專利名稱：具有光子晶體的安全和/或有價文件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明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(fā)光物質，基底具有關于基 底表面定義的指向，本發(fā)明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。
背景技術：
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?；诖蠖鄶档念伾蜕?，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(qū)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(tǒng)包括發(fā)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(fā)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(qū)分不同的發(fā)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(fā)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(fā)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(fā)光束通常不具有方向特性，因為發(fā)射中心在涂層、油墨或類似 物內部靜態(tài)取向。由其它技術領域例如激光二極管技術可知，通過使 用其層具有導致發(fā)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(fā)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。

發(fā)明內容
因此本發(fā)明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，本發(fā)明給出的教導是，發(fā)光物質的發(fā)射波長 lambda和光子晶體的光柵常數按下列公式彼此協(xié)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(fā)射波長相協(xié) 調，使得發(fā)光強度在不同觀察角度下是不同的.
通過本發(fā)明，對發(fā)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(fā)發(fā)光的照 射，例如UV的照射，并檢驗i)是否觀察到發(fā)光，以及ii)如果是， 在安全和/或有價文件傾斜時這種發(fā)光的強度是否發(fā)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.按本發(fā)明 的發(fā)光安全元件不再能用簡單的工具進行仿制。
本發(fā)明利用的認識是，光子晶體也能用于使本身未定向的發(fā)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(zhí)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?；资且环N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(yè)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，安全特征在本發(fā)明 框架內由光子晶體和發(fā)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(fā)射波長的相互協(xié)調，
發(fā)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(tǒng)從激發(fā)狀態(tài)弛豫到能量較低的狀態(tài)通常弛豫到電 子基態(tài)的過程中的發(fā)射。在此，通過電能或電勢(電致發(fā)光)、電子 轟擊(陰極發(fā)光)、光子轟擊(光致發(fā)光)、熱作用(熱發(fā)光)或摩 擦(摩擦發(fā)光)實現之前的激發(fā)。在本發(fā)明的框架內優(yōu)選為光致發(fā)光， 發(fā)光尤其包括磷光以及(光-)熒光.
熒光是對活躍的電子狀態(tài)的在輻射方面的去活化，其中，從活躍 狀態(tài)到低能量狀態(tài)例如到基態(tài)的轉變是允許自旋的(spinerlaubt)。 在活躍狀態(tài)的停留時間通常約為10_8S，亦即熒光的發(fā)射直接在用于 激發(fā)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(tài)的禁止自旋的去活化。因此弛豫微弱且緩慢.在活躍狀態(tài)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(fā) 射.
發(fā)光物質的發(fā)射波長對使用的物質來說是特有的，并通過活躍狀 態(tài)和低能量電子狀態(tài)例如基態(tài)之間的能量差來確定。在此， 一個發(fā)射 光鐠內的最大發(fā)射強度被稱為發(fā)射波長.
發(fā)光物質含有能夠發(fā)光的原子、分子或微粒.發(fā)光物質可用來提 供發(fā)光色或發(fā)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(wěn)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，按本發(fā)明使用的發(fā)光物質替代傳統(tǒng)染料或顏料或作 為傳統(tǒng)染料或顏料的附加被混入。
當輻射波長小于發(fā)光波長時，輻射通常在功能上用于激活發(fā)光，
然而當有關發(fā)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*d
d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(fā)射波長lambda和球體直徑D的關系為 D=(h2+k2+l2)/80 5*lambda 或在n表示(112+1^+12)的情況下 D=(n/8)0.5*lambda
直徑D表示球體的平均直徑(或彼此相鄰的球體的平均間距)， 它定義成是數目相關的(單模)的線性標準密度分布的最大值.這種 密度分布通過
qr(x)=dQr/dx
得出，其中qr是密度分布，Qr(X)是有關于數目的累積總合分布，dX 是直徑微分.
