光学元件和包含它的防伪或防拷贝元器件制造技术

一种光学元件，它具有透明材料（如玻璃）制成的衬底（１）。在层（１）上有线偏振器（２），在线偏振器上有光致定向的聚合物网络（ＰＰＮ）（＝ＬＰＰ）层（３），该膜层借助其覆盖衬底的表面以局部变化的方式取向。膜层（３）与各向异性的交联液晶单体层（４）邻接。于是，这个膜层（４）的分子取向是由下面的取向层（３）定义的。膜层（４）是通过暴露在适当波长的光线下光致交联的，其结果是将ＰＰＮ层（３）定义的分子取向固定下来。该元件（作为一个整体用７表示）可以作为防伪光学元件使用，例如，借助外偏振器（５）看到液晶层的定向图案或储存在其中的光学信息是完全可能的。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及包含光学上各向异性的膜层的光学元件，其中所述膜层具有至少两个分子取向不同的区域。例如，各向异性层可以是由交联的液晶单体形成的阻滞剂层。依据本专利技术的元件的具体用途是在防伪和防拷贝领域中。对纸币、信用卡、证券、身份证等防伪品的安全防护需求由于有高质量拷贝技术可以利用而不断地增加。此外，仿制的贴商标的产品和拷贝的版权产品(如只读光盘、计算机软件、电子设备芯片等)已经在低工资国家中生产并向全世界出口。因为伪造品的数量正在增加，所以对用于防伪并能通过视觉和机器识别的新元件的需求也是相当大的。在防拷贝的纸币、信用卡等领域，已经有大量的鉴别元件。依据待保护凭证的价值，使用非常简单的或相当复杂的元件。一些国家满足于提供带金属条的纸币，该金属条在光拷贝时产生黑色。虽然这可以防止它们被拷贝，但是这种类型的元件非常容易仿制。与此相反，还有更复杂的鉴别元件，例如全息图和影像图(cinegrams)。这种类型的鉴别元件是以光线通过栅格衍射为基础的并且为了证实它们的真实性需要在不同的视角下进行观察。这些衍射元件产生取决于观察角的三维图象、色彩变化或运动效应，并且不得不基于预定的判据或规则进行检验。实际上，不可能使用机器阅读用这种技术编码的信息(如图象或数字)。此外，这些元件的信息容量非常有限，而且只有光学专家才能明确地分辨真伪。最后，人们不应当忽略下述事实，即光学衍射效应随着时间推移已经在安全领域之外使用，具体地说已用于消费品(例如包装纸、玩具等)，而且这种元件的生产方法也已经随着时间推移变成众所周知的并且相应地被直接效仿。除了上述衍射元件之外，一些其他元件也是已知的，这些元件适合最佳的拷贝保护。这些元件包括诸如EP-A 689’084或EP-A 689’065所揭示的光学元件，即包括各向异性的液晶层的光学元件，这些元件将具有局部的分子取向结构。这些元件是以混合膜层结构为基础的，这种结构包括定向层和与它接触并由彼此交联的液晶单体组成的膜层。在这种情况下，定向层是由能光致取向的聚合物网络(PPN)(与其它文献中所用的LLP同义)组成，该网络在定向状态通过预定的阵列定义数个变更取向的区域。在产生液晶层结构期间，液晶单体通过与PPN层相互作用分区取向。具体地说，这种以光轴方向随空间变化为特征的取向通过随后的交联步骤被固定下来，在交联之后形成带预定取向图的交联的光学结构液晶(LCP代表液晶聚合物)。在液晶单体交联之前，不用辅助工具观察，取向图本身和写进液晶的信息最初是不可见的。这些膜层具有透明的外观。如果衬底(这些膜层在其上定位)能透射光线，那么，将该光学元件放在两个偏振器之间，LCP的取向图或已经写入的信息将变成可见的。如果双折射液晶层定位在反射层上，那么只用一个保持在该元件上方的偏振器就使该图案或相应的信息变成可见的。LCP鉴别元件实际上有可能不受限制地以文本、图象、照片及其组合形式储存信息。与现有技术的鉴别元件相比，LCP元件甚至可以由非专业人员证实安全特征的真实性来予以识别，因为学习怎样识别复杂的颜色变化或运动效应不是首要的。由于阅读LCP鉴别元件非常筒单、可靠和迅速，所以，可以将可用机器阅读的和看得见的信息结合在同一鉴别元件中。同样众所周知的是LCP鉴别元件的复杂性可以通过使LCP层的光轴相对该层平面均匀地或有局部变化地倾斜而得到进一步提高。这可以以已知的方式通过产生表面上的倾斜角有局部变化的PPN层来完成。这进一步提供倾斜效应，这就是说可以看见包含在双折射层中的信息，是正反差还是负反差将取决于观察角。现在，本专利技术的目的是将上述类型的另一些可能的膜层结构提供给光学元件、电子光学器件，特别是提供给防拷贝元件。