JP4458747B2 - 光学デバイス及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
本発明は、液晶重合体ネットワークの製造方法、及び、その方法により製造された光学デバイスに関する。
【０００２】
かかる光学デバイスは、通常、架橋液晶重合体（ＬＣＰ；Liquid Crystal Polymers）で形成された複屈折層に基づかれる。一般的に、全ての種類のＬＣＰ材料が可能であり、例えば、ネマティック材料とは別に、異なる中間相を有する材料（例えば、コレステリックＬＣＰｓのような）、又は、ゲスト分子（例えば、二色性ＬＣＰｓ）を含む材料も可能である。架橋前及び架橋中のＬＣＰの整列のために、整列層が使用される。よく適した種類の整列層は、光配向性（photo-orientable）線状光重合性重合体（ＬＰＰ；Linearly Photopolymerisable Polymers）である。かかるＬＰＰ／ＬＣＰデバイスの背景及び製造は、例えば、ＵＳ−Ａ−５３８９５９８号、ＵＳ−Ａ−５６０２６１１号、ＥＰ−Ａ−０６８９０８４号、ＥＰ−Ａ−０６８９０６５号、ＷＯ９８／５２０７７号、ＷＯ００／２９８７８号に開示されている。
【０００３】
スピンコーティング、スロットコーティング、メニスカスコーティング、バーコーティングのような在来のコーティング技術が、ＬＰＰ／ＬＣＰ技術に基づかれる光学構造デバイスの集中大量生産を本質的に可能にする。
【０００４】
しかしながら、これらのコーティング技術を使用しても、個人化光学構造デバイスの生産、即ち、少量生産、又は、時間ごとにパターン構造の変更を伴う単一品目としての生産のための実用的な方法を提供することは、特に、更に製造が分散化すれば、不可能である。その上、これらの材料のコーティング技術では、層厚の局所的な変化と組合わせた異なる整列のパターン構造を有する層の積層を形成することは、実際問題として不可能であり、特に、３００マイクロメートルより下の範囲の顕微鏡的寸法については不可能である。
【０００５】
本発明による方法は請求項１又は請求項３の特徴を使用する。これらの方法の一つにより製造された光学デバイスが請求項１７に記載され、これらの方法の一つにより製造された光学セキュリティデバイスが請求項１８に記載されている。本発明の教示では、単一の又は個人化光学デバイス、特にセキュリティデバイスを、使用が容易で、且つ比較的経済的な方法で作ることが可能である。
【０００６】
構造光学デバイスの製造方法は、基板から始まり、基板は、少なくともある領域が、液晶のための整列層として準備され、架橋性液晶材料からなる層が、再び少なくともある領域で、整列層上にコートされる。これらの層の一つを、在来の技術を使用して、コーティングとして作ることができる。他の層、即ち、第一ステップでは整列層か第二ステップでは架橋性液晶材料からなる層のいずれかが、パターン液晶重合体ネットワークを作るために、ジェット印刷される。
【０００７】
本発明の一つの好ましい実施形態によれば、パターン光学デバイスは、こすられたポリイミド層、又は、単軸方向に光配向したＬＰＰ層のような、単軸方向の整列した層に基づいて製造され、整列層は、ジェット印刷したＬＣＰ層を、前記整列層によって与えられた方向に従って配向させる。
【０００８】
本発明の他の実施形態によれば、パターン光学デバイスは、あるジェット印刷した光配向したＬＰＰ層に基づいて製造され、ＬＰＰ層は、後から塗布したＬＣＰ層を、前記整列層によって与えられた方向に従って配向させる。
【０００９】
これらの光学デバイスは、中でも、偽造又は改変に対する、パスポート、身分証明書（ＩＤカード）、運転免許証又は特別な証明書等のような文書セキュリティの分野に適用することができるが、本発明はかかる分野に限定されない。
【００１０】
これらのデバイスをジェット印刷技術で製造することができることは有利である。ジェット印刷技術は、例えば、ピエゾジェット印刷又はバブルジェット（登録商標）印刷である。特に、例えば、今日のコンピュータの印刷出力装置に広く使用されている「インクジェット」印刷技術を使用することが可能である。
【００１１】
本発明のこれら及び他の目的、特徴及び利点は、添付の図面に示すように、以下の実施形態の詳細な説明に照らしてより明らかになるであろう。
【００１２】
図１は、ジェット印刷によって作られた構造ＬＰＰ／ＬＣＰデバイスの概略図である。かかるデバイスは、例えば、セキュリティデバイスとして使用される。段階は基板２から始まり、その上に整列層３がコートされる。基板２の材料は、例えば、プラスチック（例えば、ポリプロピレン）であり、第一の整列層３はＬＰＰ層であるのがよい。線状光重合性重合体（ＬＰＰ）は、最初に、インクジェットプリンタのカートリッジ及び印刷ユニット６の一部である第一容器５に蓄えられている溶液２４に入れられる。かかるインクジェットプリンタの例は、例えば、ＵＳ−Ａ−３９８８７４５号、ＵＳ−Ａ−４３８５３０４号、ＵＳ−Ａ−４３９２１４５号、ＵＳ−Ａ−３７４７１２０号、ＵＳ−Ａ−３８３２５７９号、ＵＳ−Ａ−３６８３２１２号、ＵＳ−Ａ−３７０８７９４号、ＵＳ−Ａ−４６６０５８号及びＵＳ−Ａ−５７５４１９８号に開示されている。
【００１３】
線１０は、基板２をコートして整列層（alignment layer）３を形成する滴を概略的に示す。第一の乾燥させたＬＰＰ層３を硬化させた後、同じ溶液が、異なる配向方向を有する、例えば、矢印１５及び１６によって示した異なる配向をもつ、この例では、文字「Ｐ」の形態で示す第二整列層１３を形成するのに使用される。
【００１４】
参照番号７は、第一容器５及び第二容器８に接続されたプリンタの制御ユニットを示す。第二容器はＬＣＰ溶液で満たされている。線１１は、整列層３をコートし、且つＬＣＰ層４及び１４を形成する液滴を概略的に示す。
【００１５】
更なる説明が、ジェット印刷で作られたかかるＬＰＰ／ＬＣＰデバイスのイメージ２０及び２１を概略的に示す図２を参照してなされるであろう。同じ参照番号は、異なる図で同じ特徴を示す。デバイス１は、図１による反射ＬＰＰ／ＬＣＰデバイスであり、基板２は反射器（明示せず）からなる。参照番号２５又は２６は、情報、ここでは文字「Ｐ」を観察するための適当な点検手段、ここでは偏光子を示す。偏光子２５は、整列層３／ＬＣＰ層４の配向１５と平行に配向される。偏光子２６は、整列層１３／ＬＣＰ層１４の配向１６と平行に配向される。したがって、偏光子２５は、暗い「Ｐ」のイメージ２０を作り、偏光子２６は、暗い帯で取り囲まれた明るい「Ｐ」のイメージ２１を作る。
【００１６】
本発明は、ジェット印刷に基づく、ＬＣＰデバイスを作る新しい技術を説明する。それは、好都合なことに、信頼性及びコスト効果の方法で、個人化したかかるデバイスの分散化した製造を可能にする。分散化した製造を示す特定の流れ図を、図９に示す。対応する装置の例が、図１０に概略的に示されている。
【００１７】
光学構造セキュリティデバイスの個人化は、特に、文書セキュリティの製造者及び使用者が求めるている目的である。その上、分散化した製造段階と、かかる光学セキュリティデバイス又は他のＬＣＰ及びＬＰＰ／ＬＣＰデバイスの個人化との組み合わせは、単に文書セキュリティの分野において可能性を開くだけでなく、異なる光学効果を使用する過多の他の用途の確立をも可能にする。使用されたジェット印刷技術は、「ドロップオンデマンド（drop on demand）」法でもよいし、或いは「コンティニュースビーム（continues beam）」法でもよい。
【００１８】
図９の段階の流れは、例えば、文書セキュリティ、即ち、例えば、パスポート、身分証明書、運転免許証又は特別の証明書等を偽造や改変から保護する、個人化した光学構造デバイスを、分散化した装置で作ることができる方法を示す。写真としての個人データ又は他の個人情報を、コンピュータで、データベースファイル１００に記憶させる。データを、製造装置１１０に伝達する。データベースファイル１００からのデータ、特に、パスポート及びＩＤ文書等のセキュリティ文書のためのイメージ又は情報を、該情報を製造装置１１０に渡す前に、光学デバイスを適当な暗号読解手段でのみ読むことができるようにするセキュリティソフトウエアにより符号化する符号化手段１０２を設けることが可能であり、且つ好ましい。
