DE69926139T2

DE69926139T2 - Optische komponente

Info

Publication number: DE69926139T2
Application number: DE69926139T
Authority: DE
Inventors: Franco Moia
Original assignee: Rolic AG
Current assignee: Rolic Technologies Ltd
Priority date: 1998-11-13
Filing date: 1999-11-10
Publication date: 2006-08-10
Anticipated expiration: 2019-11-11
Also published as: CN1326554A; KR20010080454A; JP5123445B2; JP2002530687A; AU1068700A; GB9825023D0; JP2011081419A; DE69926139D1; KR100642535B1; HK1037731A1; EP1129373A1; CN1153073C; ATE299598T1; WO2000029878A1; EP1129373B1

Description

OPTISCHE KOMPONENTE
Die Erfindung bezieht sich auf eine optische Komponente, enthaltend ein normalerweise verstecktes Bild.
Eine spezielle Verwendung der Komponente nach der Erfindung ist das Gebiet des Schutzes gegen Fälschung und Kopieren und das Gebiet der einfachen, aber doch eindeutigen Dokument Authentifizierung.
Die Kopiertechniken von zunehmend hoher Qualität, welche verfügbar werden, machen es immer schwieriger, Banknoten, Kreditkarten, Securities, Identitätskarten und ähnliches gegen Fälschungen zu schützen. Weiterhin werden gefälschte markierte Produkte (sogar gefälschte pharmazeutische Produkte) und Kopien von urheberrechtlich geschützten Produkten, beispielsweise Compact Discs, Computer Software, elektronische Chips, weltweit produziert und vertrieben. Die zunehmende Zahl von Fälschungen erfordert neue Authentifizierungs-Elemente, welche gegen Fälschung geschützt sind und welche sowohl visuell als auch maschinell identifiziert werden können.
Im Gebiet des Kopierschutzes für Banknoten, Kreditkarten etc. gibt es bereits eine beträchtliche Anzahl von Authentifizierungs-Elementen. In Abhängigkeit des Wertes des zu schützenden Dokumentes sind hier einfache oder vergleichsweise hoch komplexe Elemente in Gebrauch. Einige Länder sind damit zufrieden, Banknoten mit Metallstreifen zu versehen, welche bei einer Fotokopie schwarz erscheinen. Obwohl dies verhindert, dass sie photokopiert werden, können solche Elemente dennoch sehr einfach imitiert werden. Im Gegensatz dazu gibt es auch komplexere Authentifizierungs-Elemente, z.B. Hologramme und Cinegramme. Authentifizierungselemente von diesem Typ basieren auf der Brechung von Licht durch Gitter und müssen unter unterschiedlichen Betrachtungswinkeln betrachtet werden, um deren Authentizität zu verifizieren. Diese Diffraktionselemente erzeugen dreidimensionale Bilder, Farbänderungen oder kinematische Effekte, welche abhängig sind vom Beobachtungswinkel und welche auf Basis von vorbestimmten Kriterien oder Regeln überprüft werden müssen. Es ist praktisch nicht möglich, Maschinen zum Auslesen von Informationen zu verwenden, beispielsweise von Bildern oder Zahlen, welche unter Verwendung dieser Technologie codiert sind. Weiterhin ist der Informationsgehalt von diesen Elementen sehr eingeschränkt und nur ein Optik-Spezialist wird in der Lage sein, definitiv zwischen Fälschungen und einem Original zu unterscheiden.
Eine weitere Betrachtung im Zusammenhang mit diffraktiven optischen Elementen ist, dass diese auch schon für Verbrauchs-Gegenstände wie Verpackungspapier, Spielzeuge und ähnliches verwendet worden sind. Die relevanten Produktionsmethoden sind entsprechend weit herum bekannt geworden und sind einfach zu imitieren.
