JP6939772B2 - 回折構造形成体、回折構造形成体付き物品、および、回折構造形成体の製造方法 - Google Patents

回折構造形成体、回折構造形成体付き物品、および、回折構造形成体の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、有価証券類の偽造や改竄の防止や、不正を容易に発見することが求められる偽造防止媒体に利用可能な回折構造形成体、回折構造形成体付き物品、および、回折構造形成体の製造方法に関する。
近年、偽造を防止する対象である物品に取り付けることにより、物品の真贋を一目で容易に判定することが可能であり、且つ取扱いも容易であることから回折格子パターンが記録された回折構造部が、偽造を防止する手段として広く使われている。このような偽造防止手段として採用される回折構造部が形成された回折構造形成体としては、例えば、剥離性を持つ剥離層、回折格子が形成された回折構造形成層、金属光沢を持つ反射層、および接着層を基材上に順次積層して回折構造形成体を転写箔化したものがある(例えば、特許文献1参照)。
また、透明な回折格子上に、反射層として透明な金属蒸着薄膜や無機化合物の薄膜を形成することにより、反射層よりも下層に位置するものも、回折格子を通して目視にて観察できるようにしたものもある(例えば、特許文献2参照)。
更に、特許文献3では、ホログラムに対して、金属反射層が部分的に設けられた成形品およびその製造方法が提案されている。
これらの従来から用いられている回折構造形成体では、何れも金属光沢を持った蒸着薄膜や透明薄膜からなる反射層が、決まったパターン状を有して回折構造部上に積層されるか、回折構造部の全体に積層されている。
特開昭61−190369号公報 実開平1−59671号公報 特開昭62−79489号公報
更に偽造防止効果を高めるために、反射層に対して回折構造部とは反対側にパターン状の印刷層を形成した場合、反射層と印刷層とは別々に形成されるため、印刷層と反射層とを高い精度で位置合わせすることは困難である。それゆえに、予め位置のずれを考慮して印刷層と反射層とを配置せざるを得ない。
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、パターン状の反射層に対する印刷層の位置のずれを抑えることができる回折構造形成体、回折構造形成体付き物品、および、回折構造形成体の製造方法を提供することを目的とするものである。
上記課題を解決するための回折構造形成体は、光学的画像情報が記録された回折構造部を含む回折構造形成層と、前記回折構造部上の一部に位置するとともに、少なくとも1つの反射要素を含む反射層と、少なくとも1つの印刷要素を含むとともに、前記印刷要素が前記反射要素上に位置する印刷層と、を備え、前記印刷層は、前記反射層を形成するために用いられるマスクの少なくとも一部である。
上記回折構造形成体において、前記回折構造形成層が広がる平面と対向する平面視において、前記印刷要素は、その印刷要素が位置する前記反射要素の縁よりも内側に位置していることが好ましい。
上記回折構造形成体において、前記印刷層は、複数の前記印刷要素を含み、複数の前記印刷要素には、前記回折構造形成層が広がる平面と対向する平面視において、その印刷要素が位置する前記反射要素と相似な形状を有した前記印刷要素が含まれてもよい。
上記回折構造形成体において、前記印刷層が、色材、蛍光材、および、フィラー類のうち、少なくとも1つを含むフォトレジスト層であることが好ましい。
上記回折構造形成体において、前記回折構造形成層に対して前記反射層とは反対側において前記回折構造形成層に接する支持体をさらに備え、前記回折構造形成層と前記支持体とは積層体を構成し、前記印刷層、前記反射層、および、前記積層体のなかで、前記印刷層の透過濃度が最も高く、前記積層体の透過濃度が最も低く、且つ、前記反射層の透過濃度が、前記印刷層の透過濃度と前記積層体の透過濃度との間の値であることが好ましい。
上記回折構造形成体において、前記印刷層の透過濃度が0.5以上2.0未満であり、前記反射層の透過濃度が1.0以上であり、且つ、前記支持体の透過濃度が0.8以上2.0以下であってもよい。
上記課題を解決するための回折構造形成体付き物品は、回折構造形成体と、前記回折構造形成体を支持する物品と、を含む回折構造形成体付き物品であって、前記回折構造形成体が、上記回折構造形成体である。
上記課題を解決するための回折構造形成体の製造方法は、回折構造部を含む回折構造形成層と反射要素を含む反射層と印刷要素を含む印刷層とを備える回折構造形成体の製造方法である。前記回折構造部上に、前記反射層を形成するための薄膜を形成することと、前記薄膜を所定の形状にエッチングするためのマスクを前記薄膜上に形成することと、前記マスクを用いて前記薄膜をエッチングすることによって、前記反射要素を前記薄膜から形成するとともに、前記反射要素上に位置する前記印刷要素を前記マスクから形成することと、を含む。
本発明によれば、パターン状の反射層に対する印刷層の位置のずれを抑えることができる。
回折構造形成体の一例における平面構造を示す平面図である。 図1に示す回折構造形成体を印刷層側から観察した平面構造を示す平面図である。 図2に示すA−A線に沿う断面図である。 図1の回折構造形成体を透過光で観察したときの平面構造を示す平面図である。 回折構造形成体をステッカーとして具体化したときのステッカーの断面構造を示す断面図である。 回折構造形成体を転写箔として具体化したときの転写箔の断面構造を示す断面図である。 マスク版を用いた露光工程を示す工程図である。 現像工程を示す工程図である。 エッチング工程を示す工程図である。 現像工程を示す工程図である。 回折構造形成体の別の例における平面構造を示す平面図である。 図8の回折構造形成体を印刷層側から観察した平面構造を示す平面図である。 図8の回折構造形成体を透過光で観察したときの平面構造を示す平面図である。 回折構造形成体を貼付した物品の一例における平面構造示す平面図である。 図11の破線部を透過光で観察したときの平面構造を拡大して示す拡大平面図である。
以下、回折構造形成体、回折構造形成体付き物品、および、回折構造形成体の製造方法を具体化した好適な実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、回折構造形成体10の平面構造を示す平面図であり、回折構造形成層12側から順光すなわち反射光によって観察した光学的画像情報部101の状態の一例を示している。
