KR20110086061A - 형광체 기반 인증 시스템 - Google Patents

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KR20110086061A
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light
excitation
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KR1020117011202A
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이춘 리
하이타오 양
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인터매틱스 코포레이션
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Abstract

형광(광-발광) 물질 기반 인증 시스템에서는, 2개 이상, 바람직하게는 3개 이상의 형광 물질들의 블렌드가 인증되어야할 물건/문서에 적용되거나 이에 통합된 광-발광 보안 마킹으로서 사용된다. 바람직하게는, 상기 형광 물질들은 380 내지 780nm의 파장의 가시광을 포함하는 "눈에 안전한" 여기 방사선에 의해 각각 여기 가능하다. 또한, 여기될 때 상기 보안 마킹도 가시광을 방출하고, 이에 의해 상기 여기 방사선 및/또는 상기 광-발광 마킹에 의해 발생된 광의 우연한 노출의 경우 조작자의 눈에 손상을 줄 위험이 최소화된다. 상기 물건/문서의 인증성은, 상기 마킹을 여기시키고, 인증 형광체 블렌드의 특성 방출 스펙트럼의 대응 파라미터들과 상기 보안 마킹에 의해 방출된 광의 하나 이상의 선택된 파라미터들을 비교함에 의한 상기 형광체의 조성의 검증에 의해 인증될 수 있다.

Description

형광체 기반 인증 시스템{PHOSPHOR BASED AUTHENTICATION SYSTEM}
본 출원은, "형광체 기반 인증 시스템(Phosphor Based Authentication System)"이라는 발명의 명칭으로 리이춘(Yi-Qun Li) 등에 의해 2009년 10월 22일 출원된 미합중국 정규특허출원(Non-Provisional Patent Application) 번호 제12/604,268호 및 "형광체 기반 인증 시스템(Phosphor Based Authentication System)"이라는 발명의 명칭으로 리이춘(Yi-Qun Li) 등에 의해 2008년 10월 23일 출원된 미합중국 임시특허출원(Provisional Patent Application) 번호 제61/107,928호를 우선권 주장한다. 상기 두 출원은 그 전체가 참조로서 본 명세서에 포함된다.
본 발명은 형광[광발광(photo-luminescent)] 물질 기반 인증 시스템에 관한 것으로서, 특히 광발광 보안 마킹을 인증하는 방법, 광발광 보안 마킹을 인증하는 장치 및 광발광 보안 마킹에 관한 것이다.
인증(authentication)은, 어떤 것이 진품인지, 즉 그 물건에 대하여 행해진 주장(claim)들이 진실인지를 확립하거나 확인하는 행위이다. 물건(article) 또는 문서(document)를 인증하는 것은 일반적으로 하나 이상의 인증 팩터(authentication factor)들을 사용하여 그 출처(provenance)를 확인하는 것을 포함한다. 물건 또는 문서들은 종종, 그 물건/문서를 인증하기 위하여 하나 이상의 보안 마킹(security marking) 또는 보안 디바이스(security device)를 포함할 것이다. 보안 마킹/디바이스의 예시들은 다음의 것을 포함한다: 문서 내의 워터마크(watermark), 개인 수표(personal check) 상의 마그네틱 프린트(magnetic print), 은행권(banknote) 상의 마이크로-프린팅(micro-printing), 기름 및 가스 내의 항체(antibody), 주류(spirits and liquors) 내의 분자 인식 에이전트(molecular recognition agent), 패키징 상의 열 전도 잉크 및 컬러 시프팅 피그먼트(color shifting pigment), 신용 카드 상의 홀로그램, 광발광 보안 마킹, 바코드, 전자 태깅 디바이스(electronic tagging device), 약품 캡슐 상의 비가시적 마커(invisible marker) 등.
세계 경제 포럼(World Economic Forum; WEF)가 후원한 한 연구에 따르면, 약품, 담배, 사치품, 전자제품, 의복 및 다른 항목들의 위조품의 비율은 전세계 무역량의 7 내지 9%의 범위이고 한 해에 총 7000억 달러 이상이라고 추정한다. 세계 보건 기구(WHO) 및 FDA(미합중국 식약청)는 의약품 및 관련 제품의 5 내지 8%가 위조된 것이라고 추정한다. 사람들의 건강을 위태롭게 하는 것에 더하여 위조품은 1년에 300억 달러 정도의 세수(revenue)의 손실의 결과를 가져온다.
컬러 프린팅 및 이미지 스캐닝 기술에서의 계속적인 개선에 기인하여, 은행권, 식별 페이퍼 (identification paper), 여권, 운전 면허증, 허가 티켓(admission ticket) 등과 같은 서류들의 위조가 증가하고 있다. 또한, 컴퓨터 및 카드 리더기들의 광범위한 입수가능성에 기인하여 신용, 차변(debit) 및 보안 카드들의 위조도 증가하고 있다. 무역의 세계화, 조직된 범죄 및 위조와 관련한 벌금은 낮으나 높은 이익을 얻을 수 있다는 점 때문에 브랜드 보호(brand protection)는 거대한 전략적 이슈가 되었다.
위조(counterfeiting)와 싸우고 브랜드를 보호하기 위하여, RFID(Radio Frequency Identification ), 홀로그래피, 안정 동위원소 마커(stable isotopic marker), 분자 인식 마커(molecular recognition marker), 서모크로믹 물질(thermo-chromic material), 컬러 시프트 잉크(color shift ink), 가시적 및 비가시적 형광 다이(fluorescent dye)들을 갖는 태그 및 형광 물질 기반 마킹(phosphor material based marking)을 포함하는 다양한 보안 기술들이 발전하였다.
형광 물질을 이용하는 보안 마킹은, 여기 파장, 자외선(UV)부터 근적외선(NIR)까지를 커버하는 유일 시그니처(unique signature)들을 갖는 방출 스펙트럼, 피크 세기(peak intensity), 피크 파장, 스펙트럼에서의 특정 피크들의 붕괴 시간(decay time) 또는 간격, 상승(rise) 및 하강(fall)을 포함하는 많은 수의 잠재적인 인증 팩터(authentication factor)들을 제공한다. 물건 또는 문서의 인증성(authenticity)을 검증(verify)하기 위하여, 그 물건/문서 상에 형광 보안 마킹을 제공하는 것이 알려져 있다. 물건/문서의 인증성은, UV 램프와 같은 소스(source)로부터의 고에너지 방사선으로 그 물건을 조사(irradiate)하고 대상물로부터 반사된 UV 광의 세기 및 형광 보안 마킹으로부터 발생된 형광(fluorescent light)의 양을 측정함으로써 검증된다. 광학 특성들(반사 및 방출)이 미리 규정된 한계 내에 존재한다면, 그 물건은 진품인 것으로 검증된다.
형광(광-발광) 물질들은, i) 다운-컨버팅(down-converting) 및 ii) 업-컨버팅(up-converting)의 2개의 카테고리로 특성화될 수 있다. 광-발광(photo-luminescent) 물질들을 다운-컨버팅하는 경우, 상기 물질은 X-선 또는 γ-선과 같은 고이온화 방사선들 또는 UV 와 같은 고 에너지 포톤(photon)들에 의해 여기되고, 가시광 또는 NIR 스펙트럼 영역의 광을 방출한다. 반대로 업-컨버팅, 또는 안티-스토크스(anti-Stokes)의 경우, 광-발광 물질들은 NIR, 특히 980nm의 방사선과 같은 2개 또는 그 이상의 저 에너지 포톤들을 흡수하고, IR 포톤들을 가산하는(summing) 과정에 의해 보다 짧은 파장(예를 들어 가시광)의 단일의 고 에너지 포톤을 방출한다.
이하에서는 UV 형광체라고 일컫는 대부분의 UV 여기가능한 다운-컨버팅 형광체는 저압 수은 증기 램프(mercury vapor lamp)로부터의 254nm 또는 365nm 선(line)들에 의해 여기될 수 있다. 방출(광 발광) 스펙트럼을 분석함으로써, 형광체의 식별(identity)이 판단될 수 있다. UV 형광체들은 1980년대 및 1990년대 동안 보안 마커로서 광범위하게 사용되었다. UV 형광체의 단점은, 대부분의 형광체가 종이 기반 기판(paper based substrate) 상에서 강하게 형광을 내며(fluoresce) 이로 인해 형광 마킹(fluorescent marking)의 효율성이 감소된다는 점이다. UV 형광체의 다른 문제점은, UV 여기 방사선이 인간의 눈에 해롭다는 점이다. 안전의 관점에서 전자기 스펙트럼의 가시광 부분, 즉 380 내지 700nm의 파장의 여기 방사선에 의해 여기될 수 있는 형광체들이 이상적이라고 간주된다.
업-컨버젼 과정은, 하나의 흡수제(absorber) Yb3 + (이터븀), 및 일반적으로 블루Tm3 + (툴륨), 그린 Er3 + (에르븀) 또는 레드Yb3 + 영역들 내의 3개의 상이한 에미터(emitter)들 중 하나 이상에 의존한다. 제 1 적외선 포톤의 흡수는, 희토류 이온(rare earth ion)을 상대적으로 긴 수명의 제1 여기 상태로 활성화시킨다(promote). 후속의 적외선 포톤이 상기 여기된 이온을 만나면, 흡수 확률(absorption probability)에 따라 흡수될 수 있고 이에 의해 상기 이온이 제 2 의 높은 여기 상태로 활성화된다. 상기 제 2 상태로부터 기저 상태로의 상기 이온의 천이의 결과로 보다 높은 에너지(즉 보다 짧은 파장)의 포톤의 방출이 발생한다. 업-컨버팅 형광 물질들은 Yb3 +의 흡수도(absorbance)에 의존하기 때문에, 이들 각각은 980nm (IR) 레이저 다이오드에 의해 여기될 수 있다. 업-컨버팅 형광체의 예시로는 Eu3 +, Yb3 + 활성화된 이트륨 옥시술파이드Y2O2S:Er,Yb(Eu3 +, Yb3 + activated yttrium oxysulfide Y2O2S:Er,Yb)가 있다. IR(980nm) 여기가능한 형광체의 다른 예시는, 미국특허번호 US　6,686,074 및 US　6,841,092에 기재된 바와 같은 Yb3 +, Tm3 + 활성화된 가돌리늄 옥시술파이드(Yb3 +, Tm3 +activated gadolinium oxysulfide)이다.
업-컨버팅 형광체들의 문제점은, 상대적으로 낮은 효율성으로 인해 레이저에 의해 발생된 높은 세기의 IR 방사선에 의해 여기될 필요가 있으며 이러한 방사선은 인간의 눈에 해롭다는 점이다. 눈 손상의 가능성을 감소시키기 위해, WO　2000/60527는, 펄스들이 형광 물질 내에서의 감지가능한 방출을 유도하기에 충분한 피크 파워(peak power)를 갖고, 레이저 방출의 평균 파워(mean power)가 눈 손상을 발생시키지 않을 정도로 낮도록 펄스 반복 주기 및 기간이 선택되도록 하는 펄스 동작 모드(pulsed mode of operation)에서 동작되는 NIR 레이저를 사용하여 업-컨버팅 형광 물질을 여기시키는 방법을 개시한다.
UV 형광체들을 포함하는 잉크는 상대적으로 낮은 비용으로 보안 산업에 즉시 사용될 수 있다. 그러나, 이러한 잉크들의 광범위한 사용에 기인하여 위조업자들은 다양한 잉크 및 이들의 사용에 대해 알게 되었다. 게다가, 위조업자들은, 제품 샘플로부터 형광체를 가지는 잉크들의 특성과 매칭되는 UV 형광체를 갖는 동일한 잉크를 재생산 또는 생산하여 위조 제품에 이를 적용할 수 있게 되었다. 이 문제점을 해결하기 위하여, 800nm 내지 1600nm의 범위의 IR 부분의 스펙트럼의 광에 의해 여기될 수 있는 업-컨버팅 형광체를 갖는 잉크가 개발되었다. 미국특허번호 US 5,766,324호는, IR 파장 범위의 광을 흡수하지 않는 블랙 안료(black colorant)와 결합된 IR 형광체를 포함하는 IR 보안 잉크에 대해 개시한다.
미국특허번호 US 7,030,371호는, 여기 방사선에 노출되는 동안 또는 그 이후의 특정 시간 간격 동안 발광 방출 (luminescence emission)이 측정되는 발광 보안 마킹의 발광 특성을 측정하는 방법을 개시한다. 하나의 시간 간격 동안 측정된 세기 값은 다른 시간 간격 동안 측정된 세기 값으로부터 감산(subtract)되는데, 이 감산의 결과가 발광 보안 마킹으로부터 방출된 광을 대표하게 된다. 하나의 시간 간격의 지속시간은 여기 방사선에 대한 노출 시간의 25% 보다도 짧다.
미국 특허번호 US 5,331,140호는, 형광 바코드(fluorescent bar code)를 독출(reading)하기 위한 바코드 독출 시스템을 개시한다. 상기 바코드는 2개의 주파수에서 변조된 사인파 또는 구형파(square wave)인 방사선으로 조사(irradiate)되는데, 상기 2개의 주파수들은, 상기 2개의 변조 주파수의 합 및 차에 대응하는 주파수들에서 상기 바코드에 의해 방출된, 하모닉하게 관련되지 않고 검출하는(not harmonically related and detecting radiation) 방사선이다.
따라서 높은 수준의 보안을 제공하고 휴대가능한 인증 장치를 사용하여 검증할 수 있는 저렴한 인증 시스템에 대한 수요가 존재한다.
본 발명의 실시예들은, 바람직하게는 380nm 내지 780nm의 파장의 가시광을 포함하는 "눈에 안전한(eye safe)" 여기 방사선에 의해 각각 여기될 수 있는 2개 이상의 형광 물질들의 블렌드(blend)를 포함하는 광-발광 보안 마킹을 이용하는 형광체 기반 인증 시스템에 관한 것이다. 여기될 때 상기 보안 마킹은 또한 가시광을 방출하는 것이 바람직한데, 이에 의해 상기 광-발광 마킹에 의해 발생된 광 및/또는 여기 방사선에 대한 우연한 노출의 경우 조작자의 눈에 손상을 줄 위험이 실질적으로 제거된다.
