PT1786632E

PT1786632E - Elemento de segurança metalizado

Info

Publication number: PT1786632E
Application number: PT05778617T
Authority: PT
Inventors: Wayne Robert Tompkin; Andreas Schilling
Original assignee: Ovd Kinegram Ag
Priority date: 2004-08-30
Filing date: 2005-08-29
Publication date: 2010-03-18
Also published as: CN100506561C; EP1786632A2; RU2007111721A; BRPI0514730A; DE102004042136B4; DE102004042136A1; DK1786632T3; EP1786632B2; DE502005008757D1; AU2005279328A1; KR101287749B1; ATE452770T1; CN101035686A; JP2008511847A; KR20070053309A; BRPI0514730B1; AU2005279328B2; US20080094713A1; WO2006024478A3; PL1786632T3

Description

DESCRIÇÃO "ELEMENTO DE SEGURANÇA METALIZADO" A invenção refere-se a um elemento de segurança na forma de um corpo de folha de múltiplas camadas, que apresenta uma camada de verniz de replicação e uma camada metálica sobreposta e no qual uma estrutura em relevo se encontra moldada na camada de verniz de replicação. A invenção refere-se ainda a um documento de segurança com um tal elemento de segurança, bem como a um processo para a produção de um tal elemento de segurança.

Os elementos de segurança ópticos são frequentemente utilizados para dificultar e, se for possível, impedir a duplicação e o uso indevido de documentos ou produtos. Assim, os elementos de segurança ópticos são frequentemente utilizados para a protecção de documentos, de notas de banco, de cartões de crédito, de cartões pré-pagos e semelhantes. Neste caso é conhecida a utilização de elementos opticamente variáveis que não podem ser duplicados com processos de duplicação convencionais. É também conhecido prover os elementos de segurança de uma camada metálica estruturada que é configurada na forma de um texto, logótipo ou outro padrão. A produção de uma camada metálica estruturada a partir de uma camada metálica aplicada em superfície, por exemplo, através de pulverização catódica, exige uma multiplicidade de processos, em particular quando devem ser produzidas estruturas finas que apresentam uma elevada segurança contra falsificações. Assim é 1 por exemplo conhecido desmetalizar parcialmente e, deste modo, estruturar uma camada metálica aplicada em toda a superfície através de decapagem com manutenção/remoção do padrão desenhado ou através de ablação a laser. Em alternativa é possível aplicar camadas metálicas já na forma estruturada sobre um suporte, mediante a utilização de máscaras para deposição em fase de vapor.

Quanto mais passos de fabrico estão previstos para a produção do elemento de segurança, mais importância tem a precisão de registo dos passos do processo individuais.

Assim, o documento GB 2136352 A descreve por exemplo um processo de produção para a produção de uma folha de selagem provida de um holograma, enquanto característica de segurança. Neste caso, uma folha plástica é metalizada em toda a superfície após a estampagem de uma estrutura em relevo difractiva e, em seguida, é desmetalizada por zonas, com uma precisão de registo em relação à estrutura em relevo difractiva estampada. 0 documento EP-A-758587 é também considerado como o estado da técnica mais próximo em relação à invenção. A invenção tem agora como objectivo subjacente o de aperfeiçoar a produção de um elemento de segurança óptico que apresenta uma camada superficial metálica estruturada e o de indicar um elemento de segurança óptico melhorado com uma camada superficial metálica deste tipo. 0 objectivo da invenção é solucionado através de um elemento de segurança na forma de um corpo de folha de múltiplas camadas que apresenta uma camada de verniz de replicação, sendo 2 que uma primeira estrutura em relevo se encontra moldada na camada de verniz de replicação, numa primeira zona do elemento de segurança, num plano definido por eixos de coordenadas x e y, e uma camada metálica com densidade superficial constante em relação ao plano definido pelos eixos de coordenadas x e y encontra-se aplicada sobre a camada de verniz de replicação, na primeira zona do elemento de segurança e numa segunda zona adjacente do elemento de segurança, sendo que a primeira estrutura em relevo é uma estrutura difractiva com uma relação entre profundidade e largura dos elementos estruturais individuais de > 0,5 e que a camada metálica é configurada com uma espessura t0 de camada nominal, na qual, devido à primeira estrutura em relevo, a transparência da camada metálica na primeira zona está aumentada em relação à transparência da camada metálica na segunda zona. O objectivo da invenção é ainda solucionado através de um processo para a produção de um elemento de segurança na forma de um corpo de folha de múltiplas camadas, no qual uma primeira estrutura em relevo é moldada numa camada de verniz de replicação do corpo de folha de múltiplas camadas, numa primeira zona do elemento de segurança, e uma camada metálica com densidade superficial constante em relação ao plano definido pela camada de verniz de replicação é aplicada sobre a camada de verniz de replicação, na primeira zona do elemento de segurança e numa segunda zona adjacente do elemento de segurança, de modo que a primeira estrutura em relevo é moldada como uma estrutura difractiva com uma relação entre profundidade e largura dos elementos estruturais individuais de > 0,5 e a camada metálica é aplicada com uma densidade superficial em relação ao plano definido pela camada de verniz de replicação e é configurada com uma espessura t0 de camada nominal, de tal modo que, devido à 3 primeira estrutura em relevo, a transparência da camada metálica na primeira zona é aumentada em relação à transparência da camada metálica na segunda zona.

Neste caso, a transparência na primeira zona é em particular aumentada de modo a ser visível pelo olho humano, podendo no entanto também existir uma transparência aumentada que pode apenas ser detectada através de sistemas automáticos de medição óptica. A produção de elementos de segurança, nos quais a camada metálica não deve estar prevista em toda a superfície, mas antes apenas numa zona de padrão, fica mais barata através da invenção. A invenção prevê, a saber, uma deposição de metal, uniforme e em toda a superfície, para a formação da camada metálica sobre a camada de verniz de replicação, sendo que, devido à primeira estrutura em relevo, a camada metálica é configurada de tal forma fina na primeira zona, que aí parece mais transparente ou como não existente. Os processos até agora necessários para a estruturação de uma camada metálica aplicada sobre a estrutura em relevo são suprimidos no processo de acordo com a invenção. Na produção de elementos de segurança deste tipo, através da invenção, economizam-se passos do processo intensivos em termos de custos e nocivos para o ambiente, por exemplo processos de impressão, de decapagem e de "stripping", e a precisão de registo é consideravelmente aumentada.

Mediante o processo de acordo com a invenção são possíveis resoluções muito elevadas. A resolução alcançável é melhor pelo factor 100 do que resoluções alcançáveis através de outros processos. Devido ao facto de a largura dos elementos estruturais da primeira estrutura em relevo se poder situar na 4 faixa de comprimento de onda da luz visível, mas também ser inferior, as zonas de padrão metalizadas podem ser configuradas com contornos muito finos. Por conseguinte obtém-se também a este respeito grandes vantagens em relação aos processos até agora utilizados, e com a invenção é possível produzir elementos de segurança com uma segurança contra duplicações e falsificações mais elevada do que até agora.

Numa abordagem heurística, a invenção parte do princípio de se aumentar nitidamente a superfície de uma estrutura através da resolução em elementos estruturais muito finos e de se configurar, nesta zona, uma camada metálica aplicada em superfície, de tal forma fina que parece transparente, ou mais do que transparente. Neste caso, a superfície é formada por uma multiplicidade de elementos estruturais com uma elevada relação entre profundidade e largura. Pela relação entre profundidade e largura entende-se neste caso a relação entre uma altura h média de dois elementos estruturais adjacentes, ou seja uma profundidade de perfil média, e um intervalo d de dois elementos estruturais adjacentes, ou seja um intervalo periódico. A camada metálica encontra-se neste caso depositada com uma espessura t, perpendicularmente sobre o plano definido pela camada de verniz de replicação, sendo que a espessura efectiva da camada metálica sobre a superfície da camada de verniz de replicação é quanto mais reduzida, quando tanto maior é a superfície efectiva da zona, isto é, quando tanto maior é a relação entre profundidade e largura da estrutura em relevo da zona, sobre a qual se deposita o metal. Uma tal camada metálica fina pode parecer transparente ou semi-transparente, sendo que este efeito pode ser explicado heuristicamente. 5 A superfície S efectiva numa zona R, cuja profundidade de estrutura é determinada pela função z = f(x,y), pode ser descrita através da seguinte equação:

