KR100905833B1 - 회절 구조를 구비한 보안 부재 - Google Patents

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Abstract

플라스틱 적층체(1)를 포함하는 보안 부재(2)는 표면 부재(13),(14),(15)로 구성된 모자이크형 패턴을 구비한 표면 패턴(12)을 갖는다. 저주파 격자 구조{G(x, y)}와 고주파 릴리프 구조{R(x, y)}의 중첩으로 만들어진 각각의 회절 구조{B(x, y, T)}는 적어도 2개의 표면 부재(14),(15)로 형성된다. 상기 표면 부재(14)에서는 격자 구조{G(x, y)}의 격자 벡터와 릴리프 구조{R(x, y)}의 릴리프 벡터가 평행하고, 상기 표면 부재(15)에서는 격자 벡터(16)와 릴리프 벡터(17)가 직각을 이룬다. 덧붙여, 상기 2개의 표면 부재(14),(15)의 격자 구조{G(x, y)}의 격자 벡터(16)들은 서로 평행하다. 상기 2개의 표면 부재(15),(16)의 공통 경계면(18)은 선형적으로 편광된 광선으로 조명될 때에만 볼 수 있고, 일광 상태에서 상기 표면 부재(14),(15) 모두가 동일한 표면 밝기를 갖는다.
보안 부재, 표면 부재, 회절 구조, 격자 구조, 릴리프 구조

Description

회절 구조를 구비한 보안 부재{Security Element With Diffraction Structures}
본 발명은 청구범위 제 1 항의 전제부(classifying portion)에 기술된 바와 같은 회절 구조(diffraction structure)를 구비한 보안 부재(security element)에 관한 것이다.
이러한 보안 부재들은 래커(lacquer) 및/또는 플라스틱 물질의 얇은 층 복합체(composite)를 포함하며, 상기 층 복합체에는 회절 구조, 광산란(light-scattering) 구조 및 평평한 경면(mirror surface) 구조의 그룹 중에서 적어도 릴리프(relief) 구조가 내설(embed)된다. 상기 얇은 층 복합체로부터 절단된 보안 부재는 물품(article)의 인증(authenticity)을 확인하기 위해 그 물품에 접착된다.
이러한 목적을 위해 사용될 수 있는, 얇은 층 복합체의 구조와 물질은 예를 들어, 미국특허 4,856,857호에 기술되어 있다. 독일특허공보 DE 33 08 831 A1에는 상기 얇은 층 복합체가 캐리어 필름(carrier film)에 의해 상기 물품에 부착되어 있음이 개시되어 있다.
일반적으로, 이러한 종류의 보안 부재는, 모자이크(mosaic) 형상으로 이루어지며, 매우 미세한 릴리프 구조에 의해 점유된 표면 부재의 패턴을 구비하고 있다. 상기 보안 부재가 기울어지거나 회전될 때 상기 패턴은 임의의 방식으로 변화한다. 이러한 보안 부재는 유럽특허공보 EP 0 105 099 A1에 개시되어 있다. 상기 패턴은 관측자에 의해 쉽게 인식될 수 있고, 상기 보안 부재가 기울어지거나 회전될 때 뚜렷하고 가변적인 색상의 번쩍임 또는 훈색 효과(iridescene effect)로서 나타나도록 상기 표면 부재의 매우 미세한 릴리프 구조는 상기 보안 부재에 입사된 광선을 제 1 회절 차수(diffraction order)로 편향시켜야만 한다. 이러한 조건을 만족하는 매우 미세한 릴리프 구조는, 홀로그래픽(holographic) 수단을 구비한 대체적으로 복사될 수 있는 구조 부재를 갖고 있다. 사본을 제조하기 위한 비용이 비싸더라도, 그럼에도 불구하고 위조 또는 사본 패턴을 쉽게 인식할 수 있는 요구가 있다.
본 발명의 목적은 회전되거나 기울어질 때 확연한 표면 패턴 변화를 나타내며, 복사하기가 어렵고, 그 인증이 간단한 수단으로 체크될 수 있는 보안 부재를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 구체적인 목적은 청구범위 제 1 항의 특징부에 인용된 특징에 의해 달성된다. 본 발명의 유리한 구성은 첨부된 청구범위에 기술된다.
본 발명의 실시예는 이하에서 더욱 상세하게 설명되고 이하의 도면에 도시되어 있다.
도 1은 보안 부재의 단면도.
도 2는 보안 부재의 평면도.
도 3은 제 1 회절 구조를 나타낸 도면.
도 4는 제 2 회절 구조를 나타낸 도면.
도 5는 일광(daylight) 상태에서의 표면 패턴을 나타낸 도면.
