偽造防止表示体及び情報印刷物
【課題】ホログラム同士では、観察者に類似した印象を与えるという問題点を可決し、観察条件に多少の変化があっても再生像の色変化の少ない偽造防止表示体を提供すること。
【解決手段】偽造防止表示体は、複数の画素により構成されており、反射画像及び透過画像の２つの画像を構成する画素は凹凸構造部、印刷部、平坦部からなり、前記表示体の反射画像及び透過画像の濃淡に基づき、前記画素の前記凹凸構造領域に配置する前記凸部又は前記凹部の面積及び印刷領域に印刷する面積が決定されるとともに、前記画素は、前記金属薄膜層から前記凹凸構造形成層に向けて突出する複数の凸部又は前記凹凸構造形成層から前記金属薄膜層に向けて凹む複数の凹部が可視光の波長未満の中心間距離でランダム又は周期的に配列する光透過性機能を持つ凹凸構造領域と印刷領域又は凹凸構造領域のみ又は印刷領域のみの何れかで構成される。
【解決手段】偽造防止表示体は、複数の画素により構成されており、反射画像及び透過画像の２つの画像を構成する画素は凹凸構造部、印刷部、平坦部からなり、前記表示体の反射画像及び透過画像の濃淡に基づき、前記画素の前記凹凸構造領域に配置する前記凸部又は前記凹部の面積及び印刷領域に印刷する面積が決定されるとともに、前記画素は、前記金属薄膜層から前記凹凸構造形成層に向けて突出する複数の凸部又は前記凹凸構造形成層から前記金属薄膜層に向けて凹む複数の凹部が可視光の波長未満の中心間距離でランダム又は周期的に配列する光透過性機能を持つ凹凸構造領域と印刷領域又は凹凸構造領域のみ又は印刷領域のみの何れかで構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偽造防止などで用いられ、観察条件によって見え方が変化する画像表示体に関するものであり、特に照明光の角度、観察方向などによって像の明るさや色図が変化する偽造防止表示体及び情報印刷物に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、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を転写箔やステッカー等の形態にして、前記証券類やカードなどの証明書類の表面に貼付、圧着するなどして設けられている。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。
【０００３】
偽造防止技術としては、マイクロ文字、特殊発光インキ、透かし、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を使用して真偽を判別する技術である。もう一つは、肉眼で容易に真偽判定が可能な技術である。
【０００４】
近年では、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。最も一般的なセキュリティデバイスとして、表面レリーフタイプのレインボウホログラムがある。レインボウホログラムは、普通の印刷物に比べて構造が複雑で、高い微細加工技術を持つ特定の業者でないと作製が困難であり、複製を行うときに大規模な複製装置を必要とするので、小規模な複製が行いにくいという特徴がある。このため、偽造品の作製が困難である（非特許文献１）。
【０００５】
また、照明光を当てたときに、単波長に近い光で再生されるため虹の七色に対応した明るく鮮やかな色で観察でき、観察条件が変化したときに色や画像パターンが変化するという特徴的な見え方をする。このため、他の部材との違いが目視で容易に判別できる。
【０００６】
これらのことから、レインボウホログラムは目視によるセキュリティ用途として優れており、偽造防止用の画像表示体として広く用いられてきている。しかし、レインボウホログラムは、観察条件の変化が僅かであっても再生像の色が大きく変化するので、画像の色の違いを識別するのが難しい。このため、異なる画像が記録されているレインボウホログラムであっても、観察者に類似した印象を与えやすく、ホログラム同士では記録されている画像の違いを判別することが難いという問題もある。
【０００７】
一般的に回折光を射出するためには、周期構造が必要であり、それによって虹色が見えてしまう（特許文献１）。
【０００８】
そのような問題点を解決するために、パターンの表面区分の背景面とパターン要素とで、レリーフ構造体の周期（ｄｘ；ｄｙ）を変化させ、格子角度や構造体深度を変えることが提案されている。しかしながら微細構造の反射光のみの制御であり、ホログラム同士観察者に類似した印象を与えやすい（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平２−７２３２０号公報
【特許文献２】特表２００５−５１８９５６号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】「ホログラフィの原理」、オプトロニクス社、Ｐ．ハリハラン著
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、複写機による複製が不能であり、かつホログラフィ手法によっても複製不能で、しかも安価な光学的変化を遂げるセキュリティー素子を提供することにあり、透過光と反射光で表示体を観察した際に異なる画像を表示させることにより、ホログラム同士では、観察者に類似した印象を与えるという問題点を可決し、観察条件に多少の変化があっても再生像の色変化の少ない偽造防止表示体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、光透過性の基材と、前記基材の一方の面の上に設けられた凹凸構造形成層と、前記凹凸構造形成層を被覆する金属薄膜層とを備えると共に、前記凹凸構造形成層が設けられた基材面とは反対側の基材面の上、前記基材と凹凸構造形成層との間、あるいは前記凹凸構造形成層と金属薄膜層との間に印刷層を備えて構成され、凹凸構造形成層の有無及び印刷層の有無によって画像を表示する偽造防止表示体であって、
前記画像は、透過画像と反射画像とで構成されており、かつ、これら透過画像と反射画像とは、それぞれ、複数の画素によって構成されており、
凹凸構造形成層を有する部位を凹凸構造部、印刷層を有する部位を印刷部、これら凹凸構造形成層と印刷層のいずれも存在しない部位を平坦部とするとき、前記印刷部はその色彩に応じて光を反射する色光反射部を構成しており、凹凸構造部は凹凸構造形成層に設けられた凸部又は凹部であって、可視波長未満の中心間距離で配列された凸部又は凹部を有していて、この凸部又は凹部に基づいて、光を反射することなく透過する透過部を構成しており、平坦部は、金属薄膜層に基づいて光源光を反射する光源光反射部を構成しており、
複数の前記画素のうち、少なくとも一部の画素が、凹凸構造部と印刷部又は平坦部の少なくとも２種類の部位を有している、
ことを特徴とする偽造防止表示体である。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明は、前記反射画像の反転画像が、透過画像に含まれ、反射画像の明部が凹凸構造領域で構成され、透過画像上の反転画像以外の暗部が印刷領域で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の偽造防止表示体である。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明は、前記画素に占める前記凹凸構造領域と前記印刷領域の面積が略同一であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の偽造防止表示体である。
【００１５】
また、請求項４に記載の発明は、前記画像の濃淡が２値であり、濃淡に応じて前記画素の前記凹凸構造領域及び印刷領域の有無が決定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の偽造防止表示体である。
【００１６】
また、請求項５に記載の発明は、前記凹凸構造領域と印刷領域の色度が略同一であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の偽造防止表示体である。
【００１７】
また、請求項６に記載の発明は、前記複数の凸部又は凹部の中心間距離が１００ｎｍ以上５００ｎｍ未満であり、前記複数の凸部又は凹部の高さ又は深さが１００ｎｍ以上５０
０ｎｍ未満であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の偽造防止表示体である。