これに対し、図2は、印刷層15が形成された側から順光によって観察した場合の回折構造形成体10における平面構造の一例を示している。光学的画像情報部101に設けられた反射層14のパターンとは、異なる形状を有したパターンの印刷層15が設けられている。
このことから、回折構造形成体10は、回折構造形成体10側からの順光による観察と印刷層15側からの順光による観察とで異なる絵柄を表現することが可能となる。
図3は、図2における回折構造形成体10のA−A線に沿う断面構造を示す断面図である。回折構造形成層12の支持体11とは反対の面には、微細な凹凸からなる回折構造部13が形成される。
回折構造形成層12には反射層14が積層されている。印刷層15は、反射層14を形成するために用いられるマスクの少なくとも一部である。より詳しくは、反射層14を形成するための薄膜において選択的な除去を行なうために塗布されるフォトレジストの一部は、露光すなわち光の照射や現像が行われた後、エッチングによって薄膜の一部を除去した後も、反射層14上にパターン状に位置することで、回折構造形成体10において印刷層15として機能する。これらの製造方法については、後ほど詳述する。
図3に示すように、回折構造形成体10は、支持体11と、支持体11の一方の面上に位置する回折構造形成層12とを備え、回折構造形成層12のなかで、支持体11に接する面とは反対側の面に、回折構造部13が位置している。回折構造形成層12のうち、回折構造部13が位置する面は凹凸面である。回折構造形成層12の凹凸面には、所定の形状を有した反射層14が位置し、反射層14は、凹凸面上において互いに離れて位置する複数の反射要素を備えている。反射層14のなかで、凹凸面に接する面とは反対側の面上には、所定の形状を有した印刷層15が位置している。印刷層15は、凹凸面と対向する平面視において互いに離れて位置する複数の印刷要素を備え、1つの反射要素上には、少なくとも1つの印刷要素が位置している。
なお、1つの方向がX方向であり、X方向に直交する方向がY方向である。X方向とY方向との両方に直交する方向がZ方向である。回折構造形成体10は、X方向およびY方向に沿って広がる板状を有し、回折構造形成体10の厚さ方向は、Z方向と平行な方向である。
回折構造形成体10には、第1観察方向と第2観察方向とを設定することが可能である。第1観察方向は、支持体11に対して回折構造形成層12とは反対側から回折構造形成体10を観察する方向であり、第2観察方向は、回折構造形成層12に対して支持体11とは反対側から回折構造形成体10を観察する方向である。
なお、第1観察方向から回折構造形成体10を観察するときには、回折構造形成体10に支持体11から入射した光であって、反射層14にて反射された光を観察することが可能である。また、第1観察方向から回折構造形成体10を観察するときには、回折構造形成体10に回折構造形成層12から入射した光であって、少なくとも回折構造形成層12および支持体11を透過した光を観察することが可能である。
これに対して、第2観察方向から回折構造形成体10を観察するときには、回折構造形成体10において、反射層14、印刷層15、および、回折構造形成層12に入射した光であって、各部位において反射された光を観察することが可能である。また、第2観察方向から回折構造形成体10を観察するときには、回折構造形成体10に支持体11から入射した光であって、少なくとも支持体11および回折構造形成層12を透過した光を観察することが可能である。
上述したように、図1に示す平面構造は、回折構造形成体10を回折構造形成層12側から順光によって観察したときの平面構造である。言い換えれば、図1には、第1観察方向から回折構造形成体10を観察し、且つ、回折構造形成体10に支持体11から入射した光であって、反射層14にて反射された光を観察したときに、回折構造形成体10が表示する像が示されている。
これに対して、図2に示す平面構造は、回折構造形成体10を印刷層15が形成された側から順光によって観察した場合の回折構造形成体10における平面構造である。言い換えれば、図2には、第2観察方向から回折構造形成体10を観察し、且つ、回折構造形成体10において、反射層14、印刷層15、および、回折構造形成層12に入射した光であって、各部位において反射された光を観察したときに、回折構造形成体10が表示する像が示されている。
以下、回折構造形成体10が備える各要素について、より詳しく説明する。
(支持体)
支持体11は、回折構造形成体10を製造する際の基材としての役割を担う。なお、回折構造形成体10がステッカーとして具体化される場合には、回折構造形成体10が支持体を含んだ状態で物品に貼付される場合がある。一方で、回折構造形成体10が転写箔として具体化される場合には、支持体は回折構造形成体10の一部が物品に転写される際の支持基材となるが、回折構造形成体10の一部が物品に転写された後は、回折構造形成体10のうち支持体以外の部分から剥離される。
なお、支持体は必ずしも必要ではなく、支持体11と回折構造形成層12とが、同一素材であってもよい。すなわち、回折構造形成層12が回折構造形成層12の上に形成される反射層14および印刷層15を支持することが可能な機械的な強度を有していれば、支持体11は省略されてもよい。
支持体11は、フィルムまたはシートであればよい。フィルムまたはシートの材料としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリカーボネート、トリアセチルセルロース(TAC)、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン(PE)、ポリイミド(PI)、ポリビニルアルコール(PVA)などの各種樹脂を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
一般には、入手のし易さや加工時の取り扱いやすさなどの点から、ポリエチレンテレフタレート(PET)が、支持体を形成する材料として最も好適であると言える。
(回折構造部)
回折構造部13には、光学的画像情報が記録されている。反射層14の存在下において、回折構造部13に光が入射することで、回折構造部13は回折光を発生し、この回折光が2D(二次元)画像または3D(三次元)による立体視が可能な画像を表示する。
一般的に、回折構造形成体10が物品に付される場合には、回折構造形成体10の用途に応じて、回折構造部13に接着層が設けられる。この場合には、回折構造部13上に反射層14が形成されていないと、回折構造形成層12と接着層との間の屈折率の差が小さいために、十分な輝度を有した回折光が得られない。そのため、回折構造部13上には、反射層14が位置している。