按照本专利技术，由于可以改变交联液晶层的物理参数和构型和/或可以将光学性质各不相同的不同膜层以及各种衬底结合起来，所以这是能实现的。由于所用的膜层通常是透明的，所以它们可以成功地施于已知的永久可见的鉴别元件，例如水印、全息图或影像图。因此，在用线偏振器观察时除了永久可见的鉴别元件之外还可以看到液晶层的阻滞剂图。在采用EP-A 689’084所介绍的透射式双折射层时，为了读出储存的信息或使该信息变成可见的，在该元件的每一侧安排一个偏振器是必要的。在这种情况下，由于涉及两个偏振器在鉴别元件的上下定位，快速检验身份证等是困难的。按照本专利技术，将至少一个偏振器补充集成在膜层结构中可以克服这个不足。例如，如果在双折射层下面有一个偏振层，那么只需要一个保持在该元件上方的外偏振片就足以使储存的光学信息变成可见的。按照EP-A 689’084，集成在鉴别元件中的偏振层可以被设计成二向色LCP层。采用偏振片作为衬底，将PPN和LCP层涂在该衬底上也是可能的。在有反射器存在的场合(按照本专利技术它可以省略)，偏振片可能是用于入射光线的偏振器和用于出射光线的分析器，它们可能并非总是需要的。EP-A 689’084所介绍的鉴别元件的另一个不足在于将偏振器安排在衬底下面时，通过该衬底的光线的偏振状态可能受到影响。例如，如果利用因其生产方式使其本身具有双折射性质的廉价聚合物衬底，那么由于这些衬底的双折射性质是制造的随机结果并且处处不同，所以在极端情况下LCP层的双折射性质可能被抵销，其结果是鉴别元件的信息可能不再能被读出。此外，拒绝考虑用强散射材料(如纸)作为衬底，因为偏振光将立即被这些材料消偏，以致通过第二偏振器并用它进行分析的光线的偏振状态是无法识别的，所以也无法携带任何编码信息。但是，如果象本专利技术所建议的那样将集成的偏振器定位在衬底和LCP层之间，那么在光线通过LCP层时衬底对该光线的偏振状态没有任何影响。因此，一方面有可能使用因其生产方式致使其本身具有双折射性质的廉价的聚合物衬底，而另一方面该衬底不需要是透明的。在这种情况下，甚至散射衬底材料(如纸等)也可能是适用的。有各种各样的产品，例如涂料油漆、凭证、照片、只读光盘、半导体芯片，在这些产品中不需要鉴别元件是可见的，因为这将损坏该产品的外观或者将引起鉴别元件的潜在产品仿制者的注意。就这些情况而言，本专利技术建议将可取向的荧光染料合并到透射式LCP膜层结构中。还有另一些光学效应可以用于液晶鉴别元件。实例包括通过胆甾醇型滤波片产生的那些效应。这些滤波片的已知特征是它们通过圆偏振在取决于物理参数的波段中折射一部分可见光谱，而未被反射的光线被透射(见Schadt M.，Funfschilling J.，Jpn.J.Appl.Phys.，29(1990)1974)。这种特征的作用是透射光线和反射光线具有不同的颜色。为了产生这种视觉效果，必需选择反射波长的范围，使它落在可见光范围内。当然，就用机器读出信息的应用而言，有可能使折射频带落在可见光波段之外。同样可以在防拷贝领域用作鉴别元件的不同类型的光学元件是以线偏振器与胆甾醇型滤波片相结合为基础的。这种类型的构型有可能产生不同的颜色(以下进一步讨论)，为此利用第二线偏振器，将它安排在胆甾醇型滤波片上与第一偏振器相反的侧面。最后，在开头介绍的倾斜效应也可以按不同于已知方式的方式产生。因此，按照本专利技术有可能产生一种鉴别元件，它的倾斜效应更显著而且从技术上看它的生产方法更简单。具体地说，由于元件中的至少一个双折射膜LCP层是以这样的方式构成的，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学元件，它至少包括两个膜层，以阻滞剂层（４、１１ｂ、１２ｂ、２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ、３１、４１、５１、７４）和偏振层（２、１３、２４、２５、３３、４２、４３、５２）为特征，其中阻滞剂层（４、１１ｂ、１２ｂ、２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ、３１、４１、５１、７４）具有至少两个有不同光轴的区域。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：M沙特，H塞伯勒，
申请(专利权)人：罗利克有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]