光学素子、ラベル付き物品及び光学キット
【課題】固化した液晶材料を含んだ光学素子が与える視覚効果の多様性を高める。
【解決手段】本発明の光学素子１０は、光散乱性の反射層１２と、前記反射層１２の一方の主面の少なくとも一部と向き合い、固化した液晶材料からなる液晶層１４と、前記液晶層１４の一部を間に挟んで又は前記液晶層１４を間に挟むことなしに前記主面の一部と向き合った有色パターン層１６とを具備したことを特徴とする。
【解決手段】本発明の光学素子１０は、光散乱性の反射層１２と、前記反射層１２の一方の主面の少なくとも一部と向き合い、固化した液晶材料からなる液晶層１４と、前記液晶層１４の一部を間に挟んで又は前記液晶層１４を間に挟むことなしに前記主面の一部と向き合った有色パターン層１６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、例えば、偽造防止効果、装飾効果及び／又は美的効果を提供する表示技術に関する。
【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、例えば、万線モアレ又は凹版印刷を利用して形成することができる。
【０００３】
万線モアレを利用した潜像は、潜像とすべき像と、高密度に配列した多数の線とを重ねることにより得られる。この像は、肉眼で観察した場合には多数の線が識別を困難とし、それら線を隠すことにより識別が容易になる。
【０００４】
凹版印刷を利用した潜像は、インキ層に凹パターン及び／又は凸パターンを設けることにより得られる。凹パターン及び／又は凸パターンが形成している像は、正面から観察した場合には識別が困難であり、斜めから観察することにより可視化する。
【０００５】
万線モアレ又は凹版印刷を利用した偽造防止技術は、真偽判定が比較的容易である。しかしながら、これらの方法で形成した像は、肉眼で観察した場合に識別が不可能な訳ではない。そのため、これら潜像は、それ自体の存在を悟られ易い。
【０００６】
潜像は、蛍光インキ及び赤外線吸収インキなどの特殊インキを使用して形成することもできる。蛍光インキは、紫外線を照射することにより発光するインキであって、これを用いて形成した潜像は、紫外線照射により可視化する。赤外線吸収インキは、赤外線吸収率が高いインキであって、これを用いて形成した潜像は、例えば、赤外線カメラで観察することにより可視化する。
【０００７】
特殊インキを使用して形成した潜像は、それ自体の存在を悟られ難い。しかしながら、その可視化には、紫外線ランプ又は赤外線カメラなどの装置が必要である。
【０００８】
潜像は、液晶材料を使用して形成することもできる。例えば、光反射性を有する基材上に、高分子液晶材料などの固化した液晶材料からなる薄膜パターンを形成する。液晶分子のメソゲンは、例えば、薄膜パターンの下地にラビング処理又は光配向処理などの配向処理を施しておくことにより、略一方向に配向させる。
【０００９】
このように形成した薄膜パターンは、肉眼で観察した場合には、光学的に等方性の層と同様に見える。それゆえ、この薄膜パターンで潜像を構成することができる。そして、この薄膜パターンは位相差層として機能するので、偏光子を介して観察した場合には、そ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変化を生じる。即ち、この薄膜パターン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。
【００１０】
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、偏光フィルムなどの偏光子で可視化することができ、大きな装置は不要である。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。
【００１１】
ところで、液晶材料を使用して形成した潜像が与える視覚効果は、肉眼で観察した場合には知覚することができない。そのため、液晶材料を使用して潜像を形成した光学素子の多くは、肉眼で知覚可能な視覚効果を与える構造を更に含んでいる。
【００１２】
例えば、特許文献１には、高分子液晶材料からなる潜像形成層と反射型ホログラムとを積層してなる光学素子が記載されている。この光学素子を肉眼で観察した場合、ホログラムに由来する視覚効果を知覚することができる。そして、偏光子を介してこの光学素子を観察した場合には、ホログラムに由来する視覚効果を知覚できるのに加え、潜像形成層に形成された潜像が可視化する。従って、この光学素子は、肉眼で観察した場合に優れた装飾効果及び／又は美的効果を提供すると共に、優れた偽造防止効果を提供する。
【００１３】
しかしながら、ホログラムと液晶材料を使用して形成した潜像との組み合わせは、既に広く知られている。そのため、新たな視覚効果を与える技術が必要とされている。
【特許文献１】特開２００１−６３３００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、固化した液晶材料を含んだ光学素子が与える視覚効果の多様性を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の第１側面によると、光散乱性の反射層と、前記反射層の一方の主面の少なくとも一部と向き合い、固化した液晶材料からなる液晶層と、前記液晶層の一部を間に挟んで又は前記液晶層を間に挟むことなしに前記主面の一部と向き合った有色パターン層とを具備したことを特徴とする光学素子が提供される。
【００１６】
本発明の第２側面によると、第１側面に係る光学素子と、これを支持した物品とを含んだことを特徴とするラベル付き物品が提供される。
【００１７】
本発明の第３側面によると、第１側面に係る光学素子と偏光子とを含んだことを特徴とする光学キットが提供される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、固化した液晶材料を含んだ光学素子が与える視覚効果の多様性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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。
【００２０】
図１は、本発明の第１実施形態に係る光学素子を概略的に示す平面図である。図２は、図１に示す光学素子のＩＩ―ＩＩ線に沿った断面図である。図３は、図１に示す光学素子のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿った断面図である。なお、図１乃至図３において、Ｘ方向は光学素子１０の主面に平行な方向であり、Ｙ方向は光学素子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り、Ｚ方向はＸ方向及びＹ方向に対して垂直な方向である。
【００２１】
この光学素子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。光学素子１０は、基材１１と反射層１２と中間層１３と液晶層１４とアンカー層１５と有色パターン層１６とを含んでいる。光学素子１０の前面は、有色パターン層１６側の面である。
【００２２】
基材１１は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）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。
【００２３】
反射層１２は、光散乱性を有している反射層である。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。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。
【００２４】
反射層１２は、金属反射面を含んでいる。反射層１２は、例えば、アルミニウムなどの金属からなる細片を樹脂中に分散させてなる層である。
【００２５】
この金属細片としては、例えば、フレーク状に加工したアルミニウムを顔料として含んだアルミペーストを使用することができる。アルミペーストには、リーフィングタイプとノンリーフィングタイプとがある。リーフィングタイプのアルミペーストを使用すると、アルミフレークが表面領域で膜面に対して平行に配列し、鏡面反射に近い光沢面を有する反射層が得られる。ノンリーフィングタイプのアルミペーストを使用すると、アルミフレークが塗膜で一様に分散し、散乱反射面を有する反射層が得られる。ここでは、散乱反射面が得られるノンリーフィングタイプを使用することが望ましい。なお、金属細片として、銀及びステンレスなどのアルミニウム以外の金属又は合金からなる細片を使用することも可能である。
【００２６】
反射層１２が含み得る樹脂は、光透過性を有しており、典型的には透明である。この樹脂の材料としては、例えば熱可塑性樹脂を使用することができる。この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、単独で又は複合して使用することができる。
【００２７】
ここでは、一例として、反射層１２は、アルミニウム細片を樹脂中に分散させてなり、基材１１の前面の全体を被覆していることとする。このような反射層１２は、アルミニウム細片が入射光を様々な方向に乱反射するため光散乱性を有している。
【００２８】
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。
【００２９】
液晶層１４は、メソゲンの配向方向が異なる複数の液晶部分１４２乃至１４４を含んでいる。ここでは、一例として、メソゲンの配向方向は、液晶部分１４２ではＸ方向に略平行であり、液晶部分１４３ではＹ方向に略平行であるとする。そして、ここでは、液晶部分１４４では、メソゲンの配向方向は、前面側から光学素子１０を見た場合にＸ方向に対して時計回りに４５°の角度を為しているとする。液晶部分１４２乃至１４４は、潜像を形成しており、この潜像は、偏光子を介して観察したときに可視化する。メソゲンの配向方向が異なる複数の領域を形成する方法、及び、これら領域が形成している潜像の視覚効果については、後で説明する。
【００３０】
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、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。
【００３１】
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、単独で又は複合して使用することができる。
【００３２】
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。
【００３３】
アンカー層１５は、液晶層１４の前面を被覆している。アンカー層１５は、光透過性を有しており、典型的には透明である。この場合、アンカー層１５は、無色透明であってもよく、有色透明であってもよい。
【００３４】
アンカー層１５は、液晶層１４などの損傷や光劣化を生じ難くして、光学素子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。加えて、アンカー層１５は、有色パターン層１６に用いられるインキの液晶層１４に対する密着性を向上させる役割を果たす。アンカー層１５は、省略することができる。
【００３５】
アンカー層１５は、例えば樹脂からなる。アンカー層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、単独で又は混合して使用することができる。
【００３６】
有色パターン層１６は、アンカー層１５上に形成されている。有色パターン層１６は、アンカー層１５と液晶層１４と中間層１３とを間に挟んで反射層１２の前面の一部と向き合っている。有色パターン層１６は、光透過性を有していてもよく、有していなくてもよい。
【００３７】
有色パターン層１６は、肉眼で観察した場合に知覚可能な可視像又はその一部を光学素子１０に表示させる役割を果たす。ここでは、光学素子１０は、肉眼で観察した場合に文字列「ＴＰ」を表示する。有色パターン層１６を用いて光学素子１０に表示させる可視像は、文字列若しくは文字、記号、図形又はそれらの組み合わせであってもよい。
【００３８】
有色パターン層１６の材料としては、例えばインキを使用することができる。このインキとしては、例えば、凸版印刷用インキ、オフセット印刷用インキ、スクリーン印刷用インキ、フレキソ印刷用インキ、紫外線硬化型インキ、熱転写インキ、紫外線吸収インキ、赤外線吸収インキ又は蛍光インキを使用することができる。このインキとして、観察角度によって異なる色相を呈する光学可変インキ、例えば、ＯＶＩインキ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｉｎｋ）又はパールインキを使用してもよい。そのようなインキを使用すると、より優れた偽造防止効果、装飾効果及び／又は美的効果を達成できる。ここでは、一例として、紫外線硬化型の有色インキを用いることとする。
【００３９】
この表示体１０は、例えば以下の方法により製造することができる。
図４は、図１乃至図３に示す光学素子の製造プロセスの一例において得られる中間製品を概略的に示す平面図である。図５は、図４に示す中間製品のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。
【００４０】
図１乃至図３に示す光学素子１０の製造においては、まず、図４及び図５に示す中間製品２０を製造する。この中間製品２０は、基材２１と配向層２２と液晶層１４とを含んでいる。
【００４１】
中間製品２０の製造に際しては、まず、基材２１を準備する。基材２１は、例えば、ＰＥＴなどの樹脂からなるフィルム又はシートである。基材２１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２１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。