SsaIUl+£+£ u

Uma grelha em cruz com períodos dx na direcção x e dy na direcção y, sendo que x e y são eixos ortogonais, e com uma profundidade h de perfil pode por exemplo ser descrita através da seguinte função: /kyj-ftsm*

Quando os períodos x e y são idênticos, isto é, dx = dy = d, resultam daí as seguintes derivadas parciais:

Por conseguinte, a superfície efectiva é determinada pela seguinte equação:

dxtfy 6

Esta equação não pode ser facilmente solucionada de um modo analítico. Através da solução numérica desta equação verificou-se no entanto surpreendentemente que no caso de uma camada metálica aplicada com uma espessura t0 nominal sobre a grelha em cruz e que é localmente configurada com a espessura t, a relação de espessuras, ε = t0/t, aumenta significativamente quando a relação h/d entre profundidade e largura da estrutura em relevo da grelha em cruz é superior a 1. Através da estrutura em relevo, a espessura t da camada metálica é, a saber, nitidamente reduzida em relação à espessura t0 nominal (espessura em zonas "planas"). Por exemplo com h = 2d, isto é, quando a profundidade h de perfil é o dobro do período d da grelha, a relação de espessuras é de ε = 3,5. No caso de uma estrutura em relevo com uma relação entre profundidade e largura de h/d = 2, a espessura t da camada metálica perfaz portanto apenas 0,3 t0, isto é, a camada metálica apresenta nesta zona uma espessura de apenas um terço do que numa zona plana.

Uma grelha de linhas com um período d e uma profundidade h de perfil pode ser descrita através da seguinte equação:

Daí resultam as seguintes derivadas parciais:

7

Assim, a superfície efectiva pode ser descrita através da seguinte equação: S = íUl+^+fy &

Neste caso, E (a) representa todo o integral elíptico de segunda ordem.

Também aqui, as soluções numéricas destas equações demonstraram surpreendentemente que a relação ε de espessuras aumenta significativamente quando a relação entre profundidade e largura é de h/d > 1.

De um modo surpreendente demonstrou-se aqui que no caso de uma relação entre profundidade e largura idêntica, o aumento da relação ε de espessuras é maior na grelha linear do que na grelha em cruz anteriormente contemplada.

Portanto pode estar previsto configurar a estrutura em relevo como grelha em cruz ou como grelha linear, isto é, configurar a estrutura em relevo com uma função matemática com evolução periódica, por exemplo com evolução sinusoidal-quadrática.

No entanto pode também estar previsto configurar a estrutura em relevo com evolução periódica estocástica, sendo que uma tal evolução pode ser configurada na direcção x ou na direcção y, ou na direcção x e na direcção y. É também possível obter a transparência da camada metálica mediante estruturas em relevo que apresentam um perfil de superfície complexo com elevações e rebaixamentos de diferentes alturas. Neste caso, os perfis de superfície deste tipo podem também ser perfis de superfície estocásticos. Em regra, a transparência é neste caso obtida quando o intervalo médio de elementos estruturais adjacentes é inferior à profundidade de perfil média da estrutura em relevo e os elementos estruturais adjacentes estão afastados entre si em intervalos inferiores a 200 pm. Neste caso, o intervalo médio de elevações adjacentes é seleccionado, de um modo preferido, para ser inferior a 30 pm, de modo que a estrutura em relevo é uma estrutura em relevo difractiva especial.

As configurações vantajosas da invenção encontram-se referidas nas reivindicações dependentes.

De um modo vantajoso, a espessura t0 nominal da camada metálica é configurada de tal modo que, por um lado, se origina com segurança uma transparência suficiente da camada metálica nas zonas com uma elevada relação entre profundidade e largura e que, por outro lado, a camada metálica, caracterizada pela sua espessura to nominal, parece opaca ou preponderantemente opaca. Um observador tem tipicamente a sensação de uma zona já ser opaca ou completamente reflectora quando são reflectidos 85% da luz incidente e tem a sensação de uma zona já ser transparente quando menos do que 20% da luz incidente são reflectidos e mais do que 60% são deixados passar. Estes valores podem variar em função do substrato, da iluminação, etc. A absorção da luz na 9 camada metálica tem neste caso um papel importante. Por exemplo em certas circunstâncias o crómio reflecte muito menos.

Neste caso, a espessura t que é configurada sobre um elemento estrutural deve ser entendida como um valor médio, uma vez que a espessura t se configura em função do ângulo de inclinação da superfície da estrutura em relevo em relação à horizontal. Este ângulo de inclinação pode ser descrito matematicamente através da primeira derivada da função da estrutura em relevo.

Quando o ângulo de inclinação local da estrutura em relevo é igual a zero, isto é, quando a estrutura em relevo é configurada como zona plana cuja direcção de extensão é configurada perpendicularmente em relação à direcção de aplicação da camada metálica, a camada metálica é depositada com a espessura t0 nominal. Quando o valor do ângulo de inclinação local da estrutura em relevo é superior a zero, a camada metálica é depositada com a espessura t, que é mais reduzida em relação à espessura t0 nominal.

Aquando da produção de zonas transparentes é importante conhecer os parâmetros individuais no que diz respeito às suas interdependências e seleccioná-los de forma conveniente. Para este efeito podem servir sobretudo os cálculos exactos do comportamento da refracção das estruturas, os quais deverão incluir a dispersão.

De um modo preferido pode estar previsto aplicar a camada metálica com uma tal densidade superficial sobre a camada de verniz de replicação, que corresponde a uma aplicação da camada metálica sobre uma superfície plana com uma relação entre 10 profundidade e largura igual a zero, com um grau de reflexão da camada metálica de 85% a 95% do grau de reflexão máximo alcançável. 0 grau de reflexão máximo alcançável depende neste caso do tipo do metal. As camadas metálicas em prata e ouro têm um grau de reflexão máximo muito elevado, mas o cobre é também muito adequado.

Como se demonstrou, para além da relação entre profundidade e largura da estrutura em relevo, o grau de transparência da camada metálica depende em particular da polarização da luz incidente. Pode estar previsto utilizar este efeito para caracteristicas de segurança secundárias.

Demonstrou-se para além disso que o grau de transparência e/ou o grau de reflexão da camada metálica dependem do comprimento de onda. Assim, aquando da irradiação com luz policromática, por exemplo com luz do dia, podem portanto ser observados efeitos de cor. Pode estar previsto utilizar estes efeitos de cor como uma caracteristica de segurança secundária adicional.

Pode estar previsto que uma segunda estrutura em relevo difractiva esteja moldada numa segunda zona da camada de verniz de replicação, sendo que a segunda estrutura em relevo é configurada com uma relação entre profundidade e largura de <0,2 e, deste modo, é configurada, no essencial, de forma não transparente.

Pode também estar previsto que a segunda estrutura em relevo apresente uma relação entre profundidade e largura de < 1. Deste modo pode estar previsto que a primeira e a segunda estruturas em relevo formem uma zona opticamente continua, na 11 qual pode ser configurada um grau de transparência entre 0 e 100%. Uma tal zona pode por exemplo estar prevista para configurar um assim chamado efeito de fade-in para as estruturas dispostas por debaixo desta zona. Deste modo, uma foto de passaporte de um documento de segurança pode por exemplo ser configurada com um bordo sem contorno. Um tal efeito pode ser uma caracteristica de segurança adicional.

Pode estar previsto que a primeira zona forme uma zona de padrão translúcida configurada na forma de um logótipo ou de um texto, com uma elevada relação entre profundidade e largura, na qual é visível uma zona de fundo disposta por debaixo da zona. No entanto pode também estar previsto que a segunda zona forme uma zona de padrão configurada na forma de um logótipo ou de um texto, com uma reduzida relação entre profundidade e largura, de modo que a zona é configurada de forma não transparente ou metalicamente brilhante, em frente da zona de fundo. É ainda possível que a segunda zona se estenda como um padrão de linhas fino, por exemplo um guilloché. A vantagem particular da utilização da presente invenção consiste neste caso no facto de este padrão de linhas fino poder ser particularmente filigrana e se pode encontrar no registo com todas as características de segurança difractivas. Por exemplo, na primeira zona é configurada uma estrutura em relevo com uma elevada relação entre profundidade e largura e na segunda zona é configurada uma estrutura em relevo com uma reduzida relação entre profundidade e largura, que forma as linhas filigranas do guilloché.

