JPWO2018003989A1 - 表示体、および表示体を備えた物品 - Google Patents

Abstract

複数の画素（１０）を備えてなる表示体（１）であって、画像（１０）の各サブ画素（１１，１２，１３）はそれぞれ、入射光（Ｉ）が反射する反射面上に凹凸領域（１１１，１２１，１３１）を備え、第１のサブ画素（１１）では、第１の色を表示するために、凹凸領域（１１１）に配置された複数の凸部または複数の凹部が、第１の色に対応して決定される第１の高さまたは深さをそれぞれ有し、第２のサブ画素（１２）では、第２の色を表示するために、凹凸領域（１２１）に配置された複数の凸部または複数の凹部が、第２の色に対応して決定される第２の高さまたは深さをそれぞれ有し、第３のサブ画素（１３）では、第３の色を表示するために、凹凸領域（１３１）に配置された複数の凸部または複数の凹部が、第３の色に対応して決定される第３の高さまたは深さをそれぞれ有する。

Description

本発明は、例えば偽造防止に利用可能な表示体、および表示体を備えた物品に関する。

一般に、商品券および小切手等の有価証券類、クレジットカード、キャッシュカードおよびＩＤカード等のカード類、並びにパスポートおよび免許証等の証明書類には、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。

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。この表示体によれば、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。

例えば、特許文献１には、溝の長さ方向または格子定数（すなわち、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技術が記載されている。回折格子に対する観察者また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、上記の技術を採用すると、虹色に変化する画像を表現することができる。

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（格子線）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。

特許文献１には、レリーフ型回折格子の原版の製造方法として、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、レーザー光の二光束干渉を利用して形成することもできる。

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が作製される。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が複製される。すなわち、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）からなるフィルムまたはシート状の薄い透明基材上に、熱可塑性樹脂または光硬化性樹脂が塗布される。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または光が与えられる。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が得られる。

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等の金属または誘電体を単層または多層に堆積させることにより反射層が形成される。

その後、このようにして得られた表示体が、例えば紙またはプラスチックフィルムからなる支持基材上に接着層または粘着層を介して貼り付けられる。以上のようにして、偽造防止対策を施した表示体が得られる。

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。すなわち、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。

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、この技術は広く認知され、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は難しくなってきている。

そこで、従来の回折格子による虹色の変化とは異なる視覚効果を有する表示体が開示されている。例えば特許文献２には、回折格子からなる画素を異なる格子定数で形成し、その面積階調を変調させることでフルカラー画像を表現する技術が記載されている。

米国特許第５０５８９９２号明細書 特公平８−２０５６３号公報

しかしながらこの様な表示体の製造方法においては次のような問題がある。

まず、回折格子から射出される色は、表示体の主面の法線と交差する角度により異なるため、観察する仰角や表示体と観察者の距離により異なる発色をなし、これら観察条件によって、設計者の意図と異なる色表現となってしまう。

また回折格子は格子の延伸する方向に対して直角方向に回折光を射出するため、設計者の意図とは異なる方位角から観察する観察者からは意図通りの画像が知覚されないか、まったく画像が知覚されない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、意図されたように画像を表現することによって、高い偽造防止効果を発揮することが可能な表示体、および表示体を備えた物品を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明では、以下のような手段を講じる。

すなわち、請求項１の発明は、複数の画素を含む表示体であって、複数の画素はそれぞれ、第１のサブ画素と、第２のサブ画素と、第３のサブ画素とを含み、各サブ画素はそれぞれ、入射光が反射する反射面上に、複数の凸部または複数の凹部が不規則に配置された凹凸領域を含み、第１のサブ画素では、第１の色を表示するために、凹凸領域に配置された複数の凸部または複数の凹部が、第１の色に対応して決定される第１の高さまたは深さをそれぞれ有し、第２のサブ画素では、第２の色を表示するために、凹凸領域に配置された複数の凸部または複数の凹部が、第２の色に対応して決定される第２の高さまたは深さをそれぞれ有し、第３のサブ画素では、第３の色を表示するために、凹凸領域に配置された複数の凸部または複数の凹部が、第３の色に対応して決定される第３の高さまたは深さをそれぞれ有することを特徴とする。

請求項２の発明は、各サブ画素はそれぞれ、反射面に対する凹凸領域の面積比率を変えることによって、表示する色の彩度を変化させることを特徴とする、請求項１の発明の表示体である。

請求項３の発明は、第１の色は赤であり、第２の色は緑であり、第３の色は青であることを特徴とする、請求項１または２の発明の表示体である。

請求項４の発明は、複数の凸部または複数の凹部は、長辺および短辺の長さが０．５μｍ以上５０μｍ以下であり、同一のサブ画素において、隣接する凸部または凹部同士の中心間距離の平均値が０．６μｍ以上１１０μｍ以下であり、凸部の高さまたは凹部の深さが０．０５μｍ以上０．５μｍ以下であることを特徴とする、請求項１乃至３のうち何れか１項の発明の表示体である。

請求項５の発明は、複数の凸部または複数の凹部は、特定の方向に干渉色を発色させるために、一方向に延伸され、延伸されてなる長辺の長さが５０μｍ以上であることを特徴とする、請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の表示体。

請求項６の発明は、凹凸領域は、複数の方向に干渉色を発色させることにより、複数の方向で異なる画像を表示させるために、複数の凸部または複数の凹部が第１の方向に延伸されたサブ凹凸領域と、複数の凸部または複数の凹部が、第１の方向とは異なる第２の方向に延伸されたサブ凹凸領域とを含むことを特徴とする、請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の表示体。

