JP4753190B2 - 潜像焼付け用フィルムへの潜像の加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、偽造防止フィルム、偽造防止シールに利用される偏光性潜像製造用フィルムとその製造法、および、そのフィルムを用いて作製した偏光性潜像とその製造法に関するものである。

従来から偽造防止のために、目視では画像を視認することが困難で、ここに何らかの処理により画像を可視化できる潜像が多く利用されてきている。
これら潜像の製造法としては、熱により発色する感熱発色インキを用いて潜像を形成する方法、紫外線の照射により発色するフォトクロミックインキを用いて潜像を形成する方法、磁性インキを用いて潜像を形成する方法、赤外光を吸収するインキを用いて潜像を形成する方法などがこれまでに提案され利用されてきている。しかしながら、これらの方法による潜像では、耐久性が低い、繰り返し表示が困難、情報の書き換えが可能、真偽判定に特定の検出装置が必要になるなどの問題点があった。

このような問題点を解決するために、液晶性分子が配向することによって生じるレタデーションをパターン化する方法を用いて潜像を形成する方法が提案されている。この方法では、特定の検出装置を用いなくとも、偏光板を使用することのみで真偽判定することが可能である。

このようなレタデーションをパターン化したフィルムは、そのまま直視してもパターンは明確に認識できないが、フィルムを２枚の偏光板の間に挟んで観察する、または、フィルムを反射板上に配置して偏光板を介して観察することによってパターンが認識できるようになる。これは、偏光板の吸収軸に対する膜の複屈折誘起方向の成す角度とレタデーションの大きさによって、透過率、または、反射板からの反射光の透過率が変化することを利用している。フィルムを反射板上に配置して偏光板を介して観察する場合には、一般的に、偏光板の吸収軸に対する膜の複屈折誘起方向の成す角度を４５°とすると、観察する光の１／４波長のレタデーションを膜が有するときに最も透過率が小さくなる。このような、レタデーションをパターン化する手法として後述のような製造法が提案されている。

特開平８−４３８０４号公報では、光配向可能な網状組織（ＰＰＮ層）からなる配向層を、反射板上に配向方向が異なる様パターン化して形成し、この配向層上で液晶性化合物を配向させることにより、配向した液晶性化合物によって生じるレタデーションパターンを、偏光板を介して潜像として認識する手法が提案されている。しかしながら、この方法では配向層を形成する工程、液晶化合物を塗布配向させる工程などがあり製造工程が煩雑である。

また、このような方法で銀塩写真のような連続階調の画像表現するには、小さな点のパターンで表す、ハーフトーンのような擬似階調を用いることもできるが、解像度の面で画像の精細度に限界がある。

前述の特開平８−４３８０４号公報の従来技術において、偏光性の潜像で連続階調の画像を表現する場合には、レタデーションの大きさを変えることによって可能となる。この従来技術で、照射領域毎にレタデーションの大きさを変えるにはＰＰＮ層上に塗布する液晶性化合物の膜厚を変える必要があり、製造上非常に煩雑となる。特に、レタデーションを漸次変化させようとする場合には、膜厚も漸次変化させる必要があり、実質上困難であると考えられる。

特開２００４−１６３８５７号公報では、ポリビニルシンナメートのようなエネルギー線に反応する薄膜をラビング処理する工程と、エネルギー線を照射し薄膜表面のエネルギー改質を行なう工程により作製される液晶配向膜を用いることにより、液晶分子のダイレクタをパターン化した液晶セルおよびその製造法が提案されている。この方法では、紫外線硬化型液晶を液晶セル内で配向させ、液晶分子の配向分布を保持したまま重合硬化させることにより、配向状態をパターン化させたフィルムが提案されている。この方法では、エネルギー線の照射量により液晶分子の配向アンカリングエネルギーを制御した基板を用いてＴＮ型液晶セルを作製し、液晶分子のねじれ角を連続的に変化させた液晶素子についての記載がある。このような液晶素子を用いれば、連続階調の偏光性潜像を作製することができるかもしれないが、この方法では液晶分子を２枚の液晶配向膜を形成した基材間で配向させる必要があり、製造上非常に煩雑であり実用的ではない。
特開平８−４３８０４号公報 特開２００４−１６３８５７号公報

このような問題に鑑みて、本発明は、偏光板を介して真偽判定可能な高精細な潜像を比較的簡素な製造方法で製造可能な偏光性潜像製造用フィルム、および、そのフィルムを用いて作製した偏光性潜像を提供しようとするものである。

