JP5741125B2 - 表示体及びラベル付き物品 - Google Patents
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回折格子を利用した表示体では、複数の溝を形成してなるレリーフ型の回折格子を使用することが一般的である。レリーフ型回折格子は、通常、フォトリソグラフィを利用して製造した原版から複製することにより得られる。
その後、このようにして得られた表示体を、例えば紙又はプラスチックフィルムからなる基材上に接着層又は粘着層を介して貼り付ける。以上のようにして、偽造防止対策を施した表示体を得る。
しかしながら、偽造防止対策が必要な物品の多くでレリーフ型回折格子を含んだ表示体が用いられるようになった結果、この技術が広く認知され、これに伴い、偽造品の発生も増加する傾向にある。そのため、回折光によって虹色の光を呈することのみを特徴とした表示体を用いて十分な偽造防止効果を達成することが難しくなってきている。
請求項3に係る発明の表示体は、請求項2に記載の表示体において、前記凸部または前記凹部の平均中心間距離が異なる前記複数の第1界面部によって絵柄、文字、記号等の画像が表示されることを特徴とする。
請求項4に係る発明の表示体は、請求項1〜3のいずれか一項に記載の表示体において、前記第1界面部の各々を透過する光の主波長が3μm以上300μm以下の四辺からなる矩形に包含される領域で混合されるように、前記複数の第1界面部を規則的に隣接配置したことを特徴とする。
請求項6に係る発明のラベル付き物品は、請求項1〜5のいずれか一項に記載の表示体が、光透過性を有する接着層を介して、光透過性を有する基材からなる物品に支持されていることを特徴とする。
従って、請求項1に係る発明によれば、反射光を観察した際と透過光を観察した際とで全く異なる視覚効果を実現することができ、インキによる印刷や従来の回折格子パターンでは実現することができず高い偽造防止効果を発揮し、真贋判定を確実に行うことができる。
また、請求項1に係る発明によると、層厚が30nm以上100nm以下である金属薄膜層は光金属薄膜層としての効果と光透過層としての効果を併せ持ち、所謂ハーフミラーとして機能するという光学効果が得られる。
請求項4に係る発明によると、肉眼で観察した際に、個々の第1界面部の形状や透過してくる光による色を知覚できず隣接する複数の第1界面部からの透過光が混ざり合わさったことによる混色を表示することが可能になる。従って、多くの色を表現することが可能になり、偽造防止効果の向上と、意匠性の向上を達成することができる。
請求項6に係る発明によると、表示体に由来する特徴的な視覚効果により、物品の偽造及び不正使用の抑制に役立つ。また、この視覚効果は、その物品に美的外観を提供し得る。
図1は本発明の第1の実施態様に係る表示体の平面図、図2は図1のII−II線に沿った断面図である。なお、図1及び図2において、X1方向とY1方向は表示体1の表示面に対して平行で且つ互いに交差する方向であり、Z1方向はX1方向及びY1方向に対して垂直な方向である。ここでは、一例として、X1方向とY1方向は互いに直交しているものとする。
光透過層11は、可視光に対して高い光透過性を有している層であり、典型的には、透明な材料から形成されている。
光透過性基材111は、それ自体を単独で取り扱うことが可能なフィルム又はシートから形成されている。光透過性基材111の材料としては、ポリカーボネート、ポリエステルなどの光透過性を有する樹脂を使用することができ、光透過性基材111は省略することもできる。
光透過性樹脂層112を光透過性基材111の上に形成する方法としては、例えば光透過性基材111の上に樹脂を塗布し、この塗膜にスタンパを押し当てながら樹脂を硬化させる方法を用いることができ、光透過性基材111の上に塗布される樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂などを使用することができる。
表示体1が樹脂層を含む場合、樹脂層は光透過層11と金属薄膜層12との積層体に対して前面側に形成される。例えば、光透過層11側を背面側とし、金属薄膜層12側を前面側とする場合、金属薄膜層12を樹脂層によって被覆すると、金属薄膜層12の損傷を抑制できるのに加え、偽造を目的としたレリーフ構造の転写による複製を困難とすることができる。樹脂層は、例えば、使用時に表示体の表面にキズが付いてしまうのを防ぐことを目的としたハードコート層、汚れの付着を抑制する防汚層、帯電防止層などである。
上述したように、光透過層11と金属薄膜層12との界面は反射面として機能する。この反射面は、図1に示す第1界面部2を含んでいる。第1界面部2は、連続した1つの領域である。上記反射面は、図1に示す例では第1界面部2を1つのみ含んでいるが、複数の第1界面部2を含んでいてもよい。第1界面部2は表示体1の全面を占めていてもよいし、表示体1の一部分のみを占めていてもよい。
