JP5790174B2 - 偽造防止媒体 - Google Patents

Description

本発明は、セキュリティ（偽造防止）の用途に用いられる偽造防止媒体に関するものである。

回折格子又はホログラムによって構成されるパターンは、通常の印刷技術では表現することのできない指向性のある光沢を有することから、装飾用途や偽造防止を目的としたセキュリティを必要とする商品に広く用いられている。

他の偽造防止技術に比べ、回折格子技術の利点としては、判別用の機器類を使わずに真偽判定が容易にできる機能、目視で判別できるいわゆるオバート機能を持つことや、製造にあたってＥＢ描画装置やナノインプリント技術等の高価で高度な技術が必要で、容易に模造品ができないこと、媒体の総厚が薄いこと、回折光による独特の輝きがあり、意匠性に優れることといった点をあげることができる。

しかし、最近、各国の紙幣を偽造しようとする偽造団においては、従来の回折格子技術で製造されたものと近いものが作製できるようになってきた。そこで、回折格子の中でも高精細化したものが提案されている（特許文献１）。

この文献では２次元の回折格子かつ通常の回折格子に対して２倍以上の細かさを有するものが提案されている。この高精細な回折格子は通常のホログラム製造工程よりもはるかに難しく、ナノインプリントの技法を取り入れなければ達成できないものである。

この高精細な回折格子の視認性特徴は、従来の回折格子とは全く異なり、正面方向（大部分の視域）では黒色を示し、対象物の水平方向に近い角度（法線方向に対し深い角度）で回折光が射出する。このような新しい構造物は新しい光学効果を有し、オバート効果も高い。

特開２００８−１０７４７０号公報

判別用の機器である検証器具の必要のない、オバート効果のある新規セキュリティデバイスを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、基材フィルム上に、剥離層と、ノングレア層と、反射型位相差層と、接着層と、をこの順に積層し、前記反射型位相差層はエンボス層と前記エンボス層上に積層された反射層からなり、前記エンボス層は空間周波数２０００本／ｍｍ以上４０００本／ｍｍ以下、深さが３０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下からなる第一の周期凹凸構造体により直線偏光性と位相差特性を備え、前記直線偏光性に対し前記位相差特性の方が強く発現し、前記ノングレア層が前記剥離層上の一部領域にパターン状に形成され、オバート機能を備えることを特徴とする偽造防止媒体である。

また、請求項２に記載の発明は、前記基材フィルムのパターン部上に前記反射型位相差層を、非パターン部上に回折格子形成層を備え、前記回折格子形成層は、空間周波数５００本／ｍｍ以上１８００本／ｍｍ以下、深さが１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下からなる第二の周期凹凸構造体が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の偽造防止媒体である。

また、請求項３に記載の発明は、前記ノングレア層に酸化チタン微粒子が樹脂分に対し０．５〜５．０重量％含まれていることを特徴とする請求項１又は２のいずれか一項に記載の偽造防止媒体である。

空間周波数２０００〜４０００本／ｍｍかつ深さが３０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下の範囲の該凹凸構造体に反射膜が被覆された表示体は、空間周波数が高いため回折光があまり射出しないが、他に正反射付近で有色化し、光の入射方向で色が変化することがわかってきた。この有色化する範囲は、回折光などのように狭い角度範囲でなく、比較的広い範囲で観測できる。

この有色化は、回折光ではなく位相差による有色化であり、複屈折を有する物質をクロスニコル条件で観察すると様々な色が見える現象と原理は類似している。なお、このような現象の詳細な理論解析は不明であるが、該凹凸構造体が直線偏光性と位相差特性とを有しているために、観測されるのではないかと思われる。

一方、この構造体の有色化する範囲は正反射付近が強く観測されるので、光の映り込みが眩しいために、ノングレア層を具備することで光の映り込みを低減でき、該構造体の色をはっきりと認識できるようになる。

前記ノングレア層と基材フィルムの間には、剥離層があり、前記ノングレア層は部分的に形成させることによって、転写箔の剥離性が安定化することと、ノングレア層は上記構造体に対しては有色化した際の認識向上に役立つ。

一般的な回折格子パターンは、回折光が見え易い角度、すなわち良く輝く角度に射出されており、視認性及び意匠性が良い５００〜１８００本／ｍｍが、一般的に良く使用される。この時の最適な深さ（回折効率が高い）は１００〜２００ｎｍであり、そのような回折光で表現しようとする表示体は、散乱成分によって回折光がわからなくなるので、ノングレア層を設けることは不適合である。

