KR20230005968A - 패턴을 적용하는 방법 및 물품에 대한 보안 장치 - Google Patents

Abstract

패턴 적용 방법들 및 보안 장치들이 개시된다. 하나의 구성에서, 층상 구조를 갖는 수용 부재가 제공된다. 그 층상 구조는 상 변화 물질의 층을 포함한다. 그 상 변화 물질은 서로에 대해 상이한 굴절률들을 갖는 복수의 안정한 상태들 사이에서 열적으로 전환 가능하다. 엠보싱 부재가 수용 부재 내로 스탬핑된다. 그 엠보싱 부재는 스탬핑 동안 수용 부재와의 접촉을 통해 상 변화 물질 층의 선택된 부분을 가열한다. 그 가열은 선택된 부분에서의 상 변화 물질을 열적으로 전환하고, 이에 의해 상이한 굴절률들의 패턴을 상 변화 물질 층에 적용한다.

Description

패턴을 적용하는 방법 및 물품에 대한 보안 장치

본 발명은 패턴들을 적용하는 방법에 관한 것으로, 특히 법정 화폐(legal tender)(예를 들어, 지폐)와 같은 물품들 내로 통합하기 위한 보안 장치들과 함께 사용하기 위해 적용가능하다.

파운드 스털링 같은 많이 거래되는 통화에 대한 플라스틱 지폐의 증가된 채택은 폴리머 기재용으로 특별히 설계된 보안 제품에 대한 새로운 기회를 창출했다. 위조범에 대한 1차 방어선으로서의 일반적 공적 역할을 고려할 때, 명백한 피처들은 특히 중요하다. 시판 중인 대부분의 보안 제품은 전통적인 OVD(optically variable device) 기반 잉크, 또는 홀로그래픽 및/또는 렌티큘러 기반 마이크로- 및/또는 나노구조이다. 오랜 기간 동안 광범위한 가용성을 제공하므로 복제하거나 흉내내기 어려운 새로운 형태의 보안 피처들(security features)이 필요하다. 이러한 보안 피처들은 이상적으로 또한 규모에서 제조 가능해야 한다.

본 발명의 목적은 특히 보안 장치의 맥락에서 패턴들을 적용하는 새로운 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시양태에 따르면, 패턴을 적용하는 방법이 제공되며, 그 방법은, 상 변화 물질(phase change material)의 층을 포함하는 층상 구조(layered structure)를 갖는 수용 부재(receiving member)를 제공하는 단계 - 상기 상 변화 물질은 서로에 대해 상이한 굴절률들을 갖는 복수의 안정한 상태들 사이에서 열적으로 전환 가능함 -; 및 수용 부재 내로 엠보싱 부재(embossing member)를 스탬핑(stamping)하는 단계를 포함하고, 여기서 엠보싱 부재는 스탬핑 동안 수용 부재와의 접촉을 통해 상 변화 물질의 층의 선택된 부분을 가열하고, 그 가열은 선택된 부분의 상 변화 물질을 열적으로 전환함으로써 상 변화 물질의 층에 상이한 굴절률들의 패턴을 적용하도록 한다.

이러한 접근법은 명백한 및 은밀한 보안 제품에 모두 적용될 수 있는, 시각적으로 매혹적인 (금속성 외관 포함) 피처들(features)이 형성되도록 허용한다. 상 변화 물질(phase change material; PCM)의 층을 포함하는 층상 구조는 상이한 상태들 사이에서 정확하게 전환될 수 있어, 정확하게 튜닝가능한 컬러들 및 제어된 시야각 가변성을 허용한다. 높은 콘트라스트 및 높은 반사율이 달성될 수 있다. 패턴들은 특수 잉크 또는 홀로그램 기술을 필요로 하지 않고 효율적으로 그리고 스케일로 적용될 수 있다. 층상 구조 및 엠보싱 부재의 설계는 특정 조사 파장에서만 (사람의 눈 또는 광학 기구를 통해) 보이는 효과를 제공하도록 튜닝될 수 있으며, 이는 예를 들어 구체적으로 선택된 체킹 레이저 또는 협대역 LED에 의해 제공될 수 있다. 이는 물품 진본성을 체크하기 위한 강건한 방법들을 가능하게 할 것이고, 모방하기 어렵다.

일 실시양태에서, 엠보싱 부재는 돌출부들(protrusions)의 패턴을 갖는 스탬핑 표면(stamping surface)을 포함하고, 스탬핑은 돌출부들이 수용 부재에서 대응하는 만입부들(indentations)의 패턴을 형성하게 한다. 따라서, 스탬핑 공정은 두 가지 상이한 유형의 패턴을 수용 부재에 부여한다. 스탬핑과 관련된 가열은 PCM을 이들 영역에서 상이한 굴절률 상태로 전환시킴으로써(예를 들어, 이들 영역에서 PCM을 결정화하고 다른 영역에서 PCM을 비정질 상태로 남김으로써) 국부화된 영역에서 시각적 특성들을 변화시킨다. 동시에, 만입부들의 패턴은 표면으로부터의 반사들의 방향을 변경하고 향상된 시야각 가변성(viewing angle variability)을 제공한다. 특정 각도들로 수용 부재를 기울이는 것이 관찰자 시야각에 대한 광에 기초한 컬러 및 밝기의 차이들을 갖는 상이한 표면들로부터의 2개의 경쟁하는 반사들을 초래할 수 있는 재귀반사성 거동(retroreflective behaviour)이 달성될 수 있다.

