JP2012123102A - Display body and labeled article - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば偽造防止に利用可能な画像表示技術に関する。 The present invention relates to an image display technique that can be used, for example, to prevent forgery.
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。 Generally, securities such as gift certificates and checks, cards such as credit cards, cash cards and ID cards, and certificates such as passports and licenses must be printed with ordinary printed materials to prevent counterfeiting. The display body which has a different visual effect is affixed. In recent years, the distribution of counterfeit goods has become a social problem for articles other than these. Therefore, the opportunity to apply the same forgery prevention technology to such articles is increasing.
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。 As a display body having a visual effect different from that of a normal printed material, a display body including a diffraction grating in which a plurality of grooves are arranged is known. For example, the display body can display an image that changes according to the observation condition, or can display a stereoscopic image. Further, the spectral color shining in rainbow colors expressed by the diffraction grating cannot be expressed by a normal printing technique. Therefore, a display body including a diffraction grating is widely used for articles that require anti-counterfeiting measures.
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。
For example,
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。 In a display body using a diffraction grating, a relief type diffraction grating formed with a plurality of grooves is generally used. The relief type diffraction grating is usually obtained by duplicating from an original plate manufactured using photolithography.
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。
In
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。 In the manufacture of a relief type diffraction grating, usually, an original plate is first formed by such a method, and a metal stamper is prepared therefrom by a method such as electroforming. Next, using this metal stamper as a matrix, a relief type diffraction grating is duplicated. That is, first, for example, a thermoplastic resin or a photocurable resin is applied on a thin transparent substrate in the form of a film or sheet made of polyethylene terephthalate (PET) or polycarbonate (PC). Next, a metal stamper is brought into close contact with the coating film, and heat or light is applied to the resin layer in this state. After the resin is cured, the metal stamper is peeled from the cured resin to obtain a replica of the relief type diffraction grating.
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。 Generally, this relief type diffraction grating is transparent. Therefore, usually, a reflective layer is formed on a resin layer provided with a relief structure by depositing a metal such as aluminum or a dielectric in a single layer or multiple layers by vapor deposition.
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。 Then, the display body obtained in this way is affixed on the base material which consists of paper or a plastic film through an adhesive layer or an adhesion layer, for example. As described above, a display body with anti-counterfeit measures is obtained.
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。 An original plate used for manufacturing a display including a relief type diffraction grating is difficult to manufacture. Further, the transfer of the relief structure from the metal stamper to the resin layer must be performed with high accuracy. That is, high technology is required for manufacturing a display body including a relief type diffraction grating.
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。 However, as a result of the use of display bodies including relief-type diffraction gratings in many articles that require anti-counterfeiting measures, this technology has become widely recognized, and along with this, the occurrence of counterfeit products tends to increase. is there. For this reason, it has become difficult to achieve a sufficient anti-counterfeit effect using a display body that is characterized only by exhibiting rainbow light by diffracted light.
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。 The objective of this invention is providing the display body which shows the characteristic visual effect.
本発明の第１側面は、規則的に配列した複数のサブ領域へと区画される第１界面部を備え、前記複数のサブ領域の各々は、５００ｎｍ以下の平均中心間距離で規則的に配列した複数の凸部又は凹部からなる第１レリーフ構造を含み、前記第１界面部において、前記サブ領域に占める前記第１レリーフ構造の面積比と前記平均中心間距離とが場所によって異なっている表示体である。 The first aspect of the present invention includes a first interface section partitioned into a plurality of regularly arranged sub-regions, and each of the plurality of sub-regions is regularly arranged with an average center-to-center distance of 500 nm or less. The first relief structure including a plurality of convex portions or concave portions is displayed, and the area ratio of the first relief structure and the average center-to-center distance occupying the sub-region in the first interface portion are different depending on the location. Is the body.
本発明の第２側面は、前記表示体のうち前記第１界面部に対応した部分を前記第１界面部に対して垂直に観察した場合に階調画像を表示するように構成された第１側面に係る表示体である。 The second aspect of the present invention is configured to display a gradation image when a portion corresponding to the first interface portion of the display body is observed perpendicularly to the first interface portion. It is the display body which concerns on a side surface.
本発明の第３側面は、前記表示体のうち前記第１界面部に対応した部分を前記第１レリーフ構造からの回折光を知覚可能な条件で観察した場合に、前記平均中心間距離の相違に対応して色が異なる多色画像を表示するように構成された第１又は第２側面に係る表示体である。 According to a third aspect of the present invention, when the portion corresponding to the first interface portion of the display body is observed under a condition where diffracted light from the first relief structure can be perceived, the difference in the average center distance is obtained. The display body according to the first or second side surface configured to display a multicolor image having different colors corresponding to the above.
本発明の第４側面は、前記表示体のうち前記第１界面部に対応した部分を前記第１界面部に対して垂直に観察した場合に、前記面積比がより小さな領域と比較して前記面積比がより大きな領域においてより暗い階調画像を表示し、前記表示体のうち前記第１界面部に対応した前記部分を前記第１レリーフ構造からの回折光を知覚可能な条件で観察した場合に、前記平均中心間距離の相違に対応して色が異なる多色画像を前記階調画像とは異なるパターンで表示するように構成された第１又は第２側面に係る表示体である。 According to a fourth aspect of the present invention, when a portion corresponding to the first interface portion of the display body is observed perpendicularly to the first interface portion, the area ratio is smaller than that of a region having a smaller area ratio. When a darker gradation image is displayed in a region with a larger area ratio, and the portion corresponding to the first interface portion of the display body is observed under a condition where diffracted light from the first relief structure can be perceived In addition, the display body according to the first or second aspect is configured to display a multicolor image having a different color corresponding to the difference in the average center distance in a pattern different from the gradation image.
本発明の第５側面は、前記複数のサブ領域の各々において、前記複数の凸部又は凹部の前記平均中心間距離は２００乃至５００ｎｍの範囲内にあり、前記複数の凸部又は凹部の平均高さ又は平均深さは、前記複数の凸部又は凹部の前記平均中心間距離と比較してより大きい第１乃至第４側面の何れかに係る表示体である。 In the fifth aspect of the present invention, in each of the plurality of sub-regions, the average center-to-center distance of the plurality of convex portions or concave portions is in a range of 200 to 500 nm, and the average height of the plurality of convex portions or concave portions is The thickness or the average depth is a display body according to any one of the first to fourth side surfaces, which is larger than the average distance between the centers of the plurality of convex portions or concave portions.
本発明の第６側面は、前記第１界面部と隣り合った第２界面部を更に備え、前記第２界面部は、平坦面及び第２レリーフ構造の少なくとも一方からなり、前記第２レリーフ構造は、光散乱構造及び５００ｎｍより大きな平均中心間距離で配列した複数の凸部又は凹部からなる回折構造の少なくとも一方を含んだ第１乃至第５側面の何れかに係る表示体である。 The sixth aspect of the present invention further includes a second interface portion adjacent to the first interface portion, and the second interface portion includes at least one of a flat surface and a second relief structure, and the second relief structure. Is a display according to any one of the first to fifth side surfaces including at least one of a light scattering structure and a diffractive structure composed of a plurality of convex portions or concave portions arranged at an average center distance greater than 500 nm.
本発明の第７側面は、第１乃至第６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。 The seventh aspect of the present invention is a labeled article comprising the display according to any one of the first to sixth aspects and an article that supports the display.
