JP2012098348A - 表示体 - Google Patents

Abstract

【課題】検証器具などが必要のない表示体を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の表示体１０は、少なくとも反射層を具備し、位相差特性を有する一次元の周期性凹凸構造体と直線偏光子とが積層された表示体であって、前記凹凸構造体の格子方向と直線偏光子の光軸方向が平行又は垂直以外の角度で積層されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、偽造防止構造を備えた表示体に関するものである。

回折格子又はホログラムによって構成されるパターンは、通常の印刷技術では表現することのできない指向性のある光沢を有することから、装飾用途や偽造防止を目的としたセキュリティ商品に広く用いられている。

回折格子技術は、他の偽造防止技術に比べ、
・判別用の機器類を使わずに真偽判定が容易にできる機能を有する目視判別（いわゆるオバート機能）。

・製造には、高価で高度な技術（ＥＢ描画装置やナノインプリント技術等）が必要。

・媒体の総厚が薄い。

・回折光による独特の輝きがあり、意匠性に優れる。

等の利点を有している。

しかし、最近、各国の紙幣を偽造しようとする偽造団においては、従来の回折格子技術で製造されたものと近いものが作製できるようになってきた。

そこで、回折格子の中でも高精細化したものが最近提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１では、２次元の回折格子で、かつ通常の回折格子の２倍以上の細かさを有するものを提案している。この高精細な回折格子は通常のホログラム製造工程よりもはるかに難しく、ナノインプリントの技法を取り入れなければ達成できないものである。この高精細な回折格子の視認性特徴は、従来の回折格子とは全く異なり、正面方向（大部分の視域）では黒色を示し、対象物の水平方向に近い角度（法線方向に対し深い角度）で回折光が射出される。

このような新しい構造物は新しい光学効果を有し、オバート効果も高い。

一方、一次元の波長以下の周期性の凹凸構造物は、偏光特性や位相差特性を有することが予想される。この凹凸構造物の偽造防止商品としての展開は、従来の回折格子のような肉眼での意匠性や真偽判定はできないが、偏光板及び位相差板を利用することで真偽判定の検証ができ、新しい商材となり得る可能性がある。

特開２００８−１０７４７０号公報

検証器具などを用いることなく真偽判定が可能な表示体を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係る発明は、少なくとも反射層を具備し位相差特性を有する一次元の周期性凹凸構造体と直線偏光子とが積層された表示体であって、前記凹凸構造体の格子方向と直線偏光子の光軸方向が平行以外の角度で積層されていることを特徴とする表示体である。

本発明の請求項２に係る発明は、前記凹凸構造体の位相差特性が、可視光の少なくとも一部の範囲で１／２波長の位相差値を持つことを特徴とする請求項１に記載の表示体である。

本発明の請求項３に係る発明は、前記凹凸構造体の格子方向と、前記直線偏光子の光軸方向とが成す角度は＋４５度又は−４５度であることを特徴とする請求項１もしくは請求項２に記載の表示体である。

本発明の請求項４に係る発明は、前記凹凸構造体の周期が２５０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下の範囲にあり、格子深さが３０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下の範囲であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の積層表示体である。

本発明の請求項５に係る発明は、少なくとも異なる２つ領域に前記周期性凹凸構造体が形成され、第１領域の格子方向と第２領域の格子方向とがおおよそ垂直になるように配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の表示体である。

本発明によると、より高い偽造防止効果を実現することが可能となる。

本発明の実施形態に係る表示体を概略的に示す平面図。 図１に示す表示体のII−II線に沿った断面図。 図１に示す表示体のIII−III線に沿った断面図。 図１に示す表示体を特定の照明方向及び観察方向でみた際の表示形態。 図１に示す表示体を特定の照明方向及び観察方向でみた際の表示形態。 第１界面部及び第２界面部へ入射する光の偏光の振動方向が反射の際に９０度変化することを説明した図。 図１に示す表示体の第１界面部に採用可能な構造の一例を拡大して示す斜視図。 図１に示す表示体の第１界面部に採用可能な構造の一例を拡大して示す斜視図。 図２に示した表示体の層構成とは別な形態である転写箔構成を示す断面図。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同様又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明の実施形態に係る表示体を概略的に示す平面図である。図２は、図１に示す表示体１０のII−II線に沿った断面図であり、図３は、図１に示す表示体１０のIII−III線に沿った断面図である。