일 실시양태에서, 만입부들의 패턴은 PCM의 층에서 상이한 굴절률들의 패턴과 공간적으로 정합된다. 공간적 정합(spatial registration)은 (PCM 전환 및 만입부들을 통해) 양 유형들의 패턴을 동시에 적용하고 동일한 물리적 컴포넌트들(예를 들어, 가열된 돌출부들)을 사용하는 스탬핑 공정의 특성으로 인해 효율적이고 정확하게 달성될 수 있다. 2개의 전통적인, 전환 가능하지 않은 별개의 OVD 잉크들로 유사한 결과들을 달성하는 것은 현재 최첨단 인쇄 기술(예를 들어, < 수 미크론)의 능력을 넘어서는 피처 정합의 레벨을 요구한다. 동시에, 이 실시양태의 접근법은 적어도 다음을 필요로 하기 때문에 여전히 복제하기 어렵다.

i. 관련된 재료들에 대한 깊은 이해. 적용 가능한 PCM들은 복잡한 조성들을 가지며, 전형적으로 원소들의 엄격하게 정의된 상대 조성들을 갖는 3-원소 칼코게나이드 유리를 포함한다.

ii. PCM 재료 타겟들의 신뢰가능한 공급자에 대한 접근. 관련된 화학은 타겟 제조를 고품질 타겟을 제조할 수 있는 소수의 공급자만을 갖는 사소하지 않은 작업이 되게 한다.

iii. 스택 구조 및 설계 원리에 대한 완전한 이해. 이들 필름들을 설계하는 방법을 이해하기 위해서는 전문적인 소프트웨어 및 엔지니어링 기술이 필요하다.

일 실시양태에서, 스탬핑 표면의 돌출부들 외부의 스탬핑 표면의 오목한 영역(recessed region)의 적어도 부분은 스탬핑 동안 수용 부재와 접촉하지 않는다. 이는 스탬핑 표면이 공간적으로 불균일한 가열이 여전히 PCM에 (돌출부들을 통해) 적용될 수 있게 하면서 균일하게 가열될 수 있음을 의미한다.

엠보싱 부재가 수용 부재 내로 스탬핑되는 방식을 다양화함으로써(예를 들어, 수용 부재의 상이한 면들 내로 또는 수용 부재의 양 면들 내로 엠보싱 부재를 스탬핑), 스탬핑 부재의 형태를 다양화함으로써(예를 들어, 대칭 또는 비대칭 단면들을 갖는 개별 돌출 엘리먼트들을 갖는 패턴들과 같은, 돌출부들의 상이한 패턴들을 제공), 상이한 면들로부터 상이한 포지션들에서 그리고/또는 상이한 스탬핑 부재들을 사용하여 스탬핑 공정을 여러 번 반복함으로써, 그리고/또는 재귀반사 효과를 제공하는 투명 부재들과 같이, 스탬핑에 의해 형성된 만입부들에서 추가적인 피처들을 제공함으로써, 매우 다양한 광학 효과들이 달성될 수 있다.

일 실시양태에서, 엠보싱 부재의 스탬핑 표면은 스탬핑 동안 불균일한 온도 분포를 가지며, 그 불균일한 온도 분포는 스탬핑 동안 열적으로 전환되는 상 변화 물질 층의 선택된 부분을 적어도 부분적으로 정의한다. 이 접근법은 구현하기가 더 복잡하지만, 돌출부들에 의해 정의된 만입부들의 패턴과는 상이한(예를 들어, 더 복잡한) 상이한 굴절률들의 패턴들이 정의될 수 있게 한다.

일부 실시양태들에서, 방법은 물품에 대한 보안 장치(security device)의 전부 또는 부분을 형성하기 위해 사용된다. 그 물품(article)은 지폐와 같은 법정 화폐 물품, 또는 다른 공문서, 높은 가치의 문서, 및/또는 제약 제품과 같이 보안 장치가 유용한 임의의 다른 물품을 포함할 수도 있다.

대안적인 양태에 따르면, 물품을 위한 보안 장치가 제공되며, 상기 장치는, 상 변화 물질의 층을 포함하는 층상 구조를 포함하고, 상기 상 변화 물질은 서로에 대해 상이한 굴절률들을 갖는 복수의 안정한 상태들 사이에서 열적으로 전환 가능하고, 상기 상 변화 물질의 층은, 상기 안정한 상태들 중 하나에 있는 상기 층에서의 상 변화 물질의 선택된 부분 및 하나 이상의 다른 안정한 상태들에 있는 상 변화 물질의 나머지 부분에 의해 적어도 부분적으로 정의되는 상이한 굴절률들의 패턴을 포함하고; 상기 층상 구조는, 상기 층상 구조의 표면에서의 만입들의 패턴을 포함하고, 상기 만입부들의 패턴은 상기 상 변화 물질의 층에서의 상이한 굴절률들의 패턴과 공간적으로 정합된다.

본 발명은 이제 첨부된 도면을 참조하여 예시적으로 추가로 설명될 것이다.
도 1은 본 개시의 방법들에 의해 패턴이 적용될 수도 있는 층상 구조의 개략적인 측단면도이다.
도 2 내지 도 5 는 상이한 굴절률들 및 만입부들의 정합된 패턴들을 적용하기 위해 도 1 의 층상 구조를 포함하는 수용 부재 내로 엠보싱 부재의 스탬핑을 묘사한 개략적 측단면도들이다.
도 6 은 도 4의 수용 부재의 만입되지 않은 부분으로부터의 반사를 개략적으로 묘사하는 측면도이다.
도 7 은 도 4 의 수용 부재에서의 만입부로부터의 반사를 개략적으로 묘사하는 측면도이다.
도 8 은 역반사 기능성을 제공하기 위해 수용 부재에서의 만입부에서의 투명 부재를 개략적으로 도시하는 측단면도이다.
도 9 는 스탬핑 표면이 복수의 비대칭 돌출 엘리먼트들을 갖는 예시적인 엠보싱 부재를 도시하는 측단면도이다.

