本發(fā)明涉及用于利用視差光學(xué)器件在光可對準(zhǔn)材料中生成取向圖案的方法。本發(fā)明還涉及具有構(gòu)圖的各向異性特性的光學(xué)設(shè)備和視差光學(xué)器件。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備具有依賴角度的、光學(xué)各向異性特性，這些特性對于各種應(yīng)用是有用的。

背景技術(shù)：

具有構(gòu)圖的各向異性特性的元件，例如，被稱為光學(xué)元件，其包括這樣的一層，該層包括具有局部不同的光軸方向的聚合或交聯(lián)的液晶。這種層，例如，是通過在表現(xiàn)出局部不同對準(zhǔn)方向的對準(zhǔn)層頂部施加可交聯(lián)的液晶材料制備的。液晶材料采用底層對準(zhǔn)層的局部對準(zhǔn)方向，然后被交聯(lián)，以固定取向。

那種光學(xué)元件被大量生產(chǎn)并且主要用于無源(passive)3D顯示器中的偏振轉(zhuǎn)換，以編碼用于觀看者的左眼和右眼的圖片信息。

在本技術(shù)領(lǐng)域已知存在不同方法以在光可對準(zhǔn)材料層中生成取向圖案。一般而言，取向圖案是通過將光對準(zhǔn)層的不同區(qū)域暴露于具有不同偏振方向的對準(zhǔn)光來實現(xiàn)的。例如，在US’7’375’888中，這是通過在后續(xù)的曝光步驟中用不同的光掩模覆蓋光對準(zhǔn)層的一部分完成的，每個曝光步驟利用其自己的偏振方向。

在US’7’375’888中，公開了具有包括構(gòu)圖的各向異性的一層的光學(xué)元件，其中存儲至少兩個圖像，使得圖像可以通過旋轉(zhuǎn)分析器而一前一后被看到。圖像，例如，包含在具有構(gòu)圖的各向異性的層內(nèi)的交替條中。用于制造這種元件的方法，如在US’7’375’888中所描述的，包括具有單獨光學(xué)掩模的后續(xù)曝光步驟，這要求掩模的精確對準(zhǔn)，以便將各個圖像轉(zhuǎn)移到對應(yīng)的專用條。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供用于在包括光可對準(zhǔn)材料的一層中生成取向圖案的簡化方法。本發(fā)明的另一個目的是提供包括各向異性特性的新穎光學(xué)設(shè)備。

在根據(jù)本發(fā)明的方法中，視差光學(xué)器件被用來將對準(zhǔn)光指引到光對準(zhǔn)層的某些區(qū)域，以便在對應(yīng)的區(qū)域中生成各向異性。不同的區(qū)域由對準(zhǔn)光相對于視差光學(xué)器件的入射角來選擇。不同入射角的對準(zhǔn)光可以在后續(xù)的曝光步驟中或同時，例如，通過使用非準(zhǔn)直光來應(yīng)用。這允許在光對準(zhǔn)層中生成對準(zhǔn)圖案，例如以條的形式，僅僅通過來自不同角度的輻射而無需光掩模的替換或重新定位。

視差光學(xué)器件在本領(lǐng)域中是眾所周知的并且常常被用于將光轉(zhuǎn)向到某些觀看區(qū)域中，以便分離不同的視圖圖像。應(yīng)用是，例如，在自動立體顯示器中或者在具有隔行掃描的圖像的翻轉(zhuǎn)圖片中，其中不同的圖像可以通過改變視角被看到。

在本發(fā)明的背景中，術(shù)語“視差光學(xué)元件”被用于提供視差光學(xué)器件并具有根據(jù)入射角將光轉(zhuǎn)向到不同區(qū)域的特性的那些光學(xué)元件。視差光學(xué)元件的例子是視差屏障、雙凸透鏡陣列、光柵板和微透鏡陣列。在下面，術(shù)語POE被用作視差光學(xué)元件的縮寫。

根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備包括POE和具有構(gòu)圖的光學(xué)特性的光學(xué)元件。圖案包括至少一個區(qū)，其中光學(xué)特性是各向異性的。但是，在圖案中可以有沒有任何各向異性的區(qū)。可以是各向異性的特性包括吸收、散射、反射、發(fā)光和折射率。優(yōu)選地，有至少兩個具有各向異性特性的區(qū)，其在各向異性特性的對稱軸的取向方向方面不同。對于單軸各向異性特性，對稱軸被很好地定義，諸如在單軸延遲器的情況下是光軸。另一個例子是在偏振層的情況下的消光軸。如果各向異性是雙軸的，諸如在雙軸延遲器中，則術(shù)語“對稱軸”將指其中一個主軸。POE和光學(xué)元件布置在彼此的后面，使得它們至少部分地彼此重疊。本發(fā)明的設(shè)備使用視差光學(xué)器件來選擇光學(xué)元件的圖案與入射光相互作用的特定區(qū)域。光可以從光學(xué)元件側(cè)或從POE側(cè)入射到設(shè)備。

在本申請的背景中，術(shù)語“取向方向”將指各向異性特性的對稱軸。術(shù)語“取向圖案”將表示包括至少兩個取向方向不同的區(qū)域的圖案。

在具有構(gòu)圖的光學(xué)特性的光學(xué)元件中的取向圖案優(yōu)選地由光對準(zhǔn)方法在包括光可對準(zhǔn)材料的層中生成。作為替代，取向圖案也可以由其它合適的方法生成，例如通過壓印、涂刷、光刻或其它用于生成各向異性表面結(jié)構(gòu)的方法。

附圖說明

本發(fā)明進一步通過附圖示出。需要強調(diào)的是各個特征不一定按比例繪制。

圖1繪出了根據(jù)本發(fā)明的方法的步驟，在圖1a中示出了視差屏障板和光對準(zhǔn)層的布置，在圖1b中示出了從第一入射方向的第一輻射，在圖1c中示出了從第二入射方向的第二輻射并且在圖1d中示出了所生成的取向圖案。

圖2繪出了根據(jù)本發(fā)明的方法的變體的步驟，在圖2a中示出了光對準(zhǔn)層附連到其上的視差屏障元件，在圖2b中示出了從第一入射方向的第一輻射，在圖2c中示出了從視差屏障板的相反側(cè)的第二輻射并且在圖2d中示出了所生成的取向圖案。

圖3示出了該方法的例子的步驟，在圖3a至3e中繪出，其中光對準(zhǔn)層與包括雙凸透鏡陣列的POE相結(jié)合。

圖4示出了根據(jù)第一優(yōu)選實施例的設(shè)備，其中各向異性光學(xué)元件不在POE的各雙凸透鏡的焦平面內(nèi)。

圖5示出了根據(jù)第一優(yōu)選實施例的設(shè)備，其對寬入射角范圍工作。

圖6示出了一個例子，其中根據(jù)第一優(yōu)選實施例的設(shè)備被結(jié)合到小冊子中，用于分析在小冊子的另一頁上布置的構(gòu)圖的延遲器中的隱藏信息。

圖7示出了根據(jù)第二優(yōu)選實施例的設(shè)備，其中光學(xué)元件是構(gòu)圖的延遲器層。

具體實施方式

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了用于在光對準(zhǔn)層中生成取向圖案的方法。

本發(fā)明的方法包括步驟：

-提供光對準(zhǔn)層，

-提供視差光學(xué)元件，

-在離光對準(zhǔn)層的適當(dāng)距離布置視差光學(xué)元件，

-相對于視差光學(xué)元件的參考平面以第一入射角利用第一偏振方向的對準(zhǔn)光輻射視差光學(xué)元件，使得對準(zhǔn)光被指引到光對準(zhǔn)層的表面上第一區(qū)域，以便在光對準(zhǔn)層的第一區(qū)域中誘發(fā)各向異性。

在本申請的背景中，術(shù)語“光對準(zhǔn)層”被用于包括光可對準(zhǔn)和/或光對準(zhǔn)的材料的層，不管它是否已經(jīng)暴露于對準(zhǔn)光。因而，如本文所使用的，光對準(zhǔn)層可以在還沒有暴露于對準(zhǔn)光的時候沒有各向異性特性并且在暴露于對準(zhǔn)光之后具有各向異性特性。光對準(zhǔn)層可以作為一薄層施加到襯底。還有可能光對準(zhǔn)層厚并且足夠機械穩(wěn)定，使得它可以在沒有附加支撐的情況下被處理。在后一種情況下，光對準(zhǔn)層還具有襯底的功能。

