光学防伪薄膜装置的制作方法

本发明涉及一种光学防伪薄膜装置。该薄膜装置包含可定制的裸眼无法识别的隐形信息，并且可借助能够生成偏振光的装置，如手机、电脑等各类显示器件屏幕光、偏光片、偏光太阳眼镜等，识别所述的隐形信息。

背景技术：

由于彩色复印机和成像系统的不断普及和各种印刷技术的不断发展，出现了伪造有价物品不断增多的现象。出于防止假冒和伪造的目的，有价物品例如证照、有价证券和名牌产品等经常配置有防伪元件，以便对该有价物品的真实性进行检验，同时防止未经授权的复制。

对抗伪造的防伪技术，按照是否需要识别工具的辅助，被划分为一线防伪和二线防伪两类。一线防伪泛指不需要借助任何工具，可直接通过裸眼进行判断的防伪技术。二线防伪指需要借助简单工具识别的防伪技术。

一线防伪技术中，光变技术是较为有效的手段之一。光变防伪元件具有的随角变色特征易于大众识别，有助于从流通领域阻止伪造品的传播。然而，随着光变技术的不断发展和市场化，使光变元件越来越受到伪造品的威胁，逐渐削弱了其作为防伪的功效。比如全息光变技术的市场化在近年来得到了迅猛的发展，全息光变产品可以轻易得到；具有随角变色效果的光变颜料的制作技术逐渐普及，随角变色的光变技术的防伪功效受到了挑战。

二线防伪技术，例如荧光防伪、红外防伪等需要一定的辅助工具进行识别。这类技术隐蔽性好，一些高水平的技术可以获得很好的防伪效果，但二线防伪技术始终存在一个问题，就是识别工具无法很好的普及，影响了真伪识别的方便性。

伴随科技的进步，显示装置，特别是以智能手机为代表的便携式显示装置，获得了爆发式的大范围的普及。智能手机为防伪识别提供了新的潜力，如果能够以智能手机作为防伪识别工具，将大幅提升二线防伪技术的价值和作用。

技术实现要素：

本发明所解决的技术问题是提供一种光学防伪薄膜装置，该装置在具备光变特征的同时，包含肉眼无法直接识别的隐藏信息，该信息可借助智能手机屏幕发出的偏振光观察到。

本发明所解决的技术问题还在于提供一种设置有上述光学防伪薄膜装置的有价物品，通过结合上述光学防伪薄膜装置，借助智能手机屏幕发出的偏振光可观察到本装置所包含的隐藏信息，从而达到防伪的目的。

为了解决上述问题，本发明提出了一种兼具光变特征和可通过智能手机进行简单高效识别的，一线与二线相结合的防伪技术。具体的说，本发明涉及一种光学防伪薄膜装置。该装置在具备光变特征的同时，包含肉眼无法直接识别的隐藏信息，该信息可借助智能手机屏幕发出的偏振光观察到。

为实现本发明的目的，本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种光学防伪薄膜装置，所述光学防伪薄膜装置至少包括：

1)一层光学各向异性透射层，

2)一层偏振光选择性透射层，和

3)一层深色层，

其中，所述光学各向异性透射层至少包括两个具有不同光学各向异性的第一区域和第二区域，

其中所述光学各向异性透射层和所述深色层分布在所述偏振光选择性透射层两侧，且所述光学各向异性透射层位于所述偏振光选择性透射层上面。

在本发明的一优选实施例中，其中，所述光学防伪薄膜装置的深色层另一侧还对称地分布有所述偏振光选择性透射层和所述光学各向异性透射层。

在本发明的一优选实施例中，其中，所述第一区域和第二区域被设置为具有不同的光轴方向和/或不同的相位延迟。

在本发明的一更优选实施例中，其中，所述第一区域和第二区域被设置为光轴方向夹角为70°～110°且具有相同的相位延迟nλ/4，n为奇数或被设置为光轴方向夹角为-20°～20°且相位延迟相差nλ/2，n为奇数。

