JP5934388B2 - 立体の保安要素が備えられた射出品とその製作方法 - Google Patents

Description

本発明は、偽変造防止技術に関する偽変造防止のための保安要素が備えられた射出品とこれを製造する方法に関するものである。

最近、モバイル機器が発展するに伴い、偽造商品が急増している。専門家さえ区分し難いほどに精巧に製造されるため、正規品だと思って購入する消費者の被害もかなりの程度に達している。問題は、外形上、正規品と偽造商品を区分することが難しいというものである。これまでかかる問題を解決するために、企業レベルの技術開発の努力をしてきているが、保安技術の研究と適用にかかる費用や偽造可否の確認に必要な装備等の問題により、実効性のある結果を得ることができなかったのが実情である。よって、ますます増加している偽造商品に対処するための新たな保安技術の開発が急がれる実情である。

かかる問題を解決するための新たな保安技術の一つとして、モアレ現象を用いる技術がある。モアレ現象は、規則的な二つの連続のパターンが重なることにより、また別のパターンが現れることを言う。ディスプレイ分野では、モアレ現象が発生しないようにする方向に技術が発展されてきたが、保安分野ではこれを用いて新たな偽変造防止の要素として活用しようとする試みが続けられてきた。しかし、現在、これらのほとんどは適用対象が紙媒体等に限定されるしかない限界を有していたり、超精密の偽変造の手口が登場し、保安性が劣る等の問題が発生しており、これに対する対策を立てることが急がれる実情である。

本発明が解決しようとする課題は、高い保安性のため偽変造が難しく、真偽可否を容易で簡便で、且つ正確に判別できる立体の保安要素を製造することである。

本発明が解決しようとするもう一つの課題は、前記で説明した立体の保安要素を適用した射出品を製造する過程と、その結果物を提供することである。

前述の課題を解決するための本発明による立体の保安要素が備えられた射出品を製造する方法は、レーザーおよび電子ビームを用いて、フォトレジストが塗布されたガラス板材上にイメージアレイとマイクロレンズアレイの微細なパターンを露光し、現像、電鋳の過程を経て金属原板を製造する金属原板の製造段階と、前記金属原板でベース基材の両面上にイメージアレイとマイクロレンズアレイを紫外線硬化型樹脂で成形する微細なパターン成形段階と、前記イメージアレイをより鮮明に表現するために、イメージアレイが成形された面にインクを充填したり真空蒸着するイメージアレイ現出段階と、射出品との接着を容易にするために、前記イメージアレイが成形された面にプライマ層をコーティングする段階と、射出工程での加えられる熱と圧力から前記マイクロレンズアレイを保護するために保護膜を付着する段階と、前記立体の保安要素を用いて、インモールド射出工程を介して所定の形状の射出品を製作する射出成形段階とを含んでなる。

また、本発明は、ベース基材と前記ベース基材の片面上に成形され、屈折と回折及びGRIN（Gradient Index）の形態を有する複数のレンズが二次元に配列されてなるマイクロレンズアレイと、前記ベース基材の他の片面上に成形され、多様なパターンまたはイメージが二次元に配列されてなるイメージアレイと、前記イメージアレイの片面上にコーティングされ、射出品との接着を容易にするプライマ層と、前記マイクロレンズアレイの片面上に付着され、熱と圧力からレンズを保護する役割をする保護膜とを含んで構成されることができる。

本発明の実施例による立体の保安要素は、精巧な微細パターンの製造工程及びパターン整合工程で製造されるため、模倣製造が不可能であり、製品の偽変造防止の効果が卓越しているというメリットがある。また、既存の紙媒体に使用されていた方式から外れ、インモールド成形を介して射出品に付着すると、その他方法に比べ幾つかのメリットを有する。かかるメリットには、設計の柔軟性、単一作業で多重色相、立体効果及び質感の具現、長く持続するグラフィックの製造生産性及びシステム費用の節減等がある。

また、保安要素として偽変造防止の効果だけでなく、拡大された立体イメージが奥行き感を表現し、見る角度に応じて動く様子が示されるため、視覚的に非常に優れたアイキャッチの効果が得られる。

