KR101203199B1

KR101203199B1 - 입체 보안요소가 구비된 사출품과 그 제작 방법

Info

Publication number: KR101203199B1
Application number: KR1020120011341A
Authority: KR
Inventors: 김종재; 주성현; 박병훈; 강명석
Original assignee: (주)쓰리에스엠케이; 한국조폐공사
Priority date: 2012-02-03
Filing date: 2012-02-03
Publication date: 2012-11-21
Also published as: US9649870B2; GB2514030A; US20140376088A1; CA2862791A1; WO2013115587A1; CN104203528A; JP5934388B2; CA2862791C; GB201413039D0; JP2015509058A; CN104203528B

Abstract

본 발명은 입체 보안요소와 입체 보안요소가 구비된 사출품의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 모아레 확대 현상을 이용하여 인몰드 공정에 적합한 입체 보안요소를 제조하고 이를 적용한 사출품을 제조하는 방법에 관한 것이다. 일 실시예에 따른 발명품은 다양한 형태의 렌즈가 적용 가능한 마이크로 렌즈 어레이와, 이미지 어레이, 접착을 용이하게 하기위한 프라이머 층, 및 열과 압력으로부터 입체 보안요소를 보호하는 보호막을 포함하는 입체 보안요소와 상기 입체 보안요소가 구비된 사출품을 포함한다. 본 발명의 구성에 따라 구현 가능한 입체효과는 잠영효과와 부유효과 및 역시차효과로서 상기 마이크로 렌즈 어레이와 상기 이미지 어레이 사이의 주기비율과 정합각도에 의해 효과가 결정된다.

Description

입체 보안요소가 구비된 사출품과 그 제작 방법{INJECTION-MOLDED PRODUCTS WITH STEREOSCOPIC SECURITY ELEMENT AND THE PRODUCING METHOD THEREOF}

본 발명은 위변조 방지 기술에 관련된 위변조 방지를 위한 보안요소가 구비된 사출품과 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.

최근 모바일 기기가 발전하면서 위조 상품이 급증하고 있다. 전문가조차 구분하기 힘들 정도로 정교하게 제조되기 때문에 정품으로 알고 구입하는 소비자들의 피해도 상당한 수준에 이르고 있다. 문제는 외형상 정품과 위조 상품을 구분하기 어렵다는 것이다. 그동안 이런 문제를 해결하기 위해 기업 차원의 기술 개발 노력을 해오고 있지만 보안기술의 연구와 적용에 드는 비용이나 위조 여부 확인에 필요한 장비 등의 문제들로 인해 실효성 있는 결과를 얻지 못하고 있는 실정이다. 이에 점차 증가되고 있는 위조 상품에 대처하기 위한 새로운 보안기술 개발이 시급한 실정이다.

이러한 문제를 해결하기 위한 새로운 보안기술 중 하나로서 모아레 현상을 이용하는 기술이 있다. 모아레 현상은 규칙적인 두 개의 연속 패턴이 겹쳐짐으로 인해 또 다른 패턴이 나타나는 것을 말한다. 디스플레이 분야에서는 모아레 현상이 발생하지 않도록 하는 방향으로 기술이 발전되어 왔지만 보안 분야에서는 이를 이용하여 새로운 위,변조 방지 요소로 활용하고자 하는 시도가 있어 왔다. 그러나 현재 이들 대부분은 적용 대상이 종이 매체 등에 한정될 수밖에 없는 한계를 가지고 있거나, 초정밀 위변조 수법이 등장하여 보안성이 떨어지는 등의 문제가 발생하고 있어 이에 대한 대책 마련이 시급한 실정이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 높은 보안성이 있어 위변조가 어렵고, 진위 여부를 쉽고, 간편하고, 정확하게 판별해낼 수 있는 입체 보안요소를 제조하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 하나의 과제는 위에서 설명한 입체 보안요소를 적용한 사출품을 제조하는 과정과 그 결과물을 제공하는 것이다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 입체 보안요소가 구비된 사출품을 제조하는 방법은, 레이저 및 전자빔을 이용하여 포토레지스트가 도포된 유리 판재 위에 이미지 어레이와 마이크로 렌즈 어레이의 미세 패턴을 노광하고 현상(developing), 전주(electro-forming) 과정을 거쳐 금속 원판을 제조하는 금속 원판 제조 단계와; 상기 금속 원판으로 베이스 기재 양면 상에 이미지 어레이와 마이크로 렌즈 어레이를 자외선 경화형 수지로 성형하는 미세 패턴 성형 단계와; 상기 이미지 어레이를 보다 선명하게 표현하기 위해 이미지 어레이가 성형된 면에 잉크를 충진하거나 진공증착하는 이미지 어레이 현출 단계와; 사출품과의 접착을 용이하게 하기 위해 상기 이미지 어레이가 성형된 면에 프라이머층을 코팅하는 단계와; 사출공정에서의 가해지는 열과 압력으로부터 상기 마이크로 렌즈 어레이를 보호하기 위해 보호막을 부착하는 단계와; 상기 입체 보안요소를 이용하여 인몰드 사출 공정을 통해 소정 형상의 사출품을 제작하는 사출 성형 단계를 포함하여 이루어진다.

