CN111176043A - 一种多畴液晶光学薄膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及防伪、包装、光学及光学信息存贮领域，具体涉及到一种多畴液晶光学薄膜及其制备方法。本发明的多畴液晶光学薄膜至少包括两个不同光学各向异性的区域，形成至少两个不同光学各向异性区域的方法包括，先在光学各向异性基材上涂布液晶预聚体溶液，形成液晶预聚体层；将不同参数的紫外激光作用于液晶预聚体层；用紫外灯照射液晶预聚体层，使其交联固化。该多畴液晶光学薄膜可以具有通过偏振片识别的多畴彩色隐藏信息，多畴液晶光变区域，具有动态的隐藏信息，具有动态的光变特征，具有动态的光变和隐藏信息特征。不同光学各向异性区域以条码、二维码、不同数字、不同图案展现，或以上述不同特征的组合方式展现。该多畴液晶光学薄膜在防伪、包装、光学及光学信息存贮领域的应用。

Description

一种多畴液晶光学薄膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及防伪、包装、光学及光学信息存贮领域，具体涉及到一种多畴液晶光学薄膜及其制备方法。
背景技术
液晶光学薄膜在防伪、包装、光学及光学信息存贮领域的有广泛的应用。利用液晶材料的光学各向异性，可形成相位延迟层，这些层在裸眼下是无色透明的，但在偏振片存在的条件下可产生偏振光干涉，表现出一定的色彩，因此色彩是隐形的，具体的色彩是由液晶层的相位延迟值决定的。
中国专利CN101361026B和CN201680014134.6中提出了一种多色彩隐形图案实现方法，该发明通过在基材上设置深度0.05～2微米不等的凹槽和/或微结构，再充满液晶层，于是不同区域的液晶层具有了不同的厚度，即不同的相位延迟大小。不同的相位延迟大小在裸眼下是不可分辨的，但当使用偏振片观察时，可以产生多色彩的隐形图案。然而，该发明存在以下不足：1)发明物基底凹槽的尺度落差将无可避免的产生裸眼可视的边界，这些边界将使得隐形图案在观察之前就被察觉，失去了隐藏的意义；2)不同区域的液晶只能在厚度上有区别，即不同区域的光学厚度不同，无法在3D空间产生光学效果的变化。
此外，美国专利US2007/0224341A1中提到在胆甾液晶光学薄膜局部印刷萃取剂，通过改变局部胆甾液晶光学薄膜的螺距，从而使局部区域的胆甾液晶光学薄膜反射波长与背景区域存在差别，产生多光变的效果。然而，通过制版在胆甾液晶局部印刷萃取剂形成多光变的方法较难产生三种颜色，而且无法形成可变信息。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的多畴液晶光学薄膜至少包括两个不同光学各向异性的区域，形成至少两个不同光学各向异性区域的方法包括，先在光学各向异性基材上涂布液晶预聚体溶液，干燥，形成液晶预聚体层；将紫外激光器发出的不同参数的紫外激光按预定的参数作用于液晶预聚体层；用紫外灯照射液晶预聚体层，使其交联固化。该多畴液晶光学薄膜可以具有通过偏振片识别的多畴彩色隐藏信息，多畴液晶光变区域，具有动态的隐藏信息，具有动态的光变特征，具有动态的光变和隐藏信息特征。不同光学各向异性区域以条码、二维码、不同数字、不同图案展现，或以上述不同特征的组合方式展现。该多畴液晶光学薄膜在防伪、包装、光学及光学信息存贮领域的应用。
具体的，本发明的第一方面提供了一种多畴液晶光学薄膜，其包括至少包括两个不同光学各向异性区域的液晶光学功能层，所述不同光学各向异性区域的液晶光学功能层的制备方法包括如下步骤：
(1)在光学各向异性基材上涂布液晶预聚体液，形成液晶预聚体层；
(2)调节紫外激光器的参数，并将至少两种不同参数的紫外激光作用于所述液晶预聚体层，制备得到至少两个不同光学各向异性区域的液晶预聚体层；
(3)用紫外灯照射步骤(2)中具有不同光学各向异性区域的液晶预聚体层，使其交联固化即得所述不同光学各向异性区域的液晶光学功能层；
所述紫外激光器的参数包括紫外激光的能量密度、紫外激光的脉冲频率、紫外激光的脉冲长度和紫外激光的波长。
