KR101371431B1 - 은폐 보안 코팅 - Google Patents

Abstract

다층 박막 필터가 Fabry-Perot 구조 내에서 스페이서층으로 역할을 하는 유기 유전체층으로서 개시되어 있다. 상기 유전체는 가변성 두께의 엠보스가공된 구역들을 구비하며, 여기서 한 구역 내에서의 두께는 실질적으로 균일하다. 다른 두께의 각각 다른 구역은 다른 색상(이동)을 제공한다. 상기 엠보스가공된 인접 구역들 중 한 구역의 크기는 상기 한(one) 구역의 색상이 균일하고 거기에 인접 구역의 균일한 색상과 다른 색상으로 사람의 눈에 보일 수 없을 정도의 것이며, 여기서 한 구역 내의 색상은 10:1 이상으로 확대해야 보일 수 있다. 이는 보안 장치로서 유용한 은폐 색상 코딩(coding) 시스템으로 작용한다.

Description

은폐 보안 코팅{Covert security coating}

도 1은 본 발명의 구현예에 따른 다층 Fabry-Perot 호일(foil)의 단면도 그림으로, 여기서 유기 유전체 재료의 계단형태 가변성 두께층이 균일한 두께 반사층 및 균일한 두께 흡수층 사이에 샌드위치된 것이 보이며, 여기서 정사각형파 패턴이 상기 유전체에 엠보스가공된다.

도 2는 본 발명의 구현예에 따른 대칭 다층 Fabry-Perot 호일(foil)의 단면도 그림으로, 두 유사 구조가 일반적인 중앙 반사층을 공유하며 등을 맞대고 있는 것을 보여준다.

도 3a는, 도 1과 유사한 단면도 그림으로, 여기서 도 1 에서 보여준 상기 구조 및 기재 사이에 이형층이 제공되고, 이형가능한 기재 위에 엠보스가공된 호일을 제공한다.

도 3b는 비대칭 Fabry-Perot 크로마그램(chromagram)의 단면도 그림으로 이는 두 가지 다른 두께를 갖는 것으로 보이는 유전체 스페이서를 구비하며 여기서 상기 스페이서는 격자로 엠보스가공된다.

도 4는 단독 Fabry-Perot 박편의 평면도로서 이는 은폐 색상인 구역들의 하나의 행 및 다중-열 배열을 가지며, 여기서 인접 색상인 구역들은 다른 색상을 보인다.

도 5는 다른 두께로 엠보스가공된 유기층에 대해 Fabry Perot 공동(cavity)에 엠보싱하는 것으로 인해 색상들의 전 범위를 보이는 색상 도표이다.

도 6는 양쪽 면으로부터 보이는 색상 효과를 가지는 비대칭 Fabry Perot 구조의 단면도 그림이다.

도 7은 본 발명의 구현예에 따른 홀로그램을 제조하는 인라인(in-line) 진공 롤 코터(coater)의 다이아그램이다.

도 8은 탈금속화 Chromagrams^TM을 제조하는 인라인 진공 롤 코터의 다이아그램이다.

도 9는 탈금속화 Chromagrams^TM을 제조하는 인라인 진공 롤 코터의 다이아그램이다.

도 10은 엠보싱 스테이션의 다이아그램으로 여기서 플라즈마 처리 유닛이 제공되어 심(shim)의 표면 에너지를 줄여 점착을(sticking) 감소시킨다.

도 11은 엠보싱 스테이션의 다이아그램으로 여기서 플라즈마 처리 유닛은 폴리머가 심을 이탈할 때 폴리머의 UV 경화를 제공하기 위해 제공된다.

도 12는 도 9 및 10에서 보여준 상기 구현예들을 결합한 엠보싱 스테이션의 다이아그램이다.

도 13은 엠보싱 롤 위의 엠보싱 심 다이아그램으로 압인롤(impression roll)의 바람직하지 않은 편향을 도시한다.

도 14는 바람직한 구현예의 다이아그램으로 여기서는 압인롤의 하강(depression)이 거의 없거나 없다.

도 15는 폴리머 코팅 스테이션의 다이아그램으로 여기서 일렬의 롤들이 코팅 단량체의 두께를 감소시키기 위해 사용된다.

도 16은 폴리머 코팅 스테이션의 다이아그램으로 여기서, 도 15와 유사하게 일렬의 롤들이 코팅 단량체의 두께를 감소시키기 위해 사용되며, 여기서는 가열된 롤이 상기 단량체를 증발시키기 위해 제공된다.

도 17은 폴리머 코팅 스테이션의 다이아그램으로 여기서 일렬의 롤들이 코팅 단량체의 두께를 감소시키기 위해 사용되며 여기서 첫번째 롤러에 단량체를 퇴적시키기 위해 슬롯 다이(slot die)가 제공된다.

도 18은 여러 가지 구성 요소를 구비한 퇴적 드럼을 도시하는 단면도 다이아그램으로 상기 드럼 내에서 상기 구성 요소들이 연관되어 작동한다.

도 19는 알루미늄 박막 층을 관통하여 엠보스가능한(embossible) 폴리머 층으로 침투하는 전자 빔의 횡단면 그림이다.

본 발명은 일반적으로 보안 물품을 제조하는데 사용되는 박막 광학 코팅에 대한 것이며 색상 이동 또는 광학적 가변성 배경을 갖는 홀로그램 또는 격자(grating) 같은 회절성 표면의 제조에 대한 것으로 이는 여러 가지 적용에 있어 보안 물품으로서 사용될 수 있다. 더욱 특히 본 발명은 진공 상태에서 Chromagram^TM 형태 장치를 제조하는 동안 또는 Chromagram^TM 형태 장치를 제작하기 위한 기본 장치를 제조하는 동안 바람직하게 진공 롤 코팅 챔버(coating chamber) 내에서 격자 또는 홀로그램을 제공하는 유전체 기재를 코팅하거나 스템핑(stamping)하는 분야와 관련이 있다. 본 발명은 또한 가변성 두께(varying thickness)의 유전체층을 구비하는 은폐 광학(covert optical) 장치의 제조와 관련이 있다. 예를 들어 Chromagram은 상기 기재에 에칭되거나 엠보스가공된 회절 격자 또는 홀로그램을 갖는 광투과성 기재를 가질 수 있고 여기에는 상기 기재, 또는 상기 홀로그램 또는 회절 격자 위에, 일반적으로 불투명한 반사코팅의 형태로, 어떤 형태의 패턴이 새겨진다. 상기 반사코팅이 없는 남은 창들(windows) 또는 구역들은 코팅되지 않을 수 있거나 또는 상기 불투명한 반사 패턴 코팅과 시각적으로 다른 상기 창들을 덮는 다른 코팅을 가질 수 있다. 예를 들어 색상 이동 코팅은 고반사 알루미늄 패턴 부근에 사용될 수 있다.

보안 장치들은 화폐 및 여권, 운전면허증, 영주권, 신분증 등과 같은 다른 귀중한 서류들 보호하기 위해 점점 더 사용되고 있다. 이러한 보안 장치들은 또한 의약품, 화장품, 담배류, 주류, 전자 매체, 의복류, 장난감 및 자동차 및 항공용 예비 부품들 같은 상업적 제품들이 위조되는 것을 방지하는데 사용된다. 사실, 위조품은 이제 세계 교역의 5% 및 7% 사이를 차지하는 것으로 평가된다. 그러한 물품들에 부착된 홀로그램은 위조품을 방지하기 위한 전통적인 방법이었다.

색상 이동 안료 및 착색제는 자동차 페인트부터 보안 서류 및 화폐용 위조방지 잉크에 이르기까지의 범위에서 많은 경우에 사용되어 왔다. 그러한 안료 및 착색제는 입사광 각도의 변화에 따라 또는, 관찰자의 시각이 이동함에 따라 색상을 변화시키는 특성을 보인다. 그러한 색상 이동 착색제를 달성하기 위해 사용되는 첫번째 방법은 작은 박편(flakes)를 분산시키는 것으로, 상기 박편은 전형적으로 특별한 광학적 특성을 갖는 다층 박막으로 이루어지는데, 페인트 또는 잉크 같은 매질을 통하여 이후 계속적으로 목적물의 표면에 도포될 수 있다.

회절 패턴 및 엠보스먼트(embossments), 및 홀로그래프의 관련 분야는, 그것들의 미적인 그리고 실리적인 시각적 효과로 인하여 광범위한 실용적인 응용을 발견하기 시작했다. 한 가지 매우 바람직한 장식적 효과는 회절 격자에 의해 만들어지는 무지개 빛깔의 시각적 효과이다. 이러한 충격적인 시각적 효과는 주위의 빛이 상기 회절 격자로부터의 반사에 의해 그것의 색상 구성 요소로 회절될 때 발생한다. 일반적으로, 회절 격자는 피크 및 트로프(trough) 구조를 만드는 재료에서 선 또는 그루브(grooves)로 만들어진 필수적으로 반복되는 구조이다. 가시광 스펙트럼 내에서 소정의 광학적 효과는 회절 격자들이 규칙적으로 반사 표면 위에 밀리미터당 100 내지 1000 라인 범위에서, 일정 거리를 둔 그루브들을 가질 때 발생한다.