또한 본 발명은 베이스 기재와 상기 베이스 기재의 일면 상에 성형되며 굴절과 회절 및 GRIN(Gradient Index) 형태를 가지는 복수의 렌즈들이 2차원 배열되어 이루어진 마이크로 렌즈 어레이와 상기 베이스 기재의 다른 일면 상에 성형되며 다양한 패턴 또는 이미지가 2차원으로 배열되어 이루어진 이미지 어레이와 상기 이미지 어레이의 일면 상에 코팅되어 사출품과의 접착을 용이하게 하는 프라이머층과 상기 마이크로 렌즈 어레이의 일면 상에 부착되어 열과 압력으로부터 렌즈를 보호하는 역할을 하는 보호막을 포함하여 구성 될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 입체 보안요소는 정교한 미세 패턴 제조공정 및 패턴 정합공정으로 제조되기 때문에 모방 제조가 불가능하여 제품의 위변조 방지 효과가 탁월한 장점이 있다. 또한 기존의 종이 매체에 사용되던 방식에서 벗어나 인몰드(Inmold) 성형을 통해 사출품에 부착하면 기타 방법들에 비해 몇 가지 장점을 가지게 된다. 이러한 장점에는 설계 유연성, 단일 작업으로 다중 색상, 입체 효과 및 질감 구현, 오래 지속되는 그래픽의 제조 생산성 및 시스템 비용 절감 등이 있다.

또한, 보안요소로서 위변조 방지 효과뿐만 아니라 확대된 입체 이미지가 깊이감을 표현하며 보는 각도에 따라 움직이는 모습이 나타나기 때문에 시각적으로 매우 우수한 아이 캐칭(Eye catching) 효과를 얻을 수 있다.

입체 보안요소를 모바일 기기, 가전제품, 부품 같은 각종 제품과 사출형 카드나 신분증에 적용하는 경우, 보안성과 식별성이 우수해 위조 방지에 탁월한 효과를 얻을 수 있다. 또한 육안으로 쉽게 진위 여부를 판별할 수 있어 범죄 예방에 더욱 효과적이다.

도 1은 입체 보안요소의 일례를 보여주는 단면도이다.
도 2는 마이크로 렌즈 어레이의 일례를 보여주는 확대 사시도이다.
도 3은 이미지 어레이의 일례를 보여주는 확대 사시도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 입체 보안요소가 구비된 사출품의 제조 방법을 보여주는 흐름도이다.
도 5는 마이크로 렌즈 어레이의 반대되는 형상을 갖는 일례에 따른 제1 금속원판의 단면도이다.
도 6은 이미지 어레이의 반대되는 형상을 갖는 일례에 따른 제2 금속원판의 단면도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 자외선 경화형 수지가 도포된 베이스 기재의 단면도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 마이크로 렌즈 어레이와 이미지 어레이가 형성된 입체 보안요소의 단면도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 착색층이 형성된 입체 보안요소의 단면도이다.
도 10은 일 실시예에 따른 프라이머층이 형성된 입체 보안요소의 단면도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 용어들은 실시예에서의 기능을 고려하여 선택된 용어들로서, 그 용어의 의미는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 후술하는 실시예들에서 사용된 용어의 의미는, 본 명세서에 구체적으로 정의된 경우에는 그 정의에 따르며, 구체적인 정의가 없는 경우는 당업자들이 일반적으로 인식하는 의미로 해석되어야 할 것이다. 그리고 본 명세서에서 제1 물질층이 제2 물질층 상에 형성된다고 할 경우에, 그것은 제1 물질층이 제2 물질층 바로 위(directly on)에 형성되는 경우는 물론, 명시적으로 이를 배제하는 기재가 없는 한, 다른 제3의 물질층이 제2 물질층과 제1 물질층 사이에 개재되어 있는 것(upper)도 모두 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

