TWI716898B - 鑒認系統及裝置 - Google Patents

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TWI716898B TW108120404A TW108120404A TWI716898B TW I716898 B TWI716898 B TW I716898B TW 108120404 A TW108120404 A TW 108120404A TW 108120404 A TW108120404 A TW 108120404A TW I716898 B TWI716898 B TW I716898B
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賴瑞 陶德 畢克斯
才杰 洪
馬克 Ｄ 羅恩索
威廉 Ｊ 瑞
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Abstract

在一項實施例中，一種印刷安全標記包括印刷LED之一隨機配置及一波長轉換層。在該標記之製作期間，激勵該等LED，且所得點圖案轉換為一唯一數位第一碼且儲存在一資料庫中。該波長轉換層之經發射光譜對強度及持久性亦編碼為該第一碼。該標記可係在待鑒認之一信用卡、博弈場籌碼、鈔票、護照等上。為了鑒認該標記，激勵該等LED且該點圖案、光譜對強度及持久性轉換為一碼且與儲存在該資料庫中之該第一碼比較。若存在一匹配，則該標記經鑒認。

Description

鑒認系統及裝置
本發明係關於將發光顆粒用於鑒認物品之鑒認工具，且特定而言係關於一種含有印刷發光顆粒(諸如，發光二極體(LED)、磷光體或量子點及其組合)之安全標記。
美國專利9,443,180受讓與本發明之受讓人且以引用方式併入本文中。彼專利揭示在一安全標籤上或直接在一待鑒認物件上印刷微型LED之方法之細節，其中LED自然隨機地配置在安全標記內，諸如在一1cm2區域內。舉例而言，在安全標記內可存在30至50個LED，且每一安全標記本質上係不同的。LED經點亮且隨機圖案儲存在一資料庫中。可替代地印刷磷光體顆粒且用UV或一藍色光點亮。然後將安全標籤附接至一稍後待鑒認物件。任何類型之可見序號或其他物件識別符可與安全標記中之經儲存隨機圖案配對。為了鑒認，諸如在銷售點處，發光顆粒(LED或磷光體)經點亮且經偵測圖案(諸如)經由網路傳達至資料庫。若在經偵測圖案與先前經儲存圖案之間存在一匹配，則物件被視為經鑒認。所提及之可被鑒認之某些物項包含鈔票、護照、高價值產品及信用卡。
期望詳述基於印刷發光顆粒進行鑒認以提供利用發光顆粒 之安全性或提供額外特徵之一般概念。
闡述在美國專利第9,443,180號中闡述之基本技術之各種改良及替代方案。
在一種新應用中，一信用卡包含一感應線圈，其將一電源脈衝供應至該卡上之一安全標記中之LED以點亮該等LED。或者，將直接施加至該卡中之標準智慧卡晶片之一電壓路由至該等LED以點亮該等LED。LED之隨機配置不僅鑒認該卡，且亦使用光導技術使光散佈在該卡內以點亮任何標誌或以其他方式展示該卡含有新特徵。因此，在針對一額外特徵而使用鑒認裝置上存在綜效。
一類似技術可應用於撲克籌碼或其他貴重物件。
為了添加一輔助安全度，或甚至提供僅安全等級，在印刷之前，該等LED塗佈有一波長轉換材料，諸如磷光體、一染料或量子點，或在安全標記中提供一波長轉換層。該波長轉換材料吸收相對短波長一次光中之某些光且發射具有任何光譜對強度圖案之較長波長二次光。此等材料可經設計以具有一特定光譜對強度，或特定吸收波長，或特定持久性，使得很難複製或容易偵測。可藉由混合不同波長轉換及吸收材料使得此等光學特性極其複雜。此等光學特性可儲存在一資料庫中且然後在銷售點處偵測且與經儲存特性比較。若存在一匹配，則該物件被視為經鑒認。在此一情形中，若可藉由一外部藍色或UV光源來激勵該波長轉換材料，則LED係不必要的。顆粒之隨機圖案可提供主要鑒認等級，或隨機性可甚至與鑒認不相關。
亦闡述在美國專利9,443,180中闡述之概念之其他增強。
2-2:線
10:印刷安全標籤/標籤/安全標籤
12:隨機印刷發光二極體/發光二極體/單層微型無機發光二極體/基於GaN之微型發光二極體
14:金屬電感器環路/電感器環路/環路
14A:電感器環路端部分/部分
14B:電感器環路端部分/上部端部分/部分
16:虛線
20:導體層/下伏導體層/底部導體層
22:頂部金屬電極/相對高頂部電極/頂部電極/電極
24:底部金屬電極/底部陰極電極
26:透明聚合物介電層/介電層
28:導體層/透明導體層
30:波長轉換層
32:藍色光線
34:經疊加格柵
36:對準標記
37:對準標記
38:偵測器
40:數位成像器/成像器
42:表面
44:虛線
46:金屬線圈/線圈
48:電力供應器
50:UV光發射器
51:經程式化處理器/記憶體系統
52:通訊網路
54:安全資料庫/資料庫
56:使用者介面
60:標籤
62:陽極及陰極墊
64:陽極及陰極墊
68:偵測器
70:金屬探針
72:極性可切換DC電壓源
76:信用卡/卡
80:發光二極體安全標籤/標籤/安全標籤
