表示体及びラベル付き物品
【課題】特徴的な視覚効果を示す表示体を提供する。
【解決手段】本発明の表示体１は、複数のレリーフ構造ＲＳ１を備え、各レリーフ構造ＲＳ１は、平滑な反射面２１と、複数の凸部又は複数の凹部とを含み、各レリーフ構造ＲＳ１において、凸部の上面又は凹部の底面の各々は反射面２１に対して平行であり且つ平滑な反射面２２であり、反射面２２は、反射面２１に垂直な方向から見たときに一方向に延びた形状を有し、等しい長さ方向を有するように幅方向に配列し、反射面２１を基準とした高さ又は深さが互いに等しく、幅及び中心間距離の少なくとも一方が不規則であり、各レリーフ構造ＲＳ１は、特定の方向から白色光で照明したときに、反射面２１による反射光と反射面２２による反射光との弱め合う干渉に起因して着色した散乱光を反射光として射出するように構成され、レリーフ構造ＲＳ１の１つと他の１つとは反射面２２の長さ方向が異なっている。
【解決手段】本発明の表示体１は、複数のレリーフ構造ＲＳ１を備え、各レリーフ構造ＲＳ１は、平滑な反射面２１と、複数の凸部又は複数の凹部とを含み、各レリーフ構造ＲＳ１において、凸部の上面又は凹部の底面の各々は反射面２１に対して平行であり且つ平滑な反射面２２であり、反射面２２は、反射面２１に垂直な方向から見たときに一方向に延びた形状を有し、等しい長さ方向を有するように幅方向に配列し、反射面２１を基準とした高さ又は深さが互いに等しく、幅及び中心間距離の少なくとも一方が不規則であり、各レリーフ構造ＲＳ１は、特定の方向から白色光で照明したときに、反射面２１による反射光と反射面２２による反射光との弱め合う干渉に起因して着色した散乱光を反射光として射出するように構成され、レリーフ構造ＲＳ１の１つと他の１つとは反射面２２の長さ方向が異なっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偽造防止効果を提供する表示技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、商品券及び小切手などの有価証券類、クレジットカード、キャッシュカード及びＩＤカードなどのカード類、並びにパスポート及び免許証などの証明書類には、それらの偽造を防止するために、通常の印刷物とは異なる視覚効果を有する表示体が貼り付けられている。また、近年、これら以外の物品についても、偽造品の流通が社会問題化している。そのため、そのような物品に対しても、同様の偽造防止技術を適用する機会が増えてきている。
【０００３】
通常の印刷物とは異なる視覚効果を有している表示体としては、複数の溝を並べてなる回折格子を含んだ表示体が知られている。この表示体には、例えば、観察条件に応じて変化する像を表示させることや、立体像を表示させることができる。また、回折格子が表現する虹色に輝く分光色は、通常の印刷技術では表現することができない。そのため、回折格子を含んだ表示体は、偽造防止対策が必要な物品に広く用いられている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、溝の長さ方向又は格子定数（即ち溝のピッチ）が異なる複数の回折格子を配置して絵柄を表示することが記載されている。回折格子に対する観察者又は光源の相対的な位置が変化すると、観察者の目に到達する回折光の波長が変化する。従って、上記の構成を採用すると、虹色に変化する画像を表現することができる。
【０００５】
回折格子を利用した表示体では、複数の溝を形成してなるレリーフ型の回折格子を使用することが一般的である。レリーフ型回折格子は、通常、フォトリソグラフィを利用して製造した原版から複製することにより得られる。
【０００６】
特許文献１には、レリーフ型回折格子の原版の作製方法として、一方の主面に感光性レジストを塗布した平板状の基板をＸＹステージ上に載置し、コンピュータ制御のもとでステージを移動させながら感光性レジストに電子ビームを照射することにより、感光性レジストをパターン露光する方法が記載されている。また、回折格子の原版は、二光束干渉を利用して形成することもできる。
【０００７】
レリーフ型回折格子の製造では、通常、まず、このような方法により原版を形成し、そこから電鋳等の方法により金属製のスタンパを作製する。次いで、この金属製スタンパを母型として用いて、レリーフ型の回折格子を複製する。即ち、まず、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリカーボネート（ＰＣ）からなるフィルム又はシート状の薄い透明基材上に、熱可塑性樹脂又は光硬化性樹脂を塗布する。次に、塗膜に金属製スタンパを密着させ、この状態で樹脂層に熱又は光を与える。樹脂が硬化した後、硬化した樹脂から金属製スタンパを剥離することにより、レリーフ型回折格子の複製物を得る。
【０００８】
一般に、このレリーフ型回折格子は透明である。従って、通常、レリーフ構造を設けた樹脂層上には、蒸着法を用いてアルミニウムなどの金属又は誘電体を単層又は多層に堆積させることにより反射層を形成する。
【０００９】
その後、このようにして得られた表示体を、例えば紙又はプラスチックフィルムからなる基材上に接着層又は粘着層を介して貼り付ける。以上のようにして、偽造防止対策を施した表示体を得る。
【００１０】
レリーフ型回折格子を含んだ表示体の製造に使用する原版は、それ自体の製造が困難である。また、金属製スタンパから樹脂層へのレリーフ構造の転写は、高い精度で行わなければならない。即ち、レリーフ型回折格子を含んだ表示体の製造には高い技術が要求される。
【００１１】
しかしながら、偽造防止対策が必要な物品の多くでレリーフ型回折格子を含んだ表示体が用いられるようになった結果、この技術が広く認知され、これに伴い、偽造品の発生も増加する傾向にある。そのため、回折光によって虹色の光を呈することのみを特徴とした表示体を用いて十分な偽造防止効果を達成することが難しくなってきている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】米国特許第５０５８９９２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、特徴的な視覚効果を示す表示体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第１側面は、複数の第１レリーフ構造を備え、前記複数の第１レリーフ構造の各々は、平滑な第１反射面と、複数の凸部又は複数の凹部とを含み、前記複数の第１レリーフ構造の各々において、前記複数の凸部の上面又は前記複数の凹部の底面の各々は前記第１反射面に対して平行であり且つ平滑な第２反射面であり、それら第２反射面は、前記第１反射面に垂直な方向から見たときに一方向に延びた形状を有し、等しい長さ方向を有するように幅方向に配列し、前記第１反射面を基準とした高さ又は深さが互いに等しく、幅及び中心間距離の少なくとも一方が不規則であり、前記複数の第１レリーフ構造の各々は、特定の方向から前記レリーフ構造を白色光で照明したときに、前記第１反射面による第１反射光と前記第２反射面による第２反射光との弱め合う干渉に起因して着色した散乱光を反射光として射出するように構成され、前記複数の第１レリーフ構造の１つと他の１つとは前記第２反射面の長さ方向が異なっている表示体である。
【００１５】
本発明の第２側面は、前記複数の第１レリーフ構造の１つと他の１つとでは、前記第１反射面を基準とした前記第２反射面の高さ又は深さが異なっている第１側面に係る表示体である。
【００１６】
本発明の第３側面は、二次元的に配列した複数の画素を含み、前記複数の第１レリーフ構造の各々は前記複数の画素の１つを構成している第１又は第２側面に係る表示体である。
【００１７】
本発明の第４側面は、１つ以上の第２レリーフ構造を更に備え、前記１つ以上の第２レリーフ構造の各々は、回折格子、ホログラム、白色光で照明したときに暗灰色乃至黒色を表示する光吸収構造、及び白色光で照明したときに散乱光として白色光を射出する光散乱構造の何れか１つを構成している第１乃至第２側面の何れかに係る表示体である。
【００１８】
本発明の第５側面は、レリーフ構造形成層と、前記レリーフ構造形成層の一方の主面を少なくとも部分的に被覆した光反射層とを具備し、前記複数の第１レリーフ構造は、前記レリーフ構造形成層と前記光反射層との界面又は前記光反射層の表面に設けられている第１乃至第４側面の何れかに係る表示体である。
【００１９】
本発明の第６側面は、第１乃至第５側面の何れかに係る表示体と、これを支持した物品とを具備したラベル付き物品である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によると、特徴的な視覚効果を示す表示体が提供される。
【００２１】
本発明の第１側面に係る表示体を、特定の方向から白色光で照明した場合、この第１レリーフ構造に対応した領域は、上記の弱め合う干渉に起因して着色して見える。この領域が表示する色は、先の長さ方向に対して垂直な面内で照明方向又は観察方向を変化させることにより僅かに変化する可能性がある。但し、この場合、回折格子ほど、照明方向又は観察方向の角度が表示色に影響を及ぼすことはない。
【００２２】
また、極軸が第１反射面に垂直であり、原線が先の長さ方向に平行な極座標を考えた場合、観察方向の方位角を９０°から０°へと変化させると、第１及び第２反射光は殆ど干渉しなくなる。それ故、第１レリーフ構造に対応した領域は、無彩色、例えば銀白色に見える。
【００２３】
即ち、本発明の第１側面に係る表示体の各第１レリーフ構造は、凸部又は凹部の長さ方向に平行な軸の周りで揺動させながら、この軸に対して垂直な方向から観察した場合には、一般的な回折格子ほど表示色が大きく変化することはない。そして、第１レリーフ構造は、第１反射面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は、表示色が、有彩色と無彩色、例えば銀白色との間で変化する。
【００２４】
しかも、本発明の第１側面に係る表示体では、第１レリーフ構造の１つと他の１つとは、上記の長さ方向が異なっている。それ故、特定の観察条件のもとでは、或る第１レリーフ構造に対応した領域は有彩色を表示し、他のレリーフ構造に対応した領域は無彩色を表示する。
このように、本発明の第１側面に係る表示体は、特徴的な視覚効果を示す。
【００２５】
本発明の第３側面に係る表示体は、複数の第１レリーフ構造の１つと他の１つとでは、第１反射面を基準とした第２反射面の高さ又は深さが異なっている。これら第１レリーフ構造は、異なる有彩色を表示する。
【００２６】
本発明の第３側面に係る表示体は、二次元的に配列した複数の画素を含み、各第１レリーフ構造は画素の１つを構成している。このような表示体は、設計及びオンデマンドでの製造などが容易である。
【００２７】
本発明の第４側面に係る表示体は、１つ以上の第２レリーフ構造を更に備えている。各第２レリーフ構造は、回折格子、ホログラム、白色光で照明したときに暗灰色乃至黒色を表示する光吸収構造、及び白色光で照明したときに散乱光として白色光を射出する光散乱構造の何れか１つを構成している。このように、第１及び第２レリーフ構造を組み合わせると、より複雑な視覚効果を達成することができる。
【００２８】
本発明の第５側面に係る表示体は、レリーフ構造形成層と、このレリーフ構造形成層の一方の主面を少なくとも部分的に被覆した光反射層とを具備している。第１レリーフ構造は、レリーフ構造形成層と光反射層との界面又は光反射層の表面に設けられている。このような表示体は、例えば、原版又は複製版からレリーフ構造形成層へレリーフ構造を転写し、その上に光反射層を形成することにより得られる。それ故、この構成は、大量生産に有利である。
【００２９】
本発明の第６側面に係るラベル付き物品は、第１乃至第５側面の何れかに係る表示体を具備している。それ故、このラベル付き物品は、表示体に由来する特徴的な視覚効果を示す。この視覚効果は、例えば、その物品の偽造及び不正使用の抑制に役立つ。また、この視覚効果は、その物品に美的外観を提供し得る。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一態様に係る表示体を概略的に示す平面図。
【図２】図１に示す表示体のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図。
【図３】小さな格子定数を有している回折格子が１次回折光を射出する様子を概略的に示す図。
【図４】大きな格子定数を有している回折格子が１次回折光を射出する様子を概略的に示す図。
【図５】図１に示す表示体に採用可能な第１レリーフ構造の一例を概略的に示す平面図。
【図６】図５に示す構造のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図。
【図７】図１に示す表示体に採用可能な第１レリーフ構造の別の例を概略的に示す平面図。
【図８】回折格子が回折光を射出する様子を概略的に示す図。
【図９】第１レリーフ構造が散乱光を射出する様子を概略的に示す図。
【図１０】光散乱構造の一例を概略的に示す断面図。
【図１１】光散乱構造の他の例を概略的に示す断面図。
【図１２】回折格子が射出する回折光のスペクトルの一例を示すグラフ。
【図１３】回折格子が射出する回折光のスペクトルと観察角度との関係の一例を示すグラフ。
【図１４】第１反射面を基準とした第２反射面の高さを或る値に設定した場合に第１レリーフ構造が射出する着色光のスペクトルの一例を示すグラフ。
【図１５】第１反射面を基準とした第２反射面の高さを他の値に設定した場合に第１レリーフ構造が射出する着色光のスペクトルの一例を示すグラフ。
【図１６】第１レリーフ構造が射出する着色光のスペクトルと観察角度との関係の一例を示すグラフ。
【図１７】変形例に係る表示体を概略的に示す平面図。
【図１８】画素の配置の一例を概略的に示す平面図。
【図１９】画素の配置の他の例を概略的に示す平面図。
【図２０】画素の配置の更に他の例を概略的に示す平面図。
【図２１】２つの画像を表示するように第１レリーフ構造を配置した表示体の一例を概略的に示す平面図。
【図２２】図２１の表示体が一方の画像を表示している様子を概略的に示す平面図。
【図２３】図２１の表示体が他方の画像を表示している様子を概略的に示す平面図。
【図２４】第２レリーフ構造に採用可能な構造の一例を概略的に示す斜視図。
【図２５】第２レリーフ構造に採用可能な構造の他の例を概略的に示す斜視図。
【図２６】ラベル付き物品の一例を概略的に示す平面図。
【図２７】図２６に示すラベル付き物品のＸＸＶＩＩ−ＸＸＶＩＩ線に沿った断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
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。
【００３２】
図１は、本発明の一態様に係る表示体を概略的に示す平面図である。図２は、図１に示す表示体のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。なお、図１及び図２において、Ｘ方向及びＹ方向は表示面に対して平行であり且つ互いに対して垂直な方向である。また、Ｚ方向は、Ｘ方向及びＹ方向に対して垂直な方向である。
【００３３】
この表示体１は、図２に示すように、光透過層１１と光反射層１２との積層体を含んでいる。この例では、光透過層１１側を前面側（観察者側）とし、光反射層１２側を背面側としている。
【００３４】
光透過層１１は、基材１１１とレリーフ構造形成層１１２とを含んでいる。
基材１１１は、光透過性を有している。基材１１１は、典型的には透明、特には無色透明である。基材１１１の材料としては、例えば、ＰＥＴ及びポリカーボネート（ＰＣ）のように比較的高い耐熱性を有している樹脂を用いることができる。
【００３５】
基材１１１は、それ自体を単独で取り扱うことが可能なフィルム又はシートである。基材１１１は、レリーフ構造形成層１１２の下地としての役割を果たすとともに、レリーフ構造形成層１１２を損傷から保護する役割を果たす。基材１１１は、省略することができる。
【００３６】
レリーフ構造形成層１１２は、基材１１１上に形成された層である。レリーフ構造形成層１１２は、光透過性を有している。レリーフ構造形成層１１２は、典型的には透明、特には無色透明である。
【００３７】
レリーフ構造形成層１１２の表面のうち、図１に示す領域１３及び領域１７内に位置した部分には、それぞれ、後で詳述する第１レリーフ構造ＲＳ１及び第２レリーフ構造ＲＳ２が設けられている。そして、レリーフ構造形成層１１２の表面のうち、領域１８内に位置した部分は平坦である。
【００３８】
レリーフ構造形成層１１２の材料としては、例えば、熱可塑性樹脂又は光硬化性樹脂を使用することができる。レリーフ構造形成層１１２は、例えば、基材１１１上に熱可塑性樹脂又は光硬化性樹脂を塗布し、この塗膜にスタンパを押し当てながら樹脂を硬化させることにより得られる。
【００３９】
