CN1397047A - 光学安全装置 - Google Patents

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Abstract

为了提供广泛且多功能的安全性，一种光学安全装置，其包含一基底(10)及至少一第一光学结构化层(14)，该光学安全装置能够提供第一、第二及第三光学检查层次，亦即，在第一检查层次(2)中，第一光学性质可用肉眼加以识别，在第二层次(4)中，物体可借助于光学检查工具(26)加以识别，而在第三层次(6)中，经过加密的物体可利用解密光学检查工具(20)加以识别。第一层(14)被构制成液晶聚合物(LCP)材料的延迟平板，其拥有具有不同预定取向的像素区域的阵列。

Description

光学安全装置
本发明涉及一种光学安全装置，其应用于商业用品或与商业用品合并使用。该用品主要出现在文件安全(钞票、邮票、信用卡及票务申请书)、品牌保护(药物、香料、酒类)物品之安全包装，软件，车辆备用零件等领域，或上述物品之包装；然而，本发明并不限定于前述领域。
光学安全装置通常用于证明其所施用之物品的真伪。此种装置的第一种类型包括全息图，奇诺图(kinogram)、水印图案、微针孔、光学可变墨水等。此等装置可用肉眼检查(第一层次的检查)和提供认证，其考虑到伪造者不易提供类似装置；此种安全装置在此将称作“第一层次”的安全装置。
与第一种类型的安全装置相比，第二种类型的安全装置可提供较高级的安全性或监定，并且可由较廉价及简易的可用工具来加以识别，例如偏振片、放大镜、黑光灯(紫外光)等(第二层次检查)。微印刷装置、荧光墨水以及基于本发明人较早申请WO98/52077中所揭露的偏振效应的装置，即为这类安全元件的实例。世界专利申请WO 98/52077公开一种基于光致定向聚合物网络(photo-oriented polymer network，PPN)层的装置，其配置于一基底上，并且在其表面上的不同局部区域选择性地按不同方向定向。PPN层由交连的液晶单体所覆盖；此层具有光学非均质性且呈现双折射性质，并提供一光学延迟层(retarder layer)。由于PPN层之选择性定向所产生的延迟层的液晶特性，使其能够制造可借助偏振片看到的相位延迟图像。此种安全装置在此称作“第二层次”安全装置。
第三种类型的安全装置包括由仅能够利用特殊且昂贵的工具才可看见或检测的元件，该工具如光谱仪、偏光显微镜等(第三层次检查)。此外，已知的电子技术亦用于将水印图案插入图像或将图像完全加密，以便随后识别。此种安全装置的其它实例包括由特殊荧光墨水及数字扰频指标(digital scrambled indicia)制成的元件。所有这些装置的共同点在于其仅能够利用特殊的解密工具来接收；且在此被称作“第三层次”的安全装置。
本发明的概念在于提供一种新颖的光学安全装置，该装置呈现第三层次的安全层次，若有需要并将所有第一、第二及第三安全层次结合于单一装置中。
按照第一方面，本发明提供一种与检查工具组合的光学认证装置，其中该认证装置包含至少一第一层光学非均质材料，该材料在其区域上选择性地按不同方向取向，以便加密一物体其中；而且其中该检查工具包括另一层光学非均质材料，该材料在其区域上选择性地按不同方向取向，用于解密该物体，使当该认证装置通过该检查工具检视时该物体能够被看见。
按照第二方面，本发明提供一种与检查工具组合的光学认证装置，其中该认证装置包含至少一第一层光学非均质材料，该材料在其区域上选择性地按不同方向取向，以便加密一物体于其中；而且其中该检查工具能够提供一光路或在其宽度上具有光学参数非均匀性的光束，以便配合该光学非均质材料而能够看见该经过加密的物体。
