專利名稱：光學(xué)元件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造液晶聚合物網(wǎng)絡(luò)的方法以及按照該方法制造的光學(xué)元件。
這種光學(xué)元件通?；谟山宦?lián)液晶聚合物(LCP)形成的雙折射層。通常各類LCP材料都是可能的，例如除了向列型材料外，還有帶有不同中間相的材料(如膽甾醇型LCP)或含有客體分子的材料(如雙色LCP)。對于交聯(lián)前和交聯(lián)過程中LCP的定位來說，應(yīng)用定位層。一種非常適合的定位層為可光取向的可線性光聚合的聚合物(LPP)。這種LPP/LCP元件的背景和制造在US-A-5,389,698、US-A-5,602,661、EP-A-0 689 084、EP-A-0 689 065、WO 98/52077、WO 00/29878中公開。
常規(guī)的涂覆技術(shù)如旋涂、縫涂(slot-coating)、彎液面涂(meniscus-coating)、刮涂(bar-coating)基本上允許集中大規(guī)模制造以LPP/LCP技術(shù)為基礎(chǔ)的光學(xué)結(jié)構(gòu)元件。
但是應(yīng)用這些涂覆技術(shù)不可能提供制造個性化的光學(xué)結(jié)構(gòu)元件的實用方法，即在每次均改變圖案結(jié)構(gòu)的條件下進行少量或單件制造，特別是當(dāng)附加的制造過程需要分散化時。另外，應(yīng)用這些常規(guī)的涂覆技術(shù)，實際上不可能形成帶有不同定位與層厚表面變化組合的圖案結(jié)構(gòu)的層組，特別是對300微米以下的微觀尺寸來說是不可能的。
本發(fā)明的一種方法應(yīng)用權(quán)利要求1或權(quán)利要求3的特征。在權(quán)利要求17中請求保護按照這些方法中的一種制造的光學(xué)元件，并且在權(quán)利要求18中要求保護按照這些方法中的一種制造的光學(xué)防偽元件。在本發(fā)明的教導(dǎo)下，可以有利地以一種易于應(yīng)用且比較經(jīng)濟的方式制造單個和個性化的光學(xué)元件，特別是防偽元件。
制造結(jié)構(gòu)化光學(xué)元件的方法由基板開始，所述基板至少在確定區(qū)域上制造有液晶定位層，并且至少在確定區(qū)域上還涂覆一個含有可交聯(lián)液晶材料的層。這些層中的一個可以用常規(guī)技術(shù)形成涂層。而另一層為第一步中的定位層或第二步中的含有可交聯(lián)的液晶材料的層是噴墨打印(jet printed)的，從而形成帶圖案的液晶聚合物網(wǎng)絡(luò)。
按照本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方案，基于單軸定位層如磨光的聚酰亞胺層或單軸光取向的LPP層來制造一種帶圖案的光學(xué)元件，其中單軸光取向的LPP層使噴墨打印的LCP層沿著所述定位層給出的方向取向。
按照本發(fā)明的另一種實施方案，基于噴墨打印的光取向LPP層制造一種帶圖案的光學(xué)元件，其中噴墨打印的光取向LPP層使后來涂覆的LCP層按照所述定位層給出的方向取向。
這些光學(xué)元件可以應(yīng)用于文件防偽領(lǐng)域，其中例如護照、身份證(ID卡)、駕駛證或特殊證件等的防止偽造或更改；但本發(fā)明并不局限于該領(lǐng)域。
有利的是這些元件可以用噴墨打印技術(shù)來制造。噴墨打印技術(shù)可以以基于加壓噴墨打印或鼓泡噴墨打印。特別地，可以應(yīng)用“噴墨”打印技術(shù)，該技術(shù)在今天的計算機打印輸出中廣泛應(yīng)用。
基于下列參照附圖對實施方案的詳細(xì)描述，本發(fā)明的這些和其它目的、特征和優(yōu)點將會變得更明顯，在附圖中