【００１９】
製造装置１１０は、図１に示すように、適当なコーティング材料、例えば、この明細書の異なる実施形態に記載された材料を収容するカートリッジ１１２と、材料のジェット印刷を行い、その材料を乾燥させ、且つ、適用できれば、光、特に等方性紫外線で、ＬＣＰ層を架橋させる手段１２０と、を有する。手段１２０の単純さは、分散化した生産の可能性を支える。
【００２０】
本発明の変形例では、基板、例えば、予め作られた整列層を付けている粘着ラベルから始めることが可能である。この場合、整列層はどんな種類のもの（こすられたポリイミド又はＬＰＰ等）でもよく、個人化パターン構造は、ＬＣＰ材料を適当にジェット印刷することによって作り出される。
【００２１】
手段１２０は、ジェットプリンタヘッド、又はＬＰＰ及びＬＣＰ材料を入れるカートリッジを作動するプリンタ手段を含む。各単一プリンタヘッドは一つの特定の材料をジェット印刷する。例えば、四ヘッドプリンタの場合には、四つの異なる材料がジェット印刷される。例えば、第一ヘッドは光配向性ＬＰＰ材料をジェット印刷し、第二ヘッドはＬＣＰ材料を印刷し、第三ヘッドは二色性染料を含有するＬＣＰ材料を印刷し、そして、第四ヘッドはコレステリックＬＣＰ材料を印刷する。適当なソフトウエアが印刷段階を制御する。
【００２２】
この方法から生じた製品１３０は、直ぐに使用できる完全に個人化光学セキュリティＬＣＰデバイスである。それは、パスポート及びＩＤ文書等のようなセキュリティ製品１３２を作り出すのに使用することができる。
【００２３】
図１０は、実施形態４で説明したもののような、光学構造要素を製造するための装置の一例である。装置は、本質的に、ジェットプリントヘッド２００と、等方性紫外線ランプ２１０と、からなる。コンピュータ１００は、例えば、ラベル基板２を含むシート上への印刷段階を制御する。基板２上のラベルを、予め、整列層３（例えば、光配向したＬＰＰ、又はこすられたポリイミド）でコートした。ジェット印刷したＬＣＰ層４は、加熱シリンダー２２０による乾燥段階後、不活性雰囲気の下に（例えば、窒素雰囲気の下に）等方性紫外線によって最後に架橋される個人化したパターンを形成する。紫外線は、反射器２１１を有する等方性ＵＶランプ２１０によって発生される。これは固体状態のプラスチックフィルムをもたらす。次いで、個人化した光学セキュリティデバイスを有するラベルを、例えば、パスポート又は他の文書に移す。
【００２４】
図３は、本発明による光学デバイス１の第一実施形態の構成を概略的に示す。
図３ａは層の順序を示し、図３ｂは図３ａの分解図である。第一ＬＰＰ層３は基板２上にジェット印刷される。基板材料は、例えば、プラスチック（例えば、ポリプロピレン）、又は、紙、好ましくは、紙の表面が平滑で、ＬＰＰ又はＬＣＰ（二色性ＬＣＰ及びコレステリックＬＣＰを含む）溶液と融和性を有するように特に処理された紙（例えば、ポリエチレン層でコートした紙）である。次いで、乾燥段階後、第一整列層３を、以下に説明するように、直線偏光紫外線（偏光方向１５は、図３により、基板２の長辺とほぼ平行である。）に曝す。次いで、第一整列層３と比べて異なる形状を有する第二ＬＰＰ層２３を、第一ＬＰＰ層３の上にジェット印刷する。図３では、第二ＬＰＰ層２３は、文字「Ｐ」の形状を有する。次いで、乾燥段階後、第二整列層２３を、以下に説明するように、直線偏光紫外線に曝す（偏光方向１６は、例えば、図３により、基板２の長辺に対して４５度である。）。
【００２５】
この作業は、二つの異なる整列能力を示す整列領域をもたらす。即ち、第二整列層２３によって被覆されていない第一整列層３の領域は、基板の長辺に沿った（図３中の方向１５の）整列能力を有し、また、（「Ｐ」の形状を有する）第二整列層２３の領域は、第一整列層３に対して４５度（図３中の方向１６）の整列能力を有する。
【００２６】
次に段階では、ＬＣＰ材料を、整列層３及び２３の両方の上に層４としてジェット印刷する。ＬＣＰ材料の溶剤がＬＣＰ溶液から蒸発するときに、液晶分子が、二つのＬＰＰ層３及び２３の整列情報に従って整列する。次いで、架橋が、以下に説明するように、固体状態のプラスチックフィルムを形成する。これは、光学構造ＬＰＰ／ＬＣＰデバイス１の製造段階を終わらせる。
【００２７】
情報（ここでは文字「Ｐ」）を一つ又は二つの直線偏光子で、即ち、反射デバイスについては一つの偏光子で、透過デバイスについては二つの偏光子で視覚化することができる。偏光子又はデバイス１を回転させることによって、イメージがポジティブからネガティブに変化する。
【００２８】
図４は、本発明によるデバイス３１の第二実施形態の構成を概略的に示す。図４ａは層の順序を示し、図４ｂは、図４ａの分解図である。基板２は、図４で基板の長辺に沿った整列方向１５を有する、予め製造した第一整列層３３で既にコートされている。基板２の材料は、第一実施形態でのように選択することができる。第一整列層３３が、図４に示すように一定の領域を覆うこと、又は、第一整列層３３が基板２全体を覆うことは可能である。
【００２９】
第一整列層３３と比べて異なる形状を有するｄ第二ＬＰＰ層２３を、第一整列層３３の上にジェット印刷する。図４では、第二ＬＰＰ層２３は文字「Ｐ」の形状を有する。次いで、乾燥段階後、第二ＬＰＰ層２３を、以下に説明するように、直線偏光紫外線に曝す（偏光方向１６は、図４により、基板２の長辺に対してほぼ４５度である。）。この作業は、第一実施形態のように、二つの異なる整列能力を示す整列領域をもたらす。即ち、第二整列層２３によって覆われていない第一整列層３３から生じた領域は、基板２の長辺に沿った整列能力を有し（図４）、（「Ｐ」の形状を有する）第二ＬＰＰ層２３は、第一整列層３３に対して４５度の整列能力を有する。
【００３０】
次の段階では、ＬＣＰ材料を、第一整列層３３及び第二ＬＰＰ層２３の上に、層４としてジェット印刷する。溶剤をＬＣＰ溶液から蒸発させるときに、液晶分子４は、二つのＬＰＰ層３３及び２３の整列情報１５及び１６にそれぞれ従って整列する。次いで、以下に説明するように、架橋が、固体状態のプラスチックフィルムを形成する。これは、光学構造ＬＰＰ／ＬＣＰデバイス３１の製造段階を終わらせる。情報（ここでは文字「Ｐ」）を一つ又は二つの直線偏光子で、即ち、反射デバイスについては一つの偏光子で、透過デバイスについては二つの偏光子で視覚化することができる。偏光子又はデバイスを回転させることによって、イメージがポジティブからネガティブに変化する。
【００３１】
図５は、本発明によるデバイス４１の第三実施形態の構成を概略的に示す。図５ａは層の順序を示し、図５ｂは図５ａの分解図である。単一のＬＰＰ層２３を基板２上にジェット印刷して、絵、写真、又は、一つ若しくは幾つかの英数字文字のようなパターンを形成する。図５では、ジェット印刷したＬＰＰ領域は、例えば文字「Ｐ」を形成する。基板材料を、第一実施形態におけるように選択することができる。次いで、乾燥段階後、ＬＰＰ領域２３を有する基板を、以下に説明するように、直線偏光紫外線に曝す（偏光方向１６は、図５により、基板の長辺に対してほぼ４５°である。）。この作業は、二つの異なる整列特性を示す領域をもたらす。即ち、ジェット印刷したＬＰＰ領域２３（第三実施形態で説明したＬＰＰ層２３は、「Ｐ」の形状を有する。）は、基板の長辺に対して４５°の整列能力を有し（図５）、残りの領域には整列情報がない。
【００３２】
次の段階で、ＬＣＰ材料を、図５により、整列層２３の上に、基板２の残りの領域上にも、層４としてジェット印刷する。この特別の領域は、図５に示すＬＣＰ層４を形成する。溶剤をＬＣＰ溶液から蒸発させるときに、ＬＰＰ層２３の上の液晶分子は、ＬＰＰ層２３の整列情報１６に従って整列する。残りのＬＣＰ領域は、等方性配列を示す。次いで、架橋が、以下に説明するように、固体状態のプラスチックフィルムを形成する。これは、光学構造ＬＰＰ／ＬＣＰデバイス４１の製造段階を終了させる。情報（文字「Ｐ」）を一つ又は二つの直線偏光子で、即ち、反射デバイスについては一つの偏光子で、透過デバイスについては二つの偏光子で視覚化することができる。デバイスを回転させることによって、反射又は透過である活性モードに応じて、ポジティブから不可視へ、又は、ネガティブから不可視へ、偏光子の方向に応じて、イメージが変化する。
