專(zhuān)利名稱：各向異性光學(xué)裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及各向異性光學(xué)裝置和用于制造這些裝置的方法。所提出的裝置可用于光學(xué)安全裝置和類(lèi)似領(lǐng)域。
本發(fā)明的背景由于對(duì)產(chǎn)品和文件的欺詐和偽造進(jìn)一步增加，越發(fā)需要新型防偽措施。多年來(lái)，全息圖已成為優(yōu)選的安全技術(shù)和已經(jīng)制造出許多不同代的全息圖基安全特征。同時(shí)，該技術(shù)已超過(guò)30年和因此是廣泛熟知的。該情形代表一種安全危險(xiǎn)，因?yàn)樵S多人可以獲得全息圖技術(shù)。由于可得到數(shù)字全息圖打印機(jī)，進(jìn)一步增加了易使用全息控制體系的途徑。這些打印機(jī)能夠得到許多不同種類(lèi)的全息圖和極少需要認(rèn)識(shí)全息裝置或激光寫(xiě)入器。這些裝置能夠制備用于隨后金屬母版制造的母版和大量復(fù)制成薄膜。因此，由于可容易地產(chǎn)生全息結(jié)構(gòu)，全息術(shù)在安全元件領(lǐng)域中正失去重要性。
但在安全裝置領(lǐng)域中，總是需要新的和不同的裝置，這樣還通過(guò)改變安全裝置的種類(lèi)而能夠減少?gòu)?fù)制的可能性。
這種方案的一個(gè)例子在專(zhuān)利申請(qǐng)WO-01/03945中解釋?zhuān)渲泄鈱W(xué)效果是如由于全息或光柵結(jié)構(gòu)的組合和色移多層干涉效果。
另外，各向異性散射器和反射器已在Ibn-Elhaj等人的＂光學(xué)聚合物薄膜與各向異性和各向異性納米起皺表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)＂(自然，2001，Vol.410，p.796-799)中被提出具有圖案化各向異性。為了制造該結(jié)構(gòu)，使用一種所謂單體起皺技術(shù)(MC)，其原理是被施用到基材上的混合物或共混物通過(guò)暴露于UV輻射交聯(lián)而引起相分離。去除非交聯(lián)組分，留下一種具有包含凹槽，坑和/或孔的特定表面地形的結(jié)構(gòu)。通過(guò)合適地確定表面地形，可得到方向性光散射器。在其它基材中，提出使用鋁鏡作為基材，其上通過(guò)以上混合物的UV-誘導(dǎo)相分離和隨后去除非交聯(lián)材料而得到圖案化MC-膜。這樣，替代圖案的定向傳輸，可得到方向反射器，其中圖案可通過(guò)亮度和對(duì)比度的視角依賴性偏差而可看見(jiàn)。
本發(fā)明的綜述因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種可用作安全元件的新的和有效的光學(xué)元件。另外，本發(fā)明的目的是提供用于制造這些光學(xué)元件的方法和其用途。
本發(fā)明的一個(gè)目的因此是根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)元件，根據(jù)權(quán)利要求23的方法和根據(jù)權(quán)利要求27的光學(xué)元件的用途。
本發(fā)明的一個(gè)主要特點(diǎn)在于，提供了一種光學(xué)元件，包括具有圖案化各向異性的各向異性散射器與用于提供可通過(guò)改變視角和/或改變?nèi)肷涔獾慕嵌榷^察到的色移的裝置的組合。這樣，優(yōu)先各向異性例如局部改變像素化方式而成像。尤其為了安全起見(jiàn)，被證實(shí)有利地提供一種光學(xué)元件，其中各向異性通過(guò)傾斜或旋轉(zhuǎn)光學(xué)元件而具有視角依賴性正/負(fù)圖像翻轉(zhuǎn)。通常，具有圖案化各向異性的各向異性散射器具有基本上非周期光學(xué)效果結(jié)構(gòu)。
不同于熟知的全息結(jié)構(gòu)，各向異性散射器在改變視角時(shí)具有非常明顯和顯著的圖像翻轉(zhuǎn)。但不容易與色移效果進(jìn)行組合。所提出的各向異性散射器與用于提供受控良好的色移的不同裝置的組合可將顯著圖像翻轉(zhuǎn)與受控良好的和均勻的色移重疊。因?yàn)?，如果使用全息結(jié)構(gòu)，可能圖像翻轉(zhuǎn)總是伴隨伴隨色移(通常被感知為彩虹效果)，具有用于提供色移的附加裝置的全息結(jié)構(gòu)不會(huì)得到分開(kāi)控制良好的圖像翻轉(zhuǎn)和顏色翻轉(zhuǎn)。但意外的是，目前提出的具有圖案化各向異性的各向異性散射器與用于提供色移的裝置的組合得到明顯更清楚的圖像翻轉(zhuǎn)和色移的組合。因?yàn)檫@兩種效果與使用周期全息結(jié)構(gòu)替代各向異性散射器時(shí)相比更好地被分開(kāi)，這兩種效果可被有效地受控和例如可相互配合。例如，圖像翻轉(zhuǎn)與色移的可能的特定協(xié)同作用能夠驚人地增加該裝置可實(shí)現(xiàn)的安全等級(jí)，因?yàn)槔绲谝粓D像在第一視角下表現(xiàn)出第一顏色，和通過(guò)改變幾乎沒(méi)有轉(zhuǎn)變效果的視角，出現(xiàn)了不同于第一圖像的第二顏色的第二圖像。
根據(jù)該光學(xué)元件的第一優(yōu)選實(shí)施方案，用于提供色移的裝置作為色移層結(jié)構(gòu)被提供。各向異性散射器和色移層結(jié)構(gòu)可這樣一個(gè)位于另一個(gè)的后面，這可從觀察方向看出。各向異性散射器和色移層可作為各個(gè)層或膜或涂層而被提供，但它們也可作為部分或完全集成結(jié)構(gòu)被提供。
根據(jù)光學(xué)元件的另一優(yōu)選實(shí)施方案，各向異性散射器基于液晶，優(yōu)先向列，材料，后者可以是聚合物，單體或低聚物，可交聯(lián)的或非可交聯(lián)的。各向異性散射器可包含拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)化的起皺表面結(jié)構(gòu)。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)化起皺表面結(jié)構(gòu)可被保護(hù)層，界面層或墊片膜或反射金屬層覆蓋。盡管這些拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)化起皺表面結(jié)構(gòu)可利用壓花技術(shù)，即通過(guò)使用將所需三維結(jié)構(gòu)壓花到基質(zhì)材料中的壓印器而得到，也可通過(guò)其它方法，如光學(xué)方法而得到這些表面結(jié)構(gòu)。因此，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)化起皺表面結(jié)構(gòu)可這樣得到制造至少兩種材料的混合物，其中一種材料是可交聯(lián)的和另一材料是非可交聯(lián)的，將該混合物施用到基材上，交聯(lián)至少顯著部分的可交聯(lián)材料，和去除至少顯著部分的非可交聯(lián)材料，其中優(yōu)先可交聯(lián)材料如利用下方取向?qū)踊蛉∠蚧谋砻娑诮宦?lián)過(guò)程中保持取向態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選的實(shí)施方案，用于提供色移的裝置包括干涉膜或涂層。