圖1是應(yīng)用噴墨打印制造的LPP/LCP元件的示意圖；圖2是圖1的一種反射LPP/LCP元件的示意圖，所述元件帶有合適的檢查工具(起偏器)用來觀察信息，這里為字符“P”，圖3a和3b為圖2所示元件的改進形式的示意圖；圖3所表示的元件在第一種實施方案中描述；圖4a和4b為在第二種實施方案中所描述的優(yōu)選元件的示意圖；圖5a和5b為在第三種實施方案中所描述的優(yōu)選元件的示意圖；圖6a和6b為在第四種實施方案中所描述的優(yōu)選元件的示意圖；圖7為在第五種實施方案中所描述的一種更復(fù)雜的LPP/LCP元件的平面圖；圖8是一種更復(fù)雜的LPP/LCP元件的平面圖，所述元件不僅包括LPP/LCP延遲層，還包括膽甾醇型濾光器和雙色LCP層。這種元件在第六種實施方案中描述；圖9為通過噴墨打印分散制造個性化光學(xué)防偽LPP/LCP元件的流程示意圖；圖10為基于第四種實施方案中所描述的光學(xué)防偽元件，通過噴墨打印分散制造包括LCP層的個性化光學(xué)防偽元件的方法的示意圖。
圖1為由噴墨打印制造的結(jié)構(gòu)化LPP/LCP元件1的示意圖。這種元件例如可以用作防偽元件。所述方法由基板2開始，在基板上涂覆定位層3。所述基板2的材料可以為塑料(如聚丙烯)，第一定位層3可以為LPP層?？删€性光聚合的聚合物(LPP)最初含在溶液24中，而所述溶液24貯存在第一容器5中，所述第一容器5為噴墨打印機的筒和打印單元6的一部分。這種噴墨打印機的例子在US-A-3,988,745、US-A-4,385,304、US-A-4,392,145、US-A-3,747,120、US-A-3,832,579、US-A-3,683,212、US-A-3,708,798、US-A-4,660,058和US-A-5,754,198中公開。
線10示意性給出了涂覆基板2和形成定位層3的液滴。當(dāng)?shù)谝籐PP層3固化并干燥后，應(yīng)用同一溶液24形成第二定位層13，在本實施例中為字符“P”的形式，并且具有不同的取向，例如由箭頭15和16所表示的不同取向。
參考標(biāo)記7表示與第一容器5和第二容器8相連的打印機的控制單元。第二容器填充有LCP溶液9。線11示意性給出涂覆定位層3和形成LCP層4和14的液滴。
參照圖2可以給出進一步的解釋，圖2示意性給出了這種由噴墨打印制造的LPP/LCP元件的圖象20或21。在不同的圖中相同的參考標(biāo)記描述相同的特征。元件1為圖1的反射LPP/LCP元件，其中基板2包括一個反射體(未清楚畫出)。參考標(biāo)記25或26表示合適的檢查工具，這里為起偏器，用來觀察信息，這里為字符“P”。起偏器25與定位層3/LCP層4的取向15平行取向。起偏器26與定位層13/LCP層14的取向16平行取向。因此，起偏器25形成黑色“P”圖象20，而起偏器26形成被黑色區(qū)域包圍的亮“P”圖象21。
本發(fā)明描述一種基于噴墨打印制造LCP元件的新技術(shù)。其有利地允許以可靠且成本有效的方式分散制造個性化的這種元件。描述這種分散制造的具體流程如圖9所示。相應(yīng)設(shè)備的一個例子在圖10中示意性給出。
光學(xué)結(jié)構(gòu)防偽元件的個性化是文件防偽制造商和用戶特別要求的一個目標(biāo)。另外，分散制造方法與這種光學(xué)防偽元件或其它LCP和LPP/LCP元件的個性化的組合不僅開創(chuàng)了文件防偽領(lǐng)域的可能性，還允許應(yīng)用不同的光學(xué)效果形成大量的其它應(yīng)用。所應(yīng)用的噴墨打印技術(shù)可以為“按需逐點(drop on demand)”方法或“連續(xù)線束(continuesbeam)”方法。