【００３３】
図６は、本発明によるデバイス５１の第四実施形態の構成を概略的に示す。図６ａは層の順序を示し、図６ｂは図６ａの分解図を示す。第一段階で、整列層３３を基板２に塗布した。整列層は、ＬＰＰ材料のような光配向性材料、又は、こすられたポリイミド、又は液晶分子を整列させることができる任意の他のフィルム若しくは表面からなる。単独の整列層３３は、図６に示すように、単軸方向であるのがよい。基板材料は、第一実施形態におけるように選択することができる。整列層３３の製造は、予め異なる場所で行うことができる。即ち、整列層３３を有する基板２は既製でもよい。
【００３４】
次いで、ＬＣＰ溶液は、その整列層３３の上に層５４としてジェット印刷されて、絵、写真パターン、又は、一つ若しくは幾つかの英数字のような一種の情報を形成する。図６では、ジェット印刷したＬＣＰ領域５４の形状は、文字「Ｐ」を形成する。溶剤をＬＣＰ溶液から蒸発させるとき、整列層３３の上の液晶分子は、前記整列層３３の整列情報に従って整列される。残りの整列領域にはＬＣＰがない。次いで、架橋が、以下に説明するように、固定状態のプラスチックフィルムを形成する。これは、光学構造デバイス５１の製造段階を終了させる。情報（ここでは文字「Ｐ」）を一つ又は二つの直線偏光子で、即ち、反射デバイスについては一つの偏光子で、透過デバイスについては二つの偏光子で視覚化することができる。デバイスを回転させることによって、イメージは、活性モードに応じて、ポジティブから不可視へ、又はネガティブから不可視へ、偏光子の配向に応じて変化する。
【００３５】
図７は、一つ（６６）又は幾つか（６７）のＬＰＰ／ＬＣＰ層を有する局所的に複雑な配向パターンからなる、本実施形態によるデバイス６２の第五実施形態の構成を概略的に示す。第一段階で、第一ＬＰＰ層３をは、基板２のある領域６８にジェット印刷する。基板材料は、第一実施形態におけるように選択することができる。
【００３６】
次いで、乾燥段階後、第一層３を、以下に説明するように、直線偏光紫外線に曝する（偏光方向１７は、例えば、基板２の長辺に対して垂直である。）。次いで、第二ＬＰＰ層４３を、第一整列層３の領域５８と異なる、基板２の領域６９にジェット印刷する。第二ＬＰＰ層４３は、第一ＬＰＰ層３と比べて異なる形状を有してもよい。次いで、乾燥段階後、第二ＬＰＰ層４３を、以下に説明するように、直線偏光紫外線に曝す（偏光方向１５は、例えば、基板２の長辺に対して平行である。）。
【００３７】
次いで、これらの二つのＬＰＰ層３及び４３を、ＬＣＰ層４及び４４の異なる厚さｄ2及びｄ1が生じるように、ＬＣＰ材料でジェット印刷する。溶剤をＬＣＰ溶液から蒸発させるとき、液晶分子は、二つのＬＰＰ層３及び４３の整列情報に従って整列する。次いで、架橋が、以下に説明するように、固体状態のプラスチックフィルムを形成する。
【００３８】
図７に示すように、ＬＣＰ領域４４の上に、更に、ＬＰＰ層をジェット印刷して、第三ＬＰＰ相違５３を形成する。次いで、乾燥段階後、第三ＬＰＰ層５３を、以下に説明するように、直線偏光紫外線に曝す（偏光方向１７は、基板２の長辺に対してほぼ直角である。）。次いで、更なるＬＰＰ層６３がＬＣＰ層４上にジェット印刷される。更なるＬＰＰ層６３は、ＬＰＰ層３、４３及び５３と比べて異なる形状を有してもよい。次いで、乾燥段階後、更なるＬＰＰ層６３を、以下に説明するように、直線偏光紫外線に曝す（偏光方向１８は、基板２の長辺に対してほぼ１３５度である。）。次いで、基板２を含まないこれらの二つのＬＰＰ層５３及び５３を、ＬＣＰ層６４及び７４の異なる厚さｄ3及びｄ4が生じるように、ＬＣＰ材料でジェット印刷する。溶剤をＬＣＰ溶液から蒸発させるとき、液晶分子は、二つのＬＰＰ層５３及び６３の整列情報に従って、或いは、領域６７のようにＬＰＰ層がなければ、下に隣接したＬＣＰ層４４に従って整列される。図７では、これは、ＬＣＰ領域６４の左部分で起こる。通常、ＬＰＰ層の厚さ（約５０ｎｍ）は、光学活性ＬＰＣ層の厚さよりも遙かに小さい。かくして、図７では、ＬＣＰ層６４の厚さｄ3は、正しくは二の厚さの代わりに一の厚さでのみ描かれている。領域６８の右側では、第二ＬＰＰ／ＬＣＰ層が無く、したがって、この領域は、一つのＬＰＰ／ＬＣＰ層だけからなる。次いで、架橋が、以下に説明するように、固体状態のプラスチックフィルムを形成する。これは、光学構造ＬＰＰ／ＬＣＰデバイス６１の製造段階を終了させる。情報を一つ又は二つの直線偏光子で、即ち、反射デバイスについては一つの偏光子で、透過デバイスについては二つの偏光子で視覚化することができる。
【００３９】
図７に示すように製造され、かつ、上述した光学デバイス６１は、極めて複雑なカラーパターンを示すことができる。偏光子又はデバイスを回転させることによって、イメージは、ポジティブからネガティブへ、又は、一色パターンからその補色の相対物へ変化する。この実施形態で説明した段階は、例えば、精巧な光学構造セキュリティ要素又は特定の干渉色フィルターのような複雑な光学デバイスの製造を可能にする。
【００４０】
図８は、二色及び／又はコレステリック液晶層と組み合わせた一つのＬＰＰ／ＬＣＰ層（７６）又は二つ以上のＬＰＰ／ＬＣＰ層（７７）を含む局所的に複雑な配向パターンからなる第六実施形態の構成を概略的に示す。第一段階では、第一ＬＰＰ層３を基板２にジェット印刷する。基板材料は、第一実施形態におけるように選択することができる。コレステリック層の場合、光吸収暗背景は、円偏光の他のモードが実質的に吸収されるのに対して、円偏光の一つのモードについてよりよい反射特性をもたらす。乾燥段階後、第一層３を、以下に説明するように、直線偏光紫外線に曝す（偏光方向１８は、基板２の長辺に対してほぼ１３５度である。）。次いで、第二ＬＰＰ層４３を、第一整列層３と並んでジェット印刷する。第二ＬＰＰ層４３は、第一ＬＰＰ層３と比べて異なる形状を有してもよい。次いで、乾燥段階後、第二ＬＰＰ層４３を、以下に説明するように、直線偏光紫外線に曝する（偏光方向１５は、基板２の長辺にほぼ平行である。）。次いで、これらの二つのＬＰＰ層３及び４３は、ＬＣＰ層８４及び４の異なる厚さｄ1及びｄ2が生じるように、ＬＣＰ材料でジェット印刷される。図８により、ＬＣＰ層８４は二色層であり、それは、ＬＣＰ層８４が、以下に説明するように、二色性染料を含有することを意味する。二色性染料は、架橋性である。溶剤をＬＣＰ溶液から蒸発させるとき、液晶分子は、二つのＬＰＰ層３及び４３の整列情報に従って整列する。次いで、架橋が、以下に説明するように、固体状態のプラスチックフィルムを形成する。
【００４１】
図８に示すように、ＬＣＰ領域８４の上に、更なるＬＰＰ材料をジェット印刷して、ＬＰＰ領域５３を形成する。乾燥段階後、ＬＰＰ層５３を、以下に説明するように、直線偏光紫外線に曝す（偏光方向１７は、基板２の長辺に対してほぼ垂直である。）。次いで、ＬＰＰ層５３及びＬＣＰ層４及び８４の部分を、ＬＣＰ層６４及び７４の異なる厚さｄ3及びｄ4が生じるように、ＬＣＰ材料でジェット印刷する。図８により、ＬＣＰ層７４は、特定ピッチのコレステリック液晶層からなる。かかるコレステリック層の製造段階を、以下に説明する。溶剤をＬＣＰ溶液から蒸発させるとき、液晶分子は、ＬＰＰ層５３の整列情報に従って、又は、ＬＰＰ層が領域７７のＬＣＰ層４及びＬＰＣ層８４上に無ければ、下に隣接したＬＣＰ層８４に従って整列する。通常、ＬＰＰ層の厚さ（約５０ｎｍ）は、光学的に活性なＬＰＣ層の厚さよりも遙かに小さい。かくして、図８では、ＬＣＰ層６４の厚さｄ3は、正しくは二の厚さの代わりに一の厚さでのみ描かれている。次いで、架橋が、以下に説明するように、固体状態のプラスチックフィルムを形成する。次いで、更なるＬＰＰ層６３を、コレステリックＬＣＰ層７４の上にジェット印刷し、乾燥後、直線偏光紫外線に曝す（偏光方向１７は、基板２の長辺に対して垂直である。）。次いで、ＬＰＰ層６３を、ＬＣＰ材料を用いてジェット印刷し、ＬＣＰ層９４を形成する。次いで、架橋が、以下に説明するように、固体状態のプラスチックフィルムを形成する。これは、光学構造ＬＰＰ／ＬＣＰデバイスの製造段階を終了させる。