회절 격자 기술은 관찰자에게 3차원 이미지의 환영을 불러 일으키는 2차원 홀로그래픽 패턴의 형성에 사용되어 왔다. 3차원 홀로그램은 폴리머에 있어 하나의 기준광선(reference beam) 및 하나의 목적광선(object beam)을 포함하여, 교차 레이져 빔을 사용하는 굴절 지수의 차이에 기초를 두고 개발되어 왔다. 그러한 홀로그램은 볼륨(volume) 홀로그램 또는 3D 홀로그램으로 불린다. 더구나, 위조를 억제 하기 위해 여러 가지 물건들에 홀로그래픽 이미지를 사용함은 광범위하게 응용되어왔다.

현재 선물 포장 같은 장식 포장에서부터 지폐 및 신용 카드 같은 보안 서류까지의 범위에 걸쳐, 홀로그래픽 패턴으로 엠보스 가공된 표면에 대한 여러 응용이 존재한다. 2차원 홀로그램은 전형적으로 회절 패턴을 활용하는데, 상기 회절 패턴은 플라스틱 표면에 형성되어 왔다. 어떤 경우에, 그러한 표면에 엠보스가공되었던 홀로그래픽 이미지는 추가적인 공정없이 보여질 수 있다; 그러나, 광학적 효과를 최대로 달성하기 위해서는, 반사층, 통상적으로는 알루미늄 같은 금속 박막층, 또는 ZnS 같은 고굴절율(high index)층을, 상기 엠보스가공된 표면 위에 스테이션시키는 것이 일반적으로 필요하다. 상기 반사층은 실질적으로 상기 회절 패턴 엠보스먼트(embossment)의 가시도(visibility)를 향상시킨다.

통상적인 홀로그램 및 격자 이미지를 포함하는, 1차(first order) 회절 구조의 모든 형태는, 딱딱한 플라스틱에 싸여있다 하더라도 주요한 단점이 있다. 보통의 실내 조명 또는 흐린 하늘 같은, 산란 광원이, 상기 홀로그래픽 이미지를 비추는데 사용될 때, 모든 회절 차수(diffraction order)는 팽창하고 겹쳐져서 회절 색상이 분실되고 홀로그램에 포함된 시각적 정보가 많이 나타나지 않는다. 전형적으로 보여지는 것은 단지 엠보스가공된 표면으로부터 반사되는 은색이고 모든 그런 장치들은 그러한 보는 조건에서는 은색으로 보이거나 또는 기껏해야 파스텔로 보인다. 그래서, 홀로그래픽 이미지가 보여지기 위해서는 일반적으로 직접적인 정반사성 조명이 필요하다. 가장 잘 보이는 결과를 위해서는, 조명광은 시각과 같은 각도에서 입사하여야 한다. 더불어 거울 광에서도 90 도 회전하면, 표준 홀로그램은 사라지고 보이는 것은 모두 반점(patch) 같은 은색인데 이는 이제 회절 패턴이 밀집한 곳(groves)이 주로 눈으로 보는 입사광과 일치하여 배향되어 있기 때문이다; 즉 회절이 일어나지 않는다.

보안 홀로그램의 사용이 광범위한 응용에서 발견되어왔기 때문에, 위조자가 신용 카드, 지폐 등에 자주 사용되는 홀로그램을 재생산하도록 하는 상당한 동기가 존재한다. 따라서, 보안 홀로그램이 정말로 안전하기 위해서 극복해야 할 장애물은, 그런 홀로그램이 위조될 수 있는 용이함이다. 한 단계 그리고 두 단계 광학적 도용, 직접적인 기계적 도용 및 심지어 재조직화(re-origination)가 인터넷에서 광범위하게 논의되어 왔다. 이러한 방법들을 좌절시키기 위한 여러 방법들이 개발되어 왔으나 상기 대책들의 어떤 것도, 독자적으로, 효과적인 억제책으로 발견되지 않았었다.

홀로그램을 복제하기 위한 방법들 중의 하나는 엠보스가공된 표면을 가로지르는 레이져 빔을 스캔해서 반사된 빔을 광중합성 폴리머 같은 재료의 층 위에 광학적으로 기록하는 것이다. 원본 패턴은 계속하여 모조품으로 복제될 수 있다. 다른 방법은 이온 에칭으로 엠보스가공된 금속 표면으로부터 보호 덮개 재료를 제거하고, 다음으로 상기 엠보스가공된 금속 표면이 노출될 때, 은 (또는 어떤 다른 쉽게 이형가능한 층) 같은 금속층이 퇴적될 수 있다. 다음으로 니켈층의 퇴적이 뒤따르는데, 계속해서 니켈은 이형되어 위조용 엠보싱 심(shim)을 형성한다.

위조 방법의 복잡함의 단계로 인하여, 더 진보한 보안 수단을 개발하는 것이 필요하게 되었다. Miekka 등의 미국 특허 5,624,076 및 5,672,410에 개시된 한 가지 접근 방법은, 엠보스가공된 금속 입자 또는 광학적 스텍(stack) 박편을 홀로그래픽 이미지 패턴을 제조하기 위해 사용하는 것이다.

보안 홀로그램에 있어 다른 문제는 그런 홀로그램에 의해 만들어지는 각각의 이미지를 증명 목적으로 확인하거나 회상하는 것이 대부분의 사람에게 어렵다는 것이다. 보안 홀로그램을 인증하는 평균적인 사람의 능력은 결정적으로 그것의 특징의 복잡성과 장식적 회절성 패키징(packaging)에 의한 혼란에 의해 절충된다. 따라서, 대부분의 사람은 실제 이미지를 증명하기보다 그런 보안 장치의 존재를 확인하는 경향이 있다. 이러한 점은 빈약한 위조품 사용에 대한 기회를 제공하거나 또는 순수한 보안 홀로그램을 상업적 홀로그램으로 대체하도록 한다.

위조품을 방해하기 위한 다른 노력에 있어서, 홀로그램 산업은 보안 장치가 오른쪽 또는 왼쪽에 기울어짐에 따라 다중 이미지를 만들어내는 것과 같은 좀 더 복잡한 이미지에 호소해 왔다. 이러한 향상된 이미지는 관찰자에게 높은 수준의 “섬광(flash)” 또는 미적인 호소를 제공한다. 불행히도, 상기 추가된 복잡성은 추가된 보안을 제공하지는 않는데 이는 상기 복잡한 상은 전달하기 어렵고 그러한 상의 회상이, 불가능하지는 않으나, 기억하기 어렵기 때문이다.

Phillips 등이 JDS Uniphase Corp.에 양도한 미국특허 6,761,959는 거기에 magram^TM을 갖는 보안 물품을 개시한다. 상기 크로마그램(chromagram)은 색상 이동 및 홀로그래픽 효과 모두를 관찰자에게 제공한다. 상기 '959 특허에서 홀로그래픽 격자 또는 패턴으로 스템프되어 있는 유기 기재는 색상 이동 다층 필름으로 코팅되어 있다.

Phillips 등의 이름으로 출원된, 그리고 JDS Uniphase Corp.에 양도된 미국특허 출원 2005/0128543 은 패터닝(patterning)이 보이는 좀 더 복잡한 형태의 Chromagram을 개시한다. 어떤 구역에서는, 홀로그래픽 효과가 보이고, 다른 구역에서는 색상 이동 효과만 보인다.

색상 이동 코팅을 갖는 회절 격자에 대해 개시하나 Phillips 등의 교시로부터 벗어나는 다른 미국특허 출원은, Holmes 등의 이름의 미국특허 출원 2003/0058491이다. 미국특허 출원 '491은 디커플링 층이 상기 색상 이동 효과로부터 상기 회절 격자 효과를 분리시키는 방식으로 교시되는 점에서 Phillips의 교시로부터 벗어나는 듯하다. Holmes는 볼록 구조와 박막 반사 필터 사이에 디커플링 층을 스테이션시키는 것을 제안하는데, 이는 박막 반사 필터로 설명된다.

Holmes 등과 대조적으로 종래 기술인 미국특허 번호 6,987,590는 다른 새로운 Chromagram^TM을 개시하는바 여기에는 디커플링 층이 요구되지 않으나, 분리된 색상 이동 및 홀로그래픽 효과가 공개되어 있다. 예를 들어 도 6 a에서 색상 이동 잉크는 색상 이동 효과를 제공하고 이에 인접한 반사코팅은 홀로그래픽 효과를 제공한다.

