KR20170091718A - 보안 요소 - Google Patents

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KR20170091718A
KR20170091718A KR1020177018331A KR20177018331A KR20170091718A KR 20170091718 A KR20170091718 A KR 20170091718A KR 1020177018331 A KR1020177018331 A KR 1020177018331A KR 20177018331 A KR20177018331 A KR 20177018331A KR 20170091718 A KR20170091718 A KR 20170091718A
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웨인 로버트 톰킨
하랄드 발터
라이너 스탈
로우벤 스피에스
레네 스타우브
Original Assignee
레오나르트 쿠르츠 스티프퉁 운트 코. 카게
오우브이디이 키네그램 악티엔개젤샤프트
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Abstract

본 발명은 보안 요소(1), 적어도 하나의 보안 요소(1)를 갖는 보안 문서(2), 적어도 하나의 보안 요소(1)를 갖는 전사박(3), 및 보안 요소(1)를 생성하기 위한 방법에 관한 것으로, 상기 보안 요소는 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 적어도 하나의 층(11)을 갖는다. 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 상기 적어도 하나의 층(11)은 전계 내에 배향될 수 있는 액정(12)을 가지며, 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 상기 적어도 하나의 층(11)은 막대 형상 염료 분자(13)를 가지며, 상기 막대 형상 염료 분자(13)의 길이 방향 축(14)의 배향은 전계 내에 배향될 수 있는 공간적으로 인접한 액정(12)의 길이 방향 축(16)의 배향에 의존하여 변경 가능하며, 및/또는 전계 내에 배향될 수 있는 상기 액정(12)은 전계 내에 배향될 수 있는 상기 액정(12)이 동시에 염료 분자로서 작용하는 방식으로 형성된다.

Description

보안 요소{SECURITY ELEMENT}
본 발명은 보안 요소, 적어도 하나의 보안 요소를 갖는 보안 문서, 적어도 하나의 보안 요소를 갖는 전사박(transfer foil) 및 보안 요소를 생성하는 방법에 관한 것이다.
광학적 액티브 보안 요소는 정보 용도 및 장식 용도 둘 다를 위하여 예를 들어, 은행권, 여권, ID 카드, 체크 카드, 신용 카드, 비자 또는 증명서와 같은 보안 문서에 특히 이용된다. 그러한 보안 요소는 한편으로는 현대식 컬러 복사 및 다른 재생 시스템과 같은 복제에 대한 보호성을 증가시키는 한편, 다른 한편으로는 비전문가가 용이하고 명확하게 인식할 수 있도록 하여, 그 결과로 비전문가가 그러한 보안 요소를 구비한 보안 문서의 진본을 명확하게 결정할 수 있고, 따라서 위조 또는 조작을 인식할 수 있다.
이 목적을 위하여, 보안 요소는 예를 들면 홀로그램과 같은 광 굴절, 회절 구조를 가질 수 있다. 이러한 보안 요소는 관찰자에게 예를 들면 보안 요소가 기울어지는 경우에 명백하게 광학적으로 가변인 효과를 제공한다. 광학적으로 가변인 상이한 관찰 각도에서 관찰자에게 예를 들면 상이한 색감을 주는 박막층 요소가 보안 요소로서 이용된다. 그러나, 그러한 보안 요소는 현재 예를 들면 은행권과 같은 다양한 보안 문서에 발견되며, 그 결과로 비전문가는 일상적 사용시 이들을 눈치채기 어렵고, 이에 따라 특히 일반인에게는 위조 또는 조작이 덜 자주 인식된다.
본 발명의 목적은 개선된 광학적 외관을 갖는 광학적으로 가변인 보안 요소를 제공하는 것이다.
이 목적은 보안 문서 특히, 상부면 및 하부면을 갖는 은행권 또는 ID 문서에 에 마킹하기 위한 보안 요소에 의해 달성되며, 여기서 보안 요소는 그 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 적어도 하나의 층을 가지며, 전기적으로 변경 가능한 적어도 하나의 층은 전계 내에 배향될 수 있는 액정을 가지며;
a) 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 상기 적어도 하나의 층은 막대 형상 염료 분자를 더 가지며, 또한 막대 형상 염료 분자의 길이 방향 축의 배향은 전계 내에 배향될 수 있는 공간적으로 인접한 액정의 길이 방향 축의 배향에 의존하여 변경 가능하며, 및/또는
b) 전계 내에 배향될 수 있는 상기 액정은 전계 내에 배향될 수 있는 상기 액정이 동시에 염료 분자로서 작용하는 방식으로 형성된다.
이 목적은 또한 청구항 1 내지 청구항 46 중 어느 한 항에 기재된 적어도 하나의 보안 요소를 갖는 특히 은행권 또는 ID 문서와 같은 보안 문서에 의해 달성된다. 이 목적은 또한 적어도 하나의 보안 요소는 상기 전사박의 캐리어 필름 상에서 착탈식으로 배치되는 청구항 1 내지 청구항 46에 기재된 적어도 하나의 보안 요소를 갖는 전사박에 의해 달성된다. 보안 요소를 적층 필름에 일체화하도록 하는 것도 가능하다. 이 목적은 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 상기 적어도 하나의 층은 바람직하게는 캐리어 필름 상에 또는 캐리어 필름에 가해지는 층 또는 층 스택 상에 프린팅에 의해 형성되는 청구항 1 내지 청구항 46에 기재된 보안 요소를 생산하는 방법에 의해 달성된다.
광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층의 보다 불투명한 및/또는 착색된 상태와 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층의 보다 투명한 및/또는 보다 약하게 착색된 상태 사이의 특히 불리한 광 조건하에서의 콘트라스트(contrast)는 그러한 보안 요소에 의해 개선된다. 이는 그러한 보안 요소를 갖춘 보안 문서에 대한 특히 비전문가의 위조에 대한 보호성 및 인식률을 증가시키는 것이 가능하도록 한다. 비전문가에 대한 인식률은 콘트라스트에 있어서의 이러한 개선에 의해 특히 불리한 광조건 하에서 증가된다. 콘트라스트에 있어서의 그러한 개선은 광학 효과면에서의 전기적으로 변경 가능한 층의 층 두께를 증가시키지 않고 달성된다. 결과적으로, 그러한 보안 요소는 보안 문서의 전체적인 외관, 사용성 또는 내구성이 보안 요소에 의해 상당한 영향을 받지 않고도 예를 들면 은행권과 같이 얇은 두께를 갖는 보안 문서에 대해 이용될 수 있다. 더욱이, 그러한 보안 요소는 탄성적으로 형성될 수 있어서, 결과적으로 보안 요소는 예를 들면 롤-투-롤 공정에서의 포일체(foil body)로서 비용 효율적으로 생산될 수 있다. 콘트라스트의 개선은 막대 형상 염료 분자와 결합된 액정 분자에 의해 또는 염료 분자의 역할도 동시에 하는 액정에 의해 달성되며, 여기서 막대 형상 염료 분자 또는 염료 분자의 역할도 동시에 하는 액정은 전자기 방사선에 대해, 특히 상이한 분자 축들에 대해 380nm 내지 780nm 및 바람직하게는 430nm와 690nm 사이의 파장 범위에서 상이한 흡수 계수를 갖는다.
광학 효과면에서 변경 가능한 적어도 하나의 층은 바람직하게는 염료 분자의 역할도 동시에 하는 상이한 액정 외에도 상이한 막대 형상 염료 분자를 가지며, 이는 상이한 흡수 스펙트럼을 가지며, 특히 상이한 파장에서 최대 흡수율을 갖는다. 그러므로, 인간의 눈에 대해 그들이 생성하는 색도(chromaticity)가 상이하다.
막대 형상 염료 분자의 길이 방향 축이 전계 내에 배향될 수 있는 공간적으로 인접한 액정의 길이 방향 축의 배향에 의존하여 변경 가능하므로, 입사광은 액정 분자의 배향에 의존하여 그리고 이에 따라 막대 형상 염료 분자의 배향에 의존하여 막대 형상 염료 분자에 의해 흡수된다. 그러므로, 액정에 의해 생성되는 효과에 추가로, 막대 형상 염료 분자는 입사광을 흡수할 수 있다. 콘트라스트에서의 개선과 별도로, 막대 형상 염료 분자는 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층의 보다 불투명한 착색된 상태와 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층의 보다 투명한 상태 사이에서 변화가 발생할 수 있다는 결과를 갖는다.
염료 분자의 역할을 하는 액정은 염료 분자의 역할을 동시에 하는 액정과 같이 전계 내에 배향될 수 있으며, 결과적으로, 전계 내에서 염료 분자의 역할을 동시에 하는 액정의 배향에 의존하여, 염료 분자로서의 역할을 동시에 하는 액정이 상이한 분자축에 대해 상이한 흡수 계수를 가지므로, 입사광의 특정 파장이 상이한 정도로 흡수된다. 염료 분자의 역할을 동시에 하는 액정은 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층의 보다 불투명한 착색된 상태와 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층의 보다 투명한 상태 사이에의 변화를 달성한다.
여기서 컬러의 강도의 변화는 막대 형상 염료 분자 및/또는 사용된 염료 분자의 역할을 동시에 하는 액정의 상이한 분자축에 대한 상이한 흡수 계수로 인하여 발생하고, 막대 형상 염료 분자 및/또는 사용된 염료 분자의 역할을 동시에 하는 액정 및 입사광에 대한 그들의 배향에 의존하여, 특정 파장이 보다 강하게 흡수된다. 이는 특히 비전문가에 대한 위조에 대한 보호성을 증가시켜서, 보다 불투명한 착색된 상태와 보다 투명한 상태 사이에서의 변화가 비전문가에게는 매우 기억할 만하기 때문에, 높은 인식값을 갖는다. 보다 불투명한 착색된 상태와 보다 투명하고 보다 약하게 착색된 상태 사이의 이러한 변화는 액정 및 막대 형상 염료 분자 및/또는 염료 분자의 역할을 동시에 하는 액정에 의해 달성되며, 그 결과로 이 변화를 위하여 추가 층들이 필요치 않게 된다. 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층의 얇은 층 두께는 보다 불투명한 착색된 상태와 보다 투명하고 보다 약하게 착색된 상태 사이의 동시 변화로 얻어진다.
더욱이, 특히 서로 상이한 파장 범위에서 최대 흡수값을 갖는 상이한 막대 형상 염료 분자를 혼합하는 것이 또한 가능하다. 각 혼합비를 조절함에 의해, 순수한 막대 형상 염료 분자의 색도 이외의 색도를 설정하는 것이 가능하다.
더욱이, 액정의 분자축에 배향되지 않는 하나 이상의 일반적인 염료와 하나 이상의 유형의 막대 형상 염료 분자를 혼합하는 것이 또한 가능하다. 이는 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층의 불투명 상태에서, 막대 형상 및 일반 염료 분자의 흡수 스펙트럼으로부터의 결과인 혼합된 컬러 A을 설정하는 것을 가능하도록 한다. 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층을 보다 투명한 상태로 스위칭하는 경우, 막대 형상 염료 분자의 배향만이 변경되고, 따라서 특정 파장에서 그 흡수 계수가 변경된다. 일반 염료 분자의 흡수 스펙트럼은 영향을 받지 않고, 그 결과 컬러 A와는 상이한 새로운 컬러 B가 이에 따라 생산된다. 이 컬러 B는 기존 염료 분자의 색도에 의해 좌우된다.
보다 불투명한 착색된 상태에서, 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층은 적어도 가시 스펙트럼의 부분 범위에 대해 광에 상대적으로 불투과성이며; 보다 투명한 보다 약하게 착색된 상태에서 광은 보다 불투명 상태 보다 더 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층을 통과할 수 있다. 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층의 보다 불투명한 상태는 또한 불투명, 스위치-오프, 착색된 또는 비통전 상태로 칭하기도 한다. 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층의 보다 투명한 상태는 또한 투명한, 개방된, 보다 약하게 착색된 또는 스위치-온 상태로 칭하기도 한다. 여기서 전기적으로 변경 가능한 층의 광학 효과는 예를 들면 투과성, 색도, 광학 밀도, 광의 편광 또는 광 산란과 관련된다. 여기서 색도는 예를 들면 RGB 컬러 모델(R=적색; G=녹색; B=청색) 또는 CMYK 컬러 모델(C=시안; M=마젠타; Y=황색; K=흑색)과 같은 컬러 모델에서 컬러 공간 내의 컬러 도트로서 표시될 수 있는 임의의 컬러를 의미한다. 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층은 따라서 컬러 공간 내에서 제1 컬러 도트에서 제2 컬러 도트까지 전계의 동작 하에서 색도를 변경할 수 있다. 색도의 변경은 또한 흑색에서 백색까지 또는 진녹색에서 연녹색까지의 콘트라스트의 변화를 초래할 수 있다. 색도의 변화는 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층의 투과율의 변화를 초래하거나 그 반대일 수 있다.
투과율, 색도, 광학 밀도, 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 적어도 하나의 층의 광의 편광 또는 광 산란은 인가된 전압에 의존하여 두 극값(extreme values) 사이에서, 예를 들면 전압이 인가되지 않은 최소로는 반투명이고 이에 따라 최대로는 불투명한 상태와 0이 아닌 특정 전압값의 경우에 최대 반투명이고 이에 따라 최대 투명 상태 사이에서, 부드럽게 변화될 수 있다.
막대 형상인 것으로 인하여, 막대 형상 염료 분자는 길이 방향 축이 전계 내에 배향될 수 있는 공간적으로 인접한 액정의 길이 방향 축에 대해 배향된다. 예를 들면, 전계 내에 배향될 수 있는 액정의 길이 방향 축의 배향이 전계에 의해 변경되는 경우, 막대 형상 염료 분자의 길이 방향 축은 전계 내에 배향될 수 있는 액정의 상이하게 배향된 길이 방향 축에 대응하여 배향된다. 여기서 막대 형상 염료 분자는 특히 공간적으로 인접한 액정에 따라 배향된다. 공간적으로 인접하다는 것은 대응하는 막대 형상 염료 분자를 직접적으로 애워싸는 액정들을 의미한다. 길이 방향 축을 따르는 막대 형상 염료 분자의 공간적 범위가 횡방향 축을 따르는 막대 형상 염료 분자의 범위 보다 명백히 더 크므로, 따라서 그의 길이가 그의 폭 보다 명백히 더 크고, 막대 형상 염료 분자는 1과는 다른 길이 대 폭 비율을 갖는다. 이 비율은 2 이상, 바람직하게는 3 이상, 더욱 바람직하게는 5 이상이다.
여기서 용어 "관찰 각도"는 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 보안 요소의 적어도 하나의 층이 관찰자에 의해 관찰되는 각도 및 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 보안 요소의 적어도 하나의 층이 조명 장치에 의해 조명되는 각도 모두를 의미한다. "관찰 각도"는 보안 요소의 하부측에 의해 뻗쳐진 평면의 면법선과 관찰자의 관찰 방향 사이에서 둘러싸여지는 각도를 의미한다. 유사하게, "관찰 각도"는 보안 요소의 하부측에 의해 뻗쳐진 평면의 면법선과 조명 장치의 조명 방향 사이에서 둘러싸여지는 각도를 의미한다. 그러므로, 예를 들면 0°의 관찰 각도에서, 관찰자는 보안 요소의 표면을 수직적으로 보며, 관찰 각도 70°에서, 관찰자는 보안 요소를 협우각(shallow angle)에서 본다. 관찰자의 관찰 방향 또는 조명 장치의 조명 방향이 변하는 경우, 관찰 각도가 결과적으로 변한다.
본 발명의 추가 유리한 실시예는 종속 청구항을 참조로 한다.
바람직하게는, 전계 내에 배향될 수 있는 상기 액정의 길이 방향 축에 대한 상기 막대 형상 염료 분자의 길이 방향 축의 배향 효율은 50%와 100% 사이, 바람직하게는 70%와 100% 사이다. 전계 내에 배향될 수 있는 액정의 길이 방향 축에 대한 막대 형상 염료 분자의 길이 방향 축의 배향 효율이 더 높을 수록, 광학 효과 면에서 전기적으로 변경 가능한 적어도 하나의 층의 보다 불투명한 착색된 상태와 보다 투명하고 보다 약하게 착색된 상태 사이의 콘트라스트는 더 우수하다. "전계 내에 배향될 수 있는 액정의 길이 방향 축에 대한 막대 형상 염료 분자의 길이 방향 축의 배향 효율"은 전계 내에 배향될 수 있는 액정과 동일한 배향을 갖는 막대 형상 염료 분자의 백분율을 의미한다. 30%의 배향 효율은 예를 들면 전체 1000 막대 형상 염료 분자 중에서 300 막대 형상 염료 분자의 길이 방향 축이 전계 내에 배향될 수 있는 액정과 동일한 배향을 갖는다는 것을 의미한다.
또한, 상기 막대 형상 염료 분자가 가용성, 비이온성, 화학적, 광화학적 및/또는 전기화학적으로 안정한 염료 분자인 경우 더욱 유리하다. 이는 예를 들면 안정한 염료 분자의 광학 특성이 장기간에 걸친 이용 및 상이한 환경적 영향 하에서 거의 악화되지 않기 때문에 보안 요소의 사용 기간을 증가시키는 것을 가능하게 한다.