【００４２】
複雑な情報を一つ又は二つの直線偏光子で、即ち、反射デバイスについては一つの偏光子で、透過デバイスについては二つの偏光子で視覚化することができる。本実施形態で説明した光学デバイス７１は、非常に複雑なカラーパターンを示すことができる。偏光子又はデバイスを回転させることによって、イメージが、ポジティブからネガティブへ、又は、カラーパターンから補色の相対物へ変化する。この実施形態で説明した段階は、複雑で精巧な光学デバイスの製造の可能性を再び示す。
【００４３】
ＬＰＰ層の製造に適当なＬＰＰ材料が当業者に知られている。例えば、特許公報、ＥＰ−Ａ−０６１１７８６号、ＷＯ−９６／１００４９号及びＥＰ−Ａ−０７６３５５２号に記載されている。それらは、桂皮酸誘導体及びフェルラ酸誘導体を含む。上記の例については、続くＬＰＰ材料が、ＭＥＫ（メチル−エチルケトン）とエチルアセテートとの混合溶剤（ＭＥＫ：エチルアセテート＝１：１）の１０パーセント溶液として使用された。
【化１】
粘度は２ｍＰａｓと４ｍＰａｓとの間である。使用されたジェット印刷ヘッドの種類に応じて、約８０ｃＰまでのより高い粘度が可能である。層を、水銀高圧灯からの直線偏光に（水銀高圧灯の強度、並びにＬＰＰ層及びＬＣＰ層の特性に応じて）、室温で１０乃至５５０秒間曝した。
【００４４】
ＬＣＰ層の製造について、例では、以下の架橋性液晶ジアクリレート成分を、特に低い融点（Ｔｍ〜３５℃）を有する過冷却可能なネマティック混合物（Ｍｏｎ１は８０％、Ｍｏｎ２は１５％、Ｍｏｎ３は５％）に使用した。
【化２】
その混合物をＭＥＫに溶した。必要に応じて、例えば、安定化のためのフェノール誘導体、又は、イルガキュア（Irgacure（登録商標））のような光開始剤のような周知の添加剤を有してもよい。濃度を変えることによって、ＬＣＰ遅延剤層の異なる光学リターデーション（例えば、それぞれ、反射モード又は透過モードのための、ほとんど黒及び白のデバイスのために、約λ／４乃至約λ／２）となるＬＣＰ層の厚さを広範囲にわたって調節することが可能である。液晶モノマーを架橋するために、層を、不活性雰囲気中で、キセノンランプからの等方性光に曝した。
【００４５】
二色ＬＣＰ層の製造のために、追加的に、一つ以上の二色性染料を含有する上記のような架橋性液晶ジアクリレート成分のネマティック混合物を使用した。二色性染料として、混合物は、例えば、（構造が以下に見える）青アントラキノン染料Ｂ３と赤アゾ染料Ｒ４を、それぞれ２重量％及び１重量％の濃度で含んだ。
【化３】
【００４６】
ＭＥＫのような溶剤の濃度を変えることによって、二色性偏光子の異なる消光値となるＬＣＰ層の厚さを広範囲に亘って調節することが可能である。
【００４７】
コレステリックＬＣＰ層の製造のために、ネマティックＬＣＰ層と同様の手順を使用した。しかしながら、ネマティック混合物に、ピッチを含むコレステリック材料を追加的に添加した。適当なキラルドーパントは、例えば、左回りの螺旋の向きを示すＳＴ３１Ｌであった。
【化４】
【００４８】
キラルドーパントの濃度は４％乃至９％、より好ましくは、５％乃至６％であった。これは、可視域の所望の反射波長帯域を誘導するが、濃度を変えることによっても、ＵＶ又はＩＲ帯域での反射波長帯域を実現することができる。ＭＥＫのような溶剤の濃度を変えることによって、異なる反射特性となるコレステリックＬＣＰ層の厚さを広範囲にわたって調節することが可能であった。コレステリック層の厚さは、予定された波長帯域に応じて、１乃至１０マイクロメーターであった。
【００４９】
上述の光学効果、並びに、対応する層構造及び材料成分は、本発明による多くの可能性の幾つかを表すにすぎない。それらは、特に様々な方法で組み合わせることができ、認証要素の開発及び応用に特に有利である。勿論、説明したＬＣＰ層の他のどんな種類の複屈折も、光学デバイスに採用することができる光学効果を作り出すのに使用することができる。
【００５０】
上記の例について、ＬＰＰ整列層でなく、所望の光学特性及び解像度により、ＬＰＰ層と同一又は同様の特性を有する異なる整列層が更に可能である。同様に構造基板を使用して、リターダー層の代わりに、要求された配向を作り出すことも考えられる。この種の構造基板は、例えば、エンボス、エッチング及びラビングによって製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ジェット印刷によって作られたＬＰＰ／ＬＣＰデバイスの概略図である。
【図２】 情報、ここでは文字「Ｐ」を観察する適当な点検手段（偏光子）を備えた、図１による反射ＬＰＰ／ＬＣＰデバイスの概略図である。
【図３ａ】 図２に示すデバイスの変更した形態の概略図であり、図３ａに示すデバイスは、第一実施形態で説明されている。
【図３ｂ】 図２に示すデバイスの変更した形態の概略図であり、図３ｂに示すデバイスは、第一実施形態で説明されている。
【図４ａ】 第二実施形態で説明した好ましいデバイスの概略図である。
【図４ｂ】 第二実施形態で説明した好ましいデバイスの概略図である。
【図５ａ】 第三実施形態で説明した好ましいデバイスの概略図である。
【図５ｂ】 第三実施形態で説明した好ましいデバイスの概略図である。
【図６ａ】 第四実施形態で説明した好ましいデバイスの概略図である。
【図６ｂ】 第四実施形態で説明した好ましいデバイスの概略図である。
【図７】 第五実施形態で説明したより複雑なＬＰＰ／ＬＣＰデバイスの平面図である。
【図８】 ＬＰＰ／ＬＣＰのリターダー層だけでなく、コレステリックフィルター及び二色性ＬＣＰ層をも含むより複雑なＬＰＰ／ＬＣＰデバイスの平面図であり、このデバイスは、第六実施形態で説明される。
【図９】 ジェット印刷による、個人化した光学セキュリティＬＰＰ／ＬＣＰデバイスの分散化した製造工程の流れの概略図である。
【図１０】 第四実施形態で説明した光学セキュリティデバイスに基礎をおくジェット印刷による、ＬＣＰ層を含む個人化した光学セキュリティデバイスの分散化した製造工程の概略図である。
本発明は、液晶重合体ネットワークの製造方法、及び、その方法により製造された光学デバイスに関する。
【０００２】
かかる光学デバイスは、通常、架橋液晶重合体（ＬＣＰ；Liquid Crystal Polymers）で形成された複屈折層に基づかれる。一般的に、全ての種類のＬＣＰ材料が可能であり、例えば、ネマティック材料とは別に、異なる中間相を有する材料（例えば、コレステリックＬＣＰｓのような）、又は、ゲスト分子（例えば、二色性ＬＣＰｓ）を含む材料も可能である。架橋前及び架橋中のＬＣＰの整列のために、整列層が使用される。よく適した種類の整列層は、光配向性（photo-orientable）線状光重合性重合体（ＬＰＰ；Linearly Photopolymerisable Polymers）である。かかるＬＰＰ／ＬＣＰデバイスの背景及び製造は、例えば、ＵＳ−Ａ−５３８９５９８号、ＵＳ−Ａ−５６０２６１１号、ＥＰ−Ａ−０６８９０８４号、ＥＰ−Ａ−０６８９０６５号、ＷＯ９８／５２０７７号、ＷＯ００／２９８７８号に開示されている。
【０００３】
スピンコーティング、スロットコーティング、メニスカスコーティング、バーコーティングのような在来のコーティング技術が、ＬＰＰ／ＬＣＰ技術に基づかれる光学構造デバイスの集中大量生産を本質的に可能にする。
【０００４】