圖9的流程圖給出了在分散設(shè)備中制造個性化光學(xué)結(jié)構(gòu)元件的一種可能方式，例如用于文件防偽即保護護照、身份證、駕駛證或特殊證件等以防偽造或改動。個人數(shù)據(jù)或其它個人信息如照片貯存在計算機上的數(shù)據(jù)文件100中。所述數(shù)據(jù)被輸送到制造設(shè)備110中?？梢郧覂?yōu)選提供解碼設(shè)備102，在將信息輸送到制造設(shè)備110之前，通過防偽軟件對來自數(shù)據(jù)文件100的數(shù)據(jù)進行解碼，特別是對用于防偽文件如護照、ID文件及其它的圖象或信息進行解碼，從而確保所述光學(xué)元件可以僅用合適的解碼工具進行細(xì)讀。
如圖1所示，制造設(shè)備110包括裝有適當(dāng)涂覆材料的筒112，對所述材料進行噴墨打印的裝置120，并且如果可與光特別是各向同性的UV光一起應(yīng)用的話，則干燥所述材料并交聯(lián)LCP層，其中所述涂覆材料例如在本說明書的不同實施方案中所提到的材料。裝置120的簡單化支持了分散制造的可能性。
在本發(fā)明的一種變體中，可以由一種已經(jīng)帶有預(yù)先制造好的定位層的基板如自粘標(biāo)簽開始。在這種情況下，所述定位層可以是任何類型的(磨光的聚亞酰胺或LPP或其它)，并且個性化的圖案結(jié)構(gòu)通過適當(dāng)噴墨打印LCP材料來制造。
裝置120包括打印機裝置從而操作噴墨打印機頭或裝有LPP和LCP材料的筒。每一個打印機頭將會噴墨打印一種特定的材料。在四頭打印機的情況下，可以噴墨打印四種不同的材料，例如第一個頭噴墨打印可光取向的LPP材料，第二個頭打印LCP材料，第三個頭打印含雙色染料的LCP材料，以及第四個頭打印膽甾醇型LCP材料。適當(dāng)?shù)能浖刂圃摯蛴∵^程。
由這種方法所得到的產(chǎn)品130為即可應(yīng)用的完全個性化的光學(xué)防偽LCP元件。它可以用來制造防偽產(chǎn)品132如護照、ID文件及其它。
圖10給出了用來制造如實施方案4中所描述的光學(xué)結(jié)構(gòu)元件的設(shè)備的一個例子。所述裝置主要由噴墨打印頭200和各向同性的UV燈210組成。計算機100控制著基板2如含標(biāo)簽的片材上的打印過程?；?上的標(biāo)簽已經(jīng)預(yù)先涂有定位層3(例如光定位的LPP或磨光的聚酰亞胺)。噴墨打印的LCP層4形成個性化的圖案，其在通過加熱圓筒220干燥處理后最后在惰性氣氛中(如在氮氣氛下)利用各向同性的UV光交聯(lián)。所述UV光由包含反射體211的各向同性UV燈210產(chǎn)生。這將形成固態(tài)塑性膜。然后可以將含有個性化光學(xué)防偽元件的標(biāo)簽轉(zhuǎn)移到護照或其它文件上。
圖3示意性給出了本發(fā)明光學(xué)元件1的第一種實施方案的布置。圖3a給出了層的順序，而圖3b是圖3a的分解圖。第一LPP層3噴墨打印在基板2上。所述基板材料例如可以為塑料(例如聚丙烯)或紙，優(yōu)選為特殊處理的紙，從而使紙的表面很光滑并且與LPP或LCP(包括雙色LCP和膽甾醇型LCP)溶液兼容(例如涂有聚乙烯層的紙)。干燥處理后，使第一定位層3受下文所述線性偏振UV光照射(按照圖3所示，偏振方向15與基板2的長邊平行)。然后在第一LPP層3的上面噴墨打印第二LPP層23，該層與第一定位層3相比具有不同的形狀。在圖3中，第二LPP層23的形狀為字符“P”。干燥處理后，使第二定位層23受下文所述線性偏振UV光照射(按照圖3所示，偏振方向16與基板2的長邊成45度角)。
該過程會產(chǎn)生具有兩種不同定位能力的定位區(qū)域未被第二定位層23所覆蓋的第一定位層3的區(qū)域具有沿基板長邊的定位能力(圖3中的方向15)，以及第二定位層23(為“P”形)的區(qū)域具有與第一定位層3成45度角的定位能力(圖3中的方向16)。
在下一步中，將LCP材料作為層4噴墨打印在定位層3和23上。當(dāng)LCP材料的溶劑從LCP溶液中蒸發(fā)時，液晶分子按兩個LPP層3和23的定位信息進行定位。然后如下文所述交聯(lián)形成固態(tài)塑性膜。這將終止光學(xué)結(jié)構(gòu)LPP/LCP元件1的制造過程。
