JP2020175664A - 紙幣などのポリマーセキュリティ文書作製用の改良ポリマーシート材料、前記改良ポリマー材料の形成方法、及び前記改良ポリマーシート材料を使用して作製されるポリマーセキュリティ文書 - Google Patents

Abstract

【課題】ポリマーセキュリティ文書の作製に使用される改良ポリマーシート材料の提供。【解決手段】本発明のポリマーシート材料は、一つ又は複数の集積及び／又は被覆された光学セキュリティデバイスを有する。これらの改良ポリマーシート材料を利用したポリマーセキュリティ文書もまた提供される。【選択図】図８ａ

Description

本出願は、２０１４年７月１７日出願の米国特許仮出願第６２／０２５，６３７号の利益および優先権を主張するものであり、引用によりその全体を本明細書に援用する。

本発明は一般に、一つ又は複数の集積及び／又は被覆された光学セキュリティデバイスを有するポリマー又はポリマー基板から構成される、紙幣などのポリマーセキュリティ文書作製用の改良ポリマーシート材料、前記改良ポリマー材料の形成方法、及びこれらの改良ポリマーシート材料を使用して作製されるポリマーセキュリティ文書に関する。

紙幣のようなポリマーセキュリティ文書は典型的には二軸配向ポリプロピレン（ＢＯＰＰ）のようなポリマーから作製される。そのような文書は、偽造防止のために設計されたセキュリティ要素を組み込む独自の機会を提供する。

そのようなセキュリティ要素の一つは光学セキュリティデバイスである。これは合成画像を投影し、一般に、ポリマー基板上又はポリマー基板内に、集光要素（例えばマイクロレンズ又はマクロミラー）の配列と画像アイコン（例えば微小寸法の画像アイコン）の配列を備えている。画像アイコン及び集光要素の配列は、画像アイコンの配列を集光要素の配列を介して、又は集光要素の配列と共に観察すると１つまたは複数の合成画像が投影されるように構成される。これらの投影された画像はいくつかの異なる光学効果を示し得る。そのような効果を提供可能な材料構築は、例えばＳｔｅｅｎｂｌｉｋらに対する米国特許第７，３３３，２６８号、Ｓｔｅｅｎｂｌｉｋらに対する米国特許第７，４６８，８４２号、及びＳｔｅｅｎｂｌｉｋらに対する米国特許第７，７３８，１７５号に記述されている。

これらの光学セキュリティデバイスに使用されている集光要素および画像アイコンの配列は、押出加工（例えば押出エンボス加工、ソフトエンボス加工）、放射線硬化鋳造、及び射出成形、反応性射出成形、及び反応性鋳造を含む、当マイクロ光学及び微細構造複製の技術分野において周知の複数の方法を利用して、アクリル、アクリル化ポリエステル、アクリル化ウレタン、エポキシ、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエステル、ウレタンなどのような実質的に透明すなわち透き通った、又は着色された、又は無色のポリマーのような種々の材料で形成される。

米国特許第７，３３３，２６８号明細書 米国特許第７，４６８，８４２号明細書 米国特許第７，７３８，１７５号明細書

本発明によって、これらの光学セキュリティデバイスをポリマー又はポリマー基板に結び付けてポリマーセキュリティ文書（例えば紙幣）の作製に利用する革新的方法が提供される。具体的には本発明は、一つ又は複数の集積及び／又は被覆された光学セキュリティデバイスを有するポリマー又はポリマー基板から構成される改良ポリマーシート材料を提供する。光学セキュリティデバイスは基板の全部または一部のみに集積及び／又は被覆され、光学セキュリティデバイスが基板上又は基板内に部分的または一部にのみ配置された場合、不透明化コーティングを用いてその残部が覆われてもよい。