Zusätzlich zu den diffraktiven Elementen wie oben erwähnt sind auch andere Komponenten bekannt, welche für die optimale Kopier-Absicherung geeignet sind. Diese schliessen optische Komponenten ein, wie sie beispielsweise in der EP-A-689084 oder der EP-A-689065 offenbart sind, d.h. Komponenten mit einer anisotropen Flüssigkristall-Schicht, wobei diese eine lokale Strukturierung der molekularen Orientierung aufweist. Diese Komponenten basieren auf einer Hybridschicht-Struktur, welche aus einer Orientierungsschicht besteht, sowie einer Schicht, welche mit dieser in Kontakt ist, und aus Flüssigkristall-Monomeren oder Präpolymeren besteht, welche miteinander vernetzt sind. In diesem Fall besteht die Orientierungs-Schicht aus einem photo-orientierten Polymer-Netzwerk PPN (photo-oriented polymer network) – synonym mit LPP in anderer Literatur verwendet – welche, im orientierten Zustand, durch ein bestimmtes Array Regionen von alternierenden Orientierungen definiert. Während der Herstellung der Flüssigkristall-Struktur werden die Flüssigkristall-Monomere oder – Präpolymere zonenweise orientiert durch die Wechselwirkung mit der PPN-Schicht. Diese Orientierung, welche insbesondere gekennzeichnet ist durch eine räumlich abhängige Variation der Richtung der optischen Achse, wird in einem anschliessenden Vernetzungs-Schritt fixiert, nach welchem ein vernetztes, optisch strukturiertes Flüssigkristall-Monomer oder -Präpolymer (LPP) mit voreingestelltem Orientierungsmuster gebildet wird. Unter Beobachtung ohne zusätzliche Hilfsmittel sind sowohl das Orientierungsmuster selbst als auch die Information, welche in die vernetzte LCP-Schicht geschrieben ist, zunächst unsichtbar. Die Schichten haben eine transparente Erscheinung. wenn das Substrat, auf welchem die Schichten angeordnet sind, Licht hindurchlässt, wird das LCP-Orientierungsmuster oder die Information, welche geschrieben worden war, sichtbar, wenn das optische Element zwischen zwei Polarisatoren gebracht wird. Wenn die doppelbrechende LCP-Schicht auf einer reflektierenden Schicht angeordnet wird, dann kann das Muster oder die entsprechende Information sichtbar gemacht werden unter Verwendung nur eines einzigen Polarisators, welcher über das Element gehalten wird. LPP/LCP Authentifikations-Elemente machen es möglich, Information zu speichern, im Wesentlichen ohne jede Einschränkung, in Form von Text, Bildern, Photographien und Kombinationen davon. Verglichen mit Authentifizierungs-Elementen nach dem Stand der Technik unterscheiden sich die LPP/LCP-Elemente darin, dass die Authentizität des Sicherheitsmerkmals sogar durch einen Laien verifiziert werden kann, da es nicht zunächst notwendig ist, zu lernen, wie komplizierte Farbwechsel oder kinematische Effekte erkannt werden können. Da LPP/LCP Authentifikations-Elemente sehr einfach, verlässlich und schnell auszulesen sind, kann sowohl maschinenauslesbare sowie auch sichtbare Information im gleichen Authentifikations-Element kombiniert werden.
Dennoch verbleibt das Risiko, dass im Laufe der Zeit Fälscher in der Lage sein werden, auch diese Technik zu beherrschen.
In den oben beschriebenen Komponenten ist ein bildhaftes Element anwesend (ob sichtbar oder unsichtbar).
Es wäre wünschenswert, die Sicherheit oder den Unterhaltungswert von solchen Komponenten zu verbessern.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung enthält die optische Komponente einen oder mehrere Retarder, in welchen eine Vielzahl von Bildern eingebettet ist, wobei die Bilder so angeordnet sind, dass, bei jedem Punkt in der Ebene der Komponente, ein Element von nicht mehr als einem Bild anwesend ist, wobei jedes Bild assoziiert ist mit einer anderen Wechselwirkung mit polarisiertem Licht.
Diese Assoziation kann unterschiedlich erreicht werden, beispielsweise kann jedes Bild eingebettet sein in gemusterten Retardern (einer oder mehrere), wobei jeder Muster mit unterschiedlicher optischer Achse aufweist.
Die Erfindung stellt zudem ein Betrachtungssystem zur Verfügung, mit einer Quelle von polarisiertem Licht, einer Komponente wie oben beschrieben, durch welche das polarisierte Licht hindurchtreten kann, und mit einem Analysator (in der Praxis ein Blatt-Polarisator) für das Licht, welches die Komponente durchtreten hat, wobei der Analysator um die Lichtrichtung herum drehbar ist. Die Quelle des polarisierten Lichtes kann ein Blatt-Polarisator sein, der auf die Komponente aufgebracht ist.
Die unterschiedlichen Bilder können in aufeinanderfolgenden parallelen Streifen enthalten sein, in welche die Oberfläche der Komponente aufgeteilt ist, und vorzugsweise sind diese Streifen schmaler als die Auflösung des Auges; wenn es dabei n Bilder gibt, wird jedes Bild normalerweise in jedem n-ten Streifen angeordnet sein.
Eine solche optische Komponente hat die überraschende Eigenschaft, wertvoll im Bereich der Unterhaltung, der Dokument-Authentifikation und der Massnahmen gegen die Fälschung, dass ganz einfach durch Rotation eines Polarisators (= Analysator), eine Vielzahl von unterschiedlichen Bildern, alle sichtbar in normalem Licht, eines nach dem anderen gesehen werden kann. Vorher war es nur möglich, auf diese Weise ein einziges verstecktes Bild sichtbar zu machen. Dennoch werden sämtliche Vorteile der „ein verstecktes Bild"-Technologie, wie beispielsweise in der EP-A-689065, PCT/IB98/00687 oder CH 841/98 beschrieben sind, beibehalten werden.
