JP2015068849A - Display medium and articles with labels - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、偽造防止などで用いられる観察条件によって画像等の見え方が変化する表示体に関する。 The present invention relates to a display body in which the appearance of an image or the like changes depending on viewing conditions used for forgery prevention or the like.
商品券や小切手等の有価証券類やクレジットカードやキャッシュカード、ＩＤカード等のカード類、パスポートや免許証等の証明書類の偽造防止を目的として、通常の印刷物とは異なる視覚効果をもつ表示体が設けられている。その表示体は、転写箔やステッカー等の形態からなり、前記証券類やカードなどの証明書類の表面に貼付、圧着するなどによって設けられる。また、有価証券類や証明書類以外の物品においても偽造品の流通が社会問題化しており、そのような物品についても同様の偽造防止技術を適用する機会が多くなってきている。 Display that has a visual effect different from ordinary printed materials for the purpose of preventing counterfeiting of securities such as gift certificates and checks, cards such as credit cards, cash cards, ID cards, and certificates such as passports and licenses Is provided. The display body is in the form of a transfer foil, a sticker, or the like, and is provided by pasting or crimping on the surface of certificates such as securities or cards. Also, the distribution of counterfeit goods has become a social problem for articles other than securities and certificates, and there are increasing opportunities to apply similar anti-counterfeiting techniques to such articles.
偽造防止技術としては、マイクロ文字、特殊発光インキ、すかし、回折格子、ホログラムなどがある。この偽造防止技術は大きく二つに分けることができる。一つは、簡易な機器や測定装置などの検証機を使用して真偽を判別する偽造対策で、もう一つは、肉眼で容易に真偽判定が可能な偽造対策である。
偽造防止技術として、電子線描画装置（ＥＢ装置）で様々な微細構造を作製し、目視で類似技術と差別化できるセキュリティデバイスの開発が行われている。
Examples of anti-counterfeiting technologies include micro characters, special light-emitting ink, watermarks, diffraction gratings, and holograms. This forgery prevention technology can be roughly divided into two. One is a counterfeit measure that determines authenticity by using a verification device such as a simple device or measurement device, and the other is a counterfeit measure that can be easily determined by the naked eye.
As anti-counterfeiting technologies, various fine structures are produced by an electron beam drawing apparatus (EB apparatus), and security devices that can be visually differentiated from similar techniques have been developed.
もっとも一般的なセキュリティデバイスとしては、表面レリーフタイプの回折格子（例えば特許文献１）がある。 The most common security device is a surface relief type diffraction grating (for example, Patent Document 1).
回折格子は、一般の印刷物に比べて構造が複雑で、高い微細加工技術がないと作製が困難であった。しかし、最近は回折格子と類似したものが流通してきており、回折格子の偽造防止効果が薄れてきている。
よって、回折格子に変わる新しい光学特性を有する偽造防止性の優れたセキュリティデバイスの提供が望まれている。
本発明は、上記のような点に着目したもので、偽造防止性の優れた表示体の提供を目的とする。
A diffraction grating has a complicated structure as compared with a general printed matter, and it is difficult to produce the diffraction grating without a high fine processing technique. However, recently, those similar to diffraction gratings have been distributed, and the anti-counterfeiting effect of diffraction gratings has been diminished.
Therefore, it is desired to provide a security device having new anti-counterfeiting properties excellent in anti-counterfeiting properties instead of a diffraction grating.
This invention pays attention to the above points, and it aims at providing the display body excellent in forgery prevention property.
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、光透過層の一方の表面に凹凸構造領域を有し、その凹凸構造領域に対し、凹部及び凸部の少なくとも一方からなる凹凸部が複数、前記表面に沿って二次元的に配列してなる凹凸構造が設けられ、前記凹凸構造の凹凸部は、可視光の波長未満の中心間距離で周期的に配置され、かつ各凹凸部の前記光透過層厚さ方向の変化量が一定もしくは略一定であり、前記凹凸構造の表面に反射層が積層し、前記反射層の膜厚は、前記凹凸部の配列方向に沿って膜厚が異なる部分を有することを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the first aspect of the present invention has a concavo-convex structure region on one surface of a light transmission layer, and the concavo-convex portion including at least one of a concave portion and a convex portion with respect to the concavo-convex structure region. Are provided with a concavo-convex structure that is two-dimensionally arranged along the surface, and the concavo-convex portions of the concavo-convex structure are periodically arranged at a center-to-center distance less than the wavelength of visible light, and each concavo-convex portion The amount of change in the thickness direction of the light transmission layer is constant or substantially constant, a reflective layer is laminated on the surface of the concavo-convex structure, and the film thickness of the reflective layer is a film thickness along the arrangement direction of the concavo-convex parts Have different parts.
本発明の第２の態様は、 前記各凹凸部は、前記光透過層の厚さ方向に対し傾いた斜面を有し、斜面の位置で前記反射層の膜厚が異なることを特徴とする。
本発明の第３の態様は、予め設定した領域に存在する全ての凹凸部の斜面において、同一方向を向く斜面に形成された前記反射層の膜厚が等しいことを特徴とする。
本発明の第４の態様は、前記各凹凸部は、前記光透過層の厚さ方向に対し傾いた２以上の斜面を有すると共に、前記反射層の膜厚として２パターン有し、斜面の向きによって膜厚を異にしたことを特徴とする。
The second aspect of the present invention is characterized in that each of the concavo-convex portions has a slope inclined with respect to the thickness direction of the light transmission layer, and the thickness of the reflective layer is different at the position of the slope.
The third aspect of the present invention is characterized in that the thickness of the reflective layer formed on the inclined surfaces facing the same direction is the same among all the inclined surfaces of the concavo-convex portions existing in the preset region.
According to a fourth aspect of the present invention, each of the concavo-convex portions has two or more inclined surfaces inclined with respect to the thickness direction of the light transmission layer, and has two patterns as the thickness of the reflective layer. The film thickness is varied depending on
本発明の第５の態様は、前記反射層の斜面に形成する膜厚は、１０ｎｍ以上９０ｎｍ以下であることを特徴とする。
本発明の第６の態様は、前記反射層の膜厚は、予め用意した画像の濃淡に対応していることを特徴とする。
The fifth aspect of the present invention is characterized in that the film thickness formed on the inclined surface of the reflective layer is 10 nm or more and 90 nm or less.
