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表示体および物品
説明

表示体および物品

【課題】モアレ画像と回折格子などの凹凸構造からの射出光を組合わせた表示体において、意匠性が高く、視覚効果が明確な表示体および物品を提供することである。
【解決手段】基材の一方の面上に設けられ、少なくとも一部に複数のレンズを文字や記号、絵柄などのパターン状に配設してなるレンズ形成領域、および、少なくとも一部が文字や記号、絵柄などのパターン状に配設されていて、前記レンズが配設されていない非レンズ形成領域を備えたレンズ形成層と、前記複数のレンズの各焦点位置に設けられ、前記複数のレンズの配列ピッチと異なる間隔で、前記レンズ形成領域と同一な文字や記号、絵柄などのパターン状に複数の表示要素を配したレンズ表示領域を備えた表示層と、前記非レンズ形成領域の下部に位置する前記表示層に設けられ、前記非レンズ形成領域と同一な文字や記号、絵柄などのパターン状に配置した複数の凹部又は凸部から成る凹凸構造を備え、この凹凸構造の少なくとも一部に光反射層を有する非レンズ表示領域とを具備している。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、表示体およびこの表示体を備えた物品に関する。
【背景技術】
【0002】
キャッシュカード、クレジットカードおよびパスポートなどの認証物品並びに商品券および株券などの有価証券には、偽造が困難であることが望まれる。そのため、従来から、そのような物品には、その偽造を抑止すべく、偽造または模造が困難であるとともに、偽造品や模造品との区別が容易なラベルが貼り付けられている。
【0003】
そのような中で、近年ではモアレ効果を用いた表示体が、紙幣などの偽造、改ざん防止目的で盛んに用いられるようになっている。特許文献1では、モアレパターンを構成する有値物が記載されている。モアレバターンとモアレアナライザが適切に重ね合わされており、観察者がモアレ画像を可視化することが可能となる。
【0004】
モアレパターンとしては、インキや顔料などによって形成される印刷層や、回折格子などの凹凸構造を用いることができるとされ、モアレ画像の多彩な表現を可能としている。
【0005】
上記のような表示体の場合、モアレアナライザとしてマイクロレンズアレイが用いられることが多い。モアレアナライザとしてマイクロレンズを用いた場合、モアレパターンとして回折格子などの凹凸形状を用いるためには、厳密な光学設計が必要となる。また、作製時にレンズの焦点距離などがずれてしまった場合などは、観察されるモアレ画像がぼけたり、回折格子から射出される回折光の効果が無くなるなど、作製時の精度も厳しいものが求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特許第4613178号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明が解決しようとする課題は、モアレ画像と回折格子などの凹凸構造からの射出光を組合わせた表示体において、意匠性が高く、視覚効果が明確な表示体および物品を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の請求項1に係る表示体は、基材の一方の面上に設けられ、少なくとも一部に複数のレンズを文字や記号、絵柄などのパターン状に配設してなるレンズ形成領域、および、少なくとも一部が文字や記号、絵柄などのパターン状に配設されていて、前記レンズが配設されていない非レンズ形成領域を備えたレンズ形成層と、前記複数のレンズの各焦点位置に設けられ、前記複数のレンズの配列ピッチと異なる間隔で、前記レンズ形成領域と同一な文字や記号、絵柄などのパターン状に複数の表示要素を配したレンズ表示領域を備えた表示層と、前記非レンズ形成領域の下部に位置する前記表示層に設けられ、前記非レンズ形成領域と同一な文字や記号、絵柄などのパターン状に配置した複数の凹部又は凸部から成る凹凸構造を備え、この凹凸構造の少なくとも一部に光反射層を有する非レンズ表示領域とを具備している。
【0009】
本発明の請求項2に係る表示体は、前記凹凸構造の少なくとも一部は、複数の凹部または凸部が周期的に並んだ回折格子構造、あるいは、複数の直線状の凸部および/または凹部がランダムに配置された指向性散乱構造、あるいは、二次元的に配列した複数の凹部または凸部からなり、隣接する前記凹部または凸部の中心間距離が一定の周期を有していて、かつ400nm以下であり、前記凹部または凸部の前記基材表面と鉛直な方向の高さが200nm乃至600nmであり、単一の前記凹部または凸部の表面積が、前記単一の凹部または凸部を前記レリーフ構造形成層表面へ配列するのに要する占有面積の1.5倍以上であり、通常の照明条件下において法線方向から観察した場合に黒色もしくは暗灰色を表示するとともに特定条件下において回折光射出機能を有する構造、あるいは、上面が前記基材と略平行である複数の凸部、または底面が前記基材と略平行である複数の凹部と、前記基材面と略平行な平坦部が配置されて構成した領域とからなり、前記複数の凸部または凹部は、長辺及び短辺の長さがそれぞれ0.3μm以上かつ10μm以下であり、前記凸部または凹部の高さは0.1μm以上かつ0.5μm以下であり、前記凸部または凹部は前記領域内で整然配置または非整然配置され、前記領域内における凸部または凹部の占有面積が20%以上かつ80%以下の構造、の少なくとも1種類以上からなることを特徴とする。
