DE112015002704T5

DE112015002704T5 - Optisches Element

Info

Publication number: DE112015002704T5
Application number: DE112015002704.1T
Authority: DE
Inventors: Kazuhiro Yashiki; Akira Kubo; Chikara Sawamura; Haruna Ooki
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2014-06-09
Filing date: 2015-06-09
Publication date: 2017-03-16
Also published as: US10261224B2; EP3153894A4; EP3153894A1; EP3153894B1; US20170082787A1; KR101897891B1; KR20170013339A; CN106461826A; EP3495856B1; JP2015232618A; WO2015190472A1; CN106461826B; JP6357892B2; EP3495856A1

Abstract

Ein optisches Element umfasst einen Übertragungsbeugungsabschnitt, der reflektierende Abschnitte und übertragende Abschnitte aufweist. Die reflektierenden Abschnitte sind mit gleichen Intervallen entlang einer gegebenen Achse angeordnet. Jeder reflektierende Abschnitt reflektiert in dem sichtbaren Licht enthaltenes Licht. Das durch die reflektierenden Abschnitte reflektierte Licht bildet ein Reflexionsbild aus. Die übertragenden Abschnitte übertragen das sichtbare Licht. Jeder übertragende Abschnitt ist durch zwei entsprechende reflektierende Abschnitte eingeklemmt, die entlang der gegebenen Achse benachbart zueinander liegen. Zumindest ein Teil von jedem reflektierenden Abschnitt bildet das Reflexionsbild durch Wiedergeben eines Reflexionswinkels des durch die reflektierenden Abschnitte reflektierten Lichts aus, der verschieden von einem Winkel von auf die reflektierenden Abschnitte einfallenden Licht ist. Der Übertragungsbeugungsabschnitt bildet gebeugte Bilder mit verschiedenen Farben mit gebeugtem Licht aus, das durch Beugen von durch die übertragenden Abschnitte übertragenem Licht in einer vorbestimmten Richtung erzeugt ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein optisches Element.
Stand der Technik
Gegenstände, die gegen Fälschung geschützt werden müssen, wie Sicherheiten, Zertifikate, und gehobene Markennamenprodukte, sind dafür bekannt, optische Elemente aufzuweisen, die Fälschung der Gegenstände vermeiden. Solche optischen Elemente stellen optische Effekte bereit, die schwierig zu reproduzieren sind. Beispiele solcher optischen Elemente umfassen Hologramme, Beugungsgitter, und Mehrschichtinterferenzfilme bzw. -folien. Diese optischen Elemente haben winzige bzw. mikrofeine Strukturen oder komplex geschichtete Strukturen, die eine Analyse der Strukturen des optischen Elements behindern. Dies vermeidet ein Fälschen der optischen Elemente, wodurch Fälschung der Gegenstände mit solchen optischen Elementen begrenzt wird.
Ein optisches Element wie ein Hologramm umfasst eine Reflexionsschicht, die in Kontakt mit einer Beugungsstruktur ist, um den optischen Effekt des Elements zu verbessern. Bei einer solchen Struktur kann die Schwierigkeit einer Reproduktion des Hologramms durch Formen der Reflexionsschicht mit einem vorbestimmten Muster erhöht werden (siehe beispielsweise Patentdokument 1).
Dokumente des Stands der Technik
Patentdokumente

Patentdokument 1: Japanische offengelegte Patentveröffentlichung Nummer 2003-255115