【００１８】
また、請求項７に記載の発明は、前記金属薄膜層の平坦面における膜厚が５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の偽造防止表示体である。
【００１９】
また、請求項８に記載の発明は、前記複数の画素が二次元的に配列されており、凸部又は凹部の形状が矩形状であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の偽造防止表示体である。
【００２０】
また、請求項９に記載の発明は、前記画素の一辺の長さが１４５μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の偽造防止表示体である。
【００２１】
また、請求項１０に記載の発明は、光透過性を有する印刷物基材からなる情報印刷物であって、情報印刷物表面の一部の領域に、請求項１〜９のいずれか１項に記載の偽造防止表示体を備えたことを特徴とする情報印刷物である。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１の発明によれば、この表示体は光透過性機能を持つ凹凸構造領域と印刷領域を有している。光透過性機能を持つ凹凸構造領域は、低反射領域であり観察方向から光を照明して表示体を観察する（反射観察）と、黒色や暗灰色などで表示される。また観察方向と反対方向から光を照明して表示体を観察する（透過観察）と透過光を観察することができる。一方、印刷領域は反射観察すると、印刷した色を知覚することができる。しかし、透過観察しても透過光は確認できない。また、凹凸構造領域や印刷領域が無い部分では反射観察すると金属薄膜層により照明光が正反射されるため照明光の色が観察される。つまり、凹凸構造領域と印刷領域を画素毎に設けることによって反射観察した場合に認識する画像と透過観察した場合に認識する画像を異なるものにできる。
【００２３】
請求項２の発明によれば、反射画像の反転画像が、透過画像に含まれ、反射画像の明部が凹凸構造領域で構成され、透過画像上の反転画像以外の暗部が印刷領域で構成され、これにより、２枚の画像の対応関係や凹凸構造領域や印刷領域の設置場所が明確になる。
【００２４】
請求項３の発明によれば、画素内にある凹凸構造の面積と印刷の面積が略同一であることよって、反射観察した場合と透過観察した場合に観察される画像が反転させることが可能である。
【００２５】
請求項４の発明によれば、画像の濃淡が２値である。２値であることによって反射観察と透過観察で観察される画像の区別がより明確にすることができる。
【００２６】
請求項５の発明によれば、凹凸構造領域と印刷領域の表示色が略同一である。略同一であることによって凹凸構造領域と印刷領域を反射観察した場合に区別できないようにすることが可能である。
【００２７】
請求項６の発明によれば、複数の凸部又は凹部の中心間距離が１００ｎｍ以上５００ｎｍ未満であり、複数の凸部又は凹部の高さ又は深さが１００ｎｍ以上５００ｎｍ未満である。上記条件で成形することによって効果の高い低反射機能を発現することが可能である。
【００２８】
請求項７の発明によれば、金属薄膜層の平坦面における膜厚が５０ｎｍ以上１００ｎｍ
以下である。この条件にて金属薄膜層を成形することで、平坦面と凹凸構造領域の透過率差を最大にすることが可能である。
【００２９】
請求項８の発明によれば、画素が二次元的に配列されており、形状が矩形状である。矩形状であることによって、画像の取り扱いが向上する。
【００３０】
請求項９の発明によれば、画素の一辺の長さは１４５μｍ以下とすると良い。一辺の長さが１４５μｍ以下の画素を整然配列することで、表示体を肉眼で観察した際に、画素の形状が認識されるのを防ぐことができる。
【００３１】
請求項１０の発明によれば、本発明の表示体を印刷物やカード、その他の物品に貼りあわせる、または、組み合わせることによって、従来の物品に高い偽造防止効果を付与することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の表示体の概略図。
【図２】図９に示す表示体のＩ−Ｉの断面を示した図。
【図３】図１に示す表示体に採用可能な構造の一例を示した断面図。
【図４】図２の低反射領域２０の凸構造を示した斜視図。
【図５】図４の凸構造を示した平面図。
【図６】図２の低反射領域２０の凸構造に採用可能な形態の一例を示した斜視図。
【図７】図６の凸構造を示した平面図。
【図８】金属薄膜層の一例を示す断面図。
【図９】図１の点線領域Ａを拡大した図。
【図１０】低反射領域及び印刷領域の占有面積による反射光の観察時と透過光の観察時の違いを示した図。
【図１１】表示体１０を観察者側から光源を表示体に入射させ観察した場合に得られる画像。
【図１２】表示体１０を観察者の反対側から光源を表示体に入射させ観察した場合に得られる画像。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下本発明を実施するための形態を、図面を用いて詳細に説明する。本発明の図１は、本発明の表示体の実施例を示す概要図である。図２は、図１の点線領域Ａの拡大図である図９に示す表示体のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。
【００３４】
図２における凹凸構造部２０は、凸構造２００が、光透過性基材１００上に積層されている凹凸構造形成層１０１に、凸構造２００を持った金型からエンボス加工により、凹凸構造形成層１０１には、凹構造として形成されるが、観察者は光透過性基材１００側から観察するために、凸構造２００として見える。
【００３５】
表示体１０は、光透過層１１（光透過性基材１００と凹凸構造形成層１０１）と印刷層１０３と金属薄膜層１０２との積層体を含んでいる。この例においては、光透過層１１は光透過性基材１００と凹凸構造形成層１０１からなり、凹凸構造形成層１０１に凸構造２００が、形成されている。図２に示す例では、印刷層１０３側を前面側（観察者側）とし、金属薄膜層側を背面側としている。図２では、光透過層１１の上に印刷層１０３を示しているが、図３に示すように光透過層１１と金属薄膜層１０２との間に形成していても良い。
【００３６】
光透過性基材１００は、それ自体を単独で取り扱うことが可能なフィルム又はシートか
ら形成されている。光透過性基材１００の材料としては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリカーボネート（ＰＣ）などを用いることができる。
【００３７】
凹凸構造形成層１０１は光透過性基材１００の上に形成された層であり、この凹凸構造形成層１０１の表面には、凸構造２００が形成されている。凹凸構造形成層１０１に凸構造２００を形成する方法としては、例えば光透過性基材１００の上に樹脂を塗布し凹凸構造形成層１０１を形成して、この層にスタンパを押し当てながら樹脂を硬化させる方法を用いることができ、光透過性基材１００の上に塗布される樹脂としては、光透過性を有する熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂などを使用することができる。
【００３８】
金属薄膜層１０２の材料としては特に限定されないが、可視光に対し高い反射率を示すアルミニウムなどの金属材料を用いることが好ましい。また金属薄膜層の膜厚は光学特性から５０〜１００ｎｍ程度が好ましい。反射層を積層する方法として、真空蒸着法及びスパッタリング法などの気相堆積法により、レリーフ構造に追従して、高精度に薄膜にすることができる。
【００３９】
印刷層１０３は、文字や絵柄、記号などの画像を表示するもので光を透過しない特性を有しており、印刷層１０３の印刷方式に応じて、オフセットインキ、活版インキ、グラビアインキなど様々なインキが用いられている。印刷用に用いられるインキは、樹脂タイプのインキ、油性インキ、水性インキなど組成による分類や、酸化重合型インキ、浸透乾燥型インキ、蒸発乾燥型インキ、紫外線硬化型インキなど乾燥方式による分類ができ、基材の種類や印刷方式に応じて適宜選択される。
【００４０】
また、帯電性をもったプラスチック粒子に黒鉛、顔料などの色粒子を付着させたトナーを、静電気を利用してポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムや紙などの基材に転写させ、加熱し定着させることで印刷層１０３を形成する技術も一般的である。