干涉膜或涂層可包含基于介電材料的多層薄膜體系，其中不同層中的介電材料具有不同的折射指數(shù)。干涉膜或涂層也可表示Fabry-Perot-共振器。在后者情況下，干涉膜或涂層可包含至少一個(gè)部分透明第一金屬膜，和第二金屬膜和在這些金屬膜之間的優(yōu)先介電層。這種Fabry-Perot-共振器的使用得到尤其緊湊的和有效的集成結(jié)構(gòu)，因?yàn)?，具有圖案化各向異性的各向異性散射器被提供在基材上，具有圖案化各向異性的所述各向異性散射器包含被反射金屬層覆蓋的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)化起皺表面結(jié)構(gòu)，和從觀察方向可以看出，所述各向異性散射器直接被Fabry-Perot-共振器的介電層覆蓋。
根據(jù)進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方案，用于提供色移的裝置包含膽甾醇膜，層或涂層。膽甾醇膜可以是染色的，和/或它可以是交聯(lián)的。
根據(jù)另一優(yōu)選的尤其緊湊和集成的實(shí)施方案，具有圖案化各向異性的各向異性散射器被提供在基材上，其中具有圖案化各向異性的所述各向異性散射器包含被反射金屬層覆蓋的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)化起皺表面結(jié)構(gòu)，和其中從觀察方向上看出，所述各向異性散射器直接被膽甾醇層覆蓋。
也可提供一種光學(xué)元件，其中膽甾醇膜的表面，層或涂層具有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)化起皺結(jié)構(gòu)和形成具有圖案化各向異性的各向異性散射器。在這種情況下，例如可將膽甾醇膜涂覆到這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)化起皺結(jié)構(gòu)上，或可直接使用這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)化起皺結(jié)構(gòu)得到膽甾醇膜。
根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選的實(shí)施方案，用于提供色移的裝置作為至少一種被涂覆，印刷，層壓，熱或冷壓印在基材上的膜被提供，其中優(yōu)先基材由塑料材料如聚酯，聚乙烯，聚丙烯，PET(聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)或其共混物制成或由玻璃，金屬或紙或其組合制成。
本發(fā)明另外涉及一種用于制造如上所述光學(xué)元件的方法。優(yōu)先，該方法特征在于，用于提供可通過(guò)改變視角和/或改變?nèi)肷涔獾慕嵌榷^察到的色移的裝置被涂覆，印刷，層壓膠合，熱或冷壓印到基材上和隨后被具有圖案化各向異性的各向異性散射器覆蓋或涂覆或提供。在可選方案中，該方法特征在于，用于提供可通過(guò)改變視角和/或改變?nèi)肷涔獾慕嵌榷^察到的色移的裝置被涂覆，印刷，層壓膠合，熱或冷壓印到具有圖案化各向異性的各向異性散射器上。
根據(jù)該方法優(yōu)選的實(shí)施方案，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)化起皺表面結(jié)構(gòu)作為具有圖案化各向異性的各向異性散射器這樣得到制造至少兩種材料的混合物，其中一種材料是可交聯(lián)的和另一材料是非可交聯(lián)的，將該混合物施用到基材上，交聯(lián)至少顯著部分的可交聯(lián)材料，和去除至少顯著部分的非可交聯(lián)材料，其中優(yōu)先可交聯(lián)材料如利用下方取向?qū)踊蛉∠蚧谋砻娑诮宦?lián)過(guò)程中保持取向態(tài)。
另外，可通過(guò)紫外鑄塑或熱壓花使用三維結(jié)構(gòu)化壓印器而制備拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)化起皺表面結(jié)構(gòu)作為具有圖案化各向異性的各向異性散射器。
如果用于提供色移的裝置包含膽甾醇膜，層或涂層，這些膽甾醇元素可這樣制成施用膽甾醇膜，如通過(guò)層壓，或通過(guò)將膽甾醇材料以其液晶形式涂覆和在該涂覆工藝之后優(yōu)選通過(guò)使用光化照射或通過(guò)使用熱而交聯(lián)該材料。
本發(fā)明還涉及如上所述的光學(xué)元件的優(yōu)選用途。優(yōu)選，光學(xué)元件用作安全元件，即用于應(yīng)該防偽，防偽，復(fù)制等的任何目的。為此，安全元件可被施用到或引入安全文件中。這些安全文件可以是例如鈔票，護(hù)照，證書(shū)，股票，證券，票據(jù)，支票，簽帳卡，許可證，票，或應(yīng)該阻止其復(fù)印的任何其它文件。其它用途包括例如品牌和產(chǎn)品保護(hù)裝置和類(lèi)似物。安全元件可因此為標(biāo)記物，安全條，標(biāo)簽，纖維，絲線或片的形式，但它也可與安全文件一起整體形成。
安全元件也可被施用到或引入用于包裝的裝置，如包裝紙，包裝盒，信封中，而且安全元件在此可以是標(biāo)記物，安全條，標(biāo)簽，纖維，絲線或片或類(lèi)似物的形式。
根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)元件的另一優(yōu)選用途是裝飾應(yīng)用。
本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施方案在從屬權(quán)利要求中概述。
附圖的簡(jiǎn)要描述在附圖中，給出了本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案，其中

圖1說(shuō)明一種具有各向異性散射表面的光學(xué)裝置(已有技術(shù))；圖2說(shuō)明一種具有各向異性散射表面的光學(xué)裝置(已有技術(shù))；圖3是在反射干涉膜頂部的各向異性散射層的基本組合；圖4具有其它的表面保護(hù)涂層的根據(jù)圖3的裝置；圖5是根據(jù)圖4的裝置，其中散射膜在基材上和表面涂有反射層，隨后涂有界面層；圖6表示簡(jiǎn)單Fabry-Perot-共振器的色移裝置，其中一個(gè)反射器是各向異性散射反射器；圖7是另一色移裝置，其中一個(gè)反射器是各向異性散射反射器；圖8是在反射膽甾醇膜頂部的各向異性散射層的組合；圖9具有其它的表面保護(hù)涂層的根據(jù)圖8的裝置；圖10的裝置類(lèi)似于圖9的裝置，其中各向異性散射膜在基材上和表面涂有反射金屬層，隨后涂有界面層；圖11的裝置類(lèi)似于圖10的裝置，沒(méi)有金屬反射層但具有界面層作為高或低指數(shù)膜；圖12是其中各向異性散射膜被金屬化和涂有液晶膽甾醇材料的裝置；圖13是其中各向異性散射膜涂有液晶膽甾醇材料和從背部觀察的裝置；圖14是其中具有大深度凹槽/坑的各向異性散射膜涂有介電膜的裝置；圖15是具有圖形圖案的各向異性散射層的幾何圖案和其取向；圖16是各向異性散射層的幾何圖案和其取向，其中背景未被取向；和圖17是源自黑色和白色圖形和各向異性背景的各向異性散射層的幾何圖案和其取向。