Die Erfindung wird nun unter Zuhilfenahme von Beispielen unter Bezugnahme auf die beigelegten Zeichnungen beschrieben werden, wobei:
1 in Vergrösserung eine erste optische Komponente nach der Erfindung darstellt, hergestellt mit zwei Retardern, in ihrer Erscheinung, wenn betrachtet durch einen Analysator in der Orientierung wie in der Figur angegeben;
2 zeigt die gleiche Komponente wie die 1 in ihrer Erscheinung, wenn durch einen Analysator betrachtet in der Orientierung wie in 2 angegeben, und;
3 zeigt die gleiche Komponente wie 1 in ihrer Erscheinung, wenn durch einen Analysator betrachtet in der Orientierung wie in 3 angegeben, was zum negativen Gegenstück des Bildes wie in 1 dargestellt führt;
4 zeigt die gleiche optische Komponente wie 1 in ihrer Erscheinung, wenn betrachtet durch einen Analysator in der Orientierung wie in 4 angegeben, was zum negativen Gegenstück des Bildes wie in 2 dargestellt führt;
5 zeigt eine gestreifte Photomaske, welche die Information von Bild 1 enthält. Diese gestreifte Photomaske wird verwendet für (dieses Beispiel) das Herstellungsverfahren der optischen Komponente;
6 zeigt eine gestreifte Photomaske, welche die Information des zweiten Bildes beinhaltet, des Bildes II. Diese Photomaske ist optional im Herstellungsverfahren der optischen Komponente;
7 zeigt eine gestreifte, aber ansonsten vollständig ungemusterte Photomaske, mit anderen Worten enthaltend keine Bildinformation. Diese gestreifte Photomaske wird im Herstellungsverfahren der optischen Komponente verwendet;
8 zeigt eine Photomaske, welche Bild II darstellt. Diese Maske enthält keine Streifen wie in den 5, 6 und 7;
9 zeigt die Kontrastabhängigkeit von jedem Bild (hier 2 Bilder) in Bezug auf den Analysator-Winkel bezüglich der optischen Komponente. Der Analysator-Winkel ist bezogen auf die X-Achse (wenn der Analysator parallel zur X-Achse ist, dann ist der Winkel 0°). Bei spezifischen Analysator-Winkeln werden Peaks von maximalem Kontrast erreicht;
10 zeigt die Kontrastabhängigkeit von jedem Bild (hier 2 Bilder) bezogen auf den Analysator-Winkel für den Fall einer zweiten optischen Komponente nach der Erfindung und beschrieben in den folgenden Figuren, wobei diese zweite optische Komponente mit nur einem Retarder hergestellt ist. Der Analysator-Winkel ist bezogen auf die X-Achse (wenn der Analysator parallel zur X-Achse ist, dann ist der Winkel 0°). Bei spezifischen Analysator-Winkeln werden Peaks von maximalem Kontrast erreicht;
11 zeigt, in vergrösserter Form, die zweite optische Komponente in ihrer Erscheinung, wenn durch einen Analysator in der angegebenen Orientierung betrachtet;
12 zeigt die zweite optische Komponente in ihrer Erscheinung, wenn durch einen Analysator in der angegebenen Orientierung unterschiedlich von jener der 11 betrachtet;
13 zeigt eine gestreifte Photomaske, welche das "positive" ("positive" bedeutet dunkle Informationsmuster auf hellem Hintergrund) Information des Bildes I der zweiten optischen Komponente;
14 zeigt eine gestreifte Photomaske, welche das "negative" ("negative" bedeutet helle Informationsmuster auf dunklem Hintergrund) Information des Bildes I;
15 zeigt eine gestreifte Photomaske, welche die "positive" Information eines zweiten Bildes, Bild II, beinhaltet;
16 zeigt eine gestreifte Photomaske, welche das "negative" Informationsbild eines zweiten Bildes, Bild II, beinhaltet. Die Photomasken der 13 bis 16 sind alle notwendig für das Herstellungsverfahren der optischen Komponente in diesem Beispiel.
17 zeigt schematisch eine optische Komponente nach der Erfindung, diesmal im Reflektions-Modus.
