KR100642535B1

KR100642535B1 - 광학 소자

Info

Publication number: KR100642535B1
Application number: KR1020017006082A
Authority: KR
Inventors: 모이아프랑코
Original assignee: 롤리크 아게
Priority date: 1998-11-13
Filing date: 1999-11-10
Publication date: 2006-11-10
Also published as: CN1326554A; KR20010080454A; JP5123445B2; DE69926139T2; JP2002530687A; AU1068700A; GB9825023D0; JP2011081419A; DE69926139D1; HK1037731A1; EP1129373A1; CN1153073C; ATE299598T1; WO2000029878A1; EP1129373B1

Abstract

광학 소자는 인증 및 위조 방지를 목적으로 하는 둘 또는 그 이상의 숨겨진 영상들을 담고 있다. 상기 광학 소자가 두 개의 편광자 사이에 있고 그들 중 하나가 회전할 때 상기 영상들은 연속적으로 나타나고 감추어진다. 광학 소자는 하나 이상의 광학적 지연기를 포함한다. 상기 광학적 지연기에 있는 분리된 인접 스트라이프들 또는 영역들 내에 상기 영상들이 들어가는데, 각 영상은 서로 다른 편광된 빛과의 상호작용 모드와 관련 있다. 만약 상기 소자가 반사경 위에 설치되어 있다면, 두 개의 편광자들 대신에, 한 개로도 충분하다.

인증 요소(authentication element), 배향층(orientation layer), 광-배향 중합체 네트워크(photo-oriented polymer network; PPN), 편광자(polariser), 지연기(retarder), 포토마스크(photo mask), 중합반응(polymerisation), 액정 단량체나 프리폴리머 혼합물(LCP)

Description

광학 소자{Optical component}

본 발명은 일반적으로 숨겨진 영상(image)을 포함하는 광학 소자(optical component)에 관한 것이다.

본 발명에 따른 상기 소자들의 특정 용도는 위조 및 복사의 방지와 문서의 간단하고 명확한 인증(authentication) 분야에 이용된다.

점점 더 높은 품질의 복사 기술들이 이용 가능해짐에 따라, 지폐, 신용카드, 유가 증권, 신분증 등을 위조로부터 보호하기가 점점 더 어려워지고 있다. 게다가, 위조 상표 제품들(심지어 위조 약제들을 포함해서) 및 판권 보호된 제품들, 예컨대, 컴팩트 디스크, 컴퓨터 소프트웨어, 및 전자 칩들의 복제품들이 전세계적으로 생산되고 배포되고 있다. 위조의 수가 증가함에 따라, 위조로부터 보호되며 시각 및 기계 모두에 의해 식별될 수 있는 새로운 인증 요소들(authentication elements)을 필요로 하게 된다.

지폐들, 신용카드들 등의 복사-방지 분야에서는, 이미 상당수의 인증 요소들이 존재한다. 보호되는 문서의 가치에 따라, 매우 간단하거나 또는 비교적 고도로 복잡한 요소들이 이용된다. 어떤 국가들은 복사되었을 때 검게 나타나는 금속 띠들을 지폐에 제공하는 것으로 만족하고 있다. 이것은 지폐들이 복사되는 것을 막기는 하겠지만, 이러한 형태의 요소들은 모방하기가 매우 쉽다. 이와 대조적으로, 예컨대, 홀로그램들(holograms) 및 씨네그램들(cinegrams)과 같은 보다 복잡한 인증 요소들 또한 존재한다. 이러한 형태의 인증 요소들은 격자들(gratings)에 의한 빛의 회절에 기초하고, 그 진정함(authenticity)을 입증하기 위해 다른 관찰 각도들 하에서 관찰될 필요가 있다. 이들 회절된 요소들은 미리 정해진 기준 및 규칙을 기초로 검사되어야 하고, 관찰 각도에 따라 좌우되는 3차원적 영상, 색채 변화 또는 동적인 효과들을 만든다. 이 기술을 사용하여 인코딩(encoding)된 정보(예컨대, 영상들이나 숫자들)를 읽기 위해 기계들을 사용하는 것은 사실상 불가능하다. 게다가, 이들 요소들의 정보 컨텐트는 매우 한정되어 있고, 단지 광학 전문가만이 위조들과 원본을 명확하게 구별할 수 있을 것이다.

회절하는 광학적 효과들에 대해 더욱 고찰해보면, 이들은 포장지, 장난감들 등과 같은 소비자 물품들에 또한 이용되어 왔다. 따라서 관련된 생산 방법들은 널리 알려져 있고, 이에 상응하여 모방하기가 수월하다.

상기 언급된 회절하는 요소들에 대해 부언하자면, 최적의 복사 방지에 적합한 다른 소자들이 또한 알려져 있다. 이들은, EP-A-689084 또는 EP-A-689065에 의해 예로서 개시된 광학 소자, 다시 말하면 이방성 액정층(anisotropic liquid-crystal layer)을 갖는 광학 소자들을 포함하고, 상기 이방성 액정층은 국부적인 분자 배향성(molecular orientation) 구조를 가진다.