課題を解決するための本発明の手段は、複屈折誘起材料からなる光学的に等方性の樹脂薄膜に直線偏光成分を含む光線を照射して、前記薄膜中に光架橋反応点を形成後、所定の温度に加熱し、常温に徐冷し、光学的異方性を付与してなることを特徴とする潜像焼き付け用フィルム、特には、前記複屈折誘起材料は、光反応性側鎖型液晶性高分子、または該高分子と低分子化合物の混合物であり、また、前記潜像焼き付け用フィルムへの潜像の加工方法として、加工をおこなおうとする潜像に相当する自然光透過性の階調を有するフィルタを介して、前記潜像焼き付け用フィルムに対して、所定エネルギーの自然光を照射した後、所定の温度に加熱し、次いで常温まで冷却することを特徴とする、潜像焼き付け用フィルムへの潜像の加工方法による。

以下に、本発明の詳細を説明する。
本発明における偏光性潜像製造用フィルムは、特開２００２−２０２４０９号、特開２００４−１７０５９５号などに提案している複屈折誘起材料を基材フィルムなどに塗布して膜とする工程、次いで直線偏光性の光を膜全面に照射する工程、更に所定の温度に加熱し、常温に徐冷して光学的異方性を付与する工程によって製造される。必要に応じて、塗布した複屈折誘起材料は、直線偏光性の光を照射する前に、加熱急冷処理により等方性としておく。

偏光性潜像を製造するには、次いでパターンを焼き付けるための光照射をおこない、再度、加熱後常温まで冷却する。必要であれば、最後に、膜全面に光照射してパターンを固定する。ここで、パターンを焼き付けるための光は直線偏光性の光であっても、自然光、更にはそれらの光が混在した光であっても構わない。高圧水銀灯などの自然光を放射するランプを光源として用いる場合には、照射光を偏光に変換せずそのまま用いることができる。露光によりパターンを焼き付けるには、ステップ方式、バッチ方式の工程が必要となり、直交する２つの電界振動方向のうち片方を吸収、反射により損失する偏光変換素子を用いると、生産効率が低下する、装置が煩雑となるなどの問題が生じる。本発明では、自然光によりパターンを焼き付けることも可能なため、この問題を回避でき好適である。

偏光性潜像製造用フィルムは、基材フィルム上に形成した複屈折誘起材料の塗布膜に、直線偏光性の光を照射して膜中に異方的な光架橋点を生成し、続いて加熱することにより側鎖の分子運動が促進され、生成した異方的な光架橋点に沿って未反応側鎖が配向することによって、光学的異方性（＝レタデーション）が付与されたものである。このような光学的異方性が付与されたフィルムにパターンを焼き付けるための光照射をおこなうと、光照射された領域では、光学的異方性を保持したまま複屈折誘起材料中の未反応側鎖の光架橋反応が進む。光架橋反応が進んだ複屈折誘起材料中では、加熱しても側鎖分子の分子運動が制限されるため分子配向が乱れることがなく光学的異方性は低下し難くなる。これに対して、パターンを焼き付けるための光照射がされていない領域では、未反応側鎖の光架橋反応は進んでおらず側鎖分子は未だ十分に分子運動できる状態にある。この状態で、所定温度に加熱すると塗布膜中の複屈折誘起材料分子は分子運動により配向が乱れ光学的異方性が低下する。ここで、光照射されていない領域の複屈折誘起材料中には、異方的な光架橋反応点はそのまま残されているため、十分小さな降温速度により冷却されれば側鎖分子が再度配向し光学的異方性を発現する。しかしながら、大きな降温速度で冷却した場合には、側鎖分子の配向が追従できず光学的異方性が低下する。この降温速度は、複屈折誘起材料の種類にもよるが、１０℃／ｍｉｎ以上であることが望ましい。ここで、大きな降温速度で冷却したときに保持される異方性の程度は、パターンを焼き付けるための光照射によって生成する光架橋反応点の密度に依存し、光照射の照射量の増加とともに保持される異方性は大きくなる。