光反射層１２は、レリーフ構造形成層１１２のレリーフ構造ＲＳ１及びＲＳ２が設けられた面を被覆している。光反射層１２としては、例えば、アルミニウム、銀、金、及びそれらの合金などの金属材料からなる金属層を使用することができる。或いは、光反射層１２として、レリーフ構造形成層１１２とは屈折率が異なる誘電体層を使用してもよい。或いは、光反射層１２として、隣り合うもの同士の屈折率が異なる誘電体層の積層体、即ち、誘電体多層膜を使用してもよい。なお、誘電体多層膜が含む誘電体層のうち、レリーフ構造形成層１１２と接触しているものの屈折率は、レリーフ構造形成層１１２の屈折率とは異なっていることが望ましい。光反射層１２は、例えば、真空蒸着法及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。
【００４０】
光反射層１２は、レリーフ構造形成層１１２のレリーフ構造ＲＳ１及びＲＳ２が設けられた面の全体を被覆していてもよく、その一部のみを被覆していてもよい。レリーフ構造形成層１１２の一部のみを被覆した光反射層１２、即ち、パターニングされた光反射層１２は、例えば、気相堆積法により連続膜としての光反射層を形成し、その後、薬品などによりその一部を溶解させることによって得られる。或いは、パターニングされた光反射層１２は、連続膜としての光反射層を形成し、その後、レリーフ構造形成層に対する光反射層の密着力と比較して光反射層に対する接着力がより高い接着材料を用いて光反射層の一部をレリーフ構造形成層から剥離することによって得られる。或いは、パターニングされた光反射層１２は、マスクを用いて気相堆積を行うこと、又は、リフトオフプロセスを利用することにより得ることができる。
【００４１】
表示体１は、接着剤層、樹脂層及び印刷層などの他の層を更に含むことができる。
接着剤層は、例えば、光反射層１２を被覆するように設ける。表示体１が光透過層１１及び光反射層１２の双方を含んでいる場合、通常、光反射層１２の表面の形状は、光透過層１１と光反射層１２との界面の形状とほぼ等しい。接着剤層を設けると、光反射層１２の表面が露出するのを防止できるため、先の界面のレリーフ構造の偽造を目的とした複製を困難とすることができる。なお、光透過層１１側を背面側とし、光反射層１２側を前面側とする場合は、接着層は、光透過層１１上に形成する。
【００４２】
樹脂層は、例えば、使用時に表示体１の表面にキズが付いてしまうのを防ぐことを目的としたハードコート層、汚れの付着を抑制する防汚層、基材表面での光の反射を防止する反射防止層、又は帯電防止層である。樹脂層は、光透過層１１と光反射層１２との積層体に対して前面側に設ける。例えば、光透過層１１側を背面側とし、光反射層１２側を前面側とする場合、光反射層１２を樹脂層によって被覆することで、光反射層１２の損傷を抑制できるのに加え、その表面のレリーフ構造の偽造を目的とした複製を困難とすることができる。
【００４３】
印刷層は、光透過層１１の観察者側に又は光透過性樹脂層１１２と光反射層１２との間に設ける。印刷層を設けることで、表示体１の意匠性を向上させることができ、また、表示体１に表示させる情報を容易に追加できる。
【００４４】
次に、レリーフ構造ＲＳ１及びＲＳ２について説明する。
図１及び図２に示す表示体１では、レリーフ構造形成層１１２の表面に、レリーフ構造ＲＳ１及びＲＳ２が設けられている。
【００４５】
レリーフ構造ＲＳ１は、レリーフ構造形成層１１２の表面であって、図１に示す領域１３に対応した位置に設けられている。ここでは、レリーフ構造形成層１１２の表面には３つのレリーフ構造ＲＳ１が設けられており、これらレリーフ構造ＲＳ１は、図１に示す文字「Ｔ」、「Ｏ」及び「Ｐ」をそれぞれ表示する。
【００４６】
レリーフ構造ＲＳ２は、レリーフ構造形成層１１２の表面であって、図１に示す領域１７に対応した位置に設けられている。これらレリーフ構造ＲＳ２は、レリーフ構造ＲＳ１が表示する文字「Ｔ」、「Ｏ」及び「Ｐ」の影をそれぞれ表示する。
【００４７】
レリーフ構造ＲＳ１及びＲＳ２は、以下に説明するように構造が異なっている。
【００４８】
（第１レリーフ構造）
第１レリーフ構造ＲＳ１について説明するに当り、まず、回折格子の格子定数（溝のピッチ）と、照明光の波長と、照明光の入射角と、回折光の射出角との関係について説明する。
【００４９】
照明光源を用いて回折格子に照明光を照射すると、回折格子は、入射光である照明光の進行方向及び波長に応じて特定の方向に強い回折光を射出する。
【００５０】
ｍ次回折光（ｍ＝０、±１、±２、・・・）の射出角βは、回折格子の溝の長さ方向に対して垂直な面内で光が進行する場合、下記の式（１）から算出することができる。
【数１】
【００５１】
式（１）において、ｄは回折格子の格子定数を表し、ｍは回折次数を表し、λは入射光及び回折光の波長を表している。また、αは、０次回折光、即ち、正反射光ＲＬの射出角を表している。換言すれば、αの絶対値は照明光の入射角と等しく、反射型回折格子の場合には、照明光の入射方向と正反射光の射出方向とは、回折格子が設けられた界面の法線ＮＬに関して対称である。
【００５２】
なお、回折格子が反射型である場合、角度αは、０°以上であり、９０°未満である。また、回折格子が設けられた界面に対して斜め方向から照明光を照射し、法線方向の角度、即ち０°を境界値とする２つの角度範囲を考えると、角度βは、回折光の射出方向と正反射光の射出方向とが同じ角度範囲内にあるときには正の値であり、回折光の射出方向と照明光の入射方向とが同じ角度範囲内にあるときには負の値である。
【００５３】
図３は、小さな格子定数を有している回折格子が１次回折光を射出する様子を概略的に示す図である。図４は、大きな格子定数を有している回折格子が１次回折光を射出する様子を概略的に示す図である。
【００５４】
点光源ＬＳは、波長が赤色域内にある光成分Ｒと、波長が緑色域内にある光成分Ｇと、波長が青色域内にある光成分Ｂとを含んだ白色光を放射する。点光源ＬＳが放射した光成分Ｇ、Ｂ及びＲは、回折格子ＧＲに入射角αで入射する。回折格子ＧＲは、光成分Ｇの一部として回折光ＤＬ_ｇを射出角β_ｇで射出し、光成分Ｂの一部として回折光ＤＬ_ｂを射出角β_ｂで射出し、光成分Ｒの一部として回折光ＤＬ_ｒを射出角β_ｒで射出する。なお、図示していないが、回折格子ＧＲは、他の次数の回折光も式（１）によって導出される角度で射出する。
【００５５】
このように、一定の照明条件のもとでは、回折格子は、回折光を、その波長に応じて異なる射出角で射出する。それ故、太陽及び蛍光灯などの白色光源下では、回折格子は、波長が異なる光が別々の角度で射出する。従って、このような照明条件下では、回折格子の表示色は、観察角度の変化に伴って虹色に変化する。また、格子定数が大きいほど、回折光は正反射光ＲＬに近い方向に射出され、射出角β_ｇ、β_ｂ及びβ_ｒの相違は小さくなる。
【００５６】
次に、回折格子の格子定数と、照明光の波長と、回折光の射出角方向における回折光の強度（回折効率）との関係について説明する。
【００５７】
式（１）によると、格子定数ｄの回折格子に対して、入射角αで照明光を入射させると、この回折格子は、射出角βで回折光を射出する。この際、波長λの光についての回折効率は、回折格子の格子定数及び溝の深さ等に応じて変化し、下記式（２）から算出することができる。
【数２】
【００５８】
ここで、ηは回折効率（０乃至１の値）を表し、ｒは回折格子の溝の深さを表し、Ｌは回折格子の溝の幅を表し、ｄは格子定数を表し、θは照明光の入射角を表し、λは照明光及び回折光の波長を表している。なお、この式（２）は、溝の長さ方向に垂直な断面が矩形波状であり、溝が比較的浅い回折格子についてのみ成り立つものである。
【００５９】
式（２）から明らかなように、回折効率ηは、溝の深さｒ、格子定数ｄ、入射角θ及び波長λに応じて変化する。また、回折効率ηは、回折次数ｍが高次になるのに伴って徐々に減少していく傾向にある。
【００６０】
次に、レリーフ構造ＲＳ１の構造と光学的性質とについて説明する。
【００６１】
図５は、図１に示す表示体に採用可能な第１レリーフ構造の一例を概略的に示す平面図である。図６は、図５に示す構造のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。
【００６２】
レリーフ構造ＲＳ１は、平滑な第１反射面２１と、上面及び側面を各々が有している複数の凸部又は底面及び側壁を各々が有している複数の凹部とを含んでいる。凸部の上面又は凹部の底面は、反射面２１に対して平行であり且つ平滑な第２反射面２２である。なお、ここでは、一例として、第２反射面２２は、基材１１１側から見たときに凸部の上面を構成していることとする。
【００６３】
凸部又は凹部は、反射面２１に垂直な方向から見たときに一方向に延びた形状を有し且つ長さ方向が揃っている。即ち、反射面２２は、反射面２１に垂直な方向から見たときに一方向に延びた形状を有し且つ長さ方向が揃っている。ここでは、反射面２２は、Ｘ方向に延びた形状を有している。
【００６４】
反射面２２の平均幅は、例えば０．５μｍ乃至５μｍの範囲内にあり、典型的には１μｍ乃至２μｍの範囲内にある。平均幅を過剰に大きく又は小さくすると、レリーフ構造ＲＳ１の表示色が薄くなる。
【００６５】
反射面２２の幅方向における平均寸法に対する長さ方向における平均寸法の比、即ち、反射面２２の平均幅に対する平均長さの比は、例えば２以上であり、典型的には１０以上である。この比を小さくすると、後述する光学的異方性を観察者に知覚させることが難しくなる。
【００６６】
３つのレリーフ構造ＲＳ１の１つは、他の２つとは、反射面２２の長さ方向が異なっている。ここでは、一例として、図１の文字「Ｔ」及び「Ｐ」をそれぞれ表示する２つのレリーフ構造ＲＳ１は反射面２２の長さ方向がＸ方向に平行であり、文字「Ｏ」を表示する１つのレリーフ構造ＲＳ１は反射面２２の長さ方向がＹ方向に平行であるとする。
【００６７】
凸部又は凹部の配列は、肉眼で知覚可能な回折光を射出する回折格子又はホログラムを構成しないように定められている。ここでは、幅方向に隣り合った反射面２２の中心線間距離は不規則であり、反射面２２の幅も不規則である。幅方向に隣り合った反射面２２の中心線間距離は一定であってもよい。或いは、反射面２２の幅は等しくてもよい。
【００６８】
幅方向に隣り合った反射面２２の中心線間距離の平均は、例えば０．５μｍ乃至５μｍの範囲内にあり、典型的には２μｍ乃至４μｍの範囲内にある。平均中心線間距離を大きくすると、レリーフ構造ＲＳ１の表示色が薄くなる。平均中心線間距離を小さくすると、光を吸収することによる反射防止効果が起きやすくなり、表示色の彩度が低下する。
【００６９】
反射面２２は、様々な長さを有している。また、反射面２２の長さ方向に関するそれら位置は不規則である。反射面２２は、等しい長さを有していてもよく、長さ方向に関して規則的に配置されていてもよい。
【００７０】
各レリーフ構造ＲＳ１では、それが含んでいる全ての反射面２２について、反射面２１を基準とした反射面２２の高さは一定である。そして、この高さは、レリーフ構造ＲＳ１を特定の方向から白色光で照明したときに、可視域内の波長を有し、反射面２１によって反射される第１反射光と、この波長を有し、反射面２２によって反射される第２反射光とが、強め合う干渉又は弱め合う干渉を生じることにより、反射光として着色光を射出するように定められている。この高さは、例えば、０．１μｍ乃至０．５μｍの範囲内にあり、典型的には０．１５μｍ乃至０．４μｍの範囲内にある。
【００７１】
この高さを小さくすると、レリーフ構造ＲＳ１が射出する着色光の色が薄くなる。また、この高さを小さくすると、製造時の外的要因、例えば、製造装置の状態及び環境の変動並びに材料組成の僅かな変化が、レリーフ構造ＲＳ１の光学的性質に及ぼす影響が大きくなる。他方、この高さが大きい場合、レリーフ構造ＲＳ１を高い形状精度及び寸法精度で形成することが難しい。
【００７２】
反射面２１の端から反射面２２への端へと延びた凸部の側面（凹部の場合は側壁）は、例えば、反射面２１に対してほぼ垂直である。この側壁（又は側面）は、反射面２１に対して傾いていてもよい。
【００７３】
反射面２１に平行な平面へのレリーフ構造ＲＳ１の正射影の面積をＳとした場合、面積Ｓに対する反射面２１の面積Ｓ１の比Ｓ１／Ｓは、例えば２０％乃至８０％の範囲内にあり、典型的には４０％乃至６０％の範囲内にある。また、面積Ｓに対する反射面２２の面積Ｓ２の比Ｓ２／Ｓは、例えば８０％乃至２０％の範囲内にあり、典型的には６０％乃至４０％の範囲内にある。そして、面積Ｓ１と面積Ｓ２との和Ｓ１＋Ｓ２の面積Ｓに対する比（Ｓ１＋Ｓ２）／Ｓは、例えば１０％乃至１００％であり、典型的には５０％乃至１００％である。比Ｓ１／Ｓ及びＳ２／Ｓの各々が５０％である場合に、最も明るい表示が可能である。一例によると、比Ｓ１／Ｓ及びＳ２／Ｓの一方が２０％であり、他方が８０％である場合に達成可能な明るさは、比Ｓ１／Ｓ及びＳ２／Ｓの各々が５０％である場合に達成可能な明るさの約３割である。
【００７４】
図７は、図１に示す表示体に採用可能な第１レリーフ構造の別の例を概略的に示す平面図である。
【００７５】
図７に示すレリーフ構造ＲＳ１は、以下の点を除いて、図５及び図６を参照しながら説明したレリーフ構造ＲＳ１と同様である。
【００７６】
即ち、図７に示すレリーフ構造ＲＳ１では、基材１１１側から見たときに、反射面２２の長さ方向は、Ｘ方向に対して時計回りに４５°の角度を成している。そして、図７に示す反射面２２は、反射面２１に対して垂直な方向から見たときに、図５に示す反射面２２と比較して端部がより丸い。
【００７７】
このように、反射面２２の長さ方向は任意である。また、反射面２１に垂直な方向から見たときに、反射面２２は、矩形、長円形及び楕円形などの様々な形状を有し得る。レリーフ構造ＲＳ１の各々は、反射面２１に垂直な方向から見た形状が異なる反射面２２を、例えば、矩形、長円形及び楕円形の反射面２２を含んでいてもよい。
【００７８】
図８は、回折格子が回折光を射出する様子を概略的に示す図である。図９は、第１レリーフ構造が散乱光を射出する様子を概略的に示す図である。
【００７９】
図８に示す回折格子は、長さ方向がＸ方向に対して平行であり、Ｙ方向に一定のピッチで配列した複数の溝ＧＲからなる。Ｘ方向に対して垂直な方向から回折格子に照明光ＩＬが入射すると、回折格子は、Ｘ方向に対して垂直な方向に、回折光ＤＬ＿ｒ、ＤＬ＿ｇ及びＤＬ＿ｂを射出する。回折光ＤＬ＿ｒ、ＤＬ＿ｇ及びＤＬ＿ｂの各射出角は、式（１）から求められる。
【００８０】
図９に示すレリーフ構造ＲＳ１では、反射面２２は、長さ方向がＸ方向に平行であり、不規則に配置されている。このようなレリーフ構造ＲＳ１は、Ｙ方向に沿って格子定数が変化した回折格子と見なすことができる。そして、式（１）から明らかなように、波長λの光の射出角βは格子定数ｄに応じて変化する。従って、Ｘ方向に対して垂直な方向からレリーフ構造ＲＳ１に照明光ＩＬが入射すると、レリーフ構造ＲＳ１はＸ方向に対して垂直な方向に散乱光を射出する。
【００８１】
それ故、レリーフ構造ＲＳ１をＸ方向に対して垂直な方向から白色光で照明した場合、レリーフ構造ＲＳ１は、散乱光として白色光を射出する筈である。しかしながら、この場合、レリーフ構造ＲＳ１は着色光を射出する。この理由を以下に説明する。
【００８２】
回折格子では、溝の幅Ｌ及び格子定数ｄは一定である。それ故、式（２）から明らかなように、回折格子の回折効率ηは、溝の深さｒ（又は凸部の高さ）と照明光の波長λとの関数であると言える。これを踏まえて、回折格子を白色光で照明しながら観察することを考えると、或る波長域の回折効率が他の波長域の回折効率と比較して低くなること、及び、これら波長域は溝の深さｒに依存することを理解できる。このように、回折格子を白色光で照明した場合に観察者が知覚する色には、照明光の入射角θ及び格子定数ｄ並びに観察方向だけでなく、溝の深さｒも影響を及ぼす。
【００８３】
レリーフ構造ＲＳ１は、回折格子とは異なり、一定の格子定数ｄを有しておらず、散乱光を射出する。それ故、レリーフ構造ＲＳ１を白色光で照明した場合に観察者が知覚する色には、観察方向並びに反射面２２幅及びの中心線間距離は大きな影響を及ぼさない。
【００８４】
また、表示に反射光を利用する表示体を観察する場合、通常、この表示体に対する照明光の入射角は特定の範囲内にある。そして、多くの場合、照明光は拡散光である。それ故、レリーフ構造ＲＳ１を白色光で照明した場合、観察者が知覚する色に照明条件が及ぼす影響は小さい。
【００８５】
従って、レリーフ構造ＲＳ１が表示する色は、主として、反射面２１を基準とした反射面２２の高さに依存し、照明条件、観察条件、並びに反射面２２幅及びの中心線間距離がこれに及ぼす影響は小さい。従って、レリーフ構造ＲＳ１を白色光で照明した場合、観察者に届く光は、白色照明光と比較して特定の波長域の強度が低いスペクトルを有することとなる。そして、このスペクトルは、照明方向又は観察方向を多少変化させたとしても、大きく変化することはない。
【００８６】
例えば、レリーフ構造ＲＳ１が射出する光の強度が、青色の波長域（例えば波長４６０ｎｍ）において低く、赤色の波長域（例えば波長６３０ｎｍ）及び緑色の波長域（例えば波長５４０ｎｍ）において高い場合には、観察者は黄色を知覚する。また、レリーフ構造ＲＳ１が射出する光の強度が、赤色の波長域において低く、緑色及び青色の波長域において高い場合には、観察者はシアン色（薄い水色）を知覚する。そして、反射面２２の長さ方向に対して垂直な面内で照明方向又は観察方向を多少変化させても、この表示色は殆ど変化しない。
【００８７】
