專利名稱：薄膜裝置及其制作方法
技術領域：
本發明涉及三維圖像領域，特別涉及能夠產生三維圖像的薄膜裝置及其制作方法。
背景技術：
目前，三維圖像已在各個領域得到了廣泛的應用。例如，3D電影、3D電視等三維顯示模式以其層次分明、色彩鮮艷、視覺沖擊力強等特點贏得了人們的青睞。另一方面，防偽技術是一種用于識別真偽并防止假冒的技術。隨著防偽技術的不斷發展，防偽產品已經廣泛應用于各個領域，特別是貨幣、有價證券、證照、印章、醫藥、食品、化妝品、包裝盒、書籍等。可以說，防偽技術與我們的日常生活密切相關。在眾多的防偽技術中，三維成像防偽技術以其安全難仿造、簡單易識別等特點成為防偽技術中的研究熱點。三維成像的基本原理在于設法使觀察者的雙眼能夠接收到互不干擾的兩個圖像，而且這兩個圖像符合實際物體的視覺邏輯關系。這樣，觀察者的大腦能夠根據以往的視圖經驗將這兩個圖像合成三維圖像，從而實現三維立體的視覺效果。現有的三維成像防偽產品可以分為眼鏡式和裸眼式兩類。其中，眼鏡式防偽產品包括設有至少兩種防偽圖像的防偽元件和與之配套的眼鏡。當觀察者佩戴專門的眼鏡觀察防偽元件時，其雙眼能夠分別接收到互不干擾的圖像。例如，防偽元件上設有由紅藍兩色圖像構成的三維圖像，配套眼鏡的一個鏡片能夠濾去藍色圖像，另一個鏡片能夠濾去紅色圖像。這樣，觀察者的雙眼能夠接收到不同的圖像，從而在大腦中建立起三維圖像。眼鏡式三維防偽技術中的眼鏡還包括偏振眼鏡、快速切換式眼鏡和頭盔式眼鏡等多種類型。裸眼式三維防偽技術是在防偽元件中設置分光結構，從而將兩個圖像分別反射到觀察者的左眼和右眼，產生三維立體的視覺效果。裸眼式三維防偽技術包括全息光柵、遮擋式和透鏡式。本發明的發明人對以上三維防偽方法進行了深入研究，發現存在以下問題對于現有的眼鏡式和裸眼式防偽元件，觀察者裸眼觀察時始終能夠看到圖像。具體來說，當觀察者裸眼觀察眼鏡式的防偽元件時，觀察者能夠看到模糊的圖像；而當觀察者觀察裸眼式防偽元件時，能夠看到立體圖像。由于裸眼觀察就能看到防偽圖像，使得防偽圖像過早暴露，防偽效果不佳。

發明內容
本發明的發明人發現，對于現有的眼鏡式和裸眼式薄膜裝置，觀察者裸眼觀察時始終能夠看到圖像，防偽效果不佳。因此，針對該問題提出了一種新的技術方案。本發明的一個目的是提供一種薄膜裝置及其制作方法，能夠使觀察者裸眼觀察薄膜裝置時無法看到所設計的圖像；而佩戴相應的眼鏡觀察時，能夠看到三維立體的圖像。根據本發明的第一方面，提供了一種薄膜裝置，包括偏振光反射層和位于所述偏振光反射層之上的透射層。所述透射層包括第一區域、第二區域和第三區域。所述第一區域和所述第二區域為光學各向異性區域，并被設置為使得所述偏振光反射層的偏振反射光在分別經過所述第一區域和所述第二區域之后變為彼此正交偏振。所述第三區域被設置為使得所述偏振光反射層的偏振反射光在經過所述第三區域之后發出的透射光與分別經過所述第一區域和所述第二區域之后發出的透射光都不是正交偏振的。可選地，所述第三區域為各向同性區域；或者所述第三區域為各向異性區域，其光軸與所述第一區域和第二區域的光軸的夾角均為45°。優選地，透射層的光學厚度為所述偏振光反射層所產生的偏振反射光的波長的四分之一。優選地，所述透射層的材料為向列相液晶。在本發明薄膜裝置的一種實施例中，所述偏振光反射層可以為線偏振光反射層。優選地，所述線偏振光反射層為零級衍射光柵。優選地，所述透射層的第一區域和第二區域的光軸彼此垂直，并且與所述線偏振反射光的偏振方向均形成45°的夾角。優選地，所述薄膜裝置還包括位于所述線偏振光反射層之下的背景吸收層。