KR20150013529A - 광학 효과층 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 그래픽 요소들의 분야에 관한 것으로서, 광학 효과층(OEL) 및 이를 생성하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 OEL에 대한 시야각이 변하면 연장된 길이에 걸쳐서 이미지 특징들의 시야각 의존성 가현 운동을 용이하게 그 자체로서 검출하고 이를 보여주는 광학 효과를 제공하는 문제를 해결한다. 이 목적은 적어도 부분적으로 투명한 바인더 물질 및 층 내에 분산된 복수의 입자들을 포함하는 OEL을 제공함으로써 달성된다. 각각의 입자는 비등방성 반사율을 가지며, 자성 또는 자화 가능할 수 있다. 입자들의 배향은 OEL의 연장된 표면 내에서, 상기 연장된 표면에 실질적으로 수직이고 상기 제1 방향(x)을 따라 상기 OEL의 제1 단면에서, (i) 상기 제1 단면과 교차하는 이들 비구형 입자들의 해당 단면 형상 내의 관찰된 최장 치수를 따르는 직선 및 (ii) 상기 제1 방향 사이의 각도의 국소 평균은 상기 제1 방향을 따르는 위치(P)의 함수는 상기 위치의 단조 증감하는 제1 함수(θ1) 및 상기 위치의 교대 제2 함수(θ2)의 합인 함수(θ)에 따라 변하도록, 길이에 걸쳐서 연장하는 배향 패턴을 형성한다. 또한, OEL을 생성하는 장치 및 방법의 다양한 변형예들이 개시된다.

Description

광학 효과층{OPTICAL EFFECT LAYER}
본 발명은 그래픽 요소 분야에 관한 것이며, 시야각 의존성 광학 효과를 나타내는 광학 효과층 및 광학 효과층을 생성하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 특히, 광학 효과층이 적용되는 한 분야는 은행권(banknote), 여권 및 기타 문서의 보호를 위하고, 브랜드 보호를 위한 보안 요소 분야에 있다. 또는 대안적으로는, 광학 효과층은 장식 목적을 위해 이용될 수도 있다.
예컨대, 보안 문서용 보안 특징은 한편으로는 "비공개(covert)" 보안 특징 및 다른 한편으로는 "공개(overt)" 보안 특징으로 분류될 수 있다. 비공개 보안 특징에 의해 제공된 보호는 통상적으로 검출에 특화된 장비 및 지식을 요구하는 그러한 특징은 검출하기 어렵다는 개념에 의존하며, "공개" 보안 특징은 조력 받지 않은 인간 감각으로 용이하게 검출할 수 있는 개념에 의존한다, 예컨대, 그러한 특징은 가시적이고/이거나 촉각을 통해 검출가능할 수 있는 반면에, 여전히 생성하고/하거나 복사하기 어렵다. 그러나, 공개 보안 특징의 유효성은 보안 특징으로서 이들의 용이한 인식에 대단히 의존하는데, 이는 대부분의 사용자들 및 특히, 이와 함께 보안 문서 또는 품목의 보안 특징에 대해 사전 지식이 없는 이들은 자신들이 그 존재 및 성질에 대해 실제적인 지식을 갖고 있다면, 상기 보안 특징을 기초로 한 보안 검색을 실제적으로 수행만 할 것이기 때문이다.
예컨대, 보안 문서 분야에서 공개 보안 요소의 생성을 위한 자기적으로 배향성인(magnetically orientable) 안료, 특히, 자기 광학적으로 가변성인 안료를 함유하는 잉크를 이용하는 것이 업계에 알려져 있다.
예컨대, WO 2005/002866 A1은 경화된 코팅층 내에서 배향된 광학적으로 가변성인 자성 안료 입자들에 의하여 나타낸 고해상도 이미지를 포함하는 개선된 광학적으로 가변성인 인쇄된 보안 요소를 개시한다. 상기 고해상도 이미지는 특별한 자기 배향 장치를 이용하는 인쇄 공정에서 생성된다. 보안 문서는 우선, 광학적으로 가변성인 자성 안료 플레이크와 같은 자성 또는 자화 가능한 입자들을 포함하는 코팅 조성물로 각인된다. 각인된 문서는 이후 코팅이 여전히 "습윤된" 상태로 있으면서, 인디시아(indicia)로 새겨진 자화된 영구 자석판을 포함하는 자기 배향 장치의 자기장에 노출된다. 코팅의 자성 또는 자화 가능한 입자들은 배향 장치의 자기장의 영향 하에서 배향되어, 상기 새겨진 인디시아의 이미지를 형성하게 된다. 이후, 코팅은 경화되어, 이들의 위치 및 배향에서 자성 또는 자화 가능한 입자들을 "동결"하게 된다.
이 목적을 위해 이용될 수 있는 광학적으로 가변성인 자성 염료가 예컨대, 미국 특허 번호 제4,838,648호 및 EP 686,675 B1에 개시되어 있다. 해당 잉크 및 코팅 조성물은 WO 2007/131833 A1에 개시되어 있다.
WO 2008/046702 A1은 코팅층에서 광학적으로 가변성인 자성 안료 입자들의 배향을 통해 생성된 자기적으로 유도된 이미지의 추가적인 유형뿐만 아니라 상기 이미지 유형을 생성하는 장치도 개시한다. 장치는 인디시아로 새겨진 자화된 영구-자석판과 새겨진 자석판에 대하여 장착된 하나 이상의 추가적인 자석들 사이에서 발생하는 고유 자기력에 대항하여 이들을 유지하도록 이들의 조합을 포함한다.
WO 2004/007095 A2는 하나 이상의 쌍극 자석의 자기장에 노출된 코팅층에서 자성 안료 플레이크를 배향하여, 유동하거나 이동하는 삼차원 물체를 연상시키는 변하는 시야각으로 편평함에도 불구하고, 색상 및 반사율의 원활한 변화를 보여주는 심미적으로 매력적인 밝은 광학적으로 가변성인 코팅을 생성하는 장치를 개시한다. 특히, WO 2004/007095의 장치는 현저하게는 얻어진 코팅에서 "롤링-바(rolling-bar)" 효과를 생성하도록 코팅층에서 자성 안료 플레이크를 배향하도록 한다. 인쇄된 "롤링 바"형의 이미지는 이미지가 기울어짐에 따라 움직이는("구르는") 것처럼 보이며, 단일 잉크 제형을 이용하여 단일 인쇄 단계로 획득될 수 있는 대조 밴드를 보여준다. 이미지 특징의 가현 운동을 "롤링-바”형 효과와 같은 변하는 시야각으로 보여주는 인쇄된 요소는 보안 문서의 인증을 위해 용이하게 인식되고 이용될 수 있는 보안 문서용 반-복사 보호 수단이다. 그러나, WO 2004/007095의 장치는 유용한 "롤링-바”형의 효과가 상대적으로 짧은 길이에 걸쳐서 생성될 수 있기만 하여, 종종 보안 특징으로서 인식하기 어려울 수 있는 단점을 보여줄 수 있다.
이는 자기쌍극자장을 발생시키는 쌍극 자석 DM 및 자석 DM의 일 측면 상 및 이로부터 거리 d로 이격되어 있으며, 그 자기축에 대하여 필수적으로 평행인, 즉, 그 자기 북극 및 남극 사이의 가상선 상의 상기 자기장 내에 위치된 기판 S를 각각 개략적으로 보여주는 도 1a 및 1b에 도시되어 있다. 도 1a에서 쌍극 자석은 그 각각의 자기축을 따라 도 1b에서 쌍극 자석보다 그 자기축을 따라 더 긴 연장선 L을 갖는다. 두 가지 경우에 있어서, 통상적으로는, 각 입자의 각각의 길이가 더 긴 연장선은 입자의 위치에서 자기장의 자기장 선들과 실질적으로 정렬되도록, 반사 입자들, 예컨대, 안료 입자들은 기판 S의 상단 상에 액체 바인더 물질의 층 내에 분산된 채로 제공되고 자기장에 의하여 배향된다. 도 1a 및 1b를 비교함으로써 볼 수 있는 바와 같이, 기판 S 상에 해당 층 내에서 입자들을 배향시키는 장치에서 이용되는 쌍극 자석은 "롤링-바" 효과가 생성되는 적어도 길이 L을 가져야 한다. 도 1a에 도시된 길이가 긴 쌍극 자석 DM은 기판 S의 위치에서 약하게 휘어진 자기장 선들만 가지는 반면에, 도 1b에 도시된 짧은 쌍극 자석 DM은 기판 S의 위치에서 더 높은 곡률 반지름을 갖는 자기장 선을 갖는다. 그 결과, 도 1a의 길이가 긴 자석의 경우, 얻어진 "롤링-바" 인쇄는 변하는 시야각으로 약간의 가현 이동, 즉, 빈약하고 거의 눈을 사로잡지 않는 동적인 효과를 단지 보여주는 큰 밝은 지대 z를 보여주는 반면에, 그러나, 이와 비교하여, 도 1b의 짧은 자석의 경우에 얻어진 "롤링-바" 인쇄는 변하는 시야각으로 강한 가현 이동을 보여주는 작은 밝은 지대 z만을 보여준다. 그러나, 짧은 쌍극 자석에 해당하는 다소간 제한된 길이로 인하여, 보안 특징은 특히, 그 존재 및/또는 광학 효과에 대한 어떠한 사전 지식이 없다면, 눈을 사로잡지 않으며, 인식하기가 용이하지 않다. 그러므로, 연장된 길이에 걸쳐서 눈을 사로잡는 동적인 광학 효과를 보여주는 보안 특징에 대한 요구가 여전히 존재한다.
이에 따라, 본 발명의 목적은 예컨대, 연장된 길이에 걸쳐서 이미지 특징의 시야각 의존성 가현 운동을 보여주는 문서 또는 기타 품목 상에 광학 효과층을 제공하는 것이다. 예컨대, 문서 보안 분야에서 개선된 검출 용이한 공개 보안 특징으로서나, 또는 대안적으로, 비공개 보안 특징으로서 그러한 광학 효과층을 제공하는 것은 특히 바람직하다. 다른 목적에 따르면, 그러한 광학 효과층은 또한 장식 목적에 적합하다.
본 발명은 현저하게는 첨부된 청구의 범위에 따라 광학 효과층(이하, "OEL"로 약칭함), 이의 생성을 위한 장치 및 방법, 그러한 OEL을 포함하는 보안 문서 및 보안 특징으로서 그러한 OEL의 용도를 제공함으로써 상기 목적들에 대한 해결책을 제공한다.
본 발명의 제1 양태에 있어서, 200 nm 내지 2,500 nm의 범위에서, 즉, "광학 스펙트럼"이라고 통상적으로 칭하는 전자기 스펙트럼의 부분 내에서 하나 이상의 파장의 전자방사선에 적어도 부분적으로 투명한 바인더 물질을 포함하는 OEL이 제공된다. 비등방성 반사율을 갖는 복수의 비구형 입자들은 상기 바인더 물질 내에 분산되고, 입자들은 광학 효과층의 연장된 표면 내의 제1 방향을 따라 길이에 걸쳐서 연장하는 패턴에 따라 배향된다. 광학 효과층의 제1 단면에 있어서, 연장된 표면에 실질적으로 수직이고 제1 방향을 따라서, (i) 상기 제1 단면과 교차하는, 이들 비구형 입자들의 해당 단면 내에서 관찰된 최장 치수를 따른 직선, 및 (ii) 상기 제1 방향 사이의 각도의 국소 평균은 상기 제1 방향에 따른 위치의 함수에서, 상기 위치의 단조 증감 제1 함수 θ1 및 상기 위치의 교대 제2 함수 θ2의 합인 위치의 함수 θ에 따라 변한다.
그러한 개선된 연장된 OEL에 기초한 공개 보안 특징은 달성 가능한 효과의 공간적 연장은 매우 제한적일 수 있거나 약한 동적 운동 효과가 달성될 수 있는 도 1a 및 1b와 연계하여 상기 토의된 것과 유사한 종래 "롤링 바" 또는 관련 광학 효과보다 현저하게 주목할 만하다, 즉, 눈을 사로잡는다. 문서 보안 특징은 용이하게 인지되고/되거나 이용되면, 특히 효과적임에 따라, 그러한 개선된 OEL로 달성 가능한, 위조 또는 불법 재생에 대항하는 문서 보안 및/또는 보호는 현저하게 향상될 수 있는데, 이는 보안 특징은 실제적으로 (i) 사용자에 의하여 그 자체로 인식될 것이고, (ii) 그렇게 보호된 문서 또는 기타 물품이 진짜임을 확인하기 위하여 사용되며, (iii) 진짜가 아닌, 즉, 가짜 보안 특징과 안전하게 구분될 수 있을 가능성이 강하게 증가하기 때문이다. 그 성질로 인하여, 본 발명에 의해 제공된 광학 효과는 단순한 복사에 의하여, 예컨대, 시판중인 복사기에 의하여 재생될 수 없어서, 기타 광학 효과와 비교하여 향상된 보안 수준을 제공한다. 개선된 OEL은 예컨대, 은행권 또는 여권과 같은 보안 문서용, 또는 일반적으로 보호가 중요한 가치 있는 소비자 제품 또는 예비 부품 등과 같은 임의의 물품 또는 품목용의 공개된 보안 특징으로서 이용될 수 있다. 또한 대안적으로, 효과는 스펙트럼의 각각의 비가시성 부분들에서 방사선에 민감한 적절한 인증 장비로 검출만 할 수 있는 광학 스펙트럼의 가시 범위 밖의 파장에 대하여 광학 효과가 (적어도 추가적으로) 발생하는 비공개 보안 특징으로서 채용될 수 있다. 또한, 광학 효과는 시야각의 그 의존성 및 그 증가된 공간적 연장으로 인하여, 보안 특징으로의 사용과 조합하는 것을 포함하여, 또한, 장식 목적을 위해 매우 적합하다.