【００４１】
表示体１０は接着層、粘着層などの他の層をさらに含むことができる。この場合、接着層や粘着層は、金属薄膜層１０２を被覆するように形成することが望ましい。また接着層や粘着層は光透過性を有している。表示体１０が光透過層１１と金属薄膜層１０２の両方を含む場合、通常、金属薄膜層１０２の表面の形状は光透過層１１と金属薄膜層１０２との界面の形状とほぼ等しい。したがって、上記のように接着層又は粘着層を設けると、金属薄膜層１０２の表面が露出するのを防止できる。それ故、偽造を目的とした凹凸構造の転写による複製を困難とすることができる。
【００４２】
次に凹凸構造形成層１０１に形成されている凹凸構造部２０について説明する。凹凸構造部２０は、金属薄膜層１０２から凹凸構造形成層１０１に向けて突出する複数の凸構造２００、又は凹凸構造形成層１０１から金属薄膜層１０２に向けて凹む複数の凹構造が、１００ｎｍ〜５００ｎｍの中心間距離Ｄでランダム又は、周期的に配列している。
【００４３】
また、凸構造２００の高さ又は凹構造の深さが１００ｎｍ〜５００ｎｍである。今後は説明の簡略化のため凸構造２００に特化して説明を行うが凸構造２００を凹構造に置き換えても差し支えない。図４、５に可視光の波長未満の中心間距離Ｄで凸構造２００がランダムに並んでいる斜視図及び平面図を示す。また図６、７に凸構造２００がＸ軸及びＹ軸に平行して周期的に配列している斜視図及び平面図を示す。上記には典型的な凸構造２００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。
【００４４】
凸構造２００は、典型的にはテーパ形状を有している。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。凸構造２００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。凸構造２００のテーパ形状は、後述するように凹凸構造部２０に入射する光の反射率を小さくするのに役立つ。なお、スタンパを利用して凸構造２００を形成する場合、テーパ形状は、硬化した凹凸構造形成層１０１のスタンパからの取り外しを容易にし、生産性の向上に寄与する。
【００４５】
上述したように、凸構造２００はテーパ形状が適しており、このような構造を採用した場合、中心間距離ＤＤ１が十分に短ければ、凹凸構造部２０は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。そのため、どの角度から観察しても反射率は小さい。
【００４６】
したがって、表示体１０のうち凹凸構造部２０に対応した部分は、その法線方向から反射観察した場合に、例えば黒色又は暗灰色に見える。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。
【００４７】
なお、ここでの「黒色」は表示体１０のうち凹凸構造領域２０に対応した部分に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〜７００ｎｍ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２０に対応した部分に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〜７００ｎｍ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。
【００４８】
上述のように、凹凸構造部２０は、正面から、即ち、透過性基材１００側から反射観察した場合に、黒色または暗灰色を表示する。したがって、表示体１０のうち凹凸構造領域２０に対応した部分は、正面から反射観察した場合に、例えば黒色又は暗灰色印刷層１０３のように見える。
【００４９】
印刷部２１と凹凸構造部２０の表示色が略同一であることが好ましい。ここで言う表示色が略同一とは、凹凸構造部２０と印刷部２１の色差ΔＥ＊ａｂが１３以内の値であることを示す。上記の値はＣ級許容差と呼ばれており、ＪＩＳ標準色票の色票間の色差に相当する程度（ＪＩＳ Ｓ６０１６）を示し、同じ色と判断されている。色差ΔＥ＊ａｂは、凹凸構造部２０と印刷部２１の表示色を分光測色計などで物体の色を表現するパラメータであるＬ＊、ａ＊、ｂ＊を測定し、凹凸構造部２０と印刷部２１の差分ΔＬ＊、Δａ＊、Δｂ＊を計算して、式１より色差ΔＥ＊ａｂを求める。
【００５０】
【数１】
（式１）
凸構造２００の中心間距離ＤＤ１は１００ｎｍ〜５００ｎｍである。一般的には、凸構造２００の中心間距離ＤＤ１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ＤＤ１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、凸構造２００の高さが大きいほうがより黒い表示が可能となり、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。典型的には凸構造２００の高さは中心間距離Ｄ、Ｄ１の１／２以上とすることが望ましい。
【００５１】
具体的には、中心間距離Ｄ、Ｄ１が５００ｎｍであった場合、凸構造２００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ＤＤ１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Ｄ、Ｄ１が短くなる又は凸部の高さが高くなると凸構造２００を成形することが困難になるため、中心間距離Ｄ、Ｄ１を１００ｎｍ以上、高さを５００ｎｍ以下としている。ま
た中心間距離Ｄ１が長くなる又は凸構造２００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、Ｄ１が５００ｎｍ以下、凸構造２００の高さが１００ｎｍ以上としている。
【００５２】
図６のように凸構造２００を周期的に配列すると回折格子としても機能する。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、式２から算出することができる。
【００５３】
【数２】
（式２）
この式２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。式２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、凸部（または凹部）からなる凹凸構造領域は、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に凸構造２００からなる凹凸構造領域を観察する際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。
【００５４】
しかし、式２から中心間距離Ｄ１を２００ｎｍ未満に設定した場合には、１次回折光を射出する機能は得られなくなる。よって回折光機能を付加したい場合には凸構造２００を周期的に配列し、尚且つ中心間距離Ｄ１を２００ｎｍ以上にする必要がある。
【００５５】
次に透過観察について説明する。ここで透過観察とは、一般に表示体の背面に配置した光源から表示体の裏面に光を照射し、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。上述したように金属薄膜層１０２は、平坦面における層厚が５０ｎｍ〜１００ｎｍ以下の範囲であることが好ましい。金属薄膜層１０２の一例を図８に示す。図８に示される金属薄膜層１０２は、気相堆積法によって層厚Ｔ１で形成された平坦部２２を有し、凸構造２００の側面部分は層厚Ｔ１より相対的に薄い層厚Ｔ２で形成されている。凸構造２００の高さが高ければより層厚Ｔ２は薄くなる。具体例として示せば、Ｔ１が６０μｍの場合、Ｔ２は３０μｍである。そのため、凸構造２００が設けられる凹凸構造領域２０は、平坦部２２と比較して光を透過しやすくなる。層厚が５０ｎｍ以下の場合には平坦面の反射率が８０％以下になる。
【００５６】
また、層厚が１００ｎｍ以上の場合にはＴ２が厚くなるため、光が透過しにくくなる。以上のことから金属薄膜層は平坦面における層厚が５０ｎｍ〜１００ｎｍ以下である。つまり、金属薄膜層１０２が５０〜１００ｎｍの凹凸構造部２０において透過観察を行うと透過光を観察できる。また、平坦部２２は金属薄膜層１０２によって反射されるため透過光は観察できない。さらに上述した印刷層１０３は光を透過しないインキであるため印刷領域２１においても透過光を観察することはできない。
