ES2198087T3 - Articulo reflectante con diseño retrorreflectante oculto. - Google Patents

Abstract

Un artículo reflectante (10, 30, 30'', 50, 74) que comprende una película de múltiples capas (14, 36, 54, 74, 120) que cubre una capa retrorreflectante (16, 42, 44, 52, 78) que está provista de un diseño para transportar información, caracterizado porque la película de múltiples capas comprende capas alternantes de al menos un primer y un segundo materiales (A, B), estando las capas alternantes configuradas para presentar una reflectancia relativamente grande para la luz incidente normalmente dentro de un primer intervalo espectral, de manera que para luz dentro de el primer intervalo espectral está oculto el diseño de soporte de información, y una reflectancia relativamente pequeña para luz incidente normalmente dentro de un segundo intervalo espectral, de manera que para luz dentro del segundo intervalo espectral es detectable el diseño que soporta información.

Description

Artículo reflectante con diseño retrorreflectante oculto.

Antecedentes

La presente invención se refiere a artículos reflectantes que tienen sobre ellos signos o signos que soportan información. La invención tiene aplicación particular a artículos de dicha clase que son polímeros.

El término ``retrorreflectante'', según se utiliza en esta memoria, se refiere al atributo de reflejar un rayo de luz incidente oblicuamente en una dirección antiparalela a su dirección de incidencia, o casi, de tal manera que regrese a la fuente de luz o a la inmediata proximidad de la misma. El término ``con diseño'', cuando se utiliza en relación con el término ``retrorreflectante'', se refiere a un diseño o imagen que transporta información, y se ha de distinguir de diseños tales como formas poligonales simples de celdas de obturación que no transportan información significativa. Otros términos se definen en el glosario al final de la memoria.

La publicación de PCT número WO 85/17692 (Ouderkirk y otros) describe películas polímeras de múltiples capas configuradas como polarizadores reflectantes en combinación con varios materiales estructurados que confinan la luz a una zona de visión relativamente estrecha. Se explican películas de múltiples capas que tienen capas birrefringentes, incluyendo películas en las que los índices de refracción fuera del plano de capas adyacentes están igualados. Materiales de superficie estructurada incluyen los que tienen una pluralidad de prismas triangulares, así como estratificado de aristas en cubo simétrico. También se incluye una explicación de las películas de múltiples capas configuradas como espejos.

Se conoce, por la patente de Estados Unidos número 5.353.154 (Lutz y otros), imprimir signos sobre al menos una superficie de un cuerpo polímero reflectante para iluminar información tras la exposición a una fuente de luz trasera y ocultar dicha información cuando no se expone a la luz. El cuerpo polímero reflectante está provisto de un primer y un segundo materiales polímeros distintos dispuestos esencialmente en capas alternas esencialmente paralelas, y se disponen un número de capas suficiente para que el cuerpo refleje al menos el 40% de la luz que incide sobre la primera superficie principal del mismo mientras transmite al menos el 5% de la luz dirigida a través de una segunda superficie principal del mismo.

Se conoce, por la patente de Estados Unidos número 4.175.775 (Kruegle), proporcionar una tarjeta de I.D. de foto con una imagen fotográfica oculta detrás de una región de filtro y situada enfrente de un material retrorreflectante de elevada ganancia. La región de filtro absorbe virtualmente toda la luz incidente sobre ella, y puede consistir en un espejo medio plateado, pero ``comprende ventajosamente'' un material de filtro que transmite luz infrarroja o ultravioleta, pero bloquea esencialmente toda la luz visible.

Es también conocido estratificado retrorreflectante con signos impresos sobre el mismo, tales como la omnipresente señal de control de tráfico ``STOP'', como es el estratificado retrorreflectante con imágenes direccionales formadas en ella (véase, por ejemplo, la patente de Estados Unidos número 4.708.920 (Orensteen y otros)).

La publicación de patente europea EP-A-404539, y la patente relacionada de Estados Unidos 5.080.463 (Feykish y otros), describe un estratificado de seguridad que tiene una lámina de base con leyenda retrorreflectante y zonas de fondo, y una lámina de cubierta de construcción de múltiples capas para conferirle elevada durabilidad.

Dos tipos conocidos de estratificado retrorreflectante son estratificados basados en microesferas y estratificado de aristas en cubo. El estratificado basado en microesferas, a veces denominado estatificado ``nodulado'', emplea una pluralidad de microesferas, normalmente embebidas, al menos parcialmente, en una capa aglutinante y que tiene materiales reflectantes asociados, especulares o difusos (por ejemplo, partículas de pigmento, copos metálicos, revestimientos al vapor), para retrorreflejar la luz incidente. Ejemplos ilustrativos se describen en las patentes de Estados Unidos números 3.190.178 (McKenzie), 4.025.159 (McGrath) y 5.066.098 (Kult). El estratificado retrorreflectante de aristas en cubo comprende una parte de cuerpo que tiene normalmente una superficie delantera esencialmente plana y una superficie trasera estructurada que comprende una pluralidad de elementos de aristas en cubo. Cada elemento de aristas en cubo comprende tres caras ópticas aproximadamente perpendiculares entre sí. Ejemplos incluyen las patentes de Estados Unidos números 1.591.572 (Stimson), 4.588.258 (Hoopman), 4.775.219 (Appledorn y otros), 5.138.488 (Szezech) y 5.557.836 (Smith y otros). Se sabe aplicar una capa de obturación o junta a la superficie estructurada en un diseño regular de polígonos cerrados que forman celdas aisladas, obturadas, para mantener alejados los contaminantes de las aristas de cubo individuales. El calor y la presión utilizados para formar las celdas destruyen o deforman los elementos de ariscas en cubo situados a lo largo de los límites del polígono. Se conocen también estratificados de aristas en cubo flexibles, tales como los descritos en la patente de Estados Unidos número 5.450.235 (Smith y otros) y se pueden incorporar en realizaciones descritas más adelante.

Existe una necesidad continua de nuevos artículos basados en polímeros, que puedan presentar información selectivamente. Tales artículos pueden ser incorporados en una diversidad de aplicaciones de uso final, tales como autenticación de documentos, juguetes, juegos y artículos decorativos.

Breve sumario

Se describe aquí un artículo reflectante que tiene una de película de múltiples capas que cubre una capa retrorreflectante que está diseñada para llevar información. La presente invención se define en la reivindicación 1. La película de múltiples capas incluye preferiblemente capas alternas de al menos un primer y un segundo polímeros, estando las capas alternas configuradas para exhibir una reflectancia relativamente elevada para la luz incidente normalmente dentro de un primer intervalo espectral y una reflectancia relativamente baja para la luz incidente normalmente dentro de un segundo intervalo espectral. En una realización, el primer intervalo espectral es aproximadamente coextensivo con el espectro visible, y el segundo intervalo espectral incluye una ventana de transmisión de 15% o menos de anchura de banda fraccionaria. Se describen construcciones de película polímera de múltiples capas que consigue transiciones espectrales más pronunciadas o intensas que las que se podían obtener previamente. Tales construcciones de película polímera de múltiples capas están configuradas preferiblemente para preservar tales transiciones pronunciadas incluso a elevados ángulos de entrada (inclinación). Se pueden incorporar diseños microestructurados en relieve en una capa de revestimiento de la película de múltiples capas o en una sobrecapa para proporcionar adicionalmente imágenes holográficas observables en la luz ambiental, pero no la luz retrorreflejada.

La capa retrorreflectante diseñada puede incluir una capa de signos separada (opcional) que cubra un substrato retrorreflectante. En una realización, la capa de signos incluye partes que transmiten preferiblemente longitudes de onda seleccionadas de luz. Esta realización puede utilizar ya sea una ventana de transmisión de banda estrecha o una de banda ancha para el segundo intervalo espectral.

La capa retrorreflectante diseñada puede presentar retrorreflectancia en todos los planos de incidencia y/o en al menos un plano de incidencia, pero no en al menos otro plano de incidencia. La capa retrorreflectante diseñada puede incluir una superficie estructurada que tenga primera y segunda zonas adyacentes distinguibles que definan un diseño, en la que la primera zona incluya una pluralidad de elementos retrorreflectantes. La segunda zona puede ser no estructurada, que no tenga elementos retrorreflectantes en ella, o puede ser estructurada para incluir elementos retrorreflectantes diferentes de los elementos retrorreflectantes de la primera zona. En una realización, la primera zona incluye un conjunto regular de elementos de aristas en cubo microrreplicados, estándar, y la segunda zona incluye un conjunto de elementos de aristas en cubo inclinados aleatoriamente unos con respecto a otros para producir un efecto deslumbrante. En las reivindicaciones dependientes 2-18 se definen realizaciones preferidas de la presente invención.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una vista en despiece ordenado de un artículo reflectante con diseño retrorreflectante oculto.

La figura 2A y 2B son vistas frontales del artículo de la figura 1 bajo diferentes condiciones de visión.

La figura 3 es una vista en sección lateral de un artículo reflectante con diseño retrorreflectante oculto.

La figura 4A es una vista frontal en perspectiva de un artículo reflectante/retrorreflectante combinado que presenta retrorreflectancia en algunos planos de incidencia y no en otros, y la figura 4B es una vista frontal en planta del mismo.

Las figuras 4C y 4D son vistas en perspectiva traseras que muestran superficies estructuradas diferentes capaces de presentar el comportamiento representado en las figuras 4A y 4B.

La figura 5 es una vista lateral en sección de un artículo reflectante/retrorreflectante combinado que incorpora un estratificado retrorreflectante nodulado que tiene una imagen direccional.

La figura 6 es una vista en planta trasera de una superficie estructurada de elementos retrorreflectantes que incorporan diseños en la misma.

La figura 7A es una vista lateral en sección de una parte de un artículo reflectante/retrorreflectante combinado que incorpora estratificado retrorreflectante de aristas en cubo que tiene elementos de aristas en cubo dispuestos para comunicar una cualidad de resplandor al estratificado, y la figura 7B es una vista de un tal estratificado en el que zonas de resplandor y no resplandor definen un diseño.

La figura 8 muestra el espectro de transmisión porcentual idealizado de una película polímera de múltiples capas utilizable en la invención.

Las figuras 9 y 10 muestran el artículo de la figura 3 en sección, pero incluye adicionalmente diseños en relieve microestructurados que producen imágenes holográficas.

La figura 11 muestra espectros de transmisión porcentual medidos de un ejemplo de película polímera de múltiples capas utilizable en la invención.

La figura 12A muestra una vista en sección aumentada y exagerada de una película de múltiples capas simplificada diseñada para presentar transiciones espectrales pronunciadas.

La figura 12B es un gráfico de espesores ópticos de las unidades de repetición ópticas (ORUs: Optical Repeating Units) que comprende la película de la figura 12A.

La figura 13A es un gráfico de espesor físico de capas individuales de una película de múltiples capas de paso de banda.

La figura 13B es un espectro de transmisión en el eje calculado de la película de la figura 13A.

La figura 14A es un gráfico de espesor físico de capas individuales de una película de múltiples capas de paso de banda que tiene transiciones espectrales más pronunciadas.

La figura 14B es un espectro de transmisión en el eje calculado de la película de la figura 14A.

La figura 15A es un gráfico de espesor físico de capas individuales de una película de múltiples capas de paso de banda que tiene transiciones espectrales todavía más pronunciadas.

Las figuras 15B y 15C muestran espectros de transmisión calculados en el eje y fuera del eje, respectivamente, de la película de la figura 15A.

Las figuras 16A, 17A, 18A y 19A son gráficos de espesor físico de capas individuales de películas adicionales de múltiples capas, y las figuras 16B, 17B, 18B y 19B muestran espectros de reflectancia calculados en el eje de las respectivas películas.

En los dibujos, se utilizan los mismos símbolos de referencia por conveniencia para indicar elementos que sean los mismos o que realicen la misma o similar función.

Descripción detallada de las realizaciones ilustrativas

Los artículos descritos aquí están configurados ordinariamente como estratificados que pueden ser aplicados a un objeto o sustancia dado y que incorpore varias combinaciones de una película de múltiples capas y capas retrorreflectantes con diseños. Los artículos son en general de una sola cara ópticamente. Es decir, una cara o lado (designado el lado delantero) está generalmente adaptado tanto para recibir luz incidente desde una fuente como emitir luz reflejada o retrorreflejada hacia un detector (tal como el ojo de un observador), y el otro lado o cara (designado el lado trasero) está en general destinado a la aplicación a un objeto, tal como mediante una capa de adhesivo. El lado delantero se enfrenta a la fuente de luz, así como al detector. Los artículos no transmiten en general cantidades significativas de luz desde el lado delantero al lado trasero, o viceversa, debido, al menos en parte, a la presencia de una sustancia o capa sobre el retrorreflector, tal como un revestimiento al vapor de metal, una película de obturación y/o una capa adherente. El tipo particular de película de múltiples capas y retrorreflectante con diseño empleados hacen al artículo más apropiado que otros para ciertas aplicaciones de uso final. Sólo se explican más adelante algunos usos finales. El texto que sigue comienza con una explicación de la configuración global del artículo, seguida por una explicación detallada de películas polímeras preferidas de múltiples capas, artículos ejemplares, y termina con un glosario.

Configuraciones ilustrativas del artículo

La figura 1 es una vista en despiece ordenado de un artículo 10 que tiene una capa 12 de signos que contienen información, emparedada entre una capa reflectante superior 14 y una capa reflectante inferior 16. La capa de signos 12 está mostrada conteniendo un código de barras, pero también puede contener datos alfanuméricos impresos, dibujos lineales, imágenes en media tinta y cualquier otro diseño que contenga información. El diseño está definido por regiones opacas 12a de diseño en una capa por lo demás transparente, o viceversa. Tales regiones opacas pueden comprender pigmentos, tales como tintas. Las regiones pueden comprender, alternativamente, zonas que reflejen difusivamente o dispersen de otro modo la luz en lugar de absorber luz, o tintes conocidos que absorban en algunas longitudes de onda y transmitan en otras longitudes de ondas. Sin embargo, se desea ocultar, o al menos obscurecer, tal diseño, excepto bajo ciertas condiciones de visión. La capa reflectante 14 está prevista para esta finalidad. Además, la superficie superior de la capa 12 que se enfrenta a la capa 14 es de preferencia esencialmente lisa, de manera que las regiones con diseño 12a de la capa 12 no dan lugar a perturbaciones correspondientes en la superficie de la capa 14, que serían entonces fácilmente evidentes. ``Esencialmente lisa'' en este contexto significa que las variaciones superficiales de la capa 12 son pequeñas en comparación con el espesor de la capa 14. Las regiones con diseño 12a están así preferiblemente a haces con regiones próximas de la capa de signos 12. Se puede prescindir de esta condición si se utiliza una capa separada de adhesivo transparente apropiada entre las capas 12 y 14, cuando tal capa de adhesivo sea suficientemente gruesa para rellenar las variaciones superficiales de la capa 12 y presentar una superficie esencialmente lisa a la capa 14.