立体の保安要素をモバイル機器、家電製品、部品のような各種製品と射出型カードや身分証明書に適用する場合、保安性と識別性に優れるため、偽造防止に優れた効果を得ることができる。また、肉眼で容易に真偽可否を判別することができ、犯罪の予防にさらに効果的である。

図１は、立体の保安要素の一例を示す断面図である。 図２は、マイクロレンズアレイの一例を示す拡大斜視図である。 図３は、イメージアレイの一例を示す拡大斜視図である。 図４は、一実施例による立体の保安要素が備えられた射出品の製造方法を示すフロー図である。 図５は、マイクロレンズアレイの反対される形状を有する一例による第１の金属原板の断面図である。 図６は、イメージアレイの反対される形状を有する一例による第２の金属原板の断面図である。 図７は、一実施例による紫外線硬化型樹脂が塗布されたベース基材の断面図である。 図８は、一実施例によるマイクロレンズアレイとイメージアレイが形成された立体の保安要素の断面図である。 図９は、一実施例による着色層が形成された立体の保安要素の断面図である。 図１０は、一実施例によるプライマ層が形成された立体の保安要素の断面図である。

以下、添付の図を参照にして、本発明の実施例を詳しく説明する。本明細書で使用される用語は、実施例での機能を考慮して選択された用語であって、その用語の意味は、使用者、運用者の意図又は慣例等に応じて変わり得る。従って、後述する実施例で使用された用語の意味は、本明細書で具体的に定義された場合にはその定義に従い、具体的な定義がない場合は、当業者が一般的に認識する意味と解釈されなければならない。また、本明細書で、第１の物質層が第２の物質層上に形成されるとした場合、それは第１の物質層が第２の物質層の直上に形成される場合はもちろん、明示的にこれを排除する記載がない限り、他の第３の物質層が第２の物質層と第１の物質層との間に介在されていることも全て含むものと解釈されなければならない。

本発明による偽変造防止装置は、立体の保安要素に関するものである。前記立体の保安要素は、モアレ拡大という光学的特異現象を用いて、ダイナミックな立体イメージを示すように具現したものである。

図１は、本発明の立体の保安要素の一例を示す断面図である。

図１を参照すると、立体の保安要素は、ベース基材１０１と、ベース基材１０１の片面上に位置するマイクロレンズアレイ１０２と、ベース基材１０１の他面に位置するイメージアレイ１０３と、イメージアレイ１０３の片面上にコーティングされて存在するプライマ層１０５と、マイクロレンズアレイ１０２の上部に付着される保護膜１０６とで構成される。

ベース基材１０１は、マイクロレンズアレイ１０２とイメージアレイ１０３との間に位置する。ベース基材１０１は、立体の保安要素のボディの役割をし、透明な性質を有する。ベース基材１０１は、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン等の透明なプラスチック材質で構成される。

図２は、マイクロレンズアレイの一例を示す拡大斜視図である。

マイクロレンズアレイ１０２は、ベース基材の片面上に位置し、微細な大きさのマイクロレンズ２０１の多数個は、二次元の平面配列を有し、配列の形態は、正四角形の配列、長方形の配列、六角形の配列、平行四辺形の配列のように二次元のブラベー格子（Bravais Lattice）の何れか一つの形態で構成されることができる。本発明による断面型立体の保安フィルムのメリットを最大限活用するためには、マイクロレンズ２０１の直径は１００μｍ以下になることが好ましく、２０μｍ以下になるとさらに効果的である。マイクロレンズ２０１の間のピッチもまた１００μｍ以下になることが好ましく、２０μｍ以下になるとさらに効果的である。マイクロレンズ２０１の一例では、屈折型レンズを使用してレンズの結像機能を通じ、マイクロレンズアレイ１０２の上側方向にモアレ拡大イメージを作り出す。しかし、本発明の一実施例によるマイクロレンズ２０１は、屈折型に限定するわけではなく、回折レンズやグリンレンズのように結像機能をすることができる光学系は全て含まれることができる。

