WO2017009494A1

WO2017009494A1 - Método y dispositivo para seguridad documental por generación de múltiples imágenes latentes reflexivas y transmisivas

Info

Publication number: WO2017009494A1
Application number: PCT/ES2015/070540
Authority: WO
Inventors: Patxi Xabier QUINTANA ARREGUI; Morten ANDREAS GEDAY; José Manuel OTÓN SÁNCHEZ; Beatriz Cerrolaza Martinez; Carlos Carrasco Vela
Original assignee: Universidad Politecnica De Madrid; Alise Devices, S.L.
Priority date: 2015-07-10
Filing date: 2015-07-10
Publication date: 2017-01-19
Also published as: AU2021201592A1; AU2015402332A1; US20190070888A1; AU2015402332B2; EP3321092A4; EP3321092A1; CN107921803B; US20180201045A1; CN107921803A; US10800202B2

Abstract

La presente invención se refiere a un método de fabricación y a un dispositivo para seguridad documental con varias imágenes latentesen cada cara. La invención comprende: depositar, de acuerdo a un patrón establecido, al menos una capa de material metalizado, que forma un elemento holográfico sobre al menos una parte de una de las caras de un sustrato de confinamiento; definir diferentes zonas en la cara del sustrato; inducir distintas direcciones de alineamiento para orientar un cristal líquido de acuerdo con las zonas definidas previamente; dopar el cristal líquido con al menos un colorante dicroico; colocar el cristal líquido sobre al menos unsustrato de confinamiento cubriendo el elemento holográfico; añadir un segundo sustrato de confinamiento formando una estructura tipo sándwich;y polimerizar el cristal líquido formando una lámina.

Description

MÉTODO Y DISPOSITIVO PARA SEGURIDAD DOCUMENTAL POR GENERACIÓN DE MÚLTIPLES IMÁGENES LATENTES REFLEXIVAS Y

TRANSMISIVAS DESCRIPCIÓN CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La presente invención tiene aplicación en el campo de la seguridad documental y más específicamente se refiere a las características de seguridad provistas por dispositivos ópticos que facilitan la identificación de documentos originales, por ejemplo mediante la incorporación de una lámina con múltiples imágenes latentes reflexivas y transmisivas. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Los métodos y dispositivos de seguridad existentes en billetes de banco, tarjetas de identificación u otro tipo de documentos similares, utilizan a menudo hologramas con visibilidad directa como elemento de verificación.

Por otro lado, la creciente tendencia a incluir ventanas transparentes en cierto tipo de documentos, como nuevos DNIs o billetes de Euro, ha propiciado el desarrollo de nuevas medidas de seguridad más atractivas visualmente basadas en elementos holográficos transmisivos.

Por ejemplo, el documento ES2337010 presenta unas láminas transmisivas, que cuando se iluminan con luz polarizada, muestran una o varias imágenes en cada cara, manteniendo al mismo tiempo su transparencia. En cambio, cuando se iluminan con luz natural no se observa imagen alguna. Las imágenes pueden ser B/N, monocromas o multicolor, y estar dotadas de escala de gris y/o alta resolución. No obstante, su aplicación en seguridad documental no es inmediata para muchas de las soluciones existentes, ya que se exigen ciertos requisitos de flexibilidad, definición y simplicidad de fabricación/uso, que no todas cumplen. El documento WO 98/52077 presenta unos dispositivos basados en capas reticulares de polímeros fotoorientados (PPN), dispuestos sobre un sustrato y orientados selectivamente en direcciones que varían en diferentes posiciones de la superficie. A su vez, la capa PPN está recubierta por otra capa, formada por cristales líquidos monoméricos entrecruzados; esta segunda capa, que es ópticamente anisótropa y presenta birrefringencia, actúa como retardador óptico. El cristal líquido de la capa retardadora sigue espontáneamente la orientación selectiva dictada por la capa PPN, lo cual permite la obtención de imágenes por retardo de fase que pueden visualizarse con la ayuda de un polarizador. Su estructura, tal y como puede apreciarse en las figuras, es ciertamente compleja, necesitando tres capas, dos de ellas retardadores lineales creados a partir de cristal líquido polimérico (LCP), y la tercera un polarizador lineal.

El estado del arte ofrece algunas soluciones que reúnen medidas de visión directa y medidas ocultas que pueden visualizarse, por ejemplo en el documento WO

2008/131852-A1 , pero se requiere el uso de un láser, con lo que no se trata de dispositivos de visión directa. Otras soluciones plantean mostrar imágenes diferentes por cada una de las caras cuando se iluminan con luz polarizada, pero son dispositivos cuya realización y principio de funcionamiento es ciertamente complejo y requiere la construcción de al menos dos láminas retardadoras con patrones de retardo lineal y una lámina polarizadora central, como en el documento comentado anteriormente WO 98/52077 o EP 2 543521 A1.