なお、光学的画像情報は、回折構造部13に光が入射することで発生した回折光により表示される2Dまたは3Dによる視認可能な画像情報である。詳細には、絵柄や文字、色の変化を含むパターンであって、視覚によって認識が可能なパターンなどで構成される。
また、画像とは視覚により認識できる情報のことであり、イラストなどの絵画的画像のほか、文字、模様、色彩、所定の形状を含む。さらに、画像は回折光により表示されたものに限られず、印刷層15により形成された画像および各構成要素の色彩も含む。
回折構造部13が形成される回折構造形成層12の材料として、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、紫外線あるいは電子線硬化性樹脂などを使用することができる。例えば、熱可塑性樹脂には、アクリル樹脂、エポキシ系樹脂、セルロース系樹脂、ビニル系樹脂などが挙げられる。また、熱硬化性樹脂には、反応性水酸基を有するアクリルポリオールやポレエステルポリオールなどにポリイソシアネートを架橋剤として添加して架橋させたウレタン樹脂、メラミン系樹脂、フェノール系樹脂などが使用できる。また、紫外線あるいは電子線硬化性樹脂としては、エポキシ(メタ)アクリル、ウレタン(メタ)アクリレートなどを使用することができる。これらの材料を主材料として、グラビア印刷法やマイクログラビア法など、公知の塗布方法によって回折構造形成層12を形成することができる。
また、回折構造部13への光学的画像情報の記録方法も、当分野でよく知られた方法を用いることができる。
光学的画像情報が微細な凹凸からなる回折構造を用いて記録される場合、この微細な凹凸構造を形成するためにレリーフ版が使用される。レリーフ版を形成するときには、まず、電子線硬化型樹脂の表面に電子線を照射して、電子線硬化型樹脂を所望のパターンで露光し、その後現像することによってマスター版が作製される。続いて、このマスター版の表面に電気メッキ法で金属膜を形成してマスター版の凹凸パターンを複製することによって、レリーフ版が形成される。
そして、回折構造形成層12にこのレリーフ版を熱圧着させるか、未硬化の硬化型樹脂にレリーフ版を密着させながら硬化することで、微細な凹凸構造から構成される回折構造部13が形成される。
また干渉性のよい光によって得た像の回折光を感光材料に記録させたものを回折構造部13に組み込んでも良い。
(反射層)
反射層14として用いることのできる材料としては、アルミニウム、銀、金、錫、銅、クロムなどの各種金属類、これらの金属を含む合金類などを挙げることができる。また、反射層14の材料には、酸化チタン、硫化亜鉛、フッ化マグネシウム、硫化アンチモン、酸化ケイ素などの金属化合物を用いることもできる。反射層14の厚さは、例えば10nm以上100nm以下であり、30nm以上80nm以下であることが好ましい。
以上のような材料を用いて、反射層14を形成するための薄膜を形成する方法としては、公知の真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法などの方法を用いることが可能である。
反射層14の材料としては、入手の容易性や反射層の一部を除去するときの除去のし易さなどを考慮するとアルミニウムが最も好適であると言える。
(印刷層)
印刷層15は文字やイラスト、模様など、目視にてその形状を視認することが可能な層である。印刷層15は、以下のように形成される。すなわち、グラビア印刷法やスクリーン印刷法、凸版印刷法などの公知の印刷法あるいはコーティング法などによりフォトレジストを、反射層14を形成するための薄膜の全面に均一に塗布する。その後、露光や現像を経て反射層14上に位置する部分が、文字やイラスト、所定の模様の形状を有した印刷層15になる。
フォトレジストとしては、ポジ型およびネガ型のいずれのフォトレジストを用いてもよい。ポジ型のフォトレジストにおける代表例としては、ノボラック樹脂を主成分とし、ナフトキノンジアジド(DNQ)を感光性物質として添加したいわゆるDNQノボラックレジストがあげられるが、ポジ型のフォトレジストはこれに限定されるものではない。
また、ネガ型のフォトレジストとしては、エポキシ系樹脂タイプのものやカルボキシル基含有樹脂タイプのものなどを挙げることができるが、ネガ型のフォトレジストは、これらに限定されるものではない。印刷層15の厚さは、例えば1μm以上30μm以下である。
フォトレジストの現像工程と、アルミニウムなどの真空蒸着膜のエッチングによる部分的な除去によって反射層14を形成する工程とは、単一の工程で実施できることが望ましい。そのため、フォトレジストは、酸あるいはアルカリによって現像が可能であることが望ましい。
なお、印刷層15の形成材料は、反射層14を形成するための薄膜をエッチングするときにマスクとして機能することができる材料であればよく、例えば、各種の金属や金属化合物であってもよい。すなわち、反射層14を形成するため薄膜をエッチングするときに用いられるマスクが、ハードマスクであってもよい。
印刷層用のインキには、上述のフォトレジストに対して露光量に応じて光透過率の変化する吸光剤が含まれているものを用いてもよいし、印刷層用のインキには、色材、蛍光材料、そしてフィラー類からなる添加剤から1種以上のものが添加されていてもよい。すなわち、印刷層15は、色材、蛍光材、および、フィラー類のうち、少なくとも1つを含むフォトレジスト層であってもよい。
色材としては、顔料並びに染料を使うことができる。なお、回折構造形成体10は、支持体11側から順に回折構造形成層12、反射層14、および、印刷層15が積層された構成を有する。また、回折構造形成体10は、支持体11側からの観察において、順光すなわち反射光での観察と、逆光すなわち透過光での観察とによって視認されるパターンが変化することによって、偽造防止性が付与されるものである。
ここで、色材として染料を用いた場合よりも顔料を用いた場合の方が、透過光に対する隠蔽性が高く、且つ、逆光での観察に対して、より視認性が向上する。そのため、色材としては、染料よりも顔料がより好適であるといえる。
使用する顔料としては、カーボンブラックを始め、種々の公知の顔料を使用することができ、例えばアゾ系、フタロシアニン系、キナクリドン系、チオインジゴ系、アントラキノン系、イソインドリノン系などの顔料が挙げられる。
蛍光材においても染料タイプならびに顔料タイプを用いることができるが、顔料タイプの方がより好適であるといえる。