【0010】
本発明の請求項3に係る表示体は、前記表示要素は、複数の凹部または凸部からなり、隣接する前記凹部または凸部の中心間距離が一定の周期を有していて、かつ400nm以下であり、前記凹部または凸部の前記基材表面と鉛直な方向の高さが200nm乃至600nmであり、単一の前記凹部または凸部の表面積が前記単一の凹部または凸部を前記レリーフ構造形成層表面へ配列するのに要する占有面積の1.5倍以上であり、通常の照明条件下において法線方向から観察した場合に黒色もしくは暗灰色を表示するとともに特定条件下において回折光射出機能を有する構造と、複数の凹部または凸部を光散乱要素として、入射光について光散乱を生じせしめる光散乱構造とが交互に繰り返される形状とからなり、前記複数の凹部または凸部の少なくとも一部は光反射層を配していることを特徴とする。
【0011】
本発明の請求項4に係る表示体は、前記表示要素は、少なくとも1種類以上の色を呈する印刷パターンからなることを特徴とする。
【0012】
本発明の請求項5に係る表示体は、前記複数の表示要素は複数のセルで構成されていて、セルの一辺の長さが145μm以下であることを特徴とする。
【0013】
本発明の請求項6に係る表示体は、前記表示層と前記レンズ形成層との間に粘着層を設けることを特徴とする。
【0014】
本発明の請求項7に係る物品は、請求項1〜6のいずれか1つに記載された表示体を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、複数のレンズを配設したレンズ形成領域とレンズを配設していない非レンズ形成領域からなるレンズ形成層と、前記レンズ形成領域の下部であり、前記レンズの焦点距離の位置に配設されたレンズ表示領域と、前記非レンズ形成領域の下部に配設され、一部または全てが光反射層を具備した非レンズ表示領域とから構成された表示体を提供できる。
【0016】
さらに、本発明の表示体では、複数のレンズを文字や記号、絵柄などのパターンを表現するように規則的に配置し、レンズ形成領域で様々なパターンを表現することで、表示体の意匠性を向上させている。また、非レンズ形成領域も、文字や記号、絵柄などのパターンを表現するように配置し、レンズ形成領域と非レンズ形成領域とを組合わせることで、表示体として任意のパターンを表現することが可能となる。
【0017】
本発明の特徴として、レンズ形成領域と同一のパターンで、レンズの焦点距離の位置にレンズ表示領域を配設し、かつ、非レンズ形成領域と同一のパターンで、非レンズ形成領域の下部に非レンズ表示領域を配設した構成である。前記レンズ表示領域は、複数の表示要素を前記レンズの配列ピッチと異なるピッチで配列させた配置にすることにより、表示体を観察する観察者は、前記レンズの配列ピッチと複数の表示要素の配列ピッチのずれから生じるモアレ像を観察することが可能となる。
【0018】
さらに、非レンズ形成領域の下部に配設された非レンズ表示領域は凹凸構造からなり、その凹凸構造が回折格子や光散乱構造を形成していることにより、前記凹凸構造から射出された光は非レンズ形成領域を通り、表示体の観察者の目に届くことによって、前記回折格子から射出される虹色の回折光や、前記光散乱構造から射出される白色を呈する散乱光を観察することが可能となる。
【0019】
また、非レンズ表示領域の凹凸構造は、所謂構造色を呼ばれる、特定の波長の光を選択的に射出するような構造、または、法線方向から観察した際、黒色もしくは暗灰色を表示するとともに特定条件下において回折光射出機能を有する構造、または、指向性を持った散乱光を射出するような構造を用いることも可能となる。そのため、非レンズ表示領域は様々な色を表現し、表示体の意匠性を高める効果がある。
【0020】
本発明のレンズ形成領域では、レンズの焦点距離の位置にある、レンズ表示領域をなす複数の表示要素の配列ピッチと、レンズ形成領域に配設された複数のレンズの配列ピッチとのずれから生じるモアレ像を観察でき、非レンズ形成領域では、その下部に配設された、非レンズ表示領域をなす凹凸構造からの射出光を観察することができ、それらを組合わせて配置することで、表示体を観察する観察者は、1つの表示体内で、レンズ形成領域のモアレ像と、非レンズ形成領域での像を両方観察することが可能となり、表現性、意匠性に優れた表示体を実現している。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本発明の実施形態に係る表示体の構成を模式的に示す平面図。
