具有光子晶体的安全和/或有价文件制造技术

本发明专利技术涉及一种带安全元件的安全和／或有价文件，其中，安全元件包含布置在基底上的光子晶体和发光物质，基底具有关于基底表面定义的取向。其特征在于，发光物质的发射波长ｌａｍｂｄａ和光子晶体的光栅常数按公式ｌａｍｂｄａ＝ｍ＊２＊ｄ彼此协调和预定，其中，ｄ是光子晶体的两个晶面间的距离，ｍ是正整数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种具有安全元件的安全和/或有价文件，其中安全 元件含有布置在基底上的光子晶体和一种发光物质，基底具有关于基 底表面定义的指向，本专利技术还涉及一种制造安全和/或有价文件的方 法以及一种验证安全和/或有价文件的方法。
技术介绍
在有价印刷和安全印刷中一贯将光学可变的颜色作为良好的安 全特征，因为这些颜色无需技术辅助工具就能简单地进行检验。由实 践可知例如钞票和文件的这些光学可变的颜色.虽然这些颜色4艮难复 制，然而如在收银台的检验往往非常仓促，因此只能观察到颜色变化 的存在。基于大多数的颜色和色素，例如具有这些效果并可商用的液 晶或薄片，印刷伪造是公知的，尽管印刷伪造明显与原来的颜色变换 色有所区别，但经验不足的外行一定无法识别真假。另一种广为人知的安全系统包括发光物质的使用.在有价印刷和 安全印刷的大多数文件中都有冷光，因为冷光无法用简单的工具(打印机、复印机)复制，且仅需uv光源就能进行检验。缺陷在于，大多数人仅凭颜色印象作快速检验，因此发光在局部可以例如用记号笔 进行模仿。与此相对的是，精确的研究需要昂贵的分光计，用它可以 区分不同的发光波长.虽然由此实现了一种简单且可靠的机器检验， 但仪器方面的费用巨大，因而成本过高，由文献WO 2006/045567 A2可知一种本文开头所述结构的安全 和/或有价文件。在此，使用一种层作为光子晶体，所述层由具有紧 密的单模直径分布的球或者说球体构成，其中球体构成球密堆积，也 就是构成晶体结构。球的直径在此在50- 500 nm的范围内，因此对 可见光的各种成分来说，在晶体的各种晶面上按布拉格定律示有不同 的反射条件，由此获得一种光学可变的色彩效果，即在偏转安全和/ 或有价文件或者说从变化的观察角度来观察它们的情况下。按照这种 现有技术，安全和/或有价文件可以额外含有发光物质。球体的直径 这样选择，使得能够调出所期望的光学可变效果，而且完全独立于可能的发光.例如在引用文献WO 03/025035 A2、 US 4,391,928、 EP 0 441 559 Bl和EP0955 323 Bl中记栽了适合制造光子晶体的方案。发光束通常不具有方向特性，因为发射中心在涂层、油墨或类似 物内部静态取向。由其它
例如激光二极管技术可知，通过使 用其层具有导致发光沿一定空间方向反射或向前增强的厚度的层结 构来产生定向的发光。由于生产成本过高，这种结构不是很适用于有 价印刷和安全印刷。
技术实现思路
因此本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种安全元件，它能够 很容易地用最少的辅助工具即使在观察比较仓促时也能得到检验，且 可靠性得到提高。为解决该技术问题，本专利技术给出的教导是，发光物质的发射波长 lambda和光子晶体的光栅常数按下列公式彼此协调和预定lambda=m* 2 * d, 其中，d是光子晶体的两个晶面间的距离，m是正整数.换句话说，构成光子晶体的微粒鉴于直径和排列与发射波长相协 调，使得发光强度在不同观察角度下是不同的.通过本专利技术，对发光安全元件的可靠和简单的检验有了可观的改 善.因为检验人员仅需使安全和/或有价文件受到一种激发发光的照 射，例如UV的照射，并检验i)是否观察到发光，以及ii)如果是， 在安全和/或有价文件倾斜时这种发光的强度是否发生变化。仅当符 合上述两个标准时，安全和/或有价文件才被认为是真的.按本专利技术 的发光安全元件不再能用简单的工具进行仿制。本专利技术利用的认识是，光子晶体也能用于使本身未定向的发光辐 射通过折射而得到强度在空间角内的各向异性分布.被称为安全和/或有价文件的例如是:身份证、旅行护照、ID卡、 出入证、签证、印花税票、票证、驾驶执照、汽车行驶证、钞票、支 票、邮票、信用卡、任何芯片卡和不干胶标签(例如用于产品保护). 