請求項７の発明は、請求項１乃至６のうち何れか１項の発明の表示体を備えたことを特徴とする物品である。

本発明の表示体によれば、射出光の各色は回折格子により発現されるものではないため、反射角度、すなわち観察する際の仰角や、方位角によってほとんど変化せず、広い視野角で期待通りの色を表現することができる。また、サブ画素における凹凸領域の面積比率、および凹凸の高さまたは深さを適宜大小させることで、色相と彩度とを変化させることもできる。以上により、鮮明なフルカラーの画像を表現することが可能となる。

さらに、このような表示体を貼り合わせたり、組み合わせたりすることによって、印刷物やカード等の物品が、高い偽造防止効果を備えることが可能となる。

図１は、第１の実施形態に係る表示体および画素を概略的に示す平面図である。 図２は、１つのサブ画素の一例を示す断面図である。 図３は、反射層の反射面上における凹凸領域の構成例を示す斜視図である。 図４は、サブ画素における凹凸領域の配置例を示す平面図である。 図５は、電子線照射量と凹凸高さとの関係を示す図である。 図６は、凹凸高さと凹凸領域が射出する色相との関係を示す図である。 図７は、凹凸領域が射出する色相と、彩度との関係を示す図である。 図８は、表示体付き物品の一例を概略的に示す平面図である。 図９は、図８に示す表示体付き物品のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。 図１０は、第２の実施形態に係る表示体における反射層の反射面上における凹凸領域の構成例を示す斜視図である。 図１１は、第２の実施形態に係る表示体の作用を説明するための表示体の斜視図である。 図１２は、第２の実施形態に係る表示体の作用を説明するための表示体の斜視図である。 図１３は、第３の実施形態に係る表示体における凹凸領域の構成例を示す部分平面図である。 図１４は、第３の実施形態に係る表示体の作用を説明するための表示体の斜視図である。 図１５は、第３の実施形態に係る表示体の作用を説明するための表示体の斜視図である。

発明を実施するため最良の形態

以下、本発明の各実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、同様また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。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る表示体および画素を概略的に示す平面図である。

また、図２は、１つのサブ画素の一例を示す断面図である。

すなわち、同実施形態に係る表示体１は、複数の画素１０を備えている。複数の画素１０は、図１（ａ）に例示されるように、２次元平面上における格子状の配置とすることができる。各画素１０は、図１（ｂ）に例示されるように、サブ画素１１、サブ画素１２、およびサブ画素１３からなる。また、サブ画素１１の断面図である図２に例示されるように、サブ画素１１は、光透過層２１と反射層２２とが積層された積層体である。光透過層２１は、透明基材２１１と、レリーフ構造形成層２１２とを層化してなる。

なお、画素１０の配置は、図１（ａ）に例示するものとは異なる格子状以外の配置とすることもできる。画素１０の大きさ（長辺および短辺の長さ）としては、５μｍ以上、５００μｍ以下が好ましい。サブ画素１１，１２，１３の大きさ（長辺および短辺の長さ）も、５μｍ以上、５００μｍ以下が好ましい。

透明基材２１１は、それ自体を単独で取り扱うことが可能なフィルムまたはシートであり、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）等が好適である。透明基材２１１の厚みは、例えば、１０μｍ以上、２００μｍ以下とすることができる。

レリーフ構造形成層２１２は、透明基材２１１面に形成された層である。レリーフ構造形成層２１２としては、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂等の、光透過性を有する樹脂が好適である。レリーフ構造形成層２１２の材料として、熱可塑性樹脂または光硬化性樹脂を使用すると、例えば、凸部または凹部が形成された金属製のスタンパから、一方の主面に凸部または凹部が設けられた光透過層２１を転写形成することが可能となる。

熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン等のプラスチックを用いることができる。熱硬化樹脂としては、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂等を用いることができる。光硬化樹脂としては、アクリル樹脂、ウレタンアクリル樹脂等を用いることができる。

レリーフ構造形成層２１２の厚みは、０．５μｍ以上１０μｍ以下とすることができる。

反射層２２としては、金属材料からなる金属層を使用することが好適である。金属材料は、例えば、アルミニウム、銀、金、およびそれらの合金等を使用することができる。あるいは、反射層２２として、レリーフ構造形成層２１２とは屈折率が異なる誘電体層を使用してもよい。あるいは、反射層２２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、すなわち、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２１２と接触しているものの屈折率は、レリーフ構造形成層２１２の屈折率とは異なることが望ましい。反射層２２は、気相堆積法により形成することができる。気相堆積法としては、例えば、真空蒸着法およびスパッタリング法等が挙げられる。反射層２２は、１０ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下とすることができる。

サブ画素１２、１３もまた、サブ画素１１と同様な構成をしているので、図示および説明を省略する。

このようなサブ画素１１，１２，１３を含んでなる画素１０には、図２に示すように、図２中上方から入射光Ｉが入射する。この入射光Ｉは、反射層２２において反射し、反射光Ｒとなって射出する。

サブ画素１１は、赤色の反射光Ｒを射出する凹凸領域１１１を含んでいる。凹凸領域１１１は、図２に示すように、光透過層２１側である上面に、表示体１の主面と略平行な表面を有する複数の凸部１１１ａを備えている。凸部１１１ａは、凹凸領域１１１内に不規則に配設され、凸部１１１ａを除いた領域は、平坦部１１１ｂとなる。光透過層２１側である上面における、凹凸領域１１１の周囲の領域は、表示体１の主面と略平行な平坦部１１１ｃとなっており、平坦部１１１ｃには、凸部１１１ａは存在しない。凸部１１１ａの上面は、表示体１の主面と可視光での光学的に支障がない程度に略平行であれば良い。

