(57)【要約】【課題】レリーフ透明ホログラムなどに使用される透明積層フィルムとして、高反射率、優れた透過性、最適な屈折率、輝度等を有し、特に、輝度と反射率のバランスがとれ、更に目視状態が改善された透明積層フィルムを提供する。【解決手段】透明基材１１の少なくとも一方の面に形成された透明な酸化チタン層１２を有する透明積層フィルム１０において、透明酸化チタン層１２の厚みが８０〜１２０ｎｍであり、平均粒径が１０〜１７ｎｍであり、輝度が４２〜５６ｃｄ／ｍ２である。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基材の少なくとも一方の面に形成された透明な酸化チタン層を有する透明積層フィルムにおいて、前記透明酸化チタン層の厚みが８０〜１２０ｎｍであり、平均粒径が１０〜１７ｎｍであり、輝度が４２〜５６ｃｄ／ｍ２である事を特徴とする透明積層フィルム。
【請求項２】
前記透明基材と前記酸化チタン層との間にレリーフ形成層が設けられたことを特徴とする請求項１に記載の透明積層フィルム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、目視時に最適な輝度を有する透明積層フィルムに関し、さらに詳しくは、レリーフ透明ホログラムなどに用いる光反射性とバランスのとれた最適な輝度を有する透明積層フィルムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
透明で反射率の高い反射層を設けることは、光学的用途に関して非常に重要である。例えば、意匠性や視認性を向上させるなどの用途が考えられる。その中でも、特に、回折格子やレリーフホログラムなどは、その特異な光輝意匠効果、及び製造の困難性によるセキュリティ性から、クレジットカード、キャッシュカードなどのカード類、本の表紙、レコードジャケットなどに形成されて使用される。ホログラムの記録方法には種々あるが、物体からの光の波面に相当する干渉縞を材料表面の微細な凹凸模様として記録するレリーフホログラムがある。該レリーフホログラムは、プレス技術により大量複製を容易に行うことができるので、上記用途に多く使用されている。
【０００３】
レリーフホログラムの再生像を容易に観察するために、強い反射光強度が求められるが、一般的にレリーフホログラムのレリーフ層は合成樹脂で構成されているので、レリーフ形成面（ 樹脂） と空気との屈折率差を有する界面での、反射光強度が小さく、従ってホログラムが見にくい。例えば、屈折率：ｎ＝１．５の樹脂でレリーフホログラムを形成した場合、レリーフ形成面での反射率：Ｒはフレネルの公式によりＲ＝約４％と非常に低くなり、ホログラム効果は不十分である。そこで、レリーフホログラムが見やすくなる様に、レリーフホログラムのレリーフ面に高屈折率層で高光反射性の透明層が設けられる。
【０００４】
特許文献１には、透明基材１１の少なくとも一方の面に、組成がＴｉＯｘＮｙＣｚ（ｘ＝１．０〜１．８、ｙ＝０．５〜１．０、ｚ＝０．３〜１．５）で、膜厚が１０〜２００ｎｍで、屈折率が１．８〜２．６（波長λ＝５５０ｎｍ）である透明な金属窒化酸化物層を有し、また、他の低屈折率層と交互に積層し、さらに、透明基材と金属窒化酸化物層との間に、レリーフ形成層を有し、さらにまた、拡散層又は光回折層を有することを特徴とし、透明かつ反射光強度が大きく、例えば十分なホログラム効果、光拡散効果、光回折効果を発揮させる高光反射性の透明積層フィルム、光拡散反射フィルム、光回折反射フィルムが開示されている。
【０００５】
特許文献２には、ホログラム層と、ホログラム層上に形成された反射層とを有するホログラム積層体であって、上記ホログラム層が微粒子を含有しており、上記微粒子の屈折率が、上記ホログラム層中に含まれる他の成分の平均屈折率より小さいことを特徴とする、従来に比べ明るいホログラムの再生像を得ることができるホログラム積層体が開示されている。
【０００６】
