JP2015069070A - 偽造防止用デバイスおよびその真偽判定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】３個以上の潜像が識別可能で、模造・偽造が困難なセキュリティーを高めた偽造防止用デバイスの提供を目的とした。【解決手段】基材層１上に、少なくとも、画像層２と、平滑化層３と、ワイヤーグリッド方式の偏光層４と、保護層５と、が積層されている偽造防止用デバイス１０であって、前記偏光層４は、偏光方向の異なる微細な領域が２次元周期的に敷設され、偏光方向の数が３以上であることを特徴とする偽造防止用デバイス１０である。【選択図】図１

Description

本発明は、基材上に形成された潜像を、偏光フィルターを用いて顕在化させることでデバイスの真偽判定を行うことが可能な偽造防止用デバイスに関するものである。

従来から潜像を偽造防止に用いた技術は種々存在する。例えば、万線のピッチの隙間を利用して隠し文字等を入れ、万線部分を隠蔽することで隠し文字が現れる方法や、凹版印刷により、角度を変えた場合に文字が現れる方法がある。しかし、これらの方法はよく見ると潜像が見えてしまう。また、網点や万線のピッチもしくは角度を部分的に変えた潜像を形成し、この潜像に整然と並んだ網点もしくは万線の透明フィルムを重ねることにより、画像が出現する方法がある。しかし、この方法では複雑な画像を形成できないという問題がある（例えば特許文献１）。

また、特殊インキを用いることにより潜像を形成する方法として、熱をかけることにより可逆的に発色もしくは消色し、しばらく放置すると元の状態に戻る可逆性感熱発色インキ（サーモクロミックインキ）を用いた方法などがある。しかし、これらの方法はインキの耐性という点において問題がある。

同様に特殊インキを用いる方法として、紫外線を照射することにより発色するフォトクロミックインキを用いた方法、紫外線を照射することにより発光する蛍光インキを用いた方法、赤外光を吸収するインキにて潜像を形成し、この潜像上に可視光を透過させず赤外光を透過させる層を設ける方法などがある。しかし、これらの方法は潜像を表示するために大掛かりな装置が必要になる。

また、特許文献２では、潜像の形成に液晶を用いた方法が提案されている。液晶潜像は通常ではまったく視認できず化学的にも安定で長寿命である。液晶分子は棒状であり配列の仕方により光学的性質（屈折率）が異なるが、配向は種々の方法で制御固定化できる。

特開２００１−６３３００号公報 特開２０１１−２０３６３７号公報

ところが、上記に掲げる方法を用いて単一のデバイスに複数の潜像を埋め込もうとした場合、その製造工程が複雑化または多工程化し、製造コストが増加する問題があるため、現在、広く実用されている潜像含有デバイスにおいて含まれる潜像数は２種類である。埋め込まれた潜像が２種類である場合、偽造防止用デバイスの偽造・模造は比較的容易に行われてしまうため、セキュリティー性の面において問題がある。そこで本発明は、複数の潜像、好ましくは３個以上の潜像を、一デバイス中に容易に含みうることが可能な、偽造防止用デバイスの提供を目的とした。

上記目的を達成するための請求項１に記載の発明は、基材層上に、少なくとも、画像層と、ワイヤーグリッド偏光板を有する偏光層と、保護層と、が積層されたことを特徴とする偽造防止用デバイスとしたものである。

また、請求項２に記載の発明は、前記偏光層は、それぞれ偏光方向の異なる複数の領域が二次元平面上に敷設されていることを特徴とする請求項１に記載の偽造防止用デバイスとしたものである。

また、請求項３に記載の発明は、前記偏光層に敷設された異なる偏光方向を持つ領域の数が３以上であることを特徴とする請求項２に記載の偽造防止用デバイスとしたものである。

また、請求項４に記載の発明は、前記画像層は、偏光方向の異なる領域毎に対応した、それぞれ別の画像を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の偽造防止用デバイスとしたものである。

また、請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の偽造防止用デバイスを用いた真偽判定方法であって、前記偽造防止用デバイスの上から偏光フィルターを重ねた後、前記偏光フィルターを回転させることにより、複数の画像パターンが発現するか確認することで真贋判定を行うことを特徴とする偽造防止用デバイスの真偽判定方法としたものである。

