KR101490396B1 - 이중층을 가진 홀로그램 패치 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

신분증이나 각종 카드 등에 전사되는 홀로그램 패치의 시인성, 보안성 및 심미감과 같은 홀로그램 특성을 보다 확장시키는 이중층을 가진 홀로그램 패치 및 그 제조방법을 제시한다. 그 패치 및 방법은 기재층의 전면을 덮고 엠보싱 처리되어 빛을 산란시켜 홀로그램 형상을 구현하는 홀로그램 수용층의 전면을 덮도록 코팅되고 투명한 물질로 이루어진 투명층 및 투명층의 일부 영역에 배치되도록 패턴화되고 금속 물질로 증착된 금속층을 포함하며, 금속층의 패턴화는 마스킹층을 이용한다.

Description

이중층을 가진 홀로그램 패치 및 그 제조방법{Hologram patch having double coated layer and method of manufacturing the patch}
본 발명은 홀로그램 패치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 이중 증착층인 투명층 및 불투명층이 형성되어 시인성(視認性), 위조방지 등의 특성이 개선된 홀로그램 패치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
홀로그램이란 빛의 간섭과 회절현상을 이용하여 빛의 위상 정보를 기록하는 것이다. 이러한 홀로그램은 일반 사진으로 표현할 수 없는 입체영상을 기록할 수 있는 수단으로 사용되고 있다. 홀로그램의 영상은 위조 및 변조가 불가능하고 부착되는 피착재에 심미감과 장식성을 부여할 수 있다. 홀로그램 패치는 홀로그램층이 형성된 리본 형태의 필름으로, 일반적으로 신분증 및 각종 카드 등의 위조 및 변조 방지를 위한 보안기능을 부여하는 용도로 많이 사용된다. 이를 위해, 홀로그램층이 새겨진 홀로그램 리본을 각종 정보가 인쇄된 피전사체에 전사한다.
국내공개특허 제2003-0041876호 및 국내공개특허 제2013-0083591호는 하나의 홀로그램층을 사용하는 신분증 및 카드를 제시하고 있다. 그런데, 종래의 홀로그램 패치 및 카드는 하나의 홀로그램층을 사용하고 있기 때문에, 시인성, 보안성, 심미감과 같은 홀로그램 특성을 부여하는 데에는 한계가 있다. 홀로그램 패치는 상기 홀로그램 특성을 보다 개선시키고자 하나, 하나의 홀로그램층이 형성되어 있는 홀로그램 패치로는 도달하기 어려운 실정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 신분증이나 각종 카드 등에 전사되는 홀로그램 패치의 시인성, 보안성 및 심미감과 같은 홀로그램 특성을 보다 확장시키는 이중층을 가진 홀로그램 패치 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 과제를 해결하기 위한 이중층을 가진 홀로그램 패치는 기재층 및 상기 기재층의 전면을 덮고, 엠보싱 처리되어 빛을 산란시켜 홀로그램 형상을 구현하는 홀로그램 수용층을 포함한다. 또한, 상기 홀로그램 수용층의 전면을 덮도록 코팅되고, 투명한 물질로 이루어진 투명층 및 상기 투명층 위의 일부 영역에 배치되도록 패턴화되고, 금속 물질로 증착된 금속층을 포함한다.
본 발명의 패치에 있어서, 상기 투명층은 황화아연, 플루오르화 마그네슘, 산화마그네슘, 플루오르화칼슘, 산화알루미늄, 이산화규소, 이산화티탄, 이산화지르코늄, 이산화세륨, 산화아연, 산화티탄 중에서 선택된 어느 하나의 물질로 이루어진 층 또는 그들의 복합층일 수 있다. 이때, 상기 투명층은 황화아연으로 이루어진 층인 것이 바람직하다. 또한, 상기 패턴화된 금속층은 Al, Cu, Ag, Au, Ni, Ti, Cr, 및 Fe로 이루어지는 군에서 선택된 어느 하나의 물질로 이루어진 층일 수 있다. 상기 패턴화된 금속층은 상기 투명층 상에 서로 다른 물질로 이루어진 상기 금속층이 적어도 두 개 이상 존재할 수 있다. 상기 패턴화된 금속층은 상기 투명층 상에 서로 다른 물질로 이루어진 상기 금속층 및 패턴화된 금속층에 의해 정보와 비표 및 마이크로 레터링 중의 적어도 하나가 부가될 수 있다.
