JP5245521B2 - 表示体及びこれを用いた情報印刷物 - Google Patents

Description

本発明は、凹凸構造からなる偽造防止機能を備えた表示体及びこれを用いた情報印刷物に関するものである。

パスポートや商品券、キャッシュカード等は、偽造が困難であることが重要である。そのため、そのような物品には偽造または模造が困難であるとともに、偽造品や模造品と容易に区別できるように、シールやラベルなどが添付されている。
また最近では、上記のような物品以外にもブランド品などについての偽造品が流通するようになっているため、そのセキュリティの需要は増えている。

偽造対策としては、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。この偽造対策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を使用して真偽を判別する偽造対策である（例えば、特許文献１参照）。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。後者の偽造対策は器具などを必要としないため、どこでも、誰でも真偽判定が可能であり、特に多く用いられている。
特開２００７−２２３１００号公報

ホログラムや回折格子は、微細な凹凸構造により、回折光を制御することによって光沢やカラーシフト、立体的な像を形成している。これらの物品を作製するには、高度な技術と装置が必要となるため、偽造や模造が困難であった。
しかし、近年ではブランド品などの偽造品対策で使われるホログラムは、ホログラム自体を偽造する技術が高度化し、従来から使用されていた技術によるホログラムは、比較的容易に偽造や模造が可能となり、偽造防止効果としての機能が弱まってきている。そこで、従来の技術とは、明確に差別化でき偽造・模造が困難である表示体及びこれを用いた情報印刷物が開発されている。

本発明は、上記のような点に鑑みなされたもので、情報記録体を見易い正面から観察したときに、従来のホログラムや回折格子には見られない黒さを表現するとともに、情報記録体を大きく傾けて所定の方向から観察したときのみに絵柄や文字などを表示できるようにした表示体及びこれを用いた情報印刷物を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために請求項１の発明は、表示体であって、一方の面を光入射面とする光透過性の基材と、前記基材の前記光入射面と反対の面の一部に複数の凸部及び凹部の何れか一方または両方によりレリーフ構造を形成したレリーフ構造領域と前記レリーフ構造が形成されない非レリーフ構造領域とからなるレリーフ構造形成層と、前記レリーフ構造形成層に積層された光反射層とを備え、前記レリーフ構造は、照明光に対し低反射性と低散乱性を有するとともに前記光入射面に対し斜め方向から入射される照明光を回折して前記光入射面側へ出射する回折光射出機能を有し、前記複数の凸部または凹部は、該凸部または凹部の前記基材の前記反対の面と平行な方向の断面積を前記面から当該凸部の先端または凹部の深さ方向に行くに従い減少させる傾斜面を含んで構成され、前記凸部または凹部の前記基材の前記反対の面と一致する面を底辺とし、かつ前記凸部の先端または前記凹部の深さ方向の先端を頂点とし、前記底辺の中心と前記頂点とを結ぶ線が前記底辺の中心を通って前記反対の面に鉛直な垂線に対する角度を調節することにより前記傾斜面の傾斜角度が変更されるように構成され、前記垂線に対する角度が３度以上３０度以下であることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項1記載の表示体において、前記複数の凸部または凹部のピッチが２００nm以上３５０nm以下であり、前記凸部の前記基材の前記反対の面から高さまたは前記凹部の前記面からの深さが２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下であることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の表示体において、前記複数の凸部または凹部は前記基材の前記反対の面に沿い所定のピッチでマトリクス状に配列されていることを特徴とする。

請求項４の発明は、情報印刷物であって、印刷物基材と、前記印刷物基材の表面の少なくとも一部の領域に設けられた請求項１乃至３の何れか１項に記載の表示体を備えることを特徴とする。

本発明の表示体によれば、レリーフ構造形成層に光を入射させた場合、回折光以外はほとんど反射、散乱せずに進むため、入射光はその下層の物質（反射層）に進入する。したがって、レリーフ構造の下層に金属などの複素屈折率の大きな物質（反射層）を設けると、入射光はその層に吸収されるため観察者である基材の光入射面側に光が戻ってくることはない。そのため、従来のホログラムや回折格子では表現することができなかった黒さを表現することができる。