フィラー類としては、酸化チタン、沈降性硫酸バリウム、シリカ、タルク、炭酸カルシウム、酸化アルミニウムなどの各種無機系フィラー類を用いることができる。また、フィラー類としては、アクリル系微粒子、スチレン系微粒子、アクリル−スチレン系微粒子、シリコン系微粒子、フッ素系微粒子などの各種有機系微粒子を用いることができる。更には、フィラー類としては、有機系あるいは無機系の中空微粒子などを用いることができるが、フィラー類は、これらに限定されるものではない。
(その他の構成要素)
回折構造形成体10は、上述した構成および機能を妨げるものでない限り、他の任意の構成要素を備えてもよい。例えば帯電防止層や防汚層、剥離層、易接着処理層などのほかに、後述するような構成要素を備えてもよいが、他の構成要素はこれらに限られない。
(接着層)
接着層16は、回折構造形成体10を被着基材に貼付するために用いられる。図5は、回折構造形成体10がステッカーとして具体化された一例を示している。図5に示すように、ステッカーは、支持体11と、支持体11上に形成された回折構造形成層12とを備え、回折構造形成層12は、支持体11に接する面とは反対側の面に回折構造部13を含んでいる。ステッカーにおいて、回折構造部13の一部には、反射層14が位置し、反射層14上には印刷層15が位置している。回折構造部13のうち、反射層14が位置していない部分は、接着層16によって覆われ、また、反射層14および印刷層15が、接着層16によって覆われている。
また、図6は、回折構造形成体10が転写箔として具体化された一例を示し、転写箔において、支持体11と回折構造形成層12との間に剥離層17が設けられている。なお、剥離層17は離型層とも言う。剥離層17の厚さは、例えば0.1μm以上5μm以下であり、0.5μm以上2μm以下であることが好ましい。図6に示すように、転写箔は、支持体11と回折構造形成層12との間に剥離層17が位置する以外は、ステッカーと同様の構造である。
接着層には当分野で公知の材料を用いることができ、被貼付物によっては、感圧タイプや、感熱タイプの接着剤も使用することができる。接着層の厚さは、例えば1μm以上20μm以下である。
(ステッカー用支持体)
ステッカー用支持体は、回折構造形成体10がステッカーとして具体化された場合に、すなわち、回折構造形成体10が接着層16を有する場合に、接着層16が有する接着面を保護する離型紙、または離型フィルムとして使用されるものである。ステッカー用支持体は、ステッカーが被貼付物に貼り付けられるときに、接着層16から剥離される。
ステッカー用支持体としては、上質紙、コート紙、および、不織布などに離型材料を塗布した離型紙や、塩化ビニル樹脂、ポリエステルテレフタレート樹脂(PET)、および、ポリエチレン樹脂などをフィルム化し、これに離型層を設けた離型フィルムなどを利用することが可能である。
(回折構造形成体の製造方法)
回折構造部13が有する微細な凹凸形状は、上述したように、回折構造形成層12に対し、レリーフ版を熱圧着することにより形成することができる。
その後、アルミニウムなどからなる薄膜を真空蒸着法などによって、回折構造部13の全体に均一に設ける。次に、印刷層15となるフォトレジスト層を薄膜の表面に均一に塗布して設けることによって、印刷層15が形成される前の回折構造形成体を得る。
図7Aから図7Dは、マスク版を用いたパターン露光以降の製造工程を概略的に示す図である。図7Aに示すように、回折構造形成体10aのフォトレジスト層19側に、マスク版30を介して、照射線すなわち照射光40の照射を行い、これによりフォトレジスト層19を露光する。すなわち、フォトレジスト層19に対してパターニング前の反射層14とは反対側から、マスク版30を介してフォトレジスト層19に照射光40を照射する。ここで、フォトレジスト層19に照射される放射線、すなわちフォトレジスト層19が露光される照射線とは、紫外線などの光や電子線などを意味するものとする。
なお、回折構造形成体10aにおいて、支持体11、回折構造形成層12、パターニング前の反射層14、および、フォトレジスト層19が、記載の順に積み重なっている。
マスク版30は、放射線透過率Aである第1領域30a、放射線透過率Bである第2領域30b、放射線透過率Cである第3領域30cであって、互いに異なる透過率を有する3種の領域からなるパターンを形成している。すなわち、マスク版30は、放射線の透過率がA%である第1領域30a、放射線の透過率がB%である第2領域30b、および、放射線の透過率がC%である第3領域30cから構成される所定のパターンを有している。
なお、マスク版30の各領域における放射線の透過率は以下のように設定されている。すなわち、フォトレジスト層19のなかで、第1領域30aを介して放射線が照射された領域での現像液に対する耐性が最も低く、第3領域30cを介して放射線が照射された領域での現像液に対する耐性が最も高くなるように、マスク版30における第1領域30aの透過率、および、第3領域30cの透過率が設定されている。加えて、第2領域30bを介して放射線が照射された領域での現像液に対する耐性が、第1領域30aと第3領域30cとの間になるように、マスク版30における第2領域30bの透過率が設定されている。
例えば、第1領域30aの透過率は、フォトレジスト層19のなかで、第1領域30aを介して放射線が照射された領域が未硬化の状態であり、これによりフォトレジスト層19が現像液に曝される時間が第1時間になったときに、この領域がエッチングされる値に設定される。また、第2領域30bの透過率は、フォトレジスト層19のなかで、第2領域30bを介して放射線が照射された領域の一部が硬化し、これによりフォトレジスト層19が現像液に曝される時間が第1時間よりも長い第2時間になったときに、この領域がエッチングされる値に設定される。また、第3領域30cの透過率は、フォトレジスト層19のなかで、第3領域30cを介して放射線が照射された領域が、完全に硬化し、且つ、下層である反射層14に密着する値に設定される。
より具体的には、フォトレジスト層19がポジ型のレジストから形成されるときには、透過率Aが最も高く、透過率Cが最も低く、且つ、透過率Bが、透過率Aと透過率Cとの間の透過率に設定される。これに対して、フォトレジスト層19がネガ型のレジストから形成されるときには、透過率Aが最も低く、透過率Cが最も高く、且つ、透過率Bが、透過率Aと透過率Cとの間の透過率に設定される。
また、マスク版30を介してフォトレジスト層19に照射される放射線には、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、LEDランプを光源とする紫外線などを用いることができ、放射線をフォトレジスト層19に照射する際には、放射線が平行光であることが望ましい。