図３は、イメージアレイの一例を示す拡大斜視図である。

イメージアレイ１０３は、ベース基材１０１の他面に位置する。イメージアレイ１０３に形成された微細なイメージ３０１の多数個は、二次元の平面配列を有し、配列の形態は、正四角形の配列、長方形の配列、六角形の配列、平行四辺形の配列のように二次元のブラベー格子の何れか一つの形態で構成されることができる。イメージアレイ１０３のイメージ３０１は、図、文字、ロゴ等所望の多様な種類のイメージを適用することができる。本発明による断面型立体の保安フィルムのメリットを最大限活用するためには、微細なイメージ３０１の直径は１００μｍ以下になることが好ましく、２０μｍ以下になるとさらに効果的である。微細なイメージ３０１の間のピッチもまた１００μｍ以下になることが好ましく、２０μｍ以下になるとさらに効果的である。

イメージアレイ１０３のイメージに着色層１０４をさらに追加し、イメージアレイ１０３を強調させることができる。イメージアレイ１０３の微細なイメージ３０１をさらに鮮明に見えるようにするためには、イメージの部分に別の色相を追加することが有利である。着色層１０４は、イメージ３０１に色相を付加し、イメージアレイ１０３を現出させる役割をする。

プライマ層１０５は、イメージアレイ１０３上に位置する。立体の保安要素と射出品は、互いに異なる材質を有し得るため、射出品に立体の保安要素を適用させるときにその接着が容易ではない。プライマ層１０５は、立体の保安要素と射出品との間で両者間の接着を容易にするための部分である。プライマ層をなす樹脂に色相を付加すると、着色層１０４のようなイメージの現出効果を得ることができる。また、プライマ層をなす樹脂に各種の蛍光インク、赤外線インク、磁性インク、蓄光インク、光可変インク等のような特殊物質を添加すると、インクの性質による保安効果を付加することができる。

保護膜１０６は、マイクロレンズアレイ上に位置し、耐熱性の素材で構成されて、立体の保安要素を外部の熱と圧力から保護する役割をする。本発明では、立体の保安要素を射出品に適用するときに、インモールド射出成形を使用する。インモールド射出成形の過程で、立体の保安要素は熱と圧力を受けることになる。かかる熱と圧力により、マイクロレンズ２０１が損傷され得る。マイクロレンズ２０１が損傷されると、しっかりとした立体イメージの効果を出すことができない。保護膜１０６は、マイクロレンズアレイ１０２に付着されてマイクロレンズ２０１を保護する。

図４は、一実施例による立体の保安要素が備えられた射出品の製造方法を示すフロー図である。

図４を参照すると、立体の保安要素が備えられた射出品の製造過程は、まず、立体の保安要素のボディの役割をするベース基材を準備する。ベース基材の片面上にマイクロレンズアレイを形成し、ベース基材の他面にイメージアレイを形成する（４０１）。その後、イメージアレイ上にプライマをコーティングしてプライマ層を形成し（４０２）、マイクロレンズアレイ上に保護膜を付着する（４０３）。前述の過程で製作された立体の保安要素を用いて、インモールド射出工程を通じて所定の形状の射出品を製作する（４０４）。

図５は、一実施例によるマイクロレンズアレイと反対される形状を有する第１の金属原板５０１の断面図である。

まず、マイクロレンズアレイを成形するための金属原板を製造する。金属原板の製造過程は、まず、ガラス基板を準備し、ガラス基板の片面上に感光物質であるフォトレジストを塗布する。フォトレジスト膜が形成されたガラス基板上にレーザーや電子ビームを用いてマイクロレンズアレイの形状に反対される形状を有する微細なパターンを露光する。微細なパターンが露光されたフォトレジスト膜に現像液を注入し、露光された部分を溶かす現像過程を通じ、フォトレジストパターンを形成する。このように作られたフォトレジストパターンを用いて、電鋳工程を経て、マイクロレンズアレイの金属原板を製作する。図５を参照すると、本発明でのマイクロレンズアレイの一例に沿って製作された金属原板を示す。本発明では、この金属原板を第１の金属原板５０１と名付ける。

図６は、一実施例によるイメージアレイの反対される形状を有する第２の金属原板６０１の断面図である。

前述した第１の金属原板を製作した方法と同じ過程を経て、イメージアレイに反対される形状を有する金属原板を製作する。本発明では、イメージアレイの一例に沿って製作された金属原板を第２の金属原板６０１と名付ける。