【００５７】
次に表示体表面を構成する画素について説明する。表示体表面は、複数の画素に分割されており、画素は凹凸構造部２０、印刷部２１、平坦部２２又は３つの組み合わせで構成されている。一例として図９に図１の表示体１０の点線領域Ａの拡大図を示す。図９の点線領域Ｂが１画素を示している。図９の説明では画素の形状が矩形状であるが円形状や多角形でも良い。また、図９では画素が整然配列しているが、ハニカム構造状などに配列していても良い。図９の縦線部分が凹凸構造部２０であり黒塗り部分が印刷部２１を示している。
【００５８】
また、凹凸構造部２０や印刷部２１が矩形状で示してあるが円形状や多角形などでもよい。また、画素の大きさは１４５μｍ以内であることが好ましい。観察者が自分の眼から５００ｍｍ離してある位置の画像表示体の状態を観察すると、一般的に、視力が１．０の人間の眼の分解能は１分であるため、眼の分解能の限界により、１４５μｍ以下の構造は
分解できない。よって、画素の長辺の長さを１４５μｍ以下とすると画素同士を分解することはできない。ゆえに、画素の長辺の長さを１４５μｍ以下とすることによって、より高品位な画像を表示する画像表示体を提供することが可能となる。
【００５９】
図１０に凹凸構造部２０のみで構成した画素（ａ）を反射観察（ａ１）及び透過観察(ａ２)、印刷部２１のみで構成した画素（ｂ）を反射観察(ｂ１)及び透過観察(ｂ２)、平坦部２２のみで構成した画素（ｃ）を反射観察（ｃ１）及び透過観察(ｃ２)を示す。また、凹凸構造部２０と印刷部２１と平面部２２で構成した画素（ｄ）〜（ｇ）を反射観察（ｄ１）〜（ｇ１）及び透過観察(ｄ２)〜（ｇ２）した場合を示す。（ａ）〜（ｇ）の縦線部分が凹凸構造部２０であり黒塗り部分が印刷部２１を示している。また斜線部３００は暗部（黒色、暗灰色）を示しており、ドット塗り部３０１は、明部を示している。図１０に示したように画素に占める凹凸構造部２０、印刷部２１、平坦部２２の面積比率によって、反射観察と透過観察で表示される画像が異なる。
【００６０】
次に表示画像の設計方法について簡単に説明する。２枚の画像を画像Ａ、Ｂとした場合に、画像Ａの反転画像が画像Ｂに含まれるように画像Ａ、Ｂを作成する。画像Ａの明部を凹凸構造領域（凹凸構造領域とは凹凸構造部と平坦部又は凹凸構造部を示す）で構成する。このとき明部は諧調を保持していても良い。諧調を保持している場合には、その諧調に応じて画像Ａの明部を構成する画素の凹凸構造部の面積をコントロールする。また、画像Ｂ上の画像Ａの反転画像以外の暗部を印刷領域（印刷領域とは、印刷部と平坦部又は印刷部を示す）で構成する。このように凹凸構造領域と印刷領域を設定することによって反射観察と透過観察のときに異なる画像を表示できる。
【００６１】
上記に述べたような、画素を反射観察で観察できる画像と透過観察で観察される画像を考えながら配列することによって表示体を作製した一例を図１１に示す。図１１は、表示体１０を反射観察した場合に表示される画像を示している。文字「Ｐ」部分は凹凸構造部２０で作製している。よって上述したように反射率が低いため反射観察では黒色又は暗灰色に表示される。また、平坦部２２では、反射率が高いため光源色が表示される。文字Ｔの背景を表示する領域２４は凹凸構造部２０又は印刷部２１又は平坦部２２又は前記３つ又は２つの領域の組み合わせからなり、反射率が高い部分と低い部分が混在するためモザイク画像が表示される。
【００６２】
次に表示体１０を透過観察した場合に表示される画像の一例を図１２に示す。文字「Ｐ」部分は上述したように凹凸構造領域２０であるために、金属薄膜層１０２の膜厚が平坦部２２と比較して厚みが薄くなるため、透過光３０６を観察することができる。平坦部２２は光源３０２からの光は金属薄膜層によって反射されてしまうために透過光３０６を観察することはできない。文字Ｔを表示する領域２３は、光源からの入射光３０４に対して金属薄膜層で反射される光と透過する光３０６が文字「Ｔ」を表示させるように画素が配列されているため、文字「Ｔ」を観察することができる。文字Ｔの背景を表示する領域２４は光を遮断する。
【００６３】
本願発明では、回折光を用いていないために、虹色に見えることが無く、従来のレインボウホログラムを用いる場合に問題となった、観察条件の僅かな変化で、再生像の色変化が大きくなっていたが、そのようなことが無く。再生像が変化しにくい偽造防止表示体及び情報印刷物を提供することができた。
【符号の説明】
【００６４】
１０・・・表示体
１１・・・光透過層
２０・・・凹凸構造部
２１・・・印刷部
２２・・・平坦部
２３・・・文字Ｔを表示する領域
２４・・・文字Ｔの背景を表示する領域
１００・・光透過性基材
１０１・・凹凸構造形成層
１０２・・金属薄膜層
１０３・・印刷層
２００・・凸構造
３００・・明度が低い部分
３０１・・明度が高い部分
３０２・・光源
３０３・・観察位置
３０４・・入射光
３０５・・反射光
３０６・・透過光
Ｄ１・・・凸構造中心間距離
Ｔ１・・・層厚
Ｔ２・・・相対的に薄い層厚
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偽造防止などで用いられ、観察条件によって見え方が変化する画像表示体に関するものであり、特に照明光の角度、観察方向などによって像の明るさや色図が変化する偽造防止表示体及び情報印刷物に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、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を転写箔やステッカー等の形態にして、前記証券類やカードなどの証明書類の表面に貼付、圧着するなどして設けられている。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。
【０００３】
偽造防止技術としては、マイクロ文字、特殊発光インキ、透かし、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を使用して真偽を判別する技術である。もう一つは、肉眼で容易に真偽判定が可能な技術である。
【０００４】
近年では、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。最も一般的なセキュリティデバイスとして、表面レリーフタイプのレインボウホログラムがある。レインボウホログラムは、普通の印刷物に比べて構造が複雑で、高い微細加工技術を持つ特定の業者でないと作製が困難であり、複製を行うときに大規模な複製装置を必要とするので、小規模な複製が行いにくいという特徴がある。このため、偽造品の作製が困難である（非特許文献１）。
【０００５】
また、照明光を当てたときに、単波長に近い光で再生されるため虹の七色に対応した明るく鮮やかな色で観察でき、観察条件が変化したときに色や画像パターンが変化するという特徴的な見え方をする。このため、他の部材との違いが目視で容易に判別できる。
【０００６】
これらのことから、レインボウホログラムは目視によるセキュリティ用途として優れており、偽造防止用の画像表示体として広く用いられてきている。しかし、レインボウホログラムは、観察条件の変化が僅かであっても再生像の色が大きく変化するので、画像の色の違いを識別するのが難しい。このため、異なる画像が記録されているレインボウホログラムであっても、観察者に類似した印象を与えやすく、ホログラム同士では記録されている画像の違いを判別することが難いという問題もある。
【０００７】
一般的に回折光を射出するためには、周期構造が必要であり、それによって虹色が見えてしまう（特許文献１）。
【０００８】
そのような問題点を解決するために、パターンの表面区分の背景面とパターン要素とで、レリーフ構造体の周期（ｄｘ；ｄｙ）を変化させ、格子角度や構造体深度を変えることが提案されている。しかしながら微細構造の反射光のみの制御であり、ホログラム同士観察者に類似した印象を与えやすい（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平２−７２３２０号公報
【特許文献２】特表２００５−５１８９５６号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】「ホログラフィの原理」、オプトロニクス社、Ｐ．ハリハラン著
