KR20170084719A - 위조 방지용 광학 소자 - Google Patents

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Abstract

지폐 분야에서 요구되는 광학 소자와, ID 분야에서 요구되는 광학 소자의 양쪽에 적용 가능한, 범용성이 높은 광학 소자를 제공한다. 본 발명의 일 형태에 관한 광학 소자(1)는 표면에 릴리프 구조를 갖는 제2 층(3) 상에 제1 층(2)이 배치되고, 또한 제1 영역(4)과 제2 영역(5)을 갖는다. 제1 층(2)측으로부터 특정 각도로 입사하는 전자파가, 제1 영역(4)의 릴리프 구조 및 제1 층(2)의 굴절률에 대한 제2 층(3)의 굴절률의 비 중 적어도 한쪽에 기인하여 전반사하고, 제1 층(2)측으로부터 특정 각도로 입사하는 전자파는 제2 영역(5)의 릴리프 구조 및 제1 층(2)의 굴절률에 대한 제2 층(3)의 굴절률의 비 중 적어도 한쪽에 기인하여 전반사하지 않고 투과 혹은 굴절하고, 제1 층(2)측의 특정 각도로부터 관찰한 경우에만 제1 영역(4)에 비해 제2 영역(5)의 투명성이 높고, 그 투명성의 콘트라스트에 의해 미리 설정한 화상이 표현된다.

Description

위조 방지용 광학 소자 {OPTICAL ELEMENT FOR FORGERY PREVENTION}
본 발명은 위조 방지용 광학 소자에 관한 것이다.
위조 방지용 광학 소자에 관한 기술로서는, 예를 들어 특허문헌 1부터 특허문헌 4에 기재된 것이 있다.
일본 특허 공개 제2012-238019호 공보 국제 공개 제2013/180231호 일본 특허 공개 제2006-276170호 공보 일본 특허 공개 제2007-168341호 공보
종래 기술에 관한 위조 방지용 광학 소자 중, 범용성이 높은 광학 소자에는, 지폐 분야 등에서 요구되는 광학 소자와, ID(Identification) 분야 등에서 요구되는 광학 소자의 양쪽을 적용하기가 곤란한 것이 많다는 과제가 있다.
본 발명에서는, 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이고, 지폐 분야 등에서 요구되는 광학 소자(투명 기재에 부착하는 광학 소자)와, ID 분야 등에서 요구되는 광학 소자(불투명 기재 상, 또는 인자층이나 무늬층 상에 부착하는 광학 소자)의 양쪽에 적용 가능한, 범용성이 높은 광학 소자의 제공을 목적으로 한다.
과제를 해결하는 수단으로서, 본 발명의 일 형태에 관한 광학 소자는 표면에 릴리프 구조를 갖는 제2 층 상에 제1 층이 배치되고, 또한 적어도 제1 영역과 제2 영역을 가짐과 함께 상기 제1 층과 상기 제2 층이 서로 굴절률이 다르고, 상기 제1 층측으로부터 미리 설정한 특정 각도로 입사하는 전자파가, 상기 제1 영역에 있어서의 릴리프 구조 및 상기 제1 층의 굴절률에 대한 상기 제2 층의 굴절률의 비 중 적어도 한쪽에 기인하여 전반사하도록 구성하고, 상기 제1 층측으로부터 상기 특정 각도로 입사하는 전자파는, 상기 제2 영역에 있어서의 릴리프 구조 및 상기 제1 층의 굴절률에 대한 상기 제2 층의 굴절률의 비 중 적어도 한쪽에 기인하여 전반사하지 않고 투과 혹은 굴절하도록 구성하고, 상기 제1 층측의 상기 특정 각도로부터 관찰한 경우에만, 적어도 상기 제1 영역에 비해 상기 제2 영역의 투명성이 높고, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역의 투명성의 콘트라스트에 의해 미리 설정한 화상이 표현되는 것을 특징으로 하는다.
본 발명의 일 형태에 관한 광학 소자에 의하면, 투명 기재에 부착하여 사용되는 경우, 그 표리가 명확하게 다른 외관을 이루고, 표면 관찰로는 이면 관찰에 의한 효과를 알 수 없는 광학 소자가 된다.
또한, 불투명 기재(인자층, 무늬층)에 부착하여 사용되는 경우, 관찰 각도에 따라 반사와 투과의 패턴이 다른 광학 소자가 된다. 이로 인해, 금속이나 고굴절막에 의한 반사층이 불필요하고, 임의의 입사 각도에서는 투과하고, 다른 임의의 각도에서 반사되는, 투명한 광학 소자로서의 위조 방지용 광학 소자로서 적합해진다.
이와 같이, 본 발명의 일 형태에 관한 광학 소자에 의하면, 지폐 분야 등에서 요구되는 광학 소자와, ID 분야 등에서 요구되는 광학 소자의 양쪽에 적용 가능한, 범용성이 높은 광학 소자를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 광학 소자의 구조를 설명하는 단면도이다.
도 2는 도 1의 광학 소자의 제1 영역에 대해 입사한 광의 광로 설명도이다.
도 3은 도 1의 광학 소자의 제2 영역에 대해 입사한 광의 광로 설명도이다.
도 4는 임계각을 설명하는 단면도이다.
도 5는 제1 층으로의 입사광에 대한 광로 상정의 예를 설명하는 단면도이다.
도 6은 시차 화상을 작성하는 경우의 광로 상정을 설명하는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 광학 소자의 구조를 도시하고, (a)는 정면도를, (b)는 단면도를 도시한다.
도 8은 도 7의 각 영역에 있어서의 임계각을 도시하는 모식도이다.
도 9는 도 7의 광학 소자에 의한 시각 효과를 도시하는 모식도이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 광학 소자의 구조를 도시하고, (a)는 정면도를, (b)는 단면도를 도시한다.
도 11은 도 10의 광학 소자에 의한 시각 효과를 도시하는 모식도이다.
도 12는 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 광학 소자를 설명하는 도면이다.
도 13은 도 12의 광학 소자에 의한 플래시 효과를 도시하는 모식도이다.
도 14는 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 광학 소자의 구조를 도시하고, (a)는 정면도를, (b)는 단면도를 도시한다.
도 15는 도 14의 각 영역에 있어서의 임계각을 도시하는 모식도이다.
도 16은 도 14의 광학 소자에 의한 무빙 효과를 도시하는 모식도이다.
도 17은 본 발명의 제6 실시 형태에 관한 광학 소자의 구조를 도시하고, (a)는 정면도를, (b)는 단면도를 도시한다.
도 18은 도 17의 각 영역에 있어서의 시각 효과를 도시하는 모식도이다.
도 19는 도 17의 광학 소자에 의한 무빙 효과를 도시하는 모식도이다.
도 20은 본 발명의 제7 실시 형태에 관한 광학 소자의 구조를 설명하는 단면도이다.
도 21은 본 발명의 제8 실시 형태에 관한 광학 소자의 구조를 설명하는 단면도이다.
도 22는 본 발명의 제9 실시 형태에 관한 광학 소자의 구조를 설명하는 단면도이다.
도 23은 본 발명의 제10 실시 형태에 관한 광학 소자의 구조를 설명하는 단면도이다.
도 24는 본 발명의 제11 실시 형태에 관한 광학 소자의 구조를 설명하는 단면도이다.
도 25는 본 발명의 제12 실시 형태에 관한 광학 소자의 구조를 설명하는 단면도이다.
도 26은 본 발명의 제13 실시 형태에 관한 광학 소자의 구조를 설명하는 단면도이다.
도 27은 본 발명의 제14 실시 형태에 관한 광학 소자의 구조를 설명하는 단면도이다.
이하, 본 발명에 관한 각 실시 형태에 대해 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 이하의 상세한 설명에서는 본 발명의 실시 형태의 완전한 이해를 제공하도록 많은 특정한 세부에 대해 기재된다. 그러나, 이러한 특정한 세부가 없어도 하나 이상의 실시 형태를 실시할 수 있음은 명백할 것이다. 그 밖에도, 도면을 간결하게 하기 위해, 주지의 구조 및 장치가 약도로 나타나 있다. 또한, 각 도면에 있어서, 동일 또는 유사한 기능을 발휘하는 구성 요소에는 동일한 참조 부호를 부여하여, 중복되는 설명은 생략한다.
「제1 실시 형태」
먼저, 제1 실시 형태에 관한 광학 소자(1)에 대해 설명한다.
본 실시 형태에 관한 광학 소자(1)는, 도 1에 도시한 바와 같이 경사 평면을 포함하는 릴리프 구조가 표면에 형성된 제1 층(2)과, 해당 릴리프 구조를 메우도록 배치된 제2 층(3)에 의해 구성된다. 제1 층(2)과 제2 층(3)은 굴절률이 다른 재료로 구성된다. 또한, 광학 소자(1)는 릴리프 구조가 갖는 경사면의 경사각이 다른 제1 영역(4)과 제2 영역(5)을 갖는다. 또한, 상기 경사 평면은 후술하는 도 2의 「경사 평면(6)」및 도 3의 「경사 평면(8)」에 상당하는 것이다.
각 영역에 있어서의 경사 평면(이하, 간단히 「경사면」이라고도 표기함)의 경사 각도는 일정하게 되어 있다. 또한, 제1 층(2)과 제2 층(3)의 층 사이에는 금속 반사층이나 고굴절 증착막은 존재하지 않는다.
제1 층(2)의 굴절률은 제2 층(3)의 굴절률에 비해 높고, 제1 층(2)측으로부터 입사한 광은 경사 평면의 수선에 대해 임계각 이상의 각도로 입사한 경우는 전반사를 발생하고, 경사 평면의 수선에 대해 임계각 미만의 각도로 입사한 경우는 계면을 투과하여 제2 층(3)으로 진입한다.
도 2는 광학 소자(1)의 제1 영역(4)에 대해 입사한 광의 광로 설명도이다.
여기서는, 도 1에 있어서의 제1 영역(4)에 대해 제1 층(2)측으로부터 입사한 광의 광로에 대해 설명한다.
입사 각도 범위(7)는 제1 층(2)과 제2 층(3)의 굴절률로부터 계산되는 임계각 미만의 입사 각도 범위를 나타내고 있다. 이 입사 각도 범위(7)에서 입사한 광인, 「입사광(1a)」은 제1 층(2)과 제2 층(3)의 계면을 통과하고, 그들 굴절률 차에 의해 굴절하여 「투과광(1b)」이 된다. 한편, 입사 각도 범위(7) 이외의 각도로 입사한 광인, 「입사광(2a)」은 제1 층(2)과 제2 층(3)의 굴절률로부터 계산되는 임계각 이상의 각도에서의 입사광이므로, 제1 층(2)과 제2 층(3)의 계면에서 전반사하여 「반사광(2b)」이 된다.
또한, 전반사는 고굴절률로부터 저굴절률의 매질로 전자파가 진행될 때에만 발생하는 현상이다. 이로 인해, 제2 층(3)측으로부터 입사하는 광에서는 전반사의 현상은 발생하지 않는다. 따라서, 제2 층(3)에 대한 제1 층(2)의 굴절률의 비가 1.33이었다고 해도, 어느 각도 영역으로부터의 입사광이든 대략 투과하게 된다.
예를 들어, 제1 층(2)을 관찰자측으로 하여 광학 소자(1)를 인쇄물 상에 둔 경우, 특정한 각도 범위에서는 광학 소자(1)가 투명이 되어 광학 소자(1)의 아래에 있는 인쇄물이 확인 가능하지만, 특정한 각도 범위 이외의 각도 범위(임계각 이상의 각도 범위)에서는 광학 소자(1)가 불투명하기 때문에 광학 소자(1)의 아래에 있는 인쇄물을 확인할 수 없다.
