JP5316231B2 - 表示体及び情報印刷物 - Google Patents

Description

本発明は、偽造防止機能を備えた表示体及びこれを用いた情報印刷物に関するものである。

近年、商品券や小切手等の有価証券類やクレジットカードやキャッシュカード、ＩＤカード等のカード類、パスポートや免許証等の証明書類の偽造防止を目的として、通常の印刷物とは異なる視覚効果をもつ表示体を転写箔やステッカー等の形態にして、前記証券類やカードなどの証明書類の表面に貼付、圧着するなどして設けることが行われている。また、有価証券類や証明書類以外の物品においても偽造品の流通が社会問題化しており、そのような物品についても同様の偽造防止技術を適用する機会が多くなってきている。

偽造防止技術としては、マイクロ文字、特殊発光インキ、すかし、回折格子、ホログラムなどがある。この偽造防止技術は大きく二つに分けることができる。一つは、簡易な機器や測定装置などを使用して真偽を判別する偽造対策である。もう一つは、肉眼で容易に真偽判定が可能な偽造対策である（例えば、特許文献１、２参照）。後者の偽造対策は器具などを必要としないため、どこでも誰でも真偽判定が可能であり、特に多く用いられている。

ホログラムや回折格子は、微細な凹凸部からなるレリーフ構造により回折光を制御することによって、光沢やカラーシフト（色変化）、立体的な像を形成している。これらの物品を作製するには、高度な技術と装置が必要となるため、偽造や模造が困難であった。
しかし、近年ではブランド品などの偽造品対策で使われるホログラムは、ホログラム自体を偽造する技術が高度化し、従来から使用されていた技術によるホログラムは、比較的容易に偽造や模造が可能となり、偽造防止効果としての機能が弱くなっている。そこで、従来の技術とは明確に差別化でき、偽造・模造が困難な表示体及びこれを用いた情報印刷物が開発されている。

特開２００５−５１８９５６号公報 特開２００７−２２３１００号公報

本発明は、上記のような点に鑑みなされたもので、従来の技術とは明確に差別化できるとともに目視による判定を容易かつ確実にでき、かつ偽造・模造が困難な表示体及びこれを用いた情報印刷物を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために請求項１の発明は、偽造防止機能を備えた表示体であって、一方の面を光入射及び光射出面とする光透過性の基材と、前記基材の前記一方の面と反対の面の一部に回折用の凹部及び凸部の何れか一方または両方を予め決められたピッチで配列形成され、かつ前記凹部の深さまたは前記凸部の高さが予め決められ、低反射性及び低散乱性を有するレリーフ構造部と、前記反対の面で前記レリーフ構造部の全部または一部の表面、及び前記レリーフ構造部を除く前記反対の面に形成された、金属層からなる複素屈折率の光反射層とを備え、前記基材は、光を散乱する散乱性領域と光を散乱しない非散乱性領域とが混在し、前記一方の面の鉛直方向からから照明光を入射して前記基材を前記一方の面の鉛直方向から観察した場合に前記レリーフ構造を有する前記基材の前記散乱性領域が白く見えるように、かつ前記レリーフ構造の低反射性及び低散乱性と前記光反射層の複素屈折率による入射光の吸収作用によって前記レリーフ構造を有する前記基材の前記非散乱性領域が黒く見えるように構成され、前記一方の面に対し所定の角度で斜め上方から照明光を入射して前記凹部及び凸部からの回折光が視認できる方向から前記一方の面を観察した場合に、前記レリーフ構造が視認されるように構成されていることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１記載の表示体において、前記入射光の散乱性は、前記基材の内部に該基材を構成する物質と異なる屈折率の微粒子を分散することで発揮されることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項２記載の表示体において、前記微粒子は気泡、アルミニウム、銀、金、クロム、銅、ニッケルの何れか１つまたはこれらを複数混合したものであることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項２または３記載の表示体において、前記微粒子の大きさが１０μｍ以上１００μｍ以下であり、前記微粒子の含有量が前記基材の体積の５％以上４０％以下であることを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項１乃至４に何れか記載の表示体において、前記凹部同士または凸部同士または凹部と凸部のピッチが２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下であり、前記凹部の深さまたは前記凸部の高さが２００ｎｍ以上４５０ｎｍ以下であることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１乃至４に何れか１項記載の表示体において、前記レリーフ構造部は前記凹部及び凸部の何れか一方または両方を前記反対の面に沿い一定のピッチでマトリクス状に配列することで構成されることを特徴とする。