달리 말해서, 그리고 함수 θ의 견지에서, 함수 θ의 전체 형상은 위치의 함수로서 지속적으로 감소하거나 지속적으로 증가하는 그 전체 경향을 가지면서 기복이 있거나 동요하도록 한다. 지속적으로 감소하거나 지속적으로 증가하는 전체 경향에 의하여, 몇 개의 동요에 대하여 평균하는 경우, 함수 θ의 평균은 위치에 따라 지속적으로 증가하거나 지속적으로 감소하는 것을 의미한다. 교대 제2 함수 θ2는 위치에 대한 θ의 도함수가 0인, 즉, 함수가 쉬운 용어로 "편평한" 복수의 위치들을 보인다는 것을 확보한다. 바람직하게는, 함수 θ는 복수의 어두운 지점들 및 복수의 밝은 지점들에 의하여 형성된, 패턴된 시각 효과로 이어지는 이러한 "편평한" 위치들에서의 복수의 극대 및 극소(즉, 봉우리 및 골짜기)를 형성한다. 이 지점들은 OEL이 기울어진 경우, 지향적 방식으로 광학 효과층을 가로질러 이동한다. 달리 말해서, 함수 θ는 광학 효과층의 시야각이 변하면, 광학 효과층의 연장된 표면상에 밝고 어두운 영역들의 패턴은 제1 방향(x)을 따라 이동하는 것처럼 보일 것이다.
본 발명의 제2 양태에 있어서, 바인더 물질 내에 분산된 자성 또는 자화 가능한 입자들을 배향함으로써 광학 효과층을 생성하는 장치가 제공된다. 장치는 자화된 자석판을 포함하는 하나 이상의 자석들의 배열을 포함한다. 하나 이상의 자석들의 배열은 (a) 자기 쌍극자장에 실질적으로 유사하고 상기 자화된 자석판에 실질적으로 평행하게 정렬된 북-남 방향을 갖는 제1 자기장 성분; 및 (b) 개별 국소 쌍극 유사 자기장들의 중첩을 포함하는 제2 자기장 성분을 포함하는 조합된 자기장을 생성하도록 구성되어, 상기 북-남 방향에 실질적으로 평행한 제1 방향으로 따라 자기 북극-남극의 교대에 상응한다. 제1 자기장 성분 및 제2 자기장 성분은 상기 자화된 자석판의 연장된 표면에 인접한 영역에서 적어도 중첩하고, 광학 효과층이 생성될 수 있다.
그러므로, 장치는 바인더 물질 내의 입자들이 자성 또는 자화 가능한 입자들인 경우에 있어서 제1 양태에 따른 OEL을 생성하는데 적합하다.
본 발명의 제3 양태에 있어서, 광학 효과층을 생성하는 방법이 제공된다. 방법은 유체, 즉, 아직 경화되지 않은 바인더 물질로서, 비등방성 반사율을 가지며 상기 바인더 물질 내에 분산된 복수의 자성 또는 자화 가능한 비구형 입자들을 포함하는 바인더 물질을 본 발명의 제2 양태에 따른 장치의 자화된 자석판의 연장된 표면에 인접한 영역에서 장치의 자기장에 노출시키는 단계를 포함한다. 그것에 의하여, 바인더 물질 내의 자성 또는 자화 가능한 비구형 입자들이 배향된다. 방법은 자성 또는 자화 가능한 비구형 입자들의 채용된 위치 및 배향으로 입자들을 고정시키도록 바인더 물질의 동시 또는 순차 경화를 더 포함한다. 바인더 물질은 적어도 그의 경화된 상태에서 200 nm 내지 2,500 nm 범위의 하나 이상의 파장들의 전자기 방사선에 적어도 부분적으로 투명하다.
따라서, 방법은 바인더 물질 내의 입자들이 자성 또는 자화 가능한 입자들인 경우에 본 발명의 제1 양태에 따른 광학 효과층을 제공한다.
제4 양태에 있어서, 제1 양태에 따른 광학 효과층을 포함하는 보안 문서가 제공된다.
제5 양태에 있어서, 본 발명의 제1 양태에 따른 광학 효과층을 문서 보안 응용에서 보안 특징 또는 보안 요소로서의 용도가 제공된다.
상기 양태들에 따른 본 발명의 다양한 바람직한 실시형태들 및 변형예들은 종속항들에서 제공된다.
본 발명은 도면을 참조하여 하기에 상세히 설명된다:
도 1은 선행 기술의 "롤링 바 효과"로 알려진 2 개의 광학 효과층들 OEL 및 a) 긴 쌍극 자석을 이용하고, b) 짧은 쌍극 자석을 이용하여 이들이 얻어질 수 있는 방식을 개략적으로 도시한다;
도 2는 기판 층상에 배치된 2 개의 개별 광학 효과층(OEL) 성분들을 포함하는 광학 효과 코팅(OEC)을 개략적으로 도시한다;
도 3a는 OEL로서, 판 표면 및 OEL의 연장된 표면 내에서 OEL에 수직이고 제1 방향을 따르는 단면을 갖는 OEL을 개략적으로 도시한다;
도 3b는 곡면 및 OEL의 연장된 표면 내에서 OEL에 수직이고 제1 방향을 따르는 단면을 갖는 OEL을 개략적으로 도시한다;
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따라, 기판 상에서 소판형 안료 입자들을 포함하는 예시적인 OEL의 표시된 선(R1-R2)을 따라 단면에서 기판 평면에 대하여 상기 입자들의 앙각의 변형을 도시한다;
도 5는 도 4의 표시된 선(R1-R2)을 따라 3 개의 표시된 점들인 A, B 및 C에서 취한 3 개의 공면 SEM 단면들에서 보여진 바와 같이, 기판 평면에 대하여 소판형 안료 입자들의 앙각을 도시한다;
도 6는 본 발명의 일 실시형태에 따라, 방향 x를 따른 길이, 예컨대, 도 5의 표시된 선(R1-R2)에 걸쳐서 위치의 함수 θ 뿐만 아니라 이에 해당하는 예시적인 제1 함수 θ1로서 이미지가 이동하는 것처럼 보이는 OEL의 표면 내의 제1 방향 x에 대하여 입자각 θ(이하, "앙각"이라고도 함) 의 변형을 개략적으로 도시한다;
도 7는 기울어진 시야각들(a 내지 c, f 내지 h) 하에서 그리고 거의 직교하는 시야각들(d 및 e) 하에서 보여진 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 OEL을 도시한다;
도 8는 본 발명의 실시형태들의 제1 원리 세트의 예시적인 일 실시형태에 따른 OEL을 생성하는 장치의 구조를 개략적으로 도시한다;
도 9는 본 발명의 장치의 자석판의 2-차원 다중-극 자화의 다양한 예시적인 자화 패턴들을 개략적으로 도시한다;
도 10는 본 발명의 실시형태들의 제1 원리 세트의 다른 예시적인 실시형태에 따른 OEL을 생성하는 장치의 구조를 개략적으로 도시한다;
도 11는 본 발명의 일부 실시형태들에 따른 장치의 자석판들 중 하나 이상의 다중-극 자화를 구체화하는 유용한 자화 패턴들을 개략적으로 도시한다;
도 12는 본 발명의 실시형태들의 제1 원리 세트의 또 따른 예시적인 실시형태에 따른 OEL을 생성하는 장치의 구조를 개략적으로 도시한다;
도 13는 본 발명의 예시적인 실시형태들의 제1 원리 세트에 따라, OEL을 생성하는 장치의 예시적인 구조를 개략적으로 도시한다;
도 14는 도 13의 장치의 자석판을 통한 길이방향의 단면을 개략적으로 도시한다;
도 15는 도 13의 장치에 의하여 발생된 해당 계산된 자기장 자석판을 도시한다;
도 16 내지 18은 본 발명의 다양한 실시형태들에 따라, OEL을 생성하는 장치들의 자석 배열들의 일부로서 이용될 수 있는 다양한 예시적인 전자석들을 개략적으로 도시한다;
도 19는 본 발명의 실시형태들에 따라, OEL 내에서 입자들의 배향으로 새겨진 영구-자석 지지판을 추가적으로 이용하여 달성된 광학 효과 코팅의 사진을 묘사한다;
도 20은 실시형태들의 제1 원리 세트의 다른 예시적인 실시형태에 따른 본 발명을 구현하는 특정한 예시적인 자석 배열을 개략적으로 도시한다;
도 21은 도 20의 자석들의 배열의 계산된 자기장 선들을 도시한다. 자기 극자 명칭들은 여기서 생략된다;
도 22는 지지판(SP)의 위치에서 도 20의 자기 배열로부터 유래하는 자기장 선들을 따라 소판형 안료 입자들(안료 플레이크)(도 22b) 및 배향된 소판형 안료 입자들에서 입사광의 이에 해당하는 반사(도 22a)를 개략적으로 도시한다.
I. 광학 효과층(OEL)
본 발명에 따른 광학 효과층("OEL")은 바인더 물질 및 비등방성 반사율을 가지며 바인더 물질 내에 분산된 복수의 비무작위로 배향된 비구형 입자들을 포함한다.
본 명세서 전체에 걸쳐서, "배향"이라는 용어는 배향된 입자의 좌표계 및 광학 효과층의 좌표계 사이의 일반적인 관계를 지칭한다. 직교 좌표계들의 경우, 3 가지 각도 값들(입자 축들 z, y 및 x 주위로 회전)은 일반적으로 입자의 배향을 정의할 것을 요구한다.
이하, 입자의 "앙각"이라는 용어는 효과층의 평면에서 방향 x를 따라 효과층을 통한 수직 단면에서, (i) 교차된 입자의 해당 단면 형상 내의 관찰된 최장 치수에 따른 직선 및 (ii) 상기 방향 x 사이에서 용이하게 관찰 가능한 각도를 지칭한다.
바인더 물질은 적어도 경화된 상태로(다음 단락 참조), 200 nm 내지 2,500 nm의 범위에서, 즉, 통상적으로 "광학 스펙트럼"으로 지칭되고, 전자기 스펙트럼의 적외선, 가시 및 UV 부분들을 포함하는 파장 범위 내에서 하나 이상의 파장들의 전자기 방사선에 적어도 부분적으로 투명하다. 특히, 바인더 물질은 400 nm 내지 700 nm의 가시 스펙트럼의 범위에서 적어도 부분적으로 투명할 수 있다. 따라서, 표면을 통해 OEL로 들어오는 입사 전자기 방사선, 예컨대, 가시 광선은 OEL 내에 분산된 입자들에 도달할 수 있고, 거기에서 반사될 수 있으며, 반사된 빛은 원하는 광학 효과를 다시 생성하기 위해 OEL을 나갈 수 있다. 파장들이 가시 범위 바깥, 예컨대, 근자외선 범위에서 선택되면, OEL은 이후, 기술적 수단이 선택된 비-가시 파장들을 포함하는 각각의 조명 조건들 하에서 OEL에 의하여 발생된 (완전한) 광학 효과를 검출하는데 필요함에 따라 비공개 보안 특징으로서 역할을 할 수도 있다. 전자기 스펙트럼의 적외선, 가시 및 자외선 부분들은 각각 700 내지 2,500 nm, 400 내지 700 nm, 및 200 내지 400 nm의 파장 범위들에 대략적으로 해당한다.
또한, 바인더 물질은 그 안에서 분산된 입자들이 필수적으로 자유롭게 회전 가능한 제1 유체 상태를 가지며, 상기 제1 유체상태는 입자들이 이들의 채용된 위치 및 배향으로 고정되고 더 이상 회전할 수 없는 제2 경화된 상태로 변환될 수 있다. 예컨대, 바인더 물질은 코팅 조성물, 더욱 특히, 보안 응용, 예컨대, 은행권 인쇄에 이용되는 것과 같은 잉크 조성물일 수 있다. 유체 경화 물질이 예컨대, 건조 또는 적당한 빛(예컨대, 적외선-가시 광선)으로 조사하여 경화함으로써 경화되는 경우, 상기 바인더 물질은 입자들이 그 현재 위치 및 배향에서 고정되며, 바인더 물질 내에서 더 이상 이동하거나 회전할 수 없는 제2 경화된 상태로 변환한다.
도 2는 본 발명의 일부 실시형태들에 따라서, 그 안에서 분산된 반사하는 비구형 입자들(300)을 갖는 예시적인 OEL(202)의 단면을 개략적으로 도시한다. OEL(202)은 기판층(205) 상에 배치된 2 개의 개별 층 부분들(203 및 204)를 포함한다. 부분들(203 및 204)은 단면에 수직인 제3 차원에서 서로 연결되거나 연결되지 않을 수 있으며, 기판 및 OEL 자체를 포함하는 광학 효과 코팅("OEC")을 형성하거나 형성하지 않을 수 있다. OEL(202)은 적어도 일시적으로, 기판(205) 상에 배치될 수 있다. 이는 OEL은 잉크, 예컨대, 보안 잉크 또는 일부 다른 코팅 물질에 해당하고, 은행권, 여권 또는 기타 중요 문서와 같은 기판 상에, 예컨대, 인쇄에 의하여 영구적으로 배치되는 응용에서 특히 유용하다. 그러나, 기판은 그 대신에, 예컨대, 특히 바인더 물질이 여전히 그 유체 상태에 있는 동안에 OEL의 생성을 용이하게 하기 위하여, OEL에 일시적으로만 부착될 수도 있다. 이후, 기판은 OEL로부터 제거될 수 있다. 대안적으로, 기판은 접착층을 포함할 수 있어서, OEL 및 접착층을 포함하는 OEC는 인쇄 또는 기계 장치 및 다소간 많은 노력을 수반하는 기타 공정들 없이 모든 종류의 문서 또는 기타 물품 또는 품목에 부착될 수 있다. 특히, 일부 실시형태들에 있어서, OEC는 개별 전사 단계에서 문서 또는 물품에 부착될 수 있는 전사 호일의 형태이다. 그러한 경우에 있어서, 기판은 이전에 기재된 바와 같이 OEC가 배치되어 있는 이형 코팅을 지닌다. 접착층은 광학 효과 코팅 상에 추가로 존재할 수 있다.
본원에 기재된 OEL은 바람직하게는 방사선-경화된 코팅이며, 특히, LED계 UV-경화 장비가 이용 가능하거나 가능할 수 있는 스펙트럼의 가시 및/또는 UV 범위에 있는 방사선, 더 바람직하게는, 380 nm 내지 420 nm 파장 범위의 방사선에 의하여 경화된 코팅층일 수 있다.