Beispiel 1:
Eine optische Komponente nach den 1, 2, 3 und 4 wird hergestellt, indem eine Schicht von geeignetem orientierbarem linear photopolymerisierbarem (LPP) Material, wie beispielsweise Zimtsäure-Derivate oder Ferulasäure-Derivate, illustriert zum Beispiel in den Patentpublikationen EP-A-611786, WO96/10049 und EP-A-763552, auf ein transparentes Substrat aufgetragen werden. Diese Schicht mit einer Dicke von ungefähr 50 nm wird durch eine Photomaske belichtet, wie dies in 5 schematisch dargestellt ist, wobei polarisiertes Licht von unterschiedlichen Polarisationsrichtungen verwendet wird. Die Photomaske besteht aus alternativ benachbarten opaken (II) und im Prinzip transparenten (I) Streifen, welche, wenn auf die Schicht von LPP-Material projiziert, eine Breite von 1/8 mm aufweisen, was kleiner ist als die Auflösung des menschlichen Auges. Die Streifen (I) sind ihrerseits teilweise ausgeschwärzt, was das Bild eines aufrechten Kreuzes übrig lässt. Die Belichtungs-Sequenz für diese erste LPP-Schicht ist in Tabelle 3 angegeben und mit dem endgültigen Resultat in Tabelle 1 gezeigt: der Winkel α des linear polarisierten Lichtes, mit einer geeigneten Wellenlänge in Bezug auf die x-Achse hindurchtretend durch die hellen Bildbereiche der Streifen I (5) beträgt +13.5° (Belichtungs-Schritt 1); das Bild wie in 5 illustriert ist ein aufrechtes Kreuz, aber jedes Bild kann verwendet werden. Dann wird diese Maske ersetzt durch die Photomaske, die in 7 gezeigt ist. Die opaken Streifen (II) der beiden Masken fallen zusammen, aber die vorher nicht belichteten Bereiche der Streifen I der 5 werden nun unter einem Winkel α von –13.5° (Belichtungs-Schritt 2) belichtet; schliesslich wird diese Maske entfernt und ein dritter Belichtungs-Schritt parallel zur x-Achse (α = 0°) wird angewendet, um die Steifen II der 5 (Belichtungs-Schritt 3) zu belichten. Nach diesen 3 Belichtungs-Schritten sind sämtliche Bereiche der ersten LPP-Schicht polarisiertem Licht einer geeigneten Wellenlänge ausgesetzt gewesen. Diese Belichtungen bewirken eine Polymerisation unter entsprechend unterschiedlich bevorzugten Ausrichtungen.
Danach wird diese erste LPP-Schicht mit einer vernetzbaren Mischung aus flüssigkristallinem Monomer oder Präpolymer (LCP), welche Doppelbrechung zeigt, beschichtet, wie beispielsweise unter Verwendung der LCP-Mischung M_LCP, wie genauer weiter unten beschrieben. (M_LCP hat eine optische Anisotropie Δn von 0.13, was zu einer Filmdicke von 1.5 μm führt). Das LCP-Material übernimmt die Orientierung (wenn vorhanden) der unmittelbar darunter liegenden Region der LPP-Schicht. Das ganze wird dann umpolarisiertem (isotropem) Licht einer geeigneten Wellenlänge ausgesetzt, um das LCP-Material zu vernetzen (Belichtungs-Schritt 4 der Tabelle 3).
Dann wird eine zweite LPP-Schicht (Filmdicke ungefähr 50 nm) direkt auf die bestehende LCP-Schicht aufgebracht. Ähnlich zur ersten LPP-Schicht werden weitere 4 Belichtungen (Belichtungs-Schritte 5 bis 8 in Tabelle 3) unter Verwendung von polarisiertem Licht einer geeigneten Wellenlänge an dieser zweiten LPP-Schicht angewandt: der Winkel α des linear polarisierten Lichtes in Bezug auf die x-Achse, welches durch die hellen Bildbereiche der Streifen I der Photomaske (5) hindurchtritt, ist + 31.5° (Belichtungs-Schritt 5). Dann wird diese Maske ersetzt durch die Photomaske, wie sie in 7 angegeben ist, und die vorher nicht belichteten Bereiche der Streifen I von 5 werden nun belichtet unter einem Winkel α von –31.5 (Beleuchtungs-Schritt 6). Dann wird die momentane (7) Maske ersetzt durch die Photomaske ohne jegliche Streifen von 8; das Bild II illustriert in 8 ist ein diagonales Kreuz, aber jedes beliebige Bild kann verwendet werden. Die hellen Bereiche der Streifen II, welche noch nicht belichtet worden sind, werden mit polarisiertem Licht unter einem Winkel α von +45° belichtet (Belichtungs-Schritt 7). Am Ende wird auch diese Maske entfernt und alle Bereiche, welche vorher noch nicht belichtet worden waren, werden durch polarisiertes Licht parallel zur x-Achse (α = 0°) belichtet (Belichtungs-Schritt 8). Diese Belichtungen bewirken Polymerisation in den entsprechenden, unterschiedlich bevorzugten Ausrichtungen.
