ＯＶＤ媒体及びＯＶＤ媒体を含むカード状情報媒体
【課題】通常の照明条件においては凹凸パターンによる画像が認識されず、所定の方向から光を入射することにより画像を表示することができる、偽造防止効果が高く、且つ、人目をひく効果の高い回折格子パターンによるＯＶＤ媒体、およびかかるＯＶＤ媒体を備えるカード状情報媒体を提供すること。
【解決手段】ＯＶＤ媒体２２は、表面に光の干渉および／または回折により画像を表示する凹凸パターンが形成された光透過性の凹凸パターン形成層（１１）と、前記凹凸パターン形成層の、前記画像の観察側に設けられた、光透過率が光反射率または光吸収率より小さい領域を有する光制御層（１４）を備えることを特徴とする。カード状情報媒体は、かかるＯＶＤ媒体を備える。
【解決手段】ＯＶＤ媒体２２は、表面に光の干渉および／または回折により画像を表示する凹凸パターンが形成された光透過性の凹凸パターン形成層（１１）と、前記凹凸パターン形成層の、前記画像の観察側に設けられた、光透過率が光反射率または光吸収率より小さい領域を有する光制御層（１４）を備えることを特徴とする。カード状情報媒体は、かかるＯＶＤ媒体を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光の回折または干渉によって画像を表示する凹凸パターンを有するＯＶＤ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｄｅｖｉｃｅ；光学的変化素子）媒体に係り、特に、通常の照明条件においては凹凸パターンによる画像は認識されず、特定方向から照明されたときに画像を表示することが可能な、人目をひく効果、偽造防止効果が高いＯＶＤ媒体に関する。
【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、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身分証明書類の偽造防止を目的として、回折格子パターン、レリーフ型のホログラム、干渉縞パターン等の、光の回折および／または干渉により画像を表示する凹凸パターンを含むＯＶＤ媒体を前記有価証券類やカード、証明書等の表面に貼付することが行われている。
【０００３】
光の回折または干渉により画像を表示する凹凸パターンは、光を回折させる方向や角度、明るさ等を制御することで、観察する方向・角度に応じて、表示画像を変化させることや、立体像を表示することが可能である。かかる凹凸パターンは、通常の印刷技術では表現することのできない指向性のある光沢を有することから、偽造防止策が必要な情報印刷物に広く用いられている。
【０００４】
また、凹凸パターンの指向性のある光沢は見る方向により虹色に変化するため、人目をひく効果が高く、書籍や雑誌等の表紙や、宣伝用ポスター、玩具や菓子等のパッケージ用途等にも広く用いられている。
【０００５】
回折格子等のパラメータとして、
（１）回折格子の空間周波数（格子線のピッチ）
（２）回折格子の方向（格子線の方向）
（３）回折格子の描画領域
の３つがあり、
（１）に応じて、定点に対してその回折格子パターンが光って見える色が変化し、
（２）に応じて、その回折格子パターンが光って見える方向が変化し、
（３）に応じて、表示画像（絵柄や文字、記号等）が決定される。
【０００６】
レリーフ型の回折格子としては、加工の容易さから、図１５に示すような断面が矩形状の回折格子２７もしくは図１６に示すような断面が正弦波状の回折格子２８が用いられるのが一般的であり、典型的な格子線ピッチは０．５〜２μｍ程度、格子深さは０．１〜１μｍ程度である。矩形状もしくは正弦波状の断面形状を有する回折格子はバイナリー格子と呼ばれている。これらの回折格子に例えば垂直上方から照明光０６が入射すると、反射による回折光０２及び透過による回折光０３が射出される。格子深さによって反射による回折光０２と透過による回折光０３の光量比は変化するが、回折格子の凹凸面に金属などによる光反射層が設けられていると、反射による回折光の光量が大きくなり、凹凸面が光透過性の素材であると、透過による回折光の光量が大きくなる。
【０００７】
また、レリーフ型の回折格子として、図１７に示すブレーズド格子２９も知られている。ブレーズド格子は、典型的な格子ピッチや格子深さはバイナリー格子と同等であるが、その断面形状は鋸歯状であり、垂直方向からの照明光０６に対し回折角度と傾斜面による光の反射角とが一致している場合、その方向に理論上回折効率が１００％である回折光０２が生じ、それ以外の方向には光が射出されないという光学作用がある。すなわち、ブレーズド格子は、バイナリー格子と比較して非常に高い回折効率を得ることができ、また光の進行方向を厳密に制御できるという特徴をもっているため、視認性が高く、セキュリティ用途に用いるのにもより一層好適である。ブレーズド格子の断面形状としては図１７の示すような鋸歯状のものだけでなく、図１８に示すような階段状のブレーズド格子３０もある。階段状のブレーズド格子は、段数が多くなるにつれて回折光量が大きくなるという特性を有する。
【０００８】
さらに、図１９に示すように、回折格子１２が形成された光透過性の回折格子パターン形成層１１の端面２１から、光源０９の光０１を入射させると、入射光０１は、回折格子パターン形成層１１の内部を全反射を繰り返しながら進み、回折格子１２によって回折し、外部へ射出される。このように、回折格子パターンは内部を伝搬する光を外部に射出したり、外部からの光を内部に閉じこめたりすることもできる。このような構成の回折格子パターンは光ピックアップ素子や、導波路の構成要素として用いられている。
【０００９】
回折格子パターン等の原版を作製する方法としては、特許文献１や特許文献２に開示されているような、電子ビーム露光装置を用い、コンピュータ制御により、感光性レジストが塗布された平面状の基板が載置されたＸ−Ｙステージを移動させて、基板の表面に、回折格子パターンを形成する方法がある。
【００１０】
ブレーズド格子の原版の作製においても、電子ビーム露光装置を用い、コンピュータ制御により、ステージ上に載置された平面状の基板にブレーズド格子の形状を構成していく方法が用いられる。ブレーズド格子の鋸歯状の断面形状を形成するために、例えば、電子ビームの照射位置に応じて電子ビームの照射時間を変化させたり、照射強度を調整したりすることで、加工される溝の深さを変化させ、ブレーズド格子の形状を得る方法が特許文献３に示されている。ブレーズド格子は、バイナリー格子と比較して作製の難易度が高く、作製技術の面においてもセキュリティ用途に用いるのに適している。
【００１１】
また、凹凸パターン等の原版を作製する別の方法としては、非特許文献１に示されているようなレーザーの２光束干渉により干渉縞を露光する方法が公知である。
【００１２】
上記のような方法により作製された、凹凸パターンの原版から、電鋳等の方法により金属製のスタンパーを作製し、この金属製スタンパーを母型としてＰＥＴ等のフィルム上に熱可塑性樹脂や光硬化性樹脂を塗布し、金属製スタンパーを密着させ、熱や光を与えることで樹脂を硬化させ回折格子パターンを複製する。この複製された回折格子パターンは通常透明であるので、アルミニウム等の金属や誘電体の薄膜層を蒸着する等の方法により光反射層を設けた後、紙やプラスチック板等の基材上に接着層を介して貼付される。回折格子パターンが有価証券類やカード類に貼付される場合には、さらに必要に応じて印刷層や回折格子パターン層の汚れや傷を防止するための保護層が設けられる。
【特許文献１】特開平２−７２３１５号公報
【特許文献２】米国特許５，０５８，９９２号
【特許文献３】特開２０００−３９５０８号公報
【非特許文献１】辻内順平著「ホログラフィー」第１版、丸善株式会社発行（１９９３年）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
光の干渉および／または回折により画像を表示する凹凸パターンは特有の虹色に輝く光沢を有する回折光を射出することで通常の印刷技術では実現することのできない画像表示を可能にすることから、セキュリティ性が求められる情報印刷物や、人目をひくことを目的として玩具、菓子等のパッケージ等に広く用いられている。しかし、多くの凹凸パターンを利用した物品が流通し、その技術が広く認知されるのに伴ってセキュリティ性が求められる情報印刷物においては偽造品の発生が増加する傾向にあり、また、人目をひくことを目的としたものについても視覚効果が一般化し単純な凹凸パターンによる画像表示だけでは人目をひく効果が低下している。
