JP2007203668A - 透明カード - Google Patents

Abstract

【課題】赤外線領域の遮断機能を有するとともに、カードの反りを抑制でき品質に優れた透明カードを提供する。
【解決手段】本発明に係る透明カードは、透明性を有するカード基材の表面又は内部に、赤外線領域の光を遮断し可視光線領域の光を透過する光学膜１２を備え、この光学膜１２は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）層１４と金属層（Ａｇ層）１５とが交互に複数積層された積層膜で構成されている。このような構成の光学膜１２は、屈折率の異なる２種の酸化物膜からなる光学積層膜に比べて膜厚を約１／１０にまで小さくすることができ、カードに適用した際にカードの反りや変形を抑制することができる。また、本発明に係る光学膜１２はＩＴＯ層及び金属層ともにスパッタ法で形成される。従って、作製された光学膜１２は密着性に優れており、剥離等による品質の劣化を防ぐことができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、透明性を有するカード基材の表面又は内部に、赤外線領域の光を遮断し可視光線領域の光を透過する光学膜を備えた透明カードに関する。

近年、キャッシュカードやクレジットカード、学生証、会員証、社員証等として用いられる各種プラスチックカードの分野においては、カード自体に透明性をもたせてデザイン性を高めたものがある。

一方で、キャッシュカードやクレジットカード等のプラスチックカードにおいては、特にＡＴＭ（現金自動預け払い機）がカードを赤外線で検知する機構を採用しているため、赤外線領域の光を透過する透明カードは検知不能となり使用不可能となる。

そこで、赤外線領域の光を遮断し可視光線領域の光を透過する光学特性をカードに付加することでＡＴＭでの使用を可能とする透明カードの開発が従来より行われている（例えば下記特許文献１，２参照）。これら従来の透明カードは、上記光学特性を発現させるため、赤外線領域の光を吸収する染料を含有した塗膜を、透明性を有するカード基材の表面に塗工した構成を有している。

特開２００１−３１９３２５号公報 特開２００５−１０３９５７号公報

しかしながら、赤外線吸収機能を有する塗膜をカード表面に塗工する従来の技術においては、塗膜の密着強度が低いため、膜の剥離による品質の劣化が懸念される。

これに対して、例えばシリコン酸化膜とニオブ酸化膜のように屈折率の異なる２種の透明酸化膜を交互に積層した光学膜が赤外線遮断機能を有することは知られており、これをカードに適用して透明カード化することも考えられる。しかし、この種の光学積層膜は比較的膜厚が大きくなるため（約１．３μｍ）、カード作製後に反りや変形が生じやすくなる。

一方、例えば金色半透明等のようにカード表面の発色形態に対するニーズが高まっているが、このような透明カードを高品質で作製することは、上述した従来技術では非常に困難である。

本発明は上述の問題に鑑みてなされ、赤外線領域の遮断機能を有するとともに、カードの反りを抑制でき品質に優れた透明カードを提供することを課題とする。

以上の課題を解決するに当たり、本発明の透明カードは、透明性を有するカード基材の表面又は内部に、赤外線領域の光を遮断し可視光線領域の光を透過する光学膜を備えた透明カードであって、上記光学膜は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）層と金属層とが交互に複数積層された積層膜であることを特徴とする。

ＩＴＯ層と金属層との積層構造からなる光学膜は、赤外光を遮断し可視光を透過する機能を有する。このような構成の光学膜は、屈折率の異なる２種の酸化物膜からなる光学積層膜に比べて膜厚を約１／１０にまで小さくすることができ、カードに適用した際にカードの反りや変形を抑制することができる。

また、本発明に係る光学膜はＩＴＯ層及び金属層ともにスパッタ法で形成される。従って、作製された光学膜は密着性に優れており、剥離等による品質の劣化を防ぐことができる。特に、薄厚の金属層で有効な赤外光遮断機能が得られるので、積層膜の総膜厚を薄く形成できるとともに、カードに適用した際のカードの反りや変形を効果的に抑えることができる。

金属層としては、銀（Ａｇ）又はその合金が好適であるが、これ以外にも、アルミニウム（Ａｌ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）等を用いることができる。この金属層の膜厚は、１５０Å以上１０００Å以下、好ましくは、１５０Å以上６００Å以下である。１５０Å未満では赤外光の遮断機能の低下が顕著となり、１０００Åを超えると透過率のピーク値が低下してしまうからである。

