KR20150038175A - 물품, 물품의 검증 방법, 및 감쇠 상수 변조를 이용하는 검증 시스템 - Google Patents
물품, 물품의 검증 방법, 및 감쇠 상수 변조를 이용하는 검증 시스템 Download PDFInfo
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Abstract
물품, 물품의 검증 방법, 및 검증 시스템이 본 명세서에서 제공된다. 일 실시예에서, 물품은 기판 및 상기 기판 상의 보안 기능체(security feature)를 포함한다. 상기 보안 기능체는 제1 잉크 조성물을 갖는 제1 영역 및 제2 잉크 조성물을 갖는 제2 영역을 포함한다. 상기 제1 잉크 조성물은 제1 발광성 인광체를 포함하고, 상기 제2 잉크 조성물은 상기 제1 발광성 인광체와 상이한 제2 발광성 인광체를 포함한다. 상기 제1 발광성 인광체 및 상기 제2 발광성 인광체는 구별 불가능한 여기 에너지 파장(excitation energy wavelength), 구별 불가능한 방출 파장(emission wavelength), 및 구별가능한 시간 감쇠 특성(temporal decay property)을 갖는다.
Description
[우선권 주장]
본 출원은 2012년 7월 20일에 출원된 미국 가출원 제61/673,829호의 이익을 주장한다.
[기술 분야]
본 기술 분야는 일반적으로 보안 기능체(security feature), 상기 보안 기능체를 포함하는 물품의 검증 방법, 및 상기 물품을 검증하기 위한 검증 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 기술 분야는 감쇠 상수 변조를 검출함으로써 검증되는 보안 기능체를 포함하는 물품에 관한 것이다.
가치 문서(value document)와 같은 보안 기능체를 포함하는 물품은 다양한 방법으로 검증될 수 있다. 일부 방법은 신용 카드의 홀로그램, 지폐의 양각 이미지 또는 워터마크, 지폐 내의 보안 호일, 보안 리본, 유색 스레드(colored thread) 또는 유색 섬유(colored fiber), 또는 여권의 플로팅(floating) 및/또는 싱킹 이미지 (sinking image)와 같은, 물품에 배치되거나 통합된 가시적(즉, 노출(overt)) 보안 기능체를 포함한다. 이러한 기능체는 눈으로 감지(detect)하기 쉽고, 인증(authentication)을 위해 장비를 필요로 하지 않을 수도 있지만, 이러한 노출 기능체는 자칭 위조자 및/또는 모조자(would-be forger and/or counterfeiter)에 의해 쉽게 식별됩니다. 이와 같이, 노출 기능체 이외에, 숨겨진(즉, 은폐(covert)) 기능체가 가치 문서에 통합될 수 있다. 은폐 기능체의 예는 가시적이지 않은 형광 섬유, 화학적으로 민감한 얼룩, 및 가치 문서의 기판에 통합된 발광 안료 또는 형광 염료를 포함한다. 은폐 기능체는 또한 적층된 가치 문서에 사용되는 필름을 제조하는데 사용되는 수지 내에 또는 가치 문서의 기판 상에 인쇄된 잉크에 포함될 수 있다.
지폐와 같은 가치 문서는 종종 지폐 처리 시스템과 같은 분류 기계에서 고속으로 처리되며, 위조 가치 문서가 검출 없이 통과하는 위험을 최소화하고 효율성을 최대화하기 위해, 분류 기계에서 가치 문서의 검증을 수행하는 것이 바람직하다. 고속으로 이동하고 있는 가치 문서를 검증하기 위해 개발된 한가지 은폐 기능체는 가치 문서를 제조하는데 사용되는 종이, 잉크, 또는 다른 보안 기능체를 통해 가치 문서에 또는 그 위에 발광성 인광체를 통합하는 것을 포함한다. 주어진 가치 문서에 사용되는 특정한 발광성 인광체의 특성은 일반적으로 높은 수준의 보안을 유지하기 위해 엄격하게 보호된다. 다수의 파라미터가 인터로게이팅(interrogating) 될 때, 발광성 인광체의 존재는 가치 문서의 신속한 검증을 가능하게 한다.
특정 발광성 인광체의 식별의 어려움 및 보안을 향상시키기 위해, 가치 문서는 종종 상이한 발광성 인광체를 갖는 상이한 잉크 조성물을 포함하는 복수의 영역을 포함하고, 검증 기술은 가치 문서의 특정 영역에서 특정 발광성 인광체의 존재를 검출하는 것을 포함한다. 그러나, 최근 몇 년 동안, 위조는 증가하는 문제가 되었고, 보안 기능체를 모방하는 위조자의 능력이 실질적으로 증가하였다. 숙련된 위조자가 가치 문서는 상이한 잉크를 포함하는 복수의 영역을 갖는 것을 확인하면, 특정 발광성 인광체를 식별하기 위해, 스펙트럼을 포함하는 발광 물질 상의 공공 도메인 문서(public domain document) 및 현대 분광 기구(modern spectroscopic tool)가 종종 사용된다. 식별되는 경우, 발광성 인광체가 모방되어서, 고속 정렬 테스트(high speed sorting test)를 통과할 수 있는 가치 문서를 제조하는데 사용될 수 있다.
보다 난해한 발광성 인광체에 대한 접근 및 복합 재료의 사용은 종종 보다 높은 사용률, 보다 복잡한 제조 방법, 보다 높은 비용, 및 보다 낮은 재료 수율이 되게 한다. 실험실 환경에서 생성될 수 있는 난해한 발광성 인광체는 상업적으로 필요한 양의 스케일에 도전적인 것임이 입증될 수 있다.
정지 상태에서 가시광선 또는 자외선 광원에 의해 여기되는 발광성 인광체의 감쇠 시간(decay time)을 검출하는 것을 포함하는 검증 시스템이 수년 동안 사용되어 왔고, 최근 발광성 인광체의 감쇠 시간 상수(Tau)가 정렬 기계에서 고속으로 측정될 수 있는 기술이 개발되었다. 발광성 인광체의 감쇠 시간 상수는 발광성 인광체의 감쇠 시간에 영향을 미치는 교란 이온의 사용에 의해 제어되거나, 또는 농도 퀀칭(concentration quenching)과 같은 다른 효과에 의해 제어될 수 있다. 그러나, 발광성 인광체에서 화학 성분이 확인되면, 위조자는 여전히 감쇠 시간 파라미터를 확인할 수 있고, 특정 발광성 인광체의 감쇠 시간 파라미터를 모방할 수 있다.
따라서, 고속 정렬 장치에서와 같이, 기판이 정지하거나 움직이고 있는 상태 하에서 물품을 검증하는데 사용될 수 있는 물품의 기판 상의 보안 기능체를 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 복제하기 어렵고, 차이점을 검출하는 것이 어려운 상이한 잉크를 포함하는 별도의 영역을 함유하는 보안 기능체를 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 다른 바람직한 특성 및 특징은 첨부도면 및 본 발명의 배경과 함께 취하여진, 후속적인 본 발명의 상세한 설명 및 및 첨부된 특허청구범위로부터 명백해질 것이다.
본 명세서에서 물품, 물품의 검증 방법, 및 검증 시스템이 제공된다. 일 실시예에서, 물품은 기판 및 상기 기판 상의 보안 기능체(security feature)를 포함한다. 상기 보안 기능체는 제1 잉크 조성물을 갖는 제1 영역 및 제2 잉크 조성물을 갖는 제2 영역을 포함한다. 상기 제1 잉크 조성물은 제1 발광성 인광체를 포함하고, 상기 제2 잉크 조성물은 상기 제1 발광성 인광체와 상이한 제2 발광성 인광체를 포함한다. 상기 제1 발광성 인광체 및 상기 제2 발광성 인광체는 구별 불가능한 여기 에너지 파장(excitation energy wavelength) 및 구별 불가능한 방출 파장(emission wavelength)을 갖지만, 구별가능한 시간 감쇠 특성(temporal decay property)을 갖는다.