상기 언급한 모든 보안 구조에서, 코팅은 일반적으로, 공지의 방법으로 제안된다. 즉, 첫째로 격자를 스템핑하고, 이후에 요구되는 상기 코팅층을 도포하여 소정의 반사 패턴 및 색상 이동 코팅을 생성시키는 것이다. 이러한 종래 기술 방법들이 그 방법들이 의도했던 기능, 즉 홀로그래픽 및 색상 이동 효과 모두를 갖는 Chromagram-같은 구조를 만드는 것을 수행하는 것처럼 보임에도 불구하고, 가장 유리한 것은, 전체 공정 또는 제조 공정의 대부분이 진공 롤 코팅 기계내에서 인시츄(in-situ)로 수행되는 것이다.

유기 유전체층 (ODL) 위 진공 코팅 챔버 내에서 회절 격자 또는 홀로그램이 형성되도록 하는 적합하고, 실용적인, 공정 및 기구를 개발하는 것이 실질적으로 유리할 것인바 여기서 홀로그램의 코팅화 또는 반사 및 또는 색상 이동 코팅의 격자화는 진공 단절 없이 상기 진공 챔버 내에서 상기 회절 격자 또는 홀로그램을 형성하기 전이나 후에 상기 ODL에 수행된다.

특히, 본 발명의 목적은 진공 단절 없이 진공 챔버 내에서 롤 형태 공정으로 홀로그램 또는 격자를 제공하는 인라인(in-line) 공정을 제공하는 것이다.

상기 언급한 바와 같이 인라인 시스템에서 제조될 수 있는, 또는 인라인 시스템에서의 제조에 한정되지 않는 본 발명의 다른 태양은 Fabry-Perot 구조 또는 유전체 스텍으로 형성된 구조 내에서 유기 유전체층을 제공하는 것과 관련이 있는바, 여기서 상기 유기 유전체층은 가변성 두께를 가지며, 가변성 두께의 상기 유전체 구조의 효과는 확대해야 볼 수 있다.

가변성 두께를 구비한 유전체층을 제공하는 것은 Shaw 등의 이름으로 1999년 3월 2일 등록된 미국특허 5,877,895에 개시된바 있다. Shaw 등은 가변성 두께의 유전체층을 만들기 위해 열을 가변적으로 적용하는 것을 개시한다. 두께 차이를 제공 하는데 필요한 기구의 크기로 인하여, 명백히 요구되는 바와 같이 가변성 두께의 인접 구역은 상당히 크고 효과는 주목할 만하다.

Shaw등의 특허에는 은폐 보안 특징을 제공하는 어떠한 언급이나 암시가 없다.

대조적으로, 본 발명의 일태양에서, 보안 장치가 제공되며 여기서 유전체층은 그 안에 다수의 인접 구역들을 가진다. 상기 유전체층의 1 이상의 인접 구역은 동일 층의 인접 구역보다 작은 두께를 가진다. 1 이상의 구역의 규모는 두 인접 구역에서 차이로부터의 시각적 효과가 사람의 눈에 보이지 않을 정도로 작으나, 시각적 색상 차이는 10:1 의 확대 또는 더 확대하면 보일 수 있다. 바람직하게 다른 색상 구역은 그것들의 색상에 있어 서로 10 이상의 델타 E 값만큼 차이가 있다.

본 발명의 다른 목적은 전체적으로 서로 다른 두께를 갖는 유전체 스페이서층을 구비한 도트(dot) 매트릭스 격자를 제공하는 것인데, 이는 다른 두께에 따라 다른 시각적 색상을 제공하기 위함이다.

따라서, 본 발명의 목적은 Fabry Perot 공동(cavity)을 형성하는 유전체층을 구비하거나 유전체층의 유전체 스텍을 구비한 유전체층을 가지는 보안 장치를 제공하는 것으로 여기서 상기 유전체층은 가시광이 입사함으로써 다른 색상들을 나타내는 광학적 공동들을 형성하기 위해 가변성 두께를 가진다; 여기서 상기 다른 색상의 시각적 효과는 확대하지 않으면 관찰되지 않는다. 추가적으로, 상기 다른 구역들은 각각 시각에 따라 그것들 자체의 색상 이동을 가진다.

본 발명의 태양에 따라, 내부에 유기 유전체층을 구비하고, 상기 유기 유전체층이 상기 필터의 복수 구역에 걸쳐있는(spanning) 다층 박막 필터를 제공하는바, 여기서 상기 유전체층은 서로 다른 균일한 두께의 다수의 구역들을 정의하기 위해 엠보스가공되고, 여기서 상기 유전체층의 어떤 인접 구역은 서로 다른 균일한 두께를 가지며, 여기서 엠보스가공된 인접 구역들의 하나의 구역의 크기는 상기 하나의 구역의 색상이 균일하고, 상기 하나의 구역에 인접한 구역의 균일한 색상과 CIELAB 색좌표에서 델타 E 값이 10 이상인 색상 차이를 가지고, 상기 엠보스가공된 인접 구역들중 하나의 구역 내에서 색상은 10:1 이상으로 확대해야 보일 수 있는 정도이다.

본 발명에 따라, 또한 내부에 흡수층 및 반사층 사이에 샌드위치된 유기 유전체층을 구비하는 다층 박막 필터를 제공하는바, 여기서 상기 유전체층은 확대해야만 보일 수 있는 보안 정보를 제공하기 위해 엠보스가공된다.

본 발명에 따라, 내부에 유기 유전체층을 포함하고, 상기 필터의 다수 구역에 걸치는 다층 박막 필터를 또한 제공하는바, 여기서 상기 유전체층은 100 마이크론 스퀘어 미만의 1 이상의 구역이 인접 구역과 다른 두께를 정의하기 위해 엠보스가공되고 여기서 상기 엠보싱은 10 배 이상 확대하지 않고는 사람의 눈에 보일 수 없는 광학적 효과를 나타내는 규모이다; 상기 유기 유전체층을 덮는 흡수층; 및 상기 유기 유전체층을 지지하는 반사층을 제공한다.

본 발명의 또 다른 태양에 따라, 회절 격자로 엠보스가공된 첫번째 구역을 갖는 유전체층을 구비하고 콘트라스트를 제공하기 위해 회절 격자가 없는 인접 구역을 구비한 다층 박막 필터를 제공하는바, 여기서 두 구역 모두 시각에 따라 상기 필터가 기울어질 때 다른 색상 이동 효과를 제공하고 여기서 상기 엠보스가공된 구역이 회절성 및 박막 간섭 효과를 제공한다.

본 발명의 또 다른 태양에 따라, 코팅 방법을 제공하는바, 상기 방법은 :

진공챔버 내에 회절 격자 또는 홀로그램으로 엠보스가공된 광투과성 기재의 롤(roll)을 배치하는 단계; 및,

진공 챔버 내에서 진공 단절 없이 반사 재료를 증착시키기 위해서 오일 프린팅(oil printing) 기술로 반사층을 패터닝(patterning)하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따라 크로마그램을 제공하는 방법을 제공하는바, 상기 방법은:

유기 코팅을 엠보싱하는 단계;

상기 유기 코팅을 경화시키는 단계;

상기 엠보스가공된 유기 코팅 위에 반사층을 탈금속화 패터닝(demetallized patterning)하는 단계;

상기 유기 코팅을 완전히 경화시키기 위해 상기 기재를 통해 경화시키는 단계로서, 이로써 상기 엠보싱이 나타날 수 있는 상대적으로 부드러운 유기 유전체가 되도록 하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따라 코팅 방법을 제공하는바, 상기 방법은:

유전체 재료의 이형가능한 기재의 롤을 진공 챔버에 배치하는 단계;

상기 유전체 재료가 상기 진공 챔버에 있는 동안 상기 유전체 재료를 엠보싱하는 단계; 및,

상기 유전체 재료가 상기 진공 챔버에 있는 동안 상기 유전체 재료를 코팅하 는 단계로서; 여기서 엠보싱전에 상기 유전체 재료를 코팅할 수 있는 단계를 포함한다.

본 발명에 따라 기재를 코팅하는 방법을 제공하는바, 상기 방법은:

(a)진공 롤 코터 내에 상기 기재를 배치하는 단계;

(b)상기 기재를 엠보싱하는 단계;

(c)상기 기재 위의 흡수층을 증착시키는 단계

(d)상기 흡수층 위에 유기층을 퇴적시키는 단계;

(e)상기 진공 롤 코터 내에서 상기 유기층 위에 반사층을 패터닝하는 단계;

(f)진공 단절 없이 단계 (b) 내지 (e)를 수행하는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 태양에 따라 상기 필터의 활성 부분을 형성하는 유기 유전체층(ODL)을 구비한 필터가 제공되는바, 여기서 상기 ODL는 가변성 두께를 가지며 흡수층 및 반사층 사이에 샌드위치되어 있거나, 여기서 상기 ODL는 한 쌍의 유전체층 중 하나를 형성하며, 여기서 상기 가변성 두께는 10 배 이상으로 확대해야 보이는 다른 반사된 색상을 제공한다.