なお、レリーフ構造ＲＳ１が表示する色は、反射面２２の長さ方向に対して垂直な面内で観察方向を多少変化させても殆ど変化しないが、観察方向が反射面２１に対して成す角度を小さくすると、レリーフ構造ＲＳ１が射出する光の強度は低くなる。そして、観察方向を反射面２１に対してほぼ平行にすると、レリーフ構造ＲＳ１は光を射出しなくなる。
【００８８】
また、レリーフ構造ＲＳ１は、Ｙ方向に対して垂直であり且つＸ方向に対して傾いた方向から照明した場合、Ｘ方向に対して垂直な方向から照明した場合と比較して、より小さな光散乱能を示す。Ｙ方向に対して垂直であり且つＸ方向に対して傾いた方向から照明した場合、式（２）を利用して説明した着色効果は小さい。レリーフ構造ＲＳ１は、Ｙ方向に対して垂直であり且つＸ方向に対して傾いた方向から照明し、これをＹ方向に対して垂直な方向から観察した場合、観察者は、典型的には無彩色、例えば銀白色を知覚する。
【００８９】
このように、レリーフ構造ＲＳ１を反射面２１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、表示色は、有彩色と無彩色、例えば銀白色との間で変化する。そして、レリーフ構造ＲＳ１を反射面２２の長さ方向に平行な軸の周りで揺動させながら、この軸に対して垂直な方向から観察した場合には、一般的な回折格子ほど表示色が大きく変化することはない。
【００９０】
このような視覚効果は、一般的な印刷物によって達成できないのは勿論、回折格子及びホログラムで達成することもできず、また、光散乱構造と着色層との組み合わせによって達成することもできない。即ち、レリーフ構造ＲＳ１は、極めて特殊な視覚効果を提供する。
【００９１】
なお、図５乃至図７及び図９を参照しながら説明したレリーフ構造ＲＳ１と類似した光散乱構造は従来から知られているが、そのような光散乱構造は、式（２）を利用して説明した着色効果を示さない。これについて、以下に説明する。
【００９２】
図１０は、光散乱構造の一例を概略的に示す断面図である。図１１は、光散乱構造の他の例を概略的に示す断面図である。
【００９３】
図１０及び図１１に示す光散乱構造ＲＳは、レリーフ構造である。これら光散乱構造ＲＳは、複数の溝ＧＲを幅方向に配列した構造を有している。各光散乱構造ＲＳにおいて、溝ＧＲの幅及び中心線間距離は不規則である。
【００９４】
図１０に示す光散乱構造ＲＳは、溝ＧＲの長さ方向に対して垂直な断面が歪んだ正弦波状である。他方、図１１に示す光散乱構造ＲＳは、溝ＧＲの長さ方向に対して垂直な断面が矩形波状である。
【００９５】
図１０に示す構造ＲＳは、反射面２１及び２２に相当する平面を含んでいない。それ故、この光散乱構造ＲＳは、式（２）を利用して説明した着色効果を示さない。
【００９６】
図１１に示す構造ＲＳは、反射面２１及び２２にそれぞれ対応した反射面２１’及び２２’を含んでいるものの、式（２）を利用して説明した着色効果を示すほど十分な形状精度で形成されている訳ではない。具体的には、反射面２１’及び２２’には微細な凹凸が存在しているか、又は、反射面２１’を基準とした反射面２２’の高さは不均一である。これは、通常の製造プロセスでは、式（２）を利用して説明した着色効果を示すほど光散乱構造を十分な形状精度で形成することは難しいこと、及び、光散乱構造には高い形状精度は要求されず、寧ろ、不規則な形状は光散乱能の観点で有利であることなどに起因している。
【００９７】
また、図１０及び図１１に示す何れの光散乱構造ＲＳにおいても、多くの場合、溝ＧＲの深さは０．１μｍ以下である。この場合、式（２）を利用して説明した着色効果を得ることはできない。即ち、この場合、可視域、例えば、約３８０ｎｍ乃至約７００ｎｍの波長範囲内の一部の波長域における回折効率を、他の波長域における回折効率よりも小さくする効果は得られない。
【００９８】
次に、レリーフ構造ＲＳ１及び回折格子が示す光学効果の相違を、データを参照しながら説明する。
【００９９】
図１２は、回折格子が射出する回折光のスペクトルの一例を示すグラフである。図１２には、正弦波状の断面形状を有しているレリーフ型回折格子を白色光で照明した場合にこの回折格子が特定の方向に射出する回折光の強度（明るさ）を示している。
【０１００】
図１２に示すように、回折格子が特定の方向に射出する回折光は、狭い波長域内においてのみ高い強度を示す。それ故、回折格子を観察すると、彩度の高い色が知覚される。
【０１０１】
なお、図１２に示すスペクトルは、実際の測定結果に準ずるものである。即ち、図１２に示すスペクトルは、白色照明が理想的な点光源でなくある程度の面積を有していること、及び、回折光を検出する検出器の受光面がある程度の面積を有していることなどの現実と同様の条件を設定したコンピュータシミュレーションによって得られたものである。照明光源を理想的な点光源であり、回折光を検出する検出器の受光面の面積が無視できる程度に小さい場合、精密に加工された回折格子からの回折光を測定すると、単一波長の光が検出される。
【０１０２】
図１３は、回折格子が射出する回折光のスペクトルと観察角度との関係の一例を示すグラフである。図１３には、正弦波状の断面形状を有しているレリーフ型回折格子を、回折格子を構成している溝の長さ方向に対して垂直な特定の方向から白色光で照明しながら、溝の長さ方向に対して垂直な面内で観察方向を変化させた場合に観察者が観察する回折光のスペクトルの変化を示している。
【０１０３】
図１３に示すように、観察方向の変化に応じて、回折格子が射出する回折光のスペクトルも変化する。具体的には、観察方向の変化に応じて、回折格子が射出する回折光のピーク波長も変化する。そして、図１２を参照しながら説明したように、回折格子が特定の方向に射出する回折光は、狭い波長域内においてのみ高い強度を示す。従って、回折格子は、照明方向又は観察方向が僅かに変化しただけで、観察者によって知覚される色が大きく変化し、それ故、虹色に光って見える。
【０１０４】
上記の通り、白色光で照明した場合、回折格子が特定の方向に射出する回折光は、狭い波長域内においてのみ高い強度を示す。これに対し、レリーフ構造ＲＳ１を白色光で照明した場合、レリーフ構造ＲＳ１が射出する光のスペクトルは、例えば、図１４及び図１５に示すように、比較的広い波長範囲に亘って高い強度を示す。
【０１０５】
図１４は、第１反射面を基準とした第２反射面の高さを或る値に設定した場合に第１レリーフ構造が射出する着色光のスペクトルの一例を示すグラフである。図１５は、第１反射面を基準とした第２反射面の高さを他の値に設定した場合に第１レリーフ構造が射出する着色光のスペクトルの一例を示すグラフである。
【０１０６】
図１４に示すスペクトルでは、長波長域（５５０ｎｍ以上の波長域）における強度が低く、短波長域における強度が高い。このようなスペクトルを有している表示光を観察すると、観察者は、短波長域内の光が混ざり合ってなる色、具体的には、青、シアン及び緑の混色を知覚する。
【０１０７】
図１５に示すスペクトルでは、４５０ｎｍ近傍の波長域における強度が低く、他の波長域、特には５５０ｎｍ乃至６００ｎｍの波長域における強度が高い。この場合、観察者は、白色から青色を除いてなる色、具体的には黄色系の色を知覚する。
【０１０８】
これから明らかなように、レリーフ構造ＲＳ１が表示する色は、回折格子が表示する色と比較して彩度が低い。
【０１０９】
また、レリーフ構造ＲＳ１が表示する色は、回折格子が表示する色と比較して観察角度依存性が小さい。
【０１１０】
図１６は、第１レリーフ構造が射出する着色光のスペクトルと観察角度との関係の一例を示すグラフである。図１６には、レリーフ構造ＲＳ１を、反射面２２の長さ方向に対して垂直な特定の方向から白色光で照明しながら、反射面２２の長さ方向に対して垂直な面内で観察方向を変化させた場合に観察者が観察する散乱光のスペクトルの変化を示している。
【０１１１】
図１６に示すスペクトルから明らかなように、観察角度を変化させると、レリーフ構造ＲＳ１が射出する光は、強度の変化を生じるものの、そのスペクトルの形状は殆ど変化しない。それ故、レリーフ構造ＲＳ１を反射面２２の長さ方向に平行な軸の周りで揺動させても、観察者は、レリーフ構造ＲＳ１が表示する色の変化を殆ど知覚しない。
【０１１２】
反射面２２の中心線間距離の平均は、例えば、０．５μｍ乃至５μｍの範囲内とする。式（１）から明らかなように、平均中心間距離を小さくすると、波長の変化に応じた射出角の変化が大きくなり、その結果、観察者が表示光を観察可能な角度範囲が広くなる。他方、平均中心間距離を大きくすると、波長の変化に応じた射出角の変化が大きくなり、その結果、観察者が表示光を観察可能な角度範囲が狭くなる。即ち、平均中心間距離を小さくすることで、射出光を知覚可能な範囲がより広くなり、画像を視認し易い表示体が得られる。他方、平均中心間距離を大きくすることで、射出光を知覚可能な範囲を限定することができる。
【０１１３】
以上説明したように、レリーフ構造ＲＳ１は、反射面２２の長さ方向に対して垂直な方向から観察した場合には混色を表示する。そして、この表示色は、反射面２２の長さ方向に対して垂直な面内で観察方向を多少変化させても殆ど変化しない。また、レリーフ構造ＲＳ１は、反射面２２の幅方向に対して垂直な方向から観察した場合には無彩色を表示する。このように、レリーフ構造ＲＳ１は、極めて特徴的な視覚効果を提供する。
【０１１４】
また、この表示体１は、反射面２２の長さ方向が異なる複数のレリーフ構造ＲＳ１を含んでいる。具体的には、図１の文字「Ｔ」及び「Ｐ」をそれぞれ表示する２つのレリーフ構造ＲＳ１は反射面２２の長さ方向がＸ方向に平行であり、文字「Ｏ」を表示する１つのレリーフ構造ＲＳ１は反射面２２の長さ方向がＹ方向に平行である。
【０１１５】
それ故、表示体１をＸ方向に対して垂直な斜め方向から観察した場合、表示体１は、文字「Ｔ」及び「Ｐ」に対応した領域１３において有彩色、具体的には混色を表示し、文字「Ｏ」に対応した領域１３において無彩色を表示する。また、表示体１をＹ方向に対して垂直な斜め方向から観察した場合、表示体１は、文字「Ｔ」及び「Ｐ」に対応した領域１３において無彩色を表示し、文字「Ｏ」に対応した領域１３において有彩色、具体的には混色を表示する。即ち、表示体１は、観察方向に応じて異なる像を表示し得る。
【０１１６】
或るレリーフ構造ＲＳ１と他のレリーフ構造ＲＳ１とで、反射面２１を基準とした反射面２２の高さを異ならしめてもよい。こうすると、それらレリーフ構造ＲＳ１に、上記の混色として、異なる有彩色を表示させることができる。特に、或るレリーフ構造ＲＳ１と他のレリーフ構造ＲＳ１とで、反射面２１を基準とした反射面２２の高さを０．０２μｍ以上異ならしめると、それらレリーフ構造ＲＳ１が表示する混色の相違を、肉眼で容易に判別することができる。
【０１１７】
（第２レリーフ構造）
図２に示すように、第２レリーフ構造ＲＳ２は、レリーフ構造形成層１１２の表面に設けられている。第２レリーフ構造ＲＳ２は、構造色を表示する。第２レリーフ構造ＲＳ２は、第１レリーフ構造ＲＳ１とは異なる光学効果を示す。なお、第２レリーフ構造ＲＳ２は省略することができる。
【０１１８】
第２レリーフ構造ＲＳ２は、例えば、回折格子又はホログラムである。或いは、第２レリーフ構造ＲＳ２は、観察方向に拘らず無彩色を表示する光散乱構造である。或いは、第２レリーフ構造ＲＳ２は、光吸収構造である。光散乱構造及び光吸収構造については、後で図面を参照しながら説明する。
【０１１９】
上記の通り、第２レリーフ構造ＲＳ２は、第１レリーフ構造ＲＳ１とは異なる光学効果を示す。それ故、第２レリーフ構造ＲＳ２を設けた場合、第２レリーフ構造ＲＳ２を省略した場合と比較して、第１レリーフ構造ＲＳ１が示す特徴的な光学効果が際立つ。また、第２レリーフ構造ＲＳ２を設けると、より複雑な視覚効果を達成でき、表示体１の偽造もより困難になる。
【０１２０】
この表示体１には、様々な変形が可能である。
図１７は、変形例に係る表示体を概略的に示す平面図である。
【０１２１】
図１７に示す表示体１は、以下の構成を採用したこと以外は、図１及び図２などを参照しながら説明した表示体１と同様である。即ち、図１７に示す表示体１は、領域１３及び１７の代わりに、領域１４乃至１６及び１９を含んでいる。領域１４乃至１６の各々においては、レリーフ構造形成層１１２の表面に第１レリーフ構造ＲＳ１が設けられている。他方、領域１９においては、レリーフ構造形成層１１２の表面に第２レリーフ構造ＲＳ２が設けられている。
【０１２２】
なお、図１７において、Ａ方向は、表示体１を基材１１１側から観察した場合に、Ｘ方向に対して反時計回りに４５°の角度を成している方向である。また、Ｂ方向は、表示体１を基材１１１側から観察した場合に、Ｘ方向に対して時計回りに４５°の角度を成している方向である。
【０１２３】
領域１４乃至１６は、第２反射面２２の長さ方向が異なっている。ここでは、反射面２２の長さ方向は、領域１４ではＸ方向に対して平行であり、領域１５ではＹ方向に対して平行である。そして、領域１６では、反射面２２の長さ方向は、Ｘ方向に対して斜めである。例えば、領域１６では、反射面２２の長さ方向はＢ方向に対して平行である。
【０１２４】
領域１９では、レリーフ構造形成層１１２の表面に、第２レリーフ構造ＲＳ２として、各々が先細りした形状を有している複数の凸部又は凹部２３が設けられている。これら凸部又は凹部２３は、例えば、可視域の最短波長よりも短い中心間距離で、二次元的に配列している。ここでは、一例として、凸部又は凹部２３は、Ｘ方向とＹ方向とに規則的に配列していることとする。
【０１２５】
この表示体１をＸ方向に対して垂直な斜め方向から観察した場合、領域１４は混色を表示し、領域１５は無彩色、例えば銀白色を表示し、領域１６は無彩色を又は無彩色に近い混色を表示する。また、この表示体１をＹ方向に対して垂直な斜め方向から観察した場合、領域１４は無彩色、例えば銀白色を表示し、領域１５は混色を表示し、領域１６は無彩色を又は無彩色に近い混色を表示する。
【０１２６】
表示体１をＡ方向に対して垂直な斜め方向から観察した場合、領域１４及び１５は無彩色を又は無彩色に近い混色を表示し、領域１６は無彩色、例えば銀白色を表示する。そして、表示体１をＢ方向に対して垂直な斜め方向から観察した場合、領域１４及び１５は無彩色を又は無彩色に近い混色を表示し、領域１６は混色を表示する。
【０１２７】
なお、何れの場合であっても、例えば、照明方向と観察方向とが表示面の法線に対して対称の関係にあるときには、領域１９は黒色又は暗灰色を表示する。
【０１２８】
このように、反射面２２の長さ方向が異なる３つ以上の領域を設けた場合、反射面２２の長さ方向が異なる領域を２つ設けた場合と比較して、より複雑な視覚効果を達成することができる。前者の場合、勿論、反射面２１を基準とした反射面２２の高さは、レリーフ構造ＲＳ１を設けた３つ以上の領域間で等しくしてもよく、異なっていてもよい。
【０１２９】
表示体１には、規則的に配置された複数の画素によって像を表示する構成を採用してもよい。例えば、表示体１には、反射面２２の長さ方向が等しいレリーフ構造ＲＳ１を一部の画素に配置し、これらレリーフ構造ＲＳ１の配置に対応した形状の像を表示する構成を採用してもよい。図１８及び図１９に、画素の配置の例を示す。
【０１３０】
図１８は、画素の配置の一例を概略的に示す平面図である。図１９は、画素の配置の他の例を概略的に示す平面図である。
【０１３１】
図１８では、矩形状の画素ＰＸを、Ｘ方向とＹ方向に対して傾いた方向とに配列している。図１９では、六角形状の画素ＰＸを、Ｘ方向に対して傾いた方向とＹ方向とに配列している。このように、同一の形状の画素ＰＸを二次元的に配列してもよい。この場合、表示体１の設計が容易であり、また、オンデマンドでの製造も容易である。
【０１３２】
画素ＰＸは、他の形状を有していてもよい。例えば、画素ＰＸは、正方形及び平行四辺形などの矩形以外の四角形状を有していてもよい。或いは、画素ＰＸは、三角形状を有していてもよい。これらの形状を有している画素ＰＸは、隙間なく配置することができる。勿論、画素ＰＸは、円形状などの更に他の形状を有していてもよい。
【０１３３】
画素ＰＸの２つの配列方向は、互いに対して斜めであってもよく、互いに対して垂直であってもよい。
【０１３４】
反射面２２の長さ方向が異なる複数のレリーフ構造ＲＳ１を１つの領域内に配置して、この領域が観察方向に応じて異なる形状の像を表示する構成を採用してもよい。例えば、反射面２２の長さ方向が第１方向に平行なレリーフ構造ＲＳ１のための第１画素と、反射面２２の長さ方向が第２方向に平行なレリーフ構造ＲＳ１のための第２画素との配置を、それらが表示面内で均一に分布するように予め定めておき、一部の第１画素に、反射面２２の長さ方向が第１方向に平行なレリーフ構造ＲＳ１を設け、一部の第２画素に、反射面２２の長さ方向が第２方向に平行なレリーフ構造ＲＳ１を設けてもよい。この場合、第１及び第２画素は、ストライプ状に配置してもよく、マトリクス状に配置してもよい。
【０１３５】
なお、表示体１は、画素ＰＸの形状及び配列が異なる複数の領域を含んでいてもよい。また、１つの領域内に配置する画素ＰＸは、異なる形状を有していてもよい。
【０１３６】
図２０は、画素の配置の更に他の例を概略的に示す平面図である。
図２０では、不定形の画素ＰＸが、二次元的に隙間なく配置されている。このように、画素ＰＸの形状及び配置には、様々な変更が可能である。
【０１３７】