表示体１０は、図２及び図３に示すように直線偏光子層１及び透明樹脂層２、反射層３、凹凸形成層４、基材５、接着層（又は粘着層）６を含んだ積層体である。凹凸形成層４と反射層３との界面は、第１領域ＤＰ１に対応する第１界面部１２ａと、第２領域ＤＰ２に対応する第２界面部１２ｂとを含んでいる。後述するように、第１界面部１２ａ及び第２界面部１２ｂには、凹凸構造が設けられている。

次に各層に適用可能な材料及び組成について説明する。

直線偏光子層１は、無偏光の光が入射した際に、一方向の振動の光だけを吸収又は反射（遮蔽）し、その垂直方向のみ振動の光を透過する性質を持つものであって、この吸収又は反射（遮蔽）する方向を光軸（又は吸収軸）という。図１において、１３は直線偏光子の光軸方向を示している。

直線偏光子層１としては、例えば、延伸したポリビニルアルコールフィルムをヨウ素又は２色性染料で染色し、トリアセチルセルロースフィルム又はシクロオレフィンポリマーフィルムで保護された偏光子、又は、光配向膜やネマチック液晶中に２色性染料を含ませた偏光子、又はワイヤーグリッド偏光子など公知の偏光子を使用できる。

透明樹脂層２としては、複屈折を持たないような材料が好ましく、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネイト、酢酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、酢酸プロピオン酸セルロース、ニトロセルロース、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリルスチレン共重合体、塩化ビニル、ポリメタクリル酸メチルなどの熱可塑性樹脂やポリイミド、ポリアミド、ポリエステルウレタン、アクリルウレタン、エポキシウレタン、シリコーン、エポキシ、メラミン樹脂等の熱硬化性樹脂、及び紫外線又は電子線硬化樹脂として、各種アクリルモノマー、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレートなどのオリゴマー、アクリル基やメタクリル基等を有するアクリルやエポキシ及びセルロース系樹脂などの反応性ポリマーが使用可能である。また、基材として延伸フィルムを含む場合、延伸による複屈折の影響を少なくするため、その複屈折の遅相軸と凹凸形成層の格子方向を平行に合わせるようにすれば使用可能である。

反射層３としては、例えば、アルミニウム、銀、錫、クロム、ニッケル、銅、金及びそれらの合金などの金属材料からなる金属層、又は、酸化チタン、硫化亜鉛などの高屈折材料反射層又は高屈折及び低屈折材料からなる層を多層形成した多層膜反射層を使用することができる。そして、真空製膜法を利用してこの金属薄膜を形成することができる。真空製膜法としては、真空蒸着法、スパッタリング法等が適用でき、厚みは、１〜１００ｎｍ程度に制御できればよい。

凹凸形成層４の材料としては、例えば、光透過性を有する樹脂を使用することができる。光透過性を有する樹脂として、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネイト、酢酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、酢酸プロピオン酸セルロース、ニトロセルロース、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリルスチレン共重合体、塩化ビニル、ポリメタクリル酸メチルなどの熱可塑性樹脂やポリイミド、ポリアミド、ポリエステルウレタン、アクリルウレタン、エポキシウレタン、シリコーン、エポキシ、メラミン樹脂等の熱硬化性樹脂、及び紫外線又は電子線硬化樹脂として、各種アクリルモノマー、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレートなどのオリゴマー、アクリル基やメタクリル基等を有するアクリルやエポキシ及びセルロース系樹脂などの反応性ポリマーが使用可能である。また、例えば、熱可塑性樹脂又は光硬化性樹脂を使用すると、原版を用いた転写により、一方の主面に凹凸構造が設けられた凹凸形成層４を容易に形成することができる。