【００４２】
次に、基材２１の一方の主面上に、配向層２２を形成する。配向層２２の表面は、領域Ａ２乃至Ａ４を含んでいる。領域Ａ２乃至Ａ４は、それぞれ液晶部分１４２乃至１４４に対応している。
【００４３】
領域Ａ２乃至Ａ４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Ａ２では、溝の長さ方向は、Ｘ方向に略平行である。領域Ａ３では、溝の長さ方向は、Ｙ方向に略平行である。領域Ａ４では、溝の長さ方向は、液晶層１４側から中間製品２０を見た場合に、Ｘ方向に対して反時計回りに４５°の角度を為している。このような溝を設けると、後で詳しく説明するように、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。
【００４４】
ここで、配向層２２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。
図６は、配向層の表面に採用可能な構造の一例を概略的に示す平面図である。図７は、配向層の表面に採用可能な構造の他の例を概略的に示す平面図である。図８は、配向層の表面に採用可能な構造の更に他の例を概略的に示す平面図である。図９は、配向層の表面に採用可能な構造の更に他の例を概略的に示す平面図である。
【００４５】
領域Ａ２乃至Ａ４の各々には、例えば、図６に示すように、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。
【００４６】
これら溝は、図７に示すように、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１４２乃至１４４の各々において、液晶分子又はそれらの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。
【００４７】
領域Ａ２乃至Ａ４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、図８に示すように、領域Ａ２乃至Ａ４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、図９に示すように、様々な長さの溝をランダムに並べてもよい。
【００４８】
配向層２２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、配向層２２は、基材２１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、配向層２２は、基材２１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２１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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。配向層２２に上記のような多様性をもたせない場合は、ラビング加工により溝を形成してもよい。
【００５１】
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。液晶分子又はその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。
【００５２】
上述した方法により形成した配向層２２上には、液晶層１４を形成する。液晶層１４は、液晶材料を固化してなる。
【００５３】
例えば、配向層２２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。配向層２２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。
【００５４】
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、遅相軸の向きが異なる液晶部分１４２乃至１４４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１４２と、メソゲンがＹ方向に配向した液晶部分１４３と、基材２１側から中間製品２０を見た場合にメソゲンがＸ方向に対して時計回りに４５°の角度を為す方向に配向した液晶部分１４４とが得られる。
【００５５】
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１４２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１４３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、基材２１側から中間製品２０を見た場合に、液晶部分１４４の遅相軸はＸ方向に対して時計回りに４５°の角度を為しており、進相軸はＸ方向に対して反時計回りに４５°の角度を為している。
【００５６】
また、このような方法により得られる液晶層１４の配向層２２との対向面には、配向層２２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。図６乃至図８に示す構造を配向層２２に採用した場合、溝を略平行とし且つピッチを適宜設定することなどにより、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。図９に示す構造を採用した場合、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形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。ここでは、一例として、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、回折格子を構成していることとする。
【００５７】
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。
【００５８】
次に、この中間製品２０の液晶層１４を用いて、図１乃至図３に示す光学素子１０を製造する。即ち、基材１１と液晶層１４とを、反射層１２及び中間層１３を間に挟んで貼り合せる。なお、配向層２２及び基材１１は、適当な段階で液晶層１４から除去する。その後、液晶層１４上にアンカー層１５及び有色パターン層１６を順次形成することにより、図１乃至図３に示す光学素子１０を得る。
【００５９】
次に、この光学素子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。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乃至図３及び他の図面において、参照符号１０１乃至１０４は、光学素子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、光学素子１０のうち有色パターン層１６に対応した部分が表示部１０１であり、光学素子１０の残りの部分のうち、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であり、液晶部分１４４に対応した部分が表示部１０４である。
【００６０】
光学素子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１０２乃至１０４は互いからの判別が不可能又は困難であり、表示部１０１は表示部１０２乃至１０４からの判別が容易である。従って、有色パターン１６に対応した像を観察できる。これについて、より詳細に説明する。
【００６１】
表示部１０２に入射した照明光としての白色光は、図２に示すアンカー層１５と液晶部分１４２とをこの順に透過する。液晶部分１４２の前面には、回折格子が形成されているので、この入射光の一部は、回折光として中間層１３を透過し、反射層１２によって反射される。反射層１２は光散乱性を有しているので、この反射光は散乱光である。この散乱光は、中間層１３と液晶部分１４２とアンカー層１５とをこの順に透過する。液晶部分１４２の前面には回折格子が形成されているが、反射層１２からの反射光が散乱光であるのに加え、通常の環境中では照明光の入射角も様々である。それゆえ、観察者は、この散乱光を表示色として知覚する。従って、表示部１０２は銀白色に見える。
【００６２】
表示部１０２乃至１０４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乃至１０４は回折格子の溝の長さ方向が異なっているが、先の説明から明らかなように、表示部１０２を肉眼で観察した場合、回折格子は表示色や明るさに影響を与えない。従って、表示部１０３及び１０４も銀白色に見える。
【００６３】
そして、表示部１０１は、有色パターン層１６を含んでいる点で、表示部１０４とは異なっている。従って、表示部１０４は、有色パターン層１６に由来する色に見える。即ち、有色パターン層１６が光透過性である場合には、表示部１０４は、白色光で照明したときに有色パターン層１６が透過させる光に対応した色に見える。そして、有色パターン層１６が遮光性である場合には、表示部１０４は、白色光で照明したときに有色パターン層１６が反射する光に対応した色に見える。
【００６４】
このように、表示部１０２乃至１０４は銀白色に見え、表示部１０１は有色パターン層１６に由来する色に見える。そして、表示部１０２乃至１０４は、明るさがほぼ等しい。従って、光学素子１０に白色光を照射し、これを正面から肉眼で観察した場合、図１に示すように、表示部１０２乃至１０４は互いからの判別が不可能又は困難であり、表示部１０１は表示部１０２乃至１０４からの判別が容易である。
【００６５】
次に、偏光子を介して光学素子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。
【００６６】
図１０は、図１乃至図３に示す光学素子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。
【００６７】
図１０では、図１乃至図３に示す光学素子１０と吸収型の直線偏光フィルム５０とを、偏光フィルム５０側から光学素子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。このような配置を採用し、これを正面から観察すると、図１０に示すように、表示部１０１乃至１０３は表示部１０４からの判別が容易であり、表示部１０２及び１０３は表示部１０１からの判別が容易であり且つ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。
【００６８】
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。
【００６９】
表示部１０２に入射した直線偏光は、図２に示すアンカー層１５と液晶部分１４２とをこの順に透過する。液晶部分１４２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１４２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、例えば、先の直線偏光のうち、或る特定波長λ0の光成分は、液晶部分１４２を透過することにより右円偏光へ変換され、残りの光成分は、液晶部分１４２を透過することにより右楕円偏光へ変換される。
【００７０】
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。液晶部分１４２の前面には回折格子が形成されているので、この入射光の一部は、回折光として反射層１２に入射する。
【００７１】
反射層１２に入射した回折光としての右円偏光及び右楕円偏光は、反射層１２によって反射される。右円偏光及び右楕円偏光は、それぞれ、反射層１２によって反射されることにより、左円偏光及び左楕円偏光に変換される。また、反射層１２は光散乱性を有しているので、この反射光は散乱光である。
【００７２】
この散乱光としての左円偏光及び左楕円偏光は、中間層１３を透過し、液晶部分１４２に入射する。液晶部分１４２の前面には回折格子が形成されているが、反射層１２からの反射光が散乱光であるのに加え、通常の環境中では照明光の入射角も様々である。それゆえ、反射層１２からの反射光は、散乱光として液晶部分１４２及びアンカー層１５をこの順に透過する。
【００７３】
また、この入射光は、散乱光であるので、正面方向へ進行する光成分と、斜め方向へ進行する光成分とを含んでいる。正面方向へ進行する光成分のうち、特定波長λ0の左円偏光は、液晶部分１４２を透過することにより、偏光面が偏光フィルム５０の透過軸に対して垂直な直線偏光へと変換される。そして、残りの光成分は、液晶部分１４２を透過することにより、左楕円偏光若しくは左円偏光又は右楕円偏光若しくは右円偏光へと変換される。
【００７４】
即ち、偏光フィルム５０の透過軸に対して平行な偏光面を有する光成分のみに着目した場合、表示部１０２に入射する光成分の強度に対する表示部１０２が射出する光成分の強度の比は、波長依存性を有することとなる。換言すれば、偏光フィルム５０に入射する照明光の強度に対する、偏光フィルム５０が射出する表示光の強度の比は、波長依存性を有することとなる。従って、表示部１０２は着色して見える。なお、表示部１０２が着色して見える理由については、後で数式を参照しながら説明する。
【００７５】
表示部１０３と表示部１０２とは、回折格子を構成している溝の長さ方向が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。それゆえ、表示部１０３は、円偏光又は楕円偏光の偏光面の回転方向が逆であること以外は、表示部１０２について説明したのと同様に振舞う。従って、表示部１０３は、表示部１０２と同様に着色して見える。
【００７６】