Sería deseable, por tanto, nuevas contribuciones al estado del arte que mejorasen los métodos y dispositivos de seguridad documental actuales, generando múltiples imágenes latentes reflexivas y transmisivas en un nuevo dispositivo flexible, sencillo y efectivo de visión directa, sin necesitar el uso de láser.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención resuelve los problemas mencionados anteriormente presentando una nueva medida de seguridad documental, basada en la observación en reflexión de imágenes holográficas por una o por ambas caras del documento, y la observación en transmisión de una o varias imágenes por cada cara dependiendo del modo de observación. Aprovechando las propiedades de dispositivos ópticos variables iridiscentes y no iridiscentes, como la anisotropía, birrefringencia óptica, o la propia secuencia de fases del material cristal líquido, se logran efectos ópticos fácilmente verificables en visión directa o mediante el uso de elementos ópticos simples. Cada dispositivo puede ofrecer al menos una imagen latente en cada cara, únicamente visible cuando se observa en modo transmisivo bajo luz polarizada, además de incluir una imagen holográfica reflexiva en al menos una cara, aunque también puede incluirse en las dos.

Para ello, la presente invención propone un método para la fabricación de dispositivos para seguridad documental con varias imágenes latentes. El método comprende los pasos de:

a) depositar, de acuerdo a al menos un patrón establecido, al menos una capa de material metalizado, al menos parcialmente, que forma un elemento holográfico sobre al menos una parte de una de las caras de al menos un sustrato de confinamiento;

b) definir diferentes zonas en la cara del al menos un sustrato;

c) inducir distintas direcciones de alineamiento para orientar un cristal líquido de acuerdo con las zonas definidas previamente;

d) dopar el cristal líquido con al menos un colorante dicroico;

e) colocar el cristal líquido dopado sobre al menos un sustrato de confinamiento cubriendo el elemento holográfico;

f) añadir un segundo sustrato de confinamiento formando una estructura tipo sándwich;

g) polimerizar el cristal líquido formando una lámina.

La definición de diferentes zonas en el sustrato, de acuerdo a una de las realizaciones de la invención, se realiza en función del elemento holográfico depositado sobre al menos una parte de la cara del sustrato. Así, los elementos holográficos pueden emplearse ventajosamente para alinear el cristal líquido y el colorante dicroico permitiendo la creación de imágenes latentes sobre la capa LCP entre superficies holográficas, las cuales determinarán el patrón de alineamiento del cristal líquido. Más concretamente, en una de las realizaciones de la invención, pueden aprovecharse ventajosamente los surcos micrométricos o submicrométricos de los motivos holográficos como superficies de alineamiento de los cristales líquidos dopados con colorantes.

Una de las realizaciones de la presente invención contempla, una vez polimerizado el cristal líquido, retirar al menos uno de los sustratos de confinamiento

Una de las realizaciones de la presente invención contempla, una vez polimerizado el cristal líquido, retirar los dos sustratos de confinamiento.

Las técnicas empleadas para definir diferentes zonas en la cara interna del sustrato de confinamiento pueden comprender al menos una de las siguientes técnicas:

- fotolitografía;

- máscaras;

- barreras físicas;

- deposición selectiva;

- evaporación térmica;

- chorro de tinta;

- generación de patrones micrométricos o submicrométricos;

- metalización parcial (semirreflexiva) que refleja una parte de la luz incidente y transmite el resto;

- metalización selectiva que cubre un área determinada del dispositivo, siendo reflexiva o semirreflexiva;

- o una combinación de las anteriores.

De acuerdo a una de las realizaciones de la presente invención, la generación de distintas direcciones de alineamiento puede llevarse a cabo en cualquier dirección paralela al plano de los sustratos de confinamiento, donde las direcciones de alineamiento inducidas en una de las caras de un sustrato son independientes de las inducidas en un segundo sustrato y comprenden la utilización de al menos una de las siguientes técnicas:

- frotado mecánico de la capa de alineamiento;

- fotoalineamiento de un material fotosensible;

- deposición oblicua de un material alineador; - alineamiento mediante patrón micrométrico o submicrométrico;

- generación de un patrón de electrodos interdigitados y orientados en distintas direcciones sobre la superficie de las placas de confinamiento.

- o combinación de las anteriores.

Se contempla que los alineamientos inducidos en al menos dos zonas son no lineales entre sí. Una de las realizaciones particulares de la invención contempla además que al menos dos de los alineamientos inducidos son ortogonales entre sí.

Se contempla, en una de las realizaciones de la presente invención, determinar el ángulo relativo que existe entre las direcciones de alineamiento inducidas para generar diferentes niveles de gris en la imagen latente.

Se contempla, en una de las realizaciones de la presente invención añadir una matriz de color RGB para la generación de las imágenes latentes. Adicionalmente, la matriz de color puede disponerse haciendo coincidir las zonas definidas en la lámina con el pixelado de la matriz sobre la cara externa de la lámina de cristal líquido ya polimerizada o bien en la cara interna de una capa polimérica de protección situada sobre la lámina.

Opcionalmente se pueden añadir, de acuerdo a una de las realizaciones de la presente invención, distintos colorantes dicroicos en determinadas zonas de los dispositivos para generar zonas de diferentes colores.

