tamanho dos pixels é em tomo de 20 mícrômetros, mas podem ser maiores, bem como menores (< 10 mícrômetros).

Exemplo 1: Um primeiro exemplo foi fabricado de acordo com a figura 3. Uma camada de interferência 11, um refletor Fabry-Perot de três camadas produzido especialmente, ou um filtro de interferência comercialmente disponível da Edmund Industrial Optics com uma reflexão vermelha foi usado. Na camada de interferência 11, um filme de difusão anisotrópico 10 foi revestido de acordo com a preparação de filme descrita no pedido de patente internacional WO-A-01/29148. Como um material de fotoalinhamento, o material ROP103 da Rolic Technologies foi usado e revestido com uma espessura de filme de 30 a 60 nanômetros por revestimento rotativo ou por revestimento com barra em k ("kbar coating"). Esse filme foi exposto à luz UV de uma lâmpada de vapor de mercúrio de 1.000 watts em um alojamento Karl Suess e transmitindo cerca de 3 mW/cm2 de luz UV polarizada linearmente. A luz UV foi polarizada com um polarizador linear Moxtek (US). A primeira exposição à luz ultravioleta envolveu também um mascaramento da camada de fotoalinhamento com uma máscara de cromo padronizada. A primeira exposição com luz UV polarizada linearmente foi conduzida com a orientação azimutal ai. Depois, a máscara de cromo foi removida, e uma segunda exposição à luz UV, com uma orientação diferente, foi conduzida a um ângulo azimutal α,2· As energias de exposição típicas são 100 e 20 mJ/cm2 para as primeira e segunda exposições à luz UV. A máscara de cromo padroniza- da retém a imagem, composição gráfica e/ou microtexto. O dispositivo descrito acima retém, desse modo, duas diferentes orientações diferentes para as zonas escura e brilhante. Para contraste ótimo em um dispositivo de ângulo de orientação dupla, a diferença dos ângulos ot2 - ai é ajustada em 90°.

Na etapa seguinte, um filme de difusão com anisotropia padronizada, de acordo com o padrão da camada de alinhamento, foi produzido. A preparação do cristal líquido/soiução de pré-poltmero de cristal líquido reticu-lável usada para ele,, o revestimento de filme (de novo revestimento rotativo e revestimento com barra em k são possíveis) e a separação de fases foto-induzida são descritos no pedido de patente internacional WO-A-01/29148, e a descrição desse documento correspondente é aqui incluída explicitamente. Finalmente, um filme de diacrilato reticulado corrugado 10, com propriedades de difusão anisotrópica, resulta. Um bom desempenho óptico para refletir filmes foi obtido, que mantém uma espessura de filme de difusão de cerca de 50 a 150 nanômetros, medida com um microscópio de força atômica. Um período médio da corrugação superficial de 1 a 2 micrômetros resulta em dependência adequada do ângulo de visualização. A distância entre o filme de interferência e o filme de difusão ani-sotrópico não é crucial no dispositivo descrito no presente exemplo, É, portanto, também possível laminar um filme replicado fino 10, conduzindo as estruturas de difusão anisotrópicas, no filme de interferência de cor 11. A pequenos ângulos de visualização (medidos da normal à superfície do dispositivo), o dispositivo parece vermelho, e em grandes ângulos de visualização, a cor do dispositivo varia para laranja e, finalmente, verde. Ao mesmo tempo, a reversibilidade de imagem positiva - negativa característica da anisotropia padronizada é observada quando da inclinação ou rotação do dispositivo.

Exemplo 2: Um segundo exemplo foi fabricado de acordo com a figura 6. Nesse caso, o filme de difusão anisotrópico 10 é parte do filme de interferência e, portanto, parcialmente metalizado 14. Em uma primeira etapa, um substrato 12 foi metalizado com alumínio por crepitação em corrente contí- nua, originando a camada 9. A crepitação ocorreu a um fluxo de argônio de cerca de 80 mL/min e a um energia em corrente contínua de 300 W. A a-mostra manteve uma distância de 90 mm do alvo de crepitação de alumínio. O tempo de exposição foi de 120 s. Resultou em um filme de alumínio altamente reflexivo 9 para a faixa de comprimentos de onda visíveis.