特許文献３には、少なくとも、ホログラムパターンを有するホログラム層、紫外可視光線透過率が１０〜４０％の黒色反射層、及び隠しパターンの蛍光印刷層からなり、好ましくは、上記黒色反射層の厚さが１０〜３０ｎｍの金属チタン薄膜であることを特徴とし、通常は視認できない隠しパターンが紫外線の照射で視認できるので、セキュリティ性を向上させ、ホログラムの反射層が黒色なので、ギラギラせず高級イメージの黒色のホログラム、ホログラムラベル及びホログラム転写箔が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１１９２５９号公報
【特許文献２】特開２００５−５５４７３号公報
【特許文献３】特開２００７−７２１８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
レリーフ透明ホログラムなどに使用される透明積層フィルムには、高反射率、優れた透過性、最適な屈折率、輝度等が要求されるが、特に、輝度と反射率のバランスがとれて更に目視状態が改善された透明積層フィルムに対する要求が強まっている。
【０００９】
本発明は、この様な事情に鑑みてなされたものであり、高反射率にてばらつきの少ない最適な輝度を有し、目視状態が非常に良好な透明積層フィルムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、目視状態が重要となるレリーフ透明ホログラム等に使用される透明な酸化チタン層を有する透明積層フィルムにおいては、透明性と高光反射率が求められ、その評価としては反射率、透過率、屈折率、輝度等のファクターがあるが、なかでも、視覚に最も影響する輝度、所謂、ギラギラの度合い、を重要視して評価するのが最適であり、特に、輝度のばらつきをなくして、その値を４２〜５６ｃｄ／ｍ２とすることにより、レリーフ透明ホログラム用の透明積層フィルムとして、反射率とのバランスがとれた優れた効果を発揮することを見出した。また、反射率が１７〜２７％であると最も輝度とバランスが取れることがわかった。
【００１１】
輝度は物体表面の輝きの程度を表す量であり、光の発散面上のある点から観測方向に向かう光度を、その点を含む発散面の観測方向への正射影面積で割った値である。単位はカンデラ毎平方
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である。目で見た
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の強さは、見ているものの輝度に比例するので、輝度はものを見る際の基本的な量である。たとえば、レリーフ透明ホログラム中の文字或いは図柄を見る場合、レリーフ透明ホログラムからのピカピカした照り返しのない、グレアのない条件では、輝度が高くなるほど文字或いは図柄は見やすくなる。対比のあまりよくない文字或いは図柄を見る場合にはさらにこの傾向が顕著になる。
【００１２】
本発明の透明積層フィルムは、透明基材の少なくとも一方の面に形成された透明な酸化チタン層を有する透明積層フィルムにおいて、前記酸化チタン層の厚みが８０〜１２０ｎｍであり、平均粒径が１０〜１７ｎｍであり、輝度が４２〜５６ｃｄ／ｍ２である事を特徴とする。
輝度が４２ｃｄ／ｍ２未満では、透明度は上がるが反射率が下がり、輝度が５６ｃｄ／ｍ２を超えると、反射率は上がるが透明度は下がり、何れの場合もレリーフ透明ホログラム用の透明積層フィルムとして使用した場合の目視状態に支障が生じる。輝度は目視状況によりバラツキが大きく、これを４２〜５６ｃｄ／ｍ２に安定させるには、透明酸化チタン層の粒径を最適化、すなわち、平均粒径を１０〜１７ｎｍとすることにより得ることが出来る。平均粒径が１０ｎｍ未満では、輝度が５６ｃｄ／ｍ２を超え、平均粒径が１７ｎｍを超えると、輝度が４２ｃｄ／ｍ２未満となる。更に、平均粒径が狭い範囲で揃っていることの副次効果として層自体の耐候性も向上する。層厚は８０〜１２０ｎｍが最適であり、８０ｎｍ未満では反射膜としての機能が低下し、１２０ｎｍを超えると透明度が低下する。
