ES2273245T3 - Pelicula y elemento de seguridad optico. - Google Patents

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Abstract

Película (2, 3), especialmente una película grabada, película laminada o película adherente, con una capa de soporte (21, 31), una capa de replicación (23, 32) y una capa de desprendimiento (22) que se dispone entre la capa de soporte y la capa de replicación, en la que la película comprende además una capa (24, 33) de material de cristal líquido que se aplica sobre la capa de replicación (23, 32), y en la que en la superficie de la capa de replicación (23, 32) dirigida hacia la capa (24, 33) de material de cristal líquido se graba una estructura difractiva (27, 35) para la orientación del material de cristal líquido, que comprende al menos dos partes con direcciones de orientación diferentes de la estructura grabada y en la que las moléculas de cristal líquido de la capa de material de cristal líquido se orientan conforme a la estructura difractiva.

Description

Película y elemento de seguridad óptico.
La invención se refiere a un sustrato, en especial a una película, película grabada, película laminada o película adherente, que tiene una capa de soporte y una capa de replicación. Además, la invención se refiere a un elemento de seguridad óptico para proteger billetes de banco, tarjetas de crédito y similares, que comprende una capa de replicación.
En el ámbito de la técnica de las pantallas de cristal líquido se conoce la orientación de polímeros de cristal líquido (Liquid-Crystal-Polymers = LCP) en capas de orientación. Aquí se orienta la mayoría de las veces una capa de poliimida mediante un proceso de cepillado mecánico. En una segunda etapa del proceso se aplican polímeros de cristal líquido sobre la capa de orientación, que después se orientan en esta capa.
La orientación de LCP en una capa de fotopolímeros se describe más extensamente en el documento EP 1 227 347.
De este modo, mediante una impresora de chorro de tinta se imprime una primera capa de orientación, que se compone de un fotopolímero que se puede orientar mediante la irradiación con luz polarizada en una dirección de orientación determinada, sobre un sustrato. Esta capa se irradia después con luz polarizada. A continuación se aplica una capa de material de cristal líquido sobre la capa de orientación mediante una impresora de chorro de tinta y se crean las condiciones en las que el material de cristal líquido se orienta. A continuación se endurece la capa de cristal líquido mediante luz UV.
De este modo también es posible que se puedan aplicar dos capas de orientación una sobre otra sobre un sustrato. Las dos capas se irradian de este modo respectivamente con luz con polarización diferente y después se fijan, de manera que se producen capas de orientación con orientaciones diferentes que están colocadas una sobre otra. Mediante este capeado múltiple en combinación con la correspondiente disposición conforme a un patrón de las capas de fotopolímero individuales colocadas una sobre otra, se pueden conseguir zonas con orientación diferente.
En el documento WO 01/60589 se propone introducir en una capa de orientación para pantallas LCD surcos que se entrecruzan mediante un instrumento cortante. De este modo se consigue en esta zona una orientación de una parte de las moléculas en una dirección y una orientación de otra parte de las moléculas en la otra dirección.
Por lo tanto, la invención tiene el objetivo de mejorar la producción de elementos de seguridad ópticos y/o láminas decorativas.
La invención se define en las reivindicaciones independientes 1 y 25.
La película, película grabada, película laminada o película adherente comprende una capa de soporte, una capa de replicación y una capa de material de cristal líquido que se aplica sobre la capa de replicación, y en la que la superficie de la capa de replicación dirigida hacia la capa de material de cristal líquido está grabada una estructura difractiva para la orientación del material de cristal líquido, que comprende al menos dos subzonas con direcciones de orientación de la estructura grabada diferentes. Además, el problema se resuelve por un elemento de seguridad óptico para asegurar billetes de banco, tarjetas de crédito y similares, que comprende una capa de replicación y una capa de material de cristal líquido que se aplica sobre la capa de replicación, y en el que en la superficie de la capa de replicación dirigida hacia la capa de material de cristal líquido está grabada una estructura difractiva para la orientación del material de cristal líquido, que comprende al menos dos subzonas con direcciones de orientación de la estructura difractiva diferentes.
De acuerdo con la invención es posible orientar en una zona cristales líquidos de forma acertada y con mucha precisión en direcciones de orientación diferentes, por lo que se pueden producir diversas marcas de seguridad ópticas que sólo se pueden visualizar con polarizadores y que muestran de este modo propiedades evidentes pero fácilmente detectables. De este modo se puede conseguir un alto grado de seguridad frente a falsificaciones. Además se simplifica, se acelera y se abarata el proceso de producción. De este modo con la utilización de fotopolímeros es necesario por ejemplo realizar muchas etapas complejas de exposición y/o fabricar máscaras complejas.
Como material de cristal líquido se pueden usar cristales líquidos en forma monomérica o polimérica.
En las subreivindicaciones se definen realizaciones de la invención ventajosas.
Se pueden conseguir marcas de seguridad ópticas especialmente seguras frente a falsificaciones debido a que la estructura difractiva comprende una zona recubierta por una capa de material de cristal líquido, en el que la dirección de orientación de la estructura cambia constantemente. Si se observa una marca de seguridad creada mediante tal estructura difractiva a través de un polarizador con, por ejemplo, dirección de polarización giratoria, se pueden crear, debido a la dirección de polarización que cambia de forma lineal del elemento de seguridad, diversas marcas de seguridad bien reconocibles, por ejemplo, efectos de movimiento.
Además también es apropiado proporcionar zonas limitantes entre sí, que están recubiertas por la capa de material de cristal líquido, con direcciones de orientación de la estructura difractiva diferentes.