Zusammenfassung der Erfindung
Probleme, die diese Erfindung lösen soll
Um die Schwierigkeit einer Reproduktion der optischen Effekte von optischen Elementen zu erhöhen, ist es wünschenswert, dass ein einzelnes optisches Element zusätzliche optische Effekte bereitstellt. Eine Hinzufügung von optischen Effekten zu einem optischen Element ist nicht nur für ein optisches Element wünschenswert, das verwendet wird, um wie vorstehend beschrieben Fälschung von Gegenständen zu verhindern, sondern auch für ein optisches Element, das an einem Gegenstand zur Dekoration angebracht ist und für ein optisches Element, das für dessen eigene ästhetische Qualität geschätzt wird.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optisches Element bereitzustellen, das zusätzliche optische Effekte bereitstellt.
Einrichtungen zur Lösung des Problems
Um die vorstehende Aufgabe zu erfüllen und gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein optisches Element bereitgestellt, das einen Übertragungsbeugungsabschnitt (Transmissionsbeugungsabschnitt) aufweist. Der Übertragungsbeugungsabschnitt umfasst eine Vielzahl von reflektierenden Abschnitten und eine Vielzahl von transmissiven bzw. übertragenden Abschnitten. Die reflektierenden Abschnitte sind mit gleichen Intervallen entlang einer gegebenen Achse angeordnet. Jeder der reflektierenden Abschnitte reflektiert Licht, das in sichtbarem Licht enthalten ist, und das durch die reflektierenden Abschnitte reflektierte Licht bildet ein Reflexionsbild aus. Die übertragenden Abschnitte sind jeweils durch zwei entsprechende reflektierende Abschnitte eingeklemmt (bzw. eingezwängt bzw. zwischen diesen gelagert), die entlang der gegebenen Achse benachbart zueinander sind. Die übertragenden Abschnitte übertragen das sichtbare Licht. Zumindest ein Teil jedes reflektierenden Abschnitts bildet das Reflexionsbild durch Wiedergeben eines Reflexionswinkels des durch die reflektierenden Abschnitte reflektierten Lichts aus, der verschieden von einem Winkel von auf die reflektierenden Abschnitte einfallendem Licht ist. Der Übertragungsbeugungsabschnitt bildet eine Vielzahl von Beugungsbildern mit verschiedenen Farben mittels Beugungslicht, das durch Beugen von durch die übertragenden Abschnitte übertragenen Lichts in einer vorbestimmten Richtung erzeugt ist.
Mittels des vorstehend beschriebenen Aspekts des optischen Elements stellt ein einzelnes optisches Element Bilder, die durch das übertragene Licht ausgebildet sind und verschiedene Farben haben, zusätzlich zu einem Reflexionsbild, das durch das Reflexionslicht gebildet ist, bereit. Mit anderen Worten sind zusätzliche optische Effekte zu dem einzelnen optischen Elements hinzugefügt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht, die die Struktur eines optischen Elements gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine Querschnittsansicht, die die Querschnittsstruktur in einer Z-Y-Ebene des optischen Elements des ersten Ausführungsbeispiels zeigt.
3 ist eine Querschnittsansicht, die die Querschnittsstruktur in einer Z-X-Ebene des optischen Elements des ersten Ausführungsbeispiels zeigt.
4 ist eine Draufsicht, die die planare Struktur des optischen Elements gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wie entlang der Z-Achse gesehen zeigt.
5 ist ein Betriebsdiagramm, das den optischen Effekt einer Reflexion des auf das optische Element des ersten Ausführungsbeispiels einfallenden Lichts zeigt.
6 ist ein Betriebsdiagramm, das den optischen Effekt einer Übertragung des auf das optische Element des ersten Ausführungsbeispiels einfallenden Lichts zeigt.
7 ist eine Prozessansicht, die einen Schritt in einem Verfahren zur Herstellung des optischen Elements des ersten Ausführungsbeispiels zeigt.
8 ist eine Prozessansicht, die einen Schritt in dem Verfahren zur Herstellung des optischen Elements des ersten Ausführungsbeispiels zeigt.
9 ist eine Prozessansicht, die einen Schritt in dem Verfahren zur Herstellung des optischen Elements des ersten Ausführungsbeispiels zeigt.
10 ist eine Prozessansicht, die einen Schritt in dem Verfahren zur Herstellung des optischen Elements des ersten Ausführungsbeispiels zeigt.
11 ist eine perspektivische Ansicht, die die Struktur einer oberen transparenten Plastikschicht einer Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels zeigt.
12 ist eine perspektivische Ansicht, die die Struktur einer oberen transparenten Plastikschicht einer Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels zeigt.
13 ist eine Draufsicht, die die planare Struktur des optischen Elements einer Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels wie entlang der Z-Achse gesehen zeigt.
14 ist eine Draufsicht, die die planare Struktur des optischen Elements einer Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels wie entlang der Z-Achse gesehen zeigt.
15 ist eine Draufsicht, die die planare Struktur des optischen Elements einer Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels wie entlang der Z-Achse gesehen zeigt.
16 ist eine Draufsicht, die die planare Struktur des optischen Elements einer Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels wie entlang der Z-Achse gesehen zeigt.
17 ist eine Draufsicht, die die planare Struktur des optischen Elements einer Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels wie entlang der Z-Achse gesehen zeigt.
18 ist eine Prozessansicht, die einen Schritt in einem Herstellungsverfahren einer Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels zeigt.
19 ist eine Prozessansicht, die einen Schritt in dem Herstellungsverfahren der Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels zeigt.
20 ist eine Prozessansicht, die einen Schritt in dem Herstellungsverfahren der Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels zeigt.
21 ist eine Prozessansicht, die einen Schritt in dem Herstellungsverfahren der Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels zeigt.
22 ist eine perspektivische Ansicht, die die Struktur eines optischen Elements gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
23 ist eine Querschnittsansicht, die die Querschnittsstruktur in einer Z-Y-Ebene des optischen Elements des zweiten Ausführungsbeispiels zeigt.
24 ist eine Querschnittsansicht, die die Querschnittsstruktur in einer Z-X-Ebene des optischen Elements des zweiten Ausführungsbeispiels zeigt.
25 ist eine Draufsicht, die die planare Struktur des optischen Elements gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wie entlang der Z-Achse gesehen zeigt.
26 ist ein Betriebsdiagramm, das den optischen Effekt einer Reflexion des auf das optische Element des zweiten Ausführungsbeispiels einfallenden Lichts zeigt.
27 ist ein Betriebsdiagramm, das den optischen Effekt einer Übertragung des auf das optische Element des zweiten Ausführungsbeispiels einfallenden Lichts zeigt.
28 ist eine perspektivische Ansicht, die die Struktur eines optischen Elements gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
29 ist eine partielle Querschnittsansicht, die die Querschnittsstruktur in einer Z-Y-Ebene des optischen Elements des dritten Ausführungsbeispiels zeigt.
30 ist eine Querschnittsansicht, die die Querschnittsstruktur in einer Z-X-Ebene des optischen Elements des dritten Ausführungsbeispiels zeigt.
31 ist eine Draufsicht, die die planare Struktur des optischen Elements gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel wie entlang der Z-Achse gesehen zeigt.
32 ist ein Betriebsdiagramm, das den optischen Effekt einer Reflexion des auf das optische Element des dritten Ausführungsbeispiels einfallenden Lichts zeigt.
33 ist ein Betriebsdiagramm, das den optischen Effekt einer Übertragung des auf das optische Element des dritten Ausführungsbeispiels einfallenden Lichts zeigt.
34 ist eine Draufsicht, die die planare Struktur des optischen Elements gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wie entlang der Z-Achse gesehen zeigt.
35 ist eine Draufsicht, die die planare Struktur des optischen Elements gemäß einer Abwandlung des vierten Ausführungsbeispiels wie entlang der Z-Achse gesehen zeigt.
36 ist eine Draufsicht, die die planare Struktur des optischen Elements gemäß einer Abwandlung des vierten Ausführungsbeispiels wie entlang der Z-Achse gesehen zeigt.
37 ist eine Draufsicht, die die planare Struktur des optischen Elements gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wie entlang der Z-Achse gesehen zeigt.
38 ist eine Draufsicht, die die planare Struktur des optischen Elements gemäß einer Abwandlung des fünften Ausführungsbeispiels wie entlang der Z-Achse gesehen zeigt.
39 ist eine Draufsicht, die die planare Struktur des optischen Elements gemäß einer Abwandlung des fünften Ausführungsbeispiels wie entlang der Z-Achse gesehen zeigt.
40 ist eine Draufsicht, die die planare Struktur des optischen Elements gemäß einer Abwandlung des fünften Ausführungsbeispiels wie entlang der Z-Achse gesehen zeigt.
41 ist eine Draufsicht, die die planare Struktur des optischen Elements gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wie entlang der Z-Achse gesehen zeigt.
42 ist eine Draufsicht, die die planare Struktur des optischen Elements gemäß einer Abwandlung des sechsten Ausführungsbeispiels wie entlang der Z-Achse gesehen zeigt.
43 ist eine Draufsicht, die die planare Struktur des optischen Elements gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wie entlang der Z-Achse gesehen zeigt.
44 ist eine Draufsicht, die die planare Struktur des optischen Elements gemäß einer Abwandlung des siebten Ausführungsbeispiels wie entlang der Z-Achse gesehen zeigt.
Art und Weisen zur Ausführung der Erfindung
Erstes Ausführungsbeispiel
Bezugnehmend auf 1 bis 10 wird nachstehend ein optisches Element gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden die Struktur des optischen Elements, der Betrieb des optischen Elements, und ein Verfahren zur Herstellung des optischen Elements in dieser Reihenfolge beschrieben.
Struktur des optischen Elements
Bezugnehmend auf 1 bis 4 wird nachstehend die Struktur des optischen Elements beschrieben. In 1 und 4 wird eine obere transparente Plastikschicht, die an reflektierenden Abschnitten des optischen Elements ausgebildet ist, zum Zwecke der Einfachheit einer Erklärung der Struktur des optischen Elements nicht gezeigt. Zudem sind, um die Positionen der reflektierenden Abschnitte relativ zu der unteren transparenten Plastikschicht zu veranschaulichen, die reflektierenden Abschnitte mit Punkten in 1 und 4 schattiert. Ferner ist die unebene Struktur, die bei der Oberfläche der unteren transparenten Plastikschicht ausgebildet ist, für Illustrationszwecke in 1 nicht gezeigt.
Wie in 1 gezeigt, umfasst ein optisches Element 10 eine obere transparente Plastikschicht, eine untere transparente Plastikschicht 11, eine Oberfläche 11s, die eine Oberfläche der unteren transparenten Plastikschicht 11 ist, und eine Vielzahl von reflektierenden Abschnitten 12, die zwischen der oberen transparenten Plastikschicht und der unteren transparenten Plastikschicht 11 gebildet ist. Das optische Element 10 umfasst eine Vielzahl von übertragenden Abschnitten 13. Jeder übertragende Abschnitt 13 umfasst eine erste Sektion, die eine Sektion der oberen transparenten Plastikschicht ist, die durch zwei reflektierende Abschnitte 12 eingeklemmt (bzw. eingezwängt bzw. zwischen diesen gelagert) ist, und eine zweite Sektion, die eine Sektion der unteren transparenten Plastikschicht 11 ist, die durch zwei reflektierende Abschnitte 12 eingeklemmt ist. Die zweite Sektion liegt der ersten Sektion gegenüber. Das optische Element 10 umfasst einen Übertragungsbeugungsabschnitt 20, der durch die reflektierenden Abschnitte 12 und die übertragenden Abschnitte 13 ausgebildet ist.
Die reflektierenden Abschnitte 12 reflektieren sichtbares Licht und reflektieren zumindest einen Teil von Wellenlängen zwischen 400 nm und 700 nm einschließlich. Der Transmissionsgrad der reflektierenden Abschnitte 12 ist bevorzugt geringer als 30%. Die übertragenden Abschnitte 13 übertragen zumindest Teile von Wellenlängen zwischen 400 nm und 700 nm einschließlich, und der Transmissionsgrad der übertragenden Abschnitte 13 ist bevorzugt 70% oder mehr.
Die reflektierenden Abschnitte 12 können aus einem Metall wie Al, Sn, Cr, Ni, Cu, Au, und Ag oder einem Gemisch wie einem Oxid eines aus dieser Gruppe von Metallen ausgewählten Metalls hergestellt sein. Aus den vorstehend gelisteten Materialien sind die reflektierenden Abschnitte 12 bevorzugt aus einem Material hergestellt, deren Reflexionsgrad und Transparenz sich ändern, beispielsweise wenn das Material sich (auf)löst oder korrodiert oder wenn die Eigenschaften des Materials geändert werden. Ferner können zwei oder mehr Materialien in der Gruppe von Metallen und der Gruppe von Metallmischungen bzw. Legierungen, die vorstehend gelistet sind, verwendet werden.
Um den Reflexionsgrad oder den Transmissionsgrad der reflektierenden Abschnitte 12 durch (Auf)lösen des Materials zu ändern, kann das aus der Gruppe von Metallen und der Gruppe von Metalloxiden, die vorstehend gelistet sind, ausgewählte Material geätzt werden. Der Ätzprozess kann ein Agens wie eine Säure, ein Alkali, ein organisches Lösungsmittel, ein Oxidant, und ein Reduktionsagens verwenden.
Um den Reflexionsgrad oder den Transmissionsgrad der reflektierenden Abschnitte 12 durch Änderung der Eigenschaften des Materials zu ändern, kann beispielsweise Kupfer mittels eines Oxidants oxidiert und zu Cuprooxid geändert werden, oder Aluminium kann mittels eines Oxidants oxidiert und zu Böhmit geändert werden.
Die reflektierenden Abschnitte 12 können aus einem Material hergestellt sein, das aus der Gruppe von Metallen und der Gruppe von Metallmischungen wie vorstehend gelistet ausgewählt ist. Zusätzlich kann das ausgewählte Material der vorstehend beschriebenen Verarbeitung unterzogen sein. Das Material und die Verarbeitung kann gemäß den für das optische Element 10 benötigten optischen Eigenschaften und der Haltbarkeit während einer Verwendung wie Wetterbeständigkeit und Haftung zwischen den Schichten ausgewählt werden.
Der Dünnfilm, der die reflektierenden Abschnitte 12 ausbildet, weist bevorzugt eine gleichförmige Oberflächendichte auf. Daher ist der Dünnfilm, der die reflektierenden Abschnitte 12 ausbildet, bevorzugt mittels eines Trockenenbeschichtungsverfahrens ausgebildet. Das Trockenbeschichtungsverfahren kann beispielsweise eine Vakuumablagerung (Vakuumabscheidung), ein Sputtern, oder CVD sein.
Das Material der reflektierenden Abschnitte 12 ist nicht auf die Materialien mit einem metallischen Glanz oder einer vorbestimmten Farbe wie vorstehend beschrieben begrenzt, und kann ein transparentes Material sein. Transparente Materialien sind nachstehend gelistet. Das Beispiel des Materials für die reflektierenden Abschnitte 12 umfasst Sb₂O₃, Fe₂O₃, TiO₂, CdS, CeO₂, ZnS, PbCl₂, CdO, Sb₂O₃, WO₃, SiO, Si₂O₃, In₂O₃, PbO, Ta₂O₃, ZnO, ZrO₂, MgO, SiO₂, Si₂O₂, MgF₂, CeF₃, CaF₂, AlF₃, Al₂O₃, und GaO.
Das transparente Material der reflektierenden Abschnitte 12 kann ein organisches Polymer sein. Die Beispiele von organischem Polymer, die verwendet werden können, um die reflektierenden Abschnitte 12 auszubilden, umfassen Polyethylen („polyethylene”), Polypropylen („polypropylene”), Polytetrafluoroethylen („polytetrafluoroethylene”), Polymethylmethacrylat („polymethyl methacrylate”), und Polystyren („polystyrene”).
Ferner können die reflektierenden Abschnitte 12 aus reflektierenden Tinten hergestellt sein, bei denen Hochbrechungsindexharz oder Hochbrechungsindexfüllmittel zerstreut ist. Das Material der reflektierenden Abschnitte 12 kann aus den vorstehend gelisteten Materialien entsprechend der Reflexionseigenschaft oder Haltbarkeit, die für das optische Element 10 benötigt sind, ausgewählt sein.
Die übertragenden Abschnitte 13, d. h., die obere transparente Plastikschicht und die untere transparente Plastikschicht 11, die die übertragenden Abschnitte 13 ausbilden, können aus verschiedenen Harzen hergestellt sein, die den Transmissionsgrad wie vorstehend beschrieben erfüllen. Beispielsweise kann Wärmehärtharz (Thermosetting Resin) und Ultravioletthärtharz (Ultraviolet Curable Resin) verwendet werden. Solange der vorstehend beschriebene Transmissionsgrad erfüllt ist, können die obere transparente Plastikschicht und die untere transparente Plastikschicht 11 eine matte Ausführung aufweisen oder weiß sein.
Die untere transparente Plastikschicht 11 kann die Form einer rechteckigen Platte haben, die sich zweidimensional entlang der X-Achse, die ein Beispiel einer gegebenen Achse ist, und der Y-Achse erstreckt, die sich senkrecht zu der X-Achse erstreckt. Jeder der reflektierenden Abschnitte 12 ist wie ein Streifen geformt, der sich entlang der Y-Achse erstreckt, die als eine gegebene Achse dient. Die reflektierenden Abschnitte 12 sind mit gleichen Intervallen entlang der X-Achse angeordnet. Auf die gleiche Weise wie die reflektierenden Abschnitte 12 ist jeder der übertragenden Abschnitte 13 wie ein Streifen geformt, der sich entlang der Y-Achse erstreckt. Die übertragenden Abschnitte 13 sind mit gleichen Intervallen entlang der X-Achse angeordnet.
Wie in 2 gezeigt, umfasst das optische Element 10 ferner eine Vielzahl von Schutzabschnitten 14, von denen jeder zwischen der Oberfläche 11s der unteren transparenten Plastikschicht 11 und einem entsprechenden reflektierenden Abschnitt 12 angeordnet ist. Auf die gleiche Weise wie die reflektierenden Abschnitte 12 ist jeder der Schutzabschnitte 14 wie ein Streifen geformt, der sich entlang der Y-Achse erstreckt. Die Schutzabschnitte 14 sind mit gleichen Intervallen entlang der X-Achse angeordnet. Die gesamte Fläche jedes Schutzabschnitts 14 überlappt die gesamte Fläche des entsprechenden reflektierenden Abschnitts 12 wie entlang der Z-Achse gesehen. Die Schutzabschnitte 14 schützen die reflektierenden Abschnitte 12 vor Abnutzung und Korrosion, die ansonsten durch Agens während einer Herstellung des optischen Elements 10 verursacht werden würden.
Daher ist die Abnutzungswiderstandsfähigkeit und eine Widerstandsfähigkeit bezüglich Agens der Schutzabschnitte 14 bevorzugt höher als jene der reflektierenden Abschnitte 12. Jedoch schützen, selbst wenn die Abnutzungswiderstandsfähigkeit und die Widerstandsfähigkeit bezüglich Agens der Schutzabschnitte 14 geringer als jene der reflektierenden Abschnitte 12 sind, die Schutzabschnitte 14, die eine Oberfläche von jeweiligen reflektierenden Abschnitten 12 bedecken, dennoch die reflektierenden Abschnitte 12.
Die Schutzabschnitte 14 können als die Ätzmaske wirken, die verwendet wird, wenn die reflektierenden Abschnitte 12 mittels eines Ätzprozesses ausgebildet werden. Wenn die Schutzabschnitte 14 als die Ätzmaske wirken, wird bevorzugt, dass die Schutzabschnitte 14 durch zumindest eine Flüssigkeit nicht (auf)gelöst werden, die die reflektierenden Abschnitte 12 (auf)löst, oder dass die Geschwindigkeit, mit der die Flüssigkeit die Schutzabschnitte 14 (auf)löst, kleiner als die Geschwindigkeit ist, mit der die Flüssigkeit die reflektierenden Abschnitte 12 (auf)löst.
Wie im Falle der reflektierenden Abschnitte 12 weist der Dünnfilm zur Ausbildung der Schutzabschnitte 14 bevorzugt eine gleichförmige Oberflächendichte auf. Der Dünnfilm zur Ausbildung der Schutzabschnitte 14 kann mittels eines Trockenbeschichtungsverfahrens wie Vakuumabscheidung, CVD, und Sputtern ausgebildet werden. Solche Verfahren ermöglichen eine Anpassung der Dicke des Dünnfilms für die Schutzabschnitte 14, die Filmausbildungsgeschwindigkeit, die Anzahl von Schichten, und die optische Dicke des Films. Aus den vorstehend gelisteten Trockenbeschichtungsverfahren ermöglicht es die Vakuumabscheidung dem verwendeten Material, sich von der Dampfquelle zu dem Substrat in geraden Linien fortzubewegen. Daher wird die Vakuumabscheidung bevorzugt als das Trockenbeschichtungsverfahren verwendet.
Die Schutzabschnitte 14 können aus jedem Material hergestellt sein, dass mittels eines Trockenenbeschichtungsverfahrens angewendet werden kann. Beispielsweise kann eines oder mehrere Materialien, das/die aus der Gruppe von Metallen und der Gruppe von Metallmischungen, wie vorstehend in Bezug auf die reflektierenden Abschnitte 12 gelistet ausgewählt ist/sind, verwendet werden, um die Schutzabschnitte 14 auszubilden.
Wie Fall der reflektierenden Abschnitte 12 können die Schutzabschnitte 14 aus einem transparenten Material hergestellt sein. Die Beispiele des transparenten Materials für die Schutzabschnitte 14 umfassen Sb₂O₃, Fe₂O₃, Fe₃O₄, TiO₂, Ti₂O₃, CdS, CeO₂, ZnS, PbCl₂, CdO, Sb₂O₃, WO₃, SiO, Si₂O₃, In₂O₃, PbO, Ta₂O₃, ZnO, ZrO₂, MgO, SiO₂, Si₂O₂, MgF₂, CeF₃, CaF₂, AlF₃, Al₂O₃, und GaO.
Das transparente Material zur Ausbildung der Schutzabschnitte 14 kann ein organisches Polymer sein. Die Beispiele von organischen Polymeren zur Ausbildung der Schutzabschnitte 14 umfassen Polyethylen („polyethylene”), Polypropylen („polypropylene”), Polytetrafluoroethylen („polytetrafluoroethylene”), Polymethylmethacrylat („polymethyl methacrylate”), und Polystyren („polystyrene”).
Wenn die Schutzabschnitte 14 als eine Ätzmaske wirken, können die Schutzabschnitte 14 in einem vorbestimmten Muster durch Fotolithographie ausgebildet sein. In diesem Fall wird ein negativer oder positiver Fotolack auf den Dünnfilm angewendet, um die Schutzabschnitte 14 auszubilden, und der Fotolack wird dann einem Muster von Licht ausgesetzt. Dann wird der Dünnfilm zur Ausbildung der Schutzabschnitte 14 unter Verwendung des Fotolacks als eine Ätzmaske geätzt. Dies bildet die Schutzabschnitte 14, die als eine Ätzmaske wirken, auf Teilen des Dünnfilms zur Ausbildung der reflektierenden Abschnitte 12 aus. Dann wird der Dünnfilm zur Ausbildung der reflektierenden Abschnitte 12 unter Verwendung der Schutzabschnitte 14 als die Ätzmaske geätzt, wodurch die reflektierenden Abschnitte 12 ausgebildet werden.
Wie vorstehend beschrieben umfasst das optische Element 10 die obere transparente Plastikschicht 15, die die reflektierenden Abschnitte 12 abdeckt. Die obere transparente Plastikschicht 15 schützt den Übertragungsbeugungsabschnitt 20 vor Reibung und Feuchtigkeit.
Die obere transparente Plastikschicht 15 umfasst eine Rückoberfläche 15r, die der unteren transparenten Plastikschicht 11 gegenüberliegt. Die Rückoberfläche 15r umfasst Erhebungen 15a und Vertiefungen 15b, die abwechselnd entlang der Y-Achse angeordnet sind. In dieser Beschreibung sind die Erhebungen 15a die Sektionen, die in Richtung der unteren transparenten Plastikschicht 11 entlang der Z-Achse hervorstehen, und die Vertiefungen 15b sind die Abschnitte, die in Richtung der Oberfläche der oberen transparenten Plastikschicht 15 hervorstehen. Eine Vertiefung 15b und eine Erhebung 15a, die entlang der Y-Achse zueinander benachbart sind, bilden einen Reflexionseinheitsabschnitt 16. Die Reflexionseinheitsabschnitte 16 haben verschiedene Längen entlang der Y-Achse. D. h., die Rückoberfläche 15r der oberen transparenten Plastikschicht 15 weist eine nicht periodische unebene Struktur auf, die durch die Vertiefungen 15b und die Erhebungen 15a ausgebildet ist.
Die Vertiefungen 15b umfassen Vertiefungen 15b, die sich voneinander in der Position deren Bodenabschnitte auf der Z-Achse unterscheiden. Die Erhebungen 15a umfassen Erhebungen 15a, die sich voneinander in der Position der Spitzenabschnitte auf der Z-Achse unterscheiden. Jede der Vertiefungen 15b und Erhebungen 15a erstreckt sich entlang der X-Achse in der Rückoberfläche 15r.
Jeder Schutzabschnitt 14 weist eine unebene Struktur auf, die an die unebene Struktur der Sektion der Rückoberfläche 15r der oberen transparenten Plastikschicht 15 angepasst ist, die dem Schutzabschnitt 14 entspricht. Jeder reflektierende Abschnitt 12 weist eine unebene Struktur auf, die an die unebene Struktur der Sektion der Rückoberfläche 15r der oberen transparenten Plastikschicht 15 angepasst ist, die dem reflektierenden Abschnitt 12 entspricht.
Jeder Schutzabschnitt 14 hat eine nicht periodische unebene Struktur, die äquivalent zu jener der Rückoberfläche 15r wie vorstehend beschrieben ist, und jeder reflektierende Abschnitt 12 hat eine nicht periodische unebene Struktur, die äquivalent zu jener der Rückoberfläche 15r wie vorstehend beschrieben ist. Als ein Ergebnis wird das Licht, das auf die reflektierenden Abschnitte 12 durch die obere transparente Plastikschicht 15 einfällt, durch die reflektierenden Abschnitte 12 gestreut. Die reflektierenden Abschnitte 12 erzeugen gestreutes Licht als Reflexionslicht, und das gestreute Licht bildet ein Reflexionsbild. D. h., die reflektierenden Abschnitte 12 bilden das Reflexionsbild durch Wiedergeben des Reflexionswinkels von durch die reflektierenden Abschnitte 12 reflektierten Lichts, der verschieden von dem Winkel von Licht ist, das auf die reflektierenden Abschnitte 12 einfällt.
Die unebene Struktur jedes reflektierenden Abschnitts 12 erstreckt sich im Wesentlichen über die gesamte Länge entlang der Y-Achse des reflektierenden Abschnitts 12. Jedoch ist es ausreichend, dass zumindest ein Teil jedes reflektierenden Abschnitts 12 auf der Y-Achse die unebene Struktur aufweist.
3 zeigt eine Querschnittsform des optischen Elements 10 in einer Z-X-Ebene. Wie vorstehend beschrieben umfassen die Vertiefungen 15b, die bei der Rückoberfläche 15r ausgebildet sind, Vertiefungen 15b, die sich voneinander in der Position von deren Bodenabschnitten auf der Z-Achse unterscheiden. Die Erhebungen 15a umfassen Erhebungen 15a, die sich voneinander in der Position von deren Spitzenabschnitten auf der Z-Achse unterscheiden. Daher kann, wenn ein Schutzabschnitt 14 und ein reflektierender Abschnitt 12, die geschichtet sind, eine Laminatstruktur ausbilden, eine Vielzahl von Laminatstrukturen Laminatstrukturen aufweisen, die sich voneinander in der Position auf der Z-Achse unterscheiden. Zudem können die Laminatstrukturen Laminatstrukturen umfassen, die identisch in einer Position auf der Z-Achse sind.
Wie in 4 gezeigt, sind die reflektierenden Abschnitte 12 mit gleichen Intervallen entlang der X-Achse angeordnet, und die übertragenden Abschnitte 13 sind mit gleichen Intervallen entlang der X-Achse angeordnet. Ein reflektierender Abschnitt 12 und ein übertragender Abschnitt 13, die entlang der X-Achse einander benachbart sind, bilden einen Übertragungsperiodenabschnitt 17. Die Breite des Übertragungsperiodenabschnitts 17 entlang der X-Achse ist eine Gitterperiode d.
Wenn die Gitterperiode d größer als 0,20 μm und kleiner als oder gleich wie 20 μm ist, bildet der Übertragungsbeugungsabschnitt 20 eine Vielzahl von Beugungsbildern mit Beugungslicht, das durch Beugung des durch die übertragenden Abschnitte 13 übertragenen Lichts in einer vorbestimmten Richtung erzeugt wird, und die Beugungsbilder unterscheiden sich voneinander in einer Farbe. Um lebhafte bzw. anschauliche Beugungsbilder durch den Übertragungsbeugungsabschnitt 20 auszubilden, ist die Gitterperiode d bevorzugt 0,35 μm oder mehr. Um, im Sinne einer visuellen Erkennung der Bilder durch einen Beobachter, einen wünschenswerten Blickwinkel der Beugungsbilder zu erlangen, d. h., der Winkel einer Dispersion bzw. Zerstreuung der Beugungsbilder, ist die Gitterperiode d bevorzugt zwischen 0,5 μm und 10 μm einschließlich. Eine Gitterperiode d von mehr als 20 μm reduziert den Blickwinkel der Beugungsbilder und engt die Spanne von Winkeln ein, bei der der Beobachter die Bilder wahrnehmen kann.
Wenn ein übertragendes Beugungsgitter eine Gitterperiode d hat, die kleiner als die Wellenlänge von Licht in den dem Bereich sichtbaren Lichts ist, wird ein solches Beugungsgitter als Unterwellenlängengitter bezeichnet. Das Unterwellenlängengitter absorbiert Wellenlängen in einem spezifischen Bereich, reflektiert Wellenlängen in einem spezifischen Bereich, und trennt polarisiertes Licht von dem einfallenden Licht. Damit das Unterwellenlängengitter (Subwellenlängengitter) polarisiertes Licht von Licht in dem Bereich sichtbaren Lichts trennt, beispielsweise Licht von 400 bis 700 nm, weist die Gitterperiode d des Unterwellenlängengitters bevorzugt eine Länge von 0,15 μm oder mehr und weniger als 0,35 μm auf, was weniger als eine Hälfte der Länge der Wellenlänge des sichtbaren Lichts ist. Bevorzugter liegt die Gitterperiode d zwischen 0,15 μm und 0,3 μm einschließlich.
Wenn die Gitterperiode d größer als 0,20 μm und kleiner als 0,35 μm ist, beugt der Übertragungsbeugungsabschnitt 20 sichtbares Licht und überträgt nur das polarisierte Licht, das die Komponente senkrecht zu den reflektierenden Abschnitten 12 ist.
Betrieb des optischen Elements
Bezugnehmend auf 5 und 6 wird nachstehend der Betrieb des optischen Elements beschrieben.
Wie in 5 gezeigt, reflektieren, wenn Licht auf die reflektierenden Abschnitte 12 des optischen Elements 10 durch die obere transparente Plastikschicht 15 einfällt, die reflektierenden Abschnitte 12, von denen jeder eine nicht periodische unebene Struktur aufweist, einfallendes Licht Li in verschiedenen Richtungen. Mit anderen Worten ist das Reflexionslicht Lr, das durch die reflektierenden Abschnitte 12 erzeugt wird, gestreutes Licht. Wenn das einfallende Licht Li weißes sichtbares Licht ist, reflektiert das optische Element 10 weißes gestreutes Licht.
Wie in 6 gezeigt, durchläuft, wenn Licht auf die reflektierenden Abschnitte 12 des optischen Elements 10 durch die obere transparente Plastikschicht 15 einfällt, das einfallende Licht Li die übertragenden Abschnitte 13 und strahlt von der Rückoberfläche der unteren transparenten Plastikschicht 11, die der Oberfläche 11s gegenüberliegt, als übertragenes Licht Lt aus. Hierbei beugt der Übertragungsbeugungsabschnitt 20 Lichtstrahlen von verschiedenen Wellenlängen in dem einfallenden Licht Li bei Übertragungswinkeln, die abhängig vom Lichtstrahl variieren, und bildet Beugungsbilder, die sich voneinander in einer Farbe unterscheiden.
Folglich beobachtet bei einer Beobachtung reflektierten Lichts, bei der sich ein Beobachter des optischen Elements 10 von oben gegenüber der oberen transparenten Plastikschicht 15 des optischen Elements 15 befindet, der Beobachter weißes gestreutes Licht, das durch die reflektierenden Abschnitte 12 gestreut ist. Im Gegensatz dazu beobachtet bei einer Beobachtung übertragenen Lichts, bei der sich ein Beobachter des optischen Elements 10 von oben gegenüber der unteren transparenten Plastikschicht 11 des optischen Elements 10 befindet, wobei Licht von einer Lichtquelle hinter dem optischen Element 10 durch das optische Element 10 übertragen wird, der Beobachter schimmerndes (schillerndes, irisierendes) Beugungslicht, das durch den Übertragungsbeugungsabschnitt 20 gebeugt ist.
Verfahren zur Herstellung des optischen Elements
Bezugnehmend auf 7 bis 10 wird nachstehend das Verfahren zur Herstellung des optischen Elements beschrieben.
Eine Herstellung des optischen Elements 10 beginnt mit einer Ausbildung einer Originalplatte der oberen transparenten Plastikschicht 15, die nicht periodische unebene Strukturen aufweist. Die Originalplatte ist mittels Fotolithographie unter Verwendung eines Elektronenstrahllithographiesystems ausgebildet. In den Sektionen der Originalplatte, die den Sektionen der oberen transparenten Plastikschicht 15 entsprechen, in denen die reflektierenden Abschnitte 12 angeordnet sind, ist eine nicht periodische unebene Struktur gebildet, die eine kleinere spezifische Oberflächenfläche aufweist, d. h., ein geringeres Aspektverhältnis bzw. Seitenverhältnis. In den Sektionen der Originalplatte, die den Sektionen der oberen transparenten Plastikschicht 15 entsprechen, in denen die reflektierenden Abschnitte 12 nicht angeordnet sind, ist eine unebene Struktur ausgebildet, die eine größere spezifische Oberflächenfläche aufweist, d. h. ein größeres Aspektverhältnis bzw. Seitenverhältnis, als die nicht periodische unebene Struktur für ein Streuen von Licht.
Wie in 7 gezeigt, wird die unebene Struktur bei der Oberfläche der Originalplatte repliziert, um die obere transparente Plastikschicht 15 auszubilden, die die nicht periodische unebene Struktur aufweist. Die obere transparente Plastikschicht 15 kann beispielsweise mittels eines Fotopolymerverfahrens ausgebildet werden. D. h., um die obere transparente Plastikschicht 15 zu bilden, wird ein Ultravioletthärtharz auf die Originalplatte angewendet und dann mit ultravioletten Strahlen bestrahlt, um gehärtet zu werden. Dann wird das gehärtete Ultravioletthärtharz abgeschält, wodurch die obere transparente Plastikschicht 15 mit der nicht periodischen unebenen Struktur ausgebildet wird.
Das Verfahren für ein Ausbilden der oberen transparenten Plastikschicht 15 ist nicht auf das vorstehend beschriebene Fotopolymerverfahren beschränkt und kann ein anderes Verfahren wie ein Wärmeprägen, ein Heiß/Kalt-Druckverfahren, ein Fotopolymerverfahren, und ein Nanoabdruckverfahren sein.
Wie in 8 gezeigt, wird ein Metallfilm wie ein Aluminiumfilm 12M auf die gesamte Oberfläche der oberen transparenten Plastikschicht 15 vakuumabgelagert (vakuumabgeschieden), die die unebene Struktur aufweist. Bei der Oberfläche der oberen transparenten Plastikschicht 15 mit der unebenen Struktur wird die Sektion mit dem kleineren Aspektverhältnis durch den Aluminiumfilm 12M einer vorbestimmten Dicke bedeckt, während die Sektion mit dem größeren Aspektverhältnis nur ein kleines Ausmaß von Aluminiumfilm 12M empfängt. Zudem wird bei der Sektion der oberen transparenten Plastikschicht 15 mit dem größeren Aspektverhältnis der Aluminiumfilm 12M linear entlang einer gegebenen Achse oder geinselt auf der Oberfläche der oberen transparenten Plastikschicht 15 ausgebildet.
Das Trockenbeschichtungsverfahren zur Ausbildung des Aluminiumfilms 12M ist nicht auf Vakuumabscheidung beschränkt, und jedes der vorstehend gelisteten Trockenbeschichtungsverfahren kann verwendet werden.
Wie in 9 gezeigt, wird Magnesiumfluorid auf die gesamte Oberfläche des Aluminiumfilms 12M vakuumabgeschieden, um den Aluminiumfilm 12M zu schützen. Wie in dem Fall mit dem Aluminiumfilm 12M wird die Sektion der oberen transparenten Plastikschicht 15, die das kleinere Aspektverhältnis hat, durch einen Magnesiumfluoridfilm 14M bedeckt zur Ausbildung der Schutzabschnitte 14, wohingegen der Magnesiumfluoridfilm 14M spärlich bei der Sektion ausgebildet ist, die das größere Aspektverhältnis hat. Zudem ist bei der Sektion der oberen transparenten Plastikschicht 15, die das größere Aspektverhältnis hat, der Magnesiumfluoridfilm 14M linear entlang einer gegebenen Achse oder geinselt auf der Oberfläche der oberen transparenten Plastikschicht 15 ausgebildet.
Das Trockenbeschichtungsverfahren zur Ausbildung des Magnesiumfluoridfilms 14M ist nicht auf Vakuumabscheidung beschränkt, und jedes der vorstehend gelisteten Trockenbeschichtungsverfahren kann verwendet werden.
Der Aluminiumfilm 12M wird mittels einer alkalischen Lösung gelöst, was es ermöglicht, unter Verwendung der alkalischen Lösung zu ätzen. Im Gegensatz dazu wird der Magnesiumfluoridfilm 14M nicht durch die alkalische Lösung gelöst. Daher kann der Magnesiumfluoridfilm 14M als eine Maske dienen, wenn Nassätzen des Aluminiumfilms 12M unter Verwendung der alkalischen Lösung durchgeführt wird.
Bezugnehmend auf 10 wird die obere transparente Plastikschicht 15, auf der der Aluminiumfilm 12M und der Magnesiumfluoridfilm 14M ausgebildet sind, in der alkalischen Lösung eingetaucht bzw. untergetaucht. Folglich wird bei der linearen oder geinselten Laminatstruktur von Aluminiumfilm 12M und Magnesiumfluoridfilm 14M der Aluminiumfilm 12M in Kontakt gebracht mit der alkalischen Lösung, und daher alkalisch geätzt. Bei der Sektion der oberen transparenten Plastikschicht 15, die das kleinere Aspektverhältnis hat, wird der Aluminiumfilm 12M durch den Magnesiumfluoridfilm 14M geschützt. Daher wird der Aluminiumfilm 12M in dem Ätzprozess unter Verwendung der alkalischen Lösung nicht geätzt.
Dieses Herstellungsverfahren ermöglicht es dem Magnesiumfluoridfilm 14M, nur die Sektion von Aluminiumfilm 12M entsprechend den reflektierenden Abschnitten 12 zu ätzen, ohne die Notwendigkeit, den Magnesiumfluoridfilm 14M in ein Muster auszubilden, um den Aluminiumfilm 12M zu schützen. Entsprechend ermöglicht es ein solches Herstellungsverfahren, reflektierende Abschnitte 12 hoher Auflösung in gewünschten Positionen auszubilden durch Anpassen der Aspektverhältnisse der unebenen Strukturen bei der Oberfläche der Originalplatte, die verwendet wird, um die obere transparente Plastikschicht 15 auszubilden.
Bei dem vorstehend beschriebenen Herstellungsverfahren ist die Dicke des Magnesiumfluoridfilms 14M, der die die Schutzabschnitte 14 ausbildet, d. h., die Dicke entlang der Z-Achse, bevorzugt nicht mehr als die Hälfte der Dicke des Aluminiumfilms 12M, der die reflektierenden Abschnitte 12 ausbildet. Beispielsweise ist, wenn die Dicke des Aluminiumfilms 12M zwischen 5 nm und 500 nm einschließlich ist, die Dicke des Magnesiumfluoridfilms 14M bevorzugt zwischen 0,3 nm und 200 nm einschließlich und nicht mehr als eine Hälfte der Dicke des Aluminiumfilms 12M.
Bei der Sektion der Oberfläche der oberen transparenten Plastikschicht 15, von der der Aluminiumfilm 12M entfernt werden muss, d. h., die Sektion einschließlich der übertragenden Abschnitte 13 des optischen Elements 10, wird ein signifikant dünner Magnesiumfluoridfilm 14M auf einem signifikant dünnen Aluminiumfilm 12M ausgebildet. Bei der Sektion der Oberfläche der oberen transparenten Plastikschicht 15, bei der der Aluminiumfilm 12M verbleiben muss, d. h., die Sektion entsprechend den reflektierenden Abschnitten 12 des optischen Elements 10, wird ein Magnesiumfluoridfilm 14M in einem Ausmaß ausgebildet, der geeignet ist, um den Aluminiumfilm 12M entsprechend den reflektierenden Abschnitten 12 vor einem Auflösen oder einer Änderung von Eigenschaften zu schützen.
Die folgenden Vorteile werden durch ein Einstellen des Materials und einer Dicke des Dünnfilms zur Ausbildung der reflektierenden Abschnitte 12 und des Materials und einer Dicke des Dünnfilms für ein Ausbilden der Schutzabschnitte 14 wie vorstehend beschrieben erlangt. Der Unterschied zwischen der Ätzgeschwindigkeit des Metallfilms zur Ausbildung der reflektierenden Abschnitte 12 in der Sektion der oberen transparenten Plastikschicht 15, die den reflektierenden Abschnitten 12 entspricht, und die Ätzgeschwindigkeit in der Sektion, die die übertragenden Abschnitte 13 umfasst und nicht den reflektierenden Abschnitten 12 entspricht, kann erhöht werden. Dies fördert ein Ätzen der zu ätzenden Sektion und erhöht die Ergiebigkeit des optischen Elements 10. Zudem ist es wahrscheinlicher, dass die nicht zu ätzende Sektion deren vorbestimmte Form und Eigenschaften beibehält, wodurch die Qualität des optischen Elements 10 stabilisiert wird.
Mit anderen Worten sind die Dicke des Aluminiumfilms 12M und die Dicke des Magnesiumfluoridfilms 14M wie vorstehend beschrieben geeignet für das Ätzen des Aluminiumfilms 12M, der bei der Region der größeren spezifischen Oberflächenfläche ausgebildet ist.
Nachdem die reflektierenden Abschnitte 12 und die Schutzabschnitte 14 ausgebildet sind, wird beispielsweise ein Ultravioletthärtharz auf die Rückoberfläche 15r der oberen transparenten Plastikschicht 15 angewendet bzw. aufgebracht und gehärtet. Dies bildet eine untere transparente Plastikschicht 11, die die reflektierenden Abschnitte 12 und die Schutzabschnitte 14 bedeckt. Der Schritt eines Ausbildens der unteren transparenten Plastikschicht 11 kann weggelassen werden.
Vorteile des optischen Elements des ersten Ausführungsbeispiels werden nun beschrieben.