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、複写機による複製が不能であり、かつホログラフィ手法によっても複製不能で、しかも安価な光学的変化を遂げるセキュリティー素子を提供することにあり、透過光と反射光で表示体を観察した際に異なる画像を表示させることにより、ホログラム同士では、観察者に類似した印象を与えるという問題点を可決し、観察条件に多少の変化があっても再生像の色変化の少ない偽造防止表示体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、光透過性の基材と、前記基材の一方の面の上に設けられた凹凸構造形成層と、前記凹凸構造形成層を被覆する金属薄膜層とを備えると共に、前記凹凸構造形成層が設けられた基材面とは反対側の基材面の上、前記基材と凹凸構造形成層との間、あるいは前記凹凸構造形成層と金属薄膜層との間に印刷層を備えて構成され、凹凸構造形成層の有無及び印刷層の有無によって画像を表示する偽造防止表示体であって、
前記画像は、透過画像と反射画像とで構成されており、かつ、これら透過画像と反射画像とは、それぞれ、複数の画素によって構成されており、
凹凸構造形成層を有する部位を凹凸構造部、印刷層を有する部位を印刷部、これら凹凸構造形成層と印刷層のいずれも存在しない部位を平坦部とするとき、前記印刷部はその色彩に応じて光を反射する色光反射部を構成しており、凹凸構造部は凹凸構造形成層に設けられた凸部又は凹部であって、可視波長未満の中心間距離で配列された凸部又は凹部を有していて、この凸部又は凹部に基づいて、光を反射することなく透過する透過部を構成しており、平坦部は、金属薄膜層に基づいて光源光を反射する光源光反射部を構成しており、
複数の前記画素のうち、少なくとも一部の画素が、凹凸構造部と印刷部又は平坦部の少なくとも２種類の部位を有している、
ことを特徴とする偽造防止表示体である。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明は、前記反射画像の反転画像が、透過画像に含まれ、反射画像の明部が凹凸構造領域で構成され、透過画像上の反転画像以外の暗部が印刷領域で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の偽造防止表示体である。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明は、前記画素に占める前記凹凸構造領域と前記印刷領域の面積が略同一であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の偽造防止表示体である。
【００１５】
また、請求項４に記載の発明は、前記画像の濃淡が２値であり、濃淡に応じて前記画素の前記凹凸構造領域及び印刷領域の有無が決定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の偽造防止表示体である。
【００１６】
また、請求項５に記載の発明は、前記凹凸構造領域と印刷領域の色度が略同一であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の偽造防止表示体である。
【００１７】
また、請求項６に記載の発明は、前記複数の凸部又は凹部の中心間距離が１００ｎｍ以上５００ｎｍ未満であり、前記複数の凸部又は凹部の高さ又は深さが１００ｎｍ以上５０
０ｎｍ未満であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の偽造防止表示体である。
【００１８】
また、請求項７に記載の発明は、前記金属薄膜層の平坦面における膜厚が５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の偽造防止表示体である。
【００１９】
また、請求項８に記載の発明は、前記複数の画素が二次元的に配列されており、凸部又は凹部の形状が矩形状であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の偽造防止表示体である。
【００２０】
また、請求項９に記載の発明は、前記画素の一辺の長さが１４５μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の偽造防止表示体である。
【００２１】
また、請求項１０に記載の発明は、光透過性を有する印刷物基材からなる情報印刷物であって、情報印刷物表面の一部の領域に、請求項１〜９のいずれか１項に記載の偽造防止表示体を備えたことを特徴とする情報印刷物である。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１の発明によれば、この表示体は光透過性機能を持つ凹凸構造領域と印刷領域を有している。光透過性機能を持つ凹凸構造領域は、低反射領域であり観察方向から光を照明して表示体を観察する（反射観察）と、黒色や暗灰色などで表示される。また観察方向と反対方向から光を照明して表示体を観察する（透過観察）と透過光を観察することができる。一方、印刷領域は反射観察すると、印刷した色を知覚することができる。しかし、透過観察しても透過光は確認できない。また、凹凸構造領域や印刷領域が無い部分では反射観察すると金属薄膜層により照明光が正反射されるため照明光の色が観察される。つまり、凹凸構造領域と印刷領域を画素毎に設けることによって反射観察した場合に認識する画像と透過観察した場合に認識する画像を異なるものにできる。
【００２３】
請求項２の発明によれば、反射画像の反転画像が、透過画像に含まれ、反射画像の明部が凹凸構造領域で構成され、透過画像上の反転画像以外の暗部が印刷領域で構成され、これにより、２枚の画像の対応関係や凹凸構造領域や印刷領域の設置場所が明確になる。
【００２４】
請求項３の発明によれば、画素内にある凹凸構造の面積と印刷の面積が略同一であることよって、反射観察した場合と透過観察した場合に観察される画像が反転させることが可能である。
【００２５】
請求項４の発明によれば、画像の濃淡が２値である。２値であることによって反射観察と透過観察で観察される画像の区別がより明確にすることができる。
【００２６】
請求項５の発明によれば、凹凸構造領域と印刷領域の表示色が略同一である。略同一であることによって凹凸構造領域と印刷領域を反射観察した場合に区別できないようにすることが可能である。
【００２７】
請求項６の発明によれば、複数の凸部又は凹部の中心間距離が１００ｎｍ以上５００ｎｍ未満であり、複数の凸部又は凹部の高さ又は深さが１００ｎｍ以上５００ｎｍ未満である。上記条件で成形することによって効果の高い低反射機能を発現することが可能である。
【００２８】
請求項７の発明によれば、金属薄膜層の平坦面における膜厚が５０ｎｍ以上１００ｎｍ
以下である。この条件にて金属薄膜層を成形することで、平坦面と凹凸構造領域の透過率差を最大にすることが可能である。
【００２９】
請求項８の発明によれば、画素が二次元的に配列されており、形状が矩形状である。矩形状であることによって、画像の取り扱いが向上する。
【００３０】
請求項９の発明によれば、画素の一辺の長さは１４５μｍ以下とすると良い。一辺の長さが１４５μｍ以下の画素を整然配列することで、表示体を肉眼で観察した際に、画素の形状が認識されるのを防ぐことができる。
【００３１】
請求項１０の発明によれば、本発明の表示体を印刷物やカード、その他の物品に貼りあわせる、または、組み合わせることによって、従来の物品に高い偽造防止効果を付与することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の表示体の概略図。
【図２】図９に示す表示体のＩ−Ｉの断面を示した図。
【図３】図１に示す表示体に採用可能な構造の一例を示した断面図。
【図４】図２の低反射領域２０の凸構造を示した斜視図。
【図５】図４の凸構造を示した平面図。
【図６】図２の低反射領域２０の凸構造に採用可能な形態の一例を示した斜視図。
【図７】図６の凸構造を示した平面図。
【図８】金属薄膜層の一例を示す断面図。
【図９】図１の点線領域Ａを拡大した図。
【図１０】低反射領域及び印刷領域の占有面積による反射光の観察時と透過光の観察時の違いを示した図。
【図１１】表示体１０を観察者側から光源を表示体に入射させ観察した場合に得られる画像。