Además es posible que la estructura difractiva comprenda una primera zona para la orientación del material de cristal líquido, que está recubierta por la capa de material de cristal líquido, y que la estructura difractiva comprenda una segunda zona para la producción de un efecto óptico de difracción, por ejemplo para la producción de un holograma o de un elemento kinoform. De este modo se producen, adyacentes en la misma capa, una marca de seguridad basada en acción polarizante y una marca de seguridad basada en un efecto de difracción. De este modo se puede lograr un elemento de seguridad con un alto grado elevado de seguridad frente a falsificaciones junto con bajos costes de producción. De este modo, mediante la misma etapa de producción se puede crear la base para dos efectos ópticos diferentes.
Es especialmente ventajoso que la representación de polarización producida en la primera zona y la representación holográfica producida en la segunda zona se complementen y constituyan una representación. La representación holográfica representa por ejemplo un árbol cuyas hojas se forman por la representación de polarización. Los contenidos de la representación de polarización y de la representación holográfica se complementan de este modo en cuanto a su contenido de tal forma que un cambio en una de las representaciones se hace inmediatamente visible por la otra representación. De este modo se vuelve a aumentar la seguridad frente a falsificaciones.
Además ha demostrado ser ventajoso el uso de una estructura difractiva que se obtiene por la superposición de una primera estructura para la producción de un efecto óptico con una segunda estructura para la orientación del material de cristal líquido. Se ha demostrado que es posible una orientación suficiente de las moléculas de cristal líquido por la segunda estructura superpuesta, cuando esta segunda estructura tiene una frecuencia espacial mayor que la primera estructura y/o tiene una mayor profundidad de perfil que la primera estructura. Cuando se selecciona la frecuencia espacial de la segunda estructura como mínimo diez veces superior a la frecuencia espacial de la primera estructura o cuando la frecuencia espacial de la segunda estructura es mayor de 2500 líneas por mm se pueden producir efectos de orientación especialmente buenos.
Mediante la aplicación de este principio básico se puede producir una pluralidad de novedosos elementos ópticos variables que por un lado muestran un efecto óptico independiente de polarización producido por una macroestructura, una estructura mate, un holograma o un elemento kinoform y por otro lado muestran un efecto de polarización producido por cristales líquidos orientados.
Debido a la combinación con una estructura mate isotrópica (la dispersión no tiene una dirección preferida), se produce la ventaja de que se compensan y que ya no son visibles una presencia eventual de diferencia de índices de refracción entre la capa de replicación y material de cristal líquido o de turbideces o efectos de sombra producidos por zonas de alteración en la orientación de los cristales líquidos. De esta forma, también se crea una protección adicional frente a copias. La dispersión de la luz polarizada evita la producción de una capa de orientación suficientemente correcta mediante un procedimiento de exposición basado en fotopolímeros.
Además es apropiado que la capa de material de cristal líquido recubra la estructura difractiva de acuerdo con un patrón zonal definido. De este modo se producen otras posibilidades de configuración.
Se ha demostrado como ventajoso proporcionar una capa de barniz protector que recubre la capa de material de cristal líquido.
Además es ventajoso modificar la profundidad del perfil de la estructura difractiva y usar esto para la producción de efectos de color que solamente son visibles con el polarizador.
De acuerdo con un ejemplo de realización preferida de la invención, la película comprende una capa adicional con una estructura difractiva ópticamente activa adicional, o tiene grabada una estructura difractiva activa adicional sobre la superficie de la capa de replicación opuesta a la capa de material de cristal líquido. Debido a esta estructura difractiva ópticamente activa se pueden conseguir combinaciones adicionales de marcas de seguridad ópticas de difracción y marcas de seguridad reconocibles únicamente con luz polarizada. Si la estructura difractiva ópticamente activa adicional se superpone por zonas a la capa difractiva que actúa como capa de orientación, se puede conseguir una superposición de tales efectos. Además se puede conseguir por esta disposición, que cuadra de forma precisa las dos estructuras difractivas, una complementación en cuanto al contenido de las informaciones representadas ópticamente por estas dos estructuras.
Una posibilidad adicional para el aumento de la seguridad frente a falsificaciones consiste en que la película comprenda además un sistema de capas de películas delgadas y/u otros elementos de seguridad, tales como por ejemplo desmetalización parcial. Además existe la posibilidad de proporcionar una capa reflectante, en particular una capa metálica o una capa HRI, de forma que el elemento de seguridad se puede disponer como elemento de seguridad reflectante o parcialmente reflectante. Además, las capas de cristal líquido colestéricas (parciales o de zona completa) también pueden servir como reflectante.
Se puede crear un elemento de seguridad óptico con un elevado grado de seguridad frente a falsificaciones por la combinación de la capa de material de cristal líquido con las capas de difracción ópticamente activas, capas de interferencia y/o capas reflectantes que se han descrito anteriormente, cuyas marcas de seguridad están estrechamente unidas por superposición o complementación mutua y que dificultan de este modo una manipulación. Una ventaja adicional consiste en la posibilidad de superponer las marcas de seguridad que se pueden reconocer por el ojo humano con marcas de seguridad reconocibles solamente con luz polarizada y superponer de este modo una marca de seguridad no evidente que se puede leer con una máquina.
Además existe la posibilidad de disponer un elemento de seguridad óptico como un elemento de seguridad de dos partes, en el que un subelemento comprende la capa de replicación y la capa de material de cristal líquido y en el que un segundo subelemento comprende un polarizador para la comprobación de la marca de seguridad creada por la capa de material de cristal líquido. De este modo se posibilita que el usuario pueda comprobar, mediante la observación del primer subelemento con el segundo subelemento, la marca de seguridad no reconocible a simple vista.