表示部１０４と表示部１０２とは、回折格子を構成している溝の長さ方向が４５°異なり、メソゲンの配向方向が４５°異なっている点でのみ相違している。即ち、表示部１０４では、メソゲンの配向方向は、偏光フィルム５０の透過軸に対して平行である。それゆえ、液晶部分１４４の複屈折性は、表示に影響を与えない。従って、表示部１０４は、表示部１０２及び１０３とは異なり、着色せずに銀白色に見える。
【００７７】
そして、表示部１０１は、有色パターン層１６を含んでいる点で、表示部１０４とは異なっている。従って、表示部１０４は、有色パターン層１６に由来する色に見える。
【００７８】
このように、表示部１０２及び１０３は着色して見え、表示部１０４は銀白色に見え、表示部１０１は有色パターン層１６に由来する色に見える。そして、表示部１０２及び１０３は、明るさがほぼ等しい。従って、光学素子１０に偏光フィルム５０を重ね、これに白色光を照射して正面から観察した場合、図１０に示すように、表示部１０１乃至１０３は表示部１０４からの判別が容易であり、表示部１０２及び１０３は、表示部１０１からの判別が容易であり且つ互いからの判別が不可能又は困難である。
【００７９】
なお、このとき、表示部１０２及び１０３の互いからの判別は理論的には不可能である。しかしながら、偏光フィルム５０や配向層２２に設けた溝の精度に起因して、表示部１０２及び１０３間で表示光のスペクトルに相違を生じ、その結果、それらを互いから判別可能となることがある。
【００８０】
ここで、表示部１０２が着色して見える理由について、数式を参照しながら説明する。なお、液晶部分１４２は、波長λ0の光に対して四分の一波長板としての役割を果たすとする。
【００８１】
偏光フィルム５０が法線方向に射出した波長λ0の直線偏光は、偏光面がＸ方向に垂直な直線偏光成分と偏光面がＹ方向に垂直な直線偏光成分との和であると考えることができる。上記の通り、液晶部分１４２のＸ方向についての屈折率は異常光線屈折率ｎeであり、Ｙ方向についての屈折率は常光線屈折率ｎoである。従って、液晶部分１４２は、これら直線偏光成分に、往路と復路の各々でλ0／４の位相差を与える。即ち、液晶部分１４２は、これら直線偏光成分に合計でλ0／２の位相差を与える。そのため、表示部１０２が法線方向に射出する波長λ0の光は、偏光フィルム５０を透過できない。
【００８２】
ところで、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Δｎとに依存する。
Ｒｅ＝Δｎ×ｄ …（１）
ここで、Δｎ＝ｎe−ｎoである。
【００８３】
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４５°の角度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（Ｒe×π／λ） …（２）
複屈折Δｎは波長依存性を有しており、複屈折Δｎと波長ｎとは比例関係にはない。それゆえ、等式（２）から明らかなように、透過光のスペクトルは、入射光のスペクトルとは異なるプロファイルを有することとなる。
【００８４】
このように、液晶層を一対の直線偏光フィルムで挟むと、入射光とはスペクトルのプロファイルが異なる透過光を得ることができる。これと同様に、液晶層を直線偏光フィルムと反射層とで挟んだ場合にも、入射光とはスペクトルのプロファイルが異なる反射光を得ることができる。このような理由で、表示部１０２は着色して見える。
【００８５】
図１１は、図１乃至図３に示す光学素子が表示する像の他の例を示す斜視図である。
図１１に示すように、図１０に示す状態において観察方向をＸ方向に垂直な面内で傾けると、表示部１０２及び１０３の表示色が互いに異なる色へと変化する。その結果、表示部１０２及び１０３の互いからの判別が容易になる。例えば、法線方向から観察した場合に表示部１０２及び１０３は紫色に見えていたとすると、観察方向をＸ方向に垂直な面内で傾けることにより、表示部１０２の色は赤色へと変化し、表示部１０３は緑色へと変化する。表示部１０２及び１０３で生じる色変化の理由を以下に説明する。
【００８６】
観察角度θを傾けると、液晶層の実効的な複屈折Δｎ’が複屈折Δｎから変化するのに加え、以下の等式（３）に示す液晶層の実効的な膜厚ｄ’が液晶層の実際の膜厚ｄの２倍よりも大きくなる。
ｄ’＝２ｄ／ｃｏｓθ …（３）
即ち、観察角度に応じて、上記等式（１）に示すリターデイションＲｅが変化し、それゆえ、上記等式（２）に示す強度Ｉが変化する。その結果、観察角度に応じて、表示光のスペクトルのプロファイルが変化する。
【００８７】
複屈折Δｎ’は、照明光の入射角と、照明光の伝搬方向に平行な直線の液晶層主面上への投影が液晶層の光学軸に対して為す角度とに依存する。具体的には、液晶部分１４２の複屈折Δｎ’は、その光学軸はＸ方向と平行であるので、観察方向をＸ方向に垂直な面内で傾けても変化しない。これに対し、液晶部分１４３の複屈折Δｎ’は、その光学軸はＹ方向に平行であるので、観察方向をＸ方向に垂直な面内で傾けるのに伴って変化する。
【００８８】
このように、表示部１０２は、観察方向をＸ方向に垂直な面内で傾けた場合、実効的な膜厚ｄ’の変化に起因した色変化を生じる。これに対し、表示部１０３は、観察方向をＸ方向に垂直な面内で傾けた場合、実効的な膜厚ｄ’の変化と実効的な複屈折Δｎ’の変化とに起因した色変化を生じる。このため、観察方向をＸ方向に垂直な面内で傾けると、表示部１０２及び１０３の表示色は互いに異なる色へと変化し、その結果、表示部１０２及び１０３の互いからの判別が可能となる。
【００８９】
図１２は、図１乃至図３に示す光学素子が表示する像の更に他の例を示す斜視図である。
【００９０】
図１２には、図１１に示す状態において、光学素子１０と偏光フィルム５０とを重ねたまま、その法線の周りで９０°回転させた場合に観察可能な像を描いている。観察方向を斜めとしたまま、光学素子１０を偏光フィルム５０と共にその法線の周りで９０°回転させると、表示部１０２と表示部１０３の間で表示色が入れ替わる。なお、図１２を参照しながら説明した色変化は、図１１に示す状態において、光学素子１０のみを法線の周りで９０°回転させた場合にも生じる。
【００９１】
このように、図１乃至図３に示す光学素子１０が表示する像は、以下に例示するように、観察条件に応じて多様に変化する。
【００９２】
・表示部１０２及び１０３は、偏光フィルム５０なしで法線方向から観察した場合に、互いに等しい色を表示する。
【００９３】
・表示部１０２及び１０３は、偏光フィルム５０なしで法線方向から観察した場合と、偏光フィルム５０なしで斜め方向から観察した場合とで同じ色を表示する。
【００９４】
・表示部１０２及び１０３は、偏光フィルム５０を介して法線方向から観察した場合に、互いにほぼ等しい色を表示する。
【００９５】
・表示部１０２及び１０３は、偏光フィルム５０を介して斜め方向から観察した場合に、互いに異なる色を表示する。
【００９６】
・表示部１０２及び１０３は、偏光フィルム５０を介して法線方向から観察した場合と、偏光フィルムを介して斜め方向から観察した場合とで異なる色を表示する。
【００９７】
・表示部１０２及び１０３は、偏光フィルム５０の位置及び方位を固定し、光学素子１０をその法線の周りで回転させながら偏光フィルム５０を介して斜め方向から観察した場合に色変化を生じる。
【００９８】
・表示部１０２及び１０３は、光学素子１０の位置及び方位を固定し、偏光フィルム５０をその法線の周りで回転させながら、これを介して斜め方向から観察した場合に色変化を生じる。
【００９９】
・表示部１０２及び１０３は、偏光フィルム５０の位置及び方位を固定し、光学素子１０をその法線の周りで回転させながら、偏光フィルム５０を介して斜め方向から観察した場合に、表示色が入れ替わる。
【０１００】
・表示部１０２及び１０３は、光学素子１０と偏光フィルム５０との相対的な配置を固定し、それらをその法線の周りで回転させながら、偏光フィルム５０を介して斜め方向から観察した場合に、表示色が入れ替わる。
【０１０１】
・表示部１０４は、偏光フィルム５０なしで法線方向から観察した場合に、表示部１０２及び１０３と同じ色を表示する。
【０１０２】
・表示部１０４は、偏光フィルム５０なしで法線方向から観察した場合と、偏光フィルム５０なしで斜め方向から観察した場合とで同じ色を表示する。
【０１０３】
・表示部１０４は、偏光フィルム５０なしで光学素子１０をその法線の周りで回転させながら斜め方向から観察した場合に色変化を生じない。
【０１０４】
・表示部１０４は、偏光フィルム５０をその法線の周りで回転させながら、これを介して斜め方向から観察した場合に色変化を生じる。
【０１０５】
・表示部１０１は、偏光フィルム５０なしで観察した場合と、偏光フィルム５０を介して観察した場合のいずれにおいても、観察角度に応じて色及び明るさが変化しない。
【０１０６】
・表示部１０１は、偏光フィルム５０をその法線の周りで回転させながら、これを介して斜め方向から観察した場合に、色変化を生じない。
【０１０７】
上記のように、図１乃至図３に示す光学素子１０が表示する像は観察条件に応じて多様に変化する。そして、この光学素子１０は、有色パターン層１６を設けているため、偏光フィルム５０なしで観察した場合にも像を表示する。従って、この光学素子１０は、優れた偽造防止効果、装飾効果及び／又は美的効果を提供する。
【０１０８】
例えば、この光学素子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。また、この光学素子１０と偏光フィルム５０とを含んだ光学キットは、先の真偽判定に利用可能であるのに加え、玩具、学習教材又は装飾品等としても利用することができる。
【０１０９】
この光学素子１０には、後で説明するように、偏光フィルム５０を介して観察した場合に又は肉眼で観察した場合に、表示部１０４と表示部１０２乃至１０３の一部との組み合わせが１つの像、例えば、文字、文字列、記号、図形又はそれらの組み合わせを表示する構成を採用してもよい。こうすると、より複雑な視覚効果を達成することができ、より優れた偽造防止効果、装飾効果及び／又は美的効果を実現することができる。
【０１１０】
また、有色パターン層１６に光学可変インキを使用すると、偏光フィルムを介して斜め方向から観察したときに、表示部１０２及び１０３だけでなく、表示部１０１でも観察角度に応じた色変化を生じさせることができる。従って、この場合も、より複雑な視覚効果を達成することができ、より優れた偽造防止効果、装飾効果及び／又は美的効果を実現することができる。
【０１１１】
次に、本発明の第２態様について説明する。
図１３は、本発明の第２態様に係る光学素子を概略的に示す平面図である。図１４は、図１３に示す光学素子のＸＩＶ―ＸＩＶ線に沿った断面図である。
【０１１２】
この光学素子１０は、以下の構成を採用したこと以外は、図１乃至図３を参照しながら説明した光学素子１０と同様の構成を有している。即ち、この光学素子１０では、液晶層１４は、液晶部分１４２の代わりに液晶部分１４５を含んでいる。液晶部分１４５は、部分１４２と比較してより厚い。また、液晶部分１４５の前面には、液晶部分１４３の前面に設けられているのと同様の溝、即ち、長さ方向がＹ方向に平行であり、Ｘ方向に配列した複数の溝が設けられている。そして、液晶部分１４５では、メソゲンはＹ方向に配向している。なお、図１３及び図１４において参照符号１０５を付している部分は、この光学素子１０のうち液晶部分１４５に対応した部分である。
【０１１３】
この光学素子１０は、肉眼で観察した場合には、図１を参照しながら説明したのと同様の像を表示する。但し、この光学素子１０は、偏光子を介して観察した場合に、図１乃至図３を参照しながら説明した光学素子１０とは異なる像を表示する。
【０１１４】
図１５は、図１３及び図１４に示す光学素子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。図１６は、図１３及び図１４に示す光学素子が表示する像の他の例を示す斜視図である。図１７は、図１３及び図１４に示す光学素子が表示する像の更に他の例を示す斜視図である。
【０１１５】
図１５乃至図１７では、図１３及び図１４に示す光学素子１０と吸収型の直線偏光フィルム５０とを、偏光フィルム５０側から光学素子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。このような配置を採用し、これを正面から観察すると、図１５に示すように、表示部１０１及び１０３乃至１０５は互いからの判別が容易である。これについて、より詳細に説明する。なお、表示部１０１及び１０４は、図１０を参照しながら説明した条件のもとで観察した場合と同じ色に見えるので、ここでは説明を省略する。
【０１１６】
等式（１）及び（２）を用いた説明から明らかなように、光学素子１０と偏光フィルム５０とを重ね、これらを正面から観察したときに表示部１０３及び１０５が表示する色は、液晶部分１４３及び１４５の厚さｄに依存する。液晶部分１４３と液晶部分１４５とは厚さが異なっているので、表示部１０３及び１０５は異なる色を表示する。例えば、表示部１０３は緑色に見え、表示部１０５は黄色に見える。このように、光学素子１０に偏光フィルム５０を重ねて正面から観察した場合、表示部１０３及び１０５は、異なる色を表示する。
【０１１７】
また、図１６に示すように、図１５に示す状態において観察方向をＸ方向に垂直な面内で傾けると、表示部１０５では、表示部１０３と同様に、実効的な膜厚ｄ’の変化に起因した色変化を生じる。即ち、表示部１０５は、図１乃至図３に示す光学素子１０の表示部１０２とは異なる色変化を生じる。
【０１１８】
そして、図１７に示すように、図１６に示す状態において光学素子１０と偏光フィルム５０とを重ねたままその法線の周りで９０°回転させると、表示部１０５では、表示部１０３と同様に、実効的な膜厚ｄ’の変化と実効的な複屈折Δｎ’の変化とに起因した色変化を生じる。但し、表示部１０５と表示部１０３とでは、実際の膜厚ｄが異なっている。従って、表示部１０５は、図１乃至図３に示す光学素子１０の表示部１０２とは異なる色変化を生じる。
