KR20040106311A - 매크로 구조를 가진 보안부재 - Google Patents

매크로 구조를 가진 보안부재 Download PDF

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KR20040106311A
KR20040106311A KR10-2004-7015639A KR20047015639A KR20040106311A KR 20040106311 A KR20040106311 A KR 20040106311A KR 20047015639 A KR20047015639 A KR 20047015639A KR 20040106311 A KR20040106311 A KR 20040106311A
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르네 쉬타우브
안드레아스 쉴링
베인 로버트 톰프킨
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오우브이디이 키네그램 악티엔개젤샤프트
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Abstract

문서에 부착되는 보안부재(2)는 플라스틱 재료의 층 복합체(1)를 포함하며, 패턴(4)의 파묻힌 광학 효과 구조들을 가진다. 패턴(4)의 표면부들(13) 내의 광학 효과 구조들은 좌표축(x,y)들에 의해 정의되는 층 복합체(1)의 기준평면에 위치하며, 반사 인터페이스로 성형된다. 인터페이스는 투명 성형층과 층 복합체(1)의 보호층 사이에 파묻힌다. 적어도 하나의 표면부(13)는 0.4 mm 이상의 치수를 가지며 인터페이스 내에 적어도 부분적으로 안정적이며 좌표(x,y)들의 미분 가능한 함수인 적어도 하나의 매크로 구조(M)을 구비한다. 매크로 구조(M)는 적어도 일부 영역에서 구부러지며, 주기적 삼각함수 또는 사각함수는 아니다. 표면부(13)에서 매크로 구조(M)의 인접한 한계치들은 적어도 서로 0.1 mm 만큼 이격된다. 패턴(4)을 빛으로 비출 때, 광 반사 현상들의 광학적으로 변화 가능한 패턴이 보안부재(2) 상에 관찰 방향을 변화시키면서 나타난다.

Description

매크로 구조를 가진 보안부재{Security Element having Macrostructures}
위와 같은 보안부재는, 플라스틱 재료로 이루어진 얇은 층 복합체(thin layer composite)를 포함하는데, 상기 얇은 층 복합체에는 적어도 광-변조 릴리프 구조(light-modifying relief structures)와, 평평한 거울면들이 새겨져(embeded) 있다. 상기 얇은 층 복합체로 만들어져 재단(cut out)된 보안부재는, 물품의 신뢰성을 보증하기 위하여 물품에 붙여진다.
상기 얇은 층 복합체의 구조와, 이를 위해 사용되는 재료는 미국 특허 제4,856,857호에 개시되어 있다. 또한, 상기 얇은 층 복합체가 캐리어 필름(carrier film)에 의해 물품에 적용되는 것이 영국 공개특허공보 제2 129 739A호에 의하여 공지되어 있다.
본 명세서의 서두에서 언급된 종류의 것들은 유럽 특허공보 제0 429 792 B1호에 의하여 공지되어 있다. 문서에 붙여지는 보안부재는 광학적으로 변화될 수 있는 표면 패턴을 가지고 있는데, 이러한 패턴의 일예가 유럽 특허공보 제0 105 099호에 공지되어 있으며, 이러한 패턴은 공지의 회절 구조와 다른 광-변조 릴리프구조에 의해 모자이크 형태로 배열된 표면부를 포함하고 있다. 명백한 신뢰성을 모방하기 위하여 진정 문서로부터 떼어내거나 또는 진정 문서로부터 도려내어진 가짜 보안부재가 선명한 흔적 없이 모조 문서에 구비되지 않도록 하기 위하여, 보안 프로파일(security profile)이 보안부재와 진정문서의 인접부(adjoining portion)에 엠보싱(embossing) 형태로 만들어진다. 보안 프로파일을 엠보싱으로 만드는 것은 광학적으로 변화되는 표면 패턴을 인식하는 것과 상충된다. 특히, 보안부재 상의 엠보싱 펀치(punch) 위치는 문서에 따라 달라진다.
특별히 중요한 문서의 경우, 문서의 진정성은 그 문서에 붙여진 씰(seal)에 의해 인증된다는 것이 알려져 있다. 상기 씰은 복잡하고 고가인 형상의 릴리프 이미지를 포함한다.
본 발명은 특허청구범위 제1항의 전제부에 개시된 바와 같은 보안부재(Security Element)에 관한 것이다.
본 발명의 바람직한 구성은 특허청구범위에 개시되어 있다. 다음에서는 아래의 도면에 도시된 내용에 의하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명한다.
도 1은 문서 상의 보안부재를 나타낸 도면이다.
도 2는 층 복합체를 따라 절개한 단면도이다.
도 3은 매크로 구조에서의 반사를 보여주는 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 매트(matt) 구조에서의 산란을 보여주는 도면이다.
도 5는 회절격자를 구비한 매크로 구조의 누적 중첩(additive superimposition)을 보여주는 도면이다.
도 6은 보안부재의 2개의 매크로 구조의 횡단면도이다.
