KR101960402B1

KR101960402B1 - 컬러 다이나믹 증폭 보안 필름

Info

Publication number: KR101960402B1
Application number: KR1020157005268A
Authority: KR
Inventors: 옌 예; 린썬 천; 쑤 선; 윈 저우; 샤오훙 저우; 진 후; 펑페이 주; 둥린 푸; 궈쥔 웨이
Original assignee: 쑤저우 에스브이쥐 옵트로닉스 테크놀러지 컴퍼니 리미티드; 쑤저우 유니버시티
Priority date: 2012-08-03
Filing date: 2012-08-03
Publication date: 2019-03-20
Also published as: US20150198749A1; US9372287B2; KR20150038496A; CN104981356B; WO2014019238A1; CN104981356A

Abstract

본 발명에 따른 컬러 다이나믹 증폭 보안 필름은 마이크로 렌즈 어레이층(20), 기재층(21) 및 마이크로 이미지 문자층(22)을 포함한다. 마이크로 이미지 문자층은 배경부와 이미지 문자부로 이루어지고, 이미지 문자부는 배경부에 분포된다. 마이크로 이미지 문자층은 위로부터 아래의 순으로 반투명 반반사 금속층(223), 매질층(230) 및 금속 필름층(231)이다. 금속 필름층은 평면 구조체이고, 이미지 문자부의 매질층 두께는 배경부의 매질층 두께보다 크다. 반투명 반반사 금속층의 두께는 일치하고, 매질층 상면에 프로파일 모델링에 의해 형성되며, 기재층의 하면(220)에 삽입된다. 반투명 반반사 금속층, 매질층 및 금속 필름층은 마이크로 캐비티 간섭 구조체를 이룬다. 상기 컬러 다이나믹 증폭 보안 필름은 마이크로 이미지 문자의 컬러화 출력을 융통성 있게 구현할 수 있고, 임프린트 방식을 대규모 고속 생산의 효과적인 수단으로 이용하여, 광학 보안 필름 디바이스에 중요한 컬러화 광학 판독 솔루션을 제공한다.

Description

컬러 다이나믹 증폭 보안 필름{COLORED, DYNAMIC, AND AMPLIFIED SAFETY FILM}

본 발명은 광학 소자에 관한 것이며, 구체적으로 다양한 컬러 다이나믹 증폭 이미지를 표시할 수 있는 보안 필름에 관한 것으로서, 브랜드 보안, 카드/티켓, 보안 파일, 인쇄 포장재 등의 공공 안전 영역에 적용된다.

카드/티켓, 브랜드 상품 및 중요한 보안 파일은 공공 안전 및/또는 중요한 경제적 이익과 관련되므로 끊임없이 새로운 기술, 새로운 재료, 새로운 컨셉을 적용하여 위조 방지 기술이 위조자보다 항상 앞서도록 해야 한다. 또한, 카드/티켓과 상품은 주로 공중 영역에서 유통되므로, 그 광학 위조 방지 기술에 대한 하나의 주된 요구는 공중이 쉽게 식별할 수 있어야 한다는 것이다. 레이저 홀로그램 기술에 기반한 광가변 이미지는 그 시각적 효과가 뚜렷하여 카드, 여권, 지폐, 채권 등의 위조 방지 식별에 이용되나, 레이저 홀로그램 기술이 보급됨에 따라 통상의 광가변 이미지의 위조 방지 기능 효과는 점차 저하되고 있다.

근래에, 모아레 증폭 원리에 기반한 마이크로 광학 소자는 마이크로급 이미지를 수백 배 증폭하여 밀리미터급의 식별 가능한 이미지를 형성할 수 있으며, 구현되는 이미지는 관찰하는 시야각이 변함에 따라 다이나믹 효과를 가지므로 금융 분야의 주목을 받고 있다.

미국특허 US5712731, US2005/0180020A1 및 US2008/0037131A1에 마이크로 볼록렌즈 어레이와 마이크로 패턴 어레이를 결합하여 보안용 디바이스에 적용한 것이 개시되었다. 여기서 마이크로 패턴 어레이는 그라비어 인쇄 방식으로 얻어지고, 최소 해상도는 5㎛이며, 주된 제작 방법은 PET 등의 가요성 필름에 포토레지스트를 도포하고 마이크로 이미지 문자를 포함한 볼록판을 이용하여 포토레지스트 표면에 수 ㎛ 깊이의 오목홈을 임프린트한 후, 나이프 코팅 방식으로 잉크를 오목홈에 충진하여 마이크로 이미지 문자가 상응한 색상을 표시하도록 한다. 이러한 마이크로 이미지 문자 제작 방법에서, 이미지의 색채는 오목홈에 충진된 컬러 잉크를 통해 획득되며, 마이크로 이미지 문자의 색상이 단일하여 컬러화 표시를 형성할 수 없다. 또한 마이크로 이미지 문자의 특성 크기는 수 ㎛이고, 일반적인 인쇄용 잉크 입자는 수십 ㎛이므로, 특별히 제작한 나노급 잉크만을 충진용 컬러 잉크로 이용할 수 있다. 오목홈에 충분한 양의 잉크를 충진하여 마이크로 이미지 문자와 배경 사이의 콘트라스트를 향상시키기 위해서는 오목홈 깊이가 3㎛를 초과해야 한다. 따라서 큰 깊이-폭 비(depth-to-width ratio)를 가진 금속 임프린트 템플렛을 제작해야 하며, 대형 폭의 다이나믹 이미지 제작시 공정 곤란도가 증가한다.