優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)描述公開(kāi)于本專(zhuān)利申請(qǐng)的新光學(xué)裝置基于兩種不同的即將到來(lái)的安全技術(shù)(A)和(B)的創(chuàng)造性組合和合并，導(dǎo)致協(xié)同地增加安全水平。技術(shù)(A)涉及一種能夠得到表面浮雕圖像的技術(shù)，其中像素由各向異性散射結(jié)構(gòu)制成。技術(shù)(B)包括能夠產(chǎn)生色移效果的技術(shù)。在目前的情況下，色移效果是由于基于膽甾醇材料的層或具有薄膜干涉效果的層。以下將給出對(duì)這些技術(shù)的簡(jiǎn)要概述。
(A)各向異性散射器散射可在許多不同的材料表面上在傳輸或反射時(shí)發(fā)生。為了安全用途，反射裝置更具用途，因此在本申請(qǐng)中主要考慮。來(lái)自各向異性散射表面的散射光的特征在于對(duì)于小入射角的軸對(duì)稱散射分布，如圖1所示。如果散射表面不是各向異性的，而是各向異性的，如圖2所示，外出光分布也是各向異性的。各向異性表面可例如特征在于各向異性方向。輸出光分布因此取決于相應(yīng)方位角。這意味著，散射光在某些方位角上集中。
圖1相應(yīng)地說(shuō)明具有散射表面1的光學(xué)裝置。校準(zhǔn)進(jìn)入光2以特性軸對(duì)稱輸出光分布和特性發(fā)散角4被再定向成新的外出方向3。
另一方面，圖2說(shuō)明具有各向異性散射表面5的光學(xué)裝置。校準(zhǔn)進(jìn)入光2以特性輸出光分布6被再定向成新的外出方向，取決于相應(yīng)方位角7，7’。
應(yīng)該指出，在本文中，各向異性散射表面必須被理解為被另外圖案化的基本上非周期光學(xué)效果結(jié)構(gòu)。這使得這些各向異性圖案化散射表面區(qū)別于全息結(jié)構(gòu)(是基本上周期光學(xué)效果結(jié)構(gòu))，即其中儲(chǔ)存在該結(jié)構(gòu)內(nèi)的(圖形)信息的視角依賴性是由于在周期結(jié)構(gòu)上的干涉效果。在這些基本上周期全息表面結(jié)構(gòu)的情況下，這固有地導(dǎo)致被疊加到圖形信息的視角依賴性上的色移效果。相反，圖案化各向異性散射表面不導(dǎo)致這些所謂彩虹效果，即視角依賴性一方面明顯更顯著和截然不同，即具有明顯更分開(kāi)的在不同圖形元素之間的轉(zhuǎn)變，和另一方面它不被強(qiáng)角度依賴性的和因此不被人眼清楚地和不含糊地認(rèn)出的色移或光譜″彩虹″效果所疊加。
利用適當(dāng)?shù)闹圃旒夹g(shù)，可得到微結(jié)構(gòu)化表面，其中每一像素表示具有其自身的各向異性方向的各向異性散射區(qū)域。在此所述的裝置的第一光學(xué)效果基于這些像素。這些裝置的光學(xué)外觀可匯總?cè)缦耡)對(duì)于具有高空間頻率的散射結(jié)構(gòu)，高分辨率圖像，徽標(biāo)，微文本和類(lèi)似物是可能的。
b)所觀察到的圖像的強(qiáng)度分布是視角依賴性的和例如當(dāng)該裝置傾斜或旋轉(zhuǎn)時(shí)得到正負(fù)圖像翻轉(zhuǎn)。
c)如果散射角足夠大，圖像可在大視角下看見(jiàn)。
d)因?yàn)樵诖丝紤]的微結(jié)構(gòu)是非周期的，沒(méi)有觀察到特性光譜顏色。這不同于全息圖，后者具有周期結(jié)構(gòu)或是一些周期結(jié)構(gòu)的組合。非周期結(jié)構(gòu)在沒(méi)有附加顏色效果層時(shí)導(dǎo)致暗的和明亮的區(qū)。
e)基于性能a)至d)的裝置使得該裝置看上去不同于傳統(tǒng)的全息圖。
為了成本有效地大量制造這些裝置，散射效果最好是由于表面效果和不由于本體效果。在這種情況下，散射表面結(jié)構(gòu)可通過(guò)常規(guī)復(fù)制技術(shù)復(fù)制。這包括，制造硬金屬母版薄墊片(母版的后代物)，并重組和制造合適的加工工具，這樣可如通過(guò)紫外(UV)鑄塑或熱壓花而得到薄膜復(fù)制品。
一般光學(xué)散射元素的形成和制造具有長(zhǎng)的歷史，但長(zhǎng)期局限于各向異性散射裝置。在最近幾年中，還開(kāi)發(fā)出高效均勻各向異性散射裝置用于各種光學(xué)用途。這些散射裝置可用作用于不同光源的均化器和光修整裝置或用作液晶裝置中的亮度增加膜和例如公開(kāi)于US5,534,386和US6,522,374。這些散射器的各向異性在整個(gè)光學(xué)裝置中是均勻的。
但只有相對(duì)少的光學(xué)散射裝置能夠保持像素而不僅保持在預(yù)定方向上散射光的區(qū)域。在最近幾年中，申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)展了這種技術(shù)。在第一步驟中，薄光聚合物膜(排列層)被涂覆在合適的基材上。利用圖案化線性偏振UV光，例如使用一個(gè)或多個(gè)光掩模和重復(fù)曝光(或?qū)е略谝粋€(gè)步驟中的圖案化照射的使用光掩?；蚱裱谀５膯蝹€(gè)曝光，或激光掃描方法等)，潛像被寫(xiě)入該薄光排列膜中。對(duì)該光排列技術(shù)的更詳細(xì)描述可例如在US5,389,698中找到。曝光的光聚合物能夠使液晶混合物和可交聯(lián)的液晶預(yù)聚物對(duì)齊。在第二步驟中，上述圖案化排列層涂有可交聯(lián)的和非可交聯(lián)的液晶材料的共混物。該液晶共混物隨后優(yōu)選通過(guò)暴露于光化照射(UV光)而交聯(lián)。該工藝誘導(dǎo)液晶預(yù)聚物的相分離和交聯(lián)和得到具有各向異性散射性能的起皺薄膜。基本制造原理和光學(xué)行為公開(kāi)于WO-A-01/29148。對(duì)于這些各向異性散射層的制造，文件WO-A-01/29148的公開(kāi)內(nèi)容被特意包括在本文中。光學(xué)安全裝置根據(jù)所述技術(shù)制造。這些裝置保持非常有吸引力的和獨(dú)特的光學(xué)性能。
除了以上討論的光學(xué)性能，該新裝置具有以下特點(diǎn)f)因?yàn)樗鐾負(fù)渖⑸浣Y(jié)構(gòu)的光學(xué)性能是基本上表面浮雕(或可壓花)結(jié)構(gòu)，一旦母版已如使用以上給出的工藝而得到，可將標(biāo)準(zhǔn)復(fù)制技術(shù)應(yīng)用于在適當(dāng)?shù)某杀鞠屡恐圃爝@些裝置?，F(xiàn)今，兩種流行的和成本效果復(fù)制技術(shù)是UV壓花和熱壓花(參見(jiàn)例如M.T.Gale″用于衍射光學(xué)元件的復(fù)制技術(shù)″，微電子工程，Vol.34，321頁(yè)(1997))。這兩種技術(shù)已被證實(shí)適用于所述各向異性散射表面浮雕。