集積化光学セキュリティデバイス又は被覆された光学セキュリティデバイスのいずれかを有するポリマー又はポリマー基板の形態をした、本発明による改良されたポリマー又はポリマー基板の企図された実施形態を以下に記載する。
１．ポリマーシート材料であって、その中で光学セキュリティデバイスが、約６０μｍ以上の厚さを有するポリマー又はポリマー基板の対向面の全面又は一部の上に直接形成（例えば鋳造）又は被覆（例えば接着剤で転写）された、任意選択で埋設された集光要素の配列と画像アイコンの配列で構成された集積化構造であり、基板は光学スペーサとして機能するポリマーシート材料。
２．ポリマーシート材料であって、その中で光学セキュリティデバイスは、ポリマー基板の１つの面の全面又は一部の上に直接形成又は被覆された画像アイコンの配列の上に位置する任意選択で埋設された集光要素の配列と、基板の対向面の全面又は一部に被覆され、その面を超えて画像アイコンを反射させる機能を持つ反射（例えば金属）面と、で構成された集積化構造であり、集光要素が画像アイコンの反射に合焦可能であって、画像アイコンの配列を超える長さの焦点距離を有する集光要素の使用を可能とするポリマーシート材料。
３．ポリマーシート材料であって、その中で光学セキュリティデバイスは、ポリマー基板の１つの面の全面又は一部の上に直接形成又は被覆された第１の画像アイコンの配列の上又は上方に位置する、任意選択で埋設された第１の集光要素の配列と、基板の対向面の全面又は一部の上に直接形成又は被覆された第２の同一又は異なる画像アイコンの配列の上又は上方に位置する、任意選択で埋設された第２の集光要素の配列とで構成された集積化構造であるポリマーシート材料。ここで、基板の１つの面上の集光要素（例えば第１の集光要素配列）は、基板の対向面上の画像アイコン（例えば第２の画像アイコン配列）に合焦する。この基板の相対向する両面から投影される像は、同一であっても異なっていてもよいし、同一又は異なる色、及び／又は光学効果（例えば運動又は移動、デプス、フローティング）を有してもよい。
４．ポリマーシート材料であって、その中で光学セキュリティデバイスは、凹型又は凸型の反射集光要素の配列と上層の画像アイコンの配列とで構成され、かつポリマー基板の一面又は対向する両面のいずれかに形成又は転写された被覆構造であるポリマーシート材料。
５．「折り畳まれた」ポリマーシート材料であって、その中で光学セキュリティデバイスは、ポリマー基板の１つの面上の遠隔部に直接形成又は被覆され、任意選択で埋設された集光要素の配列と第１の画像アイコンの配列と、基板の反対面上に（好ましくは第１の画像アイコンの配列に直接対向して）直接形成又は被覆された第２の同一又は異なる画像アイコンの配列と、で構成された、集積化構造である、「折り畳まれた」ポリマーシート材料。好適な実施形態においては、第１と第２の画像アイコン配列は基板上で互いに対向して配置され、集光要素の配列は任意選択で埋設された２つの異なる大きさの集光要素の配列であり、シート材料の集光要素配列を含む部分がこれらの配列を含むシート材料部の直上に配置されると、２つの画像が投影される。この２つの画像は、同一でも異なってもよく、同一又は異なる色及び／又は光学効果を有してもよい。
６．集積光学セキュリティデバイスを有する「二層」ポリマー又はポリマー基板の形態のポリマーシート材料であって、その中に、（ｉ）集光要素配列が二層の間に配置され、かつ一つ又は複数の同一又は異なる画像アイコンの配列が二層基板の１つの面又は対向する両面の全面又は一部の上に形成又は被覆されるか、又は（ｉｉ）一つ又は複数の同一又は異なる画像アイコンの配列が二層基板の間に配置され、かつ１つ又は２つの任意選択で埋設された集光要素の配列が二層基板の１つの面又は対向する両面の全面又は一部の上に形成又は被覆される。ここで、画像はシート材料の１つの面又は対向する両面から投影される。画像は同一であっても異なっていてもよいし、同一又は異なる色及び／又は光学効果を有してもよい。
７．ポリマーシート材料であって、その中で光学セキュリティデバイスは、ポリマー基板の１つの面上に形成又は転写された第１の画像アイコンの配列とその下の屈折／反射混合型集光要素と、基板の対向面上に形成又は転写された第２の画像アイコンの配列とで構成された集積又は被覆構造であり、屈折／反射混合型集光要素は透過光で画像を形成し、かつ反射光で異なる画像を形成する手段を提供するポリマーシート材料。
８．ポリマーシート材料であって、その中で光学セキュリティデバイスは、薄いスペーサで離間され、かつポリマー基板の１つ面又は対向する両面上に形成又は転写された任意選択で埋設された集光要素の配列と画像アイコンの配列とで構成される被覆構造物であるポリマーシート材料。

本発明では、上記の改良ポリマーシート材料で作られた、片側又は対向する両側に印刷または他の識別証印を有する、ポリマーセキュリティ文書（例えば紙幣）もまた提供される。

本発明の他の特長および利点は、以下の詳細な説明により当業者には明らかとなるであろう。別段の定義がない限り、本明細書で使用する全ての専門用語および科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者により一般に理解されるものと同じ意味を有する。本明細書で言及する全ての出版物、特許出願、特許および他の参考文献は、参照によりその全体が本明細書に援用される。食い違いがある場合には、定義を含め本明細書が優先されることとする。さらに、材料、方法、及び例は、例示にすぎず、制限することを意図するものではない。

本開示は、以下の図面を参照することにより、よりよく理解できる。一致する参照番号は図面全体を通じて対応する部品を示す。図中の構成要素は必ずしも縮尺通りではなく、代わりに本開示の原則を明確に図解することに重きを置いている。複数の例示的実施形態がこれらの図面に関連して開示されるが、本発明をここに開示する一つまたは複数の実施形態に限定する意図はない。むしろ、すべての代替、変形及び等価物を含むことを意図している。