이들 소자들은 배향층(orientation layer) 및 이와 접하며 서로 가교결합된(cross-linked) 액정 단량체들(monomers) 또는 프리폴리머들(pre-polymers)로 된 층으로 구성된 혼합층 구조(hybrid layer structure)를 기초로 한다. 이 경우에, 배향된 상태에서, 미리 정해진 배열에 따라 교대하는 배향들(orientations)의 영역들을 한정하는 광-배향 중합체 네트워크(photo-oriented polymer network; PPN) - 다른 문헌에서 쓰이는 LPP와 동의어 - 로 배향층이 구성된다. 액정층 구조를 생산하는 동안, 액정 단량체들이나 프리폴리머들은 상기 PPN 층과의 상호작용을 통해 구역별로 배향된다. 광축(optical axis) 방향의 공간 의존적 변화에 의해 특히 특징지어지는 이러한 배향은 다음에 일어나는 가교결합(cross-linking) 단계에 의해 고정되고, 그 후에, 미리 설정된 배향 패턴을 가지며, 가교결합되고, 광학적으로 구성된 액정 단량체나 프리폴리머(LCP)가 형성된다. 부가적인 보조기구 없이 관찰하면, 배향 패턴 그 자체나 가교결합된 LCP 층에 쓰여진 정보 모두 처음에는 눈에 보이지 않는다. 상기 층들은 투명한 외관을 가지고 있다. 만약 상기 층들이 위치되는 기판이 빛을 투과시킨다면, 상기 LCP 배향 패턴이나 기록된 정보는 상기 광학적 요소가 두 개의 편광자들(polarisers) 사이에 위치하는 경우에 눈에 보이게 된다. 만약 상기 복굴절 LCP 층이 반사층(reflecting layer) 위에 위치된다면, 상기 패턴이나 이에 상응하는 정보는 상기 광학적 요소 위에 있는 단 한 개의 편광자만으로도 눈에 보이게 될 수 있다. LPP/LCP 인증 요소들은 텍스트, 영상, 사진 및 그 조합들의 형태로, 실질적으로 제한 없이, 정보를 저장하는 것을 가능하게 한다. 종래의 인증 요소들에 비해, 상기 LPP/LCP 요소들은 복잡한 색채의 변화들이나 동적인 효과들을 인식하는 방법을 배우는 것이 우선 필요하지 않기 때문에, 심지어 문외한들도 보안 요소(security feature)의 진정함을 입증할 수 있다는 점에서 차이가 있다. LPP/LCP 인증 요소들은 매우 간단하고 신뢰할 수 있으며 읽기가 빠르기 때문에, 시각적인 정보뿐만 아니라 기계가 판독할 수 있는 정보도 동일한 인증 요소에 결합될 수 있다.

그러나, 시간이 경과함에 따라, 위조자들(forgers)이 이 기술을 습득할 수 있다는 위험은 여전히 존재한다.

상기 기술된 소자들에는, 하나의 그림 요소가 존재한다(눈에 보이든 보이진 않든 간에).

그러한 소자의 보안 또는 오락적 가치를 향상시키는 것이 바람직할 것이다.

본 발명에 따라, 광학 소자는 복수의 영상들이 임베딩(embedded)되는 하나 이상의 지연기(retarder)를 포함하고, 여기서, 상기 영상들은 상기 소자의 평면 내의 임의의 점에서 많아야 하나의 영상의 한 요소가 존재하도록 배열되며, 각 영상은 편광된 빛과의 서로 다른 상호작용에 관련된다. 이러한 관련은 여러 가지 방법으로 성취될 수 있다. 예컨대, 각 영상은 (하나 이상의) 패턴화된 지연기들(patterned retarders) 내에 삽입되고, 그들 각각은 서로 다른 광축을 갖는 패턴들을 가진다.

본 발명은 또한 편광된 빛의 소스(source), 상기 편광된 빛이 통과하여 진행할 수 있는 상기 나타낸 바와 같은 소자(component), 및 빛의 진행 방향의 축에 대하여 회전 가능하고, 상기 소자를 통과한 빛에 대한 검광자(실제로는, 편광판(polarising sheet))를 포함하는 관찰 시스템을 제공한다. 상기 편광된 빛의 소스는 상기 소자의 표면에 붙여진 편광판(polarising sheet)일 수 있다.

서로 다른 영상은 양호하게는 육안으로 분석할 수 있는 것보다 더 좁은 각각의 연속적인 평행 스트라이프들(stripe)에 담겨 있을 수 있으며, 그 소자의 표면 영역은 상기 스트라이프들로 나누어진다. 만약 n 개의 영상들이 있다면, 어떤 하나의 영상은 보통 n 번째 스트라이프마다 나타나게 될 것이다.