본 발명에 따른 위변조 방지 장치는 입체 보안요소에 관한 것이다. 상기 입체 보안요소는 모아레 확대(Moire magnification)라고 하는 광학적 특이 현상을 이용하여 역동적인 입체이미지를 나타내도록 구현한 것이다.

도 1은 본 발명의 입체 보안요소의 일례를 보여주는 단면도이다.

도 1을 참조하면, 입체 보안요소는 베이스 기재(101)와, 베이스 기재(101)의 일면 상에 위치하는 마이크로 렌즈 어레이(102)와, 베이스 기재(101)의 타면에 위치하는 이미지 어레이(103)와, 이미지 어레이(103)의 일면 상에 코팅되어 존재하는 프라이머층(105)과, 마이크로 렌즈 어레이(102) 상부에 부착되는 보호막(106)으로 구성된다.

베이스 기재(101)는 마이크로 렌즈 어레이(102)와 이미지 어레이(103)의 사이에 위치한다. 베이스 기재(101)는 입체 보안요소의 몸통 역할을 하며 투명한 성질을 가진다. 베이스 기재(101)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate), 폴리카보네이트(Polycarbonate), 폴리염화비닐(Polyvinyl chloride), 폴리프로필렌(Polypropylene)등의 투명한 플라스틱 재질로 구성된다.

도 2는 마이크로 렌즈 어레이의 일례를 보여주는 확대 사시도이다.

마이크로 렌즈 어레이(102)는 베이스 기재의 일면 상에 위치하며 미세한 크기의 마이크로 렌즈(201) 다수 개는 2차원 평면 배열을 가지며, 배열의 형태는 정사각형 배열, 직사각형 배열, 육각형 배열, 평행사변형 배열과 같이 2차원 브라베이 격자(Bravais Lattice)중 어느 하나의 형태로 구성될 수 있다. 본 발명에 따른 단면형 입체 보안필름의 이점을 최대로 활용하기 위해서는 마이크로 렌즈(201)의 직경은 100μm 이하가 되는 것이 바람직하며, 20μm 이하가 되면 더욱 효과적이다. 마이크로 렌즈(201) 사이의 피치 또한 100μm 이하가 되는 것이 바람직하며, 20μm 이하가 되면 더욱 효과적이다. 마이크로 렌즈(201)의 일례에서는 굴절형 렌즈를 사용하여 렌즈의 결상기능을 통해 마이크로 렌즈 어레이(102)의 위쪽 방향으로 모아레 확대이미지를 만들어낸다. 하지만 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 렌즈(201)는 굴절형으로 한정하는 것이 아니며, 회절 렌즈나 그린(GRadient INdex: GRIN) 렌즈와 같이 결상기능을 할 수 있는 광학계는 모두 포함될 수 있다.

도 3은 이미지 어레이의 일례를 보여주는 확대 사시도이다.

이미지 어레이(103)는 베이스 기재(101)의 타 면에 위치한다. 이미지 어레이(103)에 형성된 미세 이미지(301) 다수 개는 2차원 평면 배열을 가지며, 배열의 형태는 정사각형 배열, 직사각형 배열, 육각형 배열, 평행사변형 배열과 같이 2차원 브라베이 격자(Bravais Lattice)중 어느 하나의 형태로 구성될 수 있다. 이미지 어레이(103)의 이미지(301)는 그림, 문자, 로고 등 원하는 다양한 종류의 이미지를 적용 할 수 있다. 본 발명에 따른 단면형 입체 보안필름의 이점을 최대로 활용하기 위해서는 미세 이미지(301)의 직경은 100μm 이하가 되는 것이 바람직하며, 20μm 이하가 되면 더욱 효과적이다. 미세 이미지(301) 사이의 피치 또한 100μm 이하가 되는 것이 바람직하며, 20μm 이하가 되면 더욱 효과적이다.