Se producen ventajas adicionales debido a que los dos subelementos comprenden una capa de material de cristal líquido que se aplica sobre la capa de replicación respectiva, en la que está grabada una estructura difractiva para la orientación del material de cristal líquido y que comprende al menos dos subzonas con direcciones de orientación de la estructura grabada diferentes. Los elementos de seguridad de los dos subelementos se complementan de forma que es posible que el usuario pueda comprobar, por observación del primer subelemento con el segundo subelemento, la marca de seguridad del primer subelemento no reconocible a simple vista.
A continuación, la invención se ejemplifica mediante varios ejemplos de realizaciones con ayuda de los dibujos adjuntos.
La Figura 1 muestra una representación esquemática de un documento de seguridad que está provisto de un elemento de seguridad óptico de acuerdo con la invención.
La Figura 2 muestra un corte de una película grabada de acuerdo con la invención.
La Figura 3 muestra un corte de una película adherente.
La Figura 4 muestra una representación esquemática del corte de un elemento de seguridad óptico de acuerdo con la invención aplicado sobre un documento de valor.
La Figura 5a muestra una vista en alzado de un elemento de seguridad óptico de acuerdo con la invención.
La Figura 5b muestra una representación del corte del elemento de seguridad de la Figura 5a.
Las Figura 6a a Figura 6e muestran representaciones esquemáticas de estructuras difractivas para la orientación de moléculas de cristal líquido.
La Figura 7 muestra una representación del corte de una película de acuerdo con la invención de acuerdo con un primer ejemplo de realización.
La Figura 8 muestra una representación del corte de una película de acuerdo con la invención para un segundo ejemplo de realización.
La Figura 9 muestra una representación a través del corte de un elemento de seguridad óptico de acuerdo con la invención para un tercer ejemplo de realización.
La Figura 1 muestra un documento de seguridad 1, que consta de un elemento de soporte 13 y un elemento de seguridad óptico que consta de dos subelementos 11 y 12.
El documento de seguridad 1 se trata por ejemplo de un billete de banco, un carné, un ticket o un certificado de software. El elemento de soporte 13 es, por ejemplo, de papel o de un material de plástico flexible.
El subelemento 12 comprende un polarizador que se encaja en una ventana del elemento de soporte 13 o que se aplica sobre una zona transparente del elemento de soporte 13. El usuario puede observar el subelemento 11 a través del subelemento 12 plegando el elemento de soporte 13 y de este modo hacer visibles los efectos de polarización producidos por el subelemento 11.
También es posible omitir el subelemento 12 y colocar únicamente el elemento 11 sobre el documento de seguridad.
En este caso el elemento de soporte 13 también puede estar hecho de un material no flexible, de forma que el documento de seguridad 1 es por ejemplo una tarjeta de crédito. En este caso, el elemento de soporte 13 comprende una tarjeta convencional de plástico, en cuya cara anterior se graba por ejemplo el nombre del titular de la tarjeta. De este modo es posible que esta tarjeta de plástico comprenda una zona transparente en la zona del elemento de seguridad óptico, de forma que el elemento de seguridad óptico puede ser un elemento de seguridad óptico de transmisión.
A continuación, mediante las Figuras 2 a 9 se muestran diferentes posibilidades para la producción y para la disposición de un elemento de seguridad óptico de acuerdo con la invención, que también puede encontrar aplicación como subelemento 11 de acuerdo con la Figura 1.
La Figura 2 muestra una película grabada 2 con seis capas 21, 22, 23, 24, 25 y 26.
La capa 21 es una capa de soporte, que tiene por ejemplo un grosor de aproximadamente 12 \mum a 50 \mum y que está formada por una película de poliéster. Las capas 22, 23, 24, 25 y 26 forman la capa de transferencia de la película de grabado 2.
La capa 22 es una capa de desprendimiento o de barniz protector, que tiene preferiblemente un grosor de aproximadamente 0,3 a 1,2 \mum. En la invención, también se podría omitir esta capa.
La capa 23 es una capa de replicación en la que se pueden grabar estructuras difractivas mediante herramientas de grabado. De este modo, la capa de replicación 23 consta preferiblemente de un material transparente termoplástico, que se puede aplicar por ejemplo mediante un proceso de imprenta.
De este modo, el barniz de replicación tiene por ejemplo la siguiente composición:
Componente - Partes
resina PMMA de elevado peso molecular 2000
alquil silicona sin aceite 300
tensioactivo no iónico 50
nitrocelulosa de baja viscosidad 750
cetona metiletílica 12000
Toluol 2000 2000
Diacetona alcohol 2500
La capa de soporte 21 consta por ejemplo de una película PET de 19 \mum de grosor, sobre la que se aplica el barniz de replicación que se ha especificado anteriormente con un rodillo de huecograbado con trama de líneas, y con un peso de aplicación de 2,2 g/m^{2} después del secado. El secado tiene lugar en el canal de secado a una temperatura de 100 a 120ºC.
En la capa 23 se graba después a aproximadamente 130ºC la estructura difractiva 27 mediante, por ejemplo, una matriz de níquel. Para el grabado de la estructura difractiva 27 la matriz se calienta preferiblemente de forma eléctrica. Antes de separar la matriz de la capa 23 después del grabado se puede enfriar de nuevo. Después del grabado de la estructura difractiva 27 el barniz de replicación se endurece por reticulación o de otra forma.
La capa 24 es una capa de material de cristal líquido (LC = Liquid Crystal). La capa 24 tiene preferiblemente un grosor de 0,5 \mum a 5 \mum. En principio se pueden usar todas las clases posibles de materiales de cristal líquido que tienen las propiedades ópticas deseadas. Son ejemplos de esto materiales de cristal líquido de la serie OPALVA Ö de Fa. Vantigo AG, Basel, CH.
