KR20130124494A - 보안 부재 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 보안 문서 분야, 더욱 특별하게는 복사(불법 복제) 및 위변조(counterfeiting)로부터 보안 문서를 보호하는 것을 목표로 하는 보안 부재 분야에 대한 것이다. 본 발명은 광 조사, 특히 UV 광 조사 후에 그리고 회전 및/또는 기울임(tilting)시 보안 부재의 시각적 외양에 변화를 일으키는 보안 특징을 갖는 보안 부재를 개시한다. 상기 보안 부재를 제조하는 방법뿐만 아니라, 상기 보안 부재를 포함하는 보안 문서가 또한 개시되어 있다.
Description
본 발명은 보안 문서 분야, 더욱 특별하게는 복사(불법 복제) 및 위변조(counterfeiting)로부터 보안 문서를 보호하는 것을 목표로 하는 보안 부재 분야에 대한 것이다. 본 발명은 광 조사, 특히 UV 광 조사 후에 그리고 회전 및/또는 기울임(tilting)시 보안 부재의 시각적 외양에 변화를 일으키는 보안 특징을 갖는 보안 부재를 개시한다. 상기 보안 부재를 제조하는 방법뿐만 아니라, 상기 보안 부재를 포함하는 보안 문서가 또한 개시되어 있다.
EP1998193A1에서는 형광 또는 인광 중 어느 하나를 내는 데 적합한 센서를 기술하고 있으며, 상기 센서는:
편광되거나 편광되지 않은 다색 광(polychromatic light)을 위한 0차 회절성 필터
를 포함하며, 상기 0차 회절성 필터는:
낮은 굴절률 nlow을 갖는 매체; 및
높은 굴절률 nhigh을 갖는 도파(waveguiding) 층;
을 포함하고,
상기 매체 및 상기 도파 층은 격자 선을 형성하도록 배열되며, 상기 격자 선은 필터가 디자인된 광의 파장보다 짧은 주기 길이를 가지며, 상기 센서가 상기 낮은 굴절률 매체와 상기 도파 층 사이의 나노구조를 구성하는 계면을 포함하는 것을 특징으로 하고; 상기 나노구조의 적어도 일부는 형광 물질 및 인광 물질 중 어느 하나에 의해 시행된다.
EP1998193A1의 센서에서 나노구조를 구성하는 계면은 형광 및 인광 물질을 함유한다. 상기 센서는 0차로 가시광을 반사하고 색을 나타낸다. 이러한 색은 형광 또는 인광 물질이 환경과 반응하는 경우 변화한다. 도파 층으로 유도된 광의 감쇠를 피하기 위해서, 형광 또는 인광 물질은 도파 층에 포함되지 않는다.
상기 센서의 제조 방법은:
- 제1 기재를 형성하는 매체로 제조된 격자 선을 제공하는 단계;
- 제1 계면 상에 다수의 나노구조를 침착시키는 단계로서, 상기 나노구조의 적어도 일부는 형광 물질 및 인광 물질 중 어느 하나로 시행되는 것인 단계; 및
- 격자 선 및 나노구조 상에 매체보다 높은 굴절률을 갖는 1 이상의 도파 층을 침착시키는 단계
를 포함한다.
WO2006018232A1는 엠보싱 처리된 구조 및 코팅을 포함하는, 광학적 가변 구조를 지닌 보안 부재에 관한 것으로서, 이로 인해 엠보싱 처리된 구조 및 코팅은 코팅의 적어도 일부가 수직으로 보는 경우 완전히 가시적이지만 비스듬한 관점에서는 숨겨지도록 조합된다. 상기 엠보싱 처리된 구조는, 보는 각도를 변화시킬 때, 상이한 정보가 보이도록 코팅과 조합된 비선형 엠보싱 처리된 부재를 포함한다. 상기 코팅은 발광 물질을 포함할 수 있다.
상기 코팅은 엠보싱 처리된 구조의 엠보싱 처리된 부재 상에 배열된다.
JP2003248414A는 평판형 광도파로(optical waveguide)의 상단면으로부터 입사된 외부 광을 도파광으로 전환시키는 인풋 수단 및 홀로그램으로 형성되어 상기 도파광이 그 위로 입사되는 경우 회절 광을 발생시키는, 물체의 표면에 접착성 부분을 갖는 투명한 커버 실로 고정된 아웃풋 수단을 갖는 파장 홀로그램(wavelength hologram)형 위조 예방 실에 관한 것이다. 대조적으로 본 발명에서 인커플링(incoupling)과 아웃커플링(outcoupling)은 서로 분리되지 않는다. 두 공정 모두는 격자 면적 전체에서 일어난다.
EP1776242A1는 기재 내 매입된 0차 회절성 미세 구조와 0차 미세 구조로 생성된 광학 특징을 개질하는 사용자가 보도록 기재의 표면 상에 형성된 1 이상의 광학 구조를 포함하는 추가 구조를 구성하는 보안 디바이스에 관한 것이다. 1 이상의 추가 광학 구조, 예컨대 마이크로렌즈(1) 또는 톱니(20, 도 2)가 기재(3)의 표면(2) 상에 형성될 수 있다. 추가 광학 구조는 0차 회절성 미세 구조(5)의 광학적 특징을 개질한다. 컬러 필터(colour filter) 기능을 지닌 물질이 디바이스의 표면(34)과 미세 구조(33) 사이에 첨가될 수 있다. 발색단(Chromophore)(31)은 중합체(32)에 첨가될 수 있다. 상기 디바이스는 홀로그램과 조합될 수 있다.
발색단(형광단, 인광 염료, Q-Dot과 같은 나노 입자 또는 금속 나노입자를 비롯한, 컬러 필터 기능을 지닌 물질)은 0차 미세 구조의 색 효과를 개질하기 위해서 디바이스의 표면과 미세 구조 사이에 첨가된다. 컬러 필터는 미세 구조에서 반사광의 스펙트럼뿐만 아니라 입사광의 스펙트럼도 개질한다.
EP0420261A2(EP1241022)는 데이터 캐리어의 시리즈(series), 특별히 신분증(identity card), 밸류 페이퍼(value paper) 등으로 이루어진 시스템에 관한 것으로, 여기서 시스템에 속하는 데이터 캐리어는 상기 시리즈의 부분이 회절 구조의 영역에서 추가 측정으로 인해 변화하거나, 다른 부재와 조합되고 시리즈의 나머지 것들로부터 시각적으로 인식 가능하게 구별되는 표준 정보를 함유하는 회절 구조를 나타내며, 회절 구조의 변화 및/또는 다른 부재와의 조합은 전체적인 심미적 인상을 전달하고, 변화 및/또는 다른 부재와의 조합은 회절 구조의 파괴 없이는 취소될 수 없다.
다수의 가능한 변형예는 특정 광학적 인상을 생성하고 개별화의 특별한 형태를 인식하기 위한 상이한 인쇄술, 염료, 잉크 및 금속화된 층의 사용을 포함한다. 발광 또는 인광 물질의 사용은 오직 특별한 조명에서만 식별 가능한 특별한 개별화 수단을 만들 수 있다.
JP2002072835에 따르면 기재(base material)(2) 상에 적층된 정보 기록 부분(6)은 상단부로부터 박리 층(peeling layer)(61), 광-굴절 구조 층(62), 광-반사 층(63), 형광 층(64), 및 접착성 층(65)을 포함하는 적층 구조로 형성된다.
JP2001265198의 홀로그램에서, 지지 층(1) 상에 적어도 홀로그램 형성 층(2) 및 반사 박막 층(3)을 가지는, 이들 층을 포함하는 홀로그램 구조 층 내 1 이상의 층 또는 층간 영역은 IR 광에 의해 여기되고 IR 영역에서 빛을 방출하는 유기 형광 염료를 함유한다.
지지 층(1) 상에 적어도 홀로그램 형성 층(2) 및 반사 박막 층(3)과 함께 제공된 JP2001255808의 홀로그램은 UV 광으로 여기되어 IR 영역에서 빛을 방출하는 형광 염료 물질들이 상기 기술된 각 층을 비롯한 홀로그램 구성 층 중 1 이상의 층에 또는 층들 사이에 함유되는 것을 특징으로 한다.
JP10129107에 따르면 얼굴 사진 등과 같은 이미지(3)은, 그 위에 적외선을 방출하는 형광제를 함유하는 제1 정보 패턴 유닛(14)이 형성되는, 기재(2) 상에 형성되며, 제2 정보 패턴 유닛(15)은 이미지 수용 층(4) 또는 홀로그램 층(8) 중 어느 하나와 분리 가능한 보호 층(5) 사이에 형성되어 이미지 지시체(indicating body)를 구성한다. 이미지 지시체에 제공된 정보 패턴 유닛은, 특정 파장을 갖는 적외선 및 자외선의 조사에 의해 발광하게 되고, 이로 인해 정보 패턴은 시각적으로 확인될 수 있다.