【０１１９】
即ち、この光学素子１０は、図１乃至図３を参照しながら説明した光学素子１０とは異なり、以下の特徴を有していない。
【０１２０】
・表示部１０５及び１０３は、偏光フィルム５０を介して法線方向から観察した場合に、互いにほぼ同じ色を表示する。
【０１２１】
・表示部１０５及び１０３は、偏光フィルム５０の位置及び方位を固定し、光学素子１０をその法線の周りで回転させながら、偏光フィルム５０を介して斜め方向から観察した場合に、表示色が入れ替わる。
【０１２２】
・表示部１０５及び１０３は、光学素子１０と偏光フィルム５０との相対的な配置を固定し、それらをその法線の周りで回転させながら、偏光フィルム５０を介して斜め方向から観察した場合に、表示色が入れ替わる。
【０１２３】
その代わりに、この光学素子１０は、以下の特徴を有している。
【０１２４】
・表示部１０５及び１０３は、偏光フィルム５０を介して法線方向から観察した場合に、異なる色を表示する。
【０１２５】
・表示部１０５及び１０３は、偏光フィルム５０の位置及び方位を固定し、光学素子１０をその法線の周りで回転させながら、偏光フィルム５０を介して斜め方向から観察した場合に、互いに異なる色を表示しながら色変化を生じる。
【０１２６】
・表示部１０５及び１０３は、光学素子１０と偏光フィルム５０との相対的な位置を固定し、偏光フィルム５０をその法線の周りで回転させながら、これを介して斜め方向から観察した場合に、互いに異なる色を表示しながら色変化を生じる。
【０１２７】
従って、この光学素子１０も、図１乃至図３を参照しながら説明した光学素子１０と同様に、例えば、優れた偽造防止効果、装飾効果及び又は美的効果を提供する。それゆえ、この光学素子１０とこれを支持した印刷物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。また、この光学素子１０と偏光フィルム５０とを含む光学キットは、先の真偽判定に利用可能であるのに加え、玩具、学習教材又は装飾品等としても利用することができる。
【０１２８】
液晶部分１４３と液晶部分１４５とで厚さを異ならしめる場合、それらの厚さの差は、例えば、０．１μｍ乃至５μｍの範囲内とする。この差が小さいと、偏光フィルム５０を介して観察した場合に、表示部１０５と表示部１０３とを互いから判別することが難しくなる。この差が大きいと、より厚い液晶部分において、高い秩序度でメソゲンを配向させることが難しくなる。その結果、偏光フィルム５０を介して観察した場合に、設計通りの色を表示させることが難しくなる。
【０１２９】
次に、本発明の第３態様について説明する。
図１８は、本発明の第３態様に係る光学素子を概略的に示す平面図である。
【０１３０】
この光学素子１０は、以下の構成を採用したこと以外は、図１乃至図３を参照しながら説明した光学素子１０と同様の構成を有している。即ち、この光学素子１０では、表示部１０３を省略している。そして、この光学素子１０は、偏光子を使用する特定の条件のもとで観察した場合に、表示部１０１及び１０２が同じ色を表示するように設計している。例えば、有色パターン層１６の透過スペクトル及び反射スペクトル、液晶部分１４２におけるメソゲンの配向方向、液晶部分１４２の膜厚、並びに反射層１２の反射率及び光散乱能などを最適化することにより、偏光子を使用する特定の条件のもとで観察した場合に、表示部１０１及び１０２が同じ色を表示するようにしている。
【０１３１】
この光学素子１０は、肉眼で観察した場合には、表示部１０１に対応した像を表示する。そして、偏光子を使用する特定の条件のもとで観察した場合には、以下に説明するように、表示部１０１と表示部１０２との組み合わせに対応した像を表示する。
【０１３２】
図１９は、図１８に示す光学素子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。
【０１３３】
図１９では、図１８に示す光学素子１０と吸収型の直線偏光フィルム５０とを、偏光フィルム５０側から光学素子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。このような配置を採用し、これを正面から観察すると、表示部１０２は着色して見える。表示部１０１の色と表示部１０２の色とが同じであれば、図１９に示すように、表示部１０１と表示部１０２とを互いから識別することが困難となる。逆に言えば、表示部１０１と表示部１０２とを１つの表示部として見ることが容易になる。
【０１３４】
従って、肉眼で観察した場合には、図１８に示すように文字「Ｐ」を表示させ、偏光子を使用する特定の条件のもとで観察した場合にのみ図１９に示すように文字「Ｂ」を表示させることができる。即ち、表示部１０１が構成している可視像と表示部１０２が構成している潜像とで１つの情報を表示させることができる。
【０１３５】
この情報は、光学素子１０を肉眼で観察した場合には読み取ることはできない。そして、偏光フィルム５０を使用した場合であっても、特定の条件のもとで観察しない限り、表示部１０１と表示部１０２とが同じ色に見えることはない。従って、この情報は、不正に読み取られ難い。
【０１３６】
上述した光学素子１０には、様々な変形が可能である。
【０１３７】
例えば、反射層１２として、微細な凹凸構造が設けられた金属反射面を有する層を使用してもよい。例えば、基材１１の前面に、微細な凹凸構造を設けておく。なお、この場合、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。そして、基材１１の前面上に、例えば真空蒸着法やスパッタリング法などの気相堆積法により金属又は合金からなる層を形成する。金属又は合金としては、例えば、アルミニウム、銀、ニッケル、クロム又はそれらの合金を使用することができる。以上のようにして、反射層１２を得る。このようにして得られる反射層１２は、基材１１の前面に設けられた微細な凹凸構造に由来した凹凸構造を前面に含んでいるため、光散乱性を有している。
【０１３８】
反射層１２は、前面に微細な凹凸構造が設けられた１層又は多層の誘電体膜であってもよい。反射層１２として、例えば、硫化亜鉛からなる単層の誘電体膜を使用した場合、肉眼で光学素子１０を観察したときに反射層１２の背景の色を知覚することができる。また、偏光子を介して光学素子１０を観察したときには、液晶層１２が与える視覚効果に、反射層１２の背景の色が与える視覚効果を加えることができる。反射層１２として多層誘電体膜を使用した場合には、光学素子１０に波長選択性を与えることができる。従って、反射層１２として金属蒸着層や単層の誘電体膜を使用した場合とは異なる視覚効果を得ることができる。多層誘電体膜は、基材１１上に、例えば、硫化亜鉛などの高屈折率材料と、フッ化マグネシウムなどの低屈折率材料とを交互に蒸着することによって得られる。
【０１３９】
光学素子１０は、以下に説明する保護層や粘着層を更に含んでいてもよい。
図２０は、図１乃至図３に示す光学素子の一変形例を示す断面図である。
【０１４０】
図２０に示す光学素子１０は、有色パターン層１６を被覆した保護層１７を更に含んでいること以外は、図１乃至図３を参照しながら説明した光学素子１０と同様の構造を有している。保護層１７を設けると、液晶層１５などの損傷や光劣化を生じ難くすることができ、光学素子１０が表示する像の劣化を抑制することができる。加えて、有色パターン層１６の剥がれ等を防止することができる。
【０１４１】
保護層１７の材料としては、例えば、耐傷性に優れたハードコート材料を使用することができる。或いは、保護層１７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、単独で又は混合して用いることができる。これら樹脂には、耐摩擦性等を付与するために、ポリエチレンワッス、カルナバワックス及びシリコンワックス等のワックス類、炭酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、シリカ、アルミナ及びタルク等の体質顔料、又はシリコーン油脂等の油脂類を、樹脂の透明性を損なわない範囲で添加することができる。保護層１７は、無色透明であってもよく、有色透明であってもよい。
【０１４２】
図２１は、図１乃至図３に示す光学素子の他の変形例を示す断面図である。
図２１に示す光学素子１０は、基材１１の裏面を被覆した粘着層１８を更に含んでいること以外は、図２０を参照しながら説明した光学素子１０と同様の構造を有している。この光学素子１０は、物品に貼り付けて使用する用途に適している。なお、粘着層１８は、剥離紙で被覆してもよい。
【０１４３】
偏光子として、偏光フィルム５０を使用する代わりに、板状の偏光子などの他の形態の偏光子を使用してもよい。また、直線偏光子の代わりに、円偏光子又は楕円偏光子を使用してもよい。この場合、直線偏光子を利用した場合とは異なる色変化を観察できる。従って、より複雑な視覚効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０１４４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光学素子を概略的に示す平面図。
【図２】図１に示す光学素子のＩＩ―ＩＩ線に沿った断面図。
【図３】図１に示す光学素子のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿った断面図。
【図４】図１乃至図３に示す光学素子の製造プロセスの一例において得られる中間製品を概略的に示す平面図。
【図５】図４に示す中間製品のＶ−Ｖ線に沿った断面図。
【図６】配向層の表面に採用可能な構造の一例を概略的に示す平面図。
【図７】配向層の表面に採用可能な構造の他の例を概略的に示す平面図。
【図８】配向層の表面に採用可能な構造の更に他の例を概略的に示す平面図。
【図９】配向層の表面に採用可能な構造の更に他の例を概略的に示す平面図。
【図１０】図１乃至図３に示す光学素子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１１】図１乃至図３に示す光学素子が表示する像の他の例を示す斜視図。
【図１２】図１乃至図３に示す光学素子が表示する像の更に他の例を示す斜視図。
【図１３】本発明の第２態様に係る光学素子を概略的に示す平面図。
【図１４】図１３に示す光学素子のＸＩＶ―ＸＩＶ線に沿った断面図。
【図１５】図１３及び図１４に示す光学素子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１６】図１３及び図１４に示す光学素子が表示する像の他の例を示す斜視図。
【図１７】図１３及び図１４に示す光学素子が表示する像の更に他の例を示す斜視図。
【図１８】本発明の第３態様に係る光学素子を概略的に示す平面図。
【図１９】図１８に示す光学素子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２０】図１乃至図３に示す光学素子の一変形例を示す断面図。
【図２１】図１乃至図３に示す光学素子の他の変形例を示す断面図。
【符号の説明】
【０１４５】
１０…光学素子、１１…基材、１２…反射層、１３…中間層、１４…液晶層、１５…アンカー層、１６…有色パターン層、１７…保護層、１８…粘着層、２０…中間製品、２１…基材、２２…配向層、５０…偏光フィルム、１４２…液晶部分、１４３…液晶部分、１４４…液晶部分、１０１…表示部、１０２…表示部、１０３…表示部、１０４…表示部、１０５…表示部、Ａ２…領域、Ａ３…領域、Ａ４…領域。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、偽造防止効果、装飾効果及び／又は美的効果を提供する表示技術に関する。
【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、例えば、万線モアレ又は凹版印刷を利用して形成することができる。
【０００３】
万線モアレを利用した潜像は、潜像とすべき像と、高密度に配列した多数の線とを重ねることにより得られる。この像は、肉眼で観察した場合には多数の線が識別を困難とし、それら線を隠すことにより識別が容易になる。
【０００４】
凹版印刷を利用した潜像は、インキ層に凹パターン及び／又は凸パターンを設けることにより得られる。凹パターン及び／又は凸パターンが形成している像は、正面から観察した場合には識別が困難であり、斜めから観察することにより可視化する。
【０００５】
万線モアレ又は凹版印刷を利用した偽造防止技術は、真偽判定が比較的容易である。しかしながら、これらの方法で形成した像は、肉眼で観察した場合に識別が不可能な訳ではない。そのため、これら潜像は、それ自体の存在を悟られ易い。
【０００６】
潜像は、蛍光インキ及び赤外線吸収インキなどの特殊インキを使用して形成することもできる。蛍光インキは、紫外線を照射することにより発光するインキであって、これを用いて形成した潜像は、紫外線照射により可視化する。赤外線吸収インキは、赤外線吸収率が高いインキであって、これを用いて形成した潜像は、例えば、赤外線カメラで観察することにより可視化する。
【０００７】
特殊インキを使用して形成した潜像は、それ自体の存在を悟られ難い。しかしながら、その可視化には、紫外線ランプ又は赤外線カメラなどの装置が必要である。
【０００８】
潜像は、液晶材料を使用して形成することもできる。例えば、光反射性を有する基材上に、高分子液晶材料などの固化した液晶材料からなる薄膜パターンを形成する。液晶分子のメソゲンは、例えば、薄膜パターンの下地にラビング処理又は光配向処理などの配向処理を施しておくことにより、略一方向に配向させる。
【０００９】
このように形成した薄膜パターンは、肉眼で観察した場合には、光学的に等方性の層と同様に見える。それゆえ、この薄膜パターンで潜像を構成することができる。そして、この薄膜パターンは位相差層として機能するので、偏光子を介して観察した場合には、そ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変化を生じる。即ち、この薄膜パターン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。