請求項７の発明は、情報印刷物であって、印刷物基材と、前記印刷物基材の表面の少なくとも一部の領域に設けられた請求項１乃至６記載の表示体を備えることを特徴とする。

本発明の表示体によれば、基材が入射光を散乱させる機能を有するので、レリーフ構造領域又はレリーフ構造のない領域に光を入射させた場合、入射光は散乱性の基材によって散乱され、表示体を白く表現することが可能になる。これにより、従来の技術とは明確に差別化できるとともに目視による判定を容易かつ確実にでき、かつ偽造・模造を困難にする。

また、本発明の表示体によれば、基材と異なる屈折率の気泡やアルミニウム等の微粒子を基材内に混入することで基材に光散乱性を持たせているため、微粒子の大きさや含有量を可変させることによって、レリーフ構造領域またはレリーフ構造のない領域に光を入射させた時の入射光の散乱具合を制御することが可能となり、しかも、微粒子の含有量を徐々に多くすることによって諧調などを表現することができる。

本発明の表示体によれば、レリーフ構造を構成する凹部同士または凸部同士または凹部と凸部のピッチを２００ｎｍ乃至３５０ｎｍの範囲に設定することにより、凹部及び凸部の何れか一方または両方の周期構造による回折光は表示体の正面方向すなわち基材の光入射面に鉛直な方向に発生せず、基材の光入射面に鉛直な方向に対して大きな角度の方向に回折光が射出するので、基材の光入射面に鉛直な方向から大きく傾けて観察したときのみ、回折光による絵柄、文字、記号等を表示することが可能になる。
また、凹部同士または凸部同士または凹部と凸部のピッチが２００ｎｍ乃至３５０ｎｍの範囲にある場合には、可視光の赤は回折光として生じず、緑や青だけを表示することが可能になる。また、３５０ｎｍ乃至４００ｎｍの範囲にある場合では、赤、緑、青が回折される。したがって、凹部同士または凸部同士または凹部と凸部のピッチが異なる領域を設けることにより、射出する回折光が変化することで真偽判定ができる。

また、本発明によれば、表示体をステッカー、転写箔などの媒体とし、情報印刷物などに容易に添付することが可能で、添付した情報印刷物の偽造防止効果の向上、真偽判定の容易さを向上させることができる。

本発明にかかる表示体の一例を示す概略平面図である。 図１のＡ−Ａに沿う表示体の概略断面図である。 本発明の表示体を構成する基材の気泡のない領域に照明光を入射させた場合を示す説明図である。 本発明の表示体を構成する基材の気泡のない領域に所定の角度から表示体を照明した場合の光の状態を示す説明図である。 本発明の表示体を構成する基材の気泡のない領域に照明光を入射させた場合を示す説明図である。 本発明の表示体を構成する基材の気泡のない領域に所定の角度から表示体を照明した場合の光の状態を示す説明図である。 本発明にかかる表示体の他の例を示す説明用平面図である。 図７のＢ−Ｂに沿う表示体の概略断面図である。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
以下、本発明の実施の形態１について図１乃至図６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。