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。
第１側面に係る表示体では、各サブ領域は、５００ｎｍ以下の平均中心間距離で規則的に配列した複数の凸部又は凹部からなる第１レリーフ構造を含んでいる。そのようなレリーフ構造は、例えば、第１界面部に対して垂直に観察した場合には、照明条件に拘らず、反射率が小さく、また、第１界面部に対して垂直な方向には回折光を射出しないか又は視感度が低い短波長の光のみを回折光として射出する。それ故、第１レリーフ構造は、第１界面部に対して垂直に観察した場合、黒色乃至暗灰色の無彩色を表示する。第１界面部において、サブ領域に占める第１レリーフ構造の面積比は場所によって異なっているので、この表示体は、第１界面部に対して垂直に観察した場合に、先の面積比に対応した明るさの分布を有している無彩色の画像を表示し得る。
According to the present invention, a display body showing a characteristic visual effect is provided.
In the display according to the first aspect, each sub-region includes a first relief structure composed of a plurality of convex portions or concave portions regularly arranged with an average center distance of 500 nm or less. Such a relief structure, for example, when observed perpendicular to the first interface, has a low reflectance regardless of the illumination conditions, and is diffracted in a direction perpendicular to the first interface. Only short-wavelength light that does not emit light or has low visibility is emitted as diffracted light. Therefore, the first relief structure displays a black to dark gray achromatic color when observed perpendicular to the first interface. Since the area ratio of the first relief structure occupying the sub-region in the first interface portion varies depending on the location, this display body corresponds to the previous area ratio when observed perpendicular to the first interface portion. An achromatic image having a brightness distribution can be displayed.
また、第１レリーフ構造は、回折光を射出し得る。一定の観察条件のもとでは、第１レリーフ構造が観察者に向けて射出する回折光の波長は、上記の平均中心間距離に依存する。第１界面部において、この平均中心間距離は場所によって異なっている。従って、この表示体は、回折光を観察可能な条件のもとでは、着色した画像を表示し得る。 Further, the first relief structure can emit diffracted light. Under certain observation conditions, the wavelength of the diffracted light emitted from the first relief structure toward the observer depends on the above average center distance. In the first interface portion, the average center-to-center distance varies depending on the location. Therefore, this display body can display a colored image under conditions where the diffracted light can be observed.
このように、第１側面に係る表示体は、観察条件を変化させることにより、表示画像を、無彩色の画像と着色した画像との間で変化させ得る。即ち、この表示体は、特徴的な視覚効果を示す。 Thus, the display body according to the first aspect can change the display image between the achromatic image and the colored image by changing the observation condition. That is, this display body shows a characteristic visual effect.
第２側面に係る表示体は、その第１界面部に対応した部分を第１界面部に対して垂直に観察した場合に階調画像を表示するように構成されている。即ち、第２側面に係る表示体は、その第１界面部に対応した部分を第１界面部に対して垂直に観察した場合に中間調を表示するように構成されている。階調表示によると、複雑な画像の表現が可能である。また、先の構造によって階調画像を表示する表示体は、偽造がより困難である。 The display body according to the second side surface is configured to display a gradation image when a portion corresponding to the first interface portion is observed perpendicularly to the first interface portion. That is, the display body according to the second side surface is configured to display a halftone when a portion corresponding to the first interface portion is observed perpendicularly to the first interface portion. According to the gradation display, a complicated image can be expressed. Further, it is more difficult to forge a display body that displays a gradation image by the above structure.
第３側面に係る表示体は、その第１界面部に対応した部分を第１レリーフ構造からの回折光を知覚可能な条件で観察した場合に、上記平均中心間距離の相違に対応して色が異なる多色画像を表示するように構成されている。多色表示によると、複雑な画像の表現が可能である。また、先の構造によって多色画像を表示する表示体は、偽造がより困難である。 The display body according to the third aspect has a color corresponding to the difference in the average distance between the centers when the portion corresponding to the first interface portion is observed under a condition where diffracted light from the first relief structure can be perceived. Are configured to display different multicolor images. According to multicolor display, a complicated image can be expressed. Further, it is more difficult to forge a display body that displays a multicolor image with the previous structure.
第４側面に係る表示体は、その第１界面部に対応した部分を第１界面部に対して垂直に観察した場合に、上記面積比がより小さな領域と比較して上記面積比がより大きな領域においてより暗い階調画像を表示するように構成されている。加えて、第４側面に係る表示体は、その第１界面部に対応した部分を第１レリーフ構造からの回折光を知覚可能な条件で観察した場合に、上記平均中心間距離の相違に対応して色が異なる多色画像を上記階調画像とは異なるパターンで表示するように構成されている。即ち、この表示体が表示する画像は、観察条件を変化させることにより、無彩色の画像と着色した画像との間で変化するだけでなく、パターンも変化する。それ故、この表示体は、観察条件を変化させることによって無彩色の画像と着色した画像との間での変化のみを生じる表示体と比較して、アイキャッチの効果、即ち人目を引く効果が高い。 The display according to the fourth aspect has a larger area ratio compared to a region with a smaller area ratio when the portion corresponding to the first interface portion is observed perpendicularly to the first interface portion. A darker gradation image is displayed in the area. In addition, the display body according to the fourth aspect corresponds to the difference in the average distance between the centers when the portion corresponding to the first interface portion is observed under a condition in which diffracted light from the first relief structure can be perceived. Thus, a multicolor image having different colors is displayed in a pattern different from that of the gradation image. That is, the image displayed by the display body changes not only between the achromatic image and the colored image but also the pattern by changing the observation condition. Therefore, this display body has an eye-catching effect, that is, an eye-catching effect, as compared with a display body that changes only between an achromatic image and a colored image by changing viewing conditions. high.
第５側面に係る表示体は、各サブ領域において、上記平均中心間距離は２００乃至５００ｎｍの範囲内にあり、凸部又は凹部の平均高さ又は平均深さは平均中心間距離と比較してより大きい。かかる表示体は、無彩色の画像を高いコントラスト比で表示可能であり、着色した画像を明るく表示することができる。 In the display according to the fifth aspect, in each sub-region, the average center distance is in the range of 200 to 500 nm, and the average height or average depth of the protrusions or recesses is compared with the average center distance. Greater than. Such a display body can display an achromatic image with a high contrast ratio, and can display a colored image brightly.
第６側面に係る表示体は、第１界面部と隣り合った第２界面部を更に備えている。第２界面部は、平坦面及び第２レリーフ構造の少なくとも一方からなる。第２レリーフ構造は、光散乱構造及び５００ｎｍより大きな平均中心間距離で配列した複数の凸部又は凹部からなる回折構造の少なくとも一方を含んでいる。この表示体のうち第２界面部に対応した部分は、少なくとも１つの観察条件のもとで、第１界面部に対応した部分とは異なる色を表示する。それ故、この表示体は、より複雑な画像を表示することができる。 The display body according to the sixth aspect further includes a second interface portion adjacent to the first interface portion. The 2nd interface part consists of at least one of a flat surface and the 2nd relief structure. The second relief structure includes at least one of a light scattering structure and a diffractive structure composed of a plurality of convex portions or concave portions arranged at an average center distance greater than 500 nm. A portion of the display body corresponding to the second interface portion displays a color different from that of the portion corresponding to the first interface portion under at least one observation condition. Therefore, this display body can display a more complicated image.
第７側面に係るラベル付き物品は、第１乃至第６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。 The labeled article according to the seventh aspect includes the display according to any one of the first to sixth aspects and an article that supports the display. Therefore, this labeled article exhibits a characteristic visual effect derived from the display body. This visual effect is useful, for example, in suppressing counterfeiting and unauthorized use of the article. This visual effect can also provide an aesthetic appearance to the article.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the same referential mark is attached | subjected to the component which exhibits the same or similar function through all the drawings, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
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の表示体の一部を拡大して示す平面図である。図３は、図１の表示体のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。 FIG. 1 is a plan view schematically showing a display body according to one aspect of the present invention. FIG. 2 is an enlarged plan view showing a part of the display body of FIG. 3 is a cross-sectional view of the display body of FIG. 1 taken along the line III-III.