본 발명에 따르면, 인증 보안 마킹이, 380nm 내지 780nm의 파장 범위 내에 있는 선택된 파장의 여기 방사선에 의해 여기 가능하고, 여기될 때 공지된 방출 특성을 갖는 2개 이상의 형광 물질들의 블렌드를 포함하는 광-발광 보안 마킹을 인증하는 방법이 제공되는데, 상기 방법은: a) 상기 선택된 파장의 여기 방사선으로 상기 마킹을 조사(irradiate)하는 단계, b) 상기 마킹에 의해 방출된 광의 하나 이상의 선택된 파라미터를 측정하는 단계, 및 c) 상기 공지된 방출 특성의 대응 파라미터와 측정된 상기 하나 이상의 파라미터를 비교하고, 상기 파라미터들이 미리 정해진 한계 내에 존재하는 경우 상기 마킹의 인증을 검증하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 마킹은, 제 1 파장 범위 내의 파장의 여기 방사선에 의해서만 여기 가능한 하나 이상의 형광 물질 및 상기 제 1 파장 범위를 중첩(overlap)하여 포함하는 상이한 제 2 파장 범위 내의 파장의 여기 방사선에 의해 여기 가능한 하나 이상의 형광 물질을 포함하고, 상기 방법은: a) 상기 제 1 파장 범위 내의 파장의 여기 방사선으로 상기 마킹을 조사하고, 상기 마킹에 의해 방출된 광의 하나 이상의 선택된 파라미터를 측정하는 단계, b) 상기 제 1 및 제 2 파장 범위의 중첩 영역 내의 파장의 여기 방사선으로 상기 마킹을 조사하고, 상기 마킹에 의해 방출된 광의 하나 이상의 선택된 파라미터를 측정하는 단계, c) 상기 제 1 파장 범위와 중첩되지 않는 상기 제 2 파장 범위의 일부 이내의 파장의 여기 방사선으로 상기 마킹을 조사하고, 상기 마킹에 의해 방출된 광의 하나 이상의 선택된 파라미터를 측정하는 단계, 및 d) 상기 하나 이상의 측정된 파라미터들은 상기 공지된 방출 특성의 대응 파라미터들과 비교하고, 상기 파라미터들이 미리 정해진 한계 내에 존재하는 경우 상기 마킹의 인증성을 검증하는 단계를 포함한다.
편리하게는, 상기 선택된 파라미터는, 하나 이상의 파장 범위들, 일반적으로 상기 형광 물질들의 하나로부터 야기되는 예상 방출 피크를 포함하는 파장 범위 내의 방출광의 세기를 포함한다. 일 실시예에서 상기 마킹의 인증성은 상기 공지된 방출 특성들에 대한 대응 비율들과 상기 선택된 영역들 이내의 방출광의 상대적 세기(즉, 비율)를 비교함으로써 검증된다. 대안적으로 및/또는 이에 더하여, 상기 선택된 파라미터는, 방출 피크의 세기 및/또는 파장, 방출 피크의 상승 및/또는 하강 속도(rate), 방출 피크 세기들 및/또는 파장들의 비율, 방출 골(emission trough)의 세기 및/또는 파장, 방출 골 세기들 및/또는 파장들의 비율, 변곡점(point of inflection)의 파장 및/또는 세기, 변곡점 세기들 및/또는 파장들의 비율, 방출 피크들, 골들 및/또는 변곡점들의 수, 방출 파장 또는 골의 형태 또는 방출 스펙트럼의 일반적 형태(shape) 및/또는 형식(form)을 포함한다.
제 1 형광 물질이 제 1 파장 범위의 여기 방사선에 의해 여기될 수 있고, 제 2 형광 물질이 상기 제 1 파장 범위를 중첩하여 포함하는 상이한 제 2 파장 범위의 여기 방사선에 의해 여기될 수 있는 2개의 형광 물질의 블렌드 또는 혼합물(mixture)을 포함하는 광-발광 마킹을 사용한다는 개념이 그 자체로서 진보성이 있다고 간주된다. 따라서 본 발명의 제 2 측면에 따르면, 인증 보안 마킹이, 제 1 파장 범위 내의 파장의 여기 방사선에 의해서만 여기 가능한 하나 이상의 형광 물질 및 상기 제 1 파장 범위를 중첩(overlap)하여 포함하는 상이한 제 2 파장 범위 내의 파장의 여기 방사선에 의해 여기 가능한 하나 이상의 형광 물질을 포함하는 광-발광 보안 마킹을 인증하는 방법이 제공되는데, 상기 방법은: 상기 제 1 파장 범위 내의 파장의 여기 방사선으로 상기 마킹을 조사하고, 상기 마킹에 의해 방출된 광의 하나 이상의 선택된 파라미터를 측정하는 단계, 상기 제 1 및 제 2 파장 범위의 중첩 영역 내의 파장의 여기 방사선으로 상기 마킹을 조사하고, 상기 마킹에 의해 방출된 광의 하나 이상의 선택된 파라미터를 측정하는 단계, 상기 제 1 파장 범위와 중첩되지 않는 상기 제 2 파장 범위의 일부 이내의 파장의 여기 방사선으로 상기 마킹을 조사하고, 상기 마킹에 의해 방출된 광의 하나 이상의 선택된 파라미터를 측정하는 단계, 및 상기 측정된 상기 하나 이상의 선택된 파라미터들을 상기 공지된 방출 특성의 대응 파라미터들과 비교하고, 상기 파라미터들이 미리 정해진 한계 내에 존재하는 경우 상기 마킹의 인증성을 검증하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제 3 측면에 따르면, 인증 보안 마킹이, 380nm 내지 780nm의 파장 범위 내인 선택된 파장의 여기 방사선에 의해 여기 가능하고, 여기될 때 공지된 방출 특성을 갖는 2개 이상의 형광 물질들의 블렌드를 포함하는 광-발광 보안 마킹을 인증하는 장치가 제공되는데, 상기 장치는: 상기 선택된 파장의 여기 방사선을 방출하고 상기 마킹을 조사(irradiate)하도록 작동 가능한 하나 이상의 여기 소스; 상기 마킹에 의해 방출된 광의 하나 이상의 선택된 파라미터를 측정하도록 작동 가능한 검출기(detector); 및 상기 공지된 방출 특성의 대응 파라미터와 측정된 상기 하나 이상의 파라미터를 비교하고, 상기 파라미터들이 미리 정해진 범위 이내인 경우 상기 마킹의 인증을 검증하기 위한 프로세싱 수단을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 장치는, 상기 광-발광 보안 마킹에 의해 방출된 광을 선택된 파장 범위들로 분리시키는 파장 분리 수단(wavelength separating means)을 더 포함하고, 상기 검출기는 각각의 선택된 파장 범위들에 대한 세기를 측정하도록 작동 가능하다. 상기 파장 분리 수단은, 하나 이상의 젤 필터(gel filter)와 같은 광학 필터, 광학 섬유 그레이팅(optical fiber grating), 그레이팅 또는 프리즘을 포함할 수 있다.
본 발명의 또다른 측면에 따르면, 제 1 파장 범위 내의 파장의 여기 방사선에 의해서만 여기 가능한 하나 이상의 형광 물질 및 상기 제 1 파장 범위를 중첩(overlap)하여 포함하는 상이한 제 2 파장 범위 내의 파장의 여기 방사선에 의해 여기 가능한 하나 이상의 형광 물질을 포함하는 유형의 광-발광 보안 마킹을 인증하기 위한 장치가 제공되는데, 상기 장치는: 상기 제 1 파장 범위 내의 파장의 여기 방사선을 방출하고 상기 마킹을 조사하도록 작동 가능한 제 1 독립적으로 동작가능한 여기 소스(independently operable excitation source); 상기 제 2 파장 범위의 파장의 여기 방사선을 방출하고 상기 마킹을 조사하도록 작동 가능한 제 2 독립적으로 동작가능한 여기 소스; 상기 광-발광 보안 마킹에 의해 방출된 광의 하나 이상의 선택된 파라미터를 측정하도록 동작 가능한 검출기(detector); 및 상기 하나 이상의 측정된 파라미터들을 상기 공지된 방출 특성의 대응 파라미터들과 비교하고, 상기 파라미터들이 미리 정해진 한계 이내에 존재하는 경우 상기 마킹의 인증성을 검증하는 프로세싱 수단을 포함하고; 상기 장치는: a) 상기 제 1 파장 범위의 여기 방사선으로 상기 마킹을 조사하고 상기 마킹에 의해 방출된 광의 상기 하나 이상의 선택된 파라미터를 측정하고; b) 상기 제 1 및 제 2 파장 범위 이내의 여기 방사선으로 상기 마킹을 조사하고 상기 마킹에 의해 방출된 광의 상기 하나 이상의 선택된 파라미터를 측정하며; c) 상기 제 1 파장 범위와 중첩되지 않는 상기 제 2 파장 범위의 일부의 여기 방사선으로 상기 마킹을 조사하고 상기 마킹에 의해 방출된 광의 상기 적어도 하나의 선택된 파라미터를 측정하며; 그리고 d) 상기 하나 이상의 측정된 파라미터들을 상기 공지된 방출 특성의 대응 파라미터들과 비교하고, 상기 파라미터들이 미리 정해진 한계 내에 존재하는 경우 상기 마킹의 인증성을 검증하도록 동작 가능한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 방법과 마찬가지로, 본 발명의 상기 장치는, 선택된 파장 범위의 세기, 선택된 파장 범위들의 세기들의 비율, 방출 피크의 세기 및/또는 파장, 방출 피크의 상승 및/또는 하강 속도(rate), 방출 피크 세기들 및/또는 파장들의 비율, 방출 골(emission trough)의 세기 및/또는 파장, 방출 골 세기들 및/또는 파장들의 비율, 변곡점(point of inflection)의 파장 및/또는 세기, 변곡점 세기들 및/또는 파장들의 비율, 방출 피크들, 골들 및/또는 변곡점들의 수, 방출 파장 또는 골의 형태 또는 방출 스펙트럼의 일반적 형태(shape) 및/또는 형식(form)을 포함할 수 있는 하나 이상의 선택된 파라미터들에 기초하여 상기 광-발광 보안 마킹의 인증성을 검증(인증)한다.
바람직하게는, 여기될 때 상기 보안 마킹은 가시광을 방출하고 이에 의해 여기 방사선 및/또는 광-발광 마킹에 의해 발생된 광에 대한 우연한 노출의 경우에 조작자의 눈에 손상을 입힐 위험이 최소화된다. 상기 형광 물질들은 바람직하게는 다운-컨버팅 물질들을 포함하기 때문에, 상기 하나 이상의 여기 소스는 400 내지 450nm의 파장 범위의 여기 방사선을 발생시키도록 작동 가능하는 것이 바람직하다. 일반적으로 상기 하나 이상의 여기 소스는 하나 이상의 광 방출 다이오드를 포함한다.
본 발명의 또다른 측면에 따르면, 광-발광 보안 마킹은, 각 형광 물질이 380 내지 780nm의 파장 범위 내의 선택된 파장의 여기 방사선에 의해 여기 가능한 2이상, 바람직하게는 3 이상의 형광 물질들의 블렌드(blend)를 포함한다. 일 실시예에서, 상기 형광 물질들은 동일한 호스트 격자 구조(host lattice structure)를 갖는다. 동일한 호스트 매트릭스(host matrix)를 갖는 형광 물질들의 블렌드의 이점은, 그러한 조성물이 상기 광-발광 보안 마킹을 위조하기 위하여 정확한 형광체 블렌드를 분석하고 판단하기를 보다 어렵게 만든다고 하는 점이다.
일 실시예에서 각 형광 물질은 동일한 선택된 파장 범위의 여기 방사선에 의해 여기 가능하다. 다른 실시예에서 적어도 하나의 형광 물질은 제 1 파장 범위의 여기 방사선에 의해서만 여기 가능하고, 적어도 하나의 다른 형광 물질은 상기 제 1 파장 범위를 중첩하여 포함하는 상이한 제 2 파장 범위의 여기 방사선에 의해 여기 가능하다.
바람직하게는, 상기 마킹이 3개 이상의 형광 물질들의 블렌드를 포함할 때, 하나의 형광 물질은 제 1 파장 범위의 여기 방사선에 의해 여기 가능하고, 하나의 형광 물질은 상기 제 1 파장 범위를 중첩하여 포함하는 제 2 파장 범위의 여기 방사선에 의해 여기 가능하고, 그리고 하나의 형광 물질은 상기 제 1 및 제 2 파장 범위를 중첩하여 포함하는 제 3 파장 범위의 여기 방사선에 의해 여기 가능하다.
바람직하게는, 여기될 때 상기 보안 마킹은 가시광을 방출하고, 이에 의해 여기 방사선 및/또는 광-발광 마킹에 의해 발생된 광에 대한 우연한 노출의 경우에 조작자의 눈에 손상을 입힐 위험이 최소화된다. 따라서, 상기 형광 물질들은 400 내지 450nm의 파장의 여기 방사선에 의해 여기 가능한 다운-컨버팅 물질들을 포함하는 것이 바람직하다.
형광 물질들을 완전히 혼합시키기 위해서는, 각 형광 물질은 5마이크론 이하의 평균 입자 크기를 갖는 것이 바람직하고, 2 마이크론 이하 또는 1 마이크론 이하인 것이 바람직하다.
상기 광-발광 보안 마킹은, 알루미네이트, 실리케이트, 니트라이드(nitride), ,옥시-니트라이드(oxy-nitride), 옥시-술페이트(oxy-sulfate) 및 가넷(garnet) 기반 형광 물질들을 포함하는 유기 또는 무기 형광 물질들의 블렌드를 포함할 수 있다. 상기 마킹은, 각각의 여기 소스에 의해 여기 가능한 다운-컨버팅 및 업-컨버팅 형광 물질들의 블렌드를 포함할 수 있다.
