セキュリティデバイス及びラベル付き物品
【課題】特殊な視覚効果を有し、潜像を可視化したときに明るい像を表示するセキュリティデバイスを提供する。
【解決手段】本発明のセキュリティデバイス１０は、固化した液晶材料からなり、第１及び第２主面を備え、長さ方向が揃い且つ前記長さ方向と交差する方向に隣り合った複数の溝が各々に設けられた１つ以上の単位領域を前記第１主面が含んだ液晶層１４と、前記第１主面を被覆した光透過層１５と、前記光透過層１５を間に挟んで前記第１主面と向き合うか又は前記第２主面と向き合ったホログラム又は回折格子を含んだ反射層１２とを具備したことを特徴とする。
【解決手段】本発明のセキュリティデバイス１０は、固化した液晶材料からなり、第１及び第２主面を備え、長さ方向が揃い且つ前記長さ方向と交差する方向に隣り合った複数の溝が各々に設けられた１つ以上の単位領域を前記第１主面が含んだ液晶層１４と、前記第１主面を被覆した光透過層１５と、前記光透過層１５を間に挟んで前記第１主面と向き合うか又は前記第２主面と向き合ったホログラム又は回折格子を含んだ反射層１２とを具備したことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偽造防止技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
偽造防止には、潜像を利用することがある。潜像は、特許文献１に記載されているように、液晶材料を使用して形成することができる。例えば、固化した液晶材料からなり、遅相軸の向きが異なる複数の領域を含んだ層を形成する。そして、この液晶層の背面側に反射層を設置する。
【０００３】
このようにして得られるセキュリティデバイスを液晶層側から肉眼で観察した場合、先の領域を互いから区別することはできない。そして、偏光子を介してこのセキュリティデバイスを観察すると、先の領域は、それらの遅相軸と偏光子の光透過軸とが為す角度に応じた明るさの相違を生じる。即ち、先の領域が形成している潜像は、偏光子を介して観察することにより可視化する。
【０００４】
液晶材料を使用して形成した潜像は、それ自体の存在が悟られ難い。加えて、この潜像は、機械読み取りが可能であるだけでなく、偏光フィルムなどの偏光子を用いることにより、即ち、大きな装置を使用することなしに可視化することができる。そのため、液晶材料を使用した偽造防止技術は、高い関心を集めている。
【特許文献１】特開２００３−２５１６４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このようなセキュリティデバイスには、特殊な視覚効果を有していることが望まれる。また、このようなセキュリティデバイスには、可視化した像を高い精度で判別可能であることが要求される。例えば、明るい像をセキュリティデバイスに表示させることができれば、高い判別精度を達成できる。
【０００６】
本発明の目的は、特殊な視覚効果を有し、潜像を可視化したときに明るい像を表示するセキュリティデバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１側面によると、固化した液晶材料からなり、第１及び第２主面を備え、長さ方向が揃い且つ前記長さ方向と交差する方向に隣り合った複数の溝が各々に設けられた１つ以上の単位領域を前記第１主面が含んだ液晶層と、前記第１主面を被覆した光透過層と、前記光透過層を間に挟んで前記第１主面と向き合うか又は前記第２主面と向き合ったホログラム又は回折格子を含んだ反射層とを具備したことを特徴とするセキュリティデバイスが提供される。
【０００８】
本発明の第２側面によると、第１側面に係るセキュリティデバイスと、前記セキュリティデバイスを支持した物品とを具備したことを特徴とするラベル付き物品が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、特殊な視覚効果を有し、潜像を可視化したときに明るい像を表示するセキュリティデバイスが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の態様について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、同様又は類似した機能を発揮する構成要素には全ての図面を通じて同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１１】
図１は、本発明の一態様に係るセキュリティデバイスを概略的に示す平面図である。図２は、図１に示すセキュリティデバイスのＩＩ―ＩＩ線に沿った断面図である。
【００１２】
図１及び図２において、Ｘ方向は、セキュリティデバイス１０の主面に平行な方向である。Ｙ方向は、セキュリティデバイス１０の主面に平行であり且つＸ方向に対して垂直な方向である。Ｚ方向は、Ｘ方向及びＹ方向に対して垂直な方向である。
【００１３】
このセキュリティデバイス１０は、例えば、真正品であることが確認されるべき物品に支持させる表示体である。セキュリティデバイス１０は、基材１１と反射層１２と中間層１３と液晶層１４と保護層１５とを含んでいる。セキュリティデバイス１０の前面は、保護層１５側の面である。
【００１４】
基材１１は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（以下、「ＰＥＴ」という）フィルムなどの樹脂からなるフィルム又はシートである。基材１１は光透過性を有していてもよく、有していなくてもよい。また、基材１１は、単層構造を有していてもよく、多層構造を有していてもよい。基材１１は、省略することができる。
【００１５】
反射層１２は、基材１１の前面の全体を被覆している。反射層１２は、基材１１の前面の一部のみを被覆していてもよい。或いは、反射層１２は、基材１１の背面を少なくとも部分的に被覆していてもよい。この場合、基材１１は、反射層１２に対応した位置の少なくとも一部で光透過性とする。そして、この場合、典型的には、基材１１として、反射層１２に対応した位置の少なくとも一部で透明なものを使用する。
【００１６】
反射層１２は、光散乱性を有していてもよく、光散乱性を有していなくてもよい。また、反射層１２は、単層構造を有していてもよく、多層構造を有していてもよい。
【００１７】
反射層１２は、ホログラム又は回折格子を含んでいる。反射層１２は、ホログラム及び回折格子の一方のみを含んでいてもよく、それらの双方を含んでいてもよい。
【００１８】
ホログラムは、例えば、体積ホログラム、即ちリップマンホログラムであるか又は表面レリーフホログラムなどである。回折格子は、例えば、平面格子又はブレーズド格子である。
【００１９】
反射層１２が体積ホログラムを含んでいる場合、反射層１２は、干渉縞が屈折率及び透過率などの光学特性の分布として３次元的に記録された層であってもよい。或いは、反射層１２は、そのような干渉縞が３次元的に記録された光透過層と、その背面と向き合った金属層とを含んでいてもよい。
【００２０】
反射層１２がレリーフ構造を有しているホログラム又は回折格子を含んでいる場合、反射層１２は、表面にレリーフ構造が設けられた金属層であってもよい。或いは、反射層１２は、隣り合う誘電体層間で屈折率が異なり且つ界面にレリーフ構造が設けられた誘電体多層膜を含んでいてもよい。
【００２１】
反射層１２は、その全体に亘って光学的特性が均一であってもよい。或いは、反射層１２は、Ｚ方向に垂直な方向に隣り合い且つ光学的特性が互いに異なる複数の部分を含んでいてもよい。
【００２２】
ここでは、一例として、反射層１２は体積ホログラムを含んでおり、その全体に亘って光学的特性が均一であるとする。なお、そのような体積ホログラムの製造方法については、後で説明する。
【００２３】
液晶層１４は、反射層１２の前面と向き合っている。液晶層１４は、液晶材料を固化してなる。典型的には、液晶層１４は、流動性を有する重合性液晶材料を紫外線又は熱により硬化させてなる高分子複屈折性層である。
【００２４】
液晶層１４は、メソゲンの配向状態が異なる複数の液晶部分１４１乃至１４３を含んでいる。ここでは、一例として、メソゲンは、液晶部分１４１ではＸ方向に略平行に配向し、液晶部分１４２ではＹ方向に略平行に配向し、液晶部分１４３では配向していないこととする。
【００２５】
液晶部分１４１乃至１４３は、潜像を形成しており、この潜像は、偏光子を用いて特定の条件のもとで観察したときに可視化する。配向状態が異なる部分を含んだ液晶層を形成する方法、及び、潜像の視覚効果については、後で説明する。
【００２６】
中間層１３は、反射層１２と液晶層１４との間に介在している。中間層１３は、光透過性を有しており、典型的には透明である。中間層１３は、典型的には、光学的に等方性である。
【００２７】
中間層１３は、例えば樹脂を含んでいる。中間層１３は、反射層１２と液晶層１４との密着を向上させる役割を果たす。
【００２８】
中間層１３の材料としては、例えば熱可塑性樹脂などの樹脂を使用することができる。中間層１３が含んでいる樹脂又はその材料としては、例えば、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂又はビニル樹脂を、単独で又は組み合わせて使用することができる。
【００２９】
中間層１３は、単層構造を有していてもよく、多層構造を有していてもよい。中間層１３は、省略することができる。
【００３０】
保護層１５は、液晶層１４の前面を被覆している。保護層１５は、光透過性を有している光透過層であり、典型的には透明である。この場合、保護層１５は、無色透明であってもよく、有色透明であってもよい。保護層１５は、典型的には、光学的に等方性である。
【００３１】
保護層１５は、液晶層１４などの損傷や光劣化を生じ難くして、セキュリティデバイス１０が表示する像の劣化を抑制する保護層としての役割を果たす。保護層１５は、単層構造を有していてもよく、多層構造を有していてもよい。
【００３２】
保護層１５は、例えば樹脂からなる。保護層１５の材料としては、例えば、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂−酢酸ビニル共重合樹脂、ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂及びポリイミド樹脂などの熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、又は紫外線若しくは電子線硬化樹脂を、単独で又は組み合わせて使用することができる。
【００３３】
このセキュリティデバイス１０は、例えば以下の方法により製造することができる。まず、反射層１２の製造方法について説明する。
【００３４】
図３は、体積ホログラムの製造装置の一例を概略的に示す図である。
この製造装置２０は、レーザなどの光源（図示せず）と光学系とを含んでいる。光学系は、ビームスプリッタ（図示せず）と、ミラー及び／又はプリズム（図示せず）と、レンズ２１及び２２と、拡散板２３とを含んでいる。
【００３５】
ビームスプリッタは、レーザが放出したレーザビームを２つのレーザビームＬ0へと分割する。ミラー及び／又はプリズムは、これらレーザビームＬ0をそれぞれレンズ２１及び２２へと導く。
【００３６】
レンズ２１は、干渉縞を記録すべき感光性材料層１２’の前面と向き合っている。レンズ２１の光軸と感光性材料層１２’の法線とは角度αを為している。レンズ２１は、一方のレーザビームＬ0を発散光である記録用参照光Ｌref１へと変換し、この参照光Ｌref１で感光性材料層１２’の前面を照明する。