한편, 제2 층(3)을 관찰자측으로 하여 광학 소자(1)를 인쇄물 상에 둔 경우는, 어느 각도 범위에서든 광학 소자(1)가 투명하기 때문 광학 소자(1)의 아래에 있는 인쇄물은 어느 각도에서든 확인 가능해진다.
상기와 같이, 본 실시 형태에서는 임계각에 의한 전반사의 특성을 이용하고 있다. 이 특성에 의해 특정한 각도 방향으로부터의 관찰에서는 관찰 각도에 따라 광학 소자(1)의 투명성을 변화시키는 것이 가능하고, 또한 상기 특성에 의해 표리가 다른 광학 효과를 얻는 것이 가능해진다.
또한, 도 2에는 경사 평면(6)에 대해 수직인 수선 P1이 나타나 있다.
도 3에는 광학 소자(1)의 제2 영역(5)에 대해 제1 층(2)측으로부터 입사한 광의 광로가 도시되어 있다.
입사 각도 범위(9)는 제1 층(2)과 제2 층(3)의 굴절률로부터 계산되는 임계각 미만의 입사 각도 범위를 나타내고 있다. 여기서, 제1 영역(4), 제2 영역(5)의 재질은 공통이라는 점에서, 도 2에 있어서의 입사 각도 범위(7)와 도 3에 있어서의 입사 각도 범위(9)는 동일한 각도이다. 그러나, 경사진 평면의 경사 각도는 제1 영역(4)과 제2 영역(5)이 다르다는 점에서, 광학 소자(1)가 경사진 평면에 대해 제1 층(2)측으로부터 입사하는 광의 입사 각도에 따라, 하기의 3개의 현상을 일으킨다.
1) 특정한 입사각에 있어서, 제1 영역(4)에서는 광을 투과하지만, 제2 영역(5)에서는 전반사하는 현상
2) 특정한 입사각에 있어서, 제1 영역(4)과 제2 영역(5)의 양쪽에서 전반사하는 현상
3) 특정한 입사각에 있어서, 제1 영역(4)과 제2 영역(5)의 양쪽에서 투과하는 현상
본 실시 형태에서는, 이들 현상이 발생하는 특정한 입사 각도를 각 영역의 설계로 조절한다.
예를 들어, 「평면의 경사 각도」, 「제1 층(2)의 굴절률」, 「제2 층(3)의 굴절률」을 변화시킴으로써, 이들 현상이 발생하는 입사 각도를 조절하는 것이 가능하고, 다양한 무늬나 광학 효과를 만드는 것이 가능해진다.
또한, 도 3에는 경사 평면(8)에 대해 수직인 수선 P2가 나타나 있다.
도 4는 임계각을 설명하는 단면도이다.
매질 i와 매질 t는 수평 계면을 갖고 있고, 매질 i의 굴절률은 ni, 매질 t의 굴절률은 nt이다. 임계각 θc는 스넬의 법칙과 굴절률의 정의로부터, 하기의 식 3으로 구해진다.
Figure pct00001
임계각 θc로 입사하는 입사광(5a)은 굴절각 θt＝90°의 방향(매질 i와 매질 t의 계면 방향)을 향하는 굴절광(5b)이 된다. 임계각 θc보다도 큰 각도로 입사한 광인 입사광(6a)은 전반사하여 반사광(6b)이 된다.
또한, 도시는 하지 않지만, 임계각 θc보다도 작은 각도로 입사한 광은 스넬의 법칙을 따른 굴절각으로 굴절하여 2개의 매질 계면을 투과한다.
또한, 실제로는 반사파의 강도는 입사각에 따라서 조금씩 변화된다. 입사하는 입사각이 증대하여 임계각 θc에 가까워지면, 매질 t에 투과하는 굴절파의 성분은 수면에 가까워짐과 동시에 조금씩 약해진다. 그리고, 반사파의 강도는 점차 강해지고, 입사각이 임계각 θc를 초과했을 때에는 모두가 전반사가 된다.
또한, 실제로는 전반사한 광은, 다시 릴리프나 층의 표면에 의해 반사, 투과, 굴절을 반복하여 조금씩 그 광이 약해진다. 본 실시 형태에서는 단순히 전반사라고 기재하지만, 그 의미는 릴리프 계면 IFR에서의 전반사 및 또는 그 후의 반사, 투과, 굴절, 산란에 의해 광이 약해지는 것을 의미한다. 여기서, 다중의 반사, 투과, 굴절은 복수 방향으로의 광의 산란이라고 파악할 수 있고, 이를 목적으로 릴리프의 구조를 설계해도 된다.
식 3으로부터 명백하지만, 임계각 θc 이상의 입사각에서 발생하는 전반사는 nt<ni가 필요 조건이 된다. 즉, 굴절률이 다른 2개의 매질에 의한 계면에서는, 굴절률이 높은 측으로부터 입사하는 광은 임계각 θc 이상의 입사에서 전반사한다. 굴절률이 낮은 측으로부터 입사하는 광은 임계각 θc에 의한 전반사가 없다.
본 실시 형태에서는 이 현상을 응용하여, 특정 각도 이상에서 투과 영역과 불투과 영역에 의한 패턴을 얻는 것과, 표리가 다른 광학 현상을 얻는 것을 가능하게 했다.
또한, 보다 구체적으로는 도 5와 같은 광로를 상정한다. 관찰점 OP1로부터 관찰한 경우, 입사각 θa로 광학 소자(1)에 입사하는 「입사광 a」는 공기와 제1 층(2)의 계면에 있어서 굴절각 θb로 굴절하고, 「굴절광 b」가 된다. 그 후, 경사면에 대해 입사각 θf로 입사한다. 입사각 θf가 임계각 미만이라면 「굴절광(7b)」이 되어 투과하고, 입사각 θf가 임계각이라면 「굴절광(8b)」이 된다. 또한, 입사각 θf가 임계각보다도 큰 값이라면 「전반사광(9b)」이 된다. 또한, 전술한 바와 같이 임계각은 계면을 사이에 둔 두 층의 굴절률비에 의해 결정한다. 본 실시 형태에서는 임의의 관찰점 OP1에 있어서 입사각 θf가 전반사하는 제1 영역(4)과, 굴절하여 투과하는 제2 영역(5)의, 2개의 영역을 형성함으로써, 패터닝하는 것이 가능하고, 나아가, 관찰점 OP1이 조금씩 변화(입사각 θa가 조금씩 변화)됨으로써 패턴을 조금씩 변화시키는 것도 가능하다.
또한, 상기 2개의 영역, 즉 제1 영역(4)과 제2 영역(5)의 경사면으로의 입사각과, 제1 층(2)과 제2 층(3)의 굴절률 및 제1 층(2)과 제2 층(3)의 굴절률비로부터 얻어지는 임계각을 사용하여, 제1 영역(4), 제2 영역(5)의 필요 조건을 나타낼 수 있다.
구체적으로는, 경사각 θ1의 경사면에 있어서 전반사하는 제1 영역(4)의 입사각 θf1과, 경사각 θ2의 경사면에 있어서 굴절하여 투과하는 제2 영역(5)의 입사각 θf2는 하기의 식 4로 표현된다.
Figure pct00002
여기서,
제1 층(2)의 굴절률: N1
제2 층(3)의 굴절률: N2
이다.
또한, 제1 영역(4)과 제2 영역(5)에서, 제1 층(2)과 제2 층(3)의 굴절률이 다른 경우는, 하기의 식 5-1 및 식 5-2로 표현된다.
Figure pct00003
여기서,
제1 영역(4)에 있어서의, 제1 층(2)의 굴절률: N1, 제2 층(3)의 굴절률: N2
제2 영역(5)에 있어서의, 제1 층(2)의 굴절률: N3, 제2 층(3)의 굴절률: N4
이다.
도 6은, 예를 들어 입체상을 만드는 시차 화상을 작성하는 경우의 광로 상정이다.
관찰점 L(예를 들어, 오른 쪽)로부터 관찰한 경우, 입사각 θ4로 입사하는 「입사광 La」는 공기와 제1 층(2)의 계면에 있어서 굴절각 θ5로 굴절하고, 「굴절광 Lb」가 된다. 그 후, 경사면에 대해 입사각 θ6로 입사한다. 입사각 θ6이 임계각 미만이면 투과하고, 입사각 θ6이 임계각보다 크면 전반사한다.
또한, 관찰점 R(예를 들어, 오른쪽 눈)로부터 관찰한 경우, 입사각 θ4로 입사하는 「입사광 Ra」는 공기와 제1 층(2)의 계면에 있어서 굴절각 θ5로 굴절하고, 「굴절광 Rb」가 된다. 그 후, 경사면에 대해 입사각 θ7로 입사한다. 입사각 θ7이 임계각 미만이면 투과하고, 입사각 θ7이 임계각보다 크면 전반사한다. 또한, θ8은 폭주각이다.
적어도, 입사각 θ6, 입사각 θ7의 어느 한쪽이 전반사하고, 다른 쪽이 투과하는 영역을 만들어주면, 시차 화상을 얻는 것이 가능하다.
이와 같은 시차를 일으키는 영역의 필요 조건은 광학 소자 평면에 대한 릴리프 구조 경사면의 경사각 θ, 폭주각 θ8로 입사한 광의 굴절각 θ5, 제1 층(2)의 굴절률 N1, 제2 층(3)의 굴절률 N2로 나타낼 수 있다.
구체적으로는, 제1 층(2)에 대해 폭주각 θ8로 입사한 광의 굴절각 θ5의 값과, 광학 소자 평면에 대한 릴리프 구조 경사면의 경사각 θ의 값의 대소에 의해 세 경우로 나뉘고, 하기의 식 6 내지 식 8로 표현된다.
θ>θ5에 있어서,
Figure pct00004
θ＝θ5에 있어서,
Figure pct00005
θ<θ5에 있어서,
Figure pct00006
여기서,
제1 층(2)의 굴절률: N1
제2 층(3)의 굴절률: N2
광학 소자 평면에 대한 릴리프 구조 경사면의 경사각: θ
폭주각으로 입사한 광의 굴절각: θ5
이다.
또한, 굴절각 θ5는 하기의 식 9-1 또는 식 9-2로 표현된다.
Figure pct00007
여기서,
폭주각: θ8
제1 층(2)의 굴절률: N1
이다.
상기 식 6 내지 식 8을 모두 만족시킴으로써 좌우 시차를 일으키는 영역이 얻어지고, 이것을 이용함으로써, 시차 화상에 의한 입체 표현이 가능하다.
얻어지는 입체상은 투과 영역 또는 전반사 영역에 의해 구성된다. 특히, 투과 영역으로 입체상을 작성한 경우에는, 투명하고 입체적인 상을 작성하는 것이 가능하다. 또한, 하지에 착색층을 형성함으로써, 입체상을 착색하는 것이 가능해 의장성이 높고, 기존의 체적 홀로그램, 계산 홀로그램 등에 비해 우위에 있다.
또한, 하지에 기계 검지 가능한 시큐리티 잉크, 예를 들어 형광이나 축광, 콜레스테릭 액정이나 자성 잉크 등을 설치함으로써, 기계 검지 가능한 입체상을 작성하는 것도 가능하고, 이와 같은 응용에 의해 위조 방지 효과가 더욱 향상된다.