【００１４】
本発明は、通常の照明条件においては凹凸パターンによる画像が認識されず、所定の方向から光を入射することにより画像を表示することができる、偽造防止効果が高く、且つ、人目をひく効果の高い回折格子パターンによるＯＶＤ媒体、およびかかるＯＶＤ媒体を備えるカード状情報媒体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、上記目的を達成するために、第１の側面によると、表面に光の干渉および／または回折により画像を表示する凹凸パターンが形成された光透過性の凹凸パターン形成層と、前記凹凸パターン形成層の、前記画像の観察側に設けられた、光透過率が光反射率より小さい領域を有する光制御層を備えることを特徴とするＯＶＤ媒体を提供する。
【００１６】
本発明は、上記目的を達成するために、第２の側面によると、表面に光の干渉および／または回折により画像を表示する凹凸パターンが形成された光透過性の凹凸パターン形成層と、前記凹凸パターン形成層の、前記画像の観察側に設けられた、光透過率が光吸収率より小さい領域を有する光制御層を備えることを特徴とするＯＶＤ媒体を提供する。
【００１７】
上記第１の側面に係るＯＶＤ媒体において、前記光透過率が光反射率より小さい領域が、５０％以上の光反射率と１０％以上の光透過率を有することが好ましい。
【００１８】
上記第２の側面に係るＯＶＤ媒体において、前記光透過率が光吸収率より小さい領域は、５０％以上の光吸収率と１０％以上の光透過率を有することが好ましい。
【００１９】
本発明において、前記凹凸パターン形成層の、前記光制御層が設けられている側とは反対側に、遮光層を設けることができる。
【００２０】
本発明において、前記凹凸パターン形成層は、光透過性平板状部材の表面に貼着もしくは一体成型されており、前記光透過性平板状部材の１つもしくは複数の端面が入射光受光部を構成することができる。
【００２１】
本発明において、前記光透過性平板状部材の厚さは０．３ｍｍ以上１．２ｍｍ以下であることが好ましい。
【００２２】
また、本発明において、前記凹凸パターンは、空間周波数が２０００本／ｍｍ以上で、４０００本／ｍｍ以下の回折格子を含むことも好ましい。
【００２３】
さらに、本発明において、前記凹凸パターンの一部もしくは全部がブレーズド格子によって構成されていることが好ましい。
【００２４】
本発明の第３の側面によると、本発明のＯＶＤ媒体を含むカード状情報媒体が提供される。
【００２５】
本発明において「光の回折または干渉により画像を表示する凹凸パターン」には、レリーフ型回折格子パターン、レリーフ型のホログラムパターン、干渉縞パターン等が含まれる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明のＯＶＤ媒体には、以下のような効果がある。
【００２７】
（１）凹凸パターン形成層の、画像の観察側（表示を視覚する観察者側；以下、「表示画像観察側」という）に、光透過率が光反射率もしくは光吸収率より小さい領域を有する光制御層が設けられているので、通常の照明条件においては凹凸パターンによる画像が観察されず、所定の方向から光を入射した際にのみ、画像を表示することが可能となる。このような機能により、通常の照明条件下と、入射光点灯時とで、画像の表示／非表示を明確に切り替えることができ、従来の虹色に光るだけの回折格子パターンと比較して、真偽判定をより確実に行えるとともに、人目をひく効果をも向上させることができる。
【００２８】
特に、光反射率が５０％以上であり、かつ光透過率が１０％以上である光制御層を用いることで、通常の照明条件下において十分に回折格子パターンによる画像を隠蔽し、入射光光源を点灯したときのみ、画像を表示することが可能となる。また、光吸収率が５０％以上であり、かつ光透過率が１０％以上である光制御層を用いることでも同様の画像の表示／非表示の切り替えが可能となる。
【００２９】
（２）凹凸パターン形成層の、光制御層が設けられている側とは反対の側に、遮光層を設けることで、光制御層を設けていない側から観察した際に、回折格子パターン形成層に形成されている回折格子による画像が、入射光が点灯していない時に外光等によって視認されるのを防止することができ、表示画像の隠蔽効果が高まり、偽造防止効果のさらなる向上が可能となる。
【００３０】
（３）回折格子パターン形成層が、光透過性の平板状部材に貼着もしくは一体成型されており、平板状部材の端面が入射光受光部となっていることで、凹凸パターンに効率良く光を導光することができ、入射光点灯時により輝度の高い画像を表示することが可能となる。
【００３１】
また、光透過性平板状部材の厚さを０．３ｍｍ以上１．２ｍｍ以下とすることで、ＯＶＤ媒体全体の厚みの増大を抑えつつ、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の小型光源からの光を効率よく導光することができる。
【００３２】
（４）空間周波数２０００〜４０００本／ｍｍの回折格子を含む回折格子パターンを用いることで、表示画像観察側から光制御層を透過した光が、再度表示画像観察側へ戻っていく量を減らすことができ、通常の照明条件下で回折格子パターンによる表示画像が認識されてしまうことを防止できる。また、回折格子パターン形成層の画像表示面に対してほぼ平行な方向から光が入射されても表示画像観察側へ光を回折させ画像を表示することが可能となる。
【００３３】
（５）ブレーズド格子を用いることで、入射光を効率良く表示画像観察の方向へ射出することが可能となるので、入射光点灯時に、より輝度の高い画像を表示することが可能となる。
【００３４】
（６）クレジットカード、キャッシュカード、ＩＤカード等のセキュリティ性を要求されるカード状情報媒体のカード基材に本発明のＯＶＤ媒体を含有することにより、カード基材上に貼付された磁気ストライプやＩＣチップ、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグ等だけでなく、カード基材にもセキュリティ性を持たせることができるので、より一層偽造防止効果の高いカード状情報媒体を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の種々の形態について、図面を参照して詳細に説明する。全図にわたり、同様の部材、要素には、同様の符号が付されている。
【００３６】
図１は、本発明に用いることのできるレリーフ型回折パターン形成層の一例を示す図であり、図１（Ａ）は、平面図であり、図１（Ｂ）は、その一部拡大図である。
【００３７】
光透過性の回折格子パターン形成層１１には、空間周波数、格子線方向が様々に変化した回折格子１２が形成され、表示画像１３を表示する。
【００３８】
本発明に用いることのできるレリーフ型回折パターン形成層は、図１に示すような、任意の領域全体に空間周波数、格子線方向が異なる回折格子１２が形成されものばかりでなく、相互に区画化・分割され、それぞれ回折格子パターンが形成された複数の分割要素（セル）を設けたものを用いることもできる。その場合、各セル毎に回折格子の空間周波数、格子線方向が変化している。図２は、かかるセルを有するレリーフ型回折パターン形成層の一例を示す図であり、図２（Ａ）は、平面図であり、図２（Ｂ）は、その一部拡大図である。
【００３９】
パターン形成層１１は、マトリクス状に分割されたセル１１１毎に空間周波数、格子線方向が変化している回折格子１２が形成されている。
【００４０】
図１または図２に示すような回折格子パターン形成層１１に対し、照明光が入射することで、回折格子から様々な方向に様々な色の光が射出し、所定の表示画像観察側において表示画像が観察される。回折格子による画像表示については、図１５および図１６に関して説明した通りである。
【００４１】
ここで、図３に断面で示すように、回折格子パターン形成層１１の表示画像観察側０７に、本発明に従い、光透過率が光反射率より小さい領域を有する光制御層１４を設けた構成のＯＶＤ媒体２２は、通常照明条件下で観察した際には、通常照明光０６の大部分は光反射性を有する光制御層１４の表面で反射し、反射光０５となる。光制御層１４を透過した光０４は、回折格子によって、表示画像観察側０７以外の方向へ回折する光０２となるか、もしくは、表示画像観察側０７へ戻っていく光０４となる。表示画像観察側０７へ戻っていく光０４は、往復で２度光制御層１４を透過するため、その光量は大幅に減少する。そのため、回折格子パターン形成層１１による表示画像の認識は困難である。例えば、光制御層の光反射率が８０％、光透過率が２０％であったとすると、光制御層１４を透過し、回折格子パターン形成層１１の表面で反射し、再度光制御層１４を透過し、表示画像観察側へ戻ってくる光の光量は、最大でも２０％×２０％＝４％（０．２×０．２＝０．０４）となり、回折格子による画像を認識するには不十分な値となる。