(1) Ein einzelnes optisches Element 10 stellt Beugungsbilder, die durch das übertragene Licht Lt gebildet sind und sich voneinander in einer Farbe unterscheiden, zusätzlich zu einem Reflexionsbild bereit, das durch das Reflexionslicht Lr gebildet wird. Daher werden zusätzliche optische Effekte zu dem einzelnen optischen Element 10 hinzugefügt.
(2) Das durch das optische Element 10 reflektierte Licht ist gestreutes Licht, das durch die unebene Struktur gestreut ist, und das durch das optische Element 10 übertragene Licht ist Beugungslicht, das durch den Übertragungsbeugungsabschnitt 20 erzeugt ist. Dies verdeutlicht den Unterschied zwischen dem durch das optische Element 10 reflektierte Licht und dem durch das optische Element 10 übertragende Licht.
(3) Wenn die Gitterperiode d des Übertragungsperiodenabschnitts 17 größer als 0,20 μm und kleiner als 0,35 μm ist, beugt der Übertragungsbeugungsabschnitt 20 sichtbares Licht und überträgt nur das polarisierte Licht, das die Komponente senkrecht zu den reflektierenden Abschnitten 12 in dem sichtbaren Licht ist, das auf den Übertragungsbeugungsabschnitt 20 einfällt.
(4) Wenn die Gitterperiode d bei dem Übertragungsperiodenabschnitt 17 zwischen 0,35 μm und 20 μm einschließlich liegt, wird das auf den Übertragungsbeugungsabschnitt 20 einfallende sichtbare Licht verlässlicher gebeugt.

Abwandlungen des ersten Ausführungsbeispiels
Das vorstehend beschriebene erste Ausführungsbeispiel kann wie folgt abgewandelt werden. In 13 bis 17, die nachstehend beschrieben werden, wird zum Zweck der Einfachheit einer Erklärung der reflektierenden Abschnitte 12 die obere transparente Plastikschicht 15 nicht gezeigt.
Jeder reflektierende Abschnitt 12 kann wie ein Streifen geformt sein, der sich entlang der X-Achse anstelle der Y-Achse erstreckt. Bei einer solchen Struktur sind die reflektierenden Abschnitte 12 mit gleichen Intervallen entlang der Y-Achse angeordnet, und die Y-Achse dient als ein Beispiel einer gegebenen Achse. Alternativ kann jeder reflektierende Abschnitt 12 wie ein Streifen geformt sein, der sich entlang einer Erstreckungsachse erstreckt, die die Y-Achse mit einem vorbestimmten Winkel verschieden von dem rechten Winkel schneidet. Bei einer solchen Struktur sind die reflektierenden Abschnitte 12 mit gleichen Intervallen entlang der Achse senkrecht zu der Erstreckungsachse angeordnet, und die Achse senkrecht zu der Erstreckungsachse dient als ein Beispiel einer gegebenen Achse.
Die Vertiefungen und Erhebungen bei der Rückoberfläche 15r der oberen transparenten Plastikschicht 15 müssen sich nicht entlang der X-Achse erstrecken und können die nachstehend beschriebene Form aufweisen. D. h., jede der Vertiefungen und Erhebungen kann sich entlang einer Achse erstrecken, die die Y-Achse mit einem vorbestimmten Winkel verschieden von dem rechten Winkel schneidet.
Beispielsweise können, wie in 11 gezeigt, sich die Vertiefungen 15b entlang der Achse erstrecken, die einen Winkel von 45° mit der Y-Achse bildet. Bei dieser Struktur erstreckt sich jede Erhebung 15a, die durch entsprechende zwei Vertiefungen 15b, die entlang der X-Achse einander benachbart sind, eingeklemmt (bzw. zwischen diesen gelagert) ist, auch entlang der Achse, die einen Winkel von 45° mit der Y-Achse bildet. 11 zeigt für den Zweck der Einfachheit einer Erklärung der unebenen Struktur der Rückoberfläche 15r der oberen transparenten Plastikschicht 15 die obere transparente Plastikschicht 15, die an der Z-Achse invertiert ist, von der Position, die in 2 gezeigt ist.
Die Struktur einschließlich der reflektierenden Abschnitte 12, die an einer solchen oberen transparenten Plastikschicht 15 ausgebildet sind, erzeugt, als Reflexionslicht Lr, gestreutes Licht mit einer Gerichtetheit entlang der Längsachse der Erhebungen 15a, d. h., der Achse, die einen Winkel von 45° mit der Y-Achse bildet. Daher erzeugen bei dem optischen Element 10 einschließlich der oberen transparenten Plastikschicht 15, die die Rückoberfläche 15r aufweist, bei der sich Vertiefungen 15b und Erhebungen 15a entlang einer vorbestimmten Achse erstrecken, die reflektierenden Abschnitte 12 als Reflexionslicht gestreutes Licht mit einer Gerichtetheit entlang einer vorbestimmten Achse.
Wie in 12 gezeigt, können sich die Vertiefungen 15b in der Rückoberfläche 15r der oberen transparenten Plastikschicht 15 entlang verschiedener Achsen erstrecken, und die Erhebungen 15a können sich ebenso entlang verschiedener Achsen erstrecken. Anders als das optische Element 10 einschließlich der oberen transparenten Plastikschicht 15, die in 11 gezeigt ist, erzeugt das optische Element 10 einschließlich der oberen transparenten Plastikschicht 15, die in 12 gezeigt ist, aus einfallendem Licht Li und als Reflexionslicht Lr isotropisch gestreutes Licht, das keine vorbestimmte Gerichtetheit aufweist. 12 zeigt für den Zweck einer Einfachheit einer Erklärung der unebenen Struktur der Rückoberfläche 15r der oberen transparenten Plastikschicht 15 die obere transparente Plastikschicht 15, die an der Z-Achse emittiert ist, von der in 2 gezeigten Position.
Wenn die obere transparente Plastikschicht 15 des optischen Elements 10 die Sektion mit der unebenen Struktur, die gestreutes Licht mit einer Gerichtetheit erzeugt, und die Sektion mit der unebenen Struktur, die das einfallende Licht isotropisch streut, umfasst, bietet das optische Element 10 komplexere optische Effekte.
Anstelle einer Anordnung der Vertiefungen und Erhebungen bei jedem reflektierenden Abschnitt 12 aufeinanderfolgend und abwechselnd nur entlang der Y-Achse können die Vertiefungen und Erhebungen bei jedem reflektierenden Abschnitt 12 aufeinanderfolgend und abwechselnd sowohl entlang der X- und Y-Achsen angeordnet werden.
Wie in 13 gezeigt, können die reflektierenden Abschnitte 12 verschiedene Längen entlang der Y-Achse aufweisen. Beispielsweise können die Längen entlang der Y-Achse der reflektierenden Abschnitte 12 sich allmählich verringern von dem reflektierenden Abschnitt 12, der an einem Ende an der X-Achse angeordnet ist, in Richtung des reflektierenden Abschnitts 12, der an dem anderen Ende angeordnet ist. Alternativ können die reflektierenden Abschnitte 12 reflektierende Abschnitte 12 von verschiedenen Längen entlang der Y-Achse umfassen, und die reflektierenden Abschnitte 12 können entlang der X-Achse ohne eine vorbestimmte Regelmäßigkeit in einer Länge entlang der Y-Achsen angeordnet sein.
Wie in 14 gezeigt, kann ein einzelner Metallfilm über der gesamten Oberfläche der unteren transparenten Plastikschicht 11 ausgebildet sein, d. h., auf der gesamten Rückoberfläche 15r der oberen transparenten Plastikschicht 15, und übertragende Abschnitte 13 können durch den Metallfilm definiert sein.
Bei dieser Struktur können die übertragenden Abschnitte 13 mit gleichen Intervallen entlang der X-Achse angeordnet sein, und jeder übertragende Abschnitt 13 kann sich entlang der Y-Achse erstrecken. Alternativ können die übertragenden Abschnitte 13 mit gleichen Intervallen entlang der Y-Achse angeordnet sein, und jeder übertragende Abschnitt 13 kann sich entlang der X-Achse erstrecken. Ferner kann sich jeder übertragende Abschnitt 13 entlang einer Erstreckungsachse erstrecken, die einen vorbestimmten Winkel mit der Y-Achse bildet, und die übertragenden Abschnitte 13 können mit gleichen Intervallen entlang der Achse senkrecht zu der Erstreckungsachse angeordnet sein.
Bei dieser Struktur wirken die Sektionen, die durch jeweilige übertragende Abschnitte 13 eingeklemmt sind, als reflektierende Abschnitte 12a, und die Sektion, die die übertragenden Abschnitte 13 umgibt, wirkt auch als ein reflektierender Abschnitt 12b.
Wie in 15 gezeigt, kann das optische Element 10, das in 14 gezeigt ist, derart abgewandelt werden, dass die übertragenden Abschnitte 13 verschiedene Längen entlang der Y-Achse aufweisen. Beispielsweise können die Längen entlang der Y-Achse der übertragenden Abschnitte 13 allmählich abnehmen von dem übertragenden Abschnitt 13, der an einem Ende an der X-Achse angeordnet ist, in Richtung des übertragenden Abschnitts 13, der an dem anderen Ende angeordnet ist. Alternativ können die übertragenden Abschnitte 13 übertragende Abschnitte 13 von verschiedenen Längen entlang der Y-Achse aufweisen, und die übertragenden Abschnitte 13 können an der X-Achse ohne eine vorbestimmte Regelmäßigkeit in einer Länge entlang der Y-Achse angeordnet sein.
Wie in 16 gezeigt, kann das optische Element 10 eine Vielzahl von rechteckigen reflektierenden Abschnitten 12 umfassen, und die reflektierenden Abschnitte 12 können mit gleichen Intervallen entlang der X-Achse angeordnet sein und auch mit gleichen Intervallen entlang der Y-Achse angeordnet sein. Diese Struktur umfasst übertragende Abschnitte 13, von denen sich jeder entlang der Y-Achse erstreckt und zwischen entsprechenden zwei reflektierenden Abschnitten 12 angeordnet ist, die entlang der X-Achse benachbart zueinander liegen, und umfasst übertragende Abschnitte 13, von denen sich jeder entlang der X-Achse erstreckt und zwischen entsprechenden zwei reflektierenden Abschnitten 12 angeordnet ist, die entlang der Y-Achse benachbart zueinander liegen. Die übertragenden Abschnitte 13, die sich entlang der Y-Achse erstrecken, sind senkrecht zu den übertragenden Abschnitten 13, die sich entlang der X-Achse erstrecken.
Ein reflektierender Abschnitt 12 und ein übertragender Abschnitt 13, die benachbart zueinander entlang der X-Achse sind, bilden einen ersten Beugungsperiodenabschnitt 21. Die Breite des ersten Beugungsperiodenabschnitts 21 entlang der X-Achse ist eine erste Gitterperiode d1. Ein reflektierender Abschnitt 12 und ein übertragender Abschnitt 13, die entlang der Y-Achse zueinander benachbart sind, bilden einen zweiten Beugungsperiodenabschnitt 22. Die Breite des zweiten Beugungsperiodenabschnitts 22 entlang der Y-Achse ist eine zweite Gitterperiode d2. Die erste Gitterperiode d1 kann gleich der zweiten Gitterperiode d2 sein. Jedoch kann die erste Gitterperiode d1 von der zweiten Gitterperiode d2 abweichen.
Das in 16 gezeigte optische Element 10 weist eine sogenannte Kreuzgitterstruktur auf. Bei einer Betrachtung übertragenen Lichts eines solchen optischen Elements 10 unter Verwendung einer balken- bzw. stabförmigen Lichtquelle wie einer fluoreszierenden Lampe strahlt das durch das optische Element 10 übertragene Licht als schimmerndes Beugungslicht ab, wenn sich die stabförmige Lichtquelle parallel zu der X-Achse erstreckt oder wenn sich die stabförmige Lichtquelle parallel zu der Y-Achse erstreckt.
Die reflektierenden Abschnitte 12 können entlang der Y-Achse und entlang einer Achse, die die X-Achse bei einem vorbestimmten Winkel schneidet, angeordnet sein. Alternativ können die reflektierenden Abschnitte 12 entlang der X-Achse und entlang einer Achse, die die Y-Achse bei einem vorbestimmten Winkel schneidet, angeordnet sein. Ferner kann, wenn eine Achse, entlang der reflektierende Abschnitte 12 und übertragende Abschnitte 13 aufeinanderfolgend angeordnet sind, eine Periodizitätsachse ist, das optische Element 10 reflektierende Abschnitte 12 und übertragende Abschnitte 13 aufweisen, die entlang drei oder mehr verschiedenen periodischen Achsen angeordnet sind.
Wie in 17 gezeigt, kann bei dem optischen Element 10 ein einzelner Metallfilm über der gesamten Oberfläche der unteren transparenten Plastikschicht 11 ausgebildet sein, d. h. an der gesamten Rückoberfläche 15r der oberen transparenten Plastikschicht 15, und übertragende Abschnitte 13 können durch den Metallfilm definiert sein.
Bei dieser Struktur sind die übertragenden Abschnitte 13 bei gleichen Intervallen entlang der X-Achse und gleichen Intervallen entlang der Y-Achse angeordnet. Diese Struktur umfasst reflektierende Abschnitte 12a, von denen sich jeder entlang der Y-Achse erstreckt und zwischen entsprechenden zwei übertragenden Abschnitten 13 angeordnet ist, die entlang der X-Achse benachbart zueinander sind, und umfasst reflektierende Abschnitte 12a, von denen sich jeder entlang der X-Achse erstreckt und zwischen entsprechenden zwei übertragenden Abschnitten 13 angeordnet ist, die entlang der Y-Achse benachbart zueinander sind. Die reflektierenden Abschnitte 12a, die sich entlang der Y-Achse erstrecken, sind senkrecht zu den reflektierenden Abschnitten 12a, die sich entlang der X-Achse erstrecken. Zudem dient die Sektion des Metallfilms, die die übertragenden Abschnitte 13 umgibt, auch als ein reflektierender Abschnitt 12b.
Ein reflektierender Abschnitt 12a und ein übertragender Abschnitt 13, die entlang der X-Achse zueinander benachbart sind, bilden einen ersten Beugungsperiodenabschnitt 21. Die Breite des ersten Beugungsperiodenabschnitts 21 entlang der X-Achse ist eine erste Gitterperiode d1. Ein reflektierender Abschnitt 12a und ein übertragender Abschnitt 13, die entlang der Y-Achse zueinander benachbart sind, bilden einen zweiten Beugungsperiodenabschnitt 22. Die Breite des zweiten Beugungsperiodenabschnitts 22 entlang der Y-Achse ist eine zweite Gitterperiode d2. Die erste Gitterperiode d1 kann gleich der zweiten Gitterperiode d2 sein. Jedoch kann die erste Gitterperiode d1 von der zweiten Gitterperiode d2 verschieden sein.
Wie in dem Fall des optischen Elements 10, das in 16 gezeigt ist, weist das optische Element 10, dass in 17 gezeigt ist, eine sogenannte Kreuzgitterstruktur auf. Wenn die reflektierenden Abschnitte 12a des in 17 gezeigten optischen Elements 10 an den gleichen Positionen wie die übertragenden Abschnitte 13 des in 16 gezeigten optischen Elements 10 angeordnet sind und die übertragenden Abschnitte 13 des in 17 gezeigten optischen Elements 10 an den gleichen Positionen wie die reflektierenden Abschnitte 12 des in 16 gezeigten optischen Elements 10 angeordnet sind, weist das optische Element 10 der 17 den gleichen optischen Effekt wie das optische Element 10 der 16 auf.
Die übertragenden Abschnitte 13 können entlang der Y-Achse und entlang einer Achse, die die X-Achse bei einem vorbestimmten Winkel schneidet, angeordnet sein. Alternativ können die übertragenden Abschnitte 13 entlang der X-Achse und entlang einer Achse, die die Y-Achse bei einem vorbestimmten Winkel schneidet, angeordnet sein. Ferner kann, wenn eine Achse, entlang der reflektierende Abschnitte 12 und übertragende Abschnitte 13 aufeinanderfolgend angeordnet sind, eine Periodizitätsachse ist, das optische Element 10 reflektierende Abschnitte und übertragende Abschnitte 13 umfassen, die entlang drei oder mehr verschiedenen Periodizitätsachsen angeordnet sind.
Wie vorstehend beschrieben kann das in 17 gezeigte optische Element 10 derart strukturiert sein, um den selben optischen Effekt wie das in 16 gezeigte optische Element 10 aufzuweisen. Daher kann eine Auswahl zwischen dem in 17 gezeigten optischen Element 10 und dem in 16 gezeigten optischen Element 10 abhängig von der Leichtigkeit einer Ausbildung von reflektierenden Abschnitten gemacht werden.
Das optische Element 10 muss die Schutzabschnitte 14 nicht aufweisen. Das optische Element 10, das die Schutzabschnitte 14 nicht aufweist, kann durch das folgende Verfahren hergestellt werden.
Auf die gleiche Weise, wie das Herstellungsverfahren, das vorstehend beschrieben wurde, beginnt das Herstellungsverfahren des optischen Elements 10 mit einer Ausbildung einer Originalplatte der oberen transparenten Plastikschicht 15 mit einer nicht periodischen unebenen Struktur. Um die Originalplatte auszubilden, wird beispielsweise eine SUS-Platte sandgestrahlt, um eine nicht periodische unebene Struktur in der Oberfläche der SUS-Platte auszubilden. Dies bildet die Originalplatte mit einer nicht periodischen unebenen Struktur in der Oberfläche aus. Alternativ kann die Originalplatte durch Bilden eines Fotolackfilms mit einer nicht periodischen unebenen Struktur in der Oberfläche mittels Fotolithographie unter Verwendung eines Laser- oder Elektronenstrahllithographiesystems oder eines Belichtungssystems ausgebildet werden. Dies bildet die Originalplatte mit nicht periodischen unebenen Strukturen in der Oberfläche. Nachdem ein leitfähiger Film auf die ausgebildete Originalplatte durch ein Trockenbeschichtungsverfahren aufgebracht ist, können tatsächliche Produkte durch Elektroausbildung ausgebildet werden.
Wie in 18 gezeigt, bildet eine Replizierung der unebenen Struktur in der Oberfläche der Originalplatte die obere transparente Plastikschicht 15 mit der nicht periodischen unebenen Struktur aus. Die obere transparente Plastikschicht 15 kann beispielsweise durch ein Fotopolymerverfahren ausgebildet werden.
Das Verfahren zur Ausbildung der oberen transparenten Plastikschicht 15 ist nicht auf das Fotopolymerverfahren, das vorstehend beschrieben ist, beschränkt, und kann ein anderes Verfahren wie ein Wärmeprägen, ein Heiß/Kalt-Druckverfahren, ein Fotopolymerverfahren, und ein Nanoabdruckverfahren sein.
Wie in 19 gezeigt, wird die gesamte Oberfläche der oberen transparenten Plastikschicht 15, die die nicht periodische unebene Struktur aufweist, mit einem Metallfilm zur Ausbildung reflektierender Abschnitte 12, der ein Aluminiumfilm 12M sein kann, mittels eines Trockenbeschichtungsverfahren bedeckt bzw. beschichtet. Das Trockenbeschichtungsverfahren bzw. Trockenbedeckungsverfahren zur Ausbildung des Aluminiumfilms 12M kann irgendeines der vorstehend gelisteten Trockenbedeckungsverfahren sein.
Wie in 20 gezeigt, wird dann ein Fotolack PR auf die gesamte Oberfläche des Aluminiumfilms 12M aufgebracht.
Wie in 21 gezeigt, wird der Fotolack PR einem Muster von Laserlicht derart ausgesetzt, dass der Fotolack PR in den Sektionen des Aluminiumfilms 12M entsprechend reflektierenden Abschnitten 12 gehärtet wird. Dies bildet eine Maske, die verwendet wird, um den Aluminiumfilm 12M zu ätzen. Die Sektion des Fotolacks, der nicht gehärtet ist, und die Sektion des Aluminiumfilms 12M, der nicht durch die Maske bedeckt ist, werden alkalisch geätzt, wodurch reflektierende Abschnitte 12 ausgebildet werden.
Dieses Herstellungsverfahren kann auch verwendet werden, um ein optisches Element 10 einschließlich Schutzabschnitten 14 herzustellen. Um ein optisches Element 10 einschließlich Schutzabschnitten 14 auszubilden, wird ein Dünnfilm zur Ausbildung von Schutzabschnitten 14, der ein Magnesiumfluoridfilm sein kann, vor Anwendung des Fotolacks PR ausgebildet. Dann wird der Magnesiumfluoridfilm geätzt, nachdem der Fotolack PR entwickelt ist und vor einem alkalischen Ätzen des Aluminiumfilms 12M.
Das optische Element 10 kann durch ein Verfahren verschieden von dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellt werden, wie einer „Washing-See-Light”-Behandlung oder einem Verfahren, das den Metallfilm physikalisch entfernt. Bei der „Washing-See-Light”-Behandlung wird ein wasserlösliches Harz auf die Sektion der oberen transparenten Plastikschicht 15 entsprechend übertragenden Abschnitten 13 aufgebracht, und dann wird ein Metallfilm zur Ausbildung reflektierender Abschnitte 12 durch ein Trockenbeschichtungsverfahren ausgebildet. Dann wird die obere transparente Plastikschicht 15, auf der das wasserlösliche Harz und der Metallfilm ausgebildet sind, mit Wasser gewaschen, wodurch das wasserlösliche Harz und der auf dem wasserlöslichen Harz ausgebildete Metallfilm entfernt werden.
Das Verfahren, das den Metallfilm physikalisch entfernt, entfernt physikalisch die Sektion der Metallschicht entsprechend übertragenden Abschnitten 13 durch Richten von Laserlicht in einem Muster.
Nachdem die reflektierenden Abschnitte 12 ausgebildet sind, wird beispielsweise ein Ultravioletthärtharz (Ultraviolet Curable Resin) auf die Rückoberfläche 15r der oberen transparenten Plastikschicht 15 aufgebracht und gehärtet. Dies bildet die untere transparente Plastikschicht 11, die die reflektierenden Abschnitte 12 und die Schutzabschnitte 14 bedeckt. Jedoch kann die untere transparente Plastikschicht 11 weggelassen werden.
Wie vorstehend beschrieben, können bei dem Verfahren zur Herstellung eines optischen Elements 10 ohne Schutzabschnitte 14 die reflektierenden Abschnitte 12 an der unteren transparenten Plastikschicht 11 anstelle von an der oberen transparenten Plastikschicht 15 ausgebildet werden. In diesem Fall kann die obere transparente Plastikschicht 15 weggelassen werden.
Zweites Ausführungsbeispiel
Bezugnehmend auf 22 bis 27 wird nachstehend ein optisches Element gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben. Das optische Element des zweiten Ausführungsbeispiels ist das gleiche wie das optische Element des ersten Ausführungsbeispiel in dem Sinne, dass die reflektierenden Abschnitte das einfallende Licht streuen, unterscheidet sich jedoch von dem ersten Ausführungsbeispiel in der Struktur der reflektierenden Abschnitte zur Streuung des einfallenden Lichts. Daher werden sich die nachfolgenden Beschreibungen auf diesen Unterschied fokussieren. Die selben Bezugszeichen werden jenen Komponenten gegeben, die die gleichen wie die entsprechenden Komponenten des optischen Elements des ersten Ausführungsbeispiels sind. Solche Komponenten werden nicht im Detail beschrieben. Bei den folgenden Beschreibungen werden die Struktur des optischen Elements und der Betrieb des optischen Elements in dieser Reihenfolge beschrieben.
Struktur des optischen Elements
Bezugnehmend auf 22 bis 25 wird nachstehend die Struktur des optischen Elements beschrieben. In 22 und 25 ist die obere transparente Plastikschicht nicht gezeigt zum Zwecke der Einfachheit einer Erklärung der Struktur des optischen Elements. In den 22 und 25 sind, um die Positionen der reflektierenden Abschnitte relativ zu der unteren transparenten Plastikschicht die reflektierenden Abschnitte mit Punkten schattiert. Ferner ist die unebene Struktur, die in der Oberfläche der unteren transparenten Plastikschicht gebildet ist, in 22 für Anschauungszwecke nicht gezeigt.
Wie in 22 gezeigt, umfasst ein optisches Element 10 eine Vielzahl von reflektierenden Abschnitten 31, die über eine Oberfläche 11s der unteren transparenten Plastikschicht 11 ausgebildet ist. Jeder reflektierende Abschnitt 31 ist wie ein Streifen geformt, der sich entlang der Y-Achse erstreckt. Die reflektierenden Abschnitte 31 sind mit gleichen Intervallen entlang der X-Achse angeordnet, die ein Beispiel einer ersten Achse ist. Jeder reflektierende Abschnitt 31 weist eine halbe zylindrische Oberfläche auf, die von der Oberfläche 11s hervorsteht. Die halbzylindrische Oberfläche jedes reflektierenden Abschnitts 31 erstreckt sich über die gesamte Länge entlang der Y-Achse des reflektierenden Abschnitts 31. Jedoch ist es ausreichend, dass zumindest ein Teil von jedem reflektierenden Abschnitt 31 auf der Y-Achse die halbzylindrische Oberfläche aufweist. Die Y-Achse ist ein Beispiel einer zweiten Achse. Die halbzylindrische Oberfläche jedes reflektierenden Abschnitts 31 erstreckt sich über die gesamte Länge entlang der X-Achse des reflektierenden Abschnitts 31. Jedoch ist es ausreichend, dass zumindest ein Teil jedes reflektierenden Abschnitts 31 auf der X-Achse die halbzylindrische Oberfläche aufweist.
Wie in 23 gezeigt, ändert sich, da jeder reflektierende Abschnitt 31 eine halbzylindrische Oberfläche aufweist, die Position des reflektierenden Abschnitts 31 auf der Z-Achse nicht über die gesamte Erstreckung entlang der Y-Achse wie in einem entlang einer Z-Y-Ebene genommenen Querschnitt gesehen. Ferner ändert sich, da jeder Schutzabschnitt 32 eine halbzylindrische Oberfläche aufweist, die Position des Schutzabschnitts 32 auf der Z-Achse nicht über die gesamte Erstreckung entlang der Y-Achse wie in einem entlang einer Z-Y-Ebene genommenen Querschnitt gesehen.
Wie in 24 gezeigt, ist die Oberfläche der oberen transparenten Plastikschicht 15, die in Kontakt mit der unteren transparenten Plastikschicht 11 ist, eine Rückoberfläche 15r. Die Rückoberfläche 15r der oberen transparenten Plastikschicht 15 umfasst Vertiefungen 15b, die bei gleichen Intervallen entlang der X-Achse angeordnet sind. Jede Vertiefung 15b ist durch eine zylindrische Oberfläche definiert, die sich entlang der Y-Achse erstreckt.
Jeder reflektierende Abschnitt 31 ist in Übereinstimmung mit einer entsprechenden Vertiefung 15b derart ausgebildet, dass der reflektierende Abschnitt 31 eine halbzylindrische Oberfläche aufweist, die mit der Form der Vertiefung 15b übereinstimmt. Jeder Schutzabschnitt 32 ist in Übereinstimmung mit einer entsprechenden Vertiefung 15b auf die gleiche Weise wie der reflektierende Abschnitt 31 derart ausgebildet, dass der Schutzabschnitt 32 eine halbzylindrische Oberfläche aufweist, die mit der Form der Vertiefung 15b übereinstimmt.
Wie in 25 gezeigt, bilden ein reflektierender Abschnitt 31 und ein übertragender Abschnitt 13, die benachbart zueinander entlang der X-Achse sind, einen Übertragungsperiodenabschnitt 33. Die Gitterperiode d des Übertragungsperiodenabschnitts 33 ist bevorzugt größer als 0,20 μm und 20 μm oder kleiner wie in dem Fall mit der Gitterperiode d in dem ersten Ausführungsbeispiel.
Betrieb des optischen Elements
Bezugnehmend auf 26 und 27 wird nachstehend der Betrieb des optischen Elements beschrieben.
Wie in 26 gezeigt, reflektieren, wenn Licht auf die reflektierenden Abschnitte 31 des optischen Elements 10 durch die obere transparente Plastikschicht 15 einfällt, die reflektierenden Abschnitte 31, von denen jeder als ein konvexer Vorsprung in Richtung der oberen transparenten Plastikschicht 15 geformt ist, dass einfallende Licht Li in Richtungen abhängig von den Sektionen der reflektierenden Abschnitte 31, auf die das einfallende Licht Li einfällt. Mit anderen Worten erzeugt jeder reflektierende Abschnitt 12 gestreutes Licht als Reflexionslicht Lr. Wenn das einfallende Licht Li weißes sichtbares Licht ist, reflektiert das optische Element 10 weißes gestreutes Licht.
Wie in 27 gezeigt, läuft, wenn Licht auf die reflektierenden Abschnitte 31 des optischen Elements 10 durch die obere transparente Plastikschicht 15 einfällt, das einfallende Licht Li durch die übertragenden Abschnitte 13 und strahlt von der Rückoberfläche der unteren transparenten Plastikschicht 11 ab, die der Oberfläche 11s gegenüberliegt, als übertragenes Licht Lt. Hierbei beugt der Übertragungsbeugungsabschnitt 20 die Lichtstrahlen von verschiedenen Wellenlängen in dem einfallenden Licht Li mit Winkeln, die abhängig von Lichtstrahl variieren, und bildet Beugungsbilder, die sich voneinander in einer Farbe unterscheiden.
Entsprechend beobachtet bei einer Beobachtung reflektierten Lichts der Beobachter des optischen Elements 10 weißes gestreutes Licht, das durch die reflektierenden Abschnitte 12 gestreut ist. Bei einer Beobachtung gestreuten Lichts beobachtet der Beobachter schimmerndes Beugungslicht, das durch die Übertragungsbeugungsabschnitt 20 gebeugt ist.
Ein Vorteil des optischen Elements des zweiten Ausführungsbeispiels wird nun beschrieben.