82:習用智慧卡晶片/智慧卡晶片
84:圖形
86:光線
88:光線
89:光
90:頂部層
92:基板層/基板
94:窗
96:窗
98:電感器線圈/線圈
100:信用卡
102:信用卡之主體/卡主體/信用卡主體
104:底部反射層
106:透明光管層/光管層
110:經客製化波長轉換層/波長轉換層
112:透明導體層
114:透明介電層
116:頂部透明導體層
118:圖形層
120:光線
121:光線
122:光線
123:光線
124:光線
130:撲克籌碼/籌碼
132:感應線圈/線圈
134:發光二極體安全標籤/安全標籤
136:透明光導件/光導件
138:薄保護頂部層/層/頂部層
140:圖形/撲克籌碼/籌碼
142:4色工藝標籤/標籤
144:擋光雙面黏合劑層
146:固態凸塊/凸塊
147:透明/半透明部分；透明或半透明區域
148:透明環氧樹脂層
149:發光二極體安全標籤/安全標籤
150:雙面黏合劑層
152:感應線圈
154:Mylar間隔件
156:雙面擋光黏合劑層
158:4色頂部標籤
170:圖表
172:圖表
174:尖波
176:切口
178:尖波
圖1係一印刷安全標籤之一俯視圖，展示一隨機印刷LED陣列及為LED供電之一感應環路。可在LED上方提供具有用於鑒認之區別特性之一波長轉換層。
圖2係沿著圖1中之線2-2之圖1之安全標籤之一剖面，僅展示幾個LED，其相對大小已被極大地放大。在LED上方提供一波長轉換層。
圖3圖解說明小於1平方英吋之疊加在65個印刷微型LED(可係圖2中之LED)之一隨機圖案上方之一虛擬10x13格柵，當偵測LED之圖案時，該等印刷微型LED連同印刷定向標記一起使用。
圖4圖解說明一偵測器，用於為圖1之安全標籤中之LED感應地供電，光學地偵測光圖案及波長轉換材料特性，且與一遠端安全資料庫通訊以鑒認標籤。偵測器可額外地包含用於激勵磷光體、一染料或量子點之一UV源。
圖5圖解說明一偵測器，用於將電力施加至圖1之安全標籤中之LED，光學地偵測光圖案及波長轉換材料特性，且與一遠端安全資料庫通訊以鑒認標籤。偵測器可額外地包含用於激勵磷光體、一染料或量子點之一UV源。
圖6係一信用卡或轉帳卡之一正視圖，該信用卡或轉帳卡併入有一微型LED安全標記以及用於遍及卡導引光且透過卡之頂部及側發射光之光導結構。
圖7係圖6之卡之一剖面，展示來自光引擎之側光由卡進行光導。
圖8係一卡主體之一分解視圖，該卡主體含有一光引擎及智慧晶片， 以及含有圖形之一經層壓頂部層。
圖9係具有一光引擎之一信用卡之一剖面，展示側光可如何注入至一光導信用卡中以自卡之所選擇區域發射。光引擎區域係相對於卡區域極大地放大。
圖10係一撲克籌碼(一博弈場籌碼)之一分解視圖，該撲克籌碼含有一感應線圈、一光導及一微型LED安全標記。
圖11圖解說明在元件連接在一起之情形下之圖10之撲克籌碼。
圖12圖解說明具有印刷圖形之經完成撲克籌碼。
圖13係使用一感應線圈、一光導及一微型LED安全標記之另一實施例撲克籌碼之一分解視圖。
圖14圖解說明在時間0處已用藍色或UV光之一脈衝激勵之一特定客製化磷光體或染料之光強度持久性對時間。
圖15圖解說明在時間0處已用藍色或UV光之一脈衝激勵之一特定客製化磷光體或染料之光強度持久性對時間，其中磷光體或染料由具有不同持久性且視情況不同波長光譜之兩種不同磷光體或染料組成。
圖16圖解說明一客製化磷光體或染料之光強度對波長。
圖17圖解說明一客製化磷光體或染料之組合之光強度對波長。
圖18圖解說明一客製化磷光體或染料之組合之一複雜光強度對波長，其中光發射波長及吸收帶經偵測用於經添加安全性。
在各圖中類似或相同元件標記有相同編號。
相關申請案之交互參考
本申請案係基於以下美國臨時申請案：於2017年6月13日提出申請之序號62/518,862、於2017年8月17日提出申請之序號 62/547,017、於2017年8月28日提出申請之序號62/551,197及於2017年9月11日提出申請之序號62/556,935，所有申請案皆受讓與本發明之受讓人且以引用方式併入本文中。
圖1係一印刷安全標籤10之一俯視圖，展示一隨機印刷LED 12陣列及為LED 12供電之一金屬電感器環路14。每一LED 12可塗佈有具有客製化特性之一磷光體、染料或量子點，或一層磷光體、染料或量子點(或一混合物)可上覆或下伏LED 12。
印刷LED層(亦即，LED油墨印刷之處)之周界由虛線16展示。標籤10可實際上表示在包含待鑒認物品自身(諸如一護照、執照、信用卡等)之任何基板上之印刷材料。標籤10可小於一郵票(例如，小於1平方英吋)且具有一黏性背襯。標籤10可以一高速捲對捲程序製作為一片或捲且單粒化。每標籤10之成本可係大約一美分。標籤10係極其撓性的。
取決於所使用驅動技術及必須遞送以充分點亮燈中所有LED 12之電量，電感器環路14可印刷為兩匝或更多匝之一扁平螺旋或矩形線圈以形成一次級線圈以便與一初級驅動線圈有效地耦合，從而產生一振盪磁場。對於兩匝或更多匝，最內部環路連接至一第一燈電極(例如，一陽極)且一額外絕緣層必須印刷在線圈環路上方，使得連接螺旋線圈之最外部繞組之端之一電跡線可交越線圈之內部環路且與一第二燈電極(例如，一陰極)電接觸以完成燈-線圈電路。線圈可替代地單獨地供應且電連接至LED電極。