Através da utilização da invenção é possível variar a relação entre profundidade e largura da primeira estrutura em 12 relevo e/ou da segunda estrutura em relevo de forma discreta ou continuamente na direcção x e/ou na direcção y.

De um modo vantajoso pode estar previsto configurar deste modo elementos de mapa de bits com diferentes transparências, ou seja com diferentes opacidades. Com o auxilio de elementos de mapa de bits deste tipo, cujas dimensões são, de um modo vantajoso, inferiores às dimensões da capacidade de resolução do olho humano, podem ser produzidas representações de imagens facultativas.

Pode estar previsto configurar apenas dois tipos de elementos de mapa de bits, nomeadamente elementos de mapa de bits transparentes e elementos de mapa de bits opacos. Deste modo podem ser produzidas imagens monocromáticas de acordo com o tipo de uma imagem de linhas.

No entanto pode também estar previsto configurar pixéis com elementos de mapa de bits, cujo valor de cinzento é determinado pela relação das áreas entre elementos de mapa de bits transparentes e opacos. Deste modo podem ser produzidas imagens a preto e branco a partir dos pixéis.

No entanto pode também estar previsto produzir elementos de mapa de bits graduados em tons de cinzento, na medida em que a relação entre profundidade e largura da estrutura em relevo determina o valor de cinzento do elemento de mapa de bits. Deste modo podem por exemplo ser reproduzidas imagens monocromáticas de computador em tons de cinzento com uma resolução de 8 bits.

As vantagens particulares da produção de imagens deste tipo, de acordo com o processo de acordo com a invenção, 13 consistem no facto de poder ser configurada uma resolução particularmente fina em mapa de bits que satisfaz elevadas exigências e de a imagem se poder encontrar no registo com todas as caracteristicas de segurança difractivas. Neste caso, o intervalo do mapa de bits pode ser configurado abaixo da resolução do olho humano. Neste caso, as dimensões das zonas individuais do mapa de bits perfazem, de um modo preferido, menos do que 300 pm, de um modo preferido aproximadamente 50 pm.

Pode também estar previsto que a primeira e/ou a segunda estruturas em relevo sejam formadas por uma sobreposição de uma estrutura de cobertura e uma estrutura difractiva com uma elevada relação entre profundidade e largura. Neste caso pode estar previsto que a estrutura de cobertura seja uma estrutura que actua como óptica difractiva, em particular uma estrutura em relevo que gera um holograma. No entanto pode também estar previsto que a estrutura de cobertura seja uma macroestrutura ou uma estrutura mate. Deste modo, sem dispêndio tecnológico adicional, obtém-se uma elevada precisão de registo, uma vez que as zonas cobertas pelas primeiras e/ou segundas estruturas em relevo são formadas por uma estrutura em relevo comum resultante. Os processos até agora necessários para a estruturação de uma camada metálica aplicada sobre a estrutura em relevo são suprimidos no processo de acordo com a invenção.

De um modo vantajoso, o corpo de folha de múltiplas camadas do elemento de segurança de acordo com a invenção pode ser configurado como uma folha de transferência, em particular uma folha para estampagem a quente. Deste modo, um documento de segurança, em particular uma nota de banco ou um passaporte, pode ser provido, de um modo conhecido, isto é, com as máquinas 14 e dispositivos existentes, do elemento de segurança de acordo com a invenção.

De um modo vantajoso está previsto aplicar a camada metálica sobre a camada de verniz de replicação do elemento de segurança de acordo com a invenção, através de pulverização catódica. Deste modo pode ser utilizado um processo comprovado para a produção da camada metálica. De um modo preferido está previsto que um metal seja depositado, visando a formação da camada metálica, sobre o plano definido pela camada de verniz de replicação, com uma tal densidade superficial que corresponde a uma aplicação da camada metálica sobre uma superfície plana disposta perpendicularmente em relação à direcção de deposição, com uma relação entre profundidade e largura igual a zero, com um grau de reflexão da camada metálica de 85% a 95% do grau de reflexão máximo de uma camada metálica opticamente não transparente do metal. Neste caso pode estar previsto configurar a camada metálica a partir de um único metal ou também a partir de uma liga de metal.

De um modo preferido pode estar previsto que as estruturas em relevo sejam moldadas na camada de verniz de replicação mediante replicação por UV. Deste modo podem ser produzidas estruturas em relevo com uma elevada relação entre profundidade e largura, de forma particularmente fácil e favorável em termos de custos.

Uma característica de segurança produzida pelo processo de acordo com a invenção pode apenas ser muito dificilmente imitada com os processos convencionais, sobre uma camada de verniz de replicação provida de uma estrutura difractiva, uma vez que uma 15 aplicação ou remoção com precisão de registo, de uma camada metálica coloca exigências tecnológicas muito elevadas.

Através destas variantes ou de uma combinação destas variantes é possível realizar elementos de segurança complexos e opticamente atractivos com base na ideia fundamental da invenção.

No que se segue, a invenção é elucidada, a título de exemplo, com base em vários exemplos de realização, com o auxílio dos desenhos em anexo.

Mostram

Figura 1 uma representação esquemática de um elemento de segurança de acordo com a invenção; Figura 2 uma representação espacial esquemática de uma estrutura em relevo de uma grelha em cruz; Figura 3 uma representação espacial esquemática de uma estrutura em relevo de uma grelha linear; Figura 4 uma representação gráfica da correlação entre a relação h/d entre profundidade e largura e a relação ε de espessuras, para a estrutura em relevo na figura 2; Figura 5 uma representação gráfica da correlação entre a relação h/d entre profundidade e largura e a relação ε de espessuras, para a estrutura em relevo na figura 3; 16

Figura 6

Figura 7a e figura 7b

Figura 8a a figura 8d

Figura 9a

Figura 9b

Figura 9c uma representação esquemática em corte de uma estrutura em relevo de acordo com a invenção; uma representação gráfica da correlação entre a espessura t de uma camada metálica e o grau R de reflexão, para diferentes metais; representações esquemáticas em corte de uma estrutura em relevo de acordo com a invenção, com diferentes relações entre profundidade e largura; uma representação gráfica da correlação entre o grau T de transparência, e o grau R de reflexão, em função da profundidade h, para uma primeira grelha linear metalizada aquando da iluminação com luz polarizada; uma representação gráfica da correlação entre o grau T de transparência em função da profundidade h, para a grelha linear na figura 9a aquando da iluminação com luz não polarizada; uma representação gráfica da correlação entre o grau T de transparência em função do comprimento λ de onda da luz, para uma segunda grelha linear metalizada com uma relação entre profundidade e largura de h/d = 1; 17

Figura 9d uma representação gráfica da correlação entre o grau T de transparência em função do comprimento λ de onda da luz, para a grelha linear metalizada na figura 9c, com uma relação entre profundidade e largura de h/d = 0,67;

Figura 9e uma representação gráfica da correlação entre o grau T de transparência em função do comprimento λ de onda da luz, para a grelha linear metalizada na figura 9c, com uma relação entre profundidade e largura de h/d = 0,33;

Figura 10a a figura 10c uma representação gráfica da correlação entre o grau T de transparência, e o grau R de reflexão, em função do comprimento λ de onda, para uma terceira grelha linear metalizada aquando da iluminação com diferentes ângulos de iluminação;

Figura 11 uma representação esquemática do ajuste de diferentes transparências através de resolução superficial em mapa de bits;

Figura 12 uma representação gráfica da correlação entre o grau T de transparência e a relação entre profundidade e largura de um exemplo de realização de uma camada metálica;

Figura 13 uma representação esquemática de um documento de segurança com o elemento de segurança de acordo com a invenção, de acordo com a figura 1; 18

Figura 14 uma representação esquemática de um segundo exemplo de realização de um elemento de segurança de acordo com a invenção;

Figura 15 uma representação esquemática de um segundo exemplo de realização de um documento de segurança com o elemento de segurança de acordo com a invenção, de acordo com a figura 13;

Figura 16 uma representação de imagem de uma vista de cima sobre um documento de segurança com um elemento de segurança de acordo com a invenção;

