WO2023080016A1 - 光学積層体およびシステム - Google Patents

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WO2023080016A1
WO2023080016A1 PCT/JP2022/039694 JP2022039694W WO2023080016A1 WO 2023080016 A1 WO2023080016 A1 WO 2023080016A1 JP 2022039694 W JP2022039694 W JP 2022039694W WO 2023080016 A1 WO2023080016 A1 WO 2023080016A1
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WO
WIPO (PCT)
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optical
optical filter
filter layer
layer
pattern
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/039694
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English (en)
French (fr)
Inventor
麻未 川口
雄大 沼田
祥一 松田
直樹 佐藤
Original Assignee
日東電工株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 日東電工株式会社 filed Critical 日東電工株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code

Definitions

  • the present invention relates to optical laminates and systems utilizing the same.
  • AR Augmented Reality
  • QR codes registered trademark
  • ArUco registered trademark
  • chameleon codes have been used for various purposes (for example, Patent Document 1). Since the AR marker is usually provided at a position where the user can see it, the appearance and design of the article (printed matter, etc.) on which the AR marker is provided will be spoiled.
  • the AR marker can be accessed by unspecified people, it cannot be used for the purpose of transmitting confidential information, for example.
  • Patent Documents 2 and 3 disclose a method of forming an image that is difficult to see with visible light by superimposing an image that can be seen with visible light by using a toner that absorbs or reflects infrared rays.
  • Patent Documents 2 and 3 are low in versatility because they are superimposed on an image that can be visually recognized with visible light to form an image that is difficult to be visually recognized with visible light.
  • the toner that absorbs or reflects infrared rays is not completely transparent, the pattern is limited when combined with an image that can be viewed with visible light. Also, for example, there is a problem that it cannot be used when the entire surface is white.
  • an object of the present invention is to provide an optical layered body configured so that an infrared readable pattern cannot be visually recognized, and a novel system using the same.
  • the infrared readable pattern that is rendered invisible is not limited to the AR markers illustrated, but may be general designs including pictures, characters, patterns, colors, and the like.
  • An optical laminate having a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface, an optical filter layer that transmits infrared rays and diffusely reflects visible light; a recording medium layer disposed on the second main surface side of the optical filter layer and having a pattern readable by infrared rays through the optical filter layer; An optical layered body configured such that the pattern cannot be visually recognized through the optical filter layer.
  • Item 14 Item 1, wherein the laminate portion located on the front side of the recording medium layer has a diffuse transmittance of 24% or less for visible light and a diffuse transmittance of 40% or more for near-infrared rays of 780 nm or more and 1350 nm or less. 14.
  • a laminate portion located on the front side of the recording medium layer is sometimes referred to as a concealment laminate.
  • the transmittance curve of the visible light wavelength region of the optical filter layer has a curve portion where the linear transmittance monotonically decreases from the long wavelength side to the short wavelength side, and the curve portion is on the long wavelength side as the incident angle increases. 17.
  • FIG. 20 an optical laminate according to item 18 or 19; an infrared detection device that reads the information from the optical laminate using infrared rays; and a control circuit that generates a control signal based on the information.
  • the control signal is, for example, transmitted to a robot and used to control the robot.
  • an optical layered body configured so that an infrared readable pattern cannot be visually recognized, and a novel system using the same are provided.
  • the optical layered body according to the embodiment of the present invention can exhibit a white color and can have various decorative layers, so that the appearance and design of the object to which the infrared readable pattern is imparted are not spoiled. can be made invisible.
  • Embodiments of the present invention also provide novel systems using optical stacks having patterns that represent information.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an optical laminate 100 according to an embodiment of the invention
  • FIG. 3 is a plan view showing an example of a pattern 120p of the recording medium layer 120 of the optical layered body 100.
  • FIG. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of another optical layered body 100 according to an embodiment of the present invention
  • 4 is a block diagram showing an example configuration of a system 400 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an optical filter layer 110;
  • FIG. FIG. 4 is a diagram showing an example of a cross-sectional TEM image of the optical filter layer 110; 4 is a graph normalized by the maximum transmittance, showing an example of the incident angle dependence of the linear transmittance spectrum of the optical filter layer 110.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an optical laminate 100 according to an embodiment of the invention
  • FIG. 3 is a plan view showing an example of a pattern 120p of the recording medium layer 120 of the
  • FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of an optical layered body 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the optical laminate 100 has a front surface (first principal surface) FS and a rear surface (second principal surface) RS on the opposite side of the front surface FS, and includes an optical filter layer 110 that transmits infrared rays and diffusely reflects visible light. and a recording medium layer 120 having a pattern readable by infrared rays through the optical filter layer 110, which is arranged on the rear RS side of the optical filter layer 110, and which has a pattern invisible through the optical filter layer 110.
  • the pattern may be a pattern containing information, such as an AR marker such as a QR code, such as the pattern 120p whose plan view is shown in FIG. including).
  • the optical laminate 100 is typically sheet-like.
  • the term "sheet-like" is used to mean including plate-like or film-like, regardless of the rigidity (flexibility) and thickness of the sheet.
  • the optical laminate 100 further has an intermediate layer 130 that is arranged between the recording medium layer 120 and the optical filter layer 110 and at least partially reflects or absorbs visible light. Depending on the optical properties of optical filter layer 110, intermediate layer 130 may be omitted. Intermediate layer 130 may, for example, have polarization selectivity.
  • the optical laminate 100 further has a decorative layer 140 arranged on the front surface FS side of the optical filter layer 110 .
  • the decorative layer 140 may be omitted.
  • a surface protective layer may be further provided instead of the decorative layer 140, or further on the front surface FS side of the decorative layer 140.
  • the surface protective layer may be, for example, a hard coat layer, an antifouling layer, an antireflection layer, and/or an antiglare layer, and may be a single layer or a laminate of two or more layers.
  • a surface protective layer or the like may also be provided on the rear surface RS side of the optical layered body 100 as necessary.
  • the optical layered body 100 shown in FIG. 1 has a substrate layer 10, and has a recording medium layer 120 and an optical filter layer 110 on the substrate layer 10.
  • the substrate layer 10 has other layers.
  • the optical laminate 100 need not have the substrate layer 10 .
  • an adhesive layer (including a pressure-sensitive adhesive layer) may be provided between the layers forming the optical layered body 100, if necessary.
  • the plurality of layers may have a base layer for supporting the layer that expresses the function of each layer. The base material layer is appropriately selected so as not to impair the optical properties of the optical layered body 100 .
  • optical filter layer 110 As the optical filter layer 110, as will be described later with reference to FIGS. However, it is not limited to this, and an optical filter having a high straight infrared transmittance and a relatively low diffuse transmittance of visible light can be used.
  • infrared radiation includes at least light (electromagnetic waves) with a wavelength in the range of 780 nm or more and 2000 nm or less.
  • visible light refers to light within the range of 400 nm or more and less than 780 nm.
  • the optical filter layer 110 preferably has a linear transmittance of 60% or more with respect to at least part of the wavelengths of light within the wavelength range of 780 nm or more and 2000 nm or less.
  • the optical filter layer 110 has, for example, a matrix and fine particles serving as light scatterers dispersed in the matrix.
  • the microparticles for example, constitute at least colloidal amorphous aggregates.
  • the transmittance curve of the visible light wavelength region of the optical filter layer 110 has a curve portion where the linear transmittance monotonously decreases from the long wavelength side to the short wavelength side, and the curve portion moves toward the long wavelength side as the incident angle increases. It may have shifting characteristics.
  • the laminate portion located on the front FS side of the recording medium layer 120 has a diffuse transmittance of 24% or less for visible light and a diffuse transmittance of 40 for near-infrared rays of 780 nm or more and 1350 nm or less. % or more.
  • the layered body portion positioned closer to the front surface FS than the recording medium layer 120 is sometimes called a concealing layered body.
  • the optical stack 100 can be formed by applying a concealing stack onto an existing recording medium layer using an adhesive layer.
  • FIG. 2 shows a plan view of a QR code 120p as an example of an infrared readable pattern 120p that the recording medium layer 120 of the optical laminate 100 has.
  • the pattern 120p is made of infrared absorbing ink, for example. Infrared absorbing inks, for example inks containing carbon, oil-based inks, dyes or pigments, are widely available commercially.
  • pattern 120p may be formed of retroreflective ink (eg, retroreflective paint Bright Coat Water-Based N Type, manufactured by Komatsu Process Co., Ltd.).
  • the pattern 120p It can be made by cutting out the corresponding part.
  • the pattern 120p may be formed by printing infrared absorbing ink on the retroreflective sheet.
  • the infrared readable pattern of the recording medium layer 120 is not limited to the above example.
  • the recording medium layer 120A of the optical layered body 100A shown in FIG. 3 has an uneven structure.
  • the concave portion of the uneven structure can be the black portion (infrared absorbing ink) of the QR code of the pattern 120p shown in FIG.