Danach wird diese zweite LPP-Schicht mit einer vernetzbaren Mischung aus Flüssigkristall-Monomer oder Präpolymer (LCP), welche Doppelbrechung zeigt, beschichtet, wie beispielsweise die LCP-Mischung M_LCP (M_LCP hat eine optische Anisotropie Δn von 0.13, was zu einer Filmdicke von 1.5 μm führt). Wiederum übernimmt das LCP-Material die Orientierung (sofern vorhanden) der unmittelbar darunter liegenden Region der LPP-Schicht. Das Ganze wird dann unpolarisiertem Licht (keine Maske notwendig) einer geeigneten Wellenlänge ausgesetzt, um das LCP-Material zu vernetzen (Belichtungs-Schritt 9).
Die unterschiedlichen Retarder-Schichten können die gleiche (wie hier) oder unterschiedliche optische Verzögerungen Δnd aufweisen.
Dies schliesst die Herstellung der optischen Komponente ab, welche unter normalem Licht transparent ist.
In der Verwendung wird die optische Komponente in Bezug auf ihre Authentizität folgendermassen untersucht.
Sie wird in eine Lichtbox gelegt, welche linear polarisiertes Licht emittiert und erscheint in Transmission transparent.
Um sie zu überprüfen, wird sie durch ein rotierendes Blatt, welches ein polarisierendes Gitter aufweist, betrachtet; solche Blätter sind als Analysatoren bekannt.
Zusammenfassend, wegen der unterschiedlichen Moden der Wechselwirkung der zwei Bilder mit polarisiertem Licht wenn der Analysator rotiert wird, erscheint das aufrecht stehende Kreuz (Streifen I, 1) und verschwindet wieder, und wird ersetzt durch das diagonale Kreuz (Streifen II, 2), welches ebenfalls verschwindet bei fortgeführter Rotation des Analysators. Es ist einfach zu verifizieren, ob oder ob nicht ein Dokument von unbekannter Authentizität zwei verschiedene Bilder aufweist, wenn auf dieser Weise inspiziert. Die Abhängigkeit des Kontrasts vom Analysator-Winkel ist ebenfalls in 9 dargestellt.
In genauerem Detail hängt die Erscheinung der Bilder von unterschiedlichen Winkeln und Verzögerungen ab, wie dies in den folgenden Tabellen angegeben ist, in welchen die Symbole folgende Bedeutung haben:

δ₁: optische Achse der ersten LCP-Schicht;
δ₂: optische Achse der zweiten LCP-Schicht;
x-Achse:: Achse des polarisierenden Gitters der Untersuchungs-Anordnung; α = 0° bedeutet parallel zur x-Achse
x, y:: Farb-Koordinaten, geben die Position im Chromatizitäts-Diagramm an; beispielsweise die Streifen I in 2 erscheinen grau bis braun; die Farb-Koordinaten dieser Streifen wurden ermittelt als x = 0.3684 und y = 0.3609, was zu einer derartigen leicht gefärbten Erscheinung führt, welche als bräunlich beschrieben wird.
genormte Helligkeit:: 1.000 = Helligkeit des Untersuchungslichtes, wenn durch Polarisatoren und Analysatoren parallel angeordnet beobachtet, kein Retarder anwesend.
Δnd₁, Δnd₂: optische Verzögerungen der LCP-Schichten (Δnd₁ = Δnd₂ = 0.2 μm)
d₁, d₂:: Dicke der LCP Retarder-Schichten (d₁ = d₂ = 1.5 μm).

Tabelle 2 zeigt berechnete Werte der machbaren Kontrast-Verhältnisse und Farben, welche mit der optischen Komponente, wie sie in Beispiel 1 beschrieben ist, erreicht werden können.
Beispiel 2:
In einem anderen Beispiel nach der Erfindung ist es möglich, eine ähnliche abgesicherte Komponente mit nur einer Retarder-Schicht herzustellen. Diese Komponente wird in Bezug auf ihre Authentizität durch die Methode untersucht, wie sie bereits beschrieben wurde. Bei Rotation des Analysators werden Peaks von maximalem Kontrast erhalten, bei spezifischen Rotationswinkeln, wobei bei jedem ein entsprechendes (der ansonsten versteckten) Bilder sichtbar wird (10).