나아가, 투과 영역으로 입체상을 작성하고, 입체상(광학 소자)을 사이에 두고 무아레를 일으키는 2층을 형성하면, 투과성 입체상에서만 무아레를 일으키고, 마치 입체상에 대해 무아레의 무늬를 입체적으로 부착한 듯한 효과가 얻어진다. 무아레를 일으키는 2층은 광학 소자를 스페이서로서 간섭하기 때문에, 관찰 각도에 따라 다른 무늬가 생기고, 이와 같은 효과에 의해 입체감이 더욱 증가한다.
「제2 실시 형태」
이어서, 제2 실시 형태에 관한 광학 소자(10)에 대해 설명한다.
광학 소자(10)는, 도 7에 도시한 바와 같이, 도 1의 광학 소자(1)보다도 복잡하게 영역 분할한 구성의 경우의 예이다. 광학 소자(10)는 경사 평면의 경사각이 하나의 축에 대해 변화되어 있는 구성을 취하고 있다.
도 8은 도 7의 각 영역에 있어서의 임계각을 도시하는 모식도이다.
계면 IF1로부터 계면 IF5에 있어서의 임계각을 약도 1 내지 약도 5에 도시한다. 각도 범위 AR3은 임계각 미만의 각도 영역을 나타내고, 이 각도로 입사한 광은 각도 범위 AR4의 범위로 굴절하여 제2 층(3)측으로 투과한다. 광학 소자(10)에 대해 수직으로 입사한 광은, 계면 IF1과 계면 IF5에서는 전반사하고, 계면 IF2, IF3, IF4에서는 투과한다. 그러나, 입사광의 입사 각도가 변화되면, 광이 투과하는 계면이 변화되어 간다.
도 9는 도 7의 광학 소자에 의한 시각 효과를 도시하는 모식도이다.
제1 층(2)측으로부터 관찰점을 고정하여 관찰한 경우, 광학 소자(10)를 도 9의 (a)부터 순서대로 도 9의 (c)까지 기울여 관찰하면, 도 9의 (d) 내지 도 9의 (f)와 같이 투명한 봉이 도면 상하 방향으로 움직이는 효과를 관찰할 수 있다.
여기서, 도 9의 (d) 내지 도 9의 (f)에 도시되어 있는 것은 투과 패턴(16)과 전반사 패턴(17)이다.
실제의 광학 소자(10)는 많은 경사각의 영역이 있기 때문에, 광학 소자(10)를 기울임에 따라 원활하게 움직이는 효과가 얻어진다.
또한, 전술한, 임계각 부근에 가까워질수록 반사율이 조금씩 높아지는 현상으로부터, 투과 패턴(16)은 단부일수록 반사율이 높아지고, 도 9의 (d) 내지 도 9의 (f)와 같이 약간 그라데이션이 가해진 패턴이 된다. 이 투과율의 그라데이션에 의해, 투과 패턴(16)으로 그려진 「투명한 봉」은 입체감이 있는 것처럼 관찰된다.
「제3 실시 형태」
이어서, 제3 실시 형태에 관한 광학 소자(20)에 대해 설명한다.
광학 소자(20)는, 도 10에 도시한 바와 같이, 도 1의 광학 소자(1)나 도 7의 광학 소자(10) 보다도, 복잡하게 영역 분할한 구성이다. 즉, 광학 소자(20)는 경사 평면의 경사각이 동심원형으로 변화되는 구성을 취하고 있다.
또한, 도 10의 (a)에서는 프레넬 렌즈처럼 그려져 있지만, 본 실시 형태는 임계각의 이용이기 때문에 초점을 갖는 렌즈 형상 등의 구조는 필수로 하지 않는다.
도 11은 도 10의 광학 소자(20)에 의한 시각 효과를 도시하는 모식도이다.
도 11의 (a)는 광학 소자(20)에 대한 관찰 각도를 도시하고 있고, 도 11의 (b)는 도 11의 (a)에 대응하는 관찰상이다. 이 상도 광학 소자(10)와 마찬가지로 투과 영역에 있는 투과 패턴(16)과 전반사 영역에 있는 전반사 패턴(17)에 의해 구성되어 있다.
전술한, 임계각 부근에 가까워질수록 반사율이 조금씩 높아지는 현상으로부터, 도 11에 도시한 바와 같이, 투과 패턴(16)은 단부일수록 반사율이 높아지고, 원형으로 형성되는 투과 패턴(16)의 단부는 약간 그라데이션이 가해진 패턴이 된다. 이 투과율의 그라데이션에 의해, 투명한 원은 입체감이 있는 구체처럼 관찰된다. 또한, 이 구체는 관찰 각도에 따라 움직이는 것처럼 보인다.
여기서, 광학 소자(20)에 대해 수직인 관찰 각도 「e」에 대해, 관찰 각도 「a」, 「b」, 「c」, 「d」에서는 투과 영역에 의한 구체의 위치가 변화된다. 이와 같이 관찰 각도를 변화시킴으로써, 마치 입체감이 있는 구가 움직이고 있는 것처럼 보이고, 이것이 한층 입체 효과를 낳는다.
「제4 실시 형태」
이어서, 제4 실시 형태에 관한 광학 소자(21)에 대해 설명한다.
제4 실시 형태에 관한 광학 소자(21)는, 도 12에 도시한 바와 같이 45°로 경사진 경사면을 갖는 톱날형 릴리프 구조를 사이에 두고, 굴절률이 1.40인 제1 층(22)과, 굴절률이 1.49인 제2 층(23)과 굴절률이 1.7인 제2 층(24)을 갖고 있다. 제1 층(22)과 제2 층(23)이 접하는 계면 IF6과, 제1 층(22)과 제2 층(24)이 접하는 계면 IF7에 있어서의 임계각은 식 3으로부터 계산 가능하다.
제4 실시 형태에서는, 계면 IF6의 임계각은 70°이고 약도 6과 같다. 또한. 계면 IF7의 임계각은 55°이고 약도 7과 같다. 이와 같이, 동일한 릴리프 구조라도 제1 층(22)의 굴절률과 제2 층(23, 24)의 굴절률의 비율의 변화에 따라, 임계각을 변화시킨다.
도 13은 도 12의 광학 소자(21)에 의한 플래시 효과를 도시하는 모식도이다.
제4 실시 형태에 관한 광학 소자(21)는, 도 13의 (i)와 같이 투과 패턴(25)과 전반사 패턴(26)으로 무늬가 형성되어 있다. 도 12의 약도 6, 약도 7을 비교하면 알 수 있는 바와 같이, 계면 IF6에서는 투과하고, 계면 IF7에서는 전반사하는 입사 각도가 15°만 존재한다. 이 이외의 입사각에서는 전체면이 투과하거나, 전체면이 전반사한다.
도 13의 (a) 내지 도 13의 (e)의 광학 소자(21)를 경사지게 하면서 관찰하면, 대응하여 도 13의 (f) 내지 도 13의 (j)와 같은 패턴이 관찰된다. 즉, 도 13의 (d)일 때만(겨우 15°의 입사각 영역만) 태양의 마크가 출현하게 된다. 즉, 제4 실시 형태에 관한 광학 소자(21)에서는 이와 같이 약간의 관찰 각도에서만 확인 가능한 은폐 패턴을 플래시와 같이 출현시키는 것이 가능해진다. 이와 같은 특수한 광학 효과는 위조 방지 효과가 높다고 할 수 있다.
「제5 실시 형태」
이어서, 제5 실시 형태에 관한 광학 소자(30)에 대해 설명한다.
광학 소자(30)는, 정면도인 도 14의 (a)와 같이 동심원형으로 배치된, 제1 층(33, 34, 35)으로 구성되어 있다.
또한, 광학 소자(30)는, 단면도인 도 14의 (b)와 같이 45°의 톱날형 릴리프 구조로 형성된, 굴절률 1.69의 제1 층(33), 굴절률 1.5의 제1 층(34), 굴절률 1.4의 제1 층(35)으로 형성되어 있다. 또한, 설명을 용이하게 하기 위해, 광학 소자(30)에 있어서의 제2 층은 굴절률 1.0의 매질인 공기로서 도시를 생략하였다.
그리고, 제1 층(33, 34, 35)에 대응하는 광학 소자(30)의 위치가 개별의 영역을 구성한다.
도 15는 도 14에 있어서의 제1 층(33, 34, 35)에 대응하는 각 영역에 있어서의 임계각을 도시하는 모식도이다.
여기서, 식 3에 의한 계산으로부터, 제1 층(33)과 공기의 계면인 계면 IF9의 임계각은 36.3°이고 약도 9와 같다. 제1 층(34)과 공기의 계면인 계면 IF10의 임계각은 41.8°이고 약도 10과 같다. 제1 층(35)과 공기의 계면인 계면 IF11의 임계각은 45.6°이고 약도 11과 같다.
약도 9 내지 약도 11을 비교하면, 광학 소자(30)에 대해 수직으로 입사한 광은 투과하고, 입사각이 커짐에 따라, 계면 IF10, 계면 IF9가 이 순서로 투과한다.
도 16은 도 14의 광학 소자(30)에 의한 무빙 효과를 도시하는 모식도이다.
투과 패턴(16)과 전반사 패턴(17)에 의해 무늬가 구성되고, 도 16의 (a) 내지 도 16의 (c)에 걸쳐서 관찰 각도를 변화시킴으로써, 도 16의 (d) 내지 도 16의 (f)에 대응하는 투과 패턴(16)이 관찰 각도의 변화에 따라 관찰된다. 즉, 투과 패턴(16)은 조금씩 커져, 동화상과 같은 무빙 효과가 발생한다.
「제6 실시 형태」
이어서, 제6 실시 형태에 관한 광학 소자(31)에 대해 설명한다.
제6 실시 형태에 관한 광학 소자(31)는, 도 17과 같이 도 14의 광학 소자(30)의 릴리프 구조에 대해, 중앙부에 있어서 반전되어 있고, 중심으로부터 톱날이 대칭의 형상으로 형성되어 있다.
도 18은 도 17의 각 영역에 있어서의 시각 효과를 도시하는 모식도이다.
구조가 중심을 경계로 반전되어 있기 때문에, 도 18에 도시한 바와 같이, 비스듬한 방향에서의 관찰에서는 투과 영역이 절반밖에 보이지 않게 된다. 광학 소자(31)에 대해 수직 방향에서 관찰하면 투과 패턴(16)과 전반사 패턴(17)에 의한 원이 관찰되지만, 비스듬히 관찰함으로써, 투과 패턴(16)의 원이 커지고, 동시에 패턴의 중심을 경계로 절반이 전반사 패턴(17)이 된다.
도 19는 도 17의 광학 소자(31)에 의한 무빙 효과를 도시하는 모식도이다.
광학 소자(31)는, 도 19의 (i)와 같이 투과 패턴(16)과 전반사 패턴(17)으로 무늬가 형성되어 있다. 도 19의 (a) 내지 도 19의 (e)의 광학 소자(31)를 경사지게 하면서 관찰하면, 대응하여 도 19의 (f) 내지 도 19의 (j)와 같은 패턴의 변화가 관찰된다.
「제7 실시 형태」
이어서, 제7 실시 형태에 관한 광학 소자(40)에 대해 설명한다.
제7 실시 형태에 관한 광학 소자(40)는, 도 20에 도시한 바와 같이 도 1에 도시하는 광학 소자(1)의 제2 층(3)측에, 인자층 또는 착색층으로 이루어지는 배경층(41)을 형성한 것이다.
제1 층(2)과 제2 층(3)에 의한, 입사 각도에 의한 전반사 또는 투과는, 경사각이 다른 평면을 갖는 제1 영역(4)과 제2 영역(5)이 다르기 때문에, 어느 특정 각도에서는 제1 영역(4)에서만 배경층(41)이 시인 가능해진다. 여기서의 배경층(41)이란, 후술하는 인자층, 착색층, 구조색층(51(61))이다. 인자층은 종이나 플라스틱 등의 기재에 인쇄해도 되고, 또한 인쇄 방법은 잉크젯법, 전사법, 레이저 인그레이브법 등의 공지의 방법으로 인쇄해도 된다.