透明カードの作製に際しては、長尺の透明フィルム上に上記光学膜を連続成膜し、成膜後カードサイズに裁断してカード基材と一体化することができる。これにより、透明カードを低コストかつ高い生産性をもって製造することができる。勿論、カード化された基材表面に直接、上記光学膜を成膜することも可能である。

本発明に係る光学膜は、金属層の層厚や、ＩＴＯ層と金属層との膜厚比、積層数等によって膜の発色性を変化させることができる。従って、光学膜の作製条件を調整することで透明性を維持しながらカード表面の反射光の色調を任意に調整することが可能となり、例えば金色半透明の透明カードを容易に作製することができる。

金色半透明を実現する光学膜の構成例としては、ＩＴＯ層／金属層／ＩＴＯ層／金属層／ＩＴＯ層の総計５層とし、金属層の膜厚を１としたとき、ＩＴＯ層／金属層／ＩＴＯ層の膜厚比を（１／３：１：１／３）〜（６：１：６）とする。ＩＴＯ層の膜厚は、金属層の膜厚を基準として設定される。また、各金属層及び各ＩＴＯ層の膜厚は各層一定に限らず、層毎に異ならせてもよい。

以上述べたように、本発明の透明カードによれば、赤外線領域を遮断し可視光線領域を透過する光学膜を、インジウム錫酸化物層と金属層とが交互に複数積層された積層膜で構成したので、カードの反りが抑えられ、品質の向上を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は本発明の実施の形態による透明カード１の構成を示す概略断面図である。透明カード１は、コアシート１０と、このコアシート１０の表面及び裏面に積層されたオーバーシート１１ａ，１１ｂと、本発明に係る光学膜１２とを備えている。

コアシート１０及びオーバーシート１１ａ，１１ｂは、透明カード１のカード基材を構成するもので、何れも透明性を有するプラスチックフィルム、例えばポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）樹脂や塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体、ポリエチレンテレフタレート・グリコール（ＰＥＴ−Ｇ）樹脂等で構成されている。これらコアシート１０及びオーバーシート１１ａ，１１ｂは、例えば熱プレス機による熱融着によって互いに一体化されている。

オーバーシート１１ａ，１１ｂは、図示せずとも、例えばその内面側に絵柄や文字等の印刷層が形成されており、カードの外観模様を構成している。また、図示せずとも、例えばコアシート１０とオーバーシート１１ａ（１１ｂ）の間には磁気ストライプが埋設されており、当該磁気ストライプに対して所定のカード情報が読み書きできるように構成されている。勿論、当該透明カード１は、磁気カードに限らず、ＩＣチップを内蔵した非接触あるいは接触式ＩＣカードとして構成することも可能である。

光学膜１２は、表面側のオーバーシート１１ａ上に設けられている。光学膜１２は、赤外線領域の光を遮断し可視光線領域の光を透過する光学特性を有している。具体的に、赤外線領域では、波長８５０ｎｍ〜９５０ｎｍの光の透過率は５％以下で、波長９５０ｎｍ〜１０００ｎｍの光の透過率は７．９％以下となるように光学膜１２が構成されている。

図２は光学膜１２の構成を模式的に示す断面図である。光学膜１２は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）層と金属層とが交互に複数積層された積層膜で構成されている。図示の例では、透明樹脂フィルム１３の上に、ＩＴＯ層１４と金属層１５が順に交互に積層された５層の積層膜で構成されている。透明樹脂フィルム１３には、ＰＥＴ、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリカーボネート等を用いることができる。ＩＴＯ層１４及び金属層１５は、透明樹脂フィルム１３の上にスパッタ法によって形成されたスパッタ膜からなる。上記構成の光学膜１２は、透明樹脂フィルム１３を介して、図１に示すようにオーバーシート１１ａの上に積層される。

金属層１５は、赤外線領域の光の透過を遮断する機能を有しており、一層当たりの膜厚は１５０Å以上１０００Å以下、好ましくは、１５０Å以上６００Å以下に形成されている。１５０Å未満では赤外光の遮断機能の低下が顕著となり、１０００Åを超えると透過率が顕著に低下してしまう。金属層１５の膜厚が６００Å以下の場合、透過率４０％以上を確保できる。また、本実施の形態では、金属層１５の構成金属として銀（Ａｇ）又はその合金が用いられている。なお、これ以外にもアルミニウム（Ａｌ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）等の金属又はその合金を用いることができる。

