光子晶体安全装置的制作方法

专利名称：光子晶体安全装置的制作方法
光子晶体安全装置
本发明涉及对安全装置(security device)的改进，所述安全装置 可以以各种不同的形状和尺寸应用于各种鉴别或安全应用领域中。
现在，诸如钞票等的安全文件(security document)常配有一些能 呈现出与角度相关的彩色反射的光学可变装置。基于计算机的桌面印 刷和扫描技术领域的发展刺激了这一点，所述计算机的桌面印刷和扫
越易于被复制或仿造。众所周知的是，现有技术中使用液晶材料或者 薄膜干涉结构来产生这种角度相关的彩色反射。基于液晶的安全装置 的实施例在EP 0435029、 WO 03061980和EP 1156934中进行了描述， 使用薄膜干涉结构的安全装置的实施例在US 4186943和US 20050029800中进4亍了描述。
液晶薄膜和薄膜干涉结构的平面性质导致所观察到的角度相关的
彩色反射呈现出有限的空间变化，例如当将安全装置从正入射偏离至 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为三维内周期性变化的结构化的 光学材料。当受到一波长与折射率的空间调制相匹配的电磁的辐射时，
这些材料呈现出一些有趣的光学效应。布拉格反射可发生在一波长范 围内，所述波长范围取决于入射/传播的方向以及折射率变化的周期。 这导致出现光子"能隙"，所述光子能隙类似于半导体中的电子带隙。 通常，在某一频率范围内的电磁波不能沿晶体内的一特定方向传播， 以这些波长入射的电磁辐射因此被反射。正是由于存在这种部分光子 带隙，导致形成蛋白石宝石中所观察到的发亮的颜色。
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，其与波长、传播方向和极化方向有着复杂的相关性。然而，如 果折射率中的调制足够大，某些频率可被禁止在任何晶体方向传播，
并形成完全光子带隙。在这种情况下，光在晶体内任何方向上的传播 都被阻止，并且所述材料表现为一种理想的反射器，使得波长在带隙范围内的所有光不管其入射方向如何都被完全反射。
存在两种已有文件记载的用于制造一种其折射率达到必要的高度 有序变化的结构的方法一一微加工以及自组装。由于微加工的复杂性， 已投入相当大的精力研究由亚微米电介质球体三维阵列组成的自组装 系统。通过使相同尺寸球体的胶状悬浮体在重力的影响下緩慢沉淀， 或者通过施加一外力使球体自然排序，从而形成这种光子晶体。 一众 所周知的实例是制造合成的蛋白石结构，其中，通过沉降方法将均匀 尺寸的亚微米二氧化硅球体组织为面心立方晶体结构。
经研究，该技术已经得到进一步的改进，使合成蛋白石作为前驱 体或者模板来进一步定制所述结构。已表明可使用这种系统作为模板
来实现通常所说的倒像蛋白石(inverted opal)的材料。在此，首先用 高折射率的材料填充二氧化硅球体之间的空隙，然后用化学方法溶解 所述二氧化硅以产生一种由高折射率材料的均匀基质间隔开的空气球 体组成的材料。
使用光子晶体产生角度相关的彩色反射在W0 03062900和US 20050228072中进行了描述。所述光子晶体的光学特性可在一更大的 程度上被加以设计以及加以改变(大于平面液晶和薄膜干涉装置的光 学特性)。首先，通过简单调节球体尺寸或者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。类似地，通 过将结构缺陷引入晶格中，或者通过将纳米颗粒引入到结构中，可设 计或者提高所选择的允许的和不允许的反射/透射。这在原理上给予了 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。
光子晶体在安全装置中的使用一直是有限的，并且在现有技术中 它们的使用限于鉴别人员通过倾斜装置而观察到的简单的角度相关的 彩色反射。在现有技术中也没有教授如何将这些装置包括进安全文 件中，以使类似于其他众所周知的二色性材料，将来自光子晶体的可 能的附加光学效应应用于验证文件。本发明的目的在于，提高现有技 术中所描述的装置的安全性。
根据本发明，我们提供了一种包括光子晶体的光学可变安全装置，对于该光学可变安全装置，所述晶体所接收的入射光被所述晶体选择 性反射或透射，以产生可在第一组方向上观察到的第一光学可变效应， 以及所述晶体所接收的入射光被所述晶体选择性反射或透射，以产生 不同于第一光学可变效应的、可在不同于第一组方向的第二组方向上 观察到的光学效应。
所述光学效应可能是产生一非光学可变效应，诸如反射所有波长 的入射光。然而，通常，所产生的光学效应是不同于前光学效应的第 二光学可变效应。
优选的是，所述光学可变安全装置因此包括一如下光子晶体所 述光子晶体呈现至少一个可在第一组方向上观察到的角度相关的彩色 反射，以及一可在不同于第一组方向的第二组方向上观察到的第二个 不同的角度相关的彩色反射。所述第一和/或第二组方向可基本位于各 自的平面。
因此本发明提供一种两个方向的光学效应。因此优选的是，所述 第一和第二光学可变效应取决于晶体相对于入射光的取向。此外，通
常所述光学可变效应根据相对于晶体的观察角度而变。
因此，本发明通过提供两种不同效应来提供增强的安全效应，所
述两种不同效应在旋转安全装置，并从不同位置进行观察时可看到。
优选的是，每一效应对于人类观察者都是可见的，尽管它另外还可能
是机器可读的，或者替代地，是机器可读的。
在本发明的公开文本中的反射光既包括镜面反射光，也包括散射光。
适合用于本发明的光子晶体材料是这样的光子晶体材料其中所 呈现的完全或部分光子带隙不具有绕其表面法线的旋转对称性。例如， 与x-z平面内的入射光相关的带隙的空间变化，可能不同于与y-z平 面内的入射光相关的带隙的空间变化。因此，x-z平面内任意方位角 的反射光的颜色，将通常不同于在y-z平面内相同方位角的反射光的 颜色。因此，对于任意方位角，所述表面将呈现为在旋转时改变颜色。 优选的是，所述完全或部分光子带隙也可根据一个或两个平面内的方 位角而变化，使得一个或两个平面也呈现角度相关的色移。
实现该效应的一种方法是提供由第一材料的球体和第二材料的基质所形成的光子晶体，其中，每一材料具有互不相同的折射率，球体 和基质的相应布置提供了在各组方向中的不同效应。
所述光子晶体的结构参数可被布置为在晶体的不同区域不相同， 从而有效产生带有不同光学特性的多种晶体。此外，所述"晶体"可 包括多个单个晶体。
可使用各种类型的晶体实现本发明，并且应注意的是，术语"光 子晶体"意在包括呈现这种效应的准晶体，以及更多传统的有序的"非 准"光子晶体。
还可考虑将光子晶体的结构参数布置为在晶体的不同区域不相 同，以有效产生光学特性不同的多个晶体。而且，所述"晶体，，可包 括多个单个晶体。
所述光可包括可见和/或非可见光，因此包括例如紫外和红外光。 可使用宽的或窄的波长带。同样地，所述光子晶体可被布置为选择性 地反射在频镨的非可见部分中的光(包括紫外和红外)。当通过白光(宽 波长带)光源产生光时，优选的是，所述第一和第二光学可变效应是彩 色效应。所述第一光学可变效应因此优选地是第一个角度相关的彩色 效应，第二光学可变效应优选地是一个不同于第一光学可变效应的第 二个与角度相关的彩色效应。这样，当以两个相应的方向观察时，所 观察到的颜色与观察角度的相关性不同。
因此当将装置沿着不同的指定的结晶方向倾斜时，在角度相关的 彩色反射中观察到差异。例如，可定向所述光子晶体，使得当围绕一 个平行于所述装置所在的矩形文件的长边的轴线倾斜样品时，可观察 到一色移，以及当围绕一个平行于所述文件的短边的轴线旋转和倾斜 样品时，可观察到第二色移。
应理解的是，所述两组方向可以不是正交的。同时，所述第一和 第二效应优选地被观察为反射效应，透射效应也是可预期的。
可以以多种形式提供所述光子晶体，诸如作为一自撑式层
(self-supporting layer)。替代地，所述光子晶体可被一衬底或者载 体层支撑，所述光子晶体被直接或间接地(通过一个或多个另外的层) 安装在所述衬底或者载体层上。所述衬底或载体层可以采用聚合物层 的形式。
9所述安全装置也可包括一个或多个另外的粘合剂层，例如，用于 将装置粘结到另外的装置和/或安全文件。通常，在所述装置的外表面 上提供一个或多个这样的粘合剂层。
也可提供一散射层，以使得光子晶体的反射光被散射。 所述光学可变安全装置可进一步包括，被施加到装置上的作为一 个或多个层来提供的光学吸收材料。这种层可被布置在光子晶体上， 或者甚至所述材料可形成在晶体结构自身中。这二者的结合也是可预 期的。通过将这种吸收材料包含进来，可为观察者增强光学效应，或 者借助于吸收材料(诸如那些在所用光的波长上选择性地吸收的吸收 材料)来改变光学效应。在一些实施例中，为了该目的使用染料或油 墨。