或者，可藉由用一電壓直接探測陽極及陰極端子來為LED層供電，諸如在為信用卡讀取器中之一智慧卡晶片供電時所為。
圖2係沿著圖1中之線2-2之圖1之安全標籤10之一簡化剖 面，僅展示幾個LED 12，為了圖解說明已極大地放大其等相對大小。
標籤10可如下形成：
在圖2中，一開始基板18可係聚碳酸酯、PET(聚酯)、PMMA、Mylar或其他類型之聚合物片或甚至一薄金屬膜、紙、織物或其他材料。在一項實施例中，基板18係大約12微米至250微米厚且可包含一釋放膜。
然後(諸如)藉由印刷在基板18上方沈積一導體層20。基板18及導體層20可係基本上透明的。舉例而言，導體層20可係ITO或一經燒結銀奈米線網。若光將在與基板18相反之方向上發射，則基板18或導體層20可係反射的。
然後在導體層20上方印刷一單層微型無機LED 12。LED 12係垂直LED且包含標準半導體GaN層，其包含一n層及作用層以及一p層。GaN LED通常發射藍色光。然而，當與一磷光體、染料或量子點一起使用時，LED 12可改為發射UV光。
基於GaN之微型LED 12小於一人類頭髮之直徑的三分之一且高至小於十分之一，使得當LED 12跨越待點亮之基板18擴展時其等基本上為裸眼不可見的。此屬性准許用微型LED製作之一幾乎或部分透明光產生層之構造。在一項實施例中，LED 12具有小於50微米之一直徑及小於20微米之一高度。當將微型LED施加至基板18時，可自由地調整每單位面積之微型LED裝置之數目。可使用絲網印刷或其他形式之印刷將LED 12印刷為一油墨。藉由印刷微型垂直LED及控制其等在一基板上之定向形成一光源之其他細節可見於標題為「製造一可印刷二極體液體或凝膠懸浮組合物之方法(Method of Manufacturing a Printable Composition of Liquid or Gel Suspension of Diodes)」之美國申請案公開案美國第 2012/0164796號中，該公開案受讓與本發明之受讓人且以引用方式併入本文中。
在一項實施例中，含有數千個垂直LED之一LED晶圓經製作使得每一LED 12之頂部金屬電極22係小的以允許光射出LED 12之頂部表面。底部金屬電極24係反射的(一鏡)且對於可見光應具有大於90%之一反射率。或者，底部電極可製作為部分或全部透明的以允許光以相當量既遠離基板向上且亦穿過基板18向下發射。在固態底部反射器電極或透明底部電極選項之情形下，亦存在某種側光，此取決於LED之厚度。在實例中，陽極電極在頂部上且陰極電極在底部上。
關於製作微型LED及印刷LED以形成一安全標籤之其他細節闡述於美國專利第9,443,180號中。
然後在導體層20上方印刷LED油墨。可藉由提供一相對高頂部電極22(例如，陽極電極)來控制LED 12之定向，使得頂部電極22在印刷之後藉由採取穿過溶劑之最小阻力之流體路徑而向上定向。陽極及陰極表面可與所展示之彼等相反。LED 12之圖案係隨機的，但每標籤10所印刷之LED 12之大致估計數目可藉由油墨中之LED 12之密度來控制。LED油墨經加熱(固化)以蒸發溶劑。在固化之後，LED 12保持附接至下伏導體層20，其中一小量之殘留樹脂在LED油墨中溶解為一黏性修飾劑。樹脂之黏合性質及固化期間LED 12下方之樹脂體積之減少將底部陰極電極24按壓在下伏導體層20上，從而形成一良好電連接。已達成大於90%之相同定向，但對於一DC驅動燈設計，僅50%之LED處於所期望定向上便可達成滿意效能。對於用AC供電之燈(諸如，使用導電環路供電之燈透過感應耦合驅動之彼等，如圖1中所見)，50%向上且50%向下係最佳的。
然後，在導體層20上方選擇性地印刷一透明聚合物介電層26以囊封LED 12之側且進一步使其等固定就位。在固化期間，用於形成介電層26之油墨自LED 12之上部表面縮進或自LED 12之頂部去濕以曝露頂部電極22。若任何介電質仍保持在LED 12上方，則可執行一毯覆蝕刻步驟以曝露頂部電極22。
為產生一透明燈或向上且遠離基板18發射之一燈，導體層28可係諸如銀奈米線之一透明導體，其經印刷以接觸頂部電極22。藉由燈固化導體層28以產生至電極22之良好電接觸。
藉由導體層20/28並聯地連接一經界定區域內單層中之LED 12。由於LED 12經並聯連接，因此驅動電壓將大致上等於一單個LED 12之電壓降。
在透明導體層28上方印刷一波長轉換層30。或者，在將LED 12浸入溶液中之前，可在LED 12上沈積波長轉換材料。仍進一步，波長轉換層可係在LED 12之下，其中底部導體層20可係一透明導體。
然後，可印刷任何金屬圖案用於將一外部電源耦合至導體層20/28。
當LED 12由跨越導體層20/28之一電壓電位激勵時，產生極小及明亮藍色點。展示一藍色光線32。某些藍色光可通過波長轉換層30且添加至由波長轉換層30發射之總體顏色。或者，所有LED光可由波長轉換層30吸收且轉換為一較長波長之二次光。可客製化任何發射頻率光譜。