  • the uneven surface may be, for example, a specular reflection surface or a light scattering surface (diffuse reflection surface).
  • the surface state may be different between the concave portion and the convex portion of the concave-convex structure.
  • infrared absorption ink may be applied to the surface of the concave portion or the convex portion.
  • the uneven structure and the optical filter layer 110 may be at least partially adhered to each other by an adhesive layer 155, for example.
  • an air layer 150 may be formed at least partially between the uneven structure of the recording medium layer 120A and the optical filter layer.
  • the adhesive layer 150 may be the entire area between the concave-convex structure of the recording medium layer 120A and the optical filter layer.
  • the system 400 includes an optical stack 100, an infrared detector 410 that uses infrared radiation to read patterns from the optical stack 100, and a control circuit 510 that generates control signals based on information represented by the patterns.
  • a control signal is sent to the robot 600, for example.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating an example configuration of a system 400 according to an embodiment of the invention.
  • the system 400 includes an infrared detection device 410 that reads a pattern 120p of the recording medium layer 120 via the optical filter layer 110 of the optical laminate 100 described above, and control based on information represented by the pattern. and a control circuit 510 for generating a signal.
  • the control circuit 510 is, for example, a computer processor, and can execute, for example, a program (software) for specifying information represented by the pattern.
  • the system 400 may further have a storage device for storing programs, etc., as required.
  • the system 400 may further include an infrared light source device 420 for irradiating the optical stack 100 with infrared rays.
  • System 400 may also include communication circuitry 520 for transmitting control signals to the outside (for example, robot 600).
  • Infrared detection device 410 is, for example, a three-dimensional sensor or camera.
  • the infrared light source device 420 is, for example, an infrared LED or an infrared laser (semiconductor laser).
  • the infrared light source device 420 and the infrared detection device 410 can read the pattern by the time-of-flight method, like LiDAR, using the infrared rays reflected by the projections (or depressions). can be done. At this time, not only the beam scanning method but also the flash method can be used.
  • the optical layered body 100 in which a pattern representing positional information is formed on the recording medium layer 120 is attached, for example, to the floor or wall defining the passage in the factory, and the positional information obtained from the optical layered body 100 using infrared rays. and send the control signal to the robot 600 to cause the robot 600 to perform a predetermined action.
  • Infrared detection device 410 , infrared light source device 420 and control circuit 510 may be provided in robot 600 .
  • the optical layered body 100 can have a design that harmonizes with the design of the surroundings where it is arranged, so even if a large number of optical layered bodies 100 are arranged, the appearance is not spoiled. Therefore, for example, by arranging a large number of optical laminates 100 having patterns representing positional information as described above, it is possible to provide accurate positional information, and more accurately distinguish between the digital space and the real space. become able to relate.
  • FIG. 5 Details of the optical filter layer 110 will be described with reference to FIGS. 5, 6 and 7.
  • FIG. 5 Details of the optical filter layer 110 will be described with reference to FIGS. 5, 6 and 7.
  • the optical filter layer 110 preferably used in the optical laminate 100 according to the embodiment of the present invention is an optical filter layer 110 containing a matrix and fine particles dispersed in the matrix, wherein the fine particles are at least colloidal amorphous aggregates and has a linear transmittance of 60% or more for light of at least part of the wavelength range of 780 nm or more and 2000 nm or less.
  • the optical filter layer 110 having a linear transmittance of 60% or more for light with wavelengths of 950 nm and 1550 nm.
  • the wavelength range of light (near infrared rays) in which the in-line transmittance of the optical filter layer 110 is 60% or more is preferably, for example, 810 nm or more and 1700 nm or less, more preferably 840 nm or more and 1650 nm or less.
  • both the matrix and the fine particles are preferably transparent to visible light (hereinafter simply referred to as "transparent").
  • the optical filter layer 110 can appear white.
  • the optical filter layer 110 contains colloidal amorphous aggregates.
  • a colloidal amorphous aggregate refers to an aggregate of colloidal particles (particle size of 1 nm to 1 ⁇ m) that does not have long-range order and does not cause Bragg reflection.
  • colloidal particles When colloidal particles are distributed in a long-range order, they become so-called colloidal crystals (a type of photonic crystal), which is in contrast to Bragg reflection. That is, the fine particles (colloidal particles) included in the optical filter layer 110 do not form a diffraction grating.
  • the microparticles included in the optical filter layer 110 include monodisperse microparticles having an average particle diameter of 1/10 or more of the wavelength of infrared rays. That is, the average particle diameter of the fine particles is preferably at least 80 nm or more, preferably 150 nm or more, and more preferably 200 nm or more for infrared rays having a wavelength in the range of 780 nm or more and 2000 nm or less. Two or more monodisperse microparticles having different average particle diameters may be included. Individual microparticles are preferably approximately spherical.
  • fine particles are also used to mean aggregates of fine particles, and monodisperse fine particles mean that the coefficient of variation (value expressed as a percentage of standard deviation/average particle size) is 20% or less, Preferably 10% or less, more preferably 1 to 5%.
  • the optical filter layer 110 uses particles having a particle diameter (particle diameter, equivalent volume sphere diameter) equal to or greater than 1/10 of the wavelength, thereby increasing the linear transmittance of infrared rays.
  • the average particle size was obtained here based on a three-dimensional SEM image.
  • a focused ion beam scanning electron microscope hereinafter referred to as "FIB-SEM”
  • FIB-SEM focused ion beam scanning electron microscope
  • FIB accelerating voltage: 30 kV
  • the resulting three-dimensional image was binarized using the segmentation function of analysis software (AVIZO manufactured by Thermo Fisher Scientific) to extract the image of the fine particles.
  • AVIZO segmentation function of analysis software
  • the Separate object operation was performed, and then the volume of each microparticle was calculated. Assuming that each particle is a sphere, the diameter equivalent to volume sphere was calculated, and the value obtained by averaging the particle diameters of the fine particles was taken as the average particle diameter.
  • the optical filter layer 110 has a wavelength range of 780 nm or more and 2000 nm or less by adjusting any one of the refractive index of the particles and the matrix, the average particle size of the particles, the volume fraction, the distribution (degree of aperiodicity) and the thickness. 60% or more of the linear transmittance for light of at least a part of the wavelengths.
  • the optical filter layer 110 can appear white.
  • L * measured by the SCE method on the CIE1976 color space is preferably 20 or more, more preferably 40 or more, even more preferably 50 or more, and particularly preferably 60 or more. If L * is 20 or more, it can be said to be substantially white. The upper limit of L * is 100, for example.
  • the optical filter layer 110 includes a matrix 112 transparent to visible light and transparent fine particles 114 dispersed in the transparent matrix 112 .
  • Fine particles 114 behave as light scatterers.
  • the optical filter layer 110 includes a layer in which fine particles 114 serving as light scatterers are dispersed in a matrix 112 .
  • Microparticles 114 may, for example, constitute at least colloidal amorphous aggregates. At this time, other fine particles may be included that do not disturb the colloidal amorphous aggregates formed by the fine particles 114 .
  • the optical filter layer 110 has a substantially flat surface, as schematically shown in FIG.
  • substantially flat surface refers to a surface that does not have an uneven structure large enough to scatter (diffract) or diffusely reflect visible light or infrared light.
  • the optical filter layer 110 is, for example, film-like, but is not limited to this.
  • the transparent fine particles 114 are silica fine particles, for example.
  • silica fine particles for example, silica fine particles synthesized by the Stover method can be used.
  • fine particles inorganic fine particles other than silica fine particles may be used, or resin fine particles may be used.
  • resin fine particles for example, fine particles made of at least one of polystyrene and polymethyl methacrylate are preferable, and fine particles made of crosslinked polystyrene, crosslinked polymethyl methacrylate or crosslinked styrene-methyl methacrylate copolymer are preferable. More preferred.
  • fine particles for example, polystyrene fine particles or polymethyl methacrylate fine particles synthesized by emulsion polymerization can be appropriately used.
  • Hollow silica fine particles and hollow resin fine particles containing air can also be used.
  • Fine particles made of an inorganic material have the advantage of being excellent in heat resistance and light resistance.
  • the volume fraction of the whole fine particles (including the matrix and fine particles) is preferably 6% or more and 60% or less, more preferably 20% or more and 50% or less, and even more preferably 20% or more and 40% or less.
  • the transparent microparticles 114 may have optical isotropy.
  • matrix 112 examples include, but are not limited to, acrylics (eg, polymethyl methacrylate, polymethyl acrylate), polycarbonates, polyesters, poly(diethylene glycol bisallyl carbonate), polyurethanes, epoxies, and polyimides. .
  • the matrix 112 is preferably formed using a curable resin (thermosetting or photocurable), and is preferably formed using a photocurable resin from the viewpoint of mass productivity.
  • Various (meth)acrylates can be used as the photocurable resin.
  • (Meth)acrylates preferably include bifunctional or trifunctional (meth)acrylates.
