KR940008669B1 - 방향성 상(像)을 가진 투명한 시이트 및 그러한 상 형성 방법 - Google Patents

Abstract

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Description

방향성 상(像)을 가진 투명한 시이트 및 그러한 상 형성 방법

제1-3도는 본 발명에 따라 상이 부여될 수 있는 각기 다른 예의 시이트들의 일부분의 개략 단면도들이고,

제4-6도는 구형(球形) 유리 마이크로렌즈를 가진 시이트에 본 발명의 바람직한 방법에 따라 형성된 변형부들을 나타내는 사진들이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 마이크로렌즈 4 : 결합제

6 : 접착제 8 : 촛점위치

10 : 레이저 비임 12 : 방향성 상

14,20,22 : 유전성 거울 16 : 간격층

18 : 역반사상 24 : 투명피복층

26 : 구멍 28 : 균열부

32 : 용융된 유리 흐름부

본 발명은 방향성 상(directional image), 즉 중앙축과 미리 정해진 각도폭의 제한된 원추형 시야 내에서만 볼 수 있는 상을 가진 사실상 투명한 시이트에 관한 것이며, 또한 그러한 시이트에 상을 형성하기 위한 방법에 관한 것이다.

무늬가 기호의 상이 형성된 시이트는 특히, 물품이나 서류를 입증하는데 유용한 독특한 라벨(label)과 같은 많은 중요한 용도를 가진다. 그러한 시이트는 미국특허 제3,154,872호, 제3,801,183호, 제4,082,426호 및 제4,099,838호에 교시된 바와 같이, 자동차 번호판의 유효 확인 스티커 및 운전면허증, 관청서류, 전축레코오드판, 테이프 카셋트 등의 보안 필름으로 사용된다. 상기 특허들 각각에서, 상들은 시이트가 제조될때 그 시이트에 형성되어야 한다.

"세불린"등의 미국특허 제3,801,183호는 확인 또는 입증 수단으로서 크레디트 카아드, 패스, 면허증 또는 축음기 라벨과 같은 서류상의 오버레이(overlay)로 사용되는 사실상 투명한 시이트를 기술하고 있다. 이 시이트는 전체 표면 영역에 걸쳐 역반사적이고, 산광하에서 육안으로 볼 수 없거나 또는 오직 희미하게만 보일 수 있고 그 아래의 시각적 정보를 차단하지 않도록 눈에 띄지 않는 역반사 무늬 또는 기호를 가진다.

"노오드그렌"의 미국특허 제3,154,872호와, "브라운"의 미국특허 제4,082,426호는, 위조가 매우 어렵게 하기 위해 서류들에 접착 접합될 수 있고 눈에 띄지 않는 상을 갖는 다른 역반사 시이트들을 기술하고 있다. 그러나, 이들 특허에 기술된 상을 가진 시이트들은 투명하지 않고, 따라서 그 시이트가 부착되는 곳의 정보를 차단한다.

시이트 재료에 방향성 상들을 형성하기 위해 레이저 조사를 사용하는 다른 방법들이 개발되어 왔다. 그 방법들은, 레이저 광을 단일층의 마이크로렌즈(microlens)내의 손상 지점에 집중시키거나, 또는 그 자체로서 복사광을 흡수하며, 방향성 상으로 보일 수 있는 변형부들을 형성하도록 하는 불투명한 마스킹(masking) 층들에 의존한다. 방향성 상을 가진 투명한 시이트가 요구되는 경우, 눈에 보일 수 있는 변형부의 형성후, 불투명한 마스킹 층은 제거되어야 한다.

"갈라노스"의 미국특허 제4,200,875호는, 단일층의 유리 미소구체들 뒤에 배치된 거울같은 반사층을 가지는 불투명한 역반사 시이트에 방향성 상들을 형성하는 방법을 기술하고 있다. 이 방법에서는, 상형성 방식으로 역반사 시이트에 레이저를 조사함에 의해 방향성 상으로 보일 수 있는 구조적 변경부 또는 변형부들이 시이트에 형성된다. 이 시이트는 불투명하기 때문에, 오버레이로서 서류에 접착되는 경우 그 아래의 정보를 차단하게 된다.

"호커어트"씨등의 일본 특허출원 제19824/84호(1984.2.6.출원, 1984.8.24.공개(공개번호 제148004/84호))는, 마이크로렌즈들의 단일층, 그 마이크로렌즈의 단일층 뒤에 배치되는 마스킹 층 및 상기 양층들 사이에 배치되는 투명한 간격 층을 포함하는 시이트에 방향성 상을 형성하는 것을 기술하고 있다. 시이트에 레이저를 조사함에 의해, 방항성 상으로 보일 수 있는 구멍들이 마스킹 층에 형성된다. 그 구멍들을 통하여 투명한 스페이서 층을 채색한 다음, 예를들어 화학적 엣칭(etching)에 의해 마스킹 층을 제거함에 의해, 방향성상을 가진 투명한 시이트가 얻어질 수 있다. 다음, 그 시이트는 서류상에 포함된 정보의 정규 사용을 방해함이 없이 서류의 진위여부를 입증할 수 있는 보안수단을 제공하는 오버레이로서 서류에 부착될 수 있다.

본 발명은 사실상 투명하고 방향성 상들을 가지는 신규한 시이트를 제공한다. 본 발명은 또한 사실상 투명한 시이트에 방항성 상들을 직접 형성할 수 있는 신규한 방법을 제공한다. 본 발명에 의해, 운전면허증 또는 패스포트와 같은 서류상에 오버레이로서 이미 부착된 투명한 시이트에도 방향성 상들이 형성될 수 있다. 상들이 방향성을 띠기 때문에, 그 상들은 시이트를 통하여 그 아래에 있는 정보를 판독하는 것을 방해하지 않도록 형성될 수 있다. 본 발명에 따라 형성된 방향성 상들은 산광 및 역반사 상태 모두에서 보여질수 있다.