Figura 17 uma representação de imagem do guilloché do elemento de segurança de acordo com a figura 15. A figura 1 mostra um elemento 11 de segurança na forma de um corpo de folha de múltiplas camadas, que apresenta uma folha 10 de suporte, uma camada 20 de separação, uma camada 21 de verniz de protecção, uma camada 22 de verniz de replicação com estruturas 25 e 26 em relevo, uma camada 23 metálica exterior disposta sobre as estruturas 25 e 26 em relevo e uma camada 24 de adesivo. A estrutura 26 em relevo é configurada como estrutura em relevo plana. O elemento 11 de segurança é uma folha para estampagem, em particular uma folha para estampagem a quente. No entanto é também possível configurar o elemento 11 de segurança coma folha de laminagem ou folha autocolante. 19 A camada 10 de suporte é constituída, por exemplo, por uma folha de PET ou POPP de uma espessura de camada de 10 pm a 50 pm, de um modo preferido com uma espessura de 19 pm a 23 pm. Em seguida, a camada 20 de separação e a camada 21 de verniz de protecção são aplicadas sobre a folha de suporte, mediante um cilindro distribuidor de rotogravura. De um modo preferido, as camadas 20 e 21 de separação e de verniz de protecção têm neste caso uma espessura de 0,2 a 1,2 pm. Poderia também prescindir-se destas camadas.

Em seguida aplica-se a camada 22 de verniz de replicação.

De um modo preferido, a camada 22 de verniz de replicação é constituída por um verniz de replicação reticulável por radiação. Para a moldagem das estruturas 25 e 26 em relevo, na camada 22 de verniz de replicação, utiliza-se, de um modo preferido, um processo de replicação por UV. Como verniz de replicação utiliza-se neste caso um verniz endurecível por UV. A introdução das estruturas 25 e 26 em relevo, na camada de verniz de replicação reticulável por UV efectua-se neste caso por exemplo através de irradiação por UV, aquando da moldagem da estrutura em relevo, na camada de verniz ainda maleável ou liquida, ou através de irradiação parcial e endurecimento da camada de verniz reticulável por UV. Em vez de um verniz reticulável por UV pode neste caso também ser utilizado um qualquer outro verniz reticulável por radiação. É ainda também possível que a camada 22 de verniz de replicação seja constituída por um material termoplástico transparente. Em seguida, uma estrutura em relevo é estampada na camada 22 de verniz de replicação, mediante uma ferramenta de 20 estampagem ou são estampadas várias estruturas em relevo, por exemplo as estruturas 25 e 26 em relevo. A espessura que deve ser seleccionada para a camada 22 de verniz de replicação é determinada pela profundidade de perfil seleccionada para as estruturas 25 e 26 em relevo. Tem que se assegurar que a camada 22 de verniz de replicação disponha de uma espessura suficiente para possibilitar a moldagem das estruturas 25 e 26 em relevo. De um modo preferido, a camada 22 de verniz de replicação possui neste caso uma espessura de 0,3 a 1,2 pm. A camada 22 de verniz de replicação é por exemplo aplicada, em toda a superfície, sobre a camada 21 de verniz de protecção mediante um cilindro de rotogravura para mapas de bits de linhas, com um peso de aplicação de 2,2 g/m2 antes da secagem. Como verniz de replicação selecciona-se neste caso um verniz com a seguinte composição:

Componente Partes em peso

Resina PMMA macromolecular 2000 Alquido de silicone, sem óleo 300 Agente molhante não iónico 50 Nitrocelulose de baixa viscosidade 12000 Tolueno 2000 Álcool diacetónico 2500

Em seguida, a camada 22 de verniz de replicação é seca num túnel de secagem, a uma temperatura de 100 a 120 °C. 21 A seguir, as estruturas 25 e 26 em relevo são estampadas na camada 22 de verniz de replicação, por exemplo mediante uma matriz constituída por níquel, a aproximadamente 130 °C. Para a estampagem das estruturas 25 e 26 em relevo, a matriz é aquecida, de um modo preferido, electricamente. Antes de se levantar a matriz da camada 22 de verniz de replicação após a estampagem, a matriz pode neste caso ser novamente arrefecida. Após a estampagem das estruturas 25 e 26 em relevo, o verniz de replicação da camada 22 de verniz de replicação endurece através de reticulação ou de outro modo. É ainda também possível introduzir as estruturas 25 e 26 em relevo, na camada 22 de verniz de replicação através de um processo de ablação. Para este efeito adequa-se em particular um processo de remoção a laser.

Pode também estar previsto revestir a camada 22 de verniz de replicação com um material com elevado índice de reflexão, por exemplo com ZnS ou Ti02. Deste modo, em alguns casos pode ser configurada uma transparência mais elevada aquando de uma profundidade predefinida da estrutura em relevo.

Neste caso, as estruturas 25 e 26 em relevo são estruturas em relevo que são revestidas com a camada 23 metálica num processo de revestimento comum, por exemplo pulverização catódica, de modo que a densidade superficial da camada 23 metálica sobre as estruturas 25 e 26 em relevo é constante. Por este meio, a camada 23 metálica sobre a estrutura 26 em relevo que tem uma reduzida relação entre profundidade e largura, é configurada de forma opaca e a camada 23 metálica sobre a estrutura 25 em relevo que tem uma elevada relação entre profundidade e largura, é configurada de forma transparente. A 22 estrutura 26 em relevo é por exemplo configurada com a relação entre profundidade e largura de h/d = 0.

Em seguida, a camada 24 de adesivo é aplicada sobre a camada 23 metálica. De um modo preferido, a camada 24 de adesivo é uma camada constituída por uma cola termofusível. No entanto é também possível, consoante a utilização do elemento 11 de segurança, prescindir-se da camada 24 de adesivo. A estrutura 25 em relevo é uma estrutura com uma elevada relação entre profundidade e largura dos elementos estruturais da estrutura em relevo e, por conseguinte, esta estrutura em relevo tem uma superfície efectiva por um múltiplo maior do que as estruturas em relevo habituais moldadas em elementos de segurança, para a produção de efeitos ópticos. Neste caso, a profundidade deve ser entendida como o intervalo médio entre as pontas e depressões e a largura, como o intervalo de dois elementos estruturais adjacentes da estrutura em relevo. Verificou-se surpreendentemente que no caso de uma camada metálica aplicada com uma espessura t0 nominal sobre a estrutura em relevo e que é localmente configurada com a espessura t, a relação de espessuras, ε = t0/t, aumenta significativamente quando a relação h/d entre profundidade e largura da estrutura em relevo é superior a 1. Através da estrutura em relevo, a espessura t da camada metálica é, a saber, nitidamente reduzida em relação à espessura to nominal (espessura em zonas "planas"). Deste modo, a camada metálica pode ser configurada de forma transparente. A figura 2 mostra agora uma representação esquemática ampliada de um exemplo de realização da estrutura 25 em relevo mostrada na figura 1, que está preparada para a configuração de 23 transparência da camada 23 metálica disposta sobre a estrutura em relevo.

Como se encontra representado na figura 2, a estrutura 25 em relevo é neste exemplo uma função periódica f(x,y), sendo que as setas 25x e 25y representam os eixos de coordenadas x e y assinalados. A função f(x,y) altera periodicamente a profundidade 25z da estrutura 25 em relevo, no caso representado de forma sinusoidal-quadrática, tanto na direcção x, como também na direcção y. Por este meio resulta o perfil em relevo representado na figura 2, com elementos 25a, 25b, 25c e 25d estruturais que se encontram respectivamente afastados entre si por um comprimento 25p periódico da função f(x,y) na direcção x e por um comprimento 25q periódico na direcção y e têm uma profundidade 25t de estrutura. Neste caso, os comprimentos 25p e 25u periódicos são seleccionados de tal modo que são inferiores ou idênticos à profundidade 25t de estrutura.

Assim, a estrutura 25 em relevo mostrada na figura 2 tem por exemplo comprimentos 25p e 25q periódicos de 330 nm e uma profundidade 25t de estrutura superior a 500 nm.