應(yīng)用一個或兩個線性起偏器可以使所述信息(此處的字符“P”)看得見，一個起偏器用作反射元件，兩個起偏器用作透射元件。通過旋轉(zhuǎn)起偏器或元件1，圖象從正片變?yōu)樨?fù)片。
圖4示意性給出了本發(fā)明元件31的第二種實施方案的布置。圖4a給出了層的順序，而圖4b是圖4a的分解圖?；?已經(jīng)涂覆有預(yù)先制造的第一定位層33，該層具有沿圖4中基板長邊的定位方向15。基板2的材料可以如第一種實施方案進行選擇。有可能的是如圖4所示第一定位層33覆蓋一定的區(qū)域，或第一定位層33覆蓋整個基板2。
在第一定位層33上面噴墨打印第二LPP層23，其中第一定位層與第二LPP層相比具有不同的形狀。在圖4中第二LPP層23具有字符“P”的形狀。干燥處理后，使第二層23受下文所述線性偏振UV光照射(按照圖4所示，偏振方向16與基板2的長邊成45度角)。這個過程會形成定位區(qū)域，與第一種實施方案一樣，所述定位區(qū)域具有兩種不同的定位能力由未被第二定位層23覆蓋的第一定位層33得到的區(qū)域具有沿基板2長邊定位的能力(圖4)，以及第二LPP層23(具有形狀“P”)具有與第一定位層33成45度角的定位能力。
在下一步中，將LCP材料作為層4噴墨打印到第一定位層33和第二LPP層23上。當(dāng)溶劑從LCP溶液中蒸發(fā)時，液晶分子4分別按照兩個LPP層33和23的定位信息15和16進行定位。然后如下文所述交聯(lián)形成固態(tài)塑性膜。這將終止光學(xué)結(jié)構(gòu)LPP/LCP元件31的制造過程。應(yīng)用一個或兩個線性起偏器可以使所述信息(這里的字符“P”)看得見，一個起偏器用作反射元件，兩個起偏器用作透射元件。通過旋轉(zhuǎn)起偏器或元件，圖象從正片變?yōu)樨?fù)片。
圖5示意性給出了本發(fā)明元件41的第三種實施方案的布置。圖5a給出了層的順序，而圖5b是圖5a的分解圖。在基板2上噴墨打印單個LPP層23并形成圖案如圖畫、圖線、或一個或幾個包括字母和數(shù)字的字符。在圖5中噴墨打印的LPP區(qū)域形成字符“P”。所述基板材料可以如第一種實施方案進行選擇。干燥處理后，使包括LPP區(qū)域23的基板受下文所述線性偏振UV光照射(按照圖5偏振方向16與基板2的長邊成45度角)。這一過程會形成具有兩種不同定位特性的區(qū)域由噴墨打印的LPP區(qū)域23得到的部分(在第三種實施方案中所描述的LPP層23具有“P”的形狀)具有與基板的長邊成45度角的定位能力(圖5)，剩余區(qū)域沒有定位信息。
在下一步中，按照圖5，將LCP材料作為第4層噴墨打印到定位層23以及基板2的剩余區(qū)域上。這一特定區(qū)域形成了圖5所示的LCP層4。當(dāng)溶劑從LCP溶液中蒸發(fā)時，在LPP層23上面的液晶分子按照LPP層23的定位信息16進行定位。剩余的LCP區(qū)域顯示各向同性的定位。然后如下文所述交聯(lián)形成固態(tài)塑性膜。這將終止光學(xué)結(jié)構(gòu)LPP/LCP元件41的制造過程。應(yīng)用一個或兩個線性起偏器可以使所述信息(字符“P”)看得見，一個起偏器用作反射元件，兩個起偏器用作透射元件。通過旋轉(zhuǎn)元件，根據(jù)起偏器的取向，圖象從正片變?yōu)椴豢梢姷幕驈呢?fù)片變?yōu)椴豢梢姷模@取決于可能為反射或透射的操作模式。
圖6示意性給出了本發(fā)明元件51的第四種實施方案的布置。圖6a給出了層的順序，而圖6b是圖6a的分解圖。在第一步中，將定位層33涂到基板2上。所述定位層可以由光取向性材料如LPP材料或另一種定位材料如磨光的聚酰亞胺或能夠定位液晶分子的任何其它膜或表面組成。如圖6所示單獨的定位層33可以為單軸的，但帶有一個以上定位方向的設(shè)計也是可能的。所述基板材料可以如第一種實施方案進行選擇。定位層33的制造可以預(yù)先且在另一地點完成，也就是說包括定位層33的基板2可以預(yù)先制造。