通过使用定位在晶体结构中的，优选地在空隙位置中的纳米颗粒， 也可附加地或替代地进一步改变或者增强光学特性。纳米颗粒可基本 均匀地分布在晶体中，使得晶体的各个部分呈现出基本相同的光学效 应。替代地，纳米颗粒可不均匀地分布在晶体内，使得晶体的不同部 分呈现出基本不同的光学效应。因此，纳米颗粒可根据浓度梯度来分 布。纳米颗粒也可被分布在许多区域中，同时具有不同浓度。
所述光学可变安全装置可进一步包括一敷金属层(metallised layer)。优选地，像这样的层在许多地方被选择性地脱金属。另外， 所述装置可进一步包括在敷金属层上的抗蚀剂层。所述敷金属层和/ 或抗蚀剂层被优选地布置成标记(indicia)。这种带有或者不带标记的 层可从光子晶体的接收光的相同面或者从相反面看见。所述层的透射 视图也是可预期的。
同样优选地，所述装置被布置为机器可读的。这可通过许多方式 实现。例如所述装置中的至少一层(可选择地作为一单独的层)或者光 子晶体自身可进一步包括机器可读的材料。优选地，所述机器可读的
材料是一种磁性材料，诸如磁铁矿。所述机器可读的材料可响应于外 部刺激。而且，当将机器可读材料形成进一层内时，该层可以是透明 的。
所述光学可变安全装置可用于许多不同用途中，诸如通过附着到 有价物体上。优选地，所述安全装置被粘附到或者基本包含在一安全
10文件中。这种安全文件包括钞票、支票、护照、身份证、正品证书、 印花税票和其他用于保价或者证明个人身份的文件。
所述安全装置因此可被附到这种文件的表面，或者可被嵌入到所 述文件中，从而提供用于接收所述文件相对的面上或其中一个面上的 入射光的晶体表面。所述安全装置可采用各种不同形式以用于安全文 件，这些形式包括作为非限制性实施例的安全线、安全纤维、安全片
(patch)、安全带(strip)、安全条(stripe)或安全箔片。
基于聚合物的光子晶体材料非常适合于本发明，并且典型地包括 那些用于基质以及用于球体的聚合物材料。适合于本发明的聚合的光 子晶体的典型实施例在US 20040131799、 US 20050228072、 US 20040253443和US 6337131中进行了描述。所述晶体可以由第一材料 的球体和第二材料的基质制成，其中各种材料具有各不相同的折射率。
适合用于形成球体的材料优选地是单组分聚合物或者(single polymer )共聚物材料。典型的实施例既包括可聚合不饱和单体的聚合 物和共聚物，也包括含有至少两个反应基的单体的缩聚物和共缩聚物， 例如，所述实施例诸如高分子量的脂肪族、脂肪族/芳香族或整个芳香 族的聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚脲和聚氨酯，并且氨基和酚醛树脂 的缩聚物和共缩聚物也是合适的，诸如，例如三聚氰胺-曱醛、尿素-曱醛以及酚-曱醛缩合物。
适合用于形成基质的材料包括可聚合不饱和单体的加聚物和共聚 物，还包括具有两个或更多个反应基的单体的缩聚物和共缩聚物的加 聚物和共聚物，诸如，高分子量脂肪族、脂肪族-芳香族或整个芳香族 的聚酯和聚酰胺，以及氨基和酚醛树脂的加聚物和共聚物，诸如，例 如三聚氰胺-曱醛、尿素-曱醛以及酚-曱醛缩合物。
也可考虑将非聚合材料用于球体和基质，并且它们可以是无机的 或金属的或混合的复合物。
优选的是，适合用于本发明的光子晶体材料是薄膜形式。用于形 成光子晶体材料的聚合物薄膜的制造方法在本领域中是公知的。例如，
如在US 20050228072中所描述的，可使用标准的聚合物连续处理技术
制造薄膜，诸如轧制、压延、薄膜吹塑或者平膜挤塑。在该处理中，
在薄膜形成过程所施加的机械应力下进行球体的排列。 一旦形成薄膜，所述基质就被交联以固定所述球体的取向。替代地，正如在US 6337131 中所描述的，可通过将包括球体和基质的涂层组分施加到载体薄膜上 从而制造光子晶体材料薄膜。 一旦施加完所述涂层组分，就去除任何 扩散或稀释材料，并且所述球体通过沉淀过程定向，在此之后，所述 基质被交联以固定球体的取向。
替代地，可以以粉末或着色粉(pigment )形式使用所述光子晶体 材料。通过在载体层上形成一薄膜，分离所述薄膜并将其碾成着色粉 或粉末，以此来获得着色粉。
所述安全装置可以被整体地布置在文件的表面上，如在带或片的 情形下，或者以窗口式安全线的形式，仅在文件表面上部分可见。所 述光子晶体材料优选作为膜被纳入装置结构中，但是可替代地，也可 以作为着色涂层被纳入。
所述安全装置可包括其他附加的安全特征，或者所述装置可被重 叠在附加的安全特征上，所述附加的安全特征的一个实施例是如上所 述的选择性脱金属层，以提供增强的安全性。所述安全装置也可被支 撑在透明层上，例如以允许透明层所接触的表面接收或透射光。
安全线现已出现在许多世界货币和票据、护照、旅行支票及其他 文件中。在许多情况下，所述线以部分嵌入或者开窗形式来设置，其 中所述线看起来在纸内外迂回前进。制造这种带有被称为窗口式线的 纸的方法可在EP 0059056中找到。EP 0860298和WO 03095188描述 了将更宽的部分暴露的线嵌入到纸质衬底中的不同方法。通常2~6mm 宽度的宽线是尤其有用的，因为附加的暴露区域允许更好地利用诸如 本发明等的光学可变装置。
所述装置可被引入文件中，使所述装置的区域从文件的两个面都 是可见的。在纸和聚合物衬底中都形成透明区域的技术在本技术领域 中是^>知的。例如，WO 8300659描述了 一种由透明村底组成的聚合 物钞票，所述透明衬底包括在所述衬底的两面上的乳浊涂层。在所述 衬底的两个面上的局部区域中的乳浊涂层被省略，从而形成一透明区 域。
在EP 1141480和WO 03054297中描述了引入一安全装置以使得 所述安全装置从纸质文件的两面都可见的方法。在EP 1141480所描述的方法中，所述装置的一面在该装置部分嵌入其中的文件的一个表面 处被完全暴露，并且部分暴露在位于衬底的另一表面的窗口中。
在安全条或安全片的情况下，所述光子晶体薄膜优选地被预制在 载体衬底上，并且在接下来的工序中被转移到衬底中。使用粘合剂层 可将所述光子晶体薄膜施加到文件中。所述粘合剂层被施加到光子晶 体薄膜，或者被施加到该安全装置将要应用于其上的安全文件的表面 上。在转移之后，所述载体带可被去除，剩下所述光子晶体薄膜装置 作为暴露层，或者可替代地，所述载体层可保留，作为充当外部保护 层的结构的一部分。
在应用了光子晶体装置之后，诸如钞票等的所述文件进入进一步
的标准安全印刷过程，包括如下的一种或多种湿式或干式平版印刷、
凹版印刷、凸版印刷、苯胺印刷、丝网印刷和/或照相凹版印刷。在一
优选实施例中，为了增强安全装置在防止伪造方面的有效性，应通过
内容和图样的重合以及设置在所保护文件上的标识信息，使安全装置 的图样与其所保护的文件相关联。
此外，在将光子晶体装置引入安全文件之前或之后，可通过套印 (overprinting)或者压印(embossing)定制所述光子晶体装置。所述压 印可包括一粗糙的非衍射压印或者一衍射压印。所述装置可被布置为 产生一根据观察角度选择性可见的潜像。所述光子晶体的表面可被直 接压印以产生凸起结构(raised structure),所述凸起结构可用于形 成一潜像。此外，可选地使用在光子晶体表面上的压印结构，或者通 过在另 一敷金属层中提供衍射结构，所述装置可被布置为包括一全息 图，所述敷金属层例如可部分重叠所述晶体。
在一些情况下，所述光子晶体可响应于外部刺激呈现出进一步的 光学特性。通常所述进一步的光学效应是光学可变效应。所述刺激可 采用许多形式，包括机械、热、化学、电、磁、电磁或超声刺激，或 者甚至是这些刺激的组合。同时，这些刺激可能具有一不可逆的效应， 优选地所述效应是可逆的。可以使用弹性光子晶体来实现这种效果。


现在将参考附图，描述根据本发明的一些实施例，在这些附图中
13图1示出光子晶体效应的操作；
图2示出根据第一实施例将一光子晶体引入到载体层上； 图3示出被引入安全文件的作为第二实施例的安全装置； 图4示出用于窗口式安全线的安全装置的第三实施例； 图5示出根据具有聚合物载体层的第四实施例的安全装置； 图6a示出根据具有脱金属特征的第五实施例的安全装置； 图6b示出包括磁性材料的机器可读的第六实施例； 图7示出将根据第七实施例的安全装置引入透明区域内； 图8a示出根据第八实施例的安全装置；
图8b示出作为第八实施例的替代物的机器可读的第九实施例； 图9a示出部分嵌入在纸质衬底中的安全装置的前视图； 图9b示出其相应的背视图10示出包括两个光子晶体的第十实施例的安全装置的剖面图； 图lla,b，c示出当从三个不同方向(分别为lla, llb， llc)观察到