g)該制造工藝基于由申請(qǐng)人開(kāi)發(fā)的一種專(zhuān)利技術(shù)和這些用途依賴于在分子水平上的新型材料設(shè)計(jì)。該專(zhuān)利技術(shù)另外增加安全水平。
除了所述方法，其它光學(xué)制造技術(shù)可用于得到圖案化各向異性表面浮雕散射膜。這些技術(shù)可例如基于被合適的束寫(xiě)入器(如電子或激光)圖案化的薄抗蝕劑膜。另一方案可基于具有各向異性，橢圓形斑點(diǎn)的光刻膠膜的曝光。為了得到具有不同的方位取向的各向異性散射區(qū)域，可有利地使用至少一個(gè)掩模多次曝光。
(B)色移效果色移可例如通過(guò)一個(gè)或多個(gè)合適的層產(chǎn)生。這意味著，當(dāng)光從色移層被反射(或傳輸)時(shí)，觀察者可看見(jiàn)某種顏色，和可通過(guò)傾斜該裝置而感受到明顯的顏色變化。以下概述兩種不同的色移技術(shù)。
干涉效果的色移第一組色移效果通過(guò)光在薄光學(xué)膜上的干涉而得到(如J.A.Dobrowolski，″光學(xué)薄膜安全裝置″，″光學(xué)文件安全″，R．L.vanRenesse編輯，Artechouse Boston 1998)。層狀薄膜體系的許多不同的組合是可能的。特性反射光譜如在垂直光入射下得到。反射器傳輸光譜隨著入射角的增加而移向短波側(cè)。多層薄膜體系(通常是介電和金屬層的組合)僅對(duì)于介電材料是可能的。在這種情況下，需要具有不同的折射指數(shù)的薄膜。
通過(guò)將一介電膜組合在兩個(gè)金屬膜之間，其中至少一個(gè)金屬膜是部分透明金屬膜，僅需要三層就可得到強(qiáng)顏色效果。這種薄膜干涉多層體系表示Fabry-Perot-共振器。鉻和鋁是兩種適用于這些場(chǎng)合的金屬和可，如通過(guò)濺射或蒸發(fā)而被沉積在聚合物膜上。
已經(jīng)制造出基于薄干涉膜或基于這些膜的薄片的安全裝置。例子可在US5,084,351和US6,686,042中找到。
膽甾醇色移膜可用的用于本文所述裝置的第二組色移層是膽甾醇膜。膽甾醇聚合物液晶材料的光學(xué)效果目前作為薄膜或片用于色移油墨，例如描述于US4,780,383和US6,414,092。
平面取向膽甾醇材料用作正入射光的在λ0＝P0<n>周?chē)牟ㄩL(zhǎng)下的反射器，其中P0是指膽甾醇材料的節(jié)距和<n>是膽甾醇材料對(duì)于一類(lèi)圓形偏振光的平均折射指數(shù)(L.M.Blinov，Springer 1994，液晶材料中的電-光學(xué)效果)。反射帶的寬度與膽甾醇材料的各向異性成比例，Δλ＝P0Δn。反射帶隨著投射角θ的增加而移向短波長(zhǎng)側(cè)
λ(θ)=P0·<12>2-sin2(θ)]]>對(duì)于典型材料，在正入射角下的橙色反射移向綠色和在約45°下和在切線入射下移向藍(lán)色。
對(duì)于色移基膽甾醇膜的光學(xué)外觀，膽甾醇液晶材料的取向是重要的。其光學(xué)(螺旋)軸垂直于基材的完美平面取向的膽甾醇材料得到一種不特別有吸引力的膜，因?yàn)閮H可看見(jiàn)鏡面反射光。為了使膽甾醇膜不太視角敏感的，有利地將基材處理使得涂覆膽甾醇材料的螺旋軸在某一角內(nèi)無(wú)規(guī)分布在基材垂直線周?chē)?br> 通常，單層膽甾醇膜僅反射相對(duì)小部分的總非偏振可見(jiàn)光光譜。為了增加反射和著色光的量，可增加附加膽甾醇層以加寬光譜帶寬度或包括其它偏振態(tài)(左和右圓形偏振光)。從經(jīng)濟(jì)角度考慮，該方案不非常令人滿意，因?yàn)楦郊拥哪戠薮紝訋?lái)附加成本。增加色飽和度的另一方式是選擇合適的背景，這也有助于總反射光。黑色或非反射背景得到最明亮的結(jié)果。
另一方面，更明亮的和/或著色的背景也可得到非常有吸引力的顏色效果，它在外觀上不同于傳統(tǒng)膽甾醇膜在黑色背景下的色移效果。對(duì)該方案的進(jìn)一步發(fā)展是將膽甾醇材料用染料摻雜使得該染料膽甾醇材料的單層具有兩種顏色貢獻(xiàn)膽甾醇組分的反射和染料的吸收。對(duì)這些色移膜的討論如在F.Moia的″新的色移安全裝置″，光學(xué)安全和防偽阻止技術(shù)V，San Jose，USA，2004，SPIE會(huì)議論文集，5310卷(SPIE文件#5310-32)中說(shuō)明。染料膽甾醇膜還適用于本文所公開(kāi)的組合裝置。
按照討論，各向異性散射裝置可用于新有吸引力的安全場(chǎng)合，它可另外得到像素化或圖案化微結(jié)構(gòu)。每一像素或圖案具有其自身的方位取向。本發(fā)明基于這些各向異性散射結(jié)構(gòu)與包括膽甾醇材料的色移膜或由于薄膜效果的干涉效果的協(xié)同合并或組合。
將各向異性散射膜與色移膜相結(jié)合的一種方式是將一種類(lèi)型的層加在另一層的上面。以下例子僅包括反射型裝置。這些裝置的傳輸對(duì)應(yīng)物也是可得到的。當(dāng)然，觀察者在圖3至圖14中從頂部觀察和裝置被膠合，層壓或涂覆或以其它方式施用到必須被保護(hù)的物體上或與其完整化。
圖3是說(shuō)明反射干涉膜11頂部的各向異性散射層10的基本組合。這種膜保持散射膜的所有性能和色移干涉膜的性能。顏色干涉膜11被涂覆，印刷，層壓，熱或冷壓印在典型的塑料基材12如聚酯，聚乙烯，聚丙烯，PET和類(lèi)似物上以及在玻璃，金屬或特制的紙基材12上。具有圖像或徽標(biāo)或任何其它信息的各向異性膜10在層狀膜11的頂部。
在根據(jù)圖3的色移裝置中，具有編碼圖像的表面浮雕10未被保護(hù)且可用合適的復(fù)制技術(shù)復(fù)制。為了保護(hù)該散射表面浮雕，附加層13可被涂覆在該裝置的頂部。這在圖4中例證。圖4因此說(shuō)明一種類(lèi)似于圖3裝置的裝置，但具有調(diào)節(jié)的折射指數(shù)(低或高)的附加表面保護(hù)涂層13。這些保護(hù)涂層13應(yīng)該具有不同于散射膜10的折射指數(shù)。散射效率取決于表面浮雕調(diào)節(jié)深度d以及散射n(10)和保護(hù)膜n(13)之間的差異δnδn＝n(13)-n(10)。因此合適地具有盡可能大的δn值使得表面浮雕調(diào)節(jié)深度不太大。最近，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出使得制造商能夠濕涂覆高折射指數(shù)膜的材料。這些材料基于具有高折射指數(shù)的納米顆粒和保持顆粒尺寸使得不出現(xiàn)散射。這種材料的一個(gè)例子基于TiO2納米顆粒。
圖5說(shuō)明一種類(lèi)似物圖4裝置的裝置，但在這種情況下，散射膜10被涂覆/施用在基材12上和表面涂有被界面層15覆蓋的反射金屬層14。最后色移層11被涂覆/施用到該裝置的頂部。
在圖3至5所示的裝置中，使用一般干涉膜11。該膜可由各種介電子膜組成和/或可包括吸收性金屬膜。簡(jiǎn)單干涉膜由三層組成兩個(gè)反射金屬膜和在其之間的至少一介電膜。這種Fabry Perot-共振器型組成也可用于本發(fā)明的色移膜。