도 7a 내지 도 7c는 각각 상이한 틸트 각도(tilt angle)에서의 보안부재를 보여주는 도면이다.
본 발명의 목적은, 얇은 층 복합체를 구비하며 인증을 위하여 물품에 부착되는, 신규한 광학 효과를 가지는 저렴한 보안부재를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적은, 좌표축(x,y)들에 의해 정의되는 기준평면에 위치하며, 플라스틱 재료의 성형층과, 파묻힌 광학 효과 구조를 가지는 플라스틱 재료의 보호층을 구비하는 층 복합체를 포함하며, 상기 광학 효과 구조는 패턴을 형성하고 상기 패턴의 표면부들에 상기 성형층으로 성형되어, 상기 층 복합체의 상기 투명한 성형층과 상기 보호층 사이에 반사 인터페이스를 형성하는 보안부재에 의해 달성되며; 광학 효과 구조로서의 상기 인터페이스에서 0.4 mm 이상의 치수를 가지는 하나 이상의 표면부는, 서로 0.1 mm 이상 떨어진 인접한 한계치들을 가지는 하나 이상의 성형 매크로 구조(M)를 구비하고; 상기 매크로 구조(M)는 적어도 부분적으로 안정적(portion-wise steady)이며, 적어도 일부 영역에서 구부러진 상기 좌표(x,y)들의 미분 가능한 함수이고, 주기적인 삼각함수 또는 사각함수가 아닌 것을 특징으로 한다.
도 1을 참조하면, 부재번호 1은 층 복합체를 나타내며, 부재번호 2는 보안부재를 나타내고, 부재번호 3은 문서를 나타낸다. 상기 층 복합체(1)에서 보안부재(2)는 패턴(4)의 영역으로 연장되는 매크로 구조(M)를 구비한다. 보안부재(2)는x, y 좌표에 의해 정의되는 가상의 기준평면 내에 위치한다. 매크로 구조(M)는 일대일의, 부분적으로 안정적이며, 좌표 x, y의 미분 가능한 함수 M(x,y)이다. 상기 함수 M(x,y)은 적어도 일부 영역에서 곡면을 나타내며, 이때 일부 영역에서 ΔM(x,y)≠0 이다. 매크로 구조(M)는 3차원의 표면이며, x, y는 매크로 구조(M)의 표면 상의 점 P(x,y)의 좌표이다. 상기 기준평면으로부터의 상기 점 P(x,y)의 공간 z(x,y)은 도 1에 도시된 평면에 대하여 수직한 좌표축 z에 평행하게 측정된다. 일 실시예에서 패턴(4)은 앞서 언급한 유럽 특허공보 제0 375 833 A1호에 개시된 광-변조 구조, 예를 들어 평평한 거울면, 광-회절, 현미경적으로 미세한 격자 구조들, 매트(matt) 구조 등과 같은 광-변조 구조를 구비하는 표면 패턴(38)에 의해 둘러싸인다. 특히 본 실시예에서 패턴(4)의 표면은 상기 유럽 특허공보 제0 375 833 A1호의 도 1에 도시된 것 처럼 래스터(raster) 형태로 분할되며, 각 래스터 부재는 적어도 2개의 필드 성분(field component)으로 분할된다. 하나의 필드 성분에 형성된 것이 함수 M(x,y)의 대응 성분이며, 반면에 예를 들어 표면 패턴(38)의 모자이크 부재들은 다른 필드 성분에 형성된다. 다른 실시예에서, 좁은 라인 부재(line element) 및/또는 표면 패턴(38)의 소정의 형상의 다른 모자이크 부재들이 패턴(4) 상에 배치된다. 상기 라인 및 모자이크 부재들은 한 방향에서 0.05 mm 내지 1 mm 사이의 치수인 것이 바람직하다. 추가적인 실시예로서, 보안부재(2)는 패턴(4) 외측의 가장자리 영역이 투명하게 이루어진다.
도 2는 문서(3) 상에 부착된 상태에서의 층 복합체(1)의 단면도이다. 상기 층 복합체(1)는 순차적으로 캐리어 필름(도시되지 않음)에 적용되는 다양한 플라스틱 층으로 이루어진 복수개의 층 부분을 포함하는데, 전형적인 순서로서 커버층(5), 성형층(6), 보호층(7) 및 접착층(8)의 순서로 이루어져 있다. 적어도 상기 커버층(5)과 성형층(6)은 입사광(9)에 대하여 투명하다. 상기 패턴(4)은 커버층(5)과 성형층(6)을 통하여 보여질 수 있다.