본 발명의 과제를 해결하기 위한 이중층을 가진 홀로그램 패치의 제조방법은 먼저 기재층의 전면에 홀로그램 수용층을 형성한다. 그후, 상기 홀로그램 수용층을 엠보싱하여 홀로그램 형상을 구현한다. 상기 홀로그램 수용층의 전면에 투명층을 코팅한다. 상기 투명층의 일부 영역에 패턴화된 금속층을 형성한다.
본 발명의 방법에 있어서, 상기 패턴화된 금속층을 형성하는 단계는 상기 투명층의 전면에 금속층을 코팅하는 단계와, 상기 금속층 상에 상기 패턴화된 금속층을 노출시키는 마스킹층을 형성하는 단계 및 상기 마스킹층에 의해 노출된 상기 금속층을 에칭액에 의해 제거하여 상기 패턴화된 금속층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 금속층은 알루미늄이고 상기 에칭액은 알칼리 수용액일 수 있다.
본 발명의 이중층을 가진 홀로그램 패치 및 그 제조방법에 의하면, 전면을 덮고 홀로그램층이 형성된 투명층과 패턴화된 금속층을 형성함으로써, 투명층 및 금속층의 조합으로 인하여 발생하는 시인성, 보안성 및 심미감과 같은 홀로그램 특성을 보다 확장시킬 수 있다. 또한, 패턴화된 금속층에 의해 다양한 정보와 비표 및 마이크로 레터링(lettering) 등을 부가하여, 보다 보안성이 강화된 홀로그램 패치를 활용할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 홀로그램 패치를 나타내는 단면도이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 의한 홀로그램 패치를 제조하는 방법을 설명하기 위한 공정흐름도들이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다음에서 설명되는 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다.
본 발명의 실시예는 전면을 덮고 홀로그램층이 형성된 투명층과 패턴화된 금속층을 형성함으로써, 투명층 및 금속층의 조합으로 인하여 발생하는 시인성, 보안성 및 심미감과 같은 홀로그램 특성을 보다 확장시키는 홀로그램 패치 및 그 제조방법을 제시한다. 이를 위해, 투명층 및 패턴화된 금속층이 형성된 홀로그램 패치에 대하여 구체적으로 알아보고, 나아가 이를 제조하는 방법을 상세하게 설명하기로 한다. 여기서, 홀로그램 패치란 각종 정보가 인쇄된 신분증이나 각종 카드 등과 같은 피착재에 전사되는 홀로그램층이 새겨진 홀로그램 보안필름을 말한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 홀로그램 패치를 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 홀로그램 패치는 기재층(10), 홀로그램 수용층(12), 투명층(14), 패턴화된 금속층(20) 및 접착층(22)이 순차적으로 적층되어 이루어진다. 기재층(10)은 본 발명의 홀로그램 패치의 기재(base) 역할을 수행하는 것으로, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리아크릴레이트, 폴리카보네이트, 셀룰로오스에스테르, 불소계수지, 폴리아세탈, 폴리유산 및 폴리아미드필름 등에서 선택된 적어도 어느 하나로 이루어질 수 있으며, 두께는 통상적으로 약 12~100㎛ 정도가 바람직하다. 특히, 폴리유산은 생분해성 고분자로 감자, 옥수수 등에서 얻는 녹말을 발효시켜 제조한 고분자수지로서 기계적 특성이 우수할 뿐 아니라 생분해성이 우수하여 섬유용, 필름용, 사출용, 의료용으로 사용량이 점차 증가하고 있다.
홀로그램 수용층(12)은 일면이 엠보싱 처리되어 빛을 산란시켜 홀로그램 형상을 구현하며, 일반적으로는 비닐계, 아크릴계, 멜라민계, 에폭시계수지, 광중합 수지 등으로 이루어질 수 있으며, 폴리카보네이트수지, 폴리스티렌수지, 폴리염화비닐수지 등의 열가소성 수지나, 불포화 폴리에스테르수지, 멜라민수지, 에폭시수지, 우레탄 아크릴레이트, 폴리스티렌 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트, 폴리 아크릴레이트, 멜라민 아크릴레이트, 트리아진 아크릴레이트 등의 열경화성수지 및 라디칼 중합 불포화 라디칼을 가지는 가열 성형성 수지 등에 선택된 적어도 어느 하나로 이루어질 수 있다.
투명층(14)은 굴절률이 다른 홀로그램 수용층(12)과 투명층(14) 사이의 면에서 450~650nm 영역의 빛이 90% 이상 투과 된다. 이때, 상기 투명한 물질은 황화아연, 플루오르화 마그네슘, 산화마그네슘, 플루오르화칼슘, 산화알루미늄, 이산화규소, 이산화티탄, 이산화지르코늄, 이산화세륨, 산화아연, 산화티탄 중에서 선택된 어느 하나의 물질을 사용할 수도 있다. 이중에서 황화아연이 보다 바람직하다.