상기 형광 물질들의 블렌드는, 잉크와 같은 바인더 물질(binder material)과 통합될(incorporated) 수 있고, 이후에 상기 혼합물은 예를 들어 잉크 젯 프린팅, 레터프레스(letterpress), 음각인쇄(intaglio), 스크린 프린팅 또는 다른 프린팅 증착 방법에 의해 물건 또는 문서의 표면에 적용될 수 있다. 대안적으로, 상기 형광 물질들의 블렌드는, 예를 들어 폴리카보네이트(polycarbonate), 아크릴릭(arylic) 또는 실리콘(silicone) 물질들과 같은 폴리머 물질 내에 통합될 수 있는데, 이는 문서 또는 사치품이나 브랜드 의복과 같은 다른 물건 내로 통합될 수 있는 시트(sheet)들 또는 섬유(fiber)[스레드/필라멘트(thread/filament)]들로 제조된다. 또한, 폴리머 또는 종이와 같은 물질의 시트들(sheets of material) 사이에서 상기 형광체 블렌드를 라미네이트(laminate)시키는 것도 고려될 수 있는데, 이 경우 적어도 하나의 시트는 여기 방사선 및 상기 형광 물질들에 의해 방출된 광에 투과성이다. 상기 라미네이트된 시트는 이후 예를 들어 신용/은행/스토어 카드에 적용될 수 있거나 상기 카드의 일부가 라미네이트된 시트로 구성될 수 있다. 대안적으로, 상기 형광 물질이 종이 시트들 사이에서 라미네이트될 때, 상기 마킹은 광-발광 "워터 마크"의 형태를 포함할 수 있거나 라벨(label)의 형태로 문서에 적용될 수 있다. 또다른 실시예에서 상기 형광 물질들은, 메탈 포일, 와이어 또는 스트립(metal foil, wire or strip)의 표면에 적용되고, 상기 포일/와이어/스트립은 은행권(banknote)과 같은 문서 내에 통합되거나 물건의 표면에 적용된다.
상기 광-발광 마킹의 보안성을 더 향상시키기 위하여, 상기 형광 물질들은 바코드의 일부 또는 다른 인코딩 스킴(encoding scheme)의 일부로서 통합되는 것이 고려된다. 일 실시예에서 바코드의 선(line)[바(bar)]들이 상이한 형광체 블렌드들을 포함하고, 상이한 형광 물질들의 시퀀스(sequence)가 코딩의 또다른 형태로서 사용될 수 있다.
본 발명의 또다른 측면에 따르면, 하나 이상의 형광 물질은 제 1 파장 범위의 여기 방사선에 의해서만 여기 가능하고 하나 이상의 형광 물질은 상기 제 1 파장 범위를 중첩하여 포함하는 제 2 파장 범위의 여기 방사선에 의해 여기 가능한 2이상의 형광 물질들의 블렌드를 포함하는 광-발광 보안 마킹이 제공된다.
본 발명을 보다 잘 이해하기 위하여, 본 발명의 실시예들이, 첨부 도면들을 참조하여, 오직 예시로서, 기재될 것이다:
도 1은 본 발명에 따른 인증 시스템의 개략적 다이어그램이고;
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 검출기 장치의 개략적 다이어그램이고;
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 광학 섬유 기반 검출기의 개략적인 도면이고;
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 광학 섬유 기반 검출기의 개략적인 도면이고;
도 5는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 스펙트로미터 검출기(spectrometer detector)의 개략적인 도면이고;
도 6은 형광체 블렌드를 인증하는데 사용되는 파라미터들을 나타내는 방출 스펙트럼의 개략적 다이어그램이고;
도 7a는 상이한 블렌드들의 3개의 형광 물질 광-발광 보안 마킹들에 대한 정규화된 방출 스펙트럼(세기 대 파장)을 도시하며, 도 7b는 도 7a의 스펙트럼의 보다 긴 파장 부분을 도시하며;
도 8은 (a) 제 1 및 제 2 파장의, (b) 제 1 파장 만의, 그리고 (c) 제 2 파장 만의 여기 방사선에 의해 여기된 광-발광 보안 마킹에 대한 개략적 방출 스펙트럼(세기 대 파장)을 도시하며; 그리고
도 9a 및 도 9b는 바코드들의 형태의 광-발광 마킹의 개략적 도면을 도시한다.
본 발명의 실시예들은, 2개 이상, 바람직하게는 3개 이상의 형광 물질들의 블렌드가 인증되어야 할 물건/문서에 적용되거나 통합되는 광-발광 보안 마킹으로서 사용되는 형광체(광-발광) 물질 기반 인증 시스템에 관한 것이다. 바람직하게는, 상기 형광 물질들은 380nm 내지 780nm의 파장의 가시광을 포함하는 "눈에 안전한" 여기 방사선에 의해 각각 여기 가능하다. 또한, 여기될 때 상기 보안 마킹은 또한 가시광을 방출하고 이에 의해 상기 여기 방사선 및/또는 상기 광-발광 마킹에 의해 발생된 광의 우연한 노출의 경우 조작자의 눈에 손상을 줄 위험이 실질적으로 제거된다. 일반적으로 상기 광-발광 보안 마킹은 2개 이상의 피크를 갖는 특성 방출 스펙트럼을 가지며, 상기 보안 마킹에 의해 방출된 하나 이상의 선택된 파라미터들과 상기 인증 형광체 블렌드의 특성 방출 스펙트럼의 대응 파라미터들의 비교에 의한 상기 형광체의 조성의 검증에 의해 물건/문서가 검증(인증)될 수 있다.
본 명세서에서 선택된 파장 범위 내의 여기 방사선에 의해 여기 가능한 형광 물질은, 포토다이오드와 같은 광검출기(photodetector)에 의해 측정가능하도록 충분한 세기의 광을 방출하는 방식으로 상기 형광체가 상기 선택된 파장 범위 내의 파장의 여기 방사선에 의해 여기될 수 있음을 의미한다. 상기 여기 방사선의 파장 범위가 최대 스펙트럼 효율성을 위한 파장 범위임을 필요로 하지는 않는다.
도 1은, 물건(12)의 인증성(authenticity)을 검증(verifying)하기 위한 본 발명에 따른 인증 시스템(10)의 개략적 다이어그램이다. 예를 들어 은행권, 여권, 식별 문서(identity document), 보안, 신용 또는 식별 카드와 같은 허가 티켓(예를 들어 복권, 콘서트 입장권 등) 또는 카드 등을 포함할 수 있는 상기 물건(12)은 그 표면에 광-발광 보안 마킹(14)을 갖는다. 상기 광-발광 보안 마킹(14)은 잉크와 같은 바인더 물질(22) 내에 통합되는 3개의 형광 물질들(16, 18, 20)의 블렌드(blend)를 포함하며, 상기 혼합물(mixture)은 예를 들어 잉크 젯 프린팅, 레터프레스(letterpress), 음각인쇄(intaglio), 스크린 프린팅 또는 다른 프린팅 또는 증착 방법들에 의해 상기 목적물(12)의 표면에 적용된다. 상기 형광 물질들의 블렌드는 잉크와 같은 바인더 물질(22) 내에 통합될 수 있으며, 상기 혼합물(mixture)은 예를 들어 잉크 젯 프린팅, 레터프레스(letterpress), 음각인쇄(intaglio), 스크린 프린팅 또는 다른 프린팅 또는 증착 방법들에 의해 상기 목적물(12)의 표면에 적용된다. 대안적으로, 상기 형광체들의 블렌드는 폴리카보네이트, 아크릴릭 또는 실리콘(silicone) 물질과 같은 폴리머 물질 내에 통합될 수 있으며, 이 경우에는 문서 또는 사치품이나 브랜드 의복과 같은 다른 물건내에 통합될 수 있는 시트 또는 섬유(스레드/필라멘트)로 제조된다. 또한, 폴리머 또는 페이퍼와 같은 물질의 시트들 사이에 상기 형광 물질의 블렌드를 라미네이트시키는 것도 고려되는데, 이 경우 적어도 하나의 시트는 여기 방사선 및 상기 형광 물질들에 의해 방출된 광에 투과성이다. 상기 라미네이트된 시트는 이후, 예를 들어 신용/은행/상점 카드 또는 라미네이트된 시트로 카드의 일부에 적용될 수도 있다. 대안적으로, 상기 형광 물질들이 페이퍼 시트들 사이에서 라미네이트될 때, 상기 마킹은 광-발광성의 "워터 마크"의 형태를 포함할 수 있거나 라벨의 형태로 문서에 적용될 수 있다. 다른 실시예에서 상기 형광 물질들은 메탈 포일(metal foil)의 표면에 적용되고, 상기 포일/와이어/스트립이 상기 물건의 표면에 적용되거나 은행권과 같은 문서 내에 통합된다.
도 1은 상기 형광 물질들이 각각 원 16, 삼각형 18 및 정사각형 10으로 도시된다. 각 형광 물질은 바람직하게는, 파장 λex의 여기 방사선에 의해 여기될 때 상기 형광 물질 블렌드의 방출 특성에서 각각 파장 λa, λb, λc 에서 각각의 방출 피크 "a", "b", "c"를 발생시키는 동일한 호스트 매트릭스(host matrix)를 갖는 다운-컨버팅 형광체를 포함한다. 상기 광-발광 보안 마킹 내의 상기 형광 물질에 의해 흡수되지 않는 여기 방사선(λex)은 반사될 것이고 파장 λex에서 방출 피크 "d"를 발생시킬 것이다.
상기 물건(12)의 인증성은, 휴대가능한, 바람직하게는 헨드 헬드(hand held)의 인증 디바이스(24)(도 1에서는 점선 박스로 도시됨)에 의해 특성 방출 스펙트럼의 하나 이상의 파라미터를 통해 상기 광-발광 보안 마킹(14)의 인증성을 검증함으로써 검증된다. 상기 인증 디바이스(24)는, 파장 λex의 여기 방사선(28)으로 상기 광-발광 보안 마킹(14)을 조사(irradiate)하도록 작동 가능한 여기 소스(26) 및 상기 광-발광 보안 마킹(14)의 광-발광성(phot-luminescence)에 의해 발생된 방사선(32)을 측정하기 위한 검출기 장치(detector arrangement)(30)를 포함한다. 상기 여기 소스(26) 및 검출기 장치(30)는, 마이크로 프로세서 또는 FPGA(Field Programmable Gate Array)와 같은 전용 회로를 포함할 수 있는 제어기(34)의 제어 하에 동작된다. 상기 여기 소스(26)는 바람직하게는, 여기 방사선(28)에 의해 노출되는 경우에 조작자의 눈에 손상을 최소화시키는 전자기 스펙트럼의 가시광 부분(즉, 380 내지 780nm) 내의 "눈에 안전한" 여기 방사선(28)을 발생시키는 하나 이상의 광 방출 다이오드(LED)들을 포함한다. 여기 파장 λex의 선택은 상기 형광체 블렌드의 조성과 상기 형광 물질들이 다운-컨버팅인지 또는 업-컨버팅인지에 따라 다를 것이다. 바람직하게는, 여기될 때 상기 보안 마킹은 가시광을 방출하고, 이에 의해 상기 여기 방사선 및/또는 상기 광-발광 마킹에 의해 발생된 광에 우연히 노출된 경우 조작자의 눈에 손상을 줄 위험이 실질적으로 제거된다. 보다 높은 효율성에 기인하여 상기 형광 물질들은 다운-컨버팅 물질들을 포함하고 400 내지 450nm의 파장 범위의 블루광(blue light)을 포함하는 여기 방사선에 의해 여기되는 것이 바람직하다. 업-컨버팅 형광 물질들이 사용될 때에는 상기 여기 방사선은 λex가 650 내지 1000nm의 파장 범위의 레드광 내지 NIR(근적외선)광을 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 검출기 장치(30)의 개략적 도면이며, 수용 어퍼처(receiving aperture)(36), 콜리메이팅 렌즈(38), 제1 및 제 2 광학 스플리터(40, 42), 제 1, 제2 및 제 3 광학 대역통과(BP) 필터(44, 46, 48), 제 1, 제 2 및 제 3 광-검출기(50, 52, 54), 및 제1, 제2 및 제3 아날로그 디지털(A to D) 컨버터(74, 76, 68)를 포함한다. 물건(12)에 의해 방출된/반사된 광(32)은 상기 수용 어퍼처(36)에 의해 수용되고 콜리메이팅 렌즈(38)에 의해 실질적으로 평행인 빔 56으로 집속되어 제 1 빔 스플리터(40)에 입사된다. 상기 물건(12)에 의해 방출된 광(32)은 상기 물건/마킹에 의해 반사된 여기 방사선(28)과 상기 광-발광 보안 마킹(14) 내의 형광 물질들의 광-발광성에 의해 발생된 광의 조합을 포함할 것이다. 상기 광학 스플리터(14)는 예를 들어 상기 빔(56)이 약 45도의 각도로 때려서 실질적으로 동일한 세기의 2개의 빔(58, 60)으로 나누어지도록 구성된 반도금 미러(half-silvered mirror)와 같은 부분적 반사 미러(partially reflecting mirror)를 포함할 수 있다. 하나의 빔(58)은 상기 광학 스플리터(40)에 의해 투과되고 다른 하나의 빔(60)은 상기 스플리터에 의해 반사된다. 상기 광학 스플리터(40)에 의해 투과된 광(58)은 제 1 대역통과(BP) 필터에 의해 필터링되고 상기 필터에 의해 투과된 상기 필터링된 광은 제 1 광-검출기(50)에 의해 검출(detect)된다. 상기 제 1 광학 대역통과 필터는, 동작 시 상기 제 1 광-검출기가 제 1 방출 피크 "a"에 대응하는 광, 즉 파장 λa가 중심인 광의 세기를 측정하도록 예상되는 제 1 광학 피크 "a"에 대응하는 광학 투과 통과 대역(optical transmission pass band)을 갖는다. 따라서 상기 광-검출기는 그 크기(전압)가 파장 λa의 광의 세기에 관련된 전기 신호(Va)를 발생시킨다.