EP 2130884A1에서는 유연한 플라스틱 호일에 기초한 유연한 캐리어 기재를 포함하는 변조(tamper) 방지 보안 라벨 또는 접착 테이프를 개시하고 있으며, 여기서 라벨에 이은 캐리어 기재 상에는 (a) 알파벳 기호, 사인(sign), 심볼, 선(line), 길로시(guilloche) 패턴, 숫자(number) 또는 필기(writing)의 형태인 래커의 부분적인 방출; (b) 발광 색으로 제조된 정면(full-faced) 또는 부분 코팅; (c) 임의로 광학적 특징을 갖는 1 이상의 다른 층 또는 금속 층; (d) 자착식(self-adhesive) 코팅 또는 가열식-실 래커 코팅이 도포된다.
캐리어 기재는 회절성 구조, 홀로그램 또는 파동(wave)과 같은 광학적 활성 구조를 나타낸다. 부분적 발광 코팅은 알파벳 기호, 사인, 심볼, 선, 길로시 패턴, 숫자 또는 필기의 형태로 존재한다.
본 발명은 단일 시스템에 UV 홀로그램과 형광을 조합한 (인쇄 가능한) 보안 특징을 생성하는 것을 목표로 한다. 보안 특징은 주변광(ambient light)에서는 관찰할 수 없어야 하지만, 예를 들어 365 nm UV 광의 여기 하에서는 가시적이어야 한다. 로고는 보안 특징(security feature)의 면에서 기울이는 경우 및/또는 표면 법선(surface normal)에 대해 회전하는 경우 콘트라스트(contrast)가 전환되어야 한다.
상기 목적은:
낮은 굴절률 nlow을 갖는 매체, 또는 기재;
발광 물질을 포함하는, 높은 굴절률 nhigh을 갖는 도파 층; 및
도파 층 표면 상의, 또는 매체, 또는 기재와 도파 층 사이의 계면에서의, 또는 도파 층으로부터 500 nm 미만, 특히 200 nm 미만, 매우 특히 50 nm 미만의 거리에서의 회절성 미세 구조
를 포함하는 보안 부재로서, 여기서
낮은 굴절률 nlow을 갖는 매체, 또는 기재와 도파 층 사이의 굴절률 차이가 0.005 이상, 특히 0.01 이상, 매우 특히 0.1 이상이며;
상기 미세 구조 주기(Λ)는 100~1500 nm, 특히 100~1000 nm, 매우 특히 100~500 nm의 범위 내이고;
상기 도파 층의 물질 두께(d)는 30~1000 nm, 특히 50~400 nm, 매우 특히 60~200 nm의 범위 내이며; 및
상기 미세 구조 깊이(t)는 50~1000 nm, 특히 80~600 nm, 매우 특히 100~300 nm의 범위 내인 보안 부재에 의해 해결된다.
nlow 및 nhigh는 발광 물질의 흡수의 피크에서의 굴절률을 나타낸다. 낮은 굴절률 nlow을 갖는 매체, 또는 기재와 도파 층 사이의 굴절률 차이는 0.005 이상, 특히 0.01 이상, 매우 특히 0.1 이상이다.
도 1a는 본 발명에 따른 보안 특징의 도식적 평면도를 나타낸다. 상기 도면의 왼쪽 부분에서 보안 특징은 일광 조건, 예컨대 태양광 또는 네온 등 조명 하에 조명된 것처럼 도시되어 있다. 오른쪽 부분에서 UV 광 조명 하의 외양이 나타나 있다. 로고는 오직 UV 광 조명 하에만 가시적이다(이 경우 365 nm에서 피크인 LED의 UV 광에 의함).
도 1b는 법선 주위로 회전시 보안 부재의 콘트라스트 변화를 도식적으로 나타낸다. UV 홀로그램은 표면에 대한 법선 주위로 90° 회전시 콘트라스트 변화를 나타낸다. 좌측 이미지는 더 어두운 형광 배경으로 둘러싸인 녹색 형광 약자 "BASF"를 지닌다. UV 홀로그램을 90°로 회전시, 약자 "BASF" 는 어두워지고 사라진다.
도 2a 내지 2f는 본 발명에 따른 보안 특징에 가능한 층 및 미세 구조 셋업(setup)의 측면도를 도시한다. 문자 p는 도시된 회절 미세 구조의 하나의 바(bar)의 너비를 의미하며, Λ는 주기이고 t는 상기 회절성 미세 구조의 깊이이며 ch는 - 각각 형광 또는 인광 - 물질을 방출하는 빛을 포함하는 도파 층의 균일한 부분의 두께이다. 두 경우 모두에서 상기 도파 층의 총 물질 두께(d)는: d = ch + t×p/Λ이다. csep는 분리 층의 두께이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 대한 60°의 시야각에서 파장에 대해 측정된 발광 강도의 플롯이다. 발광 강도는 도파 층의 두 상이한 매트릭스 물질들, 즉 PVK 및 PMMA에 내장된 하나의 방출 물질(emitting material)에 대해 측정하였다. 추가로 사용된 선형 회절 격자의 방향, 즉 격자 선에 수평 또는 수직인 관측 방향의 상이한 두 방향에 대해 측정하였다.
도 4a는 법선 주위로 회전시 보안 부재의 콘트라스트 변화를 도식적으로 나타낸다. UV 홀로그램은 표면에 대한 법선 주위로 90° 회전시 콘트라스트 변화를 나타낸다. 좌측 이미지는 더 어두운 배경으로 둘러싸인 녹색 형광 약자 "BASF"를 지닌다. UV 홀로그램의 90° 회전은 색 배열을 변화시킨다(어두운 약자 "BASF"는 녹색 형광 배경으로 둘러싸임). 콘트라스트 변화의 더 우수한 가시성은 광원에 45°로 격자 그루브(groove)를 위치시키고 "왼쪽-오른쪽으로(left-right)" 기울여 얻을 수 있다.
도 4b는 유사하지만 BASF 문자 대신에 장미를 나타낸 형광 이미지를 지닌 보안 부재를 나타낸다. 이 형광 이미지는 회전시 양화(positive image)에서 음화(negative image)로 변한다.
일광에서는 비가시적이지만 UV 램프에 의한 조명에서는 가시적인 로고를 제조하기 위해 필요한 것은, 발광 또는 광 방출 물질을 포함하는 도파 층으로 코팅된 격자이다. 대안적으로 도파 층은 먼저 침착되고 이후 격자로 미세 구조화된다. 도파 층은 정해진 파장, 그루브 방향 및 조명 각도에서 높은 굴절률과 높은 반사의 공진 필터 특성을 가진다. 여기 파장에서의 높은 반사는 발광 물질의 방출을 제공한다. 도 1은 일광에서 비가시적이나 UV 광에서 가시적인 효과를 도식적으로 나타내고, 도2는 층과 구조 셋업의 측면도를 도식적으로 나타낸다.
도 1b는 법선 주위로 회전시 보안 부재의 콘트라스트 변화를 도식적으로 나타낸다. UV 홀로그램은 표면에 대한 법선 주위로 90° 회전시 콘트라스트 변화를 나타낸다. 좌측 이미지는 더 어두운 형광 배경으로 둘러싸인 녹색 형광 약자 "BASF"를 지닌다. UV 홀로그램을 90°로 회전시, 약자 "BASF" 는 어두워지고 사라진다.
도 2a 내지 2f는 본 발명에 따른 보안 특징에 가능한 층 및 미세 구조 셋업(setup)의 측면도를 도시한다. 문자 p는 도시된 회절 미세 구조의 하나의 바(bar)의 너비를 의미하며, Λ는 주기이고 t는 상기 회절성 미세 구조의 깊이이며 ch는 - 각각 형광 또는 인광 - 물질을 방출하는 빛을 포함하는 도파 층의 균일한 부분의 두께이다. 두 경우 모두에서 상기 도파 층의 총 물질 두께(d)는: d = ch + t×p/Λ이다. csep는 분리 층의 두께이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 대한 60°의 시야각에서 파장에 대해 측정된 발광 강도의 플롯이다. 발광 강도는 도파 층의 두 상이한 매트릭스 물질들, 즉 PVK 및 PMMA에 내장된 하나의 방출 물질(emitting material)에 대해 측정하였다. 추가로 사용된 선형 회절 격자의 방향, 즉 격자 선에 수평 또는 수직인 관측 방향의 상이한 두 방향에 대해 측정하였다.
도 4a는 법선 주위로 회전시 보안 부재의 콘트라스트 변화를 도식적으로 나타낸다. UV 홀로그램은 표면에 대한 법선 주위로 90° 회전시 콘트라스트 변화를 나타낸다. 좌측 이미지는 더 어두운 배경으로 둘러싸인 녹색 형광 약자 "BASF"를 지닌다. UV 홀로그램의 90° 회전은 색 배열을 변화시킨다(어두운 약자 "BASF"는 녹색 형광 배경으로 둘러싸임). 콘트라스트 변화의 더 우수한 가시성은 광원에 45°로 격자 그루브(groove)를 위치시키고 "왼쪽-오른쪽으로(left-right)" 기울여 얻을 수 있다.