도 6은 조명장치를 나타낸 도면.
도 7은 s-편광된 광선 상태에서의 표면 패턴을 나타낸 도면.
도 8은 p-편광된 광선 상태에서의 표면 패턴을 나타낸 도면.
도 9는 제 3 회절 구조를 나타낸 도면.
도 10은 제 4 회절 구조를 나타낸 도면.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1에서, 부재번호 1은 층 복합체 또는 적층체(laminate)를 나타내고, 2는 보안 부재를 나타내며, 3은 기판, 4는 커버층, 5는 형상층, 6은 보호층, 7은 접착층, 8은 반사 경계층, 9는 광 효과(optically effective) 구조, 10은 반사 경계층의 투광부(transparent location)를 나타낸다. 상기 층 복합체 또는 적층체(1)는 캐리어 필름(도시 안됨)에 연속적으로 부착되는 복수층의 다양한 플라스틱 또는 래커층을 포함하며, 특정 순서로, 전형적으로는 커버층(4), 형상층(5), 보호층(6) 및 접착층(7)을 포함한다. 임의의 구성에서는 상기 캐리어 필름이 상기 커버층(4) 자체에 의해 형성될 수 있고, 또 다른 구성에서는 상기한 독일특허공보 DE 33 08 831 A1에 개시된 바와 같이, 상기 캐리어 필름이 상기 얇은 층 복합체(1)를 상기 기판(3)에 부착하는 역할을 담당할 수 있고, 그 후 상기 층 복합체(1)로부터 제거된다.
이하에서는 상기 형상층(5)과 보호층(6) 사이의 공통 경계면을 경계면(8)으로 칭하기로 한다. 광 가변(optically variable) 패턴의 광 효과(opticallly effective) 구조(9)는 상기 형상층(5)에 형성된다. 상기 보호층(6)이 상기 광 효과 구조(9)의 함몰부(depression)를 충전함으로써, 상기 경계면(8)은 상기 광 효과 구조(9)의 형상을 이룬다. 상기 광 효과 구조(9)에 대해 높은 수준의 효율을 달성하기 위해, 상기 경계면(8)은 금속층, 바람직하게는 알루미늄, 은, 금, 구리, 크롬, 탄타륨 등에 의해 형성되는데, 이는 상기 형상층(5)과 보호층(6)을 분리하고, 전기적 전도성에 의해 상기 경계면(8)에서 높은 가시광선 반사 능력을 제공한다. 상기 층 복합체(1)는 복수개의 상호 병치된 사본의 광 가변 패턴이 구비된, 긴(long) 필름 웨브(web) 형태의 플라스틱 적층체로서 제조된다. 상기 보안 부재(2)는 예를 들어, 필름의 웨브로부터 절단되고, 접착층(7)에 의해 기판(3)에 접합된다. 대부분 문서, 은행권, 은행 카드, 신분증, 또는 기타 중요하거나 값비싼 물품의 형태인 기판(3)에는 상기 물품의 진정성을 확인하기 위해 상기 보안 부재(2)가 구비된다.
적어도 상기 커버층(4)과 형상층(5)은 상기 보안 부재(2)에 입사되는 가시광선(11)에 대해 투광성을 가진다. 상기 가시광선(11)은 상기 경계면(8)에서 반사되고, 상기 광 효과 구조(9)에 의해 임의의 방식으로 편향된다. 회절 격자(diffraction grating) 구조, 광산란(light-scattering) 릴리프 구조 또는 평평한 경면은 광 효과 구조로서 역할을 담당한다. 상기 보안 부재(2)의 일부 실시예 에서는, 상기 보안 부재(2) 아래의 상기 기판(3) 상에 배치된 표시물(indica)이 상기 보안 부재(2)를 통하여 인지될 수 있도록, 반사 금속층이 형성되지 않은 경계면(8)에 상기 투광부(10)가 배치된다. 이러한 실시예에서는 상기 보호층(6)과 접착층(7) 또한 투광성을 가진다. 매우 얇은 구성의 층 복합체(1)의 경우, 특히, 상기 접착제가 100℃ 정도의 온도에서 접착성을 발휘하기만 하는 열 용융(hot melt) 접착제일 때, 상기 보호층(6)을 대신하여 상기 접착층(7)만이 부착된다. 상기한 미국특허 제4,856,857호에는 상기 층 복합체(1)의 다양한 실시예가 개시되어 있으며, 상기 층 복합체(1)에 사용될 수 있는 물질들이 기재되어 있다.