按照第三方面，本发明提供一种光学认证装置，该装置包含至少一第一层光学非均质材料，其被构制成提供第一、第二及第三光学检查层次，亦即，在第一层次中，光学效应可用肉眼加以识别，在第二层次中，伪装的物体可借助于光学检查工具加以识别，而在第三层次中，经过加密的物体可利用解密光学检查工具加以识别。
对于本说明书的目的，“物体”的意义为能够以光学方式被观察，且在眼中形成图像的物体。此种物体通常为容易识别的物体，例如图案或设计，或由字母与数字符号构成的标志、数字等所代表的编码。因此，物体在实质上载有能够以视觉识别的信息。根据本发明，经过加密的物体提供第一预设信息项目，而且伪装的物体提供不同于第一预设信息项目的第二预设信息项目。
作为优选，所述第一层光学非均质材料包含相位延迟单元(a phaseretarding element)的结构化排列，优选包括彼此选择性地相对相位延迟了的相邻的单元区域(a elemental area)。由此种相位延迟所产生的可见物体取决于偏振方向及射入和射出光的光谱波长分布。伪装的物体可利用偏振片来观看。当利用解密光学工具来观看时，经过加密的物体能够被看见。
作为优选，该第一层光学非均质材料包括液晶聚合物(Liquid CrystalPolymer，LCP)层，该液晶聚合物层最好能通过另一层线性光致聚合物(Linear photopolymer，LPP)加以对准及结构化/图案化-与光致定向聚合物网络(PPN)同义。
第一层可为结构上的自我支承材料。另一个办法是可提供一基底来设置第一层。
第一检查层次为非必要的，其最好由能够给出由例如衍射、折射、波长选择性反射等光学效应引起的特定性能反射光的层来提供。此处的层包括胆甾型材料(并可附加在第一层上)，入射光被选择性地反射，且其反射波长取决于观看角度。在选定的波段内，反射光为圆偏振光，而透射光亦为圆偏振光，但其旋转方向相反。在选定的波段以外，光的偏振状态维持不变。当胆甾层倾斜时，肉眼能够感知色彩的转变，例如从红色转变为绿色，或从绿色转变为蓝色。
第二及第三检查层次由构成第一层的LCP材料提供。该LCP材料形成一结构化相位延迟层。该结构化LCP延迟层的相邻区域从一个区域到另一个区域，表明其光轴至少呈现两种不同取向，其中至少一经过加密及至少一非必要且未经加密的隐藏图像被储存。若存在未经加密的隐藏信息/图像或物体，则可利用标准的偏振片来观看(第二检查层次)。经过加密的图像可利用上述解密光学工具进行识别(第三检查层次)。
根据本发明之较佳形式，一种光学认证装置，包含一基底及至少一经过加密的层，该层最好为能够提供第三层次安全性的光致定向LCP层。此种第三层次的装置可利用解密光学偏振检查工具加以识别，该检查工具包括解密LCP层，因而亦可被视为一种安全装置。此种光学认证装置能被结合运用于第二及第三层次检查：第二层次特征的视觉化可利用简单的偏振片来完成。此种装置可提供第一、第二及第三层次的安全性，且该装置能够被结合运用于第一、第二及第三层次的检查：通过将该装置倾斜即可识别色彩的转变(例如从红色转变为绿色，或从绿色转变为蓝色，第一层次的检查)；第二层次的特征可利用廉价的偏振片被看到；第三层次的特征则可利用解密光学偏振检查工具来识别。
根据本发明，一种仅结合第一及第三层次安全性的安全装置也是可行的：该安全装置包含基底及至少一经过加密的结构化LCP层。通过将该装置倾斜即可观察到色彩的转变(例如从红色转变为绿色，或从绿色转变为蓝色)，其对应第一层次的安全性，而第三层次的特征则可利用解密光学偏振检查工具加以识别。
附图简述
以下将参照附图说明本发明的最佳实施例，其中：
图1a及1b为本发明优选光学认证装置之外观的示意图；
图2a至2c为该优选装置的示意剖面图，其具有观看各种不同层次用的适当检查工具；
图3为经过修改的优选装置的示意剖面图；
图4为优选装置的示意图，其具有适当的检查工具，图中表示出偏振状态及光学延迟器光轴；
图5为表示优选装置及检查工具的偏振状态与光学延迟器光轴的示意图；