このようにして、マスク版30を介して、フォトレジスト層19にパターン露光がなされることにより、フォトレジスト層19には、露光量Aの第1領域19a、露光量Bの第2領域19b、および露光量Cの第3領域19cが形成される。
なお、フォトレジスト層19がポジ型のレジストから形成されるときには、露光量Aが最も大きく、露光量Cが最も小さく、且つ、露光量Bが、露光量Aと露光量Cとの間の露光量である。これに対して、フォトレジスト層19がネガ型のレジストから形成されるときには、露光量Aが最も小さく、露光量Cが最も大きく、且つ、露光量Bが露光量Aと露光量Cとの間の露光量である。
図7Bに示すように、露光済みの回折構造形成体を現像液に投入すると、露光量に応じてフォトレジスト層19が現像される。例えば、フォトレジスト層19のなかで、露光量が露光量Aである第1領域19aが、最初に現像によって除去され、アルミニウムなどから形成される反射層14であって、パターニング前の反射層14のうち、第1領域19aに覆われていた部分が露出する。
これにより、図7Cが示すように、パターニング前の反射層14のうち、フォトレジスト層19から露出された部分のみがエッチングされることにより、所定のパターンを有した反射層14が形成される。
その後、図7Dに示すように、更にフォトレジスト層19の現像を進めることにより、フォトレジスト層19のなかで、露光量が露光量Bである第2領域19bが除去され、現像を止めることで露光量Cである第3領域19cが残り、これにより印刷層15が形成される。印刷層15は複数の印刷要素を含み、各印刷要素は、その印刷要素が位置する反射要素の縁よりも内側に位置している。
なお、各印刷要素の縁と、その印刷要素が位置する反射要素の縁とがほぼ一致していてもよい。言い換えれば、回折構造形成層12が広がる平面と対向する平面視において、各印刷要素は、その印刷要素が位置する反射要素と相同な形状を有してもよい。この場合には、回折構造形成体10の製造方法において、図7Dを参照して先に説明した工程を割愛することができる。
このように、回折構造形成体10の製造方法は、回折構造形成層12が含む回折構造部13上に反射層14を形成するための薄膜を形成することと、薄膜を所定の形状にエッチングするためのマスクを薄膜上に形成することとを含む。また、回折構造形成体10の製造方法は、マスクを用いて薄膜をエッチングすることによって、反射層14が含む反射要素を薄膜から形成するとともに、反射要素上に位置し、且つ、印刷層15が含む印刷要素をマスクから形成することと、を含む。
なお、フォトレジスト層19の第2領域19bがエッチングされる条件によって印刷層15あるいは反射層14は以下のような形状を有することがある。すなわち、フォトレジスト層19において第2領域19bと第3領域19cとが並ぶ方向が配列方向であり、印刷層15のなかで、反射層14に接する端部が基端であり、基端とは反対側の端部が先端である。印刷層15を構成する各印刷要素は、配列方向における各縁に向けて、印刷要素の厚さが次第に小さくなる部分を含むことがある。
また、回折構造部13と対向する平面視において、各反射要素のなかで印刷要素よりも外側に位置する部分が外側要素である。反射要素において、外側要素の厚さが、反射要素における外側要素以外の部分の厚さよりも小さいことがある。
また、フォトレジスト層19が露光される条件によってフォトレジスト層19は以下のような形状を有することがある。フォトレジスト層19から形成された印刷層15を構成する各印刷要素は、配列方向における各縁に向けて印刷要素の厚さが次第に小さくなる部分を含むことがある。この印刷要素の厚さが次第に小さくなる部分は、各印刷要素を縁取るように形成される。フォトレジスト層19から形成された印刷層15を構成する各印刷要素において、配列方向における各縁に向けて印刷要素の厚さが次第に小さくなる部分には、以下の2つの場合がある。すなわち、フォトレジスト層19から形成された印刷層15を構成する各印刷要素は、配列方向における各縁に向けて、且つ、先端から基端に向けて、印刷要素の厚さが次第に小さくなる場合と、印刷層15を構成する各印刷要素は、配列方向における各縁に向けて、且つ、基端から先端に向けて、印刷要素の厚さが次第に小さくなる場合とがある。どちらの場合となるかは、フォトレジストがポジ型およびネガ型いずれであるか、フォトレジストの特性、また、現像条件、エッチング条件などにより決定される。
フォトレジスト層19がポジ型のフォトレジストから形成されているときには、印刷層15を構成する各印刷要素において、配列方向における各縁に向けて、且つ、先端から基端に向けて、印刷要素の厚さが次第に小さくなりやすい。フォトレジスト層19がネガのフォトレジストから形成されているときには、印刷層15を構成する各印刷要素において、配列方向における各縁に向けて、且つ、基端から先端に向けて、印刷要素の厚さが次第に小さくなりやすい。
そのため、反射層14および印刷層15が上述した形状を含むか否かによって、回折構造形成体10の備える印刷層15が、反射層14を形成するためのエッチングに用いられたフォトレジスト層19の一部であるか否かを判断することが可能なことがある。
ここで、フォトレジスト層19が、酸あるいはアルカリによって現像される材料であれば、フォトレジスト層19の現像工程と反射層14のエッチング工程とを一つの工程として行うことができ、回折構造形成体10の生産性を向上させることができる。
(回折構造形成体の検証方法)
回折構造形成体10は、図1から図3に例示される構成を有し、光学的画像情報部101は、パターン形成された反射層14と回折構造部13を含む回折構造形成層12とによって構成されている。
ここで、印刷層15の透過濃度が0.5以上2.0未満であり、且つ、反射層14の透過濃度が1.0以上であり、さらに、これらを支持する支持体11の透過濃度が0.8以上2.0以下とであることにより、以下の効果を得ることができる。なお、印刷層15の透過濃度、反射層14の透過濃度、および、回折構造形成層12と支持体11との積層体の透過濃度は、以下の関係を有している。すなわち、印刷層15、反射層14、および、回折構造形成層12と支持体11との積層体の間において、印刷層15の透過濃度が最も高く、回折構造形成層12と支持体11との積層体の透過濃度が最も低く、且つ、反射層14の透過濃度が、これらの透過濃度の間の値である。