상기 광학 대역 통과 필터들(44, 46, 48)은, 일반적으로 폴리카보네이트 또는 아크릴릭(acrylic)인, 유리 또는 플라스틱 물질 내에 통합된 다양한 유기 또는 무기 화합물을 포함하는 젤 필터(gel filter)를 포함할 수 있다. 대안적으로, 상기 필터들(44, 46, 48)은, 일반적으로 유리 기판인 투명 기판 상에 복수의 광학 층들이 증착된 다이크로익 필터(dichroic filter)들을 포함할 수 있다. 다이크로익 필터들은 매우 정확한 통과 대역과 관련하여 우수한 광학 성능을 제공하지만, 제조 비용이 많이 들기 때문에 적절하다면 젤 필터들을 사용하는 것이 경제적으로 바람직하다.
상기 제 1 광학 필터(40)에 의해 반사된 광(60)은 또한 제 2 광학 스플리터(42)에 의해 실질적으로 동일한 세기의 2개의 빔(62, 64)으로 나누어지는데, 그 중 하나는 62로 반사되고 나머지 하나는 64로 투과된다. 상기 제 2 스플리터(42)에 의해 반사된 광(62)은 제 2 광학 통과 대역 필터(46)에 의해 필터링되고 상기 필터에 의해 투과된 상기 필터링된 광은 제 2 광-검출기(52)에 의해 검출된다. 상기 제 2 광 대역 통과 필터는, 동작 시 상기 제 2 광-검출기가 제 2 방출 피크 "b"에 대응하는 광, 즉 파장 λb가 중심인 광의 세기를 측정하도록 예상되는 제 2 광학 피크 "b"에 대응하는 광학 투과 통과 대역을 갖는다. 따라서 상기 제 2 광-검출기(52)는 그 크기(전압)가 파장 λb의 광의 세기에 관련된 전기 신호(Vb)를 발생시킨다.
상기 제 2 광학 스플리터(42)에 의해 투과된 광(64)은 제 3 광학 통과 대역 필터(48)에 의해 필터링되고 상기 필터에 의해 투과된 상기 필터링된 광은 제 3 광-검출기(54)에 의해 검출된다. 상기 제 3 광 대역 통과 필터(48)는, 동작 시 상기 제 3 광-검출기가 제 3 방출 피크 "c"에 대응하는 광, 즉 파장 λc가 중심인 광의 세기를 측정하도록 예상되는 제 3 방출 피크 "c"에 대응하는 광학 투과 통과 대역을 갖는다. 따라서 상기 제 3 광-검출기는 그 크기(전압)가 파장 λc의 광의 세기에 관련된 전기 신호(Vc)를 발생시킨다.
파장들 λa, λb, λc가 중심인 광의 세기와 각각 관련된 전압 Va, Vb, Vc 인, 상기 광-검출기들(50, 52, 54)에 의해 발생된 전기 신호들(66, 68, 70)은 각각의 아날로그 디지털(A to D) 컨버터들(74, 76, 78)에 의해, 측정된 신호를 대표하는 수치값들로 변환된다. 상기 수치값들은 데이터 버스(80)을 경유하여 프로세서(34)에 의해 독출된다.
동작 시 상기 프로세서(34)는 3개의 수치값들의 비율(예를 들어 전압 Va:Vb, Vb:Vc, Va:Vc, Va:Vb:Vc)을 인증 형광체 블렌드에 대해 예상된 대응 비율과 비교하고, 만약 이들이 미리-선택된 한계(마진) 이내에 대응한다면 상기 광-발광 보안 마킹(14), 그리고 따라서 물건(12)은 인증된 것으로 간주된다. 상기 인증 디바이스(24)는, 음성 인디케이터[비프(beep)], 특별한 색 광(예를 들어 초록색)과 같은 시각적 인디케이터 또는 조작자에 의해 검출될 수 있는 저주파수 진동과 같은 다른 물리적 인디케이터(35)와 같은 인디케이터(35)( 도 1 참조)를 수단으로 하여 상기 마킹이 인증되었다는 것을 사용자에게 표시한다. 측정된 비율들이 미리 결정된 범위 내에 없는 경우, 상기 디바이스는 바람직하게는 대응하는 부정적 인디케이터(35)(예를 들어 적색 광)를 발생시킨다.
선택적으로, 상기 검출기 장치(30)는 상기 여기 방사선 λex를 차단하는 광학 필터(82)를 더 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이 상기 필터(82)는 상기 콜리메이팅 렌즈(38)와 상기 제 1 광학 스플리터(40) 사이에 제공될 수 있거나 상기 수용 어퍼처(36)의 일부로서 제공될 수 있다. 광-발광 마킹이 다운-컨버팅 형광 물질들의 블렌드를 포함하는 경우, 상기 필터(82)는 λex보다 짧거나 동일한 파장의 광을 실질적으로 차단하는 반면 λex보다 긴 파장의 광을 실질적으로 감쇄없이 투과시키는 광학 특성을 갖는다.
상기 측정된 광(32)은 세기(파워)를 기초로 하여 나누어지므로(스플리팅되므로), 상기 광-검출기들(50, 52, 54)에 의해 측정된 광 세기들은 절대적 세기 값들이 아닐 것이라는 점이 이해될 것이다. 예를 들어, 상기 제 1 광학 스플리터(40)의 결과로서, 상기 광 검출기(50)에 의해 측정된 세기 값은 상기 수용 어퍼처(36)에 의해 수용된 광의 값의 약 절반일 것인 반면, 상기 광-검출기들(52, 54)에 의해 측정된 세기 값들은 상기 제 2 광학 스플리터(42)의 효과 때문에 실제의 값의 약 1/4일 것이다. 결과적으로 상기 값들은 피크 세기들의 상대적인 비율들을 계산하기 전에 상기 프로세서(34)에 의해 스케일링(scaling)될 수 있거나, 상기 인증 디바이스(24)가 인증 형광체 블렌드로 구성된 참조 보안 마킹을 사용하여 캘리브레이팅(calibrating)될 수 있다. 또한, 상기 광학 파워 분리 배치(optical power dividing arrangement)에 기인하여, 상기 제 1 광학 대역 통과 필터(44)의 통과 대역(band pass)은 가장 낮은 예상 세기를 갖는 피크에 대응하도록 선택된다.
다른 실시에들에서 상기 검출기 장치(30)는 상기 여기 방사선 λex에 대응하는 광의 세기를 측정하기 위한 부가의 광학 스플리터, 광학 대역 통과 필터 및 광-검출기를 더 포함할 수 있다. 이러한 배치에서 상기 디바이스는 여기 방사선 피크의 크기로 정규화된 방출 피크들 "a", "b", "c"의 크기에 기초하여 방출 스펙트럼의 인증성을 검증할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같은 자유 공간 광학계(free space optics)를 사용하는 검출기 장치(30) 뿐만 아니라, 광학 섬유 또는 고체 도파관(solid state waveguide)과 같은 광학 매체 내에 광이 인도되는 광학 장치들을 사용하는 다른 실시예들 또한 고려된다. 도파관이 마련된 장치의 장점은, 진동이나 충격(shock)에 보다 덜 민감한 보다 컴팩트한 검출기 장치의 제조를 가능하게 한다는 점이다. 이러한 검출기 장치(330)의 에는 도 3에 도시된다. 주어진 실시예에 대응하는 제 1 도면번호에 의해서 선행되는 유사한 도면 부호들이 유사한 부분들을 나타내도록 사용된다. 예를 들어 도 2의 광 검출기들(50, 52, 54)은 각각 도 3에서 350, 352, 354로 도시된다.
도 3은 도 2의 검출기 장치(30)와 기능상 균등한 광학 섬유 기반 검출기 장치(330)의 개략적 도면이다. 수용 어퍼처(36)에 의해 수용된 광(32)은, 콜리메이팅 렌즈(338)에 의하여, 제 1 광학 섬유(384)에 커플링된다. 광 356은 상기 제 1 광학 섬유(384)에 의해 제 1 광학 스플리터(34)에 안내되고 제 2 및 제 3 광학 섬유들(386 및 388) 사이에 동일하게 나뉜다. 상기 광학 스플리터(340)는 일반적으로 융합된 섬유 스플리터/커플러(fused fiber splitter/coupler)를 포함한다. 상기 제 2 광학 섬유(386) 내의 광(358)은 제 1 광학 대역 통과 필터(344)에 의해 필터링 되고 상기 필터에 의해 투과된 광은 제 1 광-검출기(350)에 의해 검출된다.
상기 광학 대역 통과 필터들(344, 346, 348)은 바람직하게는 광학 섬유 브래그 그레이팅(optical fiber Bragg grating)을 포함한다. 공지된 바와 같이 섬유 브래그 그레이팅은 광학 섬유의 코어 내에 효율적인 굴절율(refractive index)의 주기적 섭동(periodic perturbation)을 포함한다. 일반적으로, 상기 섭동은 일정 길이(예를 들어 수 밀리미터 또는 센티미터)에 걸쳐 대략적으로 주기적이며, 상기 주기는 100 나노미터급이다. 광학 브래그 그레이팅들은, 구조적 변화 및 이에 따른 굴절율의 영구 수정(permanent modification)을 야기하는 UV 레이저(예를 들어 KrF 또는 ArF 엑시머 레이저)와 같은 강력한 자외선(UV) 소스를 사용하여 광학 섬유의 코어에 굴절율의 주기적 편차(periodic variation)를 "새기거나(inscribing)" 또는 "기입(writing)함으로써 생성된다. 광학 섬유 그레이팅을 사용하는 장점은, 검출기 장치로 하여금 파장 간격이 가까운 피크들(closely wavelength spaced peaks) 사이를 구별할 수 있도록 하는 매우 좁은 통과 대역(약 1nm 급)을 갖는 대역 통과 필터를 제조할 수 있다는 점이다.
제 1 섬유 브레그 그레이팅(344)는, 예상된 제 1 방출 피크 "a"에 대응하는 파장을 갖는 광의 실질적으로 감쇄없는 투과를 허용하는 반면 다른 파장들의 광(즉, 방출 피크들 "a", "b", "c" 및 "d"를 포함하는 광)을 반사하는 광학 투과 통과 대역 특성(그레이팅 구조에 의해 결정됨)을 갖는다. 결과적으로, 동작 시 상기 제 1 광-검출기(350)는 파장 λa가 중심인 파장의 광인 제 1 방출 피크 "a"에 대응하는 광의 세기를 측정할 것이다. 따라서 상기 제 1 광-검출기(350)는 그 크기(전압)가 파장 λa의 광의 세기에 관련된 전기 신호(Va)(366)를 생성시킨다.
상기 제 3 광학 필터(388) 내의 광(360)은 또한 제 2 광학 스플리터(342)에 의해 동일하게 제 4 및 제 5 광학 섬유들(390 및 392)쪽으로 나뉘어진다. 상기 제 4 광학 섬유(390) 내의 광(362)은 제 2 광학 대역 통과 필터(섬유 브레그 그레이팅)(346)에 의해 필터링되고 상기 필터에 의해 투과된 필터링된 광은 제 2 광-검출기(352)에 의해 검출된다. 상기 제 2 광학 대역 통과 필터(346)는, 동작 시 상기 제 2 광 검출기(352)가 파장 "b"가 중심인 파장을 갖는 광인 제 2 방출 피크 "b"에 대응하는 광의 세기를 측정하도록 상기 제 2 방출 피크 "b"에 대응하는 광학 통과 대역 특성(그레이팅 구조에 의해 결정됨)을 갖는다. 상기 제 2 광-검출기(352)는 따라서, 그 크기가 파장 λb의 광의 세기에 관련된 전기 신호(Vb)(368)를 생성시킨다.
상기 제 5 광학 섬유(392) 내의 광(364)은 제 3 광학 대역 통과 필터(348)에 의해 필터링되고 상기 필터에 의해 투과된 필터링된 광은 제 3 광-검출기(354)에 의해 검출된다. 상기 제 3 광학 대역 통과 필터(섬유 브레그 그레이팅) (346)는, 동작 시 상기 제 3 광 검출기(354)가 파장 λc가 중심인 파장을 갖는 광인 제 3 방출 피크 "c"에 대응하는 광의 세기를 측정하도록 상기 제 3 방출 피크 "c"에 대응하는 광학 통과 대역 특성을 갖는다. 상기 제 3 광-검출기(352)는 따라서, 그 크기가 파장 λc의 광의 세기에 관련된 전기 신호(Vc)(370)를 생성시킨다.
파장들 λa, λb, λc가 중심인 광의 세기와 각각 관련된 전압 Va, Vb, Vc 인, 상기 광-검출기들(350, 352, 354)에 의해 발생된 전기 신호들(366, 368, 370)은 각각의 아날로그 디지털(A to D) 컨버터들(374, 376, 378)에 의해, 측정된 신호를 대표하는 수치값들로 변환된다. 상기 수치값들은 데이터 버스(80)을 경유하여 프로세서(34)에 의해 독출된다.
동작 시 상기 프로세서(34)는 3개의 수치값들의 비율(예를 들어 전압 Va:Vb, Vb:Vc, Va:Vc, Va:Vb:Vc)을 인증 형광체 블렌드에 대해 예상된 대응 비율과 비교하고, 만약 이들이 미리-선택된 한계(마진) 이내에 대응한다면 상기 광-발광 보안 마킹(14), 그리고 따라서 물건(12)은 인증된 것으로 간주된다.
또한, 세기(파워)에 기초하여 검출된 광이 나뉘는(스플린트되는) 검출기 장치 뿐만 아니라, 파장 범위에 기초하여 측정된 광을 나누는 실시예들 또한 고려된다. 도 4는, 광학 서큘레이터(optical circulator)(494) 및 섬유 브레그 그레이팅 필터들(444, 446, 448)이 세기보다는 파장 범위에 기초하여 수용된 광(32)을 나누도록 사용되는 광학 섬유 기반 검출기 장치(330)의 개략적 도면이다. 도면번호가 선행하는 유사한 도면 부호들이 유사한 부분들을 나타내도록 사용된다. 예를 들어 도 3의 광 검출기들(350, 352, 354)은 각각 도 4에서 450, 452, 454로 도시된다.