Depois, um filme fino de um material reticulável foi revestido no refletor metálico. No presente caso, uma solução de diacrilato a 15% de dia-crilato de butanodiol (BDDA) em ciclopentanona foi usada. A solução foi do-pada com 1% de BHT (Hidroxitolueno Butilado, também denominado 2,6-di-(t-butil)-4-hidroxitolueno) e 1% do fotoiniciador Irgacure 369 da Ciba SC (CH). De novo, o filme pode ser depositado por revestimento rotativo ou revestimento com barra em k. A espessura desse filme espaçador 16 determina a cor do dispositivo final, pois determina a cavidade do ressonador Fabry-Perot. Para obter efeitos atraentes (matiz e saturação da cor), geralmente, espessuras de filme de 100 a 400 nanômetros são adequadas.

Na parte de topo desse filme espaçador, uma camada de alinhamento e o filme de difusão anisotrópico foram depositados. O procedimento é explicado no exemplo 1.

Na superfície de difusão anisotrópica, uma camada metálica fina 14, tal como alumínio, foi depositada por crepitação. O tempo de crepitação era agora muito mais curto, de modo que um filme de alumínio semitranspa-rente, com uma transmissão de 30 a 60%, resultou. Após esse procedimento, um dispositivo com cores vividas surgiu. Por revestimento de um filme poiimérico adicional 13 no dispositivo, a cor pode mudar. Para brilho ótimo, uma otimização da espessura do filme espaçador e da transparência do refletor de topo foi conduzida.

De novo, é possível fabricar o dispositivo por processamento de uma réplica existente do filme de difusão anisotrópico 10. Nesse caso, a réplica do filme de difusão anisotrópico 10 é revestida com um filme de alumínio semitransparente 14, seguido pelo filme espaçador 16. Finalmente, um filme metálico altamente reflexivo 9 é revestido no dispositivo e laminado em um filme transportador 12. Esse projeto também corresponde à figura 6 na ordem reversa. Esse procedimento de fabricação pode ser automatizado em um método cilindro-a-cilindro. A pequenos ângulos-de visualização, o dispositivo parece verde, e a grandes ângulos de visualização, a cor do dispositivo muda para magen-ta. Ao mesmo tempo, a reversibilidade de imagem positiva - negativa característica da anisotropia padronizada é observada quando da inclinação ou rotação do dispositivo.

Exemplo 3: Para esse exemplo, o método de fabricação foi análogo ao exemplo 1, exceto que o filme de interferência foi então substituído por um filme colestérico 20. Uma seção transversal por tal dispositivo é apresentada na figura 8. Um substrato de filme de TAC (triacetato celulose) de 125 mi-crômetros foi revestido com um filme colestérico 20, por revestimento com barra em k. Para obter boas condições de molhamento, o substrato 12 foi limpo um agente de limpeza de plasma, agente de limpeza Plasma 400 da Technics. Os parâmetros de limpeza típicos foram 300 mL/min de 02 e 300 mL/min de Ar a 300 W, Não foram usadas quaisquer camadas de alinhamento.

Para a produção das camadas cristalinas líquidas reticuláveis, nos exemplos, foram usados os seguintes componentes de diacrilato de cristal líquido reticuláveis MC»2 «Λ~------------ «0*3 νΛτ------------ ct em uma mistura nemática super-resfriável {Mon1 80%, Mon2 15%, Mon3 5%), tendo um ponto de fusão particularmente baixo (Tm 35°C), possibilitan- do, desse modo, preparar a camada cristalina líquida reticulável à temperatura ambiente. A mistura nemática foi dopada adiciónalmente com material co-lestérico, induzindo um passo, llm agente dopante quiral adequado foi, por exemplo., ST3Í L, que apresenta um sentido helicoidal para no lado esquerdo.