다른 실시예에서, 물품의 검증 방법은 기판 및 상기 기판 상의 보안 기능체(security feature)를 포함하는 물품을 제공하는 단계를 포함한다. 상기 보안 기능체는 제1 잉크 조성물을 갖는 제1 영역 및 제2 잉크 조성물을 갖는 제2 영역을 포함한다. 상기 제1 잉크 조성물은 제1 발광성 인광체를 포함하고, 상기 제2 잉크 조성물은 상기 제1 발광성 인광체와 상이한 제2 발광성 인광체를 포함한다. 상기 제1 발광성 인광체 및 상기 제2 발광성 인광체는 구별 불가능한 여기 에너지 파장(excitation energy wavelength) 및 구별 불가능한 방출 파장(emission wavelength)을 갖지만, 구별가능한 시간 감쇠 특성(temporal decay property)을 갖는다. 상기 물품은 상기 제1 발광성 인광체 및 상기 제2 발광성 인광체를 여기시키기에 충분한 강도를 갖는 광을 생성하는 여기 광원에 의해 생성된 광에 노출된다. 상기 제1 영역의 적어도 일부 또는 상기 제2 영역의 적어도 일부를 포함하는 물품의 영역의 제1 화상은 제1 시간에 검출된다. 상기 물품의 실질적으로 동일한 영역의 제2 화상은 제2 시간에 검출된다. 적어도 하나의 제1 화상 및 제2 화상은 제1 영역을 포함하는 영역에 대해 검출되고, 적어도 하나의 제1 화상 및 제2 화상은 제2 영역을 포함하는 영역에 대해 검출된다. 상기 제1 화상 및 제2 화상의 영역에 존재하는 제1 발광성 인광체 또는 제2 발광성 인광체의 종류에 대해 예상된 시간 감쇠 특성을 기초로, 물품에 대한 패스(pass) 또는 실패(failure)가 결정된다.
다른 실시예에서, 검증 장치를 포함하는 검증 시스템이 제공된다. 상기 검증 장치는 기판 및 상기 기판 상의 보안 기능체(security feature)를 포함하는 물품을 검증하도록 구성된다. 상기 보안 기능체는 제1 잉크 조성물을 갖는 제1 영역 및 제2 잉크 조성물을 갖는 제2 영역을 포함한다. 상기 제1 잉크 조성물은 제1 발광성 인광체를 포함하고, 상기 제2 잉크 조성물은 상기 제1 발광성 인광체와 상이한 제2 발광성 인광체를 포함한다. 상기 제1 발광성 인광체 및 상기 제2 발광성 인광체는 구별 불가능한 여기 에너지 파장(excitation energy wavelength) 및 구별 불가능한 방출 파장(emission wavelength)을 갖지만, 구별가능한 시간 감쇠 특성(temporal decay property)을 갖는다. 상기 검증 장치는 여기 광원, 선택적으로 광학 필터, 제1 검출기 소자 및 제2 검출기 소자, 및 프로세싱 유닛을 포함한다. 상기 제1 검출기 소자는 상기 물품의 영역의 제1 화상을 제1 시간에 검출하도록 구성되고, 상기 제1 화상에 대한 전자 신호 데이터를 출력하도록 추가로 구성되고, 상기 제2 검출기 소자는 상기 물품의 실질적으로 동일한 영역의 제2 화상을 제2 시간에 검출하도록 구성되고, 상기 제2 화상에 대한 전자 신호 데이터를 출력하도록 추가로 구성된다. 상기 프로세싱 유닛은 출력된 상기 전자 신호 데이터를 수집하여 평가하고, 상기 프로세싱 유닛은 상기 제1 화상 및 상기 제2 화상이 상기 제1 화상 및 상기 제2 화상의 영역에 존재하는 상기 제1 발광성 인광체 또는 상기 제2 발광성 인광체의 종류에 대해 예상된 시간 감쇠 특성을 나타내는지 여부를 결정하도록 구성된다.
본 발명은 이후 아래의 도면과 함께 설명될 것이며, 여기서 유사한 부호는 유사한 구성요소를 나타낸다.
도 1은, 기판 및 그 위의 보안 기능체를 포함하는 물품의 예시적인 실시예의 사시도이다.
도 2는, 다양한 예시적인 실시예에 따른 발광성 인광체의 포텐셜 성분을 도시한다.
도 3은, 예시적인 실시예에 따른 물품 및 검증 장치를 포함하는 검증 시스템의 개략도이다.
도 1은, 기판 및 그 위의 보안 기능체를 포함하는 물품의 예시적인 실시예의 사시도이다.
도 2는, 다양한 예시적인 실시예에 따른 발광성 인광체의 포텐셜 성분을 도시한다.
도 3은, 예시적인 실시예에 따른 물품 및 검증 장치를 포함하는 검증 시스템의 개략도이다.
이하의 상세한 설명은 본질적으로 단지 예시에 불과하며, 본 발명 또는 본 발명의 적용 및 사용을 한정하도록 의도되지 않는다. 또한, 선행하는 배경 또는 이하의 상세한 설명에 제시된 어떠한 이론에 의해 구속되도록 의도되지 않는다.
물품, 물품의 검증 방법, 및 감쇠 상수 변조를 이용하는 검증 시스템이 본 명세서에서 제공된다. 특히, 물품은 기판 및 상기 기판 상의 보안 기능체를 포함하며, 상기 보안 기능체는 각각 제1 발광성 인광체 및 제2 발광성 인광체를 포함하는 제1 잉크 조성물 및 제2 잉크 조성물의 개별 영역을 갖는다. 제1 발광성 인광체 및 제2 발광성 인광체는 추가 보안 층이 가능하도록 상이한 시간 감쇠 특성을 나타냄으로써 서로 상이하다. 그러나, 제1 잉크 조성물의 제1 발광성 인광체 및 제2 잉크 조성물의 제2 발광성 인광체가 서로 상이하더라도, 이들은 구별 불가능한 여기 에너지 파장 및 방출 파장을 가지며, 구별가능한 시간 감쇠 특성을 갖는다. "구별 불가능한" 또는 "구별가능한"은, 참조된 특성의 차이점이 상업적으로 이용 가능한 진단 도구 및 장치로 제1 발광성 인광체와 제2 발광성 인광체 사이에 구별될 수 없거나 구별될 수 있는 것을 의미한다. 제1 발광성 인광체와 제2 발광성 인광체 사이의 시간 감쇠 특성이 구별될 수 있는지 여부는 물품을 검증하는 특정 방법에 의해 영향을 받을 수 있다. 구별 불가능한 여기 에너지 파장 및 방출 파장, 구별가능한 시간 감쇠 특성으로 인하여, 잠재 위조자에게, 제1 발광성 인광체 및 제2 발광성 인광체는 여기 에너지 파장 및 방출 파장에 기초하여 동일하게 나타나지만, 제1 발광성 인광체 및 제2 발광성 인광체는 상이한 시간 감쇠 특성, 예를 들어, 상이한 감쇠율 상수(Tau)를 나타내어서, 제1 발광성 인광체 및 제2 발광성 인광체(26)는 시간 감쇠 특성의 비교를 통해 여전히 구별될 수 있다.