기판(205)은 부직물, 직물, 금속 및 플라스틱 중합체 물질 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 바람직한 부직물은 종이, 판지 및 Tyvek
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과 같은 스펀본드 올레핀 섬유이다. 바람직한 직물은 새길수 있는(imprintable) 직물이다. 바람직한 플라스틱 중합체 물질은 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 특히 2축 배향된 PP, 및 폴리에틸렌-테레프탈레이트(PET)이다. 금속은 금속 주화의 제조에 이용되는 것들 및 금속화된 보안 은선과 같은 금속화된 플라스틱 중합체 물질의 제조에 이용되는 것들을 제한 없이 포함한다. 특히 바람직한 기판은 은행권 지폐 및 중합체 은행권 기판뿐만 아니라 종이 및 중합체층 또는 부분 또는 섬유를 포함하는 하이브리드 기판이다. 기판(205)은 투명 물질 및 불투명 물질로부터 더 선택될 수 있으며, 또한 인쇄, 코팅 또는 레이저-표시되거나 레이저-천공된 인디시아를 더 지닐 수 있다. 추가적으로, 기판(205)은 OEL 상단 또는 하단 또는 OEL의 반대면 상에 추가적인 코팅 또는 층(미도시)를 더 지닐 수 있다. 특히, 기판은 예컨대, 자기적으로 전사되는 안료 배향 이미지의 품질을 향상시켜 접착 등을 촉진하는 역할을 하는 본 발명의 OEL 하에서 프라이머층을 지닐 수 있다. 기판은 예컨대, 이의 내마모성 및 내토양성을 증가시켜 그 광학적 광택 등을 변화시키는 역할을 하는 OEL 상에서 보호 코팅을 더 지닐 수 있다.
이전에 기재된 기판, OEL 및/또는 임의의 추가적인 코팅층은 바람직하게는, UV/가시/IR 발광성 물질, UV/가시/IR 흡수 물질 및 자성 물질 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 마커 물질들을 더 추가적으로 포함할 수 있다. 상기 물질들은 고속 은행권 처리 기계와 같은 인증 장치에 의하여 예컨대, 보안 문서의 자동 인증을 가능하게 하는 추가적인 보안 특징으로서 역할을 할 수도 있다.
바인더 물질 내에 분산된 복수의 비구형 입자들의 각각은 바인더 물질이 적어도 그 경화된 상태에서 적어도 부분적으로 투명한 입사 전자기 방사선에 대하여 비등방성 반사율을 갖는다. 여기서, "비등방성 반사율"이라는 용어는 입자의 배향의 함수로서 입자에 의하여 시야 방향으로 반사된 입사 방사선의 변하는 분율을 지칭한다. 따라서, 배향된 반사 입자들을 함유하는 바인더 물질, 즉, OEL은 주어진 조명 조건 하에서 시야 방향에 대하여 기울어지게 되면, 입자들의 각각의 반사된 방사선의 분율이 개별적으로 각각의 입자에 대하여 변할 수 있다. 일반적으로, 바인더 물질 내의 입자들은 안료 입자들, 예컨대, 잉크와 같은 코팅 물질 내에서 안료 입자들일 수 있다.
입자들은 비구형 형상을 가지며, 예컨대, 장형(prolate)이거나 편구(oblate) 타원체-형상, 작은판-형상 또는 바늘-형상 입자들 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 따라서, 단위 표면적당(예컨대, ㎛2 당) 고유 반사율이 그 비규면 형상으로 인하여 그러한 입자의 전면에 걸쳐서 균일하다고 하더라도, 반사율은 입자의 가시 영역이 보여지는 방향에 의존함에 따라 비등방성이다.
일부 실시형태들에 있어서, 입자들은 원하는 배향 패턴에 따라 OEL의 바인더 물질 내에서 입자들을 배향시키는 외부 자기장을 이용하도록 하는 자성 또는 자화 가능한 물질을 포함할 수 있다. 이에 의하여, 영구 자성 입자는 그 자기축이 입자의 위치에서 외부 자기장 선의 방향에 정렬되도록 배향된다. 고유 영구 자기장 없이 자화 가능한 입자는 그 최장 치수(이하, 입자의 길이 또는 크기라고도 칭함)의 방향이 입자의 위치에서 자기장 선에 정렬되도록 외부 자기장에 의하여 배향된다.
자기장 선들을 따라 배향되기 위하여, 자성 또는 자화 가능한 입자들은 비구형 형상, 예컨대, 장형 또는 편구 형상을 가져야 한다. 적합한 자성 또는 자화 가능한 입자들은 자성 안료, 바람직하게는 작은판(플레이크) 또는 바늘 또는 이들의 혼합의 임의의 유형일 수 있다. 유용한 자성 입자들의 예는 코발트, 철, 또는 니켈, 또는 망간, 코발트, 철 또는 니켈의 자성 합금, 또는 크롬, 망간, 코발트, 철 또는 니켈의 자성 순수 또는 혼합된 산화물 또는 이의 혼합물과 같은 강자성 또는 페리 자성의 물질을 포함하는 작은판- (예컨대, 플레이크-) 또는 침상형 입자들을 제한 없이 포함한다. 자성 산화물의 예는 M은 2가 금속 이온이고, R은 이트륨 및 희토류를 포함하는 군의 3가 이온인 적철광(Fe2O3), 침상 자철광(Fe3O4), 자성 페라이트(MFe2O4), 자성 오르토페라이트(RFeO3), 자성 헥사페라이트(MFe12O19), 자성 석류석(R3Fe5O12) 등과 같은 순수 및 혼합된 산화철; 산화 코발트(Co3O4) 및 이산화 크롬(CrO2)을 제한 없이 포함한다.
가장 바람직한 적합한 자성 또는 자화 가능한 입자들은 광학적으로 가변성인 자성 입자들이다. 입자들은 특히 광학적으로 가변성인 안료 플레이크일 수 있다. 일부 바람직한 실시형태들에 있어서, 입자들은 US 4,838,648, EP 686,675 B1, WO 02/73250 A2 또는 WO 03/00801 A2에서 개시된 바와 같이, 흡수제 / 유전체 / 자성체 / 유전체 / 흡수제 5-층 순서 또는 흡수제 / 유전체 / 반사체 / 자성체 / 반사체 / 유전체 /흡수제 7-층 순서를 포함하는 색상-발생 박막 페브리-페롯(Fabry-Perot) 간섭 스택을 더 포함할 수 있다. 해당 잉크 및 코팅 조성물은 WO 2007/131833 A1에 개시되어 있다. 광학적으로 가변성인 자성 입자들의 색상은 현저하게는 광학 효과층(OEL)의 밝은 지대 주위에서 나타나는 상이한 색상의 마진(margin)이 되는 안료 플레이크의 평면에 대하여 시야각에 의존한다. 예컨대, 직교 시야 하에서 녹색으로 방목(grazing) 시야 하에서 청색으로 보이는 녹색-대-청색 광학적으로 가변성인 안료 플레이크들의 경우에, OEL의 밝은 지대는 어두운 지면 상에서 청색 마진으로 녹색으로 보인다. 본 발명의 OEL에서 광학적으로 가변성인 자성 안료의 사용은 그렇게 밝은 지대들의 대비를 향상시키고, 문서 보안 및 장식 응용에서 OEL의 시각적인 영향을 개선시킨다. 광학적으로 가변성인 자성 입자들을 이용하는 것은 OEL에 보안의 추가적인 층도 첨가하게 되는데, 이는 이러한 유형의 물질이 보안 인쇄 업계에 유보되고, 공중에 상업적으로 이용 가능할 수 없기 때문이다. 가시 방사선에 대하여, 지대의 가현 운동 및 변하는 시야각을 갖는 색상 변이 모두의 존재는 육안으로 용이하게 검증된다.
바인더 물질 내에 분산된 입자들은 OEL의 연장된 표면 내에서, 예컨대, 이 연장된 표면이 OEL(202)의 상면일 수 있는 도 2의 실시예에서, 제1 방향(x)을 따르는 길이에 걸쳐서 연장하는 패턴에 따라 배향된다.
OEL 내에서 비구형 입자들의 배향은 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 정의될 수 있다.
도 3a는 OEL(300) 내에 분산된 복수의 입자들을 나타내는 예시적인 입자들(302 내지 305)를 갖는 OEL(300)을 일반적으로 도시한다. 일반적으로, 비구형 입자들은 OEL의 전체 부피에 걸쳐서 분산된 반면에서, OEL 내에서 이들 배향을 토의할 목적으로, 예시적인 입자들(302 내지 305)는 하기에 더 상세히 기재된 바와 같이 가상면(301)에 의하여 정의된, OEL의 동일한 평탄 (제1) 단면(308) 내에 모두 위치되어 있다. 예시적인 입자들(302 내지 305)은 평면(301) 내에서 위치되기 때문에, 이들은 평면(301)과, 각각 그 교차 형상 내에서 나타나는 최장 직경을 나타내는 짧은 선에 의하여 각각 생생하게 묘사되어 있는 입자들(302 내지 305)의 각각에 대한 단면 형상을 정의하는 (제1) 단면(308)과 교차한다. 예시적으로, 비구형 입자(303)에 대해서만, 입자의 단면 형상도 타원으로 묘사되기도 하는데, 이 타원의 최장 직경은 입자(303)를 나타내는 짧은 선에 해당한다. OEL에서 비구형 반사 입자들의 총 개수는 원하는 응용의 함수에서 적절하게 선택될 수 있다; 그러나, 가시 효과를 발생시키는 표면-덮힘 패턴을 보충하기 위하여, OEL 표면의 평방 밀리미터 당 수천개의 입자들이 일반적으로 요구된다. 광학 효과를 함께 생성하는 복수의 비구형 입자들은 바인더 물질 내에 분산된 입자들의 총 개수의 서브셋 모두 또는 일부만 해당할 수 있다. 예컨대, 광학 효과를 생성하는 입자는 종래 또는 특수한 색상 안료 입자일 수 있는 바인더 물질 내에 함유된 다른 입자들과 조합될 수 있다.
물리적 대상으로서 OEL은 일반적으로 3 가지 치수들 Dim1, Dim2 및 Dim3을 가지며, 예컨대, 도 3a에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 치수를 따라 그 연장선인, Dim2를 따르는 두께는 통상적으로 나머지 다른 치수(들), 예컨대, 도 3a에서 치수 Dim1 및 Dim3를 따르는 연장선보다 훨씬 작다. 이에 따라, 치수들 중 적어도 하나를 따르는, 예컨대, Dim1을 따르는 OEL의 연장선이 지배적일 수 있다. 실질적인 목적을 위해, 즉, 현저한 길이에 걸쳐서 연장하는 광학 효과를 생성하기 위하여, 원하는 광학 효과를 보이기 위하여 OEL의 최대 표면 부분들, 예컨대, 면들 중 하나 이상을 통상적으로 선택할 것이다. 바람직하게는, 최대 연장을 보이는 OEL의 치수들 중 2 개에서 뻗어 나가 있는 OEL의 표면 부분 또는 면이 선택된다. 따라서, 도 3a의 예에서, 치수들인 Dim1 및 Dim3은 OEL(300)의 표면(306)을 뻗어 나간다. 이 선택된 표면 부분 또는 면은 OEL(300) 또는 균등하게는 바인더 물질의 연장된 표면(306)으로 지정될 수 있으며, 제1 방향에 대한 시야각이 변화하는 경우, 이 제1 방향 x을 따라 그리고 길이(307)에 걸쳐서 적어도 이동하는 것처럼 보이는 시야각 의존성 이미지가 생성되는, 연장된 표면(306) 내의 제1 방향 x이 선택될 수 있다. 길이는 제1 방향을 따르는 OEL의 연장선과 동일하거나 작을 수 있다. 시야각은 예컨대, OEL(300)의 연장된 표면(306)은 제1 방향(306) 및 시선 사이의 (시야)각이 변하도록 관찰자의 눈과 OEL(300) 사이의 시선에 대하여 기울어진 경우 변한다. 이 효과는 아래에서 상세히 설명될 바와 같이, OEL 내에 분산된 복수의 입자들에 의하여 생성된다. 바람직하게는, 시야각이 변한 경우 이미지의 향상된 눈을 끄는 가현 운동을 제공하기 위하여 제1 방향 x에 따른 길이(307)는 적어도 20 ㎜이다.
입자들은 OEL(300)의 연장된 표면(306) 내에서 적어도 제1 방향 x을 따른 길이(307) 상에서 연장하는 배향 패턴을 형성하는 OEL(300) 내에서 비무작위 배향을 갖는다. 입자의 배향을 표현하기 위하여, 연장된 표면 내의 제1 방향 x 및 층의 연장된 표면에 대한 법선 NM에 의해 평면이 뻗어 나가는 단면(301)이 정의된다. 도 3a의 예에서, 이 법선 NM은 OEL의 치수 Dim2을 따른다. 따라서, 평면(301)은 OEL을 통하는 직교 단면(308)을 정의한다. 도 3a에서, 예시적인 입자들(302 내지 205)은 이 단면(308) 내에서 각각 위치되고, 입자들을 나타내는 짧은 선들은 단면(308)을 정의하는 평면(301) 내에서 이들의 단면 형상 내에서 그 각각의 최장 직경을 묘사한다.
도 3b는 제1 치수 Dim1 및 제3 치수 Dim3을 따라 연장하는 휘어진, 특히 실린더형 연장된 표면(313)을 갖는 OEL(310) 내에 분산된 입자들(312)이 있는 OEL(310)의 다른 예를 도시한다. 또한, 이 예에서, 평면은 연장된 표면(313) 내의 제1 방향 x 및 연장된 표면에 법선 NM, 예컨대, 제2 치수 Dim2에 평행인 법선 NM에 의하여 정의되고 뻗어 나간다. 도 3a 및 3b의 예에서, 제1 방향은 제1 치수 Dim1을 따르며, 각각의 법선 NM은 제2 치수 Dim2를 따른다. 따라서, 평면은 예시적인 입자들(312)이 위치되어 있는 휘어진 OEL을 통하는 단면(311)을 정의한다.
이후, 입자의 배향은 제1 방향 x 및 평면(301) 내에서 입자의 단면 형상의 최장 치수를 따르는 선 사이의 용이하게 측정 가능한 앙각 θ에 의하여 기술될 수 있다. 각각의 입자에 대하여 위치 P는 입자의 단면 형상 상의 점의 제1 방향을 따른 좌표로 정의될 수 있다. 특히, 좌표는 상기 제1 방향으로 입자 상의 점의 직교 투사에 해당할 수 있다. 예컨대, 입자의 단면 형상 상의 점은 입자의 단면 형상의 중심으로 또는 단면 형상 내의 그 최장 치수의 중심점으로 또는 단면 형상 상의 입자의 임의의 점의 상기 제1 방향을 따르는 최소 (또는 최대) 좌표값을 갖는 단면 형상 내의 점으로 취할 수 있다. 후자의 경우는 입자들(302 및 305)의 단면 형상의 각각의 최좌측 점은 위치 P를 제1 방향을 따른 해당 좌표로서 정의하기 위하여 선택된 도 3a에 도시되어 있다.