또한, 상기 막대 형상 염료 분자가 공역 염료 분자, 바람직하게는 공역 방향족 염료 분자인 것이 가능하다. 또한, 막대 형상 염료 분자가 선형, 다환성, 방향족, 공역 염료 분자인 것이 가능하다. 그러한 염료 분자는 인간 눈에 가시적인 파장 범위에서, 특히 380nm에서 780nm까지의 파장 범위에서 광에 대한 적절한 흡수 특성을 갖는다.
상기 막대 형상, 공역 염료 분자가 하나 이상의 헤테로원자, 특히 하나 이상의 질소 원자 또는 하나 이상의 산소 원자를 갖는 경우 더욱 유리하다. 막대 형상 염료 분자의 흡수 특성은 이에 의해 더욱 영향을 받을 수 있다.
또한, 상기 막대 형상 염료 분자가 안트라퀴논 염료 및/또는 아조 염료를 기초로 하는 적어도 하나의 분자를 갖는 것이 더욱 가능하다.
전계 내에 배향될 수 있는 액정이 동시에 염료 분자로서 작용하도록 하는 방식으로 형성되는 전계 내에 배향될 수 있는 액정이 올리고(p-페닐렌-비닐렌)(OPV) 그룹으로부터의 분자, 특히 OPV 올리고머인 경우 더욱 유리하다. 올리고머가 적어도 2개, 바람직하게는 3개의 페닐렌-비닐렌 빌딩 블록(2량체 또는 3량체)로 구성되는 것이 유리하다. 이는 배향 의존 흡수율을 갖는 액정의 특성에 대해 충분한 길이 대 폭 비율을 허용한다. 동시에 염료 분자의 역할을 하는 액정이 최대 10 페닐렌-비닐렌 빌딩 블록을 가지고 특히 5개의 페닐렌-비닐렌 빌딩 블록(5량체)만을 가진다면 더욱 바람직하다. 이 결과는 롤투롤 인쇄 공정과 호환되는 액정 위상들 사이에서 충분히 낮은 위상 전이 온도를 초래한다.
본 발명의 다른 양호한 실시예에 따르면, 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 상기 적어도 하나의 층에서의 상기 막대 형상 염료 분자의 농도는 0.05 중량%와 4 중량% 사이, 바람직하게는 0.15 중량%와 2.0 중량% 사이 및 특히 바람직하게는 0.5 중량%와 2.0 중량% 사이이다.
바람직하게는, 상기 막대 형상 염료 분자는 사람의 눈에 가시적인 파장 범위에서, 바람직하게는 380nm 내지 780nm의 파장 범위, 더욱 바람직하게는 430nm 내지 690nm의 파장 범위에서 광을 흡수하며, 이 광은 상기 막대 형상 염료 분자의 길이 방향 축을 평행하게 타격하는 광 보다 막대 형상 염료 분자의 길이 방향 축을 수직적으로 보다 강하게 타격한다. 이들의 막대 형상 형태로 인하여, 염료 분자는 이방성 흡수율을 가져서, 특정 파장의 입사광의 경우에 전계 벡터가 막대 형상 염료 분자의 길이 방향 축에 수직인 광은 막대 형상 염료 분자의 길이 방향 축에 수직이 아닌 전계 벡터의 광 보다 덜 흡수된다. 그러므로, 예를 들면, 막대 형상 염료 분자의 길이 방향 축에 평행하게 전파하는 광은 막대 형상 염료 분자의 길이 방향 축에 수직으로 전파하는 광 보다 덜 흡수된다. "막대 형상 염료 분자의 길이 방향 축에 수직/평행한 광의 전파 방향을 따른 또는 막대 형상 염료 분자의 길이 방향 축의 수직/평행한 때림에 대한 강한 또는 약한 흡수"는 광의 전파의 수직/평행 방향에 대해 또는 광에 의한 수직/평행 때림에 대해 막대 형상 염료 분자의 흡수율의 적어도 2, 바람직하게는 4, 더욱 바람직하게는 10, 특히 바람직하게는 20의 계수의 상이함을 의미한다. 이 계수는 380nm 내지 780nm의 파장 범위에서 최대 흡수 파장과 관련된다.
막대 형상 염료 분자의 길이 방향 축에 수직으로 편광되는 막대 형상 염료 분자에 의해 흡수되는 광과 막대 형상 염료 분자의 길이 방향 축에 평행하게 편광되는 흡수된 광의 비는 적어도 2, 바람직하게는 4, 더욱 바람직하게는 적어도 10 및 특히 바람직하게는 적어도 20이 되는 것이 또한 가능하다. 이러한 이방성 흡수율로 인하여, 막대 형상 염료 분자는 전환 가능한 색도를 생성할 수 있다. 막대 형상 염료 분자는 따라서 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한, 특히 보다 불투명한 착색된 상태에서의 적어도 하나의 층의 색도를 결정할 수 있다.
따라서, 막대 형상 염료 분자는 컬러 공간, 예를 들면 CMYK 컬러 모델 내에서의 컬러 도트로서 적색, 녹색, 마젠타(magenta), 흑색, 시안(cyan), 황색, 청색을 생성할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 보안 요소는 지지층을 가진다.
상기 지지층은 상기 보안 요소의 하부측에 의해 뻗쳐지는 평면에 수직으로 볼 때, 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 적어도 하나의 층을 기계적으로 보강하는 프레임을 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 적어도 하나의 층 둘레로 적어도 부분적으로 형성하는 것이 더욱 유리하다. 그러한 지지층은 한편으로는 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 적어도 하나의 층의 기계적 안정성에 기여하고, 다른 한편으로는 보안 요소가 갖는 추가 층들 사이의 거리의 표준화에 기여한다. 여기서, 특히 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 적어도 하나의 층의 적어도 일부가 그 사이에 배치되는 제1 및 제2 전극층은 중요하다. 그러한 거리의 표준화를 이용하여, 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 적어도 하나의 층의 영역에 걸친 전계는 가능한 일정하게 유지할 수 있고, 적어도 하나의 전기적으로 변경 가능한 층의 광학 효과는 균일하게 전환될 수 있다.
지지층이 전기적으로 절연성으로 형성된다면 더욱 유리하다. 예를 들면 제1 전극층과 제2 전극층 사이의 단락 회로가 이에 의해 방지된다.
지지층으로 인하여, 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 적어도 하나의 층의 시일링 또는 광학적 경계 및/또는 추가 층의 부착의 최적화가 달성될 수 있다.
상기 지지층이 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 적어도 하나의 층의 하나 이상의 부분 영역 둘레로 프레임을 형성하는 것이 가능하다. 이는 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 적어도 하나의 층을 기계적으로 안정화하는 것을 가능하게 한다.
상기 프레임은 바람직하게는 시각적으로 인식 가능한 디자인 요소를 형성한다. 시각적으로 인식가능한 디자인 요소는 예를 들면 그래픽적으로 형성된 아웃라인, 상징적 표시, 이미지, 모티브, 심볼, 로고, 인물, 패턴, 영숫자 텍스트 등일 수 있다.
상기 지지층이 착색되어 형성되며, 특히 상기 지지층이 하나 이상의 염료 및/또는 안료(pigment)를 갖는 경우에, 더욱 유리하다. 여기서 상기 지지층이 영역별로 착색되는 것이 또한 가능하다. 그러므로, 지지층은 일부 영역은 불투명 착색된 지지층 및/또는 일부 영역은 투명 지지층으로 표시할 수 있다.
본 발명의 다른 양호한 실시예에 따르면, 지지층은 하나 이상의 제1 구역에 존재하고 하나 이상의 제2 구역에 존재하지 않으며, 여기서 하나 이상의 제1 구역에서의 지지층은 1㎛와 50㎛ 사이, 바람직하게는 2㎛와 30㎛ 사이, 더욱 바람직하게는 3㎛와 20㎛ 사이의 높이를 갖는다. 놀랍게도 이러한 방식으로 형성된 지지층에 의해, 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 적어도 하나의 층의 기계적 안정성이 더욱 개선될 수 있다는 것이 밝혀졌다.
하나 이상의 제1 구역 사이의 거리가 5㎛와 500㎛ 사이, 바람직하게는 10㎛와 300㎛ 사이, 더욱 바람직하게는 20㎛와 150㎛ 사이이며, 하나 이상의 제2 구역 내의 상기 보안 요소는 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 적어도 하나의 층을 갖는 것이 더욱 유리하다. 이에 의해 기계적 안정성으로 인하여 거리, 특히 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 적어도 하나의 층의 적어도 일부가 그 사이에 배치되는 제1 전극층과 제2 전극층 사이를 일정하게 유지하는 것이 가능하며, 예를 들면 더욱 균질한 전계의 결과로서 적어도 하나의 전기적으로 변경 가능한 층의 광학 효과는 개선된다. 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층의 보다 불투명한 상태외 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층의 보다투명한 상태 사이의 높은 콘트라스트를 달성하기 위하여, 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층은 일반적으로 높은 비율의 액정, 특히 50%와 99% 사이의 액정의 비율을 갖는다. 이러한 액정은 바람직하게는 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층의 스위칭에 필요한 이동성을 보장하기 위하여, 바람직하게는 비가교되거나 약간만 가교된다. 이에 의해 보안 요소는 연성이 되며, 따라서 예를 들면 눌림(indentation)과 같은 기계적 손상에 민감하다. 지지층이 존재하는 하나 이상의 제1 구역 및 보안 요소가 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 적어도 하나의 층을 갖는 하나 이상의 제2 구역에 의해, 보안 요소의 안정성은 증가되고, 이에 따라 기계적 손상에 대한 민감성은 감소된다.
하나 이상의 제1 구역 사이의 거리가 일정하도록 하는 것이 더욱 가능하다.
하나 이상의 제1 구역들 사이의 거리가 예를 들면 균일 그리드에서 가변하거나 또는 랜덤 또는 의사 랜덤식으로 가변하는 것이 또한 가능하다.
하나 이상의 제1 구역은 1차원 또는 2차원 그리드에 따라 배치되는 것이 유리하다.
하나 이상의 제1 구역은 특히 정보의 제1 항목을 표시하기 위하여 패턴화되어 형성되는 것이 더욱 유리하다. 패턴은 예를 들면 그래픽적으로 형성된 아웃라인, 상징적 표시, 이미지, 모티브, 심볼, 로고, 인물, 영숫자 문자, 텍스트 등일 수 있다.
본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 보안 요소는 제1 전극층 및 제2 전극층을 가지며, 그 사이에 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 적어도 하나의 층의 적어도 일부분이 배치된다.
제1 전극층 및 제2 전극층이 상부 및 하부 전극층으로서 형성되는 경우, 이는 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 적어도 하나의 층의 위에 또는 아래에 배치되는 것이 특히 바람직하다. 위치 설명에서 "상부/위" 및 "하부/아래"는 보안 요소의 관찰자에 대한 상대적 위치를 의미하고, 특히 보안 문서와 같은 기판에 적용된다. 따라서, 예를 들면 상부 전극층은 하부 전극층 보다 관찰자에 대해 더 가까이 배치된다. 그러한 경우, 제1 전극층은 하부 전극층에 대응하고, 제2 전극층은 상부 전극층에 대응한다. 제1 전극층 및 제2 전극층이 보안 요소의 하부측에 의해 뻗쳐지는 평면에 수직으로 형성되는 것이 가능하며, 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 적어도 하나의 층의 적어도 일부가 제1 전극층과 제2 전극층 사이에 배치되도록 하는 것이 가능하다. 제1 전극층과 제2 전극층에 전압이 인가되는 경우, 두 전극 사이의 공간에서 전계가 생성되며, 이는 전계 내에 배향될 수 있는 액정의 배향을 변경한다. 막대 형상 염료 분자의 길이 방향 축은 전계 내에 배향될 수 있는 공간적으로 인접한 액정의 길이 방향 축의 배향에 의존하여 가변한다. 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 적어도 하나의 층의 광학 효과가 따라서 변경된다.
이를 위하여, 전극은 전압을 생성하는 에너지원에 연결될 수 있다. 예를 들면, 압전 에너지원을 굽히거나 버튼 또는 다른 스위치 소자를 작동시킴에 의해 전극에 전압을 및/또는 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 적어도 하나의 층에 전계 또는 전자기장의 인가를 촉발하는 사용자의 의도적인 동작에 의해 또는 예를 들면 RF(무선 주파수) 필드를 무의식적 통과에 의해 또는 태양 전지에 대한 광의 입사에 의한 것과 같은 환경으로부터의 영향에 의해 전극에 전압을 및/또는 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 적어도 하나의 층에 전계 또는 전자기장의 인가를 촉발하는 사용자의 의도적인 동작 없이, 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 적어도 하나의 층의 광학 효과가 초래될 수 있다. 태양 전지는 인쇄 기술을 이용하여 생성될 수 있는 예를 들면 유기물, 특히 가요성인 태양 전지일 수 있다. 다른 가능한 에너지원은 예를 들면 배터리, 커패시터 또는 하나 이상의 안테나 소자에 대해 작동하는 외부 전자기장 특히 RF 필드를 이용하여 전기 신호를 생성할 수 있는 하나 이상의 안테나 소자이다. 이들 전기 신호는 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 적어도 하나의 층을 스위칭하기 위해 필요한 전류 및/또는 전압값을 갖는다.
제1 전극층과 제2 전극층 사이의 전계는 바람직하게는 0.25·104V/cm 내지 5.0·104V/cm의 범위, 바람직하게는 0.75·104V/cm 내지 3.5·104V/cm의 범위 및 특히 바람직하게는 0.75·104V/cm 내지 2.5·104V/cm의 범위의 전계 강도를 갖는다. 전극층은 바람직하게는 10-3S/cm 이상 및 바람직하게는 1 S/cm 이상의 우수한 전기 도전율을 갖는 재료로 구성된다. 제1 전극층 및/또는 제2 전극층이 폴리에틸렌 디옥시티오펜(PEDOT)/PSS 또는 PANI의 층인 것이 가능하다.
제1 전극층 및/또는 제2 전극층이 인듐 주석 산화물(ITO)의 층이 되도록 하는 것이 또한 가능하다. 그러한 층은 투명한, 전기적으로 도전성 층이다.
제1 전극층 및/또는 제2 전극층이 투명하거나 또는 반투명인 것이 더욱 유리하다.
제1 전극층 및/또는 제2 전극층이 특히 0.5nm와 50nm 사이의 층 두께를 갖는 금, 은, 크롬, 구리 또는 알루미늄의 얇은 금속층 이거나 또는 특히 1㎛와 100㎛ 사이의 직경 또는 폭의 상기 금속의 미세 와이어 또는 선조(filigree) 라인인 것이 또한 가능하다.
다른 양호한 실시예에 따르면, 제1 전극층 및/또는 제2 전극층은 적어도 2개의, 바람직하게는 우수한 전기 도저성을 갖는 상술한 재료로 구성된 적층으로 구성된다. 예를 들면, 제1 전극층 및/또는 제2 전극층은 이중층으로 구성될 수 있으며, 이 이중층의 제1 층은 은 또는 알루미늄의 선조 라인으로 구성되며, 그 폭은 예를 들면 5㎛이고, 선조 라인의 두께는 30nm이며, 선조 라인 사이의 평균 거리는 예를 들면 200㎛이고, 이 이중층의 제2 층은 전체 표면에 걸쳐 예를 들면 100nm의 두께를 갖는 폴리에틸렌 디옥시티오펜(PEDOT)/PSS의 층이다. 제2 층은 다르게는 ITO(인듐 주석 산화물)로 구성된다.
유리하게는, 상기 제1 전극층 및/또는 상기 제2 전극층은 제1 영역 내에 제공되고, 제2 영역 내에는 제공되지 않으며, 상기 제1 영역은 특히 정보의 제2 항목을 표시하기 위하여 패턴화되어 형성된다. 패턴은 예를 들면 그래픽적으로 형성된 아웃라인, 상징적 표시, 이미지, 모티브, 심볼, 로고, 인물, 영숫자 문자, 텍스트 등일 수 있다. 그러므로, 예를 들면 상부 전극층이 반사성으로 금속화되어 형성되는 것이 가능하다. 하부층의 시인성에 제한을 주지 않기 위해서 낮은 표면 커버리지를 갖는 선조 라인 또는 다른 그래픽 요소로서 일부 영역에만 금속화를 제공하는 것이 유리하다.
본 발명의 다른 양호한 실시예에 따르면, 제1 전극층은 적어도 하나의 제3 영역에서 제1 마이크로구조를 갖는다.
따라서, 제1 전극층 및/또는 제2 전극층이 수개의 층으로 구성되는 것이 가능하며, 모든 층이 우수한 전도성을 가질 필요는 없다. 그러므로, 예를 들면 제1 전극층이 적어도 하나의 제3 영역에서 제1 마이크로구조가 성형되는 복제 바니시층 및 적어도 금속화 형태의 영역에서 복제 바니시층에 직접 도포되는 금속층으로 구성될 수 있다. 여기서 금속층은 제1 전극층의 도전성층을 형성하고, 또한 제1 마이크로구조에 의해 생성되는 광학 효과가 명백하게 나타나도록 한다.
