JP5082378B2 - 表示体及び印刷物 - Google Patents

Description

本発明は、偽造防止技術に関する。

キャッシュカード、クレジットカード及びパスポートなどの認証物品並びに商品券及び株券などの有価証券には、偽造が困難であることが望まれる。そのため、従来から、そのような物品には、その偽造を抑止すべく、偽造又は模造が困難であると共に、偽造品や模造品との区別が容易なラベルが貼り付けられている。

また、近年では、認証物品及び有価証券以外の物品についても、偽造品の流通が問題視されている。そのため、このような物品に、認証物品及び有価証券に関して上述した偽造防止技術を適用する機会が増えている。

特許文献１には、複数の画素を配列してなる表示体が記載されている。この表示体において、各画素は、複数の溝を配置してなるレリーフ型回折格子を含んでいる。

この表示体は、回折光を利用して画像を表示するため、印刷技術や電子写真技術を利用した偽造等は不可能である。したがって、この表示体を真偽判定用のラベルとして物品に取り付ければ、このラベルが表示する画像を見てその物品が真正品であることを確認することができる。それゆえ、このラベルを取り付けた物品は、このラベルを取り付けていない物品と比較して偽造され難い。

しかしながら、先のレリーフ型回折格子は、レーザなどの装置があれば、比較的容易に形成することができる。また、先の表示体は、照明光の入射角、観察角度、又は表示体の方位を変化させることにより表示画像の変化を生じるが、その変化は多様性に富んでいる訳ではない。それゆえ、技術の発展に伴い、この表示体の偽造防止効果は低下しつつある。なお、ここでは、偽造又は模造が困難であること、偽造品や模造品との区別が容易であることを偽造防止効果と呼ぶ。
特開平２−７２３２０号公報

本発明の目的は、より高い偽造防止効果を実現することにある。

本発明の第１側面によると、面内方向に隣り合うと共に厚さが互いに異なる第１及び第２部分を含んだ光透過性の第１誘電体層を備えた反射層を具備し、前記第１部分の厚さはその一方の主面と他方の主面との間で可視光線波長域内の波長λ₁を有する光が繰り返し反射した場合に強め合う干渉を生じるように設定され、前記第２部分の厚さはその一方の主面と他方の主面との間で前記波長λ ₁ とは異なる可視光線波長域内の波長λ ₂ を有する光が繰り返し反射した場合に強め合う干渉を生じるように設定されており、前記第１誘電体層の一方の主面は前記第１及び第２部分にそれぞれ対応した第１及び第２領域を含み、前記第１及び第２領域は前記第１及び第２部分の厚さの相違に対応して高さが異なり、前記第１及び第２領域の各々にはその全体に亘って複数の凹部及び／又は凸部が設けられ、前記第１及び第２領域の各々において前記複数の凹部及び／又は凸部は回折格子又は光散乱性構造を形成していることを特徴とする表示体が提供される。

本発明の第２側面によると、基材と、前記基材上に形成された印刷層と、前記基材に支持された第１側面に係る表示体とを具備したことを特徴とする印刷物が提供される。

本発明によると、より高い偽造防止効果を実現することが可能となる。

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、各図において、同様又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

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。

この表示体１０は、光透過層１１と反射層１２とを含んでいる。反射層１２は、光透過層１１の一方の主面を被覆している。図２に示す例では、光透過層１１側を前面側とし且つ反射層１２側を背面側としている。

光透過層１１の前面は、平坦面である。光透過層１１の背面には、領域Ｒ１乃至Ｒ５に対応した位置の各々に複数の凸部及び／又は凹部が設けられている。これら凸部及び／又は凹部は、例えば、照明光を回折及び／又は散乱する。表示体１０は、この回折光及び／又は散乱光により像を表示する。

例えば、これら凸部及び／又は凹部は、レリーフ型の回折格子及び／又は光散乱性構造を形成している。典型的には、これら凸部及び／又は凹部は、レリーフ型の回折格子を形成しているか、又は、レリーフ型の回折格子とレリーフ型の光散乱性構造とを形成している。以下の説明では、主として、これら凸部及び／又は凹部がレリーフ型の回折格子を形成している場合を例に説明する。

なお、用語「回折格子」は、自然光などの照明光を照射することにより回折波を生じる構造を意味し、例えば複数の溝を平行且つ等間隔に配置する通常の回折格子に加え、ホログラムに記録された干渉縞も包含することとする。また、溝又は溝に挟まれた部分を「格子線」と呼ぶこととする。

回折格子を形成している凸部及び／又は凹部は、光透過層１１の背面上の領域内で規則的に配列している。一様な回折格子を形成した領域は、例えば、１００μｍ以下の幅を有するように形成する。この幅を小さくすると、目視で領域の構成を識別することは困難になり、高い解像度で像を表示することができる。

回折格子を形成している凸部及び／又は凹部の高さ又は深さは、典型的には、０．１μｍ乃至１μｍの範囲内にある。また、この回折格子の格子定数は、典型的には、０．５μｍ乃至２μｍの範囲内にある。