在本發(fā)明的框架內，密度分布應盡可能緊，從而在觀察時產生清 晰可見且可復制的角度關系.優(yōu)選的是，當(大多與高斯分布相似的)
密度分布在密度為最大值的一半時，具有小于(平均)直徑D的10%、 優(yōu)選小于直徑D的5%、理想地小于直徑D的2%的寬度.如果替代球體，使用其它的微粒型體，如薄層片晶或細桿，那么 從上述意義來說，緊湊的尺寸分布同樣重要。然后用平均的等效直徑
Da替代平均直徑d，該等效直徑按照定義的幾何規(guī)則從相關形狀計
算得出。但在這種情況下，相應緊湊的縱橫比分布(微粒的不同幾何 延伸)也很重要。
在本發(fā)明的框架內通常規(guī)定，光子晶體對于發(fā)射波長而言不具有 完整的帶隙，具有完整帶隙的光子晶體迄今為止只在理論上假定，其 特征在于，光不會朝任何一個空間方向傳播。當光子晶體具有不完整 的帶隙時，如在本發(fā)明框架中所使用的那樣，那么光僅能朝一定的空 間方向傳播。
發(fā)光物質原則上可以在IR、可見光或UV內發(fā)射。優(yōu)選發(fā)射在可 見光內進行，因為這時通過簡單的肉眼檢查就完成了對安全和/或有 價文件的檢驗.
發(fā)光物質可以包括發(fā)光染料和/或發(fā)光顏料。
發(fā)光染料可以從"有機熒光染料、萘二甲酰亞胺、香豆素、氧雜 蒽、噻噸、萘內酰亞胺、吖內酯、曱川、惡嗪、噻嗪和不同的兩種或 多種這類物質的混合物"中選取'發(fā)光顏料可以從"ZnS:Ag、 Zn-硅 酸鹽、SiC、 ZnS、 CdS(用Cu或Mn激活)、ZnS/CdS:Ag、 ZnS:Cu、 Al 、 Y202S:Eu 、 Y203:Eu 、 YV04:Eu 、 Zn2Si04:Mn 、 CaVV04 、 (Zn，Mg)F2:Mn 、 MgSK)3:Mn 、 ZnO:Zn、 Gd202S:Tb、 Y202S:Tb、 La202S:Tb、 BaFCl:Eu、 LaOBr:Tb、 Mg畫鎢酸根、(Zn，Be)畫硅酸鹽Mn、 Cd-硼酸鹽Mn 、 Ca1()(P04)6F，Cl:Sb，Mn 、 (SrMg)2P207:Eu 、 Sr2P207:Sn 、 Sr4Al1402S:Eu 、 Y2SiOs:Ce，Tb 、 Y(P，V)04:Eu 、 BaMg2Al1()027:Eu 、 MaAluOw:Ce，Tb和不同的兩種或多種這類物質的 混合物"中選取。在此，":，，前是主晶格，":"后是摻雜元素。
優(yōu)選的是，發(fā)光物質是一種從"有機熒光染料、萘二甲酰亞胺、 香豆素、氧雜蒽、噻噸、萘內酰亞胺、吖內酯、曱川、惡嗪、噻嗪和 不同的兩種或多種這類物質的混合物"中選取的熒光染料.其它合適 且優(yōu)選的熒光染料僅例如參考文獻Schwander等的"Fluorescent Dyes (熒光染料)，，，栽于Ullmann，s Encyclopedia of Industrial Chemistry ( UUmann的4匕工百科全書)，Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA， 2002; WO 03/052025A; WO 02/053677A; EP 0147252 A;GB 2，258，659;以及F.M.Winnik等的Xerox Discloser Journal (施樂發(fā)明雜志)，VoU7， No.3， 1992， 161-162頁。
在本發(fā)明的框架內，也可有利地使用不同的兩種或多種發(fā)光物質，其中，不同的發(fā)光物質具有不同的發(fā)射波長。不同發(fā)射波長在此指的是在可見光內至少為3nm、 5nm、 10nm、 20nm或30nm的波長差。基于不同的發(fā)射波長產生不同的角度，發(fā)光的不同顏色在這些角度下分別以特別高或特別低的強度被觀察到。高強度指的是就發(fā)射波長而言觀察到的最大強度。低強度指的是相對高強度變小的強度，例如變小至少5。/。、 10%、 20%、 30%、 50%或80%,由此在傾斜安全和/或有價文件時產生發(fā)光變色，