도 4b는 유사하지만 BASF 문자 대신에 장미를 나타낸 형광 이미지를 지닌 보안 부재를 나타낸다. 이 형광 이미지는 회전시 양화(positive image)에서 음화(negative image)로 변한다.
일광에서는 비가시적이지만 UV 램프에 의한 조명에서는 가시적인 로고를 제조하기 위해 필요한 것은, 발광 또는 광 방출 물질을 포함하는 도파 층으로 코팅된 격자이다. 대안적으로 도파 층은 먼저 침착되고 이후 격자로 미세 구조화된다. 도파 층은 정해진 파장, 그루브 방향 및 조명 각도에서 높은 굴절률과 높은 반사의 공진 필터 특성을 가진다. 여기 파장에서의 높은 반사는 발광 물질의 방출을 제공한다. 도 1은 일광에서 비가시적이나 UV 광에서 가시적인 효과를 도식적으로 나타내고, 도2는 층과 구조 셋업의 측면도를 도식적으로 나타낸다.
본 발명에 따른 보안 디바이스는 은행권(banknote), 신용 카드, 여권, 티켓의 제조에서 및 브랜드 보호 목적을 위해 사용될 수 있다.
따라서, 본 발명은 또한 본 발명에 따른 보안 디바이스를 포함하는 물품, 예컨대 은행권, 신용 카드, 여권, 티켓에 대한 것이다.
용어 "도파 층의 표면 상의 회절성 미세 구조"는 회절성 미세 구조가 도파 층에서 엠보싱 처리됨을 의미한다.
용어 "매체, 또는 기재와 도파 층 사이의 계면에서의 회절성 미세 구조"는 회절성 미세 구조가 매체, 또는 기재; 또는 도파 층에서 엠보싱 처리됨을 의미한다. 이것은, 회절성 미세 구조가 매체, 또는 기재; 또는 도파 층의 일부임을 의미한다.
용어 "매체 또는 기재와 도파 층 사이의 1 이상의 계면에서의 회절성 미세 구조"는 회절성 미세 구조가 분리 층의 부분임을 의미하며, 여기서 회절성 미세 구조의 도파 층에 대한 거리 - 각각 분리 층의 두께 csep - 는 500 nm 미만, 특히 200 nm 미만, 매우 특히 50 nm 미만이다.
용어 '도파' 층은 당해 분야에 공지되어 있다. 본 발명에 따른 이의 기능을 달성하기 위해, 도파 층은 이의 표면 중 하나 또는 이의 계면 중 하나에 1 이상의 회절성 미세 구조를 가진다. 추가로 광 방출 물질의 피크 흡수의 스펙트럼 범위에서의 굴절률은 인접한 층과 비교시 통상적으로 0.005 이상 높다. 다수의 형광 또는 인광 물질은 UV 스펙트럼 범위에 흡수 피크를 가진다. 유리하게는 도파 층은 적어도 가시광의 일부에서 실질적으로 투명하다. 바람직하게는 이것은 인접한 층(들) 또는 매체에 날카로운 계면을 가진다.
가시 스펙트럼 범위의 적어도 일부에서; T > 50%, 바람직하게는 T > 90% 투과를 지닌 층들이 실질적으로 투명하다. 본 발명에 따른 날카로운 계면은 200 nm 두께 미만, 바람직하게는 80 nm 두께 미만, 특별히 바람직하게는 30 nm 두께 미만이다. 상기 계면은 굴절률이 한 층의 수치로부터 다른 층의 수치로 변하는 두 층 사이의 구역이다. 바람직하게는, 도파 층은 이의 표면 중 하나에 하나의 회절성 미세 구조를 가진다.
용어 '회절성 미세 구조'는 당해 분야에 공지되어 있다. 이러한 미세 구조는 주기(Λ), 구조 깊이(t), 격자 골(trough), 또는 바 너비(p), 충전율(또는 듀티 사이클(duty cycle))(f.f.=p/Λ), 및 미세 구조의 형상(예: 사각형, 사인곡선형(sinusoidal), 삼각형 또는 더욱 복잡한 형상, 바람직하게는 사각형)으로 특징된다. 본 발명에 따른 보안 부재에서 주기는 통상적으로 150~1500 nm, 바람직하게는 200~1000 nm, 특별히 바람직하게는 200~500 nm이다. 미세 구조는 선형 격자, 또는 교차 격자(crossed grating)인 것이 바람직하다.
용어 '격자 선'은 당해 분야에 공지되어 있다. 격자 선의 형상은 미세 구조를 한정한다. 통상적으로, 선형 선이 사용된다.
도파 층의 총 물질 두께(d)는 30~1000 nm, 특히 바람직하게는 80~200 nm의 범위 내인 것이 바람직하다. 본원에 기술된 바와 같은 도파 층은 추가 성분, 예컨대 충전제, 습윤제 등을 포함할 수 있다. 이러한 첨가제는 당해 분야에 공지되어 있고 구입 가능하다.
본 발명에 따른 미세 구조화된 도파 층에 적합한 매개변수는 하기 요약되어 있다:
다르게 언급되지 않은 경우 모든 '굴절률' 수치는 365 nm의 파장에서 측정하였다. 다르게 명시되지 않은 한, 한 층의 높은 굴절률은 인접한 층이 더 낮은 굴절률을 가진다는 사실을 의미하며; 그 반대도 마찬가지이다. 추가로, 이해된 바에 의하면, 물리 원칙에 따라, 최소 굴절률은 1.0 이다. 따라서, 예를 들어 "1.5 미만" 의 굴절률에 대해서는 항상 "1.5 미만이지만 1.0 이상"임을 내포한다.
회절성 미세 구조는 바람직하게는 270 ± 30 nm의 범위 내인 미세 구조 주기(Λ)를 갖는 회절 격자이며; 도파 층의 두께(d)는 140 ± 50 nm의 범위 내이고; 미세 구조 깊이(t)는 140 ± 30 nm의 범위 내이다.
회절성 미세 구조는 서로 인접하거나 가까운 2 이상의 부분-면적들로 이루어지며, 여기서 하나의 부분-면적은 하나의 그로브스(groves) 방향을 포함하고 다른 하나의 부분-면적은 또 다른 상이한 그로브스 방향을 포함하고/하거나, 하나의 부분-면적은 하나의 격자 주기를 포함하고 다른 하나의 부분-면적은 또 다른 상이한 격자 주기를 포함한다.
특별히 바람직한 실시양태에서 두 부분-면적 모두가 회절성 미세 구조인 로고를 포함하며, 발광 물질의 조사시 그로브스의 방향에 따라 제1 로고가 밝게 나타나고 제2 로고가 어둡게 나타나고, 회전시 제1 로고가 어둡게 나타나고 제2 로고가 밝게 나타난다.
부분-면적은 바람직하게는 정의된 형상, 예를 들어, 심볼, 스트라이프, 기하학적 형상, 디자인, 레터링(lettering), 영숫자(alphanumeric) 기호, 물체 또는 이의 부분의 표상 등을 가진다. 도 4를 참조할 수 있다.
바람직한 실시양태에서 보안 디바이스는
a) 낮은 굴절률 nlow을 갖는 매체의 층;
b) 낮은 굴절률 nlow을 갖는 매체 상의 회절성 미세 구조;
c) 회절성 미세 구조 상의, 발광 물질을 포함하는 높은 굴절률 nhigh을 갖는 도파 층; 및 임의로
d) 낮은 굴절률 nlow을 갖는 매체의 층
을 포함한다.
또 다른 바람직한 실시양태에서 보안 디바이스는
A) 낮은 굴절률 nlow을 갖는 매체의 층;
B) 낮은 굴절률 nlow을 갖는 매체 상의, 발광 물질을 포함하는 높은 굴절률 nhigh을 갖는 도파 층;
C) 높은 굴절률 nhigh을 갖는 도파 층 상의 회절성 미세 구조; 및 임의로
D) 낮은 굴절률 nlow을 갖는 매체의 층
을 포함한다.
도 2a 내지 도 2f를 참조할 수 있다. 도 2a 내지 2f는 본 발명에 따른 보안 특징에 가능한 층 및 미세 구조 셋업의 측면도를 도시한다. 문자 p는 나타난 회절 미세 구조의 하나의 바의 너비를 의미하며, Λ는 주기이고 t는 상기 회절성 미세 구조의 깊이이며 ch는 - 각각 형광 또는 인광 - 물질을 방출하는 빛을 포함하는 도파 층의 균일한 부분의 두께이다. 두 경우 모두에서 상기 도파 층의 총 물질 두께(d)는: d = ch + t×p/Λ이다. csep는 분리 층의 두께이다.
도 2a 및 2b에 나타난 보안 디바이스는 낮은 굴절률 nlow을 갖는 매체, 또는 기재(2)와 도파 층(1)으로 이루어진다.