本実施の形態１に示す表示体１０は、図１及び図２に示すように、一方の面１２ａを光入射及び光射出面とする一定厚さの平板状の光透過性の基材１２を備え、この基材１２の一方の面１２ａと反対の面１２ｂの一部には、目視による真偽の判別を可能にする複数のレリーフ構造部１１が形成されている。
レリーフ構造部１１は、観察する角度により明度及び彩度の低い色の表示と回折光射出の２つの機能を選択的に実現させるもので、図２に示すように、基材１２の反対の面１２ｂから基材１２の厚さ方向に凹状の円錐形状を呈する凹部１１ａを反対の面１２ｂに沿い予め決められたピッチＰでマトリクス状に配列し形成することにより構成される。また、各凹部１１ａの反対の面１２ｂからの深さがＨである。
基材１２は、光を散乱するための気泡を含有しない非散乱性領域１２ｃと光を散乱するための気泡１５を含有する散乱性領域１２ｄで構成されている。このような基材１２は、例えば光透過性のフィルムにグラビア印刷で気泡を含有した樹脂と含有していない樹脂を２回にわけて塗工することにより作製する。また、基材１２の反対の面１２ｂで、レリーフ構造部１１の表面及びレリーフ構造部１１を除く反対の面１２ｂである平坦領域１３には光反射層１４が形成されている。この光反射層１４は、一方の面１２ａから入射し凹部１１ａの界面及び非レリーフ構造部である平坦領域１３の界面を透過した照明光を一方の面１２ａ側へ反射させるためのものである。

基材１２は1つの層から構成されても良いし、複数の層から構成されていても良い。
また、基材１２を構成する材料も特に指定するものではなく、可視光において光を透過すればよく、透明樹脂などの材料を使用することができる。例えば、熱可塑性樹脂または光硬化性樹脂を使用し、金型を用いた転写により凹部１１ａを形成できる。
光反射層１４は、例えばアルミニウム、銀、金等の金属材料からなる金属層からなり、これら金属層は基材１２に対して屈折率が異なる誘電体層を一層ないし複数層設けるのが高い反射率が得られるので好適である。また、それら金属層は、蒸着やスパッタリング等の薄膜形成技術により形成することができる。

図３は、レリーフ構造部１１のない領域またはレリーフ構造部１１を有する領域で、基材１２の非散乱性領域１２ｃの一方の面１２ａの鉛直方向から入射される照明光の反射光を示したもので、基材１２の非散乱性領域１２ｃに、その一方の面１２ａに対し鉛直方向から照明光１７が入射された場合、照明光１７は基材１２中を直進し、レリーフ構造のない平坦領域１３に達して光反射層１４で正反射され、正反射光１８として一方の面１２ａから射出される。また、基材１２の非散乱性領域１２ｃに入射した入射光は同様に基材１２中を直進し、レリーフ構造部１１に達する。レリーフ構造部１１は、低反射性、低散乱性であるため、入射した照明光１９は光反射層１４に進入する。したがって、レリーフ構造部１１の下層に金属などの複素屈折率の大きな物質（反射層１４）を設けると入射光はその層に吸収されるため、基材１２の光入射面である一方の面１２ａ側に光が戻ってくることはない。そのため、従来のホログラムや回折格子では表現することができなかった黒さを表現することができる。

図４は、レリーフ構造部１１がある基材１２の非散乱性領域１２ｃの一方の面１２ａに対し所定の角度から入射される照明光２０を回折して所定の位置へ射出する回折光２１を示したもので、レリーフ構造部１１を有しない平坦領域１３で、基材１２の非散乱性領域１２ｃの光入射面１２ａに対し所定の角度から入射した照明光２０は、正反射して光入射面１２ａ側へ反射光１８として射出する。
ここで「所定の角度」とは、照明光からの光が表示体１０の光入射面である基材１２の一方の面１２ａに向け斜め上方から急な角度を持っていることを意味する。また「所定の位置」とは観察者が回折光を観察できる位置を意味する。