图6为优选装置之加密层及检查工具所对应之解密层的平面图；以及
图7为制造优选装置及检查工具所用之掩模的平面图。
优选实施例之详细说明
参见附图，结合第一、第二及第三检查层次之优选光学安全或认证装置的外观示于图1a及1b中。在第一层次中，整体区域2(构成被观看的物体)的色彩与观看角度的关联性将会呈现，通过胆甾层上选择性反射产生的，由上方观看时呈现浅红色，而由侧向观看时呈现浅绿色。第二层次运用线偏振器，除了“随机”的图案分布(左上角的十字)之外，同时能够看见对应的物体4；颜色仍然取决于观看的方向。对于第三层次，经过适当结构化的光学相位延迟器，解密器或钥匙(key)被放置在线偏振器与光学装置之间，而且第二个另外经过加密的物体6-“CH”图案变成可见：色彩仍然取决于观看的方向。将线偏振器旋转90°将会使各种图像的光学外观从正像改变成如图1b所示的负像。
参见图2，本发明装置包含一些连续的层，玻璃、塑料，纸或金属做的基底10，作为反射器的胆甾层或金属层12，图案化(结构化)的LPP/LCP层14。在需要金属反射器且基底已为金属的情况下，则金属反射器12可省略。
在经过变更的结构中，反射器层12可省略，而偏振器层则被纳入。
如图2a所示，用于观看第三层次的经过加密的物体的解密检查工具20，包含偏振片22及结构化的延迟板24，以下将更详细地说明。在图2b中，偏振片26对应于观看第二层次物体用的检查工具。图2c表示不带任何额外检查工具的光学安全装置。第一层次的状况可通过将装置倾斜或者通过倾斜观看该装置用肉眼来识别。
图3中的经过修改的光学安全装置30，具有一设置在该装置上部的透明的基底32，一图案化(结构化)的延迟器或LPP/LCP层34，以及一作为反射器的胆甾层36。对于透明的光学安全装置30而言，可省略反射器36。此种经过修改的结构30对于在转移金属片(成块薄片)上制造该装置特别有用，该种结构随后将通过热压印过程转移至最终的基底上。
图1及图2所示之第一个特定实例以下述方式形成：
在第一个步骤中，胆甾型LCP材料被旋转涂覆(其它涂覆或印刷工艺也可应用)在基底10上而形成一层12。该胆甾型LCP层12系由向列液晶层组成，其呈现螺旋扭曲结构。完整的360°旋转距离决定节距P。胆甾型滤波器在清楚界定的可调波段内呈现选择性反射，且同时在此波段内使光成为圆偏振。因此，有可能将彩色滤光器、偏振器及反射器结合于单一的胆甾型LCP层12中。在选择性反射波段内，在胆甾层的厚度足够厚的情况下，亦即约为节距P的十倍以上，则呈现和胆甾型螺旋相同扭曲状态之入射光的圆偏振分量将被完全反射，而相反的圆偏振光则会在没有衰减的情况下透过。在选择性反射波段以外，滤光器将完全可透过，且不具偏振作用。此优选实施例的胆甾型LCP层的反射波长带位于可见光的范围，然而对于特殊的应用而言，反射波长的范围亦可在红外或紫外的范围。在可见光范围的情况下，优选此波段400nm至800nm之间，而且在450nm至650nm之间更佳。此胆甾型LCP材料系由LCP混合物组成，其掺杂有能够引发形成所需反射波段所需节距的掺杂物。如上所述，胆甾型LCP层的螺旋方向可为左旋或右旋。在该实例中所使用的是左旋材料。同样，为了达到最佳的亮度，胆甾层的厚度约为节距的十倍。
胆甾层的厚度亦可小于节距的十倍，以便当该装置用作覆盖层防止印刷或其它信息被窜改或变更时，其能够产生最佳的图像品质，这取决于背景色彩和基底的(压印)结构以及应达到的透明效果而定。在此情况下，该装置不仅用作独立的安全装置，而且用作和压印或施加于基底上的图像与/或信息之保护功能结构的安全装置。
因此，胆甾层的厚度变化为从1至10微米，最好为2至8微米，这取决于所使用的胆甾型LCP材料以及所想要达到的透光效果。此胆甾层将暴露于待交连的适当波长的非偏振(均质的)紫外光。
