CN102938232B

CN102938232B - 一种多向不同图案的隐形荧光油墨防伪标签

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Publication number: CN102938232B
Application number: CN201210493930.6A
Authority: CN
Inventors: 杨立峰; 王亚非; 左笑尘; 高椿明; 周鹰
Original assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Current assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Priority date: 2012-11-28
Filing date: 2012-11-28
Publication date: 2014-11-19
Anticipated expiration: 2032-11-28
Also published as: CN102938232A

Abstract

本发明公开了一种多向不同图案的隐形荧光油墨防伪标签，属于防伪技术领域，其从下到上依次为衬层、荧光油墨层一、荧光油墨层二、棱镜玻璃层，所述棱镜玻璃层上设有光子晶体层一和光子晶体层二。本发明具有隐蔽性高、仿制困难以及多向显示不同图案等特点。用于商品防伪，可加强隐形油墨标签的隐蔽性和仿制的难度，提高防伪标签的适用性。

Description

一种多向不同图案的隐形荧光油墨防伪标签

技术领域

本发明属于防伪技术领域，具体涉及一种多向不同图案的隐形荧光油墨防伪标签。

背景技术

在商品流通过程中，假冒伪造商品，已经严重影响企业生产销售的正常秩序。现有的防伪技术，包括激光防伪标签、数码防伪查询、电子标签、防伪封装等技术都存在仿制容易，隐蔽性差的特点。

随着科学技术的飞速发展，激光防伪等物理防伪技术和条形码非常容易被仿造，而且普通消费者一般也无法识别激光防伪等标志的真伪性。另一方面，高品质的产品成为假冒伪造商品的重灾区，为了更好地保护企业优质产品，防伪标签显得非常重要。

隐形荧光油墨防伪技术印刷工艺简单，检测方便，只要有一种紫外光源即可，具有隐蔽性较好，防伪力度更强，已经广泛应用于各种票证、单据、商标及标识等的防伪印刷上。传统的隐形荧光油墨防伪技术，直接用紫色光照射，由于荧光效应可以发出特定波长的荧光，它的特点是紫色的激发光谱较宽，常见的250nm～400nm的紫光入射后，都能激发出荧光；而发射出的荧光是由能级跃迁产生的，故出射光谱很窄。红外激发荧光油墨也具有同样的特点：激发光谱较宽，出射光谱很窄。

我国在已经公开了多项专利，如《彩色夜光油墨》(CN1143659)，《红外紫外复合多彩防伪油墨》(CN101033347)和《一种隐性加密荧光油墨综合防伪标识》(CN102063837A)等。这些发明均为单一防伪功能的油墨，这种防伪方式功能单一，便于识别的同时也容易仿制。

针对单一防伪油墨容易仿造的缺点，陆续有人发明了多功能防伪的油墨。如《一种隐形加密荧光油墨综合防伪标识》(CN102063837A)将荧光油墨信息隐藏在图文揭露层中，只有从被贴物上揭开后并在紫外光的照射下才能发现该荧光油墨信息；《多重防伪油墨》(CN1236795A)通过的加入变色膜层粉末，使得油墨印刷的图案在可见光下不同角度呈现反射光的颜色改变，同时具有磁性、荧光特征，形成三重防伪油墨；《多重防伪标识》（CN2480939）采用油墨层、光致变色油墨层、光变油墨层、水致变色油墨层等进行多种组合，叠加形成具有6重防伪功能。上述这些专利只是简单的将各种防伪油墨或防伪方法叠加，没有考虑到荧光油墨激发光谱特性，相互之间没有有效的进行屏蔽。同时注意到《在窄带紫外辐射下可见的油墨》（CN101855307A）通过着色剂的改进，使得荧光油墨只能用波长为200-280纳米的紫外能量进行激发，才能显示图像，但该方法是从材料微粒角度进行改良，同时激发光波长范围仍然较宽。

光子晶体是一类新型功能材料。如果将具有不同折射系数的介质在空间按一定的周期排列，当空间周期与光波长相当时，由于周期性所带来的布拉格散射，它能够在一定频率范围内产生“光子禁带”（photonic band gap，PBG）。如果光子的能量落在光子禁带频率范围内，则不能在介质中传播。这种具有光子禁带的周期性电介质结构即为光子晶体，同时在上世纪90年代，科研人员就发现在周期结构中加入杂质或改变周期结构中一个参量即可在光子晶体禁带中引入局域态，即在光子晶体禁带范围内出现一个很窄的通带，目前光子晶体禁带结构的计算方法和理论已经成熟，通过时域有限差分法、矩阵法及有限单元法等可以设计出需要的光子晶体禁带结构及其中的局域态。