A continuación se orientan los cristales líquidos en una capa 23 que sirve como capa de orientación por la aplicación de calor. A continuación tiene lugar un endurecimiento por UV del material de cristal líquido para fijar la orientación de las moléculas de cristal líquido.
Además, también es posible que la capa de material de cristal líquido que contiene disolvente, que se ha aplicado, se someta a un proceso de secado y que las moléculas se orienten durante la evaporación del disolvente respecto a la estructura difractiva 27. También es posible que se aplique material de cristal líquido sin disolvente mediante un proceso de impresión y que se fije después de la orientación por reticulación.
La capa 25 es una capa de barniz protector que se aplica por ejemplo mediante un proceso de impresión sobre la capa 24. También se podría omitir la capa 25. La capa 25 tiene un grosor de por ejemplo 0,5 \mum a 3 \mum y consta preferiblemente de acrilatos que se pueden reticular con UV y acrilatos termoplásticos resistentes a la abrasión.
La capa 26 es una capa adhesiva que comprende por ejemplo un adhesivo que se puede activar térmicamente.
Para la aplicación de la película grabada 2 sobre un documento de seguridad o sobre un objeto que se tiene que proteger, primero se aplica la película grabada 2 con la capa de transferencia formada por las capas 21 a 26 sobre el documento de seguridad o sobre el objeto a proteger y después se presiona con calor contra el documento de seguridad o contra el objeto a proteger. De este modo se une la capa de transferencia mediante la capa adhesiva 26 con la respectiva superficie del documento de seguridad o del objeto a proteger. Además, debido al desarrollo de calor se despega la capa de transferencia de la capa de soporte 21. De este modo, la separación de la capa de transferencia de la capa de soporte 13 se facilita por la capa de desprendimiento preferiblemente de cera 22.
La película grabada 2 también puede ser una película diferente, por ejemplo una película laminada. En este caso habría que sustituir la capa 22 de la invención por una capa adicional, que mejorase, en un caso dado, la fijación al soporte.
La Figura 3 muestra como alternativa a la invención una película adherente 3, que comprende cuatro capas 31, 32, 33 y 34.
La capa 31 es una capa de soporte, que comprende por ejemplo un material de poliéster transparente, parcialmente transparente o no transparente de un grosor de 12 \mum a 15 \mum. La capa 32 es una capa de replicación en la que está grabada una estructura difractiva 35. La capa 33 es una capa de material de cristal líquido y la capa 34 es una capa de barniz protector. De este modo, las capas 32, 33 y 34 podrían estar dispuestas como las capas 23, 24 y 25 de la Figura 2. También se podría omitir la capa 34.
La Figura 4 muestra un elemento de seguridad óptico 4 y un sustrato 46 sobre el que se aplica el elemento de seguridad óptico 4. El sustrato 46 es por ejemplo un documento de seguridad a proteger, por ejemplo el elemento básico 13 de acuerdo con la figura 1. El elemento de seguridad óptico 4 comprende cinco capas 41, 42, 43, 44 y 45. La capa 41 es una capa de barniz protector. La capa 42 es una capa de replicación en la que se graba una estructura difractiva 46. La capa 43 es una capa de material de cristal líquido, la capa 44 es una capa de barniz protector y la capa 45 es una capa adhesiva que pega la capa 44 al sustrato 46. Las capas 41, 42, 43, 44 y 45 se disponen por ejemplo como las capas 21, 22, 23, 24 y 25 de la Figura 2.
A continuación, mediante la Figura 5 se describen posibilidades adicionales para formar las estructuras difractivas 27, 35 y 46.
La Figura 5 muestra un elemento de seguridad óptico 6 que se puede dividir en varias zonas 61, 62 y 63.
Las zonas 61, 62 y 63 están grabadas en toda su extensión con una estructura difractiva. La estructura difractiva comprende por ejemplo una pluralidad de surcos paralelos dispuestos de forma adyacente, que posibilitan una orientación de las moléculas del cristal líquido. Estos surcos tienen por ejemplo una frecuencia espacial de 300 a 3000 líneas/mm y una profundidad de perfil de 200 nm a 600 nm. También se pueden concebir profundidades menores, por ejemplo alrededor de 50 nm. De este modo, se pueden conseguir resultados de orientación especialmente buenos por estructuras difractivas cuya frecuencia espacial está en el intervalo de 1000 a 3000 líneas/mm. De este modo, la dirección en sentido longitudinal de estos surcos representa la dirección de orientación de la estructura difractiva.
Además es posible modificar la profundidad del perfil de los surcos. De este modo, durante la aplicación del material de cristal líquido, por ejemplo mediante una regleta, se producen diferentes grosores en la capa de material de cristal líquido en diferentes zonas de la película. Esto conduce a la producción de efectos de color que solamente son visibles con el polarizador.
Estos efectos también se pueden producir por la utilización de surcos profundos, que se rellenan en el proceso de impresión por zonas a diferentes alturas con material de cristal líquido (por ejemplo con un rodillo reticulado apropiado con peso de aplicación diferente y/o por la utilización de una regleta de cámara).
También se pueden producir efectos de color y dibujos, por ejemplo por doble difracción, usando materiales de soporte adecuados. De este modo también se puede conseguir un efecto de color interesante por el ajuste acertado de la dirección de orientación del material de cristal líquido, que se produce por la interacción de los cristales líquidos con el material de soporte estructurado (por ejemplo por modificación de los ángulos en la capa de estructura o por la formación de figuras de Guilloche).
La dirección de orientación de la estructura difractiva es diferente en las zonas 61, 62 y 63. De este modo la zona 61 comprende por ejemplo una pluralidad de surcos paralelos dispuestos horizontalmente, la zona 62 una pluralidad de surcos paralelos dispuestos verticalmente y la zona 63 una pluralidad de surcos paralelos inclinados en un ángulo de 30º respecto a los verticales. La estructura difractiva se orienta de este modo de forma horizontal en la zona 61, de forma vertical en la zona 62 y con un ángulo de 30º respecto a los verticales en la zona 63.