然后將LCP溶液作為層54噴墨打印到定位層33上，并形成一種信息如圖畫、圖線圖案、或一個或幾個包括字母和數(shù)字的字符。在圖6中，噴墨打印的LCP區(qū)域54的形狀形成字符“P”。當(dāng)溶劑從LCP溶液中蒸發(fā)時，在定位層33上面的液晶分子按照所述定位層33的定位信息15進行定位。剩余的定位區(qū)域上不存在LCP。然后如下文所述交聯(lián)形成固態(tài)塑性膜。這將終止光學(xué)結(jié)構(gòu)元件51的制造過程。應(yīng)用一個或兩個線性起偏器可以使所述信息(此處的字符“P”)看得見，一個起偏器用作反射元件，兩個起偏器用作透射元件。通過旋轉(zhuǎn)元件，根據(jù)起偏器的取向，圖象從正片變?yōu)椴豢梢姷幕驈呢?fù)片變?yōu)椴豢梢姷?，這取決于操作模式。
圖7示意性給出了本發(fā)明元件61的第五種實施方案的布置，其由包括一個(66)或幾個(67)LPP/LCP層的表面復(fù)雜的取向圖案組成。在第一步中，在基板2的特定區(qū)域68上噴墨打印第一LPP層3。所述基板材料可以如第一種實施方案進行選擇。干燥處理后，使第一層3受下文所述線性偏振UV光照射(例如偏振方向17與基板2的長邊垂直)。然后在基板2上的區(qū)域69上噴墨打印第二LPP層43，該區(qū)域69與第一定位層3的區(qū)域68不同。與第一LPP層3相比，第二LPP層43可以具有不同的形狀。干燥處理后，使第二層43受下文所述線性偏振UV光照射(例如偏振方向15與基板2的長邊平行)。
然后用LCP材料對這兩個LPP層3和43進行噴墨打印，從而得到LCP層4和44的不同厚度d2和d1。當(dāng)溶劑從LCP溶液中蒸發(fā)時，液晶分子按照兩個LPP層3和43的定位信息進行定位。然后如下文所述交聯(lián)形成固態(tài)塑性膜。
如圖7所示，在LCP區(qū)域44的上面噴墨打印另一LPP層，從而形成第三LPP區(qū)域53。干燥處理后，使第三LPP層53受下文所述線性偏振UV光照射(偏振方向17與基板2的長邊垂直)。然后在LCP層4上噴墨打印另一LPP層63。與LPP層3、43和53相比，另一LPP層63可以具有不同的形狀。干燥處理后，使另一LPP層63受下文所述線性偏振UV光照射(偏振方向18與基板2的長邊成135度角)。然后用LCP材料對這兩個不與基板2接觸的LPP層53和63進行噴墨打印，從而得到LCP層64和74的不同厚度d3和d4。當(dāng)溶劑從LCP溶液中蒸發(fā)時，液晶分子按照兩個LPP層53和63的定位信息進行定位，或者如果在區(qū)域67內(nèi)不存在LPP層時，則按照下面的相鄰LCP層44進行定位。在圖7中，這種情況發(fā)生在LCP區(qū)域64的左側(cè)部分。通常，LPP層的厚度(約50nm)遠(yuǎn)小于光學(xué)活性LCP層的厚度。因此，在圖7中LCP層64的厚度d3僅用一個厚度描述而不是正確地用兩個厚度進行描述。在區(qū)域68的右側(cè)沒有第二LPP/LCP層，因而該區(qū)域66僅由一個LPP/LCP層組成。然后如下文所述交聯(lián)形成固態(tài)塑性膜。這將終止光學(xué)結(jié)構(gòu)LPP/LCP元件61的制造過程。應(yīng)用一個或兩個線性起偏器可以使所述信息看得見，一個起偏器用作反射元件，兩個起偏器用作透射元件。
按圖7所示及上文所述制造的光學(xué)元件61可以顯示非常復(fù)雜的彩色圖案。通過旋轉(zhuǎn)起偏器或元件，圖象從正片變?yōu)樨?fù)片或從一種顏色圖案變?yōu)樗难a償顏色的對應(yīng)圖案。在該實施方案中所描述的過程允許制造復(fù)雜的光學(xué)元件如精密的光學(xué)結(jié)構(gòu)防偽元件或特定的干擾色濾光器。