光散乱性構造を形成している凸部及び／又は凹部は、光透過層１１の背面上の領域内で不規則に配置されている。これら凸部及び／又は凹部は、例えば、光透過層１１の主面に平行な方向の寸法が１００μｍ以下となるように形成する。この寸法を小さくすると、領域を小さくすることができ、領域の構成を識別することは困難になり、高い解像度で像を表示することができる。また、光散乱性構造を形成している凸部及び／又は凹部は、例えば、光透過層１１の主面に平行な方向の寸法が０．１μｍ以上となるように形成する。この寸法を小さくすると、より大きな光散乱効果を得ることができる。

光散乱性構造を形成している凸部及び／又は凹部の高さ又は深さは、典型的には、０．１μｍ乃至１０μｍの範囲内にある。また、これら凸部及び／又は凹部の中心間距離は、典型的には、０．１μｍ乃至１０μｍの範囲内にある。

光透過層１１は、単層構造を有していてもよく、多層構造を有していてもよい。光透過層１１に多層構造を採用した場合、例えば、強度に優れた材料を最外層に使用し、パターン形成に適した材料を最内層に使用することができる。

光透過層１１の材料としては、例えば、光透過性を有する樹脂を使用することができる。例えば、熱可塑性樹脂又は光硬化性樹脂を使用すると、原版を用いた転写により、一方の主面に複数の凸部及び／又は凹部が設けられた光透過層１１を容易に形成することができる。

光透過層１１は、例えば、以下の方法により形成することができる。
まず、光透過性を有する樹脂フィルム又はシートを準備する。この樹脂フィルム又はシートの材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、又はトリアセチルセルロースを使用することができる。次いで、この樹脂フィルム又はシートの一方の主面上に紫外線硬化性樹脂層などの光硬化性樹脂層を形成し、この光硬化性樹脂層に原版を押し当てる。この状態で、例えば、樹脂フィルム又はシートを介して光硬化性樹脂層に紫外線などの光を照射して硬化させる。その後、光硬化性樹脂層から原版を取り除き、光透過層１１を得る。

或いは、先の樹脂フィルム又はシートの一方の主面上に熱可塑性樹脂層を形成し、この熱可塑性樹脂層に熱を加えながら原版を押し当てる。これにより、原版に形成されている凹構造及び／又は凸構造を、熱可塑性樹脂層に転写する。その後、熱可塑性樹脂層から原版を取り除くことにより、光透過層１１を得る。なお、樹脂フィルム又はシートが熱可塑性である場合は、これに熱を加えながら原版を押し当て、原版に形成されている凹構造及び／又は凸構造を樹脂フィルム又はシートに転写してもよい。

光透過層１１は、染料などの着色材料を含有していてもよい。例えば、光透過層１１に多層構造を採用し、その１層が着色材料を含有していてもよい。この場合、着色材料の光吸収特性と反射層１２の構造に起因した光干渉効果との組み合わせにより、後述する視覚効果をより複雑にすることができる。

光透過層１１は、省略することができる。但し、光透過層１１を設けると、反射層１２の損傷を抑制することができる。また、光透過層１１を設けると共にその前面を平坦面とすると、反射層１２に設ける凹構造及び／又は凸構造の複製が困難となる。光透過層１１の厚さは、典型的には、１μｍ乃至５０μｍの範囲内にある。なお、光透過層１１には、後述する誘電体層１２ｂと同様の役割を担わせることができる。

反射層１２は、光透過層１１の凸部及び／又は凹部が設けられた主面を被覆している。典型的には、反射層１２は、複数の誘電体層を積層してなる多層構造を有している。

反射層１２が複数の誘電体層を積層してなる多層構造を有している場合、反射層１２は、高屈折材料からなる誘電体層と、高屈折率材料と比較して屈折率がより小さい低屈折材料からなる誘電体層との積層体である。反射層１２が３つ以上の誘電体層を含んでいる場合、典型的には、高屈折材料からなる誘電体層と低屈折材料からなる誘電体層とを交互に積層する。

反射層１２が含む各誘電体層は、光透過性である。反射層１２が多層構造を有している場合、その背面を形成している層は誘電体層でなくてもよい。すなわち、この誘電体層の代わりに、金属層を使用してもよい。金属層の材料としては、例えば、アルミニウム、銀、又はそれらの合金を使用することができる。

反射層１２が含む誘電体層の少なくとも１つは、面内方向に隣り合うと共に厚さが互いに異なる第１及び第２部分を含んでいる。

図２に示す例では、反射層１２は、誘電体層１２ａ乃至１２ｃの積層体からなる。この例では、誘電体層１２ｂが第１及び第２部分を含んでいる。一例として、図１において、領域Ｒ１、Ｒ３及びＲ５は第１部分に対応し、領域Ｒ２及びＲ４は第２部分に対応しているとする。

誘電体層１２ａは、光透過層１１の背面を被覆している。可視光線波長域内の波長λ₁を有する光についての屈折率は、誘電体層１２ａと光透過層１１とで異なっている。誘電体層１２ａは、ほぼ均一な厚さを有している。誘電体層１２ａの背面には、光透過層１１の背面に設けられた複数の凸部及び／又は凹部に対応して、複数の凸部及び／又は凹部が設けられている。