상기 보호층(7)과 접착층(8) 역시 투명한 경우, 기판(3)의 표면에 적용된 표식(도시되지 않음)이 투명위치(10)를 통하여 인식될 수 있다. 투명위치(10)는 예를 들어 패턴(4)의 내부 및/또는 패턴(4)을 둘러싼 보안부재(2)의 가장자리 영역 내에 위치한다. 일 실시예에서 상기 가장자리 영역은 완전히 투명할 수 있지만, 다른 실시예에서는 미리 설정된 투명위치(10)에서만 투명할 수도 있다. 일 실시예에서 캐리어 필름은 커버층(5) 자체로 될 수 있지만, 다른 실시예에서는 캐리어 필름이 얇은 층 복합체(1)를 문서(3)에 도포하는 용도로 사용되며, 그 후에 층 복합체(1)로부터 제거된다. 이러한 예는 영국 특허공개공보 제2 129 739A호에 개시되어 있다.
성형층(6)과 보호층(7) 사이의 공통 접촉면이 인터페이스(11)이다. 패턴(4)(도 1)의 매크로 구조(M)에서의 광학적 효과 구조(12)는, 구조 높이 HSt를 갖도록 성형층(6) 내에 형성된다. 상기 보호층(7)이 상기 광학적 효과 구조(12)의 곡부(valley)를 채우기 때문에, 상기 함수 M(x,y)는 인터페이스(11)를 묘사하게 된다. 상기 광학적 효과 구조(12)에 있어서, 높은 수준의 효과를 달성하기 위해서, 상기 인터페이스(11)는 성형층(6)과 보호층(7)을 분리시키는 반사층으로서 금속 코팅, 바람직하기로는 미국 특허 제4,856,857호의 표 5에 개시된 요소들, 특히 알루미늄, 은, 금, 구리, 크롬(chromium), 탄탈륨(tantalum) 등으로 구성된 금속 코팅으로 이루어진다. 상기 금속 코팅의 전기 전도성(conductivity)은, 인터페이스(11)에서 가시 입사광(9)과 관련하여 높은 수준의 반사능(reflection capability)을 제공할 수 있다. 그러나, 상기 금속 코팅 대신에, 예를 들어 미국 특허 제4,856,857호의 표 1 및 4에 열거된 공지의 투명 무기 유전체(inorganic dielectrics) 중의 어느 하나로 이루어진 복수 개의 층도 적합하다. 또한, 상기 반사층은, 예를 들어 이중 층 금속-유전체 조합 또는 금속-유전체-금속 조합과 같은 다층 간섭층을 가진다. 일 실시예에서, 상기 반사층은, 부분적으로 인터페이스(11)를 덮으며 사전 설정된 투명위치(10)에서 노출된 인터페이스(11)는 그대로 둔다.
층 복합체(1)는, 상기 패턴(4)의 상호 병치된 다수의 카피를 가지는 긴 필름 웹(web) 형태의 플라스틱 라미네이트로 생산된다. 보안부재(2)는 예를 들면 상기 필름 웹으로부터 재단되어, 접착층(8)에 의하여 문서(3)에 부착된다. 문서(3)에는 수표, 은행 카드, 통행증, 신분증 또는 기타 다른 중요하거나 가치가 있는 물품이 포함된다.
상기 매크로 구조 M(x,y)은 단일한 패턴(4)를 위하여 하나 이상의 표면부(13)(도 10)로 이루어진다. 상기 매크로 구조 M(x,y)은 예를 들어 M(x,y) = 0.5·(x2+ y2)·K, M(x,y) = a·｛1 + sin(2πFx·x)·sin(2πFx·y)｝, M(x,y) = a·x1.5+ b·x, M(x,y) = a·｛1 + sin(2πFy·y)｝와 같은 수학적 함수에 의해 표면부(13) 내에 표현된다. 여기서, Fx및 Fy는 각각 좌표축 x, y 방향에서의 주기적인 매크로 구조 M(x,y)의 공간주파수(spatial frequency)(F)를 나타낸다. 상기 패턴(4)의 다른 실시예에서, 매크로 구조 M(x,y)는 다른 수학적 함수의 사전에 설정된 부분에 의해 주기적으로 형성되며, 표면부(13)에서 하나 이상의 주기를 가진다. 상기 공간주파수(F)들은 20 라인/mm 이하의 값을 가지며, 바람직하게는 5 라인/mm 인 것이 좋다. 상기 표면부(13)의 치수는 적어도 어느 한 방향에서 0.4 mm 이상이어서, 상기 패턴(4) 내의 세부(detail)들은 나안(裸眼)으로 인식될 수 있다.
다른 실시예에서, 하나 이상의 상기 표면부(13)는 패턴(4)으로서 릴리프 이미지를 형성하는데, 이 경우 상기 인터페이스(11)는 매크로 구조(M)의 단일한 수학적 함수 대신에 릴리프 이미지의 표면을 수반한다. 상기 패턴(4)의 예들은 씰(seal), 동전, 메달 등과 같은 카메오(cameo) 조각 또는 돋을새김된(embossed) 이미지에서 찾을 수 있다. 상기 릴리프 이미지 표면의 매크로 구조(M)는 부분적으로 안정적이고 미분 가능하며, 그의 일부 영역에서 구부려져 있다.