由波長轉換層30發射之光之特定特性可經客製化以提供一主要或次要安全準則，如稍後更詳細闡述。舉例而言，可針對光持久性、 波長對強度光譜、或其他特性及特性之組合來客製化波長轉換層30。當經發射特性與LED 12之隨機位置組合時，產生幾乎不可能複製之一個兩級安全系統。
為了易於激勵LED 12，藉由感應耦合產生穿過金屬電感器環路14之電流。可藉由印刷接觸導體層20/28之一金屬圖案來形成電感器環路14。圖2展示接觸導體層20之一小延伸部之電感器環路端部分14A之一剖面及接觸導體層28之一小延伸部之電感器環路端部分14B之另一剖面(在一不同位置處截取)。電感器環路14之一大部分形成於介電基板18上，且一稍微垂直導電跡線將電感器環路14連接至上部端部分14B。部分14A與部分14B之間之呈垂直樓梯狀升高之每一步階通常小於10μm且因此容易被一不通透反射導電油墨或一部分地或大致上透明導電油墨之一經印刷跡線橫穿。電感器環路14中在合適方向上感應之一充足電流將加正向偏壓於LED 12以點亮LED 12。亦可在電感器環路14與導體層20/28之間印刷一適合值電阻器以限制電流。
如先前所提及，亦可使用連接至導體層之陽極及陰極電極之一直接探針來激勵LED 12。若電源不可用，則可藉由一藍色或UV外部光來激勵直接在每一LED 12上之波長轉換層30或磷光體、染料或量子點以判定點之位置及波長轉換材料之特性。
基板18之底部可塗佈有一黏合劑用於附加至一待鑒認物品。或者，基板18可係待鑒認物件之一表面。
標籤10係極其撓性的，且具有大約紙或織物之一厚度，諸如在5密耳與13密耳之間。
可使用一捲對捲程序形成標籤10，其中LED 12及其他層 連續地印刷在一單個基板18上且然後單粒化。標籤之一個表面可具有施加至其等之一膠黏黏合劑，且然後將標籤施加至一臘膜，用於形成諸多標籤10之不昂貴的捲。由於每一標籤10之LED 12之位置在印刷時係隨機的，每一標籤10中之LED之圖案將係不同且唯一的。
除了印刷LED 12之外，亦可視情況在標籤10之一非發光部分表面上印刷一黑色油墨碼(諸如，一機器可讀序號、條碼或快速回應(QR)碼)以提供一輔助安全度。基板18、LED層及導體層係大致上透明的，因此黑色油墨碼可甚至印刷在LED層下方。此黑色油墨碼可識別批量之標籤10或可唯一地識別標籤10。黑色油墨碼可甚至直接印刷在待鑒認物品上而非標籤10上。後一選項允許標籤之使用者界定經安全識別之物品上之一既定黑色油墨碼與放置於彼物品上之標籤10之關聯。然後將確保標籤10之生產者不知曉黑色油墨安全碼與安全LED標籤10之有效配對以便產生一經增強安全等級。替代使用黑色油墨，可使用任何其他顏色油墨。油墨可甚至係磁性的，或一不可見螢光油墨或一變色油墨。
在標籤10之捲對捲製造期間，每一標籤10中之LED 12由一感應線圈或至一電壓之一直接耦合來激勵，且與激勵同步之一光學成像器(一相機)對點圖案(例如，藍色點)拍照，且偵測經激勵波長轉換材料之特性。然後基於點圖案及波長轉換材料之特性產生一數位碼。舉例而言，偵測器中之處理系統可將圖像分為一小單元(例如，10x10單元、10x13單元等)之格柵，且產生反映哪個單元含有一或多個點之一碼。點碼亦可與標籤10上之機器可讀黑色油墨碼相關聯。每一標籤10之點碼及黑色油墨碼然後儲存在可經由網絡或其他通訊系統存取之一安全資料庫中。
圖3圖解說明一安全標籤上之經疊加格柵34，連同安全標 籤上之對準標記36及37。
然後由使用者將標籤10施加至待鑒認物品。或者，各種層可直接印刷在物品上，諸如鈔票、憑證、護照、處方藥標籤、執照、信用卡、轉帳卡、撲克籌碼等。
當期望稍後鑒認物品時，可使用以下裝置及方法。
圖4圖解說明一偵測器38之一項實施例，偵測器38為LED 12供電且鑒認標籤10。
標籤10，或具有印刷層之物品定位於一數位成像器40(諸如一相機)前面。若標籤10係在一信用卡中，則一卡讀取器將配備有偵測器38。
成像器40可係手持式的。亦可在標籤10之製造期間使用同一類型之偵測器38以儲存由點圖案及波長轉換材料傳達之唯一碼。圖4展示支撐在一表面42上之標籤10，表面42可係待鑒認物品。成像器40之視場由虛線44展示。
然後藉由來自一電力供應器48之一或多個脈衝激勵中心處於標籤10上方之一金屬線圈46(初級線圈)以產生一電磁場。亦可將一AC信號施加至線圈46。電磁場透過標籤上之電感器環路14感應一電流且加正向偏壓於LED 12以持續或短暫地點亮LED 12。
可使用由至線圈46之持續AC電力產生之一RF場或使用一回掃驅動方法加以脈衝來傳送電力。以自10kHz至100kHz之一頻率，用持續AC驅動線圈46將點亮兩個定向之LED，其中一個群體之LED在AC循環之每一半循環期間點亮，且一藍色點圖案將與每一印刷LED 12之位置一致。或者，可使用具有自10kHz至100kHz之一頻率之低負載循環方波 脈衝來感應電感器環路14中具有高的足以在將電流供應至線圈46時點亮一個定向之LED之一電壓的一電流。若電感器環路14經印刷使得其具有一足夠高串聯電阻，則當線圈46及環路14中之電壓擺動至反極性時，經感應電壓信號減弱至低於LED之微型LED導通電壓。此准許LED驅動器選擇性地僅點亮「向下」或「向上」LED，使得數位成像器40可對跨越多個驅動器循環之經點亮標籤10進行一曝光。線圈46中之脈衝之極性用於選擇點亮「向上」還是「向下」LED 12。向上及向下LED之組合圖案可係唯一碼之部分。