誘電体層１２ｂは、誘電体層１２ａの背面を被覆している。先の波長λ₁についての屈折率は、誘電体層１２ｂと誘電体層１２ａとで異なっている。誘電体層１２ｂの前面には、誘電体層１２ａの背面に設けられた複数の凸部及び／又は凹部に対応して、複数の凹部及び／又は凸部が設けられている。誘電体層１２ｂの背面は、例えば平坦面である。上記の通り、誘電体層１２ｂは、面内方向に隣り合うと共に厚さが互いに異なる第１及び第２部分を含んでいる。第１及び第２部分の各々の前面は、複数の凹部及び／又は凸部を含んでいる。

誘電体層１２ｃは、誘電体層１２ｂの背面を被覆している。先の波長λ₁についての屈折率は、誘電体層１２ｃと誘電体層１２ｂとで異なっている。

誘電体層１２ａ乃至１２ｃの材料としては、例えば、セラミックスを使用することができる。波長が５００ｎｍの光についての屈折率が１．５より大きい材料を高屈折率材料とし、この光についての屈折率が１．５以下である材料を低屈折率材料とした場合、高屈折率材料としては、例えば、ＺｎＳ、ＴｉＯ₂、Ｎｂ₂Ｏ₅、Ｔａ₂Ｏ₅、ＺｒＯ₂、ＣｅＯ₂、ＨｆＯ₂、Ｙ₂Ｏ₃、ＰｂＦ₂を挙げることができる。また、この場合、低屈折材料としては、例えば、Ｎａ₃ＡｌＦ₆、Ｎａ₅Ａｌ₃Ｆ₁₄、ＡｌＦ₃、ＭｇＦ₂、ＳｉＯ₂、ＢａＦ₂を挙げることができる。

誘電体層１２ａ乃至１２ｃは、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、又は塗工法により形成することができる。真空蒸着法及びスパッタリング法などの気相堆積法は、下地と同様の凹構造及び／又は凸構造が表面に設けられた層を形成するのに適している。また、気相堆積法によると、膜厚を高精度に制御することができる。他方、塗工法は、平坦な表面を有する層を形成するのに適している。なお、気相堆積法により誘電体層１２ｂを形成する場合、例えばマスクを使用することにより、第１部分と第２部分とで厚さを異ならしめることができる。

この表示体１０は、光透過層１１及び反射層１２以外の部材をさらに含むことができる。例えば、反射層１２の背面上に接着層を形成してもよい。

次に、先の回折格子がもたらす視覚効果について説明する。
図３は、レリーフ型の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３において、３１は照明光を示し、３２は正反射光又は０次回折光を示し、３３は１次回折光を示している。

回折格子を照明すると、回折格子は、入射光である照明光３１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。

最も代表的な回折光は、１次回折光３３である。１次回折光３３の射出角βは、格子線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＝λ／（ｓｉｎα−ｓｉｎβ） …（１）
この等式（１）において、ｄは回折格子の格子定数を表し、λは入射光３１並びに回折光３２及び３３の波長を表している。また、αは、０次回折光３２，すなわち、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３１の入射角と等しく、回折格子の法線に対して対称な関係にある。なお、α、βは、Ｚ軸から時計回りの方向を正方向とする。

等式（１）から明らかなように、１次回折光３３の射出角βは、波長λに応じて変化する。すなわち、回折格子は、分光器としての機能を有している。したがって、照明光３１が白色光である場合、回折格子の格子線に垂直な面内で観察角度を変化させると、観察者が知覚する色が変化する。

また、或る観察条件のもとで観察者が知覚する色は、格子定数ｄに応じて変化する。
一例として、回折格子は、その法線方向に１次回折光３３を射出するとする。すなわち、１次回折光３３の射出角βは、０°であるとする。そして、観察者は、この１次回折光３３を知覚するとする。このときの０次回折光３２の射出角をα_Ｎとすると、等式（１）は、下記等式（２）へと簡略化することができる。

ｄ＝λ／ｓｉｎα_Ｎ …（２）
等式（２）から明らかなように、観察者に特定の色を知覚させるには、その色に対応した波長λと照明光３１の入射角｜α_Ｎ｜と格子定数ｄとを、それらが等式（２）に示す関係を満足するように設定すればよい。例えば、波長が４００ｎｍ乃至７００ｎｍの範囲内にある全ての光成分を含んだ白色光を照明光３１として使用し、照明光３１の入射角｜α_Ｎ｜を４５°とする。そして、空間周波数（格子定数の逆数）が１０００本／ｍｍ乃至１８００本／ｍｍの範囲内で分布している回折格子を使用するとする。この場合、回折格子をその法線方向から観察すると、空間周波数が約１６００本／ｍｍの部分は青く見え、空間周波数が約１１００本／ｍｍの部分は赤く見える。

なお、回折格子は、空間周波数が小さいほうが形成し易い。そのため、通常の表示体では、回折格子の大多数は、空間周波数が５００本／ｍｍ乃至１６００本／ｍｍの回折格子である。

このように、或る観察条件のもとで観察者が知覚する色は、回折格子の格子定数ｄ（又は空間周波数）で制御することができる。そして、先の観察条件から観察角度を変化させると、観察者が知覚する色は変化する。