図５は、レリーフ構造部１１のない領域またはレリーフ構造部１１を有する領域で、基材１２の散乱性領域１２ｄの光入射面である一方の面１２ａの鉛直方向から入射される照明光の散乱を示したもので、基材１２の散乱性領域１２ｄでは入射光１７は気泡によって散乱されるため、表示体１０は白く表現される。また、レリーフ構造部１１を有する領域で、基材１２の散乱性領域１２ｄの光入射面である一方の面１２ａの鉛直方向から入射される照明光１７も同様に散乱される。したがって、散乱光２３が観察されるため、表示体は白く表現される。

図６は、レリーフ構造部１１のない領域またはレリーフ構造部１１を有する領域で、基材１２の散乱性領域１２ｄの光入射面である一方の面１２ａから所定の角度で入射される照明光の回折を示したもので、基材１２の散乱性領域１２ｄでは入射光２０は散乱されるため、非レリーフ構造領域である平坦領域１３に達する光は、基材１２の非散乱性領域１２ｃに入射した場合に比較して少なく、反射光より散乱光２３を強く観察することができる。また、レリーフ構造部１１に所定の角度で照明光２０が入射されると、所定の位置にて回折光２１を観察することができる。

本実施の形態１における代表的な回折光は、１次回折光であり、１次回折光の射出角βは、数式［１］から算出することができる。

この数式[１]において、ｄは凹部同士（または凸部同士）間の距離、すなわちピッチを表し、λは入射光及び回折光の波長を表している。また、αは入射角を表している。
数式[１]から明らかなように、１次回折光の射出角βは、波長λに応じて変化する。すなわち、凹部（または凸部）からなるレリーフ構造部１１は、分光器としての機能を有している。したがって、照明光が白色光である場合、凹部からなるレリーフ構造１１の領域の観察角度を変化させると、観察者が知覚する色が変化する。

本実施の形態１に示す表示体１０によれば、レリーフ構造部１１を構成する凹部１１ａ同士間のピッチが２００ｎｍ乃至３５０ｎｍの範囲である。可視波長４００〜７００ｎｍの範囲において、少なくとも赤色成分の回折光が凹部（または凸部）からなるレリーフ構造部１１において観察されることがなくなる。
上記数式［１］において、３５０ｎｍのピッチでは、基材１２の光入射面である一方の面１２ａに対して８９°の照明光の場合、７００ｎｍの波長の光が８９°方向へ回折することになるので、実質的に赤色光については、あらゆる照明条件下で十分な強度の回折光が凹部１１ａ（または凸部）から表示体の正面方向に発生することがなくなる。
一方、２００ｎｍのピッチでは、基材１２の光入射面である一方の面１２ａに対して８９°の照明光の場合、４００ｎｍの波長の光が８９°方向へ回折することになるので、青色光が回折される下限であることが分かる。

従って、凹部１１ａのピッチが２００ｎｍ乃至３５０ｎｍの範囲に設定することにより、深い角度の照明光に対して、同様に深い角度から赤色以外の回折光を観察することができる。また、それ以外の条件では、回折光が発生せず、一般的な観察条件下では回折光が認識されることはない。
凹部の最適な深さ差において、情報記録体を表面から見たときの黒さを表現するには少なくとも２００ｎｍ以上で深いほど望ましいが、５００ｎｍを超えると樹脂の成形が難しく適さない。よって、凹部の深さ（または凸部の高さ）は２００ｎｍ乃至４００ｎｍ程度が望ましい。

また、レリーフ構造部１１を構成する凹部（または凸部）は断面がテーパー状の形状であることが望ましい。レリーフ構造部は凹凸構造が形成された原版から、電鋳等の方法により金属製のスタンパーを作製し、この金属製スタンパーを母型として透明基材上に熱可塑性樹脂や光硬化性樹脂を塗布し、金属製スタンパーを密着させ、熱や光を与えて樹脂を硬化させることで複製を行うため、凹凸構造の断面がテーパー状であるほうが原版と樹脂との離型性が高く量産性に優れている。