開示した発明の具体的な特徴は添付の図面を参照して示される。

集光要素の配列と画像アイコンの配列がポリマー又はポリマー基板の対向面上に直接形成された、本発明の改良ポリマーシート材料の一実施形態の側断面図である。 集光要素の配列と画像アイコンの配列が基板の対向面上に転写された、図１に類似の実施形態の側断面図である。 画像アイコンの配列とそれを覆う集光要素の埋設配列がポリマー基板の頂面に位置し、反射層が基板の底面に位置する、本発明の改良ポリマーシート材料の一実施形態の側断面図である。 反射層が金属除去された「穴」を含むように調節された、図３ａに示す実施形態の側断面図である。 反射層が「ＤＥＭＥＴ ＴＥＸＴ」という語を含むように調節され、白い面の上に配置すると光の「消失」領域として現れる、図３ｂに示す実施形態の上面図である。 「ＤＥＭＥＴ ＴＥＸＴ」という語が暗い「消失」領域として現れる、暗い面の上に配置した図３ｃに示す実施形態の上面図である。 「ＤＥＭＥＴ ＴＥＸＴ」という語が不透明の背景に対して明るい領域として現れる、透過光で観察した場合の図３ｃに示す実施形態の上面図である。 第１の画像アイコン配列と第１の集光要素配列がポリマー基板の１つの面上に直接形成又は被覆され、同様または異なる画像アイコンの第２の配列と第２の集光要素配列が基板の反対面上に直接形成又は被覆された、本発明の改良ポリマーシート材料の一実施形態の側断面図である。 集光要素が埋設型集光要素である、図４ａに類似の実施形態の側断面図である。 集光要素が片側への埋設型集光要素であり、もう一方の側は非埋設すなわち開放されている、図４ａに類似の別の実施形態の側断面図である。 画像アイコン配列と下層の凹型反射集光要素配列の形態をした光学セキュリティデバイスがポリマー基板の一表面に転写されるところを示す、本発明の改良ポリマーシート材料の一実施形態の側断面図である。 ２つの異なる寸法を持つ埋設型すなわち封止型の集光要素配列と第１の画像アイコン配列とがポリマー基板の１つの面上の遠隔位置に配置され、第２の異なる画像アイコン配列が基板の反対面上で第１の画像アイコンに直接対向して配置され、第１と第２の画像アイコンの配列は同時に観察されるように構成された集積光学セキュリティデバイスを有する、本発明のポリマーシート材料の「折り畳み型」実施形態の側断面図である。 集光要素が同一寸法であり、集光要素のあるものは埋設型すなわち封止型であり、他のものは非埋設型すなわち開放型であり、第１と第２の画像アイコン配列が同時に観察される、図６ａに類似の一実施形態の側断面図である。 集光要素が同一寸法の埋設型すなわち封止型であって、基板をきつく折り畳むと基板の同一側の画像アイコンを映し、基板を緩く折り畳むと基板の反対側のアイコンを映すように調整された、図６ａに類似の別の実施形態の側断面図である。 集光要素配列が二層の間に配置され、同一又は異なる画像アイコンの第１と第２の配列が二層基板の相対向する面上に位置する集積光学セキュリティデバイスを有する、「二層」のポリマー又はポリマー基板の形態をした、改良ポリマーシート材料の一実施形態の側断面図である。 「薄く金属化された」屈折／反射混合型集光要素の配列の上と下に２つの画像アイコン配列を有する形態をした被覆された光学セキュリティデバイスを有する、本発明の改良ポリマーシート材料の一実施形態の側断面図であり、反射光で観察したシート材料を示す。 「薄く金属化された」屈折／反射混合型集光要素の配列の上と下に２つの画像アイコン配列を有する形態をした被覆された光学セキュリティデバイスを有する、本発明の改良ポリマーシート材料の一実施形態の側断面図であり、基板の「裏面」方向への明るい光で見たシート材料を示す。 「薄く金属化された」屈折／反射混合型集光要素の配列の上と下に２つの画像アイコン配列を有する形態をした被覆された光学セキュリティデバイスを有する、本発明の改良ポリマーシート材料の一実施形態の側断面図であり、基板の「頂部」で遠く離間した画像アイコンを有する折り畳み機能として使用された場合の、基板の「頂部」に向けた明るい光で観察された本発明のシート材料を示す。 ポリマー基板の対向面では色の異なる画像アイコンが用いられ、基板の対向側の「薄く金属化された」屈折／反射混合型集光要素の下方の画像アイコンの一部の上に不透明な重ね刷りが使用された、図８ａ、８ｂ、８ｃに類似の一実施形態の側断面図である。

上述したように本発明は、一つ又は複数の集積及び／又は被覆された光学セキュリティデバイスを有するポリマー又はポリマー基板の形態をした改良ポリマーシート材料を提供する。ポリマー又はポリマー基板は、一つ又は複数の層の透明ポリマーフィルム、好ましくは透明二軸配向ポリマーフィルムを含んでよい。より好ましい実施形態においては、基板は、単層のＢＯＰＰフィルム又は２層以上のＢＯＰＰフィルム積層体のいずれかであり、そのそれぞれが熱活性化接着剤層でコーティングされている。ポリマー又はポリマー基板は典型的には約６０μｍ以上（好ましくは約６０μｍから約９０μｍ）の範囲である。

光学セキュリティデバイスが基板の一部にのみ集積及び／又は被覆される実施形態に関しては、不透明化コーティングを使用してその残りの部分を覆ってもよい。不透明化コーティングは、大部分（５０％以上）の顔料と少量（５０％未満）の架橋ポリマーバインダで構成される。

光学セキュリティデバイスが基板全体に集積及び／又は被覆されているような実施形態では、不透明化コーティングは使用されてもされなくてもよい。当業者には容易に理解されるように、そのようなシート材料は数多くの明確で独自の利点を提示する完全なマイクロ光学セキュリティ文書又は紙幣の作製に利用される。

本発明のポリマーシート材料の光学セキュリティデバイスは、基本的に一つ又は複数の任意選択で埋設された円筒形又は非円筒形の集光要素の配列と一つ又は複数の画像アイコンの配列を備えている。上述したようにこれらの配列は、集光要素配列を介して画像アイコン配列を観察すると１つまたは複数の合成画像が投影されるように構成される。

本発明の実行において利用される任意選択で埋設された集光要素は、これに限るものではないが、屈折型集光要素、反射型集光要素、屈折／反射混合型集光要素、及びそれらの組合せを含む。１つの企図された実施形態では、集光要素は屈折型マイクロレンズである。好適な集光要素の例は、Ｓｔｅｅｎｂｌｉｋ他に付与された米国特許第７，３３３，２６８号明細書、Ｓｔｅｅｎｂｌｉｋ他に付与された米国特許第７，４６８，８４２号明細書、Ｓｔｅｅｎｂｌｉｋ他に付与された米国特許第７，７３８，１７５号明細書に開示されており、これらのすべてを参照により本明細書に援用する。

集光要素には好適な幅（円筒形レンズの場合）とベース直径（非円筒形レンズの場合）があり、それらは、（ｉ）幅／ベース直径が、約２００μｍ〜約５００μｍの範囲と約５０μｍ〜約１９９μｍの範囲とを含む１ｍｍ以下であるか、（ｉｉ）幅／ベース直径が、約４５μｍ未満の範囲と約５μｍ〜約４０μｍの範囲とを含む約５０μｍ未満であるか、のいずれかである。

集光要素の埋設は、光学的外部劣化効果に対する光学セキュリティデバイスの耐性向上に役立つ。そのような一実施形態において、光学セキュリティデバイスの外部表面から屈折界面への屈折率は、第１の屈折率から第２の屈折率の間で変化する。ここで第１の屈折率は第２の屈折率とは実質的又は測定可能な程度に異なっている。ここで「実質的又は測定可能な程度に異なる」ということは、集光要素の焦点距離が少なくとも０．１μｍ変化する屈折率の違いがあることを意味している。

