專利名稱：光子晶體安全裝置的制作方法
光子晶體安全裝置
本發(fā)明涉及對(duì)安全裝置(security device)的改進(jìn)，所述安全裝置 可以以各種不同的形狀和尺寸應(yīng)用于各種鑒別或安全應(yīng)用領(lǐng)域中。
現(xiàn)在，諸如鈔票等的安全文件(securi ty document)常配有一些能 呈現(xiàn)出與角度相關(guān)的彩色反射的光學(xué)可變裝置?；谟?jì)算機(jī)的桌面印 刷和掃描技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展刺激了這一點(diǎn)，所述計(jì)算機(jī)的桌面印刷和掃
領(lǐng)
越易于被復(fù)制或仿造。眾所周知的是，現(xiàn)有技術(shù)中使用液晶材料或者 薄膜干涉結(jié)構(gòu)來產(chǎn)生這種角度相關(guān)的彩色反射?；谝壕У陌踩b置
的實(shí)施例在EP 0435029、 WO 03061980和EP 1156934中進(jìn)行了描述， 使用薄膜干涉結(jié)構(gòu)的安全裝置的實(shí)施例在US 4186943和US 20050029800中進(jìn)行了描述。
液晶薄膜和薄膜干涉結(jié)構(gòu)的平面性質(zhì)導(dǎo)致所觀察到的角度相關(guān)的 彩色反射呈現(xiàn)出有限的空間變化，例如當(dāng)將安全裝置從正入射偏離至 傾斜時(shí)，呈現(xiàn)出簡(jiǎn)單的從紅色到綠色的色變。
光子晶體是折射率在二維或優(yōu)選為三維內(nèi)周期性變化的結(jié)構(gòu)化的 光學(xué)材料。當(dāng)受到一波長(zhǎng)與折射率的空間調(diào)制相匹配的電磁的輻射時(shí)， 這些材料呈現(xiàn)出一些有趣的光學(xué)效應(yīng)。布拉格反射可發(fā)生在一波長(zhǎng)范 圍內(nèi)，所述波長(zhǎng)范圍取決于入射/傳播的方向以及折射率變化的周期。 這導(dǎo)致出現(xiàn)光子"能隙"，所述光子能隙類似于半導(dǎo)體中的電子帶隙。 通常，在某一頻率范圍內(nèi)的電磁波不能沿晶體內(nèi)的一特定方向傳播， 以這些波長(zhǎng)入射的電磁輻射因此^皮反射。正是由于存在這種部分光子 帶隙，導(dǎo)致形成蛋白石寶石中所觀察到的發(fā)亮的顏色。
通常，至于哪些電磁波可在光子晶體內(nèi)傳播以及哪些電磁波會(huì)被 反射，其與波長(zhǎng)、傳播方向和極化方向有著復(fù)雜的相關(guān)性。然而，如 果折射率中的調(diào)制足夠大，某些頻率可被禁止在任何晶體方向傳播，
并形成完全光子帶隙。在這種情況下，光在晶體內(nèi)任何方向上的傳播 都被阻止，并且所述材料表現(xiàn)為一種理想的反射器，使得波長(zhǎng)在帶隙范圍內(nèi)的所有光不管其入射方向如何都被完全反射。
存在兩種已有文件記載的用于制造一種其折射率達(dá)到必要的高度 有序變化的結(jié)構(gòu)的方法一一微加工以及自組裝。由于微加工的復(fù)雜性， 已投入相當(dāng)大的精力研究由亞微米電介質(zhì)球體三維陣列組成的自組裝 系統(tǒng)。通過使相同尺寸球體的膠狀懸浮體在重力的影響下緩慢沉淀， 或者通過施加一外力使球體自然排序，從而形成這種光子晶體。 一眾 所周知的實(shí)例是制造合成的蛋白石結(jié)構(gòu)，其中，通過沉降方法將均勻 尺寸的亞微米二氧化硅球體組織為面心立方晶體結(jié)構(gòu)。
經(jīng)研究，該技術(shù)已經(jīng)得到進(jìn)一步的改進(jìn)，使合成蛋白石作為前驅(qū) 體或者模板來進(jìn)一步定制所述結(jié)構(gòu)。已表明可使用這種系統(tǒng)作為模板
來實(shí)現(xiàn)通常所i兌的倒l象蛋白石(inverted opal)的材料。在此，首先用 高折射率的材料填充二氧化硅球體之間的空隙，然后用化學(xué)方法溶解 所述二氧化硅以產(chǎn)生一種由高折射率材料的均勻基質(zhì)間隔開的空氣球 體組成的材料。
使用光子晶體產(chǎn)生角度相關(guān)的彩色反射在WO 03062900和US 20050228072中進(jìn)行了描述。所述光子晶體的光學(xué)特性可在一更大的 程度上被加以設(shè)計(jì)以及加以改變(大于平面液晶和薄膜干涉裝置的光 學(xué)特性)。首先，通過簡(jiǎn)單調(diào)節(jié)球體尺寸或者球體間隔從而改變晶格 結(jié)構(gòu)，可以更加輕易地控制反射光的角度和波長(zhǎng)相關(guān)性。類似地，通 過將結(jié)構(gòu)缺陷引入晶格中，或者通過將納米顆粒引入到結(jié)構(gòu)中，可設(shè) 計(jì)或者提高所選擇的允許的和不允許的反射/透射。這在原理上給予了 修改和設(shè)計(jì)能帶結(jié)構(gòu)的自由，從而給予了修改和設(shè)計(jì)反射的波長(zhǎng)和空 間相關(guān)性的自由。
光子晶體在安全裝置中的使用一直是有限的，并且在現(xiàn)有技術(shù)中 它們的使用限于鑒別人員通過傾斜裝置而觀察到的簡(jiǎn)單的角度相關(guān)的 彩色反射。在現(xiàn)有技術(shù)中也沒有教授如何將這些裝置包括進(jìn)安全文 件中，以使類似于其他眾所周知的二色性材料，將來自光子晶體的可 能的附加光學(xué)效應(yīng)應(yīng)用于驗(yàn)證文件。本發(fā)明的目的在于，提高現(xiàn)有技 術(shù)中所描述的裝置的安全性。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，我們提供了一種包括光子晶體的光學(xué)可變安全裝置，所述光子晶體在接收到入射光時(shí)產(chǎn)生第一光學(xué)效應(yīng)，并 且當(dāng)所述裝置受到外部刺激時(shí)，所述光子晶體產(chǎn)生不同于第一光學(xué)效 應(yīng)的第二光學(xué)效應(yīng)，其中所述第一和第二光學(xué)效應(yīng)中的至少一個(gè)是一 種可在一組方向中觀察到的、并且是由晶體選擇性地反射或透射的光 所引起的光學(xué)可變效應(yīng)。
我們已意識(shí)到，具有在外部刺激下可修改的特性的光子晶體在光 學(xué)可變安全裝置的領(lǐng)域中提供了巨大優(yōu)勢(shì)。
在各種情況中， 一光學(xué)效應(yīng)可能是產(chǎn)生一非光學(xué)可變效應(yīng)，諸如 反射所有波長(zhǎng)的入射光。然而通常，所述的所產(chǎn)生的光學(xué)效應(yīng)是不同 于前光學(xué)效應(yīng)的第二光學(xué)可變效應(yīng)。
所述第二光學(xué)效應(yīng)優(yōu)選地在可在第一組方向內(nèi)、在該組方向的子 集內(nèi)或者在包括所述第一組方向的更大集合的方向內(nèi)觀察到。
術(shù)語"可觀察到的"意在包括通過棵眼和/或使用合適裝備儀器的
觀察。因此，所述效應(yīng)可部分或者全部在非可見光i普(諸如UV或IR)中， 盡管所述效應(yīng)可被觀測(cè)到，不過需使用合適的檢測(cè)器。
通常，所述或各個(gè)光學(xué)可變效應(yīng)取決于晶體相對(duì)于入射光的取向， 并且所述或各個(gè)光學(xué)可變效應(yīng)也可以根據(jù)相對(duì)于晶體的觀察角度而 變。
所述光可包括可見和/或非可見光，因此包括例如紫外和紅外光。 可使用寬的或窄的波長(zhǎng)帶。當(dāng)通過白光(寬波長(zhǎng)帶)光源產(chǎn)生光時(shí)，優(yōu) 選地，所，見察到的效應(yīng)是一種彩色效應(yīng)。
優(yōu)選地，所述光學(xué)可變安全裝置因此包括以下光子晶體所述光 子晶體在環(huán)境條件下呈現(xiàn)出至少一種角度相關(guān)的彩色反射，以及當(dāng)施
加一具體外部刺激時(shí)呈現(xiàn)第二個(gè)不同的角度相關(guān)的彩色反射。
通過施加外部刺激而引起的光學(xué)效應(yīng)的改變(優(yōu)選地所述外部刺 激直接由鑒別者提供)，為裝置提供了一種明顯的交互式(互動(dòng))特 征，從而增加了安全特征對(duì)于公眾的難忘性。因此所述裝置對(duì)于進(jìn)行 鑒別的公眾成員而言是簡(jiǎn)單明了的，但卻是難以被偽造的，這是因?yàn)?需要復(fù)制外部刺激被施加時(shí)的光學(xué)效應(yīng)的變化。
所述外部刺激可采用或單獨(dú)或組合的許多形式，這些形式包括機(jī) 械、熱、化學(xué)、電、磁、電磁或者超聲刺激。優(yōu)選地，晶體的光學(xué)響應(yīng)在有或沒有外部刺激下的差異是足夠大 的，以使人類觀察者視覺上可檢測(cè)到和/或是機(jī)器可讀的。因此優(yōu)選地， 所述第一光學(xué)可變效應(yīng)是第一個(gè)角度相關(guān)的彩色效應(yīng)，所述第二光學(xué) 可變效應(yīng)是不同于第一光學(xué)可變效應(yīng)的第二個(gè)與角度相關(guān)的彩色效 應(yīng)。這樣，在有或沒有外部刺激下觀察時(shí)，所觀察到的顏色所觀察到 的顏色與觀察角度的相關(guān)性不同。
上述效應(yīng)可典型地是反射效應(yīng)，盡管透射效應(yīng)也是可預(yù)期的。在 本發(fā)明上下文中的反射光既包括鏡面反射光，也包括散射光。
優(yōu)選地，所述刺激導(dǎo)致晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)一個(gè)或多個(gè)折射實(shí)體的周期性 間距產(chǎn)生變化。在一實(shí)施方案中，所述變化是直接由所施加的壓力引 起的變形而導(dǎo)致的，但是在一替代性實(shí)施方案中，沒有直接的機(jī)械變 形，所述變化被間接誘導(dǎo)，諸如在熱、化學(xué)、電、磁、電磁或超聲刺 激的情況下。
在一些情況中，所述刺激導(dǎo)致晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)一個(gè)或多個(gè)折射實(shí)體的 折射率變化。例如，在晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)體可能呈現(xiàn)出電-光、磁-光或化學(xué)效應(yīng)，其中在晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)的變化主要是相關(guān)于折射率 的變化而不是組成晶體結(jié)構(gòu)的各種實(shí)體之間的間距的變化。在化學(xué)方 面，這可能例如是由于攝入水而引起的。然而，將其與晶體內(nèi)周期性 間距的機(jī)械變化相結(jié)合也是可預(yù)期的。
可選擇光子晶體，以使得一旦去除所述刺激或者當(dāng)施加相反刺激 時(shí)，所述刺激對(duì)晶體的效應(yīng)是可逆的。因此在一些情況下，通過施加 一外部刺激，所述晶格間距可被可逆地改變，例如彈性地縮短或者擴(kuò) 大。
一優(yōu)選實(shí)施例是通過機(jī)械拉伸、彎曲、戳或者按壓所述材料，來 可逆地改變光子晶格間距。因此，源于光子晶格的周期性的完全或部 分光子帶隙的特征被改變，并且因此可設(shè)計(jì)反射和透射性能，以響應(yīng) 機(jī)械刺激。適用于機(jī)械變形刺激的合適的光子晶體是那些具有柔性、 彈性基質(zhì)的光子晶體，并且被稱為彈性光子晶體。
彈性光子晶體通常包括那些用于基質(zhì)和用于球體的聚合物材料。
適合于本發(fā)明的彈性光子晶體的典型實(shí)施例在US 20040131799、 US 20050228072、 US 20040253443和US 6337131中進(jìn)行了描述。所述晶體可以由第一材料的球體和第二材料的基質(zhì)制成，其中各種材料具有 各不相同的折射率。因此通過采用彈性材料形式，所述基質(zhì)可被容易 地變形。
