安全器件的制作方法

专利名称：安全器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及对安全器件(security device)的改进，所述安全器件能够以不同形状和大小用于各种鉴别或安全应用领域中。
背景技术：
目前，诸如纸币等的安全文件(security documents)常带有一些呈现与角度相关的彩色反射的光学可变器件。基于计算机的桌面出版和扫描领域中的进展推动了这一点，这种基于计算机的桌面出版和扫描领域中的进展使得常规安全印刷技术——例如凹版印刷和胶印一一更易于复制或模仿。现有技术中公知的是使用液晶材料或薄膜干涉结构来产生这种角度相关的彩色反射。基于液晶的安全器件的实施例在EP0435029、W003061980 和EP1156934中进行了描述，利用薄膜干涉结构的安全器件的实施例在US4186943和 US20050029800中进行了描述。液晶膜和薄膜干涉结构的平面性质导致观察到的与角度相关的彩色反射呈现有限的空间变化，例如在将安全器件从正入射偏离至倾斜时，呈现出简单的从红色到绿色的色变。光子晶体是折射率在二维或优选三维中周期性变化的结构化的光学材料。当这些材料受到波长与折射率的空间调制相当的电磁辐射时，这些材料呈现一系列有趣的光学效应。布拉格反射可以在如下一波长范围内发生，所述波长范围取决于入射/传播方向以及折射率变化周期。这引起光子“能隙”，所述光子能隙与半导体中的电子带隙类似。通常，某一频率范围内的电磁波不能在晶体内的特定方向上传播，结果以这些波长入射的电磁辐射会被反射。正是由于存在这种部分光子带隙，导致引起蛋白石宝石(opal gemstone)中观察的闪烁的颜色。通常，至于哪些电磁波可在光子晶体内传播以及哪些电磁波会被反射，这与波长、 传播方向和极化方向有着复杂的相关性。然而，如果折射率的调制足够强，则某些频率可以被禁止在任何晶体方向传播，且可产生完全光子带隙。在该情形中，光在晶体内任何方向上的传播都被阻止，且该材料作为一种理想的反射体，使得无论入射方向如何，波长在带隙范围内的所有光都被完全反射。存在两种已经有文件充分记载的制造其折射率达到必要的高度有序变化的结构的方法——微制造(microfabrication)和自装配(self-assembly)。由于微制造的复杂性，已投入相当多的努力研究由介质球体的亚微米三维阵列组成的自装配系统。这种光子晶体通过允许相同尺寸球体的胶态悬浮体在重力的影响下缓慢沉淀来形成，或者通过施加一外力促使所述球体排序来形成。一个实施例是合成蛋白石结构的制造，其中大小一致的亚微米二氧化硅球体通过沉淀过程来组织成面心立方晶体结构。该技术已经取得进一步的进步，以使得合成蛋白石作为先质(precursor)或模板 (template)来进一步定制结构。已经示出可使用这些系统作为模板，以实现公知为反蛋白石或逆蛋白石(inverted opal)的材料。在此，首先用合适的基质材料填充二氧化硅球体
4之间的区域，随后用化学手段溶解所述二氧化硅，以产生一种由均勻基质围绕的空气球体或孔隙的阵列组成的系统。光子晶体的光学属性可以被设计和改变到大于平面液晶和薄膜干涉器件的光学属性的程度。首先，通过简单调整球体尺寸或球体间隔从而改变晶格结构，可以更加轻易地控制反射光的角度和波长相关性。同样，通过在晶格中引入结构缺陷、或通过在结构中引入纳米颗粒，可设计或改进所选择的允许和不允许的反射/透射。这在原则上给予了修改和设计能带结构的自由，从而给予了修改和设计反射的波长和空间相关性的自由。在安全器件中使用光子晶体在现有技术和实施例中是已知的，包括W00306^00、 US20050228072、W02008017869、W02008017864、W02008098339 和 EP1972463。此外，这些材料的交互性质已经文件记载在A. C. Arsenault等人于2008年1月23-25日在San Francisco 举办的会议 “Optical Document Security"上发表的论文 “ hteractive Elastic Photonic Crystals”中。在安全器件中使用光子晶体的挑战是如何将这种器件结合进安全文件中，以使得相比较其他公知的二色性材料，光子晶体的其他可能的光学效应可以被用于鉴别所述文件。本发明的目的是改进现有技术中描述的器件的安全性，并提供一种解决如何使用这些和其他类似材料作为验证器件的问题的实际方案。

发明内容
现描述本发明的若干不同方面，每个方面都包括压色性材料(piezochromic materials)和凸纹结构(relief structure)，由于在压色性材料中产生应力(stress)，会导致在压色性材料内产生一种光学效应。这里将压色性材料定义为在施加变形时改变颜色的任何材料。本文的大部分讨论都针对作为压色性材料的实施例的光子晶体。对于光子晶体材料而言，一类可替代的压色性材料是液晶材料。法国专利申请FM698390提供了在施加应力下改变颜色的胆甾型液晶材料(cholesteric liquid crystal material)和向列型液晶材料的实施例。或者，还公知的是，在溶致液晶材料中，可通过施加压力来扰动晶体层并由此改变其透射特性，来产生颜色的变化。通常，尽管原则上，应力可以是诸如热膨胀等的机制产生的内部应力，但是在所述压色性材料和所述凸纹结构中的每一个内产生的应力都是施加的应力。所述应力可表现为若干形式，并且本质上可以属于张力，但是在大多数情况下应力是压缩应力，尤其是在从外部施加力时。具有张力和压缩分量的混合应力也是可想到的。应力的效果是导致至少所述压色性材料中产生应变(由此导致光学效应，该光学效应本身可以是光学效应的变化)。也可在所述凸纹结构中呈现一些可估计的应变。根据本发明的第一方面，提供一种安全器件，具有压色性材料区域和结合的凸纹结构，所述器件被布置为使得当所述压色性材料和所述凸纹结构共同受到应力时，在所述压色性材料中产生一种光学效应，其中所述器件包括分立的第一吸收区域和第二吸收区域，所述第一吸收区域和第二吸收区域中的至少一个包括所述凸纹结构。本发明的第一方面涉及第一光吸收区域和第二光吸收区域(包括不可见光)的相对外观，所述光吸收区域在多种情形中是层。