【００１０】
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、偏光フィルムなどの偏光子で可視化することができ、大きな装置は不要である。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。
【００１１】
ところで、液晶材料を使用して形成した潜像が与える視覚効果は、肉眼で観察した場合には知覚することができない。そのため、液晶材料を使用して潜像を形成した光学素子の多くは、肉眼で知覚可能な視覚効果を与える構造を更に含んでいる。
【００１２】
例えば、特許文献１には、高分子液晶材料からなる潜像形成層と反射型ホログラムとを積層してなる光学素子が記載されている。この光学素子を肉眼で観察した場合、ホログラムに由来する視覚効果を知覚することができる。そして、偏光子を介してこの光学素子を観察した場合には、ホログラムに由来する視覚効果を知覚できるのに加え、潜像形成層に形成された潜像が可視化する。従って、この光学素子は、肉眼で観察した場合に優れた装飾効果及び／又は美的効果を提供すると共に、優れた偽造防止効果を提供する。
【００１３】
しかしながら、ホログラムと液晶材料を使用して形成した潜像との組み合わせは、既に広く知られている。そのため、新たな視覚効果を与える技術が必要とされている。
【特許文献１】特開２００１−６３３００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、固化した液晶材料を含んだ光学素子が与える視覚効果の多様性を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の第１側面によると、光散乱性の反射層と、前記反射層の一方の主面の少なくとも一部と向き合い、固化した液晶材料からなる液晶層と、前記液晶層の一部を間に挟んで又は前記液晶層を間に挟むことなしに前記主面の一部と向き合った有色パターン層とを具備したことを特徴とする光学素子が提供される。
【００１６】
本発明の第２側面によると、第１側面に係る光学素子と、これを支持した物品とを含んだことを特徴とするラベル付き物品が提供される。
【００１７】
本発明の第３側面によると、第１側面に係る光学素子と偏光子とを含んだことを特徴とする光学キットが提供される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、固化した液晶材料を含んだ光学素子が与える視覚効果の多様性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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。
【００２０】
図１は、本発明の第１実施形態に係る光学素子を概略的に示す平面図である。図２は、図１に示す光学素子のＩＩ―ＩＩ線に沿った断面図である。図３は、図１に示す光学素子のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿った断面図である。なお、図１乃至図３において、Ｘ方向は光学素子１０の主面に平行な方向であり、Ｙ方向は光学素子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り、Ｚ方向はＸ方向及びＹ方向に対して垂直な方向である。
【００２１】
この光学素子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。光学素子１０は、基材１１と反射層１２と中間層１３と液晶層１４とアンカー層１５と有色パターン層１６とを含んでいる。光学素子１０の前面は、有色パターン層１６側の面である。
【００２２】
基材１１は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）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。
【００２３】
反射層１２は、光散乱性を有している反射層である。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。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。
【００２４】
反射層１２は、金属反射面を含んでいる。反射層１２は、例えば、アルミニウムなどの金属からなる細片を樹脂中に分散させてなる層である。
【００２５】
この金属細片としては、例えば、フレーク状に加工したアルミニウムを顔料として含んだアルミペーストを使用することができる。アルミペーストには、リーフィングタイプとノンリーフィングタイプとがある。リーフィングタイプのアルミペーストを使用すると、アルミフレークが表面領域で膜面に対して平行に配列し、鏡面反射に近い光沢面を有する反射層が得られる。ノンリーフィングタイプのアルミペーストを使用すると、アルミフレークが塗膜で一様に分散し、散乱反射面を有する反射層が得られる。ここでは、散乱反射面が得られるノンリーフィングタイプを使用することが望ましい。なお、金属細片として、銀及びステンレスなどのアルミニウム以外の金属又は合金からなる細片を使用することも可能である。
【００２６】
反射層１２が含み得る樹脂は、光透過性を有しており、典型的には透明である。この樹脂の材料としては、例えば熱可塑性樹脂を使用することができる。この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、単独で又は複合して使用することができる。
【００２７】
ここでは、一例として、反射層１２は、アルミニウム細片を樹脂中に分散させてなり、基材１１の前面の全体を被覆していることとする。このような反射層１２は、アルミニウム細片が入射光を様々な方向に乱反射するため光散乱性を有している。
【００２８】
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。
【００２９】
液晶層１４は、メソゲンの配向方向が異なる複数の液晶部分１４２乃至１４４を含んでいる。ここでは、一例として、メソゲンの配向方向は、液晶部分１４２ではＸ方向に略平行であり、液晶部分１４３ではＹ方向に略平行であるとする。そして、ここでは、液晶部分１４４では、メソゲンの配向方向は、前面側から光学素子１０を見た場合にＸ方向に対して時計回りに４５°の角度を為しているとする。液晶部分１４２乃至１４４は、潜像を形成しており、この潜像は、偏光子を介して観察したときに可視化する。メソゲンの配向方向が異なる複数の領域を形成する方法、及び、これら領域が形成している潜像の視覚効果については、後で説明する。
【００３０】
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、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。
【００３１】
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、単独で又は複合して使用することができる。
【００３２】
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。
【００３３】
アンカー層１５は、液晶層１４の前面を被覆している。アンカー層１５は、光透過性を有しており、典型的には透明である。この場合、アンカー層１５は、無色透明であってもよく、有色透明であってもよい。
【００３４】
アンカー層１５は、液晶層１４などの損傷や光劣化を生じ難くして、光学素子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。加えて、アンカー層１５は、有色パターン層１６に用いられるインキの液晶層１４に対する密着性を向上させる役割を果たす。アンカー層１５は、省略することができる。
【００３５】
アンカー層１５は、例えば樹脂からなる。アンカー層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、単独で又は混合して使用することができる。
【００３６】
有色パターン層１６は、アンカー層１５上に形成されている。有色パターン層１６は、アンカー層１５と液晶層１４と中間層１３とを間に挟んで反射層１２の前面の一部と向き合っている。有色パターン層１６は、光透過性を有していてもよく、有していなくてもよい。
【００３７】
有色パターン層１６は、肉眼で観察した場合に知覚可能な可視像又はその一部を光学素子１０に表示させる役割を果たす。ここでは、光学素子１０は、肉眼で観察した場合に文字列「ＴＰ」を表示する。有色パターン層１６を用いて光学素子１０に表示させる可視像は、文字列若しくは文字、記号、図形又はそれらの組み合わせであってもよい。
【００３８】
有色パターン層１６の材料としては、例えばインキを使用することができる。このインキとしては、例えば、凸版印刷用インキ、オフセット印刷用インキ、スクリーン印刷用インキ、フレキソ印刷用インキ、紫外線硬化型インキ、熱転写インキ、紫外線吸収インキ、赤外線吸収インキ又は蛍光インキを使用することができる。このインキとして、観察角度によって異なる色相を呈する光学可変インキ、例えば、ＯＶＩインキ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｉｎｋ）又はパールインキを使用してもよい。そのようなインキを使用すると、より優れた偽造防止効果、装飾効果及び／又は美的効果を達成できる。ここでは、一例として、紫外線硬化型の有色インキを用いることとする。
【００３９】
この表示体１０は、例えば以下の方法により製造することができる。
図４は、図１乃至図３に示す光学素子の製造プロセスの一例において得られる中間製品を概略的に示す平面図である。図５は、図４に示す中間製品のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。
【００４０】
図１乃至図３に示す光学素子１０の製造においては、まず、図４及び図５に示す中間製品２０を製造する。この中間製品２０は、基材２１と配向層２２と液晶層１４とを含んでいる。
【００４１】
中間製品２０の製造に際しては、まず、基材２１を準備する。基材２１は、例えば、ＰＥＴなどの樹脂からなるフィルム又はシートである。基材２１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２１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。
【００４２】
次に、基材２１の一方の主面上に、配向層２２を形成する。配向層２２の表面は、領域Ａ２乃至Ａ４を含んでいる。領域Ａ２乃至Ａ４は、それぞれ液晶部分１４２乃至１４４に対応している。
【００４３】
領域Ａ２乃至Ａ４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Ａ２では、溝の長さ方向は、Ｘ方向に略平行である。領域Ａ３では、溝の長さ方向は、Ｙ方向に略平行である。領域Ａ４では、溝の長さ方向は、液晶層１４側から中間製品２０を見た場合に、Ｘ方向に対して反時計回りに４５°の角度を為している。このような溝を設けると、後で詳しく説明するように、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。
【００４４】
ここで、配向層２２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。
図６は、配向層の表面に採用可能な構造の一例を概略的に示す平面図である。図７は、配向層の表面に採用可能な構造の他の例を概略的に示す平面図である。図８は、配向層の表面に採用可能な構造の更に他の例を概略的に示す平面図である。図９は、配向層の表面に採用可能な構造の更に他の例を概略的に示す平面図である。
【００４５】
領域Ａ２乃至Ａ４の各々には、例えば、図６に示すように、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。
【００４６】
これら溝は、図７に示すように、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１４２乃至１４４の各々において、液晶分子又はそれらの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。
【００４７】
領域Ａ２乃至Ａ４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、図８に示すように、領域Ａ２乃至Ａ４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、図９に示すように、様々な長さの溝をランダムに並べてもよい。
【００４８】
配向層２２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、配向層２２は、基材２１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、配向層２２は、基材２１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２１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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。配向層２２に上記のような多様性をもたせない場合は、ラビング加工により溝を形成してもよい。
【００５１】