(5) Das durch das optische Element 10 reflektierte Licht ist gestreutes Licht, das durch die halbzylindrische Oberflächen gestreut ist, und das durch das optische Element 10 übertragene Licht ist Beugungslicht, das durch den Übertragungsbeugungsabschnitt 20 gebeugt ist. Dies veranschaulicht den Unterschied zwischen dem durch das optische Element 10 reflektierte Licht und dem durch das optische Element 10 übertragene Licht.

Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels
Das zweite Ausführungsbeispiel, das vorstehend beschrieben ist, kann wie folgt abgewandelt werden.
Jeder der reflektierenden Abschnitte 21 kann wie ein Streifen geformt sein, der sich entlang der X-Achse anstelle der Y-Achse erstreckt. Bei einer solchen Struktur sind die reflektierenden Abschnitte 31 mit gleichen Intervallen entlang der Y-Achse angeordnet. Alternativ kann jeder reflektierende Abschnitt 31 wie ein Streifen geformt sein, der sich entlang einer Erstreckungsachse erstreckt, die die Y-Achse bei einem vorbestimmten Winkel verschieden von dem rechten Winkel schneidet. Bei einer solchen Struktur sind die reflektierenden Abschnitte 31 mit gleichen Intervallen entlang der Achse senkrecht zu der Erstreckungsachse angeordnet.
Die reflektierenden Abschnitte 31 können verschiedene Längen entlang der Y-Achse aufweisen. Beispielsweise können die Längen entlang der Y-Achse der reflektierenden Abschnitte 31 allmählich sich verringern von dem reflektierenden Abschnitt 31, der an einem Ende an der X-Achse angeordnet ist, in Richtung des reflektierenden Abschnitts 31, der an dem anderen Ende angeordnet ist. Alternativ können die reflektierenden Abschnitte 31 reflektierende Abschnitte 31 von verschiedenen Längen entlang der Y-Achse aufweisen, und die reflektierenden Abschnitte 31 können entlang der X-Achse angeordnet sein ohne eine vorbestimmte Regelmäßigkeit in einer Länge entlang der Y-Achse. D. h., die Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels, wie in 13 gezeigt ist, kann mit den reflektierenden Abschnitten 31 des zweiten Ausführungsbeispiels kombiniert werden.
Bei dem optischen Element 10 kann ein einzelner Metallfilm über die gesamte Oberfläche der unteren transparenten Plastikschicht 11 ausgebildet werden, d. h., auf der gesamten Rückoberfläche 15r der oberen transparenten Plastikschicht 15, und die übertragenden Abschnitte 13 können durch den Metallfilm definiert werden. D. h., die Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels wie in 14 gezeigt kann mit den reflektierenden Abschnitten 31 des zweiten Ausführungsbeispiels kombiniert werden.
Bei dem optischen Element 10 kann ein einzelner Metallfilm über die gesamte Oberfläche der unteren transparenten Plastikschicht 11 ausgebildet sein, d. h., der gesamten Rückoberfläche 15r der oberen transparenten Plastikschicht 15, und die übertragenden Abschnitte 13 können durch den Metallfilm definiert sein. Zudem können die übertragenden Abschnitte 13 übertragende Abschnitte 13 von verschiedenen Längen entlang der Y-Achse aufweisen. D. h., die Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels wie in 15 gezeigt kann mit den reflektierenden Abschnitten 31 des zweiten Ausführungsbeispiels kombiniert werden.
Das optische Element 10 kann eine Kreuzgitterstruktur aufweisen. D. h., die Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels wie in 16 gezeigt kann mit den reflektierenden Abschnitten 31 des zweiten Ausführungsbeispiels kombiniert werden. Ferner kann die Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels wie in 17 gezeigt mit den reflektierenden Abschnitten 31 des zweiten Ausführungsbeispiels kombiniert werden.
Drittes Ausführungsbeispiel
Bezugnehmend auf 28 bis 33 wird nachstehend ein optisches Element gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel beschrieben. Das optische Element des dritten Ausführungsbeispiels unterscheidet sich von dem optischen Element des ersten Ausführungsbeispiels in der Struktur der reflektierenden Abschnitte und dem durch die reflektierenden Abschnitte erlangten optischen Effekt. Daher werden sich die folgenden Beschreibungen auf diesen Unterschied fokussieren. Die selben Bezugszeichen werden den Komponenten gegeben, die dieselben wie die entsprechenden Komponenten des optischen Elements des ersten Ausführungsbeispiels sind. Solche Komponenten werden nicht im Detail beschrieben. Bei den nachfolgenden Beschreibungen werden die Struktur des optischen Elements und der Betrieb des optischen Elements in dieser Reihenfolge beschrieben.
Struktur des optischen Elements
Bezugnehmend auf 28 bis 31 werden die Struktur des optischen Elements nun beschrieben. In 28 und 31 ist die obere transparente Plastikschicht nicht gezeigt zum Zwecke der Einfachheit bei einer Beschreibung bzw. Erklärung der Struktur des optischen Elements. In den 28 und 31 sind, um die Position der reflektierenden Abschnitte relativ zu der unteren transparenten Plastikschicht zu veranschaulichen, die reflektierenden Abschnitte mit Punkten schattiert. Ferner ist die unebene Struktur, die in der Oberfläche der unteren transparenten Plastikschicht ausgebildet ist, in 28 für Veranschaulichungszwecke nicht gezeigt.
Wie in 28 gezeigt, umfasst das optische Element 10 eine Vielzahl von reflektierenden Abschnitten 41, die über die Oberfläche 11s der unteren transparenten Plastikschicht 11 ausgebildet sind. Jeder der reflektierenden Abschnitte 11 ist wie ein Streifen geformt, der sich entlang der Y-Achse erstreckt. Die reflektierenden Abschnitte 41 sind mit gleichen Intervallen entlang der X-Achse angeordnet.
Wie in 29 gezeigt, umfasst die Rückoberfläche 15r der oberen transparenten Plastikschicht 15 Erhebungen 15a, die mit gleichen Intervallen entlang der Y-Achse angeordnet sind. Jede Erhebung 15a ist ein Grat, der sich entlang der X-Achse erstreckt und eine rechteckige Querschnittsform entlang der Z-Y-Achsen aufweist. Die Erhebungen 15a sind identisch mit dem Vorsprungsausmaß entlang der Z-Achse in Richtung der Rückoberfläche 11r der unteren transparenten Plastikschicht 11.
Jeder reflektierende Abschnitt 41 ist wie ein Streifen geformt, der sich entlang der Y-Achse an der Rückoberfläche 15r der oberen transparenten Plastikschicht 15 erstreckt. Daher hat jeder reflektierende Abschnitt 41 eine Struktur, die mit der Sektion der Rückoberfläche 15r der oberen transparenten Plastikschicht 15 übereinstimmt, bei der der reflektierende Abschnitt 41 angeordnet ist. D. h., jeder reflektierende Abschnitt 41 umfasst eine Vielzahl von Vertiefungen 41a, die in Richtung der Rückoberfläche 11r sich der unteren transparenten Plastikschicht 11 sich erstrecken, und eine Vielzahl von Erhebungen 41b, die weiter weg von der Rückoberfläche 11r der unteren transparenten Plastikschicht 11 sind, als die Vertiefungen 41a entlang der Z-Achse.
Bei jedem reflektierenden Abschnitt 41 sind die Vertiefungen 41a und die Erhebungen 41b aufeinanderfolgend und abwechselnd entlang der Y-Achse angeordnet. Die Achse, entlang der die Vertiefungen 41a und die Erhebungen 41b aufeinanderfolgend und abwechselnd angeordnet sind, ist eine Periodizitätsachse. D. h., der reflektierende Abschnitt 41 hat eine unebene Struktur, die entlang der Y-Achse periodisch ist. Bei einem reflektierenden Abschnitt 41 bilden eine Vertiefung 41a und eine Erhebung 41b, die benachbart zueinander entlang der Y-Achse sind, einen Reflexionsperiodenabschnitt 43. Die Breite des Reflexionsperiodenabschnitts 43 entlang der Y-Achse ist eine Gitterperiode dr. Die Vertiefungen 41a und die Erhebungen 41b sind aufeinanderfolgend und abwechselnd über die gesamte Erstreckung entlang der Y-Achse des reflektierenden Abschnitts 41 angeordnet. Jedoch ist es ausreichend, dass Vertiefungen 41a und Erhebungen 41b aufeinanderfolgend und abwechselnd über einen Teil auf der Y-Achse angeordnet sind.
Wenn die Gitterperiode dr zwischen 0,15 μm und 20 μm einschließlich ist, bilden die reflektierenden Abschnitte 41 eine Vielzahl von Beugungsbildern mit Beugungslicht, das durch die Reflexionsperiodenabschnitte 43 gebeugt ist, und die Beugungsbilder unterscheiden sich voneinander in einer Farbe. D. h., die reflektierenden Abschnitte 41 bilden Reflexionsbilder durch Wiedergabe des Reflexionswinkels des durch die reflektierenden Abschnitte 41 reflektierten Lichts, der verschieden ist von dem Winkel des auf die reflektierenden Abschnitte 41 einfallenden Lichts.
Die Gitterperiode dr ist bevorzugt zwischen 0,5 μm und 10 μm einschließlich. Wenn die Gitterperiode dr zwischen 0,5 μm und 10 μm einschließlich ist, ist der Blickwinkel des Beugungsbilder erhöht verglichen mit dem Fall, wenn die Gitterperiode dr außerhalb dieser Spanne liegt.
Wenn die Gitterperiode dr kleiner als die Wellenlänge von Licht in dem Bereich sichtbaren Lichts ist, bilden die reflektierenden Abschnitte 41 ein Unterwellenlängengitter, und die reflektierenden Abschnitte 41 können polarisiertes Licht von dem einfallenden Licht trennen. Damit das Unterwellenlängengitter polarisiertes Licht von Licht in dem Bereich sichtbaren Lichts trennt, beispielsweise Licht in dem Bereich von 400 bis 700 nm, weist die Gitterperiode dr bevorzugt eine Länge von 0,15 μm oder mehr und weniger als 0,35 μm auf, was weniger als die Hälfte der Länge der Wellenlängen sichtbaren Lichts ist. Bevorzugter liegt die Gitterperiode dr zwischen 0,15 μm und 0,3 μm einschließlich.
Wenn die Gitterperiode dr größer als 0,20 μm und kleiner als 0,35 μm ist, beugen die reflektierenden Abschnitte 41 sichtbares Licht und reflektieren nur das polarisierte Licht, das die Komponente senkrecht zu den reflektierenden Abschnitten 41 ist.
Auf die gleiche Weise wie die reflektierenden Abschnitte 41 weist jeder Schutzabschnitt 42 eine Struktur auf, die mit der Sektion der Rückoberfläche 15r der oberen transparenten Plastikschicht 15 übereinstimmt, bei der der Schutzabschnitt 42 angeordnet ist.
30 zeigt eine Querschnittsform des optischen Elements 10 in der Z-X-Ebene. Wie vorstehend beschrieben erstrecken sich die Erhebungen 15a, die an der Rückoberfläche 15r der oberen transparenten Plastikschicht 15 gebildet sind, entlang der X-Achse. Die Erhebungen 15a sind identisch in dem Erstreckungsausmaß entlang der Z-Achse in Richtung der Rückoberfläche 11r der unteren transparenten Plastikschicht 11. Daher sind die reflektierenden Abschnitte 41 in einer Position auf der Z-Achse identisch, und die Schutzabschnitte 42 sind identisch in einer Position auf der Z-Achse.
Wie in 31 gezeigt, bilden ein reflektierender Abschnitt 41 und ein übertragender Abschnitt 13, die benachbart zueinander entlang der X-Achse sind, einen Übertragungsperiodenabschnitt 44. Die Gitterperiode dt des Übertragungsperiodenabschnitts 44 ist bevorzugt größer als 0,20 μ und 20 μm oder weniger wie in dem Fall mit der Gitterperiode d in dem ersten Ausführungsbeispiel.
Betrieb des optischen Elements
Bezugnehmend auf 32 und 33 wird nachstehend der Betrieb des optischen Elements beschrieben.
Wie in 32 gezeigt reflektieren, wenn Licht auf die reflektierenden Abschnitte 41 des optischen Elements 10 durch die obere transparente Plastikschicht 15 einfällt, die reflektierenden Abschnitte 41, die als reflektierende Beugungsgitter wirken, das einfallende Licht Li. Mit anderen Worten erzeugen die reflektierenden Abschnitte 41 Beugungslicht als ein Reflexionslicht Lr. Wenn das einfallende Licht Li weißes sichtbares Licht ist, erzeugen die reflektierenden Abschnitte 41 schimmerndes Beugungslicht als Reflexionslicht Lr.
Wie in 33 gezeigt, läuft, wenn Licht auf die reflektierenden Abschnitte 41 des optischen Elements 10 durch die obere transparente Plastikschicht 15 einfällt, das einfallende Licht Li durch die übertragenden Abschnitte 13 und strahlt von der Rückoberfläche 11r der unteren transparenten Plastikschicht 11, die der Oberfläche 11s gegenüberliegt, als übertragenes Licht Lt ab. Hierbei beugt der Übertragungsbeugungsabschnitt 20 die Lichtstrahlen von verschiedenen Wellenlängen in dem einfallenden Licht Li mit Winkeln, die abhängig von dem Lichtstrahl variieren, und bildet Beugungsbilder aus, die sich voneinander in einer Farbe unterscheiden.
Entsprechend beobachtet bei einer Beobachtung reflektierten Lichts der Beobachter des optischen Elements 10 schimmerndes Beugungslicht, das durch die reflektierenden Abschnitte 41 reflektiert ist. Bei einer Beobachtung übertragenen Lichts beobachtet der Beobachter schimmerndes Beugungslicht, das durch den Übertragungsbeugungsabschnitt 20 gebeugt ist.
Das Beugungslicht, das durch die reflektierenden Abschnitte 41 gebeugt ist, kann das gleiche wie oder verschieden von dem Beugungslicht sein, das durch den Übertragungsbeugungsabschnitt 20 gebeugt ist.
Vorteile des optischen Elements des dritten Ausführungsbeispiels werden nun beschrieben.

(6) Sowohl das durch das optische Element 10 reflektierte Licht und das durch das optische Element 10 übertragende Licht sind Beugungslicht. Daher muss, um die optischen Effekte des optischen Elements 10 zu erzeugen, der Beugungszustand des Beugungslichts, das von einer Übertragung resultiert, und der Beugungszustand des Beugungslichts, das von einer Reflexion resultiert, beide gleich jenen des optischen Elements 10 sein. Dies erhöht die Schwierigkeit einer Reproduktion des optischen Elements 10.
(7) Wenn die Gitterperiode dr der Reflexionsperiodenabschnitte 43 größer als 0,20 μm und kleiner als 0,35 μm ist, beugen die Reflexionsperiodenabschnitte 43 sichtbares Licht und übertragen nur das polarisierte Licht, das die Komponente senkrecht zu den reflektierenden Abschnitten 41 in dem sichtbaren Licht ist, das auf die reflektierenden Abschnitte 41 einfällt.
(8) Wenn die Gitterperiode dr der Reflexionsperiodenabschnitte 43 zwischen 0,35 μm und 20 μm einschließlich ist, wird das auf die reflektierenden Abschnitte 41 einfallende sichtbare Licht verlässlicher gebeugt.

Abwandlungen des dritten Ausführungsbeispiels
Das vorstehend beschriebene dritte Ausführungsbeispiel kann wie folgt abgewandelt werden.
Jeder reflektierende Abschnitt 41 kann wie ein Streifen geformt sein, der sich entlang der X-Achse anstelle der Y-Achse erstreckt. In dieser Struktur sind die reflektierenden Abschnitte 41 mit gleichen Intervallen entlang der Y-Achse angeordnet. Jeder reflektierende Abschnitt 41 kann wie ein Streifen geformt sein, der sich entlang einer Erstreckungsachse erstreckt, die die Y-Achse mit einem vorbestimmten Winkel verschieden von dem rechten Winkel schneidet. In dieser Struktur können die reflektierenden Abschnitte 41 mit gleichen Intervallen entlang der Achse senkrecht zu der Erstreckungsachse angeordnet sein.
Die reflektierenden Abschnitte 41 können verschiedene Längen entlang der Y-Achse aufweisen. Beispielsweise können die Längen entlang der Y-Achse der reflektierenden Abschnitte 41 allmählich sich verringern von dem reflektierenden Abschnitt 41, der an einem Ende an der X-Achse angeordnet ist, in Richtung des reflektierenden Abschnitts 41, der an dem anderen Ende angeordnet ist. Alternativ können die reflektierenden Abschnitte 41 reflektierende Abschnitte 41 von verschiedenen Längen entlang der Y-Achse aufweisen, und die reflektierenden Abschnitte 41 können entlang der X-Achse ohne eine vorbestimmte Regelmäßigkeit in einer Länge entlang der Y-Achse angeordnet sein. D. h., die Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels wie in 13 gezeigt kann mit den reflektierenden Abschnitten 41 des dritten Ausführungsbeispiels kombiniert sein.
Bei dem optischen Element 10 kann ein einzelner Metallfilm über die gesamte Oberfläche der unteren transparenten Plastikschicht 11 ausgebildet sein, d. h. auf der gesamten Rückoberfläche 15r der oberen transparenten Plastikschicht 15, und die übertragenden Abschnitte 13 können durch den Metallfilm definiert sein. D. h., die Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels wie in 14 gezeigt können mit den reflektierenden Abschnitten 41 des dritten Ausführungsbeispiels kombiniert werden.
Bei dem optischen Element 10 kann ein einzelner Metallfilm über die gesamte Oberfläche der unteren transparenten Plastikschicht 11 ausgebildet sein, das heißt auf der gesamten Rückoberfläche 15r der oberen transparenten Plastikschicht 15, und die übertragenden Abschnitte 13 können durch den Metallfilm definiert sein. Zudem können die übertragenden Abschnitte 13 übertragende Abschnitte 13 von verschiedenen Längen entlang der Y-Achse aufweisen. D. h., die Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels wie in 15 gezeigt kann mit den reflektierenden Abschnitten 41 des dritten Ausführungsbeispiels kombiniert werden.
Das optische Element 10 kann eine Kreuzgitterstruktur aufweisen. D. h., die Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels wie in 16 gezeigt und die reflektierenden Abschnitte 41 des dritten Ausführungsbeispiels können kombiniert werden. Ferner kann die Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels wie in 17 gezeigt mit den reflektierenden Abschnitten 41 des dritten Ausführungsbeispiels kombiniert werden.
Die Vertiefungen 41a und die Erhebungen 41b, die die Reflexionsperiodenabschnitte 43 ausbilden, sind aufeinanderfolgend und abwechselnd entlang der Y-Achse angeordnet. Jedoch können die Vertiefungen 41a und die Erhebungen 41b, die die Reflexionsperiodenabschnitte 43 ausbilden, aufeinanderfolgend und abwechselnd entlang der X-Achse angeordnet sein und aufeinanderfolgend und abwechselnd entlang der Y-Achse angeordnet sein. Alternativ können die Vertiefungen 41a und Erhebungen 41b, die die Reflexionsperiodenabschnitte 43 ausbilden, aufeinanderfolgend und abwechselnd entlang einer Periodizitätsachse angeordnet sein, die die Y-Achse bei einem vorbestimmten Winkel verschieden von dem rechten Winkel schneidet, und aufeinanderfolgend und abwechselnd entlang der Achse senkrecht zu der Periodizitätsachse angeordnet sein.
Wenn der Reflexionsperiodenabschnitt 43 eine erste periodische Sektion ist, kann das optische Element 10 eine zweite periodische Sektion umfassen, die eine unebene Struktur aufweist, die in einer Periodizität sich von der unebenen Struktur der ersten periodischen Sektion unterscheidet. Die zweite periodische Sektion unterscheidet sich von der ersten periodischen Sektion in zumindest einem aus einer Gitterperiode und einer Periodizitätsachse. Das auf den reflektierenden Abschnitt einfallende sichtbare Licht wird durch die erste periodische Sektion in einer Richtung gebeugt, die verschieden von der Richtung ist, in der das sichtbare Licht durch die zweite periodische Sektion gebeugt wird. D. h., bei den reflektierenden Abschnitten 41 kann ein einzelner reflektierender Abschnitt 41 die erste periodische Sektion und die zweite periodische Sektion umfassen. Alternativ können die reflektierenden Abschnitte 41 einen reflektierenden Abschnitt 41 umfassen, der nur die erste periodische Sektion aufweist, und einen reflektierenden Abschnitt 41 umfassen, der nur die zweite periodische Sektion aufweist.
Die vorstehend beschriebenen Strukturen haben den folgenden Vorteil.

