DISPOSITIVO DE CRISTAL LIQUIDO POLARIZANTE PARA DOCUMENTOS DE SEGURIDAD
DESCRIPCION DE LA INVENCION .- ¦ .· . La invención se refiere a dispositivos de cristal liquido y se ' refiere en particular a dispositivos de cristal líquidos polarizantes adecuados para ser incorporados en documentos de seguridad y métodos para su manufactura. . Previamente ' se ha propuesto el uso de diferentes formas e cristales líquidos,, tanto nemáticos como colestérieos , como dispositivos de seguridad. Por ejemplo ÜS 5 602 661 describe un componente óptico que tiene una capa de orientación que consiste de una red polimérica fotorientable (PPN) en contacto con una película de monómeros de cristal líquido nemático reticulados con diferentes orientaciones locales de las moléculas de cristal líquido. Los monómeros de cristal líquido están orientados por medio de la interacción con la capa de PPN y la orientación se fija en una subsecuente etapa de reticulación. El documento US 6160597 describe un componente óptico comprende un apilamiento de capas de orientación PPN alternantes y capas de monómero de cristal líquido (LCP) sobre un substrato único., las capas LCP están reticuladas para fijar la orientación del componente .
Los componentes ópticos de los documentos US 5 602 661 y US 6 · 160 597 tienen diferentes usos, incluyendo las celdas de cristal liquido en dispositivos ópticos integrados y como dispositivos de seguridad para usarse como salvaguarda contra la falsificación y el copiado. Es posible formar imágenes que puedan ser detectadas cuando se observan bajo polarizádores cruzados usando una capa de foto-alineación, ¦ tal como las capas de orientación PPN de los documentos US 5 602 661 y US 6 160 557, acoplado con una capa de cristal liquido nemático aplicado a su superficie. Sin embargo, esta ha requerido exposiciones separadas a luz polarizada con diferentes direcciones de polarización y el uso de una mascarilla para cubrir diferentes regiones de la capa de orientación durante cada exposición. Una desventaja del uso de la foto-alineación con una mascarilla para formar una imagen latente es que no es posible formar una imagen que pueda ser. variada rápidamente para diferentes documentos, por ejemplo una imagen codificada o personalizada, tal como el retrato de una persona. El documentó US 5 678 863 describe medios de identificación de un documento de valor que tiene un material de cristal liquido colestérico aplicado á una marca de agua en una región transparente o translúcida de tal forma que la marca de agua cambia de color bajo diferentes condiciones de vista. Con el fin de formar una imagen en un diferente color, es necesario usar dos cristales líquidos coiestéricos que se seleccionan para producir una luz polarizante alternativamente- a la izquierda y la derecha. Una capa · formada de esos cristales líquidos es bastante gruesa y los materiales de cristal líquido son relativamente caros . De. tal forma que una imagen latente solo polariza la reflexión circularmente y requiere un polarizador circular para ver el efecto de cambio de color. Por lo tanto es deseable proporcionar un dispositivo de cristal líquido polarizante que puede ser usado para formar imágenes latentes variables que pueden variarse fácilmente para la incorporación en diferentes dispositivos de seguridad y documentos de seguridad. También es deseable el proporcionar métodos relativamente simples y efectivos para fabricar esos dispositivos de cristal líquido polarizante para formar una imagen latente en un documento de seguridad. De acuerdo con un aspecto de la invención, se provee un dispositivo de cristal líquido que comprende: un substrato, cuándo menos una capa de foto-alineación aplicada al substrato y que- está uniformemente alineado con una fuente de luz polarizada; una capa de cristal liquido nemático aplicada a la capa de foto-alineación; y una imagen latente formada por medio de a capa de foto-alineación y la capa de cristal liquido, en' el cual la imagen latente comprende un modelo formado en cuando menos una capa d foto de alineación y/o en"la capa de cristal liquido. Preferentemente la imagen latente . puede ser inscrita en cuando menos 'una capa de