光子晶體有利地由光柵常數為a的fcc或hcc晶格構成，其中
d=a/n°5，n=l至20，尤其是n-l至5， n代表(112+1^+12)， h、 k和l作為米勒指數。晶格點或光子晶體的微粒原則上可以具有任意形狀，例如作為薄層片晶或細桿.但優(yōu)選的是，晶格點或微粒設計成球體。
特別優(yōu)選的是，球體是芯-殼微粒，它們布置在球密堆積內，球體的待設定的平均直徑在此取決于所使用發(fā)光物質的發(fā)射波長，因此當發(fā)光物質在IR范圍(780-3000 rnn )內發(fā)射時，球體的平均直徑在270-5000 nm范圍內，尤其在270-2500 nm范圍內.當發(fā)光物質在可見光范圍(380-780 nm)內發(fā)射時，球體的平均直徑在135-1200 nm范圍內，尤其在135-600 nm范圍內。當發(fā)光物質在UV范圍(100-380nm)內發(fā)射時，球體的平均直徑在35-600 nm范圍內，尤其在35-300nm范圍內。
光子晶體可通過從液體相沉積借助自組織例如在壓力下制造，就好像是在噴墨印刷工藝中那樣.例如，從SK)2溶液制造人工蛋白石已4皮充分公開。
特別優(yōu)選的是，芯-殼微粒具有由有機或無機夾心材料制成的芯和由聚合有機外殼材料制成的殼，其中外殼材料在溫度升高時可流動，而夾心材料在溫度升高時則無法流動，背景在于，為形成光子晶體，在此必需的周期性遠程結構例如球密堆積必須在定義的方向中制造。若有這種芯-殼微粒的填充劑或乳液或懸浮液在溫度升高時遭受壓力，那么當微?？梢韵嗷ミ\動時，在微粒間產生的剪力促使微粒朝著基底表面上的球密堆積排列并定位.在壓力和溫度條件下可流動的外殼簡化了微粒相對彼此的這種排序運動，并產生了具有極好的長程
有序(Fernordmmg )和在基底上單一取向的光子晶體。詳細來說，在此還存在各種各樣的實施可能性.
無機夾心材料可以從"金屬、半金屬、金屬硫屬化物尤其金屬氧化物、金屬磷族元素化物尤其金屬氮化物或金屬磷化物、以及不同的兩種或多種這類物質的混合物"中選取，其中，金屬可以由元素周期表前三主族的元素構成或由副族的金屬元素構成，以及其中半金屬可以包括Si、 Ge、 As、 Sb、和Bi，特別是從"Si02、 TK)2、 Zr02、Sn02和A1203 "中選取，
有機夾心材料優(yōu)選可以從"脂族的、脂族/芳香族的或全芳香族的聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚脲、聚氨酯、氨基塑料樹脂、酚眵塑料樹脂例如甲醛、尿素或苯酚的三聚氰胺冷凝物、環(huán)氧化物樹脂、丙烯酸酯如曱基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸異丙酯、、聚苯乙烯、PVC、聚丙烯腈、 一種或多種這類均聚物的無規(guī)或嵌段共聚物、以及不同的兩種或多種這類均聚物或共聚物的混合物"中選取，
外殼材料可優(yōu)選從"脂族的、脂族/芳香族的或全芳香族的聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚脲、聚氨酯、氨基塑料樹脂、酚搭塑料樹脂，例如曱醛、尿素或苯酚的三聚氰胺冷凝物、環(huán)氧化物樹脂、聚環(huán)氧化物、聚甲基丙烯酸酯如聚曱基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚丙烯酸異丙酯，聚苯乙烯、PVC、聚丙烯腈、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯氧化物、聚丁二烯、聚四氟乙烯、聚甲醛、天然橡膠、聚異戊二烯、一種或多種這類均聚物的無規(guī)或嵌段共聚物、以及不同的兩種或多種這類均聚物或共聚物的混合物"中選取.