(9) Das durch das optische Element 10 reflektierte Licht ist eine Kombination von zwei Beugungslichtstrahlen von verschiedenen Zuständen. Dies erhöht die Schwierigkeit einer Reproduktion der optischen Effekte.

Viertes Ausführungsbeispiel
Bezugnehmend auf 34 wird nachstehend ein optisches Element gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel beschrieben. Das optische Element des vierten Ausführungsbeispiels unterscheidet sich von dem optischen Element des ersten Ausführungsbeispiels darin, dass das einzelne optische Element zwei Elementabschnitte umfasst mit verschiedenen optischen Effekten. Daher wird sich die folgende Beschreibung auf diesen Unterschied fokussieren. Die selben Bezugszeichen sind jenen Komponenten gegeben, die die gleichen wie die entsprechenden Komponenten des optischen Elements des ersten Ausführungsbeispiels. Solche Komponenten werden nicht im Detail beschrieben. In den folgenden Beschreibungen wird die Struktur des optischen Elements und der Betrieb des optischen Elements in dieser Reihenfolge beschrieben.
Struktur des optischen Elements
Bezugnehmend auf 34 wird nachstehend die Struktur des optischen Elements beschrieben. In 34 ist zum Zwecke der Einfachheit einer Erklärung der reflektierenden Abschnitte und übertragende Abschnitte des optischen Elements die obere transparente Plastikschicht nicht gezeigt, und die reflektierenden Abschnitte sind mit Punkten schattiert bzw. schraffiert.
Wie in 34 gezeigt, umfasst ein optisches Element 50 einen ersten Elementabschnitt 51 und einen zweiten Elementabschnitt 52, die an einer unteren transparenten Plastikschicht 11 definiert sind. Auf die gleiche Weise wie das optische Element 10 des ersten Ausführungsbeispiels umfasst der erste Elementabschnitt 51 eine Vielzahl von reflektierenden Abschnitten 12, die bei gleichen Intervallen entlang der X-Achse angeordnet sind. Jeder reflektierende Abschnitt 12 ist wie ein Streifen geformt, der sich entlang der Y-Achse erstreckt. Jeder reflektierende Abschnitt 12 weist eine nicht periodische unebene Struktur auf. Bei dem ersten Elementabschnitt 51 ist das Verhältnis zwischen der Summe von Flächen von allen reflektierenden Abschnitten 12 und der Summe von Flächen von Sektionen, die Licht übertragen, einschließlich der übertragenden Abschnitte 13, ein erstes Flächenverhältnis S1. Die reflektierenden Abschnitte 12 und die übertragenden Abschnitte 13 sind aufeinanderfolgend und abwechselnd entlang der X-Achse angeordnet. Eine Vielzahl von reflektierenden Abschnitten 12 und eine Vielzahl von übertragenden Abschnitten 13 bilden einen Übertragungsbeugungsabschnitt 20, der eine vorbestimmte Gitterperiode da aufweist. Die Achse, entlang der die reflektierenden Abschnitte 12 und die übertragenden Abschnitte 13 aufeinanderfolgend und abwechselnd angeordnet sind, ist eine Periodizitätsachse. Die Periodizitätsachse bei dem ersten Elementabschnitt 51 ist parallel zu der X-Achse.
Der zweite Elementabschnitt 52 umfasst eine Vielzahl von reflektierenden Abschnitten 61, die bei gleichen Intervallen entlang der Y-Achse angeordnet sind. Jeder reflektierende Abschnitt 61 ist wie ein Streifen geformt, der sich entlang der X-Achse erstreckt. Der reflektierende Abschnitt 61 ist ein Beispiel eines Streuabschnitts. Jeder der übertragenden Abschnitte 62 ist durch entsprechende zwei reflektierende Abschnitte 61 eingeklemmt, die benachbart zueinander entlang der Y-Achse liegen, so dass die übertragenden Abschnitte 62 den Raum zwischen den reflektierenden Abschnitten 61 einnehmen. Auf die gleiche Weise wie die reflektierenden Abschnitte 61 sind die übertragenden Abschnitte 62 mit gleichen Intervallen entlang der Y-Achse angeordnet. Jeder übertragende Abschnitt 62 ist wie ein Streifen geformt, der sich entlang der X-Achse erstreckt. Der übertragende Abschnitt 62 ist ein Beispiel eines zweiten übertragenden Abschnitts.
Wie in dem Fall des reflektierenden Abschnitts 12 bei dem ersten Elementabschnitt 41 weist der reflektierende Abschnitt 61 eine nicht periodische unebene Struktur auf. Bei dem zweiten Elementabschnitt 52 ist das Verhältnis zwischen der Summe von Flächen von allen reflektierenden Abschnitten 61 und der Summe von Flächen von Sektionen, die Licht übertragen, einschließlich der übertragenden Abschnitte 62, ein zweites Flächenverhältnis S2, dass gleich wie das erste Flächenverhältnis S1 sein kann. Jedoch kann das erste Flächenverhältnis S1 sich von dem zweiten Flächenverhältnis S2 unterscheiden.
Die reflektierenden Abschnitte 61 und die übertragenden Abschnitte 62 sind aufeinanderfolgend und abwechselnd entlang der Y-Achse angeordnet. Eine Vielzahl von reflektierenden Abschnitten 61 und eine Vielzahl von übertragenden Abschnitten 62 bilden einen Übertragungsbeugungsabschnitt 60, der eine vorbestimmte Gitterperiode db aufweist. Die Gitterperiode db des Übertragungsbeugungsabschnitt 60 bei dem zweiten Elementabschnitt 52 ist gleich wie die Gitterperiode da des Übertragungsbeugungsabschnitt 20 bei dem ersten Elementabschnitt 51. Die Achse, entlang der die reflektierenden Abschnitte 61 und die übertragenden Abschnitte 62 aufeinanderfolgend und abwechselnd angeordnet sind, ist eine Periodizitätsachse. Die Periodizitätsachse bei dem zweiten Elementabschnitt 52 ist parallel zu der Y-Achse. D. h., die Periodizitätsachse bei dem zweiten Elementabschnitt 52 ist senkrecht zu der Periodizitätsachse bei dem ersten Elementabschnitt 51.
Betrieb des optischen Elements
Bei dem optischen Element 50 sind das Reflexionslicht von dem ersten Elementabschnitt 51 und das Reflexionslicht von dem zweiten Elementabschnitt 52 beide gestreutes Licht. Wenn das einfallende Licht weißes sichtbares Licht ist, wird bei einer Betrachtung von reflektierten Licht weißes Licht beobachtet, das von dem ersten Elementabschnitt 51 und dem zweiten Elementabschnitt 52 abstrahlt.
Bei einer Betrachtung von übertragenden Licht, bei der eine Punktlichtquelle auf der gegenüberliegenden Seite der oberen transparenten Plastikschicht 15 von den reflektierenden Abschnitten 12 angeordnet ist, und das Licht auf das optische Element 50 entlang der Z-Achse einfällt, wird schimmerndes Beugungslicht beobachtet, das von dem ersten Elementabschnitt 51 und dem zweiten Elementabschnitt 52 abstrahlt, innerhalb der Blickwinkel der Elementabschnitte.
Bei einer Beobachtung übertragenen Lichts, bei der eine stabförmige Lichtquelle, die sich entlang der Y-Achse erstreckt, wie eine fluoreszierenden Lampe, an der gegenüberliegenden Seite der oberen transparenten Plastikschicht 15 von den reflektierenden Abschnitten 12 angeordnet ist und das Licht auf das optische Element 50 entlang der Z-Achse einfällt, wird schimmerndes Beugungslicht bei dem ersten Elementabschnitt 51 beobachtet, wohingegen Beugungslicht nicht bei dem zweiten Elementabschnitt 52 beobachtet wird.
Da das durch die Punktlichtquelle abgegebene Licht im Wesentlichen paralleles Licht ist, ist das Beugungslicht bei Streuungswinkeln entsprechend Wellenlängen und unabhängig von der Periodizitätsachse des Übertragungsbeugungsabschnitts. Dies resultiert darin, dass schimmerndes Beugungslicht beobachtet wird. Im Gegensatz dazu erstreckt sich die stabförmige Lichtquelle entlang einer Achse und stellt einen größeren Einfallswinkel zur Verfügung. Daher sind bei dem Übertragungsbeugungsabschnitt mit reflektierenden Abschnitten und übertragenden Abschnitten, die sich entlang einer Achse erstrecken, die die Achse schneidet, entlang der sich die stabförmige Lichtquelle erstreckt, Beugungslichtstrahlen von verschiedenen Wellenlängen kombiniert, und daher wird schimmerndes Beugungslicht nicht beobachtet.
Schimmerndes Beugungslicht wird bei dem ersten Elementabschnitt 51 beobachtet, bei dem sich die übertragenden Abschnitte 13 parallel zu der Erstreckungsachse der stabförmigen Lichtquelle erstrecken, aber schimmerndes Beugungslicht wird nicht beobachtet bei dem zweiten Elementabschnitt 52, bei dem sich die übertragenden Abschnitte 62 senkrecht zu der Erstreckungsachse der stabförmigen Lichtquelle erstrecken.
Wenn das optische Element 50 um 90° um die Z-Achse rotiert wird, erstrecken sich die übertragenden Abschnitte 52 in dem zweiten Elementabschnitt 52 parallel zu der Erstreckungsachse der stabförmigen Lichtquelle, und die übertragenden Abschnitte 13 bei dem ersten Elementabschnitt 51 erstrecken sich senkrecht zu der Erstreckungsachse der stabförmigen Lichtquelle. Folglich wird bei einer Beobachtung übertragenen Lichts, bei der Licht durch die obere transparente Plastikschicht 15 entlang der Z-Achse einfällt, bei dem zweiten Elementabschnitt 52 schimmerndes Beugungslicht beobachtet, jedoch wird bei dem ersten Elementabschnitt 51 schimmerndes Beugungslicht nicht beobachtet.
Ferner wird bei einer Beobachtung übertragenen Lichts, bei der eine stabförmige Lichtquelle, die sich entlang der X-Achse erstreckt, auf der gegenüberliegenden Seite der oberen transparenten Plastikschicht 15 von den reflektierenden Abschnitten angeordnet wird und das Licht entlang der Z-Achse auf das optische Element 50 wie in 34 gezeigt einfällt, bei dem zweiten Elementabschnitt 52 schimmerndes Beugungslicht beobachtet, aber bei dem ersten Elementabschnitt 41 wird schimmerndes Beugungslicht nicht beobachtet.
Vorteile des optischen Elements des vierten Ausführungsbeispiels werden nachstehend beschrieben.

(10) Da das erste Flächenverhältnis S1 gleich dem zweiten Flächenverhältnis S2 ist, ist der Zustand des gestreuten Lichts von dem ersten Elementabschnitt 51 wahrscheinlicher gleich dem Zustand des gestreuten Lichts von dem zweiten Elementabschnitt 52. Daher ist es schwierig, an der Seite des optischen Elements 10, an der Licht reflektiert wird, die Grenze zwischen dem ersten Elementabschnitt 51 und dem zweiten Elementabschnitt 52 wahrzunehmen. Andererseits unterscheidet sich das durch den ersten Elementabschnitt 51 übertragene übertragene Licht von dem durch den zweiten Elementabschnitt 52 übertragene übertragene Licht. Daher unterscheidet sich an der Seite des optischen Elements 10, an der Licht reflektiert wird, die Anzahl von Lichtstrahlen, die als in dem Licht enthalten wahrgenommen werden, das von dem optischen Element 10 abgestrahlt wird, von dem an der Seite des optischen Elements 10, an dem Licht übertragen wird.
(11) Die Periodizitätsachse des Übertragungsbeugungsabschnitt 20 bei dem ersten Elementabschnitt 51 ist senkrecht zu der Periodizitätsachse des Übertragungsbeugungsabschnitt 60 bei dem zweiten Elementabschnitt 52. Daher unterscheidet sich, wenn das optische Element 10 unter Verwendung einer stabförmigen Lichtquelle beobachtet wird, die Bedingung, bei der das durch den ersten Elementabschnitt 51 übertragene Beugungslicht beobachtet wird, von der Bedingung, bei der das durch den zweiten Elementabschnitt 52 übertragene Beugungslicht beobachtet wird.