通常，这些分立的区域具有不同的颜色。在本发明的所有方面，术语“颜色”旨在包括白色/镀金色(mirrored)(基本上反射所有相关波长)、黑色(基本上吸收所有相关波长)和人眼可见范围外的波长。所述第一吸收区域和第二吸收区域中的至少一个包括凸纹结构，也即，所述第一吸收区域和第二吸收区域中的至少一个是这样一种结构该结构与凸纹结构结合形成，或者该结构覆盖凸纹结构，使得吸收区域本身采用凸纹。凸纹结构的一个实施例是凹版印刷。这些区域是分立的，这指的是这些区域是下列的一种或多种物理不同的材料或结构、空间分离的、或者在吸收率方面具有不同的光学属性。所述区域可以是分别被施加的涂层或层，但是这些区域可具有相同的吸收特性。因此，第一方面的安全器件可以被认为是包括两个区域(A和B)，其中至少一个区域包括凸纹结构，且每个区域具有自身的独特的吸收层。所述吸收层可被安装至压色性材料和凸纹结构之间的压色性材料，或者可以印刷至基材(substrate)。如果凸纹结构是透明的，则吸收层可位于凸纹结构的相对侧。吸收层的外观通常是暗的。在许多情形中，吸收层可以是无选择性的吸收材料。然而，吸收层可以是着色(pigmented)墨或无色的吸收染料。 除了吸收层，压色性材料本身的结构可设有吸收区域(吸收相位(absorbing phase))，与吸收层类似，吸收区域增加了可观察到的任何光学效应的对比度。凸纹结构本身可作为吸收层。例如凸纹结构可采用暗色的凸起的凹版印刷图像形式。这种吸收层可设有下文讨论的本发明的其他方面。因此，分立的所述第一吸收结构和第二吸收结构可设置在所述安全器件的相对侧上。一个复合图像的第一部分可呈现在所述第一吸收区域中，一个复合图像的第二部分可呈现在所述第二吸收区域中，以使得当组合时第一图像和第二图像形成合成的复合图像。 复合图像中的一个或每一个可形成压色性材料区域中的光学效应的一部分。作为在压色性材料区域和凸纹结构中施加或产生应力的结果，通过在压色性材料区域产生光学效应，本发明的每一个方面都提供了一种用于达到增强的安全性的器件。被结合进器件中的凸纹结构——或者是所述凸纹结构与吸收层结合、或者是所述凸纹结构本身作为吸收层——被放置在足够靠近压色性材料的位置，以使得压色性材料在受到由于凸纹结构产生的应力时经历局部变化，且这些局部变化导致形成应变，该应变产生一种光学效应，该光学效应可被人眼或其它工具观察到。设想了结合的凸纹结构的若干种不同的实现方式，这些凸纹结构通常直接或者经由中间结构(例如层)被结合到压色性材料区域。或者，通过在压色性材料区域内形成凸纹结构，例如在表面凸纹的情形中(参见下文讨论的第三方面)，凸纹结构可被整合在器件内。凸纹结构可由若干不同的方法形成，通常这些方法将凸纹形成为凸起或有织纹的表面。结合的凸纹结构的实施例包括一个或多个穿孔区域、浮凸表面、印刷表面(使用呈现凸纹的墨，例如使用凹版工艺)和水印。此外，可制备具有通过使用若干不同技术(诸如切害ι]、磨削、浮凸等)中的一种形成的凸纹轮廓的相对刚性的材料，然后将其包括进来作为结合的凸纹结构。该凸纹结构可包括相对于周围材料凸起或下陷的区域。根据本发明的第二方面，提供一种安全器件，其具有压色性材料区域和结合的凸纹结构，所述器件被布置为使得当所述压色性材料区域和所述凸纹结构共同受到应力时， 在所述压色性材料中产生光学效应，且其中所述结合的凸纹结构是水印。纤维基材中的水印在凸纹中呈现变化，这是由于水印的不同区域中存在的纤维数的变化。实质上，每单位体积的纤维密度保持基本恒定，而厚度被调整。已发现，尽管常规的多色调纸币水印中的凸纹在触摸时不会感觉到，但是纤维体积的变化所导致的凸纹足以在压色性材料(例如光子晶体)内产生光学效应。不同的水印技术是公知的，可被用于实施本发明，这些技术使材料局部变薄、局部厚度变化，或者二者的组合。还应理解，在一些情形中，凸纹可由表面高度的局部减小而产生，因此凸纹低于周围材料的高度。某些类型的水印会产生这种凸纹。然而，在其他情形中，可能更容易制造突出区域(高度超过周围材料)。因此，水印可作为一种凸纹结构，其中凸纹中的变化是水印上纤维数量的不同而引起的。这不同于凹版浮凸结构，在该凹版浮凸结构中，基材的厚度实际上保持基本恒定， 但是在形成浮凸前其位置相对于限定平面的线被调整。纤维数量的变化为水印提供了可变的光学强度，该光学强度使得图案可在透射光中观察到，这不同于常规的素压浮凸结构 (没有墨)，该常规的结构在透射光中基本看不到。优选地，在安全器件的该方面中，水印的第一部分被所述压色性区域覆盖，第二部分没有被所述压色性区域覆盖。这是极其有利地，因为没有被覆盖的部分可以使用透射光以常规方式提供安全性，而被覆盖部分可被用于在压色区域产生光学效应。因此，应理解，在本发明的第一和第二方面的每一方面，结合的凸纹结构被联接至压色性材料区域。根据本发明的第三方面，提供一种具有压色性材料区域的安全器件，所述压色性材料区域具有结合的凸纹结构，所述器件被布置为使得当带有结合的凸纹结构的所述压色性材料区域受到应力时，在所述压色性材料中产生光学效应。不同于第一和第二方面，在该情形中，所述凸纹结构存在于所述压色性材料结构本身中。因此，所述压色性区域和所述凸纹结构是完整且不可分离的整体。该凸纹通常是表面凸纹，所述表面凸纹可在相对表面中的一个或每一个中。在该情形中，材料被安装至基材，凸纹可呈现在压色性区域的相对于基材的近端侧或远端侧(相对侧)。所述凸纹结构可被安装至基材，或者可形成基材材料的一部分。可设有两个或更多个凸纹结构。例如，这些凸纹结构可设置在基材的相对面上，尤其是使用平面基材时。该基材可被用作形成文件的基材，因此基材的尺寸比安全器件宽得多，这适应于本发明的所有方面。在本发明的每个方面，可设置两个或更多个凸纹结构，且所述两个或更多个凸纹结构可共同用于产生作为光学效应一部分的图像。例如，一个复合图像的第一部分可呈现在多个凸纹结构中的第一个中，一个复合图像的第二部分可呈现在多个凸纹结构中的第二个中。所述第一图像和第二图像(例如根据第一方面的区域A和B)在组合时可形成合成的图像。如果每个凸纹结构被定位为在压缩时产生光子晶体的相应变形，则当器件被压缩时，所述合成的图像是可见的。在一些情形中，安全器件包括与多个凸纹结构中的第一个相互配合(例如覆盖) 的压色性材料的第一区域、以及与多个凸纹结构中的第二个相互配合的压色性材料的第二区域。