foto-alineación y/o la capa de cristal liquido. - De acuerdo' con un segundo aspecto de- la invención se provee un dispositivo de cristal liquido que comprende: un substrato; cuando menos una capa de foto-alineación aplicada al .substrato y que esta uniformemente alineada con una fuente de luz polarizada; una capa de cristal liquido nemático aplicada a la capa de foto-alineación; y una imagen latente observable bajo polarizados cruzados formados en cuando menos una capa de foto- alineación y/o la capa de cristal liquido. En el cual la imagen latente se forma por medio de áreas de imagen y/o áreas sin imagen impresas en cuando menos' una capa de foto-alineación y/o la capa de cristal liquido. El modelo, que forma la imagen latente' es preferentemente un láser impreso en -la capa de foto-alineación y/o de la capa de cristal liquido, por ejemplo por medio de un proceso variable de impresión láser. ¦ En una modalidad preferida, la imagen latente se forma .promedio de áreas de imagen y/o la capa de cristal liquido removida por medio de ablación láser. Cuando menos una de cuando menos una capa de foto-alineación y/o la capa de cristal liquido puede ser una capa impresa. La capa o capas impresas pueden ser aplicadas al substrato por medio de un proceso de impresión variable, por ejemplo usando impresión por inyección de tinta u otra tecnología de impresión variable que permita que se forme una imagen latente en cuando menos una capa de foto alineación y/o en la . capa de cristal líquido . De acuerdo con un tercer aspecto de la invención, se provee un método de manufactura del dispositivo de cristal líquido que comprende: aplicar cuando menos una capa de foto- alineación a un substrato;
alinear ' uniformemente la capa de foto-alineación con una fuente de luz polarizada; aplicar una capa de cristal liquido a la capa de foto-alineación y . formar un modelo que . represente una imagen latente en cuando menos' una capa de foto-alineaicón y/o la capa de cristal liquido sin el uso de una mascarilla. Preferentemente la imagen lente se forma en-cuando menos una capa, de foto-alineación y/o la capa de cristal liquido al escribir o imprimir la imagen en cuando menos, una de esas capas . De acuerdo con un cuarto aspecto de la invención, se provee un método para manufacturar un dispositivo de' cristal liquido que comprende: Aplicar. cuando menos una capa de foto-alineación a un substrato; Polarizar uniformemente la capa de foto-alineación con una fuente de luz polarizada; Aplicar una capa de cristal liquido a la capa de foto-alineación; y Formar una imagen latente en cuando menos una capa de foto-alineación y/o la capa de cristal liquido al imprimir áreas de imagen o áreas sin imagen en cuando menos una de las capas .
En modalidades preferidas, pueden usarse láseres para imprimir .áreas de imagen y/o áreas sin imagen, en cuando menos una capa de foto-alineación" o en la capa de' cristal liquido. En una modalidad particularmente preferida, puede usarse un láser para retirar las áreas sin imagen de la capa de foto-alineación alineada uniformemente y/o la capa de- cristal liquido. El láser debe ser lo suficientemente fuerte como para producir ablaciones 'en _ áreas sin imagen de la capa de oto-alineación y/o la capa de cristal liquido, y no invertir el estado de polimerización. En otra- modalidad de este aspecto de la invención, se aplica' una capa de foto-alineación sobre toda el área del substrato que forma el dispositivo y está alineado uniformemente con luz polarizada. Un láser ultravioleta (ÜV) se usa para cambiar la polarización foto-alineada tanto en áreas en las cuales se formara la imagen latente y en las áreas sin imagen. Preferentemente, el láser UV tiene una longitud de onda de 280 nm o menos. El cristal liquido nemático puede entonces aplicarse en un modelo que represente la imagen latente . En otra modalidad, la . imagen latente puede cuando menos formarse parcialmente al aplicar la capa de cristal liquido una capa de foto-alineación uniformemente alineada en un modelo que representa la imagen latente. El área de foto-alineación puede ser aplicada sobre toda el. área del substrato que forma el dispositivo de seguridad. En