具有光子晶體的安全和/或有價文件制造技術

本發明專利技術涉及一種帶安全元件的安全和／或有價文件，其中，安全元件包含布置在基底上的光子晶體和發光物質，基底具有關于基底表面定義的取向。其特征在于，發光物質的發射波長ｌａｍｂｄａ和光子晶體的光柵常數按公式ｌａｍｂｄａ＝ｍ＊２＊ｄ彼此協調和預定，其中，ｄ是光子晶體的兩個晶面間的距離，ｍ是正整數。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種具有安全元件的安全和/或有價文件，其中安全 元件含有布置在基底上的光子晶體和一種發光物質，基底具有關于基 底表面定義的指向，本專利技術還涉及一種制造安全和/或有價文件的方 法以及一種驗證安全和/或有價文件的方法。
技術介紹
在有價印刷和安全印刷中一貫將光學可變的顏色作為良好的安 全特征，因為這些顏色無需技術輔助工具就能簡單地進行檢驗。由實 踐可知例如鈔票和文件的這些光學可變的顏色.雖然這些顏色4艮難復 制，然而如在收銀臺的檢驗往往非常倉促，因此只能觀察到顏色變化 的存在。基于大多數的顏色和色素，例如具有這些效果并可商用的液 晶或薄片，印刷偽造是公知的，盡管印刷偽造明顯與原來的顏色變換 色有所區別，但經驗不足的外行一定無法識別真假。另一種廣為人知的安全系統包括發光物質的使用.在有價印刷和 安全印刷的大多數文件中都有冷光，因為冷光無法用簡單的工具(打印機、復印機)復制，且僅需uv光源就能進行檢驗。缺陷在于，大多數人僅憑顏色印象作快速檢驗，因此發光在局部可以例如用記號筆 進行模仿。與此相對的是，精確的研究需要昂貴的分光計，用它可以 區分不同的發光波長.雖然由此實現了一種簡單且可靠的機器檢驗， 但儀器方面的費用巨大，因而成本過高，由文獻WO 2006/045567 A2可知一種本文開頭所述結構的安全 和/或有價文件。在此，使用一種層作為光子晶體，所述層由具有緊 密的單模直徑分布的球或者說球體構成，其中球體構成球密堆積，也 就是構成晶體結構。球的直徑在此在50- 500 nm的范圍內，因此對 可見光的各種成分來說，在晶體的各種晶面上按布拉格定律示有不同 的反射條件，由此獲得一種光學可變的色彩效果，即在偏轉安全和/ 或有價文件或者說從變化的觀察角度來觀察它們的情況下。按照這種 現有技術，安全和/或有價文件可以額外含有發光物質。球體的直徑 這樣選擇，使得能夠調出所期望的光學可變效果，而且完全獨立于可能的發光.例如在引用文獻WO 03/025035 A2、 US 4,391,928、 EP 0 441 559 Bl和EP0955 323 Bl中記栽了適合制造光子晶體的方案。發光束通常不具有方向特性，因為發射中心在涂層、油墨或類似 物內部靜態取向。由其它
例如激光二極管技術可知，通過使 用其層具有導致發光沿一定空間方向反射或向前增強的厚度的層結 構來產生定向的發光。由于生產成本過高，這種結構不是很適用于有 價印刷和安全印刷。
技術實現思路
因此本專利技術所要解決的技術問題是，提供一種安全元件，它能夠 很容易地用最少的輔助工具即使在觀察比較倉促時也能得到檢驗，且 可靠性得到提高。為解決該技術問題，本專利技術給出的教導是，發光物質的發射波長 lambda和光子晶體的光柵常數按下列公式彼此協調和預定lambda=m* 2 * d, 其中，d是光子晶體的兩個晶面間的距離，m是正整數.換句話說，構成光子晶體的微粒鑒于直徑和排列與發射波長相協 調，使得發光強度在不同觀察角度下是不同的.通過本專利技術，對發光安全元件的可靠和簡單的檢驗有了可觀的改 善.因為檢驗人員僅需使安全和/或有價文件受到一種激發發光的照 射，例如UV的照射，并檢驗i)是否觀察到發光，以及ii)如果是， 在安全和/或有價文件傾斜時這種發光的強度是否發生變化。僅當符 合上述兩個標準時，安全和/或有價文件才被認為是真的.按本專利技術 的發光安全元件不再能用簡單的工具進行仿制。本專利技術利用的認識是，光子晶體也能用于使本身未定向的發光輻 射通過折射而得到強度在空間角內的各向異性分布.被稱為安全和/或有價文件的例如是:身份證、旅行護照、ID卡、 出入證、簽證、印花稅票、票證、駕駛執照、汽車行駛證、鈔票、支 票、郵票、信用卡、任何芯片卡和不干膠標簽(例如用于產品保護). 