「제8 실시 형태」
이어서, 제8 실시 형태에 관한 광학 소자(50)에 대해 설명한다.
광학 소자(50)는, 도 21에 도시한 바와 같이 제1 층(2)의 측에 구조색층(51)을 구비하고, 제2 층(3)측에 전자파 흡수층(52)을 구비하고 있다.
제1 층(2)과 제2 층(3)에 의한, 입사 각도에 의한 전반사 또는 투과는 경사각이 다른 평면을 갖는 제1 영역(4)과 제2 영역(5)이 다르기 때문에, 어느 특정 각도에서는 제1 영역(4)에서만 광이 투과한다. 이 경우에, 구조색층(51)을 투과한 특정한 파장 영역의 광이 전자파 흡수층(52)에 의해 흡수된다. 여기서의 구조색층(51)은, 예를 들어 다층 간섭막이나 간섭 펄 잉크의 도막, 콜레스테릭 액정 등 외에, 서브 파장 깊이의 직사각형 구조에 의한 간섭 구조여도 된다.
이들 구조는 회절, 간섭, 산란 등에 의해 특정 파장 영역의 가시광을 산란하여 구조색을 일으킨다. 구조색은 관찰 각도(입사각과 관찰각의 조합)에 따라 색조가 변화되는 것과, 넓은 관찰 각도에서 특정색이 발생하는 것이 있다. 그 이외의 파장 영역의 대부분을 투과시키기 때문에, 투과한 광을 흡수함으로써, 구조색의 광과 투과광이 혼합하여 구조색의 색이 하얗게 되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 구조색층(51)에 의한 선명한 색 변화나 고정색을 얻기 위해서는 흡수층이 필요해진다. 흡수층은 안료나 염료 등의 색재를 사용해도 되고, 전형적으로는 흑색 안료인 카본이다. 그러나, 색재 이외라도 전자파를 흡수하는 특성이 있으면 사용해도 된다. 예를 들어, 반사 방지 구조 등에서 이용되는 모스아이 구조는 그 릴리프 구조에 반사층을 부여함으로써 전자파 흡수의 효과를 일으키는 것이 알려져 있고, 이들 구조를 전자파 흡수층(52)으로서 이용해도 된다.
「제9 실시 형태」
이어서, 제9 실시 형태에 관한 광학 소자(60)에 대해 설명한다.
광학 소자(60)는, 도 22에 도시한 바와 같이 제2 층(3)측에 구조색층(61)과 전자파 흡수층(62)을 구비하고 있다.
제1 층(2)과 제2 층(3)에 의한, 입사 각도에 의한 전반사 또는 투과는, 경사각이 다른 평면을 갖는 제1 영역(4)과 제2 영역(5)이 다르기 때문에, 어느 특정 각도에서는 제1 영역(4)에서만 구조색층(61)과 전자파 흡수층(62)의 적층에 의한, 선명한 색 변화나 고정색이 시인 가능해진다.
「제10 실시 형태」
이어서, 제10 실시 형태에 관한 광학 소자(70)에 대해 설명한다.
광학 소자(70)는, 도 23에 도시한 바와 같이 제1 층(2)과 제2 층(3)에 의해 구성되는, 광학 소자(71)와 광학 소자(72)를 적층한 구성으로 되어 있다.
광학 소자(71)에 의한 입사각에 의한 투과광은 광학 소자(72)에 의해, 다시 입사각에 의존하는 전반사와 투과의 영역을 작성한다. 이와 같은 적층 구조는 보다 복잡하고 세밀한 광학 효과를 작성하기 위해 이용해도 된다. 또한, 광학 소자(71)와 광학 소자(72)의 적층되는 부분은 일부여도 된다.
또한, 도 20 내지 도 22와 같이, 인자층이나 착색층, 구조색층(51(61)), 전자파 흡수층(52(62))을 형성하여 광학 소자(70)를 수식해도 된다.
「제11 실시 형태」
이어서, 제11 실시 형태에 관한 광학 소자(80)에 대해 설명한다.
광학 소자(80)는, 도 24에 도시한 바와 같이 제1 층(2)과 제2 층(3)에 의해 구성되는, 광학 소자(81)와 광학 소자(82)를 적층한 구성으로 되어 있다.
광학 소자(81)와 광학 소자(82)는 모두 주기성 구조를 갖는 릴리프 구조가 되어 있고, 그 주기가 다르기 때문에 무아레를 일으킨다. 무아레를 일으키기 위해서는 주기의 차가 3％ 내지 20％ 정도 있으면 된다.
광학 소자(81) 및 광학 소자(82)의 양쪽이 투과한 영역에서만 무아레를 일으키게 되므로, 무아레의 임의 패턴이 움직이는 효과를 얻는 것이 가능하고, 이와 같은 효과도 입체감을 더 부여하는 것이 가능하다.
또한, 적층되는 부분은 일부여도 된다. 또한, 도 20 내지 도 22와 같이, 인자층이나 착색층, 구조색층(51(61)), 전자파 흡수층(52(62))을 형성하여 광학 소자(80)를 수식해도 된다.
「제12 실시 형태」
이어서, 제12 실시 형태에 관한 광학 소자(90)에 대해 설명한다.
광학 소자(90)는, 도 25에 도시한 바와 같이 제1 층(2)과 제2 층(3)에 의해 구성되는 광학 소자(91)와, 인쇄 기재(94)에 형성된 주기성 인쇄 패턴(93)을 구비한 광학 소자(92)를 적층한 구성으로 되어 있다. 광학 소자(91)와 광학 소자(92)는 모두 주기성 구조를 갖는 구조이고, 그 주기가 다르기 때문에 무아레를 일으킨다. 무아레를 일으키기 위해서는 주기의 차가 5％ 내지 15％ 정도 있으면 된다.
광학 소자(91)의 투과한 영역에서만 무아레를 일으키게 되므로, 무아레의 임의 패턴이 움직이는 효과를 얻는 것이 가능하고, 이와 같은 효과도 입체감을 더 부여하는 것이 가능하다. 광학 소자(92)가 구비하는 주기성 구조는 인쇄에 의한 패턴 외에, 금속을 에칭한 패턴이나, 회절이나 간섭, 흡수의 효과를 갖는 구조색을 패터닝해도 된다.
도 25에 있어서는, 광학 소자(92)는 주기성 인쇄 패턴(93)과, 인쇄 기재(94)로 구성되어 있다.
또한, 적층되는 부분은 일부여도 된다. 또한, 도 20 내지 도 22와 같이, 인자층이나 착색층, 구조색층(51(61)), 전자파 흡수층(52(62))을 형성하여 광학 소자(90)를 수식해도 된다.
「제13 실시 형태」
이어서, 제13 실시 형태에 관한 광학 소자(100)에 대해 설명한다.
광학 소자(100)는, 도 26에 도시한 바와 같이 제3 영역(104)과 제4 영역(105)이 상하로 반전되어 있다.
이 경우, 어떤 영역이든 제1 층(2)측으로부터의 관찰에 의해, 입사각에 의존한 전반사와 투과에 의한 패턴을 확인할 수 있고, 또한 제2 층(3)측으로부터의 관찰에 따라서는 전반사가 관찰되지 않는다.
즉, 표면에서 보았을 때는, 어느 한쪽 영역에서 입사각에 의존한 전반사와 투과에 의한 패턴을 확인할 수 있고, 이면에서 본 경우에는 앞의 것과 다른 영역에서 입사각에 의존한 전반사와 투과에 의한 패턴을 확인할 수 있다.
또한, 광학 소자(100)는 전술한 인자층이나 착색층, 구조색층(51(61)), 전자파 흡수층(52(62))을 형성하는 것 외에, 전술한 광학 소자와 적층하거나, 무아레를 일으키는 층을 적층하여 광학 소자(90)를 수식해도 된다.
「제14 실시 형태」
이어서, 제14 실시 형태에 관한 광학 소자(110)에 대해 설명한다.
광학 소자(110)는, 도 27에 도시한 바와 같이 제5 영역(114)과 제7 영역(116)은 상하로 반전되어 있다. 또한, 제6 영역(115)은 동일 굴절률의 제1 층(2)에 의해 릴리프 구조가 해소되어 있다. 또한, 제8 영역(117)은 동일 굴절률의 제2 층(3)에 의해 릴리프 구조가 해소되어 있다.
이 경우, 표면에서 보았을 때는, 어느 한쪽 영역에서 입사각에 의존한 전반사와 투과에 의한 패턴을 확인할 수 있고, 이면에서 본 경우에는 앞의 것과 다른 영역에서 입사각에 의존한 전반사와 투과에 의한 패턴을 확인할 수 있는 것 외에, 릴리프 구조가 해소된 제6 영역(115), 제8 영역(117)에서는 전반사나 굴절이 없는 투과 영역을 형성할 수 있다.
또한, 광학 소자(110)는 전술한 인자층이나 착색층, 구조색층(51(61)), 전자파 흡수층(52(62))을 형성하는 것 외에, 전술한 광학 소자와 적층하거나, 무아레를 일으키는 층을 적층하여 광학 소자(90)를 수식해도 된다.
이하에, 상술 각 광학 소자에 대해 채용 가능한, 릴리프 구조의 제법, 각 층의 재질에 대해 상세하게 설명한다.
(릴리프 구조의 제법 상세)
릴리프 구조를 연속적으로 대량 복제하는 데 있어서, 대표적인 방법으로서는, 「열 엠보싱법」, 「캐스트법」, 「포토폴리머법」 등을 들 수 있다.
그 중에서도 「포토폴리머법」(2P법, 감광성 수지법)은 방사선 경화성 수지를 릴리프형(미세 요철 패턴의 복제용형)과 평탄한 기재(플라스틱 필름 등) 사이에 유입된 방사선으로 경화시킨 후, 이 경화막을 기판마다, 복제용형으로부터 박리하는 방법에 의해 고정밀의 미세 요철 패턴을 얻을 수 있다. 또한, 이와 같은 방법에 의해 얻어진 광학 소자는 열가소성 수지를 사용하는 「프레스법」이나 「캐스트법」에 비해 요철 패턴의 성형 정밀도가 높고, 내열성이나 내약품성이 우수하다. 또한, 더욱 새로운 제조 방법으로서는, 상온에서 고체상 혹은 고점도상의 광경화성 수지를 사용하여 성형하는 방법이나, 이형 재료를 첨가하는 방법도 있다.
본 실시 형태에서는 제2 층(3(23, 24))의 재료로 릴리프 구조를 작성한 후에, 릴리프를 메우도록 제1 층(2(22))의 재료를 도포하거나, 또는 제1 층(2(22))의 재료로 릴리프 구조를 작성한 후에, 릴리프를 메우도록 제2 층(3(23, 24))의 재료를 도포함으로써 작성해도 된다. 또한, 이 방법 이외에도 릴리프 계면 IFR을 통해 굴절률이 다른 2층을 적층할 수 있으면 제법은 따지지 않는다.
또한, 본 실시 형태에 관한 광학 소자를 작성하기 위해, 제1 층(2(22)) 또는 제2 층(3(23, 24))을 필름이나 종이의 지지체 상에 도포하여 일시적으로 형성한 후에, 릴리프를 성형해도 된다.