이미지 어레이(103)의 이미지에 착색층(104)을 더 추가하여 이미지 어레이(103)를 부각시킬 수 있다. 이미지 어레이(103)의 미세 이미지(301)를 보다 선명하게 보이게 하기 위해서는 이미지 부분에 별도의 색상을 추가하는 것이 유리하다. 착색층(104)은 이미지(301)에 색상을 부가하여 이미지 어레이(103)를 현출시키는 역할을 수행한다.

프라이머층(105)은 이미지 어레이(103) 상에 위치한다. 입체 보안요소와 사출품은 서로 다른 재질을 가질 수 있기 때문에 사출품에 입체 보안요소를 적용시킬 때 그 접착이 용이하지 않다. 프라이머층(105)은 입체 보안요소와 사출품 사이에서 둘 사이의 접착을 용이하게 하기 위한 부분이다. 프라이머층을 이루는 수지에 색상을 부가하면 착색층(104)과 같은 이미지 현출 효과를 얻을 수 있다. 또한 프라이머층을 이루는 수지에 각종 형광잉크, 적외선잉크, 자성잉크, 축광잉크, 광가변잉크 등과 같은 특수물질을 첨가하면 잉크의 성질에 따른 보안 효과를 부가 할 수 있다.

보호막(106)은 마이크로 렌즈 어레이 상에 위치하며 내열성 소재로 구성되어 입체 보안요소를 외부의 열과 압력으로부터 보호하는 역할을 수행한다. 본 발명에서는 입체 보안요소를 사출품에 적용할 때 인몰드(Inmold) 사출성형을 사용한다. 인몰드 사출성형 과정에서 입체 보안요소는 열과 압력을 받게 된다. 이러한 열과 압력으로 인해 마이크로 렌즈(201)가 손상될 수 있다. 마이크로 렌즈(201)가 손상되면 제대로 된 입체 이미지 효과를 낼 수 없다. 보호막(106)은 마이크로 렌즈 어레이(102)에 부착되어 마이크로 렌즈(201)를 보호한다.

도 4는 일 실시예에 따른 입체 보안요소가 구비된 사출품의 제조 방법을 보여주는 흐름도이다.

도 4를 참조하면, 입체 보안요소가 구비된 사출품의 제조 과정은 먼저 입체 보안요소의 몸체 역할을 하는 베이스 기재를 준비한다. 베이스 기재의 일면 상에 마이크로 렌즈 어레이를 형성하고 베이스 기재의 타면에 이미지 어레이를 형성한다(401). 그 다음 이미지 어레이 상에 프라이머를 코팅하여 프라이머층을 형성하고(402) 마이크로 렌즈 어레이 상에 보호막을 부착한다(403). 상술한 과정으로 제작된 입체 보안요소를 이용하여 인몰드 사출 공정을 통해 소정 형상의 사출품을 제작한다(404).

도 5는 일 실시예에 따른 마이크로 렌즈 어레이와 반대되는 형상을 갖는 제1 금속원판(501)의 단면도이다.

먼저 마이크로 렌즈 어레이를 성형하기 위한 금속 원판을 제조한다. 금속 원판의 제조 과정은 우선 유리 기판을 준비하고 유리 기판 일면 상에 감광 물질인 포토레지스트(photoresist)를 도포한다. 포토레지스트 막이 형성 된 유리 기판 위에 레이저나 전자빔을 이용하여 마이크로 렌즈 어레이의 형상에 반대되는 형상을 가지는 미세 패턴을 노광한다. 미세 패턴이 노광된 포토레지스트 막에 현상액을 주입하여 노광된 부분을 녹이는 현상(developing)과정을 통해 포토레지스트 패턴을 형성한다. 이렇게 만들어진 포토레지스트 패턴을 이용하여 전주(electro-forming)공정을 거쳐 마이크로 렌즈 어레이의 금속 원판을 제작 한다. 도 5를 참조하면, 본 발명에서의 마이크로 렌즈 어레이의 일례에 따라 제작된 금속원판을 보여준다. 본 발명에서는 이 금속원판을 제1 금속원판(501)이라 명명한다.