適合用于形成球體的材料優(yōu)選地是單組分聚合物(single polymer )或者共聚物材料。典型的實(shí)施例既包括可聚合不飽和單體的 聚合物和共聚物，也包括含有至少兩個(gè)反應(yīng)基的單體的縮聚物和共縮 聚物，例如，所述實(shí)施例諸如高分子量的脂肪族、脂肪族/芳香族或整 個(gè)芳香族的聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚脲和聚氨酯，并且氨基和酚 醛樹脂的縮聚物和共縮聚物也是合適的，諸如，例如三聚氰胺-曱醛、 尿素-曱醛以及酚-甲醛縮合物。
適合用于形成彈性基質(zhì)的材料是具有低玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度的加聚物 (addition polymer)。實(shí)施例包括可聚合不飽和單體的加聚物和共 聚物，還包括具有兩個(gè)或更多個(gè)反應(yīng)基的單體的縮聚物和共縮聚物的 加聚物和共聚物，諸如，高分子量脂肪族、脂肪族-芳香族或整個(gè)芳香 族的聚酯和聚酰胺，而且包括氨基和酚醛樹脂的加聚物和共聚物，諸 如，例如三聚氰胺-曱醛、尿素-曱醛以及酚-曱醛縮合物。
也可設(shè)想將非聚合材料用于球體和基質(zhì)，并且它們可以是無機(jī)的 或金屬的或混合的復(fù)合物。
可使用各種類型的晶體實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，并且應(yīng)注意的是，術(shù)語"光 子晶體，，意在包括呈現(xiàn)這種效應(yīng)的準(zhǔn)晶體，以及更多傳統(tǒng)的有序的"非 準(zhǔn)"光子晶體。
還可考慮將光子晶體的結(jié)構(gòu)參數(shù)布置為在晶體的不同區(qū)域不相 同，以有效產(chǎn)生光學(xué)特性不同的多個(gè)晶體。而且，所述"晶體"可包
括多個(gè)單個(gè)晶體。
可以以多種形式提供所述光子晶體，諸如作為一自撐式層 (self-supporting layer)。替代地，所述光子晶體可凈皮一襯底或者載 體層支撐，所述光子晶體被直接或間接地(通過一個(gè)或多個(gè)另外的層) 安裝在所述襯底或者載體層上。所述襯底或載體層可以采用聚合物層 的形式。
所述安全裝置也可包括一個(gè)或多個(gè)另外的粘合劑層，例如，用于 將裝置粘結(jié)到另外的裝置和/或安全文件。通常，在所述裝置的外表面
ii上提供一個(gè)或多個(gè)這樣的粘合劑層。
也可提供一散射層，以使得光子晶體的反射光被散射。 所述光學(xué)可變安全裝置可進(jìn)一步包括，被施加到裝置上的作為一 個(gè)或多個(gè)層來提供的光學(xué)吸收材料。這種層可被布置在光子晶體上， 或者甚至所述材料可形成在晶體結(jié)構(gòu)自身中。這二者的結(jié)合也是可預(yù) 期的。通過將這種吸收材料包含進(jìn)來，可為觀察者增強(qiáng)光學(xué)效應(yīng)，或 者借助于吸收材料(諸如那些在所用光的波長(zhǎng)上選擇性地吸收的吸收 材料)來改變光學(xué)效應(yīng)。在一些實(shí)施例中，為了該目的使用染料或油 墨。
通過使用定位在晶體結(jié)構(gòu)中的，優(yōu)選地在空隙位置中的納米顆粒， 也可附加地或替代地進(jìn)一步改變或者增強(qiáng)光學(xué)特性。納米顆粒可基本 均勻地分布在晶體中，使得晶體的各個(gè)部分呈現(xiàn)出基本相同的光學(xué)效 應(yīng)。替代地，納米顆?？刹痪鶆虻胤植荚诰w內(nèi)，使得晶體的不同部 分呈現(xiàn)出基本不同的光學(xué)效應(yīng)。因此，納米顆?？筛鶕?jù)濃度梯度分布。 納米顆粒也可被分布在許多區(qū)域中，同時(shí)具有不同濃度。
所述光學(xué)可變安全裝置可進(jìn)一步包括一敷金屬層(metallised layer)。優(yōu)選地，像這樣的層在許多地方被選擇性地脫金屬。另外， 所述裝置可進(jìn)一步包括在敷金屬層上的抗蝕劑層。所述敷金屬層和/ 或抗蝕劑層凈皮優(yōu)選地布置為標(biāo)記(indicia)。這種帶有或者不帶標(biāo)記的 層可從光子晶體的接收光的相同面或者從相反面看見。所述層的透射 視圖也是可預(yù)期的。
同樣優(yōu)選地，所述裝置被布置為機(jī)器可讀的。這可通過許多方式 實(shí)現(xiàn)。例如所述裝置中的至少 一層(可選擇地作為 一單獨(dú)的層)或者光 子晶體自身可進(jìn)一步包括機(jī)器可讀的材料。優(yōu)選地，所述機(jī)器可讀的 材料是一種磁性材料，諸如磁鐵礦。所述機(jī)器可讀的材料可響應(yīng)于外 部刺激。而且，當(dāng)將機(jī)器可讀材料形成進(jìn)一層內(nèi)時(shí)，該層可以是透明 的。
所述光學(xué)可變安全裝置可用于許多不同用途中，諸如通過附著到 有價(jià)物體上。優(yōu)選地，所述安全裝置被粘附到或者基本包含在一安全 文件中。這種安全文件包括鈔票、支票、護(hù)照、身份證、正品證書、 印花稅票和其他用于保價(jià)或者證明個(gè)人身份的文件。所述安全裝置因此可被附到這種文件的表面，或者可被嵌入到所 述文件中，從而提供用于接收所述文件相對(duì)的面上或其中一個(gè)面上的 入射光的晶體表面。所述安全裝置可采用各種不同形式以用于安全文 件，這些形式包括作為非限制性實(shí)施例的安全線、安全纖維、安全片
(patch)、安全帶(strip)、安全條(str ipe)或安全箔片。
優(yōu)選地，適合用于本發(fā)明的光子晶體材料是薄膜形式。用于形成 光子晶體材料的薄膜的制造方法在本領(lǐng)域中是公知的。例如，如在US 200050228072中所描述的，可使用標(biāo)準(zhǔn)的聚合物連續(xù)處理技術(shù)制造薄 膜，諸如軋制、壓延、薄膜吹塑或者平膜擠塑。在該處理中，在薄膜 形成過程所施加的機(jī)械應(yīng)力下進(jìn)行球體的排列。 一旦形成薄膜，所述 基質(zhì)就被交聯(lián)以固定所述球體的取向。替代地，正如在US 6337131中 所描述的，可通過將包括球體和基質(zhì)的涂層組分施加到載體薄膜上從 而制造光子晶體材料薄膜。 一旦施加完所述涂層組分，就去除任何擴(kuò) 散或稀釋材料，并且所述球體通過沉淀過程定向，在此之后，所述基 質(zhì)被交聯(lián)以固定球體的取向。
替代地，可以以粉末或著色粉(pi gment )形式使用所述光子晶體 材料。通過在載體層上形成一薄膜，分離所述薄膜并將其碾成著色粉 或粉末，以此來獲得著色粉。
所述安全裝置可包括其他附加的安全特征，或者所述裝置可被重 疊在附加的安全特征上，所述附加的安全特征的一個(gè)實(shí)施例是如上所 述的選擇性脫金屬層，以提供增強(qiáng)的安全性。所述安全裝置也可被支 撐在透明層上，例如以允許透明層所接觸的表面接收或透射光。
安全線現(xiàn)已出現(xiàn)在許多世界貨幣和票據(jù)、護(hù)照、旅行支票及其他 文件中。在許多情況下，所述線以部分嵌入或者開窗形式來設(shè)置，其 中所述線看起來在紙內(nèi)外迂回前進(jìn)。制造這種帶有被稱為窗口式線的 紙的方法可在EP 0059056中找到。EP 0860298和WO 03095188描述 了將更寬的部分暴露的線嵌入到紙質(zhì)襯底中的不同方法。通常2~6mm 寬度的寬線是尤其有用的，因?yàn)楦郊拥谋┞秴^(qū)域允許更好地利用諸如 本發(fā)明等的光學(xué)可變裝置。
所述裝置可被引入文件中，使所述裝置的區(qū)域從文件的兩個(gè)面都 是可見的。在紙和聚合物襯底中都形成透明區(qū)域的技術(shù)在本技術(shù)領(lǐng)域中是7>知的。例如，WO 8300659描述了一種由透明坤于底組成的聚合 物鈔票，所述透明襯底包括在所述襯底的兩面上的乳濁涂層。在所述 襯底的兩個(gè)面上的局部區(qū)域中的乳濁涂層^^皮省略，從而形成一透明區(qū) 域。
在EP 1141480和WO 03054297中描述了引入一安全裝置以4吏得 所述安全裝置從紙質(zhì)文件的兩面都可見的方法。在EP 1141480所描述 的方法中，所述裝置的一面在該裝置部分嵌入其中的文件的一個(gè)表面 處被完全暴露，并且部分暴露在位于襯底的另一表面的窗口中。
在安全條或安全片的情況下，所述光子晶體薄膜優(yōu)選地被預(yù)制在 載體襯底上，并且在接下來的工序中被轉(zhuǎn)移到襯底中。使用粘合劑層 可將所述光子晶體薄膜施加到文件中。所述粘合劑層被施加到光子晶 體薄膜，或者被施加到該安全裝置將要應(yīng)用于其上的安全文件的表面 上。在轉(zhuǎn)移之后，所述載體帶可被去除，剩下所述光子晶體薄膜裝置 作為暴露層，或者可替代地，所述載體層可保留，作為充當(dāng)外部保護(hù) 層的結(jié)構(gòu)的一部分。
在應(yīng)用了光子晶體裝置之后，諸如鈔票等的所述文件進(jìn)入進(jìn)一步 的標(biāo)準(zhǔn)安全印刷過程，包括如下的一種或多種濕式或干式平版印刷、 凹版印刷、凸版印刷、苯胺印刷、絲網(wǎng)印刷和/或照相凹版印刷。在一 優(yōu)選實(shí)施例中，為了增強(qiáng)安全裝置在防止偽造方面的有效性，應(yīng)通過 內(nèi)容和圖樣的重合以及設(shè)置在所保護(hù)文件上的標(biāo)識(shí)信息，使安全裝置 的圖樣與其所保護(hù)的文件相關(guān)聯(lián)。
此外，在將光子晶體裝置引入安全文件之前或之后，可通過套印 (overprinting)或者壓印(embossing)定制所述光子晶體裝置。所述壓 印可包括一粗糙的非衍射壓印或者一衍射壓印。所述裝置可被布置為 產(chǎn)生一根據(jù)觀察角度和/或施加的外部刺激選擇性可見的潛像。所述光 子晶體的表面可4皮直接壓印以產(chǎn)生凸起結(jié)構(gòu)(raised structure),所 述凸起結(jié)構(gòu)可用于形成一潛像。此外，可選地使用在光子晶體表面上 的壓印結(jié)構(gòu)，或者通過在另一敷金屬層中提供衍射結(jié)構(gòu)，所述裝置可 被布置為包括一全息圖，所述敷金屬層例如可部分重疊所述晶體。
在各實(shí)施例中，尤其是涉及機(jī)械變形從而產(chǎn)生光學(xué)效應(yīng)的實(shí)施例 中，所述安全裝置可被布置為凸出部，使得該凸出部或一附著于該裝置的部分可被用戶抓住并且變形(塑性地或彈性地)，從而施加外部刺 激。
現(xiàn)在將參考附圖，描述根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，其中

圖1示出被結(jié)合進(jìn)安全文件的安全裝置的第一實(shí)施例； 圖2示出在窗口式安全線中使用的安全裝置的第二實(shí)施例； 圖3示出根據(jù)第三實(shí)施例的具有聚合物載體層的安全裝置； 圖4a示出根據(jù)第四實(shí)施例的具有脫金屬特征的安全裝置； 圖4b示出包括磁性材料的機(jī)器可讀的第五實(shí)施例； 圖5示出將根據(jù)各實(shí)施例的安全裝置加入一透明區(qū)域內(nèi)； 圖6a示出根據(jù)第六實(shí)施例的安全裝置；
圖6b示出作為第六實(shí)施例的替代物的機(jī)器可讀的第七實(shí)施例； 圖7示出具有凸起安全裝置的第八實(shí)施例；
圖8a，8b分別示出具有彈性光子晶體的第九實(shí)施例安全裝置的前 視圖和后視圖8c是在用戶的手中正被變形的第九實(shí)施例的示意圖9示出包括兩個(gè)光子晶體的第十實(shí)施例安全裝置的截面圖10a，b,c示出當(dāng)在三個(gè)不同變形等級(jí)(分別為10a， 10b， 10c)，見
察時(shí)的第十一實(shí)施例的安全裝置；
圖11示出被進(jìn)一步壓印的第十二實(shí)施例的安全裝置； 圖12示出具有紅色和黑色吸收層的第十三實(shí)施例的安全裝置； 圖13示出被施加到一個(gè)文件的所述第十三實(shí)施例的安全裝置； 圖14示出在光子晶體中具有間隙并且具有一吸收層的第十四實(shí)