그러한 광학 소자(optical component)은 오락, 문서 인증 및 위조 방지 분야에서 유용하며, 단순히 편광자(=검광자)를 회전시킴으로써, 보통의 빛에서 보이는 모든 서로 다른 복수의 영상들이 차례로 보일 수 있다는 놀라운 특성을 가진다. 이전에는, 이러한 방법으로 오로지 하나의 숨겨진 영상을 나타내는 것이 가능하였다. 그러나, EP-A-689065, PCT/IB98/00687 또는 CH 841/98에서 예로서 기술되었듯이, 상기 "하나의 숨겨진 영상(one hidden image)" 기술의 모든 장점들은 유지될 수 있다.

도 1은 두 개의 지연기들(retarders)로 만들어진, 도면에서 지시된 배향으로 검광자를 통해 관찰했을 때의 모양으로, 본 발명에 따른 확대된 첫 번째 광학 소자를 도시한다.

도 2는 도2에서 지시된 배향으로 검광자를 통해서 관찰했을 때의 모양으로, 도 1과 같은 소자를 도시한다.

도 3은 도 1에서 도시된 영상의 '음화(negative)' 부본(counterpart)을 만드는 도면에 지시된 배향으로 검광자를 통해서 관찰했을 때의 모양으로, 도 1과 같은 소자를 도시한다.

도 4는 도 2에서 도시된 영상의 '음화' 부본을 만드는 도면에 지시된 배향으로 검광자를 통해서 관찰했을 때의 모양으로, 도 1과 같은 광학 소자를 도시한다.

도 5는 그림 Ⅰ의 정보를 포함하는 스트라이프가 들어간 포토마스크(striped photo mask)를 도시한다. 이 스트라이프가 들어간 포토마스크는 광학 소자의 제조 방법(의 본 실시예)을 위해 필요하다.

도 6은 두 번째 영상, 즉 그림 Ⅱ의 정보를 포함하는 스트라이프가 들어간 포토마스크를 도시한다. 이 포토마스크는 광학 소자의 제조 방법에서 선택적이다.

도 7은 스트라이프는 들어갔지만 완전하게 패턴화되지 않은, 바꾸어 말하면 그림 정보를 포함하지 않는 포토마스크를 도시한다. 이 스트라이프가 들어간 포토마스크는 광학 소자의 제조 방법에서 사용된다.

도 8은 그림 Ⅱ를 반사하는 포토마스크를 도시한다. 이 마스크는 도 5, 6 및 7에서 도시된 어떤 스트라이프들도 포함하지 않는다.

도 9는 광학 소자에 대한 검광자 각도와 관련된 각 영상(여기서는 두 개의 영상)의 콘트라스트(contrast) 의존관계를 도시한다. 상기 검광자 각도는 x-축과 상호 관계된다(검광자가 x-축에 평행하면, 상기 각도는 0°이다). 특정한 검광자 각도들에서 최대 콘트라스트 중 피크(peak)에 도달한다.

도 10은 본 발명에 따른 두 번째 광학 소자의 경우에 있어서의 검광자 각도와 관련되며 다음의 도면들에서 설명되는 각 영상(여기서는 두 개의 영상)의 콘트라스트 의존관계를 도시한다. 이 두 번째 광학 소자는 1개의 지연기(retarder)로 만들어진다. 상기 검광자 각도는 x-축과 상호 관계된다(검광자가 x-축에 평행하면, 상기 각도는 0°이다). 특정한 검광자 각도들에서 최대 콘트라스트 중 피크에 도달한다.

도 11은 지시된 배향으로 검광자를 통해서 관찰했을 때의 모양으로, 확대된, 두 번째 광학 소자를 도시한다.

도 12는 도 11과 다르게 지시된 배향으로 검광자를 통해서 관찰했을 때의 모양으로 두 번째 광학 소자를 도시한다.

도 13은 두 번째 광학 소자의 그림 Ⅰ의 '양화(positive)'('양화'는 밝은 배경 위에 있는 어두운 정보 패턴들을 의미한다) 정보를 포함하는 스트라이프가 들어간 포토마스크를 도시한다.

도 14는 그림 Ⅰ의 '음화'('음화'는 어두운 배경 위에 있는 밝은 정보 패턴들을 의미한다) 정보를 포함하는 스트라이프가 들어간 포토마스크를 도시한다.

도 15는 두 번째 영상, 즉 그림 Ⅱ의 '양화' 정보를 포함하는 스트라이프가 들어간 포토마스크를 도시한다.

도 16은 두 번째 영상, 즉 그림 Ⅱ의 '음화' 정보를 포함하는 스트라이프가 들어간 포토마스크를 도시한다. 상기 도 13-16들의 포토마스크들은 모두 광학 소자의 제조 방법인 본 실시예에서 필요하다.

도 17은 반사 모드(reflective mode)에서 작동하는, 본 발명에 따른 광학 소자를 개략적으로 도시한다.