因此，如果这些凸纹结构被定位在基材(可以是文件)的相对侧，则产生双面的安全文件。如果用于形成器件的部件都可充分变形，则两个凸纹结构的每一个的组合所形成的合成图像可在每个压色性区域的光学效应中呈现。不论使用何种凸纹结构，安全器件还可包括印刷墨层，该印刷墨层的颜色与下列颜色中的至少一个基本相同凸纹结构的颜色、在应力状态下从所述压色性材料反射的光的颜色、或者在非应力状态下从所述压色性材料反射的光的颜色。安全器件和凸纹结构中的一个或者每一个可包括覆盖层，该覆盖层通常是薄层， 且可用于保护下方材料，同时还是透明的。在存在覆盖层或不存在覆盖层的情况下，对压色性区域和结合的凸纹结构施加应力的行为(例如通过压缩)，通常导致光子晶体结构内的暂时变形。这种变形在应力消失后仅可持续零点几秒，或者可持续几分钟甚至几小时。或者，变形可以是永久的，且这在仅需要一次生效的安全器件(例如，防揭换的(tamper evident)安全器件)中尤其有用。若干不同类型的压色性材料都可用于实施本发明，且优选使用光子晶体。优选地， 光子晶体是弹性光子晶体，原因在于，至少一些构成光子晶体的成分材料可根据压缩应力提供显著的弹性应变。这种效应部分是由于材料的几何形状，例如何处存在空隙，如在反蛋白石结构中的情形。尤其优选的是，如果压色性材料区域被布置成膜或其它薄层。薄层可有助于提供至少部分透明的压色性材料，该至少部分透明的压色性材料可用于提供额外的光学属性， 例如在反射和透射中可观察的特征。在使用光子晶体的情况下，所述光子晶体可包括在区域中均勻分布、不均勻分布， 或具有浓度梯度的纳米颗粒。光学效应可包括在压色性材料的变形区域中的第一光学效应、和在没有变形的区域中的第二光学效应，变形是材料受到应力的结果。一个效应或每个效应都可以是光学可变效应。因此，所述光学效应可呈现颜色的变化(尤其是在光谱的可见部分内时)。所述光学效应还表现为改变至宽的全色谱反射、或者从宽的全色谱反射发生变化(不考虑波长)。 此外，一个效应或每个效应可以是人眼不可视的，因此可在电磁谱的紫外或红外区域中呈现它们的效应。总的来说，光学效应体现了凸纹结构的凸纹，尽管这不是必须的。因此，如果凸纹作为图像形成，则光子晶体中的光学效应可以是类似的或互补的图像。因此，光学效应可再现图像。如果接触结构内的凸纹是小尺度，则光学效应可仅呈现凸纹的更一般的特征，例如凸纹高度改变最大的横向尺度或区域。本发明不限于仅在可见光谱中观察到的光学效应。所述第一和第二光学效应中的一个或每一个可以是电磁谱中的紫外、可见或红外部分的一个中的效应。当这些效应对人眼不可见时，可使用合适的装置观察这些效应。压色性材料可以以若干方式提供，例如作为自支撑层。或者，压色性材料可被基材或承载层支撑，压色性材料直接或间接地(通过一个或多个其他层)安装至基材或承载层。 所述基材或承载层可采用聚合层的形式。压色性材料还可采用着色涂层或着色层的形式， 其中压色性材料以颜料(pigment)的形式存在。还优选地是，安全器件的光学效应被设置为机器可读的。这可以以多种方式实现。 例如，随着入射光方向的变化引起的反射光波长的变化可被用于机器鉴别。在另一个实施例中，器件的至少一层(可选地作为分立层)或压色性材料本身还可包括机器可读材料。优选地，所述机器可读材料是磁性材料，例如磁铁矿。所述机器可读材料可对外部刺激做出响应。此外，当所述机器可读材料在层内形成时，该层可以是透明的。在使用时，所述器件可位于文件内，或附接至文件，所述文件例如为安全文件。所述器件可定位在文件内，以使得所述器件在所述文件的第一侧上具有第一面，在所述文件的相对侧上具有第二面。因此，所述安全器件可采用全厚度(through-thickness)布置。该器件可安装至文件中的一个窗口，或可实际上作为该窗口。纸币中的窗口在现有技术中是公知的，其通常允许观察者透过纸币观察到例如安全特征。例如，W08300659描述了由透明基材形成的聚合物纸币，在基材的两侧上包含不透明涂层。不透明涂层不包括在基材两侧上的局部区域中，以形成透明区域。EP1141480 描述了在纸张基材上制造透明区域的方法。在纸张基材上形成透明区域的其他方法在 EP072350U EP0724519, EP1398174 和 W003054297 中描述。使用所述器件的安全文件的实施例包括纸币、支票、护照、身份证、认证证书、印花税票和其他用于确认价值或个人身份的文件。所述安全器件可采用多种不同的形式用在安全文件中，作为非限制性实施例，这些形式包括安全线、安全纤维、安全块、安全带、安全条纹、安全箔、或安全涂层、或印刷层。关于光子晶体作为压色性材料的实施例，光子晶体材料可基于反蛋白石结构或蛋白石结构。反蛋白石结构的“海绵状(sponge-like)”性质允许其更容易压缩，因此更适合本发明。压缩这种材料使结构的周期性变形，因此可影响视觉效果的变化。通过使用弹性体基质材料可增强这一点，该弹性体基质材料本质上就给出了一种更柔性的系统。适合用于反蛋白石结构中的材料在W02008098339中公开。该反蛋白石膜可使用模板产生，在一个实施例中，该模板通过使用自装配技术排列玻璃基材上的球体来形成。所述球体可以是无机的(例如，二氧化硅)或聚合体(例如，聚苯乙烯)。球体之间的空隙随之被聚合物材料填充。合适的聚合物材料的实施例在W02008098339中列出，并包括从下列一组中选择的单体或预聚物甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯、聚乙烯、聚丁二烯、聚氨酯先质、可交联的聚醚以及上述的混合物。根据使用的球体材料的类型，所述球体可随之被合适的蚀刻剂或溶剂所移除。在聚苯乙烯的情形中，所述球体被合适的溶剂所溶解，以形成由被均勻基质包围的空气球体或孔隙的阵列组成的系统。关于选择合适的溶剂来溶解聚合物微球体的更多信息可在 1989 年 12 月由 Springer 出版的“An Introduction to Polymer Colloids” 第一版中找出。如果反蛋白石结构将被用作涂层或印刷墨中的颜料，则膜可转变成颜料，例如通过将膜与基材分离，并将膜打碎为预期的颗粒大小。