본 명세서 전반에 걸쳐, 용어 "광학" 및 "광"은 전자기 방사선에 관한 당업계의 통상적인 용어이기 때문에 사용되지만, 본 명세서의 문맥에서 이들은 가시광에 제한되지 않는다는 것이 이해된다. 본 발명은 또한 적외선 및 자외선 광과 같은 가시 스펙트럼 외부의 파장과 함께 사용될 수 있다는 것이 예상된다.

도 1 내지 도 5 에 예시된 바와 같이, 본 개시는 수용 부재(10)에 패턴을 적용하는 방법을 제공한다. 수용 부재(10)는 도 1에 도시된 바와 같이 층상 구조(12)를 포함한다. 일부 실시양태들에서, 층상 구조(12)는 기재(8) 상에 형성된 박막 스택을 포함한다. 기재(substrate)(8)는 폴리머 물질(polymer material)을 포함할 수도 있다.

층상 구조(12)의 층들 중 적어도 하나는 PCM(2)의 층이다. PCM은 서로에 대해 상이한 굴절률들을 갖는 복수의 상태들 사이에서 열적으로 전환 가능하다. 상이한 굴절률들은 상이한 허수 성분들 및 따라서 상이한 흡광도들(absorbances)을 포함할 수도 있다. 상이한 굴절률들은 PCM(2)이 상이한 컬러들을 갖게 하고/하거나 상이한 상태들에서 상이한 광학 효과들을 제공하게 할 수도 있다.

층상 구조(12) 내의 모든 층들은 전형적으로 고체 상태이고, 이들의 두께뿐만 아니라 굴절률 및 흡수 특성들이 조합되어 PCM의 상이한 상태들이 상이한, 가시적으로 및/또는 측정가능하게 구별되는 반사 스펙트럼들을 초래하도록 구성된다. 이러한 유형의 광학 장치들은 Nature 511, 206-211 (10 July 2014), WO2015/097468A1, WO2015/097469A1, EP3203309A1 및 WO2017/064509A1에 설명되어 있다.

일 실시양태에서, PCM은 바나듐의 산화물(VOx로도 지칭될 수 있음); 니오븀의 산화물(NbOx로도 지칭될 수 있음); Ge, Sb 및 Te를 포함하는 합금 또는 화합물; Ge 및 Te를 포함하는 합금 또는 화합물; Ge 및 Sb를 포함하는 합금 또는 화합물; Ga 및 Sb를 포함하는 합금 또는 화합물; Ag, In, Sb 및 Te를 포함하는 합금 또는 화합물; In 및 Sb를 포함하는 합금 또는 화합물; In, Sb 및 Te를 포함하는 합금 또는 화합물; In 및 Se를 포함하는 합금 또는 화합물; Sb 및 Te를 포함하는 합금 또는 화합물; Te, Ge, Sb 및 S를 포함하는 합금 또는 화합물; Ag, Sb 및 Se를 포함하는 합금 또는 화합물; Sb 및 Se를 포함하는 합금 또는 화합물; Ge, Sb, Mn 및 Sn을 포함하는 합금 또는 화합물; Ag, Sb 및 Te를 포함하는 합금 또는 화합물; Au, Sb 및 Te를 포함하는 합금 또는 화합물(임의의 안정한 화학량론에서 다음의 화합물들/합금들을 포함함: GeSbTe, VOx, NbOx, GeTe, GeSb, GaSb, AgInSbTe, InSb, InSbTe, InSe, SbTe, TeGeSbS, AgSbSe, SbSe, GeSbMnSn, AgSbTe, AuSbTe 및 AlSb) 중 하나 이상을 포함하거나, 그 하나 이상으로 본질적으로 이루어지거나, 그 하나 이상으로 이루어진다. 바람직하게, PCM 은 Ge₂Sb₂Te₅ 및 Ag₃In₄Sb₇₆Te₁₇ 중 하나를 포함한다. 또한, 이들 물질의 다양한 화학량론적 형태가 가능하다: 예를 들어, Ge_xSb_yTe_z; 그리고 또 다른 적합한 물질은 (AIST 로서도 알려진) Ag₃In₄Sb₇₆Te₁₇ 이다. 또한, 상기 물질들 중 임의의 것은 C 또는 N 과 같은 하나 이상의 도펀트들을 포함할 수 있다. 다른 물질들이 사용될 수도 있다.

PCM들은 비정질 및 결정질 상들 사이에서 전환될 때 실수 및 허수 굴절률 양자 모두에서 급격한 변화를 겪는 것으로 알려져 있다. PCM은 각각의 상태에서 안정적이다. 전환(switching)은 임의의 형태의 가열에 의해 달성될 수 있고, 원칙적으로 사실상 제한 없는 횟수 및 큰 신속성으로 수행될 수 있다. 이하에서 설명되는 실시양태들에서, 전환은 엠보싱 부재(5)와 수용 부재(10) 사이의 접촉에 의해 엠보싱 부재(5)로부터 PCM으로 열을 전달함으로써 달성된다.