圖8示意性給出了第六種實施方案的布置，其由表面復(fù)雜的取向圖案組成，所述圖案包括與雙色和/或膽甾醇型液晶層組合的一個(76)或多個(77)LPP/LCP層。在第一步中，在基板2上噴墨打印第一LPP層3。所述基板材料可以如第一種實施方案進行選擇。在膽甾醇型層的情況下，對于一種循環(huán)偏振光模式來說，吸收黑色背景的光導(dǎo)致更好的反射特性，而另一模式基本被吸收。干燥處理后，使第一層3受下文所述線性偏振UV光照射(偏振方向18與基板2的長邊成135度角)。然后在第一定位層3的旁邊噴墨打印第二LPP層43。與第一LPP層3相比，第二LPP層43可以具有不同的形狀。干燥處理后，使第二層43受下文所述線性偏振UV光照射(偏振方向15與基板2的長邊平行)。然后用LCP材料對這兩個LPP層3和43進行噴墨打印，從而得到LCP層84和4的不同厚度d1和d2。按照圖8，LCP層84為雙色層，這就意味著LCP層84含有如下文所述的雙色染料。所述雙色染料可能是可交聯(lián)的。當(dāng)溶劑從LCP溶液中蒸發(fā)時，液晶分子按照兩個LPP層3和43的定位信息進行定位。然后如下文所述交聯(lián)形成固態(tài)塑性膜。
如圖8所示，在LCP區(qū)域84的上面噴墨打印另外的LPP材料，從而形成LPP區(qū)域53。干燥處理后，使第三LPP層53受下文所述線性偏振UV光照射(偏振方向17與基板2的長邊垂直)。然后用LCP層材料對LPP層53和LCP層4和84的部分進行噴墨打印，從而得到LCP層64和74的不同厚度d3和d4。按照圖8，LCP層74由具有特定色調(diào)的膽甾醇型液晶層組成。這種膽甾醇型層的制造過程在下面描述。當(dāng)溶劑從LCP溶液中蒸發(fā)時，液晶分子按照LPP層53的定位信息進行定位，或者如果在LCP層4上及LCP層84的區(qū)域77上不存在LPP層時，則按照下面的相鄰LCP層84進行定位。通常，LPP層的厚度(約50nm)遠(yuǎn)小于光學(xué)活性LCP層的厚度。因此，在圖8中LCP層64的厚度d3僅用一個厚度描述，而不是正確地用兩個進行描述。然后如下文所述交聯(lián)形成固態(tài)塑性膜。然后，在膽甾醇型LCP層74上噴墨打印另一個LPP層63，并且干燥后使之受線性偏振UV光照射(偏振方向17與基板2的長邊垂直)。然后用LCP材料對LPP層63進行噴墨打印，從而形成LCP層94。然后如下文所述交聯(lián)形成固態(tài)塑性膜。這將終止光學(xué)結(jié)構(gòu)LPP/LCP元件71的制造過程。
應(yīng)用一個或兩個線性起偏器可以使復(fù)雜信息看得見，一個起偏器用作反射元件，兩個起偏器用作透射元件。在本實施方案中所描述的光學(xué)元件71可以顯示非常復(fù)雜的彩色圖案。通過旋轉(zhuǎn)起偏器或元件，圖象從正片變?yōu)樨?fù)片，或從一種顏色圖案變?yōu)樗难a償顏色的對應(yīng)圖案。在該實施方案中所描述的過程證明了制造復(fù)雜精密的光學(xué)元件的可能性。
對于制造LPP層來說，合適的LPP材料對本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員來說是已知的。例子如在專利出版物EP-A-0 611 786、WO-96/10049和EP-A-0 763 552中所描述的。它們包括肉桂酸的衍生物和阿魏酸的衍生物。對于上述例子，以MEK(甲基-乙基酮)和乙酸乙酯的溶劑混合物(MEK∶乙酸乙酯比＝1∶1)中的10％溶液應(yīng)用下列LPP材料 其粘度為2-4mPas。根據(jù)所應(yīng)用的噴墨打印頭的類型，高達約80cP的更高粘度也是可能的。將所述層在室溫下受來自高壓汞燈的線性偏振光照射10-550秒(取決于燈的強度及LPP和LCP層的特性)。