바람직하게는 적어도 하나의 제3 영역은 적어도 2개의 상이한 제1 마이크로구조, 특히 상이한 컬러 효과를 생성하는 2개의 제1 마이크로구조가 성형되는 하나 이상의 부분 영역을 갖는다. 이에 의해 예를 들면 상이한 수개의 컬러 효과로서 관찰자에게 상이하고 기억할만한 수개의 컬러 효과가 부분 영역에서 생성되므로, 보안 요소의 위조에 대한 보호성을 더욱 증가시키는 것이 가능하다. 개별 부분 영역의 표면 커버리지는 인간의 육안으로 식별할 수 있거나 및/또는 인체의 육안으로 식별될 수 없도록 하는 것이 가능하다. 특히, 개별 부분 영역이 인간의 육안으로 식별될 수 없는 경우, 인간 관찰자가 개별 부분 영역의 개별 컬러 효과는 예를 들면 RGB 컬러 모델에 따른 혼합된 컬러를 생성하도록 중첩된다.
상기 제1 전극층은 상기 지지층이 존재하는 상기 제1 구역을 제외한 상기 지지층이 존재하지 않는 하나 이상의 상기 제2 구역 내에 상기 제1 마이크로구조를 갖는 것이 더욱 가능하다.
따라서, 지지층 또는 지지층의 하나 이상의 제1 구역이 제1 전극층의 부분층을 형성하는 것이 가능하다. 따라서, 지지층의 예를 들면 하나 이상의 제1 구역이 제1 전극층의 복제 바니시층으로 성형될 수 있으며, 제1 마이크로구조는 하나 이상의 제1 구역 사이의 공간으로 성형될 수 있다. 제1 전극층이 금속층을 가지는 것이 또한 가능하다. 또한, 제1 전극층은 적어도 영역에서 복제 바니시층에 금속화 형태로 도포되고 제1 전극층의 전기 도전층을 형성하는 금속층을 가질 수 있다.
제1 마이크로구조는 유리하게는 인간 눈에 가시적인 파장의 범위 특히, 380nm 내지 780nm의 파장 범위에서 적어도 하나의 컬러 효과를 생성한다.
제1 마이크로구조는 바람직하게는 산란광 및/또는 굴절광 및/또는 간섭에 의해 적어도 하나의 컬러 효과를 생성한다.
본 발명의 다른 양호한 실시예에 따르면, 상기 제1 마이크로구조는 제1 회절 릴리프 구조 및/또는 2진 마이크로구조 및/또는 다중-단계 마이크로구조이다.
제1 회절 릴리프 구조가 Kinegram®, 홀로그램, 0-차 회절 구조, 블레이즈 격자, 특히 비대칭 톱니형 릴리프 구조, 회절 구조, 특히 선형 정현파 회절 격자 또는 교차 정현파 회절 격자, 또는 선형 단일 또는 다중 스텝 직사각형 격자 또는 교차 단일 또는 다중 스텝 직사각형 격자, 거울 표면, 매트 구조, 특히 이방성 또는 등방성 매트 구조 또는 이들 구조의 조합의 그룹으로부터 선택되는 경우에 더욱 유리하다.
상기 2진 마이크로구조는 상기 보안 요소의 하부측에 의해 뻗쳐지는 평면에 평행한 기저면과 수개의 제1 요소로 구성되며, 각 경우에서 상기 제1 요소의 제1 요소면은 기저 평면에 실질적으로 평행하게 뻗어 있으며, 상기 제1 요소의 상기 제1 요소면과 상기 기저면은 상기 보안 요소의 하부측에 수직으로 뻗은 방향으로 특히 반사된 광에서 상기 기저면과 상기 제1 요소면 상에 반사된 광의 간섭에 의해 및/또는 특히 투과광에서 상기 제1 요소면과 상기 기저면을 통과하여 투과되는 광의 간섭에 의해 컬러가 생성되도록 선택된 제1 거리 만큼 이격되는 것이 유리하다. 바람직하게는 상기 제1 거리는 150nm와 1500nm 사이이다. 2진 마이크로구조가 이들이 제1 회절 차수에서 또는 산란광에서 컬러가 생성되도록 형성하는 것이 더욱 가능하다. 그러므로, 입사광의 적어도 10%, 특히 입사광의 20%와 입사광의 90% 사이, 더욱 바람직하게는 입사광의 30%와 70% 사이가 0차수로부터 특히 산란 또는 회절에 의해 편향되도록 형성되고 배치되는 것이 가능하다. 각각의 제1 요소의 기저면에 대한 투사의 적어도 하나의 측방향 크기는 0.25㎛와 50㎛ 사이, 바람직하게는 0.75㎛와 10㎛ 사이이고 및/또는 인접하는 제1 요소들 사이의 최소 거리는 300㎛ 이하이며, 특히 0.5㎛와 300㎛ 사이, 바람직하게는 0.5㎛와 50㎛ 사이에서 선택되는 것이 더욱 가능하다. 제1 요소의 형성 및/또는 위치가 의사 랜덤 방식으로 가변되는 것이 더욱 가능하다.
2진 마이크로구조가 서로 인접한 복수개의 제2 요소로 구성되는 것이 더욱 유리하며, 제2 요소의 제2 요소면이 서로에 대해 평행하게 배치되며, 제2 요소는 각각의 경우에 각각의 제2 요소면에 인접한 에지를 가지며, 인접한 제 요소의 제2 요소면은 제2 거리만큼 제2 요소면에 수직인 방향으로 이격되며, 제2거리는 150nm와 1500nm 사이이다. 적어도 3개의 제2 요소가 2진 마이크로구조의 높이가 제2 거리의 적어도 3배가 되도록 배치되는 것이 더욱 가능하다. 2진 마이크로구조는 단차 또는 단차 피라미드 형상 디자인을 갖는다. 그러한 2진 마이크로구조는 또한 다중 단계 마이크로구조라 칭한다. 따라서, 제2 요소가 엔벨로프 곡선을 따라도록 하는 것이 가능하며, 여기서 엔벨로프 곡선은 100 라인/mm와 2000 라인/mm 사이의 공간 빈도 및 500nm 이상의 높이를 갖는다. 엔벨로프 곡선이 비대칭 릴리프 프로파일을 갖는 것이 또한 가능하다.
놀랍게도, 제1 회절 릴리프 구조 및/또는 이러한 방식으로 형상화된 2진 마이크로구조에 의해, 특히 기억할만한 컬러 효과 또는 콘트라스트의 변화가 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 적어도 하나의 층과 결부하여 달성될 수 있음이 밝혀졌다. 따라서, 회절 릴리프 구조 및/또는 이러한 방식으로 형상화된 2진 마이크로구조에 의해 생성된 특히 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층의 보다 불투명한 상태의 컬러 효과는 완전히 덮히거나 보이지 않게 된다. 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층의 보다 투명한 상태로 변화되는 경우, 제1 회절 릴리프 구조 및/또는 이러한 방식으로 형상화된 2진 마이크로구조의 컬러 효과는 명확하게 인식 가능하다. 높은 콘트라스트 변화가 이에 의해 달성될 수 있다. 그러므로, 액정 및 막대 형상 염료 분자가 전계 내에 배향되지 않는한, 예를 들면 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층은 균질하고, 착색되고, 불투명한 층으로 감지될 수 있다. 제1 회절 릴리프 구조 및/또는 2진 마이크로구조의 컬러 효과는 덮힌다. 액정에 대해 배향되는 액정 및 막대 형상 염료 분자가 전계에 의해 배향되는 경우, 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층은 투명하게 되고, 결과적으로 예를 들면 2진 마이크로구조의 컬러 효과는 관찰자에게 인식 가능하게 된다.
상기 제2 전극층은 적어도 하나의 제4 영역에서 제2 마이크로구조, 특히 Kinegram®, 홀로그램, 0-차 회절 구조, 블레이즈 격자, 특히 비대칭 톱니형 릴리프 구조, 회절 구조, 특히 선형 정현파 회절 격자 또는 교차 정현파 회절 격자, 또는 선형 단일 또는 다중 스텝 직사각형 격자 또는 교차 단일 또는 다중 스텝 직사각형 격자, 광-회절 및/또는 광-굴절 및/또는 광-초점 마이크로 또는 나노구조, 2진 또는 연속 프레넬 렌즈(Fresnel lenses), 2진 또는 연속 프레넬 자유형상면, 회절 또는 굴절 매크로구조, 특히 렌즈 구조 또는 마이크로프리즘 구조, 거울 표면, 매트 구조, 특히 이방성 또는 등방성 매트 구조 또는 이들 구조의 조합의 그룹으로부터 선택되는 제2 회절 릴리프 구조를 갖는 것이 또한 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 양호한 실시예에 따르면, 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 상기 적어도 하나의 층은 액정 및 막대 형상 염료 분자를 포함하는 다수의 구체를 갖는다. 구체는 바람직하게는 0.1㎛ 내지 40㎛의 직경을 갖는다. 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 적어도 하나의 층의 층 두께는 최대 90㎛, 바람직하게는 최대 45㎛, 특히 바람직하게는 최대 15㎛ 이다. 층 두께가 더 두꺼울수록, 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 적어도 하나의 층이 보다 불투명한 상태에서 입사광을 보다 효과적으로 산란 또는 흡수하며, 예를 들면 제1 또는 하부 전극층의 제1 마이크로구조가 관찰자에게 보다 덜 가시적이다. 구체는 예를 들면 단량체의 중합체 매트릭스에 결합되며, 여기서 단량체는 자외선(UV) 광에 의해 중합된다. 여기서 액정은 바람직하게는 구체 내에서 이동성을 유지한다.
본 발명의 다른 양호한 실시예에 따르면, 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 상기 적어도 하나의 층은 제1 우선 방향을 갖는 제1 배향층과 제2 우선 방향을 갖는 제2 배향층 사이에 배치된다. 액정의 길이 방향 축은 제1 배향층의 제1 우선 방향 또는 제2 배향층의 제2 우선 방향에 따라 배향된다. 이러한 배향을 개선하기 위하여, 예를 들면 계면 활성제, 특히 레시틴, 실란 또는 폴리이미드와 같은 표면 활성 물질을 사용하는 것이 가능하다. 예를 들면 제2 배향층의 제2 우선 방향이 제1 배향층의 제1 우선 방향에 대해 90° 회전되는 경우, 제1 배향층에 가까운 액정의 길이 방향 축은 제1 우선 방향에 따라 배치되고, 제2 배향층에 가까운 액정의 길이 방향 축은 제2 우선 방향에 따라 배치된다. 그 사이에 위치되는 영역에서, 액정의 길이 방향 축의 배향은 바람직하게는 제1 우선 방향에서 제2 우선 방향으로 연속적으로 회전한다. 막대 형상 염료 분자의 길이 방향 축의 배향은 액정의 길이 방향 축의 배향에 따라 변경되므로, 막대 형상 염료 분자는 제1 배향층과 제2 배향층 사이의 액정의 회전에 추종한다.
전계 내에 배향될 수 있는 액정이 콜레스테릭 액정임이 더욱 제공될 수 있다.
제1 배향층 및/또는 제2 배향층이 투명 또는 반투명으로 형성되는 것이 더욱 가능하다.
제2 배향층이 투명하게 형성되고 제1 배향층이 반사성으로 형성되는 것이 더욱 가능하다.
제2 배향층의 제2 우선 방향이 제1 배향층의 제1 우선 방향에 대해 특히 45° 또는 90° 회전되는 것이 더욱 제공될 수 있다.
상기 제2 배향층의 상기 제2 우선 방향 및 상기 제1 배향층의 상기 제1 우선 방향은 동일한 배향을 갖는 것이 더욱 제공될 수 있다.
제1 배향층 및/또는 제2 배향층은 바람직하게는 제3 회절 릴리프 구조, 특히 0-차 회절 구조를 갖는다. 따라서, 제3 릴리프 구조가 제1 배향층의 제1 우선 방향 및/또는 제2 배향층의 제2 우선 방향을 결정하는 것이 가능하다. 놀랍게도, 액정의 길이 방향 축이 회절 릴리프 구조로 특히 0차 회절 구조와 같은 고주파수 회절 릴리프 구조로 배향되는 것을 밝혀졌다. 막대 형상 염료 분자의 길이 방향 축의 배향이 액정의 길이 방향 배향에 따라 변경되므로, 막대 형상 염료 분자는 액정의 배향을 추종한다.
제1 배향층 및/또는 제2 배향층이 적어도 하나의 제5 영역에 제3 회절 릴리프 구조를, 적어도 하나의 제6 영역에 제4 회절 릴리프 구조를 가지며, 제3 회절 릴리프 구조 및 제4 회절 릴리프 구조는 파라미터 방위각, 격자 주기 또는 격자 깊이 중 적어도 하나가 상이한 것이 더욱 유리하다. 위조에 대한 보호성을 더욱 증가시키는 흥미로운 광학 효과가 이에 이해 성취될 수 있다.
적어도 하나의 제5 영역 및/또는 적어도 하나의 제6 영역이 패턴화되어 형성 특히 정보의 제3 항목을 나타내기 위하여 형성되는 것이 더욱 가능하다. 패턴은 예를 들면 그래픽적으로 형성된 아웃라인, 상징적 표시, 이미지, 모티브, 심볼, 로고, 인물, 영숫자 문자, 텍스트 등일 수 있다.
유리하게는, 제3 회절 릴리프 구조 및/또는 제4 회절 릴리프 구조는 190nm와 500nm 사이, 바람직하게는 300nm 내지 420nm의 격자 주기 및 50nm 내지 500nm, 바람직하게는 80nm 내지 250nm의 격자 깊이를 갖는 고주파수, 특히 정현파의 릴리프 구조이다. 그러한 고주파수 릴리프 구조는 또한 서브-파장 격자 또는 0-차 회절 구조라 칭한다.
본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 상기 보안 요소는 반사층, 특히 HRI 또는 LRI층 또는 금속층을 갖는다.
반사층이 예를 들면 얇은 또는 미세한 구조의 금속층인 투명 반사층, 금속의 와이어 또는 선조 라인의 층, 또는 유전체 HRI(고굴절률) 또는 LRI(저굴절률)층에 의해 형성되는 것이 또한 가능하다. 그러한 유전체 반사층은 두께 10nm 내지 150nm의 예를 들면 금속 산화물의 기상-증착층, 금속 황화물, 산화 티탄 등의 증착층으로 구성된다.
본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 보안 요소는 적어도 하나의 제1 편광자층을 갖는다.
이는 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층의 보다 불투명한 상태와 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층의 보다 투명한 상태 사이의 콘트라스트를 더욱 개선하는 것이 가능하도록 한다.
그러므로, 적어도 하나의 제1 편광자층이 적어도 하나의 제1 편광자층을 통과하는 광을 선형적으로 편광시키기 것이 가능하다.
상기 보안 요소는 제2 편광자층을 가지며, 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 상기 적어도 하나의 층의 적어도 일부는 적어도 하나의 제1 편광자층과 제2 편광자층 사이에 배치되는 것이 더욱 유리하다. 제1 또는 제2 편광자층과 동일한 편광을 갖는 광만이 제1 편광자층 또는 제2 편광자층을 통과할 수 있으므로, 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 적어도 하나의 층에서의 액정 및 막대 형상 염료 분자의 배향에 의존하여, 광은 이 층을 통과할 수 있거나 또는 제1 편광자층 및/또는 제2 편광자층 내에 흡수된다.
제2 편광자층이 제2 편광자층을 통과하는 광을 선형적으로 편광하는 것이 가능하다.
상기 적어도 하나의 제1 편광자층 및/또는 하나의 제2 편광자층은 반결정 고분자(semi-crystalline polymer)의 층인 것이 또한 가능하다.
바람직하게는, 상기 적어도 하나의 제1 편광자층 및/또는 하나의 제2 편광자층은 5㎛와 15㎛ 사이, 바람직하게는 7㎛과 10㎛ 사이의 층 두께를 갖는다. 이는 한편으로는 제1 편광자층 및/또는 제2 편광자층을 이용하여 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층의 보다 불투명한 상태와 관찰자에게 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층의 보다 투명한 상태 사이에 콘트라스트를 더욱 개선하는 것을 가능하게 하고, 다른 한편으로는 보안 요소에 의해 보안 문서의 전체 외관, 이용성 또는 내구성에 실질적으로 영향을 받지 않고 보안 요소가 예를 들면 은행권과 같은 얇은 두께의 보안 문서 상에서 이용될 수 있도록 한다.
적어도 하나의 제1 편광자층 및/또는 하나의 제2 편광자층이 색도를 가지는 것이 또한 가능하다.
적어도 하나의 제1 편광자층 및/또는 하나의 제2 편광자층이 400nm와 550nm 사이의 파장 범위에서 광의 투과율을 30% 미만으로 가지는 것이 또한 가능하다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 보안 요소는 적어도 하나의 제1 컬러 필터층을 가지며, 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 적어도 하나의 층 및 적어도 하나의 제1 컬러 필터층은 서로에 대해 적어도 부분적으로 오버랩된다. 이는 추가 컬러 변화를 생성하거나 또는 기존의 컬러 변화를 보강하는 것을 가능하게 한다. 그러므로, 예를 들면 적색을 보강하려는 경우, 적색 컬러 필터층을 이용하여 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 적어도 하나의 층의 보다 불투명한 상태의 적색의 불투명 컬러 인상을 보강하는 것이 가능하다. 이는 보안 요소의 위조에 대한 보호성을 더욱 증가시키는 것을 가능하게 한다.
보안 요소가 제2 컬러 필터층을 가지는 경우, 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 적어도 하나의 층의 적어도 일부가 제1 컬러 필터층과 제2 컬러 필터층 사이에 배치되고, 적어도 하나의 제1 컬러 필터층과 제2 컬러 필터층이 상이하게 착색되는 것이 유리하다.