Un segundo aspecto de la presente invención se refiere a un dispositivo para seguridad documental con varias imágenes latentes que comprende:

- al menos un elemento holográfico que comprende una o más capas de material metalizado, al menos parcialmente, depositado sobre al menos una de las caras de un sustrato de confinamiento, que forma imágenes holográficas reflexivas al ser iluminado; (la imagen holográfica reflexiva recubre al menos una parte de la superficie de una cara, pero en caso de recubrir toda la superficie de dicha cara sólo se metaliza parcialmente, de manera que se refleje una fracción de la luz incidente, permitiendo que se transmita la fracción restante de la luz en modo transmisivo.) - una lámina de cristal líquido, que cubre el al menos un elemento holográfico, dopada con al menos un colorante dicroico orientado según unas direcciones de alineamiento inducidas en distintas zonas predefinidas de dos sustratos de confinamiento, donde la orientación de las distintas zonas se establece según al menos un patrón de alineamiento y difieren en un ángulo menor o igual a 90° en al menos una de las caras que forman imágenes latentes visibles al iluminarse con luz polarizada.

Alternativamente, los elementos holográficos metalizados pueden situarse en áreas específicas de la cara, en cuyo caso puede ser parcial o totalmente metalizada, quedando otras zonas sin metalizar.

La luz que se emplea para mostrar las imágenes en modo transmisivo se contempla que sea linealmente polarizada, si bien pueden hacerse visibles las imágenes, con menor contraste, utilizando luz parcialmente polarizada, o con polarización circular o elíptica.

El patrón de alineamiento puede establecerse de acuerdo al elemento holográfico depositado sobre la al menos una parte de la cara del sustrato.

Adicionalmente, la presente invención puede comprender, de acuerdo a una de sus realizaciones, una lámina de protección en ambos lados del conjunto formado por la lámina de cristal líquido y los elementos holográficos para preservar el dispositivo.

Una de las realizaciones de la presente invención contempla diferentes colorantes dicroicos distribuidos por las distintas zonas definidas en la lámina de cristal líquido generando diferentes colores.

Opcionalmente, se contempla en una de las realizaciones de la presente invención, una matriz de color RGB situada entre la lámina de cristal líquido y la lámina de protección.

Las direcciones de alineamiento pueden recibir orientaciones relativas a 0°, 45°, 90° y 135° de acuerdo a diferentes realizaciones de la invención, para generar dos imágenes monocromas sin solapamiento y visibles en transmisión en cada lado de la lámina.

Las direcciones de alineamiento pueden recibir orientaciones relativas comprendidas entre 0^o, y 90° de acuerdo a diferentes realizaciones de la invención, para generar imágenes en escala de gris y visibles en transmisión en cada lado de la lámina.

El dispositivo de la presente invención, de acuerdo a una de las realizaciones, puede comprender una o más placas de confinamiento extraíbles y reutilizables que han sido previamente tratadas para generar un patrón de alineamiento con distintas zonas y orientaciones en la lámina de cristal líquido.

Por tanto, las características de la presente invención, referidas a dispositivos de seguridad documental construidos a partir de cristales líquidos poliméricos (LCP) o reactivos mesógenos (RM) dopados con colorantes dicroicos, implican multitud de efectos técnicos ventajosos sobre el estado de la técnica, como por ejemplo la utilización de sustratos con elementos holográficos que pueden estar metalizados selectivamente en sectores, parcialmente metalizados o no metalizados, de manera que las redes pueden emplearse para alinear la lámina LCP dopada con colorantes dicroicos. Una vez polimerizado el LCP, este procedimiento permite crear elementos de seguridad reflexivos y transmisivos integrados en un solo dispositivo. Cuando los elementos holográficos están parcialmente metalizados, los patrones mostrados por reflexión en una cara coinciden con los patrones de transmisión de la cara opuesta.

La presente invención también aprovecha ventajosamente la utilización de elementos holográficos no metalizados para alinear láminas LCP dopadas con colorantes dicroicos. Cuando la lámina transmisiva se polimeriza y se extrae de los sustratos, la metalización parcial o selectiva permite crear elementos reflexivos y transmisivos en el mismo dispositivo. Estos elementos de seguridad pueden mostrar patrones reflexivos en una cara, si es que los elementos holográficos están parcialmente metalizados, y el mismo patrón en transmisión en la cara opuesta.

Otra alternativa es la utilización de elementos holográficos parcial o selectivamente metalizados para alinear láminas LCP dopadas con colorantes dicroicos. Una vez polimerizado el LCP, se extrae de los sustratos llevando adherida la capa de metalización (que previamente estaba localizada en el elemento holográfico). El procedimiento permite crear elementos de seguridad reflexivos y transmisivos integrados en un solo dispositivo. Estos elementos de seguridad muestran patrones reflexivos en una cara, si es que los elementos holográficos están parcialmente metalizados, y el mismo patrón en transmisión en la cara opuesta.