對于制造LCP層來說，在實施例中，在超冷卻(supercoolable)的向列型混合物(Monl 80％、Mon2 15％、Mon3 5％)中應(yīng)用下列可交聯(lián)的液晶二丙烯酸酯組分 其中所述混合物具有特別低的熔點(Tm～35℃)，從而可能在室溫下制造LCP層。將混合物溶解于MEK中。如果需要的話，也可能存在公知的添加劑，例如用于穩(wěn)定的酚衍生物或光引發(fā)劑如Irgacure。通過改變濃度，可以在寬的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)LCP層的厚度，從而導(dǎo)致LCP延遲層不同的光學(xué)延遲(例如對于反射模式或透射模式的幾乎所有黑白元件來說分別約為λ/4至λ/2)。對于交聯(lián)液晶單體來說，所述層在惰性氣氛下受來自氙燈的各向同性的光照射。
對于制造雙色LCP層來說，應(yīng)用另外含有一種或多種雙色染料的上述可交聯(lián)的液晶二丙烯酸酯組分的向列型混合物。對于雙色染料，所述混合物含有蘭蒽醌染料B3和紅偶氮染料R4(結(jié)構(gòu)如下)，其濃度分別為2wt％和1wt％。
通過改變在溶劑如MEK中的濃度，可能在寬范圍內(nèi)調(diào)節(jié)LCP層的厚度，從而導(dǎo)致雙色起偏器不同的消光值。
對于制造膽甾醇型LCP層來說，應(yīng)用與向列型LCP層類似的過程。但向列型混合物另外摻雜有誘導(dǎo)色調(diào)的膽甾醇型材料。合適的手性摻雜劑為ST31L，其顯示出左旋特性。
手性摻雜劑的濃度為4％-9％，更優(yōu)選為5％-6％。這在可見光范圍內(nèi)引起所希望的反射波段，但通過改變濃度也可以實現(xiàn)在UV或IR范圍內(nèi)的反射波段。通過改變在溶劑如MEK中的濃度，可以在寬范圍內(nèi)調(diào)節(jié)膽甾醇型LCP層的厚度，從而導(dǎo)致不同的反射特性。根據(jù)想要的波長范圍，膽甾醇型層的厚度為1-10微米。
上述的光學(xué)效果以及相應(yīng)的層結(jié)構(gòu)和材料組成，僅代表本發(fā)明的多種可能性中的一部分。它們可以具體按多種方式進行組合，這對于開發(fā)和應(yīng)用鑒別真?zhèn)蔚脑碚f將是特別有利的。當(dāng)然，除了所述的LCP層，也可以應(yīng)用任何其它種類的雙折射層來產(chǎn)生在光學(xué)元件中可以應(yīng)用的光學(xué)效果。
對上述實施例來說，另外不僅可以應(yīng)用LPP定位層，也可以應(yīng)用不同的定位層，按照所希望的光學(xué)特性和分辨率，所述不同的定位層具有與LPP層相同或類似的特性。也可以想象出應(yīng)用相應(yīng)的結(jié)構(gòu)化基板為延遲層產(chǎn)生所要求的取向。這類結(jié)構(gòu)化基板可以通過壓型、蝕刻和刮擦來制造。
權(quán)利要求
1.一種制造具有圖案結(jié)構(gòu)的液晶聚合物網(wǎng)絡(luò)(1)的方法，包括步驟-提供基板(2)；-按第一圖案向基板上噴墨打印第一定位層(3)，該層含有一種可以通過受偏振光照射而具有定位特性的材料；-使第一定位層(3)受偏振光照射；-用含有可交聯(lián)液晶材料的第一層(4)涂覆帶有定位層的基板(2)；-使液晶材料定位；和-交聯(lián)液晶材料。
2.權(quán)利要求1的方法，其中在用含有可交聯(lián)液晶材料的第一層(4)進行涂覆的步驟前，提供如下步驟-在第一定位層(3)上或其旁邊按第二圖案噴墨打印第二定位層(23)，該層含有一種可以通過受偏振光照射而具有定位特性的材料；-使第二定位層(23)受偏振光照射，所述偏振光與照射第一定位層(3)的偏振光具有不同的偏振方向。
3.一種制造具有圖案結(jié)構(gòu)的液晶聚合物網(wǎng)絡(luò)(1)的方法，包括步驟-提供包含第一定位層(3)的基板(2)；-按第一圖案噴墨打印含有可交聯(lián)液晶材料的第一層(4)；-使液晶材料定位；和-交聯(lián)液晶材料。