【００３７】
レンズ２２は、拡散板２３を間に挟んで感光性材料層１２’の背面と向き合っている。レンズ２２の光軸と感光性材料層１２’の法線とは角度βを為している。レンズ２２は、他方のレーザビームＬ0を発散光へと変換し、この発散光で拡散板２３の一方の主面を照明する。拡散板２３は、その他方の主面から散乱光である物体光Ｌobjを射出し、この物体光Ｌobjで感光性材料層１２’の背面を照明する。
【００３８】
反射層１２は、例えば、この装置２０を用いて、感光性材料層１２’に干渉縞を３次元的に記録することにより得られる。ここでは、一例として、感光性材料層１２’を基材１１上に形成し、図３に示す装置２０を用いて、基材１１と反射層１２との積層体を製造することとする。
【００３９】
次に、液晶層１４と保護層１５との積層体を製造する。例えば、まず、一方の主面が領域Ａ１乃至Ａ３を含んだ保護層１５を形成する。領域Ａ１乃至Ａ３は、それぞれ液晶部分１４１乃至１４３に対応している。
【００４０】
領域Ａ１及びＡ２の各々には、長さ方向が揃い且つこの長さ方向と交差する方向に隣り合った複数の溝が設けられている。領域Ａ１では、溝の長さ方向は、Ｘ方向に略平行である。領域Ａ２では、溝の長さ方向は、Ｙ方向に略平行である。領域Ａ３は、平坦面である。このような構造を採用すると、後で詳しく説明するように、領域Ａ１及びＡ２に対応した位置でメソゲンが溝の長さ方向に沿って配向した液晶層１４が得られる。
【００４１】
ここで、領域Ａ１及びＡ２の各々に採用可能な構造及びその形成方法について詳しく説明する。
領域Ａ１及びＡ２の各々には、例えば、複数の溝を幅方向に等間隔で平行に並べた構造を採用することができる。
【００４２】
これら溝は、互いに平行でなくてもよい。但し、これら溝が平行に近いほど、液晶部分１４１及び１４２の各々において、メソゲンの長軸が揃い易くなる。これら溝が為す角度は、例えば５°以下とし、典型的には３°以下とする。
【００４３】
領域Ａ１及びＡ２の各々において、これら溝は、縦横に並べてもよい。また、溝の長さは、互いに等しくてもよく、互いに異なっていてもよい。また、長さ方向に隣り合う溝間の距離は均一であってもよく、不均一であってもよい。更に、幅方向に隣り合う溝間の距離は均一であってもよく、不均一であってもよい。例えば、領域Ａ１及びＡ２の各々には、互いに長さが等しい溝を縦横に並べてもよい。或いは、領域Ａ１及びＡ２の各々には、様々な長さの溝をランダムに並べてもよい。
【００４４】
保護層１５は、例えば、感光性樹脂材料に、二光束干渉法を用いてホログラムパターンを記録する方法や、電子ビームによってパターンを描画する方法により形成することができる。或いは、表面レリーフ型ホログラムの製造で行われているように、複数の線状凸部を設けた金型を樹脂に押し付けることにより形成することができる。例えば、保護層１５は、図示しない基材上に形成された熱可塑性樹脂層に、複数の線状凸部が設けられた原版を、熱を印加しながら押し当てる方法、即ち、熱エンボス加工法により得られる。或いは、保護層１５は、図示しない基材上に紫外線硬化樹脂を塗布し、これに原版を押し当てながら基材側から紫外線を照射して紫外線硬化樹脂を硬化させ、その後、原版を取り除く方法により形成することも可能である。
【００４５】
これらの方法によれば、１つの面内に溝の長さ方向が異なる複数の領域を形成することができる。また、これらの方法によると、１つの面内に溝の深さ、幅、及び／又は溝などが異なる複数の領域を形成することもできる。
【００４６】
先の原版は、例えば、二光束干渉法を用いてホログラムパターンを記録する方法、電子ビームによってパターンを描画する方法、又はバイトによって切削する方法により得られた母型の電鋳を行うことにより得られる。保護層１５に上記のような多様性をもたせない場合は、ラビング処理などの配向処理を行ってもよい。
【００４７】
これら溝の深さは、例えば、０．０５μｍ乃至１μｍの範囲とする。また、溝の長さは、例えば、０．５μｍ以上とする。溝のピッチは、例えば０．１μｍ以上であり、典型的には０．７５μｍ以上である。また、溝のピッチは、例えば１０μｍ以下であり、典型的には２μｍ以下である。メソゲンを高い秩序度で配向させるには、溝のピッチは小さいことが有利である。
【００４８】
液晶層１４は、例えば、上述した方法により形成した保護層１５上に形成する。液晶層１４は、液晶材料を固化してなる。
【００４９】
例えば、保護層１５上に、流動性を有する光重合性ネマチック液晶材料を塗布する。保護層１５に液晶材料を塗布すると、液晶材料のメソゲンは溝の長さ方向に沿って並ぶ。なお、必要な場合には、加熱によってメソゲンの配向を促す。次いで、メソゲンの配向状態をほぼ維持したまま液晶材料を固化させる。例えば、液晶材料に紫外線を照射して、それらの重合を生じさせる。
【００５０】
メソゲンの配向状態をほぼ維持したまま液晶材料を固化させると、メソゲンの配向状態が異なる液晶部分１４１乃至１４３が得られる。この例では、メソゲンがＸ方向に配向した液晶部分１４１と、メソゲンがＹ方向に配向した液晶部分１４２と、メソゲンが配向していない液晶部分１４３とが得られる。
【００５１】
メソゲンの配向方向についての屈折率は異常光線屈折率ｎeであり、この配向方向と直交する方向についての屈折率は常光線屈折率ｎoである。そして、屈折率ｎeは屈折率ｎoより大きい。それゆえ、液晶部分１４１の遅相軸はＸ方向と平行であり、進相軸はＹ方向と平行である。また、液晶部分１４２の遅相軸はＹ方向と平行であり、進相軸はＸ方向と平行である。そして、液晶部分１４３は、光学的に略等方性である。
【００５２】
また、このような方法により得られる液晶層１４の保護層１５との対向面には、保護層１５の表面に設けられた複数の溝に対応して、複数の線状凸部が設けられている。複数の溝をそれらの幅方向に等しい間隔で略平行に並べた構造を領域Ａ１及びＡ２に採用した場合、液晶層１４と保護層１５との屈折率の差を十分に大きくすることにより、液晶層１４の表面に設けられた線状凸部又は溝で回折格子を構成することができる。複数の溝をそれらの幅方向に不規則な間隔で略平行に並べた構造を領域Ａ１及びＡ２に採用した場合、液晶層１４と保護層１５との屈折率の差を十分に大きくすることにより、液晶層１４の表面に設けられた線状凸部又は溝で一方向性拡散パターンを構成することができる。なお、この一方向性拡散パターンは、線状凸部又は溝の長さ方向に垂直な面内での拡散能が、液晶層１４の主面に垂直であり且つ線状凸部又は溝の長さ方向に平行な面内での拡散能と比較してより大きい光拡散特性、即ち、光散乱異方性を示すパターンである。
【００５３】
ここでは、一例として、領域Ａ１及びＡ２の各々は、複数の溝をそれらの幅方向に等しい間隔で略平行に並べた構造を採用していることとする。そして、ここでは、液晶層１４と保護層１５との屈折率の差は十分に小さく、液晶部分１４２乃至１４４の各々に設けられた線状凸部又は溝は、回折格子及び一方向性拡散パターンの何れも構成していないこととする。
【００５４】
以上のようにして、液晶分子又はメソゲンの長軸の向きが固定化された液晶層２３を得る。なお、ここでは、液晶層２３の材料としてネマチック液晶材料を用いているが、コレステリック液晶材料やスメクチック液晶材料を用いてもよい。また、液晶層２３の材料は、熱重合性であってもよい。この場合、液晶材料は、加熱によって硬化させてもよい。
【００５５】
次に、液晶層１４と保護層１５との積層体を、基材１１と反射層１２との積層体と貼り合せる。例えば、液晶層１４及び反射層１２の少なくとも一方の上に接着剤層を形成し、この接着剤層を間に挟んで先の積層体を貼り合せる。これにより、中間層１３を形成すると共に、図１及び図２に示すセキュリティデバイス１０を得る。
【００５６】
次に、このセキュリティデバイス１０が表示する画像について説明する。まず、反射層１２を照明したときに生じる現象について説明する。
【００５７】
図４は、図３に示す方法により製造した体積ホログラムが、再生用参照光で照明することにより画像を再生する様子を概略的に示す図である。
【００５８】
図４において、参照符号３１は、再生用参照光Ｌref２として白色光を放出する光源を示している。また、図４において、反射層１２は、図３に示す方法により製造した体積ホログラムである。
【００５９】
反射層１２の前面を、以下のように再生用参照光Ｌref２で照明する。即ち、再生用参照光Ｌref２の広がり角及び入射角を、それぞれ図３を参照しながら説明した記録用参照光Ｌref１の広がり角及び入射角と等しくする。こうすると、反射層１２は、図３を参照しながら説明した物体光Ｌobjとほぼ等しい再生光Ｌrprを射出角βで射出する。
【００６０】
これから明らかなように、この反射層１２は、特定の条件のもとでは高い反射率を示し、その他の条件のもとでは反射率が低い。即ち、この反射層１２は、高い反射率を示す照明条件が制限されており、この条件で照明した場合に反射光としての再生光Ｌrprを観察可能な角度範囲が制限されている。
【００６１】
そして、再生光Ｌrprを観察可能な角度範囲は、図３に示す拡散板２３の大きさ、及び、拡散板２３と感光性材料層１２’との距離に応じて変化する。再生光Ｌrprを観察可能な角度範囲を小さくすると、再生光Ｌrprはより高強度となる。
【００６２】
また、再生光Ｌrprの射出角βは、図３に示す物体光Ｌobjの入射角βと等しい。即ち、再生光Ｌrprの射出角βは、物体光Ｌobjの入射角βによって制御できる。
【００６３】
次に、図１及び図２に示すセキュリティデバイス１０に白色光を照射し、これを肉眼で観察した場合に見える画像について説明する。ここでは、反射層１２の前面及び背面並びにその背面側に位置した物体の反射率は、それらによる反射を無視できる程度に十分に小さいことを仮定する。例えば、セキュリティデバイス１０は吸収率が大きな着色層、例えば黒色層を反射層１２の背面側に更に含んでいるか、又は、セキュリティデバイス１０は反射率が小さな物品に支持されていることとする。
【００６４】
なお、白色光とは、可視領域内の全ての波長の非偏光からなる光である。また、図１及び図２並びに他の図面において、参照符号１０１乃至１０３は、セキュリティデバイス１０をＺ方向に平行な境界に沿って分割することにより得られる表示部を表している。具体的には、セキュリティデバイス１０のうち、液晶部分１４１に対応した部分が表示部１０１であり、液晶部分１４２に対応した部分が表示部１０２であり、液晶部分１４３に対応した部分が表示部１０３である。
【００６５】
セキュリティデバイス１０に白色光を照射し、これを肉眼で観察した場合、図１に示すように、表示部１０１乃至１０３は互いからの判別が不可能又は困難である。これについて、より詳細に説明する。
【００６６】
表示部１０１に入射した照明光としての白色光は、図２に示す保護層１５と液晶部分１４１とをこの順に透過する。液晶部分１４１の前面には複数の溝が設けられているが、液晶層１４と保護層１５との屈折率の差は十分に小さい。従って、この入射光は、理想的には散乱及び回折の何れも生じることなく、保護層１５と液晶部分１４１とをこの順に透過する。
【００６７】
液晶部分１４１を透過した光は、中間層１３を透過し、反射層１２に入射する。反射層１２は、斜め方向に入射した光の一部から図４を参照しながら説明した再生光Ｌrprを生成し、残りの光を透過させる。反射層１２を透過した光は、反射層１２の背面側に位置した物体によって吸収される。
【００６８】
再生光Ｌrprは、中間層１３と液晶部分１４１と保護層１５とをこの順に透過する。観察者は、観察角度が特定の範囲内にある場合には再生光Ｌrprを知覚し、観察角度が先の範囲外にある場合には再生光Ｌrprを知覚しない。