光子晶体安全器件还可包括既含有标准蛋白石结构也含有反蛋白石结构的区域。 两个结构都呈现出已知的结构色的现象，因此它们的视觉效果是随它们的结构而变的，尤其是球体或孔隙的布置、大小和折射率(相对于基质)。相比较那些由标准蛋白石状结构组成的区域，由反蛋白石结构构成的区域会显示出随压缩而出现的更大的光学可变性。通过使用弹性体基质材料可增强这一点，该弹性体基质材料本质上就给出了一种更柔性的系统。这种特征的另一个优势是从一个区域(蛋白石)得到另一个区域(反蛋白石)的可能性。这会涉及到例如使用前文描述的技术来后期处理连续的蛋白石状结构，以将选定的区域转变为反蛋白石状结构。换句话说，安全器件可通过“图案形成(Patterning)IPR 变标准蛋白石状结构来制成，以最终给出两种类型的晶体结构。在实践中，大部分反蛋白石状结构都是通过如下方式获得的，首先制造标准蛋白石，然后通过使基质材料不受影响地选定蚀刻工艺，来选择性地移除亚微米球体。如果安全
9器件由合适的材料系统制成，则可在选择的区域蚀刻出球体，同时保持其他区域不变化。最终的特征是将具有连续的基质。例如，一种制造这种器件的方法是，遵循上述的用于制造反蛋白石结构的方法，但是仅溶解局部区域中的球体，以给出这样一种材料，该材料在第一区域由被均勻的聚合体材料基质所分离的空气球体组成，在第二区域由被均勻的聚合体材料基质所包围的聚苯乙烯球体组成。根据本发明的又一方面，提供一种具有压色性材料和结合的凸纹结构的安全器件，该器件被布置为使得当所述压色性材料和所述凸纹结构共同受到应力时，在所述压色性材料中产生光学效应。因此，该方面的范围包括在前文讨论的本发明的第一、第二和第三方面的每一个的范围。这里应注意，所讨论的与本发明特定方面相关的特征旨在与本发明的各个其他方面相组合。因此，具体地，本发明的这个又一方面包括本发明的第一方面和本文预想的或描述的相关实施例，其中存在第一和第二分立的吸收区域，第一和第二吸收区域中的至少一个包括所述凸纹结构。该又一方面在其范围内还包括这样的安全器件仅存在一个分立的吸收区域、其中第一和第二区域不是分立的、或者其中凸纹结构在相关波长处基本不吸收。 本发明的这个又一方面还包括本发明的第二方面和本文预想的或描述的相关实施例，其中所述结合的凸纹结构是水印。此外，该又一方面包括这样的安全器件，即，所述结合的凸纹结构不是水印，而可以是若干其他结构，包括印刷、浮凸以及具有穿孔结构的其他表面修整结构。本发明的这个又一方面还包括本发明的第三方面和本文预想的或描述的相关实施例，其中所述压色性材料具有所述结合的凸纹结构本身，以及其中所述凸纹结构不是所述压色性材料一部分的实施例。


现参考附图，描述本发明的安全器件的一些实施例，在附图中图1是具有水印的第一实施例的安全器件的部分截面的示意图；图2示出了具有吸收层的第二实施例的安全器件；图3示出了包含水印的第三实施例的安全器件；图4示出了包含水印和吸收层的第四实施例的安全器件；图5示出了包含延伸的水印的第五实施例的安全器件；图6示出了显示出透射效果的第六实施例的安全器件；图7示出了带有穿孔的第七实施例的安全器件；图示出了基材上的凹版印刷的效果；图8b示出了包含两个图像的第八实施例的安全器件；图9示出了包含具有凸纹的光子晶体的第九实施例的安全器件；图10示出了包含具有凸纹的光子晶体的第十实施例的安全器件；图11示出了印有凸纹和没有印凸纹的第十一实施例的安全器件；图12a示出了第i^一实施例中的印刷的相对布置；图12b示出了没有施加压缩应力的第十一实施例的外观；图12c示出了在压缩应力下的第i^一实施例的外观；图13a示出了第十二实施例中的印刷的相对布置；
图13b示出了没有施加压缩应力的第十二实施例的外观；图13c示出了在压缩应力下的第十二实施例的外观；图13d示出了在一个替代的第十二实施例中的印刷的相对布置；图1 示出了没有施加压缩应力的所述替代的第十二实施例的外观；图13f示出了在压缩应力下的所述替代的第十二实施例的外观；图14示出了具有水印和套印的光子晶体的第十三实施例的安全器件；图15a示出了第十三实施例中的图像的相对布置；图15b示出了没有施加压缩应力的第十三实施例的外观；图15c示出了在压缩应力下的第十三实施例的外观；图16a示出了第十四实施例中的图像的相对布置；图16b示出了没有施加压缩应力的第十四实施例的外观；图16c示出了在压缩应力下的第十四实施例的外观；
具体实施方案在下文描述的实施例中讨论了光子晶体和凸纹结构的各种布置，这些布置共同产生相关联的光学效应。本文讨论的光子晶体以压色性材料作为实施例。实施例中讨论的不同效应和材料属性旨在举例说明安全器件的可能特征的范围，因此不旨在表明仅所述特定的效应-布置的组合是可行的。总体来说，这些在各实施例之间是可以互换的。参考图1，安全器件100由如下方式形成通过薄层的粘结剂(未示出)将弹性光子晶体膜101 ( 一个实施例是压色性材料)施加至在纸张基材104中形成的水印102的表面。光子晶体101采取具有如下厚度的膜的形状，所述厚度在200微米以下，优选地小于50 微米，甚至更优选地小于30微米。使用膜是有利的，原因是膜是薄的，相对容易使光子结构变形，因此产生光学效应。这种类型的合适材料的进一步讨论可在A. C. Arsenault等人在 2008 年 1 月 23-25 日于 San Francisco 举办的会议"Optical Document kcurity，，上提交的论文“Interactive Elastic Photonic Crystals”中找到。在该实施例以及其他实施例中，光子晶体还可作为涂层或印刷物施加至水印102的表面(或其它凸纹结构)。在本发明的这个实施例中，光子晶体膜包括碳纳米颗粒，所述碳纳米颗粒增强了发生在光子晶体内的共振散射事件(resonant scattering event)，产生强的结构颜色，且在该实施例中，消除了对额外的吸收层(在随后的一些实施例中讨论)的需要。在科学文献(参见2007 年 7 月 23 目的 Optics Express, Vol. 15，No. 15，第 9553-9561页)中已经报道，纳米颗粒可以被引入光子晶体的基质中，以改变或增强观察到的颜色、颜色偏移和照射角度的公差。优选地，纳米颗粒的大小被选为使得这些颗粒位于晶格的间隙位置中。