바람직하게는, 적어도 하나의 제1 컬러 필터층 및/또는 제2 컬러 필터층은 상이하게 착색된 패턴 요소를 갖는 패턴을 형성한다. 패턴은 예를 들면 그래픽적으로 형성된 아웃라인, 상징적 표시, 이미지, 모티브, 심볼, 로고, 인물, 영숫자 문자, 텍스트 등일 수 있다.
본 발명의 다른 양호한 실시예에 따르면, 상기 보안 요소는 상기 보안 요소의 광학적 외관에 영향을 주는 적어도 하나의 효과층을 갖는다.
유리하게는, 적어도 하나의 효과층은 광학적으로 불변의 층으로, 특히 적어도 하나의 인쇄된 컬러층이다.
적어도 하나의 효과층은 광학적 가변층, 특히 바인더 및 광학적 가변 안료를 갖는 적어도 하나의 컬러층인 것이 더욱 가능하다.
"광학적 가변 안료(optically variable pigments)"는 여기서는 특히 안료를 의미하는 것으로, 특히 간섭 효과로 인하여, 관찰 각도에 의존하는 컬러 효과를 생성한다. 높은 정도의 휘도(brilliance)를 갖는 컬러-변화 효과를 생성하기 위하여, 안료는 서로 유사한 배향을 가져야 한다. 그러한 안료는 예를 들면 광학적 가변 안료(OVPs)이다.
"바인더(binder)"는 여기서 각종 안료를 함유하는 액체 재료를 의미하며, 인쇄 공정에 의해 안료와 함께 전사될 수 있다. 그러한 바인더와 안료의 조합은 예를 들면 간섭 효과에 의해 광학적 가변 컬러 인상을 생성하는 예를 들면 광학적 가변 잉크(OVI®)이다. OVIs는 일반적으로 고도의 휘도를 갖는 인식 가능한 컬러-변화 효과를 생성하기 위하여 현저한 층 두께로 인쇄되어야 한다.
적어도 하나의 효과층이 제5 회절 릴리프 구조 특히 Kinegram®, 홀로그램, 0-차 회절 구조, 블레이즈 격자, 특히 비대칭 톱니형 릴리프 구조, 회절 구조, 특히 선형 또는 교차 정현파 회절 격자, 광-회절 및/또는 광-굴절 및/또는 광-초점 마이크로- 또는 나노구조, 2진 또는 연속 프레넬 렌즈(Fresnel lenses), 2진 또는 연속 프레넬 자유형상면, 회절 또는 굴절 매크로구조, 특히 렌즈 구조 또는 마이크로프리즘 구조, 거울 표면, 매트 구조, 특히 이방성 또는 등방성 매트 구조 또는 이들 구조의 조합이 성형되는 복제 바니시층이 되는 것이 더욱 가능하다.
복제 바니시층의 제5 회절 릴리프 구조가 적어도 일부 영역에서 금속화되는 것이 더욱 유리하다.
본 발명의 다른 양호한 실시예에 따르면, 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 적어도 하나의 층의 두께는 소정 방식으로 변한다. 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 적어도 하나의 층이 층의 폭에 걸쳐 선형으로 연장하는 층 두께의 변화를 가지거나 또는 일 지점에서 방사상으로 시작하는 층 두께의 변화를 가지는 것이 가능하다. 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 적어도 하나의 층의 두꺼운 영역은 보다 불투명한 착색된 상태와 보다 투명하고 보다 약하게 착색된 상태 사이에서 변하기 위하여 더 긴 주기 또는 더 높은 전계를 필요로 하므로, 국부적으로 변경 가능한 상태 변화가 시간에 따라 및/또는 인가된 전압에 따라 이러한 방식으로 생성될 수 있다. 예를 들면, 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 적어도 하나의 층의 운동 효과와 유사한 광학 효과가 이러한 방식으로 달성될 수 있다.
상기 보안 요소는 상기 보안 요소의 하부측에 의해 걸쳐지는 평면에 수직으로 최대 100㎛, 바람직하게는 최대 80㎛, 더욱 바람직하게는 최대 60㎛, 및 특히 바람직하게는 최대 40㎛의 두께를 갖는다. 그러한 보안 요소는 예를 들면 은행권과 같은 예를 들면 얇고 탄성적인 보안 문서에 특히 적합하다.
광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 적어도 하나의 층의 광학 효과가 역으로 제어 가능하도록 하는 것이 더욱 가능하다. 이는 소망한대로 종종 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 적어도 하나의 층의 보다 불투명한 상태와 보다 투명한 상태 사이에서 변화가 가능하므로, 비전문인이 보안 요소가 적용될 수 있는 보안 요소 또는 보안 문서의 진본을 체크하는 것을 가능하도록 한다.
보안 요소 전체가 투명이거나 또는 반투명인 경우, 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 적어도 하나의 층이 또한 투명 상태로 스위칭되는 것이 특히 바람직하다. "반투명"은 550 nm 파장에 대한 광학 밀도(OD)가 1.0 미만 바람직하게는 0.6 미만, 특히 바람직하게는 0.4 미만, 더욱 바람직하게는 0.3 미만, 특히 바람직하게는 0.2 미만임을 의미한다.
본 발명의 더욱 양호한 실시예에 따르면, 보안 요소는 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 적어도 하나의 층을 제어하는 적어도 하나의 에너지원을 가지며, 이는 또한 압전 재료의 적어도 하나의 층을 갖는 압전 에너지원일 수 있다.
에너지원은 바람직하게는 기계적으로 탄성적으로 형성되는 에너지원이다. 이는 은행권과 같은 탄성적 보안 문서에 이러한 에너지 원을 이용하는 것을 가능하도록 한다.
압전 재료로 중합체 특히 폴리비닐리덴 불화물(PVDF) 유형이 이용되는 경우 성공적임이 밝혀졌다. 폴리아미드, 폴리우레탄, 플루오로 중합체 및 이들로부터 유도된 공중합체와 같은 다른 가능한 압전 재료가 또한 이용될 수 있다.
양호한 개발에 따르면, 보안 요소는 상기 보안 문서의 투명 영역 및/또는 상기 보안 문서의 윈도우 내의 적어도 일부 영역에 배치된다. 이러한 배치에 의해, 보안 요소 양측면은 관찰자에게 가시적이다. 이에 의해 보안 요소가 관찰 방향(전면 또는 후면으로부터 관찰), 입사광(반사광 또는 투과광) 및 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 적어도 하나의 층의 상태(보다 불투명, 착색된 상태 또는 보다 투명한 보다 약하게 착색된 상태)에 의존하여 상이한 광학적 외관을 디스플레이하는 것이 가능하다.
보안 문서로는 예를 들면 은행권, 보안 용지, 주권, 신용 카드, 은행 카드, 현금 카드, 고객 카드, 티켓 또는 신분 카드, 비자, 운전 면허층 특히 스마트 카드 또는 여권과 같은 ID 문서일 수 있다. 본 발명의 실시예는 첨부된 스케일에는 맞지 않는 도면의 도움으로 예로서 아래에 설명된다.
도 1a 및 도 1b는 보안 요소의 개략적 단면도를 도시한다.
도 1c는 보안 요소의 구체의 개략적 단면도를 도시한다.
도 1d는 도 1c에 따른 구체의 개략적 확대 단면도를 도시한다.
도 2a 및 도 2c는 보안 요소의 개략적 단면도를 도시한다.
도 2b와 도 2d는 도 2a 및 도 2c에 따른 보안 요소의 개략적 평면도를 도시한다.
도 3a 및 도 3b는 보안 요소의 개략적 단면도를 도시한다.
도 4a 내지 도 4f는 보안 요소의 지지층이 변형된 실시예의 개략적 평면도를 도시한다.
도 5a 내지 도 5e는 보안 요소의 지지층이 변형된 실시예의 개략적 평면도를 도시한다.
도 6a 내지 도 6c는 보안 요소의 전극의 개략적 단면도를 도시한다
도 7a 내지 도 7c는 보안 요소의 전극의 변형된 실시예의 개략적 평면도를 도시한다.
도 8은 보안 요소의 개략적 단면도를 도시한다.
도 9a 및 도 9c는 보안 요소의 개략적 단면도를 도시한다.
도 9b 및 도 9d는 도 9a 및 도 9c에 따른 보안 요소의 개략적 평면도를 도시한다.
도 10은 보안 요소의 개략적 단면도를 도시한다.
도 11은 보안 요소의 개략적 단면도를 도시한다.
도 12a 내지 도 12c는 보안 요소의 배향층이 변형된 실시예의 개략적 평면도를 도시한다.
도 13a 및 도 13b는 보안 요소의 개략적 단면도를 도시한다.
도 14는 보안 요소의 개략적 단면도를 도시한다.
도 15a 내지 도 15f는 보안 요소의 개략적 평면도를 도시한다.
도 16a 및 도 16b는 보안 문서의 개략적 단면도를 도시한다.
도 17은 보안 문서의 개략적 단면도를 도시한다.
도 18은 전사박의 개략적 단면도를 도시한다.
도 1a 및 도 1b는 상부측(10)과 하부측(20)이 있는 보안 요소(1)로서, 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11), 제1 전극층(30), 제2 전극층(31), 보조층(23), 지지층(21) 및 반사층(60)을 갖는다.
보안 요소는 예를 들면 접착층을 이용하여 기판에 적용되며, 접착층은 예를 들면 반사층(60)과 기판 사이에 배치된다.
제1 전극층(30) 및 제2 전극층(31)은 여기서 하부 전극층(30) 및 상부 전극층(31)으로 디자인되며, 그 사이에 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)의 적어도 일부가 배치된다. 전압은 전극층(30, 31) 사이에 전계를 생성하기 위하여 전극층(30, 31)에 인가될 수 있다. 상부 전극(31)은 바람직하게는 투명, 반투명 또는 반-투명, 예를 들면 ITO 또는(PEDOT)/PSS로 형성된다. 전극층이 예를 들면 금, 은, 크롬, 구리 또는 알루미늄의 얇은 특히 0.5nm와 50nm 사이의 층 두께를 갖는 금속층으로 또는 특히 1㎛와 100㎛ 사이의 직경 또는 폭을 갖는 상술한 금속의 미세 와이어 또는 선조(filigree) 라인으로 형성되는 것이 가능하다.
선택적 보조층(23)은 예를 들면 접착층, 접착-촉진층, 안정화층, 지지층, 평탄화층 또는 베이스층일 수 있다.
보안 요소의 하부측(20)에 의해 뻗쳐지는 평면에 수직으로 볼 때, 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)의 주위의 프레임을 적어도 부분적으로 형성하는 지지층(21)은 예를 들면 UV-경화 바니시로 구성될 수 있다. 지지층(21)은 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층의 영역 내에서 제1 전극층(30)과 제2 전극층(31) 사이의 거리를 표준화하는데 더욱 기여하고, 그 결과 전계는 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)의 영역에 걸쳐 가능한 일정하고, 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)을 균일하게 전환한다. 또한, 지지층(21)을 이용하여, 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 적어도 하나의 층(11)의 시일링 또는 광학적 경계 및/또는 제2 전극층(31)의 접착의 최적화가 달성될 수 있다. 지지층(21)은 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)에 대한 경계 프레임의 역할을 하고 액상으로 적용될 수 있어서, 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)은 특히 프린트법 및/또는 닥터 블레이드를 이용하여, 국부적으로 제한된 및 정확하게 등록된 즉, 다른 층들에 대해 위치적으로 정확하게 도포될 수 있다. 지지층(21)은 제1 전극층(30)과 제2 전극층(31) 사이의 전기적 단락 회로를 피할 수 있도록 전기적으로 절연성으로 형성된다.
반사층(60)은 예를 들면 금, 은, 크롬, 구리 또는 알루미늄의 금속층으로서 형성된다. 반사층(60)이 예를 들면 얇은 또는 미세한 구조의 금속층 또는 유전체 HRI(고굴절률) 또는 LRI(저굴절률)층과 같은 투명 또는 반투명 반사층에 의해 형성되는 것이 가능하다. 그러한 유전체 반사층은 금속 산화물, 금속 황화물, 예를 들면 10nm 내지 150nm의 두께를 갖는 티타늄 산화물 등으로 만들어진 예를 들면 기상 증착층으로 구성된다.
광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)은 액정(12) 및 막대 형상 염료 분자(13)를 갖는 구체(19)를 갖는다. 구체는 바람직하게는 0.1㎛ 내지 40㎛의 직경을 갖는다. 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능하고 다수의 구체(19)를 갖는 층(11)의 층 두께는 최대 90㎛, 바람직하게는 최대 45㎛, 특히 바람직하게는 최대 15㎛이다. 구체(19)는 예를 들면 자외(UV)광을 이용하여 중합되는 단량체의 중합체 매트릭스로 결합된다.
도 1c는 액정(12) 및 막대 형상 염료 분자(13)를 갖는 구체(19)의 확대된 표시를 도시한다.
도 1d는 도 1c의 섹션(18)의 확대된 표시를 도시하되, 길이 방향 축(16) 및 횡방향 축(17)을 갖는 액정 분자(12) 및 길이 방향 축(14) 및 횡방향 축(15)을 갖는 막대 형상 염료 분자(13)를 도시한다. 액정 분자(12)의 길이 방향 축(16)과 막대 형상 염료 분자(13)의 길이 방향 축(14) 사이의 각도는 평균으로 바람직하게는 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)이 보다 투명한 상태에 있는 경우에 20°보다 작다.
적합한 막대 형상 염료 분자(13)는 예를 들면 일반식(1)의 염료이다:
Figure pct00001
(1)
여기서 A 및 Q는 서로 독립적으로, 질소, 산소 또는 황, 바람직하게는 산소 또는 황, 더욱 바람직하게는 황이고, 여기서 R1 및 R2는 서로 독립적으로, 비치환 또는 치환된 아릴 라디칼 또는 비치환 또는 치환된 헤테로 아릴 라디칼, 바람직하게는 비치환 또는 치환된 페닐 라디칼을 의미한다.
R1 및 R2는 바람직하게는 서로 동일하거나 상이하게 치환될 수 있다.
적합한 아릴 라디칼은 바람직하게는 6개 이상의 C 원자, 더욱 바람직하게는 6개 내지 14개의 C 원자를 갖는다. 적합한 아릴 라디칼은 예를 들어 페닐 라디칼, 나프틸 라디칼, 안트릴 라디칼 또는 페난트릴 라디칼, 바람직하게는 페닐 라디칼이다.
적합한 헤테로아릴 라디칼은 예를 들어 피리딜 라디칼, 퀴놀린 라디칼 또는 3- 이소퀴놀린 라디칼이다.
상기 명명된 아릴 라디칼, 바람직하게는 페닐 라디칼 또는 헤테로아릴 라디칼은 하나 이상의 C1 내지 C8 알킬 라디칼, 하나 이상의 C1 내지 C8 헤테로 알킬 라디칼, 하나 이상의 C1 내지 C8 알콕시 라디칼로 치환될 수 있고, 적어도 하나의 하나 이상의 C1 내지 C8 알킬 설파닐 라디칼, 하나 이상의 히드록시 라디칼, 하나 이상의 설파닐 라디칼 또는 하나 이상의 할로겐 원자로 치환될 수 있다.
상기 명칭의 C1 내지 C8 알킬 라디칼은 예를 들어 메틸, 에틸, 1-propyl, 2-propyl, n-but-1-yl, n-but-2-yl, t-but-1-yl or t-but-2-yl이다. 상기 명명된 C1 내지 C8 헤테로 알킬 라디칼은 예를 들어 메틸아미노, 디메틸아미노, 에틸아미노, 디에틸아미노 또는 트리플루오로메틸이다. 상기 명명된 C1 내지 C8 알콕시 라디칼은 예를 들어 메톡시, 에톡시 또는 프로폭시이다. 상기 명칭의 C1 내지 C8 알킬 설파닐 라디칼은 예를 들어 메틸설파닐, 에틸설파닐 또는 프로필설파닐이다.
적합한 할로겐 원자는 예를 들어 불소, 염소, 브롬 또는 요오드이다.
적당한 막대 형상 염료 분자(13)는 예를 들어 화학식(2) 내지 (4)의 안트라퀴논 염료일 수 있다.
Figure pct00002
Figure pct00003
Figure pct00004
화학식 2 내지 4의 적합한 안트라퀴논 염료는 Nematel GmbH & Co. KG, Mainz, Germany로부터 상업적으로 입수 가능하다.
따라서, 막대 형상 염료 분자(13)가 1,5- 비스(페닐 술파닐) 안트라센 -9, 10- 디온, 1,5- 비스(p- 톨릴술파닐) 안트라센 -9 , 10-디온, 1,5-비스 [(4-tert- 부틸페닐) 설파닐] 안트라센 -9,10- 디온 및 이들의 혼합물을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것이 가능하다.
광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11) 내의 막대 형상 염료 분자(13)의 농도가 0.05 중량 % 내지 4 중량 %, 바람직하게는 0.15 중량 % 내지 2.0 중량 % 특히 바람직하게는 0.5 중량 % 내지 2.0 중량 %이면 성공적임이 증명되었다.