간단히 말하여, 본 발명에 따른 신규한 투명 시이트는 그 시이트의 전면으로부터 부분적으로 돌출하는 마이크로렌즈들의 단일층을 가지고 있다. 마이크로렌즈들중 적어도 일부는 그의 후면에, 별개의 국부적인 변형부 또는 표식들을 가질 수 있다. 본 발명의 대부분의 예들에서, 시이트는 또한 마이크로렌즈들중 적어도 일부의 후면에 배치되는 부분 광투과성 거울을 포함한다. 상기 국부적인 변형부 또는 표식들은 각개 마이크로렌즈에 형성된 구멍, 마이크로렌즈의 배면을 통하여 형성된 구멍, 부분 광투과성 거울에 형성된 구멍, 차링(눌어진 부분 : charring) 또는 다른 변형부, 또는 상기 여러 변형부들의 결합형태를 취할 수 있다. 이들 표식들은 각 마이크로렌즈와 관련되는 표식들이 마이크로렌즈의 광학적 중심을 지나 연장하고 상영역의 다른 변형된 마이크로렌즈에 대한 유사한 축들과 평행하거나 공통의 관찰 지점 또는 라인에서 교차하는 축에 대해 중심이 된다는 점에서 "축방향 표식"으로 불릴 수 있다. 형성된 일련의 표식들은 통상의 산광 조건하에, 미리 정해진 원추형 시야내에서 상으로 보일 수 있다.

본 발명의 시이트는, 특히 방향성 상과 부분 광투과성 거울의 결합체를 가지는 시이트는 보안 필름으로서 독특한 이점들을 제공한다. 시이트가 투명할지라도, 부분 광투과성 거울에 의해 역반사 관찰 상태하에 관찰된때 시이트는 역반사적으로 된다. 미국특허 제3,801,183호에 기개된 바와 같이, 그 거울은, 시이트가 통상의 산광 상태에서 관찰된 때는 가리어 있거나 눈에 띄지 않는 역반사 상들을 역반사 관찰 상태하에 관찰자가 발견하도록 상기 거울의 일부 영역이 다른 영역들 보다 큰 발사효율을 가지도록 형성될 수 있다. 공지된 바에 한에서는, 투명한 필름속에 숨겨진 역반사 상들과 통상의 산광 상태에서 제한된 원추형 시야내에서만 볼 수 있는 상들의 조합된 것이 이제까지 없었다. 이러한 특징들의 조합에 의해, 그 필름이 부착된 서류의 진위를 판단할 수 있게하는 독특한 기준이 제공된다.

요약하자면, 본 발명의 신규한 시이트를 형성하기 위한 바람직한 방법은, 상형성 방식에 있어서 시이트의 표면에 선택된 입사각으로 짧은 펄스 지속 시간(50나노세컨드 보다 작음)을 갖는 레이저 비임을 조사하는 단계를 포함한다. 그 레이저 비임의 파장은 비임이 부딪치는 각 마이크로렌즈의 후면에 변형부를 형성하기위해 마이크로렌즈에 의해 비임이 집중되도록 하는 정도로 선택된다. 대표적인 유리 마이크로렌즈의 경우, 시이트의 표면에 평방센티미터당 대략 1메가왓트의 출력 밀도를 제공하도록 조정된 약 10나노세컨드의 펄스 지속 시간을 갖는 레이저가 유용하다. 형성된 일련의 변형부들은 상형성 레이저 비임의 입사각에서 상으로 보일 수 있다.

본 발명의 신규한 방법에 따라 상이 형성된 시이트는 결합제 물질의 층내에 매몰되고 바람직하게는 사실상 균일한 방식으로 분포된 단일층의 마이크로렌즈들을 가지고 있다. 결합제 물질은 대표적으로는, 알키드수지, 폴리우레탄 또는 에틸렌 비닐 아세테이트와 같은 사실상 투명한 중합체 물질이다. 마이크로렌즈는 실제적으로 어느 입사각으로부터도 상이 형성될 수 있기 때문에 구체적인 것이 바람직하고 덧붙여진 시이트가 역발사성 띠는 경우 그 시이트는 넓은 범위의 각도에 걸쳐 역반사성을 띠게 되는 반면, 다른 기하학적 구조를 가진 마이크로렌즈들은 보다 좁은 유효 각도로 제한될 수도 있다. 구체가 아닌 마이크로렌즈들을 가진 시이트의 일예가 "드 몬테벨로"의 미국특허 제3,503,315호에 기술되어 있다. 유리로된 마이크로렌즈들이 바람직한데, 그 이유는 그러한 마이크로렌즈들이 다른 물질로 만들어진 마이크로렌즈들보다 더 내구성을 가지는 경향이 있기 때문이다.

1.5∼2.7범위내의 굴절율을 갖는 미소구제(microsphere)가 유용하다. 그러나, 2.4 이상의 굴절율을 갖는 미소구체들은 착색될 수 있지만 시이트가 입증 수단으로서 서류에 부착된때 가능한한 눈에 띄지 않을 수 있도록 무색 투명한 것이 대개 바람직하다. 대략 1.8∼1.9의 굴절율을 갖는 미소구체들이 바람직한데, 이는 그러한 미소구체들이 지지 필름에 부분적으로 매몰되어 상기 시이트의 전면으로부터 부분적으로 돌출할 경우 그 미소구체들이 그 미소구체의 대략 뒷면에 백색광을 집중시키기 때문이다. 적외선 영역의 광은 백색광이 집중되는 곳의 약간 뒤의 영역에 초점을 이룬다.