的第十一实施例的安全装置；
图12示出被进一步压印的第十二实施例的安全装置；
图13示出具有红色和黑色吸收层的第十三实施例的安全装置；
图14示出被施加到一文件的所述第十三实施例的安全装置；
图15示出在光子晶体中具有间隙并且具有吸收层的第十四实施
例的安全装置；
图16示出包含纳米颗粒的第十五实施例的装置； 图17示出用做标签的第十六实施例的安全装置； 图18示出被附接到衬底的第十六实施例的装置； 图19示出类似于第十六实施例的第十七实施例； 图20a，b，c示出当从三个不同方向(分别为20a、 20b、 20c)，见察
时的第十七实施例的安全装置；
图21a，21b分别示出关于具有弹性光子晶体的第十八实施例安全 装置的前视图和后视图；以及
图21c是正在用户的手中被变形的第十八实施例的示意图。
具体实施例方式
图1示出作为表面应用片被引入安全文件的本发明的安全装置。图2示出在图1中的文件上的所述片的剖面图。
所述装置包括自撑式光子晶体薄膜，在所述薄膜上施加暗色吸收 层。可将粘合剂层施加到装置外表面的暗色吸收层上，以将所述装置 粘结至安全文件。尽管所述光子晶体的详细物理性质非常复杂，但其 原理可被概括为相比于沿y方向传播的光，光子晶体对于沿x方向 传播的光呈现出不同的部分光子带隙。在x-z平面和y-z平面中的部 分光子带隙的变化可能是由光子晶体结构的对称性引起的，即由球体 的填充排列，或者由于光子晶体结构内存在夹杂物或缺陷而引起的。
当沿着观察方向1在反射中观察图2中的装置时，随着装置沿轴 1倾斜时，观察到高对比度的色移效应。当围绕所述装置的平面的法 线旋转所述装置并且沿观察方向2观察时，所述装置的颜色将变化， 并且当沿轴线2倾斜时，与当沿轴线1倾斜相同角度范围时相比，所 述装置进一步将呈现不同的色移。例如，所述色移可以从红色变为绿 色一一当相对于衬底平面以相对较高的入射角(例如70° )观察时为红 色，当相对于村底平面以更加斜的入射角(例如45° )观察时为绿色。 当旋转所述安全文件并且沿观察方向2观察时，对于相同角度范围， 与沿轴线1倾斜时相比，沿轴线2倾斜装置时观察到不同的高对比度 的色移。例如，所述色移可从绿色变为蓝色——当相对于衬底平面70 °观察时为绿色，当相对于衬底平面45。的入射观察时为蓝色。
图3示出作为窗口式线被引入一安全文件的本发明的安全装置， 所述安全装置作为窗口式线带有暴露的线的窗口和嵌入的线的区域。 图4示出适合用做窗口式安全线的本发明一实施例的剖面图。所述装 置包括自撑式光子晶体薄膜，在所述薄膜上施加一暗色吸收层。粘合 剂层可被施加到装置的外表面从而提高到安全文件的粘合性。
当在环境条件下在反射中观察图3中的装置时，当装置沿第一方 向倾斜时，在光子晶体层的窗口区域中观察到高对比度的色移效应。 例如，沿着安全线的长轴线观察时(观察方向1),所述色移可从红色 变为绿色——当以一入射角度(例如70° )观察时为红色，当相对于衬 底平面以更加斜的入射角(例如45° )观察时为绿色，所述倾斜在包含 第一观察方向的平面内，即，围绕轴线2倾斜。如果与村底平面成70 °观察所述装置，并且将所述装置旋转90。，使得现在沿着安全线的
15短轴线(观察方向2)观察，那么在旋转时将观察到例如红色到绿色的 颜色变化。如果保持观察方向2,在装置被倾斜到更加斜的入射角时， 例如与衬底平面成45。，所述倾斜此时在包含第二观察方向的平面内， 即围绕轴线l被倾斜，观察到第二个不同的与角度相关的色移，例如 绿色到蓝色。
在对于图4中所示出的安全装置的一替代性结构中，并且如图5 中所示出的，安全装置包括聚合物载体衬底，例如聚对苯二曱酸乙二 醇酯(PET)或者双向拉伸聚丙烯(BOPP) (Bi-axially Oriented Polypropylene),在载体衬底上施加一暗色吸收层。接着将光子晶体 材料层施加到载体薄膜的相对的表面上，或者替代地施加到暗色吸收 层上。光子晶体层可作为一涂层被直接形成在载体衬底上，或者被形 成为单独的薄膜然后被层压至载体衬底。所述单独的薄膜可被形成为 一自撑式层，例如使用挤压或者通过涂覆到暂时的载体层上，所述暂 时的载体层接着在层压过程中被清除。这在用于安全线的栽体衬底包 括附加的安全特征时，是尤其有益的，所述附加的安全特征诸如是磁 层和包括脱金属符号的敷金属层，其中所述附加的安全特征可能不适 合被直接施加到光子晶体层，或者会降低载体衬底作为一个光子晶体 可直接形成于其上的层的适用性。可将粘合剂层施加到装置的外表面， 从而提高到安全文件的粘合性。
在图3、 4和5中的安全装置是窗口式安全线的形式的事实，仅为 了示例性目的，并且光子晶体可尽可能方便地被用作表面应用安全特 征的一部分，诸如带或片等。
在图3和图4中所描述的根据本发明的实施例，主要在反射中被 观察，这样，以暗色的非选择性吸收背景为陪衬，光子晶体材料的光 学效应得到最佳的视觉化呈现。这可通过在光子晶体层下面布置一吸 收层，或者通过将吸收颗粒加入到光子晶体材料中而实现。吸收颗粒 应远远大于光子晶格的球体的尺寸，使得它们不引起晶格的变化，并 且因而不引起一些不想要的光学特性方面的变化。
当使用黑的或非常暗的基本上完全吸收的层时，可产生最强烈的 色移，通过使用其他颜色或者颜色组合的部分吸收层，可产生其他的 效应，以产生不同的明显的色移颜色。根据本发明的吸收层可包括着色油墨或涂料，或者替代地，可使用非着色的吸收染料。
可通过修改光子晶格的特征，定制光子晶体层的光学特性。导致 对于一特定的入射/传播方向， 一些特定的波长被排除在外的完全或部 分光子带隙的存在是由形成光子晶体的基质和球体之间的折射率差异 引起的。球体和基质之间折射率差异的增大增加了所观察到的颜色和 色移的强度，并增加了其中一特定波长被排除在外的入射传播方向的 数目。
更易于成形为薄膜的光子晶体通常包括那些用于基质和用于球体 的聚合物材料。选择那些用于基质和用于球体的聚合物，以最大化折
射率差异。所述折射率差异应至少为0. 001，但是更优选地大于0. 01， 并且还更优选地大于0. 1。
也可通过改变晶体结构、晶体间距或者球体尺寸，来修改光子晶 体层的光学特性。作为一一般性的指导，无论聚合物的类型如何，为 了使晶体反射在电磁谱的可见区域内的光，球体的颗粒尺寸优选在
50~ 500nm的范围内，并且更优选地在100 ~ 500nm范围内。
在科学文献中已报道(参见Optics Express, Vol 15， No. 15，第 9553 ~ 9561页，2007年7月23日)，纳米颗粒可被引入到光子晶体的 基质中，以改变或增强所观察到的颜色、色移以及照明角度方面的容 限(tolerance)。优选地，选择纳米颗粒的尺寸，使得它们落在晶格 的间隙位置内。纳米颗粒增强了在光子晶体中发生的共振散射现象， 导致产生强的结构色彩。例如，将直径小于50nm的碳纳米颗粒结合进 一包括位于聚丙烯酸乙酯内的球体尺寸为200nm的聚苯乙烯球体的系 统中，增强光子晶体的共振散射，并且将光子晶体薄膜的外观从弱色 彩的乳白色外观显著改变为有强烈色彩的绿薄膜。因此使用纳米颗粒 提供了如下一主要优点，即无需单独的吸收层或者无需结合粗糙的吸 收颗粒，就可观察到色彩强烈的颜色。另外，照明角度方面的容限增 加，使得所观察的颜色不再取决于光源的位置。在第二实施例中，可 结合进磁纳米颗粒以产生磁性的机器可读的色移薄膜。
纳米颗粒的浓度可在装置内变化。例如，纳米颗粒可被引入到局 部区域中，或者装置内的纳米颗粒的数量存在梯度。这将导致装置上 颜色的强度以及相关的色移的变化。在一优选实施方案中，通过挤压方法制造弹性光子晶体薄膜，并 且在挤压之前，将纳米颗粒添加到聚合物储存器中。在这种情况下，
通过在聚合物储存器中设置一组分隔器(divider)，以使通过挤压机 在相应横向位置处供给添加剂来获取横向间隔的纳米颗粒带。
所述颗粒可由在电场、磁场或电磁场中可定向的材料制成。因此， 可通过在薄膜制造中的最后的交联步骤之前，将特定的场选择性地施 加到弹性光子晶体薄膜来影响颗粒的取向。可添加诸如量子点的纳米 光致发光颗粒，以产生一种新颖的光致发光安全特征。例如，可添加 PbS纳米颗粒以制造光致发光薄膜。在科学文献中(Nature Materials Volume 5， 2006年3月第179页)已经示出，如果发射频率落在光子 晶体的带隙内，在光子晶体中嵌入的量子点将导致抑制发光。如果光 子带隙的位置根据入射光相对于晶体取向的方向而变化，使得其重叠 或跨越所嵌入的发射体的光致发光峰值，则可能发生发光的抑制/增强 以及发光寿命的动态改变，在通过简单地相对于入射辐射旋转所述装 置来打开或关闭荧光或磷光的情况下，可形成一交互式安全装置。