図1に示されるように、回折構造形成層12側からの順光すなわち反射光による観察では、光学的画像情報部101が表示する光学的画像情報のみが観察される。なお、図1には、第1観察方向から観察したときに、回折構造形成体10にて反射された光によって形成される像が示されている。このとき、反射層14にて反射された光によって形成された像が視認されるため、反射層14に対して観察側とは反対側に位置する印刷層15が形成する像は視認されない。
これに対し、図2に示されるように、印刷層15側から観察することにより、反射層14のパターンとの位置合わせの精度が高い状態で形成された印刷層15のパターンが観察される。なお、図2には、第2観察方向から観察したときに、回折構造形成体10にて反射された光によって形成される像が示されている。そのため、印刷層15にて反射された光、および、反射層14にて反射された光によって形成される像が視認される。それゆえに、反射層14が形成する像と、反射層14の内側に位置する印刷層15が形成する像とが視認される。
更に、回折構造形成体10を逆光すなわち透過光によって観察すると、図4に示されるように、反射層14のパターンと位置合わせの精度が高い状態で形成された印刷層15のパターンにより、濃淡のコントラストからなる透かし画像20を観察することができる。言い換えれば、図4には、第1観察方向から回折構造形成体10を観察し、且つ、回折構造形成体10に入射した光であって、少なくとも回折構造形成層12および支持体11を透過した光を観察したときに、回折構造形成体10が表示する像が示されている。
上述したように、回折構造形成体10において、印刷層15の透過濃度が最も高く、回折構造形成層12と支持体11との積層体の透過濃度が最も低く、且つ、反射層14の透過濃度は、印刷層15の透過濃度と、回折構造形成層12と支持体11との積層体の透過濃度との間の値である。そのため、第1観察方向から回折構造形成体10を透過した光を観察したときには、観察される光において、印刷層15を透過した光の光量が最も小さく、回折構造形成層12と支持体11とを透過した光の光量が最も大きい。また、第1観察方向から回折構造形成体10を透過した光を観察したときには、反射層14を透過した光の光量が、印刷層15を透過した光の光量と、回折構造形成層12と支持体11とを透過した光の光量との間の大きさである。
それゆえに、第1観察方向から回折構造形成体10を透過した光を観察したときには、反射層14によって形成される像に対して、印刷層15によって形成される像が重なるように視認される。
図8から図10は、別の回折構造形成体10の一例を示す平面図である。図8に示された回折構造形成層12側から観察される光学的画像情報部101に対して、図9に示されるように反射層14と同形であり、且つ反射層14よりも少し縮小された印刷層15が形成されている。言い換えれば、印刷層15は、複数の印刷要素を含み、回折構造形成層12が広がる平面と対向する平面視において、各印刷要素は、その印刷要素が位置する反射要素よりも小さく、且つ、その印刷要素と相似な形状を有している。なお、複数の印刷要素のうち、一部の印刷要素のみが、その印刷要素が位置する反射要素と相似な形状を有してもよい。
従来、既に形成されている反射層のパターンに合わせて印刷層を形成する場合には、印刷層を形成するための印刷工程において、既に形成されている反射層のパターンとの位置合わせをしながら印刷をする必要があった。そのため、実際には、反射層の位置と印刷層の位置との間に微妙な位置のずれが生じてしまう。
従って、図9に示すように、僅かに輪郭部を残して反射層14のパターンと正確に位置合わせをしながら、印刷層15を形成することは困難であった。言い換えれば、従来の方法では、反射層14の位置に対する印刷層15の位置を正確に合わせながら、反射層14の縁よりも僅かに内側に位置する印刷層15を反射層14上に形成することは困難であった。これに対し、上述した回折構造形成体10の製造方法を用いることにより、反射層14と印刷層15との位置合わせの精度を高めることができ、反射層14の位置と印刷層15の位置との間のずれを抑えることが可能となる。
これにより、図10に示されるように、回折構造形成体10を逆光すなわち透過光で観察すると、均一な輪郭を残して二重の濃淡画像としてパターンを認識することが可能となる。より詳しくは、回折構造形成層12に対して支持体11とは反対側から回折構造形成体10に入射した光であって、少なくとも回折構造形成層12と支持体11とを透過した光を、上述した第2観察方向から観察する。これにより、反射要素を透過した光によって形成される像の内側に、印刷要素を透過した光によって形成される像である透かし画像20が位置する像が視認される。
なお、回折構造形成層12が広がる平面と対向する平面視において、各印刷要素の中心が、その印刷要素が位置する反射要素の中心とほぼ一致するように、反射要素上に印刷要素が位置している。そのため、第1観察方向から回折構造形成体10を透過した光が視認されたときには、反射要素によって形成される像のなかで、その反射要素上に位置する印刷要素によって形成される像よりも外側に位置する部分は、ほぼ等しい幅を有する。
また、露光時のマスク版は、透過率が互いに異なる3種の部分を備えているが、透過率が互いに異なる4種以上の領域を備える構成でもよい。このように、透過率が互いに異なる4種以上の領域で構成されたパターンを用いてフォトレジスト層19の露光を行うことで、透過光によって回折構造形成体10を観察したときに、印刷層15のなかにおいて濃淡を表現することも可能となる。これにより、逆光すなわち透過光による観察時に観察者が確認することのできる透かし画像をより表現豊かなものとすること、言い換えれば、透かし画像の意匠性を高めることができる。
以下、実施例およびその効果について説明するが、実施例は本発明の適用範囲を限定するものではない。
(実施例1)
ステッカーの支持体として、厚さが50μmであるポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを使用した。この支持体の片面に、下記インキ組成物をグラビア印刷法にて塗布した後、塗膜を乾燥させることによって、膜厚が1.5μmである回折構造形成層12を形成した。
(回折構造形成層インキ組成物)
ウレタン系樹脂 15.0重量部
トルエン 42.5重量部
メチルエチルケトン 42.5重量部
次に、回折光パターンを発現するためのレリーフ版に熱圧を加えながら回折構造形成層12に押し当て、回折構造形成層12上に所望の回折構造部13を形成した。
次に、回折構造部13を有する回折構造形成層12上に、真空蒸着法にてアルミニウムを積層し、膜厚が40nmである反射層14を形成するための薄膜、すなわちパターニング前の反射層14を形成した。