【図2】図1におけるX−X´線に沿った縦断側面を示す模式図。
【図3】凸レンズの焦点距離と曲率半径などの関係を示した図。
【図4】表示体のレンズ形成領域を観察する際のイメージを示した図。
【図5】凹凸構造の縦断側面を示す模式図。
【図6】凹凸構造に採用可能な凹部または凸部の配置パターンの例を概略的に示す模式図。
【図7】凹凸構造に採用可能な凹部または凸部の配置パターンの例を模式的に示す縦断側面図。
【図8】本発明の実施例における表示体の構成を模式的に示す平面図。
【図9】図8におけるX−X´線に沿った縦断側面を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
なお、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られない。
【0023】
図1、図2は、本実施形態に係る表示体1の構成を模式的に示すものである。表示体1は、複数のレンズ4が規則的に配設されたレンズ形成領域2と、レンズ4が配設されていない非レンズ形成領域3が花の絵柄を表現するように構成されていて、これらはレンズ形成層7に設けられている。レンズ形成層7は基材5上に設けられている。
【0024】
基材5としては光透過性の高いものが望ましい。たとえば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリカーボネート(PC)、トリアセチルセルロース(TAC)などの高い光透過性を有する樹脂からなるフィルムまたはシートなどが好適である。
【0025】
さらに、基材5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。さらには、反射防止処理、低反射防止処理、ハードコート処理、帯電防止処理および防汚処理などの処理を施してもよい。
【0026】
レンズ4はマイクロレンズやプリズムなどのレンズ形状が望ましい。特に、マイクロレンズを用いることで、観察できるモアレ像が上下または左右の方向に動く効果を発言させることが可能であり、表示体1の意匠性を高めることができる。この効果に関しては後述する。
【0027】
レンズ4を形成する材料として、たとえば、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、スチレン系樹脂およびアクリル系/スチレン系共重合樹脂等の熱可塑性樹脂材料または紫外線硬化樹脂を使用することができる。また、レンズ形成層7の材料として、樹脂を使用する代わりに、珪酸塩を含んだ無機系材料を使用してもよい。
【0028】
レンズ4は規則的に複数配置されており、レンズ形成層7の一方の主面上で規則的に配列している。複数のレンズ4は、たとえば、正方格子、矩形格子および三角格子などの格子状に配列させることができる。ここでは、一例として、複数のレンズ4は略正方格子状に配列していることとする。
【0029】
これらのレンズアレイの作製方法としては、複数の凹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。たとえば、レンズ4は、レンズ形成層7の上にレンズ4が、複数配列させたレンズアレイに対応した形状の凹部が設けられた金型を、熱を印加しながら押し当てる方法、すなわち、熱エンボス加工法により得られる。
【0030】
レンズ形成領域2の下部であって、レンズ4の焦点距離Fの位置に表示要素6が配設されている。複数のレンズ4が球面レンズおよび非球面レンズなどの凸レンズである場合、レンズ4の焦点距離Fは、レンズ4の曲率半径Rと、屈折率n′から求めることができる。
【0031】
図3は、凸レンズ(屈折球面)での近軸結像を表した模式図である。観察者側の屈折率をn、凸レンズの屈折率をn′、凸レンズの頂点をA、頂点Aからレンズの曲率中心までの距離(曲率半径)をRとしたときの凸レンズの焦点距離F、すなわち頂点Aから表示要素6までの距離Fは下記数1により求めることができる。
【数1】

【0032】
通常、観察者は、n=1.0の空気層にいるから、凸レンズの屈折率n′と曲率半径Rが決まれば、おのずと凸レンズの頂点Aから表示要素6までの距離Fが決定されることとなる。
【0033】
表示要素6は表示層8上に設けられている。すなわち、表示層8において、レンズ表示領域10は、複数の表示要素6が印刷パターンなどによって文字や記号、絵柄などが表現されていていればよい。その際、複数のレンズ4の配列ピッチと、表示要素6の配列ピッチとの差によって表示できるモアレ再生像30(図4参照)の結像位置が決まる。
【0034】