しかしながら、これらのコーティング技術を使用しても、個人化光学構造デバイスの生産、即ち、少量生産、又は、時間ごとにパターン構造の変更を伴う単一品目としての生産のための実用的な方法を提供することは、特に、更に製造が分散化すれば、不可能である。その上、これらの材料のコーティング技術では、層厚の局所的な変化と組合わせた異なる整列のパターン構造を有する層の積層を形成することは、実際問題として不可能であり、特に、３００マイクロメートルより下の範囲の顕微鏡的寸法については不可能である。
【０００５】
本発明による方法は請求項１又は請求項３の特徴を使用する。これらの方法の一つにより製造された光学デバイスが請求項１７に記載され、これらの方法の一つにより製造された光学セキュリティデバイスが請求項１８に記載されている。本発明の教示では、単一の又は個人化光学デバイス、特にセキュリティデバイスを、使用が容易で、且つ比較的経済的な方法で作ることが可能である。
【０００６】
構造光学デバイスの製造方法は、基板から始まり、基板は、少なくともある領域が、液晶のための整列層として準備され、架橋性液晶材料からなる層が、再び少なくともある領域で、整列層上にコートされる。これらの層の一つを、在来の技術を使用して、コーティングとして作ることができる。他の層、即ち、第一ステップでは整列層か第二ステップでは架橋性液晶材料からなる層のいずれかが、パターン液晶重合体ネットワークを作るために、ジェット印刷される。
【０００７】
本発明の一つの好ましい実施形態によれば、パターン光学デバイスは、こすられたポリイミド層、又は、単軸方向に光配向したＬＰＰ層のような、単軸方向の整列した層に基づいて製造され、整列層は、ジェット印刷したＬＣＰ層を、前記整列層によって与えられた方向に従って配向させる。
【０００８】
本発明の他の実施形態によれば、パターン光学デバイスは、あるジェット印刷した光配向したＬＰＰ層に基づいて製造され、ＬＰＰ層は、後から塗布したＬＣＰ層を、前記整列層によって与えられた方向に従って配向させる。
【０００９】
これらの光学デバイスは、中でも、偽造又は改変に対する、パスポート、身分証明書（ＩＤカード）、運転免許証又は特別な証明書等のような文書セキュリティの分野に適用することができるが、本発明はかかる分野に限定されない。
【００１０】
これらのデバイスをジェット印刷技術で製造することができることは有利である。ジェット印刷技術は、例えば、ピエゾジェット印刷又はバブルジェット（登録商標）印刷である。特に、例えば、今日のコンピュータの印刷出力装置に広く使用されている「インクジェット」印刷技術を使用することが可能である。
【００１１】
本発明のこれら及び他の目的、特徴及び利点は、添付の図面に示すように、以下の実施形態の詳細な説明に照らしてより明らかになるであろう。
【００１２】
図１は、ジェット印刷によって作られた構造ＬＰＰ／ＬＣＰデバイスの概略図である。かかるデバイスは、例えば、セキュリティデバイスとして使用される。段階は基板２から始まり、その上に整列層３がコートされる。基板２の材料は、例えば、プラスチック（例えば、ポリプロピレン）であり、第一の整列層３はＬＰＰ層であるのがよい。線状光重合性重合体（ＬＰＰ）は、最初に、インクジェットプリンタのカートリッジ及び印刷ユニット６の一部である第一容器５に蓄えられている溶液２４に入れられる。かかるインクジェットプリンタの例は、例えば、ＵＳ−Ａ−３９８８７４５号、ＵＳ−Ａ−４３８５３０４号、ＵＳ−Ａ−４３９２１４５号、ＵＳ−Ａ−３７４７１２０号、ＵＳ−Ａ−３８３２５７９号、ＵＳ−Ａ−３６８３２１２号、ＵＳ−Ａ−３７０８７９４号、ＵＳ−Ａ−４６６０５８号及びＵＳ−Ａ−５７５４１９８号に開示されている。
【００１３】
線１０は、基板２をコートして整列層（alignment layer）３を形成する滴を概略的に示す。第一の乾燥させたＬＰＰ層３を硬化させた後、同じ溶液が、異なる配向方向を有する、例えば、矢印１５及び１６によって示した異なる配向をもつ、この例では、文字「Ｐ」の形態で示す第二整列層１３を形成するのに使用される。
【００１４】
参照番号７は、第一容器５及び第二容器８に接続されたプリンタの制御ユニットを示す。第二容器はＬＣＰ溶液で満たされている。線１１は、整列層３をコートし、且つＬＣＰ層４及び１４を形成する液滴を概略的に示す。
【００１５】
更なる説明が、ジェット印刷で作られたかかるＬＰＰ／ＬＣＰデバイスのイメージ２０及び２１を概略的に示す図２を参照してなされるであろう。同じ参照番号は、異なる図で同じ特徴を示す。デバイス１は、図１による反射ＬＰＰ／ＬＣＰデバイスであり、基板２は反射器（明示せず）からなる。参照番号２５又は２６は、情報、ここでは文字「Ｐ」を観察するための適当な点検手段、ここでは偏光子を示す。偏光子２５は、整列層３／ＬＣＰ層４の配向１５と平行に配向される。偏光子２６は、整列層１３／ＬＣＰ層１４の配向１６と平行に配向される。したがって、偏光子２５は、暗い「Ｐ」のイメージ２０を作り、偏光子２６は、暗い帯で取り囲まれた明るい「Ｐ」のイメージ２１を作る。
【００１６】
本発明は、ジェット印刷に基づく、ＬＣＰデバイスを作る新しい技術を説明する。それは、好都合なことに、信頼性及びコスト効果の方法で、個人化したかかるデバイスの分散化した製造を可能にする。分散化した製造を示す特定の流れ図を、図９に示す。対応する装置の例が、図１０に概略的に示されている。
【００１７】
光学構造セキュリティデバイスの個人化は、特に、文書セキュリティの製造者及び使用者が求めるている目的である。その上、分散化した製造段階と、かかる光学セキュリティデバイス又は他のＬＣＰ及びＬＰＰ／ＬＣＰデバイスの個人化との組み合わせは、単に文書セキュリティの分野において可能性を開くだけでなく、異なる光学効果を使用する過多の他の用途の確立をも可能にする。使用されたジェット印刷技術は、「ドロップオンデマンド（drop on demand）」法でもよいし、或いは「コンティニュースビーム（continues beam）」法でもよい。
【００１８】
図９の段階の流れは、例えば、文書セキュリティ、即ち、例えば、パスポート、身分証明書、運転免許証又は特別の証明書等を偽造や改変から保護する、個人化した光学構造デバイスを、分散化した装置で作ることができる方法を示す。写真としての個人データ又は他の個人情報を、コンピュータで、データベースファイル１００に記憶させる。データを、製造装置１１０に伝達する。データベースファイル１００からのデータ、特に、パスポート及びＩＤ文書等のセキュリティ文書のためのイメージ又は情報を、該情報を製造装置１１０に渡す前に、光学デバイスを適当な暗号読解手段でのみ読むことができるようにするセキュリティソフトウエアにより符号化する符号化手段１０２を設けることが可能であり、且つ好ましい。
【００１９】
製造装置１１０は、図１に示すように、適当なコーティング材料、例えば、この明細書の異なる実施形態に記載された材料を収容するカートリッジ１１２と、材料のジェット印刷を行い、その材料を乾燥させ、且つ、適用できれば、光、特に等方性紫外線で、ＬＣＰ層を架橋させる手段１２０と、を有する。手段１２０の単純さは、分散化した生産の可能性を支える。
【００２０】
本発明の変形例では、基板、例えば、予め作られた整列層を付けている粘着ラベルから始めることが可能である。この場合、整列層はどんな種類のもの（こすられたポリイミド又はＬＰＰ等）でもよく、個人化パターン構造は、ＬＣＰ材料を適当にジェット印刷することによって作り出される。
【００２１】
手段１２０は、ジェットプリンタヘッド、又はＬＰＰ及びＬＣＰ材料を入れるカートリッジを作動するプリンタ手段を含む。各単一プリンタヘッドは一つの特定の材料をジェット印刷する。例えば、四ヘッドプリンタの場合には、四つの異なる材料がジェット印刷される。例えば、第一ヘッドは光配向性ＬＰＰ材料をジェット印刷し、第二ヘッドはＬＣＰ材料を印刷し、第三ヘッドは二色性染料を含有するＬＣＰ材料を印刷し、そして、第四ヘッドはコレステリックＬＣＰ材料を印刷する。適当なソフトウエアが印刷段階を制御する。
【００２２】
この方法から生じた製品１３０は、直ぐに使用できる完全に個人化光学セキュリティＬＣＰデバイスである。それは、パスポート及びＩＤ文書等のようなセキュリティ製品１３２を作り出すのに使用することができる。