在本發明薄膜裝置的另一種實施例中，所述偏振光反射層可以為圓偏振光反射層。優選地，所述圓偏振光反射層為膽留相液晶層。優選地，所述薄膜裝置還包括位于所述圓偏振光反射層之下的背景吸收層。優選地，所述透射層的第一區域和第二區域的光軸彼此垂直。根據本發明的第二方面，還提供了一種薄膜裝置的制作方法，包括形成偏振光反射層和位于所述偏振光反射層之上的透射層。其中，所述透射層包括第一區域、第二區域和第三區域，所述第一區域和所述第二區域為光學各向異性區域，并被設置為使得所述偏振光反射層的偏振反射光在分別經過所述第一區域和所述第二區域之后變為彼此正交偏振。 所述第三區域被設置為使得所述偏振光反射層的偏振反射光在經過所述第三區域之后發出的透射光與分別經過所述第一區域和所述第二區域之后發出的透射光都不是正交偏振的。優選地，所述透射層的光學厚度為所述偏振光反射層所產生的反射光波長的四分之一。優選地，所述透射層的材料為向列相液晶。在本發明薄膜裝置的制作方法的一種實施例中，包括形成線偏振光反射層。在所述線偏振光反射層的表面形成透射層。優選地，所述線偏振光反射層為零級衍射光柵。優選地，所述透射層的制作包括 在所述線偏振光反射層的表面涂布偏振光敏材料。使用偏振光按照預設圖形分別沿第一方向和第二方向照射所述偏振光敏材料。其中所述第一方向和第二方向彼此垂直，并且與所述線偏振反射光的偏振方向均形成45°的夾角。使用偏振光沿第三方向照射所述偏振光敏材料的預定區域，所述第三方向與所述第一方向和第二方向的夾角為45° ；或者對該預定區域不進行曝光處理。在光敏材料表面涂布透射層，從而形成所述透射層的第一區域、第二區域和第三區域。將所述透射層交聯固化。在本發明薄膜裝置的制作方法的另一種實施例中，包括形成透射層。在所述透射層的表面形成圓偏振光反射層。優選地，所述透射層的制作包括在基材表面涂布偏振光敏材料。使用偏振光按照預設圖形分別沿第一方向和第二方向照射所述偏振光敏材料，其中所述第一方向和第二方向彼此垂直。使用偏振光沿第三方向照射所述偏振光敏材料的預定區域，所述第三方向與所述第一方向和第二方向的夾角為45° ；或者對該預定區域不進行曝光處理。在光敏材料表面涂布透射層，從而形成所述透射層的第一區域、第二區域和第三區域。優選地，所述圓偏振光反射層的制作是在所述透射層的表面涂布膽留相液晶層。優選地，該方法還包括將所述透射層和圓偏振光反射層交聯固化。之后，剝離所述
基材層。優選地，上述方法還包括在所述線偏振光反射層或者圓偏振光反射層的表面形成背景吸收層。當入射光照射薄膜裝置時，光學路徑是這樣的入射光穿過透射層，在此過程中不受透射層的影響。入射光到達偏振光反射層后被反射，形成偏振反射光。根據偏振光反射層的種類不同，該偏振反射光可以為線偏振光，也可以為圓偏振光。由于透射層的厚度為該偏振反射光的波長的四分之一，并且第一區域和第二區域的光軸方向沿特定方向，經過透射層的上述兩個區域的出射光彼此正交偏振。這樣，當觀察者佩戴相應的眼鏡觀察時，由于一個鏡片只允許第一區域的出射光透過，另一鏡片只允許第二區域的出射光透過，第三區域的出射光能夠透過兩個鏡片，則觀察者雙眼所接收的圖像為第三區域的背景圖像和第一區域和第二區域的設計圖像，而這兩個設計圖像符合實際的位置邏輯關系。這樣，觀察者的大腦能夠根據視圖經驗將這兩個設計圖像合成立體圖像，從而實現三維立體的觀察效果。而當觀察者裸眼觀察時，觀察者只能感知出偏振出射光的波長和幅度，不能感知其偏振態，也就不會感知經三個區域的出射光存在的偏振差異。