請求項１になる偽造防止用デバイスは、基材層上に配置された画像層の更にその上に、ワイヤーグリッド偏光子を有する偏光層を設けたものであり、ワイヤーグリッド偏光子の偏光機能によって、デバイスに潜像を含むことが可能となる。

また請求項２および請求項３になる偽造防止デバイスは、前記ワイヤーグリッド偏光子からなる偏光層において、それぞれ偏光方向の異なる複数の領域、好ましくは３つ以上の領域が、二次元平面上に敷設されていることにより、その数に応じた潜像パターンを含むことが可能であり、より高い偽造防止効果を発揮する。

また、請求項４になる偽造防止用デバイスは、前記画像層において、偏光方向の異なる領域毎に対応した、それぞれ別の画像を有することにより、更に多彩な潜像パターンを表現することが可能となり、更に高い偽造防止効果を発揮する。

また、請求項５になる偽造防止用デバイスの真偽判定方法は、請求項１から請求項４に記載の偽造防止用デバイスを用いて真贋判定を行うための方法であり、一方向の偏光方向のみを有する一般的な偏光板を偏光フィルターとして用いることによって、簡便に真贋判定を行うことができる。

本発明になるデバイスの一例を示す断面視の図である。 ワイヤーグリッド偏光層の偏光作用を説明する斜視図である。 変更層における二次元平面上に敷設された偏光方向の異なる複数の領域のパターン（ａ）、（ｃ）と、その下の画像層の画像パターン（ｂ）、（ｄ）との位置関係の一例を示す上面図である。 本発明になるデバイスを用いた真偽判定方法の一例を示す断面図（ａ）、および上面図（ｂ）である。 本発明になるデバイスの一例を示す上面図である。 図５に記載のデバイスを用いた真贋判定方法を示す上面図である。

以下、本発明になる偽造防止用デバイス（以下、単にデバイスとも記す。）の構成、およびデバイスを利用した真贋判定方法の原理と実施形態について図面を参照して説明する。

図１に示すデバイス１０は、基材層１と、この基材層１の一方の面に形成された画像層２と、この画像層２の上に形成される平坦化層３と、その上に金属ワイヤーからなる偏光層４と、これらを保護する透過性の保護層５とを含んで構成されている。平坦化層３は画像層２と偏光層４との間の密着性を高めるための粘着層としての機能を有しても良い。また、図１においては、画像層２の上に平坦化層３を設置しているが、偏光層４の設置に特に支障がない場合には、平坦化層３を設置する必要は無い。その他、基材層１と、画像層２と、偏光層４と、保護層５との各層間に、必要に応じて別の新たな層を設けたり、表面処理を施すことを当然に妨げない。

図１に示すデバイスは、透過型、反射型、もしくはその両方の光学系で使用できるデバイスであってよい。例えば、デバイスを構成する各層において透明性の材料を使用した場合、基材層側からの透過光を光源とした透過型の光学系とできるし、或いは基材層１、画像層２において不透明な材料を使用し、その他の層を透明性の材料で構成した場合には、保護層側から入射した光が、基材層１、画像層２で反射して判別者に届くため、反射型の光学系となる。

基材層１は、透明であっても不透明であっても良く、特に制限されるものではないが、例えば、ポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)、トリアセチルセルロース、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリアセテート、ポリスチレン、エポキシ樹脂などのフィルム、または、上質紙、コート紙、合成紙等の紙等、一般的な貨幣やカードに使用される基材の材料を用いることができる。

画像層２は、その材料、形成方法について、特に制限されるものではないが、形成にかかるコストを抑えたい場合は、着色したインキ等を凸版印刷、フレキソ印刷、スクリーン印刷、平版印刷、グラビア印刷、オフセット印刷などの印刷法式によって形成することが好ましい。画像層２に形成する画像としては特に制限は無く、例えば単なる単色の着色画素、または絵柄、文字等でよい。また、後述するように、偏光層４に敷設された偏光方向の異なる領域毎に、それぞれ別の画像を配置した場合には、より多彩なパターンの潜像を表現することが可能となる。