추가적인 실시예에서, 상기 매크로 구조(M)는, 예를 들어 거의 주기적인 편직물 또는 망직물의 직물, 규칙적 또는 불규칙한 배열로 상대적으로 단순하게 구성된 복수의 물체 등과 같은 다른 가시적인 3차원 표면 특성들을 재현한다. 다수의 매크로 구조(M)가 부분적으로 안정적이고 미분 가능하며 적어도 일부 영역에서 ΔM(x,y)≠0이기 때문에, 사용 가능한 매크로 구조(M)의 계산은 불완전하다.
층 복합체(1)는 너무 두꺼우면 문서(3)에 부착할 수 없을 것이다. 한편으로 그렇지 않으면 문서(3)는 쌓기 어려울 것이며, 다른 한편으로는 두꺼운 층 복합체(1)는 문서(3)로부터 층 복합체(1)를 제거하기 위한 체결면(engagement surface)을 제공할 것이다. 층 복합체의 두께는 소정의 용도에 따라 변화되는데, 통상 3㎛ 내지 약 100 ㎛ 사이이다. 상기 성형층(5)은 층 복합체(1)의 단지 일부이어서, 층 복합체(1)의 구조적인 관점에서 허용될 수 있는, 성형층(6) 내에 성형되는 매크로 구조(M)와 관련된 구조 높이 HSt는 40 ㎛ 이하의 값으로 제한된다. 아울러, 매크로 구조(M)를 성형하는 것에 관한 기술적 어려움들은 증가된 구조 높이와 함께 증가되므로, 구조 높이 HSt에 관한 설정 값은 5 ㎛이하이다. 매크로 구조(M)에 관한 프로파일 높이(h)는, 기준평면에 관한 점 P(x,y)에서의 값 z = M(x,y)과, 기준평면이 대응한 최소 공간 z0의 위치 P(x0,y0)에서의 값 z0= M(x,y)의 차이와 같다. 즉, 프로파일 높이 h = z(x,y) - z0이다.
실제 스케일과 일치하지 않는 도 2에 도시된 그림은, 예로써 성형층(6)에 형성된 광학적 효과 구조(12)와 릴리프 높이 hr을 가지는 성형 구조(A)로서 인터페이스(11)를 보여준다. 상기 성형 구조(A)는 x 및 y 좌표의 함수 A(x;y)이다. 층 복합체(1)의 높이는 좌표축 z를 따라 연장된다. 성형될 매크로 구조(M)가 구조 높이 HSt의 설정값을 초과할 수 있으므로, 매크로 구조(M)의 프로파일 높이(h)는 패턴(4)의 각 점 P(x, y)에서 성형 구조(A)의 소정의 변화 값(H)까지로 제한되어야 한다.매크로 구조(M)의 프로파일 높이(h)가 상기 값 H를 초과하는 경우, 상기 값 H는, 상기 프로파일 높이(h)로부터 성형 구조(A)의 릴리프 높이(hR)가 값 H보다 작아질 때까지, 즉 "hR= 프로파일 높이(h) modulo 값 H"가 될 때까지 제거되는 것이 바람직하다. 따라서, 또한 매크로 구조(M)는 프로파일 높이(h)에 비하여 높은 값으로 수 마이크로미터 두께의 층 복합체(1)에 성형되어야 하며, 이 경우 기술적 이유로 생성되는 불연속 위치(14)가 성형 구조(A) 내에 나타난다.
따라서, 상기 성형 구조의 불연속 위치(14) "A(x;y) =｛M(x;y)＋C(x;y)｝modulo 값 H - C(x;y)"는 중첩 함수 M(x;y)에 비하여 과도한 값이 아니다. 이러한 점에서, 상기 함수 C(x;y)는, 예를 들어 구조 높이 HSt의 반 값까지의 값들의 범위의 합계로 제한된다. 마찬가지로, 기술적이 이유 때문에 패턴(4)의 소정 형상에서 H에 관한 상기 값들은 국부적으로 상이할 수 있다. 상기 성형 구조(A)의 값 H는 30 ㎛ 이하로 제한되며, 바람직하게는 H = 0.5 ㎛ 내지 H = 4 ㎛의 범위를 갖는다. 회절 구조 S(x;y)의 일 실시예에서, 국부적으로 변화하는 값 H는, 2개의 연속적인 단절위치(Pn)들 사이의 공간이 40 ㎛ 내지 300 ㎛ 범위의 소정 값을 초과하지 않는다는 사실에 의하여 규정 된다.
상기 성형 구조(A)는 상수 값을 제외한 2개의 인접한 불연속 위치(14)들 사이의 매크로 구조(M)와 동일하다. 따라서, 성형 구조(A)는, 음영을 제외하고, 원래의 매크로 구조(M)와 거의 동일한 양호한 광학 효과를 발휘한다. 따라서, 조명을 받은 패턴(4)은, 기준 평면에서의 층 복합체(1)의 틸팅 및/또는 회전의 고려 하에서, 층 복합체(1)가 단지 수 마이크로미터 두께를 가짐에도 불구하고, 릴리프 이미지 또는 매크로 구조(M)에 의해 묘사되는 3차원 표면과 같이 작용하게 된다.