유리 미소구체들은 약 10∼100마이크로미터의 평균 직경을 가지는 것이 바람직하고, 약 50∼60마이크로미터의 사실상 균일한 평균 직경을 가지는 것이 이상적이다. 미소구체들이 너무 크면, 시이트가 두껍게 되고 값이 비씨게 되며, 그 시이트에 형성된 상들의 해상도가 떨어진다. 미소구제들이 너무 작으면, 시이트에 형성된 상들의 해상도가 높아지지만 시이트를 제조할때 마이크로렌즈들을 균일하게 분포시키는 것이 어렵게 되고, 그 시이트에 형성된 상은 회절 손(diffraction loss)때문에 밝기가 떨어기게 된다.

본 발명의 바람직한 방법은, 짧은 펄스 지속 시간(50나노세컨드보다 적음)과 레이저 비임이 부딪치는 각 마이크로렌즈에 변형부를 형성하는데 충분한 출력을 가지는 레이저를 이용한다. 대표적으로 유리 마이크로 렌즈를 포함하는 시이트의 경우, 시이트의 표면에 평방센티미터당 대략 1메가왓트의 출력 밀도를 제공하도록 조정된 약 10나노세컨드의 펄스 지속 시간을 갖는 레이저가 유용하다. 적당한 레이저로는, 미국 캘리포니아주 산호세에 소재하는 "스펙트라-피직스 인코오포레이티드"로부터 입수가능한 "Quanta-Ray DCR-2Nd : YAG Laboratory Laser System"과 같은, 펄스, 음향 광학 Q스위칭 Nd : YAG(네오디뮴 : 이트륨 알루미늄 가넷)레이저가 있다. 이 레이저 시스템은, 약 1064나노미터의 파장과 약 10나노세컨드의 펄스 지속시간을 갖는 비임을 방사한다. 각 마이크로렌즈는 그에 입사하는 레이저 광을, 변형부 즉 축방향 표식을 형성하도록 작은 지점에 집중시킨다. 그러한 레이저에 의해 만들어진 신규한 시이트에 대한 현미경 관찰결과, 각 축방향 표식은 전형적으로, 마이크로렌즈의 후벽을 관통하는 마이크로렌즈내의 구멍임이 밝혀졌다.

일련의 축방향 표식들은 상형성 비임이 시이트에 조사되는 입사각에 의해 결정되는 중앙축을 가지는 원추형 시야내에서만 보여질 수 있다. 그 원추형 시야의 각도폭은 표식들의 크기와 관계가 있다. 큰 표식은 작은 표식보다 넓은 시야에 걸쳐 상으로 보일 수 있다. 표식의 크기는 표식을 형성하도록 시이트에 조사되는 광의 에너지 밀도에 의해 결정된다. 축방향 표식을 형성하기 위해 높은 에너지 밀도의 비임이 사용되는 경우, 상은 넓은 원추형 시야를 갖는다. 유사하게, 낮은 에너지 밀도를 가지는 비임이 사용되는 경우에는 상은 좁은 원추형 시야를 갖는다.

대략 50-60마이크로미터의 직경을 갖는 바람직한 유리 미소구체들의 단일층을 포함하는 시이트상에 상을 형성할때, 레이저 비임은 1-20마이크로미터 범위내의 직경을 갖는 축방향 표식들을 형성하도록 조정되는 것이 바람직하다. 사실상 마이크로렌즈들의 직경이 모두 약 50∼60마이크로미터이고 표식들의 평균 직경이 3∼10마이크로미터일때, 각 입증상은 통상의 산광 상태하에서 약 10∼20도의 시야에서만 보일 수 있다. 큰 표식들로 이루어진 상은 큰 원추형 시야내에서 보일 수 있으나, 방향성 상이 30도를 넘는 시야에서 보이도록 할 하등의 이유는 없다. 한편, 6∼8도보다 작은 시야에서만 보일 수 있는 방향성 상은 위치 설정하기가 어렵다.

앞에서 지적된 바와 같이, 본 발명의 시이트의 대부분의 예들은 마이크로렌즈들의 단일층외에, 마이크로렌즈에 입사된 광의 일부분을 반사하고 나머지 부분을 투과시키는 반투명 또는 부분 광투과성의 유전성(dielectric) 거울을 갖는다. 그러한 유전성 거울이 미국특허 제3,801,183호 기술되어 있다. 그 특허는 또한, 산광하에서는 눈에 띄지 않지만, 즉 육안으도 볼 수 없거나 또는 희미하게만 보이지만, 역반사 광상태하에서는 쉽게 볼 수 있는 기호를 가진 투명한 시이트를 형성하도록, 적어도 각기 다른 역반사 효율의 두영역(하나의 영역을 기호 형성 영역이고, 다른 하나는 배경 형성 영역이다)을 가진 거울들을 형성하는 것을 고시하고 있다. 부분 광투과성 거울은 전형적으로 마이크로렌즈의 후면에 직접 피복된다. 공기 접촉 영역을 가지도록 시이트에 부분적으도 매몰되고 또 부분적으로 노출된 굴절율 1.9의 유리 미소구체들을 가지는 시이트에서, 백색광은 미소구체의 대략 후면에 집중된다. 본 발명의 신규한 방법은 미국특허 제3,801,183호에 기술된 눈에 띄지 않거나 잠재적인 역반사성의 무늬 또는 기호와 본 발명의 방향성 상 모두를 가지는 시이트를 제공하도록 상기 시이트에 실시될 수 있다.