一可定向的线性可光致聚合(LPP)层141被旋转涂覆(亦可运用其它印刷或涂覆技术)于胆甾层12上。专利公开EP-A-611786、WO96/10049及EP-A-763552已披露合适的LPP材料，例如肉桂酸衍生物或阿魏酸衍生物等。
此厚度约50nm的LPP层被通过一光掩模对于适当波长的线性偏振的紫外光进行曝光。对于不同的区域(像素)(60)，通过使用不同的偏振方向，例如0°及90°(0°表示平行于基底的一边缘)产生一定向的图案(参见图6上方图案)，其包含经过加密的物体或图像；若有需要，可与未经加密的物体或图像结合。
如此可使图像与/或其它信息以经过加密与未经加密相结合的模式储存于LPP层中。加密意指特定的LPP——因而也称LCP——其以给定图案的各个区域(像素)之方向进行图案化选择，以使在不具额外重叠在其上的LPP/LCP解码层的情况下，主要隐藏的图像信息分别不会被察觉或无法了解。在另一步骤中，LCP层将应用于LPP层之上，以下将详细说明。
此外，加密装置之结构化相位延迟器的更复杂方向性图案亦可用于加密。若使用适当的结构化LPP/LCP层来取代传统的光掩模，则其它角度，即多种偏振方向(例如0°、15°、30°、45°、60°、75°及90°)将特别容易运用。此种LPP/LCP模版(master)将以不同偏振方向(例如0 °、15°、30°、45°、60°、75 °及90°)使入射至区域的偏振紫外光图案化，使得不同偏振方向的整体图案能够在单独的曝光步骤中应用。
若对LPP层的曝光应用LPP/LCP模版，则仅在单一曝光步骤中加密层次可大量增加，此表示可结合较简单、快速且低成本的制造程序来提高结构化延迟器的图案复杂度。因此，此种装置的安全性非常高，因而不容易被伪造。
最后，方向化的LPP层被涂覆以可呈现双折射的交连液晶单体或予聚合混合物(LCP)142。以下将更详细说明此种LCP混合物MLCP。MLCP的光学非均质性Δn为0.13，并以其制成膜层厚度1微米的λ/4延迟平板。LCP材料系以旋涂的方式施于LPP层上，但亦可运用其它印刷或涂覆技术。
在不同区域中的LPP层141的方向(若存在的话)与LCP材料(且与其光轴)142对准，而后LCP层将对于待交连的适当波长的非偏振的(均质的)紫外光进行曝光。
如图2a所示之检查装置的实例，其LPP/LCP层24被施加在透光基底上(图2a中未表示)，例如玻璃或塑料。亦可将LPP/LCP层24直接施加在线性偏振器22上，但如此一来，对于第三层次的检查通常只可能有一种观察模式(譬如正像模式)，因为当旋转也包含该图案化LPP/LCP层的偏振器时(为了达到负像模式)，该加密区域将不再符合其所对应之安全装置的加密区域，因而无法观看到第三层次的信息。以上所使用的技术与光学认证装置所使用者相同。此等技术例如已被公开在上述专利出版物中，以下将进一步说明。
一可定向的线性可光致聚合(LPP)层241被旋转涂覆(亦可运用其它印刷或涂覆技术)于透光基底上。专利公开EP-A-611786、WO96/10049及EP-A-763552已披露合适的LPP材料，例如肉桂酸衍生物或阿魏酸衍生物等。
此厚度约50nm的LPP层被通过一光掩模对于适当波长的偏振紫外光进行曝光。对于不同的区域(像素)(62)而言，通过使用不同的偏振方向，例如0°及45°(0°表示平行于基底的一边缘)产生一定向图案(参见图6之下方图案)，其属于经过光学装置加密之图像的解码图案。
如此可使经过解码的图案存储于LPP层中。解码图案意指特定的LPP——而且也指LCP——以给定图案的各个区域(像素)之方向进行图案化选择，以使得当解码器重叠在经过加密的光学装置上时，对于各个像素而言，光学装置之LCP的方向及延迟与解码器之LCP的方向及延迟相互结合给出特定的光学延迟，且当透过线性偏振器观看时，此光学延迟将给出经过加密图像的特定灰阶或彩色，最后再解码及观看该安全装置的图像信息。