画素ＰＸは、例えば、最長の辺が３μｍ乃至３００μｍの範囲内の寸法を有するように設計する。画素ＰＸの寸法が大きいと、高い解像度で像を表示することができない。画素ＰＸの寸法が小さいと、画素ＰＸ内に十分な数の凸部又は凹部を精度よく形成することが困難となる。
【０１３８】
図２１は、２つの画像を表示するように第１レリーフ構造を配置した表示体の一例を概略的に示す平面図である。図２２は、図２１の表示体が一方の画像を表示している様子を概略的に示す平面図である。図２３は、図２１の表示体が他方の画像を表示している様子を概略的に示す平面図である。
【０１３９】
図２１に示す表示体１は、以下の構成を採用したこと以外は、図１及び図２等を参照しながら説明した表示体１と同様である。即ち、この表示体１では、図１の領域１７を省略している。そして、領域１３の代わりに、図１７を参照しながら説明した領域１４及び１５を配置している。
【０１４０】
また、この表示体１には、以下の設計を採用している。即ち、反射面２２の長さ方向がＸ方向に平行なレリーフ構造ＲＳ１のための第１画素と、反射面２２の長さ方向がＹ方向に平行なレリーフ構造ＲＳ１のための第２画素との配置を、それらが市松模様状の配列を構成するように定めている。そして、一部の第１画素に、反射面２２の長さ方向がＸ方向に平行なレリーフ構造ＲＳ１を設け、一部の第２画素に、反射面２２の長さ方向がＹ方向に平行なレリーフ構造ＲＳ１を設けている。レリーフ構造ＲＳ１が設けられた第１画素は、文字「Ａ」に対応した配列を形成している。他方、レリーフ構造ＲＳ１が設けられた第２画素は、文字「Ｓ」に対応した配列を形成している。
【０１４１】
この表示体１は、Ｘ方向に対して垂直な斜め方向から観察した場合、図２２に示す像Ｉａを表示する。また、この表示体１は、Ｙ方向に対して垂直な斜め方向から観察した場合、図２３に示す像Ｉｂを表示する。即ち、この表示体１は、その表示面の法線の周りで回転させると、表示画像が文字「Ａ」と文字「Ｂ」との間で切り替わる。
【０１４２】
このような像の変化を、通常のインキ又はトナーを用いて得られる印刷物で実現することは不可能である。また、回折格子又はホログラムを利用した場合、像の変化は実現できるものの、表示画像が虹色に光ってしまう。即ち、回折格子又はホログラムを利用したとしても、図２１を参照しながら説明した表示体１と同様の視覚効果を達成することはできない。
【０１４３】
なお、領域１４と領域１５とで、反射面２１を基準とした反射面２２の高さを異ならしめると、表示体１に、文字「Ａ」と文字「Ｓ」とを異なる色で表示させることができる。
【０１４４】
反射面２２の長さ方向が異なる２種類のレリーフ構造ＲＳ１に２つの像を表示させる場合、それら反射面２２の長さ方向は略直交させることが望ましい。こうすると、２つの像が同時に見えること、又は、２つの表示色が混ざってしまうことを回避できる。それ故、視認性に優れた像を表示すること、及び、観察者に像の切り替わりを明確に知覚させることができる。なお、勿論、反射面２２の長さ方向が異なる３種類以上のレリーフ構造ＲＳ１に３つ以上の像を表示させることも可能である。
【０１４５】
上記の通り、表示体１は、第２レリーフ構造ＲＳ２を含み得る。第２レリーフ構造ＲＳ２は、例えば、回折格子、ホログラム、光吸収構造、観察方向に拘らず無彩色を表示する光散乱構造、又は、それらの２つ以上の組み合わせである。
【０１４６】
表示体１が第２レリーフ構造ＲＳ２として回折格子及びホログラムなどの回折構造を含んでいる場合、表示体１に、虹色に輝く分光色を表示させることができる。また、この場合、照明方向及び観察方向に応じて回折光の波長及び強度が変化することを利用して、上述したのと同様の像の切り替わりを実現すること、又は、第２レリーフ構造ＲＳ２に立体像を表示させることができる。
【０１４７】
また、第２レリーフ構造ＲＳ２に光吸収構造又は観察方向に拘らず無彩色を表示する光散乱構造を採用した場合、以下の視覚効果が得られる。
【０１４８】
図２４は、第２レリーフ構造に採用可能な構造の一例を概略的に示す斜視図である。図２５は、第２レリーフ構造に採用可能な構造の他の例を概略的に示す斜視図である。
【０１４９】
図２４に示すレリーフ構造ＲＳ２は、光吸収構造である。このレリーフ構造ＲＳ２は、図１７の領域１９について上述したのと同様の構造を有している。
【０１５０】
図２４には、一例として、凸部又は凹部２３として、略円錐形状の凸部を描いている。凸部又は凹部２３の形状は、角錐状であってもよい。
【０１５１】
凸部又は凹部２３は、例えば、可視域の最短波長よりも短い中心間距離で又は４００ｎｍ以下の中心間距離で二次元的に配列している。また、凸部又は凹部２３の高さ又は深さは、例えば３００μｍ乃至４５０μｍの範囲内にある。中心間距離が十分に短い場合、高さ又は深さが大きいほど、反射防止効果が高くなる。但し、高さ又は深さが過剰に大きな凸部又は凹部２３は、高い精度で形成することが難しい。
【０１５２】
凸部又は凹部２３は、規則的に配列している。この場合、斜め方向からレリーフ構造ＲＳ２を白色光で照明すると、このレリーフ構造ＲＳ２は、正反射光を観察可能な角度範囲内には回折光を射出せず、正反射光を観察不可能な角度範囲内に回折光を射出する。即ち、表示面の法線の角度を０°として、照明方向を含む角度範囲を正の角度範囲とした場合、このレリーフ構造ＲＳ２は、負の角度範囲内には回折光を射出せず、正の角度範囲内に回折光を射出する。即ち、凸部又は凹部２３が規則的に配列したレリーフ構造ＲＳ２は、通常の観察条件のもとでは無彩色、例えば暗灰色乃至黒色を表示し、特殊な観察条件のもとで分光色を表示する。
【０１５３】
凸部又は凹部２３の配置は不規則であってもよい。この場合、観察条件に拘らず、レリーフ構造ＲＳ２は、例えば暗灰色乃至黒色を表示する。
【０１５４】
図２５に示すレリーフ構造ＲＳ２は、光散乱構造である。このレリーフ構造ＲＳ２は、複数の凸部又は凹部２４を含んでいる。図２５には、一例として、凸部又は凹部２４として、先細り形状の凸部を描いている。凸部又は凹部２４は、様々な寸法及び形状を有しており、不規則に配置されている。凸部又は凹部２４の多くは、Ｚ方向に対して垂直な最大寸法が例えば３μｍ以上であり、Ｚ方向の寸法が例えば１μｍ以上である。このレリーフ構造ＲＳ２は、白色光で照明した場合、照明方向及び観察方向に拘らず無彩色、例えば白色を表示する。
【０１５５】
凸部又は凹部２４は、不規則に配置されていれば、寸法及び形状の少なくとも一方が等しくてもよい。また、凸部又は凹部２４は、Ｚ方向に対して垂直な一方向に延びた形状を有していてもよい。こうすると、レリーフ構造ＲＳ２に光散乱異方性を付与することができる。即ち、こうすると、表示体１を斜め方向から照明しながらＺ方向に対して平行な軸の周りで回転させた場合に、レリーフ構造ＲＳ２の光散乱能が変化する。
【０１５６】
上述した表示体１は、例えば、以下の方法により製造する。
まず、基材１１１上に、表面にレリーフ構造ＲＳ１及びＲＳ２が設けられたレリーフ構造形成層１１２を形成する。
【０１５７】
レリーフ構造ＲＳ１について上述した効果を得るためには、レリーフ構造ＲＳ１を極めて高い精度で形成する必要がある。形状精度及び寸法精度に優れたレリーフ構造ＲＳ１は、例えば、以下に説明する第１乃至第３方法の何れかによって形成することができる。
【０１５８】
第１方法では、まず、平滑な表面上に、均一な厚さを有している樹脂層を形成する。樹脂層の材料としては、例えば、電子線などの荷電粒子線を照射することによって現像液に対して不溶化するもの又は可溶化するものを使用する。次いで、電子線などの荷電粒子線で、所定のパターンを樹脂層に描画する。その後、樹脂層を現像処理に供して、反射面２１又は２２に対応したパターンを得る。
【０１５９】
このようにして得られるパターンの上面には、深さ又は高さが例えば１０ｎｍ程度の凹凸がある。そこで、パターンを加熱して、上面を平滑化する。ここでは、上面のみを熱フローさせるために、パターンの上面に例えば１００℃乃至１５０℃の熱風を吹きかける。なお、この加熱は、パターンの側面の形状が大きく変化しないように、１秒乃至５秒程度の短い時間で完了する。また、この加熱は、例えば、パターンをその下面側から冷却しながら行う。
【０１６０】
第２方法は、平滑化を以下の方法で行うこと以外は、第１方法と同様である。即ち、第２方法では、上面に凹凸を有しているパターンを、例えば酸素プラズマを用いたアッシングに供する。これにより、パターンの上面を部分的に除去し、これを平滑化する。
【０１６１】
第１及び第２方法は、簡便であるものの、条件等の最適化は必ずしも容易ではない。以下の第３方法によれば、第１及び第２方法と比較して、製造工程は複雑化するものの、より容易に高い形状精度及び寸法精度を実現することができる。
【０１６２】
第３方法は、平滑化を以下の方法で行うこと以外は、第１方法と同様である。即ち、第３方法では、上面に凹凸を有しているパターンの開口部を形成した後、このパターンを構成している第１材料と比較してより高い軟化点を有している第２材料を全面に塗布する。これにより、パターンの開口部を第２材料で充填する。次に、第１材料からなるパターンの上面が露出するまで、第２材料からなる膜の表面を研磨する。その後、平滑な表面を有している平板を第１材料からなるパターンと第２材料からなる膜とに押し当てながら、これを、第１材料の軟化点以上であり且つ第２材料の軟化点未満の温度に加熱する。これにより、先のパターンの上面で第１材料の熱フローを生じさせる。次いで、平板を押し当てたまま第１材料を十分に冷却する。第１材料が完全に固化した後、平板を取り除き、更に第２材料からなる膜を除去する。以上のようにして、平滑な上面を有しているパターンを得る。
【０１６３】
上述した方法によって得られるパターンは、それ自体をレリーフ構造形成層１１２の少なくとも一部として利用することができる。或いは、上述した方法によって得られる構造体を原版として用いて、この原版から電鋳等の方法により金属製のスタンパを作製し、このスタンパを用いてレリーフ構造形成層１１２を形成してもよい。なお、電鋳とは、通電によって、所定の水溶液中に浸した対象物の表面で金属イオンを還元させることにより、この対象物上に金属膜を形成する表面処理技術の一種である。このような方法を用いることで、原版の表面に設けられた微細な凹凸構造を精度よく複製することができる。なお、電鋳の対象物の表面は通電可能である必要がある。一般に感光性レジストは電気を通さないので、上記構造体の表面には、電鋳を行う前に、スパッタリングや真空蒸着等の気相堆積法により金属薄膜を予め設ける。
【０１６４】
次いで、このスタンパを用いて、レリーフ構造ＲＳ１及びＲＳ２を複製する。即ち、まず、例えばポリカーボネート又はポリエステルからなる基材１１１上に、熱可塑性樹脂又は光硬化性樹脂を塗布する。次に、塗膜に金属製スタンパを密着させ、この状態で樹脂層を加熱するか又はこれに光を照射する。樹脂が硬化した後、硬化した樹脂から金属製スタンパを剥離する。これにより、レリーフ構造ＲＳ１及びＲＳ２が設けられたレリーフ構造形成層１１２を得る。
【０１６５】
次に、レリーフ構造形成層１１２上に、例えば蒸着法によって、アルミニウム等の金属又は誘電体を単層又は多層に堆積させる。これにより、反射層１２を得る。以上のようにして、表示体１を完成する。
【０１６６】
上述した表示体１は、例えば、印刷物などの物品に指示させることにより、偽造防止用ラベルとして使用することができる。上記の通り、表示体１は特殊な視覚効果を提供する。また、表示体１の偽造は困難である。それ故、この表示体１を物品に支持させてなるラベル付き物品は、偽造又は模造が困難である。
【０１６７】
図２６は、ラベル付き物品の一例を概略的に示す平面図である。図２７は、図２６に示すラベル付き物品のＸＸＶＩＩ−ＸＸＶＩＩ線に沿った断面図である。
【０１６８】
図２６及び図２７には、ラベル付き物品の一例として、印刷物１００を描いている。この印刷物１００は、ＩＣ（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）カードであって、基材５０を含んでいる。基材５０は、例えば、プラスチックからなる。基材５０の一方の主面には凹部が設けられており、この凹部にＩＣチップ３０が嵌め込まれている。ＩＣチップ３０の表面には電極が設けられており、これら電極を介してＩＣへの情報の書き込みやＩＣに記録された情報の読出しが可能である。基材５０上には、印刷層４０が形成されている。基材５０の印刷層４０が形成された面には、上述した表示体１が例えば粘着層を介して固定されている。表示体１は、例えば、粘着ステッカとして又は転写箔として準備しておき、これを印刷層４０に貼りつけることにより、基材５０に固定する。
【０１６９】
この印刷物１００は、表示体１を含んでいる。それ故、この印刷物１００の偽造又は模造は困難である。しかも、この印刷物１００は、表示体１に加えて、ＩＣチップ３０及び印刷層４０を更に含んでいるため、それらを利用した偽造防止対策を更に採用することができる。
【０１７０】
なお、図２６及び図２７には、表示体１を含んだ印刷物としてＩＣカードを例示しているが、表示体１を含んだ印刷物は、これに限られない。例えば、表示体１を含んだ印刷物は、磁気カード、無線カード及びＩＤ（ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）カードなどの他のカードであってもよい。或いは、表示体１を含んだ印刷物は、商品券及び株券などの有価証券であってもよい。或いは、表示体１を含んだ印刷物は、真正品であることが確認されるべき物品に取り付けられるべきタグであってもよい。或いは、表示体１を含んだ印刷物は、真正品であることが確認されるべき物品を収容する包装体又はその一部であってもよい。
【０１７１】
また、図２６及び図２７に示す印刷物１００では、表示体１を基材５０に貼り付けているが、表示体１は、他の方法で基材に支持させることができる。例えば、基材として紙を使用した場合、表示体１を紙に漉き込み、表示体１に対応した位置で紙を開口させてもよい。或いは、基材として光透過性の材料を使用する場合、その内部に表示体１を埋め込んでもよく、基材の裏面、即ち表示面とは反対側の面に表示体１を固定してもよい。
【０１７２】
また、ラベル付き物品は、印刷物でなくてもよい。即ち、印刷層を含んでいない物品に表示体１を支持させてもよい。例えば、表示体１は、美術品などの高級品に支持させてもよい。
【０１７３】
表示体１は、偽造防止以外の目的で使用してもよい。例えば、表示体１は、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。
【符号の説明】
【０１７４】
１…表示体、１１…光透過層、１２…光反射層、１３…領域、１４…領域、１５…領域、１６…領域、１７…領域、１８…領域、１９…領域、２１…第１反射面、２１’…第１反射面、２２…第２反射面、２２’…第２反射面、２３…凸部又は凹部、２４…凸部又は凹部、３０…ＩＣチップ、４０…印刷層、５０…基材、１００…印刷物、１１１…基材、１１２…レリーフ構造形成層、ＤＬ…回折光、ＧＲ…回折格子、Ｉａ…像、Ｉｂ…像、ＩＬ…照明光、ＬＳ…点光源、ＰＸ…画素、ＲＬ…正反射光、ＲＳ…レリーフ構造、ＲＳ１…第１レリーフ構造、ＲＳ２…第２レリーフ構造。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偽造防止効果を提供する表示技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、商品券及び小切手などの有価証券類、クレジットカード、キャッシュカード及びＩＤカードなどのカード類、並びにパスポート及び免許証などの証明書類には、それらの偽造を防止するために、通常の印刷物とは異なる視覚効果を有する表示体が貼り付けられている。また、近年、これら以外の物品についても、偽造品の流通が社会問題化している。そのため、そのような物品に対しても、同様の偽造防止技術を適用する機会が増えてきている。
【０００３】
通常の印刷物とは異なる視覚効果を有している表示体としては、複数の溝を並べてなる回折格子を含んだ表示体が知られている。この表示体には、例えば、観察条件に応じて変化する像を表示させることや、立体像を表示させることができる。また、回折格子が表現する虹色に輝く分光色は、通常の印刷技術では表現することができない。そのため、回折格子を含んだ表示体は、偽造防止対策が必要な物品に広く用いられている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、溝の長さ方向又は格子定数（即ち溝のピッチ）が異なる複数の回折格子を配置して絵柄を表示することが記載されている。回折格子に対する観察者又は光源の相対的な位置が変化すると、観察者の目に到達する回折光の波長が変化する。従って、上記の構成を採用すると、虹色に変化する画像を表現することができる。
【０００５】
回折格子を利用した表示体では、複数の溝を形成してなるレリーフ型の回折格子を使用することが一般的である。レリーフ型回折格子は、通常、フォトリソグラフィを利用して製造した原版から複製することにより得られる。
【０００６】
特許文献１には、レリーフ型回折格子の原版の作製方法として、一方の主面に感光性レジストを塗布した平板状の基板をＸＹステージ上に載置し、コンピュータ制御のもとでステージを移動させながら感光性レジストに電子ビームを照射することにより、感光性レジストをパターン露光する方法が記載されている。また、回折格子の原版は、二光束干渉を利用して形成することもできる。