ST31L A concentração do agente dopante quiral foi de 4 a 9%, particu-larmente, 5 a 6%. Isso induz a faixa desejada de comprimentos de onda reflexivos na faixa visível, mas variando-se da concentração, também faixas de comprimentos de onda reflexivos na faixa de UV ou IR (infravermelho) podem ser utilizadas. Por meio da variação da concentração em um solvente, tal como MEK, foi possível ajustar a espessura da camada cristalina líquida reticulável colestérica por uma ampla faixa, propiciando diferentes propriedades de reflexão. A espessura da camada colestérica foi de 1 a 10 micrô-metros, dependendo da faixa de comprimentos de onda intencionada.

Geralmente, vários tipos de agentes dopantes quirais são conhecidos, que podem ser usados para esses materiais colestéricos. Os a-gentes dopantes quirais, que compreendem adiciónalmente grupos polimeri-záveis quirais, são descritos, por exemplo, nos pedidos de patentes internacionais WO-A-98/55473, WO-A-99/64383, WO-A-00/02856 e WO-A-01/47862.

Se necessário, aditivos bem-conhecidos também podem estar presentes, tais como, por exemplo, derivados de fenol, para estabilização, ou fotoiniciadores, como Irgacure®. Por meio da variação da concentração, foi possível ajustar a espessura da camada por uma ampla faixa. Para reti-culação dos monômeros de cristais líquidos, as camadas foram expostas à luz isotrópica de uma lâmpada de xenônio, em uma atmosfera inerte. A concentração de agente dopante quiral foi ajustada de modo que as faixas de reflexão fiquem na faixa de comprimentos de onda do ver- de. Por inclinação do dispositivo, a cor observada muda para azul. Ao mesmo tempo, a reversibilidade de imagem positiva - negativa característica da anisotropia padronizada é observada quando da inclinação ou rotação do dispositivo.

Nesse exemplo, o filme de difusão anisotrópico se limita com o ar, o que não é muito satisfatório, porque a microestrutura de difusão não é protegida. A superfície de difusão pode ser, no entanto, apassivada por um filme fino 22 (Figura 9), com um índice de refração diferente do material do filme de difusão. Um material com alto índice de refração adequado é Τ1Ό2, que pode ser revestido por evaporação, ou na forma de nanopartículas. Uma ilustração desse dispositivo é mostrada na figura 9.

Um fator importante para a aparência óptica é o fundo do dispositivo. Para cores brilhantes, fundo altamente absorvente (papel preto) se comporta bem. Fundos coloridos, com espectros de reflexão ajustados, são, no entanto, atraentes também e resultam em efeitos de reflexão atraentes.

Em vez de selecionar um fundo colorido, como já mencionado, é também possível dopar o material colestérico reticulável com um corante. Amostras foram preparadas de acordo com a figura 8, com base em filmes colestéricos 20, com uma reflexão verde característica, para pequenos ângulos de visualização, e uma camada de fundo preta. Sob um maior ângulo de visualização, a cor verde muda para azul. Além disso, a reversibilidade de imagem positiva - negativa pode ser observada, se o dispositivo for girado ou inclinado. O mesmo filme colestérico 20 foi também dopado com um corante violeta, de modo que o fundo não contribui para a cor do dispositivo percebida. A pequenos ângulos de visualização, 0 verde característico é a-inda observado. Sob um maior ângulo de visualização, a cor verde muda para violeta. Além disso, a reversibilidade de imagem positiva - negativa pode ser observada, se 0 dispositivo for girado ou inclinado.

Exemplo 4: Uma seção transversal pelo dispositivo de acordo com esse e-xemplo é apresentada na figura 12. Nesse exemplo, um filme de difusão ani- sotrópico foi primeiramente preparado. A superfície foi metaiizada 14, para torná-la reflexiva. O pré-polímero cristalino líquido colestérico (consultar o Exemplo 3) foi revestido na superfície de difusão reflexiva 14 e reticulado por luz UV. Essa configuração tem a vantagem de que o filme colestérico age também como filme protetor na parte de topo do dispositivo e proporciona um dispositivo óptico inteiramente integrado.

Amostras foram preparadas com uma reflexão verde característica. A imagem do filme de difusão anisotrópico correspondente é claramente visível em duas cores. A tabela a seguir ilustra as cores percebidas do dispositivo.