【図１２】表示体１０を観察者の反対側から光源を表示体に入射させ観察した場合に得られる画像。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下本発明を実施するための形態を、図面を用いて詳細に説明する。本発明の図１は、本発明の表示体の実施例を示す概要図である。図２は、図１の点線領域Ａの拡大図である図９に示す表示体のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。
【００３４】
図２における凹凸構造部２０は、凸構造２００が、光透過性基材１００上に積層されている凹凸構造形成層１０１に、凸構造２００を持った金型からエンボス加工により、凹凸構造形成層１０１には、凹構造として形成されるが、観察者は光透過性基材１００側から観察するために、凸構造２００として見える。
【００３５】
表示体１０は、光透過層１１（光透過性基材１００と凹凸構造形成層１０１）と印刷層１０３と金属薄膜層１０２との積層体を含んでいる。この例においては、光透過層１１は光透過性基材１００と凹凸構造形成層１０１からなり、凹凸構造形成層１０１に凸構造２００が、形成されている。図２に示す例では、印刷層１０３側を前面側（観察者側）とし、金属薄膜層側を背面側としている。図２では、光透過層１１の上に印刷層１０３を示しているが、図３に示すように光透過層１１と金属薄膜層１０２との間に形成していても良い。
【００３６】
光透過性基材１００は、それ自体を単独で取り扱うことが可能なフィルム又はシートか
ら形成されている。光透過性基材１００の材料としては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリカーボネート（ＰＣ）などを用いることができる。
【００３７】
凹凸構造形成層１０１は光透過性基材１００の上に形成された層であり、この凹凸構造形成層１０１の表面には、凸構造２００が形成されている。凹凸構造形成層１０１に凸構造２００を形成する方法としては、例えば光透過性基材１００の上に樹脂を塗布し凹凸構造形成層１０１を形成して、この層にスタンパを押し当てながら樹脂を硬化させる方法を用いることができ、光透過性基材１００の上に塗布される樹脂としては、光透過性を有する熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂などを使用することができる。
【００３８】
金属薄膜層１０２の材料としては特に限定されないが、可視光に対し高い反射率を示すアルミニウムなどの金属材料を用いることが好ましい。また金属薄膜層の膜厚は光学特性から５０〜１００ｎｍ程度が好ましい。反射層を積層する方法として、真空蒸着法及びスパッタリング法などの気相堆積法により、レリーフ構造に追従して、高精度に薄膜にすることができる。
【００３９】
印刷層１０３は、文字や絵柄、記号などの画像を表示するもので光を透過しない特性を有しており、印刷層１０３の印刷方式に応じて、オフセットインキ、活版インキ、グラビアインキなど様々なインキが用いられている。印刷用に用いられるインキは、樹脂タイプのインキ、油性インキ、水性インキなど組成による分類や、酸化重合型インキ、浸透乾燥型インキ、蒸発乾燥型インキ、紫外線硬化型インキなど乾燥方式による分類ができ、基材の種類や印刷方式に応じて適宜選択される。
【００４０】
また、帯電性をもったプラスチック粒子に黒鉛、顔料などの色粒子を付着させたトナーを、静電気を利用してポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムや紙などの基材に転写させ、加熱し定着させることで印刷層１０３を形成する技術も一般的である。
【００４１】
表示体１０は接着層、粘着層などの他の層をさらに含むことができる。この場合、接着層や粘着層は、金属薄膜層１０２を被覆するように形成することが望ましい。また接着層や粘着層は光透過性を有している。表示体１０が光透過層１１と金属薄膜層１０２の両方を含む場合、通常、金属薄膜層１０２の表面の形状は光透過層１１と金属薄膜層１０２との界面の形状とほぼ等しい。したがって、上記のように接着層又は粘着層を設けると、金属薄膜層１０２の表面が露出するのを防止できる。それ故、偽造を目的とした凹凸構造の転写による複製を困難とすることができる。
【００４２】
次に凹凸構造形成層１０１に形成されている凹凸構造部２０について説明する。凹凸構造部２０は、金属薄膜層１０２から凹凸構造形成層１０１に向けて突出する複数の凸構造２００、又は凹凸構造形成層１０１から金属薄膜層１０２に向けて凹む複数の凹構造が、１００ｎｍ〜５００ｎｍの中心間距離Ｄでランダム又は、周期的に配列している。
【００４３】
また、凸構造２００の高さ又は凹構造の深さが１００ｎｍ〜５００ｎｍである。今後は説明の簡略化のため凸構造２００に特化して説明を行うが凸構造２００を凹構造に置き換えても差し支えない。図４、５に可視光の波長未満の中心間距離Ｄで凸構造２００がランダムに並んでいる斜視図及び平面図を示す。また図６、７に凸構造２００がＸ軸及びＹ軸に平行して周期的に配列している斜視図及び平面図を示す。上記には典型的な凸構造２００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。
【００４４】
凸構造２００は、典型的にはテーパ形状を有している。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。凸構造２００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。凸構造２００のテーパ形状は、後述するように凹凸構造部２０に入射する光の反射率を小さくするのに役立つ。なお、スタンパを利用して凸構造２００を形成する場合、テーパ形状は、硬化した凹凸構造形成層１０１のスタンパからの取り外しを容易にし、生産性の向上に寄与する。
【００４５】
上述したように、凸構造２００はテーパ形状が適しており、このような構造を採用した場合、中心間距離ＤＤ１が十分に短ければ、凹凸構造部２０は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。そのため、どの角度から観察しても反射率は小さい。
【００４６】
したがって、表示体１０のうち凹凸構造部２０に対応した部分は、その法線方向から反射観察した場合に、例えば黒色又は暗灰色に見える。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。
【００４７】
なお、ここでの「黒色」は表示体１０のうち凹凸構造領域２０に対応した部分に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〜７００ｎｍ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２０に対応した部分に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〜７００ｎｍ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。
【００４８】
上述のように、凹凸構造部２０は、正面から、即ち、透過性基材１００側から反射観察した場合に、黒色または暗灰色を表示する。したがって、表示体１０のうち凹凸構造領域２０に対応した部分は、正面から反射観察した場合に、例えば黒色又は暗灰色印刷層１０３のように見える。
【００４９】
印刷部２１と凹凸構造部２０の表示色が略同一であることが好ましい。ここで言う表示色が略同一とは、凹凸構造部２０と印刷部２１の色差ΔＥ＊ａｂが１３以内の値であることを示す。上記の値はＣ級許容差と呼ばれており、ＪＩＳ標準色票の色票間の色差に相当する程度（ＪＩＳ Ｓ６０１６）を示し、同じ色と判断されている。色差ΔＥ＊ａｂは、凹凸構造部２０と印刷部２１の表示色を分光測色計などで物体の色を表現するパラメータであるＬ＊、ａ＊、ｂ＊を測定し、凹凸構造部２０と印刷部２１の差分ΔＬ＊、Δａ＊、Δｂ＊を計算して、式１より色差ΔＥ＊ａｂを求める。
【００５０】
【数１】
（式１）
凸構造２００の中心間距離ＤＤ１は１００ｎｍ〜５００ｎｍである。一般的には、凸構造２００の中心間距離ＤＤ１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ＤＤ１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、凸構造２００の高さが大きいほうがより黒い表示が可能となり、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。典型的には凸構造２００の高さは中心間距離Ｄ、Ｄ１の１／２以上とすることが望ましい。