埋設材料は、透明、半透明であっても、また、着色していても色素が含まれていてもよく、セキュリティと認証目的のための追加的な機能を提供し得る。これには、光学効果、電気伝導度又は静電容量、又は磁場検出による、自動通貨認証、検証、追跡、計数及び検出システムの支援が含まれる。好適な材料としては、接着剤、ゲル、糊、ラッカー、液体、成形ポリマー、及び有機又は金属の分散物を含有するポリマー又は他の材料が含まれる。

画像アイコンは、ポリマー又はポリマー基板に印刷されてもよいし、又は基板表面に対して凹凸となった微細構造の画像アイコンを構成してもよい。好適な実施形態において、画像アイコンは基板上又は基板内部の空隙又は凹部として形成されるか、又は基板に対して隆起されるかのいずれかである。いずれの場合にも、画像アイコンは鋳造又は熱加圧プロセスによって形成され得る。

本発明により企図される一実施形態において、画像アイコンは、ポリマー又はポリマー基板の上または内部に形成された、任意選択でコーティング及び／又は充填された空隙又は凹部である。空隙又は凹部はそれぞれ、全体深さが約０．５μｍから約８μｍで全幅が約０．５μｍ以上の大きさであってよい。

本発明のポリマーシート材料の例示的実施形態を次に図面に関連させて開示する。ただし、本開示をここで開示する実施形態に限定する意図はない。その反対に、全ての代替、改変および均等物を対象とすることを意図している。

図１に最もよく表されている第１の例示的実施形態では、本発明の改良ポリマーシート材料１０は、集積光学セキュリティデバイス１４を有するポリマー又はポリマー基板１２の形態であり、集積デバイス１４は、集光要素（すなわち屈折マイクロレンズ）１６の配列と、基板１２の対向面上に直接形成された画像アイコン１８の配列とで構成されている。ここで基板１２は、光学スペーサとして作用して、集積光学セキュリティデバイス１４の光学機能に寄与する。

屈折マイクロレンズ１６のそれぞれは、表面に対して直角に観察したときに基板１２の反対側にある画像アイコン１８が実質的に焦点深度の一部と交差するような、焦点長さを有している。これらの屈折マイクロレンズ１６は、円筒形、球形、又は非球形の表面を有していてもよい。

上に述べたように、画像アイコンは印刷手法で形成されてもよいし、微細構造内の空隙又は固体領域で形成されていてもよい。好適な実施形態において、画像アイコンは基板の上又は内部の空隙又は凹部を任意選択でコーティング及び／又は充填をして形成される。空隙又は凹部のそれぞれは、全体深さが約０．５μｍから約８μｍで、全幅が約０．５μｍ以上の大きさである。空隙又は凹部は、周囲又は下層の材料とは屈折率の異なる材料、染色された材料、金属、又は色素物質（例えば色素性着色物質のサブミクロン粒子）によって充填又はコーティングされてよい。このような手法は空間分解能の制限が殆ど無いという利点がある。

前にも述べたように、集光要素１６と画像アイコン１８の配列は、アクリル、アクリル化ポリエステル、アクリル化ウレタン、エポキシ、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエステル、ウレタンなどの実質的に透明または透き通った、有色または無色のポリマーのような種々の材料で形成され得る。

例示的な製造方法において画像アイコンは、基板１２に押し当てたアイコンモールドから鋳造された放射線硬化液体ポリマー（例えばアクリル化ウレタン）内の空隙として形成される。そうしてポリマーアイコン面にグラビア風のドクターブレーディングを行って、画像アイコンの空隙に色素性着色物質のサブミクロン粒子を充填する。この充填物が次に適当な手段（例えば、溶媒除去、放射線硬化、又は化学反応）によって固化される。次に放射線硬化ポリマーで充填されたレンズモールドに基板１２の反対側を押し当ててその側にレンズを鋳造する。次いでポリマーを紫外（ＵＶ）光又は他の化学作用を有する放射線を当てることによって固化させる。

この例示的実施形態における集積光学セキュリティデバイス１４と、以下の例示的実施形態の集積又は被覆光学セキュリティデバイスは、任意の寸法または形状を取ることができる。例えば、これらはパッチ、ストライプ（帯又は糸）、又は共存層の形状に形成され得る。

図２に最もよく表されている第２の例示的実施形態では、屈折マイクロレンズ１６の配列と画像アイコン１８の配列が基板１２の相対向する面の全体又は一部に転写される。

これらの転写可能集光要素層と画像アイコン層の例示的形成方法としては、
キャリアフィルム（例えばＵＶ透過性キャリアフィルム）に接着された「レンズモールド」層を有する微細構造担持剥離ライナーを形成するステップであって、「レンズモールド」層をネガ型レンズ形状の複数の空隙を有する硬化性樹脂で形成し、ネガ型レンズ形状はポジ型レンズ形状（すなわちポジ型レンズモールド）を有する固体表面に樹脂を押し当ててＵＶ硬化させて作製するステップと、
複数の空隙に光学機能性ＵＶ硬化液体ポリマー（例えばアクリル化ポリエステル）を充填し、ニップローラで加圧して過剰の液体ポリマーを除去し、同時にＵＶ硬化ポリマーをキュアすなわち硬化させてレンズモールドから持ち上げられるように液体ポリマーをＵＶ放射に曝すステップと、
硬化性樹脂材料を剥離ライナー（例えば機能性剥離コーティングを有する平滑すなわち構造のないキャリア基板）の表面に被覆し、その表面を固体アイコンモールドに押し付けて硬化させて硬化性樹脂材料表面内に空隙の形で画像アイコンの一つ又は複数の配列を形成するステップと、
空隙に硬化性樹脂材料とのコントラストを与える材料を充填して、充填画像アイコン層を形成するステップと、
一つ又は複数の接着層（例えばタックフリー熱活性化接着剤層）を転写可能層に被覆するステップと、が含まれる。