La capa de signos 12 puede incluir una capa distinta que esté estratificada o unida de otro modo a capas adyacentes 14 y 16. La capa 12 puede, alternativamente o en adición, incluir una película de tinta u otro pigmento apropiado aplicado a la capa 14 o a la 16 por técnicas de impresión conocidas.

La capa 14 consiste en una película polímera de múltiples capas que tiene una reflectancia y una transmisión que son esencialmente complementarias (es decir, la absorción es preferiblemente baja o despreciable) para longitudes de onda de interés, y que son función de los índices de refracción y espesores de las capas polímeras constituyentes, así como la orientación y polarización de la luz incidente. En una realización preferida, la capa 14 tiene una elevada reflectancia a través de la mayor parte del espectro visible para luz incidente normalmente, de manera que en condiciones de iluminación ambientales la superficie delantera del artículo 10 tiene una apariencia brillante similar a un espejo, como se representa en la figura 2A. Por ``elevada reflectancia en la mayor parte del espectro visible'' se quiere significar una reflectancia mayor que 50%, y preferiblemente mayor que aproximadamente 80%, sobre al menos aproximadamente 75% del intervalo espectral desde aproximadamente 400 a 700 nm. La capas 14 tiene también, preferiblemente, una banda espectral estrecha de transmisión relativamente elevada (y reflectancia relativamente baja) de manea que, para luz dentro de dicha banda estrecha, el diseño de soporte de información es detectable a través de la superficie delantera del artículo, como se representa en la figura 2B, al menos para ciertas geometrías de visión. Una capa preferida 14 tendrá máxima transmisión en banda para mayor visibilidad del diseño, mientras se mantiene la anchura espectral de la banda tan estrecha como sea posible, de manera que el diseño no se pueda notar fácilmente entre reflexiones ambientales. En lo que sigue se explican con más detalle capas preferidas 14. En realizaciones alternativas no preferidas, la capa 14 puede ser un filtro de interferencia convencional no polímero que comprenda capas alternas inorgánicas depositadas sobre un substrato utilizando técnicas de deposición en vacío. Sin embargo, tales filtros inorgánicos son caros y con frecuencia de área superficial limitada. También tienden a tener débil adherencia a las superficies polímeras. Además, tales filtros inorgánicos no son generalmente capaces de mantener una transición espectral pronunciada sobre un amplio intercalo de ángulos de entrada, como se explica en lo que sigue.

La capa retrorreflectante 16 hace posible la detección del diseño oculto sólo en posiciones de observación seleccionadas con relación a una fuente de luz incidente. Cuando la capa 16 comprende estratificado retrorreflectante de aristas en cubo o de nódulos, la detección del diseño es menor con pequeños ángulos de observación, es decir, para un detector situado próximo a la fuente de luz. Además, tal estratificado soporta retrorreflexión en un amplio intervalo de ángulos de entrada y ángulos de orientación, de manera que no es crítica la orientación angular del artículo 10 con respecto a una fuente de luz de interrogación. Se ha de observar que la película 14 de múltiples capas presenta un desplazamiento espectral en reflectancia y transmisión porcentuales como una función del ángulo de entrada de la luz incidente, y que la reflectancia y la transmisión son funciones de polarización para la luz incidente oblicuamente. Los estados de polarización en ``s-'' y ``p-'' se refieren a luz que tiene un vector de campo eléctrico normal a, y dispuesto en, respectivamente, el plano de entrada. La luz no polarizada es medio polarizada en p y medio polarizada en s. Como se describa más adelante, la película de múltiples capas retiene características de transición espectral pronunciada para luz polarizada en p en el amplio intervalo de ángulos de entrada soportados por el estratificado retrorreflectante.

En la figura 3 se muestra una vista en sección del artículo 10, ligeramente modificada con respecto a la figura 1. La capa reflectante 14 está mostrada con unas capas de revestimiento delantera y trasera 14a, 14b, respectivamente, que sirven para proteger la película central 14c de múltiples capas y que proporcionan soporte mecánico para la película 14c. Una película de obturación convencional 18 está dispuesta en la cara trasera de la capa retrorreflectante 16 para proteger los elementos retrorreflectantes de la degradación causada por la humedad, suciedad, aceites y similares, y una capa adhesiva convencional 20, que consiste en un adhesivo sensible a la presión, está aplicada a la cara trasera de la misma para permitir que el artículo 10 sea aplicado a un objeto deseado. Un forro de liberación (no mostrado) puede ser también incluido para proteger la capa adhesiva hasta que el artículo esté listo para ser aplicado a un substrato. La película de obturación 18 puede ser soldada contra la capa 16 en un diseño poligonal convencional utilizando una técnica de presión en caliente que destruya elementos de aristas en cubo a lo largo de la periferia de tales polígonos. Las caras de la superficie trasera estructurada de la capa 16 puede contactar con el aire y operar sobre los principios de reflexión total interna (TIR: Total Internal Reflection) o, si se desea, se puede aplicar un revestimiento al vapor de material especularmente reflectante, tal como aluminio, a dichas caras. Se pueden utilizar análogamente películas de obturación y revestimientos al vapor con las realizaciones mostradas en las figuras 4A-D y las figuras 7A-B adjuntas.

En la figura 3 se muestran coordenadas cartesianas X, Z; un eje Y (no mostrado) perpendicular a los ejes X y Z se introduce en la página. El plano X-Y define el plano del artículo 10 y el eje Z es normal al artículo. Como se muestra, luz de banda ancha 22 incide a lo largo de un eje de iluminación 24 según un ángulo de entrada pequeño, pero no nulo, con respecto al eje Z. El ángulo de entrada es suficientemente pequeño para que el comportamiento de la luz polarizada en s y p no sea significativamente diferente. La película 14c de múltiples capas refleja la mayoría de las partes visibles de luz 22 en componentes de luz especularmente reflejada 26. La luz especularmente reflejada 26 es dirigida a lo largo de un eje de reflexión que forma el mismo ángulo con el eje Z que el que forma el eje 24. Una parte de la luz incidente es transmitida por la película 14c, y la parte que es transmitida por la capa de signos 12 es retrorreflejada por la capa 16, como se indica por el componente de luz retrorreflejada 28. El diseño impreso sobre la capa de signos 12 es así ordinariamente no visible en condiciones de luz ambiental, pero se hace visible si el observador se sitúa suficientemente próximo a la fuente de luz directa, de tal manera que aparezca la luz retrorreflejada. Cuando el artículo 10 se aplica a vestidos, presentará un acabado brillante similar a un espejo en luz diurna, pero revelará el diseño subyacente, que puede, por ejemplo, ser un logo de fabricante o un mensaje de aviso, para conductores de vehículos en la noche.

Pasando ahora a las figuras 4A y 4B, un artículo 30 similar al artículo 10, pero que tiene propiedades distintivas debido al uso de una capa retrorreflectante diferente, se muestra esquemáticamente en el contexto de un sistema de coordenadas Cartesianas XYZ que tiene los ejes X e Y en el plano del artículo y el eje Z normal al artículo. Los ejes X e Y están alineados de tal manera que el plano X-Z y el plano Y-Z son planos de simetría para la superficie estructurada trasera de la capa retrorreflectante. La capa retrorreflectante de las figuras 4A y 4B hace más complicada la visión del diseño que contiene información debido a que el ángulo de observación al que es visible la componente de luz con diseño cambia como una función tanto del ángulo de entrada como del ángulo de orientación de la luz incidente.

La luz incidente 31 es dirigida a lo largo del eje de iluminación 32 que define un ángulo de entrada (el ángulo entre el eje 32 y el eje Z) y un ángulo de orientación (el ángulo entre el eje Y y la proyección del eje 32 en el plano X-Y). Un plano 34, que no se ha de confundir con el semiplano de entrada (no mostrado), contiene el eje 32 y el eje Y. Una película 36 de múltiples capas (véanse las figuras 4C, 4D) reflejan la mayor parte de los componentes de luz visible de la luz incidente 31 en un componente de luz especularmente reflejada 38. Las direcciones de la luz incidente 31 y la luz especularmente reflejada 38 forman ángulos iguales con la superficie normal, es decir, con el eje Z. Ciertos componentes espectrales de la luz incidente 31 son transmitidos por la película 36 de múltiples capas hacia una capa de signos 40 similar a la capa 12 explicada anteriormente. La luz transmitida a través de la capa de signos es reflejada por una capa retrorreflectante trasera (42 en las figura 4C; 44 en la figura 4D) y es transmitida en retroceso a través de la capa de signos 40 y la película 36 de múltiples capas como un segundo haz de luz reflejada 46. La luz reflejada 46 lleva la información de diseño contenida en la capa de signos 40, mientras que la luz especularmente reflejada no la lleva. Como en la realización de la figura 3, la luz reflejada que lleva información de diseño es desplazada angularmente de la luz especularmente reflejada. Sin embargo, a diferencia de la realización de la figura 3 – que utiliza elementos de aristas en cubo totalmente retrorreflectantes-la luz reflejada 46 de las figuras 4A-B no es necesariamente retrorreflejada en una dirección antiparalela a la luz incidente 31. En lugar de ello, la luz reflejada 46 puede ser desplazada angularmente de la dirección de la luz incidente con dependencia de la orientación (ángulo de entrada y ángulo de orientación) de la dirección de la luz incidente con respecto al artículo 30. Tal desplazamiento angular permite un diseño simplificado de un dispositivo de lectura para detectar la información de diseño, ya que la fuente de luz de interrogación puede ser separada espacialmente del detector de luz retrorreflejada. Con referencia de la figura 4A, la dirección de la luz reflejada 46 y de la luz incidente 31 forman ángulos iguales con respecto a un segmento de línea 48. El segmento de línea 48 está definido por la intersección de un plano retrorreflectante asociado con la capa retrorreflectante (en este caso, un plano paralelo al X-Z) con el plano 34.

La capa retrorreflectante 42 tiene sólo un plano de retrorreflexión asociado – el plano X-Z-mientras que la capa 44 tiene dos planos retrorreflectantes-el plano X-Z y el plano Y-Z. En este contexto, el plano ``X-Z'' y el plano ``Y-Z'' incluyen la familia de todos los planos paralelos a ellos que intersectan el artículo. La capa 42 comprende una superficie estructurada que tiene una serie lineal de prismas isósceles en ángulo recto, esencialmente en miniatura, dispuestos lado a lado y que se extienden paralelamente al eje Y, esencialmente como se describe en la patente de Estados Unidos número 4.906.070 (Cobb, Jr.). La luz que incide oblicuamente sobre la superficie delantera lisa de la capa opuesta a la superficie estructurada es retrorreflejada si la dirección de incidencia se sitúa en un plano (el plano X-Z) perpendicular a la longitud del prisma. La capa 44 comprende una superficie estructurada que tiene una serie de estructuras 45 a modo de pirámides que se extienden fuera de la capa 44, teniendo cada estructura 45 un primer conjunto de caras o facetas reflectantes mutuamente perpendiculares 45a, 45b que definen el plano X-Z de retrorreflexión y un segundo conjunto de facetas reflectantes mutuamente perpendiculares 45c, 45d que definen el plano Y-Z de retrorreflexión, esencialmente como se describe en la patente de Estados Unidos 5.899.615 (número de Serie 08/883.870, Dreye y otros), titulada ``Artículos retrorreflectantes de eje doble''. Se ha de observar que la capa 44 puede producir, en general, una segunda componente de luz reflejada 46a, con diseño (véase la figura 4B), debido a la reflexión desde las facetas 45c, 45d en adición a la componente de luz reflejada 46, que se origina debido a la reflexión desde las facetas 45a, 45b. La superficie estructurada de la capa 44 puede incluir también elementos de aristas en cubo estándar de tal manera que el artículo presenta tanto retrorreflexión de eje doble como retrorreflexión plena (tres ejes).

Los elementos de aristas en cubo, prismas y pirámides en la superficie estructurada de las capas retrorreflectantes 16, 42 y 44, respectivamente, son preferiblemente estructuras en miniatura formadas utilizando técnicas de microrreplicación conocidas. Los artículos reflectantes/retrorreflectantes explicados anteriormente son de preferencia delgados y flexibles para permitir la aplicación a de una diversidad de formas del objetos o superficies, aunque pueden ser deseables para algunas aplicaciones construcciones rígidas o por lo demás gruesas. Las estructuras individuales en la superficie estructurada tienen preferiblemente una extensión vertical y lateral de no más que aproximadamente 1 mm, y más preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 0,075 a 0,2 mm, aunque los prismas lineales pueden extenderse a lo largo de toda la longitud del artículo, que puede ser del orden de milímetros, centímetros o metros. Las capas retrorreflectantes pueden ser hechas a partir de cualesquiera materiales transparentes apropiados, preferiblemente polímeros y preferiblemente materiales que sean dimensionalmente estables, duraderos, a prueba de agentes atmosféricos y fácilmente reproducibles en la configuración deseada. Ejemplos incluyen acrílicos, policarbonatos, isómeros basados en polietileno, y butiratos de acetato de celulosa. Tintes, agentes colorantes y pigmentos se pueden también incorporar a dichas capas.