サブ画素１２は、緑色の反射光Ｒを射出する凹凸領域１２１を含んでいる。また、サブ画素１３は、青色の反射光Ｒを射出する凹凸領域１３１を含んでいる。図示は省略するが、凹凸領域１２１および凹凸領域１３１もまた、凹凸領域１１１と同様に、光透過層２１側である上面に、表示体１の主面と略平行な平面を有する複数の凸部１１１ａを備えている。凹凸領域１２１および凹凸領域１３１の凹凸領域１１１にもまた、凸部１１１ａが不規則に配設され、凸部１１１ａを除いた領域は、平坦部１１１ｂとなる。

光透過層２１側である上面における、凹凸領域１２１，１３１の周囲の領域は、表示体１の主面と略平行な平坦部１１１ｃとなっており、平坦部１１１ｃには、凸部１１１ａは存在しない。

表示体１は、このように赤のサブ画素１１、緑のサブ画素１２、および青のサブ画素１３からなる画素１０を複数備えていることによって、反射光Ｒによって、カラー画像を表示する。したがって、図２における上側が、前面側（観察者側）に相当し、図２における下側が、背面側に相当する。

図３は、反射層２２の反射面上における凹凸領域１１１の構成例を示す斜視図である。凹凸領域１２１、１３１の構成も、図３を用いて同様に説明される。この例で観察者側は、上面側であり、図２における光透過層２１側に対応する。なお、説明のため、図では、光透過層２１は省略されている。

図３に例示するように、本発明の実施形態に係る表示体１では、反射層２２の上面の凹凸領域１１１，１２１，１３１に、凸部１１１ａが、不規則に配設されている。あるいは、凸部１１１ａの代わりに、図示しない凹部を不規則に配設するようにしても良い。凸部１１１ａの高さＴ（または、凹部の深さ）は、各サブ画素１１，１２，１３が表示する色に応じてそれぞれ決定される。例えば、赤色を発色するサブ画素１１の凹凸領域１１１では、高さＴを高くし（または、凹部の深さを深くし）、青色を発色するサブ画素１３の凹凸領域１３１では、高さＴを低くし（または、凹部の深さを浅くし）、緑色を発色する凹凸領域１２１では、高さＴを中位にする（または、凹部の深さを中位にする）。

さらには、各サブ画素１１，１２，１３において、凹凸領域１１１，１２１，１３１によって占有される面積比率を、画素１０の色相と彩度とに対応して決定する。例えば、図４（ａ）のように、サブ画素１１における凹凸領域１１１の面積比率を大きくすれば、赤の彩度を上げることができる。同様に、サブ領域１３における凹凸領域１３１の面積比率を大きくすれば、青の彩度を上げることができる。また、サブ領域１２における凹凸領域１２１の面積比率を小さくすれば、緑の彩度を下げることができる。このように、サブ画素１１，１３における彩度を上げ、サブ画素１２における彩度を下げることによって、この画素１０は、紫の色相を発することができるようになる。

また、図４（ｂ）のように、サブ画素１１における凹凸領域１１１の面積比率を小さくすることによって赤の彩度を下げ、サブ画素１３における凹凸領域１３１の面積比率を高くすることによって青の彩度を上げ、サブ画素１２における凹凸領域１２１の面積比率をその中位にすることによって緑の彩度を中程度にした画素１０は、シアンの色相を発することができるようになる。

各サブ画素１１，１２，１３の面積比率は、サブ画素１１，１２，１３の長辺と短辺をともに変えることによって変化させることができる。また、面積比率が大きいサブ画素１１，１２，１３は、サブ画素１１，１２，１３の長辺のみを変えることによって、面積比率が小さいサブ画素１１，１２，１３は、サブ画素１１，１２，１３の長辺と短辺をともに変えることによって実現することもできる。また特に、各サブ画素１１，１２，１３の面積比率を一定以上の大きさとし、暗い画素では、ディザ拡散を用い輝度、彩度を変調しても良い。

また、図１（ｂ）のように、各サブ画素１１，１２，１３が、一定の面積比率の凹凸領域１１１，１２１，１３１を、アジャスターとして設けることで、色の変化を調整しやすくなる。このとき、各サブ画素１１，１２，１３は、同一面積を有していても良い。

サブ画素１１，１２，１３は、人間の目で認識できない程度のサイズとすることができる。サブ画素１１，１２，１３は、人間の目で認識できない程度のサイズであれば、サブ画素１１，１２，１３における凹凸領域１１１，１２１，１３１の配置場所は依存性が低下する

また、凸部１１１ａ（または、図示しない凹部）の平面形状として、図３では正方形を一例として示しているが、正方形に限定されるものではなく、正方形以外の矩形や多角形、円形等任意の形状でもよい。また、同一の凹凸領域１１１，１２１，１３１内であっても、凸部１１１ａ（または、図示しない凹部）のサイズや平面形状が同一ではなく、異なっていても良い。ただし、何れの平面形状であれ、一辺の長さＬｘ（長方形である場合、長辺および短辺の長さ）、あるいは円形である場合は直径（楕円形である場合には、長径および短径）が、０．５μｍより小さい場合や、５０μｍより大きい場合は、反射光Ｒを配光させるために必要な散乱が生じにくい。よって、凸部１１１ａ（または、図示しない凹部）の平面形状が何れであれ、外径は典型的には１μｍ程度がよい。