Eine optische Komponente nach den 11 und 12 (deren „negative" Gegenstücke sind hier nicht gezeigt, aber erscheinen – ähnlich wie in Beispiel 1 – wenn der Analysator-Winkel zur x-Achse 0°, respektive –45° ist), wird hergestellt unter Auftragung einer Schicht von geeignetem orientierbarem linear photopolymerisierbarem (LPP) Material, wie beispielsweise Zimtsäure-Derivate oder Ferulasäure-Derivate illustriert z.B. in den Patent-Publikationen EP 611786 , WO 96/10049 und EP 763552 auf ein transparentes Substrat. Diese Schicht mit einer Dicke von ungefähr 50 nm wird durch eine Photomaske belichtet, wie dies schematisch in 13 dargestellt ist, unter Verwendung von polarisiertem Licht von unterschiedlichen Polarisationsrichtungen. Die Photomaske besteht aus alternativ benachbarten opaken (II) und im Prinzip transparenten (I) Streifen, welche, wenn sie auf die Schicht von LPP-Material projiziert sind, eine Breite von 1/8 mm aufweisen, was kleiner ist als die Auflösung des menschlichen Auges (die gleiche Auflösung zeigen die Masken, wie sie in den 14, 15 und 16) dargestellt sind. Die Streifen (I) sind teilweise ausgeschwärzt, wobei das Bild eines Zeichens „3" verbleibt. Die Belichtungs-Sequenz für diese LPP-Schicht ist folgende: der Winkel α des linear polarisierten Lichtes mit geeigneter Wellenlänge in Bezug auf die x-Achse hindurchtretend durch die hellen Bereiche des Bildes der Streifen I (13) ist +45° (Belichtungs-Schritt 1); das Bild in 13 illustriert ist ein Zeichen „3", aber jedes Zeichen kann verwendet werden. Dann wird diese Maske ersetzt durch die Photomaske, dargestellt in 14. Diese Maske ist – mit Ausnahme der opaken Streifen II – exakt das „negative" Gegenstück der Maske wie in 13 dargestellt. Die opaken Streifen (II) der beiden Masken fallen zusammen, aber die vorher nicht belichteten Streifen I der 13 werden nun unter einem Winkel α von 0° belichtet (Belichtungs-Schritt 2); dann wird eine dritte Maske (15) angewendet, enthaltend die Bildinformation von Bild II; das in 15 illustrierte Bild ist ein Zeichen „4", aber es kann jedes beliebige Bild verwendet werden. Der Winkel α des linear polarisierten Lichtes in Bezug auf die x-Achse hindurchtretend durch die hellen Bildbereiche der Streifen II der Photomaske (15) ist +22.5° (Belichtungs-Schritt 3). Dann wird diese Maske ersetzt durch die Photomaske wie in 16 dargestellt und die vorher nicht belichteten Bereiche der Streifen II der 15 werden nun unter einem Winkel α von +67.5° belichtet (Belichtungs-Schritt 4). Diese Belichtungen bewirken Polymerisation in den entsprechend anderen bevorzugten Orientierungen.
Danach wird diese LPP-Schicht beschichtet mit einer vernetzbaren Mischung aus Flüssigkristall-Monomer oder Präpolymer (LCP), welche Doppelbrechung zeigt, wie beispielsweise die Mischung M_LCP (M_LCP hat eine optische Anisotropie Δn von 0.13, was zu einer Filmdicke von 1.5 μm führt). Das LCP-Material übernimmt die Orientierung (sofern vorhanden) der unmittelbar darunter liegenden Region der LPP-Schicht. Das Ganze wird dann unpolarisiertem Licht (keine Maske notwendig) einer geeigneten Wellenlänge ausgesetzt, um das LCP-Material zu vernetzen (Belichtungs-Schritt 5).
Dies schliesst die Herstellung der optischen Komponente ab, welche unter normalem Licht transparent ist.
In Verwendung wir die optische Komponente in Bezug auf ihre Authentizität in der folgenden Art und Weise untersucht.
Es wird in eine Lichtbox gelegt, welche linear polarisiertes Licht imitiert und erscheint transparent in Transmission.
Um sie zu überprüfen, wird sie durch ein rotierendes Blatt beobachtet, welches ein polarisierendes Gitter aufweist; solche Blätter sind als Analysatoren bekannt.
In Zusammenfassung, wegen den unterschiedlichen Moden der Wechselwirkung der verschiedenen Bildmuster mit polarisiertem Licht, wenn der Analysator rotiert wird, erscheint das Zeichen „3" (Streifen I, 13) und verschwindet wieder, um ersetzt zu werden durch das Zeichen „4" (Streifen II, 14), welches ebenfalls verschwindet, wenn die Rotation des Analysators fortgesetzt wird. Es ist einfach zu verifizieren, ob oder ob nicht ein Dokument von unbekannter Authentizität zwei verschiedene Bilder zeigt, wenn auf diese Art und Weise inspiziert.