本発明の空間周波数２０００〜４０００本／ｍｍ、深さが３０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下の周期凹凸構造体と、空間周波数５００〜１８００本／ｍｍ、深さ１００〜２００ｎｍの一般的な回折格子パターンとでは、構造が異なるだけでなく、ノングレア層を設けたときの効果も大きく異なる。

よって、上記の本発明の構造体と一般的な回折格子パターンとが含まれる表示体では、本発明の上記構造体の部分のみ、ノングレア層が具備され、一般的な回折格子パターンの側には具備されないことが好ましい。よって、本発明によれば、前記構造体の色彩も一般
的な回折光パターンも両方とも良く認識することが可能となる。

酸化チタンは無機物の中でも屈折率が高いため、０．５重量％以上添加で光の映り込みを低減することができる。一方、５．０重量％を超えて添加してしまうと酸化チタンによる遮蔽が顕著になるため、表示体の色やパターンも認識しにくいものになる。なお、転写箔は、箔切れ性に影響するため、通常、層膜厚は限られ０．５μｍ〜５．０μｍの範囲である。本発明のように前記ノングレア層に酸化チタン微粒子が樹脂分に対し０．５〜５．０重量％含まれていることで前記構造体の特徴的な色彩を観察可能となる。

本発明の実施例を示した平面概念図である。 本発明の実施例を示した平面概念図である図１におけるII−IIの断面概念図である。 本発明の実施例を示した平面概念図である図１におけるIII−IIIの断面概念図である。 図１の光源、視点を変えた場合の見え方を示した概念図である。 図１の光源、視点を変えた場合の見え方を示した概念図である。 本発明の構造体を説明した概念図である。 図１に示す表示体の第１界面部に採用可能な構造の一例を拡大して示す斜視概念図である。 図１に示す表示体の第１界面部に採用可能な構造の一例を拡大して示す斜視概念図である。

以下、本発明の態様について、図面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。

図１は、本発明の一態様に係る表示体を概略的に示す平面図である。図２は、図１に示す表示体１０のII−II線に沿った断面図であり、図３は、図１に示す表示体１０のIII−III線に沿った断面図である。

この表示体１０は、基材１９及び剥離層６、ノングレア層１、エンボス層２、反射層３、アンカー層４、接着層５を含んだ積層体である。エンボス層２と金属反射層３との界面は、第１領域ＤＰ１に対応する第１界面部のパターン１２ａと、第２領域ＤＰ２に対応する第２界面部のパターン１２ｂ、第３領域ＤＰ３に対応する第３界面部のパターン１２ｃとを含んでいる。後述するように、第１界面部のパターン１２a及び第２界面部１２ｂには、本発明の周期凹凸構造が設けられ、第３界面部のパターン１２ｃには一般の回折格子パターンが設けられている。

次に各層に適用可能な材料及び組成について述べる。基材１９は、透明な材料が好ましく、例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンフィルム、トリアセチルセルロースフィルム、ポリカーボネートフィルム、ナイロンフィルム、セロファンフィルムといった基材が使用可能である。なお、少しマット調である方が、基材１９と剥離層６との間から剥離した際に、剥離層表面が少しマット調となるため、光の映り込みが少なく、表示良好なものとなる。

剥離層６としては、前記基材１９から剥離性を有し、複屈折を持たないような材料が好ましく、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネイト、
酢酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、酢酸プロピオン酸セルロース、ニトロセルロース、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリルスチレン共重合体、塩化ビニル、ポリメタクリル酸メチルなどの熱可塑性樹脂やポリイミド、ポリアミド、ポリエステルウレタン、アクリルウレタン、エポキシウレタン、シリコン、エポキシ、メラミン樹脂等の熱硬化性樹脂、及び紫外線又は電子線硬化樹脂として、各種アクリルモノマー、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレートなどのオリゴマー、アクリル基やメタクリル基等を有するアクリルやエポキシ及びセルロース系樹脂などの反応性ポリマーが使用可能である。

ノングレア層１に使用する樹脂系としては剥離層６と同じものが使用可能であり、また、散乱成分として高屈折率材料（酸化チタンや硫化亜鉛、酸化亜鉛）や低屈折率材料（フッ化物）を混ぜ合わせることで作製可能である。中でも酸化チタン微粒子が分散性や散乱性が高く好適である。酸化チタンの添加量は、０．５重量%以上添加で光の映り込みを低減することができる。一方、２．０重量％を超えて添加してしまうと酸化チタンによる遮蔽が顕著になるため、表示体の色やパターンも認識しにくいものになる。なお、転写箔は、箔切れ性に影響するため、通常、層膜厚は限られ０．５μｍ〜５．０μｍの範囲である。本発明のように前記ノングレア層に酸化チタン微粒子が樹脂分に対し０．５〜２．０重量％含まれていることで好適なノングレアとして機能する。

