JP2014066810A - 表示体および表示体の製造プロセス - Google Patents

Abstract

【課題】金属反射層および透明反射層が高い位置精度で形成されることで、偽造防止や意匠性向上の効果に優れ、かつ、バリア性を有する表示体およびその製造方法を提供する。
【解決手段】構造深さが２００ｎｍ以上２μｍ以下かつアスペクト比が０．５以上２．０以下の第一の凹凸構造がレリーフ形成層に形成された第一領域と、第一の凹凸構造が形成されていない第二領域とを有し、アルミ層とベーマイト層の層厚の比が、第一の凹凸構造により決定されることにより、第一領域と第二領域とで表示体を透過する光の透過率を変化させることが可能となる。
【選択図】図２

Description

本発明は、表示体および表示体の製造プロセスに関し、特に、有価証券類の偽造や改ざんの防止、万一不正が行われた場合、容易に発見することが求められる媒体に対する偽造防止、及び各種製品の認証に好適に利用可能な表示体および表示体の製造プロセスに関する。

従来、パターン状の金属反射層を有する表示体における金属反射層のパターン化の加工方法として、
１．水洗インキを基材上にネガパターンで印刷しておき、その上から蒸着やスパッタリングを用いて全面に金属反射層を形成し、印刷されてある水洗インキを水で洗い流す際に、その上の金属反射層を取り除くことによりパターンを形成する水洗シーライト加工や、
２．金属反射層上にマスク剤をポジパターンで印刷し、マスク剤で印刷されていない部分を腐食剤で腐食させることによりパターンを形成するエッチング加工や、
３．金属反射層の内、除去したい部分に強いレーザを当てて金属反射層を選択的に破壊することによりパターンを形成するレーザ加工、
などが用いられてきた。

しかし、上記の印刷技術を用いた水洗シーライト加工やエッチング加工では、画像の精細さが印刷の精度に依存し、細かいパターンの形成が難しい。また、レーザ加工では、レーザ光が反射されるため、レーザ光の出力がある程度以上強くないと高速の加工が難しい。

また、金属反射層が設けられていない領域において、偽造防止や意匠性向上の効果に優れ、かつ、バリア性を有するホログラム形成シートが考案されている。
例えば特許文献１には、このホログラム形成シートの製造方法として、レリーフ型ホログラム形成面に所定パターン状に金属蒸着層が設けられ、さらに、金属蒸着層が設けられていない部分のレリーフ型ホログラム形成面に透明蒸着層が設けられて形成されることが記載されている。

特表２００８−５３０６００号公報

しかしながら、このようなホログラム形成シートを作製する場合、従来のプロセスでは、金属蒸着層の形成、金属蒸着層のパターニング、透明蒸着層の形成をそれぞれ個別に行う必要がある。さらには、金属蒸着層のパターニング自体だけでも複数のプロセスが必要であるため、製造コストが上がってしまうという問題があった。
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、金属反射層として一般的に用いられているアルミ反射層が、部分的に、かつ、高い位置精度で形成され、さらに、透明蒸着層としてベーマイト層を有する表示体および表示体の製造プロセスを提供することである。

本発明のある態様による表示体は、少なくとも、レリーフ形成層、アルミ層、ベーマイト層がこの順に積層された表示体であって、前記レリーフ形成層は、構造深さが２００ｎｍ以上２μｍ以下かつアスペクト比が０．５以上２．０以下の第一の凹凸構造が形成された第一領域と、前記第一の凹凸構造が形成されていない第二領域とを含み、前記アルミ層は、前記第一領域と前記第二領域とを有する前記レリーフ形成層の全面または一部に積層され、前記ベーマイト層は、少なくとも前記アルミ層の全面と、前記アルミ層の被覆がない前記レリーフ形成層の全面または一部と、に積層されており、前記アルミ層の層厚と前記ベーマイト層の層厚との比が、前記第一の凹凸構造により決定されることを特徴とする。

本発明によれば、第一領域と第二領域とで表示体を透過する光の透過率を変化させることが可能となる。
上記表示体は、前記第一領域の透過率が７０％〜１００％であり、前記第二領域の透過率が０％〜３０％であってもよい。
こうすれば、第一領域は透明または半透明な領域として認識され、第二領域は不透明反射層が積層された領域として認識される表示体が作製できる。

上記表示体は、前記第一の凹凸構造は、少なくとも４００ｎｍ〜１μｍの間隔で回折格子が形成されてもよい。
こうすれば、第一領域で回折光を生じる表示体が作製可能となる。
上記表示体は、前記第一の凹凸構造は、少なくとも散乱構造を有してもよい。
こうすれば、第一領域で回折光を生じない表示体が作製可能となる。