도 2는 직교하는 x축, y축에 의해 정의된 평면(plane)에 위치한 기판(3)의 일부분을 나타낸다. 상기 플라스틱 적층체로부터 절단되어 상기 기판(3)에 접착된 보안 부재(2)는 상기 커버층(4)과 형상층(5)(도1)을 통하여 볼 수 있는 표면 패턴(12)을 갖고 있다. 상기 표면 패턴(12)은 모자이크형의 표면 부재(13),(14),(15)로 구성된다. 상기 표면 부재(13),(14),(15)는 광 효과 구조(9)에 의해 점유되고, 상기 층(4),(5)(도 1)을 거쳐 입사되는 광선(11)은 상기 형상층(5)과 보호층(6) 사이의 경계면(8)에서 반사된다. 상기 표면 부재(13)에 형성된 광 효과 구조(9)는 회절 격자 구조, 광산란 릴리프 구조 및/또는 평평한 경면이고, 예를 들어 유럽특허공보 EP 0 105 099 A1에 개시된 광 가변 표면 패턴(12)을 형성한다. 상기 광 가변 표면 패턴(12)의 실시예에서, 적어도 1개의 투광부(10)(도1)가 상기 표면 부재(13),(14),(15)들 중 적어도 어느 하나에 인접하도록 형성된다.
적어도 2개의 표면 부재(14),(15)는 대조 가능한 특징을 형성하고, 이에 의해 보안 부재(2)의 사본이 상기 보안 부재(2)의 원본과 구별될 수 있다. 상기 2개의 표면 부재(14),(15)들은 각각 광 효과 프로파일 높이 h(도 1)를 구비하는, 입사되는 가시광선(11)을 회절하기 위한 광 효과 구조(9)를 가지며, 이의 릴리프 기능은 저주파 격자 구조 G(x, y)와 고주파 릴리프 구조 R(x, y)의 중첩으로 이루어진다. 상기 저주파 격자 구조 (G(x, y)는 예를 들어, 사인파(sinusoidal) 프로파일 또는 직사각형(rectangular) 프로파일, 대칭 또는 비대칭 톱니(sawtooth-shaped) 프로파일 등과 같은 공지된 프로파일로 이루어진다. 상기 고주파 릴리프 구조 R(x, y)는 밀리미터당 적어도 2500라인의 공간 주파수(spatial frequency)(fR)를 가진다. 반면에, 상기 저주파 격자 구조G(x, y)는 예를 들어, 1000라인/밀리미터보다 적은 낮은 격자 공간 주파수(fG)를 가진다. 이러한 관점에서, 소망하지 않는 변조 효과(modulation effect)를 회피하기 위해서는, 상기 릴리프 공간 주파수(fR)가 상기 격자 공간 주파수(fG)보다 적어도 10배 정도 높아야만 함을 주목하여야 한다. 바람직하게는, 상기 격자 공간 주파수(fG)는 100라인/밀리미터와 500라인/밀리미터 사이의 값을 가지는 것이 좋다.
이러한 높은 릴리프 공간 주파수(fR) 때문에, 상기 릴리프 구조(R(x, y)) 단독은 상기 입사광선(11)을 제로 차수(zero order)로만 회절시키는 회절 격자이고, 그 프로파일 형상 자체는 중요치 않다. 상기 회절된 광선은, 상기 보안 부재(2)의 표면 법선(normal)에 대해 상기 입사광선(11)이 이루는 바와 같은 동일한 각도로 반사된다. 즉, 이러한 회절 격자는, 소정의 색상이 상기 광 효과 프로파일 높이(hR)에 따라 상기 회절된 광선의 스펙트럼(spectrum)에서 사라지는 점을 제외하고, 거울처럼 작용한다. 상기 높은 릴리프 공간 주파수(fR) 때문에, TE와 TM 편광된 광선에 대한 릴리프 구조(R(x, y))의 회절 효율(ETE),(ETM)의 레벨들은 일반적으로 상이하다. 상기 TE 편광된 광선이 높은 회절 효율(ETE)의 레벨을 가지고 상기 릴리프 구조(R(x, y))에서의 광 효과 프로파일 높이(hR)에 실질적으로 독립적인 채 반사되는 동안, 상기 TM 편광된 광선에 대한 회절 효율(ETM)의 레벨은 상기 프로파일 높이(hR)가 증가함에 따라 제 1 최소값으로 급속히 감소하고, 그리하여 상기 제 1 최소값에서 상기 입사광선(11)에 대한 릴리프 구조(R(x, y))의 편광 효과가 최대값으로 된다. 편광되지 않은 방식으로 입사되는 광선(11)의 방향, 즉 상기 표면 법선과, 상기 릴리프 구조(R(x, y))를 나타내는 벡터(vector)가 1개의 회절면에 위치하고 있으면, 상기 p-편광된 광선의 전장(electrical field) 벡터는 상기 회절면과 평행하게 발진(oscillation)한다. 그러므로, 상기 p-편광된 광선은 상기 릴리프 구조R(x, y)에 의해 흡수된다. 이에 반해, s-편광된 광선의 전장 벡터는 상기 회절면에 대해 수직으로, 상기 릴리프 구조(R(x, y))의 릴리프 홈(groove)들에 대해 평행하게 발진한다. 상기 s-편광된 광선은 상기 릴리프 구조(R(x, y))에 의해 반사된다. 상기 릴리프 구조R(x, y)가 그 면에서 90°회전되면, 이 경우, 상기 릴리프 구 조(R(x, y))의 릴리프 홈들은 상기 회절면과 평행하게 배향되고, 상기 s-편광된 광선은 흡수되며, 상기 p-편광된 광선은 반사된다. 그러므로, 상기 릴리프 구조(R(x, y))에 의해 제로 차수로 회절되는 광선은 선형적으로 편광된다. 즉, 상기 릴리프 구조(R(x, y))는 편광되지 않은 입사 광선(11)에 대해서 편광기(polarizer)로서 역할을 하고, 편광된 입사 광선(11)에 대해서는 분광기(analyzer)로서 역할을 한다.