The sixth aspect of the present invention is characterized in that the thickness of the reflective layer corresponds to the density of an image prepared in advance.
本発明の第７の態様は、前記中心間距離が２００ｎｍ以上５００ｎｍ未満であり、前記凹凸部の前記光透過層厚さ方向の変化量が、２００ｎｍ以上５００ｎｍ未満であることを特徴とする。
本発明の第８の態様は、前記態様のいずれかの表示体が、光透過性を有する接着層を介して、光透過性を有する基材からなる物品に支持されていることを特徴とする。
A seventh aspect of the present invention is characterized in that the center-to-center distance is 200 nm or more and less than 500 nm, and the amount of change in the light transmission layer thickness direction of the concavo-convex portion is 200 nm or more and less than 500 nm.
An eighth aspect of the present invention is characterized in that the display body according to any one of the above aspects is supported by an article made of a light-transmitting base material via a light-transmitting adhesive layer. .
本発明の態様によれば、表示体の凹凸構造内で反射層の膜厚が異なるため、表示体を透過観察した際に、観察方向によって異なる干渉色を視認することができる。この結果、偽造防止性の優れた表示体の提供可能となる。 According to the aspect of the present invention, since the thickness of the reflective layer is different in the uneven structure of the display body, different interference colors can be visually recognized depending on the observation direction when the display body is observed through transmission. As a result, it is possible to provide a display body with excellent anti-counterfeiting properties.
（実施の形態１）
以下に、本発明に基づく実施形態の表示体について図面を用いて説明を行う。
図１は、本発明の表示体の実施形態を示す平面図である。
図２は、図１のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。表示体１０は、少なくとも光透過層１１及び反射層１３、接着層１５を含んでいる。図２に示す例では、光透過層１１側を前面側（観察者側）とし、接着層１５側を背面側としている。
(Embodiment 1)
Below, the display body of embodiment based on this invention is demonstrated using drawing.
FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of a display body of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II of FIG. The
光透過層１１と反射層１３との界面には、二次元的に配列した複数の凹部及び凸部の少なくとも一方からなる凹凸部が複数設けられた第１，２，３凹凸構造領域１２ａ、１２ｂ、１２ｃと、少なくとも凹凸構造領域１２ａ、１２ｂ、１２ｃ間に位置する平坦領域１２ｅとを備えている。
第１，２，３凹凸構造領域１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、前記凹凸部が、光透過層１１の表面に沿って二次元的に配列して形成され、前記凹凸構造の凹凸部は、可視光の波長未満の中心間距離で周期的に配置され、かつ各凹凸部の前記光透過層厚さ方向の変化量が一定もしくは略一定であり、前記凹凸構造の表面に反射層が積層し、前記反射層の膜厚は、前記凹凸部の配列方向に沿って膜厚が異なる部分を有する。略一定とは、実質一定の状態を指す。
At the interface between the
The first, second, and third
また、接着層１５は、反射層１３の背面側に形成されている。
光透過層１１は、表面の汚れや傷などから凹凸構造を保護し、これにより、表示体１０の視覚効果を長期にわたって保つ効果を果たす。さらに、光透過層１１は、凹凸構造を露出させないことにより、複製を困難にしている。
この光透過層１１の構成材料としては、例えば、光透過性を有する樹脂を使用することができる。光透過性を有する樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネイト、酢酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、酢酸プロピオン酸セルロース、ニトロセルロース、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリルスチレン共重合体、塩化ビニル、ポリメタクリル酸メチルなどの熱可塑性樹脂やポリイミド、ポリアミド、ポリエステルウレタン、アクリルウレタン、エポキシウレタン、シリコーン、エポキシ、メラミン樹脂などの熱硬化性樹脂、及び紫外線又は電子線硬化性の、各種アクリルモノマー、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレートなどのオリゴマー、アクリル基やメタクリル基などを有するアクリルやエポキシ及びセルロース系樹脂などの反応性ポリマーが使用可能である。
The
The light
As a constituent material of the
光透過層１１には、表面強度や凹凸構造の形成し易さなどを考慮して、２層以上の積層構造を採用しても良い。また、反射層１３の構成材料として金属を使用した場合、それに由来する金属光沢色を異なる色に変えるために、この光透過層１１に染料や顔料などを混ぜ、この染料や顔料に特定の波長の光を吸収させるようにすることも可能である。
反射層１３は、凹凸構造が設けられた界面の反射率を高める役割を果たす。この反射層１３の構成材料としては、例えば、アルミニウム、銀、錫、クロム、ニッケル、銅、金及びそれらの合金などの金属材料を使用することができる。また、反射層１３は、誘電体材料などの、光透過層１１の構成材料とは屈折率が異なる材料からなるものであっても良い。
For the
The
反射層１３は、単層に限られず、多層であってもよい。そして、この反射層１３は金属及び酸化チタンや硫化亜鉛のような酸化物などを用い、真空製膜法を利用して形成することができる。真空製膜法としては、真空蒸着法、スパッタリング法などが適用できる。