这些安全和/或有价文件通常具有基底、印刷层和光学上透明的覆盖 层。基底是一种支承结构，含有信息、图像、图案和类似物的印刷层 敷设在基底上.所有纸质和/或塑料质的专业材料都适合作为基底的材料。安全元件是包括至少一个安全特征的结构单元。安全元件可以是 一种可以是与安全和/或有价文件连接例如粘接的独立结构单元，但 安全元件也可以是安全和/或有价文件的不可分割的组成部分。前者 的一个例子就是可贴在安全和/或有价文件上的签证.用于后者的一 个例子是集成例如层压在纸币或凭证内的平面结构。后者也包括安置 在基底上的层或覆层.安全特征是一种结构，它能以(相对简单的复制而言)提高的费 用或甚至未经授权地生产、再造、做手脚或改变，安全特征在本专利技术 框架内由光子晶体和发光物质复合构成.复合的概念在此是一种光学 的耦合，伴随着晶面间距和发射波长的相互协调，发光指的是尤其是在IR、可见光或UV范围内的电磁辐射的在原 子或分子电子系统从激发状态弛豫到能量较低的状态通常弛豫到电 子基态的过程中的发射。在此，通过电能或电势(电致发光)、电子 轰击(阴极发光)、光子轰击(光致发光)、热作用(热发光)或摩 擦(摩擦发光)实现之前的激发。在本专利技术的框架内优选为光致发光， 发光尤其包括磷光以及(光-)荧光.荧光是对活跃的电子状态的在辐射方面的去活化，其中，从活跃 状态到低能量状态例如到基态的转变是允许自旋的(spinerlaubt)。 在活跃状态的停留时间通常约为10_8S，亦即荧光的发射直接在用于 激发的能量引入结束后终止。与之相反，磷光是在相互组合过程中对 活跃状态的禁止自旋的去活化。因此弛豫微弱且緩慢.在活跃状态的 停留时间为几毫秒直至几小时，且相应长久地可以观察到荧光的发 射.发光物质的发射波长对使用的物质来说是特有的，并通过活跃状 态和低能量电子状态例如基态之间的能量差来确定。在此， 一个发射 光镨内的最大发射强度被称为发射波长.发光物质含有能够发光的原子、分子或微粒.发光物质可用来提 供发光色或发光油墨，它含有颜色或油墨的常用其它成分，如粘合剂、 渗透剂、保鲜剂、生物杀灭剂、表面活性剂、緩冲物质、溶剂(水和 /或有机溶剂)、填充剂、颜料、效应颜料、防沫剂、防沉淀剂、UV 稳定剂等，对本领域技术人员来说，适用于不同印刷工艺的油墨配色由现有技术公开，按本专利技术使用的发光物质替代传统染料或颜料或作 为传统染料或颜料的附加被混入。当辐射波长小于发光波长时，辐射通常在功能上用于激活发光，然而当有关发光物质能够进行所谓的上转换过程(Up-Conversion Prozessen)时，有更高波长的辐射也是起作用的，晶面在空间上通过米勒指数h、 k和l定义.间距d在此定义为 彼此平行的晶面间亦即具有相同米勒指数的晶面间的最小距离。球密堆积对应于fcc(面心立方的，面心立方体的，立方球密堆 积的)或hcc或者说hcp(密排六方晶格的，六角密集堆积的)晶格。 光栅常数a在此为a=20.5 *D其中，D是球或球体的直径，该直径作为相邻球体中心点的间距给出。 按布拉格定律，反射条件为 lambda=m*2*dd是晶面的间距，m是正整数(阶)，尤其为1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9或10,接下来用m-l (第1阶)计算.d和a的关系如下d=a/(h2+k2+l2)0 5发射波长lambda和球体直径D的关系为 D=(h2+k2+l2)/本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有安全元件的安全和／或有价文件，其中所述安全元件包含布置在基底上的光子晶体和发光物质，所述基底具有关于所述基底的表面定义的取向，　其特征在于，　所述发光物质的发射波长ｌａｍｂｄａ和所述光子晶体的光栅常数按下列公式彼此协调和 预定，即　ｌａｍｂｄａ＝ｍ＊２＊ｄ，　其中ｄ是所述光子晶体的两个晶面间的距离，ｍ是正整数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M普夫卢戈夫特，O穆思，
申请(专利权)人：联邦印刷厂有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[]