실시예 1:

도 1, 2, 3 및 4에 따른 광학 소자는 특허공개 EP-A-611786, WO 96/10049 및 EP-A-763552에서 예로서 설명된 계피산 유도체들(cinnamic acid derivatives) 또는 페룰릭산 유도체들(ferulic acid derivatives)과 같이 적당한 배향 가능한 선형적으로 광중합할 수 있는(linearly photopolymerisable; LPP) 재료의 층을 투명한 기판에 부착함으로써 만들어진다. 약 50㎚ 두께의 이 층은 도 5에서 개략적으로 도시된 포토마스크(photo mask)를 통해 서로 다른 편광 방향들로 편광된 빛에 노출된다. 상기 포토마스크는, LPP 재료의 층 위로 투영되었을 때, 육안으로 분석할 수 있는 것보다 더 작은, 폭이 각각 1/8㎜인 인접하는 불투명한 스트라이프들 (Ⅱ) 및 원칙적으로 투명한 스트라이프들 (Ⅰ)이 교대한다. 상기 스트라이프들 (Ⅰ)은 수직한 십자꼴의 영상을 남겨두기 위해 그 자신들을 부분적으로 검게 한다. 이 제 1 LPP 층에 대한 조명 순서는 표 1에 명시된 최종 결과와 함께 표 3에 명시된다: 스트라이프 Ⅰ(도 5)의 밝은 그림 영역들을 통해 진행하는 x-축에 대한 적당한 파장을 가진 선형 편광된 빛의 각도 α는 +13.5°이다(조명 단계 1); 도 5에 도시된 그림은 수직한 십자꼴이지만 어떤 영상도 사용될 수 있다. 그런 후, 이 마스크는 도 7에 도시된 포토마스크로 교체된다. 두 마스크들의 불투명한 스트라이프들 (Ⅱ)은 일치하지만, 앞의 도 5의 스트라이프들 (Ⅰ) 중 노출되지 않은 영역들은 이제 -13.5°의 각도 α로 노출될 것이다(조명 단계 2); 마침내 이 마스크는 제거되고 x-축에 평행한(α= 0°) 세 번째 조명 단계가 도 5의 스트라이프들 (Ⅱ)을 노출시키도록 적용된다(조명 단계 3). 이들 3 개의 조명 단계들 후에, 제 1 LPP 층의 모든 영역들은 적당한 파장의 편광된 빛에 노출되어 졌다. 이들 노출들은 각각 다른 선택된 배열로 중합반응(polymerisation)을 일으킨다.

그 후에, 이 제 1 LPP 층은 후에 보다 상세히 기술될 LCP 혼합물 M_LCP(M_LCP는 필름 두께가 1.5㎛가 되는 0.13의 광학적 이방성(anisotropy) Δn을 가진다)과 같은, 복굴절을 보이는 가교결합 가능한 액정 단량체나 프리폴리머 혼합물(LCP)로 피복(coating)된다. 상기 LCP 재료는 LPP 층 바로 아래에 있는 지역의 배열(만약 있다면)을 받아들인다. 그런 뒤, 그 전체는 LCP 재료를 가교결합하기 위해 적당한 파장의 편광되지 않은 (등방성의) 빛에 노출된다(표 3의 조명 단계 4).

그런 후, 제 2 LPP 층(필름 두께가 약 50㎚)이 앞의 LCP 층 위에 직접 피복된다. 제 1 LPP 층의 경우와 유사하게, 적합한 파장의 편광된 빛에 의한 4 회의 노출들(표 3의 조명 단계 5-8)이 제 2 LPP 층에 적용된다. 포토마스크(도 5)의 밝은 그림 영역들을 따라 진행하는 x-축에 대한 선형 편광된 빛의 각도 α는 +31.5°이다(조명 단계 5). 그런 뒤, 이 마스크는 도 7에 도시된 포토마스크로 교체되고 앞의 도 5의 스트라이프들 (Ⅰ) 중 노출되지 않은 영역들은 이제 -31.5°의 각도 α로 노출될 것이다(조명 단계 6). 그리고, 현재의(도 7) 마스크는 도 8의 어떤 스트라이프도 없는 포토마스크로 교체된다. 도 8에 도시된 그림 Ⅱ는 기울어진 십자꼴이지만 어떤 영상도 사용될 수 있다. 아직 노출되지 않은 스트라이프들 (Ⅱ)의 밝은 영역들은 +45°의 각도 α로 편광된 빛에 의해 비추어진다(조명 단계 7). 마지막으로, 이 마스크 또한 제거되고, 이전에 노출되지 않은 모든 영역들은 x-축에 평행한(α= 0°) 편광된 빛에 의해 비추어진다(조명 단계 8). 이들 노출들은 각각 다른 선택된 배열로 중합반응을 일으킨다.