光可對準(zhǔn)材料是對光的偏振敏感的材料，并且其中各向異性特性可以在暴露于適當(dāng)波長的偏振光的時候被誘發(fā)。術(shù)語“光對準(zhǔn)的材料”被用來指已通過暴露于對準(zhǔn)光而對準(zhǔn)的光可對準(zhǔn)材料。

在本申請的背景中，術(shù)語“對準(zhǔn)光”表示的意思將是可以在光可對準(zhǔn)材料中誘發(fā)各向異性并且至少部分地線性或橢圓偏振的光。如果對準(zhǔn)光被橢圓偏振，則偏振方向?qū)⑹瞧駲E圓的長軸。優(yōu)選地，對準(zhǔn)光以超過5:1的偏振度被線性偏振。對準(zhǔn)光的波長、強度和能量是依賴于光可對準(zhǔn)材料的光敏性選擇的。通常，波長在UV-A、UV-B和/或UV-C范圍內(nèi)或在可見光范圍內(nèi)。優(yōu)選地，對準(zhǔn)光包括波長小于450nm的光。更優(yōu)選的是對準(zhǔn)光包括波長小于400nm的光。

本發(fā)明的方法和設(shè)備使用POE。第一種類型的合適POE包括像透鏡和透鏡陣列的聚焦元件，尤其是微透鏡和雙凸透鏡，其將透射的光聚焦到透鏡的焦平面中的某些區(qū)域內(nèi)。在改變光的入射角時，光被投射到的區(qū)域相應(yīng)地移動。POE還可以包括光學(xué)各向異性的透鏡，這些優(yōu)選地是光學(xué)各向異性的雙凸透鏡。

另一種類型的POE是視差屏障板，其包括被光阻擋部分隔開的多個光透射部分。優(yōu)選地，這些部分具有條的形式。如果視差屏障板被布置在離屏幕一定距離并且被傾斜照射，則光透射部分帶視差地被投射到屏幕。因為視差依賴于光的入射角，所以屏幕上的被照射區(qū)域作為光的入射角的函數(shù)移動。通常，光阻擋部分被布置在支撐物上并且可以吸收和/或反射光。為了在透射中的操作，支撐物必須是透射的，而如果在反射中操作，則這不是必需的。POE可以包括一個或多個視差屏障板。如果POE包括兩個或更多個視差屏障板，則它們被優(yōu)選地布置成彼此有一定距離，使得通過第一屏障板的入射光被進一步轉(zhuǎn)向到某個方向，因為其它方向可以被第二屏障板的光阻擋部分阻擋。例如，這允許增加光的準(zhǔn)直度。例如，有可能在透明襯底的兩側(cè)都具有視差屏障板，但也有可能視差屏障板彼此物理地分離。本領(lǐng)域中已知的任何方法都可被用來生成光阻擋部分，例如通過印刷或其它用于局部材料沉積的方法。作為替代，光阻擋材料可以首先在比對光阻擋部分所期望的更大區(qū)域上施用，隨后通過適當(dāng)?shù)氖侄?，諸如干或濕蝕刻、局部燒蝕或去金屬化，而被去除。作為替代方案，光透射部分也可以是其中材料已在光吸收或反射板的整個深度被去除的區(qū)域，從而產(chǎn)生孔。

在本發(fā)明的方法和設(shè)備中使用的視差屏障板中，光透射和光阻擋部分的寬度可以彼此相同或不同。要是兩種區(qū)域必須分別在光對準(zhǔn)層(方法)或具有構(gòu)圖的光學(xué)特性的元件(設(shè)備)中通過不同的入射角相區(qū)分，則光透射和光阻擋部分的寬度優(yōu)選地完全相同。如果兩個以上的區(qū)域要由兩個以上的入射角來處理，則光阻擋部分的寬度優(yōu)選地比透射部分的寬度更寬。優(yōu)選地，光阻擋部分的寬度與光阻擋和光透射部分的寬度之和的比率為0.6或更高，更優(yōu)選地是0.7或更高，并且最優(yōu)選地是0.8或更高。

為了對本發(fā)明的方法提供在入射角的合理范圍內(nèi)的充分視差效果，視差板應(yīng)當(dāng)具有離光對準(zhǔn)層的適當(dāng)距離。該適當(dāng)距離依賴于視差板的光透射和光阻擋部分的寬度。如果視差板和光對準(zhǔn)層之間的空間被空氣填充，則視差板和光對準(zhǔn)層之間的距離優(yōu)選地大于視差板的光透射部分的寬度的0.2倍。更優(yōu)選地是該距離大于光透射部分的寬度的0.4倍并且最優(yōu)選地是大于視差板的光透射部分的寬度的0.6倍。如果在視差板和光對準(zhǔn)層之間存在介電材料，諸如玻璃或塑料，則視差板和光對準(zhǔn)層之間的距離優(yōu)選地大于視差板的光透射部分的寬度的0.5倍。更優(yōu)選的是該距離大于光透射部分的寬度的0.8倍并且最優(yōu)選的是大于視差板的光透射部分的寬度的一倍。

POE的還有另一個例子包括衍射結(jié)構(gòu)，諸如光柵板。衍射光只撞擊到離設(shè)備以一定距離定位的屏幕的某些區(qū)域。因為光衍射依賴于光的入射角，所以屏幕上光被衍射到的區(qū)域作為光的入射角的函數(shù)改變其位置。

理想的是，在本發(fā)明的方法和設(shè)備中使用的POE不影響對準(zhǔn)光的偏振狀態(tài)。因此，在POE中使用的材料優(yōu)選地具有低的光學(xué)雙折射或沒有光學(xué)雙折射。

光對準(zhǔn)層可以附連到POE或者可以與POE分離。在后一種情況下，光對準(zhǔn)層和POE可以彼此獨立地移動和定位。另外，如果光對準(zhǔn)層與POE分離，則存在POE可被用于本發(fā)明的方法多次的優(yōu)點。

優(yōu)選地，光對準(zhǔn)層與POE相結(jié)合。如果光對準(zhǔn)層將被用于制造根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的元件，則這是特別有利的。因為POE與光對準(zhǔn)層相結(jié)合，所以由穿過POE的輻射在光對準(zhǔn)層中生成的圖案已經(jīng)完全與POE對準(zhǔn)。因此在用于生成圖案的方法中和在用于分析圖案的設(shè)備中使用相同的POE。

當(dāng)組合POE和光對準(zhǔn)層時，在POE的光學(xué)活性部分和光對準(zhǔn)層的表面之間應(yīng)當(dāng)存在適當(dāng)?shù)木嚯x。為了這個目的，POE可以作為具有一定厚度的設(shè)備來提供，該厚度使得，當(dāng)光對準(zhǔn)層被施用到POE設(shè)備的期望表面時，它離POE具有適當(dāng)?shù)木嚯x。作為替代，附加的層可以被施用到光對準(zhǔn)層意圖要施用到的POE的一側(cè)，以便提供適當(dāng)?shù)木嚯x。光對準(zhǔn)層可以直接在POE上創(chuàng)建，例如，通過涂覆或印刷。作為替代，具有光對準(zhǔn)層的襯底或者包括光可對準(zhǔn)材料的襯底可以層壓到POE。如果POE是微透鏡陣列或雙凸透鏡陣列，則對于許多應(yīng)用，光對準(zhǔn)層優(yōu)選地在透鏡陣列的焦平面中定位。

優(yōu)選地，本發(fā)明的方法包括附加的步驟，其中，無需改變光對準(zhǔn)層和視差光學(xué)元件的相互位置和取向，視差光學(xué)元件相對于視差光學(xué)元件的參考平面以第二入射角被對準(zhǔn)光輻射，使得對準(zhǔn)光被指引到光對準(zhǔn)層的表面上的第二區(qū)域，在那里它創(chuàng)建各向異性?？梢蕴砑痈郊拥钠毓獠襟E，其中對準(zhǔn)光以附加的角度入射，以便在附加的區(qū)域中生成對準(zhǔn)。對準(zhǔn)光的偏振方向可以在每個曝光步驟中相同或者它們可以在兩個或更多個曝光步驟中不同。對于上述每次曝光，對準(zhǔn)層和視差光學(xué)元件之間的相對位置和取向是相同的。