상기 릴리프 구조(R(x, y))의 광 효과 릴리프 프로파일 높이(hR)는 높은 편광 능력(polarization capability)을 가지는 범위 내에 있어야 한다. 그러므로, 상기 광 효과 릴리프 프로파일 높이(hR)는 150nm와 220nm 사이의 범위의 값을 가지며, 바람직하게는, 상기 광 효과 릴리프 프로파일 높이(hR)는 170nm와 200nm 사이의 좁은 범위에서 선택되는 것이 좋다.
상기 격자 구조(G(x, y))의 광 효과 격자 릴리프 프로파일 높이(hG)는 상기 광 효과 릴리프 프로파일 높이(hR)보다 크도록 선택되어야 한다. 상기 광 효과 격자 릴리프 프로파일 높이(hG)는, 250nm와 500nm 사이의 범위인 것이 바람직하다. 여기서, 상기 입사광선(11)의 반(half) 파장(O)의 값은 상기 광 효과 격자 프로파일 높이(hG)를 위해 바람직하게 선택된다. 이러한 관점에서, 상기 파장(O)은 상기 형상층(5)에서의 인자(factor) n에 의해 감소한다. 여기서, n은 형상층(5)을 이루는 물질의 굴절율(refractive index)이다. 상기 굴절율(n)은 예를 들어, n=1.55의 값이다. 동일한 이유에서, 상기 형상층(5)에 형성된 기하학적인 프로파일 높이들은 상기한 광 효과 프로파일 높이(hG),(hR)들보다 인자 n만큼 작다. 상기 저주파 격자 구조 G(x, y) 단독으로는 적어도 상기 격자 공간 주파수(fG)에 따라 상기 입사광선(11)을 복수개의 회절 차수로 회절시킨다.
도 3은 형상층(5)과 보호층(6)이 구비된 제 1 표면 부재(14)(도2)의 층 복합체(1)의 일부분을 나타낸 것이다. 경계면(8)은 회절 구조 B(x, y)에 의해 형성된다. 상기 회절 구조 B(x, y)는 상기 층 복합체(1)의 일부분의 베이스 영역을 정의하는 직교하는 x, y축의 함수이다. 도 3에 도시된 회절 구조 B(x)는 사인 격자 구조 G(x)와 사인 릴리프 구조 R(x)의 덧셈 중첩의 결과이다. 즉, B(x) = G(x) + R(x) 이다. 상기 격자 구조 G(x)의 격자 벡터(16)와, 상기 릴리프 구조 R(x)의 릴리프 벡터(17)는 본질적으로 평행하게 배향된다. 상기 격자 벡터(16)와 릴리프 벡터(17)의 평행은 제 1 표면 부재(14)(도2)의 회절 구조 B(x, y)의 특징이다.
도 4는 형성층(5)과 보호층(6) 사이에 경계면(8)이 배치된 제 2 표면 부재(15)(도 2)의 층 복합체(1)의 일부분을 나타낸다. 격자 벡터(16)와 릴리프 벡터(17)는 x, y축 평면에서 서로 수직하게 배향된다. 예를 들면, 사인 격자 구조 (G(x)는 오직 x축의 함수인 반면에, 사인 릴리프 구조 R(y)는 오직 y축에 의존한다. 상기 격자 구조 G(x)와 릴리프 구조 R(y)의 덧셈 중첩은 2개의 x, y축에 의존하는 회절 구조 B(x, y)를 나타낸다. 여기서, B(x, y) = G(x) + R(y)이다. 도면에 명료하게 표현하기 위하여, 도 4에서는 차례로(one behind the other) 배치된 릴리프 구조 R(y)의 골(trough)을 가진 경계면(8)을 상이한 밀도의 점 패턴으로 표시하 였다. 상기 제 2 표면 부재(15)의 회절 구조 B(x, y)의 특징은 상기 격자 벡터(16)와 릴리프 벡터(17) 사이에서 직각을 형성하는 것이다.