作为一种优选的技术方案，步骤(2)中所述不同光学各向异性区域的液晶预聚体层包括不同区域具有不同光学延迟的向列相液晶预聚体层和/或不同区域具有不同反射波长的胆甾液晶预聚体层。
作为一种优选的技术方案，所述紫外激光的能量密度范围为0.1～150mJ/cm2；优选0.3～120mJ/cm2之间，更优选在0.5～100mJ/cm2之间。
作为一种优选的技术方案，所述紫外激光的脉冲频率范围为0.1～10000Hz；优选在1～1000Hz范围内。
作为一种优选的技术方案，所述紫外激光的脉冲长度范围为0.1～1000ns；优选在1～100ns范围内。
作为一种优选的技术方案，步骤(1)中所述液晶预聚体层对100～400nm紫外线至少一个波段的透光率小于80％，优选小于75％，更优选小于70％。
作为一种优选的技术方案，所述液晶预聚体层经紫外激光作用后形成疏密的纹理。
作为一种优选的技术方案，所述液晶预聚体层经紫外激光作用后形成深浅变化的结构。
作为一种优选的技术方案，所述液晶预聚体层经紫外激光作用后形成锯齿斜坡结构。
作为一种优选的技术方案，所述液晶预聚体层经两束紫外激光干涉作用后形成梯形结构。
作为一种优选的技术方案，步骤(2)中所述紫外激光对液晶预聚体层作用时，相对于基材平面的入射角度范围为1～179°，优选在5～175°范围内，更优选在10～170°范围内。
作为一种优选的技术方案，作用于液晶预聚体层不同区域的紫外激光相对于基材平面的方位角在1～359°范围内，优选在5～355°范围内，更优选在10～350°范围内。
作为一种优选的技术方案，所述光学各向异性区域以条码、二维码、不同数字、不同图案展现，或以上述不同特征的组合方式展现。
作为一种优选的技术方案，所述各向异性基材指通过双向拉伸工艺形成的聚合物薄膜。
作为一种优选的技术方案，所述各向异性基材指在通过摩擦聚合物基材表面涂布的聚合物层，形成对液晶分子具有取向能力的各向异性表面。
作为一种优选的技术方案，所述各向异性基材指用线性偏振紫外光曝光聚合物基材表面涂布的光定向层，形成对液晶分子具有取向能力的各向异性表面。
作为一种优选的技术方案，线性偏振紫外光透过掩模版曝光光定向层载入隐藏信息，然后在光敏取向层上面涂布上述向列相液晶溶液，加热，形成向列相液晶预聚体层。利用不同参数的紫外激光作用于隐藏信息的信息区域和背景区域，或者作用于隐藏信息的每一个字母、数字、文字、笔道的紫外激光参数不同，不同的区域、不同的符号形成不同的结构。
作为一种优选的技术方案，所述紫外激光器发出的紫外激光波长在100～400nm范围内，优选在150～390nm范围内。
作为一种优选的技术方案，其还包括设置在所述液晶光学功能层底部的反射层。
作为一种优选的技术方案，所述不同光学各向异性区域的液晶光学功能层的制备方法还包括对步骤(1)中的晶预聚体层用光源或热源作用，进行预固化的步骤；所述光源的波长与步骤(2)中的紫外激光波长不同。
本发明的第二个方面提供了如上所述的多畴液晶光学薄膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)准备光学各向异性基材，并在其上涂布液晶预聚体液，形成液晶预聚体层；
(2)用紫外光源、可见光源、红外光源中的一种光源作用于所述液晶预聚体层上，进行预固化；
(3)调节紫外激光器的参数使其波长与步骤(2)中所述光源的波长不同，并将至少两种不同参数的紫外激光作用于所述液晶预聚体层，制备得到至少两个不同光学各向异性区域的液晶预聚体层；
(4)用紫外灯照射步骤(3)中具有不同光学各向异性区域的液晶预聚体层，使其交联固化即得所述不同光学各向异性区域的液晶光学功能层；
(5)在步骤(3)中所述液晶光学功能层上设置反射层，即得所述多畴液晶光学薄膜。
本发明的第三个方面提供了如上所述多畴液晶光学薄膜在防伪、包装、光学及光学信息存贮领域中的应用。
有益效果：本发明通过紫外激光直接作用于液晶预聚体层，形成不同区域具有不同光学延迟、不同反射光波长、不同空间构型或上述排列组合的多畴液晶光学薄膜。结构上液晶功能层具有疏密的纹理、深浅变化的结构、锯齿斜坡结构、梯形结构。宏观表现为该多畴液晶光学薄膜可以具有通过偏振片识别的多畴彩色隐藏信息，多畴液晶光变区域，具有动态的隐藏信息，具有动态的光变特征，具有动态的光变和隐藏信息特征。不同光学各向异性区域以条码、二维码、不同数字、不同图案展现，或以上述不同特征的组合方式展现。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中液晶预聚体层的结构示意图。