上記の説明では、光が格子線に垂直な面内で進行することを仮定している。この状態から回折格子をその法線の周りで回転させると、一定の観察方向に対して、この回転角度に応じて格子定数ｄの実効値が変化する。その結果、観察者が知覚する色が変化する。逆に言えば、格子線の方位のみが異なる複数の回折格子を配置した場合、それら回折格子に異なる色を表示させることができる。また、回転角度が十分に大きくなると、一定の観察方向からは回折光が認識できなくなり、回折格子が無い場合と同様に見える。

また、回折格子を構成している溝の深さを大きくすると、回折効率が変化する（照明光の波長などにも依存）。そして、単位領域に対する回折格子の面積比，例えば、後で説明する画素に対する回折格子の面積比，を大きくすると、回折光の強度はより大きくなる。

したがって、例えば、領域Ｒ１乃至Ｒ５間で、溝の空間周波数及び／又は方位を異ならしめると、それら領域Ｒ１乃至Ｒ５に異なる色を表示させたり、光って見える方向を変えることができる。そして、例えば、領域Ｒ１乃至Ｒ５間で、溝の深さ及び／又は単位領域に対する回折格子の面積比の少なくとも１つを異ならしめると、領域Ｒ１乃至Ｒ５の輝度を異ならしめることができる。それゆえ、これらを利用することにより、フルカラー像及び立体像などの像を表示させることができる。

なお、ここで言う「像」は、色及び／又は輝度の空間的分布として観察できるものを意味する。「像」は、写真、図形、絵、文字、記号などを包含している。

さて、この表示体１０では、誘電体層１２ｂは、面内方向に隣り合うと共に厚さが互いに異なる第１及び第２部分を含んでいる。図１及び図２の例では、領域Ｒ１、Ｒ３及びＲ５は第１部分に対応し、領域Ｒ２及びＲ４は第２部分に対応している。

第１部分の厚さは、その一方の主面と他方の主面との間で可視光線波長域内の波長λ₁を有する光が繰り返し反射した場合に強め合う干渉を生じるように設定されている。例えば、ｎ₁を正の整数としたときに、第１部分の光学的厚さＤ₁と波長λ₁とは等式：Ｄ₁＝ｎ₁×λ₁／２で示す関係を満足している。

なお、第１部分の光学的厚さＤ₁は、第１部分の厚さと、その波長λ₁の光についての屈折率との積である。第１部分の厚さｄ₁は、図４に示すように、第１部分の一方の主面のみに凹部が設けられ、これら凹部の幅は凹部間の間隔と比較してより狭く、他方の主面が平坦面である場合には、第１部分のうち凹部以外の部分の厚さを意味する。また、図５に示すように、第１部分の一方の主面のみに凸部が設けられ、これら凸部の幅は凸部間の間隔と比較してより狭く、他方の主面が平坦面である場合には、第１部分の厚さｄ₁は、第１部分のうち凸部以外の部分の厚さを意味する。また、第１部分の一方の主面のみに凹部及び／又は凸部が設けられ、これら凹部及び／又は凸部の幅は凹部及び／又は凸部間の間隔と等しく、他方の主面が平坦面である場合には、第１部分の厚さｄ₁は、それら主面間の厚さ方向についての最長距離と最短距離との平均を意味する。そして、図８に示すように、第１部分の両面に凹部及び／又は凸部が設けられている場合には、第１部分の厚さｄ₁は、一方の主面に設けられた凹部の底部から、これに対応して他方の主面に設けられた凸部の頂部までの距離を意味する。

また、後述する第２部分の光学的厚さＤ₂は、第２部分の厚さと、その波長λ₁の光についての屈折率との積である。第２部分の厚さｄ₂は、図４に示すように、第２部分の一方の主面のみに凹部が設けられ、これら凹部の幅は凹部間の間隔と比較してより狭く、他方の主面が平坦面である場合には、第２部分のうち凹部以外の部分の厚さを意味する。また、図５に示すように、第２部分の一方の主面のみに凸部が設けられ、これら凸部の幅は凸部間の間隔と比較してより狭く、他方の主面が平坦面である場合には、第２部分の厚さｄ₂は、第２部分のうち凸部以外の部分の厚さを意味する。また、第２部分の一方の主面のみに凹部及び／又は凸部が設けられ、これら凹部及び／又は凸部の幅は凹部及び／又は凸部間の間隔と等しく、他方の主面が平坦面である場合には、第２部分の厚さｄ₂は、それら主面間の厚さ方向についての最長距離と最短距離との平均を意味する。そして、図８に示すように、第２部分の両面に凹部及び／又は凸部が設けられている場合には、第２部分の厚さｄ₂は、一方の主面に設けられた凹部の底部から、これに対応して他方の主面に設けられた凸部の頂部までの距離を意味する。

この構造を採用すると、第１部分の厚さを上記のように設定していない場合と比較して、領域Ｒ１、Ｒ３及びＲ５が射出する波長λ₁の光の強度が増大する。すなわち、領域Ｒ１、Ｒ３及びＲ５では、波長λ₁に対応した色が強調される。

それゆえ、例えば、照明光の入射角を一定としたまま、回折格子の格子線に垂直な面内で観察角度を変化させると、或る特定の角度で、領域Ｒ１、Ｒ３及びＲ５は波長λ₁に対応した色で明るく見える。このような視覚効果は、この表示体１０を物品に取り付けてなるラベルつき物品が真正品であることの確認を容易にする。