Wenn eine optische Komponente wie in den Beispielen 1 und 2 beschrieben auf einen Reflektor aufgesetzt oder mit diesem verbunden wird, welcher die Polarisationsrichtung des einfallenden Lichtes bewahrt, und wenn ein Polarisator verwendet wird, welcher rotierbar ist um die Achse der Fortbewegungsrichtung des Lichtes, welches den Polarisator und die optische Komponente durchtreten hat, so wird solches Licht beim Reflektor reflektiert und durchtritt ein zweites Mal die optische Komponente und den genannten Polarisator (schematisch in 17 dargestellt). Dann werden ähnliche Bilder gesehen wie im transmissiven Modus, illustriert in den Beispielen 1 und 2: durch Rotation des Polarisators werden Peaks von maximalem Kontrast für jedes Bild bei spezifischen Rotationswinkeln des Polarisators erhalten, was es ermöglicht, bei jedem solchen Winkel, das entsprechende Bild, welches ansonsten unsichtbar ist, zu visualisieren; das Bild erscheint bläulich/weiss oder violett/weisslich mit relativ mässigem Kontrast infolge der optischen Verzögerungen, und weil seine optischen Achsen nicht für den Reflexionsmodus optimiert worden sind.
Die Herstellung einer PPN (= LPP) und LCP-Schicht, welche entsprechend der Erfindung verwendet werden kann, soll anhand eines Beispieles angegeben werden, und ist in mehr Detail unten gegeben.
1. Herstellung einer PPN-Schicht
Geeignete PPN-Materialien sind beispielsweise in den Patentpublikationen EP-A-611786, WO 96/10049 und EP-A-763552 beschrieben, wie beispielsweise Zimtsäure-Derivate oder Ferulasäure-Derivate. Für die oben genannten Beispiele wurde das folgende PPN-Material ausgewählt:
Polymer:
Eine Glasplatte wurde mit einer 2%-igen Lösung des PPM-Materials in Cyclopentanon während einer Minute bei 2000 UMin in einem Spincoating-Prozess aufgebracht. Die Schicht wurde dann während 5 bis 10 Minuten bei 120°C auf einer Heizplatte getrocknet. Die Schicht wurde dann linear polarisiertem Licht ausgesetzt, wobei eine Quecksibler-Hochdruckdampflampe während 20 bis 405 Sekunden (in Abhängigkeit der Stärke der Lampe und der Anzahl von LPP/LCP Schichten der optischen Komponente) bei Raumtemperatur ausgesetzt. Die Schicht wurde dann als Orientierungsschicht für Flüssigkristalle verwendet.
2. Mischung M_LCP von vernetzbaren LC Monomeren für die LCP-Schicht.
In den Beispielen wurden die folgenden Diacrylat-Komponenten als vernetzbare LC Monomere verwendet:
Unter Verwendung dieser Komponenten wurde eine superkühlbare nematische Mischung M_LCP mit besonders niedrigem Schmelzpunkt (Tm ~ 35°C) entwickelt, was es möglich macht, die LCP-Schicht bei Raumtemperatur zuzubereiten.
Die Diacrylat-Monomere waren in der folgenden Zusammensetzung in der Mischung anwesend:
Mon1 80%
Mon2 15%
Mon3 5%
Zusätzlich wurden weitere 2% des Ciba-Geigy Photo-Initiators IRGACURE (Markenname) der Mischung beigefügt.
Die Mischung M_LCP wurde dann in Anisol aufgelöst. Unter Zuhilfenahme der M_LCP Konzentration in Anisol war es möglich, die LCP Schichtdicke über einen weiten Bereich einzustellen. Insbesondere für die Beispiele der optischen Komponenten, wie sie in diesem Patent beschrieben sind, konnten die gewünschten Verzögerungen Δnd von 0.2 μm erreicht werden.
Für photoinitiiertes Vernetzen der LC-Monomere wurden die Schichten isotropem Licht einer Xenon-Lampe während 5 bis 30 Minuten (in Abhängigkeit der Stärke der Lampe) unter einer inerten Atmosphäre ausgesetzt.
Die optischen Effekte wie oben beschrieben, sowie die entsprechenden Schicht-Strukturen und MaterialZusammensetzungen repräsentieren nicht mehr als eine Auswahl von den mehreren Möglichkeiten entsprechend der Erfindung, und können insbesondere in einer grossen Zahl von verschiedenen Arten kombiniert werden, um Authentifikations-Elemente zu entwickeln.
Entsprechend ist es selbstverständlich möglich, unter Verwendung einer beliebigen anderen Sorte von doppelbrechenden Schichten als die LCP-Schicht wie hier beschrieben, einen optischen Effekt zu bewirken, welcher in optischen Komponenten verwendet werden kann, beispielsweise für Authentifikationselemente.