Abwandlungen des vierten Ausführungsbeispiels
Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel kann wie folgt abgewandelt werden. In nachstehend beschriebenen 35 und 36 wird zum Zwecke der Einfachheit einer Erklärung der reflektierenden Abschnitte und übertragende Abschnitte des optischen Elements die obere transparente Plastikschicht nicht gezeigt, und die reflektierenden Abschnitte sind mit Punkten schattiert bzw. schraffiert.
Zumindest eines aus dem Satz der reflektierenden Abschnitte 12 bei dem ersten Elementabschnitt 51 und dem Satz von den reflektierenden Abschnitten 61 bei dem zweiten Elementabschnitt 52 kann durch zylindrische Oberflächen definiert sein. D. h., die Strukturen des ersten Elementabschnitts 51 können mit den reflektierenden Abschnitten 31 des zweiten Ausführungsbeispiels kombiniert werden, und die Struktur des zweiten Elementabschnitts 52 kann mit dem reflektierenden Abschnitt 31 des zweiten Ausführungsbeispiels kombiniert werden. Alternativ können die reflektierenden Abschnitte 12 bei dem ersten Elementabschnitt 51 sowohl reflektierende Abschnitte mit den nicht periodischen unebenen Strukturen wie vorstehend beschrieben und reflektierende Abschnitte, die durch zylindrische Oberflächen definiert sind, umfassen. Die reflektierenden Abschnitte 61 bei dem zweiten Elementabschnitt 52 können sowohl reflektierende Abschnitte mit den nicht periodischen unebenen Strukturen wie vorstehend beschrieben und reflektierende Abschnitte, die durch zylindrische Oberflächen definiert sind, aufweisen.
Ferner können die reflektierenden Abschnitte 12 bei dem ersten Elementabschnitt 51 periodische unebene Strukturen aufweisen, und die reflektierenden Abschnitte 61 bei dem zweiten Elementabschnitt 52 können auch periodische unebene Strukturen aufweisen. D. h., bei einem optischen Element kann die Struktur des ersten Elementabschnitts 51 mit den reflektierenden Abschnitten 41 des dritten Ausführungsbeispiels kombiniert sein, und die Struktur des zweiten Elementabschnitts 52 kann mit dem reflektierenden Abschnitt 51 des dritten Ausführungsbeispiels kombiniert sein.
Mit einer solchen Struktur werden das Beugungslicht, das von den periodischen unebenen Strukturen der reflektierenden Abschnitte resultiert und das Beugungslicht, das von der Gitterperiode des Übertragungsbeugungsabschnitt resultiert, bei einer Beobachtung reflektierten Lichts beobachtet. Bei einer Beobachtung übertragenen Lichts wird jedoch nur das durch den Übertragungsbeugungsabschnitt übertragene Beugungslicht beobachtet. Daher kann bei dem optischen Element 50 die Gitterperiode der reflektierenden Abschnitte und die Gitterperiode d des Übertragungsbeugungsabschnitts derart eingestellt werden, dass die Wellenlängen der zwei Beugungslichtstrahlen kombiniert werden und schimmerndes Beugungslicht bei der Beobachtung reflektierten Lichts nicht beobachtet wird. Ferner können die Gitterperiode der reflektierenden Abschnitte und die Gitterperiode des Übertragungsbeugungsabschnitts derart eingestellt werden, dass Eigenschaften einschließlich Übertragungswinkeln und Wellenlängen der zwei Beugungslichtstrahlen signifikant verschieden sind, was es ermöglicht, die zwei Beugungslichtstrahlen in lebhaften Farben zu beobachten.
Wenn die reflektierenden Abschnitte 12 bei dem ersten Elementabschnitt 51 und die reflektierenden Abschnitte 61 bei dem zweiten Elementabschnitt 52 periodische unebene Strukturen aufweisen und Beugungslicht reflektieren, kann die Gitterperiode der reflektierenden Abschnitte 12 bei dem ersten Elementabschnitt 51 gleich wie oder verschieden von der Gitterperiode der reflektierenden Abschnitte 61 des zweiten Elementabschnitts 52 sein. Ferner kann die Periodizitätsachse der reflektierenden Abschnitte 12 bei dem ersten Elementabschnitt 51 gleich wie oder verschieden von der Periodizitätsachse der reflektierenden Abschnitte 61 bei dem zweiten Elementabschnitt 52 sein.
Bei einer Struktur, bei der die Gitterperiode der reflektierenden Abschnitte 12 bei dem ersten Elementabschnitt 51 sich unterscheidet von der Gitterperiode der reflektierenden Abschnitte 61 bei dem zweiten Elementabschnitt 52, und bei einer Struktur, bei der sich die Periodizitätsachse der reflektierenden Abschnitte 12 bei dem ersten Elementabschnitt 51 unterscheidet von der Periodizitätsachse der reflektierenden Abschnitte 61 bei dem zweiten Elementabschnitt 52, kann das optische Element 50 derart strukturiert sein, dass das durch den ersten Elementabschnitt 51 als Reflexionslicht erzeugte Beugungslicht und das durch den zweiten Elementabschnitt 52 als Reflexionslicht erzeugte Beugungslicht kombiniert werden und als weißes Reflexionslicht von dem optischen Element 50 abgestrahlt wird.
Wenn die reflektierenden Abschnitte 12 bei dem ersten Elementabschnitt 51 und die reflektierenden Abschnitte 61 bei dem zweiten Elementabschnitt 52 die periodischen unebenen Strukturen aufweisen und Beugungslicht reflektieren, kann zumindest eines aus dem ersten Elementabschnitt 51 und dem zweiten Elementabschnitt 52 mehrere Arten von reflektierenden Abschnitten aufweisen, die sich voneinander in zumindest einem aus der Periodizitätsachse und der Gitterperiode bei der unebenen Struktur unterscheiden.
Ferner kann eines aus dem Satz von reflektierenden Abschnitten 12 bei dem ersten Elementabschnitt 51 und dem Satz von reflektierenden Abschnitten 61 bei dem zweiten Elementabschnitt 52 nicht periodische unebene Strukturen oder zylindrische Oberflächen aufweisen und gestreutes Licht reflektieren, und das andere kann periodische unebene Strukturen aufweisen und Beugungslicht reflektieren.
Wie in 35 gezeigt, können die Positionen der reflektierenden Abschnitte und der übertragenden Abschnitte in 34 invertiert sein. Mit anderen Worten umfasst das optische Element 50 einen einzelner Metallfilm, der über die untere transparente Plastikschicht 11 ausgebildet ist, d. h., auf der Rückoberfläche 15r der oberen transparenten Plastikschicht 15. Der einzelne Metallfilm erstreckt sich über sowohl die ersten als auch zweiten Elementabschnitte 51 und 52.
Der erste Elementabschnitt 51 umfasst eine Vielzahl von übertragenden Abschnitten 13, die bei gleichen Intervallen entlang der X-Achse angeordnet sind. Jeder übertragende Abschnitt 13 ist wie ein Streifen geformt, der sich entlang der Y-Achse erstreckt. Jeder der reflektierenden Abschnitte 12a ist zwischen entsprechenden zwei übertragenden Abschnitten 13 eingeklemmt, die benachbart zueinander entlang der X-Achse sind.
Die reflektierenden Abschnitte 12a und die übertragenden Abschnitte 13 sind aufeinanderfolgend und abwechselnd entlang der X-Achse angeordnet und bilden einen Übertragungsbeugungsabschnitt 20, der eine vorbestimmte Gitterperiode da aufweist. Bei dem ersten Elementabschnitt 51 dient die Sektion des Metallfilms, die die übertragenden Abschnitte 13 umgibt, auch als ein reflektierender Abschnitt 12b.
Der zweite Elementabschnitt 52 umfasst eine Vielzahl von übertragenden Abschnitten 62, die bei gleichen Intervallen entlang der Y-Achse angeordnet sind. Jeder übertragende Abschnitt 62 ist wie ein Streifen geformt, der sich entlang der X-Achse erstreckt. Jeder der reflektierenden Abschnitte 61a ist zwischen entsprechenden zwei übertragenden Abschnitten 62 eingeklemmt, die benachbart zueinander entlang der Y-Achse liegen.
Die reflektierenden Abschnitte 61a und die übertragenden Abschnitte 62 sind aufeinanderfolgend und abwechselnd entlang der Y-Achse angeordnet und bilden einen Übertragungsbeugungsabschnitt 60, der eine vorbestimmte Gitterperiode db aufweist. Die Gitterperiode db bei dem zweiten Elementabschnitt 62 ist gleich der Gitterperiode da bei dem ersten Elementabschnitt 51. Bei dem zweiten Elementabschnitt 52 dient die Sektion des Metallfilms, die die übertragenden Abschnitte 62 umgibt, auch als reflektierender Abschnitt 61B.
Die Oberfläche des Metallfilms des optischen Elements 50 umfasst nicht periodische unebene Strukturen, die bezüglich Eigenschaften identisch sind. D. h., die reflektierenden Abschnitte bei dem ersten Elementabschnitt 51 und die reflektierenden Abschnitte bei dem zweiten Elementabschnitt 52 sind identisch bezüglich Eigenschaften von deren nicht periodischen unebenen Strukturen. Daher ist das gestreute Licht, das durch die reflektierenden Abschnitte 12 bei dem ersten Elementabschnitt 51 als Reflexionslicht erzeugt wird, identisch mit dem gestreuten Licht, das durch die reflektierenden Abschnitte 51 bei dem zweiten Elementabschnitt 52 als Reflexionslicht erzeugt ist.
Solch ein optisches Element 50 hat die gleichen Vorteile wie das optische Element 50 des vierten Ausführungsbeispiels. Bei dem ob Zwischenelement 50 wie in 35 gezeigt kann sich die Sektion des Metallfilms, die dem ersten Elementabschnitt 51 entspricht, von der Sektion des Metallfilms, die dem zweiten Elementabschnitt 52 entspricht, bezüglich Eigenschaften von deren nicht periodischen unebenen Strukturen unterscheiden. D. h., die nicht periodische unebene Struktur des Übertragungsbeugungsabschnitt 20 einschließlich der reflektierenden Abschnitte bei dem ersten Elementabschnitt 51 kann sich von den nicht periodischen unebenen Strukturen des Übertragungsbeugungsabschnitts 60 einschließlich der reflektierenden Abschnitte bei dem zweiten Elementabschnitt 52 unterscheiden.
Bei dieser Struktur weisen die zwei Übertragungsbeugungsabschnitte verschiedene nicht periodische unebene Strukturen auf, wodurch verschiedene Reflexionslichtstrahlen erzeugt werden.
Bei dem in 35 gezeigten optischen Element 50 kann der Metallfilm eine periodische unebene Struktur aufweisen und Beugungslicht als Reflexionslicht von dem auf das optische Element 50 einfallende Licht erzeugen. D. h., jeder der reflektierenden Abschnitte bei der ersten unebenen Struktur 51 und der reflektierenden Abschnitte bei dem zweiten Elementabschnitt 52 kann eine periodische unebene Struktur aufweisen. Die Sektion des Metallfilms, die dem ersten Elementabschnitt 51 entspricht, kann gleich wie oder verschieden von der Sektion des Metallfilms sein, die dem zweiten Elementabschnitt 52 entspricht, bezüglich Eigenschaften der periodischen unebenen Struktur. D. h., die reflektierenden Abschnitte bei dem ersten Elementabschnitt 51 können gleich wie oder verschieden von den reflektierenden Abschnitten bei dem zweiten Elementabschnitt 52 bezüglich Eigenschaften einer periodischen unebenen Struktur sein.
Das in 36 gezeigte optische Element 50 unterscheidet sich von dem in 35 gezeigten optischen Element 50 dadurch, dass die übertragenden Abschnitte 52 bei dem zweiten Elementabschnitt 52 verschiedene Längen entlang der X-Achse aufweisen. Beispielsweise verringern sich die Längen entlang der X-Achse der übertragenden Abschnitte 62 allmählich von dem übertragenden Abschnitt 62, der an einem Ende an der Y-Achse angeordnet ist, in Richtung des übertragenden Abschnitts 62, der an dem anderen Ende angeordnet ist. Der erste Elementabschnitt 51 und der zweite Elementabschnitt 52 sind symmetrisch bezüglich einer Z-X-Ebene, die sich entlang der Grenze zwischen dem ersten Elementabschnitt 51 und dem zweiten Elementabschnitt 52 erstreckt.
Alternativ können die übertragenden Abschnitte 62 bei dem zweiten Elementabschnitt 52 übertragende Abschnitte 62 von verschiedenen Längen entlang der X-Achse umfassen, und die übertragenden Abschnitte 62 können entlang der Y-Achse angeordnet sein ohne eine vorbestimmte Regelmäßigkeit bezüglich einer Länge entlang der X-Achse.
Bei einer solchen Struktur können die reflektierenden Abschnitte bezüglich der ersten und zweiten Elementabschnitte 51 und 52 nicht periodische unebene Strukturen aufweisen und einfallendes Licht streuen, und die reflektierenden Abschnitte bei dem ersten Elementabschnitt 51 können gleich wie oder verschieden von den reflektierenden Abschnitten bei dem zweiten Elementabschnitt 52 bezüglich Eigenschaften von deren nicht periodischen unebenen Strukturen sein. Alternativ können die reflektierenden Abschnitte bei den ersten und zweiten Elementabschnitten 51 und 52 periodische unebene Strukturen aufweisen und einfallendes Licht beugen, und die reflektierenden Abschnitte bei dem ersten Elementabschnitt 51 können gleich oder verschieden von den reflektierenden Abschnitten bei dem zweiten Elementabschnitt 52 bezüglich Eigenschaften von deren periodischer unebener Struktur sein.
Bei dem optischen Element 50 können die reflektierenden Abschnitte 12 bei dem ersten Elementabschnitt 51 verschiedenen Längen entlang der Y-Achse aufweisen, und die reflektierenden Abschnitte 61 bei dem zweiten Elementabschnitt 52 können verschiedene Längen entlang der Y-Achse aufweisen. Das heißt, die Struktur des optischen Elements 50 kann mit dem optischen Element 10 wie in 13 gezeigt kombiniert werden, das eine Modifizierung bzw. Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels ist.
Bei dem optischen Element 50 kann die Struktur des ersten Elementabschnitts 51 bei dem optischen Element 50 wie in 34 gezeigt mit der Struktur des zweiten Elementabschnitts 52 bei dem optischen Element 50 wie in 35 gezeigt kombiniert werden. Alternativ kann die Struktur des zweiten Elementabschnitts 52 bei dem optischen Element 50 wie in 34 gezeigt mit der Struktur des ersten Elementabschnitts 51 bei dem optischen Element 50 wie in 35 gezeigt kombiniert werden. Bei dem optischen Element 50 kann der Übertragungsbeugungsabschnitt bei dem ersten Elementabschnitt 51 identisch mit dem Übertragungsbeugungsabschnitt bei dem zweiten Elementabschnitt 52 sein, und die nicht periodische unebene Struktur der reflektierenden Abschnitte bei dem ersten Elementabschnitt 51 kann sich von der nicht periodischen unebenen Struktur der reflektierenden Abschnitte bei dem zweiten Elementabschnitt 52 unterscheiden. Diese Struktur ermöglicht es dem optischen Effekt, der durch den ersten Elementabschnitt 51 erlangt wird, verschieden zu sein von dem optischen Effekt, der durch den zweiten Elementabschnitt 52 erlangt wird.
Bei dem optischen Element kann der Übertragungsbeugungsabschnitt des ersten Elementabschnitts 51 gleich dem Übertragungsbeugungsabschnitt bei dem zweiten Elementabschnitt 52 sein, und die periodische unebene Struktur der reflektierenden Abschnitte bei dem ersten Elementabschnitt 51 kann sich von der periodischen unebenen Struktur der reflektierenden Abschnitte bei dem zweiten Elementabschnitt 52 bezüglich der Gitterperiode und der Reflexionsperiodenabschnitte unterscheiden. Diese Struktur ermöglicht es dem optischen Effekt, der durch den ersten Elementabschnitt 51 erlangt wird, verschieden zu sein von dem optischen Effekt, der durch das zweite Elementabschnitt 52 erlangt wird.
Wenn die Gitterperiode der reflektierenden Abschnitte bei dem ersten Elementabschnitt 51 sich unterscheidet von der Gitterperiode der reflektierenden Abschnitte bei dem zweiten Elementabschnitt 52, können die Übertragungsbeugungsabschnitte verschiedene Beugungslichtstrahlen erzeugen.
Fünftes Ausführungsbeispiel
Bezugnehmend auf 37 wird nachstehend ein optisches Element gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel beschrieben. Das optische Element des fünften Ausführungsbeispiels unterscheidet sich von dem optischen Element des vierten Ausführungsbeispiels darin, dass die Gitterperiode des Übertragungsbeugungsabschnitts bei dem ersten Elementabschnitt sich unterscheidet von der Gitterperiode des Übertragungsbeugungsabschnitts bei dem zweiten Elementabschnitt. Daher wird sich die folgende Beschreibung auf diesen Unterschied fokussieren. Die selben Bezugszeichen sind jenen Komponenten gegeben, die die gleichen wie die entsprechenden Komponenten des optischen Elements des vierten Ausführungsbeispiels sind. Solche Komponenten werden nicht im Detail beschrieben. In der nachfolgenden Beschreibung wird die Struktur des optischen Elements und der Betrieb des optischen Elements in dieser Reihenfolge beschrieben.
Struktur des optischen Elements
Bezugnehmend auf 37 wird nachstehend die Struktur des optischen Elements beschrieben. In 37 wird zum Zwecke der Einfachheit einer Erklärung der reflektierenden Abschnitte und der übertragenden Abschnitte des optischen Elements die obere transparente Plastikschicht nicht gezeigt, und die reflektierenden Abschnitte sind mit Punkten schattiert bzw. schraffiert.
Wie in 37 gezeigt, umfasst ein optisches Element 50 einen ersten Elementabschnitt 51 und einen zweiten Elementabschnitt 52. Der erste Elementabschnitt 51 umfasst eine Vielzahl von reflektierenden Abschnitten 71, die mit gleichen Intervallen entlang der Y-Achse angeordnet sind, die ein Beispiel einer gegebenen Achse ist. Jeder reflektierende Abschnitt 71 ist wie ein Streifen geformt, der sich entlang der X-Achse erstreckt. Jeder der übertragenden Abschnitte 72 ist zwischen entsprechenden zwei reflektierenden Abschnitten 71 angeordnet, die benachbart zueinander entlang der Y-Achse liegen. Die übertragenden Abschnitte 72 sind bei gleichen Intervallen entlang der Y-Achse angeordnet. Jeder übertragende Abschnitt 72 ist wie ein Streifen geformt, der sich entlang der X-Achse erstreckt. Jeder reflektierende Abschnitt 71 weist eine nicht periodische unebene Struktur auf. Bei dem ersten Elementabschnitt 51 ist das Verhältnis zwischen der Summe von Flächen von allen reflektierenden Abschnitten 71 und die Summe von Flächen von Sektionen, die Licht übertragen, einschließlich der übertragenden Abschnitte 72, ein erstes Flächenverhältnis S1.
Die reflektierenden Abschnitte 71 und die übertragenden Abschnitte 72 sind aufeinanderfolgend und abwechselnd entlang der Y-Achse angeordnet und bilden einen Übertragungsbeugungsabschnitt 70 aus. Bei dem Übertragungsbeugungsabschnitt 70 bilden ein reflektierender Abschnitt 71 und ein übertragender Abschnitt 72, die benachbart zueinander sind, einen Übertragungsperiodenabschnitt 73, der eine vorbestimmte Gitterperiode da aufweist.
Der zweite Elementabschnitt 52 umfasst eine Vielzahl von reflektierenden Abschnitten 81, die bei gleichen Intervallen entlang der Y-Achsen angeordnet sind. Jeder reflektierende Abschnitt 81 ist wie ein Streifen geformt, der sich entlang der X-Achse erstreckt. Jeder der übertragenden Abschnitte 82 ist zwischen entsprechenden zwei reflektierenden Abschnitten 81 angeordnet, die benachbart zueinander entlang der Y-Achse liegen. Die übertragenden Abschnitte 82 sind bei gleichen Intervallen entlang der Y-Achse angeordnet. Jeder übertragende Abschnitt 62 ist wie ein Streifen geformt, der sich entlang der X-Achse erstreckt. Jeder reflektierende Abschnitt 81 weist eine nicht periodische unebene Struktur auf, die identisch bezüglich Eigenschaften mit den reflektierenden Abschnitten 61 bei dem ersten Elementabschnitt 51 sind. Bei dem zweiten Elementabschnitt 52 ist das Verhältnis zwischen der Summe von Flächen von allen reflektierenden Abschnitten 81 und der Summe von Flächen von Sektionen, die Licht übertragen, einschließlich den übertragenden Abschnitten 82, ein zweites Flächenverhältnis S2.
Die reflektierenden Abschnitte 81 und die übertragenden Abschnitte 82 sind aufeinanderfolgend und abwechselnd entlang der Y-Achse angeordnet und bilden einen Übertragungsbeugungsabschnitt 80. Bei dem Übertragungsbeugungsabschnitt 80 bilden ein reflektierender Abschnitt 81 und ein übertragender Abschnitt 82, die benachbart zueinander sind, einen Übertragungsperiodenabschnitt 83, der eine vorbestimmte Gitterperiode db aufweist. Die Gitterperiode db des Übertragungsbeugungsabschnitts 80 bei dem zweiten Elementabschnitt 52 ist kleiner als die Gitterperiode da des Übertragungsbeugungsabschnitt 70 bei dem ersten Elementabschnitt 51. Alternativ kann die Gitterperiode db des Übertragungsbeugungsabschnitt 80 bei dem zweiten Elementabschnitt 52 größer als die Gitterperiode da des Übertragungsbeugungsabschnitt 80 bei dem ersten Elementabschnitt 51 sein.
Betrieb des optischen Elements
Wenn das erste Flächenverhältnis S1 gleich dem zweiten Flächenverhältnis S2 bei dem optischen Element 50 ist, ist die Intensität des gestreuten Lichts, das durch den ersten Elementabschnitt 51 reflektiert ist, gleich der Intensität des gestreuten Lichts, das durch den zweiten Elementabschnitt 62 reflektiert ist. Ferner sind die reflektierenden Abschnitte 71 bei dem ersten Elementabschnitt 51 identisch mit den reflektierenden Abschnitten 81 bei dem zweiten Elementabschnitt 52 bezüglich Eigenschaften von deren nicht periodischen unebenen Strukturen. Daher ist die Grenze zwischen dem ersten Elementabschnitt 51 und dem zweiten Elementabschnitt 52 nicht leicht wahrnehmbar bei einer Beobachtung von reflektierten Licht.
Andererseits unterscheidet sich die Gitterperiode da des Übertragungsbeugungsabschnitts 70 bei dem ersten Elementabschnitt 51 von der Gitterperiode db des Übertragungsbeugungsabschnitts 80 bei dem zweiten Elementabschnitt 52. Daher unterscheidet sich das Beugungslicht, das als übertragenes Licht von einfallendem Licht durch den Übertragungsbeugungsabschnitt 70 bei dem ersten Elementabschnitt 51 erzeugt ist von dem Beugungslicht, das als übertragenes Licht von einfallendem Licht bei dem Übertragungsbeugungsabschnitt 80 in dem zweiten Elementabschnitt 52 erzeugt wird. Als ein Ergebnis unterscheidet sich bei einer Beobachtung bzw. Betrachtung von übertragenen Licht das bei dem ersten Elementabschnitt 51 beobachtete Beugungslicht von dem bei dem zweiten Elementabschnitt 52 beobachteten Beugungslicht bezüglich eines Übertragungswinkels und eines Streuungswinkels, was es ermöglicht, die Grenze zwischen dem ersten Elementabschnitt 51 und dem zweiten Elementabschnitt 52 leicht wahrzunehmen.
Ein Vorteil des optischen Elements des fünften Ausführungsbeispiels wird nachstehend beschrieben.

(12) Da die Gitterperiode des Übertragungsbeugungsabschnitts 70 bei dem ersten Elementabschnitt 51 sich von der Gitterperiode des Übertragungsbeugungsabschnitts 80 bei dem zweiten Elementabschnitt 52 unterscheidet, erzeugen die Übertragungsbeugungsabschnitte unterschiedliche Beugungslichtstrahlen.