실시예 및 도 1에 도시된 바와 같이, 기판(12) 및 상기 기판(12) 상의 보안 기능체(14)를 포함하는 물품(10)이 제공된다. 본 명세서의 목적을 위해 사용될 수 있는 특정 유형의 물품은 특별히 제한되지 않으며, 다양한 실시예에서, 기판(12)은 강성(rigid) 또는 연성(flexible)이고, 하나 이상의 층 또는 구성 요소로부터 형성될 수 있다. 본 명세서에서 언급된 바와 같이, "기판"은 그 위에 보안 기능체(14)가 형성되는 물체이며, 보안 기능체(14)가 여기 광원(104)(도 3에 도시)에 의해 생성된 광(102)에 노출되는 한, 그리고 이하에서 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이, 보안 기능체(14)로부터 방출이 광 검출기로 검출될 수 있는 한, 기판(12) 상의 보안 기능체(14)에 걸쳐 추가 층 또는 물체가 배치될 수 있는 것으로 이해된다. 본 명세서에 기술된 보안 기능체는 상이한 유형의 물품의 다양한 배열과 함께 사용될 수 있으므로, 기판(12)의 다양한 구성은 언급하기에는 너무 많다. 따라서, 간단한, 단일 기판(12)이 도 1에 도시되어 있지만, 기판(12)은 임의의 다양한 상이한 구성을 가질 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 무생물, 고형 물품이 본 명세서에서 논의되었지만, "물품"은 또한 인간, 동물, 생물학적 시료, 및 사실상 실시예의 보안 기능체(14)가 포함될 수 있는 임의의 다른 물체 또는 물질을 포함할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 본 명세서에서 고려되는 바와 같이, 물품(10)이 이동하는 동안, 예를 들어, 지폐 처리 시스템에서 지폐 검증 중인 경우, 보안 기능체(14)는 검증될 수 있으므로, 물품(10)으로서 지폐가 특히 적합할 수 있다. 본 실시예에서, 기판(12)은, 본 명세서에서 기술된 보안 기능체(14) 이외에, 보안 또는 기타를 위해 다수의 다른 기능을 포함할 수 있는 제지 원료(papaer stock)이다. 보안 기능체(14)를 포함할 수 있는 다른 적합한 물품의 특정한 예는 신분증(identification card), 운전 면허증, 여권, 신분증명서(identity paper), 수표, 문서, 종이, 주권(stock certificate), 포장 구성요소, 신용카드, 은행카드, 라벨, 도장, 우표, 액체, 인간, 동물, 및 생체 시료를 포함하며, 이것으로 한정되지 않는다.
도 1을 참고하면, 보안 기능체(14)는 기판(12) 상에 배치되고, 제1 잉크 조성물(20)을 갖는 제1 영역(16) 및 제2 잉크 조성물(22)을 갖는 제2 영역(18)을 포함한다. 본 명세서에서 언급된 바와 같이, "잉크 조성물"은 기판 상에 인쇄된 조성물의 단지 개별 성분은 아닌, 기판 상에 인쇄되는 전체 조성물을 나타내고, 상기 조성물은 여기에 포함되고 이하에서 더욱 상세하게 설명되는 발광성 인광체를 포함한다. 일 실시예에서, 제1 잉크 조성물(20) 및 제2 잉크 조성물(22)은 시각적으로 구별 불가능하며, 이는 제1 잉크 조성물(20) 및 제2 잉크 조성물(22)에 존재하는 임의의 가시광선 반사 안료가 동일하여, 제1 잉크 조성물(20) 및 제2 잉크 조성물(22)이 인간의 눈에 동일한 것으로 보인다는 것을 의미한다. 추가 실시예에서, 제1 잉크 조성물(20) 및 제2 잉크 조성물(22)은 화학적으로 구별 불가능하며, 이는 제1 잉크 조성물(20) 및 제2 잉크 조성물(22)이 동일한 화학적 성분을 포함하고, 제1 잉크 조성물(20) 및 제2 잉크 조성물(22) 모두 다른 것에 존재하지 않는 임의의 화학적 성분을 포함하지 않는다는 것을 의미한다. 이러한 실시예에서, 제1 잉크 조성물(20) 및 제2 잉크 조성물(22)은 시각적으로 및/또는 화학적으로 구별 불가능하고, 보안 기능체(14)의 지식이 없는 사람은 보안 기능체(14)가 하나 이상의 잉크 조성물을 포함하는 것을 쉽게 결정할 수 없으며, 이에 의해 제1 잉크 조성물(20) 및 제2 잉크 조성물(22)에서 화학적 성분을 식별하기 위한 노력을 방해하기 때문에, 보안 기능체(14)에서 상이한 잉크 조성물(20, 22)을 식별하는데 강력한 장벽이 제공된다.
일 실시예 및 도 1을 다시 참조하면, 보안 기능체(14)의 제1 영역(16)은 제1 잉크 조성물(20)의 제1 패턴(23)을 포함하고, 제2 영역(18)은 제2 잉크 조성물(22)의 제2 패턴(25)을 포함한다. 본 명세서에서 언급된 바와 같이, "패턴"은 기판(12) 상에 각각의 잉크 조성물의 임의의 구성을 나타내며, 라인 및/또는 도트의 복잡한 패턴이 물품(10)의 보안을 유지하는데 도움이 될 수 있지만, 특별히 이것으로 한정되지 않는다. 제1 잉크 조성물(20) 및 제2 잉크 조성물(22)이 시각적으로 구별 불가능한 경우, 도 1에서 단일 바(bar)를 형성하는 제1 패턴(23) 및 제2 패턴(25)에 의해 도시된 바와 같이, 제1 패턴(23) 및 제2 패턴(25)은 선택적으로 물품(10)에서 시각적으로 단일 패턴으로 보이도록 시각적으로 상보적이고, 이에 의해 상이한 잉크 조성물(20, 22)을 포함하는 보안 기능체(14)에서 특정한 영역(16, 18)을 식별하기 위한 임의의 노력을 보다 방해할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 제1 잉크 조성물(20) 및 제2 잉크 조성물(22)의 다양한 영역을 식별하기 위한 노력을 추가로 방해하기 위해, 보다 복잡하게 상보적인 제1 패턴(23) 및 제2 패턴(25)이 제공될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 비록 도시되지는 않았지만, 보안 기능체는 각각의 잉크 조성물(20, 22)로 인쇄되는 하나 이상의 영역을 포함할 수 있고, 또한 본 명세서에서 기술된 물품, 물품의 검증 방법, 및 검증 시스템에 따라, 하나 이상의 잉크 조성물이 사용될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
제1 잉크 조성물(20)은 제1 발광성 인광체(24)를 포함하고, 임의적으로 잉크 조성물에 통상적으로 포함되는 다른 성분, 예를 들어, 이것으로 제한되는 것은 아닌, 안료, 충전제, 결합제, 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 언급된 바와 같이, 발광성 인광체는 외부 에너지원에 의해 발광성 인광체의 여기 시에 적외선, 가시광선, 및/또는 자외선 스펙트럼에서 검출가능한 양의 방사선을 방출할 수 있는 화합물이다. 도 2를 참고하면, 제1 발광성 인광체(24)의 포텐셜 구성요소가 도시되어 있다. 특히, 제1 발광성 인광체(24)는 방출 이온(28), 호스트 결정 격자 물질(32), 및 선택적으로 "교란" 이온(30)을 포함한다. 도시되지는 않았지만, 제1 발광성 인광체(24)는 또한 선택적으로 "감지" 이온(미도시)을 포함한다. 본 명세서에서 언급된 바와 같이, "교란" 이온(30)은, 교란 이온(30)의 부재하에서 시간 감쇠 특성에 비해서, 제1 발광성 인광체(24)의 시간 감쇠 특성, 예를 들어, 감쇠율 상수를 변경하는 물질이다. 본 명세서에서 언급된 바와 같이, "감지" 이온은 여기 에너지를 흡수하여 방출 이온(28)으로 전달할 수 있는 이온이다. 감지 이온은 본 명세서에서 상세하게 논의되지 않지만 당해 기술 분야에 잘 알려져 있다. 본원 목적을 위해, 제1 발광성 인광체(24)는 복수의 방출 이온(28) 및/또는 감지 이온을 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
제1 발광성 인광체(24)는 (1) 방출 이온(들)(28)으로부터, 또는 호스트 결정 격자 물질(32) 및 감지 이온(들)의 어느 하나 또는 양자 모두에 의해 입사 방사선을 흡수하는 것, (2) 호스트 결정 격자 물질(32)/감지 이온(들)으로부터 방출 이온(들)(28)으로 에너지 전달, 및 (3) 방출 이온(들)(28)에 의해 전달된 에너지의 방사에 의해, 방사선을 생성한다. 여기 방사선이 흡수되는 방식에 따라, 제1 발광성 인광체(24)의 방출 이온(들)(28)은 고유한 스펙트럼 시그너처 및 측정가능한 감쇠 시간 상수(Tau)를 갖는 방출 방사선을 생성한다.
