制造光学元件的方法和装置制造方法及图纸

提供用于制造具有至少一个光取向聚合物层的光学元件的方法和装置。所述装置包括单激光辐射源（１１）、用于将激光辐射（１１）分成具有第一偏振平面（Ｐ偏振）的线性偏振光第一光束（１４）和具有第二偏振平面（Ｓ偏振）的线性偏振光第二光束（１５）的分光器（１３）、用于将线性偏振光第一光束导向至少一个可光取向聚合物层的第一区域从而在所述层的第一区域中引起第一分子取向的第一导向器件以及用于将线性偏振光第二光束导向所述可光取向聚合物层上从而在所述层第二区域中引起第二分子取向的第二导向器件。所述装置包括用于线性偏振光第二光束（１５）的延迟器件（１７、１８、１９），使得第二光束在线性偏振光第一光束之后的预定延迟时间到达可光取向聚合物层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有至少一个光取向聚合物层的光学元件，具体涉及用于制造这种元件的方法和装置。
技术介绍
美国专利No.5389698公开了一种用于制造取向聚合物的方法，其中利用线性偏振光照射可光聚合光学各向同性聚合物材料层，以使层中分子取向和聚合，从而获得取向光聚合物。取向光聚合物可用于各种光学和电光器件中，例如用于制造液晶单元。已经提出了取向光聚合物可形成多层光学元件的一部分，所述光学元件可用作防伪和防复制的安全装置。美国专利No.6160597公开了这样的多层光学元件和制造方法，该多层光学元件具有至少一个施加在基材上的光取向聚合物层，并且在光取向层上施加有非交联液晶单体层，所述液晶单体层分子具有下面的光取向层的取向，然后单体交联以形成分子取向被固定的液晶聚合物。这种光学元件还可以包括附加层例如其它取向层和液晶层、光学延迟器以及反射或偏振层以形成更复杂的多层结构。在美国5389698和美国6160597公开的方法中，光取向聚合物层还可具有取向图案，该图案包括具有第一分子取向的第一区和至少一个具有第二分子取向的其它区。在美国5389698的方法中，这是通过两个连续的照射阶段来实现的，其中在第一照射阶段利用线性偏振光第一光源通过掩模照射第一区，然后在移除掩模的第二照射阶段利用具有不同偏振平面的线性偏振光第二光源照射。但是由于去除掩模、用第二光源代替线性偏振光第一光源以及重新调整装置需要时间，因此这种多重曝光的方法效率低并且费时。因此希望提供更加有效地制造具有至少一个光取向聚合物层的光学元件的方法，其中所述光取向聚合物层具有包括不同分子取向的不同区的取向图案。还希望提供用于这种方法的装置。
技术实现思路
根据本专利技术的一方面，提供制造具有至少一个提供在基材上的光取向聚合物层的光学元件方法，其中所述方法包括以下步骤提供单激光辐射源；将激光辐射分成具有第一偏振平面的线性偏振光第一光束和具有第二偏振平面的线性偏振光第二光束；将线性偏振光第一光束导向至少一个可光取向聚合物层的第一区域，从而在所述层的第一区域中引起第一分子取向；和将线性偏振光第二光束导向所述可光取向聚合物层上，从而在所述层的第二区域中引起第二分子取向。优选安排使得线性偏振光第二光束在线性偏振光第一光束之后的预定延迟时间到达可光取向聚合物层。预定延迟时间优选足以让第一光束在第二光束到达之前在可光取向聚合物层的第一区域中引起第一分子取向。根据本专利技术的第二方面，提供用于制造具有至少一个光取向聚合物层的光学元件的装置，其中所述装置包括单激光辐射源；用于将激光辐射分成具有第一偏振平面的线性偏振光第一光束和具有第二偏振平面的线性偏振光第二光束的分光器；用于将线性偏振光第一光束导向至少一个可光取向聚合物层的第一区域从而在所述层的第一区域中引起第一分子取向的第一导向器件；和用于将线性偏振光第二光束导向所述可光取向聚合物层上从而在所述层第二区域中引起第二分子取向的第二导向器件；其中所述装置包括用于线性偏振光第二光束的延迟器件，使得第二光束在线性偏振光第一光束之后的预定延迟时间到达可光取向聚合物层。线性偏振光第二光束优选在其被导向至可光取向聚合物层上之前经多个镜反射。在一个优选实施方案中，线性偏振光第一光束通过掩模被导向至可光取向聚合物层上，使得仅可光取向聚合物层的第一区域暴露于第一光束。线性偏振光的第二光束可以被导向至第二区域，例如通过另一个掩模。但是优选将第二光束导向至包括第一和第二区域的可光取向聚合物层的全部区域。在这种情况下，由于第二光束在线性偏振光第一光束之后预定时间到达可光取向聚合物层，因此第一光束已经在所述层的第一区域中使分子取向和聚合，从而在第二光束到达之前固定第一区域中的取向。