また、この視覚効果は、他の構成で実現することは困難である。しかも、完成した表示体１０から、厚さが互いに異なる第１及び第２部分を含み且つ上述した凹部及び／又は凸部が一方の主面に設けられた誘電体層１２ｂの構造を正確に解析することは困難である。そして、例え、完成した表示体１０から先の構造を解析できたとしても、この構造を含んだ表示体の偽造又は模造は難しい。したがって、この表示体１０を偽造防止用のラベルとして使用すると、高い偽造防止効果を実現することができる。

第２部分の厚さは、その一方の主面と他方の主面との間で波長λ₁を有する光が繰り返し反射した場合に弱め合う干渉を生じるように設定することができる。例えば、ｎ₂を正の整数としたときに、第２部分の光学的厚さＤ₂と波長λ₁とが等式：Ｄ₂＝（２ｎ₂−１）×λ₁／４で示す関係を満足するように第２部分の厚さを設定してもよい。

こうすると、領域Ｒ２及びＲ４で、波長λ₁に対応した色を弱めることができる。すなわち、例えば、照明光の入射角を一定としたまま、回折格子の格子線に垂直な面内で観察角度を変化させると、どの角度で観察しても、領域Ｒ２及びＲ４で波長λ₁に対応した色を知覚することは難しくなる。したがって、この構成を採用すると、より複雑な視覚効果が得られる。

第２部分の厚さは、その一方の主面と他方の主面との間で波長λ₂とは異なる可視光線波長域内の波長λ₁を有する光が繰り返し反射した場合に強め合う干渉を生じるように設定してもよい。例えば、ｎ₃を正の整数としたときに、第２部分の光学的厚さＤ₂と波長λ₂とが等式：Ｄ₂＝ｎ₃×λ₂／２で示す関係を満足するように第２部分の厚さを設定してもよい。

この構造を採用すると、第２部分の厚さを上記のように設定していない場合と比較して、領域Ｒ２及びＲ４が射出する波長λ₂の光の強度が増大する。すなわち、領域Ｒ２及びＲ４では、波長λ₂に対応した色が強調される。

それゆえ、例えば、照明光の入射角を一定としたまま、回折格子の格子線に垂直な面内で観察角度を変化させると、或る特定の角度で、領域Ｒ２及びＲ４は波長λ₂に対応した色で明るく見える。すなわち、領域Ｒ１、Ｒ３及びＲ５と領域Ｒ２及びＲ４とで、異なる色を強調することができる。

この構成を採用した場合、第１部分の厚さは、その一方の主面と他方の主面との間で波長λ₂を有する光が繰り返し反射したときに弱め合う干渉を生じるように設定することができる。例えば、ｎ₄を正の整数としたときに、第１部分の光学的厚さＤ₁と波長λ₂とが等式：Ｄ₂＝（２ｎ₄−１）×λ₂／４で示す関係を満足するように第１部分の厚さを設定してもよい。

こうすると、領域Ｒ１、Ｒ３及びＲ５で、波長λ₂に対応した色を弱めることができる。すなわち、例えば、照明光の入射角を一定としたまま、回折格子の格子線に垂直な面内で観察角度を変化させると、どの角度で観察しても、領域Ｒ１、Ｒ３及びＲ５で波長λ₂に対応した色を知覚することは難しくなる。したがって、この構成を採用すると、より複雑な視覚効果が得られる。

この表示体１０では、誘電体層１２ａの厚さは、例えば、その一方の主面と他方の主面との間で波長λ₁を有する光が繰り返し反射した場合に強め合う干渉を生じるように設定することができる。或いは、誘電体層１２ａの厚さは、その一方の主面と他方の主面との間で波長λ₂を有する光が繰り返し反射した場合に強め合う干渉を生じるように設定することができる。或いは、誘電体層１２ａの厚さは、その一方の主面と他方の主面との間で波長λ₁及びλ₂とは異なる可視光線波長域内の波長λ₃を有する光が繰り返し反射した場合に強め合う干渉を生じるように設定することができる。

また、誘電体層１２ｃの厚さは、例えば、その一方の主面と他方の主面との間で波長λ₁を有する光が繰り返し反射した場合に強め合う干渉を生じるように設定することができる。或いは、誘電体層１２ｃの厚さは、その一方の主面と他方の主面との間で波長λ₂を有する光が繰り返し反射した場合に強め合う干渉を生じるように設定することができる。或いは、誘電体層１２ｃの厚さは、その一方の主面と他方の主面との間で波長λ₁及びλ₂とは異なる可視光線波長域内の波長λ₄を有する光が繰り返し反射した場合に強め合う干渉を生じるように設定することができる。

上記の通り、この表示体１０では、誘電体層１２ａ乃至１２ｃの各々の厚さは、所定の波長を有する光が所定の入射角で入射した場合にその一方の主面と他方の主面との間で繰り返し反射することにより強め合う干渉を生じるように設定している。これにより、観察方向に応じた反射光強度プロファイルの波長依存性が生じ、反射層１２の構造に固有の干渉色を観察することができる。