'由于光子晶体材料的波长选择性，包括光子晶体材料的安全装置 固有地是机器可读的。在其他实施例中，通过将可检测材料引入到光 子晶体中，或者通过引入单独的机器可读层，可进一步扩展本发明的 机器可读方面。对外部刺激起反应的可检测材料包括但不限于荧光材 料、磷光材料、红外吸收材料、热致变色材料、光致变色材料、磁材 料、电致变色材料、导电材料和压电变色材料。
在一优选实施方案中，在分隔吸收层中的着色粉是机器可读的(例 如碳黑)，以制造一机器可读的、导电的或IR吸收的层。替代地，所 述着色粉可以是诸如磁铁矿等的磁性材料，以制造机器可读的磁层。
本技术领域的普通技术人员可进一步理解的是，可在结合当前制 造安全线的方法下，使用本发明的安全装置。可使用的合适的方法和 构造的实施例包括，但是不限于，在WO 03061980、 EP05167卯、WO 9825236和WO 9928852中所列举的。
图6a示出本发明如何可与脱金属字符相结合，以用作窗口式安全 线。该方法需要一包括基本透明的PET聚合物薄膜或类似物的敷金属 薄膜，所述敷金属薄膜在其第一面上具有不透明的金属层。 一种合适
18的预敷金属薄膜是优选为19jLim厚度的来自DuPont的敷金属MELINEX S薄膜。所述金属层印刷有抗蚀剂，所述抗蚀剂包括黑色或暗色的染 料或着色粉。合适的抗蚀剂包括被混合进一种对于金属具有良好粘性 和抗腐蚀性的材料中的染料BASE Neozapon X51或者着色粉(散布良好 的)"碳黑7"。
接着根据一公知的借助于碱洗(caustic wash)的脱金属方法， 将所印刷的敷金属薄膜部分地脱金属，所述碱洗可去除那些未印刷有 抗蚀剂的区域中的金属。所剩下的涂覆有抗蚀剂的区域提供了 一黑色 层，当从脱金属薄膜的散布有透明区域的第一面(沿箭头Y)观察时， 黑色层是可见的。敷金属层的剩余部分的闪亮金属，仅从脱金属薄膜 的相对的一面(沿箭头X)是可见的。抗蚀剂可被印刷为标记的形式， 诸如词语、数字、图案等；在这种情况下，所形成的标记将以阳图法 敷金属，此时金属仍被暗色或黑色的抗蚀剂所覆盖。替代地，可印刷 抗蚀剂，以阴图法形成标记，在这种情况下，由脱金属区域提供所得 到的标记。然而由于在已被脱金属的区域和剩下的不透明区域之间的 对比，所形成的标记从两面都是清晰可见的，尤其在透射光中。然后 施加光子晶体层，优选使用转移法，如参考图5。
在图6a中所示出的安全装置呈现出两种视觉上成对比的安全特 征。所述装置包括当从第一面(沿箭头Y)在反射中观察所完成的村底 时，光子晶体层的光学效应，正如对上述实施例所描述的；以及当从 另一面(沿箭头X)观察时的金属闪亮部分涂层。由黑色抗蚀剂所限定 的附加的清晰的阳图或阴图标记，可从任一面的透射中看到。该实施 例当在如下这样的装置中使用时是尤其有利的，所述装置在包含有该 装置的文件的两个面中都是可见的。例如，使用在EP 1141480或WO 03054297中所描述的方法，该装置可^^引入安全文件中。
图6b示出在图6a中所示出的装置的机器可读版本。所述装置包 括敷金属PET基底层，用合适的图样对基底层脱金属，该图样包括沿 装置每个边缘留存的金属条痕。正如参考图6a所描述的，在脱金属过 程中使用黑色抗蚀剂。可在金属条痕上施加保护层(在图中未示出)， 以防止金属被磁层所侵蚀，所述磁层随后被施加。合适的保护层是由 SUN Chemical所提供的VHL31534,应用时涂层重量为2gsm。所述保
19护层可选地可被着色。所述磁性材料仅被施加在金属条痕上，从而使 脱金属标记不被遮蔽。然后施加光子晶体层，优选地使用转移法，正
如参考图5所示。可将粘合剂层施加到装置的外表面，以提高装置粘 合到安全文件的粘合性。
当磁性材料被纳入装置中位于吸收层内时，或者作为一单独的层 被结合到装置中时，磁性材料可以以任意图样被施加，但是通常的实 施例包括使用磁性条痕或者使用磁性块从而形成编码结构。合适的磁 性材料包括铁氧化物着色粉(Fe203或Fe304)、钡或锶的铁酸盐、铁、 镍、钴以及它们的合金。在本公开文本中，术语"合金"包括诸如镍 钴、铁铝镍:钴等的材料。可使用镍片材料，另外铁片材料也是合适 的。典型的镍片具有5~50微米范围内的横向尺寸，以及小于2微米 的厚度。典型的铁片具有10~30微米范围内的横向尺寸，以及小于2 微米的厚度。
在一替代性的机器可读实施方案中，可在装置结构的任何位置处 引入透明的磁层。在WO-A- 03091953和WO-A- 03091952中描述了合 适的透明磁层，所述透明磁层包括所分布的某一尺寸的磁性材料颗粒， 该磁性材料颗粒具有使得磁层保持透明的分布浓度。
在再一个实施例中，可将本发明的安全装置引入一安全文件中， 使所述装置被引入文件的透明区域中。安全文件可具有由包括纸和聚 合物的任意传统材料所组成的衬底。在这些衬底类型中形成透明区域 的技术在本领域中都是公知的。例如，WO 8300659描述了一种由透 明衬底所形成的聚合物钞票，所述透明衬底包括在其两个面上的不透 明涂层。在衬底的两个面上的局部区域中的不透明涂层被去除，从而 形成透明区域。
EP 1141480描述了一种在纸质衬底中制造透明区域的方法。在EP 0723501、 EP 0724519和WO 03054297中描述了在纸质衬底中形成透 明区域的其他方法。
图7示出了被引入安全文件的透明区域中的根据本发明的安全装 置。图8a示出在透明区域内的安全装置的剖面图。所述安全装置包括 透明载体层，所述透明载体层优选地形成衬底的透明区域。 一种吸收 材料被施加到局部区域中的透明层，以形成可标识图案或者标识图像。包括光子晶体材料的层被定位在吸收层的上方，所述光子晶体材料呈
现出与图3和图4中的光子晶体材料相同的光学特征。
当从面A在反射中观察图7中的装置时，随着装置被倾斜，在两 个方向上，从定位在吸收层上方的光子晶体层的区域中可观察到高对 比度的不同的色移效应。例如，在观察方向1上(图7)色移可从红 色开始变为绿色——当从相对于衬底平面以一入射角度观察时为红 色，当以与衬底平面成一更为倾斜的入射角度观察时为绿色。在观察 方向2上，在同一角度范围内，出现一不同的色移，例如从绿色到蓝 色。但在那些不位于吸收层上方的区域中，所透射的颜色使反射颜色 饱和。所透射和反射的颜色是互补的，例如，在反射中的红色到绿色 的色移，在透射中被看到是青色到品红的色移。
当从面B在反射或透射中观察图8a中的装置时，暗色吸收层将以 标识图像的形式被看到。如果暗色图像在审美上是不能接受的，则可 以使用 一种审美上更加愉悦的材料/颜色来遮住暗色抗蚀剂，使得其从 面B不可见。例如，借助于不同颜色的不透明油墨或金属墨，暗色吸 收区域可被套印到透明区域的面B上。替代地，如在图8b中所示出， 透明载体衬底可用敷金属的聚合物衬底来代替。正如参考图6所述， 所述敷金属衬底印刷带有标识图像形式的暗色抗蚀剂。被印刷的敷金 属薄膜接着被局部地脱金属，以移除那些未印刷有抗蚀剂的区域中的 金属。当从面A观察时，观察到光子晶体薄膜映衬着吸收性暗色抗蚀 剂，并呈现为如参考图8a所描述的，但是当从面B中观察时，金属图 像被观察到为印刷有暗色抗蚀剂的标识图像。所述图像可以是阳图， 即由金属区域限定，或者是阴图，即由金属区域之间的透明区域限定。
在一替代性的机器-可读构造中，使用诸如磁铁矿等的磁性着色 粉形成图8b中的暗色抗蚀剂，以提供机器-可读编码。在再一个实施 方案中，暗色抗蚀剂的仅一部分设置有磁性着色粉，并且剩余部分设 置有非磁性着色粉。如果磁性和非磁性区域都是基本完全吸收性的， 在两个区域上的光子晶体薄膜中将不存在任何视觉差异，因此编码的 格式将不是轻易可见的。
图9示出一实施例，其中本发明的安全装置被引入一纸质衬底的 孔内。正如在EP 1141480中所描述的，自撑式光子晶体薄膜被引入纸质衬底中。所述光子晶体薄膜的一面被整体暴露在所述光子晶体薄膜
部分嵌入其中的纸质衬底的前表面上(图9a)，并且部分暴露在衬底的 背部表面上的孔内(图9b)。在该实施例中，碳纳米颗粒已被引入光子 晶体结构中。
当在反射中从文件的正面观察装置时，如图9a中所示，并且沿观 察方向l观察，沿着整个暴露的细长形安全装置观察到高对比度的色 移效应。在该实施例中，所述色移从红色转变为绿色一一当从相对于 衬底平面的一入射角度观察时(例如70° )为红色，当从相对于衬底平 面以更加斜的入射角度观察时(例如45° )为绿色。当旋转装置并且沿 观察方向2观察时，与以给定入射角度沿观察方向1观察时相比，所 述装置呈现出不同的颜色。例如，在相对于衬底平面成70。时，沿观 察方向2所述衬底呈现为绿色，与沿观察方向1所述衬底呈现为红色 形成对比。当倾斜至更斜的入射角时，例如45。，沿观察方向2，所 述衬底的颜色从绿色变为蓝色，与沿观察方向l从红色变为绿色形成 对比。引入纳米颗粒产生了单一的层，即，非-层压的，色彩强烈的基 本不透明的薄膜。