次に、パターニング前の反射層14上に、下記インキ組成物を、グラビア印刷法にて塗布した後、塗膜を乾燥させることによって、膜厚が10μmであるフォトレジスト層19を形成した。なお、フォトレジストとして、ネガ型のフォトレジストを用いた。
(フォトレジスト層インキ組成物)
紫外線硬化型フォトレジスト 20.0重量部
疎水性無機フィラー 5.0重量部
メチルエチルケトン 75.0重量部
次に、光線透過率が98%以上である第3領域、光線透過率が20%である第2領域、光線透過率が0%である第1領域であって、透過率が互いに異なる3種類の領域によって文字や絵柄パターンが構成された露光用のマスク版を用意した。なお、第1領域は不透明であり、第2領域は半透明であり、第3領域は透明であった。フォトレジスト層19上にこのマスク版を重ね合わせ、超高圧水銀ランプを光源とし、更に平行光化した紫外線を、マスク版越しにフォトレジスト層19に照射して、フォトレジスト層19の露光を行なった。
次に、露光済みのフォトレジスト層19を含むフィルム、すなわち、支持体11、回折構造形成層12、反射層14、および、フォトレジスト層19から構成される積層体を1%の水酸化ナトリウム水溶液である現像液に浸漬した。
積層体を現像液に浸漬したところ、フォトレジスト層19のなかで、フォトレジスト層19が露光されるときに、マスク版において光線透過率が0%である領域、すなわち第1領域と対向する未露光部分である第1領域19aが最初に溶解し、これにより、第1領域19aの直下に位置する反射層14が露出した。更に、積層体を現像液に浸漬した状態を維持すると、反射層14のなかで、フォトレジスト層19から露出した部分がエッチングされて溶解した。更に、積層体を現像液に浸漬した状態を維持すると、フォトレジスト層19のなかで、フォトレジスト層19が露光されるときに、マスク版において光線透過率が20%である領域、すなわち第2領域と対向する第2領域19bが溶解し、最後に、フォトレジスト層19のなかで、フォトレジスト層19が露光されるときに、マスク版において光線透過率が98%以上である領域、すなわち第3領域と対向する第3領域19cが印刷層15として反射層14上に残った。これにより、所定の形状にパターニングされた反射層14と印刷層15とを形成した。
次に、回折構造形成層12、反射層14、および、印刷層15の全面を覆うように、下記インキ組成物をグラビア印刷にて塗布した後、塗膜を乾燥させることによって、膜厚が5μmである接着層16言い換えれば粘着層を積層した。次いで、厚さが約100μmであるクラフト紙の片面にポリエチレン層をラミネートし、ポリエチレン層の上にシリコン処理を施してセパレータを形成した。このセパレータを接着層16に仮粘着させることによって、ステッカーを得た。
(接着層用インキ組成物)
アクリル粘着剤 30.0重量部
酢酸エチル 50.0重量部
トルエン 20.0重量部
こうして得られた回折構造形成体10としてのステッカーでは、順光環境下では反射層14が位置する部分に光が入射すると回折光が発生し、反射層14が有するパターン形状に対応した回折構造による文字や画像が観察されることが認められた。更に逆光環境下では、反射層14の下層に位置する印刷層15が文字や絵柄のパターン状に形成されることで、黒い透かし画像として観察されることが認められた。
また、逆光環境下では、反射層14と印刷層15との位置合わせの精度が高いために、文字パターンの印刷層15に同じ形状を有した反射層14が輪郭として観察されること認められた。言い換えれば、反射層14によるマイクロ文字の内側に、反射層14が表示するマイクロ文字よりも微細なマイクロ文字や絵柄を観察することが可能であることが認められた。
なお、順光環境下とは、第1観察方向から回折構造形成体10が反射した光を観察している状態であり、これに対して、逆光環境下とは、第1観察方向から回折構造形成体10を透過した光を観察している状態である。
(実施例2)
支持体11として、厚さが25μmであるポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを使用した。この支持体11の片面に、下記インキ組成物をグラビア印刷法にて塗布した後、塗膜を乾燥させることによって、膜厚が0.5μmである剥離層17を形成した。
(剥離層インキ組成物)
ポリアミドイミド樹脂 19.0重量部
ポリエチレンパウダー 1.0重量部
ジメチルアセトアミド 30.0重量部
トルエン 50.0重量部
次に、剥離層17上に下記インキ組成物をグラビア印刷法にて塗布した後、塗膜を乾燥させることによって、膜厚が1.5μmである回折構造形成層12を積層した。その後、回折光パターンを発現するためのレリーフ版に熱圧を加えながら回折構造形成層12に押し当てるエンボス加工を行うことによって、回折構造形成層12上に所望の回折構造部13を形成した。
(回折構造形成層インキ組成物)
ウレタン系樹脂 15.0重量部
トルエン 42.5重量部
メチルエチルケトン 42.5重量部
次に、回折構造部13を有する回折構造形成層12上に、真空蒸着法にてアルミニウムを積層し、膜厚が40nmである反射層14を形成した。
次に、反射層14上に、下記インキ組成物を、グラビア印刷法にて塗布した後に、塗膜を乾燥させることによって、膜厚が10μmであるフォトレジスト層19を形成した。
(フォトレジスト層インキ組成物)
紫外線硬化型フォトレジスト 20.0重量部
疎水性無機フィラー 5.0重量部
メチルエチルケトン 75.0重量部
次に、光線透過率が98%以上である第3領域、光線透過率が20%である第2領域、光線透過率が0%である第1領域であって、透過率が互いに異なる3種類の領域によって文字や絵柄のパターンが構成されたマスク版を用意した。なお、第1領域は不透明であり、第2領域は半透明であり、第3領域は透明であった。フォトレジスト層19上にこのマスク版を重ね合わせ、超高圧水銀ランプを光源とし、更に平行光化した紫外線を、マスク版越しにフォトレジスト層19に照射して、フォトレジスト層19の露光を行なった。
次に、露光済みのフォトレジスト層19を含むフィルム、すなわち、支持体11、剥離層17、回折構造形成層12、反射層14、および、フォトレジスト層19から構成される積層体を1%の水酸化ナトリウム水溶液である現像液に浸漬した。