基材５は、図示しているが、省略も可能である。基材５としては、透明な材料が好ましく、例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンフィルム、トリアセチルセルロースフィルム、ポリカーボネートフィルム、ナイロンフィルム、セロファンフィルムといった基材が使用可能である。

接着層（又は粘着層）６としては、公知のヒートシール性接着剤又は粘着剤を使用できる。例えば、酢酸ビニル樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂、塩酢ビ樹脂、アクリル樹脂、ブチラール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル系粘着剤、ゴム系粘着剤、シリコン系粘着剤、ウレタン系粘着剤などがあげられる。

次に表示体１０の極めて特殊な視覚効果（偽造防止効果）及びその効果の原理について説明する。

表示体１０は、観察する方向によって、色が変化することが特徴である。例えば、図４のようにＸ軸上で照明１７及び観察者１８による観察を行った際には、第１領域１５では緑色を示し、第２領域１６では赤色を示す。一方、図５のようにＹ軸上で照明１７及び観察者１８による観察を行った際には、第１領域１５では赤色を示し、第２領域１６では緑色を示す。ここでは緑と赤色の変化の例を示したが、凹凸構造の周期や深さを変えることで、黄と赤色変化や青と緑変化なども可能である。

図６は表示体１０の第１界面部１２ａ及び第２界面部１２ｂへ入射する光の偏光の振動方向が反射の際に９０度変化することを説明した図であり、２１は凹凸構造体、２２は凹凸構造体２１に設けられたアルミ（アルミニウム）蒸着膜、２３は表示体１０への入射光、２４は入射光２３の直線偏光、２５は反射光、２６は反射光２５の直線偏光、２７は法線である。

図７、図８は、図１に示す表示体の第１界面部１２ａ、第２界面部１２ｂに採用可能な構造の一例を拡大して示す斜視図である。

第１界面部１２ａ、第２界面部１２ｂには、複数の溝１４ａ、１４ｂ、…を配置してなる１次元の凹凸構造が設けられている１次元格子である（１次元格子とは１方向のみという意味で、例えばＸ軸のみに溝があり、２次元格子とは、ＸＹ軸に溝あり溝が交差している格子を指す）。

溝１４ａ、１４ｂ…の凹凸構造の周期は、２５０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下の範囲内にあり、より最適な範囲としては３００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の範囲内にある。

なぜなら２５０ｎｍ未満の場合、構造による偏光特性が強くなる一方、位相差効果は発現しにくいことがわかっている。また、４５０ｎｍよりも大きくても位相差効果は発現しにくい。なお、本発明では、偏光特性や位相差特性は透過光や回折光ではなく、反射光（正反射光）の効果を論じている。

なお、２５０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下の範囲の凹凸構造の場合、水平線に近い角度に回折光が射出されるが、一般に表示体を観察する際には非常に見にくい。

複数の溝１４ａ、１４ｂ、…を平行且つ等間隔に配置する通常の回折格子に加え、ホログラムに記録された干渉縞も包含することとする。また、溝１４ａ、１４ｂ、…又は溝１４ａ、１４ｂ、…に挟まれた部分を「格子線」と呼び、その長い方向を格子方向と呼ぶこととする。

このような凹凸構造の原版（エンボスするための）は、各種レジストが塗布してある基材にエレクトロンビームによる描画法又は、レーザーによる２光束干渉法によって、レジスト版が作製され、ニッケル薄膜を蒸着法で施した後に、ニッケル電鋳によって、ニッケル型として準備することができる。

次に本発明の凹凸構造と比較的に構造が近似している光学部材について説明する。いわゆるワイヤーグリッド型偏光子は、１００ｎｍ乃至１５０ｎｍが最適の周期で、その周期性構造の山又は谷のどちらかのみに金属膜を形成すること偏光効果が発現する。そのワイヤーグリッド型偏光子の特徴は、１方向の振動の光を反射し、一方、その垂直方向の振動の光を透過する偏光子である。