재래식 인쇄 방식으로 컬러 마이크로 이미지 문자를 제작할 때, Luscher사의 대형 폭 스크린과 오프셋 프린트의 최상급 결상 시스템 JetScreen2000을 예로 들면, 256개 노즐로 이루어진 잉크젯 인쇄 헤드를 구비하며, 해상도가 700dpi인 이미지를 출력할 수 있다. Autoprint Sri.사의 자회사 Amanda가 새로운 형태의 열잉크젯 프린터 DigitAll을 출시하였으며, 이 프린터는 720×720dpi 해상도의 이미지를 출력할 수 있다. 디지털 스크린 인쇄에서, Scitex의 새로운 형태의 슈퍼 와이드 포맷(Super wide format)의 Grandjet 프린터의 해상도는 370×370dpi이며, Nur사의 Fresco 프린터의 해상도는 720dpi에 달할 수 있다. 따라서, 종래의 프린트 또는 인쇄 기술 수준으로는 해상도가 1-2㎛인 마이크로 이미지 문자를 제작할 수 없으며, 모아레 증폭을 구현하는 정밀도를 구비하지 않는다. 또한 저효율 프린트 방식은 마이크로 이미지 문자의 대량화 및 저비용 제작을 구현할 수 없다.

중국특허 CN101850680A에 다이나믹 입체 효과를 가진 보안 필름이 개시되었다. 이 보안 필름은 마이크로 렌즈 어레이층 내의 각각의 마이크로 렌즈의 중심 좌표를 마이크로 렌즈 어레이층 내에서 랜덤으로 분포시키고, 마이크로 렌즈 어레이층 내의 마이크로 렌즈와 마이크로 이미지 문자층 내의 마이크로 이미지 문자를 하나씩 대응 설치함으로써 구현된다. 여기서 각각의 마이크로 이미지 문자는 마이크로 나노 구조체로 구성하고, 자외선에 의해 유기 필름 재료에 임프린트하여 직접적으로 제작함으로써 구현된다.

다만, 금융 위조 방지 제품은 통상 일반적인 자연 반사광에서 관찰하므로, 다이나믹 패턴과 패턴 배경은 높은 콘트라스트를 가지거나, 또는 이미지가 색채 및 계조 변화가 있어야 하고, 또한 이미지의 지향성 표시 등 식별이 용이한 시각적 특징을 가져야 한다. CN101850680A에 따르면 일반적인 마이크로 나노 구조체를 이용하여 구현되는 마이크로 이미지 문자는 인쇄 방식에 의해서만 배경색을 증가할 수 있으므로, 콘트라스트에 영향을 미치고, 상기 요구를 충족시키기 어렵다.

본 발명의 목적은 색상 배경에서 마이크로 이미지 문자의 컬러 다이나믹 이미지 효과를 구현할 수 있는 광학 필름을 제공하는 것이며, 또한 변색 다이나믹 광학 필름의 구조체 및 구현 방법을 제공하여, 이미지 식별의 광학적 효과를 증가시키고 위조 방지 기술의 문턱을 높이는 것이다.

상기한 발명의 목적을 구현하기 위해 본 발명이 채택한 기술수단은 아래와 같다. 컬러 다이나믹 증폭 보안 필름에 있어서, 마이크로 렌즈 어레이층, 기재층과 마이크로 이미지 문자층을 포함하며, 상기 마이크로 이미지 문자층은 배경부와 이미지 문자부로 구성되며, 상기 이미지 문자부는 배경부에 분포되며, 상기 마이크로 이미지 문자층은 위로부터 아래의 순으로 반투명 반반사 금속층, 매질층 및 금속 필름층이며, 금속 필름층은 평면 구조체이며, 상기 이미지 문자부의 매질층의 두께는 상기 배경부의 매질층의 두께보다 크다. 상기 반투명 반반사 금속층의 두께는 일치하며, 매질층의 상면에 프로파일 모델링되어 형성되고, 상기 기재층의 하면에 삽입된다. 상기 반투명 반반사 금속층, 매질층 및 금속 필름층은 마이크로 캐비티 간섭 구조체를 이룬다. 상기 기술수단은 모아레 증폭 조건에 부합하는 마이크로 렌즈 어레이 부분과, 마이크로 캐비티 간섭 구조체의 두 부분으로 이루어지며, 마이크로 캐비티 간섭 구조체를 통해 배경색 기반의 컬러 마이크로 이미지 문자를 얻으며, 마이크로 렌즈 어레이를 이용하여 증폭한다. 마이크로 이미지 문자와 마이크로 렌즈 어레이는 모아레 증폭에 부합하는 조건에 따라 배열되어, 수백배 증폭한 이미지를 얻을 수 있고, "플로팅", "가라앉음", "변형", "동일 위치-서로 다른 이미지(identical position different image)" 등 다이나믹 효과를 구현할 수 있다. 마이크로 캐비티 간섭 구조체를 통해 배경을 생성하므로 다이나믹 패턴과 패턴 배경 사이는 높은 콘트라스트를 가진다.