なお、図１乃至図３において、Ｘ１方向及びＹ１方向は、表示体１の表示面に平行であり且つ互いに交差する方向である。また、Ｚ１方向は、Ｘ１方向及びＹ１方向に対して垂直な方向である。ここでは、一例として、Ｘ１方向とＹ１方向とは、互いに直交しているとする。
1 to 3, the X1 direction and the Y1 direction are parallel to the display surface of the
この表示体１は、図３に示すように、光透過層１１と反射層１２との積層体を含んでいる。ここでは、光透過層１１側を前面側とし、反射層１２側を背面側としている。光透過層１１側を背面側とし、反射層１２側を前面側としてもよい。
As shown in FIG. 3, the
光透過層１１は、光透過性を有している層である。光透過層１１は、典型的には透明な材料からなる。
The
光透過層１１は、光透過性基材１１１と光透過性樹脂層１１２とを含んでいる。光透過性基材１１１と光透過性樹脂層１１２とは、積層体を形成している。光透過層１１は、単層構造を有していてもよい。或いは、光透過層１１は、３層以上の多層構造を有していてもよい。
The
光透過性基材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。光透過性基材１１１の材料としては、例えば、ポリカーボネート及びポリエステルなどの光透過性を有する樹脂を使用することができる。光透過性基材１１１は、省略することができる。
The
光透過性樹脂層１１２は、光透過性基材１１１上に形成された層である。光透過性樹脂層１１２の表面は、この例では、反射面としての役割を果たす。この反射面には、レリーフ構造が設けられている。これらレリーフ構造については、後で詳しく説明する。
The light
光透過性樹脂層１１２は、例えば、光透過性基材１１１上に樹脂を塗布し、この塗膜にスタンパを押し当てながらこれを硬化させることにより得られる。樹脂としては、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂を使用することができる。
The light
反射層１２は、光透過性樹脂層１１２のレリーフ構造が設けられた主面を被覆している。反射層１２は、光透過性樹脂層１１２のレリーフ構造が設けられた主面の一部のみを被覆していてもよく、その主面の全体を被覆していてもよい。
The
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、反射層１２として、光透過層１１とは屈折率が異なる誘電体層を使用してもよい。或いは、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光透過層１１と接触しているものの屈折率は、光透過層１１の屈折率とは異なっていることが望ましい。
As the
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。光透過性樹脂層１１２の一方の主面を部分的に被覆した反射層１２は、例えば、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、又は、この薄膜と光透過性樹脂層１１２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。光透過性樹脂層１１２の一方の主面を部分的に被覆した反射層１２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。
The
光透過層１１及び反射層１２の一方は、省略することができる。但し、表示体１が光透過層１１及び反射層１２の双方を含んでいる場合、それらの一方のみを含んでいる場合と比較して、先の界面の損傷を生じ難く、視認性により優れた画像の表示が可能である。
One of the
この表示体１は、接着層、粘着層及び樹脂層などの他の層を更に含むことができる。
接着層又は粘着層は、例えば、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及び反射層１２の双方を含んでいる場合、通常、反射層１２の表面の形状は、光透過層１１と反射層１２との界面の形状とほぼ等しい。接着層又は粘着層を設けると、反射層１２の表面が露出するのを防止できる。それ故、偽造を目的としたレリーフ構造の複製を困難とすることができる。
The
For example, the adhesive layer or the adhesive layer is provided so as to cover the
光透過層１１側を背面側とし、反射層１２側を前面側とする場合、接着層又は粘着層は、例えば光透過層１１上に形成する。反射層１２の光透過層１１とは反対側の主面を反射面として利用する場合、反射層１２の背面側には、光透過層１１に加えて又は光透過層１１の代わりに遮光層を設置してもよい。
When the
樹脂層は、例えば、光透過層１１と反射層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、反射層１２側を前面側とする場合、反射層１２を樹脂層によって被覆すると、反射層１２の損傷を抑制できるのに加え、偽造を目的としたレリーフ構造の複製を困難とすることができる。樹脂層は、例えば、使用時に表示体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、帯電防止層などである。
For example, the resin layer is provided on the front side with respect to the laminated body of the
表示体１は、反射層１２の前方に、例えば、光透過層１１の観察者側の主面上、光透過性基材１１１と光透過性樹脂層１１２との間、又は、光透過性樹脂層１１２と反射層１２との間に、印刷層を更に含んでいてもよい。印刷層を設けると、表示体１により複雑な画像を表示させることができ、加えて、表示体１に表示される情報の追加が容易になる。
The
次に、上記反射面に設けられたレリーフ構造について説明する。
上述したように、光透過層１１と反射層１２との界面は反射面である。この反射面は、図１及び図２に示す第１界面部１０を含んでいる。第１界面部１０は、連続した１つの領域である。先の反射面は、図１に示す例では第１界面部１０を１つのみ含んでいるが、複数の第１界面部１０を含んでいてもよい。
Next, the relief structure provided on the reflecting surface will be described.
As described above, the interface between the
第１界面部１０は、図２に示すように、規則的に配列した複数のサブ領域ＳＡへと区画される。ここでは、サブ領域ＳＡは、Ｘ１方向とＹ１方向とに配列しており、正方格子状の配列構造を形成している。サブ領域ＳＡは、他の配列構造を形成していてもよい。例えば、サブ領域ＳＡは、矩形格子状又は三角格子状の配列構造を形成していてもよい。
As shown in FIG. 2, the
なお、図２において、破線及び一点鎖線は、サブ領域ＳＡの輪郭を表している。典型的には、サブ領域ＳＡは仮想の領域であって、表示体１は、図２に示す破線及び一点鎖線に対応した構造を含んでいない。
In FIG. 2, the broken line and the alternate long and short dash line represent the outline of the sub-region SA. Typically, the sub-region SA is a virtual region, and the
各サブ領域ＳＡは、第１レリーフ構造ＤＳ１乃至ＤＳ５の何れか１つを含んでいる。また、サブ領域ＳＡの少なくとも一部は、例えば平坦面であるブランク領域ＢＡを更に含んでいる。 Each sub-region SA includes any one of the first relief structures DS1 to DS5. Further, at least a part of the sub-region SA further includes a blank region BA that is a flat surface, for example.
Ｚ１方向から見た場合、レリーフ構造ＤＳ１乃至ＤＳ５の各々の形状は、サブ領域ＳＡの形状と相似している。レリーフ構造ＤＳ１乃至ＤＳ５の各々は、Ｚ１方向から見た場合に、サブ領域ＳＡの形状と相似していなくてもよい。 When viewed from the Z1 direction, the shape of each of the relief structures DS1 to DS5 is similar to the shape of the sub-region SA. Each of the relief structures DS1 to DS5 may not be similar to the shape of the sub-region SA when viewed from the Z1 direction.
図１及び図２に示す例では、レリーフ構造ＤＳ１乃至ＤＳ５の各々は正方形状を有している。レリーフ構造ＤＳ１乃至ＤＳ５の各々は、Ｚ１方向から見た場合に、他の形状を有していてもよい。例えば、レリーフ構造ＤＳ１乃至ＤＳ５の各々は、Ｚ１方向から見た場合に、円形状を有していてもよく、正方形状以外の多角形状、例えば三角形状又は四角形状を有していてもよい。 In the example shown in FIGS. 1 and 2, each of the relief structures DS1 to DS5 has a square shape. Each of the relief structures DS1 to DS5 may have other shapes when viewed from the Z1 direction. For example, each of the relief structures DS1 to DS5 may have a circular shape when viewed from the Z1 direction, or may have a polygonal shape other than a square shape, for example, a triangular shape or a quadrangular shape.