图2为本发明中液晶预聚体层的结构示意图。
图3为本发明中液晶预聚体层的结构示意图。
图4为本发明中液晶预聚体层的结构示意图。
图5为本发明中液晶预聚体层的结构示意图。
图6为本发明中液晶预聚体层的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明提供技术方案中的技术特征作进一步清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明中的词语“优选的”、“优选地”、“更优选的”等是指，在某些情况下可提供某些有益效果的本发明实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。此外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本发明的范围之外。
参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
单数形式包括复数讨论对象，除非上下文中另外清楚地指明。“任选的”或者“任意一种”是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生，而且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。
本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
本发明的第一方面提供了一种多畴液晶光学薄膜，其包括至少包括两个不同光学各向异性区域的液晶光学功能层，所述不同光学各向异性区域的液晶光学功能层的制备方法包括如下步骤：
(1)在光学各向异性基材上涂布液晶预聚体液，形成液晶预聚体层；
(2)调节紫外激光器的参数，并将至少两种不同参数的紫外激光作用于所述液晶预聚体层，制备得到至少两个不同光学各向异性区域的液晶预聚体层；
(3)用紫外灯照射步骤(2)中具有不同光学各向异性区域的液晶预聚体层，使其交联固化即得所述不同光学各向异性区域的液晶光学功能层；
所述紫外激光器的参数包括紫外激光的能量密度、紫外激光的脉冲频率、紫外激光的脉冲长度和紫外激光的波长。
本发明中的所述液晶预聚体层是通过液晶预聚体制备得到，其中的液晶预聚物是指在在熔融状态或被溶剂溶解之后，失去固态物质的刚性，却获得了液体的易流动性，并保留着部分晶态物质分子的各向异性有序排列，形成一种兼有晶体和液体的部分性质的中间态的预聚物。包括但不限于向列相液晶、胆甾相液晶、近晶相液晶等。
在一些实施方式中，步骤(2)中所述不同光学各向异性区域的液晶预聚体层包括不同区域具有不同光学延迟的向列相液晶预聚体层和/或不同区域具有不同反射波长的胆甾液晶预聚体层。
本发明中术语“向列相液晶”是由大量的具有共同方向的棒状液晶分子组成的液晶。其长轴方向和短轴方向具有不同的折射率，无规混合的向列相液晶分子，其折射率差异互相抵消，宏观上表现出光学各向同性。只有当液晶分子总体上规则取向后，其折射率差异才可以在宏观上表现出来，形成光学各向异性。胆甾液晶是向列相液晶分子受手性剂的螺旋扭曲力作用，多层向列相液晶分子形成螺旋扭曲，每层内的向列相液晶分子取向一致，不同层的液晶分子取向方向成一定角度。而向列相液晶的光学各向异性在液晶分子规则取向后将宏观的显现出来的，因此本发明中利用光敏取向层对所述向列相液晶层进行预取向。
本发明中对所述向列相液晶取向的方法不做特殊限定，可以选用一种间接的方法，即利用各向异性的表面间接诱导液晶的取向。产生各向异性表面的方法主要包括双方向拉伸聚合物、摩擦聚合物表面和光控取向法。
本发明所述向列相液晶预聚体溶液的制备方法是将向列相液晶预聚体和约1～6wt％引发剂溶解在环己酮等溶剂中得到固含量为30％(重量比)的溶液使用；或者是将向列相液晶预聚体加热到其清亮点温度以上，加入1～6wt％引发剂，混合均匀。