第一和第二入射角將彼此不同。因而，第一和第二區(qū)域是不相同的。雖然可以有區(qū)域的一些重疊，但是存在不與第一區(qū)域的區(qū)重疊的第二區(qū)域的至少一部分。與第一區(qū)域的區(qū)重疊的第二區(qū)域的部分的總面積優(yōu)選地小于第二區(qū)域的總面積的50％，更優(yōu)選小于30％并且最優(yōu)選地小于10％。

優(yōu)選地，存在一個曝光步驟，其中對準(zhǔn)光被輻射到光對準(zhǔn)層而不經(jīng)過POE。對準(zhǔn)光可以被輻射到光對準(zhǔn)層的這樣一側(cè)，該側(cè)為也被穿過POE而輻射的同一側(cè)。優(yōu)選地，對準(zhǔn)光被輻射到光對準(zhǔn)層的這樣一側(cè)，該側(cè)為與被穿過POE而輻射的一側(cè)相對的一側(cè)。對準(zhǔn)光可以被輻射到光對準(zhǔn)層的整個區(qū)域或者僅輻射到其某些區(qū)。還有可能添加一個或多個后續(xù)步驟，其中光對準(zhǔn)層的更多區(qū)利用具有不同偏振方向的對準(zhǔn)光被輻射。為了定義要在這些曝光步驟中被輻射的區(qū)，可以，例如，使用光掩模。優(yōu)選地，在沒有POE的情況下用于輻射的對準(zhǔn)光的偏振方向與用于穿過POE輻射的那些對準(zhǔn)光中每一個的偏振方向不同。利用或不利用POE的曝光步驟可以以任何順序。例如，第一曝光步驟可以不利用POE，然后是利用POE的曝光步驟。優(yōu)選地，在利用POE的上一個曝光步驟之后存在不利用POE的曝光步驟。

圖1a至1d的附圖繪出了根據(jù)本發(fā)明的方法的例子。在圖1a中，視差屏障板被用作POE 3，其被布置成離襯底2上的光對準(zhǔn)層1有一定距離。視差屏障板具有在透明支撐物上的光阻擋材料的條，這導(dǎo)致光阻擋條5和透明條4。在圖1b中，相對于POE表面的法線，準(zhǔn)直對準(zhǔn)光6以第一入射角8入射到POE。對準(zhǔn)光的偏振方向7被假設(shè)位于繪圖平面中。因為光在區(qū)域5中被阻擋，所以透射穿過透明部分4的光僅在光對準(zhǔn)層的第一區(qū)域9中創(chuàng)建具有取向方向10的各向異性。雖然該圖表示取向方向位于圖的平面內(nèi)，但是可以認(rèn)識到，還有可能取向垂直于繪圖平面，這依賴于在光對準(zhǔn)層中使用的光可對準(zhǔn)材料的類型。圖1c示出了利用以第二入射角18入射的具有第二偏振方向17的準(zhǔn)直對準(zhǔn)光16的第二輻射。偏振方向被假設(shè)為垂直于繪圖平面，如由圓圈17指示的。由于視差，透射穿過POE的透明條4的對準(zhǔn)光輻射第二區(qū)域11并且在光對準(zhǔn)層1中以垂直于在第一區(qū)域9中創(chuàng)建的取向方向10的取向方向12創(chuàng)建各向異性。其結(jié)果是，取向圖案在具有條9和11的光對準(zhǔn)層1中分別以取向方向10和12創(chuàng)建，這兩個取向方向10和12相互垂直，如圖1d中所示。為了便于說明，在兩個輻射步驟中對準(zhǔn)光的兩個特定偏振方向已經(jīng)被選擇。但是，偏振方向的任何其它組合都可被選擇，尤其是兩個偏振方向不需要彼此垂直。

圖2a至2d的附圖繪出了根據(jù)本發(fā)明的方法的另一變型。與圖1中的例子相反，POE 23包括具有光阻擋材料的條的透明襯底22，由此形成條形式的光透射部分4和光阻擋部分5。透明襯底22的厚度在與屏障圖案(背側(cè))相對的側(cè)對于具有某個入射角的光提供期望的視差。這種POE可以，例如，是不透明條已被打印到其的透明箔，該打印例如利用染料，尤其是黑色染料。光對準(zhǔn)層1與POE 23相結(jié)合。這可以通過直接在襯底22的背側(cè)生成光對準(zhǔn)層來完成，例如通過涂覆或印刷方法或通過層壓過程。在圖2b中，相對于POE表面的法線，準(zhǔn)直的對準(zhǔn)光6以相對于POE表面的法線的第一入射角8入射到POE。對準(zhǔn)光的偏振方向7被假設(shè)位于繪圖平面中。因為光在區(qū)域5中被阻擋，所以透射穿過透明部分4的光僅在光對準(zhǔn)層的第一區(qū)域9中創(chuàng)建具有取向方向10的各向異性。附加的輻射步驟在圖2c中繪出，其中對準(zhǔn)光26不穿過POE，而是直接輻射到在襯底22的背側(cè)上的對準(zhǔn)層1。圓圈27指示垂直于繪圖平面的偏振方向，但任何其它偏振方向都是可能的。對準(zhǔn)光26在光對準(zhǔn)層1的區(qū)域11中以垂直于已在第一區(qū)域9中建立的取向方向10的取向方向12創(chuàng)建各向異性。其結(jié)果是，取向圖案在具有條9和11的光對準(zhǔn)層1中分別以取向方向10和12創(chuàng)建，其中這兩個方向相互垂直，如圖2d中所示。如在上面的例子中，為便于說明，兩個輻射步驟中的對準(zhǔn)光的兩個偏振方向已被選擇。但是，偏振方向的任何其它組合都可被選擇，尤其是兩個偏振方向不需要彼此垂直。

根據(jù)本發(fā)明的方法的第三個例子在圖3中繪出。這個例子中的POE 32包括雙凸透鏡33的陣列，如圖3a中所示。對于下面的描述，術(shù)語POE的“前側(cè)”表示的意思將是表現(xiàn)出雙凸透鏡的POE的一側(cè)，這是圖3a中的上部。對于POE 32的相對側(cè)，在圖3a中是POE的下部，將使用術(shù)語“背側(cè)”。這個術(shù)語僅僅是為了便于描述并且將不暗示對本發(fā)明的范圍的任何限制。圖3a還示出POE與光對準(zhǔn)層31相結(jié)合。光對準(zhǔn)層被施用到POE的背側(cè)，例如通過涂覆、印刷或?qū)訅?。POE的幾何形狀使得，在利用對準(zhǔn)光6使POE被第一次輻射時，對準(zhǔn)光被重定向到第一區(qū)域34，如圖3b中所繪出的，其中對準(zhǔn)光以第一入射角8入射并且具有第一偏振方向7。對準(zhǔn)光的第一偏振方向7被假設(shè)位于繪圖平面中。對準(zhǔn)光在區(qū)域34中以取向方向35造成各向異性。圖3c示出了利用對準(zhǔn)光16的對POE的第二輻射，對準(zhǔn)光16以第二入射角18入射并且具有第二偏振方向17。第二偏振方向17被假設(shè)垂直于繪圖平面，這在圖3c中由圓圈指示。根據(jù)POE的幾何形狀，對準(zhǔn)光被重定向到光對準(zhǔn)層的第二區(qū)域36，在那里它以取向方向37創(chuàng)建各向異性。該方法的該例包括第三輻射步驟，如圖3d中所示。在第三輻射步驟中，對準(zhǔn)光不穿過POE而是被輻射到光對準(zhǔn)層附連到的POE的背側(cè)。對準(zhǔn)光26可以垂直于對準(zhǔn)層平面入射并且具有第三偏振方向30。當(dāng)輻射后，各向異性在迄今還未曝光的區(qū)域38中創(chuàng)建，具有第三取向方向39。圖3e示出了已由三個輻射步驟在光對準(zhǔn)層31中創(chuàng)建的條形式的取向圖案。存在由對應(yīng)取向方向定義的三種類型的區(qū)域34、36、38。圖3b至3e中指示的偏振方向僅僅作為例子被選擇并且將不限制本發(fā)明的范圍。任何其它偏振方向在任何輻射步驟中將是可能的。