바람직한 구현예에서 본 명세서에서 설명한 바와 같이 다른 두께의 유전체층에 의해 형성된 두 가지 은폐 색상간의 색상 차이는 10 이상의 △E 값을 가진다.

이제 도 1로 돌아가서, 호일(100) 시트의 한 부분이 단면도에 보이는데, 여기서 상기 호일(100)은 균일한 두께를 갖는 바닥 반사층(102)를 포함하며; 상기 반사층(102) 위에 가변성 두께를 구비하기 위해 엠보스가공된 유기 유전체층(104)가 퇴적되어 두께가 다른 유전체 스페이서 구역들을 제공한다. 흡수층(106)은 균일한 두께로 상기 가변성 두께 유기 유전체층(104) 위에 퇴적된다. 바람직한 구현예에서, 인접 구역 (a) 내지 (e)의 크기는 화소의 크기보다 작거나 사람의 눈에 보일 수 있는 요소보다 작아야 한다. 그러나, 본 발명이 모든 인접 단계 또는 다른 두께 구역들이 사람의 눈이 볼 수 있는 크기보다 작을 것을 요구하지는 않으나, 은폐가 요구되는 특징을 제공할 정도의 하나 이상의 요소 또는 구역이 있어야 한다. 예를 들어, 요소 (a) 내지 (e)의 어떠한 요소도 그 요소를 보기 위해 확대가 요구될 정도로 충분히 작은 크기일 수 있으며, 반면 인접 요소들은 사람의 눈에 보일 정도로 충분히 클 수 있다; 그러나, 바람직하게, 시트 또는 박편 내의 여러 인접 화소들 또는 화소들은 사람의 눈으로 분명히 볼 수 없는 크기이다. 또한, 바람직하게 확대된 여러 인접 화소들은 뚜렷이 다른 색상들을 보이며, 이로써 상기 구조 내에 감추어진, 색상 코드 또는 패턴을 제공한다. 도 1을 참고로, 구역 a, b, c, d, 및 e의 총합이 100 마이크론 스퀘어보다 작은 영역을 포함한다면, 이는 대략 맨눈으로 볼 수 있는 가장 작은 구역이며, a, b, 및 c로부터 다른 색상들을 구별하는 것이 가능하지 않을 것이다.

구역 a, b 및 c 내의 상기 유전체층은 의도적으로 다른 두께들을 갖도록 엠보스가공되었기 때문에, 엠보싱 깊이를 현명하게 선택할 때, 상기 반사층에 부딪힌 후 시청자에게 돌아오는 반사광은 세가지 다른 별개의 색상일 것이다. 그러나 구역 a, b, 및 c의 작은 크기로 인하여, 눈은 융합하려는 경향이 있을 것이고 (a) 내지 (d)까지 포함해서 정의된 화소 또는 구역이 보일 수 있다면; 오직 하나의 색상만이 감지될 수 있을 것이다. 충분히 확대하면, 각각의 구역 (a), (b), 및 (c)는 보일 것이고 다른 색상들이 감지될 것이다.

색상 차이는 아주 근접한 두 색상들 사이를 단지 구별할 수 있을 정도가 아니라, 분명히 확인할 수 있을 정도로 충분히 의미가 있어야 하는 것이 바람직하다.

L^*b^* 색좌표 시스템에서, 색상은 CIELAB-시스템의 평면위에 도시되며 여기서 a^*는 적색 및 녹색을 나타내고 b^*는 황색 및 청색을 나타낸다. 색상의 밝기는 평면에 직각인 축 위에 있으며 흑색 즉 L^*=0부터 L^*=100인 백색까지이다. 따라서 색상은 중앙에서 평면의 바깥 경계로 갈수록 채도가 증가하는 평면의 중앙에서 회색이 될 것이다. 평면 말단의 끝은 가장 높은 채도를 나타낸다. 예를 들어, 적색광을 방출하는 레이저는 높은 채도를 가질 것이다. 중앙과 말단 사이에는, 예를 들어, 핑크색 같은 적색의 여러 단계가 있다. 따라서, L^* 축 즉 밝기값 축을 오르내리는 이러한 색상들의 평면들이 있다. 3자극치(tristimulus) 값의 모든 광원-관찰자 조합에 대해, 색상 좌표들은 쉽게 계산될 수 있고 또한 측정될 수 있다. 어떤 안료, 채색된 호일 또는 어떤 색상도 광원에 따라 다른 외관을 가질 수 있다는 것은 색상 기술의 당업자에게 잘 알려져 있다. 예를 들어 형광아래에서의 색상은 태양광 아래에서 또는 텅스텐 램프 아래에서의 색상과 현저히 다를 수 있다.

따라서 안료는 파장의 전역에서 예정된 양의 에너지로 조사되어 출력 대 파장의 도표를 제공할 수 있다. 주어진 파장에서 상기 안료에 부딪치거나 상기 안료 와 충돌하는 광량 또는 에너지의 양은 반사율 곡선에 영향을 줄 것이다. 광원으로부터의 분광 전력 분포(spectral power distribution)는 전형적으로 x, y 및 z로 표시되는 눈반사작용(eye response function) 및 3자극치 값 X, Y 및 Z를 도출하는 반사율 스펙트럼으로부터 완성된다.

본 발명과 연관하여, L^*, a^*, b^* (CIELAB) 색좌표는 본 발명을 설명하기 위해 사용되는데 이는 상기 시스템이 지금까지 알려진 가장 균일한(색상에서 선형) 것이며 실용적 사용을 위해 세계적으로 일반적으로 받아들여져 있기 때문이다. 따라서, CIELAB 색좌표에서, 어떠한 광학적 가변장치의 색상도 3 개의 3자극치 값, X, Y 및 Z로 특징될 수 있다. 상기 3자극치 값들은 광원의 분광분포(spectral distribution), 광학적 가변성 안료의 반사율 및 사람의 눈에 대한 분광 민감도(spectral sensitivity)를 고려한다. L^*, a^*, b^* 좌표들은 L^* (밝기), C^* (채도), h (색조)의 연관된 값들 및 관련된 색상 차이들 즉 델타 L^*, 델타 C^* 및 델타 h에서와 같이, 상기 X, Y 및 Z 값들로부터 계산된다. 따라서 어떠한 색상도 L, a^* b^*로 표현될 수 있다.

어떤 두 색상들, 색(L₁ ^*,a₁ ^*,b₁ ^*) 및 색(L₂ ^*,a₂ ^*,b₂ ^*)의 차이도 다음과 같이 정의된다: △E^* _ab = [(△L^*)² + (△a^*)² + (△b^*)²]^1/2

사실상, 사람의 맨눈으로 인식할 수 없는 은폐 색상 코드가 코팅 내에 존재하는바, 이 경우 그 구조를 보는 맨눈에는 단지 단독의 통합된 색상으로 인식된다. 서로 다른 색상 구역들 내에서 유전체의 두께는 서로 다르며 구역 전체를 통하여 균일하다. 바람직하게, 이러한 구역들은 정사각형파 또는 직사각형파 패턴을 형성하나, 상기 패턴이 규칙적일 필요는 없다.

유사하게 고굴절률 및 저굴절률 유전체층들의 색상 이동 유전체 스텍은 1 이상의 유전체층을 사용하여 은폐 코팅으로서 작용할 수 있는바 여기서 그 두께는 비슷하게 변하는데, 다른 구역들과 확연히 구별되는 두께를 갖는 1 이상의 구역이, 사람의 맨눈에는 보이지 않으나, 적당히 확대하면 구분가능할 정도이다.

도 1의 구조를 제조하기 위한 방법은 (a) 폴리에스터의 인커밍(incoming)롤을 제공하고 ; (b) Cr같은 흡수층으로 한 면을 코팅하고; (c) 상기 Cr층 위쪽의 유기 유전체층을 증착시키고; (d) 상기 유기 유전체층을 엠보스가공하고; ,(e) Al 같은 재료를 구비한 반사층으로 상기 엠보스가공된 유기 유전체층을 코팅하는 것이다.

이제 도 2에 대해 설명하자면, 다른 두께들의 작은 구역들을 구비한 대칭 구조가 보인다. 도 2에 묘사된 상기 구조는 도 1 위쪽에서 설명한 구조와 많은 면에서 유사하나, 상기 반사층은 2 개의 동일한 엠보스가공된 유전체층, 흡수코팅된 층에 대해 공통적인 층이다. 편리하게, 도 2에서 보여준 구조는 부서지고 연마되어 안료 박편 또는 입자가 된다. 그럼에도 불구하고, 도 1에서 보이는 구조는 또한 비대칭 안료 코팅으로도 사용될 수 있다.