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。液晶分子又はその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。
【００５２】
上述した方法により形成した配向層２２上には、液晶層１４を形成する。液晶層１４は、液晶材料を固化してなる。
【００５３】
例えば、配向層２２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。配向層２２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。
【００５４】
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、遅相軸の向きが異なる液晶部分１４２乃至１４４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１４２と、メソゲンがＹ方向に配向した液晶部分１４３と、基材２１側から中間製品２０を見た場合にメソゲンがＸ方向に対して時計回りに４５°の角度を為す方向に配向した液晶部分１４４とが得られる。
【００５５】
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１４２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１４３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、基材２１側から中間製品２０を見た場合に、液晶部分１４４の遅相軸はＸ方向に対して時計回りに４５°の角度を為しており、進相軸はＸ方向に対して反時計回りに４５°の角度を為している。
【００５６】
また、このような方法により得られる液晶層１４の配向層２２との対向面には、配向層２２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。図６乃至図８に示す構造を配向層２２に採用した場合、溝を略平行とし且つピッチを適宜設定することなどにより、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。図９に示す構造を採用した場合、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形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。ここでは、一例として、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、回折格子を構成していることとする。
【００５７】
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。
【００５８】
次に、この中間製品２０の液晶層１４を用いて、図１乃至図３に示す光学素子１０を製造する。即ち、基材１１と液晶層１４とを、反射層１２及び中間層１３を間に挟んで貼り合せる。なお、配向層２２及び基材１１は、適当な段階で液晶層１４から除去する。その後、液晶層１４上にアンカー層１５及び有色パターン層１６を順次形成することにより、図１乃至図３に示す光学素子１０を得る。
【００５９】
次に、この光学素子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。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乃至図３及び他の図面において、参照符号１０１乃至１０４は、光学素子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、光学素子１０のうち有色パターン層１６に対応した部分が表示部１０１であり、光学素子１０の残りの部分のうち、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であり、液晶部分１４４に対応した部分が表示部１０４である。
【００６０】
光学素子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１０２乃至１０４は互いからの判別が不可能又は困難であり、表示部１０１は表示部１０２乃至１０４からの判別が容易である。従って、有色パターン１６に対応した像を観察できる。これについて、より詳細に説明する。
【００６１】
表示部１０２に入射した照明光としての白色光は、図２に示すアンカー層１５と液晶部分１４２とをこの順に透過する。液晶部分１４２の前面には、回折格子が形成されているので、この入射光の一部は、回折光として中間層１３を透過し、反射層１２によって反射される。反射層１２は光散乱性を有しているので、この反射光は散乱光である。この散乱光は、中間層１３と液晶部分１４２とアンカー層１５とをこの順に透過する。液晶部分１４２の前面には回折格子が形成されているが、反射層１２からの反射光が散乱光であるのに加え、通常の環境中では照明光の入射角も様々である。それゆえ、観察者は、この散乱光を表示色として知覚する。従って、表示部１０２は銀白色に見える。
【００６２】
表示部１０２乃至１０４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乃至１０４は回折格子の溝の長さ方向が異なっているが、先の説明から明らかなように、表示部１０２を肉眼で観察した場合、回折格子は表示色や明るさに影響を与えない。従って、表示部１０３及び１０４も銀白色に見える。
【００６３】
そして、表示部１０１は、有色パターン層１６を含んでいる点で、表示部１０４とは異なっている。従って、表示部１０４は、有色パターン層１６に由来する色に見える。即ち、有色パターン層１６が光透過性である場合には、表示部１０４は、白色光で照明したときに有色パターン層１６が透過させる光に対応した色に見える。そして、有色パターン層１６が遮光性である場合には、表示部１０４は、白色光で照明したときに有色パターン層１６が反射する光に対応した色に見える。
【００６４】
このように、表示部１０２乃至１０４は銀白色に見え、表示部１０１は有色パターン層１６に由来する色に見える。そして、表示部１０２乃至１０４は、明るさがほぼ等しい。従って、光学素子１０に白色光を照射し、これを正面から肉眼で観察した場合、図１に示すように、表示部１０２乃至１０４は互いからの判別が不可能又は困難であり、表示部１０１は表示部１０２乃至１０４からの判別が容易である。
【００６５】
次に、偏光子を介して光学素子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。
【００６６】
図１０は、図１乃至図３に示す光学素子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。
【００６７】
図１０では、図１乃至図３に示す光学素子１０と吸収型の直線偏光フィルム５０とを、偏光フィルム５０側から光学素子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。このような配置を採用し、これを正面から観察すると、図１０に示すように、表示部１０１乃至１０３は表示部１０４からの判別が容易であり、表示部１０２及び１０３は表示部１０１からの判別が容易であり且つ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。
【００６８】
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。
【００６９】
表示部１０２に入射した直線偏光は、図２に示すアンカー層１５と液晶部分１４２とをこの順に透過する。液晶部分１４２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１４２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、例えば、先の直線偏光のうち、或る特定波長λ0の光成分は、液晶部分１４２を透過することにより右円偏光へ変換され、残りの光成分は、液晶部分１４２を透過することにより右楕円偏光へ変換される。
【００７０】
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。液晶部分１４２の前面には回折格子が形成されているので、この入射光の一部は、回折光として反射層１２に入射する。
【００７１】
反射層１２に入射した回折光としての右円偏光及び右楕円偏光は、反射層１２によって反射される。右円偏光及び右楕円偏光は、それぞれ、反射層１２によって反射されることにより、左円偏光及び左楕円偏光に変換される。また、反射層１２は光散乱性を有しているので、この反射光は散乱光である。
【００７２】
この散乱光としての左円偏光及び左楕円偏光は、中間層１３を透過し、液晶部分１４２に入射する。液晶部分１４２の前面には回折格子が形成されているが、反射層１２からの反射光が散乱光であるのに加え、通常の環境中では照明光の入射角も様々である。それゆえ、反射層１２からの反射光は、散乱光として液晶部分１４２及びアンカー層１５をこの順に透過する。
【００７３】
また、この入射光は、散乱光であるので、正面方向へ進行する光成分と、斜め方向へ進行する光成分とを含んでいる。正面方向へ進行する光成分のうち、特定波長λ0の左円偏光は、液晶部分１４２を透過することにより、偏光面が偏光フィルム５０の透過軸に対して垂直な直線偏光へと変換される。そして、残りの光成分は、液晶部分１４２を透過することにより、左楕円偏光若しくは左円偏光又は右楕円偏光若しくは右円偏光へと変換される。
【００７４】
即ち、偏光フィルム５０の透過軸に対して平行な偏光面を有する光成分のみに着目した場合、表示部１０２に入射する光成分の強度に対する表示部１０２が射出する光成分の強度の比は、波長依存性を有することとなる。換言すれば、偏光フィルム５０に入射する照明光の強度に対する、偏光フィルム５０が射出する表示光の強度の比は、波長依存性を有することとなる。従って、表示部１０２は着色して見える。なお、表示部１０２が着色して見える理由については、後で数式を参照しながら説明する。
【００７５】
表示部１０３と表示部１０２とは、回折格子を構成している溝の長さ方向が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。それゆえ、表示部１０３は、円偏光又は楕円偏光の偏光面の回転方向が逆であること以外は、表示部１０２について説明したのと同様に振舞う。従って、表示部１０３は、表示部１０２と同様に着色して見える。
【００７６】
表示部１０４と表示部１０２とは、回折格子を構成している溝の長さ方向が４５°異なり、メソゲンの配向方向が４５°異なっている点でのみ相違している。即ち、表示部１０４では、メソゲンの配向方向は、偏光フィルム５０の透過軸に対して平行である。それゆえ、液晶部分１４４の複屈折性は、表示に影響を与えない。従って、表示部１０４は、表示部１０２及び１０３とは異なり、着色せずに銀白色に見える。
【００７７】
そして、表示部１０１は、有色パターン層１６を含んでいる点で、表示部１０４とは異なっている。従って、表示部１０４は、有色パターン層１６に由来する色に見える。
【００７８】
このように、表示部１０２及び１０３は着色して見え、表示部１０４は銀白色に見え、表示部１０１は有色パターン層１６に由来する色に見える。そして、表示部１０２及び１０３は、明るさがほぼ等しい。従って、光学素子１０に偏光フィルム５０を重ね、これに白色光を照射して正面から観察した場合、図１０に示すように、表示部１０１乃至１０３は表示部１０４からの判別が容易であり、表示部１０２及び１０３は、表示部１０１からの判別が容易であり且つ互いからの判別が不可能又は困難である。
【００７９】
なお、このとき、表示部１０２及び１０３の互いからの判別は理論的には不可能である。しかしながら、偏光フィルム５０や配向層２２に設けた溝の精度に起因して、表示部１０２及び１０３間で表示光のスペクトルに相違を生じ、その結果、それらを互いから判別可能となることがある。
【００８０】
ここで、表示部１０２が着色して見える理由について、数式を参照しながら説明する。なお、液晶部分１４２は、波長λ0の光に対して四分の一波長板としての役割を果たすとする。
【００８１】
偏光フィルム５０が法線方向に射出した波長λ0の直線偏光は、偏光面がＸ方向に垂直な直線偏光成分と偏光面がＹ方向に垂直な直線偏光成分との和であると考えることができる。上記の通り、液晶部分１４２のＸ方向についての屈折率は異常光線屈折率ｎeであり、Ｙ方向についての屈折率は常光線屈折率ｎoである。従って、液晶部分１４２は、これら直線偏光成分に、往路と復路の各々でλ0／４の位相差を与える。即ち、液晶部分１４２は、これら直線偏光成分に合計でλ0／２の位相差を与える。そのため、表示部１０２が法線方向に射出する波長λ0の光は、偏光フィルム５０を透過できない。
【００８２】
ところで、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Δｎとに依存する。
Ｒｅ＝Δｎ×ｄ …（１）
ここで、Δｎ＝ｎe−ｎoである。
【００８３】
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４５°の角度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（Ｒe×π／λ） …（２）
複屈折Δｎは波長依存性を有しており、複屈折Δｎと波長ｎとは比例関係にはない。それゆえ、等式（２）から明らかなように、透過光のスペクトルは、入射光のスペクトルとは異なるプロファイルを有することとなる。
【００８４】
このように、液晶層を一対の直線偏光フィルムで挟むと、入射光とはスペクトルのプロファイルが異なる透過光を得ることができる。これと同様に、液晶層を直線偏光フィルムと反射層とで挟んだ場合にも、入射光とはスペクトルのプロファイルが異なる反射光を得ることができる。このような理由で、表示部１０２は着色して見える。