しかし、反射型偏光子としての効果だけならば、２００ｎｍ乃至５００ｎｍの範囲の周期性格子で、かつ格子深さが２５０ｎｍ以上であり、その格子の表面全面に金属膜若しくは高屈折率材料で被覆されている場合でも発現する。その原理はワイヤーグリッドと異なり、１方向の振動の光は、構造に吸収又は回折に利用されて反射されず、一方、その垂直方向の振動の光はよく反射することで反射型偏光子として作用する。

一方、構造型位相差板は、透過型のものしか公知にはなっておらず、その構造は２５０ｎｍ乃至５００ｎｍ程度の周期構造を持ち、格子深さを１０００ｎｍ以上としなければならない。これはアスペクト比（深さ／周期）が大きすぎるため、この位相差板を作製することは非常に難しい。よって、半分の深さ（５００ｎｍ）の格子を２層重ねることで実現しようという試みがなされている。

一方、本発明では、構造による反射型位相差板であり、２５０ｎｍ乃至４５０ｎｍの範囲の周期凹凸構造でかつ、３０ｎｍ乃至２５０ｎｍの格子深さのときに、全面に金属反射膜若しくは高屈折材料で被覆されているとき、位相差特性が発現する。さらに好ましくは３００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の周期であって、５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の格子深さのときにアルミ反射膜で全面覆われた際に優れた位相差特性となる。格子深さが３０ｎｍ未満では位相差特性が弱く、２５０ｎｍよりも大きいときには位相差特性よりも偏光特性が強くなり本発明の期待する効果が発現できなくなる。なお、本発明では、周期凹凸構造は金属反射膜若しくは高屈折材料で覆われかつ、１．４から１．６程度の屈折率を有する樹脂で充填されていることから、本発明の位相差特性を有する構造仕様の範囲は、空気（屈折率１．０）での説明ではない。

ここで、位相差値は、凹凸構造の周期や深さ、光の入射角度や各光の波長によって異なってくるため、直線偏光板が積層されることでその構造若しくは入射角度によって、表示体がさまざまな色に呈色することになる。

ここで、凹凸構造へ入射した光（偏光板を射出した光）と射出した光（偏光板に再度入射した光）とが、ある波長域で１／２波長の位相差値をとると、偏光板を射出した光の振動（偏光板を透過可能な振動方向の光）と、凹凸構造に反射して再度入射する光の振動が垂直となるため、偏光板で遮蔽されて透過できない状態となる。一方、ある波長域以外の光は遮蔽されずに透過することで、ある特定の色を呈色することになる。

どのような波長板（位相差板）についても言えることであるが、波長板の遅相軸と偏光板の光軸とがなす角度が＋４５度又は−４５度のときにその設計した位相差値を示すことが可能である。＋４５度又は−４５度以外の場合、設計した位相差値からずれ、０度若しくは１８０度のときは位相差が発現しなくなってしまうことから本発明でも＋４５度又は−４５度が望ましい。

第１界面部１２ａ及び第２界面部１２ｂには前記の範囲内の周期性である１次元の凹凸構造が配置され、第１界面部１２ａと第２界面部１２ｂの格子線の方向は異なって配置され、最適な格子線のなす角度はおおよそ９０度である。

このように表示体の中で領域を２つ以上に別けて、各々格子方向を９０度異なるようにすれば、異なる視覚効果が近隣にあり、角度変化時の色変化が認識されやすく、かつ製造も難しくなることから偽造防止効果の向上も期待できる。

上述した表示体１０は、例えば、偽造防止媒体としてシールラベル、スレッド、ストライプ転写箔、スポット転写箔などに使用することができる。表示体１０は、構造が非常に細かく、偽造又は模造が困難であるため、この表示体１０を物品に支持させた場合、偽造又は模造も困難である。また、この表示体１０は上述した視覚効果を有しているため、真正品であるかが不明の物品を真正品と非真正品との間で判別することも容易である。