レリーフ構造ＤＳ１乃至ＤＳ５の各々は、通常、小さな寸法を有している。例えば、レリーフ構造ＤＳ１乃至ＤＳ５を肉眼で観察した場合、それらレリーフ構造の１つをこれに隣接したレリーフ構造から区別することは不可能であるか又は困難である。典型的には、レリーフ構造ＤＳ１乃至ＤＳ５の各々は、Ｚ１方向から見た場合に、最大長さが３μｍ乃至３００μｍの範囲内にある。この最大長さが３００μｍ以下である場合、表示体１を肉眼で観察したときに、レリーフ構造ＤＳ１乃至ＤＳ５の各々の形状が観察者に認識されるのを防止することができる。この最大長さが３μｍ以下である場合、後述する凸部又は凹部を、十分に高い密度及び形状精度で形成することが困難である。
Each of the relief structures DS1 to DS5 usually has a small dimension. For example, when the relief structures DS1 to DS5 are observed with the naked eye, it is impossible or difficult to distinguish one of the relief structures from the adjacent relief structure. Typically, each of the relief structures DS1 to DS5 has a maximum length in the range of 3 μm to 300 μm when viewed from the Z1 direction. When the maximum length is 300 μm or less, it is possible to prevent the observer from recognizing the shapes of the relief structures DS1 to DS5 when the
第１レリーフ構造ＤＳ１乃至ＤＳ５の各々がサブ領域ＳＡに占める面積比は、場所によって異なっている。図１において、サブ領域ＳＡに占める第１レリーフ構造の面積比は、紙面の右上から左下へ向けて減少している。 The area ratio that each of the first relief structures DS1 to DS5 occupies in the sub-region SA differs depending on the location. In FIG. 1, the area ratio of the first relief structure in the sub-region SA decreases from the upper right to the lower left of the page.
レリーフ構造ＤＳ１乃至ＤＳ５の各々は、複数の凸部又は凹部を含んでいる。即ち、反射層１２の観察者側の面には、複数の凸部又は凹部が設けられている。ここでは、図３に示すように、レリーフ構造ＤＳ１乃至ＤＳ５の各々は、複数の凸部を含んでいることとする。なお、凸部について以下に説明する事項は、凸部について述べる「高さ」を凹部については「深さ」と読み替えるべきこと以外は、凹部についても同様である。
Each of the relief structures DS1 to DS5 includes a plurality of convex portions or concave portions. That is, a plurality of convex portions or concave portions are provided on the surface of the
図４は、図１乃至図３に示す表示体に採用可能なレリーフ構造の一例を示す斜視図である。図５は、図４に示すレリーフ構造の平面図である。なお、図４には、光透過層１１側から見た第１レリーフ構造を描いている。
FIG. 4 is a perspective view showing an example of a relief structure that can be employed in the display body shown in FIGS. 1 to 3. FIG. 5 is a plan view of the relief structure shown in FIG. FIG. 4 illustrates the first relief structure as viewed from the
図１乃至図３を参照しながら説明した第１レリーフ構造ＤＳ１乃至ＤＳ５は、例えば、図４及び図５に示すレリーフ構造ＤＳである。図４及び図５に示すレリーフ構造ＤＳは、５００ｎｍ以下の平均中心間距離ＡＤで規則的に配列した複数の凸部ＰＲを含んでいる。図４及び図５に示す例では、凸部ＰＲは、互いに略直交するＸ１方向とＹ１方向とに正方格子状に配列している。凸部ＰＲは、矩形格子状に配列していてもよい。或いは、凸部ＰＲは、斜めに交差する２つの方向に配列していてもよい。 The first relief structures DS1 to DS5 described with reference to FIGS. 1 to 3 are, for example, the relief structures DS shown in FIGS. The relief structure DS shown in FIGS. 4 and 5 includes a plurality of convex portions PR regularly arranged with an average center distance AD of 500 nm or less. In the example shown in FIGS. 4 and 5, the protrusions PR are arranged in a square lattice pattern in the X1 direction and the Y1 direction that are substantially orthogonal to each other. The convex portions PR may be arranged in a rectangular lattice shape. Alternatively, the protrusions PR may be arranged in two directions that intersect diagonally.
各凸部ＰＲは、典型的にはテーパ形状を有している。テーパ形状は、例えば、半紡錘形状、円錐及び角錐などの錐体形状、又は切頭円錐及び切頭角錐などの切頭錐体形状である。凸部ＰＲの側面は、傾斜面のみで構成されていてもよく、階段状であってもよい。テーパ形状は、後で説明するように、レリーフ構造ＤＳに入射する光の反射率を小さくするのに役立つ。なお、スタンパを利用して光透過性樹脂層１１２を形成する場合、テーパ形状は、硬化した光透過性樹脂層１１２のスタンパからの取り外しを容易にし、生産性の向上に寄与する。凸部ＰＲの一部は、テーパ形状を有していなくてもよい。
Each convex part PR typically has a tapered shape. The tapered shape is, for example, a semi-spindle shape, a cone shape such as a cone and a pyramid, or a truncated cone shape such as a truncated cone and a truncated pyramid. The side surface of the convex part PR may be composed only of an inclined surface or may be stepped. The taper shape is useful for reducing the reflectance of light incident on the relief structure DS, as will be described later. Note that when the light
先に説明した通り、凸部ＰＲは規則的に配列している。従って、レリーフ構造ＤＳは、回折格子として機能し得る。具体的には、図４及び図５に示すレリーフ構造ＤＳは、溝を破線で示したように配置してなる回折格子とほぼ同様に機能する。但し、レリーフ構造ＤＳが射出する視感度の高い回折光は、特殊な条件のもとでしか観察することができない。これについて、以下に説明する。 As described above, the protrusions PR are regularly arranged. Therefore, the relief structure DS can function as a diffraction grating. Specifically, the relief structure DS shown in FIGS. 4 and 5 functions in substantially the same manner as a diffraction grating in which grooves are arranged as indicated by broken lines. However, the highly diffracted light emitted from the relief structure DS can only be observed under special conditions. This will be described below.
上記の通り、第１レリーフ構造ＤＳは、回折格子として機能する。回折格子を照明すると、回折格子は、入射光である照明光の進行方向に対して特定の方向に強い回折光を射出する。 As described above, the first relief structure DS functions as a diffraction grating. When the diffraction grating is illuminated, the diffraction grating emits strong diffracted light in a specific direction with respect to the traveling direction of the illumination light that is incident light.
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垂直な面内で光が進行する場合、下記等式（１）から算出することができる。
ｄ＝ｍλ／（ｓｉｎα−ｓｉｎβ）
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、透過光又は正反射光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に関して対称である。
The exit angle β of the m-order diffracted light (m = 0, ± 1, ± 2,...) is expressed by the following equation (1) when the light travels in a plane perpendicular to the length direction of the diffraction grating groove. It can be calculated from
d = mλ / (sin α−sin β)
In Expression (1), d represents the grating constant of the diffraction grating, m represents the diffraction order, and λ represents the wavelengths of incident light and diffracted light. Α represents the exit angle of 0th-order diffracted light, that is, transmitted light or specularly reflected light. In other words, the absolute value of α is equal to the incident angle of the illumination light, and in the case of a reflective diffraction grating, the incident direction of the illumination light and the emission direction of the specularly reflected light are the method of the interface where the diffraction grating is provided. Symmetric with respect to the line.
なお、回折格子が反射型である場合、角度αは、０°以上であり且つ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。以下、正反射光の射出方向を含む角度範囲を「正の角度範囲」と呼び、照明光の入射方向を含む角度範囲を「負の角度範囲」と呼ぶ。 When the diffraction grating is a reflection type, the angle α is 0 ° or more and less than 90 °. In addition, when illumination light is irradiated to the interface provided with the diffraction grating from an oblique direction, and the angle in the normal direction, that is, two angle ranges having a boundary value of 0 °, the angle β is determined as follows. A positive value is obtained when the exit direction and the exit direction of the specularly reflected light are within the same angular range, and a negative value when the exit direction of the diffracted light and the incident direction of the illumination light are within the same angular range. Hereinafter, an angle range including the emission direction of the specularly reflected light is referred to as a “positive angle range”, and an angle range including the incident direction of the illumination light is referred to as a “negative angle range”.