【００４２】
なお、「通常照明条件」とは、一般的な室内で蛍光灯等の外光や環境光等の照明光のもとでＯＶＤ媒体を観察する条件や、室外で太陽光等の照明光のもとでＯＶＤ媒体を観察するような、表示画像側に光源が存在する条件をいい、「通常照明光」とは、かかる通常の照明条件における照明光をいう。
【００４３】
ここで、図３のような構成のＯＶＤ媒体２２に、ＯＶＤ媒体の裏面側に通常照明光とは別の光源（画像１３を表示させるための画像表示光源）０９を設け、この光源０９からの光を入射した状態の説明図を図４に示す。画像表示光源０９は、ＯＶＤ媒体２２の裏面側に設置され、通常照明光０６より輝度が高い光を射出するものである。すなわち、このＯＶＤ媒体において、パターン形成層１１の裏面は画像表示光の受光部を構成する。この場合、画像表示光源０９からの光０１は回折格子パターン形成層１１を透過し、回折格子に達し、透過した回折光０３が光制御層１４を透過して表示画像観察側０７側へ射出される。画像表示光源０９の光は、輝度が高く、しかも光制御層１４を透過する回数も１回であるので、光制御層１４による光量の減少も抑えられ、表示画像観察側０７において回折光０３によって画像を認識することが可能となる。例えば、画像表示光源の光量が表示画像観察側の通常照明光の２倍であったとすると、２０％×２＝４０％（０．２×２＝０．４）となり、回折格子による画像を認識するには十分な値となる。
【００４４】
このように、通常照明条件下では回折格子による表示画像は隠蔽され観察することが困難であり、ＯＶＤ媒体の裏面から照明した際にのみ画像が観察されるようなＯＶＤ媒体を実現することができる。
【００４５】
光透過性の回折格子パターン形成層１１は、熱可塑性樹脂や光硬化性樹脂等により形成することができる。
【００４６】
また、光透過率が光反射率より小さい光制御層１４としては、透明の基材に水銀、銀、アルミ等の金属素材を薄く塗布したり、スパッタや蒸着により薄く被膜を形成することにより作製される、いわゆるマジックミラー等が適している。
【００４７】
光制御層１４としては、光反射率が５０％以上であり、かつ光透過率が１０％以上である、光反射機能が高いものが望ましい。光反射率が５０％以上の光制御層であれば通常照明条件下において外光や環境光等の通常照明光を効率よく表示画像観察側へ反射でき、回折格子パターンによる画像を十分に隠蔽することができる。光反射率が５０％未満で、光透過率が５０％を超えると、外光や環境光等の通常照明光の輝度が低く暗い環境で観察する場合や、回折格子パターンの空間周波数が低く（格子ピッチが粗く）、回折光が表示画像観察側へ戻りやすい設計である場合、回折格子パターンの回折効率が低く、回折格子パターン表面からの反射光が表示画像観察側へ戻りやすい場合等において、回折格子パターンによる画像が十分に隠蔽されずに認識されてしまうおそれがある。また、光透過率が１０％未満の光制御層を用いた場合は、輝度が十分に高い画像表示光源を用いなければ、光制御層を透過し表示画像観察側へ到達する光が十分でなく、表示画像観察側で観察される回折格子パターンによる画像が暗くなってしまう。
【００４８】
光制御層としては、光透過率が光反射率より小さい領域を有する光制御層１４の代わりに、光透過率が光吸収率より小さい領域を有する光吸収性の光制御層１５を用いることもできる。かかる構成のＯＶＤ媒体２２’を図５に示す。このＯＶＤ媒体２２’では、通常照明条件下では、光制御層１５によって、照明光０６からの光の大部分が吸収される。また、光制御層１５を透過し、回折格子により反射もしくは回折した光０４についても、再度光制御層１５を透過し、表示画像観察側０７側に戻ってくる際には光量が減少しているので、表示画像の認識は困難となる。そして、図６のように、ＯＶＤ媒体２２’の下部に位置する画像表示光源０９から光が入射することによって、通常照明条件下では観察できなかった画像が観察できるようになる。
【００４９】
光透過率が光吸収率より小さい光制御層１５は、可視光線や紫外線を吸収するフィルムを複数重ね合わせたものや、光吸収性色素を有する顔料や染料をフィルムに塗布することによって作られる。これは、住宅の窓や車窓用の日照調整シートや視線カットシートとしても用いられている。
【００５０】
光制御層１５としては、光吸収率が５０％以上で、かつ光透過率が１０％以上である、光吸収機能が高い光制御層が望ましい。光吸収率が５０％以上の光制御層であれば通常照明条件下において外光や環境光等の通常照明光を効率よく吸収し、回折格子パターンによる画像を十分に隠蔽することができる。光吸収率が５０％未満であり、かつ光透過率が５０％を超えると、外光や環境光等の通常照明光の輝度が高く明るい環境で観察する場合や、回折格子パターンの空間周波数が低く（格子ピッチが粗く）、回折光が表示画像観察側へ戻りやすい設計である場合、回折格子パターンの回折効率が低く、回折格子パターン表面からの反射光が表示画像観察側へ戻りやすい場合等において、回折格子パターンによる画像が十分に隠蔽されずに認識されてしまうおそれがある。また、光透過率が１０％未満の光制御層を用いた場合は、輝度が十分に高い画像表示光源を用いなければ、光制御層を透過し表示画像観察側へ到達する光が十分でなく、表示画像観察側で観察される回折格子パターンによる画像が暗くなってしまう。
【００５１】
本発明のＯＶＤ媒体の構成としては、図７のように、回折格子パターン形成層１１の、光制御層１４または１５が設けられている側とは反対側に遮光層１６を設けてもよい。遮光層１６が存在することで、通常照明光０６の回り込みによって回折格子による画像が通常照明条件下で認識されてしまうことを防止することができる。なお、遮光層１６を設けた場合は、図７に示すように回折格子パターン形成層１１の端面２１を画像表示光の受光部とし、画像表示光源０９からの光０１が回折格子パターン形成層１１の内部を進行するような構成にするとよい。
【００５２】
回折格子パターン形成層としては、１つもしくは複数の端面が入射光の受光部となっている光透過性平板状部材の表面に、熱可塑性樹脂や光硬化性樹脂によって形成された回折格子パターンが貼着されているか、もしくは、回折格子パターンが平板状部材の表面に一体成型されているものが望ましい。図８のように回折格子パターン形成層を有する平板状部材１８の複数の端面２１から画像表示光０１を入射すると、平板状部材１８の表面１９及び裏面２０でそれぞれ入射光０１が繰り返し全反射し、光量の損失が少なく回折格子パターン１１に到達し、明るい画像を表示できる。実際には、平板状部材１８の表面１９及び裏面２０で全反射せずに、平板状部材１８の外側へ漏れてしまう光１０の成分が生じてしまうため、平板状部材を覆うように、光反射層１７を設けると、光量の損失が一層少なくなり、より明るい画像を表示できる。
【００５３】
平面状部材の端面から画像表示光を入射する場合は、平板状部材の厚みとしては、０．３ｍｍ以上、１．２ｍｍ以下が望ましい。部材の厚みが０．３ｍｍ未満であると、端面から画像表示光が十分に入らず、輝度の高い画像を得るのが難しくなる。また、部材が１．２ｍｍを超える厚みであると、図９に示すように部材の表裏面１９，２０に達した際に全反射条件を満足しなくなる光の成分が多くなり、光が進行していく際に部材外部に漏れ光１０となって放出されたり、表裏面での反射回数が増大し、部材を構成する素材の吸収によって回折格子に達する光の量が減少してしまう。なお、本発明において、画像表示光源としては、小型のモバイル機器等に用いられているＬＥＤや冷陰極管（ＣＣＦＬ）による光源が安価で入手も容易であるので適している。
【００５４】
本発明において、回折格子パターン形成層に形成される回折格子の空間周波数としては、２０００本／ｍｍ以上４０００本／ｍｍ以下（格子ピッチとしては、０．２５μｍ以上０．５μｍ以下に相当）が適している。２０００本／ｍｍ以上４０００本／ｍｍ以下の空間周波数の回折格子は回折光の射出角が大きく、図１０に示すように、垂直上方からの入射光０１については、射出角の大きい方向に光０２を射出するため、回折格子からの射出光が表示画像観察側０７に戻る量を減らすことができる。また、回折格子パターン形成層の端面に設置された光源からの入射光を、大きな射出角によって垂直上方の表示画像観察側に射出することができる。図１１に示すように、空間周波数が例えば５００本／ｍｍ程度など格子間隔が粗い場合は、回折格子から射出する回折光０２は表示画像観察側０７へ戻りやすくなるため、入射光０１が明るい場合に画像が観察できてしまうおそれがある。