反射層３としては、例えば、アルミニウム、銀、錫、クロム、ニッケル、銅、金及びそれらの合金などの金属材料からなる金属層、又は、酸化チタン、硫化亜鉛などの高屈折材料反射層又は高屈折及び低屈折材料からなる層を多層形成した多層膜反射層を使用することができる。そして、真空製膜法を利用してこの薄膜を形成することができる。真空製膜法としては、真空蒸着法、スパッタリング法等が適用でき、厚みは、１〜１００ｎｍ程度に制御できればよい。

エンボス層２に用いる材料としては、例えば、光透過性を有する樹脂を使用することができる。光透過性を有する樹脂として、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネイト、酢酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、酢酸プロピオン酸セルロース、ニトロセルロース、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリルスチレン共重合体、塩化ビニル、ポリメタクリル酸メチルなどの熱可塑性樹脂やポリイミド、ポリアミド、ポリエステルウレタン、アクリルウレタン、エポキシウレタン、シリコン、エポキシ、メラミン樹脂等の熱硬化性樹脂、及び紫外線又は電子線硬化樹脂として、各種アクリルモノマー、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレートなどのオリゴマー、アクリル基やメタクリル基等を有するアクリルやエポキシ及びセルロース系樹脂などの反応性ポリマーが使用可能である。また、例えば、熱可塑性樹脂又は光硬化性樹脂を使用すると、原版を用いた転写により、一方の主面に凹凸構造が設けられたエンボス層２を容易に形成することができる。

アンカー層４は、反射層との密着に優れる透明な材料であれば良く、例えば、塩酢ビ樹脂、オレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂、ブチラール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂などをあげることができる。

接着層６としては、公知のヒートシール性接着剤又は粘着剤を使用できる。例えば、酢酸ビニル樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂、塩酢ビ樹脂、アクリル樹脂、ブチラール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル系粘着剤、ゴム系粘着剤、シリコン系粘着剤、ウレタン系粘着剤などがあげられる。

図７、図８は、図１に示す表示体の第１界面部のパターン１２a、第２界面部のパターン１２ｂに採用可能な構造の一例を拡大して示す斜視図である。第１界面部のパターン１
２a、第２界面部パターン１２ｂには、第１界面部のパターンの構造形状（複数の溝）１４ａを配置してなる周期凹凸構造が設けられている。第１界面部のパターンの構造形状（溝１４ａ）の周期凹凸の空間周波数２０００〜４０００本／ｍｍであり、該周期状凹凸構造体の深さが３０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下の範囲であるにあり、より最適な範囲としては周期凹凸の空間周波数２５００〜３５００本／ｍｍであり、該周期凹凸構造体の深さが５０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下の範囲である。

空間周波数が２０００本／ｍｍよりも低い場合や深さが３０ｎｍ未満の場合、偏光特性が弱いためか色彩が弱い、一方、空間周波数が４０００本／ｍｍを超えたり、深さが２５０ｎｍを超えたりすると偏光特性は強いが位相差特性が悪いためか、黒ずんで色彩色が良くない。なお、本発明では、偏光特性や位相差特性は透過光や回折光ではなく、反射光（正反射光）の効果を論じている。なお、本発明の周期凹凸構造の場合、水平線に近い角度に回折光が射出するが、一般に表示体を観察する際には非常に見にくい。

このようなエンボスするための周期凹凸構造の原版は、各種レジストが塗布してある基材にエレクトロンビームによる描画法又は、レーザーによる２光束干渉法によって、レジスト版が作製され、ニッケル薄膜を蒸着法で施した後に、ニッケル電鋳によって、ニッケル型として準備することができる。

次に表示体１０の極めて特殊な視覚効果（偽造防止効果）及びその効果の原理について説明する。表示体１０は、観察する方向によって、色が変化することが特徴である。例えば、図４のようにＸ軸上で照明及び観察した際には、第１界面部２５では緑色を示し、第２界面部２６では赤色を示す。一方、図５のようにＹ軸上に照明及び観察した際には、第１界面部２７では赤色を示し、第２界面部２８では緑色を示す。ここでは緑と赤色の変化の例を示したが、凹凸構造の周期や深さを変えることで、黄と赤色変化や青と緑変化なども可能である。