根據(jù)本發(fā)明的方法的第一優(yōu)選實施例，包括透明和不透明區(qū)域的圖案的掩模被用來局部阻擋對準(zhǔn)光，以便僅輻射那些區(qū)域中根據(jù)POE的光學(xué)功能由對準(zhǔn)光的入射角選擇的第一區(qū)。

如果掩模與光對準(zhǔn)層緊密接觸地定位并且對準(zhǔn)光具有高準(zhǔn)直度，則甚至微米范圍內(nèi)的圖案結(jié)構(gòu)也可以被理想地轉(zhuǎn)移到光對準(zhǔn)層。但是，如果不要求微米范圍內(nèi)的圖案分辨率，則較低的光準(zhǔn)直度和/或掩模離光對準(zhǔn)層的較大距離仍然可以提供足夠的再現(xiàn)質(zhì)量。例如，只要準(zhǔn)直度足夠高，那么，即使掩模與光對準(zhǔn)層分開幾厘米，也有可能將掩模圖案投射到光對準(zhǔn)層的平面。因此，關(guān)于掩模相對于POE和光對準(zhǔn)層的位置，存在某種靈活性。掩模可以在POE和光對準(zhǔn)層之間定位，這允許掩模到光對準(zhǔn)層的緊密接觸。但是，優(yōu)選的是掩模在POE的與光對準(zhǔn)層相對的一側(cè)上定位。于是，對準(zhǔn)光在它擊中光對準(zhǔn)層之前首先經(jīng)過掩模，然后經(jīng)過POE。

優(yōu)選地，該方法的第一優(yōu)選實施例包括第二輻射步驟，其中掩?；蛘弑怀?、移位或者被代替，并且其中，無需改變光對準(zhǔn)層和視差光學(xué)元件的相互位置和取向，視差光學(xué)元件被以第二偏振方向的仍然以第一入射角對準(zhǔn)光輻射，使得對準(zhǔn)光被指引到光對準(zhǔn)層上第一區(qū)域內(nèi)的第二區(qū)，以便在第二區(qū)中以與第一區(qū)中不同的取向方向誘發(fā)各向異性。因而，取向圖案在光對準(zhǔn)層的第一區(qū)域中生成。具有不同取向方向的區(qū)的數(shù)目可以通過添加第三和更多輻射步驟來增加，每個步驟具有不同的對準(zhǔn)光偏振方向和不同或偏移的掩模圖案或者甚至沒有掩模。

該方法可以通過對準(zhǔn)光的第二入射角的第一和可選地第二以及更多輻射步驟來進一步擴展。第一、第二和更多的輻射步驟遵循上面的描述，這意味著對準(zhǔn)光在每個輻射步驟中具有不同的偏振方向。這在光對準(zhǔn)層上的第二區(qū)域內(nèi)生成各向異性軸的取向圖案。

如果需要構(gòu)圖附加的區(qū)域，則如上所述，可以以對準(zhǔn)光的第三和更多入射角應(yīng)用第一、第二和可選地更多輻射步驟，而不改變光對準(zhǔn)層和視差光學(xué)元件的相互位置和取向。相同的掩?？梢栽诓煌肷浣乔闆r下被用于輻射。

優(yōu)選地，存在一個曝光步驟，其中對準(zhǔn)光被輻射到光對準(zhǔn)層而不穿過POE。對準(zhǔn)光可以被輻射到光對準(zhǔn)層的也被穿過POE輻射的同一側(cè)。優(yōu)選地，對準(zhǔn)光被輻射到光對準(zhǔn)層的與穿過POE被輻射的側(cè)相對的一側(cè)。對準(zhǔn)光可以被輻射到光對準(zhǔn)層的整個區(qū)域或者僅輻射到它的某些區(qū)。還有可能添加一個或多個后續(xù)步驟，其中光對準(zhǔn)層的更多區(qū)被不同偏振方向的對準(zhǔn)光輻射。為了定義在這些曝光步驟中要被輻射的區(qū)，可以，例如，使用光掩模。優(yōu)選地，用于在沒有POE的情況下進行輻射的對準(zhǔn)光的偏振方向與用于穿過POE進行輻射的那些對準(zhǔn)光當(dāng)中每一個的偏振方向不同。利用或不利用POE的曝光步驟可以以任何順序。例如，第一曝光步驟可以不利用POE，然后是利用POE的曝光步驟。優(yōu)選地，在利用POE的上一個曝光步驟之后存在不利用POE的曝光步驟。

在最簡單的情況下，對于對準(zhǔn)光的每個入射角僅存在利用POE的第一輻射步驟，其在對應(yīng)區(qū)域中的某些區(qū)內(nèi)生成各向異性。區(qū)由光掩模的圖案定義，這優(yōu)選地對于每個輻射步驟是不同的。沒有POE且沒有掩模但具有與用于利用POE的輻射的對準(zhǔn)光不同的偏振方向的附加輻射也在每個區(qū)域的那些區(qū)中生成各向異性。如在本領(lǐng)域中已知的，隨后暴露于兩個不同偏振方向的對準(zhǔn)光的區(qū)中的各向異性軸可以基本上維持已在第一曝光步驟期間建立的各向異性軸方向，假定第一和第二曝光步驟的曝光能量適當(dāng)?shù)仄胶?，而最佳平衡可以依賴于光可對?zhǔn)材料的本質(zhì)。如果對準(zhǔn)光的相同偏振方向已經(jīng)被針對利用POE的輻射的每個入射角應(yīng)用，則這導(dǎo)致具有兩種類型的區(qū)的各向異性軸的取向圖案，這兩種類型的區(qū)別在于各向異性軸的方向。

利用第一優(yōu)選實施例的方法，有可能將形式為取向圖案的信息轉(zhuǎn)移到光對準(zhǔn)層的不同區(qū)域。由于不同的區(qū)域是從不同的入射方向單獨曝光的，因此轉(zhuǎn)移到光對準(zhǔn)層的信息可以對于每個入射角是不同的。

利用第一優(yōu)選實施例的方法，特別有可能制造具有交替的條和不同取向方向的構(gòu)圖的光對準(zhǔn)層，如對于在US’7’375’888中描述的元件所需的那些。優(yōu)點是新方法不需要掩模的精確定位并且，因此，不需要對齊(register)標(biāo)記。

在本發(fā)明的方法的第二優(yōu)選實施例中，對準(zhǔn)光被電子空間光調(diào)制器，諸如透射或反射型液晶顯示器(LCD)、數(shù)字微鏡器件(DMD)或有機發(fā)光裝置(OLED)，空間調(diào)制。這個實施例的目的與第一優(yōu)選實施例中相同，即，調(diào)制對準(zhǔn)光，使得每個區(qū)域僅期望的區(qū)被對準(zhǔn)光輻射。與可被視為靜態(tài)空間光調(diào)制器的第一實施例的掩模相比，電子空間光調(diào)制器具有關(guān)于表示信息的圖案的生成有高得多的靈活性的優(yōu)點。因此，如果要生產(chǎn)的設(shè)備各自需要單獨的信息，則代替掩模使用電子空間光調(diào)制器是特別有用的，因為表示信息的光調(diào)制模式可以非常迅速地生成，而無需制造掩模。由于電子空間光調(diào)制器在許多產(chǎn)品中被采用，尤其是對于投影應(yīng)用，因此在單個外殼中包括光源、空間光調(diào)制器和投影光學(xué)器件的裝置可被用于提供空間調(diào)制的對準(zhǔn)光。因為該方法的第二優(yōu)選實施例非常類似于第一優(yōu)選實施例的方法，所以，除在提到掩模的細(xì)節(jié)時之外，在第一優(yōu)選實施例的描述中的細(xì)節(jié)和變型也適用于第二實施例。