도 2a에 나타난 보안 디바이스에서 회절성 미세 구조는 낮은 굴절률 nlow을 갖는 매체, 또는 기재(2)와 도파 층(1) 사이의 계면에 있다. 도 2b에 나타난 보안 디바이스에서 회절성 미세 구조는 도파 층(1)의 표면 상에 있다.
도 2c 및 2d에 나타난 보안 디바이스는 낮은 굴절률 nlow을 갖는 매체, 또는 기재(2), 도파 층(1) 및 낮은 굴절률 nlow을 갖는 제2 매체(3)로 이루어진다.
도 2c에 나타난 보안 디바이스에서 회절성 미세 구조는 낮은 굴절률 nlow을 갖는 매체, 또는 기재(2)와 도파 층(1) 사이의 계면에 있다. 도 2b에 나타난 보안 디바이스에서 회절성 미세 구조는 도파 층(1)의 표면 상에 있다.
도 2e 및 2f에 나타난 보안 디바이스는 낮은 굴절률 nlow을 갖는 매체, 또는 기재(2), 분리 층(4), 도파 층(1) 및 낮은 굴절률 nlow을 갖는 제2 매체(3)로 이루어진다.
도 2e에 나타난 보안 디바이스에서 회절성 미세 구조는 낮은 굴절률 nlow을 갖는 매체, 또는 기재(2)와 도파 층(1) 사이의 계면에 있다. 도 2f에 나타난 보안 디바이스에서 회절성 미세 구조는 낮은 굴절률 nlow(2)을 갖는 매체(3)와 도파 층(1) 사이의 계면에 있다.
발광 물질을 오직 도파 층만으로 구성될 수 있다. 바람직하게는, 높은 굴절률 nhigh을 갖는 도파 층은 매트릭스 물질 및 발광 물질(광 방출 물질)을 포함한다.
통상적으로, 발광 물질은, 발광 물질 및 매트릭스 물질의 양을 기준으로 0.1~40 중량%, 특히 0.1~20 중량%의 양으로 사용된다.
도파 층은 발광 물질을 포함한다. 발광 물질은 오직 도파 층만으로 구성될 수 있거나 도파 층의 하나의 성분을 나타낸다. 따라서, 도파 층은 매트릭스와 광 방출 물질 블렌드로부터 제조될 수 있다. 매트릭스 물질의 예는 중합체, 예컨대 폴리메틸메타크릴레이트, 또는 폴리비닐카바졸이다. 대체적으로, 매트릭스 물질은 낮은 굴절률 nlow을 갖는 매체보다 더 높은 굴절률의 발광체와의 조합이도록 제공된 임의 물질일 수 있다. 매트릭스 물질의 예는 낮은 굴절률 nlow을 갖는 매체로 하기 언급된 물질들을 포함한다. 대안적으로 매트릭스는 UV 프라이머(UV 경화성 조성물), 또는 수용성, 열가소성 중합체일 수 있다. 적합한 수용성 중합체의 예는 비개질된 천연 중합체, 개질된 천연 중합체, 및 합성 중합체로 이루어진 군으로부터 선택되며, 부분적으로 또는 완전히 가수분해된 폴리비닐 알코올 PVA 및 비닐 아세테이트와 다른 단량체들의 공중합체; 개질된 폴리비닐 알코올; (메트)아크릴아미드의 동종중합체 또는 공중합체; 폴리에틸렌 옥사이드 PEO; 폴리비닐 피롤리돈 PVP; 폴리비닐아세테이트; 스타크(stark); 셀룰로스 및 이의 유도체, 예컨대 히드록시에틸셀룰로스 또는 카르복시메틸셀룰로스; 젤라틴; 폴리우레탄 PU을 포함한다.
현재 가장 바람직한 매트릭스 물질은 폴리비닐카바졸, 폴리메틸메타크릴레이트, UV 프라이머(UV 경화성 조성물), 염화 비닐 및 비닐 아세테이트 공중합체 및 니트로셀룰로스로부터 선택된다.
본 발명의 추가 실시양태에서, 도파 층은 - 매트릭스와 광 방출 물질 외에 - 매트릭스 물질 중 하나보다 더 높은 굴절률을 지닌 나노 입자를 포함한다. 예시로서 TiO2 및 ZrO2 나노입자가 있다. 바람직하게는, 나노입자의 크기는 5~200 nm, 특별히 바람직하게는 10~60 nm의 범위 내이다. 더 나아가, 입도 분포는 바람직하게는 낮아야 한다.
대체적으로, 발광 물질은 조사 후 가시 범위인 광을 방출하는 임의 물질일 수 있다. 발광 또는 광 방출 물질은 형광 물질, 인광 물질, 또는 다른 유사 물질일 수 있다. 이러한 발광 물질은 일반적으로 어떠한 실질적인 온도 상승 없이 에너지원에 대한 반응으로 전자기 에너지의 특징적인 방출을 나타낸다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서 발광 물질은 365 nm에서 조사(비가시적 조사)되고 가시 방출을 나타낸다. 상기 실시양태에서 발광 물질은 365 nm(365 ± 40 nm)에 가까운 최대 흡수를 갖는 물질이다.
발광 물질은 금속 착물, 형광 유기 염료, 형광 중합체 및 무기 인광체(phosphor)로부터 선택될 수 있다.
금속 착물, 예컨대 인광 물질 등은 발광물질로서 사용될 수 있다. 인광 및 관련된 물질의 예는, 예를 들어 WO00/57676, WO00/70655, WO01/41512, WO02/15645, US2003/0017361, WO01/93642, WO01/39234, US6,458,475, WO02/071813, US6,573,651, US2002/0197511, WO02/074015, US6,451,455, US2003/0072964, US2003/0068528, US6,413,656, 6,515,298, 6,451,415, 6,097,147, US2003/0124381, US2003/0059646, US2003/0054198, EP1239526, EP1238981, EP1244155, US2002/0100906, US2003/0068526, US2003/0068535, JP2003073387, JP2003073388, US2003/0141809, US2003/0040627, JP2003059667, JP2003073665 및 US2002/0121638에 기술되어 있다.
유형 IrL3 및 IrL2L'의 시클로메탈화 Ir(Ⅲ) 착물, 예컨대 녹색 방출 fac-트리스(2-페닐피리디나토-N,C2')이리듐(Ⅲ) 및 비스(2-페닐피리디나토-N,C2')이리듐(Ⅲ)(아세틸아세토네이트)의 방출 파장은 시클로메탈화 리간드 L 상의 적절한 위치에서의 전자 공여기 또는 전자 흡인기의 치환에 의해, 또는 시클로메탈화 리간드 L에 대한 상이한 헤테로고리의 선택에 의해 이동될 수 있다. 방출 파장은 또한 보조 리간드 L'의 선택에 의해 이동될 수 있다. 적색 방출체의 예는 비스(2-(2'-벤조티에닐)피리디나토-N,C3')이리듐(El)(아세틸아세토네이트), 이리듐(Ⅲ)비스(2메틸디벤조[f,h]퀴녹살린)(아세틸아세토네이트), 및 트리스(1-페닐이소퀴놀리나토-N,C)이리듐(Ⅲ)이 있다. 청색-방출 예는 비스(2-(4,6-디플루오로페닐)-피리디나토-N,C2')이리듐(Ⅲ)(피콜리네이트)이다.
적색 인광은, 인광 물질로서 비스(2-(2'-벤조[4,5-a]티에닐)피리디나토-N,C3)이리듐(아세틸아세토네이트)[Btp2Ir(acac)]를 사용하는 것으로 알려져 왔다Adachi, C., Lamansky, S., Baldo, M. A., Kwong, R. C., Thompson, M. E., and Forrest, S. R., App. Phys. Lett., 78, 1622 1624 (2001)). 녹색 인광은
[ADS066GE)으로 알려져 왔다.
다른 인광 물질은 시클로메탈화 Pt(Ⅱ) 착물, 예컨대 cis-비스(2-페닐피리디나토-N,C2')플래티넘(Ⅱ), cis-비스(2-(2'-티에닐)피리디나토-N,C3') 플래티넘(Ⅱ), cis-비스(2-(2'-티에닐)퀴놀리나토-N,C5') 플래티넘(Ⅱ), 또는 (2-(4,6-디플루오로페닐)피리디나토-NC2') 플래티넘(Ⅱ)아세틸아세토네이트를 포함한다. Pt(Ⅱ)포르피린 착물, 예컨대 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H, 23H-포르핀 플래티넘(H)은 또한 유용한 인광 물질이다.
다른 인광 물질들은 WO06/000544 및 WO08/101842, WO2005/019373, WO2006/056418, WO2005/113704, WO2007/115970, WO2007/115981 및 WO2008/000727에 기술되어 있다.