【００６９】
従って、再生光Ｌrprを観察可能な角度範囲内では、表示部１０１は、再生光Ｌrprに由来する色に見える。再生光Ｌrprを観察できない角度範囲内では、表示部１０１は、暗色、例えば黒色に見える。
【００７０】
表示部１０２は、表示部１０１とはメソゲンの配向方向が異なっているが、観察者はその違いは知覚できない。また、表示部１０２は、表示部１０１とは溝の長さ方向が異なっているが、先に説明した通り、液晶層１４と保護層１５との屈折率の差は十分に小さい。従って、表示部１０２は、表示部１０１と同じ色に見える。
【００７１】
表示部１０３は、溝が設けられておらず、メソゲンが配向していない点で、表示部１０１とは異なっている。観察者は、メソゲンの配向状態の違いを知覚できない。従って、表示部１０３は、表示部１０１と同じ色に見える。
【００７２】
このように、表示部１０１乃至１０３は、同じ色に見える。従って、セキュリティデバイス１０に白色光を照射し、これを肉眼で観察した場合、図１に示すように、表示部１０１乃至１０３は互いからの判別が不可能又は困難である。
【００７３】
次に、偏光子を介してセキュリティデバイス１０を観察した場合に見える画像について説明する。ここでは、一例として、偏光子として直線偏光フィルムを使用することとする。
【００７４】
図５は、図１及び図２に示すセキュリティデバイスと直線偏光フィルムとを重ねた場合に観察可能な像の一例を概略的に示す平面図である。
【００７５】
図５では、図１及び図２に示すセキュリティデバイス１０と吸収型の直線偏光フィルム５０とを、偏光フィルム５０側からセキュリティデバイス１０を見た場合に、偏光フィルム５０の透過軸がＸ方向に対して時計回りに４５°の角度を為すように重ねている。そして、図５では、Ｘ方向に垂直であり且つＺ方向に対して傾いた方向から偏光フィルム５０の前面を照明し、偏光フィルム５０を介してセキュリティデバイス１０をＺ方向から観察した場合を想定している。この場合、図５に示すように、表示部１０１乃至１０３は互いからの判別が不可能又は困難である。これについてより詳細に説明する。
【００７６】
偏光フィルム５０に照明光として白色光を照射すると、直線偏光フィルム５０は、その透過軸に平行な偏光面（電場ベクトルの振動面）を有する直線偏光を透過させ、その透過軸に垂直な偏光面を有する直線偏光を吸収する。
【００７７】
表示部１０１に入射した直線偏光は、図２に示す保護層１５と液晶部分１４１とをこの順に透過する。液晶部分１４１では、メソゲンはＸ方向と略平行に配向している。即ち、偏光フィルム５０側から見て、液晶部分１４１の遅相軸は、偏光フィルム５０の透過軸に対して反時計回りに４５°回転させた方向に平行である。従って、先の直線偏光は、液晶部分１４１を透過することにより右円偏光又は右楕円偏光へと変換される。
【００７８】
これら右円偏光及び右楕円偏光は、中間層１３を透過し、反射層１２に入射する。反射層１２は、Ｘ方向に垂直であり且つＺ方向に対して傾いた方向から入射した光を反射しない。従って、表示部１０１は、暗色、例えば黒色に見える。
【００７９】
表示部１０２と表示部１０１とは、溝の長さ方向が９０°異なり、メソゲンの配向方向が９０°異なっている点でのみ相違している。従って、表示部１０２は、表示部１０２と同様に暗色、例えば黒色に見える。
【００８０】
表示部１０３は、表示部１０１とは、溝が設けられておらず、メソゲンが配向していない点でのみ相違している。従って、表示部１０３は、表示部１０２と同様に暗色、例えば黒色に見える。
【００８１】
このように、表示部１０１乃至１０３は、暗色、例えば黒色に見える。従って、図５に示すように、表示部１０１乃至１０３は、互いからの判別が不可能又は困難である。
【００８２】
なお、反射層１２が何れの方向から照明しても高い反射率を示す場合、図５を参照しながら説明したように偏光フィルム５０とセキュリティデバイス１０とを重ねてこれを観察すると、表示部１０１及び１０２は表示部１０３から容易に判別できる。例えば、反射層１２が鏡面を有しており、Ｚ方向から偏光フィルム５０を照明し、偏光フィルム５０を介してＺ方向からセキュリティデバイス１０を観察することを仮定する。この場合、表示部１０１及び１０２は同じ色に着色して見え、表示部１０３は銀白色に見える。
【００８３】
図６は、図１及び図２に示すセキュリティデバイスと直線偏光フィルムとを重ねた場合に観察可能な像の他の例を概略的に示す斜視図である。
【００８４】
図６には、観察方向をＸ方向に垂直な面内でＺ方向に対して照明方向とは逆向きに傾けたこと以外は、図５を参照しながら説明したのと同様の条件のもとで観察可能な像を描いている。この場合も、反射層１２は入射光を反射しない。従って、表示部１０１乃至１０３は、暗色、例えば黒色に見える。それゆえ、表示部１０１乃至１０３は、互いからの判別が不可能又は困難である。
【００８５】
図７は、図１及び図２に示すセキュリティデバイスと直線偏光フィルムとを重ねた場合に観察可能な像の更に他の例を概略的に示す斜視図である。
【００８６】
図７には、セキュリティデバイス１０及び偏光フィルム５０を、それらの法線の周りで９０°回転させたこと以外は、図６を参照しながら説明したのと同様の条件のもとで観察可能な像を描いている。このような観察条件のもとでは、照明光の入射角を適宜設定すると、反射層１２は入射光を回折し、回折光を反射光として射出する。従って、以下に説明するように、表示部１０１乃至１０３が形成している潜像が可視化する。
【００８７】
偏光フィルム５０に照明光として白色光を照射すると、直線偏光フィルム５０は、その透過軸に平行な偏光面を有する直線偏光を透過させ、その透過軸に垂直な偏光面を有する直線偏光を吸収する。
【００８８】
表示部１０１に入射した直線偏光は、図２に示す保護層１５と液晶部分１４１とをこの順に透過する。この直線偏光は、液晶部分１４１を透過することにより右円偏光又は右楕円偏光へと変換される。
【００８９】
これら右円偏光及び右楕円偏光は、中間層１３を透過し、反射層１２に入射する。反射層１２は、Ｙ方向に垂直な方向から入射角αで入射する光を回折し、Ｙ方向に垂直な方向に射出角βで回折光を左円偏光及び左楕円偏光として射出する。
【００９０】
この反射光としての左円偏光及び左楕円偏光は、中間層１３と液晶部分１４１と保護層１５とをこの順に透過する。この反射光は、液晶部分１４１を透過することにより、その波長に応じて、直線偏光、楕円偏光又は円偏光へと変換される。
【００９１】
従って、表示部１０１からの反射光のうち、一部の波長域の光成分のみが偏光フィルム５０を透過し、観察者はこの透過光を知覚する。それゆえ、表示部１０１は、着色して見える。
【００９２】
表示部１０２では、表示部１０１と同様に、液晶層１４は複屈折性を有している。従って、表示部１０１に関する説明から明らかなように、表示部１０２も着色して見える。但し、表示部１０２は、表示部１０１とはメソゲンの配向方向が異なっている。そのため、表示部１０２は、表示部１０１とは異なる色に見える。
【００９３】
表示部１０３では、表示部１０１及び１０２とは異なり、液晶層１４は複屈折性を有していない。従って、表示部１０３は、偏光面が偏光フィルム５０の透過軸に対して平行な直線偏光を反射光として射出する。それゆえ、例えば反射層１２が射出する回折光が白色光である場合には、表示部１０３は白色に見える。
【００９４】
このように、表示部１０１乃至１０３は、異なる色に見える。従って、図７に示す観察条件のもとでは、表示部１０１及び１０２を表示部１０３から容易に判別することができ、加えて、表示部１０１を表示部１０２から判別することが可能である。
【００９５】
上記の通り、このセキュリティデバイス１０は、特殊な条件のもとで観察した場合にのみ潜像が可視化する。即ち、このセキュリティデバイス１０は、特殊な視覚効果を有しており、潜像が記録されていることを悟られ難い。
【００９６】
加えて、このセキュリティデバイス１０は、潜像を可視化したときに、明るい像を表示する。従って、可視化した像を高い精度で判別可能である。
【００９７】
図７を参照しながら説明した光学的特徴は、例えば、偏光フィルム５０を使用すれば、目視によって確認することができる。また、図７を参照しながら説明した光学的特徴は、例えば、以下の装置を用いることにより確認することができる。
【００９８】
図８は、判別装置の一例を概略的に示す図である。
この判別装置３０は、光源３１と偏光子５０とイメージセンサ３２と図示しない処理部及び出力部とを含んでいる。図８には、判別対象物の一例として、セキュリティデバイス１０を描いている。
【００９９】
光源３１は、偏光子５０に、再生用の参照光である照明光Ｌref２を照射する。照明光Ｌref２は、例えば自然光としての白色光である。
【０１００】
偏光子５０は、例えば直線偏光フィルムである。偏光子５０は、セキュリティデバイス１０の全体又は表示部１０１及び１０２並びにそれらの周囲の部分に向けて直線偏光を射出する。そして、偏光子５０は、セキュリティデバイス１０からの反射光の一部を、再生光Ｌrprとしてイメージセンサ３２に向けて射出する。
【０１０１】
イメージセンサ３２は、再生光Ｌrprが受光面上に形成する再生画像を読み出し、画像データを処理部へと出力する。
【０１０２】
処理部は、例えば、画像データを処理して、出力部の動作を制御する制御信号を生成する。例えば、処理部は、イメージセンサ３２が出力した画像データを必要に応じて画像処理し、これを予め記憶している参照データと比較する。そして、処理部は、画像データと参照データとが一致している場合には第１制御信号を出力部へと出力し、それらが相違している場合には第２制御信号を出力部へと出力する。或いは、処理部は、イメージセンサ３２が出力した画像データから、制御信号又はその一部として映像信号を出力部へと出力する。
【０１０３】
出力部は、処理部による制御のもとで、オペレータが知覚可能な情報を出力する。出力部は、例えば、再生光Ｌrprがイメージセンサ３２の受光面上に形成する再生画像に対応した画像を表示するディスプレイであるか、又は、画像データと参照データとの一致及び／又は不一致をオペレータに知らせるランプ若しくはブザーである。オペレータは、この情報に基づいて、判別対象物がセキュリティデバイス１０であるか否かを確認する。
【０１０４】
セキュリティデバイス１０を又はセキュリティデバイス１０と偏光子５０とを、Ｚ方向に平行な軸の周りで９０°回転させ、この状態で再生画像の読み出し等を更に行ってもよい。この状態では、セキュリティデバイス１０は、図６を参照しながら説明した画像を表示する。従って、例えば、この状態でイメージセンサ３２が出力した画像データを必要に応じて画像処理し、これを予め記憶している参照データと比較することにより、判別対象物がセキュリティデバイス１０であるか否かをより高い精度で判別することができる。
【０１０５】
上述した説明では、反射層１２は体積ホログラムを含んでおり、その全体に亘って光学的特性が均一であることを想定している。反射層１２の一部と他の一部とで光学的特性を異ならしめた場合、以下の方法により、判別対象物がセキュリティデバイス１０であるか否かを判別することができる。
【０１０６】
なお、以下の説明では、一例として、反射層１２は、図４を参照しながら説明した条件のもとで参照光Ｌref２を照射した場合に、反射層１２のうち表示部１０１内に位置した部分は再生光Ｌrprとして赤色光を射出し、反射層１２のうち表示部１０２内に位置した部分は再生光Ｌrprとして緑色光を射出するように設計されているとする。再生光Ｌrprのスペクトルは、反射層１２に使用する感光性材料の収縮又は膨張を考慮しつつ、図３を参照しながら説明した物体光Ｌobj及び参照光Ｌref１の記録波長を最適化することにより制御できる。