本发明中所述混合向列相液晶预聚体由25～35份液晶分子Ⅰ，50～60份液晶分子Ⅱ和10～20份液晶分子Ⅲ组成；进一步优选的，所述向列相液晶预聚体由30份液晶分子Ⅰ，55份液晶分子Ⅱ和15份液晶分子Ⅲ组成。
其中，液晶分子Ⅰ具有如下结构：
Figure BDA0002369164080000071
液晶分子Ⅱ具有如下结构：
Figure BDA0002369164080000072
液晶分子Ⅲ具有如下结构：
Figure BDA0002369164080000073
优选的，将上述向列相液晶预聚体与2份IRGACURE907和0.5份IRGACURE784(按重量计)混合，溶解于环已酮，制成固含量为30％(重量比)的溶液使用。或者将上述向列相液晶预聚体与2份IRGACURE907和0.5份IRGACURE784(按重量计)混合，加热到110-130℃，搅拌均匀。
本发明中所述胆甾液晶是分子成层状排列，每层中的分子平行排列，且各层之间排列方向存在微小的夹角(约1/6°至1/3°)，各层分子总体上呈螺旋状排列，这样在经过一定数量的层后，分子排列方向与第一层相同，形成周期性螺旋结构的液晶。
用于制作下述实施例中的光学元件的胆甾液晶层的液晶材料为上述混合向列相液晶预聚体和手性剂的混合物，其中混合向列相液晶预聚体占88.5～94份(按重量计)，手性剂占3.5～9份(按重量计)，光引发剂占2.5份(2份IRGACURE907和0.5份IRGACURE784，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；或将上述固体材料加热到105-125℃，搅拌均匀。其中手性剂的分子结构式如下所示：
Figure BDA0002369164080000081
本发明中用于诱导向列相液晶取向的光敏取向层包括光敏取向材料，该光敏取向材料具有如下分子结构：
Figure BDA0002369164080000082
将上述光敏取向材料溶于环已酮，制成固含量为3wt％(重量比)的溶液使用。
在一些实施方式中，所述紫外激光的能量密度范围为0.1～150mJ/cm2；优选0.3～120mJ/cm2之间，更优选在0.5～100mJ/cm2之间。
在一些实施方式中，所述紫外激光的脉冲频率范围为0.1～10000Hz；优选在1～1000Hz范围内。
在一些实施方式中，所述紫外激光的脉冲长度范围为0.1～1000ns；优选在1～100ns范围内。
在一些实施方式中，所述紫外激光器发出的紫外激光波长在100～400nm范围内，优选在150～390nm范围内。
在一些实施方式中，步骤(1)中所述液晶预聚体层对100～400nm紫外线至少一个波段的透光率小于80％，优选小于75％，更优选小于70％。
本发明中对上述紫外激光器的参数的调节方式不做特殊限定，可以根据本领域技术人员所熟知的方法进行选择特定的紫外激光器，按照常规操作进行调节即可以。
在一些实施方式中，所述液晶预聚体层经紫外激光作用后形成疏密的纹理。
在一些实施方式中，所述液晶预聚体层经紫外激光作用后形成深浅变化的结构。
在一些实施方式中，所述液晶预聚体层经紫外激光作用后形成锯齿斜坡结构。
在一些实施方式中，所述液晶预聚体层经两束紫外激光干涉作用后形成梯形结构。
在一些实施方式中，步骤(2)中所述紫外激光对液晶预聚体层作用时，相对于基材平面的入射角度范围为1～179°，优选在5～175°范围内，更优选在10～170°范围内。
在一些实施方式中，作用于液晶预聚体层不同区域的紫外激光相对于基材平面的方位角在1～359°范围内，优选在5～355°范围内，更优选在10～350°范围内。
本发明中通过调节紫外激光器的脉冲频率、脉冲长度、能量密度、紫外激光波长等参数，以及激光的入射角度等来调控液晶预聚体层不同区域形成的微观结构，而这些微观结构使得液晶光学功能层具有特定的不同光学各向异性区域，来达到具有动态隐藏信息等防伪效果。
在一些实施方式中，所述光学各向异性区域以条码、二维码、不同数字、不同图案展现，或以上述不同特征的组合方式展现。