Neste caso é também possível configurar tanto a forma de perfil, os comprimentos 25p e 25q periódicos e a profundidade 25t de perfil de forma diferente da representação de acordo com a figura 2. Neste caso é essencial que pelo menos um dos comprimentos 25p e 25q periódicos seja inferior ou idêntico à profundidade 25t de estrutura. Obtêm-se resultados particularmente bons quando pelo menos um dos comprimentos 25p e 25q periódicos é inferior ao comprimento de onda limite da luz visível. 24 A figura 3 mostra uma estrutura em relevo que apresenta elementos 25e e 25f estruturais apenas numa direcção de coordenadas. As restantes referências são seleccionadas como na figura 2, de modo que se refere apenas às diferenças em relação ao exemplo de realização na figura 2. Os elementos 25e e 25f estruturais estendem-se, com profundidade 25t de estrutura constante, na direcção da coordenada y 25y. A estrutura em relevo representada esquematicamente na figura 3 parece também transparente.

As figuras 4 e 5 mostram agora a correlação entre a relação de espessuras, ε = t0/t, da camada 23 metálica e a relação h/d entre profundidade e largura da estrutura 25 em relevo, para as estruturas em relevo representadas nas figuras 2 e 3.

De um modo surpreendente demonstrou-se aqui que, com uma relação entre profundidade e largura idêntica, o aumento da relação ε de espessuras é maior na grelha linear (ver figura 3) do que na grelha em cruz (ver figura 2) anteriormente contemplada.

No caso de uma relação entre profundidade e largura igual de h/d = 2, por exemplo, resulta para a grelha linear a relação de espessuras de ε = 4,2, que é superior à relação de espessuras para a grelha em cruz acima contemplada.

Na figura 6 encontra-se agora pormenorizadamente representado o efeito de variação de espessura da camada 23 metálica, responsável pela configuração da transparência. A figura 6 mostra, numa representação esquemática em corte, uma camada 622 de verniz de replicação, com uma estrutura 625 em 25 relevo que tem uma elevada relação entre profundidade e largura e com uma estrutura 626 em relevo que tem uma relação entre profundidade e largura igual a zero. Uma camada 623 metálica, por exemplo aplicada através de pulverização catódica, encontra-se disposta sobre a camada 622 de verniz de replicação. As setas 60 assinalam a direcção de aplicação da camada 623 metálica. A camada 623 metálica é configurada, na zona da estrutura 626 em relevo, com a espessura t0 nominal e, na zona da estrutura 625 em relevo, com a espessura t que é inferior à espessura t0 nominal. Neste caso, a espessura t deve ser entendida como um valor médio, uma vez que a espessura t se configura em função do ângulo de inclinação da superfície da estrutura em relevo, em relação à horizontal. Este ângulo de inclinação pode ser descrito matematicamente através da primeira derivada da função da estrutura em relevo.

Quando portanto o ângulo de inclinação é igual a zero, a camada 623 metálica é depositada com a espessura t0 nominal, quando o valor do ângulo de inclinação é superior a zero, a camada 623 metálica é depositada com a espessura t, isto é, com uma espessura, que é mais reduzida do que a espessura t0 nominal. É também possível obter a transparência da camada metálica mediante estruturas em relevo que apresentam um perfil de superfície complexo com elevações e rebaixamentos de diferentes alturas. Neste caso, os perfis de superfície deste tipo podem também ser perfis de superfície estocásticos. Em regra, a transparência é neste caso obtida quando o intervalo médio de elementos estruturais adjacentes é inferior à profundidade de perfil média da estrutura em relevo e os elementos estruturais adjacentes estão afastados entre si em intervalos inferiores a 200 pm. Neste caso, o intervalo médio de elevações adjacentes é 26 seleccionado, de um modo preferido, para ser inferior a 30 pm, de modo que a estrutura em relevo é uma estrutura em relevo difractiva especial.

Aquando da configuração de zonas transparentes é importante conhecer os parâmetros individuais no que diz respeito às suas interdependências e seleccioná-los de forma conveniente. Um observador tem a sensação de uma zona já ser completamente reflectora quando são reflectidos 85% da luz incidente e tem a sensação de uma zona já ser transparente quando menos do que 20% da luz incidente são reflectidos e mais do que 80% são deixados passar. Estes valores podem variar em função do substrato, da iluminação, etc. A absorção da luz na camada metálica tem neste caso um papel importante. Por exemplo em certas circunstâncias o crómio e o cobre reflectem muito menos. Isto pode significar que apenas 50% da luz incidente são reflectidos, sendo que o grau de transparência é inferior a 1%.

As figuras 7a e 7b mostram agora as correlações entre a espessura t da camada metálica em nm e um grau R de reflexão em %, para uma irradiação da estrutura em relevo com luz com um comprimento de onda de λ = 550 nm, em função do tipo de metal. Neste caso, a camada metálica encontra-se aplicada sobre um substrato transparente que é configurado com um índice de refracção de n = 1,5. Para uma camada metálica configurada a partir de alumínio (Al, ver figura 7a) apurou-se por exemplo que zonas reflexivas são configuradas com uma espessura de t > 17 nm, e zonas transparentes com uma espessura de t < 3 nm. Por conseguinte, a relação ε de espessuras deve ser seleccionada como ε = 17/3 = 5,67. 27 A tabela 1 mostra o grau de reflexão apurado, de camadas metálicas em Ag, Al, Au, Cr, Cu, Rh e Ti, dispostas entre folhas plásticas (índice de refracção de n = 1,5), com um comprimento de onda de λ = 550 nm. Neste caso, a relação ε de espessuras é formada como quociente a partir da espessura t da camada metálica necessária para o grau de reflexão de R = 80% do máximo Rmax e para o grau de reflexão de R = 20% do máximo Rmax.

Metal Rmax t para 80% EU t para 20% Rmax E h/d Ag 0, 944 31 nm 9 nm 3,4 1,92 Al 0, 886 12 nm 2,5 nm 4,8 2, 82 Au 0, 808 40 nm 12 nm 3,3 1, 86 Rh 0, 685 18 nm 4,5 nm 4,0 2,31 Cu 0, 557 40 nm 12 nm 3,3 1, 86 Cr 0, 420 18 nm 5 nm 3, 6 2, 05 Ti 0, 386 29 nm 8,5 nm 3,3 1, 86

Tabela 1

Do ponto de vista heurístico, a prata e o ouro (Ag e Au), como se pode ver, têm um elevado grau Rmax de reflexão máximo e necessitam de uma relação entre profundidade e largura relativamente baixa para a configuração de transparência. Embora o alumínio (Al) tenha também um elevado grau Rmax de reflexão máximo, necessita de uma relação entre profundidade e largura mais elevada. Por este motivo pode estar previsto, de um modo preferido, configurar a camada metálica a partir de prata ou de ouro. No entanto pode também estar previsto configurar a camada metálica a partir de outros metais ou a partir de ligas de metal. 28

As figuras 8a a 8d mostram agora, numa representação esquemática em corte, com base num exemplo de realização, a configuração de estruturas 825a, 825b, 826a e 826b em relevo com diferentes graus de transparência da camada metálica aplicada. No exemplo representado, as estruturas em relevo mencionadas apresentam elementos estruturais com um intervalo de d = 350 nm entre dois elementos estruturais. O intervalo d não se encontra representado nas figuras 8a a 8d. A estrutura em relevo está respectivamente coberta com uma camada 823 metálica que é configurada com a espessura nominal de t0 = 40 nm. Com esta espessura sobre um substrato plano, a camada 823 metálica parece opaca ou reflectora.

Na figura 8a encontra-se representada esquematicamente a estrutura 825a em relevo transparente que apresenta uma profundidade de h = 800 nm. A relação entre profundidade e largura, responsável pelo valor do grau de transparência da camada 823 metálica, é por conseguinte de h/d =2,3.

Na figura 8b encontra-se representada esquematicamente a estrutura 825b em relevo transparente que apresenta uma profundidade de h = 400 nm. A relação entre profundidade e largura, responsável pelo valor do grau de transparência da camada 823 metálica, é por conseguinte de h/d = 1,14. A camada 823 metálica parece menos transparente do que no exemplo de realização na figura 8a.

Na figura 8c encontra-se representada esquematicamente a estrutura 826a em relevo opaca que apresenta uma profundidade de h = 100 nm. A relação entre profundidade e largura, responsável pelo valor do grau de transparência da camada 823 metálica, é 29 por conseguinte de h/d = 0,29. O grau de transparência da camada 823 metálica é agora de tal modo reduzido que a camada 823 metálica parece opaca, sendo contudo configurada com uma fracção transparente quando comparado com o exemplo de realização representado na figura 8d.