此外，如同该光学装置一样，该检查装置(解码器或钥匙)之结构化相位延迟器的更复杂方向性图案亦可用于加密及解码。若使用适当的结构化LPP/LCP层来取代传统的光掩模，则其它偏振方向的角度将特别容易运用。此种LPP/LCP模版将以不同偏振方向使入射至区域的偏振紫外光图案化，使得不同偏振方向的整体图案能够在单一步骤中应用。
若对于解密检查装置的LPP层的曝光应用LPP/LCP模版，则仅在单一曝光步骤中加密层次可大量增加，此表示可结合较简单、快速且低成本的制造程序来提高结构化延迟器的图案复杂度。因此，此种装置的安全性非常高，因而不容易被伪造。
最后，方向化的LPP层和该光学装置一起被涂覆以可呈现双折射的可交连液晶单体或予聚合混合物(LCP)242，例如LCP混合物MLCP，以下将进一步说明。此LPP层系以旋涂的方式施加，但亦可运用其它印刷或涂覆技术。MLCP的光学非均质性Δn为0.13，并以其制成膜层厚度2微米的λ/2延迟板。
在不同区域中的LPP层的方向(若存在的话)将与LCP材料(及其光轴)对准，而后LCP层对于待交连的适当波长的非偏振(均质化)紫外光进行曝光。
图4及图5概略表示光学认证装置的结构及其工作原理。
不带第三层次的检查装置，线性偏振器26用于显像一般为隐藏的图像。一般为非偏振光通过该线性偏振器，因而被线性偏振，譬如相对于光学装置一边缘成45°(参见图5)。而后由于通过该光学装置的结构化延迟器14(其光学延迟为λ/4)，该线性偏振光被转换成选定波段内的左旋或右旋圆偏振光，而其取决于相位延迟元件60之光轴方向相对于入射偏振光的方向而定(参见图5)。然后，胆甾层12将反射该反射波段内的适当圆形偏振光，例如左旋胆甾型滤波器将反射该反射波段内的左旋偏振光，并让该反射波段内的右旋圆偏振光通过，其它波长的光将会通过胆甾型滤波器而没有任何变化，且最后将和右旋圆偏振光一起被基底10吸收。当被反射的圆偏振光再度通过λ/4波片14时，其将成为线偏振光。此线偏振光的偏振方向和进入线偏振器的方向相同，产生光亮的彩色区段或像素。对于此等区段而言，其螺旋状态与圆形偏振光的螺旋状态相反，以致胆甾层12不会产生反射而成为深色或黑色。因经，一般为隐藏的图像及信息可利用该光学装置上方的线偏振器而被显现。此方式对应第二层次检查的安全装置。当线偏振器旋转90°时，图像的外观即由正像模式转变成负像模式。此外，通过将光学装置倾斜即可观察到色彩转变为较短的波长(例如从红色转变为绿色，或从绿色转变为蓝色)。
当另外一个经过适当结构化的λ/2延迟平板24(其代表解密器或钥匙)放置在线偏振器与光学装置之间时，一般为隐藏的与经过加密的物体或信息可被显像。此方式对应第三层次检查的安全装置。同样，当偏振器旋转90°时，图像即由正像模式转变成负像模式。此外，通过将光学装置倾斜即可观察到色彩朝向较短波长的转变(例如从红色转变为绿色，或从绿色转变为蓝色)。
当光通过与叠加检查装置结合的光学装置传播时，其情形详述如下：
一般非偏振光通过线偏振器后将会成为线偏振光。然后，该线偏振光通过解码器24，而且该解码器由光学延迟为二分之一波长的结构化相位延迟器构成。若解码器之像素的光轴平行于光的偏振方向，则该光将不会产生变化。然而，若解码器的光轴方向与线偏振方向之间的角度为45°，则可观察到旋转90°的线偏振光。