接着層１５は、表示体１０を偽造防止対策したい物品に取り付けるために設けられている。この接着層１５は、表示体１０と偽造対策を施したい物品との間の接着強度や物品の接着面の平滑性などを考慮して、２層以上の構成であってもよい。なお、図２には、光透過層１１側から表示体１０を観察する構成のものを描いているが、反射層１３側から表示体１０を観察する構成を採用することもできる。
The
The
次に、光透過層１１と反射層１３との界面部に設けられている凹凸構造について説明する。
第１界面部における第１凹凸構造領域１２ａと第２界面部における第２凹凸構造領域１２ｂと第３界面部における第３凹凸構造領域１２ｃは、前述したように凹部及び／又は凸部からなる凹凸部を有している。より具体的には、第１凹凸構造領域１２ａは回折構造となっており、第２、３凹凸構造領域１２ｂ、ｃは光吸収及び回折構造となっている。また、第４界面部には、平坦面である平坦領域１２ｅである。
Next, the concavo-convex structure provided at the interface between the
As described above, the first concavo-
図３は、図２の第２凹凸構造領域１２ｂの領域Ａの拡大図であり、凹凸構造１４ｂに積層された反射層１３の膜厚分布を示している。図３に示すように第２凹凸構造領域１２ｂの凹凸構造には、反射層がほぼ均一に積層されている。
図４は、図２の第３凹凸構造領域１２ｃの領域Ｂの拡大図であり、凹凸構造１４ｃに積層された反射層の膜厚分布を示している。図４に示すように第３凹凸構造領域１２ｃの凹凸構造１４ｃには、反射層１３ａ，１３ｂのように左右で異なる膜厚が積層されている。ここでは、説明の簡略化のために積層膜厚が２種類のパターンの場合で説明するが、２種類以上の異なる膜厚が存在しても構わない。
FIG. 3 is an enlarged view of the region A of the second concavo-
FIG. 4 is an enlarged view of the region B of the third concavo-
図４のように凹凸構造の左右で異なる膜厚の反射層を積層する方法について図５を用いて説明する。
真空蒸着内において、対象とする凹凸構造の各凸部の頂上又は各凹部の底に沿った線を水平方向として、各凸部１４ｃの形成された面を斜めに傾ける。これにより、各凸部のうち、片側の斜面が下方のルツボ３１内の蒸着用素材３２に対向し、反対側の傾斜面１５ａ下方の蒸着用素材３２から隠蔽されるように配置される。この状態で蒸着用素材３２を加熱、気化させる。これにより、各凸部１４ｃ片側の斜面１５ｂし、反射層１３ａなる金属膜が真空蒸着法により形成される。また、反対側の斜面１５ａは、蒸着用素材３２から隠蔽された位置にあるので、金属膜が成形されない。この真空蒸着法を「斜め蒸着」と呼ぶこととする。このあとに、水平方向に凹凸構造を戻して、真空蒸着をすることによって、図４のように凹凸構造の左右でことなる反射層を作製することが可能となる。水平方向に凹凸構造を戻して、真空蒸着することを「通常蒸着」と呼ぶこととする。
A method of laminating reflective layers having different thicknesses on the left and right sides of the concavo-convex structure as shown in FIG. 4 will be described with reference to FIG.
In the vacuum deposition, the surface on which each
図６は、図１及び図２に示す表示体１０の第１凹凸構造領域１２ａの回折構造として採用可能な構造の一例を拡大して示している。図７は、図１及び図２に示す表示体１０の第２、３凹凸構造領域１２ｂ、ｃの光吸収及び回折構造として採用可能な構造の一例を拡大して示している。図８は、第２凹凸構造領域及び第３凹凸構造領域の平面図を示している。
FIG. 6 is an enlarged view of an example of a structure that can be adopted as the diffraction structure of the first
第１凹凸構造領域１２ａには、図６にも示すように、複数の溝１４ａを配置してなるレリーフ型回折格子が設けられている。この溝１４ａの中心間距離は、例えば、５００ｎｍ以上２０００ｎｍ以下の範囲内にある。また、溝１４ａの深さは、例えば１００ｎｍｍ以上１０００ｎｍ以下の範囲内にあり、典型的には１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下の範囲内にある。
As shown in FIG. 6, the first concavo-
なお、用語「回折格子」は、自然光などの照明光を照射することにより回折波を生じる構造を意味し、複数の溝１４ａを平行且つ等間隔に配置する通常の回折格子に加え、ホログラムに記録された干渉縞も包含することとする。また、溝１４ａ又は溝１４ａに挟まれた部分を「格子線」と呼ぶこととする。
第２凹凸構造領域１２ｂには、図７にも示すように、複数の凹部又は凸部１４ｂが設けられている。これら凹部又凸部１４ｂは、前述した溝１４ａの中心間距離と比較してより小さい中心間距離で二次元的に配置されている。各凹部又は凸部１４ｂは、順テーパ形状を有している。凹部又は凸部１４ｂの深さ又は高さ（膜厚方向の変化量）は、２００ｎｍ以上５００ｎｍ未満の範囲内にある。また、図６に示すように中心間距離Ｄ１で凸部１４ｂがＸ軸及びＹ軸に平行して周期的に配列している。図６には典型的な凸部１４ｂを配列した例を示しており、Ｘ軸とＹ軸が４５度の角度で交差する直線と平行に配列されていても良い。
The term “diffraction grating” means a structure in which a diffracted wave is generated by irradiating illumination light such as natural light. In addition to a normal diffraction grating in which a plurality of
As shown in FIG. 7, the second
第２凹凸構造領域１２ｂの中心間距離Ｄ１は、２００ｎｍ以上５００ｎｍ未満である。一般的には、凹凸構造領域１２ｂの中心間距離Ｄ１が小さくなるに伴って明度及び彩度が低下し、より黒い表示が可能となり、中心間距離Ｄ１が大きくなるに伴って輝度が上昇し、暗灰色に知覚されるような構造となる。また、凹凸構造１４ｂの高さが高い方がより黒色表示が可能となり、高さが小さくなるに伴って輝度が上昇し、暗灰色に知覚されるようになる。典型的には凹凸構造の高さは、中心間距離Ｄ１の１／２以上とすることが望ましい。具体的には、中心間距離Ｄ１が５００ｎｍであった場合、凹凸構造の高さを２５０ｎｍ以上とすることで暗灰色の表示が可能となり、さらに、中心間距離Ｄ１よりも大きい５００ｎｍ以上の高さとすることでより黒い表示が可能となる。しかし、中心間距離が短くなる又は凹凸構造の高さが高くなると、凹凸構造を成形することが困難になるため、中心間距離Ｄ１を２００ｎｍ以上、高さを５００ｎｍ未満としている。また、中心間距離Ｄ１が長くなる又は凸部の高さが低くなると黒色又は暗灰色の表示が困難となるため、中心間距離Ｄが５００ｎｍ未満、凸部の高さが２００ｎｍ以上としている。
The center distance D1 of the second
第３凹凸構造領域１２ｃは、第２凹凸構造領域１２ｂと同じ形状をしているので省略する。第３凹凸構造領域１２ｃと第２凹凸構造領域１２ｂの違いは、図３、４に示したように反射層の膜厚が異なることである。