  • the matrix 112 preferably has optical isotropy. When a curable resin containing a polyfunctional monomer is used, the matrix 112 having a crosslinked structure can be obtained, so heat resistance and light resistance can be improved.
  • the optical filter layer 110 in which the matrix 112 is made of a resin material may be flexible and film-like.
  • the thickness of the optical filter layer 110 is, for example, 10 ⁇ m or more and 10 mm or less. If the thickness of the optical filter layer 110 is, for example, 10 ⁇ m or more and 1 mm or less, or further 10 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less, the flexibility can be exhibited remarkably.
  • hydrophilic monomers include polyethylene glycol (meth)acrylate, polyethylene glycol di(meth)acrylate, polyethylene glycol tri(meth)acrylate, polypropylene glycol (meth)acrylate, polypropylene glycol di(meth)acrylate, polypropylene glycol tri(meth)acrylate, ) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth)acrylate or 2-hydroxypropyl (meth)acrylate, acrylamide, methylenebisacrylamide, ethoxylated bisphenol A di(meth)acrylate, but not limited to .
  • These monomers may be used singly or in combination of two or more.
  • the two or more types of monomers may include a monofunctional monomer and a multifunctional monomer, or may include two or more types of multifunctional monomers.
  • photopolymerization initiators include carbonyl compounds such as benzoin ether, benzophenone, anthraquinone, thioxane, ketal, and acetophenone; sulfur compounds such as disulfide and dithiocarbamate; organic peroxides such as benzoyl peroxide; azo compounds; complexes, polysilane compounds, dye sensitizers, and the like.
  • the amount to be added is preferably 0.05 to 3 parts by mass, more preferably 0.05 to 1 part by mass, based on 100 parts by mass of the mixture of the fine particles and the monomer.
  • refractive index difference is 0.01 or more. is preferably 0.6 or less, more preferably 0.03 or more, and more preferably 0.11 or less. If the refractive index difference is less than 0.03, the scattering intensity becomes weak, making it difficult to obtain desired optical properties. In addition, if the refractive index difference exceeds 0.11, the in-line infrared transmittance may decrease.
  • the linear transmittance of infrared rays can be adjusted by reducing the thickness. can be done.
  • the infrared in-line transmittance can also be adjusted, for example, by controlling the thickness and refractive index difference of the optical filter layer.
  • it can be used by overlapping with a filter that absorbs infrared rays.
  • the refractive index for visible light can be represented by the refractive index for light of 546 nm, for example.
  • the refractive index refers to the refractive index for light of 546 nm.
  • FIG. 6 is a diagram showing a cross-sectional TEM image of the optical filter layer 110.
  • the white circles in the TEM image in the figure are the silica fine particles, and the black circles are traces of the silica fine particles falling off.
  • silica fine particles are dispersed almost uniformly.
  • FIG. 7 is a graph normalized by the maximum transmittance, showing the incident angle dependency of the linear transmittance spectrum of the optical filter layer 110.
  • This characteristic incident angle dependence is considered to be due to the fact that the silica fine particles contained in the optical film form colloidal amorphous aggregates.
  • Example 2 examples (Examples 1 to 11 and Comparative Example 2) of the optical filter layer and the optical layered body having the optical filter layer described in the above international application will be described.
  • the optical filter an optical filter layer is formed on a PET film) of Example 6 (average particle diameter of silica fine particles is about 220 nm) described in the above international application. A layer with a thickness of 200 ⁇ m was used. In addition, the effect on the optical properties of the PET film is slight. are almost the same.
  • silica fine particles having an average particle size of about 300 nm were used, and the thickness of the optical filter layer was set to about 350 ⁇ m.
  • the visible light transmissive reflective layer has transmissive and reflective properties that reflect a portion of incident visible light and transmit the remaining visible light.
  • the visible light transmittance of the visible light transmissive reflective layer is preferably 10% to 70%, more preferably 15% to 65%, still more preferably 20% to 60%.
  • the reflectance of the visible light transmissive reflective layer is preferably 30% or higher, more preferably 40% or higher, and even more preferably 45% or higher. With respect to infrared light, it preferably has a transmittance characteristic of 10% or more, more preferably 15% or more, and even more preferably 20% or more.
  • a half mirror, a reflective polarizer, a louver film, a cold mirror, or the like can be used as the visible light transmissive reflective layer.
  • a multi-layer laminate in which two or more dielectric films having different refractive indices are laminated can be used.
  • Such half mirrors preferably have a metallic luster.
  • Materials for forming the dielectric film include metal oxides, metal nitrides, metal fluorides, thermoplastic resins (eg, polyethylene terephthalate (PET)), and the like.
  • a multilayer laminate of dielectric films reflects a part of incident light at an interface due to the difference in refractive index between the laminated dielectric films. The reflectance can be adjusted by changing the phase of the incident light and the reflected light by adjusting the thickness of the dielectric film and adjusting the degree of interference between the two lights.
  • the thickness of the half mirror made of the half mirror layer laminate can be, for example, 50 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less.
  • a commercially available product such as "Picasus” manufactured by Toray Industries, Inc. can be used.
  • a reflective polarizer has the function of transmitting polarized light in a specific polarization state (polarization direction) and reflecting light in other polarization states.
  • the reflective polarizer may be linearly polarized or circularly polarized, but linearly polarized is preferred.
  • linearly polarized light separation type reflective polarizer for example, the one described in JP-A-9-507308 can be used.
  • Commercially available products include, for example, the trade name “APCF” manufactured by Nitto Denko Corporation, the trade name “DBEF” manufactured by 3M, and the trade name “APF” manufactured by 3M.
  • a commercially available product may be used as it is, or a commercially available product may be used after secondary processing (for example, stretching).
  • examples of the circularly polarized light separation type reflective polarizer include a laminate of a film in which cholesteric liquid crystal is fixed and a ⁇ /4 plate. A wire grid type polarizing layer can also be used.
  • the cold mirror has the function of transmitting only infrared rays and reflecting visible and ultraviolet rays.
  • a commercially available product such as Toray Industries, Inc.'s product name "Picasus” can be used.
  • An intermediate layer that at least partially absorbs visible light is sometimes called a visible light absorption layer.
  • the visible light absorption layer is formed of, for example, black ink that transmits infrared rays. Visible light transmittance can be adjusted by changing the thickness of the visible light absorption layer.
  • VIS non-visibility is defined as good (OK) when the pattern of the recording medium layer cannot be clearly seen through each optical filter, and bad (NG) when the pattern can be clearly seen.
  • IR visibility is defined as good (OK) when the pattern can be clearly viewed through each optical filter using an infrared camera, and as bad (NG) when the pattern cannot be clearly viewed.
  • an ISO 12233 resolution chart was used as a pattern, and the evaluation was performed in a state in which each optical filter was in contact with the chart.
  • the VIS diffuse transmittance represents the average transmittance (%) of visible light in the wavelength range of 350 nm or more and 780 nm or less
  • the IR diffuse transmittance is the average transmittance of infrared rays (near infrared rays) in the wavelength range of 780 nm or more and 1350 nm or less ( %).
  • the diffuse transmittance is the transmittance measured with the optical layered body placed in the opening of the integrating sphere, and correlates with the visibility when the optical layered body is in contact with the pattern.
  • an ultraviolet-visible-near-infrared spectrophotometer UH4150 manufactured by Hitachi High-Tech Science Co., Ltd. was used, and measurements were performed at intervals of 1 nm.
  • Comparative Example 1 is a cloudy plastic plate (made of polystyrene, thickness 0.5 mm).
  • the VIS diffuse transmittance is about 25%, and although the recording medium layer is not clearly visible, it is somewhat transparent, so the VIS non-visibility is NG.
  • the VIS diffuse transmittance is preferably 24% or less. Also, since the IR diffusion transmittance is as low as about 13%, the IR visibility is NG.
  • Comparative Example 2 is an optical laminate having the optical filter layer (containing silica fine particles having an average particle diameter of about 200 nm and a thickness of 200 ⁇ m in Example 6 of the above international application) and a metal thin film, It does not transmit visible light or infrared light. Therefore, VIS non-visibility is OK, but IR visibility is NG.
  • the optical filter layer containing silica fine particles having an average particle diameter of about 200 nm and a thickness of 200 ⁇ m in Example 6 of the above international application
  • a metal thin film It does not transmit visible light or infrared light. Therefore, VIS non-visibility is OK, but IR visibility is NG.
  • Examples 1 to 11 all have a VIS diffuse transmittance of 21% or less and an IR diffuse transmittance of 40% or more, and both VIS non-visibility and IR visibility are OK. is.
  • the VIS diffuse transmittance is preferably 24% or less, more preferably 21% or less.
  • the IR diffusion transmittance is preferably 40% or higher, more preferably 50% or higher, even more preferably 60% or higher.
  • Example 1 is an optical laminate having the above optical filter (containing silica fine particles having an average particle diameter of about 200 nm and a thickness of 200 ⁇ m in Example 6 of the above international application) and a wire grid type reflective layer. be.