专利《一种光子晶体多层隐形荧光油墨防伪标签》(CN202306967U)给出了在一个方向上可以实现不同激发光入射呈现出不同的防伪信息，但是缺点入射激发光满足严格的入射角度。专利《双重防伪防窜包装盒》（CN201447093U）给出利用拼接或者简单的叠加方法将两种或三种油墨层组合在一起，达到防伪或防止窜货的目的，但是缺点也是对隐形油墨无法区分。专利《UV固化隐形荧光变频油墨》（CN1737067A）和《综合防伪油墨》（CN101186768A）均是采用多种荧光油墨组合，使得不同种激发光出现多种彩色图样，这两种方法对激发光和出射荧光的光谱均没有进行限制，符合激发光光谱太宽，这样给伪造标签降低了难度，同时激发光和荧光颜色不纯，给真品的识别带来难度。

基于以上讨论，本专利提出的一种多向不同图案的隐形荧光油墨防伪标签与其他隐形荧光油墨防伪标签相比较，有如下显著优点：

　（1）隐蔽性高。多向不同图案的防伪油墨标签在特定波长的激发光照射下才能呈现底层荧光油墨的图案信息，而且在其他波长光照射下，底层图案不显示，隐蔽性高。

（2）激发光和出射荧光方向固定，对出射荧光光谱进行滤波使得出射荧光颜色单纯，便于识别。

　（3）仿制困难。对多向不同图案的隐形荧光油墨防伪标签仿制的话，不但需要仿制出各层中采用的隐形荧光油墨，而且要知晓光子晶体采用的能带特征，使能带特征适合各层中的隐形荧光发光光谱特征，还需要对入射光方向和出射方向进行设计，仿制难度很大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种多向不同图案的隐形荧光油墨防伪标签，解决普通隐形荧光油墨防伪标签激发光光谱较宽，并且重叠显示的缺点，实现多向不同防伪图案的显示。

本发明的技术方案为：一种多向不同图案的隐形荧光油墨防伪标签，其从下到上依次为衬层、荧光油墨层一、荧光油墨层二、棱镜玻璃层，所述棱镜玻璃层上设有光子晶体层一和光子晶体层二。

进一步地，所述棱镜玻璃层是由三棱柱排列组成，光子晶体层一和光子晶体层二分别设置在三棱柱的同向平行的侧面上。

进一步地，所述光子晶体层一的禁带范围正好覆盖荧光油墨层一的激发光光谱且不覆盖荧光油墨层二的激发光光谱，而荧光油墨层一的出射荧光光谱不在光子晶体层一的禁带内且正好在光子晶体层二的禁带范围内。

进一步地，所述光子晶体层二的禁带范围正好覆盖荧光油墨层二的激发光源光谱且不覆盖荧光油墨层一的激发光源光谱，而荧光油墨层二的出射荧光光谱不在光子晶体层二的禁带内且正好在光子晶体层一的禁带范围内。

进一步地，所述的荧光油墨层一和荧光油墨层二是由不同的荧光油墨组成，且分别是紫外激发荧光油墨和红外激发荧光油墨中的一种。

进一步地，光子晶体层一由MgF₂和ZrO₂组成，其中MgF₂的厚度为40纳米，ZrO₂的厚度为30纳米，两种材料按照准周期Fibonacci序列分布。

进一步地，光子晶体层一存在两个禁带范围分别是第一禁带：293－471纳米和第二禁带：582－675纳米。

进一步地，荧光油墨层一采用紫外激发荧光油墨，用波长为310－390纳米的紫外光都可以激发出荧光；发射出荧光的波长范围为500－528纳米，其中有两个峰值，分别为503纳米和525纳米。