本実施の形態の透明カード１においては、上記構成の光学膜１２をオーバーシート１１ａに積層することによって、赤外線領域の光を遮断できる透明性を備えたカードを構成することができる。これにより、ＡＴＭ等のように赤外線の投光経路を遮断することでカードの挿入を検知する装置に対して、当該透明カード１の使用が可能となる。

また、本実施の形態の透明カード１においては、光学膜１２を構成する積層膜の各々の層がスパッタ膜で構成されているので、光学膜１２の総膜厚を薄厚化できる（例えば０．１μｍ〜０．３μｍ）とともに、層間の密着性を高めることができる。これにより、カード作製時におけるカードの反りや、層間の剥離による品質の劣化を抑制することができる。

なお図２に示した例では、透明樹脂フィルム１３の上にＩＴＯ層１４と金属層１５との積層膜を形成した光学膜１２を、透明樹脂フィルム１３を介してカード表面に積層するようにしたが、これに限らず、カード表面（オーバーシート１１ａの表面）に直接上記積層膜を成膜するようにしてもよい。

また、本発明に係る光学膜１２は図１に示したように、透明カード１のオーバーシート１１ａ表面に積層される例に限らない。例えば図３に示す透明カード２は、光学膜１２をコアシート１０と表面側のオーバーシート１１ａとの間に挟み込んだ構成を有している。また、図４に示す透明カード３は、コアシート１０を一対のコアシート１０ａ，１０ｂで構成し、これら一対のコアシート１０ａ，１０ｂの間に光学膜１２を挟み込んだ構成を有している。これら透明カード２，３においても、上述と同様の効果を得ることができる。

一方、上述した構成の透明カード１〜３に適用される光学膜１２は、ＩＴＯ層１４及び金属層１５の成膜条件によって、金色半透明の表面色を発現させることができる。

本発明者らは、上記構成の光学膜１２の反射光が金色になる膜構造をシミュレーションソフト（株式会社ヒューリンクス製「ＴＦＣａｌｃ Version3.5）を用いて検討した。その結果、光学膜１２の膜構造を、ＩＴＯ層／金属（Ａｇ）層／ＩＴＯ層／金属（Ａｇ）層／ＩＴＯ層の総計５層とし、金属層１５の膜厚を１としたとき、ＩＴＯ層／金属層／ＩＴＯ層の膜厚比が（１／３：１：１／３）〜（６：１：６）となるように各層を構成する。この場合における反射光の反射率は、波長４５０ｎｍにおいて２０〜３０％、波長５００ｎｍにおいて１０〜５０％、波長５５０ｎｍにおいて２０〜７０％、波長６００ｎｍにおいて５５〜８０％であった。ＩＴＯ層の膜厚は、金属層の膜厚を基準として設定することができる。また、各金属層及び各ＩＴＯ層の膜厚は各層一定に限らず、層毎に異ならせてもよい。

以上のように光学膜１２を構成することで、金色半透明に発色する透明カードを作製することが可能となり、カードのデザイン性を高めてニーズに沿った透明カードを容易に提供することができるようになる。

続いて、以上のように構成される光学フィルム１２の製造方法について説明する。図５は、光学フィルム１２の製造方法を説明するスパッタ装置の概略構成を示す側断面図である。

図５に示すスパッタ装置２０は、真空槽２１の内部に、筒体２２と、第１の供給／巻取りローラ２３ａと、第２の供給／巻取りローラ２３ｂと、ガイドローラ２４ａ，２４ｂとを備えている。筒体２２の外周面は、第１スパッタ機構２５ａと第２スパッタ機構２５ｂに対向している。第１，第２の供給／巻取りローラ２３ａ，２３ｂは、筒体２２の内部に配設されており、一方のローラ２３ａが供給ローラとして動作する場合には他方のローラ２３ｂは巻取りローラとして動作し、他方のローラ２３ｂが供給ローラとして動作する場合には一方のローラ２３ａは巻取りローラとして動作する。