도 6은 일 실시예에 따른 이미지 어레이의 반대되는 형상을 갖는 제2 금속원판(601)의 단면도이다.

전술한 제1 금속원판을 제작한 방법과 동일한 과정을 거쳐 이미지 어레이에 반대되는 형상을 갖는 금속원판을 제작한다. 본 발명에서는 이미지 어레이의 일례에 따라 제작된 금속원판을 제2 금속원판(601)이라 명명한다.

도 7은 일 실시예에 따른 자외선 경화형 수지(701)가 도포된 베이스 기재(101)의 단면도이다.

도 8은 일 실시예에 따른 마이크로 렌즈 어레이(102)와 이미지 어레이(103)가 형성된 입체 보안요소의 단면도이다.

도 7과 도 8을 참조하면, 먼저 베이스 기재를 준비하고 베이스 기재 상에 액상의 자외선 경화형 수지를 도포한다. 전술한 금속원판 제조 과정을 통해 만들어진 마이크로 렌즈 어레이의 금속 원판(제1 금속원판)을 사용하여 자외선 경화형 수지(701)를 압박하고 자외선으로 경화한다. 제1 금속 원판(501)에 형성되어 있던 미세 패턴들이 자외선 경화형 수지(701)에 전사되어 마이크로 렌즈 어레이(102)가 형성된다.

제2 금속원판을 사용하여 전술한 과정과 동일하게 베이스 기재(101)의 타면에 이미지 어레이를 형성한다. 형성 순서는 마이크로 렌즈 어레이(201)와 이미지 어레이(103)를 한 쪽 면씩 순차적으로 할 수도 있고, 두 어레이를 양면에 동시에 작업할 수도 있다. 그리고 보다 선명한 입체 이미지를 구현하기 위해서는 베이스 기재(101)와 마이크로 렌즈 어레이(102), 이미지 어레이(103)는 모두 투명한 것이 바람직하다.

마이크로 렌즈 어레이(102)와 이미지 어레이(103)에 형성된 미세 패턴들은 2차원 평면 배열을 가지며, 배열의 형태는 정사각형 배열, 직사각형 배열, 육각형 배열, 평행사변형 배열과 같이 2차원 배열 중 어느 하나의 형태로 구성될 수 있다.

부착하려는 대상이 되는 사출품은 평면인 경우 뿐만이 아니라 곡면을 형성하고 있는 경우가 있다. 마이크로 렌즈 어레이 및 이미지 어레이 설계 시 부착하려는 대상 사출품의 곡률반경을 고려하여 가정한 역설계를 통해 사출품의 형상에 적합한 입체 보안요소를 제조할 수 있다. 이를 통해 곡면의 사출품에서도 이미지 왜곡 없이 입체적인 이미지를 관측할 수 있다.

도 9는 일 실시예에 따른 착색층이 형성된 입체 보안요소의 단면도이다.

입체 보안요소는 이미지 어레이(103)의 이미지를 마이크로 렌즈를 통해 결상하여 관찰하는 구조이다. 이 때, 이미지를 보다 선명하게 보이게 하기 위해서는 이미지 부분에 별도의 색상을 추가하는 것이 유리하다. 도 9를 참조하면, 이미지 어레이(103)의 이미지가 가지는 음각 부분에 잉크를 충진하거나, 진공증착을 통한 별도의 코팅층을 부가하여 착색층(104)을 부가 할 수 있다. 부가된 착색층(104)은 이미지를 부각시키는 역할을 하게 된다.

도 10은 일 실시예에 따른 프라이머층(105)이 형성된 입체 보안요소의 단면도이다.