また、高屈折材料からなる誘電体層と低屈折材料からなる誘電体層とを交互に多数積層すると、波長選択性，すなわち、反射光強度が大きい波長帯域の狭さ，がさらに向上し、彩度及び輝度がより高い特定波長の反射光が得られる。

表示体１０に表示させる像は、二次元的に配列した複数の画素で構成することが有利である。これについて、以下に説明する。

図６は、複数の画素で表示面を構成する方法の一例を概略的に示す平面図である。
この表示体１０では、マトリクス状に配列した複数の画素ＰＸ１乃至ＰＸ７で表示面を構成している。画素ＰＸ１乃至ＰＸ３が含む回折格子とＰＸ５乃至ＰＸ７が含む回折格子とは、同様の格子定数を有しており、方位のみが異なっている。誘電体層１２ｂのうち、画素ＰＸ１乃至ＰＸ３及びＰＸ５乃至ＰＸ７の一部に対応した部分は第１部分であり、画素ＰＸ１乃至ＰＸ３及びＰＸ５乃至ＰＸ７の他の一部に対応した部分は第２部分である。また、画素ＰＸ４には、回折格子が設けられていない。

すなわち、図６に示す表示体１０では、７種の画素で像を形成している。これら７種の画素の各々の視覚効果が分かっていれば、それらの並べ替えによって得られる像の予想は容易である。それゆえ、デジタル画像データから、各画素に採用すべき構造を容易に決定することができる。したがって、表示体１０に表示させる像を二次元的に配列した複数の画素で構成すると、表示体１０の設計が容易になる。

図６に示す表示体１０では７種の画素で像を形成しているが、像を形成する画素の種類は２以上であればよい。但し、画素の種類を多くすると、より複雑な像を表示することができる。

また、像を構成する画素の数は２以上であればよい。但し、画素の数を多くすると、より高精細な像を表示することができる。

画素ＰＸ１乃至ＰＸ３及びＰＸ５乃至ＰＸ７の各々の寸法は、例えば、３００μｍ以下とする。各画素の寸法が小さい場合、表示面を肉眼で観察したときに各画素を識別することは不可能となる。

図６に示す表示体１０では、画素ＰＸ１乃至ＰＸ３及びＰＸ５乃至ＰＸ７の回折格子は方位のみが異なっているが、それらの構造を異ならしめてもよい。すなわち、回折格子を形成している溝の空間周波数、方位、及び深さ、並びに、画素に対する回折格子の面積比の少なくとも１つを互いに異ならしめてもよい。

上述した表示体１０には、様々な変形が可能である。
図７乃至図１０は、図１及び図２に示す表示体の変形例を概略的に示す断面図である。

図７に示す表示体１０は、誘電体層１２ａ及び１２ｃを省略し、反射層１２の背面上に接着層１５を設けたこと以外は、図１及び図２に示す表示体１０と同様の構造を有している。すなわち、この表示体１０では、反射層１２を誘電体層１２ｂのみで構成している。光透過層１１及び接着層１５は、誘電体層１２ｂとは屈折率が異なっている。

この構造を採用した場合、図２に示す構造を採用した場合と比較して、反射層１２での光干渉について上述した効果，すなわち、誘電体多層膜の波長選択性，は小さい。しかしながら、この表示体１０は、図２に示す表示体１０と比較して、構造が簡略化されている。それゆえ、この表示体１０は、図２に示す表示体１０と比較して、製造が容易である。

図８に示す表示体１０は、光透過層１１の背面に設けられた複数の凹部及び／又は凸部に対応して誘電体層１２ｂの背面並びに誘電体層１２ｃの前面及び背面に複数の凹部及び／又は凸部が設けられ、反射層１２の背面上に接着層１５を設けたこと以外は、図１及び図２に示す表示体１０と同様の構造を有している。

この構造を採用した場合、図２に示す構造を採用した場合と比較して、複数の凹部及び／又は凸部が設けられた界面の数が増加する。それゆえ、例えば、複数の凹部及び／又は凸部が回折格子を形成している場合、図８に示す構造を採用すると、図２に示す構造を採用した場合と比較して回折効率が向上する。したがって、より鮮明な画像を表示することが可能となる。また、この構造を採用した場合、一般的なホログラムのような虹色に変化する現象が著しく抑制される。それゆえ、この構造を採用すると、真偽判定が容易になる。

この構造を採用した場合、接着層１５には、多層構造を採用してもよい。例えば、平坦化層としての第１接着層で誘電体層１２ｃの背面を被覆し、次いで、第１接着層と比較して接着力に優れた第２接着層を第１接着層上に形成してもよい。

図９に示す表示体１０は、誘電体層１２ｃを省略し、反射層１２の背面上に接着層１５を設けたこと以外は、図１及び図２に示す表示体１０と同様の構造を有している。接着層１５は、誘電体層１２ｂとは屈折率が異なっている。

この構造を採用した場合、図２に示す構造を採用した場合と比較して、反射層１２での光干渉について上述した効果，すなわち、誘電体多層膜の波長選択性，は小さい。しかしながら、この表示体１０は、図２に示す表示体１０と比較して、構造が簡略化されている。それゆえ、この表示体１０は、図２に示す表示体１０と比較して、製造が容易である。