然后第二光束仅使第二区域中的分子取向并聚合，而不影响第一区域中分子的取向。优选的是，预定延迟时间是毫微秒级的，该时间足以让第一光束使第一区域中的分子取向并聚合。优选的是，第一和第二光束的能量均小于引起可光取向聚合物层激光烧蚀所需的能量，并且小于使可光取向聚合物层粘附至下层的粘合/粘附力，所述下层可以是基材本身或中间层，例如底涂层或其它层。优选的是，第一光束能量与第二光束能量之比为约2∶1能量单位。在一个优选实施方案中，基材由聚合物材料形成。优选的是，基材包括至少一层双轴取向聚合物材料。例如，基材可以包含至少两个层压在一起的透明双轴取向聚合物材料膜的基层，如WO 83/00659中所述。基材还可以包括在双轴取向聚合物材料基层的一侧或两侧上的一个或多个共聚物层。作为替代方案，基材可以由其它材料形成，例如玻璃板或纸片。基材的另一个替代方案是包含纸基层，在所述基层的一侧或两侧上提供有至少一个聚合物层，即共聚物。基材还可以包括涂覆在基层的至少一侧上的至少一个不透明涂层，特别是当基层由透明聚合物材料形成时。所述至少一个不透明涂层可以完全覆盖透明基材的表面。作为替代方案，所述至少一个不透明涂层可以仅部分覆盖透明基材，从而形成没有被不透明涂层覆盖的透明部分或窗口。优选的是，由本专利技术方法形成的光学元件包括至少一个与光取向聚合物层接触的液晶聚合物(LCP)层，所述光取向聚合物层也被称为光配向层。光配向层优选为光取向聚合物网络(PPN)，例如在美国专利No.5602661中所描述，该文献内容通过引用并入本文。LCP层具有一定的分子排列，所述分子具有由下面的光取向层取向确定的或者由下面的光取向层转移至LCP层的取向。LCP层可以通过适当波长的光作用而光致交联并且保持由取向层确定的分子取向。光致交联固定LCP层的取向，使得它不受极端外部影响例如光或高温的影响。安全文件或装置可以包括另外的取向层和/或LCP层。例如，可以提供具有不同取向图案的两个或更多取向层和LCP层，以在基材上形成取向层和LCP层的堆叠，如美国专利No.5602661和6160597中所公开，通过引用将这些文献内容并入本文。安全文件或装置还可以包括其它层，例如反射层或偏振层。例如，美国专利No.6144428公开了一种在配向层和基材之间的反射金属层，WO 98/52077公开了一种在取向层和基材之间的线性偏振器。如果安全文件或器件包括反射器或线性偏振器，则利用单偏振器可以看见由LCP层和取向层组合产生的光学效应，而不需要交叉偏振器来观察该效应。由LCP层和光配向层组合形成的光学元件可包含两种或多种隐藏的图像，如在WO 00/29878中所描述。当光学元件位于两个偏振器之间并且其中一个转动时，这些图像可以连续展现和隐藏。根据本专利技术的另一个方面，提供结合至少一个由本专利技术第一或第二方面的方法或装置形成的光取向聚合物层的光学元件。附图说明现在将参考附图仅利用实施例来描述本专利技术的优选形式，其中图1是说明根据本专利技术用于制造光学元件的方法和装置的示意图；图2是由图1的方法和装置产生的光学元件的示意性截面图；图3是光学元件的改进实施方案的示意性截面图；图4是光学元件的另一改进实施方案的示意性截面图；图5是图1装置的部分平面图。具体实施方案图1示出用于制造光学元件1的装置，所述光学元件1具有提供在基材3上的可光取向聚合物层2，优选包含可光取向聚合物网络(PPN)。装置10包含产生激光辐射入射光束12的激光源11以及将激光辐射分成具有第一偏振平面(P本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造光学元件的方法，所述光学元件具有至少一个提供在基材上的光取向聚合物层，其中所述方法包括以下步骤：　　　　提供单激光辐射源；　　　　将激光辐射分成具有第一偏振平面的线性偏振光第一光束和具有第二偏振平面的线性偏振光第二光束；　　　　将线性偏振光第一光束导向至少一个可光取向聚合物层的第一区域从而在所述层第一区域中引起第一分子取向；和　　　　将线性偏振光第二光束导向所述可光取向聚合物层上从而在所述层第二区域中引起第二分子取向。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：加里费尔利斯鲍尔，保罗亨森，约翰格雷斯，罗德里克安德鲁，
申请(专利权)人：证券票据有限公司，
类型：发明
国别省市：AU[澳大利亚]