【００２３】
図１０は、実施形態４で説明したもののような、光学構造要素を製造するための装置の一例である。装置は、本質的に、ジェットプリントヘッド２００と、等方性紫外線ランプ２１０と、からなる。コンピュータ１００は、例えば、ラベル基板２を含むシート上への印刷段階を制御する。基板２上のラベルを、予め、整列層３（例えば、光配向したＬＰＰ、又はこすられたポリイミド）でコートした。ジェット印刷したＬＣＰ層４は、加熱シリンダー２２０による乾燥段階後、不活性雰囲気の下に（例えば、窒素雰囲気の下に）等方性紫外線によって最後に架橋される個人化したパターンを形成する。紫外線は、反射器２１１を有する等方性ＵＶランプ２１０によって発生される。これは固体状態のプラスチックフィルムをもたらす。次いで、個人化した光学セキュリティデバイスを有するラベルを、例えば、パスポート又は他の文書に移す。
【００２４】
図３は、本発明による光学デバイス１の第一実施形態の構成を概略的に示す。
図３ａは層の順序を示し、図３ｂは図３ａの分解図である。第一ＬＰＰ層３は基板２上にジェット印刷される。基板材料は、例えば、プラスチック（例えば、ポリプロピレン）、又は、紙、好ましくは、紙の表面が平滑で、ＬＰＰ又はＬＣＰ（二色性ＬＣＰ及びコレステリックＬＣＰを含む）溶液と融和性を有するように特に処理された紙（例えば、ポリエチレン層でコートした紙）である。次いで、乾燥段階後、第一整列層３を、以下に説明するように、直線偏光紫外線（偏光方向１５は、図３により、基板２の長辺とほぼ平行である。）に曝す。次いで、第一整列層３と比べて異なる形状を有する第二ＬＰＰ層２３を、第一ＬＰＰ層３の上にジェット印刷する。図３では、第二ＬＰＰ層２３は、文字「Ｐ」の形状を有する。次いで、乾燥段階後、第二整列層２３を、以下に説明するように、直線偏光紫外線に曝す（偏光方向１６は、例えば、図３により、基板２の長辺に対して４５度である。）。
【００２５】
この作業は、二つの異なる整列能力を示す整列領域をもたらす。即ち、第二整列層２３によって被覆されていない第一整列層３の領域は、基板の長辺に沿った（図３中の方向１５の）整列能力を有し、また、（「Ｐ」の形状を有する）第二整列層２３の領域は、第一整列層３に対して４５度（図３中の方向１６）の整列能力を有する。
【００２６】
次に段階では、ＬＣＰ材料を、整列層３及び２３の両方の上に層４としてジェット印刷する。ＬＣＰ材料の溶剤がＬＣＰ溶液から蒸発するときに、液晶分子が、二つのＬＰＰ層３及び２３の整列情報に従って整列する。次いで、架橋が、以下に説明するように、固体状態のプラスチックフィルムを形成する。これは、光学構造ＬＰＰ／ＬＣＰデバイス１の製造段階を終わらせる。
【００２７】
情報（ここでは文字「Ｐ」）を一つ又は二つの直線偏光子で、即ち、反射デバイスについては一つの偏光子で、透過デバイスについては二つの偏光子で視覚化することができる。偏光子又はデバイス１を回転させることによって、イメージがポジティブからネガティブに変化する。
【００２８】
図４は、本発明によるデバイス３１の第二実施形態の構成を概略的に示す。図４ａは層の順序を示し、図４ｂは、図４ａの分解図である。基板２は、図４で基板の長辺に沿った整列方向１５を有する、予め製造した第一整列層３３で既にコートされている。基板２の材料は、第一実施形態でのように選択することができる。第一整列層３３が、図４に示すように一定の領域を覆うこと、又は、第一整列層３３が基板２全体を覆うことは可能である。
【００２９】
第一整列層３３と比べて異なる形状を有するｄ第二ＬＰＰ層２３を、第一整列層３３の上にジェット印刷する。図４では、第二ＬＰＰ層２３は文字「Ｐ」の形状を有する。次いで、乾燥段階後、第二ＬＰＰ層２３を、以下に説明するように、直線偏光紫外線に曝す（偏光方向１６は、図４により、基板２の長辺に対してほぼ４５度である。）。この作業は、第一実施形態のように、二つの異なる整列能力を示す整列領域をもたらす。即ち、第二整列層２３によって覆われていない第一整列層３３から生じた領域は、基板２の長辺に沿った整列能力を有し（図４）、（「Ｐ」の形状を有する）第二ＬＰＰ層２３は、第一整列層３３に対して４５度の整列能力を有する。
【００３０】
次の段階では、ＬＣＰ材料を、第一整列層３３及び第二ＬＰＰ層２３の上に、層４としてジェット印刷する。溶剤をＬＣＰ溶液から蒸発させるときに、液晶分子４は、二つのＬＰＰ層３３及び２３の整列情報１５及び１６にそれぞれ従って整列する。次いで、以下に説明するように、架橋が、固体状態のプラスチックフィルムを形成する。これは、光学構造ＬＰＰ／ＬＣＰデバイス３１の製造段階を終わらせる。情報（ここでは文字「Ｐ」）を一つ又は二つの直線偏光子で、即ち、反射デバイスについては一つの偏光子で、透過デバイスについては二つの偏光子で視覚化することができる。偏光子又はデバイスを回転させることによって、イメージがポジティブからネガティブに変化する。
【００３１】
図５は、本発明によるデバイス４１の第三実施形態の構成を概略的に示す。図５ａは層の順序を示し、図５ｂは図５ａの分解図である。単一のＬＰＰ層２３を基板２上にジェット印刷して、絵、写真、又は、一つ若しくは幾つかの英数字文字のようなパターンを形成する。図５では、ジェット印刷したＬＰＰ領域は、例えば文字「Ｐ」を形成する。基板材料を、第一実施形態におけるように選択することができる。次いで、乾燥段階後、ＬＰＰ領域２３を有する基板を、以下に説明するように、直線偏光紫外線に曝す（偏光方向１６は、図５により、基板の長辺に対してほぼ４５°である。）。この作業は、二つの異なる整列特性を示す領域をもたらす。即ち、ジェット印刷したＬＰＰ領域２３（第三実施形態で説明したＬＰＰ層２３は、「Ｐ」の形状を有する。）は、基板の長辺に対して４５°の整列能力を有し（図５）、残りの領域には整列情報がない。
【００３２】
次の段階で、ＬＣＰ材料を、図５により、整列層２３の上に、基板２の残りの領域上にも、層４としてジェット印刷する。この特別の領域は、図５に示すＬＣＰ層４を形成する。溶剤をＬＣＰ溶液から蒸発させるときに、ＬＰＰ層２３の上の液晶分子は、ＬＰＰ層２３の整列情報１６に従って整列する。残りのＬＣＰ領域は、等方性配列を示す。次いで、架橋が、以下に説明するように、固体状態のプラスチックフィルムを形成する。これは、光学構造ＬＰＰ／ＬＣＰデバイス４１の製造段階を終了させる。情報（文字「Ｐ」）を一つ又は二つの直線偏光子で、即ち、反射デバイスについては一つの偏光子で、透過デバイスについては二つの偏光子で視覚化することができる。デバイスを回転させることによって、反射又は透過である活性モードに応じて、ポジティブから不可視へ、又は、ネガティブから不可視へ、偏光子の方向に応じて、イメージが変化する。
【００３３】
図６は、本発明によるデバイス５１の第四実施形態の構成を概略的に示す。図６ａは層の順序を示し、図６ｂは図６ａの分解図を示す。第一段階で、整列層３３を基板２に塗布した。整列層は、ＬＰＰ材料のような光配向性材料、又は、こすられたポリイミド、又は液晶分子を整列させることができる任意の他のフィルム若しくは表面からなる。単独の整列層３３は、図６に示すように、単軸方向であるのがよい。基板材料は、第一実施形態におけるように選択することができる。整列層３３の製造は、予め異なる場所で行うことができる。即ち、整列層３３を有する基板２は既製でもよい。
【００３４】
次いで、ＬＣＰ溶液は、その整列層３３の上に層５４としてジェット印刷されて、絵、写真パターン、又は、一つ若しくは幾つかの英数字のような一種の情報を形成する。図６では、ジェット印刷したＬＣＰ領域５４の形状は、文字「Ｐ」を形成する。溶剤をＬＣＰ溶液から蒸発させるとき、整列層３３の上の液晶分子は、前記整列層３３の整列情報に従って整列される。残りの整列領域にはＬＣＰがない。次いで、架橋が、以下に説明するように、固定状態のプラスチックフィルムを形成する。これは、光学構造デバイス５１の製造段階を終了させる。情報（ここでは文字「Ｐ」）を一つ又は二つの直線偏光子で、即ち、反射デバイスについては一つの偏光子で、透過デバイスについては二つの偏光子で視覚化することができる。デバイスを回転させることによって、イメージは、活性モードに応じて、ポジティブから不可視へ、又はネガティブから不可視へ、偏光子の配向に応じて変化する。