第２、３凹凸構造領域１２ｂ、ｃの凹凸構造１４ｂが順テーパ形状をしている。テーパ形状としては、例えば、半紡錘形状、円錐及び角錐などの錐体形状、切頭円錐及び切頭角錐などの切頭錐体形状などが挙げられる。凹凸構造１４ｂの側面は、傾斜面のみで構成されていてもよく、階段状であってもよい。凹凸構造１４ｂのテーパ形状は、凹凸構造領域１２ｂに入射する光の反射率を小さくするのに役立つ。なお、原版を利用して凹凸構造１４ｂを形成する場合、テーパ形状は、光透過層から原版の取り外しを容易にし、生産性の向上に寄与する。
Since the 3rd uneven structure area |
The
上述したように、凹凸構造１４ｂはテーパ形状（複数の斜面）を有している。このような構造を採用した場合、平均中心間距離が十分に短ければ、Ｚ方向に連続的に変化した屈折率を有していると見なすことができる。
従って、表示体１０のうち凹凸構造領域１２ｂ、ｃに対応した部分は、その略法線方向から反射観察した場合に、例えば黒色または暗灰色を表示する。ここで反射観察とは、一般に上方に配置した光源から表示体の表面に光を照射し、表示体表面からの反射光によって表示体表面の様子を観察する場合のことを言う。なお、ここでの「黒色」は表示体１０のうち凹凸構造領域１２ｂ、ｃに略法線方向から光を照射し、正反射光の強度を測定したときに、波長が４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の範囲内にある全ての光成分について反射率が１０％以下であることを意味し、「暗灰色」は表示体１０のうち凹凸構造領域１２ｂ、ｃに略法線方向から光を照射し、正反射光の強度を測定したときに、波長が可視光の波長である４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の範囲内にある全ての光成分について反射率が約２５％以下であることを意味する。
As described above, the concavo-
Therefore, portions of the
これらの凹凸構造を光透過層１１と反射層１３との界面部に設けるに当たっては、ニッケル電鋳法などでニッケル原版を作製し、作製した原版を所定のフィルム上に熱圧着させることによって、フィルム上に微細回折格子を形成する。
第４界面部は、平坦領域１２ｅである。本発明において、平面領域１２ｅを配置することによって、反射観察を行った場合に第２、３凹凸構造領域１２ｂ、ｃと１２ｅとのコントラスト差を大きくすることが可能である。しかし、本発明において必ずしも平坦領域１２ｅは必要ではない。
In providing these concavo-convex structures at the interface between the
The fourth interface portion is a
本実施形態の表示体１０は、複数の凹部又は凸部１４ｃが設けられた第３凹凸構造領域１２ｃを少なくとも含んでいる。上記の通り、凹部又は凸部１４ｃは、回折格子を形成している溝１４ａの最小中心間距離と比較してより小さい中心間距離で二次元的に配置されている。すなわち、この表示体１０は、回折格子を形成している溝１４ａと比較して、より微細な構造を含んでいる。
The
このような構成になる表示体１０からは、上述したような構成の凹凸構造を正確に解析することは困難である。そして、このような表示体１０から前述のような凹凸構造を解析できたとしても、この凹凸構造を含んだ表示体の偽造又は模造は難しい。回折格子の場合、レーザ光などを利用した光学的複製方法によって干渉縞として構造をコピーされることがあるが、第２、３凹凸構造領域１２ｂ、ｃの凹凸構造は複製が困難である。
From the
また、この表示体１０は、特殊な視覚効果を有している。すなわち、第１凹凸構造領域１２ａは、波長分散を伴う回折光を生じ、視点位置により七色にカラーシフトして見え、回折格子が形成された通常の界面として認識される。一方、表示体に対する垂線方向周辺の通常の観察領域では、第２凹凸構造領域１２ｂ、第３凹凸構造領域１２ｃは黒色表示される。一見すると、偽造又は模造を試みる者は、第２、３凹凸構造領域１２ｂ、ｃに凹凸構造が存在していること自体を認識することが難しい。
In addition, the
深い角度での回折光の表現は、第２、３凹凸構造領域１２ｂ、ｃのみで可能で、垂線方向からのデザイン表現だけでなく、深い角度からの表現ができるようになり、さらに構造が複雑となっていて、偽造団にとっても構造を推測することが非常に困難になる。
また、第２、３界面部は、第４界面部や第１界面部と比較して表面積が多いため、反射層を例えば通常蒸着にて行った場合に、平坦領域１２ｅと凹凸構造領域の膜厚に違いを生み出すことが可能である。よって、第４界面部と第２、３界面部を透過観察すると透過光に違いが生じる。ここで透過観察とは、一般に反射層側に配置した光源から表示体に光を照射し、表示体表面からの透過光によって表示体表面の様子を観察する場合のことを言う。平坦な基材に反射層を成形して光の透過率、反射率を測定した結果を図１１に示す。
The expression of the diffracted light at a deep angle is possible only with the second and third concavo-
In addition, since the second and third interface portions have a larger surface area than the fourth interface portion and the first interface portion, when the reflective layer is formed by, for example, normal vapor deposition, the
第２、３凹凸構造の反射層の膜厚は、光学特性から１０ｎｍ以上９０ｎｍ以下が好ましい。反射層の膜厚が１０ｎｍより薄い場合には、反射観察にて回折光の強度が低下する。また、反射層の膜厚が９０ｎｍより厚い場合には、図１１に示すように透過光が１０％以下になるため、透過観察の効果が低下する。そのため、凹凸構造の斜面の反射層膜厚は、光学特性から１０ｎｍ以上９０ｎｍ以下に設定している。 The thickness of the reflective layer having the second and third concavo-convex structures is preferably 10 nm or more and 90 nm or less in view of optical characteristics. When the thickness of the reflective layer is less than 10 nm, the intensity of diffracted light is reduced by reflection observation. Further, when the thickness of the reflective layer is greater than 90 nm, the transmitted light becomes 10% or less as shown in FIG. Therefore, the thickness of the reflective layer on the slope of the concavo-convex structure is set to 10 nm or more and 90 nm or less from the optical characteristics.