또한, 제1 층(2(22)) 또는 제2 층(3(23, 24))을 구성하는 수지 재료를 압출 엠보싱기를 사용하여, 릴리프 구조를 갖는 금형 상에 용융 수지를 압출한 후에, 필름상으로 성형하고, 릴리프 구조를 갖는 제1 층(2(22)) 또는 제2 층(3(23, 24))을 필름으로서 작성해도 된다.
<제1 층(2(22)) 및 제2 층(3(23, 24))의 재료>
미세 요철을 형성하는 제1 층(2(22)) 또는 제2 층(3(23, 24))에 사용되는 재료의 예로서는, 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 셀룰로오스계 수지, 비닐계 수지, 폴리카르보네이트계 수지 등의 열가소성 수지나, 반응성 수산기를 갖는 아크릴폴리올이나 폴리에스테르폴리올 등에 폴리이소시아네이트를 가교제로서 첨가, 가교한 우레탄 수지나, 멜라민계 수지, 에폭시계 수지, 페놀계 수지 등의 열경화성 수지를 단독 혹은 이들을 복합하여 사용할 수 있다. 또한, 상기 이외의 것이라도, 상기 요철을 형성 가능하면 적절히 사용해도 된다.
제1 층(2(22)) 또는 제2 층(3(23, 24))의 표면에의 릴리프 구조 부여에 대해서는, 포토폴리머법을 이용해도 되고, 이 경우의 재료로서는, 에틸렌성 불포화 결합 또는 에틸렌성 불포화기를 갖는 단량체, 올리고머, 중합체 등을 사용할 수 있다. 단량체로서는, 예를 들어 1,6-헥산디올, 네오펜틸글리콜디아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트 등을 들 수 있다. 올리고머로서는, 에폭시아크릴레이트, 우레탄아크릴레이트, 폴리에스테르아크릴레이트 등을 들 수 있다. 중합체로서는, 우레탄 변성 아크릴 수지, 에폭시 변성 아크릴 수지를 들 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 광 양이온 중합을 이용하는 경우에는, 에폭시기를 갖는 단량체, 올리고머, 중합체, 옥세탄 골격 함유 화합물, 비닐에테르류를 사용할 수 있다. 또한, 상기 전리 방사선 경화성 수지는 자외선 등의 광에 의해 경화시킨 경우에는, 광중합 개시제를 첨가할 수 있다. 수지에 따라, 광 라디칼 중합 개시제, 광 양이온 중합 개시제, 그 병용형(하이브리드형)을 선정할 수 있다.
또한, 에틸렌성 불포화 결합 또는 에틸렌성 불포화기를 갖는 단량체, 올리고머, 중합체 등을 혼합하여 사용하는 것도 가능하다. 또한, 그들에 미리 반응기를 설치해 두고, 이소시아네이트 화합물, 실란 커플링제, 유기 티타네이트 가교재, 유기 지르코늄 가교제, 유기 알루미네이트 등으로 서로 가교하는 것도 가능하다. 또한, 그들에 미리 반응기를 설치해 두고, 이소시아네이트 화합물, 실란 커플링제, 유기 티타네이트 가교재, 유기 지르코늄 가교제, 유기 알루미네이트 등으로, 그 밖의 수지 골격과 가교하는 것도 가능하다. 이와 같은 방법이라면, 에틸렌성 불포화 결합 또는 에틸렌성 불포화기를 갖는 중합체이며, 상온에 있어서 고형으로 존재하고, 또한 끈적임이 적기 때문에, 성형성이 높고 원판 오염이 적은 중합체를 얻는 것도 가능하다.
광 라디칼 중합 개시제로서는, 예를 들어 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르 등의 벤조인계 화합물, 안트라퀴논, 메틸안트라퀴논 등의 안트라퀴논계 화합물, 아세토페논, 디에톡시아세토페논, 벤조페논, 히드록시아세토페논, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, α-아미노아세토페논, 2-메틸-1-(4-메틸티오페닐)-2-모르폴리노프로판-1-온 등의 페닐케톤계 화합물, 벤질디메틸케탈, 티오크산톤, 아실포스핀옥시드, 미힐러케톤 등을 들 수 있다.
광 양이온 중합 가능한 화합물을 사용하는 경우의 광 양이온 중합 개시제로서는, 방향족 디아조늄염, 방향족 요오도늄염, 방향족 술포늄염, 방향족 포스포늄염, 혼합 배위자 금속염 등을 사용할 수 있다. 광 라디칼 중합과 광 양이온 중합을 병용하는, 소위 하이브리드형 재료의 경우, 각각의 중합 개시제를 혼합하여 사용할 수 있고, 또한 1종의 개시제로 양쪽 중합을 개시시키는 기능을 갖는 방향족 요오도늄염, 방향족 술포늄염 등을 사용할 수 있다.
방사선 경화성 수지와 광중합 개시제의 배합은 재료에 따라 적절히 처방하면 되지만, 일반적으로 0.1질량％ 이상 15질량％ 이하의 범위 내에서 배합함으로써 얻어진다. 수지 조성물에는, 또한, 광중합 개시제와 조합하여 증감 색소를 병용해도 된다. 또한, 필요에 따라, 염료, 안료, 각종 첨가제(중합 금지제, 레벨링제, 소포제, 늘어짐 방지제, 부착 향상제, 도면 개질제, 가소제, 질소 함유 화합물 등), 가교제(예를 들어, 에폭시계 수지 등) 등을 포함하고 있어도 되고, 또한 성형성 향상을 위해 비반응성의 수지(전술한 열가소성 수지나 열경화성 수지를 포함함)를 첨가해도 된다.
또한, 적용하는 제조 방법에 있어서 성형 가능한, 어느 정도의 유동성을 갖는다는 것, 및 성형 후의 도막이, 원하는 내열성이나 내약품성이 얻어진다는 것을 고려하여 재료를 선택하면 된다.
본 실시 형태에서는 제1 층(2(22)) 및 제2 층(3(23, 24))은 굴절률이 중요해진다. 이들 각 층은 무기 재료, 유기 재료, 유기 무기 복합 재료여도 된다. 또한, 유기 재료이며 굴절률을 조절할 때에는 무기 미립자, 유기 미립자, 유기 무기 복합 미립자, 중공 입자를 첨가해도 된다. 이 경우에, 미립자 표면에 관능기를 설치하여 분산성이나 막 강도를 개선하는 것이 가능하다. 또한, 미립자의 분산성을 개선하기 위한 분산제나 계면 활성제를 첨가하거나, 막 강도를 개선하기 위해 가교제를 첨가해도 된다.
(릴리프의 구조)
본 실시 형태에 관한 릴리프 구조는 제1 층(2(22))과 제2 층(3(23, 24))의 계면에 존재하고, 적어도 일부가 경사진 평면을 포함한다. 이로 인해, 릴리프 구조 단면은 적어도 일부의 계면이 광학 소자 평면에 대해 임의의 각도를 갖는다. 본 실시 형태에 관한 경사진 평면이란, 적어도 일부의 계면이 광학 소자 평면에 대해 임의의 각도를 갖고 있고, 조금씩 변화되어도 된다. 예를 들어, 곡면(단면이 곡선)인 릴리프 구조는 본 실시 형태에 관한 릴리프 구조에 해당한다. 또한, 경사진 평면 상에는 요철이 있어도 된다. 경사진 평면 상에 광산란 효과를 갖는 랜덤한 요철 구조를 설치한 경우에는, 반사 및 투과광을 확산하는 효과를 가지므로, 예를 들어 반사와 투과의 영역 경계에 그라데이션을 가하는 효과를 얻는 것도 가능하다.
본 실시 형태에 관한 릴리프 구조는 복수의 영역이 집광 작용을 갖고 있어도 된다. 이와 같은 릴리프 구조를 응용함으로써, 임계각에 의한 전반사 영역에서는 광이 산란하여 집광 효과가 얻어지지 않고, 임계각 미만의 광이 투과하는 영역에서만 집광 효과를 얻을 수 있다. 이와 같은 특수한 현상은 본 실시 형태에 의해서만 달성 가능하다.
또한, 본 실시 형태의 기초 개념은 제1 층(2(22))측으로부터 임계각 이상으로 입사한 광이 제1 층(2(22))과 제2 층(3(23, 24))의 계면에서 전반사하고, 임계각 미만으로 입사한 광이 제1 층(2(22))으로부터 제2 층(3(23, 24))측으로 투과하는 것이므로, 이 개념에 따라, 제1 층(2(22))과 제2 층(3(23, 24))의 계면에 있어서의 릴리프 구조에 추종한 제3 층(도시하지 않음)을 추가 설치해도 된다. 이 경우, 제3 층의 굴절률은 제1 층(2(22)) 또는 제2 층(3(23, 24))에 대해, ±0.2 이내, 바람직하게는 ±0.1 이내의 굴절률 차로 설정하면 된다. 이 범위의 굴절률 차이면, 제1 층(2(22))과 제3 층의 계면, 또는 제2 층(3(23, 24))과 제3 층의 계면에서의 반사를 저감할 수 있다. 이와 같은 제3 층은 층간 밀착이나 내성을 향상시킬 목적이나, 릴리프 구조의 보정을 행할 목적으로 유효하다. 제3 층은 드라이 코팅이나 웨트 코팅의 공지의 방식으로 도포하면 된다.
(착색층)
본 실시 형태에 관한 착색층은 색재에 의한 착색층 외에, 광의 간섭 구조여도 된다. 고굴절막과 저굴절막을 교대로 중첩한 간섭막의 원리는, 예를 들어 일본 특허 출원 제2007-505509호 공보에 기재되어 있는 다층 간섭막을 이용해도 된다. 또한, 콜레스테릭 액정을 이용한 간섭 구조여도 된다. 또한, 릴리프 구조에 의해 광을 간섭시키는 것도 가능하고, 이들 간섭 구조체를 이용해도 된다.
(인자층)
본 실시 형태의 기초 개념은 제1 층(2(22))측으로부터 임계각 이상으로 입사한 광이 제1 층(2(22))과 제2 층(3(23, 24))의 계면에서 전반사하고, 임계각 미만으로 입사한 광이 제1 층(2(22))으로부터 제2 층(3(23, 24))측으로 투과하는 것이다. 인자층은 제2 층(3(23, 24))측에 접하도록 형성함으로써, 제1 층(2(22))측으로부터 임계각 미만에서 관찰하는 것에 의해서만, 제1 층(2(22))과 제2 층(3(23, 24)) 너머로 인자층을 확인하는 것이 가능하다.
인자층은, 예를 들어 문자, 화상, 이차원 코드 등의 정보가 그려져 있는 층이다. 인자층은, 예를 들어 종이, 플라스틱, 금속, 유리 등의 기재에 대해, 안료나 염료를 인쇄한 것이어도 된다.
또한, 레이저 등의 조사에 의해 기재를 변질시켜 인쇄해도 되고, 예를 들어 폴리카르보네이트의 시트에는 레이저의 조사에 의해 변질되어 흑색 인자를 발생하는 것이 있고, 이것을 사용해도 된다. 또한 홀로그램이나 회절 격자 등에 의한 인자여도 된다. 이들의 인자 방식이나 재료는 공지의 방식이나 재료로부터 적절히 선택하여 사용하면 된다.
(구조색층)
본 실시 형태에 관한 구조색층(51(61))은 구조에 의해 광학 효과를 일으키는 층이다. 예를 들어, 임의 파장 영역의 가시광에 대해, 구조에 의한 흡수, 산란, 간섭, 회절, 등의 광학 효과를 발생한다.