【００５５】
また、本発明において、回折格子パターン形成層に形成される回折格子としては、図１７および図１８に関して説明したようなブレーズド格子（鋸波状ブレーズド格子、階段状ブレーズド格子）が適している。ブレーズド格子は、任意の一方向に回折効率の高い回折光を射出できるので、表示画像観察側に明るい画像を表示することが可能となる。また、ブレーズド格子はバイナリー格子と比較して作製が困難であるので、セキュリティ性の面でも優位性が高い。
【００５６】
次に、本発明のＯＶＤ媒体を有するクレジットカードやキャッシュカード、ＩＤカード等のカード状情報媒体の構成例を図１２に示す。このカード状情報媒体において、ＰＥＴやポリカーボネート等の素材から成る基材２３の一部に回折格子パターン（図示せず）が形成され、その上部には回折格子パターンを覆うように光制御層１４または１５が載置されている。また、基材２３上の別の一部には磁気ストライプ２４が形成されている。このカード状情報媒体２６のＸ−Ｘ’方向における断面図を図１３に示す。基材２３の表裏面は印刷層２５となっている。印刷層２５は外部と、基材２３の回折格子パターン１１が形成されていない領域との光の往来を制限する遮光層としての機能も果たしている。また、別途、基材２３と印刷層２５の間に光反射層を設けてもよい。光反射層を設けることで、端面から入射した光を効率よく回折格子パターンまで伝搬させることができ、表示画像をより明るくすることができる。このような構成にすることで、磁気ストライプの読みとり／書き込み機能を損なうことなく、基材そのものに新しい偽造防止機能を付与することができる。これまで、基材そのものは偽造防止機能を備えていなかったため、磁気ストライプの情報を不正に改竄した偽造品も横行していたが、基材そのものにも偽造防止機能を付与することでより一層セキュリティ性の向上が期待できる。なお、磁気ストライプ以外のＩＣチップやＲＦＩＤタグが備え付けられたカード状情報媒体に対してもこのＯＶＤ媒体を搭載することが可能である。
【００５７】
さらに、図１４のように、光制御層１４ないし１５の上に別の回折格子パターン１１’を設けると、上部の回折格子パターン１１’による画像は通常照明条件下で常に観察することができ、画像表示光源０９を点灯した際には、光制御層１４または１５の上部の回折格子パターン１１’と下部の回折格子パターン１１がそれぞれ画像を表示するので、双方の絵柄が同時に表示される。上部の回折格子パターンと下部の回折格子パターンの画像が組み合わされることで意味のある情報が表示されるようにすると、意匠性やセキュリティ性をより一層高めることができる。
【００５８】
なお、これまでの説明において、回折格子パターン形成層を光透過性平板状部材の上面に設けたものを示したが、回折格子パターン形成層は光透過性平板状部材の下面に設けられていてもよく、さらに、光透過性平板状部材の上面、下面の双方に設けられていても上に述べた機能を発揮することができる。
【００５９】
また、これまで述べてきた回折格子パターン形成層と光制御層は本発明のＯＶＤ媒体を構成する必要最小限の構成である。本発明のＯＶＤ媒体は、遮光層や位相差フィルム、偏光フィルム等の光学機能を有する層等を含むことができる。また、各層の間はスペーサを設けることにより空隙となっていてもよいし、粘着層等を介して互いに密着固定されていてもよい。
【００６０】
さらに、上記種々の実施形態では、光の回折および／または干渉により画像を表示する凹凸パターンとして、回折により画像を表示する格子パターンについて説明したが、光の回折および／または干渉により画像を表示する凹凸パターンとしては、レリーフ型のホログラムパターン、干渉縞パターンを用いることができることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明に用いることのできるレリーフ型回折パターン形成層の一例を示す図。
【図２】本発明に用いることのできるレリーフ型回折パターン形成層の別の例を示す図。
【図３】本発明のＯＶＤ媒体の一例を示す概略断面図。
【図４】図３に示すＯＶＤ媒体における画像表示方法を説明するための概略断面図。
【図５】本発明のＯＶＤ媒体の別の例を示す概略断面図。
【図６】図４に示すＯＶＤ媒体における画像表示方法を説明するための概略断面図。
【図７】本発明のＯＶＤ媒体のさらに別の例を示す概略断面図。
【図８】本発明のＯＶＤ媒体のさらに別の例を示す概略断面図。
【図９】平板状部材の厚みと画像表示光との関係を説明するための図。
【図１０】回折格子の空間周波数と、入射光との関係を説明するための図。
【図１１】回折格子の空間周波数と、入射光との関係を説明するための図。
【図１２】本発明のＯＶＤ媒体を備えるカード状情報の構成を示す平面図。
【図１３】図１２の線Ｘ−Ｘ’に沿う断面図。
【図１４】本発明のＯＶＤ媒体を備える別のカード状情報の構成を示す概略断面図
【図１５】断面矩形状の回折格子を説明するための概略断面図。
【図１６】断面正弦波状の回折格子を説明するための概略断面図。
【図１７】鋸歯状ブレーズド回折格子を説明するための概略断面図。
【図１８】階段状ブレーズド回折格子を説明するための概略断面図。
【図１９】回折格子パターン形成層の端面から光を入射させた場合の光の進行状態を説明するための概略断面図。
【符号の説明】
【００６２】
０１…入射光
０２…反射による回折光
０３…透過による回折光
０４…透過光
０５…反射光
０６…通常照明光
０７…表示画像観察側
０８…回折格子パターンからの光
０９…画像表示光源
１０…漏れ光
１１、１１’…回折格子パターン形成層
１２…回折格子
１３…表示画像
１４…光反射性光制御層
１５…光吸収性光制御層
１６…遮光層
１７…光反射層
１８…平板状部材
１９…平板状部材の表面
２０…平板状部材の裏面
２１…平板状部材の端面
２２、２２’…ＯＶＤ媒体
２３…基材
２４…磁気ストライプ
２５…印刷層
２６…カード状情報媒体
２７…矩形状バイナリー格子
２８…正弦波状バイナリー格子
２９…鋸歯状ブレーズド格子
３０…階段状ブレーズド格子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光の回折または干渉によって画像を表示する凹凸パターンを有するＯＶＤ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｄｅｖｉｃｅ；光学的変化素子）媒体に係り、特に、通常の照明条件においては凹凸パターンによる画像は認識されず、特定方向から照明されたときに画像を表示することが可能な、人目をひく効果、偽造防止効果が高いＯＶＤ媒体に関する。
【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、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身分証明書類の偽造防止を目的として、回折格子パターン、レリーフ型のホログラム、干渉縞パターン等の、光の回折および／または干渉により画像を表示する凹凸パターンを含むＯＶＤ媒体を前記有価証券類やカード、証明書等の表面に貼付することが行われている。
【０００３】
光の回折または干渉により画像を表示する凹凸パターンは、光を回折させる方向や角度、明るさ等を制御することで、観察する方向・角度に応じて、表示画像を変化させることや、立体像を表示することが可能である。かかる凹凸パターンは、通常の印刷技術では表現することのできない指向性のある光沢を有することから、偽造防止策が必要な情報印刷物に広く用いられている。
【０００４】
また、凹凸パターンの指向性のある光沢は見る方向により虹色に変化するため、人目をひく効果が高く、書籍や雑誌等の表紙や、宣伝用ポスター、玩具や菓子等のパッケージ用途等にも広く用いられている。
【０００５】
回折格子等のパラメータとして、
（１）回折格子の空間周波数（格子線のピッチ）
（２）回折格子の方向（格子線の方向）
（３）回折格子の描画領域
の３つがあり、
（１）に応じて、定点に対してその回折格子パターンが光って見える色が変化し、
（２）に応じて、その回折格子パターンが光って見える方向が変化し、
（３）に応じて、表示画像（絵柄や文字、記号等）が決定される。
【０００６】