上記表示体は、前記第一領域は、構造深さ、アスペクト比、回折格子の間隔、構造の方向、の少なくとも一つの条件が前記第一の凹凸構造と異なる複数の凹凸構造が形成されてもよい。
こうすれば、透過率の高い領域において、複数の回折光による表現が可能となる。
上記表示体は、前記第一の凹凸構造の構造深さよりも低い構造深さかつ前記第一の凹凸構造の構造深さのアスペクト比よりも小さいアスペクト比の第二の凹凸構造が、前記第二領域に形成されてもよい。
こうすれば、透過率の低い領域において回折や散乱などの表現が可能となる。

上記表示体は、前記レリーフ形成層の屈折率が１．５３以下であってもよい。
こうすれば、第一領域の透過率が高い場合においても、レリーフ構造による回折や散乱の効果が失われることなく表現できる。
上記表示体は、前記ベーマイト層上に、屈折率１．５３以下の材料が積層されていてもよい。
こうすれば、第一領域の透過率が高い場合においても、レリーフ構造による回折や散乱の効果が失われることなく表現できる。

本発明のある態様による表示体の製造プロセスは、構造深さが２００ｎｍ以上２μｍ以下かつアスペクト比が０．５以上２．０以下の第一の凹凸構造をレリーフ形成層の第一領域に形成するプロセスと、前記第一領域と、前記第一の凹凸構造が形成されていない第二領域と、からなる前記レリーフ形成層に、前記レリーフ形成層により規定される平面に対して均一な表面密度でアルミ層を製膜するプロセスと、前記第一領域に製膜された前記アルミ層のアルミニウムの未反応成分の割合が、前記第二領域に製膜された前記アルミ層のアルミニウムの未反応成分の割合に比べ低くなる反応条件で前記アルミ層を熱水変性処理するプロセスと、を含む、ことを特徴とする。

本発明によれば、第一領域と第二領域とで表示体を透過する光の透過率が異なる表示体の製造が可能となる。
上記表示体の製造プロセスは、前記第一領域の透過率が７０％〜１００％、前記第二領域の透過率が０％〜３０％となる反応条件で前記熱水変性処理を行ってもよい。
こうすれば、第一領域では反射層が不透明反射層として機能し、第二領域では反射層が透明反射層として機能する表示体の製造か可能となる。

本発明によれば、第一領域と第二領域とで表示体を透過する光の透過率を変化させることが可能となる。

本発明の表示体の一形態を示す平面図である。 本発明の表示体の層構成の一例を示す図１の点線Ａの断面図である。

本発明の表示体は、少なくとも、レリーフ形成層、レリーフ形成層全面または部分的に配置されたアルミ層、およびアルミ層全面に配置されたベーマイト層を備えた表示体である。また、アルミ層の層厚とベーマイト層の層厚との比は、第一の凹凸構造により決定されることを特徴とするものである。以下、本発明の表示体について詳細に説明する。
なお、本発明の表示体の主なる用途としては、例えば、紙幣、証券、証書、商品券、小切手、手形、入場券、通帳類、乗車券等の有価証券類、住民票、印鑑証明書、パスポート等の各種証明書類などが挙げられる。しかしながら、偽造品の不正利用を防止する用途であれば、特に限定されるものではない。

本発明は、第一領域と第二領域におけるアルミ層の層厚が、第一領域の凹凸構造により差を生じる。しかし、熱水変性によるベーマイト化は、凹凸構造の有無に無関係に進行する、と言う認識に基づいている。ここで、第二領域は、アルミ層の部分的な除去のためのマスクとしての役割をも持つ。従来のプロセスでは、マスク層を使うことにより位置合わせが複雑となり、多大な費用がかかっていた。しかし、第二領域をマスクとして使用することにより、正確な重なり関係で配置できると言う利点を備えている。つまり、凹凸構造の許容誤差だけが、不透明反射層の効果を持つ領域と、透明反射層の効果を持つ領域との位置の許容誤差となる。つまり、マスク層を設けることによる付加的な許容誤差は発生しない。ベーマイト層は、ベーマイト層の屈折率とレリーフ形成層の屈折率との差により透明反射層として機能する他、バリア層としての効果も期待できる。