基于這些Fabry-Perot-共振器的其它可能結(jié)構(gòu)在圖6和7中說(shuō)明。在這兩種情況下，墊片膜16決定兩個(gè)反射器(分別為14，9和14，17)之間的距離，這決定了從該裝置觀察到的顏色。
圖6說(shuō)明一種表示Fabry-Perot-共振器的色移裝置，其中一個(gè)反射器是各向異性散射反射器14。金屬層14是半透明的。在這種情況下，基材上的反射器是平面鏡9和外連的反射器是部分反射散射鏡14。該外連反射器14可涂以保護(hù)膜13。
圖7還說(shuō)明一種表示Fabry-Perot-共振器的色移裝置，其中一個(gè)反射器是各向異性散射反射器14。在這種情況下，基材上的反射器14是各向異性散射鏡和外連的反射器是平整半透明部分反射鏡17。外連反射器17可涂有保護(hù)膜18。
注意，圖6和圖7說(shuō)明色移裝置，它不僅是兩個(gè)膜的機(jī)械組合，而是表示一種集成結(jié)構(gòu)，通過(guò)將兩種光學(xué)效果在一種結(jié)構(gòu)內(nèi)集成組合而完成。
以下的圖說(shuō)明基于各向異性散射膜與膽甾醇色移裝置的組合的色移裝置。
圖8說(shuō)明在反射膽甾醇膜20頂部的各向異性散射層10的基本組合。這種集成膜保持和組合了散射膜的所有性能和色移干涉膜的性能。膽甾醇膜20被涂覆，印刷，層壓，熱或冷壓印在典型的塑料基材12如聚酯，聚乙烯，聚丙烯，PET和類(lèi)似物上以及在玻璃，金屬或特殊制備紙基材12上或在其組合或多層結(jié)構(gòu)上。具有圖像或徽標(biāo)的各向異性散射膜10在層狀膜20的頂部。在膽甾醇膜20之后的膜21(可以是基材或在基材和膽甾醇膜20之間的膜)用作背景膜和明顯決定裝置的光學(xué)外觀。黑色背景膜21如基本上造成特性膽甾醇反射發(fā)生。著色背景膜21導(dǎo)致不同的顏色。特性膽甾醇反射和顏色背景吸收劑或反射器的許多不同的組合是可能的和導(dǎo)致有吸引力的裝置。
另外在圖8所示的裝置中，各向異性散射膜的表面浮雕可被復(fù)制，因此保護(hù)膜適用于敏感用途。圖9說(shuō)明一種類(lèi)似物圖8裝置的裝置，但具有調(diào)節(jié)的折射指數(shù)(低或高)的附加表面保護(hù)涂層22。
也可通過(guò)將膽甾醇材料用合適的染料染色而將背景膜的作用直接引入膽甾醇層中。這些染色膽甾醇層在該裝置被傾斜時(shí)導(dǎo)致不同的驚人的色移.例如，對(duì)于在綠色和紫色染料摻雜時(shí)具有特性反射的膽甾醇材料，非常明顯的色移可從綠色(在0°下)至紫色(在較大角(60 °))下觀察到。該方案可用于當(dāng)從注視方向觀察時(shí)具有在各向異性散射膜10下面的膽甾醇膜20的裝置。
圖10說(shuō)明一種類(lèi)似于圖9裝置的裝置，但在這種情況下散射膜10被涂覆在基材上和表面涂有反射金屬層14，隨后涂有界面層23。必須注意，界面層23不必被特定地施加，但膽甾醇膜也可直接被施加到散射層上，留下具有空氣的層23。最后膽甾醇色移層20被涂覆在裝置的頂部。
圖11說(shuō)明一種類(lèi)似于圖10裝置的裝置，但在這種情況下金屬反射層14不存在和界面層是高或低指數(shù)膜31使得在散射膜10和指數(shù)膜31上得到良好的反射。另外，背景膜30在此如上所述是重要的。
如上所述，膽甾醇膜20可作為交聯(lián)膜通過(guò)在裝置上層壓該膜而涂覆。另外可將膽甾醇材料以其液晶形式涂覆和在涂覆工藝之后通過(guò)光化照射(UV)或通過(guò)加熱，即用熱的方法而使該材料交聯(lián)。該方案的優(yōu)點(diǎn)在于，散射膜的孔可被膽甾醇液晶材料填充和不被在另一步驟中被保護(hù)。這種方案示于圖12。
圖12說(shuō)明一種其中各向異性散射膜10被金屬化或部分金屬化14并隨后涂有液晶膽甾醇材料20的裝置。在涂覆之后，膽甾醇膜20通過(guò)UV光而交聯(lián)。該方案使得圖11所示的界面層無(wú)用和基本上簡(jiǎn)化該裝置。根據(jù)圖12的裝置還表示一種集成裝置，其中兩種光學(xué)效果被相互密切地聯(lián)系且在一單個(gè)結(jié)構(gòu)內(nèi)實(shí)現(xiàn)。另外，替代金屬化，也可考慮彩色或黑色背景。
圖13說(shuō)明其中各向異性散射膜10被涂有液晶膽甾醇材料20和也可從背部觀察的裝置。該簡(jiǎn)單的構(gòu)型明顯無(wú)需保護(hù)覆蓋膜。另外，根據(jù)圖13的結(jié)構(gòu)表示集成裝置。
圖14另外說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一種非常簡(jiǎn)單的和完全集成的結(jié)構(gòu)。在這種情況下，各向異性散射膜10被施用到基材12上，各向異性散射膜的表面被用作鏡的金屬層14金屬化，和在該金屬層14的頂部提供介電層32。金屬層14和介電層32以及在各向異性膜上的更明顯的凹槽平均深度得到組合的色移/圖像翻轉(zhuǎn)效果。在根據(jù)圖14的結(jié)構(gòu)的情況下，各向異性散射層中的凹槽的平均深度通常是100至300納米，而在前圖的結(jié)構(gòu)中，凹槽的平均深度是50至150納米。
應(yīng)該注意，即使具有干涉色移的各向異性散射裝置通常由第一(部分)反射器，墊片層，各向異性散射層，第二(部分)反射器和可能鈍化膜組成，如果一個(gè)(部分)反射器不存在，可觀察到來(lái)自這種裝置的顏色反射，和另外，通過(guò)使散射層足夠厚，墊片層可被省略。
另外，墊片膜(迄今被認(rèn)為是均勻透明介電膜)也可由散射材料制成。
各向異性層存在多種圖案化可能性使得得到各種光學(xué)效果。圖15至17說(shuō)明在各向異性散射層中可能的取向圖案。參數(shù)是參與區(qū)的幾何，其方位取向，和各向異性度以及角度依賴性散射特性。更多細(xì)節(jié)參見(jiàn)如WO-A-01/29148。除了在圖15至17中給出的例子，可考慮更多的排列。
圖15說(shuō)明具有圖形圖案的各向異性散射層的幾何圖案和其取向，該層由均勻背景40和圖形組合物41組成。均勻背景40的散射結(jié)構(gòu)的取向沿著水平方向，如水平線所示。實(shí)際的圖形圖案41保持單個(gè)垂直排列。這種裝置具有明顯的取決于視角和照明條件的正負(fù)翻轉(zhuǎn)。
圖16說(shuō)明具有圖形圖案的各向異性散射層的幾何圖案和其取向，其背景42未被取向。虛線區(qū)域表示非取向區(qū)域。各種不同的圖形區(qū)具有其自身的取向，由不同取向的散列區(qū)域43表示。這意味著，通過(guò)旋轉(zhuǎn)或傾斜這種裝置，根據(jù)該裝置的取向而點(diǎn)亮不同的圖形區(qū)，同時(shí)背景總是顯得一樣。
圖17說(shuō)明源自黑色和白色圖形和各向異性背景42的各向異性散射層的幾何圖案和其取向44，45。對(duì)于這種裝置，黑色和白色圖形被光柵化，這意味著該圖形區(qū)域被細(xì)分成小尺寸的黑色和白色像素。黑色和白色區(qū)在裝置中使用兩個(gè)各向異性散射方向，優(yōu)選使用90°的取向角差異編碼。這樣，具有灰階的圖形可容易被復(fù)制且該排列還在改變視角時(shí)具有正-負(fù)翻轉(zhuǎn)效果。