透過観察による透過光の波長は、反射層の膜厚によってコントロールすることができる。すなわち、第２凹凸構造領域と第３凹凸構造領域では、凹凸構造の反射層の膜厚が異なるため、透過観察時に観察できる色が違う。透過観察時の観察できる波長については、後述で説明する。
さらに、第２、３凹凸構造領域は、凹凸構造によって反射層の膜厚及び透過光の波長をコントロールするため、反射観察した場合と透過観察した場合の領域が完全に一致する。
The wavelength of transmitted light by transmission observation can be controlled by the thickness of the reflective layer. That is, the second concavo-convex structure region and the third concavo-convex structure region have different colors that can be observed during transmission observation because the thickness of the reflective layer of the concavo-convex structure is different. Wavelengths that can be observed during transmission observation will be described later.
Furthermore, since the second and third concavo-convex structure regions control the film thickness of the reflective layer and the wavelength of transmitted light by the concavo-convex structure, the regions in the reflection observation and the transmission observation completely coincide.
したがって、この表示体１０を偽造防止媒体として使用すると、高い偽造防止効果を奏することができる。
この表示体１０の視覚効果について、さらに詳細に説明する。
まず、第１凹凸構造領域１２ａの凹凸構造に起因した視覚効果について説明する。回折格子を照明すると、回折格子は入射光である照明光の進行方向に対して特定の方向に強い回折光を射出する。
Therefore, when this
The visual effect of the
First, the visual effect resulting from the uneven structure of the first
最も代表的な回折光は、１次回折光である。１次回折光の射出角βは、回折格子の格子線に垂直な面内で光が進行する場合、下記等式（１）から算出することができる。
ｄ＝λ／（ｓｉｎα−ｓｉｎβ） …（１）
この等式（１）において、ｄは回折格子の格子定数を表し、λは入射光及び回折光の波長を表している。また、αは、０次回折光、すなわち、透過光又は正反射光の射出角を表している。換言すれば、αの絶対値は、照明光の入射角と等しく、入射角とはＺ軸に対して対称な関係である（反射型回折格子の場合）。なお、α、βは、Ｚ軸から時計回りの方向を正方向とする。
The most representative diffracted light is first-order diffracted light. The emission angle β of the first-order diffracted light can be calculated from the following equation (1) when the light travels in a plane perpendicular to the grating line of the diffraction grating.
d = λ / (sin α−sin β) (1)
In this equation (1), d represents the grating constant of the diffraction grating, and λ represents the wavelengths of incident light and diffracted light. Α represents the exit angle of 0th-order diffracted light, that is, transmitted light or specularly reflected light. In other words, the absolute value of α is equal to the incident angle of the illumination light, and the incident angle is symmetrical with respect to the Z axis (in the case of a reflective diffraction grating). For α and β, the clockwise direction from the Z axis is the positive direction.
等式（１）から明らかなように、１次回折光の射出角βは、波長λに応じて変化する。すなわち、回折格子は、分光器としての機能を有している。したがって、照明光が白色光である場合、回折格子の格子線に垂直な面内で観察角度を変化させると、観察者が知覚する色が変化する。
また、ある観察条件のもとで観察者が知覚する色は、格子定数ｄに応じて変化する。例えば、回折格子は、その法線方向に１次回折光を射出するとする。すなわち、１次回折光の射出角βは、０°であるとする。そして、観察者は、この１次回折光を知覚するとし、このときの０次回折光の射出角をαＮとすると、等式（１）は、下記等式（２）へと簡略化することができる。
As is apparent from equation (1), the exit angle β of the first-order diffracted light changes according to the wavelength λ. That is, the diffraction grating has a function as a spectroscope. Accordingly, when the illumination light is white light, the color perceived by the observer changes when the observation angle is changed in a plane perpendicular to the grating line of the diffraction grating.
In addition, the color perceived by the observer under a certain observation condition changes according to the lattice constant d. For example, it is assumed that the diffraction grating emits first-order diffracted light in the normal direction. That is, the exit angle β of the first-order diffracted light is assumed to be 0 °. If the observer perceives this first-order diffracted light, and the emission angle of the 0th-order diffracted light at this time is αN, equation (1) can be simplified to equation (2) below. .
ｄ＝λ／ｓｉｎαＮ …（２）
等式（２）から明らかなように、観察者に特定の色を知覚させるには、その色に対応した波長λと照明光の入射角｜αＮ｜と格子定数ｄとを、それらが等式（２）に示す関係を満足するように設定すればよい。例えば、波長が４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の範囲内にある全ての光成分を含んだ白色光を照明光として使用し、照明光の入射角｜αＮ｜を４５°とし、さらに、空間周波数（格子定数の逆数）が１０００本／ｍｍ以上１８００本／ｍｍ以下の範囲内で分布している回折格子を使用するとする。この場合、回折格子をその法線方向から観察すると、空間周波数が約１６００本／ｍｍの部分は青く見え、空間周波数が約１１００本／ｍｍの部分は赤く見える。
d = λ / sin αN (2)
As is clear from equation (2), in order for the observer to perceive a specific color, the wavelength λ corresponding to the color, the incident angle | αN | of the illumination light, and the lattice constant d are equal to each other. What is necessary is just to set so that the relationship shown in (2) may be satisfied. For example, white light including all light components having a wavelength in the range of 400 nm to 700 nm is used as illumination light, the incident angle | αN | of the illumination light is set to 45 °, and the spatial frequency (lattice constant) It is assumed that a diffraction grating in which the reciprocal number is distributed within a range of 1000 lines / mm to 1800 lines / mm is used. In this case, when the diffraction grating is observed from the normal direction, a portion having a spatial frequency of about 1600 lines / mm looks blue and a portion having a spatial frequency of about 1100 lines / mm looks red.
なお、回折格子は、空間周波数が小さいほうが形成し易い。そのため、通常の表示体では、回折格子の大多数は、空間周波数が５００本／ｍｍ以上１６００本／ｍｍ以下の回折格子とする。
このように、或る観察条件のもとで観察者が知覚する色は、回折格子の格子定数ｄ（又は空間周波数）で制御することができる。そして、先の観察条件から観察角度を変化させると、観察者が知覚する色は変化する。
Note that the diffraction grating is easier to form when the spatial frequency is smaller. Therefore, in a normal display body, the majority of the diffraction gratings are diffraction gratings having a spatial frequency of 500 lines / mm to 1600 lines / mm.