  • Example 2 is composed of the above optical filter (which contains silica fine particles having an average particle size of about 200 nm and a thickness of 200 ⁇ m in Example 6 of the above international application) and a dielectric multilayer film so as to transmit infrared rays. It is an optical laminated body having a half mirror and a mirror.
  • Example 3 uses the above optical filter (containing silica fine particles having an average particle size of about 200 nm and a thickness of 200 ⁇ m in Example 6 of the above international application) and an IR transmitting black ink (thickness of 6 ⁇ m).
  • Example 4 uses the above optical filter (containing silica fine particles having an average particle diameter of about 200 nm and a thickness of 200 ⁇ m in Example 6 of the above international application) and an IR transmitting black ink (thickness of 2 ⁇ m).
  • Example 5 corresponds to Comparative Example A described in the above international application and corresponds to the optical article described in JP-A-2013-65052.
  • Example 6 is an optical filter containing silica fine particles with an average particle size of about 300 nm and having a thickness of about 350 ⁇ m.
  • the VIS diffuse transmittance is 20% or less, and it has sufficient VIS non-visibility, and the IR diffuse transmittance is 58% or more, and the IR visibility is also OK.
  • the optical properties of the optical filter layer it is possible to obtain an optical layered body having both VIS non-visibility and IR visibility, even without an intermediate layer.
  • Example 7 is an optical laminate having the above optical filter (equivalent to Example 6) and a cyan decorative layer.
  • the decorative layer was formed by printing on an OHP film using an inkjet printer (Colorio EP812A manufactured by Seiko Epson Corporation, standard ink SAT-6CL). The same applies to Examples 8-11 below.
  • Example 8 is an optical laminate having the above optical filter (equivalent to Example 6) and a magenta decorative layer.
  • Example 9 is an optical laminate having the above optical filter (equivalent to Example 6) and a yellow decorative layer.
  • Example 10 is an optical laminate having the above optical filter (containing silica fine particles having an average particle diameter of about 200 nm and a thickness of 200 ⁇ m in Example 6 of the above international application) and a black decorative layer. is.
  • Example 11 is an optical laminate having the above optical filter (containing silica fine particles having an average particle diameter of about 200 nm and a thickness of 200 ⁇ m in Example 6 of the above international application) and a decorative layer with a wood grain pattern. is the body.
  • optical stacks according to embodiments of the present invention have optical filter layers and optional intermediate layers having the characteristics described above so that the patterns in the recording medium layers are rendered invisible and readable using infrared light.
  • Embodiments of the present invention provide, for example, a new system for communicating confidential information. Alternatively, it is possible to provide a new system capable of transmitting information without spoiling the appearance.

Abstract

光学積層体（１００）は、第１主面と、第１主面の反対側の第２主面を有する光学積層体であって、赤外線を透過し、可視光を拡散反射する光学フィルタ層（１１０）と、光学フィルタ層の第２主面側に配置され、光学フィルタ層を介して赤外線で読み取り可能なパターンを有する記録媒体層（１２０）とを有し、光学フィルタ層を介して、パターンを視認できないように構成されている。

Description

光学積層体およびシステム
本発明は、光学積層体およびそれを利用するシステムに関する。
　近年、バーコード、ＱＲコード（登録商標）、ArUco、カメレオンコードなどのＡＲ（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ　Ｒｅａｌｉｔｙ：拡張現実）マーカーが種々の用途に用いられている（例えば、特許文献１）。ＡＲマーカーは通常、利用者が見える位置に設けられるので、ＡＲマーカーが設けられた物（印刷物など）の外観、意匠を損なうことになる。
　また、ＡＲマーカーには不特定の人間がアクセスできるので、例えば秘密の情報を伝達する目的では利用できない。
　特許文献２、３には、赤外線を吸収または反射するトナーを用いることによって、可視光で視認できる画像と重ねて、可視光では視認されにくい画像を形成する方法が開示されている。
特開２０１６－２２４４８５号公報 特開２０１８－１３２７２０号公報 特開２０２０－１５４３０５号公報
　しかしながら、特許文献２、３に記載の方法は、可視光で視認できる画像と重ねて、可視光では視認されにくい画像を形成するので、汎用性が低い。また、赤外線を吸収または反射するトナーは完全に透明ではないため、可視光で視認できる画像と組み合わせる際、図柄が限られてしまう。また、例えば、全面が白い場合に用いることが出来ないという課題がある。
　そこで、本発明は、赤外線で読み取り可能なパターンを視認できないように構成された光学積層体、およびそれを用いた新規なシステムを提供することを目的とする。
　なお、本発明において、視認できないようにされる赤外線で読み取り可能なパターンは、例示したＡＲマーカーに限られず、絵、文字、模様、色などを含む一般的な意匠全般であってよい。
　本発明の実施形態によると、以下の項目に記載の解決手段が提供される。
［項目１］
　第１主面と、前記第１主面の反対側の第２主面を有する光学積層体であって、
　赤外線を透過し、可視光を拡散反射する光学フィルタ層と、