【００５１】
具体的には、中心間距離Ｄ、Ｄ１が５００ｎｍであった場合、凸構造２００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ＤＤ１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Ｄ、Ｄ１が短くなる又は凸部の高さが高くなると凸構造２００を成形することが困難になるため、中心間距離Ｄ、Ｄ１を１００ｎｍ以上、高さを５００ｎｍ以下としている。ま
た中心間距離Ｄ１が長くなる又は凸構造２００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、Ｄ１が５００ｎｍ以下、凸構造２００の高さが１００ｎｍ以上としている。
【００５２】
図６のように凸構造２００を周期的に配列すると回折格子としても機能する。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、式２から算出することができる。
【００５３】
【数２】
（式２）
この式２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。式２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、凸部（または凹部）からなる凹凸構造領域は、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に凸構造２００からなる凹凸構造領域を観察する際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。
【００５４】
しかし、式２から中心間距離Ｄ１を２００ｎｍ未満に設定した場合には、１次回折光を射出する機能は得られなくなる。よって回折光機能を付加したい場合には凸構造２００を周期的に配列し、尚且つ中心間距離Ｄ１を２００ｎｍ以上にする必要がある。
【００５５】
次に透過観察について説明する。ここで透過観察とは、一般に表示体の背面に配置した光源から表示体の裏面に光を照射し、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。上述したように金属薄膜層１０２は、平坦面における層厚が５０ｎｍ〜１００ｎｍ以下の範囲であることが好ましい。金属薄膜層１０２の一例を図８に示す。図８に示される金属薄膜層１０２は、気相堆積法によって層厚Ｔ１で形成された平坦部２２を有し、凸構造２００の側面部分は層厚Ｔ１より相対的に薄い層厚Ｔ２で形成されている。凸構造２００の高さが高ければより層厚Ｔ２は薄くなる。具体例として示せば、Ｔ１が６０μｍの場合、Ｔ２は３０μｍである。そのため、凸構造２００が設けられる凹凸構造領域２０は、平坦部２２と比較して光を透過しやすくなる。層厚が５０ｎｍ以下の場合には平坦面の反射率が８０％以下になる。
【００５６】
また、層厚が１００ｎｍ以上の場合にはＴ２が厚くなるため、光が透過しにくくなる。以上のことから金属薄膜層は平坦面における層厚が５０ｎｍ〜１００ｎｍ以下である。つまり、金属薄膜層１０２が５０〜１００ｎｍの凹凸構造部２０において透過観察を行うと透過光を観察できる。また、平坦部２２は金属薄膜層１０２によって反射されるため透過光は観察できない。さらに上述した印刷層１０３は光を透過しないインキであるため印刷領域２１においても透過光を観察することはできない。
【００５７】
次に表示体表面を構成する画素について説明する。表示体表面は、複数の画素に分割されており、画素は凹凸構造部２０、印刷部２１、平坦部２２又は３つの組み合わせで構成されている。一例として図９に図１の表示体１０の点線領域Ａの拡大図を示す。図９の点線領域Ｂが１画素を示している。図９の説明では画素の形状が矩形状であるが円形状や多角形でも良い。また、図９では画素が整然配列しているが、ハニカム構造状などに配列していても良い。図９の縦線部分が凹凸構造部２０であり黒塗り部分が印刷部２１を示している。
【００５８】
また、凹凸構造部２０や印刷部２１が矩形状で示してあるが円形状や多角形などでもよい。また、画素の大きさは１４５μｍ以内であることが好ましい。観察者が自分の眼から５００ｍｍ離してある位置の画像表示体の状態を観察すると、一般的に、視力が１．０の人間の眼の分解能は１分であるため、眼の分解能の限界により、１４５μｍ以下の構造は
分解できない。よって、画素の長辺の長さを１４５μｍ以下とすると画素同士を分解することはできない。ゆえに、画素の長辺の長さを１４５μｍ以下とすることによって、より高品位な画像を表示する画像表示体を提供することが可能となる。
【００５９】
図１０に凹凸構造部２０のみで構成した画素（ａ）を反射観察（ａ１）及び透過観察(ａ２)、印刷部２１のみで構成した画素（ｂ）を反射観察(ｂ１)及び透過観察(ｂ２)、平坦部２２のみで構成した画素（ｃ）を反射観察（ｃ１）及び透過観察(ｃ２)を示す。また、凹凸構造部２０と印刷部２１と平面部２２で構成した画素（ｄ）〜（ｇ）を反射観察（ｄ１）〜（ｇ１）及び透過観察(ｄ２)〜（ｇ２）した場合を示す。（ａ）〜（ｇ）の縦線部分が凹凸構造部２０であり黒塗り部分が印刷部２１を示している。また斜線部３００は暗部（黒色、暗灰色）を示しており、ドット塗り部３０１は、明部を示している。図１０に示したように画素に占める凹凸構造部２０、印刷部２１、平坦部２２の面積比率によって、反射観察と透過観察で表示される画像が異なる。
【００６０】
次に表示画像の設計方法について簡単に説明する。２枚の画像を画像Ａ、Ｂとした場合に、画像Ａの反転画像が画像Ｂに含まれるように画像Ａ、Ｂを作成する。画像Ａの明部を凹凸構造領域（凹凸構造領域とは凹凸構造部と平坦部又は凹凸構造部を示す）で構成する。このとき明部は諧調を保持していても良い。諧調を保持している場合には、その諧調に応じて画像Ａの明部を構成する画素の凹凸構造部の面積をコントロールする。また、画像Ｂ上の画像Ａの反転画像以外の暗部を印刷領域（印刷領域とは、印刷部と平坦部又は印刷部を示す）で構成する。このように凹凸構造領域と印刷領域を設定することによって反射観察と透過観察のときに異なる画像を表示できる。
【００６１】
上記に述べたような、画素を反射観察で観察できる画像と透過観察で観察される画像を考えながら配列することによって表示体を作製した一例を図１１に示す。図１１は、表示体１０を反射観察した場合に表示される画像を示している。文字「Ｐ」部分は凹凸構造部２０で作製している。よって上述したように反射率が低いため反射観察では黒色又は暗灰色に表示される。また、平坦部２２では、反射率が高いため光源色が表示される。文字Ｔの背景を表示する領域２４は凹凸構造部２０又は印刷部２１又は平坦部２２又は前記３つ又は２つの領域の組み合わせからなり、反射率が高い部分と低い部分が混在するためモザイク画像が表示される。
【００６２】
次に表示体１０を透過観察した場合に表示される画像の一例を図１２に示す。文字「Ｐ」部分は上述したように凹凸構造領域２０であるために、金属薄膜層１０２の膜厚が平坦部２２と比較して厚みが薄くなるため、透過光３０６を観察することができる。平坦部２２は光源３０２からの光は金属薄膜層によって反射されてしまうために透過光３０６を観察することはできない。文字Ｔを表示する領域２３は、光源からの入射光３０４に対して金属薄膜層で反射される光と透過する光３０６が文字「Ｔ」を表示させるように画素が配列されているため、文字「Ｔ」を観察することができる。文字Ｔの背景を表示する領域２４は光を遮断する。
【００６３】
本願発明では、回折光を用いていないために、虹色に見えることが無く、従来のレインボウホログラムを用いる場合に問題となった、観察条件の僅かな変化で、再生像の色変化が大きくなっていたが、そのようなことが無く。再生像が変化しにくい偽造防止表示体及び情報印刷物を提供することができた。
【符号の説明】
【００６４】
１０・・・表示体
１１・・・光透過層
２０・・・凹凸構造部
２１・・・印刷部
２２・・・平坦部
２３・・・文字Ｔを表示する領域
２４・・・文字Ｔの背景を表示する領域
１００・・光透過性基材
１０１・・凹凸構造形成層
１０２・・金属薄膜層
１０３・・印刷層
２００・・凸構造
３００・・明度が低い部分