図７は、一実施例による紫外線硬化型樹脂７０１が塗布されたベース基材１０１の断面図である。

図８は、一実施例によるマイクロレンズアレイ１０２とイメージアレイ１０３が形成された立体の保安要素の断面図である。

図７と図８を参照すると、まず、ベース基材を準備し、ベース基材上に液状の紫外線硬化型樹脂を塗布する。前述した金属原板の製造過程を通じて作られたマイクロレンズアレイの金属原板（第１の金属原板）を使用して紫外線硬化型樹脂７０１を圧迫し、紫外線で硬化する。第１の金属原板５０１に形成されていた微細なパターンが紫外線硬化型樹脂７０１に転写され、マイクロレンズアレイ１０２が形成される。

第２の金属原板を使用し、前述の過程と同様にベース基材１０１の他面にイメージアレイを形成する。形成の順序は、マイクロレンズアレイ２０１とイメージアレイ１０３を一方面ずつ順次に行ってもよく、二つのアレイを両面に同時に作業してもよい。また、より鮮明な立体イメージを具現するためには、ベース基材１０１とマイクロレンズアレイ１０２、イメージアレイ１０３は全て透明なものが好ましい。

マイクロレンズアレイ１０２とイメージアレイ１０３に形成された微細なパターンは、二次元の平面配列を有し、配列の形態は、正四角形の配列、長方形の配列、六角形の配列、平行四辺形の配列のように二次元の配列の何れか一つの形態で構成されることができる。

付着しようとする対象になる射出品は、平面の場合だけでなく、曲面を形成している場合がある。マイクロレンズアレイ及びイメージアレイの設計時に、付着しようとする対象の射出品の曲率半径を考慮して仮定した逆設計を通じ、射出品の形状に好適な立体の保安要素を製造することができる。これによって、曲面の射出品でもイメージの歪なく、立体的なイメージを観測することができる。

図９は、一実施例による着色層が形成された立体の保安要素の断面図である。

立体の保安要素は、イメージアレイ１０３のイメージをマイクロレンズを介して結像して観察する構造である。このとき、イメージをより鮮明に見せるためには、イメージの部分に別の色相を追加することが有利である。図９を参照すると、イメージアレイ１０３のイメージの有する凹部にインクを充填したり、真空蒸着を通じた別のコーティング層を付加し、着色層１０４を付加することができる。付加された着色層１０４は、イメージを強調させる役割をする。

図１０は、一実施例によるプライマ層１０５が形成された立体の保安要素の断面図である。

図１０を参照すると、立体の保安要素のイメージアレイ１０３上にプライマをコーティングし、プライマ層１０５を形成する。プライマ層は、立体の保安要素を射出品に適用する過程で、射出品と立体の保安要素との間の接着が円滑になされるようにするだけでなく、前記立体の保安要素を少しの腐食や物理的な衝撃から保護することができる。また、一実施例による発明では、プライマに多様な色相を付加し、前記イメージ現出段階の効果と類似するようにイメージを強調する効果を得た。

射出品は、熱可塑性樹脂を注入し、熱と圧力を加えて形態を作り出す。本発明の一実施例による立体の保安要素を射出金型に挿入して射出品に付着する場合、射出過程での熱と圧力により立体の保安要素に損傷が加えられ得る。特に、マイクロレンズに変形および損傷が生じる場合、イメージの結像に誤差を発生させ、鮮明なイメージを観察することができなくなる。従って、本発明では、これを防止するためにマイクロレンズアレイ１０２上に保護膜１０６を付着する工程を含んだ（図１参照）。保護膜１０６は、マイクロレンズアレイ１０２上に付着され、外部の熱と圧力からレンズを保護する役割をする。このとき、保護膜１０６は耐熱性の素材で形成し、熱による影響が最小化するようにした。保護膜１０６は、立体の保安要素が射出品に付着され、最終の結果物が完成されると、立体の保安要素から除去される。

本発明による立体の保安要素を射出品に付着するために、インモールド射出法を使用する。インモールド射出を使用すると、その他方法に比べ幾つかのメリットを有する。かかるメリットには、設計の柔軟性、単一作業で多重色相、立体効果及び質感の具現、長く持続するグラフィックの製造生産性及びシステム費用の節減等がある。