獨立于具體的輻射方法，在光對準(zhǔn)層中誘發(fā)的各向異性可以進一步被轉(zhuǎn)移到與光對準(zhǔn)層接觸的從材料。其結(jié)果是，從材料也表現(xiàn)出各向異性特性。從材料可以在將其暴露于偏振光之前已經(jīng)與光可對準(zhǔn)材料混合或者被帶至與光對準(zhǔn)材料的表面接觸。因此，本發(fā)明方法的每個上述實施例都可以通過附加的步驟擴展，其中從材料被施用到光對準(zhǔn)層的頂部，包括可選的加熱和固化步驟，用于在從材料中建立各向異性特性并啟動聚合，例如通過暴露于光化光。從材料可以通過涂覆和/或印刷來施用，但不必覆蓋光對準(zhǔn)層的整個區(qū)域。依賴于從材料的本質(zhì)，在惰性氣氛，諸如氮氣或真空情況下，執(zhí)行聚合會是有幫助的。

如果從材料被包括在光對準(zhǔn)層中或施用到其頂部，則上述方法還可以包括從從材料除去非聚合材料的附加步驟，例如通過蒸發(fā)或溶解在溶劑中，以便在其余的層中生成微結(jié)構(gòu)。要在這種方法中使用的從材料可被設(shè)計為使得聚合和非聚合材料的相分離一啟動聚合后就發(fā)生。例如，從材料可以包括非聚合的液晶。

在本申請的背景中，“從材料”將指具有一與光對準(zhǔn)材料接觸后就建立各向異性的能力的任何材料。光對準(zhǔn)的材料和從材料中各向異性的本質(zhì)可以彼此不同。例如，從材料可以對可見光表現(xiàn)出光吸收各向異性并且因此可以充當(dāng)偏振器，而光對準(zhǔn)的材料的各向異性可以只與分子取向相關(guān)。還可以是光可對準(zhǔn)材料的有些成分(moieties)，例如在共聚合物中，對于對準(zhǔn)光不敏感但是由于與光敏成分的交互而創(chuàng)建各向異性特性，其中光敏成分在一暴露于對準(zhǔn)光后就經(jīng)受光反應(yīng)。這種材料表現(xiàn)出光可對準(zhǔn)材料和從材料的特性，但是應(yīng)包括在光可對準(zhǔn)材料的含義內(nèi)。

在從材料中可以是各向異性的特性包括折射率、吸收、熒光、散射和反射。

從材料可以包括可聚合和/或不可聚合的化合物。在本申請的背景中，術(shù)語“可聚合”和“聚合的”將分別包括“可交聯(lián)”和“交聯(lián)的”含義。同樣，“聚合”將包括“交聯(lián)”的含義。

優(yōu)選地，從材料是自組織材料。更優(yōu)選的是從材料是液晶材料并且特別優(yōu)選的是從材料是液晶聚合物材料。

如在本申請的背景中使用的液晶聚合物(LCP)材料將指液晶材料，其包括液晶單體和/或液晶低聚物和/或液晶聚合物和/或交聯(lián)的液晶。如果液晶材料包括液晶單體，則這種單體可以聚合，通常是在由于與光對準(zhǔn)材料接觸而使得各向異性已在LCP材料中被創(chuàng)建之后。聚合可以通過熱處理或通過暴露于優(yōu)選地包括UV光的光化光而被啟動。LCP材料可以由單一類型的液晶化合物組成，但也可以是不同的可聚合和/或不聚合化合物的合成物，其中不是所有化合物都必須是液晶化合物。另外，LCP材料可以包含添加劑，例如光引發(fā)劑、二色性染料或者各向同性或各向異性的熒光和/或非熒光染料。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了包括POE和具有構(gòu)圖的光學(xué)特性的光學(xué)元件的設(shè)備，其中圖案包括至少一個其中光學(xué)特性是各向異性的區(qū)域。

優(yōu)選地，光學(xué)元件已根據(jù)上述本發(fā)明的方法被制造。

優(yōu)選地，各向異性的光學(xué)特性是折射率、吸收、發(fā)光、光散射或反射。最優(yōu)選的是，各向異性的光學(xué)特性是折射率或吸收。

如在本申請中關(guān)于設(shè)備所使用的，術(shù)語“信息”將覆蓋任何種類的編碼或非編碼的信息，這種信息可以，例如，以包括縮微文本的文本、圖像、照片、圖形、徽標(biāo)和一維或二維條形碼的形式顯示。

根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的第一優(yōu)選實施例是偏振設(shè)備，該偏振設(shè)備依賴于光的入射角而以不同的偏振方向偏振未偏振的入射光。任何類型的POE都可被用于這種設(shè)備。作為例子，圖4a和4b示出了通過利用具有雙凸透鏡陣列的POE 42的設(shè)備40的橫截面。該設(shè)備還包括在不同區(qū)域43、45中具有不同偏振方向44、46的偏振層41，其中區(qū)域優(yōu)選地形成為條。在區(qū)域43和45之間可以存在區(qū)域，這些區(qū)域可以沒有偏振功能或者具有任何偏振方向。如果未偏振的光47從設(shè)備的POE側(cè)從第一方向入射，如圖4a中所示，則光被指引到具有第一偏振方向44的第一區(qū)域43，其中第一偏振方向44在圖4a中被假設(shè)位于繪圖平面內(nèi)。透射穿過這些區(qū)域的光48按照這個方向被偏振，在圖4a中這意味著偏振方向49在繪圖平面內(nèi)。另一方面，從第二方向入射的未偏振的光50，如圖4b中所示，被指引到具有第二偏振方向46的區(qū)域45，在圖4b中第二偏振方向46被假設(shè)為垂直于繪圖平面。然后，透射穿過這些區(qū)域的光51按照這個方向被偏振，在圖4b中這意味著偏振方向52垂直于繪圖平面，如由圓圈52所指示的。偏振層可以是任何類型的偏振器。例如，它可以基于市售的偏振片，其已被處理為形成具有不同偏振方向的區(qū)域。這可以，例如，通過切割不同偏振方向的條并組裝它們以形成構(gòu)圖的偏振器來完成。但是，優(yōu)選地，偏振層41是包括二色性染料的LCP層，其中不同的區(qū)域已由構(gòu)圖的對準(zhǔn)表面創(chuàng)建，諸如具有取向圖案的對準(zhǔn)層或者，例如通過壓印、刷涂、光刻或其它為LCP材料創(chuàng)建構(gòu)圖的取向的合適方法被處理的表面。優(yōu)選地，對準(zhǔn)層是優(yōu)選地已經(jīng)由本發(fā)明的方法對準(zhǔn)的光對準(zhǔn)層。

圖4的設(shè)備針對其進行工作的光的第一和第二方向由POE的幾何形狀以及由偏振層中的圖案定義。在圖4的例子中，偏振層不位于在雙凸透鏡的焦平面中，其后果是準(zhǔn)直光47和50被指引到條43和45的全寬度。如果偏振層中的圖案已經(jīng)由根據(jù)本發(fā)明的方法生成，其中光對準(zhǔn)層已經(jīng)在利用對準(zhǔn)光輻射期間附連到雙凸透鏡陣列，則每種類型的條可以已經(jīng)通過準(zhǔn)直光的單次輻射創(chuàng)建。圖4中所示的依賴入射角的偏振器僅對小范圍的入射角工作良好。對于其它入射角，光被重定向到其的偏振層上的區(qū)域不完全與區(qū)域43或45一致，使得透射光的偏振度降低。圖5示出了類似設(shè)備60，具有帶雙凸透鏡陣列的POE 62，并且結(jié)合帶有分別具有偏振方向64和66的區(qū)域63和65的偏振層61。與圖4的不同之處是具有不同偏振方向的區(qū)域更寬并且偏振層更靠近雙凸透鏡的焦平面。因此，準(zhǔn)直的入射光被POE僅重定向到分別條63和65的小區(qū)域。例如，圖5a中以第一角度入射的未偏振的光67被重定向到區(qū)域63的左側(cè)小區(qū)域，這導(dǎo)致透射的光68以偏振方向69被偏振。圖5b中以第二角度入射的未偏振的光70被重定向到區(qū)域63的右側(cè)小區(qū)域，這導(dǎo)致透射的光71也以偏振方向69被偏振。對于從相反方向入射的光，情況是類似的，其將被重定向到具有另一偏振方向66的區(qū)域65。因此，圖5的設(shè)備60具有寬得多的其適合工作的入射角范圍。