　前記光学フィルタ層の前記第２主面側に配置され、前記光学フィルタ層を介して赤外線で読み取り可能なパターンを有する記録媒体層と
を有し、
　前記光学フィルタ層を介して、前記パターンを視認できないように構成されている光学積層体。
［項目２］
　前記記録媒体層と前記光学フィルタ層との間に配置され、可視光を少なくとも部分的に反射または吸収する中間層をさらに有する、項目１に記載の光学積層体。
［項目３］
　前記中間層は、偏光選択性を有している、項目２に記載の光学積層体。
［項目４］
　前記パターンは、赤外線吸収インクで形成されたパターンを含む、項目１から３のいずれかに記載の光学積層体。
［項目５］
　前記パターンは、再帰反射性インクで形成されたパターンを含む、項目１から４のいずれかに記載の光学積層体。
[項目６]
　前記記録媒体層と前記光学フィルタ層との間に配置された接着剤層をさらに有する、項目１から５のいずれかに記載の光学積層体。
［項目７］
　前記パターンは、凹凸構造を有する、項目１から３のいずれかに記載の光学積層体。
［項目８］
　前記凹凸構造の表面は、鏡面反射表面または光散乱表面を含む、項目７に記載の光学積層体。
［項目９］
　前記凹凸構造と前記光学フィルタ層とが少なくとも部分的に互いに接着されている、項目７または８に記載の光学積層体。
［項目１０］
　前記凹凸構造と前記光学フィルタ層との間に少なくとも部分的に空気層を有する、項目７から９のいずれかに記載の光学積層体。
［項目１１］
　前記光学フィルタ層の前記第１主面側に配置された加飾層をさらに有する、項目１から１０のいずれかに記載の光学積層体。
［項目１２］
　前記光学フィルタ層の前記第１主面側に配置された表面保護層をさらに有する、項目１から１１のいずれかに記載の光学積層体。
［項目１３］
　前記光学フィルタ層は７８０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下の波長範囲内の少なくとも一部の波長の光に対し６０％以上の直線透過率を有する、項目１から１２のいずれかに記載の光学積層体。
［項目１４］
　前記記録媒体層より前面側に位置する積層体部分は、可視光の拡散透過率が２４％以下であり、かつ、７８０ｎｍ以上１３５０ｎｍ以下の近赤外線の拡散透過率が４０％以上である、項目１から１３のいずれかに記載の光学積層体。前記記録媒体層より前面側に位置する積層体部分を隠蔽積層体ということがある。
［項目１５］
　前記光学フィルタ層は、マトリクスと、前記マトリクス中に分散された光散乱体となる微粒子とを有する、項目１から１４のいずれかに記載の光学積層体。
［項目１６］
　前記微粒子は、少なくともコロイドアモルファス集合体を構成している、項目１５に記載の光学積層体。
［項目１７］
　前記光学フィルタ層の可視光の波長領域の透過率曲線は、長波長側から短波長側にかけて直線透過率が単調に減少する曲線部分を有し、前記曲線部分は入射角の増大につれて長波長側にシフトする、項目１５または１６に記載の光学積層体。
［項目１８］
　前記パターンは情報を表している、項目１から１７のいずれかに記載の光学積層体。
［項目１９］
　前記パターンは、バーコード、ＱＲコードまたはＡＲマーカーを含む、項目１８に記載の光学積層体。
［項目２０］
　項目１８または１９に記載の光学積層体と、
　前記光学積層体から赤外線を用いて前記情報を読み取る赤外線検出装置と、
　前記情報に基づいて制御信号を生成する制御回路と
を備える、システム。
［項目２１］
　前記情報は、位置情報を含む、項目２０に記載のシステム。前記制御信号は、例えば、ロボットに送信され、前記ロボットの制御に用いられる。
　本発明の実施形態によると、赤外線で読み取り可能なパターンを視認できないように構成された光学積層体、およびそれを用いた新規なシステムが提供される。本発明の実施形態による光学積層体は白色を呈することができ、また、種々の加飾層を有し得るので、赤外線で読み取り可能なパターンをそれが付与された物の外観、意匠を損なうことなく、視認できないようにできる。また、本発明の実施形態によると、情報を表すパターンを有する光学積層体を用いた新規なシステムが提供される。
本発明の実施形態による光学積層体１００の模式的な断面図である。 光学積層体１００の記録媒体層１２０が有するパターン１２０ｐの例を示す平面図である。 本発明の実施形態による他の光学積層体１００の模式的な断面図である。 本発明の実施形態によるシステム４００の構成例を示すブロックダイアグラムである。 光学フィルタ層１１０の模式的な断面図である。 光学フィルタ層１１０の断面ＴＥＭ像の例を示す図である。 最大透過率で規格化したグラフであり、光学フィルタ層１１０の直線透過率スペクトルの入射角依存性の例を示す図である。
　以下、図面を参照して、本発明の実施形態による光学積層体およびそれを用いた新規なシステムを説明する。本発明の実施形態は以下で例示するものに限定されない。
　図１に本発明の実施形態による光学積層体１００の模式的な断面図を示す。光学積層体１００は、前面（第１主面）ＦＳと、前面ＦＳの反対側の背面（第２主面）ＲＳを有し、赤外線を透過し、可視光を拡散反射する光学フィルタ層１１０と、光学フィルタ層１１０の背面ＲＳ側に配置され、光学フィルタ層１１０を介して赤外線で読み取り可能なパターンを有する記録媒体層１２０とを有し、光学フィルタ層１１０を介して、パターンを視認できないように構成されている。パターンは、例えば図２に平面図を示すパターン１２０ｐのような、ＱＲコードなどのＡＲマーカーなど、情報を含むパターンであってもよいし、一般的な意匠（例えば、絵、文字、模様、色を含む）であってもよい。光学積層体１００は、典型的には、シート状である。ここで、「シート状」は、板状またはフィルム状を含む意味に用い、シートの剛性（柔軟性）および厚さを問わない。
　光学積層体１００は、記録媒体層１２０と光学フィルタ層１１０との間に配置され、可視光を少なくとも部分的に反射または吸収する中間層１３０をさらに有する。光学フィルタ層１１０の光学特性によっては、中間層１３０は、省略され得る。中間層１３０は、例えば、偏光選択性を有していてもよい。
　光学積層体１００は、光学フィルタ層１１０の前面ＦＳ側に配置された加飾層１４０をさらに有する。加飾層１４０は省略され得る。また、加飾層１４０に代えて、あるいは、加飾層１４０のさらに前面ＦＳ側に、表面保護層をさらに設けてもよい。表面保護層は、例えば、ハードコート層、防汚層、反射防止層、および／または防眩層であってよく、単層または２以上の層を積層してもよい。光学積層体１００の背面ＲＳ側にも必要に応じて表面保護層などを設けてもよい。
　図１に示した光学積層体１００は、基材層１０を有し、基材層１０の上に、記録媒体層１２０および光学フィルタ層１１０を有しているが、基材層１０は、他の物体の表面であってもよく、光学積層体１００は、基材層１０を有する必要はない。また、図示を省略するが、光学積層体１００を構成する複数の層の間には、必要に応じて接着剤層（粘着剤層を含む）が設けられ得る。また、複数の層は、各層の機能を発現する層を支持するための基材層を有し得る。基材層は、光学積層体１００の光学特性を損なわないように適宜選択される。
　光学フィルタ層１１０としては、図５、図６および図７を参照して後述する様に、本出願人による国際出願ＰＣＴ／ＪＰ２０２１／０１０４１３に記載の光学フィルタを光学フィルタ層１１０として好適に用いられるが、これに限られず、赤外線の直進透過率が高く、可視光の拡散透過率が比較的低い光学フィルタを用いることができる。なお、本明細書において、「赤外線」は、波長が７８０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下の範囲内の光（電磁波）を少なくとも含むものとする。また、「可視光」は４００ｎｍ以上７８０ｎｍ未満の範囲内の光をいう。
　光学フィルタ層１１０は、７８０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下の波長範囲内の少なくとも一部の波長の光に対し６０％以上の直線透過率を有することが好ましい。光学フィルタ層１１０は、例えば、マトリクスと、マトリクス中に分散された光散乱体となる微粒子とを有する。微粒子は、例えば、少なくともコロイドアモルファス集合体を構成している。光学フィルタ層１１０の可視光の波長領域の透過率曲線は、長波長側から短波長側にかけて直線透過率が単調に減少する曲線部分を有し、曲線部分は入射角の増大につれて長波長側にシフトする特徴を有し得る。
　光学積層体１００において、記録媒体層１２０より前面ＦＳ側に位置する積層体部分は、可視光の拡散透過率が２４％以下であり、かつ、７８０ｎｍ以上１３５０ｎｍ以下の近赤外線の拡散透過率が４０％以上であることが好ましい。光学積層体１００の内、記録媒体層１２０より前面ＦＳ側に位置する積層体部分を隠蔽積層体ということがある。例えば、既存の記録媒体層の上に、隠蔽積層体を接着剤層を用いて貼り付けることによって、光学積層体１００を形成することができる。
　図２に光学積層体１００の記録媒体層１２０が有する、赤外線で読み取り可能なパターン１２０ｐの例として、ＱＲコード１２０ｐの平面図を示す。パターン１２０ｐは、例えば、赤外線吸収インクで形成されている。赤外線吸収インクは、例えば、カーボン、油性インク、染料または顔料を含むインクで、市販されているものを広く利用できる。あるいは、パターン１２０ｐは、再帰反射性インク（例えば、株式会社小松プロセス製、再帰反塗料ブライトコート水性Nタイプ）で形成され得る。また、プリズム型の再帰性反射シート（日本カーバイド工業株式会社製、Ｎｉｋｋａｌｉｔｅ　クリスタルグレード　ＣＲＧ－ＣＦシリーズ）やビーズ型の再帰性反射シート（日本カーバイド工業株式会社製、Ｎｉｋｋａｌｉｔｅ　ＲＳシリーズ）から、パターン１２０ｐに対応する部分を切り抜くことによって作製され得る。また、再帰性反射シート上に赤外線吸収インクを印刷することによって、パターン１２０ｐを形成してもよい。