otra modalidad, la imagen latente puede cuando menos formarse parcialmente por medio de la capa de foto-alineación que se aplica al substrato en un modelo que representa la .imagen latente. La capa de cristal liquido puede entonces aplicarse sobre toda el área del dispositivo. En otra modalidad, la imagen latente puede formarse por medio de una segunda capa de foto-alineación que se aplica a una primera capa de foto-alineación alineada uni ormemente que cubre toda el área del dispositivo. La segunda capa de alineación se aplica preferentemente solo por impresión, en un modelo que representa la imagen latente, y está alineada con la luz polarizada - a diferente ángulo a la luz polarizada que se usa para alinear la primera capa de foto-alineación uniformemente alineada. La capa de cristal liquido nemática- puede entonces aplicarse a la segunda capa de foto-alineación, preferentemente en el modelo que represente la imagen latente deseada. En cada una de las modalidades anteriores, la capa de. cristal liquido puede fijarse por medio de un proceso de curado, por ejemplo con radiación UV. El dispositivo de cristal liquido polarizante puede incluir otras capas. Por ejemplo en algunas modalidades puede aplicarse un recubrimiento sobre el cristal liquido, preferentemente para .proporcionar un dispositivo de altura uniforme. ' Preferentemente, el. recubrimiento tiene un Indice de refracción que coincide, con el índice de · refracción de la capa de cristal líquido para esconder la imagen latente. De acuerdo con otro aspecto de la invención, se provee un documento de seguridad que incorpora un dispositivo de cristal líquido polarizante de acuerdo con los aspectos primero o segundo de la invención. De acuerdo con todavía otro aspecto de la invención se ha provisto un dispositivo de cristal líquido polarizante fabricado de acuerdo con el método ya sea del tercero o del cuarto aspecto de la invenció . De acuerdo con todavía otro aspecto de l invención se provee un documento de seguridad que incorpora un dispositivo de cristal líquido manufacturado de acuerdo con el método ya s.ea del tercero o del cuarto aspecto de la invención. De la manera que sé usa aquí el término ^documentos o fichas de seguridad" incluyen documentos tales como documentos de identidad; ¦ documentos de valor; o documentos de entrada, que a su vez incluyen respectivamente: pasaportes, visas, tarjetas de identidad, licencias de manejo, y tarjetas de entrada de seguridad; cheques, acciones, bonos, certificados, notas bancarias, boletos de lotería, tarjetas bancarias, tarjetas de débito y tarjetas de crédito; y boletos de avión, boletos de autobús, boletos de tren; boletos a parques de diversiones o atracciones específicas. ' El dispositivo de cristal líquido polarizante de la presente invención puede usarse para proporcionar imágenes latentes variables de diferentes formas en una amplia variedad de documentos de seguridad. Por ejemplo una imagen latente en la forma del - retrato del ta jetahabiente puede proporcionarse en una tarjeta de identificación, una tarjeta de crédito o similares, de tal forma que la identidad del tarj etahabiente puede verificarse al observar la imagen latente bajo polarizadores cruzados. La presente invención que no requiere exposiciones separadas a la luz polarizada usando una mascarilla, permite que la imagen latente se varíe para diferentes aplicaciones, por ejemplo en un proceso de impresión variable y/o en un proceso de impresión con láser. ' Cualquier discusión .de documentos, dispositivos, actos o reconocimiento en esa descripción se incluye para explicar el contexto de la invención. No' deberá considerarse como una admisión de que ese material formó parte de la base de la técnica general o el conocimiento general común en la técnica relevante en o 'antes de la fecha de prioridad de ' las reivindicaciones. El término comprende" cuando se usa en es a especificación se interpreta para especificar' las características actualmente descritos, integradores , etapas o componentes pero no implica la presencia o adición de características, etapas, integrantes, componentes o grupos de los mismos adicionales. DESCRIPCION DE LAS FIGURAS