Es ist weiterhin möglich, in den Beispielen wie oben angegeben, nicht eine PPN-Orientierungs-Schicht zu verwenden, sondern eine andere Orientierungsschicht, welche, entsprechend der gewünschten Eigenschaft und Auflösung, ähnliche oder gleiche Eigenschaften wie eine PPN-Schicht hat. Es ist auch denkbar, die Orientierung erforderlich für eine Verzögerungs-Schicht herzustellen unter Verwendung eines entsprechend strukturierten Substrates. Ein strukturiertes Substrat von diesem Typ kann beispielsweise hergestellt werden unter Verwendung von Embossing, Ätzen, oder Ritzen.
Tabelle 1: Anordnung der optischen Achse der LCP-Schichten und optische Erscheinung des optischen Elementes. Optische Verzögerung Δnd₁ und Δnd₂ der LCP-Retarderschichten Δnd₁ und Δnd₂ = 0.2 μm
Table 2: Contrasts
Tabelle 3: Sequenz der Belichtungs-Schritte mit linear polarisiertem und isotropem Licht zur Erzeugung der optischen Komponente von Beispiel 1 (Bild in Bild)

Claims

Optische Komponente mit einem oder mehreren Retarder(n) in welchem/welchen eine Vielfalt von Bildern eingebettet sind, wobei die Bilder derart angeordnet sind, dass bei jedem beliebigen Punkt in der Ebene der Komponente ein Element von nicht mehr als einem Bild vorhanden ist, wobei die entsprechenden Bilder in abwechselnden Bereichen enthalten sind, wobei jedes Bild in einem oder mehreren gemusterten Retarder(n) eingebettet ist und jedes davon Muster mit unterschiedlichen optischen Achsen aufweist, so dass jedes Bild mit einer anderen Wechselwirkung mit polarisiertem Licht assoziiert ist.
Eine optische Komponente nach Anspruch 1, wobei eine Vielzahl von Retardern, in welche Bilder eingebettet sind, vorhanden ist, und wobei die Retarder die gleichen oder unterschiedliche Verzögerungswerte Δnd aufweisen.
Optische Komponente nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Bilder in einem oder mehreren Retarder(n) mit spezifischen Bildmustern eingebettet sind, wobei jedes Bildmuster eine bezüglich der anderen Bildmuster unterschiedliche optische Achse aufweist.
Optische Komponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die entsprechenden Bilder in aufeinanderfolgenden, optional parallelen Streifen enthalten sind.
Optische Komponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bereiche oder Streifen kleiner oder schmaler als die Auflösung des Auges sind, was eine optische Komponente ermöglicht, in welcher eines oder mehrere Bild(er) (a) photographische Bilder sind/ist.
Optische Komponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bilder jeweils auf jedem nten Streifen oder jeder n-ten Fläche repräsentiert sind.
Element zum Schutz gegen Fälschung und/oder Kopieren, gekennzeichnet durch eine optische Komponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Betrachtungs-System, enthaltend eine polarisierte Lichtquelle, eine optische Komponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, für welche Komponente das polarisierte Licht hindurchtreten kann, und einen Analysator für Licht, welches die optische Komponente durchtreten hat, wobei der Analysator rotierbar ist um die Achse der Lichtrichtung; wobei, durch Rotation des Analysators, Peaks von maximalem Kontrast für jedes Bild erhalten werden bei spezifischen Rotationswinkeln des Analysators, was es erlaubt, bei einem solchen Winkel das entsprechende Bild sichtbar zu machen, welches sonst unsichtbar ist.
System nach Anspruch 8, wobei die Quelle von polarisiertem Licht ein Blatt-Polarisator ist, welcher auf der Oberfläche der Komponente aufgebracht ist.
System nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei der Analysator ein Blatt-Polarisator ist.
Betrachtungs-System, enthaltend einen Reflektor, welcher die Polarisations-Richtung des einfallenden Lichtes bewahrt, ein optisches Element, nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit diesem Reflektor verbunden, und einen Polarisator, welcher um die Achse der Lichtrichtung rotierbar ist, so dass Licht, welches den Polarisator und die optische Komponente durchtreten hat, am genannten Reflektor reflektiert wird und ein zweites Mal die optische Komponente durchtritt sowie den genannten Polarisator; wobei, durch Rotation des genannten Polarisators, Peaks von maximalem Kontrast für jedes Bild erhalten werden können bei spezifischen Rotationswinkeln des Polarisators, was es ermöglicht, bei einem solchen Winkel ein entsprechendes Bild zu visualisieren, welches ansonsten unsichtbar ist.