레이저 비임은 마이크로렌즈의 선택된 부분의 후면에만 표식들을 형성하기 위해 마스크(mask)를 통과하는 것과 같은 패턴으로 시이트에 조사될 수 있거나, 또는 시이트의 전체 표면에 걸쳐 균일하게 조사될 수 있다. 시이트는 선택적으로 패터닝되어 제조되든지 또는 전체 표면이 조사되어 제조되든지간에 본 발명에 따라 "상이 형성된 것"으로 간주되는데, 그 이유는 상기 두가지 경우에 시이트가 소정의 관찰각도 및 소정의 조명 상태하에서 시각적으로 독특한 외관을 가지기 때문이다.

2가지 방향성 상들을 가진 시이트는 첫번째 선택된 입사각으로 시이트에 상형성 방식으로 적당한 레이저 비임을 조사한 후 다른 선택된 입사각으로 시이트에 레이저 비임을 조사함으로써 2세트의 표식들을 형성하는 경우 형성될 수 있다. 2가지 이상의 방향성 상들을 본 발명의 시이트에 제공하기 위해서는 상기 단계들을 계속 반복하면 된다. 선택된 입사각들은 다른 상들의 각개 원추형 시야가 서로 중복 또는 간섭하지 않도록 충분히 떨어져 있을 수 있다.

본 발명의 신규한 방법은 다른 독특하고 의외의 시각적 효과들을 제공할 수도 있다. 레이저 비임에 의해 마이크로렌즈에 형성된 일련의 변형부들은 일반적으로 통상의 산광 상태하에 어두운 상 또는 패턴으로 원추형 시야내에서 보일 수 있다. 그 원추형 시야내에서 역반사적으로 관찰된때, 변형부들은 주위의 역반사 배경보다 어두온 상으로 보인다. 그러나, 원추형 시야에서 약간 벗어난 각도에서 역반사적으도 관찰된때, 변형부들은 주위의 역반사 배경보다 밝은 상으로 보인다.

변형부들이 밝게 역반사되는 정확한 원인은 충분히 밝혀지지 않았지만, 부분적으로는, 바람직한 레이저에 의해 형성된 몇몇 변형부에서 관찰된 균열부들에 기인할 수도 있다. 현미경에 의한 관찰 결과, 대체로 3-5개의 균열부들이 중심부로부터 방사상으로 연장하여 있음이 밝혀졌다. 그 중심부는 몇몇 예에서 마이크로렌즈의 뒷면을 관통하여 마이크로렌즈에 형성되는 구멍인 것으로 보인다. 제4-6도 및 그외 관련 설명에는 방사상 군열부의 설명도 포함된다.

이들 방사상 균열부들이 형성되는 메카니즘은 완전히 밝혀지지 않았으나 하나의 가능한 설명으로는 상형성 레이저 비임이 짧은 펄스폭을 가지기 때문에 마이크로렌즈들이 그 레이저 비임에 의해 조사될때 급속히 가열되어 구멍뿐만 아니라 균열부를 형성할 수도 있다는 것이다. 균열부의 형성에 관한 다른 가능한 설명으로는, 상형성 레이저 비임과 관련된 전자기장이 마이크로렌즈의 절연 파괴(dielectric breakdown)값을 초과하는 고 피이크 자속 밀도(high peak flux density)를 가진다는 것이다.

전술한 바람직한 짧은 펄스의 레이저 외에, 미국 플로리다주, 올랜도에 소재하는 "컨트롤 레이저 코오포레이숀"으로부터 입수 가능한 모델 512Q 레이저 또는, 주파수 더블러(doubler)를 구비하고 있고 대략 200-400나노세컨드의 지속 시간의 펄스에서 532나노미터의 파장을 가지는 비임을 방출하여 시이트의 표면에서 평방 센티미터당 대략 1메가왓트의 출력 밀도를 제공하는 펄스 전기 광학 Q스위칭 Nd : YAG레이저와 같은 레이저들이 부분 광투과성 거울을 가진 시이트에 방향성 상을 형성하도록 본 발명에 따라 이용될수도 있다. 그러한 레이저에 의해, 일반적으로 통상의 산광 상태 또는 역반사 상태하에 원추형 시야내에서 어두운 상으로 보이는 일련의 축방향 표식들이 시이트에 형성될 수 있다. 그러나, 그 원추형 시야를 약간 벗어난 각도에서 역반사적으로 관찰된때, 그 표식들은 주위의 역반사 배경보다 밝은 상으로 보인다. 이러한 효과는 원추형 시야에 대하여 환상 대역이 통상적으로 10°∼40°폭인 환상 영역내에서 보여진다. 이러한 밝은 역반사성의 환상 영역을 벗어나 각도에서 관찰된때는, 축방향 표식들이 주위 배경과 구분이 되지 않고 어떠한 상도 보이지 않는다.

그 환상 영역에서 표식들이 밝게 역반사되는 정확한 원인은 완전히 밝혀지지 않았으나, 한가지 가능한 설명으로는, 레이저 조사가 어두운 상을 이루는 주요 축방향 표식들 주위의 하부 유전층과 마이크로렌즈 사이에 분리를 야기시킬 수도 있다는 것이다. 이러한 분리는, 존재하는 경우, 어두운 상의 원추형 시야에 대하여 환상의 영역내에서 관찰된때 표식들의 역반사성을 증가시키는 또다른 표면 또는 광학적 분리 간격을 제공할 수 있다.