호스트 결정 격자 물질(32)은 방출 이온(28) 및 교란 이온(30), 그리고 선택적으로 감지 이온이 결합된(예를 들어, 치환된) 물질을 포함한다. 본 명세서에서 언급된 바와 같이, 용어 "치환된"은 낮은, 중간, 및 높은 치환 비율을 포함하는 임의의 비율로 치환된 것을 의미한다. 호스트 결정 격자 물질(32)은 상이한 화학적 구성물이 결정 격자 내의 다양한 위치를 치환할 수 있는 결정 결자의 형태일 수 있다. 다양한 실시예에서, 호스트 결정 격자 물질(32)은 옥사이드, 플루오라이드, 옥시설파이드, 할라이드, 보레이트, 실리케이트, 갈레이트, 포스페이트, 바나데이트, 옥시할라이드, 알루미네이트, 몰리브데이트, 텅스테이트, 가넷(garnet), 니오베에트, 및 이들의 조합으로부터 선택되며, 다른 호스트 결정 격자 물질(32)이 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, 호스트 결정 격자 물질(32)은 이트륨(Y) 알루미늄 가넷(YAG, 또는 Y3Al5O12), 이트륨 옥시설파이드(YOS, 또는 Y2O2S), 가돌리늄(Gd) 갈륨 가넷(GGG, Gd3Ga5O12), 또는 다른 물질을 포함할 수 있으며, 이것으로 제한되는 것은 아니다.
호스트 결정 격자 물질(32)에 치환된 각 이온의 양은 일반적으로 원자 퍼센트의 관점에서 기술되며, 여기서 방출 이온(28), 선택적인 감지 이온, 및/또는 선택적인 교란 이온(30)에 의해 이론적으로 교체될 수 있는 호스트 결정 격자 물질(32)의 전체 이온 수는 100%로 동일하고, 그 값은 교체될 수 없는 호스트 결정 격자 물질(32)의 이온은 포함하지 않는다. 감지 이온, 방출 이온 및/또는 교란 이온(30)으로의 교체를 허용하는 호스트 결정 격자 물질(32)의 이온은 교체될 이온과 유사한 크기, 유사한 로딩, 및 유사한 배위 선호도를 가질 것이다. 호스트 결정 격자 물질(32) 내의 다양한 위치에서 일어날 수 있으므로, 이들 각각의 위치의 이온이 100 원자 퍼센트를 차지할 것이다.
다양한 실시예에 따라, 도 2에 도시된 바와 같이, 방출 이온(28)은 크롬, 세륨, 프라세오디뮴, 네오디뮴, 사마륨, 유로퓸, 테르븀, 디스프로슘, 홀뮴, 에르븀, 툴륨, 이테르븀, 및 이들의 조합으로부터 선택된다. 예를 들어, 일 실시예에서 하나 이상의 방출 이온(들)(28)은 +3 원자가를 가질 수 있으며, 다른 실시예에서 하나 이상의 방출 이온(들)(28)은 상이한 원자가(예를 들어, +2 및/또는 +4)를 가질 수 있다.
다양한 실시예에서, 호스트 결정 격자 물질(32)에 치환된 방출 이온(들)(28)의 총 농도는, 여기 방사선이 적절하게 적용된 후 제1 발광성 인광체(24)가 검출 가능한 방출을 생성하도록 하는데 충분하다. 예를 들어, 호스트 결정 격자 물질(32)에 치환된 방출 이온(들)(28)의 총 농도는 약 0.095 원자 퍼센트 내지 약 99.995 원자 퍼센트의 범위일 수 있다. 그러나, 발광성 인광체의 기능(예를 들어, 여기 방사선에 노출시 방출을 생성하는 기능)을 생성하는 동안 치환될 수 있는 방출 이온(들)(28)의 농도는 치환되는 이온의 종류에 따라 달라진다. 즉, 일부 이온은 제1 발광성 인광체(24)의 기능을 유지하면서 비교적 높은 퍼센트로 치환될 수 있지만, 다른 이온이 동일한, 비교적 높은 퍼센트로 치환되는 경우, 기능이 굴복될 수 있다.
교란 이온(30)은 방출 이온(28)과 상이하며, 존재하는 경우 제1 발광성 인광체(24)의 시간 감쇠 특성을 변경한다. 다양한 실시예에 따르면, 교란 이온(30)은 크롬, 망간, 세륨, 프라세오디뮴, 네오디뮴, 사마륨, 유로퓸, 테르븀, 디스프로슘, 홀뮴, 에르븀, 툴륨, 이테르븀, 철, 코발트, 니켈 및 이들의 조합으로부터 선택된다.
제1 발광성 인광체(24)의 호스트 결정 격자 물질(32)에 치환된 교란 이온(들)(30)의 총 농도는 특별히 한정되지 않는다. 그러나, 일 실시예에서, 교란 이온(들)(30)의 총 농도는 약 0.0003 원자 퍼센트 내지 약 0.5 원자 퍼센트, 예를 들어, 다양한 실시예에서 약 0.001 내지 약 0.2 원자 퍼센트 이상의 범위일 수 있으며, 교란 이온(들)(30)은 또한 낮거나 높은 원자 퍼센트로 포함될 수도 있다. 호스트 결정 격자 물질(32)에 치환된 교란 이온(들)(30)의 농도는 원하는 감쇠 시간 상수(decay time constant)를 획득하는데 충분한 농도로 원료에 대한 임의의 배경 불순물 수준보다 클 수 있다. 교란 이온(들)(30)의 농도는 제1 발광성 인광체(24)에 대한 감쇠 시간 상수의 감소와 직접적으로 관련된다. 제1 발광성 인광체(24)의 화학 물질에 따라, 직접적인 관계는 선형 또는 비 선형일 수 있다. 교란 이온(들)(30)을 낮은 농도로 첨가하는 이점은, 교란 이온(들)(30)이 정교한 장비 및 기술(예를 들어, Glow Discharge Mass Spectroscopy(GDMS))에 대한 접근 없이는 검출이 매우 어려울 수 있다는 것이다. 따라서, 일 실시예 따른 제1 발광성 인광체(24)의 원소 조성은 역 설계하는데 매우 어려울 수 있다. 예를 들어, 전형적인 에너지 분산형 X-선 마이크로분석, 전자 후방산란 회절, 또는 마이크로 X-선 형광 시스템은 제1 발광성 인광체(24)에서 낮은(예를 들어, 1% 이하) 농도를 갖는 원소를 정량화할 수 없다.
여기 방사선에 노출된 후, 제1 발광성 인광체(24) 내의 방출 이온(들)(28)은 광자를 방출하고, 시간에 따른 방출의 강도가 관찰될 수 있다. 여기 방사선의 제거시, 방출의 강도는 시간에 따라 감쇠하고, 각 방출 이온(28)의 감쇠율은 감쇠 시간 상수(Tau)로서 특성화될 수 있다. 예를 들어, 방출 강도에서 간단한 지수형 감쇠에 대해, 감쇠 시간 상수는 이하의 식에서 상수(Tau)로 나타낼 수 있다.