도 5는 제 1, 2 표면 부재(14),(15)로만 구성되는 표면 패턴(12)을 나타낸 것이다. 일반적인 형태에서는, 상기 회절 구조 B(x, y)는 격자 벡터(16)에 대한 릴리프 벡터(17)의 방위각(azimuth angle)(T), 즉 B(x, y, T)에 의존한다. 제 1 표면 부재(14)에서 방위각은 T= 0°내지 30°의 범위에 있는 한편, 제 2 표면 부재(15)에서 방위각(T)은 약 60°과 90°사이 범위의 값이다. 후술할 편광 작용은 상기 방위각(T)이 각각 정확하게 0°또는 90°의 값이면 가장 우수한 상태라고 할 수 있다. 이러한 상태를 이루기 위해, 상기 제 1 표면 부재(14)의 격자 벡터(16)와 릴리프 벡터(17)는 실질적으로 평행하다. 즉, 이들은 방위각(T)에 대하여 약 30°내지 바람직한 값인 0°의 값을 가진다. 상기 제 2 표면 부재(15)에 사용될 수 있는 방위각(T)은 실질적으로 직각이다. 즉, 상기 방위각(T)은 약 60°내지 바람직한 값인 90°의 값을 가진다.
상기 회절 구조 B(x, y, T)를 구비하는 표면 패턴(12)은, 상기 회절 구조 B(x, y, T)가 홀로그래픽 수단으로 보안 부재(2)(도1)의 원본으로부터 복사될 수 없다는 장점을 가진다. 더욱 상세하게는, 홀로그래픽 사본은 저주파 격자 구조(G(x, y))와 동일한 방식으로 상기 입사광선(11)을 회절시키는 구조를 가지나, 상기 회절광에 대한 고주파 릴리프 구조 R(x, y)의 편광 기능이 부족하다. 그러므로, 편광 능력을 비교함으로써 사본과 원본을 구별할 수 있다.
상기 제 1, 2 표면 부재(14),(15)에서, 상기 격자 구조 G(x, y)는 동일한 변 수(parameter)를 포함한다. 2개의 릴리프 구조 R(x, y)는 이들의 릴리프 벡터(17)의 방위각 방향에 대해서만 상이하다. 2개의 회절 구조 B(x, y, T=0°), B(x, y, T=90°)는 상기 입사광선(11)(도1)을 회절시키고, 상기 회절된 광선을 복수개의 색상 회절 차수로 분할한다. 상기 격자 구조 G(x, y)에 중첩된 릴리프 구조 R(x, y)의 기능은 상기 릴리프 구조 R(x, y)의 편광 능력에 상응하는, 상기 회절된 광선의 선형 편광에서의 기능을 나타낸다. 상기 제 1, 2 표면 부재(14),(15)가 동시에 관찰자에게 보여지도록 상기 제 1 표면 부재(14)의 격자 벡터(16)와 제 2 표면 부재(15)의 격자 벡터(16)는 실질적으로 평행하게 배향되어야 한다. 상기 표면 부재(12)에 입사되는 광선(11)이 통상적인 조명 또는 일광의 경우처럼 선형적으로 편광되지 않으면, 상기 2개의 표면 부재(14),(15)는 관측자에게 공통 경계(18)의 양측에서 동일하게 밝으며 동일 색상으로 나타난다. 즉, 상기 2개의 표면 부재(14),(15) 사이의 차이가 매우 미미하여 공통 경계(18)를 인식할 수 없게 된다.
도 6은 보안 부재(2)를 체크하기 위한 조명 장치를 나타낸다. 회절면은 도 6에 도시된 시선(view)에서의 도면의 면이며, 보안 부재(2)와 x축에 수직인 표면을 포함한다. 거의 백색인 광선을 만들기 위한 광원(19)은, 집중된(focused) 선형으로 편광된 광선(21)을 편광 필터(20)를 거쳐 상기 회절면에 평행하게 상기 보안 부재(2)의 표면 패턴(12)(도5)에 투사한다. 상기 편광된 광선(21)의 일부는 반사광선 및/또는 반사 법칙에 의해 미리 정해진 반사 방향으로 제로 회절 차수로 반사되는 광선처럼 편향된다. 이와 대조적으로, 편광된 광선의 또 다른 부분은 포지티브 회절 차수(23)와 네거티브 회절 차수(24)로 회절된다. 상기 회절 구조 B(x, y, T=0°), B(x, y, T=90°)가 상이한 편광 특성을 가지므로, 상기 2개의 표면 부재(14),(15)는 선형적으로 편광된 광(21)으로 구별될 수 있다.