Varias modalidades de la presente invención se describirán ahora, a manera de ejemplo únicamente, con referencia a los dibujos anexos en los cuales: La figura 1 es una vista en sección agrandada de una primera modalidad de un dispositivo de cristal 'líquido polarizante de acuerdo con la invención; La figura 2 es una vista en perspectiva de una segunda modalidad de un dispositivo de cristal líquido polarizante de acuerdo con la invención; la figura 3 es una vista en perspectiva de una tercera modalidad de un dispositivo de cristal liquido polarizante de acuerdo con la invención; La figura 4 es una vista en perspectiva de una cuarta modalidad de un dispositivo de cristal liquido •polarizante de acuerdo con la invención; La. figura 5 es una quinta modalidad de uri dispositivo de cristal liquido polarizante de acuerdo con la invención; La figura 6 es una vista seccionada a través de una sexta modalidad de un dispositivo de cristal liquido polarizante de acuerdo con la invención; La figura 7 es una vista frontal de un documento de seguridad en la forma de una tarjeta de identidad que incluye una imagen latente formada por medio de un dispositivo de cristal liquido de acuerdo con la invención? La figura 8 es una vista frontal de la tarjeta de seguridad de la figura 7 vista a través de un polarizador cruzado; y La figura · 9 es una vista frontal de un documento de seguridad flexible, tal como una nota bancaria, incluyendo una imagen latente formada por medio de un dispositivo de cristal liquido polarizante con un área dé polarizantes cruzados incorporados en el documento de seguridad para verificar la imagen latente. EL dispositivo de cristal liquido polarizante mostrado en la figura 1 comprende un substrato 10, una capa de alineación 12, una capa de cristal liquida nemática 14, y un recubrimiento 16 que coincida con el índice de refracción. El substrato preferentemente comprende un material polimérico y más preferentemente comprende cuando .menos una película polimérica biaxialmente orientada tal como la que se describe en WO 83/00659. La capa de alineación 12 es preferentemente una capa de foto-alineación o capa de orientación que comprende una · red polimérica foto-orientable (PPN) del tipo- descrito' en los documentos US 5 602 661 y US 6 160 597. La capa de alineación 12 se aplica. al substrato 10 para cubrir toda el área del dispositivo de cristal líquido polarizante, preferentemente en un proceso de impresión variable, tal como un proceso de impresión por inyección de tinta. . La capa de cristal líquido nemático preferentemente comprende una película anisotrópica de monómeros de cristal liquido reticulados tales como los descritos en los documentos US 5 602 661 y US 6 160 597 que se retícula para formar una capa de polimérica de cristal liquido (LCP) . En. la modalidad de la figura' 1, la capa de cristal liquido nemáti.co 14 se aplica a un área de imagén 18 del dispositivo en un modelo que represente la imagen latente deseada. El cristal liquido entonces se fija- al curar radiación UV o cualquier otro método de curado apropiado. Con el fin de que la imagen sea realmente latente, la capa de cristal liquido 14 y la capa de alineación 12 están, cubiertas con un recubrimiento que coincida con el índice de refracción para esconder los aspectos de altura que de otra forma hubieran sido producidos por la capa de cristal líquido 14 que forma la imagen latente . En la modalidad de la figura 2, la capa de alineación 12 está impresa en el substrato 10 solo en el área de imagen 18 en un modelo que represente, la imagen latente. La capa de alineación 12 está alineada uniformemente en el área de imagen con una fuente de luz polarizada. La capa de cristal líquido nemático 14 entonces se aplica sobre toda el área del dispositivo de cristal líquido polarizante. El cristal líquido 14 entonces se fija usando radiación UV o cualquier otro método apropiado de curado. En esta modalidad, debido a que la capa de cristal líquido 14 se aplica sobre toda el área del dispositivo, el recubrimiento 16'· que coincide -con el índice de refracción de la figura 1 puede ser omitido. Sin embargo, en algunas; aplicaciones puede aplicarse un recubrimiento