レリーフ型の回折格子としては、加工の容易さから、図１５に示すような断面が矩形状の回折格子２７もしくは図１６に示すような断面が正弦波状の回折格子２８が用いられるのが一般的であり、典型的な格子線ピッチは０．５〜２μｍ程度、格子深さは０．１〜１μｍ程度である。矩形状もしくは正弦波状の断面形状を有する回折格子はバイナリー格子と呼ばれている。これらの回折格子に例えば垂直上方から照明光０６が入射すると、反射による回折光０２及び透過による回折光０３が射出される。格子深さによって反射による回折光０２と透過による回折光０３の光量比は変化するが、回折格子の凹凸面に金属などによる光反射層が設けられていると、反射による回折光の光量が大きくなり、凹凸面が光透過性の素材であると、透過による回折光の光量が大きくなる。
【０００７】
また、レリーフ型の回折格子として、図１７に示すブレーズド格子２９も知られている。ブレーズド格子は、典型的な格子ピッチや格子深さはバイナリー格子と同等であるが、その断面形状は鋸歯状であり、垂直方向からの照明光０６に対し回折角度と傾斜面による光の反射角とが一致している場合、その方向に理論上回折効率が１００％である回折光０２が生じ、それ以外の方向には光が射出されないという光学作用がある。すなわち、ブレーズド格子は、バイナリー格子と比較して非常に高い回折効率を得ることができ、また光の進行方向を厳密に制御できるという特徴をもっているため、視認性が高く、セキュリティ用途に用いるのにもより一層好適である。ブレーズド格子の断面形状としては図１７の示すような鋸歯状のものだけでなく、図１８に示すような階段状のブレーズド格子３０もある。階段状のブレーズド格子は、段数が多くなるにつれて回折光量が大きくなるという特性を有する。
【０００８】
さらに、図１９に示すように、回折格子１２が形成された光透過性の回折格子パターン形成層１１の端面２１から、光源０９の光０１を入射させると、入射光０１は、回折格子パターン形成層１１の内部を全反射を繰り返しながら進み、回折格子１２によって回折し、外部へ射出される。このように、回折格子パターンは内部を伝搬する光を外部に射出したり、外部からの光を内部に閉じこめたりすることもできる。このような構成の回折格子パターンは光ピックアップ素子や、導波路の構成要素として用いられている。
【０００９】
回折格子パターン等の原版を作製する方法としては、特許文献１や特許文献２に開示されているような、電子ビーム露光装置を用い、コンピュータ制御により、感光性レジストが塗布された平面状の基板が載置されたＸ−Ｙステージを移動させて、基板の表面に、回折格子パターンを形成する方法がある。
【００１０】
ブレーズド格子の原版の作製においても、電子ビーム露光装置を用い、コンピュータ制御により、ステージ上に載置された平面状の基板にブレーズド格子の形状を構成していく方法が用いられる。ブレーズド格子の鋸歯状の断面形状を形成するために、例えば、電子ビームの照射位置に応じて電子ビームの照射時間を変化させたり、照射強度を調整したりすることで、加工される溝の深さを変化させ、ブレーズド格子の形状を得る方法が特許文献３に示されている。ブレーズド格子は、バイナリー格子と比較して作製の難易度が高く、作製技術の面においてもセキュリティ用途に用いるのに適している。
【００１１】
また、凹凸パターン等の原版を作製する別の方法としては、非特許文献１に示されているようなレーザーの２光束干渉により干渉縞を露光する方法が公知である。
【００１２】
上記のような方法により作製された、凹凸パターンの原版から、電鋳等の方法により金属製のスタンパーを作製し、この金属製スタンパーを母型としてＰＥＴ等のフィルム上に熱可塑性樹脂や光硬化性樹脂を塗布し、金属製スタンパーを密着させ、熱や光を与えることで樹脂を硬化させ回折格子パターンを複製する。この複製された回折格子パターンは通常透明であるので、アルミニウム等の金属や誘電体の薄膜層を蒸着する等の方法により光反射層を設けた後、紙やプラスチック板等の基材上に接着層を介して貼付される。回折格子パターンが有価証券類やカード類に貼付される場合には、さらに必要に応じて印刷層や回折格子パターン層の汚れや傷を防止するための保護層が設けられる。
【特許文献１】特開平２−７２３１５号公報
【特許文献２】米国特許５，０５８，９９２号
【特許文献３】特開２０００−３９５０８号公報
【非特許文献１】辻内順平著「ホログラフィー」第１版、丸善株式会社発行（１９９３年）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
光の干渉および／または回折により画像を表示する凹凸パターンは特有の虹色に輝く光沢を有する回折光を射出することで通常の印刷技術では実現することのできない画像表示を可能にすることから、セキュリティ性が求められる情報印刷物や、人目をひくことを目的として玩具、菓子等のパッケージ等に広く用いられている。しかし、多くの凹凸パターンを利用した物品が流通し、その技術が広く認知されるのに伴ってセキュリティ性が求められる情報印刷物においては偽造品の発生が増加する傾向にあり、また、人目をひくことを目的としたものについても視覚効果が一般化し単純な凹凸パターンによる画像表示だけでは人目をひく効果が低下している。
【００１４】
本発明は、通常の照明条件においては凹凸パターンによる画像が認識されず、所定の方向から光を入射することにより画像を表示することができる、偽造防止効果が高く、且つ、人目をひく効果の高い回折格子パターンによるＯＶＤ媒体、およびかかるＯＶＤ媒体を備えるカード状情報媒体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、上記目的を達成するために、第１の側面によると、表面に光の干渉および／または回折により画像を表示する凹凸パターンが形成された光透過性の凹凸パターン形成層と、前記凹凸パターン形成層の、前記画像の観察側に設けられた、光透過率が光反射率より小さい領域を有する光制御層を備えることを特徴とするＯＶＤ媒体を提供する。
【００１６】
本発明は、上記目的を達成するために、第２の側面によると、表面に光の干渉および／または回折により画像を表示する凹凸パターンが形成された光透過性の凹凸パターン形成層と、前記凹凸パターン形成層の、前記画像の観察側に設けられた、光透過率が光吸収率より小さい領域を有する光制御層を備えることを特徴とするＯＶＤ媒体を提供する。
【００１７】
上記第１の側面に係るＯＶＤ媒体において、前記光透過率が光反射率より小さい領域が、５０％以上の光反射率と１０％以上の光透過率を有することが好ましい。
【００１８】
上記第２の側面に係るＯＶＤ媒体において、前記光透過率が光吸収率より小さい領域は、５０％以上の光吸収率と１０％以上の光透過率を有することが好ましい。
【００１９】
本発明において、前記凹凸パターン形成層の、前記光制御層が設けられている側とは反対側に、遮光層を設けることができる。
【００２０】
本発明において、前記凹凸パターン形成層は、光透過性平板状部材の表面に貼着もしくは一体成型されており、前記光透過性平板状部材の１つもしくは複数の端面が入射光受光部を構成することができる。
【００２１】
本発明において、前記光透過性平板状部材の厚さは０．３ｍｍ以上１．２ｍｍ以下であることが好ましい。
【００２２】
また、本発明において、前記凹凸パターンは、空間周波数が２０００本／ｍｍ以上で、４０００本／ｍｍ以下の回折格子を含むことも好ましい。
【００２３】
さらに、本発明において、前記凹凸パターンの一部もしくは全部がブレーズド格子によって構成されていることが好ましい。
【００２４】
本発明の第３の側面によると、本発明のＯＶＤ媒体を含むカード状情報媒体が提供される。
【００２５】
本発明において「光の回折または干渉により画像を表示する凹凸パターン」には、レリーフ型回折格子パターン、レリーフ型のホログラムパターン、干渉縞パターン等が含まれる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明のＯＶＤ媒体には、以下のような効果がある。
【００２７】
（１）凹凸パターン形成層の、画像の観察側（表示を視覚する観察者側；以下、「表示画像観察側」という）に、光透過率が光反射率もしくは光吸収率より小さい領域を有する光制御層が設けられているので、通常の照明条件においては凹凸パターンによる画像が観察されず、所定の方向から光を入射した際にのみ、画像を表示することが可能となる。このような機能により、通常の照明条件下と、入射光点灯時とで、画像の表示／非表示を明確に切り替えることができ、従来の虹色に光るだけの回折格子パターンと比較して、真偽判定をより確実に行えるとともに、人目をひく効果をも向上させることができる。