상기 기술수단에서 상기 금속 필름층의 두께는 20nm를 초과하고, 반투명 반반사 금속층의 두께는 100nm 미만이다.

추가적인 기술수단에 있어서, 상기 이미지 문자부의 매질층의 상면에 그레이팅 구조체가 형성되어 있다. 그레이팅 구조체가 형성된 부분은 마이크로 나노 그레이팅 구조체를 이루어 이미지의 다이나믹 광학적 변화를 얻을 수 있다.

상기 기술수단에서, 각각의 상기 마이크로 렌즈 유닛은 마이크로 이미지 문자층의 대응 영역에 하나 또는 다수의 마이크로 이미지 문자 유닛이 존재한다.

상기 서로 인접한 마이크로 렌즈 유닛에 대응되는 마이크로 이미지 문자 유닛은 각각 마이크로 캐비티 간섭 구조체 또는 나노 그레이팅 구조체를 이용한다.

상기 인접한 마이크로 렌즈 유닛에 대응되는 마이크로 이미지 문자 유닛에 이용되는 마이크로 캐비티 간섭 구조체의 캐비티 두께가 서로 다르거나 또는 이용되는 나노 그레이팅 구조체의 파라미터가 서로 다르다.

상기 마이크로 렌즈 유닛에 대응되는 다수의 마이크로 이미지 문자 유닛은 각각 마이크로 캐비티 간섭 구조체 또는 나노 그레이팅 구조체를 이용한다.

상기 마이크로 렌즈 유닛 내의 대응되는 다수의 마이크로 이미지 문자 유닛에 이용되는 마이크로 캐비티 간섭 구조체의 캐비티 두께가 서로 다르거나 또는 이용되는 나노 그레이팅 구조체의 파라미터가 서로 다르다.

나노 임프린트와 증착 방법에 의해 마이크로 캐비티 간섭 구조체를 제작하여 마이크로 이미지 또는 문자를 구성하며, 마이크로 캐비티 간섭 구조체의 두께 변화를 이용하여 마이크로 이미지 문자의 컬러화를 구현한다. 또한, 동일한 방법을 이용하여 배경층에 서로 다른 두께의 마이크로 캐비티 간섭 구조체를 제작하여, 마이크로 이미지 문자와 서로 다른 색상을 표시할 수도 있다. 한 가지 제조 방법은 아래와 같을 수 있다. 마이크로 나노 임프린트 다이를 이용하여 기재층의 하면에 매질층의 상면 형태에 대응되는 피트(pit) 구조체를 형성한 후, 한 층의 반투명 반반사 금속막을 증착하고, 다시 매질층을 증착하여 피트를 충진하되 필요한 두께만큼 증착하며, 마지막에 금속 필름층을 증착한다. 필요에 따라 금속 필름층 표면에 다시 한 층의 보호층을 증착할 수 있다.

상기 기술수단에 의해 얻어지는 보안 필름이 가진 시각적 식별 특징은 아래와 같이 표현된다. (1) 다이나믹 이미지와 이미지 배경은 서로 다른 색채를 가진다. (2) 다이나믹 이미지는 서로 다른 영역에서 서로 다른 색채를 가진다(마이크로 캐비티 간섭 구조체의 두께에 의해 결정됨). (3) 다이나믹 이미지의 배경은 서로 다른 영역에서 서로 다른 색채를 가진다(마이크로 캐비티 간섭 구조체의 두께에 의해 결정됨). (4) 다이나믹 이미지의 배경은 정적인 컬러 또는 단일색 이미지일 수 있다. (5) 나노 구조체의 설계를 통해 다이나믹 이미지의 배경 색채 또는 이미지는 광 변색 특징을 가지며, 서로 다른 각도 범위에서 서로 다른 색채를 표시한다. (6) 나노 구조체의 설계를 통해 다이나믹 이미지의 배경 색채 또는 이미지는 다중 채널 특징을 가지며, 서로 다른 관찰 평면에서 서로 다른 색채를 표시한다. (7) 나노 구조체의 설계를 통해 다이나믹 이미지의 배경 색채 또는 이미지는 편광 선택성을 가지며, 서로 다른 편광 조건에서 서로 다른 색채를 표시한다. (8) 나노 구조체의 설계를 통해 동일한 렌즈 유닛 내에서 서로 다른 색채 효과를 가진 마이크로 이미지 문자를 관찰할 수 있다.