這些安全和/或有價文件通常具有基底、印刷層和光學上透明的覆蓋 層。基底是一種支承結構，含有信息、圖像、圖案和類似物的印刷層 敷設在基底上.所有紙質和/或塑料質的專業材料都適合作為基底的材料。安全元件是包括至少一個安全特征的結構單元。安全元件可以是 一種可以是與安全和/或有價文件連接例如粘接的獨立結構單元，但 安全元件也可以是安全和/或有價文件的不可分割的組成部分。前者 的一個例子就是可貼在安全和/或有價文件上的簽證.用于后者的一 個例子是集成例如層壓在紙幣或憑證內的平面結構。后者也包括安置 在基底上的層或覆層.安全特征是一種結構，它能以(相對簡單的復制而言)提高的費 用或甚至未經授權地生產、再造、做手腳或改變，安全特征在本專利技術 框架內由光子晶體和發光物質復合構成.復合的概念在此是一種光學 的耦合，伴隨著晶面間距和發射波長的相互協調，發光指的是尤其是在IR、可見光或UV范圍內的電磁輻射的在原 子或分子電子系統從激發狀態弛豫到能量較低的狀態通常弛豫到電 子基態的過程中的發射。在此，通過電能或電勢(電致發光)、電子 轟擊(陰極發光)、光子轟擊(光致發光)、熱作用(熱發光)或摩 擦(摩擦發光)實現之前的激發。在本專利技術的框架內優選為光致發光， 發光尤其包括磷光以及(光-)熒光.熒光是對活躍的電子狀態的在輻射方面的去活化，其中，從活躍 狀態到低能量狀態例如到基態的轉變是允許自旋的(spinerlaubt)。 在活躍狀態的停留時間通常約為10_8S，亦即熒光的發射直接在用于 激發的能量引入結束后終止。與之相反，磷光是在相互組合過程中對 活躍狀態的禁止自旋的去活化。因此弛豫微弱且緩慢.在活躍狀態的 停留時間為幾毫秒直至幾小時，且相應長久地可以觀察到熒光的發 射.發光物質的發射波長對使用的物質來說是特有的，并通過活躍狀 態和低能量電子狀態例如基態之間的能量差來確定。在此， 一個發射 光鐠內的最大發射強度被稱為發射波長.發光物質含有能夠發光的原子、分子或微粒.發光物質可用來提 供發光色或發光油墨，它含有顏色或油墨的常用其它成分，如粘合劑、 滲透劑、保鮮劑、生物殺滅劑、表面活性劑、緩沖物質、溶劑(水和 /或有機溶劑)、填充劑、顏料、效應顏料、防沫劑、防沉淀劑、UV 穩定劑等，對本領域技術人員來說，適用于不同印刷工藝的油墨配色由現有技術公開，按本專利技術使用的發光物質替代傳統染料或顏料或作 為傳統染料或顏料的附加被混入。當輻射波長小于發光波長時，輻射通常在功能上用于激活發光，然而當有關發光物質能夠進行所謂的上轉換過程(Up-Conversion Prozessen)時，有更高波長的輻射也是起作用的，晶面在空間上通過米勒指數h、 k和l定義.間距d在此定義為 彼此平行的晶面間亦即具有相同米勒指數的晶面間的最小距離。球密堆積對應于fcc(面心立方的，面心立方體的，立方球密堆 積的)或hcc或者說hcp(密排六方晶格的，六角密集堆積的)晶格。 光柵常數a在此為a=20.5 *D其中，D是球或球體的直徑，該直徑作為相鄰球體中心點的間距給出。 按布拉格定律，反射條件為 lambda=m*2*dd是晶面的間距，m是正整數(階)，尤其為1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9或10,接下來用m-l (第1階)計算.d和a的關系如下d=a/(h2+k2+l2)0 5發射波長lambda和球體直徑D的關系為 D=(h2+k2+l2)/本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種具有安全元件的安全和／或有價文件，其中所述安全元件包含布置在基底上的光子晶體和發光物質，所述基底具有關于所述基底的表面定義的取向，　其特征在于，　所述發光物質的發射波長ｌａｍｂｄａ和所述光子晶體的光柵常數按下列公式彼此協調和 預定，即　ｌａｍｂｄａ＝ｍ＊２＊ｄ，　其中ｄ是所述光子晶體的兩個晶面間的距離，ｍ是正整數。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：M普夫盧戈夫特，O穆思，
申請(專利權)人：聯邦印刷廠有限公司，
類型：發明
國別省市：DE[]