Na figura 8d encontra-se representada esquematicamente a estrutura 826b em relevo que apresenta uma profundidade de h = 0 nm. A relação entre profundidade e largura, responsável pelo valor do grau de transparência, é por conseguinte de h/d = 0. A camada 823 metálica parece completamente opaca, por exemplo reflectora. A tabela 2 mostra agora os resultados de cálculo, obtidos a partir de cálculos rigorosos da difracção, para estruturas em relevo com diferentes relações entre profundidade e largura e configuradas como grelhas sinusoidais lineares com um intervalo de grelha de 350 nm. As estruturas em relevo encontram-se revestidas com prata, com uma espessura nominal de t0 = 40 nm. A luz que incide sobre as estruturas em relevo tem o comprimento de onda de λ = 550 nm (verde) e apresenta uma polarização TE ou uma polarização TM. 30

Relação entre profundidade e largura Intervalo de grelha em nm Profundidade em nm Grau de reflexão (OR) TE Grau de transparência (OT) TE Grau de reflexão (OR) TM Grau de transparência (OT) TM 0 350 0 84,5% 9, 4% 84,5% 9,4% 0,3 350 100 78, 4% 11,1% 50,0% 21, 0% 0,4 350 150 42, 0% 45,0% 31,0% 47, 0% 1,1 350 400 2,3% 82,3% 1, 6% 62,8% 2,3 350 800 1,2% 88,0% 0,2% 77,0%

Tabela 2

Como se demonstrou, para além da relação entre profundidade e largura, o grau de transparência depende em particular da polarização da luz incidente. Esta dependência encontra-se representada na tabela 2, para a relação entre profundidade e largura de d/h = 1,1. Pode estar previsto utilizar este efeito para caracteristicas de segurança secundárias.

Demonstrou-se para além disso que o grau de transparência e o grau de reflexão da estrutura em relevo de acordo com a invenção dependem do comprimento de onda. As figuras 9a a 9e mostram agora, em representações gráficas, resultados de cálculo que comprovam este efeito. A figura 9a mostra, numa representação gráfica, o grau R de reflexão e o grau T de transparência, aplicados sobre a profundidade h de grelha em nanómetros, de uma primeira grelha sinusoidal com um período de grelha, ou seja um intervalo de grelha de d = 300 nm. A profundidade de grelha varia de h = 0 nm a 600 nm, de modo equivalente à variação da relação entre 31 profundidade e largura de h/d = 0 a 2. A grelha encontra-se revestida com prata, com a espessura de camada de t0 = 50 nm e está irradiada com luz polarizada com um comprimento de onda de λ = 550 nm. As curvas são assinaladas por OR TM para o grau de reflexão e por OT TM para o grau de transparência, de luz com polarização TM e, analogamente, por OR TE e OT te para luz com polarização TE.

Como se pode ver na figura 9a, o efeito de acordo com a invenção está particularmente bem pronunciado para luz com polarização TE. A figura 9b mostra agora o grau T de transparência da grelha utilizada na figura 9a, com luz não polarizada, aplicado sobre a profundidade h de grelha. A figura 9c mostra a influência do comprimento de onda da luz sobre o grau T de transparência numa segunda grelha sinusoidal, concebida analogamente à figura 9a com uma profundidade de grelha de h = 30 0 nm, de modo equivalente à relação entre profundidade e largura de h/d = 1. Como se pode ver, tanto a polarização da luz, como também o tipo da polarização (OT TM ou OT TE) têm influência sobre o grau T de transparência que depende simultaneamente do comprimento de onda da luz. A curva para a luz não polarizada, assinalada por OT unpol, prolonga-se entre as duas curvas OT TM e OT TE para luz com polarização TM e com polarização TE, respectivamente.

As figuras 9d e 9e mostram agora a influência de uma decrescente relação h/d entre profundidade e largura sobre estas evoluções de curva do grau T de transparência. 32 A figura 9d é uma representação do grau T de transparência numa grelha sinusoidal de acordo com a figura 9c, que é concebida com a profundidade de grelha de h = 200 nm, de modo equivalente à relação entre profundidade e largura de h/d = 0,67. O grau T de transparência diminui nitidamente em relação à figura 9c, em particular aquando da irradiação com luz não polarizada. Para uma irradiação com luz com polarização TM pode observar-se um grau de transparência próximo de zero para λ = 450 nm. A figura 9e mostra a representação do grau de transparência numa grelha sinusoidal de acordo com a figura 9c, que é concebida com a profundidade de grelha de h = 100 nm, de modo equivalente à relação entre profundidade e largura de h/d = 0,33. O grau T de transparência é agora muito reduzido, de modo que a camada metálica em prata, aplicada sobre a grelha, parece não transparente para todos os comprimentos de onda.

Como mostram os resultados de cálculo representados nas figuras 9a a 9e, as estruturas em relevo de acordo com a invenção, com elevada relação entre profundidade e largura, podem configurar efeitos de cor que podem ser observados aquando da irradiação com luz policromática, por exemplo com luz do dia. Pode estar previsto utilizar estes efeitos de cor como uma caracteristica de segurança secundária adicional.

Demonstrou-se para além disso que o grau de transparência diminui quando o ângulo de incidência da luz difere do ângulo de incidência normal, isto é, o grau de transparência diminui quando a luz não incide perpendicularmente. Isto significa que uma zona com uma estrutura em relevo de acordo com a invenção pode apenas ser configurada de forma transparente num cone de 33 incidência limitado da luz. Por este motivo pode estar prevista a utilização deste efeito como caracteristica de segurança adicional. Pode estar previsto, que a camada metálica seja configurada de forma opaca, aquando de observação obliqua.

As figuras 10a a 10c mostram agora a influência do ângulo de incidência da luz sobre o grau T de transparência e o grau R de reflexão de uma terceira grelha sinusoidal com o intervalo de grelha de d = 300 nm, revestida com prata com uma espessura de camada de t0 = 55 nm. A figura 10a mostra, num diagrama, a situação inicial quando a luz incide perpendicularmente. A evolução do grau T de transparência corresponde qualitativamente à evolução representada na figura 9c. Como se pode ver, o grau R de reflexão depende menos do comprimento de onda do que o grau T de transparência. Em particular, isto é válido para a iluminação da grelha com luz não polarizada. A figura 10b mostra agora a evolução do grau T de transparência e do grau R de reflexão, para uma iluminação sob um ângulo de Θ = 20° em relação à perpendicular, na direcção vertical em relação aos flancos das linhas da grelha e sob um ângulo de φ = 0° em relação à perpendicular, na direcção paralela em relação aos flancos das linhas da grelha. O grau T de transparência e o grau R de reflexão dependem agora do comprimento de onda numa larga faixa quando comparados com a figura 10a, em particular também aquando da iluminação com luz não polarizada. A figura 10c mostra a evolução do grau T de transparência e do grau R de reflexão para a iluminação sob os ângulos de Θ = 0o 34 e de φ = 20°. A luz incide agora portanto de forma inclinada, paralelamente em relação aos flancos das linhas da grelha. As evoluções dependentes do comprimento de onda diferem qualitativamente de forma nitida quando comparadas com a figura 10b. A figura 11 mostra agora, numa representação esquemática, um exemplo de realização para a produção de zonas com graus T de transparência configurados de modo diferente. Neste caso, as zonas 91 a 96 são configuradas com diferentes graus T de transparência, em escalões de 20%, começando na zona 91 que é configurada com o grau de transparência de T = 0%, até à zona 96 que é configurada com o grau de transparência de T = 100%. Para este efeito, como se pode ver bem na figura 11, as zonas 91 a 96 são configuradas como mapa de bits, com elementos 91o a 95o de mapa de bits opacos e elementos 92t a 96t de mapa de bits transparentes. As zonas 91 a 96 podem por exemplo ser configuradas como pixéis com diferentes graus T de transparência.