유용한 인광 물질의 또 다른 예는 3가 란탄족, 예컨대 Th3 + 및 Eu3 +의 배위 착물(J. Kido et al, Appl. Phys. Lett., 65, 2124 (1994) and J. Kido et al, Chem. Rev. 102 (2002) 2357-2368), 예컨대, 
등을 포함하며, 여기서 R21 및 R22는 서로 독립적으로 1 이상의 산소 원자들로 개재될 수 있는 H, 페닐, C1-C18알킬이고, R22 및 R23는 서로 독립적으로 1 이상의 C1-C18알킬 기로 치환될 수 있으며 1 이상의 산소 원자로 개재될 수 있는, C1-C18알킬, 페닐; 또는, 1 이상의 산소 원자로 치환될 수 있으며 1 이상의 산소 원자로 개재될 수 있는, 비페닐이다.
황색 형광은 
[ADS045YE]로 알려져 있으며,
100 nm 미만의 평균 입자 크기를 갖는 적합한 무기 인광체는, 예를 들어 WO2009/077350(특히 실시예 1 내지 3)에 기술되어 있다.
적합한 형광 착색제는 쿠마린, 벤족사지논, 벤조쿠마린, 크산텐, 벤조[a]크산텐, 벤조[b]크산텐, 벤조[c]크산텐, 페녹사진, 벤조[a]페녹사진, 벤조[b]페녹사진 및 벤조[c]페녹사진, 나프탈이미드, 나프토락탐, 아즈락톤, 메틴, 옥사진 및 티아진, 디케토피롤로피롤, 페릴렌, 퀴나크리돈, 벤조크산텐, 티오에핀돌린, 락탐이미드, 디페닐말레이미드, 아세토아세트아미드, 이미다조티아진, 벤잔트론, 페릴렌모노이미드, 페릴렌, 프탈이미드, 벤조트리아졸, 피리미딘, 피라진, 트리아졸, 디벤조퓨란 및 트리아진으로부터 선택된 공지된 착색제에 기초한다.
바람직하게는, 발광 물질은 
[ADS066GE), 
, 
[ADS045YE], 
(Cpd. A-1) 등과 같은 금속 착물, 
[쿠마린 480] 등과 같은 형광 유기 염료; 또는 
[ADS233YE] (x = 0.90, y = 0.10) 등과 같은 형광 중합체, 및 
등과 같은 치환된 프탈이미딘 염료로부터 선택된다.
더 높은 굴절률을 지닌 형광 물질은 더 높은 발광 강도를 유도하는 더 우수한 도파 특성을 가진다.
이론에 매이지 않으면서, 이 경우 또 다른 효과가 더 우수한 도파 효과, 즉 매트릭스 물질과의 상호작용으로 인한 방출체의 소광보다 우세한 것으로 여겨진다. 형광단 및 인광 물질의 소광은 복잡한 과정이고 이러한 물질은 상이한 매트릭스 중합체와 상이하게 상호작용한다. 한편 매트릭스는 방출체를 직접적으로 소광시킬 수 있다. 대안적으로 필름 형성 중 둘 사이의 상호작용은 분리(demixing)를 야기함으로써 방출체의 응집을 일으킬 수 있다. 후자의 경우 방출체의 자기 소광(self-quenching)이 일어날 수 있다. 표 1을 참조할 수 있다.
| 365 nm에서의 발광 물질의 굴절률(n) 및 흡광 계수(k)(층 두께 200~300 nm에서 보로플로트(borofloat) 기재 상에서 타원 해석(ellipsometric) 측정) | ||||
| 물질 | 최대 흡수(nm) | 최대 방출(nm) | n | k |
| 9%의 ADS066GE + 91%의 PVK | 374 | 505 | 1.8006 | 0.0280 |
| 9%의 ADS066GE + 91%의 PMMA | 374 | 505 | 1.5201 | 0.0058 |
| 9%의 ADS233YE + 91%의 PVK | 386 | 538 | 1.7546 | 0.0975 |
| 9%의 ADS233YE + 91%의 PMMA | 386 | 538 | 1.5172 | -0.0008 |
| 9%의 ADS045YE + 91%의 PVK | 381 | 536 | 1.8246 | 0.0320 |
| 9%의 ADS045YE + 91%의 PMMA | 381 | 536 | 1.5138 | 0.0100 |
| 9%의 쿠마린 480 + 91%의 PVK | 390 | 452 | 1.8154 | 0.0753 |
| 9%의 쿠마린 480 + 91%의 PMMA | 390 | 452 | 1.4945 | 0.0103 |
| 9%의 Cpd. A-1 + 91%의 PVK | 519 | 1.8829 | 0.1179 | |
| PMMA | - | - | 1.4975 | 0.0202 |
| PVK | - | - | 1.5782 | 0.0020 |
발광 강도는 도파 층 내 방출체 및/또는 여기 전력(excitation power)의 양에 대해 증가할 수 있다.
회절성 미세 구조는 통상적으로 도파 층 침착 이전에 낮은 굴절률 기제에 제공된다. 대안적으로 이것은 도파 층에, 예를 들어 엠보싱 처리함으로써 도포된다.
낮은 굴절률 nlow을 갖는 매체의 층은 기재 층을 나타낼 수 있다. 낮은 굴절률 nlow을 갖는 매체의 층은 PET, PC, PMMA, 또는 아크릴레이트로 제조될 수 있다. 낮은 굴절률 nlow을 갖는 매체는 바람직하게는 엠보싱 가능 층, 특히 엠보싱 가능 아크릴레이트 층으로 코팅된, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트로부터 선택된다.
또 다른 실시양태에서 낮은 굴절률 nlow을 갖는 매체의 층은 UV-경화성 중합체, 예컨대 Ormocomp®(Micro Resist Technology사제), 또는 WO2008/061930 (8~35 페이지)에 기술된 UV 경화성 조성물로 제조될 수 있다.
대안적으로, 낮은 굴절률 nlow을 갖는 매체의 층은 다공 층일 수 있다. 이러한 다공 층은 당해 분야에 공지되어 있다. 이것은 유리하게는, 바람직하게는 1 이상의 유기 결합제와의 조합인, 무기 나노입자를 포함한다. 적합한 무기 나노입자는 바람직하게는 SiO2, Al2O3 또는 AlOOH와 같은 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
보안 부재의 기재는 당업자에게 공지된 임의 적합한 물질로 제조될 수 있다. 기재의 선택은 의도된 용도 및 제조 공정에 따른다. 기재는 유리, 종이, 또는 중합체 호일로 제조될 수 있다. 유리하게는, 투명하고 유연한 중합체 호일이 사용된다. 이러한 호일은 셀룰로스 에스테르(예컨대 셀룰로스트리아세테이트, 셀룰로스아세테이트, 셀룰로스프로피오네이트 또는 셀룰로스아세테이트/부티레이트), 폴리에스테르(예컨대 폴리에틸렌 테레프탈레이트 PET 또는 폴리에틸렌 나프탈레이트 PEN), 폴리아미드, 폴리카보네이트 PC, 폴리메틸메타크릴레이트 PMMA, 폴리이미드 PI, 폴리올레핀, 폴리비닐아세테이트, 폴리에테르, 폴리비닐클로라이드 PVC 및 폴리비닐설폰 PSU으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 폴리에스테르, 특별히 Mylar(DuPont사제)와 같은 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 폴리에틸렌나프탈레이트가, 이들의 특출한 안정성으로 인해 바람직하다. 적합한 불투명 유연한 기재는 예를 들어 폴리올레핀 코팅된 종이 및 Melinex(DuPont사제)와 같은 백색 불투명 폴리에스테르이다.
약 300~500 nm의 파장에서 기재의 굴절률은 예를 들어 1.35~1.80일 수 있지만, 통상적으로 1.49(PMMA)~1.59(PC)이다. 기재의 두께는 의도된 용도, 및 사용된 장치에 따르며; 바람직하게는 25~200 ㎛이다. 바람직한 실시양태에서, 기재는 "유연"하며; 이것은, 특히 보안 부재를 제조하기 위한 롤투롤(roll-to-roll) 공정을 가능하게 하는 굽힘성과 관련된다.
임의로, 기재의 접착성은 화학적 또는 물리적 방법으로 향상될 수 있다. 화학적 방법은 결합제의 침착, 예를 들어 비닐리덴클로라이드, 아크릴니트릴 및 아크릴산의 삼원중합체 또는 비닐리덴클로라이드, 메틸아크릴레이트 및 이타콘산의 삼원중합체의 침착을 포함한다. 물리적 방법은 코로나 처리와 같은 플라즈마 처리를 포함한다. 상기 기술된 기재는 구입하거나 공지된 방법에 따라 얻을 수 있다.