Además es posible que la estructura difractiva se forme por una pluralidad de surcos cuya dirección de orientación cambia a lo largo de los surcos. De este modo puede cambiar la dirección de orientación de la estructura difractiva por ejemplo a lo largo del eje horizontal o vertical en la zona 61 de forma constante. Por tanto se pueden conseguir por ejemplo efectos de movimiento o variaciones en una escala de grises.
Además también es posible que el elemento de seguridad óptico 6 comprenda una pluralidad de zonas con direcciones de orientación de la estructura difractiva diferentes, cuyo tamaño está preferiblemente por debajo de la zona de resolución para el ojo humano. Estas zonas forman píxeles de diferentes representaciones de polarización superpuestas que son más o menos visibles dependiendo de la dirección de polarización de la luz incidente.
Además también es posible que estructuras difractivas para la orientación del material de cristal líquido estén grabadas solamente en la zona 62 y que las estructuras difractivas de las zonas 61 y 63 sirvan para la producción de un efecto óptico de difracción, en especial para la producción de un holograma, un kinegrama o similares.
Por lo tanto, como se representa en la Figura 6, el elemento de seguridad óptico 6 comprende una capa de replicación 65, una capa de material de cristal líquido 66 y una capa adhesiva 67. En la capa de replicación 65 se graba una estructura difractiva 68.
La capa de replicación 65, la capa 66 y la capa adhesiva 67 se disponen por ejemplo como las capas 23, 24 y 26 respectivamente de la Figura 2.
La capa 66 se aplica, como se representa en la Figura 6, en la zona 62 solamente por zonas sobre la capa de replicación 62. En las zonas 61 y 63 la estructura difractiva 68 no se recubre con material de cristal líquido, de forma que en estas zonas no se logra una acción de polarización por moléculas de cristal líquido orientadas. De este modo, en la zona 62 se produce únicamente una representación de polarización. Por el contrario, en las zonas 61 y 63 aparece el efecto óptico de difracción producido por la estructura difractiva 68.
Debido a dicha configuración se produce, por el elemento de seguridad óptico 6, una representación óptica que se compone de una representación de polarización en la zona 62 y dos representaciones holográficas que la flanquean en las zonas 61 y 63.
Preferiblemente, estas representaciones holográficas y la representación de polarización son representaciones que se complementan en cuanto a su contenido, que forman por ejemplo una palabra común o una representación gráfica común. Según el dibujo común seleccionado o la palabra común seleccionada que se tiene que representar, pueden disponerse de forma adyacente dos o más de las zonas 61 a 63 de una representación cualquiera. Se puede concebir por ejemplo la representación de un árbol holográfico, en el que sus hojas están formadas por representaciones de polarización y que por lo tanto se pueden reconocer únicamente mediante la observación con luz polarizada o con un polarizador.
Además es posible usar una estructura difractiva que se produce por la superposición de una primera estructura para la producción de un efecto óptico y una segunda estructura para la orientación del material de cristal líquido. De este modo, se ha demostrado que es posible una orientación de las moléculas de cristal líquido por la segunda estructura, cuando esta segunda estructura tiene una frecuencia espacial mayor (estructura grosera- estructura fina) y/o tiene una mayor profundidad de perfil que la primera estructura.
Esto se explica a continuación mediante las Figuras 6a a 6e, que muestran representaciones esquemáticas de tales estructuras difractivas 51 a 55.
La estructura difractiva 51 es una superposición aditiva de una estructura fina, por ejemplo una estructura de difracción de orden cero, con una estructura grosera de dispersión de luz microscópicamente fina. La estructura grosera de dispersión de luz microscópicamente fina es una estructura del grupo de estructuras mates de dispersión isotrópica o anisotrópica, de kinoformas o de hologramas de Fourier.
Además también es posible usar como estructura grosera una macroestructura que tiene una frecuencia espacial de menos de 300 líneas por mm, de forma que el efecto de polarización producido por cristales líquidos se superpone con un efecto óptico dependiente de polarización producido por la macroestructura. Como macroestructuras se pueden usar por ejemplo perfiles en forma de dientes de sierra o microlentes.
Las estructuras difractivas 52 a 55 comprenden respectivamente una estructura de difracción de luz incidente visible con una profundidad de perfil, cuya función de relieve es una estructura de red G(x, y) de baja frecuencia con una estructura de relieve de alta frecuencia R(x, y). La estructura de red de baja frecuencia G(x, y) comprende un perfil conocido, como por ejemplo un perfil sinusoidal, rectangular, con forma de sierra dentada simétrica o asimétrica, etc. La estructura de relieve de alta frecuencia R(x, y) comprende una frecuencia espacial fR de preferiblemente al menos 2.500 líneas por milímetro. Por otro lado, la estructura de red de baja frecuencia G(x, y) tiene una frecuencia espacial de red fG baja de por ejemplo menos de 1.000 líneas/milímetro. Preferiblemente la frecuencia espacial de red fG tiene un valor de entre 100 líneas/milímetro y 500 líneas/milímetro.
La altura del perfil del relieve hR de la estructura de relieve R(x, y) comprende un valor del intervalo de 150 nm a 220 nm, pero preferiblemente se selecciona la altura del perfil del relieve hR del intervalo más pequeño de 170 nm a 200 nm. La altura del perfil de la red de la estructura de red G(x, y) se tiene que ser mayor que la altura del perfil del relieve hR. La altura del perfil de la red hG comprende preferiblemente un valor del intervalo de 250 nm a 500 nm.