本発明に用いられるレリーフ形成層は、熱エンボス成形により表面レリーフを記録することが可能であり、本発明の製造工程及び使用環境においても光像が消失しない程度の耐熱性等を有するものであれば、特に限定されない。レリーフ形成層の形成方法としては、グラビアコート、マイクログラビアコート、ロールコート、キスコート、ダイコート、コンマコート等の各種塗工方法を用いることができる。

レリーフ形成層の材料としては、原版を用いた転写により凹凸構造を形成するうえで、熱可塑性樹脂や紫外線硬化樹脂などの材料が好適である。エンボスを利用する場合、光散乱領域に対応した凹凸構造を原版に高精度に形成しておけば、容易に精密な量産複製品を得ることができる。
レリーフ形成層への凹凸構造の形成は、熱と圧力を用いて行う。レリーフ形成層については、特に形成中に紫外線を用い、ポリアクリレートまたはポリウレタン等の成形樹脂を硬化させる方式が好ましい。

本発明に用いられるレリーフ形成層の厚みは、形成可能な厚みであれば特に限定されないが、０．５μｍ〜３μｍが適当である。
レリーフ形成層に形成されるレリーフ形状は、微細な凹凸形状であればよく、微細な凹凸形状を有する光拡散、光散乱、光反射、光回折などの機能を発現するものが含まれる。また、レリーフ形成層に形成されるレリーフ形状は、光回折機能はないが、特異な光輝性を発現するヘアライン柄、マット柄、万線柄、干渉パターン、梨地柄、などでもよい。光回折凹凸パターンとしては、物体光と参照光との光の干渉による干渉縞が凹凸模様で記録されたホログラムや回折格子が適用できる。
このうち、第一の凹凸構造としては、構造深さが２００ｎｍ以上２μｍ以下、かつ、アスペクト比が０．５以上２．０以下の構造に限定されるが、構造深さが４００ｎｍ以上２μｍ以下、かつ、アスペクト比が１．０以上２．０以下の構造がより好ましい。

構造深さが２００ｎｍ未満もしくはアスペクト比が０．５未満の場合、凹凸構造による表面積の増加の効果が十分でない。そのため、第一領域と第二領域とでアルミ層とベーマイト層の層厚の比を大きく変えることが難しい。一方、アスペクト比が２．０を超える構造の場合、後述するアルミ層の熱水変性処理において反応速度の低下が見られる。そのため、同様に第一領域と第二領域とで、アルミ層とベーマイト層との層厚の比を大きく変えることが難しくなる。また、構造深さが２μｍを超える深い構造では、アスペクト比の制限から構造のピッチが１μｍ以上必要となる。このため、第一の凹凸構造の部位による熱水変性処理の反応性の差が、外観上のムラとして視認しやすくなるという問題が発生する。

第一の凹凸構造をピッチ４００ｎｍ〜１μｍの回折格子とすることで、第一領域からは回折光が射出され、透明ホログラムの表現が可能となる。このとき、第一領域のベーマイト層は、レリーフ形成層との屈折率差により透明反射層として機能する。回折格子のピッチが４００ｎｍより小さいと、入射光の回折角度が大きくなりすぎるため、回折光が射出されないか、射出されても確認が困難になる。一方、回折格子のピッチが１μｍより大きいと、前述の通り外観のムラが発生しやすくなるが、回折光はこのムラの影響を大きく受け、観察される回折格子自体にもムラが発生してしまう。

また、第一の凹凸構造は、深さおよびピッチの揃った構造に限定されない。深さやピッチをランダムに配置することにより、反射光は、特定の回折角度を持たない散乱光となる。この場合においても、構成する各構造が上記第一の凹凸構造の要件を満たしていれば、同等の効果を得ることができる。
さらに、第一領域には、構造深さ、アスペクト比、回折格子の間隔、構造の方向、の少なくとも一つの条件が異なる複数の凹凸構造を形成することが可能である。この場合、異なる凹凸構造を持った領域ごとに反射の特性が変化するため、反射特性の変化を用いて画像表現を行うことが可能となる。

アルミ層は、レリーフ形成層のレリーフ界面を被覆している。アルミ層の形成方法としては、金属材料の蒸着及びスパッタによる方法が可能である。表示体としてのアルミ層の膜厚は、第一領域においては０〜３０ｎｍ、第二領域においては３０〜８０ｎｍが適当である。しかし、表示体としてのアルミ層の膜厚は、第一領域において０〜２０ｎｍ、第二領域において４０〜８０ｎｍの範囲がより好ましい。アルミ層は、表示体の製造プロセスにおいて熱水変性処理を受け、一部がベーマイト層へと変性される。このため、アルミ層の形成時には、この変性分を含める必要がある。つまり、第一領域においては２５〜８０ｎｍのアルミが形成され、第二領域においては５０〜１００ｎｍのアルミが形成される。この第一領域と第二領域とのアルミ層の膜厚差は、第一の凹凸構造に起因する。すなわち、第一の凹凸構造により、第一領域ではレリーフ形成層の表面積が増加するので、均等にアルミ層を積層した場合、第一の凹凸構造に積層するアルミ層の膜厚は薄くなる。このため、第二領域のアルミ層の膜厚に比べ、第一領域のアルミ層の膜厚は相対的に低下する。