(상기 정의된 바와 같이) 그 위치 P가 제1 방향을 따라 위치 P에서 중심을 이룬 간격 내에 속하게 되는 복수개의 입자들 내의 입자들의 (상기 기재된 바와 같이 정의된) 앙각 θ의 평균값은 길이(407) 상에서 예컨대, 도 3a에서 제1 방향을 따르는 적어도 길이에 걸쳐서 위치 P의 함수 θ(P)를 정의한다. 이 평균각은 "앙각 θ의 국소 평균"으로 이라고도 하고, 따라서, OEL을 통하는 직교 (제1) 단면에서 위치하는 입자들의 국소 집단에 대한 각각의 앙각들의 평균으로 취한 것이다. 그에 의하여, 상기 각도들의 국소 평균잡기는 길이 2δ의 범위가 정해진 간격 [P-δ; P+ δ] 내에서 단면(예컨대, 도 2에서 단면(308 또는 311))을 교차하는 이들 입자들에 대해서만 수행되고, 단면을 따라 위치 P에 대한 국소 평균각으로 정의된다. 상기 길이 2δ는 통상적으로 50 내지 1,000 마이크로미터의 범위에 있다. 평균을 잡은 각도는 교차된 비구형 입자의 해당 단면 내에서 관찰된 최장 치수에 따른 직선과 위치 P에서 제1 방향 사이의 각도이다.
본 발명에 따르면, 바인더 물질 내에 분산된 복수의 비구형 입자들 내에서 입자들의 국소 평균 앙각은 제1 함수 θ1(P) 및 제2 함수 θ2(P)의 합과 동일한 함수인 해당 함수 θ(P)를 만족한다. 제1 함수 θ1(P)는 상기 위치 P의 단조 증감 제1 함수이며, 제2 함수 θ2(P)는 상기 위치 P의 교대 제2 함수이다. 여기서, 교대 함수는 0의 평균값에 대하여 양수와 음수 사이에서 변동하는 임의의 함수를 의미한다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따라, 예시적인 OEL 및 그 내에서 입자들의 해당 배향 패턴에 대한 평면도를 도시한다. OEL의 이미지는 비구형 입자들에 의하여 직교 입사광의 반사를 통해 생성된다. 이 예에서, 입자들은 나머지 다른 2 방향으로 이들의 연장선보다 훨씬 작은 두께를 갖는 편평한 소판형 입자들의 형태이다. OEL의 가시적인 연장된 표면 내의 제1 방향은 점 R1과 점 R2 사이의 선으로 표시되며, 제2 방향에 대한 입자들의 평균 배향의 변화는 선 상에 도시되어 있고(도시 목적으로, 개략적으로 도시된 입자들은 R1과 R2 사이의 선에 의하여 정의된 축 주위로 90도만큼 회전된 것으로 도시됨) 이미지 아래에서는 다시 (더 양호한 가시성을 위해) 복사된다. 따라서, 입자 배향은 도 6의 현미경 사진들과 유사한 상기 선을 따른 수직 절단면(cut)들의 광택이 나는 트렌치(trench)의 전자 현미경 사진들로부터 얻어진 바와 같이 선 R1-R2을 따라 플레이크들의 수직 단면의 형태로 도시되어 있다. 입자들이 소판형 입자들이기 때문에, 그 단면 형상은 대략적으로 박선에 해당한다. 이들의 형상을 기초로, 입자들은 이들의 연장된 표면에 대하여 수직인 방향으로 이들의 최대 반사율(최대 투사 면적)을 가지며, 이에 따라, OEL의 이미지에서 직교 도면으로, 밝은 영역은 그 배향이 표면의 배향과 대략 매칭되는, 즉, 입사광이 동일한(직교) 방향으로 실질적으로 반사되도록 OEL의 표면에 대하여 낮은 각도 θ를 갖는 입자들에 해당한다. 반면에 OEL 이미지의 어두운 영역은 입자들이 직교 방향으로부터 멀어지는 이들에 대하여 입자들 상에 떨어지는 빛을 반사하도록, OEL의 연장된 표면에 대하여 그 배향이 현저히 기울어진 입자들에 해당한다. 그러나, 도 4의 이미지는 직교 입사광에 대한 반사 이미지 및 이미지에 대하여 90 도의 시야각을 유일하게 보여준다는 것을 주목하여야 할 것이다. 도 4는 OEL의 이미지의 시야각 의존성 및 따라서, 본 발명에 따르는 실제 OEL에 의해서만 달성될 수 있고 단일 시야각으로부터 취해진 것의 단순한 사진으로는 달성될 수 없는 이동하는 이미지의 원하는 효과를 보여주지 않으며 보여줄 수 없다.
도 5는 그 연장된 (상부) 표면에 직교하는 도 4의 절단면의 OEL의 단면들의 3 가지 전자 현미경 사진들을 도시한다. 이 예에서, OEL은 기판 상에 배치되어 OEC를 형성한다. 현미경 사진들은 도 4에서 제1 방향을 따라, 즉, 표시된 선 (R1-R2)을 따라 확인된, 각각 A, B 및 C 위치들에서 촬영한 것이며, 각각은 배향된 소판형 입자들(500)을 포함하는 OEL에 의하여 덮여진 (바닥에서의) 기판을 보여준다. 위치들 P에서 각각의 간격들[P-δ; P+ δ] 내의 제1 방향 x를 따라 위치된 입자들의 평균 배향은 도 5의 해당 현미경 사진들인 A, B, 및 C와의 비교에 의하여 검증될 수 있는 바와 같이, 도 4에서 상기 위치들인 A, B 및 C에 대하여 보고되어 있는 것으로 도시되어 있다.
도 6은 제1 방향을 따라 각각의 간격들 [P-δ; P+δ] 내에서 분포된 안료 입자들("플레이크 배향"), 즉, 제1 방향을 따르는, 즉, 도 4 및 도 5의 선(R1-R2)을 따라 상기 선(굵은 파형 곡선 참조) 상에서 그들 각각의 위치 P의 함수로서 OEL의 표면 평면에 대하여 안료 플레이크들의 배향의 국소 평균 앙각 θ(P)을 도면으로 묘사한다. θ(P)의 곡선 주위의 회색 영역은 간격 [P-δ; P+δ] 내에서 입자(플레이크들)의 플레이크 앙각 θ(P)의 분포의 표준 편차를 (척도 없이) 개략적으로 도시한다. 플레이크들 또는 입자들은 현저하게는 결코 완벽하게 정렬되지 않으며, 이들의 배향, 따라서 이들의 앙각도 표준 편차에 따라 평균값 주위에서 동요한다.
도 6에서 예시적인 파선은 10°의 평균 앙각에 해당한다. 파선이 파상 함수를 교차하는 이들의 위치들 P에서 모든 입자들은, 입사 전자기 방사선을 동일한 방향, 즉, 해당 시야각에서 OEL 상에서 동일한 시선을 따라 입사 전자기 방사선을 반사한다. 이에 따라, OEL 내에서 약 10°의 앙각을 갖는 플레이크들이 이들의 표면상에 떨어지는 입사 전자기 방사선이 관찰자의 방향에서 시선을 따라 반사되도록 배향되는 그 표면에 대한 시야각으로 OEL이 관찰되면(도 4에서 입사광의 방향과 시선 모두가 OEL의 묘사된 연장된 표면에 대하여 실질적으로 수직이다), 이들 입자들의 위치들 P에서 OEL은 (예컨대, 도 4의 위치 B에서) 밝게 보인다. 반면에, 입자들이 입사 방사선의 방향 및 시선에 대하여 훨씬 더 작은 반사율을 보이게 하도록 평균 입자 배향들이 실질적으로는 10°와 상이한 OEL의 이 영역들은 (예컨대, 도 4의 위치 A 및 C에서) 더 어둡게 보일 것이다. 시야각이 변하면, 예컨대, OEL 및 그 제1 방향이 시선에 대하여 기울어지는 경우, 도 6에서 이것은 더 높은 각각 더 낮은 국소 평균 앙각 θ을 향하여 파선을 위 아래로 이동시키는 것과 동등하다. 이에 따라, 파선과 θ(P)의 곡선 사이의 교차점들은 제1 방향을 따라 상이한 위치 P로 이동할 것이고, 그 결과, OEL의 연장된 표면 상의 명암 영역들의 패턴도 제1 방향 x을 따라 이동하는 것처럼 보일 것이다. 특히, 파선이 θ(P)의 극대 또는 극소와 교차하는 점에 도달하고 OEL이 더 기울어지는 경우라면, 극대 또는 극소에 해당하는 밝은 영역은 사라진다. 마찬가지로, OEL을 기울임으로써, 이동하는 파선이 정상으로부터 극대, 각각 바닥으로부터 극소에 도달하여, 이전에는 교차점이 없었던 위치 P에서 새로운 교차점을 설정하면 새로운 밝은 영역이 생성된다.
도 6에 도시된 추가적인 (직선) 곡선은 약 35°의 최대값 θ1,max으로부터 약 -35°의 최소값 θ1,min까지의 길이(즉, 이 예에서 0 내지 25 ㎜의 위치 범위)를 따라 단조 감소하는 제1 함수 θ1(P)의 예시적인 실시형태를 나타내어, 이 예에서 70°의 0이 아닌 범위까지 뻗어 나간다. 바람직하게는, 최대값 θ1,max 및 최소값 θ1,min 사이의 차이는 적어도 30°, 즉, 상기 단조 증감하는 제1 함수 θ1(P)의 값들은 상기 길이에 걸쳐서 적어도 30 도의 차이에 이르게 된다. 제1 함수를 따르는 길이에 걸쳐서 선형이거나 선형이 아닐 수 있는 제1 함수의 다른 선택도 가능하다.
제2 함수 θ2(P)(도 6에는 미도시)는 이에 함수들의 차이 θ2(P) = θ(P) - θ1(P)와 동등하다. 이는 교대 함수이다, 즉, 0의 평균값에 대하여 음수와 양수 사이에서 진동한다. 바람직하게는, 그 진폭은 제1 함수 θ1(P)의 값들에 의해 뻗어 나가는 범위의 절반 또는 그 미만이다. 따라서, 제2 함수 θ2(P)는 제1 함수 θ1(P)의 변조로 해석될 수 있다. 이에 따라, 제1 함수는 함수 θ(P) = θ1(P) + θ2(P)의 주요 성분으로, 제2 함수는 보조 성분으로 간주될 수 있다.
주요 성분 θ1(P)은 제1 방향을 따르는 길이에 걸쳐서 입자들의 국소 평균 앙각을 실질적으로 결정하고, 교대 보조 성분은 주요 성분에 의하여 결정된 국소 평균 입자 앙각의 변조를 유발한다. 다시 도 4 및 5를 참조하면, 영역 A에서의 입자들은 그 표면이 좌상향 하도록 향하고, 영역 B에서의 입자들은 그 표면이 상승하도록 향하고, 영역 C에서의 입자들은 그 표면이 우상향 하도록 향한다. 주요 성분은 제1 방향을 따르는 길이에 걸쳐서 단조 증감할 수 있다. 특히, 주요 성분은 선형 함수 θ1(P) = aP+b일 수 있는데, 이는 도 1에서와 같이 쌍극 자석(DM)의 포물선 형상의 자기장 선의 선형 구배에 해당한다. 주요 성분은 제1 방향을 따르는 길이에 걸쳐서, 예컨대, 상기 예들에서 선 (R1-R2) 상에서 위치 P의 더 정교한 함수도 따를 수 있다.
보조 성분의 역할을 하는 교대 함수는 싸인 함수와 같은 주기 K의 주기 함수 θ2(P+K) = θ2(P) 또는 더 일반적인 비-주기 함수일 수 있다. 특히, 일부 실시형태들에 있어서, 제2 함수는 제1 함수 θ1(P)와 제2 함수 θ2(p)의 합이 비단조 함수로서, 제1 도함수가 제1 방향을 따른 길이에 걸쳐서 기호를 적어도 2 배 변화시키는 비단조 함수가 되도록 할 만큼 큰 진폭을 갖는다. 바람직하게는, 평균 입자 앙각으로부터 상기 각도의 양의 편위(excursion) 또는 음의 편위를 유발하는, 보조 성분의 진폭, 즉, 국소 평균 입자 앙각의 변조는 5° 내지 30°의 범위에 있고, 더 바람직하게는 10° 내지 20°의 범위에 있는데, 이는 제1 성분에 대한 값들의 적어도 2 배 높은 값의 범위에 해당한다. 따라서, θ의 최소 및 뒤이은 최대(또는 그 반대) 사이의 "융기(bump)"의 높이는 변조의 2배, 즉, 주요 성분에 의하여 뻗어 나가는 -35° 내지 35°, 즉, 총 70°의 범위 미만인, 바람직하게는, 10° 내지 60°, 더 바람직하게는 20° 내지 40°에 대략 해당한다. 따라서, 주요 성분은 보조 성분의 변이에도 불구하고 우세할 수 있다. 일반적으로, 보조 성분에 대하여 주요 성분에 (진폭상으로) 우세한 것은 원하는 광학 효과가 시야각이 변함에 따라 길이를 따라 눈을 사로 잡는 방식으로 이동하는 것처럼 보이는 이미지를 제공하는 것을 달성하는데 바람직하다.
일부 실시형태들에 있어서, 배향 패턴은 제1 방향 x와는 상이한 제2 방향 y인 바인더 물질 각각의 OEL의 연장된 표면 내의 제2 방향 y을 따라 연장할 수도 있다. 이후, 상기 연장된 표면에 실질적으로 수직이고 제2 방향 y을 따르는 상기 OEL의 제2 단면에서, (i) 상기 제2 단면과 교차하는 이들 비구형 입자들의 해당 단면 형상 내의 관찰된 최장 치수를 따르는 직선과 (ii) 상기 제2 방향 y사이의 국소 평균각은 상기 제2 방향 y에 따른 위치의 제3 함수(θ3) 에 따라 변한다. 따라서, 제3 함수는 제1 및 제2 함수들 θ1 및 θ2과 유사한 방식이지만, 상이한 방향 y를 따르는 것으로 정의된다. 특히, 일부 실시형태들에 있어서, 이 제3 함수 θ3는 상기 제2 방향 y를 따르는 상기 방향의 교대 함수일 수 있다.