단일층의 마이크로렌즈들을 가지지만 유전성 거울이 없는 시이트에 상을 형성하기 위해 "컨트롤 레이저 코오포레이숀" 모델 512Q 레이저와 같은 레이저를 이용함으로써 또 다른 이외의 시각적 효과가 달성될 수 있다. 본 발명의 방법에 따라 레이저 비임으도 조사될때, 본질적으로 산광하에서 비방향성인 어두운 상이 형성되는데, 이 상은 통상 시이트 표면을 볼 수 있는 임의의 각도로부터 넓은 각도에 걸쳐 보일 수 있다. 그러나, 역반사 조건하에서 그 상은 마이크로렌즈들의 단밀층 뒤에 배치된 유전성 거울을 가진 시이트에 유사한 레이저에 의해 형성된 상들의 것과 유사한 방향성 특성을 나타낸다. 그 상은 원추형 시야내에서는 어두운 상으로 보이고, 원추형 시야에 대하여 환상 영역내 인접 각도에서 관찰될때는 밝은 상으로 보이며, 상기 환상 영역을 벗어난 각도에서 관찰될때는 상이 본질적으로 눈에 띄지 않는다.

본 발명에 따라 형성된 시이트들이 투명하기 때문에, 그 시이트들은 서류의 정보 영역위에 접착하는데 적합하다. 덧붙여진 시이트가 서류 및/또는 시이트를 눈에 보이게 손상시키지 않고는 제거될 수 없도록 확고하게 서류에 부착되는 투명하고 강한 접착력을 갖는 접착제들을 이용함으로써 시이트가 부착될 서류의 진위를 입증하기 위한 보안 수단으로서 상기 오버레이를 제조할 수 있다. 시이트는 마이크로렌즈들의 층, 마이크로렌즈들이 매몰되는 결합제층, 부분 광투과성 거울 및 최적의 부가적인 접착제 층만을 포함하는 본질적으로 매우 얇은 것일 수 있다. 일예에서, 예를들어 입증 수단으로서, 상은 필기물 또는 인쇄물 또는 사진과 같이 밑에 있는 정보의 명료함을 저해하지 않도록 평상시 서류를 보는 각도가 아닌 각도에서 보일 수 있도록 형성될 수 있다. 예를들어 시이트가 운전면허증과 같은 서류의 정보가 있는 부분에 직접 오버레이로서 배치될때, 시이트는 정보를 함부로 변경하는 것을 방지하고 서류의 평상시 사용을 방해하지 않는 안전한 형태의 입증을 제공한다. 또 다른 예에서, 상은 판독자의 주목을 끌수 있게 히기 위해 평상시 서류를 보는 각도에서 보일 수 있도록 형성될 수도 있다.

본 발명의 이점은 오버레이로서 이미 부착된 투명한 시이트에 방향성 상이 형성될 수 있다는 점이다. 이러한 이점에 의해 오버레이에 수용된 정보가 갱신될 수 있고 특정 상이 형성된 제한된 수의 시이트들의 형성이 보다 편리하게 된다. 예를들어, 입증 수단인 오버레이로서 본 발명의 시이트가 처음부터 부착된 채 발행된 운전면허증에 보정 렌즈에 대한 제한과 같은 특별한 메시지가 추후에 제공될 수 있다. 그 제한이 기존의 운전면허증에 포함될 수 있으므로 대체물 발행 비용 및 지연을 방지할 수 있다. 새로이 부가된 정보는 원래부터 제공되어 있는 상과 동일한 보안성을 제공한다.

방향성 상을 가진 투명한 시이트들은 특히 부착될 서류, 생산품 또는 어떤 물품의 진짜여부를 보증하는데 사용되는 입증상 또는 오버레이로서 많은 용도를 가진다. 그러한 시이트들은 모조품의 간과를 방지하도록 유명 브랜드 상품의 제조업자 또는 판매업자들에 의해 사용될 수 있다. 다중 상을 갖는 시이트를 제조하므로서, 그 시이트의 이용도가 더욱 증가된다. 본 발명의 시이트의 이점은 시이트의 구조적 완전함을 파괴시키지 않고는 상을 제거하거나 또는 함부로 변경하는 것이 곤란하다는 점이다. 또한, 값비싸고 복잡한 장비 및 노우-하우 없이는 상의 복제 또는 재생이 어렵다.

본 발명에 따라 상이 형성된 시이트의 가능한 용도로는, 운전면허증, 패스포트, 은행 카드, 크레디트 카드 및 신분증이 있다. 본 발명의 신규한 시이트 또는 방법을 유용하게 이용할 수 있는 다른 적용예들이 당업자에게는 명백할 것이다.

제1도는 투명한 중합체 결합제(4)내에 부분적으로 매몰된 단열층이 마이크로렌즈들(2)을 가진 사실상 투명한 시이트를 나타낸 것이다. 도시된 예는 투명한 접착제(6)에 의해 서류 또는 물품에 접착되는데 적당하게 되어 있다. 본 발명의 방법에 따라, 적당한 레이저 비임(10)이 입사각 θ로 상형성 방식으로 시이트에 조사된다. 마이크로렌즈에 입사되는 레이저 비임은 위치(8)에서 집중되어 그 비임이 부딪치는 각 마이크로렌즈의 배면에 축방향 표식을 형성한다. 그렇게하여 형성된 축방향 표식들은 방향성 상(12)으로서 보일 수 있도록 배치된다.

제2도는 단열층의 마이크로렌즈들(2)과 그 마이크로렌즈들의 외측 표면을 통과하는 광의 일부분은 반사하고 다른 일부분은 투과시키는 반투명 유전성(dielectric) 거울(14)을 갖는 사실상 투명한 역반사 시이트를 나타낸다. 니스층과 같은 불연속적인 간격층(16)은 유전성 거울(14)의 역반사 효율을 변경시키며, 미국특허 제3,801,183호에 교시된 바와 같이 눈에 띄지 않는 역반사적으로 볼 수 있는 상(18)을 형성한다. 적당한 레이저 비임(10)을 입사각 θ로 조사함으로써 본 발명에 따른 그러한 시이트에 방항성 상(12)이 형성될 수 있다.