基材１１に含まれるに気泡１５の大きさは、１００μｍ以下であり、気泡の含有量は基材の体積の５％乃至４０％である。気泡が１００μｍ以上であると気泡により、レリーフ構造の成形不良が多くなる。また、気泡の含有量が５％以下であると基材による散乱を得ることが難しい。気泡が４０％以上を含有している場合には、レリーフ構造の成形不良が多くなることや散乱が強くなり、回折光に寄与する入射光が弱くなってしまうため、回折光の観察が困難となる。

上記のようにそれぞれのレリーフ構造部１１を有する領域またはレリーフ構造部のない領域、すなわち平坦領域１３と基材１２の非散乱性領域１２ｃ及び散乱性領域１２ｄにより、表示体を鉛直方向から観察した場合には、黒さと白さを表現することが可能である。よって、白と黒を用いることで新しい視覚的光学効果を持つ表示体を作製可能である。
また、表示体１０をステッカー、転写箔などの媒体とし、情報印刷物などに容易に添付することで、添付した情報印刷物の偽造防止効果の向上、真偽判定の容易さを向上させることができる。

（実施の形態２）
図７に示す表示体１０は、レリーフ構造部１１を有する領域とレリーフ構造部１１を有しない平坦領域１３で構成されている。上記レリーフ構造部１１を構成する凹部１１aは凹状の円錐形状であり、この凹部（または凸部）が平面方向にマトリックス状に配列することで構成される。
また、図７及び図８において、基材１２の散乱性領域２４ａには、この散乱性領域２４ａにおける基材１２の体積の３０％の気泡１５が含有しており、気泡１５の大きさは１０μｍである。また、基材１２の非散乱性領域２４ｃには気泡が含まれておらず、基材１２の散乱性領域２４ｂには、この散乱性領域２４ａにおける基材１２の体積の５％の気泡１５が含有しており、気泡の大きさは１０μｍである。

表示体１０の光入射面である一方の面１２ａの鉛直方向から照明光を基材１２の非散乱性領域２４ｃに照らし、表示体１０の正面から観察すると、レリーフ構造部１１では低反射、低散乱構造であるため黒く見え、レリーフ構造部を有しない平坦領域１３では低反射構造でないため、光反射層１４による正反射が観察でき明るく見える。また、所定の角度で表示体１０を照明し、所定の位置で観察すると、レリーフ構造部では回折光が見える。しかし、レリーフ構造のない平坦領域１３では回折光は観察することはできない。

表示体１０の光入射面である一方の面１２ａの鉛直方向から照明光を基材１２の散乱性領域２４ａに照らした場合には、気泡１５によって照明光が散乱されるため、表示体１０を正面から観察すると白く見える。また、所定の角度で表示体１０を照明し所定の位置で観察すると、レリーフ構造部１１では回折光が見える。レリーフ構造のない平坦領域１３では回折光は観察できない。また、基材１２の散乱性領域２４ｂに表示体１０の光入射面である一方の面１２ａの鉛直方向から照明光を入射させると基材１２の散乱性領域２４ｂの気泡１５の含有量が少ないため散乱性領域２４ａに比べ、表示体は黒く観察される。
上記と同様に所定の角度で表示体１０を照明し、所定の位置で観察すると、レリーフ構造部の領域では回折光が見える。レリーフ構造のない平坦領域１３では回折光は観察できない。つまり、正面から表示体を観察すると、基材１２の散乱性領域２４ａ、２４ｂは、散乱光が観察され白く見え、レリーフ構造１１を有する基材１２の非散乱性領域２４ｃでは低反射性、低散乱性及び光反射層によって入射光は吸収されるため黒く見える。また、所定の角度から照明光を入射させると、レリーフ構造部１１では、回折光が射出されるため「Ｔ」「●」「Ｐ」を所定の位置から視認することが可能である。

このような表示体をステッカー、転写箔などの媒体とし、情報印刷物などに容易に添付することが可能で、添付した情報印刷物の偽造防止効果の向上、真偽判定の容易さを向上させることが可能である。