다른 실시형태들에 있어서, 제2 방향 y를 따르는 상기 국소 평균각은 상기 제2 방향 y를 따르는 위치의 제4 함수 θ4에 따라 변할 수 있다. 이 제4 함수 θ4는 상기 위치의 상기 제1 함수 θ1에 동등하지만, 상기 제2 방향 y를 따르는 (제1 방향 x를 따라 제1 함수 그 자체와는 같지 않은) 함수 및 상기 제2 방향 y를 따르는 상기 위치의 교대 제5 함수 θ5의 합이다. 따라서, OEL 광학 효과의 연장된 표면에서 배향된 비구형 입자들에 의하여 생성된 이미지는 제1 방향뿐만 아니라 적어도 제2 방향 y를 따르는 구조를 보인다.
특정한 일 실시형태에 있어서, 함수 θ(P)는 적어도 선택된 회전 각들에 대하여, 상기 바인더 물질의 연장된 표면 내의 제1 방향의 회전들에 대하여 그리고 일 회전각에 의하여 연장된 표면 상에서 특정한 점 주위의 회전 대칭을 실질적으로 보인다. 달리 말해서, 제1 방향이 그러한 회전 대칭이 일어나는 회전각에 의하여 OEL의 연장된 표면 내에서 회전된다면, 함수 θ(P)는 이 회전에 의하여 변하지 않는다. 이에 따라, 함수 θ(P)를 통해 정의된 광학 효과도 그러한 회전 하에서 변하지 않은 채 남아있다.
예컨대, 일부 실시형태들에 있어서, 제1 함수 θ1(P) 및 제2 함수 θ2(x)는 OEL의 연장된 표면 내의 제1 방향의 회전들에 대하여 불변이며, 합 함수 θ(P)도 이 불변성을 보인다. 이에 따라, 그렇게 획득된 OEL은 바람직한 방향을 갖지는 않지만, 그 대신, 주어진 시야각에 대한 임의의 방향 및 OEL의 연장된 표면에 대하여 입사 방사선의 방향을 따라 동일한 광학 효과를 보인다.
또 다른 특히 바람직한 실시형태들에 있어서, 주요 성분 및 보조 성분 중 오직 하나만이 적어도 선택된 회전각들에 대하여 제1 방향의 회전들에 대하여 그러한 회전 대칭을 보인다.
OEL의 특정한 일 실시형태에 있어서, 상기 제1 방향에 직교하는 이미지 요소들의 작은 슬라이스는 보안 요소를 구체화하는데 이용된다. 상기 이미지 요소들은 상기 정의된 바와 같이 시야각에 의존하여 "나타난다" 및 "사라진다"는 특성을 가지며, 문서 상의 "잠재적 이미지", 즉, 측정된 시야각 하에서 가시적일 수만 있으므로 복사하기 어려운 이미지를 구체화하는데 이용될 수 있다.
OEL의 추가적인 일 특정 실시형태에 있어서, 상기 제1 방향에 직교하는 이미지 요소들의 일 슬라이스 또는 슬라이스들은 부재하거나 은닉되어 있어서, 변하는 시야각으로 광학 효과 코팅 OEC의 이미지 요소들의 동적 운동 출현에서 보다는 존재하는 이미지 요소들의 "스위칭 온(on) - 오프(off)"를 초래한다. 이는 일부 OEL 요소들로 구성된 불연속적인 OEC로 통상적으로 달성될 수 있다.
도 7은 상기 제1 방향을 따라 8 개의 상이한 경사각들에서 본 발명에 따른 OEL의 예시적인 이미지를 도시한다. 큰 가장자리는 관찰자에게 가까운 이미지 측을 나타내고; 작은 가장자리는 관찰자에게서 멀어지는 이미지 측을 나타낸다. 달리 말해서, 관찰자의 위치는 도 7a에 대해서는 OEL의 상단 측 상에 있는 반면에, 도 7h에 대해서는 바닥 측 상에 있다. 해당 경사각들, 즉, OEL의 표면에 대한 시야각들은 다음과 같다: 도 7a: -60°; 도 7b: -45°; 도 7c: -30°; 도 7d: -15°; 도 7e: +15°; 도 7f: +30°; 도 7g: +45°; 도 7h: +60°. 밝게 인식된 이미지 요소와 어둡게 인식된 이미지 요소의 뚜렷하고, 사진복사 불가능한 명백한 진행(progression) 또는 감퇴(regression)는 OEL을 기울일 때 육안에 즉각적으로 명백하다.
최종적으로, 일부 실시형태들에 있어서, OEL은 상기 복수의 비구형 입자들에 더하여, 비색변이 자성 입자들, 무색상 자성 입자들, 색변이 비자성 입자들, 비색변이 비자성 입자들 및 무색상 비자성 입자들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 따라서, OEL의 다른 특성들, 예컨대, 그 색상 및/또는 시야각으로 색변이는 상술한 동적 광학 효과에 더하여 부여되거나 바뀌게 될 수 있다. 특히, 그러한 추가적인 입자들은 안료 입자들일 수 있다.
II. 배향 장치
또한, 본 발명은 바인더 물질 내에 분산된 자성 또는 자화 가능한 입자들을 배향하는 장치를 개시한다. 따라서, 장치는 입자들이 자성 또는 자화 가능한 입자들인 경우 상기 기재된 OEL을 생성하기 위해 이용될 수 있다.
장치는 자화된 자석판을 포함하고 조합된 자기장을 생성하도록 구성된 하나 이상의 자석들의 배열을 포함한다. 조합된 자기장은 제1 자기장 성분 및 제2 자기장 성분을 포함한다. 제1 자기장 성분은 자기 쌍극자장에 실질적으로 유사하고, 상기 자화된 자석판에 실질적으로 평행하게 정렬된 자신의 북-남 방향을 갖는다. 제2 자기장 성분은 개별 국소 쌍극 유사 자기장들의 중첩을 포함하여서, 상기 북-남 방향에 실질적으로 평행한 제1 방향을 따르는 자기 북극 및 남극의 교대에 상응한다. 제1 자기장 성분 및 제2 자기장 성분은 적어도 상기 자화된 자석판의 연장된 표면에 인접한 영역에서, 즉, 판이 경계를 형성하는 자화된 자석판의 표면 부근의 영역에서 중첩한다. 이 영역은 OEL이 그 안에 분산된 비등방성 반사율을 갖는 자성 또는 자화 가능한 비구형 입자들을 배향시키기 위하여 놓이게 될 배향 영역을 정의한다. 이 배향 영역에서, 자석 배열의 자기장의 자기장 선들은 상기 본원에서 특정된 원하는 입자 배향에 따르는 원하는 형태를 갖는다.
바인더 물질 내에서 자성 또는 자화 가능한 입자들은, 바인더 물질이 유체 상태에 있고, 입자들이 그 안에서 회전 가능한 경우, 상기 본원에서 기재된 바와 같이 자기장 선들을 따라 스스로 정렬하기 때문에, 입자들의 달성된 각각의 배향(즉, 자성 입자들의 경우 이들의 자기축 또는 자화 가능한 입자들의 경우 이들의 최대 직경)은 적어도 평균적으로, 입자들의 위치에서 자기장 선들의 국소 방향과 일치한다. 따라서, 장치는 본 발명의 제1 양태에 따른 OEL의 생성에 적합하다.
본원에서 아래에 기재된 주요 실시형태들 중 제1 세트에 있어서, 하나 이상의 자석들의 자기 배열은 제1 자기장 성분을 생성하도록 구성된 하나 이상의 자석들(이하, "제1 자석/자석들") 및 제2 자기장 성분을 생성하도록 구성된 자화된 자석판 MP를 포함한다. 따라서, 주요 실시형태들의 제1 세트에 있어서, 2 가지 자기장 성분들은 개별적으로, 즉, 개별 자석들에 의하여 발생된다.
실시형태들 중 일부에 있어서, 제1 자석들은 그 자기 북극 및 남극을 연결하는 선에 의하여 정의된 자기축이 제1 방향에 실질적으로 평행하거나 이의 접선에 실질적으로 평행하게 정렬되도록 구성된 쌍극 자석 DM을 포함한다. 도 1a 및 1b는 도시된 쌍극 자석 DM이 제1 자석을 나타내는 그러한 구성의 예들을 도시한다. 선행 기술에 관한 도 1a 및 1b에서, 제2 자기장 성분을 발생시키는 자석판은 부재하다는 것이 나타나 있다.
또한, 제1 자기장들 중 적어도 하나는 상기 자화된 자기 평면 MP의 평면에 실질적으로 평행한 평면에서 회전 가능하도록 장착될 수 있다. 따라서, 제1 함수에 해당하는 유효 자기장 성분은 적어도 대략적으로, 회전 가능한 대칭을 보이도록 발생될 수 있다. 또한, 자석판은 예컨대, 유효 자기장이 적어도 회전각들의 범위에 걸쳐서 회전으로 대칭인 자석 배열을 회전함으로써 발생될 수 있어서, OEL의 비구형 자성 또는 자화 가능한 입자들이 자석 배열이 회전하는 동안에 이에 의하여 배향되는 OEL 내에서 해당 회전 대칭을 유발하도록 동일한 축 주위에서 제1 자석들과 조합하여 회전 가능할 수 있다.
특히, 360 도 이상의 완전한 회전에 관한 것이라면, 회전으로 평균된 자기장은 OEL의 평면에서 임의의 경사축 하에서, 바람직한 방향을 갖지는 않지만, 임의의 방향을 따라 본 발명의 광학 효과를 보이는 OEL의 생성을 위해 생성된다.
자화된 자석판 MP는 제1 표면 제2 연장된 표면보다 배향 영역에 더 근접하여 위치된 제1 표면과 대향하는 제2 연장된 표면 및 적어도 그 제1 표면을 가로 지르는 다중-극 자화를 가질 수 있다. 특히, 자석판 MP의 이 다중-극 자화는 2차원 교대 다중-극 자화일 수 있다.
OEL의 상기 도시와 비교에 의하여, 하나 이상의 제1 자석들은 배향 함수 θ의 주요 성분 θ1에 따라 OEL 내에서 자성 또는 자화 가능한 입자들의 배향에 원인이 되는 것을 인식한다. 자화된 자석판 MP는 배향 함수의 보조 성분 θ2에 따라 OEL 내에서 자성 또는 자화 가능한 입자들의 배향에 원인이 된다. 이에 따라, 제1 자석들은 시야각 의존성 이동하는 이미지의 기본 효과의 발생에 원인이 되는 반면에, 자화된 자석판 MP는 본 발명에 의하여 제공된 개선된 광학 효과를 달성하는데 또한 필요한 주요 성분의 변조의 발생에 원인이 된다.
주요 실시형태들의 제1 세트에 따른 장치의 예시적인 실시형태는 도 8을 참조하여 이제 설명된다. 이 예에서, 자석판 MP는 적어도 그 상면을 가로 질러 북극 및 남극을 교대로 하는 다중-극 자화를 갖는다. 쌍극 자석 DM은 그 북-남 방향에서 상기 자석판 MP의 평면에 실질적으로 평행한 D1을 갖는 상기 자석판 MP의 하면 하에 배치된다. 지지판 SP의 형태인 지지 수단은 바람직하게는 그에 실질적으로 평행한 자석판의 상단에 제공될 수 있다. 또한, 지지판의 상단면은 자기장 선들의 원하는 형태가 지지 수단의 상단면 상에 배양 영역에서 생성하도록 자기장 선들의 형태에 따라 자석판 MP으로부터 거리 d로 이격된 채로 위치될 수 있다. 이 거리 d는 통상적으로 0.1 내지 5 밀리미터의 범위에 있다. 바람직한 일 실시형태에 있어서, 지지판 SP의 두께는 중간 공극 없이 장치의 기계적으로 단단한 조립이 되도록 하는 상기 거리 d와 동등하다. 지지판 SP는 비자성 물질 또는 자성 물질로 이루어질 수 있다.
비경화된 바인더 물질로 이루어져 있고 그 안에 분산된 자성 또는 자화 가능한 비구형 입자들을 함유하는 층이 자석 배열 상에서 지지판 상에 놓이는 경우, (유체) 층 내에서 자성 또는 자화 가능한 입자들은 입자들의 위치들에서 쌍극 자석 DN 및 자석판 MP의 조합된 자기장의 자기장 선들과 정렬되도록 배향된다.
상기 자석판 MP의 상기 다중-극 자화는 소정의 방향에서 방향 D1에서 규칙적인 선형 스트라이프 패턴, 불규칙한 선형 스트라이프들의 패턴(도 9a) 또는 곡선 스트라이프들(도 9b)의 패턴 또는 임의로 형상된 스트라이프들의 패턴과 같이 자기 북극 및 남극의 임의의 스트라이프-방식의 교대일 수 있다. 또한, 자석판 MP의 교대 다중-극 자화는 원형 패턴(도 9c), 타원 패턴 또는 더 일반적으로는 임의의 폐쇄-루프 패턴일 수 있다.
또한, 다중-극 자화는 자석판 MP의 단일(예컨대, 상부) 표면에서만 존재할 수 있거나, 판의 대향하는 양쪽의 연장된(예컨대, 상단 및 하단) 표면들 상에 동일한 힘으로 발생하는 판의 전체 두께에 걸쳐서 작용할 수 있다.
쌍극 자석 DM의 북-남 방향은 설계 요구에 따라 선택될 수 있으며, 현저하게는, 제1 방향을 정의하며, 이를 따라 생성된 OEL이 예컨대, 상기 제1 방향 x에 직교하는 축 주위로 이를 기울이는 경우, 변하는 시야각으로 인식된 이미지 요소들의 가현 운동을 보인다.
장치의 대안적인 예시적인 실시형태는 도 10을 참조하여 설명된다. 본원에서 자석판 MP는 정사각형 패턴(도 11a), 직사각형 패턴, 삼각형 패턴(도 11b), 육각 대칭으로부터 유래된 패턴(도 11c) 또는 교대 자기 북극/남극이 있는 표면의 임의의 규칙 또는 비규칙 기울어짐과 같은 자기 북극 및 남극의 임의의 표면을 덮는 교대일 수 있는 2-차원 다중-극 자화를 갖는다. 또는, 이 실시형태는 도 9의 실시형태와 유사하다.