도 1 및 2에서 보이는 상기 단면도가 일반인에게 상기 구역들이 정사각형 또는 직사각형인 것으로 추정하게 할 수는 있어도, 본 발명은 단지 정사각형, 직사각형, 및 그와 유사한 형태로 엠보싱하는 것으로 제한되지는 않는다. 원형, 삼각형 또는 다른 구역들은, 상기 구역들의 어떤 부분이 충분히 확대하지 않으면 보이지 않을 정도로 충분히 작은 한 엠보스가공될 수 있다. 도 2에서 보인 구조는 유기 스페이서(104)로 양면이 모두 코팅되었던 알루미늄 호일을 마주보는 엠보싱 롤러에 통과시켜서 제조된다. 상기 유기층은 상기 알루미늄 호일을, 유기 코팅/용매를 담고 있는 베스(bath)를 통과시켜 이동시키는 방식으로 베스를 통과시키고 딥-코팅으로 알려진 공정을 사용하여 상기 알루미늄 호일을 곧장 끌어내고, 이어서 용매를 건조시킴으로써 퇴적될 수 있다. 다른 방법으로 상기 유기 코팅(104)는 한 면이 도포되어 경화될 수 있고, 롤 위쪽에서 뒤집어진 후, 다른 면이 코팅된다. 상기 유기 코팅층을 엠보싱한 후 흡수층이 상기 엠보스가공된 유기 층위에 퇴적된다. 다른 방법으로, 반사층 및 유기 스페이서로 양쪽 면 위에 모두 대칭적으로 코팅된 PET 기재가 마주보는 엠보싱 롤러 사이를 통과하고 다음으로 흡수층이 엠보스가공된 층 각각 위에 증착될 수 있다. 상기 흡수층은 순차적으로 각각의 면에 추가되어 엠보스가공된다. 상기 흡수층은 니켈, 은 또는 주석 같은 금속의 비전착 퇴적물(electro-less deposit)일 수 있거나 진공에서 퇴적된 어떠한 반투과층일 수 있다. 상기 양면으로 엠보스가공된 구조는 잘라서 독특한 색상 이동 재료가 될 수 있는 글리터(glitter)로 만들기에 적당한 재료를 제공한다. 바라는 결과에 따라 유기층 모두가 엠보스가공될 필요는 없다. 상기 엠보스가공된 구역들이 평면이고, 실질적으로 상기 반사층에 평행한 것이 바람직함에도 불구하고, 그럴 필요는 없으며 상기 층이 상기 반사층과 0 이외의 각도로 기울어져 있을 수도 있다. 바람직한 구현예에서 은폐 시트 또는 박편 내에서 상기 은폐 색상 패턴은 3 이상의 다른 두께 및 3 이상의 다른 은폐 색상을 구비한 엠보스가공된 유전체를 가질 수 있다.

이제 도 3a으로 돌아가면 도 1과 유사한 구조가 보이는데 여기서 상기 엠보스가공된 유기 구조가 이형층(130)을 구비한 기재(132) 위에 보인다. 상기 호일이 상기 기재로부터 일단 박리되면 박편을 제조하는데 사용될 수 있는데, 상기 박편은 내부에 은폐 특징들을 가진다.

핫-스템프된(hot-stamped) 구조는 도 1의 구조와 매우 유사하게 제조될 수 있으나, 반대 순서로 제조되며, 여기서 상기 단계들은 : 기재 위에 폴리머 이형층을 제공하는 단계; 크롬층을 퇴적하는 단계; 유기 유전체층을 증착시키는 단계; 상기 유기 유전체를 엠보싱하는 단계; 반사층을 퇴적하는 단계, 이어서 점착성 층을 퇴적하는 단계를 포함한다.

도 3b에 대해 언급하자면, Fabry-Perot 회절성 구조의 다른 구현예가 보이는데, 상기 구조는 점선으로 보이는 두께로 엠보스가공된 유전체층(104)를 갖는다. Fabry Perot 필터의 유전체층을 엠보스가공한다면 엠보싱의 1차 근사값으로의 평균 깊이는 평균 마루 높이 및 평균 골 깊이 사이의 중간지점이다. 점선의 외곽선에서 보이는 구역은 평면이 아니며 내부에 마루 및 골을 가진다. 마루 및 골 사이의 거리는 사람 눈의 분해능보다 작으므로, Cr 흡수층(106)이 상기 유전체층에 추가된 후 사람이 Fabry Perot 필터로부터 보는 모든 것은 볼록 구조 아래의 색상 전환으로 이는 엠보스가공되지 않은 영역으로부터의 다른 색상 전환이다. 마루 및 골의 다른 두께로부터 발생하는 색상들은 눈에 은색처럼 보이기 위해 혼합된다. 따라서, 상기 엠보스가공된 영역으로부터의 색상의 조합은 상기 유전체의 마루 및 골의 효과의 합으로, 즉, 은색 같은 색상 효과와 밑에 있는 유전체층의 명백한 균일한 두께로부터의 색상 이동 효과와 회절성 효과를 합한 것이다.

도 4 는 Fabry-Perot 박편의 그림으로 상기 Fabry-Perot 박편(180)은 측면 크기가 약 17 마이크론이고 여기서 다른 균일한 깊이를 갖는 정사각형의 2 마이크론 엠보싱의 패턴 또는 배열(190)이 색상 효과에 있어 청색에서 녹색까지 변하는 것을 보인다. 그러나 2 마이크론 정사각형의 크기로 인하여, 색상 코드화된 정사각형들을 보고 그들의 색상을 식별하기 위해서는 50배 이상의 확대가 요구되며, 2 마이크론 정사각형들의 색상을 쉽게 구별하기 위해서는, 바람직하게, 400배 확대가 요구된다. 화소 요소가 80 마이크론 스퀘어이면 단지 그것을 보기 위해서는 약 1.25배 확대가 요구되며 쉽게 보기위해서는 약 12.5배 확대가 요구된다.

도 5는 0.232 - 0.442 마이크론으로 엠보스가공된 유기층에 대한 Fabry-Perot 공동에서 엠보싱으로 인한 전 범위의 색상을 보여주는 그림이다.

도 3에서 보인 대칭구조와 유사하나 다른 효과를 갖는 또 다른 구조가 도 6에 그려져 있다. 반사층(102)가 두 개의 Fabry Perot 공동들 사이에서 공유되나, 위쪽 공동은 내부에 은폐 코팅을 가지고, 여기서 아래쪽 공동은 내부에 은폐 특징이 없이 단독 색상을 보인다. 더 아래쪽에 있는 공동 유전체층(104b) 및 (106b)는 색상 효과를 제공할 수 있는 두께를 갖도록 또한 제조될 수 있었는데 상기 색상 효과는 가변성 두께 Fabry-Perot 구조를 본 후에 뇌에 의해 통합되는 색상과 외관에 있어 유사했다. 따라서, 박편이 제조되고, 충분히 작다면, 인식되는 색상은 거의 인식된 변화가 없이(있다고 하더라도) 실질적으로 균일할 것이다. 지금까지 보여준 구현예들이 박편 또는 구역 내에서 여러 다른 두께들을 예증하나, 은폐 특징을 제공하기 위해 박편의 나머지와 다른 두께를 갖는 단독의 작은 구역을 구비한 유전체층을 가지는 박편을 제조하는 것이 가능하다. 다른 두께 유전체를 갖는 은폐 구역은 충분히 확대될 때 쉽게 인식될 수 있는 로고나 다른 표식(indicia)의 형태일 수 있다는 것이 또한 주목되어야 한다.

도 7은 홀로그래픽 볼록(relif) 구조를 제조하는 인라인 시스템을 보여준다. 상기 공정 흐름은 미권치 스테이션(unwind station)(80)에서 진공 챔버 안으로 플라스틱의 웹(web)을 도입시키는 것으로부터 시작한다. 상기 플라스틱 웹은 최종 제품을 핫 스템프하기 위한 이형 하드-코트(release hard-coat) 층의 코팅을 가질 수 있거나, 또는 다르게, 상기 플라스틱 웹은 라벨 또는 보안용 실(threads) 제조용 폴리에스터 테레프탈레이트(PET) 필름같은 코팅되지 않은 플라스틱 필름일 수 있다. 상기 플라스틱 웹의 상부 또는 이형 하드-코트 층의 상부에 엠보스가공될 수 있는 수지층이 있다. 엠보스가능한 이형 하드 코트를 구비한 단독층이 또한 사용될 수 있다. 다음 상기 웹은 첫번째 스테이션, 챔버(5),로 이동하고 알루미늄으로 균일하게 코팅된 후, 상기 코팅된 웹은 챔버(1)에서 엠보스가공된다. 이는 반사, 볼록 형태 구조를 제조하는데, 예를 들어, 보안용 물품 또는 압력에 민감한 라벨용 피드(feed)위에 핫 스템프될 수 있는 홀로그램이 있다.

