[发明专利]可变色的装置

说明书

技术领域

本发明总体涉及可变色的装置。更具体而言，本发明涉及可用作可鉴别装置的可变色装置，它可以用肉眼鉴别而无需破坏该装置。

发明的背景

产生干涉色的装置是本领域中熟知的。例如，1987年8月10日公布的PaulSmits等人的美国专利No．4，837，061揭示了一种可证明损坏的多层结构，当各层分离时该装置显示不可逆的颜色变化，因此提供了该结构被损坏过的证据。图1是这种产生干涉色的装置的图。

图1的装置20包括一层较好是阀金属(valve metal)或高熔点金属的层10、与层10直接紧密接触的透光材料薄膜12和柔软、可拉伸的半透明或透明材料(如聚乙烯)的覆盖条14。阀金属(包括钽(Ta)、铌(Nb)、锆(Zr)、铪(Hf)和钛(Ti))和高熔点金属(包括钨(W)、钒(V)和钼(Mo))当覆盖有透光材料薄膜时能产生浓颜色。层10和薄膜12能够通过光干涉和吸收现象产生颜色，这需要层10和薄膜12直接且紧密接触。

形成透光材料薄膜12的较佳方法是在降低粘合力的试剂(较好是含氟化合物)的存在下进行阳极化。阳极化过程形成由用于形成金属层10的金属的氧化物组成的薄膜12。Ta和Nb是特别好的金属，因为用该技术能够获得宽范围的颜色。金属层10和氧化物层12紧密接触的程度是在界面上这两层以显微镜可见水平紧密地互相整合，或者在10、12两层的界面处在结构上合并在一起。此外，金属层10和氧化物层12紧密接触的程度是基本上没有其它物质位于10、12这两层的界面上，且不存在来自于空气的气体分子(一旦这两层分离，气体分子往往就会吸附在这两层上)。覆盖条14对薄膜12的粘合力应该大于薄膜12对层10的粘合力。

参见图1中已有技术装置20，入射到结构上的白光(由射线A表示)部分被薄膜12的上表面反射(射线B)，部分透射过该表面被层10的上表面反射(射线C)。如果射线B和C的相对强度差异显著，则射线B和C结合时产生的干涉色弱，但如果射线B和C的强度相似时干涉色则强。当将反射性强的金属用作层10时，大部分光线于金属层的上表面处反射，因此，射线C远远强于射线B。光吸收(用箭头X表示)发生在薄膜12和层10的界面处。吸收降低了射线C的强度，使射线B和C的强度更加可比，以产生浓颜色。光吸收取决于层10和薄膜12之间的直接且紧密的接触。

层10和薄膜12的分离消除了由射线X表示的光吸收。结果，最初由射线B和C产生的浓颜色消失了，留下由射线C产生的材料10的灰色。因此，产生颜色的装置20还被称为变色装置或可变色装置。将膜12重新放在层10上不能再产生最初由射线B和C形成的浓颜色，即使将这两层压在一起也不行，因为这种接触不再直接(有气体分子介入)和／或紧密(这两个表面不再以显微镜可见水平紧密整合)。结果，实质上不可逆的颜色变化能作为这两层已经被分离过且随后该结构被破坏或篡改过的证据。

美国专利No．4，837，061揭示了通过剥离透明或半透明的材料14并用针或刀穿刺来分离图1所示装置20的层10和12。这一分离导致不可逆的颜色变化。

1992年8月4日公布的Gary J．Smith等人的美国专利No．5，135，262揭示了另一种通过将该层合件弯曲至小曲率半径来分离层10和12的方法。图2示出了美国专利No．5，135，262中揭示的产生干涉色的装置。当该装置20与制品22分离时，该装置的总厚度和刚性通常会妨碍其形成彻底的锐角，然而它在内角＂α＂的顶点处绕小曲率半径＂r＂弯曲。用来在金属层10上形成阳极化薄膜12的降低粘合力试剂的浓度是足以使得当r和α在将整个装置20剥离制品时会不可避免地遇到的范围内时激活颜色变化。为了使得弯曲时薄膜12从金属层10上分离下来，美国专利No．5，135，262记述了在阳极化过程中使用浓度为40—350ppm的氟化物。当氟化物的浓度落在该范围之外时，弯曲时就不会发生所需的分离颜色变化。在浓度较高的情况下，薄膜12会过早地脱离，导致不希望的颜色变化。

1991年11月5日公布的Gary J．Smith的美国专利No．5，062，928揭示了一种制造变色装置的方法，所述变色装置包括隐藏的标记，它最初是看不见的信息、图案或标记。层10和薄膜12一旦分离，隐藏的信息或图案就可以看见，以显示被篡改过。