積層体を浸漬したところ、フォトレジスト層19のなかで、フォトレジスト層19が露光されるときに、マスク版において光線透過率が0%である領域、すなわち第1領域と対向する未露光部分である第1領域19aが最初に溶解し、これにより、第1領域19aの直下に位置する反射層が露出した。更に、積層体を現像液に浸漬した状態を維持すると、反射層14のなかで、フォトレジスト層19から露出した部分がエッチングされて溶解した。更に、積層体を浸漬した状態を維持すると、フォトレジスト層19のなかで、フォトレジスト層19が露光されるときに、マスク版において光線透過率が20%である領域、すなわち第2領域と対向する第2領域19bが溶解し、最後に、フォトレジスト層19のなかで、フォトレジスト層19が露光されるときに、マスク版において光線透過率が98%以上である領域、すなわち第3領域と対向する第3領域19cが印刷層15として反射層14上に残った。これにより、所定の形状にパターニングされた反射層14と印刷層15とを形成した。
次に、回折構造形成層12、反射層14、および、印刷層15の全面を覆うように、下記インキ組成物をグラビア印刷法にて塗布した後に、塗膜を乾燥させることによって、膜厚が3μmである接着層16を積層した。これにより、回折構造形成体10としての転写箔を得た。
(接着層用インキ組成物)
塩化ビニル酢酸ビニル共重合樹脂 15.0重量部
アクリル樹脂 10.0重量部
シリカ 1.0重量部
メチルエチルケトン 44.0重量部
トルエン 30.0重量部
次に、厚さが50μmである透明なPETフィルムを、転写箔の被転写基材として準備した。そして、被転写基材上に転写箔を重ねて置き、熱ロール転写機で転写箔の一部を転写してから支持体11を剥離することによって、接着層16、印刷層15、反射層14、回折構造形成層12、および、剥離層17から構成される積層体から支持体11を除去した。
これにより、図11に示すように、回折構造形成体10を有する偽造防止媒体である物品50を得た。実施例2では、物品50をギフトカードに具体化した。
こうして得られた回折構造形成体付き物品50は、順光環境下では剥離層17側から反射層14が位置する部分に光が入射すると回折光が発生し、これにより、剥離層17側から観察すると、反射層14が有するパターン形状に対応した回折構造による文字や画像が観察されることが認められた。
図12に示すように、逆光環境下では、反射層14の下層に位置する印刷層15が文字や絵柄のパターン状に形成されることで、黒い透かし画像として観察されることが認められた。また、逆光環境下では、反射層14と印刷層15との位置合わせの精度が高いために、文字パターンの印刷層15に同じ形状を有した反射層14が輪郭として観察されることが認められた。言い換えれば、反射層14によるマイクロ文字の内側に、反射層14が表現するマイクロ文字よりも微細なマイクロ文字や絵柄を観察することが可能であることが認められた。
一方、接着層16側から透明な被転写基材越しに物品50を観察すると、反射層14と印刷層15とが位置合わせされた状態で観察され、また、印刷層15が着色されている場合には、剥離層17側からは確認することができない印刷層15の色彩も視認されることが認められた。
このように、回折構造形成体10は、ステッカーや転写箔などの偽造防止媒体として具体化され、これにより、各種の物品に回折構造形成体10が付されることによって、偽造や改竄が困難な物品50を提供することができる。
10 … 回折構造形成体
10a… フォトレジストのパターン形成前回折構造形成体
11 … 支持体
12 … 回折構造形成層
13 … 回折構造形成部
14 … 反射層
15 … 印刷層
16 … 接着層
17 … 剥離層
19 … フォトレジスト層
19a… 第1領域
19b… 第2領域
19c… 第3領域
101… 光学的画像情報部
20 … 透かし画像
30 … マスク版
30a… 第1領域
30b… 第2領域
30c… 第3領域
40 … 照射光
50 … 物品

Claims (7)

  1. 光学的画像情報が記録された回折構造部を含む回折構造形成層と、
    前記回折構造部上の一部に位置するとともに、少なくとも1つの反射要素を含む反射層と、
    少なくとも1つの印刷要素を含むとともに、前記印刷要素が前記反射要素上に位置する印刷層と、を備え、
    前記印刷層は、前記反射層を形成するために用いられるマスクの少なくとも一部であり、
    前記回折構造形成層が広がる平面と対向する平面視において、
    前記印刷要素は、その印刷要素が位置する前記反射要素の縁よりも内側に位置している
    回折構造形成体。
  2. 前記印刷層は、複数の前記印刷要素を含み、
    複数の前記印刷要素には、前記回折構造形成層が広がる平面と対向する平面視において、その印刷要素が位置する前記反射要素と相似な形状を有した前記印刷要素が含まれる
    請求項に記載の回折構造形成体。
  3. 前記印刷層が、色材、蛍光材、および、フィラー類のうち、少なくとも1つを含むフォトレジスト層である
    請求項1または2に記載の回折構造形成体。
  4. 前記回折構造形成層に対して前記反射層とは反対側において前記回折構造形成層に接する支持体をさらに備え、
    前記回折構造形成層と前記支持体とは積層体を構成し、
    前記印刷層、前記反射層、および、前記積層体のなかで、前記印刷層の透過濃度が最も高く、前記積層体の透過濃度が最も低く、且つ、前記反射層の透過濃度が、前記印刷層の透過濃度と前記積層体の透過濃度との間の値である
    請求項1からのいずれか一項に記載の回折構造形成体。
  5. 前記印刷層の透過濃度が0.5以上2.0未満であり、前記反射層の透過濃度が1.0
    以上であり、且つ、前記支持体の透過濃度が0.8以上2.0以下である
    請求項に記載の回折構造形成体。
  6. 回折構造形成体と、
    前記回折構造形成体を支持する物品と、を含む回折構造形成体付き物品であって、
    前記回折構造形成体が、請求項1からのいずれか一項に記載の回折構造形成体である
    回折構造形成体付き物品。
  7. 回折構造部を含む回折構造形成層と反射要素を含む反射層と印刷要素を含む印刷層とを備える回折構造形成体の製造方法であって、
    前記回折構造部上に、前記反射層を形成するための薄膜を形成することと、
    前記薄膜を所定の形状にエッチングするためのマスクを前記薄膜上に形成することと、
    前記マスクを用いて前記薄膜をエッチングすることによって、前記反射要素を前記薄膜から形成するとともに、前記反射要素上に位置する前記印刷要素を前記マスクから形成することと、を含み、
    前記回折構造形成層が広がる平面と対向する平面視において、
    前記印刷要素は、その印刷要素が位置する前記反射要素の縁よりも内側に位置している
    回折構造形成体の製造方法。
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