反射光Ｒによる発色強度は、凹凸領域１１１，１２１，１３１における凸部１１１ａ（または、図示しない凹部）の面積比率が５０％となるときに、最も強くなり、２０％以下および８０％以上では、十分な発色が得られない。同一の凹凸領域１１１，１２１，１３１において隣接する凸部１１１ａ（または、図示しない凹部、）間の中心間距離Ｐは、発色強度、凹凸領域のサイズ、サブ画素のサイズにより、平均して０．６μｍ以上、１１０μｍ以下になるようにすることが好ましい。

以上、本実施形態に係る表示体１の典型的な構成について説明したが、本実施形態に係る表示体１は、接着剤層、樹脂層（何れも図示せず）等の他の層を更に設けるようにしても良い。以下、接着剤層および樹脂層を設けた場合の構成例について説明する。

接着剤層を設ける場合は、例えば、反射層２２を被覆するように設ける。表示体１は、光透過層２１と反射層２２との両方を含んでいる場合、通常、反射層２２の表面形状は、光透過層２１と反射層２２との間の界面形状とほぼ等しい。接着剤層を設けると、反射層２２の表面の露出を防止できるため、光透過層２１と反射層２２との間の界面における凹凸領域１１１，１２１，１３１の、偽造を目的とした複製を困難にすることができる。なお、光透過層２１側を背面側とし、かつ反射層２２側を前面側とする場合、このような接着剤層は、光透過層２１上に形成する。接着剤層の材料としては、アクリル樹脂や、ウレタン樹脂等を用いることができる。接着剤層の厚みは、１μｍ以上３０μｍ以下とすることができる。

また、樹脂層は、例えば、使用時に表示体１の表面へのキズの付着を阻止することを目的としたハードコート層や、光や熱によって硬化する樹脂インキから成り、表示体１の一部に設けられる印刷層として実現される。このような樹脂層は、光透過層２１および反射層２２の積層体に対して前面側に設ける。例えば、光透過層２１側を背面側とし、反射層２２側を前面側とする場合、反射層２２を樹脂層によって被覆することで、反射層２２の損傷を防止できるのに加え、その表面における凹凸領域１１１，１２１，１３１の、偽造を目的とした複製を困難にすることができる。

次に、以上のように構成した本実施形態に係る表示体１によって、広視域のフルカラー画像が表示可能となる原理について説明する。なお、以下の説明において、「画像」とは、色相および／または彩度の空間的分布として観察できるものを意味している。また、「画像」は、写真、図形、絵、文字、および記号等を含むものと理解される。

本実施形態に係る表示体１によれば、図３に例示するように、凹凸領域１１１，１２１，１３１に凸部１１１ａが不規則に配設されている。このような凸部１１１ａの不規則配設によって実現される凹凸領域１１１，１２１，１３１に、入射光Ｉとして、複数の波長が含まれる自然光や照明光が入射すると、反射光Ｒは、いずれの波長においても散乱されるので、各々の波長の空間分布はいずれも、仰角および方位角方向に略一様となる。換言すれば、周知の回折格子上での光の反射のように、特定の波長が特定の角度（仰角および方位角）に強く乃至弱く分布を持つことは無くなる。

また、図３のような凹凸領域１１１，１２１，１３１の上面における反射光Ｒでは、凸部１１１ａの高さＴ（または、図示しない凸部の深さ）に応じて、位相差が生じる。したがって、これらの反射光Ｒは干渉して、特定の高さＴ（または、図示しない凸部の深さ）で特定の発色をなす。このとき例えば光透過層２１の屈折率が、一般的な樹脂の屈折率である１．５であり、視野角が４５度である場合、光透過層２１の内部での光の角度は、スネルの法則より略２８度となる。この角度の余弦により与えられる、凸部１１１ａの高さＴ（または、図示しない凸部の深さ）、換言すれば正面視した場合の光路長と、４５度の斜め方向から観察する場合の光路長の比率は０．８８であり、１２％しか誤差は無い。なお、光透過層２１の屈折率は、１．４以上、１．８以下とすることができる。

このように、表示体１を正面視した場合と、斜視した場合とでは、位相差による干渉の度合いは近くなるので、回折格子による発色の場合とは異なり、広い角度で略同一の発色となる。

また、凹凸領域１１１における反射層２２の上面における凸部１１１ａにおける反射光の空間分布と、凸部１１１ａを除いた平坦部１１１ｂからの反射光の空間分布とは、バビネの原理により互いに等しくなる。このように、干渉しあう相互の光が同一の空間分布を持つことから、干渉の強さ（効率）は、空間方向に依存せず、回折格子による光の場合とは異なり、広い角度で略同一の強さの光となる。

以上説明したように、本発明の実施形態に係る表示体１によれば、広い仰角および方位角において、略同一な発色が、略同一な強さとなり、広視域でのフルカラー画像が表示される。このように、本発明の実施形態に係る表示体１によれば、仰角や方位角に依存しない、広視域なカラー画像を表示することが可能となる。

また、本発明の実施形態に係る表示体１ではさらに、特に、各サブ画素１１，１２，１３における凹凸領域１１１，１２１，１３１の面積比率を、画素１０の色の色相と彩度とに対応して決定することができる。これによって、以下のような作用効果が奏される。