施例的安全裝置；
圖15示出包含納米顆粒的第十五實(shí)施例的安全裝置；
圖16示出用做標(biāo)簽的第十六實(shí)施例的安全裝置；
圖17示出附接到襯底的第十六實(shí)施例的裝置；
圖18示出類似于第十六實(shí)施例的第十七實(shí)施例；
圖19a，b，c示出當(dāng)在三個(gè)不同變形等級(jí)(分別為19a、 19b、 19c)
觀察時(shí)的第十七實(shí)施例的安全裝置；
圖20a,b，c示出當(dāng)在三個(gè)不同變形等級(jí)(分別為20a、 20b、 20c)觀察時(shí)的第十八實(shí)施例的安全裝置；
圖1示出被結(jié)合進(jìn)安全文件中的根據(jù)本發(fā)明的安全裝置，所述安 全裝置作為窗口式線帶有暴露的線的窗口和嵌入的線的區(qū)域。圖2示 出適合用做窗口式安全線的本發(fā)明 一實(shí)施例的剖面圖。所述裝置包括 自撐式彈性光子晶體薄膜，在所述薄膜上施加一暗色吸收層。粘合劑 層可被施加到裝置的外表面從而提高安全文件的粘合性。
在環(huán)境條件下，當(dāng)向下在反射中觀察在彈性光子晶體薄膜上的圖 l中的裝置時(shí)，即在施加外部刺激之前，隨著裝置被傾斜，從光子晶 體層的窗口區(qū)域中觀察到高度對(duì)比的色移效應(yīng)。例如，色移可從紅色 開始變?yōu)榫G色一一當(dāng)相對(duì)于襯底平面以法線入射角度觀察時(shí)為紅色， 當(dāng)相對(duì)于襯底平面以特定入射角度觀察時(shí)為綠色。當(dāng)在暴露的窗口區(qū) 域中按壓所述安全裝置時(shí)，彈性光子晶體的垂直于安全裝置平面的晶 格間距發(fā)生收縮。這種收縮改變晶體的光子能帶結(jié)構(gòu)，因此也改變鑒 別者所觀察到的反射的波長(zhǎng)和空間相關(guān)性。在該實(shí)施例中，晶格的收 縮導(dǎo)致所觀察到的顏色移向更短波長(zhǎng)，諸如在初始施加壓力時(shí)，紅色 變?yōu)榫G色，然后隨著進(jìn)一步增加壓力，綠色變?yōu)樗{(lán)色。當(dāng)裝置在其變 形狀態(tài)中時(shí)，也可觀察到角度相關(guān)的色移，例如當(dāng)襯底在其初始按壓 狀態(tài)中被傾斜時(shí)，色移可從綠色變?yōu)樗{(lán)色。 一旦消除了變形，光子晶 體層就回復(fù)到其初始顏色，因而鑒別過程是可逆的。
可選擇彈性光子晶體薄膜中所使用的材料，以使得當(dāng)壓力去除時(shí)，
所述裝置的環(huán)境光學(xué)特性不即刻復(fù)原，而是存在延遲，使得新顏色可 被容易地校驗(yàn)。
在圖2中所示出的安全裝置的一替代性結(jié)構(gòu)中，并且如圖3中所 示出的，安全裝置包括聚合物載體襯底，例如聚對(duì)苯二曱酸乙二醇酯 (PET)或者雙向拉伸聚丙烯(BOPP) (Bi-axially Oriented Polypropylene),在載體襯底上施加一暗色吸收層。接著將彈性光子 晶體材料層施加到載體薄膜的相對(duì)的表面上，或者替代地施加到暗色
吸收層上。彈性光子晶體層可作為一涂層被直接形成在載體襯底上， 或者被形成為單獨(dú)的薄膜然后被層壓至載體襯底。所述單獨(dú)的薄膜可 被形成為一自撐式層，例如使用擠壓或者通過涂覆到暫時(shí)的載體層上，所述暫時(shí)的載體層接著在層壓過程中被清除。這在用于安全線的載體 襯底包括附加的安全特征時(shí)，是尤其有益的，所述附加的安全特征諸 如是磁層和包括脫金屬符號(hào)的敷金屬層，其中所述附加的安全特征可 能不適合被直接施加到光子晶體層，或者會(huì)降低載體襯底作為一個(gè)彈 性光子晶體可直接形成于其上的層的適用性。可將粘合劑層施加到裝 置的外表面，從而提高到安全文件的粘合性。
在圖1、 2和3中的安全裝置是窗口式安全線的形式的事實(shí)，僅為 了示例性目的，并且彈性光子晶體可盡可能方便地被用作表面應(yīng)用安 全特征的一部分，諸如帶或片等。
圖1和圖2中所描述的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，主要在反射中被觀 察，這樣，以暗色的非選擇性吸收背景為陪襯，光子晶體材料的光學(xué) 效應(yīng)得到最佳的視覺化呈現(xiàn)。這可通過在光子晶體層下面布置一吸收 層，或者通過將吸收顆粒加入到光子晶體材料中而實(shí)現(xiàn)。吸收顆粒應(yīng) 遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于光子晶格的球體的尺寸，使得它們不引起晶格的變化，并且 因而不引起一些不想要的光學(xué)特性方面的變化。
當(dāng)使用黑的或非常暗的基本上完全吸收的層時(shí)，可產(chǎn)生最強(qiáng)烈的 色移，通過使用其他顏色或者顏色組合的部分吸收層，可產(chǎn)生其他的 效應(yīng)，以產(chǎn)生不同的明顯的色移顏色。根據(jù)本發(fā)明的吸收層可包括著 色油墨或涂料，或者替代地，可使用非著色的吸收染料。
可通過修改光子晶格的特征，定制光子晶體層的光學(xué)特性。導(dǎo)致 對(duì)于一特定的入射/傳播方向， 一些特定的波長(zhǎng)被排除在外的完全或部 分光子帶隙的存在是由形成光子晶體的基質(zhì)和球體之間的折射率差異 引起的。球體和基質(zhì)之間折射率差異的增大增加了所觀察到的顏色和 色移的強(qiáng)度，并增加了其中一特定波長(zhǎng)被排除在外的入射傳播方向的 數(shù)目。
更易于成形為薄膜的光子晶體通常包括那些用于基質(zhì)和用于球體 的聚合物材料?？稍赨S 6337131和US 20050228072中發(fā)現(xiàn)合適的實(shí) 施例。在該情況中，選擇那些用于基質(zhì)和用于球體的聚合物，以最大 化折射率差異。所述折射率差異應(yīng)至少為0.001,但是更優(yōu)選地大于 0.01，并且還更優(yōu)選地大于0. 1。
可用于制造適合在本發(fā)明中使用的彈性光子晶體材料的聚合物材料的具體實(shí)施例，包括在聚丙烯酸乙酯基質(zhì)中的交聯(lián)聚苯乙烯的球體。 在球體和基質(zhì)之間存在聚曱基丙烯酸甲酯夾層以確保相容性。所制造 的彈性光子晶體材料呈現(xiàn)出面心立方晶體結(jié)構(gòu)，并且其(111)平面平行 于薄膜表面。
也可通過改變晶體結(jié)構(gòu)、晶體間距或者球體尺寸，來修改光子晶
體層的光學(xué)特性。對(duì)于如上討論的具體實(shí)施例，在《聚合物(Polymer )》 44 (2003) 7625-7634中，Ruhl等人已表明聚苯乙烯球體直徑可在 150~ 300nm之間變化，以制造在沒有外部刺激的情況下，從法線入射 角度觀察時(shí)具有不同顏色的薄膜。例如，當(dāng)在不施加外部刺激的情況 下從法線入射觀察時(shí)，顏色隨著球體尺寸變化如下
球體尺寸(nm)在法線入射角度觀察到的顏色
207藍(lán)色
249綠色
259黃色
282紅色
作為一一般性的指導(dǎo)，無論聚合物的類型如何，為了使晶體反射
在電磁語的可見區(qū)域內(nèi)的光，球體的顆粒尺寸優(yōu)選在50~ 500nin的范 圍內(nèi)，并且更優(yōu)選地在100 - 500nm范圍內(nèi)。
在科學(xué)文獻(xiàn)中已才艮道(參見Optics Express, Vol 15， No.l5，第 9553 ~ 9561頁，2007年7月23日)，納米顆粒可被引入到光子晶體的 基質(zhì)中，以改變或增強(qiáng)所觀察到的顏色、色移以及照明角度方面的容 限(tolerance)。優(yōu)選地，選擇納米顆粒的尺寸，使得它們落在晶格 的間隙位置內(nèi)。納米顆粒增強(qiáng)了在光子晶體中發(fā)生的共振散射現(xiàn)象， 導(dǎo)致產(chǎn)生強(qiáng)的結(jié)構(gòu)色彩。例如，將直徑小于50nm的碳納米顆粒結(jié)合進(jìn) 如上所述的200nm球體尺寸的聚苯乙烯/聚丙烯酸乙酯系統(tǒng)中，增強(qiáng)光 子晶體的共振散射，并且將光子晶體薄膜的外觀從弱色彩的乳白色外 觀顯著改變?yōu)橛袕?qiáng)烈色彩的綠薄膜。因此使用納米顆粒提供了如下一 主要優(yōu)點(diǎn)，即無需單獨(dú)的吸收層或者無需結(jié)合粗糙的吸收顆粒，就可 觀察到色彩強(qiáng)烈的顏色。另外，照明角度方面的容限增加，使得所觀察的顏色不再取決于光源的位置。在第二實(shí)施例中，可結(jié)合進(jìn)磁納米 顆粒以產(chǎn)生磁性的機(jī)器可讀的色移薄膜。
納米顆粒的濃度可在裝置內(nèi)變化。例如，納米顆?？杀灰氲骄?部區(qū)域中，或者裝置內(nèi)的納米顆粒的數(shù)量存在梯度。這將導(dǎo)致裝置上 顏色的強(qiáng)度以及相關(guān)的色移的變化。
在一優(yōu)選實(shí)施方案中，通過擠壓方法制造彈性光子晶體薄膜，并 且在擠壓之前，將納米顆粒添加到聚合物儲(chǔ)存器中。在這種情況下，
通過在聚合物儲(chǔ)存器中設(shè)置一組分隔器(divider)，以使通過擠壓機(jī) 在相應(yīng)橫向位置處供給添加劑來獲取橫向間隔的納米顆粒帶。
所述顆粒可由在電場(chǎng)、磁場(chǎng)或電磁場(chǎng)中可定向的材料制成。因此， 可通過在薄膜制造中的最后的交聯(lián)步驟之前，將特定的場(chǎng)選擇性地施 加到彈性光子晶體薄膜來影響顆粒的取向。
可添加諸如量子點(diǎn)的納米光致發(fā)光顆粒，以產(chǎn)生一種新穎的光致 發(fā)光安全特征。例如，可添加PbS納米顆粒以制造光致發(fā)光薄膜。在 科學(xué)文獻(xiàn)中(Nature Materials Volume 5， 2006年3月第179頁)已 經(jīng)示出，如果發(fā)射頻率落在光子晶體的帶隙內(nèi)，在光子晶體中嵌入的 量子點(diǎn)將導(dǎo)致抑制發(fā)光。如果光子帶隙的位置可響應(yīng)于外部刺激而改 變，使得其重疊或跨越所嵌入的發(fā)射體的光致發(fā)光峰值，則可能發(fā)生 發(fā)光的抑制/增強(qiáng)以及發(fā)光壽命的動(dòng)態(tài)改變。如果外部刺激是一種機(jī)械 變形，在通過簡(jiǎn)單按壓所述裝置來打開或關(guān)閉熒光或磷光的情況下， 可形成一交互式安全裝置。
由于光子晶體材料的波長(zhǎng)選擇性，包括光子晶體材料的安全裝置 固有地是機(jī)器可讀的。在其他實(shí)施例中，通過將可檢測(cè)材料引入到光 子晶體中，或者通過引入單獨(dú)的機(jī)器可讀層，可進(jìn)一步擴(kuò)展本發(fā)明的 機(jī)器可讀方面。對(duì)外部刺激起反應(yīng)的可檢測(cè)材料包括但不限于熒光材 料、磷光材料、紅外吸收材料、熱致變色材料、光致變色材料、磁材 料、電致變色材料、導(dǎo)電材料和壓電變色材料。
在一優(yōu)選實(shí)施方案中，在分隔吸收層中的著色粉是機(jī)器可讀的(例 如碳黑)，以制造一機(jī)器可讀的、導(dǎo)電的或IR吸收的層。替代地，所 述著色粉可以是諸如磁鐵礦等的磁性材料，以制造機(jī)器可讀的磁層。
本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可進(jìn)一步理解的是，可在結(jié)合當(dāng)前制
1造安全線的方法下，使用本發(fā)明的安全裝置?？墒褂玫暮线m的方法和
構(gòu)造的實(shí)施例包括，但是不限于，在W003061980、 EP 0516790、 WO 9825236和WO 9928852中所列舉的。