적합한 액정(12)은 예를 들어 독일 Darmstadt의 Merck KGaA 사의 E7 혼합물이다. Norland Optical Adhesives, Cranbury, USA로부터 NOA65 단량체를 중합시킴으로써 적합한 중합체 매트릭스를 제조할 수 있다. 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11) 내의 액정(12)의 비율은 예를 들어 50 % 내지 99 %이다.
전극층(30, 31)에 전압이 인가되지 않으면, 평균적으로 액정(12)은 등방성 배향, 즉 모든 방향으로 통계적으로 또는 확률적으로 균일하게 배열된다. 막대 형상 염료 분자(13)의 길이 방향 축(14)은 전계 내에 배향될 수 있는 공간적으로 인접한 액정(12)의 길이 방향 축(17)의 배향에 따라 변경되기 때문에, 막대 형상 염료 분자(13) 또한 평균적으로 등방성 배향된다. 입사광은 한편으로는 액정(12)과 중합체 사이의 굴절률의 차이로 인해 산란되고 그리고 다른 한편으로는 즉 막대 형상 염료 분자(13)의 길이 방향 축(14)의 배향에 따라 부분적으로 흡수된다. 결과적으로, 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)은 불투명하다. 사용된 막대 형상 염료 분자(13)에 따라, 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)은 또한 특정 색도를 가질 수 있다. 이 상태가 도 1a에 도시된다.
막대 형상 염료 분자(13)가 입사광을 부분적으로 흡수함에 따라, 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)의 불투명도는 전원이 차단된, 즉 스위치 오프된 상태에서 개선되고, 선택적으로 색도를 생성한다. 불투명도(opacity), 즉 불-투명도(non-transparency)는 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)의 관찰 방향을 따른 두께 즉 중합체 매트릭스에서에서의 액정(12) 및 막대 형상 염료 분자(13)의 양 또는 두께에 의존한다. 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)이 두꺼울수록 또는 액정(12) 및 막대 형상 염료 분자(13)를 갖는 구체(19)의 비율이 높을수록, 불투명도가 높아진다.
또한, 불투명도는 온도에 따라 다르다. 온도가 높을수록, 특히 중합체 매트릭스에서 액정(12) 및 막대 형상 염료 분자(13)를 갖는 구체(19)의 브라운 운동으로 인해 불투명도가 높아진다.
한편, 전극층(30, 31)에 전압을 인가하고 결과적으로 그 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)에 전계가 존재하는 경우, 액정(12)은 도 1b에 표시되는 것처럼 전계에 평행하게 정렬된다. 따라서, 액정(12)의 배치는 이방성이다. 막대 형상 염료 분자(13)의 길이 방향 축(14)은 전계 내에 배향될 수 있는 공간적으로 인접한 액정(12)의 길이 방향 축(17)의 배향에 따라 변경되므로, 막대 형상 염료 분자(13)는 평균적으로 이방성으로 배향된다. 따라서, 입사광은 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)을 통과할 수 있는데, 한편으로는 액정(12)과 중합체 사이의 굴절률에 대한 실질적인 차이가 없으며, 반면에 막대 형상 염료 분자(13)의 흡수율은 등방성 배향에 비해 입사광에 대한 배향성 때문에 분명히 낮다.
도 2a 내지 도 2d를 참조하면, 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11), 제1 전극층(30), 제2 전극층(31), 보조 층(23), 지지층(21) 및 반사층(60)을 갖는 보안 요소(1)의 동작의 모드를 도시한다. 층의 디자인과 관련해서는 위에서 언급한 내용이 참조된다.
관찰자(5)는 반사광 내에서 광원(6)으로부터의 백색광으로 조사된 보안 요소(1)를 위에서 본다. 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)은 도 2a에 도시된 바와 같은 불투명 상태와, 도 2c에 도시된 바와 같은 투명한 상태 사이에서 스위치될 수 있다.
도 2a에 도시된 불투명 상태에서, 즉, 전극층(30, 31)에 전압이 인가되지 않으면, 입사광은 한편으로는 최대로 산란되고 막대 형상 염료 분자(13)에 의해 흡수된다. 광 흡수 특성으로 인해, 막대 형상 염료 분자(13)는 도 2a에서 관찰자(5)에 대한 색도, 즉 여기서는 적색을 생성한다. 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)은 결과적으로 불투명하고 적색을 갖는다. 이상적으로 입사광의 단지 작은 비율만이 반사층(60)에 도달한다. 불투명 상태에서 반사층(60)에 도달하는 광의 비율은 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)의 콘트라스트를 결정한다.
그 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)의 불투명 상태에서, 보안 요소(1)는 도 2b에 도시된 바와 같이, 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)이 불투명하고 적색이므로, 지지층(21)에 의해 형성된 프레임(22)을 제외하고 예를 들어 불투명 적색을 띤다.
도 2c에 도시된 것처럼 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)의 투명 상태에서, 즉, 전압이 전극층(30, 31)에 인가될 때, 입사광은 대부분 반사 층(60)까지 통과할 수 있고, 반사층(60)에서 반사되고, 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)을 통해 다시 교차한다. 따라서, 관찰자(5)는 액정(12)의 광 산란 및 막대 형상 염료 분자(13)의 흡수가 최소이기 때문에 반사층(60)에 의해 반사된 광을 인식할 수 있다.
투명 상태에서, 보안 요소(1)의 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)은 도 2d에 도시된 바와 같이 지지층(21)에 의해 형성된 프레임(22)을 제외하고 투명하다. 지지층(21)의 재료는 또한 선택적으로 투명하게 형성될 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 제1 전극층(30), 제2 전극층(31), 지지층(21), 효과층(68) 및 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)을 갖는 본 발명에 따른 보안 요소(1)의 다른 실시예를 도시한다.
제1 전극층(30) 및 제2 전극층(31)은 하부 전극층(30) 및 상부 전극층(31)으로 형성된다. 하부 전극층(30)은 영역(37)에서 제1 마이크로구조를 갖는다. 하부 전극층(30)은 따라서 구역(27) 내에서 또한 금속화부(30m)가 된다. 금속층(30m)은 제1 마이크로구조에 의해 생성된 광학 효과가 명확하게 나타나도록 하거나 생성된 광학 효과를 강화시킨다.
상부 전극층(31) 및/또는 하부 전극층(30)은 수 개의 층으로 구성될 수도 있다. 따라서, 예를 들어, 하부 전극층(30)은 적어도 영역에서 제1 미세 구조물이 성형되는 복제 바니시층으로 이루어질 수 있고, 적어도 영역에서 금속화 형태로 복제 바니시층에 도포되는 금속층으로 이루어진다. 다음으로, 금속층은 하부 전극층(30)의 도전층을 형성하고, 제1 마이크로구조에 의해 생성된 광학 효과가 명확하게 나타나게 한다.
지지층(21)은 구역(26) 내에 존재하고 구역(27)에는 존재하지 않는다. 구역(26)에서, 지지층(21)은 1㎛ 내지 50㎛, 바람직하게는 2㎛ 내지 30㎛, 더욱 바람직하게는 3㎛ 및 20㎛의 높이(28)를 갖는다. 구역(26) 사이의 거리(29)는 5㎛ 내지 500㎛, 바람직하게는 10㎛ 내지 300㎛, 더욱 바람직하게는 20㎛ 내지 150㎛이다. 구역(27)에서, 보안 요소(1)는 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)을 더 갖는다. 도 3a에 도시된 것처럼, 지지층(21)이 존재하는 구역(26) 사이의 거리(29)는 일정하다. 그러나, 거리(29)가 변할 수도 있다. 지지층(21)은 예를 들어 구역(26) 상에 인쇄될 수 있다. 지지층(21)은 여기서 전기적으로 절연되도록 설계되어, 하부 전극층(30)과 상부 전극층(31) 사이의 전기적 단락이 회피된다.
지지층(21)은 포토 레지스트로 형성될 수도 있다. 이를 위해, 예를 들어, 금속층, 특히 알루미늄층이 영역 내의 투명 기본층에 도포된다. 포토 레지스트는 영역에 도포된 금속층에 도포된다; 포토 레지스트는 영역들에 도포된 금속층을 통해 조명된다. 따라서, 영역들에 도포된 금속층은 포토레지스트용 노출 마스크로서 작용한다. 네거티브 포토 레지스트가 사용될 때, 조명된 영역은 구역(26)에서 지지층(21)으로 남는다. 대안으로, 포지티브 포토레지스트를 사용할 수도 있다. 포토 레지스트는 예를 들어 닥터 블레이드(doctor blade)를 사용하여 인쇄되거나 도포될 수 있다.
상부 전극층(31)의 디자인에 대해, 상술한 것들을 참조로 한다.
효과층(68)은 관찰자(5)와 대향하는 측에 배치된다. 효과층(68)은 보안 요소(1)의 광학 외관에 영향을 미친다. 도 3a 및 도 3b에서의 효과층(68)은 인쇄된 컬러층으로 설계되어 광학적으로 변하지 않는 층으로 설계된다. 하나 이상의 효과층(68)은 광학 가변층, 특히 바인더 및 광학 가변 안료를 갖는 적어도 하나의 컬러층이 될 수 있다. 따라서, 효과층(68)은, 예를 들어, 특히 간섭 효과에 의해 광학적으로 가변적인 컬러 인상을 생성하는 광학 가변 잉크(OVI®)의 인쇄층이 될수 있다. 적어도 하나의 효과층(68)은 회절 릴리프 구조가 성형되는 복제 바니시층, 특히 Kinegram® 또는 홀로그램, 0 차 회절 구조, 블레이즈형 격자, 특히 비대칭 톱니 형상 릴리프 구조, 회절 구조, 특히 선형 또는 교차 정현파 회절 격자, 광 회절 및/또는 광 굴절 및/또는 집광 마이크로 또는 나노 구조물, 2진 또는 연속 프레넬 렌즈, 2진 또는 연속 프레넬 자유 표면, 회절 또는 굴절 매크로구조, 특히 렌즈 구조 또는 마이크로프리즘 구조, 경면 또는 매트 구조, 특히 이방성 또는 등방성 매트 구조, 또는 이들 구조의 조합을 포함한다. 효과층(68)은, 특히 이것이 복제 바니시층으로서 형성되는 경우, 영역에서 금속화될 수 있다.
도 3a에 도시된 것처럼, 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)의 불투명 상태에서, 즉, 전극층(30, 31)에 전압이 인가되지 않으면, 광원(6)으로부터의 입사광은 한편으로는 최대로 산란되고 다른 한편으로 막대 형상 염료 분자(13)에 의해 흡수된다. 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)은 결과적으로 불투명하고, 예를 들어 흑색이다.
도 3b에 도시된 것처럼, 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)의 투명 상태에서, 즉, 전극층(30, 31)에 전압이 인가되면, 광원(6)으로부터의 입사광은 하부 전극층(30)의 금속화부(30m)까지 통과하여 제1 마이크로구조상에서 회절되거나 굴절될 수 있거나, 또는 마이크로구조가 존재하지 않으면, 금속화부(30m) 상에서 반사되고 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)을 다시 가로 지른다. 따라서, 관찰자(5)는 액정(12)의 광산란과 막대 형상 염료 분자(13)의 흡수가 최소이기 때문에, 제1 마이크로구조 또는 반사광에 의해 생성된 광학 효과를 인식할 수 있다.
도 4a 내지 도 4f는 지지층의 변형예의 평면도를 도시한다. 도 4a 내지 도 4f에 도시된 바와 같이, 지지층은 구역(26)에 존재하고 구역(27)에는 존재하지 않을 수 있고, 구역(26)은 특히 제1 정보 아이템을 나타내기 위한 패턴이 형성되도록 할수 있다. 패턴은 예를 들어 그래픽적으로 형성된 아웃라인, 상징적 표시, 이미지, 모티브, 심볼, 로고, 인물, 패턴, 영숫자 텍스트 등일 수 있다. 따라서 도 4a에 도시된 바와 같이, 지지층은 구역(26)에서 체스 보드 패턴으로 형성되고, 도 4b에서, 지지층은 구역(26)에서 십자형 패턴으로 형성되며, 도 4c에서, 지지층은 구역(26)에서 영숫자의 형태로 형성되며, 도 4d에서, 지지층은 구역(26)에서 상이한 폭의 라인으로 형성되며, 도 4e에서, 지지층은 구역(26)에서 벌집 모양으로 형성 되며, 도 4f에서, 구역(26)에서 45° 회전된 체스 보드 패턴으로 형성된다. 도 3a 및 3b에 도시된 바와 같이 구역(26) 사이의 거리는 전형적으로 5㎛ 내지 500㎛, 바람직하게는 10㎛ 내지 300㎛이며, 바람직하게는 20㎛ 내지 150㎛이다.
도 5a 내지 도 5e는 보안 요소(1)의 지지층의 변형예를 도시한 평면도이다. 도 5a는 지지층에 의해 형성된 프레임(22) 및 영역(35)에서 별 모양으로 패턴화된 전극을 도시한다. 영역(36)에서 전극은 금속화된다.
도 5b는 영역(36)의 금속화된 전극 뿐만 아니라 지지층에 의해 별 모양으로 형성된 패턴화된 넓은 프레임(22)을 도시한다.
차례로, 도 5c는 지지층에 의해 형성된 별 모양의 넓은 프레임(22)을 도시하며, 프레임(22)은 좁은 브리지를 추가로 형성하고 각각의 경우 부분 영역(24)을 구성한다. 도 5d는 영역(36)에서 별 모양으로 금속화된 전극뿐만 아니라 지지층에 의해 형성된 프레임(22)을 나타내며, 지지층은 구역(26)에 존재하고 구역(27)에는 존재하지 않는다. 구역(26)은 여기 체스 보드 패턴의 형상이다.
도 5e는 영역(36)에서 별 모양으로 금속화된 전극뿐만 아니라 지지층에 의해 형성된 프레임(22)을 나타내며, 지지층은 구역(26)에 존재하고 구역(27)에는 존재하지 않는다. 구역(26)은 여기에 십자가 모양이다.
도 6a 내지 도 6c는 보안 요소(1)의 전극의 단면도를 도시한다. 도 6a는 금속, 예를 들어 금, 은, 크롬, 구리 또는 알루미늄의 금속화부(30m)가 전체 표면에 도포된 하부 전극(30)을 도시한다. 하부 전극은 또한 구역(26) 내에 지지층(21)을 갖는다. 도 6b는 하부 전극(30)을 도시하며, 여기서 하부 전극(30)과 지지층(21)은 하나의 층을 형성하거나 단순히 연결될 뿐이다. 따라서, 예를 들어, 하부 전극이 몇 개의 층, 예를 들어 복제 바니시층 및 금속화부(30m)로 구성될 수 있으며, 여기서 지지층(21)은 금속화되지 않은 영역 상에 존재하며, 즉 복제 바니시층과 접촉한다. 이는 예를 들어 리소그래피 단계를 이용하여 달성될 수 있다. 이 경우 지지층(21) 및 복제 바니시층은 상이한 재료로 구성된다. 대안적으로, 지지층(21)의 구역(26)은 예를 들어 도 6b에 도시된 바와 같이 복제 바니시층으로 성형될 수 있다. 하부 전극층(30)의 전기 도전층을 형성하는 금속화부(30m)는 구역(27), 즉 구역(26) 사이의 공간에 도포된다. 도 6c에 도시된 것처럼, 금속화부(30m)가 구역(26), 구역(27) 및 구역(26) 내에 존재하는 지지층(21)의 에지 상에 형성된다.
도 7a 내지 도 7c는 보안 요소(1)의 전극의 변형예를 개략적으로 도시한 평면도이다. 도 7a는 부분 영역(38, 39, 40, 41)에서 상이한 마이크로구조를 갖는 하부 전극의 영역(37)을 도시한다. 따라서 부분 영역(38)은 거울면을 가지며, 부분 영역(39)은 등방성 매트 구조를 가지며, 부분 영역(40)은 제1의 2진 마이크로구조를 갖고, 부분 영역(41)은 사람의 눈에 대해 볼 수 있는 파장의 범위, 특히 380nm 내지 780 nm 파장 범위에서 제1의 2진 마이크로구조와는 상이한 컬러 효과를 생성하는 제2의 2진 마이크로구조를 갖는다. 여기서, 제1 요소의 제1 요소면과 제1의 2진 마이크로구조의 기저면 사이의 제1 거리는 예를 들어 380nm이고, 제2의 2진 마이크로구조로부터의 제1 거리는 예를 들어 450nm이다. 도 7b는 부분 영역(38, 39 및 42)에서 상이한 마이크로구조를 갖는 하부 전극의 영역(37)의 다른 변형예를 도시한다. 따라서, 부분 영역(42)은 고주파 회절 릴리프 구조, 특히 비대칭 격자 프로파일을 갖는 교차 격자에 기초한 0 차 회절 구조이며, 상기 고주파 회절 릴리프 구조의 컬러 인상은 예를 들어 10°의 가파른 관찰 각도에서 금색으로 착색된다. 부분 영역(38 및 39)에 관해서는, 상기 언급을 참조하고, 즉, 이들은 각각 다른 마이크로구조를 갖는다. 도 7c는 부분 영역(39, 40 및 41)에서 상이한 마이크로구조를 갖는 하부 전극의 영역의 또 다른 변형예를 도시한다. 부분 영역(39, 40 및 41)에 관해서는 상기 언급을 참조한다.