すなわち、このような構成によれば、画素１０に含まれる発色領域、すなわち、赤色を射出する凹凸領域１１１のサブ画素１１に対する面積比率、緑色を射出する凹凸領域１２１のサブ画素１２に対する面積比率、および青色を射出する凹凸領域１３１のサブ画素１３に対する面積比率を適宜変化させることができる。換言すれば、画素１０内の赤色、緑色、青色それぞれの発色量を調整することができる。これにより、赤色、緑色、青色の混合率を調整すれば、混色によって、その他の色覚可能な色についても、画素１０毎に発色可能となり、加えて、各色総和の発色量によって画素１０毎に彩度を調整することが可能となる。

このように、本発明の実施形態に係る表示体１によれば、自在な色相と彩度を得ることができ、もって、広視域でのフルカラー画像をさらに容易に実現することが可能となる。このようなフルカラー画像としては、史跡や肖像が挙げられる。史跡や肖像は物品に適用した際の絵柄として好適である。また、本発明の実施形態に係る表示体１によれば、フルカラー画像として象徴的な画像を形成でき、印象深い物品を提供することが可能となる。なお、上記説明では、図２および図３に示すように、反射層２２の上面に、凸部１１１ａが配設される構成について説明した。しかしながら、当業者であれば、本実施形態に係る表示体１は、反射層２２の上面に、凸部１１１ａの代わりに、図示しない凹部を配設する構成であっても、同様な作用効果を奏することができることを理解するであろう。

（実施例）
次に、上記説明したような表示体の具体的な製造方法と、その製造方法によって製造された表示体の特性を、実施例として以下に説明する。

図５は、市販の電子線レジスト（日本ゼオン製ＺＥＰ７０００）に電子線を照射した後、マロン酸ジエチルで１５分間の浸漬現像をした場合の、電子線照射量と、凹凸領域１１１、１２１、１３１の凸部１１１ａの高さＴとの関係を示す図である。

図５から、電子線照射量を調節することで、凸部１１１ａの高さＴを調節できることがわかる。このようにして凹凸が形成された電子線レジストの凹凸面にニッケル電鋳を行い、厚さ５０μｍのニッケルスタンパを作製した。この後、光硬化性樹脂を塗布したＰＥＴフィルムに上記ニッケルスタンパを圧着し、かつ紫外光で光硬化性樹脂を硬化させることで光透過層２１を作製した。最後に光透過層２１の凹凸面側に、真空蒸着装置を用いてアルミニウムを５０ｎｍの厚さで成膜し、反射層２２を形成した。

図６は上述したようにして形成された反射層２２を有するサブ画素１１、１２、１３の凸部１１１ａの高さＴに対する色相の測定結果である。サブ画素１１、１２、１３は、一辺１μｍの矩形の凸部１１１ａが、凹凸領域１１１、１２１、１３１に、３５％の面積比率で不規則に配設されたものである。したがって、図６の横軸である凹凸高さＴは、この場合、凸部１１１ａの高さに相当するが、反射層２２の光透過層２１側の面に、凸部１１１ａの代わりに凹部が設けられている場合には、凹部の深さに相当する。

一方、図６の縦軸は、ＨＳＶ表色系における色相（Ｈ）である。色相（Ｈ）において、赤色は０度および３６０度であり、緑色は１２０度であり、青色は２４０度である。本実施例では凸部１１１ａの高さに応じて同じ色相が繰り返し循環して現れる。図６から、例示する構成では、赤色は凸部１１１ａの高さが、略１５０ｎｍと略３６０ｎｍで得られていることがわかる。同様に緑色は略２８０ｎｍの凸部１１１ａの高さで得られ、青色は略２００ｎｍの凸部１１１ａの高さで得られる。

上述したとおり、赤色は略１５０ｎｍの凸部１１１ａの高さと、略３６０ｎｍの凸部１１１ａの高さで得られるが、図６から、色相０度に相当する３６０ｎｍの凸部１１１ａの高さで赤色を得た方が、凹凸高さの変動（加工誤差）に対する色相の変動が少なく、安定した表色が可能であると判断される。

緑色および青色についても、さらに凸部１１１ａの高さを高くすれば、上述の凸部１１１ａの高さ以外でもその発色が得られるが、凸部１１１ａの高さが高くなりすぎると転写形成の際の難易度が上がる。このため、凸部１１１ａの高さは最大０．５μｍまでとするのがよく、それぞれ２８０ｎｍと２００ｎｍを採用することとした。

この凸部１１１ａの高さはそれぞれの色に応じて決められ、その範囲は、色変化が許容できる範囲で設けることができる。色変化の許容範囲としては、ＪＩＳ Ｚ ８１０２で規定されているＤ級許容差、および、ＪＩＳ Ｄ ０２０２で規定されているＣ級許容差を基準とすることができる。このとき、凸部１１１ａの高さは、上記の高さに対し、±４０ｎｍとすることができ、さらに好ましくは、±２０ｎｍである。

また凸部１１１ａの高さが０．０５μｍより小さい場合、発色するための（あるいは目的外の色相を消衰させるための）位相差が、どの波長に対しても足りなくなるので、白く表示されてしまう。したがって凸部１１１ａの高さの最小は０．０５μｍまでとするのがよい。

以上図５および図６の結果より、赤色を射出するサブ画素１１には略３６０ｎｍの凸部１１１ａの高さで凹凸領域１１１を形成するために１平方センチメートルあたり３０μＣの電子線を照射し、緑色を射出するサブ画素１２には略２８０ｎｍの凸部１１１ａの高さで凹凸領域１２１を形成するために１平方センチメートルあたり２７μＣの電子線を照射し、青色を射出するサブ画素１３には略２００ｎｍの凸部１１１ａの高さで凹凸領域１３１を形成するために１平方センチメートルあたり２２μＣの電子線を照射した。