Un último aspecto de la presente invención se refiere a la utilización de elementos holográficos parcial o selectivamente metalizados que se adhieren a láminas LCP dopadas con colorantes dicroicos, a las cuales se les habían inducido previamente otras imágenes latentes distintas en cada cara. El procedimiento permite crear elementos de seguridad reflexivos y transmisivos integrados en un solo dispositivo. Los patrones holográficos observados por reflexión resultan completamente diferentes e independientes de las imágenes transmisivas. Además, la presente invención se adapta perfectamente a las ventanas que se están imponiendo actualmente en ciertos documentos como DNI o billetes y presenta una medida de seguridad avanzada y eficaz que, a diferencia de las complejas estructuras de las soluciones del estado del arte, en las que son necesarias varias capas retardadoras más una capa polarizadora adicional, comprende una única lámina, en la que el cristal líquido adopta ángulos variables en configuración de retardador circular twist, cuyo propósito es alinear el colorante dicroico de tal manera que pueda absorber selectivamente la luz polarizada incidente según su orientación.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de figuras en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

Figura 1.- Muestra una sección transversal vertical central de un dispositivo de acuerdo a una de las realizaciones de la invención.

Figura 2.- Muestran el principio de funcionamiento de la invención de acuerdo a varias etapas correspondientes a una de las posibles realizaciones. Figura 3.- Muestra una realización similar a las anteriores, pero con la particularidad de que únicamente se ha metalizado uno de los elementos holográficos.

Figura 4.- Muestra una realización de la invención donde los elementos holográficos han sido metalizados selectivamente.

Figura 5.- Muestra una realización idéntica a la mostrada en la figura 4, excepto que en este caso sólo se ha metalizado uno de los elementos holográficos.

Figura 6.- Muestra una realización de la invención donde la lámina de cristal líquido se ha extraído de los sustratos de confinamiento.

Figura 7.- Muestra una realización de la invención fabricada entre dos sustratos, de los cuales se extrae posteriormente, donde los elementos holográficos han sido metalizados selectivamente.

Figura 8.- Muestra una realización idéntica a la mostrada en la figura 7, excepto por la particularidad de que sólo se ha metalizado una superficie.

Figura 9.- Muestra una realización de la invención en la que las imágenes reflexivas de las láminas adheridas a la capa de LCP son distintas de las imágenes generadas por transmisión.

Figura 10.- Muestra una realización semejante a la mostrada en la figura 9, excepto que en este caso se ha adherido un solo elemento holográfico a una de las superficies.

Figura 11.- Muestra una realización de la invención donde la lámina de LCP no se extrae de entre los sustratos de confinamiento, sino que éstos se dejan formando parte de la estructura final del dispositivo.

Figura 12.- Muestra una realización semejante a la mostrada en la figura 1 1 , excepto que en este caso se ha adherido un solo elemento holográfico a una de las superficies.

Figura 13.- Muestra una realización de la invención donde las imágenes reflexivas que se obtienen en las láminas adheridas a la capa de LCP son distintas de las imágenes generadas por transmisión por la propia lámina LCP.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

El dispositivo de la presente invención se basa, de acuerdo a una de las realizaciones, en una lámina delgada transparente y coloreada de polímero cristal líquido (LCP) o mesógeno reactivo (RM) dopado con al menos un colorante dicroico, aunque pueden ser varios, sobre cuyas caras existen elementos holográficos parcialmente metalizados o metalizados en áreas seleccionadas. Alternativamente, estos elementos holográficos pueden estar totalmente metalizados en parte del dispositivo, siendo una parte del dispositivo opaco (reflexivo) y otra parte transparente o parcialmente transparente.

La lámina transparente no presenta en transmisión ninguna imagen cuando se ilumina con luz despolarizada, pero cuando el dispositivo se ilumina con una luz polarizada (como por ejemplo la de un móvil LCD u OLED, la de un ordenador o la de una pantalla de televisión, y se observa en transmisión, presenta, al menos, una imagen por cada cara (dependiendo del ángulo que forme en la cara de entrada, la posición de las moléculas de colorante con la luz polarizada), siendo diferentes las imágenes que se observan al iluminar una cara o la otra. Las imágenes que se presentan pueden ser B/N o escala de grises, monocromas o de color. Para reconstruir las imágenes latentes en transmisión en el dispositivo transparente, en vez de una fuente de luz polarizada se puede colocar un polarizador lineal delante o detrás de la lámina.

Las imágenes que se observen en transmisión pueden ser totalmente independientes de las que se observen en reflexión, o en el caso más sencillo de realización, cada imagen que se ve en transmisión se corresponde con la imagen que se observa en reflexión en la cara opuesta.

Este dispositivo de seguridad comprende, por tanto, en un único elemento medidas de nivel 1 (medida de seguridad holográfica) y medidas de nivel 1 ,5 (medida de transmisión que requiere un elemento adicional para ser observada, pero que es de uso común) o de nivel 1 cuando se observa con la luz parcialmente polarizada procedente de un reflejo en cualquier superficie dieléctrica. Los dispositivos de acuerdo a una de las realizaciones de la invención, se crean utilizando dos sustratos flexibles provistos de un patrón holográfico parcial o selectivamente metalizado. Estos sustratos actúan como placas de confinamiento y superficies de alineamiento. La capa de cristal líquido dopado con colorante dicroico se sitúa entonces entre los sustratos, aunque como alternativa, se puede depositar una capa de LCP dopada con colorante dicroico en cada sustrato, uniéndolos frente a frente en una etapa posterior. El patrón holográfico induce distintos alineamientos en áreas selectivas, generando los motivos deseados en ambas caras de la lámina de cristal líquido. Estos motivos se hacen visibles en modo transmisivo iluminando con luz polarizada. Los motivos generados por los propios hologramas son visibles en modo reflexivo iluminándolos con luz natural.