　記録媒体層１２０が有する、赤外線で読み取り可能なパターンは、上記の例に限らない。例えば、図３に示す、光学積層体１００Aが有する記録媒体層１２０Aは、凹凸構造を有している。例えば、凹凸構造の凹部が、図２に示したパターン１２０ｐのＱＲコードの黒い部分（赤外線吸収インク）であり得る。凹凸構造の表面は、例えば、鏡面反射表面または光散乱表面（拡散反射表面）であってもよい。また、凹凸構造の凹部と凸部とで、表面の状態が異なっていてもよい。また、凹部または凸部の表面に赤外線吸収インクを付与しても良い。
　光学積層体１００Aのように、記録媒体層１２０Aが凹凸構造を有するとき、凹凸構造と光学フィルタ層１１０とが、例えば、接着剤層１５５によって、少なくとも部分的に互いに接着されていてもよい。このとき、記録媒体層１２０Aの凹凸構造と光学フィルタ層との間に少なくとも部分的に空気層１５０が形成されてもよい。また、これとは逆に、記録媒体層１２０Aの凹凸構造と光学フィルタ層との間の全体を接着剤層１５０としてもよい。
　次に、図４を参照して、実施形態によるシステム４００の構成例を説明する。システム４００は、光学積層体１００と、光学積層体１００から赤外線を用いてパターンを読み取る赤外線検出装置４１０と、パターンが表す情報に基づいて制御信号を生成する制御回路５１０とを有している。制御信号は、例えば、ロボット６００に送信される。図４は、本発明の実施形態によるシステム４００の構成例を示すブロックダイアグラムである。
　図４に示すように、システム４００は、上述の光学積層体１００が有する光学フィルタ層１１０を介して、記録媒体層１２０のパターン１２０ｐを読み取る赤外線検出装置４１０と、パターンが表す情報に基づいて制御信号を生成する制御回路５１０とを有している。制御回路５１０は、例えば、コンピュータのプロセッサであり、例えば、パターンが表す情報を特定するためのプログラム（ソフトウェア）を実行し得る。システム４００は、必要に応じて、プログラム等を記憶するための記憶装置をさらに有してもよい。システム４００は、光学積層体１００に赤外線を照射するための赤外線光源装置４２０をさらに有してもよい。また、システム４００は、制御信号を外部（例えばロボット６００）に送信するための通信回路５２０をさらに有してもよい。
　赤外線光源装置４２０から、所定のパターン（例えば、多数のドットパターン）を有する赤外線を出射することによって、パターンを高い精度で読み取ることができる。赤外線検出装置４１０は、例えば、3次元センサまたはカメラである。赤外線光源装置４２０は、例えば、赤外線ＬＥＤまたは赤外線レーザ（半導体レーザ）である。パターンが凹凸構造を有する場合、赤外線光源装置４２０と赤外線検出装置４１０とで、凸部（または凹部）で反射された赤外線を用いて、ＬｉＤＡＲのように、タイムオブフライト法で、パターンを読み取ることができる。このとき、ビームスキャン方式に限られず、フラッシュ方式を用いることもできる。
　例えば、記録媒体層１２０に位置情報を表すパターンを形成した光学積層体１００を、例えば、工場内の通路を規定する床または壁に貼り付け、光学積層体１００から赤外線を用いて取得した位置情報に基づいて制御信号を生成し、ロボット６００に制御信号を送信し、ロボット６００に所定の動作を行わせることができる。赤外線検出装置４１０、赤外線光源装置４２０および制御回路５１０は、ロボット６００に設けてもよい。
　光学積層体１００は、それが配置される周囲の意匠を調和した意匠を有し得るので、光学積層体１００を多数配置しても、外観を損なうことがない。したがって、例えば、上述したような位置情報を表すパターンを形成した光学積層体１００を多数配置することによって、正確な位置情報を提供することが可能になり、デジタル空間と現実空間とをより正確に関連付けることが出来るようになる。
　次に、図５、図６および図７を参照して、光学フィルタ層１１０の詳細を説明する。
　本発明の実施形態による光学積層体１００に好適に用いられる光学フィルタ層１１０は、マトリクスと、マトリクス中に分散された微粒子とを含む光学フィルタ層１１０であって、微粒子は、少なくともコロイドアモルファス集合体を構成しており、７８０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下の波長範囲内の少なくとも一部の波長の光に対する直線透過率が６０％以上である。例えば、波長が９５０ｎｍおよび１５５０ｎｍの光に対する直線透過率が６０％以上の光学フィルタ層１１０を得ることができる。光学フィルタ層１１０の直線透過率が６０％以上である光（近赤外線）の波長範囲は、例えば８１０ｎｍ以上１７００ｎｍ以下であることが好ましく、８４０ｎｍ以上１６５０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。ここで、マトリクスおよび微粒子はともに、可視光に対して透明（以下、単に「透明」という。）であることが好ましい。光学フィルタ層１１０は、白色を呈し得る。
　光学フィルタ層１１０は、コロイドアモルファス集合体を含む。コロイドアモルファス集合体とは、コロイド粒子（粒径１ｎｍ～１μｍ）の集合体で、長距離秩序を有さず、ブラッグ反射を起こさない集合体をいう。コロイド粒子が長距離秩序を有するように分布すると、いわゆるコロイド結晶（フォトニック結晶の一種）となり、ブラッグ反射が起きるのと対照的である。すなわち、光学フィルタ層１１０が有する微粒子（コロイド粒子）は、回折格子を形成しない。
　光学フィルタ層１１０が含む微粒子は、平均粒径が赤外線の波長の１０分の１以上の単分散の微粒子を含む。すなわち、波長が７８０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下の範囲内の赤外線に対して、微粒子の平均粒径は少なくとも８０ｎｍ以上であることが好ましく、１５０ｎｍ以上であることが好ましく、２００ｎｍ以上であることがさらに好ましい。平均粒径が異なる２以上の単分散の微粒子を含んでもよい。個々の微粒子はほぼ球形であることが好ましい。なお、本明細書において、微粒子（複数）は、微粒子の集合体の意味でも用い、単分散の微粒子とは、変動係数（標準偏差／平均粒径を百分率で表した値）が２０％以下、好ましくは１０％以下、より好ましくは１～５％のものをいう。光学フィルタ層１１０は、粒径（粒子直径、体積球相当径）が波長の１０分の１以上の粒子を利用することで、赤外線の直線透過率を高くする。
　平均粒径は、ここでは、３次元ＳＥＭ像に基づいて求めた。具体的には、集束イオンビーム走査型電子顕微鏡（以下、「ＦＩＢ－ＳＥＭ」という。）として、ＦＥＩ社製の型番Ｈｅｌｉｏｓ　Ｇ４　ＵＸを用いて、連続断面ＳＥＭ像を取得し、連続画像位置を補正した後、３次元像を再構築した。詳細には、ＳＥＭによる断面反射電子像の取得とＦＩＢ（加速電圧：３０ｋＶ）加工とを５０ｎｍ間隔で１００回繰り返し、３次元像を再構築した。得られた３次元像について、解析ソフト（Ｔｈｅｒｍｏ　Ｆｉｓｈｅｒ　Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製のＡＶＩＺＯ）のＳｅｇｍｅｎｔｉｏｎ機能を用いて２値化を行い、微粒子の像を抽出した。次に、個々の微粒子を識別するために、Ｓｅｐａｒａｔｅ　ｏｂｊｅｃｔ操作を実施した後、各微粒子の体積を算出した。各粒子を球と仮定し、体積球相当径を算出し、微粒子の粒径を平均した値を平均粒径とした。
　光学フィルタ層１１０は、微粒子およびマトリクスの屈折率、微粒子の平均粒径、体積分率、分布（非周期性の程度）および厚さのいずれかを調整することによって、７８０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下の波長範囲内の少なくとも一部の波長の光に対する直線透過率を６０％以上とする。
　光学フィルタ層１１０は、白色を呈し得る。ここで、白色とは、標準光をＤ６５光源としたときのＣＩＥ１９３１色度図上のｘ、ｙ座標がそれぞれ０．２５≦ｘ≦０．４０、０．２５≦ｙ≦０．４０の範囲内にあるものをいう。もちろん、ｘ＝０．３３３、ｙ＝０．３３３に近いほど白色度は高く、好ましくは、０．２８≦ｘ≦０．３７、０．２８≦ｙ≦０．３７であり、さらに好ましくは０．３０≦ｘ≦０．３５、０．３０≦ｙ≦０．３５である。また、ＣＩＥ１９７６色空間上のＳＣＥ方式で測定したＬ＊は２０以上であることが好ましく、４０以上であることがより好ましく、５０以上がさらに好ましく、６０以上であることが特に好ましい。Ｌ＊が２０以上であれば概ね白色と言える。Ｌ＊の上限値は例えば１００である。
　図５に、光学フィルタ層１１０の模式的な断面図を示す。光学フィルタ層１１０は、可視光に対して透明なマトリクス１１２と、透明なマトリクス１１２中に分散された透明な微粒子１１４とを含む。微粒子１１４は光散乱体として振る舞う。光学フィルタ層１１０は、マトリクス１１２中に光散乱体となる微粒子１１４が分散された層を含む。微粒子１１４は、例えば、少なくともコロイドアモルファス集合体を構成し得る。このとき、微粒子１１４が構成するコロイドアモルファス集合体を乱さない他の微粒子を含んでもよい。
　光学フィルタ層１１０は、図５に模式的に示すように、実質的に平坦な表面を有している。ここで、実質的に平坦な表面とは、可視光や赤外線を散乱（回折）または拡散反射させるような大きさの凹凸構造を有しない表面をいう。なお、光学フィルタ層１１０は、例えば、フィルム状であるが、これに限られない。