纳米颗粒增强了光子晶体内发生的共振散射事件，导致产生强的结构颜色。例如，将直径小于50nm 的碳纳米颗粒结合进如下系统，该系统包括在聚丙烯酸乙酯基质中具有200nm球体尺寸的聚苯乙烯球体，增强了光子晶体的共振散射，并戏剧性地将光子晶体膜的外观从色彩暗淡的乳白光外观变化至色彩鲜明的绿色膜。因此使用纳米颗粒提供了关键的优势，即无需使用单独的吸收层或结合大的吸收颗粒，即可观察到非常鲜明的颜色。此外，由于照射角度的容差增加，使得观察的颜色不再取决于光源的位置。可选的，可结合磁铁矿纳米颗粒，以产生磁性机器可读的颜色偏移膜。水印设有表面凸纹(在该实施例中，由于如103处示出的厚度的局部调节形成)。 水印被设置在纤维纸张基材内。安全器件100可随后永久附接至有价物品，例如是安全文件。在没有压缩应力时，所述器件处于“松弛(relaxed)”状态，且光子晶体膜101呈现第一光学效应。该第一效应取决于膜的材料属性(且事实上假设照射是白光源，除非此处另外说明)。在该实施例中，第一效应是在选定波长处存在的光学带隙所导致的彩色效应。在如箭头106示出的压缩所述器件100后，与水印结构的凸起最大部分最靠近的光子晶体区域比凸起最小部分的局部变形大。导致在晶体内产生第二光学效应，该效应体现了变形的调节。所述变形足够导致一组不同的波长成为允许在晶体内传播的波长，这些波长不再存在于可观察到的光学效应中(因为它们不再被反射)。由于哪些特定组的波长被允许是由变形的幅度决定的，因此可观察到的效应体现了水印厚度调节。因此，至少一些包含在水印中任意图像内的信息还呈现在第二光学效应中。因此，水印可以以图像的形式呈现(这也适用于其他实施例)。第二光学效应通过如下方式是可观察到的，即，在器件上方放置一种透明材料，以同时施加压力进行压缩，并观察所述材料。然而，在该实施例中，形成光子晶体以具有缓慢的弛豫时间(若干秒到几分钟)，在该时间内，光子晶体的结构在施加压缩力之前弹性恢复至其之前的状态。这允许在没有压缩力时，可以有时间视觉观察第二效应。应理解，水印可被替换为凹版印刷区域(其呈现出表面凸纹)。可使用不透明的或透明的墨印刷凹版。例如，可使用不透明的深色墨，其用于吸收光子晶体传送的任何波长。图2中示出了第二实施例的器件150。在该实施例中，水印153被用于提供凸纹结构(但是也可使用凹版印刷或浮凸(embossed)层)。此外，在光子晶体151和水印153之间，薄的吸收材料层152被印刷至晶体表面上，该晶体表面附接至水印的凸纹结构。吸收材料无选择地吸收，因此通过提供对比，增强了在光子晶体中观察的所有光学效应。虽然使用黑色、或者非常深色的、基本完全吸收层可产生最强的颜色偏移，但是使用其他颜色或颜色组合的部分吸收层，也可产生其他效应，产生不同的、明显的颜色偏移颜色。虽然该层可以与光子晶体结构中使用的纳米结构一同设置，但是在该实施例中没有纳米结构。然而，还应注意，通过将吸收颗粒引入光子晶体材料中，可实现类似的结果。如果使用吸收颗粒，则吸收颗粒应显著大于光子晶格球体的尺寸，以使得这些吸收颗粒不会改变晶格，从而不会导致光学属性出现不期望的改变。这些吸收颗粒可被用在本文讨论的各个实施例中。在该实施例中，第一效应(不压缩)和第二效应(压缩)在可视谱内都是光学可变效应，两个效应是不同的，且第二效应产生水印的大致图像。在该实施例中，材料几乎同时松弛(relax)至其前一状态，因此通过透明构件(例如玻璃板)可最佳观察。虽然可利用从表面凸起的图像(例如浮凸或凹版印刷图像)，但出乎意料的是，当合适的光子晶体膜压靠住水印时，水印可产生类似效应。在许多安全文件中，水印的使用是相当常见的。高安全性的多色调水印通常使用圆网工艺(cylinder mould process)来产生，并通过改变纸张纤维量来形成，以使得在一些区域中纤维量增加，在其他区域中纤维量相对于围绕水印区域的基材纸张层的纤维量减少。当以透射光观察时，纤维少的区域较亮，纤维增加的区域比基材纸张暗，可以清楚地看到对比。不同类型的水印具有不同的优势。多色调水印常常是图案图像，例如肖像，且可以非常细致和复杂，这可以显著降低伪造的风险。在圆网造纸过程中，纸张形成在一个部分浸渍的丝布覆盖的圆网上，该圆网在包含纸张纤维的稀释悬浮液的大桶中旋转。随着圆网旋转，水通过将纤维沉积在网表面上的丝布排出。当丝布饰有详细图案的浮凸时，所述纤维以较小或较大厚度沉积在浮凸的凸起和下沉部分上，以在完成的纸张中形成完整的三维水印。最终的水印中的纸张厚度变化是随着水从丝布排出、纤维从浮凸网的凸起区域向浮凸网的下沉区域的移动引起的。纤维移动以及由此引起的水印中的色调变化是由排水速度决定的，而排水速度取决于浮凸的轮廓。这使得能够很好地控制水印图案的层次，产生圆网制造水印工艺独特的细微的色调范围。用于产生均勻的光色调区域(并提供增强的水印安全性)的另一工艺是电铸工艺。在电铸工艺中，一薄块金属——通常呈现为图像或字母的形式——通过缝合或焊接被施加至圆网罩的丝布，从而造成排水和纤维沉积的明显减少，并由此在纸张中形成亮水印。 电铸水印可以比常规浮凸工艺产生和制造的水印更亮。该电铸工艺在造纸领域中是已知的，并已经在US-B-1901049和US-B-2009185中描述。因此电铸水印是纸张厚度仅统一减小的纸张区域。该区域通常非常小，且纸张厚度的改变非常明显，从而产生非常亮的图像，通常比图示水印内的区域亮。通过使用“透明(transparentising) ”树脂、局部施加UV漆或者甚至食用油，这种效果可被伪造者部分模仿。然而，使用大的较薄区域在纸张易损和安全性差方面都会引起明显的问题。水印的优势在于，在它们按照惯例提供在透射光下可视的安全特征的同时，在可压缩的光子晶体膜被压在水印区域上时，水印还可被用于提供在反射光下可视的隐藏安全特征。伪造者试图通过印刷浓度变化的墨，或者使用透明树脂、局部施加UV漆或者食用油仿制水印。然而，这仅仅复制了在透射光中的效应，并不会复制在结合可压缩的光子晶体膜时观察的效应，因此使用带有压色性材料区域的水印为安全文件(包括纸币)提供了又一潜在保护。在使用水印的情形中，对于其他凸纹结构，光可包括可见光和/或不可见光，因此例如包括紫外光和红外光。可使用宽波带或窄波带。同样地，光子晶体可被布置为选择性地反射光谱的不可见部分的光(包括紫外光和红外光)。