【００３５】
図７は、一つ（６６）又は幾つか（６７）のＬＰＰ／ＬＣＰ層を有する局所的に複雑な配向パターンからなる、本実施形態によるデバイス６２の第五実施形態の構成を概略的に示す。第一段階で、第一ＬＰＰ層３をは、基板２のある領域６８にジェット印刷する。基板材料は、第一実施形態におけるように選択することができる。
【００３６】
次いで、乾燥段階後、第一層３を、以下に説明するように、直線偏光紫外線に曝する（偏光方向１７は、例えば、基板２の長辺に対して垂直である。）。次いで、第二ＬＰＰ層４３を、第一整列層３の領域５８と異なる、基板２の領域６９にジェット印刷する。第二ＬＰＰ層４３は、第一ＬＰＰ層３と比べて異なる形状を有してもよい。次いで、乾燥段階後、第二ＬＰＰ層４３を、以下に説明するように、直線偏光紫外線に曝す（偏光方向１５は、例えば、基板２の長辺に対して平行である。）。
【００３７】
次いで、これらの二つのＬＰＰ層３及び４３を、ＬＣＰ層４及び４４の異なる厚さｄ2及びｄ1が生じるように、ＬＣＰ材料でジェット印刷する。溶剤をＬＣＰ溶液から蒸発させるとき、液晶分子は、二つのＬＰＰ層３及び４３の整列情報に従って整列する。次いで、架橋が、以下に説明するように、固体状態のプラスチックフィルムを形成する。
【００３８】
図７に示すように、ＬＣＰ領域４４の上に、更に、ＬＰＰ層をジェット印刷して、第三ＬＰＰ相違５３を形成する。次いで、乾燥段階後、第三ＬＰＰ層５３を、以下に説明するように、直線偏光紫外線に曝す（偏光方向１７は、基板２の長辺に対してほぼ直角である。）。次いで、更なるＬＰＰ層６３がＬＣＰ層４上にジェット印刷される。更なるＬＰＰ層６３は、ＬＰＰ層３、４３及び５３と比べて異なる形状を有してもよい。次いで、乾燥段階後、更なるＬＰＰ層６３を、以下に説明するように、直線偏光紫外線に曝す（偏光方向１８は、基板２の長辺に対してほぼ１３５度である。）。次いで、基板２を含まないこれらの二つのＬＰＰ層５３及び５３を、ＬＣＰ層６４及び７４の異なる厚さｄ3及びｄ4が生じるように、ＬＣＰ材料でジェット印刷する。溶剤をＬＣＰ溶液から蒸発させるとき、液晶分子は、二つのＬＰＰ層５３及び６３の整列情報に従って、或いは、領域６７のようにＬＰＰ層がなければ、下に隣接したＬＣＰ層４４に従って整列される。図７では、これは、ＬＣＰ領域６４の左部分で起こる。通常、ＬＰＰ層の厚さ（約５０ｎｍ）は、光学活性ＬＰＣ層の厚さよりも遙かに小さい。かくして、図７では、ＬＣＰ層６４の厚さｄ3は、正しくは二の厚さの代わりに一の厚さでのみ描かれている。領域６８の右側では、第二ＬＰＰ／ＬＣＰ層が無く、したがって、この領域は、一つのＬＰＰ／ＬＣＰ層だけからなる。次いで、架橋が、以下に説明するように、固体状態のプラスチックフィルムを形成する。これは、光学構造ＬＰＰ／ＬＣＰデバイス６１の製造段階を終了させる。情報を一つ又は二つの直線偏光子で、即ち、反射デバイスについては一つの偏光子で、透過デバイスについては二つの偏光子で視覚化することができる。
【００３９】
図７に示すように製造され、かつ、上述した光学デバイス６１は、極めて複雑なカラーパターンを示すことができる。偏光子又はデバイスを回転させることによって、イメージは、ポジティブからネガティブへ、又は、一色パターンからその補色の相対物へ変化する。この実施形態で説明した段階は、例えば、精巧な光学構造セキュリティ要素又は特定の干渉色フィルターのような複雑な光学デバイスの製造を可能にする。
【００４０】
図８は、二色及び／又はコレステリック液晶層と組み合わせた一つのＬＰＰ／ＬＣＰ層（７６）又は二つ以上のＬＰＰ／ＬＣＰ層（７７）を含む局所的に複雑な配向パターンからなる第六実施形態の構成を概略的に示す。第一段階では、第一ＬＰＰ層３を基板２にジェット印刷する。基板材料は、第一実施形態におけるように選択することができる。コレステリック層の場合、光吸収暗背景は、円偏光の他のモードが実質的に吸収されるのに対して、円偏光の一つのモードについてよりよい反射特性をもたらす。乾燥段階後、第一層３を、以下に説明するように、直線偏光紫外線に曝す（偏光方向１８は、基板２の長辺に対してほぼ１３５度である。）。次いで、第二ＬＰＰ層４３を、第一整列層３と並んでジェット印刷する。第二ＬＰＰ層４３は、第一ＬＰＰ層３と比べて異なる形状を有してもよい。次いで、乾燥段階後、第二ＬＰＰ層４３を、以下に説明するように、直線偏光紫外線に曝する（偏光方向１５は、基板２の長辺にほぼ平行である。）。次いで、これらの二つのＬＰＰ層３及び４３は、ＬＣＰ層８４及び４の異なる厚さｄ1及びｄ2が生じるように、ＬＣＰ材料でジェット印刷される。図８により、ＬＣＰ層８４は二色層であり、それは、ＬＣＰ層８４が、以下に説明するように、二色性染料を含有することを意味する。二色性染料は、架橋性である。溶剤をＬＣＰ溶液から蒸発させるとき、液晶分子は、二つのＬＰＰ層３及び４３の整列情報に従って整列する。次いで、架橋が、以下に説明するように、固体状態のプラスチックフィルムを形成する。
【００４１】
図８に示すように、ＬＣＰ領域８４の上に、更なるＬＰＰ材料をジェット印刷して、ＬＰＰ領域５３を形成する。乾燥段階後、ＬＰＰ層５３を、以下に説明するように、直線偏光紫外線に曝す（偏光方向１７は、基板２の長辺に対してほぼ垂直である。）。次いで、ＬＰＰ層５３及びＬＣＰ層４及び８４の部分を、ＬＣＰ層６４及び７４の異なる厚さｄ3及びｄ4が生じるように、ＬＣＰ材料でジェット印刷する。図８により、ＬＣＰ層７４は、特定ピッチのコレステリック液晶層からなる。かかるコレステリック層の製造段階を、以下に説明する。溶剤をＬＣＰ溶液から蒸発させるとき、液晶分子は、ＬＰＰ層５３の整列情報に従って、又は、ＬＰＰ層が領域７７のＬＣＰ層４及びＬＰＣ層８４上に無ければ、下に隣接したＬＣＰ層８４に従って整列する。通常、ＬＰＰ層の厚さ（約５０ｎｍ）は、光学的に活性なＬＰＣ層の厚さよりも遙かに小さい。かくして、図８では、ＬＣＰ層６４の厚さｄ3は、正しくは二の厚さの代わりに一の厚さでのみ描かれている。次いで、架橋が、以下に説明するように、固体状態のプラスチックフィルムを形成する。次いで、更なるＬＰＰ層６３を、コレステリックＬＣＰ層７４の上にジェット印刷し、乾燥後、直線偏光紫外線に曝す（偏光方向１７は、基板２の長辺に対して垂直である。）。次いで、ＬＰＰ層６３を、ＬＣＰ材料を用いてジェット印刷し、ＬＣＰ層９４を形成する。次いで、架橋が、以下に説明するように、固体状態のプラスチックフィルムを形成する。これは、光学構造ＬＰＰ／ＬＣＰデバイスの製造段階を終了させる。
【００４２】
複雑な情報を一つ又は二つの直線偏光子で、即ち、反射デバイスについては一つの偏光子で、透過デバイスについては二つの偏光子で視覚化することができる。本実施形態で説明した光学デバイス７１は、非常に複雑なカラーパターンを示すことができる。偏光子又はデバイスを回転させることによって、イメージが、ポジティブからネガティブへ、又は、カラーパターンから補色の相対物へ変化する。この実施形態で説明した段階は、複雑で精巧な光学デバイスの製造の可能性を再び示す。
【００４３】
ＬＰＰ層の製造に適当なＬＰＰ材料が当業者に知られている。例えば、特許公報、ＥＰ−Ａ−０６１１７８６号、ＷＯ−９６／１００４９号及びＥＰ−Ａ−０７６３５５２号に記載されている。それらは、桂皮酸誘導体及びフェルラ酸誘導体を含む。上記の例については、続くＬＰＰ材料が、ＭＥＫ（メチル−エチルケトン）とエチルアセテートとの混合溶剤（ＭＥＫ：エチルアセテート＝１：１）の１０パーセント溶液として使用された。
【化１】
【００４４】
ＬＣＰ層の製造について、例では、以下の架橋性液晶ジアクリレート成分を、特に低い融点（Ｔｍ〜３５℃）を有する過冷却可能なネマティック混合物（Ｍｏｎ１は８０％、Ｍｏｎ２は１５％、Ｍｏｎ３は５％）に使用した。