임의로, 본 발명에 따른 보안 부재는, 도파 층의 상단에 침착된 1 이상의 피복 층을 포함할 수 있다. 피복 층은 임의 적합한 물질로 제조될 수 있다. 굴절률 n1을 지닌 도파 층의 도파 특성을 유지하기 위해, 피복 층은 발광 물질의 흡수 피크 위치에서 적어도 굴절률 n4이 n4 < nlow - 0.005, 바람직하게는 n4 < nlow - 0.1이도록 해야한다. 피복 층에 대한 물질의 선택은 보안 부재의 의도된 용도 및 이의 제조 방법에 따른다. 예를 들어 낮은 굴절률 기재를 제조하기 위해 사용될 수 있는 동일한 중합체가 적합하다. 더 나아가, 동일한 다공 물질이 낮은 굴절률 nlow을 갖는 매체의 층에서와 같이 사용될 수 있다.
임의로, 1 이상의 추가적인 층은 특별한 용도 또는 요구를 수용하기 위해 포함된다. 이러한 층은 예를 들어 방출 층 또는 접착성 층일 수 있다. 접착성 층은 기재와 반대인 면에, 보안 부재 상의 상단 층처럼 침착될 수 있다. 방출 층은 기재의 상단 위의 제1 층일 수 있다. 이러한 층들, 이들의 물질 및 제조는 당해 분야에 공지되어 있다. 바람직하게는, 이러한 층의 제조는 롤투롤 공정에 포함된다. 제조된 보안 부재에 따라, 이러한 추가적인 층은 투명해야 하고 날카로운 계면을 요구할 수 있다.
본 발명에 따른 보안 부재를 제조하는 방법은 기재 상에 층의 후속 침착을 포함한다. 따라서, 보안 디바이스의 제조 방법은
- 낮은 굴절률 nlow을 갖는 매체를 제공하는 단계,
- 엠보싱 처리함으로써 낮은 굴절률 nlow을 갖는 매체에 회절성 미세 구조를 형성하는 단계;
- 회절성 미세 구조 상으로의 발광 물질을 포함하는 (중합체) 층(도파 층)의 침착 단계; 및 임의로
- 도파 층 상으로의 낮은 굴절률 nlow을 갖는 매체의 층의 침착 단계; 또는
- 낮은 굴절률 nlow을 갖는 매체를 제공하는 단계,
- 낮은 굴절률 nlow을 갖는 매체 상으로의 발광 물질을 포함하는 (중합체) 층(도파 층)의 침착 단계;
- 엠보싱 처리함으로써 도파 층 상에 회절성 미세 구조를 형성하는 단계; 및 임의로
- 도파 층 상으로의 낮은 굴절률 nlow을 갖는 매체의 층의 침착 단계
를 포함한다. 바람직하게는 모든 침착 단계는 롤투롤 공정의 일부이다.
제1 단계에서 낮은 굴절률 nlow을 갖는 매체의 층은 유연한 기재 상에 침착된다. 기재는 투명하거나 불투명할 수 있다. 임의로, 유기 결합제 또는 다른 첨가제가 분산액에 첨가된다. 얻어진 층은 예를 들어 공기 팬, 적외선 방사 또는 마이크로파 방사로 건조된다. 건조는 바람직하게는 60℃ 미만의 온도인 공기 흐름으로 수행된다. 바람직하게는, 건조는 침착 직후에 수행된다.
다음 단계에서, 발광 물질을 포함하는 도파 층은 낮은 굴절률 nlow을 갖는 매체의 층 상에 침착된다. 침착 후 도파 층은 필요한 경우 건조된다.
후속 단계에서, 회절성 미세 구조는 도파 층에서, 엠보싱 기구, 예를 들어 니켈 심으로 엠보싱 처리된다. 엠보싱 처리는 고온에서 및/또는 UV-조명으로 수행될 수 있다("고온(hot)"- 및 "UV"-엠보싱). 통상적으로, 고온-엠보싱은 도파 층의 유리 전이 온도보다 높은 온도에서 수행된다. 임의로, 중합체 층의 경화가 적용될 수 있다.
추가 변형예에서, 엠보싱 단계는 먼저 수행된다. 따라서, 회절성 미세 구조는, 직접 낮은 굴절률 기재 상에 또는 기재에, 또는 기재에 침착된 낮은 굴절률 엠보싱 가능 층에, 엠보싱 처리, 바람직하게는 고온-엠보싱 처리된다. 이후, 도파 층은 미세 구조화된 기재 상에 침착된다. 모든 층의 굴절률에 대한 동일한 고려가 상기 기술된 방법에서와 같이 적용될 수 있다. i) 용액 또는 분산액의 점성, ii) 건조된 층 두께, 및 iii) 미세 구조의 깊이에 따라, 도파 층의 상단면은 평평하거나, 기재의 미세 구조와 관련된 회절성 미세 구조를 가진다. 임의로, 도파 층의 상단에 추가적인 피복 층이 침착될 수 있다. 이 층의 한 기능은 환경적 영향 및 기계적 스트레스로부터 도파 층을 보호하는 것이다. 임의로, 추가적인 중합체 탑 코트(top coat)(도시되지 않음)은, 상기 기술된 대로, 침착될 수 있다. 기재 및 층에 가능한 물질은 상기 논의된 바와 같다.
추가 변형예에서 코팅되고 미세구조화된 호일은 색 효과를 지닌 접착성 태그 또는 라벨을 제조하기 위해 사용된다. 이 목적을 위해, 기재의 코팅되지 않은 면 또는 층 스택의 탑 코트는 접착성 층 및 접착성 층을 보호하는 제거 가능한 캐리어와 함께 제공된다. 후자는 예를 들어 실리콘 코팅된 종이, 또는 중합체 호일일 수 있다. 이후 코팅된 층 스택을 지닌 기재는 소정 크기의 태그 또는 라벨이 캐리어를 벗기고 물품, 패키지 등에 적용되도록 얇게 잘린다. 뱃치 번호, 회사 로고 등과 같은 추가적인 정보를 지닌 라벨 태그의 공지된 기법이 본 발명에 따라 제조된 호일에 적용될 수 있다.
두 제조 방법 모두의 또 다른 실시양태에서, 하나의 추가적인 방출 층은 기재와 제1 코팅된 층 사이에 침착되고, 하나의 추가적인 접착성 층(예컨대 열-활성화 가능(thermo-activateable) 접착성 층)은 상단 층으로서 침착된다. 이것은 기재로부터 코팅된 층 스택의 분리를 가능하게 하여 얻어진 보안 부재를 또 다른 표면으로 이동시킨다. 이 방법으로, 예를 들어 적층 방법 또는 핫 스탬핑(hot stamping) 방법으로, 또 다른 디바이스, 예컨대 패키지, 은행권, 보안 디바이스의 표면으로 이동 가능한 보안 부재를 제조하는 것이 가능하다. 이 실시양태에 따른 보안 부재는 상기 기술된 실시양태에 따른 물품 또는 패키지 등에 접착제로 접착된 보안 부재와 비교하여 뚜렷하게 더 얇다.
특별히 바람직한 실시양태에서 보안을 형성하기 위한 방법은;
A) 기재의 적어도 일부에 경화성 조성물(UV 프라이머; 낮은 굴절률 nlow을 갖는 매체)을 도포하는 단계;
B) 경화성 조성물의 적어도 일부 상에 회절성 미세 구조를 형성하는 단계;
C) 조성물을 경화시키는 단계;
D) 낮은 굴절률 nlow을 갖는 매체 상에 발광 물질을 포함하는 (중합체) 층(도파 층)을 침착시키는 단계
를 포함한다.
유리하게는, 본 발명은 높은 생산성과 낮은 비용으로 기재 표면 상에 직접적인 회절 격자의 이동을 수반한다.
기재 상의 회절성 미세 구조의 형성은 기재의 적어도 일부에 경화성 화합물, 또는 조성물의 침착을 포함한다. 조성물, 일반적으로 코팅 또는 래커는 그라비아, 플렉소그래픽, 잉크젯 및 스크린 공정 인쇄를 사용하여 침착될 수 있다. 경화성 래커는 화학 방사, 바람직하게는 자외선(U.V.) 또는 전자 빔으로 경화될 수 있다. 바람직하게는, 래커는 UV 경화된다. UV 경화 래커는 BASF SE사로부터 얻을 수 있다. 본 발명에 사용된 화학 방사 또는 전자 빔에 노출된 래커 빔은 이들의 회절 격자 이미지 또는 패턴의 상부 층에 기록을 유지하기 위해 이미징 심으로부터 다시 분리하는 경우 고체화된 상태를 달성할 것이 요구된다. 공업용 도료 및 그래픽 아트에서 방사선 경화성 산업에 사용되는 화학 물질들이 래커 조성물에 특별히 적합하다. 화학 방사에 노출된 래커 층의 중합을 개시할 하나 또는 다수의 광-잠재성 촉매를 함유하는 조성물이 특별히 적합하다. 자유-라디칼 중합에 민감성인 하나 또는 다수의 단량체 및 올리고머, 예컨대 아크릴레이트, 메타크릴레이트 또는 1 이상의 에틸렌성 불포화 기를 함유하는 단량체 또는/및 올리고머를 포함하는 조성물이 급속 경화 및 고체 상태로의 전환에 특별히 적합하다. WO2008/061930(8~35 페이지)을 참조할 수 있다.