이와 같은 구조색층(51(61))으로서는, 다층 간섭막, 릴리프형 간섭 구조, 릴리프형 회절 격자, 체적형 회절 격자, 렌즈, 릴리프형 산란 구조, 체적형 산란 구조, 콜레스테릭 액정 등의 구조를 포함하는 층을 예로서 들 수 있다.
(무아레를 일으키는 구조)
무아레는 간섭 줄무늬라고도 하고, 규칙적인 반복 모양을 복수 중첩했을 때에, 그들의 주기의 어긋남에 의해 시각적으로 발생하는 줄무늬 모양이다.
본 실시 형태에 있어서, 무아레를 일으키는 구조로서는, 주기성 릴리프 구조 또는 주기성 인쇄층을 예로서 들 수 있다. 주기성이 약간 다른 2개의 층을 일정한 거리를 두고 형성하면 관찰 각도에 따라 다른 무아레를 일으킨다. 관찰 각도를 변화시킨 경우의 무아레의 연속적 변화는 동화상과 같은 효과를 갖는다. 예를 들어, 도 1에 기재된 광학 소자의 상하에, 주기성 릴리프 구조 또는 주기성 인쇄층을 형성하고, 이들 상하에 배치한 구조의 주기를 약간 변화시킨 경우에는, 광학 소자가 전반사를 발생시키지 않는 관찰 각도에서만, 상하의 층에 의한 무아레를 일으키게 된다. 무아레를 일으키기 위해서는 주기의 차가 3％ 내지 20％ 정도 있으면 되지만 이에 한정되지는 않는다.
(전자파 흡수층)
본 실시 형태에 관한 전자파 흡수층(52(62))은 구조색층(51(61))을 투과한 전자파를 흡수하는 효과를 갖는다. 예를 들어, 다층 간섭막이나 콜레스테릭 액정 등의 간섭 구조체의 경우는, 특정한 파장을 반사하고, 그 이외의 파장 영역을 투과시킨다. 이 투과광의 어느 계면에서 반사해 버린 경우, 구조에 의한 반사광과 투과광이 혼화하고, 가법 혼색에 의해 본래의 반사광의 색 농도가 옅어져 버린다. 본 실시 형태에서는 이와 같은 구조색의 색 농도 저하를 방지하기 위해, 구조색층(51(61))의 아래에 전자파 흡수층(52(62))을 형성한다. 전자파 흡수층(52(62))은 특정 영역의 전자파를 흡수하는 안료, 염료 등의 색재, 예를 들어 카본 블랙의 안료나, 모스아이 구조와 유사한 전자파 흡수 구조여도 된다.
본 실시 형태에 관한 광학 소자는 각 층 표면에서의 반사나 산란을 억제하기 위해 반사 방지 구조를 설치하는 것, 의장 향상을 위해 각 층을 착색하는 것, 인자층 대신에 공지의 위조 방지용 광학 소자를 조합하는 것 또는 릴리프에 기존의 위조 방지용 광학 소자를 내장하는 것에 의해, 의장성이나 위조 방지성을 향상시켜도 된다.
또한, 예를 들어 제1 층(33, 34, 35)만으로 이루어지는 광학 소자(30, 31)의 경우에는, 상술한 제1 층(2(22))의 제조 방법이나 재료를 사용하여, 광학 소자(30, 31)를 제조할 수 있다.
[실시예]
이하에 실시예를 나타낸다.
<실시예 1>
본 실시 형태에 관한 광학 소자의 제조 과정에 있어서의 「톱날형 요철 구조의 제1 층」을 형성하기 위한 「제1 층 잉크 조성물」로서 하이퍼테크(상표 등록) UR-108N을 사용했다. 제1 층 잉크 조성물을 도포한 후에, 톱날형 요철 구조를 형성하는 방법으로서, 롤 포토폴리머법을 이용했다.
두께 23㎛의 투명 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름으로 이루어지는 지지체 상에, 「제1 층 잉크 조성물」을 막 두께 10㎛가 되도록 그라비아 인쇄법에 의해 도공했다. 그 후, 도공면에 대해, 톱날형 요철 구조를 갖는 원통상의 원판을, 프레스 압력을 2Kgf/㎠, 프레스 온도를 80℃, 프레스 스피드를 10m/min으로 눌러 성형 가공을 실시했다.
성형과 동시에, PET 필름 너머로부터, 고압 수은등으로 300mJ/㎠의 자외선 노광을 행하여, 원판의 요철 형상이 「제1 층」에 형상 전사된 것과 동시에 경화시켰다. 성형 후의 제1 층에 있어서의 「톱날형 요철 구조」는 깊이 5㎛, 주기 5㎛의 제1 영역과, 깊이 5㎛, 주기 10㎛의 제2 영역을 갖는 수직면과 경사면으로 이루어지는 톱날형 요철 구조였다. 또한, 톱날형 요철 구조가 성형된 제1 층의 굴절률은 1.76이었다.
이어서, 제1 층의 요철 표면 상에 제2 층을 형성하기 위해 「제2 층 잉크 조성물」과, 디펜사(상표 등록) OP-38Z를 도포하고, 질소 퍼지 환경 하에서 고압 수은등으로 300mJ/㎠의 자외선 노광을 행하여 건조시켰다. OP-38Z는 경화 후 굴절률 1.38이다. 이와 같이 하여 실시예 1에 관한 광학 소자를 얻었다.
<실시예 2>
실시예 1과 동일한 작성 방법으로 「톱날형 요철 구조의 제1 층」을 작성했다. 성형 후의 제1 층에 있어서의 「톱날형 요철 구조」는 깊이 5㎛, 주기 5㎛이다.
이어서, 제1 층의 요철 표면 상의 제1 영역에, 제2 층을 형성하기 위해 「제2 층 잉크 조성물」과, 디펜서(상표 등록) OP-38Z를 도포하고, 질소 퍼지 환경 하에서 고압 수은등으로 300mJ/㎠의 자외선 노광을 행하여 건조시켜, 광학 소자를 얻었다. OP-38Z는 경화 후 굴절률 1.38이다.
이어서, 제1 층의 요철 표면 상의 제2 영역에, 제2 층을 형성하기 위해 「제2 층 잉크 조성물」과, 히타로이드(상표 등록) 7663을 도포하고, 질소 퍼지 환경 하에서 고압 수은등으로 400mJ/㎠의 자외선 노광을 행하여 건조시켰다. 7663은 경화 후 굴절률 1.58이다. 이와 같이 하여 실시예 2에 관한 광학 소자를 얻었다.
<비교예 1>
실시예 1과 동일한 작성 방법으로 「톱날형 요철 구조의 제1 층」을 작성한 후, 고굴절 투명 반사층으로서 황화아연을 700Å 증착했다. 그 후, 황화아연이 증착된 요철 구조 상에, 실시예 1과 동일한 방법으로 제2 층을 형성하여, 비교예 1에 관한 광학 소자를 얻었다.
<비교예 2>
실시예 1과 동일한 작성 방법으로 「톱날형 요철 구조의 제1 층」을 작성한 후, 금속 반사층으로서 알루미늄을 400Å 증착했다. 그 후, 알루미늄이 증착된 요철 구조 상에, 실시예 1과 동일한 방법으로 제2 층을 형성하여, 비교예 2에 관한 광학 소자를 얻었다.
<비교예 3>
「제2 층 잉크 조성물」로서 하이퍼테크(상표 등록) UR-108N을 사용하는 것 이외는 실시예 1과 동일한 방법으로 비교예 3에 관한 광학 소자를 얻었다.
<실시예 및 비교예에서 작성한 광학 소자의 평가 방법>
<광학 효과의 평가>
실시예 1, 2 및 비교예 1, 2, 3에서 작성한 광학 소자를 표리로부터 관찰한 경우에, 표리가 명확하게 다른 광학 효과를 확인할 수 있는 경우를 「OK」로 하고, 표리의 광학 효과가 거의 동일한 경우는 「NG」로 했다.
<투명성의 평가>
잉크젯 프린터를 사용하여, 상질 인쇄지 상에, 사이즈 16의 MS명조 폰트로 「TP」를 검은 글자로 전면 인쇄하고, 인자층을 작성한 후, 실시예 1, 2 및 비교예 1, 2, 3에서 작성한 광학 소자의 아래에 인자 완료된 상질지를 깔고, 표시체 너머의 인자 시인성에 대해 평가했다.
특정 각도 영역으로부터의 관찰에서 인자를 명확하게 읽어낼 수 있고, 또한 그 이외의 특정 각도 영역으로부터의 관찰에서 인자를 명확하게 읽어낼 수 없는 경우를 「OK」로 하고, 어느 각도로부터도 인자를 선명하게 확인할 수 없는 경우, 어느 각도로부터든 인자를 선명하게 확인할 수 있는 경우는 「NG」로 했다.
상기 평가 방법을 사용하여, 각 실시예 및 비교예를 평가하고, 결과를 표 1에 정리했다.
Figure pct00008
표 1과 같이, 실시예에 있어서는 광학 효과와 투명성이 양립되어 있지만, 비교예는 광학 효과, 투명성 모두 불충분했다.
실시예 1은 제1 층측으로부터 광학 소자 평면에 대해 수직으로 관찰한 경우에는, 제1, 제2 영역 모두 투명성이 양호했다. 또한, 광학 소자 수선에 대해 20°의 각도로부터 관찰한 경우에 제1 영역에서는 투명성이 없고, 제1 영역과 제2 영역에서의 농도 콘트라스트가 발생했다. 또한, 제2 층측으로부터의 관찰에서는 어느 영역의 어느 관찰각에서든 투명성이 높았다.
실시예 2는 제1 층측으로부터 광학 소자 평면에 대해 수직으로 관찰한 경우에는, 제1, 제2 영역 모두 투명성이 양호하고, 15°의 각도로부터 관찰한 경우에 제1 영역에서는 투명성이 없고, 제1 영역과 제2 영역에 있어서의 농도 콘트라스트가 발생했다. 또한, 제2 층측으로부터의 관찰에서는 어느 영역의 어느 관찰각에서든 투명성이 높았다.
비교예 1에서는 릴리프를 따라 설치된 투명 고굴절막에 의해, 제1 층측으로부터의 관찰 및 제2 층측으로부터의 관찰의 양쪽에서, 릴리프의 광학 효과를 관찰하는 것이 가능하고, 표리가 명확하게 다른 광학 효과를 얻을 수는 없었다.
비교예 2에서는 릴리프를 따라 설치된 투명 고굴절막에 의해, 제1 층측으로부터의 관찰 및 제2 층측으로부터의 관찰의 양쪽에서, 릴리프의 광학 효과를 관찰하는 것이 가능하고, 표리가 명확하게 다른 광학 효과를 얻을 수는 없었다.
비교예 3에서는 제1 층, 제2 층이 동일 굴절률의 수지이기 때문에, 릴리프 계면 IFR이 없고, 제1 층측으로부터의 관찰 및 제2 층측으로부터의 관찰의 양쪽에서 광학 효과는 얻어지지 않았다.
(본 실시 형태의 효과)
본 실시 형태에 관한 발명은 이하의 효과를 발휘한다.