En las figuras 1 a 13 se presentan una variedad de posibles realizaciones de acuerdo a la presente invención.

Las figuras 1 a 5 muestran ejemplos en los que las láminas de cristal líquido polimerizable dopado con colorante se confinan entre superficies holográficas que forman parte del dispositivo final. Las figuras 6 a 8 muestran ejemplos en los que las láminas LCP dopadas con colorante se confinan entre superficies holográficas que se eliminan en una etapa posterior, extrayéndose la lámina LCP y metalizándola eventualmente para configurar el dispositivo final. Las figuras 9 a 13 muestran ejemplos en los que las láminas LCP dopadas con colorante se fabrican entre dos sustratos. Posteriormente, la lámina LCP se extrae y se le adhieren sustratos total o parcialmente metalizados con superficies holográficas. La principal diferencia de funcionamiento entre estos dispositivos y los descritos en las figuras 1 a 8 es que en la nueva serie las imágenes reflexivas holográficas y las imágenes transmisivas latentes de la lámina LCP son independientes entre sí, pudiendo por tanto ser totalmente diferentes.

La figura 1 muestra la sección transversal vertical central de un dispositivo formado por una lámina LCP dopada con colorante dicroico, y situada entre dos capas holográficas parcialmente metalizadas. Los sustratos de confinamiento (1 y 2) pueden ser rígidos o flexibles, estar compuestos por una o varias capas de distintos materiales, y poseen un patrón holográfico en cada superficie interna. Sobre las superficies internas de los sustratos se depositan capas parcialmente metalizadas (3 y 4). Estas capas pueden tener el mismo o diferente color, reflectividad y recubrimiento superficial. El material LCP dopado con colorantes dicroicos se coloca entre los sustratos holográficos metalizados (5); el material presentará configuraciones twist que varían entre -90° y 90°, dependiendo del patrón holográfico existente en cada superficie. Por simplicidad, todas las figuras incluidas muestran patrones con dos únicas orientaciones perpendiculares en cada superficie; dichos patrones generarían tan sólo imágenes en blanco y negro, sin escala de gris. Si se desean generar todas las posibles combinaciones de escalas de gris, o imágenes múltiples en cada superficie, se deben considerar todas las posibles orientaciones de los alineamientos (direcciones de los patrones holográficos) en cada superficie. El proceso de fabricación del dispositivo comienza con la deposición de la mezcla

LCP dopada con colorante dicroico sobre uno de los sustratos. Se fabrica el sándwich utilizando el otro sustrato y se cura con luz UV. El proceso de curado produce la polimerización del cristal líquido, así como la polimerización del colorante en su caso. Otro proceso alternativo para producir el mismo dispositivo sería la deposición de la capa LCP sobre cada uno de los sustratos, uniéndolos posteriormente. En cualquier caso, antes del proceso de polimerización, el material debe alcanzar la fase cristal líquido para que adopte el alineamiento deseado.

La figura 2 muestra el principio de funcionamiento del dispositivo. Las figuras 2b, 2d, 2e y 2g corresponden a la misma sección transversal vertical central, de acuerdo con la estructura de la figura 1. La figura 2a muestra la imagen holográfica que se vería por reflexión si se observa el dispositivo desde la parte izquierda. La figura 2c muestra la imagen que se vería por transmisión si se observa desde la parte izquierda, iluminando con luz polarizada desde la parte derecha (con un determinado ángulo de polarización). Si se gira 90° el ángulo de la polarización incidente (o el dispositivo), la imagen mostrada será un negativo de la anterior. La figura 2h muestra la imagen holográfica que se vería por reflexión si se observa desde la parte derecha. La figura 2f muestra la imagen que se vería por transmisión si se observa desde la parte derecha, iluminando con luz polarizada desde la parte izquierda.

La figura 3 muestra el principio de funcionamiento de un dispositivo idéntico a los de las figuras 1 y 2, excepto que en este caso sólo se ha metalizado uno de los elementos holográficos. El otro elemento se utiliza exclusivamente para alinear la mezcla LCP dopada con colorante dicroico. La figura 4 muestra el principio de funcionamiento de un dispositivo cuyos elementos holográficos han sido metalizados selectivamente (6 y 7); en este ejemplo, las zonas seleccionadas del dispositivo presentan metalización completa. Las figuras 4b, 4d, 4e y 4g corresponden a la misma sección transversal vertical central. Las figuras 4a y 4h muestran la imagen que se vería por reflexión si se observa desde la parte izquierda y derecha respectivamente. Las figuras 4c y 4f muestran la imagen que se vería por transmisión si se observa desde la parte izquierda y derecha respectivamente, iluminando con luz polarizada desde el lado opuesto en cada caso.