【０００７】
レリーフ型回折格子の製造では、通常、まず、このような方法により原版を形成し、そこから電鋳等の方法により金属製のスタンパを作製する。次いで、この金属製スタンパを母型として用いて、レリーフ型の回折格子を複製する。即ち、まず、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリカーボネート（ＰＣ）からなるフィルム又はシート状の薄い透明基材上に、熱可塑性樹脂又は光硬化性樹脂を塗布する。次に、塗膜に金属製スタンパを密着させ、この状態で樹脂層に熱又は光を与える。樹脂が硬化した後、硬化した樹脂から金属製スタンパを剥離することにより、レリーフ型回折格子の複製物を得る。
【０００８】
一般に、このレリーフ型回折格子は透明である。従って、通常、レリーフ構造を設けた樹脂層上には、蒸着法を用いてアルミニウムなどの金属又は誘電体を単層又は多層に堆積させることにより反射層を形成する。
【０００９】
その後、このようにして得られた表示体を、例えば紙又はプラスチックフィルムからなる基材上に接着層又は粘着層を介して貼り付ける。以上のようにして、偽造防止対策を施した表示体を得る。
【００１０】
レリーフ型回折格子を含んだ表示体の製造に使用する原版は、それ自体の製造が困難である。また、金属製スタンパから樹脂層へのレリーフ構造の転写は、高い精度で行わなければならない。即ち、レリーフ型回折格子を含んだ表示体の製造には高い技術が要求される。
【００１１】
しかしながら、偽造防止対策が必要な物品の多くでレリーフ型回折格子を含んだ表示体が用いられるようになった結果、この技術が広く認知され、これに伴い、偽造品の発生も増加する傾向にある。そのため、回折光によって虹色の光を呈することのみを特徴とした表示体を用いて十分な偽造防止効果を達成することが難しくなってきている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】米国特許第５０５８９９２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、特徴的な視覚効果を示す表示体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第１側面は、複数の第１レリーフ構造を備え、前記複数の第１レリーフ構造の各々は、平滑な第１反射面と、複数の凸部又は複数の凹部とを含み、前記複数の第１レリーフ構造の各々において、前記複数の凸部の上面又は前記複数の凹部の底面の各々は前記第１反射面に対して平行であり且つ平滑な第２反射面であり、それら第２反射面は、前記第１反射面に垂直な方向から見たときに一方向に延びた形状を有し、等しい長さ方向を有するように幅方向に配列し、前記第１反射面を基準とした高さ又は深さが互いに等しく、幅及び中心間距離の少なくとも一方が不規則であり、前記複数の第１レリーフ構造の各々は、特定の方向から前記レリーフ構造を白色光で照明したときに、前記第１反射面による第１反射光と前記第２反射面による第２反射光との弱め合う干渉に起因して着色した散乱光を反射光として射出するように構成され、前記複数の第１レリーフ構造の１つと他の１つとは前記第２反射面の長さ方向が異なっている表示体である。
【００１５】
本発明の第２側面は、前記複数の第１レリーフ構造の１つと他の１つとでは、前記第１反射面を基準とした前記第２反射面の高さ又は深さが異なっている第１側面に係る表示体である。
【００１６】
本発明の第３側面は、二次元的に配列した複数の画素を含み、前記複数の第１レリーフ構造の各々は前記複数の画素の１つを構成している第１又は第２側面に係る表示体である。
【００１７】
本発明の第４側面は、１つ以上の第２レリーフ構造を更に備え、前記１つ以上の第２レリーフ構造の各々は、回折格子、ホログラム、白色光で照明したときに暗灰色乃至黒色を表示する光吸収構造、及び白色光で照明したときに散乱光として白色光を射出する光散乱構造の何れか１つを構成している第１乃至第２側面の何れかに係る表示体である。
【００１８】
本発明の第５側面は、レリーフ構造形成層と、前記レリーフ構造形成層の一方の主面を少なくとも部分的に被覆した光反射層とを具備し、前記複数の第１レリーフ構造は、前記レリーフ構造形成層と前記光反射層との界面又は前記光反射層の表面に設けられている第１乃至第４側面の何れかに係る表示体である。
【００１９】
本発明の第６側面は、第１乃至第５側面の何れかに係る表示体と、これを支持した物品とを具備したラベル付き物品である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によると、特徴的な視覚効果を示す表示体が提供される。
【００２１】
本発明の第１側面に係る表示体を、特定の方向から白色光で照明した場合、この第１レリーフ構造に対応した領域は、上記の弱め合う干渉に起因して着色して見える。この領域が表示する色は、先の長さ方向に対して垂直な面内で照明方向又は観察方向を変化させることにより僅かに変化する可能性がある。但し、この場合、回折格子ほど、照明方向又は観察方向の角度が表示色に影響を及ぼすことはない。
【００２２】
また、極軸が第１反射面に垂直であり、原線が先の長さ方向に平行な極座標を考えた場合、観察方向の方位角を９０°から０°へと変化させると、第１及び第２反射光は殆ど干渉しなくなる。それ故、第１レリーフ構造に対応した領域は、無彩色、例えば銀白色に見える。
【００２３】
即ち、本発明の第１側面に係る表示体の各第１レリーフ構造は、凸部又は凹部の長さ方向に平行な軸の周りで揺動させながら、この軸に対して垂直な方向から観察した場合には、一般的な回折格子ほど表示色が大きく変化することはない。そして、第１レリーフ構造は、第１反射面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は、表示色が、有彩色と無彩色、例えば銀白色との間で変化する。
【００２４】
しかも、本発明の第１側面に係る表示体では、第１レリーフ構造の１つと他の１つとは、上記の長さ方向が異なっている。それ故、特定の観察条件のもとでは、或る第１レリーフ構造に対応した領域は有彩色を表示し、他のレリーフ構造に対応した領域は無彩色を表示する。
このように、本発明の第１側面に係る表示体は、特徴的な視覚効果を示す。
【００２５】
本発明の第３側面に係る表示体は、複数の第１レリーフ構造の１つと他の１つとでは、第１反射面を基準とした第２反射面の高さ又は深さが異なっている。これら第１レリーフ構造は、異なる有彩色を表示する。
【００２６】
本発明の第３側面に係る表示体は、二次元的に配列した複数の画素を含み、各第１レリーフ構造は画素の１つを構成している。このような表示体は、設計及びオンデマンドでの製造などが容易である。
【００２７】
本発明の第４側面に係る表示体は、１つ以上の第２レリーフ構造を更に備えている。各第２レリーフ構造は、回折格子、ホログラム、白色光で照明したときに暗灰色乃至黒色を表示する光吸収構造、及び白色光で照明したときに散乱光として白色光を射出する光散乱構造の何れか１つを構成している。このように、第１及び第２レリーフ構造を組み合わせると、より複雑な視覚効果を達成することができる。
【００２８】
本発明の第５側面に係る表示体は、レリーフ構造形成層と、このレリーフ構造形成層の一方の主面を少なくとも部分的に被覆した光反射層とを具備している。第１レリーフ構造は、レリーフ構造形成層と光反射層との界面又は光反射層の表面に設けられている。このような表示体は、例えば、原版又は複製版からレリーフ構造形成層へレリーフ構造を転写し、その上に光反射層を形成することにより得られる。それ故、この構成は、大量生産に有利である。
【００２９】
本発明の第６側面に係るラベル付き物品は、第１乃至第５側面の何れかに係る表示体を具備している。それ故、このラベル付き物品は、表示体に由来する特徴的な視覚効果を示す。この視覚効果は、例えば、その物品の偽造及び不正使用の抑制に役立つ。また、この視覚効果は、その物品に美的外観を提供し得る。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一態様に係る表示体を概略的に示す平面図。
【図２】図１に示す表示体のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図。
【図３】小さな格子定数を有している回折格子が１次回折光を射出する様子を概略的に示す図。
【図４】大きな格子定数を有している回折格子が１次回折光を射出する様子を概略的に示す図。
【図５】図１に示す表示体に採用可能な第１レリーフ構造の一例を概略的に示す平面図。
【図６】図５に示す構造のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図。
【図７】図１に示す表示体に採用可能な第１レリーフ構造の別の例を概略的に示す平面図。
【図８】回折格子が回折光を射出する様子を概略的に示す図。
【図９】第１レリーフ構造が散乱光を射出する様子を概略的に示す図。
【図１０】光散乱構造の一例を概略的に示す断面図。
【図１１】光散乱構造の他の例を概略的に示す断面図。
【図１２】回折格子が射出する回折光のスペクトルの一例を示すグラフ。
【図１３】回折格子が射出する回折光のスペクトルと観察角度との関係の一例を示すグラフ。
【図１４】第１反射面を基準とした第２反射面の高さを或る値に設定した場合に第１レリーフ構造が射出する着色光のスペクトルの一例を示すグラフ。
【図１５】第１反射面を基準とした第２反射面の高さを他の値に設定した場合に第１レリーフ構造が射出する着色光のスペクトルの一例を示すグラフ。
【図１６】第１レリーフ構造が射出する着色光のスペクトルと観察角度との関係の一例を示すグラフ。
【図１７】変形例に係る表示体を概略的に示す平面図。
【図１８】画素の配置の一例を概略的に示す平面図。
【図１９】画素の配置の他の例を概略的に示す平面図。
【図２０】画素の配置の更に他の例を概略的に示す平面図。
【図２１】２つの画像を表示するように第１レリーフ構造を配置した表示体の一例を概略的に示す平面図。
【図２２】図２１の表示体が一方の画像を表示している様子を概略的に示す平面図。
【図２３】図２１の表示体が他方の画像を表示している様子を概略的に示す平面図。
【図２４】第２レリーフ構造に採用可能な構造の一例を概略的に示す斜視図。
【図２５】第２レリーフ構造に採用可能な構造の他の例を概略的に示す斜視図。
【図２６】ラベル付き物品の一例を概略的に示す平面図。
【図２７】図２６に示すラベル付き物品のＸＸＶＩＩ−ＸＸＶＩＩ線に沿った断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
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。
【００３２】
図１は、本発明の一態様に係る表示体を概略的に示す平面図である。図２は、図１に示す表示体のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。なお、図１及び図２において、Ｘ方向及びＹ方向は表示面に対して平行であり且つ互いに対して垂直な方向である。また、Ｚ方向は、Ｘ方向及びＹ方向に対して垂直な方向である。
【００３３】
この表示体１は、図２に示すように、光透過層１１と光反射層１２との積層体を含んでいる。この例では、光透過層１１側を前面側（観察者側）とし、光反射層１２側を背面側としている。
【００３４】
光透過層１１は、基材１１１とレリーフ構造形成層１１２とを含んでいる。
基材１１１は、光透過性を有している。基材１１１は、典型的には透明、特には無色透明である。基材１１１の材料としては、例えば、ＰＥＴ及びポリカーボネート（ＰＣ）のように比較的高い耐熱性を有している樹脂を用いることができる。
【００３５】
基材１１１は、それ自体を単独で取り扱うことが可能なフィルム又はシートである。基材１１１は、レリーフ構造形成層１１２の下地としての役割を果たすとともに、レリーフ構造形成層１１２を損傷から保護する役割を果たす。基材１１１は、省略することができる。
【００３６】
レリーフ構造形成層１１２は、基材１１１上に形成された層である。レリーフ構造形成層１１２は、光透過性を有している。レリーフ構造形成層１１２は、典型的には透明、特には無色透明である。
【００３７】
レリーフ構造形成層１１２の表面のうち、図１に示す領域１３及び領域１７内に位置した部分には、それぞれ、後で詳述する第１レリーフ構造ＲＳ１及び第２レリーフ構造ＲＳ２が設けられている。そして、レリーフ構造形成層１１２の表面のうち、領域１８内に位置した部分は平坦である。
【００３８】
レリーフ構造形成層１１２の材料としては、例えば、熱可塑性樹脂又は光硬化性樹脂を使用することができる。レリーフ構造形成層１１２は、例えば、基材１１１上に熱可塑性樹脂又は光硬化性樹脂を塗布し、この塗膜にスタンパを押し当てながら樹脂を硬化させることにより得られる。
【００３９】
光反射層１２は、レリーフ構造形成層１１２のレリーフ構造ＲＳ１及びＲＳ２が設けられた面を被覆している。光反射層１２としては、例えば、アルミニウム、銀、金、及びそれらの合金などの金属材料からなる金属層を使用することができる。或いは、光反射層１２として、レリーフ構造形成層１１２とは屈折率が異なる誘電体層を使用してもよい。或いは、光反射層１２として、隣り合うもの同士の屈折率が異なる誘電体層の積層体、即ち、誘電体多層膜を使用してもよい。なお、誘電体多層膜が含む誘電体層のうち、レリーフ構造形成層１１２と接触しているものの屈折率は、レリーフ構造形成層１１２の屈折率とは異なっていることが望ましい。光反射層１２は、例えば、真空蒸着法及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。
【００４０】
光反射層１２は、レリーフ構造形成層１１２のレリーフ構造ＲＳ１及びＲＳ２が設けられた面の全体を被覆していてもよく、その一部のみを被覆していてもよい。レリーフ構造形成層１１２の一部のみを被覆した光反射層１２、即ち、パターニングされた光反射層１２は、例えば、気相堆積法により連続膜としての光反射層を形成し、その後、薬品などによりその一部を溶解させることによって得られる。或いは、パターニングされた光反射層１２は、連続膜としての光反射層を形成し、その後、レリーフ構造形成層に対する光反射層の密着力と比較して光反射層に対する接着力がより高い接着材料を用いて光反射層の一部をレリーフ構造形成層から剥離することによって得られる。或いは、パターニングされた光反射層１２は、マスクを用いて気相堆積を行うこと、又は、リフトオフプロセスを利用することにより得ることができる。
【００４１】
表示体１は、接着剤層、樹脂層及び印刷層などの他の層を更に含むことができる。
接着剤層は、例えば、光反射層１２を被覆するように設ける。表示体１が光透過層１１及び光反射層１２の双方を含んでいる場合、通常、光反射層１２の表面の形状は、光透過層１１と光反射層１２との界面の形状とほぼ等しい。接着剤層を設けると、光反射層１２の表面が露出するのを防止できるため、先の界面のレリーフ構造の偽造を目的とした複製を困難とすることができる。なお、光透過層１１側を背面側とし、光反射層１２側を前面側とする場合は、接着層は、光透過層１１上に形成する。
【００４２】
樹脂層は、例えば、使用時に表示体１の表面にキズが付いてしまうのを防ぐことを目的としたハードコート層、汚れの付着を抑制する防汚層、基材表面での光の反射を防止する反射防止層、又は帯電防止層である。樹脂層は、光透過層１１と光反射層１２との積層体に対して前面側に設ける。例えば、光透過層１１側を背面側とし、光反射層１２側を前面側とする場合、光反射層１２を樹脂層によって被覆することで、光反射層１２の損傷を抑制できるのに加え、その表面のレリーフ構造の偽造を目的とした複製を困難とすることができる。
【００４３】
印刷層は、光透過層１１の観察者側に又は光透過性樹脂層１１２と光反射層１２との間に設ける。印刷層を設けることで、表示体１の意匠性を向上させることができ、また、表示体１に表示させる情報を容易に追加できる。
【００４４】
次に、レリーフ構造ＲＳ１及びＲＳ２について説明する。
図１及び図２に示す表示体１では、レリーフ構造形成層１１２の表面に、レリーフ構造ＲＳ１及びＲＳ２が設けられている。
【００４５】
レリーフ構造ＲＳ１は、レリーフ構造形成層１１２の表面であって、図１に示す領域１３に対応した位置に設けられている。ここでは、レリーフ構造形成層１１２の表面には３つのレリーフ構造ＲＳ１が設けられており、これらレリーフ構造ＲＳ１は、図１に示す文字「Ｔ」、「Ｏ」及び「Ｐ」をそれぞれ表示する。
【００４６】
レリーフ構造ＲＳ２は、レリーフ構造形成層１１２の表面であって、図１に示す領域１７に対応した位置に設けられている。これらレリーフ構造ＲＳ２は、レリーフ構造ＲＳ１が表示する文字「Ｔ」、「Ｏ」及び「Ｐ」の影をそれぞれ表示する。
【００４７】
レリーフ構造ＲＳ１及びＲＳ２は、以下に説明するように構造が異なっている。
【００４８】
（第１レリーフ構造）
第１レリーフ構造ＲＳ１について説明するに当り、まず、回折格子の格子定数（溝のピッチ）と、照明光の波長と、照明光の入射角と、回折光の射出角との関係について説明する。