在本发明的一优选实施例中，其中，所述光学各向异性透射层包括的具有不同光学各向异性的第一区域和第二区域被设置为像素化的排列并构成宏观上有实际意义的信息。其中，所述信息可借助能够生成偏振光的装置进行识别，比如手机、电脑等各类显示器件的屏幕、偏光片、偏光太阳眼镜等，优选为智能手机屏幕。

在本发明的一优选实施例中，其中，所述光学各向异性透射层为向列相液晶层。

在本发明的一优选实施例中，其中，所述偏振光选择性透射层是圆偏振光选择性透射层，优选地，所述圆偏振光选择性透射层为胆甾相液晶层。

在本发明的一更优选实施例中，其中，所述胆甾相液晶层是左旋胆甾液晶、右旋胆甾液晶或由左旋胆甾液晶和右旋胆甾液晶分别构成的两个区域组成。

在本发明的一优选实施例中，其中，所述深色层至少吸收透过光学各向异性透射层和圆偏振光选择性透射层30％的光线，优选至少吸收透过光学各向异性透射层和圆偏振光选择性透射层40％的光线。

在本发明的一优选实施例中，其中，所述深色层至少存在于薄膜装置的局部区域。

在本发明的一优选实施例中，其中，所述偏振光选择性透射层和所述深色层之间还包含一层波长扩充层。

在本发明的一优选实施例中，其中，所述波长扩充层包括以下份数的组份，按重量计，

手性剂18份，光引发剂2份，丙烯酸树脂30份，

其中所述手性剂的分子结构式如下：

本发明涉及一种光学防伪薄膜装置，该薄膜装置至少包括一层光学各向异性透射层，至少一层圆偏振光选择性透射层，至少一层深色层，其中，所述光学各向异性透射层至少包括两个具有不同光学各向异性的第一区域和第二区域，所述第一区域和第二区域被设置为具有不同的光轴方向和/或不同的相位延迟，使得某个角度下均一的线偏振光在分别经过所述第一区域和第二区域后，形成近似正交的圆偏振光。

光轴方向和相位延迟是构成光学各向异性的两个要素。众所周知，通过控制光学各向异性层的光轴方向和相位延迟，可以充分的调控通过光学各向异性层的偏振光的偏振态，即产生一种光的空间调控作用。调控的参数包括透射光的偏振方向、偏振形态等。

然而，现有技术中，在单个基材上，只能实现单一的光学各向异性层。所谓单一，即光学各向异性层各个区域的光轴方向是统一的，相位延迟也是统一的。在本发明中，发明人设计了具有不同光学各向异性的多区域实现方案，从而实现在单个基材上创造光学各向异性信息。

具体而言，信息包括但不限于图案、文字、符号、数字等内容。

由于人类裸眼只能感知光的强度、颜色的差别，而无法感知光的偏振态之间的差别，因此自然光通过本发明所述的具有不同光学各向异性区域时，并不能被裸眼感知，即信息被隐藏。

然而，当入射光为偏振光时，偏振光通过具有不同光学各向异性的第一区域和第二区域后，转变为正交的圆偏振光，其中一种被圆偏振光透射层透过，另一种被圆偏振透射层反射，将光的偏振态的差别转变为光的强度的差别，从而被观察者观察到。

所述正交的圆偏振光，指具有不同的旋向的圆偏振光，即左旋和右旋圆偏振光。所述近似正交，是指两个不同旋向的圆偏振光可以是椭圆偏振光。

具体而言，对于本发明的薄膜装置，所述光学各向异性透射层所包括的具有不同光学各向异性的第一区域和第二区域，被设置为光轴方向夹角为70°～110°，以及相同的相位延迟nλ/4，n为奇数，使得某个角度下均一的线偏振光在分别经过所述第一区域和第二区域后，形成近似正交的圆偏振光。