相宜的是，夾心材料相比外殼材料具有更高的玻璃化溫度，因為在處于材料的玻璃化溫度之間的溫度下，僅外殼材料可流動，夾心材料無法流動。夾心材料可例如具有高于60*€優(yōu)選高于80'C最優(yōu)選高于90。C的玻璃化溫度，而外殼材料例如可以具有在40-90'C范圍中尤其在60-80'C之間的玻璃化溫度。例如當有機聚合物作為夾心材料時，推薦這一玻璃化溫度范圍.可選地，例如在使用無機夾心材料的情況下，夾心材料的玻璃化溫度高于300'C，那么外殼材料的玻璃化溫度例如在為聚碳酸酯的情況下也很高，例如在80-250'C、尤其在120至200'C的范圍內。
12在制造光子晶體時構成矩陣且球體或芯植入(和固定)在該矩陣內的外殼材料應具有不同于夾心材料折射指數的折射指數(也稱為折
射率)。不同的折射指數在此指的是，差別至少在0.001，更好地至少在O.Ol，有利地至少在0.1。技術人員鑒于折射指數的差別不難從
前迷用于夾心材料和外殼材料的材料中選出適用的材料來。在這里，夾心材料亦或外殼材料分別具有較高的折射指數。
夾心材料和外殼材料的重量比在2: l至l: 5之間，尤其在3: 2至1: 3之間，在兩種材料都為聚合材料的情況下，該比率優(yōu)選不會大于2: 3。
在芯-殼微粒的芯和殼之間可設置連接層。交聯或部分交聯的有機聚合物適用于此?？蛇x地，芯的表面也可以為以專業(yè)方式連接或粘附外殼材料而發(fā)揮功用.
適于生成光子晶體的芯-殼微粒的制造例如在本文開頭所述的現有技術中予以說明，同樣還記載了夾心材料、外殼材料、連接層等的其它變型和細節(jié).就此詳細地參考現有技術，
可按照本發(fā)明使用的光子晶體可以設計成薄層、層或薄膜。相應地，它們可以用常見的覆層工藝或粘附媒介敷設到基底上。就此它們可以構成文件的不可分割的組成部分，例如在卡片結構的情形下。
按本發(fā)明的光子晶體可以構成可見的圖案，例如物體或人物的輪廓或字母和/或數字的字符串。條形碼也可以用作圖案.然后用相應的印刷工藝進行覆層或相應地截取薄膜。當然，光子晶體也可以宏觀各向同性地亦即無圖案地構成。
發(fā)光物質的布置存在不同可能性.發(fā)光物質可以布置在光子晶體的微粒內。在芯-殼微粒的情況下，可以布置在芯-殼微粒的夾心材料
和/或外殼材料中。為此，在有機夾心材料的情況下，相關材料在凝固或聚合前在微粒的生產過程中優(yōu)選與發(fā)光物質均勻地混合。在無機夾心材料的情況下可進行產生發(fā)光的摻雜，例如摻入稀土元素，其被
裝入夾心材料的主晶格中。然后可生成一種沒有混入發(fā)光微粒的光子晶體，由此可靠地避免光子晶體的形成因存在有間隙的發(fā)光微粒而受阻，
在芯-殼微粒的夾心區(qū)域和/或外殼區(qū)域使用聚合材料的情況下，各聚合物含有發(fā)光的單體成分，也就是說有規(guī)律的、靜態(tài)的、嵌段地或作為側鏈(接枝共聚物).在交聯聚合物的情況下，交聯介質也會發(fā)光，最后，發(fā)光物質可以共價地、離子地或合成地連接在聚合物鏈上。
發(fā)光物質當然也可布置在光子晶格的微粒間，在使用顏料的情況
下推薦，顏料微粒的直徑Dp與光子晶格的微粒的直徑D (或Da)的比率Dp/D (或Dp/Da)要小于0.5，優(yōu)選小于0.1，最優(yōu)選小于0.02,顏料微?？梢圆贾迷诠庾泳w的微?；蚯蝮w之間且實際上不會在印
刷時對微?；蚯蝮w造成損害。當發(fā)光物質是發(fā)光染料時，它們可以自由地分布在光子晶格的微粒之間而不會干擾光子晶格的排列.在這兩種情況下，光子晶體的制造通過將光子晶體的微粒與發(fā)光物質的混合和接下來至晶體的長程有序的形成而實現，就像上面所描述的那樣。對此的一種變型方案為，發(fā)光物質例如通過逐層吸附沉淀在光子晶體微粒的表面上。由此在光子晶體的微粒上實現一種均勻的生長，結果是獲得緊湊的密度分布.在此有利的是，光子晶體的微粒和發(fā)光物質可以彼此獨立地選擇和更改，這使得與有價印刷和安全印刷的不同產品的適配變得容易。