도 10을 참조하면, 입체 보안요소의 이미지 어레이(103) 상에 프라이머를 코팅하여 프라이머층(105)을 형성한다. 프라이머층은 입체 보안요소를 사출품에 적용하는 과정에서 사출품과 입체 보안요소 사이의 접착을 원활하게 이루어지도록 할 뿐만 아니라 상기 입체 보안요소를 가벼운 부식이나 물리적인 충격으로부터 보호 할 수 있다. 또한 일 실시예에 따른 발명에서는 프라이머에 다양한 색상을 부가하여 상기 이미지 현출 단계의 효과와 비슷하게 이미지를 부각시키는 효과를 얻었다.

사출품은 열가소성 수지를 주입하고 열과 압력을 가해 형태를 만들어낸다. 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 보안요소를 사출 금형에 삽입하여 사출품에 부착하는 경우, 사출 과정에서의 열과 압력에 의해 입체 보안요소에 손상이 가해질 수 있다. 특히, 마이크로 렌즈에 변형 및 손상이 발생하는 경우, 이미지 결상에 오차를 발생시켜 선명한 이미지를 관찰할 수 없게 만든다. 따라서 본 발명에서는 이를 방지하기 위해 마이크로 렌즈 어레이(102) 상에 보호막(106)을 부착하는 공정을 포함하였다(도 1참조). 보호막(106)은 마이크로 렌즈 어레이(102) 상에 부착되어 외부의 열과 압력으로부터 렌즈를 보호하는 역할을 수행한다. 이 때 보호막(106)은 내열성 소재로 형성하여 열에 의한 영향이 최소화 되도록 하였다. 보호막(106)은 입체 보안요소가 사출품에 부착되어 최종 결과물이 완성되면 입체 보안요소에서 제거 된다.

본 발명에 따른 입체 보안요소를 사출품에 부착하기 위하여 인몰드(Inmold) 사출법을 이용한다. 인몰드 사출을 사용하면 기타 방법들에 비해 몇 가지 장점을 가지게 된다. 이러한 장점에는 설계 유연성, 단일 작업으로 다중 색상, 입체 효과 및 질감 구현, 오래 지속되는 그래픽의 제조 생산성 및 시스템 비용 절감 등이 있다.

인몰드 사출은 기재 전송과, 기재 고정, 소재 사출, 및 제품 취출 순으로 이루어진다. 상기 입체 보안요소가 금형 내부에 거치되고, 금형이 닫히면 사출 수지가 주입되어 열과 압력에 의해 사출품이 만들어진다. 이 때 입체 보안요소와 사출품은 일체로 형성된다.

베이스 기재의 타면에 처리한 프라이머층(105)은 사출품과입체 보안요소 사이의 접착력을 우수하게 하며, 마이크로 렌즈 어레이(102) 상에 위치하는 보호막(106)은 사출 온도 및 압력에 의한 마이크로 렌즈의 변형을 최소화하는 역할을 하게 된다

이렇게 하여 제작된 입체 보안요소는 마이크로 렌즈들에 의해 결상된 이미지가 확대된 형태로 관찰되게 되고, 설계된 조건에 따라 평면에서 들어가 보이거나 (잠영효과) 떠 보이는 형상(부유효과)을 나타내게 된다. 또한 시야각을 움직임에 따라 마이크로 렌즈의 초점이 이동하여 마치 이미지가 이동하는 것처럼 보이게 된다.

마이크로 이미지 어레이 및 마이크로 렌즈 어레이의 배열 피치 또는 배열 주기는 구현하고자 하는 입체효과의 종류에 따라 다른 값으로 설계된다. 또한 마이크로 이미지 어레이와 마이크로 렌즈 어레이 사이의 정합각도도 구현하고자 하는 입체효과의 종류에 따라 다른 값을 가지게 된다. 정합각도는 마이크로 렌즈 어레이와 이미지 어레이 사이의 각도로서 정합각도가 0일 경우 두 어레이는 서로 평행한 상태이고 0이 아닐 경우 두 어레이는 평행이 아닌 어떤 각도를 가지고 형성되어 있는 것이다.