도 7에서, 표면 부재(12)는 s-편광된 광선(21)으로 조명된다. 제 1 표면 부재(14)에서는 격자 벡터(16)(도3)와 릴리프 벡터(17)(도 3)가 x축에 실질적으로 평행하게 배향되어 있으므로, 상기 s-편광된 광선(21)은 제 1 표면 부재(14)에서 반사된다. 이와 대조적으로, 제 2 표면 부재(15)에서는 격자 벡터(16)가 x축에 평행하게 배향되고, 릴리프 벡터(17)(도 5)가 상기 격자 벡터(16)에 실질적으로 직각을 이루므로, s- 편광된 광선(21)은 제 2 표면 부재(15)에 흡수된다. 따라서, 상기 제 2 표면 부재(15)는 어두운 표면으로서, 밝은 제 1 표면 부재(14)에서 현저하게 두드러진다.
도 8에서, 동일한 표면 패턴(12)은 제 1 표면 부재(14)에서 흡수되고 제 2 표면 부재(15)에서 반사되는 p- 편광된 광선(21)으로 조명된다. 그러므로, 상기 제 2 표면 부재(15)는 밝은 표면으로서, 상기 제 1 표면 부재(14)의 어두운 표면에서 현저하게 두드러진다.
이러한 대조가 가장 현저하게 두드러지도록, 상기 2개의 표면 부재(14),(15)는 서로 인접하여 배치되는 것이 바람직하다.
[실시예1]
격자 구조((G(x)=0.5ξhGξsin(x))는 5000nm의 주기와 광 효과 프로파일 높 이(hG)=450nm가 구비된 사인 함수이다. 릴리프 구조 R(x)=0.5ξhRξsin(x)는 또한 333nm의 주기와 광 효과 프로파일 높이 (hR)=185nm가 구비된 사인파형 함수를 따른다. p-편광된 광선(21)에 대해, 모든 회절 차수(23),(24)(도 6)에서 회절 구조 B(x)=G(x)+R(x)의 회절 효율은 매우 낮은 반면에, s-편광된 광선(21)에 대해, 상기 회절 구조 B(x)는 제 3 회절 차수에서 10% 이상의 회절 효율과, 다른 회절 차수에서 5% 이상의 회절 효율을 갖는다.
[실시예2]
도 9의 회절 구조 B(x)는 곱셈 중첩 B(x)=G(x)ξ{R(x)+C}이다. 상기 격자 구조 G(x)는 함수값[0,hG], 4000nm의 주기, 광 효과 프로파일 높이 (hG)=320nm가 구비된 직사각형(rectangular) 함수이다. 상기 릴리프 구조 (R(x)=0.5ξhRξsin(x)는 250nm의 주기와, 광 효과 프로파일 높이 (hR)=200nm를 가진 사인파형 함수이다. C는 상수를 나타내며, 여기서 C=hG - hR 이다. 격자 벡터(16)와 릴리프 벡터(17)는 x 좌표축에 평행하다. 상기 층(5),(6) 사이의 경계면(8)은 상기 릴리프 구조((R(x))가 구비된 채 직사각형 구조의 상부면에서 울퉁불퉁한 반면에, 상기 경계면(8)은 상기 직사각형 구조의 홈들의 바닥면에서는 평탄하다. p-편광된 광선(21)(도6)에 대해서, 상기 회절 구조 B(x)의 회절 효율은 방향(22)의 제로 회절 차수를 제외하고 모든 회절 차수(23),(24)에서 매우 낮은 반면에, s-편광된 광선(21)에 대해서는, 상기 회절 구조 B(x)가 +1번째와 -1번째 회절 차수에서만 높은 레벨의 회절 효율을 갖는다.
도 10에서, 직사각형 격자 구조(G(x))와 릴리프 구조(R(y))의 곱셈 중첩은 경계면(8)에 형성된 회절 구조 B(x, y)를 만든다. 상기 격자 구조 G(x)와 릴리프 구조 R(y)는 x좌표축 대신에 y좌표축의 방향으로 향하는 릴리프 벡터(17)를 제외하고, 상기한 회절 구조 B(x)와 같은 동일한 변수를 포함한다. 상기 방향(22)(도 6)의 제로 회절 차수를 제외하고, s-편광된 광선(21)에 대한 회절 구조 B(x, y)=G(x)ξ{R(y)+C}는 모든 회절 차수(23),(24)(도 6)에서 매우 낮은 레벨의 회절 효율을 갖는 반면에, p-편광된 광선(21)(도 6)에 대해, 상기 회절 구조(B(x))는 +1번째와 -1번째 회절 차수에서만 높은 회절 효율을 갖는다.