장치의 또 다른 대안적으로 예시적인 실시형태는 도 12를 참조하여 설명된다. 본원에서 자석판 MP는 제1 및 제2 중첩된 자석판 MP1 및 MP2 각각의 조합으로 구체화되며, 제1 자석판 MP1은 상기 제1 자석판의 평면에서 (예컨대, 쌍극 자석 DM)의 제1 자석들의 유효한 북극 및 남극 사이의 순 자기축의 방향 D1과 동일할 수 있는 제1 방향 D2에 따르는 교대 자기 극성이 있는 1차원 다중-극 자화를 가지고, 상기 제2 자석판 MP2는 상기 제2 자석판의 평면에서 제2 방향 D3를 따라 교대 자기 극성이 있는 1차원 다중-극 자화를 가지며, 상기 제1 및 상기 제2 판들은 실질적으로 서로 평행으로 배치된다.
상기 제1 판 MP1의 교대 자기 극성의 방향 D2 및 상기 제2 판 MP2의 교대 자기 극성의 방향 D3 사이의 회전각 알파 a는 한정되지 않으며, 특정한 설계 요구에 해당할 수 있다.
상기 제1 및 제2 자석판들 MP1 및 MP2은 제1 자석판 MP1이 이들의 자기장들이 OEL의 위치에서 조합된 작용을 전개하도록 제2 판 MP2의 연장된 표면 상에서, 연장된 표면이 긴밀하게 또는 예컨대, 스페이서(spacer)에 의하여 분리된 일정하게 이격된 채로 배치되도록 서로에 대하여 배치된다.
일반적으로, 일부 실시형태들에 있어서, 상기 자석판 MP는 개별적인 1차원 또는 2차원 다중-극 자화들을 갖는 둘 이상의 자석판들 MP1, MP2, …, Mpi의 적어도 하나의 연장된 표면을 가로질러 교대 자기 극성과 상기 자석판들의 조합으로 구현될 수도 있다. 상기 제1 및 상기 제2 판들인 MP1, MP2, …, MPi의 상기 1차원 다중-극 자화는 규칙적인 선형 스트라이프 패턴, 규칙적인 선형 스트라이프들의 패턴(도 9a), 또는 곡선 스트라이프들의 패턴(도 9b), 또는 임의로-형상된 스트라이프들의 패턴과 같이, 다시 자기 북극 및 남극의 임의의 스트라이프-방식 교대일 수 있거나, 또는 원형 패턴들(도 9c), 타원 패턴들, 또는 더 일반적으로는 임의의 폐쇄-루프 패턴들일 수도 있다. 요구되는 다중-극 자화는 상기 자석판들 MP, MP1, MP2, …, Mpi의 단일(예컨대, 상부) 표면에서만 존재할 수도 있거나, MP, MP1, MP2, …, Mpi의 상부 및 하면들 양쪽 에서 동일한 강도로 나타나는 판들인 MP, MP1, MP2, …, Mpi의 전체 두께에 걸쳐서 작용할 수 있다.
쌍극 자석 DM은 OEL의 상기 제1 방향 x을 정의하는 이의 북-남 방향 D1은 상기 자석판 MP 또는 상기 조합된 자석판들 MP1, MP2, …, MPi의 평면에 대하여 실질적으로 평행이 되도록 배향될 수 있다. 교대로, 개별저인 자석판들 MP1, MP2, …, MPi은 실질적으로 서로 평행할 수 있다.
도 13, 14 및 15를 참조하여 하기에 기재된 본 발명의 장치의 주요 실시형태들의 제2 세트에서, 하나 이상의 자석들의 자기 배열은 제1 자기장 성분을 함께 생성하고, 뿐만 아니라 제2 자기장 성분으로서 개별 국소 쌍극 유사 자기장들의 중첩을 발생시키도록 구성된 복수의 개별 자석 요소들 ME를 함유하는 자화된 자석판 MP를 포함한다. 따라서, 주요 실시형태들의 제2 세트에 있어서, 2 가지 자기장 성분들은 함께, 즉, 동일한 자석들에 의하여 발생된다.
자화된 자석판 MP는 자석판 내의 적어도 일 방향, 상기 제1 방향에 대하여 실질적으로 평행한 방향을 따라 자석판 MP 내에서 배치되고, 실질적으로 자석판의 평면에서 이들의 자기축들, 예컨대, 이들의 북-남 방향들을 가지며, 간극들에 의하여 그 각각의 인접 자석 요소들로부터 분리된 복수의 개별 자석 요소들을 함유하거나 이들로 이루어져 있다. 간극들은 제2 교대 장 성분으로서 제1 방향 D1을 따라 자기 북극 및 남극의 교대에 상응하는 개별 국소 쌍극 유사 자기장들의 중첩을 발생한다. 자기 요소들은 함께 상기 제1 방향을 따라 상기 제1 단조 자기장 성분을 생성하기도 하는데, 이는 이들의 자기축들은 자석판의 평면에서 임의적으로 배향되지 않지만, 판의 전체 자기장을 공통적으로 생성하도록 배향되는 것을 의미한다.
바람직한 일 변형예에서, 개별 자석들은 자화된 자석판 MP 내의 제2 방향을 따라 자화된 자석판 MP 내에서 배열되기도 한다. 제2 방향은 제1 방향과 상이하며, 제2 방향을 따라서도, 각각의 개별 자석은 간극에 의하여 그 각각의 인접하는 개별 자석들로부터 분리되고, 개별 자석들은 판의 전체 자기장을 생성하도록 배향된 이들의 자기축들을 갖는다. 일부 실시형태들에 있어서, 이 배열은 흑색(또는 대안적으로 백색) 장들만이 자기 요소들을 지니는 반면에, 백색 장들(각각 흑색 장들)이 간극들을 나타내는 "장기판"에 대한 유추를 보여준다.
이러한 차이점들을 제외하고는, 주요 실시형태들의 제2 세트의 실시형태들은 주요 실시형태들의 제1 세트와 유사하며, 이에 따라, 엄격히 이 차이점들을 기초로 하지 않는 주요 실시형태들의 제1 세트에 관한 명세서의 개별 부분들도 주요 실시형태들의 제2 세트에 적용된다.
주요 실시형태들의 제2 세트의 일 예는 이제 도 13, 14 및 15를 참조하여 더 상세히 기술된다.
도 13은 쌍극 자석 DM의 함수를 추가적으로 취하도록 자석판 MP 자체가 배치되어 있는 장치를 도시한다. 그러한 실시형태에 있어서, 바람직하게는 영구 자성인 자석 요소들 ME의 개수는 상기 자석판 MP의 평면을 구성하고, i) 교대 자기 북극 및 남극 사이에서 열극들(자기 간극들)을 발생하고, 상기 자석판 MP의 평면에 실질적으로 평행인 방향 D1에서 자석판의 전체 순 쌍극장을 발생하도록 배치되고 고정된다. 상기 열극들(자기 간극들)은 공백 공간들일 수 있다. 자석 요소들 ME은 비자성 기초판 상에 고정될 수 있다. 대안적으로, 상기 열극들(자기 간극들)은 비자성 물질로 충진될 수 있다. 양쪽의 경우에 있어서, 이는 기계적으로 더 단단한 구성을 초래하는 장점을 갖는다. 바람직하게는 간극의 크기 및 자석 요소 ME의 크기의 비율은 적어도 0.1이다.
도 14는 북극 N 및 남극 S가 확인된 그러한 자석판의 예시적인 실시형태를 통한 길이방향 섹션을 개략적으로 도시한다.
도 15는 해당 계산된 자기장을 도시한다. 선택적인 지지판 SP에 의하여 여기에 구체화된 개략적으로 작성된 2차원 영역의 위치에서, 지지판 SP의 평면에 대하여 그리고 지지판 SP의 묘사된 섹션을 따르는 자기장 선들의 앙각은 주요 성분(즉, 방향 D1을 따르는 거시적 쌍극장의 효과)로서 단조 감소할 수 있는 상기 기재된 바와 같은 제1 함수 θ1 및 도 6을 참조하여 상기 기재되고 도 6에 도시된 조건들을 반영하는 보조 성분(즉, 자기 간극들의 효과)로서 교대 함수 θ2의 합이다.
하기 설명들은 다시 일반적으로 적용 가능하며, 따라서 제1 또는 제2 주요 실시형태들에 특이적이지 않다:
자석판 MP, 각각 조합된 자석판들 MP1, MP2, … MPi은 판 경계들에서 자기장들의 편차로 인한 경계 효과들을 회피하기 위하여, 바람직하게는 생성되는 OEL보다 더 연장되어 있다.
상기 자석판 MP, 각각 주요 실시형태들의 제1 세트의 경우에 상기 조합된 자석판들 MP1, MP2, …, MPi을 포함하는 자석 배열의 자석들 중 어느 하나뿐만 아니라 제1 자석들 중 어느 하나, 예컨대, 상기 쌍극 자석 DM은 영구 자석, 전자석 또는 이들의 조합을 더 포함할 수 있다. 영구 자석은 사용을 편의를 위해 모든 방향에 대해 하나에서 배향 장치를 조립하고 조정하게 하는 고정된 자기장들의 장점을 갖는다. 전자석은 하나 이상의 상이한 효과 코팅이 하나의 장치 및 동일한 장치를 이용하여 실현되어야 되는 더 유연한 조작에서 유용한 가변적인 자기장 및 극 전환을 가능하게 하는 장점을 갖는다. 따라서, 유연한 조작을 가능하도록, 장치의 자석들 중 하나 또는 다수는 전자석으로 구체화될 수 있다. 전자석은 요구되는 형태 및 자극들을 가지며, 통상적으로 절연 구리- 또는 알루미늄 선("자석선")으로 이루어진 적절한 권선들을 지니는 철 요크(yoke)로서 구체화되며, 전류가 가해져서 해당 자기장을 생성할 수 있다.
예컨대, 도 16, 17 및 18의 실시형태들에서, 자석판 MP 또는 쌍극 자석 DM 또는 추가적인 수직 자석 VM 또는 이들의 임의적인 조합은 가변적인 자기장들을 가능하도록 전자기로서 구체화될 수 있다(도 16 참조). 도 17 및 도 18은 각각 1차원 다중-극 자석판 및 2차원 다중-극 자석판에 대한 자극 및 권선이 있는 철 요크의 예시적인 실시형태들을 개략적으로 도시한다. 훨씬 더 분화된 가변적인 자기장을 위한 장치로서, 철 요크의 각각의 폴은 그 자신의 개별 권선이 구배되어 있는 장치를 구체화하는 것도 가능하다. 영구 자석의 경우, 임의의 종류의 영구-자성 물질이 예컨대, 상기 기재된 관련된 실시형태들에 있어서, 자석들, 자석판들 MP, MP1, MP2, …, MPi 및 쌍극 자석 DM을 구체화하는데 이용될 수 있다. 영구 자석들은 예컨대, 알니코, 바륨- 또는 스트론튬-헥사페라이트(hexaferrite), 코발트 합금, 또는 네오디뮴-철-붕소 합금과 같은 희토류-철 합금으로 이루어질 수 있다. 그러나, 특히 바람직한 것은 플라스틱- 또는 고무-형 매트릭스에서 스트론튬 헥사페라이트(SrFe12O19) 또는 네오디뮴-철-붕소(Nd2Fe14B) 분말과 같은 영구-자성 충진제를 포함하는 용이하게 작업 가능한 복합체 물질이다. 그러한 물질은 기술계에서 "플라스토페라이트(Plastoferrites)"라고 기술된다.
자석판 MP, 각각 조합된 자석판들 MP1, MP2, …, MPi은 이들 각각의 표면들 상에서 표면 부조, 새김 또는 컷아웃(cut-outs)을 더 지닐 수 있어서, 예컨대, 일부 실시형태들에 있어서, 생성되는 OEL에 의하여 제공된 이미지의 효과를 가지며, 하기에 기재된 실시예 2 및 도 19에 도시된 바와 같이, 그래픽 인디시아를 OEL로 추가적 및 동시에 전사하게 하는 쌍극 DM의 제1 자기 성분을 더 변조하게 할 수 있다.
본 발명의 모든 실시형태들을 위한 일반적인 원리로서, OEL의 위치, 예컨대, 2차원 영역의 위치와 자기 배열 사이의 거리 d는 제1 함수 θ1에 해당하는 제1 자기장 성분 및 제2 함수 θ2(x)에 해당하는 제2 자기장 성분으로 인한 교대 변조의 적당한 균형을 얻을 수 있도록 바람직하게 선택된다. 한편으로는, 작은 거리 d에 대하여, 교대 제2 자기장 성분이 우세할 수 있으며, 거시적인 제1 자기장 성분은 비교하면 오히려 무시할 수 있다. 다른 한편으로는, 큰 거리 d에 대하여, 교대 제2 자기장 성분은 무시할 수 있으며, (순수한 "롤링 바" 효과와 유사한 효과를 생성하는) 거시적인 제1 자기장 성분이 우세할 수 있다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시형태들에 있어서, OEL의 최적화된 원하는 광학 효과를 달성하기 위하여, 제1 및 제2 자기장 성분들은 입자들이 배향되는 경우 OEL의 위치에서 적절한 힘으로 존재하는 거리 d가 선택된다.
유사한 이유로, 바람직하게는, (i) 상기 제1 방향에 평행한 방향을 따라서 측정된 자화된 자석판 MP의 길이 및 (ii) 상기 거리 d의 비율은 5.0의 값을 초과한다.
장치는 배향 영역이 지지 수단의 표면에 인접한 공간으로 정의되도록 바인더 물질 내에서 자성 또는 자화 가능한 입자들을 배향하는 동안에 바인더 물질을 지지하기 위한 표면을 갖는 지지 수단을 더 포함할 수 있다. 특히, 지지는 인쇄 장치의 판 또는 회전부일 수 있다. 대안적으로, 지지 수단은 배향 영역 내에서 또는 그 부근에서 OEL을 운반하기 위한 개별적인 판과 같은 장치의 개별 성분일 수 있다. 다른 변형예에 있어서, 지지 수단은 배향 영역 내에서 OEL을 지지하는 공기 쿠션을 발생하는 성분을 포함할 수 있다. 본 발명의 변형예에 있어서, 지지판 SP은 플라스틱- 또는 고무-형 매트릭스에서 스트론튬 헥사페라이트(SrFe12O19) 또는 네오디뮴-철-붕소(Nd2Fe14B) 분말과 같은 영구-자성 충진제를 포함하는, 특히, 영구-자성 물질, 바람직하게는, 용이하게 작업 가능한 자성 복합체로 이루어진 자성 물질을 포함한다. 특히, 이 변형예의 바람직한 실시형태에 있어서, 자성 물질의 지지판 SP는 영구적으로 자화될 수 있으며, 표면 부조, 새김, 또는 컷아웃의 형태인 인디시아를 지닐 수 있다. 인디시아를 지닌 자화된 자석판의 경우에서와 같이, (상술한 바와 같이) 이 실시형태는 아래에 기재된 실시예 2 및 도 19에서 도시된 바와 같이, 그래픽 인디시아를 OEL로 추가적 및 동시에 전사하도록 한다.