転写可能層は作製された後は従来の転写フォイルのように扱うことができる。すなわち材料はロールから巻き取られて巻き戻され、さらに、セキュリティ印刷及び包装産業において一般的な変換方法によってパッチ、ストライプ（帯又は糸）、又はシートなどの好適な最終形状に変換される。集光要素層１６と画像アイコン層１８を剥離ライナーから転写するために、各転写可能層の接着剤側がポリマー又はポリマー基板１２の対向側と接触するように配置される。熱及び／又は圧力を加えて、接着剤層２０の接着剤を基板１２にしっかりと結合させる。次に、「レンズモールド」を有する剥離ライナー及び他の剥離ライナーを剥離して、所望の集光要素層と画像アイコン層を残す。

図３ａに最もよく表されている第３の例示的実施形態では、本発明のポリマーシート材料１０は集積光学セキュリティデバイスを使用する。これは、ポリマー又はポリマー基板１２の頂面に位置する、画像アイコンの配列とその上層の任意選択で埋設された集光要素の配列と、基板１２の底面上で直下に位置する反射層２４（例えば蒸着金属層）とで構成されたフィルム材料２２の形態をしている。上述したようにこの実施形態においては、反射層２４は反射面を超えて画像アイコンの反射をさせる役目をする。したがって、集光要素は画像アイコンの反射に焦点を合わせることが可能であり、画像アイコンの配置より長い焦点距離を有する集光要素の利用を可能とする。

フィルム材料２２は、基板１２上の適切な位置に形成されてもよいし、又は（一つ又は複数の接着剤層を有する）フィルム材料が、機械的、化学的、熱的、及び光誘導分離式の技術を含む前述の技術を利用する転写フィルムとして基板に転写されてもよい。キャリア基板から所望の構成要素を分離するという概念は、ホログラフィックフォイル転写技術でよく知られており、これにより剥離コーティング（すなわち剥離ライナー）を有するフィルムに光学コーティングと接着剤が付与され、光学コーティングと接着剤が熱と圧力の印加によって最終基板へ転写可能なようになっている。

反射層２４は蒸着金属層であってもよい。金属被覆は、例えば蒸着又はスパッタされたアルミニウム、金、ロジウム、クロム、オスミウム、劣化ウラン又は銀、化学析出した銀、あるいは多層干渉フィルムによって行われてもよい。この層には、パターン化金属除去法、又はホログラフィ手法により形成された画像アイコンが含まれ得る。この例示的実施形態においては、集光要素はアイコンの反射に合焦する。

好適な実施形態においては、反射層２４はパターン化された金属層であって、そこには背景に対してポジ型又はネガ型である画像アイコン（二次画像アイコン）がパターン化金属除去法によって形成される。金属除去されたパターン又は二次画像アイコンは、これに限定されるものではないが、ポジ型のテキスト、ネガ型のテキスト、イメージ、線画などの任意の形状を取り得る。これらの二次画像アイコンは、どの集光要素に反射が当たり、どの集光要素に当たらないかを制御する。この制御の提供により、光を遮蔽して透過光内に鮮明な画像が見えるようにする、二次画像が提供される。これは静止画像であり、合成画像（例えば、移動性又は３次元の合成画像）ではない。

この好適な実施形態により達成される視覚効果を、図３ｂ〜図３ｅを参照して説明する。図３ｂでは、反射層２４が金属除去された「穴」を含むように調整される（図３ｂではただ１つだけの金属除去された「穴」が示されている）。その結果、光はこの領域の光学系を直進的に通過する。本発明のシート材料を見ると、「穴」があるところに消失ビットをもつ一つ又は複数の合成画像が見える。下の基板の色（又はその透明度）によって、消失ビットは、明るい「消失」領域、又は暗い「消失」領域として現れ得る。例として、そして図３ｃ、（ｄ）、（ｅ）に最もよく表されているように、反射層は「ＤＥＭＥＴ ＴＥＸＴ」という語が含まれるように調節されている。図３ｃでは、これらの語は明るい「消失」領域として示される。これは本発明のポリマーシート材料が白い面（例えば白いポリマー面）上又は紙の基板上に配置されていることを示している。この効果はまた、本発明のシート材料が反射光と透過光の組み合わせで観察されていることを示している。図３（ｄ）では、これらの語が暗い「消失」領域として示される。これはシート材料が、暗い背景（反射光で示される）に対して保持された透明ポリマー又はポリマー基板上に配置されていることを示している。図３ｅに示すように、本発明のシート材料を透過光で観察すると、マイクロ光学領域は（金属反射層の存在のために）不透明であり、金属除去された領域（すなわち、語「ＤＥＭＥＴ ＴＥＸＴ」）が明るく見える。

第４の例示的実施形態においては、その一形態を図４ａに示すが、本発明のポリマーシート材料１０は、基板１２の１つの面の全面又は一部の上に直接形成又は被覆された第１の集光要素２８の配列と第１の画像アイコン３０の配列、及び基板１２の対向面の全面又は一部の上に直接形成又は被覆された第２の集光要素３２の配列と第２の同一又は異なる画像アイコン３４の配列、とで構成された集積光学セキュリティデバイスを用いる。ここで、基板１２の１つの面上の集光要素は、基板の対向面上の画像アイコンに合焦する。この実施形態は、正面と裏面で異なる、及び／又は異なる色の画像３６ａ、３６ｂを表示する両面の実施形態である。図４（ｂ）では集光要素は、埋設型集光要素である。