도 8은 보조층(23), 제1 전극층(30), 제2 전극층(31), 지지층(21), 편광자층(64) 및 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)을 갖는 본 발명에 따른 보안 요소(1)의 다른 변형된 실시예이다. 층(21 및 23)에 관해서는, 상기 언급을 참조한다.
제1 전극층(30) 및 제2 전극층(31)은 하부 전극층(30) 및 상부 전극층(31)으로 형성된다. 하부 전극층(30)은 영역(37)에서 마이크로구조, 예를 들어 컴퓨터 생성된 홀로그램을 갖는다. 하부 전극층(30)은 2개의 부분층, 특히 복제 바니시층 및 금속화부(30m)로 구성된다.
복제 바니시층은 예를 들어 열 및 압력에 의해 스탬핑 툴의 작용에 의해 표면 구조가 성형되는 열가소성 바니시로 구성된다. UV-가교성 바니시에 의해 복제 바니시층을 형성하고 UV 복제에 의해 표면 구조가 복제 바니시층으로 성형될 수 있다. 표면 구조는 스탬핑 도구의 작용에 의해 미경화 복제 바니시층 상에 성형되고, 복제 바니시층은 UV 광 조사에 의해 성형 동안 또는 성형 직후에 경화된다.
복제 바니시층은 바람직하게는 0.2㎛ 내지 2㎛의 층 두께를 갖는다. 도 8의 복제 바니시층의 층 두께는 0.5㎛이고, 이는 적어도 부분적으로 화학적으로 가교된 복제 바니시층이다. 복제 바니시층으로 성형된 표면 구조는 바람직하게는 Kinegram®, 홀로그램, 블레이즈드 격자, 특히 비대칭 톱니형 릴리프 구조, 회절 구조, 특히 선형 정현파 회절 격자 또는 교차 정현파 회절 격자, 또는 선형 단일 또는 다중 스텝 직사각형 격자 또는 교차 단일 또는 다중 스텝 직사각형 격자, 거울 표면, 매트 구조, 특히 이방성 또는 등방성 매트 구조 또는 이들 구조의 조합을 포함할 수 있다. 또한 이들이 2진 마이크로구조일 수 있다. 여기서, 2진 마이크로구조가 보안 요소의 하부에 의해 뻗어있는 평면에 평행한 기저면과 몇 개의 제1 요소로 구성될 수 있으며, 각각의 경우에 제1 요소의 제1 요소면은 기저면과 실질적으로 평행하며, 상기 제1 요소 및 상기 제1 요소의 제1 요소면은 보안 요소의 하부에 대해 수직 방향으로 제1 거리만큼 이격되어 있으며, 여기서 상기 제1 거리는 특히 입사광에서 기저면 및 제1 요소면 상에 반사된 광의 간섭에 의해 및/또는 특히 투과광에서 제1 요소면 및 기저면을 통해 투과된 광의 간섭에 의해 색상이 생성되도록 선택되거나, 또는 2진 마이크로구조가 서로 인접한 다수의 제2 요소로 구성될 수 있으며, 제2 요소의 제2 요소면은 서로에 대해 평행하게 배열되고 제2 요소의 제2 요소면에 인접한 에지를 가지며, 인접한 제2 요소의 제2 요소면은 제2 요소면에 수직인 방향으로 제2 거리 또는 제2 거리의 배수만큼 이격되어 있고, 상기 제2 거리는 150nm와 1500nm 사이에 있다.
도 8에서, 금속화부(30m)가 복제 바니시층에 도포된다. 금속화부는 바람직하게는 진공하에 0.01㎛ 내지 0.15㎛의 층 두께로 증착되는 크롬, 알루미늄, 금, 구리, 은 또는 이들 금속의 합금의 금속층이다. 반사층은 예를 들어 얇은 또는 미세하게 구조화된 금속층 또는 유전체 HRI(고 굴절률) 또는 LRI(저 굴절률)층과 같은 투명 반사층에 의해 형성될 수도 있다. 이러한 유전체 반사층은, 예를 들어 10nm 내지 150nm의 두께의 금속 산화물, 금속 황화물, 산화 티타늄 등의 기상-증착층으로 이루어진다. 도 8의 금속화부(30m)는 전기적으로 도전성이며 따라서 하부 전극(30)의 전기 도전층을 형성한다.
영역(33)에서, 상부 전극층(31)은 마이크로구조, 예를 들어 Kinegram®, 홀로그램, 0-차 회절 구조, 블레이즈 격자, 특히 비대칭 톱니형 릴리프 구조, 회절 구조, 특히 선형 정현파 회절 격자 또는 교차 정현파 회절 격자, 또는 선형 단일 또는 다중 스텝 직사각형 격자 또는 교차 단일 또는 다중 스텝 직사각형 격자, 거울 표면, 매트 구조, 특히 이방성 또는 등방성 매트 구조 또는 이들 구조의 조합을 포함하는 임의의 형태 일 수 있다. 상부 전극층(31)은 2개의 부분층, 특히 복제 바니시층 및 금속화부(31m)로 구성된다. 상부 전극 및 금속화부(31m)의 복제 바니시층에 관해서는 상기 언급을 참조한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)은 변화하는 두께를 갖는다. 도 8에 도시된 바와 같이, 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)의 두께는 좌측 층 에지 상의 제1의 보다 작은 두께로부터 우측 층 에지 상의 제2의 더 큰 두께까지 호일 본체에 걸쳐 가로질러 선형적으로 변한다. 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 더 두꺼운 층(11)은 불투명 상태에서 투명 상태로 전환하기 위해 더 많은 전압을 필요로 하기 때문에, 예를 들어, 전압이 증가함에 따라 보안 요소(1)에 걸쳐 전파하는 투명도를 생성하기 위하여 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)의 두께를 변화시킴으로써 가능하다.
편광자층(64)은 예를 들어 입사광을 선형적으로 편광한다. 이는 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)의 불투명 상태와 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)의 투명 상태 사이의 콘트라스트를 향상시키는 것을 가능하게 한다. 편광자층(64)은 바람직하게는 반결정성 중합체의 층이고, 2㎛ 내지 20㎛, 바람직하게는 5㎛ 내지 15㎛, 특히 바람직하게는 7㎛ 내지 10㎛의 층 두께를 갖는다. 또한, 편광자층(64)은 색도를 가질 수 있다. 따라서, 편광자층은 예를 들어 녹색일 수 있다.
도 9a 내지 도 9d는 제1 전극층(30), 제2 전극층(31), 지지층(21), 반사층(60), 제1 편광자층(63), 제2 편광자층(64), 제1 배향층(50), 제2 배향층(51) 및 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)을 갖는 본 발명에 따른 보안 요소(1)의 다른 변형예를 도시한다. 전극층(30, 31), 지지층(21), 반사층(60) 및 편광자층(63, 64)에 관해서는 상기 설명을 참조한다.
여기서, 제1 전극층(30), 제1 편광자 층(63) 및 제1 배향층(50)은 하부층으로 형성된다. 여기서, 제2 전극층(31), 제2 편광자층(64) 및 제2 배향층(51)은 상부층으로 형성된다.
여기서 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)은 액정(12) 및 막대 형상 염료 분자(13)를 갖는다. 액정(12)은 전기적 이방성 및 복굴절을 가지며 편광된 광의 편광 방향을 회전시킬 수 있다. 막대 형상 염료 분자(13)는 전술한 바와 같이 전계 내에 배향될 수 있는 공간적으로 인접한 액정(12)의 길이 방향 축의 배향에 따라 길이 방향 축의 배향을 변경시킨다.
하부 배향층(50) 및 상부 배향층(51)은 각각 바람직한 방향을 갖는다. 예를 들어, 배향층(50, 51)의 표면은 각각의 바람직한 방향을 생성하기 위해 브러싱(brushed)된다. 폴리스티렌 발포체 또는 예를 들어 직물로 코팅된 롤러는 브러싱을 위해 사용될 수 있다. 브러싱 공정은 배향층(50, 51)의 바람직한 방향을 결정하는 대체로 평행한 그루브 구조를 초래한다. 도 9a 및 도 9c에 도시된 배향층(50)이 투명하게 설계된다. 또한, 예를 들어 하부 배향층(50)은 반사형으로 설계될 수 있다. 도 9a 및 도 9c의 상부 전극층(31)과 함께, 편광자층(63, 64)도 투명하게 설계된다.
전압이 인가되지 않고 따라서 전극층(30, 31) 사이에 전계가 없는 경우, 액정(12)은 도 9a에 도시된 바와 같이 배향층(50, 51)의 그루브와 평행한 길이 방향 축에 대해 배향된다. 이러한 배향을 향상시키기 위해, 계면 활성제, 특히 레시틴, 실란 또는 폴리이미드와 같은 표면 활성 물질을 사용할 수 있다. 이는 한편으로는 배향층(50, 51)의 바람직한 방향에 따라 액정(12)의 배향을 향상시키며, 다른 한편으로는 예를 들어 하부 배향층(50)의 양호한 방향은 상부 배향층(51)의 양호한 방향에 대해 90° 회전된다. 일반적으로, 제1 배향막(50)에 인접한 액정(12)의 길이 방향 축은 제1 바람직한 방향에 따라 배열되고, 제2 배향층(51)에 인접한 것은 제2 바람직한 방향에 따라 배열된다. 그 사이에 위치하는 영역에서, 액정(12)의 길이 방향 축의 배향은 제1의 바람직한 방향에서 제2의 바람직한 방향으로 연속적으로 회전한다. 광학 효과면에서 변경 가능한 층(11)을 갖는 막대 형상 염료 분자(13)의 길이 방향 축의 방향이 액정(12)의 길이 방향의 배향에 따라 변경되면, 막대 형상 염료 분자(13)는 제1 배향막과 제2 배향막 사이의 액정(12)의 회전을 추종한다. 인가 전압이 없으면, 막대 형상 염료 분자(13)는 도 9a에 도시된 바와 같이 보안 요소의 평면에 평행하게 배향된다. 보안 요소는 착색된 것으로 보인다.
반면에, 전압이 전극층(30, 31)에 인가되고 그 결과로 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)에 전계가 존재하면, 액정(12) 및 그것과 함께 염료 분자(13)는 도 9c에 나타낸 바와 같이, 배향층(50, 51)으로부터의 거리 및 인가된 전압에 따라 전계에 평행하게 배열된다. 인가되는 전압이 높을수록, 액정(12)은 전계에 평행하게 배향된다. 이 때문에, 배향층(50, 51)에 가까운 액정(12)은 배향층(50, 51)로부터 더 멀리 놓인 액정(12) 보다 높은 전압을 요구하며, 이는 배향층(50, 51)에 가까운 액정이 배향층(50, 51)의 양호한 방향에 따른 배향을 위한 힘이 가해지기 때문이다. 보안 요소의 평면에 수직으로 대체로 배향된 막대 형상 염료 분자(13) 때문에, 보안 요소는 덜 착색되거나 거의 무색으로 보인다. 또한, 컬러 인상 및 컬러 강도는 또한 편광자층(63, 64)의 배향에 의존한다.
특히, 배향층(50, 51)의 편광자층(63, 64) 및 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)의 실시예는 광원(6)으로부터의 입사광이 가능한 인가된 전압에 의존하여 보안 요소(1)를 통과할 수 있는지 여부를 결정하고, 따라서 관찰자(5)에게 보안 요소의 광학적 인상을 결정한다.
편광자층(63 및 64), 배향층(50 및 51) 및 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)의 다른 실시예를 갖는 보안 요소(1)의 변형예가 아래에서 설명된다.
보안 요소(1)의 변형된 실시예에 따르면, 하부 배향층(50)의 바람직한 방향은 상부 배향층(51)의 바람직한 방향에 대해 90°회전된다. 상부 편광자층(64) 및 하부 편광자층(63)은 입사광을 선형으로 편광시킨다. 서로 수직하게 위치된 좌표축 x 및 y를 갖는 좌표계가 보안 요소(1)의 하부에 의해 뻗어있는 평면에 걸쳐있는 경우, 상부 배향층(51)의 바람직한 방향은 x-축에 평행하며 바람직한 하부 배향층(50)의 바람직한 방향은 y-축에 평행하다. 선형 편광자층(63, 64)의 투과 축은 다음으로 x-축과 평행하게 놓인다.
광원(6)으로부터의 입사광은 상부 편광자층(64)에 의해 x-방향으로 선형으로 편광된다. 편광 방향은 배향층(50, 51)을 통과한 후에 보존된다.
전술한 바와 같이, 액정(12)은 편광 방향을 회전시킬 수 있기 때문에, 비통전 상태에서 광학 효과면에서 변경 가능한 층(11)을 통과한 후 광의 편광 방향은 90°회전된다. 여기에서, 그의 길이 방향 축이 액정(12)의 길이 방향 축 방향으로 배향되는 막대 형상 염료 분자(13)는 상술한 바와 같이 광을 흡수하고, 예를 들어 황색을 생성한다. 하부 배향층(50)을 통과한 후에, 광의 편광 방향은 90°더 회전되고, 따라서 y-방향으로 선형으로 편광된다. y-방향으로 선형 편광된 광은 하부 편광자층(63)의 투과축이 x-축에 평행하므로 하부 편광자층(63)에 의해 흡수된다.
따라서, 도 9b에 도시된 것처럼, 관찰자(5)에게, 보안 요소(1)는 막대 형상 염료 분자(13)에 의해 결정된 황색의 불투명으로 보인다.
전압이 이제 전극층(30, 31)에 인가되면, 액정(12) 및 상응하는 막대 형상 염료 분자(13)는 전술한 바와 같이 전계에 평행하게 배향된다. 상부 편광자층(64)을 통과한 후에 x-방향으로 선형으로 편광된 광은 하부 편광자층(63)을 통과할 수 있기 때문에 반사층(60)까지 통과할 수 있고, 여기서 투과축은 x-방향으로 평행하다. 광은 반사층(60)에서 반사되고, 편광자층(63, 64), 배향층(50, 51) 및 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)을 다시 통과할 수 있다.
따라서, 관찰자(5)에게, 도 9d에 도시된 바와 같이, 보안 요소(1)는 지지층(21)에 의해 형성된 프레임(22)을 제외하고 투명한 것처럼 보인다. 전압이 인가되면, 관찰자(5)는 결과적으로 반사층(60)을 보거나 또는 반사층(60)이 구비된 복제 바니시층으로 성형된 마이크로구조의 효과를 본다.
보안 요소(1)의 또 다른 실시예에 따르면, 하부 배향층(50)의 바람직한 방향 및 상부 배향층(51)의 바람직한 방향은 x-축 방향으로 동일한 배향을 갖는다. 상부 편광자층(64) 및 하부 편광자층(63)은 입사광을 선형적으로 편광하고, 선형 편광자층(63, 64)의 투과축은 x-축에 대해 45°로 기울어진 방향과 평행하게 놓인다. 여기서 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)의 층 두께는 λ / 2 판의 층 두께에 대응한다.
광원(6)으로부터의 입사광은 상부 편광자층(64)에 의해 x-축 경사 방향에 대해 45°기울어진 방향으로 선형으로 편광된다. 편광 방향은 배향층(50, 51)을 통과한 후에 보존된다.
전극(30, 31)에 전압이 가해지지 않으면, 입사광의 편광 방향은 층 두께에 기인하여 광학적 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)에 의해 회전되어, 광은 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)을 통과한 후의 x-축에 대해 135° 로 경사진 방향으로 선형적으로 편광된다. 이러한 방식으로 편광된 광은 하부 편광층(63)의 투과축이 x-축에 대해 45°로 기울어진 방향으로 평행하게 놓이기 때문에 하부 편광층(63)에 의해 흡수된다. 따라서, 관찰자(5)에 있어서, 보안 요소(1)는 광이 보안 요소(1)의 층들을 통과할 수 없고 막대 형상 염료 분자(13)가 입사광을 흡수하므로, 막대 형상 염료 분자(13)에 의해 결정된 색으로 불투명하게 보인다.
전압이 전극층(30, 31)에 인가되면, 전술한 바와 같이 액정(12) 및 그에 대응하는 막대 형상 염료 분자(13)는 전계에 평행하게 배향되고, 결과적으로 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)의 액정 분자는 광의 편광 방향을 90°회전시키지 않고, 또한 그들의 배향 때문에 막대 형상 염료 분자(13)는 단지 최소한의 흡수율을 갖는다. 관찰자(5)에 있어서, 보안 요소(1)는 입사광이 보안 소자의 층들을 통과할 수 있고, 막대 형상 염료 분자는 입사광을 거의 흡수하지 않으므로 투명하게 보인다.
도 10은 도전성 반사성 제1 배향층(50r), 제2 전극층(31), 지지층(21), 제2 편광자층(64), 제2 배향층(51) 및 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)을 갖는 본 발명에 따른 보안 요소(1)의 다른 양호한 실시예를 도시한다. 층(31, 64, 51 및 21)에 관해서는, 상기 언급을 참조한다.