As described above, the color perceived by the observer under a certain observation condition can be controlled by the grating constant d (or spatial frequency) of the diffraction grating. When the observation angle is changed from the previous observation condition, the color perceived by the observer changes.
上記の説明では、光が格子線に垂直な面内で進行することを仮定している。この状態から回折格子をその法線の周りで回転させると、一定の観察方向に対して、この回転角度に応じて格子定数ｄの実効値が変化する。その結果、観察者が知覚する色が変化する。逆に言えば、格子線の方位のみが異なる複数の回折格子を配置した場合、それらの回折格子に異なる色を表示させることができる。また、回転角度が十分に大きくなると、一定の観察方向からは回折光が認識できなくなり、回折格子が無い場合と同様に認識される。 In the above description, it is assumed that light travels in a plane perpendicular to the grid lines. When the diffraction grating is rotated around the normal line from this state, the effective value of the grating constant d changes according to the rotation angle with respect to a certain observation direction. As a result, the color perceived by the observer changes. In other words, when a plurality of diffraction gratings having only different grating line orientations are arranged, different colors can be displayed on the diffraction gratings. Further, when the rotation angle becomes sufficiently large, diffracted light cannot be recognized from a certain observation direction, and is recognized in the same manner as when there is no diffraction grating.
また、回折格子を構成している溝１４ａの深さを大きくすると、回折効率が変化する（照明光の波長などにも依存）。そして、後で説明する画素に対する回折格子の面積比を大きくすると、回折光の強度はより大きくなる。
したがって、第１凹凸構造領域１２ａにおいて、凹部又は凸部１４ａが所定の配列パターンで配列されてなる画素の複数個が配置されている場合、それらの画素の一部と他の一部とで、溝１４ａの空間周波数及び／又は方位を異ならしめると、それらの画素に異なる色を表示させることができ、また、観察可能な条件を設定することができる。そして、第１凹凸構造領域１２ａを構成している画素の一部と他の一部とで、溝１４ａの深さ及び／又は画素に対する回折格子の面積比の少なくとも１つを異ならしめると、それらの画素の輝度を異ならしめることができる。それゆえ、これらを利用することにより、第１凹凸構造領域１２ａに、フルカラー像及び立体像などの像を表示させることができる。
Further, when the depth of the
Therefore, in the first concavo-
なお、ここで言う「像」は、色及び／又は輝度の空間的分布として観察できるものを意味する。「像」は、写真、図形、絵、文字、記号などを包含している。
図１３に第１凹凸構造領域の回折光３０５を観察したイメージ図を示す。第２、３凹凸構造領域の回折光は、第１凹凸構造領域と射出条件が異なるため、観察することはできない。
The “image” here means an image that can be observed as a spatial distribution of color and / or luminance. The “image” includes a photograph, a figure, a picture, a character, a symbol, and the like.
FIG. 13 shows an image view of the diffracted light 305 in the first uneven structure region. The diffracted light of the second and third concavo-convex structure regions cannot be observed because the emission conditions are different from those of the first concavo-convex structure region.
次に、第２凹凸構造領域１２ｂの凹凸構造に起因した視覚効果について説明する。
図９は、第１凹凸構造領域が回折光を射出する様子を概略的に示す図である。図１０は、第２凹凸構造領域１２ｂが回折光を射出する様子を概略的に示す図である。図９及び図１０において、３１ａ及び３１ｂは照明光を示し、３２ａ及び３２ｂは正反射光又は０次回折光を示し、３３ａ及び３３ｂは１次回折光を示している。
Next, the visual effect resulting from the uneven structure of the second
FIG. 9 is a diagram schematically illustrating how the first concavo-convex structure region emits diffracted light. FIG. 10 is a diagram schematically showing how the second concavo-
上記の通り、第２凹凸構造領域１２ｂに設けられた複数の凹部又は凸部１４ｂは、第１凹凸構造領域１２ａに設けられた溝１４ａの最小中心間距離、すなわち回折格子の格子定数と比較してより小さい中心間距離で二次元的に配置されている。また、凹部又は凸部１４ｂが規則的に配列している。そのため、第２凹凸構造領域１２ｂが回折光３３ｂを射出したとしても、観察者は、この回折光３３ｂと、これと同じ波長を有する第１凹凸構造領域１２ａからの回折光３３ａとを同時に知覚することはない。そして、回折格子の格子定数と凹部又は凸部１４ｂの中心間距離との差が十分に大きければ、波長の如何に拘らず、観察者は、第１凹凸構造領域１２ａからの回折光３３ａと第２凹凸構造領域１２ｂからの回折光３３ｂとを同時に知覚することはない。すなわち、この場合、観察者は、第１凹凸構造領域１２ａからの回折光３３ａを視認可能な観察角度範囲で、第２凹凸構造領域１２ｂからの回折光３３ｂを視認することはない。
As described above, the plurality of concave portions or
また、第２凹凸構造領域１２ｂからの１次回折光３３ｂの射出角が−９０°より大きければ、表示体１０の法線方向と観察方向とがなす角度を適宜設定することにより、観察者は、第２凹凸構造領域１２ｂからの１次回折光３３ｂを知覚することができる。それゆえ、この場合、第２凹凸構造領域１２ｂが単なる黒色印刷層とは異なることを、目視により確認することができる。
If the emission angle of the first-order diffracted light 33b from the second concavo-
図１４に第２、３凹凸構造領域１２ｂ、ｃからの回折光を観察したイメージ図を示す。空間周波数が第１凹凸構造領域と比較して高いため、回折光は表示体１０に対して急な角度で射出される。