도 8은 한 번 또는 두 번 통과시켜 탈금속화 Chromagram^TM을 제조하는 전체 공정을 보여준다. 각각의 챔버는 자체 펌핑 챔버(미도시)에 스테이션해 있고 각각의 챔버는 각각의 분리된 공정에 대해 모듈(module)로서 사용된다. 이러한 형태의 모듈접근을 사용하여, 각각의 모듈은 물리적으로 움직일 수 있고 상기 진공 기계 내에서 다른 모듈과 교환될 수 있어서 공정 순서는 보안 제품이 제조되는 방식의 변화에 따라 쉽게 바뀔 수 있다.

상기 공정 챔버는 미권취(unwind) 릴(80), 엠보싱 롤러(82)를 구비한 챔버(1)을 포함하며; 레지스트레이션 센서(registration sensor)(83)이 챔버(1) 및 (2) 사이에 제공된다. 챔버(2)는 오일 패터닝 유닛을 포함하며, 상기 유닛은 오일 픽-업(pick-up) 롤러(84), 오일-패터닝 롤러(85) 및 Al의 리지스턴스 소스(resistance source)(86) 및 선택적인 UV 또는 전자 빔 경화 스테이션를 포함한다. O₂ 플라즈마 소스를 포함하는 플라즈마 처리 유닛(97)은 모든 오일이 타서 없어져 금속화된 표면이 오염되지 않거나 고스팅(ghosting)을 주지 않는 것을 확실히 하기 위해 알루미늄 퇴적 후 첫번째 정면 롤 전에 포함된다. 챔버(3)은 흡수층 도포를 위해 정열된 DC 마그네트론 스퍼터링 유닛(87)을 갖는다. 챔버(4)는 유기 아크릴화합물을 도포하는 공정 유닛을 포함하며 이어서 UV 경화 스테이션(89)를 포함한다. 챔버(5)는 전자 빔 총(91)로 무기 유전체 또는 반사 금속을 전자-빔 코팅하기 위한 멀티-포켓(multi-pocket) 도가니(90)을 갖는다. 트랜스미턴스(transmittance) 모니터 (92), (93) 및 (95) , 반사 모니터(94) 또한 모듈형 진공 롤 코터 시스템 내에 제공된다.

상기 설명한 공정을 변화시켜 비-탈금속화(non-demet) Chromagrams^TM을 제조할 수 있다. 상기 공정 흐름에서, 들어오는 웹 위의 수지층은 챔버(1)에서 엠보스가공되고, 다음으로 챔버(3)에서 흡수층으로 코팅되며 이어서 챔버(5)에서 MgF₂ 같은 무기 유전체로 코팅된다. 다음으로 롤이 역방향으로 진행하여 패터닝 유닛은 작동하지 않는 상태에서 챔버(2)에서 반사층으로 코팅되어 Fabry Perot 구조를 완성하게 된다. 마지막으로, 상기 비-탈금속화 Chromagram^TM은 미권취 롤러(80)에 감긴다. 상기 공정 흐름은 도 8에서 두번째 흐름 공정에서 보인다.

탈금속화 Chromagrams는 또한 색상 이동 잉크 또는 점착제를 사용하여 제조될 수 있다.

상기 설명한 공정을 다르게 변화시키는 것으로, 이는 같은 모듈형 시스템이 사용될 수 있는 것이며 PET 이형 하드 코트가 챔버(1) 및 (2)를 거쳐서 탈금속화 홀로그램을 제조하는 것이다. 챔버(2)를 통과한 후 탈금속화 홀로그램을 포함하는 PET 롤은 곧장 와인드-업(wind-up) 롤(86) 위에 감긴다. 이어서 공정라인을 밖에서 색상 이동 잉크 또는 색상 이동 점착제로 처리하여 핫 스템프 Chromagrams를 제조한다.

도 9는 탈금속화 Chromagrams^TM을 제조하기 위한 인라인 진공 롤 코터 시스템을 보여준다. 상기 구현예에서, 엠보싱 수지는 첫 단계로서 도포된다. PET 웹은 상기 진공 코터에 도입되어 챔버(4)에서 아크릴 코팅으로 코팅된다. 상기 예에서, 상기 래커는(lacquer) Phoenix, Arizona의 Sigma Technologies Inc로부터 입수가능한 기술에 기초한 UV 경화성 아크릴 단량체의 코팅이다. UV 램프 또는 전자-빔은 챔버(4)에서 제공되어 사용된 단량체에 따라 경화 스테이션(curing station)(9)에서 일어나는 아크릴층의 부분 또는 전체 경화를 제공한다. 부분 경화가 사용된다면, 다음으로 다른 UV 소스 또는 전자 빔(96)에 의한 전체 경화가 알루미늄 퇴적에 이어서 사용되는데, 이는 UV 램프(9)를 사용하여 투명성 기재를 UV 경화하는 것이거나 챔버(4) 다음에 비-UV 투명성 웹을 관통하는 전자-빔을 사용하는 것이다.

폴리머는 UV 광에 의해 열화되므로, Beer's Law에 따라 UV 흡수로 인한 폴리머 기재의 열화 및 감쇠 같은 것을 줄이기 위해, 다른 구현예를 제공한다. 따라서 이 구현예에서는 상기 폴리머의 완성이 UV 램프에 의하기보다 전자 빔 총의 사용으로 달성되나 전자 빔 총은 알루미늄 퇴적후 첫 번째 정면 롤러전에 상기 기재의 금속면에 스테이션된다. 이 예에서 전자는 상기 알루미늄 코팅을 관통한다. 알루미늄 두께는 10 - 100 nm 범위일 수 있고, 상기 전자가 7 마이크론 두께 단위의 타이타늄 호일을 관통해야 하는 공기 중의 경화에서의 전자 빔을 사용하면 관통은 충분하다. 바람직하게, 상기 전자 빔 소스는 폴리머 깊이 전체를 관통하기위해 금속이 전혀 없는 경우보다 더 높은 전압에서 가동되어야 하나 여전히 공기 중 전자 빔 경화 시스템보다 낮은 전압에서 가동된다. 도면에서는 보이지 않으나, 폴리머 코팅 후 플라즈마 처리가 표면 에너지를 향상시키기 위해 제공되어 금속 점착을 향상시킬 수 있다.

도 18은 릴 (182a)가 기재 재료의 코팅되지 않은 웹(183)을 퇴적 드럼(180) 및 나아가 계속되는 릴(182b)에 제공하는 시스템을 보여준다. 상기 릴(182a)를 이탈한 후 상기 웹(183)는 퇴적 유닛(185)를 통과하고 퇴적된 폴리머의 부분 경화를 위해 플라즈마 처리기(184)를 통과한다. Al 같은 반사 금속이 금속 퇴적 소스(186)을 통해 유기 유전체 코팅된 웹(183) 위에 퇴적된다. 전자-빔 총(181)이 얇은 Al 코팅(192)를 관통해서 엠보스가능한 폴리머(194)를 완전히 경화시킨다. 도 19는 전자-빔(193)이 얇은 Al층(192)을 관통해서 폴리머 기재(183)이 아래에서 지지하는 엠보스가능한 폴리머(194) 층을 완전히 경화시키는 단면도이다.

또한, 플라즈마 처리는 금속화 후 추가적인 폴리머 코팅 전에 제공될 수 있다. 어떤 폴리머는 쉽게 접착되지 않으므로 표면 에너지가 최대가 되는 것을 확실히 하기 위해 플라즈마 처리를 사용해 상기 표면을 퇴적하는 코팅이 표면을 완전히 적실 수 있게 돕도록 준비하는 것이 항상 바람직하다. 상기 폴리머를 도포하기 전 플라즈마 처리는 폴리머 경화를 방해하는 산소를 배제하기 위해 아르곤/질소 플라즈마 처리였으나 금속 퇴적 전 아크릴레이트의 플라즈마 처리는 옥사이드를 통한 폴리머 및 금속 사이의 직접적인 화학 결합을 돕는 약간의 산소를 제공하기 위해 아르곤/산소 플라즈마를 사용하는 것이었다.

상기 웹이 챔버(4)를 통과한 후 다음으로 챔버(2)를 만나는바 여기서 패터닝된(patterned) 또는 패터닝되지 않은(non-patterned) 알루미늄층이 퇴적된다. 플라즈마 처리 O₂ 소스(97)이 제공되어 남아 있는 모든 오일을 제거해서 고스팅을 예방하거나 줄인다. 다음으로 상기 웹은 챔버(1)으로 이동한다.