図4は、表示体1のレンズ形成領域10を観察する際のイメージを示した図である。観察者31は、照明光源12によって照明された表示体1を観察する際、表示層8に配列された複数の表示要素6から射出され、複数のレンズ4を介した光が中空に形成する実像を観察することができる。
【0035】
これは、光の性質から、レンズの焦点面(点光源)の1点から出る光は、点光源の位置とレンズの中心を直線で結ぶ方向にレンズの大きさで平行光として進むことによる。この原理で、3次元空間の1点に何本かの平行光線で光を集め、その光線群が1点に集まった後に進む方向から光を観察すれば、観察者31にとっては光線群が集まった1点から光が発しているように見える。
【0036】
上記の原理を用いて、点を面上に繋げれば3次元空間に立体像を投影できることになる。その際の解像度(画素)は、レンズの直径の大きさとなる。
【0037】
図4に示したように、レンズの配列ピッチをΔX、表示要素6の配列ピッチをΔP、レンズの頂点Aから表示要素6までの距離、すなわち焦点距離をF、表示要素6からモアレ再生像30までの距離をSとしたとき、下記数2のような関係がある。
【数2】

【0038】
上記数2を用いれば、像が飛び出す距離、すなわち結像距離Sを決めてやり、レンズの配列ピッチΔXと焦点距離Fを設定すれば、おのずと表示要素6の配列ピッチΔPが求まる。
【0039】
上記数2を実際に計算してみると、結像距離Sが長いほど、ΔPとΔXとの差を小さくする必要があることがわかる。
【0040】
先にも述べたように、本発明の表示体1はレンズの直径が1つの画素の大きさになるので、レンズの配列ピッチΔXが小さい方がより細かいモアレ再生像30を得ることが可能となる。
【0041】
また、非レンズ形成領域3の下部に位置する表示層8には、凹凸構造9からなる非レンズ表示領域20が配設されている。凹凸構造9は、複数の凹部または凸部が周期的に並んだ回折格子などを用いることができる。回折格子などの空間周波数などを異ならしめることで、様々な波長を回折光として射出させることができ、非レンズ形成領域3での虹色を呈する表現が可能となる。
【0042】
また、非レンズ形成領域3の下部に位置する表示層8に配設された凹凸構造9は、図5に示すような、凸部およびまたは凹部がランダムに配置された指向性散乱構造であってもよい。この場合、指向性散乱構造は白色を呈する散乱光を回折光として射出させることができる。よって、非レンズ形成領域3での白色表現が可能となる。
【0043】
さらに、非レンズ形成領域3の下部に位置する表示層8に配設された凹凸構造9は、二次元的に配列した複数の凹部または凸部からなり、隣接する前記凹部または凸部の中心間距離が一定の周期を有していて、かつ、400nm以下であり、前記凹部または凸部の基材5の表面と鉛直な方向の高さが200nm乃至600nmであり、単一の前記凹部または凸部の表面積が、前記単一の凹部または凸部を前記レリーフ構造形成層表面へ配列するのに要する占有面積の1.5倍以上であり、通常の照明条件下において法線方向から観察した場合に黒色もしくは暗灰色を表示するとともに特定条件下において回折光射出機能を有する構造であってもよい。図6に、凹凸構造9に採用可能な凹部または凸部の配置パターンの例を概略的に示す。
【0044】
ここで、上記通常の照明条件とは、一般的な室内で蛍光灯等の照明光のもとで表示体1に照明光源12からの光が略垂直に凹凸構造9の表面に入射し、観察者31が目視によって表示体1を観察する条件や、室外で太陽光等の照明光のもとで表示体1に照明光源12からの光が略垂直に凹凸構造9の表面に入射し、観察者31が表示体を観察するような条件を示す。ここで、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。
【0045】
また、上記特定条件下とは、照明光源12からの光が表示体1の表面に略水平に、すなわち急な角度で入射し、観察者31が目視によってその表示体1を観察する条件を意味する。
【0046】
したがって、表示体1をその法線方向から観察した場合、非レンズ形成領域3は黒色に見える。なお、ここで、黒色は、たとえば、表示体1に法線方向から光を照射し、正反射光の強度を測定したときに、波長が400nm乃至700nmの範囲内にある全ての光成分について、反射率が25%以下であることを意味する。それゆえ、非レンズ形成領域3は、あたかも黒色印刷層の如く見える。反射率としては、観察する環境や個人差によって変動するものの、概ね25%以下であれば暗灰色の明度、彩度とも低い色が知覚され、特に10%以下であると十分な反射防止効果が得られ、黒色が知覚される。
【0047】
図6に示す凹凸構造9では、複数の凹部または凸部は所定の中心間距離でハニカム状に配列されている。この構造は、マトリクス状に配列した場合と比較して、複数の凹部または凸部による占有面積を小さくすることができ、より効率的に光の反射を防止することが可能になる。