また、本発明の表示体によれば、レリーフ構造を構成する凸部または凹部のピッチを２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下にすることにより、凸部または凹部の周期構造による回折光は表示体の正面方向、すなわち基材の光入射面に鉛直な方向に発生せず、基材の光入射面に鉛直な方向に対して大きな角度に回折光が発生するので、基材の光入射面に鉛直な方向から大きく傾けて観察したときのみ、回折光による絵柄、文字、記号等を表示することが可能になる。また、凹凸構造のピッチが２００ｎｍ乃至４００ｎｍの範囲にある場合には、可視光の赤は回折光として生じず、緑や青だけを表示することが可能になる。また、２５０ｎｍ乃至４００ｎｍの範囲にある場合では、赤、緑、青が回折される。よって、凸部または凹部のピッチが異なる領域を設けることによって、射出する回折光に変化による真偽判定ができる。

また、本発明の表示体によれば、ホログラムや回折格子では表現することができなかった黒さを表現することが可能であるため、凸部及び凹部の何れか一方または両方からなるレリーフ構造形成層と所定の照明光に対し低反射性及び低散乱性を示すインキによる印刷層の双方を有することにより、表示体の正面からの観察において、二つの層による表示は同色で再現されるが、表示体をその光出射面に対して所定の斜め上方から観察した際には、レリーフ構造からは回折光が射出され、一方の印刷層からは回折光が射出されず、異なる構成が双方で作製されていることが分かり真偽判定を行うことができる。

また、本発明の表示体によれば、凸部または凹部の底辺の中心と凸部または凹部の頂点とを結ぶ線が前記底辺の中心を通って表示体の光出射面と反対の面に鉛直な垂線に対する角度を調節することにより傾斜面の傾斜角度が変更されるように構成したので、回折効率を変化させることが可能であり、それぞれ違う傾斜角度を持つ凸部または凹部からなるレリーフ構造を一部の領域に配置することにより、濃淡画像を表示可能で表現の幅を広げることができる。
また、本発明の表示体によれば、凸部または凹部の底辺の中心と凸部または凹部の頂点とを結ぶ線が前記底辺の中心を通って表示体の光出射面と反対の面に鉛直な垂線に対する角度を調節することにより傾斜面の傾斜角度が変更されるように構成したので、所定の入射光に対して回折効率の高い回折光を生じさせることができ、所定の入射光に対して文字や絵柄を明るく表示することが可能となり、肉眼による真偽判定ができ、なおかつセキュリティ性が向上する。

また、本発明の表示体によれば、請求項１乃至３の何れか1項に記載の表示体をステッカー、転写箔などの媒体とし、情報印刷物などに容易に添付することが可能で、添付した情報印刷物の偽造防止効果の向上、真偽判定の容易さを向上させることができる。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明の実施の形態における表示体の一例を示す説明図であり、図２はず１のＡ−Ａ線に沿う拡大断面図である。

表示体１０は、図１及び図２に示すように、一方の面を光入射面１２ａとする光透過性の基材１２と、この基材１２の光入射面１２ａと反対の面１２ｂに積層された光反射層１４とを備えている。
基材１２の光入射面１２ａと反対の面１２ｂには、複数の凹部１１１からなるレリーフ構造１１を有するレリーフ構造領域１１ａ、１１ｂ、１１ｃ及びレリーフ構造を有しない非レリーフ構造領域１３が形成され、これらレリーフ構造領域１１ａ、１１ｂ、１１ｃ及び非レリーフ構造領域１３を含む基材１２はレリーフ構造形成層を構成する。
レリーフ構造領域１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、基材１２の光入射面１２ａから入射される照明光に対し低反射性と低散乱性を有するとともに光入射面１２ａに対し斜め方向から入射される照明光（図４に示す光１６）を回折して光入射面１２ａ側へ出射する回折光射出機能を有している。
また、光反射層１４は、レリーフ構造領域１１ａ、１１ｂ、１１ｃの全部またはこれらの少なくとも一部及び非レリーフ構造領域１３の全部を覆うようにしてレリーフ構造形成層に積層されるものである。特に、光反射層１４は、非レリーフ構造領域１３に入射した照明光を観察領域に反射して、レリーフ構造領域１１ａ、１１ｂ、１１ｃの黒ないしは暗灰色とは異なり、明るく光る領域として知覚させるものである。

レリーフ構造領域１１ａの凹部１１１は、図２に示すように、右方向へ傾斜する傾斜面１１ａ’を有する鋸歯状を呈しており、レリーフ構造領域１１ｂの凹部１１１は、図２に示すように、山形の傾斜面１１ｂ’を有する三角波状を呈しており、また、レリーフ構造領域１１ｃの凹部１１１は、図２に示すように、左方向へ傾斜する傾斜面１１ｃ’を有する鋸歯状を呈している。