경화성 조성물은 바람직하게는 자외선(U.V.) 또는 전자 빔을 사용하여 경화될 수 있다. 경화성 조성물은 착색될 수 있다.
낮은 굴절률 nlow을 갖는 매체 상의 발광 물질을 포함하는 (중합체) 층(도파 층)은 바람직하게는, 화학 방사, 바람직하게는 자외선(U.V.) 또는 전자 빔으로 경화될 수 있는, 경화성 래커로 제조된다. WO2008/061930(8~35 페이지)를 참조할 수 있다.
경화성 조성물은 바람직하게는 그라비아(gravure) 또는 플렉소그래픽(flexographic) 인쇄의 방법으로 침착된다.
회절 격자는 당업자에게 공지된 임의 방법, 예컨대 US4,913,858, US5,164,227, WO2005/051675 및 WO2008/061930에 기술된 방법을 사용하여 형성될 수 있다. 더 나아가, 회절 격자를 기재에 직접 기록되는 것으로 형성시키는 것이 유리하다.
상기 실시양태에서, 기재는 임의 시트 물질을 포함할 수 있다. 기재는 불투명하거나, 실질적으로 투명하거나 또는 반투명할 수 있으며, 여기서 WO08/061930에 기술된 방법은 특히 UV 광에 불투명(비-투명)한 기재에 적합하다. 기재는 종이, 가죽, 직물, 예컨대 실크, 코튼, 타이백(tyvac), 필름성 물질 또는 금속, 예컨대 알루미늄을 포함할 수 있다. 기재는 1 이상의 시트 또는 웹의 형태일 수 있다.
기재는 몰드 성형(mould made), 제직, 비제직, 캐스팅, 캘린더링, 블로잉, 압출, 및/또는 2축 압출될 수 있다. 기재는 종이, 직물, 인조 섬유 및 중합체 화합물을 포함할 수 있다. 기재는 종이, 목재 펄프 또는 코튼으로부터 제조된 종이 또는 합성 목재 비함유 섬유 및 판자를 포함하는 군으로부터 선택된 1 이상의 임의 물질을 포함할 수 있다. 종이/판자는 코팅, 캘린더링 또는 기계 광택 처리(machine glazed)될 수 있으며; 코팅되거나, 비코팅되거나, 코튼 또는 데님 내용물, 타이백, 린넨, 코튼, 실크, 가죽, 폴리틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌 프로파필름, 폴리비닐클로라이드, 경질 PVC, 셀룰로스, 트리-아세테이트, 아세테이트 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 나일론, 아크릴 및 폴리테르이미드 판자로 몰드 성형될 수 있다. 폴리틸렌테레프탈레이트 기재는 Melienex 유형 필름 배향된 폴리프로필렌(델라웨어주 윌밍톤 소재 DuPont Films사에서 시판, 제품 ID Melinex HS-2)일 수 있다. 기재는 목재 펄프 또는 코튼으로 제조된 종이 및 판자 또는 합성 목재 비함유 섬유를 포함할 수 있다. 종이/판자는 코팅, 캘린더링 또는 기계 광택 처리될 수 있다.
투명한 필름형 기재 또는 불투명 플라스틱과 같은 비투명 기재는 은행권, 바우처, 여권 및 다른 보안 또는 신탁 문서를 포함하나 이에 제한되지 않는 종이, 자가 접착성 스탬프 및 소비세 실, 카드, 담배, 제약, 컴퓨터 소프트웨어 패키징 및 인증서, 알루미늄 등이다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서 기재는 비-투명(불투명) 시트 물질, 예컨대 종이 등이다. 본 발명의 또 다른 바람직한 실시양태에서 기재는 투명 시트 물질, 예컨대 폴리틸렌테레프탈레이트이다.
보안 디바이스는 은행권, 신용 카드, 여권, 티켓, 문서 보안, 위변조 방지(anti-counterfeiting), 브랜드 보호 등과 같은 (그러나 이에 제한되지 않는) 다양한 목적을 위해, 인증(authentication), 식별(identification), 및 보안 분야에서 사용될 수 있다.
대부분의 응용분야를 위해, 추가적인 보호 코팅이 유용하고 따라서 바람직하다. 피복 층의 추가적인 기능은 회절성 미세 구조를 분석하려는 시도를 방해하는 것이다.
추가 실시양태에서, 본 발명은, 본원에 기술된 바와 같이, 열 또는 냉 전달성 라벨, 접착성 태그 등의 형태인 보안 부재를 제공한다.
본 발명의 다양한 특징 및 양태는 하기 실시예에 추가로 도시되어 있다. 이들 실시예들은 당업자에게 본 발명의 범위 내에서 어떻게 실시하는지를 나타내기 위해 제시되었으나, 이는 본 발명의 범위를 제한하려는 것이 아니며 이러한 범위는 오직 청구항에만 정의되어 있다. 하기 실시예와 명세서 및 청구항의 다른 곳에 다르게 기재되지 않은한, 모든 비율과 백분율은 중량에 대한 것이며, 온도는 섭씨이고 압력은 대기압에서 또는 그 근처이다.
[
실시예
]
실시예
1
140 nm 깊이를 지닌 주기 270 nm의 사각 격자를 UV 경화성 Ormocomp® 물질(독일 Microresist Technology GmbH사에서 시판)에 복사하였다. 
(9 중량%) 및 폴리비닐카바졸(91 중량%)를 사전에 테트라하이드로퓨란(THF)에 용해시키고 이후 정해진 중량비로 함께 혼합하였다. 이후 격자 복사본(copy)을 발광 용액으로 스핀 코팅하였다. 발광층의 두께는 130 nm이었다.
발광 물질을 샘플 표면에 수직으로 시준된 UV 광으로 비추었다[365 ± 5 nm에서의 방출 피크를 갖는 UV LED(Nichia사제); 400 nm 이하의 UV 광을 받지 않는 UG11 필터; 25.6 ㎼/cm2 전력 밀도(power density); 측정 시간: 30 초; Spectroradiometer SpectraScan PR-705은 가시 영역 400~780 nm에서 광발광 스펙트럼을 측정함; 조명 빔과 측정 방향 사이의 각도는 30~60°로 달라짐].
발광 강도는 관찰 각도에 따르며, 60°에서 최대 수치에 도달한다. 도 3는 60°의 시야각에서 파장에 대해 측정된 발광 강도의 플롯이다. 발광 강도를 도파 층의 두 상이한 매트릭스 물질들, 즉 PVK 및 PMMA에 내장된 하나의 방출 물질(emitting material), 즉 
에 대해 측정하였다. 추가로 사용된 선형 회절 격자의 방향, 즉 격자 선에 수평 또는 수직인 관측 방향의 상이한 두 방향에 대해 측정하였다.
따라서, "격자 - 무격자" 구조를 갖는 로고는 높은 콘트라스트를 제공해야 한다. 추가로 로고 "수평 격자 - 수직 격자"는 회전시 인식 가능한 콘트라스트 및 뚜렷한 형광 색 변화를 제공해야 한다. 도 4a 및 4b는 각각 로고와 이미지에 대한 이러한 효과를 도식적으로 나타낸다. 물론 격자들은 90°로 회전할 필요가 없으나, 이 경우 콘트라스트는 극대화될 것으로 예상된다. 90° 미만으로 회전되는 격자들은 또한 인식 가능한 콘트라스트를 생성할 수 있다. 격자들은 서로 20° 이상으로 회전되어야 한다. 바람직하게는 이들은 30° 이상으로, 특히 바람직하게는 45° 이상으로, 특별히 바람직하게는 60° 이상으로 회전된다.
실시예
2 -
로
도핑된
폴리비닐카바졸의
두께에 대한
광발광
Ormocomp 격자 복사본 상의 9 중량% 
과 91 중량% 폴리비닐카바졸의 발광 강도를 42~1000 nm인 형광 물질의 상이한 두께에 대해 측정하였다. 두께는 스핀 코팅 속도 및 THF 용매 첨가로 인한 용액 점성에 의해 변화하였다.
최대 총 방출은 1000 nm 두께에 해당하였다. 그럼에도 불구하고 가장 우수한 "수평 격자 - 수직 격자" - 또는 더욱 일반적으로 두 회전된 격자들 -의 경우에 대한 가장 우수한 콘트라스트는 약 150 nm의 두께로 달성되었다.
실시예
3
투명한 자외선 활성화 프라이머[(1-메틸-1,2-에탄디일)비스[옥시(메틸-2,1-에탄디일)] 디아크릴레이트(1~20%), 폴리(옥시-1,2-에탄디일), α-히드록시-[(1-옥소-2-프로펜-1-일)옥시]-, 에테르 2-에틸-2-(히드록시메틸)-1,3-프로판디올과 함께 (3:1)(10~50%), 올리고[2-히드록시-2-메틸-1-[4-(1-메틸비닐)페닐]프로판온] (1~5%), 옥시비스(메틸-2,1-에탄디일) 디아크릴레이트(30~45%)](91 중량%)(BASF사제)를 THF에서 
(9 중량%)으로 도핑시켰다. 상기 용액을 보로플로트 유리 상에서 및 270 nm 주기 및 140 nm 깊이의 사각 격자(Ormocomp 복사본) 상에서 소적으로 코팅시켰다. 상기 용액을 UV 경화시켰다. 방출의 최대 피크는 462 nm의 파장에서였다.