수용 어퍼처(436)에 의해 수용된 광(32)는, 콜리메이팅 렌즈(438)에 의해, 제 1 광학 섬유(484) 내로 커플링된다. 광 456은 상기 제 1 광학 섬유(484)에 의해 4 포트 광학 서큘레이터(494)의 제 1 포트(1)로 안내된다. 공지된 바와 같이, 광학 서큘레이터는, 광이 오직 한 방향으로, 예를 들어 포트 1에서 포트 2로 진행하도록 하는 멀티포트 광학 섬유 구성요소(multiport optical fiber component)이다. 결과적으로 포트 2로부터 방출된 광이 서큘레이터로 후방 반사된다면, 포트 1으로 되돌아 가지 않고 포트 3으로 향하게 된다. 광학 서큘레이터의 장점은, 입력 및 반사 광학 파워들의 높은 분리도(high isolation) 및 매우 낮은 삽입 손실을 갖는다는 점이다.
광 456은 상기 광학 서귤레이터(494)의 제 2 포트(2)를 나와서 제 1 섬유 브레그 그레이팅(444) 쪽으로 제 2 광학 섬유(486)를 따라서 이동한다. 상기 제 1 섬유 브레그 그레이팅(444)는, 예상된 제 1 방출 피크 "a"에 대응하는 파장을 갖는 광의 실질적으로 감쇄없는 투과를 허용하는 반면 다른 파장들(즉, 방출 피크들 "b", "c", 및 "d"를 포함하는 광)의 광(496)을 반사하는 광학 투과 통과 대역 특성(그레이팅 구조에 의해 결정됨)을 갖는다. 결과적으로, 동작 시 제 1 광-검출기(450)는 파장 λa가 중심인 파장의 광인 제 1 방출 피크 "a"에 대응하는 광의 세기를 측정할 것이다. 따라서 상기 제 1 광-검출기(450)는 그 크기(전압)가 파장 λa의 광의 세기에 관련된 전기 신호(Va)(466)를 생성시킨다.
상기 제 1 섬유 브레그 그레이팅(444)에 의해 반사된 광(496)은 상기 광학 서큘레이터(494)의 상기 제 2 포트(2) 쪽으로 상기 제 1 섬유(486)를 따라서 되돌아 오고 상기 광학 서큘레이터의 제 3 포트(3)를 나와서 제 4 광학 섬유(490) 내로 들어간다. 광 496은 제 4 광학 섬유(490)를 따라서 제 2 섬유 브래그 그레이팅(446) 쪽으로 이동한다. 상기 제 2 섬유 브래그 그레이팅(446)은, 예상된 제 2 방출 피크 "b"에 대응하는 파장을 갖는 광의 실질적으로 감쇄없는 투과를 허용하는 반면 다른 파장들의 광(즉, 방출 피크들 "c" 및 "d"를 포함하는 광)(498)을 반사하는 광학 투과 통과 대역 특성(그레이팅 구조에 의해 결정됨)을 갖는다. 결과적으로, 동작 시 제 2 광-검출기(452)는 파장 λb가 중심인 파장의 광인 제 2 방출 피크 "b"에 대응하는 광의 세기를 측정할 것이다. 따라서 상기 제 2 광-검출기(452)는 그 크기(전압)가 파장 λb의 광의 세기에 관련된 전기 신호(Vb)(468)를 생성시킨다.
상기 제 2 섬유 브레그 그레이팅(446)에 의해 반사된 광(498)은 제 4 광학 섬유(190)를 따라서 상기 광학 서큘레이터(494)의 제 3 포트로 되돌아오고 상기 광학 서큘레이터의 제 4 포트(4)를 나와서 제 5 광학 섬유(492)로 이동한다. 광 498은 상기 제 5 광학 섬유(492)를 따라서 제 3 섬유 브래그 그레이팅(448)으로 이동한다. 상기 제 3 섬유 브레그 그레이팅(448)은, 예상된 제 3 방출 피크 "c"에 대응하는 파장을 갖는 광의 실질적으로 감쇄없는 투과를 허용하는 반면 다른 파장들의 광(즉, 방출 피크 "d"를 포함하는 광)을 반사하는 광학 투과 통과 대역 특성(그레이팅 구조에 의해 결정됨)을 갖는다. 결과적으로, 동작 시 제 3 광-검출기(454)는 파장 λc가 중심인 파장의 광인 제 3 방출 피크 "c"에 대응하는 광의 세기를 측정할 것이다. 따라서 상기 제 3 광-검출기(454)는 그 크기(전압)가 파장 λc의 광의 세기에 관련된 전기 신호(Vc)(470)를 생성시킨다.
파장들 λa, λb, λc가 중심인 광의 세기와 각각 관련된 전압 Va, Vb, Vc 를 포함하는, 상기 광-검출기들(450, 452, 454)에 의해 발생된 전기 신호들(466, 468, 470)은 각각의 아날로그 디지털(A to D) 컨버터들(474, 476, 478)에 의해, 측정된 신호를 대표하는 수치값들로 변환된다. 상기 수치값들은 데이터 버스(80)을 경유하여 프로세서(34)에 의해 독출된다.
동작 시 상기 프로세서(34)는 3개의 수치값들의 비율(예를 들어 전압 Va:Vb, Vb:Vc, Va:Vc, Va:Vb:Vc)을 인증 형광체 블렌드에 대해 예상된 대응 비율과 비교하고, 만약 이들이 미리-선택된 한계(마진) 이내에 대응한다면 상기 광-발광 보안 마킹(14), 그리고 따라서 물건(12)은 인증된 것으로 간주된다.
복굴절 광학 스플리터(bifringent optical splitter)들과 같은 다른 광학 구성요소를 사용하여 파장 범위에 기초하여 측정된 광을 나누는 다른 검출기 장치들도 또한 고려된다.
도시된 검출기 장치들(즉, 도 2, 3 및 4의 검출기 장치들) 각각의 경우, 광-발광 보안 마킹(24)의 인증성은, 측정된 방출 피크들의 비율들 및/또는 정규화된 크기들을 인증 형광체 블렌드에 대해 예상된 것들과 비교하고, 이들이 미리 선택된 마진 내에 존재하는지를 확인함으로써 검증된다. 이러한 검출기 장치들은 상대적으로 간단하고 구현하는데 비용이 적게 드는 한편, 상기 검출기 장치가 광 세기를 측정하는 파장들(λa, λb, λc)은 대역 통과 필터들의 광학 특성들에 의해 고정된다는 점이 이해될 것이다. 결과적으로 이와 같은 검출기 장치들은 단일 형광체 블렌드를 갖는 광-발광 보안 마킹을 검증하는데에만 적합하다. 다른 실시예들에서는, 검출기 장치가 광-발광 마커에 의해 방출된 광(32)의 방출 스펙트럼(세기 대 파장)을 측정할 수 있는 스펙트로미터 장치를 포함하는 것이 고려될 수 있다. 위와 같은 검출기 장치에서는 이하에 기재될 바와 같이 프로세서(34)가 광-발광 보안 마킹을 검증하기 위하여 인증 형광체 블렌드로부터 예상된 대응 파라미터들과 방출된 스펙트럼의 다른 선택된 파라미터들을 비교할 수 있다. 또한, 위와 같은 검출기 장치는, 그 분해능(resolution)에 따라, 거의 임의의 형광체 블렌드들로 구성된 광-발광 보안 마킹들의 인증성을 검증하는데 사용될 수 있다.
도 5는 측정된 광(32)의 파장 성분들을 분리하기 위한 프리즘(5100)을 사용하는 스펙트로미터 검출기 장치(530)의 개략적 도면이다. 상기 검출기 장치는, 일반적으로 슬롯(슬릿) 형태의 수용 어퍼처(536), 볼록 구형 렌즈(538), 프리즘(5100) 및 이미지 센서(5102)를 포함한다. 물건(12)에 의해 방출된 광(32)은 상기 수용 어퍼처(536)에 의해 수용되고 상기 렌즈에 의해 집속되며 이에 의해 광 556이 프리즘(5100)의 일면에 입사한다. 공지된 바와 같이 프리즘은 광의 파장에 따른 스펙트럼 성분들(5104)로 광을 분해(resolve)하고 이들 성분들은 이미지 센서(5102)에 의해 검출된다. 전하 결합 장치(CCD) 또는 상보형 금속 산화물 반도체(CMOS)를 포함할 수 있는 상기 이미지 센서(5102)는, 일반적으로 스펙트럼의 가시광 부분에 대응하는 파장 범위에 걸쳐 광의 세기를 측정한다. 상기 이미지 센서(5102)에 의해 측정된 방출 스펙트럼은 데이터 버스(80)를 거쳐 프로세서(34)로 전달되고 이를 분석하여 물건을 인증하기 위한 표준 스펙트럼의 대응 파라미터들과 스펙트럼의 선택된 파라미터들을 비교한다. 다른 실시예들에서 상기 측정된 광은 광학 그레이팅 또는 어레이 도파관 그레이팅(AWG)을 사용하여 스펙트럼 성분들로 공간적으로 분해될 수 있음이 이해될 것이다. 부가적으로, 프리즘이나 그레이팅이 센서 전역에 걸쳐 광을 스캔하도록 움직이는 스캐닝 스펙트로미터 장치(scanning spectrometer arrangement)들이 사용될 수도 있다. 이러한 장치에서 센서는 단순한 광검출기를 포함할 수 있다.
비록 방출 피크의 비율이 바람직한 인증 파라미터이기는 하나, 다른 파라미터들이 광-발광 마킹에 의해 방출된 광의 인증성을 검증하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 파라미터들의 예시들이 도 6에 도시된다. 도 6의 스펙트럼은, 파장들 (λa, λb, λc)에서 3개의 피크들"a", "b", "c" 및 피크 세기들(Ia, Ib, Ic)를 갖고, 파장들 (λd, λe, λf) 에서 3개의 골(trough)들 "d", "e", "f" 및 골 세기들(Id, Ie, If) 을 가지며, 파장 (λg) 에서 하나의 변곡점(point of inflection) "g" 및 이의 세기(Ig)를 갖는다. 선택된 파라미터들은 다음을 포함하나, 이에 한정되지는 않는다:
·방출 피크들의 실 파장(actual wavelength)(λa, λb, λc) 및/또는 세기(Ia, Ib, Ic),
·방출 골들의 실 파장(λd, λe, λf) 및/또는 세기(Id, Ie, If),
·방출 스펙트럼에서의 변곡점들에 대응하는 파장 (λg) 및/또는 세기(Ig),
·방출 피크들의 상승 속도(∂I/∂λ),
·방출 피크들의 하강 속도(∂I/∂λ),
·방출 피크 세기들의 비율(예를 들면 Ia:Ib:Ic, Ia:Ib, Ib:Ic, Ia:Ic),
·방출 피크 파장들의 비율 (예를 들면 λa:λb:λc, λa:λb, λb:λc, λa:λc),
·방출 골 세기에 대한 방출 피크 세기의 비율(예를 들면 Ia:Id, Ib:Id, Ib:Ie, Ic:Ie, Ic:If , Ia:Ie, Ia:If, Ib:If),
·방출 골 파장에 대한 방출 피크 파장의 비율(예를 들면 λa:λd, λb:λd, λb:λe, λc:λe, λc:λf, λa:λe, λa:λf, λb:λf),
· 피크 선 폭(peak line width)[즉, 반높이 너비(full width at half-maximum; FWHM)],
· 피크 선 폭들의 비율 및
·여기 소스가 스위치 오프되는 경우 형광 광-발광성의 붕괴 속도(rate of decay) (도 6에 도시되지 않음)
기재한 바와 같이, 본 발명에 따른 광-발광 보안 마킹은 적어도 2개, 바람직하게는 적어도 3개의 형광 물질들의 블렌드를 포함하고, 상기 블렌드는 "눈에 안전한(eye safe)" 여기 방사선에 의해 여기될 때 식별할 수 있는 방출 스펙트럼을 생성한다. 상이한 형광 물질들은 상이한 활성제 또는 공-활성제(co-activator) 또는 상이한 농도들을 갖는 동일한 호스트 매트릭스를 갖는 것이 바람직하다. 동일한 호스트 매트릭스를 갖는 형광 물질들의 블렌드의 장점은, 그러한 조성물이 광-발광 보안 마킹을 위조하기 위해 상기 형광체 블렌드를 분석하고 리버스 엔지니어링(reverse engineering)하는 것을 어렵게 만든다는 점이다.
구성 형광체 물질들은 다양한 물질들 사이의 보다 나은 혼화성(miscibility)을 보장하도록 작은 입자 크기를 갖는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 본 발명의 형광체 블렌드들은, 평균 입자 크기(직경)이 5 마이크론(㎛) 이하, 보다 바람직하게는 2㎛ 이하 및 선택적으로 1㎛ 이하인 형광체 입자들을 포함한다.
도 7a 및 도 7b는 3개의 형광 물질들 PR, PG, PB의 4개의 상이한 무게 비율(weight raio)의 블렌드들에 대한 정규화된 방출 스펙트럼을 도시한다. 상기 형광 물질들은 각각 (i) PR: 612nm 인 파장 λR의 레드 광을 발생시키는 유로퓸 (Eu) 활성화된 이트륨 옥사이드 Y1 .94Eu0 .06O3, (ii) PG: 514nm 인 파장 λG의 그린 광을 발생시키는 유로퓸/망간(Mn) 활성화된 바륨 마그네슘 알루미네이트Ba0.9Eu0.1Mg0.6Mn0.4Al10O7 및 (iii) PB: 444 내지 445nm의 파장 λB의 블루 광을 발생시키는 유로퓸 활성화된 바륨 마그네슘 알루미네이트 Ba0 .9Eu0 .1MgAl10O17를 포함한다. 상기 4개의 형광체 브렌드들은 각각: 블렌드 1 - 4/1/1, 블렌드 2 - 8/1/1, 블렌드 3 - 8/2/1 그리고 블렌드 4 - 16/2/1의 형광체 PR, PG, PB의 무게 비율 블렌드들을 포함한다. 상기 광-발광 보안 마킹은 인듐 갈륨 니트라이드(InGaN) 기반 LED에 의해 발생된 파장 λex의 여기 방사선에 의해 여기되었다. 방출 스펙트럼은 그린 형광체 PG(Ba0 .9Eu0 .1Mg0 .6Mn0 .4Al10O7)에 의해 발생된 광에 대응하는 상기 제 2 방출 피크로 정규화되었다. 도 7b는 상기 제 3 방출 피크를 보다 자세히 도시하는 보다 긴 파장들에서의 스펙트럼의 일부이다. 표 1은 방출 피크들의 정규화된 세기들 IB, IG, IR 및 방출 골에 대한 방출 피크들의 비율과 함께 제 1 및 제 2 방출 피크들 사이의 골의 정규화된 세기 IR /G에 대한 각각의 값들을 포함한다.