通過在光對準(zhǔn)層中生成取向圖案，然后，例如，光對準(zhǔn)層將取向圖案轉(zhuǎn)移到包括二色性染料的LCP層，根據(jù)圖5的設(shè)備可以利用本發(fā)明的方法來制造。光對準(zhǔn)層可以已經(jīng)在利用對準(zhǔn)光輻射期間附連到POE。因為在光對準(zhǔn)層的輻射期間雙凸透鏡的聚焦行為與它在最終的偏振設(shè)備60中幾乎是相同的，因此利用準(zhǔn)直光的單次輻射將不足以生成分別各區(qū)域63和65的全寬度。因此，在生產(chǎn)過程中，光對準(zhǔn)層的輻射可以采用利用以不同角度入射的對準(zhǔn)光的多個輻射步驟，或者可以使用利用非準(zhǔn)直的對準(zhǔn)光的單個輻射步驟，其提供入射角的足夠范圍。

在圖4和5的偏振層41、61中假設(shè)的偏振方向僅僅是例子并將不被解釋為限制。甚至有可能在上述設(shè)備中結(jié)合具有不同偏振方向的多個區(qū)域?？梢酝ㄟ^調(diào)整光入射的角度而被選擇的可能偏振方向的數(shù)目是由具有不同偏振方向的區(qū)域的數(shù)目確定的。要對某個偏振方向選擇的入射角依賴于圖案和POE二者的幾何形狀。

如從描述和相關(guān)附圖中清楚的，如上所述的偏振設(shè)備也針對從偏振層側(cè)進入設(shè)備的光進行工作。另外，這種設(shè)備也可以被用作分析儀，例如，用來分析線性偏振的光的偏振方向。

與，例如，必須旋轉(zhuǎn)90°以便從平行變成垂直偏振的標(biāo)準(zhǔn)偏振片相反，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備僅需要傾斜就可達到相同目的，假定具有0°和90°偏振方向的區(qū)域是可得到的。因此，應(yīng)用是那些優(yōu)選地其中不同偏振方向被期望但偏振器的旋轉(zhuǎn)被限制的應(yīng)用。例如，存在光學(xué)元件，尤其是在光學(xué)安全元件的領(lǐng)域中，該光學(xué)元件包括取向構(gòu)圖的光學(xué)延遲器，并且當(dāng)利用適當(dāng)取向的標(biāo)準(zhǔn)偏振片分析時示出具有正對比度的圖像并且在一旋轉(zhuǎn)偏振器45°后就示出圖像的負(fù)片(negative)。這種元件類似于在已在本申請的介紹部分中提到的US’7’375’888中所公開的。因為不是每個人都在手頭具有用于驗證這種安全元件的偏振片，所以連同安全元件一起提供偏振器將是有利的。這可以，例如，通過在同一襯底，例如紙幣，上布置安全元件和偏振器來完成，使得，通過折疊襯底，偏振器可被用來分析安全元件。與光學(xué)安全元件一起提供偏振片的另一途徑是在小冊子，例如護照，的兩個單獨頁面上布置安全元件和偏振器，使得安全元件可以通過翻動對應(yīng)的頁面以便將偏振器帶到安全元件的前面而被分析。透明窗口可被用來提高待觀察的圖像的可見性。以上應(yīng)用的缺點是偏振器可能難以逆著(against)安全元件被旋轉(zhuǎn)并且因此對比度反轉(zhuǎn)的圖像無法被觀察到。但是，如果在以上應(yīng)用例中使用根據(jù)第一優(yōu)選實施例的偏振設(shè)備代替標(biāo)準(zhǔn)偏振片，則在彼此上方布置偏振器和光學(xué)元件后，存儲在安全元件中的隱藏圖像可以僅僅通過改變視角或分別通過傾斜襯底或小冊子而作為正或負(fù)圖像可見。圖6示出了小冊子80的例子，其具有存儲在第一頁82上的構(gòu)圖延遲器81中的隱藏圖像和第二頁84上的透明窗口中的根據(jù)第一優(yōu)選實施例的設(shè)備83。該設(shè)備優(yōu)選地具有兩種類型的偏振區(qū)域，其偏振方向有45°的差別。只要頁面84沒有翻轉(zhuǎn)以覆蓋頁面82，存儲在元件81中的圖像就不可見。在翻動頁面84之后，偏振設(shè)備83與元件81重疊并且存儲在元件81中的圖像可以被看到，例如，當(dāng)從第一位置85觀看時具有正對比度并且當(dāng)從第二位置86觀看時具有負(fù)對比度。

根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的第二優(yōu)選實施例是光學(xué)延遲設(shè)備，其為從不同方向入射的光提供不同的光軸方向。任何類型的POE都可被用于這種設(shè)備，只要它不大幅改變光的偏振狀態(tài)就可以。光學(xué)元件是構(gòu)圖的延遲器層，具有光軸的不同方向的區(qū)域。作為例子，圖7示出了通過設(shè)備90的橫截面，包括在頂部具有視差屏障板的POE 92。如果POE包括介電材料，諸如玻璃或塑料，則介電材料的折射率引起POE內(nèi)部的光路方向的改變，如在圖7的附圖中所指示的。視差屏障板包括透明部分93和不透明部分94，優(yōu)選地是以條的形式，這意味著部分93和94沿垂直于繪圖平面的方向延伸。該設(shè)備還包括具有區(qū)域95、96的延遲器層91，其中區(qū)域95、96具有不同的光軸方向97、98。優(yōu)選地，區(qū)域形成為條。對于圖7中的例子，假設(shè)延遲器層充當(dāng)對于為設(shè)備所設(shè)計的入射角的四分之一波延遲器。光可以從POE側(cè)或從延遲器層側(cè)入射。在圖7a中，假設(shè)線性偏振的光99從第一方向入射到延遲器層91上并且偏振方向100位于繪圖平面中。進一步假設(shè)延遲器層的光軸相對于層平面不傾斜并且方向96、98彼此垂直并且以45°角朝入射光99的偏振平面取向。因為用于光99的入射方向被選擇為使得透射穿過區(qū)域97的光被屏障板的不透明部分94阻擋，所以僅光101透射穿過該設(shè)備，該光已經(jīng)穿過區(qū)域95。延遲器層91的四分之一波特性將線性偏振光轉(zhuǎn)換成第一手旋向性(handedness)102，例如它可以是左手的，的圓形偏振光。圖7b示出了其中具有位于與圖7a中相同偏振平面內(nèi)的偏振方向104的光103從第二方向入射到延遲器層的情況，使得穿過區(qū)域95的光被屏障板的不透明部分94阻擋。因而，僅已經(jīng)穿過延遲器層的區(qū)域97的光透射穿過設(shè)備90。因為區(qū)域97也充當(dāng)1/4波延遲器，所以透射光105又在此被圓形偏振，但是，由于區(qū)域97中的偏振方向98垂直于區(qū)域95中的偏振方向96，因此手旋向性與圖7a的光101的手旋向性是相反的，例如，它是右手圓形偏振的。因此，依賴于入射角，設(shè)備90將線性偏振光轉(zhuǎn)換成左手或右手圓形偏振的。對于除99和103之外從其它方向入射的光，兩種類型的區(qū)域95和97都對透射光起作用，這一般將是橢圓偏振的。因此，有可能通過改變?nèi)肷浣莵碚{(diào)諧透射光的橢圓率。

如果光99和103都被左或者右手圓形偏振，則透射穿過設(shè)備90的光101和105被線性偏振，分別具有平行和垂直于繪圖平面的偏振方向。

圖7僅僅是第二優(yōu)選實施例的特定變型。如上面已經(jīng)提到的，可以替代地使用其它類型的POE，諸如雙凸透鏡陣列。另外，對于延遲器層91，除四分之一波之外的任何其它值都可被用作延遲；具有不同光軸方向的區(qū)域的數(shù)目可以不是二并且光軸的任意方向都是可能的。另一種特殊情況將是具有充當(dāng)半波板的延遲器層的設(shè)備。對于這種情況，如果假設(shè)區(qū)域95中的光軸方向96在入射的線性偏振光99的偏振平面內(nèi)，而光軸方向98與方向96相差45°角，則圖7a中的設(shè)備90將不影響在有效區(qū)域內(nèi)入射光99的偏振狀態(tài)并且透射穿過設(shè)備90的光將以相同的方向100被線性偏振。對于從第二方向103入射的偏振光，對應(yīng)于圖7b，線性偏振光將在透射區(qū)域97中的四分之一波延遲器后旋轉(zhuǎn)90°，使得偏振方向垂直于圖7b的繪圖平面。對于這個例子，從兩個方向入射的光作為線性偏振光被透射，或者平行或者垂直于參考平面被偏振。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到，具有不同光軸方向的區(qū)域的數(shù)目可以不是二并且光軸方向可以相差任何值，而不是僅僅相差45°。