なお、レリーフ構造領域１１ａ、１１ｂ、１１ｃのレリーフ構造１１は、凹部１１１から構成されるものに限らず、凹部及び凸部の一方または両方から構成されるものであっても良い。
この場合の凸部または凹部は、基材１２の光入射面１２ａと反対の面１２ｂと平行な方向の凸部または凹部の断面積を面１２ｂから凸部の先端または凹部の深さ方向に行くに従い減少させる傾斜面を含んで構成されている。
また、レリーフ構造１１を構成する凸部または凹部の形状は鋸歯状や三角波状のものに限らず、円錐状、角錐状、楕円錐状、円柱状、円筒状、角柱状、角筒状などの凹部または凸部が基材１２の光入射面と反対の面１２ｂに沿いマトリックス状に配列して形成されたものでもよい。

また、図３に示すように、レリーフ構造領域１１ａのレリーフ構造１１を構成する凹部（または凸部）１１１の基材１２の光入射面１２ａと反対の面１２ｂと一致する面を底辺Ａとし、凹部の深さ方向の先端（または凸部の先端）を頂点Ｐ１とし、底辺Ａの中心Ｐ２と頂点Ｐ１とを結ぶ線Ｌ１が底辺Ａの中心Ｐ２を通って基材１２の反対の面１２ｂに鉛直な垂線ｙに対する角度を調節することにより傾斜面の傾斜角度が変更されるように構成され、この垂線ｙに対する角度θは３０度に設定されている。
なお、図３には示されていなが、レリーフ構造領域１１ｃのレリーフ構造を構成する凹部の傾斜方向がレリーフ構造領域１１ａのレリーフ構造１１を構成する凹部と逆の傾斜になるものの、その傾斜角度は同一である。また、凹部（または凸部）１１１のピッチＨ２は３００ｎｍであり、その高さＨ１は３００ｎｍである。また、レリーフ構造領域１１ｂのレリーフ構造１１を構成する凹部（または凸部）は、破線で示すように二等辺三角形を呈しており、そのピッチ及び高さはレリーフ構造領域１１ａの凹部（または凸部）１１１と同一であるが、垂線ｙに対する角度は０である。

このような傾斜角度θを有する凹部（または凸部）からなるレリーフ構造を有するレリーフ構造領域に所定の角度でレリーフ構造の左側から照明光が入射されると、所定の位置にて凹部（または凸部）に傾斜角度θを持たないものより、強い回折光を観察することができる。
ここで「所定の角度」とは、照明光からの光が表示体１２の光入射面１２ａに向け斜め上方から急な角度を持っていることを意味する。また「所定の位置」とは観察者が回折光を観察できる位置を意味する。

本実施の形態１における代表的な回折光は、１次回折光であり、１次回折光の射出角βは、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は凹部または凸部間の距離を表し、λは入射光及び回折光の波長を表している。また、αは入射角を表している。
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、凹部（または凸部）からなるレリーフ構造領域は、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、凹部（または凸部）からなるレリーフ構造領域の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。

上記のような傾斜角度のある凹部（または凸部）からなるレリーフ構造は、電子線描画により傾斜角度のない凹部（または凸部）からなるレリーフ構造の原版を作り、電鋳により版を作製し、その版を樹脂に加圧し、離型の際に、離型方向を変えて剥離を行うことによって成形する。

本実施の形態に示す表示体によれば、凸部及び凹部の何れか一方または両方のピッチが２００ｎｍ乃至３５０ｎｍの範囲である。可視波長範囲４００〜７００ｎｍにおいて、少なくとも赤色成分の回折光が凹部（または凸部）からなるレリーフ構造領域において観察されることがなくなる。
上記（１）式において、３５０ｎｍのピッチでは、基材１２の光入射面１２ａに対して８９°の照明光の場合、７００ｎｍの波長の光が８９°方向へ回折することになるので、実質的に赤色光については、あらゆる照明条件下で十分な強度の回折光が凸部及び凹部の何れか一方または両方から表示体の正面方向に発生することがなくなる。
一方、２００ｎｍのピッチでは、基材１２の光入射面１２ａに対して８９°の照明光の場合、４００ｎｍの波長の光が８９°方向へ回折することになるので、青色光が回折される下限であることが分かる。