【０１０７】
図９は、判別装置の他の例を概略的に示す図である。
図９に示す判別装置３０は、イメージセンサ３２の代わりに２つの光検出器３２ａ及び３２ｂを含んでいること以外は、図８に示す判別装置３０とほぼ同様である。光検出器３２ａは、表示部１０１からの反射光に対応した再生光Ｌrprａを検出する。そして、光検出器３２ｂは、表示部１０２からの反射光に対応した再生光Ｌrprｂを検出する。
【０１０８】
処理部は、例えば、光検出器３２ａ及び３２ｂが出力した色データを、予め記憶している第１及び第２参照データとそれぞれ比較する。そして、これら比較の結果に基づいて、上述した第１又は第２制御信号を出力部へと出力する。このようにして、例えば、判別対象物がセキュリティデバイス１０であるか否かを判別する。
【０１０９】
なお、図９に示す判別装置３０では、１つの光源３１が放出する照明光Ｌref２のうち、一部Ｌref２ａを表示部１０１の照明に利用し、他の一部Ｌref２ｂを表示部１０２の照明に利用している。判別装置３０は、光源３１の代わりに、照明光Ｌref２ａを放出する光源と照明光Ｌref２ｂを放出する光源とを含んでいてもよい。
【０１１０】
図１０は、図９に示す判別装置の一方の光検出器が検出するスペクトルの一例を示すグラフである。図１１は、図９に示す判別装置の他方の光検出器が検出するスペクトルの一例を示すグラフである。
【０１１１】
図１０及び図１１において、横軸は波長を示し、縦軸は輝度を示している。また、図１０において、実線Ｌａ１は、照明光として白色光を照射した場合に光検出器３２ａが検出する再生光Ｌrprａのスペクトルの一例を示している。破線Ｌａ２は、図９に示す配置においてセキュリティデバイス１０から中間層１３と液晶層１４と保護層１５とを省略し、照明光として先の白色光を照射した場合に光検出器３２ａが検出する光のスペクトルの一例を示している。そして、図１１において、実線Ｌｂ１は、照明光として先の白色光を照射した場合に光検出器３２ｂが検出する再生光Ｌrprｂのスペクトルの一例を示している。破線Ｌｂ２は、図９に示す配置においてセキュリティデバイス１０から中間層１３と液晶層１４と保護層１５とを省略し、照明光として先の白色光を照射した場合に光検出器３２ｂが検出する光のスペクトルの一例を示している。
【０１１２】
光検出器３２ａが検出する再生光Ｌrprａのスペクトルは、反射層１２のうち表示部１０１内に位置した部分の反射特性と、液晶部分１４１と偏光子５０との組み合わせの吸収特性とに依存している。同様に、光検出器３２ｂが検出する再生光Ｌrprｂのスペクトルは、反射層１２のうち表示部１０２内に位置した部分の反射特性と、液晶部分１４２と偏光子５０との組み合わせの吸収特性とに依存している。
【０１１３】
この例では、表示部１０１及び１０２に対応した各々の位置で、反射層１２が大きな反射率を示す波長域における吸収率が、他の波長域における吸収率と比較して小さい設計を採用している。従って、光検出器３２ａは、図１０に示すように高い輝度の赤色光を検出し、光検出器３２ｂは、図１１に示すように高い輝度の緑色光を検出する。それゆえ、図９に示す判別装置３０では、光検出器３２ａ及び３２ｂの感度が低い場合であっても、表示部１０１及び１０２に特有な色をそれぞれ検出することができる。
【０１１４】
なお、図９に示す判別装置３０では、光検出器３２ａ及び３２ｂの代わりに、図８を参照しながら説明したイメージセンサ３２を使用してもよい。また、図８に示す判別装置３０では、イメージセンサ３２の代わりに、図９を参照しながら説明した光検出器３２ａ及び３２ｂを使用してもよい。
【０１１５】
上述したセキュリティデバイス１０には、様々な変形が可能である。
例えば、上述した溝を領域Ａ１及びＡ２に設ける代わりに、光透過層としての中間層１３と液晶層１４との界面に設けてもよい。この場合、保護層１５は省略することができる。或いは、セキュリティデバイス１０には、以下の構造を採用してもよい。
【０１１６】
図１２は、一変形例に係るセキュリティデバイスを概略的に示す断面図である。
このセキュリティデバイス１０は、以下の構成を採用したこと以外は、図１及び図２を参照しながら説明したセキュリティデバイス１０と同様の構成を有している。即ち、このセキュリティデバイス１０では、領域Ａ２に設けられている溝の長さ方向はＸ方向に略平行であり、それゆえ、液晶部分１４２の遅相軸はＸ方向と略平行である。そして、液晶部分１４２は、液晶部分Ａ１と比較してより薄い。即ち、このセキュリティデバイス１０では、液晶部分１４１及び１４２は、遅相軸の向きが等しく、リターデイションが異なっている。
【０１１７】
このセキュリティデバイス１０は、肉眼で観察した場合並びに図５及び図６を参照しながら説明した条件のもとで観察した場合には、表示部１０１乃至１０３が形成している潜像が可視化することはない。そして、このセキュリティデバイス１０は、図７を参照しながら説明した条件のもとで観察した場合には、液晶部分１４１乃至１４３のリターデイションの相違に起因して、表示部１０１乃至１０３が形成している潜像が可視化する。具体的には、表示部１０１乃至１０３は異なる色に見える。
【０１１８】
ここで、表示部１０１及び１０２が異なる色に見える理由について、数式を参照しながら説明する。
【０１１９】
液晶層のリターデイションＲｅは、下記等式（１）に示すように、液晶層の膜厚ｄとその複屈折性Δｎとに依存する。
Ｒｅ＝Δｎ×ｄ …（１）
ここで、Δｎ＝ｎe−ｎoである。
【０１２０】
一対の直線偏光フィルムをそれらの透過軸が直交するように向かい合わせ、それらの間に液晶層をその光学軸が直線偏光フィルムの透過軸に対して角度θを為すように介在させる。一方の直線偏光フィルムをその法線方向から波長λの光で照明した場合、液晶層に入射する光の強度をＩ0とし、他方の直線偏光フィルムを透過する光の強度をＩとすると、強度Ｉは、下記等式（２）で表すことができる。
Ｉ＝Ｉ0×ｓｉｎ2（２θ）×ｓｉｎ2（Ｒe×π／λ） …（２）
等式（２）から明らかなように、透過光の強度Ｉが最大値を示す波長λは、リターデイションＲｅに依存している。そして、等式（１）に示すように、リターデイションＲｅは、液晶層の膜厚ｄとその複屈折性Δｎとに依存している。即ち、透過光の強度Ｉが最大値を示す波長λは、液晶層の膜厚ｄに依存する。従って、表示部１０１及び１０２が異なる色に見える。
【０１２１】
なお、図１２を参照しながら説明した構造は、図１及び図２を参照しながら説明した構造と組み合わせてもよい。
【０１２２】
以上説明したように、このセキュリティデバイス１０は、特殊な条件のもとで観察した場合にのみ潜像が可視化するため、潜像が記録されていることを悟られ難い。そして、このセキュリティデバイス１０は、潜像を可視化したときに明るい像を表示するため、可視化した像を高い精度で判別可能である。即ち、このセキュリティデバイス１０は、偽造され難く、判別が容易である。従って、このセキュリティデバイス１０は、優れた偽造防止効果を提供する。
【０１２３】
例えば、このセキュリティデバイス１０とこれを支持した物品とを含んだラベル付き物品を真正品とした場合、真正であるか否かが未知の物品が上述した特徴の１つ以上を示さないときには、その物品は非真正品であると判断することができる。即ち、真正であるか否かが未知の物品を真正品と非真正品との間で判別することができる。従って、例えば、有価証券、銀行券、身分証明書などの証明書、及びクレジットカードなどの印刷物や美術品などの高級品の偽造を防止又は抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】本発明の一態様に係るセキュリティデバイスを概略的に示す平面図。
【図２】図１に示すセキュリティデバイスのＩＩ―ＩＩ線に沿った断面図。
【図３】体積ホログラムの製造装置の一例を概略的に示す図。
【図４】図３に示す方法により製造した体積ホログラムが、再生用参照光で照明することにより画像を再生する様子を概略的に示す図。
【図５】図１及び図２に示すセキュリティデバイスと直線偏光フィルムとを重ねた場合に観察可能な像の一例を概略的に示す平面図。
【図６】図１及び図２に示すセキュリティデバイスと直線偏光フィルムとを重ねた場合に観察可能な像の他の例を概略的に示す斜視図。
【図７】図１及び図２に示すセキュリティデバイスと直線偏光フィルムとを重ねた場合に観察可能な像の更に他の例を概略的に示す斜視図。
【図８】判別装置の一例を概略的に示す図。
【図９】判別装置の他の例を概略的に示す図。
【図１０】図９に示す判別装置の一方の光検出器が検出するスペクトルの一例を示すグラフ。
【図１１】図９に示す判別装置の他方の光検出器が検出するスペクトルの一例を示すグラフ。
【図１２】一変形例に係るセキュリティデバイスを概略的に示す断面図。
【符号の説明】
【０１２５】
１０…セキュリティデバイス、１１…基材、１２…反射層、１２’…感光性材料層、１３…中間層、１４…液晶層、１５…保護層、２０…製造装置、２１…レンズ、２２…レンズ、２３…拡散板、３０…判別装置、３１…光源、３２…イメージセンサ、３２ａ…光検出器、３２ｂ…光検出器、５０…偏光フィルム、１０１…表示部、１０２…表示部、１０３…表示部、１４１…液晶部分、１４２…液晶部分、１４３…液晶部分、Ａ１…領域、Ａ２…領域、Ａ３…領域、Ｌ0…レーザビーム、Ｌａ１…実線、Ｌａ２…破線、Ｌｂ１…実線、Ｌｂ２…破線、Ｌobj…物体光、Ｌref１…記録用参照光、Ｌref２…再生用参照光、Ｌref２ａ…照明光、Ｌref２ｂ…照明光、Ｌrpr…再生光、Ｌrprａ…再生光、Ｌrprｂ…再生光、α…角度、β…角度。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偽造防止技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
偽造防止には、潜像を利用することがある。潜像は、特許文献１に記載されているように、液晶材料を使用して形成することができる。例えば、固化した液晶材料からなり、遅相軸の向きが異なる複数の領域を含んだ層を形成する。そして、この液晶層の背面側に反射層を設置する。
【０００３】
このようにして得られるセキュリティデバイスを液晶層側から肉眼で観察した場合、先の領域を互いから区別することはできない。そして、偏光子を介してこのセキュリティデバイスを観察すると、先の領域は、それらの遅相軸と偏光子の光透過軸とが為す角度に応じた明るさの相違を生じる。即ち、先の領域が形成している潜像は、偏光子を介して観察することにより可視化する。
【０００４】
液晶材料を使用して形成した潜像は、それ自体の存在が悟られ難い。加えて、この潜像は、機械読み取りが可能であるだけでなく、偏光フィルムなどの偏光子を用いることにより、即ち、大きな装置を使用することなしに可視化することができる。そのため、液晶材料を使用した偽造防止技術は、高い関心を集めている。
【特許文献１】特開２００３−２５１６４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このようなセキュリティデバイスには、特殊な視覚効果を有していることが望まれる。また、このようなセキュリティデバイスには、可視化した像を高い精度で判別可能であることが要求される。例えば、明るい像をセキュリティデバイスに表示させることができれば、高い判別精度を達成できる。
【０００６】