優(yōu)選地，第二優(yōu)選實施例的設(shè)備包括附加的構(gòu)圖的或未構(gòu)圖的偏振層，例如與構(gòu)圖的延遲器層相鄰。然后，設(shè)備可以，例如，被用作依賴角度的偏振器或分析器。

就像根據(jù)第一優(yōu)選實施例的設(shè)備，第二優(yōu)選實施例的設(shè)備可被應(yīng)用于分析光的偏振狀態(tài)，例如通過傾斜設(shè)備或通過改變視角。特別地，這種設(shè)備對于調(diào)制光的偏振狀態(tài)的安全元件，諸如包括取向構(gòu)圖的延遲器的元件，的可視觀察是有用的。

根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的第三優(yōu)選實施例包括POE和取向構(gòu)圖的延遲器層，就像在第二優(yōu)選實施例子的情況下那樣。但是，取向圖案與第二優(yōu)選實施例的不同，因為對某些入射角的光光學(xué)有效的不同區(qū)域不具有光軸的均勻取向。而不是區(qū)域包括其光軸的方向不同的區(qū)。每個區(qū)的光軸方向可以，例如，對信息的一部分進行編碼。不同的光軸方向的數(shù)目沒有限制。甚至有可能光軸方向連續(xù)地改變。在本申請的背景中，包括光軸方向的連續(xù)變化的區(qū)域?qū)⒈唤忉尀槎鄠€相鄰的區(qū)，其中區(qū)被定義為具有光軸的幾乎均勻取向的小區(qū)域。信息可以，例如，由對某個光入射或觀察角光學(xué)有效的所有區(qū)域的區(qū)表示。以這種方式，有可能在第二和更多區(qū)域中存儲第二和更多信息，這些區(qū)域可以分別由第二和更多入射或觀察角選擇。但是，第一和第二信息都在正常的環(huán)境照明條件下不可見，其中光是未偏振的。即使設(shè)備利用偏振光被照射，信息也不能被看到，因為信息僅由雙折射層的光軸編碼，這造成光的偏振狀態(tài)的空間調(diào)制，但是人對此是不敏感的。存儲在設(shè)備中的信息只在設(shè)備被偏振光照射并且透射光通過線性或圓形偏振器被觀察的情況下變得可見。在利用偏振光照射后并具有在適當(dāng)位置的分析器時，不同的信息可以通過改變觀察的角度或通過傾斜設(shè)備而被相繼地看到。因此，根據(jù)第三優(yōu)選實施例的設(shè)備優(yōu)選地被用作光學(xué)安全設(shè)備。

一個信息在其中可見的角度范圍依賴于POE和圖案的幾何形狀。例如，有可能增強用于每個信息的觀看范圍，通過對多個入射角存儲相同的圖像。在極端的情況下，第一信息在例如從左側(cè)看向設(shè)備時可見，并且第二信息在從右側(cè)看向設(shè)備時可見。還有可能設(shè)計設(shè)備，使得觀察者的兩只眼睛看到不同的圖像，例如，在人腦中被組合為3D圖像的兩個圖像。

優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的安全設(shè)備與其它安全特征組合。在簡單的情況下，設(shè)備可以與永久可見的信息組合，優(yōu)選地也對于不同的視角不同。如果沒有分析器，則僅永久信息可見，而當(dāng)利用分析器觀察時，編碼的和永久可見的信息可以被組合看到。作為例子，在延遲器層中編碼的信息可以向觀察者的左和右眼提供3D圖像的相應(yīng)部分。如果沒有分析器，則僅永久信息可見。當(dāng)在適當(dāng)?shù)奈恢貌贾梅治銎骱螅?D圖像顯現(xiàn)，例如，在永久可見的圖像之上一定距離。

優(yōu)選地，根據(jù)第三優(yōu)選實施例的設(shè)備永久地與偏振片或?qū)咏M合，以便為入射的未偏振的光提供偏振手段。

根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的第四優(yōu)選實施例就存儲信息而言類似于第三優(yōu)選實施例，但是使用構(gòu)圖的偏振層，就像在第一優(yōu)選實施例中那樣，而不是延遲器層。類似于第三優(yōu)選實施例，通過在不同偏振方向的區(qū)中編碼相應(yīng)的信息，不同的信息可以為不同的觀察角存儲。雖然對于不同視角的信息的編碼和作為安全設(shè)備的應(yīng)用相似于對第三優(yōu)選實施例所描述的，但是根據(jù)第四優(yōu)選實施例分析該設(shè)備的途徑略有不同。區(qū)別主要涉及構(gòu)圖的各向異性層充當(dāng)偏振器并且因此不是入射偏振光和分析器都需要而是只需要其中一個的事實。例如，如果入射光被偏振，則設(shè)備的構(gòu)圖的偏振器充當(dāng)分析器并依賴于設(shè)備的局部偏振軸與入射偏振光的偏振平面之間的角度來控制局部透射率。另一方面，如果入射光未偏振，則透射穿過設(shè)備的光被偏振并且具有偏振方向的空間調(diào)制。通過使用分析器，光的空間調(diào)制在空間亮度調(diào)制中被轉(zhuǎn)換，從而解碼信息，其變得分別對觀察者可見或者可被機器檢測。

根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的第五優(yōu)選實施例就存儲信息而言類似于第三和第四優(yōu)選實施例，但是，構(gòu)圖的光學(xué)元件包括各向異性吸收和/或發(fā)射熒光染料，其中最大吸收和/或發(fā)射的方向在圖案的不同區(qū)是不同的。最大吸收的方向?qū)⒅笇悠矫嬷泄獾奈兆畲蟮姆较?。最大發(fā)射的方向?qū)?yīng)于所發(fā)射的光的偏振方向。類似于第三和第四優(yōu)選實施例，通過編碼不同的各向異性方向的區(qū)中的相應(yīng)信息，不同的信息可為不同的觀察角度存儲。對于不同視角的信息的編碼和作為安全設(shè)備的應(yīng)用相似于對第三和第四優(yōu)選實施例所描述的。對于許多應(yīng)用，優(yōu)選的是有至少兩個區(qū)，其最大吸收和/或發(fā)射的方向分別相差大約90°。在這種情況下，區(qū)可以以最大對比度區(qū)別開來。但是，不同于90°的任何其它角度都是可能的，例如，以編碼灰度級。優(yōu)選地，光學(xué)元件包括一層構(gòu)圖的LCP，熒光分子嵌在其中。如果熒光分子各向異性地吸收激發(fā)光，則合適的偏振方向的入射線性偏振光可被用于觀察，其具有在吸收和偏振方向之間具有較小角度的那些區(qū)域吸收更多光的效果。另一方面，其中吸收軸垂直于入射光的偏振方向的區(qū)具有最低吸收。因為熒光光的強度越高，越多的激發(fā)光被吸收，所以不同取向的區(qū)發(fā)出不同強度的熒光。因此，在沒有分析器的情況下，信息對觀察者可見。如果熒光分子各向異性地發(fā)射光，這意味著光被偏振，則會有可能利用未偏振的激發(fā)光照射不同取向的區(qū)，基于此，不同取向的區(qū)以不同的偏振方向發(fā)出熒光，使得所存儲的信息可以被線性偏振器解碼。

如果在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中視差屏障板被用作POE，則光阻擋部分也可以是反射的，尤其是在朝各向異性光學(xué)元件的一側(cè)。在這種情況下，POE可以以透射和反射模式都操作。在透射模式下，透射穿過透射部分的光是期望的光并且設(shè)備如對以上優(yōu)選實施例所描述的那樣工作。當(dāng)在反射模式下操作時，在反射光阻擋部分反射的光是期望的光，而透射穿過透射部分的光可以不再被考慮。