図７は、図６の色相に対する明度（ＨＳＶ表色系のＶ）の関係を示す図である。図７で緑色を発色する色相１２０度と、青色を発色する色相２４０度では、ともに明度が２０％強である。前述したとおり赤色は色相が０度および３６０度のときに得られるが、同図から色相が０度の場合の明度が緑色や青色と同様の２０％強であるのに対し、色相が３６０度の場合の明度は略１５％となり、他と乖離して暗くなってしまうことがわかる。このように、前述した色相の安定性のみならず、明度の統一性の観点からも、赤色は色相０度を採用するのが好適である。

次にフルカラー画像を実現する方法について説明する。まず表示させたい元画像を画素に分解し、画素毎の平均の色彩を取得する。このときの画素のサイズは、観察者から見て画素の集合が画像を構成していることが認識できる程度の解像度であればよく、最大１ｍｍ程度の細かさでも十分であるが、本ケースでは、縦０．３ｍｍ×横０．３ｍｍとした。この画素に内包される、赤色を発色するサブ画素１１、および緑色を発色するサブ画素１２、および青色を発色するサブ画素１３の大きさはいずれも、縦０．３ｍｍ×横０．１ｍｍの０．０３平方ミリメートルとした。

次に、取得した画素の色彩を赤色、緑色、青色それぞれの２５６諧調に分解した。例えば明るい橙色であれば、赤色＝２５５、緑色＝１８３、青色＝７６である。

次に、赤色を発色するサブ画素１１、緑色を発色するサブ画素１２、および青色を発色するサブ画素１３に含まれる、赤色を射出する凹凸領域１１１、緑色を射出する凹凸領域１２１、および青色を射出する凹凸領域１３１の面積を、前述した諧調に対応させた。これによって、赤色を射出する凹凸領域１１１の面積は、２５５／２５５×０．０３となり、０．０３０平方ミリメートルとなった。また緑色を射出する凹凸領域１２１の面積は、１８３／２５５×０．０３となり、略０．０２２平方ミリメートルとなった。また青色を射出する凹凸領域１３１の面積は、７６／２５５×０．０３となり、略０．００９平方ミリメートルとなった。

このような操作をすべての画素１０に対して実施することで、表示体１による元画像のフルカラー画像を実現することができた。

（物品の構成）
次に、前述したような表示体１を備えた物品について説明する。

前述した表示体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貼り付けることができる。上述した通り、表示体１は、それ自体の偽造または模造が困難である。それ故、この表示体１を物品に支持させた場合、真正品であるこの表示体付き物品の偽造または模造も困難である。物品としては、紙幣、カード、冊子、タグ、シール等が挙げられる。

図８は、表示体付き物品の一例を概略的に示す平面図である。

図９は、図８に示す表示体付き物品のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。

図８および図９には、表示体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、支持基材６０を含んでいる。支持基材６０は、例えば、プラスチックからなる。支持基材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。支持基材６０上には、印刷層４０が形成されている。支持基材６０の印刷層４０が形成された面には、前述した表示体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また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、支持基材６０に固定される。

このように、印刷物１００は、表示体１を含んでいる。それ故、この印刷物１００の偽造または模造も困難である。しかも、この印刷物１００は、表示体１に加えて、ＩＣチップ５０および印刷層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もできる。

なお、図８および図９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、これに限定されるものではない。例えば、表示体１を含んだ印刷物は、磁気カード、無線カードおよびＩＤ（ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）カード等の他のカードであってもよい。あるいは、表示体１を含んだ印刷物は、商品券および株券等の有価証券であってもよい。あるいは、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。あるいは、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またはその一部であってもよい。

また、図８および図９に示す印刷物１００では、表示体１を支持基材６０に貼り付けているが、表示体１は、他の手法で支持基材６０に支持されてもよい。例えば、支持基材６０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。あるいは、支持基材６０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、支持基材６０の裏面、すなわち表示面と乃至反対側の面に表示体１を固定してもよい。

また、表示体付き物品は、印刷物に限定されない。すなわち、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、美術品等の高級品に支持させてもよい。

（変形例）
本発明の第１の実施形態に係る表示体１は、以下のように適宜変形して実施することもできる。

発色するサブ画素は赤色、緑色、青色以外を含んでもよいし、あるいは、これらを含まなくてもよい。例えば赤色のみの画素からなる表示体であれば、上述した手法で彩度を適宜変更することによって、赤色モノトーンの画像を表示することが可能である。

また、赤色、緑色、青色以外の第４の色を発色するサブ画素として、黄色、もしくはシアン等を発色するサブ画素を加えることで、表示できる色域が広がることが知られている。黄色の色相は６０度なので、図６から、凸部１１１ａの高さを略３１０ｎｍとすれば発色可能であることが分かる。シアンの色相は１８０度なので、図６から凸部１１１ａの高さを略２７０ｎｍとすれば発色可能であることが分かる。

また、赤色、緑色、青色以外の第４の色を発色するサブ画素として、白色を発色するサブ画素を加えることで、明度を上げて明るい印象の画像を表示することが可能である。白色は、浅い凹凸領域を形成する、もしくは不規則な高さの凹凸領域を形成する等して発色可能である。

また、平坦部１１１ｃを、無反射乃至低反射とすることで、所謂ブラックマトリクスを形成して、コントラストを上げることが可能である。無反射乃至低反射は、平坦部１１１ｃに所謂モスアイ構造を形成する、もしくは転写形成後の平坦部１１１ｃに黒インキやブラックレジストを印刷乃至パターニングする等して実現可能である。