3개의 형광체 PR, PG and PB의 상이한 무게 비율 블렌드들에 대한 정규화된 피크 세기 및 정규화된 피크 세기들의 비율
형광체 블렌드 정규화된 세기(a.u) 정규화된 세기들의 비율
No. 무게 비율
PR/PG/PB 		피크들 골
IR /G
IR IG IB IB:IG IR:IG IB:IR IR:IR /G IR /G:IG IB:IR /G
1 4/1/1 0.17 1.00 1.50 0.15 1.50 0.17 8.82 1.13 0.15 10.00
2 8/1/1 0.31 1.00 1.25 0.13 1.25 0.31 4.03 2.38 0.13 9.61
3 8/2/1 0.21 1.00 0.78 0.11 0.78 0.21 3.71 1.91 0.11 7.09
4 16/2/1 0.30 1.00 0.77 0.11 0.77 0.30 2.57 2.73 0.11 7.00
표 1로부터 각 형광체 블렌드가 파라미터들의 특성 집합(즉, 정규화된 세기들의 비율)을 갖는다는 것이 명백해질 것이다. 도 7은, 형광 물질들의 상이한 무게 비율 블렌드들이 피크들 및/또는 골들의 파장들이 실질적으로 변하지 않으면서 방출 피크 세기들의 특성 비율 및/또는 방출 피크 대 골 세기들의 특성 비율을 갖는 각각의 방출 스펙트럼을 어떻게 생성시키는지를 도시한다. 동일한 형광체 물질들의 상이한 무게 비율 블렌드들을 사용하는 것의 특별한 이점은, 각각이 실질적으로 동일한 파장에서 피크들 및/또는 골들을 생성시키기 때문에 도 2, 3 및 4에 도시된 것과 같은 선택된 파장 범위들에 대한 세기를 측정하는 단순한 광학 검출기 장치가 활용될 수 있다는 점이다.
본 발명의 인증 시스템은 특히 일반식 A3Si(O,D)5 또는 A2Si(O,D)4 인 실리케이트계 형광체와 같은 무기 형광체와의 사용에 적합한데, 여기에서 Si는 실리콘이고 O는 산소이며, A는 스트론튬(Sr), 바륨(Br), 마그네슘(Mg), 또는 칼슘(Ca)을 포함하고 D는 염소(Cl), 불소(F), 나트륨(N), 또는 황(S)을 포함한다. 참조로서 본 명세서에 그 내용들이 통합되는 동시 계류중인 US2006/0145123, US2006/0261309, US2007/0029526, 및 특허번호 US7,311,858 (또한 Intermatix Corporation에 양도됨) 에 실리케이트계 형광체들의 예시가 도시된다.
US2006/0145123에 개시된 바와 같이, 유로퓸(Eu2 +) 활성화된 실리케이트계 그린 형광체는 일반적인 화학식 (Sr,A1)x(Si,A2)(O,A3)2+x:Eu2 +을 갖는다. 여기서 A1은 예를 들어 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 바륨(Ba), 징크(Zn), 소듐(Na), 리튬(Li), 비스무스(Bi), 이트륨(Y) 또는 세륨(Ce)과 같은 적어도 2+ 양이온, 1+ 및 3+ 양이온 조합이고; A2는 예를 들어 보론 (B), 알루미늄 (Al), 갈륨(Ga), 카본(C), 게르마늄(Ge), N 또는 포스포러스(P)와 같은 3+, 4+ 또는 5+ 양이온이며; A3 는 예를 들어 플루오르(F), 염소(Cl), 브로마인 (Br), N 또는 S와 같은 1-, 2- 또는 3- 음이온이다. 상기 화학식은, A1 양이온이 Sr을 치환하며, A2 양이온은 Si를 치환하며, A3 양이온은 산소를 치환하는 것을 나타내도록 사용된다. x의 값은 1.5 내지 2.5 사이의 정수 또는 비정수(non-integer) 이다.
US　7,311,858는 A2SiO4:Eu2 + D 의 화학식을 갖는 실리케이트계 옐로우-그린 형광체를 개시한다. 여기서 A는 Sr, Ca, Ba, Mg, Zn 또는 카드뮴(Cd)를 포함하는 2가 금속 중 적어도 하나이고; D는 F, Cl, Br, 이오다인(I), P, S 및 N을 포함하는 도펀트(dopant)이다. 도펀트 D는 약 0.01 내지 20몰 퍼센트 범위로 형광체 내에 존재할 수 있고 도펀트의 적어도 몇몇은 형광체의 결정 격자 내에 통합되도록 산소 양이온들을 치환한다. 상기 형광체는 (Sr1 -x- yBaxMy)SiO4:Eu2 +D를 포함할 수 있는데, 여기서 M 은 Ca, Mg, Zn 또는 Cd로 구성되고 0=x=1 및 0=y=1이다
US2006/0261309는 2상의 실리케이트계 형광체를 개시하는데, 제 1 상(phase)은 (M1)2SiO4과 동일한 결정구조를 가지며, 제 2 상은 (M2)3SiO5과 동일한 결정구조를 갖는다. 여기서 M1과 M2는 각각 Sr, Ba, Mg, Ca 또는 Zn를 포함한다. 적어도 하나의 상은 2가 유로퓸 (Eu2 +)으로 활성화되고 적어도 하나의 상은 F, Cl, Br, S 또는 N를 구성되는 도펀트(D)를 포함한다. 규산염 결정 모체의 산소 원자 격자 위치에 도펀트 원자들의 적어도 몇몇이 위치되는 것으로 믿어진다.
US2007/0029526는 화학식 (Sr1 - xMx)yEuzSiO5을 갖는 실리케이트계 오렌지 형광체를 개시한다. 여기서 M은 Ba, Mg, Ca 또는 Zn로 구성된 2가 금속 중 적어도 하나이고; 0<x<0.5이며; 2.6<y<3.3이며; 0.001<z<0.5이다. 형광체는 약 565 nm보다 큰 최대 방출 파장을 갖는 가시광을 방출하도록 구성된다.
또한 상기 형광체는, 참조로서 본 명세서에 그 내용이 통합되는 동시 계류중인 US2006/0158090 및 특허 US　7,390,437 (또한 Intematix Corporation 에 양도됨)에서 개시하는 바와 같은 알루미네이트계 물질 또는 동시 계류중인 US2008/0111472에서 개시하는 바와 같은 알루미네이트계 형광체를 포함할 수도 있다.
US2006/0158090는 화학식이 M1 - xEuxAlyO[1+3y/2] 인 알루미네이트계 그린 형광체를 개시한다. 여기서 M은 Ba, Sr, Ca, Mg, Mn, Zn, Cu, Cd, Sm 또는 툴륨(Tm)을 포함하는 2가 금속 중 적어도 하나이며, 0.1<x<0.9이고 0.5 =y =12이다.
US　7,390,437는 화학식이 (M1 - xEux)2- zMgzAlyO[2+3y/2]인 알루미네이트계 블루 형광체를 개시한다. 여기서 M은 Ba 또는 Sr의 2가 금속 중 적어도 하나이다. 하나의 조성물에 있어서, 형광체는 약 280nm 부터 420nm까지의 파장 범위의 방사선을 흡수하고, 약 420nm부터 560nm까지의 파장 범위를 갖는 가시광을 방출하도록 형성되며, 0.05<x<0.5 또는 0.2<x<0.5이고; 3 = y =12이며; 0.8 = z =1.2이다. 나아가서 상기 형광체는 Cl, Br 또는 I와 같은 할로겐 도펀트(H)로 도핑될 수 있고 일반적인 조성식이 (M1 - xEux)2- zMgzAlyO[2+3y/2]:H일 수 있다.
US2008/0111472는 일반적인 화학식이 (Sr1 -x- yMxTy)3- mEum(Si1 - zAlz)O5인 2가와 3가 양이온으로 혼합된 알루미네이트계 오랜지-레드 형광체를 개시한다. 여기서 M은 0=x=0.4의 범위내의 양으로 Ba, Mg 또는 Ca에서 선택된 적어도 하나의 2가 금속이며; T는 0=y=0.4 의 범위내의 양으로 Y, 란타눔(La), Ce, 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 프로메튬(Pm), 사마륨(Sm), 가돌리늄(Gd), 테르븀(Tb), 디스프로슘(Dy), 올뮴(Ho), 에르븀(Er), Tm, 이테르븀(Yt), 루테튬(Lu), 토륨(Th), 프로탁디늄(Pa) 또는 우라늄(U)에서 선택된 3가 금속이며, z 및 m은 0=z=0.2 및 0.001=m=0.5의 범위이다. 상기 형광체는, 할로겐이 실리케이트 결정 내의 산소 격자 사이트에 존재하도록 구성된다.
상기 형광체는 그 전체의 내용이 본 명세서에 참조로써 통합되는 동시 계류 중인 가특허출원번호 61/054,399호에 개시된 바와 같은 니트라이드계 레드 형광체를 또한 포함할 수 있다. 61/054,399호는, 화학식 MmMaMbD3wN[(2/3)m+z+a+(4/3)b-w]Zx를 갖는 니트라이드계 레드 형광체를 도시하는데, 여기서 Mm은 베릴륨(Be), Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd 또는 수은(Hg)로부터 선택된 2가의 원소이고; Ma 는 B, Al, Ga, In, Y, Se, P, As, La, Sm, 안티모니(Sb) 또는 Bi로부터 선택된 3가의 원소이며; Mb 는 C, Si, Ge, 틴 (Sn), Ni, 하프늄(Hf), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), Cr, Pb, Ti 또는 지르코늄(Zr)으로부터 선택된 4가의 원소이며; D는 F, Cl, Br 또는 I로부터 선택된 할로겐이며; Z는 Eu, Ce, Mn, Tb 또는 Sm 으로부터 선택된 활성제이고, N은 니트로젠이며, 0.01=m=1.5, 0.01=a=1.5, 0.01=b=1.5, 0.0001=w=0.6 및 0.0001=z=0.5이다. 상기 형광체는 640nm 보다 큰 방출 피크 파장을 갖는 가시광을 방출하도록 구성된다.
상기 형광체는 위에 기재된 예시에만 한정되지 않으며, 예를 들어 니트라이드 및/또는 술페이트 형광 물질들, 옥시-니트라이드 및 옥시-술페이트 형광체 또는 가넷 물질(YAG)과 같은 유기 또는 무기 형광 물질들이고 업-컨버팅 또는 다운-컨버팅 형광체들을 포함하는 임의의 형광 물질을 포함할 수 있음이 이해될 것이다.
2개 또는 그 이상의 개별적으로 작동가능한 여기 소스들(LEDs) (26)을 사용하여 상이한 파장 여기 방사선을 갖는 광-발광 보안 마킹을 여기시키고 상기 여기 소스들의 다양한 조합들에 대한 방출 스펙트럼 및/또는 방출 스펙트럼의 선택된 파라미터(들)을 측정하는 다른 실시예들이 고려된다. 상이한 조합들/섭동들로 상기 여기 소스들을 동작시키고 방출 스펙트럼 및/또는 선택된 파라미터(들)을 측정하는 것은 광-발광 보안 마킹의 인증성을 검증하는 것에 대한 보다 높은 레벨의 보안성을 제공한다. 이러한 장치에서 각 소스(26)는 동작 시 각각의 파장들λex1, λex2로 여기 방사선을 발생시키고, 예를 들어 400nm 및 465nm의 여기 방사선을 방출하는 LED들을 포함할 수 있다. LED 들의 예시들 및 그들의 방출 파장들은 표 2에 주어진다.
광방출 다이오드들(LEDs) 및 방출 파장들(λex)
색 LED 방출 파장 λe
레드(Red) 알루미늄 갈륨 아세나이드(Aluminum gallium arsenide) (AlGaAs)
갈륨 아세나이드 포스파이드(Gallium arsenide phosphide) (GaAsP)
알루미늄 갈륨 인듐 포스파이드(Aluminum gallium indium phosphide)(AlGaInP)
610nm<λe<760nm
오렌지(Orange) 갈륨 아세아니드 포스파이드(Gallium arsenide phosphide )(GaAsP)
알루미늄 갈륨 인듐 포스파이드(Aluminum gallium indium phosphide) (AlGaInP)		 590nm<λe<610nm
옐로우(Yellow) 갈륨 아세나이드 포스파이드(Gallium arsenide phosphide) (GaAsP)
알루미늄 갈륨 인듐 포스파이드(Aluminum gallium indium phosphide )(AlGaInP)		 570nm<λe<590nm
그린(Green) 갈륨(III) 니트라이드[Gallium(III) nitride] (GaN)
갈륨(III) 포스파이드[Gallium(III) phosphide] (GaP)
알루미늄 갈륨 인듐 포스파이드(Aluminum gallium indium phosphide )(AlGaInP)
알루미늄 갈륨 포스파이드(Aluminum gallium phosphide) (AlGaP)

500nm<λe<570nm
블루(Blue) 징크 셀레나이드(Zinc selenide) (ZnSe)
인듐 갈륨 니트라이드(Indium gallium nitride) (InGaN)		 450nm<λe<500nm
자외선(Violet) 인듐 갈륨 니트라이드(Indium gallium nitride) (InGaN) 400<λe<450nm
극자외선(Ultra violet) 알루미늄 니트라이드(Aluminum nitride)(AlN)
알루미늄 갈륨 니트라이드(Aluminum gallium nitride) (AlGaN)
λe<400nm
위와 같은 시스템에서 상기 광-발광 보안 마킹은, (i) 제 1 파장 λex1 (예를 들어 400nm)의 여기 방사선에 의해 여기될 수 있는 적어도 하나의 형광 물질 및 (ii) 2개의 여기 파장들 λex1 및 λex2의 방사선(예를 들어 파장 범위 400 내지 465nm 이내의 여기 방사선)에 의해 여기 될 수 있는 적어도 하나의 형광 물질의 블렌드를 포함한다. 다시 말하면 하나의 형광 물질은 오직 제 1 파장 범위의 여기 방사선에 의해서만 여기 가능하고 하나의 형광 물질은 상기 제 1 파장 범위를 중첩하여 포함하는 제 2 파장 범위의 여기 방사선에 의해 여기 가능하다. 각 형광 물질은 여기될 때 각각의 상이한 파장에서 각각의 방출 피크(P1, P2)를 갖는 광을 방출한다. 적절한 형광 물질의 예시들이 도 3 및 4에 주어진다.