平滑化層３を画像層２上に設ける場合は、画像層２と偏光層４の密着性を向上させ、かつ画像層２上の微小な凹凸を吸収する粘着性を備える材料を使用することが好ましい。具体的には、アクリル系、ウレタン系、エポキシ系樹脂塩化ビニル系、スチレン系、セルロース系、ポリアセテート系、ポリアミド系、ポリイミド系、ポリオレフィン系、ポリカーボネート系、ポリスチレン系、ポリエーテル系、ポリエステル系、フェノール系、メラミン系の樹脂などが挙げられる。

平滑化層３の膜厚は０．１μｍ以下になると画像層２上の凹凸を吸収するのに不十分であり、また、１００μｍ以上になると割れ易く、またその組成構成によっては、複屈折を生じやすくなる。そのため、０．１〜１００μｍの範囲であることが望ましいが、更に望ましくは１〜１０μｍの範囲である。

偏光層４は、少なくともワイヤーグリッド偏光子を含む。以下、ワイヤーグリッド偏光子の偏光作用について図２を用いて説明する。一般的に、偏光層（板）には、ヨウ素分子を樹脂フィルム内に配向させたものが用いられるが、本発明で用いられるワイヤーグリッド偏光子は、細い金属ワイヤー４１をストライプ状に並べることで偏光作用を発現したも
のである。ワイヤー４１へ直進する光４２は、ワイヤーに電流が流れることで生じる電磁誘導効果の影響を受けるため、金属表面上で所定の境界条件（電場Ｅが金属表面に垂直）を満たす光４２ａしか通り抜けられない。境界条件を満足しない光は、押し戻されて反射される（４２ｂ）。

上記偏光作用を発揮するために、金属ワイヤー４１のストライプピッチは、入射光の波長よりも十分に小さい必要がある。より具体的には、一般的な可視光の波長の約４分の１長よりも短いことが好ましく、即ち２００ｎｍ程度以下が好ましい。また、ワイヤーグリッド式の偏光板４０は、ヨウ素型と異なり延伸処理がないため、フィルム基板上に微細加工技術を利用して、ピッチが２００ｎｍ程度以下の偏光方向が異なる微細な領域を作り込むことが可能となる。（特許第４９６１９４１号参照）。

ワイヤーグリッド偏光子を基板上に製造する方法の一つを例示する。まず、フィルム基材の上に、例えばフォトレジスト薄膜を形成する。次に、先述した方法で表面に微細な周期的凹凸構造を有する金属製スタンパーを用いてレジスト薄膜を押圧し、凹凸構造を転写する。凹凸構造の周期は、２００ｎｍ程度以下が好ましい。

次に、Ｏ_２ガスを用いるＲＩＥエッチングによりレジスト層をエッチングしていくが、凹部の底部は、薄いレジスト層がエッチングにより貫通しフィルム基材までエッチングされ、凸部に対応するレジストは残るように制御する。

次いで、スパッタにより、アルミニウムを膜着する。もちろん、金属層としては銅あるいはクロムの積層膜等であっても構わない。最後に、レジスト層をリフトオフすれば、アルミ細線からなるストライプパターンを偏光層としてフィルム基材上に形成できる。この方法によれば、ワイヤーグリッド偏光子を基材層や平滑化層上に直接形成できるし、もしくは予め保護層側にワイヤーグリッド偏光子を形成し、基材層側へ接着させる等の方法でデバイスを形成することも可能である。また、この方法によれば、本発明のように、偏光方向の異なる領域を二次元平面上に敷設する必要がある場合において、敷設すべき一つの偏光領域の面積が５μ〜１００μｍ程度であっても、精度良く製造が可能である。

保護層５は偏光層４上に形成され、偏光層４を含むデバイス全体を劣化から保護し、デバイスの耐性を向上させるものである。偏光層４との密着性と、透過性を有するものであれば特に使用の制限は無く、例えば一般的なフィルム基材を使用できる。