図１０に示す表示体１０は、反射層１２の背面上に光吸収層１６及び接着層１５をこの順に積層していること以外は、図１及び図２に示す表示体１０と同様の構造を有している。光吸収層１６は、典型的には、可視光線波長域の全体に亘って低い反射率を示す黒色着色層であるが、可視光線波長域の一部でのみ低い反射率を示す着色層であってもよい。

この構造を採用した場合、図２に示す構造を採用した場合と比較して、可視光線波長域内の少なくとも一部で反射層１２の下側からの反射光又は透過光の強度が小さくなる。それゆえ、反射層１２の波長選択性に起因した視覚効果を確認し易くなる。

なお、光吸収層１６を設ける代わりに、接着層１５に染料及び顔料などの着色材料を含有させてもよい。この場合も、上記と同様の効果を得ることができる。

上述した例では、反射層１２を３つ以下の誘電体層で構成しているが、反射層１２は、より多くの誘電体層で構成してもよい。誘電体層の積層数を多くすると、反射層１２の波長選択性が高くなる。例えば、反射層１２での干渉により強め合う光の強度と反射層１２での干渉により弱め合う光の強度との差が大きくなる。その結果、上述した視覚効果がより顕著となる。

上記の例では、主として、光透過層１１の背面に設けた複数の凸部及び／又は凹部でレリーフ型の回折格子を形成したが、これら凸部及び／又は凹部は、レリーフ型の光散乱性構造を形成していてもよい。或いは、複数の凸部及び／又は凹部の一部でレリーフ型の回折格子を形成し、他の一部でレリーフ型の光散乱性構造を形成してもよい。

光散乱性構造は、上述した回折格子とは異なり、観察方向に応じた光強度プロファイルの波長依存性が小さく、広い角度範囲に光を広げる効果を有している。したがって、凸部及び／又は凹部が光散乱性構造を形成している場合、凸部及び／又は凹部が回折格子を形成している場合と比較して、像を視認し易くすることができる。また、凸部及び／又は凹部の大きさや形状に応じて、光を広げる方向や角度範囲も設定できるため、光散乱性構造によって形成した像は白っぽい像となるものの、優れた視認性と視覚効果とを実現できる。

以上説明した通り、反射層１２の誘電体層１２ｂは、特定の入射角で入射した特定波長の光が繰り返し反射した場合に強め合う干渉を生じる第１部分と、これとは厚さが異なる第２部分とを含んでいる。したがって、第１部分では、先の波長に対応した色のみが観察されるか、又は、この色が強調されて観察される。他方、第２部分では、例えば、暗色に見えるか、又は、先の色とは異なる色に見える。そして、照明光の入射角を一定としたまま観察角度を変えた場合には、第１及び第２部分は、互いに異なる色変化を生じる。例えば、表示体１０を正面から観察したときには、第１及び第２部分でそれぞれ黄色及び青色が観察され、表示体１０を斜めから観察したときには、第１及び第２部分でそれぞれ赤色及び緑色が観察され得る。すなわち、この反射層１２は、極めて特徴的な視覚効果を有している。

しかも、複数の凸部及び／又は凹部が回折格子を形成している場合には、反射層１２における繰り返し反射干渉の効果と回折格子による回折効果とが組み合わされ、先の視覚効果が増幅される。他方、複数の凸部及び／又は凹部が光散乱性構造を形成している場合には、特定の色に着色した散乱光を得ることができる。それゆえ、極めて複雑な視覚効果が得られると共に、真偽判定が容易になる。

加えて、厚さが異なる第１及び第２部分又はこれらと複数の凸部及び／又は凹部との組み合わせに起因した視覚効果は、レーザ光を用いて回折格子等を複製するだけでは得られない。それゆえ、この表示体１０は、偽造又は模造が極めて難しい。
それゆえ、この表示体１０は、極めて高い偽造防止効果を達成する。

上述した表示体１０は、例えば、偽造防止用又は識別用ラベルとして使用することができる。表示体１０は偽造又は模造が困難であるため、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。また、このラベルは上述した視覚効果を有しているため、真正品であるかが不明の物品を真正品と非真正品との間で判別することも容易である。

図１１は、偽造防止用又は識別用ラベルを物品に支持させてなるラベル付き物品の一例を概略的に示す平面図である。図１１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、磁気カードであって、基材５１を含んでいる。基材５１は、例えば、プラスチックからなる。基材５１上には、印刷層５２と帯状の磁気記録層５３とが形成されている。さらに、基材５１には、上述した表示体１０が偽造防止用又は識別用ラベルとして貼りつけられている。

この印刷物１００は、表示体１０を含んでいる。それゆえ、上記の通り、この印刷物１００の偽造又は模造は困難である。また、この印刷物１００は、表示体１０を含んでいるので、真正品であるかが不明の物品を真正品と非真正品との間で判別することも容易である。しかも、この印刷物１００は、表示体１０に加えて、印刷層５２をさらに含んでいるため、印刷層５２の見え方と表示体１０の見え方とを対比することが容易である。それゆえ、印刷物１００が印刷層５２を含んでいない場合と比較して、真正品であるかが不明の物品を真正品と非真正品との間で判別することがより容易である。