なお、上記の実施の形態では、表示体１０のレリーフ構造部１１を凹部１１ａで構成した場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、基材１２の一方の面１２ａと反対の面１２ｂに凹部及び凸部の何れか一方または両方を予め決められたピッチで配列形成するようにしてもよい。
また、レリーフ構造部を構成する凹部は凹状の円錐形状のものに限らず、凹状の円柱状、截頭円錐柱状、四角錐柱状、半楕円柱状を呈するもの、またはこれら形状のものを組合わせた形状のもの、またはこれらを変形させた形状を有していてもよい。また、レリーフ構造部を構成する凸部は、凸状の円柱状、截頭円錐柱状、四角錐柱状、半楕円柱状を呈するもの、またはこれら形状のものを組合わせた形状のもの、またはこれらを変形させた形状を有していてもよい。

１０…表示体１、１１…レリーフ構造領域、１２…基材、１２ａ…光入射及び光射出面である一方の面、１２ｂ…反対の面、１２ｃ…散乱性領域、１２ｄ…非散乱性領域、１３…非レリーフ構造部である平坦領域、１４…光反射層、１５…気泡、１７…照明光（鉛直）、１８…正反射光、２０…照明光（所定の角度）、２１…回折光、２３…散乱光、２４ａ…散乱性領域（気泡３０％含有）、２４ｂ…散乱性領域（気泡５％含有）、２４ｃ…非散乱性領域。

Claims (7)

1. 一方の面を光入射及び光射出面とする光透過性の基材と、
   前記基材の前記一方の面と反対の面の一部に回折用の凹部及び凸部の何れか一方または両方を予め決められたピッチで配列形成され、かつ前記凹部の深さまたは前記凸部の高さが予め決められ、低反射性及び低散乱性を有するレリーフ構造部と、
   前記反対の面で前記レリーフ構造部の全部または一部の表面、及び前記レリーフ構造部を除く前記反対の面に形成された、金属層からなる複素屈折率の光反射層とを備え、
   前記基材は、光を散乱する散乱性領域と光を散乱しない非散乱性領域とが混在し、
   前記一方の面の鉛直方向からから照明光を入射して前記基材を前記一方の面の鉛直方向から観察した場合に前記レリーフ構造を有する前記基材の前記散乱性領域が白く見えるように、かつ前記レリーフ構造の低反射性及び低散乱性と前記光反射層の複素屈折率による入射光の吸収作用によって前記レリーフ構造を有する前記基材の前記非散乱性領域が黒く見えるように構成され、
   前記一方の面に対し所定の角度で斜め上方から照明光を入射して前記凹部及び凸部からの回折光が視認できる方向から前記一方の面を観察した場合に、前記レリーフ構造が視認されるように構成されている、
   ことを特徴とする表示体。
2. 前記光の散乱性は、前記基材の内部に該基材を構成する物質と異なる屈折率の微粒子を分散することで発揮されることを特徴とする請求項１記載の表示体。
3. 前記微粒子は気泡、アルミニウム、銀、金、クロム、銅、ニッケルの何れか１つまたはこれらを複数混合したものであることを特徴とする請求項２記載の表示体。
4. 前記微粒子の大きさが１０μｍ以上１００μｍ以下であり、前記微粒子の含有量が前記基材の体積の５％以上４０％以下であることを特徴とする請求項２または３記載の表示体。
5. 前記凹部同士または凸部同士または凹部と凸部のピッチが２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下であり、かつ前記凹部の深さまたは前記凸部の高さが２００ｎｍ以上４５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４に何れか１項記載の表示体。
6. 前記レリーフ構造部は前記凹部及び凸部の何れか一方または両方を一定のピッチでマトリクス状に配列することで構成されることを特徴とする請求項１乃至４に何れか１項記載の表示体。
7. 印刷物基材と、
   前記印刷物基材の表面の少なくとも一部の領域に設けられた請求項１乃至６記載の表示体を備える、
   ことを特徴とする情報印刷物。

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