続いて、偏光層４において二次元平面上に敷設された偏光方向の異なる複数の領域のパターンと、その下の画像層２における画像パターンとの配置の一例を記載する。図３に示す例においては、偏光層４は、一つの正方形の単位内に、ワイヤーグリッドの配線方向をそれぞれ４５°ずつ傾けて形成された偏光方向の異なる４つの領域を有している。（図３（ａ））一方、画像層２においては、前記４つの領域の配置に対応し、それぞれ、赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ），白（Ｗ），の異なる着色の画素が配置された画像パターンを形成する。（図３（ｂ））。尚、配置される偏光領域および画像パターンとしては、図３（ａ）（ｂ）に限定されるものでは当然なく、例えば図３（ｃ）（ｄ）の様な配置の組み合わせでもよいし、何ら制限されるものではない。

図３に示した偏光領域および画像パターンを有するデバイスを用いた場合を例として、本発明におけるデバイスの真贋判定方法について、図４を用いて説明する。図４（ａ）に示す様に、本発明における真贋判定は、デバイス１０をその保護層側から偏光フィルター３０を介して視認した際に、浮かび上がる潜像パターンを確認することによって行う。

偏光フィルター３０は、単一の軸方向に関して偏光作用を発揮するフィルターであれば
特に制限は無く、例えば、ヨウ素分子を樹脂フィルム内に配向させたヨウ素板を偏光板として使用することができる。

デバイス１０に偏光フィルター３０を重ねた際の光の透過率は、デバイス１０内の偏光層における各偏光領域の偏光軸と、偏光フィルター３０の偏光軸とのなす角度によって変化する。偏光軸のなす角度をθとすると透過率はｃｏｓ^２θに比例して変化する。偏光軸が平行である場合、透過率は最大で下地の画像は全透過して見えるが、直交していると完全に遮光されて画像が見えず、即ち黒色に見える。従って、例えば、図３の例のデバイスにおけるＢの位置に対応した偏光領域の偏光軸に平行となるように偏光フィルターを重ねた場合、判別者には、図４（ｂ）のような潜像が見えることになる。

このことを利用すると、下地の絵柄の内、ある特定の部分のみを選択して視認することができる。但し、前述したとおり、視認される部位の明暗の程度は、デバイス内の偏光層における各偏光領域の偏光軸と、偏光フィルターの偏光軸とのなす角度に依存する。その為、図４（ｂ）の例に関して言えば、ワイヤーグリッド偏光子上の隣り合う配線同士はそれぞれ４５°配線向きの傾きが異なるため、厳密にはＧ，Ｗに対応する領域についても幾らかの光を透過する。しかしながら、その幾らかの透過光が、判別者の目に映る色彩等に対して支配的な影響を与えることは少ないため、基本的には、選択した領域下の絵柄、画素のみが支配的に判別者の目に映ることとなる。例えば、図３に示す一つの正方形の区画が十分に小さい場合等には、透過した光同士は重なるものの、支配的な影響を与えるのは全透過させた一色のみであるため、一つの正方形区画全体が、その選択した一色に見えることになる。但し、光が何色として判別者に観察されるかという点については、その判別者自身の色彩識別力にも依存するため、上記透過光については、必ずしもその着色様態が一義的に定義づけられるものではない。

次に、本発明になるデバイスの別の一例を、図５を用いて説明する。図５は、保護層側から見たデバイスの上面図である。図５に示すデバイスは、着色区画と非着色区画とを有し、着色区画と非着色区画との色の違いによって、デバイス全体としての大きな絵柄パターン（図５の例ではアルファベットの「Ａ」）を表現する。非着色区画は、例えば対応する部位の画像層を黒色とするか、若しくは対応する部位の画像層に画素を形成せず基材自体の色とするか、若しくは偏光層において一切の光を遮断する金属膜等を設置する等することによって、着色区画との色の違いが明確に認識できるように形成する。一方、着色区画は、図３(a)(b)の例に倣い、その内部に複数の偏光領域および対応する着色領域を設けることで形成する。この際、一つの偏光領域、および対応する一つの着色領域の面積が小さい程、デバイスの形成難度が向上し偽造防止も困難となるが、製造の容易さ等を考慮した場合、５μｍから１００μｍ程度とすることが好ましい。但し、将来製造技術が発展し、より微細な加工が、より低コストで可能となれば、上記一つの領域の面積を適時縮小することは当然に制限されない。