仮にこのシート材料を同一の集光要素又はレンズ（配列２８と配列３２のレンズ）を使用して作製した場合には、これらのレンズは相互に結像して、レンズ自体のモアレパターンを形成し、それが両側から見える。この効果を回避するために、図４ａ、４（ｂ）に示す本発明のポリマーシート材料１０には次のものが含まれる。
（Ａ）各レンズ配列が次のａ〜ｃの内の一つ又は複数を有する、基板の各側の非埋設型すなわち開放型のレンズ配列（図４ａ参照）の使用。
ａ．異なる回転角（好ましくはモアレ効果を最小化するように設計された回転角）（すなわち、他方のレンズ配列の回転角とは異なる回転角）を有するレンズ配列。典型的には、１〜２度又はもう少し大きな角度でいかなるモアレ効果も十分に縮小されて、レンズ上に見えるモアレ効果のサイズは所望の合成画像に比べて非常に小さくなる。必要があれば角度はさらに調節可能である。ただし、角度をあまり大きくすると新規のモアレ画像が発生する。
ｂ．異なる格子構造又はレンズパターン（例えば、円形、三角形、正方形、又は六角形のレンズアレイパターン）（すなわち、他方のレンズ配列の格子構造とは異なる格子構造）。例えば配列２８の頂部レンズは六角形グリッド上に配置され、配列３２の底部レンズは長方形又は正方形グリッド上に配置されるというようにする。
ｃ．異なるピッチ（すなわち他方のレンズ配列のピッチとは異なるピッチ）。
（Ｂ）各レンズ配列が次のａ〜ｃの内の一つ又は複数を有する、基板の各側の埋設型すなわち封止型のレンズ配列（図４ａ参照）の使用。
ａ．異なる回転角（好ましくはモアレ効果を最小化するように設計された回転角）（すなわち、他方のレンズ配列の回転角とは異なる回転角）を有するレンズ配列。典型的には、１〜２度又はもう少し大きな角度でいかなるモアレ効果も十分に縮小されて、レンズ上に見えるモアレ効果のサイズは所望の合成画像に比べて非常に小さくなる。必要があれば角度はさらに調節可能である。ただし、角度をあまり大きくすると新規のモアレ画像が発生する。
ｂ．異なる格子構造又はレンズパターン（例えば、円形、三角形、正方形、又は六角形のレンズアレイパターン）（すなわち、他方のレンズ配列の格子構造とは異なる格子構造）。例えば配列２８の頂部レンズは六角形グリッド上に配置され、配列３２の底部レンズは長方形又は正方形グリッド上に配置されるというようにする。
ｃ．異なるピッチ（すなわち他方のレンズ配列のピッチとは異なるピッチ）。

上記の場合、異なるピッチとすることは「唯一の」解としての実現が困難な場合がある。それはピッチを変えることは必然的に、レンズ相互の間隔を拡げるか（光学効率の損失を招く）、又はレンズの曲率半径の変化を必要とするか（これは必ずしも大幅に変化可能なパラメータではない）である。この問題を考慮するときに、本発明者らはより好適な実施形態に到達した。それを図４（ｃ）に示す。このより好適な実施形態により、本発明のポリマーシート材料１０は、基板の片側に非埋設型すなわち開放型レンズの配列を使用し、反対側に埋設型すなわち封止型レンズを使用する。この配列によって、２つの集光要素系の間のピッチ差が大幅に変化する。また、シート材料１０の片側が僅かに「ざらざら」となり、反対側は完全に滑らかであるという興味ある結果にもなる。この効果は、有用な副次的（準科学捜査的）な認証機能を構成する。

図５に最もよく表されている第５の実施形態では、本発明のポリマーシート材料１０は被覆された光学セキュリティデバイスを有するポリマー又はポリマー基板１２の形態であって、光学セキュリティデバイスは、画像アイコン３８の配列と、下層の凹型反射集光要素４０の配列とからなり、これが基板１２の１つの表面に転写される。

この第５の例示的実施形態での本発明のシート材料１０は、画像アイコン３８と剥離ライナー間の接着強度の近辺で処理される。この接着強度は、凹型反射集光要素４０の配列と基板１２との間にある接着剤との間の接着強度よりも小さくなければならない。接着強度が異なる必要がある理由は、本発明のいくつかの実施形態に関して、シート材料が基板１２に被覆された後で剥離ライナーはシート材料１０から「剥離」されなければならないからである。より大きな摩耗抵抗が望まれる他の実施形態に関しては、剥離ライナーをポリマーシート材料１０の上にそのまま残して、シート材料１０から「剥離」する必要がない。

この転写可能な薄い（反射）光学セキュリティデバイスの例示的実施形態の例示的製造方法は、
硬化性樹脂材料を剥離ライナー（例えば機能性剥離コーティングを有する平滑すなわち構造のないキャリア基板）の表面に被覆し、その表面を固体アイコンモールドに押し付けて硬化させて硬化性樹脂材料表面内の空隙の形で画像アイコンの一つ又は複数の配列を形成するステップと、
空隙に硬化性樹脂材料とのコントラストを与える材料を充填して、充填画像アイコン層を形成するステップと、
硬化性樹脂材料を充填された画像アイコン層表面に被覆し、その樹脂をネガ型のレンズ形状（すなわちネガ型レンズモールド）を有する固体表面に押し付けて硬化させて硬化性樹脂材料表面上に一つ又は複数の集光要素の配列を形成するステップと、
集光要素に金属又は他の反射材料のコンフォーマルコーティングを被覆して、反射集光要素の一つ又は複数の配列を形成するステップと、
一つ又は複数の反射集光要素の配列に一つ又は複数の保護コーティング層を任意選択で被覆するステップと、
その任意選択で保護コーティングされた一つ又は複数の反射集光要素の配列に対して一つ又は複数の接着剤層（例えばタックフリー熱活性化接着剤層）を被覆するステップと、を含む。