도 3을 참조하여, 평행하게 진행하여 성형 구조(A)를 구비하는 인터페이스(11)(도 1)로 입사되는 광(9)(도 2)이 광학적 효과 구조(12)에 의하여 어떻게 반사되고, 소정의 방법에 의하여 어떻게 편향되는지에 대하여 설명한다. 반사층은 예를 들어 대략 30 nm의 두께를 가지는 알루미늄 층으로 이루어진다. 입사광(9)의 반사와 층 복합체(1)의 경계에서 반사된 광은 복잡함을 피하기 위하여 도 3의 그림에 도시하지 않았으며, 이하의 계산에서 고려하지 않는다. 입사광(9)은 기준 평면 또는 층 복합체(1)의 표면에 수직한 법선(16)을 포함하는 입사면(15)에서 층 복합체(1) 내의 광학 효과 구조(12)로 입사된다. 입사광(7)의 평행한 조명 빔(17, 18, 19)들은, 예를 들어 a, b, c로 정의된 위치들에서 성형 구조(A)의 표면 부재들에 닿는다. 상기 각 표면 부재들은 로컬 경사(local inclination) γ와, 입사면(15) 내에 표면 법선(surface normal)(20, 21, 22)들을 구비하며, grad M(x, y)의 성분에 의해 정의된다. 로컬 경사 γ=0°인 위치에서의 제 1 표면 부재에서, 제1 조명 빔(17)은 제 1 표면 법선(20)과 입사각 α를 이루며, 제 1 표면 부재에 닿아 반사되는 입사광(9)은 상기 표면 법선(20)에 대하여 대칭을 이루면서 반사각 α=θ으로 제 1 빔(23)과 같이 반사된다. 제 2 표면 부재의 경우 위치 b에서 로컬 경사가 γ≠0°이다. 법선(16)과 제 2 표면 법선(21)은 각도 γ＞ 0°를 이룬다. 제 2 표면 부재에서의 제 2 조명 빔(18)의 입사각은 α'=α-γ이며, 따라서 반사된 제 2빔(24)은 법선(16)과 θ1=α-2γ의 각도를 이룬다. 또한, 제 3 표면 법선(22)에 대한 제 3 조명 빔(19)의 입사각 α"가 로컬 경사(γ)에 의해 법선(16)에 대한 입사각보다 크기 때문에, 반사되는 제 3 빔(25)은 위치 c의 로컬 경사 γ＜0°에 따라 θ2=α-2γ=α+｜γ｜의 각도로 굴절된다. 예를 들어 입사면(15)에 있는 관찰방향(27)을 따라 관찰하는 관찰자(26)는 그의 나안으로 상기 빔(23, 24, 25)들의 반사된 빛을 받아들이는데, 보안부재(2)(도 1) 또는 층 복합체(1)가 기준평면에 위치하고 입사면(15)에 대하여 수직하게 배향되는 축(28)에 대하여 기울어짐에 따라서, 법선(16)에 대하여 다양한 각도 θ, θ1, θ2로 반사되는 상기 빔(23, 24, 25)들은 상기 관찰방향(27)과 일치하게 된다. 주어진 틸트 각도에서, 관찰자(26)는 입사면(15) 및 그에 각각 평행한 평면들에서 동일한 로컬 경사(γ)를 갖는 매크로 구조(M)의 표면 부재들을 높은 수준의 표면휘도(surface brightness)로 인식한다. 인터페이스(11)는 그 자체로 매끄럽긴 하지만, 매크로 구조(M)의 다른 표면 부재들 역시 관찰방향(27)과 평행하게 약간의 빛을 산란시킬 수 있으며, 관찰자(26)에게 로컬 경사에 따라 변화하는 각도에 맞추어 그늘지는 것처럼 보이게 된다. 성형 구조(A)가 기껏해야 수 마이크로미터의 높이 밖에 되지 않지만, 관찰자(26)는 플라스틱 이미지의 인상을 가지게 된다. 이러한 산란 작용은 매크로 구조(M)의 중첩에 의해 증가 될 수 있으며, 보안부재(2)의 형상을 위하여 조절되도록 사용될 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 보안부재(2)의 표면부(13)의 입사광(9)에 대한 상이한 산란 특성을 나타낸 것이다. 매트(matt) 구조는 인터페이스(11) 내에 현미경적으로 미세한, 확률적 구조(stochastic structure)를 구비하며, x 및 y 좌표의 함수인 릴리프 프로파일(R)로 표현된다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 상기 매트 구조는, 입사 관계에서 평행한 입사광(9)을, 산란 콘의 축으로서 반사광(22)의 방향을 가지며 매트 구조의 산란능력에 따라 사전 설정되는 발산 각도를 가지는 산란 콘(scattering cone)(29)으로 산란시킨다. 산란된 광의 강도는, 예를 들어, 상기 콘의 축에서 가장 크며, 콘의 축으로부터 거리가 멀어질 수록 줄어들고, 산란 콘의 모점(generatrix)의 방향으로 굴절된 빛은 여전히 관찰자에게 인식될 수 있다. 여기서 "등방성(isotropic)"이라고 부르는 매트 구조의 경우에, 콘의 축에 수직한 산란 콘(29)의 단면은, 광의 입사가 수직한데 비례하여 회전 대칭을 이룬다. 만일, 도 4b에 도시된 바와 같이, 산란 콘(29)의 단면이 특정 방향(30)으로 치우쳐 있다면, 즉, 타원형의 단축이 특정 방향(30)과 나란하게 타원형으로 변형되어 있다면, 매트 구조는 "이방성(anisotropic)"이라고 부른다. 법선(16)에 대한 입사각(α)이 30°이상이면, "등방성" 매트 구조와 기준평면에 대하여 평행하게 배열되는 "이방성" 매트 구조의 모든 경우에서, 산란 콘(29)의 단면은 입사면(15)(도 3)에 평행한 방향으로 현저하게 변형된다.