図3は図1及び図2に示す表示体に採用可能なレリーフ構造の一例を示す斜視図であり、図4は図3に示すレリーフ構造の平面図である。また、図5はレリーフ構造の他の例を示す斜視図であり、図6は図5に示すレリーフ構造の平面図である。なお、図3及び図5はレリーフ構造を光透過層側から見た場合を示している。
上述したように、凸部PRは規則的に配列されているため、レリーフ構造DSは回析格子として機能する。具体的には、図3〜図6に示すレリーフ構造DSは、溝を点線で示したように配置してなる回折格子とほぼ同様に機能する。但し、レリーフ構造DSが射出する視感度の高い回折光は、特殊な条件のもとでしか観察することができない。
d=mλ/(sinα−sinβ) ・・・(1)
式(1)において、αは0次回折光、即ち、透過光又は正反射光の射出角を表し、このαの絶対値は照明光の入射角と等しく、反射型回折格子の場合には、照明光の入射方向と正反射光の射出方向は回折格子が設けられた界面の法線に関して対称である。
この説明から明らかなように、凸部PRの平均中心間距離ADが小さいレリーフ構造DSは、通常の回折格子とは異なり、法線方向に回折光を射出しない。或いは、そのようなレリーフ構造DSが法線方向に射出する回折光は視感度の低いもののみである。
図7は格子定数が大きい回折格子の表面に光を照射したときの状態を示す図であり、図8は格子定数が小さい回折格子の表面に光を照射したときの状態を示す図である。
図7及び図8において、IFは回折格子GRが形成された界面を示し、NLは界面IFの法線を示している。また、ILは複数の波長の光から構成される白色照明光を示し、RLは正反射光又は0次回折光を示している。さらに、DLr、DLg、DLbは白色照明光ILが分光してなる赤、緑、青色に相当する波長の1次回折光をそれぞれ示している。
式(1)から明らかなように、回折格子の格子定数dが可視光の最短波長と比較してより大きい場合(例えば400nmよりも大きい場合)、界面IFに対して斜め方向から照明光ILを照射すると、回折格子GRは、図7に示すように、正の角度範囲内の射出角βr、βg及びβbで1次回折光DLr、DLg及びDLbを射出する。なお、図示していないが、この回折格子は、他の波長の光についても同様に1次回折光を射出する。
そして、レリーフ構造DSは、表示体1の正面から観察した場合に、黒色または暗灰色を表示するので、観察角度が負の角度範囲内にある場合、レリーフ構造DSは回折に由来した有彩色を表示する。
一般的には、凸部PRの平均中心間距離ADが小さくなるに伴って明度及び彩度が低下し、より黒い表示が可能となり、平均中心間距離ADが大きくなるに伴ってやや輝度が上昇し、暗灰色に知覚されるような構造となる。
第1界面部2は、図9に示す光学薄膜30による干渉フィルターに類似する作用を有し、反射や干渉を繰り返すことで特定の波長の光を強めたり弱めたりすることが可能である。光学薄膜30に角度θで入射する入射光ILの一部は各層の表面で反射し、光源LSがある側に反射していくが、透過光となって光源LSとは反対側の面に進行する光も存在する。
mλ=2×TO×cosθ ・・・(2)
ここで、mは次数であり、TOは光学的距離である。TOは、物理的な距離に加え、光が伝搬する媒質の屈折率が考慮される。光学薄膜30の膜厚をD、屈折率をnとするとTO=nDが成り立つ。
このとき、他の波長では各波面で打ち消し合う干渉が起こるため、光源LSとは反対側の面にはほとんど透過しなくなる。これは、薄膜の光学的距離を制御することで光源とは反対側の面に透過する光の波長を制御することが可能となることを意味している。
図10は表示体1の正面を表示体1からの反射光で観察する場合の一例を示す図、図11は表示体1の正面を表示体1からの反射光で観察する場合の他の例を示す図、図12は表示体1の正面を表示体1からの透過光で観察する場合の一例を示す図である。
図10に示すように、例えば観察者OBの上方にある太陽や蛍光灯等の白色光源LSからの光が表示体1に入射し、観察者OBが表示体1の表面からの反射光REを観察するような観察条件下においては、表示体1の第1界面部2はその内部に形成されている複数の凸部PRによる反射防止/抑制効果によって反射光REをほとんど射出せず、黒色または暗灰色に観察される。
図12に示すように、例えば太陽や蛍光灯等の白色光源LSが観察者OBに対して表示体1の裏側にあるような位置関係で表示体1を観察すると、白色光源LSから射出された表示体1への入射光ILは、表示体1の裏面から入射し、第1界面部2を透過した光TRとなって観察者OBに到達する。このとき、第1界面部2を透過する光TRの波長は第1界面部2の内部に形成されている複数の凸部PRの平均中心間距離ADに応じて決定されるため、第1界面部2を透過する光TRによって、表示体1は例えば青、赤、緑等の固有の色相を表示できる。
表示体1には、凸部PRの平均中心間距離が異なる複数の第1界面部2を設けることが望ましい。凸部PRの平均中心間距離を変化させることで、透過観察した際に第1界面部2ごとに異なる色相の色を表示することが可能になる。各第1界面部2は平均中心間距離ADが200nm以上500nm以下、高さが300nm以上500nm以下の複数の凸部PRによって形成されているため、反射観察時には同じように黒色もしくは暗灰色に見え、透過観察した際には平均中心間距離に応じてそれぞれ別々の色相の色を表示することができる。