【００１３】
また、本発明の透明積層フィルムは、透明基材と透明な酸化チタン層との間にレリーフ形成層が設けられたことを特徴とする。反射率とバランスのとれた最適な輝度を有する透明な酸化チタン層により、レリーフ形成層の表面のホログラムが鮮やかに観察することが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、反射率とのバランスのとれた最適な輝度を有し、目視状態が良好であり、特にレリーフ透明ホログラムに適した透明積層フィルムを提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は本発明の第１実施形態の透明積層フィルムの模式図である。
【図２】図２は本発明の第２実施形態の透明積層フィルムの模式図である。
【図３】図３は本発明の実施に使用する電子ビーム加熱式蒸着装置の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら、詳細に説明する。
図１に示す第１実施形態の透明積層フィルム１０は、透明基材１１の少なくとも一方の面に形成された透明な酸化チタン層１２を有する。透明基材１１の厚みは１５〜４０μｍであり、酸化チタン層１２の厚みが８０〜１２０ｎｍであり、平均粒径が１０〜１７ｎｍであり、輝度が４２〜５６ｃｄ／ｍ２であり、反射率が１７〜２７％である。
【００１７】
透明基材１１の材料としては、用途に応じて種々の材料が適用できる。例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、などのポリエステル系樹脂、ナイロン（ナイロン６）などのポリアミド系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、又はポリメチルペンテンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリノルボネンなどの環状ポリオレフィン系樹脂、ビニル系樹脂、（メタ）アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、セロファン、セルローストリアセテートなどのセルロース系フィルム、ポリカーボネート系樹脂、などがある。また、これら樹脂を主成分とする共重合樹脂、または、混合体（ポリマーアロイを含む）、若しくは複数層からなる積層体であっても良く、延伸フィルムでも未延伸フィルムでも良いが、強度を向上させる目的で、一軸方向または二軸方向に延伸したフィルムが好ましい。通常は、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系のフィルムが、機械的強度やコスト面から好適に使用され、ポリエチレンテレフタレートが最適である。
透明基材１１の厚さは、２．５〜８００μｍ程度が適用できるが、１５〜４０μｍの範囲内で設定することが好ましい。
【００１８】
酸化チタン層１２は、透明基材１１の少なくとも一方の表面に、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法などの真空薄膜法で得られた酸化チタン薄膜であり、層厚は８０〜１２０ｎｍであり、平均粒径は１０〜１７ｎｍであり、輝度は４２〜５６ｃｄ／ｍ２であり、反射率は１７〜２７％である。
酸化チタン層１２として最も重要となるのは輝度であり、輝度が４２ｃｄ／ｍ２未満では、透明度は上がるが反射率が下がり、輝度が５６ｃｄ／ｍ２を超えると、反射率は上がるが透明度は下がり、何れの場合もレリーフ形成ホログラム用の透明積層フィルムとして使用した場合の目視状態に支障が生じる。輝度はバラツキが大きく、これを４２〜５６ｃｄ／ｍ２に安定させるには透明な酸化チタン膜の粒径を最適化、すなわち、平均粒径を１０〜１７ｎｍとすることにより得ることが出来る。平均粒径が１０ｎｍ未満では、輝度が５６ｃｄ／ｍ２を超えて上がり、平均粒径が１７ｎｍを超えると、輝度が４２ｃｄ／ｍ２未満となる。更に、平均粒径が狭い範囲で揃っていることの副次効果として層自体の耐久性も向上する。層厚は８０〜１２０ｎｍが最適であり、８０ｎｍ未満では反射膜としての機能が低下し、１２０ｎｍを超えると透明度が低下する。