그런 후에, 이 제 2 LPP 층은 LCP 혼합물 M_LCP(M_LCP는 필름 두께가 1.5㎛가 되는 0.13의 광학적 이방성 Δn을 가진다)과 같은, 복굴절을 보이는 가교결합 가능한 액정 단량체나 프리폴리머 혼합물(LCP)로 피복된다. 다시, 상기 LCP 재료는 LPP 층 바로 아래에 있는 지역의 배열(만약 있다면)을 받아들인다. 그런 뒤, 그 전체는 LCP 재료를 가교결합하기 위해 적당한 파장의 편광되지 않은 (마스크가 필요없는) 빛에 노출된다(조명 단계 9).

여러 가지 지연기(retarder) 층들이 동일한(여기서와 같이) 또는 상이한 광학적 지연들(optical retardations) Δnd을 가질 것이다.

이것은 보통의 빛에서는 투명한 광학 소자의 제조를 완료시킨다.

사용시, 상기 광학 소자는 다음과 같은 방법으로 진정함(authenticity) 여부가 검사될 것이다.

그것은 선형 편광된 빛을 방사하는 빛 상자(light box)에 위치되고, 전송에 있어서 투명하게 보인다.

검사를 하기 위해서, 그것은 편광 격자(polarizing grating)가 있는 회전 가능한 판을 통해 관찰된다; 그러한 판들은 검광자(analyser)라고 알려져 있다.

개략적으로, 두 영상들의 편광된 빛과의 상호작용 모드가 다르기 때문에, 검광자가 회전함에 따라, 수직한 십자꼴(스트라이프 Ⅰ들, 도 1)이 나타났다가 기울어진 십자꼴(스트라이프 Ⅱ들, 도 2)로 교체되면서 사라지고, 상기 기울어진 십자꼴 또한 검광자가 계속 회전하면서 사라진다. 이 방법으로 조사하였을 때 진정함을 알 수 없는 문서가 두 개의 다른 영상들을 표시하는지 여부를 입증하기가 쉽다. 검광자 각도에 대한 콘트라스트의 의존성은 도 9에 나타내었다.

보다 상세하게 설명하면, 영상들의 외양(apperance)은 다음의 표들에서 보여지듯이, 여러 가지 각도들 및 지연들(retardations)에 의존한다. 여기서, 기호들은 아래와 같은 의미를 갖는다:

δ₁ 제 1 LCP 층의 광축;

δ₂ 제 2 LCP 층의 광축;

x-축: 조사를 위한 배열(inspection arrangement)의 편광 격자 축; α = 0°은 x-축에 평행함을 의미한다

x, y: 색도 다이어그램(Chromaticity Diagram)에서 위치를 지시하는 컬러 좌표; 예컨대, 도 2에서 스트라이프들 (Ⅰ)은 회색에서 갈색을 띤 색으로 나타난다. 이들 스트라이프들의 컬러 좌표들은 갈색을 띤 색으로 기술된 것과 같은 약간 채색된 외양을 이끄는 x=0.3684 및 y=0.3609로 계산된다.

표준 밝기(normed brightness): 1.000 = 지연기(retarder)가 존재하지 않는, 평행하게 배열된 편광자들(polarisers) 및 검광자를 통해 관찰하였을 때의 조사광(inspection light)의 밝기.

Δnd₁, Δnd₂ LCP 층들의 광학적 지연들(Δnd₁ = Δnd₂ = 0.2㎛)

d₁, d₂: LCP 지연기 층들의 두께(d₁ = d₂ = 1.5㎛).

표 2는 실시예 1에서 기술된 광학 소자로 성취될 수 있는 가능한 콘트라스트 비율들 및 색채들의 계산된 값들을 보여준다.

실시예 2:

본 발명에 따른 또 다른 실시예에서는, 단지 하나의 지연기 층(retarder layer)만으로 유사한 보안 소자(secure component)를 만드는 것이 가능하다. 이 소자는 이미 기술된 절차에 의해 진정함 여부가 검사된다. 검광자를 회전시키자, 특정한 회전 각도들에서 최대 콘트라스트 중의 피크들이 얻어지는데, 그 각각의 각도들에서 (숨겨진) 영상들 중 하나가 보이게 된다(도 10).