Abwandlungen des fünften Ausführungsbeispiels
Das vorstehend beschriebene fünfte Ausführungsbeispiel kann wie folgt abgewandelt werden. In den nachstehend beschriebenen 38 bis 40 wird zum Zwecke der Einfachheit einer Erklärung der reflektierenden Abschnitte und der übertragenden Abschnitte des optischen Elements die obere transparente Plastikschicht nicht gezeigt, und die reflektierenden Abschnitte sind mit Punkten schattiert.
Das erste Flächenverhältnis S1 bei dem ersten Elementabschnitt 51 kann sich von dem zweiten Flächenverhältnis S2 bei dem zweiten Elementabschnitt 52 unterscheiden.
Anstelle der nicht periodischen unebenen Struktur können die reflektierenden Abschnitte 71 bei dem ersten Elementabschnitt 51 und die reflektierenden Abschnitte 81 bei dem zweiten Elementabschnitt 52 periodische unebene Strukturen aufweisen und Beugungslicht als Reflexionslicht erzeugen. Bei einer solchen Struktur ist, solange die reflektierenden Abschnitte 71 bei dem ersten Elementabschnitt 51 identisch mit den reflektierenden Abschnitten 81 bei dem zweiten Elementabschnitt 52 bezüglich Eigenschaften von deren periodischen unebenen Strukturen sind, das durch den ersten Elementabschnitt 51 als Reflexionslicht erzeugte Beugungslicht identisch mit dem durch den zweiten Elementabschnitt 52 als Reflexionslicht erzeugten Beugungslicht. Die Grenze zwischen dem ersten Elementabschnitt 51 und dem zweiten Elementabschnitt 52 ist schwierig wahrzunehmen.
Wie in 38 gezeigt, können die Positionen der reflektierenden Abschnitte und übertragenden Abschnitte des optischen Elements 50 wie in 37 gezeigt invertiert werden. D. h., das optische Element 50 umfasst einen einzelnen Metallfilm, der über die untere transparente Plastikschicht 11 ausgebildet ist, das heißt auf der Rückoberfläche 15r der oberen transparenten Plastikschicht 15. Der einzelne Metallfilm erstreckt sich über sowohl den ersten Elementabschnitt 51 als auch den zweiten Elementabschnitt 52.
Der erste Elementabschnitt 51 umfasst eine Vielzahl von übertragenden Abschnitten 52, die mit gleichen Intervallen entlang der Y-Achse angeordnet sind. Jeder übertragende Abschnitt 72 ist wie ein Streifen geformt, der sich entlang der X-Achse erstreckt. Jeder der reflektierenden Abschnitte 71a ist zwischen entsprechenden zwei übertragenden Abschnitten 72 angeordnet, die benachbart zueinander entlang der Y-Achse liegen. Die reflektierenden Abschnitte 71a und die übertragenden Abschnitte 72 sind aufeinanderfolgend und abwechselnd entlang der Y-Achse angeordnet und bilden einen Übertragungsbeugungsabschnitt 70. Bei dem Übertragungsbeugungsabschnitt 70 bilden ein reflektierender Abschnitt 71a und ein übertragender Abschnitt 72, die benachbart zueinander liegen, einen Übertragungsperiodenabschnitt 73, der eine vorbestimmte Gitterperiode da aufweist. Bei dem ersten Elementabschnitt 51 dient die Sektion des Metallfilms, die die übertragenden Abschnitte 72 umgeben, auch als ein reflektierender Abschnitt 71b.
Der zweite Elementabschnitt 52 umfasst eine Vielzahl von übertragenden Abschnitten 82, die mit gleichen Intervallen entlang der Y-Achse angeordnet sind. Jeder übertragende Abschnitt 82 ist wie ein Streifen geformt, der sich entlang der X-Achse erstreckt. Jeder der reflektierenden Abschnitte 81a ist zwischen entsprechenden zwei übertragenden Abschnitten 82A angeordnet, die benachbart zueinander entlang der Y-Achse liegen.
Die reflektierenden Abschnitte 81a und die übertragenden Abschnitte 82 sind aufeinanderfolgend und abwechselnd entlang der Y-Achse angeordnet und bilden einen Übertragungsbeugungsabschnitt 80. Bei dem Übertragungsbeugungsabschnitt 80 bilden ein reflektierender Abschnitt 81a und ein übertragender Abschnitt 82, die benachbart zueinander liegen, einen Übertragungsperiodenabschnitt 83, der eine vorbestimmte Gitterperiode db aufweist. Die Gitterperiode db bei dem zweiten Elementabschnitt 52 ist kleiner als die Gitterperiode da bei dem ersten Elementabschnitt 51. Bei dem zweiten Elementabschnitt 52 dient die Sektion des Metallfilms, die die übertragenden Abschnitte 82 umgibt, auch als ein reflektierender Abschnitt 81b.
Eine solche Struktur weist die gleichen Vorteile wie das optische Element 50 des fünften Ausführungsbeispiels auf.
Wie in 39 gezeigt, kann das optische Element 50 eine Kreuzgitterstruktur aufweisen. Das optische Element 50 umfasst einen ersten Elementabschnitt 51 und einen zweiten Elementabschnitt 52. Bei dem ersten Elementabschnitt 51 ist eine Vielzahl von rechteckigen reflektierenden Abschnitten 91 mit gleichen Intervallen entlang der X-Achse angeordnet und mit gleichen Intervallen entlang der Y-Achse angeordnet. Übertragende Abschnitte 92 erstrecken sich entlang der Y-Achse und sind zwischen jeweiligen zwei reflektierenden Abschnitten 91 angeordnet, die benachbart zueinander entlang der X-Achse liegen. Zudem erstrecken sich übertragende Abschnitte 92 entlang der X-Achse und sind zwischen jeweiligen zwei reflektierenden Abschnitten 91 angeordnet, die benachbart zueinander entlang der Y-Achse liegen. Die reflektierenden Abschnitte 91 und die übertragenden Abschnitte 92 sind aufeinanderfolgend und abwechselnd entlang der X-Achse angeordnet und aufeinanderfolgend und abwechselnd entlang der Y-Achse angeordnet. Eine Vielzahl von reflektierenden Abschnitten 91 und eine Vielzahl von übertragenden Abschnitten 92 bilden so einen Übertragungsbeugungsabschnitt 90 aus. Ferner bilden ein reflektierender Abschnitt 91 und ein übertragender Abschnitt 92, die benachbart zueinander entlang der X-Achse liegen, einen Übertragungsperiodenabschnitt 93 aus, und ein reflektierender Abschnitt 91 und ein übertragender Abschnitt 92, die benachbart zueinander entlang der Y-Achse liegen, bilden einen Übertragungsperiodenabschnitt 93 aus. Bei dem Übertragungsbeugungsabschnitt 90 ist die Gitterperiode entlang der Periodizitätsachse, die parallel zu der X-Achse liegt, gleich der Gitterperiode entlang der Periodizitätsachse, die parallel zu der Y-Achse liegt, und jede Gitterperiode ist eine vorbestimmte Gitterperiode da.
Bei dem zweiten Elementabschnitt 52 ist eine Vielzahl von rechteckigen reflektierenden Abschnitten 101 mit gleichen Intervallen entlang der X-Achse angeordnet und mit gleichen Intervallen entlang der Y-Achse angeordnet. Übertragende Abschnitte 102 erstrecken sich entlang der Y-Achse und sind zwischen jeweiligen zwei reflektierenden Abschnitten 101 angeordnet, die benachbart zueinander entlang der X-Achse liegen. Zudem erstrecken sich übertragende Abschnitte 102 entlang der X-Achse und sind zwischen jeweiligen zwei reflektierenden Abschnitten 101 angeordnet, die benachbart zueinander entlang der Y-Achse liegen.
Die reflektierenden Abschnitte 101 und der übertragende Abschnitt 102 sind aufeinanderfolgend und abwechselnd entlang der X-Achse angeordnet und aufeinanderfolgend und abwechselnd entlang der Y-Achse angeordnet. Eine Vielzahl von reflektierenden Abschnitten 101 und eine Vielzahl von übertragenden Abschnitten 102 bilden daher einen Übertragungsbeugungsabschnitt 100 aus. Ferner bilden ein reflektierender Abschnitt 101 und ein übertragender Abschnitt 102, die benachbart zueinander sind entlang der X-Achse, einen Übertragungsperiodenabschnitt 103 aus, und ein reflektierender Abschnitt 101 und ein übertragender Abschnitt 102, die benachbart zueinander entlang der Y-Achse liegen, bilden einen Übertragungsperiodenabschnitt 103 aus. Bei dem Übertragungsbeugungsabschnitt 100 ist die Gitterperiode entlang der Periodizitätsachse, die parallel zu der X-Achse liegt, gleich der Gitterperiode entlang der Periodizitätsachse, die parallel zu der Y-Achse liegt, und jede Gitterperiode ist eine vorbestimmte Gitterperiode db. Die Gitterperiode db des Übertragungsbeugungsabschnitts 100 bei dem zweiten Elementabschnitt 52 ist kleiner als die Gitterperiode da des Übertragungsbeugungsabschnitts 90 bei dem ersten Elementabschnitt 51.
Bei einem solchen optischen Element 50 wird die Grenze zwischen dem ersten Elementabschnitt 51 und dem zweiten Elementabschnitt 52 nicht leicht wahrgenommen bei einer Betrachtung bzw. Beobachtung von reflektiertem Licht. Jedoch kann bei einer Beobachtung von übertragenem Licht die Grenze zwischen dem ersten Elementabschnitt 51 und dem zweiten Elementabschnitt 52 leicht wahrgenommen werden, da das von einer Übertragung durch den ersten Elementabschnitt 51 resultierende Beugungslicht sich unterscheidet von dem von einer Übertragung durch den zweiten Elementabschnitt 52 resultierenden Beugungslicht.
Wie in 40 gezeigt, können bei dem optischen Element 50 die Positionen der reflektierenden Abschnitte und der übertragenden Abschnitte in 39 invertiert werden. D. h., das optische Element 50 umfasst einen einzelnen Metallfilm, der über die untere transparente Plastikschicht 11 ausgebildet ist, d. h. auf der Rückoberfläche 15r der oberen transparenten Plastikschicht 15. Der einzelne Metallfilm erstreckt sich über sowohl den ersten Elementabschnitt 51 und den zweiten Elementabschnitt 52.
Bei dem ersten Elementabschnitt 51 ist eine Vielzahl von rechteckigen übertragenden Abschnitten 92 mit gleichen Intervallen entlang der X-Achse angeordnet und ist mit gleichen Intervallen entlang der Y-Achse angeordnet. Reflektierende Abschnitte 91a erstrecken sich entlang der Y-Achse und sind zwischen jeweiligen zwei übertragenden Abschnitten 92 angeordnet, die benachbart zueinander entlang der X-Achse liegen. Zudem erstrecken sich reflektierende Abschnitte 91a entlang der X-Achse und sind zwischen jeweiligen zwei übertragenden Abschnitten 92 angeordnet, die benachbart zueinander entlang der Y-Achse liegen. Die Sektion des Metallfilms, die die übertragenden Abschnitte 92 umgibt, dient auch als ein reflektierender Abschnitt 91b.
Die reflektierenden Abschnitte 91a und die übertragenden Abschnitte 92 sind aufeinanderfolgend und abwechselnd entlang der X-Achse angeordnet und sind aufeinanderfolgend und abwechselnd entlang der Y-Achse angeordnet. Eine Vielzahl von reflektierenden Abschnitten 91a und eine Vielzahl von übertragenden Abschnitten 92 bilden somit einen Übertragungsbeugungsabschnitt 90 aus. Ferner bilden ein reflektierender Abschnitt 91a und ein übertragender Abschnitt 92, die benachbart zueinander entlang der X-Achse liegen, einen Übertragungsperiodenabschnitt 93 aus, und ein reflektierender Abschnitt 91a und ein übertragender Abschnitt 92, die benachbart zueinander entlang der Y-Achse liegen, bilden einen Übertragungsperiodenabschnitt 93 aus. Bei dem Übertragungsbeugungsabschnitt 90 ist die Gitterperiode entlang der Periodizitätsachse, die parallel zu der X-Achse liegt, gleich der Gitterperiode entlang der Achse, die parallel zu der Y-Achse liegt, und jede Gitterperiode ist eine vorbestimmte Gitterperiode da.
Bei dem zweiten Elementabschnitt 52 ist eine Vielzahl von rechteckigen übertragenden Abschnitten 102 mit gleichen Intervallen entlang der X-Achse angeordnet und mit gleichen Intervallen entlang der Y-Achse angeordnet. Reflektierende Abschnitte 101a erstrecken sich entlang der Y-Achse und sind zwischen jeweiligen zwei übertragenden Abschnitten 102 angeordnet, die benachbart zueinander entlang der X-Achse liegen. Zudem erstrecken sich reflektierende Abschnitte 101a entlang der X-Achse und sind zwischen jeweiligen zwei übertragenden Abschnitten 102 angeordnet, die benachbart zueinander entlang der Y-Achse liegen. Die Sektion des Metallfilms, die die übertragenden Abschnitte 92 umgibt, dient auch als ein reflektierender Abschnitt 101b. Die reflektierenden Abschnitte 101a und die übertragenden Abschnitte 102 sind aufeinanderfolgend und abwechselnd entlang der X-Achse angeordnet und es sind aufeinanderfolgend und abwechselnd entlang der Y-Achse angeordnet. Eine Vielzahl von reflektierenden Abschnitten 101 und eine Vielzahl von übertragenden Abschnitten 102 bilden so einen Übertragungsbeugungsabschnitt 100 aus. Ferner bilden ein reflektierender Abschnitt 101a und ein übertragender Abschnitt 102, die benachbart zueinander entlang der X-Achse liegen, einen Übertragungsperiodenabschnitt 103 aus, und ein reflektierender Abschnitt 101a und ein übertragender Abschnitt 102, die benachbart zueinander entlang der Y-Achse liegen, bilden einen Übertragungsperiodenabschnitt 103 aus. Bei dem Übertragungsbeugungsabschnitt 100 ist die Gitterperiode entlang der Periodizitätsachse, die parallel zu der X-Achse liegt, gleich der Gitterperiode entlang der Achse, die parallel zu der Y-Achse liegt, und jede Gitterperiode ist eine vorbestimmte Gitterperiode db. Die Gitterperiode db des Übertragungsbeugungsabschnitts 100 bei dem zweiten Elementabschnitt 52 ist kleiner als die Gitterperiode da des Übertragungsbeugungsabschnitts 90 bei dem ersten Elementabschnitt 51. Eine solche Struktur hat die gleichen Vorteile wie das optische Element 50 wie in 39 gezeigt. Das optische Element 50 kann mit der Struktur des vierten Ausführungsbeispiels kombiniert werden. D. h., die Periodizitätsachse des Übertragungsbeugungsabschnitts 70 bei dem ersten Elementabschnitt 51 kann sich von der Periodizitätsachse des Übertragungsbeugungsabschnitt 80 bei dem zweiten Elementabschnitt 52 unterscheiden.
Sechstes Ausführungsbeispiel
Bezugnehmend auf 41 wird nachstehend ein optisches Element gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel beschrieben. Das optische Element des sechsten Ausführungsbeispiels unterscheidet sich von dem optischen Element des vierten Ausführungsbeispiels in der Anzahl von Elementabschnitten, die ein optisches Element ausbilden. Daher werden die nachstehenden Beschreibungen sich auf diesen Unterschied fokussieren. Die selben Bezugszeichen sind jenen Komponenten gegeben, die die gleichen wie die entsprechenden Komponenten des optischen Elements des vierten Ausführungsbeispiels sind. Solche Komponenten werden nicht detailliert beschrieben. Bei der folgenden Beschreibung wird die Struktur des optischen Elements und der Betrieb des optischen Elements in dieser Reihenfolge beschrieben.
Struktur des optischen Elements
Bezugnehmend auf 41 wird nachstehend die Struktur des optischen Elements beschrieben. In 41 wird zum Zwecke der Einfachheit einer Beschreibung der reflektierenden Abschnitte und der übertragenden Abschnitte des optischen Elements die obere transparente Plastikschicht nicht gezeigt, und die reflektierenden Abschnitte sind mit Punkten schattiert.
Wie in 41 gezeigt, umfasst ein optisches Element 110 einen ersten Elementabschnitt 111, einen zweiten Elementabschnitt 112, und einen dritten Elementabschnitt 113, die bei der unteren transparenten Plastikschicht 11 definiert sind. Der erste Elementabschnitt 111 umfasst eine Vielzahl von reflektierenden Abschnitten 121, die mit gleichen Intervallen entlang der Y-Achse angeordnet sind. Jeder reflektierende Abschnitt 121 ist wie ein Streifen geformt, der sich entlang der X-Achse erstreckt. Jeder von übertragenden Abschnitten 122 ist zwischen entsprechenden zwei reflektierenden Abschnitten 121 angeordnet, die benachbart zueinander entlang der Y-Achse liegen. Jeder übertragende Abschnitt 122 ist wie ein Streifen geformt, der sich entlang der X-Achse erstreckt. Die reflektierenden Abschnitte 121 und die übertragenden Abschnitte 122 sind aufeinanderfolgend und abwechselnd entlang der Y-Achse angeordnet und bilden einen Übertragungsbeugungsabschnitt 120, der eine vorbestimmte Gitterperiode PC aufweist. Jeder reflektierende Abschnitt 121 weist eine periodische unebene Struktur auf und erzeugt rotes Beugungslicht als Reflexionslicht, beispielsweise.
Auf die gleiche Weise wie der erste Elementabschnitt 111 umfasst der zweite Elementabschnitt 112 eine Vielzahl von reflektierenden Abschnitten 131, die mit gleichen Intervallen entlang der Y-Achse angeordnet sind. Jeder reflektierende Abschnitt 131 ist wie ein Streifen geformt, der sich entlang der X-Achse erstreckt. Jeder der übertragenden Abschnitte 132 ist zwischen entsprechenden zwei reflektierenden Abschnitten 131 angeordnet, die benachbart zueinander entlang der Y-Achse liegen. Jeder übertragende Abschnitt 132 ist wie ein Streifen geformt, der sich entlang der X-Achse erstreckt. Die reflektierenden Abschnitte 131 und die übertragenden Abschnitte 132 sind aufeinanderfolgend und abwechselnd entlang der Y-Achse angeordnet und bilden einen Übertragungsbeugungsabschnitt 130 aus, der eine vorbestimmte Gitterperiode db aufweist. Jeder reflektierende Abschnitt 131 weist eine periodische unebene Struktur auf, die sich bezüglich Eigenschaften von der periodischen unebenen Struktur des reflektierenden Abschnitts 121 bei dem ersten Elementabschnitt 111 unterscheidet. Der reflektierende Abschnitt 131 erzeugt beispielsweise grünes Beugungslicht als Reflexionslicht.
Auf die gleiche Weise wie der erste Elementabschnitt 111 umfasst der dritte Elementabschnitt 113 eine Vielzahl von reflektierenden Abschnitten 141, die mit gleichen Intervallen entlang der Y-Achse angeordnet sind. Jeder reflektierende Abschnitt 141 ist wie ein Streifen geformt, der sich entlang der X-Achse erstreckt. Jeder der übertragenden Abschnitte 142 ist zwischen entsprechenden zwei reflektierenden Abschnitten 141 angeordnet, die benachbart zueinander entlang der Y-Achse liegen. Jeder übertragende Abschnitt 142 ist wie ein Streifen geformt, der sich entlang der X-Achse erstreckt. Die reflektierenden Abschnitte 141 und die übertragenden Abschnitte 142 sind aufeinanderfolgend und abwechselnd entlang der Y-Achse angeordnet und bilden einen Übertragungsbeugungsabschnitt 140, der eine vorbestimmte Gitterperiode de aufweist. Die Gitterperiode de bei dem dritten Elementabschnitt 113, die Gitterperiode dc bei dem ersten Elementabschnitt 111 und die Gitterperiode dd bei dem zweiten Elementabschnitt 112 sind die gleichen. Jedoch müssen die Gitterperiode bei den drei Elementabschnitten nicht die gleichen sein.
Jeder reflektierende Abschnitt 141 weist eine periodische unebene Struktur auf, die sich bezüglich Eigenschaften von sowohl der unebenen Struktur des reflektierenden Abschnitts 121 bei dem ersten Elementabschnitt 111 als auch der unebenen Struktur bei dem reflektierenden Abschnitt 131 bei dem zweiten Elementabschnitt 112 unterscheidet. Der reflektierende Abschnitt 141 erzeugt beispielsweise blaues Beugungslicht als Reflexionslicht.
Betrieb des optischen Elements
Wenn Licht auf die Übertragungsbeugungsabschnitte des optischen Elements 110 durch die obere transparente Plastikschicht 15 einfällt, erzeugt der erste Elementabschnitt 111 rotes Beugungslicht als Reflexionslicht, der zweite Elementabschnitt 112 erzeugt grünes Beugungslicht als Reflexionslicht, und der dritte Elementabschnitt 113 erzeugt blaues Beugungslicht als Reflexionslicht. Das von dem optischen Element 50 abgestrahlte Reflexionslicht ist eine Mischung von drei Beugungslichtstrahlen und ist daher weißes Licht.
Das optische Element 50 ist in der Lage, weißes Reflexionslicht zu erzeugen ohne die reflektierenden Abschnitte, die nicht periodische unebene Strukturen aufweisen und gestreutes Licht reflektieren, oder die reflektierenden Abschnitte, die zylindrische Oberflächen aufweisen und gestreutes Licht reflektieren, zu umfassen.
Ein Vorteil des optischen Elements des sechsten Ausführungsbeispiels wird nachstehend beschrieben.

(13) Die drei Elementabschnitte des optischen Elements 110 weisen untereinander bzw. gegenseitig verschiedene periodische unebene Strukturen auf und erzeugen daher gegenseitig unterschiedliche Beugungslichtstrahlen als Reflexionslicht. Daher gibt das optische Element 110 weißes Reflexionslicht ab.

Abwandlungen des sechsten Ausführungsbeispiels
Das sechste Ausführungsbeispiel, das vorstehend beschrieben ist, kann wie folgt modifiziert bzw. abgewandelt werden. In 42, die nachstehend beschrieben wird, wird die obere transparente Plastikschicht nicht gezeigt zum Zwecke der Einfachheit einer Erklärung der reflektierenden Abschnitte und der übertragenden Abschnitte des optischen Elements.
Das optische Element 110 ist nicht auf eine Struktur beschränkt, bei der weißes Reflexionslicht erzeugt wird durch Kombination von Beugungslichtstrahlen. Es ist ausreichend, dass das optische Element 50 drei Elementabschnitte umfasst, die voneinander unterschiedlich sind in zumindest einem aus einem optischen Effekt, der von einer Reflexion herrührt, und einem optischen Effekt, der von einer Übertragung herrührt.
Solange das optische Element 110 drei oder mehr Elementabschnitte aufweist, ist die Anzahl von Elementabschnitten nicht begrenzt. Beispielsweise kann das optische Element 110 vier Elementabschnitte aufweisen. Wie in 42 gezeigt, kann ein optisches Element 110 einen ersten Elementabschnitt 111, einen zweiten Elementabschnitt 112, einen dritten Elementabschnitt 113, und einen vierten Elementabschnitt 114 aufweisen, die an der unteren transparenten Plastikschicht 11 definiert sind. Der erste Elementabschnitt 111 umfasst eine Vielzahl von reflektierenden Abschnitten 121, die mit gleichen Intervallen entlang der X-Achse angeordnet sind. Jeder reflektierende Abschnitt ist wie ein Streifen geformt, der sich entlang der Y-Achse erstreckt. Bei dem ersten Elementabschnitt 111 ist jedes von übertragenden Abschnitten 122 zwischen entsprechenden zwei reflektierenden Abschnitten 121 angeordnet, die benachbart zueinander entlang der X-Achse liegen. Jeder übertragende Abschnitt 122 ist wie ein Streifen geformt, der sich entlang der Y-Achse erstreckt.
Die reflektierenden Abschnitte 121 und die übertragenden Abschnitte 122 sind aufeinanderfolgend und abwechselnd entlang der X-Achse angeordnet und bilden einen Übertragungsbeugungsabschnitt 120 aus. Bei dem Übertragungsbeugungsabschnitt 120 bilden ein reflektierender Abschnitt 121 und ein übertragender Abschnitt 122, die benachbart zueinander liegen, einen Übertragungsperiodenabschnitt 123, der eine vorbestimmte Gitterperiode dc aufweist. Der zweite Elementabschnitt 112 umfasst eine Vielzahl von reflektierenden Abschnitten 131, die mit gleichen Intervallen entlang der Y-Achse angeordnet sind. Jeder reflektierende Abschnitt 131 ist wie ein Streifen geformt, der sich entlang der X-Achse erstreckt. Bei dem zweiten Elementabschnitt 112 ist jedes von übertragenden Abschnitten 132 zwischen entsprechenden zwei reflektierenden Abschnitten 131 angeordnet, die benachbart zueinander entlang der Y-Achse angeordnet sind. Jeder übertragende Abschnitt 132 ist wie ein Streifen geformt, der sich entlang der X-Achse erstreckt.
Die reflektierenden Abschnitte 131 und die übertragenden Abschnitte 132 sind aufeinanderfolgend und abwechselnd entlang der Y-Achse angeordnet und bilden einen Übertragungsbeugungsabschnitt 130. Bei dem Übertragungsbeugungsabschnitt 130 bildet ein reflektierender Abschnitt 131 und ein übertragender Abschnitt 132, die benachbart zueinander liegen, einen Übertragungsperiodenabschnitt 133, der eine vorbestimmte Gitterperiode db aufweist. Die Gitterperiode dd ist gleich der Gitterperiode dc des Übertragungsbeugungsabschnitts 120 bei dem ersten Elementabschnitt 111. Die Periodizitätsachse des Übertragungsbeugungsabschnitts 130 bei dem zweiten Elementabschnitt 112 ist senkrecht zu der Periodizitätsachse des Übertragungsbeugungsabschnitts 120 bei dem ersten Elementabschnitt 111.
Der dritte Elementabschnitt 113 umfasst eine Vielzahl von reflektierenden Abschnitten 141, die mit gleichen Elementen entlang der X-Achse angeordnet sind. Jeder reflektierende Abschnitt 141 ist wie ein Streifen geformt, der sich entlang der Y-Achse erstreckt. Bei dem dritten Elementabschnitt 113 ist jeder von übertragenden Abschnitten 142 zwischen entsprechenden zwei reflektierenden Abschnitten 141 angeordnet, die benachbart zueinander entlang der X-Achse liegen. Jeder übertragende Abschnitt 142 ist wie ein Streifen geformt, der sich entlang der Y-Achse erstreckt.
Die reflektierenden Abschnitte 141 und die übertragenden Abschnitte 142 sind aufeinanderfolgend und abwechselnd entlang der X-Achse angeordnet und bilden einen Übertragungsbeugungsabschnitt 140 aus. Bei dem Übertragungsbeugungsabschnitt 140 bilden ein reflektierender Abschnitt 141 und ein übertragender Abschnitt 142, die benachbart zueinander liegen, einen Übertragungsperiodenabschnitt 143, der eine vorbestimmte Gitterperiode db aufweist. Die Gitterperiode de des Übertragungsbeugungsabschnitts 140 ist größer als beide aus der Gitterperiode dc des Übertragungsbeugungsabschnitts 120 bei dem ersten Elementabschnitt 111 und der Gitterperiode db des Übertragungsbeugungsabschnitts 130 bei dem zweiten Elementabschnitt 112.
Der vierte Elementabschnitt 114 umfasst eine Vielzahl von reflektierenden Abschnitten 151, die mit gleichen Intervallen entlang der Y-Achse angeordnet sind. Jeder reflektierende Abschnitt 151 ist wie ein Streifen geformt, der sich entlang der X-Achse erstreckt. Bei dem vierten Elementabschnitt 114 ist jeder aus übertragenden Abschnitten 152 zwischen entsprechenden zwei reflektierenden Abschnitten 151 angeordnet, die benachbart zueinander entlang der Y-Achse liegen. Jeder übertragende Abschnitt 152 ist wie ein Streifen geformt, der sich entlang der X-Achse erstreckt.
Die reflektierenden Abschnitte 151 und die übertragenden Abschnitte 152 sind aufeinanderfolgend und abwechselnd entlang der Y-Achse angeordnet und bilden einen Übertragungsbeugungsabschnitt 150. Bei dem Übertragungsbeugungsabschnitt 150 bilden ein reflektierender Abschnitt 151 und ein übertragender Abschnitt 152, die benachbart zueinander liegen, einen Übertragungsperiodenabschnitt 153 aus, der eine vorbestimmte Gitterperiode df aufweist. Die Gitterperiode df ist gleich der Gitterperiode de des Übertragungsbeugungsabschnitts 140 bei dem dritten Elementabschnitt 113. Die Periodizitätsachse des Übertragungsbeugungsabschnitts 140 bei dem vierten Elementabschnitt 114 ist senkrecht zu der Periodizitätsachse des Übertragungsbeugungsabschnitts 140 bei dem dritten Elementabschnitt 113.
Jeder reflektierende Abschnitt bei jedem Elementabschnitt ist eines aus einem reflektierenden Abschnitt, der eine nicht periodische unebene Struktur aufweist und gestreutes Licht als Reflexionslicht erzeugt, ein reflektierender Abschnitt, der eine zylindrische Oberfläche aufweist und gestreutes Licht als Reflexionslicht aufweist, und ein reflektierender Abschnitt, der eine periodische unebene Struktur aufweist und Beugungslicht als Reflexionslicht erzeugt.
Die vier Elementabschnitte des optischen Elements 40 umfassen Elementabschnitte, die sich voneinander unterscheiden in zumindest einem aus der Periodizitätsachse und der Gitterperiode des Übertragungsbeugungsabschnitts. Daher können unterschiedliche optische Effekte zu dem einzelnen optischen Element 50 hinzugefügt werden bis zu der Anzahl der Elementabschnitte. Durch Einstellen der Elementabschnitte, gegenseitig verschiedene optische Effekte bereit zu stellen bei einer Betrachtung reflektierten Lichts oder bei einer Betrachtung übertragenen Lichts, kann das optische Element 50 eine Vielzahl von Reflexionsbildern und eine Vielzahl von Übertragungsbildern unter Verwendung von gestreutem Licht und Beugungslicht anzeigen.
Zumindest eines aus den drei oder mehr Elementabschnitten des optischen Elements 110 kann eine Kreuzgitterstruktur aufweisen.
Bei dem optischen Element 110 des sechsten Ausführungsbeispiels und der Abwandlung des optischen Elements 110 des sechsten Ausführungsbeispiels können die Positionen der reflektierenden Abschnitte und der übertragenden Abschnitte invertiert werden. D. h., die Struktur des optischen Elements 110 des sechsten Ausführungsbeispiels und die Struktur des optischen Elements 110 der Abwandlung des sechsten Ausführungsbeispiels kann mit der Struktur des optischen Elements 10 wie in 14 gezeigt kombiniert werden, was eine Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels ist.
Siebtes Ausführungsbeispiel
Bezugnehmend auf 43 wird nachstehend ein optisches Element gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel beschrieben. Das optische Element des siebten Ausführungsbeispiels unterscheidet sich von dem optischen Element des vierten Ausführungsbeispiels darin, dass einer der zwei Elementabschnitte, die das optische Element ausbilden, kein Beugungslicht als übertragenes Licht erzeugt. Daher werden sich die folgenden Beschreibungen auf diesen Unterschied fokussieren. Die selben Bezugszeichen werden jenen Komponenten die die gleichen wie die entsprechenden Komponenten des optischen Elements des vierten Ausführungsbeispiels gegeben. Solche Komponenten werden nicht im Detail beschrieben. Bei der folgenden Beschreibung werden die Struktur des optischen Elements und der Betrieb des optischen Elements in dieser Reihenfolge beschrieben.
Struktur des optischen Elements
Bezugnehmend auf 43 wird die Struktur des optischen Elements nachstehend beschrieben. In 43 ist zum Zwecke der Einfachheit einer Erklärung der reflektierenden Abschnitte und der übertragenden Abschnitte des optischen Elements die obere transparente Plastikschicht nicht gezeigt, und die reflektierenden Abschnitte sind mit Punkten schattiert bzw. schraffiert.
Wie in 43 gezeigt, umfasst ein optisches Element 160 einen ersten Elementabschnitt 161 und einen zweiten Elementabschnitt 162. Der erste Elementabschnitt 161 umfasst eine Vielzahl von reflektierenden Abschnitten 171, die mit gleichen Intervallen entlang der Y-Achse angeordnet sind. Jeder reflektierende Abschnitt 171 ist wie ein Streifen geformt, der sich entlang der X-Achse erstreckt. Bei dem ersten Elementabschnitt 161 ist jeder von übertragenden Abschnitten 172 zwischen entsprechenden zwei reflektierenden Abschnitten 171 angeordnet, die benachbart zueinander entlang der Y-Achse liegen. Jeder übertragende Abschnitt 172 ist wie ein Streifen geformt, der sich entlang der X-Achse erstreckt. Die reflektierenden Abschnitte 171 und die übertragenden Abschnitte 172 sind aufeinanderfolgend und abwechselnd entlang der Y-Achse angeordnet und bilden einen Übertragungsbeugungsabschnitt 170 aus. Der Übertragungsbeugungsabschnitt 170 weist eine vorbestimmte Gitterperiode dg auf.
Jeder reflektierende Abschnitt 171 weist eine nicht periodische unebene Struktur auf und erzeugt gestreutes Licht als Reflexionslicht. Der reflektierende Abschnitt 171 kann eine zylindrische Oberfläche aufweisen und gestreutes Licht als Reflexionslicht erzeugen. Bei dem ersten Elementabschnitt 161 ist das Verhältnis zwischen der Summe von Flächen von allen reflektierenden Abschnitten und der Fläche von Sektionen, die Licht übertragen, einschließlich der übertragenden Abschnitte 172, ein erstes Flächenverhältnis S1.
Der zweite Elementabschnitt 162 umfasst eine Vielzahl von reflektierenden Abschnitten 181, die unregelmäßig entlang der Y-Achse angeordnet sind. Jeder reflektierende Abschnitt 181 ist wie ein Streifen geformt, der sich entlang der X-Achse erstreckt. Die reflektierenden Abschnitte 181 umfassen reflektierende Abschnitte 181 von verschiedenen Breiten entlang der Y-Achse. Bei dem zweiten Elementabschnitt 162 ist jedes von übertragenden Abschnitten 182 zwischen entsprechenden zwei reflektierenden Abschnitten 181 angeordnet, die benachbart zueinander entlang der Y-Achse liegen. Die übertragenden Abschnitte 182 umfassen übertragende Abschnitte 182 von verschiedenen Breiten entlang der Y-Achse. Jeder übertragende Abschnitt 182 ist wie ein Streifen geformt, der sich entlang der X-Achse erstreckt. Die reflektierenden Abschnitte 181 und die übertragenden Abschnitte 182 sind aufeinanderfolgend und abwechselnd entlang der Y-Achse angeordnet. Der reflektierende Abschnitt 181 ist ein Beispiel eines streuenden Abschnitts, und der übertragende Abschnitt 182 ist ein Beispiel eines zweiten übertragenden Abschnitts.
Jeder reflektierende Abschnitt 181 weist eine nicht periodische unebene Struktur auf, die identisch bezüglich Eigenschaften mit der nicht periodischen unebenen Struktur der reflektierenden Abschnitte 171 bei dem ersten Elementabschnitt 161 ist und gestreutes Licht als Reflexionslicht erzeugt. Alternativ kann der reflektierende Abschnitt 181 eine zylindrische Oberfläche aufweisen und gestreutes Licht als Reflexionslicht erzeugen. Bei dem zweiten Elementabschnitt 162 ist das Verhältnis zwischen der Summe von Flächen von allen reflektierenden Abschnitten 181 und der Fläche von Sektionen, die Licht übertragen, einschließlich der übertragenden Abschnitte 182, ein zweites Flächenverhältnis S2. Das erste Flächenverhältnis S1 ist gleich dem zweiten Flächenverhältnis S2.
Effekt des optischen Elements
Die nicht periodische unebene Struktur der reflektierenden Abschnitte 171 bei dem ersten Elementabschnitt 161 ist identisch bezüglich Eigenschaften mit der nicht periodischen unebenen Struktur der reflektierenden Abschnitte 181 bei dem zweiten Elementabschnitt 162. Zudem ist das erste Flächenverhältnis S1 bei dem ersten Elementabschnitt 161 gleich dem zweiten Flächenverhältnis S2. Daher ist, wenn Licht auf die reflektierenden Abschnitte durch die obere transparente Plastikschicht 15 einfällt, das gestreute Licht von dem ersten Elementabschnitt 161 identisch mit dem gestreuten Licht von dem zweiten Elementabschnitt 162 bei einer Betrachtung von reflektiertem Licht. Daher ist es schwierig, die Grenze zwischen dem ersten Elementabschnitt 161 und dem zweiten Elementabschnitt 162 wahrzunehmen. Die Übertragungsbeugungsabschnitt 170 bei dem ersten Elementabschnitt 161 erzeugt Beugungslicht als übertragenes Licht, jedoch erzeugt der zweite Elementabschnitt 162 nicht Beugungslicht als übertragenes Licht. Folglich wird bei einer Betrachtung übertragenen Lichts schimmerndes Beugungslicht nur bei dem ersten Elementabschnitt 161 betrachtet bzw. beobachtet.
Ein Vorteil des optischen Elements des siebten Ausführungsbeispiels wird nachstehend beschrieben.

