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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