para cubrir la capa de cristal líquido 14. En la modalidad de la figura 3, una- capa de foto-alineación 11 se aplica al substrato · 10 que cubre toda el área del dispositivo, y la capa 11 se alinea uniformemente con una fuente de luz polarizada.. Una segunda capa de foto-alineación 12 entonces se imprime en la primera capa de alineación, 11 solo en' el área de imagen 18 del dispositivo en un modelo, que representa la imagen _ latente . La segunda capa 12 es alineada con una luz polarizada con un diferente ángulo instantáneo que el primero. La capa de cristal líquido nemático 14 entonces se aplica a la segunda capa de alineación 12 en el modelo que representa la imagen latente deseada. El cristal líquido entonces se fija usando radiación UV o cualquier otro método de curado apropiado. Como en la figura 1, puede aplicarse un recubrimiento con un índice de refracción que coincide puede aplicarse sobre la capa de cristal líquido 14 para cubrir toda el área del dispositivo para esconder los aspectos de altura de otra forma producidos por las capas 12 y 14. Refiriéndonos a la figura 4, una capa de foto-alineación' 41 se aplica -al substrato 40 para cubrir toda el área del dispositivo. La capa 41 se alinea uniformemente con una fuente- de luz polarizada. Un láser UV, que tiene, una longitud de onda- de 280 n, o •menos entonces se usa para "escribir" sobre las áreas sin imagen · 42 en la capa de alineación 41. Las longitudes de exposición a la onda de 280 nm o menos pueden usarse para invertir la polimerización foto-alineáda de la capa de alineación 41 en el área 42, dejando un área de imagen 43 de la capa de alineación 41 en un área de . imagen 48 del dispositivo. La radiación láser UV se representa con flechas 45 en la figura 4. La capa de cristal liquido némática 44 entonces se aplica a un área de imagen 48 en el modelo que representa la imagen latente deseada. El cristal liquido entonces se fija usando radiación UV u otro método apropiado de curado. Si la imagen debe ser realmente latente puede aplicarse un recubrimiento con índice de refracción coincidente 46 para aplicar el aspecto de altura producido por la capa de cristal, líquido 44. En la figura 4, una capa de oto-alineación 51 es aplicado al substrato 50 cubriendo toda el área del dispositivo. La capa de alineación 51 está uniformemente alineada con una fuente de luz polarizada. Un láser se usa entonces para retirar áreas sin imagen del dispositivo fuera del' área de imagen 58 por medio' de ablación de las áreas sin imagen 52 dejando un área de imagen sin ablación 53 de la capa de . alineación 51 en el área de imagen 58 del dispositivo. ¦.La ablación por láser se representa por medio de •flechas 57. La capa de- cristal liquido neumático 54 entonces se aplica la capa de imagen sin ablación 53 de la capa de alineación 51 en el modelo que representa la imagen latente deseada. El cristal liquido entonces se fija- usando radiación UV u otro- método de curado apropiado. Como en la figura 4, si la imagen realmente va ' a ser latente se aplica un recubrimiento con un Índice de refracción coincidente 46 sobre la capa de cristal líquido 54 para cubrir toda el área del dispositivo. La ablación láser se usa en una manera diferente para formar la imagen latente en la figura 6. En esta modalidad la capa de foto-alineación es aplicada al substrato 50 cubriendo toda el área del dispositivo. La capa 61 es uniformemente alineada con una fuente de luz polarizada. Una capa de cristal líquido 64 entonces se aplica sobre la capa de alineación 61 para cubrir toda el área del dispositivo. Un láser 67 entonces se usa para la ablación de las áreas sin imagen 62 de la capa, de cristal liquido 64, dejando un área de imagen sin ablación 63 de la capa de cristal ' liquido 64 en el área de imagen 68 del dispositivo. Como en las figuras 4 y 5, un recubrimiento con índice de refracción coincidente puede aplicarse sobre la capa de cristal líquido 64 con el fin de esconder las diferencias- en altura provocadas por la ablación láser de la capa de cristal líquido 64. Además es posible imprimir^ una capa de foto- alineación uniforme y luego alinearlo en una dirección. •Un láser de exploración