［第２の実施形態］
図１０から図１２を参照して、第２の実施形態を説明する。第２の実施形態に係る表示体は、上述した第１の実施形態に係る表示体と比べて、凹凸面を構成する凸部または凹部の形状が異なる。以下では、こうした相違点を詳しく説明し、第１の実施形態と共通する構成には、第１の実施形態と同じ符号を付すことによって、その詳しい説明を省略する。

図１０に例示するように、第２の実施形態に係る表示体１では、反射層２２の上面の凹凸領域１１１、および凹凸領域１２１、および凹凸領域１３１に、凸部１１１ａをＹ方向に延伸し、かつＸ方向に不規則に配設している。また凸部１１１ａの各々は異なる長辺Ｌ_Ｌの長さもしくは短辺Ｌ_Ｓの長さであってもよい。例示する図１０では、凸部１１１ａの代わりに、図示しない凹部を配設するようにしても良い。凸部１１１ａの高さＴ（または、凹部の深さ）は、サブ画素１１、サブ画素１２、およびサブ画素１３によって表示される色に応じてそれぞれ決定される。

図１１に示すように観察者がＸＺ面と平行な方位ＯＢ１から表示体１を観察した場合、反射光ＲはＸ方向に不規則に配設された凸部１１１ａにより、ＸＺ面と平行な方位の、広い仰角に散乱され、干渉光を射出する。このようにして発色した干渉色が広い仰角に略同一の発色をなすことは第1の実施形態で説明した通りである。

このような凸部１１１ａを内包する赤色を発色するサブ画素１１、および緑色を発色するサブ画素１２、および青色を発色するサブ画素１３によって表示体１の画像が構成される場合、方位ＯＢ１からは、第１の実施形態で説明したのと同様に、広い仰角で視認性に優れたフルカラー画像を視認することができる。

これに対して、図１２に示すように観察者がＹＺ面と平行な方位ＯＢ２から表示体１を観察した場合、反射光Ｒは凸部１１１ａにより散乱されることは無いので、正反射光以外は方位ＯＢ２には射出されず、概ね画像は隠蔽される。

このように第２の実施形態における表示体によれば、方位ＯＢ１に向けて広い仰角でフルカラー画像を視認できる一方、方位ＯＢ２に向けては画像が隠蔽される。したがって全方位に向けて画像を表示する場合よりも、さらに表示体１が観察者に与える視覚的な効果が高まり、かつ、表示体１の偽造をより困難にする。

ここで、延伸されているとは、凸部１１１ａの長辺Ｌ_Ｌが５０μｍ以上に延伸されていることを意味する。Ｙ方向の長さが５０μｍ以上の場合は、Ｙ方向に対して散乱が生じにくく、方位ＯＢ２への干渉光が射出されにくいため、画像の隠蔽性が保証される。第１の実施形態では一辺の長さＬｘを５０μｍまでとしているが、第２の実施形態においては、短辺Ｌ_Ｓの長さは１０μｍ以下が好ましい。これによって、方位ＯＢ１への配光が、方位ＯＢ２への配光よりも増大され、もって、方位に依存する指向性を強め、画像の視認性の向上を図ることが可能となる。

［第３の実施形態］
図１３から図１５を参照して、第３の実施形態を説明する。第２の実施形態に係る表示体では、凹凸面を構成する凸部または凹部について単一の延伸方向しか考慮されていないが、第３の実施形態に係る表示体では、凹凸面を構成する凸部または凹部について複数の延伸方向を考慮する。以下では、こうした相違点を詳しく説明し、第１の実施形態および第２の実施形態と共通する構成には、第１の実施形態および第２の実施形態と同じ符号を付すことによって、その詳しい説明を省略する。

図１３は、第３の実施形態に係る表示体における凹凸領域１１１の構成例を示す部分平面図である。凹凸領域１２１、１３１の構成も、図１３を用いて同様に説明される。

凹凸領域１１１は、凸部１１１ａがＹ方向に延伸され、かつ、Ｘ方向に不規則に配設されたサブ凹凸領域１１１ｖと、凸部１１１ａがＸ方向に延伸され、かつ、Ｙ方向に不規則に配設されたサブ凹凸領域１１１ｈを同時に含む。第２の実施形態で説明したように、凸部１１１ａがＹ方向に延伸され、かつ、Ｘ方向に不規則に配設されたサブ凹凸領域１１１ｖはＸＺ面と平行な方位ＯＢ１に向けて散乱して干渉光を射出する。

同様に、凸部１１１ａがＸ方向に延伸され、かつ、Ｙ方向に不規則に配設されたサブ凹凸領域１１１ｈはＹＺ面と平行な方位ＯＢ２に向けて散乱して干渉光を射出する。

このようにして発色した干渉色が広い仰角に略同一の発色をなすことは第１の実施形態において説明した通りである。ここでサブ凹凸領域１１１ｖおよびサブ凹凸領域１１１ｈの凸部１１１ａの高さＴ（または、凹部の深さ）は、サブ画素１１が表示する色に応じてそれぞれ決定される。

同様に、サブ凹凸領域１２１ｖおよびサブ凹凸領域１２１ｈの凸部１１１ａの高さＴ（または、凹部の深さ）はサブ画素１２が表示する色に応じてそれぞれ決定され、サブ凹凸領域１３１ｖおよびサブ凹凸領域１３１ｈの凸部１１１ａの高さＴ（または、凹部の深さ）は、サブ画素１３が表示する色に応じてそれぞれ決定される。