圖4a示出本發(fā)明如何可與脫金屬字符相結(jié)合，以用作窗口式安全 線。該方法需要一包括基本透明的PET聚合物薄膜或類似物的敷金屬 薄膜，所述敷金屬薄膜在其第一面上具有不透明的金屬層。 一種合適 的預(yù)敷金屬薄膜是優(yōu)選為19pm厚度的來自DuPont的敷金屬M(fèi)ELINEX S薄膜。所述金屬層印刷有抗蝕劑，所述抗蝕劑包括黑色或暗色的染 料或著色粉。合適的抗蝕劑包括被混合進(jìn)一種對(duì)于金屬具有良好粘性 和抗腐蝕性的材料中的染料BASE Neozapon X51或者著色粉(散布良好 的)"碳黑7"。接著根據(jù)一公知的借助于堿洗(caustic wash)的脫 金屬方法，將所印刷的敷金屬薄膜部分地脫金屬，所述堿洗可去除那 些未印刷有抗蝕劑的區(qū)域中的金屬。所剩下的涂覆有抗蝕劑的區(qū)域提 供了一黑色層，當(dāng)從脫金屬薄膜的散布有透明區(qū)域的第一面(沿箭頭 Y)觀察時(shí)，黑色層是可見的。敷金屬層的剩余部分的閃亮金屬，僅從 脫金屬薄膜的相對(duì)的一面(沿箭頭X)是可見的?？刮g劑可被印刷為標(biāo) 記的形式，諸如詞語、數(shù)字、圖案等；在這種情況下，所形成的標(biāo)記 將以陽圖法敷金屬，此時(shí)金屬仍被暗色或黑色的抗蝕劑所覆蓋。替代 地，可印刷抗蝕劑，以陰圖法形成標(biāo)記，在這種情況下，由脫金屬區(qū) 域提供所得到的標(biāo)記。然而由于在已被脫金屬的區(qū)域和剩下的不透明 區(qū)域之間的對(duì)比，所形成的標(biāo)記從兩面都是清晰可見的，尤其在透射 光中。然后施加光子晶體層，優(yōu)選使用轉(zhuǎn)移法，如參考圖3。
在圖4a中所示出的安全裝置呈現(xiàn)出兩種視覺上成對(duì)比的安全特 征。所述裝置包括當(dāng)從第一面(沿箭頭Y)在反射中觀察所完成的襯底 時(shí)，彈性光子晶體層的交互式光學(xué)效應(yīng)，正如對(duì)上述實(shí)施例所描述的； 以及當(dāng)從另一面(沿箭頭X)觀察時(shí)的金屬閃亮部分涂層。由黑色抗蝕 劑所限定的附加的清晰的陽圖或陰圖標(biāo)記，可從任一面的透射中看到。 該實(shí)施例當(dāng)在如下這樣的裝置中使用時(shí)是尤其有利的，所述裝置在包 含有該裝置的文件的兩個(gè)面中都是可見的。例如，使用在EP 1141480 或WO 03054297中所描述的方法，該裝置可,皮引入安全文件中。
圖4b示出在圖4a中所示出的裝置的機(jī)器可讀版本。所述裝置包括敷金屬PET基底層，用合適的圖樣對(duì)基底層脫金屬，該圖樣包括沿裝置每個(gè)邊緣的金屬條痕。正如參考圖4a所描述的，在脫金屬過程中使用黑色抗蝕劑?？稍诮饘贄l痕上施加保護(hù)層(在圖中未示出)，以防止金屬被磁層所侵蝕，所述磁層隨后被施加。合適的保護(hù)層是由SUNChemical所提供的VHL31534，應(yīng)用時(shí)涂層重量為2gsm。所述保護(hù)層可選地可被著色。所述磁性材料僅被施加在金屬條痕上，從而使脫金屬標(biāo)記不被遮蔽。然后施加光子晶體層，優(yōu)選地使用轉(zhuǎn)移法，正如參考圖3所示?？蓪⒄澈蟿邮┘拥窖b置的外表面，以提高裝置粘合到安全文件的粘合性。
當(dāng)磁性材料被納入裝置中位于吸收層內(nèi)時(shí)，或者作為一單獨(dú)的層被結(jié)合到裝置中時(shí)，磁性材料可以以任意圖樣被施加，但是通常的實(shí)施例包括使用磁性條痕或者使用磁性塊從而形成編碼結(jié)構(gòu)。合適的磁性材料包括鐵氧化物著色粉(Fe203或Fe304)、鋇或鍶的鐵酸鹽、鐵、鎳、鈷以及它們的合金。在本公開文本中，術(shù)語"合金"包括諸如鎳鈷、鐵鋁鎳:鈷等的材料?？墒褂面嚻牧希硗忤F片材料也是合適的。典型的鎳片具有5~50微米范圍內(nèi)的橫向尺寸，以及小于2微米的厚度。典型的鐵片具有10~ 30微米范圍內(nèi)的橫向尺寸，以及小于2微米的厚度。
在一替代性的機(jī)器可讀實(shí)施方案中，可在裝置結(jié)構(gòu)的任何位置處引入透明的磁層。在WO 03091953和WO 03091952中描述了合適的透明磁層，所述透明磁層包括所分布的某一尺寸的磁性材料顆粒，該磁性材料顆粒具有使得磁層保持透明的分布濃度。
在再一個(gè)實(shí)施例中，可將本發(fā)明的安全裝置引入一安全文件中，使所述裝置被引入文件的透明區(qū)域中。安全文件可具有由包括紙和聚合物的任意傳統(tǒng)材料所組成的襯底。在這些襯底類型中形成透明區(qū)域的技術(shù)在本領(lǐng)域中都是/>知的。例如，WO 8300659描述了一種由透明襯底所形成的聚合物鈔票，所述透明襯底包括在其兩個(gè)面上的不透明涂層。在襯底的兩個(gè)面上的局部區(qū)域中的不透明涂層#1去除，從而形成透明區(qū)域。
EP 1141480描述了 一種在紙質(zhì)襯底中制造透明區(qū)域的方法。在EP0723501、 EP 0724519和WO 03054297中描述了在紙質(zhì)襯底中形成透說明書 明區(qū)域的其他方法。
圖5示出了被引入安全文件的透明區(qū)域中的根據(jù)本發(fā)明的安全裝置。圖6a示出在透明區(qū)域內(nèi)的安全裝置的剖面圖。所述安全裝置包括透明載體層，所述透明載體層優(yōu)選地形成襯底的透明區(qū)域。 一種吸收材料被施加到局部區(qū)域中的透明層，以形成可標(biāo)識(shí)圖案或者標(biāo)識(shí)圖像。包括彈性光子晶體材料的層被定位在吸收層的上方，所述彈性光子晶體材料呈現(xiàn)出與圖l和圖2中的彈性光子晶體材料相同的光學(xué)特征。
在施加外部刺激之前，當(dāng)從面A在反射中觀察圖6a中的裝置時(shí)，隨著裝置被傾斜，從定位在吸收層上方的彈性光子晶體層的區(qū)域中可觀察到高對(duì)比度的色移效應(yīng)。例如，色移可從紅色開始變?yōu)榫G色——當(dāng)從相對(duì)于襯底平面以法線入射角度觀察時(shí)為紅色，當(dāng)以與襯底平面成一特定入射角度觀察時(shí)為綠色。當(dāng)從面A在透射光中觀察時(shí)，在吸收層上的區(qū)域仍然顯示紅-綠色移，但在那些不位于吸收層上方的區(qū)域中，所透射的顏色使反射顏色飽和。所透射和反射的顏色是互補(bǔ)的，例如，在反射中的紅色到綠色的色移，在透射中被看到是青色到品紅的色移。在按壓安全裝置時(shí)，垂直于安全裝置平面的晶格間距發(fā)生收縮。所述收縮改變晶體的光子能帶結(jié)構(gòu)，并且因而改變鑒別者所觀察到的反射的波長(zhǎng)和空間相關(guān)性。在該實(shí)施例中，晶格的收縮導(dǎo)致觀察到的反射顏色移向更短波長(zhǎng)，諸如從紅色變?yōu)榫G色，綠色變?yōu)樗{(lán)色，同時(shí)，隨著村底在其加壓狀態(tài)中被傾斜，產(chǎn)生了從綠色到藍(lán)色的色移。相反，所觀察到的互補(bǔ)透射顏色移向更長(zhǎng)波長(zhǎng)，同時(shí)，隨著襯底在其加壓狀態(tài)中被傾斜，產(chǎn)生從品紅到黃色的色移。
當(dāng)從面B在反射或透射中觀察圖6a中的裝置時(shí)，暗色吸收層將以標(biāo)識(shí)圖像的形式被看到。如果暗色圖像在審美上是不能接受的，則可以使用一種審美上更加愉悅的材料/顏色來遮住暗色抗蝕劑，使得其從面B不可見。例如，借助于不同顏色的不透明油墨或金屬墨，暗色吸收區(qū)域可^皮套印到透明區(qū)域的面B上。替代地，如在圖6b中所示出，透明栽體襯底可用敷金屬的聚合物襯底來代替。正如參考圖4所述，所述敷金屬村底印刷帶有標(biāo)識(shí)圖像形式的暗色抗蝕劑。被印刷的敷金屬薄膜接著被局部地脫金屬，以移除那些未印刷有抗蝕劑的區(qū)域中的金屬。當(dāng)從面A觀察時(shí)，觀察到彈性光子晶體薄膜映襯著吸收性暗色
22抗蝕劑，并呈現(xiàn)為如參考圖6a所描述的，但是當(dāng)從面B中觀察時(shí)，金屬圖像被觀察到為印刷有暗色抗蝕劑的標(biāo)識(shí)圖像。所述圖像可以是陽圖，即由金屬區(qū)域限定，或者是陰圖，即由金屬區(qū)域之間的透明區(qū)域限定。
在 一替代性的機(jī)器-可讀構(gòu)造中，使用諸如磁鐵礦等的磁性著色粉形成圖6b中的暗色抗蝕劑，以提供機(jī)器-可讀編碼。在再一個(gè)實(shí)施方案中，暗色抗蝕劑的僅一部分設(shè)置有磁性著色粉，并且剩余部分設(shè)置有非磁性著色粉。如果磁性和非磁性區(qū)域都是基本完全吸收性的，在兩個(gè)區(qū)域上的彈性光子晶體薄膜中將不存在任何視覺差異，因此編碼的格式將不是輕易可見的。
可選擇彈性光子晶體中所使用的材料，以使得當(dāng)壓力去除時(shí)，裝置的環(huán)境光學(xué)特性不即刻復(fù)原，相反卻存在一延遲，以使新顏色可被容易地校驗(yàn)。透明區(qū)域中存在這種裝置意味著，可從一面戳該裝置，并且從另一面觀察所述裝置。例如參考圖6，可通過戳面B，并且從面A對(duì)著暗吸收背景觀察反射式色移。在本公開文本中，由于在變形過程中，透明區(qū)域在后面是未被支撐的，因此戳和按壓是不同的。
在一替代性鑒別方法中，包括彈性光子晶體的安全裝置可被拉伸以執(zhí)行鑒別過程。WO 2004001130描述了 一種將諸如安全線的細(xì)長(zhǎng)元件引入安全文件使得所述細(xì)長(zhǎng)元件在一孔內(nèi)暴露的方法。在WO2004001130的一實(shí)施例中，所述孔^皮用于在安全文件的邊緣上形成一編碼孔(notch)，在該編碼孔中，如圖7中所示露出安全線的末端。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，暴露的線包括一在環(huán)境條件中呈現(xiàn)出一個(gè)角度相關(guān)的色移的以及當(dāng)被拉伸時(shí)呈現(xiàn)第二個(gè)角度相關(guān)的色移的彈性光子晶體層。所述線是被暴露的事實(shí)能夠使該線容易被拉伸而無需彎曲所述文件。
圖8示出一實(shí)施例，此處根據(jù)本發(fā)明的安全裝置被引入一紙質(zhì)襯底的孔內(nèi)。正如在EP1141480中所描述的， 一自撐式彈性光子晶體薄膜被引入紙質(zhì)襯底中。光子晶體薄膜的一面被整體暴露在光子晶體薄膜部分嵌入其中的紙質(zhì)襯底的前表面上(圖8a)，并且部分暴露在襯底的背部表面上的孔內(nèi)(圖8b)。在該實(shí)施例中，光子晶體材料包括在聚丙烯酸乙酯基質(zhì)中交聯(lián)的聚苯乙烯的球體。碳納米顆粒已被引入光子晶體結(jié)構(gòu)中，使得在沒有外部刺激的情況下，在法線入射角度觀察時(shí)，所述薄膜具有強(qiáng)烈的紅色。
如圖8a中所示，在施加外部刺激之前，當(dāng)在反射中從文件的正面觀察裝置時(shí)，沿著整個(gè)暴露的細(xì)長(zhǎng)形安全裝置觀察到高對(duì)比度的色移效應(yīng)。在該實(shí)施例中，色移從紅色轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色一一當(dāng)相對(duì)于襯底平面以法線入射角度觀察時(shí)為紅色，當(dāng)相對(duì)于襯底平面以一特定入射角度觀察時(shí)為綠色。納米顆粒的引入產(chǎn)生了單一的層，即，非層壓的，強(qiáng)色彩的基本不透明的薄膜。這優(yōu)于液晶色移薄膜，在液晶色移薄膜中需要使用單獨(dú)的黑色或暗色吸收層，以產(chǎn)生強(qiáng)色彩的基本不透明的薄膜。如果在如圖8中所示的實(shí)施例中使用基于液晶的裝置，那么為了使反射式的色移效應(yīng)能夠從文件的兩個(gè)面都可見，將需要兩個(gè)液晶薄膜并且它們之間要有一吸收層。與此不同，對(duì)于本發(fā)明，使用摻雜有碳納米顆粒的自撐式彈性光子晶體薄膜，能夠使反射式色移效應(yīng)從文件的兩個(gè)面都可見，同時(shí)僅使用單層的色移材料。如在圖8b中所示出的，在施加外部刺激之前，當(dāng)從文件的背面在反射中觀察所述裝置時(shí)，在彈性光子晶體薄膜被暴露在小孔內(nèi)的地方，呈現(xiàn)出相同的高對(duì)比度的色移效應(yīng)，正如從文件的正面所觀察到的。