図１は、本発明の偏光性潜像製造用フィルムにおいて、パターンを焼き付けるための光照射量とレタデーションの関係を実験によって示したものである。この図１では、複屈折誘起材料の1つの例として、光反応性側鎖型液晶高分子としてポリ｛〔４−シンナモイルオキシエチルオキシ−４´−（６−メタクリロイルオキシヘキシルオキシ）ビフェニル〕_０．８５−ｃｏ−（メチルメタクリレート）_０．１５｝７８．４重量％、低分子化合物として４，４´−ビス（６−メタクリロイルオキシヘキシルオキシ）ビフェニル１９．６重量％を用い、ここに光増感剤として４，４´−ビス（ジメチルアミノ）ベンゾフェノン２重量％を添加している。この混合物をｏ−ジクロロベンゼンに溶解し、正面レタデーションの無いTACフィルム上に約３μｍの厚みとなるよう塗布し、等方性の膜とし、ここに高圧水銀灯からの紫外光を直線偏光性の光に変換して膜全面に７３０ｍＪ／ｃｍ^２照射し、十分ゆっくりとした降温速度で加熱後徐冷して作製した偏光性潜像製造用フィルムに、高圧水銀灯からの紫外光を直線偏光性の光に変換せず（自然光のまま）、照射量０から約２０００ｍＪ／ｃｍ^２の間で変化させて照射後、フィルムを１１０℃の恒温槽に入れ加熱後、常温に取り出し空冷したときのレタデーションを測定した例である。レタデーションの低下は、光照射の照射時間と共に抑制される。ことから、光照射の照射量によってレタデーションを制御可能であることが判る。前述のように、偏光板を介して潜像を認識する方法では、レタデーションの大きさが明暗として認識される。このことにより、高精細な連続階調の偏光性潜像を比較的簡素な製造方法で提供できる。

本発明の偏光性潜像の製造方法においては、透過率の異なる領域を有する露光マスクを用いた場合には、１回の露光でレタデーションの異なる領域を形成することができる。また、透過率が漸次変化する露光マスクを用いればレタデーションを漸次変化させることも可能である。更に、撮影し現像したネガフィルム、リバーサルフィルムをマスクとして用いれば、高精細で複雑な連続階調の偏光性の潜像も作製することができる。高精細な連続階調の偏光性潜像は、汎用技術では製造が難しく、本発明によって偽造防止の観点から高いセキュリティ性を有する偽造防止フィルム、偽造防止シールを提供することが可能となる。
また、本発明の製造方法を用いることにより、マスクを用いることなくレーザー光線の制御によりパターンを焼き付けることができるマスクレス露光でも偏光性の潜像を作製することも可能である。

また、本発明者は、特願２００８−２４８３５号公報に、複屈折誘起材料を基材フィルム上に塗布して膜として、直線偏光性の光を膜全面に照射することによって製造した偏光性潜像製造用フィルムを提案している。この偏光性潜像製造用フィルムでも、自然光を照射することによりパターンを焼き付けることが可能である。この方法では、自然光を照射後、パターンを偏光性潜像として機能させるために加熱後徐冷処理をおこなう。この徐冷処理において、照射されていない領域の複屈折誘起材料を等方性の状態から異方性を発現させるためには、複屈折誘起材料側鎖分子の配向が追従できるよう十分小さな降温速度にて徐冷しなければならない。このため、パターン焼き付け後の加熱徐冷操作が長時間化する、また長時間化するため製造装置には十分長い徐冷ゾーンを装備する必要があるため装置が大型化してしまうなど問題点があった。

これに対し、本発明の偏光潜像製造用フィルムでは、光照射されていない領域を異方性の状態から等方性へ変化させる。この操作は、分子の再配向が追従できない降温速度で冷却するものであり、図１の測定例では、複屈折誘起材料の等方相転移温度以上に恒温槽中で加熱した状態から、室温へ取り出したのみである（＝空冷：降温速度は大きい）。このことからも、製造工程が長時間化する、製造装置が大型化する問題も回避できる。