【００８５】
図１１は、図１乃至図３に示す光学素子が表示する像の他の例を示す斜視図である。
図１１に示すように、図１０に示す状態において観察方向をＸ方向に垂直な面内で傾けると、表示部１０２及び１０３の表示色が互いに異なる色へと変化する。その結果、表示部１０２及び１０３の互いからの判別が容易になる。例えば、法線方向から観察した場合に表示部１０２及び１０３は紫色に見えていたとすると、観察方向をＸ方向に垂直な面内で傾けることにより、表示部１０２の色は赤色へと変化し、表示部１０３は緑色へと変化する。表示部１０２及び１０３で生じる色変化の理由を以下に説明する。
【００８６】
観察角度θを傾けると、液晶層の実効的な複屈折Δｎ’が複屈折Δｎから変化するのに加え、以下の等式（３）に示す液晶層の実効的な膜厚ｄ’が液晶層の実際の膜厚ｄの２倍よりも大きくなる。
ｄ’＝２ｄ／ｃｏｓθ …（３）
即ち、観察角度に応じて、上記等式（１）に示すリターデイションＲｅが変化し、それゆえ、上記等式（２）に示す強度Ｉが変化する。その結果、観察角度に応じて、表示光のスペクトルのプロファイルが変化する。
【００８７】
複屈折Δｎ’は、照明光の入射角と、照明光の伝搬方向に平行な直線の液晶層主面上への投影が液晶層の光学軸に対して為す角度とに依存する。具体的には、液晶部分１４２の複屈折Δｎ’は、その光学軸はＸ方向と平行であるので、観察方向をＸ方向に垂直な面内で傾けても変化しない。これに対し、液晶部分１４３の複屈折Δｎ’は、その光学軸はＹ方向に平行であるので、観察方向をＸ方向に垂直な面内で傾けるのに伴って変化する。
【００８８】
このように、表示部１０２は、観察方向をＸ方向に垂直な面内で傾けた場合、実効的な膜厚ｄ’の変化に起因した色変化を生じる。これに対し、表示部１０３は、観察方向をＸ方向に垂直な面内で傾けた場合、実効的な膜厚ｄ’の変化と実効的な複屈折Δｎ’の変化とに起因した色変化を生じる。このため、観察方向をＸ方向に垂直な面内で傾けると、表示部１０２及び１０３の表示色は互いに異なる色へと変化し、その結果、表示部１０２及び１０３の互いからの判別が可能となる。
【００８９】
図１２は、図１乃至図３に示す光学素子が表示する像の更に他の例を示す斜視図である。
【００９０】
図１２には、図１１に示す状態において、光学素子１０と偏光フィルム５０とを重ねたまま、その法線の周りで９０°回転させた場合に観察可能な像を描いている。観察方向を斜めとしたまま、光学素子１０を偏光フィルム５０と共にその法線の周りで９０°回転させると、表示部１０２と表示部１０３の間で表示色が入れ替わる。なお、図１２を参照しながら説明した色変化は、図１１に示す状態において、光学素子１０のみを法線の周りで９０°回転させた場合にも生じる。
【００９１】
このように、図１乃至図３に示す光学素子１０が表示する像は、以下に例示するように、観察条件に応じて多様に変化する。
【００９２】
・表示部１０２及び１０３は、偏光フィルム５０なしで法線方向から観察した場合に、互いに等しい色を表示する。
【００９３】
・表示部１０２及び１０３は、偏光フィルム５０なしで法線方向から観察した場合と、偏光フィルム５０なしで斜め方向から観察した場合とで同じ色を表示する。
【００９４】
・表示部１０２及び１０３は、偏光フィルム５０を介して法線方向から観察した場合に、互いにほぼ等しい色を表示する。
【００９５】
・表示部１０２及び１０３は、偏光フィルム５０を介して斜め方向から観察した場合に、互いに異なる色を表示する。
【００９６】
・表示部１０２及び１０３は、偏光フィルム５０を介して法線方向から観察した場合と、偏光フィルムを介して斜め方向から観察した場合とで異なる色を表示する。
【００９７】
・表示部１０２及び１０３は、偏光フィルム５０の位置及び方位を固定し、光学素子１０をその法線の周りで回転させながら偏光フィルム５０を介して斜め方向から観察した場合に色変化を生じる。
【００９８】
・表示部１０２及び１０３は、光学素子１０の位置及び方位を固定し、偏光フィルム５０をその法線の周りで回転させながら、これを介して斜め方向から観察した場合に色変化を生じる。
【００９９】
・表示部１０２及び１０３は、偏光フィルム５０の位置及び方位を固定し、光学素子１０をその法線の周りで回転させながら、偏光フィルム５０を介して斜め方向から観察した場合に、表示色が入れ替わる。
【０１００】
・表示部１０２及び１０３は、光学素子１０と偏光フィルム５０との相対的な配置を固定し、それらをその法線の周りで回転させながら、偏光フィルム５０を介して斜め方向から観察した場合に、表示色が入れ替わる。
【０１０１】
・表示部１０４は、偏光フィルム５０なしで法線方向から観察した場合に、表示部１０２及び１０３と同じ色を表示する。
【０１０２】
・表示部１０４は、偏光フィルム５０なしで法線方向から観察した場合と、偏光フィルム５０なしで斜め方向から観察した場合とで同じ色を表示する。
【０１０３】
・表示部１０４は、偏光フィルム５０なしで光学素子１０をその法線の周りで回転させながら斜め方向から観察した場合に色変化を生じない。
【０１０４】
・表示部１０４は、偏光フィルム５０をその法線の周りで回転させながら、これを介して斜め方向から観察した場合に色変化を生じる。
【０１０５】
・表示部１０１は、偏光フィルム５０なしで観察した場合と、偏光フィルム５０を介して観察した場合のいずれにおいても、観察角度に応じて色及び明るさが変化しない。
【０１０６】
・表示部１０１は、偏光フィルム５０をその法線の周りで回転させながら、これを介して斜め方向から観察した場合に、色変化を生じない。
【０１０７】
上記のように、図１乃至図３に示す光学素子１０が表示する像は観察条件に応じて多様に変化する。そして、この光学素子１０は、有色パターン層１６を設けているため、偏光フィルム５０なしで観察した場合にも像を表示する。従って、この光学素子１０は、優れた偽造防止効果、装飾効果及び／又は美的効果を提供する。
【０１０８】
例えば、この光学素子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。また、この光学素子１０と偏光フィルム５０とを含んだ光学キットは、先の真偽判定に利用可能であるのに加え、玩具、学習教材又は装飾品等としても利用することができる。
【０１０９】
この光学素子１０には、後で説明するように、偏光フィルム５０を介して観察した場合に又は肉眼で観察した場合に、表示部１０４と表示部１０２乃至１０３の一部との組み合わせが１つの像、例えば、文字、文字列、記号、図形又はそれらの組み合わせを表示する構成を採用してもよい。こうすると、より複雑な視覚効果を達成することができ、より優れた偽造防止効果、装飾効果及び／又は美的効果を実現することができる。
【０１１０】
また、有色パターン層１６に光学可変インキを使用すると、偏光フィルムを介して斜め方向から観察したときに、表示部１０２及び１０３だけでなく、表示部１０１でも観察角度に応じた色変化を生じさせることができる。従って、この場合も、より複雑な視覚効果を達成することができ、より優れた偽造防止効果、装飾効果及び／又は美的効果を実現することができる。
【０１１１】
次に、本発明の第２態様について説明する。
図１３は、本発明の第２態様に係る光学素子を概略的に示す平面図である。図１４は、図１３に示す光学素子のＸＩＶ―ＸＩＶ線に沿った断面図である。
【０１１２】
この光学素子１０は、以下の構成を採用したこと以外は、図１乃至図３を参照しながら説明した光学素子１０と同様の構成を有している。即ち、この光学素子１０では、液晶層１４は、液晶部分１４２の代わりに液晶部分１４５を含んでいる。液晶部分１４５は、部分１４２と比較してより厚い。また、液晶部分１４５の前面には、液晶部分１４３の前面に設けられているのと同様の溝、即ち、長さ方向がＹ方向に平行であり、Ｘ方向に配列した複数の溝が設けられている。そして、液晶部分１４５では、メソゲンはＹ方向に配向している。なお、図１３及び図１４において参照符号１０５を付している部分は、この光学素子１０のうち液晶部分１４５に対応した部分である。
【０１１３】
この光学素子１０は、肉眼で観察した場合には、図１を参照しながら説明したのと同様の像を表示する。但し、この光学素子１０は、偏光子を介して観察した場合に、図１乃至図３を参照しながら説明した光学素子１０とは異なる像を表示する。
【０１１４】
図１５は、図１３及び図１４に示す光学素子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。図１６は、図１３及び図１４に示す光学素子が表示する像の他の例を示す斜視図である。図１７は、図１３及び図１４に示す光学素子が表示する像の更に他の例を示す斜視図である。
【０１１５】
図１５乃至図１７では、図１３及び図１４に示す光学素子１０と吸収型の直線偏光フィルム５０とを、偏光フィルム５０側から光学素子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。このような配置を採用し、これを正面から観察すると、図１５に示すように、表示部１０１及び１０３乃至１０５は互いからの判別が容易である。これについて、より詳細に説明する。なお、表示部１０１及び１０４は、図１０を参照しながら説明した条件のもとで観察した場合と同じ色に見えるので、ここでは説明を省略する。
【０１１６】
等式（１）及び（２）を用いた説明から明らかなように、光学素子１０と偏光フィルム５０とを重ね、これらを正面から観察したときに表示部１０３及び１０５が表示する色は、液晶部分１４３及び１４５の厚さｄに依存する。液晶部分１４３と液晶部分１４５とは厚さが異なっているので、表示部１０３及び１０５は異なる色を表示する。例えば、表示部１０３は緑色に見え、表示部１０５は黄色に見える。このように、光学素子１０に偏光フィルム５０を重ねて正面から観察した場合、表示部１０３及び１０５は、異なる色を表示する。
【０１１７】
また、図１６に示すように、図１５に示す状態において観察方向をＸ方向に垂直な面内で傾けると、表示部１０５では、表示部１０３と同様に、実効的な膜厚ｄ’の変化に起因した色変化を生じる。即ち、表示部１０５は、図１乃至図３に示す光学素子１０の表示部１０２とは異なる色変化を生じる。
【０１１８】
そして、図１７に示すように、図１６に示す状態において光学素子１０と偏光フィルム５０とを重ねたままその法線の周りで９０°回転させると、表示部１０５では、表示部１０３と同様に、実効的な膜厚ｄ’の変化と実効的な複屈折Δｎ’の変化とに起因した色変化を生じる。但し、表示部１０５と表示部１０３とでは、実際の膜厚ｄが異なっている。従って、表示部１０５は、図１乃至図３に示す光学素子１０の表示部１０２とは異なる色変化を生じる。
【０１１９】
即ち、この光学素子１０は、図１乃至図３を参照しながら説明した光学素子１０とは異なり、以下の特徴を有していない。
【０１２０】
・表示部１０５及び１０３は、偏光フィルム５０を介して法線方向から観察した場合に、互いにほぼ同じ色を表示する。
【０１２１】
・表示部１０５及び１０３は、偏光フィルム５０の位置及び方位を固定し、光学素子１０をその法線の周りで回転させながら、偏光フィルム５０を介して斜め方向から観察した場合に、表示色が入れ替わる。
【０１２２】
・表示部１０５及び１０３は、光学素子１０と偏光フィルム５０との相対的な配置を固定し、それらをその法線の周りで回転させながら、偏光フィルム５０を介して斜め方向から観察した場合に、表示色が入れ替わる。
【０１２３】
その代わりに、この光学素子１０は、以下の特徴を有している。
【０１２４】
・表示部１０５及び１０３は、偏光フィルム５０を介して法線方向から観察した場合に、異なる色を表示する。
【０１２５】
・表示部１０５及び１０３は、偏光フィルム５０の位置及び方位を固定し、光学素子１０をその法線の周りで回転させながら、偏光フィルム５０を介して斜め方向から観察した場合に、互いに異なる色を表示しながら色変化を生じる。
【０１２６】
・表示部１０５及び１０３は、光学素子１０と偏光フィルム５０との相対的な位置を固定し、偏光フィルム５０をその法線の周りで回転させながら、これを介して斜め方向から観察した場合に、互いに異なる色を表示しながら色変化を生じる。
【０１２７】
従って、この光学素子１０も、図１乃至図３を参照しながら説明した光学素子１０と同様に、例えば、優れた偽造防止効果、装飾効果及び又は美的効果を提供する。それゆえ、この光学素子１０とこれを支持した印刷物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。また、この光学素子１０と偏光フィルム５０とを含む光学キットは、先の真偽判定に利用可能であるのに加え、玩具、学習教材又は装飾品等としても利用することができる。
【０１２８】
液晶部分１４３と液晶部分１４５とで厚さを異ならしめる場合、それらの厚さの差は、例えば、０．１μｍ乃至５μｍの範囲内とする。この差が小さいと、偏光フィルム５０を介して観察した場合に、表示部１０５と表示部１０３とを互いから判別することが難しくなる。この差が大きいと、より厚い液晶部分において、高い秩序度でメソゲンを配向させることが難しくなる。その結果、偏光フィルム５０を介して観察した場合に、設計通りの色を表示させることが難しくなる。
【０１２９】
次に、本発明の第３態様について説明する。
図１８は、本発明の第３態様に係る光学素子を概略的に示す平面図である。
【０１３０】
この光学素子１０は、以下の構成を採用したこと以外は、図１乃至図３を参照しながら説明した光学素子１０と同様の構成を有している。即ち、この光学素子１０では、表示部１０３を省略している。そして、この光学素子１０は、偏光子を使用する特定の条件のもとで観察した場合に、表示部１０１及び１０２が同じ色を表示するように設計している。例えば、有色パターン層１６の透過スペクトル及び反射スペクトル、液晶部分１４２におけるメソゲンの配向方向、液晶部分１４２の膜厚、並びに反射層１２の反射率及び光散乱能などを最適化することにより、偏光子を使用する特定の条件のもとで観察した場合に、表示部１０１及び１０２が同じ色を表示するようにしている。