在一些实施方式中，所述各向异性基材指通过双向拉伸工艺形成的聚合物薄膜。
在一些实施方式中，所述各向异性基材指在通过摩擦聚合物基材表面涂布的聚合物层，形成对液晶分子具有取向能力的各向异性表面。
在一些实施方式中，所述各向异性基材指用线性偏振紫外光曝光聚合物基材表面涂布的光定向层，形成对液晶分子具有取向能力的各向异性表面。
在一些实施方式中，其还包括设置在所述液晶光学功能层底部的反射层。
本发明中对所述反射层的材质不做特殊限定，可以选用本领域技术人员所熟知的各类反射材料。在一些优选的实施方式中，所述反射层为金属反射层、反射彩虹膜层或油墨层。
在一些实施方式中，所述不同光学各向异性区域的液晶光学功能层的制备方法还包括对步骤(1)中的液晶预聚体层用光源或热源作用，进行预固化的步骤；所述光源的波长与步骤(2)中的紫外激光波长不同。
由向列相液晶分子组成的液晶预聚体层内至少含有两种光引发剂，或一种光引发剂和热引发剂。两种引发剂时其中一种光引发剂对应于396nm或470nm的LED，用LED照射液晶预聚体层引发预固化，预固化会提高液晶预聚体层的激光加工性能。
紫外激光加工液晶预聚体层，形成光学各向异性区域：由于液晶预聚体层对紫外激光具有一定的吸收，且液晶预聚体层含有对紫外光敏感的光引发剂，用紫外激光作用于液晶预聚体层时，一方面会引起激光照射区域的光聚合，不同能量的激光会产生不同的交联密度，即不同的光学厚度和物理厚度；高能量的激光能雕刻液晶预聚体层；同时激光能压缩胆甾液晶层的螺距，不同参数的激光产生不同的效果。
本发明的第二个方面提供了如上所述的多畴液晶光学薄膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)准备光学各向异性基材，并在其上涂布液晶预聚体液，形成液晶预聚体层；
(2)用紫外光源、可见光源、红外光源中的一种光源作用于所述液晶预聚体层上，进行预固化；
(3)调节紫外激光器的参数使其波长与步骤(2)中所述光源的波长不同，并将至少两种不同参数的紫外激光作用于所述液晶预聚体层，制备得到至少两个不同光学各向异性区域的液晶预聚体层；
(4)用紫外灯照射步骤(3)中具有不同光学各向异性区域的液晶预聚体层，使其交联固化即得所述不同光学各向异性区域的液晶光学功能层；
(5)在步骤(3)中所述向列相液晶光学功能层上设置反射层，即得所述多畴液晶光学薄膜。
本发明的第三个方面提供了如上所述多畴液晶光学薄膜在防伪、包装、光学及光学信息存贮领域中的应用。
下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
下述实施例中的光敏取向层、向列相液晶层和胆甾液晶层的制作方法是将上述3％的光敏取向液涂布在塑料基材上，干燥，然后用线性偏振紫外光对光敏取向层曝光；
对于需要载入隐藏信息的双方向曝光：在塑料基材上涂布光敏取向溶液，干燥，利用线性偏振紫外光透过掩模版对光敏取向层曝光，揭开掩模版，利用不同方向的线性偏振紫外对光敏取向层曝光，载入信息。然后在光敏取向层上面涂布上述向列相液晶溶液，加热，形成向列相液晶预聚体层，用396nm或470nm的LED照射向列相液晶预聚体层，然后用266nm、308nm或355nm的紫外激光作用于向列相液晶预聚体层，形成的不同区域具有不同光学各向异性，用紫外灯照射向列相液晶预聚体层，将其固化。在各向异性基材另一面或向列相液晶层上面涂布胆甾液晶溶液，加热，形成胆甾液晶预聚体层，用396nm或470nm的LED照射胆甾液晶预聚体层，然后用266nm、308nm或355nm的紫外激光作用于胆甾液晶预聚体层，形成不同区域具有不同的光学各向异性，用紫外灯照射胆甾液晶预聚体层，将其固化。
在塑料基材上涂布光敏取向溶液，干燥，利用线性偏振紫外光透过掩模版对光敏取向层曝光，揭开掩模版，利用不同方向的线性偏振紫外对光敏取向层曝光，载入信息。然后在光敏取向层上面涂布上述向列相液晶溶液，加热，形成向列相液晶预聚体层，用396nm或470nm的LED照射向列相液晶预聚体层，然后用不同参数的266nm、308nm或355nm的紫外激光作用于向列相液晶预聚体层隐藏信息的信息区域和背景区域，或者作用于隐藏信息的每一个字母、数字、文字、笔道的紫外激光参数不同，不同的区域、不同的符号具有不同的结构。用紫外灯照射向列相液晶预聚体层，将其固化。在各向异性基材另一面或向列相液晶层上面涂布胆甾液晶溶液，加热，形成胆甾液晶预聚体层，用紫外灯照射胆甾液晶预聚体层，将其固化。