제3도는 단일층의 마이크로렌즈들(2)이 영구적인 투명피복층(24)내에 매몰되어 있는 본 발명에 따라 상이 형성된 사실상 투명한 역반사 시이트의 또다른 예를 나타낸다. 눈에 띄지 않는 역반사적으로 볼 수 있는 상(18)은 연속적인 반투명 유전성 거울(20)과 불연속적인 반투명의 유전성 거울(22)의 다른 역반사 효율에 의해 제공된다. 그러한 시이트 역시 미국특허 제3,801,183호에 교시되어 있다. 적당한 레이저 비임(10)을 입사각 θ로 조사함으로써 본 발명에 따른 그러한 시이트에 방향성 상(12)이 형성될 수 있다.

도면들은 단지 예시적인 것으로 본 발명을 제한하는 것이 아니며, 또한 정확한 단면도들이 아니다. 이는 예를들어, 마치 미소구체들이 균일한 직경을 가지고 균일한 열들로 배치된 것처럼 각 원이 완전한 원주를 나타내기 때문이다.

제4도는, 짧은 펄스폭을 가진 레이저에 의해 대략 0°즉, 시이트의 표면에 수직인 입사각 θ에서 방향성 상이 형성된 제2도에 도시된 바와 같은 역반사 시이트내 몇몇 마이크로렌즈들의 뒷면의 현미경 사진이다. 이 사진은 대략 620배로 확대된 것이다. 상이 형성된 후, 에폭시 수지는 노출된 마이크로렌즈와 접촉되어 경화되고, 다음, 중합체 결합제 및 유전성 층이 마이크로렌즈의 뒷면을 노출시키도록 제거된다. 중앙의 마이크로렌즈 주위에서 유전성 층(14)의 일부 나머지 부분들을 볼 수 있다. 레이저 비임에 의해 마이크로렌즈에 형성된 축방향 표식들을 명백하게 볼 수 있다. 각 축방향 표식은 마이크로렌즈의 뒷면에 있는 구멍(26) 및 그 구멍으로부터 방사상으로 연장하는 균열부들(28)도 보일 수 있다.

제5도는 제4도에서와 유사하게 형성된 단일 마이크로렌즈의 대략 1290배 확대된 현미경 사진이다.

제6도는 제5도에 도시된 영역(30)의 대략 6540배 확대된 현미경 사진이다. 이 축방항 표식은 마이크로렌즈의 뒷면을 관통하여 개방되어 있는 구멍(26)과, 그 구멍으로부터 방사상으로 연장하는 균열부들(28) 및 용융된 유리 흐름부(32)의 외관을 가지는 영역으로 이루어진 것을 명백하게 볼 수 있다.

본 발명을 하기 실시예에 의해 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 이 실시예들은 단지 예시적인 것으로 본 발명을 제한하려는 것이 아니다.

[실시예 1]

이 예에서, 마스크는 상이 형성될 시이트의 표면상에 배치되고, 레이저 비임은 그 마스크를 통하여 시이트에 조사되었다. 그 마스크는 하부의 시이트가 상형성 방식으로 조사되도록 레이저 비임의 일부분을 차단하기 위해 사용되었다.

상이 형성된 시이트는 미국 미네소타주, 세인트폴에 소개하는 "미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩츄어링 컴패니"에서 제조되는 "CONFIRM"표 보안 필름의 일부였다. 그 시이트는 돌출한 단열층의 유리 미소구체들과, 그 미소구체들의 하측에 배치된 부분 광투과성 유전성 거울로 구성되었다. 그러한 시이트는 미국특허 제3,801,183호에 기술되어 있다.

상기 마스크는 대략 0.175밀리미터 두께의 투명한 폴리에스터 시이트와 그 시이트상의 불투명한 알루미늄 증기 피복층으로 이루어져 있다. 그 증기 피복층은 "3엠" 로고 형태의 노출된 투명한 영역을 형성하는 폴리에스터 시이트의 일부분에만 피복되었다.

사용된 레이저 퀀타 레이(Quanta Ray) 모델 DCR-2A(30) 네오디뮴:이트륨 알루미늄 가넷(Nd:YAG) 펄스 Q-스위칭 레이저이었다. 그 레이저는 대략 10나노세컨드의 펄스 지속 시간을 갖는 0.7쥬울의 펄스에서 1064나노미터 파장의 비임을 방출하였다. 방출 비임은 대략 0.64센티미터의 직경을 가졌고, 그 직경은 망원경식 렌즈 조립체에 의해 대략 4.7센티미터의 직경으로 확장되어, 평방 센티미터당 대략 0.040쥬울의 평균 에너지 밀도를 제공하였다.

그 마스크가 시이트 상면에 배치된 다음, 그 마스크와 시이트에 대략 30°의 입사각으로 1펄스의 레이저가 조사되었다.

다음, 마스크가 제거되고, 상이 형성된 시이트가 시험되었다. 통상의 산광 상태에서, "3엠"형태의 어두운 상이 레이저 입사각에 중심을 가지는 원추형 시야내에서 보였다. 대략 10°범위와 상기 원추형 시야 밖에서는 상이 보이지 않았다. 상기 원추형 시야내에서 역반사적으로 관찰된때, "3엠'"이 주위 배경보다 어두운 영역으로 보였다. 상기 원추형 시야를 약간 벗어난 각도에서 역반사적으도 관찰된때, 상은 주위 배경보다 밝은 영역으로 보였다.