相似的，另一种设置方式为：对于本发明的薄膜装置，所述光学各向异性透射层所包括的具有不同光学各向异性的第一区域和第二区域，被设置为光轴方向夹角为-20°～20°，以及相位延迟相差nλ/2，n为奇数。使得某个角度下，均一的线偏振光在分别经过所述第一区域和第二区域后，形成近似正交的圆偏振光。

如上所述的，圆偏振光透射层，其作用将一种旋向的圆偏振光透过，将另一种旋向的圆偏振光反射。圆偏振光透射层与光学各向异性层是有机整体，他们的共同作用下能够将光的偏振态的差别转换为光的强度区别，从而被人眼感知到。

本发明用于有价物品的光学防伪薄膜装置，所述光学各向异性透射层包括的具有不同光学各向异性区域宏观上表现为裸眼无法识别的图案化信息，通过能够生成偏振光的装置，如手机、电脑等各类显示器件屏幕光、偏光片、偏光太阳眼镜等，识别所述的隐形信息。鉴于装置的普遍性和熟悉性，本发明优选所述发出偏振光的装置为便携的智能手机。

当圆偏振光选择性透射层为胆甾相液晶层时，所述偏振光为特定波长的偏振光，所述特定波长为胆甾相液晶层反射峰波长。当观察角度从垂直到倾斜时，胆甾相液晶层反射光的颜色出现变化，反射光的波长从长波到短波，表现为随角变色的光变效果。

本发明用于有价物品的光学防伪薄膜装置，其中对于圆偏振光选择性透射层，只有特定波长和特定旋向的圆偏振光能透过该层。

本发明用于有价物品的光学防伪薄膜装置，其中所述圆偏振光选择性透射层为胆甾相液晶层。该胆甾相液晶层反射特定波长和特定旋向的圆偏振光。该胆甾相液晶层选择性反射光的波长范围从紫外、可见到近红外。胆甾相液晶既可以是左旋胆甾液晶，也可以是右旋胆甾液晶。胆甾相液晶层还可以是由左旋胆甾液晶和右旋胆甾液晶分别构成的两个区域组成，这两个区域也可构成图案化的信息。

本发明用于有价物品的光学防伪薄膜装置，其中所述任一光学各向异性透射层为向列相液晶层。该向列相液晶层至少具有不同光学异性的二个区域，该光学各向异性指不同区域具有不同的光轴方向或不同的相位延迟，且具有不同光学各向异性的区域构成图案化的信息。

本发明用于有价物品的光学防伪薄膜装置，其中所述深色层至少吸收透过偏振光选择性透射层和光学各向异性透射层30％的光线，优选至少吸收透过偏振光选择性透射层和光学各向异性透射层40％的光线。所述深色层指该层的透射率低于偏振光选择性透射层和光学各向异性透射层的透射层，因此其颜色比偏振光选择性透射层和光学各向异性透射层深。可通过丝网印刷、柔印及凹版印刷形成所述深色层。

本发明用于有价物品的光学防伪薄膜装置，所述深色层至少存在于薄膜装置的局部区域。比如深色层为阳文图案或阴文图案。

本发明用于有价物品的光学防伪薄膜装置，所述偏振光选择性透射层和深色层之间还包含一层波长扩充层，扩充层包含但不限于手性剂、非极性溶剂、树脂以及光引发剂。

当偏振光选择性透射层为胆甾相液晶层时，只有特定波长和特定旋向的圆偏振光能透过该层。特定波长的中心波长位置和波长宽度范围是由胆甾相液晶分子的双折射率和螺距p决定的，p越大，中心波长越短，波长范围越宽。而螺距p则可以通过调整胆甾相液晶中手性剂的含量来调节。通常而言，胆甾相液晶的透射光波长范围在80nm以下，例如600-660nm的红色光，520-580nm的绿色光等。相对于整个可见光波段400-700nm而言，胆甾相液晶的透射波长范围过于狭窄，特别是对于本发明，胆甾相液晶层只能将较窄波长范围内的光由偏振态差异转变为强度差异，从而宏观上减弱了隐形信息的对比度。