図７、図８は、図１に示す表示体の第１界面部のパターン１２a、第２界面部のパターン１２ｂに採用可能な構造の一例を拡大して示す斜視図である。第１界面部のパターン１２a、第２界面部のパターン１２ｂには、第１界面部のパターンの構造形状（複数の溝）１４ａを配置してなる１次元の周期凹凸構造が設けられている１次元格子である（１次元格子とは１方向のみという意味で、例えばＸ軸のみに溝があり、２次元格子とは、ＸＹ軸に溝あり溝が交差している格子を指す）。第１界面部のパターンの構造形状（溝）１４ａの凹凸構造の周期は、２０００〜４０００本／ｍｍ範囲内にあり、より最適な範囲としては２５００〜３５００本／ｍｍの範囲内にある。

次に本発明の周期凹凸構造と比較的に構造が近似している光学部材について説明する。いわゆるワイヤーグリッド型偏光子は、１００ｎｍ乃至１５０ｎｍが最適の周期で、その周期性構造の山又は谷のどちらかのみに金属膜を形成すること偏光効果が発現する。そのワイヤーグリッド型偏光子の特徴は、１方向の振動の光を反射し、一方、その垂直方向の振動の光を透過する偏光子である。

しかし、反射型偏光子としての効果だけならば、２００ｎｍ乃至５００ｎｍの範囲の周期性格子で、かつ格子深さが２５０ｎｍ以上であり、その格子の表面全面に金属膜若しくは高屈折率材料で被覆されている場合でも発現する。その原理はワイヤーグリッドと異なり、１方向の振動の光は、構造に吸収又は回折に利用されて反射されず、一方、その垂直方向の振動の光はよく反射することで反射型偏光子として作用する。

一方、構造型位相差板は、透過型のものしか公知にはなっておらず、凹凸構造によって透過観察時に位相差性能を出現する構造型透過位相差板であり、その構造は２５０ｎｍ乃
至５００ｎｍ程度の周期構造を持ち、格子深さを１０００ｎｍ以上としなければならない。これはアスペクト比（深さ／周期）が大きすぎるため、この位相差板を作製することは非常に難しい。よって、半分の深さ（５００ｎｍ）の格子を２層重ねることで実現しようという試みがされている。

一方、本発明は、凹凸構造によって反射観察時に位相差性能を出現する構造型反射位相差板であり、２５０ｎｍ乃至５００ｎｍの範囲の周期凹凸構造でかつ、格子深さが３０ｎｍ乃至２５０ｎｍの時に、全面に反射膜若しくは高屈折材料で被覆されているとき、位相差特性が発現する。

さらに好ましくは３００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の周期であって、５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の格子深さの時に反射膜で全面覆われた際に優れた位相差特性となる。格子深さが３０ｎｍ未満では位相差特性が弱く、２５０ｎｍよりも大きいときには位相差特性よりも偏光特性が強くなり本発明の期待する効果が発現できなくなる。なお、本発明では、周期凹凸構造は反射膜若しくは高屈折材料で覆われかつ、１．４から１．６程度の屈折率を有する樹脂で充填されていることから、本発明の位相差特性を有する構造仕様の範囲は、空気（屈折率１．０）での説明ではない。

ここで、位相差値は、凹凸構造の周期や深さ、光の入射角度や各光の波長によって異なってくるため、その構造若しくは入射角度によって、表示体が様々な色に見える。しかし、この構造体の有色化する範囲は正反射付近が強く観測されるので、光の映り込みが眩しいために、観察しにくい。本発明では、この構造体にノングレア層１を具備することで光の映り込みを低減でき、該構造体の色をはっきりと認識できるようにしたものである。

第１界面部のパターン１２a及び第２界面部のパターン１２ｂには前記の範囲内の周期性である１次元の凹凸構造が配置され、第１界面部のパターン１２aと第２界面部のパターン１２ｂにおける格子線の方向は異なって配置され、最適な格子線のなす角度は凡そ９０度である。このように表示体の中で領域を２つ以上に別けて、各々格子方向を９０度異なるようにすれば、異なる視覚効果が近隣にあり、角度変化時の色変化が認識されやすく、かつ製造も難しくなることから偽造防止効果の向上も期待できる。

上述した表示体１０は、例えば、偽造防止媒体としてストライプ転写箔、スポット転写箔などに使用することができる。表示体１０は、構造が非常に細かく、偽造又は模造が困難であるため、この表示体１０を物品に支持させた場合、偽造又は模造も困難である。また、この表示体１０は上述した視覚効果を有しているため、真正品であるかが不明の物品を真正品と非真正品との間で判別することも容易である。