Zona Aparência da imagem de difusão Aparência do filme colestérico na imagem _______anisotrópica___________________de difusão anisotrópica________________ 1 escura ____________________ verde_____________________________________ 2 brilhante laranja tênue Na medida em que o dispositivo é inclinado, a zona verde parece azul tênue a um grande ângulo de visualização.

Exemolo 5: Esse exemplo ilustra uma outra possibilidade de usar um filme de variação de cor de camada única do tipo mostrado ha figura 14. Primeiro, um filme de difusão anisotrópico 10, com anisotropia padronizada, foi preparado em um substrato transparente 12, tal como vidro ou plástico, como descrito no exemplo 1. No entanto, nesse caso, a exposição da solução contendo os materiais reticuláveis e não-reticuláveis à luz UV foi selecionado, de maneira que resultaram ranhuras de corrugação mais profundas, como descrito no pedido de patente internacional WO-A-01/29148. Da mesma forma que com os exemplos prévios, esse filme de difusão também pode ser produzido por métodos de reprodução similares à estampagem a quente ou vazamento sob UV, usando um calço padrão adequado.

Depois, um filme reflexivo 14, produzido de, por exemplo, alumínio, foi depositado no filme de difusão anisotrópico 10 por crepitação ou e-vaporação, como descrito no Exemplo 2. Finalmente, a superfície corrugada pode ser vantajosamente apassivada por um filme fino 32. O dispositivo é observável pelo substrato transparente. Vários diferentes dispositivos desse tipo foram fabricados, mostrando as cores de reflexão no amarelo, laranja, vermelho, violeta, azul e verde. O ângulo de visualização, sob o qual o efeito colorido pode ser observado, é um tanto limitado; em ângulos nos quais a cor desaparece, uma imagem escu-ra/brilhante, sem cores pronunciadas, aparece. Nesse contexto, verificou-se que em.oposição aos filmes de difusão anisotrópicos reflexivos padrões, como discutidos acima e usados nos outros exemplos, que apresentam tons de branco e cinza e apenas, tenuemente, podem apresentar uma coloração, filmes com uma profundidade de modulação mais profunda podem resultar em imagens de reflexão de cores claramente visíveis.

LISTA DE NÚMEROS DE REFERÊNCIA 1 - superfície de difusão isotrópica 2 - luz entrante 3 - luz difundida para difusão isotrópica 4 - ângulo de divergência de 3 5 - superfície de difusão anisotrópica 6 - distribuição de luzes de saída para difusão anisotrópica 7,7’ - ângulo azimutal de 6 9 - espelho plano 10-camada de difusão anisotrópica 11 - filme de interferência reflexivo 12-substrato 13 - camada protetora 14 - camada metálica de reflexão 15 - camada de interface 16 - filme espaçador 17 - espelho parcialmente reflexivo 18 - filme protetor 20 - filme colestérico reflexivo 21 - filme de fundo 22 - reivindicações protetor superficial 23 - camada de interface 30 - filme de fundo 31 - filme de índice 32 - filme dielétrico 40 - fundo uniforme (orientado) 41 - representação gráfica 42 - fundo uniforme (não orientado) 43 - representação gráfica com áreas de diferentes orientações 44 - modelo geométrico em primeira orientação 45 - modelo geométrico em segunda orientação REIVINDICAÇÕES

Claims (31)

1. Componente óptico, caracterizado pelo fato de que compreende: um difusor anisotrópico (5,10) com anisotropia padronizada; e meios (9, 11, 14, 16, 17, 20, 21, 30, 32) para proporcionar uma variação de cor observável por variação do ângulo de visualização (6) e/ou variação do ângulo de luz incidente (2).

2. Componente óptico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a anisotropia é em forma de imagem variando localmente, de preferência, de uma maneira em pixels.

3. Componente óptico de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a anisotropia mostra um ângulo de visualização (6) dependente de reversibilidade de imagem positiva - negativa, por inclinação ou rotação do componente óptico.