상기 기술수단은 매질층 두께 또는 매질 그레이팅의 홈 깊이 또는 그레이팅 구조체의 파라미터를 변경하여 적색(R), 녹색(G), 남색(B) 색상을 각각 얻는다. 3개의 유닛 화소를 조합하여 R, G, B 삼색 화소를 각각 형성하며, 배경층은 대조 색상(contrast colors)을 제공하거나 또는 무색 투명하다. 마이크로 렌즈 어레이를 거쳐 증폭된 다이나믹 이미지는 변색 효과를 가진다. 상기 조합은 3개 유닛을 포함하나 이에 한정되지 않으며, 상기 색상은 R, G, B 삼색을 포함하나 이에 한정되지 않으며, 상기 나노 구조체는 마이크로 캐비티 간섭 구조체를 포함하나 이에 한정되지 않는다. 또한 상기 컬러 블록 또는 패턴의 구성 방안은 그레이팅 구조체의 파라미터를 변화시켜 컬러 출력을 변화시키는 것 외에도, 입사광의 편광 상태의 변화, 그레이팅 배향 또는 관찰 평면의 변화 또는 서로 다른 입사각 범위에서의 색상 표시도 서로 다르다.

상기 각 층은 서로 조합되어 색채 변화가 서로 다른 다이나믹 증폭 광학 필름을 제공할 수 있다.

상기 기술수단을 적용함으로써 본 발명은 종래 기술에 비해 아래와 같은 장점을 가진다.

1. 본 발명에 따른 마이크로 이미지 문자층은 적어도 3층의 구조에 의해 마이크로 캐비티 간섭 구조체를 구성하며, 캐비티(매질층) 두께를 변화시키거나 또는 마이크로 나노 그레이팅 채널의 구조 파라미터의 변화를 통해 마이크로 이미지 문자의 컬러화 출력을 융통성 있게 구현할 수 있다. 또한, 임프린트 방식으로 마이크로 구조체를 제작하는 정밀도는 나노급에 달하며, 1~2㎛ 정밀도의 마이크로 이미지 문자를 제작할 수 있다. 또한, 대규모적인 고속 생산의 효과적인 수단으로 임프린트 방식을 이용할 수 있다.

2. 본 발명은 마이크로 캐비티 간섭 구조체 또는 마이크로 나노 그레이팅을 토대로 마이크로 이미지 문자의 컬러화 출력을 구현하며, 마이크로 렌즈 어레이 조건에서의 모아레 증폭 조건을 충족시킬 수 있을 뿐만 아니라, 컬러 배경에서의 마이크로 이미지 문자의 컬러 다이나믹 증폭 출력을 구현할 수 있으며, 고속 생산의 수요를 충족시킨다. 구조체 설계와 변경을 통해, 광의 변색, 동일 위치-서로 다른 이미지 등의 광학적 효과를 얻을 수 있고, 시각적 식별 특징은 종래의 단일색 보안 소자에 비해 뚜렷하게 향상되며, 위조 방지 성능이 강화된다. 마이크로 이미지 문자의 마이크로 캐비티 공진 또는 마이크로 나노 그레이팅 구조체를 제작함에 있어서 배경색의 마이크로 캐비티 간섭 구조체의 제작을 동기적으로 완료하여 공정 절차를 단순화할 수 있다. 더욱 중요하게는, 나노 구조체의 제조, 필름 간섭 등의 중요한 기술수단에 관하여 기술 문턱이 뚜렷하게 높아져, 광학적 보안 필름 디바이스에 중요한 컬러화 광학 판독 솔루션을 제공한다.

도 1은 제1 실시예의 구조 개략도이다.
도 2는 제1 실시예의 부분 단면도이다.
도 3은 제1 실시예의 마이크로 캐비티 간섭 구조체의 개략도이다.
도 4는 제1 실시예의 적색, 녹색, 남색 삼색의 반사 스펙트럼이다.
도 5는 제1 실시예에 있어서 60°에서의 삼색의 반사 스펙트럼이다.
도 6 내지 도 10은 제1 실시예에 따른 임프린트 공정중 각 단계의 상태 개략도이다.
도 11은 제2 실시예의 개략도이다.
도 12는 제2 실시예의 단면도이다.
도 13은 제2 실시예에서 4가지 캐비티 두께에서의 반사 스펙트럼이다.
도 14는 제3 실시예의 개략도이다.
도 15는 제4 실시예의 개략도이다.
도 16은 제4 실시예의 단면도이다.
도 17은 마이크로 나노 그레이팅 구조체의 개략도이다.
도 18은 제5 실시예의 개략도이다.
도 19는 제5 실시예의 단면도이다.
도 20은 TM 편광시 서로 다른 관찰 각도에서의 마이크로 나노 그레이팅의 반사 스펙트럼이다.
도 21은 TM 편광시 서로 다른 관찰 평면에서의 마이크로 나노 그레이팅의 반사 스펙트럼이다.
도 22는 TE 편광시 서로 다른 관찰 각도에서의 마이크로 나노 그레이팅의 반사 스펙트럼이다.
도 23은 TE 편광시 서로 다른 관찰 평면에서의 마이크로 나노 그레이팅의 반사 스펙트럼이다.
도 24는 서로 다른 관찰 각도에서의 마이크로 캐비티 간섭 구조체의 반사 스펙트럼이다.

이하 도면과 실시예를 결합하여 본 발명을 추가로 설명한다.