従って、凸部及び凹部の何れか一方または両方のピッチが２００ｎｍ乃至３５０ｎｍの範囲に設定することにより、深い角度の照明光に対して、同様に深い角度から赤色以外の回折光を観察することができる。また、それ以外の条件では、回折光が発生せず、一般的な観察条件下では回折光が認識されることはない。
凹部または凸部の最適な高低差においては、情報記録体を表面から見たときの黒さを表現するには少なくとも２００ｎｍ以上で深いほど望ましいが、５００ｎｍを超えると樹脂の成形が難しく適さない。よって、凹部の深さまたは凸部の高さは２００ｎｍ乃至４００ｎｍ程度が望ましい。
また、凹部または凸部の垂線ｙに対する角度θは３度乃至３０度でなければならない。３度以上の角度を設けないと、回折効率を角度θがない場合より３％以上高くできない。角度θを３０度以上設けると、黒さの低下や構造のくずれを引き起こし易くなり、このため、好ましくない。

図４は凹部（又は凸部）１１１に傾斜角度を設けた凹凸構造のレリーフ構造形成層に、所定の角度で入射光１６を照射したときの回折光１７を示したものである。
この図４に示すように、観察者が回折光１７を観察できる目２０の位置が図４の左側に示す所定の位置にある時は、レリーフ構造領域１１ａの凹部（又は凸部）１１１で回折された回折光１７を観察することが可能である。しかし、図４の右側に示すように、ｙ軸に左右対称である入射光１６をレリーフ構造領域１１ａの凹部（又は凸部）１１１の鉛直に等しい界面１１１ａに照射しても、その回折光１７ａは破線に示すように回折効率の低いものとなり、所定の位置における回折光１７のような回折効率の高い回折光を観察することはできない。

図５は、凹部（又は凸部）１１１に図３に示すような垂線ｙに対する角度θを設けていない凹凸構造のレリーフ構造形成層のレリーフ構造領域１１ｂに、所定の角度で入射光１６を照射したときの回折光を示したものである。このレリーフ構造領域１１ｂにおける凹部（又は凸部）１１１はｙ軸に対して左右対称であるため、入射光１６に対する回折光もｙ軸に対して左右対称に生じる。

図６は、凹部（又は凸部）１１１に図３に示すような傾斜角度θを設けたレリーフ構造領域１１ａ，１１ｃと、垂線ｙに対する角度θを設けていないレリーフ構造領域１１ｂを有するレリーフ構造形成層を備えた表示体を斜め上方から照らす照明ランプ１８、１９と観察位置２０、２１を示している。
図６に示すように、表示体を照明ランプ１８で斜め上方からを照らしたとき、観察位置２０にて観察できる回折光は図７に示すように、レリーフ構造領域１１a、１１ｂ、１１ｃの順に弱くなる。また、表示体を照明ランプ１９により所定の角度で照らし、所定の観察位置２１にて観察される回折光は図８に示すように、レリーフ構造領域１１ｃ、１１ｂ、１１aの順に弱くなる。この図７及び図８から明らかなように、凹部（又は凸部）１１１に図３に示すような垂線ｙに対する角度θを有する場合には、射出する回折光の回折効率が変化する。

上記のようにそれぞれ凹部（又は凸部）１１１に図３に示すような垂線ｙに対する角度θを持ったレリーフ構造領域を成形することよって、絵柄に濃淡の表示をすることが可能で真偽判定を容易にできる。
また、表示体１０をステッカー、転写箔などの媒体とし、情報印刷物などに容易に添付することで、添付した情報印刷物の偽造防止効果の向上、真偽判定の容易さを向上させることができる。

（実施の形態２）
図９は本発明の実施の形態２における表示体の一例を示す説明図である。
図９に示す表示体１０は、凹凸構造を有するレリーフ構造領域２２、２３、２４、２５、２６と凹凸構造を有しない非レリーフ構造領域２７で構成されている。
上記レリーフ構造領域２２、２３、２４は、円錐状、角錐状、楕円錐状、円柱状、円筒状、角柱状、角筒状などの凹部または凸部が平面方向にマトリックス状に配列してある。また、レリーフ構造領域２５は、円錐状、角錐状、楕円錐状、円柱状、円筒状、角柱状、角筒状などの形状が図３に示すように垂線ｙに対して凹部又は凸部の底辺Ａの中心Ｐ２と頂点Ｐ１とを結ぶ線Ｌ１が３０度の角度を有している。レリーフ構造領域２６はレリーフ構造領域２５と反対側に３０度の角度を有している。また、レリーフ構造領域２２〜２６のピッチＨ２は３００ｎｍであり、高さＨ１は３００ｎｍである。