4.權(quán)利要求3的方法，其中第一定位層包含第二圖案。
5.權(quán)利要求3或4的方法，其中定位層(3)為通過壓型、蝕刻和刮擦而產(chǎn)生的預(yù)先制造的定位層。
6.權(quán)利要求3-5任一項的方法，其中在噴墨打印含有可交聯(lián)液晶材料的第一層(4)的步驟前，提供如下步驟-在第一定位層(3)上或其旁邊按第二圖案噴墨打印第二定位層(23)，該層含有一種可以通過受偏振光照射而具有定位特性的材料；和-使第二定位層(23)受偏振光照射，從而使第二定位層(23)沿著與預(yù)先制造的定位層(3)的取向不同的方向取向。
7.權(quán)利要求3-6任一項的方法，其中含有可交聯(lián)液晶材料的兩個或多個層(4和44)彼此相鄰著噴墨打印。
8.權(quán)利要求3-7任一項的方法，其中在下一步中，將一個或多個另外的定位層(53和63)噴墨打印到一個或多個已經(jīng)存在的含有可交聯(lián)的液晶材料的層(4和44)上，然后受偏振光照射，并且隨后噴墨打印一個或多個含有可交聯(lián)液晶材料的另外的層(64和74)，并且然后進行交聯(lián)，其中所述一個或多個另外的定位層(53和63)含有可以通過受偏振光照射而具有定位特性的材料。
9.權(quán)利要求1-8任一項的方法，其中第一定位層(23)覆蓋形成圖象元素的區(qū)域，并且含有可交聯(lián)液晶材料的第一層(4)覆蓋至少包圍所述圖象元素的更大區(qū)域。
10.權(quán)利要求1-8任一項的方法，其中含有可交聯(lián)液晶材料的第一層(54)覆蓋第一定位層(33)上形成圖象元素的區(qū)域，而所述第一定位層(33)覆蓋至少包圍所述圖象元素的更大區(qū)域。
11.權(quán)利要求1-10任一項的方法，其中代表第一、第二和另外的圖案的數(shù)據(jù)貯存在計算機系統(tǒng)(7)的內(nèi)存中，并且其中所述計算機系統(tǒng)(7)控制在基板(2)上和另外的層上分配定位層材料和可交聯(lián)液晶材料的噴墨打印過程。
12.權(quán)利要求1-11任一項的方法，其中至少一個定位層(3)為含有可線性光聚合的材料的層。
13.權(quán)利要求1-12任一項的方法，其中照射定位層的偏振光為線性或橢圓偏振光。
14.權(quán)利要求1-13任一項的方法，其中含有可交聯(lián)液晶材料的至少一層(84)另外包含一種或多種雙色染料。
15.權(quán)利要求1-14任一項的方法，其中噴墨打印為加壓噴墨打印法。
16.權(quán)利要求1-14任一項的方法，其中噴墨打印為鼓泡噴墨打印法。
17.一種光學(xué)元件，所述元件包括按照權(quán)利要求1-16任一項制造的具有圖案結(jié)構(gòu)的液晶聚合物網(wǎng)絡(luò)(1)。
18.權(quán)利要求17的光學(xué)元件，其為光學(xué)防偽元件。
全文摘要
一種由基板(2)開始制造結(jié)構(gòu)化光學(xué)元件(1)的方法，其中在基板上涂覆有定位層(3)和液晶聚合物網(wǎng)絡(luò)層(4)。其中一層可以應(yīng)用常規(guī)技術(shù)制成涂層。另一層為第一步中的定位層或第二步中的液晶聚合物網(wǎng)絡(luò)層是噴墨打印的。本發(fā)明能夠有利地制造帶有圖案的液晶聚合物網(wǎng)絡(luò)，所述液晶聚合物網(wǎng)絡(luò)在制造時被個性化。
文檔編號G02F1/13GK1489707SQ02804292
公開日2004年4月14日 申請日期2002年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月29日
發(fā)明者F·莫亞, F 莫亞, G·A·約翰遜, 約翰遜 申請人:羅利克有限公司