作為替代方案，光子晶體也能在下面設有發(fā)光物質。因此例如可用含有發(fā)光物質的顏料或油墨對基底進行覆層例如印刷。然后將光子晶體涂覆到例如在最簡單的情形下作為薄膜的覆層上，這種變型方案就方法技術而言是最簡單的，并且也允許例如為不同種類或價值的安
全和/或有價文件以簡單的方式修改發(fā)光物質/光子晶體的系統(tǒng)，
最后，可以在光子晶體內和/或含有發(fā)光物質的層內額外地安置不發(fā)光的著色劑，如染料或顏料。為此，可考慮所有在安全和/或有價文件領域內通用的、本領域技術人員公知的著色劑.同樣，可在光子晶體或安全和/或有價文件的其它層內設置常用的法定特征物質，
此外本發(fā)明還涉及一種用于制造按本發(fā)明所述安全和/或有價文件或安全元件的方法，其中，基底在表面或部分表面上設有覆層，覆層含有要形成的光子晶體的微粒，且該覆層在熱和壓力的同時作用下被壓縮，其中可選地在具有微粒的覆層前將含有發(fā)光物質的發(fā)光層敷設到基底上，并且/或者其中微粒含有發(fā)光物質或與此混合.在該制造方法的實施形式中，用壓縮實現了光子晶體的形成.
優(yōu)選在溫度為60-260'C尤其70-l卯'C的范圍內進行熱作用，持續(xù)時間為0.5-7200S，優(yōu)選在0.5-3600S，最優(yōu)選為1 - 10S.壓縮可以用l-100bar優(yōu)選1 - 20bar的范圍內的壓力實現.壓縮通常借助按壓尤其層壓完成.在使用無機夾心材料并與并且玻璃化溫度比外殼材料更高的聚合物連接的情況下，例如在80至-250'C之間，熱作用在相應更高溫度下發(fā)生，例如在140-250'C之間。
在帶有光子晶體微粒的覆層上可以設置隔離和/或保護層.譯護層可以在熱作用和壓力作用過程中與基底、視情況與發(fā)光層、以及帶有微粒的覆層焊接或被層壓成疊層復合體.保護層就發(fā)射波長lambda而言應為透明的。
與前述方法不同的是，也可由此制造按本發(fā)明的安全和/或有價文件，即，將已完成的尤其是薄膜形式(厚度例如在0.1 - 500nm)的光子晶體敷設到基底上并通過粘結或通過層疊與之連接.其中，發(fā)光物質也已經存在于光子晶體內。在此當然也能亊先設置具有含發(fā)光物質的獨立覆層例如印刷層的基底。
此外本發(fā)明還涉及一種安全和/或有價文件，它通過前述按本發(fā)明的方法獲得。
本發(fā)明最后涉及一種檢驗按本發(fā)明的安全和/或有價文件或安全元件的方法，其中例如通過暴露在UV輻射下來激活發(fā)光物質以用于發(fā)射發(fā)光輻射，其中依賴有關于安全和/或有價文件表面的角度來確定發(fā)光輻射的強度，以及其中將發(fā)光輻射的已確定的角度關系與預定的角度關系進行對比.若無法確定任何角度關系，或已確定的角度關系與預定的角度關系不一致，那么就不是按本發(fā)明的安全和/或有價文件，因而是仿制的，若已確定的角度關系與預定的角度關系一致，那么安全和/或者有價文件就是按本發(fā)明的，因而是真的。在最簡單的情形下，這種確定借助肉眼檢查完成.但也可以用機器來確定角度關系。在不同發(fā)光物質的情形下，這種確定針對各自的發(fā)射波長實施，不同的角度關系提供不同的發(fā)射波長。


下文借助僅被實施形式示出的范例詳細闡釋本發(fā)明.例1:按本發(fā)明的安全和/或有價文件的不同結構形式；例2:例1中物體的熒光的角度關系.具體實施方式
圖1示出了按本發(fā)明的安全和/或有價文件的不同變型的橫截面。