El artículo reflectante/retrorreflectante 50 introducido en la figura 5 utiliza una capa de estratificación retrorreflectante 52 de nódulos, como se describe en la patente de Estados Unidos 4.708.920 (Orensteen y otros) junto con una película de múltiples capas 54. La película 54 tiene las mismas propiedades de reflectancia y transmisión que las películas 14 y 36 de múltiples capas explicadas anteriormente. La película 54 de múltiples capas está provista de una capa de revestimiento 54a sobre la superficie delantera de la misma. La capa retrorreflectante 52 tiene una pluralidad de microesferas transparentes 56 retenidas entre una capa de recubrimiento transparente 58 y una capa separadora transparente 60. La luz que incide desde una dirección dada sobre la capa de recubrimiento es enfocada por las microesferas sobre pequeñas áreas de una capa de enmascaramiento reflectante 62, que es normalmente un revestimiento metálico especularmente reflectante, tal como aluminio, y reflejada en retorno a través de las microesferas en el sentido opuesto. Una capa de adhesivo 64 se apoya en la capa de enmascaramiento 62. Están dispuestas marcas 62a en posiciones seleccionadas en la capa de enmascaramiento 62 correspondientes a la luz incidente sobre el artículo 50 a lo largo de un eje de iluminación 66 que tiene un ángulo de entrada y un ángulo de orientación concretos. Las marcas 62a son regiones de reflectividad alterada con relación a regiones próximas de la capa 62, y producen un cambio notable en la luz retrorreflejada en la proximidad de la dirección de iluminación especificada. La película 54 de múltiples capas hace la visión del diseño formado por marcas 62a incluso más difícil impartiendo una apariencia resplandeciente similar a un espejo al artículo 50 y restringiendo la luz retrorreflejada a una banda espectral estrecha. Con el fin de detectar el diseño formado por las marcas 62a, una aproximación al artículo resplandeciente 50 tendría que tanto (1) orientar una fuente de luz en el ángulo de entrada especificado en la banda de paso de la película 54 para la orientación especificada, como (2) situar un detector en la proximidad de la fuente de luz para observar la luz retrorreflejada de banda estrecha. Diseños adicionales independientes del diseño formado por las marcas 62a pueden ser proporcionados utilizando conjuntos adicionales de marcas sobre la capa de enmascaramiento 62, consistiendo cada uno de tales conjuntos adicionales esencialmente en marcas situadas sobre la capa 62 para corresponderse con una dirección de iluminación diferente del eje 66. Los ángulos de entrada asociados con cada conjunto de marcas y las propiedades espectrales de la película 54 determinan las longitudes de onda a las que se pueden detectar las respectivas imágenes.

Otros estratificados conocidos de soporte de imágenes pueden sustituir la capa 52, por ejemplo los descritas en la patente de Estados Unidos número 3.801.183 (Sevelin y otros).

El artículo 50 incorpora el diseño de soporte de información en la capa retrorreflectante 52 en lugar de en una capa 12 de signos separada, como se muestra en las figuras 1, 3, 4C y 4D, dando lugar a un producto final más delgado en comparación con el que tiene una capa de signos separada. La realización de la figura 6 también prescinde de una capa de signos separada. La figura 6 representa una superficie estructurada 68 de una capa retrorreflectante que puede sustituir a cualquiera de las capas retrorreflectantes de superficie estructurada explicadas anteriormente. Los diseños están definidos en la superficie estructurada mediante zonas 70a, 70b, 70c que contienen elementos retrorreflectantes y zonas 72a, 72b, 72c que están desprovistas de elementos retrorreflectantes. Los elementos retrorreflectantes o bien no fueron nunca formados en zonas 72a, 72b, 72c, como cuando el molde utilizado para formar la capa tiene superficies lisas correspondientes a esas zonas, o fueron formados y fueron a continuación eliminados o deformados selectivamente en aquellas zonas. Tal deformación selectiva de elementos retrorreflectantes se ha de distinguir de la práctica conocida de destruir elementos de aristas en cubo a lo largo de límites poligonales cerrados durante la unión de una capa de obturación a la superficie estructurada, donde las formas poligonales no transportan información significativa. La eliminación de elementos retrorreflectantes se puede realizar mediante cualesquiera medios conocidos, por ejemplo por aplicación de calor y/o presión suficientes en las zonas seleccionadas.

También se contemplan otras disposiciones para proporcionar una capa retrorreflectante con diseño. Por ejemplo, se puede disponer una capa de metalización o recubrimiento al vapor sobre la superficie estructurada similar a la realización mostrada en la patente de Estados Unidos número 5.229.882 (Rowland). Análogamente, se pueden aplicar a la superficie estructurada otros recubrimientos con diseño, tales como pintura, tintas, adhesivos, etc. Tales recubrimientos modifican el comportamiento retrorreflectante de zonas a las que se aplican. Si el índice de refracción del material de recubrimiento está suficientemente próximo al de la capa retrorreflectante para eliminar TIR, tal recubrimiento puede destruir eficazmente la retrorreflectancia sin deformar mecánicamente la superficie estructurada.

Las figuras 7A y 7B representa otra realización 74 en la que el diseño que contiene información es proporcionada por la propia capa retrorreflectante de manera que se puede evitar, si se desea, una capa de signos separada. Una película 76 de múltiples capas que tiene propiedades reflectoras y de transmisión similares a películas previamente descritas 14, 36 y 54 está estratificada en la capa retrorreflectante 78. La capa 78 se describe con detalle en la Publicación de PCT, WO 97/41465, titulada ``Estratificación retrorreflectante de aristas en cubo resplandeciente''. Básicamente, la capa retrorreflectante 78 comprende zonas 80 en las que los elementos 81 de aristas en cubo están dispuestos en un diseño repetitivo predeterminado, así como zonas 82, mostradas en la figura 7A, en las que los elementos de aristas en cubo están inclinados aleatoriamente a través del conjunto o serie. La inclinación aleatoria de los elementos de aristas en cubo en las zonas 82 comunican una calidad de resplandor a la capa 78 que no existe en las zonas 80, con lo que se proporciona una base sobre la que puede ser distinguido un diseño. La apariencia del artículo 74 en luz retrorreflejada mostrada en la figura 7B revela el diseño de resplandor o brillo ``ABC''. Alternativamente, se pueden intercambiar zonas de brillo y no brillo de manera que el diseño consista en caracteres retrorreflectantes no resplandecientes sobre un fondo retrorreflectante resplandeciente. Pasando ahora a la figura 7A, se ve que la capa retrorreflectante 76 está compuesta de una capa de aristas en cubo, la cual incluye aristas en cubo 81 y una capa de suelo o apoyo opcional 84, y una capa de cuerpo 86 que tiene una superficie delantera esencialmente plana 86a y una superficie trasera que no está uniformemente separada de la superficie delantera en la zona 82.

Las capas componentes principales del artículo reflectante/retrorreflectante pueden ser combinadas de una diversidad de formas. Por ejemplo, una capa de signos puede ser combinada con capas próximas mediante técnicas de impresión o por estratificación. La estratificación de una capa con otra puede incluir la aplicación de una capa de sujeción de espesor apropiado y una composición para unión óptima. También se pueden utilizar técnicas de colada y curado tales como las descritas en la patente de Estados Unidos número 5.175.030 (Lu y otros). Por ejemplo, se pueden formar elementos retrorreflectantes de aristas en cubo o prismáticos sobre una lámina de película de múltiples capas previamente existente aplicando una resina a la película, colando la resina en la forma de los elementos retrorreflectantes y curando la resina mediante el uso de luz ultravioleta, calor u otros agentes apropiados.

Diseño de película polímera de múltiples capas

La figura 8 muestra un posible espectro de transmisión porcentual idealizado para películas 14, 36, 54 y 76 de múltiples capas. Una curva 88 de trazo lleno representa el comportamiento para la luz (ya sea polarizada o no) incidente normalmente sobre la película y la curva de líneas discontinuas 90 representa el comportamiento sólo para la componente polarizada en p de la luz incidente con un ángulo de entrada no nulo, tal como de 30 a 40 grados. El espectro de transmisión para luz polarizada en s con el ángulo de entrada no nulo no está mostrado para evitar confusión. El ángulo de entrada está referido a un medio de aire. En el intervalo de longitudes de onda de interés, la absorción de las capas de componentes de la película es suficientemente pequeño para que, desde un punto de vista práctico, la reflectancia \approx 100% de transmisión en dicho intervalo de longitudes de onda.

Ventajosamente, la película de múltiples capas está configurada para presentar al menos una banda de transmisión estrecha 88a, 88b, 88c. Aunque las bandas de transmisión 88a, 88b, 88c se muestran con transmisión máxima mayor que 50%, las películas con máximo entre aproximadamente 10% y 50% pueden proporcionar también luz de retorno para la detección y presentarán menos ``color'' en el espectro de reflectividad, lo que es beneficioso cuando se desea una apariencia de ambiente del tipo de espejo altamente brillante. Se prefiere una característica de elevada transmisión de pico de pequeña anchura de banda sobre una característica de transmisión de bajo nivel de banda ancha, ya que la primera es esencialmente más eficaz en una disposición de paso doble mediante una relación del cuadrado de los respectivos valores de transmisión de pico. Se prefieren anchuras de banda fraccionarias del orden de 15% o menos, y más preferiblemente del orden de 10% o menos. A continuación se describen construcciones de películas polímeras que tiene gradientes de espesor efectivos para producir transmisiones de corte o separación más pronunciadas que las que se podían obtener previamente en películas polímeras.

La película asociada con el espectro de la figura 8 tiene, en incidencia normal, dos bandas de transmisión en la radiación visible y una en la proximidad de la infrarroja. Películas alternativas utilizables en un artículo reflectante/retrorreflectante combinado, según se describe aquí, tienen un número y colocación diferentes de bandas de transmisión. Una película con una banda de transmisión en el espectro visible para al menos algunos ángulos de entrada hace posible la detección visual del diseño subyacente mediante el ojo humano desnudo. Una película que tiene una banda única a ligeramente más de 400 nm, con incidencia normal, produce un haz retrorreflejado de azul vívido para visión frontal y entonces, cuando el artículo se inclina y la banda ``se desplaza al azul'' (es decir, se desplaza hacia longitudes de onda menores), hacia la región ultravioleta, el artículo aparece como un espejo ordinario, ya que la luz ultravioleta retrorreflejada no es detectable por el ojo. Una película que tiene una banda única hacia el extremo del rojo del espectro visible con incidencia normal produce un haz retrorreflejado rojo vívido para visión frontal y, cuando el artículo es inclinado, el haz retrorreflejado con diseño se desplaza hacia la parte del amarillo y el verde del espectro. Una película que tiene una banda única en algo más que 700 nm (hasta aproximadamente 800 nm) con incidencia normal aparece como un espejo ordinario para visión frontal, pero revela el diseño subyacente en sombras vívidas de rojo con ángulos mayores de incidencia. Finalmente, una película que tiene una banda única situada en la proximidad del infrarrojo (o, incluso dispuesta ligeramente en el ultravioleta) con ángulo de entrada nulo aparecerá como un espejo ordinario en todos los ángulos de visión. Estos últimos tipos de películas proporcionan ocultación máxima del diseño subyacente. Naturalmente, se utilizaría como apropiado un detector que fuera sensible a la luz infrarroja o ultravioleta para detectar la luz retrorreflejada fuera del espectro visible.

Es deseable en muchas aplicaciones que la película de múltiples capas tenga una banda de transmisión que no aumente significativamente en anchura de banda fraccionaria ni disminuya de amplitud cuando el ángulo de entrada aumenta más allá de cero grados, para la parte de la luz incidente que está polarizada en p. En la figura 8 se puede ver que las bandas de transmisión 90a, 90b, 90c polarizadas en p están desplazadas al azul en comparación con las correspondientes bandas 88a-c, respectivamente, de la curva 88 para luz incidente normalmente, y, significativamente, las amplitudes de pico y las anchura de banda fraccionarias están esencialmente sin cambio. Tales preservación de amplitud de pico y anchura de banda fraccionaria son debidas a una preservación de la forma de las dos transiciones a cada lado de la banda de pico que constituye la banda, lo que, a su vez, sucede cuando la película de múltiples capas está compuesta de capas individuales cuyos índices de refracción fuera del plano (es decir, el eje Z) son esencialmente concordantes. Esta construcción puede ser realizada cuando al menos algunas de las capas componentes están compuestas de un polímero cuyos índices de refracción en el plano son funciones de procesos de estiramiento de post-extrusión conocidos. Películas de múltiples capas previamente disponibles, tales como las hechas mediante deposición en vacío de capas inorgánicas isotrópicas, tienen la misma discrepancia de índices en la dirección fuera del plano y en las direcciones en el plano, y, como consecuencia, experimentan una disminución perjudicial en la amplitud de pico y aumento en la anchura de banda fraccionaria para una banda de transmisión dada de polarización en p cuando aumenta el ángulo de entrada. Este comportamiento perjudicial puede ser evitado en cierto grado aumentando el número de capas en la película, pero sólo con un aumento asociado de complejidad y coste. Además, los niveles de transmisión de polarización en p de línea de base o ``fuera de banda'' para tales películas no ideales degrada (aumenta) esencialmente con el aumento del ángulo de entrada, que excede normalmente de niveles de fugas o pérdidas de 30%.

La reflectancia y los espectros de transmisión de una película de múltiples capas particular dependen principalmente del espesor óptico de las capas individuales a lo largo de los diversos ejes, y están esencialmente determinados por los bien conocidos coeficientes de Fresnel. Las películas pueden ser diseñadas para reflejar luz infrarroja, visible o ultravioleta mediante la elección de los espesores ópticos apropiados de las capas de acuerdo con la siguiente fórmula:

\lambda_{M} = (2/M)\cdot D_{r}\eqnum{(I)}

en la que M es un entero que representa el orden particular de la luz reflejada y D_{r }es el espesor óptico de una unidad de repetición óptica (``ORU'': Optical Repeating Unit). Por lo tanto, D_{r} es la suma de los espesores ópticos de las capas individuales que constituyen la ORU. Disponiendo las ORUs a lo largo del espesor de la película de múltiples capas en una serie tal que los espesores ópticos de las ORUs se adapten a un perfil dado, se puede diseñar una película de múltiples capas para reflejar luz sobre una banda de reflexión ancha.