図１４および図１５は、第３の実施形態に係る表示体１の作用を説明するための図であり、図１４は、方位ＯＢ１に向けて、アルファベット「Ａ」を示す画像を表示しており、図１５は、方位ＯＢ２に向けて、アルファベット「Ｂ」を示す画像を表示している例である。以下に、このように方位毎に異なる画像を表示できる理由を説明する。

図１４は、観察者が方位ＯＢ１から表示体１を観察する場合を示す図である。上記したサブ凹凸領域１１１ｖを内包した赤色を発色するサブ画素１１と、これと同様にサブ凹凸領域１２１ｖを内包する緑色を発色するサブ画素１２と、青色を発色するサブ凹凸領域１３１ｖを内包するサブ画素１３とが、アルファベット「Ａ」を示す画像を構成する場合、表示体１は方位ＯＢ１に向けて、反射光の散乱による干渉色を広い仰角で射出するため、観察者は、このフルカラー画像を視認できるようになる。この際、上記したサブ凹凸領域１１１ｈ、サブ凹凸領域１２１ｈ、およびサブ凹凸領域１３１ｈは正反射光以外を射出せず、画像の構成に寄与しない。

図１５は、観察者が方位ＯＢ２から表示体１を観察する場合を示す図である。上記したサブ凹凸領域１１１ｈを内包した赤色を発色するサブ画素１１と、これと同様にサブ凹凸領域１２１ｈを内包した緑色を発色するサブ画素１２と、サブ凹凸領域１３１ｈを内包した青色を発色するサブ画素１３とが、アルファベット「Ｂ」を示す画像を構成する場合、表示体１は方位ＯＢ２に向けて、反射光の散乱による干渉色を広い仰角で射出するため、観察者は、このフルカラー画像を視認できるようになる。この際、上記したサブ凹凸領域１１１ｖ、サブ凹凸領域１２１ｖ、およびサブ凹凸領域１３１ｖは正反射光以外を射出せず、画像の構成に寄与しない。

以上説明したように、第３の実施形態に係る表示体によれば、方位ＯＢ１に向けて、アルファベット「Ａ」を示すフルカラー画像を表示することができ、また方位ＯＢ２に向けては、アルファベット「Ｂ」を示すフルカラー画像を表示することができる。このように、異なる方位において異なるフルカラー画像を視認できるようになるため、第３の実施形態に係る表示体は、全方位に向けて同一画像を表示する場合や、一方向のみに画像を表示する場合よりも、さらに観察者に与える視覚的な効果を高めることができるので、表示体１の偽造をより困難にすることが可能となる。

以上、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明したが、本発明はかかる構成に限定されない。特許請求の範囲の発明された技術的思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例および修正例に想到し得るものであり、それら変更例および修正例についても本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記では、本発明の各実施形態に係る表示体１を、偽造防止の目的で使用することについて説明したが、本発明の各実施形態に係る表示体１は、偽造防止以外の目的で使用してもよい。例えば、本発明の各実施形態に係る表示体１を、玩具、学習教材または装飾品等としても利用するようにしてもよい。

Claims (7)

1. 複数の画素を備えてなる表示体であって、
   前記複数の画素はそれぞれ、第１のサブ画素と、第２のサブ画素と、第３のサブ画素とを備え、
   前記各サブ画素はそれぞれ、入射光が反射する反射面上に、複数の凸部または複数の凹部が不規則に配置された凹凸領域を備え、
   前記第１のサブ画素では、第１の色を表示するために、前記凹凸領域に配置された複数の凸部または複数の凹部が、前記第１の色に対応して決定される第１の高さまたは深さをそれぞれ有し、
   前記第２のサブ画素では、第２の色を表示するために、前記凹凸領域に配置された複数の凸部または複数の凹部が、前記第２の色に対応して決定される第２の高さまたは深さをそれぞれ有し、
   前記第３のサブ画素では、第３の色を表示するために、前記凹凸領域に配置された複数の凸部または複数の凹部が、前記第３の色に対応して決定される第３の高さまたは深さをそれぞれ有することを特徴とする、表示体。
2. 前記各サブ画素はそれぞれ、前記反射面に対する前記凹凸領域の面積比率を変えることによって、表示する色の彩度を変化させることを特徴とする、請求項１に記載の表示体。
3. 前記第１の色は赤であり、前記第２の色は緑であり、前記第３の色は青であることを特徴とする、請求項１または２に記載の表示体。
4. 前記複数の凸部または複数の凹部は、長辺および短辺の長さが０．５μｍ以上５０μｍ以下であり、前記凸部の高さまたは凹部の深さが０．０５μｍ以上０．５μｍ以下であり、同一のサブ画素において、隣接する凸部または凹部同士の中心間距離の平均値が０．６μｍ以上１１０μｍ以下であることを特徴とする、請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の表示体。
5. 前記複数の凸部または複数の凹部は、特定の方向に干渉色を発色させるために、一方向に延伸され、前記延伸されてなる長辺の長さが５０μｍ以上であることを特徴とする、請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の表示体。
6. 前記凹凸領域は、複数の方向に干渉色を発色させることにより、複数の方向で異なる画像を表示させるために、前記複数の凸部または複数の凹部が第１の方向に延伸されたサブ凹凸領域と、前記複数の凸部または複数の凹部が、前記第１の方向とは異なる第２の方向に延伸されたサブ凹凸領域とを含むことを特徴とする、請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の表示体。
7. 請求項１乃至６のうち何れか１項に記載の表示体を備えたことを特徴とする物品。

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