法線方向から回折格子を観察する場合、表示に寄与する回折光は射出角βが０°の回折光のみである。従って、この場合、格子定数ｄが波長λと比較してより大きければ、上記等式（１）に示す関係を満足する波長λ及び入射角αが存在する。即ち、この場合、観察者は、上記等式（１）に示す関係を満足する波長λを有する回折光を観察することができる。 When the diffraction grating is observed from the normal direction, the diffracted light contributing to the display is only diffracted light having an exit angle β of 0 °. Therefore, in this case, if the lattice constant d is larger than the wavelength λ, there exists a wavelength λ and an incident angle α satisfying the relationship shown in the above equation (1). That is, in this case, the observer can observe diffracted light having a wavelength λ that satisfies the relationship shown in the above equation (1).
これに対し、格子定数ｄが波長λと比較してより小さい場合、上記等式（１）に示す関係を満足する入射角αは存在しない。従って、この場合、観察者は、回折光を観察することができない。 On the other hand, when the lattice constant d is smaller than the wavelength λ, there is no incident angle α that satisfies the relationship shown in the equation (1). Therefore, in this case, the observer cannot observe the diffracted light.
この説明から明らかなように、凸部ＰＲの平均中心間距離ＡＤが小さなレリーフ構造ＤＳは、通常の回折格子とは異なり、法線方向に回折光を射出しない。或いは、そのようなレリーフ構造ＤＳが法線方向に射出する回折光は視感度の低いもののみである。
これについて、図面を参照しながら更に詳細に説明する。
As is clear from this description, the relief structure DS having a small average center distance AD of the protrusions PR does not emit diffracted light in the normal direction unlike a normal diffraction grating. Alternatively, the diffracted light emitted from the relief structure DS in the normal direction has only low visibility.
This will be described in more detail with reference to the drawings.
図６は、一般的な回折格子が１次回折光を射出する様子を概略的に示す図である。図７は、格子定数が小さな回折格子が１次回折光を射出する様子を概略的に示す図である。 FIG. 6 is a diagram schematically showing how a general diffraction grating emits first-order diffracted light. FIG. 7 is a diagram schematically illustrating a state in which a diffraction grating having a small lattice constant emits first-order diffracted light.
図６及び図７において、ＩＦは回折格子ＧＲが形成された界面を示し、ＮＬは界面ＩＦの法線を示している。また、ＩＬは複数の波長の光から構成される白色照明光を示し、ＲＬは正反射光又は０次回折光を示している。ＤＬｒ、ＤＬｇ及びＤＬｂは、それぞれ、白色照明光ＩＬが分光してなる赤、緑及び青色に相当する波長の１次回折光を示している。 6 and 7, IF indicates an interface on which the diffraction grating GR is formed, and NL indicates a normal line of the interface IF. IL indicates white illumination light composed of light of a plurality of wavelengths, and RL indicates specular reflection light or zero-order diffracted light. DLr, DLg, and DLb indicate first-order diffracted light having wavelengths corresponding to red, green, and blue, respectively, obtained by spectrally dividing the white illumination light IL.
図６に示す界面ＩＦには、格子定数が可視光の最短波長、例えば４００ｎｍよりも大きな回折格子ＧＲが設けられている。他方、図７に示す界面ＩＦには、格子定数が可視光の最短波長よりも小さな回折格子ＧＲが設けられている。 The interface IF shown in FIG. 6 is provided with a diffraction grating GR having a grating constant larger than the shortest wavelength of visible light, for example, 400 nm. On the other hand, the interface IF shown in FIG. 7 is provided with a diffraction grating GR whose lattice constant is smaller than the shortest wavelength of visible light.
式（１）から明らかなように、回折格子の格子定数ｄが可視光の最短波長と比較してより大きい場合、例えば４００ｎｍよりも大きい場合、界面ＩＦに対して斜め方向から照明光ＩＬを照射すると、回折格子は、図６に示すように正の角度範囲内の射出角βｒ、βｇ及びβｂで１次回折光ＤＬｒ、ＤＬｇ及びＤＬｂをそれぞれ射出する。なお、図示していないが、この回折格子は、他の波長の光についても同様に１次回折光を射出する。 As apparent from the equation (1), when the grating constant d of the diffraction grating is larger than the shortest wavelength of visible light, for example, larger than 400 nm, the illumination light IL is irradiated from an oblique direction to the interface IF. Then, as shown in FIG. 6, the diffraction grating emits the first-order diffracted beams DLr, DLg, and DLb at the emission angles βr, βg, and βb within the positive angle range, respectively. Although not shown, this diffraction grating emits first-order diffracted light in the same manner for light of other wavelengths.
これに対し、回折格子の格子定数ｄが可視光の最短波長の１／２より大きく、且つ、可視光の最短波長未満である場合、界面ＩＦに対して斜め方向から照明光ＩＬを照射すると、図７に示すように、回折格子は、１次回折光ＤＬｒ、ＤＬｇ及びＤＬｂをそれぞれ負の角度範囲内の射出角βｒ、βｇ及びβｂで射出する。例えば、角度αが５０°であり、格子定数ｄが３３０ｎｍである場合を考えると、回折格子は、白色照明光ＩＬのうち波長λが５４０ｎｍ（緑）の光を回折させ、１次回折光ＤＬｇを約−６０°の射出角βｇで射出する。 On the other hand, when the grating constant d of the diffraction grating is larger than ½ of the shortest wavelength of visible light and less than the shortest wavelength of visible light, when the illumination light IL is irradiated from an oblique direction to the interface IF, As shown in FIG. 7, the diffraction grating emits the first-order diffracted beams DLr, DLg, and DLb at the emission angles βr, βg, and βb within the negative angle range, respectively. For example, considering the case where the angle α is 50 ° and the grating constant d is 330 nm, the diffraction grating diffracts light having a wavelength λ of 540 nm (green) in the white illumination light IL, and converts the first-order diffracted light DLg. Injection is performed at an injection angle βg of about −60 °.
この説明から明らかなように、レリーフ構造ＤＳは、正の角度範囲内に回折光を射出せずに、負の角度範囲内にのみ回折光を射出する。或いは、レリーフ構造ＤＳは、正の角度範囲内に視感度が低い回折光のみを射出し、負の角度範囲内に視感度が高い回折光を射出する。即ち、レリーフ構造ＤＳは、通常の回折格子とは異なり、視感度が高い回折光を負の角度範囲内にのみ射出する。 As is clear from this explanation, the relief structure DS emits diffracted light only in the negative angle range without emitting diffracted light in the positive angle range. Alternatively, the relief structure DS emits only diffracted light with low visibility within a positive angle range, and emits diffracted light with high visibility within a negative angle range. That is, unlike the normal diffraction grating, the relief structure DS emits diffracted light with high visibility only within a negative angle range.