I(t) = I 0 e -t/ τ (식 1)
여기서, t는 시간을 나타내고, I는 시간 t에서의 방출 강도를 나타내고, I 0 는 t=0에서의 방출 강도를 나타낸다(예를 들어, 여기 방사선의 공급이 중단되는 경우, t=0은 순간에 대응할 수 있다). 일부 발광성 인광체에 대한 방출 강도는 상기 단순 지수 식에 따라 감쇠할 수 있지만, 다른 발광성 인광체에 대한 방출 강도는 여러 지수의 감쇠에 의해 영향을 받을 수 있다(예를 들어, 감쇠에 영향을 미치는 여러 메커니즘이 존재하는 경우). 일 실시예에 따르면, 방출 이온(28)이 제1 발광성 인광체(24)(예를 들어, 정상 제조 인광체) 내에서 "교란되지 않는(undisturbed)"다면, 각 방출 이온(28)은 제1 감쇠 시간 상수를 갖는다. 방출 이온(28)에 적용되는 경우, 용어 "교란되지 않는"은, 방출 이온(28)이 상기 방출 이온(28)의 방출에 상당한 효과를 가질 수 있는 대응하는 교란 이온(30)이 결여된 발광성 인광체에 포함되는 것을 의미하며, 여기서 "상당한 효과"는 정상 제조 인광체에 존재하는 희토류 불순물(예를 들어, 수 ppm과 같이 소량으로 존재하는 불순물)로 인해 생성될 수 있는 효과보다 측정할 수 있게 큰 효과를 의미한다. 교란되지 않은 방출 이온(28)과 관련된 이러한 감쇠 시간 상수는 본 명세서에서 "교란되지 않은 감쇠 시간 상수"로 언급되며, 이는 원료와 관련될 수 있는 희토류 불순물의 수준을 넘는 임의의 교란 이온(들)(30)을 포함하지 않는 발광성 인광체(예를 들어, 정상 제조 인광체)를 특징으로 한다. "교란되지 않은" 발광성 인광체에서 희토류 불순물의 수준은 인광체 원료 물질의 순도 수준에 따라 다르다. 비교적 낮은 수준의 불순물은 제1 발광성 인광체(24)의 방출된 방사선 시간 특성에 작은 변화만을 생성할 수 있지만, 높은 수준의 불순물은 제1 발광성 인광체(24)의 시간 특성에 보다 현저한 변화를 생성할 수 있다.
실시예에서, 제1 발광성 인광체(24)는 목표 감쇠 시간 상수를 갖고, 상기 목표 감쇠 시간 상수를 갖도록 제조되며, 다수의 상이한 인광체 원료 물질에서 불순물 이온의 다양한 양의 존재에도 불구하고, 목표 감쇠 시간 상수를 갖는 제1 발광성 인광체(24)를 제조하는 방법은 알려져 있다. 충분히 높은 순도 및 합리적인 비용을 갖는 인광체 원료 물질의 선택은 원하는 특성(예를 들어, 원하는 미리 정의된, 목표 감쇠 시간 상수)을 갖는 제1 발광성 인광체(24)를 경제적인 방법으로 제조하기 위해 적극적으로 조절될 수 있는 비용/성능 밸런스이다. 실시예에 따르면, 목표한 교란되지 않은 감쇠 시간 상수보다 큰 감쇠 시간 상수를 갖는 것들을 기초로, 인광체 원료 물질이 선택되며, 합성된 제1 발광성 인광체(24)의 감쇠 시간 상수를 목표한 교란되지 않은 감쇠 시간 상수로 낮추기 위해, 인광체 원료 물질에 교란 이온(30)이 첨가된다.
상술한 바와 같이, 도 1을 다시 참조하면, 제2 잉크 조성물(22)은 보안 기능체(14)의 제2 영역(18)에 존재한다. 제2 잉크 조성물(22)은 상기 제1 발광성 인광체(24)와 상이한 제2 발광성 인광체(26)를 포함하며, 상기 제1 발광성 인광체(24) 및 상기 제2 발광성 인광체(26)는 구별 불가능한 여기 에너지 및 방출 파장을 갖는다. 여기된 영역의 초기 여기 이후 인쇄된 영역의 단위당 비교적 유사한 신호 크기를 나타낼 수 있는, 구별 불가능한 여기 에너지 및 방출 파장을 갖는 제1 발광성 인광체(24) 및 제2 발광성 인광체(26)를 제공함으로써, 잠재적인 위조자에 의한 보안 기능체(14)의 여기 및 방출 특성의 측정은, 특히 제1 잉크 조성물(20) 및 제2 잉크 조성물(22) 자체가 시각적으로 및/또는 화학적으로 식별 불가능한 경우, 보안 기능체(14)가 다양한 잉크 조성물(20, 22)을 포함하는 것을 나타내지 않을 것이다. 보안 기능체(14)에 각각 제1 잉크 조성물(20) 및 제1 잉크 조성물(20)로 시각적으로 상보적인 제1 패턴(23) 및 제2 패턴(25)을 형성하도록 포텐셜(potential)과 결합되는 경우, 보안 기능체(14)에서 다양한 잉크 조성물(20, 22)의 발견은 보다 어려워진다.
일 실시예에서, 제1 발광성 인광체(24) 및 제2 발광성 인광체(26)는 동일한 화학적 성분을 가져서, 화학적으로 구별 불가능하다. 특히, 이러한 실시예에서, 제2 발광성 인광체(26)는 제1 발광성 인광체(24)와 동일한 방출 이온(28) 및 동일한 호스트 결정 격자 물질(32)을 포함하며, 이에 의해 제1 발광성 인광체(24) 및 제2 발광성 인광체(26)가 구별 불가능한 여기 에너지 및 방출 파장을 가질 수 있다. 또한, 일 실시예에서, 제1 발광성 인광체(24) 및 제2 발광성 인광체(26)는 모두 교란 이온(30)을 포함하며, 교란 이온(30)은 제1 발광성 인광체(24) 및 제2 발광성 인광체(26)에서 동일하다. 동일한 화학적 성분을 갖는 제1 발광성 인광체(24) 및 제2 발광성 인광체(26)를 제공함으로써, 잠재적 위조자가 제1 잉크 조성물(20) 및 제2 잉크 조성물(22)을 식별하는 것은 정교한 장비 및 기술에 대한 접근 없이는 매우 어렵게 될 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 제1 발광성 인광체(24) 및 제2 발광성 인광체(26)는 상이한 화학적 성분을 가질 수 있으며, 예를 들어, 제1 발광성 인광체(24) 및 제2 발광성 인광체(26)는 상이한 방출 이온(28) 및/또는 호스트 결정 격자 물질을 포함하며, 제1 발광성 인광체(24)와 구별 불가능한 여기 에너지 및 방출 파장을 가질 수 있다.