UV polarizado se usa entonces para destruir la alineación en áreas particulares de la capa de foto-alineación para producir una imagen en la capa de foto-alineación. Para esto se aplica un cristal líquido nemático. La figura 7 muestra un documento de seguridad en la forma de una tarjeta de identidad 70 que incluye un dispositivo de cristal líquido polarizante 76 que puede estar formado por cualquiera de ' los métodos descritos con referencia a las figuras 1 a 6. La tarjeta de identidad 70 se imprime con indicaciones 72 sobre toda la tarjeta excepto en el área de una ventana trasparente 74 en la cual se provee el dispositivo de CL 76. El área de imagen 78 del dispositivo LC 76 se muestra en líneas punteadas en la figura 7 en la forma de un retrato de una persona. El área sin imagen 79 del dispositivo' forma un fondo del retrato 78. .' Bajo condiciones de observación normales, el retrato 78 formado por la imagen latente del dispositivo de cristal liquido 76 es poco discernióle. Sin embargo, cuando el dispositivo de cristal liquido polarizante se observa bajo, polarizantes cruzados, el retrato 78 formado por la imagen latente del dispositivo de cristal liquido 76 se vuelve claramente visible. Asi si el retrato 78 corresponde al portador de la tarjeta de identidad 70, la identidad correcta del portador puede verificarse al observa la imagen latente del dispositivo de cristal liquido 76' bajo polarizadpres cruzados. Otro uso de los dispositivos de cristal liquido polarizantes de acuerdo con la invención se ilustra en la figura 9 que . permite que un documento de seguridad en la forma de una hoja flexible única, tal como una nota bancaria 90. La nota bancaria 90 incluye, una. imagen formada por un dispositivo de cristal liquido 96 provisto en una ventana transparente 94 de la nota bancaria. La imagen laten-te formada por un área de imagen 90 del dispositivo de cristal liquido 96 se muestra en forma de un retrato de una persona. Sin embargo- en esta solicitud la imagen latente puede tomar una variedad de formas diferentes. El documento o nota . bancaria de seguridad flexible 90 se imprime con marcas 92 que cubren toda el ' área de la nota bancaria 90 excepto el área. de la pared trasparente 94 y otra ventana transparente 95 puede usarse para revelar la imagen latente .98 en la ventana 94 al doblar el documento de seguridad flexible de tal forma que la ventana 95 cubre- la ventana 94, verificando, asi la nota bancaria. La presente invención por lo tanto proporciona un dispositivo de cristal líquido polarizante que forma una imagen latente que puede ser incorporado en una amplia variedad' de documentos para verificar la autenticidad de los documentos de seguridad. Los dispositivos de cristal líquido polarizante pueden fabricarse fácilmente usando tecnología de impresión variable convencional, de tal . forma que es relativamente simple el modificar la imagen latente durante la fabricación para permitir que se produzcan una amplia variedad de imágenes latentes para usarse como dispositivos de seguridad en los documentos de seguridad. Se apreciará que varias modificaciones pueden realizarse a las modalidades preferidas descritas antes con referencia a los dibujos sin salirse del alcance y espíritu de la invención.
REIVINDICACIONES 1. Un' dispositivo de cristal liquido que comprende : un substrato; cuando menos una capa de foto-alineación aplicada al substrato y que está alineada uniformemente con una fuente de' luz polarizada; una capa de cristal liquido aplicada a la capa de foto-alineación; y " una imagen latente formada por medio de la capa de fóto-alineacióh y la capa de cristal liquido en la cual la imagen latente comprenda un modelo formado en cuando menos una capa de foto-alineación y/o una capa de cristal liquido sin el uso de una mascarilla y la imagen latente puede observarse bajo polarizadores-cruzados . 2. Un dispositivo de cristal liquido que comprende : un substrato; cuando menos una capa de foto-alineació aplicada al substrato y que está alineada uniformemente con una fuente de luz polarizada; una capa de cristal liquido aplicada a la capa de foto-alineación; y una imagen latente observable por medio de la