제1 실시예

도 1과 같이 R, B 양색의 필터용 마이크로 캐비티 간섭 구조체를 마이크로 렌즈 어레이의 대응되는 마이크로 이미지 문자부에 임프린트한다. 여기서, 도면부호 20은 마이크로 렌즈 어레이 구조체층, 도면부호 21은 기재 필름, 도면부호 22는 컬러 마이크로 이미지 문자층, 도면부호 23은 컬러 배경층이다. 모아레 증폭 원리에 의해 컬러 다이나믹 증폭 패턴을 형성한다. 이 실시예에서 마이크로 문자 화소점의 단면도는 도 2와 같으며, 컬러 이미지 문자층(22)에서 도면부호 220은 기재 하면이고, 도면부호 221은 마이크로 문자 B가 존재하는 수평면이고, 도면부호 222는 마이크로 문자 A가 존재하는 수평면이며, 도면부호 223은 반투명 반반사 금속 필름층으로서 본 실시예에서는 니켈 필름을 이용한다. 도면부호 230은 굴절율이 1.5인 매질 재료 충진층이며, 도면부호 231은 고반사 금속 필름층으로서 본 실시예에서는 금속 알루미늄막층을 이용한다.

이와 같이 컬러 마이크로 이미지 문자층과 컬러 배경층을 구성한 마이크로 캐비티 간섭 구조체는 도 3과 같다. 도면부호 231이 금속 Al 필름이고, 도면부호 230이 굴절율이 1.5인 매질이고, 도면부호 223이 금속 Ni 필름인 경우, 마이크로 캐비티(230)의 두께를 변경하여 R, G, B 삼색 컬러를 출력한다. 도 2와 같이 도면부호 230의 두께가 210nm인 경우, 반사광은 적색을 띠며, 도면부호 230의 두께가 165nm인 경우 반사광은 녹색을 띠며, 도면부호 230의 두께가 130nm인 경우, 반사광은 남색을 띠며, 삼색의 반사 스펙트럼은 도 4와 같다. 60°관찰 각도에서, 도 5와 같이, 도면부호 230의 두께가 210nm인 경우 반사광은 황색을 띠며, 도면부호 230의 두께가 165nm인 경우 반사광은 남색을 띠며, 도면부호 230의 두께가 130nm인 경우 반사광은 자색을 띤다.

마이크로 캐비티 간섭 구조체는 도 6 내지 도 10과 같이, 마이크로 패턴을 임프린트하는 몰드의 단차를 조정함으로써, 임프린트되는 서로 다른 마이크로 패턴이 서로 다른 마이크로 캐비티 두께를 갖도록 할 수 있다. 도 6을 참조하면 임프린트 다이(50)는 서로 다른 높이의 단차(501, 502)를 가지며, 기재(21)의 하면(220)에 두 가지 홈 깊이로 임프린트할 수 있다. 도 7과 같이 오목홈(511, 512)의 깊이는 각각 45nm, 90nm이다. 이어서 도 8과 같이 한 층의 10nm 두께의 니켈막(52)을 증착하고 매질을 피트에 충진한 후 다시 130nm 두께의 매질층(530)을 도 9와 같이 증착한다. 이어서, 도 10과 같이 한 층의 20nm 두께의 알루미늄층(531)을 증착한 후, 마지막으로 필요에 따라 한 층의 보호층을 증착한다. 이와 같은 공정 절차를 통해, 마이크로 이미지 문자층을 구성하는 마이크로 캐비티 간섭 구조체를 제작하는 동시에 배경색을 형성하는 마이크로 캐비티 간섭 구조체를 얻을 수 있다.

따라서, 마이크로 이미지 문자층에서 마이크로 문자 A는 10nm 니켈막, 210nm 두께의 매질 캐비티 및 20nm 두께의 알루미늄층으로 구성되며, 마이크로 문자 B는 각각 10nm 니켈막, 165nm 두께의 매질 캐비티 및 20nm 두께의 알루미늄층으로 구성되며, 배경층은 10nm 니켈막, 130nm 두께의 매질 캐비티 및 20nm 두께의 알루미늄층으로 구성된다. 이로써 수직 방향으로 관찰할 때 마이크로 이미지 문자층의 다이나믹 증폭 패턴은 남색 배경의 적색 문자 A와 녹색 문자 B를 나타내며, 60° 관찰 각도에서 마이크로 이미지 문자층의 다이나믹 증폭 패턴은 자색 배경의 황색 문자 A와 남색 문자 B를 나타낸다.

제2 실시예

도 11과 같이, R, G, B 삼색의 필터용 마이크로 캐비티 간섭 구조체를 마이크로 렌즈 어레이의 대응되는 마이크로 이미지 문자부에 임프린트한다. 이때 도면부호 20은 마이크로 렌즈 어레이 구조체층, 도면부호 21은 기재 필름, 도면부호 22는 컬러 마이크로 이미지 문자층으로서 이 층에는 문자 A, B 및 C로 구성된 마이크로 문자 어레이가 존재하며, 도면부호 23은 무색 배경층으로서 모아레 증폭 원리에 의해 컬러 다이나믹 증폭 패턴을 형성한다.