【0048】
また、凹凸構造9を備える表示層8において、隣接する凹部または凸部の中心間距離を400nm以下にすることにより、可視光波長である400nm乃至700nmの範囲内の全ての波長について、照明光の入射角に拘らず、法線方向へ回折光を射出するのを防ぐことができる。法線方向から89°の照明光であっても、400nmの光がようやく正面方向へ向かうことになるので、実質的に可視波長の全てについてあらゆる照明条件下で十分な強度の回折光が凹部または凸部から正面方向に射出することがなくなる。すなわち、法線方向とは大きく異なる角度に回折光を射出するため、法線方向から大きく傾けて観察したときにのみ、回折光を観察することができる。
ここで、上記中心間距離とは、図6に示すように隣接する凹部または凸部の中心軸間の距離Pを意味する。
【0049】
さらに、隣接する凹部または凸部の中心間距離が250nm以上300nm以下であると、可視波長範囲400〜700nmにおいて、少なくとも赤色成分の回折光がレリーフおいて観察されることがなくなる。つまり、中心間距離が400nm以下である場合と同様に、レリーフ構造形成層による回折光が表示体1の法線方向に射出せず、法線方向とは大きく異なる角度に回折光が射出するが、赤色の可視光波長は回折されず、青色、緑色のみの可視光波長が回折されるので、従来の回折格子のように虹色に変化するではなく、青色、緑色と同系色の色のみを表示することが可能になる。
【0050】
また、凹部または凸部の基材5の表面と鉛直な方向の高さは200nm以上乃至600nm以下であることが好ましい。高さが200nmよりも小さい場合、平坦面の特性と同様に、反射率が高くなるため、十分な低反射性と低散乱性を付与することができず、高さが600nmよりも大きい場合、凹凸構造9の複製が困難となる。ここで、凹部または凸部の基材5の表面と鉛直な方向の高さとは、図6に示すように、凹部または凸部の高さHを意味する。
【0051】
上記のような凹凸構造9を用いることで、非レンズ形成領域3は正面では黒色を表現し、大きく傾けることで回折光を観察することが可能となる。
【0052】
また、非レンズ形成領域3の下部に位置する表示層8に配設される凹凸構造9は、上面が基材5と略平行である複数の凸部、または底面が基材5と略平行である複数の凹部と、基材5の表面と略平行な平坦部が配置されて構成した領域からなり、前記複数の凸部または凹部は、長辺および短辺の長さがそれぞれ0.3μm以上かつ10μm以下であり、前記凸部または凹部の高さは0.1μm以上かつ0.5μm以下であり、前記凸部または凹部は前記領域内で整然配置または非整然配置され、前記領域内における凸部または凹部の占有面積が20%以上かつ80%以下の構造であってもよい。図7に、凹凸構造9に採用可能な凹部または凸部の配置パターンの例を概略的に示す。
【0053】
凹凸構造9は、凸部の高さ(または凹部の深さ)が略同一で、かつ、基材5の表面と略平行であるので、特定の波長の光の回折効率の低下を防ぎ、別の特定の波長の光の回折効率を低下させる効果があるため、彩度の高い色を表示させることが可能になる。
【0054】
また、凹凸構造9は、多くの方位角に対して回折光を射出するので、光源の位置や観察する向きが多少変化しても、複数の波長から構成される色を観察可能である。このため、従来の回折格子のように表示色が虹色に変化してしまう現象を回避または低減することができる。
【0055】
凹凸構造9に採用可能な凸部または凹部の長辺および短辺の長さは、それぞれ0.3μm以上かつ10μm以下である。この範囲の大きさの構造であれば、可視光を十分に回折することができる。0.3μmよりも小さい場合、加工が困難になるとともに可視光を射出しにくくなり、反射防止構造体として機能しやすくなる。また、10μmよりも大きい場合、回折しにくくなるのと同時に、照明光の入射した方向の近くに回折光が射出されるため、複数の波長の光による色を観察しにくくなる。
【0056】
また、凸部または凹部の占有面積は20%以上かつ80%以下であることが好ましい。凸部または凹部の幅DはピッチPの半分であるときに回折効率が最も高くなる。よって、凸部または凹部の占有面積は50%程度のときが最も明るい表示画像が得られ、最も望ましく、20%以上かつ80%以下程度であれば、50%から離れるにしたがって回折効率が低下し射出光が暗くなっていくものの、十分に複数の波長の光からなる表示画像を視認することができる。なお、占有面積が20%および80%のときの回折効率は、50%のものの約3割程度の明るさとなる。
【0057】
凸部または凹部の占有面積が20%よりも小さい、もしくは80%よりも大きい場合には、十分な明るさが得られず、十分なアイキャッチ効果を得ることが難しくなる。
【0058】