【００２８】
特に、光反射率が５０％以上であり、かつ光透過率が１０％以上である光制御層を用いることで、通常の照明条件下において十分に回折格子パターンによる画像を隠蔽し、入射光光源を点灯したときのみ、画像を表示することが可能となる。また、光吸収率が５０％以上であり、かつ光透過率が１０％以上である光制御層を用いることでも同様の画像の表示／非表示の切り替えが可能となる。
【００２９】
（２）凹凸パターン形成層の、光制御層が設けられている側とは反対の側に、遮光層を設けることで、光制御層を設けていない側から観察した際に、回折格子パターン形成層に形成されている回折格子による画像が、入射光が点灯していない時に外光等によって視認されるのを防止することができ、表示画像の隠蔽効果が高まり、偽造防止効果のさらなる向上が可能となる。
【００３０】
（３）回折格子パターン形成層が、光透過性の平板状部材に貼着もしくは一体成型されており、平板状部材の端面が入射光受光部となっていることで、凹凸パターンに効率良く光を導光することができ、入射光点灯時により輝度の高い画像を表示することが可能となる。
【００３１】
また、光透過性平板状部材の厚さを０．３ｍｍ以上１．２ｍｍ以下とすることで、ＯＶＤ媒体全体の厚みの増大を抑えつつ、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の小型光源からの光を効率よく導光することができる。
【００３２】
（４）空間周波数２０００〜４０００本／ｍｍの回折格子を含む回折格子パターンを用いることで、表示画像観察側から光制御層を透過した光が、再度表示画像観察側へ戻っていく量を減らすことができ、通常の照明条件下で回折格子パターンによる表示画像が認識されてしまうことを防止できる。また、回折格子パターン形成層の画像表示面に対してほぼ平行な方向から光が入射されても表示画像観察側へ光を回折させ画像を表示することが可能となる。
【００３３】
（５）ブレーズド格子を用いることで、入射光を効率良く表示画像観察の方向へ射出することが可能となるので、入射光点灯時に、より輝度の高い画像を表示することが可能となる。
【００３４】
（６）クレジットカード、キャッシュカード、ＩＤカード等のセキュリティ性を要求されるカード状情報媒体のカード基材に本発明のＯＶＤ媒体を含有することにより、カード基材上に貼付された磁気ストライプやＩＣチップ、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグ等だけでなく、カード基材にもセキュリティ性を持たせることができるので、より一層偽造防止効果の高いカード状情報媒体を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の種々の形態について、図面を参照して詳細に説明する。全図にわたり、同様の部材、要素には、同様の符号が付されている。
【００３６】
図１は、本発明に用いることのできるレリーフ型回折パターン形成層の一例を示す図であり、図１（Ａ）は、平面図であり、図１（Ｂ）は、その一部拡大図である。
【００３７】
光透過性の回折格子パターン形成層１１には、空間周波数、格子線方向が様々に変化した回折格子１２が形成され、表示画像１３を表示する。
【００３８】
本発明に用いることのできるレリーフ型回折パターン形成層は、図１に示すような、任意の領域全体に空間周波数、格子線方向が異なる回折格子１２が形成されものばかりでなく、相互に区画化・分割され、それぞれ回折格子パターンが形成された複数の分割要素（セル）を設けたものを用いることもできる。その場合、各セル毎に回折格子の空間周波数、格子線方向が変化している。図２は、かかるセルを有するレリーフ型回折パターン形成層の一例を示す図であり、図２（Ａ）は、平面図であり、図２（Ｂ）は、その一部拡大図である。
【００３９】
パターン形成層１１は、マトリクス状に分割されたセル１１１毎に空間周波数、格子線方向が変化している回折格子１２が形成されている。
【００４０】
図１または図２に示すような回折格子パターン形成層１１に対し、照明光が入射することで、回折格子から様々な方向に様々な色の光が射出し、所定の表示画像観察側において表示画像が観察される。回折格子による画像表示については、図１５および図１６に関して説明した通りである。
【００４１】
ここで、図３に断面で示すように、回折格子パターン形成層１１の表示画像観察側０７に、本発明に従い、光透過率が光反射率より小さい領域を有する光制御層１４を設けた構成のＯＶＤ媒体２２は、通常照明条件下で観察した際には、通常照明光０６の大部分は光反射性を有する光制御層１４の表面で反射し、反射光０５となる。光制御層１４を透過した光０４は、回折格子によって、表示画像観察側０７以外の方向へ回折する光０２となるか、もしくは、表示画像観察側０７へ戻っていく光０４となる。表示画像観察側０７へ戻っていく光０４は、往復で２度光制御層１４を透過するため、その光量は大幅に減少する。そのため、回折格子パターン形成層１１による表示画像の認識は困難である。例えば、光制御層の光反射率が８０％、光透過率が２０％であったとすると、光制御層１４を透過し、回折格子パターン形成層１１の表面で反射し、再度光制御層１４を透過し、表示画像観察側へ戻ってくる光の光量は、最大でも２０％×２０％＝４％（０．２×０．２＝０．０４）となり、回折格子による画像を認識するには不十分な値となる。
【００４２】
なお、「通常照明条件」とは、一般的な室内で蛍光灯等の外光や環境光等の照明光のもとでＯＶＤ媒体を観察する条件や、室外で太陽光等の照明光のもとでＯＶＤ媒体を観察するような、表示画像側に光源が存在する条件をいい、「通常照明光」とは、かかる通常の照明条件における照明光をいう。
【００４３】
ここで、図３のような構成のＯＶＤ媒体２２に、ＯＶＤ媒体の裏面側に通常照明光とは別の光源（画像１３を表示させるための画像表示光源）０９を設け、この光源０９からの光を入射した状態の説明図を図４に示す。画像表示光源０９は、ＯＶＤ媒体２２の裏面側に設置され、通常照明光０６より輝度が高い光を射出するものである。すなわち、このＯＶＤ媒体において、パターン形成層１１の裏面は画像表示光の受光部を構成する。この場合、画像表示光源０９からの光０１は回折格子パターン形成層１１を透過し、回折格子に達し、透過した回折光０３が光制御層１４を透過して表示画像観察側０７側へ射出される。画像表示光源０９の光は、輝度が高く、しかも光制御層１４を透過する回数も１回であるので、光制御層１４による光量の減少も抑えられ、表示画像観察側０７において回折光０３によって画像を認識することが可能となる。例えば、画像表示光源の光量が表示画像観察側の通常照明光の２倍であったとすると、２０％×２＝４０％（０．２×２＝０．４）となり、回折格子による画像を認識するには十分な値となる。
【００４４】
このように、通常照明条件下では回折格子による表示画像は隠蔽され観察することが困難であり、ＯＶＤ媒体の裏面から照明した際にのみ画像が観察されるようなＯＶＤ媒体を実現することができる。
【００４５】
光透過性の回折格子パターン形成層１１は、熱可塑性樹脂や光硬化性樹脂等により形成することができる。
【００４６】
また、光透過率が光反射率より小さい光制御層１４としては、透明の基材に水銀、銀、アルミ等の金属素材を薄く塗布したり、スパッタや蒸着により薄く被膜を形成することにより作製される、いわゆるマジックミラー等が適している。
【００４７】
光制御層１４としては、光反射率が５０％以上であり、かつ光透過率が１０％以上である、光反射機能が高いものが望ましい。光反射率が５０％以上の光制御層であれば通常照明条件下において外光や環境光等の通常照明光を効率よく表示画像観察側へ反射でき、回折格子パターンによる画像を十分に隠蔽することができる。光反射率が５０％未満で、光透過率が５０％を超えると、外光や環境光等の通常照明光の輝度が低く暗い環境で観察する場合や、回折格子パターンの空間周波数が低く（格子ピッチが粗く）、回折光が表示画像観察側へ戻りやすい設計である場合、回折格子パターンの回折効率が低く、回折格子パターン表面からの反射光が表示画像観察側へ戻りやすい場合等において、回折格子パターンによる画像が十分に隠蔽されずに認識されてしまうおそれがある。また、光透過率が１０％未満の光制御層を用いた場合は、輝度が十分に高い画像表示光源を用いなければ、光制御層を透過し表示画像観察側へ到達する光が十分でなく、表示画像観察側で観察される回折格子パターンによる画像が暗くなってしまう。
【００４８】