インモールド射出は、基材の伝送、基材の固定、素材の射出、及び製品の取出の順からなる。前記立体の保安要素が金型の内部に置かれて金型が閉じると、射出樹脂が注入されて熱と圧力により射出品が作られる。このとき、立体の保安要素と射出品は一体に形成される。

ベース基材の他面に処理したプライマ層１０５は、射出品と立体の保安要素との間の接着力を優れるようにし、マイクロレンズアレイ１０２上に位置する保護膜１０６は、射出温度及び圧力によるマイクロレンズの変形を最小化する役割をすることになる。

このようにして製作された立体の保安要素は、マイクロレンズにより結像されたイメージが拡大された形態で観察され、設計された条件に応じて、平面より凹んで見えたり（シンク効果）、浮かんで見える形状（浮遊効果）を示す。また、視野角を動かすことによって、マイクロレンズの焦点が移動し、まるでイメージが移動するように見える。

マイクロイメージアレイ及びマイクロレンズアレイの配列のピッチ又は配列の周期は、具現しようとする立体の効果の種類に応じて異なる値で設計される。また、マイクロイメージアレイとマイクロレンズアレイとの間の整合角度も、具現しようとする立体の効果の種類に応じて異なる値を有することになる。整合角度は、マイクロレンズアレイとイメージアレイとの間の角度であって、整合角度が0の場合、二つのアレイは互いに平行な状態であり、0ではない場合、二つのアレイは平行ではないある角度を有して形成されている。

立体効果は、モアレ拡大イメージが前記立体の保安要素の表面内に凹んでいるように示されるシンク効果と、モアレ拡大イメージが前記立体の保安要素の外に突き出ているように示される浮遊効果と、観察方向に応じてこれらの二つの効果が交互に示される回転効果と、モアレ拡大イメージが立体的には示されないものの、傾ける方向に対して反対方向に動く逆視差効果と等がある。

各々の視覚効果に対するマイクロレンズアレイ及びイメージアレイの設計条件は次の通りである。

ここで、P_MLAは、マイクロレンズアレイの周期であり、P_GIAは、イメージアレイの周期を示し、Φは、マイクロレンズアレイとイメージアレイとの整合角度を示す。整合角度Φが0であると、マイクロレンズアレイとイメージアレイが平行な状態を示し、整合角度Φが0ではないと、マイクロレンズアレイとイメージアレイは平行ではないある角度を有している。

数１を参照すると、マイクロレンズアレイとイメージアレイが互いに同じ周期を有しており、互いに平行ではない場合、立体の保安要素は逆視差効果を有する。もし、前記二つのアレイが互いに平行であると、前記二つのアレイの間の周期比率により立体効果が決定される。マイクロレンズアレイの周期がイメージアレイの周期よりも大きいと、シンク効果を示し、マイクロレンズアレイの周期がイメージアレイの周期よりも小さいと、浮遊効果を示す。

好ましい立体効果を得るために、マイクロレンズアレイの周期とイメージアレイの周期との差は、実際に非常に微々たるもので、マイクロレンズアレイの周期に対するイメージアレイの周期間の比率が約０．９から１．１の範囲内で変化されなければならない。シンク効果の場合、マイクロレンズアレイの周期に対するイメージアレイの周期間の比率が０．９９５程度、浮遊効果の場合、１．００５の周期比率を有するとき、最適の効果を示す。

前述した内容による立体の保安フィルムの一実施例は、平面形態の被付着物に適用する目的として考案されたもので、かかる立体の保安フィルムを曲面形態の被付着物に適用する場合、モアレ拡大された立体イメージがしっかりと示されない。本発明による立体の保安フィルムを曲面型の被付着物に適用するためには、曲面の曲率を考慮した設計を通じて具現可能である。

一実施例による立体の保安フィルムが曲面型の被付着物に付着されるとき、曲面型の被付着物の曲率に応じて巻かれながら、マイクロレンズアレイ及びマイクロイメージアレイの周期（又はピッチ）が少し伸びる。また、マイクロレンズアレイの焦点距離を合わせるためのマイクロイメージアレイとマイクロレンズアレイとの間の距離が存在するため、曲面上でマイクロレンズアレイのピッチは、常にマイクロイメージアレイのピッチよりも長くなる。マイクロレンズアレイのピッチとマイクロイメージアレイのピッチとの間の差は、数２により計算される。