No exemplo de realização representado na figura 11, os elementos 91o a 95o de mapa de bits opacos encontram-se marcados a preto e os elementos 92t a 96t de mapa de bits transparentes encontram-se marcados a branco. Neste caso é uma representação fortemente esquemática que não reproduz as verdadeiras relações de grandeza entre os elementos de mapa de bits e as zonas. O grau T de transparência de cada um das zonas 91 a 96 está descrito através da relação da soma de superfícies dos elementos 91o a 95o de mapa de bits opacos relativamente à soma de superfícies dos elementos 92t a 96t de mapa de bits transparentes. Os elementos de mapa de bits são configurados com dimensões que são inferiores à capacidade de resolução do olho 35 humano. Por este motivo, de um modo preferido, aquando de uma distribuição uniforme dos elementos de mapa de bits opacos e transparentes, as zonas 91 a 96 configuradas deste modo como mapa de bits parecem visualmente como zonas com um grau T de transparência homogéneo.

No exemplo representado, os elementos 91o a 95o de mapa de bits opacos são configurados com uma relação entre profundidade e largura de h/d = 0 e uma tal espessura t0 nominal da camada metálica, que têm o grau de transparência de τ = 0%. Os elementos 92t a 96t de mapa de bits transparentes são configurados com uma elevada relação entre profundidade e largura, isto é, de um modo preferido de h/d >2. No entanto pode também estar previsto que os elementos 91o a 95o de mapa de bits opacos sejam configurados com uma baixa relação entre profundidade e largura, por exemplo de h/d = 0,1, e os elementos 92t a 96t de mapa de bits transparentes são configurados com uma relação entre profundidade e largura relativamente elevada em comparação com a anterior, por exemplo de h/d = 1.

As zonas 91 e 96 contêm apenas elementos de mapa de bits de um tipo, de modo que por exemplo a zona 91, configurada apenas com elementos 91o de mapa de bits opacos tem o grau de transparência de T = 0%. A zona 96 é apenas configurada com elementos 96t de mapa de bits transparentes e tem por isso o grau de transparência de T = 100%. As zonas 92 a 95 são configuradas tanto com elementos 92o a 95o de mapa de bits opacos, como também com elementos 92t a 95t de mapa de bits transparentes e têm por isso graus de transparência entre 20% e 80%. 36

Pode também estar previsto formar zonas com diferentes tons de cinzento, na medida em que a relação entre profundidade e largura é configurada de modo diferente nessas zonas. Na figura 12 encontra-se representado graficamente, com base num exemplo, como o grau T de transparência pode ser ajustado através da relação h/d entre profundidade e largura. Como já foi acima exposto, a relação entre o grau T de transparência e a relação h/d entre profundidade e largura depende de vários parâmetros, por exemplo do tipo de metal e do tipo da estrutura em relevo. Por principio é no entanto válido que o grau T de transparência aumente com uma crescente relação h/d entre profundidade e largura. No presente exemplo, o grau de transparência é de T = 100%, quando a relação entre profundidade e largura é de h/d = 5,3. Esta relação baseia-se na abordagem heurística para a solução. Sem um prejuízo significativo na qualidade, a zona completamente transparente, assinalada pela posição 96 na figura 11, pode já ser configurada com uma relação entre profundidade e largura de h/d = > 1,0, por exemplo com h/d = 2,2, de modo que o grau de transparência é de T = 80%. Uma reduzida relação entre profundidade e largura pode ser por exemplo vantajosa em termos tecnológicos.

Deste modo, descrito nas figuras 11 e 12, pode estar previsto gerar representações de imagens. Devido à elevada resolução que é possível com este processo, podem deste modo ser produzidas imagens com uma qualidade de imagem elevada, por exemplo como inscrições ou logótipos. Com o processo da resolução em mapa de bits a preto e branco podem por exemplo ser produzidas imagens de linhas ou imagens de mapa de bits a preto e branco. Como já foi descrito (ver figura 11), o grau de transparência de um pixel é neste caso determinado pela relação entre os elementos de mapa de bits opacos e os elementos de mapa 37 de bits transparentes. No entanto pode também estar previsto configurar os pixéis como zonas homogéneas com diferentes relações entre profundidade e largura (ver figura 12) . Deste modo pode por exemplo estar previsto gerar imagens de computador em modo de tons de cinzento enquanto representações de imagens. Devido à elevada resolução que é possivel com este processo, podem deste modo ser produzidas imagens em tons de cinzento com uma qualidade elevada, por exemplo podem ser reproduzidas imagens fotográficas com uma qualidade elevada em frente de um fundo facultativo.

No entanto é também possivel configurar macrozonas com transparência que varia continuamente e, deste modo, produzir um efeito óptico de fade-ίη para os elementos dispostos por debaixo de uma zona deste tipo. Deste modo, uma foto de passaporte pode por exemplo ser reproduzida sem delimitação nítida do bordo.

Pode também estar previsto combinar as soluções caracterizadas nas figuras 11 e 12 e, por conseguinte, obter efeitos adicionais. Pode por exemplo estar previsto utilizar elementos de mapa de bits visíveis pelo olho humano, enquanto característica de configuração, por exemplo na forma de um mapa de bits com elementos de diferentes dimensões. A figura 13 mostra agora uma representação esquemática de um documento 12 de segurança com um corpo 28 de cartão e elementos 27 de imagem dispostos sobre o corpo 28 de cartão, e com o elemento 11 de segurança representado na figura 1. Os elementos idênticos são assinalados por posições idênticas.

Para este efeito, o elemento 11 de segurança é retirado da folha 10 de suporte e aplicado sobre o corpo 28 de cartão. Neste 38 caso, a camada 20 de separação (ver figura 1) apoia a separação do elemento de segurança, da folha 10 de suporte.

Através da aplicação do elemento 11 de segurança são agora apenas visíveis as zonas dos elementos 27 de imagem que se encontram dispostos por debaixo das estruturas 25 em relevo. Os elementos 27 de imagem que se encontram dispostos por debaixo das estruturas 26 em relevo não são visíveis para quem observa o documento de segurança. Devido à camada 23 metálica, estes parecem zonas reflectoras que, como se pode ver particularmente bem nas figuras 15 e 16, podem ser configuradas como padrão fino na forma de um guilloché. Um padrão aplicado de acordo com o processo acima descrito pode ser configurado de tal modo fino que não pode ser imitado por um outro processo, por exemplo por um processo de fotocópia a cores.

As figuras 14 e 15 mostram agora um segundo exemplo de realização de um elemento de segurança e de um documento de segurança provido deste elemento de segurança, sendo que os elementos idênticos são assinalados por uma posição idêntica. A figura 14 mostra um elemento 111 de segurança na forma de um corpo de folha de múltiplas camadas, que apresenta a folha 10 de suporte, a camada 20 de separação, a camada 21 de verniz de protecção, a camada 22 de verniz de replicação com as estruturas 25, 26 em relevo e estruturas 125, 126 em relevo adicionais, a camada 23 metálica e a camada 24 de adesivo. As estruturas 125 e 126 em relevo são configuradas como sobreposições de uma estrutura com estruturas 25 e 26 em relevo, configurada de forma sinusoidal no exemplo esquemático representado. A estrutura sobreposta pode ser, por exemplo, uma estrutura para a geração de um holograma que, deste modo, parece visível nas zonas da 39 estrutura 125 em relevo e parece invisível nas zonas da estrutura 126 em relevo. Neste caso, as estruturas 26 e 126 em relevo podem por exemplo formar um guilloché que não pode ser reproduzido por processos convencionais, sendo portanto configurado como característica de segurança. A figura 15 mostra analogamente à figura 13, um documento 112 de segurança em representação esquemática, sobre o qual se encontra aplicado um elemento 111 de segurança de acordo com a figura 14.

As figuras 16 e 17 mostram agora um exemplo de utilização de um documento 110 de identidade. O documento 110 de identidade apresenta uma foto HOp do titular do documento de identidade, uma inscrição HOk, uma inscrição 110V personalizada e um guilloché HOg.