例えば、蒸着されたアルミ層を熱水変性処理すると、高いアスペクト比を備えた第一領域のアルミ層は、完全にベーマイト層へ変性される。一方、低いアスペクト比を備えた第二領域では、ベーマイト層へ変性されない未反応のアルミ層が残る。
ベーマイト層は、アルミ層を熱水変性処理することで形成される。すなわち、ベーマイト層は、レリーフ形成層とは反対の面のアルミ層上に被覆されるか、第一領域においてはアルミ層の全てが変性するので、レリーフ形成層上に被覆される。本発明に用いられるベーマイト層の厚みは、特に限定されないが、２０ｎｍ以上の膜厚を有することが好ましい。これにより、ベーマイト層は、透明反射層として機能し、さらにバリア性を確保することができる。

ベーマイト層を透明反射層として機能させる場合、レリーフ形成層の屈折率とベーマイト層の屈折率とに差があることが必要となる。そのため、レリーフ形成層の屈折率は、１．５３以下であることが好ましい。あるいは、ベーマイト層上に接着層等の材料を積層する場合、この材料の屈折率を１．５３以下とすることでも、透明反射層として同等の効果を得ることができる。

熱水変性処理は、アルミ層が完全に変性されたら終了させるか、または少なくとも第一領域におけるアルミ層が所定の厚さになったら終了させる。あるいは、熱水変性処理は、あらかじめ定めた程度の透過率または透明性が得られた場合に即座に終了させてもよい。この場合、例えば、部分的に異なる透過率または透明性を持たせることにより、異なる透過率または透明性に基づいたセキュリティ特性を作り出すことができる。透過率が７０％以上の場合、その領域は透明または半透明と認識される。例えば、異なる透過率または透明性を持った表示体を絵柄が印刷された用紙の上に貼り付けた場合、表示体の透過率が７０％以上の領域では絵柄を容易に確認できる。一方、透過率が３０％以下の領域は不透明領域と認識され、不透明領域を持った表示体を絵柄が印刷された用紙の上に貼り付けた場合、不透明領域の絵柄を確認することは困難である。

以下、表示体の実施例について図面に従って説明する。以下に参照する各図において、他の図と同等部分は同一符号を付して説明する。
図１は、本発明による表示体の一形態を示す平面図である。表示体は、第一の凹凸構造を有する第一領域１と、第一の凹凸構造を持たない第二領域２，３とからなる。第二領域２，３は、第一の凹凸構造とは異なる凹凸構造、例えばアスペクト比の低い回折格子などの構造を有する第二領域２と、構造の無い第二領域３からなる。図２は、図１に示す点線Ａの部分の層構成を示す断面図である。第一領域１は、レリーフ形成層５とベーマイト層７の間のアルミ層６が存在せず、透過率の高い領域となっている。第二領域２，３では、レリーフ形成層５とベーマイト層７との間にアルミ層６が存在し、不透明反射層として機能する。第二領域２，３において、回折構造を有する第二領域２では、アルミ層６の効果により輝度の高い回折光の観察が可能である。一方、構造の無い第二領域３では、アルミ層６の効果により鏡面として観察される。

以下、実施例１の表示体の製造プロセスの具体例を示す。
基材４として、厚み１６μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム（商品名Ｅ５１０２，東洋紡績社製）を用い、コロナ処理が施された面上にレリーフ形成層５をグラビアコーティングにより設けた。基材４をオーブンで乾燥することにより、レリーフ形成層５の膜厚は２μｍとなった。
レリーフ形成層５に凹凸構造を形成するには、凹凸構造とは凹凸が逆の構造を持つ原版を用い、ロールエンボス装置にて熱プレスを行う。これにより、レリーフ形成層５に凹凸構造のレリーフ構造が成形された（第１の凹凸構造をレリーフ形成層の第１領域に形成するプロセス）。
レリーフ形成層５上にアルミ蒸着を行い、アルミ層６をレリーフ形成層５の全面に製膜した。構造の無い第二領域３におけるアルミ蒸着の膜厚は、５０ｎｍとなった（アルミ層を製膜するプロセス）。