図５に示すデバイス１０に偏光フィルター３０を重ねる等して真贋判定を行った場合に浮かび上がる潜像のパターンを、図６を用いて説明する。まず、偏光フィルターを介さず、直接デバイス１０を視認した場合、全ての領域の光が透過し混色するため、判別者が認識する着色区画の色はＷとなる。（図６（ａ））
次に、偏光フィルターの偏光軸を、図３（ａ）のＲに対応する偏光軸に一致させた場合、Ｒは完全透過、Ｂは完全遮光、ＷとＧは幾らか透過するが、判別者に観察される着色は、支配色であるＲとなる。（図６（ｂ））
次に、偏光フィルターを右回りに４５°回転させ、図３（ａ）のＷに対応する偏光軸に一致させた場合、Ｗは完全透過し、Ｇは遮蔽され、ＲとＢは幾らか透過するが、判別者に観察される着色は、支配色であるＷとなる。（図６（ｃ））
次に、偏光フィルターを右回りに４５°回転させ、図３（ａ）のＢに対応する偏光軸に
一致させた場合、Ｂは完全透過し、Ｒは遮蔽され、ＧとＷは幾らか透過するが、判別者に観察される着色は、支配色であるＢとなる。（図６（ｄ））
次に、偏光フィルターを右回りに４５°回転させ、図３（ａ）のＧに対応する偏光軸に一致させた場合、Ｇは完全透過し、Ｗは遮蔽され、ＲとＢは幾らか透過するが、判別者に観察される着色は、支配色であるＧとなる。（図６（ｅ））
但し、混色した光が何色として判別者に観察されるかという点については、その判別者自身の色彩識別力にも依存するため、図６に記載の各場合における透過光については、必ずしもその着色様態が一義的に定義づけられるものではない。

このように、偏光フィルター３０を回転させて、着色区画１４の形状が同じで色調だけが前述のように変化すれば当該偽造防止シートは真正品と判断される。そうでなければ偽造品と判断される。

本発明になる偽造防止用デバイスは、偏光フィルターの回転により帯色状態が複雑に変化し、無数の潜像を有するといっても過言ではない。それぞれを取り上げて偽造防止に使うことができる。また、ピクセル内の色の配置を一部で換えるなどして周期性を排すれば、偏光フィルターを使わないときの外観は変わらないが、重ねて回転させると、一段と複雑な帯色状態を呈するようにでき、偽造防止に役立てることができる。

１……基材層
２……画像層
３……平坦化層
４……偏光層
５……保護層
１０……偽造防止用デバイス
１１……一区画
１２……サブピクセル
１３……着色区画
１４……非着色区画
２１……画像層の透過部
２２……画像層の非透過部
３０……偏光フィルター
３１……偏光軸を一致させたワイヤーグリッド偏光子の領域
４０……ワイヤーグリッド偏光子
４１……金属ワイヤー
４２……入射光
４２ａ……電場Ｅがストライプに垂直
４２ｂ……電場Ｅがストライプに平行
４３……透過光

Claims (5)

1. 基材層上に、少なくとも、画像層と、ワイヤーグリッド偏光板を有する偏光層と、保護層と、が積層されたことを特徴とする偽造防止用デバイス。
2. 前記偏光層は、それぞれ偏光方向の異なる複数の領域が二次元平面上に敷設されていることを特徴とする請求項１に記載の偽造防止用デバイス。
3. 前記偏光層に敷設された異なる偏光方向を持つ領域の数が３以上であることを特徴とする請求項２に記載の偽造防止用デバイス。
4. 前記画像層は、偏光方向の異なる領域毎に対応した、それぞれ別の画像を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の偽造防止用デバイス。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の偽造防止用デバイスを用いた真偽判定方法であって、
   前記偽造防止用デバイスの保護層側から偏光フィルターを重ねた後、前記偏光フィルターを回転させることにより、複数の画像パターンが発現するか確認することで真贋判定を行うことを特徴とする偽造防止用デバイスの真偽判定方法。