Una película de múltiples capas reflectante que tiene las propiedades descritas aquí puede ser hecha utilizando un dispositivo de extrusión conjunta de múltiples capas como se describe en las patentes de Estados Unidos números 3.773.882 (Schrenk) y 3.884.606 (Schrenk). Un tal dispositivo proporciona un método para preparar materiales termoplásticos extruidos simultáneamente, de múltiples capas, cada capa de los cuales tiene un espesor de capa esencialmente uniforme. El bloque de alimentación del dispositivo de extrusión conjunta recibe corrientes de los diversos materiales polímeros termoplásticos procedentes de una fuente tal como un extrusor de plastificación por calor. Las corrientes de materiales resinosos se hacen pasar a una sección de manipulación mecánica dentro del bloque de alimentación. Esta sección sirve para reorganizar las corrientes originales en una corriente de múltiples capas que tiene el número de capas deseado en el cuerpo final. Opcionalmente, esta corriente de múltiples capas puede ser hecha pasar seguidamente a través de una serie de medios de multiplicación de capas, tal como se describe en las patentes de Estados Unidos números 3.759.647 (Schrenk y otros), 5.094.788 (Schrenk y otros) o 5.094.793 (Schrenk y otros), con el fin de aumentar más el número de capas de la película final. La corriente de múltiples capas es hecha pasar después a una matriz de extrusión que está construida y dispuesta (véase, por ejemplo, la patente de Estados Unidos 3.557.265 (Chisholm y otros)) de manera que el flujo currentilíneo es mantenido en ella. El producto resultante es extruido para formar una película de múltiples capas en la que cada capa es generalmente paralela a la superficie principal o mayor de capas adyacentes. La configuración de la matriz de extrusión puede variar y puede ser tal que reduzca el espesor y las dimensiones de cada una de las capas. El número de capas en el cuerpo de película de reflexión puede ser seleccionado para conseguir las propiedades ópticas deseadas utilizando el número mínimo de capas por razones de espesor, flexibilidad y economía de la película. En el caso de espejos y polarizadores de reflexión, el número de capas es preferiblemente menor que aproximadamente 10.000, más preferiblemente menor que aproximadamente 5.000 y (incluso más preferiblemente) menor que aproximadamente 2.000.

La relación deseada entre los índices de refracción de capas polímeras se puede conseguir por selección de los materiales apropiados y condiciones de tratamiento apropiadas. En el caso de polímeros orgánicos que puedan ser orientados por estiramiento, las películas de múltiples capas se preparan generalmente por extrusión conjunta de los polímeros individuales para formar una película de múltiples capas (como se ha expuesto anteriormente) y después ``orientando'' el cuerpo de película reflectante mediante estiramiento a temperatura seleccionada, opcionalmente seguido por consolidación por calor a una temperatura seleccionada. Alternativamente, las operaciones de extrusión y orientación pueden ser realizadas simultáneamente. Mediante la orientación, la extensión deseada de birrefringencia (positiva o negativa) se fija en aquellas capas polímeras que comprenden un polímero que pueda presentar birrefringencia. En el caso de los espejos, la película puede ser estirada esencialmente en dos direcciones (orientación biaxial) para producir una película de espejo cuando ninguna capa individual dada tiene esencialmente los mismos índices de refracción en el plano y al menos algunas de tales capas tienen un índice de refracción fuera del plano diferente de los índices de refracción en el plano (y por lo tanto son birrefringentes). Al cuerpo de película de espejo se le permite relajarse dimensionalmente en la dirección de estiramiento transversal a partir de la reducción natural en estiramiento transversal (igual a la raíz cuadrada de la relación de estiramiento) para ser constreñido (es decir, no cambia esencialmente de dimensiones en estiramiento transversal). El cuerpo de película puede ser estirado en la dirección de la máquina, como con un orientador de longitud, y/o en anchura utilizando un tendedor. La temperatura de preestiramiento, velocidad de estiramiento, relación de estiramiento, temperatura de consolidación de estiramiento, tiempo de consolidación por calor, relajación de consolidación por calor y relajación de estiramiento transversal se eligen de manera que produzcan una película de múltiples capas que tenga la relación de índices de refracción deseada. Estas variables son independientes: así, por ejemplo, se podría utilizar una velocidad de estiramiento relativamente baja si se asocia, por ejemplo, con una temperatura de estiramiento relativamente baja. Resultará evidente para un experto ordinario seleccionar la combinación apropiada de estas variables para conseguir el dispositivo de múltiples capas deseado. Sin embargo, en general, se prefiere una relación de estiramiento en el intervalo de aproximadamente 1:2 a 1:10 (más preferiblemente de aproximadamente 1:3 a 1:7) en la dirección de estiramiento y desde aproximadamente 1:0,2 a 1:10 (más preferiblemente de aproximadamente 1:0,2 a 1:7) ortogonal a la dirección de estiramiento.

La orientación de la película extruida se puede efectuar estirando láminas individuales del material en aire caliente. Para la producción económica, el estiramiento se puede conseguir sobre una base de continuidad en un orientador de longitud estándar, horno tendedor o ambos. Se pueden conseguir economías de escala y velocidades de línea de producción de película polímera estándar, con lo que se consiguen costes de fabricación que son esencialmente menores que los costes asociados a polarizadores de absorción comercialmente disponibles. La estratificación de dos o más películas de múltiples capas puede ser también práctica para obtener una película de espejo. Los copolímeros amorfos son útiles como materiales de estratificación, anotándose como materiales que han sido probados VITEL Brand 3000 y 3300, de la Goodyear Tire and Rubber Co., de Akron, Ohio. La elección del material de estratificación es amplia, siendo la adherencia a las películas de múltiples capas, la transparencia óptica y la exclusión de aire los principios de guía primarios. Puede ser deseable añadir a una o más de las capas, uno o más adyuvantes inorgánicos u orgánicos, tales como un antioxidante, ayuda a la extrusión, estabilizador por calor, absorbedor de rayos ultravioleta, nucleador, agente de formación de salientes superficiales y similares en cantidades normales siempre que la adición no interfiera esencialmente con el rendimiento deseado.

Una clase de materiales polímeros incorporados a la película de múltiples capas produce preferiblemente capas polímeras birrefringentes. Estos materiales se caracterizan porque el estiramiento en una dirección dada altera esencialmente uno o más de los índices de refracción, y una capa particularmente preferida es una que contiene un naftalato de polietileno (PEN) cristalino o semicristalino, inclusive los isómeros (por ejemplo, 2,6-; 1,4-; 1,5-; 2,7-; y 2,3-PEN). Otra clase de materiales polímeros incorporados en la película de múltiples capas produce en esencia, preferiblemente, capas polímeras isotrópicas. Estos materiales se caracterizan porque el estiramiento en una dirección dada tiene pequeño o ningún efecto sobre los índices de refracción, y una capa particularmente preferida es una que contiene una capa que contiene un poli(metacrilato de metilo) y, en particular, el propio poli(metacrilato de metilo).

Selección de materiales para película de múltiples capas

Han sido mostrados una diversidad de materiales polímeros apropiados para utilizar en las realizaciones de la presente memoria para utilizar en la fabricación de películas ópticas de múltiples capas extruidas conjuntamente. Por ejemplo, en las patentes de Estados Unidos números 4.937.134; 5.103.337; 5.448.404; 5.540.978 y 5.568.316, de Schrenk y otros, y en 5.122.905; 5.122.906 y 5.126.880, de Wheatley y Schrenk. De especial interés son polímeros birrefringentes tales como los descritos en 5.486.949 y 5.612.820, de Schrenk y otros, y la Publicación de PCT WO 96/19347, titulada ``Película óptica''. Con respecto a los materiales preferidos de los que se han de fabricar las películas, existen varias condiciones que han de cumplir para fabricar las películas ópticas de múltiples capas. En primer lugar, estas películas han de consistir en al menos dos polímeros distinguibles; el número no está limitado, y se pueden utilizar ventajosamente tres o más polímeros, en particular películas. En segundo lugar, al menos uno de los dos polímeros, denominado el ``primer polímero'', ha de tener un coeficiente óptico de tensión que tenga un gran valor absoluto. En otras palabras, ha de ser capaz de desarrollar una gran birrefringencia cuando se estira. Dependiendo de la aplicación, la birrefringencia puede ser desarrollada entre dos direcciones ortogonales en el plano de la película, entre una o más direcciones en el plano y la dirección perpendicular al plano de la película, o una combinación de estas. En tercer lugar, el primer polímero ha de ser capaz de mantener la birrefringencia después del estiramiento, de manera que se comuniquen las propiedades ópticas deseadas a la película acabada. En cuarto lugar, el otro polímero requerido, denominado el ``segundo polímero'', ha de ser elegido de tal manera que la película acabada, su índice de refracción, en al menos una dirección, difiera significativamente del índice de refracción del primer polímero en la misma dirección. Debido a que los materiales polímeros son normalmente dispersantes, es decir, los índices de refracción varían con la longitud de onda, estas condiciones deben ser consideradas en términos de una anchura de banda espectral particular de interés.

Otros aspectos de selección de polímeros depende de las aplicaciones concretas. Para películas de polarización, es ventajoso que la diferencia en el índice de refracción del primero y el segundo polímeros en una dirección del plano de la película difiera significativamente en la película acabada, mientras que se minimice la diferencia en el índice en el plano de película ortogonal. Si el primer polímero tiene un índice de refracción grande cuando es isotrópico, y es positivamente birrefringente (es decir, su índice de refracción aumenta en la dirección de estiramiento), el segundo polímero será elegido de manera que tenga un índice de refracción concordante, después del tratamiento, en la dirección del plano ortogonal a la dirección de estiramiento, y un índice de refracción en la dirección de estiramiento que sea tan bajo como sea posible. Inversamente, si el primer polímero tiene un índice de refracción pequeño cuando es isotrópico, y es negativamente birrefringente, el segundo polímero será elegido de manera que tenga un índice de refracción concordante, después del tratamiento, en la dirección del plano ortogonal a la dirección de estiramiento, y un índice de refracción en la dirección de estiramiento que sea tan alto como sea posible.

Alternativamente, es posible seleccionar un primer polímero que sea positivamente birrefringente y tenga un índice de refracción intermedio o bajo cuando es isotrópico, o uno que sea negativamente birrefringente y tenga un índice de refracción intermedio o alto cuando es isotrópico. En estos casos, el segundo polímero puede ser elegido de manera que, después del tratamiento, su índice de refracción concuerde con el del primer polímero ya sea en la dirección de estiramiento o en la dirección del plano ortogonal al estiramiento. Además, el segundo polímero será elegido de tal manera que sea máxima la diferencia de índice de refracción en la dirección restante del plano, independientemente de si se consigue mejor mediante un índice de refracción muy bajo o muy alto en esa dirección.

Unos medios de conseguir esta combinación de concordancia de índices en el plano en una dirección y discrepancia en la dirección ortogonal consisten en seleccionar un primer polímero que desarrolle birrefringencia significativa cuando está estirado, y un segundo polímero que desarrolle pequeña o ninguna birrefringencia cuando está estirado, y estirar la película resultante solamente en una dirección del plano. Alternativamente, el segundo polímero puede ser seleccionado de entre aquellos que desarrollan birrefringencia en el sentido opuesto al del primer polímero (negativa-positiva o positiva-negativa). Otro método alternativo consiste en seleccionar tanto el primer como el segundo polímeros que sean capaces de desarrollar birrefringencia cuando se estiran, pero estirarse en dos direcciones ortogonales del plano, seleccionando las condiciones del proceso, tales como temperaturas, tasas de estiramiento, relajación post-estiramiento y similares, que dan lugar al desarrollo de niveles desiguales de orientación en las dos direcciones de estiramiento para el primer polímero, y niveles de orientación para el segundo polímero, de tal manera que un índice en un plano sea aproximadamente concordante con el del primer polímero, y el índice ortogonal en el plano discrepe significativamente del índice el primer polímero. Por ejemplo, se pueden elegir condiciones de tal manera que el primer polímero tenga un carácter biaxialmente orientado en la película acabada, mientras que el segundo polímero tenga un carácter predominantemente orientado uniaxialmente en la película acabada.

Lo precedente pretender ser ejemplar, y se ha de entender que se pueden utilizar combinaciones de estas y otras técnicas para conseguir la finalidad de películas de polarización de índice discrepante en una dirección en el plano e índice relativo concordante en la dirección ortogonal al plano.

Diferentes consideraciones de aplican a una película reflectante o de espejo. Con tal de que la película no tenga algunas propiedades de polarización también, criterios de índice de refracción se aplican igualmente a cualquier dirección en la plano de la película, de manera que es típico que los índice de cualquier capa dada en direcciones ortogonales en el plano sean iguales o casi iguales. Sin embargo, es ventajoso que los índices en el plano de la película del primer polímero difieran tanto como sea posible de los índices en el plano de la película del segundo polímero. Por esta razón, si el primer polímero tiene un índice de refracción elevado cuando es isotrópico, es ventajoso que sea también positivamente refringente. Análogamente, si el primer polímero tiene un índice de refracción bajo cuando es isotrópico, es ventajoso que sea también negativamente refringente. El segundo polímero desarrolla ventajosamente poco o ninguna birrefringencia cuando se estira, o desarrolla birrefringencia del sentido opuesto (positiva-negativa o negativa-positiva), de tal manera que sus índices de refracción en el plano de la película difieran tanto como sea posible de los del primer polímero en la película acabada. Estos criterios pueden ser combinados apropiadamente con los enumerados anteriormente para películas de polarización si se pretende que una película de espejo tenga también el mismo grado de propiedades de polarización.

Las películas coloreadas se pueden considerar como casos especiales de películas de espejo y polarización. Así, se aplican los mismos criterios señalados anteriormente. El color percibido es un resultado de reflexión o polarización en una o más anchuras de banda concretas del espectro. Las anchuras de banda sobre las que es efectiva una película de múltiples capas de la presente invención se determinará principalmente mediante la distribución de espesores de capas empleados en la pila o pilas ópticas, pero se debe dar también consideración a la dependencia de las longitudes de onda, o dispersión, de los índices de refracción de los primer y segundo polímeros. Se entenderá que las mismas reglas se aplican a las longitudes de onda infrarrojas y ultravioleta en cuanto a los colores visibles.

La absorbencia es otra consideración. Para la mayor parte de las aplicaciones, es ventajoso que ni el primer polímero ni el segundo polímero tengan bandas de absorbencia alguna dentro de la anchura de banda de interés para la película en cuestión. Así, toda luz incidente dentro de la anchura de banda es o bien reflejada o transmitida. Sin embargo, para algunas aplicaciones, puede ser útil que uno o tanto el primer como el segundo polímeros absorban longitudes de onda concretas, ya sea totalmente o en parte.