본 명세서에 기술된 일부 실시양태들이 결정질 및 비정질 상들과 같은 2개의 상태들 사이에서 PCM이 전환 가능한 것을 언급하지만, 변환은 결정질 대 다른 결정질 또는 준결정질 상 또는 그 반대; 비정질 대 결정질 또는 준결정질/준정렬 또는 그 반대, 및 이들 사이의 모든 형태들을 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 2개의 고체 상들 사이일 수 있을 것이다. 실시양태들은 또한 단지 2개의 상태들로 제한되지 않는다.

일 실시양태에서, PCM은 200 nm 미만의 두께로 층에서 Ge₂Sb₂Te₅ (GST) 를 포함한다. 다른 실시양태에서, PCM은 100 nm 두께 미만의 두께로 층에서 GeTe(반드시 동일한 비율의 합금으로 이루어질 필요는 없음)를 포함한다.

도 1을 다시 참조하면, 일부 실시양태들에서, 층상 구조(12)는 반사 층(4)을 포함한다. 반사 층(4)은 고반사성으로 또는 단지 부분적 반사성으로 만들어질 수도 있다. 반사 층(4)은 생략될 수도 있다. 일 실시양태에서, 반사 층(4)은 금속과 같은 반사성 재료를 포함한다. 금속은 양호한 반사율(충분히 두꺼울 때)을 제공하고, 또한 높은 열 및 전기 전도도를 갖는 것으로 알려져 있다. 상기 반사 층(4)은 가시광선, 적외선 및/또는 자외선 광에 대하여 50% 이상, 선택적으로 90% 이상, 선택적으로 99% 이상의 반사율을 가질 수도 있다. 반사 층(4)은 예를 들어 Au, Ag, Al, 또는 Pt 의 금속 박막을 포함할 수도 있다. 이 층이 부분적으로 반사성이라면, 5 내지 15 nm 범위의 두께가 선택될 수도 있을 것이고, 그렇지 않으면, 그 층은 실질적으로 완전히 반사성이도록 100 nm와 같이 더 두껍게 만들어진다.

일부 실시양태들에서, 층상 구조(12)는 스페이서층(spacer layer)(3)을 더 포함한다. 스페이서층(3)은 PCM(2)과 반사 층(4) 사이에 있다.

일부 실시양태들에서, 층상 구조(12)는 캡핑 층(capping layer)(1)을 더 포함한다. PCM(2)은 캡핑 층(1)과 반사 층(4) 사이에 있다. 캡핑 층(1)의 상면은 수용 부재의 보는 면을 나타내며, 반사 층(4)은 역반사체로 작용한다. 광은 보는 면으로서 캡핑 층(1)을 통해 수용 부재(10)에 입출된다. PCM(2)의 굴절률 및 스페이서 층(3)의 두께에 의존하는 간섭 효과들은 반사율이 파장의 함수로서 상당히 변하게 한다.스페이서 층(3) 및 캡핑 층(1)은 모두 광학적으로 투과성이고, 이상적으로는 가능한 한 투명하다.

캡핑 층(1) 및 스페이서 층(3) 각각은 단일 층으로 구성되거나 서로에 대해 상이한 굴절률들을 갖는 다수의 층들을 포함할 수도 있다(즉, 캡핑 층(1) 또는 스페이서 층(3)이 다수의 층들로 구성되는 경우, 이들 층들 중 적어도 2개는 서로에 대해 상이한 굴절률들을 갖는다). 캡핑 층(1) 및/또는 스페이서 층(3)을 형성하는 재료 또는 재료들의 두께 및 굴절률은 (간섭 및/또는 흡수를 통해) 원하는 스펙트럼 응답을 생성하도록 선택된다. 캡핑 층(1) 및/또는 스페이서 층(3)을 형성하는 데 사용될 수도 있는 재료들은 ZnO, TiO₂, SiO₂, Si₃N₄, TaO, ITO, 및 ZnS-SiO₂(그러나 이에 제한되지 않음)를 포함할 수도 있다.

층상 구조(12) 내의 임의의 또는 모든 층들은 스퍼터링에 의해 형성될 수도 있으며, 이는 100°C의 비교적 저온에서 수행될 수 있다. 층들은 또한 리소그래피, 또는 다른 기법들로부터, 예컨대, 프린팅으로부터 알려진 종래의 기법들을 이용하여 패터닝될 수 있다.

특정 실시양태에서, PCM(2)의 층은 GST를 포함하고, 100 nm 미만의 두께, 바람직하게는 10 nm 미만의 두께, 예컨대 6 또는 7 nm의 두께이다. 스페이서 층(3)은 요구되는 컬러 및 광학 특성들에 따라 전형적으로 10 nm 내지 250 nm 범위의 두께를 갖도록 성장된다. 캡핑 층(1)의 두께는 예를 들어 20nm이다.

도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 패턴을 형성하는 방법은 수용 부재(10) 내로 엠보싱 부재(5)를 스탬핑하는 것을 포함한다. 도 2는 엠보싱 부재(5)가 수용 부재(10)를 향해 하강하고 있으나, 아직 수용 부재(10)와 접촉되지 않은 상태의 스탬핑 공정 단계를 보여준다. 도 3은 엠보싱 부재(5)가 수용 부재(10)에 접촉했을 때 스탬핑 공정의 후 단계를 보여준다. 도 4는 엠보싱 부재(5)가 수용 부재(10)로부터 멀어질 때, 스탬핑 공정의 최종 단계를 보여준다. 도 5는, 스탬핑이 수용 부재(10)의 반대 측으로부터 수행되는 것을 제외하고는, 도 3과 동등한 대안적 스탬핑 공정의 단계를 도시한다.