제1 발광성 인광체(24) 및 제2 발광성 인광체(26)가 구별 불가능한 여기 에너지 및 방출 파장을 갖는 경우, 및 제1 발광성 인광체(24) 및 제2 발광성 인광체(26)가 동일한 화학적 성분을 갖는 경우라도, 제1 발광성 인광체(24) 및 제2 발광성 인광체(26)의 시간 감쇠 특성은 구별 불가능하게 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 발광성 인광체(24) 및 제2 발광성 인광체(26)는 상이한 양의 방출 이온(28), 교란 이온(30), 또는 양자 모두를 갖는다. 방출 이온(28) 및/또는 교란 이온(30)의 양을 상이하게 함으로써, 제1 발광성 인광체(24) 및 제2 발광성 인광체(26)의 시간 감쇠 특성은, 종래의 검증 장치가 제1 잉크 조성물(20)과 제2 잉크 조성물(22)을 구별하도록 충분히 이동될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 발광성 인광체(24) 및 제2 발광성 인광체(26)는 상이한 양의 교란 이온(30)을 갖는다는 점에서만 상이하고, 나머지 모든 방식에서 제1 발광성 인광체(24) 및 제2 발광성 인광체(26)가 동일하다. 이러한 실시예에서는, 교란 이온(30)의 양에 대한 차이가 대부분의 상업적으로 이용 가능한 진단 장비의 검출 한계 이하인 경우라도, 제1 발광성 인광체(24) 및 제2 발광성 인광체(26)의 감쇠율 상수(Tau)는 측정 가능하게 이동될 수 있다. 예를 들어, 발광성 인광체에서 구별가능한 감쇠율 상수를 나타내기 위해, 특정 교란 이온(30)은 최대 약 1000 ppm, 예를 들어 약 50 내지 약 800 ppm의 양으로 존재할 수 있고, 제1 발광성 인광체(24) 및 제2 발광성 인광체(26)의 시간 감쇠 상수가 식별가능하도록 하기 위해, 교란 이온(30)의 양은 적어도 50 ppm, 예를 들어, 약 50 내지 약 200 ppm으로 다양할 수 있다. 선택적으로, 제1 발광성 인광체(24) 및 제2 발광성 인광체(26)가 상이한 양의 교란 이온(30)을 포함하고, 그 각각의 양이 대부분의 상업적으로 이용 가능한 진단 장비, 예를 들어, 에너지 분산형 X-선 분광 장치에서 검출 한계 이상인 경우, 진단 장비가 양의 차이를 등록하지 않도록 양의 차이를 충분히 작게 할 수 있고, 제1 발광성 인광체(24) 및 제2 발광성 인광체(26)의 감쇠율 상수를 측정가능하게 구별한다. 예를 들어, 제1 발광성 인광체(24)와 제2 발광성 인광체(26)의 감쇠율 상수는, 제1 발광성 인광체(24)와 제2 발광성 인광체(26)의 교란 이온(30)의 양을 최소 50 ppm, 예를 들어, 약 50 내지 약 200 ppm으로 변화시킴으로써, 여기 검증 장치를 사용하여 구별가능하도록 이동될 수 있다. 그러나, 호스트 결정 격자 물질이 감쇠율 상수에 영향을 미치므로, 제1 발광성 인광체(24) 및 제2 발광성 인광체(26)에서 교란 이온(30)의 양의 특정한 차이는 일반적으로 상황에 따라 결정된다는 것을 이해해야 한다. 정확하게 검출될 수 있는 감쇠율 상수의 차이의 양은 인쇄 잉크의 양; 보안 기능체(14)에서 다수의 상이한 위치로부터의 화상을 비교함으로써 수행될 수 있는 평균화의 양; 및 통계적 분석이 감쇠율 상수는 특정 측정 기술에 기초한 표준 편차의 적절한 개수로 상이함을 나타내도록 감쇠율 상수에서의 차이에 따라 영향을 받을 수 있다.
제1 잉크 조성물(20)을 포함하는 제1 영역(16) 및 제2 잉크 조성물(22)을 포함하는 제2 영역(18)을 갖는 보안 기능체(14)의 특정한 일 실시예에서, 제1 발광성 인광체(24) 및 제2 발광성 인광체(26)는 1100 nm보다 낮은 파장에서 방출되며, 이는 실리콘 검출기에 대한 검출 한계이고, 발광성 인광체(24, 26)에서 조성물의 식별을 어렵게 한다. 예를 들어, 이러한 실시예에서, 이테르븀은 제1 발광성 인광체(24) 및 제2 발광성 인광체(26) 모두에 대한 방출 이온(28)이다. 이테르븀은 이테르븀의 농도 및 호스트 격자 물질에 따라 0.1 내지 1.3 밀리 초 범위에서 감쇠 수명을 나타낼 수 있다. 이러한 실시예에서 적합한 호스트 결정 격자 물질(32)의 예는 다양한 가넷, 예를 들어 이트륨 알루미늄 가넷(YAG), 이트륨 갈륨 가넷(YGG) 및 가돌리늄 갈륨 가넷(GGG)을 포함한다. 선택적인 물질은 보레이트, 포스페이트, 니오베이트, 플루오라이드 및 옥시설파이드이다. 선택적으로, 크롬과 같은 감지 이온이 호스트 결정 격자 물질(32)에 도핑 또는 치환되며, 이는 존재하는 경우 주된 흡수체로서 작용하며, 이테르븀 이온에 비-방사적으로 에너지를 전달한다. 네오디뮴은 또한 감지 이온 또는 추가적인 에너지 전달제로 작용할 수 있다. 임의의 경우, 이러한 예를 위해, 이테르븀은 최종 방출제이고, 다른 교란 이온(30)이 존재하지 않는다. 제1 발광성 인광체(24) 및 제2 발광성 인광체(26) 사이의 Nd:Yb:YAG에서, 이테르븀 농도를 5% 내지 15%의 범위로 함으로써, 감쇠 수명은 0.87 밀리 초에서 0.58 밀리 초로 변경될 수 있고, 이는 제1 발광성 인광체(24) 및 제2 발광성 인광체(26)가 이들의 시간 감쇠 특성에 기초하여 구별될 수 있는 상당한 정도의 차이이다.
예시적인 검증 시스템(100) 및 물품(10)의 검증 방법은 도 3을 참조하여 설명될 것이다. 예시적인 검증 시스템(100)은 물품(10)을 검증하도록 구성된 검증 장치(101)를 포함한다. 검증 장치(101)는 여기 광원(104), 선택적으로 광학 필터(106), 적어도 하나의 광 검출기(108), 및 프로세싱 유닛(109)을 포함한다. 여기 광원(104)은 제1 발광성 인광체(24) 및 제2 발광성 인광체(26)을 여기하기 위해 충분한 강도를 갖는 광(102)을 생성하고, 여기 광원(104)은 물품(10)을 통해 통과될 수 있는 광(102)을 생성한다. 본 기술의 사용에 적합한 광 검출기의 예시적인 한 유형은 도 3에 도시된 바와 같은 바이-셀 광 검출기(bi-cell photodetector)(108)이며, 이것은 제1 검출기 소자(110A, 112A) 및 제2 검출기 소자(110B, 112B)를 포함한다. 일 실시예에서, 바이-셀 광 검출기(108)는 제2 검출기 소자(110B, 112B)에 인접한 제1 검출기 소자(110A, 112A)를 수용한다. 제1 검출기 소자(110A, 112A) 및 제2 검출기 소자(110B, 112B)는 동일한 물질, 예를 들어, 실리콘 또는 InGaAs을 포함한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 바이-셀 광 검출기(108)는 제1 검출기 소자(110A) 및 제2 검출기 소자(110B)를 갖는 원형일 수 있거나, 또는 제1 검출기 소자(112A) 및 제2 검출기 소자(112B)를 갖는 직사각형 또는 정사각형일 수 있다. 제1 검출기 소자(110A, 112A) 및 제2 검출기 소자(110B, 112B)는, 제1 검출기 소자(110A) 및 제2 검출기 소자(110B), 그리고 제1 검출기 소자(112A) 및 제2 검출기 소자(112B)로 나타낸 바와 같이, 스플릿(split) 또는 분리선을 형성하도록 조립된다. 상업적으로 이용가능한 바이-셀 광 검출기(108)의 일 예는 Advanced Photonix of Ann Arbor(MI)에 의해 제조된 검출기 모델 SD113-24-21-021이다.
도 3의 검증 장치를 이용하여 물품(10)을 검증하기 위해, 물품(10)은 여기 광원(104)에 의해 생성된 광(102)에 노출된다. 예를 들어, 도 3의 검증 장치를 이용하여, 광(102)은 여기 광원(104)에 의해 제공되며, 여기 광원 창(exciting light source window)(113)을 통해 집중된다. 물품(10)은, 상기 물품(10)을 광(102)에 노출하기 위해, 복수의 물품의 순차적인 검증이 가능한 일정 속도로, 여기 광원 창(113) 하에서 이동된다.