입체효과는 모아레 확대 이미지가 상기 입체 보안요소의 표면 안으로 들어가 있는 것처럼 나타는 잠영효과와 모아레 확대 이미지가 상기 입체 보안요소의 밖으로 튀어나와 있는 것처럼 나타나는 부유효과, 그리고 관찰방향에 따라 이들 두 효과가 교대로 나타나는 회전효과 및 모아레 확대 이미지가 입체적으로 나타나지는 않으나 기울이는 방향에 대해 반대방향으로 움직이는 역시차효과 등이 있다.

각각의 시각효과에 대한 마이크로 렌즈 어레이 및 이미지 어레이의 설계조건은 다음과 같다.

여기서

는 마이크로 렌즈 어레이의 주기이고,

는 이미지 어레이의 주기를 나타내며,

는 마이크로 렌즈 어레이와 이미지 어레이의 정합각도를 나타낸다. 정합각도

가 0이면 마이크로 렌즈 어레이와 이미지 어레이가 평행한 상태를 나타내고 정합각도

가 0이 아니라면 마이크로 렌즈 어레이와 이미지 어레이는 평행이 아닌 어떤 각도를 가지고 있는 것이다.

수학식 1을 참조하면, 마이크로 렌즈 어레이와 이미지 어레이가 서로 같은 주기를 가지고 있고 서로 평행하지 않다면 입체 보안요소는 역시차효과를 가지게 된다. 만약 상기 두 어레이가 서로 평행하면 상기 두 어레이 사이의 주기 비율에 의해 입체 효과가 결정된다. 마이크로 렌즈 어레이의 주기가 이미지 어레이의 주기보다 크다면 잠영효과를 나타내고 마이크로 렌즈 어레이의 주기가 이미지 어레이의 주기보다 작다면 부유효과를 나타내게 된다.

바람직한 입체효과를 얻기 위해서, 마이크로 렌즈 어레이의 주기와 이미지 어레이의 주기의 차이는 실제로 매우 미미한 것으로 마이크로 렌즈 어레이의 주기에 대한 이미지 어레이의 주기 사이의 비율이 약 0.9에서 1.1의 범위 내에서 변화되어야 한다. 잠영효과의 경우에 마이크로 렌즈 어레이의 주기에 대한 이미지 어레이의 주기 사이의 비율이 0.995정도, 부유효과의 경우에 1.005 의 주기비율을 가질 때 최적의 효과를 나타내게 된다.

전술한 내용에 따른 입체 보안필름의 일 실시예는 평면 형태의 피부착물에 적용할 목적으로 고안된 것이며, 이러한 입체 보안필름을 곡면 형태의 피부착물에 적용 할 경우, 모아레 확대된 입체 이미지가 제대로 나타나지 않는다. 본 발명에 따른 입체 보안필름을 곡면형의 피부착물에 적용하기 위해서는 곡면의 곡률을 고려한 설계를 통해 구현이 가능하다.

일 실시예에 따른 입체 보안필름이 곡면형 피부착물에 부착될 때, 곡면형 피부착물의 곡률에 따라 감기면서 마이크로 렌즈 어레이 및 마이크로 이미지 어레이의 주기(또는 피치)가 약간 늘어나게 된다. 또한 마이크로 렌즈 어레이의 초점거리를 맞추기 위한 마이크로 이미지 어레이와 마이크로 렌즈 어레이 사이의 거리가 존재하기 때문에 곡면 상에서 마이크로 렌즈 어레이의 피치는 항상 마이크로 이미지 어레이의 피치보다 길어진다. 마이크로 렌즈 어레이의 피치와 마이크로 이미지 어레이의 피치 사이의 차이는 수학식 2에 의해 계산된다.

여기서

는 두 어레이 피치의 차이,

은 적용하려고 하는 곡면형 피부착물의 곡률 반경이고,

는 마이크로 이미지 어레이와 마이크로 렌즈 어레이 사이의 거리로서 베이스필름의 두께에 해당한다. 이러한 기하학적 조건에 따라 마이크로 렌즈 어레이와 마이크로 이미지 어레이의 피치를 역설계하여 곡면상태에서 입체 이미지가 나타나는 입체 보안필름의 제작이 가능하다. 이러한 조건으로 설계된 곡면형 입체 보안필름은 평면 상태에서는 모아레 확대 입체 이미지의 관찰이 불가능하지만, 곡면에 적용된 상태에서는 모아레 확대 입체 이미지가 나타난다.