正如在圖8c中所示出的，在該實(shí)施例中，通過圍繞文件的中心縱向軸線彎曲所述文件從而施加機(jī)械性外部刺激。所述變形改變了晶體的光子能帶結(jié)構(gòu)，從而改變了鑒別者所觀察到的反射的波長(zhǎng)和空間相關(guān)性。在該實(shí)施例中，所述變形導(dǎo)致垂直于襯底平面的晶格收縮，所述收縮導(dǎo)致觀察到的顏色移向更短波長(zhǎng)，例如紅色移向綠色，綠色移向藍(lán)色。在本實(shí)施例中，將所述孔定位為使得其落在所述文件的中心軸線內(nèi)，以使得當(dāng)鑒別者圍繞中心軸線彎曲該文件時(shí)，在文件的孔區(qū)域中發(fā)生最大變形以及顏色變化。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，當(dāng)變形彈性光子晶體時(shí)，觀察到動(dòng)態(tài)的色變。在圖8的實(shí)施例中，當(dāng)圍繞中心孔彎曲所述裝置時(shí)，從紅色到綠色的初始色變位于變形最大的孔的中心區(qū)域，隨著文件被進(jìn)一步彎曲，變形朝向所述孔的邊緣向外增加，并且觀察到綠色能帶移向孔的邊緣。如果文件被彎曲至充分高的曲率半徑，所述孔的中心區(qū)域?qū)木G色轉(zhuǎn)變?yōu)樗{(lán)色。當(dāng)裝置在其變形狀態(tài)時(shí)也可觀察到 一角度相關(guān)的色移，例如隨著襯底在其初始變形狀態(tài)中被傾斜，角度相關(guān)的色移可從綠色變?yōu)樗{(lán)色。當(dāng)去除變形時(shí)，光子晶體層將回復(fù)到其初始顏色，并且因此鑒別過程是可逆的。伴隨著變形的顏色改變?yōu)榘踩b置提供了交互式成分，該安全裝置對(duì)于公眾是難忘的并且也難于^皮偽造。
在對(duì)于圖8中所涉及的實(shí)施方案的一替代性實(shí)施方案中，彈性光子晶體薄膜可被載體層支撐，以方便將其引入到紙文件中。彈性光子
晶體層可作為涂層薄膜被直接形成到載體襯底上，或者形成為單獨(dú)的薄膜，然后被層壓至載體襯底。載體襯底可包括附加的安全特征，該附加的安全特征包括脫金屬的圖樣、與高反射層(諸如金屬層等)或者與高折射率材料(諸如ZnS)的薄透明層相結(jié)合的全息圖案、印刷標(biāo)記、熒光或磁性材料、以及帶有安全圖樣的粗壓印(coarseembossing)，所述安全圖樣可以或者是盲壓印的以產(chǎn)生可觸知/可見的特征或者可包括印刷油墨以進(jìn)一步增強(qiáng)可視性。以這樣的方式，在安全裝置的任一面都可觀察到不同的安全特征。
在再一實(shí)施方案中，本發(fā)明的安全裝置可構(gòu)造為使得在安全裝置的各個(gè)表面上觀察到不同的色移效應(yīng)。這可通過將帶有不同光學(xué)特征的兩個(gè)光子晶體薄膜層壓到一起，或者通過改變光子晶體薄膜在薄膜厚度上的光學(xué)特征而實(shí)現(xiàn)。
例如，就球體和基質(zhì)而言，兩彈性光子晶體薄膜可由相同材料制成，但是它們的光學(xué)特征由于球體尺寸的差異而不同。圖9示出了包括用層壓粘合劑粘結(jié)在一起的兩個(gè)彈性光子晶體薄膜的安全裝置的剖面圖。所述層壓粘合劑包括暗色染料或著色粉，使得其也可充當(dāng)吸收層。通過將磁性著色粉引入層壓粘合劑，或者施加附加的磁層到一個(gè)或兩個(gè)彈性光子晶體薄膜的內(nèi)表面上，可使得所述裝置機(jī)器可讀?？蓪⒄澈蟿┦┘拥窖b置的外表面從而提高對(duì)安全文件的粘附性。所述安全裝置被引入文件中，使得至少在局部區(qū)域中，安全裝置被暴露在安全文件的兩個(gè)表面上。在該實(shí)施例中，第一和第二彈性光子晶體薄膜都包括在聚丙烯酸乙酯基質(zhì)中交聯(lián)的聚苯乙烯的球體。在球體和基質(zhì)之間存在聚曱基丙烯酸曱酯夾層以確保相容性。所制造的所述彈性光子晶體材料呈現(xiàn)面心立方晶體結(jié)構(gòu)，并且(lll)平面平行于薄膜的表
面。第一個(gè)彈性光子晶體薄膜具有282nm的球體尺寸，并且當(dāng)以法線入射角度在反射光中觀察時(shí)，呈現(xiàn)為紅色；并且當(dāng)相對(duì)于襯底平面以 斜入射角觀察時(shí)，呈現(xiàn)為綠色。當(dāng)變形安全裝置并且以法線入射角度 觀察時(shí)，所述裝置的顏色從紅色變?yōu)榫G色，并且隨著裝置在其變形狀 態(tài)中被傾斜，所述裝置的顏色移向藍(lán)色。第二彈性光子晶體薄膜具有 259nm的球體尺寸，并且當(dāng)以法線入射角度在反射光中觀察時(shí)呈現(xiàn)為 黃色，并且當(dāng)相對(duì)于襯底平面以斜入射角觀察時(shí)呈現(xiàn)為藍(lán)色。當(dāng)變形 安全裝置并且在法線入射角度觀察時(shí)，所述裝置的顏色從黃色變?yōu)樗{(lán) 色，并且隨著裝置在其變形狀態(tài)中被傾斜而移向紫色。
在圖9中的安全裝置被引入文件中，使其與文件中的孔相重合。 鑒別者從孔的相對(duì)的兩面觀察時(shí)，將不僅觀察到不同的角度相關(guān)性色 移，并且在例如通過彎曲、戳或者按壓將孔變形時(shí)，也觀察到不同的 光學(xué)響應(yīng)。
通過局部改變彈性光子晶體薄膜在薄膜厚度上的光學(xué)特征，使用 單層的彈性光子晶體薄膜也可在安全裝置的任一表面上產(chǎn)生不同的色 移效應(yīng)。例如，球體尺寸可以在薄膜的厚度中變化。這種變化可通過 在彈性光子晶體薄膜的形成過程中，控制球體的組裝而引入。替代地， 如果通過聚合物擠壓制造所述薄膜，那么可以用不同的球體尺寸來制 造兩種包括球體和基質(zhì)的聚合物混合物。所述的兩種聚合物混合物可 接著被共擠壓成單個(gè)聚合物薄膜，形成一晶體結(jié)構(gòu)，在該晶體結(jié)構(gòu)中 在薄膜中心的界面處存在球體尺寸的階躍變化。
本發(fā)明的安全裝置可被進(jìn)一步定制，以增加偽造時(shí)的難度和/或提 供標(biāo)識(shí)信息。可在裝置被引入進(jìn)文件之前或之后進(jìn)行定制過程。在一 實(shí)施例中，通過將印刷的信息施加到彈性光子晶體薄膜，進(jìn)行安全裝 置的定制。使用傳統(tǒng)印刷方法中的任一種方法，可使彈性光子晶體薄 膜印刷帶有圖像，該傳統(tǒng)印刷方法例如是凹版、照相凹版、噴墨、膠 版印刷、絲網(wǎng)印刷、染料擴(kuò)散和苯胺印刷。所述印刷在單一顏色中可 應(yīng)用為單個(gè)印刷工序，或者在多個(gè)顏色中^C應(yīng)用為多個(gè)印刷工序。
在一優(yōu)選實(shí)施方案中，圖像被部分印刷在彈性光子晶體薄膜上以 及部分印刷在襯底上，引入所述裝置以使得所述圖樣在兩個(gè)表面之間 連續(xù)未被中斷。在再一個(gè)實(shí)施方案中，所印刷圖像的顏色中的一種匹 配彈性光子晶體薄膜的轉(zhuǎn)換顏色中的一種。例如，在按壓所述裝置時(shí)，如果彈性光子晶體薄膜從紅色轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色，那么在法線入射處，任何 紅色印刷信息將基本上是不可見的，但是當(dāng)樣品被按壓時(shí)，由于印刷 信息的靜態(tài)紅色與光學(xué)可變光子晶體薄膜的綠色形成對(duì)比，該紅色印 刷信息將變得可見。以這樣的方式，可形成潛像安全特征。
圖10示出根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，其中安全裝置作為一表面應(yīng)
用片被引入文件中。紅色標(biāo)識(shí)圖像被印刷為使得其一部分在襯底上，
另一部分在安全裝置上。當(dāng)在法線入射角度觀察襯底時(shí)(圖10a),安 全裝置呈現(xiàn)為紅色，并且將安全裝置上的印刷信息飽和，使得只有在 襯底上的印刷信息是可見的。通過按壓安全裝置或者傾斜襯底來顯示 印刷信息。當(dāng)傾斜襯底時(shí)，彈性光子晶體從紅色轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色，當(dāng)按壓 所述裝置時(shí)，彈性光子晶體也從紅色轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色，并且隨著壓力進(jìn)一 步增加，彈性光子晶體從綠色轉(zhuǎn)變?yōu)樗{(lán)色。在這兩種情況下，紅色印 刷的信息將被顯示在安全裝置上，并且連同村底上的印刷信息，將形 成一完整的圖像(圖10b)。第二綠色標(biāo)識(shí)圖像也可被印刷在安全裝置 上，所述綠色圖像在以法線入射角度觀察時(shí)將是可見的，但是當(dāng)傾斜 樣品時(shí)，由于被彈性光子晶體的綠色飽和，綠色圖像將消失。當(dāng)按壓 所述裝置時(shí)，隨著裝置從紅色轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色，綠色圖像初始時(shí)將消失(圖 10b)，但是隨著壓力的增加，所述綠色圖像將隨著裝置從綠色轉(zhuǎn)變?yōu)?藍(lán)色而重新出現(xiàn)(圖10c)。
在圖10中的樣品中的安全裝置具有許多安全方面首先，傾斜時(shí) 的色移；其次，施加外部刺激時(shí)的色移；以及第三，存在的兩個(gè)潛像， 通過傾斜可將兩個(gè)潛像交替打開或關(guān)閉，但是也可通過按壓所述裝置 將其同時(shí)打開。
作為印刷普通彩色油墨的替代，也可印刷功能性油墨。對(duì)于功能 性油墨，我們指的是響應(yīng)于外部刺激的油墨。這種類型的油墨包括但 不限于熒光油墨、磷光油墨、紅外吸收油墨、熱致變色油墨、光致變 色油墨、磁油墨、電致變色油墨、導(dǎo)電和壓電變色的油墨。
除了功能性油墨外，也可將其他光學(xué)效應(yīng)油墨印刷到彈性光子晶 體薄膜上。光學(xué)效應(yīng)油墨包括由Sicpa銷售的0VI⑧和0asis 。其他 光學(xué)油墨包括含有彩虹色、iriodine、珍珠色、液晶和基于金屬的著色 粉。在再一實(shí)施方案中，通過將凸起線結(jié)構(gòu)壓印到彈性光子晶體薄膜， 可定制安全裝置。將凸起線結(jié)構(gòu)壓印到彈性光子晶體薄膜中是尤其有 利的，因?yàn)橛蓧河∷a(chǎn)生的刻面導(dǎo)致入射光的入射角度變化，由于彈 性光子晶體薄膜的顏色取決于觀察角度，從而產(chǎn)生不同顏色的刻面。
對(duì)彈性光子晶體薄膜使用凸起線結(jié)構(gòu)具有兩個(gè)安全方面首先是由該 線結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的光學(xué)可變特征；其次是形成一些呈現(xiàn)出與背景薄膜不 同的色移的局部區(qū)域。
例如，如果將裝置傾斜偏離法線入射時(shí)，彈性光子晶體裝置呈現(xiàn) 綠色到藍(lán)色的色移，則當(dāng)在法線入射角度觀察時(shí)，壓印的和未壓印的 區(qū)域?qū)⒊尸F(xiàn)為綠色。當(dāng)傾斜該裝置時(shí)，隨著裝置被傾斜，未壓印和壓 印的區(qū)域?qū)⒃诓煌挠^察角度從綠色變?yōu)樗{(lán)色。而且，如果裝置包括 壓印線結(jié)構(gòu)的取向不同的區(qū)域，那么隨著裝置被傾斜，各個(gè)區(qū)域?qū)⒃?不同的觀察角度下從綠色轉(zhuǎn)變?yōu)樗{(lán)色。同樣地，通過在光子晶體薄膜 平面中旋轉(zhuǎn)所述裝置，隨著壓印結(jié)構(gòu)的取向相對(duì)于觀察者變化，在旋 轉(zhuǎn)中所述壓印區(qū)域?qū)⒃诓煌c(diǎn)處從綠色轉(zhuǎn)變?yōu)樗{(lán)色或者反過來。
使用壓印凸起線結(jié)構(gòu)的再一優(yōu)點(diǎn)是，所述結(jié)構(gòu)具有能夠通過觸摸 被識(shí)別的凸起表面。光子晶體薄膜的光滑表面進(jìn)一步增強(qiáng)了這些凸起 結(jié)構(gòu)的觸感。