엠보싱 부재(5)는 도 3에 도시된 바와 같이 스탬핑 동안 엠보싱 부재(5)와 수용 부재(10) 사이의 접촉을 통해 PCM(2)의 층의 선택된 부분(2A)을 가열한다. 따라서, 엠보싱 부재(5)는 스탬핑이 발생하기 전에 PCM(2)보다 더 뜨겁다. 가열은 선택된 부분(2A) 내의 PCM을 열적으로 전환한다. PCM(2)의 층의 나머지 부분(부분(2B))은 원래의 굴절률 상태로 남는다. (서로에 대해 상이한 굴절률들을 갖는) 부분들(2A 및 2B)의 조합은 스탬핑에 의해 PCM(2)의 층에 적용된 상이한 굴절률들의 패턴을 정의한다.

일 실시양태에서, PCM(2)의 모든 층은 도 2에 도시된 바와 같이 스탬핑 이전에 동일한 초기 상태로 제공된다. 따라서, PCM(2)의 층은 이 단계에서 패터닝되지 않은 것이다. 일 실시양태에서, 초기 상태는 비정질 상태이다. 일 실시양태에서, 엠보싱 부재(5)(도 3)의 스탬핑은 PCM(2)의 층의 나머지가 초기 상태(예를 들어, 비정질)로 유지되는 동안 부분(2A)이 상태를 (예를 들어, 결정질 상태로) 변화하게 한다.

일 실시양태에서, 엠보싱 부재(5)는 스탬핑 표면(도 2 내지 도 4의 엠보싱 부재(5)의 하부 표면 및 도 5의 엠보싱 부재(5)의 상부 표면)을 포함한다. 스탬핑 표면은 복수의 돌출부(6)를 갖는다. 대응하는 범위의 광학 효과들을 달성하기 위해 돌출부들(6)에 대해 광범위한 형상들이 사용될 수 있다. 그러나, 일반적으로 돌출부들(6)은 과도한 힘 없이 수용 부재(10) 내로 관통할 수 있도록 구성되는 것이 바람직할 수 있다. 돌출부들(6)은 따라서 테이퍼형일 수도 있다 (예를 들어, 테이퍼링된 포인트들 및/또는 릿지들과 같은 테이퍼링된 엘리먼트들을 포함함).

일부 실시양태들에서, 돌출부들(6)은 (예들에서 나타낸 바와 같이) 복수의 동일한 돌출 엘리먼트들을 포함한다. 도 2 내지 도 5에서, 돌출부들(6)은 3개의 이러한 돌출 엘리먼트들과 함께 도시된다. 돌출 엘리먼트들은 스탬핑 방향에 수직인 방향에서 볼 때(예를 들어, 도면들에서 페이지의 평면에 수직인 방향에서 볼 때) 거울 대칭 단면들(mirror symmetric cross-sections)을 가질 수도 있다. 거울 대칭의 예시적인 선은 도 2 에서 돌출 엘리먼트들 중 하나에 대해 16으로 표시되어 있다. 이러한 접근법은 결과적인 수용 부재(10) 내의 다수의 방향으로부터 동일한 시각적 패턴이 관찰되게 할 수도 있다. 대안적으로, 돌출 엘리먼트들은 비대칭인 스탬핑 방향에 수직인 방향에서 볼 때의 단면을 가질 수 있다. 이러한 배열의 예가 도 9에 도시되어 있다. 이 접근법은 관찰자에 대한 물품의 선택된 배향들의 좁은 범위에 대해서만 관찰 가능한 특별한 시각적 패턴을 제공하는데 사용될 수 있으며, 이는 보안 응용들에 유용할 수 있다.

스탬핑은 돌출부들(6)이 수용 부재(10) 내에 만입부들(7)의 대응하는 패턴을 형성하게 한다(도 4에 라벨링됨). 만입부들(7)은 수용 부재(10)로부터의 광의 반사를 변경하여, 시야각의 함수로서 광학 효과들 및/또는 광학 효과들의 변화 및/또는 관찰가능한 패턴들의 변화를 생성하기 위한 증가된 자유도를 제공한다. 도 6 및 도 7은 도 2 내지 도 4에 도시된 방법에 형성된 유형의 만입부(7)가 재귀반사 거동을 제공하도록 반사를 어떻게 변경할 수 있는지를 개략적으로 도시하며(도 7), 여기서 특정 각도들로부터 입사하는 광은 반사 표면이 단순히 평면이었던 경우보다 더 큰 정도로 소스를 향해 다시 반사된다(도 6). 재귀반사성 거동은 예를 들어 긴 릿지형 만입부를 갖는 단일 축에 대한 시야각의 변화(2D 재귀반사성)에 대해, 또는 예를 들어 직육면체의 내부 코너처럼 형상화된 만입부를 갖는 다수의 축에 대한 시야각의 변화(3D 재귀반사성)에 대해 달성될 수 있다. 일부 실시양태들에서, 도 8에 예시된 바와 같이, 투명 부재(14)는 스탬핑에 의해 형성된 만입부(7) 중 하나 이상에 제공된다. 투명 부재(14)는 재귀반사 효과를 제공하도록 구성될 수도 있다. 투명 부재(14)는, 예를 들어, 구형일 수도 있고/있거나 1보다 큰 굴절률을 가질 수도 있다. 일부 실시양태들에서, 투명 부재(14)는 스탬핑이 수행된 후에 별개의 프로세스에서 적용된다. 다른 실시양태에서, 투명 부재(14)는 스탬핑과 동시에 적용된다. 예를 들어, 엠보싱 부재(5)에는 하나 이상의 투명 부재들(14)(예를 들어, 돌출부들의 패턴에서 개별 돌출 엘리먼트들의 각각의 팁들에 위치됨)을 포함하는 돌출부들(6)의 패턴이 제공될 수도 있다. 이 경우의 스탬핑 공정은 스탬핑 중에 투명 부재(14)들을 수용 부재(10) 내로 가압한다. 투명 부재(14)와 엠보싱 부재(5) 사이의 연결은 투명 부재(14)와 수용 부재(10) 사이의 연결보다 약하게 배열되어, 엠보싱 부재(5)를 뒤로 당길 때 투명 부재(14)가 수용 부재(10) 내에 남게 된다.