홀로그램 수용층(12)과 투명층(14)에 의해 홀로그램 이미지가 나타나는 홀로그램층을 이룬다. 상기 홀로그램층은 육안으로 식별할 수 없고, 확대경으로만 식별이 가능한 미세문자를 기록할 수 있는 방식, 레이저 등의 특수한 장치로만 식별이 가능한 숨은 이미지 및 문자를 삽입하는 방식 및 자외선 램프의 조사에 의해서만 식별이 가능한 자외선 잉크를 적용하는 방식을 부가할 수 있다. 또한, 관찰위치에 따라 색이 변하는 시변각 잉크를 적용하는 방식, 홀로그램 파괴 및 비파괴 장식을 적용하는 방식 및 UV 형광잉크를 적용하는 방식 등과 같이 홀로그램 패치에 적용될 수 있는 방식들을 추가하여 적용함으로써 위조 및 변조 방지 기능을 보다 강화시킬 수 있다.
패턴화된 금속층(20)은 Al, Cu, Ag, Au, Ni, Ti, Cr, 및 Fe로 이루어지는 군에서 선택된 어느 하나의 물질이 사용될 수 있으며, 일반적으로 약 200~600Å 두께로 형성된다. 일반적으로, 패턴화된 금속층(20)은 가격이 저렴하고 반사율이 높은 알루미늄(Al)을 사용하는 것이 바람직하고, 전기전도도가 필요한 경우에는 금(Au)을 사용할 수 있으며, 내화학성이 필요한 경우에는 크롬(Cr)을 사용할 수도 있다.
접착층(22)은 패턴화된 금속층(20)과 패턴화된 금속층(20)에 의해 노출된 투명층(14)의 전면을 덮는다. 접착층(22)은 피착재와 홀로그램을 견고하게 결합하는 역할을 수행하는 것으로, 통상적으로 염화비닐-아세트산비닐 공중합체, 폴리에스테르계 폴리이미드나, 아크릴 수지, 에폭시, 비닐수지, SAN 수지, 폴리이미드, 폴리에스터 수지 등 열경화 및 열가소성 수지 등을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 0.05~30㎛의 두께로 형성되는 것이 좋다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 실시예에 의한 홀로그램 패치를 제조하는 방법을 설명하기 위한 공정흐름도들이다. 이때, 홀로그램 패치를 이루는 구성요소들에 대한 설명은 도 1을 참조하기로 한다.
도 2a에 의하면, 기재층(10) 상에 홀로그램 수용층(12), 투명층(14) 및 금속층(16)을 순차적으로 형성한다. 기재층(10)은 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리아크릴레이트, 폴리카보네이트, 셀룰로오스에스테르, 불소계수지, 폴리아세탈, 폴리유산 및 폴리아미드필름 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 층 또는 그들의 복합층으로 이루어질 수 있으며, 두께는 12~100㎛ 정도가 바람직하다.
홀로그램 수용층(12)은 비닐계, 아크릴계, 멜라민계, 에폭시계수지, 광중합 수지 등으로 이루어질 수 있으며, 폴리카보네이트수지, 폴리스티렌수지, 폴리염화비닐수지 등의 열가소성 수지나, 불포화 폴리에스테르수지, 멜라민수지, 에폭시수지, 우레탄 아크릴레이트, 폴리스티렌 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트, 폴리 아크릴레이트, 멜라민 아크릴레이트, 트리아진 아크릴레이트 등의 열경화성수지 및 라디칼 중합 불포화 라디칼을 가지는 가열 성형성 수지 중에 선택된 적어도 어느 하나의 층으로 이루어질 수 있으며, 두께는 0.01~10㎛가 좋다. 홀로그램 수용층(12)은 다이렉트 그라비아, 리버스 그라비아, 오프셋 등 일반적인 인쇄방식으로 코팅할 수 있다.
홀로그램 수용층(12)은 문양이 새겨진 형틀(shim)을 이용하여 열과 압력을 가하여 얻어진다. 구체적으로, 홀로그램 수용층(12)을 만드는 엠보싱 공정은 홀로그램 문양이 새겨진 원판(shim)을 롤에 감아 엠보싱 롤을 만들고, 홀로그램 수용층(12) 위에 상기 원판을 열과 압력으로 접촉시킴으로써 홀로그램 문양을 기록하는 것이다. 한편, 홀로그램 수용층(12)의 재질인 되는 비닐계, 아크릴계, 멜라민계, 에폭시계, 광중합수지등의 수지물에 엠보싱이 되려면 상당한 고온, 고압의 조건이 필요하다.