제1 배향층(50r)은 회절 릴리프 구조를 갖는다. 회절 릴리프 구조는 바람직하게는 190nm 내지 500nm, 바람직하게는 300 내지 420nm의 격자주기 및 50nm 내지 500nm, 바람직하게는 80nm 내지 250 nm의 격자 깊이를 갖는 고주파, 특히 정현파의 릴리프 구조이다. 이러한 고주파 릴리프 구조는 서브 파장 격자 또는 0 차 회절 구조라고도 한다. 놀랍게도, 액정의 길이 방향 축도 회절 구조에 배향되는 것으로 나타났다. 막대 형상 염료 분자(13)의 길이 방향 축의 배향이 액정(12)의 길이 방향 축의 배향에 따라 변경되므로, 막대 형상 염료 분자(13)는 액정(12)의 배향을 따른다. 더욱이, 그러한 구조체는 편광자와 유사하게, 특히 상기 릴리프 구조가 금속층을 구비하는 경우에, 광을 편광할 수 있다. 따라서, 제1 배향층(50r)은 반사 형으로 설계된다. 따라서, 예를 들어, 제1 배향 방향층(50r)이 다층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 배향층은 회절 릴리프 구조가 성형되는 복제 바니시층으로 구성될 수 있고, 한편으로는 제1 배향층(50r)의 전도성 부분을 다른 한편으로는 제1 배향층(50r)의 반사율을 달성하는 금속화부를 갖는다.
여기서 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)의 층 두께는 λ/4 판의 층 두께에 상응하고, 결과적으로 보안 요소(1)의 비통전 상태에서 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)은 λ/4 판과 유사하게 직선 편광에서 원형 편광으로 변화시킨다. 따라서, 예를 들어, 광원(6)으로부터의 입사광이 x-축에 대하여 45 °로 기울어진 방향으로 선형적으로 상부 또는 제2 편광자층(64)에 의해 편광되는 경우, 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)을 통과한 후에, 제1 배향층(50r) 상의 반사에 의해 우측 원형으로 변하는 좌측 원형 편광을 갖는다. 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)을 다시 통과한 후에, 광은 다시 선형으로 편광되고, 편광 방향은 이제 원래 방향에 대해 전반적으로 90° 만큼 편광되며, 이는 x-축에 대해 45° 만큼 경사진 것으로, 따라서 제2 편광자층(64)를 통해 흡수된다. 따라서, 보안 요소(1)는 관찰자(5)에 대해 불투명하게 보인다.
전압이 이제 층(31, 50r)에 인가되면, 액정(12) 및 상응하는 막대 형상 염료 분자(13)는 전술한 바와 같이 전계에 평행하게 배향되고, 결과적으로 광학 효과면에서 전기적으로 변형 가능한 층(11)의 액정 분자(12)는 광의 편광 방향을 변화시키지 않고, 막대 형상 염료 분자(13)는 방향성 때문에 최소의 흡수율만을 갖는다. 따라서, 입사광은 보안 요소(1)의 층들(31, 64, 51 및 11)을 통과할 수 있고 제1 배향층(50r) 상에서 반사된다. 따라서, 관찰자는 제1 배향층(50r)의 정현파 릴리프 구조에 의해 생성된 광학 효과를 인식할 수 있다.
도 11은 도전성의 반사성 제1 배향층(50r), 제2 전극층(31), 지지층(21), 제2 배향층(51) 및 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)을 갖는 본 발명에 따른 보안 요소(1)의 다른 양호한 실시예를 도시한다. 층들(31, 51, 21, 11, 50r)에 관해서는, 상기 언급을 참조한다.
도 10의 보안 요소와 비교하여 도 11의 보안 요소는 상부 또는 제2 편광자층을 갖지 않는다.
비통전 상태에서, 상기 액정(12)은 전술한 바와 같이, 그 길이 방향 축과 배향층(51, 50r)의 그루브 구조에 평행한 막대 형상 염료 분자(13)에 대해 배향된다. 전술한 바와 같이, 막대 형상 염료 분자(13)는 이 배향에서 최대 흡수율을 갖는다.
전압이 이제 층(31 및 50r)에 인가되면, 액정(12) 및 상응하는 막대 형상 염료 분자(13)는 전술한 바와 같이 전계와 평행하게 되고 막대 형상 염료 분자(13)의 흡수율은 위에서 설명한 대로 최소가 된다. 따라서, 관찰자는 제1 배향층(50r)의 정현파 릴리프 구조에 의해 생성된 광학 효과를 인식할 수 있다.
도 12a 내지 도 12c는 보안 요소(1)의 배향층들의 변형예를 도시한 평면도들이다. 도 12a는 정현파 릴리프 구조, 특히 0차 회절 구조를 갖는 제1 또는 더 낮은 배향층을 도시한다. 도 12b는 영역(56)에서 250nm의 격자 주기를 갖는 정현파 릴리프 구조 및 별 모양 영역(55)에서 250nm의 격자 주기를 갖는 정현파 릴리프 구조를 갖는 하부 배향층을 도시한다. 영역(55)의 정현파 릴리프 구조의 방위각은 영역(56)의 정현파 릴리프 구조의 방위각에 대해 90°회전된다. 도 12c는 격자 주기, 격자 깊이 및 방위각에 의해 십자형 영역(58)의 정현파 릴리프 구조와 다른, 영역(57)에서의 정현파 릴리프 구조를 갖는 하부 배향층을 도시한다.
도 13a 및 도 13b는 반사층(60), 제1 전극층(30), 제2 전극층(31), 지지층(21), 보조층(23), 효과층(68) 및 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)을 갖는 본 발명에 따른 보안 요소(1)의 다른 양호한 실시예를 도시한다. 층들(68, 31, 21, 11, 30, 23 및 60)에 관해서는, 상기 설명을 참조한다.
도 13a 및 도 13b에서의 보안 요소(1)는 배향층을 포함하지 않기 때문에, 액정(12) 및 이에 따라 막대 형상 염료 분자(13)는 비통전 상태에서 등방성 배향을 가지며, 즉 막대 형상 염료 분자(13)는 균일한 방향을 갖지 않고 무작위로 배열된다. 이 상태에서 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)은 막대 형상 염료 분자(13)에 의해 결정된 색으로 불투명하게 보인다.
한편, 전극층(30, 31)에 전압을 인가하면, 상술한 바와 같이, 액정(12) 및 이에 대응하여 막대 형상 염료 분자(13)가 전계와 평행하게 되어 막대 형상 염료 분자(13)의 흡수율은 상술한 바와 같이 최소이다. 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)은 투명한 상태로 보인다.
도 14는 선택적인 컬러층(66 및 67)을 갖는 본 발명에 따른 보안 요소(1)의 다른 바람직한 실시예를 도시한다. 층들(30, 31, 21, 11 및 68)에 대하여, 상술한 설명을 참조한다.
여기서, 컬러층(66, 67)은 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)과 적어도 부분적으로 겹쳐있다. 또한, 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)의 적어도 일부가 컬러 층(66, 67) 사이에 배치된다. 또한, 컬러층이 다르게 착색될 수 있으므로, 예를 들어 컬러층(66)은 녹색으로 착색되고 컬러층(67)은 적색으로 착색될 수 있다. 또한, 컬러층(66, 67)이 상이한 컬러 패턴 요소를 갖는 패턴을 형성하는 것이 가능하다. 따라서, 예를 들어, 컬러층(67)은 별과 같은 이미지 형태의 패턴을 가질 수 있으며, 여기서 컬러층(67)은 별의 영역에서 청색으로 착색된다.
도 15a 내지 도 15f는 본 발명에 따른 보안 요소의 광학 효과를 설명하기 위한 보안 요소(1)의 평면도이다. 도 15a, 도 15c, 및 도 15e 각각은 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)의 불투명한 상태에서의 보안 요소(1)의 평면도이다. 도 15b, 도 15d 및 도 15f는 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)의 투명 상태에서 보안 요소(1)의 평면도를 도시한다. 따라서 도 15a 내지 도 15f의 보안 요소는 그 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층의 불투명한 상태에서, 이들은 모두 관찰자에게 유백색이며 흐려지며 동시에 착색된 외관을 갖도록 형성된다. 대조적으로, 광학 효과에서 전기적으로 변경 가능한 층의 투명 상태에서, 추가의 컬러 효과는 도 15b, 도 15d 및 도 15f에 도시된 바와 같이 관찰자에게 인식될 수 있다. 도 15a, 도 15c, 및 도 15e의 불투명 상태에서, 이러한 추가적인 컬러 효과는 희미하게 인식 가능하거나 전혀 인식할 수 없다. 따라서, 예를 들어 영역들(38, 39, 40) 내의 도 15b의 보안 요소(1)는 상이한 컬러 효과를 도시하며, 이는 전술한 것처럼 제1 전극층이 갖는 상이한 마이크로구조에 의해 생성된다. 따라서, 예를 들어 영역(39)은 관찰자에게 적색으로 보이고, 영역(38)은 관찰자에게 청색으로 보이고, 영역(40)은 관찰자로부터 숨겨진 상태로 남겨지는 불투명 상태인 홀로그램을 가질 수 있다. 도 15d는 문자 "K"를 형성하는 프레임(22)을 갖는 보안 요소(1)를 도시하며, 문자 "K"의 영역(41)은 관찰자에게 적색으로 나타나고, 영역(42)은 관찰자에게 청색으로 나타나고, 영역(43)은 투명하다. 대조적으로, 프레임(22)은 어둡거나 검은색으로 보이고 도 15c에 표시되는 것처럼 불투명한 상태에서도 더 어두운 영역으로 인식되어야 한다. 도 15f는 영역(45, 46)에서 과일을 나타내고 영역(44, 47)에서 잎을 나타내는 보안 요소(1)를 도시한다. 보안 요소(1)의 하부 전극층은 이들 영역에서 상이한 미세 구조를 가지므로, 영역(44, 45, 46 및 47)에서는 예를 들어 관찰자에 대해 상이한 광학 효과가 발생된다.
도 16a 및 도 16b는 보안 요소(1)가 보안 문서(2)의 기판을 완전히 관통하는 윈도우(71) 위에 배치되는 또 다른 실시예를 도시한다. 이러한 방식으로, 보안 문서(1)는 반사광 및 투과광 모두에서 양측면으로부터 관찰될 수 있다. 보안 문서(2)는 예를 들어 지폐일 수 있다. 윈도우(71)는 예를 들어 종이 지폐 또는 여권의 페이지로부터 펀칭된 구멍일 수 있다. 도 16a 및 도 16b에 도시된 것처럼, 관찰자(5)는 보안 문서(2)의 전방으로부터의 반사광 및 투과광 또는 보안 문서(2)의 후방으로부터의 반사광 및 투과광 모두에서 보안 문서(2) 및 보안 문서(2)에 부착된 보안 요소(1)를 관찰하는 것이 가능하다.
도 17은 바람직하게는 보안 문서(2)의 종이 기판을 완전히 관통하는 스탬핑(stamping)에 의해 윈도우 개구(71)가 형성되는 예를 들면 지폐와 같은 보안 문서(2)를 도시한다. 보안 문서(2)는 최대 1000㎛, 특히 20 내지 200㎛의 두께를 가지며, 여기서 바람직하게는 50 내지 140㎛이다.
압전 에너지원(70)을 포함하는 보안 요소(1)는 예를 들면 접착층(69)을 이용하여 보안 문서(2)의 일측에 부착된다. 보안 요소(1)의 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)은 윈도우 개구(71)를 폐쇄하는 방식으로 배치된다. 압전 에너지원(70)은 전극층(30, 31)이 놓인 양 측면 각각에 대향하는 압전 재료층(75), 예를 들면 PVDF(= 폴리비닐리덴 플루오라이드)를 포함한다.
전극층(30, 31)의 막 두께는 1nm 이상 500nm 이하, 바람직하게는 10nm 이상 200nm 이하이다. 전극층(30, 31)은 불투명하게 또는 적어도 국부적으로 투명하게 형성될 수 있다. 알루미늄, 은, 금, 크롬, 구리 등과 같은 금속 또는 금속 합금, ITO 등과 같은 도전성 비금속 무기 재료, 탄소 나노 튜브, 그래핀 및 PEDOT(= 폴리 (3,4- 에틸렌 디옥시티오펜)), PANI(= 폴리아닐린) 등과 같은 도전성 중합체는 전극층 (30, 31)을 형성하는데 성공적임이 증명되었다.
전극층(30, 31)의 형성은 바람직하게는 기상 증착 또는 스퍼터링에 의해, 특히 금속 또는 비금속 무기 전극층(30, 31)의 형성 중에, 또는 특히 스크린 인쇄, 잉크젯 인쇄, 릴리프 인쇄, 요판 인쇄 또는 닥터 블레이드(doctor blade)와 같은 통상의 인쇄에 의해 중합체 전극층(30, 31)의 형성 중에 발생한다. 그러나, 핫 스탬핑 또는 콜드 스탬핑에 의한 전극층(30, 31)을 형성하기 위한 전사박의 사용도 가능하다.
이들 전극층(30, 31)은 그 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)까지 보안 요소(1)를 통한 전기적 도전 접속을 형성한다.
보안 요소(1)는 바깥쪽으로 향하여 투명 보조층(23)이 덮여있다. 보조 층(23)은 바람직하게는 보호층이다. 보호층은 바람직하게는 자체 지지하는 캐리어 층으로서 형성되거나 또는 그 작은 층 두께로 인해 자체 지지가 되지 않는 보호 바니시층으로서 형성된다. 보호층은 바람직하게는 컬러 또는 컬러가 없는 투명으로 형성된다. 보호층은 특히 PET, PEN(= 폴리에틸렌 나프탈레이트), PE(=폴리에틸렌), PI(=폴리이미드), PP(= 폴리 프로필렌), PC 또는 PTFE(= 폴리테트라플루오로 에틸렌)으로 형성된다. 또한, 보조층(23)은 특히 보안 요소(1)와 보안 문서(2) 사이에 적용되는 높이-보상 평탄화층이 될 수 있다.
중합체, 특히 폴리비닐리덴 플루오라이드(= PVDF) 타입이 압전 재료로 사용되면 성공적인 것으로 입증되었습니다. 그러나, 강유전성 액정 엘라스토머뿐만 아니라 폴리아미드, 폴리우레탄, 플루오로중합체 및 이들로부터 유도된 공중합체와 같은 다른 압전 재료도 사용될 수 있다. 추가로 가능한 압전 재료는 예를 들면, 유기 매트릭스 내에 매립된 티탄산 지르콘산 연(lead zirconate titanate; PZT) 또는 산화 아연(ZnO)의 압전 입자로 제조된 인쇄 가능한 복합 재료이거나 또는 예를 들면 레이저 거상술(lift-off)을 통해 가요성 캐리어 재료로 전사되는 PZT층 또는 ZoN 나노와이어층과 같은 무기 압전 재료이다. 압전 재료층(75)은 바람직하게는 200㎛ 이하, 바람직하게는 50㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 25㎛ 이하의 층 두께를 갖는다. 폴리 카보네이트(PC) 여권 카드와 같은 ID 문서의 경우, 최대 200㎛, 바람직하게는 최대 100㎛ 범위의 층 두께가 실용적임이 입증되었다. 이러한 압전 재료의 얇은 층은 특히 하나 이상의 패스로 인쇄함으로써 제조될 수 있으며, 굽힘 하중이 가해질 때 전압을 발생시키는 능력은 적당한 강성이 있으면 놀랍게 유지된다.
제1 및 제2 전극층(30, 31) 사이에서의 굽힘에 의해 압전 에너지원(70)에 의해 생성된 전계의 작용에 의해, 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층(11)이 투명하거나 불투명해지면 특히 바람직하다. 그러나, 에너지원(70)은 굽힘에 의해서뿐만 아니라 압전 재료의 층(75)에 인가되는 온도 경사를 통해 열적으로도 활성화될 수 있다.
에너지원(70)의 활성화에 의해, 상술된 바와 같이, 광학 효과의 변화가 보안 요소(1)에서 발생할 수 있다. 이러한 광학 정보 항목의 판독은 특히 시각적으로 그리고 추가 지원 없이 이루어진다.
도 18은 전사박(3)을 도시한다. 보안 요소(1)가 전사박(73) 상에 제공되면 성공적인 것으로 판명되고, 그 결과 보안 요소(1)를 보안 문서(2)에 적용하는 것은 스탬핑(stamping)에 의해 수행될 수 있다. 이러한 전사박(3)은 본 발명에 따른 적어도 하나의 보안 요소(1)를 가지며, 적어도 하나의 보안 요소(1)는 전사박(3)의 캐리어 필름(73) 상에 배치되고 이로부터 분리될 수 있다.
전사박(3)의 캐리어 필름(73)으로부터 시작하여, 스탬핑 후에 전사박(3)의 캐리어 필름(73)으로부터 보안 요소(1)를 분리할 수 있도록 박리층(74)이 일반적으로 존재한다. 전사박(3)의 캐리어 필름(73)으로부터 먼 쪽을 향한 박리층(74)의 측면 상에, 보호 바니시층으로서 형성된 선택적인 투명한 보호층(23) 및 더욱이 보안 요소(1)의 나머지 구조가 존재하는 것이 바람직하다.
보안 요소(1)는 특히 저온 또는 고온 용융 접착제로 만들어진 접착층(69)에 의해 보안 문서(2)에 고정될 수 있다. 그러나, 접착층(69)은 또한 보안 요소(1)에 인접하는 캐리어 필름에 의해 이미 형성될 수 있다.