4. Componente óptico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o difusor anisotrópico (5, 10) tem uma estrutura opticamente efetiva substancialmente não periódica.

5. Componente óptico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o meio para proporcionar uma variação de cor é proporcionado como uma estrutura de camada de variação de cor.

6. Componente óptico de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o difusor anisotrópico (5, 10) e a estrutura da camada de variação de cor são localizados um atrás do outro, como observado da direção de visualização.

7. Componente óptico de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que o difusor anisotrópico (5, 10) e a estrutura da camada de variação de cor são pelo menos parcialmente integrados.

8. Componente óptico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que difusor anisotrópico (5, 10) é baseado em um material cristalino líquido, parcialmente nemático, que pode ser polimérico, monomérico ou oligomérico, reticulável ou não-reticulável.

9. Componente óptico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o difusor anisotrópico (5, 10) compreende uma estrutura de superfície corrugada estruturada topologica-mente (10).

10. Componente óptico de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a estrutura de superfície corrugada estruturada to-pologicamente (10) é coberta por uma camada protetora (13), por uma camada de interface (15, 23, 31), ou por um filme espaçador (16), ou por uma camada metálica de reflexão (14).

11. Componente óptico de acordo com a reivindicação 9 ou 10, caracterizado pelo fato de que compreende uma estrutura de superfície corrugada estruturada topologicamente (10), como a obtenível por produção de uma mistura de pelo menos dois materiais, dos quais um é reticulável e o outro é não-reticulável, aplicação da mistura a um substrato, reticulação de pelo menos uma parte substancial do material reticulável, e remoção de pelo menos uma parte substancial do material não-reticulável, em que, de preferência, o material reticulável é mantido no estado orientado, por exemplo, por meio de uma camada de orientação subjacente, ou uma superfície de substrato de orientação, durante reticulação.

12. Componente óptico de acordo com qualquer uma das reivindicações 11, caracterizado pelo fato de que o meio para proporcionar uma variação de cor compreende um filme ou revestimento de interferência.

13. Componente óptico de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o filme ou revestimento de interferência compreende um sistema de filme fino multicamada (11), à base de materiais dielétri-cos, em que os materiais dielétricos têm, em diferentes camadas, diferentes índices de refração.

14. Componente óptico de acordo com a reivindicação 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que o filme ou revestimento de interferência representa um ressonador Fabry-Perot (9,14,16,17).

15. Componente óptico de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o filme ou revestimento de interferência compreen- de pelo menos um primeiro filme metálico parcialmente transparente (14, 17) e um segundo filme metálico (9, 14), e entre esses filmes metálicos uma camada dielétrica (16).

16. Componente óptico de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o difusor anisotrópico (5, 10) com anisotropia padronizada é proporcionado em um substrato (12), em que o dito difusor anisotrópico (5, 10), com anisotropia padronizada, compreende uma estrutura de superfície corrugada estruturada topologicamente (10), que é coberta por uma camada metálica de reflexão (14), em que, observado da direção de visualização, o dito difusor anisotrópico (5, 10) é coberto diretamente pela camada dielétrica (16) do ressonador Fabry-Perot.

17. Componente óptico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizado pelo fato de que o meio para proporcionar uma variação de cor compreende um filme, camada ou revestimento colesté-rico.

18. Componente óptico de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o filme ou revestimento colestérico é tingido.

19. Componente óptico de acordo com a reivindicação 17 ou 18, caracterizado pelo fato de que o filme colestérico é reticulado.

20. Componente óptico de acordo com qualquer uma das reivindicações de 17 a 19, caracterizado pelo fato de que o difusor anisotrópico (5, 10), com anisotropia padronizada, é proporcionado em um substrato (12), em que o dito difusor anisotrópico (5, 10), com anisotropia padronizada, compreende uma estrutura de superfície corrugada estruturada topologicamente (10), que é coberta por uma camada metálica de reflexão (14), e em que, observado da direção de visualização, o dito difusor anisotrópico (5, 10) é diretamente coberto pela camada colestérica (20).