Frecuentemente se elige 2,6-naftalato de polietileno (PEN) como un primer polímero para las películas descritas aquí. Este tiene un gran coeficiente óptico de tensión positivo, retiene la birrefringencia efectivamente después del estiramiento, y tiene pequeña o ninguna absorbencia dentro del intervalo visible. También tiene un gran índice de refracción en el estado isotrópico. Su índice de refracción para luz incidente polarizada de 550 nm de longitud de onda aumenta, cuando el plano de polarización es paralelo a la dirección de estiramiento, desde aproximadamente 1,64 hasta tan elevado como aproximadamente 1,9. Su birrefringencia puede ser aumentada aumentando su orientación molecular, la cual, a su vez, puede ser aumentada por estiramiento a mayores relaciones de estiramiento, manteniendo fijas otras condiciones de estiramiento.

Otros poliésteres dicarboxílicos de naftaleno semicristalinos son también apropiados como primeros polímeros. El 2,6-Naftalato de polibutileno (PBN) es un ejemplo. Estos polímeros pueden ser homopolímeros o copolímeros, siempre que el uso de comonómeros no perjudique esencialmente el coeficiente óptico de tensión o el mantenimiento de birrefringencia después del estiramiento. El término ``PEN'' de esta memoria se entenderá que incluye copolímeros de PEN que cumplen estas restricciones. En la práctica estas restricciones imponen un límite superior al contenido de comonómeros, cuyo exacto valor variará con la elección del comonómero o comonómeros utilizados. Se puede aceptar cierto compromiso en estas propiedades, pero si la incorporación de comonómeros da lugar a la mejora de otras propiedades. Tales propiedades incluyen, pero sin limitación, la adherencia mejorada entre capas, punto de fusión inferior (dando lugar a inferior temperatura de extrusión), mejor concordancia reológica a otros polímeros en la película, y ventajosos desplazamientos en la ventana del proceso para estiramiento debido al cambio de la temperatura de transición de estado vítreo.

Comonómeros apropiados para utilizar en PEN; PBN o similares pueden ser del tipo de diol, de éster o ácido carboxílico. Los comonómeros de ácido carboxílico incluyen, pero sin limitación, ácido tereftálico, ácido isoftálico, ácido ftálico, todos los ácidos naftaleno dicarboxílicos isoméricos (2,6-, 1,2-, 1,3-, 1,4-, 1,5-, 1,6-, 1,7-, 1-8-, 2,3-, 2,4-, 2,5-, 2,7-y 2,8-), ácidos bibenzoicos tales como ácido 4,4'-bifenil dicarboxílico y sus isómeros, ácido trans-4,4'-estilbeno dicarboxílico y sus isómeros, ácido 4,4'-difenil-éter dicarboxílico y sus isómeros, ácido 4,4'-difenilsulfondicarboxílico y sus isómeros, ácido 4,4'-benzofenona dicarboxílico y sus isómeros, ácidos halogenados aromáticos dicarboxílicos tales como ácido 2-diclorotereftálico y ácido 2,5-diclorotereftálico, otros ácidos aromáticos sustituidos dicarboxílicos., tales como ácido butil-isoftálico terciario y ácido sulfonado sódico isoftálico, ácidos cicloalcano dicarboxílicos de cicloalcano, tales como ácido 1,4-ciclohexano dicarboxílico y sus isómeros y ácido 2,6-decahidronaftaleno dicarboxílico y sus isómeros, ácidos bi-o multi-cíclicos bicarboxílicos (tales como los diversos ácidos isómeros norbornano y norborneno carboxílicos, ácidos amamantan-carboxílico y ácidos biciclooctano dicarboxílicos), ácidos alcano dicarboxílicos (tales como ácido sebácico, ácido adípico, ácido oxálico, ácido malónico, ácido succínico, ácido glutárico, ácido azelaico y ácido dodecano dicarboxílico), y cualquiera de los ácidos dicarboxílicos isómeros de los hidrocarburos aromáticos de anillo cerrado (tales como indeno, antraceno, fenantreno, benzonafteno, fluoreno y similares). Alternativamente, se pueden utilizar ésteres de alquilo de estos monómeros, tales como tereftalato de dimetilo.

Comonómeros de diol apropiados incluyen, pero sin limitación, dioles o glicoles de alcano lineales o ramificados (tales como etilén-glicol, propanodioles tales como trimetilen-glicol, butanodioles, tales como tetrametilenglicol, pentanodioles, tales como neopentil glicol, hexanodioles, 2,2,4-trimetil-1, 3-pentanodiol y dioles mayores), glicoles de éter (tales como dietilen-glicol, trietilenglicol y polietilenglicol), cadena-éster-dioles, tales como 3-hidroxi-2,2-dimetil-propil-3-hidroxi-2,2-dimetil propanoato; glicoles de cicloalcano, tales como 1,4-ciclohexan-dimetanol y sus isómeros y 1,4-ciclohexan-diol y sus isómeros, dioles bi-o multicíclicos (tales como los diversos dimetanoles de triciclodecano isoméricos, dimetanoles de norbornano, dimetanoles de norborneno y dimetanoles de biciclo-octano), glicoles aromáticos (tales como 1,4-bencen-dimetanol y sus isómeros, 1,4-benzenodiol y sus isómeros, bifenoles, tales como bisfenol A. 2,2'-dihidroxi bifenilo y sus isómeros, 4,4'-dihidroximetil-bifenilo y sus isómeros, y 1,3-bis(2-hidroxi-etoxi) benceno y sus isómeros), y éteres o diéteres de alquilo inferior de estos dioles, tales como dioles de dimetilo o dietilo.

Se pueden utilizar también comonómeros tri-o polifuncionales, que pueden servir para comunicar una estructura ramificada para las moléculas de poliéster. Aquellos pueden ser ya sea del tipo de ácido carboxílico, éster, hidróxi u otros. Ejemplos incluyen, pero sin limitación, ácido trimetílico y sus ésteres, trimetilol propano y pentaeritritol.

Asimismo apropiados como comonómeros son monómeros de funcionalidad mezclada, incluyendo ácidos hidroxicarboxílicos tales como ácido parahidroxibenzoico y ácido 6-hidroxi-2-naftaleno carboxílico y sus isómeros, y comonómeros tri-o polifuncionales de funcionalidad mezclada, tales como ácido 5-hidroxi-isoftálico y similares.

El poli(tereftalato de etileno) (PET) es otro material que presenta un coeficiente óptico de tensión positivo significativo, retiene efectivamente la birrefringencia después del estiramiento y tiene poca o ninguna absorbencia dentro del intervalo visible. Así, este y sus copolímeros de alto contenido de PET que utilizan los comonómeros enumerados anteriormente pueden ser también utilizados como primeros polímeros en algunas aplicaciones.

Cuando un poliéster naftaleno dicarboxílico, tal como PEN ó PBN, se elige como primer polímero, existen diversas soluciones que se pueden adoptar para la selección de un segundo polímero. Una solución preferida para alguna aplicación es seleccionar un copoliéster naftaleno dicarboxílico (coPEN) formulado de manera que desarrolle significativamente menor o ninguna birrefringencia cuando se estira. Esto se puede conseguir eligiendo comonómeros y sus concentraciones en el copolímero de tal manera que se elimine o se reduzca en gran medida el carácter cristalizable del coPEN. Una formulación típica utiliza como el ácido o éster dicarboxílico componentes naftalato de dimetilo a un porcentaje molar de aproximadamente 20 a 80 y tereftalato de dimetilo o isoftalato de dimetilo a un porcentaje molar aproximado de 20 a 80, y utiliza etilén-glicol como componente de diol. Naturalmente, se pueden utilizar los correspondientes ácidos dicarboxílicos en lugar de los ésteres. El número de comonómeros que se pueden utilizar en la formulación de un segundo polímeros de coPEN no está limitado. Comonómeros apropiados para un segundo polímero de coPEN incluyen, pero sin limitación, la totalidad de los comonómeros enumerados anteriormente como comonómeros apropiados de PEN, incluyendo ácido, éster, hidroxi, éter, tri-o polifuncionales, y tipos de funcionalidad mezclada.

Frecuentemente es útil predecir el índice de refracción isotrópico de un segundo polímero de coPEN. Se ha visto que constituye una guía apropiada un promedio de la suma de los índices de refracción de los monómeros que se han de utilizar. Se pueden utilizar técnicas similares bien conocidas en la técnica para estimar temperaturas de transición de estado vítreo para segundos copolímeros de coPEN a partir de la transición de estado vítreo de los homopolímeros de los monómeros que se han de utilizar.

En adición, son útiles como segundos polímeros policarbonatos que tienen una temperatura de transmisión de estado vítreo compatible con la del PEN y que tienen un índice de refracción similar al índice de refracción de PEN. También pueden ser alimentados conjuntamente a un extrusor poliésteres, copoliésteres, policarbonatos y copolicarbonatos, y transestirificados en nuevos segundos polímeros copoliméricos apropiados.

No se requiere que el segundo polímero sea un copolímero o copolicarbonato. Se pueden también utilizar polímeros y copolímeros de vinilo hechos a partir de monómeros tales como vinil-naftaleno, estirenos, etileno, anhídrido maleico, acrilatos, acetatos y metacrilatos. También se pueden utilizar polímeros de condensación distintos de poliésteres y policarbonatos. Ejemplos incluyen: polisulfonas, poliamidas, poliuretanos, ácidos poliámicos y poliimidas. Grupos naftaleno y halógenos tales como cloro, bromo y yodo son útiles para incrementar el índice de refracción del segundo polímero hasta un nivel deseado. Grupos acrilato y flúor son particularmente útiles en el aumento del índice de refracción cuando se desea esto.

Se entenderá de la explicación precedente que la elección de un segundo polímero es dependiente no sólo de la aplicación prevista de la película óptica de múltiples capas en cuestión, sino también de la elección hecha para el primer polímero, y las condiciones de tratamiento en el estiramiento. Segundos materiales polímeros apropiados incluyen, pero sin limitación, poli(naftalato de etileno) (PEN) e isómeros del mismo (tales como 2,6-, 1,4-, 1,5-, 2,7-y 2,3-PEN), poli(tereftalatos de alquileno) (tales como poli(tereftalato de etileno), poli(tereftalato de butileno), y poli-1,4-ciclohexandimetilén-tereftalato, otros poliésteres, policarbonatos, poliacrilatos, poliamidas (tales como nilón 6, nilón 11, nilón 12, nilón 6/6, nilón 6/9, nilón 6/10, nilón 6/12 y nilón 6/T), poliimidas (incluyendo poliimidas termoplásticas e imidas poliacrílicas), poliamida-imidas, poliéter-amidas, poliéter-imidas, poliaril-éteres (tales como éter de polifenileno y los óxidos de polifenileno sustituidos en anillo), poliaril-éter-cetonas, tales poliéter-éter-cetona (``PEEK''), policetonas alifáticas (tales como copolímeros y terpolímeros de etileno y/o propileno con dióxido de carbono), sulfuro de polifenileno, polisulfonas (incluyendo poliéter-sulfonas y poliaril-sulfonas), poliestireno atáctico, poliestireno sindiotáctico (``sPS'') y sus derivados (tales como poli-alfa-metil-estireno sindiotáctico y polidichoro-estireno sindiotáctico), mezclas de cualesquiera de estos poliestirenos (unos con otros o con otros polímeros, tales como óxidos de polifenileno), copolímeros de cualesquiera de estos poliestirenos (tales como copolímeros de estireno-butadieno, copolímeros de estireno-acrilonitrilo, y terpolímeros de acrilonitrilo-butadieno-estireno), poliacrilatos (tales como polimetil acrilato, polietil-acrilato y polibutil-acrilato), polimetacrilatos (tales como polimetil-metacrilato, polietil-metacrilato, polipropil-metacrilato y poliisobutil-metacrilato), derivados de celulosa (tales como etil-celulosa, acetato de celulosa, propionato de celulosa, acetato-butirato de celulosa y nitrato de celulosa), polímeros de polialquileno (tales como polietileno, polipropileno, polibutileno, poliisobutileno y poli (4-metil)penteno), polímeros y copolímeros fluorados (tales como politetrafluoretileno, politrifluoretileno, poli(fluoruro de vinilideno), poli(fluoruro de vinilo), copolímeros de etileno-propileno fluorados, resinas de perfluor-alcoxi, policlortrifluoretileno, polietileno-co-trifluoretileno, polietileno-co-clorotrifluoretileno), polímeros clorados (tales como poli(cloruro de vinilideno) y poli(cloruro de vinilo)), poliacrilonitrilo, poli(acetato de vinilo), poliéteres (tales como polioximetileno y poli(óxido de etileno)), resinas ionómeras, elastómeros (tales como polibutadieno, poliisopreno y neopreno), resinas de silicona, resinas epoxídicas y poliuretanos.

También son apropiados copolímeros tales como copolímeros de PEN explicados anteriormente, así como cualesquiera otros copoliésteres que contenga grupo no naftaleno, que pueden ser formulados a partir de las listas anteriores de comonómeros de poliéster apropiados para PEN. En algunas aplicaciones, especialmente cuando el PET sirve como el primer polímero, son especialmente apropiados copoliésteres basados en PET y comonómeros a partir de dichas listas anteriores (coPETs). Además, ya sea el primero o el segundo polímeros puede consistir en mezclas miscibles o no miscibles de dos o más de los polímeros o copolímeros anteriormente descritos (tales como mezclas de sPS y poliestireno atáctico, o PEN y sPS). Los coPENs y coPETs descritos pueden ser sintetizados directamente, o pueden ser formulados como una mezcla de nódulos en los que al menos un componente es un polímero basado en ácido naftalén-dicarboxílico o ácido tereftálico y otros componentes son policarbonatos u otros poliésteres, tales como un PET, un PEN, un coPET o un coPEN.

Otra familia de materiales preferidos para el segundo polímero, para algunas aplicaciones, son los polímeros aromáticos de vinilo sindiotácticos, tales como poliestireno sindiotáctico. Polímeros aromáticos de vinilo sindiotácticos útiles en la corriente invención incluyen poli(estireno), poli(alquil-estireno)s, poli(aril-estireno)s, poli(haluro de estireno)s, poli(alcoxi-estireno)s, poli(vinil-éster-benzoato), poli(vinil-naftaleno), poli(vinil-estireno) y poli(acenaftaleno), así como los polímeros hidrogenados y mezclas o copolímeros que contienen estas unidades estructurales. Ejemplos de poli(alquil-estireno)s incluyen los isómeros de los siguientes: poli(metil-estireno), poli(etil-estireno), poli(propil-estireno) y poli(butil-estireno). Ejemplos de poli(aril-estirenos)s incluyen los isómeros de poli(fenil-estireno). En cuanto a los poli(haluro de estireno)s, ejemplos incluyen los isómeros de los siguientes: poli(cloro-estireno), poli(bromo-estireno) y poli(flúor-estireno). Ejemplo de poli(alcoxi-estireno)s incluyen los isómeros de los siguientes: poli(metoxi-estireno) y poli(etoxi-estireno). Entre estos ejemplos, polímeros del grupo estireno particularmente preferibles son: poliestireno, poli(p-metil-estireno), poli(m-metil-estireno), poli(p-terciario butil-estireno), poli (p-cloroestireno), poli(m-cloroestireno) y copolímeros de estireno y p-metil-estireno.