[실시예 2]

돌출한 단일층의 유리 미소구체들과 그 미소구체들의 하측에 배치된 부분 광투과성의 유전성 거울을 갖는 렌즈 노출 시이트편은 미국 뉴져어지주 노오스베일에 소재하는 "인라드 컴패니"로부터 입수 가능한 모델 5-8주파수 더불러(세컨드 하모닉 제너레이터)를 장비한 "컨드롤 레이저 코오포레이숀" 모델 512Q Nd:YAG레이저에 의해 방출되는 레이저 비임에 의해 렌즈 노출측부로부터 조사되었다. 미소구체들은 대략 1.9의 굴절율을 가졌고, 유전성 거울은 증기 용착된 황화아연으로 이루어져 있다. 그러한 시이트가 미국특허 제3,801,183호에 기술되어 있다. 주파수 더블러를 장비한 레이저는 직경이 대략 1.0밀리미터이고 평균 출력이 시이트의 표면에 대하여 0°의 입사각, 즉 시이트의 표면에 수직인 입사각으로 대략 400밀리왓트인 비임을 조사하도록 조정되었다. 그 비임의 펄스 주파수는 대략 2.6킬로헬츠이었다. 시이트를 초당 대략 1센티미터로 비임의 통로를 가로질로 수동으도 견인시킴에 의해 그 시이트에 레이저가 주사되었다.

레이저 조사후, 시이트의 조사된 영역의 상이 산광 상태하에 원추형 시야내에서 어두운 상으로 보였다. 그 원추형 시야는 그 중앙축으로서 레이저 비임의 입사각을 갖고 그 시야의 폭은 대략 10°∼20°이었다. 상은 역반사 조건하에 대략 동일한 원추형 시야내에서 어두운 상으로 보였다. 역반사 조건하에 그 원추형 시야를 벗어난 대략 40°폭의 환상 영역 또는 대역에서 관찰된때, 상은 주위 배경보다 밝았다.

상이 시험된 후, 에폭시 수지가 노출된 미소 구체들과 접촉화여 경화되었고, 마이크로렌즈의 뒷면을 노출시키도록 중합제 결합제와 유전성 거울이 제거되었다. 스캐닝 전자 현미경으로 관찰된때, 상 영역의 미소구체들은 시이트의 표면에 수직인 축상에 그 미소구체들의 후면을 통하여 개방된 작은 구멍으로 보이는 것으도 관찰되었다.

[실시예 3]

실시예 2에서와 유사한 시이트 편은 먼저, 정보가 인쇄된 샘플 운전먼허증에 사실상 투명한 오버레이로서 부착되었다. 다음, 실시예 2에 설명된 과정과 조건에 따라 레이저 비임이 조사되었다.

형성된 상은 실시예 2에서 형성된 것과 유사한 특성들을 가졌다. 하측의 인쇄된 정보는 통상의 산광 조건하에 보일 수 있도록 유지되었다.

[실시예 4]

실시예 2에서의 것과 유사한 시이트 편이 레이저가 대략 300밀리왓트의 평균 출력으로 조정되고 초당 대략 0.65인치의 스캐닝 속도를 제공하도록 자동화 병진 운동 단계가 사용된 것을 제외하고는 실시예 2에서와 동일한 과정 및 조건을 사용하여 레이저로 조사되었다.

형성된 상은 실시예 2에서 형성된 것과 사실상 유사한 특성들을 가졌다.

[실시예 5]

실시예 2에서의 것과 유사한 시이트 편이, 레이저가 대략 250밀리왓트의 평균 출력으로 조정된 것을 제외하고는 실시예 4에서와 동일한 과정 및 조건들을 사용하여 레이저로 조사되었다.

형성된 상은, 원추형 시야와 밝은 역반사의 환상 영역이 실시예 2에서 보다 좁은 작은 각도(대략 5°)인 것을 제외하고는 실시예 2에서 형성된 것과 유사한 특성들을 가졌다.

[실시예 6]

실시예 2에서의 것과 유사한 시이트 편이, 레이저가 대략 230밀리왓트의 평균 출력으로 조정된 것을 제외하고는 실시예 5에서와 동일한 과정 및 조건을 사용하여 레이저로 조사되었다.

형성된 상은 실시예 5에서 형성된 것과 유사한 특성들을 가졌다.

[실시예 7]

어떠한 부분 광투과성의 유전성 거울을 가지지 않은 것을 제외하고는 실시예 2에서의 것과 유사한 시이트편이, 레이저가 대략 0.3밀리미터의 비임 직경으로 조정된 것을 제외하고는 실시예 5에서와 동일한 과정 및 조건을 사용하여, 비이드 노출 측면으로부터 레이저로 조사되었다.

형성된 상은, 넓은 각도에서, 즉 시이트의 전면이 보이는 각도에서 통상의 산광하에 어두운 상으로 보였다. 역반사 관찰 조건하에서 그 상은 실시예 2에서와 유사한 특성들을 가졌다. 즉, 대략 10°∼20°폭의 원추형 시야내에서는 어두운 상으로 보였고 그 원추형 시야에 대하여 환상의 영역에서는 밝은 상으로 보였다.