以下本発明を実施例により、さらに詳しく説明する。

厚み１２μｍの二軸延伸ポリエステルフィルム（東洋紡績（株）製 E5202）上に、
アクリルポリオール（東洋インキ製造製 K448ワニス）１００重量部、
イソシアネート（東洋インキ製造製 UR100B）６重量部、
からなるインキをグラビア印刷法でドライ膜厚１．０μｍとなるように印刷し、凹凸形成層４を形成した。

続いて、１次元の周期３５０ｎｍの凹凸構造を表示体１０のように２箇所以上有し、格子深さが１００ｎｍである光制御パターンが形成されているニッケル製スタンパーを準備し、そのニッケル製スタンパーが装着されたシリンダーロールで熱圧エンボスすることで光制御フィルムを連続して得た。このときの版の格子方向は、流れ方向に対し＋４５度又は−４５度を成す角度で設置させている。

次いで、前記光制御パターン形成面へ真空蒸着法によって光反射層として厚さ５００Åのアルミ（アルミニウム）蒸着層を形成させた。

次に下記のドライラミ接着剤をドライ膜厚３μｍ厚で塗布し、インラインで直線偏光板（吸収軸が流れ方向である）と貼り合わせした。

ポリエステルウレタン（東洋モートン製 TM595）８５重量部、
イソシアネート（東洋モートン製 AD-５２）１５重量部、
５０℃６日、エージング後にポリエステルフィルム側に東洋モートン製粘着剤を１０μｍ厚塗布し、離型フィルムと貼り合わせし、所定抜き型にて、抜き取り、偽造防止シールを得た。

この偽造防止シールの角度を変えたり、回転させることで、赤色又は青色に表示が変化するため、従来の表示体と異なり、真偽判定が容易である。

次に上記表示体１０について、図２に示した層構成とは別な形態である転写箔構成について、図９で説明する。この表示体１０の別な形態では、基材５、直線偏光子層１、凹凸形成層４、反射層３、透明樹脂層２、接着層６の順に積層された積層体である。この転写箔構成は、基材５と直線偏光子層１の間で剥離し、基材５以外の積層体は偽造防止を必要とする物品へ転写されることになる。

また、上述した実施の形態において、反射層を部分的に除去（ディメタライズ）することや、紫外線照射で蛍光発光する顔料、赤外線吸収する材料、マグネタイトに代表される磁性粉などをいずれかの層に含ませることで更なる偽造防止向上効果が期待できる。

１…直線偏光子層、２…透明樹脂層、３…反射層、４…凹凸形成層、５…基材、６…接着層（又は粘着層）、１０…表示体、１２ａ…第１界面部、１２ｂ…第２界面部、１３…直線偏光子の光軸方向、１４ａ、１４ｂ…第１界面部及び第２界面部の溝、１５…第１領域、１６…第２領域、１７…照明、１８…観察者、２１…凹凸構造体、２２…アルミ蒸着膜、２３…入射光、２４…入射光の直線偏光、２５…反射光、２６…反射光の直線偏光、２７…法線。

Claims (5)

1. 少なくとも反射層を具備し位相差特性を有する一次元の周期性凹凸構造体と直線偏光子とが積層された表示体であって、前記凹凸構造体の格子方向と直線偏光子の光軸方向が平行以外の角度で積層されていることを特徴とする表示体。
2. 前記凹凸構造体の位相差特性が、可視光の少なくとも一部の範囲で１／２波長の位相差値を持つことを特徴とする請求項１に記載の表示体。
3. 前記凹凸構造体の格子方向と、前記直線偏光子の光軸方向とが成す角度は＋４５度又は−４５度であることを特徴とする請求項１もしくは請求項２に記載の表示体。
4. 前記凹凸構造体の周期が２５０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下の範囲にあり、格子深さが３０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下の範囲であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の表示体。
5. 少なくとも異なる２つ領域に前記周期性凹凸構造体が形成され、第１領域の格子方向と第２領域の格子方向とがおおよそ垂直になるように配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の表示体。

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