使用一電感器線圈及一驅動器激勵LED之一技術之其他細節可見於美國專利8,413,359中，該專利受讓與本發明之受讓人且以引用方式併入本文中。
在製作期間，在單粒化以形成用於印刷之微型LED 12之前，可用一磷光體層、染料或量子點(QD)層塗佈LED晶圓。可使用各種半導體微影技術防止磷光體層、染料或量子點層塗佈頂部電極。藉由藍色LED光或一外部藍色或UV源來激勵磷光體、染料或QD以顯示標籤10中之經點亮點之一隨機配置。磷光體、染料或QD層可發射具有經客製化用於一安全功能之一變化強度之任何顏色光，諸如藍色、紅色、綠色、黃色、白色或光之任何寬光譜。LED光中之某些光可洩漏穿過磷光體、染料或QD層以與二次光相結合。在鑒認期間，在一電源不用於激勵LED 12之情形下，或若存在一電路故障，則偵測器38包含UV光發射器50，其點亮標籤10之表面。經磷光體、染料或QD點亮之點然後由成像器40偵測以執行鑒認。
一旦藉由LED 12或外部光源點亮點之隨機配置，則連接至 成像器40之一經程式化處理器/記憶體系統51記錄影像(包含波長轉換材料之特性)且以與在標籤10之製造期間產生碼相同之方式產生用於點圖案及二次光特性之唯一碼。亦光學地偵測標籤10上之任何其他識別標記(諸如一序號)且與唯一碼相關聯。物品自身(諸如，一護照、鈔票、執照或憑證)上之一印刷序號亦可由成像器40光學地偵測且最終與唯一碼交叉引用。
然後經由一通訊網路52將唯一碼及其他經光學偵測之資訊傳輸至一安全資料庫54。使用者使用一使用者介面56控制鑒認程序且接收鑒認資訊。使用者介面56可係具有一顯示器之一簡單按鈕墊。
資料庫54然後比較點碼及波長轉換材料特性碼與一經儲存碼，且若存在一匹配，則標籤10，連同相關聯物品被視為可信的。亦可偵測經光學偵測之標籤序號(或其他印刷碼)，且為了額外安全性，比較兩個碼與資料庫54中之相關聯碼。可將標籤10係可信的之識別傳輸至使用者介面56中之一顯示器，或可使用其他系統來登記標籤10係可信的或係不可信的。
圖5圖解說明用於鑒認標籤60之一偵測器68。除了用於將一電壓施加至標籤上之陽極及陰極墊62/64之金屬探針70及可用於選擇性地在每一定向上點亮LED 12之一極性可切換DC電壓源72之外，所有元件皆與圖4之偵測器38相同。在不具有定向可選擇性之情形下，可使用一簡單AC電壓源來點亮兩個定向之LED 12。此一偵測器68可位於一信用卡或轉帳卡讀取器中且亦用於為卡中之一智慧晶片供電。
LED 12及導體/墊可經印刷使得探針可激勵標籤60之所選擇區段。可使用一單個共同(例如，接地)探針，且可藉由一或多個正或負 電壓探針點亮各種LED區段。可沿著標籤60之一相關聯側印刷用於一區段之一金屬墊。
如先前所提及，甚至一外部藍色或UV光源可激勵波長轉換材料以偵測其客製化特性來鑒認物件。
在另一實施例中，光產生裝置不使用LED，且僅在基板上以一隨機配置印刷磷光體顆粒、染料及/或量子點。磷光體、染料或量子點顆粒可以一低濃度直接分散在一油墨中使得不需要基板。使油墨溶劑蒸發，從而留下隨機分散在標籤表面上之波長轉換顆粒。不需要電壓源或導體層。隨機性係印刷程序之一自然結果。一外部UV或藍色光源替代使用LED來激勵顆粒。安全等級可小於使用LED時之彼安全等級，但對於較低價值物項，安全性可係足夠的。在此一情形中，圖1及圖3中之點表示波長轉換顆粒而非LED。
使用上文所闡述技術中之任一者之每一標籤可含有幾十個微型LED 12(或其他光產生顆粒或點)且可在面積上小於一平方英吋，舉例而言，在面積上小到一平方英吋之1/64至幾平方英吋。然後將標籤附加至某些物品之表面，該等物品之真實性必須稍後驗證。可使用業界用於轉印標籤且將其等施加至表面之任何數目之已知技術將印刷微型LED燈標籤轉印至一目標表面。舉例而言，微型LED燈安全標籤可印刷在一連續或半連續帶上以沿著帶長產生一系列燈。帶可用黏合劑加背襯且經切割以分離燈或沿著帶上之燈之間之穿孔分離，或在具有黏合劑背襯之其等基板上之個別燈可在自原始微型LED印品切割之後附加至一連續釋放帶。黏合劑可係壓敏、熱敏、光敏的，或可使用適合表面(標籤層壓至其)之某些其他黏合啟動技術。或者，基板或燈本身之頂部保護塗層可完全由一低玻璃轉變 溫度聚合物製成，可使用合併燈及目標表面之一熱層壓程序將該低玻璃轉變溫度聚合物永久地附加至一(較佳地)吸附劑表面。
可以移除帶將毀壞燈從而使得不可能重新形成原始點圖案之此一方式構造黏合劑-燈組合。舉例而言，每一燈可額外塗佈有一強接觸黏合劑，較之燈內之至少兩個作用層之間之層間黏著性，其具有對目標物件之表面之較大黏著性。試圖自物件移除標籤(標籤附加至物件)將分割作用層之間之燈，從而永久地毀壞燈之光穩定性之所有或某些部分。
標籤亦可用於安全容器，其中標籤附加為一密封，且必須破壞或移除以打開容器。一經破壞標籤將不會變亮且無法修復。此一密封可用於軟體實例、CD實例、DVD實例等。每一唯一微型LED安全標籤燈本身難以生產，大於複製一全像標籤之難度。