제 1 표면 부재(14)의 회절 구조 B(x)와 제 2 표면 부재(12)의 회절 구조 B(x, y)가 전술한 바와 같이 배치되면(도 5), 상기 표면 패턴(12)은 도 5, 도 7 및 도 8을 참조하여 기술된 작용을 수반한다.
조명 방향과 관측 방향을 유지하면서 표면 패턴(12)(도 5)이 그 면에서 회전 이동된 후, 상기 격자 벡터(16)가 회절면으로부터 벗어나는 한 상기 회절 차수(23),(24)로 회절되는 광선은 더 이상 관측자의 눈으로 들어오지 않는다. 상기 관측자가 상기 반사 방향(22)으로부터 광선을 받아들이는 방향으로 상기 보안 부재(도 6)가 기울어지면, 상기 관측자는 제로 회절 차수로 회절된 컬러 광선을 보게 될 것이고, 편광되지 않은 광선으로 표면 패턴(12)이 조명되면, 상기 2개의 표면 부재(14),(15)(도 6)의 표면 밝기가 회전 각도에 독립적임을 알 수 있을 것이다. 조명이 선형적으로 편광된 광선(21)(도 6)에 의해 이루어지면, 상기 2개의 표 면 부재(14),(15)의 표면 밝기는 각각 90°회전 후 교체된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 표면 부재(12)에서, 회절 구조 B(x, y, T=0°)가 구비된 제 1 표면 부재(14)와, 회절 구조 B(x, y, T=90°)가 구비된 제 2 표면 부재(15)는, 그들의 수직 범위(extent)에 대해 주기적으로 가로질러 효과적으로 교호(alternate)한다. 이는 선형적으로 편광된 광선(21)(도 6)에서 진짜임을 확인하는 두드러진(striking) 패턴을 상기 표면 패턴(12)에 제공한다. 도 2에서, 예를 들어 제 1 표면 부재(14)의 회절 구조는 B(x, y, T=0°)에 해당하고, 제 2 표면 부재(15)에서의 회절 구조는 B(x, y, T=90°)에 해당하며, 영역(25)에서의 회절 구조는 B(x, y, T=0°)에 해당하고, 외부 영역(26)에서의 회절 구조는 B(x, y, T=90°)에 해당한다.
상기 표면 부재(14),(15)와 영역(25),(26)의 표면들이 육안으로 선명하게 보여질 수 있도록, 긴(elongate) 표면 부재(13),(14),(15)와 영역(25),(26)들은 각각 적어도 0.5mm의 폭 치수를 나타낸다.
지금까지 간결한 설명을 위하여, 상기 표면 패턴(12)이 상기 제 1, 2 표면 부재(14),(15)으로 이루어진 적어도 1쌍의 표면[14, 15]을 갖는 것으로 하였다. 여기서, 상기 격자 구조 G(x, y)의 격자 벡터(16)(도 3)는 2개의 표면 부재(14),(15)에서 임의의 방향, 예를 들어 x축 방향을 따라 배향된다. 상기 보안 부재(2)의 또 다른 실시예로서, 복수 쌍의 표면[14, 15]은 각 쌍의 표면[14, 15]의 격자 벡터(16)가 타 쌍의 표면[14, 15]의 격자 벡터(16)와 방위각만큼 상이한 방식으로 상기 표면 패턴(12)에 배열될 수 있다.
이러한 실시예에서는, 예를 들어 2개의 격자 벡터(16)가 반경방향으로 배향된, 즉 약간 발산하는 1쌍의 표면[14,15]이 상기 표면 패턴(12)의 원형 링 부(27)에 삽입된다. 상기 회절 구조 B(x, y, T)의 관측할 수 있는 효과와 가시성에서의 실질적인 손실 없이, 동일한 쌍의 표면[14, 15]의 2개의 격자 벡터(16)는 0°내지 10°범위의 방위각을 이룬다. 상기한 가시적인 효과를 달성하기 위해서는, 상기 쌍의 표면[14, 15]의 2개 격자 벡터(16)가 거의 평행하게만, 예를 들어 0°내지 10°범위에서 배향되면 충분하다. 바람직한 실시예에서는 상기 표면[14, 15]의 2개의 격자 벡터(16)가 평행하다. 예로서, 또 다른 실시예에서는, 동일한 원형 링 부(27)가 원형 링(28)에 서로 병치된 상태로 배열된다. 여기서, 제 2 표면 부재(15)는 제 1 표면 부재(14)를 뒤따르고, 상기 제 2 표면 부재(15)는 반경방향으로 배향된 회절 벡터(16)를 가지고 교대로 상기 제 1 표면 부재(14) 등에 의해 추종된다.