このような表示体１０に垂直方向から照明光を照らし、表示体１０正面から観察すると、レリーフ構造領域２２〜２６では低反射構造であるため黒くなり、非レリーフ構造領域２７では低反射構造ではないため、反射層による反射が観察でき明るく見える。
また、所定の角度で表示体１０をその左側から照明し、所定の位置で観察すると、レリーフ構造領域では回折光が見える。レリーフ構造領域２２、２５、２６の中でも傾斜角度が異なるため回折光はレリーフ構造領域２２、２５、２６の順に明るく観察される。非レリーフ構造領域２７では回折光は観察できない。
また、所定の角度で表示体１０をその右側から照明し、所定の位置から観察すると、レリーフ構造領域では、レリーフ構造領域２６、２３、２５の順に明るく見える。

このような表示体をステッカー、転写箔などの媒体とし、情報印刷物などに容易に添付することが可能で、添付した情報印刷物の偽造防止効果の向上、真偽判定の容易さを向上させることが可能である。

本発明にかかる表示体の一例を示す概略平面図。 図１に示す表示体のＡ−Ａ線に沿う拡大断面図。 本実施の形態におけるレリーフ構造の凹部（又は凸部）の傾斜角度を示した説明図。 本実施の形態におけるレリーフ構造領域が回折光を射出する様子を示した説明用概略図。 本実施の形態における非レリーフ構造領域が回折光を射出する様子を示した説明用概略図。 本実施の形態における表示体に異なる角度の入射光並びに観察位置を示した説明図。 図６に示した表示体を左側の照明ランプ１８にて照明し、左側の位置２０から観察した場合の回折光を示した説明図。 図６に示した表示体を右側の照明ランプ１９にて照明し、右側の位置２１から観察した場合の回折光を示した説明図。 本発明の実施の形態におけるレリーフ構造形成層の構成の一例を示した説明図。

符号の説明

１０…表示体、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ…レリーフ構造領域、１１１…凹部（又は凸部）、１２…光透過性基材、１３…非レリーフ構造領域、１４…光反射層、θ…傾斜角度、１６…入射光、１７…回折光、１８，１９，２８…照明ランプ、２０，２１…眼、２２，２３，２４，２５，２６…レリーフ構造領域、２７…非レリーフ構造領域。

Claims (4)

1. 一方の面を光入射面とする光透過性の基材と、
   前記基材の前記光入射面と反対の面の一部に複数の凸部及び凹部の何れか一方または両方によりレリーフ構造を形成したレリーフ構造領域と前記レリーフ構造が形成されない非レリーフ構造領域とからなるレリーフ構造形成層と、
   前記レリーフ構造形成層に積層された光反射層とを備え、
   前記レリーフ構造は、照明光に対し低反射性と低散乱性を有するとともに前記光入射面に対し斜め方向から入射される照明光を回折して前記光入射面側へ出射する回折光射出機能を有し、
   前記複数の凸部または凹部は、該凸部または凹部の前記基材の前記反対の面と平行な方向の断面積を前記面から当該凸部の先端または凹部の深さ方向に行くに従い減少させる傾斜面を含んで構成され、
   前記凸部または凹部の前記基材の前記反対の面と一致する面を底辺とし、かつ前記凸部の先端または前記凹部の深さ方向の先端を頂点とし、前記底辺の中心と前記頂点とを結ぶ線が前記底辺の中心を通って前記反対の面に鉛直な垂線に対する角度を調節することにより前記傾斜面の傾斜角度が変更されるように構成され、
   前記垂線に対する角度が３度以上３０度以下である、
   ことを特徴とする表示体。
2. 前記複数の凸部または凹部のピッチが２００nm以上３５０nm以下であり、前記凸部の前記基材の前記反対の面から高さまたは前記凹部の前記面からの深さが２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項1記載の表示体。
3. 前記複数の凸部または凹部は前記基材の前記反対の面に沿い所定のピッチでマトリクス状に配列されていることを特徴とする請求項１または２に記載の表示体。
4. 印刷物基材と、
   前記印刷物基材の表面の少なくとも一部の領域に設けられた請求項１乃至３の何れか１項に記載の表示体を備える、
   ことを特徴とする情報印刷物。

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