由圖la可以看到基底l，基底l可以是單層或多層的.印刷層2 直接安置在該基底上，其中印刷層2含有兩種均勻分布的不同熒光物 質。第一種熒光物質的發(fā)射波長為500 nm，第二種熒光物質的發(fā)射 波長為707 nm。按照層序接下來是設計成薄膜的光子晶體3,該光子 晶體3由按文獻WO 2003/025035 A2所述的芯-殼微粒構成。所述芯-殼微粒具有的微粒平均直徑為354 nm。對可見光透明的保護層4緊 貼在光子晶體3上，保護層4本身可以是單層或多層的，也可以在印 刷層2和光子晶體3之間布置單層或多層的中間層，這在圖中出于簡 潔的原因而沒有示出?；?和印刷層2、光子晶體3以及保護層4 通過層疊相互連接，并構成整體的層組。
在圖lb的變型方案中使用了相同的熒光物質，但熒光物質布置 在光子晶體3中。由此可取消印刷層2。熒光物質被吸收或吸附在芯 -殼微粒的表面上，而且均勻分布。
在發(fā)射波長與光子晶體3的微粒的直徑以及最終也與光子晶體3 的光柵常數a和晶面距離d得到協(xié)調時，結果是，在相對安全和/或 有價文件的表面法線成約45°時，紅色(707nm)以最大強度被發(fā)射， 然而在0。和90。時，強度大大削弱，通常在最大強度的90%以下，與 之相反，綠色(500nm)被觀察到在45°下僅為最大強度的10%或更 小，然而在0°和90。時達到最大強度。
由圖2a可知這一點，其中這涉及到在圖2b中透視示出的半球在 安全和/或有價文件的表面法線方向上的投影。當區(qū)域G在約卯°和0。 的情況下顯示為綠色時，可以看到區(qū)域R在約45。的情況下呈紅色。
權利要求
1.一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(fā)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(fā)光物質的發(fā)射波長lambda和所述光子晶體的光柵常數按下列公式彼此協(xié)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。
2. 按權利要求1所述的安全和/或有價文件，其中，所述發(fā)光物 質在IR、可見光或UV中發(fā)射。
3. 按權利要求l或2所述的安全和/或有價文件，其中，所述發(fā) 光物質包括發(fā)光染料和/或發(fā)光顏料.
4. 按權利要求3所述的安全和/或有價文件，其中，所述發(fā)光染 料從"有機熒光染料、萘二甲酰亞胺、香豆素、氧雜蒽、噻噸、萘內 酰亞胺、吖內酯、曱川、惡溱、噻嚷和不同的兩種或多種這類物質的 混合物"中選取并且/或者發(fā)光顏料從"ZnS:Ag、 Zn-珪酸鹽、SiC、 ZnS、 CdS(用Cu或Mn激活)、ZnS/CdS:Ag、 ZnS:Cu，Al、 Y202S:Eu、 Y203:Eu 、 YV04:Eu 、 Zn2Si04:Mn 、 CaVV04 、 (Zn，Mg)F2:Mn 、 MgSi03:Mn、 ZnO:Zn、 Gd202S:Tb、 Y202S:Tb、 La202S:Tb、 BaFCl:Eu、 LaOBr:Tb、 Mg-鴒酸根、(Zn，Be)-硅酸鹽Mn、 Cd-硼酸鹽Mn、 Ca10(PO4)6F,Cl:Sb，Mn、 (SrMg)2P207:Eu、 Sr2P207:Sn、 Sr4AI14025:Eu、 Y2SiOs:Ce，Tb、 Y(P,V)04:Eu、 BaMg2Al10O27:Eu、 MaAluOi9:Ce，Tb 和不同的兩種或多種這類物質的混合物"中選取。
5. 按權利要求1至4之一所述的安全和/或有價文件，其中，所 述發(fā)光物質是熒光染料，該熒光染料從"有機熒光顏料、萘二甲酰亞 胺、香豆素、氧雜蒽、噻噸、萘內酰亞胺、吖內酯、甲川、惡嗪、噻 喚和不同的兩種或多種這類物質的混合物"中選取，
6. 按權利要求1至5之一所述的安全和/或有價文件，其中，所 述光子晶體由光柵常數為a的fee或hec晶格構成，并且d-a/n0'5, n=l至20，尤其是n=l至5，其中n代表(112+1^2+12)， h、 k和1作為 米勒指數。
7. 按權利要求1至7之一所述的安全和/或有價文件，其中，所 述光子晶體的晶格點借助球體或其中心點構成.