得られたフィルムのような構造は、従来の転写フィルムのような取扱い／変換／転写が可能である。つまり、変換された構造はポリマー又はポリマー基板１２に接触させることができる。そして熱と圧力を印加すると、剥離ライナーは完全に剥離することができ、基板１２の片側に薄い（反射性）転写物のみが残る。

図６ａに最もよく表されている第６の例示的実施形態においては、本発明のポリマーシート材料は「折り畳み型」ポリマーシート材料１０である。これは、２つの異なる大きさの集光要素４２の埋設型すなわち封止型配列と第１の画像アイコン配列４４とが、基板１２の片面の遠隔部に直接形成又は被覆され、第２の異なる画像アイコン配列４６が、基板１２の対向面上で第１の画像アイコン配列４４に直接対向して直接形成又は被覆されて構成された集積光学セキュリティデバイスを有する、ポリマー又はポリマー基板１２の形態となっている。焦点距離の違う、異なる大きさの集光要素を利用するこの実施形態では、画像アイコンの両方の配列（４４、４６）を同時に観察することが可能である。集光要素４２の埋設配列を含む基板部分が、第１と第２の画像アイコン配列４４、４６を含む基板部分の直上に配置されると、２つの異なる画像４８、５０が投影される。こうして、「同じ側」の画像４８が「遠く」に見え、「反対側」の画像５０が「より近く」に見える。

図６ｂに示す類似の実施形態では、類似の大きさの集光要素が使用されるが、一部は埋設型すなわち封止型であり、他はそうではない。この特定の実施形態では、本発明のシート材料の（製造中ではなく）製造した後に、埋設又は封止用材料を、恐らくはシルクスクリーン法のワニス又は透明材料を用いて画定されたパターン状に「印刷」可能である、という利点がある。この印刷は、基板１２（例えば紙幣）の他の部分が印刷されるのと同時に印刷機で行うことができる。

図６ｃに最もよく表されている別の類似の実施形態では、集光要素が、基板１２（例えば紙幣）がきつく折りたたまれているときには同じ側の画像アイコンに結像し、緩く折りたたまれているときには紙幣の反対側にあるアイコンに結像するように調整される焦点距離を有している。すなわち、ユーザは、紙幣を折り畳んで、折り畳まれた部分を残り半分に対して直に押し付けるか、紙幣を緩く折り畳んで空隙があるようにして、近い側の画像アイコンが集光要素又はレンズの焦点面に配置されるようにする、ということにより画像アイコンの配置を制御することができる。この実施形態は、前述の任意の組み合わせレンズと組み合わせることが可能であり、レンズのあるもの（焦点距離の長いレンズ）にこの押しつけ−折り畳み効果を示させることが可能である。

図７に最もよく表されている第７の例示的実施形態では、本発明のポリマーシート材料１０は、集積光学セキュリティデバイスを有する「二層」ポリマー又はポリマー基板１２ａ、１２ｂの形態となっている。集積光学セキュリティデバイスの集光要素の配列がその二層の間に配置され、同一又は異なる画像アイコンの第１と第２の配列が二層基板の相対向する面上に全面的又は部分的に配置されている。ここで、一つ又は複数の画像が基板の対向面から投影される。別の実施形態（図示せず）では、同一又は異なる画像アイコンの一つ又は複数の配列（例えば第１と第２の配列）が二層の間に配置されて、任意選択で埋設された集光要素の配列が二層基板の一面又は相対向する両面上に全面的又は部分的に形成される。

第８の例示的実施形態では、本発明のポリマーシート材料１０は、基板１２の一面上に形成又は被覆された屈折／反射混合型光学セキュリティデバイスを有する。

図８ａ〜図８ｃに最もよく表されているように、「薄く金属被覆」された屈折／反射混合型集光要素５２が、第１の画像アイコン配列５４の下で、かつ第２の画像アイコン配列５６の上方に配置される。集光要素５２は「薄く金属被覆」されることで、部分的に反射し、部分的に透明となっている。つまり、集光要素又はレンズの表面には反射金属が蒸着されている。選択された材料の層の厚さは、レンズに対する光の反射率と透過率に影響を与える。銀を使用する場合、層の厚さが大きいと、例えば２０ナノメートル（ｎｍ）より大きい場合には透過率は非常に低くなり、デバイスはほとんど完全に不透明となる。反射率と透過率の均衡を取るためには、金属の所望厚さは１０ｎｍより小さく、好ましくは約５ｎｍである。反射した合成画像が普通の「室内」照明の状態で明瞭に見え、ビルディングや家で使用される蛍光灯のような簡単に入手できる周辺光を利用して材料を裏面照射したときに透過合成画像を明瞭に見ることができる場合に、特定の金属に対する適正な均衡が得られる。電球やチューブライトのような簡単に入手可能な光は比較的明るい光源であると考えられ、反射モードを圧倒してユーザには透過モードで見えさせる。これはマジックミラーの動作原理と同じである。先に述べたように、金属被覆は、例えば蒸着又はスパッタされたアルミニウム、金、ロジウム、クロム、オスミウム、劣化ウラン又は銀、化学析出した銀、又は多層干渉フィルムによって達成できる。

この実施形態により、反射光と透過光とで異なる光学効果を観察することができる。図８ａを参照すると、反射モードでは（すなわち基板１２の「頂部」からも「裏面」からも明るい光が来ない場合には）、「薄く金属被覆」された屈折／反射混合型集光要素５２は反射型集光要素として作用する。第１の画像アイコン配列５４を含む画像アイコン層は、観察者の目（図示せず）と「薄く金属被覆」された集光要素５２との間にある。画像アイコンから散乱された光は「薄く金属被覆」された集光要素によって反射／投影されて、観察者の方へ向かってアイコン層を通過する。アイコン層は「薄く金属被覆」された集光要素５２の焦点距離と同じ距離に保持される。