No exemplo de realização representado, a foto HOp, a inscrição HOk e a inscrição HOv personalizada encontram-se aplicadas de acordo com o estado da técnica, sobre o corpo de cartão do documento 110 de identidade. O guilloché HOg que, visando uma melhor explicação, se encontra representado ao pormenor na figura 17, encontra-se aplicado sobre toda a superfície do cartão. No exemplo representado, as linhas do guilloché HOg são concebidas como zonas com uma relação entre profundidade e largura de < 0,2 e uma largura de 50 pm, que confinam directamente com zonas transparentes com uma elevada relação entre profundidade e largura. Por este meio, de um modo particularmente simples, o documento de identidade é concebido de forma segura contra falsificações, uma vez que o guilloché HOg não pode ser aplicado por um outro processo. 40

Um documento de segurança que é configurado como o exemplo de realização representado na figura 16, reúne a vantagem de uma elevada segurança contra falsificações com a vantagem de uma produção mais simples e mais precisa. Devido ao facto de poderem ser produzidas, a saber, zonas transparentes e opacas num único passo do processo, são suprimidos os problemas de posicionamento que se verificam no caso da impressão de registo com precisão de registo, isto é, as zonas transparentes, as zonas opacas e as zonas de fundo não têm que ser posicionadas entre si com elevada precisão como até agora. 0 processo de acordo com a invenção prevê configurar zonas transparentes e opacas através de estruturação superficial e de facto onde estão exactamente previstas. Neste caso podem ser incluídos sistemas de folhas finas de múltiplas camadas, sistemas de cristal líquido, etc.

Lisboa, 10 de Março de 2010 41

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Elemento (11) de segurança na forma de um corpo de folha de múltiplas camadas, com uma camada (22) de verniz de replicação, sendo que uma primeira estrutura (25) em relevo se encontra moldada na camada (22) de verniz de replicação, numa primeira zona do elemento de segurança, num plano definido por eixos de coordenadas x e y, e uma camada (23) metálica com densidade superficial constante em relação ao plano definido pelos eixos de coordenadas x e y encontra-se aplicada sobre a camada (22) de verniz de replicação, na primeira zona do elemento (11) de segurança e numa segunda zona adjacente do elemento (11) de segurança, caracterizado por a primeira estrutura (25) em relevo ser uma estrutura difractiva com uma relação entre profundidade e largura dos elementos estruturais individuais de > 0,5 e por a camada (23) metálica ser configurada com uma espessura t0 de camada nominal, na qual, devido à primeira estrutura (25) em relevo, a transparência da camada (23) metálica na primeira zona está aumentada em relação à transparência da camada (23) metálica na segunda zona.
2. Elemento de segurança de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a camada (23) metálica se encontrar aplicada com uma densidade superficial sobre a camada (22) de verniz de replicação, que corresponde a uma aplicação da camada (23) metálica sobre uma superfície plana com uma relação entre profundidade e largura igual a zero, com um grau de reflexão da camada metálica de 85% a 95% do grau de reflexão máximo. 1
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Fig.5 τ h/d

Fig.6 4/13

Fig. 7a

Fig. 7b 5/13

3. Elemento de segurança de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a profundidade da estrutura (25) em relevo ser configurada como uma função das coordenadas x e/ou y.
4. Elemento de segurança de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por a função ser uma função estocástica.
5. Elemento de segurança de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por a função ser uma função do tipo sin2(x, y) · 6. Elemento de segurança de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por uma segunda estrutura (26) em relevo difractiva estar moldada na camada (22) de verniz de replicação, na segunda zona adjacente, sendo que a relação entre profundidade e largura dos elementos estruturais individuais da segunda estrutura em relevo é inferior à relação entre profundidade e largura dos elementos estruturais individuais da primeira estrutura em relevo.
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h Fig. 9 a

h Fig. 9b 7/13 ΟΤΤΜ

λ Fig. 9 c

Fig. 9 d Γ""* λ 8/13

ΟΤΤΕ λ Fig. 9e

Fig. 10a 9/13

Fig. 10b OTTE

Fig. 10c 10/13
7. Elemento de segurança de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a segunda estrutura (26) em relevo apresentar uma relação entre profundidade e largura de < 0,2.
8. Elemento de segurança de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a segunda estrutura (26) em relevo apresentar uma relação entre profundidade e largura de < 0,5. 2
9. Elemento de segurança de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a segunda zona ser uma zona de padrão, em particular na forma de um guilloché ou de um logótipo ou um de texto e a primeira zona ser uma zona de fundo.
10. Elemento de segurança de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a relação entre profundidade e largura da primeira estrutura (25) em relevo e/ou da segunda estrutura (26) em relevo variar na direcção x e/ou na direcção y.

11. Elemento de segurança de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a primeira zona ou a segunda zona ser configurada como mapa de bits com microzonas, sendo que as dimensões das microzonas e/ou o intervalo do mapa de bits é ou são inferiores às dimensões da capacidade de resolução do olho humano.

12. Elemento de segurança de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a segunda estrutura em relevo ser uma estrutura que actua como óptica difractiva e gera um padrão, uma macroestrutura ou uma estrutura mate.

13. Elemento de segurança de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a primeira ou a segunda estrutura (125, 126) em relevo ser formada por uma sobreposição de uma estrutura de cobertura e uma estrutura difractiva com uma relação entre profundidade e largura dos elementos estruturais individuais de > 0,5. 3

14. Elemento de segurança de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por a estrutura de cobertura ser uma estrutura que actua como óptica difractiva, em particular uma estrutura em relevo que gera um holograma. 15. Elemento de segurança de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por a estrutura de cobertura ser uma macroestrutura. 16. Elemento de segurança de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por a estrutura de cobertura ser uma estrutura mate. 17. Elemento de segurança de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o corpo de folha de múltiplas camadas ser uma folha de transferência, em particular uma folha para estampagem a quente.

18. Documento de segurança, em particular uma nota de banco ou um passaporte, com um elemento de segurança de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores.

19. Processo para a produção de um elemento (11, 111) de segurança na forma de um corpo de folha de múltiplas camadas, sendo que no processo uma primeira estrutura (25) em relevo é moldada numa camada (22) de verniz de replicação do corpo de folha de múltiplas camadas, numa primeira zona do elemento (11, 111) de segurança, e uma camada (23) metálica com densidade superficial constante em relação ao plano definido pela camada (22) de verniz de replicação é aplicada sobre a camada (22) de verniz de replicação, na primeira zona do elemento (11) de segurança 4 e numa segunda zona adjacente do elemento (11) de segurança, caracterizado por a primeira estrutura (25) em relevo ser moldada como uma estrutura difractiva com uma relação entre profundidade e largura de > 0,5 e a camada (23) metálica ser aplicada com uma densidade superficial em relação ao plano definido pela camada (22) de verniz de replicação e ser configurada com uma espessura t0 de camada nominal, de tal modo que, devido à primeira estrutura (25) em relevo, a transparência da camada (23) metálica na primeira zona é aumentada em relação à transparência da camada (23) metálica na segunda zona.

20. Processo de acordo com a reivindicação 19, caracterizado por a camada (23) metálica ser aplicada sobre a camada (22) de verniz de replicação através de deposição em fase de vapor, em particular pulverização catódica, deposição em fase de vapor por feixe de electrões ou deposição em fase de vapor térmica mediante aquecimento por resistência.

21. Processo de acordo com a reivindicação 20, caracterizado por um metal ser depositado, visando a formação da camada (23) metálica, sobre o plano definido pela camada (22) de verniz de replicação, com uma tal densidade superficial que corresponde a uma aplicação da camada (23) metálica sobre uma superfície plana disposta perpendicularmente em relação à direcção de deposição, com uma relação entre profundidade e largura igual a zero, com um grau de reflexão da camada metálica de 85% a 95% do grau de reflexão máximo de uma camada metálica opticamente não transparente do metal.

22. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 19 a 21, caracterizado por uma terceira estrutura (125, 126) em 5 relevo que é configurada como sobreposição de uma estrutura de cobertura com uma quarta estrutura em relevo e da primeira estrutura (25) em relevo e/ou da segunda estrutura (26) em relevo, ser moldada numa terceira zona do elemento (111) de segurança, de modo que a informação materializada através da quarta estrutura em relevo é visível nas zonas parciais da terceira zona, cobertas com a primeira estrutura (25) em relevo e a informação materializada através da quarta estrutura em relevo não é visível nas zonas parciais da terceira zona, cobertas com a segunda estrutura (26) em relevo

23. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 19 a 22, caracterizado por as estruturas em relevo serem moldadas na camada (22) de verniz de replicação mediante replicação por UV. Lisboa, 10 de Março de 2010 6 1/13

Fig.2 2/13
11/13 11/13

Fig. 13 12 12/13

\ Fig. IS 112 13/13 110ρ

Fig 16 110

Fig 17