　透明な微粒子１１４は、例えば、シリカ微粒子である。シリカ微粒子として、例えばストーバー法により合成されたシリカ微粒子を用いることができる。また微粒子として、シリカ微粒子以外の無機微粒子を用いてもよく、樹脂微粒子を用いてもよい。樹脂微粒子としては、例えば、ポリスチレンおよびポリメタクリル酸メチルのうちの少なくとも１種からなる微粒子が好ましく、架橋したポリスチレン、架橋したポリメタクリル酸メチルまたは架橋したスチレン－メタクリル酸メチル共重合体からなる微粒子がさらに好ましい。なお、このような微粒子としては、例えば、エマルション重合により合成されたポリスチレン微粒子又はポリメタクリル酸メチル微粒子を適宜用いることができる。また、空気を含んだ中空シリカ微粒子および中空樹脂微粒子を用いることもできる。なお、無機材料で形成されている微粒子は、耐熱性・耐光性に優れるという利点を有する。微粒子の全体（マトリクスおよび微粒子を含む）に対する体積分率は、６％以上６０％以下が好ましく、２０％以上５０％以下がより好ましく、２０％以上４０％以下がさらに好ましい。透明な微粒子１１４は光学的等方性を有してもよい。
　マトリクス１１２は、例えば、アクリル樹脂（例えば、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリル酸メチル）、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリ（ジエチレングリコールビスアリルカーボネート）、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリイミドを挙げられるが、これらに限られない。マトリクス１１２は、硬化性樹脂（熱硬化性または光硬化性）を用いて形成することが好ましく、量産性の観点から光硬化性樹脂を用いて形成することが好ましい。光硬化性樹脂としては、種々の（メタ）アクリレートを用いることができる。（メタ）アクリレートは、２官能または３官能以上の（メタ）アクリレートを含むことが好ましい。また、マトリクス１１２は光学的等方性を有していることが好ましい。多官能モノマーを含む硬化性樹脂を用いると、架橋構造を有するマトリクス１１２が得られるので、耐熱性および耐光性を向上させることができる。
　マトリクス１１２が樹脂材料で形成された光学フィルタ層１１０は、柔軟性を有するフィルム状であり得る。光学フィルタ層１１０の厚さは、例えば、１０μｍ以上１０ｍｍ以下である。光学フィルタ層１１０の厚さが、例えば、１０μｍ以上１ｍｍ以下、さらには１０μｍ以上５００μｍ以下であれば、柔軟性を顕著に発揮することができる。
　微粒子として、表面が親水性のシリカ微粒子を用いる場合、例えば親水性のモノマーを光硬化することによって形成することが好ましい。親水性モノマーとして、例えば、ポリエチレングリコール（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールトリ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコール（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールトリ（メタ）アクリレート、２－ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、あるいは、２－ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、アクリルアミド、メチレンビスアクリルアミド、エトキシ化ビスフェノールＡジ（メタ）アクリレートを挙げることができるが、これらに限られない。またこれらのモノマーは１種類を単独で用いてもよいし、または２種類以上を混合して用いてもよい。もちろん、２種類以上のモノマーは、単官能モノマーと多官能モノマーとを含んでもよく、あるいは、２種類以上の多官能モノマーを含んでもよい。
　これらのモノマーは光重合開始剤を適宜用いて硬化反応させることができる。光重合開始剤としては、例えばベンゾインエーテル、ベンゾフェノン、アントラキノン、チオキサン、ケタール、アセトフェノン等のカルボニル化合物や、ジスルフィド、ジチオカーバメート等のイオウ化合物、過酸化ベンゾイル等の有機過酸化物、アゾ化合物、遷移金属錯体、ポリシラン化合物、色素増感剤等が挙げられる。添加量は微粒子とモノマーとの混合物１００質量部に対して０．０５質量部以上３質量部以下が好ましく、０．０５質量部以上１質量部以下がさらに好ましい。
　可視光に対するマトリクスの屈折率をｎＭ、微粒子の屈折率をｎＰとするとき、｜ｎＭ－ｎＰ｜（以下、単に屈折率差ということがある。）が０．０１以上であることが好ましく、０．６以下であることが好ましく、０．０３以上であることがより好ましく、０．１１以下であることがより好ましい。屈折率差が０．０３よりも小さいと散乱強度が弱くなり、所望の光学特性が得られにくくなる。また、屈折率差が０．１１を超えると、赤外線の直線透過率が低下することがある。また、例えば、ジルコニア微粒子（屈折率２．１３）とアクリル樹脂とを用いることで、屈折率差を０．６にした場合は、厚さを小さくすることによって赤外線の直線透過率を調整することができる。このように、赤外線の直線透過率は、例えば、光学フィルタ層の厚さと屈折率差とを制御することによって、調整することもできる。また、用途に応じて、赤外線を吸収するフィルタと重ねて用いることもできる。なお、可視光に対する屈折率は例えば５４６ｎｍの光に対する屈折率で代表され得る。ここでは、特に断らない限り、屈折率は５４６ｎｍの光に対する屈折率をいう。
　図６は、光学フィルタ層１１０の断面ＴＥＭ像を示す図である。図中のＴＥＭ像における白い円はシリカ微粒子であり、黒い円はシリカ微粒子が抜け落ちた跡である。光学フィルタ層１１０の断面ＴＥＭ像に示されるように、シリカ微粒子がほぼ均一に分散している。
　図７は、最大透過率で規格化したグラフであり、光学フィルタ層１１０の直線透過率スペクトルの入射角依存性を示す図である。図７に示される光学フィルタ層１１０の透過率曲線を見ると、可視光から赤外線にかけて直線透過率が単調に上昇する曲線部分が、入射角の増大につれて長波長側にシフト（約５０ｎｍ）している。言い換えると、赤外線から可視光にかけて直線透過率が単調に減少する曲線部分が、入射角の増大につれて長波長側にシフトする。この特徴的な入射角依存性は、光学フィルムに含まれるシリカ微粒子がコロイドアモルファス集合体を構成していることに起因すると考えられる。
　なお、光学フィルタ層１１０の構造や光学特性、製造方法の詳細は、本出願人による国際出願ＰＣＴ／ＪＰ２０２１／０１０４１３に記載されている。国際出願ＰＣＴ／ＪＰ２０２１／０１０４１３の開示内容のすべてを参照により本明細書に援用する。図６および図７は、上記国際出願に記載の実施例１の結果である。
　次に、上記国際出願に記載されている光学フィルタ層およびそれを有する光学積層体の例（実施例１～１１、比較例２）を説明する。実施例２～１１、比較例２では、上記国際出願に記載の実施例６（シリカ微粒子の平均粒径が約２２０nm）の光学フィルタ（ＰＥＴフィルム上に光学フィルタ層を形成したもの）の光学フィルタ層の厚さを２００μｍにしたものを用いた。なお、ＰＥＴフィルムの光学特性への影響はわずかであり、可視光を少なくとも部分的に反射または吸収する材料で形成された中間層上に、直接、光学フィルタ層を形成した光学積層体と光学特性はほぼ同じである。実施例６では、平均粒径が約３００ｎｍのシリカ微粒子を用い、光学フィルタ層の厚さを約３５０μｍとした。
　可視光を少なくとも部分的に反射する中間層を可視光透過性反射層ということがある。可視光透過性反射層は、入射する可視光の一部を反射し、残りの可視光を透過させる透過特性および反射特性を有する。可視光透過性反射層の可視の透過率は、好ましくは１０％～７０％、より好ましくは１５％～６５％、さらに好ましくは２０％～６０％である。可視光透過性反射層の反射率は、好ましくは３０％以上、より好ましくは４０％以上、さらに好ましくは４５％以上である。赤外光に関しては、好ましくは10%以上、より好ましくは15%以上、さらに好ましくは20%以上の透過率特性を有する。可視光透過性反射層としては、例えば、ハーフミラー、反射型偏光子、ルーバーフィルム、コールドミラー等を用いることができる。
　ハーフミラーとしては、例えば、屈折率の異なる２以上の誘電体膜が積層された多層積層体を用いることができる。このようなハーフミラーは、好ましくは金属様光沢を有する。誘電体膜の形成材料としては、金属酸化物、金属窒化物、金属フッ化物、熱可塑性樹脂（例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ））等が挙げられる。誘電体膜の多層積層体は、積層した誘電体膜の屈折率差によって、界面で入射光の一部を反射させる。誘電体膜の厚さによって、入射光と反射光との位相を変化させ、２つの光の干渉の程度を調整することにより、反射率を調整することができる。ハーフミラー層積層体からなるハーフミラーの厚さは、例えば５０μｍ以上２００μｍ以下であり得る。このようなハーフミラーとしては、例えば、東レ株式会社製の商品名「ピカサス」等の市販品を用いることができる。
　反射型偏光子は、特定の偏光状態（偏光方向）の偏光を透過し、それ以外の偏光状態の光を反射する機能を有する。反射型偏光子は、直線偏光分離型または円偏光分離型であり得るが、直線偏光分離型が好ましい。
　直線偏光分離型の反射型偏光子としては、例えば、特表平９－５０７３０８号公報に記載のものが使用され得る。市販品としては、例えば、日東電工株式会社製の商品名「ＡＰＣＦ」、３Ｍ社製の商品名「ＤＢＥＦ」、３Ｍ社製の商品名「ＡＰＦ」が挙げられる。また、市販品をそのまま用いてもよく、市販品を２次加工（例えば、延伸）して用いてもよい。円偏光分離型の反射型偏光子としては、例えば、コレステリック液晶を固定化したフィルムとλ／４板との積層体が挙げられる。また、ワイヤーグリッド型の偏光層を用いることもできる。
　コールドミラーは、赤外線のみを透過しかつ可視光線および紫外線を反射する機能を有する。コールドミラーは、例えば、東レ株式会社製の商品名「ピカサス」等の市販品を用いることができる。