一般に、物品を観察する場合、特には光反射能及び光散乱能が小さな光吸収性の物品を観察する場合、正反射光を知覚できるように物品と光源とを観察者の目に対して相対的に位置合わせする。そのため、図６を参照しながら説明した構成をレリーフ構造ＤＳ１乃至ＤＳ５の各々に採用すると、そのこと自体を観察者が知らないとしても、観察者は比較的高い確率で回折光を知覚する。これに対し、図７を参照しながら説明した構成をレリーフ構造ＤＳ１乃至ＤＳ５の各々に採用すると、そのことを知らない観察者は、多くの場合、回折光を知覚できない。それゆえ、この表示体１は、第１界面部が回折光を射出し得ることを悟られ難い。
In general, when observing an article, particularly when observing a light-absorbing article having a small light reflection ability and light scattering ability, the article and the light source are relative to the observer's eyes so that regular reflection light can be perceived. Align. Therefore, when the configuration described with reference to FIG. 6 is adopted in each of the relief structures DS1 to DS5, the observer perceives diffracted light with a relatively high probability even if the observer does not know the fact itself. On the other hand, when the configuration described with reference to FIG. 7 is adopted in each of the relief structures DS1 to DS5, an observer who does not know the fact cannot perceive diffracted light in many cases. Therefore, it is difficult for the
また、先に説明した通り、凸部ＰＲは典型的にはテーパ形状を有している。このような構造を採用した場合、平均中心間距離ＡＤが十分に短ければ、レリーフ構造ＤＳは、Ｚ１方向に連続的に変化した屈折率を有していると見なすことができる。そのため、どの角度から観察しても、レリーフ構造ＤＳの正反射光についての反射率は小さい。 Further, as described above, the convex part PR typically has a tapered shape. When such a structure is adopted, if the average center-center distance AD is sufficiently short, the relief structure DS can be regarded as having a refractive index that continuously changes in the Z1 direction. Therefore, the reflectance for the regular reflection light of the relief structure DS is small no matter what angle is observed.
そして、上記の通り、レリーフ構造ＤＳは、表示体の正面（法線方向）に回折光を実質的に射出しない。 As described above, the relief structure DS does not substantially emit diffracted light to the front surface (normal direction) of the display body.
従って、例えば、表示体１のうちレリーフ構造ＤＳに対応した部分は、その法線方向から観察した場合に、例えば黒色乃至暗灰色を表示する。なお、「黒色」は、例えば、表示体１のうちレリーフ構造ＤＳに対応した部分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１０％以下であることを意味する。また、ここで、「暗灰色」は、例えば、表示体１のうちレリーフ構造ＤＳに対応した部分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、波長が可視光の波長である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約２５％以下であることを意味する。
Therefore, for example, a portion corresponding to the relief structure DS in the
このように、レリーフ構造ＤＳは、正面から観察した場合に、例えば黒色乃至暗灰色を表示する。従って、表示体１のうち第１界面部１０に対応した部分は、正面から観察した場合に、例えば黒色又は暗灰色印刷層の如く見える。
Thus, the relief structure DS displays, for example, black to dark gray when observed from the front. Accordingly, the portion of the
以上説明したようにレリーフ構造ＤＳは、正面から観察した場合に、例えば黒色乃至暗灰色を表示する。そして、レリーフ構造ＤＳは、観察角度が負の角度範囲内にある場合に、回折に由来した有彩色を表示する。 As described above, the relief structure DS displays, for example, black to dark gray when observed from the front. The relief structure DS displays a chromatic color derived from diffraction when the observation angle is within a negative angle range.
次に、図１乃至図３に示す表示体１が表示する像について、図１乃至図５及び図８を参照しながら説明する。なお、図８は、凸部の平均中心間距離が異なる複数のレリーフ構造の一例を示す斜視図である。
Next, an image displayed by the
上記の通り、この表示体１では、サブ領域ＳＡに占める第１レリーフ構造の面積比が紙面の右上から左下へ向けて減少している。逆に言えば、この表示体１では、サブ領域ＳＡに占める領域ＢＡの面積比が紙面の右上から左下へ向けて増加している。領域ＢＡが平坦面であるとすると、正面から観察した場合に、領域ＢＡは、第１レリーフ構造ＤＳ１乃至ＤＳ５と比較して明るく見える。それ故、この場合、サブ領域ＳＡは、領域ＢＡと第１レリーフ構造との面積比に対応した階調を表示する。従って、図１に示す表示体１は、正面から観察した場合に、紙面の右上から左下へ向けて明るさが連続的に増加する無彩色の階調画像を表示する。
As described above, in the
また、図１に示す表示体１では、レリーフ構造ＤＳ１乃至ＤＳ５は、それぞれ、紙面の左上から右下へ向けて配列した５つの領域に配置されている。そして、この表示体１では、凸部ＰＲの平均中心間距離ＡＤが、レリーフ構造ＤＳ１乃至ＤＳ５間で異なっている。
Further, in the
ここでは、一例として、図８に示す構造を仮定する。即ち、レリーフ構造ＤＳ３は、レリーフ構造ＤＳ１と比較して、凸部ＰＲの平均中心間距離ＡＤがより小さく、レリーフ構造ＤＳ５は、レリーフ構造ＤＳ３と比較して、凸部ＰＲの平均中心間距離ＡＤがより小さいこととする。また、レリーフ構造ＤＳ２における平均中心間距離ＡＤは、レリーフ構造ＤＳ１における平均中心間距離ＡＤとレリーフ構造ＤＳ３における平均中心間距離ＡＤとの間にあることとする。そして、レリーフ構造ＤＳ４における平均中心間距離ＡＤは、レリーフ構造ＤＳ３における平均中心間距離ＡＤとレリーフ構造ＤＳ５における平均中心間距離ＡＤとの間にあることとする。 Here, the structure shown in FIG. 8 is assumed as an example. That is, the relief structure DS3 has a smaller average center distance AD of the protrusions PR than the relief structure DS1, and the relief structure DS5 has an average center distance AD of the protrusions PR compared to the relief structure DS3. Is smaller. The average center distance AD in the relief structure DS2 is between the average center distance AD in the relief structure DS1 and the average center distance AD in the relief structure DS3. The average center distance AD in the relief structure DS4 is between the average center distance AD in the relief structure DS3 and the average center distance AD in the relief structure DS5.
従って、図１に示す表示体１は、観察角度が負の角度範囲内にある場合に、紙面の左上から右下へ向けて色相が変化する有彩色の多色画像を表示する。例えば、表示体１は、レリーフ構造ＤＳ１が配置された領域において赤色を表示し、レリーフ構造ＤＳ２が配置された領域において赤色と緑色との中間色を表示し、レリーフ構造ＤＳ３が配置された領域において緑色を表示し、レリーフ構造ＤＳ４が配置された領域において緑色と青色との中間色を表示し、レリーフ構造ＤＳ５が配置された領域において青色を表示する。
Accordingly, the
このように、表示体１は、観察条件を変化させることにより、表示画像を、無彩色の画像と有彩色の画像との間で変化させる。そして、無彩色画像における明るさが等しい領域の配置と、有彩色画像における色相が等しい領域の配置とは、互いから独立している。即ち、この表示体１は、特徴的な視覚効果を示す。
As described above, the
このような視覚効果は、他の構成によって再現することは不可能である。また、高い微細加工技術を有していたとしても、この表示体１の構造を正確に分析し、これに基づいて模造品を製造することは極めて困難である。即ち、上述した構造は、極めて高い偽造防止効果を提供する。
Such visual effects cannot be reproduced by other configurations. Moreover, even if it has high microfabrication technology, it is very difficult to analyze the structure of this
上述した視覚効果について、図９及び図１０を参照しながら更に説明する。
図９は、比較例に係る表示体を概略的に示す平面図である。図１０は、図１乃至図３に示す表示体の一変形例を概略的に示す平面図である。
The above-described visual effect will be further described with reference to FIGS.
FIG. 9 is a plan view schematically showing a display body according to a comparative example. FIG. 10 is a plan view schematically showing a modification of the display body shown in FIGS.