바람직하게, 챔버(1)은 엠보싱이 효과적이기 위해 유연한 드럼을 사용한다. 스틸 드럼은 공기가 밖으로 빠져나가지 않도록 딱딱한 고무 슬리브로 감싸질 수 있다. 상기 엠보싱 롤러는 가열될 수 있고 드럼 위의 고무는 냉각될 수 있다. 엠보싱은 선택적으로 또는 상기 웹 전체 표면 위에 적용될 수 있거나 단지 알루미늄 아일랜드(islands) 위에 지시된 대로 적용될 수 있다. 상기 오일 패터닝 공정 기술은 상업적으로 사용가능하다. 이 점에서, 상기 롤은 탈금속화 홀로그램 또는 탈금속화 볼록 구조의 다른 형태들 또는 비탈금속화 구조들을 제조하기 위해 다른 공정 단계의 사용 없이 와인드-업(wind-up) 롤러 쪽으로 직접 이동할 수 있다. 이러한 구조들은 알루미늄화되지 않은 영역에서 색상 이동 잉크로 순차적으로 코팅되어 잉크 기반의 또는 OVP 점착제 기반의 Chromagrams^TM을 제조할 수 있다. 이런 코팅 배열은 상기 알루미늄 안으로 엠보싱되도록 하는데 이는 상기 유기층이 엠보싱 롤러를 오염시키는 가능성을 배제시킨다.

추가 공정으로, 상기 웹은 챔버(3) 및 (5)로 이동하고 여기서 상기 웹은 흡수층(Cr), 유전체층(MgF₂)으로 코팅되고 반사층(Al) 전체는 역방향으로 퇴적된다. 이 예에서, 최종 와인드-업은 비권취(un-wind) 롤러(81) 위에서 일어난다. 다르게, 상기 웹은 흡수층으로 코팅되고, 기계에서 역방향으로 진행되어 순서적으로 유기 아크릴 층으로 코팅되고 다음으로 반사 알루미늄층으로 코팅되어 무기 유전체보다는 유기 유전체를 구비한 Chromagram을 제조할 수 있다. 이 경우에, 또한 최종 와인드 업은 비권취 스테이션에서 일어난다.

공정 흐름은 다음을 포함한다:

1) 플라스틱 필름 (즉 PET 타입 G) → 엠보스 → 웹의 전체 폭 전역을 알루미늄으로 처리 → 홀로그램 또는 회절성 라벨.

2) 플라스틱 필름 및 이형/수지 → 엠보스 → 웹의 전체 폭 전역을 알루미늄으로 처리 → 핫 스템프 볼록 반사 홀로그램 또는 심벌로/심벌없이 회절성 박편 제조.

3) 플라스틱 필름 → UV 아크릴 → 경화 → 알루미늄으로 처리 → 엠보스 → 홀로그램 또는 회절성 라벨.

4) 플라스틱 필름 → UV 아크릴 → 부분 경화 → 패턴에 알루미늄으로 처리 → 엠보스 → 전체 경화 → 흡수층 증착 → 유전체층 퇴적 → 반사층 퇴적 → 탈금속화 라벨 Chromagram( 주의: 엠보싱은 알루미늄과 함께 레지스터에 있을 수 있거나 알루미늄을 가로질러서 그리고 비알루미늄 영역에 있을 수 있다).

5) 이형/수지를 구비한 플라스틱 필름 → 패턴에 알루미늄으로 처리 → 엠보스 → 흡수층 퇴적 → 유전체층 퇴적 → 반사층 퇴적 → 핫 스템프 탈금속화 Chromagram.

6) 이형/수지를 구비한 플라스틱 필름 → 흡수층 퇴적 → UV 아크릴 → 반사층 퇴적 → 반사층 퇴적 → 핫 스템프 비탈금속화 Chromagram.

7) 플라스틱 필름 → 흡수층 퇴적 → UV 아크릴 → 반사층 퇴적 → 반사층 퇴적 → 라벨 비탈금속화 Chromagram.

엠보싱

엠보싱은 여러 가지 다른 방식으로 행해질 수 있다. 상기 심은 상기 폴리머 안으로 충분한 압력으로 압착되어 상기 폴리머가 상기 심 프로파일 안으로 흐를 수 있다. 이것은 열이 상기 폴리머를 연화시키는데 사용된다면 더 용이하게 된다. 다르게 더 낮은 녹는 점의 폴리머가 사용될 수 있거나 또는 심지어 극단적인 경우에 액체 단량체가 사용될 수 있는데 여기서 상기 액체가 상기 심 프로파일을 차지해서 상기 폴리머를 고체화한 동안 경화가 된다.

압력, 또는 열 및 압력을 사용할 때, 폴리머가 약간 느슨해져서 이후 압력을 완화시켜서 상기 폴리머가 부분적으로 평평한 표면을 회복하는 경향이 있다. 따라서 회절 격자 또는 홀로그램이 처음의 심보다 덜 밝게 보일 수 있다. 전체 깊이 엠보싱(full depth embossing)은 보통 약간의 열 및 압력을 함께 요구하는데; 핫 닙(hot nip) 이후에 즉시 열을 제거하기 위해 냉각된 롤이 존재하는데 이는 폴리머 완화의 정도를 억제하기 위해 가능한 빨라야 한다.

심과 아직 접촉하고 있는 동안 폴리머를 경화시키는 UV 경화 공정은 전체 깊이 엠보싱을 얻을 최적의 기회를 제공하나 약간의 이형 어려움이 발생할 수 있다.

엠보싱은 심지어 대기 압력에서도 어려울 수 있으며, 어려운 정도는 엠보싱 심의 질 및 엠보싱 패턴의 프로파일에 의존적일 수 있다. 예를 들어 사인곡선 및 피라미드 패턴은 구형파 0차 회절 형태 또는 깊은 종횡 비율(deep aspect ratio) 패턴과 비교해서 작업하기에 더 쉬운 프로파일이다.

연성이 있는 폴리머를 이형시키는 심이 문제이다. 폴리머가 기재로부터 분리 되어 상기 심을 방해하는 경우, 다음 상기 심은 다음의 및 이어지는 회전에서 엠보스하지 않는다. 폴리머가 붙는 경향을 최소화하기 위해 작업자는 대기압의 시스템에서 심에 이형제를 도포할 수 있다.

그럼에도 불구하고 이 문제점은 심에 이형 스프레이를 한 번 더 도포해야 하는 때를 확인하기가 어렵게 되는 진공 시스템에서 악화되며, 따라서 심 표면을 조절하는 방법이 본 발명의 일태양이다. 본 발명의 구현예에 따라, 그리고 도 10에서 보인바와 같이, 심(101)은 아르곤 및 불소화된 기체 같은 두 번째 성분의 기체 혼합물의 내장된 플라즈마로 처리될 수 있어서 심의 표면 에너지가 감소할 수 있고 심이 코팅되어 처리된 표면이 PTFE 같은 붙지 않는 표면과 유사한 저에너지 표면을 제공할 수 있다.

도 10에서 플라즈마 처리기(104a)가 엠보싱 롤(101)에 인접해 있는 것이 보이는데 상기 플라즈마 처리기(104a)는 심에 이형 코팅을 제공하는 방법으로서 상기 심을 플루오르화한다. 낮은 단계로 불소화되는 불소화 플라즈마를 사용하여 상기 표면에 PTFE 형태의 붙지 않는(non-stick) 코팅의 단층 이하의 층을 퇴적시킬 수 있다. 모든 단층 같은 것은 상기 폴리머가 이형될 때 상기 폴리머에 의해 이탈됨으로써 제거되며 플라즈마를 지나 심의 다음 회전 동안 대체될 수 있다.

다르게 UV 소스로서 불활성 기체 플라즈마는 폴리머가 아직 심에 있는 동안 상기 폴리머를 인시츄로 확실히 경화시키기 위해 사용될 수 있다. 이 방법은 폴리머 코팅이 이미 금속화었다면 잘 작동하지 않을 수 있다.

이러한 방법들은 단독 플라즈마에서 조합될 수 있으나 폴리머 표면은 그때 또한 불소화될 수 있고 따라서 붙지 않을 수 있다. 이것은 폴리머를 코팅을 첨가하기에 딱딱하게 만들어서 단지 상기 폴리머 코팅이 최종층인 경우에 정말 유용할 수 있다.

도 11은, 불활성 기체 플라즈마가 폴리머 UV 경화를 제공하는 것을 보여주는데 폴리머가 심을 이탈할 때 엠보싱 깊이를 최대화하는 것을 돕는다. 또한 상기 UV가 폴리머가 심에 아직 있는 동안 상기 폴리머를 관통하여 경화시킨다면 심으로부터의 폴리머 이형을 두 가지 방식으로 도울 수 있다. 하나는 더 전체적인 경화로 상기 폴리머 세기가 증가되는 것이고 두번째는 경화가 발생할 때 상기 폴리머 두께의 수축이 통상적으로 있다는 것인데 이는 상기 폴리머를 심 밖으로 끌어당기는 것을 돕는다.