(1) 본 실시 형태에 관한 광학 소자는 표면에 릴리프 구조를 갖는 제2 층(3(23, 24)) 상에 제1 층(2(22))이 배치되고, 또한 적어도 제1 영역(4)과 제2 영역(5)을 가짐과 함께 제1 층(2(22))과 제2 층(3(23, 24))이 서로 굴절률이 다르고, 제1 층(2(22))측으로부터 미리 설정한 특정한 각도로 입사하는 전자파가, 제1 영역(4)에 있어서의 릴리프 구조 및 제1 층(2(22))의 굴절률에 대한 제2 층(3(23, 24))의 굴절률의 비 중 적어도 한쪽에 기인하여 전반사하도록 구성하고, 제1 층(2(22))측으로부터 특정한 각도로 입사하는 전자파는 제2 영역(5)에 있어서의 릴리프 구조 및 제1 층(2(22))의 굴절률에 대한 제2 층(3(23, 24))의 굴절률의 비 중 적어도 한쪽에 기인하여 전반사하지 않고 투과 혹은 굴절하도록 구성하고, 제1 층(2(22))측의 특정한 각도로부터 관찰한 경우에만, 적어도 제1 영역(4)에 비해 제2 영역(5)의 투명성이 높고, 제1 영역(4)과 제2 영역(5)의 투명성의 콘트라스트에 의해 미리 설정한 화상이 표현된다.
이와 같은 구성에 의하면, 투명 기재에 부착하여 사용되는 경우, 그 표리가 명백하게 다른 외관을 이루고, 표면 관찰로는 이면 관찰에 의한 효과를 알 수 없는 광학 소자가 된다.
또한, 불투명 기재(인자층, 무늬층)에 부착하여 사용되는 경우, 관찰 각도에 의해 반사와 투과의 패턴이 다른 광학 소자가 된다. 이로 인해, 금속이나 고굴절막에 의한 반사층이 불필요하고, 임의의 입사 각도에서는 투과하고, 다른 임의의 각도에서 반사하는, 투명한 광학 소자로서의 위조 방지용 광학 소자로서 적합해진다.
이와 같이, 본 발명의 일 형태에 관한 광학 소자에 의하면, 지폐 분야 등에서 요구되는 광학 소자와, ID 분야 등에서 요구되는 광학 소자의 양쪽에 적용 가능한, 범용성이 높은 광학 소자의 제공할 수 있다.
(2) 또한, 본 실시 형태에서는 제1 층(2(22))보다도 제2 층(3(23, 24))의 굴절률이 낮고, 릴리프 구조는 광학 소자 평면에 대해 경사진 경사 평면(6)을 갖고, 관찰점 OP1측에 광원을 두고 임의의 관찰점으로부터 관찰했을 때에, 제1 영역(4)에 있어서의 릴리프 구조의 경사 평면(6)으로의 입사각을 θf1, 제2 영역(5)에 있어서의 릴리프 구조의 경사 평면(8)으로의 입사각을 θf2, 제1 영역(4)에 있어서의, 제1 층(2(22))의 굴절률을 N1, 제2 층(3(23, 24))의 굴절률을 N2, 제2 영역(5)에 있어서의, 제1 층(2(22))의 굴절률을 N3, 제2 층(3(23, 24))의 굴절률을 N4라 한 경우에, 식 10 및 식 11을 만족시키는 것으로 해도 된다.
Figure pct00009
이와 같은 구성에 의하면, 관찰점이 조금씩 변화됨으로써 패턴을 조금씩 변화시킬 수 있다. 이로 인해, 의장성이나 위조 방지성을 더욱 향상시킬 수 있다.
(3) 또한, 본 실시 형태에서는 제2 층(3(23, 24))에 접하도록 배치된 배경층(41) 등의 제3 층을 갖고, 그 제3 층은 기호 및 화상 패턴 중 적어도 한쪽이 기재된 인자층인 것으로 해도 된다.
이와 같은 구성에 의하면, 제1 층(2(22))과 제2 층(3(23, 24)) 너머로, 제3 층인 인자층을 확인할 수 있다. 이로 인해, 의장성이나 위조 방지성을 더욱 향상시킬 수 있다.
(4) 또한, 본 실시 형태에서는 제2 층(3(23, 24))에 접하도록 배치된 배경층(41) 등의 제4 층을 갖고, 그 제4 층은 착색층인 것으로 해도 된다.
이와 같은 구성에 의하면, 제1 층(2(22))과 제2 층(3(23, 24)) 너머로, 제4 층인 착색층을 확인할 수 있다. 이로 인해, 의장성이나 위조 방지성을 더욱 향상시킬 수 있다.
(5) 또한, 본 실시 형태에서는 제4 층에 있어서의 제2 층(3(23, 24))과는 반대측의 면에 접하도록 배치된 제5 층을 갖고, 그 제5 층은 전자파 흡수층(62)인 것으로 해도 된다. 또한, 이 경우에는 상기 제4 층을, 배경층(41)의 일 형태인 구조색층(61)으로 해도 된다.
이와 같은 구성에 의하면, 구조색의 색 농도 저하를 방지할 수 있다. 이로 인해, 의장성이나 위조 방지성을 더욱 향상시킬 수 있다.
(6) 또한, 본 실시 형태에서는 제1 층(2(22))에 접하도록 배치된 제6 층과 제2 층(3(23, 24))에 접하도록 배치된 제7 층을 갖고, 제6 층은 착색층이고, 제7 층은 전자파 흡수층(52)인 것으로 해도 된다. 또한, 이 경우에는 상기 제6 층을, 구조색층(51)으로 해도 된다.
이와 같은 구성에 의하면, 제1 층(2(22))과 제2 층(3(23, 24)) 너머로, 제6 층인 착색층을 확인할 수 있음과 함께, 구조색의 색 농도 저하를 방지할 수 있다. 이로 인해, 의장성이나 위조 방지성을 더욱 향상시킬 수 있다.
(7) 또한, 본 실시 형태에서는 상술한 위조 방지용 광학 소자를 2개 이상 적층한 구성인 것으로 해도 된다. 또한, 상기 위조 방지용 광학 소자를 2개 이상 적층한 구성이란, 예를 들어 광학 소자(71, 81, 91) 및 광학 소자(72, 82, 92)를 각각 적층한 구성을 말한다.
이와 같은 구성에 의하면, 의장성이나 위조 방지성을 더욱 향상시킬 수 있다.
(8) 또한, 본 실시 형태에서는 적층된 광학 소자의 적어도 2개의 층이 주기성 릴리프 구조를 갖고 있고, 2개의 주기성 릴리프 구조가 무아레를 발생시키는 것으로 해도 된다. 또한, 상기 적층된 광학 소자의 적어도 2개의 층이 주기성 릴리프 구조를 갖고 있는 구성이란, 예를 들어 광학 소자(71, 81, 91) 및 광학 소자(72, 82, 92)를 각각 적층한 구성을 말한다.
이와 같은 구성에 의하면, 무아레의 임의 패턴이 움직이는 효과를 얻을 수 있다. 이로 인해, 입체감을 더욱 부여할 수 있다. 이로 인해, 의장성이나 위조 방지성을 더욱 향상시킬 수 있다.
(9) 또한, 본 실시 형태에서는 릴리프 구조의 적어도 일부가 주기성 구조를 갖고 있고, 그 주기성 구조와 무아레를 발생시킬 수 있는 제8 층을 갖는 것으로 해도 된다. 또한, 상기 제8 층이란, 예를 들어 광학 소자(72, 82, 92)를 말한다.
이와 같은 구성에 의하면, 무아레의 임의 패턴이 움직이는 효과를 얻을 수 있다. 이로 인해, 입체감을 더욱 부여할 수 있다. 이로 인해, 의장성이나 위조 방지성을 더욱 향상시킬 수 있다.
(10) 또한, 본 실시 형태에서는 제1 영역(4)과 제2 영역(5) 중 적어도 하나의 영역은 광학 소자 평면에 대해 수직 방향으로부터 관찰한 경우에, 양안과 광학 소자의 위치에 따라 정해지는 폭주각에 의해, 시차 화상이 발생하는 것으로 해도 된다.
이와 같은 구성에 의하면, 시차 화상에 의한 입체 표현이 가능해진다. 이로 인해, 의장성이나 위조 방지성을 더욱 향상시킬 수 있다.
이상에서, 특정한 실시 형태를 참조하여 본 발명을 설명했지만, 이들 설명에 의해 발명을 한정하는 것을 의도하는 것은 아니다. 본 발명의 설명을 참조함으로써, 당업자에게는 개시된 실시 형태와 함께 본 발명의 다른 실시 형태도 명백하다. 따라서, 청구의 범위는 본 발명의 범위 및 요지에 포함되는 이들의 변형예 또는 실시 형태도 망라한다고 이해해야 한다.
이하, 본 실시 형태에 관한 구성을 구비하지 않는 광학 소자에 대해, 비교예(참고예)로서, 간단하게 설명한다.
유가 증권이나 증명서, 고급 브랜드품 등, 위조를 방지할 것이 요구되는 물품에 대해, 모방이 곤란한 광학 효과를 갖는 소자를 부착하여 위조를 방지하는 것이 알려져 있다.
이와 같은 광학 효과를 갖는 소자로서는, 홀로그램, 회절 격자, 다층 간섭막 등이 알려져 있다. 이들은 미세한 구조 또는 복잡한 층 구성을 가지므로, 간단하게 해석하는 것이 곤란하고, 부정한 복제를 방지할 수 있다고 여겨지고 있었다.
<지폐 분야의 시큐리티>
종래부터 지폐의 분야에서는 워터마크에 의한 인증은, 언뜻 봐도 그 효과를 확인하는 것이 가능하다는 점에서, 사용자 인식도가 높은 위조 방지 기술로서 취급되게 되었다. 최근에는, 투명한 중합체 기재를 이용한 중합체 지폐가 실용화되어, 전술한 위조 방지용 광학 소자(예를 들어, 홀로그램)를 표리로부터 관찰하거나, 워터마크하여 관찰하는 것이 보다 간편해져, 워터마크에 의한 판정이 중요한 위조품의 판단 방법으로 되어 있다. 이와 같은 배경으로부터, 특수한 워터마크 효과를 갖는 위조 방지용 광학 소자가 주목받고, 필요하다고 되어 있다.
이 과제에 대해 특허문헌 1에서는 투명한 창 부분에 설치되는 특수한 광학 소자로서, 비대칭의 회절 릴리프에 대해 반사층을 형성한 구조가 제안되어 있다. 이 릴리프는 대향한 블레이즈 구조를 이용하고 있고, 표면측으로부터 특정 각도에서 관찰한 경우에는, 제1 블레이즈에 의해 발생하는 제1 화상을 확인할 수 있고, 이면측으로부터 특정 각도에서 관찰한 경우에는, 제1 블레이즈와 대향한 제2 블레이즈에 의해 발생하는 제2 화상을 확인할 수 있다. 이와 같이, 표리가 다른 효과가 얻어지는 점에서, 투명창 부분에 설치하는 광학 소자로서 사용 가능하게 되어 있다.
그러나, 릴리프에 따른 반사층을 갖기 때문에 릴리프에 기인하는 효과는 표리에서 관찰되어 버리는, 예를 들어 표면측으로부터 제1 화상을 확인할 때에도, 관찰 각도에 따라서는 제2 화상이 보이게 되어 버리는 문제가 있다. 이와 같이 애매한 효과로는, 순간적으로 위조품인지 여부의 판단을 행하는 것은 매우 곤란하다.
또한, 특허문헌 1의 다른 실시예에서는 투명한 창 부분에 설치되는 특수한 광학 소자로서, 중공 미러가 제안되어 있다. 이 광학 소자는 렌즈 형상의 릴리프에 대해 반사막을 설치하고 있다. 반사막은 어느 정도의 투과성이 있고, 표면측으로부터 창을 관찰한 경우에는 볼록 렌즈 효과를 확인할 수 있고, 이면으로부터 창을 관찰한 경우에는 오목 렌즈 효과를 확인할 수 있다. 예를 들어, 렌즈에 인접하여 오브젝트를 설치한 경우에는, 표면측으로부터 창을 관찰한 경우에는 볼록 렌즈 효과에 의해 확대한 오브젝트를 확인할 수 있고, 이면으로부터 창을 관찰한 경우에는 오목 렌즈 효과에 의해 축소된 오브젝트를 확인할 수 있다. 이와 같이, 표리가 다른 효과가 얻어진다는 점에서, 투명창 부분에 설치하는 광학 소자로서 사용 가능하다.