具體例子對(duì)于以下更詳細(xì)描述的所有以上列舉的例子，使用根據(jù)圖15的各向異性散射圖案(兩種不同的各向異性取向)。通過(guò)使用一個(gè)圖案化鉻掩模，得到具有圖形插圖，光柵化灰階和高分辨圖像(圖形)的安全裝置。像素尺寸是約20微米但可更大以及甚至更小(＜10微米)。
實(shí)施例1第一實(shí)施例根據(jù)圖3制造。作為干涉層11，使用特制的三層Fabry-Perot反射器或可購(gòu)自Edmund Industrial Optics的具有紅色反射的干涉過(guò)濾器。根據(jù)描述于WO-A-01/29148的膜制備，在干涉層11上涂覆各向異性散射膜10。作為光排列材料，使用來(lái)自Rolic技術(shù)的材料ROP103并通過(guò)旋涂或通過(guò)kbar涂布而涂覆30至60納米的膜厚度。該膜暴露于在Karl Suess外殼中的和發(fā)送約3mW/cm2的305nm線性偏振UV光的1000Watt汞蒸氣燈的UV光。UV光用Moxtek(US)線性偏振器偏振。第一UV曝光還包括用圖案化鉻掩模遮蓋光排列層。使用線性偏振UV光的第一曝光在方位取向α1下進(jìn)行。隨后去除鉻掩模并使用新取向在方位角α2下進(jìn)行第二UV曝光。典型的曝光能是100和20mJ/cm2(對(duì)于第一和第二UV光曝光)。圖案化鉻掩模保持圖形，圖形組成和/或微文本。所述裝置因此保持兩個(gè)不同的取向方向(對(duì)于深的和明亮的區(qū))。對(duì)于雙取向角裝置中的最佳對(duì)比度，角差異α2-α1被調(diào)節(jié)至90°。
在下一步中，得到具有根據(jù)排列層圖案的圖案化各向異性的散射膜。用于它的液晶/可交聯(lián)的液晶預(yù)聚物溶液的制備，膜涂覆(同樣，旋涂和kbar涂覆是可能的)和光誘導(dǎo)相分離描述于專(zhuān)利申請(qǐng)WO-A-01/29148，和該文件的相應(yīng)公開(kāi)內(nèi)容特意被包括在本文中。最后，得到具有各向異性散射性能的起皺交聯(lián)二丙烯酸酯膜10。保持散射膜厚度約50至150納米(使用原子力顯微鏡測(cè)定)的反射膜得到良好的光學(xué)性能。1至2微米的平均表面起皺間隔得到合適的視角依賴性。
干涉膜和各向異性散射膜之間的距離在描述于本實(shí)施例的裝置不是決定性的。因此，也可可帶有各向異性散射結(jié)構(gòu)的薄復(fù)制膜10層壓到顏色干涉膜11上。
在小視角(從裝置表面法線測(cè)定)下，裝置呈現(xiàn)紅色，和在大視角下，裝置的顏色改變?yōu)槌壬妥詈缶G色。同時(shí)當(dāng)傾斜或旋轉(zhuǎn)裝置時(shí)，觀察到圖案化各向異性的特性正-負(fù)圖像翻轉(zhuǎn)。
實(shí)施例2
第二例子根據(jù)圖6制造。在這種情況下各向異性散射膜10是干涉膜的一部分和因此被部分金屬化14。在第一步驟中，基材12通過(guò)DC濺射而被鋁金屬化，得到層9。濺射在約80ml/min的氬流量和300W的DC功率下進(jìn)行。樣品離鋁濺射目標(biāo)的距離是90mm。曝光時(shí)間是120秒。得到用于可見(jiàn)波長(zhǎng)范圍的高反射鋁膜9。
然后，將可交聯(lián)材料的薄膜涂覆到金屬反射器上。在目前情況下，使用丁二醇-二丙烯酸酯(BDDA)在環(huán)戊酮中的15％二丙烯酸酯溶液。溶液用1％BHT(丁基化羥基甲苯，所謂2，6，-二-(t-丁基)-4-羥基甲苯)和Ciba SC(CH)的1％光引發(fā)劑Irgacure 369摻雜。同樣，該膜可通過(guò)旋涂或kbar涂覆而沉積。該墊片膜16的厚度決定最終裝置的顏色，因?yàn)樗鼪Q定了Fabry-Perot-共振器的腔。為了得到有吸引力的效果(顏色色調(diào)和飽和度)，墊片膜厚度100至400納米一般是合適的。
在該墊片膜的頂部，沉積排列層和各向異性散射膜。步驟在實(shí)施例1中解釋。
在各向異性散射表面上，通過(guò)濺射而沉積金屬14，如鋁的薄層。濺射時(shí)間現(xiàn)在明顯較短，這樣得到透光度30至60％的半透明鋁膜。在該步驟之后，得到具有鮮艷顏色的裝置。通過(guò)將附加聚合物膜13涂覆在裝置上，顏色會(huì)改變。為了最佳亮度，必須優(yōu)化墊片膜厚度和頂反射器透明度。
同樣，可通過(guò)處理各向異性散射膜10的現(xiàn)有復(fù)制品而制造該裝置。在這種情況下各向異性散射膜10的復(fù)制品涂有半透明鋁膜14，隨后墊片膜16。最后高反射金屬膜9被涂覆在裝置上和層壓在載體膜12上。該設(shè)計(jì)還按照相反順序?qū)?yīng)于圖6。這種制造步驟可在輥-輥工藝中自動(dòng)化。
在小視角下，該裝置呈現(xiàn)綠色，和在較大視角下，該裝置的顏色變成品色。同時(shí)當(dāng)傾斜或旋轉(zhuǎn)裝置時(shí)，觀察到特性正-負(fù)圖像翻轉(zhuǎn)。
實(shí)施例3對(duì)于該實(shí)施例，制造工藝類(lèi)似于實(shí)施例1，除了干涉膜現(xiàn)被替換為膽甾醇膜20。穿過(guò)這種裝置的橫截面在圖8中給出。將125微米的TAC(三乙酸酯纖維素)膜基材通過(guò)kbar涂覆而涂以膽甾醇膜20。為了得到良好的潤(rùn)濕條件，將基材12用等離子體清潔器，Technics等離子體400清潔器清潔。典型的清潔參數(shù)是300mL/min O2和300mL/min Ar，在300W下。沒(méi)有使用排列層。
為了生產(chǎn)可交聯(lián)的液晶層，在實(shí)施例中，將以下可交聯(lián)的液晶二丙烯酸酯組分 用于具有特別低熔點(diǎn)(Tm 35攝氏度)的可超冷卻向列混合物(Mon180％，Mon215％，Mon35％)，這樣可在室溫下制備可交聯(lián)的液晶層。
向列混合物另外用誘導(dǎo)節(jié)距的膽甾醇材料摻雜。合適的手性摻雜劑是如具有左手螺旋感的ST31L。
手性摻雜劑的濃度是4％至9％，更優(yōu)選5％至6％。這帶來(lái)在可見(jiàn)范圍中的所需反射波長(zhǎng)帶，但通過(guò)改變濃度，也可實(shí)現(xiàn)在UV或IR范圍中的反射波長(zhǎng)帶.通過(guò)改變?cè)谌軇┤鏜EK中的濃度，可在寬范圍內(nèi)調(diào)節(jié)膽甾醇可交聯(lián)的液晶層厚度，得到不同的反射性能。膽甾醇層的厚度是1至10微米，取決于預(yù)期的波長(zhǎng)范圍。
一般，幾種可用于這些膽甾醇材料的手性摻雜劑是已知的。另外包含可聚合基團(tuán)的手性摻雜劑例如描述于WO-A-98/55473，WO-A-99/64383，WO-A-00/02856和WO-A-01/47862。
如果需要，也可存在熟知的添加劑，如用于穩(wěn)定化的苯酚衍生物或光引發(fā)劑如Irgacure。通過(guò)改變濃度，可在寬范圍內(nèi)調(diào)節(jié)層厚度。為了交聯(lián)液晶單體，將這些層在惰性氣氛中暴露于來(lái)自氙燈的各向異性光。