因此觀察者不會看到所設計的圖像。通過采用本發明的薄膜裝置，觀察者裸眼觀察時看不到所設計的圖像；而佩戴眼鏡觀察時能夠看到三維圖像。根據本發明的薄膜裝置可以出于任何與呈現三維圖像有關的目的，例如藝術欣賞、商標設計、信息展示、防偽等，設置在任何可以設置薄膜裝置的物體上，例如紙張、書籍、 包裝盒、貨幣、有價證券、證照、印章、醫藥、食品、化妝品等。當例如使用根據本發明的薄膜裝置作為防偽元件時，在平時使用時，產品的防偽圖像處于隱身狀態；在防偽鑒別時，可以輕易地顯現出三維立體的防偽圖像。采用本發明的
6防偽元件，能夠達到更好的防偽效果，安全可靠性得到進一步提高。通過以下參照附圖對本發明的示例性實施例的詳細描述，本發明的其它特征及其優點將會變得清楚。


構成說明書的一部分的附圖描述了本發明的實施例，并且連同說明書一起用于解釋本發明的原理。參照附圖，根據下面的詳細描述，可以更加清楚地理解本發明，其中圖1是根據本發明薄膜裝置的一個實施例的結構示意圖。圖2是根據本發明薄膜裝置的另一個實施例的結構示意圖。圖3是根據本發明薄膜裝置的又一個實施例的結構示意圖。圖4是根據本發明薄膜裝置的再一個實施例的結構示意圖。圖5是根據本發明薄膜裝置的制作方法的一個實施例的流程圖。圖6是圖5中的步驟S12的具體流程圖。圖7是根據本發明薄膜裝置的制作方法的另一個實施例中的形成透射層的具體流程圖。圖8A-8D是利用掩模版實現三維立體效果的示意圖。圖9是根據本發明薄膜裝置的制作方法的又一個實施例的流程圖。圖10是圖9中的步驟S21的具體流程圖。圖11是根據本發明薄膜裝置的制作方法的再一個實施例的流程圖。
具體實施例方式現在將參照附圖來詳細描述本發明的各種示例性實施例。應注意到除非另外具體說明，否則在這些實施例中闡述的部件和步驟的相對布置、數字表達式和數值不限制本發明的范圍。同時，應當明白，為了便于描述，附圖中所示出的各個部分的尺寸并不是按照實際的比例關系繪制的。以下對至少一個示例性實施例的描述實際上僅僅是說明性的，決不作為對本發明及其應用或使用的任何限制。對于相關領域普通技術人員已知的技術、方法和設備可能不作詳細討論，但在適當情況下，所述技術、方法和設備應當被視為授權說明書的一部分。在這里示出和討論的所有示例中，任何具體值應被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實施例的其它示例可以具有不同的值。應注意到相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步討論。下面以薄膜裝置用作防偽元件為例，來說明本發明的薄膜裝置及其制作方法。薄膜裝置本發明提供了一種薄膜裝置，包括透射層和偏振光反射層。其中，偏振光反射層位于透射層之下。透射層包括第一區域、第二區域和第三區域。其中，第一區域和第二區域為光學各向異性區域，可通過設置透射層的厚度及其第一區域和第二區域的光軸方向，使得經過上述兩區域的出射光彼此正交偏振。具體地，可以將該層的光學厚度調整為偏振光反射層所產生的偏振反射光的波長的四分之一，并且兩區域的光軸設定為特定方向，使得最終的偏振出射光彼此正交偏振。第三區域被設置為使得偏振光反射層的偏振反射光在經過該第三區域之后發出的透射光與分別經過第一區域和第二區域之后發出的透射光都不是正交偏振的。所謂正交偏振是指兩列偏振出射光的光矢量滿足=E1 · E2*= 0。其中，*表示共軛復量。對于線偏振光，正交性意味著光矢量彼此垂直；對于圓偏振光，右旋圓偏振光.