以下本発明を実施例により、さらに詳しく説明する。

厚み１２μｍの二軸延伸ポリエステルフィルム（東洋紡績（株）製Ｅ５２０２）からなる基材１９上に、アクリル系剥離インキ（東洋インキ製造製Ｋ２７５ワニス）をグラビア印刷法でドライ膜厚１．０μｍ厚となるように印刷し、剥離層６を形成した。続いて、上記アクリル系剥離インキに酸化チタン微粒子をインキの固形分に対して１．０重量％になるように処方し、分散してノングレアインキを用意した。このインキを所定のパターンでグラビア印刷し、ノングレア層１を形成した。

エンボス層２インキ組成：
アクリルポリオール（東洋インキ製造製Ｋ４４８ワニス） １００重量部イソシアネート（東洋インキ製造製ＵＲ１００Ｂ） ６重量部
からなるインキをグラビア印刷法でドライ膜厚１．０μｍとなるように印刷し、周期凹凸構造を形成するエンボス層２を形成した。

続いて、１次元の周期３５０ｎｍの周期凹凸構造をに２箇所以上有し、格子深さが１００ｎｍである光制御パターンが形成されているニッケル製スタンパーを準備し、そのニッケル製スタンパーが装着されたシリンダーロールで熱圧エンボスすることで光制御フィルムを連続して得た。

次いで、前記光制御パターン形成面へ真空蒸着法によって反射層３として厚さ５００Åのアルミニウム蒸着層を形成させた。次に下記の接着剤をドライ膜厚３μｍ厚で塗布して接着層５を設け、プラスチックカードと貼り合わせした。

接着剤組成：
ポリエステルウレタン（東洋モートン製ＴＭ５９５） ８５重量部イソシアネート（東洋モートン製ＡＤ−５２） １５重量部５０℃６日、エージング後にポリエステルフィルムを剥がし、所定抜き型にて、抜き取り、偽造防止媒体を得た。

この偽造防止媒体の角度を変え、回転させることで、赤色又は青色に表示が変化するため、従来の表示体と異なり、真偽判定が容易である。本発明を使用すれば、検証器具が必要のなく、光の入射方向によって色変化する新規セキュリティデバイスを提供することが可能となる。

１・・・ノングレア層
２・・・エンボス層
３・・・反射層
４・・・アンカー層
５・・・接着層
６・・・剥離層
７・・・入射光
８・・・直線偏光
９・・・直線偏光（８と９０度角度が異なる）
１０・・・表示体
１２ａ・・・第１界面部のパターン
１２ｂ・・・第２界面部のパターン
１２ｃ・・・第３界面部のパターン
１３・・・偏光子の光軸方向
１４ａ・・・第１界面部のパターンの構造形状
１４ｂ・・・第２界面部のパターンの構造形状
１５・・・アルミ蒸着膜
１６・・・凹凸構造体
１７・・・法線
１８・・・表示体
１９・・・基材
２３・・・照明
２４・・・観察者
２５・・・第１界面部
２６・・・第２界面部
２７・・・第１界面部
２８・・・第２界面部
２９・・・第３界面部
ＤＰ１・・・第１領域
ＤＰ２・・・第２領域
ＤＰ３・・・第３領域

Claims (3)

1. 基材フィルム上に、
   剥離層と、
   ノングレア層と、
   反射型位相差層と、
   接着層と、
   をこの順に積層し、
   前記反射型位相差層はエンボス層と前記エンボス層上に積層された反射層からなり、
   前記エンボス層は空間周波数２０００本／ｍｍ以上４０００本／ｍｍ以下、深さが３０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下からなる第一の周期凹凸構造体により直線偏光性と位相差特性を備え、
   前記直線偏光性に対し前記位相差特性の方が強く発現し、
   前記ノングレア層が前記剥離層上の一部領域にパターン状に形成され、
   オバート機能を備えることを特徴とする偽造防止媒体。
   
2. 前記基材フィルムのパターン部上に前記反射型位相差層を、非パターン部上に回折格子形成層を備え、
   前記回折格子形成層は、空間周波数５００本／ｍｍ以上１８００本／ｍｍ以下、深さが１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下からなる第二の周期凹凸構造体が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の偽造防止媒体。
3. 前記ノングレア層に酸化チタン微粒子が樹脂分に対し０．５〜５．０重量％含まれていることを特徴とする請求項１又は２のいずれか一項に記載の偽造防止媒体。