제1 검출기 소자(110A, 112A)는 제1 시간에 적어도 일부의 제1 영역(16) 및 적어도 일부의 제2 영역(18)을 포함하는 물품(10)의 영역의 제1 화상을 검출하도록 구성되고, 제2 검출기 소자(110B, 112B)는 제2 시간에 물품(10)의 실질적으로 동일한 영역의 제2 화상을 검출하도록 구성된다. "실질적으로 동일한 영역"이란, 제2 화상의 영역이 제1 화상의 영역과 동일할 수 있지만, 동일하지 않은 경우에는, 제2 화상의 영역은, 제1 화상 및 제2 화상이 동일한 영역에 촬영된 상황에 비해, 제1 화상과 제2 화상 사이의 비교에 실질적으로 영향을 미치지 않는 것을 의미한다. 제1 화상 및 제2 화상은 제1 영역(16)의 제1 패턴(23) 또는 제2 영역(18)의 제2 패턴(25) 중 적어도 일부를 포함하도록 촬영된다. 도 3의 검증 장치(101)를 사용하여, 물품(10)은, 제1 화상 및 제2 화상의 검출을 용이하게 하기 위해 여기 광원(104)에 의해 생성된 여기 광원(104) 및 광(102)으로부터 이격된 검출 창(103) 하에서, 예를 들어, 롤러 또는 벨트(미도시)를 통해 일정 속도로 이동된다. 도 3의 바이-셀 광 검출기(108)를 사용하는 경우, 제1 화상 및 제2 화상에서 물품(10)의 특정 영역에 따라, 제1 발광성 인광체(24) 또는 제2 발광성 인광체(26)로부터의 광 방사는 대략 렌즈(105)에 의해 콜리메이팅(collimating)되고, 선택적으로 제1 발광성 인광체(24) 및 제2 발광성 인광체(26)의 미리 선택된 방출 파장을 필터링 하기 위해 광학 필터(106)에 의해 통과된다. 그 다음, 미리 선택된 방출 파장은 렌즈(107)에 의해 바이-셀 광 검출기(108) 상에 집중된다. 제1 화상의 영역 및 제2 화상의 영역은 제1 검출기 소자(110A, 112A)와 제2 검출기 소자(110B, 112B) 사이의 간격으로 인하여 상이한 시간에 검출된다. 물품(10)의 고정된 속도로 인하여, 제1 화상이 검출될 때와 제2 화상이 검출될 때 사이에 경과되는 고정된 양의 시간이 있다. 그 결과, 제1 발광성 인광체(24) 또는 제2 발광성 인광체(26)에서 방출 이온(28)으로부터의 방출 파장은 그 시간 감쇠 특성으로 인해 예측가능하게 감쇠할 것이다.
도 3의 검증 장치(101)에 도시되지는 않았지만, 대체 센서(미도시)로 시간 감쇠 특성을 정적으로 측정할 수 있다. 대체 센서로 시간 감쇠 특성을 측정하기 위해, 도시되지는 않았지만, 제1 발광성 인광체(24)를 포함하는 제1 영역의 적어도 일부 또는 제2 발광성 인광체(26)을 포함하는 제2 영역의 적어도 일부는, 적절한 여기 광원(미도시)에 의해 생성된 광에 노출되며, 추가 센서는 노광 후 시간의 함수로서 제1 영역 또는 제2 영역으로부터의 방출이 여기 광원을 소등(turn off)함으로써 정지되는 것을 측정한다. 제1 영역 또는 제2 영역에 존재하는 발광성 인광체는 제1 발광성 인광체(24) 또는 제2 발광성 인광체(26)의 특성인 그 시간 감쇠 상수(Tau)에 따라 감쇠할 것이다. 그 다음, Tau의 값은 인터로게이팅되는 영역을 알려준다. 그 다음, 추가 센서는 다른 잉크 조성물이 사용되는, 제1 영역 또는 제2 영역의 다른 하나에 인접하게 배치될 수 있다. 제1 영역 또는 제2 영역의 다른 하나의 동일한 측정이 이루어질 수 있고, Tau의 제2 값은 상기 제시된 바와 같은 식 (1)에 따라 유도된다. 그러나, 대체 센서를 사용하고, 정적인 기판으로, 여기 광원은 적절한 발광성 인광체(24, 26)를 여기하도록 켜지고, 그 다음 Tau의 값을 관찰하도록 꺼진다. Tau의 값은 식 (1)에 따라 유도되며, 여기서 t는 시간이고, I0는 광원이 꺼질 때의 시간이며, 또한 신호의 최대 값이 대응하고, I(t)는 시간의 함수로서 신호의 관찰된 값이다. Tau 값에 대한 양호한 맞춤(good fit)을 유도하는데 여러 가지 방법이 사용될 수 있다. 그 다음, 상기 값은, 차이가 예측되는 경우, 분별을 위해 비교될 수 있다.
예시적인 방법에 따르면, 적어도 하나의 제1 화상 및 제2 화상은 제1 잉크 조성물(20)을 갖는 제1 영역(16)을 포함하는 영역에 대해 검출되고, 적어도 하나의 제1 화상 및 제2 화상은 제2 잉크 조성물(22)을 갖는 제2 영역(18)을 포함하는 영역에 대해 검출된다. 각각의 제1 영역(16) 또는 제2 영역(18)을 포함하는 각각의 별개 영역에 대해 제1 화상 및 제2 화상을 검출함으로써, 예시적인 방법은, 잉크 조성물은 제1 화상 및 제2 화상의 영역에 존재해야 한다는 지식을 조합하여, 예상된 시간 감쇠 특성 대 실제 시간 감쇠 특성의 비교를 할 수 있으며, 제1 화상 및 제2 화상이 검출되는 다양한 영역에서 예측되는 구별되는 시간 감쇠 특성을 기초로, 물품(10)의 검증이 수행될 수 있다.
예시적인 방법에 따르면, 영역의 제1 화상을 검출하는 것은 적어도 하나의 광 검출기(108)로 제1 패턴(23) 및 제2 패턴(25)을 갖는 복수의 제1 화상을 검출하는 것을 포함하고, 제2 화상을 검출하는 것은 적어도 하나의 광 검출기(108)로 제1 화상의 실질적으로 동일한 영역의 복수의 제2 화상을 검출하는 것을 포함한다. 제1 패턴(23) 및 제2 패턴(25)을 갖는 복수의 제1 화상을 검출함으로써, 그리고 실질적으로 동일한 영역의 제2 화상을 검출함으로써, 제1 발광성 인광체(24)와 제2 발광성 인광체(26)의 감쇠율 상수 사이의 변화는 통계적으로 확인될 수 있다.
예시적인 방법에 따르면, 제1 화상 및 제2 화상에 대한 전자 신호 데이터는 적어도 하나의 광 검출기(108)로부터 출력된다. 일 실시예에서, 제1 발광성 인광체(24) 및 제2 발광성 인광체(26)의 감쇠 특정(예를 들어, 감쇠율 상수)에 관한 출력 전자 신호비가 결정될 수 있다. 일 실시예에서, 처리 유닛(109)은, 가치 문서 상에서 여기 광원(104)에 의해 생성된 광(102)으로부터 미리 선택된 거리에 대한 미리 결정된 간격에서, 제1 검출기 소자(110A 또는 112A) 및 제2 검출기 소자(110B 또는 112B)로부터의 출력 전자 신호 데이터를 수집하여 평가하고, 제1 화상 및 제2 화상의 영역에 존재하는 제1 발광성 인광체(24) 또는 제2 발광성 인광체(26)의 유형에 대한 예측된 시간 감쇠 특성에 기초하여, 패스 또는 실패를 결정한다. 그 다음, 처리 유닛(109)은 운영자(operator)에게 물품(10)이 진짜인(authentic) 것인지를 나타내기 위해, 패스 또는 실패를 출력한다. 처리 유닛(109)이 물품(10)에 대해 패스 또는 실패 데이터를 결정할 수 있는 하나의 방법은, 공지된 제1 발광성 인광체(24) 및 제2 발광성 인광체(26) 및/또는 공지된 제1 잉크 조성물(20) 및 제2 잉크 조성물(22)에 대응하는 저장된 데이터와, 측정된 출력 전자 신호비를 비교하는 것이다. 또한, 처리 유닛(109)은, 검증 시스템(100)의 측정의 정확도를 높이기 위해, 상술한 바와 같이, 복수의 제1 화상 및 복수의 제2 화상으로부터 측정된 출력 전자 신호비를 평균화할 수 있다.