本発明の目的は、特殊な視覚効果を有し、潜像を可視化したときに明るい像を表示するセキュリティデバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１側面によると、固化した液晶材料からなり、第１及び第２主面を備え、長さ方向が揃い且つ前記長さ方向と交差する方向に隣り合った複数の溝が各々に設けられた１つ以上の単位領域を前記第１主面が含んだ液晶層と、前記第１主面を被覆した光透過層と、前記光透過層を間に挟んで前記第１主面と向き合うか又は前記第２主面と向き合ったホログラム又は回折格子を含んだ反射層とを具備したことを特徴とするセキュリティデバイスが提供される。
【０００８】
本発明の第２側面によると、第１側面に係るセキュリティデバイスと、前記セキュリティデバイスを支持した物品とを具備したことを特徴とするラベル付き物品が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、特殊な視覚効果を有し、潜像を可視化したときに明るい像を表示するセキュリティデバイスが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の態様について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、同様又は類似した機能を発揮する構成要素には全ての図面を通じて同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１１】
図１は、本発明の一態様に係るセキュリティデバイスを概略的に示す平面図である。図２は、図１に示すセキュリティデバイスのＩＩ―ＩＩ線に沿った断面図である。
【００１２】
図１及び図２において、Ｘ方向は、セキュリティデバイス１０の主面に平行な方向である。Ｙ方向は、セキュリティデバイス１０の主面に平行であり且つＸ方向に対して垂直な方向である。Ｚ方向は、Ｘ方向及びＹ方向に対して垂直な方向である。
【００１３】
このセキュリティデバイス１０は、例えば、真正品であることが確認されるべき物品に支持させる表示体である。セキュリティデバイス１０は、基材１１と反射層１２と中間層１３と液晶層１４と保護層１５とを含んでいる。セキュリティデバイス１０の前面は、保護層１５側の面である。
【００１４】
基材１１は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（以下、「ＰＥＴ」という）フィルムなどの樹脂からなるフィルム又はシートである。基材１１は光透過性を有していてもよく、有していなくてもよい。また、基材１１は、単層構造を有していてもよく、多層構造を有していてもよい。基材１１は、省略することができる。
【００１５】
反射層１２は、基材１１の前面の全体を被覆している。反射層１２は、基材１１の前面の一部のみを被覆していてもよい。或いは、反射層１２は、基材１１の背面を少なくとも部分的に被覆していてもよい。この場合、基材１１は、反射層１２に対応した位置の少なくとも一部で光透過性とする。そして、この場合、典型的には、基材１１として、反射層１２に対応した位置の少なくとも一部で透明なものを使用する。
【００１６】
反射層１２は、光散乱性を有していてもよく、光散乱性を有していなくてもよい。また、反射層１２は、単層構造を有していてもよく、多層構造を有していてもよい。
【００１７】
反射層１２は、ホログラム又は回折格子を含んでいる。反射層１２は、ホログラム及び回折格子の一方のみを含んでいてもよく、それらの双方を含んでいてもよい。
【００１８】
ホログラムは、例えば、体積ホログラム、即ちリップマンホログラムであるか又は表面レリーフホログラムなどである。回折格子は、例えば、平面格子又はブレーズド格子である。
【００１９】
反射層１２が体積ホログラムを含んでいる場合、反射層１２は、干渉縞が屈折率及び透過率などの光学特性の分布として３次元的に記録された層であってもよい。或いは、反射層１２は、そのような干渉縞が３次元的に記録された光透過層と、その背面と向き合った金属層とを含んでいてもよい。
【００２０】
反射層１２がレリーフ構造を有しているホログラム又は回折格子を含んでいる場合、反射層１２は、表面にレリーフ構造が設けられた金属層であってもよい。或いは、反射層１２は、隣り合う誘電体層間で屈折率が異なり且つ界面にレリーフ構造が設けられた誘電体多層膜を含んでいてもよい。
【００２１】
反射層１２は、その全体に亘って光学的特性が均一であってもよい。或いは、反射層１２は、Ｚ方向に垂直な方向に隣り合い且つ光学的特性が互いに異なる複数の部分を含んでいてもよい。
【００２２】
ここでは、一例として、反射層１２は体積ホログラムを含んでおり、その全体に亘って光学的特性が均一であるとする。なお、そのような体積ホログラムの製造方法については、後で説明する。
【００２３】
液晶層１４は、反射層１２の前面と向き合っている。液晶層１４は、液晶材料を固化してなる。典型的には、液晶層１４は、流動性を有する重合性液晶材料を紫外線又は熱により硬化させてなる高分子複屈折性層である。
【００２４】
液晶層１４は、メソゲンの配向状態が異なる複数の液晶部分１４１乃至１４３を含んでいる。ここでは、一例として、メソゲンは、液晶部分１４１ではＸ方向に略平行に配向し、液晶部分１４２ではＹ方向に略平行に配向し、液晶部分１４３では配向していないこととする。
【００２５】
液晶部分１４１乃至１４３は、潜像を形成しており、この潜像は、偏光子を用いて特定の条件のもとで観察したときに可視化する。配向状態が異なる部分を含んだ液晶層を形成する方法、及び、潜像の視覚効果については、後で説明する。
【００２６】
中間層１３は、反射層１２と液晶層１４との間に介在している。中間層１３は、光透過性を有しており、典型的には透明である。中間層１３は、典型的には、光学的に等方性である。
【００２７】
中間層１３は、例えば樹脂を含んでいる。中間層１３は、反射層１２と液晶層１４との密着を向上させる役割を果たす。
【００２８】
中間層１３の材料としては、例えば熱可塑性樹脂などの樹脂を使用することができる。中間層１３が含んでいる樹脂又はその材料としては、例えば、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂又はビニル樹脂を、単独で又は組み合わせて使用することができる。
【００２９】
中間層１３は、単層構造を有していてもよく、多層構造を有していてもよい。中間層１３は、省略することができる。
【００３０】
保護層１５は、液晶層１４の前面を被覆している。保護層１５は、光透過性を有している光透過層であり、典型的には透明である。この場合、保護層１５は、無色透明であってもよく、有色透明であってもよい。保護層１５は、典型的には、光学的に等方性である。
【００３１】
保護層１５は、液晶層１４などの損傷や光劣化を生じ難くして、セキュリティデバイス１０が表示する像の劣化を抑制する保護層としての役割を果たす。保護層１５は、単層構造を有していてもよく、多層構造を有していてもよい。
【００３２】
保護層１５は、例えば樹脂からなる。保護層１５の材料としては、例えば、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂−酢酸ビニル共重合樹脂、ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂及びポリイミド樹脂などの熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、又は紫外線若しくは電子線硬化樹脂を、単独で又は組み合わせて使用することができる。
【００３３】
このセキュリティデバイス１０は、例えば以下の方法により製造することができる。まず、反射層１２の製造方法について説明する。
【００３４】
図３は、体積ホログラムの製造装置の一例を概略的に示す図である。
この製造装置２０は、レーザなどの光源（図示せず）と光学系とを含んでいる。光学系は、ビームスプリッタ（図示せず）と、ミラー及び／又はプリズム（図示せず）と、レンズ２１及び２２と、拡散板２３とを含んでいる。
【００３５】
ビームスプリッタは、レーザが放出したレーザビームを２つのレーザビームＬ0へと分割する。ミラー及び／又はプリズムは、これらレーザビームＬ0をそれぞれレンズ２１及び２２へと導く。
【００３６】
レンズ２１は、干渉縞を記録すべき感光性材料層１２’の前面と向き合っている。レンズ２１の光軸と感光性材料層１２’の法線とは角度αを為している。レンズ２１は、一方のレーザビームＬ0を発散光である記録用参照光Ｌref１へと変換し、この参照光Ｌref１で感光性材料層１２’の前面を照明する。
【００３７】
レンズ２２は、拡散板２３を間に挟んで感光性材料層１２’の背面と向き合っている。レンズ２２の光軸と感光性材料層１２’の法線とは角度βを為している。レンズ２２は、他方のレーザビームＬ0を発散光へと変換し、この発散光で拡散板２３の一方の主面を照明する。拡散板２３は、その他方の主面から散乱光である物体光Ｌobjを射出し、この物体光Ｌobjで感光性材料層１２’の背面を照明する。
【００３８】
反射層１２は、例えば、この装置２０を用いて、感光性材料層１２’に干渉縞を３次元的に記録することにより得られる。ここでは、一例として、感光性材料層１２’を基材１１上に形成し、図３に示す装置２０を用いて、基材１１と反射層１２との積層体を製造することとする。
【００３９】
次に、液晶層１４と保護層１５との積層体を製造する。例えば、まず、一方の主面が領域Ａ１乃至Ａ３を含んだ保護層１５を形成する。領域Ａ１乃至Ａ３は、それぞれ液晶部分１４１乃至１４３に対応している。
【００４０】
領域Ａ１及びＡ２の各々には、長さ方向が揃い且つこの長さ方向と交差する方向に隣り合った複数の溝が設けられている。領域Ａ１では、溝の長さ方向は、Ｘ方向に略平行である。領域Ａ２では、溝の長さ方向は、Ｙ方向に略平行である。領域Ａ３は、平坦面である。このような構造を採用すると、後で詳しく説明するように、領域Ａ１及びＡ２に対応した位置でメソゲンが溝の長さ方向に沿って配向した液晶層１４が得られる。
【００４１】
ここで、領域Ａ１及びＡ２の各々に採用可能な構造及びその形成方法について詳しく説明する。
領域Ａ１及びＡ２の各々には、例えば、複数の溝を幅方向に等間隔で平行に並べた構造を採用することができる。
【００４２】
これら溝は、互いに平行でなくてもよい。但し、これら溝が平行に近いほど、液晶部分１４１及び１４２の各々において、メソゲンの長軸が揃い易くなる。これら溝が為す角度は、例えば５°以下とし、典型的には３°以下とする。
【００４３】
領域Ａ１及びＡ２の各々において、これら溝は、縦横に並べてもよい。また、溝の長さは、互いに等しくてもよく、互いに異なっていてもよい。また、長さ方向に隣り合う溝間の距離は均一であってもよく、不均一であってもよい。更に、幅方向に隣り合う溝間の距離は均一であってもよく、不均一であってもよい。例えば、領域Ａ１及びＡ２の各々には、互いに長さが等しい溝を縦横に並べてもよい。或いは、領域Ａ１及びＡ２の各々には、様々な長さの溝をランダムに並べてもよい。
【００４４】
保護層１５は、例えば、感光性樹脂材料に、二光束干渉法を用いてホログラムパターンを記録する方法や、電子ビームによってパターンを描画する方法により形成することができる。或いは、表面レリーフ型ホログラムの製造で行われているように、複数の線状凸部を設けた金型を樹脂に押し付けることにより形成することができる。例えば、保護層１５は、図示しない基材上に形成された熱可塑性樹脂層に、複数の線状凸部が設けられた原版を、熱を印加しながら押し当てる方法、即ち、熱エンボス加工法により得られる。或いは、保護層１５は、図示しない基材上に紫外線硬化樹脂を塗布し、これに原版を押し当てながら基材側から紫外線を照射して紫外線硬化樹脂を硬化させ、その後、原版を取り除く方法により形成することも可能である。