本发明用于有价物品的光学防伪薄膜装置，所述波长扩充层可以有效的扩充胆甾相液晶层的透射光波长范围，具体的，能够从80nm扩充到240nm，扩充之后，可以使更宽波长范围内的偏振光能够从偏振态差异转变成强度差异，从而使识别到的信息会更明显，更清晰。

所述波长扩充层能够扩充胆甾相液晶层的原理是：扩充层中的手性物质迁移至胆甾相液晶层内，且迁移的手性物质的比例随着路径的增加而减少，从而使胆甾相液晶层的螺距p在厚度方向上形成梯度渐变，等效于多层不同中心波长的胆甾相液晶层的堆叠，从而扩充其透射光波长范围。

在使用波长扩充层时，需要调整胆甾相液晶层的固化工艺，由一步氮气下固化，调整为两步固化，即先在空气中预固化，在施加波长扩充层后，再进行氮气下固化(具体见实施例)。其目的是，空气固化的胆甾相液晶层，受到氧阻聚效应影响，固化不充分，有利于波长扩充层中的手性物质快速迁移进入，完成迁移后再进行二次充分固化，使光学防伪薄膜装置能够适应各种应用环境。

本发明的光学防伪薄膜装置除包括偏振光选择性透射层，以及光学各向异性透射层外，还可包括承载光学涂层的塑料基材，比如pp、pc、pe、pet、tac、pa等透明基材。

偏振光广泛存在于目前的生活中，包括但不限于光滑表面反射的光含有偏振的成份，透过窗户玻璃的光含有偏振的成份，以及自然光透过线偏振起偏器或圆偏振起偏器后形成的偏振光。特别是已成为人们日常生活必不可少的便携式电脑和智能手机，其屏幕发出的光含有偏振成份。

本发明用于有价物品的光学防伪薄膜装置，该元件至少具有一层胆甾相液晶层，至少一层向列相液晶层，至少一层深色层。向列相液晶层至少包括具有不同光学各向异性的第一区域和第二区域，借助智能手机屏幕发出的偏振光可观察到该装置所包含的图案化隐藏信息，转动该装置或手机，该面所包含的信息在阴阳效果间互换。当观察角度从垂直到倾斜时，该薄膜装置出现随角变色的光变效果。在透射光下，可观察到存在于薄膜装置局部区域的深色层的镂空图案。

本发明的光学防伪薄膜装置以透明窗、商品吊牌、贴标、拉线、安全线的形式与有价物品结合在一起，用于有价物品的防伪。

附图说明

图1：一种光学防伪薄膜装置包含一层光学各向异性透射层、一层偏振光选择性透射层和一层存在于装置局部区域的深色层，光学各向异性透射层包含两个光轴方向互成86°的光学各向异性区域；

图2：一种光学防伪薄膜装置借助智能手机发出的偏振光可观察到所包含的隐藏信息。转动该装置，隐藏信息在阴阳效果间互换；

图3：一种光学防伪薄膜装置包含两层偏振光选择性透射层及位于两层偏振光选择性透射层之间的深色层，以及分布于两层偏振光选择性透射层上下的两层光学各向异性透射层，其中一层光学各向异性透射层具有光轴方向成80°的两个光学各向异性区域，另一层光学各向异性透射层具有光轴方向成5°且相位延迟相差λ/4；

图4：图3所述薄膜装置借助智能手机发出的偏振光可观察到不同面所包含的隐藏信息。转动该装置，不同面所包含的隐藏信息在阴阳效果间互换；

图5：一种光学防伪薄膜装置包含一层光学各向异性透射层、一层偏振光选择性透射层和一层蓝色层，其中偏振光选择性透射层为旋向不同的胆甾相液晶层套印而成。

图6：一种光学防伪薄膜装置包含一层光学各向异性透射层、一层偏振光选择性透射层、一层波长扩充层和一层存在于装置局部区域的深色层，光学各向异性透射层包含两个光轴方向互成86°的光学各向异性区域；