Además, pueden ser utilizados comonómeros para preparar copolímeros del grupo vinil-aromáticos sindiotácticos. Además de los monómeros para los homopolímeros enumerados anteriormente en la definición del grupo de polímeros vinil-aromáticos sindiotácticos, comonómeros apropiados incluyen monómeros de olefina (tales como etileno, propileno, butenos, pentenos, hexenos, octenos o decenos), monómeros de dieno (tales como butadieno e isopreno), y monómeros de vinilo polares (tales como monómeros de dieno acrílicos, metacrilato de metilo, anhídrido de ácido maleico o acrilonitrilo).

Los copolímeros vinil-aromáticos sindiotácticos puede ser copolímeros de bloque, copolímeros aleatorios o copolímeros alternantes.

Los polímeros y copolímeros vinil-aromáticos sindiotácticos a que se hace referencia aquí tiene generalmente sindiotacticidad mayor que 75% o mayor, según se determinó por resonancia magnética nuclear de carbono-13. Preferiblemente, el grado de sindiotacticidad es mayor que 85% racémico diad, o mayor que 30%, o más preferiblemente, mayor que 50%, racémico pentad.

Además, aunque no existen restricciones particulares con respecto al peso molecular de estos polímeros y copolímeros vinil-aromáticos sindiotácticos, preferiblemente el peso molecular promedio es mayor que 10.000 y menor que 1.000.000 y, más preferiblemente, mayor que 50.000 y menor que 800.000.

Los polímeros y copolímeros aromáticos de vinilo sindiotácticos pueden ser también utilizados en la forma de mezclas de polímeros, por ejemplo con polímeros del grupo vinil-aromático con estructuras atácticas, polímeros del grupo vinil-aromático con estructuras isotácticas, y cualesquiera otros polímeros que sean miscibles con polímeros aromáticos de vinilo. Por ejemplo, los éteres de polipropileno muestran buena miscibilidad con muchos de los polímeros del grupo aromático de vinilo descritos anteriormente.

Cuando se prepara una película de polarización utilizando un procedimiento predominantemente con estiramiento uniaxial, combinaciones particularmente preferidas de polímeros para capas ópticas incluyen PEN/coPEN, PET/coPET, PEN/sPS, PET/sPS, PEN/Eastar™ y PRT/Eastar™, en los que ``coPEN'' se refiere a un copolímero o mezcla basada en ácido naftaleno carboxílico (como se ha descrito anteriormente) y Eastar™ es un polímero o copoliéster (que se considera que comprende unidades ciclohexandimetilendiol y unidades tereftalato) comercialmente disponible de Eastman Chemical Co. Cuando se prepara una película de polarización manipulando las condiciones del proceso de un procedimiento de estiramiento biaxial, combinaciones particularmente preferidas de polímeros para capas ópticas incluyen PEN/coPEN, PEN/PET, PEN/PBT, PEN/PETG y PEN/PETcoPBT, donde ``PBT'' se refiere a poli(tereftalato de butileno), ``PETG'' se refiere a un copolímero de PET que utiliza un segundo glicol (usualmente ciclohexandimetanol), y ``PETcoPBT'' se refiere a un copolímero de ácido tereftálico o a un éster del mismo con una mezcla de etilén-glicol y 1,4-butanodiol.

Combinaciones particularmente preferidas de polímeros para capas ópticas en el caso de espejos o películas coloreadas incluyen PEN/PMMA, PET/PMMA, PEN/Ecdel™, PET/Ecdel™, PEN/sPS, PET/sPS, PEN/coPET, PEN/PETG y PEN/THV™, donde ``PMMA'' se refiere a poli(metacrilato de metilo), Ecdel™ es un poliéster o copoliéster termoplástico (que se considera que comprende unidades ciclohexandimetanol, unidades politetrametilén-éter-glicol y unidades ciclohexandimetanol), comercialmente disponible de Eastman Chemical Co. ``coPET'' se refiere a un copolímero o mezcla basada en ácido tereftálico (como se ha descrito anteriormente), ``PETG'' se refiere a un copolímero de PET que utiliza un segundo glicol (usualmente ciclohexandimetanol) y THV™ es un fluorpolímero comercialmente disponibles de 3M Co.

Para películas de espejo, se prefiere una concordancia de los índices de refracción del primer polímero y el segundo polímero en la dirección normal al plano de la película, debido a que proporciona reflectancia constante con respecto al ángulo de la luz incidente (es decir, no existe ángulo de Brewster). Por ejemplo, a una longitud de onda concreta, los índices de refracción en el plano podrían ser 1,76 para PEN orientado biaxialmente, mientras que el índice de refracción normal al plano de la película podría disminuir hasta 1,49. Cuando se utiliza PMMA como el segundo polímero en la construcción de múltiples capas, su índice de refracción en la misma longitud de onda, en las tres direcciones, podría ser de 1,495. Otro ejemplo es el sistema PET/Ecdel™, en el que los índices análogos podrían ser 1,66 y 1,51 para PET, mientras que el índice isotrópico de Ecdel™ podría ser 1,52. La propiedad importante es que el índice normal al plano para un material esté más próximo a los índices en el plano del otro material que a sus propios índices en el plano.

Se prefiere algunas veces que las películas ópticas de múltiples capas consistan en más de dos polímeros distinguibles. Un tercer o subsiguiente polímero podría ser empleado provechosamente como una capa que favorezca la adherencia entre el primer polímero y el segundo polímero dentro de una pila óptica, como un componente adicional en una pila para fines ópticos, como una capa de delimitación protectora entre pilas ópticas, como una capa de revestimiento, como un recubrimiento funcional o para cualquiera otra finalidad. Como tal, la composición de un tercer o subsiguiente polímero, si existe, no está limitada.

Volviendo ahora a la explicación general de la película de múltiples capas, se ha encontrado que diferencias esenciales entre el índice en Z de capas adyacentes pueden ser toleradas y mantenerse todavía el adecuado rendimiento óptico de la película de múltiples capas en un amplio intervalo de ángulos de entrada. Básicamente, cuanto más estrechamente concuerden los índices en Z, mayor será el intervalo de ángulos de entrada en los cuales está, dentro de límites especificados, la amplitud y anchura de banda fraccionaria de una banda de transmisión dada. Se prefiere que la discordancia de índices en Z de capas adyacentes sea no mayor que la mitad y, más preferiblemente, no más que aproximadamente 20%, de la discordancia máxima en el plano de tales capas. La discordancia en el plano es típicamente del orden de al menos 0,05 en el índice de refracción.

Pasando ahora a la figura 8, se ha observado que no está representado el espectro de transmisión de luz polarizada en p al ángulo de entrada no nulo. Para completar, sigue una descripción verbal. Cuando el ángulo de entrada aumenta desde cero grados, las transiciones cortadas y separadas que constituyen una banda de transmisión de polarización en s están desplazadas al azul en magnitudes diferentes, de tal manera que se solapan de un modo que disminuye progresivamente la amplitud de la banda. En primer lugar, la longitud de onda central de las banda de polarización en s disminuida sigue aproximadamente la longitud de onda central de la banda de polarización en p. A longitudes de onda fuera de banda, la transmisión de polarización en s disminuye progresivamente (aumenta la reflectancia) con ángulo de entrada creciente con relación a su nivel inicialmente bajo. Se ha de observar que el espectro de transmisión de polarización en s cambia del mismo modo con el ángulo de entrada, ya sea en la película de múltiples capas de construcción polímera de índice en Z concordante, ya sea en la construcción de capa isotrópica no preferida. Esto, naturalmente, es debido a que la luz polarizada en s no tiene componente de campo E en la dirección Z.

A grandes ángulos de entrada, la luz transmitida a través de la banda o bandas de transmisión de la película de múltiples capas estará predominantemente polarizada en p debido a la desaparición de la banda o bandas de transmisión polarizadas en s. La capa de signos, si existe, no perturba normalmente el estado de polarización. Sin embargo, las múltiples reflexiones que ocurren en la capa retrorreflectante producirán generalmente un haz retrorreflejado cuya polarización está ``deformada'' con relación al haz predominantemente polarizado en p transmitido a través de la película de múltiples capas. Incluso aunque la longitud de onda de la luz retrorreflejada sea inherentemente concordante con la banda o bandas de transmisión de la película de múltiples capas, sólo una parte (principalmente la componente de polarización en p) de la luz inicialmente retrorreflejada será transmitida fuera del artículo reflectante/retrorreflectante combinado. Ventajosamente, una parte esencial de la luz retrorreflejada no inicialmente transmitida por la película de múltiples capas es transmitida finalmente después de uno o más ciclos de reflexión/retrorreflexión debido a la elevada reflectividad (pequeña absorción) de la película de múltiples capas, la elevada eficacia de los elementos retrorreflectantes y las propiedades de alteración de polarización de los elementos retrorreflectantes. La brillantez del haz retrorreflejado con diseño se mejora mediante este ``reciclado'' de luz entre la película de múltiples capas de baja pérdida y la capa retrorreflectante.

Se pueden efectuar modificaciones de los artículos reflectantes/retrorreflectantes explicados anteriormente que hacen uso del desplazamiento espectral de una ventana de transmisión de pequeña anchura de banda como una función del ángulo de entrada. En una tal modificación, las regiones con diseño (por ejemplo 12a en la capa 12 de las figuras 1 y 3) en la capa de signos pueden consistir en tintas, tintes u otras sustancias convencionales que sean esencialmente opacas a algunas longitudes de onda, pero transparentes a otras. Por ejemplo, el código de barras mostrado en la capa 12 de la figura 1 puede incluir franjas ``azules'' que son transparentes a la luz azul y absorban la luz verde y roja, y franjas ``rojas'' que son transparentes al rojo y absorben la luz azul y verde. A un primer ángulo de entrada, tal como de cero grados (incidencia normal), la película de múltiples capas transmite algunas longitudes de onda del rojo, pero refleja la luz verde y azul. A este primer ángulo de entrada, las franjas azules serán evidentes en la luz retrorreflejada, ya que aquellas franjas absorben luz roja para distinguirse del fondo transparente de la capa de signos. Las franjas en rojo se mezclarán con el fondo de transmisión rojo y serán así casi indiscernibles. Aumentando algo el ángulo de entrada hasta un segundo ángulo de entrada, se desplaza al azul la ventana de transmisión de modo que la película de múltiples capas transmite algunas longitudes de onda verdes, pero refleja el azul y el rojo. A este segundo ángulo de entrada, tanto las franjas en rojo como en azul resultarán evidentes en la luz retrorreflejada, ya que ambas absorben luz verde. Aumentando el ángulo de entrada todavía más hasta un tercer ángulo de entrada, se desplaza hacia el azul la ventana de transmisión de manera que la película de múltiples capas transmite algunas longitudes de onda del azul, pero refleja el verde y el rojo. En este caso, las franjas en rojo serán distinguibles en retrorreflectancia, mientras que las franjas en azul se mezclarán con el fondo de transmisión azul.

El uso de colorantes que absorban selectivamente ciertas longitudes de onda de la luz y transmitan otras puede por tanto ser utilizado en la capa de signos y/o en la capa retrorreflectante, junto con la película óptica de múltiples capas de banda estrecha, para crear diseños independientes que sean visibles en diferentes orientaciones y en diferentes longitudes de ondas de la luz. Cada uno de los colorantes limita, en efecto, la detección del respectivo diseño a una zona de visión estrecha correspondiente a un ángulo en el que la película de múltiples capas transmite en el intervalo de longitudes de onda del colorante. Las películas ópticas de múltiples capas que tienen bandas de transmisión relativamente anchas, o que tienen características de transmisión de paso largo o corto, pueden ser también utilizadas en una tal disposición. Todo lo que se precisa es una transmisión de corte o separación que se mueva a través de al menos una de las bandas de transmisión de colorante cuando se inclina el artículo.

La película de múltiples capas, en cualquiera de las realizaciones descritas, es de preferencia igualmente uniforme a través de la cara del artículo. Sin embargo, la película puede incorporar, alternativamente, regiones próximas específicamente diseñadas para presentar diferentes propiedades ópticas. Por ejemplo, una o más regiones de una película de múltiples capas uniforme pueden ser estampadas en relieve utilizando calor y presión. Las regiones estampadas son más delgadas que las regiones próximas no estampadas y por tanto tienen características de reflexión y transmisión espectral que están desplazadas al azul con relación a características correspondientes de las regiones no estampadas. Las regiones estampadas pueden adoptar la forma de otro diseño de transporte de información además de diseños contenidos en la capa de signos y/o la capa retrorreflectante. La combinación de regiones estampadas y no estampadas puede ser utilizada para conseguir dos o más colores retrorreflectados.

En una construcción relacionada, la película de múltiples capas puede contener o llevar un diseño en relieve microestructurado para producir imágenes holográficas convencionales. Tales imágenes pueden ser utilizadas para obscurecer más el diseño de transporte de información dispuesto por debajo de la película de múltiples capas. El diseño en relieve puede ser formado utilizando técnicas conocidas de estampación holográfica en una capa de revestimiento o recubrimiento apropiada sobre la parte superior de la película de múltiples capas. El diseño de relieve puede ser alternativamente incorporado en una lámina transparente separada que esté estratificada a la película de múltiples capas. Se hace referencia en general a la patente de Estados Unidos número 5.656.360 (Faykish y otros). Una tal lámina transparente separada es preferiblemente polímera para facilitar la fabricación y para la integridad del artículo en los intervalos de temperatura de operación. La figura 9 muestra la vista en sección de la figura 3 con la adición de un diseño 92 de relieve microestructural formado en la capa de revestimiento delantera 14a. El diseño en relieve microestructurado 92 está estampado o formado de otro modo sobre la superficie exterior de la capa de revestimiento a continuación del tratamiento de la película de múltiples capas 14. Una película o lámina polímera transparente puede ser estratificada sobre la capa 14a para proteger el diseño en relieve estratificado. El diseño 92 produce imágenes holográficas muy notables en condiciones de iluminación difusa ambiental, pero no en condiciones de visión retrorreflectantes. Los hologramas pueden ser así incluidos para mejorar la efectividad del artículo reflectante/retrorreflectante para fines de autenticación o decorativos.