【００４５】
これらの方法によれば、１つの面内に溝の長さ方向が異なる複数の領域を形成することができる。また、これらの方法によると、１つの面内に溝の深さ、幅、及び／又は溝などが異なる複数の領域を形成することもできる。
【００４６】
先の原版は、例えば、二光束干渉法を用いてホログラムパターンを記録する方法、電子ビームによってパターンを描画する方法、又はバイトによって切削する方法により得られた母型の電鋳を行うことにより得られる。保護層１５に上記のような多様性をもたせない場合は、ラビング処理などの配向処理を行ってもよい。
【００４７】
これら溝の深さは、例えば、０．０５μｍ乃至１μｍの範囲とする。また、溝の長さは、例えば、０．５μｍ以上とする。溝のピッチは、例えば０．１μｍ以上であり、典型的には０．７５μｍ以上である。また、溝のピッチは、例えば１０μｍ以下であり、典型的には２μｍ以下である。メソゲンを高い秩序度で配向させるには、溝のピッチは小さいことが有利である。
【００４８】
液晶層１４は、例えば、上述した方法により形成した保護層１５上に形成する。液晶層１４は、液晶材料を固化してなる。
【００４９】
例えば、保護層１５上に、流動性を有する光重合性ネマチック液晶材料を塗布する。保護層１５に液晶材料を塗布すると、液晶材料のメソゲンは溝の長さ方向に沿って並ぶ。なお、必要な場合には、加熱によってメソゲンの配向を促す。次いで、メソゲンの配向状態をほぼ維持したまま液晶材料を固化させる。例えば、液晶材料に紫外線を照射して、それらの重合を生じさせる。
【００５０】
メソゲンの配向状態をほぼ維持したまま液晶材料を固化させると、メソゲンの配向状態が異なる液晶部分１４１乃至１４３が得られる。この例では、メソゲンがＸ方向に配向した液晶部分１４１と、メソゲンがＹ方向に配向した液晶部分１４２と、メソゲンが配向していない液晶部分１４３とが得られる。
【００５１】
メソゲンの配向方向についての屈折率は異常光線屈折率ｎeであり、この配向方向と直交する方向についての屈折率は常光線屈折率ｎoである。そして、屈折率ｎeは屈折率ｎoより大きい。それゆえ、液晶部分１４１の遅相軸はＸ方向と平行であり、進相軸はＹ方向と平行である。また、液晶部分１４２の遅相軸はＹ方向と平行であり、進相軸はＸ方向と平行である。そして、液晶部分１４３は、光学的に略等方性である。
【００５２】
また、このような方法により得られる液晶層１４の保護層１５との対向面には、保護層１５の表面に設けられた複数の溝に対応して、複数の線状凸部が設けられている。複数の溝をそれらの幅方向に等しい間隔で略平行に並べた構造を領域Ａ１及びＡ２に採用した場合、液晶層１４と保護層１５との屈折率の差を十分に大きくすることにより、液晶層１４の表面に設けられた線状凸部又は溝で回折格子を構成することができる。複数の溝をそれらの幅方向に不規則な間隔で略平行に並べた構造を領域Ａ１及びＡ２に採用した場合、液晶層１４と保護層１５との屈折率の差を十分に大きくすることにより、液晶層１４の表面に設けられた線状凸部又は溝で一方向性拡散パターンを構成することができる。なお、この一方向性拡散パターンは、線状凸部又は溝の長さ方向に垂直な面内での拡散能が、液晶層１４の主面に垂直であり且つ線状凸部又は溝の長さ方向に平行な面内での拡散能と比較してより大きい光拡散特性、即ち、光散乱異方性を示すパターンである。
【００５３】
ここでは、一例として、領域Ａ１及びＡ２の各々は、複数の溝をそれらの幅方向に等しい間隔で略平行に並べた構造を採用していることとする。そして、ここでは、液晶層１４と保護層１５との屈折率の差は十分に小さく、液晶部分１４２乃至１４４の各々に設けられた線状凸部又は溝は、回折格子及び一方向性拡散パターンの何れも構成していないこととする。
【００５４】
以上のようにして、液晶分子又はメソゲンの長軸の向きが固定化された液晶層２３を得る。なお、ここでは、液晶層２３の材料としてネマチック液晶材料を用いているが、コレステリック液晶材料やスメクチック液晶材料を用いてもよい。また、液晶層２３の材料は、熱重合性であってもよい。この場合、液晶材料は、加熱によって硬化させてもよい。
【００５５】
次に、液晶層１４と保護層１５との積層体を、基材１１と反射層１２との積層体と貼り合せる。例えば、液晶層１４及び反射層１２の少なくとも一方の上に接着剤層を形成し、この接着剤層を間に挟んで先の積層体を貼り合せる。これにより、中間層１３を形成すると共に、図１及び図２に示すセキュリティデバイス１０を得る。
【００５６】
次に、このセキュリティデバイス１０が表示する画像について説明する。まず、反射層１２を照明したときに生じる現象について説明する。
【００５７】
図４は、図３に示す方法により製造した体積ホログラムが、再生用参照光で照明することにより画像を再生する様子を概略的に示す図である。
【００５８】
図４において、参照符号３１は、再生用参照光Ｌref２として白色光を放出する光源を示している。また、図４において、反射層１２は、図３に示す方法により製造した体積ホログラムである。
【００５９】
反射層１２の前面を、以下のように再生用参照光Ｌref２で照明する。即ち、再生用参照光Ｌref２の広がり角及び入射角を、それぞれ図３を参照しながら説明した記録用参照光Ｌref１の広がり角及び入射角と等しくする。こうすると、反射層１２は、図３を参照しながら説明した物体光Ｌobjとほぼ等しい再生光Ｌrprを射出角βで射出する。
【００６０】
これから明らかなように、この反射層１２は、特定の条件のもとでは高い反射率を示し、その他の条件のもとでは反射率が低い。即ち、この反射層１２は、高い反射率を示す照明条件が制限されており、この条件で照明した場合に反射光としての再生光Ｌrprを観察可能な角度範囲が制限されている。
【００６１】
そして、再生光Ｌrprを観察可能な角度範囲は、図３に示す拡散板２３の大きさ、及び、拡散板２３と感光性材料層１２’との距離に応じて変化する。再生光Ｌrprを観察可能な角度範囲を小さくすると、再生光Ｌrprはより高強度となる。
【００６２】
また、再生光Ｌrprの射出角βは、図３に示す物体光Ｌobjの入射角βと等しい。即ち、再生光Ｌrprの射出角βは、物体光Ｌobjの入射角βによって制御できる。
【００６３】
次に、図１及び図２に示すセキュリティデバイス１０に白色光を照射し、これを肉眼で観察した場合に見える画像について説明する。ここでは、反射層１２の前面及び背面並びにその背面側に位置した物体の反射率は、それらによる反射を無視できる程度に十分に小さいことを仮定する。例えば、セキュリティデバイス１０は吸収率が大きな着色層、例えば黒色層を反射層１２の背面側に更に含んでいるか、又は、セキュリティデバイス１０は反射率が小さな物品に支持されていることとする。
【００６４】
なお、白色光とは、可視領域内の全ての波長の非偏光からなる光である。また、図１及び図２並びに他の図面において、参照符号１０１乃至１０３は、セキュリティデバイス１０をＺ方向に平行な境界に沿って分割することにより得られる表示部を表している。具体的には、セキュリティデバイス１０のうち、液晶部分１４１に対応した部分が表示部１０１であり、液晶部分１４２に対応した部分が表示部１０２であり、液晶部分１４３に対応した部分が表示部１０３である。
【００６５】
セキュリティデバイス１０に白色光を照射し、これを肉眼で観察した場合、図１に示すように、表示部１０１乃至１０３は互いからの判別が不可能又は困難である。これについて、より詳細に説明する。
【００６６】
表示部１０１に入射した照明光としての白色光は、図２に示す保護層１５と液晶部分１４１とをこの順に透過する。液晶部分１４１の前面には複数の溝が設けられているが、液晶層１４と保護層１５との屈折率の差は十分に小さい。従って、この入射光は、理想的には散乱及び回折の何れも生じることなく、保護層１５と液晶部分１４１とをこの順に透過する。
【００６７】
液晶部分１４１を透過した光は、中間層１３を透過し、反射層１２に入射する。反射層１２は、斜め方向に入射した光の一部から図４を参照しながら説明した再生光Ｌrprを生成し、残りの光を透過させる。反射層１２を透過した光は、反射層１２の背面側に位置した物体によって吸収される。
【００６８】
再生光Ｌrprは、中間層１３と液晶部分１４１と保護層１５とをこの順に透過する。観察者は、観察角度が特定の範囲内にある場合には再生光Ｌrprを知覚し、観察角度が先の範囲外にある場合には再生光Ｌrprを知覚しない。
【００６９】
従って、再生光Ｌrprを観察可能な角度範囲内では、表示部１０１は、再生光Ｌrprに由来する色に見える。再生光Ｌrprを観察できない角度範囲内では、表示部１０１は、暗色、例えば黒色に見える。
【００７０】
表示部１０２は、表示部１０１とはメソゲンの配向方向が異なっているが、観察者はその違いは知覚できない。また、表示部１０２は、表示部１０１とは溝の長さ方向が異なっているが、先に説明した通り、液晶層１４と保護層１５との屈折率の差は十分に小さい。従って、表示部１０２は、表示部１０１と同じ色に見える。
【００７１】
表示部１０３は、溝が設けられておらず、メソゲンが配向していない点で、表示部１０１とは異なっている。観察者は、メソゲンの配向状態の違いを知覚できない。従って、表示部１０３は、表示部１０１と同じ色に見える。
【００７２】
このように、表示部１０１乃至１０３は、同じ色に見える。従って、セキュリティデバイス１０に白色光を照射し、これを肉眼で観察した場合、図１に示すように、表示部１０１乃至１０３は互いからの判別が不可能又は困難である。
【００７３】
次に、偏光子を介してセキュリティデバイス１０を観察した場合に見える画像について説明する。ここでは、一例として、偏光子として直線偏光フィルムを使用することとする。
【００７４】
図５は、図１及び図２に示すセキュリティデバイスと直線偏光フィルムとを重ねた場合に観察可能な像の一例を概略的に示す平面図である。
【００７５】
図５では、図１及び図２に示すセキュリティデバイス１０と吸収型の直線偏光フィルム５０とを、偏光フィルム５０側からセキュリティデバイス１０を見た場合に、偏光フィルム５０の透過軸がＸ方向に対して時計回りに４５°の角度を為すように重ねている。そして、図５では、Ｘ方向に垂直であり且つＺ方向に対して傾いた方向から偏光フィルム５０の前面を照明し、偏光フィルム５０を介してセキュリティデバイス１０をＺ方向から観察した場合を想定している。この場合、図５に示すように、表示部１０１乃至１０３は互いからの判別が不可能又は困難である。これについてより詳細に説明する。
【００７６】
偏光フィルム５０に照明光として白色光を照射すると、直線偏光フィルム５０は、その透過軸に平行な偏光面（電場ベクトルの振動面）を有する直線偏光を透過させ、その透過軸に垂直な偏光面を有する直線偏光を吸収する。
【００７７】
表示部１０１に入射した直線偏光は、図２に示す保護層１５と液晶部分１４１とをこの順に透過する。液晶部分１４１では、メソゲンはＸ方向と略平行に配向している。即ち、偏光フィルム５０側から見て、液晶部分１４１の遅相軸は、偏光フィルム５０の透過軸に対して反時計回りに４５°回転させた方向に平行である。従って、先の直線偏光は、液晶部分１４１を透過することにより右円偏光又は右楕円偏光へと変換される。
【００７８】