La estructura de red de baja frecuencia G (x, y) difracta la luz incidente de forma dependiente de la frecuencia espacial de la red fG en varios órdenes de difracción y produce por consiguiente un efecto óptico de difracción. La estructura de relieve de alta frecuencia sirve para la orientación del material de cristal líquido.
La estructura difractiva B(x) representada en la Figura 6b es el resultado de una superposición aditiva de la estructura de red G(x) sinusoidal con la estructura de relieve R(x) sinusoidal, es decir B(x) = G(x) + R(x). Un vector de la red de la estructura de red G(x) y un vector de relieve de la estructura de relieve R(x) se orientan sustancialmente paralelos.
La figura 6c muestra una estructura difractiva B(x) en la que el vector de la red y el vector del relieve del plano de las coordenadas x e y se orientan mutuamente de forma perpendicular. La estructura de red G(x) sinusoidal es por ejemplo solamente una función de la coordenada x, mientras que la estructura de relieve R(y) sinusoidal solamente depende de la coordenada y. La superposición aditiva de la estructura de red G(x) con la estructura de relieve R(y) produce la estructura difractiva B(x, y) dependiente de las dos coordenadas x e y, en la que B(x, y) = G(x) + R(y). Por motivos puramente representativos, en la Figura 6c se coloca la zona limitante con los valles de la estructura de relieve R(y), que están uno detrás de otro, por debajo con tramas de puntos de diferente densidad.
La estructura difractiva B(x) de la figura 6d es una superposición multiplicativa B(x) = G(x) x {R(x) +C}. La estructura de red G(x) es una función rectangular con los valores de función [0, hG], un periodo de 4.000 nm y una altura de perfil hG = 320 nm. La estructura de relieve R(x) = 0,5 x hR x sin(x) es una función seno con un periodo de 250 nm y una altura de perfil hR = 200 nm. C indica una constante, en la que C = hG - hR. La estructura difractiva 64 se modula en las zonas elevadas de la estructura rectangular con la estructura de relieve R(x), mientras que la estructura difractiva 64 es lisa debido a los surcos de la estructura rectangular.
En la Figura 6e, la superposición multiplicativa de la estructura de red G(x) con forma rectangular con la estructura de relieve R(y) produce la estructura difractiva B(x, y). La estructura de red G(x) y la estructura de relieve R(y) tienen los mismos parámetros que en la estructura difractiva 63 con la excepción del vector de relieve, que apunta en la dirección de la coordenada y.
Además también es posible que las películas 2 y 3 y los elementos de seguridad ópticos 4 y 6 comprendan capas adicionales, en las que están grabadas estructuras difractivas ópticamente activas adicionales. Las capas adicionales pueden ser de metal, pueden crear un sistema de capas de películas delgadas para la producción de desplazamientos de colores mediante interferencia y/o pueden tener características reflectantes. Se pueden lograr efectos ventajosos adicionales por una disposición parcial de estas capas.
A continuación se explican algunas posibilidades para proporcionar tales capas adicionales en las láminas 2 y 3 y en los elementos de seguridad 4 y 6 mediante las Figuras 7 a 9.
La Figura 7 muestra una película grabada 7 que se compone de una capa de soporte 71 y de una capa de transferencia que comprende capas 72, 73, 74 y 75. La capa 72 es una capa de barniz protector. La capa 73 es una capa de replicación en la que están grabadas las estructuras difractivas 761, 762 y 763. La capa 74 es una capa reflectante y la capa 75 es una capa adhesiva.
La película grabada 7 comprende zonas 771 a 774, en las que se dispone la capa grabada de diferente forma.
Las capas 71, 72, 73 y 75 se disponen como las capas 21, 22, 23 y 26 respectivamente. La capa 74 es una capa de metal delgada aplicada a vapor o una capa HRI (HRI = High Refraction Index). Como material para la capa de metal se pueden considerar sustancialmente cromo, aluminio, cobre, hierro, níquel, plata u oro o una aleación con estos materiales.
De este modo también es posible que la capa reflectante 74 se forme solamente de forma parcial y conforme a un patrón y se proporcione con ello un elemento de seguridad óptico con características transmisivas o reflectantes por zonas.
Las estructuras difractivas 761 y 762 se graban en las zonas 771 y 774 de la película grabada 7 respectivamente. La estructura difractiva 763 está grabada en la capa de replicación 73 en las zonas 772, 773 y 774 de la película grabada 7. Las estructuras difractivas 761 y 762 por un lado y 763 por otro lado se graban en lados opuestos en la capa de replicación 73, con lo que se superponen las estructuras difractivas 762 y 763 en la zona 774. La capa 74 solamente se aplica por zonas sobre la capa de replicación 73, de forma que la estructura difractiva 763 está recubierta con una capa de material líquido solamente en las zonas 774 y 772.
De este modo se producen los siguientes efectos ópticos diferentes en las zonas 771 a 774:
En la zona 761 aparece el efecto de difracción producido por la estructura difractiva 761, de forma que aquí se produce por ejemplo una representación holográfica reflectante. En las zonas 762 y 773 se producen una representación de polarización y una representación holográfica contiguas, ambas reflectantes, por ejemplo como se explica en el ejemplo de realización de la Figura 6, debido a la estructura difractiva 763. En la zona 774 el efecto de polarización producido por la capa 74 se superpone al efecto óptico de difracción producido por la estructura difractiva 762, de forma que una representación holográfica cambia por ejemplo con la modificación de la dirección de polarización de la luz incidente.