【００４９】
照明光源を用いて回折格子に照明光を照射すると、回折格子は、入射光である照明光の進行方向及び波長に応じて特定の方向に強い回折光を射出する。
【００５０】
ｍ次回折光（ｍ＝０、±１、±２、・・・）の射出角βは、回折格子の溝の長さ方向に対して垂直な面内で光が進行する場合、下記の式（１）から算出することができる。
【数１】
【００５１】
式（１）において、ｄは回折格子の格子定数を表し、ｍは回折次数を表し、λは入射光及び回折光の波長を表している。また、αは、０次回折光、即ち、正反射光ＲＬの射出角を表している。換言すれば、αの絶対値は照明光の入射角と等しく、反射型回折格子の場合には、照明光の入射方向と正反射光の射出方向とは、回折格子が設けられた界面の法線ＮＬに関して対称である。
【００５２】
なお、回折格子が反射型である場合、角度αは、０°以上であり、９０°未満である。また、回折格子が設けられた界面に対して斜め方向から照明光を照射し、法線方向の角度、即ち０°を境界値とする２つの角度範囲を考えると、角度βは、回折光の射出方向と正反射光の射出方向とが同じ角度範囲内にあるときには正の値であり、回折光の射出方向と照明光の入射方向とが同じ角度範囲内にあるときには負の値である。
【００５３】
図３は、小さな格子定数を有している回折格子が１次回折光を射出する様子を概略的に示す図である。図４は、大きな格子定数を有している回折格子が１次回折光を射出する様子を概略的に示す図である。
【００５４】
点光源ＬＳは、波長が赤色域内にある光成分Ｒと、波長が緑色域内にある光成分Ｇと、波長が青色域内にある光成分Ｂとを含んだ白色光を放射する。点光源ＬＳが放射した光成分Ｇ、Ｂ及びＲは、回折格子ＧＲに入射角αで入射する。回折格子ＧＲは、光成分Ｇの一部として回折光ＤＬ_ｇを射出角β_ｇで射出し、光成分Ｂの一部として回折光ＤＬ_ｂを射出角β_ｂで射出し、光成分Ｒの一部として回折光ＤＬ_ｒを射出角β_ｒで射出する。なお、図示していないが、回折格子ＧＲは、他の次数の回折光も式（１）によって導出される角度で射出する。
【００５５】
このように、一定の照明条件のもとでは、回折格子は、回折光を、その波長に応じて異なる射出角で射出する。それ故、太陽及び蛍光灯などの白色光源下では、回折格子は、波長が異なる光が別々の角度で射出する。従って、このような照明条件下では、回折格子の表示色は、観察角度の変化に伴って虹色に変化する。また、格子定数が大きいほど、回折光は正反射光ＲＬに近い方向に射出され、射出角β_ｇ、β_ｂ及びβ_ｒの相違は小さくなる。
【００５６】
次に、回折格子の格子定数と、照明光の波長と、回折光の射出角方向における回折光の強度（回折効率）との関係について説明する。
【００５７】
式（１）によると、格子定数ｄの回折格子に対して、入射角αで照明光を入射させると、この回折格子は、射出角βで回折光を射出する。この際、波長λの光についての回折効率は、回折格子の格子定数及び溝の深さ等に応じて変化し、下記式（２）から算出することができる。
【数２】
【００５８】
ここで、ηは回折効率（０乃至１の値）を表し、ｒは回折格子の溝の深さを表し、Ｌは回折格子の溝の幅を表し、ｄは格子定数を表し、θは照明光の入射角を表し、λは照明光及び回折光の波長を表している。なお、この式（２）は、溝の長さ方向に垂直な断面が矩形波状であり、溝が比較的浅い回折格子についてのみ成り立つものである。
【００５９】
式（２）から明らかなように、回折効率ηは、溝の深さｒ、格子定数ｄ、入射角θ及び波長λに応じて変化する。また、回折効率ηは、回折次数ｍが高次になるのに伴って徐々に減少していく傾向にある。
【００６０】
次に、レリーフ構造ＲＳ１の構造と光学的性質とについて説明する。
【００６１】
図５は、図１に示す表示体に採用可能な第１レリーフ構造の一例を概略的に示す平面図である。図６は、図５に示す構造のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。
【００６２】
レリーフ構造ＲＳ１は、平滑な第１反射面２１と、上面及び側面を各々が有している複数の凸部又は底面及び側壁を各々が有している複数の凹部とを含んでいる。凸部の上面又は凹部の底面は、反射面２１に対して平行であり且つ平滑な第２反射面２２である。なお、ここでは、一例として、第２反射面２２は、基材１１１側から見たときに凸部の上面を構成していることとする。
【００６３】
凸部又は凹部は、反射面２１に垂直な方向から見たときに一方向に延びた形状を有し且つ長さ方向が揃っている。即ち、反射面２２は、反射面２１に垂直な方向から見たときに一方向に延びた形状を有し且つ長さ方向が揃っている。ここでは、反射面２２は、Ｘ方向に延びた形状を有している。
【００６４】
反射面２２の平均幅は、例えば０．５μｍ乃至５μｍの範囲内にあり、典型的には１μｍ乃至２μｍの範囲内にある。平均幅を過剰に大きく又は小さくすると、レリーフ構造ＲＳ１の表示色が薄くなる。
【００６５】
反射面２２の幅方向における平均寸法に対する長さ方向における平均寸法の比、即ち、反射面２２の平均幅に対する平均長さの比は、例えば２以上であり、典型的には１０以上である。この比を小さくすると、後述する光学的異方性を観察者に知覚させることが難しくなる。
【００６６】
３つのレリーフ構造ＲＳ１の１つは、他の２つとは、反射面２２の長さ方向が異なっている。ここでは、一例として、図１の文字「Ｔ」及び「Ｐ」をそれぞれ表示する２つのレリーフ構造ＲＳ１は反射面２２の長さ方向がＸ方向に平行であり、文字「Ｏ」を表示する１つのレリーフ構造ＲＳ１は反射面２２の長さ方向がＹ方向に平行であるとする。
【００６７】
凸部又は凹部の配列は、肉眼で知覚可能な回折光を射出する回折格子又はホログラムを構成しないように定められている。ここでは、幅方向に隣り合った反射面２２の中心線間距離は不規則であり、反射面２２の幅も不規則である。幅方向に隣り合った反射面２２の中心線間距離は一定であってもよい。或いは、反射面２２の幅は等しくてもよい。
【００６８】
幅方向に隣り合った反射面２２の中心線間距離の平均は、例えば０．５μｍ乃至５μｍの範囲内にあり、典型的には２μｍ乃至４μｍの範囲内にある。平均中心線間距離を大きくすると、レリーフ構造ＲＳ１の表示色が薄くなる。平均中心線間距離を小さくすると、光を吸収することによる反射防止効果が起きやすくなり、表示色の彩度が低下する。
【００６９】
反射面２２は、様々な長さを有している。また、反射面２２の長さ方向に関するそれら位置は不規則である。反射面２２は、等しい長さを有していてもよく、長さ方向に関して規則的に配置されていてもよい。
【００７０】
各レリーフ構造ＲＳ１では、それが含んでいる全ての反射面２２について、反射面２１を基準とした反射面２２の高さは一定である。そして、この高さは、レリーフ構造ＲＳ１を特定の方向から白色光で照明したときに、可視域内の波長を有し、反射面２１によって反射される第１反射光と、この波長を有し、反射面２２によって反射される第２反射光とが、強め合う干渉又は弱め合う干渉を生じることにより、反射光として着色光を射出するように定められている。この高さは、例えば、０．１μｍ乃至０．５μｍの範囲内にあり、典型的には０．１５μｍ乃至０．４μｍの範囲内にある。
【００７１】
この高さを小さくすると、レリーフ構造ＲＳ１が射出する着色光の色が薄くなる。また、この高さを小さくすると、製造時の外的要因、例えば、製造装置の状態及び環境の変動並びに材料組成の僅かな変化が、レリーフ構造ＲＳ１の光学的性質に及ぼす影響が大きくなる。他方、この高さが大きい場合、レリーフ構造ＲＳ１を高い形状精度及び寸法精度で形成することが難しい。
【００７２】
反射面２１の端から反射面２２への端へと延びた凸部の側面（凹部の場合は側壁）は、例えば、反射面２１に対してほぼ垂直である。この側壁（又は側面）は、反射面２１に対して傾いていてもよい。
【００７３】
反射面２１に平行な平面へのレリーフ構造ＲＳ１の正射影の面積をＳとした場合、面積Ｓに対する反射面２１の面積Ｓ１の比Ｓ１／Ｓは、例えば２０％乃至８０％の範囲内にあり、典型的には４０％乃至６０％の範囲内にある。また、面積Ｓに対する反射面２２の面積Ｓ２の比Ｓ２／Ｓは、例えば８０％乃至２０％の範囲内にあり、典型的には６０％乃至４０％の範囲内にある。そして、面積Ｓ１と面積Ｓ２との和Ｓ１＋Ｓ２の面積Ｓに対する比（Ｓ１＋Ｓ２）／Ｓは、例えば１０％乃至１００％であり、典型的には５０％乃至１００％である。比Ｓ１／Ｓ及びＳ２／Ｓの各々が５０％である場合に、最も明るい表示が可能である。一例によると、比Ｓ１／Ｓ及びＳ２／Ｓの一方が２０％であり、他方が８０％である場合に達成可能な明るさは、比Ｓ１／Ｓ及びＳ２／Ｓの各々が５０％である場合に達成可能な明るさの約３割である。
【００７４】
図７は、図１に示す表示体に採用可能な第１レリーフ構造の別の例を概略的に示す平面図である。
【００７５】
図７に示すレリーフ構造ＲＳ１は、以下の点を除いて、図５及び図６を参照しながら説明したレリーフ構造ＲＳ１と同様である。
【００７６】
即ち、図７に示すレリーフ構造ＲＳ１では、基材１１１側から見たときに、反射面２２の長さ方向は、Ｘ方向に対して時計回りに４５°の角度を成している。そして、図７に示す反射面２２は、反射面２１に対して垂直な方向から見たときに、図５に示す反射面２２と比較して端部がより丸い。
【００７７】
このように、反射面２２の長さ方向は任意である。また、反射面２１に垂直な方向から見たときに、反射面２２は、矩形、長円形及び楕円形などの様々な形状を有し得る。レリーフ構造ＲＳ１の各々は、反射面２１に垂直な方向から見た形状が異なる反射面２２を、例えば、矩形、長円形及び楕円形の反射面２２を含んでいてもよい。
【００７８】
図８は、回折格子が回折光を射出する様子を概略的に示す図である。図９は、第１レリーフ構造が散乱光を射出する様子を概略的に示す図である。
【００７９】
図８に示す回折格子は、長さ方向がＸ方向に対して平行であり、Ｙ方向に一定のピッチで配列した複数の溝ＧＲからなる。Ｘ方向に対して垂直な方向から回折格子に照明光ＩＬが入射すると、回折格子は、Ｘ方向に対して垂直な方向に、回折光ＤＬ＿ｒ、ＤＬ＿ｇ及びＤＬ＿ｂを射出する。回折光ＤＬ＿ｒ、ＤＬ＿ｇ及びＤＬ＿ｂの各射出角は、式（１）から求められる。
【００８０】
図９に示すレリーフ構造ＲＳ１では、反射面２２は、長さ方向がＸ方向に平行であり、不規則に配置されている。このようなレリーフ構造ＲＳ１は、Ｙ方向に沿って格子定数が変化した回折格子と見なすことができる。そして、式（１）から明らかなように、波長λの光の射出角βは格子定数ｄに応じて変化する。従って、Ｘ方向に対して垂直な方向からレリーフ構造ＲＳ１に照明光ＩＬが入射すると、レリーフ構造ＲＳ１はＸ方向に対して垂直な方向に散乱光を射出する。
【００８１】
それ故、レリーフ構造ＲＳ１をＸ方向に対して垂直な方向から白色光で照明した場合、レリーフ構造ＲＳ１は、散乱光として白色光を射出する筈である。しかしながら、この場合、レリーフ構造ＲＳ１は着色光を射出する。この理由を以下に説明する。
【００８２】
回折格子では、溝の幅Ｌ及び格子定数ｄは一定である。それ故、式（２）から明らかなように、回折格子の回折効率ηは、溝の深さｒ（又は凸部の高さ）と照明光の波長λとの関数であると言える。これを踏まえて、回折格子を白色光で照明しながら観察することを考えると、或る波長域の回折効率が他の波長域の回折効率と比較して低くなること、及び、これら波長域は溝の深さｒに依存することを理解できる。このように、回折格子を白色光で照明した場合に観察者が知覚する色には、照明光の入射角θ及び格子定数ｄ並びに観察方向だけでなく、溝の深さｒも影響を及ぼす。
【００８３】
レリーフ構造ＲＳ１は、回折格子とは異なり、一定の格子定数ｄを有しておらず、散乱光を射出する。それ故、レリーフ構造ＲＳ１を白色光で照明した場合に観察者が知覚する色には、観察方向並びに反射面２２幅及びの中心線間距離は大きな影響を及ぼさない。
【００８４】
また、表示に反射光を利用する表示体を観察する場合、通常、この表示体に対する照明光の入射角は特定の範囲内にある。そして、多くの場合、照明光は拡散光である。それ故、レリーフ構造ＲＳ１を白色光で照明した場合、観察者が知覚する色に照明条件が及ぼす影響は小さい。
【００８５】
従って、レリーフ構造ＲＳ１が表示する色は、主として、反射面２１を基準とした反射面２２の高さに依存し、照明条件、観察条件、並びに反射面２２幅及びの中心線間距離がこれに及ぼす影響は小さい。従って、レリーフ構造ＲＳ１を白色光で照明した場合、観察者に届く光は、白色照明光と比較して特定の波長域の強度が低いスペクトルを有することとなる。そして、このスペクトルは、照明方向又は観察方向を多少変化させたとしても、大きく変化することはない。
【００８６】
例えば、レリーフ構造ＲＳ１が射出する光の強度が、青色の波長域（例えば波長４６０ｎｍ）において低く、赤色の波長域（例えば波長６３０ｎｍ）及び緑色の波長域（例えば波長５４０ｎｍ）において高い場合には、観察者は黄色を知覚する。また、レリーフ構造ＲＳ１が射出する光の強度が、赤色の波長域において低く、緑色及び青色の波長域において高い場合には、観察者はシアン色（薄い水色）を知覚する。そして、反射面２２の長さ方向に対して垂直な面内で照明方向又は観察方向を多少変化させても、この表示色は殆ど変化しない。
【００８７】
なお、レリーフ構造ＲＳ１が表示する色は、反射面２２の長さ方向に対して垂直な面内で観察方向を多少変化させても殆ど変化しないが、観察方向が反射面２１に対して成す角度を小さくすると、レリーフ構造ＲＳ１が射出する光の強度は低くなる。そして、観察方向を反射面２１に対してほぼ平行にすると、レリーフ構造ＲＳ１は光を射出しなくなる。
【００８８】
また、レリーフ構造ＲＳ１は、Ｙ方向に対して垂直であり且つＸ方向に対して傾いた方向から照明した場合、Ｘ方向に対して垂直な方向から照明した場合と比較して、より小さな光散乱能を示す。Ｙ方向に対して垂直であり且つＸ方向に対して傾いた方向から照明した場合、式（２）を利用して説明した着色効果は小さい。レリーフ構造ＲＳ１は、Ｙ方向に対して垂直であり且つＸ方向に対して傾いた方向から照明し、これをＹ方向に対して垂直な方向から観察した場合、観察者は、典型的には無彩色、例えば銀白色を知覚する。
【００８９】
このように、レリーフ構造ＲＳ１を反射面２１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、表示色は、有彩色と無彩色、例えば銀白色との間で変化する。そして、レリーフ構造ＲＳ１を反射面２２の長さ方向に平行な軸の周りで揺動させながら、この軸に対して垂直な方向から観察した場合には、一般的な回折格子ほど表示色が大きく変化することはない。
【００９０】
このような視覚効果は、一般的な印刷物によって達成できないのは勿論、回折格子及びホログラムで達成することもできず、また、光散乱構造と着色層との組み合わせによって達成することもできない。即ち、レリーフ構造ＲＳ１は、極めて特殊な視覚効果を提供する。
【００９１】
なお、図５乃至図７及び図９を参照しながら説明したレリーフ構造ＲＳ１と類似した光散乱構造は従来から知られているが、そのような光散乱構造は、式（２）を利用して説明した着色効果を示さない。これについて、以下に説明する。
【００９２】
図１０は、光散乱構造の一例を概略的に示す断面図である。図１１は、光散乱構造の他の例を概略的に示す断面図である。
【００９３】
図１０及び図１１に示す光散乱構造ＲＳは、レリーフ構造である。これら光散乱構造ＲＳは、複数の溝ＧＲを幅方向に配列した構造を有している。各光散乱構造ＲＳにおいて、溝ＧＲの幅及び中心線間距離は不規則である。
【００９４】
図１０に示す光散乱構造ＲＳは、溝ＧＲの長さ方向に対して垂直な断面が歪んだ正弦波状である。他方、図１１に示す光散乱構造ＲＳは、溝ＧＲの長さ方向に対して垂直な断面が矩形波状である。
【００９５】
図１０に示す構造ＲＳは、反射面２１及び２２に相当する平面を含んでいない。それ故、この光散乱構造ＲＳは、式（２）を利用して説明した着色効果を示さない。
【００９６】
図１１に示す構造ＲＳは、反射面２１及び２２にそれぞれ対応した反射面２１’及び２２’を含んでいるものの、式（２）を利用して説明した着色効果を示すほど十分な形状精度で形成されている訳ではない。具体的には、反射面２１’及び２２’には微細な凹凸が存在しているか、又は、反射面２１’を基準とした反射面２２’の高さは不均一である。これは、通常の製造プロセスでは、式（２）を利用して説明した着色効果を示すほど光散乱構造を十分な形状精度で形成することは難しいこと、及び、光散乱構造には高い形状精度は要求されず、寧ろ、不規則な形状は光散乱能の観点で有利であることなどに起因している。
【００９７】
また、図１０及び図１１に示す何れの光散乱構造ＲＳにおいても、多くの場合、溝ＧＲの深さは０．１μｍ以下である。この場合、式（２）を利用して説明した着色効果を得ることはできない。即ち、この場合、可視域、例えば、約３８０ｎｍ乃至約７００ｎｍの波長範囲内の一部の波長域における回折効率を、他の波長域における回折効率よりも小さくする効果は得られない。
【００９８】
次に、レリーフ構造ＲＳ１及び回折格子が示す光学効果の相違を、データを参照しながら説明する。
【００９９】