次に、第２凹凸構造領域１２ｂを透過する光の挙動について説明する。凹凸構造部１４ｂは、図１１に示す光学薄膜３０による干渉フィルターに類似する作用を有し、反射や干渉を繰り返すことで特定の波長の光を強めたり弱めたりすることが可能である。光学薄膜３０に角度θで入射する入射光３０４の一部は各層の表面で反射し、光源３０２がある側に反射していくが、透過光となって光源３０２とは反対側の面に進行する光も存在する。
FIG. 14 shows an image obtained by observing the diffracted light from the second and third
Next, the behavior of light transmitted through the second
光学薄膜３０を透過していく光の波面は、光学薄膜３０の内部で反射を偶数回繰り返した後に透過していく光の波面を重畳したものとなる。各波面に位相差がないときに、最大の透過光が得られ、その際の光学距離の差は、波長の整数倍となり次式（３）が成立する。
ｍλ＝２×ＴＯ×ｃｏｓθ ・・・（３）
ここで、ｍは次数であり、ＴＯは光学的距離である。ＴＯは、物理的な距離に加え、光が伝搬する媒質の屈折率が考慮される。光学薄膜３０の膜厚をＤ、屈折率をｎとするとＴＯ＝ｎＤが成り立つ。このとき、他の波長では各波面で打ち消し合う干渉が起こるため、光源３０２とは反対側の面にはほとんど透過しなくなる。これは、薄膜の光学的距離を制御することで光源とは反対側の面に透過する光の波長を制御することが可能となることを意味している。
The wavefront of the light that passes through the optical
mλ = 2 × TO × cos θ (3)
Here, m is the order and TO is the optical distance. TO takes into account the refractive index of the medium through which light propagates in addition to the physical distance. When the film thickness of the optical
第２凹凸構造領域１２ｂの凹凸構造１４ｂの中心間距離Ｄ１を変化させることで、光透過層１１や反射層１１の入射光に対する光学的距離を変化させることができる。このため、第２凹凸構造領域１２ｂは、光学薄膜３０のように、特定の角度からの入射光に対して特定の波長の光を光源とは反対側の面に透過光として射出することが可能となる。すなわち、第２凹凸構造領域１２ｂに設ける凹凸構造１４ｂの中心間距離Ｄ１を変化させることで白色光３０２の入射に対し、例えば赤や緑、青などの特定の波長の光を透過光として射出し得る。この現象は中心間距離ではなく、凹凸構造１４ｂの高さ又は深さを変化させた場合にも同様の効果を得ることが可能である。
By changing the distance D1 between the centers of the concavo-
表示体１０を観察者の反対側から照明光を入射させ透過光を観察した場合を示した図を図１５に示す。
第１凹凸構造領域は透過光を確認できないのに対して、第２、３凹凸構造領域は透過光を観察することができる。図１６は、凹凸構造１４ｂに入射する光および透過光を示したものである。凹凸構造１４ｂは、反射層の膜厚が均一に積層されているため、透過光３０８、３０９に対して同じ色を観察することができる。
FIG. 15 shows a case in which illumination light is incident on the
The first uneven structure region cannot confirm the transmitted light, whereas the second and third uneven structure regions can observe the transmitted light. FIG. 16 shows light incident on the concavo-
次に、第３凹凸構造領域１２ｃの凹凸構造に起因した視覚効果について説明する。
上述したように第３凹凸構造領域１２ｃは、反射層が凹凸構造の左右で異なる膜厚で積層されている。
第３凹凸構造領域１２ｃも第２凹凸構造領域１２ｂと同様に光学薄膜３０による干渉フィルターに類似する作用を有する。第３凹凸構造領域１２ｃは、反射層１３が上述したように凸部又は凹部の部分ごとに異なる膜厚が積層されているため、上述した光学的距離が場所毎に異なる。すなわち、透過観察の際に表示体１０を傾けて観察することで、透過する光の色が変化する。図１７は、凹凸構造１４ｃに入射する光および透過光を示したものである。凹凸構造１４ｃは、反射層の膜厚が左右で異なるように積層されているため、透過光３０８、３０９に対して異なる色を観察することができる。
Next, the visual effect resulting from the uneven structure of the third
As described above, in the third concavo-
The third concavo-
反射層を金属材料からなるものとする場合、以下に示すような部分的に金属除去する方法を採用することでさらなる偽造防止効果向上を図ることが可能となる。次にこの部分金属除去方法について説明する。
第１の方法は、水洗インキを基材上にネガパターンで印刷しておき、その上から蒸着やスパッタリングを用いて全面に金属反射層を形成した後、印刷されている部分を水で洗い流すことにより、その上の金属反射層を取り除くことによりパターンを形成する水洗シーライト加工である。
When the reflective layer is made of a metal material, it is possible to further improve the anti-counterfeit effect by adopting a method of partially removing the metal as described below. Next, this partial metal removal method will be described.
The first method is to print water-washing ink with a negative pattern on the substrate, form a metal reflective layer on the entire surface using vapor deposition or sputtering, and then wash the printed portion with water. Thus, the water-washed sea light processing is performed in which a pattern is formed by removing the metal reflective layer thereon.
第２の方法は、金属反射層上にマスク剤をポジパターンで印刷し、マスク剤で印刷されていない部分を腐食剤で腐食させることによりパターンを形成するエッチング加工である。
第３の方法は、金属反射層の内、除去したい部分に強いレーザを当てて金属反射層を選択的に破壊することによりパターンを形成するレーザ加工である。
The second method is an etching process in which a mask agent is printed as a positive pattern on the metal reflective layer and a pattern is formed by corroding a portion not printed with the mask agent with a corrosive agent.
The third method is laser processing in which a pattern is formed by selectively destroying the metal reflection layer by applying a strong laser to the portion of the metal reflection layer to be removed.