【００１９】
この様な酸化チタン層１２を製造する方法としては、図３に示す電子ビーム加熱式蒸着装置を使用することが好ましい。図３に示す電子ビーム加熱式蒸着装置５０において符号５１は真空容器であり、図示しない真空ポンプにより内部が減圧される。真空容器５１の内部中央には、金属等からなる円筒状の冷却ドラム５２が配置され、図示しない駆動装置により回転駆動される。冷却ドラム５２の外周面の一部には、長尺のフィルム（透明基材）１１がドラム周方向に向けて巻回され、アンコイラ５３およびリコイラ５４の間で連続走行されるようになっている。冷却ドラム５２のフィルム巻回部と対向して蒸着材料保持部５６が配置され、その内部には、蒸着すべきチタン化合物を構成するチタン蒸着材料５８が収容されている。蒸着材料保持部５６の側方には、電子銃等の電子ビーム発生機構（図示略）が配置され、この電子ビーム発生機構から電子ビームＢが発生される。この電子ビームＢは、蒸着材料保持部５６の反対側に設置された磁界発生機構６０が発生する磁界により曲げられてチタン蒸着材料５８に照射され、電子ビームＢにより蒸着材料５８が加熱され、その蒸気Ｅが冷却ドラム２に向けて放射される。冷却ドラム５２と蒸着材料保持部５６との間には、蒸着範囲を規制するための隔壁６６が設けられている。この隔壁６６は、冷却ドラム５２を収容する半円筒状部分６６Ａを有し、この半円筒状部分６６Ａの内周面と、冷却ドラム５２のフィルム巻回部の外周面との間には一定の間隙が形成されている。半円筒状部分６６Ａには、蒸着材料保持部５６と対向する位置に、長方形状の蒸気通過口６８が冷却ドラム５２の軸線方向に沿って形成されている。この蒸気通過口６８はフィルム１１の蒸着幅と同じ全長を有する。
【００２０】
また、電子ビーム発生機構と同じ側には、ガス導入機構（図示略）のノズル７０が配置され、このノズル７０から真空容器５１内に反応性ガスが導入されるようになっている。ノズル７０は、フィルム１１の蒸着幅程度の幅を有する帯状にガスを噴出するものであってもよいし、あるいはフィルム１１の幅方向に一列に並んだ複数の噴出口を有し、これら噴出口からガスを一斉に噴出するものであってもよい。反応性ガスとしては、Ａｒ，Ｎｅ，Ｋｒ，Ｘｅ，Ｈｅ，Ｈ２，Ｎ２，Ｏ２，Ｆ２から選択される１種または２種以上のガスが使用可能である。ノズル７０から放出された反応性ガスＧは、電子ビームＢの進路と交差し、またチタン蒸着材料５８から放出されたチタン金属蒸気Ｅの流路とも交差するように進路を設定されている。このように進路を設定することにより、反応性ガスＧは電子ビームＢにより少なくとも一部がイオン化され、チタン金属蒸気Ｅと接触し結合する。
【００２１】
次に、上記装置を用いた蒸着方法を説明する。真空容器５１内を減圧しつつ、ノズル７０から一定流量で反応性ガスＧを噴出させ、真空容器５１内の圧力を２０〜８００ｍＰａで平衡させる。真空容器５１内の平衡圧力が２０ｍＰａ未満では反応性ガスイオン濃度が希薄になって反応効率が不十分になり、８００ｍＰａより高いと、チタン蒸着材料５８から発生するチタン金属蒸気Ｅがガス分子Ｇにより平均自由行程が短くなり、緻密な蒸着膜が形成できなくなる。また、蒸着時にチタン金属蒸気Ｅは種々の不可避不純物を吸着するので、真空度が変化し易く、それに起因して蒸着粒子の粒径にばらつきが生じる。従って、粒径のばらつきを無くすには、真空容器５１内の圧力を一定に保つ必要があり、その為には、蒸着雰囲気ガス中の水分の分圧を制御して、真空度を一定値に保持することが重要となる。水分の分圧は２ｍＰａ〜４０ｍＰａ（１．５×１０−５〜３．０×１０−４Ｔｏｒｒ）が最適であり、この範囲を外れると真空度を一定にたもつことが難しくなる。