도 11 및 12(그들의 '음화' 부본들은 여기서 보이지 않지만, 실시예 1과 유사하게 x-축에 대한 검광자 각도가 각각 0°일 때와 -45°때에는 나타난다)에 따른 광학 소자는 특허공개 EP611786, WO 96/10049 및 EP763552에서 예로서 설명된 계피산 유도체들(cinnamic acid derivatives) 또는 페룰릭산 유도체들(ferulic acid derivatives)과 같은 적당한 배향 가능한 선형적으로 광중합할 수 있는(linearly photo-polymerisable; LPP) 재료의 층을 투명한 기판에 부착함으로써 만들어진다. 약 50㎚ 두께의 이 층은 도 13에서 개략적으로 도시된 포토마스크를 통해 서로 다른 편광 방향으로 편광된 빛에 노출된다. 상기 포토마스크는, LPP 재료의 층 위로 투영되었을 때, 육안으로 분석할 수 있는 것보다 더 작은(도 14, 15 및 16에 도시된 마스크들은 동일한 해상도를 보여준다), 폭이 각각 1/8㎜인 인접하는 불투명한 스트라이프들 (Ⅱ) 및 원칙적으로 투명한 스트라이프들 (Ⅰ)이 교대한다. 상기 스트라이프들 (Ⅰ)은 문자의 '3'의 영상을 남겨두기 위해 그 자신들을 부분적으로 검게 한다. 이 LPP 층에 대한 조명 순서는 다음과 같다: 스트라이프 Ⅰ들(도 13)의 밝은 그림 영역들을 통해 진행하는 x-축에 대한 적당한 파장을 가진 선형 편광된 빛의 각도 α는 +45°이다(조명 단계 1); 도 13에 도시된 그림은 문자 '3'이지만 어떤 영상도 사용될 수 있다. 그런 후, 이 마스크는 도 14에 도시된 포토마스크로 교체된다. 이 마스크는 바로 - 불투명한 스트라이프 Ⅱ들을 제외하고 - 도 13에 도시된 마스크의 '음화' 부본이다. 두 마스크들의 불투명한 스트라이프들 (Ⅱ)은 일치하지만, 앞의 도 13의 스트라이프 Ⅰ들 중 노출되지 않은 영역들은 이제 0°의 각도 α로 노출될 것이다(조명 단계 2); 그런 후, 세 번째 마스크(도 15)가 그림 Ⅱ의 영상 정보를 포함하며 적용된다. 도 15에 도시된 그림은 문자 '4'이지만, 어떤 영상도 사용될 수 있다. 상기 포토마스크(도 15)의 스트라이프 Ⅱ들의 밝은 그림 영역들을 통해 진행하는 x-축에 대한 선형 편광된 빛의 각도 α는 +22.5°이다(조명 단계 3); 그런 후, 이 마스크는 도 16에 도시된 포토마스크로 교체되고, 앞의 도 15의 스트라이프 Ⅱ들의 노출되지 않은 영역들은 이제 67.5°의 각도 α로 노출될 것이다(조명 단계 4). 이들 노출들은 각각 다른 선택된 배열로 중합반응(polymerisation)을 일으킨다.

그 후에, 이 LPP 층은 혼합물 M_LCP(M_LCP는 필름 두께가 1.5㎛가 되는 0.13의 광학적 이방성 Δn을 가진다)과 같은, 복굴절을 보이는 가교결합 가능한 액정 단량체나 프리폴리머 혼합물(LCP)로 피복된다. 상기 LCP 재료는 LPP 층 바로 아래에 있는 지역의 배열(만약 있다면)을 채택한다. 그런 뒤, 그 전체는 LCP 재료를 가교결합하기 위해 적당한 파장의 편광되지 않은 (마스크가 필요없는) 빛에 노출된다(조명 단계 5).

사용함에 있어서, 상기 광학 소자는 다음과 같은 방법으로 진정함 여부가 검사될 것이다.

검사를 하기 위해서, 그것은 편광 격자가 있는 회전 가능한 판을 통해 관찰된다; 그러한 판들은 검광자라고 알려져 있다.

개략적으로, 여러 가지 영상 패턴들의 편광된 빛과의 상호작용 모드가 다르기 때문에, 검광자가 회전함에 따라, 문자 '3'(스트라이프 Ⅰ들, 도 13)이 나타났나가 문자 '4'(스트라이프 Ⅱ들, 도 14)로 교체되면서 사라지고, 상기 문자 '4' 또한 검광자가 계속 회전하면서 사라진다. 이 방법으로 조사하였을 때 진정함을 알 수 없는 문서가 두 개의 다른 영상들을 표시하는지 여부를 입증하기가 쉽다.

입사하는 빛의 편광 방향을 유지시키는 반사기(reflector) 위에 실시예 1 및 2에서 기술된 광학 소자들을 위치시키거나 부착시킬 때에, 그리고 편광자 및 광학 소자를 통과한 빛의 진행 방향을 축으로 하여 회전할 수 있는 편광자를 사용할 때에, 그러한 빛은 상기 반사기에서 반사되고 상기 광학 소자 및 상기 편광자를 두 번 통과한다(도 17에 개략적으로 도시된다). 그런 후, 실시예 1 및 2에서 설명된 전송 모드(transmissive mode)에서 보여진 것과 유사한 영상들이 관찰된다: 상기 편광자를 회전시킴으로써, 각 영상에 대한 최대 콘트라스트 중의 피크들이 편광자의 특정 회전 각도들에서 얻어지는데, 그러한 각각의 각도에서, 각 영상은 눈에 보이게 되거나 그렇지 않으면 눈에 보이지 않게 된다; 상기 영상은 상대적으로 낮은 콘트라스트들에서 푸르스름한 색/흰색 또는 보라색/약간 흰색으로 나타난다. 왜냐하면, 광학적 지연들 및 그 광축(optical axis)은 반사 작동 모드(reflective operation mode)에 대해서는 최적으로 되어있지 않기 때문이다.