なお、図１１には、表示体１０を含んだ印刷物として磁気カードを例示しているが、表示体１０を含んだ印刷物は、これに限られない。例えば、表示体１０を含んだ印刷物は、無線カード、ＩＣ（integrated circuit）カード、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１０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１０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１０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。

また、図１１に示す印刷物１００では、表示体１０を基材５１に貼り付けているが、表示体１０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１０を紙に漉き込み、表示体１０に対応した位置で紙を開口させてもよい。

また、ラベル付き物品は、印刷物でなくてもよい。すなわち、印刷層を含んでいない物品に表示体１０を支持させてもよい。

本発明の一態様に係る表示体を概略的に示す平面図。 図１に示す表示体のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図。 レリーフ型の回折格子が回折光を射出する様子を概略的に示す図。 第１及び第２部分を含んだ誘電体層の一例を概略的に示す断面図。 第１及び第２部分を含んだ誘電体層の他の例を概略的に示す断面図。 複数の画素で表示面を構成する方法の一例を概略的に示す平面図。 図１及び図２に示す表示体の変形例を概略的に示す断面図。 図１及び図２に示す表示体の変形例を概略的に示す断面図。 図１及び図２に示す表示体の変形例を概略的に示す断面図。 図１及び図２に示す表示体の変形例を概略的に示す断面図。 偽造防止用又は識別用ラベルを物品に支持させてなるラベル付き物品の一例を概略的に示す平面図。

符号の説明

１０…表示体、１１…光透過層、１２…反射層、１２ａ…誘電体層、１２ｂ…誘電体層、１２ｃ…誘電体層、１５…接着層、１６…光吸収層、３１…照明光、３２…正反射光又は０次回折光、３３…１次回折光、５１…基材、５２…印刷層、５３…磁気記録層、１００…印刷物。

Claims (10)

1. 面内方向に隣り合うと共に厚さが互いに異なる第１及び第２部分を含んだ光透過性の第１誘電体層を備えた反射層を具備し、前記第１部分の厚さはその一方の主面と他方の主面との間で可視光線波長域内の波長λ₁を有する光が繰り返し反射した場合に強め合う干渉を生じるように設定され、前記第２部分の厚さはその一方の主面と他方の主面との間で前記波長λ ₁ とは異なる可視光線波長域内の波長λ ₂ を有する光が繰り返し反射した場合に強め合う干渉を生じるように設定されており、前記第１誘電体層の一方の主面は前記第１及び第２部分にそれぞれ対応した第１及び第２領域を含み、前記第１及び第２領域は前記第１及び第２部分の厚さの相違に対応して高さが異なり、前記第１及び第２領域の各々にはその全体に亘って複数の凹部及び／又は凸部が設けられ、前記第１及び第２領域の各々において前記複数の凹部及び／又は凸部は回折格子又は光散乱性構造を形成していることを特徴とする表示体。
2. 前記第１及び第２領域の各々において前記複数の凹部及び／又は凸部は回折格子を形成しており、前記第１領域において前記複数の凹部及び／又は凸部が形成している回折格子と、前記第２領域において前記複数の凹部及び／又は凸部が形成している回折格子とは、溝の空間周波数、方位及び深さの少なくとも１つが互いに異なってい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誘電体層の前記複数の凹部及び／又は凸部が設けられた主面は、複数の画素をマトリクス状に配列してなることを特徴とする請求項１又は２に記載の表示体。
4. 前記第２部分の厚さはその一方の主面と他方の主面との間で前記波長λ₁を有する光が繰り返し反射した場合に弱め合う干渉を生じるように設定されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の表示体。
5. ｎ₁及びｎ₂を正の整数としたときに、前記第１部分の光学的厚さＤ₁と前記波長λ₁とは等式：Ｄ₁＝ｎ₁×λ₁／２で示す関係を満足し、前記第２部分の光学的厚さＤ₂と前記波長λ₁とは等式：Ｄ₂＝（２ｎ₂−１）×λ₁／４で示す関係を満足していることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の表示体。
6. ｎ ₃及びｎ₄を正の整数としたときに、前記第１部分の光学的厚さＤ₁と前記波長λ₂とは等式：Ｄ₁＝（２ｎ₃−１）×λ₂／４で示す関係を満足し、前記第２部分の光学的厚さＤ₂と前記波長λ₁とは等式：Ｄ₂＝（２ｎ₄−１）×λ₁／４で示す関係を満足していることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の表示体。
7. 前記反射層は、前記第１誘電体層と前記複数の凹部及び／又は凸部が設けられた主面側で隣接し、均一な厚さを有し、前記第１誘電体層とは前記波長λ₁についての屈折率が異なっている第２誘電体層をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の表示体。
8. 前記第２誘電体層の前記第１誘電体層から離れた主面には、前記第１誘電体層の前記主面に設けられた前記複数の凹部及び／又は凸部に対応して、複数の凹部及び／又は凸部が設けられていることを特徴とする請求項７に記載の表示体。
9. 前記反射層と向き合った光吸収層をさらに具備したことを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の表示体。
10. 基材と、前記基材上に形成された印刷層と、前記基材に支持された請求項１乃至９の何れか１項に記載の表示体とを具備したことを特徴とする印刷物。

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