만입부들(7)의 패턴은 PCM(2)의 층에서 상이한 굴절률들의 패턴과 공간적으로 정합된다. 도시된 예에서, 공간적 정합은 만입부들과 동일한 포지션들(즉, 뜨거운 돌출부들이 수용 부재(10) 내로 침투한 위치)에 위치되는 전환된 PCM(2)의 부분(2A)의 국부화된 영역들로 이루어진다. 따라서, 만입부들(7)의 패턴은 (전환된 PCM(2)의 부분(2A)에 의해 정의된) 상이한 굴절률들의 패턴과 정렬될 수도 있다. 만입부(7)들의 패턴은 또한 상이한 굴절률들의 패턴들과 실질적으로 동일할 수도 있다. 이러한 공간적 정합 및/또는 패턴들의 동일성은 상이한 유형들의 패턴을 형성하기 위한 대안적인 접근법들에 비해 효율적으로 달성될 수 있는데, 이는 본 경우에 2개의 유형의 패턴이 모두 동일한 엠보싱 부재(5)와 수용 부재(10) 사이의 접촉에 의해 형성되기 때문이다.

일 실시양태에서, 스탬핑 표면의 돌출부들(6) 외부의 오목한 영역(9)의 적어도 부분은 스탬핑 동안 수용 부재(10)와 접촉하지 않는다(도 3 및 도 5 참조). 이는 스탬핑 표면이 공간적으로 불균일한 가열이 여전히 PCM(2)에 (돌출부들(6)을 통해) 적용될 수 있게 하면서 균일하게 가열될 수 있음을 의미한다.

다른 실시양태들에서, 엠보싱 부재(5)의 스탬핑 표면은 스탬핑 동안 불균일한 온도 분포를 갖는다. 불균일한 온도 분포는 이 경우에 스탬핑 동안 열적으로 전환되는 PCM(2)의 층의 선택된 부분을 적어도 부분적으로 정의할 수도 있다. 불균일한 온도 분포는 예를 들어 복수의 국부화된 가열 엘리먼트들을 통해 제공될 수도 있다. 가열 엘리먼트들의 상이한 조합들을 어드레싱하고 그리고/또는 가열 엘리먼트들에 의해 출력되는 파워들을 변화시킴으로써, 상이한 공간적 및/또는 시간적 가열 프로파일들을 정의하는 것이 가능하고, 이에 의해 돌출부들(6)에 의해 정의되는 만입부들(7)의 패턴과는 상이한(예를 들어, 더 복잡한) 상이한 굴절률들의 패턴들이 정의되는 것을 허용한다. 일부 실시양태들에서, 엠보싱 부재(5)는 돌출부들(6)의 패턴의 상이한 부분들(예를 들어, 상이한 개별 돌출부들)의 온도의 개별 제어를 허용하도록 구성될 수도 있다.

수용 부재(10) 내로의 엠보싱 부재(5)의 스탬핑은 수용 부재(10)의 어느 한쪽 또는 양쪽으로부터 (상이한 시간에 또는 동시에) 수행될 수 있다.

일부 실시양태들에서, 하기에 상세히 설명되는 바와 같이, 층상 구조(12)는 PCM(2)의 층 아래에 반사 층(4)을 포함하고, 수용 부재(10) 내로의 엠보싱 부재(5)의 스탬핑은 반사 층(4) 반대편의 PCM(2) 측면으로부터(즉, 도 2 내지 도 4의 배열들에 도시된 바와 같이, 위로부터) 적어도 한 번 수행된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 도 5에 예시된 바와 같이, 일부 실시양태들에서 수용 부재(10) 내로의 엠보싱 부재(5)의 스탬핑은 반사 층(4)과 동일한 PCM(2)의 측면으로부터(즉, 도면들의 배향에서 아래로부터) 적어도 한번 수행된다. 이 경우, 수용 부재(10) 내로의 엠보싱 부재(5)의 스탬핑은 스탬핑 반대방향의 수용 부재(10)의 측면 상의 표면 토포그래피(surface topography)의 변경(modification)을 야기하도록(예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 엠보싱 부재(5)의 돌출부(6)와의 공간적 정합으로 융기 영역(18)을 형성하도록) 한다.