然后，光通过附属于安全装置的结构化λ/4波片14而成为左旋或右旋的圆偏振光，而其方向取决于λ/4波片元件60的光轴方向相对于入射偏振光的方向而定(加上或减去45°)。所有可能的方向与/或螺旋状态皆描绘于图5中。而后，左旋或右旋的圆偏振光将进入胆甾型滤波器12。若胆甾型滤波器为左旋，则位于胆甾型滤波器之反射波段内的左旋圆偏振光将被反射，其余光则会通过胆甾型滤波器，并且实质上由背景基底吸收。当右旋的圆偏振光进入胆甾型滤波器时，左旋的胆甾型滤波器并不会呈现任何反射性质，此表示所有的光-不仅是选择性波段以外的均质(非偏振)光，尚包括螺旋状态相反的(与胆甾型滤波器螺旋状态相反)选择性反射波段内的光-将会通过胆甾型滤波器，并且实质上由背景基底吸收。因此，实质上被吸收的光的图案将呈现深色或黑色，而圆偏振光的反射光将呈现明亮且彩色的图案。相似地，当胆甾型滤波器为右旋时，位于胆甾型滤波器之反射波段的右旋圆偏振光将被反射，其余光则会被背景基底10吸收。对于左旋的胆甾型滤波器而言，被反射的左旋圆偏振彩色光将被胆甾型滤波器反射，并且再次通过与先前相同的λ/4波片元件，而后再转换为线偏振光。
再者，取决于解码器24(62)(结构化的λ/2波片)光轴的方向，线偏振光将被旋转或不旋转90°。最后，若彩色偏振光的偏振方向平行于偏振片的偏振方向，则彩色偏振光将会通过线偏振片26。经由以上过程，对应的图像将会呈现明亮的彩色外观。另一方面，若线偏振的彩色光垂直于偏振片的偏振方向，则对应的图像将具有暗的外观。
此外，被反射的光取决于胆甾型滤波器的反射波段可改变其色彩外观。选择性反射的波长及其波段能够加以调整，例如选择红色与蓝色之间的色彩，而对于特殊的应用情况而言，甚至可以选择反射红外或紫外波段。通过将胆甾型滤波器的带宽增加到几乎跨越整个可见光的范围，甚至能够产生圆偏振的白或浅白光。
最后，在不带任何额外检查工具的情况下(亦即以肉眼观察)，通过将光学装置倾斜即可观察到色彩转变为较短的波长(取决于胆甾型滤波器的选择性反射波长，例如从红色转变为绿色，或从绿色转变为蓝色)。此方式对应第一层次检查的安全装置。
图6概略表示一光学装置及解密器实例光轴的方向。该光学装置包含像素区域60的矩形网络阵列，其中仅选择平行于该装置边缘的光轴，在第一及第二曝光操作中，第一次曝光备有光掩模，而第二次曝光则无光掩模。解密装置包含像素区域62的矩形网络阵列，其在第一个备有光掩模的操作过程中，经过选择性地排列而平行于装置的底边，或是在第二个无掩模的曝光操作过程中，经过选择性地排列而与装置的底边成45°。当然，对于第二个曝光步骤亦可使用适当的光掩模。再者，当利用线偏振光对于LPP层的曝光过程中运用LPP/LCP模版时，则单独的曝光步骤即足以将图像信息储存于解密器或光学装置中，即使是非常复杂的配置方式亦然，其中包括多个光轴方向(两个或更多)。关于像素的安排，其不仅可使用具有规则的矩形排列，亦可使用各种规则或不规则的像素大小、形状及排列方式，例如菱形、三角形、六边形或任意的排列等。利用合适的软件可依照喜好而制作出非常复杂的像素排列方式的数位图像。
图7概略表示本发明之光学装置及解码器所用的掩模。
除上述之外，亦可使用其他类型的隐藏光学LPP/LCP装置，例如非胆甾型LPP/LCP装置、以图像中的图像方式所构建的LPP/LCP装置等。此等装置已在例如EP-A-0689084、EP-A-0689 065、WO 98/52077、WO00/29878及WO 00/57356等专利申请中披露。此种装置的另一种选择说明如下。
一种可供选择的实施例为反射式的第二及第三层次检查的LPP/LCP安全装置。在此情况下，该装置可包括位于金属反射器上的图案化的经过加密的λ/4波片。可能的排列方向例如0°或45°。第二层次检查所用的检查工具为一线偏振器。根据光学装置的加密图案，对于第三层次检查所使用的检查工具可由例如一或两个叠加的结构化四分之一波长平板(排列：0、45或90°)制成，或是在优选的情况下，一个叠加的四分之一波长平板(排列：0、67.5或112.5°)放置于光学装置与线偏振器之间。
图3所示之另一实施例亦可用作透射式光学装置。例如，在上述使用胆甾型LPP/LCP光学装置的具有对应的LPP/LCP解码器的实例，亦可按透射模式2运作。