また、凸部の高さまたは凹部の深さは0.1μm以上かつ0.5μm以下の範囲であることが好ましい。前記数2において、ピッチP、格子線幅Dを一定と仮定した場合、可視光の範囲の波長の光が入射角θ(0°よりも大きく90°未満の範囲)で入射すると、回折効率が最も高くなる凸部の高さまたは凹部の深さの値は前記0.1μm以上かつ0.5μm以下の範囲内にある。なお、回折効率が最も高くなる条件は、それよりも大きい値であっても繰り返し訪れるが、製造上、凸部の高さまたは凹部の深さは極力浅い方が作製が容易であるので、より浅い値で高い回折効率が得られる0.1μm以上かつ0.5μm以下の条件が望ましい。
【0059】
なお、凸部の高さまたは凹部の深さが0.1μmよりも浅い場合は、作製時に安定して同じ品質のものを作製するのが難しくなり、0.5μmよりも深い場合は、細かく深い構造を精密に転写成形するのが難しくなる。
【0060】
図7に示すような凹凸構造9を用いることで、どの角度から観察しても特定の波長が混ざった色を呈する、所謂構造色を射出させることができる。そのため、非レンズ形成領域3は、特定の色を呈した表示色を広く観察することが可能となる。
【0061】
ここまで述べてきた凹凸構造9は、電子線(EB)描画装置やステッパなどの微細加工装置を用いることで、高精度にかつ容易に形成することができる。特に、EB描画によって作製すると、微小なセルを画素として凹凸構造を作製できる。
【0062】
そうすれば、表示層8に配設される様々な凹凸構造9を非常に精度よく、精密に配置することが可能となる。
【0063】
それにより、非レンズ形成領域3から観察できる色は、回折格子による虹色や、散乱構造による白色、二次元的に配列した複数の凹部または凸部からなり、隣接する前記凹部または凸部の中心間距離が一定の周期を有していて、かつ400nm以下であり、前記凹部または凸部の基材5の表面と鉛直な方向の高さが200nm乃至600nmであり、単一の前記凹部または凸部の表面積が、前記単一の凹部または凸部を前記レリーフ構造形成層表面へ配列するのに要する占有面積の1.5倍以上であり、通常の照明条件下において法線方向から観察した場合に黒色もしくは暗灰色を表示するとともに特定条件下において回折光射出機能を有する構造による黒色と回折光、あるいは、上面が基材5と略平行である複数の凸部または底面が基材5と略平行である複数の凹部と、基材5の表面と略平行な平坦部が配置されて構成した領域からなり、前記複数の凸部または凹部は、長辺および短辺の長さがそれぞれ0.3μm以上且つ10μm以下であり、前記凸部または凹部の高さは0.1μm以上かつ0.5μm以下であり、前記凸部または凹部は前記領域内で整然配置または非整然配置され、前記領域内における凸部または凹部の占有面積が20%以上かつ80%以下の構造による特性の色を呈する構造色など、様々な表現が可能となり、表示体1の意匠性向上が可能となる。
【0064】
また、EB描画を用いると、1つのセルの大きさを145μm程度とすることも可能であり、視力1.0の観察者が50cm離れた距離から表示体1を観察した場合、そのサイズを見分けることができない、すなわち人間の目の分解能以下の細かさで像を表示することができる。それにより、十分高精細な像を表示できる。
【0065】
凹凸構造9は、何らかの基材の上に形成されていてもよい。たとえば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリカーボネート(PC)、トリアセチルセルロース(TAC)などの光透過性を有する樹脂からなるフィルムまたはシートなどが好適である。基材5の材料としては、ガラスなどの無機材料を使用してもよい。
【0066】
凹凸構造9を形成する材料としては、たとえば、光透過性を有する樹脂を使用することができる。たとえば、アクリル、ポリカーボネート、エポキシ、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの可視光透過性を有する樹脂を使用することができる。その中でも、たとえば、熱可塑性樹脂または光硬化性樹脂を使用すると、凹凸構造9が形成された原版を用いた転写により、一方の面上に凹凸構造9を備える表示層8を容易に作製することができる。
【0067】
表示層8は、可視光の少なくとも一部の波長について十分な透過率を有していればよく、特定の波長帯域を吸収する色素などを添加してもよい。その場合、表示層8を通して見える部分が着色して見える。
【0068】
凹凸構造9の少なくとも一部または全ては光反射層11を配している。光反射層11は、凹凸構造9が設けられた表示層8の界面の反射率を高める役割を果たす。光反射層11の材料としては、たとえば、アルミニウム、銀、およびそれらの合金など反射率の高い金属材料を使用することができる。本発明の表示体1は光反射層11を凹凸構造9の少なくとも一部を被覆するように設けているが、光反射層11に被覆されていない凹凸構造9は、屈折率の近い樹脂などで被覆されてしまうことで、凹凸構造がないものとして光学的な作用を及ぼさなくなる。