図９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乃至図３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９に示す表示体１では、各サブ領域ＳＡは、レリーフ構造ＤＳ１及びＤＳ５の一方を含んでいる。レリーフ構造ＤＳ１及びＤＳ５は、上述したように、凸部ＰＲの平均中心間距離ＡＤが互いに異なっている。レリーフ構造ＤＳ１の配列は、文字「Ａ」を形成している。そして、この表示体１では、レリーフ構造ＤＳ１及びＤＳ２がサブ領域ＳＡに占める面積比は一定である。
The
図１０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乃至図３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１０に示す表示体１では、各サブ領域ＳＡは、レリーフ構造ＤＳ１及びＤＳ５の一方を含んでいる。レリーフ構造ＤＳ１及びＤＳ５は、上述したように、凸部ＰＲの平均中心間距離ＡＤが互いに異なっている。レリーフ構造ＤＳ１の配列は、文字「Ａ」を形成している。そして、この表示体１では、レリーフ構造ＤＳ１及びＤＳ２がサブ領域ＳＡに占める面積比は、場所によって異なっている。具体的には、界面部１０は、この面積比がより大きなサブ領域ＳＡと、この面積比がより小さなサブ領域ＳＡとで構成されており、上記面積比がより大きなサブ領域ＳＡの配列は、文字「Ｂ」を形成している。
The
図９に示す表示体１は、正面から観察した場合には、界面部１０に対応した形状の黒色画像を表示する。そして、この表示体１は、観察角度が負の角度範囲内にある場合には、文字「Ａ」とその背景とを、回折に由来した有彩色の画像として表示する。
The
他方、図１０に示す表示体１は、正面から観察した場合には、文字「Ｂ」とその背景とを、無彩色の画像として表示する。そして、この表示体１は、観察角度が負の角度範囲内にある場合には、文字「Ａ」とその背景とを、回折に由来した有彩色の画像として表示する。
On the other hand, the
なお、図１０に示す表示体１において、文字「Ａ」を表示するサブ領域ＳＡの一部と他の一部とでは、サブ領域ＳＡに占める第１レリーフ構造の面積比が異なっている。また、文字「Ａ」の背景を表示するサブ領域ＳＡの一部と他の一部とでも、サブ領域ＳＡに占める第１レリーフ構造の面積比が異なっている。従って、観察角度が負の角度範囲内にある場合に、この表示体１が表示する文字「Ａ」及びその背景の各々は、明るさが異なる部分を含むこととなる。しかしながら、先の面積比の相違が十分に小さく、文字「Ａ」に対応した領域及びその背景に対応した領域が射出する回折光の色が互いから容易に識別可能であれば、文字「Ａ」の視認が上記面積比の相違によって妨げられることはない。
In the
このように、レリーフ構造ＤＳ１及びＤＳ２がサブ領域ＳＡに占める面積比を場所によって異ならしめることにより、正面から観察した場合に、表示体１に、より複雑なパターンの無彩色画像を表示させることができる。
In this way, by making the area ratios of the relief structures DS1 and DS2 occupying the sub-region SA different from each other, an achromatic image having a more complicated pattern can be displayed on the
図１１は、他の変形例に係る表示体が画像を表示している様子を概略的に示す平面図である。 FIG. 11 is a plan view schematically showing a state where a display according to another modification is displaying an image.
図１１に示す表示体１は、上記の無彩色画像として、チェスの駒の画像を表示している。このように、表示体１には、より複雑な無彩色画像を表示させることができる。
A
凸部ＰＲの平均中心間距離ＡＤは、可視光の最短波長以下、例えば４００ｎｍ以下であることが望ましい。この場合、平均中心間距離ＡＤは、可視光の最短波長の１／２以上とすることが望ましい。即ち、平均中心間距離ＡＤは、２００乃至４００ｎｍの範囲内とすることが望ましい。このような構造を採用したレリーフ構造ＤＳは、１次回折光を射出するとともに、黒色乃至暗灰色の印刷層の如く見える。なお、平均中心間距離ＡＤを２００ｎｍ未満に設定した場合には、黒色又は暗灰色印刷層の如く見える構造は得られるが、レリーフ構造ＤＳに１次回折光を射出させることはできない。 The average center-to-center distance AD of the protrusions PR is preferably not more than the shortest wavelength of visible light, for example, not more than 400 nm. In this case, it is desirable that the average center distance AD is ½ or more of the shortest wavelength of visible light. That is, the average center distance AD is preferably in the range of 200 to 400 nm. The relief structure DS employing such a structure emits first-order diffracted light and looks like a black to dark gray printed layer. When the average center distance AD is set to less than 200 nm, a structure that looks like a black or dark gray printed layer can be obtained, but the first-order diffracted light cannot be emitted to the relief structure DS.
平均中心間距離ＡＤは、正面から観察した場合にレリーフ構造ＤＳが表示する色の明度及び彩度にも影響を及ぼす。一般的には、平均中心間距離ＡＤが小さくなるのに伴って、明度及び彩度が低下し、より黒い表示が可能となる。そして、平均中心間距離ＡＤを大きくすると、輝度が上昇し、暗灰色が知覚されるようになる。 The average center distance AD also affects the brightness and saturation of the color displayed by the relief structure DS when viewed from the front. In general, as the average center-center distance AD decreases, the brightness and saturation decrease, and a blacker display becomes possible. When the average center distance AD is increased, the luminance increases and dark gray is perceived.
各レリーフ構造ＤＳにおいて、Ｘ１方向に隣り合った凸部ＰＲの中心間距離ＡＤ１と、Ｙ１方向に隣り合った凸部ＰＲの中心間距離ＡＤ２とは、同一であってもよく、異なっていてもよい。但し、中心間距離ＡＤ１及びＡＤ２を同一とした場合、中心間距離ＡＤ１及びＡＤ２を異ならしめた場合と比較して、光の反射を防止する効果を最大化するうえで有利である。 In each relief structure DS, the center distance AD1 of the protrusions PR adjacent in the X1 direction and the center distance AD2 of the protrusion PR adjacent in the Y1 direction may be the same or different. Good. However, if the center-to-center distances AD1 and AD2 are the same, it is advantageous in maximizing the effect of preventing light reflection compared to the case where the center-to-center distances AD1 and AD2 are made different.
光の反射を防止する効果には、凸部ＰＲの高さも影響を及ぼす。即ち、凸部ＰＲの高さが大きいほど、より低輝度の黒色を表示することができる。そして、凸部ＰＲの高さを小さくすると、輝度が上昇し、暗灰色に知覚されるようになる。凸部ＰＲの高さは、平均中心間距離ＡＤの１／２以上とすることが望ましい。例えば、平均中心間距離ＡＤが５００ｎｍである場合、凸部ＰＲの高さを２５０ｎｍ以上とすると、暗灰色乃至黒色の表示が可能となる。そして、この場合、凸部ＰＲの高さを５００ｎｍ以上とすると、黒色の表示が可能となる。 The height of the projection PR also affects the effect of preventing light reflection. That is, as the height of the convex part PR is larger, it is possible to display black with lower luminance. And if the height of the convex part PR is made small, a brightness | luminance will rise and it will be perceived dark gray. It is desirable that the height of the convex part PR is ½ or more of the average center distance AD. For example, when the average center-to-center distance AD is 500 nm, dark gray to black can be displayed when the height of the convex part PR is 250 nm or more. In this case, when the height of the projection PR is set to 500 nm or more, black display is possible.
平均中心間距離ＡＤに対する凸部ＰＲの高さの比を大きくすると、低輝度の黒色を表示することができる。また、この比が大きなレリーフ構造ＲＳを含んだ表示体１の製造には、より高度な技術が必要である。即ち、この比を大きくすると、偽造防止効果を向上させることができる。
When the ratio of the height of the projection PR to the average center distance AD is increased, black with low luminance can be displayed. Moreover, a more advanced technique is required for manufacturing the
各レリーフ構造ＤＳにおいて、凸部ＰＲは、等しい高さを有していてもよく、異なる高さを有していてもよい。但し、凸部ＰＲの高さを等しくした場合、凸部ＰＲの高さが異なることに起因した輝度ムラを考慮する必要がない。 In each relief structure DS, the projections PR may have the same height or different heights. However, when the heights of the convex portions PR are made equal, it is not necessary to consider luminance unevenness caused by the different heights of the convex portions PR.