장치의 일부 바람직한 실시형태들에 있어서, 자석 배열은 일반적으로 인쇄 장치의 구성 요소로서 구성될 수 있다. 특히, 자석 배열은 인쇄 장치의 판 또는 회전부 내에서 오목부에 삽입되기에 적합화된 삽입물(insert)로서 구성될 수 있다. 이후, 배향 영역은 적어도 부분적으로는 판 또는 회전부의 외부 표면에 인접한 공간으로 정의될 수 있거나, 상기 표면으로부터 주어진 거리로 이격된 영역으로 정의될 수 있다. 일부 특이적인 실시형태들에 있어서, 자석 배열은 삽입되는 경우, 그 나머지 외부 표면은 각각 판의 표면 및 회전부의 표면과 정렬되도록 특히 인쇄 장치의 판 또는 원통형 회전부의 오목부로 삽입되기에 적합화된다. 그러한 경우에, 자석판 MP 또는 조합된 자석판들 MP1, MP2, …, MPi뿐만 아니라, 선택적인 지지판 SP은 기판과 양호한 접촉을 확보하기 위하여 이에 상응하게 설계되고 회전부의 원통형 표면에 적합화된다.
최종적으로, 도 20 내지 22를 참조하고, 예시의 목적을 위해, 주요 실시형태들의 제1 세트를 참조하여, 다중-극 자석판 MP와 쌍극 자석 DM과의 조합의 작업 원리는 프로그램 Vizimag 2.5(J. Beeteson, 2003)를 이용하여, 본 발명의 그러한 실시형태들에 따른 장치의 자기장의 계산에 의하여 확증된다. 계산에 이용된 자석 배열은 도 20에 도시되어 있다. 이 실시예에서, 자석판 MP는 수직 방향에서 북극과 남극이 교대하는 상대적인 힘(20)의 6 개의 평행 배열된 자석들로 이루어져 있다. 자석판 MP 하에서 수평으로 배열된 쌍극 자석 DM은 100의 상대적인 힘을 갖는다. 이 자석 배열을 기초로 한 계산된 자기장 패턴은 도 21에 묘사되어 있다. 지지판 SP를 가로질러 자기장 벡터가 전개하는 것은 볼드체로 작성된 자기장 선 FL에 의해 대략적으로 주어져 있다. 도 22a는 볼드체로 작성된 상기 자기장 선 FL을 따라 정렬된 판-유사 입자들에서 수직 입사광의 경면 반사를 묘사한다. 도 22b는 볼드체로 작성된 상기 자기장 선에 해당하는 OEL에서의 안료 플레이크 배향 패턴을 묘사한다.
이제 도 22a를 참조하여,
i) "1", "2", "3"의 지대들 각각의 내부에서, 경면 반사의 위치들, 즉, 이미지의 밝은 부분들은 변하는 시야각으로 이동하는 것처럼 보이고; 상단으로부터 이미지를 바라보면, "a"로 표시된 위치들은 경면 반사 조건에 있고; 이제 시야각을 좌상단으로 변화시키면, "b"로 표시된 위치들은 경면 반사 조건에 있고, 즉, 이미지의 밝은 부분들이 좌측으로 이동하는 것처럼 보인다. 마찬가지로, 시야각을 우상단으로 변화시키면, "c"로 표시된 위치들은 경면 반사 조건에 있다, 즉, 이미지의 밝은 부분들이 우측으로 이동하는 것처럼 보인다.
ii) 시야각들이 변하는 밝은 지대들의 가현 이동은 타면으로부터 바라볼 경우 즉, 상단 대신에 바닥으로부터 자기 배향 장치를 적용함으로써 얻어지는 코팅들을 위하고, 투명한 기판 상의 코팅을 위하여 방향을 전도시켜, 이들을 우측면으로부터 그리고 좌측면으로부터 바라보도록 한다.
iii) 일부 지대들은 한정적인 시야각에서 시야로부터 완전히 "사라진다": 지대 "1"은 좌측면 방목 시야로부터 약 직교하는 시야(지대 1의 위치 "c")에 이르는 시야각들에서 밝게 보이지만, 더 아래의 우측면 시야각들에서 어둡게 보이는데("사라진다"), 이는 지대 "1"에 대한 상기 더 낮은 시야각들에서 경면 반사 조건에서는 안료 플레이크들이 더 이상 존재하지 않기 때문이다. 지대 "2"는 약 30° 좌측면 시야로부터 약 30° 우측면 시야에 이르는 시야각들에서 밝게 보이고, 어느 측면에서나 방목 시야에서 "사라진다". 지대 "3"는 좌측면 방목 시야로부터 대략 직교하는 시야에 이르는 시야각들에서 밝게 보이고, 더 아래 좌측면 시야각들에서 "사라진다".
III. OEL의 생성 방법
본 발명은 OEL의 생성 방법 및 이로부터 획득 가능한 OEL을 더 개시한다. 광학 효과층을 생성하는 방법은 200 ㎚ 내지 2,500 ㎚의 범위에 있는 하나 이상의 파장들의 전자기 방사선에 적어도 부분적으로 투명하고, 비등방성 반사율을 가지고 유체 바인더 물질 내에 분산된 복수의 자성 또는 자화 가능한 비구형 입자들을 포함하는 유체 바인더 물질, 즉, 상기 섹션 I에 기재된 바와 같은 OEL을 상기 섹션 II에 기재된 바와 같은 장치의 자기장에 노출시키는 단계를 포함한다. OEL은 장치의 자화된 자석판 MP의 연장된 표면에 인접한 상기 영역에서 노출되어, 이에 의하여 바인더 물질 내에서 자성 또는 자화 가능한 비구형 입자들을 배향시킨다. 방법은 자성 또는 자화 가능한 비구형 입자들의 채용된 위치 및 배향으로 입자들을 고정시키도록 바인더 물질의 동시 또는 순차 경화시키는 단계를 더 포함한다.
배향 장치의 조합된 자기장에 노출시키는 동안에, OEL은 바람직하게는 배향 장치의 자석판 MP로부터 거리 d로 유지된다. 거리 d는 특히 0.1 내지 5 밀리미터의 범위에 있을 수 있다.
바인더 물질은 바람직하게는 경화 방사선에 노출된 이후에 코팅 조성물의 점성에 순간 증가를 생성하여서, 입자들의 임의의 추가적인 이동 및 결과적으로 자기 배향 단계 이후에 임의의 정보의 손실을 방지하는 장점을 갖는 방사선-경화에 의하여 경화된다.
바람직한 것은 전자기 스펙트럼(통상적으로는 300 ㎚ 내지 550 ㎚; 가장 바람직하게는 380 ㎚ 내지 420 ㎚; "UV-가시-경화")의 UV 또는 청색 부분에서 파장 성분을 갖는 활성광의 영향 하에서 광-중합에 의한 방사선-경화이다. 적어도 하나의 광개시제를 포함하는 UV-가시-경화용 바인더 물질은 이에 상응하게 제형되어야 한다. UV-가시-경화용 장비는 활성 방사선의 원천으로서 PHOSEON Technology로부터 획득할 수 있는 것과 같은 고출력 발광 다이오드(LED) 램프 또는 중압 수은 아크(MPMA) 또는 금속-증기 아크 램프와 같은 아크 방출 램프를 포함할 수 있다.
기판 및 적어도 하나의 OEL을 포함하는 OEC의 경우, 광학 장치의 자기장은 적어도 하나의 OEL을 지니는 기판의 측면 또는 OEL에 대향하는 기판의 측면 중 어느 하나로부터 더 적용될 수 있다. 바람직하게는, 기판 S은 OEL 내에서 입자들을 배향하는 동안에 장치의 지지판 SP 상에 배치된다.
발명의 특정한 일 실시형태에 있어서, 자석들의 배열 또는 제1 자기장 성분을 발생하는 적어도 일부는 배향 단계 동안에 OEL 및/또는 장치의 자화된 자석판 MP의 평면에 실질적으로 평행한 평면에서 적어도 대략적으로 원형으로 평균된 자기장을 생성하도록 회전된다. 이렇게 획득된 OEL은 실질적으로 바람직한 방향을 갖지 않지만, OEL의 평면에서 임의의 경사축 하에서 임의의 방향을 따라 본 발명의 효과를 도시한다.
OEC의 경우 발명의 특정한 일 실시형태에서, 기판은 우측면 및 좌측면 양쪽 모두로부터 OEL을 볼 수 있도록 하는 투명한 기판이다. 본 발명의 OEL은 현저하게는 각각 우측면으로부터 그리고 좌측면으로부터 관찰되면, 변하는 시야각을 갖는 가현 운동의 한쪽 방향이 전도하게 되는 특이성을 갖는다. 어두운 이미지 요소들이 OEL의 우측면 상에서 증가하는 시야각으로 명백하게 진행하는 반면에, 이 어두운 이미지 요소들은 동일한 OEL의 좌측면 상에서 증가하는 시야각으로 명백히 감퇴한다.
공정의 또 다른 실시형태에 따르면, 적어도 제1 및 제2 OEL은 기판 S의 동일한 표면 상에서 조합되고, 제1 OEL은 OEL을 지닌 기판의 측면(우측면)으로부터 본 발명의 상술한 배향 장치의 자기장을 적용함으로써 배향되고 경화되며, 제2 OEL은 OEL에 대향하는 기판의 측면(좌측면)으로부터 상기 동일한 결정된 장치의 자기장을 적용함으로써 배향되고 경화되며, 제1 OEL 및 제2 OEL의 연장된 표면 내에서 상기 제1 방향 dir1는 상기 제1 및 상기 제2 응용에서 동일하다.
상기 실시형태의 다른 일 변형예에서, 상기 제1 및 상기 제2 OEL들은 서로의 상단 상에 적어도 부분적으로 배치된다. 상기 제1 방향에 해당하는 OEL들의 방향, 예컨대, 배향 장치의 조합된 자기장의 제1 자기장 성분을 발생시키는 쌍극 자석 DM의 방향 D1은 관찰자의 두 눈 사이의 선을 따르도록 보여지는 경우, 조합된 OEL들은 보안 요소로서 또는 장식 특징으로서 유용한 3차원 깊이 효과를 보인다.
상기 제1 방향들 D1이 장치의 상기 제1 및 상기 제2 응용에서 상이하거나 제1 장치가 상기 제1 응용에서 이용되고 제2 상이한 장치가 상기 제2 응용에서 이용되면 상기 실시형태의 또 다른 변형예들이 획득된다.
상기 OEL의 표면 상 또는 OEC의 표면 상 또는 동일한 부분 상에서 하나 이상의 다른 코팅들 또는 층들을 제공하는 것도 가능하다. OEC의 경우, 다른 코팅들 또는 층들은 본 발명의 OEL을 기판에 적용하기 전 또는 적용한 후 중 어느 하나에 첨가될 수 있다. 특히, 프라이머 층은 자기적으로 전사된 안료 배향 이미지의 품질을 향상시키거나 접착을 촉진하기 위하여, 본 발명의 OEL 이전에 기판에 적용될 수 있고/있거나 보호 코팅은 본 발명의 OEL 상에 적용될 수 있어서, 예컨대, 이의 내마모성 및 내토양성을 증가시키거나 그 광학적 외관을 개선시켜, 예컨대, 그 특정한 필요에 따라 이를 광택이 있게 하거나 광택이 없게 하는 역할을 할 수 있다.
여전히 다른 실시형태에 있어서, OEL은 개별 전사 단계에서 문서 또는 물품에 적용될 수 있는 전사 호일의 형태이다. 이 목적을 위하여, 기판은 광학 효과 코팅 OEL이 이전에 기재된 바와 같이 생성되는 이형 코팅을 구비한다. 접착제층은 그렇게 생성된 OEL 상에 도포될 수 있다.
본 발명에 따른 OEL은 예컨대, 장식 목적을 위해서뿐만 아니라 은행권, 가치 문서, 신원 문서 및 접근 문서와 같은 보안 문서, 재정상 계약 카드, 운송 티켓 또는 상품 라벨을 보호하고 인증하기 위해 이용될 수 있다. 이에 따라, 장식 목적 또는 보안 문서는 본 발명에 따라 OEL을 지닐 수 있다.
IV. 특이적인 예시적인 실시형태
본 발명은 이제 두 가지 특이적인 예시적인 실시형태들의 도움으로 더 예시된다:
실시예 1:
본 발명에 따른 예시적인 장치는 하기와 같은 사항으로 구성되어 있다:
- 축 D2 주위로 원통형으로 굽은 볼록한 상면(50 x 50 ㎜)이 있는 중합체 홀더(표면 곡률 직경: 275 ㎜)로서, 홀더의 하면은 편평하고, 홀더의 중심에서의 최대 두께는 2.7 ㎜로 측정되는 홀더;
- 군집된 쌍극 자석 DM(30 x 30 x 6 ㎜)으로서, 30-㎜ 두께를 통해 자화되고, 홀더의 하면과 접촉하여 위치된 쌍극 자석, 쌍극 자석 DM의 자화축은 상기 홀더의 하면에 평행하고 홀더의 굽은 상면의 원통형 축 D2에 수직인 방향 D1을 따르는 쌍극 자석 DM;
- 상기 중합체 홀더의 상기 볼록면 상부 볼록면 표면 상단 상 및 여기에 평행하게 위치된 유연한 복합체 자석판 MP2(중합체 바인더에서 NdFeB; 40 x 40 ㎜, 두께 1.5 ㎜), 상기 자석판 MP2는 축 방향 D2를 따라 교대 자기 북극 및 남극 스트라이프들이 연속하는 두께를 통해 자화되는 유연한 복합체 자석판 MP2. MP2의 표면에서 나오는 북극 및 남극 스트라이프들의 교대는 방향 D2를 따라 6 ㎜의 주기성이 있는 반복 구조를 형성한다.