상기 매트 구조들은, 현미경적 스케일로 미세하며 산란 능력을 결정하고, 예를 들어 평균 거칠기(roughness value)(Ra), 상관 길이(correlation length)(lc) 등과 같은 오직 통계학적 파라미터로 표현될 수 있는 릴리프 구조 부재(미도시)를 구비하는데, 여기서 상기 평균 거칠기(Ra)는 200 nm 내지 5 ㎛의 값을 가지며, 바람직하게는 150 nm 내지 1.5 ㎛의 값을 가진다. 적어도 한 방향에서의 상기 상관 길이(lc)는 lc= 300 nm 내지 lc= 300 ㎛의 값을 가지며, 바람직하게는 lc= 500 nm 내지 lc= 100 ㎛의 값을 가진다. 상기 "이방성" 매트 구조의 경우, 상기 릴리프 구조 부재들은 상기 특정 방향(30)과 평행하게 배향된다. 상기 "등방성" 매트 구조는, 방향에 대하여 독립적이며 그에 따라 특정 방향(30)을 가지지 않는 통계적 파라미터들을 가진다.
다른 실시예에서, 상기 반사층이 유색 금속을 포함하거나 또는 상기 커버층(5)(도 2)이 색깔이 있으면서 투명하다. 매크로 구조(M)을 굴곡으로 인하여, 상기 간섭층이 상기 관찰방향(27)의 방향을 따라 변화하는 두께를 가지며, 그에 따라 틸트 각도(28)와 관계없이 국부적으로 상이한 색상들로 보여지기 때문에, 인터페이스(11) 상에 다층 간섭층(interference layer)들 중 하나를 사용하는 것이 특히 유용하다. 상기 간섭층의 일례로서, 상기 성형층(5)과 대향하는 5 nm Al의 투명 금속층과 약 50 nm Al의 불투명 금속층 사이에3, 100 nm 내지 150 nm의 TiO2층을 구비하는 것을 들 수 있다.
도 5는 층 복합체(10를 따라 자른 단면도로서, 매크로 구조(M)의 또다른 실시예를 나타내는 도면이다. 매크로 구조(M)에는 적어도 표면부(13)(도 4a)에 보통 현미경으로 보이지 않을 만큼 극미한 회절격자(13)가 누적적으로 중첩된다. 상기 회절격자(31)는 좌표 x(도 2)와 y(도 2)의 주기적 함수인 릴리프 프로파일(reliefprofile)(R)과, 일정한 프로파일(constant profile)을 갖는다. 회절격자(31)의 프로파일 깊이(t)는 t = 0.05 ㎛ 내지 t = - 5 ㎛의 값을 가지며, 바람직하게는 t = 0.6 ± 0.5 ㎛의 더 좁은 범위를 갖는다. 회절격자(31)의 공간주파수(f)가 f = 2400 라인/mm 이상의 값을 가짐으로써, 극미한 형상을 이루게 된다. 상기 극미한 회절격자(31)는, 입사광(9)(도 4a)을 가시 스펙트럼으로부터의 부분에서, 공간주파수(f)에 의해 결정되는 제로 회절차수(zero diffraction order)로만, 즉 반사광의 빔(23)(도 3) 방향으로만 회절시킨다. 성형 구조는 A = (매크로 구조(M) modulo 값 H) + 릴리프 프로파일(R) 이므로, 유색의 곡면거울의 효과를 발휘한다. 만일 회절격자(31)의 프로파일 깊이(t)가 50 nm보다 충분히 작다면, 인터페이스(11)(도 2)와 같이 입사광(9)을 무색으로 반사하는 매끈한 거울면을 이루게 된다. 불연속 위치(14)의 외측에서 매크로 구조(M)는, 매크로 구조(M) 상에 일정한 릴리프 높이를 가지면서 표면부(13) 내에서 연장되는 상기 극미한 회절격자(31)에 비하여 천천히 변화한다.