La Figura 8 muestra una película adherente 8, que se compone de seis capas 81, 82, 83, 84, 85 y 86. La capa 81 es una capa de soporte. Las capas 82 y 85 son capas de replicación, en las que se graban las estructuras difractivas 87 y 88 respectivamente. La capa 83 es una capa de material de cristal líquido. Las capas 84 y 86 son capas adhesivas.
Las capas 81, 82 y 85, 83, y 84 y 86 se disponen por ejemplo como las capas 31, 32, 33 y 34 respectivamente de la Figura 3.
La película adherente 8 se fabrica como la película adherente 3 de la Figura 3. Después se aplica sobre el cuerpo de la película producida de esa forma la capa de replicación 85 con la estructura difractiva 88 y la capa adhesiva 86 por ejemplo mediante una película laminada.
Además de la disposición de la estructura difractiva 87 y 88 representada en la Figura 8 también es posible colocar las estructuras difractivas 87 y 88 como las estructuras difractivas 763, 761 y 762 de la Figura 7 respectivamente, y combinarlas con una capa parcialmente formada 83. De este modo se pueden lograr por esta construcción de capas representada en la Figura 8 los mismos efectos que en la construcción de capas de la Figura 7.
Además es posible que la capa 83 esté dispuesta por debajo de la capa 85, de forma que la estructura difractiva 87 solamente actúa como ópticamente difractiva.
La Figura 9 muestra un elemento de seguridad óptico 9 que comprende cinco capas 91, 92, 93, 94 y 95. La capa 91 es una capa de replicación, en la que está grabada una estructura difractiva 96. La capa 92 es una capa de material de cristal líquido. La capa 94 es una capa reflectante. Las capas 93 y 92 forman un sistema de capas de películas delgadas que produce desplazamientos de colores dependientes del ángulo de visión mediante interferencia. La capa 95 es una capa adhesiva.
Las capas 91, 92 y 95 se disponen como las capas 23, 24 y 26 de la Figura 2. La capa 94 se dispone como la capa 75 de la figura 7.
El sistema de capas de películas delgadas comprende una capa de absorción (preferiblemente con una transmisión del 30 al 65%), una capa de distancia, transparente, como capa de producción de cambios de color (capa ?/4 ó ?/2) y una capa de separación óptica (formación de un elemento transmisivo) o una capa reflexiva (formación de un elemento reflectante). El grosor de la capa de distancia se selecciona de este modo para que en la formación de un elemento reflectante se cumpla la condición ?/4 y en la formación de un elemento transmisivo se cumpla la condición ?/2, por lo que ? se encuentra preferiblemente en la zona de la luz visible para el observador humano.
La capa de absorción puede comprender por ejemplo uno de los siguientes materiales o una aleación de los siguientes materiales: cromo, níquel, paladio, titanio, cobalto, hierro, wolframio, óxido de hierro o carbono.
Como capa de separación óptica entran en consideración en especial materiales como óxidos, sulfuros o calcógenos. Para la selección de materiales es determinante que haya una diferencia en el índice de refracción respecto a los materiales usados en la capa de distancia. Esta diferencia preferiblemente no debería ser menor de 0,2. Según los materiales usados para la capa de distancia se emplea un material HRI o un material LRI (HRI = High Refraction Index; LRI = Low Refraction Index).
Además también es posible construir una serie de capas de películas delgadas que produce desplazamiento de colores dependiente del ángulo de visión mediante interferencia a partir de una serie de capas de difracción alta y baja. Con tal construcción de capas se puede omitir al uso de una capa de adsorción. Las capas de difracción alta y baja de tal serie de capas de películas delgadas forman cada una una capa de distancia ópticamente activa, que tiene que cumplir las condiciones que se han descrito anteriormente. Cuanto mayor sea la cantidad de capas, más precisamente se puede ajustar la longitud de onda del efecto de cambio de colores. Es especialmente ventajoso construir tal serie de capas de láminas delgadas de 2 a 10 capas (variante par) o de 3 a 9 capas (variante impar).
Los ejemplos de capas habituales de tal serie de capas de películas delgadas y ejemplos de materiales que se pueden usar principalmente para las capas de tal serie de capas de películas delgadas se describen por ejemplo en el documento WO 01/03945, página 5, línea 30 a página 8, línea 5.
En la zona de la estructura difractiva 96 se superpone de este modo el efecto de interferencia óptico producido por el sistema de capas de películas delgadas 93 con el efecto de polarización producido por la capa 92. Un efecto de cambio de colores dependiente del ángulo de visión producido por el sistema de capas de películas delgadas 93 aparece de este modo por ejemplo dependiendo de la dirección de polarización de la luz incidente solamente para una subzona del elemento de seguridad óptico 9. Además también es posible disponer la estructura difractiva 96 y la capa 92 como la estructura difractiva 68 y la capa 66 de la Figura 6 y lograr de este modo una combinación de efectos difractivos, efectos ópticos de difracción y efectos de polarización.

Claims (27)

1. Película (2, 3), especialmente una película grabada, película laminada o película adherente, con una capa de soporte (21, 31), una capa de replicación (23, 32) y una capa de desprendimiento (22) que se dispone entre la capa de soporte y la capa de replicación,
en la que
la película comprende además una capa (24, 33) de material de cristal líquido que se aplica sobre la capa de replicación (23, 32), y en la que en la superficie de la capa de replicación (23, 32) dirigida hacia la capa (24, 33) de material de cristal líquido se graba una estructura difractiva (27, 35) para la orientación del material de cristal líquido, que comprende al menos dos partes con direcciones de orientación diferentes de la estructura grabada y en la que las moléculas de cristal líquido de la capa de material de cristal líquido se orientan conforme a la estructura difractiva.
2. Película de acuerdo con la reivindicación 1,
en la que
la estructura difractiva comprende un zona en la que la dirección de orientación de la estructura cambia constantemente y que se recubre con la capa de material de cristal líquido.