図８ｂ、８ｃに示すように、透過モードで使用される比較的強い光は、反射モードを凌駕する。図８ｂでは比較的強い光（透かしを見るのに使用されるような）が基板１２の「裏面」に向けられる。光は強いので基板１２と、この場合には屈折集光要素として作用する「薄く金属被覆」された集光要素５２を「通過」する。これらの集光要素は、基板１２の「裏面」にある第２の画像アイコン配列５６に合焦する。図８ｃでは、比較的強い光が基板１２の「頂部」に向けられる。ここで、「薄く金属被覆」された集光要素５２が再び屈折集光要素として作用するが、焦点又は焦点面はここでは基板の「頂部」を超えてその上方にある。この実施形態は、基板の「頂部」にある遠隔配置された画像アイコンを利用することによって、折り畳み機能として使用できる。そうして基板を折り畳んで、その時点で基板の「頂部」を超えた位置にある焦点面の上又は内部にこれらの画像アイコンを配置させるようにする事ができる。そうして得られる投影画像は基板の「裏面」から観察可能となる。

図９には、図８に示したものに類似した実施形態が示されている。本発明のポリマーシート材料１０によって、反射光像６０と透過光像６２の２つの異なるカラー画像が投影される。この図では画像アイコンの配列上に不透明な重ね刷りと透明窓とが示されており、透明窓は、反射光像を圧倒できる透過光像を見えるようにする。

上に説明した各実施形態が示す視覚効果は、運動又は移動、視差直交運動（ＯＰＭ）、ディープ、フロート、浮揚、モーフ、及び３Ｄを含む。ただしこれに限るものではない。これらの効果は、Ｓｔｅｅｎｂｌｉｋ他に付与された米国特許第７，３３３，２６８号明細書、Ｓｔｅｅｎｂｌｉｋ他に付与された米国特許第７，４６８，８４２号明細書、Ｓｔｅｅｎｂｌｉｋ他に付与された米国特許第７，７３８，１７５号明細書に完全に記載されており、先に述べたようにこれらのすべてを参照により本明細書に援用する。

以上本発明の様々な実施形態を述べたが、これらは例示のためだけに提示したものであり、限定するためのものではないことを理解されたい。従って、本発明の範囲は例示的実施形態のいずれによっても制限されるものではない。

Claims (5)

1. 約６０μｍ以上の厚さを有するポリマー又はポリマー基板（１２）と、一つ又は複数の合成画像を投影する集積された一つ又は複数の光学セキュリティデバイスとで構成され、前記一つ又は複数の光学セキュリティデバイスは前記基板（１２）の全部または一部に集積された改良ポリマーシート材料（１０）であって、
   前記一つ又は複数の集積光学セキュリティデバイスは、前記基板上の一つ又は複数の透明窓と一つ又は複数の不透明領域とに整列され、前記基板の上側表面上の第１の画像アイコン配列の下に位置する、薄く金属被覆された屈折／反射混合型集光要素（５２）の配列と、前記基板の下側表面上で前記第１の画像アイコン配列と前記薄く金属被覆された屈折／反射混合型集光要素配列（５２）の直下に位置する第２の画像アイコン配列と、で構成され、
   一つ又は複数の不透明領域は前記第２の画像アイコン上に配置され、
   反射光及び透過光のもとで前記改良ポリマーシート材料によって一つ又は複数の合成画像が投影され、
   前記一つ又は複数の不透明領域は反射光像を可能とし、
   前記一つ又は複数の透明窓は、反射光像に勝る透過光像を可能とする、
   改良ポリマーシート材料。
2. 前記一つ又は複数の集積光学セキュリティデバイスは、前記基板（１２）の一部のみに位置し、前記基板（１２）の残部は、不透明化コーティングを用いて覆われている
   請求項１に記載の改良ポリマーシート材料。
3. 前記画像アイコンは、周囲又は下層の材料とは屈折率の異なる材料、染色された材料、金属、又は色素物質によって充填又はコーティングされた、前記基板（１２）上又は基板（１２）内の空隙又は凹部で形成され、
   前記空隙又は凹部のそれぞれは、全深さが約０．５μｍから約８μｍであって、全幅が約０．５μｍ以上であり、
   前記ポリマー又はポリマー基板は光学スペーサとして機能する、
   請求項１に記載の改良ポリマーシート材料。
4. 請求項３に記載の改良ポリマーシート材料を形成する方法であって、
   剥離ライナーの表面に硬化性樹脂材料を塗布し、前記表面を固体アイコンモールドに押し付けて硬化させて前記硬化性樹脂材料の表面内の空隙の形で画像アイコンの一つ又は複数の配列を形成するステップと、
   前記空隙に前記硬化性樹脂材料とのコントラストを与える材料を充填して、充填画像アイコン層を形成するステップと、
   前記充填画像アイコン層に硬化性樹脂材料を塗布してネガ型レンズ形状をした固体表面に押し付けて硬化させて前記硬化性樹脂材料の表面に集光要素の一または複数の配列を形成するステップと、
   集光要素に金属又は他の反射材料のコンフォーマルコーティングを被覆して、反射集光要素の一つ又は複数の配列を形成するステップと、
   前記反射集光要素の一または複数の配列に一又は複数の接着層を塗布するステップであって、前記ステップにおいては、得られたフィルム様構造体は、ポリマー又はポリマー基板（１２）に接触され、且つ熱及び圧力を加えることにより剥離ライナーは完全に剥離され、前記基板（１２）の一方の面に転写された製品が残存して前記基板（１２）が請求項１または３に記載の画像アイコンと集光要素と透明窓と不透明領域とを有するステップと、
   
   を有する請求項３に記載の改良ポリマーシート材料を形成する方法。
5. 請求項１に記載の改良ポリマーシート材料（１０）を用いて作製されたポリマーセキュリティ文書。