手性摻雜劑濃度調(diào)節(jié)使得反射帶在綠色波長(zhǎng)范圍內(nèi)。通過(guò)傾斜裝置，所觀察到的顏色變成藍(lán)色。同時(shí)當(dāng)傾斜或旋轉(zhuǎn)裝置時(shí)，觀察到特性正-負(fù)圖像翻轉(zhuǎn)。
在該實(shí)施例中，各向異性散射膜接近空氣，這不是非常令人滿意的，因?yàn)樯⑸湮⒔Y(jié)構(gòu)不被保護(hù)。但散射表面可通過(guò)薄膜22(圖9)而純化，該膜的折射指數(shù)不同于散射膜材料。合適的高指數(shù)材料是TiO2，可通過(guò)蒸發(fā)或以納米顆粒的形式涂覆。圖9說(shuō)明了這種裝置。
光學(xué)外觀的一個(gè)重要的因素是該裝置的背景。對(duì)于明亮的顏色，強(qiáng)吸收背景(黑色紙)效果好。但具有調(diào)節(jié)的反射光譜的著色背景也是有吸引力的并得到有吸引力的反射效果。
替代選擇如上所述的著色背景，也可將可交聯(lián)的膽甾醇材料用染料摻雜。根據(jù)圖8制備出基于膽甾醇膜20的樣品，它具有特性綠色反射(對(duì)于小視角)和黑色背景層。在較大視角下，綠色顏色移向藍(lán)色。另外，如果裝置被旋轉(zhuǎn)或傾斜，可觀察到正-負(fù)圖像翻轉(zhuǎn)。
相同的膽甾醇膜20另外用紫色染料摻雜使得背景不貢獻(xiàn)于感知裝置顏色。在小視角下，仍觀察到特性綠色。在較大視角下，綠色顏色移向紫色。另外，如果裝置被旋轉(zhuǎn)或傾斜，可觀察到正-負(fù)圖像翻轉(zhuǎn)。
實(shí)施例4貫穿根據(jù)該實(shí)施例的裝置的橫截面在圖12中給出。在該實(shí)施例中，首先制備各向異性散射膜。將表面金屬化14，使其反射。將膽甾醇液晶預(yù)聚物(參見(jiàn)實(shí)施例3)涂覆在反射散射表面14上和通過(guò)UV光交聯(lián)。該構(gòu)型的優(yōu)點(diǎn)在于，膽甾醇膜也用作該裝置頂部上的保護(hù)膜和提供完全集成的光學(xué)裝置。
制備出具有特性綠色反射的樣品。相應(yīng)各向異性散射膜的圖形明顯可看見(jiàn)兩種顏色。下表說(shuō)明該裝置的感知顏色。

隨著裝置被傾斜，綠色區(qū)在大視角下呈現(xiàn)弱藍(lán)色。
實(shí)施例5該實(shí)施例說(shuō)明，可進(jìn)一步使用圖14所示類(lèi)型的單層色移膜。首先，具有圖案化各向異性的各向異性散射膜10在透明基材12，如玻璃或塑料上制備，例如描述于實(shí)施例1。但在這種情況下，將包含可交聯(lián)和非可交聯(lián)材料曝光于UV光，使得得到較深的起皺凹槽，例如描述于WO-A-01/29148。如同以前實(shí)施例，該散射膜也可通過(guò)復(fù)制方法如熱壓花或UV鑄塑使用合適的母版墊片而制造。
然后，由如鋁制成的反射膜14通過(guò)濺射或蒸發(fā)而沉積在各向異性散射膜10上，例如描述于實(shí)施例2。最后，起皺表面可有利地被薄膜32鈍化。
裝置可通過(guò)透明基材而觀察到。制造出這種類(lèi)型的幾種不同的裝置，顯示黃色，橙色，紅色，紫色，藍(lán)色和綠色的反射顏色?？煽匆?jiàn)顏色效果的視角稍微受限；在顏色消失的角度下，出現(xiàn)沒(méi)有明顯顏色的深/明亮的圖像。在此，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)不同于具有白色和灰色色調(diào)和僅可微弱地顯示著色的如上所述和用于其它實(shí)施例的標(biāo)準(zhǔn)反射各向異性散射膜，具有較深調(diào)節(jié)深度的膜可得到明顯可見(jiàn)的顏色反射圖像。
參考文件數(shù)字的列舉

權(quán)利要求
1.光學(xué)元件，包括具有圖案化各向異性的各向異性散射器(5，10)；和用于提供在改變視角(6)和/或改變?nèi)肷涔?2)的角時(shí)可觀察到的色移的裝置(9，11，14，16，17，20，21，30，32)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)元件，其中各向異性優(yōu)先按照像素化方式局部改變地成像。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的光學(xué)元件，其中各向異性在傾斜或旋轉(zhuǎn)光學(xué)元件時(shí)具有視角(6)依賴性正/負(fù)圖像翻轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)任何前述權(quán)利要求的光學(xué)元件，其中各向異性散射器(5，10)具有基本上非周期光學(xué)效果結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)任何前述權(quán)利要求的光學(xué)元件，其中用于提供色移的裝置作為色移層結(jié)構(gòu)被提供。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的光學(xué)元件，其中從觀察方向看，各向異性散射器(5，10)和色移層結(jié)構(gòu)中的一個(gè)位于另一個(gè)的后面。
7.根據(jù)任一權(quán)利要求5或6的光學(xué)元件，其中各向異性散射器(5，10)和色移層結(jié)構(gòu)至少部分集成。
8.根據(jù)任何前述權(quán)利要求的光學(xué)元件，其中各向異性散射器(5，10)基于液晶，優(yōu)先向列，材料，可以是聚合物，單體或低聚物，可交聯(lián)的或非可交聯(lián)的。
9.根據(jù)任何前述權(quán)利要求的光學(xué)元件，其中各向異性散射器(5，10)包含拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)化起皺表面結(jié)構(gòu)(10)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的光學(xué)元件，其中拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)化起皺表面結(jié)構(gòu)(10)被保護(hù)層(13)，界面層(15，23，31)或墊片膜(16)或反射金屬層(14)覆蓋。
11.根據(jù)任一權(quán)利要求9或10的光學(xué)元件，包含拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)化起皺表面結(jié)構(gòu)(10)，可通過(guò)制造其中一種是可交聯(lián)的和其它的是非可交聯(lián)的至少兩種材料的混合物，將該混合物施用到基材上，交聯(lián)至少顯著部分的可交聯(lián)材料，和去除至少顯著部分的非可交聯(lián)材料而得到，其中優(yōu)先可交聯(lián)材料如利用下方取向?qū)踊蛉∠蚧谋砻嬖诮宦?lián)過(guò)程中保持取向態(tài)。
12.根據(jù)任何前述權(quán)利要求的光學(xué)元件，其中用于提供色移的裝置包括干涉膜或涂層。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的光學(xué)元件，其中干涉膜或涂層包括基于介電材料的多層薄膜體系(11)，其中所述介電材料在不同的層具有不同的折射指數(shù)。