상기 자석판 MP2의 상단과 접촉하고 그 위에 직접적으로 놓여 있는 유연한 고무-결합된 페라이트 복합체 자석판 MP1(니트릴 고무에서 SrFe12O19, 40 x 40 ㎜, 15 ㎜ 두께). 상기 판 MP1은 D3에 평행한 축 D1에 필수적으로 평행한 방향을 따라 교대 북극 및 남극 스트라이프들이 반복 연속하는 1.5 ㎜ 두께를 통해 자화된다. D1은 D2와 90 도의 각 알파 및 D3와 0 도의 각을 형성한다. MP1의 표면에서 나오는 북극 및 남극 스트라이프들의 교대는 MP1의 굽은 표면의 외주면을 따라 6 ㎜의 주기성이 있는 반복 구조를 형성한다.
- 자석판 MP1을 향해 방사상으로 가리키는 단일 북극이 있는, 자석판 MP1과 직접적으로 접촉하여 위치되고 1 ㎜ 두께의 표면을 통해 균일하게 자화된 고무-결합된 유연한 복합체 자석판(SP)(니트릴 고무에서 SrFe12O19, 40 x 40 ㎜, 1 ㎜ 두께).
단단한 사각형 영역(17 x 27 ㎜)을 WO 2007/131833 A1에 따라 실크스크린 UV-경화 코팅 조성물을 이용하는 종이 기판의 해당 표면 상에 인쇄하었다. 각인된 종이 기판은 장치와 접촉되는 반면에 잉크는 지지판 SP의 표면과 대항하는 기판을 뒤집은 채로 여전히 "습윤”되어 있었다. 각인된 종이와 장치 사이의 접촉을 약 1 초 동안 유지하여 인쇄된 코팅 조성물에 함유된 자성 입자들을 배향하도록 한다. 배향된 코팅 조성물을 지닌 기판을 이어서 장치로부터 제거하였고, 코팅 조성물을 UV-조사로 경화시켜 배향된 광학적으로 가변성인 입자들을 함유하는 단단한 코팅을 생성하였다. 도 7은 프린트가 역방향으로 a) 내지 d) 및 순방향으로 e) 내지 h) 기울어져 있는 경우 얻어진 시각 효과를 묘사한다.
실시예 2:
실시예 1에 기재된 장치를 D3와 D2 사이의 +45°의 각도 및 D1과 -45°의 각도를 형성하도록 표면에 법선인 주축 주위로 군집된 쌍극 자석 DM을 회전함으로써 변형하며, 자기 지지판 SP의 표면을 말굽의 이미지로 새겼다(새김 깊이: 0.5 ㎜).
2 개의 장식 경계들로 둘러싸인 단단한 사각형 영역(17 x 27 ㎜)을 WO 2007/131833 A1에 따라 실크스크린 UV-경화 코팅 조성물을 이용하는 종이 기판의 해당 표면 상에 인쇄하였다. 각인된 종이 기판을 실시예 2의 변형된 장치와 접촉하는 반면에 잉크는 지지판 SP의 표면과 대항하는 기판을 뒤집은 채로 여전히 "습윤”되어 있었다. 각인된 종이와 장치 사이의 접촉을 약 1 초 동안 유지하어 인쇄된 코팅 조성물에 함유된 자성 입자들을 배향하도록 한다. 배향된 코팅 조성물을 지닌 기판을 이어서 장치로부터 제거하였고, 코팅 조성물을 UV-조사로 경화시켜 배향된 광학적으로 가변성인 입자들을 함유하는 단단한 코팅을 생성하였다.
배향된 입자들을 함유하는 얻어진 단단한 코팅은 도 19에 도시된 바와 같이, 새겨진 말굽의 뚜렸한 이미지와 조합되어 시야각의 함수에서 강하게 역동적인 색변이 패턴을 보인다. 이 예는 자석들(DM, MP1, MP2)을 새겨진 자성 지지판 SP에 의하여 생성된 필수적으로 정적인 인디시아와 조합하여 생성된 색상 전이 역동적인 기하 패턴의 조합을 도시한다.

Claims (28)

  1. 200 ㎚ 내지 2,500 ㎚ 범위의 하나 이상의 파장의 전자기 방사선에 적어도 부분적으로 투명한 바인더 물질; 및
    비등방성 반사율을 가지고, 상기 바인더 물질 내에 분산되며, 광학 효과층의 연장된 표면(306; 313) 내의 제1 방향(x)을 따라 길이(307)에 걸쳐서 연장하는 패턴에 따라 배향된 복수의 비구형 입자들(200; 302 내지 305; 312)
    을 포함하는 광학 효과층(202; 300; 310; OEL)으로서,
    상기 연장된 표면(306; 313)에 실질적으로 수직이고 상기 제1 방향(x)을 따르는 상기 광학 효과층의 제1 단면(308; 311)에서,
    (i) 상기 제1 단면(308; 311)과 교차하는 이들 비구형 입자들(200; 302 내지 305; 312)의 해당 단면 형상 내의 관찰된 최장 치수를 따르는 직선, 및
    (ii) 상기 제1 방향(x)
    사이의 각도의 국소 평균은 상기 제1 방향(x)을 따르는 위치(P)의 함수(θ)로서, 상기 위치(P)의 단조(monotonical) 증감하는 제1 함수(θ1) 및 상기 위치(P)의 교대 제2 함수(θ2)의 합인 함수(θ)에 따라 변하는 것을 특징으로 하는 광학 효과층.
  2. 제1항에 있어서, 상기 바인더 물질은 400 ㎚ 내지 700 ㎚의 가시 스펙트럼 범위의 하나 이상의 파장들의 전자기 방사선에 적어도 부분적으로 투명한 것인 광학 효과층.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광학 효과층(202)은 기판(205) 상에 배치되어 상기 기판(205) 및 상기 광학 효과층(202; 300; 310; OEL)을 포함하는 광학 효과 코팅(OEC)을 형성하는 것인 광학 효과층.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비구형 입자들(200; 302 내지 305; 312)은 자성 또는 자화 가능한 물질을 포함하는 것인 광학 효과층.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비구형 입자들(200; 302 내지 305; 312)은 소판형 입자들, 침상형 입자들 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 광학 효과층.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비구형 입자들(200; 302 내지 305; 312)은 광학적으로 가변성인 자성 입자들인 광학 효과층.
  7. 제6항에 있어서, 상기 비구형의 광학적으로 가변성인 자성 입자들은 박막 페브리-페롯(Fabry-Perot) 간섭 스택을 포함하는 것인 광학 효과층.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단조 증감하는 제1 함수(θ1)의 값들은 상기 길이(307)에 걸쳐서 적어도 30 도의 차이에 이르게 되는 것인 광학 효과층.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연장된 표면(306; 313)에 실질적으로 수직이고 제1 방향(x)과는 상이한, 연장된 표면(306; 313) 내의 제2 방향(y)을 따르는 상기 광학 효과층(202; 300; 310; OEL)의 제2 단면에서,
    (i) 상기 제2 단면과 교차하는 이들 비구형 입자들(200; 302 내지 305; 312)의 해당 단면 형상 내의 관찰된 최장 치수를 따르는 직선, 및
    (ii) 상기 제2 방향(y)
    사이의 국소 평균각은 상기 제2 방향(y)을 따르는 위치의 제3 함수(θ3)로서, 상기 제2 방향(y)을 따르는 상기 위치의 교대 함수인 함수(θ3)에 따라 변하는 것인 광학 효과층.
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연장된 표면(306; 313)에 실질적으로 수직이고 제1 방향(x)과는 상이한, 연장된 표면(306; 313) 내의 제2 방향(y)을 따르는 상기 광학 효과층(202; 300; 310; OEL)의 제2 단면에서,
    (i) 상기 제2 단면과 교차하는 이들 비구형 입자들(200; 302 내지 305; 312)의 해당 단면 형상 내의 관찰된 최장 치수를 따르는 직선, 및
    (ii) 상기 제2 방향(y)
    사이의 국소 평균각은 상기 제2 방향(y)을 따르는 위치의 제4 함수(θ4)로서, 상기 제2 방향(y)을 따르는 상기 위치의 상기 제1 방향(θ1)과 동등한 함수 및 상기 제2 방향(y)을 따르는 상기 위치의 교대 제5 함수(θ5)의 합인 제4 함수(θ4)에 따라 변하는 것인 광학 효과층.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 효과층(202; 300; 310; OEL)은 상기 복수의 비구형 입자들 이외에,
    - 비색변이(non-colour-shifiting) 자성 입자들;
    - 무색 자성 입자들;
    - 색변이 비자성 입자들;
    - 비색변이 비자성 입자들;
    - 무색 비자성 입자들
    중 적어도 하나를 포함하는 것인 광학 효과층.
  12. 바인더 물질 내에 분산된 자성 또는 자화 가능한 입자들(200; 302 내지 305; 312)을 배향함으로써 광학 효과층(202; 300; 310; OEL)을 생성하는 장치로서, 상기 장치는
    자화된 자석판(MP, MP1 …MPi)을 포함하며,
    a) 자기 쌍극자장에 실질적으로 유사하고 상기 자화된 자석판(MP)에 실질적으로 평행하게 정렬된 북-남 방향(D1)을 갖는 제1 자기장 성분; 및
    b) 개별 국소 쌍극 유사 자기장들의 중첩을 포함하고 이에 따라 상기 북-남 방향(D1)에 실질적으로 평행인 제1 방향을 따른 자기 북극 및 남극의 교대에 상응하는 제2 자기장 성분
    을 포함하는 조합된 자기장을 생성하도록 구성된 하나 이상의 자석들(MP, MP1 …MPi, DM)의 배열을 포함하며,
    상기 제1 자기장 성분 및 상기 제2 자기장 성분은 상기 자화된 자석판(MP)의 연장된 표면에 인접한 영역에서 적어도 중첩하는 것인 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 하나 이상의 자석들(MP, MP1 …MPi, DM)의 배열은
    a) 상기 제1 자기장 성분을 생성하도록 구성된 하나 이상의 자석들; 및
    b) 상기 제2 자기장 성분을 생성하도록 구성된 자화된 자석판(MP)
    을 포함하는 것인 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제1 자기장 성분을 생성하도록 구성된 하나 이상의 자석들은 상기 자화된 자석판(MP)에 실질적으로 평행하게 정렬된 북-남 방향(D1)을 갖는 쌍극 자석(DM)을 포함하는 것인 장치.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 제1 자기장 성분을 생성하도록 구성된 하나 이상의 자석들 중 적어도 하나는 상기 자화된 자석판(MP)의 평면에 실질적으로 평행인 평면에서 회전 가능하도록 장착되는 것인 장치.
  16. 제12항에 있어서, 하나 이상의 자석들(MP, MP1 …MPi, DM)의 배열은 자화된 자석판 내에 그리고 자화된 자석판의 적어도 하나의 치수를 따라서 배열된 복수의 개별 자석 요소들을 포함하는 자화된 자석판(MP)을 포함하며, 상기 치수는, 상기 치수를 따라서 상기 자석 요소들이
    - 열을 형성하고,
    - 간극에 의하여 이들의 각각의 인접하는 자석 요소들로부터 분리되며,
    - 실질적으로 정렬되고 동일한 정렬 방향으로 가리키는 이들의 자기축을 갖도록,
    상기 제1 방향에 실질적으로 평행하며,
    상기 자석 요소들(ME)을 포함하는 상기 자화된 자석판(MP)은 이에 따라 제1 및 제2 자기장 성분들을 포함하는 조합된 자기장을 생성하도록 구성되는 것인 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 자화된 자석판(MP)은 상기 자화된 자석판의 제2 치수를 따라서 배열된 자석 요소들(ME)을 더 포함하며, 상기 제2 치수는, 또한 상기 제2 치수를 따라서 상기 자석 요소들(ME)이 간극에 의하여 이들의 각각의 인접한 자석 요소들(ME)로부터 분리되며, 실질적으로 정렬되고 동일한 정렬 방향으로 가리키는 이들의 자기축을 갖도록, 상기 제1 치수와 상이한 것인 장치.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 간극의 크기 및 상기 자석 요소(ME)의 크기의 비율은 적어도 0.1인 것인 장치.
  19. 제12항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자화된 자석판(MP)은 둘 이상의 자석판들(MP1, MP2, …MPi)로 구성된 것인 장치.
  20. 제12항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자화된 자석판(MP)은 표면 부조(relief), 새김(engraving) 또는 컷아웃(cut-out)의 형태인 인디시아(indicia)를 지니는 것인 장치.
  21. 제12항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 상기 자화된 자석판(MP)으로부터 거리(d)에서 광학 효과층을 유지하는 지지 수단(SP)을 더 포함하는 것인 장치.
  22. 제21항에 있어서, (i) 상기 제1 방향(D1)에 평행한 방향을 따라서 측정된 상기 자화된 자석판(MP)의 길이 및 (ii) 상기 거리(d)의 비율은 5.0의 값을 초과하는 것인 장치.
  23. 제21항 또는 제22항에 있어서, 상기 지지 수단(SP)은 자화된 영구 자성 물질을 포함하는 것인 장치.
  24. 제23항에 있어서, 상기 지지 수단(SP)은 표면 부조, 새김 또는 컷아웃 형태인 인디시아를 지닌 것인 장치.
  25. 제12항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 인쇄 장치의 구성 요소로서 구성되고, 상기 인쇄 장치의 인쇄판 또는 회전부(rotating unit)의 오목부에 삽입되기에 적합화(adaption)되는 것인 장치.
  26. 광학 효과층을 생성하는 방법으로서,
    비등방성 반사율을 가지며 유체 바인더 물질 내에 분산된 복수의 자성 또는 자화 가능한 비구형 입자들(200; 302 내지 305; 312)을 포함하는 상기 유체 바인더 물질을 상기 장치의 자화된 자석판(MP)의 연장된 표면에 인접한 영역에서 제12항 내지 제25항 중 어느 한 항에 따른 장치의 자기장에 노출시켜서, 상기 바인더 물질 내에 상기 자성 또는 자화 가능한 비구형 입자들(200; 302 내지 305; 312)을 배향시키는 단계; 및
    상기 자성 또는 자화 가능한 비구형 입자들(200; 302 내지 305; 312)을 이들의 채용된 위치 및 배향에서 고정하도록 상기 바인더 물질을 경화시키는 단계
    를 포함하며,
    상기 바인더 물질은 적어도 그의 경화된 상태에서 200 nm 내지 2,500 nm 범위의 하나 이상의 파장들의 전자기 방사선에 적어도 부분적으로 투명한 것인 방법.
  27. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 광학 효과층을 포함하는 보안 문서.
  28. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 광학 효과층의, 문서 보안 응용에서의 보안 특징(feature) 또는 보안 요소로서의 용도.
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