상기 실시예의 단면도는 도 12와 같으며, 컬러 이미지 문자층(22) 중의 도면부호 220은 기재의 하면이고, 도면부호 621은 마이크로 문자 A가 존재하는 수평면, 도면부호 622는 마이크로 문자 B가 존재하는 수평면, 도면부호 623은 마이크로 문자 C가 존재하는 수평면, 도면부호 223은 반투명 반반사 금속층, 도면부호 230은 굴절율이 1.49인 매질 재료 충진층, 도면부호 231은 전반사 금속층이다.

마이크로 캐비티 간섭 구조체를 예로 들면, 전반사 금속층이 금속 A1 필름이고, 매질 재료 충진층이 굴절율 1.49인 PMMA이며, 반투명 반반사 금속층이 금속 Cr 필름인 경우, 마이크로 캐비티의 두께를 변화시켜 R, G, B 삼색 컬러를 출력한다. 도 13과 같이, 마이크로 캐비티 두께가 210nm인 경우 반사광은 적색을 띠고, 마이크로 캐비티 두께가 170nm인 경우 반사광은 녹색을 띠며, 마이크로 캐비티 두께가 130nm인 경우, 반사광은 남색을 띠고, 마이크로 캐비티 두께가 20nm인 경우 반사광은 뚜렷한 컬러를 출력하지 않는다. 이에 상응한 마이크로 캐비티 간섭 구조체의 제작 방법은 도 6 내지 도 10의 흐름과 유사하며, 임프린트 다이는 기재 상에 196nm, 156nm 및 116nm의 3가지 홈 깊이를 임프린트한다. 이어서 한 층의 6nm 두께의 Cr막을 증착하고 PMMA 매질로 충진한 후, 한 층의 30nm 두께의 알루미늄막을 증착하고, 마지막으로 필요에 따라 한 층의 보호층을 증착한다.

마이크로 이미지 문자층 중 마이크로 문자 A를 6nm 두께의 Cr막, 210nm 두께의 PMMA 및 30nm 두께의 알루미늄막으로 이루어진 마이크로 캐비티 간섭 구조체로 구성하고, 마이크로 문자 B를 6nm 두께의 Cr막, 170nm 두께의 PMMA 및 30nm 두께의 알루미늄막으로 이루어진 마이크로 캐비티 간섭 구조체로 구성하고, 마이크로 문자 C를 6nm 두께의 Cr막, 130nm 두께의 PMMA 및 30nm 두께의 알루미늄막으로 이루어진 마이크로 캐비티 간섭 구조체로 구성하고, 배경층을 6nm 두께의 Cr막, 20nm 두께의 PMMA 및 30nm 두께의 알루미늄막으로 이루어진 마이크로 캐비티 간섭 구조체로 구성하여, 마이크로 이미지 문자층의 다이나믹 증폭 패턴이 백색 배경에서의 적색 A, 녹색 B 및 남색 C의 컬러 문자 어레이를 나타내도록 한다.

제3 실시예

임프린트 기술을 이용하여 마이크로 이미지 문자층상에 일정 캐비티 두께의 마이크로 캐비티 간섭 구조체로 구성된 마이크로 이미지 문자층을 얻고, 반투명 반반사 금속 필름을 증착한 후 매질막층을 증착하여 임프린트 홈을 평평하게 충진한다. 그후 다시 전반사 금속 필름층을 증착하여 단일색의 마이크로 이미지 문자층과 배경층을 얻는다. 마이크로 이미지 문자층의 컬러와 배경층의 컬러는 서로 다르다. 도 14와 같이, 기재 하면에 일정 깊이의 마이크로 이미지 문자(821)를 임프린트하고, 반투명 반반사 금속층(822)을 증착하고 매질막층(830)을 증착한 후, 다시 한 층의 전반사 금속 필름층(831)을 증착한다. 그 후 다시 필요에 따라 한 층의 매질을 보호층으로서 피복한다. 그러면, 마이크로 이미지 문자층과 배경층은 모두 단일 색상으로 표시되며, 양자의 색상은 서로 다르다. 필요에 따라 서로 다른 색상을 선택하여 표시할 수 있으며, 예를 들어 마이크로 이미지 문자 다이나믹 증폭 패턴의 색상 파장은 짧고(남색에 편향됨), 배경 컬러의 파장은 길다(적색에 편향됨). 이로써 다이나믹 증폭 패턴의 색상과 배경 색상을 달리 하여 적색 배경에서 남색이 구현되도록 한다.

제4 실시예

마이크로 렌즈 중심축의 좌우 양측에 서로 다른 마이크로 패턴을 배치하여 서로 다른 시야각에서 서로 다른 증폭 패턴을 관찰할 수 있다. 좌우 마이크로 패턴의 마이크로 캐비티의 두께를 조정하여, 좌우 양측의 서로 다른 필드에서 관찰되는 증폭 패턴의 컬러를 달리 한다.