【０１３１】
この光学素子１０は、肉眼で観察した場合には、表示部１０１に対応した像を表示する。そして、偏光子を使用する特定の条件のもとで観察した場合には、以下に説明するように、表示部１０１と表示部１０２との組み合わせに対応した像を表示する。
【０１３２】
図１９は、図１８に示す光学素子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。
【０１３３】
図１９では、図１８に示す光学素子１０と吸収型の直線偏光フィルム５０とを、偏光フィルム５０側から光学素子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。このような配置を採用し、これを正面から観察すると、表示部１０２は着色して見える。表示部１０１の色と表示部１０２の色とが同じであれば、図１９に示すように、表示部１０１と表示部１０２とを互いから識別することが困難となる。逆に言えば、表示部１０１と表示部１０２とを１つの表示部として見ることが容易になる。
【０１３４】
従って、肉眼で観察した場合には、図１８に示すように文字「Ｐ」を表示させ、偏光子を使用する特定の条件のもとで観察した場合にのみ図１９に示すように文字「Ｂ」を表示させることができる。即ち、表示部１０１が構成している可視像と表示部１０２が構成している潜像とで１つの情報を表示させることができる。
【０１３５】
この情報は、光学素子１０を肉眼で観察した場合には読み取ることはできない。そして、偏光フィルム５０を使用した場合であっても、特定の条件のもとで観察しない限り、表示部１０１と表示部１０２とが同じ色に見えることはない。従って、この情報は、不正に読み取られ難い。
【０１３６】
上述した光学素子１０には、様々な変形が可能である。
【０１３７】
例えば、反射層１２として、微細な凹凸構造が設けられた金属反射面を有する層を使用してもよい。例えば、基材１１の前面に、微細な凹凸構造を設けておく。なお、この場合、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。そして、基材１１の前面上に、例えば真空蒸着法やスパッタリング法などの気相堆積法により金属又は合金からなる層を形成する。金属又は合金としては、例えば、アルミニウム、銀、ニッケル、クロム又はそれらの合金を使用することができる。以上のようにして、反射層１２を得る。このようにして得られる反射層１２は、基材１１の前面に設けられた微細な凹凸構造に由来した凹凸構造を前面に含んでいるため、光散乱性を有している。
【０１３８】
反射層１２は、前面に微細な凹凸構造が設けられた１層又は多層の誘電体膜であってもよい。反射層１２として、例えば、硫化亜鉛からなる単層の誘電体膜を使用した場合、肉眼で光学素子１０を観察したときに反射層１２の背景の色を知覚することができる。また、偏光子を介して光学素子１０を観察したときには、液晶層１２が与える視覚効果に、反射層１２の背景の色が与える視覚効果を加えることができる。反射層１２として多層誘電体膜を使用した場合には、光学素子１０に波長選択性を与えることができる。従って、反射層１２として金属蒸着層や単層の誘電体膜を使用した場合とは異なる視覚効果を得ることができる。多層誘電体膜は、基材１１上に、例えば、硫化亜鉛などの高屈折率材料と、フッ化マグネシウムなどの低屈折率材料とを交互に蒸着することによって得られる。
【０１３９】
光学素子１０は、以下に説明する保護層や粘着層を更に含んでいてもよい。
図２０は、図１乃至図３に示す光学素子の一変形例を示す断面図である。
【０１４０】
図２０に示す光学素子１０は、有色パターン層１６を被覆した保護層１７を更に含んでいること以外は、図１乃至図３を参照しながら説明した光学素子１０と同様の構造を有している。保護層１７を設けると、液晶層１５などの損傷や光劣化を生じ難くすることができ、光学素子１０が表示する像の劣化を抑制することができる。加えて、有色パターン層１６の剥がれ等を防止することができる。
【０１４１】
保護層１７の材料としては、例えば、耐傷性に優れたハードコート材料を使用することができる。或いは、保護層１７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、単独で又は混合して用いることができる。これら樹脂には、耐摩擦性等を付与するために、ポリエチレンワッス、カルナバワックス及びシリコンワックス等のワックス類、炭酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、シリカ、アルミナ及びタルク等の体質顔料、又はシリコーン油脂等の油脂類を、樹脂の透明性を損なわない範囲で添加することができる。保護層１７は、無色透明であってもよく、有色透明であってもよい。
【０１４２】
図２１は、図１乃至図３に示す光学素子の他の変形例を示す断面図である。
図２１に示す光学素子１０は、基材１１の裏面を被覆した粘着層１８を更に含んでいること以外は、図２０を参照しながら説明した光学素子１０と同様の構造を有している。この光学素子１０は、物品に貼り付けて使用する用途に適している。なお、粘着層１８は、剥離紙で被覆してもよい。
【０１４３】
偏光子として、偏光フィルム５０を使用する代わりに、板状の偏光子などの他の形態の偏光子を使用してもよい。また、直線偏光子の代わりに、円偏光子又は楕円偏光子を使用してもよい。この場合、直線偏光子を利用した場合とは異なる色変化を観察できる。従って、より複雑な視覚効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０１４４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光学素子を概略的に示す平面図。
【図２】図１に示す光学素子のＩＩ―ＩＩ線に沿った断面図。
【図３】図１に示す光学素子のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿った断面図。
【図４】図１乃至図３に示す光学素子の製造プロセスの一例において得られる中間製品を概略的に示す平面図。
【図５】図４に示す中間製品のＶ−Ｖ線に沿った断面図。
【図６】配向層の表面に採用可能な構造の一例を概略的に示す平面図。
【図７】配向層の表面に採用可能な構造の他の例を概略的に示す平面図。
【図８】配向層の表面に採用可能な構造の更に他の例を概略的に示す平面図。
【図９】配向層の表面に採用可能な構造の更に他の例を概略的に示す平面図。
【図１０】図１乃至図３に示す光学素子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１１】図１乃至図３に示す光学素子が表示する像の他の例を示す斜視図。
【図１２】図１乃至図３に示す光学素子が表示する像の更に他の例を示す斜視図。
【図１３】本発明の第２態様に係る光学素子を概略的に示す平面図。
【図１４】図１３に示す光学素子のＸＩＶ―ＸＩＶ線に沿った断面図。
【図１５】図１３及び図１４に示す光学素子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１６】図１３及び図１４に示す光学素子が表示する像の他の例を示す斜視図。
【図１７】図１３及び図１４に示す光学素子が表示する像の更に他の例を示す斜視図。
【図１８】本発明の第３態様に係る光学素子を概略的に示す平面図。
【図１９】図１８に示す光学素子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２０】図１乃至図３に示す光学素子の一変形例を示す断面図。
【図２１】図１乃至図３に示す光学素子の他の変形例を示す断面図。
【符号の説明】
【０１４５】
１０…光学素子、１１…基材、１２…反射層、１３…中間層、１４…液晶層、１５…アンカー層、１６…有色パターン層、１７…保護層、１８…粘着層、２０…中間製品、２１…基材、２２…配向層、５０…偏光フィルム、１４２…液晶部分、１４３…液晶部分、１４４…液晶部分、１０１…表示部、１０２…表示部、１０３…表示部、１０４…表示部、１０５…表示部、Ａ２…領域、Ａ３…領域、Ａ４…領域。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光散乱性の反射層と、前記反射層の一方の主面の少なくとも一部と向き合い、固化した液晶材料からなる液晶層と、前記液晶層の一部を間に挟んで又は前記液晶層を間に挟むことなしに前記主面の一部と向き合った有色パターン層とを具備したことを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記液晶層は、面内方向に隣り合い、メソゲンの配向方向が互いに異なる複数の液晶部分を含んだことを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記液晶層は、面内方向に隣り合い、膜厚が互いに異なる複数の液晶部分を含んだことを特徴とする請求項１又は２に記載の光学素子。
【請求項４】
前記有色パターン層に対応した第１表示部と、肉眼で観察した場合に前記第１表示部とは異なる色に見え、偏光子を介して特定の観察方向から観察した場合に前記第１表示部と同じ色に見える第２表示部とを含んだことを特徴とする請求項２又は３に記載の光学素子。
【請求項５】
偏光子を介して前記観察方向から観察した場合に前記第１表示部とは異なる色に見える第３表示部を更に含んだことを特徴とする請求項４に記載の光学素子。
【請求項６】
前記観察方向は前記光学素子の表示面に対して垂直であることを特徴とする請求項４又は５に記載の光学素子。
【請求項７】
前記観察方向は前記光学素子の表示面に対して斜めであることを特徴とする請求項４又は５に記載の光学素子。
【請求項８】
前記複数の液晶部分の少なくとも１つの表面には、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設けられていることを特徴とする請求項２乃至７の何れか１項に記載の光学素子。
【請求項９】
前記反射層は金属反射層を含んでいることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の光学素子。
【請求項１０】
請求項１乃至９の何れか１項に記載の光学素子と、これを支持した物品とを含んだことを特徴とするラベル付き物品。
【請求項１１】
請求項１乃至９の何れか１項に記載の光学素子と偏光子とを含んだことを特徴とする光学キット。
【請求項１】
光散乱性の反射層と、前記反射層の一方の主面の少なくとも一部と向き合い、固化した液晶材料からなる液晶層と、前記液晶層の一部を間に挟んで又は前記液晶層を間に挟むことなしに前記主面の一部と向き合った有色パターン層とを具備したことを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記液晶層は、面内方向に隣り合い、メソゲンの配向方向が互いに異なる複数の液晶部分を含んだことを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記液晶層は、面内方向に隣り合い、膜厚が互いに異なる複数の液晶部分を含んだことを特徴とする請求項１又は２に記載の光学素子。
【請求項４】
前記有色パターン層に対応した第１表示部と、肉眼で観察した場合に前記第１表示部とは異なる色に見え、偏光子を介して特定の観察方向から観察した場合に前記第１表示部と同じ色に見える第２表示部とを含んだことを特徴とする請求項２又は３に記載の光学素子。
【請求項５】
偏光子を介して前記観察方向から観察した場合に前記第１表示部とは異なる色に見える第３表示部を更に含んだことを特徴とする請求項４に記載の光学素子。
【請求項６】
前記観察方向は前記光学素子の表示面に対して垂直であることを特徴とする請求項４又は５に記載の光学素子。
【請求項７】
前記観察方向は前記光学素子の表示面に対して斜めであることを特徴とする請求項４又は５に記載の光学素子。
【請求項８】
前記複数の液晶部分の少なくとも１つの表面には、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設けられていることを特徴とする請求項２乃至７の何れか１項に記載の光学素子。
【請求項９】
前記反射層は金属反射層を含んでいることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の光学素子。
【請求項１０】
請求項１乃至９の何れか１項に記載の光学素子と、これを支持した物品とを含んだことを特徴とするラベル付き物品。
【請求項１１】
請求項１乃至９の何れか１項に記載の光学素子と偏光子とを含んだことを特徴とする光学キット。
【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２０】
【図２１】
【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２０】
【図２１】
【公開番号】特開２００９−２８２２４０（Ｐ２００９−２８２２４０Ａ）
【公開日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３３４０６（Ｐ２００８−１３３４０６）
【出願日】平成２０年５月２１日（２００８．５．２１）
【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３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月２１日（２００８．５．２１）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
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