具体实施方式

下面具体介绍实现本发明所需的材料和方法。

用于制作下述实施例中的光学防伪薄膜装置的向列相液晶材料的分子结构式如下所示，液晶分子1占75份(按重量计)，液晶分子2占10份(按重量计)和液晶分子3占15份(按重量计)组成混合向列相液晶材料。

用于制作下述实施例中的光学防伪薄膜装置的光敏取向材料的分子结构式如下所示。

用于制作下述实施例中的光学各向异性透射层的材料为上述混合向列相液晶材料和光敏取向材料的混合物，其中混合向列相液晶材料占70-75份(按重量计)，光敏取向材料占23-28份(按重量计)，还包括2份(按重量计)的光引发剂(irgacure369)。将上述混合物溶于环已酮，制成固含量为30％(重量比)的溶液。

制作下述实施例中的光学各向异性透射层的工艺为将上述固含量为30％(重量比)的溶液旋涂于pp薄膜上，干燥，然后在空气气氛下用波长为280-340nm的线性偏振紫外光写入不同方向信息，然后在氮气气氛下用紫外汞灯将涂层固化，形成具有不同光学各向异性第一区域和第二区域的光学各向异性透射层。

用于制作下述实施例中的光学防伪薄膜装置的胆甾相液晶层的液晶材料为上述混合向列相液晶材料和手性剂的混合物，其中混合向列相液晶材料占89-94份(按重量计)，手性剂4-9份(按重量计)，光引发剂占2份(按重量计)，将上述混合物溶于环已酮，制成固含量为30％(重量比)的胆甾相液晶溶液。手性剂的分子结构式如下所示：

制作下述实施例中的偏振光选择性透射层的工艺为将上述固含量为30％(重量比)的胆甾相液晶溶液旋涂于光学各向异性透射层上，干燥，然后在氮气气氛下用紫外汞灯将涂层固化。

用于制作下述实施例中的光学防伪薄膜装置的波长扩充层材料为包含有上述手性剂的混合物，其中手性剂占18份(按重量计)，光引发剂占2份(按重量计)，丙烯酸树脂占(帝斯曼化学，uracroncy472，30份(按重量计))，氯仿占50份(按重量计)，配制成固含量为50％(重量比)的波长扩充层溶液。

制作下述实施例中的波长扩充层的工艺为

1)将上述固含量为30％的胆甾相液晶溶液，旋涂于光学各向异性透射层上，干燥，然后在空气气氛下用紫外汞灯将涂层固化，得到胆甾相液晶层；

2)将上述固含量为50％的波长扩充层溶液，旋涂于上述胆甾相液晶层上，干燥，然后在氮气气氛下用紫外汞灯将涂层固化，得到波长扩充层。

实施例1

在pp表面制作本发明所述具有不同光学各向异性第一区域(a)和第二区域(b)的光学各向异性透射层(1)、偏振光选择性透射层(2)以及深色层(即黑色的阴文文字)(3)，偏振光选择性透射层(2)为胆甾相液晶层，光学各向异性透射层为向列相液晶层，在胆甾相液晶层面印刷黑色的阴文文字，其中偏振光选择性透射层(2)两侧分布有光学各向异性透射层(1)和深色层(即黑色的阴文文字)(3)，并且光学各向异性透射层(1)位于偏振光选择性透射层(2)上面，结构如图1所示，形成本发明的光学防伪薄膜装置。其中光学各向异性透射层(1)具有两个光轴方向成86°，相位延迟均为λ/4的光学各向异性区域，垂直角度下胆甾相液晶层的反射峰波长为620nm，在深色层面涂布热熔胶粘层，将其以开窗安全线的形式抄放到纸张中。点开智能手机屏幕，可观察到(观察方向(c)如箭头所示)安全线开窗部位的隐藏信息“secuirity”，转动手机，可观察到隐藏信息在阴阳效果间互换，如图2所示。在不同的观察角度下，可观察到该薄膜装置的外观颜色从红色变为绿色，透射光下可观察到镂空文字。光学各向异性透射层(1)两个不同光轴方向的区域对620nm的偏振光的透射率差为29％。