도 15와 같이, 마이크로 렌즈(90)의 대응되는 마이크로 이미지 문자부(92)에 있어서, 마이크로 렌즈 중심축의 좌우 양측에 각각 마이크로 이미지 문자 A와 B를 배치하되 그 단면도는 도 16과 같이 한다. 마이크로 이미지 문자층(92)에서, 마이크로 렌즈 중심축의 좌측 도면부호 921은 마이크로 문자 A의 수평 위치이고, 마이크로 렌즈 중심축의 우측 도면부호 922는 마이크로 문자 B의 수평 위치이며, 도면부호 923은 반투명 반반사 금속 필름층으로서 예를 들어 6nm의 니켈막(52)이다. 도면부호 930은 매질 필름층으로서 예를 들어 MgF₂이며, 도면부호 931은 전반사 금속층으로서 예를 들어 30nm 두께의 은막이다.

이와 같이, 마이크로 문자 A, 마이크로 문자 B는 마이크로 렌즈 중심축의 좌우 양측에 각각 위치하고, 마이크로 문자 A, 마이크로 문자 B 및 배경층은 캐비티 두께가 서로 다른 마이크로 캐비티 간섭 구조체로 구성되며, 삼자는 각각 서로 다른 색상을 구현한다. 육안으로 마이크로 렌즈 어레이의 상측에서 동일한 하나의 마이크로 렌즈 유닛 내의 서로 같은 배경의 두 가지 마이크로 문자 A와 B의 컬러 다이나믹 증폭 패턴을 관찰할 수 있고, 표시되는 마이크로 문자 A와 마이크로 문자 B는 색상이 서로 다르고 동일 위치-서로 다른 이미지 효과를 가진다.

제5 실시예

도 17과 같은 마이크로 나노 그레이팅 구조체를 이용하여 마이크로 이미지 문자층과 배경층의 색상을 동시에 표시한다. 여기서 도면부호 100은 전반사 금속 필름이고, 도면부호 101은 매질, 도면부호 102는 매질 그레이팅, 도면부호 103은 반투명 반반사 금속 필름이며, 도면부호 102에서 서로 인접하는 리지부(Ridge)의 대응 위치 사이의 거리는 그레이팅 주기이다. 마이크로 캐비티(101, 102)의 두께를 변경하여 R, G, B 삼색 컬러를 출력한다.

마이크로 렌즈 어레이와 결합하여 배경색을 가진 마이크로 이미지 문자 컬러 증폭 다이나믹 표시를 구현한다. 그 수단은 도 18과 같으며, 그 단면도는 도 19와 같다. 여기서 도면부호 1120은 기재 하면이고, 기재 하면의 마이크로 렌즈 대응 영역에서 홈 깊이가 도면부호 1122 위치에 이르도록 임프린트하며, 이 홈의 폭 사이즈는 5㎛ 미만이고 깊이는 65nm이다. 또한 도면부호 1122 위치에 주기가 250nm이고 깊이가 240nm인 매질 그레이팅 구조체(1121)를 임프린트한 후, 순차적으로 10nm의 반투명 반반사 금속 니켈 필름(1123), 165nm의 매질막(1130) 및 20nm의 전반사 금속 필름(1131)을 증착한다. 이로써 마이크로 문자 A는 10nm의 반투명 반반사 금속층, 230nm의 매질 그레이팅층, 230nm의 매질층 및 20nm의 전반사 금속 필름으로 이루어지며, TM 편광시 반사 스펙트럼은 도 20과 같으며, ±40°에서 관찰할 때 마이크로 문자 A는 적색을 띠고, ±60°각도에서 관찰할 때 마이크로 문자 A는 뚜렷한 색상 특징이 없다. 그레이팅 라인에 수직하는 평면에서(즉 도 19의 φ=0°) 40° 관찰 각도로 관찰할 때 마이크로 문자 Α는 적색을 띠고 그레이팅 라인에 평행하는 평면에서(즉 도 19의 φ=90°) 40°관찰 각도로 관찰할 때 마이크로 문자 Α는 뚜렷한 색상 특징이 없으며, 도 21과 같이 뚜렷한 듀얼 채널 특성을 나타낸다.

TE 편광 조건에서 그 반사 스펙트럼은 도 22와 같으며, 서로 다른 관찰 각도에서 가시광 영역에서의 그 반사율의 변화는 작으며, 뚜렷한 색상 특징이 없다. 그레이팅 라인에 수직하는 평면에서(즉 도 19의 φ=0°) 40°관찰 각도로 관찰할 때 마이크로 문자 Α는 뚜렷한 색상 특징이 없고, 그레이팅 라인에 평행하는 평면에서(즉 도 19의 φ=90°) 40° 관찰 각도로 관찰할 때 마이크로 문자 Α는 적색을 띠며, 도 23과 같이 뚜렷한 듀얼 채널 특성을 나타낸다.

상응한 배경은 10nm의 반투명 반반사 금속층, 165nm 매질층 및 20nm 전반사 금속 필름층으로 구성된 마이크로 캐비티 간섭 구조체이고, 그 반사 스펙트럼은 도 24와 같으며, 입사각이 증대함에 따라 색상은 녹색으로부터 남색으로 이동하며, 수직으로 관찰할 때 배경은 녹색을 띠며, 40° 각도로 관찰할 때 배경은 남록색을 띠며, 60°각도로 관찰할 때 배경은 남색을 띤다.