図１２は、回折格子が射出する回折光のスペクトルの一例を示すグラフである。図１２には、正弦波状の断面形状を有しているレリーフ型回折格子を白色光で照明した場合にこの回折格子が特定の方向に射出する回折光の強度（明るさ）を示している。
【０１００】
図１２に示すように、回折格子が特定の方向に射出する回折光は、狭い波長域内においてのみ高い強度を示す。それ故、回折格子を観察すると、彩度の高い色が知覚される。
【０１０１】
なお、図１２に示すスペクトルは、実際の測定結果に準ずるものである。即ち、図１２に示すスペクトルは、白色照明が理想的な点光源でなくある程度の面積を有していること、及び、回折光を検出する検出器の受光面がある程度の面積を有していることなどの現実と同様の条件を設定したコンピュータシミュレーションによって得られたものである。照明光源を理想的な点光源であり、回折光を検出する検出器の受光面の面積が無視できる程度に小さい場合、精密に加工された回折格子からの回折光を測定すると、単一波長の光が検出される。
【０１０２】
図１３は、回折格子が射出する回折光のスペクトルと観察角度との関係の一例を示すグラフである。図１３には、正弦波状の断面形状を有しているレリーフ型回折格子を、回折格子を構成している溝の長さ方向に対して垂直な特定の方向から白色光で照明しながら、溝の長さ方向に対して垂直な面内で観察方向を変化させた場合に観察者が観察する回折光のスペクトルの変化を示している。
【０１０３】
図１３に示すように、観察方向の変化に応じて、回折格子が射出する回折光のスペクトルも変化する。具体的には、観察方向の変化に応じて、回折格子が射出する回折光のピーク波長も変化する。そして、図１２を参照しながら説明したように、回折格子が特定の方向に射出する回折光は、狭い波長域内においてのみ高い強度を示す。従って、回折格子は、照明方向又は観察方向が僅かに変化しただけで、観察者によって知覚される色が大きく変化し、それ故、虹色に光って見える。
【０１０４】
上記の通り、白色光で照明した場合、回折格子が特定の方向に射出する回折光は、狭い波長域内においてのみ高い強度を示す。これに対し、レリーフ構造ＲＳ１を白色光で照明した場合、レリーフ構造ＲＳ１が射出する光のスペクトルは、例えば、図１４及び図１５に示すように、比較的広い波長範囲に亘って高い強度を示す。
【０１０５】
図１４は、第１反射面を基準とした第２反射面の高さを或る値に設定した場合に第１レリーフ構造が射出する着色光のスペクトルの一例を示すグラフである。図１５は、第１反射面を基準とした第２反射面の高さを他の値に設定した場合に第１レリーフ構造が射出する着色光のスペクトルの一例を示すグラフである。
【０１０６】
図１４に示すスペクトルでは、長波長域（５５０ｎｍ以上の波長域）における強度が低く、短波長域における強度が高い。このようなスペクトルを有している表示光を観察すると、観察者は、短波長域内の光が混ざり合ってなる色、具体的には、青、シアン及び緑の混色を知覚する。
【０１０７】
図１５に示すスペクトルでは、４５０ｎｍ近傍の波長域における強度が低く、他の波長域、特には５５０ｎｍ乃至６００ｎｍの波長域における強度が高い。この場合、観察者は、白色から青色を除いてなる色、具体的には黄色系の色を知覚する。
【０１０８】
これから明らかなように、レリーフ構造ＲＳ１が表示する色は、回折格子が表示する色と比較して彩度が低い。
【０１０９】
また、レリーフ構造ＲＳ１が表示する色は、回折格子が表示する色と比較して観察角度依存性が小さい。
【０１１０】
図１６は、第１レリーフ構造が射出する着色光のスペクトルと観察角度との関係の一例を示すグラフである。図１６には、レリーフ構造ＲＳ１を、反射面２２の長さ方向に対して垂直な特定の方向から白色光で照明しながら、反射面２２の長さ方向に対して垂直な面内で観察方向を変化させた場合に観察者が観察する散乱光のスペクトルの変化を示している。
【０１１１】
図１６に示すスペクトルから明らかなように、観察角度を変化させると、レリーフ構造ＲＳ１が射出する光は、強度の変化を生じるものの、そのスペクトルの形状は殆ど変化しない。それ故、レリーフ構造ＲＳ１を反射面２２の長さ方向に平行な軸の周りで揺動させても、観察者は、レリーフ構造ＲＳ１が表示する色の変化を殆ど知覚しない。
【０１１２】
反射面２２の中心線間距離の平均は、例えば、０．５μｍ乃至５μｍの範囲内とする。式（１）から明らかなように、平均中心間距離を小さくすると、波長の変化に応じた射出角の変化が大きくなり、その結果、観察者が表示光を観察可能な角度範囲が広くなる。他方、平均中心間距離を大きくすると、波長の変化に応じた射出角の変化が大きくなり、その結果、観察者が表示光を観察可能な角度範囲が狭くなる。即ち、平均中心間距離を小さくすることで、射出光を知覚可能な範囲がより広くなり、画像を視認し易い表示体が得られる。他方、平均中心間距離を大きくすることで、射出光を知覚可能な範囲を限定することができる。
【０１１３】
以上説明したように、レリーフ構造ＲＳ１は、反射面２２の長さ方向に対して垂直な方向から観察した場合には混色を表示する。そして、この表示色は、反射面２２の長さ方向に対して垂直な面内で観察方向を多少変化させても殆ど変化しない。また、レリーフ構造ＲＳ１は、反射面２２の幅方向に対して垂直な方向から観察した場合には無彩色を表示する。このように、レリーフ構造ＲＳ１は、極めて特徴的な視覚効果を提供する。
【０１１４】
また、この表示体１は、反射面２２の長さ方向が異なる複数のレリーフ構造ＲＳ１を含んでいる。具体的には、図１の文字「Ｔ」及び「Ｐ」をそれぞれ表示する２つのレリーフ構造ＲＳ１は反射面２２の長さ方向がＸ方向に平行であり、文字「Ｏ」を表示する１つのレリーフ構造ＲＳ１は反射面２２の長さ方向がＹ方向に平行である。
【０１１５】
それ故、表示体１をＸ方向に対して垂直な斜め方向から観察した場合、表示体１は、文字「Ｔ」及び「Ｐ」に対応した領域１３において有彩色、具体的には混色を表示し、文字「Ｏ」に対応した領域１３において無彩色を表示する。また、表示体１をＹ方向に対して垂直な斜め方向から観察した場合、表示体１は、文字「Ｔ」及び「Ｐ」に対応した領域１３において無彩色を表示し、文字「Ｏ」に対応した領域１３において有彩色、具体的には混色を表示する。即ち、表示体１は、観察方向に応じて異なる像を表示し得る。
【０１１６】
或るレリーフ構造ＲＳ１と他のレリーフ構造ＲＳ１とで、反射面２１を基準とした反射面２２の高さを異ならしめてもよい。こうすると、それらレリーフ構造ＲＳ１に、上記の混色として、異なる有彩色を表示させることができる。特に、或るレリーフ構造ＲＳ１と他のレリーフ構造ＲＳ１とで、反射面２１を基準とした反射面２２の高さを０．０２μｍ以上異ならしめると、それらレリーフ構造ＲＳ１が表示する混色の相違を、肉眼で容易に判別することができる。
【０１１７】
（第２レリーフ構造）
図２に示すように、第２レリーフ構造ＲＳ２は、レリーフ構造形成層１１２の表面に設けられている。第２レリーフ構造ＲＳ２は、構造色を表示する。第２レリーフ構造ＲＳ２は、第１レリーフ構造ＲＳ１とは異なる光学効果を示す。なお、第２レリーフ構造ＲＳ２は省略することができる。
【０１１８】
第２レリーフ構造ＲＳ２は、例えば、回折格子又はホログラムである。或いは、第２レリーフ構造ＲＳ２は、観察方向に拘らず無彩色を表示する光散乱構造である。或いは、第２レリーフ構造ＲＳ２は、光吸収構造である。光散乱構造及び光吸収構造については、後で図面を参照しながら説明する。
【０１１９】
上記の通り、第２レリーフ構造ＲＳ２は、第１レリーフ構造ＲＳ１とは異なる光学効果を示す。それ故、第２レリーフ構造ＲＳ２を設けた場合、第２レリーフ構造ＲＳ２を省略した場合と比較して、第１レリーフ構造ＲＳ１が示す特徴的な光学効果が際立つ。また、第２レリーフ構造ＲＳ２を設けると、より複雑な視覚効果を達成でき、表示体１の偽造もより困難になる。
【０１２０】
この表示体１には、様々な変形が可能である。
図１７は、変形例に係る表示体を概略的に示す平面図である。
【０１２１】
図１７に示す表示体１は、以下の構成を採用したこと以外は、図１及び図２などを参照しながら説明した表示体１と同様である。即ち、図１７に示す表示体１は、領域１３及び１７の代わりに、領域１４乃至１６及び１９を含んでいる。領域１４乃至１６の各々においては、レリーフ構造形成層１１２の表面に第１レリーフ構造ＲＳ１が設けられている。他方、領域１９においては、レリーフ構造形成層１１２の表面に第２レリーフ構造ＲＳ２が設けられている。
【０１２２】
なお、図１７において、Ａ方向は、表示体１を基材１１１側から観察した場合に、Ｘ方向に対して反時計回りに４５°の角度を成している方向である。また、Ｂ方向は、表示体１を基材１１１側から観察した場合に、Ｘ方向に対して時計回りに４５°の角度を成している方向である。
【０１２３】
領域１４乃至１６は、第２反射面２２の長さ方向が異なっている。ここでは、反射面２２の長さ方向は、領域１４ではＸ方向に対して平行であり、領域１５ではＹ方向に対して平行である。そして、領域１６では、反射面２２の長さ方向は、Ｘ方向に対して斜めである。例えば、領域１６では、反射面２２の長さ方向はＢ方向に対して平行である。
【０１２４】
領域１９では、レリーフ構造形成層１１２の表面に、第２レリーフ構造ＲＳ２として、各々が先細りした形状を有している複数の凸部又は凹部２３が設けられている。これら凸部又は凹部２３は、例えば、可視域の最短波長よりも短い中心間距離で、二次元的に配列している。ここでは、一例として、凸部又は凹部２３は、Ｘ方向とＹ方向とに規則的に配列していることとする。
【０１２５】
この表示体１をＸ方向に対して垂直な斜め方向から観察した場合、領域１４は混色を表示し、領域１５は無彩色、例えば銀白色を表示し、領域１６は無彩色を又は無彩色に近い混色を表示する。また、この表示体１をＹ方向に対して垂直な斜め方向から観察した場合、領域１４は無彩色、例えば銀白色を表示し、領域１５は混色を表示し、領域１６は無彩色を又は無彩色に近い混色を表示する。
【０１２６】
表示体１をＡ方向に対して垂直な斜め方向から観察した場合、領域１４及び１５は無彩色を又は無彩色に近い混色を表示し、領域１６は無彩色、例えば銀白色を表示する。そして、表示体１をＢ方向に対して垂直な斜め方向から観察した場合、領域１４及び１５は無彩色を又は無彩色に近い混色を表示し、領域１６は混色を表示する。
【０１２７】
なお、何れの場合であっても、例えば、照明方向と観察方向とが表示面の法線に対して対称の関係にあるときには、領域１９は黒色又は暗灰色を表示する。
【０１２８】
このように、反射面２２の長さ方向が異なる３つ以上の領域を設けた場合、反射面２２の長さ方向が異なる領域を２つ設けた場合と比較して、より複雑な視覚効果を達成することができる。前者の場合、勿論、反射面２１を基準とした反射面２２の高さは、レリーフ構造ＲＳ１を設けた３つ以上の領域間で等しくしてもよく、異なっていてもよい。
【０１２９】
表示体１には、規則的に配置された複数の画素によって像を表示する構成を採用してもよい。例えば、表示体１には、反射面２２の長さ方向が等しいレリーフ構造ＲＳ１を一部の画素に配置し、これらレリーフ構造ＲＳ１の配置に対応した形状の像を表示する構成を採用してもよい。図１８及び図１９に、画素の配置の例を示す。
【０１３０】
図１８は、画素の配置の一例を概略的に示す平面図である。図１９は、画素の配置の他の例を概略的に示す平面図である。
【０１３１】
図１８では、矩形状の画素ＰＸを、Ｘ方向とＹ方向に対して傾いた方向とに配列している。図１９では、六角形状の画素ＰＸを、Ｘ方向に対して傾いた方向とＹ方向とに配列している。このように、同一の形状の画素ＰＸを二次元的に配列してもよい。この場合、表示体１の設計が容易であり、また、オンデマンドでの製造も容易である。
【０１３２】
画素ＰＸは、他の形状を有していてもよい。例えば、画素ＰＸは、正方形及び平行四辺形などの矩形以外の四角形状を有していてもよい。或いは、画素ＰＸは、三角形状を有していてもよい。これらの形状を有している画素ＰＸは、隙間なく配置することができる。勿論、画素ＰＸは、円形状などの更に他の形状を有していてもよい。
【０１３３】
画素ＰＸの２つの配列方向は、互いに対して斜めであってもよく、互いに対して垂直であってもよい。
【０１３４】
反射面２２の長さ方向が異なる複数のレリーフ構造ＲＳ１を１つの領域内に配置して、この領域が観察方向に応じて異なる形状の像を表示する構成を採用してもよい。例えば、反射面２２の長さ方向が第１方向に平行なレリーフ構造ＲＳ１のための第１画素と、反射面２２の長さ方向が第２方向に平行なレリーフ構造ＲＳ１のための第２画素との配置を、それらが表示面内で均一に分布するように予め定めておき、一部の第１画素に、反射面２２の長さ方向が第１方向に平行なレリーフ構造ＲＳ１を設け、一部の第２画素に、反射面２２の長さ方向が第２方向に平行なレリーフ構造ＲＳ１を設けてもよい。この場合、第１及び第２画素は、ストライプ状に配置してもよく、マトリクス状に配置してもよい。
【０１３５】
なお、表示体１は、画素ＰＸの形状及び配列が異なる複数の領域を含んでいてもよい。また、１つの領域内に配置する画素ＰＸは、異なる形状を有していてもよい。
【０１３６】
図２０は、画素の配置の更に他の例を概略的に示す平面図である。
図２０では、不定形の画素ＰＸが、二次元的に隙間なく配置されている。このように、画素ＰＸの形状及び配置には、様々な変更が可能である。
【０１３７】
画素ＰＸは、例えば、最長の辺が３μｍ乃至３００μｍの範囲内の寸法を有するように設計する。画素ＰＸの寸法が大きいと、高い解像度で像を表示することができない。画素ＰＸの寸法が小さいと、画素ＰＸ内に十分な数の凸部又は凹部を精度よく形成することが困難となる。
【０１３８】
図２１は、２つの画像を表示するように第１レリーフ構造を配置した表示体の一例を概略的に示す平面図である。図２２は、図２１の表示体が一方の画像を表示している様子を概略的に示す平面図である。図２３は、図２１の表示体が他方の画像を表示している様子を概略的に示す平面図である。
【０１３９】
図２１に示す表示体１は、以下の構成を採用したこと以外は、図１及び図２等を参照しながら説明した表示体１と同様である。即ち、この表示体１では、図１の領域１７を省略している。そして、領域１３の代わりに、図１７を参照しながら説明した領域１４及び１５を配置している。
【０１４０】
また、この表示体１には、以下の設計を採用している。即ち、反射面２２の長さ方向がＸ方向に平行なレリーフ構造ＲＳ１のための第１画素と、反射面２２の長さ方向がＹ方向に平行なレリーフ構造ＲＳ１のための第２画素との配置を、それらが市松模様状の配列を構成するように定めている。そして、一部の第１画素に、反射面２２の長さ方向がＸ方向に平行なレリーフ構造ＲＳ１を設け、一部の第２画素に、反射面２２の長さ方向がＹ方向に平行なレリーフ構造ＲＳ１を設けている。レリーフ構造ＲＳ１が設けられた第１画素は、文字「Ａ」に対応した配列を形成している。他方、レリーフ構造ＲＳ１が設けられた第２画素は、文字「Ｓ」に対応した配列を形成している。
【０１４１】
この表示体１は、Ｘ方向に対して垂直な斜め方向から観察した場合、図２２に示す像Ｉａを表示する。また、この表示体１は、Ｙ方向に対して垂直な斜め方向から観察した場合、図２３に示す像Ｉｂを表示する。即ち、この表示体１は、その表示面の法線の周りで回転させると、表示画像が文字「Ａ」と文字「Ｂ」との間で切り替わる。
【０１４２】
このような像の変化を、通常のインキ又はトナーを用いて得られる印刷物で実現することは不可能である。また、回折格子又はホログラムを利用した場合、像の変化は実現できるものの、表示画像が虹色に光ってしまう。即ち、回折格子又はホログラムを利用したとしても、図２１を参照しながら説明した表示体１と同様の視覚効果を達成することはできない。
【０１４３】
なお、領域１４と領域１５とで、反射面２１を基準とした反射面２２の高さを異ならしめると、表示体１に、文字「Ａ」と文字「Ｓ」とを異なる色で表示させることができる。
【０１４４】
反射面２２の長さ方向が異なる２種類のレリーフ構造ＲＳ１に２つの像を表示させる場合、それら反射面２２の長さ方向は略直交させることが望ましい。こうすると、２つの像が同時に見えること、又は、２つの表示色が混ざってしまうことを回避できる。それ故、視認性に優れた像を表示すること、及び、観察者に像の切り替わりを明確に知覚させることができる。なお、勿論、反射面２２の長さ方向が異なる３種類以上のレリーフ構造ＲＳ１に３つ以上の像を表示させることも可能である。
【０１４５】
上記の通り、表示体１は、第２レリーフ構造ＲＳ２を含み得る。第２レリーフ構造ＲＳ２は、例えば、回折格子、ホログラム、光吸収構造、観察方向に拘らず無彩色を表示する光散乱構造、又は、それらの２つ以上の組み合わせである。
【０１４６】
表示体１が第２レリーフ構造ＲＳ２として回折格子及びホログラムなどの回折構造を含んでいる場合、表示体１に、虹色に輝く分光色を表示させることができる。また、この場合、照明方向及び観察方向に応じて回折光の波長及び強度が変化することを利用して、上述したのと同様の像の切り替わりを実現すること、又は、第２レリーフ構造ＲＳ２に立体像を表示させることができる。
【０１４７】
また、第２レリーフ構造ＲＳ２に光吸収構造又は観察方向に拘らず無彩色を表示する光散乱構造を採用した場合、以下の視覚効果が得られる。
【０１４８】