【0069】
金属材料を用いて光反射層11を作製する方法としては、たとえば、真空蒸着法およびスパッタリング法などの気相堆積法により形成することができる。表示層8を部分的に被覆した光反射層11は、たとえば、気相堆積法により薄膜を形成し、その一部を薬品などに溶解させること、または、この薄膜と表示層8との密着力よりも強い接着力を先の薄膜に対して示す接着材料によって、上記薄膜の一部を剥離することによって得られる。表示層8の一方の主面を部分的に被覆した光反射層11は、マスクを用いた気相堆積法によって形成することも可能である。気相堆積法を用いれば、本発明における厚みの制御や、光反射層11を配設しない領域の形成なども容易に行なうことができる。
【0070】
表示体1において、レンズ形成層7と表示層8との間に粘着層13を配し、分離しないようにすることもできる。このとき、粘着層13の厚みによって、レンズ4から表示要素6までの距離(焦点距離F)を調節することが可能となる。焦点距離Fがずれると、観察されるモアレ再生像30がぼけたり、コントラストが低下したりする問題が起こる。そういった意味でも、粘着層13を設け、焦点距離Fを適切に設定することが重要な要素となる。
【0071】
前述したように、レンズ表示領域10を構成する表示要素6は、インキなどを用いた印刷パターンによって作製すればよいと述べたが、表示要素6に凹凸構造9を用いることも可能である。
【0072】
その際は、図5に示したような凹凸構造と、図6に示したような凹凸構造をレンズ4の焦点距離Fの位置に配するのがよい。このとき、図5に示したような構造と、図6に示したような構造を交互に配置する。その繰り返しピッチは、レンズの配列ピッチΔXと僅かに異なるピッチであればよい。
【0073】
前述したように、数2を用いて、レンズの配列ピッチΔXとレンズ4の焦点距離F、モアレ再生像30の結像距離Sを設定することで、前記繰り返しピッチを決定することができる。
【0074】
上記のように、表示要素6に凹凸構造9を用いた場合の効果としては、図5のような凹凸構造では白色を呈する表現が可能であり、図6のような凹凸構造では黒色を呈する表現が可能である。それらの凹凸構造が複数のレンズ4との組合わせによる、モアレ拡大現象によって、レンズ形成領域2ではモアレ再生像を観察することができる。
【0075】
上記のような凹凸構造9は、電子線描画などで作製可能であり、レンズ4の配列ピッチに合わせた高精度な配置が実現できる。
【0076】
また、本発明の表示体1は、粘着層などを介して転写箔やステッカなどの形態にして、貼り付け圧着させてもよい。
【0077】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、これらは例示的なものであって、本発明をなんら限定するものではない。
【実施例1】
【0078】
図8、図9は、本発明の第1の実施例に係る表示体1を示すものである。基材5としてポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、レンズ4は紫外線硬化型樹脂によって成形した。また、表示層8は基材5の上にコーティングされた紫外線硬化型樹脂からなる。基材5にはPETフィルムを用いた。
【0079】
表示層8には、レンズ形成領域2の下部のレンズ4の焦点距離Fの位置に、凹凸構造9と印刷パターンによる表示要素6(図中四角で書かれている部分)が形成されている。凹凸構造9としては、指向性散乱構造、回折格子を用いた。
【0080】
レンズ形成領域2の下部に配設された表示層8に形成された凹凸構造9や印刷パターンは個々のレンズ4に対応して、視差画像をなすように配置されていても、その際、レンズ4の配列ピッチΔXと表示要素6の配列ピッチΔPは僅かにずらしている。凹凸構造9の形成方法としては、レーザ露光干渉系などを用いてもよいし、電子線描画などによって形成してもよい。
【0081】
非レンズ形成領域3の下部に配設された表示層8の凹凸構造9としては、図7に示すような構造を用いた。このとき、凹凸構造9のピッチPは数10μm程度、深さHは300nm程度とした。
【0082】
また、表示層8と基材5とは粘着層13により貼り合わされている。粘着層13の厚みを調節することで、レンズ4の焦点距離Fを40μm程度に設定した。
【0083】
光反射層11としては、アルミ蒸着層を真空蒸着法により製膜した。光反射層11の厚みは50nm程度である。
【0084】
レンズ4の曲率半径は20μm程度の細かさであり、焦点距離Fは40μm程度の距離である。表示体1全体の厚みも50μm程度の厚みである。もちろん、本寸法以外にも、曲率半径などは変更可能である。
【0085】