进一步地，光子晶体层二由MgF₂和ZrO₂组成，其中MgF₂与ZrO₂交替出现，两种材料按照层厚正弦递变式分布。

进一步地，光子晶体层二存在两个禁带范围分别是第一禁带：471－534纳米和第二禁带：886－1174纳米。

进一步地，荧光油墨层二采用红外激发荧光油墨，用波长为910－1160纳米的红外光都可以激发出荧光；发射出荧光的波长范围为615－623纳米。

本发明运用的基本原理：激发光入射到同向平行的棱镜面，由于棱镜面由准周期介质层光子晶体层构成的，当入射光不满足光子晶体层的禁带特征时才能透射过棱镜，如果激发光的波长在光子晶体层的禁带范围内，则激发光被光子晶体层全反射无法入射到荧光油墨层中，荧光油墨层也没有荧光出现；当激发光的波长落在光子晶体层的通带内，则激发光可顺利通过光子晶体层进入荧光油墨层，这样才能激发出可见荧光。

同样激发出的荧光，由于两面光子晶体层中的一种光子晶体层禁带特性正好覆盖了荧光的光谱，激发出的荧光只能从与其光谱为通带的一面光子晶体层棱镜面发射出来，而从另一个与其光谱禁带重叠的光子晶体层棱镜面无法出射。

本发明与现有技术相比具有如下显著优点：

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为光子晶体层一和光子晶体层二与棱镜玻璃层的周期结构示意图；

图3为光子晶体层一的FB序列结构分布图；

图4为光子晶体层一的禁带特征示意图；

图5为荧光油墨层一的激发光光谱；

图6为荧光油墨层一的出射荧光光谱；

图7为光子晶体层二的结构图；

图8为光子晶体层二的禁带特征示意图

图9为荧光油墨层二的激发光光谱；

图10为荧光油墨层二的出射荧光光谱。

其中，11、衬层，12、荧光油墨层一，13、荧光油墨层二，14、棱镜玻璃层，15、光子晶体层一和16、光子晶体层二。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述：

本发明的机理为：激发光入射到同平行面的光子晶体层时，由于光子晶体层的禁带范围覆盖了下层荧光油墨的激发光光谱范围，所以激发光波长只能从激发光光谱为光子晶体层通带的一面入射，这样才能通过光子晶体层激发出可见的防伪荧光图案，可见防伪荧光也只能从其光谱正好落在光子晶体层的通带范围内才能出射并显示其防伪图案信息。

实施例一：

本例中一种多向不同图案的隐形荧光油墨防伪标签结构如图1所示。从下到上依次包括衬层11、荧光油墨层一12、荧光油墨层二13、棱镜玻璃层14、光子晶体层一15和光子晶体层二16，在本例中，光子晶体层一15和光子晶体层二16均采用物理气相沉积方式分别镀膜在棱镜玻璃层14的同向平行面上，并且呈周期状分布。

如图2所示，光子晶体层一15由MgF₂和ZrO₂组成，其中MgF₂的厚度为40纳米，ZrO₂的厚度为30纳米，两种材料按照准周期Fibonacci序列（简称FB序列）分布，结构如图3所示。

光子晶体层一15的禁带特征如图4所示，存在两个禁带范围分别是第一禁带：293－471纳米和第二禁带：582－675纳米。荧光油墨层一12采用紫外激发荧光油墨，其激发光谱如图5所示，即用波长为310－390纳米的紫外光都可以激发出荧光；其荧光光谱如图6所示，发射出荧光的波长范围为500－528纳米，其中有两个峰值，分别为503纳米和525纳米。

光子晶体层二16由MgF₂和ZrO₂组成，其中MgF₂与ZrO₂交替出现，两种材料按照层厚正弦递变式分布，如图7所示。光子晶体层二16的禁带特征如图8所示，存在两个禁带范围分别是第一禁带：471－534纳米和第二禁带：886－1174纳米。荧光油墨层二13采用红外激发荧光油墨，其激发光谱如图9所示，即用波长为910－1160纳米的红外光都可以激发出荧光；荧光油墨层二13的出射荧光光谱如图10所示，发射出荧光的波长范围为615－623纳米。

当激发光波长为310－390纳米的紫外光时，激发光的波长正好落在光子晶体层一15的禁带范围内无法入射，相反对于光子晶体层二16，波长为310－390纳米的紫外光正好落在通道范围内。波长为310－390纳米的紫外光可以也只能从光子晶体层二16面入射，并激发荧光油墨层一12，荧光油墨层一12发射出波长范围为500－528纳米，波长范围为500－528纳米正好落在光子晶体层二16的禁带范围内，故无法出射，但是波长范围为500－528纳米为光子晶体层一15的通带，荧光油墨层一12被激发出来波长范围为500－528纳米的荧光从光子晶体层一15透射出来，也就是荧光油墨层一12中的防伪图案信息就也只能通过光子晶体层一15显示出来。