３０１・・明度が高い部分
３０２・・光源
３０３・・観察位置
３０４・・入射光
３０５・・反射光
３０６・・透過光
Ｄ１・・・凸構造中心間距離
Ｔ１・・・層厚
Ｔ２・・・相対的に薄い層厚
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性の基材と、前記基材の一方の面の上に設けられた凹凸構造形成層と、前記凹凸構造形成層を被覆する金属薄膜層とを備えると共に、前記凹凸構造形成層が設けられた基材面とは反対側の基材面の上、前記基材と凹凸構造形成層との間、あるいは前記凹凸構造形成層と金属薄膜層との間に印刷層を備えて構成され、凹凸構造形成層の有無及び印刷層の有無によって画像を表示する偽造防止表示体であって、
前記画像は、透過画像と反射画像とで構成されており、かつ、これら透過画像と反射画像とは、それぞれ、複数の画素によって構成されており、
凹凸構造形成層を有する部位を凹凸構造部、印刷層を有する部位を印刷部、これら凹凸構造形成層と印刷層のいずれも存在しない部位を平坦部とするとき、前記印刷部はその色彩に応じて光を反射する色光反射部を構成しており、凹凸構造部は凹凸構造形成層に設けられた凸部又は凹部であって、可視波長未満の中心間距離で配列された凸部又は凹部を有していて、この凸部又は凹部に基づいて、光を反射することなく透過する透過部を構成しており、平坦部は、金属薄膜層に基づいて光源光を反射する光源光反射部を構成しており、
複数の前記画素のうち、少なくとも一部の画素が、凹凸構造部と印刷部又は平坦部の少なくとも２種類の部位を有している、
ことを特徴とする偽造防止表示体。
【請求項２】
前記反射画像の反転画像が、透過画像に含まれ、反射画像の明部が凹凸構造領域で構成され、透過画像上の反転画像以外の暗部が印刷領域で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の偽造防止表示体。
【請求項３】
前記画素に占める前記凹凸構造領域と前記印刷領域の面積が略同一であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の偽造防止表示体。
【請求項４】
前記画像の濃淡が２値であり、濃淡に応じて前記画素の前記凹凸構造領域及び印刷領域の有無が決定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の偽造防止表示体。
【請求項５】
前記凹凸構造領域と印刷領域の色度が略同一であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の偽造防止表示体。
【請求項６】
前記複数の凸部又は凹部の中心間距離が１００ｎｍ以上５００ｎｍ未満であり、前記複数の凸部又は凹部の高さ又は深さが１００ｎｍ以上５００ｎｍ未満であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の偽造防止表示体。
【請求項７】
前記金属薄膜層の平坦面における膜厚が５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の偽造防止表示体。
【請求項８】
前記複数の画素が二次元的に配列されており、凸部又は凹部の形状が矩形状であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の偽造防止表示体。
【請求項９】
前記画素の一辺の長さが１４５μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の偽造防止表示体。
【請求項１０】
光透過性を有する印刷物基材からなる情報印刷物であって、情報印刷物表面の一部の領域に、請求項１〜９のいずれか１項に記載の偽造防止表示体を備えたことを特徴とする情報印刷物。
【請求項１】
光透過性の基材と、前記基材の一方の面の上に設けられた凹凸構造形成層と、前記凹凸構造形成層を被覆する金属薄膜層とを備えると共に、前記凹凸構造形成層が設けられた基材面とは反対側の基材面の上、前記基材と凹凸構造形成層との間、あるいは前記凹凸構造形成層と金属薄膜層との間に印刷層を備えて構成され、凹凸構造形成層の有無及び印刷層の有無によって画像を表示する偽造防止表示体であって、
前記画像は、透過画像と反射画像とで構成されており、かつ、これら透過画像と反射画像とは、それぞれ、複数の画素によって構成されており、
凹凸構造形成層を有する部位を凹凸構造部、印刷層を有する部位を印刷部、これら凹凸構造形成層と印刷層のいずれも存在しない部位を平坦部とするとき、前記印刷部はその色彩に応じて光を反射する色光反射部を構成しており、凹凸構造部は凹凸構造形成層に設けられた凸部又は凹部であって、可視波長未満の中心間距離で配列された凸部又は凹部を有していて、この凸部又は凹部に基づいて、光を反射することなく透過する透過部を構成しており、平坦部は、金属薄膜層に基づいて光源光を反射する光源光反射部を構成しており、
複数の前記画素のうち、少なくとも一部の画素が、凹凸構造部と印刷部又は平坦部の少なくとも２種類の部位を有している、
ことを特徴とする偽造防止表示体。
【請求項２】
前記反射画像の反転画像が、透過画像に含まれ、反射画像の明部が凹凸構造領域で構成され、透過画像上の反転画像以外の暗部が印刷領域で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の偽造防止表示体。
【請求項３】
前記画素に占める前記凹凸構造領域と前記印刷領域の面積が略同一であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の偽造防止表示体。
【請求項４】
前記画像の濃淡が２値であり、濃淡に応じて前記画素の前記凹凸構造領域及び印刷領域の有無が決定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の偽造防止表示体。
【請求項５】
前記凹凸構造領域と印刷領域の色度が略同一であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の偽造防止表示体。
【請求項６】
前記複数の凸部又は凹部の中心間距離が１００ｎｍ以上５００ｎｍ未満であり、前記複数の凸部又は凹部の高さ又は深さが１００ｎｍ以上５００ｎｍ未満であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の偽造防止表示体。
【請求項７】
前記金属薄膜層の平坦面における膜厚が５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の偽造防止表示体。
【請求項８】
前記複数の画素が二次元的に配列されており、凸部又は凹部の形状が矩形状であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の偽造防止表示体。
【請求項９】
前記画素の一辺の長さが１４５μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の偽造防止表示体。
【請求項１０】
光透過性を有する印刷物基材からなる情報印刷物であって、情報印刷物表面の一部の領域に、請求項１〜９のいずれか１項に記載の偽造防止表示体を備えたことを特徴とする情報印刷物。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１１】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１１】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−８００９９（Ｐ２０１３−８００９９Ａ）
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１９８６２（Ｐ２０１１−２１９８６２）
【出願日】平成２３年１０月４日（２０１１．１０．４）
【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２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月４日（２０１１．１０．４）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
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