Alternativamente, la formación de láminas holográficas transparentes realizada puede ser estratificada a la película óptica polímera de múltiples capas. En la realización mostrada en la figura 10, un diseño en relieve microestructurado 94 de producción de holograma es proporcionado sobre la cara trasera de la lámina transparente 96. Un material 98 de mayor índice de refracción que la lámina 96 esta aplicado como recubrimiento sobre la cara trasera para producir la brillantez deseada del holograma. El material 98 es esencialmente transparente e incoloro; ejemplos ilustrativos incluyen trióxido de bismuto de recubrimiento en vacío, sulfuro de cinc, dióxido de titanio y óxido de circonio. Se muestra también una capa adhesiva 100, que puede comprender un adhesivo sensible a la presión convencional, adhesivo de fusión por calor o resina epoxídica curable.

Ejemplo de película de desplazamiento de color que preserva la transición: Banda estrecha del verde

Una película coextruida que contenía 417 capas fue hecha sobre una línea de fabricación secuencial de película plana a través de un proceso de coextrusión. La película polímera de múltiples capas fue hecha a partir de PEN y un elastómero termoplástico conocido como Ecdel 9967, disponible de Eastman Chemical Co. Un método de bloque de alimentación similar al de la patente de Estados Unidos número 3.801.429 (Schrenk y otros) fue utilizado para generar una corriente de fusión intermedia que tiene aproximadamente 209 capas con un perfil de espesor de capa suficiente para producir una banda de reflexión óptica con una anchura de banda fraccionaria de aproximadamente 30%.

PEN: 60% en peso de fenol/40% en peso de diclorobenceno con una Viscosidad Intrínseca (IV) de 0,48 dl/g se suministraron al bloque de alimentación mediante un extrusor a un régimen de 19,2 kg/hr y el elastómero Ecdel fue suministrado por otro extrusor a un régimen de 40,7 kg/hr. Estas corrientes de fusión iniciales fueron dirigidas al bloque de alimentación, que las distribuyó para producir una corriente de fusión intermedia que tenía 209 capas alternantes de PEN y Ecdel, incluyendo dos capas exteriores de PEN que sirven como capas de limitación protectoras (PBLs: protective boundary layers) a través del bloque de alimentación. Las 209 capas tienen un perfil de espesor de capa aproximado creado por las dimensiones del bloque de alimentación y los regímenes de extrusión de película. Después del bloque de alimentación, el mismo extrusor de PEN suministró PEN adicional a las capas exteriores de la corriente de fusión intermedia (también denominada el ``extrudido'') a un flujo total de unos 13,5 kg/hr para servir como PBLs para la etapa multiplicadora que seguía inmediatamente.

Un multiplicador por dos asimétrico divide entonces el extrudido en dos corrientes fundidas de anchuras iguales, estando las anchuras relacionadas por una ``relación de multiplicador''. Las dos corrientes fundidas fueron ensanchadas hasta una dimensión común, y sus espesores diminuyeron correspondientemente antes de que las dos corrientes fundidas fueran combinadas una sobre otra. La corriente fundida combinada consistía así en dos corrientes fundidas que tenían los mismos número (209) y composición de las capas constituyentes, pero en las que el espesor de las capas constituyentes en una corriente fundida difería del espesor de la otra corriente fundida en la relación del multiplicador. Esta construcción producía una película acabada que tenía dos características espectrales similares, una desplazada hacia el azul con relación a la otra, debido a la diferencia de espesores. Se introdujeron ligeras diferencias en el espesor de capas en el extrudido por el multiplicador, y explican diferencias de tales características espectrales.

Después del multiplicador, se añadieron PBLs simétricos como capas de revestimiento exteriores a unos 12,5 kg/hora (total) que fueron alimentados a un tercer extrusor. La corriente fundida resultante se hizo pasar a través de una matriz de película y sobre una rueda de colada enfriada por agua. La velocidad de la rueda de colada fue ajustada para control preciso del espesor final de la película y, por tanto, el color final. La temperatura del agua de entrada sobre la rueda de colada era de unos 7 grados Celsius. El equipo del proceso de fusión de Ecdel fue mantenido a unos 249 grados C; el equipo del proceso de fusión de PEN y el bloque de alimentación fueron mantenidos a unos 285 grados C. Los módulos de capa de revestimiento, multiplicador y matriz fueron mantenidos a unos 290 grados C.

Un sistema de enclavamiento de alta tensión o voltaje se utilizó para enclavar el extrudido de la corriente fundida a la rueda de colada a medida que salía de la matriz. El alambre de enclavamiento tenía unos 0,17 mm de espesor y se aplicó una tensión de unos 5,5 kV. El alambre de enclavamiento fue colocado manualmente por un operario a unos 3 a 5 mm de la banda en el punto de contacto con la rueda de colada para obtener una apariencia lisa para la banda de colada. La banda de colada fue continuamente orientada por un orientador de longitud secuencial convencional (LO) y equipo de tendedor. La banda era de longitud orientada a una relación de arrastre de 3,5 a unos 135 grados C. La película fue precalentada en una zona de precalentamiento del tendedor a 138 grados C durante unos 25 segundos e impulsada a 140 grados C en la dirección transversal a una relación de impulsión de aproximadamente 5,0 a un régimen de aproximadamente 16% por segundo. La película acabada tenía un espesor final de aproximadamente 0,05 mm.

Visualmente, la película tenía una apariencia brillante, altamente reflectante, en luz de recinto ambiental cuando se observaba contra un fondo oscuro. Las fuentes de luz blanca aparecían de verde vívido cuando se observaban a través de la película en sí misma, para la luz que pasaba ortogonalmente a través de la película. Aumentando el ángulo de entrada de luz incidente al inclinar la película se producía una progresión de colores desde el verde al magenta y después al naranja. La figura 11 muestra la transmisión porcentual medida para luz incidente normalmente (curva 104) y para luz polarizada en p con ángulos de entrada de 45 y 60 grados (curvas 106, 108). La reflectancia porcentual es 100% menos la transmisión porcentual en las longitudes de onda mostradas hasta dentro de aproximadamente 1%. La curva 104 tiene una banda de transmisión estrecha 110 que tiene una transición de corte 110a y una transición de separación 110b dispuestas entre dos bandas de reflexión anchas (regiones espectrales de baja transmisión) 112, 114 que están espectralmente separadas. Se aprecia que la banda de reflexión 112 tiene una anchura de banda fraccionaria de aproximadamente 30% (-200 nm \div-650 nm). La banda 114 tiene la misma anchura de banda fraccionaria, pero está desplazada al azul debido a la operación del multiplicador asimétrico explicada anteriormente. La banda de transmisión 110 tiene pequeña anchura de banda fraccionaria, de aproximadamente 10% (-50 nm \div-530 nm). Se aprecia que la transmisión porcentual máxima para la banda 110 es bastante elevada, ligeramente superior a 70%. Así, la transmisión máxima para dos pasadas a través de la película (ignorando la recirculación de la luz) será de aproximadamente 50%. También se ve que la película tiene una reflectancia mayor que 90% sobre aproximadamente 75% del espectro visible. La forma de la banda de transmisión 116 polarizada en p en la curva 106, y la banda 118 en la curva 108, se compara favorablemente con la banda 104: estas bandas tienen una transmisión porcentual máxima de aproximadamente 70% y una anchura de banda fraccionaria de aproximadamente 10% o menos.

Película de múltiples capas que tiene transiciones espectrales intensificadas

Se ha encontrado que las películas de múltiples capas que tienen ciertos perfiles de capas de película pueden producir transiciones espectrales más pronunciadas que las que se podían conseguir anteriormente. La figura 12a muestra una vista en sección transversal de una estructura de película que no está a escala, pero que es de ayuda para describir tales perfiles deseables. Como se muestra, la película de múltiples capas 120 comprende 12 capas individuales dispuestas en una secuencia alternante de dos materiales ópticos: materiales ``A'' y ``B''. Se pueden utilizar en otras realizaciones tres o más materiales ópticos distintos. Cada par de capas adyacentes ``A'' y ``B'' constituye una ORU, comenzando en la parte superior de la película con ORU1 y terminando con ORU6, teniendo las ORUs espesores ópticos OT_{1}, OT_{2}, ...OT_{6}. Estos espesores ópticos son los mismos que el término D_{r} identificado en la ecuación 1 anterior. Para máxima reflectancia de primer orden (M=1 en la ecuación 1) a una longitud de onda de diseño, cada una de las ORUs ha de tener una relación de f de 50% ya sea con respecto a la capa A o a la B. Se puede considerar que las capas A tienen un índice de refracción mayor en X (en el plano) que las capas B, ya que las primeras se muestran más delgadas que las últimas. Las ORUs 1-3 se muestran agrupadas en una pila S1 de múltiples capas en la que el espesor óptico de las ORUs disminuye monotónicamente en la dirección menos Z. Las ORUs 4-6 se muestran agrupadas en otra pila S2 de múltiples capas en la que el espesor óptico de las ORUs aumenta monotónicamente. Este perfil de espesor óptico de ORU está representado en la figura 12b. Los perfiles de espesor tales como este son de ayuda en la producción de transiciones espectrales intensificadas. Antes de proceder con ejemplos de tales perfiles preferidos, sin embargo, se describirá un ejemplo de un filtro de paso de banda sin intensificación de borde de banda.

La figura 13A ilustra el diseño de una película de múltiples capas de paso de banda constituida por 300 capas individuales. Se muestra el espesor físico de cada capa individual en la película, comenzando en la parte superior o delantera de la película y prosiguiendo hacia el fondo o parte trasera de la película. Los puntos de datos 122 representan un material que tiene un índice de refracción en el plano de 1,5 (por ejemplo, PMMA) y los puntos 124 representan un material que tiene un índice de refracción en el plano de 1,75 (por ejemplo, PEN). Los números de capas 1 y 2 constituyen la ``primera'' ORU, las capas 3 y 4 constituyen la segunda ORU, y así sucesivamente. El espesor óptico de una ORU dada iguala a la suma de los espesores ópticos de las capas de índice mayor y menor. Las capas 1 a 150 constituyen una primera pila multicapa S3 y las capas 151 a 300 constituyen una segunda pila multicapa S4. Ambas pilas de componentes tienen espesores ópticos de ORU monotónicamente decrecientes. La discontinuidad del espesor óptico entre las dos pilas da lugar a una banda de transmisión de muescas simple 126, mostrada en la figura 13B. La figura 13B fue calculada a partir de la película de múltiples capas de la figura 12A utilizando los métodos de matriz 4x4 de Berreman, según se esquematizaron en Azzam & Bashara, Ellipsometry And Polarized Light (Elipsometría y luz polarizada), suponiendo luz incidente normalmente e índice de refracción constante como una función de la longitud de onda (no dispersión). La banda 126 tiene una transmisión de pico de aproximadamente 60%, una anchura plena a la mitad del máximo 128 de aproximadamente 50 nm y una longitud de onda central como se muestra por la línea 130 de aproximadamente 565 nm. La anchura de banda fraccionaria de la banda 126 es ligeramente inferior a 10%. La reflectancia es de al menos 80% sobre aproximadamente 75% del espectro visible.

Una película que tiene una anchura de banda fraccionaria mucho menor se puede hacer disponiendo capas adicionales (ORUs) que tengan un perfil de espesores óptico particular que tenga el efecto de intensificar las transiciones de corte y separación espectrales. La figura 14A ilustra el diseño de una tal película. Los puntos de datos 122, 124 se usan para los mismos materiales de la figura 13A, que tienen índices de refracción de 1,5 y 1,75, respectivamente, y las series de 150 capas en las pilas S3 y S4 de múltiples capas tienen la misma distribución de espesores lineal graduada que en la figura 13A. La película de la figura 14A añade simplemente ORUs entre las pilas S3, S4. Las ORUs de la pila S5 tienen un espesor óptico esencialmente igual al mínimo espesor óptico de la pila S3, y las ORUs de la pila S6 tienen un espesor óptico esencialmente igual al espesor óptico máximo de la pila S4. La misma relación se aplica también para cada constituyente de las ORUs. El espectro en el eje X calculado para la pila ilustrada está dado en la figura 14B, que muestra una banda de transmisión 132 mucho más pronunciada. O intensa. La anchura de banda porcentual de la banda 132 es del orden de 3% o menor.

Otra película de múltiples capas, cuyo diseño se muestra en la figura 15A, fue creada para mejorar la transmisión de pico y para hacer incluso más inclinados los bordes de banda (banda de transmisión más estrecha). Esto fue conseguido con los mismo materiales utilizados para los puntos de datos 122, 124, disponiendo las capas individuales en pilas de múltiples capas de componentes S7-S10, según se muestra, en las que las pilas S8 y S9 tienen perfiles opuestamente curvados y las partes adyacentes de las pilas S7 y S10 tienen un perfil ligeramente curvado para adaptarse a la curvatura de las pilas S8 y S9, respectivamente. El perfil curvado puede seguir cualquier número de formas funcionales; la finalidad principal de la forma es interrumpir la exacta repetición del espesor presente en una pila de ondas cuadradas con capas sintonizadas con sólo una longitud de onda única. La función particular utilizada aquí es una función aditiva de un perfil lineal (el mismo que el utilizado en el lado de longitud de onda corta de S7 y el lado de longitud de onda larga de S10) y una función sinusoidal para la curva de perfil con una primara derivada apropiada negativa o positiva. Una característica importante es que la segunda derivada del perfil de espesor de ORU sea negativo para un borde de banda del rojo (longitud de onda larga) de una pila de reflectancia y positivo para el borde de banda azul (longitud de onda corta) de una pila de reflectancia. Obsérvese que el sentido opuesto se requiere si se hace referencia a los bordes de banda de la banda de transmisión con muescas. Otras realizaciones del mismo principio incluyen perfiles de capa que tienen puntos múltiples con un valor nulo de la primera derivada. En todos los casos de esta memoria, las derivadas se refieren a las de una curva de mejor adaptación, adaptada a través del perfil de espesor óptico de ORU real, que puede contener pequeños errores estadísticos de menos que 10% de una desviación estándar sigma en valores de espesor óptico.