본 실시예에서 양자는 서로 조합되며, 수직으로 관찰할 때 녹색 배경의 적색 문자 A가 구현되고, 40°관찰 각도에서 남록색 배경의 적색 문자 A가 구현되며, 60°관찰 각도에서 남색 배경의 검정색 문자 A가 구현된다.

TM 편광 광선이 조사되는 경우에 40°관찰 각도에서 남록색 배경의 적색 문자 A가 관찰되고, TE 편광 광선이 조사되는 경우에 남록색 배경의 백색 문자 A가 관찰되며, 뚜렷한 편광 광선 분할 특성을 나타낸다.

그레이팅 라인에 수직하는 평면에서 TM 편광 광선이 조사되는 경우에 40° 관찰 각도에서 남록색 배경의 적색 마이크로 문자 A가 구현되고, 그레이팅 라인에 평행하는 평면에서 TM 편광 광선이 조사되는 경우에 40°관찰 각도에서 남록색 배경의 백색 마이크로 문자 A가 구현되며, 뚜렷한 듀얼 채널 특성을 나타낸다.

상기 각 실시예에서 마이크로 이미지 문자는 다양한 형태의 문자, 이미지 또는 문자와 이미지의 조합일 수 있으며, 상기 각 실시예에서 색상 변화 특징은 자유롭게 조합되어, 배경색을 가진 다이나믹 마이크로 이미지 문자의 색채를 조절할 수 있다.

Claims

마이크로 렌즈 어레이층, 기재층 및 마이크로 이미지 문자층을 포함하는 컬러 다이나믹 증폭 보안 필름에 있어서,
상기 마이크로 이미지 문자층은 배경부와 이미지 문자부로 이루어지고, 상기 이미지 문자부는 상기 배경부에 분포되고, 상기 마이크로 이미지 문자층은 위로부터 아래의 순으로 반투명 반반사 금속층, 매질층 및 금속 필름층이며, 상기 금속 필름층은 평면 구조체이며, 상기 이미지 문자부의 매질층 두께는 상기 배경부의 매질층 두께보다 크고, 상기 반투명 반반사 금속층의 두께는 일치하며, 매질층의 상면에 프로파일 모델링에 의해 형성되고, 상기 기재층의 하면에 삽입되며, 상기 반투명 반반사 금속층, 매질층 및 금속 필름층은 마이크로 캐비티 간섭 구조체를 이루고,
상기 마이크로 렌즈 어레이층과 상기 마이크로 캐비티 간섭 구조체 사이가 모아레 증폭 결상 조건에 부합하는,
컬러 다이나믹 증폭 보안 필름.
제1항에 있어서,
상기 금속 필름층의 두께는 20nm보다 크고, 상기 반투명 반반사 금속층의 두께는 100nm 미만인, 컬러 다이나믹 증폭 보안 필름.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 이미지 문자부의 매질층 상면에 그레이팅 구조체가 형성되어 매질 그레이팅층을 이루며, 상기 반투명 반반사 금속층, 매질층, 매질 그레이팅층 및 금속 필름층이 나노 그레이팅 구조체를 이루는, 컬러 다이나믹 증폭 보안 필름.
제1항 또는 제2항에 있어서,
각각의 상기 마이크로 렌즈 유닛은 상기 마이크로 이미지 문자층의 대응 영역에 하나 또는 다수의 마이크로 이미지 문자 유닛이 존재하는, 컬러 다이나믹 증폭 보안 필름.
제4항에 있어서,
서로 인접한 상기 마이크로 렌즈 유닛의 대응되는 상기 마이크로 이미지 문자 유닛은 각각 마이크로 캐비티 간섭 구조체 또는 나노 그레이팅 구조체를 이용하는, 컬러 다이나믹 증폭 보안 필름.
제4항에 있어서,
서로 인접한 상기 마이크로 렌즈 유닛의 대응되는 상기 마이크로 이미지 문자 유닛이 이용한 마이크로 캐비티 간섭 구조체의 캐비티 두께가 서로 다르거나, 또는 이용된 나노 그레이팅 구조체의 주기와 홈 깊이가 서로 다른, 컬러 다이나믹 증폭 보안 필름.
제4항에 있어서,
상기 마이크로 렌즈 유닛의 대응되는 다수의 상기 마이크로 이미지 문자 유닛은 각각 마이크로 캐비티 간섭 구조체 또는 나노 그레이팅 구조체를 이용하는, 컬러 다이나믹 증폭 보안 필름.
제4항에 있어서,
상기 마이크로 렌즈 유닛 내의 대응되는 다수의 마이크로 이미지 문자 유닛이 이용한 마이크로 캐비티 간섭 구조체의 캐비티 두께가 서로 다르거나, 또는 이용한 나노 그레이팅 구조체의 주기와 홈 깊이가 서로 다른, 컬러 다이나믹 증폭 보안 필름.