權利要求
1.一種薄膜裝置，包括 偏振光反射層；以及位于所述偏振光反射層之上的透射層， 其中所述透射層包括第一區域、第二區域和第三區域，所述第一區域和所述第二區域為光學各向異性區域，并被設置為使得所述偏振光反射層的偏振反射光在分別經過所述第一區域和所述第二區域之后變為彼此正交偏振，所述第三區域被設置為使得所述偏振光反射層的偏振反射光在經過所述第三區域之后發出的透射光與分別經過所述第一區域和所述第二區域之后發出的透射光都不是正交偏振的。
2.如權利要求1所述的薄膜裝置，其中所述透射層的第一區域和第二區域的光軸彼此垂直。
3.如權利要求2所述的薄膜裝置，其中所述第三區域為各向同性區域；或者所述第三區域為各向異性區域，其光軸與所述第一區域和第二區域的光軸的夾角均為 45°。
4.如權利要求2所述的薄膜裝置，其中所述透射層的光學厚度為所述偏振光反射層所產生的偏振反射光的波長的四分之一。
5.如權利要求4所述的薄膜裝置，其中所述透射層的材料為向列相液晶。
6.如權利要求4所述的薄膜裝置，其中所述偏振光反射層為線偏振光反射層。
7.如權利要求6所述的薄膜裝置，其中所述線偏振光反射層為零級衍射光柵。
8.如權利要求6所述的薄膜裝置，其中所述透射層的第一區域和第二區域的光軸與所述線偏振反射光的偏振方向均形成45°的夾角。
9.如權利要求4所述的薄膜裝置，其中所述偏振光反射層為圓偏振光反射層。
10.如權利要求9所述的薄膜裝置，其中所述圓偏振光反射層為膽留相液晶層。
11.一種薄膜裝置的制作方法，包括形成偏振光反射層和位于所述偏振光反射層之上的透射層，其中所述透射層包括第一區域、第二區域和第三區域，所述第一區域和所述第二區域為光學各向異性區域，并被設置為使得所述偏振光反射層的偏振反射光在分別經過所述第一區域和所述第二區域之后變為彼此正交偏振，所述第三區域被設置為使得所述偏振光反射層的偏振反射光在經過所述第三區域之后發出的透射光與分別經過所述第一區域和所述第二區域之后發出的透射光都不是正交偏振的。
12.如權利要求11所述的制作方法，其中所述透射層的光學厚度為所述偏振光反射層所產生的偏振反射光波長的四分之一。
13.如權利要求11所述的制作方法，其中所述透射層的材料為向列相液晶。
14.如權利要求11所述的制作方法，包括 形成線偏振光反射層；在所述線偏振光反射層的表面形成透射層。
15.如權利要求14所述的制作方法，其中所述線偏振光反射層為零級衍射光柵。
16.如權利要求14所述的制作方法，其中所述透射層的制作包括 在所述線偏振光反射層的表面涂布偏振光敏材料；使用偏振光按照預設圖形分別沿第一方向和第二方向照射所述偏振光敏材料，其中所述第一方向和第二方向彼此垂直，并且與所述偏振光反射層的線偏振反射光的偏振方向均形成45°的夾角；使用偏振光沿第三方向照射所述偏振光敏材料的預定區域，所述第三方向與所述第一方向和第二方向的夾角為45° ；或者對該預定區域不進行曝光處理；在光敏材料表面涂布透射層，從而形成所述透射層的第一區域和第二區域； 將所述透射層交聯固化。
17.如權利要求11所述的制作方法，包括 形成透射層；在所述透射層的表面形成圓偏振光反射層。
18.如權利要求17所述的制作方法，所述透射層的制作包括 在基材表面涂布偏振光敏材料；使用偏振光按照預設圖形分別沿第一方向和第二方向照射所述偏振光敏材料，其中所述第一方向和第二方向彼此垂直；使用偏振光沿第三方向照射所述偏振光敏材料的預定區域，所述第三方向與所述第一方向和第二方向的夾角為45° ；或者對該預定區域不進行曝光處理；在光敏材料表面涂布透射層，從而形成所述透射層的第一區域和第二區域。
19.如權利要求17所述的制作方法，其中所述圓偏振光反射層的制作是在所述透射層的表面涂布膽留相液晶層。
全文摘要
本發明公開了一種薄膜裝置和薄膜裝置的制作方法。所述薄膜裝置包括偏振光反射層和位于所述偏振光反射層之上的透射層。所述透射層包括第一區域、第二區域和第三區域。所述第一區域和所述第二區域為光學各向異性區域，并被設置為使得所述偏振光反射層的偏振反射光在分別經過所述第一區域和所述第二區域之后變為彼此正交偏振。所述第三區域被設置為使得所述偏振光反射層的偏振反射光在經過所述第三區域之后發出的透射光與分別經過所述第一區域和所述第二區域之后發出的透射光都不是正交偏振的。這樣當觀察者佩戴相應的眼鏡觀察時，能夠看到三維的圖像。而當觀察者裸眼觀察時，無法看到圖像。
文檔編號G02B5/30GK102402015SQ20111034736
公開日2012年4月4日 申請日期2011年11月7日 優先權日2011年11月7日
發明者劉衛東, 周基煒, 柯光明, 王斌, 紀小妹, 胡自力, 陳庚 申請人:中國人民銀行印制科學技術研究所, 中國印鈔造幣總公司