14.根據(jù)任一權(quán)利要求12或13的光學(xué)元件，其中干涉膜或涂層表示Fabry-Perot-共振器(9，14，16，17)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的光學(xué)元件，其中干涉膜或涂層包括至少一部分透明第一金屬膜(14，17)，和第二金屬膜(9，14)和在這些金屬膜之間的介電層(16)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的光學(xué)元件，其中具有圖案化各向異性的各向異性散射器(5，10)被提供在基材(12)上，其中具有圖案化各向異性的所述各向異性散射器(5，10)包括被反射金屬層(14)覆蓋的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)化起皺表面結(jié)構(gòu)(10)，和其中從觀察方向上看，所述各向異性散射器(5，10)直接被Fabry-Perot-共振器的介電層(16)覆蓋。
17.根據(jù)任何前述權(quán)利要求的光學(xué)元件，其中用于提供色移的裝置包括膽甾醇膜，層或涂層。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的光學(xué)元件，其中膽甾醇膜或涂層被染色。
19.根據(jù)任一權(quán)利要求17或18的光學(xué)元件，其中膽甾醇膜被交聯(lián)。
20.根據(jù)一項(xiàng)權(quán)利要求17至19的光學(xué)元件，其中具有圖案化各向異性的各向異性散射器(5，10)被提供在基材(12)上，其中具有圖案化各向異性的所述各向異性散射器(5，10)包括被反射金屬層(14)覆蓋的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)化起皺表面結(jié)構(gòu)(10)，和其中從觀察方向上看，所述各向異性散射器(5，10)直接被膽甾醇層(20)覆蓋。
21.根據(jù)任何一項(xiàng)權(quán)利要求17至19的光學(xué)元件，其中膽甾醇膜的表面，層或涂層具有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)化起皺結(jié)構(gòu)(10)和形成具有圖案化各向異性的各向異性散射器(5，10)。
22.根據(jù)任何前述權(quán)利要求的光學(xué)元件，其中用于提供色移的裝置作為至少一涂覆，印刷，層壓，熱或冷壓印在基材(12)上的膜而提供，其中優(yōu)先基材由塑料材料如聚酯，聚乙烯，聚丙烯，PET或其共混物制成或由玻璃，金屬或紙或其組合制成。
23.用于制造根據(jù)任何前述權(quán)利要求的光學(xué)元件的方法，其中用于提供可在改變視角(6)和/或改變?nèi)肷涔獾慕嵌?2)而觀察到的色移的裝置(9，11，14，16，17，20，21，30，32)被涂覆，印刷，層壓，膠合，熱或冷壓印到基材(12)上和隨后被具有圖案化各向異性的各向異性散射器(5，10)覆蓋或其中用于提供可在改變視角(6)和/或改變?nèi)肷涔獾慕嵌?2)時(shí)觀察到的色移的裝置(9，11，14，16，17，20，21，30，32)被涂覆，印刷，層壓，膠合，熱或冷壓印到基材(12)上的具有圖案化各向異性的各向異性散射器(5，10)上。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的用于制造光學(xué)元件的方法，其中拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)化起皺表面結(jié)構(gòu)(10)作為具有圖案化各向異性的各向異性散射器(5，10)通過(guò)制造其中一種是可交聯(lián)的和其它是非可交聯(lián)的至少兩種材料的混合物，將該混合物施用到基材上，交聯(lián)至少顯著部分的可交聯(lián)材料，和去除至少顯著部分的非可交聯(lián)材料而制成，其中優(yōu)先可交聯(lián)材料如利用下方取向?qū)踊蛉∠蚧谋砻娑诮宦?lián)過(guò)程中保持取向態(tài)。
25.根據(jù)權(quán)利要求23的用于制造光學(xué)元件的方法，其中拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)化起皺表面結(jié)構(gòu)(10)作為具有圖案化各向異性的各向異性散射器(5，10)通過(guò)紫外鑄塑或熱壓花使用三維結(jié)構(gòu)化壓印器而制成。
26.根據(jù)任一權(quán)利要求23-25的用于制造光學(xué)元件的方法，其中用于提供色移的裝置包括通過(guò)施用膽甾醇膜，如通過(guò)層壓，或通過(guò)將膽甾醇材料以其液晶形式涂覆和在涂覆工藝之后，優(yōu)選通過(guò)使用光化照射或通過(guò)使用熱交聯(lián)該材料而制成的膽甾醇膜，層或涂層。
27.根據(jù)一項(xiàng)權(quán)利要求1-22的光學(xué)元件作為安全元件的用途。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的用途，其中安全元件被施用到或引入安全文件如鈔票，護(hù)照，證書(shū)，股票，和證券，票據(jù)，支票，簽帳卡，許可證，票等中，和其中安全元件可以是標(biāo)記物，安全條，標(biāo)簽，纖維，絲線或片等形式。
29.根據(jù)權(quán)利要求27的用途，其中安全元件被施用到或引入商標(biāo)或產(chǎn)品保護(hù)裝置中，和其中安全元件可以是標(biāo)記物，安全條，標(biāo)簽，纖維，絲線或片等的形式。
30.根據(jù)權(quán)利要求27的用途，其中安全元件被施用到或引入用于包裝的裝置，如包裝紙，包裝盒，信封等中，和其中安全元件可以是標(biāo)記物，安全條，標(biāo)簽，纖維，絲線或片等形式。
31.根據(jù)一項(xiàng)權(quán)利要求1-22的光學(xué)元件用于裝飾場(chǎng)合的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新光學(xué)元件，包括具有圖案化各向異性的各向異性散射器(5，10)；和用于提供可在改變視角(6)和/或改變?nèi)肷涔獾慕嵌?2)時(shí)觀察到的色移的裝置(9，11，14，16，17，20，21，30，32)。它還涉及用于制造這種光學(xué)元件的方法和這些光學(xué)元件作為具有非常高安全水平的安全元件的用途。
文檔編號(hào)G02F1/1337GK1989429SQ200580024350
公開(kāi)日2007年6月27日 申請(qǐng)日期2005年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月21日
發(fā)明者M·斯泰爾德, M·伊貝恩-埃爾哈耶, F·莫亞 申請(qǐng)人:羅利克有限公司