이에 따라, 상기 엠보싱을 거치는 과정에서 편차가 발생할 수 있다. 이를 해소하기 위해, 엠보싱 공정에서 사용되는 홀로그램 원판에 센싱마크를 삽입할 수 있다. 상기 센싱마크는 레이저 광을 이용하여 화이트-패턴을 같이　촬영하여 새겨 넣는 방법과, 홀로그램 니켈원판을 염화 제2철 등과 같은 강한 염기 또는　강산으로 부식시켜 특정 위치를 백색으로 만드는 방법 등이 있다. 상기 센싱마크는 홀로그램 수용층(12)에 엠보싱되어 식별문양을 이루며, 식별문양은 홀로그램 하나의 패치마다 한 개씩 구비되어 특정한 위치를 결정하는 기준점 역할을 한다.
투명층(14)은 PVD법 또는 CVD법으로 홀로그램 수용층(12) 위에 투명한 물질을 200~600Å의 두께로 증착으로 코팅하여 얻어진다. 투명층(14)은 황화아연, 플루오르화 마그네슘, 산화마그네슘, 플루오르화칼슘, 산화알루미늄, 이산화규소, 이산화티탄, 이산화지르코늄, 이산화세륨, 산화아연, 산화티탄 중에서 선택된 어느 하나의 물질로 이루어진 층일 수 있다. 이중에서 황화아연층이 보다 바람직하다. 한편, 투명층(14)은 굴절율의 차이에 의한 광학적 인식 패턴의 변화를 구현하기 위하여, 상기 물질들로 이루어진 층들을 적층할 수 있다. 예를 들어, 산화알루미늄층 상에 황아아연층을 적층한 복합층을 만들 수 있다. 상기 복합층은 상기 물질들의 굴절율 차이에 의해 광학적 인식 패턴이 달라질 수 있다.
금속층(16)은 Al, Cu, Ag, Au, Ni, Ti, Cr, 및 Fe로 이루어지는 군에서 선택된 어느 하나의 물질이 사용될 수 있으며, 증착 코팅에 의해 200~600Å 두께로 형성된다. 또한, 본 발명의 실시예는 서로 다른 기능을 부여하기 위하여, 투명층(14) 상에 영역별로 다른 금속층(16)을 도포하거나, 상기 물질들로 이루어진 층을 적층된 금속층(16)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 투명층(14)의 일부는 알루미늄을 증착하고 다른 부분은 크롬을 증착하거나, 크롬 증착층 상에 알루미늄을 증착할 수 있다.
도 2b 및 도 2c에 의하면, 금속층(16) 상에 금속층(16)을 패터닝하기 위한 마스킹층(18)을 형성한다. 마스킹층(18)을 이용하여 에칭(etching)을 행하면, 패턴의 형상대로 금속층(16)이 패터닝되어, 패턴화된 금속층(20)이 형성된다. 금속층(16)이 알루미늄(Al)으로 이루어진 경우, 알루미늄은 알칼리 수용액에 쉽게 에칭되므로, 에칭액은 알칼리 수용액이 바람직하다. 구체적으로, 알루미늄은 KOH, NaOH와 같은 알칼리 용액에서 다음과 같이 반응을 해서 수소를 방출한다.
2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na[Al(OH)4] + 3H2
2Al + 2KOH + 6H2O → 2K[Al(OH)4] + 3H2
이와 같이, 금속층(16)의 성분에 따라 적절한 에칭액을 선정할 수 있다. 마스킹층(18)은 상기 에칭액에 의해 반응이 일어나지 않은 재료를 선택할 수 있다. 알칼리 반응에 적용되는 알루미늄의 경우, 마스킹층(18)은 상기 알칼리 수용액에 식각 저항이 큰 세라믹 또는 고분자 물질일 수 있다.
한편, 금속층(16)이 복합층으로 이루어진 경우는 복합층의 물질에 맞는 방식으로 에칭할 수 있다. 예를 들어, 크롬층 상에 알루미늄층이 증착된 경우, 알루미늄층을 마스킹하여 알칼리 수용액으로 먼저 제거하고, 이어서 크롬층을 마스킹하여 알칼리 에칭액에 의해 제거할 수 있다. 이와 같이, 복합층을 패터닝하면, 투명층(14) 상에는 서로 다른 물질로 이루는 패턴화된 금속층(20)이 구현된다.