1: 보안 요소
2: 보안 문서
3: 전사박
5: 관찰자
6: 광원
11: 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 층
12: 액정
13: 막대 형상 염료 분자
14, 15: 막대 형상 염료 분자의 축
17, 16: 액정의 축
19: 구체
21: 지지층
22: 프레임
23: 보조층
26, 27: 구역
30, 31, 30m, 31m : 전극층
37, 33, 35, 36, 55, 56, 57, 58: 영역들
24, 38, 39, 40, 41, 42, 43: 부분 영역들
50, 51, 50r: 배향층
60: 반사층
63, 64: 편광자층
66, 67: 컬러 필터층
68: 효과층
69: 접착층
70: 에너지 원
71: 윈도우
73: 캐리어 필름
74: 분리층
75: 압전 재료층

Claims (50)

  1. 상측(10) 및 하측(20)을 갖는 보안 문서(2) 특히 은행권 또는 ID 문서를 마킹하기 위한 보안 요소(1)로서, 상기 보안 요소는 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 적어도 하나의 층(11)을 가지며,
    광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 상기 적어도 하나의 층(11)은 전계 내에 배향될 수 있는 액정(12)을 가지며,
    a) 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 상기 적어도 하나의 층(11)은 막대 형상 염료 분자(13)를 더 가지며, 상기 막대 형상 염료 분자(13)의 길이 방향 축(14)의 배향은 전계 내에 배향될 수 있는 공간적으로 인접한 액정(12)의 길이 방향 축(16)의 배향에 의존하여 변경 가능하며, 및/또는
    b) 전계 내에 배향될 수 있는 상기 액정(12)은, 전계 내에 배향될 수 있는 상기 액정(12)이 동시에 염료 분자로서 작용하는 방식으로 형성되는, 보안 요소(1).
  2. 청구항 1에 있어서,
    전계 내에 배향될 수 있는 상기 액정(12)의 길이 방향 축(16)에 대한 상기 막대 형상 염료 분자(13)의 길이 방향 축(14)의 배향 효율은 50%와 100% 사이, 바람직하게는 70%와 100% 사이인 것을 특징으로 하는 보안 요소(1).
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 막대 형상 염료 분자(13)는 가용성, 비이온성, 화학적, 광화학적 및/또는 전기화학적으로 안정한 염료 분자인 것을 특징으로 하는 보안 요소(1).
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 막대 형상 염료 분자(13)는 복합 염료 분자(conjugated dye molecules), 바람직하게는 공역 방향족 염료 분자인 것을 특징으로 하는 보안 요소(1).
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 막대 형상, 공역 염료 분자는 하나 이상의 헤테로원자, 특히 하나 이상의 질소 원자 또는 하나 이상의 산소 원자를 갖는 것을 특징으로 하는 보안 요소(1).
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 막대 형상 염료 분자(13)는 안트라퀴논 염료 및/또는 아조 염료를 기초로 하는 적어도 하나의 분자를 갖는 것을 특징으로 하는 보안 요소(1).
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 상기 적어도 하나의 층(11)에서의 상기 막대 형상 염료 분자(13)의 농도는 0.05 중량%와 4 중량% 사이, 바람직하게는 0.15 중량%와 2.0 중량% 사이인 것을 특징으로 하는 보안 요소(1).
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 막대 형상 염료 분자(13)는 상기 막대 형상 염료 분자(13)의 길이 방향 축(14)을 평행하게 때리는 광 보다 막대 형상 염료 분자(13)의 길이 방향 축(14)을 수직적으로 보다 강하게 때리는 사람의 눈에 가시적인 파장 범위, 바람직하게는 380 nm 내지 780 nm의 파장 범위, 더욱 바람직하게는 430 nm 내지 690 nm의 파장 범위의 광을 흡수하는 것을 특징으로 하는 보안 요소(1).
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보안 요소는 지지층(21)을 갖는 것을 특징으로 하는 보안 요소(1).
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 지지층(21)은 상기 보안 요소의 하부측(20)에 의해 뻗쳐지는 평면에 수직으로 볼 때, 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 적어도 하나의 층(11) 둘레로 적어도 부분적으로 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 적어도 하나의 층을 기계적으로 보강하는 프레임(22)을 형성하는 것을 특징으로 하는 보안 요소(1).
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 지지층(21)은 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 적어도 하나의 층(11)의 하나 이상의 부분 영역(24) 둘레로 프레임(22)을 형성하는 것을 특징으로 하는 보안 요소(1).
  12. 청구항 10 또는 청구항 11에 있어서,
    상기 프레임(22)은 시각적으로 인식 가능한 디자인 요소를 형성하는 것을 특징으로 하는 보안 요소(1).
  13. 청구항 9 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지층(21)은 착색되어 형성되며, 특히 상기 지지층(21)은 하나 이상의 염료 및/또는 안료(pigment)를 갖는 것을 특징으로 하는 보안 요소(1).
  14. 청구항 8 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지층(21)은 하나 이상의 제1 구역(26)에 존재하고 하나 이상의 제2 구역(27)에는 존재하지 않으며, 하나 이상의 제1 구역(26) 내의 상기 지지층(21)은 1㎛과 50㎛ 사이, 바람직하게는 2㎛과 30㎛ 사이, 더욱 바람직하게는 3㎛과 20㎛ 사이의 높이(28)를 갖는 것을 특징으로 하는 보안 요소(1).
  15. 청구항 14에 있어서,
    하나 이상의 제1 구역(26) 사이의 거리(29)는 5㎛와 500㎛ 사이, 바람직하게는 10㎛와 300㎛ 사이, 더욱 바람직하게는 20㎛와 150㎛ 사이이며, 하나 이상의 제2 구역(27) 내의 상기 보안 요소(1)는 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 적어도 하나의 층(11)을 갖는 것을 특징으로 하는 보안 요소(1).
  16. 청구항 14 또는 청구항 15에 있어서,
    하나 이상의 제1 구역(26)은 1차원 또는 2차원 그리드에 따라 배치되는 것을 특징으로 하는 보안 요소(1).
  17. 청구항 14 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 제1 구역(26)은 특히 정보의 제1 항목을 표시하기 위하여 패턴화되어 형성되는 것을 특징으로 하는 보안 요소(1).
  18. 청구항 1 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보안 요소(1)는 제1 전극층(30) 및 제2 전극층(31)을 가지며, 그 사이에 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 적어도 하나의 층(11)의 적어도 일부분이 배치되는 것을 특징으로 하는 보안 요소(1).
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 제1 전극층(30) 및/또는 상기 제2 전극층(31)은 제1 영역(36) 내에 제공되고, 제2 영역(35) 내에는 제공되지 않으며, 상기 제1 영역(36)은 특히 정보의 제2 항목을 표시하기 위하여 패턴화되어 형성되는 것을 특징으로 하는 보안 요소(1).
  20. 청구항 18 또는 청구항 19에 있어서,
    상기 제1 전극층(30) 및/또는 상기 제2 전극층(31)은 투명 또는 반투명인 것을 특징으로 하는 보안 요소(1).
  21. 청구항 18 내지 청구항 20 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 전극층(30)은 적어도 하나의 제3 영역(37)에서 제1 마이크로구조를 갖는 것을 특징으로 하는 보안 요소(1).
  22. 청구항 21에 있어서,
    적어도 하나의 제3 영역(37)은 적어도 2개의 상이한 제1 마이크로구조, 특히 상이한 컬러 효과를 생성하는 2개의 제1 마이크로구조가 성형되는 하나 이상의 부분 영역(38, 39, 40, 41, 42)을 갖는 것을 특징으로 하는 보안 요소(1).
  23. 청구항 14 또는 청구항 22에 있어서,
    상기 제1 전극층(30)은 상기 지지층(21)이 존재하는 상기 제1 구역(26)이 아닌, 상기 지지층(21)이 존재하지 않는 하나 이상의 상기 제2 구역(27) 내에 제1 마이크로구조를 갖는 것을 특징으로 하는 보안 요소(1).
  24. 청구항 21 내지 청구항 23 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 마이크로구조는 인간 눈에 가시적인 파장의 범위 특히, 380nm 내지 780nm의 파장 범위에서 적어도 하나의 컬러 효과를 생성하는 것을 특징으로 하는 보안 요소(1).
  25. 청구항 21 내지 청구항 23 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 마이크로구조는 제1 회절 릴리프 구조 및/또는 2진 마이크로구조인 것을 특징으로 하는 보안 요소(1).
  26. 청구항 25에 있어서,
    상기 제1 회절 릴리프 구조는 Kinegram®, 또는 홀로그램, 0-차 회절 구조, 블레이즈 격자, 특히 비대칭 톱니형 릴리프 구조, 회절 구조, 특히 선형 정현파 회절 격자 또는 교차 정현파 회절 격자, 또는 선형 단일 또는 다중 스텝 직사각형 격자 또는 교차 단일 또는 다중 스텝 직사각형 격자, 거울 표면, 매트(mat) 구조, 특히 이방성 또는 등방성 매트 구조 또는 이들 구조의 조합의 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 보안 요소(1).
  27. 청구항 25에 있어서,
    상기 2진 마이크로구조는 상기 보안 요소의 하부측에 의해 뻗쳐지는 평면에 평행한 기저면과 수개의 제1 요소로 구성되며, 각 경우에서 상기 제1 요소의 제1 요소면은 기저 평면에 실질적으로 평행하게 뻗어 있으며, 상기 제1 요소의 상기 제1 요소면과 상기 기저면은 상기 보안 요소의 하부측에 수직으로 뻗은 방향으로 특히 반사된 광에서 상기 기저면과 상기 제1 요소면 상에 반사된 광의 간섭에 의해 및/또는 특히 투과광에서 상기 제1 요소면과 상기 기저면을 통과하여 투과되는 광의 간섭에 의해 컬러가 생성되도록 선택된 제1 거리만큼 이격되거나, 또는
    상기 2진 마이크로구조는 서로 인접한 다수의 제2 요소로 구성되며, 상기 제2 요소의 제2 요소면은 서로 평행하게 배치되며, 상기 제2 요소 각각은 각각의 제2 요소면에 인접한 에지를 가지며, 인접 제2 요소의 상기 제2 요소면은 제2 거리만큼 상기 제2 요소면에 수직인 방향으로 이격되며, 상기 제2 거리는 150nm와 1500nm 사이인 것을 특징으로 하는 보안 요소(1).
  28. 청구항 18 내지 청구항 24 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 전극층(31)은 적어도 하나의 제4 영역(33)에서 제2 마이크로구조, 특히 Kinegram®, 홀로그램, 0-차 회절 구조, 블레이즈 격자, 특히 비대칭 톱니형 릴리프 구조, 회절 구조, 특히 선형 정현파 회절 격자 또는 교차 정현파 회절 격자, 또는 선형 단일 또는 다중 스텝 직사각형 격자 또는 교차 단일 또는 다중 스텝 직사각형 격자, 광-회절 및/또는 광-굴절 및/또는 광-초점 마이크로 또는 나노구조, 2진 또는 연속 프레넬 렌즈(Fresnel lenses), 2진 또는 연속 프레넬 자유형상면, 회절 또는 굴절 매크로구조, 특히 렌즈 구조 또는 마이크로프리즘 구조, 거울 표면, 매트 구조, 특히 이방성 또는 등방성 매트 구조 또는 이들 구조의 조합의 그룹으로부터 선택되는 제2 회절 릴리프 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 보안 요소(1).
  29. 청구항 1 내지 청구항 28 중 어느 한 항에 있어서,
    광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 상기 적어도 하나의 층(11)은 액정(12) 및 막대 형상 염료 분자(13)를 포함하는 다수의 구체(19)를 갖는 것을 특징으로 하는 보안 요소(1).
  30. 청구항 1 내지 청구항 28 중 어느 한 항에 있어서,
    광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 상기 적어도 하나의 층(11)은 제1 우선 방향(53)을 갖는 제1 배향층(50)과 제2 우선 방향(54)을 갖는 제2 배향층(51) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 보안 요소(1).
  31. 청구항 30에 있어서,
    전계 내에 배향될 수 있는 상기 액정(12)은 콜레스테릭 액정인 것을 특징으로 하는 보안 요소(1).
  32. 청구항 30 또는 청구항 31에 있어서,
    상기 제2 배향층(51)의 상기 제2 우선 방향(54)은 상기 제1 배향층(50)의 상기 제1 우선 방향(53)을 맞대고 회전되고, 특히 45°또는 90°회전되는 것을 특징으로 하는 보안 요소(1).
  33. 청구항 30 또는 청구항 31에 있어서,
    상기 제2 배향층(51)의 상기 제2 우선 방향(54) 및 상기 제1 배향층(50)의 상기 제1 우선 방향(53)은 동일한 배향을 갖는 것을 특징으로 하는 보안 요소(1).
  34. 청구항 30 내지 청구항 33 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 배향층(50) 및/또는 상기 제2 배향층(51)은 제3 회절 릴리프 구조, 특히 0-차 회절 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 보안 요소(1).
  35. 청구항 34에 있어서,
    상기 제1 배향층(50) 및/또는 상기 제2 배향층(51)은 적어도 하나의 제5 영역(55)에서 상기 제3 회절 릴리프 구조 및 적어도 하나의 제6 영역(56)에서 제4 회절 릴리프 구조를 가지며, 상기 제3 회절 릴리프 구조 및 상기 제4 릴리프 회절 구조는 파라미터 방위각, 격자 주기 또는 격자 깊이 중 적어도 하나가 상이한 것을 특징으로 하는 보안 요소(1).
  36. 청구항 34 또는 청구항 35에 있어서,
    상기 제3 회절 릴리프 구조 및/또는 상기 제4 회절 릴리프 구조는 190nm와 500nm사이, 바람직하게는 300nm 내지 420nm의 격자 주기 및 50nm 내지 500nm, 바람직하게는 80nm 내지 250nm의 격자 깊이를 갖는 고주파수의, 특히 정현파의, 릴리프 구조인 것을 특징으로 하는 보안 요소(1).
  37. 청구항 1 내지 청구항 36 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보안 요소는 반사층(60), 특히 HRI 또는 LRI층 또는 금속층을 갖는 것을 특징으로 하는 보안 요소(1).
  38. 청구항 1 내지 청구항 37 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보안 요소는 적어도 하나의 제1 편광자층(63)을 갖는 것을 특징으로 하는 보안 요소(1).
  39. 청구항 38에 있어서,
    상기 보안 요소는 제2 편광자층(64)을 가지며, 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 상기 적어도 하나의 층(11)의 적어도 일부는 적어도 하나의 제1 편광자층(63)과 제2 편광자층(64) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 보안 요소(1).
  40. 청구항 38 또는 청구항 39에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제1 편광자층(63) 및/또는 하나의 제2 편광자층(64)은 반결정 고분자(semi-crystalline polymer)의 층인 것을 특징으로 하는 보안 요소(1).
  41. 청구항 38 내지 청구항 40 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제1 편광자층(63) 및/또는 하나의 제2 편광자층(64)은 5㎛와 15㎛ 사이, 바람직하게는 7㎛과 10㎛ 사이의 층 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 보안 요소(1).
  42. 청구항 1 내지 청구항 41 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보안 요소(1)는 적어도 하나의 제1 컬러 필터층(66)을 가지며, 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 적어도 하나의 층(11) 및 적어도 하나의 제1 컬러 필터층(66)은 서로에 대해 적어도 부분적으로 오버랩되는 것을 특징으로 하는 보안 요소(1).
  43. 청구항 1 내지 청구항 42 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보안 요소(1)는 상기 보안 요소(1)의 광학적 외관에 영향을 주는 적어도 하나의 효과층(68)을 갖는 것을 특징으로 하는 보안 요소(1).
  44. 청구항 43에 있어서,
    적어도 하나의 효과층(68)은 광학적 가변층, 특히 바인더 및 광학적 가변 안료를 갖는 적어도 하나의 컬러층인 것을 특징으로 하는 보안 요소(1).
  45. 청구항 1 내지 청구항 44 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보안 요소의 하부측(20)에 의해 뻗쳐지는 평면에 수직인 상기 보안 요소(1)는 최대 100㎛, 바람직하게는 최대 80㎛, 더욱 바람직하게는 최대 60㎛, 및 특히 바람직하게는 최대 40㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 보안 요소(1).
  46. 청구항 1 내지 청구항 45 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보안 요소(1)는 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 적어도 하나의 층(11)을 제어하는 적어도 하나의 에너지원(70)을 갖는 것을 특징으로 하는 보안 요소(1).
  47. 청구항 1 내지 청구항 46 중 어느 한 항에 기재된 적어도 하나의 보안 요소(1)를 갖는 특히 은행권 또는 ID 문서인, 보안 문서(2).
  48. 청구항 47에 있어서,
    상기 보안 요소(1)는 적어도 상기 보안 문서(2)의 투명 영역 및/또는 상기 보안 문서(2)의 윈도우(71) 내의 영역들에 배치되는 것을 특징으로 하는 보안 문서(2).
  49. 청구항 1 내지 청구항 46 중 어느 한 항에 기재된 적어도 하나의 보안 요소(1)를 갖는 전사박(transfer foil)으로서, 적어도 하나의 보안 요소(1)는 상기 전사박의 캐리어 필름(73) 상에서 착탈식으로 배치되는, 전사박(3).
  50. 청구항 1 내지 청구항 46 중 어느 한 항에 기재된 보안 요소(1)를 생성하기 위한 방법으로서, 광학 효과면에서 전기적으로 변경 가능한 상기 적어도 하나의 층(11)은 바람직하게는 캐리어 필름(73) 상에 또는 캐리어 필름(73)에 붙여지는 층 또는 층 스택 상에 프린팅에 의해 형성되는 방법.


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