第１スパッタ機構２５ａと第２スパッタ機構２５ｂは、マグネトロンスパッタ機構で構成され、筒体２２の外周面の周りに１８０°間隔で配置されている。あるいは、一点鎖線で示すように、第１スパッタ機構２５ａと第２スパッタ機構２５ｂとを互いに隣接して配置してもよい。第１スパッタ機構２５ａにはＩＴＯからなるターゲットが設置され、対向する筒体２２上の透明樹脂フィルム１３に対してＩＴＯ層を成膜する。一方、第２スパッタ機構２５ｂにはＡｇ（Ａｕ１％・Ｓｎ０．３％を添加したＡｇ合金）からなるターゲットが設置され、対向する筒体２２上の透明樹脂フィルム１３に対してＡｇ層（金属層）を成膜する。

筒体２２の内部に第１，第２の供給／巻取りローラ２３ａ，２３ｂが配置される。透明樹脂フィルム１３は、筒体２２の外表面に沿って、第１，第２の供給／巻取りローラ２３ａ，２３ｂに巻出し／巻取り可能に配置される。

筒体２２は回転可能であり、筒体２２を回転させながら第１スパッタ機構２５ａを稼働させて、透明樹脂フィルム１３にＩＴＯ膜１４を形成する。ＩＴＯ層１４形成後に、第１スパッタ機構２５ａの稼働を停止し、第２スパッタ機構２５ｂを稼働し、筒体２２を回転させながらＡｇ層（金属層）１５を形成する。ＩＴＯ層１４の形成とＡｇ層（金属層）１５の形成を繰り返すことにより、積層膜を形成する。

筒体２２の外表面に露出した部分の透明樹脂フィルム１３に積層膜の形成が完了した後、第１，第２の供給／巻取りローラ２３ａ，２３ｂで、成膜された透明樹脂フィルム１３を巻き取り、新たな透明樹脂フィルム１３を筒体２２の外表面に巻き出す。この新たな透明樹脂フィルム１３に上記の方法でＩＴＯ層と金属層とを積層する。
以上のように説明した透明樹脂フィルム１３の巻取り／巻出しと、ＩＴＯ層と金属層の積層を繰り返すことで、透明樹脂フィルム１３全体に積層膜を形成する。

図６は、光学膜１２の製造方法を説明する他のスパッタ装置３０の概略構成を示す斜視図である。このスパッタ装置３０は、カード表面に直接、光学膜１２を成膜する場合に好適に用いられる。

図６に示すスパッタ装置３０は、真空槽３１の内部に、円柱状の回転体３２と、この回転体３２の周面に対向配置された第１，第２の一対のスパッタ機構３３ａ，３３ｂとを備えている。回転体３２は、回転軸３４の周りに図中矢印方向に一定の回転速度で回転可能に構成されている。回転体３２の周面には、透明カードを構成するカード基材３５が複数取り付けられている。カード基材３５は、コアシート及びオーバーシートが熱融着されたカード構成体であってもよいし、カードサイズに裁断する前の個々のカード基材であってもよい。

第１スパッタ機構３３ａと第２スパッタ機構３３ｂは、マグネトロンスパッタ機構で構成され、筒体３２の外周面の周りに１８０°間隔で配置されている。第１スパッタ機構３３ａにはＩＴＯからなるターゲットが設置され、対向する筒体３２上のカード基材３５に対してＩＴＯ層を成膜する。一方、第２スパッタ機構２５ｂにはＡｇからなるターゲットが設置され、対向する筒体３２上のカード基材３５に対してＡｇ（Ａｕ１％・Ｓｎ０．３％を添加したＡｇ合金）層を成膜する。

カード基材３５は、回転する筒体３２の周面上において、第１，第２のスパッタ機構３３ａ，３３ｂと対向する領域でＩＴＯ層１４及びＡｇ層１５が順次成膜される。これにより、カード基材３５の表面に、ＩＴＯ層１４とＡｇ層の積層膜からなる光学膜１２が作製される。

図５を参照して説明したスパッタ装置を用いて、透明樹脂フィルム上にＩＴＯ層／Ａｇ層／ＩＴＯ層／Ａｇ層／ＩＴＯ層の５層構造からなる積層膜を下記条件で成膜し、金色半透明な反射光色を呈する光学膜を作製した。Ａｇ層の成膜には、Ａｕ１％・Ｓｎ０．３％を添加したＡｇ合金のターゲットを用いた。