제 1 파장 λex1 (예를 들면 400nm)의 여기 방사선에 의해 여기 가능한 형광체들의 예시
형광체 조성 여기 범위 방출 피크 P1
Eu 활성화된 이트륨 옥사이드:
Y2 - xEuxO3 ,여기서0.01=x=0.2
Figure pct00001
140-400nm
Figure pct00002
610-612
Eu/Mn 활성화된 바륨 마그네슘 알루미네이트:
Ba1 - xEuxMg1 - yMnyAl10O7 ,여기서 0.01=x=0.2 및 0.01=y=0.9
Figure pct00003
140-460nm
Figure pct00004
514-518nm
Eu 활성화된 바륨 마그네슘 알루미네이트:
Ba1 - xEuxMgAl10O17 , 여기서 0.01=x=0.2
Figure pct00005
140-460nm
Figure pct00006
445-455nm
제 1 파장 eλex1 (예를 들어 400nm) 및 제 2 파장 λexx2 (예를 들어 465nm)의 방사선 모두에 의해 여기 가능한 형광체들의 예시
형광체 조성 여기 범위 방출 피크P2
Eu 활성화된 실리케이트(그린/옐로우):
(Sr1 - xBax)2SiO4: Eu, 0=x=1
Figure pct00007
200-490nm
Figure pct00008
507-575nm
(a) 제 1 및 제 2 파장인 λex1 와 λexx2의 (b) 제 1 파장 λex1 만의 그리고 (c) 제 2 파장 λex2만의 여기 방사선에 의해 여기된 광-발광 보안 마킹에 대한 개략적 방출 스펙트럼을 도시하는 도 8을 참조하여 위와 같은 인증 시스템의 동작이 이하에 기재될 것이다. 동작 시 2개의 여기 소스들이 모두 활성화되고 광-발광 보안 마킹이 2개의 파장 λex1 와 λexx2의 여기 방사선으로 조사될 때, 방출 스펙트럼(도 8a에 도시)은, 2개의 파장들의 여기 방사선에 의해 여기 가능하기 때문에 제 2 형광 물질로부터 비례적으로 큰 기여도(contribution)가 존재할 2개의 형광 물질들의 방출들의 합산일 것이다. 광-발광 보안 마킹이 제 1 파장만의 여기 방사선으로 조사될 경우, 방출 스펙트럼(도 8b에 도시)은 다시 제 1 및 제2 형광 물질들로부터의 방출들의 합산일 것이나 제 2 형광 물질로부터의 기여도가 상대적으로 약할 것이다. 마지막으로 광-발광 보안 마킹이 제 2 파장만의 여기 방사선으로 조사될 경우, 방출 스펙트럼(도 8a에 도시)은 오직 제2 형광 물질로부터의 기여도만을 포함할 것이다. 따라서 여기 소스들을 상이한 조합/섭동으로 작동시키고 방출 스펙트럼 및/또는 제 1 및 제 2 방출 피크들의 세기들의 비율과 같은 방출 스펙트럼의 선택된 파라미터(들)을 측정함으로써, 광-발광 보안 마킹의 인증성을 검증하기 위한 보다 높은 레벨의 보안성을 제공한다. 상이한 여기 소스들에 대한 "on" 및 "off"의 상이한 조합들은 마이크로프로세서 내에 프로그램될 수 있다.
또다른 실시예에서는, 3개의 개별적으로 동작 가능한 여기 방사선을 사용하여 광-발광 보안 마킹을 여기시키고 작동된 소스들(actuated sources)의 다양한 조합들에 대한 방출 스펙트럼 및/또는 방출 스펙트럼의 다양한 파라미터들을 측정하는 것이 고려될 수 있다. 예를 들어 각 여기 소스는, 각각의 여기 파장 λex1, λexx2, 및 λex3(예를 들어 400nm, 465mn 및 525nm)의 여기 방사선을 발생시키도록 동작 가능한 LED를 포함할 수 있다. 위와 같은 장치에서 광-발광 보안 마킹은 (i) 제 1 파장 λex1의 방사선(예를 들어 400nm)에 의해서만 여기 가능한 적어도 하나의 형광 물질, (ii) 제 1 및 제 2 파장 λex1 및 λex2 모두의 방사선(예를 들어 400 내지 460nm의 파장범위의 여기 방사선)에 의해 여기 가능한 적어도 하나의 형광 물질 및 (iii) 모든 여기 파장들인 λex1, λex2 및 λex3 의 방사선( 예를 들어 400 내지 510nm의 파장범위의 여기 방사선)에 의해 여기 가능한 적어도 하나의 형광 물질의 블렌드를 포함한다. 일반적으로 상기 형광 물질들은 각각 각자의 상이한 주파수에서 방출 피크를 갖는다.
제 1 파장 λex1 (예를 들어 400nm), 제 2 파장 λex2 (예를 들어 465nm) 및 제3 파장 λex3(예를 들어520nm)의 여기 방사선에 의해 여기 가능한 형광체들의 예시
형광체 조성 여기 범위 방출 피크P3
Eu 활성화된 실리케이트(오렌지):
(Sr1 - xBax)3SiO5:Eu, 0=x=1
Figure pct00009
200-560nm
Figure pct00010
586-600nm
Eu 활성화된 알루니늄 실리케이트 (오렌지):
(YySr1 -x- yBax)3(AlzSi1 -z)O5:Eu 0=x=0.4, 0=y=0.4 and 0=z=0.2
Figure pct00011
200-580nm
Figure pct00012
600-620nm
Eu 활성화된 니트라이드 (레드):
CaAlSiN3:Eu
Figure pct00013
250-600nm
Figure pct00014
550-800nm
Eu 활성화된 니트라이드(레드):
Ca2Si5N8:Eu
Sr2Si5N8:Eu
Ba2Si5N8:Eu
Figure pct00015
250-550nm
Figure pct00016
200-600nm
Figure pct00017
250-550nm
Figure pct00018
500-800nm
Figure pct00019
550-850nm
Figure pct00020
500-850nm
3개의 여기 소스들로는 상기 여기 소스들이 작동할 수 있는 7개의 상이한 조합이 존재하며 이들은 다음과 같다:
· 제 1 파장(λex1)만의 여기 소스,
· 제 2 파장(λex2)만의 여기 소스,
· 제 3 파장(λex3)만의 여기 소스,
· 제 1 및 제 2 파장(λex1+λex2)의 여기 소스들,
· 제 1 및 제 3 파장 (λex1+λex3)의 여기 소스들,
· 제 2 및 제 3 파장 (λex2+λex3) 의 여기 소스들 및
· 3개의 모든 파장 (λex1+λex2+λex3)의 여기 소스들.
동작 시 3개의 모든 여기 소스들이 동작가능하고 광-발광 보안 마킹이 3개의 모든 파장 λex1, λex2, λex3의 여기 방사선으로 조사되는 경우, 방출 스펙트럼은 상기 3개의 형광체 물질들로부터의 방출들의 합산일 것이며, 제 2 및 제 3 형광 물질들 각각이 적어도 2개의 파장(λex1 및 λex2)의 여기 방사선에 의해 여기 가능하기 때문에 이들의 비례적으로 높은 기여도가 존재할 것이다. 제 1 여기 소스만이 동작되는 경우, 상기 광-발광 보안 마킹은 제 1 파장(λex1)만의 여기 방사선으로 조사되고 방출 스펙트럼은 상기 3개의 형광 물질들의 방출들의 합산일 것이나 제 2 및 제 3 형광 물질들로부터의 기여도는 상대적으로 작을 것이다. 제 2 여기 소스만이 동작되는 경우, 상기 광-발광 보안 마킹은 제 2 파장(λex2)만의 여기 방사선으로 조사되고 방출 스펙트럼은 상기 제 2 및 제 3형광 물질들만의 방출들의 합산일 것이다. 제 3 여기 소스만이 동작되는 경우, 상기 광-발광 보안 마킹은 제 3 파장(λex3)만의 여기 방사선으로 조사되고 방출 스펙트럼은 상기 제 3 형광 물질만의 방출에 대응할 것이다. 제 1 및 제 2 여기 소스들이 동작가능한 경우, 상기 광-발광 보안 마킹은 파장들 λex1, λex2의 여기 방사선으로 조사되고 방출 스펙트럼은 상기 3개의 형광 물질들로부터의 방출들의 합산일 것이고 상기 제 3 형광 물질로부터의 기여도는 3개의 모든 소스들이 동작 가능한 경우보다 낮을 것이다. 제 1 및 제 3 여기 소스들이 동작가능한 경우, 상기 광-발광 보안 마킹은 파장들 λex1, λex3의 여기 방사선으로 조사되고 방출 스펙트럼은 상기 3개의 형광 물질들로부터의 방출들의 합산일 것이고 상기 제 3 형광 물질로부터의 기여도는 상기 제 1 및 제 2 소스들이 동작 가능한 경우보다 높을 것이다. 마지막으로 제 2 및 제 3 여기 소스들이 동작가능한 경우, 상기 광-발광 보안 마킹은 파장들 λex2, λex3의 여기 방사선으로 조사되고 방출 스펙트럼은 상기 제 2 및 제 3 형광 물질들로부터의 방출들의 합산일 것이고 상기 제 2 형광체가 단일 파장의 방사선에 의해 여기되고 상기 제 3 형광체가 2개의 파장들의 방사선에 의해 여기되기 때문에 각 기여도의 크기는 보다 낮아질 것이다. 결과적으로 상기 광-발광 마킹은 어떠한 여기 방사선이 동작가능하느냐에 따라 7개까지의 상이한 방출 스펙트럼을 생성할 수 있다.
본 발명은 기재된 특정 실시예에만 한정되지 않으며 그 변형이 본 발명의 범위 내에서 이루어질 수 있음이 이해될 것이다. 예를 들어, 다른 실시예에서 상기 광-발광 보안 마킹(14)이 예를 들어 바코드와 같은 다른 보안 장치를 통합시키는 것이 고려된다. 바코드의 형태인 광-발광 보안 마킹들이 도 9a 및 도 9b에 도시된다. 공지된 바와 같이 바코드는 그 폭 및/또는 간격이 데이터를 인코딩하는데 사용되는 일련의 평행선(바)들을 포함한다. 도 9a에 도시된 바와 같이 그리고 본 발명에 따라, 광-발광 바코드 마킹은 적어도 2개의 형광 물질들의 블렌드를 포함하는 잉크로 이루어진 일련의 평행선들(106)을 포함한다. 상기 광-발광 바코드 마킹(14)은 상기 형광 물질들을 여기시키지 않는 광을 사용하는 종래의 바코드 스캐너 장치를 사용하여 독출될 수 있고 상기 형광체 마킹은 상술한 인증 장치를 사용하여 검증될 수 있다. 도 9b에 도시된 바와 같은 다른 배치에서는 바코드가 상이한 형광체들 및/또는 형광체 블렌드들을 포함하는 일련의 바들(106, 108, 110)을 포함할 수 있다. 위와 같은 광-발광 보안 마킹으로 인증 디바이스는 바람직하게는 여기 방사선으로 상기 바코드를 스캐닝하며 방출 스펙트럼이 개별적 바들 및/또는 선택된 그룹의 바들에 대해 측정된다. 상이한 형광 물질들을 포함하는 상기 바들(106, 108, 110)이 정해진 시퀀스(sequence)로 배열될 수 있거나 예를 들어 바코딩(bar coding)에 대해 그 시퀀스를 링킹(linking)시킴으로써 그들의 시퀀스가 인코딩될 수 있다. 일 실시예에서 특정 폭의 바들이 각각의 형광체 또는 형광체 블렌드를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서 상기 광-발광 마킹이 바코드의 선들 사이의 공간(space)들에 제공될 수 있다. 본 발명의 광-발광 마킹은 매트릭스 코드, 기본적으로 2차원 바코드와 같은 코딩의 다른 형태들로 통합될 수 있으며, 이 경우 데이터는 일정 패턴의 도트(dot)들, 스퀘어(square)들, 및 다른 기하학적 심볼들의 형태로 인코딩될 수 있다는 점이 이해될 것이다.