这优于液晶色移薄膜，在液晶色移薄膜中需要使用单独的黑色或 暗色吸收层，以产生强色彩的基本不透明的薄膜。如果在如图9a中所 示的实施例中使用基于液晶的装置，那么为了使反射式的色移效应能 够从文件的两个面都可见，将需要两个液晶薄膜并且它们之间要有一 吸收层。与此不同，对于本发明，使用掺杂有碳纳米颗粒的自撑式光 子晶体薄膜，能够使反射式色移效应从文件的两个面都可见，同时仅 使用单层的色移材料。如在图9b中所示出的，当从文件的背面在反射 中观察所述装置时，在光子晶体薄膜被暴露在小孔内的地方，呈现出 相同的与旋转相关的光学特性，正如从文件的正面所观察到的。
在对于图9a和9b中所涉及的实施方案的一替代性实施方案中， 光子晶体薄膜可被载体层支撑，以方便将其引入到纸文件中。光子晶
体层可作为涂层薄膜被直接形成到载体衬底上，或者形成为单独的薄 膜，然后被层压至载体衬底。载体衬底可包括附加的安全特征，该附 加的安全特征包括脱金属的图样、与高反射层(诸如金属层等)或者 与高折射率材料(诸如ZnS)的薄透明层相结合的全息图案、印刷标记、
22荧光或磁性材料、以及带有安全图样的粗压印(coarse embossing), 所述安全图样可以或者是盲压印的以产生可触知/可见的特征或者可 包括印刷油墨以进一步增强可视性。以这样的方式，在安全装置的任 一面都可观察到不同的安全特征。
在再一实施方案中，本发明的安全装置可构造为使得在安全装置 的各个表面上观察到不同的色移效应。这可通过将带有不同光学特征 的两个光子晶体薄膜层压到一起，或者通过改变光子晶体薄膜在薄膜 厚度上的光学特征而实现。
例如，就球体和基质而言，两光子晶体薄膜可由相同材料制成， 但是它们的光学特征由于球体尺寸的差异而不同。图IO示出了包括用 层压粘合剂粘结在一起的两个光子晶体薄膜的安全装置的剖面图。所
述层压粘合剂包括暗色染料或着色粉，使得其也可充当吸收层。通过 将磁性着色粉引入层压粘合剂，或者施加附加的磁层到一个或两个光 子晶体薄膜的内表面上，可使得所述装置机器可读。可将粘合剂施加 到装置的外表面从而提高对安全文件的粘附性。所述安全装置被引入 文件中，使得至少在局部区域中，安全装置被暴露在安全文件的两个 表面上。在该实施例中，当分别沿着观察方向1和2观察时，第一光 子晶体薄膜呈现出两种不同的色移(未在图10中示出)。观察方向1平 行于文件的短边，观察方向2平行于文件的长边。当沿着观察方向l， 相对于衬底平面成70。角观察时，所述装置呈现为红色，并且当以更 加斜的入射角观察时，例如45° ，所述装置转变为绿色。与此不同地， 当沿着观察方向2观察时，当倾斜相同角度范围时，所述装置呈现橙 色到蓝色的色移。当沿观察方向1与衬底平面成70°角在反射中观察 时，所述第二光子晶体薄膜呈现为黄色，并且在更加斜的入射角，例 如45°观察时变为靛蓝。与此不同地，当沿观察方向2观察时，当倾 斜相同的角度范围时，所述装置呈现绿色到紫色的色移。
通过局部改变光子晶体薄膜在薄膜厚度上的光学特征，使用单层 的光子晶体薄膜也可在安全装置的任一表面上产生不同的色移效应。 例如，球体尺寸可以在薄膜的厚度中变化。这种变化可通过在光子晶 体薄膜的形成过程中，控制球体的组装而引入。替代地，如果通过聚 合物挤压制造所述薄膜，那么可以用不同的球体尺寸来制造两种包括
23球体和基质的聚合物混合物。所述的两种聚合物混合物可接着被共挤 压成单个聚合物薄膜，形成一晶体结构，在该晶体结构中在薄膜中心 的界面处存在球体尺寸的阶跃变化。
本发明的安全装置可被进一步定制，以增加伪造时的难度和/或提 供标识信息。可在装置被引入进文件之前或之后进行定制过程。在一 实施例中，通过将印刷的信息施加到光子晶体薄膜，进行安全装置的 定制。使用传统印刷方法中的任一种方法，可使光子晶体薄膜印刷带 有图像，该传统印刷方法例如是凹版、照相凹版、喷墨、胶版印刷、 丝网印刷、染料扩散和苯胺印刷。所述印刷在单一颜色中可应用为单 个印刷工序，或者在多个颜色中被应用为多个印刷工序。
在一优选实施方案中，图像被部分印刷在光子晶体薄膜上以及部 分印刷在衬底上，引入所述装置以使得所述图样在两个表面之间连续 未被中断。在再一个实施方案中，所印刷图像的颜色中的一种匹配光 子晶体薄膜的转换颜色中的一种。例如，以特定的观察角度倾斜所述
装置时，如果光子晶体薄膜从红色转变为绿色，那么特定的入射角处， 任何红色印刷信息将基本上是不可见的，但是当样品被倾斜时，印刷 信息的静态红色与光学可变光子晶体薄膜的绿色形成对比，该红色印 刷信息将变得可见。以这样的方式，可形成潜像安全特征。
图11示出根据本发明的另一实施例，其中安全装置作为一表面应 用片被引入文件中。红色标识图像被印刷为使得其 一部分在衬底上，
另一部分在安全装置上。当沿着观察方向1，与衬底平面约成70。的 角度观察村底时(图lla)，所述安全装置呈现为红色，并且将安全装 置上的印刷信息饱和，使得只有衬底上的印刷信息是可见的。通过倾 斜或者旋转所述衬底，所述印刷的信息被显示。当将衬底倾斜至更斜 的入射角时，同时沿观察方向l观察，光子晶体从红色转变为绿色。 当旋转衬底，并且沿观察方向2观察时，同时维持相同的入射角，光 子晶体也从红色转变为绿色。在两种情况下，所述红色印刷的信息将 被显示在安全装置上，并且与衬底上所印刷的信息形成一完整的图像 (图llb)。如果沿着观察方向2观察的同时将所述装置倾斜，在与沿 观察方向1时相同的角度范围内，光子晶体薄膜从绿色转变为蓝色， 因此红色标识图像保持可见。第二绿色标识图像也可被印刷在安全装置上。当入射角度与衬底平面约成70°时，沿观察方向l所述绿色图 像将是可见的，但是随着装置被倾斜并且所述光子晶体从红色转变为 绿色(图lib),所述绿色图像将消失。相比之下，当入射角度与衬底 平面约成70。时，沿观察方向2所述绿色图像将基本上是不可见的， 并且当装置被倾斜至更加斜的角时，并且所述光子晶体薄膜绿色转变 为蓝色(图llc)时，所述绿色图像将出现。
在图lla、 llb、 llc中的实施例中的安全装置具有许多安全方面 首先，在不同观察方向倾斜时的不同色移；其次，存在两个潜像，所 述两个潜像通过在一个观察方向倾斜而被交替打开和关闭，但是也可 通过在第二观察方向中倾斜而^皮同时打开。
作为印刷普通彩色油墨的替代，也可印刷功能性油墨。对于功能 性油墨，我们指的是响应于外部刺激的油墨。这种类型的油墨包括但 不限于荧光油墨、磷光油墨、红外吸收油墨、热致变色油墨、光致变 色油墨、磁油墨、电致变色油墨、导电和压电变色的油墨。
除了功能性油墨外，也可将其他光学效应油墨印刷到光子晶体薄 膜上。光学效应油墨包括由Sicpa销售的0VI⑧和Oasis⑧。其他光学 油墨包括含有彩虹色、iriodine、珍珠色、液晶和基于金属的着色粉。
在再一实施方案中，通过将凸起线结构压印到光子晶体薄膜，可 定制安全装置。将凸起线结构压印到光子晶体薄膜中是尤其有利的， 因为由压印所产生的刻面导致入射光的入射角度变化，由于光子晶体 薄膜的颜色取决于观察角度，从而产生不同颜色的刻面。对光子晶体 薄膜使用凸起线结构具有两个安全方面首先是由该线结构所产生的 光学可变特征；其次是形成一些呈现出与背景薄膜不同的色移的局部 区域。
例如，如果将装置倾斜偏离法线入射时，光子晶体装置呈现绿色 到蓝色的色移，则当在法线入射角度观察时，压印的和未压印的区域 将呈现为绿色。当倾斜该装置时，随着装置被倾斜，未压印和压印的 区域将在不同的观察角度从绿色变为蓝色。
使用压印凸起线结构的再一优点是，所述结构具有能够通过触摸 被识别的凸起表面。光子晶体薄膜的光滑表面进一步增强了这些凸起 结构的触感。所述压印线结构可采用任何方便的形式，包括直的(直线的)或者弯 曲的，诸如完整的圆，或圆的部分弧，或者正弦波的部分。所述线可 以是连续的或者非连续的，并且，例如由虚线、点或者其他形状形成。 对于其他形状一词，我们指的是点或虚线可以具有图形形式。线的宽
度通常在10~ 500 #:米的范围内，优选为50~ 300孩￡米内。优选地， 所述各个线对于棵眼几乎是看不到的，总的视觉印象由多条线的阵列 给出。所述线可限定任何形状或形式，诸如方形、三角形、六边形、 星形、花形或者诸如字母或数字的标记。
所述压印线结构优选地在热和压力下通过将压印板施加到光子晶 体薄膜而形成。优选地，所述压印过程在凹版印刷过程中进行，并且 所述压印过程使用具有限定了线结构的凹槽的凹版印板来进行。优选 地，所述光子晶体薄膜是被盲压印的，即，所述凹槽不注满油墨。然 而，也可能的是，所述限定压印结构的凹槽中的一些凹槽被注满油墨， 而其他剩下的凹槽不注满。可在相邻于安全装置的衬底区域上使用相 同的凹版进行进一步的凹版印刷或盲压印，从而在不同区域之间实现 精确重合。