8. 按權利要求7之一所述的安全和/或有價文件，其中，所述球 體是芯-殼微粒，它們布置在球密堆積中.
9. 按權利要求8所述的安全和/或有價文件，其中，當所述發(fā)光 物質在IR ( 780-3000 nm)內發(fā)射時，所述球體的平均直徑在270 -5000 11111的范圍內，尤其在270-2500 nm范圍內。
10. 按權利要求8所述的安全和/或有價文件，其中，當所述發(fā) 光物質在可見光(380-780 nm)內發(fā)射時，所述球體的平均直徑在 135 - 1200 nm的范圍內，尤其在135 - 600 nm的范圍內，
11. 按權利要求8所述的安全和/或有價文件，其中，當所述發(fā) 光物質在UV ( 100-380 nm)內發(fā)射時，所述球體的平均直徑在35 -600 nm的范圍內，尤其在35 - 300 nm的范圍內。
12. 按權利要求8至11之一所述的安全和/或有價文件，其中， 所述芯-殼微粒具有由有機或無機的夾心材料制成的芯和由聚合的有 機的外殼材料制成的殼，其中，所述外殼材料在提高的溫度下是能夠 流動的，而所述夾心材料在溫度提高時則是不能流動的。
13. 按權利要求12所述的安全和/或有價文件，其中，有機的夾 心材料從"脂族的、脂族/芳香族的、或全芳香族的聚酯、聚酰胺、 聚碳酸酯、聚脲、聚氨酯、氨基塑料樹脂、酚眵塑料樹脂例如甲醛、 尿素或苯酚的三聚氰胺冷凝物、環(huán)氧化物樹脂、丙烯酸酯如甲基丙烯 酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸異丙酯、聚苯乙烯、PVC、聚 丙烯腈、 一種或多種這類均聚物的無規(guī)或嵌段共聚物、以及不同的兩 種或多種這類均聚物或共聚物的混合物"中選取.
14. 按權利要求12所述的安全和/或有價文件，其中，無機的夾 心材料從"金屬、半金屬、金屬硫屬化物尤其金屬氣化物、金屬磷族 元素化物尤其金屬氮化物或金屬磷化物、以及不同的兩種或多種這類 物質的混合物，，中選取，其中，金屬可以由元素周期表前三主族的元 素構成或由副族的金屬元素構成，以及其中半金屬可以包括Si、 Ge、 As、 Sb和Bi，特別是從"Si02、 Ti02、 Zr02、 81102和入1203"中選 取。
15. 按權利要求12至14之一所述的安全和/或有價文件，其中，所述夾心材料具有處于大于60'C、優(yōu)選大于80'C、最優(yōu)選大于90。C 的范圍內的玻璃化溫度，或其中所述夾心材料具有高于300'C的玻璃 化溫度。
16. 按權利要求12至15之一所述的安全和/或有價文件，其中， 所述外殼材料從"脂族的、脂族/芳香族的、或全芳香族的聚酯、聚 酰胺、聚碳酸酯、聚脲、聚氨酯、氨基塑料樹脂、酚醛塑料樹脂例如 曱醛、尿素或苯紛的三聚氛胺冷凝物、環(huán)氣化物樹脂、聚環(huán)氧化物、 聚曱基丙烯酸酯如聚曱基丙烯酸甲酯、聚曱基丙烯酸丁酯、聚丙烯酸 異丙酯、聚苯乙烯、PVC、聚丙烯腈、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯氧化 物、聚丁二烯、聚四氟乙烯、聚甲醛、天然橡膠、聚異戊二烯、 一種 或多種這類均聚物的無規(guī)或嵌段共聚物、以及不同的兩種或多種這類 均聚物或共聚物的混合物"中選取，以及其中，所述外殼材料優(yōu)選具 有在40 - 90'C范圍內、特別在60 - 80'C范圍內、或者在80 - 250'C范 圍內的玻璃化溫度。
17. 按權利要求1至16之一所述的安全和/或有價文件，其中， 所述發(fā)光物質布置在所述光子晶體內。
18. 按權利要求17所述的安全和/或有價文件，其中，所述發(fā)光物質布置在所述光子晶體的微粒中，特別是布置在所述芯-殼微粒的 夾心材料和/或外殼材料中.