上述したような構成に係る表示体１０は、例えば、偽造防止効果を有するシールラベル、スレッド、ストライプ転写箔、スポット転写箔などとして使用することができる。この表示体１０は偽造又は模造が困難であるため、この表示体１０を物品に支持させた場合、偽造又は模造も困難である。また、この表示体１０は上述した視覚効果を有しているため、真正品であるかが不明の物品を真正品と非真正品との間で判別することも容易である。
The
図１８は、偽造防止用ストライプ転写箔を物品に支持させてなるカード４０の一例を概略的に示す平面図である。
このカード４０は、透明なプラスチック基材４４を含んでおり、プラスチック基材４４上には、印刷層４１が形成されている。さらに、カード４０には、表示体４３が偽造防止用ストライプ転写箔として貼り付けつけられている。なお、この表示体４３は、１次元のレリーフ型回折格子が形成されている領域４６ｃ、領域４６ｃよりも細かな複数の溝で平均中心間距離が３００ｎｍ、凹凸構造の深さが３００ｎｍで溝が２次元配列されている凹凸構造領域４６ａ及び４６ｂ、平坦領域４６ｄで構成されている。凹凸構造領域４６ａは、均一にアルミニウム反射層が積層されており、凹凸構造領域４６ｂは凹凸構造の左右の斜面でアルミニウム反射層の膜厚が異なっている。
FIG. 18 is a plan view schematically showing an example of a
The
図１９は、図１８に示す表示体のII−II線に沿った断面図である。この表示体４３は、表面保護層兼剥離層４２及び光透過エンボス層４９、アルミニウム反射層４８、接着層４５、プラスチック基材４４が積層されてなる積層体である。図１９に示す例では、表面保護層兼剥離層４２側を前面側とし且つプラスチック基材４４側を背面側としている。光透過エンボス層４９とアルミニウム反射層４８との界面は、前記凹凸構造領域４６ａ、ｂと鏡面領域４６ｄとを含んでいる。
19 is a cross-sectional view taken along line II-II of the display shown in FIG. The
このカード４０は、表示体４３を含んでいる。それゆえ、カード４０の垂線方向付近で反射観察した場合、領域４６ａ及び領域４６ｂは光吸収してほぼ同色の黒色に見える。しかし、透過観察すると反射層の膜厚の違いにより、予め容易した画像である月のマークが出現する。さらに透過観察の方向を変化させることで、領域ｂは透過色が変化する。よって、反射観察と透過観察で画像が変化することで真偽判定ができ、さらに透過観察の方向を変化させることでの色変化でも真偽判定することができるため偽造防止効果は高い。
The
（本実施形態の効果）
本実施形態は、例えば、次のような効果を奏する。
（１）この表示体の凹凸構造内で反射層の膜厚が異なるため、表示体を透過観察した際に、観察方向によって異なる干渉色を視認することができる。
（２）凹凸構造は斜面で構成されており、斜面毎に膜厚を変化させることで様々な角度から観察した場合の干渉色のバリエーションを増やすことが可能である。
(Effect of this embodiment)
This embodiment has the following effects, for example.
(1) Since the thickness of the reflective layer is different in the uneven structure of the display body, different interference colors can be visually recognized depending on the observation direction when the display body is observed through transmission.
(2) The concavo-convex structure is composed of slopes, and it is possible to increase the variation in interference colors when observed from various angles by changing the film thickness for each slope.
（３）凹凸構造領域にあるすべての凹凸構造の同一斜面の膜厚をほぼ均一にすることで、設計した干渉色を表示することが可能である。
（４）反射層の膜厚は、予め用意した画像の濃淡に対応している。用意された画像に対応した反射層の膜厚を設定することで、透過観察を行った場合に用意した画像を表示することが可能である。
（５）反射層の膜厚を２パターンにすることにより、透過観察で表示体を観察したときの色判別が容易になる。
(3) The designed interference color can be displayed by making the film thickness of the same slope of all the concavo-convex structures in the concavo-convex structure region substantially uniform.
(4) The thickness of the reflective layer corresponds to the shade of the image prepared in advance. By setting the film thickness of the reflective layer corresponding to the prepared image, it is possible to display the prepared image when transmission observation is performed.
(5) By making the film thickness of the reflective layer into two patterns, color discrimination when the display body is observed by transmission observation becomes easy.
（６）複数の凸部及び／又は凹部の中心間距離が２００ｎｍ以上５００ｎｍ未満であり、前記複数の凸部及び／又は凹部の高さ又は深さが２００ｎｍ以上５００ｎｍ未満である。このように複数の凸部及び／又は凹部の高さを制御することで低反射膜を実現できる。また、凹凸構造部は平坦部と比較して反射層の膜厚を薄膜化することが可能で、平坦部と凹凸構造部を透過観察した場合に透過率の違いが明瞭になる。
（７）前記反射層の斜面における膜厚が１０ｎｍ以上９０ｎｍ以下である。このような膜厚にすることで透過観察した場合に薄膜干渉による色を視認することができる。
（８）表示体を光透過性を有する接着層を介して、光透過性を有する基材からなる物品に支持することによって、物品に偽造効果を容易に付与することが可能である。
(6) The center-to-center distance between the plurality of protrusions and / or recesses is 200 nm or more and less than 500 nm, and the height or depth of the plurality of protrusions and / or recesses is 200 nm or more and less than 500 nm. Thus, a low reflective film is realizable by controlling the height of a some convex part and / or a recessed part. In addition, the uneven structure portion can reduce the thickness of the reflective layer as compared with the flat portion, and the difference in transmittance becomes clear when the flat portion and the uneven structure portion are observed through transmission.
(7) The thickness of the reflective layer on the slope is not less than 10 nm and not more than 90 nm. With such a film thickness, the color due to the thin film interference can be visually recognized when the transmission is observed.
(8) A counterfeit effect can be easily imparted to an article by supporting the display body on the article made of a light-transmitting base material via a light-transmitting adhesive layer.
１０…表示体、１１…光透過層、１２…凹凸構造領域、１３…反射層、１５…接着層、４１…印刷部、１４…凹凸構造部、３０…光学薄膜、３０２…光源、３０３…観察者、３０４…入射光、３０５…反射光、３０７…透過光
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記凹凸構造の表面に反射層が積層し、前記反射層の膜厚は、前記凹凸部の配列方向に沿って膜厚が異なる部分を有することを特徴とする表示体。 Concavity and convexity having a concavo-convex structure region on one surface of the light transmission layer and a plurality of concavo-convex portions composed of at least one of a concave portion and a convex portion arranged in two dimensions along the surface with respect to the concavo-convex structure region A concavo-convex portion of the concavo-convex structure is periodically arranged at a center-to-center distance less than the wavelength of visible light, and the amount of change in the light transmission layer thickness direction of each concavo-convex portion is constant or substantially constant. Yes,
A display layer, wherein a reflective layer is laminated on the surface of the concavo-convex structure, and the thickness of the reflective layer includes a portion having a different thickness along the arrangement direction of the concavo-convex portions.
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