이러한 주기적인 배열은, 보안 부재(2)가 그 면에서의 회전 이동 때에 추정되는 위치에 관계없이, 편광된 광선(21)으로 조명될 때, 제 1 표면 부재(14)와 제 2 표면 부재(15)가 관측자에게 보여지고, 상기한 효과를 가지는 방식으로 배향되는 적어도 제 1 표면 부재(14)와 제 2 표면 부재(15)가 항상 존재하는 이점을 갖는다. 상기 제 1 표면 부재(14)와 제 2 표면 부재(15)는 상기 원형 링(28)에 인접하는 쌍의 표면[14, 15]들 중 하나 또는 2쌍의 표면[14, 15]에 속한다.

Claims (10)

  1. 모자이크형 표면 부재(13, 14, 15)로 이루어진 표면 패턴(12)을 구비하는 플라스틱 적층체(1)를 포함하며, 상기 플라스틱 적층체(1)가, 커버층(4)과 보호층(6) 사이에 배치된 형상층(5) 및 상기 형상층(5)과 보호층(6) 사이의 경계면(8)을 구비하고, 상기 경계면이 상기 커버층(4)과 형상층(5)을 거쳐 입사하는 광선(11)을 반사하고, 상기 표면 부재(13, 14, 15)의 광 효과 구조(9)가 상기 경계면(8)에서의 형상층(5)에 형성되는 보안 부재(2)로서,
    상기 표면 패턴(12)에는 제 1 표면 부재(14)와 제 2 표면 부재(15)로 이루어진 1쌍 이상의 표면들이 배열되고,
    상기 2개의 표면 부재(14,15) 각각은 격자 구조{G(x, y)}와 릴리프 구조 {R(x, y)}의 중첩으로 만들어지는 회절 구조{B(x, y, T)}를 구비하고,
    상기 제 1 표면 부재(14)에서, 상기 격자 구조{G(x, y)}의 격자 벡터(16)와 상기 릴리프 구조{R(x, y)}의 릴리프 벡터(17)가 평행하고, 상기 제 2 표면 부재(15)에서는, 동일한 상기 격자 구조{G(x, y)}의 격자 벡터(16)와 동일한 상기 릴리프 구조{R(x, y)}의 릴리프 벡터(17)가 직각을 이루고,
    상기 2개의 표면 부재(14,15)의 격자 구조{G(x, y)}의 격자 벡터(16)들은 평행하고,
    상기 2개의 릴리프 구조{R(x, y)}의 릴리프 공간 주파수(fR)가 2500라인/밀리미터보다 크고,
    상기 릴리프 공간 주파수(fR)는 상기 2개의 격자 구조{G(x, y)}의 격자 공간 주파수(fG)보다 10배 이상 큰 것을 특징으로 하는 보안 부재.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 격자 구조{G(x, y)}의 격자 공간 주파수(fG)는 100라인/밀리미터 내지 500라인/밀리미터 범위 내의 값인 것을 특징으로 하는 보안 부재.
  3. 제 1 항에 또는 제 2 항에 있어서, 상기 반사 경계면(8)은 고 전도도의 금속층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 보안 부재.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 릴리프 구조{R(x, y)}는 사인(sine) 함수인 것을 특징으로 하는 보안 부재.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 격자 구조{G(x, y)}는 사인(sine) 함수인 것을 특징으로 하는 보안 부재.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 격자 구조{G(x, y)}의 광학적 프로파일 높이(hG)는, 350nm 내지 550nm 범위의 값을 가지며, 상기 릴리프 구조{R(x, y)}의 광학적 프로 파일 높이(hR)보다 2배 이상 큰 것을 특징으로 하는 보안 부재.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 격자 구조{G(x, y)}는 직사각형(rectangular) 함수인 것을 특징으로 하는 보안 부재.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 격자 구조{G(x, y)}의 광학적 프로파일 높이(hG)는, 250nm 내지 400nm 범위의 값을 가지며, 상기 릴리프 구조{R(x, y)}의 광학적 프로파일 높이(hR)보다 100nm 이상 큰 것을 특징으로 하는 보안 부재.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 격자 구조{G(x, y)}는 대칭 또는 비대칭의 톱니형 함수인 것을 특징으로 하는 보안 부재.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 기판(3)과의 연결을 위하여 상기 보호층(6)에는 접착층(7)이 부착되는 것을 특징으로 하는 보안 부재.
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