일부 실시양태들에서, 수용 부재(10) 내로의 엠보싱 부재(5)의 스탬핑은 다수회 수행된다. 스탬핑들의 적어도 서브세트는 상이한 엠보싱 부재들(5)(예를 들어, 상이한 패턴들의 돌출부들을 갖는 스탬핑 표면들을 갖는 엠보싱 부재들(5))로 수행될 수 있다. 다수의 스탬핑(상이한 엠보싱 부재들(5)을 갖거나 갖지 않음)을 사용하는 것은 복잡한 광학 효과들을 제공하기 위해 및/또는 상이한 시간들에 시각적 효과를 조정하기 위해(예를 들어, 업그레이드 또는 임박한 만료와 같은 상태의 변화를 나타내기 위해 보안 장치를 수정하기 위해) 행해질 수도 있다.

수용 부재(10)는 물품에 대한 보안 장치의 전부 또는 부분을 형성할 수도 있다. 물품은 법정 화폐 (예컨대, 지폐) 물품 또는 다른 물품일 수도 있다. 따라서, 보안 디바이스는 층상 구조(12)를 포함할 수도 있다. 층상 구조(12)는 PCM(2)의 층을 포함한다. PCM(2)은 서로에 대해 상이한 굴절률들을 갖는 복수의 상태들 사이에서 열적으로 전환 가능하다. PCM(2)의 층은 안정된 상태들 중 하나에 있는 층 내의 PCM(2)의 선택된 부분(2A) 및 하나 이상의 다른 안정된 상태들에 있는 PCM(2)의 나머지 부분(2B)에 의해 적어도 부분적으로 규정된 상이한 굴절률들의 패턴을 포함한다. 층상 구조(12)는 층상 구조(12)의 표면에 만입부들(7)의 패턴을 포함한다. 만입부들(7)의 패턴은 PCM(2)의 층에서 상이한 굴절률들의 패턴과 공간적으로 정합된다. 상이한 굴절률들의 패턴은 도 1 내지 도 9를 참조하여 위에서 논의된 방법들 중 임의의 방법을 사용하여 형성될 수도 있다. 만입부들(7)의 패턴은 도 1 내지 도 9를 참조하여 위에서 논의된 방법들 중 임의의 것을 사용하여 형성될 수도 있다.

Claims (28)