도 6은 보안부재(2)(도 2)의 또다른 실시예에 따른 층 복합체(1)의 단면도이다. 보안부재(2)는 도 6에 도시된 바와 같이, 적어도 하나가 다른 하나의 아래에 배열되는 표면부(13)(도 4a)들을 구비한다. 전방 표면부(13)에서의 매크로 구조(M)는 예를 들어 수학적 함수 M(y) = 0.5·y2·K와 일치하며, 후방 표면부(13)에서의 매크로 구조(M)는 함수 M(y) = - 0.5·y2·K에 의해 결정된다. 상기 후방 표면부(13)에서, 매크로 구조 M(y) = - 0.5·y2·K의 속성들은 상기 전방 표면부(13)에서의 매크로 구조 M(y) = 0.5·y2·K에 의해 감추어지며, 따라서 도 6에서는 점선으로 표시하였다.
도 7a 내지 도 7c에 도시된 바와 같이, 상기 보안부재(2)의 패턴(4)(도 1)은 도 6에 도시된 매크로 구조 M(y) = 0.5·y2·K를 가지는 타원형의 제 1 표면부(31)를 구비하는 반면에, 후방 표면부(13)(도 4a)와 결합된 매크로 구조 M(y) = - 0.5·y2·K는 제 2 및 제 3 표면부(32, 33) 내에 성형된다. 상기 상수 K는 매크로 구조(M)의 곡률의 크기를 나타낸다. 매크로 구조(M)의 그래디언트(gradient), 즉 grad(M)은 상기 표면부(31, 32, 33)들에서 y/z-평면에 대하여 실질적으로 평행하게 배향된다. 바람직하게는 상기 그래디언트는 y/z-평면에 대하여 각각 φ = 0° 및 180°의 각도를 가진다. 좌표축 z는 도 7a에 도시된 평면에 대하여 수직하다. 이러한 점에서, 특정 값에 대하여 δφ = ±30°인 각도 φ에서의 편차들은, 상기 그래디언트가 y/z-평면에 대하여 실질적으로 평행하게 보일 수 있는 범위 내에서 허용될 수 있다.
한계치에 가까운 평행한 입사광(9)(도 4a)으로 보안부재(2)를 비추면, 상기 표면부(31, 32, 33)들의 스트립(strip)(34)들은 반사광을 높은 수준의 표면 휘도로 관찰자(26)(도 3)의 관찰방향(27)(도 3)으로 투영한다. 상기 스트립(34)들은 상기 그래디언트에 대하여 수직하게 배향된다. 간단히 말하면, 상기 그래디언트와 스트립(34)은 평행하다. 반지름 K가 작을수록, 그에 비례하여 상기 스트립(34)의 단위 각도에 대한 운동 속도는, 틸트 축(28)에 대한 회전 하에서, 상기 기준평면으로 투영되는 그래디언트의 성분들(35, 36)의 방향으로 더 증가한다. 상기 스트립(34)의 폭은 로컬 곡률(K)과 사용되는 성형구조(A)의 인터페이스(11)의 특성에 좌우된다. 동일한 크기의 곡률을 가진 상태에서, 반사 인터페이스(11)를 위한 스트립(34)이, 현미경적으로 미세한 매트 구조를 가지는 인터페이스(11)의 스트립(34)에 비하여 더 좁다. 스트립(34)의 외측에는 표면부(31, 32, 33)들이 회색 그림자로 보이게 된다. 도 6에 도시된 단면이 트랙(37)을 따라 자른 단면이다.
도 7b는 보안부재(2)가 틸트 축(28)을 중심으로, 제 2 및 제 3 표면부(13, 15)와 제 1 표면부(14) 상의 패턴(4)(도 1) 내의 스트립(34)들이 틸트 축(28)에 대하여 평행선 상에 위치하는, 소정의 틸트 각도로 회전한 후의 상태를 나타낸 것이다. 이러한 소정의 틸트 각도는 매크로 구조(M)의 선택과 위치에 의하여 결정된다. 보안부재(2)의 일 실시예에서, 특정한 캐릭터는 오직 스트립(34)이 특정한 위치, 예를 들어 도 7b에 도시된 위치에 있을 때에만 패턴(4)을 둘러싼 표면 상에 나타나야 한다. 즉, 관찰자(26)(도 3)가 특정한 틸트 각도에 의해 결정되는 관찰 조건하에서 보안부재(2)를 볼 때에만 나타나야 하는 것이다.
도 7c에서와 같이 틸트 축(28)을 중심으로 더 회전한 이후, 도 7c에 화살표(도면부호 없음)로 도시된 바와 같이 패턴(4)(도 1) 상의 스트립(34)들은 다시 서로 멀어지도록 이동한다.