在塑料基材(包括双方向拉伸的PP、PE、PET、PVA、PS、等，或在基材上涂布聚合物(比如聚酰亚胺)溶液，干燥，用绒布摩擦聚酰亚胺表面，形成具有各向异性表面的基材，涂布向列相液晶溶液，加热，形成向列相液晶预聚体层，用396nm或470nm的LED照射向列相液晶预聚体层。用266nm、308nm或355nm的紫外激光作用于向列相液晶预聚体层，形成不同区域具有不同光学各向异性，用紫外灯照射向列相液晶预聚体层，将其固化。
在聚合物基材(包括双方向拉伸的PP、PE、PET、PVA、PS等，或在塑料基材上涂布聚酰亚胺溶液，干燥，用绒布摩擦聚酰亚胺表面，形成具有各向异性表面的基材)上涂布胆甾液晶溶液，干燥，形成胆甾液晶预聚体层。用396nm或470nm的LED照射胆甾液晶预聚体层，然后用266nm、308nm或355nm的紫外激光作用于胆甾液晶预聚体层，形成不同区域具有不同光学各向异性，用紫外灯照射胆甾液晶预聚体层，将其固化。
按上述方法在各向异性基材上形成不同区域具有不同光学各向异性的向列相液晶层和胆甾液晶层复合结构。
用不同激光波长、不同激光能量密度、不同激光脉冲频率、不同激光脉冲长度的紫外激光作用于液晶预聚体层，会产生不同的结构和效果。上述四种不同的激光参数单独或不同参数相互组合的激光作用于液晶预聚体层，给最终不同区域具有不同光学各向异性的多畴液晶光学薄膜的实现提供更多的激光工艺保证。
本发明的具有动态光变特征，动态的隐藏信息，具有动态光变和隐藏信息特征的多畴液晶光学薄膜，其动态光学特征的实现依赖于液晶预聚体层的结构。
实施例
实施例1：将3wt％的光敏取向液涂布在PP上，干燥，然后用波长为320nm的线性偏振紫外光对光敏取向层曝光，然后在光敏取向层上面涂布向列相液晶溶液，干燥，形成向列相液晶预聚体层。355nm的紫外激光以8500Hz的频率，980ns的脉冲长度，30、60和90mJ/cm2的能量密度作用于向列相液晶预聚体层，形成三个具有不同光学延迟的光学各向异性区域，用紫外灯照射向列相液晶预聚体层，将其固化，在向列相液晶层上蒸镀30nm厚的铝层。利用线偏振片观察液晶光学薄膜，可看到三个不同色彩的区域。
实施例2：在TAC上涂布光敏取向液，干燥，利用线性偏振紫外光透过掩模版对光敏取向层曝光，揭开掩模版，利用不同方向的线性偏振紫外对光敏取向层曝光，载入信息。然后在光敏取向层上面涂布110℃的向列相液晶熔融体，形成向列相液晶预聚体层，紫外固化向列相液晶层，在向列相液晶层上面涂布胆甾液晶溶液，干燥，形成胆甾液晶预聚体层，308nm的紫外激光以500Hz的频率，150、240、320ns的脉冲长度，45mJ/cm2的能量密度作用于胆甾液晶预聚体层，用紫外灯照射胆甾液晶预聚体层，将其固化，形成不同区域具有不同螺距即不同区域具有不同颜色的胆甾液晶层，且具有随角变色效果。透过线偏振片可观察到隐藏信息，转动偏振片隐藏信息阴阳互换，。
实施例3：在双向拉伸的PET上涂布向列相液晶溶液，干燥，形成向列相液晶预聚体层，以470nm的LED照射向列相液晶预聚体层，355nm的紫外激光以800Hz的频率，100ns的脉冲长度，120mJ/cm2的能量密度作用于向列相液晶预聚体层，形成如图1所示的不同角度的横纹，紫外固化向列相液晶预聚体层。在向列相液晶层上涂布胆甾液晶溶液，干燥，紫外固化，在胆甾液晶层上印刷阴文的黑墨。该液晶光学薄膜具有随角变色效果，左右转动液晶光学薄膜，观察到一条左右不断变动的光带。
图1中，一般横纹看上去是0度，如果要具备动态的效果它会逐渐的转变(顺时针或逆时针的转变)，然后变成竖直的纹路。所以最后这条光带出现的效果就是一个光柱从左往右的动态效果。