図２４は、第２レリーフ構造に採用可能な構造の一例を概略的に示す斜視図である。図２５は、第２レリーフ構造に採用可能な構造の他の例を概略的に示す斜視図である。
【０１４９】
図２４に示すレリーフ構造ＲＳ２は、光吸収構造である。このレリーフ構造ＲＳ２は、図１７の領域１９について上述したのと同様の構造を有している。
【０１５０】
図２４には、一例として、凸部又は凹部２３として、略円錐形状の凸部を描いている。凸部又は凹部２３の形状は、角錐状であってもよい。
【０１５１】
凸部又は凹部２３は、例えば、可視域の最短波長よりも短い中心間距離で又は４００ｎｍ以下の中心間距離で二次元的に配列している。また、凸部又は凹部２３の高さ又は深さは、例えば３００μｍ乃至４５０μｍの範囲内にある。中心間距離が十分に短い場合、高さ又は深さが大きいほど、反射防止効果が高くなる。但し、高さ又は深さが過剰に大きな凸部又は凹部２３は、高い精度で形成することが難しい。
【０１５２】
凸部又は凹部２３は、規則的に配列している。この場合、斜め方向からレリーフ構造ＲＳ２を白色光で照明すると、このレリーフ構造ＲＳ２は、正反射光を観察可能な角度範囲内には回折光を射出せず、正反射光を観察不可能な角度範囲内に回折光を射出する。即ち、表示面の法線の角度を０°として、照明方向を含む角度範囲を正の角度範囲とした場合、このレリーフ構造ＲＳ２は、負の角度範囲内には回折光を射出せず、正の角度範囲内に回折光を射出する。即ち、凸部又は凹部２３が規則的に配列したレリーフ構造ＲＳ２は、通常の観察条件のもとでは無彩色、例えば暗灰色乃至黒色を表示し、特殊な観察条件のもとで分光色を表示する。
【０１５３】
凸部又は凹部２３の配置は不規則であってもよい。この場合、観察条件に拘らず、レリーフ構造ＲＳ２は、例えば暗灰色乃至黒色を表示する。
【０１５４】
図２５に示すレリーフ構造ＲＳ２は、光散乱構造である。このレリーフ構造ＲＳ２は、複数の凸部又は凹部２４を含んでいる。図２５には、一例として、凸部又は凹部２４として、先細り形状の凸部を描いている。凸部又は凹部２４は、様々な寸法及び形状を有しており、不規則に配置されている。凸部又は凹部２４の多くは、Ｚ方向に対して垂直な最大寸法が例えば３μｍ以上であり、Ｚ方向の寸法が例えば１μｍ以上である。このレリーフ構造ＲＳ２は、白色光で照明した場合、照明方向及び観察方向に拘らず無彩色、例えば白色を表示する。
【０１５５】
凸部又は凹部２４は、不規則に配置されていれば、寸法及び形状の少なくとも一方が等しくてもよい。また、凸部又は凹部２４は、Ｚ方向に対して垂直な一方向に延びた形状を有していてもよい。こうすると、レリーフ構造ＲＳ２に光散乱異方性を付与することができる。即ち、こうすると、表示体１を斜め方向から照明しながらＺ方向に対して平行な軸の周りで回転させた場合に、レリーフ構造ＲＳ２の光散乱能が変化する。
【０１５６】
上述した表示体１は、例えば、以下の方法により製造する。
まず、基材１１１上に、表面にレリーフ構造ＲＳ１及びＲＳ２が設けられたレリーフ構造形成層１１２を形成する。
【０１５７】
レリーフ構造ＲＳ１について上述した効果を得るためには、レリーフ構造ＲＳ１を極めて高い精度で形成する必要がある。形状精度及び寸法精度に優れたレリーフ構造ＲＳ１は、例えば、以下に説明する第１乃至第３方法の何れかによって形成することができる。
【０１５８】
第１方法では、まず、平滑な表面上に、均一な厚さを有している樹脂層を形成する。樹脂層の材料としては、例えば、電子線などの荷電粒子線を照射することによって現像液に対して不溶化するもの又は可溶化するものを使用する。次いで、電子線などの荷電粒子線で、所定のパターンを樹脂層に描画する。その後、樹脂層を現像処理に供して、反射面２１又は２２に対応したパターンを得る。
【０１５９】
このようにして得られるパターンの上面には、深さ又は高さが例えば１０ｎｍ程度の凹凸がある。そこで、パターンを加熱して、上面を平滑化する。ここでは、上面のみを熱フローさせるために、パターンの上面に例えば１００℃乃至１５０℃の熱風を吹きかける。なお、この加熱は、パターンの側面の形状が大きく変化しないように、１秒乃至５秒程度の短い時間で完了する。また、この加熱は、例えば、パターンをその下面側から冷却しながら行う。
【０１６０】
第２方法は、平滑化を以下の方法で行うこと以外は、第１方法と同様である。即ち、第２方法では、上面に凹凸を有しているパターンを、例えば酸素プラズマを用いたアッシングに供する。これにより、パターンの上面を部分的に除去し、これを平滑化する。
【０１６１】
第１及び第２方法は、簡便であるものの、条件等の最適化は必ずしも容易ではない。以下の第３方法によれば、第１及び第２方法と比較して、製造工程は複雑化するものの、より容易に高い形状精度及び寸法精度を実現することができる。
【０１６２】
第３方法は、平滑化を以下の方法で行うこと以外は、第１方法と同様である。即ち、第３方法では、上面に凹凸を有しているパターンの開口部を形成した後、このパターンを構成している第１材料と比較してより高い軟化点を有している第２材料を全面に塗布する。これにより、パターンの開口部を第２材料で充填する。次に、第１材料からなるパターンの上面が露出するまで、第２材料からなる膜の表面を研磨する。その後、平滑な表面を有している平板を第１材料からなるパターンと第２材料からなる膜とに押し当てながら、これを、第１材料の軟化点以上であり且つ第２材料の軟化点未満の温度に加熱する。これにより、先のパターンの上面で第１材料の熱フローを生じさせる。次いで、平板を押し当てたまま第１材料を十分に冷却する。第１材料が完全に固化した後、平板を取り除き、更に第２材料からなる膜を除去する。以上のようにして、平滑な上面を有しているパターンを得る。
【０１６３】
上述した方法によって得られるパターンは、それ自体をレリーフ構造形成層１１２の少なくとも一部として利用することができる。或いは、上述した方法によって得られる構造体を原版として用いて、この原版から電鋳等の方法により金属製のスタンパを作製し、このスタンパを用いてレリーフ構造形成層１１２を形成してもよい。なお、電鋳とは、通電によって、所定の水溶液中に浸した対象物の表面で金属イオンを還元させることにより、この対象物上に金属膜を形成する表面処理技術の一種である。このような方法を用いることで、原版の表面に設けられた微細な凹凸構造を精度よく複製することができる。なお、電鋳の対象物の表面は通電可能である必要がある。一般に感光性レジストは電気を通さないので、上記構造体の表面には、電鋳を行う前に、スパッタリングや真空蒸着等の気相堆積法により金属薄膜を予め設ける。
【０１６４】
次いで、このスタンパを用いて、レリーフ構造ＲＳ１及びＲＳ２を複製する。即ち、まず、例えばポリカーボネート又はポリエステルからなる基材１１１上に、熱可塑性樹脂又は光硬化性樹脂を塗布する。次に、塗膜に金属製スタンパを密着させ、この状態で樹脂層を加熱するか又はこれに光を照射する。樹脂が硬化した後、硬化した樹脂から金属製スタンパを剥離する。これにより、レリーフ構造ＲＳ１及びＲＳ２が設けられたレリーフ構造形成層１１２を得る。
【０１６５】
次に、レリーフ構造形成層１１２上に、例えば蒸着法によって、アルミニウム等の金属又は誘電体を単層又は多層に堆積させる。これにより、反射層１２を得る。以上のようにして、表示体１を完成する。
【０１６６】
上述した表示体１は、例えば、印刷物などの物品に指示させることにより、偽造防止用ラベルとして使用することができる。上記の通り、表示体１は特殊な視覚効果を提供する。また、表示体１の偽造は困難である。それ故、この表示体１を物品に支持させてなるラベル付き物品は、偽造又は模造が困難である。
【０１６７】
図２６は、ラベル付き物品の一例を概略的に示す平面図である。図２７は、図２６に示すラベル付き物品のＸＸＶＩＩ−ＸＸＶＩＩ線に沿った断面図である。
【０１６８】
図２６及び図２７には、ラベル付き物品の一例として、印刷物１００を描いている。この印刷物１００は、ＩＣ（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）カードであって、基材５０を含んでいる。基材５０は、例えば、プラスチックからなる。基材５０の一方の主面には凹部が設けられており、この凹部にＩＣチップ３０が嵌め込まれている。ＩＣチップ３０の表面には電極が設けられており、これら電極を介してＩＣへの情報の書き込みやＩＣに記録された情報の読出しが可能である。基材５０上には、印刷層４０が形成されている。基材５０の印刷層４０が形成された面には、上述した表示体１が例えば粘着層を介して固定されている。表示体１は、例えば、粘着ステッカとして又は転写箔として準備しておき、これを印刷層４０に貼りつけることにより、基材５０に固定する。
【０１６９】
この印刷物１００は、表示体１を含んでいる。それ故、この印刷物１００の偽造又は模造は困難である。しかも、この印刷物１００は、表示体１に加えて、ＩＣチップ３０及び印刷層４０を更に含んでいるため、それらを利用した偽造防止対策を更に採用することができる。
【０１７０】
なお、図２６及び図２７には、表示体１を含んだ印刷物としてＩＣカードを例示しているが、表示体１を含んだ印刷物は、これに限られない。例えば、表示体１を含んだ印刷物は、磁気カード、無線カード及びＩＤ（ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）カードなどの他のカードであってもよい。或いは、表示体１を含んだ印刷物は、商品券及び株券などの有価証券であってもよい。或いは、表示体１を含んだ印刷物は、真正品であることが確認されるべき物品に取り付けられるべきタグであってもよい。或いは、表示体１を含んだ印刷物は、真正品であることが確認されるべき物品を収容する包装体又はその一部であってもよい。
【０１７１】
また、図２６及び図２７に示す印刷物１００では、表示体１を基材５０に貼り付けているが、表示体１は、他の方法で基材に支持させることができる。例えば、基材として紙を使用した場合、表示体１を紙に漉き込み、表示体１に対応した位置で紙を開口させてもよい。或いは、基材として光透過性の材料を使用する場合、その内部に表示体１を埋め込んでもよく、基材の裏面、即ち表示面とは反対側の面に表示体１を固定してもよい。
【０１７２】
また、ラベル付き物品は、印刷物でなくてもよい。即ち、印刷層を含んでいない物品に表示体１を支持させてもよい。例えば、表示体１は、美術品などの高級品に支持させてもよい。
【０１７３】
表示体１は、偽造防止以外の目的で使用してもよい。例えば、表示体１は、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。
【符号の説明】
【０１７４】
１…表示体、１１…光透過層、１２…光反射層、１３…領域、１４…領域、１５…領域、１６…領域、１７…領域、１８…領域、１９…領域、２１…第１反射面、２１’…第１反射面、２２…第２反射面、２２’…第２反射面、２３…凸部又は凹部、２４…凸部又は凹部、３０…ＩＣチップ、４０…印刷層、５０…基材、１００…印刷物、１１１…基材、１１２…レリーフ構造形成層、ＤＬ…回折光、ＧＲ…回折格子、Ｉａ…像、Ｉｂ…像、ＩＬ…照明光、ＬＳ…点光源、ＰＸ…画素、ＲＬ…正反射光、ＲＳ…レリーフ構造、ＲＳ１…第１レリーフ構造、ＲＳ２…第２レリーフ構造。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の第１レリーフ構造を備え、前記複数の第１レリーフ構造の各々は、平滑な第１反射面と、複数の凸部又は複数の凹部とを含み、
前記複数の第１レリーフ構造の各々において、
前記複数の凸部の上面又は前記複数の凹部の底面の各々は前記第１反射面に対して平行であり且つ平滑な第２反射面であり、
それら第２反射面は、前記第１反射面に垂直な方向から見たときに一方向に延びた形状を有し、等しい長さ方向を有するように幅方向に配列し、前記第１反射面を基準とした高さ又は深さが互いに等しく、幅及び中心間距離の少なくとも一方が不規則であり、
前記複数の第１レリーフ構造の各々は、特定の方向から前記レリーフ構造を白色光で照明したときに、前記第１反射面による反射光と前記第２反射面による反射光との弱め合う干渉に起因して着色した散乱光を反射光として射出するように構成され、
前記複数の第１レリーフ構造の１つと他の１つとは前記第２反射面の長さ方向が異なっている表示体。
【請求項２】
前記複数の第１レリーフ構造の１つと他の１つとでは、前記第１反射面を基準とした前記第２反射面の高さ又は深さが異なっている請求項１に記載の表示体。
【請求項３】
二次元的に配列した複数の画素を含み、前記複数の第１レリーフ構造の各々は前記複数の画素の１つを構成している請求項１又は２に記載の表示体。
【請求項４】
１つ以上の第２レリーフ構造を更に備え、前記１つ以上の第２レリーフ構造の各々は、回折格子、ホログラム、白色光で照明したときに暗灰色乃至黒色を表示する光吸収構造、及び白色光で照明したときに散乱光として白色光を射出する光散乱構造の何れか１つを構成している請求項１乃至３の何れか１項に記載の表示体。
【請求項５】
レリーフ構造形成層と、前記レリーフ構造形成層の一方の主面を少なくとも部分的に被覆した光反射層とを具備し、前記複数の第１レリーフ構造は、前記レリーフ構造形成層と前記光反射層との界面又は前記光反射層の表面に設けられている請求項１乃至４の何れか１項に記載の表示体。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか１項に記載の表示体と、これを支持した物品とを具備したラベル付き物品。
【請求項１】
複数の第１レリーフ構造を備え、前記複数の第１レリーフ構造の各々は、平滑な第１反射面と、複数の凸部又は複数の凹部とを含み、
前記複数の第１レリーフ構造の各々において、
前記複数の凸部の上面又は前記複数の凹部の底面の各々は前記第１反射面に対して平行であり且つ平滑な第２反射面であり、
それら第２反射面は、前記第１反射面に垂直な方向から見たときに一方向に延びた形状を有し、等しい長さ方向を有するように幅方向に配列し、前記第１反射面を基準とした高さ又は深さが互いに等しく、幅及び中心間距離の少なくとも一方が不規則であり、
前記複数の第１レリーフ構造の各々は、特定の方向から前記レリーフ構造を白色光で照明したときに、前記第１反射面による反射光と前記第２反射面による反射光との弱め合う干渉に起因して着色した散乱光を反射光として射出するように構成され、
前記複数の第１レリーフ構造の１つと他の１つとは前記第２反射面の長さ方向が異なっている表示体。
【請求項２】
前記複数の第１レリーフ構造の１つと他の１つとでは、前記第１反射面を基準とした前記第２反射面の高さ又は深さが異なっている請求項１に記載の表示体。
【請求項３】
二次元的に配列した複数の画素を含み、前記複数の第１レリーフ構造の各々は前記複数の画素の１つを構成している請求項１又は２に記載の表示体。
【請求項４】
１つ以上の第２レリーフ構造を更に備え、前記１つ以上の第２レリーフ構造の各々は、回折格子、ホログラム、白色光で照明したときに暗灰色乃至黒色を表示する光吸収構造、及び白色光で照明したときに散乱光として白色光を射出する光散乱構造の何れか１つを構成している請求項１乃至３の何れか１項に記載の表示体。
【請求項５】
レリーフ構造形成層と、前記レリーフ構造形成層の一方の主面を少なくとも部分的に被覆した光反射層とを具備し、前記複数の第１レリーフ構造は、前記レリーフ構造形成層と前記光反射層との界面又は前記光反射層の表面に設けられている請求項１乃至４の何れか１項に記載の表示体。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか１項に記載の表示体と、これを支持した物品とを具備したラベル付き物品。
【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２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
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【図１４】
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【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
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【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【公開番号】特開２０１２−７８４４７（Ｐ２０１２−７８４４７Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２１７４９（Ｐ２０１０−２２１７４９）
【出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【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２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
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