再者，纯粹的非胆甾型LPP/LCP结构亦可用作经过编码的光学装置，并可用作对应的LPP/LCP解密器。
结构化线偏振器可为解密器的不同实施例——其取代四分之一波长平板加上线偏振器——其最好用二色性染料在LCP层中制成。然而，此种检查工具的反差比低于上述可购得的较廉价线性偏振片与其所对应之解码结构化相位延迟器LPP/LCP平板的结合所提供的反差比。
此外，优选使用的解密器(光学相位延迟器与线偏振器的结合)具有附加的特征：通过在具有叠加的结构化LPP/LCP解码器的光学装置上方旋转单轴线偏振器，光学外观将以另一种方式从“正像”转变为“负像”。
可用于本发明的LPP、LCP和胆甾型LCP层的制造方法将详细说明如下，其仍作为本发明实例。1.LPP层141的制造
专利公开EP-A-611786、WO96/10049及EP-A-763552中已披露合适的LPP材料，其包括肉桂酸衍生物和阿魏酸衍生物等。在上述实例中，选取以下的LPP材料：
聚合物：
浓度为2％的LPP材料的甲基丙基甲酮(MPK)溶液以每分钟2000转的转速进行旋涂。然后该层在一加热板上于130℃下进行5至10分钟的干燥化处理。接着，该层在室温下暴露于来自高压汞灯的线偏振光10至550秒(取决于灯的强度及光学装置的LPP和LCP层的特性)。然后，该层即可用作液晶材料的方向层。2.用于LCP层142的交连液晶单体的混合物MLCP。
在本例中，以下的二丙烯酸酯成分被用作交连液晶单体：
单体1
Figure A0180418600171
单体2
Figure A0180418600172
单体3
Figure A0180418600173
利用这些化学成分可形成熔点特别低(熔点Tm约为35℃)的可过度冷却的向列混合物MLCP，使其可在室温下制备LCP层。二丙烯酸酯单体系以下列混合比存在：
单体1    80％
单体2    15％
单体3    5％
此外，该混合物中另外加入2％的Ciba-Geigy光致诱发剂IRGACURE(商标)。
然后，该混合物MLCP被溶解于苯甲醚中。通过改变MLCP在苯甲醚中的浓度即可在宽广的范围内调整LCP层的厚度。特别是对于在此描述的光学装置实例而言，可得到所需的0.13至0.14μm的延迟Δnd。为了最佳化亮度，该延迟应适合于胆甾层的反射波段。
该层将在惰性气氛中对氙灯发出的均质光下暴露约1至30分钟(取决于灯的强度)，以便光诱发液晶聚合物单体的交连。3.胆甾型LCP层12
制造胆甾型LCP层的程序类似于制造向列LCP层的程序。然而，混合物MLCP被另外掺杂以产生节距的胆甾型材料。例如ST31L即为一种合适的手性掺杂物，其呈现左旋状态。
ST31L：
对于ST31L而言，手性掺杂物的浓度约为4％至9％，最好为5％至6％。如此可在可见光范围内引发所想要的反射波段，但通过改变浓度亦能够在紫外或红外光谱范围引发反射波段。该基底通过旋涂被涂覆以胆甾型材料。旋涂处理的参数类似以上所使用的。当然，亦可运用其它的印刷或涂覆技术，例如槽隙涂覆，千巴(kbar)涂覆等。
胆甾层的厚度约1至10微米，其取决于波长范围，且最好约2至8微米。苯甲醚被用作溶剂。在加热板(如上所述)上完成干燥化之后，含有光致诱发剂的胆甾型LCP材料在惰性环境中利用氙灯发出的均质紫外光交连约1至30分钟(取决于灯的强度)。
以上描述的光学效应以及对应的膜层结构与材料成分，仅代表符合本发明的多种可能中的一部分，并且能够与多种方式结合而用于发展认证元件。
因此，除了在此描述的LCP层之外，当然有可能使用任何其它种双折射层来产生光学装置中所运用的光学效应，例如对于认证元件。
此外，对于上述实例亦可使用LPP方向层以外的方向层，根据所需要的光学性质与分辨率，该方向层的性质和LPP层的性质相同或相似。亦可想到利用相应结构化的基底来产生延迟层所需的方向。例如，这种类型的结构化基底可利用压印、蚀刻及刻划来产生。