다른 실시예에서, 제 1 표면부(31)와 다른 2개의 표면부(32, 33)들의 인접한 배열이 보안부재(2)를 배향하기 위한 패턴(4)으로서 충분함을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 아이디어를 벗어나지 않고, 패턴(4)의 상술한 실시예들은 서로 조합될 수 있으며, 구부러진 거울면을 가지며 적절하게 성형된 매크로 구조(M)와 매트 구조들은 누적적으로 중첩될 수 있고, 상기 인터페이스(11)의 상술한 모든 실시예들은 사용 가능한 것이다.

Claims (12)

  1. 좌표축들(x,y)에 의해 정의되는 기준평면에 위치하며, 플라스틱 재료의 성형층(6)과, 파묻힌(embedded) 광학 효과 구조(12)를 가지는 플라스틱 재료의 보호층(7)을 구비하는 층 복합체(1)를 포함하며, 상기 광학 효과 구조(12)는 패턴(4)을 형성하고 상기 패턴(4)의 표면부(13, 31, 32, 33)들에 상기 성형층(6)으로 성형되어, 상기 층 복합체(1)의 상기 투명한 성형층(6)과 상기 보호층(7) 사이에 반사 인터페이스(11)를 형성하는 보안부재(2)로서,
    광학 효과 구조(12)로서의 상기 인터페이스(11)에서 0.4 mm 이상의 치수를 가지는 하나 이상의 표면부(13, 31, 32, 33)는, 서로 0.1 mm 이상 떨어진 인접한 한계치들을 가지는 하나 이상의 성형 매크로 구조(M)를 구비하며,
    상기 매크로 구조(M)는, 적어도 부분적으로 안정적(portion-wise steady)이며, 적어도 일부 영역에서 구부러진 상기 좌표(x,y)들의 미분 가능한 함수이고, 주기적인 삼각함수 또는 사각함수가 아닌 것을 특징으로 하는 보안부재(2).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 패턴(4)은 두개 이상의 인접하는 표면부(31, 32, 33)들을 구비하고,
    상기 매크로 구조(M)는 제 1 표면부(31)에 형성되고, 다른 매크로 구조(-M)는 나머지 표면부(32, 33)에 형성되며,
    상기 2개의 매크로 구조(M, -M)의 그래디언트들은 상기 기준평면에 대한 법선(16)을 가지는 실질적으로 평행한 평면들에 배향되는 것을 특징으로 하는 보안부재(2).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 매크로 구조(M)는 최대 5 라인/mm의 공간주파수(F)를 갖는 주기 함수인 것을 특징으로 하는 보안부재(2).
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 매크로 구조(M)는 릴리프 이미지의 표면 구조의 부분적으로 안정적이고 미분 가능한 함수인 것을 특징으로 하는 보안부재(2).
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 성형층(6) 내에 형성되는 성형 구조(A)의 구조 높이(HSt)는 40 ㎛ 이하로 제한되며, 함수(C)에 의해 차감된 상기 성형 구조(A)는 modulo 변화 값(H)에서 상기 매크로 구조(M)와 상기 함수(C)의 합계를 차감한 결과와 동일하며, 상기 값(H)은 상기 구조 높이(HSt)보다 작고, 상기 좌표들에 의존하는 상기 함수(C)는 상기 구조 높이(HSt)의 1/2의 크기로 제한되는 것을 특징으로 하는 보안부재(2).
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 매크로 구조(M) 상에는 상기 좌표(x,y)들의 함수인 릴리프 프로파일(R)을 가지는 극히 미세한 회절격자(31)가 누적적으로 중첩되며, 상기 릴리프 프로파일(R)은 2400 라일/mm 이상의 공간 주파수(f)와, 5 ㎛ 이하의 일정한 프로파일 깊이(t)를 가지며, 상기 매크로 구조(M)를 수반하는 상기 회절 격자(31)는 사전 설정된 릴리프 프로파일(R)을 포함하는 것을 특징으로 하는 보안부재(2).
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 매크로 구조(M) 상에는 상기 좌표(x,y)들의 함수인 릴리프 프로파일(R)을 가지는 광-산란 매트 구조가 누적적으로 중첩되며, 상기 매트 구조는 200 nm 내지 5 ㎛ 사이의 평균 거칠기 값(Ra)을 가지며, 상기 매크로 구조(M)를 수반하는 상기 매트 구조는 사전 설정된 릴리프 프로파일(R)을 포함하는 것을 특징으로 하는 보안부재(2).
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 인터페이스(11)는 다층의 인터페이스 층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 보안부재(2).
  9. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 인터페이스(11)는 전면(full-area)의 및/또는 구조화된 금속 반사층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 보안부재(2).
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 층 복합체(1)의 상기 성형층(6) 상에는 투명하고 색깔이 있는 커버층(5)이 배치되는 것을 특징으로 하는 보안부재(2).
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 패턴(4) 상에는 라인 부재들의 광-변조 구조들 및/또는 표면 패턴(38)의 다른 모자이크 부재들이 배치되는 것을 특징으로 하는 보안부재(2).
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 매크로 구조는 40 ㎛ 이하의 구조 높이를 가지는 것을 특징으로 하는 보안부재(2).
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