替代具有一黏合劑之一標籤，LED燈可係固定至待鑒認物件之一非黏性標籤。
為了添加一額外安全層，可將一隱藏「浮水印」整合至微型LED燈中。可藉由在印刷燈內包含一「非印刷區(no-go)」來容易地形成浮水印，在該非印刷區中將永不印刷隨機分散之微型LED 12。一不同隱藏浮水印或浮水印組可用於待安全識別之每一物件種類。此等浮水印闡述於美國專利第9,443,180號中。
受偽造者喜愛之諸多物件係用於上文所闡述類型之安全標籤之可能應用。
此文件中上文或別處所闡述之唯一微型LED燈標籤/標籤/標記識別符之任何版本可附加至一物件，或直接印刷在物件上。術語標籤及標記係同意義的，此乃因每一者皆可係指直接印刷在待鑒認物件上之一 經附加戳記或一標記。
當最初印刷微型LED燈時或在其已附加至待安全加標籤之物件之後，可藉由在其點亮時成像微型LED燈及記錄影像，對每一微型LED燈採指紋。若使用經UV加標籤之微型LED，則亦可記錄所有微型LED之圖案之經UV點亮影像及印刷安全燈中之波長轉換材料之特性。將經點亮LED影像及其他特性合適地編碼為一壓縮數位格式。然後將此燈指紋資料儲存在一安全資料庫中，其中指紋資料經索引用於可搜尋性。然後可針對「有效」或「無效」回應僅盲目地查詢安全資料庫。稍後且在一遙遠位置處，可使經激勵燈成像且其經編碼影像用於查詢安全燈指紋資料庫，以便驗證物件(安全燈附加至其)之真實性。可藉由在掃描時記錄位置來追蹤微型LED安全標籤。
圖6至圖9圖解說明當安全系統與信用卡或轉帳卡搭配使用時之各種技術及經添加特徵。此等特徵包含使用光導以向使用者驗證LED安全標籤正被激勵，及使用各種供電技術來激勵安全標籤。
圖6係含有一LED安全標籤80之一信用卡76之一正視圖，LED安全標籤80可在使用一高速程序製造卡76時直接印刷在卡76上。或者，在卡76基板上方層壓標籤80。一習用智慧卡晶片82亦含納於卡76中。卡76通常由一塑膠形成，且圖形84印刷於卡76上，諸如卡之類型、卡號及擁有者之姓名。圖形層可替代地係一經層壓層。
圖7係圖6之卡76之一剖視圖，其中出於簡化目的而放大特徵。未展示智慧晶片。LED安全標籤80產生在形成卡之主體之透明塑膠內內部反射之側光及可能地向下之光。展示一光線86，其由安全標籤80之側發射且由全內反射(TIR)反射直至光射出卡之一表面。光提取特徵可包 含經模製之微型稜鏡，或表面之一粗糙化或在卡76上之經印刷透光圖形。某些或所有圖形可甚至係螢光的以便在由LED光激勵時發輝光。亦展示自安全標籤80之頂部發射之光89。
當卡76插入至配備有上文所闡述偵測器中之一者之一卡讀取器時，藉由一感應線圈或藉由用於激勵智慧卡晶片82之電壓觸點為LED供電。使用者(諸如)藉由光線88看見卡輝光且邊緣發亮。卡76之頂部面亦(諸如)藉由突出顯示任何印刷圖形而發光。一標誌亦可疊加於LED安全標籤80上方。影像及波長轉換特性經光學地偵測、編碼且連同來自卡76之任何其他相關資訊一起傳輸至一資料庫。如先前所提及，比較經編碼安全資訊與資料庫中之經儲存安全資訊以判定是否存在一匹配。若如此，則信用卡76經鑒認。
圖8圖解說明信用卡76之一分解透視圖。含有圖形之頂部層90可係層壓於基板層92上方之一薄透明層，用於外觀及保護。基板層92上之安全標籤80透過頂部層90中之一窗94曝露，且智慧卡晶片82透過另一窗96曝露。
當卡76正被偵測時，印刷或層壓於基板層92上之一電感器線圈98將電力供應至安全標籤80中之LED。當LED被激勵時，側光光學地耦合至基板92及頂部層90中，且遍及卡76波導直至光射出卡76之頂部或側表面。或者，LED可由直接耦合至Vcc及智慧卡晶片82之接地墊之一DC電壓供電，從而消除對線圈98之需要。可使用基板層92上之一倍壓器晶片將1.8伏特之Vcc電壓轉換為3.6伏特以為LED供電。
對使用者之可見回饋不僅向使用者展示卡76具有LED安全標籤特徵，且亦係外觀上吸引人的。經波導之側光可不同於自安全標籤80 之頂部發射之光，此乃因側光可主要係諸如藍色之LED一次光，而自安全標籤80之頂部發射之光可係LED光與來自波長轉換材料之二次光之一組合或僅來自波長轉換材料之光。
圖9係一信用卡100之一簡化及放大剖視圖，展示來自安全標籤80之側光如何注入至信用卡100之主體102中。在此特定設計中，信用卡100具有一底部反射層104。一透明光管層106可形成安全標籤80之底部層，或可係卡主體102之部分。在光管層106上方，形成具有安全特徵(諸如，一特定持久性、頻率光譜等)之一經客製化波長轉換層110。此等特徵可係極其複雜的且實務上不可由一偽造者複製。注意，由LED 12佔用之標籤區域與開放區域相比係標稱的，因此由波長轉換層110發射之大多數光將發射穿過標籤80之前部。
然後形成一透明導體層112，後續接著印刷及固化LED油墨，此導致LED 12之隨機配置。一透明介電層114填充於LED 12之間之區域中，且一頂部透明導體層116接觸頂部電極以並聯連接LED 12。一圖形層118可係在標籤80上方。
光線120至124展示為在各個方向上發射及射出標籤80之頂部以及由信用卡主體102進行光導。光亦由波長轉換層110在所有方向上發射。