图12示出一安全衬底的实施例，所述安全衬底包括根据本发明的 安全装置，其中通过在将薄膜施加到基座衬底之后，将所述薄膜压印 从而定制所述光子晶体薄膜。在该实施例中，所述弹性光子晶体薄膜 已经以与图9a、 9b中所提到的以及EP 1141480中所描述的相同方式 被引入纸质衬底中。图12示出所述装置完全暴露在其上的纸质衬底的 前表面。所述装置也被暴露在背面上的孔区域中。在该实施例中，当 将装置倾斜至斜的入射角并沿观察方向l观察时，所述光子晶体薄膜 呈现出红色-绿色的色移，当将装置倾斜至斜的入射角并沿观察方向2 观察时，所述光子晶体薄膜呈现出绿色到蓝色的色移。由各组基本平 行的凸起线所形成的压印线结构限定数字"5"。除了未压印结构所呈 现的角度相关和旋转相关的色移，所述压印区域向装置提供一附加的 光学可变方面。
当沿观察方向1以相对高的入射角观察所述衬底时，例如与衬底 平面成70° (图lla),所述未压印区域呈现红色，但是由于从凸起线 的边缘出现的占优势的反射光，所述压印区域呈现绿色。颜色中出现差异，是因为入射到边缘区域上的光的有效入射角度大于入射到平的 未压印区域上的光的入射角度。在将村底倾斜至更斜的入射角时，所 述未压印区域从红色变为绿色，所述压印区域从绿色变为蓝色。如果
所述装置被旋转90。，使得沿观察方向2观察该装置，所述压印和未 压印区域都在一给定观察角度呈现基本相同的颜色，因为所述线的边 缘反射非常少的光。
在再一实施方案中，通过将非衍射线结构压印到光子晶体薄膜， 进行定制所述安全装置。非衍射线结构是一种凸起线结构的实施例， 其在入射光的角度变化时，产生一种光学可变效应，但是其中该效应 不是由于干涉或衍射而造成的。基于非衍射线结构的安全装置在现有 技术中是公知的，例如WO9002658描述了一种安全装置，在该装置 中一个或多个暂时图像被嵌入到反射表面中。WO 9870382公开了另 一种安全装置，在该安全装置中 一组在其中线以彼此不同的角度延伸 的单元面积构成各个图像像素。US 1996539公开了一种装饰装置，其 中起伏结构(relief structure)被形成在表面中并且具有光学可变效应。 WO 2005080089公开了 一种安全装置，所述安全装置具有在衬底的反 射部分中由线结构所限定的片段，这导致随着入射角度改变，入射光 被非衍射地反射。
在一替代性实施方案中，安全装置进一步包括诸如全息或衍射光 栅等的光学可变装置。这些装置通常被形成作为衬底中的起伏结构， 所述起伏结构接着被设置一反射涂层，以增强装置的重新显示。在本 发明中，所述光子晶体可充当反射涂层，并且所述起伏结构可被直接 压印到光子晶体薄膜中，或者被压印到一施加到光子晶体薄膜上的压 印漆中。替代地，所述装置可以被设置带有敷金属层，随后将起伏结 构压印到在该敷金属层上的压印漆上。以这样的方式，所述装置包括 两个橫向间隔区域， 一个区域呈现出光子晶体薄膜的色移特性， 一个 区域呈现出全息装置的光学可变特性。替代地，所述敷金属反射涂层 可被替换为透明的反射增强材料，例如诸如ZnS等的高折射率材料的 薄层。在这种情况下，光子晶体材料的色移特性和全息装置的光学可 变特性在装置的所有区域中都是可见的，尽管所述全息装置的光学可 变特性仅在特定观察角度是可见的。
27在本发明的另一实施方案中，可通过将散射层施加到光子晶体薄 膜而定制所述安全装置。在一优选实施方案中，所述散射层采用无光
的清漆(matt varnish)或者漆的形式。在本公开文本中，无光的清漆 或者漆是一种通过散射从其上反射的光来降低光子晶体薄膜的光泽的 材料。 一种合适的无光的清漆的实施例是一种在有机树脂中的精细颗 粒的悬浮液。当光穿过清漆时，所述表面颗粒散射光，形成一无光外 表。适合本发明的清漆是由Hi-Tech Coating Ltd.公司供应的"Hi-Seal O 340"。在一替代性溶液中，该精细颗粒可以用有机蜡代替。作为另 一替代，散射层可通过将一无光结构压印进光子晶体层的表面而形成。 在WO 9719821中描述了合适的压印无光结构。散射层修改光子晶体 层的色移特性。
散射层改变了光子晶体薄膜的表面，使得所述反射现在更加弥漫， 降低了光子晶体薄膜的光泽，并且改变了安全装置的各个色彩在其内 容易被鉴别者观察到的角度范围。例如，如果在将装置倾斜偏离法线 入射时光子晶体材料呈现红色到绿色的色移，那么相比于没有散射层 的区域，带有散射层的区域在更加接近于法线入射时发生红色到绿色 的转变。
定制所述安全装置的另 一种方法是使用两个或更多个不同颜色的 吸收层。这种实施方案的实例在图13和图14中示出。图13示出适合 用做表面条或片的安全装置的构造的剖面图。所述装置包括载体衬底， 其可被施加以释放层，在所述释放层上施加光子晶体薄膜。红色的局 部吸收层被以图样形式施加在光子晶体薄膜上，并且第二黑色吸收层 被施加到所有的局部吸收层上。 一粘合剂层被施加到黑色吸收层。所 述装置接着被转移到诸如钞票(图14)等的安全文件。在转移之后，可 去除所述载体条，使得所述光子晶体薄膜暴露或者替代地使得载体层 留在原处以形成外部保护层。通过为局部吸收层选择合适的颜色，由 该吸收层所限定的图案在某些观察角度或观察方向是可见的，而在其 他情况下是不可见的。在该实施例中，所述光子晶体薄膜在法线入射 处透射除了红色之外的所有波长，并且在两个不同的观察方向上呈现 出两种不同的光学可变效应，如参考图2实施例所描述的。因此，在 光子晶体呈现红色的入射角处，所述由红色局部吸收层所形成的图样对于呈现均匀红色的装置是不可见的，但是当倾斜或者旋转该装置时， 带有和不带有局部吸收层的光子晶体区域可观察到不同的色移，从而 显示所述图样。所述图像的显示是除两种不同的光学可变效应之外的 在所述两个不同的方向上所观察到的。
在本发明的另一实施方案中，可通过在薄膜中提供间隙以使得在 局部区域中下面的层是可见的，以此来定制光子晶体薄膜。通过以局 部方式将光子晶体薄膜转移或涂覆到载体衬底上，可提供间隙。替代 地，可在工艺的稍后阶段中，例如通过激光烧蚀一个完全成形的光子
晶体薄膜来形成所述间隙。图15示出包括载体衬底的装置，在所述载 体衬底上已施加了一光子晶体薄膜已转移到其上的红色的局部吸收 层。使用激光，以在光子晶体薄膜中形成标识图像形式的间隙。在该 实施例中，所述光子晶体薄膜在法线入射处透射除了红色之外的所有 波长，并且在两不同观察方向中呈现两种不同的光学可变效应，正如参 考图2中的实施例所描述的。接着，在光子晶体呈现为红色的入射角 度，由间隙内的膝露的红色吸收层所限定的标识信息从背景中是不能 辨识的。
当倾斜或者旋转所述装置时，光子晶体薄膜从红色转变为绿色， 但是暴露下面的吸收层的间隙将仍然呈现为红色，以这种方式，通过 倾斜或者旋转所述装置，将标识图像呈现出来。标识图像的显示是除 两种不同的光学可变效应之外的在所述两个不同的观察方向上所观察 到的。
图16示出另一实施例，其中在光子晶体薄膜中存在多个间隙。图 16中的装置包括一已被转移到基本透明的载体村底上的光子晶体薄 膜。替代地，可使用自撑式光子晶体薄膜，而无需载体衬底。所述光 子晶体薄膜与参照图9a、 9b所描述的相同，并且碳纳米颗粒已被引入 光子晶体结构中以形成基本不透明的薄膜，该基本不透明的薄膜以法 线入射观察时具有强红色。使用激光在光子晶体薄膜中形成标识图像 形式的间隙。由于在已被去除的基本不透明光子晶体薄膜的区域和剩 下的不透明区域之间形成对比，识别图像从两面都是清晰可见的，尤 其在透射光中。在图16中所示出的安全装置展现出两种视觉上对比的 安全特征首先是光子晶体层的光学效应，其次是在透射中从所述装
29置的任一面都清晰可见的标识图像。
在根据本发明的再一实施方案中，可选择光子晶体材料，以使得
在特定观察角度和在特定观察方向中，所反射的光在电磁频i普的非可 见波长内。使用其中仅色移的一成分位于电磁频谱的可见区域处的光 子晶体，能够使将被引入装置的图像仅在特定观察角度和在特定观察 方向中是可见的。
图17示出本发明的安全装置的又一实施方案的剖面图。所述装置 旨在用作安全标签并且包括一个其上印刷有识别标记的光子晶体薄 膜，所述识别标识使用油墨或染料来印刷。所述光子晶体薄膜被掺杂 有碳纳米颗粒以产生强不透明色。粘合剂层被施加到装置的一面，并 且在该粘合剂层上施加玻璃纸载体层。所述玻璃纸层允许标签被容易 地去除，用于再施加至文件或者需要保护的其他物品。