본 발명에 따라 사용될 수 있는 PPN(=LPP) 및 LCP 층의 제조는 예시의 방법으로 아래에서 보다 상세하게 계속 설명될 것이다.

1. PPN 층의 제조

적당한 PPN 재료들은 계피산 유도체들 또는 페룰릭산 유도체들과 같은 것이 특허공개 EP-A-611786, WO 96/10049 및 EP-A-763552에서 예로서 설명된다. 앞의 실시예들을 위해, 다음과 같은 PPN 재료가 선택되었다:

중합체:

유리판은 2000rpm으로 1분 동안 사이클로펜타논(cyclopentanone) 내에서 2% 농도의 PPN 재료 용액으로 스핀피복(spin-coated)되었다. 그 다음, 상기 층은 전열기(hotplate) 위에서 120℃로 5 내지 10분 동안 건조되었다. 그 후에, 상기 층은 실온(room temperature)에서 (램프의 세기 및 광학 소자의 LPP/LCP 층 수에 따라) 20 내지 405초 동안 선형 편광된 빛, 고압 수은 램프(Hg high-pressure lamp)에 노출되었다. 그리고, 상기 층은 액정들을 위한 배향 층(orientation layer)으로서 사용되었다.

2. LCP 층을 위한 가교결합 가능한 LC 단량체들의 혼합물 M_LCP

실시예에서, 가교결합 가능한 LC 단량체들로서 다음의 디아크릴레이트 성분들(diacrylate components)이 사용되었다:

이들 성분들을 사용하여, 실온에서 LCP 층을 준비하는 것을 가능하게 하면서, 특히 낮은 녹는점(Tm ~ 35℃)을 가진 과냉각 가능한 네마틱 상태의 혼합물(supercoolable nematic mixture) M_LCP가 개발되었다.

상기 디아크릴레이트 단량체들은 혼합물 내에 다음과 같은 조성으로 되어있다:

단량체1 80%

단량체2 15%

단량체3 5%

그리고, 혼합물에 2%의 Ciba-Geigy사의 광개시제(photoinitiator) IRGACURE(상표)가 더 첨가되었다.

그 다음, 상기 혼합물 M_LCP는 아니솔(anisol)에서 용해되었다. 아니솔 내의 M_LCP 농도에 의해, 넓은 범위에 걸쳐 LCP 층의 두께를 조절하는 것이 가능해졌다. 특히, 본 발명에서 설명된 광학 소자들의 실시예들에 대해, 소망하는 0.2㎛의 지연들(retardations) Δnd가 성취되었다.

LC 단량체들이 광개시된 가교결합(photoinitiated cross-linking)을 하기 위해, 상기 층들은 불활성 대기(inert atmosphere) 내에서 (램프의 세기에 따라) 약 5 내지 30분 동안 크세논 램프로부터의 등방성 빛에 노출되었다.

위에서 설명된 광학적 효과들은, 이에 상응하는 층 구조들 및 재료의 조성들뿐만 아니라, 본 발명에 따른 많은 가능성들 중 단지 하나의 선택을 나타낸 것일 뿐이며, 인증 요소들을 개발하기 위해 매우 다양한 방법으로 특히 결합될 수 있을 것이다.

그러므로, 인증 요소들을 위한 예로서, 광학 소자에서 이용될 수 있는 광학적 효과를 생산하기 위해 사용되는 것으로 설명되었던 LCP 층 이외에 어떤 다른 종 류의 복굴절 층을 사용하는 것도 물론 가능성이 있다.

더욱이, 위에서 설명된 실시예들을 위해, PPN 배향 층을 사용하지 않고, 소망하는 광학적 특성 및 해상도에 따라, PPN 층과 동일하거나 유사한 특성들을 갖는 다른 배향 층을 사용하는 것이 가능하다. 또한 그와 상응하게 구성된 기판을 사용하는 지연기 층에 요구되는 배향을 생산하는 것도 생각할 수 있다. 예컨대, 이러한 형태의 구성된 기판은 엠보싱(embossing), 에칭(etching) 및 스크래칭(scratching)에 의해 생산될 수 있다.

표 1: LCP 층들의 광축의 배열 및 광학적 요소의 광학적 모습.

LCP-지연기 층들의 광학적 지연들 Δnd₁ 및 Δnd₂ = 0.2㎛

표 2: 콘트라스트

표 3: 실시예 1의 광학 소자(그림 속의 그림)을 생성하기 위한 선형 편광된

빛 및 등방성의 빛으로의 조명 단계들의 순서

본 발명은 숨겨진 영상을 담고 있는 광학 소자(optical component)에 관한 것으로, 본 발명에 따른 상기 소자들은 오락, 문서 인증 및 위조 방지 분야에서 유용하다.