그러나, 상기 광학 소자는 표리에서, 임의의 오브젝트의 확대상, 또는 축소상을 확인할 수 있는 것이다. 즉 표리에서 관찰되는 것은 동일한 오브젝트(무늬)이므로, 표리로부터 동일한 오브젝트가 보일 뿐, 유사한 효과가 얻어져 버린다. 예를 들어, 투명 잉크를 사용하여, 창 부분에 오브젝트를 인쇄하는 것만으로도 유사 효과가 얻어지고, 언뜻 보아 상기 광학 소자와의 구별을 할 수 없다는 점에서, 위조 방지 효과가 높다고는 할 수 없다.
즉, 지폐 분야에서는 투명 기재에 부착되는, 표리가 명백하게 다른 외관을 이루고, 표면 관찰로는 이면 관찰에 의한 효과를 알 수 없는 광학 소자가 요구되고 있다.
<ID 분야의 시큐리티>
한편, ID의 분야, 예를 들어 개인을 증명하는 ID 카드나 여권의 용도에서는, 투명한 광학 소자(예를 들어, 홀로그램)가 위조 방지 구조로서 이용되어 왔다. 투명한 광학 소자는 고유 정보를 인자한 기재 상에 라미네이트되어 사용된다. 이로 인해, 광학 소자 너머로 물품의 고유 정보를 기재한 인자층을 확인한 경우라도, 용이하게 확인할 수 있는 투명성을 갖고 있고, 또한 콘트라스트가 높고 시인성이 높은 특수한 광학 효과가 요구된다.
이 과제에 대해 특허문헌 2에서는 경사진 반사판에 의해, 투과광과 반사광을 이용한 특수한 광학 효과가 제안되어 있다. 이 광학 소자는 복수의 반사판이 일정 방향, 또한 일정 각도로 경사져 있고, 특정 방향으로부터 관찰한 경우에 광이 반사되고, 또한 다른 특정 방향으로부터 관찰한 경우에는 광이 통과하고, 광학 소자 너머로 물품의 고유 정보를 기재한 인자층을 확인 가능하다. 이 소자는 반사층을 갖기 때문에, 전자파의 반사, 투과의 콘트라스트가 높고, 시인성이 우수하다는 점에서, ID 카드나 여권용의 투명한 광학 소자로서 이용 가능하다.
그러나, 상기 광학 소자는 임의의 각도에서 투명하게 하는 것이 곤란하다.
경사진 반사판 자체는 반사판에 대한 입사각을 갖는 한 반사되는 특성이 있다. 이로 인해, 임의의 관찰 각도에 있어서 투명하게 하기 위해서는, 관찰 각도와 반사판을 평행하게 할 필요가 있다. 비록 관찰 각도와 반사판을 평행하게 했다고 해도, 반사판의 두께나, 반사판의 수에 따라 투명성은 손상된다는 문제가 있다. 광학 소자의 투명성의 저하는 광학 소자의 아래에 설치된 인자층의 시인성에 영향을 미친다. 이로 인해, 적어도 특정한 관찰 각도 영역에 있어서 투명하다는 것은 중요하다.
즉, ID 분야에서는 불투명 기재(인자층, 무늬층)에 부착되는, 관찰 각도에 따라 반사와 투과의 패턴이 다른, 투명한 광학 소자이며, 금속이나 고굴절막에 의한 반사층이 불필요하고, 임의의 입사 각도에서는 투과하고, 다른 임의의 각도에서 반사되는, 투명한 광학 소자가 요구되고 있다.
또한, 특허문헌 2의 광학 소자는 경사진 반사판에 의한 투과광, 반사광의 컨트롤이므로, 표리에서는 유사한 광학 효과밖에 얻을 수 없고, 전술한 「투명 기재에 부착되는 광학 소자」로서는 만족할 수 없다.
특허문헌 3 및 특허문헌 4에서는 V자 홈의 표면과 평활한 저면으로 구성되는 광학 소자가 제안되어 있다. 이 광학 소자는 문헌에 의하면 평활한 저면에서 전반사(이 경우, 반드시 전반사는 필요로 하지 않음)한 광을 표면의 V자 홈에 의해 굴절시켜 광의 농담에 의한 패턴을 표시시킨다고 되어 있다. 이 구조에서는 문제가 발생한다. 예를 들어, 평활 평면에 대해 흑색 잉크를 직접 인쇄한 경우에는, 저면에서의 반사를 일으키지 않아 원하는 효과를 얻을 수 없다. 이 문제는, 예를 들어 투명한 반사층을 형성함으로써 해결되지만, 반사층을 저면의 전체면에 추가한 경우, 반사층의 반사율에 의존하여, 광학 소자의 아래에 설치된 인자층의 시인성이 나빠진다. 즉, 광학 효과와 인자층의 시인성은 상반된 관계에 빠진다.
또한, 오염성에 영향을 미치는 중요한 문제도 있다. V자 홈은 표면에 노출되어 있기 때문에, 예를 들어 홈이 기름이나 물로 오염되고, 홈이 메워진 경우에는 원하는 효과는 얻어지지 않는다.
본 발명에 관한 광학 소자에 의하면, 표시체 너머로 물품의 고유 정보를 기재한 인자층을 확인한 경우라도, 용이하게 확인할 수 있는 투명성을 갖고 있고, 또한, 콘트라스트가 높고 시인성이 높은 특수한 광학 효과를 얻는 것이 가능한 광학 소자를 제공하는 것이 가능해진다. 이로 인해, 본 발명에 관한 광학 소자라면, 높은 위조 방지 효과를 필요로 하는 ID 카드나 여권, 지폐에의 이용이 가능하다.
1 : 광학 소자
2 : 제1 층
3 : 제2 층
4 : 제1 영역
5 : 제2 영역
6 : 경사 평면
7 : 임계각 미만의 입사 각도 범위
8 : 경사 평면
9 : 임계각 미만의 입사 각도 범위
10 : 광학 소자
16 : 투과 패턴
17 : 전반사 패턴
20 : 광학 소자
21 : 광학 소자
22 : 굴절률이 1.40인 제1 층
23 : 굴절률이 1.49인 제2 층
24 : 굴절률이 1.7인 제2 층
25 : 투과 패턴
26 : 전반사 패턴
30 : 광학 소자
31 : 광학 소자
33 : 굴절률 1.69의 제1 층
34 : 굴절률 1.50의 제1 층
35 : 굴절률 1.40의 제1 층
40 : 광학 소자
41 : 배경층
50 : 광학 소자
51 : 구조색층
52 : 전자파 흡수층
60 : 광학 소자
61 : 구조색층
62 : 전자파 흡수층
70 : 광학 소자
71 : 광학 소자
72 : 광학 소자
80 : 광학 소자
81 : 광학 소자
82 : 광학 소자
90 : 광학 소자
91 : 광학 소자
92 : 광학 소자
93 : 주기성 인쇄 패턴
94 : 인쇄 기재
100 : 광학 소자
104 : 제3 영역
105 : 제4 영역
110 : 광학 소자
114 : 제5 영역
115 : 제6 영역
116 : 제7 영역
117 : 제8 영역
θ : 경사각
θa : 입사각
θb : 굴절각
θc : 임계각
θt : 굴절각
θf : 입사각
θ4 : 입사각
θ5 : 굴절각
θ6 : 입사각
θ7 : 입사각
θ8 : 폭주각

Claims (10)

  1. 표면에 릴리프 구조를 갖는 제2 층 상에 제1 층이 배치되고, 또한 적어도 제1 영역과 제2 영역을 가짐과 함께 상기 제1 층과 상기 제2 층이 서로 굴절률이 다르고,
    상기 제1 층측으로부터 미리 설정한 특정한 각도로 입사하는 전자파가, 상기 제1 영역에 있어서의 릴리프 구조 및 상기 제1 층의 굴절률에 대한 상기 제2 층의 굴절률의 비 중 적어도 한쪽에 기인하여 전반사하도록 구성하고,
    상기 제1 층측으로부터 상기 특정한 각도로 입사하는 전자파는, 상기 제2 영역에 있어서의 릴리프 구조 및 상기 제1 층의 굴절률에 대한 상기 제2 층의 굴절률의 비 중 적어도 한쪽에 기인하여 전반사하지 않고 투과 혹은 굴절하도록 구성하고,
    상기 제1 층측의 상기 특정한 각도로부터 관찰한 경우에만, 적어도 상기 제1 영역에 비해 상기 제2 영역의 투명성이 높고, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역의 투명성의 콘트라스트에 의해 미리 설정한 화상이 표현되는 것을 특징으로 하는 위조 방지용 광학 소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 층보다도 상기 제2 층의 굴절률이 낮고, 상기 릴리프 구조는 광학 소자 평면에 대해 경사진 경사면을 갖고,
    관찰점측에 광원을 두고 임의의 관찰점으로부터 관찰했을 때에,
    상기 제1 영역에 있어서의 상기 릴리프 구조의 경사면으로의 입사각을 θf1,
    상기 제2 영역에 있어서의 상기 릴리프 구조의 경사면으로의 입사각을 θf2,
    상기 제1 영역에 있어서의, 상기 제1 층의 굴절률을 N1, 상기 제2 층의 굴절률을 N2,
    상기 제2 영역에 있어서의, 상기 제1 층의 굴절률을 N3, 상기 제2 층의 굴절률을 N4라 한 경우에,
    식 1 및 식 2를 만족시키는 것을 특징으로 하는 위조 방지용 광학 소자.
    Figure pct00010
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 층에 접하도록 배치된 제3 층을 갖고, 해당 제3 층은 기호 및 화상 패턴 중 적어도 한쪽이 기재된 인자층인 것을 특징으로 하는 위조 방지용 광학 소자.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 층에 접하도록 배치된 제4 층을 갖고, 해당 제4 층은 착색층인 것을 특징으로 하는 위조 방지용 광학 소자.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제4 층에 있어서의 상기 제2 층과는 반대측의 면에 접하도록 배치된 제5 층을 갖고, 해당 제5 층은 전자파 흡수층인 것을 특징으로 하는 위조 방지용 광학 소자.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 층에 접하도록 배치된 제6 층과 상기 제2 층에 접하도록 배치된 제7 층을 갖고, 상기 제6 층은 착색층이고, 상기 제7 층은 전자파 흡수층인 것을 특징으로 하는 위조 방지용 광학 소자.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 위조 방지용 광학 소자를 2개 이상 적층한 구성인 것을 특징으로 하는 위조 방지용 광학 소자.
  8. 제7항에 있어서, 적층된 광학 소자의 적어도 2개의 층이 주기성 릴리프 구조를 갖고 있고, 2개의 주기성 릴리프 구조가 무아레를 발생시키는 것을 특징으로 하는 위조 방지용 광학 소자.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 릴리프 구조의 적어도 일부가 주기성 구조를 갖고 있고, 해당 주기성 구조와 무아레를 발생시킬 수 있는 제8 층을 갖는 것을 특징으로 하는 위조 방지용 광학 소자.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역 중 적어도 하나의 영역은 광학 소자 평면에 대해 수직 방향으로부터 관찰한 경우에, 양안과 광학 소자의 위치에 따라 정해지는 폭주각에 의해, 시차 화상을 발생시키는 것을 특징으로 하는 위조 방지용 광학 소자.
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