所述壓印線結(jié)構(gòu)可采用任何方便的形式，包括直的(直線的)或者彎 曲的，諸如完整的圓，或圓的部分弧，或者正弦波的部分。所述線可 以是連續(xù)的或者非連續(xù)的，并且，例如由虛線、點(diǎn)或者其他形狀形成。 對(duì)于其他形狀一詞，我們指的是點(diǎn)或虛線可以具有圖形形式。線的寬 度通常在10~ 500微米的范圍內(nèi)，優(yōu)選為50~ 300微米內(nèi)。優(yōu)選地， 所述各個(gè)線對(duì)于棵眼幾乎是看不到的，總的視覺印象由多條線的陣列 給出。所述線可限定任何形狀或形式，諸如方形、三角形、六邊形、 星形、花形或者諸如字母或數(shù)字的標(biāo)記。
所述壓印線結(jié)構(gòu)優(yōu)選地在熱和壓力下通過將壓印板施加到彈性光 子晶體薄膜而形成。優(yōu)選地，所述壓印過程在凹版印刷過程中進(jìn)行，
優(yōu)選地，所述彈性光子晶體薄膜是被盲壓印的，即，所述凹槽不注滿 油墨。然而，也可能的是，所述限定壓印結(jié)構(gòu)的凹槽中的一些凹槽被注滿油墨，而其他剩下的凹槽不注滿。可在相鄰于安全裝置的村底區(qū) 域上使用相同的凹版進(jìn)行進(jìn)一步的凹版印刷或盲壓印，從而在不同區(qū) 域之間實(shí)現(xiàn)精確重合。
圖11示出一安全襯底的實(shí)施例，所述安全襯底包括本發(fā)明的安全 裝置，其中通過在將彈性光子晶體薄膜施加到基座村底之后，將所述 薄膜壓印從而定制所述彈性光子晶體薄膜。在該實(shí)施例中，所述彈性
光子晶體薄膜已經(jīng)以與圖8中所提到的以及EP 1141480中所描述的相 同方式被引入紙質(zhì)襯底中。圖11示出該裝置于其上完全暴露的紙質(zhì)襯 底的前表面。所述裝置也被暴露在后表面上的孔區(qū)域中。在該實(shí)施例 中，當(dāng)偏離法線入射而傾斜時(shí)，所述彈性光子晶體薄膜呈現(xiàn)出紅色-綠色的色移，當(dāng)戳該裝置時(shí)，呈現(xiàn)紅色到綠色再到藍(lán)色的色移。由各 個(gè)組的基本平行的凸起線所形成的壓印線結(jié)構(gòu)限定數(shù)字"5"。除了由 未壓印結(jié)構(gòu)所呈現(xiàn)的角度相關(guān)和壓力相關(guān)的色移之外，所述壓印區(qū)域 向裝置提供附加的光學(xué)可變方面。當(dāng)在法線入射角度觀察時(shí)，所述壓 印和未壓印區(qū)域都呈現(xiàn)為紅色。
當(dāng)偏離法線入射而傾斜村底時(shí)，并且沿觀察方向Y觀察使得所述 線與入射光方向成90。延伸時(shí)，由于由凸起線的邊緣引起的占優(yōu)勢(shì)的 反射光，所述數(shù)字"5"幾乎瞬間從紅色轉(zhuǎn)變?yōu)檎純?yōu)勢(shì)的綠色。相反地，
色。在其處發(fā)生顏色變換的觀察角度出現(xiàn)差異，是因?yàn)楫?dāng)垂直于襯底 觀察時(shí)，入射到邊緣區(qū)域上的光的有效入射角度大于入射到平直的未 壓印區(qū)域上的光的入射角度。如果將所述裝置旋轉(zhuǎn)90。，使得沿平行 于壓印線方向的觀察方向X觀察該裝置，然后當(dāng)傾斜該襯底時(shí)，壓印 和未壓印區(qū)域都在基本相同的觀察角度從紅色轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色，因?yàn)樗?線的邊緣反射很少的光。
如果壓印線使得邊緣區(qū)域的大部分以與基面襯底成約45°的角度 延伸，那么當(dāng)將襯底偏離法線入射而傾斜，并且沿垂直于所述線的方 向觀察時(shí)，將如上所述發(fā)生幾乎瞬時(shí)的從紅色到占優(yōu)勢(shì)的綠色的轉(zhuǎn)變。 然而，當(dāng)進(jìn)一步傾斜襯底時(shí)，在邊緣區(qū)域上入射的光的入射角度將更 靠近法線入射移動(dòng)，導(dǎo)致重新轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色，實(shí)際上呈現(xiàn)出相反的色移。
在再一實(shí)施方案中，通過將非衍射線結(jié)構(gòu)壓印到彈性光子晶體薄膜，進(jìn)行定制所述安全裝置。非衍射線結(jié)構(gòu)是一種凸起線結(jié)構(gòu)的實(shí)施 例，其在入射光的角度變化時(shí)，產(chǎn)生一種光學(xué)可變效應(yīng)，但是其中該 效應(yīng)不是由于干涉或衍射而造成的?；诜茄苌渚€結(jié)構(gòu)的安全裝置在
現(xiàn)有技術(shù)中是公知的，例如WO9002658描述了一種安全裝置，在該 裝置中一個(gè)或多個(gè)暫時(shí)圖像被嵌入到反射表面中。WO 9820382公開 了另 一種安全裝置，在該安全裝置中 一組在其中線以彼此不同的角度 延伸的單元面積構(gòu)成各個(gè)圖像像素。US 1996539公開了 一種裝飾裝置， 其中起伏結(jié)構(gòu)(relief structure)被形成在表面中并且具有光學(xué)可變效 應(yīng)。WO 2005080089公開了一種安全裝置，所述安全裝置具有在襯底 的反射部分中由線結(jié)構(gòu)所限定的片段，這導(dǎo)致隨著入射角度改變，入 射光被非衍射地反射。
在一替代性實(shí)施方案中，安全裝置進(jìn)一步包括諸如全息或衍射光 柵等的光學(xué)可變裝置。這些裝置通常被形成作為襯底中的起伏結(jié)構(gòu)， 所述起伏結(jié)構(gòu)接著被設(shè)置一反射涂層，以增強(qiáng)裝置的重新顯示。在本 發(fā)明中，所述彈性光子晶體可充當(dāng)反射涂層，并且所述起伏結(jié)構(gòu)可被 直接壓印到彈性光子晶體薄膜中，或者被壓印到一施加到彈性光子晶 體薄膜上的壓印漆中。替代地，所述裝置可以被設(shè)置帶有敷金屬層， 隨后將起伏結(jié)構(gòu)壓印到在該敷金屬層上的壓印漆上。以這樣的方式， 所述裝置包括兩個(gè)橫向間隔區(qū)域， 一個(gè)區(qū)域呈現(xiàn)出彈性光子晶體薄膜 的色移特性， 一個(gè)區(qū)域呈現(xiàn)出全息裝置的光學(xué)可變特性。替代地，所 述敷金屬反射涂層可被替換為透明的反射增強(qiáng)材料，例如諸如ZnS等 的高折射率材料的薄層。在這種情況下，彈性光子晶體材料的色移特
性和全息裝置的光學(xué)可變特性在裝置的所有區(qū)域中都是可見的，盡管 所述全息裝置的光學(xué)可變特性僅在特定觀察角度是可見的。
在本發(fā)明的另 一實(shí)施方案中，可通過將散射層施加到彈性光子晶 體薄膜而定制所述安全裝置。在一優(yōu)選實(shí)施方案中，所述散射層采用 無光的清漆(matt varnish )或者漆的形式。在本公開文本中，無光的 清漆或者漆是一種通過散射從其上反射的光來降低彈性光子晶體薄膜 的光澤的材料。 一種合適的無光的清漆的實(shí)施例是一種在有機(jī)樹脂中 的精細(xì)顆粒的懸浮液。當(dāng)光穿過清漆時(shí)，所述表面顆粒散射光，形成 一無光外表。適合本發(fā)明的清漆是由Hi-Tech Coating Ltd.公司供應(yīng)的"Hi-Seal O 340"。在一替代性溶液中，該精細(xì)顆?？梢杂糜袡C(jī)蠟代 替。作為另一替代，散射層可通過將一無光結(jié)構(gòu)壓印進(jìn)光子晶體層的 表面而形成。在WO 9719821中描述了合適的壓印無光結(jié)構(gòu)。散射層 修改彈性光子晶體層的色移特性。
散射層改變了彈性光子晶體薄膜的表面，使得所述反射現(xiàn)在更加 彌漫，降低了彈性光子晶體薄膜的光澤，并且改變了安全裝置的各個(gè) 色彩在其內(nèi)容易被鑒別者觀察到的角度范圍。例如，如果在傾斜時(shí)彈
性光子晶體材料呈現(xiàn)紅色到綠色的色移，相比于沒有散射層的區(qū)域， 帶有散射層的區(qū)域在更加接近于法線入射時(shí)發(fā)生紅色到綠色的轉(zhuǎn)變。
定制所述安全裝置的另一種方法是使用兩個(gè)或更多個(gè)不同顏色的 吸收層。這種實(shí)施方案的實(shí)例在圖12和圖13中示出。圖12示出適合 用做表面條或片的安全裝置的構(gòu)造的剖面圖。所述裝置包括載體襯底， 其可被施加以釋放層，在所述釋放層上施加彈性光子晶體薄膜。紅色 的局部吸收層被以圖樣形式施加在彈性光子晶體薄膜上，并且第二黑 色吸收層被施加到所有的局部吸收層上。 一粘合劑層被施加到黑色吸 收層。所述裝置接著被轉(zhuǎn)移到諸如鈔票(圖13)等的安全文件。在轉(zhuǎn)移 之后，可去除所述載體條，使得所述彈性光子晶體薄膜暴露或者替代 地使得載體層留在原處以形成外部保護(hù)層。通過為局部吸收層選擇合 適的顏色，由該吸收層所限定的圖案在某些觀察角度或變形狀態(tài)中是 可見的，而在其他情況下是不可見的。在該實(shí)施例中，所述彈性光子 晶體薄膜在法線入射處透射除了紅色之外的所有波長(zhǎng)。因此，在法線
入射時(shí)，所述由紅色局部吸收層所形成的圖樣對(duì)于呈現(xiàn)均勻紅色的裝 置是不可見的，但是當(dāng)傾斜或者變形(例如通過按壓或者彎曲)該裝 置時(shí)，帶有和不帶有局部吸收層的彈性光子晶體區(qū)域可觀察到不同的 色移，從而顯示所述圖樣。所述圖像的顯示是除兩種不同的光學(xué)可變 效應(yīng)之外的在有和沒有外部刺激的情況下所觀察到的。
在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，可通過在薄膜中提供間隙以使得在 局部區(qū)域中下面的層是可見的，以此來定制彈性光子晶體薄膜。通過 以局部方式將彈性光子晶體薄膜轉(zhuǎn)移或涂覆到載體襯底上，可提供間 隙。替代地，可在工藝的稍后階段中，例如通過激光燒蝕一個(gè)完全成 形的彈性光子晶體薄膜來形成所述間隙。圖14示出包括載體襯底的裝置，在所述載體襯底上已施加了一彈性光子晶體薄膜已轉(zhuǎn)移到其上的 紅色的局部吸收層。使用激光，以在彈性光子晶體薄膜中形成標(biāo)識(shí)圖 像形式的間隙。在該實(shí)施例中，所述彈性光子晶體薄膜在法線入射處 透射除了紅色之外的所有波長(zhǎng)。因此，在法線入射時(shí)，間隙和彈性光 子晶體薄膜都呈現(xiàn)為紅色，因此由間隙所限定的標(biāo)識(shí)信息是不能從背 景中辨識(shí)的。當(dāng)變形所述裝置時(shí)，光子晶體薄膜從紅色轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色， 但是，那些暴露下方的吸收層的間隙將仍然呈現(xiàn)為紅色，以這種方式， 通過傾斜或者變形所述裝置，使所述標(biāo)識(shí)圖像顯現(xiàn)出來。所述圖像的
下所觀察到的。
圖15示出另一實(shí)施例，其中在彈性光子晶體薄膜中存在多個(gè)間 隙。圖15中的裝置包括已被轉(zhuǎn)移到基本透明的栽體襯底上的彈性光子 晶體薄膜。替代地，可使用自撐式彈性光子晶體薄膜，而無需栽體襯 底。所述彈性光子晶體薄膜與參照?qǐng)D9所描述的相同，并且碳納米顆 粒已被引入光子晶體結(jié)構(gòu)中以形成基本不透明的薄膜，該基本不透明 的薄膜當(dāng)不施加外部刺激在法線入射角度觀察時(shí)具有強(qiáng)紅色。使用激 光在彈性光子晶體薄膜中形成標(biāo)識(shí)圖像形式的間隙。標(biāo)識(shí)圖像從兩面 都是清晰可見的，尤其在透射光中，因?yàn)樵谝驯蝗コ幕静煌该鲝?性光子晶體薄膜的區(qū)域和剩下的不透明區(qū)域之間形成對(duì)比。在圖15中 所示出的安全裝置展現(xiàn)出兩種視覺上對(duì)比的安全特征首先是光子晶 體層的光學(xué)效應(yīng)，其次是在透射中從所述裝置的任一面都可清晰看見 的標(biāo)識(shí)圖像。
在本發(fā)明的再一實(shí)施方案中，可選擇光子晶體材料，以使得一旦 施加外部刺激，反射光就在電磁頻鐠的非可見波長(zhǎng)內(nèi)。使用其中僅色 移的一成分位于電磁頻鐠的可見區(qū)域內(nèi)的彈性光子晶體，能夠使要被 引入裝置的圖像僅在施加或去除外部刺激時(shí)才是可見的。