본 발명을 인증 요소로서 사용할 경우, 복잡한 색채의 변화들이나 동적인 효과들을 인식하는 방법을 배우는 것이 필요하지 않기 때문에, 심지어 문외한들도 보안 요소의 진정함을 입증할 수 있으며, 시각적인 정보뿐만 아니라 기계가 판독할 수 있는 정보도 동일한 인증 요소에 결합될 수 있다.

Claims

복수의 영상들이 임베딩(embedding)되는 하나 이상의 지연기(들)(retarder(s))를 포함하는 광학 소자(optical component)에 있어서,

상기 영상들은, 상기 소자의 평면 내의 임의의 점에서, 많아야 하나의 영상의 한 요소가 존재하도록 배열되며, 각 영상은 편광된 빛(polarised light)과의 서로 다른 상호작용과 연관되는, 광학 소자
제 1 항에 있어서,

상기 영상들이 임베딩되는 복수의 지연기들이 존재하고, 상기 지연기들은 동일하거나 서로 다른 지연값들(retardation values) Δnd를 갖는, 광학 소자.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 영상들은 다른 특정 영상 패턴들과는 서로 다른 광축을 각각 갖는 특정 영상 패턴들을 갖는 하나 이상의 지연기(들)에 임베딩된, 광학 소자.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 각각의 영상들은 교대하는 영역들(alternate areas)에 포함되는, 광학 소자.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 각각의 영상들은 연속적인 임의의 평행한 스트라이프들 내에 포함되는, 광학 소자.
제 4 항에 있어서,

상기 영역들은 광학 소자를 육안으로 분석할 수 있는 것 보다 더 작거나 더 좁고, 하나 이상의 영상(들)은 사진 영상(들)인, 광학 소자.
제 4 항에 있어서,

n 개의 영상들이 존재하고, 그 각각이 n 번째 영역마다 나타나게 되는, 광학 소자.
위조 및/또는 복사 방지를 위한 광학 요소에 있어서,

복수의 영상들이 임베딩되는 하나 이상의 지연기(들)를 포함하는 광학 소자로서, 상기 영상들은 상기 소자의 평면 내의 임의의 점에서 많아야 하나의 영상의 한 요소가 존재하도록 배열되며, 각 영상은 편광된 빛과의 서로 다른 상호작용과 연관되는, 상기 광학 소자를 특징으로 하는, 위조 및/또는 복사 방지를 위한 광학 요소.
관찰 시스템(viewing system)에 있어서,

편광된 빛의 소스, 편광된 빛이 진행할 수 있는 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 광학 소자, 및 빛의 진행 방향의 축에 대하여 회전할 수 있고, 상기 광학 소자를 통과한 빛에 대한 검광자(analyser)를 포함하며,

상기 검광자를 회전시킴으로써, 상기 검광자의 특정 회전 각도들에서 각 영상에 대한 최대 콘트라스트들(contrasts) 중 피크들(peaks)이 얻어지고, 각각의 그러한 각도에서, 그렇지 않으면 보이지 않을 각 영상이 보이게 되는, 관찰 시스템.
제 9 항에 있어서,

상기 편광된 빛의 소스는 상기 소자의 표면에 붙여진 편광판(polarising sheet)인, 관찰 시스템.
제 9 항에 있어서,

상기 검광자는 편광판인, 관찰 시스템.
관찰 시스템에 있어서,

입사하는 빛의 편광 방향을 유지하는 반사기(reflector), 상기 반사기에 부착된 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 광학 소자, 및 빛의 진행 방향의 축에 대하여 회전할 수 있는 편광자(polariser)를 포함하며,

상기 편광자 및 상기 광학 소자를 통과한 빛은 상기 반사기에서 반사되어 상기 광학 소자 및 상기 편광자를 두 번 통과하고,

상기 편광자를 회전시킴으로써, 상기 편광자의 특정 회전 각도들에서 각 영상에 대한 최대 콘트라스트들 중 피크들이 얻어지고, 각각의 그러한 각도에서, 그렇지 않으면 보이지 않을 각 영상이 보이게 되는, 관찰 시스템.
제 5 항에 있어서,

상기 스트라이프들은 광학 소자를 육안으로 분석할 수 있는 것 보다 더 작거나 더 좁고, 하나 이상의 영상(들)은 사진 영상(들)인 광학 소자.
제 5 항에 있어서,

n 개의 영상들이 존재하고, 그 각각이 n 번째 스트라이프마다 나타나게 되는 광학 소자.
제 6 항에 있어서,

n 개의 영상들이 존재하고, 그 각각이 n 번째 영역마다 나타나게 되는 광학 소자.
제 13 항에 있어서,

n 개의 영상들이 존재하고, 그 각각이 n 번째 스트라이프마다 나타나게 되는 광학 소자.
제 8 항에 있어서,

상기 영상들이 임베딩되는 복수의 지연기들이 존재하고, 상기 지연기들은 동일하거나 서로 다른 지연값들 Δnd를 갖는, 위조 및/또는 복사 방지를 위한 광학 요소.