本发明可应用于许多领域，例如：
—文件安全、护照、身分证件
—在品牌保护领域提升安全性及管理
—安全性包装(药物、烈酒、水果酒、香料、软件、食品)
—销票、邮票、支票、股票
—飞行器及车辆零件。

Claims (22)

1.一种与检查工具(20)组合的光学认证装置，其中该认证装置包含至少一第一层(14)光学非均质材料，该材料在其区域上选择性地按不同方向取向，以便加密一物体于其中；而且
其中该检查工具包含另一层(24)光学非均质材料，该材料在其区域上选择性地按不同方向取向，用以解密该物体，使当该认证装置通过该检查工具检视时该物体能够被看见。
2.一种与检查工具(20)组合的光学认证装置，其中该认证装置包含至少一第一层(14)光学非均质材料，该材料在其区域上选择性地按不同方向取向，以便加密一物体于其中；而且
其中该检查工具(20)能够提供一光路或在其宽度上具有光学参数非均匀性的光束，以便配合该光学非均质材料而能够看见该经过加密的物体。
3.一种光学认证装置，该装置包含至少一第一层光学非均质材料(14)，其被构制成提供第一、第二及第三光学检查层次，亦即在第一层次(2)中，光学效应可用肉眼加识别，在第二层次(4)中，伪装的物体可借助于光学检查工具(26)加以识别，而在第三层次(6)中，经过加密的物体可利用解密光学检查工具(20)加以识别。
4.根据前述任一权利要求的装置，其中该第一层被分成多个像素区域组成的阵列，每个像素区域具有预定的取向。
5.根据前述任一权利要求的装置，其中该第一层系由光学相位延迟材料形成。
6.根据权利要求5的装置，其中该第一层包含双折射液晶材料(LCP)，最好为单体与/或予聚合物。
7.根据权利要求6的装置，其中该LCP材料具有其选择性的固定方向，且已被暴光于一能量源。
8.根据权利要求6或7的装置，其包含一线性可光致聚合材料(LPP)层，该线性可光致聚合材料呈现选择性的取向以对准该LCP材料。
9.根据权利要求8的装置，其中该LPP材料已透过光掩模装置暴露于偏振光，以限定一由多个像素区域组成的阵列，每个像素区域具有预定的取向。
10.根据权利要求6或7的装置，其中该基底具有用于限定该LCP材料取向的表面结构。
11.根据前述任一权利要求的装置，其包含一第二层，该第二层包含由左旋或右旋材料组成的胆甾型材料，用以反射具有适当圆偏振状态的光。
12.根据权利要求11的装置，其中该胆甾型材料为胆甾型液晶(胆甾型LCP)，且形成一胆甾型LCP层。
13.根据权利要求12的装置，其中该胆甾型LCP材料是交连的，且已暴露于一能量源。
14.根据前述任一权利要求的装置，其包含一第二层，用于反射在预定波长范围内的光。
15.根据前述任一权利要求的装置，其包含一基底(10)，该基底设置该至少第一层。
16.根据权利要求1的装置，其中该另一层系由光学相位延迟材料构成。
17.根据权利要求1或16的装置，其中该另一层被分成由多个像素区域组成的阵列，每个像素区域具有预定的取向。
18.根据权利要求1、16或17的装置，其中该另一层包含双折射液晶材料(LCP)，最好为单体与/或予聚合物。
19.根据权利要求18的装置，其中该LCP材料具有选择性的固定取向，且已暴露于一能量源。
20.根据权利要求18或19的装置，其包含另一线性可光致聚合材料(LPP)层，该线性可光致聚合材料呈现选择性的取向以对准该LCP材料。
21.根据权利要求20的装置，其中该LPP材料已透过光掩模装置暴露于偏振光，以限定一由多个像素区域组成的阵列，每个像素区域具有预定的取向。
22.根据权利要求18或19的装置，其中该解密工具的基底具有用于限定该LCP材料方向的表面结构。
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