实施例2

本发明的光学防伪薄膜装置包含两层偏振光选择性透射层(胆甾相液晶层)(3)和(4)、位于两层偏振光选择性透射层之间的深色层(5)，以及分布于两层偏振光选择性透射层上下的两层光学各向异性透射层(向列相液晶层)(1)和(2)，其中一层光学各向异性透射层(1)具有相同的相位延迟且光轴方向成80°的两个光学各向异性区域(即第一区域(a)和第二区域(b))，另一层光学各向异性透射层(2)具有光轴方向成5°且相位延迟相差λ/4的两个光学各向异性区域(即第一区域(d)和第二区域(e))。在垂直观察角度两层胆甾相液晶层(3)和(4)分别反射黄色和绿色光，其结构如图3所示。将此光学防伪薄膜装置应用于有价物品的防伪。借助智能手机的偏振光可观察(观察方向(c)如箭头所示)到该装置一面所包含的图案化隐藏信息，比如文字“security”，转动该装置，该面所包含的文字信息在阴阳效果间互换，如图4a所示。将该装置翻面，可观察(观察方向(f)如箭头所示)到装置另一面所包含的不同图案化的隐藏信息，转动该装置，该面所包含的信息同样在阴阳效果间互换，如图4b所示。

实施例3

本发明光学防伪薄膜装置具有光学各向异性透射层(3)、偏振光选择性透射层(4)及深色层(蓝色油墨层)(5)，其中光学各向异性透射层(3)和深色层(蓝色油墨层)(5)分布在偏振光选择性透射层(4)两侧，且光学各向异性透射层(3)位于偏振光选择性透射层(4)上面。光学各向异性透射层(3)是具有相同的光轴方向但光学延迟为λ/4的向列相液晶层，偏振光选择性透射层(4)为左旋胆甾相液晶层(a)和右旋胆甾相液晶层(b)套印而成，垂直角度下胆甾相液晶层反射红色光，其结构如图5所示。将此薄膜装置以贴标的方式用于高档商品的防伪。通过线偏振片或点开智能手机屏幕能观察到该贴标所包含的隐藏信息，转动贴标，其中所包含的信息在明暗间互换。通过圆偏振片可观察到左右旋胆甾套印形成的明暗相间信息。按箭头所示的观察方向(c)，当观察角度从垂直到倾斜时，该装置的外观颜色从洋红到绿色。

实施例4

在pp表面制作本发明所述具有不同光学各向异性第一区域(a)和第二区域(b)的光学各向异性透射层(1)、偏振光选择性透射层(2)、波长扩充层(3)以及深色层(即黑色的阴文文字)(4)，偏振光选择性透射层(2)为胆甾相液晶层，光学各向异性透射层(1)为向列相液晶层，在波长扩充层(3)表面印刷黑色的阴文文字。各层的位置关系从上到下结构如图6所示，形成本发明的光学防伪薄膜装置。其中光学各向异性透射层(1)具有两个光轴方向成86°，相位延迟均为λ/4的光学各向异性区域，垂直角度下胆甾相液晶层的反射峰初始中心波长为610nm，在施加波长扩充层后，胆甾相液晶层的反射峰中心波长为550nm，波长范围450-650nm，在深色层面涂布热熔胶粘层，将其以开窗安全线的形式抄放到纸张中。点开智能手机屏幕，可观察到(观察方向(c)如箭头所示)安全线开窗部位的隐藏信息“secuirity”，转动手机，可观察到隐藏信息在阴阳效果间互换，如图2所示。透射光下可观察到镂空文字。光学各向异性透射层(1)两个不同光轴方向的区域对450-650nm的偏振光的平均透射率差为25％。