図8に示したような表示体1を観察すると、レンズ形成領域2の部分ではモアレ再生像を観察することができる。非レンズ形成領域3では、下部に配設された凹凸構造9による、回折光による表示画像を観察することができるため、モアレ再生像と回折光による発色を同時に観察することが可能となる。
【符号の説明】
【0086】
1…表示体、2…レンズ形成領域、3…非レンズ形成領域、4…レンズ、5…基材、6…表示要素、7…レンズ形成層、8…表示層、9…凹凸構造、10…レンズ表示領域、11…光反射層、12…照明光源、13…粘着層、20…非レンズ表示領域、30…モアレ再生像、31…観察者、F…焦点距離、R…曲率半径。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
基材の一方の面上に設けられ、少なくとも一部に複数のレンズを文字や記号、絵柄などのパターン状に配設してなるレンズ形成領域、および、少なくとも一部が文字や記号、絵柄などのパターン状に配設されていて、前記レンズが配設されていない非レンズ形成領域を備えたレンズ形成層と、
前記複数のレンズの各焦点位置に設けられ、前記複数のレンズの配列ピッチと異なる間隔で、前記レンズ形成領域と同一な文字や記号、絵柄などのパターン状に複数の表示要素を配したレンズ表示領域を備えた表示層と、
前記非レンズ形成領域の下部に位置する前記表示層に設けられ、前記非レンズ形成領域と同一な文字や記号、絵柄などのパターン状に配置した複数の凹部又は凸部から成る凹凸構造を備え、この凹凸構造の少なくとも一部に光反射層を有する非レンズ表示領域と、
を具備したことを特徴とする表示体。
【請求項2】
前記凹凸構造の少なくとも一部は、
複数の凹部または凸部が周期的に並んだ回折格子構造、
あるいは、複数の直線状の凸部および/または凹部がランダムに配置された指向性散乱構造、
あるいは、二次元的に配列した複数の凹部または凸部からなり、隣接する前記凹部または凸部の中心間距離が一定の周期を有していて、かつ400nm以下であり、前記凹部または凸部の前記基材表面と鉛直な方向の高さが200nm乃至600nmであり、単一の前記凹部または凸部の表面積が、前記単一の凹部または凸部を前記レリーフ構造形成層表面へ配列するのに要する占有面積の1.5倍以上であり、通常の照明条件下において法線方向から観察した場合に黒色もしくは暗灰色を表示するとともに特定条件下において回折光射出機能を有する構造、
あるいは、上面が前記基材と略平行である複数の凸部、または底面が前記基材と略平行である複数の凹部と、前記基材面と略平行な平坦部が配置されて構成した領域とからなり、前記複数の凸部または凹部は、長辺及び短辺の長さがそれぞれ0.3μm以上かつ10μm以下であり、前記凸部または凹部の高さは0.1μm以上かつ0.5μm以下であり、前記凸部または凹部は前記領域内で整然配置または非整然配置され、前記領域内における凸部または凹部の占有面積が20%以上かつ80%以下の構造、
の少なくとも1種類以上からなることを特徴とする請求項1記載の表示体。
【請求項3】
前記表示要素は、
複数の凹部または凸部からなり、隣接する前記凹部または凸部の中心間距離が一定の周期を有していて、かつ400nm以下であり、前記凹部または凸部の前記基材表面と鉛直な方向の高さが200nm乃至600nmであり、単一の前記凹部または凸部の表面積が前記単一の凹部または凸部を前記レリーフ構造形成層表面へ配列するのに要する占有面積の1.5倍以上であり、通常の照明条件下において法線方向から観察した場合に黒色もしくは暗灰色を表示するとともに特定条件下において回折光射出機能を有する構造と、複数の凹部または凸部を光散乱要素として、入射光について光散乱を生じせしめる光散乱構造とが交互に繰り返される形状とからなり、前記複数の凹部または凸部の少なくとも一部は光反射層を配していることを特徴とする請求項1記載の表示体。
【請求項4】
前記表示要素は、少なくとも1種類以上の色を呈する印刷パターンからなることを特徴とする請求項1記載の表示体。
【請求項5】
前記複数の表示要素は複数のセルで構成されていて、セルの一辺の長さが145μm以下であることを特徴とする請求項1記載の表示体。
【請求項6】
前記表示層と前記レンズ形成層との間に粘着層を設けることを特徴とする請求項1記載の表示体。
【請求項7】
請求項1〜6のいずれか1つに記載された表示体を具備したことを特徴とする物品。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【公開番号】特開2013−83813(P2013−83813A)
【公開日】平成25年5月9日(2013.5.9)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−223962(P2011−223962)
【出願日】平成23年10月11日(2011.10.11)
【出願人】(000003193)凸版印刷株式会社 (10,630)
【Fターム(参考)】