图18示出被施加到衬底的标签装置。所述玻璃纸层首先被去除以 暴露粘合剂层。标签装置然后被施加到衬底；所述使用的粘合剂可以 是压敏的或者热熔性的粘合剂，并且可能是永久的或者暂时的。暂时 的粘合剂可以用于当标签需要被去除并且重新应用到其他物体的地 方。然而，更可能的是，所述标签必须以永久方式应用。为了防止将 永久施加标签去除和重新应用，所述标签可设置有其他使伪造明显的 特征，诸如易碎的衬底层、压边切口(kiss cut)等。
在图18的实施例中，当从第一观察方向，例如平行于衬底的短边 观察时，在相对高的入射角度，例如相对于衬底平面成70°时，所述 光子晶体薄膜呈现蓝色。以蓝色印刷所述识别标记，以使得当以该相 对高入射角度在第一观察方向观察时，所述标记相对于光子晶体薄膜 的背景色不是轻易可看见的。当倾斜所述装置并且在第一观察方向观 察时，光子晶体薄膜从蓝色变为不可见的紫外光，并且由于存在碳纳 米颗粒所述薄膜将呈现为黑色。当装置被倾斜时，随着背景从蓝色变 为黑色，所述蓝色印刷识别标i己被显现出来。
当旋转所述安全装置，并且以相对高的入射角度沿第二观察方向 观察时，即平行于衬底的长边观察时，所述装置将显示绿色并且蓝色 识别标记相对于绿色背景将是可见的。当倾斜装置，并且在第二观察 方向观察时，所述光子晶体薄膜从绿色变为蓝色。当装置被倾斜时，并且沿第二观察方向观察时，所述蓝色印刷的识别标记消失在光子晶 体薄膜的蓝色背景中。以这样的方式实现了一种安全特征，使当沿着 文件的一边观察时，在倾斜时出现标识图像，但是当旋转时，并且沿 一相垂直的边观察时，可看到相同的标识图像随着倾斜而消失。
在图19和20中所示出的对于图17和18的实施例的改型中，所 述光子晶体薄膜包括一如下光子晶体所述光子晶体在一观察方向当 以相对高入射角观察时仅反射红外光，而当倾斜至更加斜的入射角时 反射可见光。图19是一安全装置的剖面图，并且包括聚合物载体村底， 在所述载体衬底上印刷有黑色的吸收层。接着将一光子晶体薄膜转移 到吸收层上，并且该光子晶体薄膜被套印以红色的标识图像。在该实 施例中，光子晶体未掺杂有碳纳米晶体，但是吸收层的存在意味着仅 仅光的反射波长才被看作一种颜色。粘合剂层被施加到装置的 一 面上， 并且在该粘合剂层上施加有玻璃纸载体层。
图20示出所述装置的平面图。在图20的实施例中，当以相对高 入射角从观察方向l观察时，例如与衬底平面成70。，所述光子晶体 薄膜呈现为无色并且因此所述装置将带上下面的吸收层的黑色外表。 以红色印刷所述识别标记，使得当在第 一观察方向中以该相对高入射 角观察该装置时，所述标记相对于吸收层的黑色背景是容易看见的(图 20a)。当将装置倾斜并且以第一观察方向观察时，光子晶体薄膜从不 可见的红外光变为可见的红光，并且红色识别标记将相对于由光子晶 体薄膜所产生的红色背景消失(图20b)。当旋转所述安全装置，并且 沿着观察方向2以相对高入射角观察时，所述装置将呈现为红色，使 得红色识别标记相对于光子晶体薄膜的红色是基本不能辨识的(图 20b)。当将装置倾斜，并且以观察方向2观察时，光子晶体薄膜从红 色变为绿色，并且所述红色识别标记相对于绿色背景变得容易看见(图 20c)。
以这样的方式实现了一安全特征，使得当沿着文件的一边观察时， 在倾斜时显示一标识图像，但是当旋转并且沿着一相垂直的边观察时， 看到相同的标识图像在倾斜时消失。以这样的方式，制造出高交互性 的安全特征，所述安全特征对于鉴别者而言既是显著的也是难忘的。
在根据本发明的再一 实施方案中，所述光子晶体材料被选择为使
31得当装置受到外部刺激时，观察到一附加的光学效应。在各种情况中 光学效应可包括一非光学可变效应，诸如反射所有波长的入射光。所 述外部刺激可采用单独或组合的许多形式，这些形式包括机械、热、 化学、电、磁、电磁或者超声刺激。
所述光学效应可产生一非光学可变效应，诸如反射所有波长的入 射光。然而通常，所产生的光学效应是一种光学可变效应。
当存在或不存在外部刺激时，所述晶体的光学响应之间的差异优 选足够大，以被人类观察者视觉上可检测到和/或是机器可读的。
所述刺激导致晶体结构内 一个或多个折射实体的周期性间距产生 变化。在一实施方案中，所述变化是直接由所施加的压力引起的变形 而导致的，但是在一替代性实施方案中，没有直接的机械变形，所述 变化被间接诱导，诸如在热、化学、电、磁、电磁或超声刺激的情况 下。
在一些情况中，所述刺激导致晶体结构内一个或多个折射实体的 折射率变化。例如，在晶体结构内的一个或多个实体可能呈现出电-光、磁-光或化学效应，其中在晶体结构内的变化主要是相关于折射率 的变化而不是组成晶体结构的各种实体之间的间距的变化。在化学方 面，这可能例如是由于摄入水而引起的。然而，将其与晶体内周期性 间距的机械变化相结合也是可预期的。
可选择光子晶体，以使得一旦去除所述刺激或者当施加相反刺激 时，所述刺激对晶体的效应是可逆的。因此在一些情况下，通过施加 一外部刺激，所述晶格间距可被可逆地改变，例如弹性地缩短或者扩 大。
一优选实施例是通过机械拉伸、弯曲、戳或者按压所述材料，来 可逆地改变光子晶格间距。在本文本中，由于在变形过程中，透明区 域在后面是未被支撑的，因此戳和按压是不同的。由于变形，源于光 子晶格的周期性的完全或部分光子带隙的特征被改变，并且因此可设 计反射和透射性能，以响应机械刺激。在该情况下，优选地通过鉴别 者按压安全装置来将外部刺激转移到该装置上。适用于机械变形刺激 的合适的光子晶体是那些具有柔性、基质的光子晶体，它们也被称为 弹性光子晶体。
32弹性光子晶体通常包括那些用于基质和用于球体的聚合物材料。
适合于本发明的弹性光子晶体的典型实施例在US 20040131799、 US 20050228072、 US 20040253443和US 6337131中进行了描述。所述晶 体可以由第一材料的球体和第二材料的基质制成，其中各种材料具有 各不相同的折射率。因此通过采用弹性材料形式，所述基质可被容易 地变形。
适合用于形成球体的材料优选地是单组分聚合物或者共聚物材 料。典型的实施例既包括可聚合不饱和单体的聚合物和共聚物，也包 括含有至少两个反应基的单体的缩聚物和共缩聚物，例如，所述实施 例诸如高分子量的脂肪族、脂肪族/芳香族或整个芳香族的聚酯、聚酰 胺、聚碳酸酯、聚脲和聚氨酯，并且氨基和酚醛树脂的缩聚物和共缩 聚物也是合适的，诸如，例如三聚氰胺-曱醛、尿素-甲醛以及酚-曱醛 缩合物。
适合用于形成弹性基质的材料是具有低玻璃态转变温度的加聚物 (addition polymer)。实施例包括可聚合不饱和单体的加聚物和共 聚物，还包括具有两个或更多个反应基的单体的缩聚物和共缩聚物的 加聚物和共聚物，诸如，高分子量脂肪族、脂肪族-芳香族或整个芳香 族的聚酯和聚酰胺，而且包括氨基和酚醛树脂的加聚物和共聚物，诸 如，例如三聚氰胺-曱醛、尿素-曱醛以及酚-曱醛缩合物。
也可考虑将非聚合材料用于球体和基质，并且它们可以是无机的 或金属的或混合的复合物。
图21示出一实施例，其中在本发明的安全装置中使用弹性光子晶 体薄膜。正如在EP1141480中所描述的，自撑式弹性光子晶体薄膜被 引入一纸质衬底中。所述光子晶体薄膜的一面被整体暴露在所述光子 晶体薄膜部分嵌入其内的纸质衬底的前表面上(图21a),并且部分暴
露在所述衬底的背部表面上的孔内(图21b)。在该实施例中，碳纳米颗 粒已被引入光子晶体结构中，使得当以法线入射观察时，所述薄膜具 有强红色。
如图21a中所示出的，当在反射中从文件的正面观察装置时，并 且沿着观察方向1观察，沿着整个暴露的细长形安全装置观察到高对 比度的色移效应。在该实施例中，所述色移从红色转变为绿色一一当从相对于村底平面以一入射角度，例如70°观察时为红色，当从相对 于衬底平面以更加斜的入射角，例如45°观察时为绿色。当旋转装置 并且沿观察方向2观察时，与以给定入射角度沿观察方向l观察时相 比，观察到不同的颜色。例如，在相对于衬底平面成70。时，沿观察 方向2所述衬底呈绿色，与沿观察方向1所述衬底呈红色形成对比。 当倾斜至更斜的入射角时，例如45。，沿观察方向2所述装置的颜色 从绿色变为蓝色，与沿观察方向1从红色变为绿色形成对比。在该实施例中，如在图21c中所示，通过绕其中心纵向轴线弯曲 所述文件从而施加机械外部刺激。所述变形改变了晶体的光子能带结 构，从而改变了鉴别者所观察到的反射的波长和空间相关性。在该实 施例中，所述变形导致垂直于衬底平面的晶格收缩，所述收缩导致导 致观察到的颜色移向更短波长，例如红色移向绿色，绿色移向蓝色。 在本实施例中，将所述孔定位为使得其落在所述文件的中心轴线内， 使得当鉴别者围绕中心轴线弯曲该文件时，在文件的孔区域中发生最 大变形以及颜色改变。根据本发明的优点在于，当变形所述弹性光子 晶体时，观察到动态的颜色改变。在图21a，21b，21c的实施例中，当围绕中心孔弯曲所述装置时， 从红色到绿色的初始色变位于变形最大的孔中心区域，随着所述文件 被进一步弯曲时，所述变形朝向所述孔的边缘向外增加，并且观察到 绿色能带移向孔的边缘。如果文件被弯曲至充分高的曲率半径，所述 孔的中心区域将从绿色转变为蓝色。当装置在其变形状态时也可观察 到 一角度相关的色移，例如随着装置在其初始变形状态中被倾斜并且 沿观察方向l观察，该角度相关的色移可从绿色变为蓝色。当去除变 形时光子晶体层将回复到其初始颜色，并且因此所述鉴别过程是可逆 的。伴随着变形的颜色改变为安全装置提供了进一步的交互式成分， 其对于公众既是难忘的，也难于伪造。在所有的实施例中，由例如光子晶体薄膜、吸收层或者定制层等 层中的任一层所形成的图样或者标识图像可以采用任何形式。优选的 是，所述图样是图像的形式，诸如图案、符号和文字数字式字符及它 们的组合。所述图样可被包括实心的或者不连续区域的图案所限定， 所述不连续区域可包括，例如线图案、精细银丝线图案、点结构和几何图案。可能的字符包括非罗马字体中的字符，其实施例包括但不限 于中文、日文、梵文和阿拉伯文。