Claims (18)

1. 마이크로렌즈들의 단일층을 포함하고, 사용시에 전면측으로부터 관찰되는 실질적으로 투명한 시이트에 있어서, 상기 마이크로렌즈들중 최소한 일부의 후방부에 형성되는 축방향 표식을 포함하는데, 상기 각각의 축방향 표식은 마이크로렌즈들의 배면을 동하여 형성된 구멍, 마이크로렌즈들의 배후층에 형성된 구멍, 차링 또는 다른 변형형태, 또는 상기 형상들의 결합 형태이고, 상기 축방항 표식은 모두 함께 통상의 산광상태하에 소정의 원추형 시야내에서 상으로 보일 수 있는 것을 특징으로 하는 투명 시이트.
2. 제1항에 있어서, 상기 시이트는 역반사 관찰 상태하에 부분 광투과성 거울에 의해 점유된 영역에서 밝게 역반사 되도록 상기 마이크로렌즈들 중 최소한 일부의 배면뒤에 배치되는 부분 광투과성 거울을 포함하는 것을 특징으로 하는 시이트.
3. 제2항에 있어서, 상기 시이트가 통상의 산광 관찰 상태하에서는 실질적으로 구분이 되지 않으나 역반사 상태하에서는 쉽게 시각적으로 구분이 될 수 있는 역반사 무늬 및 기호 영역 및 역반사 배경 영역을 갖도록 제1의 무늬 및 기호 형성 영역의 마이크로렌즈들 및 그에 관련된 부분 광투과성 거울은 제2의 배경 형성 영역의 마이크로렌즈들 및 그에 관련된 부분 광투과성 거울과 다른 역반사 효율을 갖는 것을 특징으로 하는 시이트.
4. 제1,2 및 3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 축방향 표식들은 상기 마이크로렌즈들의 후방부에 있는 방사상 균열부인 것을 특징으로 하는 시이트.
5. 제4항에 있어서, 상기 시이트가 소정의 원추형 시야내에서 역반사 관찰 상태하에 관찰될때 상기 축방향 표식들은 주위 배경 영역보다 어둡게 보이고, 상기 소정의 원추형 시야밖의 범위에서 역반사 관찰 상태하에 관찰된때는 상기 축방향 표식들이 상기 주위 배경 영역보다 밝게 보이는 것을 특징으로 하는 시이트.
6. 제1항에 있어서, 상기 축방향 표식들은 통상의 산광 상태하에 시이트의 전면으로부터 상으도서 보일 수 있고, 역반사 상태하에 소정의 원추형 시야에서는 어두운 상으로서 보일 수 있으며 상기 원추형 시야에 대한 환상 영역내에서는 밝은 상으로서 보일 수 있는 것을 특징으로 하는 시이트.
7. 제1,2 및 3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 마이크로렌즈들은 상기 시이트의 전면으로부터 부분적으로 돌출하는 것을 특징으로 하는 시이트.
8. 제1,2 및 3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 마이크로렌즈들은 약 1.5∼2.7의 굴절율을 갖는 유리 미소구체들인 것을 특징으로 하는 시이트.
9. 밀접한 간격으로 떨어져 있는 마이크로렌즈들의 단일층을 포함하고, 사용시에 전면측으로부터 관찰되는 실질적으로 투명한 시이트에 방향성 상을 형성하는 방법에 있어서, 밀접한 간격으로 떨어진 마이크로렌즈들의 단일층을 포함하는 실질적으로 투명한 시이트의 면에 선택된 입사각으로 레이저 비임을 조사하는 단계를 포함하는데, 레이저의 파장은 상기 비임이 부딪치는 각 마이크로렌즈의 후방부에 축방향 표식을 형성하기 위해 상기 비임이 마이크로렌즈에 의해 집중되도록 선택되고, 상기 각각의 축방항 표식은 마이크로렌즈들의 배면을 통하여 형성된 구멍, 마이크로렌즈들의 배후층에 형성된 구멍, 차링 또는 다른 변형 형태, 또는 상기 형상들의 결함 형태인 것을 특징으로 하는 투명 시이트에의 방향성 상 형성 방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 레이저 비임은 약 50나노세컨드 이하의 펄스 지속 시간을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 시이트는 역반사적이고, 상기 마이크로렌즈들중 적어도 일부의 후면에 배치된 부분 광투과성 거울을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제11항에 있어서, 상기 레이저 비임은 약 532나노미터의 파장, 약 200∼400나노세컨드의 펄스 지속시간, 약 2∼10킬로헬츠의 펄스 주파수 및 평방 센티미터당 약 0.01∼10.0메가왓트의 상기 시이트의 표면에서의 출력세기를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제9,10,11 및 12항중 어느 한 항에 있어서, 상기 시이트를 서류상의 정보의 명료성을 저해하지 않고 서류의 정보 영역위에 접착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제9,10,11 및 12항중 어느 한 항에 있어서, 상기 축방향 표식을 형성하기 위해 상기 레이저 비임이 상기 시이트의 면에 조사되기전에 서류상의 정보의 명료성을 저해함이 없이 상기 시이트를 서류의 정보 영역위에 접착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제9,10,11 및 12항중 어느 한 항에 있어서, 상기 마이크로렌즈들은 상기 시이트의 전면으로부터 부분적으로 돌출하는 것을 특징으로 하는 방법.
16. 제9,10,11 및 12항중 어느 한 항에 있어서, 상기 마이크로렌즈들은 약 1.5∼2.7의 굴절율을 갖는 유리 미소구체인 것을 특징으로 하는 방법.
17. 제9,10,11 및 12항중 어느 한 항에 있어서, 상기 레이저 비임은 약 6°∼20°폭을 가지는 원추형 시야내에서만 산광 상태하에 상으로 보일 수 있는 축방향 표식을 형성하도록 선택되고, 상기 입사각은 평상시 서류를 보는 각도와 다른 각도인 것을 특징으로 하는 방법.
18. 제9,10,11 및 12항중 어느 한 항에 있어서, 상기 레이저 비임은 제2의 선택된 입사각에서 관찰될때 상으로서 보이는 제2의 축방향 표식들을 형성하도록 상기 시이트의 면에 제2의 선택된 입사각으로 조사되는 것을 특징으로 하는 방법.

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