La figura 5 muestra el principio de funcionamiento de un dispositivo idéntico al de la figura 4, excepto que en este caso sólo se ha metalizado uno de los elementos holográficos. El otro elemento se utiliza exclusivamente para alinear la mezcla LCP dopada con colorante dicroico.

La figura 6 muestra el principio de funcionamiento de un dispositivo idéntico a los de las figuras 1 y 2, excepto en el proceso de fabricación. Estos dispositivos disponen de una estructura central (5) (LCP y colorante dicroico) fabricada entre dos sustratos, de los cuales se extrae posteriormente. Los sustratos pueden ser rígidos o flexibles, de uno o varios usos. La metalización parcial de la estructura LCP puede realizarse después de extraerla de los sustratos o bien antes de la extracción.

La figura 7 muestra el principio de funcionamiento de un dispositivo idéntico al de la figura 4, excepto en el proceso de fabricación. Estos dispositivos disponen de una estructura central (5) (LCP y colorante dicroico) fabricada entre dos sustratos, de los cuales se extrae posteriormente. Los sustratos pueden ser rígidos o flexibles, de uno o varios usos. La metalización parcial de la estructura LCP puede realizarse después de extraerla de los sustratos o bien antes de la extracción. La figura 8 muestra el principio de funcionamiento de un dispositivo semejante a la de la figura 7, excepto que en este caso sólo se ha metalizado una superficie. Resulta igualmente posible crear una estructura como la presentada en la figura 6 con una sola superficie metalizada. Las figuras 9 a 13 muestran ejemplos de dispositivos cuyo proceso de fabricación es diferente. En primer lugar se fabrica una lámina de cristal líquido polimerizable con varias imágenes latentes en cada cara. En este proceso se emplean placas de confinamiento que inducen un patrón de alineamiento sobre el cristal líquido polimerizable dopado con colorante dicroico. La lámina resultante muestra dos o más imágenes latentes cuando se ilumina con luz polarizada por cualquiera de sus caras, o bien cuando se observa a través de un polarizador. En realidad, el uso del polarizador no es obligatorio: el dispositivo funciona con luz parcialmente polarizada, como la procedente de una reflexión rasante de una superficie dieléctrica (suelo brillante, mesa). La descompensación de componentes de polarización derivada de la proximidad del ángulo de Brewster es suficiente para mostrar el efecto. También puede observarse colocando la lámina frente a una pantalla de cristal líquido, por ejemplo la pantalla de un ordenador. El resultado es una lámina flexible y delgada que contiene un conjunto de imágenes. Iluminada con luz natural, la lámina aparece coloreada, transparente y uniforme. Sin embargo, cuando se ilumina con luz total o parcialmente polarizada, surgen una serie de imágenes. La serie queda determinada por la cara del dispositivo por la que incide la luz. Si se rota ligeramente la lámina, aparece un segundo juego de imágenes. También aparecen imágenes distintas cuando se ilumina la lámina por el lado opuesto. El material de partida es una mezcla de cristal líquido polimerizable dopada con al menos un colorante dicroico. Se utilizan placas de confinamiento. Se induce un patrón de alineamiento con varias orientaciones en la cara interna de cada placa. Las direcciones de alineamiento son paralelas al plano de las placas de confinamiento. La lámina que contiene las imágenes latentes se obtiene en varias etapas que se resumen a continuación: primero, el cristal líquido dopado con colorante se introduce entre las placas de confinamiento. Las placas orientan el cristal líquido (y por tanto el colorante) de acuerdo con el patrón elegido. En segundo lugar, el cristal líquido se polimeriza para fijar permanentemente el patrón de orientaciones. Seguidamente, la lámina de cristal líquido polimerizado se extrae del sándwich de confinamiento. El resultado final es una lámina de cristal líquido polimerizado que contiene la información de alineamiento, donde la lámina transparente final mostrará una o varias imágenes cuando se utilice una fuente de luz polarizada, luz parcialmente polarizada, o un polarizador. Si el patrón de alineamiento de cada placa de confinamiento es distinto, aparecerá un conjunto de imágenes diferente dependiendo de la cara que se oriente hacia la fuente de luz polarizada o hacia el polarizador.

El cristal líquido puede doparse con uno o varios colorantes. La orientación del cristal líquido, y consecuentemente del colorante, se determina condicionando las superficies internas de las placas de confinamiento durante la producción de la lámina.

En la fabricación de pantallas de cristal líquido convencionales, se suelen emplear placas de vidrio como sustratos; en esta invención esas placas se sustituyen por placas de confinamiento. Las placas de confinamiento pueden estar fabricadas en cualquier material, opaco o transparente, puesto que se utiliza únicamente durante el proceso de fabricación y posteriormente son extraídas.