【００２２】
一方、電子ビーム発生機構および磁界発生機構６０を作動させ、チタン蒸着材料５８に電子ビームＢを照射して加熱し、ここから連続的にチタン金属蒸気Ｅを発生させるとともに、アンコイラ５３からリコイラ５４へとフィルム１１を走行させる。すると、ノズル７０から噴出した反応性ガスＧは、電子ビームＢと接触して電離し、反応性ガスイオンを含むガス流となったうえ、チタン蒸着材料５８から放射状に放出されたチタン金属蒸気Ｅと接触する。反応性ガスイオンは高活性を有し、反応性に富むため、接触したチタン金属蒸気Ｅと直ちに結合し、チタン金属蒸気Ｅはチタン金属化合物の蒸気となり酸化チタン層２２としてフィルム１１に蒸着され、透明積層フィルム１０が出来上がる。
【００２３】
また、図２は第２実施形態を示しており、この第２実施形態の透明積層フィルム３０は、透明基材１１と、その少なくとも一方の面に形成された透明な酸化チタン層３２との間に、酸化チタン層３２の反射効果を活かすためにレリーフ形成層３３が設けられている。図２は、レリーフ形成層３３の表面に微細な凹凸レリーフ（機能表現では、例えばホログラム）が形成された透明レリーフホログラムの例を示す。そのレリーフホログラムは、レリーフ形成層３３の表面に、物体からの光の波面に相当する干渉縞が微細な凹凸レリーフ（模様）として形成されている。その微細な凹凸レリーフ（ホログラム）の表面には、酸化チタン層３２が凹凸模様の形に沿って形成されている。最適な輝度と反射率により、明るいホログラムが観察できるようになる。
【００２４】
レリーフ形成層３３の材料としては、ポリ塩化ビニル系、アクリル系（例、ＭＭＡ）、スチレン系、ポリカーボネート等の熱可塑性樹脂、不飽和ポリエステル、メラミン、エポキシ、ポリエステル（メタ）アクリレート、ウレタン（メタ）アクリレート、エポキ（メタ） アクリレート、ポリエーテル（メタ）アクリレート、ポリオール（メタ）アクリレート、メラミン（メタ）アクリレート、トリアジン系アクリレート等の熱硬化性樹脂を硬化させたもの、或いは、上記熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂の混合物が使用可能である。
【００２５】
レリーフ形成層３３の形成方法としては、透明基体１１に必要に応じて上記樹脂を溶剤へ溶解又は分散させてインキ化したものを用いて、公知のグラビア印刷法、ロールコーティング法、３本リバースロールコーティング法などの塗布方法で、乾燥後の厚さが０ ．２〜１０μｍになるように、塗布し乾燥させて、レリーフ形成層３のための樹脂層を形成する。その樹脂層の表面へ凹凸レリーフを付型してレリーフ形成層３３を作製する。レリーフ形成層３を作製した後、その表面に、図３に示す電子ビーム加熱式蒸着装置５０を使用し、前記した第１実施形態の透明基体１１に形成したのと同様な条件にて、層厚が８０〜１２０ｎｍであり、平均粒径が１０〜１７ｎｍであり、輝度は４２〜５６ｃｄ／ｍ２であり、反射率が１７〜２７％である。酸化チタン層３２を形成することにより、レリーフ形成層３３を有するホログラム透明積層膜３０が出来上がる。
【実施例１】
【００２６】
図３に示す電子ビーム加熱式蒸着装置５０にて、下記の条件にて、表１に示す様に、真空度、水分分圧を変えて試料を作成した。
フィルム：厚さ２５μｍ、幅５００ｍｍ、ＰＥＴ製
蒸着材料：チタン
蒸着膜厚：１０００オングストローム
酸素導入圧力：１×１０-1 Ｐａ
電子ビーム発生機構：電子衝撃陰極式自己加速型電子銃（９０゜偏向）
加速電圧：３０ｋＶ
エミッション電流：２Ａ
電子銃のスキャン幅：５００ｍｍ
蒸着材料保持部５６とフィルム１１間の距離：２５０ｍｍ
冷却ドラム５２の外径：４００ｍｍ
フィルム１１の走行速度：１０ｍ／分
【００２７】
次に、得られた透明積層フィルムの酸化チタン層の厚み及び平均粒径、また、透明積層フィルムの輝度、反射度、目視状況、耐久性について測定した。