3. Película de acuerdo con la reivindicación 1,
en la que
la estructura difractiva comprende zonas limitantes entre sí con diferente dirección de orientación diferentes que se recubren con la capa de material de cristal líquido.
4. Película de acuerdo con la reivindicación 1,
en la que
la estructura difractiva (68) comprende una primera zona (62) para la orientación del material de cristal líquido que está recubierto por la capa (66) de material de cristal líquido, y en la que la estructura difractiva (68) comprende una segunda zona (61, 63) para la producción de un efecto óptico de difracción, especialmente para la producción de un holograma.
5. Película de acuerdo con la reivindicación 4,
en la que
una representación de polarización producida en la primera zona (62) y una representación holográfica producida en la segunda zona (61, 63) forman representaciones mutuamente complementarias.
6. Película de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes,
en la que
la estructura difractiva comprende una zona, donde la estructura difractiva (51 a 55) se forma por una superposición de una estructura grosera para la producción de un efecto óptico con una estructura fina de frecuencia espacial mayor para la orientación del material de cristal líquido.
7. Película de acuerdo con la reivindicación 6,
en la que
la estructura fina tiene un periodo menor de 400 nm.
8. Película de acuerdo con la reivindicación 6,
en la que
la frecuencia espacial de la estructura fina es al menos diez veces mayor que la frecuencia espacial de la estructura grosera.
9. Película de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 8, en la que
la estructura grosera es una estructura de dispersión de luz, especialmente una estructura mate isotrópica con un periodo de 500 nm a 1 \mum.
10. Película de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 8,
en la que
la estructura grosera es una macroestructura con una frecuencia espacial de menos de 300 líneas por mm.
11. Película de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes,
en la que
la estructura difractiva comprende una zona, formándose la estructura difractiva por una superposición de una primera estructura para la producción de un efecto óptico con una segunda estructura de mayor profundidad de perfil para la orientación del material de cristal líquido.
12. Película de acuerdo con la reivindicación 11,
en la que
la profundidad de perfil de la segunda estructura es al menos 100 nm mayor que la de la primera estructura, comprendiendo la profundidad de perfil de la primera estructura especialmente un valor del intervalo de 250 nm a 400 nm.
13. Película de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes,
en la que la capa de material de cristal líquido cubre la estructura difractiva por zonas conforme a un patrón.
14. Película de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes,
en la que una de las capas, especialmente la capa de cristal líquido, tiene diferente grosor por zonas.
15. Película de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes,
en la que se logran efectos de colores mediante modificaciones acertadas de orientación de la capa estructurada.
16. Película (2, 3) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes,
comprendiendo dicha película una capa de barniz protector (25, 34) que recubre la capa (24, 33) de material de cristal líquido.
17. Película (8) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes,
comprendiendo dicha película (8) una capa (85) adicional con una estructura difractiva ópticamente activa adicional (88).
18. Película (7) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes,
en la que
una estructura difractiva ópticamente activa adicional (762, 761) se graba sobre la superficie de la capa de replicación (73) opuesta a la capa (74) de material de cristal líquido.
19. Película de acuerdo con la reivindicación 17 o la reivindicación 18,
en la que la estructura difractiva ópticamente activa adicional se superpone a la capa difractiva al menos por zonas.
20. Película de acuerdo con una de las reivindicaciones 8 a 10,
en la que la estructura difractiva ópticamente activa adicional cubre la capa adicional o la capa de replicación solamente de forma parcial.
21. Película de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes,
en la que la película comprende un sistema de películas delgadas (93) para la producción de desplazamientos de color mediante interferencia.
22. Película de acuerdo con la reivindicación 21,
en la que el sistema de capas de películas delgadas (93) se superpone a la estructura difractiva (96) al menos por zonas.
23. Película de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes,
donde
la película de transferencia comprende una capa reflectante, especialmente una capa metálica o una capa HRI.
24. Película de acuerdo con la reivindicación 23,
en la que
la capa reflectante se forma parcialmente.
25. Elemento de seguridad óptico (11, 12; 4) para asegurar billetes de banco, tarjetas de crédito y similares, comprendiendo dicho elemento de seguridad óptico (11, 12; 4) una capa de replicación y una capa de desprendimiento (42),
donde
el elemento de seguridad óptico (11, 12; 4) comprende además una capa (43) de material de cristal líquido que se aplica sobre la capa de replicación (42), y en el que se graba en la superficie de la capa de replicación (42) dirigida hacia la capa de material de cristal líquido una estructura difractiva (46) para la orientación del material de cristal líquido, que comprende al menos dos zonas con direcciones de orientación diferentes de la estructura grabada y las moléculas del cristal líquido de la capa de material de cristal líquido se orientan conforme a la estructura difractiva.
26. Elemento de seguridad óptico de acuerdo con la reivindicación 25,
siendo el elemento de seguridad óptico un elemento de seguridad de dos partes, en el que un primer subelemento (11) comprende una capa de replicación y la capa de material de cristal líquido y el segundo subelemento (12) comprende un polarizador para la comprobación de la marca de seguridad producida por la capa de material de cristal líquido.
27. Elemento de seguridad óptico de acuerdo con la reivindicación 25,
donde
el elemento de seguridad óptico es un elemento de seguridad de dos o más partes de dos o más subelementos, en el que tanto un primer subelemento como un segundo subelemento comprenden una capa de material de cristal líquido que se aplica sobre una capa de replicación, en la que se graba una estructura difractiva para la orientación del material LCP y que comprende al menos dos zonas con direcciones de orientación de la estructura grabada diferentes, y en el que el segundo subelemento sirve para la comprobación de la marca de seguridad producida por el primer subelemento.
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