实施例4：在双向拉伸的PET上涂布向列相液晶溶液，干燥，形成向列相液晶预聚体层，以396nm的LED照射向列相液晶预聚体层，265nm的紫外激光以100Hz的频率、50ns的脉冲长度、100mJ/cm2的能量密度、与基材平面成20°的角度作用于向列相液晶预聚体层，形成如图4所示的锯齿结构，紫外固化向列相液晶预聚体层，在向列相液晶层上涂布胆甾液晶溶液，干燥，紫外固化胆甾液晶预聚体层。在胆甾液晶层上满版涂布黑墨。该液晶光学薄膜具有随角变色效果，转动液晶光学薄膜，出现银亮闪耀效果。
图4中，锯齿结构是通过激光直写刻出纹路的齿状结构，当光线入射时，斜坡能反射出闪耀银亮、浮雕、水晶等光学效果。
实施例5：在PP表面涂布聚酰亚胺溶液，干燥，用绒布摩擦聚酰亚胺层，形成对液晶分子具有取向能力的各向异性表面，涂布向列相液晶溶液，干燥，形成向列相液晶预聚体层，以470nm的LED照射向列相液晶预聚体层，355nm的紫外激光以100Hz的频率、60ns的脉冲长度、115mJ/cm2的能量密度且上左、上右、下左、下右四个不同区域以不同方位角作用于向列相液晶预聚体层，形成如图5所示的纹理疏密结构，紫外固化向列相液晶预聚体层，在向列相液晶层上涂布胆甾液晶溶液，干燥，308nm的紫外激光以500Hz的频率，150ns的脉冲长度，50mJ/cm2的能量密度作用于胆甾液晶预聚体层，形成二维码，紫外固化胆甾液晶预聚体层。在胆甾液晶层上满版涂布黑墨。该液晶光学薄膜的胆甾液晶层未被激光作用的区域具有红变绿随角变色效果，二维码区域具有绿变蓝绿随角变色效果，且手机扫描二维码，可得到生产厂家对于商品的生产日期等相关信息；左右和上下转动液晶光学薄膜，每个区域具有不同的动态效果。
图5中，激光光刻时，通过设计纹理疏密的变化，做出局部有深浅变化的效果。
实施例6：在PVC上涂布光敏取向液，干燥，利用线性偏振紫外光透过掩模版对光敏取向层曝光，揭开掩模版，利用不同方向的线性偏振紫外对光敏取向层曝光，载入信息。然后在光敏取向层上面涂布向列相液晶溶液，干燥，形成向列相液晶预聚体层，以470nm的LED照射向列相液晶预聚体层，305nm和355nm两束紫外激光以不同的频率、脉冲长度和能量密度作用于向列相液晶预聚体层的信息区域和背景区域，形成如图6所示的梯形结构，紫外固化向列相液晶预聚体层。在向列相液晶层上涂布胆甾液晶溶液，干燥，以396nm的LED照射胆甾液晶预聚体层，308nm的紫外激光以500Hz的频率，150ns的脉冲长度，50mJ/cm2的能量密度作用于胆甾液晶预聚体层，激光作用区域形成可变阴文数字，紫外固化胆甾液晶预聚体层。在胆甾液晶层上满版涂布红墨。胆甾液晶层具有绿变蓝随角变色效果，该液晶光学薄膜的胆甾液晶层未被激光作用的区域具有黄变洋红随角变色效果，被激光作用的数字区域的螺距被压缩，反射波长变小，具有洋红变红随角变色效果。用线偏振片观察液晶光学薄膜，可观察到隐藏的信息，转动偏振片隐藏信息阴阳互换。转动液晶光学薄膜，透过偏振片观察到隐藏信息呈动态变化。转动液晶光学薄膜，上下或左右的正方形一个从大到小、一个从小到大变化，呈现明显的动态效果。垂直观察该液晶光学薄膜，在黄色背景下呈现洋红色的可变数字。
图6中，梯形结构是采用激光干涉光刻技术，由两束光通过透镜干涉出来的激光光刻而成。
实施例7：在双向拉伸的PET上涂布向列相液晶溶液，干燥，形成向列相液晶预聚体层，以396nm的LED照射向列相液晶预聚体层，308nm的紫外激光以100Hz的频率、50ns的脉冲长度、100mJ/cm2的能量密度作用于向列相液晶预聚体层，形成如图3所示结构，紫外固化向列相液晶预聚体层，在向列相液晶层上涂布胆甾液晶溶液，干燥，紫外固化胆甾液晶预聚体层。在胆甾液晶层上满版涂布黑墨。该液晶光学薄膜具有随角变色效果，转动液晶光学薄膜，出现丝绸一样的动态变化效果。
图3中，精密水波纹是采用两条不同曲率的曲线调和然后排布，达到一个光影、水波或丝绸一样的动态变化效果。