【化２】
【００４５】
二色ＬＣＰ層の製造のために、追加的に、一つ以上の二色性染料を含有する上記のような架橋性液晶ジアクリレート成分のネマティック混合物を使用した。二色性染料として、混合物は、例えば、（構造が以下に見える）青アントラキノン染料Ｂ３と赤アゾ染料Ｒ４を、それぞれ２重量％及び１重量％の濃度で含んだ。
【化３】
ＭＥＫのような溶剤の濃度を変えることによって、二色性偏光子の異なる消光値となるＬＣＰ層の厚さを広範囲に亘って調節することが可能である。
【００４７】
コレステリックＬＣＰ層の製造のために、ネマティックＬＣＰ層と同様の手順を使用した。しかしながら、ネマティック混合物に、ピッチを含むコレステリック材料を追加的に添加した。適当なキラルドーパントは、例えば、左回りの螺旋の向きを示すＳＴ３１Ｌであった。
【化４】
キラルドーパントの濃度は４％乃至９％、より好ましくは、５％乃至６％であった。これは、可視域の所望の反射波長帯域を誘導するが、濃度を変えることによっても、ＵＶ又はＩＲ帯域での反射波長帯域を実現することができる。ＭＥＫのような溶剤の濃度を変えることによって、異なる反射特性となるコレステリックＬＣＰ層の厚さを広範囲にわたって調節することが可能であった。コレステリック層の厚さは、予定された波長帯域に応じて、１乃至１０マイクロメーターであった。
【００４９】
上述の光学効果、並びに、対応する層構造及び材料成分は、本発明による多くの可能性の幾つかを表すにすぎない。それらは、特に様々な方法で組み合わせることができ、認証要素の開発及び応用に特に有利である。勿論、説明したＬＣＰ層の他のどんな種類の複屈折も、光学デバイスに採用することができる光学効果を作り出すのに使用することができる。
【００５０】
上記の例について、ＬＰＰ整列層でなく、所望の光学特性及び解像度により、ＬＰＰ層と同一又は同様の特性を有する異なる整列層が更に可能である。同様に構造基板を使用して、リターダー層の代わりに、要求された配向を作り出すことも考えられる。この種の構造基板は、例えば、エンボス、エッチング及びラビングによって製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ジェット印刷によって作られたＬＰＰ／ＬＣＰデバイスの概略図である。
【図２】 情報、ここでは文字「Ｐ」を観察する適当な点検手段（偏光子）を備えた、図１による反射ＬＰＰ／ＬＣＰデバイスの概略図である。
【図３ａ】 図２に示すデバイスの変更した形態の概略図であり、図３ａに示すデバイスは、第一実施形態で説明されている。
【図３ｂ】 図２に示すデバイスの変更した形態の概略図であり、図３ｂに示すデバイスは、第一実施形態で説明されている。
【図４ａ】 第二実施形態で説明した好ましいデバイスの概略図である。
【図４ｂ】 第二実施形態で説明した好ましいデバイスの概略図である。
【図５ａ】 第三実施形態で説明した好ましいデバイスの概略図である。
【図５ｂ】 第三実施形態で説明した好ましいデバイスの概略図である。
【図６ａ】 第四実施形態で説明した好ましいデバイスの概略図である。
【図６ｂ】 第四実施形態で説明した好ましいデバイスの概略図である。
【図７】 第五実施形態で説明したより複雑なＬＰＰ／ＬＣＰデバイスの平面図である。
【図８】 ＬＰＰ／ＬＣＰのリターダー層だけでなく、コレステリックフィルター及び二色性ＬＣＰ層をも含むより複雑なＬＰＰ／ＬＣＰデバイスの平面図であり、このデバイスは、第六実施形態で説明される。
【図９】 ジェット印刷による、個人化した光学セキュリティＬＰＰ／ＬＣＰデバイスの分散化した製造工程の流れの概略図である。
【図１０】 第四実施形態で説明した光学セキュリティデバイスに基礎をおくジェット印刷による、ＬＣＰ層を含む個人化した光学セキュリティデバイスの分散化した製造工程の概略図である。
Claims (18)
- パターン構造を有する液晶重合体ネットワーク（１）の製造方法であって、
基板（２）を用意する段階と、
偏光に曝すことによって整列特性を付与することができる材料からなる第一整列層（３）を、基板上に第一パターンでジェット印刷する段階と、
第一整列層（３）を偏光に曝す段階と、
整列層を支持する基板（２）を、架橋性液晶材料からなる第一層（４）でコートする段階と、
液晶材料を整列させる段階と、
液晶材料を架橋させる段階と、
を有する、方法。 - 架橋性液晶材料からなる第一層（４）でコートする段階の前に、
偏光に曝すことによって整列特性が付与される材料からなる第二整列層（２３）を、第一整列層（３）の上又はそばに第二パターンでジェット印刷する段階と、
第一整列層（３）が曝された偏光の偏りと異なる偏りを有する偏光に、第二整列層（２３）を曝す段階と、
が設けられる、請求項１記載の方法。 - パターン構造を有する液晶重合体ネットワーク（１）の製造方法であって、
第一整列層（３）を含む基板（２）を用意する段階と、
架橋性液晶材料からなる第一層（４）を、第一パターンでジェット印刷する段階と、
液晶材料を整列させる段階と、
液晶材料を架橋させる段階と、
を有する、方法。 - 第一整列層は第二パターンを構成する、請求項３記載の方法。
- 第一整列層（３）は、エンボス、エッチング又はラビングにより作られた、準備した整列層である、請求項３又は４記載の方法。
- 架橋性液晶材料からなる第一層（４）をジェット印刷する段階の前に、
偏光に曝すことによって整列特性が付与される材料からなる第二整列層（２３）を、第一整列層（３）の上又はそばに第三パターンでジェット印刷する段階と、
第二整列層（２３）が、前記第一整列層（３）の配向と異なる方向に配向されるように、第二整列層（２３）を偏光に曝す段階と、
を有する、請求項３乃至５の何れか１項に記載の方法。 - 架橋性液晶材料からなる二つ以上の層（４及び４４）が、互いに並んでジェット印刷される、請求項３乃至６の何れか１項に記載の方法。
- 次の段階で、偏光に曝されることによって整列特性が付与される材料からなる一つ以上の更なる整列層（５３及び６３）を、架橋性液晶材料からなる一つ以上の既に存在する層（４及び４４）上にジェット印刷し、次いで偏光に曝し、引き続いて、架橋性液晶材料からなる一つ以上の更なる層（６４及び７４）をジェット印刷し、次いで架橋する、請求項３乃至７の何れか１項に記載の方法。
- 第一整列層（２３）は、イメージ要素を作る領域を覆い、架橋性液晶材料からなる第一層（４）は、少なくとも前記イメージ要素を含むより大きい領域を覆う、請求項１乃至８の何れか１項に記載の方法。
- 架橋性液晶材料からなる第一層（５４）が、第一整列層（３３）上でイメージ要素を作る領域を覆い、前記第一整列層は、少なくともイメージ要素を含むより大きい領域を覆う、請求項１乃至８の何れか１項に記載の方法。
- 第一パターン、第二パターン及び更なるパターンを表すデータが、コンピュータシステム（７）の記憶装置に記憶され、コンピュータシステム（７）は、基板（２）及び更なる層上への整列層材料及び架橋性液晶材料の分配のジェット印刷工程を制御している、請求項１乃至１０の何れか１項に記載の方法。
- 少なくとも一つの整列層（３）は、線状光重合性材料からなる層である、請求項１乃至１１の何れか１項に記載の方法。
- 整列層が曝される偏光は、直線に又は楕円に偏光される、請求項１乃至１２の何れか１項に記載の方法。
- 架橋性液晶材料からなる少なくとも一つの層（８４）が、一つ以上の二色性染料を追加的に含む、請求項１乃至１３の何れか１項に記載の方法。
- ジェット印刷はピエゾジェット印刷法である、請求項１乃至１４の何れか１項に記載の方法。
- ジェット印刷はバブルジェット（登録商標）印刷法である、請求項１乃至１４の何れか１項に記載の方法。
- 請求項１乃至１６の何れか１項により製造されたパターン構造を有する液晶重合体ネットワーク（１）を含む光学デバイス。
- 光学デバイスは、光学セキュリティデバイスである、請求項１７記載の光学デバイス。
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