Claims (23)

  1. 인증 보안 마킹이, 380 내지 780nm의 파장 범위 내의 선택된 파장의 여기 방사선에 의해 여기 가능(excitable)하고 여기될 때 공지된 방출 특성을 갖는 2개 이상의 형광 물질들의 블렌드(blend)를 포함하는 광-발광 보안 마킹을 인증하는 방법으로서, 상기 방법은:
    a) 상기 선택된 파장의 여기 방사선으로 상기 마킹을 조사(irradiating)하는 단계,
    b) 상기 마킹에 의해 방출된 광의 하나 이상의 선택된 파라미터를 측정하는 단계, 및
    c) 상기 공지된 방출 특성의 대응하는 파라미터와 상기 측정된 하나 이상의 파라미터를 비교하고, 상기 파라미터들이 미리 정해진 한계 내에 존재하는 경우 상기 마킹의 보안성을 검증하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광-발광 보안 마킹을 인증하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 마킹은 제 1 파장 범위 내의 파장의 여기 방사선에 의해서만 여기 가능한 하나 이상의 형광 물질 및 상기 제 1 파장 범위를 중첩하여 포함하는 상이한 제 2 파장 범위 내의 파장의 여기 방사선에 의해서 여기 가능한 하나 이상의 형광 물질을 포함하고, 상기 방법은:
    a) 상기 제 1 파장 범위 내의 파장의 여기 방사선으로 상기 마킹을 조사하고 상기 마킹에 의해 방출된 광의 하나 이상의 선택된 파라미터를 측정하는 단계,
    b) 상기 제 1 및 제 2 파장 범위들의 중첩 영역 내의 파장의 여기 방사선으로 상기 마킹을 조사하고 상기 마킹에 의해 방출된 광의 하나 이상의 선택된 파라미터를 측정하는 단계,
    c) 상기 제 1 파장 범위와 중첩하지 아니한 상기 제 2 파장 범위의 일부 내의 파장의 여기 방사선으로 상기 마킹을 조사하고 상기 마킹에 의해 방출된 광의 하나 이상의 선택된 파라미터를 측정하는 단계, 및
    d) 상기 측정된 하나 이상의 파라미터들과 상기 공지된 방출 특성의 대응 파라미터들을 비교하고, 상기 파라미터들이 미리 정해진 한계 내에 존재하는 경우 상기 마킹을 인증성을 검증하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광-발광 보안 마킹을 인증하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 하나 이상의 선택된 파라미터는: 선택된 파장 영역의 세기, 선택된 파장 영역들의 세기들이 비율, 방출 피크의 세기, 방출 피크의 파장, 방출 피크의 상승 속도, 방출 피크의 하강 속도, 방출 피크 세기들의 비율, 방출 피크 파장들의 비율, 방출 골(trough)의 세기, 방출 골의 파장, 방출 골 세기들의 비율, 방출 골 파장들의 비율, 변곡점(point of inflection)의 파장, 변곡점의 세기, 변곡점 세기들의 비율, 변곡점 파장들의 비율, 방출 피크들의 수, 방출 골들의 수, 변곡점들의 수, 방출 피크의 형태, 및 이들의 조합들을 포함하는 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 광-발광 보안 마킹을 인증하는 방법.
  4. 인증 보안 마킹이, 제 1 파장 범위 내의 파장의 여기 방사선에 의해서만 여기 가능한 하나 이상의 형광 물질 및 상기 제 1 파장 범위를 중첩하여 포함하는 제 2 파장 범위 내의 파장의 여기 방사선에 의해서 여기 가능한 하나 이상의 형광 물질의 2개 이상의 형광 물질들의 블렌드(blend)를 포함하는 광-발광 보안 마킹을 인증하는 방법으로서, 상기 방법은:
    a) 상기 제 1 파장 범위 내의 파장의 여기 방사선으로 상기 마킹을 조사하고 상기 마킹에 의해 방출된 광의 하나 이상의 선택된 파라미터를 측정하는 단계,
    b) 상기 제 1 및 제 2 파장 범위들의 중첩 영역 내의 파장의 여기 방사선으로 상기 마킹을 조사하고 상기 마킹에 의해 방출된 광의 하나 이상의 선택된 파라미터를 측정하는 단계,
    c) 상기 제 1 파장 범위와 중첩하지 아니한 상기 제 2 파장 범위의 일부 내의 파장의 여기 방사선으로 상기 마킹을 조사하고 상기 마킹에 의해 방출된 광의 하나 이상의 선택된 파라미터를 측정하는 단계, 및
    d) 상기 a), b) 및 c) 단계에서 측정된 상기 선택된 파라미터들과 공지된 방출 특성의 대응 파라미터들을 비교하고, 상기 파라미터들이 미리 정해진 한계 내에 존재하는 경우 상기 마킹을 인증성을 검증하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광-발광 보안 마킹을 인증하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 하나 이상의 선택된 파라미터는: 선택된 파장 영역의 세기, 선택된 파장 영역들의 세기들이 비율, 방출 피크의 세기, 방출 피크의 파장, 방출 피크의 상승 속도, 방출 피크의 하강 속도, 방출 피크 세기들의 비율, 방출 피크 파장들의 비율, 방출 골(trough)의 세기, 방출 골의 파장, 방출 골 세기들의 비율, 방출 골 파장들의 비율, 변곡점(point of inflection)의 파장, 변곡점의 세기, 변곡점 세기들의 비율, 변곡점 파장들의 비율, 방출 피크들의 수, 방출 골들의 수, 변곡점들의 수, 방출 피크의 형태, 및 이들의 조합들을 포함하는 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 광-발광 보안 마킹을 인증하는 방법.
  6. 인증 보안 마킹이, 380 내지 780nm의 파장 범위 내의 선택된 파장의 여기 방사선에 의해 여기 가능(excitable)하고 여기될 때 공지된 방출 특성을 갖는2개 이상의 형광 물질들의 블렌드(blend)를 포함하는 광-발광 보안 마킹을 인증하는 장치로서, 상기 장치는:
    상기 선택된 파장의 여기 방사선을 방출하고 상기 마킹을 조사(irradiating)하도록 동작 가능한 하나 이상의 제 1 여기 소스,
    상기 마킹에 의해 방출된 광의 하나 이상의 선택된 파라미터를 측정하도록 동작 가능한 검출기, 및
    상기 공지된 방출 특성의 대응하는 파라미터와 상기 측정된 하나 이상의 파라미터를 비교하고, 상기 파라미터들이 미리 정해진 한계 내에 존재하는 경우 상기 마킹의 보안성을 검증하기 위한 프로세싱 수단
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광-발광 보안 마킹을 인증하는 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 광-발광 보안 마킹에 의해 방출된 광을 선택된 파장 영역들로 나누는 파장 분리 수단을 더 포함하고, 상기 검출기는 각각의 선택될 파장 영역들에 대한 세기를 측정하도록 동작 가능한 것을 특징으로 하는 광-발광 보안 마킹을 인증하는 장치.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 파장 분리 수단은: 광학 필터, 젤 필터, 다이크로익 필터, 그레이팅, 광학 섬유 그레이팅 및 프리즘을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 광-발광 보안 마킹을 인증하는 장치.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 하나 이상의 선택된 파라미터는: 선택된 파장 영역의 세기, 선택된 파장 영역들의 세기들이 비율, 방출 피크의 세기, 방출 피크의 파장, 방출 피크의 상승 속도, 방출 피크의 하강 속도, 방출 피크 세기들의 비율, 방출 피크 파장들의 비율, 방출 골(trough)의 세기, 방출 골의 파장, 방출 골 세기들의 비율, 방출 골 파장들의 비율, 변곡점(point of inflection)의 파장, 변곡점의 세기, 변곡점 세기들의 비율, 변곡점 파장들의 비율, 방출 피크들의 수, 방출 골들의 수, 변곡점들의 수, 방출 피크의 형태, 및 이들의 조합들을 포함하는 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 광-발광 보안 마킹을 인증하는 장치.
  10. 인증 보안 마킹이, 제 1 파장 범위 내의 파장의 여기 방사선에 의해서만 여기 가능한 하나 이상의 형광 물질 및 상기 제 1 파장 범위를 중첩하여 포함하는 제 2 파장 범위 내의 파장의 여기 방사선에 의해서 여기 가능한 하나 이상의 형광 물질의 2개 이상의 형광 물질들의 블렌드(blend)를 포함하는 광-발광 보안 마킹을 인증하는 장치로서, 상기 장치는:
    i) 상기 제 1 파장 범위 내의 파장의 여기 방사선을 방출하고 상기 마킹을 조사하도록 동작 가능한 제 1 독립적 동작가능한 여기 소스,
    ii) 상기 제 2 파장 범위 내의 파장의 여기 방사선을 방출하고 상기 마킹을 조사하도록 동작가능한 제 2 독립적 동작가능한 여기 소스,
    iii) 상기 마킹에 의해 방출된 광의 하나 이상의 선택된 파라미터를 측정하도록 동작가능한 검출기, 및
    iv) 상기 하나 이상의 선택된 파라미터들과 상기 공지된 방출 특성의 대응 파라미터들을 비교하고, 상기 파라미터들이 미리 정해진 한계 내에 존재하는 경우 상기 마킹을 인증성을 검증하기 위한 프로세싱 수단을 포함하고, 상기 장치는:
    a) 상기 제 1 파장 범위 내의 파장의 여기 방사선으로 상기 마킹을 조사하고 상기 마킹에 의해 방출된 광의 상기 하나 이상의 선택된 파라미터를 측정하고,
    b) 상기 제 1 및 제 2 파장 범위들의 중첩 영역 내의 파장의 여기 방사선으로 상기 마킹을 조사하고 상기 마킹에 의해 방출된 광의 하나 이상의 선택된 파라미터를 측정하고,
    c) 상기 제 1 파장 범위와 중첩하지 아니한 상기 제 2 파장 범위의 일부 내의 파장의 여기 방사선으로 상기 마킹을 조사하고 상기 마킹에 의해 방출된 광의 하나 이상의 선택된 파라미터를 측정하고, 그리고
    d) 상기 하나 이상의 선택된 파라미터들과 상기 공지된 방출 특성의 대응 파라미터들과 비교하고, 상기 파라미터들이 미리 정해진 한계 내에 존재하는 경우 상기 마킹을 인증성을 검증하도록 동작 가능한 것을 특징으로 하는 광-발광 보안 마킹을 인증하는 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 하나 이상의 선택된 파라미터는: 선택된 파장 영역의 세기, 선택된 파장 영역들의 세기들이 비율, 방출 피크의 세기, 방출 피크의 파장, 방출 피크의 상승 속도, 방출 피크의 하강 속도, 방출 피크 세기들의 비율, 방출 피크 파장들의 비율, 방출 골(trough)의 세기, 방출 골의 파장, 방출 골 세기들의 비율, 방출 골 파장들의 비율, 변곡점(point of inflection)의 파장, 변곡점의 세기, 변곡점 세기들의 비율, 변곡점 파장들의 비율, 방출 피크들의 수, 방출 골들의 수, 변곡점들의 수, 방출 피크의 형태, 및 이들의 조합들을 포함하는 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 광-발광 보안 마킹을 인증하는 장치.
  12. 제 6 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 여기 소스는 400 내지 450nm의 파장 범위의 여기 방사선을 발생시키도록 동작 가능한 것을 특징으로 하는 광-발광 보안 마킹을 인증하는 장치.
  13. 제 6 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 여기 소스는 광 방출 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 광-발광 보안 마킹을 인증하는 장치.
  14. 각 형광 물질이 380 내지 780nm의 파장 범위 이내의 선택된 파장의 여기 방사선에 의해 여기 가능한 하나 이상의 형광 물질들의 블렌드를 포함하는 것을 특징으로 하는 광-발광 보안 마킹.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 형광 물질들은 동일한 호스트 격자 구조(host lattice structure)를 갖는 것을 특징으로 하는 광-발광 보안 마킹.
  16. 제 14항에 있어서, 각 형광 물질은 동일한 파장 범위의 여기 방사선에 의해 여기 가능한 것을 특징으로 하는 광-발광 보안 마킹.
  17. 제 14항에 있어서, 하나 이상의 형광 물질은 제 1 파장 범위의 여기 방사선에 의해서만 여기 가능하고 하나 이상의 형광 물질은 상기 제 1 파장 범위를 중첩하여 포함하는 제 2 파장 범위의 여기 방사선에 의해 여기 가능한 것을 특징으로 하는 광-발광 보안 마킹.
  18. 제 14항에 있어서, 상기 마킹은, 3개 이상의 형광 물질들의 블렌드를 포함하고, 제 1 파장 범위의 여기 방사선에 의해서만 여기 가능한 하나 이상의 형광 물질, 상기 제 1 파장 범위를 중첩하여 포함하는 제 2 파장 범위의 여기 방사선에 의해 여기 가능한 형광 물질, 및 상기 제 1 및 제 2 파장 범위를 중첩하여 포함하는 제 3 파장 범위의 여기 방사선에 의해 여기 가능한 형광 물질의 3개 이상의 형광 물질들의 블렌드를 포함하는 것을 특징으로 하는 광-발광 보안 마킹.
  19. 제 14항에 있어서, 상기 2개 이상의 형광 물질들의 블렌드는: 바인더 물질과 함께 통합되는 것, 잉크와 함께 통합되는 것, 폴리머 물질 내에 통합되는 것, 폴리머 물질의 시트 로 통합되는 것, 폴리머 물질의 섬유로 통합되는 것, 하나 이상의 시트가 상기 여기 방사선 및 상기 형광 물질들에 의해 방출된 광에 투과성인 물질의 시트들 사이에 라미네이트되는 것, 메탈 포일의 표면에 적용되는 것, 메탈 포일의 표면에 적용되는 것 및 바코드의 부분으로서 통합되는 것을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 광-발광 보안 마킹.
  20. 제 14 항에 있어서, 상기 형광 물질들은 400 내지 450nm의 파장 범위의 여기 방사선으로 여기 가능한 것을 특징으로 하는 광-발광 보안 마킹.
  21. 제 14항에 있어서, 각각의 형광 물질은: 5 마이크론 이하, 2 마이크론 이하, 및 1 마이크론 이하를 포함하는 그룹으로부터 선택된 평균 분자 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 광-발광 보안 마킹.
  22. 제 14 항에 있어서, 상기 형광 물질들은: 알루미네이트, 실리케이트, 니트라이드, 술페이트, 옥시-니트라이드, 옥시-술페이트, 및 가넷 물질을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 광-발광 보안 마킹.
  23. 제 1 파장 범위의 여기 방사선에 의해서만 여기 가능한 하나 이상의 형광 물질 및 상기 제 1 파장 범위를 중첩하여 포함하는 제 2 파장 범위의 여기 방사선에 의해 여기 가능한 하나 이상의 형광 물질의 2개 이상의 형광 물질들의 블렌드를 포함하는 것을 특징으로 하는 광-발광 보안 마킹.
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