在图3示出的第三实施例200中，弹性光子晶体201直接附接至包含电铸水印202 的纸基材料。该纸基材料可以是纸币或事实上任何其他文件。水印202是使用局部减小材料厚度的电铸工艺形成的。同样，与上述实施例相同，一些区域的变形大于其他区域。尤其是在水印使纸变薄的区域，变形较小。光子晶体的变形中的这些变化体现在观察到的光学效应中。此处，在没有压缩时，光子晶体的带隙使得紫外波长的辐射可传播通过晶体，而可见范围内的波长的辐射被排除在外。然而，在压缩时，带隙阻止紫外波长的辐射传播通过晶体，因此，材料以波长选择方式反射紫外波长。因此，本安全器件优选地由合适的能够检测反射的紫外光的装置读取。在图4示出的第四实施例中，在安全器件250中使用一个圆网型水印253，由于整个器件的纤维数量的变化，水印253在厚度上有变化。同样，弹性光子晶体251被用作安全器件250的一部分。为了增强光子晶体251中产生的光学效应，一个暗吸收层252被定位在光子晶体251和形式为水印253的凸纹结构之间。在该情况中，在没有压缩应力时，可在可见光谱中观察到光学可变效应，相比之下，通过使用暗吸收层，该光学可变效应明显增强。在压缩后，可在光谱的红外部分观察到光学可变效应，对于选定的可见波长，出现一个光子禁带带隙，因此导致可见光谱中的彩色效应、和不可见红外谱中的机器可读红外效应。图5中示出的第五实施例的器件300使用两种不同工作模式的电铸水印，以提供增强的安全性。安全器件300包含光子晶体301、水印303(其可由圆网水印替代)和中间黑色吸收层302。水印303横向延伸越过光子晶体301和吸收层302的尺寸。在304处示出的未覆盖区域，水印中的图像可在透射(见箭头30 时观察到。在光子晶体覆盖的区域， 当没有施加压力时，在透射和反射时，水印都被隐藏。如同前述使用水印的实施例，施加压力导致产生第二光学效应。在该实施例中，在光子晶体下方、下层纸张材料没有被水印变薄的所有区域，可见的颜色变化是可观察到的，因此水印内的图像在施加压力后显示出来。这在如箭头306指示的反射中是可观察到的。图6中示出的第六实施例与第五实施例类似，除了第六实施例没有使用中间吸收层，且水印(在该实施例中是电铸)的横向范围没有超过光子晶体。在该实施例中，器件 350利用呈现一透明度的薄的光子晶体层或光子晶体膜351。如示出的，使用电铸水印352。 这产生了四个可观察的效应，因此提供了额外的完全特征。第一效应是在没有任何压缩的情况下的反射效应(箭头35 ，其中在光子晶体中可观察到均勻的彩色区域。第二效应也是在没有压缩应力的情况下的透射效应(箭头354)。这在此，水印图像是可见的，所有部分的颜色相同，但是相对强度不同，所述颜色由经光子晶体的透射产生(注意到该颜色不同于在第一效应中观察到的颜色，且是互补颜色)。第三效应是由压缩应力产生的反射效应 (箭头35 ，其中如同第五实施例，彩色效应由围绕电铸水印的薄材料的区域产生。第四效应是在压缩时产生的透射效应(箭头254)，其中水印的薄区域是作为与周围材料的不同颜色观察到的，不同颜色的产生是由于不同的相对变形。应理解，如果水印延伸越过光子晶体的横向尺寸，可以作为一种常规的透射效应提供一个可选的第五效应。图7中示出了第七实施例的器件400。器件400具有粘合至凸纹结构402的光子晶体401，凸纹结构402具有穿孔区域。一些穿孔是穿过整个厚度的穿孔403，而另一些是一端不通的穿孔(blind perforation)404o 一端不通的穿孔404以类似于电铸水印的方式起作用，但是在该实施例中，形成穿孔的工艺不需要是水印工艺，例如穿孔形成在其中的材料不需要是纤维的。使用穿过整个厚度的穿孔的一个优势是，这允许明显更多的光穿过透射检测布置中的结构。这些类型的穿孔中的每一个都导致最靠近穿孔的光子晶体401部分中经受的压缩应力局部减小。视穿孔的大小和凸纹结构402形成的材料而定，所述穿孔可由多种技术产生，包括水印、模切或激光切割。如同其他实施例，材料的弛豫时间可根据应用而修改。第一和第二光学效应当然也可根据应用而控制。一个示例性凸纹结构是凹版印刷的凸纹结构，所述凹版印刷引起基材的浮凸，而基材由于使用的相对高的印刷压力而被印刷。特别地，基材厚度保持基本恒定(不同于水印的情形)。在图8a中示出了在基材450上凹版印刷的效应。印刷板从图的上侧施加，导致基材450变形与凹版印板的单元一致(以公知方式)。与所述单元的凹陷相合的基材的上侧区域变成“压凹的(debossed) ”，即，所述基材的上侧区域位于基材的总体水平之上或在基材的总体水平之上突出。与单元壁相合的那些区域变成浮凸的(变形到基材的总体水平以下)。在图8a中，压凹区域以451示出，浮凸区域以452示出。在素压浮凸(blind embossing)技术中，没有墨施加至基材。然而在许多情形中，凹版印板的各单元都被施加墨，且该墨沉积在直立的压凹区域451上，所述压凹区域的一个实施例以453示出。在图8b中示出了第八实施例的安全器件450。在该实施例中，两个凸纹结构形成在总体平坦的薄基材452的相对表面上。所述基材可以是有价文件。在第一面(图8b中的上表面)，使用凹版印刷将一个图像453印刷为凸纹结构。光子晶体451被安装至基材452 的图像453上方。在相反面(下面)，再次使用凹版印刷将第二图像妨4设置为第二凸纹结构，该第二凸纹结构定位在光子晶体451的覆盖区(footprint)内。应理解，此处可使用其他类型的凸纹结构。两个图像453、妨4被布置成局部图像，其中当覆盖时组合在一起，两个图像产生可被观察者辨识的图像。因此可形成单独的图像，以使得观察者在没有看到组合的第一和第二图像时，不能确定最终的图像。尽管两个图像位于基材452的相对侧，但是当受压时，假设基材足够薄，则每个图像的凸纹可以呈现为光子晶体451内的第二光学效应， 因此可以通过反射(箭头455指示的)观察光子晶体451，在第二光学效应内观察到最终的图像。作为另一个选择，第二光子晶体456可以放置在基材的相反面(在第二图像454 上)，并以箭头457示出的方式观察。这样，可以在光子晶体451、457的每一个中都观察到最终的图像(一个最终的图像是另一个的反相)。