真空槽の雰囲気圧力を５×１０^-4Ｐａ以下とし、ＩＴＯ層及びＡｇ層を下記の電力・ガス量条件で成膜を行った。
（ＩＴＯ層）
・電力：３．５ｋＷ
・Ａｒ：５００ｓｃｃｍ
・Ｏ２：１０ｓｃｃｍ
・成膜圧力：０．３１Ｐａ
（Ａｇ層）
・電力：１．５ｋＷ
・Ａｒ：５００ｓｃｃｍ
・Ｏ２：なし
・成膜圧力：０．２５Ｐａ

ＩＴＯ層及びＡｇ層をそれぞれ１０００ｓｅｃ（秒）成膜し成膜レート（Å／ｓｅｃ）の計測を行ったところ、以下の結果が得られた。
・ＩＴＯ：５８１Å／１０００ｓｅｃ → ０．５８Å／ｓｅｃ
・Ａｇ ：６００Å／１０００ｓｅｃ → ０．６０Å／ｓｅｃ

各層のＩＴＯ層及びＡｇ層の膜厚は表１に示すとおりである。表１において「層数」は積層順番を意味する。

上記条件でＩＴＯ層及びＡｇ層の５層積層膜を作製した結果、フィルム表面が半透明な金色を呈する光学膜を得ることができた。図７に、作製されたサンプルの写真を示す。
また、当該サンプルの赤外線透過率を分光波形グラフから読み取ったところ、波長８５０ｎｍ〜９５０ｎｍで４．５％以下、波長９５０〜１０００ｎｍで４％以下であった。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。

例えば以上の実施の形態では、本発明に係る光学膜１２を透明樹脂フィルム１３の上に作製した後、この透明樹脂フィルムを介してカード基材上に当該光学膜１２を積層する例について説明したが、これに代えて、上記透明樹脂フィルムをカード基材の一部（例えばオーバーシート１１ａ）で構成し、当該光学膜が形成されたカード基材を他のカード基材（例えばコアシート）に積層一体化して透明カードを作製することも勿論可能である。

また、以上の実施の形態では、光学膜１２の作製例として半透明な金色を呈する積層膜構造を例に挙げて説明したが、積層膜を構成するＩＴＯ層と金属層の積層厚や積層数を変更することで、金色以外の色で反射光を視認できる光学膜を製造することも可能である。

本発明の実施の形態による透明カード１の概略構成を示す断面図である。 本発明に係る光学膜１２の概略構成を示す断面図である。 本発明の他の実施の形態による透明カード２の概略構成を示す断面図である。 本発明の他の実施の形態による透明カード３の概略構成を示す断面図である。 本発明に係る光学膜１２の製造方法を説明するスパッタ装置２０の概略構成を示す側断面図である。 本発明に係る光学膜１２の製造方法を説明するスパッタ装置３０の概略構成を示す側断面図である。 本発明の実施例において作製された光学膜のサンプル写真である。

符号の説明

１，２，３ 透明カード
１０ コアシート
１１ａ，１１ｂ オーバーシート
１２ 光学膜
１３ 透明樹脂フィルム
１４ ＩＴＯ層
１５ 金属層（Ａｇ層）
２０，３０ スパッタ装置

Claims (6)

1. 透明性を有するカード基材の表面又は内部に、赤外線領域の光を遮断し可視光線領域の光を透過する光学膜を備えた透明カードであって、
   前記光学膜は、インジウム錫酸化物層と金属層とが交互に複数積層された積層膜であることを特徴とする透明カード。
2. 前記光学膜は、半透明な金色を呈することを特徴とする請求項１に記載の透明カード。
3. 前記金属層は、銀（Ａｇ）又はその合金からなることを特徴とする請求項１に記載の透明カード。
4. 前記金属層の単位厚さは１５０オングストローム以上１０００オングストローム以下であることを特徴とする請求項３に記載の透明カード。
5. 前記インジウム錫酸化物層及び前記金属層は、それぞれスパッタ膜であることを特徴とする請求項１に記載の透明カード。
6. 前記光学膜は、前記インジウム錫酸化物層と前記金属層とが交互に総計５層積層されてなることを特徴とする請求項１に記載の透明カード。