上述した例では、平均中心間距離ＡＤが均一な凸部ＰＲからなる各領域は、十分な大きさを有していることを想定している。表示体１のうち上記領域に対応した部分は、肉眼で観察した場合であって、観察角度が負の角度範囲内にあるときに、単一波長の光に由来する色、即ち単色を表示している領域として観察者に知覚される。
In the example described above, it is assumed that each region including the convex portions PR having a uniform average center distance AD has a sufficient size. The portion of the
平均中心間距離ＡＤが均一な凸部ＰＲから各々がなり、各々の寸法が十分に小さく、凸部ＰＲの平均中心間距離ＡＤが互いに異なっている微小領域を、互いに隣接するように配置してもよい。表示体１のうちそれら微小領域に対応した部分は、肉眼で観察した場合であって、観察角度が負の角度範囲内にあるときに、複数波長の光に由来する色、即ち混色を表示している領域として観察者に知覚される。
The minute regions in which the average center-to-center distances AD are each composed of the convex portions PR, the respective dimensions are sufficiently small, and the average-center distances AD of the convex portions PR are different from each other are arranged adjacent to each other. Also good. The portion of the
上述した表示体１は、第１界面部に加え、以下に説明する第２界面部を更に含んでいてもよい。
The
図１２は、更に他の変形例に係る表示体を概略的に示す平面図である。
図１２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乃至図３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、反射面は、第１界面部１０に加え、第２界面部２０を更に含んでいる。第２界面部２０は、第１界面部１０と隣り合っている。反射面は、第２界面部２０を１つのみ含んでいてもよく、複数含んでいてもよい。
FIG. 12 is a plan view schematically showing a display body according to still another modification.
The
第２界面部２０は、平坦面及び第２レリーフ構造の少なくとも一方からなる。
第２界面部２０が平坦面である場合、表示体１のうち第２界面部２０に対応した部分は、鏡面のように見える。
The
When the
第２レリーフ構造は、回折構造及び光散乱構造の少なくとも一方を含んでいる。
第２レリーフ構造としての回折構造は、５００ｎｍより大きな平均中心間距離で規則的に配列した複数の凸部又は凹部からなる。この回折構造は、例えば、複数の溝を幅方向に５００ｎｍより大きなピッチで配列してなる回折格子である。或いは、この回折構造は、複数の凸部又は凹部を５００ｎｍより大きなピッチで互いに交差する２方向に配列してなる。
The second relief structure includes at least one of a diffractive structure and a light scattering structure.
The diffractive structure as the second relief structure is composed of a plurality of convex portions or concave portions regularly arranged at an average center distance greater than 500 nm. This diffractive structure is, for example, a diffraction grating in which a plurality of grooves are arranged at a pitch larger than 500 nm in the width direction. Alternatively, this diffractive structure is formed by arranging a plurality of convex portions or concave portions in two directions intersecting each other at a pitch larger than 500 nm.
このような回折構造は、虹色に輝く分光色を射出する。第２レリーフ構造としての回折構造を設けると、表示体１に、照明方向及び観察方向などの観察条件に応じて色や絵柄が変化する像を表示させたり、立体像を表示させたりすることができる。この回折構造は、反射防止効果が小さいことが好ましい。
Such a diffractive structure emits a rainbow-colored spectral color. When the diffractive structure as the second relief structure is provided, the
図１３は、図１２に示す表示体の第２界面部に採用可能な光散乱構造の一例を概略的に示す斜視図である。 FIG. 13 is a perspective view schematically showing an example of a light scattering structure that can be employed in the second interface portion of the display shown in FIG.
図１３に示す第２界面部２０は、光散乱構造としての第２レリーフ構造を含んでいる。光散乱構造は、図１３に示すように、大きさ及び形状の少なくとも一方が異なる凸部２１を不規則に配置してなるものが典型的である。光散乱構造は、入射光を乱反射する。従って、表示体１のうち光散乱構造に対応した部分は、白色乃至白濁色に見える。
The
凸部２１は、典型的には、幅が３μｍ以上であり、高さが１μｍ以上である。即ち、典型的には、凸部２１は、凸部ＰＲと比較してより大きい。なお、凸部２１の各々がＺ１方向に対して垂直な一方向に延びた形状を有している場合、そのような光散乱構造は、凸部２１の長さ方向に対して垂直な方向に高い強度で散乱光を射出する。第２レリーフ構造は、このような光散乱構造を含んでいてもよい。また、ここでは、凸部２１からなる光散乱構造を例示したが、光散乱構造は、凹部からなるものであってもよい。
The
反射面が界面部１０及び２０を含んでいる場合、反射面が界面部１０のみを含んでいる場合と比較して、より複雑な画像を表示させることができる。また、前者の場合、後者の場合と比較して、より高い偽造防止効果を達成することができる。
When the reflective surface includes the
次に、表示体１の使用方法について一例を示す。
上述した表示体１は、例えば偽造防止の目的で、粘着材等を介して印刷物やその外の物品にラベルとして貼り付けることができる。上記の通り、表示体１は、それ自体の偽造又は模造が困難である。それ故、このラベルを物品に支持させた場合、真正品であるこのラベル付き物品の偽造又は模造も困難である。
Next, an example of how to use the
The
図１４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１５は、図１４に示すラベル付き物品のＸＶ−ＸＶ線に沿った断面図である。 FIG. 14 is a plan view schematically showing an example of a labeled article. 15 is a cross-sectional view taken along line XV-XV of the labeled article shown in FIG.
図１４及び図１５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６０を含んでいる。基材６０は、例えば、プラスチックからなる。基材６０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５０が嵌め込まれている。ＩＣチップ５０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６０上には、印刷層４０が形成されている。基材６０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６０に固定する。
14 and 15 show a printed
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５０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採用することができる。
The printed
なお、図１４及び図１５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。
14 and 15 illustrate an IC card as a printed material including the
また、図１４及び図１５に示す印刷物１００では、表示体１を基材６０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。
Moreover, in the printed
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。
Moreover, the labeled article may not be a printed material. That is, the
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。
The
１…表示体、１０…第１界面部、１１…光透過層、１２…反射層、２０…第２界面部、２１…凸部、４０…印刷層、５０…ＩＣチップ、６０…基材、１００…印刷物、１１１…光透過性基材、１１２…光透過性樹脂層、ＡＤ…平均中心間距離、ＢＡ…ブランク領域、ＤＬｂ…１次回折光、ＤＬｇ…１次回折光、ＤＬｒ…１次回折光、ＤＳ…第１レリーフ構造、ＤＳ１…第１レリーフ構造、ＤＳ２…第１レリーフ構造、ＤＳ３…第１レリーフ構造、ＤＳ４…第１レリーフ構造、ＤＳ５…第１レリーフ構造、ＧＲ…回折格子、ＩＦ…界面、ＩＬ…白色照明光、ＮＬ…法線、ＰＲ…凸部、ＲＬ…正反射光又は０次回折光、ＳＡ…サブ領域、α…入射角、βｂ…射出角、βｇ…射出角、βｒ…射出角。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記複数のサブ領域の各々は、５００ｎｍ以下の平均中心間距離で規則的に配列した複数の凸部又は凹部からなる第１レリーフ構造を含み、
前記第１界面部において、前記サブ領域に占める前記第１レリーフ構造の面積比と前記平均中心間距離とが場所によって異なっている表示体。 A first interface section partitioned into a plurality of regularly arranged sub-regions;
Each of the plurality of sub-regions includes a first relief structure composed of a plurality of convex portions or concave portions regularly arranged at an average center distance of 500 nm or less,
The display body in which the area ratio of the first relief structure occupying the sub-region and the average center-to-center distance are different depending on the location in the first interface portion.
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