在根據(jù)本發(fā)明的在反射模式下操作的設(shè)備的情況下，觀察光穿過各向異性元件進入設(shè)備，光在反射屏障被反射之后第二次經(jīng)過該設(shè)備。如果光學(xué)元件是基于雙折射特性的，這需要用于觀察的偏振光，則傳入和反射的光的路徑之間的視差會造成光學(xué)元件的不同區(qū)之間的干擾。如果反射光阻擋部分被偏振器覆蓋或者包括反射偏振器，則這可以被避免。于是，入射光可以是未偏振的并且直到它在阻擋板的反射部分被偏振才與雙折射材料相互作用。因而，只有反射光將被偏振并且可以與雙折射光學(xué)元件的期望區(qū)進行交互。

在原理上，本發(fā)明的設(shè)備對于大厚度范圍工作。但是，存在不容忍超出一定厚度的設(shè)備的某些應(yīng)用。因為視差光學(xué)元件需要一定距離來生成期望的視差，所以POE必須專門為這種應(yīng)用設(shè)計。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的厚度小于100μm，更優(yōu)選地小于60μm，最優(yōu)選地小于30μm。

如果視差板被用作POE，則它應(yīng)當(dāng)離具有構(gòu)圖的光學(xué)特性的元件有適當(dāng)?shù)木嚯x，以便在合理的觀看角度內(nèi)提供足夠的視差效果。適當(dāng)?shù)木嚯x依賴于視差板的光透射和光阻擋部分的寬度。如果視差板和具有構(gòu)圖的光學(xué)特性的元件之間的空間被空氣填充，則視差板和光學(xué)元件之間的距離優(yōu)選地大于視差板的光透射部分的寬度的0.2倍。更優(yōu)選的是該距離大于光透射部分的寬度的0.4倍并且最優(yōu)選的是大于視差板的光透射部分的寬度的0.6倍。但是，如果在視差板和光學(xué)元件之間存在介電材料，諸如玻璃或塑料，則視差板和光學(xué)元件之間的距離優(yōu)選地大于視差板的光透射部分的寬度的0.5倍。更優(yōu)選的是該距離大于光透射部分的寬度的0.8倍并且最優(yōu)選的是大于視差板的光透射部分的寬度的一倍。

根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備可與其它光學(xué)設(shè)備結(jié)合使用。特別地，如果具有構(gòu)圖的光學(xué)特性的光學(xué)元件是光學(xué)延遲設(shè)備，則圖案在正常的、未偏振的光中不可見。因此，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的POE可被用于另一設(shè)備的觀察，而不被圖案干擾。該另一設(shè)備可以，例如，也具有圖案，其與本發(fā)明的設(shè)備的POE結(jié)合生成某些光學(xué)效果。結(jié)果所得的效果也可以是依賴視角的或者可以是莫爾效應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備和其它設(shè)備可以布置在同一襯底上，諸如鈔票，使得，通過折疊襯底，兩個設(shè)備在觀察時間可以容易地布置在彼此上方。

在任何上述實施例中，已作為例子被假設(shè)的取向方向?qū)⒉幌拗票景l(fā)明的范圍。原理上，任何其它方向都是可能的，只要沒有明確地排除在外。

在用于上述任何方法和設(shè)備的光對準(zhǔn)層中的光可對準(zhǔn)材料可以是任何種類的光敏感材料，其中各向異性特性可以在一暴露于對準(zhǔn)光后就被創(chuàng)建，獨立于光反應(yīng)機制。因此，合適的光可對準(zhǔn)材料是，例如，其中在暴露于對準(zhǔn)光后各向異性由光二聚、光分解、順反異構(gòu)化或光弗賴斯(Fries)重排引起的材料。優(yōu)選的光可對準(zhǔn)材料是其中一暴露于對準(zhǔn)光后所創(chuàng)建的各向異性就使得與光對準(zhǔn)材料接觸的從材料可被取向的材料。優(yōu)選地，這種從材料是液晶材料，尤其是LCP材料。

光可對準(zhǔn)材料，如上面所描述的那些，結(jié)合光可對準(zhǔn)成分，其能夠在一暴露于對準(zhǔn)光后就逐步顯示(develop)出優(yōu)選方向并且從而創(chuàng)建各向異性特性。這種光可對準(zhǔn)成分優(yōu)選地具有各向異性吸收特性。通常，這種成分在230至500nm的波長范圍內(nèi)表現(xiàn)出吸收。優(yōu)選地，光可對準(zhǔn)成分在300至450nm的波長范圍內(nèi)表現(xiàn)出光的吸收，更優(yōu)選的是在350至420nm的波長范圍內(nèi)表現(xiàn)出吸收的成分。

優(yōu)選地，光可對準(zhǔn)成分具有碳-碳、碳-氮或氮-氮雙鍵。

例如，光可對準(zhǔn)成分是被取代的或未被取代的偶氮染料、蒽醌、香豆素、藍(lán)色素(mericyanine)、2-苯基偶氮噻唑(2-phenylazothiazole)、2-苯基偶氮苯并噻唑、芪、氰芪、氟代芪(fluorostibene)、肉桂腈、查耳酮、肉桂酸鹽/酯、氰基肉桂酸鹽/酯(cyanocinnamate)、芪唑鎓鹽(stilbazolium)、1,4-雙(2-苯基亞乙烯基)苯(1,4-bis(2-phenylethylenyl)benzene)、4,4'-雙(芳基偶氮基)二苯乙烯、苝、4,8-二氨基-1,5-萘醌染料、芳氧基-羧基衍生物、芳基酯，N-芳基酰胺、聚酰亞胺、二芳基酮類，具有與兩個芳香環(huán)共軛的酮成分或酮衍生物，諸如像被取代的二苯酮類、二苯酮亞胺類、苯腙類和縮氨基脲類。

以上列出的各向異性吸收材料的制備是眾所周知的，如由例如Hoffman等人在美國專利No.4,565,424中、由Jones等人在美國專利No.4,401,369中、由Cole,Jr等人在美國專利No.4,122,027中、由Etzbach等人在美國專利No.4,667,020中以及由Shannon等人在美國專利No.5,389,285中所示出的。

優(yōu)選地，光可對準(zhǔn)成分包括偶氮、聚(偶氮)、芪、氰芪、肉桂酸鹽或查耳酮。

光可對準(zhǔn)材料可以具有單體、低聚物或聚合物的形式。光可對準(zhǔn)成分可以在聚合物或低聚物的主鏈中或側(cè)鏈中共價鍵合，或者它們可以是單體的一部分。光可對準(zhǔn)材料還可以是包括不同類型光可對準(zhǔn)成分的共聚物或者它可以是包括有和沒有光可對準(zhǔn)成分的側(cè)鏈的共聚物。

聚合物表示例如聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚酰亞胺、聚酰胺酸、聚馬來酰亞胺、聚-2-氯丙烯酸酯、聚-2-苯基丙烯酸酯；未取代或用C₁-C₆烷基取代的聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酰胺、聚-2-氯丙烯酰胺、聚-2-苯基丙烯酰胺、聚醚、聚乙烯醚、聚酯、聚乙烯酯、聚苯乙烯衍生物、聚硅氧烷、聚丙烯酸或聚甲基丙烯酸的直鏈或支鏈烷基酯；聚苯氧基烷基丙烯酸酯、聚苯氧基烷基甲基丙烯酸酯、聚苯基烷基丙烯酸酯，其中烷基具有1至20個碳原子；聚丙烯腈、聚甲基丙烯腈、環(huán)烯烴聚合物(cycloolephinic polymers)、聚苯乙烯、聚4-甲基苯乙烯或它們的混合物。

光可對準(zhǔn)性材料還可以包括感光劑，例如，酮香豆素和二苯甲酮。

另外，優(yōu)選的光可對準(zhǔn)單體或低聚物或聚合物在美國專利No.5,539,074、美國專利No.6,201,087、美國專利No.6,107,427、美國專利No.6,632,909和美國專利No.7,959,990中描述。

應(yīng)當(dāng)理解的是，其意圖不是將本發(fā)明限制到所描述的特定實施例。相反，其意圖是覆蓋屬于本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)的所有修改、等同物和替代物。