접착층(22)은 패턴화된 금속층(20)과 패턴화된 금속층(20)에 의해 노출된 투명층(14)의 전면을 덮는다. 접착층(22)은 염화비닐-아세트산비닐 공중합체, 폴리에스테르계 폴리이미드나, 아크릴 수지, 에폭시, 비닐수지, SAN 수지, 폴리이미드, 폴리에스터 수지 등 열경화 및 열가소성 수지 등을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 0.5~10 ㎛의 두께로 리버스 그라비아 코팅 방식에 의해 형성할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 홀로그램 패치는 패치 밖에서 보면, 두 개의 홀로그램 이미지가 나타난다. 하나는 투명층(14)에 새겨진 홀로그램 이미지이고 다른 하나는 패턴화된 금속층(20)에 새겨진 이미지이다. 종래에는 투명층의 이미지만 홀로그램 패치에 표현되었으나, 본 발명의 홀로그램 패치는 패턴화된 금속층(20)의 이미지가 더 나타날 수 있다. 이와 같이, 이중층의 홀로그램 이미지를 구비하면, 투명층 및 금속층의 조합으로 인하여 발생하는 시인성, 보안성 및 심미감과 같은 홀로그램 특성을 보다 확장시킬 수 있다. 이와 같이, 패턴화된 금속층(20)을 부가함으로써, 보다 다양하게 홀로그램 패치를 활용할 수 있다.
이상, 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
10; 기재층 12; 홀로그램 수용층
14; 투명층 16; 금속층
18; 마스킹층 20; 패턴화된 금속층
22; 접착층

Claims (9)

  1. 기재층;
    상기 기재층의 전면을 덮고, 엠보싱 처리되어 빛을 산란시켜 홀로그램 형상을 구현하는 홀로그램 수용층;
    상기 홀로그램 수용층의 전면을 덮도록 코팅되고, 투명한 물질로 이루어진
    투명층; 및
    상기 투명층 위의 일부 영역에 배치되도록 패턴화되고, 금속 물질로 증착된 금속층을 포함하고,
    상기 패턴화된 금속층은 상기 투명층 상에 위치하고, 서로 다른 물질로 이루어진 상기 금속층이 적어도 두 개 이상 존재하는 것을 특징으로 하는 이중층을 가진 홀로그램 패치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 투명층은 황화아연, 플루오르화 마그네슘, 산화마그네슘, 플루오르화칼슘, 산화알루미늄, 이산화규소, 이산화티탄, 이산화지르코늄, 이산화세륨, 산화아연, 산화티탄 중에서 선택된 어느 하나의 물질로 이루어진 층 또는 그들의 복합층인 것을 특징으로 하는 이중층을 가진 홀로그램 패치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 투명층은 황화아연으로 이루어진 층인 것을 특징으로 하는 이중층을 가진 홀로그램 패치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 패턴화된 금속층은 Al, Cu, Ag, Au, Ni, Ti, Cr, 및 Fe로 이루어지는 군에서 선택된 어느 하나의 물질로 이루어진 층인 것을 특징으로 하는 이중층을 가진 홀로그램 패치.
  5. 삭제
  6. 제4항에 있어서, 상기 패턴화된 금속층은 상기 투명층 상에 서로 다른 물질로 이루어진 상기 금속층 및 패턴화된 금속층에 의해 정보와 비표 및 마이크로 레터링 중의 적어도 하나가 부가된 이중층을 가진 홀로그램 패치.
  7. 기재층의 전면에 홀로그램 수용층을 형성하는 단계;
    상기 홀로그램 수용층을 엠보싱하여 홀로그램 형상을 구현하는 단계;
    상기 홀로그램 수용층의 전면에 투명층을 코팅하는 단계; 및
    상기 투명층의 일부 영역에 패턴화된 금속층을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 패턴화된 금속층은 상기 투명층 상에 위치하고, 서로 다른 물질로 이루어진 상기 금속층이 적어도 두 개 이상 존재하는 것을 특징으로 하는 이중층을 가진 홀로그램 패치의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 패턴화된 금속층을 형성하는 단계는,
    상기 투명층의 전면에 금속층을 코팅하는 단계;
    상기 금속층 상에 상기 패턴화된 금속층을 노출시키는 마스킹층을 형성하는 단계; 및
    상기 마스킹층에 의해 노출된 상기 금속층을 에칭액에 의해 제거하여, 상기 패턴화된 금속층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중층을 가진 홀로그램 패치의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 금속층은 알루미늄으로 이루어진 층을 포함하고 상기 에칭액은 알칼리 수용액인 것을 특징으로 하는 이중층을 가진 홀로그램 패치의 제조방법.
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