Otra de las características ventajosas que implica la presente invención se refiere a las variaciones de orientación del cristal líquido dentro del plano de las placas de confinamiento. Las orientaciones, de acuerdo a diferentes realizaciones de la invención, se consiguen por varios procedimientos: a) Empleando técnicas de alineamiento estándar, como las utilizadas en la fabricación de pantallas de cristal líquido, pero restringiendo cada orientación a áreas específicas de la placa formando un patrón. Una pantalla de cristal líquido suele buscar una orientación uniforme en toda la superficie. En estos dispositivos, sin embargo, se generan diferentes orientaciones en la misma superficie. Posteriormente, una vez polimerizado el cristal líquido, se eliminan las capas de confinamiento externas obteniendo una lámina delgada flexible.

b) Empleando electrodos interdigitados, orientados en diferentes direcciones en el plano de las placas de confinamiento. En este caso, se aplican tensiones eléctricas durante el proceso de fabricación (aunque no se requieren durante el uso ordinario del dispositivo). Los electrodos se fabrican por medios fotolitográficos o micromecánicos, definiendo el motivo requerido. Posteriormente se deposita una capa de cristal líquido y se aplican señales de tensión a los electrodos para condicionar su orientación. Así se genera un efecto de conmutación en el plano (in- plane switching, IPS), que obliga al cristal líquido a orientarse según el patrón predeterminado. De este modo se obtiene un alineamiento múltiple capaz de reproducir las imágenes latentes deseadas. Una vez alineado, el cristal líquido se polimeriza in situ para crear un patrón permanente orientado dentro de la lámina flexible. Una vez polimerizado, la tensión eléctrica resulta innecesaria, ya que el material mantiene la orientación inducida por la distribución de tensiones provocada por los electrodos.

c) Empleando patrones micrométricos o submicrométricos tal como se ha descrito anteriormente. Las imágenes múltiples se obtienen aplicando varios tratamientos a las placas de confinamiento. Los tratamientos se aplican a diferentes zonas de cada superficie, las zonas están aisladas entre sí por diferentes técnicas: máscaras, fotolitografía, barreras de aislamiento, deposición selectiva, evaporación térmica, ink- jet, nano-patterning o cualquier otro procedimiento microelectrónico estándar.

Cualquiera de los procedimientos descritos produce configuraciones homogéneas del cristal líquido. Las moléculas de cristal líquido están siempre orientadas paralelamente al plano de las placas de configuración, aunque su orientación específica dentro del plano varía en las diferentes zonas de la superficie, de forma que algunas áreas pueden volverse más claras o más oscuras cuando se iluminan con luz polarizada. Se pueden obtener varias imágenes independientes en cada cara de la lámina de cristal líquido dopada. La variación de orientación en la dirección de alineamiento permite definir una escala de gris o incluso imágenes en color. La polimerización del cristal líquido permite que la lámina, después de ser extraída de las placas de confinamiento, pueda utilizarse independientemente en muchas aplicaciones: las imágenes latentes han quedado ya definidas. La figura 9 muestra un dispositivo cuyo principio de funcionamiento es idéntico al de los dispositivos de las figuras 1 y 2. En este caso, las imágenes reflexivas que se obtienen en las láminas adheridas a la capa de LCP dopado con colorante dicroico son distintas de las imágenes generadas por transmisión por la propia lámina LCP. Este hecho no depende del método empleado para crear la lámina flexible.

La figura 10 muestra el principio de funcionamiento de un dispositivo semejante al de la figura 9, excepto que en este caso se ha adherido un solo elemento holográfico a una de las superficies. La figura 11 muestra un dispositivo cuyo principio de funcionamiento es idéntico al de la figura 9, en el cual el LCP se confina entre dos sustratos (7 y 8) recubiertos con capas de alineamiento (9 y 10). En este caso el LCP no se extrae de entre los sustratos de confinamiento, sino que éstos se dejan formando parte de la estructura final del dispositivo.

La figura 12 muestra el principio de funcionamiento de un dispositivo semejante a la de la figura 1 1 , excepto que en este caso se ha adherido un solo elemento holográfico a una de las superficies.

La figura 13 muestra un dispositivo cuyo principio de funcionamiento es idéntico al de la figura 4. En este caso, las imágenes reflexivas que se obtienen en las láminas adheridas a la capa de LCP dopado con colorante dicroico son distintas de las imágenes generadas por transmisión por la propia lámina LCP. Este hecho no depende del método empleado para crear la lámina flexible.

La presente invención tiene aplicación directa como elemento de seguridad documental contra la falsificación de billetes de banco, o en autentificación de documentos, tarjetas de crédito, cheques, embalajes o cualquier elemento cuyo valor intrínseco haga aconsejable su identificación. La comprobación se realiza en modo transmisivo, observando con luz polarizada el patrón de zonas oscuras y claras que se forma, el cual depende exclusivamente de la orientación del cristal líquido y el colorante dicroico en la cara de entrada. Si el colorante dicroico se alinea paralelamente a la polarización, se producirá la absorción de la luz, obteniendo un estado oscuro. Si el colorante se sitúa perpendicular a la polarización, no se absorberá luz, obteniéndose un estado claro. Si se intercambian las caras de entrada y salida, las zonas oscuras y claras producidas pasarán a depender de la orientación del colorante en la otra cara. Así pues, se puede inducir una imagen cualquiera forzando el alineamiento de las zonas correspondientes en una de las caras. La otra cara puede contener una imagen diferente, independiente de la anterior. El efecto se observa manteniendo fija la polarización y girando la célula, enfrentando la otra cara del dispositivo a la luz polarizada. Alternativamente, el efecto puede observarse manteniendo fija la célula, y colocando un polarizador delante o detrás de la lámina. El uso de una fuente de luz polarizada o de un polarizador no es estrictamente necesario para observar el efecto. También se observa cuando la muestra se ilumina con luz parcialmente polarizada, por ejemplo la reflexión rasante procedente de una superficie dieléctrica como un suelo pulido o una mesa. Este hecho favorece la implementación masiva de la invención como elemento de seguridad en etiquetas o billetes de banco, por ejemplo.