以下は、本発明の実施例である。
（実施例１）
複屈折誘起材料として、ポリ｛〔４−シンナモイルオキシエチルオキシ−４´−（６−メタクリロイルオキシヘキシルオキシ）ビフェニル〕_０．８５−ｃｏ−（メチルメタクリレート）_０．１５｝７８．４重量％に４，４´−ビス（６−メタクリロイルオキシヘキシルオキシ）ビフェニル１９．６重量％の混合物を用い、ここに、光増感剤として４，４´−ビス（ジメチルアミノ）ベンゾフェノン２重量％を添加した。これらをシクロヘキサノンに１４重量％の濃度で溶解し、ＰＥＴ基材にスピンコーターを用いて約１．４μｍの厚みとなるよう塗布し、加熱急冷処理により等方性の状態にした。このフィルムに高圧水銀灯からの紫外光を、偏光素子を介して直線偏光性に変換し、この塗布膜で異方性が最大となる条件である５５０ｍＪ／ｃｍ^２照射し、次いで、１１０℃に加熱後、降温速度２．３℃／ｍｉｎの条件で室温まで徐冷し偏光性潜像製造用フィルムを作製した。次いで、このフィルム上にマスクとして、写真撮影し現像したネガフィルムを配置し、高圧水銀灯からの紫外光を、偏光素子を介さず、１．９５ｍＷ／ｃｍ^２の強度で１０００秒間照射（自然光を照射した）した。用いたネガフィルムは、連続階調の画像が現像された高圧水銀灯からの紫外光の平均透過率が２０％程度のものを用いた。続いて、１１０℃の恒温槽中に入れた後、室温雰囲気中に取り出した（降温速度は十分に大きい）。最後に高圧水銀灯からの紫外光を、偏光素子を介さず、１０００ｍＪ／ｃｍ^２照射して配向を固定した。このようにして、ＰＥＴフィルム上に偏光性の潜像を形成した膜を作製した。

このように作製したフィルムを、２枚の偏光板に挟んで観察したところ、マスクとして用いたネガフィルムの画像が透過率の差として認識できた。また、フィルムを反射性の基板の上に配置し、偏光板を介して観察してもネガフィルムの画像が透過率の差として認識できた。これは、基材のＰＥＴフィルムのレタデーションとＰＥＴフィルム上に形成された膜のレタデーションを組み合わせたパターンとして認識できたものである。

更に、このように作製したフィルムの表面に、市販のノンキャリア粘着フィルムを用いて粘着層をラミネートし、更に、この粘着層の面と反射体として利用するアルミホイルを貼合した。次いで、ＰＥＴフィルムを剥離することにより、アルミホイル上に潜像を形成した膜のみを転写した積層体を作製した。図２には、作製した積層体の断面の模式図を示す。２１は、複屈折誘起材料の塗布層を示し、２３は反射板として利用したアルミホイルを示し、２２は粘着層である。領域２ａは、ネガフィルムを介して照射したときに遮光されず光照射された領域で、異方性の比較的大きい領域である。この領域は、偏光板Ｐ２を介して、光源Ｌから入射する光をアルミホイルからの反射光として観察した場合に比較的暗部となる。領域２ｂは、ネガフィルムを介して照射したときに遮光され光照射されなかった領域で、異方性の比較的小さい領域である。この領域は、偏光板Ｐ２を介して、光源Ｌから入射する光をアルミホイルからの反射光として観察した場合に比較的明部となる。

図３は、作製した積層体３１を偏光板を介さずに観察したときの観察図である。直視では潜像が確認されないことが分かる。
図４は、積層体４１を偏光板Ｐ４を介して観察したときの観察図である。潜像が観察され、明部は比較的異方性の小さい領域、暗部は比較的異方性の大きい領域である。この潜像は、マスクとして用いたネガフィルムの画像を再現しており、連続階調の偏光性潜像を作製できることが確認された。

パターンを焼き付けのための光照射量とレタデーションの関係 実施例１における積層体の断面図を示す図 実施例１における偏光性潜像の直視での観察図 実施例１における偏光性潜像の偏光板を介しての観察図

符号の説明

Ｌ 光源
２１ 複屈折誘起材料の塗布層（薄膜）
２２ 粘着層
２３ 反射板
２ａ 異方性の小さい領域
２ｂ 異方性の大きい領域
３１、４１ 積層体
Ｐ２、Ｐ４ 偏光板

Claims (1)

1. 光反応性側鎖型液晶性高分子、または該高分子と低分子化合物の混合物である複屈折誘起材料からなる光学的に等方性の樹脂薄膜に直線偏光成分を含む光線を照射して、前記薄膜層中に光架橋反応点を形成後、所定の温度に加熱し、常温に徐冷し、光学的異方性を付与してなる潜像焼付け用フィルムを用い、
   この潜像焼付け用フィルムに対して、加工をおこなおうとする潜像に相当する自然光透過性の諧調を有するフィルタを介して、所定エネルギーの自然光を照射した後、所定の温度に加熱し、常温に冷却することを特徴とする、潜像焼付け用フィルムへの潜像の加工方法。