光制御層としては、光透過率が光反射率より小さい領域を有する光制御層１４の代わりに、光透過率が光吸収率より小さい領域を有する光吸収性の光制御層１５を用いることもできる。かかる構成のＯＶＤ媒体２２’を図５に示す。このＯＶＤ媒体２２’では、通常照明条件下では、光制御層１５によって、照明光０６からの光の大部分が吸収される。また、光制御層１５を透過し、回折格子により反射もしくは回折した光０４についても、再度光制御層１５を透過し、表示画像観察側０７側に戻ってくる際には光量が減少しているので、表示画像の認識は困難となる。そして、図６のように、ＯＶＤ媒体２２’の下部に位置する画像表示光源０９から光が入射することによって、通常照明条件下では観察できなかった画像が観察できるようになる。
【００４９】
光透過率が光吸収率より小さい光制御層１５は、可視光線や紫外線を吸収するフィルムを複数重ね合わせたものや、光吸収性色素を有する顔料や染料をフィルムに塗布することによって作られる。これは、住宅の窓や車窓用の日照調整シートや視線カットシートとしても用いられている。
【００５０】
光制御層１５としては、光吸収率が５０％以上で、かつ光透過率が１０％以上である、光吸収機能が高い光制御層が望ましい。光吸収率が５０％以上の光制御層であれば通常照明条件下において外光や環境光等の通常照明光を効率よく吸収し、回折格子パターンによる画像を十分に隠蔽することができる。光吸収率が５０％未満であり、かつ光透過率が５０％を超えると、外光や環境光等の通常照明光の輝度が高く明るい環境で観察する場合や、回折格子パターンの空間周波数が低く（格子ピッチが粗く）、回折光が表示画像観察側へ戻りやすい設計である場合、回折格子パターンの回折効率が低く、回折格子パターン表面からの反射光が表示画像観察側へ戻りやすい場合等において、回折格子パターンによる画像が十分に隠蔽されずに認識されてしまうおそれがある。また、光透過率が１０％未満の光制御層を用いた場合は、輝度が十分に高い画像表示光源を用いなければ、光制御層を透過し表示画像観察側へ到達する光が十分でなく、表示画像観察側で観察される回折格子パターンによる画像が暗くなってしまう。
【００５１】
本発明のＯＶＤ媒体の構成としては、図７のように、回折格子パターン形成層１１の、光制御層１４または１５が設けられている側とは反対側に遮光層１６を設けてもよい。遮光層１６が存在することで、通常照明光０６の回り込みによって回折格子による画像が通常照明条件下で認識されてしまうことを防止することができる。なお、遮光層１６を設けた場合は、図７に示すように回折格子パターン形成層１１の端面２１を画像表示光の受光部とし、画像表示光源０９からの光０１が回折格子パターン形成層１１の内部を進行するような構成にするとよい。
【００５２】
回折格子パターン形成層としては、１つもしくは複数の端面が入射光の受光部となっている光透過性平板状部材の表面に、熱可塑性樹脂や光硬化性樹脂によって形成された回折格子パターンが貼着されているか、もしくは、回折格子パターンが平板状部材の表面に一体成型されているものが望ましい。図８のように回折格子パターン形成層を有する平板状部材１８の複数の端面２１から画像表示光０１を入射すると、平板状部材１８の表面１９及び裏面２０でそれぞれ入射光０１が繰り返し全反射し、光量の損失が少なく回折格子パターン１１に到達し、明るい画像を表示できる。実際には、平板状部材１８の表面１９及び裏面２０で全反射せずに、平板状部材１８の外側へ漏れてしまう光１０の成分が生じてしまうため、平板状部材を覆うように、光反射層１７を設けると、光量の損失が一層少なくなり、より明るい画像を表示できる。
【００５３】
平面状部材の端面から画像表示光を入射する場合は、平板状部材の厚みとしては、０．３ｍｍ以上、１．２ｍｍ以下が望ましい。部材の厚みが０．３ｍｍ未満であると、端面から画像表示光が十分に入らず、輝度の高い画像を得るのが難しくなる。また、部材が１．２ｍｍを超える厚みであると、図９に示すように部材の表裏面１９，２０に達した際に全反射条件を満足しなくなる光の成分が多くなり、光が進行していく際に部材外部に漏れ光１０となって放出されたり、表裏面での反射回数が増大し、部材を構成する素材の吸収によって回折格子に達する光の量が減少してしまう。なお、本発明において、画像表示光源としては、小型のモバイル機器等に用いられているＬＥＤや冷陰極管（ＣＣＦＬ）による光源が安価で入手も容易であるので適している。
【００５４】
本発明において、回折格子パターン形成層に形成される回折格子の空間周波数としては、２０００本／ｍｍ以上４０００本／ｍｍ以下（格子ピッチとしては、０．２５μｍ以上０．５μｍ以下に相当）が適している。２０００本／ｍｍ以上４０００本／ｍｍ以下の空間周波数の回折格子は回折光の射出角が大きく、図１０に示すように、垂直上方からの入射光０１については、射出角の大きい方向に光０２を射出するため、回折格子からの射出光が表示画像観察側０７に戻る量を減らすことができる。また、回折格子パターン形成層の端面に設置された光源からの入射光を、大きな射出角によって垂直上方の表示画像観察側に射出することができる。図１１に示すように、空間周波数が例えば５００本／ｍｍ程度など格子間隔が粗い場合は、回折格子から射出する回折光０２は表示画像観察側０７へ戻りやすくなるため、入射光０１が明るい場合に画像が観察できてしまうおそれがある。
【００５５】
また、本発明において、回折格子パターン形成層に形成される回折格子としては、図１７および図１８に関して説明したようなブレーズド格子（鋸波状ブレーズド格子、階段状ブレーズド格子）が適している。ブレーズド格子は、任意の一方向に回折効率の高い回折光を射出できるので、表示画像観察側に明るい画像を表示することが可能となる。また、ブレーズド格子はバイナリー格子と比較して作製が困難であるので、セキュリティ性の面でも優位性が高い。
【００５６】
次に、本発明のＯＶＤ媒体を有するクレジットカードやキャッシュカード、ＩＤカード等のカード状情報媒体の構成例を図１２に示す。このカード状情報媒体において、ＰＥＴやポリカーボネート等の素材から成る基材２３の一部に回折格子パターン（図示せず）が形成され、その上部には回折格子パターンを覆うように光制御層１４または１５が載置されている。また、基材２３上の別の一部には磁気ストライプ２４が形成されている。このカード状情報媒体２６のＸ−Ｘ’方向における断面図を図１３に示す。基材２３の表裏面は印刷層２５となっている。印刷層２５は外部と、基材２３の回折格子パターン１１が形成されていない領域との光の往来を制限する遮光層としての機能も果たしている。また、別途、基材２３と印刷層２５の間に光反射層を設けてもよい。光反射層を設けることで、端面から入射した光を効率よく回折格子パターンまで伝搬させることができ、表示画像をより明るくすることができる。このような構成にすることで、磁気ストライプの読みとり／書き込み機能を損なうことなく、基材そのものに新しい偽造防止機能を付与することができる。これまで、基材そのものは偽造防止機能を備えていなかったため、磁気ストライプの情報を不正に改竄した偽造品も横行していたが、基材そのものにも偽造防止機能を付与することでより一層セキュリティ性の向上が期待できる。なお、磁気ストライプ以外のＩＣチップやＲＦＩＤタグが備え付けられたカード状情報媒体に対してもこのＯＶＤ媒体を搭載することが可能である。
【００５７】
さらに、図１４のように、光制御層１４ないし１５の上に別の回折格子パターン１１’を設けると、上部の回折格子パターン１１’による画像は通常照明条件下で常に観察することができ、画像表示光源０９を点灯した際には、光制御層１４または１５の上部の回折格子パターン１１’と下部の回折格子パターン１１がそれぞれ画像を表示するので、双方の絵柄が同時に表示される。上部の回折格子パターンと下部の回折格子パターンの画像が組み合わされることで意味のある情報が表示されるようにすると、意匠性やセキュリティ性をより一層高めることができる。
【００５８】
なお、これまでの説明において、回折格子パターン形成層を光透過性平板状部材の上面に設けたものを示したが、回折格子パターン形成層は光透過性平板状部材の下面に設けられていてもよく、さらに、光透過性平板状部材の上面、下面の双方に設けられていても上に述べた機能を発揮することができる。
【００５９】
また、これまで述べてきた回折格子パターン形成層と光制御層は本発明のＯＶＤ媒体を構成する必要最小限の構成である。本発明のＯＶＤ媒体は、遮光層や位相差フィルム、偏光フィルム等の光学機能を有する層等を含むことができる。また、各層の間はスペーサを設けることにより空隙となっていてもよいし、粘着層等を介して互いに密着固定されていてもよい。