輝度は、（株）キーエンスＭＳ−Ｖ２１にて、試料中央部と試料端部における正面方向の輝度を測定した。
反射度は、日立分光光度計３９００Ｈ（ダブルモノクロ、回折格子）を使用し、波長５５０ｎｍでの反射率を測定した。
目視状況は、紫外線を照射し、試料中央部における正面方向から左右６０度に渡る目視観察を行い、ギラギラがなくて見易く観察状態が良好なものを○、観察状態が不良なものを×とした。
耐候性については、ＪＩＳ−Ｋ７３５０−４に定義された紫外線照射手法を用いて、紫外線を３００時間照射後、反射性に著しい変化のないものを合格として○印、変化があったものを△、変化が著しいものを不合格として×印で示した。
得られた測定結果を表１に示す。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
表１から解るように本発明の透明積層フィルムは、高反射率にて最適な輝度を有し、目視状態が良好で、耐候性にも優れていることが解る。
【実施例２】
【００３０】
厚さ２５μｍで幅５００ｍｍのＰＥＴフィルム上に、ポリ塩化ビニルを溶解したインキをグラビア印刷にて、乾燥後の厚さが５μｍ になるように、塗布し乾燥させて、レリーフ形成層を形成し、更に、その表面上に凹凸レリーフを賦型した。その後、図３に示す電子ビーム加熱式蒸着装置にて、下記の条件にて、表２に示す様に、真空度、水分分圧を変えて試料を作成した。
フィルム：厚さ２５μｍ、幅５００ｍｍ、ＰＥＴ製
蒸着材料：Ｔｉ
蒸着膜厚：１０００オングストローム
酸素導入圧力：１×１０-1Ｐａ
電子ビーム発生機構：電子衝撃陰極式自己加速型電子銃（９０゜偏向）
加速電圧：３０ｋＶ
エミッション電流：２Ａ
電子銃のスキャン幅：５００ｍｍ
蒸着材料保持部５６とフィルム１１間の距離：２５０ｍｍ
冷却ドラム５２の外径：４００ｍｍ
フィルム１１の走行速度：１０ｍ／分
【００３１】
次に、得られた透明積層フィルムの酸化チタン層の厚み及び平均粒径、また、透明積層フィルムの輝度、反射度、目視状況、耐候性について測定した。
輝度は、（株）キーエンスＭＳ−Ｖ２１にて、試料中央部と試料端部における正面方向の輝度を測定した。
反射度は、日立分光光度計３９００Ｈ（ダブルモノクロ、回折格子）を使用し、波長５５０ｎｍでの反射率を測定した。
目視状況は、紫外線を照射し、試料中央部における正面方向から左右６０度に渡る目視観察を行い、ギラギラがなくて見易く観察状態が良好なものを○、観察状態が不良なものを×とした。
耐候性については、ＪＩＳ−Ｋ７３５０−４に定義された紫外線照射手法を用いて、紫外線を３００時間照射後、反射性に著しい変化のないものを合格として○印、変化があったものを△、変化が著しいものを不合格として×印で示した。
得られた測定結果を表２に示す。
【００３２】
【表２】
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【００３３】
表２から解るように本発明の透明積層フィルムは、高反射率にて最適な輝度を有し、目視状態が良好で、耐久性にも優れていることが解る。
【符号の説明】
【００３４】
１０  透明積層フィルム
１１  透明基材
１２  酸化チタン層
３０  透明積層フィルム
３２  酸化チタン層
３３  レリーフ形成層
５０  電子ビーム加熱式蒸着装置
５１    真空容器
５２    冷却ドラム
５３    アンコイラ
５４    リコイラ
５６    蒸着保持部
５８    蒸着材料
６６  隔壁
６８  蒸気通過口
７０  ノズル
Ｂ  電子ビーム
Ｅ  金属蒸気
Ｇ  反応性ガス流
【図１】
2011093112.tif 000005
【図２】
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【図３】
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