由於在製作信用卡100以添加波導特徵上不存在額外成本，因此存在藉由添加此特徵之綜效。
圖10至圖13圖解說明應用於撲克籌碼(博弈場籌碼)以不僅添加鑒認且亦使用波導點亮撲克籌碼之一類似技術。
圖10係一撲克籌碼130之一分解視圖，其可係用於進行一 博弈之任何博弈場籌碼。一感應線圈132為形成於中心區域中之LED安全標籤134供電。透明光導件136形成籌碼130之周邊之部分，且接收來自安全標籤134之側光。安全標籤具有極難偽造之LED之一隨機配置以及一經客製化磷光體層。
圖11以一非分解視圖展示同一籌碼130。
圖12展示具有一薄保護頂部層138之同一籌碼130。層138允許光通過。頂部層138包含圖形140以識別籌碼130之價值及博弈場。當在一磁場中鑒認撲克籌碼130時，線圈132激勵LED安全標籤134，且LED圖案以及波長轉換層特性由一相機光學地判定，然後數位化為一碼。然後將碼與在籌碼130之製造期間獲得之一經儲存碼進行比較以判定籌碼係可信的還是不可信的。籌碼130可包含亦可與安全標籤碼相關聯之任何可見碼。當安全標籤134正被激勵時，邊緣在光導件136處被點亮以驗證安全標籤134之正確操作。
圖13係具有一不同構造之一撲克籌碼140之一分解視圖。在圖13之籌碼140中，僅LED安全標籤上方之磷光體或染料層之特性提供安全特徵，此乃因安全標籤之頂部表面被一不通透層阻擋。來自磷光體或染料層之光使用籌碼140內之波導在籌碼140之周邊處發射。磷光體或染料層之特性可針對經添加安全性自批次至批次變化。
磷光體或染料特性亦可(或僅)用於光學地識別籌碼140之面額。在此一情形中，每一面額使用一不同磷光體或染料或磷光體或染料之組合。
在圖13中，自下而上識別層。底部層係展示適合圖形之一4色工藝標籤142。一擋光雙面黏合劑層144將標籤142附加至包含用於導 引光之一透明中央核芯之一固態凸塊146。光可透過籌碼之周邊附近之透明/半透明部分147逸出。一透明環氧樹脂層148將LED安全標籤149附加至凸塊146。安全標籤基板可包含一倍壓器及整流器。安全標籤149包含一磷光體、染料或量子點層，其經客製化光學特性已儲存在一資料庫中以供鑒認。一雙面黏合劑層150將一感應線圈152附加於安全標籤149上方，感應線圈152電連接至倍壓器及整流器以為LED供電。然後提供一Mylar間隔件154，後續接著一雙面擋光黏合劑層156。然後在籌碼130之中心區域上方提供一4色頂部標籤158。
由於曝露籌碼140之周邊區域，來自安全標籤149之光在籌碼140中波導直至其透過透明或半透明區域147射出。自籌碼140發射之光之光譜及/或磷光體層之持久性由一相機光學地偵測且數位地編碼。然後，將碼與一資料庫中之一經儲存碼比較以鑒認籌碼140。
圖14至圖18係關於形成具有很難準確複製之客製化特性之一波長轉換材料。另外，可在製造程序期間不時地改變波長轉換材料以進一步增強安全性。可經客製化之特性包含在關閉LED之後之光之持久性，其中一混合物中之不同磷光體之持久性可係不同的且與不同頻率光譜相關聯。可客製化光譜對強度，且吸收材料可在光譜對強度圖表中形成切口。多種磷光體或染料可經組合以形成具有不同持久性之一高度複雜光譜對強度圖表。設想其他客製化特性。
圖14圖解說明在時間0處，如何使安全標籤中之LED脈動以激勵一單個磷光體或染料類型。展示所選擇波長之光強度之衰減。磷光體及染料可經客製化以具有各種各樣之持久性。在此一實施例中，磷光體或染料波長及其持久性係安全特徵。將特性儲存在一資料庫中且然後當鑒 認安全標籤時與一經傳輸碼比較。
圖15圖解說明當組合磷光體或染料時，磷光體或染料光輸出可如何變得更加複雜。在圖15中僅組合兩種磷光體或染料，但更多磷光體或染料可經組合而具有不同光譜及持久性。在此實例中，圖表170可與一種類型之磷光體或染料相關聯，諸如發射一第一光譜之一種磷光體或染料，且圖表172可與發射一第二光譜或同一光譜之另一種類型之磷光體或染料相關聯。若兩種磷光體或染料應用於不同光譜，則可獨立地量測兩種持久性，不同光譜可經濾波以隔離不同磷光體。兩種或更多種磷光體或染料之相對組合可針對高安全性而隨時間變化。
圖16圖解說明一經客製化磷光體或染料可如何具有一特性發射光譜，其係經發射光之波長對光譜上之光強度。
圖17展示可如何組合多種磷光體或染料以在圖表中之各種波長或任何其他微擾處添加尖波174。可藉由組合磷光體或染料使圖表變得極為複雜。磷光體、染料及量子點可經組合以進一步增加複雜性。
圖18圖解說明在具有多種磷光體/染料及波長吸收體之情形下之一波長對強度圖表。吸收體吸收所期望波長處之光且產生切口176。尖波178可與其他磷光體相關聯。其他磷光體或染料之一摻合物可產生寬光譜圖案。
光譜及持久性之組合可提供極高安全性。在此等情形中，安全標籤中之LED之特定配置係不相關的。
本文中所闡述之所有特徵可組合成各種組合以達成一所期望功能。
雖然已展示及闡述了本發明之特定實施例，但熟習此項技 術者將明瞭，可在其較廣泛態樣中在不違背本發明之情形下作出改變及修改，且因此，隨附申請專利範圍欲將所有此等改變及修改囊括於其等範疇內，正如歸屬於本發明之真正精神及範疇內一樣。
2-2:線