19. 按權利要求17或18所述的安全和/或有價文件，其中，所 述發(fā)光物質布置在所述光子晶體的微粒之間
20. 按權利要求1至19之一所述的安全和/或有價文件，其中， 所述光子晶體下方設有發(fā)光物質。
21. —種用于制造按權利要求1至20之一所述的安全和/或有價 文件或安全元件的方法，其中，基底在表面或部分表面上設有覆層， 所述覆層含有光子晶體的微粒，且所述覆層在熱和壓力的同時作用下 被壓縮，其中可選地在具有光子晶體微粒的覆層前將含有發(fā)光物質的 發(fā)光層敷設到基底上，并且/或者其中光子晶體的微粒包含發(fā)光物質 或與此混合'
22. 按權利要求21所述的方法，其中，熱作用利用在60- 180'C、 特別在70- 130'C的范圍內的溫度進行，持續(xù)時間為0.5-7200S，優(yōu) 選為0.5-3600S,最優(yōu)選為1-IOS。
23. 按權利要求21或22所述的方法，其中，壓縮利用1 - 100bar、 優(yōu)選1 - 20bar的壓力進行.
24. 按權利要求21至23之一所述的方法，其中，壓縮借助按壓 尤其層壓完成，
25. 按權利要求21至24之一所述的方法，其中，在具有光子晶 體微粒的覆層上設置隔離和/或保護層。
26. 按權利要求21至25之一所述的方法，其中，所述保護層在 熱和壓力的作用期間與所述基底、視情況與發(fā)光層以及帶有光子晶體 微粒的覆層焊接或層壓成疊層復合體。
27. 按權利要求26所述的方法，其中，所述保護層就發(fā)射波長 lambda而言是透明的。
28. 通過按權利要求21至27之一所述的方法獲得的安全和/或 有價文件或安全元件。
29. 按權利要求1至20之一或28所述的安全和/或有價文件在 實施形式中是身份證、旅行護照、ID卡、通行證、簽證、印花稅票、 票證、駕駛執(zhí)照、汽車行駛證、鈔票、支票、郵票、信用卡、芯片卡 或不干膠標簽。
30. —種用于檢驗按權利要求1至20之一或28至29之一所述 的安全和/或有價文件或安全元件的方法，其中激發(fā)發(fā)光物質以用于 發(fā)射發(fā)光輻射，其中依賴有關于安全和/或有價文件表面的角度對發(fā) 光輻射的強度進行觀察或確定，以及其中將觀察到的或確定的發(fā)光輻 射的角度關系與預定的角度關系進行比較。
全文摘要
本發(fā)明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(fā)光物質，基底具有關于基底表面定義的取向。其特征在于，發(fā)光物質的發(fā)射波長lambda和光子晶體的光柵常數按公式lambda＝m*2*d彼此協(xié)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。
文檔編號G07D7/12GK101652800SQ200880004390
公開日2010年2月17日 申請日期2008年2月6日 優(yōu)先權日2007年2月8日
發(fā)明者M·普夫盧戈夫特, O·穆思 申請人:聯邦印刷廠有限公司