これら右円偏光及び右楕円偏光は、中間層１３を透過し、反射層１２に入射する。反射層１２は、Ｘ方向に垂直であり且つＺ方向に対して傾いた方向から入射した光を反射しない。従って、表示部１０１は、暗色、例えば黒色に見える。
【００７９】
表示部１０２と表示部１０１とは、溝の長さ方向が９０°異なり、メソゲンの配向方向が９０°異なっている点でのみ相違している。従って、表示部１０２は、表示部１０２と同様に暗色、例えば黒色に見える。
【００８０】
表示部１０３は、表示部１０１とは、溝が設けられておらず、メソゲンが配向していない点でのみ相違している。従って、表示部１０３は、表示部１０２と同様に暗色、例えば黒色に見える。
【００８１】
このように、表示部１０１乃至１０３は、暗色、例えば黒色に見える。従って、図５に示すように、表示部１０１乃至１０３は、互いからの判別が不可能又は困難である。
【００８２】
なお、反射層１２が何れの方向から照明しても高い反射率を示す場合、図５を参照しながら説明したように偏光フィルム５０とセキュリティデバイス１０とを重ねてこれを観察すると、表示部１０１及び１０２は表示部１０３から容易に判別できる。例えば、反射層１２が鏡面を有しており、Ｚ方向から偏光フィルム５０を照明し、偏光フィルム５０を介してＺ方向からセキュリティデバイス１０を観察することを仮定する。この場合、表示部１０１及び１０２は同じ色に着色して見え、表示部１０３は銀白色に見える。
【００８３】
図６は、図１及び図２に示すセキュリティデバイスと直線偏光フィルムとを重ねた場合に観察可能な像の他の例を概略的に示す斜視図である。
【００８４】
図６には、観察方向をＸ方向に垂直な面内でＺ方向に対して照明方向とは逆向きに傾けたこと以外は、図５を参照しながら説明したのと同様の条件のもとで観察可能な像を描いている。この場合も、反射層１２は入射光を反射しない。従って、表示部１０１乃至１０３は、暗色、例えば黒色に見える。それゆえ、表示部１０１乃至１０３は、互いからの判別が不可能又は困難である。
【００８５】
図７は、図１及び図２に示すセキュリティデバイスと直線偏光フィルムとを重ねた場合に観察可能な像の更に他の例を概略的に示す斜視図である。
【００８６】
図７には、セキュリティデバイス１０及び偏光フィルム５０を、それらの法線の周りで９０°回転させたこと以外は、図６を参照しながら説明したのと同様の条件のもとで観察可能な像を描いている。このような観察条件のもとでは、照明光の入射角を適宜設定すると、反射層１２は入射光を回折し、回折光を反射光として射出する。従って、以下に説明するように、表示部１０１乃至１０３が形成している潜像が可視化する。
【００８７】
偏光フィルム５０に照明光として白色光を照射すると、直線偏光フィルム５０は、その透過軸に平行な偏光面を有する直線偏光を透過させ、その透過軸に垂直な偏光面を有する直線偏光を吸収する。
【００８８】
表示部１０１に入射した直線偏光は、図２に示す保護層１５と液晶部分１４１とをこの順に透過する。この直線偏光は、液晶部分１４１を透過することにより右円偏光又は右楕円偏光へと変換される。
【００８９】
これら右円偏光及び右楕円偏光は、中間層１３を透過し、反射層１２に入射する。反射層１２は、Ｙ方向に垂直な方向から入射角αで入射する光を回折し、Ｙ方向に垂直な方向に射出角βで回折光を左円偏光及び左楕円偏光として射出する。
【００９０】
この反射光としての左円偏光及び左楕円偏光は、中間層１３と液晶部分１４１と保護層１５とをこの順に透過する。この反射光は、液晶部分１４１を透過することにより、その波長に応じて、直線偏光、楕円偏光又は円偏光へと変換される。
【００９１】
従って、表示部１０１からの反射光のうち、一部の波長域の光成分のみが偏光フィルム５０を透過し、観察者はこの透過光を知覚する。それゆえ、表示部１０１は、着色して見える。
【００９２】
表示部１０２では、表示部１０１と同様に、液晶層１４は複屈折性を有している。従って、表示部１０１に関する説明から明らかなように、表示部１０２も着色して見える。但し、表示部１０２は、表示部１０１とはメソゲンの配向方向が異なっている。そのため、表示部１０２は、表示部１０１とは異なる色に見える。
【００９３】
表示部１０３では、表示部１０１及び１０２とは異なり、液晶層１４は複屈折性を有していない。従って、表示部１０３は、偏光面が偏光フィルム５０の透過軸に対して平行な直線偏光を反射光として射出する。それゆえ、例えば反射層１２が射出する回折光が白色光である場合には、表示部１０３は白色に見える。
【００９４】
このように、表示部１０１乃至１０３は、異なる色に見える。従って、図７に示す観察条件のもとでは、表示部１０１及び１０２を表示部１０３から容易に判別することができ、加えて、表示部１０１を表示部１０２から判別することが可能である。
【００９５】
上記の通り、このセキュリティデバイス１０は、特殊な条件のもとで観察した場合にのみ潜像が可視化する。即ち、このセキュリティデバイス１０は、特殊な視覚効果を有しており、潜像が記録されていることを悟られ難い。
【００９６】
加えて、このセキュリティデバイス１０は、潜像を可視化したときに、明るい像を表示する。従って、可視化した像を高い精度で判別可能である。
【００９７】
図７を参照しながら説明した光学的特徴は、例えば、偏光フィルム５０を使用すれば、目視によって確認することができる。また、図７を参照しながら説明した光学的特徴は、例えば、以下の装置を用いることにより確認することができる。
【００９８】
図８は、判別装置の一例を概略的に示す図である。
この判別装置３０は、光源３１と偏光子５０とイメージセンサ３２と図示しない処理部及び出力部とを含んでいる。図８には、判別対象物の一例として、セキュリティデバイス１０を描いている。
【００９９】
光源３１は、偏光子５０に、再生用の参照光である照明光Ｌref２を照射する。照明光Ｌref２は、例えば自然光としての白色光である。
【０１００】
偏光子５０は、例えば直線偏光フィルムである。偏光子５０は、セキュリティデバイス１０の全体又は表示部１０１及び１０２並びにそれらの周囲の部分に向けて直線偏光を射出する。そして、偏光子５０は、セキュリティデバイス１０からの反射光の一部を、再生光Ｌrprとしてイメージセンサ３２に向けて射出する。
【０１０１】
イメージセンサ３２は、再生光Ｌrprが受光面上に形成する再生画像を読み出し、画像データを処理部へと出力する。
【０１０２】
処理部は、例えば、画像データを処理して、出力部の動作を制御する制御信号を生成する。例えば、処理部は、イメージセンサ３２が出力した画像データを必要に応じて画像処理し、これを予め記憶している参照データと比較する。そして、処理部は、画像データと参照データとが一致している場合には第１制御信号を出力部へと出力し、それらが相違している場合には第２制御信号を出力部へと出力する。或いは、処理部は、イメージセンサ３２が出力した画像データから、制御信号又はその一部として映像信号を出力部へと出力する。
【０１０３】
出力部は、処理部による制御のもとで、オペレータが知覚可能な情報を出力する。出力部は、例えば、再生光Ｌrprがイメージセンサ３２の受光面上に形成する再生画像に対応した画像を表示するディスプレイであるか、又は、画像データと参照データとの一致及び／又は不一致をオペレータに知らせるランプ若しくはブザーである。オペレータは、この情報に基づいて、判別対象物がセキュリティデバイス１０であるか否かを確認する。
【０１０４】
セキュリティデバイス１０を又はセキュリティデバイス１０と偏光子５０とを、Ｚ方向に平行な軸の周りで９０°回転させ、この状態で再生画像の読み出し等を更に行ってもよい。この状態では、セキュリティデバイス１０は、図６を参照しながら説明した画像を表示する。従って、例えば、この状態でイメージセンサ３２が出力した画像データを必要に応じて画像処理し、これを予め記憶している参照データと比較することにより、判別対象物がセキュリティデバイス１０であるか否かをより高い精度で判別することができる。
【０１０５】
上述した説明では、反射層１２は体積ホログラムを含んでおり、その全体に亘って光学的特性が均一であることを想定している。反射層１２の一部と他の一部とで光学的特性を異ならしめた場合、以下の方法により、判別対象物がセキュリティデバイス１０であるか否かを判別することができる。
【０１０６】
なお、以下の説明では、一例として、反射層１２は、図４を参照しながら説明した条件のもとで参照光Ｌref２を照射した場合に、反射層１２のうち表示部１０１内に位置した部分は再生光Ｌrprとして赤色光を射出し、反射層１２のうち表示部１０２内に位置した部分は再生光Ｌrprとして緑色光を射出するように設計されているとする。再生光Ｌrprのスペクトルは、反射層１２に使用する感光性材料の収縮又は膨張を考慮しつつ、図３を参照しながら説明した物体光Ｌobj及び参照光Ｌref１の記録波長を最適化することにより制御できる。
【０１０７】
図９は、判別装置の他の例を概略的に示す図である。
図９に示す判別装置３０は、イメージセンサ３２の代わりに２つの光検出器３２ａ及び３２ｂを含んでいること以外は、図８に示す判別装置３０とほぼ同様である。光検出器３２ａは、表示部１０１からの反射光に対応した再生光Ｌrprａを検出する。そして、光検出器３２ｂは、表示部１０２からの反射光に対応した再生光Ｌrprｂを検出する。
【０１０８】
処理部は、例えば、光検出器３２ａ及び３２ｂが出力した色データを、予め記憶している第１及び第２参照データとそれぞれ比較する。そして、これら比較の結果に基づいて、上述した第１又は第２制御信号を出力部へと出力する。このようにして、例えば、判別対象物がセキュリティデバイス１０であるか否かを判別する。
【０１０９】
なお、図９に示す判別装置３０では、１つの光源３１が放出する照明光Ｌref２のうち、一部Ｌref２ａを表示部１０１の照明に利用し、他の一部Ｌref２ｂを表示部１０２の照明に利用している。判別装置３０は、光源３１の代わりに、照明光Ｌref２ａを放出する光源と照明光Ｌref２ｂを放出する光源とを含んでいてもよい。
【０１１０】
図１０は、図９に示す判別装置の一方の光検出器が検出するスペクトルの一例を示すグラフである。図１１は、図９に示す判別装置の他方の光検出器が検出するスペクトルの一例を示すグラフである。
【０１１１】
図１０及び図１１において、横軸は波長を示し、縦軸は輝度を示している。また、図１０において、実線Ｌａ１は、照明光として白色光を照射した場合に光検出器３２ａが検出する再生光Ｌrprａのスペクトルの一例を示している。破線Ｌａ２は、図９に示す配置においてセキュリティデバイス１０から中間層１３と液晶層１４と保護層１５とを省略し、照明光として先の白色光を照射した場合に光検出器３２ａが検出する光のスペクトルの一例を示している。そして、図１１において、実線Ｌｂ１は、照明光として先の白色光を照射した場合に光検出器３２ｂが検出する再生光Ｌrprｂのスペクトルの一例を示している。破線Ｌｂ２は、図９に示す配置においてセキュリティデバイス１０から中間層１３と液晶層１４と保護層１５とを省略し、照明光として先の白色光を照射した場合に光検出器３２ｂが検出する光のスペクトルの一例を示している。
【０１１２】
光検出器３２ａが検出する再生光Ｌrprａのスペクトルは、反射層１２のうち表示部１０１内に位置した部分の反射特性と、液晶部分１４１と偏光子５０との組み合わせの吸収特性とに依存している。同様に、光検出器３２ｂが検出する再生光Ｌrprｂのスペクトルは、反射層１２のうち表示部１０２内に位置した部分の反射特性と、液晶部分１４２と偏光子５０との組み合わせの吸収特性とに依存している。