权利要求
1. 一种包括光子晶体的光学可变安全装置，对于所述光学可变安全装置，所述晶体所接收的入射光被晶体选择性反射或透射，以产生可在第一组方向上观察到的第一光学可变效应，以及所述晶体所接收的入射光被晶体选择性反射或透射，从而产生可在不同于第一组方向的第二组方向上观察到的光学效应。
2. 根据任一上述权利要求所述的光学可变安全装置，其中所述光 子晶体具有一完全或部分带隙，所述完全或部分带隙不具有围绕其表 面法线的旋转对称性。
3. 根据权利要求1或者权利要求2所述的光学可变安全装置，其 中可在第二组方向上观察到的光学效应是第二光学可变效应。
4. 根据任一上述权利要求所述的光学可变安全装置，包括一光子 晶体，在所述光子晶体中所述第一和第二光学效应取决于晶体相对于 入射光的取向。
5. 根据权利要求4所述的光学可变安全装置，其中每一光学可变 效应根据相对于晶体的观察角度而变化。
6. 根据权利要求3~ 5中任一权利要求所述的光学可变安全装置， 其中所述装置被布置为使得所述的各效应对于人类观察者的棵眼是可 见的。
7. 根据权利要求3~ 6中任一权利要求所述的光学可变安全装置， 其中所述光学可变效应的一个或多个中的一部分是在电磁频i普的红外 或紫外部分中。
8. 根据权利要求3~ 7中任一权利要求所述的光学可变安全装置， 其中当所述装置被白光源照明时，所述第一和第二光学可变效应是彩 色效应。
9. 根据权利要求7或权利要求8所述的光学可变安全装置，其中 所述第一光学可变效应是第一角度相关的彩色效应，所述第二光学可 变效应是不同于第一光学可变效应的第二个与角度相关的彩色效应。
10. 根据权利要求3~9中任一权利要求所述的光学可变安全装 置，其中所述第一和第二效应是反射效应。
11. 根据任一上述权利要求所述的光学可变安全装置，其中所述光子晶体包括准晶体。
12. 根据任一上述权利要求所述的光学可变安全装置，其中所述 光是紫外光、可见光或红外光中的一种或多种。
13. 根据任一上述权利要求所述的光学可变安全装置，其中所述 光子晶体由第一材料的球体和第二材料的基质制成，各种材料具有各 不相同的折射率。
14. 根据任一上述权利要求所述的光学可变安全装置，其中所述 光子晶体的结构参数在所述晶体内的不同位置不相同，从而产生相应不同的光学特性。
15. 根据任一上述权利要求所述的光学可变安全装置，其中所述 光子晶体由具有不同光学可变特性的两个或更多个晶体结构制成。
16. 根据任一上述权利要求所述的光学可变安全装置，其中所述 光子晶体作为自撑式薄膜被提供。
17. 根据权利要求1-15中任一权利要求所述的光学可变安全装 置，其中所述光子晶体被衬底或载体层支撑。
18. 根据权利要求17所述的光学可变安全装置，其中所述衬底或载体层是聚合物层。
19. 根据任一上述权利要求所述的光学可变安全装置，其中所述 安全装置在其一个或每一外表面上设置有一粘合剂层。
20. 根据任一上述权利要求所述的光学可变安全装置，进一步包 括散射层。
21. 根据任一上述权利要求所述的光学可变安全装置，进一步包 括应用到所述装置的作为一个或多个层来提供的光学吸收材料。
22. 根据权利要求21所述的光学可变安全装置，其中所述吸收材 料在光波长上选择性吸收。
23. 根据权利要求21或权利要求22所述的光学可变安全装置， 其中所述吸收材料是油墨或染料。
24. 根据任一上述权利要求所述的光学可变安全装置，其中所述 装置进一步包括一敷金属层。
25. 根据权利要求24所述的光学可变安全装置，其中所述敷金属 层在许多位置上被选择性地脱金属。
26. 根据权利要求24或者权利要求25所述的光学可变安全装置， 其中所述装置进一步包括在敷金属层上的抗蚀剂层。
27. 根据权利要求24 ~ 26中任一权利要求所述的光学可变安全装 置，其中所述敷金属层或者抗蚀剂层被布置成标记。
28. 根据任一上述权利要求所述的光学可变安全装置，其中所述 装置被布置为机器可读的。
29. 根据权利要求28所述的光学可变安全装置，其中所述装置的 至少一层或者所述光子晶体进一步包括机器可读材料。
30. 根据权利要求28所述的光学可变安全装置，其中所述装置进 一步包括一包含机器可读材料的单独的层。
31. 根据权利要求29或者权利要求30所述的光学可变安全装置， 其中所述机器可读材料是磁性材料。
32. 根据权利要求28 ~ 31中任一权利要求所述的光学可变安全装 置，其中所述机器可读材料包括一种响应于外部刺激的材料。
33. 根据权利要求28 ~ 33中任一权利要求所述的光学可变安全装 置，其中所述机器可读层是基本上透明的。
34. 根据任一上述权利要求所述的光学可变安全装置，进一步包 括形成在晶体结构中的光学吸收材料。
35. 根据权利要求1 ~ 33中任一权利要求所述的光学可变安全装 置，进一步包括在晶体结构中的纳米颗粒。
36. 根据权利要求35所述的光学可变安全装置，其中所述光子晶 体进一步包括在晶体内基本均匀分布的，以使得所述晶体的每一部分 呈现出基本相同的光学效应的纳米颗粒。
37. 根据权利要求35所述的光学可变安全装置，其中所述光子晶 体进一步包括在晶体内不均匀分布的，以使得所述晶体的不同部分呈 现出基本不同的光学效应的纳米颗粒。
38. 根据权利要求37所述的光学可变安全装置，其中所述纳米颗 粒根据浓度梯度来分布。
39. 根据权利要求37所述的光学可变安全装置，其中所述纳米颗 粒被分布在许多区域中，同时具有不同浓度。
40. 根据权利要求35 ~ 39中任一权利要求所述的光学可变安全装置，其中所述纳米颗粒是碳纳米颗粒。
41. 根据任一上述权利要求所述的光学可变安全装置，其中所述 装置被布置为产生一根据观察角度选择性可见的潜像。
42. 根据任一上述权利要求所述的光学可变安全装置，其中所述 光子晶体的表面被压印有凸起结构。
43. 根据任一上述权利要求所述的光学可变安全装置，其中所述 光子晶体装置的表面被套印。
44. 根据任一上述权利要求所述的光学可变安全装置，其中所述 安全装置进一步包括全息图。
45. 根据任一上述权利要求所述的光学可变安全装置，其中所述 光子晶体作为聚合物薄膜被提供。
46. —种包括根据任一上述权利要求所述的安全装置的安全文 件，其中所述安全装置被附至或者基本包含在所述安全文件中。
47. 根据权利要求46所述的安全文件，其中所述装置被嵌入在一 文件窗口内，从而提供用于接收文件的每一相对表面上的入射光的晶 体表面。
48. 根据权利要求46或者权利要求47所述的安全文件，其中以 从下列组中选择的一种形式提供所述安全装置，所述组包括安全线、 安全纤维、安全片、安全带、安全条或者安全箔片。
49. 根据权利要求46~48中任一权利要求所述的安全文件，其中 所述装置被重叠在、施加到一附加安全特征上，或者构成该附加安全 特征的一部分。
50. 根据权利要求46~49中任一权利要求所述的安全文件，其中 所述安全装置被支撑在透明层上。
51. 根据权利要求46~50中任一权利要求所述的安全文件，其中 所述安全文件是钞票。
全文摘要
一种光学可变安全装置，所述安全装置包括一光子晶体，对于该光学可变安全装置，由所述晶体所接收的入射光被所述晶体选择性反射或透射，从而产生可在第一组方向上观察到的第一光学可变效应。由所述晶体所接收的入射光也被所述晶体选择性反射或透射，以产生可在不同于第一组方向的第二组方向上观察的光学效应。
文档编号B42D15/10GK101522437SQ200780037834
公开日2009年9月2日 申请日期2007年8月10日 优先权日2006年8月10日
发明者R·怀特曼 申请人:德拉鲁国际有限公司