ここで、ｐは、二つのアレイのピッチの差、ｒは、適用しようとする曲面型被付着物の曲率半径であり、ｔは、マイクロイメージアレイとマイクロレンズアレイとの間の距離であって、ベースフィルムの厚みに該当する。かかる幾何学的条件に応じて、マイクロレンズアレイとマイクロイメージアレイのピッチを逆設計し、曲面状態で立体イメージが示される立体の保安フィルムの製作が可能である。かかる条件で設計された曲面型立体の保安フィルムは、平面状態ではモアレ拡大の立体イメージの観察が不可能であるが、曲面に適用された状態ではモアレ拡大の立体イメージが示される。

立体の保安要素が備えられた射出品は、イメージが表面より凹んで見えるモアレ拡大の立体イメージが具現された。また、視野角に応じて立体イメージが動くように見える動的効果も具現された。さらに、イメージの現出方法及びプライマ過程で多様な色相と特殊物質を通じて多様な色相の製品を具現した。

かかる立体の保安要素が備えられた射出品は、携帯電話のようなモバイル機器から家電製品、精密部品等多様な分野に適用可能である。本発明による技術は、射出品の外形に特別な立体効果を付加することによって、容易に正規品可否を確認することができる。かかる特徴により、ブランドの保護に高く寄与できる。また、射出型カードに適用する場合も、肉眼で容易に真偽可否を判別することができ、カード類の偽変造の防止に寄与できる。

Claims (9)

1. ベース基材の一面上に同じ大きさを有するマイクロレンズが２次元平面配列からなるマイクロレンズアレイと、前記ベース基材の他の面上に同じ大きさを有するマイクロイメージが２次元平面配列からなるイメージアレイが配置されている立体の保安要素を形成する立体の保安要素の成形段階と、
   前記イメージアレイ上にプライマ層を形成するプライマコーティング段階と、
   前記マイクロレンズアレイ上に除去可能な保護膜を付着する保護膜付着段階と、
   前記立体の保安要素を用いて、インモールド射出工程を介して所定の形状の射出品を製作する射出成形段階と、
   前記保護膜を前記製作された射出品から除去する段階と、
   を含む立体の保安要素が備えられた射出品の製造方法。
2. 前記プライマのコーティング段階の前に、前記イメージアレイ上にインクを充填又は蒸着するためのイメージアレイの現出段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の立体の保安要素が備えられた射出品の製造方法。
3. 前記保護膜は、耐熱性素材で形成することを特徴とする請求項１に記載の立体の保安要素が備えられた射出品の製造方法。
4. インモールド射出を用いて、前記立体の保安要素を前記射出品に付着することを特徴とする請求項１に記載の立体の保安要素が備えられた射出品の製造方法。
5. ベース基材と、
   前記ベース基材の一面上に同じ大きさを有するマイクロレンズが２次元平面配列からなるマイクロレンズアレイと、
   前記ベース基材の他の面上に同じ大きさを有するマイクロイメージが２次元平面配列からなるイメージアレイと、
   前記イメージアレイ上にコーティングされたプライマ層と、
   前記マイクロレンズアレイ上に付着された保護膜を含む立体の保安要素
   が備えられた射出品。
6. 前記立体の保安要素は、曲面型の被付着物に付着されることができ、前記マイクロレンズアレイのピッチと前記マイクロイメージアレイのピッチは、各々前記曲面型の被付着物の曲率半径と前記マイクロレンズアレイと前記マイクロイメージアレイとの間の距離に基づいて設計されることを特徴とする請求項５に記載の立体の保安要素が備えられた射出品。
7. 前記マイクロレンズアレイは、屈折型、回折型及びグリン型である請求項５に記載の立体の保安要素が備えられた射出品。
8. 前記プライマ層は、蛍光インクと、赤外線インクと、磁性インクと、蓄光インクと、光可変インクとからなるグループから選ばれた一つ又は二つ以上を含む樹脂で形成されたことを特徴とする請求項５に記載の立体の保安要素が備えられた射出品。
9. 前記立体の保安要素と前記射出品は一体になったことを特徴とする請求項５に記載の立体の保安要素が備えられた射出品。

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