입체 보안요소가 구비된 사출품은 이미지가 표면에서 들어가 보이는 모아레 확대 입체 이미지가 구현되었다. 또한 시야각에 따라 입체 이미지가 움직이는 것처럼 보이는 동적 효과도 구현되었다. 그리고 이미지 현출 방법 및 프라이머 과정에서 다양한 색상과 특수물질을 통해 다양한 색상의 제품을 구현하였다.

이러한 입체 보안요소가 구비된 사출품은 휴대폰과 같은 모바일기기에서부터 가전제품, 정밀부품 등 다양한 분야에 적용 가능하다. 본 발명에 의한 기술은 사출품의 외형에 특별한 입체 효과를 부가함으로써 손쉽게 정품 여부를 확인할 수 있게 한다. 이러한 특징으로 인해 브랜드 보호에 탁월한 기여할 수 있다. 또한 사출형 카드에 적용하는 경우에도 육안으로 쉽게 진위 여부를 판별할 수 있어 카드류의 위,변조 방지에 기여할 수 있다.

101: 베이스 기재
102: 마이크로 렌즈 어레이
103: 이미지 어레이
104: 착색층
105: 프라이머층
106: 보호막
201: 마이크로 렌즈
301: 마이크로 이미지
401: 마이크로 렌즈 어레이와 이미지 어레이 성형
402 프라이머층 형성
403: 보호막 형성
404: 입체 보안요소가 구비된 사출품 성형
501: 제1 금속원판
601: 제2 금속원판
701: 자외선 경화형 수지

Claims

베이스 기재의 양면 상에 마이크로 렌즈 어레이와 이미지 어레이가 배치되어 있는 입체 보안요소를 형성하는 입체 보안요소의 성형 단계;
상기 이미지 어레이 상에 프라이머층을 형성하는 프라이머 코팅 단계;
상기 마이크로 렌즈 어레이 상에 제거가 가능한 보호막을 부착하는 보호막 부착 단계;
상기 입체 보안요소를 이용하여 인몰드 사출 공정을 통해 소정 형상의 사출품을 제작하는 사출 성형 단계; 및
상기 보호막을 상기 제작된 사출품으로부터 제거하는 단계;
를 포함하는 입체 보안요소가 구비된 사출품의 제조 방법.
제 1항에 있어서,
상기 프라이머 코팅 단계 이전에 상기 이미지 어레이 상에 잉크를 충진 또는 증착하기 위한 이미지 어레이의 현출 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 보안요소가 구비된 사출품의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 보호막은 내열성 소재로 형성하는 것을 특징으로 하는 입체 보안요소가 구비된 사출품의 제조 방법.
제 1항에 있어서,
인몰드 사출을 이용하여 상기 입체 보안요소를 상기 사출품에 부착하는 것을 특징으로 하는 입체 보안요소가 구비된 사출품의 제작 방법.
제1항의 제조 방법으로 제조된 입체 보안요소가 부착된 사출품.
제 5항에 있어서,
제1항의 제조 방법으로 제조된 입체 보안요소는 곡면형 피부착물에 부착될 수 있고, 상기 마이크로 렌즈 어레이의 피치와 상기 마이크로 이미지 어레이의 피치는 각각 상기 곡면형 피부착물의 곡률 반경과 상기 마이크로 렌즈 어레이와 상기 마이크로 이미지 어레이 사이의 거리에 기초하여 설계되는 것을 특징으로 하는 입체 보안요소가 부착된 사출품.
제 5항에 있어서,
상기 마이크로 렌즈 어레이는 굴절형, 회절형 및 그린(Gradient Index: GRIN)형 인 입체 보안요소가 부착된 사출품.
제 5항에 있어서,
상기 프라이머층은 형광잉크와 적외선잉크, 자성잉크 및 축광잉크, 광가변 잉크로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 또는 둘 이상을 포함하는 수지로 형성 된 것을 특징으로 하는 입체 보안요소가 부착된 사출품.
제 5항에 있어서,
상기 입체 보안요소와 상기 사출품은 일체로 된 것을 특징으로 하는 입체 보안요소가 부착된 사출품.