적어도 하나의 예시적인 실시양태가 상기 발명의 상세한 설명에서 제시되었지만, 다수의 변화가 존재하는 것으로 이해되어야 한다. 예시적인 실시예 또는 예시적인 실시예들은 오직 예시적이며, 어떠한 방식으로도 본 발명의 범위, 적용성 또는 구성을 제한하고자 하는 것은 아님이 또한 이해되어야 한다. 오히려, 상기 상세한 설명은 발명의 예시적인 실시예를 실행하기 위한 편의적인 로드맵(road map)을 통상의 기술자에게 제공할 것이다. 첨부된 특허청구범위에 개시된 발명의 범위로부터 벗어나지 않고서, 예시적인 실시예에서 기재된 구성 요소들의 기능과 배열에서 다양한 변화가 가능함이 이해되어야 한다.
Claims (10)
- 기판; 및
상기 기판 상의 보안 기능체(security feature)를 포함하며,
상기 보안 기능체는
제1 발광성 인광체를 포함하는 제1 잉크 조성물을 갖는 제1 영역; 및
상기 제1 발광성 인광체와 상이한 제2 발광성 인광체를 포함하고 제2 잉크 조성물을 갖는 제2 영역을 포함하고,
상기 제1 발광성 인광체 및 상기 제2 발광성 인광체는 구별 불가능한 여기 에너지 파장(excitation energy wavelength), 구별 불가능한 방출 파장(emission wavelength), 및 구별가능한 시간 감쇠 특성(temporal decay property)을 갖는, 물품.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 발광성 인광체는 방출 이온 및 호스트 결정 격자 물질을 포함하고,
상기 제2 발광성 인광체는 상기 제1 발광성 인광체와 동일한 방출 이온 및 동일한 호스트 결정 격자 물질을 포함하는, 물품.
- 제2항에 있어서,
상기 방출 이온은 크롬, 세륨, 프라세오디뮴, 네오디뮴, 사마륨, 유로퓸, 테르븀, 디스프로슘, 홀뮴, 에르븀, 툴륨, 이테르븀, 및 이들의 조합으로부터 선택되는, 물품.
- 제2항에 있어서,
상기 호스트 결정 격자 물질은 옥사이드, 플루오라이드, 옥시설파이드, 할라이드, 보레이트, 실리케이트, 갈레이트, 포스페이트, 바나데이트, 옥시할라이드, 알루미네이트, 몰리브데이트, 텅스테이트, 가넷(garnet), 니오베에트, 및 이들의 조합으로부터 선택되는, 물품.
- 제2항에 있어서,
상기 제1 발광성 인광체 및 상기 제2 발광성 인광체는 동일한 화학 성분을 가지며, 화학적으로 구별 불가능한, 물품.
- 제5항에 있어서,
상기 제1 발광성 인광체 및 상기 제2 발광성 인광체는 교란 이온을 더 포함하며,
상기 교란 이온은 상기 방출 이온과 상이하고, 상기 제1 잉크 조성물 및 상기 제2 잉크 조성물의 시간 감쇠 특성을 변경시키고,
상기 교란 이온은 상기 제1 발광성 인광체 및 제2 발광성 인광체와 동일한, 물품.
- 제6항에 있어서,
제1 발광성 인광체 및 제2 발광성 인광체는 상기 방출 이온, 상기 교란 이온, 또는 양자 모두와 상이한 양을 갖는, 물품.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 잉크 조성물 및 상기 제2 잉크 조성물은 가시적으로 구별 불가능한, 물품.
- 보안 기능체(security feature)를 갖는 기판을 포함하는 물품을 제공하는 단계, 상기 보안 기능체는 제1 발광성 인광체를 포함하는 제1 잉크 조성물을 갖는 제1 영역 및 제2 발광성 인광체를 포함하는 제2 잉크 조성물을 갖는 제2 영역을 포함하고, 상기 제1 발광성 인광체 및 상기 제2 발광성 인광체는 구별 불가능한 여기 에너지 파장(excitation energy wavelength), 구별 불가능한 방출 파장(emission wavelength), 및 구별가능한 시간 감쇠 특성(temporal decay property)을 가짐;
상기 제1 발광성 인광체 및 상기 제2 발광성 인광체를 여기시키기에 충분한 강도를 갖는 광을 생성하는 여기 광원에 의해 생성된 광에 상기 물품을 노출시키는 단계;
상기 제1 영역의 적어도 일부 또는 상기 제2 영역의 적어도 일부를 포함하는 물품의 영역의 제1 화상을 제1 시간에 검출하는 단계;
상기 물품의 실질적으로 동일한 영역의 제2 화상을 제2 시간에 검출하는 단계;
상기 제1 화상 및 제2 화상의 영역에 존재하는 제1 발광성 인광체 또는 제2 발광성 인광체의 종류에 대해 예상된 시간 감쇠 특성을 기초로, 물품에 대한 패스(pass) 또는 실패(failure) 데이터를 결정하는 단계, 적어도 하나의 제1 화상 및 제2 화상은 제1 영역을 포함하는 영역에 대해 검출되고, 적어도 하나의 제1 화상 및 제2 화상은 제2 영역을 포함하는 영역에 대해 검출됨;을 포함하는,
물품의 검증 방법.
- 기판 및 상기 기판 상의 보안 기능체(security feature)를 포함하는 물품을 검증하도록 구성된 검증 장치를 포함하는 검증 시스템으로서,
상기 보안 기능체는 제1 발광성 인광체를 포함하는 제1 잉크 조성물을 갖는 제1 영역 및 상기 제1 발광성 인광체와 상이한 제2 발광성 인광체를 포함하고 제2 잉크 조성물을 갖는 제2 영역을 포함하고,
상기 제1 발광성 인광체 및 상기 제2 발광성 인광체는 구별 불가능한 여기 에너지 파장(excitation energy wavelength), 구별 불가능한 방출 파장(emission wavelength), 및 구별가능한 시간 감쇠 특성(temporal decay property)을 가지며,
상기 검증 장치는
여기 광원;
선택적으로 광학 필터;
제1 검출기 소자 및 제2 검출기 소자; 및
프로세싱 유닛을 포함하고,
상기 제1 검출기 소자는 상기 물품의 영역의 제1 화상을 제1 시간에 검출하도록 구성되고, 상기 제1 화상에 대한 전자 신호 데이터를 출력하도록 추가로 구성되고,
상기 제2 검출기 소자는 상기 물품의 실질적으로 동일한 영역의 제2 화상을 제2 시간에 검출하도록 구성되고, 상기 제2 화상에 대한 전자 신호 데이터를 출력하도록 추가로 구성되며,
상기 프로세싱 유닛은 출력된 상기 전자 신호 데이터를 수집하여 평가하고,
상기 프로세싱 유닛은 상기 제1 화상 및 상기 제2 화상이 상기 제1 화상 및 상기 제2 화상의 영역에 존재하는 상기 제1 발광성 인광체 또는 상기 제2 발광성 인광체의 종류에 대해 예상된 시간 감쇠 특성을 나타내는지 여부를 결정하도록 구성된,
검증 시스템.
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