Ormocomp®(독일 Microresist Technology GmbH사에서 시판) 및 보로플로트 유리로 사각 격자 상에 코팅된 발광 물질의 캡슐화는 최대 방출을 420 nm 및 466~468 nm로 이동시킨다.
사각 격자 및 평평한 표면 상에 코팅된 UV 프라이머와 
사이의 발광 강도의 비율은 30~50배이다. 캡슐화는 이 비율을 100배 이하로 증가시킨다. 이것은 구조 "격자 - 무격자"에 기초하여 생성된 로고의 높은 콘트라스트를 제공할 수 있다.
실시예
4
140 nm 깊이를 지닌 주기 270 nm의 사각 격자를 니켈 심(Nickel shim)을 사용한 그라비아 인쇄로 투명한 자외선 활성화 프라이머[(1-메틸-1,2-에탄디일)비스[옥시(메틸-2,1-에탄디일)]디아크릴레이트(1~20%), 폴리(옥시-1,2-에탄디일), α-히드록시-[(1-옥소-2-프로펜-1-일)옥시]-, 에테르 2-에틸-2-(히드록시메틸)-1,3-프로판디올과 함께(3:1)(10~50%), 올리고[2-히드록시-2-메틸-1-[4-(1-메틸비닐)페닐]프로판온](1~5%), 옥시비스(메틸-2,1-에탄디일) 디아크릴레이트(30~45%)](91 중량%)에 UV 캐스팅시켰다. 사각 격자는 6 미크론 권선형 바 코터(bar coater)을 사용하여 에틸아세테이트 및 메톡시프로판올에 2 중량% 프탈이미딘 염료 및 1 중량% 니트로셀룰로스 결합제를 함유하는 잉크로 또는 메틸 에틸 케톤에 2 중량% 프탈이미딘 염료 및 3 중량% 염화 비닐 및 비닐 아세테이트 공중합체를 함유하는 잉크로 오버코팅시켰다.
"수평 격자 - 수직 격자" - 또는 더욱 일반적으로 두 회전된 격자들 -의 경우에 대한 가장 우수한 콘트라스트는 약 150 nm의 두께로 달성되었다.
Claims (15)
- 낮은 굴절률 nlow을 갖는 매체, 또는 기재;
발광 물질을 포함하는, 높은 굴절률 nhigh을 갖는 도파 층; 및
도파 층 표면 상의, 또는 매체, 또는 기재와 도파 층 사이의 계면에서의, 또는 도파 층으로부터 500 nm 미만, 특히 200 nm 미만, 매우 특히 50 nm 미만의 거리에서의 회절성 미세 구조를 포함하는 보안 디바이스로서,
여기서 낮은 굴절률 nlow을 갖는 매체, 또는 기재와 도파 층 사이의 굴절률 차이가 0.005 이상, 특히 0.01 이상, 매우 특히 0.1 이상이며;
상기 미세 구조 주기(Λ)는 100~1500 nm, 특히 100~1000 nm, 매우 특히 100~500 nm의 범위 내이고;
상기 도파 층의 물질 두께(d)는 30~1000 nm, 특히 50~400 nm, 매우 특히 60~200 nm의 범위 내이며; 및
상기 미세 구조 깊이(t)는 50~1000 nm, 특히 80~600 nm, 매우 특히 100~300 nm의 범위 내인 보안 디바이스. - 제1항에 있어서,
a) 낮은 굴절률 nlow을 갖는 매체의 층;
b) 낮은 굴절률 nlow을 갖는 매체 상의 회절성 미세 구조;
c) 회절성 미세 구조 상의, 발광 물질을 포함하는 높은 굴절률 nhigh을 갖는 도파 층; 및 임의로
d) 낮은 굴절률 nlow을 갖는 매체의 층; 또는
A) 낮은 굴절률 nlow을 갖는 매체의 층;
B) 낮은 굴절률 nlow을 갖는 매체 상의, 발광 물질을 포함하는 높은 굴절률 nhigh을 갖는 도파 층;
C) 높은 굴절률 nhigh을 갖는 도파 층 상의 회절성 미세 구조; 및 임의로
D) 낮은 굴절률 nlow을 갖는 매체의 층
을 포함하는 보안 디바이스. - 제1항 또는 제2항에 있어서, 낮은 굴절률 nlow을 갖는 매체는 엠보싱 가능 층, 특히 엠보싱 가능 아크릴레이트 층으로 코팅된, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리카보네이트, 및 폴리에틸렌테레프탈레이트로부터 선택된 것인 보안 디바이스.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 높은 굴절률 nhigh을 갖는 도파 층은 매트릭스 물질 및 발광 물질을 포함하는 것인 보안 디바이스.
- 제4항에 있어서, 매트릭스 물질은 폴리비닐카바졸, 폴리메틸메타크릴레이트, UV 프라이머, 염화 비닐 및 비닐 아세테이트 공중합체 및 니트로셀룰로스로부터 선택되는 것인 보안 디바이스.
- 제5항에 있어서, 발광 물질은,
,
,
등과 같은 금속 착물,
등과 같은 형광 유기 염료; 및
(x = 0.90, y = 0.10) 등과 같은 형광 중합체, 및
등과 같은 치환된 프탈이미딘 염료로부터 선택되는 것인 보안 디바이스.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서, 회절성 미세 구조는 270 ± 30 nm의 범위 내인 미세 구조 주기(Λ)를 갖는 회절 격자이며; 도파 층의 두께(d)는 140 ± 50 nm의 범위 내이고; 미세 구조 깊이(t)는 140 ± 30 nm의 범위 내인 보안 디바이스.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서, 회절성 미세 구조는 서로 인접하거나 가까운 2 이상의 부분-면적(part-area)들로 이루어지며, 여기서 하나의 부분-면적은 하나의 그로브스(groves) 방향을 포함하고 다른 하나의 부분-면적은 또 다른 상이한 그로브스 방향을 포함하고/하거나, 하나의 부분-면적은 하나의 격자 주기를 포함하고 다른 하나의 부분-면적은 또 다른 상이한 격자 주기를 포함하는 것인 보안 디바이스.
- 제8항에 있어서, 두 부분-면적 모두가 회절성 미세 구조인 로고를 포함하며, 발광 물질의 조사시 그로브스의 방향에 따라 제1 로고가 밝게 나타나고 제2 로고가 어둡게 나타나고, 회전시 제1 로고가 어둡게 나타나고 제2 로고가 밝게 나타나는 것인 보안 디바이스.
- 제9항에 있어서, 부분-면적은 정의된 형상, 예를 들어, 심볼, 스트라이프, 기하학적 형상, 디자인, 레터링(lettering), 영숫자(alphanumeric) 기호, 물체 또는 이의 부분의 표상을 가지는 것인 보안 디바이스.
- 제1항 또는 제2항에 따른 보안 디바이스의 제조 방법으로서:
- 낮은 굴절률 nlow을 갖는 매체를 제공하는 단계,
- 엠보싱 처리함으로써 낮은 굴절률 nlow을 갖는 매체에 회절성 미세 구조를 형성하는 단계;
- 회절성 미세 구조 상으로의 발광 물질을 포함하는 (중합체) 층(높은 굴절률 nhigh을 갖는 도파 층)의 침착 단계; 및 임의로
- 도파 층 상으로의 낮은 굴절률 nlow을 갖는 매체의 층의 침착 단계
를 포함하는 방법. - 제1항 또는 제2항에 따른 보안 디바이스의 제조 방법으로서:
- 낮은 굴절률 nlow을 갖는 매체를 제공하는 단계,
- 낮은 굴절률 nlow을 갖는 매체 상으로의 발광 물질을 포함하는 (중합체) 층(높은 굴절률 nhigh을 갖는 도파 층)의 침착 단계;
- 엠보싱 처리함으로써 도파 층 상에 회절성 미세 구조를 형성하는 단계; 및 임의로
- 도파 층 상으로의 낮은 굴절률 nlow을 갖는 매체의 층의 침착 단계
를 포함하는 방법. - 제11항 또는 제12항에 있어서, 모든 침착 단계는 롤투롤(roll-to-roll) 공정의 일부인 방법.
- 은행권(banknote), 신용 카드, 여권, 티켓의 제조에서 및 브랜드 보호 목적을 위한 제1항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 따른 보안 디바이스의 용도.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 따른 보안 디바이스를 포함하는 물품, 예컨대 은행권, 신용 카드, 여권, 또는 티켓.
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