도 12는 두 개의 플라즈마(104a), (104b)의 사용이 동일 심(101)에 제공되는 바람직한 구현예를 보여준다. 다르게 그리고 덜 바람직하게 두 개의 공정을 하나의 플라즈마에 통합시킬 수 있다. 이렇게 함으로써, 불행하게도, 상기 엠보스가공된 폴리머는 낮은 에너지 표면을 또한 가질 수 있고 이는 상기 표면 위에 다음 층이 달라붙는 것을 더 어렵게 만든다.

도 13은 엠보스싱 셋업(setup)을 보여주는바 여기서 비유연성 엠보싱 롤 위의 심(130)이 보인다. 유연한 롤 없이 엠보싱 할 경우, 증가하는 압력으로, 점선으로 보이는 바와 같이 압인롤(132)의 편향이 발생하는 것이 일반적이고, 따라서 상기 웹의 중앙에서 말단까지의 엠보싱 깊이에 변화를 일으키게 된다. 도 14에서 보인 옵션(option)은 계단모양의 말단(144)을 구비한 딱딱한 압인롤(142)을 사용하는 것인데 상기 계단모양의 말단(144)는 상기 심의 말단을 지나서 있고, 직경에 있어서 더 크다. 이는 상기 롤들이 얼마나 가깝게 함께 작동할 수 있는지에 대한 한계를 지정하는데 상기 롤의 더 큰 직경의 말단에 의해 하중이 감소함으로써 상기 압인롤이 편향되는 것을 방지한다. 상기 말단들의 직경은 기재 두께에 엠보스가공될 폴리머층을 더해서 고려될 필요가 있다. 유리하게, 이는 더 딱딱한 화합물의 유연 롤 또는 딱딱한 금속 압인롤이 사용될 수 있게 한다.

폴리머 퇴적 공정

이제 도 15에 대해 언급하자면, 다른 직경을 가질 수 있고/있거나 다른 속도로 회전하는 일련의 롤들(151a) 내지 (151f)이 활용되는데 이는 냉각된 퇴적 드럼(157)에 의해 지지되는 웹(155) 위에 단량체의 바람직한 양을 퇴적하기 위해 연속적인 롤들 위에 실리는 단량체를 줄이는 방법이다. 냉각된 롤(151a) 내지 (151f)을 사용하는 것은 그렇지 않을 경우 너무 높은 증기압을 갖는 어떤 폴리머들의 사용을 가능하게 할 수 있다. 다르게 프린팅 스타일 롤러 열(train)을 사용하는 것이 있는데 이는 액체 베스로부터 단량체를 취해서 단량체 두께를 각각의 롤 위에서 연속적으로 소정의 얇은 두께까지 줄이는 방법이다.

도 16은 도 15에 대해 다른 구현예를 보여주는데 여기서 마지막 롤(151g)는 가열된 롤로서 단량체를 증발시킨다. 다음으로 이 증기는 냉각된 퇴적 드럼 위를 지나가는 기재 위에서 응축된다.

도 17은 세번째 변화를 도시하는데 여기서 단량체는 롤 열(train)과 연결된 슬롯 다이를 통하여 증발되고 상기 슬롯 다이는 되어 웹을 직접 또는 핫 롤 증발 방법을 통하여 코팅하기 전에 균일성을 향상시킨다.

물론 많은 다른 구현예들이 본 발명 범위 및 사상으로부터 벗어남 없이 예견될 수 있다.

본 발명은 2005년 6월 17일 출원된 미국 특허 출원 60/691,499로부터 우선권을 주장하며, 상기 특허는 모든 목적을 위하여 참고자료로 여기에 통합된다.

본 발명의 다층 박막 필터는 보안 장치로서 유용한 은폐 색상 코딩(coding) 시스템으로 작용한다.

Claims (20)

1. 유기 유전체층을 내부에 구비하는 다층 박막 필터로서, 상기 유기 유전체층이 상기 필터의 복수개의 구역들에 걸쳐있고, 상기 유전체층은 엠보스가공되어 서로 다른 균일한 두께의 복수개의 구역들을 정의하고, 상기 유전체층의 일부 인접 구역들은 서로 다른 균일한 두께를 가지며, 상기 엠보스가공된 인접 구역들 중 하나의 크기는, 상기 하나의 구역의 색상이 균일하고, 상기 하나의 구역에 인접한 구역의 균일한 색상과는 CIELAB 색좌표에서 델타 E 값이 10 이상인 색상 차이를 가지고, 상기 엠보스가공된 인접 구역들 중 하나의 색상은 10 배 이상으로 확대해야 사람의 눈으로 식별가능한, 크기인 다층 박막 필터.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 다층의 한 층이 두께가 균일한 흡수층인 것을 특징으로 하는 다층 박막 필터.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 다층의 한 층이 두께가 균일한 반사층인 것을 특징으로 하는 다층 박막 필터.
4. 제 1 항에 있어서, 100 배 이상의 배율에서 상기 색상 차이가 사람의 눈으로 식별가능하고, 10 배 이하의 배율에서는 상기 색상 차이가 사람의 눈으로 식별불가능한 것을 특징으로 하는 다층 박막 필터.
5. 제 1 항에 있어서, 다른 인접 구역과 서로 다른 두께를 갖는 상기 엠보스가공된 유전체층의 한 구역이 그 내부에 회절 격자로 엠보스가공되어 있고, 상기 엠보스가공된 구역의 평균 두께가 인접 구역의 두께와 다른 것을 특징으로 하는 다층 박막 필터.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 엠보스가공된 구역이 회절성 효과 및 색상 이동 효과(color shifting effects)를 제공하며, 상기 인접 구역은 색상 이동 효과만을 제공하는 것을 특징으로 하는 다층 박막 필터.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 박막 필터가 크로마그램(chromagram)인 것을 특징으로 하는 다층 박막 필터.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 엠보스가공된 구역이 표식(indicia) 형태인 것을 특징으로 하는 다층 박막 필터.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 다른 색상의 구역들이 색상 코드를 나타내는 것을 특징으로 하는 다층 박막 필터.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 엠보스가공된 유전체층의 한 구역이 인접 구역들에서 비사인곡선의 압인(impressions)을 가지고, 상기 압인은 평평한 바닥을 구비한 공동들(cavities)을 형성하며, 상기 공동들은 100 마이크론 스퀘어 미만의 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 다층 박막 필터.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 공동들이 정사각형, 직사각형, 원형 또는 삼각형인 것을 특징으로 하는 다층 박막 필터.
12. 흡수층 및 반사층 사이에 샌드위치되어 있는 유기 유전체층을 내부에 구비한 다층 박막 필터로서, 상기 유전체층이 엠보스가공되어 10 배 이상으로 확대해야만 사람의 눈으로 식별가능한 보안 정보를 제공하는 것을 특징으로 하는 다층 박막 필터.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 흡수층 및 상기 반사층이 엠보스가공되지 않고 균일한 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 다층 박막 필터.
14. 제 12 항에 있어서, 상기 반사층이 엠보스가공되어 확대해야만 사람의 눈으로 식별가능한 보안 정보를 제공하는 것을 특징으로 하는 다층 박막 필터.
15. 제 12 항에 있어서, 상기 흡수층이 엠보스가공되어 확대해야만 사람의 눈으로 식별가능한 보안 정보를 제공하는 것을 특징으로 하는 다층 박막 필터.
16. 제 14 항에 있어서, 상기 흡수층이 엠보스가공되어 확대해야만 사람의 눈으로 식별가능한 보안 정보를 제공하는 것을 특징으로 하는 다층 박막 필터.
17. 다층 박막 필터로서,

    상기 필터의 복수개의 구역들에 걸쳐(spanning)있는 유기 유전체층, 여기서 상기 유전체층은 엠보스가공되어 100 마이크론 스퀘어 미만의 한 구역 이상에서 인접 구역과는 다른 두께를 정의하고, 상기 엠보싱은 10 배 이상으로 확대해야만 사람의 눈으로 식별가능한 광학적 효과를 생성하는 크기인 유기 유전체층;

    상기 유기 유전체층을 덮는 흡수층; 및,

    상기 유기 유전체층을 지지하는 반사층을 포함하는 다층 박막 필터.
18. 제 17 항에 있어서, 상기 한 구역 이상과 상기 인접 구역이 그것들의 색상에 있어서 10 이상의 델타 E 값만큼 서로 다른 것을 특징으로 하는 다층 박막 필터.
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