【００６０】
さらに、上記種々の実施形態では、光の回折および／または干渉により画像を表示する凹凸パターンとして、回折により画像を表示する格子パターンについて説明したが、光の回折および／または干渉により画像を表示する凹凸パターンとしては、レリーフ型のホログラムパターン、干渉縞パターンを用いることができることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明に用いることのできるレリーフ型回折パターン形成層の一例を示す図。
【図２】本発明に用いることのできるレリーフ型回折パターン形成層の別の例を示す図。
【図３】本発明のＯＶＤ媒体の一例を示す概略断面図。
【図４】図３に示すＯＶＤ媒体における画像表示方法を説明するための概略断面図。
【図５】本発明のＯＶＤ媒体の別の例を示す概略断面図。
【図６】図４に示すＯＶＤ媒体における画像表示方法を説明するための概略断面図。
【図７】本発明のＯＶＤ媒体のさらに別の例を示す概略断面図。
【図８】本発明のＯＶＤ媒体のさらに別の例を示す概略断面図。
【図９】平板状部材の厚みと画像表示光との関係を説明するための図。
【図１０】回折格子の空間周波数と、入射光との関係を説明するための図。
【図１１】回折格子の空間周波数と、入射光との関係を説明するための図。
【図１２】本発明のＯＶＤ媒体を備えるカード状情報の構成を示す平面図。
【図１３】図１２の線Ｘ−Ｘ’に沿う断面図。
【図１４】本発明のＯＶＤ媒体を備える別のカード状情報の構成を示す概略断面図
【図１５】断面矩形状の回折格子を説明するための概略断面図。
【図１６】断面正弦波状の回折格子を説明するための概略断面図。
【図１７】鋸歯状ブレーズド回折格子を説明するための概略断面図。
【図１８】階段状ブレーズド回折格子を説明するための概略断面図。
【図１９】回折格子パターン形成層の端面から光を入射させた場合の光の進行状態を説明するための概略断面図。
【符号の説明】
【００６２】
０１…入射光
０２…反射による回折光
０３…透過による回折光
０４…透過光
０５…反射光
０６…通常照明光
０７…表示画像観察側
０８…回折格子パターンからの光
０９…画像表示光源
１０…漏れ光
１１、１１’…回折格子パターン形成層
１２…回折格子
１３…表示画像
１４…光反射性光制御層
１５…光吸収性光制御層
１６…遮光層
１７…光反射層
１８…平板状部材
１９…平板状部材の表面
２０…平板状部材の裏面
２１…平板状部材の端面
２２、２２’…ＯＶＤ媒体
２３…基材
２４…磁気ストライプ
２５…印刷層
２６…カード状情報媒体
２７…矩形状バイナリー格子
２８…正弦波状バイナリー格子
２９…鋸歯状ブレーズド格子
３０…階段状ブレーズド格子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に光の干渉および／または回折により画像を表示する凹凸パターンが形成された光透過性の凹凸パターン形成層と、前記凹凸パターン形成層の、前記画像の観察側に設けられた、光透過率が光反射率より小さい領域を有する光制御層を備えることを特徴とするＯＶＤ媒体。
【請求項２】
表面に光の干渉および／または回折により画像を表示する凹凸パターンが形成された光透過性の凹凸パターン形成層と、前記凹凸パターン形成層の、前記画像の観察側に設けられた、光透過率が光吸収率より小さい領域を有する光制御層を備えることを特徴とするＯＶＤ媒体。
【請求項３】
前記光透過率が光反射率より小さい領域が、５０％以上の光反射率と１０％以上の光透過率を有することを特徴とする請求項１に記載のＯＶＤ媒体。
【請求項４】
前記光透過率が光吸収率より小さい領域が、５０％以上の光吸収率と１０％以上の光透過率を有することを特徴とする請求項２に記載のＯＶＤ媒体。
【請求項５】
前記凹凸パターン形成層の、前記光制御層が設けられている側とは反対側に、遮光層が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のＯＶＤ媒体。
【請求項６】
前記凹凸パターン形成層が、光透過性平板状部材の表面に貼着もしくは一体成型されており、前記光透過性平板状部材の１つもしくは複数の端面が入射光受光部となっていることを特徴とする請求項１乃至５載のＯＶＤ媒体。
【請求項７】
前記光透過性平板状部材の厚さが０．３ｍｍ以上１．２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項６記載のＯＶＤ媒体。
【請求項８】
前記凹凸パターンが、空間周波数が２０００本／ｍｍ以上で、４０００本／ｍｍ以下の回折格子を含むことを特徴とする請求項１乃至７記載のＯＶＤ媒体。
【請求項９】
前記凹凸パターンの一部もしくは全部がブレーズド格子によって構成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のＯＶＤ媒体。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載のＯＶＤ媒体を含むカード状情報媒体。
【請求項１】
表面に光の干渉および／または回折により画像を表示する凹凸パターンが形成された光透過性の凹凸パターン形成層と、前記凹凸パターン形成層の、前記画像の観察側に設けられた、光透過率が光反射率より小さい領域を有する光制御層を備えることを特徴とするＯＶＤ媒体。
【請求項２】
表面に光の干渉および／または回折により画像を表示する凹凸パターンが形成された光透過性の凹凸パターン形成層と、前記凹凸パターン形成層の、前記画像の観察側に設けられた、光透過率が光吸収率より小さい領域を有する光制御層を備えることを特徴とするＯＶＤ媒体。
【請求項３】
前記光透過率が光反射率より小さい領域が、５０％以上の光反射率と１０％以上の光透過率を有することを特徴とする請求項１に記載のＯＶＤ媒体。
【請求項４】
前記光透過率が光吸収率より小さい領域が、５０％以上の光吸収率と１０％以上の光透過率を有することを特徴とする請求項２に記載のＯＶＤ媒体。
【請求項５】
前記凹凸パターン形成層の、前記光制御層が設けられている側とは反対側に、遮光層が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のＯＶＤ媒体。
【請求項６】
前記凹凸パターン形成層が、光透過性平板状部材の表面に貼着もしくは一体成型されており、前記光透過性平板状部材の１つもしくは複数の端面が入射光受光部となっていることを特徴とする請求項１乃至５載のＯＶＤ媒体。
【請求項７】
前記光透過性平板状部材の厚さが０．３ｍｍ以上１．２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項６記載のＯＶＤ媒体。
【請求項８】
前記凹凸パターンが、空間周波数が２０００本／ｍｍ以上で、４０００本／ｍｍ以下の回折格子を含むことを特徴とする請求項１乃至７記載のＯＶＤ媒体。
【請求項９】
前記凹凸パターンの一部もしくは全部がブレーズド格子によって構成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のＯＶＤ媒体。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載のＯＶＤ媒体を含むカード状情報媒体。
【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１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２００８−１０５２２６（Ｐ２００８−１０５２２６Ａ）
【公開日】平成２０年５月８日（２００８．５．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２８８８４４（Ｐ２００６−２８８８４４）
【出願日】平成１８年１０月２４日（２００６．１０．２４）
【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２０年５月８日（２００８．５．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月２４日（２００６．１０．２４）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
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