　可視光を少なくとも部分的に吸収する中間層を可視光吸収層ということがある。可視光吸収層は、例えば、赤外線を透過する黒色インクで形成される。可視光吸収層の厚さを変えることによって、可視光の透過率を調整することができる。
　ＶＩＳ非視認性は、各光学フィルタを介して、記録媒体層のパターンを明確に視認できない場合を良（ＯＫ）として、パターンを明確に視認できる場合を不良（ＮＧ）としている。ＩＲ視認性は、例えば、赤外線カメラを用いて、各光学フィルタを介して、パターンを明確に視認できる場合を良（ＯＫ）として、パターンを明確に視認できない場合を不良（ＮＧ）としている。ここでは、パターンとしてＩＳＯ１２２３３解像度チャートを用い、チャート上に各光学フィルタを接触させた状態で、評価を行った。
　ＶＩＳ拡散透過率は、３５０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の波長範囲の可視光の平均透過率（％）を表し、ＩＲ拡散透過率は、７８０ｎｍ以上１３５０ｎｍ以下の波長範囲の赤外線（近赤外線）の平均透過率（％）を表している。拡散透過率は、光学積層体を積分球の開口部に配置した状態で測定した透過率であり、光学積層体がパターンに接触した状態における視認性と相関する。なお、分光器として、紫外可視近赤外分光光度計ＵＨ４１５０（株式会社日立ハイテクサイエンス製）を用い、１ｎｍ間隔にて測定を行った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　まず、表２を参照して、比較例の光学特性を説明する。
　比較例１は、白濁したプラスチック板（ポリスチレン製、厚さが０．５ｍｍ）である。ＶＩＳ拡散透過率は約２５％であり、記録媒体層がはっきりとは視認されないもののやや透けて見えるのでＶＩＳ非視認性はＮＧである。ＶＩＳ拡散透過率は２４％以下であることが好ましい。また、ＩＲ拡散透過率は約１３％と低いので、ＩＲ視認性はＮＧである。
　比較例２は、上記光学フィルタ層（上記国際出願の実施例６の平均粒径が約２００ｎｍのシリカ微粒子を含み、厚さを２００μｍとしたもの）と金属薄膜とを有する光学積層体であり、可視光も赤外線も透過しない。したがって、ＶＩＳ非視認性はＯＫであるが、ＩＲ視認性はＮＧである。
　次に、表１を参照する。表１からわかるように、実施例１～１１は、いずれもＶＩＳ拡散透過率は２１％以下であり、ＩＲ拡散透過率は４０％以上であり、ＶＩＳ非視認性およびＩＲ視認性のいずれもOKである。ＶＩＳ拡散透過率は、２４％以下が好ましく、２１％以下がさらに好ましい。ＩＲ拡散透過率は４０％以上が好ましく、５０％以上がさらに好ましく、６０％以上がさらに好ましい。
　実施例１は、上記光学フィルタ（上記国際出願の実施例６の平均粒径が約２００nmのシリカ微粒子を含み、厚さを２００μｍとしたもの）とワイヤーグリッド型反射層とを有する光学積層体である。
　実施例２は、上記光学フィルタ（上記国際出願の実施例６の平均粒径が約２００nmのシリカ微粒子を含み、厚さを２００μｍとしたもの）と赤外線を透過するように誘電体多層膜で構成されたハーフミラーとを有する光学積層体である。
　実施例３は、上記光学フィルタ（上記国際出願の実施例６の平均粒径が約２００nmのシリカ微粒子を含み、厚さを２００μｍとしたもの）と、ＩＲ透過黒色インク（厚さ６μｍ）を用いて形成された可視光吸収層とを有する光学積層体である。
　実施例４は、上記光学フィルタ（上記国際出願の実施例６の平均粒径が約２００nmのシリカ微粒子を含み、厚さを２００μｍとしたもの）と、ＩＲ透過黒色インク（厚さ２μｍ）を用いて形成された可視光吸収層とを有する光学積層体である。
　実施例５は、上記国際出願に記載の比較例Ａに対応し、特開２０１３－６５０５２号公報に記載の光学物品に相当する。
　実施例６は、平均粒径が約３００ｎｍのシリカ微粒子を含み、厚さが約３５０μｍの光学フィルタである。ＶＩＳ拡散透過率は２０％以下であり、十分なＶＩＳ非視認性を有するとともに、ＩＲ拡散透過率は５８％以上であり、ＩＲ視認性もＯＫである。このように、中間層がなくても、光学フィルタ層の光学特性を調整することによって、ＶＩＳ非視認性およびＩＲ視認性がともにＯＫな光学積層体を得ることができる。
　実施例７は、上記光学フィルタ（実施例６と同等）と、シアン色の加飾層とを有する光学積層体である。加飾層は、ＯＨＰフィルムにインクジェットプリンタ（セイコーエプソン株式会社製Ｃｏｌｏｒｉｏ　ＥＰ８１２Ａ、標準インクＳＡＴ－６ＣＬ）を用いて印刷することによって形成した。以下の実施例８～１１も同じである。
　実施例8は、上記光学フィルタ（実施例６と同等）と、マゼンタ色の加飾層とを有する光学積層体である。
　実施例９は、上記光学フィルタ（実施例６と同等）と、イエロー色の加飾層とを有する光学積層体である。
　実施例１０は、上記光学フィルタ（上記国際出願の実施例６の平均粒径が約２００nmのシリカ微粒子を含み、厚さを２００μｍとしたもの）と、黒色の加飾層とを有する光学積層体である。
　実施例１１は、上記光学フィルタ（上記国際出願の実施例６の平均粒径が約２００nmのシリカ微粒子を含み、厚さを２００μｍとしたもの）と、木目模様の加飾層とを有する光学積層体である。
　このように、本発明の実施形態による光学積層体は、上述の特徴を有する光学フィルタ層およびオプショナルな中間層を有するので、記録媒体層のパターンを視認できなくするとともに、赤外線を用いて読み取り可能にすることができる。
　したがって、記録媒体層のパターンを特定のユーザにだけアクセス可能とすることができる。また、光学積層体の表面に、光学積層体が設けられる周辺の意匠と同様の意匠を施すことによって、光学積層体自体を視認されにくくすることもできる。本発明の実施形態によると、例えば、秘密の情報を伝達する新しいシステムが提供される。あるいは、外観を損ねることなく、情報を伝達することができる新しいシステムを提供することができる。

Claims (21)

  1. 　第１主面と、前記第１主面の反対側の第２主面を有する光学積層体であって、
    　赤外線を透過し、可視光を拡散反射する光学フィルタ層と、
    　前記光学フィルタ層の前記第２主面側に配置され、前記光学フィルタ層を介して赤外線で読み取り可能なパターンを有する記録媒体層と
    を有し、
    　前記光学フィルタ層を介して、前記パターンを視認できないように構成されている光学積層体。
  2. 　前記記録媒体層と前記光学フィルタ層との間に配置され、可視光を少なくとも部分的に反射または吸収する中間層をさらに有する、請求項１に記載の光学積層体。
  3. 　前記中間層は、偏光選択性を有している、請求項２に記載の光学積層体。
  4. 　前記パターンは、赤外線吸収インクで形成されたパターンを含む、請求項１から３のいずれか１項に記載の光学積層体。
  5. 　前記パターンは、再帰反射性インクで形成されたパターンを含む、請求項１から４のいずれか１項に記載の光学積層体。
  6. 　前記記録媒体層と前記光学フィルタ層との間に配置された接着剤層をさらに有する、請求項１から５のいずれか１項に記載の光学積層体。
  7. 　前記パターンは、凹凸構造を有する、請求項１から３のいずれか１項に記載の光学積層体。
  8. 　前記凹凸構造の表面は、鏡面反射表面または光散乱表面を含む、請求項７に記載の光学積層体。
  9. 　前記凹凸構造と前記光学フィルタ層とが少なくとも部分的に互いに接着されている、請求項７または８に記載の光学積層体。
  10. 　前記凹凸構造と前記光学フィルタ層との間に少なくとも部分的に空気層を有する、請求項７から９のいずれか１項に記載の光学積層体。
  11. 　前記光学フィルタ層の前記第１主面側に配置された加飾層をさらに有する、請求項１から１０のいずれか１項に記載の光学積層体。
  12. 　前記光学フィルタ層の前記第１主面側に配置された表面保護層をさらに有する、請求項１から１１のいずれか１項に記載の光学積層体。
  13. 　前記光学フィルタ層は７８０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下の波長範囲内の少なくとも一部の波長の光に対し６０％以上の直線透過率を有する、請求項１から１２のいずれか１項に記載の光学積層体。
  14. 　前記記録媒体層より前面側に位置する積層体部分は、可視光の拡散透過率が２４％以下であり、かつ、７８０ｎｍ以上１３５０ｎｍ以下の近赤外線の拡散透過率が４０％以上である、請求項１から１３のいずれか１項に記載の光学積層体。
  15. 　前記光学フィルタ層は、マトリクスと、前記マトリクス中に分散された光散乱体となる微粒子とを有する、請求項１から１４のいずれか１項に記載の光学積層体。
  16. 　前記微粒子は、少なくともコロイドアモルファス集合体を構成している、請求項１５に記載の光学積層体。
  17. 　前記光学フィルタ層の可視光の波長領域の透過率曲線は、長波長側から短波長側にかけて直線透過率が単調に減少する曲線部分を有し、前記曲線部分は入射角の増大につれて長波長側にシフトする、請求項１５または１６に記載の光学積層体。
  18. 　前記パターンは情報を表している、請求項１から１７のいずれか１項に記載の光学積層体。
  19. 　前記パターンは、ＡＲマーカーを含む、請求項１８に記載の光学積層体。
  20. 　請求項１８または１９に記載の光学積層体と、
    　前記光学積層体から赤外線を用いて前記パターンを読み取る赤外線検出装置と、
    　前記パターンが表す前記情報に基づいて制御信号を生成する制御回路と
    を備える、システム。
  21. 　前記情報は、位置情報を含む、請求項２０に記載のシステム。
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