21. Componente óptico de acordo com qualquer uma das reivindicações de 17 a 19, caracterizado pelo fato de que a superfície, camada ou revestimento do filme colestérico tem uma estrutura de superfície corrugada estruturada topologicamente (10) e forma o difusor anisotrópico (5, 10), com anisotropia padronizada.

22. Componente óptico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 21, caracterizado pelo fato de que o meio para proporcionar uma variação de cor é proporcionado como pelo menos um filme, que é revestido, impresso, laminado, estampado a frio ou a quente em um substrato (12), em que, de preferência, o substrato é feito de material plástico, tais como poliéster, polietileno, polipropileno, PET ou suas misturas, ou é feito de vidro, metal ou papel, ou suas combinações.

23. Método para produção de um componente óptico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 22, caracterizado pelo fato de que o meio (9, 11, 14, 16, 17, 20, 21, 30, 32) para proporcionar uma variação de cor, por variação do ângulo de visualização (6) e/ou variação do ângulo de luz incidente (2), é revestido, impresso, laminado, colado, estampado a frio ou a quente em um substrato (12) e, subseqüentemente, coberto com um difusor anisotrópico (5, 10), com anisotropia padronizada, ou em que o meio (9, 11, 14, 16, 17, 20, 21, 30, 32) para proporcionar uma variação de cor, observável por variação do ângulo de visualização (6) e/ou variação do ângulo de luz incidente (2), é revestido, impresso, laminado, colado, estampado a frio ou a quente em um substrato (12) em um difusor anisotrópico (5, 10), com anisotropia padronizada.

24. Método para produção de um componente óptico de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que uma estrutura de superfície corrugada estruturada topologicamente (10), como um difusor anisotrópico (5, 10), com anisotropia padronizada, é produzida por produção de uma mistura de pelo menos dois materiais, dos quais um é reticulável e o outro é não-reticulável, aplicação da mistura a um substrato, reticulação de pelo menos uma parte substancial do material reticulável, e remoção de pelo menos uma parte substancial do material não-reticulável, em que, de preferência, o material reticulável é mantido em um estado orientado, por exemplo, por meio de uma camada de orientação ou uma superfície de substrato de orientação subjacente, durante a reticulação.

25. Método para produção de um componente óptico de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que uma estrutura de su- perfície corrugada estruturada topologicamente (10), como um difusor aniso-trópico (5, 10), com anisotropia padronizada, é produzida por vazamento sob luz ultravioleta, ou estampagem a quente usando um estampador estruturado tridimensionalmente.

26. Método para produção de um componente óptico de acordo com qualquer uma das reivindicações de 23 a 25, caracterizado pelo fato de que o meio para proporcionar uma variação de cor compreende um filme, camada ou revestimento colestérico, que é produzido por aplicação de um filme colestérico, por exemplo, por laminação, ou por revestimento de um material colestérico, na sua forma cristalina líquida, e reticulação do material, após o método de revestimento, de preferência, por uso de radiação actínica ou por uso de calor.

27. Uso de um componente óptico como definido em qualquer uma das reivindicações de 1 a 22, caracterizado pelo fato de que é como elemento de segurança.

28. Uso de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de que o elemento de segurança é aplicado ou incorporado em um documento de segurança, como papel-moeda, passaporte, licença, ação, título, talão, cheque, cartão de crédito, certificado, ticket, etc., e em que o elemento de segurança pode assumir a forma de um marcador, tira de segurança, rótulo, fibra, filamento ou remendo, etc.

29. Uso de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de que o elemento de segurança é aplicado como ou incorporado em um dispositivo de proteção de marca ou produto, e em que o elemento de segurança pode assumir a forma de um marcador, tira de segurança, rótulo, fibra, filamento ou remendo, etc..

30. Uso de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de que o elemento de segurança é aplicado como ou incorporado em um meio para embalagem, como papel de embalagem, caixa de embalagem, envelope, etc., e em que o elemento de segurança pode assumir a forma de um marcador, tira de segurança, rótulo, fibra, filamento ou remendo, etc..

31. Uso de um componente óptico de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 22, caracterizado pelo fato de que é em aplicações decorativas.