La observación de imágenes en reflexión se realiza con luz natural y sin necesidad de ningún dispositivo adicional.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método de fabricación de dispositivos para seguridad documental con varias imágenes latentes caracterizado porque comprende los siguientes pasos:

b) definir diferentes zonas en la cara del al menos un sustrato;

d) dopar el cristal líquido con al menos un colorante dicroico;

g) polimerizar el cristal líquido formando una lámina.

2. Método de acuerdo a la reivindicación 1 donde el paso b) además comprende definir las diferentes zonas de acuerdo al elemento holográfico depositado sobre la al menos una parte de la cara del sustrato.

3. Método de acuerdo a la reivindicación 2 donde definir las diferentes zonas de acuerdo al elemento holográfico, comprende utilizar unos surcos micrométricos o submicrométricos, resultado del depósito de material del paso a), para el alineamiento del cristal líquido.

4. Método de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde una vez polimerizado el cristal líquido, además comprende retirar al menos uno de los sustratos de confinamiento.

5. Método de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde definir diferentes zonas en la cara interna del sustrato de confinamiento comprende al menos una de las siguientes técnicas:

- fotolitografía; - máscaras;

- barreras físicas;

- deposición selectiva;

- evaporación térmica;

- chorro de tinta;

- generación de patrones micrométricos o submicrométricos;

- o una combinación de las anteriores.

6. Método de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que la generación de distintas direcciones de alineamiento se lleva a cabo en cualquier dirección paralela al plano de los sustratos de confinamiento, donde las direcciones de alineamiento inducidas en una de la cara de un sustrato son independientes de las inducidas en un segundo sustrato y comprenden la utilización de al menos una de las siguientes técnicas:

- frotado mecánico de la capa de alineamiento;

- fotoalineamiento de un material fotosensible;

- deposición oblicua de un material alineador;

- alineamiento mediante patrón micrométrico o submicrométrico;

- o combinación de las anteriores.

7. Método de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que los alineamientos inducidos en al menos dos zonas son no lineales entre sí.

8. Método de acuerdo a la reivindicación 7 en el que al menos dos de los alineamientos inducidos son ortogonales entre sí.

9. Método de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones anteriores que además comprende determinar el ángulo relativo que existe entre las direcciones de alineamiento inducidas para generar diferentes niveles de gris en la imagen latente.

10. Método de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones anteriores que además comprende añadir una matriz de color RGB para la generación de las imágenes latentes, donde la matriz de color se dispone haciendo coincidir las zonas definidas en la lámina con el pixelado de la matriz sobre la cara externa de la lámina de cristal líquido ya polimerizada o bien en la cara interna de una capa polimérica de protección situada sobre la lámina.

1 1. Un dispositivo para seguridad documental con varias imágenes latentes caracterizado por que comprende:

- al menos un elemento holográfico que comprende una o más capas de material metalizado, al menos parcialmente, depositado sobre al menos una de las caras de un sustrato de confinamiento, que forma imágenes holográficas reflexivas al ser iluminado;

- una lámina de cristal líquido, que cubre el al menos un elemento holográfico, dopada con al menos un colorante dicroico orientado según unas direcciones de alineamiento inducidas en distintas zonas predefinidas de dos sustratos de confinamiento, donde la orientación de las distintas zonas se establece según al menos un patrón de alineamiento y difieren en un ángulo menor o igual a 90° en al menos una de las caras que forman imágenes latentes visibles al iluminarse con luz polarizada.

12. Dispositivo de acuerdo a la reivindicación 1 1 donde el al menos un patrón de alineamiento se establece de acuerdo al elemento holográfico depositado sobre una las caras del sustrato.

13. Dispositivo de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 1-12 que además comprende una lámina de protección en ambos lados del conjunto formado por la lámina de cristal líquido y el elemento holográfico para preservar el dispositivo.

Dispositivo de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 11-13 donde las direcciones de alineamiento tienen orientaciones relativas a 0^o, 45°, 90° y 135° para generar dos imágenes monocromas sin solapamiento y visibles en transmisión en cada lado de la lámina.

15. Dispositivo de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 1-14 que además comprende una o más placas de confinamiento extraíbles y reutilizables que han sido tratadas para generar un patrón de alineamiento con distintas zonas y orientaciones en la lámina de cristal líquido.