金属薄膜層12の一例を図15に示す。図15に示される金属薄膜層12は、気相堆積法によって層厚T1で形成された平坦面FLを有し、レリーフ構造DSの側面部分は層厚T1より相対的に薄い層厚T2で形成されている。レリーフ構造DSの高さが高ければより層厚T2は薄くなる。そのため、レリーフ構造DSが設けられる第1界面部は、平坦面FLや後述する回折格子や光散乱構造等と比較して光を透過しやすくなる。
第2界面部20は、表示体1内に配置される第1界面部以外の領域である。第2界面部20は複数あってもよいし、1つもなくてもよい。第2界面部20は第1界面部とはその構造や光学的な性質が異なる領域である。第2界面部領域は第1界面部領域とは異なる構造が形成されていてもよいし、構造が形成されていない平坦面であってもよい。
回折格子は、反射観察した場合においても、透過観察した場合においても回折によって虹色に輝く分光色を射出するため、表示体1を表裏で観察した際に顕著な差違は見られない。
光散乱構造21についても、反射観察、透過観察に関わらず同様に白色または白濁色に見えるため、表示体1を表裏で観察した際に顕著な差違は見られない。
表示体1の一部に第2界面部20を採用し、第2界面部20と第1界面部2又は3,4,5とを組み合わせることによって表示体1によって表現される画像の意匠性をさらに向上させることができ、また偽造防止効果のさらなる向上を図ることができる。
第2界面部20には、第1界面部2又は第1界面部3,4,5とは異なる光学特性を発揮する前述の構造以外の構造を形成してもよい。
上述した表示体1は、例えば偽造防止の目的で、光透過性を有する接着材、粘着材等を介して、光透過性を有する物品にラベルとして貼り付けることができる。光透過性を有する物品は、例えば、プラスチック製の基材を用いた各種入場券や紙幣、パッケージ用のシートやケースなどである。上記の通り、表示体1は、それ自体の偽造又は模造が困難である。それ故、このラベルを物品に支持させた場合、真正品であるこのラベル付き物品の偽造又は模造も困難である。
この入場券100は、表示体1を含んでいる。それ故、この入場券100の偽造又は模造は困難である。
表示体1は、偽造防止以外の目的で使用してもよい。例えば、表示体1は、玩具、学習教材又は装飾品等としても利用することができる。
Claims (6)
- 光反射性と光透過性の双方を有する金属薄膜層の上に光透過層を積層してなる積層体から形成される表示体であって、
前記金属薄膜層から前記光透過層に向けて300nm以上500nm以下の高さで突出する複数の凸部または前記光透過層から前記金属薄膜層に向けて300nm以上500nm以下の深さで凹む複数の凹部からなり、かつ前記凸部または前記凹部が200nm以上500nm以下の平均中心間距離で格子状に配列された複数の第1界面部を有し、該第1界面部により前記金属薄膜層と前記光透過層との界面部にレリーフ構造形成層が形成されており、
前記金属薄膜層の平坦面における層厚は、30nm以上100nm以下の範囲内であり、かつ前記凸部または前記凹部の側面部分における前記金属薄膜層の層厚に比べて厚いことを特徴とする表示体。 - 前記凸部または前記凹部の平均中心間距離が前記複数の第1界面部の各々で異なることを特徴とする請求項1に記載の表示体。
- 前記凸部または前記凹部の平均中心間距離が異なる前記複数の第1界面部によって絵柄、文字、記号等の画像が表示されることを特徴とする請求項2に記載の表示体。
- 前記第1界面部の各々を透過する光の主波長が3μm以上300μm以下の四辺からなる矩形に包含される領域で混合されるように、前記複数の第1界面部を規則的に隣接配置したことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の表示体。
- 光反射性と光透過性の双方を有する金属薄膜層の上に光透過層を積層してなる積層体から形成される表示体であって、
前記金属薄膜層から前記光透過層に向けて300nm以上500nm以下の高さで突出する複数の凸部または前記光透過層から前記金属薄膜層に向けて300nm以上500nm以下の深さで凹む複数の凹部からなり、かつ前記凸部または前記凹部が200nm以上500nm以下の平均中心間距離で格子状に配列された複数の第1界面部を有し、該第1界面部により前記金属薄膜層と前記光透過層との界面部にレリーフ構造形成層が形成されており、
各々の前記第1界面部は、互いに異なる平均中心間距離で配置された前記凸部または前記凹部から構成されており、白色光の入射に対し前記平均中心間距離に応じて異なる波長の光を表示体の裏面に透過することを特徴とする表示体。 - 請求項1〜5のいずれか一項に記載の表示体が、光透過性を有する接着層を介して、光透過性を有する基材からなる物品に支持されていることを特徴とするラベル付き物品。
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