这里应注意，凹版印刷的每个区域(至少当被光子晶体覆盖时)作为分立的吸收区域，其中每个区域都被着色(可包括黑色)。凹版印刷的颜色影响在光子晶体中观察到的光学效应。在图9中示出第九实施例的安全器件500。这里凸纹结构504在光子晶体501本身的表面内形成。该结构可以通过浇铸工艺或浮凸工艺形成，并提供如下额外的安全性，其中光子晶体501和凸纹504由相同材料构成。晶体501粘结至基材503，其中凸纹在光子晶体的主体内。可选的吸收层被示为502，定位在光子晶体501和基材503之间。在第十实施例中，如图10示出，安全器件550类似于第九实施例中的安全器件，但是在该实施例中，光子晶体551中的凸纹552在最上面，因此凸纹552位于光子晶体551与基材553相对的一侧。至于其他实施例，基材可以是随后附接至另一物体或文件的网状物 (web)ο图11示出了第十一实施例，示出了在器件的不同区域中使用两个分立的吸收层。在该实施例中，这是通过如下两层实现的，一层是印刷的凸纹结构，另一层是没有凸纹的印刷区域(使用不同的印刷技术)，以提供有利的安全特征。安全器件600具有覆盖在凹版印刷(凸纹结构)区域上的光子晶体膜601，所述凹版印刷区域可被认为是第一分立区域(“区域A”)。第一分立区域被总体示意性示为602，且也被覆盖在相邻的平版印刷 (litho-print) 603( “区域B”)上。平版印刷没有凸纹结构。如604示出的，以反射模式观察安全器件600。凹版印刷602与平版印刷603颜色匹配，以使得它们具有相同的吸收属性。例如，可以使用黑色凹版和黑色平版印刷。因此，两种印刷技术之间的差别不能通过光子晶体601辨别(区域A和B类似地吸收光，因此不能观察到凹版印刷的凸纹中存在的任何图像)。图1 示出了平版印刷603(为举例说明，印刷物603仅示为白色)和凹版印刷 602的布置，凹版是以三角形布置的10个等边三角形的图像。如图12b示出的，在没有压缩所述器件601时，可在光子晶体中观察到总体第一颜色(第一光学效应)。注意到凹版图像是不可视的。如图12c示出的，在压缩时，在平版印刷物的上方的晶体部分基本保持第一颜色(例如绿色)，而凹版上方的区域的颜色从第一颜色变为第二颜色(例如红色)，因此变得可视。因此，第二光学效应(绿色区域和红色区域的组合)允许显示凹版印刷物。第十二实施例的安全器件是第十一实施例的变型。在该实施例中，凹版印刷物和平版印刷物的图像被颠倒，因此平版印刷物被布置为三角形652。凹版印刷物653是黑色的，平版印刷物的颜色与平版印刷物周围的颜色不同。这在图13a中示出(为举例说明，印刷物653仅以白色示出)。如果平版印刷物是黄色，随后当观察光子晶体时，黄色平版印刷物上方的光子晶体会显现橘黄色，并被红色背景所围绕，该红色是黑色凹版上方的光子晶体膜的颜色，如图1 示出的。在如图13c示出，在施加压缩应力后，在周围凹版附近的压缩区域被布置成变为橘黄色(平版印刷物区域基本保持相同颜色)。因此，平版印刷物的图像消失，并且器件在这种情况下显现出统一的橘黄色。或者，可使用不同颜色的两个凹版印刷凸纹结构来实现相同的效应，所述凹版印刷凸纹结构的颜色被特别选择为具有正确的吸收特性，以实现预期的效应。这在图13d、e、 f中示出。在该实施例中，光子晶体膜被选为使得其在松驰时呈现红色，在压缩时转为绿色。 三角形的绿色凹版印刷660被设置在黑色凹版印刷背景661内(见图13d)。松弛的膜反射红色，因此透过绿色和蓝色。绿色和蓝色撞到凹版660中的绿颜料，蓝色被吸收，绿色被反射回穿过膜。因此，观察者看到加在一起的红色和绿色成分，呈现出黄色(因此给出如图 1 示出的颜色对比)。当膜被压缩时，其反射绿色，并透过红色和蓝色。红色和蓝色都不会从绿色印刷被反射回，因此其基本与周围的黑色相同，呈现出统一的颜色(图13f)。图11、12和13中的实施例描述了图像被隐藏或显示的实施例。尽管这是有利地， 但是也可预期到如下的实施方案，其中使用两个不同吸收层，简单地在器件的不同区域产生不同的光学效应。在图14中示出了第十三实施方案。这里，安全器件700具有覆盖在基材内的电铸水印702上的光子晶体701。水印包含图像703。该实施例中没有中间吸收层。在光子晶体701与水印702相邻的一面的相对面上，使用平板印刷工艺将图像704印刷在光子晶体的表面上。该实施例中的一个优选特征在于，虽然两个图像703、704中的每一个都位于光子晶体的覆盖区内，但是两个图像703、704在任一点处都不相交(横向地)(它们在图中看起来似乎相交)。这样的原因是为了确保可以在某些条件下单独地观察每个图像。例如，参考图15a、15b和15c，图15a示出了两个图像的对准位置。图像704是数字“2”，水印中的图像703是苹果的轮廓。图像704的印刷墨的颜色不同于光子晶体的第一光学效应的颜色 (在没有施加压缩应力的情况下)。因此，如图1 示出的，当在静止状态(没有压缩)时， 光子晶体和印刷的图像704之间存在颜色对比，因此在反射中数字2是可见的。当器件700 被压缩时，不在水印上方的光子晶体区域被压缩，由此在光子晶体中产生一合成颜色，该颜色与图像704(“2”)的颜色匹配。因此，“2”消失。然而，在下方存在电铸水印的区域，差别压缩导致这些区域具有不同的颜色(可以与无压缩的颜色相同)，因此显示苹果图像703。在第十四实施例(该实施例的总体布置与第十三实施例相同)，图16a中示出的平板印刷图像754的数字“2”完全包含在苹果图像753的边界内。不同于第十三实施例，这允许图像754的所有部分是连续的。图16b和图16c示出了合成的效果(与1 和15c类似)。
额外地或替代地，利用位于晶体结构内——优选地在间隙位置——的纳米颗粒， 还可以进一步修改或增强在实施例中描述的光子晶体的光学属性。纳米颗粒可以基本一致地分布在晶体中，以使得晶体的每个部分都呈现大体相同的光学效应。或者，纳米颗粒可以不均勻地分布在晶体内，以使得晶体的不同部分呈现非常不同的光学效应。因此，纳米颗粒可根据浓度梯度分布。纳米颗粒还可以分布在具有不同浓度的若干区域。在描述的实施例中，光子晶体材料经历光学效应的变化——可以是颜色变化，因此经历可视到可视的转变。其他预想的实施例包括，在压缩时，从一种可视颜色到另一种颜色的变换，从不可视到有色的变换，或者从反射UV到对UV透明的变换，以使得在压缩时可以激活光子晶体膜下的UV特征。理想地，本发明对反蛋白石光子晶体结构(从W02008098339中可知)的效果最好。然而，如果可获得足够的晶格畸变，或者使用可变形的球体，采用标准蛋白石结构(例如在 US20040131799、US20050228072、US20040253443 和 US6337131 中描述的)也可以获得