与上述同理，当激发光波长为910－1160纳米的红外光时，激发光的波长正好落在光子晶体层二16的禁带范围内无法入射，相反对于光子晶体层一15，波长为910－1160纳米的红外光正好落在通道范围内。为910－1160纳米的红外光可以也只能从光子晶体层一15面入射，并激发荧光油墨层二13，荧光油墨层二13发射出波长范围为615－623纳米，波长范围为615－623纳米正好落在光子晶体层一15的禁带范围内，故无法出射，但是波长范围为615－623纳米为光子晶体层二16的通带，荧光油墨层二13被激发出来波长范围为615－623纳米的荧光从光子晶体层二16透射出来，也就是荧光油墨层二13中的防伪图案信息就也只能通过光子晶体层二16显示出来。

即当使用波长为910－1160纳米的红外光作为激发光时，激发光只能从棱镜玻璃层14的光子晶体层一15入射，从光子晶体层二16面观察荧光图案，而使用波长为310－390纳米的紫外光作为激发光时，激发光只能从棱镜玻璃层14的光子晶体层二16入射，从光子晶体层一15观察荧光图案。这样就可以实现利用两种不同的激发光，从不同的面观测不同的防伪图案信息。

由于当前光子晶体能带结构计算方法成熟，足以保证通过材料搭配形成结构中需要的禁带范围，同时通过在结构中引入准周期形式，使得光子晶体禁带范围中产生需要的禁带特征。

应当理解上述的实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其限制。所属领域的技术人员通过设计不同的光子晶体禁带特征可以轻易地构造出不同于上述实施例一的一种多向不同图案的隐形荧光油墨防伪标签。因此，本发明应该包括所有那些在所附权利要求书范围内的改变、修改和变化。

Claims

1.一种多向不同图案的隐形荧光油墨防伪标签，其特征在于：其从下到上依次为衬层、荧光油墨层一、荧光油墨层二、棱镜玻璃层，所述棱镜玻璃层上设有光子晶体层一和光子晶体层二，所述棱镜玻璃层是由三棱柱排列组成，光子晶体层一和光子晶体层二分别设置在三棱柱的同向平行的侧面上，所述光子晶体层一的禁带范围正好覆盖荧光油墨层一的激发光光谱且不覆盖荧光油墨层二的激发光光谱，而荧光油墨层一的出射荧光光谱不在光子晶体层一的禁带内且正好在光子晶体层二的禁带范围内，所述光子晶体层二的禁带范围正好覆盖荧光油墨层二的激发光源光谱且不覆盖荧光油墨层一的激发光源光谱，而荧光油墨层二的出射荧光光谱不在光子晶体层二的禁带内且正好在光子晶体层一的禁带范围内，所述的荧光油墨层一和荧光油墨层二是由不同的荧光油墨组成，且分别是紫外激发荧光油墨和红外激发荧光油墨中的一种。

2. 据权利要求1所述的一种多向不同图案的隐形荧光油墨防伪标签，其特征在于：光子晶体层一由MgF₂和ZrO₂组成，其中MgF₂的厚度为40纳米，ZrO₂的厚度为30纳米，两种材料按照准周期Fibonacci序列分布。

3. 根据权利要求2所述的一种多向不同图案的隐形荧光油墨防伪标签，其特征在于：光子晶体层一存在两个禁带范围分别是第一禁带：293－471纳米和第二禁带：582－675纳米；荧光油墨层一采用紫外激发荧光油墨，用波长为310－390纳米的紫外光都可以激发出荧光；发射出荧光的波长范围为500－528纳米，其中有两个峰值，分别为503纳米和525纳米。

4. 根据权利要求1所述的一种多向不同图案的隐形荧光油墨防伪标签，其特征在于：光子晶体层二由MgF₂和ZrO₂组成，其中MgF₂与ZrO₂交替出现，两种材料按照层厚正弦递变式分布。

5. 根据权利要求4所述的一种多向不同图案的隐形荧光油墨防伪标签，其特征在于：光子晶体层二存在两个禁带范围分别是第一禁带：471－534纳米和第二禁带：886－1174纳米；荧光油墨层二采用红外激发荧光油墨，用波长为910－1160纳米的红外光都可以激发出荧光；发射出荧光的波长范围为615－623纳米。