10:印刷安全標籤/標籤/安全標籤
12:隨機印刷發光二極體/發光二極體/單層微型無機發光二極體/基於GaN之微型發光二極體
14:金屬電感器環路/電感器環路/環路
14A:電感器環路端部分/部分
14B:電感器環路端部分/上部端部分/部分
16:虛線

Claims (25)

  1. 一種鑒認系統，其包括：至少一發光二極體(LED)，其發射具有一峰值第一波長之一次光(primary light)；靠近該至少一LED之波長轉換材料，當該波長轉換材料被該一次光激勵(energized)時發射二次光(secondary light)，其中從該波長轉換材料之一表面發射的光包括該一次光和該二次光之一混合物(mixture)；該至少一LED及該波長轉換材料產生在一第一區域內之一印刷發光圖案，其中在該第一區域內之該印刷發光圖案充當一鑒認工具，該發光圖案包括該一次光和該二次光之該混合物；一光學偵測器，其經組態用於偵測由該發光圖案發射之該一次光和該二次光之該混合物中之光之至少一光譜，其中該光譜已經客製化以具有一特定光譜對強度特性；一處理系統，其耦合至該偵測器且經組態以基於該發光圖案之該特定光譜對強度特性來產生一第一碼，其中該第一碼基於該發光圖案之該特定光譜對強度特性而改變；一通訊系統，其經耦合以將該第一碼傳輸至儲存預儲存碼之一資料庫，其中該等預儲存碼中之至少一者匹配該第一碼；及一介面系統，其經組態以傳達該第一碼匹配該等預儲存碼中之一者，從而預示該鑒認工具係可信的。
  2. 如請求項1之鑒認系統，其中該發光圖案包括點之一隨機配置，其中 該第一碼進一步含有與該等點之該隨機配置相關之資訊。
  3. 如請求項2之鑒認系統，其中該至少一LED包括印刷LED之一隨機配置，其中該等LED係經供電以激勵該波長轉換材料。
  4. 如請求項1之鑒認系統，其中該至少一LED將一藍色或UV光施加至該波長轉換材料。
  5. 如請求項1之鑒認系統，其中該波長轉換材料具有亦編碼為該第一碼之一持久性特性。
  6. 如請求項1之鑒認系統，其中該鑒認工具係一黏性標籤。
  7. 如請求項1之鑒認系統，其中該鑒認工具係經組態以附接至一待鑒認物件之一標籤。
  8. 如請求項1之鑒認系統，其中該鑒認工具與一待鑒認物件整體形成。
  9. 如請求項1之鑒認系統，其中該鑒認工具位於一信用卡或轉帳卡內，用於鑒認該信用卡或轉帳卡。
  10. 如請求項1之鑒認系統，其中該鑒認工具位於用於進行博弈之一博弈場籌碼內。
  11. 如請求項1之鑒認系統，其中來自該發光圖案之光由一光導進行光導，且偵測射出該光導之光。
  12. 如請求項1之鑒認系統，其中該鑒認工具附加至其中具有一光導之一物件，當激勵該發光圖案時，所產生光由該光導導引且發射穿過該光導之光射出區域。
  13. 如請求項12之鑒認系統，其中該鑒認工具附加至充當該光導之一信用卡或轉帳卡，其中由該信用卡或轉帳卡導引之光發射穿過該信用卡或轉帳卡之光射出區域。
  14. 如請求項1之鑒認系統，其中該波長轉換材料包括磷光體之一混合物。
  15. 如請求項1之鑒認系統，其中該波長轉換材料包括吸收光之特定波長之磷光體及材料之一混合物。
  16. 一種鑒認裝置，其包括：至少一發光二極體(LED)，其發射具有一峰值第一波長之一次光；靠近該至少一LED之波長轉換材料，當該波長轉換材料被該一次光激勵時發射二次光，其中從該波長轉換材料之一表面發射的光包括該一次光和該二次光之一混合物； 該至少一LED及該波長轉換材料產生在一第一區域內之一印刷發光圖案，其中在該第一區域內之該印刷發光圖案充當一鑒認工具，該發光圖案包括該一次光和該二次光之該混合物；其中，當藉由該至少一LED激勵該波長轉換材料時，該一次光和該二次光之該混合物發射已經客製化以具有一特定光譜對強度特性之光之一光譜；且其中該光譜對強度特性編碼為儲存在一資料庫中之一第一碼，用於稍後鑒認該鑒認工具，其中該第一碼基於該發光圖案之該特定光譜對強度特性而改變。
  17. 如請求項16之鑒認裝置，其中該發光圖案包括點之一隨機配置，其中該第一碼進一步含有與該等點之該隨機配置相關之資訊。
  18. 如請求項16之鑒認裝置，其中該至少一LED包括印刷LED之一隨機配置，其中該等LED激勵該波長轉換材料。
  19. 如請求項16之鑒認裝置，其中該波長轉換材料具有亦編碼為該第一碼之一持久性特性。
  20. 如請求項16之鑒認裝置，其中該鑒認工具與一待鑒認物件整體形成。
  21. 如請求項16之鑒認裝置，其中該鑒認工具位於一信用卡或轉帳卡 內，用於鑒認該信用卡或轉帳卡。
  22. 如請求項16之鑒認裝置，其中該鑒認工具位於用於進行博弈之一博弈場籌碼內。
  23. 如請求項16之鑒認裝置，其中該鑒認工具附加至具有一光導之一物件，其中當激勵該發光圖案時，所產生光由該光導導引且發射穿過該光導之光射出區域。
  24. 如請求項16之鑒認裝置，其中該波長轉換材料包括磷光體之一混合物。
  25. 如請求項16之鑒認裝置，其中該波長轉換材料包括吸收光之特定波長之磷光體及材料之一混合物。
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