【０１１３】
この例では、表示部１０１及び１０２に対応した各々の位置で、反射層１２が大きな反射率を示す波長域における吸収率が、他の波長域における吸収率と比較して小さい設計を採用している。従って、光検出器３２ａは、図１０に示すように高い輝度の赤色光を検出し、光検出器３２ｂは、図１１に示すように高い輝度の緑色光を検出する。それゆえ、図９に示す判別装置３０では、光検出器３２ａ及び３２ｂの感度が低い場合であっても、表示部１０１及び１０２に特有な色をそれぞれ検出することができる。
【０１１４】
なお、図９に示す判別装置３０では、光検出器３２ａ及び３２ｂの代わりに、図８を参照しながら説明したイメージセンサ３２を使用してもよい。また、図８に示す判別装置３０では、イメージセンサ３２の代わりに、図９を参照しながら説明した光検出器３２ａ及び３２ｂを使用してもよい。
【０１１５】
上述したセキュリティデバイス１０には、様々な変形が可能である。
例えば、上述した溝を領域Ａ１及びＡ２に設ける代わりに、光透過層としての中間層１３と液晶層１４との界面に設けてもよい。この場合、保護層１５は省略することができる。或いは、セキュリティデバイス１０には、以下の構造を採用してもよい。
【０１１６】
図１２は、一変形例に係るセキュリティデバイスを概略的に示す断面図である。
このセキュリティデバイス１０は、以下の構成を採用したこと以外は、図１及び図２を参照しながら説明したセキュリティデバイス１０と同様の構成を有している。即ち、このセキュリティデバイス１０では、領域Ａ２に設けられている溝の長さ方向はＸ方向に略平行であり、それゆえ、液晶部分１４２の遅相軸はＸ方向と略平行である。そして、液晶部分１４２は、液晶部分Ａ１と比較してより薄い。即ち、このセキュリティデバイス１０では、液晶部分１４１及び１４２は、遅相軸の向きが等しく、リターデイションが異なっている。
【０１１７】
このセキュリティデバイス１０は、肉眼で観察した場合並びに図５及び図６を参照しながら説明した条件のもとで観察した場合には、表示部１０１乃至１０３が形成している潜像が可視化することはない。そして、このセキュリティデバイス１０は、図７を参照しながら説明した条件のもとで観察した場合には、液晶部分１４１乃至１４３のリターデイションの相違に起因して、表示部１０１乃至１０３が形成している潜像が可視化する。具体的には、表示部１０１乃至１０３は異なる色に見える。
【０１１８】
ここで、表示部１０１及び１０２が異なる色に見える理由について、数式を参照しながら説明する。
【０１１９】
液晶層のリターデイションＲｅは、下記等式（１）に示すように、液晶層の膜厚ｄとその複屈折性Δｎとに依存する。
Ｒｅ＝Δｎ×ｄ …（１）
ここで、Δｎ＝ｎe−ｎoである。
【０１２０】
一対の直線偏光フィルムをそれらの透過軸が直交するように向かい合わせ、それらの間に液晶層をその光学軸が直線偏光フィルムの透過軸に対して角度θを為すように介在させる。一方の直線偏光フィルムをその法線方向から波長λの光で照明した場合、液晶層に入射する光の強度をＩ0とし、他方の直線偏光フィルムを透過する光の強度をＩとすると、強度Ｉは、下記等式（２）で表すことができる。
Ｉ＝Ｉ0×ｓｉｎ2（２θ）×ｓｉｎ2（Ｒe×π／λ） …（２）
等式（２）から明らかなように、透過光の強度Ｉが最大値を示す波長λは、リターデイションＲｅに依存している。そして、等式（１）に示すように、リターデイションＲｅは、液晶層の膜厚ｄとその複屈折性Δｎとに依存している。即ち、透過光の強度Ｉが最大値を示す波長λは、液晶層の膜厚ｄに依存する。従って、表示部１０１及び１０２が異なる色に見える。
【０１２１】
なお、図１２を参照しながら説明した構造は、図１及び図２を参照しながら説明した構造と組み合わせてもよい。
【０１２２】
以上説明したように、このセキュリティデバイス１０は、特殊な条件のもとで観察した場合にのみ潜像が可視化するため、潜像が記録されていることを悟られ難い。そして、このセキュリティデバイス１０は、潜像を可視化したときに明るい像を表示するため、可視化した像を高い精度で判別可能である。即ち、このセキュリティデバイス１０は、偽造され難く、判別が容易である。従って、このセキュリティデバイス１０は、優れた偽造防止効果を提供する。
【０１２３】
例えば、このセキュリティデバイス１０とこれを支持した物品とを含んだラベル付き物品を真正品とした場合、真正であるか否かが未知の物品が上述した特徴の１つ以上を示さないときには、その物品は非真正品であると判断することができる。即ち、真正であるか否かが未知の物品を真正品と非真正品との間で判別することができる。従って、例えば、有価証券、銀行券、身分証明書などの証明書、及びクレジットカードなどの印刷物や美術品などの高級品の偽造を防止又は抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】本発明の一態様に係るセキュリティデバイスを概略的に示す平面図。
【図２】図１に示すセキュリティデバイスのＩＩ―ＩＩ線に沿った断面図。
【図３】体積ホログラムの製造装置の一例を概略的に示す図。
【図４】図３に示す方法により製造した体積ホログラムが、再生用参照光で照明することにより画像を再生する様子を概略的に示す図。
【図５】図１及び図２に示すセキュリティデバイスと直線偏光フィルムとを重ねた場合に観察可能な像の一例を概略的に示す平面図。
【図６】図１及び図２に示すセキュリティデバイスと直線偏光フィルムとを重ねた場合に観察可能な像の他の例を概略的に示す斜視図。
【図７】図１及び図２に示すセキュリティデバイスと直線偏光フィルムとを重ねた場合に観察可能な像の更に他の例を概略的に示す斜視図。
【図８】判別装置の一例を概略的に示す図。
【図９】判別装置の他の例を概略的に示す図。
【図１０】図９に示す判別装置の一方の光検出器が検出するスペクトルの一例を示すグラフ。
【図１１】図９に示す判別装置の他方の光検出器が検出するスペクトルの一例を示すグラフ。
【図１２】一変形例に係るセキュリティデバイスを概略的に示す断面図。
【符号の説明】
【０１２５】
１０…セキュリティデバイス、１１…基材、１２…反射層、１２’…感光性材料層、１３…中間層、１４…液晶層、１５…保護層、２０…製造装置、２１…レンズ、２２…レンズ、２３…拡散板、３０…判別装置、３１…光源、３２…イメージセンサ、３２ａ…光検出器、３２ｂ…光検出器、５０…偏光フィルム、１０１…表示部、１０２…表示部、１０３…表示部、１４１…液晶部分、１４２…液晶部分、１４３…液晶部分、Ａ１…領域、Ａ２…領域、Ａ３…領域、Ｌ0…レーザビーム、Ｌａ１…実線、Ｌａ２…破線、Ｌｂ１…実線、Ｌｂ２…破線、Ｌobj…物体光、Ｌref１…記録用参照光、Ｌref２…再生用参照光、Ｌref２ａ…照明光、Ｌref２ｂ…照明光、Ｌrpr…再生光、Ｌrprａ…再生光、Ｌrprｂ…再生光、α…角度、β…角度。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固化した液晶材料からなり、第１及び第２主面を備え、長さ方向が揃い且つ前記長さ方向と交差する方向に隣り合った複数の溝が各々に設けられた１つ以上の単位領域を前記第１主面が含んだ液晶層と、
前記第１主面を被覆した光透過層と、
前記光透過層を間に挟んで前記第１主面と向き合うか又は前記第２主面と向き合ったホログラム又は回折格子を含んだ反射層と
を具備したことを特徴とするセキュリティデバイス。
【請求項２】
前記第１主面は前記単位領域を複数含み、前記液晶層のうち、前記複数の単位領域の１つに対応した第１液晶部分は、前記複数の単位領域の他の１つに対応した第２液晶部分とは前記長さ方向及び／又は厚さが異なっていることを特徴とする請求項１に記載のセキュリティデバイス。
【請求項３】
前記反射層のうち前記複数の単位領域にそれぞれ対応した複数の部分は光学的特性が互いに等しいことを特徴とする請求項２に記載のセキュリティデバイス。
【請求項４】
前記反射層のうち、前記第１液晶部分に対応した部分は、前記第２液晶部分に対応した部分とは反射スペクトルが異なっていることを特徴とする請求項２に記載のセキュリティデバイス。
【請求項５】
前記反射層は、前記ホログラム又は回折格子として体積ホログラムを含んだことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のセキュリティデバイス。
【請求項６】
前記反射層は、前記ホログラム又は回折格子としてレリーフ構造を含んだことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のセキュリティデバイス。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか１項に記載のセキュリティデバイスと、前記セキュリティデバイスを支持した物品とを具備したことを特徴とするラベル付き物品。
【請求項１】
固化した液晶材料からなり、第１及び第２主面を備え、長さ方向が揃い且つ前記長さ方向と交差する方向に隣り合った複数の溝が各々に設けられた１つ以上の単位領域を前記第１主面が含んだ液晶層と、
前記第１主面を被覆した光透過層と、
前記光透過層を間に挟んで前記第１主面と向き合うか又は前記第２主面と向き合ったホログラム又は回折格子を含んだ反射層と
を具備したことを特徴とするセキュリティデバイス。
【請求項２】
前記第１主面は前記単位領域を複数含み、前記液晶層のうち、前記複数の単位領域の１つに対応した第１液晶部分は、前記複数の単位領域の他の１つに対応した第２液晶部分とは前記長さ方向及び／又は厚さが異なっていることを特徴とする請求項１に記載のセキュリティデバイス。
【請求項３】
前記反射層のうち前記複数の単位領域にそれぞれ対応した複数の部分は光学的特性が互いに等しいことを特徴とする請求項２に記載のセキュリティデバイス。
【請求項４】
前記反射層のうち、前記第１液晶部分に対応した部分は、前記第２液晶部分に対応した部分とは反射スペクトルが異なっていることを特徴とする請求項２に記載のセキュリティデバイス。
【請求項５】
前記反射層は、前記ホログラム又は回折格子として体積ホログラムを含んだことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のセキュリティデバイス。
【請求項６】
前記反射層は、前記ホログラム又は回折格子としてレリーフ構造を含んだことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のセキュリティデバイス。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか１項に記載のセキュリティデバイスと、前記セキュリティデバイスを支持した物品とを具備したことを特徴とするラベル付き物品。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−２８８３２８（Ｐ２００９−２８８３２８Ａ）
【公開日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３８２６９（Ｐ２００８−１３８２６９）
【出願日】平成２０年５月２７日（２００８．５．２７）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月２７日（２００８．５．２７）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
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