圖16示出本發(fā)明的安全裝置的又一實(shí)施方案的剖面圖。所述裝置 旨在用作安全標(biāo)簽并且包括一個(gè)其上印刷有識(shí)別標(biāo)記的彈性光子晶體 薄膜，所述識(shí)別標(biāo)識(shí)使用油墨或染料來印刷。粘合劑層被施加到裝置 的一面，并且在該粘合劑層上施加玻璃紙載體層。所述玻璃紙層允許 標(biāo)簽被容易地去除，用于再施加至文件或者需要保護(hù)的其他物品。圖17示出被施加到襯底的標(biāo)簽裝置。所述玻璃紙層首先被去除以 暴露粘合劑層。標(biāo)簽裝置然后被施加到襯底；所述使用的粘合劑可以 是壓敏的或者熱熔性的粘合劑，并且可能是永久的或者暫時(shí)的。暫時(shí) 的粘合劑可以用于當(dāng)標(biāo)簽需要被去除并且重新應(yīng)用到其他物體的地 方。然而，更可能的是，所述標(biāo)簽必須以永久方式應(yīng)用。為了防止將 永久施加標(biāo)簽去除和重新應(yīng)用，所述標(biāo)簽可設(shè)置有其他使偽造明顯的 特征，諸如易碎的襯底層、壓邊切口(kiss cut)等。
彈性光子晶體薄膜包括在聚丙烯酸乙酯基質(zhì)中交聯(lián)的聚苯乙烯的 球體。聚曱基丙烯酸曱酯夾層被布置在球體和基質(zhì)之間以確保相容性。 所產(chǎn)生的彈性光子晶體材料呈現(xiàn)出面心立方體晶體結(jié)構(gòu)，并且其(lll) 平面平行于薄膜表面。碳納米顆粒已被包括進(jìn)光子晶體結(jié)構(gòu)中，使得 當(dāng)在法線入射角度觀察而不施加外部刺激時(shí)，所述薄膜具有強(qiáng)藍(lán)色。 所述識(shí)別標(biāo)記以藍(lán)色印刷，使得當(dāng)在法線入射角度觀察該裝置時(shí)，所 述標(biāo)記相對(duì)于彈性光子晶體薄膜的背景色不是輕易可看見的。當(dāng)傾斜 所述裝置而不施加外部刺激時(shí)，由光子晶體薄膜所反射的光從藍(lán)色變 為不可見的紫外線，并且由于存在碳納米顆粒，所述薄膜將呈現(xiàn)為黑 色。當(dāng)裝置被傾斜時(shí)，隨著背景從藍(lán)色變?yōu)楹谏鲇盟{(lán)色印刷的 識(shí)別標(biāo)記被顯現(xiàn)出來。當(dāng)通過彎曲、按壓或者伸展將所述安全裝置變 形，并且在法線入射角度觀察時(shí)，由于反射光從藍(lán)色變?yōu)椴豢梢姷淖?外光，所述裝置的顏色從藍(lán)色變?yōu)楹谏渲杏捎诖嬖谔技{米顆粒而 再次呈現(xiàn)黑色外觀。以這樣的方式，當(dāng)施加外部刺激時(shí)，顯示藍(lán)色識(shí) 別標(biāo)記。如果該實(shí)施例中的裝置在其變形狀態(tài)中被傾斜，其在可見光 中的外觀將不會(huì)改變，但是反射到可見范圍外部的光的波長(zhǎng)將會(huì)改變。 這種隨著觀察角度的改變而改變的反射UV光的波長(zhǎng)可為所述設(shè)備提 供對(duì)于棵眼而言是不可見的機(jī)器可讀方面。
在另一實(shí)施方案中，光子晶體薄膜被套印或者壓印有第一精細(xì)線 陣列，所述光子晶體薄膜在其變形狀態(tài)中反射電磁頻譜的非可見波長(zhǎng) 的光。第二精細(xì)線陣列被定位在安全裝置的下方，作為吸收層或者附 加印刷層的一部分。當(dāng)所述裝置被變形時(shí)，所述彈性光子晶體薄膜透 射所有的可見光并且是足夠透明的，使得第一和第二線陣列結(jié)合產(chǎn)生 可見的波紋圖案，優(yōu)選地以標(biāo)識(shí)圖像的形式。在圖18和19中所示出的對(duì)于圖16和17的實(shí)施例的改型中，彈 性光子晶體薄膜包括一如下光子晶體當(dāng)從法線入射觀察時(shí)所述光子 晶體僅反射紅外光，而當(dāng)施加外部刺激時(shí)反射可見光。在施加外部刺 激之前，隨著裝置被傾斜，所述裝置從反射紅外光轉(zhuǎn)變?yōu)榉瓷淇梢娂t 光。圖18是一安全裝置的剖面圖，并且包括其上印刷有黑色的吸收層 的聚合物載體襯底。接著將彈性光子晶體薄膜轉(zhuǎn)移到吸收層上，并且 該彈性光子晶體薄膜被套印帶有綠色的標(biāo)識(shí)圖像。在該實(shí)施例中，光 子晶體未摻雜有碳納米晶體，但是吸收層的存在意味著僅僅光的反射 波長(zhǎng)才被看作一種顏色。粘合劑層被施加到裝置的一面上，并且在該 粘合劑層上施加有玻璃紙載體層。
圖19示出該裝置的平面圖。當(dāng)不施加外部刺激而在法線入射角度 觀察圖18和19中所示出的裝置時(shí)，彈性光子晶體薄膜將呈現(xiàn)為無色 的，并且因此所述裝置將呈現(xiàn)在下面的吸收層的黑色外觀。綠色標(biāo)識(shí) 圖像相對(duì)于黑色背景將是可見的(圖19a)。當(dāng)傾斜裝置時(shí)，不施加外 部刺激，由光子晶體薄膜所反射的光將從不可見的紅外光變?yōu)榭梢姷?紅光，并且所述安全裝置將從黑色轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色，同時(shí)綠色標(biāo)識(shí)圖像仍 可被觀察到。當(dāng)通過彎曲、按壓或者伸展將所述安全裝置變形，并且 在法線入射角度觀察時(shí)，所述裝置的顏色初始將從黑色變?yōu)榧t色，并 且在紅色背景上觀察到綠色的標(biāo)識(shí)圖像(圖19b)。隨著變形等級(jí)的增 加，垂直于襯底平面的光子晶格進(jìn)一步收縮，并且所觀察到的顏色移 向更短波長(zhǎng)，并且所述裝置呈現(xiàn)為綠色。在變形過程中，標(biāo)識(shí)圖像的 顏色保持穩(wěn)定(即綠色)，并且因此當(dāng)鑒別者將樣品變形時(shí)，他/她首先 在黑色背景上觀察到綠色圖像(圖19a)，然后在紅色背景上觀察到綠 色圖像(圖19b)，然后看到所述綠色圖像消失在均勻的綠色背景中(圖 19c)。以這樣的方式，制造出高交互性的安全特征，所述安全特征對(duì) 于鑒別者而言既是顯著的也是難忘的。
在本發(fā)明的再一實(shí)施方案中，彈性光子晶體薄膜的機(jī)械特性可在 局部區(qū)域內(nèi)被改變，使得在垂直于安全裝置平面的晶格間距中的收縮 程度在裝置內(nèi)變化。這導(dǎo)致形成一些當(dāng)裝置被變形時(shí)呈現(xiàn)不同色移效 應(yīng)的多個(gè)橫向間隔區(qū)域。機(jī)械特性的變化可采用在聚合物彈性光子晶 體薄膜的硬度的局部變化的形式，例如，通過改變彈性光子晶體薄膜中的交聯(lián)密度而實(shí)現(xiàn)。相比于低交聯(lián)密度的區(qū)域，高交聯(lián)密度的區(qū)域
將需要更高變形以實(shí)現(xiàn)相同色移。在圖20的實(shí)施例中，聚合物彈性光 子晶體薄膜包括區(qū)域A和區(qū)域B。區(qū)域A比區(qū)域B具有更高的交聯(lián)密 度。當(dāng)不施加外部刺激在法線入射角度觀察在圖20中所示的裝置時(shí)， 彈性光子晶體薄膜的區(qū)域A和B將呈現(xiàn)出均勻的紅色(圖20a)。當(dāng)初 始變形光子晶體薄膜時(shí)，由于交聯(lián)密度高而具有高硬度的彈性區(qū)域A， 因?yàn)榫Ц耖g距中可以忽略的收縮，將保持為紅色。由于交聯(lián)密度較低 而硬度較小的區(qū)域B，因?yàn)榫Ц耖g距中的明顯收縮，將從紅色轉(zhuǎn)變?yōu)?綠色，并且將顯示綠色星形的圖像(圖20b)。如果變形的等級(jí)增加， 區(qū)域A將最終從紅色轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色，并且區(qū)域B將從綠色轉(zhuǎn)變?yōu)樗{(lán)色(圖 20c)。在變形狀態(tài)中，區(qū)域A和區(qū)域B內(nèi)的所有點(diǎn)都將呈現(xiàn)角度相關(guān) 的色移。
在關(guān)于圖20所討論的替代性實(shí)施方案中，通過局部變化彈性光子 晶體薄膜的厚度，可實(shí)現(xiàn)機(jī)械特性的變化。彈性光子晶體薄膜的較薄 區(qū)域比較厚區(qū)域更加容易變形，因而較薄區(qū)域?qū)⒃诟偷淖冃蔚燃?jí)中 變換顏色。如果通過涂覆方法形成彈性光子晶體薄膜，可容易地提供 厚度上的局部變化。替代地，可通過壓印提供厚度減少的區(qū)域。
在所有的實(shí)施例中，由例如光子晶體薄膜、吸收層或者定制層等 層中的任一層所形成的圖樣或者標(biāo)識(shí)圖像可以采用任何形式。優(yōu)選的 是，所述圖樣是圖像的形式，諸如圖案、符號(hào)和文字?jǐn)?shù)字式字符及它 們的組合。所述圖樣可被包括實(shí)心的或者不連續(xù)區(qū)域的圖案所限定， 所述不連續(xù)區(qū)域可包括，例如線圖案、精細(xì)銀絲線圖案、點(diǎn)結(jié)構(gòu)和幾 何圖案?？赡艿淖址ǚ橇_馬字體中的字符，其實(shí)施例包括但不限 于中文、日文、梵文和阿拉伯文。
權(quán)利要求
1. 一種包括光子晶體的光學(xué)可變安全裝置，所述光子晶體在接收到入射光時(shí)產(chǎn)生第一光學(xué)效應(yīng)，并且當(dāng)所述裝置受到外部刺激時(shí)，所述光子晶體產(chǎn)生不同于第一光學(xué)效應(yīng)的第二光學(xué)效應(yīng)，其中所述第一和第二光學(xué)效應(yīng)中的至少一個(gè)是可在一組方向中觀察到的、并且是由晶體選擇性地反射或透射的光所引起的光學(xué)可變效應(yīng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)可變安全裝置，其中所述第一和第 二光學(xué)效應(yīng)分別包括第一和第二光學(xué)可變效應(yīng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的光學(xué)可變安全裝置，其中 所述第二光學(xué)可變效應(yīng)可在所述一組方向上觀察到。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或權(quán)利要求3所述的光學(xué)可變安全裝置，其中 當(dāng)所述裝置被一白色光源照明時(shí)，所述第一和第二光學(xué)可變效應(yīng)是彩 色效應(yīng)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2 ~ 4中任一權(quán)利要求所述的光學(xué)可變安全裝置， 其中所述第一光學(xué)可變效應(yīng)是第一個(gè)角度相關(guān)的彩色效應(yīng)，所述第二 光學(xué)可變效應(yīng)是不同于第一個(gè)角度相關(guān)的彩色效應(yīng)的第二個(gè)與角度相 關(guān)的彩色效應(yīng)。
6. 根據(jù)任一上述權(quán)利要求所述的光學(xué)可變安全裝置，其中所述第 一和第二效應(yīng)是反射效應(yīng)。
7. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的光學(xué)可變安全裝置，其中所述裝 置被布置使得所述效應(yīng)對(duì)于人類觀察者的棵眼是可見的。
8. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的光學(xué)可變安全裝置，其中所述或 各個(gè)光學(xué)可變效應(yīng)取決于晶體相對(duì)于入射光的取向。
9. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的光學(xué)可變安全裝置，其中所述或 各個(gè)光學(xué)可變效應(yīng)根據(jù)晶體的觀察角度而變。
10. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的光學(xué)可變安全裝置，其中所述中。
11. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的光學(xué)可變安全裝置，其中所述 光子晶體包括準(zhǔn)晶體。
12. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的光學(xué)可變安全裝置，其中所述外部刺激是機(jī)械、熱、化學(xué)、電子、磁、電磁或超聲刺激中的一種或 多種。
13. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的光學(xué)可變安全裝置，其中施加 所述刺激導(dǎo)致在晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)折射實(shí)體的周期性間距產(chǎn)生 變化。
14. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的光學(xué)可變安全裝置，其中施加 所述刺激導(dǎo)致在晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)折射實(shí)體的折射率變化。
15. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的光學(xué)可變安全裝置，其中所述 光子晶體被布置為使得一旦所述刺激被去除或者施加相反刺激，在晶 體上的刺激的所述效應(yīng)是可逆的。
16. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的光學(xué)可變安全裝置，其中所述 光子晶體包括彈性組件，使得可通過將力施加到所述安全裝置，來施 加所述刺激。
17. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的光學(xué)可變安全裝置，其中所述 光是紫外、可見或紅外光中的一種或多種。
18. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的光學(xué)可變安全裝置，其中所述 光子晶體由第一材料的球體和第二材料的基質(zhì)制成，各種材料具有各 不相同的折射率。
19. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的光學(xué)可變安全裝置，其中所述 光子晶體的結(jié)構(gòu)參數(shù)在所述晶體內(nèi)的不同位置處不相同，從而產(chǎn)生不 同的相應(yīng)的光學(xué)特性。
20. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的光學(xué)可變安全裝置，其中所述 光子晶體由具有不同光學(xué)可變特性的兩個(gè)或更多個(gè)晶體結(jié)構(gòu)形成。
21. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的光學(xué)可變安全裝置，其中所述 光子晶體作為自撐式薄膜被提供。
22. 根據(jù)權(quán)利要求1~20中任一權(quán)利要求所述的光學(xué)可變安全裝 置，其中所述光子晶體被村底或載體層支撐。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的光學(xué)可變安全裝置，其中所述襯底或 載體層是聚合物層。
24. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的光學(xué)可變安全裝置，其中所述 安全裝置在其一個(gè)或各個(gè)外表面上設(shè)置有粘合劑層。
25. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的光學(xué)可變安全裝置，進(jìn)一步包 括散射層。
26. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的光學(xué)可變安全裝置，進(jìn)一步包 括被設(shè)置作為施加到所述裝置的一個(gè)或多個(gè)層的光學(xué)吸收材料。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的光學(xué)可變安全裝置，其中所述吸收材 料在光波長(zhǎng)上選擇性地吸收。
28. 根據(jù)權(quán)利要求26或者權(quán)利要求27所述的光學(xué)可變安全裝置， 其中所述吸收材料是油墨或染料。
29. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的光學(xué)可變安全裝置，其中所述 裝置進(jìn)一步包括敷金屬層。
30. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的光學(xué)可變安全裝置，其中所述敷金屬 層在許多位置處被選擇性地脫金屬。
31. 根據(jù)權(quán)利要求29或權(quán)利要求30所述的光學(xué)可變安全裝置， 其中所述裝置進(jìn)一步包括在敷金屬層上的抗蝕劑層。
32. 根據(jù)權(quán)利要求29 ~ 31中任一權(quán)利要求所述的光學(xué)可變安全裝 置，其中所述敷金屬層或抗蝕劑層被布置作為標(biāo)記。
33. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的光學(xué)可變安全裝置，其中所述 裝置被布置為機(jī)器可讀的。
34. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的光學(xué)可變安全裝置，其中所述裝置的 至少一層或者所述光子晶體進(jìn)一步包括機(jī)器可讀材料。
35. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的光學(xué)可變安全裝置，其中所述裝置進(jìn) 一步包括包含有機(jī)器可讀材料的單獨(dú)的層。
36. 根據(jù)權(quán)利要求34或權(quán)利要求35所述的光學(xué)可變安全裝置， 其中所述機(jī)器可讀材料是磁性材料。
37. 根據(jù)權(quán)利要求34 ~ 36中任一權(quán)利要求所述的光學(xué)可變安全裝 置，其中所述機(jī)器可讀材料包括響應(yīng)于外部刺激的材料。
38. 根據(jù)權(quán)利要求34 ~ 36中任一權(quán)利要求所述的光學(xué)可變安全裝 置，其中所述機(jī)器可讀層是基本透明的。
39. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的光學(xué)可變安全裝置，進(jìn)一步包 括在晶體結(jié)構(gòu)中形成的光學(xué)吸收材料。
40. 根據(jù)權(quán)利要求1 ~ 38中任一權(quán)利要求所述的光學(xué)可變安全裝置，進(jìn)一步包括在晶體結(jié)構(gòu)中的納米顆粒。
41. 根據(jù)權(quán)利要求40所述的光學(xué)可變安全裝置，其中所述光子晶 體進(jìn)一步包括在晶體內(nèi)基本均勻分布以使所述晶體的各個(gè)部分呈現(xiàn)出 基本相同的光學(xué)效應(yīng)的納米顆粒。
42. 根據(jù)權(quán)利要求40所述的光學(xué)可變安全裝置，其中所述光子晶 體進(jìn)一步包括在晶體內(nèi)不均勻分布以使得所述晶體的不同部分呈現(xiàn)出 基本不同的光學(xué)效應(yīng)的納米顆粒。
43. 根據(jù)權(quán)利要求40所述的光學(xué)可變安全裝置，其中所述納米顆 粒根據(jù)濃度梯度來分布。
44. 根據(jù)權(quán)利要求42所述的光學(xué)可變安全裝置，其中所述納米顆 粒被分布在具有不同濃度的許多區(qū)域中。
45. 根據(jù)權(quán)利要求40~44中任一權(quán)利要求所述的光學(xué)可變安全裝 置，其中所述納米顆粒是碳納米顆粒。
46. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的光學(xué)可變安全裝置，其中所述 裝置被布置為產(chǎn)生一根據(jù)觀察角度選擇性可見的潛像。
47. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的光學(xué)可變安全裝置，其中所述 光子晶體的表面被壓印有凸起結(jié)構(gòu)。
48. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的光學(xué)可變安全裝置，其中所述 光子晶體裝置的表面是被套印的。
49. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的光學(xué)可變安全裝置，其中所述 安全裝置進(jìn)一步包括全息圖。
50. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的光學(xué)可變安全裝置，其中所述 晶 體是彈性光子晶體。
51. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的光學(xué)可變安全裝置，其中所述 光子晶體被提供作為聚合物薄膜。
52. 根據(jù)權(quán)利要求50所述的光學(xué)可變安全裝置，其中所述彈性光 子晶體的機(jī)械特性被布置為在各個(gè)局部區(qū)域內(nèi)不相同。
53. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的光學(xué)可變安全裝置，其中，在 去除所述刺激之后，所述刺激在晶體上的效應(yīng)保留 一延遲時(shí)間。
54. 根據(jù)任一上述權(quán)利要求所述的光學(xué)可變安全裝置，包括其壽 命受外部刺激影響的光致發(fā)光顆粒。
55. —種包括根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的安全裝置的安全文 件，其中所述安全裝置被附到或者基本包含在所述安全文件中。
56. 根據(jù)權(quán)利要求55所述的安全文件，其中所述裝置被嵌入在一 文件窗口內(nèi)，從而提供用于接收文件的各個(gè)相對(duì)面上的入射光的晶體 表面。
57. 根據(jù)權(quán)利要求55或權(quán)利要求56所述的安全文件，其中所述 裝置被重疊在、施加到附加安全特征上，或者構(gòu)成附加安全特征的一 部分。
58. 根據(jù)權(quán)利要求55~ 57中任一權(quán)利要求所述的安全文件，其中所述安全裝置被支撐在一透明層上。
59. 根據(jù)權(quán)利要求55~ 58中任一權(quán)利要求所述的安全文件，其中 所述安全裝置被設(shè)置為凸出部，使得所述裝置或附著到所述裝置的一 部分可被使用者抓住并被彈性變形，從而施加所述刺激。
60. 根據(jù)權(quán)利要求55~59中任一權(quán)利要求所述的安全文件，其中 以從下列組中選擇的 一種形式提供所述安全裝置，所述組包括安全線、 安全纖維、安全片、安全帶、安全條或者安全箔片。
61. 根據(jù)權(quán)利要求55~60中任一權(quán)利要求所述的安全文件，其中 所述安全文件是鈔票。
全文摘要
一種包括光子晶體的光學(xué)可變安全裝置，所述光子晶體在接收到入射光時(shí)發(fā)生第一光學(xué)效應(yīng)，并且當(dāng)所述裝置受到外部刺激時(shí)，所述光子晶體產(chǎn)生不同于第一光學(xué)效應(yīng)的第二光學(xué)效應(yīng)。所述第一和第二光學(xué)效應(yīng)中的至少一個(gè)是可在一組方向中觀察到的、并且是由晶體選擇性地反射或透射的光所引起的光學(xué)可變效應(yīng)。
文檔編號(hào)B42D15/10GK101522436SQ200780037661
公開日2009年9月2日 申請(qǐng)日期2007年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月10日
發(fā)明者R·懷特曼 申請(qǐng)人:德拉魯國(guó)際有限公司