1. 패턴을 적용하는 방법으로서,
   상 변화 물질의 층을 포함하는 층상 구조를 갖는 수용 부재를 제공하는 단계로서, 상기 상 변화 물질은 서로에 대해 상이한 굴절률들을 갖는 복수의 안정한 상태들 사이에서 열적으로 전환 가능한, 상기 수용 부재를 제공하는 단계; 및
   상기 수용 부재 내로 엠보싱 부재를 스탬핑하는 단계를 포함하고,
   상기 엠보싱 부재는 상기 스탬핑 동안 상기 수용 부재와의 접촉을 통해 상 변화 물질의 층의 선택된 부분을 가열하며, 상기 가열은 상기 선택된 부분의 상 변화 물질을 열적으로 전환함으로써 상기 상 변화 물질의 층에 상이한 굴절률들의 패턴을 적용하도록 하는, 패턴을 적용하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 엠보싱 부재는 돌출부들의 패턴을 갖는 스탬핑 표면을 포함하고, 상기 스탬핑은 상기 돌출부들로 하여금 상기 수용 부재에서 대응하는 만입부들의 패턴을 형성하게 하는, 패턴을 적용하는 방법.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 만입부들의 패턴은 상기 상 변화 물질의 층에서 상기 상이한 굴절률들의 패턴과 공간적으로 정합되는, 패턴을 적용하는 방법.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 만입부들의 패턴은 상기 상이한 굴절률들의 패턴과 정렬되는, 패턴을 적용하는 방법.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
   상기 만입부들의 패턴은 상기 상이한 굴절률들의 패턴과 실질적으로 동일한, 패턴을 적용하는 방법.
6. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 스탬핑 표면에서 상기 돌출부들의 외부에 있는 상기 스탬핑 표면의 오목한 영역의 적어도 부분은 상기 스탬핑 동안 상기 수용 부재와 접촉하지 않는, 패턴을 적용하는 방법.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 스탬핑 표면은 상기 스탬핑 동안 균일한 온도 분포를 갖는, 패턴을 적용하는 방법.
8. 제 2 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 돌출부들은 테이퍼형 엘리먼트들을 포함하는, 패턴을 적용하는 방법.
9. 제 2 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 돌출부들은 복수의 동일한 돌출 엘리먼트들을 포함하고, 각각의 돌출 엘리먼트는 서로 다른 돌출 엘리먼트로부터 분리되는, 패턴을 적용하는 방법.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 돌출 엘리먼트들은 스탬핑 방향에 수직인 방향에서 볼 때 거울 대칭 단면을 갖는, 패턴을 적용하는 방법.
11. 제 9 항에 있어서,
    상기 돌출 엘리먼트들은 스탬핑 방향에 수직인 방향에서 볼 때 거울 비대칭 단면을 갖는, 패턴을 적용하는 방법.
12. 제 2 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 층상 구조는 상기 상 변화 물질의 층 아래에 반사 층을 포함하고; 그리고
    상기 수용 부재 내로의 상기 엠보싱 부재의 스탬핑은 상기 상 변화 물질의 상기 반사 층 반대편 면으로부터 적어도 한 번 수행되는, 패턴을 적용하는 방법.
13. 제 2 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 층상 구조는 상기 상 변화 물질의 층 아래에 반사 층을 포함하고; 그리고
    상기 수용 부재 내로의 상기 엠보싱 부재의 스탬핑은 상기 상 변화 물질의 상기 반사 층과 동일한 면으로부터 적어도 한 번 수행되는, 패턴을 적용하는 방법.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 상 변화 물질의 상기 반사 층과 동일한 면으로부터 상기 수용 부재 내로의 상기 엠보싱 부재의 스탬핑은 상기 스탬핑 반대방향의 상기 수용 부재의 면 상의 표면 토포그래피의 변경을 야기하도록 하는, 패턴을 적용하는 방법.
15. 제 2 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 만입부들 중 하나 이상에 투명 부재를 제공하는 단계를 더 포함하는, 패턴을 적용하는 방법.
16. 제 15 항에 있어서,
    상기 투명 부재는 재귀반사 효과를 제공하도록 형상화되는, 패턴을 적용하는 방법.
17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수용 부재 내로의 상기 엠보싱 부재의 스탬핑은 다수회 수행되는, 패턴을 적용하는 방법.
18. 제 17 항에 있어서,
    상기 스탬핑들의 적어도 서브세트는 상이한 엠보싱 부재들로 수행되는, 패턴을 적용하는 방법.
19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 엠보싱 부재의 스탬핑 표면은 상기 스탬핑 동안 불균일한 온도 분포를 가지며, 상기 불균일한 온도 분포는 상기 스탬핑 동안 열적으로 전환되는 상기 상 변화 물질의 층의 상기 선택된 부분을 적어도 부분적으로 정의하는, 패턴을 적용하는 방법.
20. 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상 변화 물질은:
    바나듐의 산화물;
    니오븀의 산화물;
    Ge, Sb 및 Te 를 포함하는 합금 또는 화합물;
    Ge 및 Te 를 포함하는 합금 또는 화합물;
    Ge 및 Sb 를 포함하는 합금 또는 화합물;
    Ga 및 Sb 를 포함하는 합금 또는 화합물;
    Ag, In, Sb 및 Te 를 포함하는 합금 또는 화합물;
    In 및 Sb 를 포함하는 합금 또는 화합물;
    In, Sb 및 Te 를 포함하는 합금 또는 화합물;
    In 및 Se 를 포함하는 합금 또는 화합물;
    Sb 및 Te 를 포함하는 합금 또는 화합물;
    Te, Ge, Sb 및 S 를 포함하는 합금 또는 화합물;
    Ag, Sb 및 Se 를 포함하는 합금 또는 화합물;
    Sb 및 Se 를 포함하는 합금 또는 화합물;
    Ge, Sb, Mn 및 Sn 을 포함하는 합금 또는 화합물;
    Ag, Sb 및 Te 를 포함하는 합금 또는 화합물;
    Au, Sb 및 Te 를 포함하는 합금 또는 화합물; 및
    Al 및 Sb 를 포함하는 합금 또는 화합물
    중 하나 이상을 포함하거나, 그 하나 이상으로 본질적으로 이루어지거나, 그 하나 이상으로 이루어지는, 패턴을 적용하는 방법.
21. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 층상 구조는 상기 상 변화 물질의 층과 반사 층 사이에 제공된 스페이서 층을 포함하고, 상기 스페이서 층은 단일 층으로 이루어지거나 상이한 굴절률들을 갖는 물질들의 다수의 층들을 포함하는, 패턴을 적용하는 방법.
22. 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 층상 구조는 캡핑 층을 포함하고, 상기 상 변화 물질의 층은 상기 캡핑 층과 반사 층 사이에 제공되고, 상기 캡핑 층은 단일층으로 이루어지거나 상이한 굴절률들을 갖는 물질들의 다수의 층들을 포함하는, 패턴을 적용하는 방법.
23. 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수용 부재는 폴리머 기재를 포함하는, 패턴을 적용하는 방법.
24. 제 1 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수용 부재는 바람직하게는 물품에 대한, 바람직하게는 법정 화폐 물품에 대한 보안 장치의 전부 또는 부분을 형성하는, 패턴을 적용하는 방법.
25. 물품에 대한 보안 장치로서,
    상기 장치는:
    상 변화 물질의 층을 포함하는 층상 구조로서, 상기 상 변화 물질은 서로에 대해 상이한 굴절률들을 갖는 복수의 안정한 상태들 사이에서 열적으로 전환 가능한, 상기 층상 구조를 포함하고,
    상기 상 변화 물질의 층은 상기 안정한 상태들 중 하나에 있는 상기 층에서의 상기 상 변화 물질의 선택된 부분 및 하나 이상의 다른 안정한 상태들에 있는 상기 상 변화 물질의 나머지 부분에 의해 적어도 부분적으로 정의되는 상이한 굴절률들의 패턴을 포함하고; 그리고
    상기 층상 구조는 상기 층상 구조의 표면에 만입부들의 패턴을 포함하고, 상기 만입부들의 패턴은 상기 상 변화 물질의 층에서 상기 상이한 굴절률들의 패턴과 공간적으로 정합되는, 물품에 대한 보안 장치.
26. 제 25 항에 있어서,
    상기 만입부들의 패턴은 상기 상이한 굴절률들의 패턴과 정렬되는, 물품에 대한 보안 장치.
27. 제 25 항 또는 제 26 항에 있어서,
    상기 만입부들의 패턴은 상기 상이한 굴절률들의 패턴과 실질적으로 동일한, 물품에 대한 보안 장치.
28. 제 25 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 층상 구조는 폴리머 기재를 포함하는, 물품에 대한 보안 장치.

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