La figura 15B muestra la transmisión en el eje calculada de la película de la figura 15A. La transmisión de pico de la banda 134 es superior a 75%, y la anchura de banda fraccionaria es del orden de 2% o menor. Se calcularon también los espectros de transmisión fuera del eje, para ambas polarizaciones en p y s, y se muestran como curvas 136, 138, respectivamente, en la figura 15C. El cálculo se hizo para un ángulo de entrada de 60 grados y el supuesto de que los índices de refracción fuera del plano de los dos tipos de capas eran concordantes, a un índice de 1,5. Obsérvese la preservación de la elevada transmisión de pico y la pequeña anchura de banda fraccionaria para polarización en p. Obsérvese también que el pico de transmisión para polarización s ha desaparecido. Sin embargo, son ahora visibles bandas de transmisión más anchas, que estaban dispuestas en la región próxima al infrarrojo en el eje, para ambas polarizaciones s y p en el extremo del rojo del espectro en la figura 15C.

Técnicas de intensificación de transición similares se pueden utilizar para películas de múltiples capas que tienen características de transmisión más anchas, tales como filtros de paso alto o de paso bajo. Varios de tales ejemplos se dan más adelante. En algunas realizaciones, el espesor físico de cada capa que constituye una ORU se varía en el mismo paso a través del espesor de la película, por ejemplo de acuerdo con la misma función lineal, mientras en otros espesores de las capas que constituyen una ORU son variadas de modo diferente. En cada uno de los siguientes ejemplos las capas de índices alto y bajo tienen un índice de 1,75 y 1,5, respectivamente, y son sin dispersión.

	S11	S12	S13	S14	S15
Número total de capas	170	30	30	30	30
Espesor de capa (nm) comenzando con índice alto	154,6	112,4	112,4	112,4	112,4
Incremento de espesor (nm) de capa con índice alto	-0,4965	0,726	0,726	0	0,726
Espesor de capa (nm) comenzando con índice bajo	183,3	133,3	133,3	133,3	133,3
Incremento de espesor (nm) de capa con índice bajo	-0,5882	0,8608	0	0	-0,5882
Espesor óptico (nm) de ORU al comienzo	545,5	396,65	396,65	396,65	396,65
Incremento de espesor óptico (nm) de ORU	-1,7512	2,5617	1,2705	0	0,3882

La pila S11 de múltiples capas de componentes sirve como un diseño de película de línea de base. Un espectro de reflectancia 140 en el eje se calculó para la pila S11 sola, y después para las combinaciones de películas: S11 + S12 (véase la figura 16A para perfil de espesores físico y figura 16B para la curva de reflectancia 142); S11 + S13 (véase la figura 17A para perfil de espesores físico y figura 17B para la curva de reflectancia 144); S11 + S14 (véase la figura 18A para perfil de espesores físico y la figura 18B para la curva de reflectancia 146); y S11 + S15 (véase la figura 19A para perfil de espesores físico y la figura 19B para la curva de reflectancia 148). Como se aprecia en las figuras, la adición a la pila S11 de una pila con un gradiente de espesores inverso (pila S12), una pila con gradiente de espesores inverso con desviación de relación f (pila S13), y una pila con un gradiente de espesores esencialmente nulo (pila S14), y una pila con un gradiente de espesores inverso que utiliza sólo un componente de las ORUs (pila S15) tienen efectos progresivamente deseables sobre la intensidad de la transición espectral.

Artículos ejemplares Artículo de ejemplo 1

Fueron escritas letras alfabéticas en la cara superior (lisa) de una lámina reflectante de aristas en cubo utilizando un bolígrafo de marcado rojo convencional para producir un retrorreflector ``con diseño''. La película de banda estrecha verde del ejemplo anterior fue entonces situada en la parte superior de una lámina de adhesivo fundido por calor (acetato de etilén-vinilo de 0,0508 mm de grueso, ``2 mil EVA''), que se situó en la parte superior del estratificado retrorreflectante con diseño. Una lámina de holograma transparente que tenía adhesivo fundido por calor sobre la cara trasera fue después situada en la parte superior de la película de banda estrecha verde. El emparedado de películas fue estratificado a 149 grados C a través de un laminador de sobremesa convencional. El artículo resultante tenía la apariencia de un holograma ordinario revestido en la parte posterior de aluminio bajo condiciones de iluminación ambientales, aunque es un verde vívido en el que aparecen las letras alfabéticas bajo visión retrorreflectante.

Artículo de Ejemplo 2

Fueron impresas flexográficamente letras en azul y rojo sobre la parte superior de un laminado retrorreflectante nodulado. El laminado nodulado tenía una construcción similar a la capa retrorreflectante 52 (véase la figura 5), excepto en que no tenía marcas 62a y la capa de recubrimiento 58 incluía una capa aglutinante opaca negra de grueso suficiente para retener las microesferas, pero suficientemente delgada para que la luz pasara a través de la cara frontal de la película, a través de las microesferas y de la capa separadora 60 con respecto a la capa de marcado reflectante 62, y en retorno. Una película óptica polímera de múltiples capas, de construcción similar a la película de banda estrecha verde del anterior ejemplo, pero con una banda de transmisión más ancha, se situó en la parte superior de la lámina EVA de 0,0508 mm de adhesivo fundido por calor, la cual, a su vez, se situó sobre la parte superior del laminado nodulado. Una lámina de holograma transparente con un adhesivo fundido en caliente en su cara trasera se situó entonces en la parte superior de la película de múltiples capas. El emparedado de películas fue estratificado a 149 grados C a través de un laminador convencional de sobremesa. El artículo resultante mostró la imagen holográfica contra un fondo magenta brillante bajo condiciones de iluminación ambientales, pero, bajo visión retrorreflectante, revelaba las letras en rojo y azul contra la luz verde transmitida por la película de múltiples capas. La película aparece magenta bajo condiciones ambientales debido a los picos de reflectancia rojos y azules y debido a que la capa aglutinante negra absorbe la luz verde transmitida por la película de múltiples capas.

Glosario de ciertos términos

Marca de referencia (Datum Mark): una marca (ya sea real o hipotética) sobre un artículo reflectante, que se utiliza como una referencia para indicar la orientación alrededor del eje de referencia.

Angulo de entrada: el ángulo entre el eje de iluminación y el eje de referencia.

Semiplano de entrada: un semiplano que se origina en el eje de referencia y contiene el eje de iluminación.

Plano de entrada: un plano que contiene el semiplano de entrada.

Relación f: la contribución de una capa individual dada con relación al espesor óptico total de una ORU dada. La relación f para la capa individual de orden k es:

f_{k} = \frac{n_{k} \bullet d_{k}}{\sum^{N}_{m=1} n_{m} \bullet d_{m}} , en la que 1\leqk\leqN, donde N es el número de capas constituyentes en la ORU, donde n_{k} (n_{m}) es el índice refracción relevante de la capa de orden k (enésima), y d_{k} (d_{m}) es el espesor físico de la capa k (m). La relación f de una capa k a lo largo de un eje óptico específico j se indica con f_{jk} y está definida como anteriormente, pero en la que n_{k} (n_{m}) es el índice de refracción de la capa k (m) a lo largo del eje j.

Anchura de banda fraccionaria: la total anchura espectral (en unidades de distancia, tales como nm) a la mitad de la altura máxima (es decir, la mitad de la amplitud) de la banda dividida por la longitud de onda central de la banda (que bifurca la total anchura espectral).

Eje de iluminación: un segmento de línea que se extiende entre el centro de referencia y la fuente de iluminación.

Luz: radiación electromagnética, ya sea la parte visible, ultravioleta o infrarroja del espectro.

Angulo de observación: el ángulo entre el eje de iluminación y el eje de observación.

Eje de observación: un segmento de línea que se extiende entre el centro de referencia y un punto seleccionado de observación.

Unidad de Repetición Optica (``ORU''): una pila de al menos dos capas individuales que se repiten a través del espesor de una película óptica de múltiples capas, aunque las correspondientes capas repetitivas no precian tener el mismo espesor.

Espesor óptico: el espesor físico de un cuerpo dado multiplicado por su índice de refracción. En general, este es una función de la longitud de onda y la polarización.

Angulo de orientación: el ángulo diedro entre el semiplano de entrada y el semiplano que se origina en el eje de referencia y que contiene la marca de referencia.

Reflectancia porcentual: una magnitud sin dimensiones igual a la relación de la potencia óptica (por ejemplo en milivatios) de luz que es especularmente reflejada desde un objeto dado dividida por la potencia óptica de la luz incidente sobre el objeto, para un haz de luz incidente colimado a una longitud de onda dada. A veces se abrevia simplemente como ``reflectancia''.

Transmisión porcentual: magnitud sin dimensiones igual a la relación de la potencia óptica (por ejemplo en milivatios) de luz que es transmitida a través de un objeto dado dividida por la potencia óptica de la luz incidente sobre el objeto, para un haz de luz incidente colimado a una longitud de onda dada. Algunas veces se abrevia simplemente como ``transmisión''.

Eje de referencia: un segmento de línea que se extiende desde el centro de referencia hacia fuera del artículo reflectante, y que es de ordinario perpendicular al artículo reflectante en el centro de referencia.

Centro de referencia: un punto en o cerca de un artículo reflectante que está diseñado para ser el centro del artículo con el fin de especificar su comportamiento.

Banda de reflectancia: una región espectral de reflectancia relativamente elevada delimitado a ambos lados por regiones de reflectancia relativamente baja.

Capa de revestimiento: una capa que está dispuesta como una capa exterior para una película óptica de múltiples capas, que tiene normalmente un espesor físico entre 10% y 20% de la suma de los espesores físicos de todas las ORUs de tal película de múltiples capas.

Banda de transmisión: una región espectral de transmisión relativamente elevada delimitada por regiones espectrales de transmisión relativamente baja.

Luz visible: luz detectable por el ojo humano desnudo, generalmente en el intervalo de longitudes de onda de aproximadamente 400 a 700 nm.

Claims (18)

1. Un artículo reflectante (10, 30, 30', 50, 74) que comprende una película de múltiples capas (14, 36, 54, 74, 120) que cubre una capa retrorreflectante (16, 42, 44, 52, 78) que está provista de un diseño para transportar información, caracterizado porque la película de múltiples capas comprende capas alternantes de al menos un primer y un segundo materiales (A, B), estando las capas alternantes configuradas para presentar una reflectancia relativamente grande para la luz incidente normalmente dentro de un primer intervalo espectral, de manera que para luz dentro de el primer intervalo espectral está oculto el diseño de soporte de información, y una reflectancia relativamente pequeña para luz incidente normalmente dentro de un segundo intervalo espectral, de manera que para luz dentro del segundo intervalo espectral es detectable el diseño que soporta información.

2. El artículo de la reivindicación 1, en el que la película de múltiples capas (14, 36, 54, 76, 120) es una película polímera de múltiples capas y en el que el primer material consiste en un primer polímero y el segundo material consiste en un segundo polímero.

3. El artículo de la reivindicación 2, en el que al menos las capas del primer material son birrefringentes.

4. El artículo de la reivindicación 3, en el que, en un intervalo de longitudes de onda de interés, al menos dos capas adyacentes de la película tienen índices de refracción para luz polarizada a lo largo de un eje (Z) perpendicular a un plano de la película que difiere en no más de 50% de la diferencia del índice de refracción máximo en el plano entre las dos capas adyacentes.

5. El artículo de la reivindicación 3 o la 4, en el que el primer polímero se selecciona del grupo que consiste en poli(tereftalato de etileno), y copolímeros y mezclas de ellos basadas en ácido naftalén-dicarboxílico; poli(tereftalato de etileno), y copolímeros y mezclas de los mismos basadas en ácido tereftálico; poli(naftalato de butileno), y copolímeros y sus mezclas basadas en ácido naftalén-carboxílico; y poli(tereftalato de butileno); y copolímeros y sus mezclas basadas en ácido tereftálico.

6. El artículo de la reivindicación 2, en el que la película polímera de múltiples capas comprende una pluralidad de capas polímeras que definen unidades ópticas repetitivas (ORUs: Optical repeating units) con espesores ópticos asociados, estando las ORUs dispuestas en una secuencia de espesores ópticos decrecientes a lo largo de una dirección dada adyacente a una secuencia de espesores ópticos no decrecientes.

7. El artículo de al menos una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la reflectancia relativamente elevada es al menos aproximadamente 50% y el primer intervalo espectral comprende al menos 75% del intervalo espectral desde 400 a 700 nanómetros.

8. El artículo de al menos una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el primer intervalo espectral incluye esencialmente todo el intervalo espectral de 400 a 700 nm.

9. El artículo de al menos una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el segundo intervalo espectral incluye al menos una banda de transmisión caracterizado porque una anchura espectral plena a la mitad de la altura máxima dividida por la longitud de onda central de la al menos una banda de transmisión no es mayor que aproximadamente 15%.

10. El artículo de al menos una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la capa retrorreflectante con diseño comprende una capa de signos y una capa retrorreflectante.

11. El artículo de al menos una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la capa retrorreflectante con diseño incluye una superficie estructurada que tiene una primera y una segunda zonas adyacentes distinguibles que definen un diseño.

12. El artículo de al menos una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la capa retrorreflectante con diseño presenta retrorreflectancia en al menos un plano de incidencia, pero no en al menos oro plano de incidencia.

13. El artículo de al menos una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la capa retrorreflectante con diseño incluye elementos retrorreflectantes que tienen marcas individuales asociadas con ellos que son detectables en luz retrorreflejada con una geometría de iluminación seleccionada.

14. El artículo de al menos una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la capa retrorreflectante con diseño incluye laminado retrorreflectante nodulado.

15. El artículo de al menos una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende además un diseño en relieve microestructurado que produce una imagen holográfica.

16. El artículo de la reivindicación 15, en el que el diseño en relieve microestructurado está dispuesto frente a las capas alternantes.

17. El artículo de la reivindicación 2, en el que la película polímera de múltiples capas está estratificada a la capa retrorreflectante con diseño.

18. El artículo de la reivindicación 2, en el que al menos una parte de la capa retrorreflectante con diseño está colada y curada sobre la película polímera de múltiples capas.