显著的效果。因此，在安全器件中使用光子晶体和结合的凸纹结构提供了若干其他可行的安全特征。这些特征增强了安全器件的可靠性，并因此增强了该器件附接至或位于其中的物体的可靠性。
1权利要求
1.一种安全器件，具有压色性材料区域和结合的凸纹结构，所述器件被布置为使得当所述压色性材料和所述凸纹结构共同受到应力时，在所述压色性材料中产生光学效应，其中所述器件包括分立的第一吸收区域和第二吸收区域，所述第一吸收区域和第二吸收区域中的至少一个包括所述凸纹结构。
2.根据权利要求1所述的安全器件，其中分立的所述第一吸收区域和第二吸收区域中的每一个都包括一个凸纹结构。
3.根据权利要求1或2所述的安全器件，其中分立的所述第一吸收结构和第二吸收结构设置在所述安全器件的相对侧上。
4.根据权利要求2或3所述的安全器件，其中一个复合图像的第一部分在所述第一吸收区域中呈现，且其中一个复合图像的第二部分在所述第二吸收区域中呈现，以使得当组合时第一图像和第二图像形成合成的复合图像。
5.根据前述权利要求任一项所述的安全器件，其中所述吸收区域具有不同的颜色。
6.根据前述权利要求任一项所述的安全器件，其中所述凸纹结构包括穿孔区域、浮凸表面或印刷表面。
7.一种安全器件，具有压色性材料区域和结合的凸纹结构，所述器件被布置为使得当所述压色性材料区域和所述凸纹结构共同受到应力时，在所述压色性材料中产生光学效应，且其中所述结合的凸纹结构是水印或包括穿孔区域。
8.根据权利要求7所述的安全器件，其中所述水印或穿孔区域的第一部分被压色性区域覆盖，且第二部分没有被压色性区域覆盖。
9.根据前述权利要求任一项所述的安全器件，其中所述结合的凸纹结构被联接至所述压色性材料区域。
10.根据前述权利要求任一项所述的安全器件，其中所述器件还包括一个吸收层，该吸收层位于所述压色性材料区域和所述凸纹结构之间。
11.一种安全器件，具有压色性材料区域，所述压色性材料区域具有结合的凸纹结构， 所述器件被布置为使得当带有结合的凸纹结构的所述压色性材料受到应力时，在所述压色性材料中产生光学效应。
12.根据前述权利要求任一项所述的安全器件，其中所述压色性材料区域包含吸收相位。
13.根据前述权利要求任一项所述的安全器件，其中所述凸纹结构被安装至基材，或形成基材的一部分。
14.根据权利要求13所述的安全器件，其中设有多个凸纹结构。
15.根据权利要求14所述的安全器件，其中复合图像的第一部分呈现在多个凸纹结构的第一个中，且其中复合图像的第二部分呈现在多个凸纹结构的第二个中，以使得当组合时所述第一图像和第二图像形成合成的复合图像。
16.根据权利要求14或15所述的安全器件，其中所述凸纹结构设置在所述基材的相对面上。
17.根据权利要求14所述的安全器件，其中所述压色性材料的第一区域被设置与多个凸纹结构中的第一个相互配合，且所述压色性材料的第二区域被设置与多个凸纹结构中的第二个相互配合。
18.根据前述权利要求任一项所述的安全器件，其中所述安全器件还包括印刷墨层，该印刷墨层的颜色与下列颜色中的至少一个基本相同所述凸纹结构的颜色、在应力状态下从所述压色性材料反射的光的颜色、或者在非应力状态下从所述压色性材料反射的光的颜色。
19.根据前述权利要求任一项所述的安全器件，其中所述压色性材料被提供为一个膜。
20.根据前述权利要求任一项所述的安全器件，其中所述压色性材料形成为带色涂层或印刷层。
21.根据前述权利要求任一项所述的安全器件，其中所述压色性材料是部分透明的。
22.根据前述权利要求任一项所述的安全器件，其中所述压色性材料包括纳米颗粒。
23.根据前述权利要求任一项所述的安全器件，其中所述凸纹包括相对于周围材料凸起或下降的区域。
24.根据前述权利要求任一项所述的安全器件，其中所述光学效应体现了所述凸纹结构的所述凸纹。
25.根据前述权利要求任一项所述的安全器件，其中当所述凸纹结构被布置为一个图像时，所述光学效应再现所述图像。
26.根据前述权利要求任一项所述的安全器件，其中，在没有应力时，所述压色性材料产生第一光学效应，且其中由于应力作用而产生的所述光学效应是第二光学效应。
27.根据权利要求沈所述的安全器件，其中所述第一光学效应和第二光学效应中的一个或每一个是光学可变效应。
28.根据前述权利要求任一项所述的安全器件，其中所述第一光学效应和第二光学效应中的一个或每一个是在电磁谱的紫外、可见或红外部分中的一个的效应。
29.根据前述权利要求任一项所述的安全器件，还包括透明覆盖层。
30.根据前述权利要求任一项所述的安全器件，其中所述应力导致所述压色性材料的结构中的暂时的或永久的变形。
31.根据前述权利要求任一项所述的安全器件，其中所述应力是内部应力或施加的压缩应力。
32.根据前述权利要求任一项所述的安全器件，其中所述安全器件包括自支撑层。
33.根据前述权利要求任一项所述的安全器件，其中所述安全器件是机器可读的。
34.根据前述权利要求任一项所述的安全器件，其中所述压色性材料是光子晶体。
35.一种安全文件，包括根据前述权利要求任一项的安全器件。
36.根据权利要求35所述的安全文件，其中所述安全器件位于所述文件内，以使得所述压色性材料区域在所述文件的第一侧上具有第一面，并在所述文件的相对侧上具有第二面。
37.根据权利要求35或36所述的安全文件，其中所述压色性材料被安装至所述文件中的一个窗口。
全文摘要
公开了一种安全器件，该器件具有压色性材料区域(102)和结合的凸纹结构(103)。所述安全器件被布置为使得当在所述压色性材料和所述凸纹结构中产生一应力时，在所述压色性材料中产生光学效应。
文档编号G02B1/00GK102458873SQ201080025993
公开日2012年5月16日 申请日期2010年4月13日 优先权日2009年4月14日
发明者C·J·伊斯特尔, R·怀特曼 申请人:德拉鲁国际有限公司