实施例8：在双向拉伸的PET上涂布向列相液晶溶液，干燥，形成向列相液晶预聚体层，以470nm的LED照射向列相液晶预聚体层，355nm的紫外激光以100Hz的频率、80ns的脉冲长度、70mJ/cm2的能量密度作用于向列相液晶预聚体层，形成如图2所示结构，紫外固化向列相液晶预聚体层，在向列相液晶层上涂布胆甾液晶溶液，干燥，紫外固化胆甾液晶预聚体层。在胆甾液晶层上满版涂布蓝墨。胆甾液晶层具有红外到红色的随角变色效果，该液晶光学薄膜具有从蓝色到洋红的随角变色效果，转动液晶光学薄膜，出现从左到右的动态变化效果。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对发明作其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或更改为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改，等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (11)

1.一种多畴液晶光学薄膜，其至少包括两个不同光学各向异性区域的液晶光学功能层，其特征在于，所述不同光学各向异性区域的液晶光学功能层的制备方法包括如下步骤：
(1)在光学各向异性基材上涂布液晶预聚体液，形成液晶预聚体层；
(2)调节紫外激光器的参数，并将至少两种不同参数的紫外激光作用于所述液晶预聚体层，制备得到至少两个不同光学各向异性区域的液晶预聚体层；
(3)用紫外灯照射步骤(2)中具有不同光学各向异性区域的液晶预聚体层，使其交联固化即得所述不同光学各向异性区域的液晶光学功能层；
所述紫外激光器的参数包括紫外激光的能量密度、紫外激光的脉冲频率、紫外激光的脉冲长度和紫外激光的波长。
2.如权利要求1所述的多畴液晶光学薄膜，其特征在于，步骤(2)中所述不同光学各向异性区域的液晶预聚体层包括不同区域具有不同光学延迟的向列相液晶预聚体层和/或不同区域具有不同反射波长的胆甾液晶预聚体层。
3.如权利要求2所述的多畴液晶光学薄膜，其特征在于，所述向列相液晶预聚体层是经过线性偏振紫外光透过掩模版曝光光定向层载入隐藏信息，然后在光敏取向层上面涂布上述向列相液晶溶液，加热，然后利用不同参数的紫外激光作用于隐藏信息的信息区域和背景区域，或者调控作用于隐藏信息的每一个字母、数字、文字、笔道的紫外激光参数，得到的不同的区域、不同的符号形成不同结构的不同光学延迟的向列相液晶预聚体层。
4.如权利要求2所述的多畴液晶光学薄膜，其特征在于，所述紫外激光的能量密度范围为0.1～150mJ/cm2。
5.如权利要求2所述的多畴液晶光学薄膜，其特征在于，所述紫外激光的脉冲频率范围为0.1～10000Hz。
6.如权利要求2所述的多畴液晶光学薄膜，其特征在于，所述紫外激光的脉冲长度范围为0.1～1000ns。
7.如权利要求1所述的多畴液晶光学薄膜，其特征在于，步骤(1)中所述液晶预聚体层对100～400nm紫外线至少一个波段的透光率小于80％。
8.如权利要求1所述的多畴液晶光学薄膜，其特征在于，步骤(2)中所述紫外激光对液晶预聚体层作用时，相对于基材平面的入射角度范围为1～179°。
9.如权利要求1～8任意一项所述的多畴液晶光学薄膜，其特征在于，其还包括设置在所述液晶光学功能层底部的反射层。
10.如权利要求9所述的多畴液晶光学薄膜，其特征在于，所述不同光学各向异性区域的液晶光学功能层的制备方法还包括对步骤(1)中的液晶预聚体层用光源或热源作用，进行预固化的步骤；所述光源的波长与步骤(2)中的紫外激光波长不同。
11.如权利要求10所述的多畴液晶光学薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)准备光学各向异性基材，并在其上涂布液晶预聚体液，形成液晶预聚体层；
(2)用紫外光源、可见光源、红外光源中的一种光源作用于所述液晶预聚体层上，进行预固化；
(3)调节紫外激光器的参数使其波长与步骤(2)中所述光源的波长不同，并将至少两种不同参数的紫外激光作用于所述液晶预聚体层，制备得到至少两个不同光学各向异性区域的液晶预聚体层；
(4)用紫外灯照射步骤(3)中具有不同光学各向异性区域的液晶预聚体层，使其交联固化即得所述不同光学各向异性区域的液晶光学功能层；
(5)在步骤(3)中所述液晶光学功能层上设置反射层，即得所述多畴液晶光学薄膜。
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