基材４上に上記工程を行ったサンプルを８０℃の温水に５分間浸漬した後、サンプルを２０℃の水で洗浄し乾燥させた（アルミ層を熱水変性処理するプロセス）。５分間の浸漬により、第一領域は透明性の向上が確認できた。サンプルを乾燥後、アルミ層６の変性により生じたベーマイト層７上に、接着層８を設けた。接着層８の膜厚は、５μｍであった。以上の工程により、基材４／レリーフ形成層５／アルミ層６／ベーマイト層７／接着層８の構成を有する本発明の表示体を得た。

以上のように構成した本実施例の表示体を、絵柄が印刷されたＯＣＲ用紙に熱接着を行った。接着された表示体を目視で確認したところ、第一領域１部分においては、接着を行った用紙に予め印刷された絵柄が透けて見える効果が確認できた。第二領域２，３においては、絵柄は確認できなかった。構造を有する第二領域２においては、輝度の高い回折光が確認できた。

以上のように、特徴的な視覚効果と偽造・模造の困難さから、本発明の表示体は、容易に正規品かどうかの判別が可能な高セキュリティ媒体として、例えば、有価証券類、証明書、各種カード、パスポートなどに適用できる。
なお、本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらすすべての実施形態をも含む。さらに、本発明の範囲は、請求項により画される発明の特徴の組み合わせに限定されるものではなく、すべての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画されうる。

１…第一領域
２…構造を有する第二領域
３…構造の無い第二領域
４…基材
５…レリーフ形成層
６…アルミ層
７…ベーマイト層
８…接着層

Claims (10)

1. 少なくとも、レリーフ形成層、アルミ層、ベーマイト層がこの順に積層された表示体であって、
   前記レリーフ形成層は、構造深さが２００ｎｍ以上２μｍ以下かつアスペクト比が０．５以上２．０以下の第一の凹凸構造が形成された第一領域と、前記第一の凹凸構造が形成されていない第二領域とを含み、
   前記アルミ層は、前記第一領域と前記第二領域とを有する前記レリーフ形成層の全面または一部に積層され、
   前記ベーマイト層は、少なくとも、前記アルミ層の全面と、前記アルミ層の被覆がない前記レリーフ形成層の全面または一部と、に積層され、
   前記アルミ層の層厚と前記ベーマイト層の層厚との比が、前記第一の凹凸構造により決定されることを特徴とする表示体。
2. 前記第一領域の透過率が７０％〜１００％であり、前記第二領域の透過率が０％〜３０％であることを特徴とする請求項１に記載の表示体。
3. 前記第一の凹凸構造は、少なくとも４００ｎｍ〜１μｍの間隔で回折格子が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の表示体。
4. 前記第一の凹凸構造は、少なくとも散乱構造を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の表示体。
5. 前記第一領域は、構造深さ、アスペクト比、回折格子の間隔、構造の方向、の少なくとも一つの条件が前記第一の凹凸構造と異なる複数の凹凸構造が形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の表示体。
6. 前記第一の凹凸構造の構造深さよりも低い構造深さかつ前記第一の凹凸構造の構造深さのアスペクト比よりも小さいアスペクト比の第二の凹凸構造が、前記第二領域に形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の表示体。
7. 前記レリーフ形成層の屈折率が１．５３以下であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の表示体。
8. 前記ベーマイト層上に、屈折率１．５３以下の材料が積層されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の表示体。
9. 構造深さが２００ｎｍ以上２μｍ以下かつアスペクト比が０．５以上２．０以下の第一の凹凸構造をレリーフ形成層の第一領域に形成するプロセスと、
   前記第一領域と、前記第一の凹凸構造が形成されていない第二領域と、からなる前記レリーフ形成層に、前記レリーフ形成層により規定される平面に対して均一な表面密度でアルミ層を製膜するプロセスと、
   前記第一領域に製膜された前記アルミ層のアルミニウムの未反応成分の割合が、前記第二領域に製膜された前記アルミ層のアルミニウムの未反応成分の割合に比べ低くなる反応条件で前記アルミ層を熱水変性処理するプロセスと、
   を含む、ことを特徴とする表示体の製造プロセス。
10. 前記第一領域の透過率が７０％〜１００％、前記第二領域の透過率が０％〜３０％となる反応条件で前記熱水変性処理を行うことを特徴とする請求項９に記載の表示体の製造プロセス。

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