(14) Das übertragene Licht, das durch den ersten Elementabschnitt 161 übertragen ist, ist Beugungslicht, das Beugungsbilder ausbildet, die sich voneinander in einer Farbe unterscheiden. Im Gegensatz ist durch den zweiten Elementabschnitt 162 übertragenes Licht weißes Licht. Dies veranschaulicht den Unterschied zwischen den zwei Arten von übertragenem Licht, die durch das optische Element 160 übertragen sind.

Abwandlungen des siebten Ausführungsbeispiels
Das vorstehend beschriebene siebte Ausführungsbeispiel kann wie folgt abgewandelt werden.
Die reflektierenden Abschnitte 171 bei dem ersten Elementabschnitt 161 und die reflektierenden Abschnitte 181 bei dem zweiten Elementabschnitt 162 können periodische unebene Strukturen aufweisen und Beugungslicht als Reflexionslicht erzeugen. Bei dieser Struktur wird, solange die reflektierenden Abschnitte 161 bei dem ersten Elementabschnitt 161 identisch bezüglich Eigenschaften mit den reflektierenden Abschnitten 181 bei dem zweiten Elementabschnitt 162 sind, die Grenze zwischen dem ersten Elementabschnitt 161 und dem zweiten Elementabschnitt 162 nicht leicht wahrgenommen bei einer Betrachtung von reflektierten Licht.
Bei dem optischen Element 160 können die Positionen des reflektierenden Abschnitts 171 bei dem ersten Elementabschnitt 161 und die Positionen des übertragenden Abschnitts 172 bei dem ersten Elementabschnitt 161 invertiert werden, und die Positionen der reflektierenden Abschnitte 181 bei dem zweiten Elementabschnitt 162 und die Positionen des übertragenden Abschnitts 182 bei dem zweiten Elementabschnitt 162 können invertiert werden. Eine solche Struktur hat weiterhin die gleichen Vorteile wie das optische Element 160 des siebten Ausführungsbeispiels.
Das optische Element 160 kann eine Kreuzgitterstruktur aufweisen. D. h., wie in 44 gezeigt, umfasst ein optisches Element 160 einen ersten Elementabschnitt 161 und einen zweiten Elementabschnitt 162. Der erste Elementabschnitt 161 umfasst eine Vielzahl von rechteckigen reflektierenden Abschnitten 171, die mit gleichen Intervallen entlang der X-Achse angeordnet sind und mit gleichen Intervallen entlang der Y-Achse angeordnet sind. Bei dem ersten Elementabschnitt 161 erstrecken sich übertragende Abschnitte 172 entlang der Y-Achse und sind zwischen jeweiligen zwei reflektierenden Abschnitten 171 angeordnet, die benachbart zueinander entlang der X-Achse liegen. Zudem erstrecken sich übertragende Abschnitte 172 entlang der X-Achse und sind zwischen jeweiligen zwei reflektierenden Abschnitten 171 angeordnet, die benachbart zueinander entlang der Y-Achse liegen. Die reflektierenden Abschnitte 171 und die übertragenden Abschnitte 172 sind aufeinanderfolgend und abwechselnd entlang der X-Achse angeordnet und aufeinanderfolgend und abwechselnd entlang der Y-Achse angeordnet, um einen Übertragungsbeugungsabschnitt 170 auszubilden. Der Übertragungsbeugungsabschnitt 170 weist eine vorbestimmte Gitterperiode dg bei beiden aus der Periodizitätsachse, die parallel zu der X-Achse liegt und der Periodizitätsachse, die parallel zu der Y-Achse liegt, auf.
Bei dem zweiten Elementabschnitt 162 ist, wie entlang der Z-Achse gesehen, eine Vielzahl von rechteckigen reflektierenden Abschnitten 181 unregelmäßig in sowohl der X- als auch der Y-Achse angeordnet. Bei dem zweiten Elementabschnitt 162 sind übertragende Abschnitte 182 zwischen jeweiligen zwei reflektierenden Abschnitten 181 angeordnet, die benachbart zueinander entlang der X-Achse liegen. Zudem sind übertragende Abschnitte 182 zwischen jeweiligen zwei reflektierenden Abschnitten 181 angeordnet, die benachbart zueinander entlang der Y-Achse liegen. Eine solche Struktur weist weiterhin die gleichen Vorteile wie das optische Element 160 des siebten Ausführungsbeispiels auf.
Bei dem in 44 gezeigten optischen Element 160 können die Positionen der reflektierenden Abschnitte 171 und die Positionen des übertragenden Abschnitts 172 bei dem ersten Elementabschnitt 161 invertiert sein, und die Positionen der reflektierenden Abschnitte 181 und die Positionen der übertragenden Abschnitte 182 bei dem zweiten Elementabschnitt 162 können invertiert sein.
Beispiele
Beispiel 1
Als Erstes wurde als ein Ultravioletthärtharz eine Zusammenstellung vorbereitet, die 50,0 Masseteile (Masseanteile) von Urethan(meth)acrylat („urethane (meth)acrylate”), 30,0 Masseteile (Masseanteile) von Methylethylketon („methylethyl ketone”), 20,0 Masseteile (Masseanteile) von Ethylazetat („ethyl acetate”), und 1,5 Masseteile (Masseanteile) von einem Fotoinitiator enthielt. Als das Urethan(meth)acrylat wurde multifunktionales Urethan(meth)acrylat mit einem Molekulargewicht von 6000 verwendet. Irgacure 184 (hergestellt durch BASF SE) wurde als der Fotoinitiator verwendet.
Die Zusammenstellung wurde auf einen transparenten PET-Film mit einer Dicke von 23 μm mittels Gravurdruck aufgebracht, sodass die Dicke des Zusammenstellungsfilms nach einem Trocknen 1 μm betrug.
Dann wurde eine unebene Struktur unter Verwendung einer Originalplatte in dem aufgebrachten Film der Zusammenstellung gebildet.
Die Originalplatte enthielt eine Vielzahl von ersten Bereichen und eine Vielzahl von zweiten Bereichen. Die ersten und zweiten Bereiche waren rechteckig und hatten eine Breite von 5 μm entlang der Breitenachse, die eine gegebene Achse war, und eine Breite von 20 mm entlang der Längenachse, die senkrecht zu der Breitenachse war. Die ersten Bereiche und die zweiten Bereiche wurden aufeinanderfolgend und abwechselnd entlang der Breitenachse angeordnet.
Jeder erste Bereich hatte eine nicht periodische unebene Struktur, die eine Vielzahl von Vertiefungen aufwies, die sich entlang der Längenachse erstreckten, und eine Vielzahl von Erhebungen aufwies, die sich entlang der Längenachse erstreckten. Bei der nicht periodischen unebenen Struktur wurden die Vertiefungen und Erhebungen aufeinanderfolgend und abwechselnd entlang der Breitenachse auf eine nicht periodische Weise angeordnet. Bei der nicht periodischen Struktur war die Durchschnittsfrequenz 100 Linien pro Millimeter, und die Durchschnittstiefe der Vertiefungen war 100 nm.
Jeder zweite Bereich hatte eine Kreuzgitterstruktur, bei der zwei periodische unebene Strukturen einander schnitten. Eine der beiden periodischen unebenen Strukturen enthielt eine Vielzahl von Vertiefungen, die sich entlang der Längsachse erstreckten, und eine Vielzahl von Erhebungen, die sich entlang der Längsachse erstreckten. Die Vertiefungen und die Erhebungen waren abwechselnd und periodisch entlang der Breitenachse angeordnet. Die andere unebene Struktur enthielt eine Vielzahl von Vertiefungen, die sich entlang der Breitenachse erstreckten, und eine Vielzahl von Erhebungen, die sich entlang der Breitenachse erstreckten. Die Vertiefungen und Erhebungen wurden abwechselnd und periodisch entlang der Längenachse angeordnet. Bei jeder unebenen Struktur war die Raumfrequenz 2000 Linien pro Millimeter, und die Tiefe der Vertiefungen war 200 nm. Das Aspektverhältnis der unebenen Struktur bei dem zweiten Bereich war größer als das Aspektverhältnis der unebenen Struktur bei dem ersten Bereich.
Die Originalplatte wurde an der zylindrischen Oberfläche des Plattenzylinders des Gravurdruckapparats gestützt, und der aufgebrachte Film der Komposition wurde mit ultravioletten Strahlen bestrahlt, die von der gegenüberliegenden Seite des transparenten PET-Films von dem aufgebrachten Film der Komposition bzw. Zusammenstellung gerichtet war, während der aufgebrachte Film auf die Originalplatte gedrückt wurde. Das Ultravioletthärtharz in der Zusammenstellung wurde so gehärtet, um die obere transparente Plastikschicht zu erzeugen. Der Druck des Druckens wurde auf 2 kgf/cm² eingestellt, die Drucktemperatur wurde auf 80°C eingestellt, und die Druckgeschwindigkeit wurde auf 10 m/min eingestellt. Die ultravioletten Strahlen wurden unter Verwendung einer Hochtemperaturquecksilberlampe mit einer Intensität von 300 mJ/cm² gerichtet.
Dann wurde ein Al-Film, der ein Metallfilm zur Ausbildung reflektierender Abschnitte war, auf die Oberfläche der oberen transparenten Plastikschicht vakuumabgeschieden, die die unebene Struktur wie vorstehend beschrieben hatte. Die Dicke des Al-Films war auf 50 nm eingestellt. Dann wurde ein MgF₂-Film, der als die Maskenschicht zum Ätzen des Al-Films wirkte, vakuumabgeschieden auf die Oberfläche des Al-Films, der der Oberfläche in Kontakt mit der oberen transparenten Plastikschicht gegenüber lag. Die Dicke des MgF₂-Films wurde auf 20 nm eingestellt.
Der Al-Film wurde dann unter Verwendung einer Natriumhydroxidlösung bzw. Natronlauge geätzt. Nach dem Ätzen wurden die Sektionen des Al-Films, die an den Sektionen der oberen transparenten Plastikschicht, auf die die ersten Regionen der Originalplatte übertragen wurden, verblieben an der oberen transparenten Plastikschicht. Im Gegensatz dazu wurden die Sektionen des Al-Films, die bei den Sektionen der oberen transparenten Plastikschicht, auf die die zweiten Regionen der Originalplatte übertragen wurden, selektiv von der oberen transparenten Plastikschicht entfernt. Ein Übertragungsbeugungsabschnitt, der reflektierende Abschnitte und übertragende Abschnitte umfasste und eine Gitterperiode von 10 μm aufwies, wurde so an der oberen transparenten Plastikschicht gebildet. Zudem wurden Schutzabschnitte, die mit den übertragenden Abschnitten entlang der Dickenachse überlappten, auch ausgebildet.
Bei einer Beobachtung reflektierten Lichts des resultierenden optischen Elements wurde weißes Licht, das durch die nicht periodischen unebenen Strukturen der reflektierenden Abschnitte gestreut wurde, beobachtet. Bei einer Beobachtung übertragenen Lichts wurde übertragenes Licht von lebhafter schimmernde Farbe, das von einer Beugung durch die Drahtgitterstruktur von reflektierenden Abschnitten und übertragenden Abschnitten herrührte, die abwechselnd und periodisch angeordnet sind, beobachtet.
Beispiel 2
Bei Beispiel 2 war die erste Region der Originalplatte verschieden von der ersten Region der Originalplatte aus Beispiel 1. Die erste Region der Originalplatte von Beispiel 2 umfasst eine Vielzahl von Vertiefungen, die sich entlang der Breitenachse erstreckten, und eine Vielzahl von Erhebungen, die sich entlang der Breitenachse erstreckten. Die Vertiefungen und die Erhebungen waren abwechselnd entlang der Längenachse angeordnet. D. h., die erste Region hatte eine Beugungsstruktur, bei der die Raumfrequenz 1000 Linien pro Millimeter betrug, und die Tiefe der Vertiefungen 100 nm war.
Bei der Beobachtung reflektierten Lichts des optischen Elements, das unter Verwendung einer solchen Originalplatte ausgebildet wurde, wurde schimmerndes Beugungslicht, das durch die periodischen unebenen Strukturen der reflektierenden Abschnitte gebeugt wurde, beobachtet. Bei einer Betrachtung übertragenen Lichts wurde übertragenes Licht einer lebhaften schimmernden Farbe, das von einer Beugung durch die Drahtgitterstruktur von reflektierenden Abschnitten und übertragenden Abschnitten herrührte, die abwechselnd und periodisch angeordnet waren, beobachtet. Das Beugungslicht, das bei der Beobachtung reflektierten Lichts beobachtet wurde, unterschied sich von dem Beugungslicht, das bei der Beobachtung des übertragenen Lichts beobachtet wurde, in der Beugungsgitterperiode und damit in der Wellenlängenstreuung. Als ein Ergebnis war die schimmernde Farbe des an der Seite der oberen transparenten Plastikschicht gegenüber den reflektierenden Abschnitten beobachteten Licht verschieden von der schimmernden Farbe des an der Seite von Schutzabschnitten gegenüber den reflektierenden Abschnitten beobachteten Lichts.
Beispiel 3
Beispiel 3 unterschied sich von Beispiel 1 darin, dass die Originalplatte eine erste Sektion umfasste, die einem ersten Elementabschnitt entsprach, und eine zweite Sektion umfasste, die einem zweiten Elementabschnitt entsprach.
Die Originalplatte von Beispiel 3 umfasste die ersten und zweiten Sektionen. Bei der ersten Sektion wurden rechteckige erste Bereiche periodisch entlang der Breitenachse angeordnet und periodisch entlang der Längenachse angeordnet. Die Gitterperiode entlang der Breitenachse und die Gitterperiode entlang der Längenachse waren 10 μm. Bei dem zweiten Abschnitt wurden rechteckige erste Bereiche unregelmäßig angeordnet. Bei der zweiten Sektion waren zweite Regionen bei den Sektionen angeordnet die verschieden von den Sektionen waren bei denen erste Regionen angeordnet wurden. Die Summe von Flächen von ersten Regionen in der ersten Sektion war gleich jener in der zweiten Sektion.
Bei einer Betrachtung reflektierten Lichts des optischen Elements, das unter Verwendung einer solchen Originalplatte gebildet wurde, wurde gestreutes Licht bei beiden der zwei Elementabschnitte beobachtet, und daher wurde die Grenze zwischen den zwei Elementabschnitten nicht wahrgenommen. Bei einer Beobachtung von übertragenem Licht wurde Licht einer lebhaften schimmernden Farbe, die aus einer Beugung durch die Kreuzgitterstruktur der reflektierenden Abschnitte und übertragenden Abschnitte herrührte, die abwechselnd und periodisch angeordnet waren, bei einem der Elementabschnitte beobachtet. Bei dem anderen Elementabschnitt wurde weißes Licht, das durch die nicht periodischen übertragenden Abschnitte übertragen wurde, beobachtet.

Claims

Optisches Element mit einem Übertragungsbeugungsabschnitt, umfassend eine Vielzahl von reflektierenden Abschnitten, die mit gleichen Intervallen entlang einer gegebenen Achse angeordnet sind, wobei jeder der reflektierenden Abschnitte Licht reflektiert, das in sichtbarem Licht enthalten ist, und wobei das durch die reflektierenden Abschnitte reflektierte Licht ein Reflexionsbild ausbildet, und eine Vielzahl von übertragenden Abschnitten, von denen jeder durch zwei entsprechende reflektierende Abschnitte eingeklemmt ist, die entlang der gegebenen Achse benachbart zueinander liegen, wobei die übertragenden Abschnitte das sichtbare Licht übertragen, wobei zumindest ein Teil jedes reflektierenden Abschnitts das Reflexionsbild durch Wiedergabe eines Reflexionswinkels des durch die reflektierenden Abschnitte reflektierten Lichts ausbildet, der verschieden von einem Winkel von auf die reflektierenden Abschnitte einfallendem Licht ist, und wobei der Übertragungsbeugungsabschnitt eine Vielzahl von Beugungsbildern mit verschiedenen Farben mit Beugungslicht ausbildet, die durch Beugen von durch die übertragenden Abschnitte übertragenen Lichts in einer vorbestimmten Richtung erzeugt ist.
Optisches Element gemäß Anspruch 1, wobei zumindest ein Teil von jedem reflektierenden Abschnitt eine nicht periodische unebene Struktur aufweist, die nicht periodische unebene Struktur sichtbares Licht, das auf die nicht periodische unebene Struktur einfällt, streut, und von der nicht periodischen unebenen Struktur ausgestrahltes gestreutes Licht das Reflexionsbild ausbildet.
Optisches Element nach Anspruch 1, wobei zumindest ein Teil von jedem reflektierenden Abschnitt eine periodische unebene Struktur mit einer vorbestimmten Periodizität aufweist, die periodische unebene Struktur sichtbares Licht, das auf die periodische unebene Struktur einfällt, in eine vorbestimmte Richtung beugt, und von der periodischen unebenen Struktur ausgestrahltes Beugungslicht das Reflexionsbild ausbildet.
Optisches Element nach Anspruch 3, wobei eine Sektion mit der periodischen unebenen Struktur eine erste periodische Sektion ist, jeder reflektierende Abschnitt ferner eine zweite periodische Sektion mit einer unebenen Struktur aufweist, die sich von der ersten periodischen Sektion bezüglich einer Periodizität unterscheidet, und sichtbares Licht, das auf jeden reflektierenden Abschnitt einfällt, durch die erste periodische Sektion in einer Richtung gebeugt wird, die sich unterscheidet von einer Richtung, in der das sichtbare Licht durch die zweite periodische Sektion gebeugt wird.
Optisches Element nach Anspruch 1, wobei die gegebene Achse eine erste Achse ist, zumindest ein Teil jedes reflektierenden Abschnitts eine halbzylindrische Oberfläche aufweist, die sich entlang einer zweiten Achse erstreckt, die die erste Achse schneidet, die halbzylindrische Oberfläche sichtbares Licht, das auf die halbzylindrische Oberfläche einfällt, streut, und von der halbzylindrischen Oberfläche ausgestrahltes gestreutes Licht das Reflexionsbild ausbildet.
Optisches Element nach Anspruch 2 oder 5, mit einem ersten Elementabschnitt, der den Übertragungsbeugungsabschnitt umfasst, und einem zweiten Elementabschnitt, der eine Vielzahl von streuenden Abschnitten, die sichtbares Licht streuen, und einen zweiten übertragenden Abschnitt umfasst, der Raum zwischen den streuenden Abschnitten besetzt, wobei ein Verhältnis zwischen einer Summe von Flächen von allen der reflektierenden Abschnitte und einer Summe von Flächen von Sektionen bei dem ersten Elementabschnitt, die das sichtbare Licht übertragen, ein erstes Flächenverhältnis ist, ein Verhältnis zwischen einer Summe von Flächen von allen der streuenden Abschnitte und einer Fläche des zweiten übertragenden Abschnitts ein zweites Flächenverhältnis ist, das erste Flächenverhältnis gleich dem zweiten Flächenverhältnis ist, und Licht, das durch den zweiten Elementabschnitt übertragen wird, sich von Licht unterscheidet, das durch den ersten Elementabschnitt übertragen wird.
Optisches Element nach Anspruch 6, wobei die streuenden Abschnitte unregelmäßig bei dem zweiten Elementabschnitt angeordnet sind.
Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei jeder reflektierende Abschnitt und ein entsprechender aus den übertragenden Abschnitten, der entlang der gegebenen Achse benachbart zu dem reflektierenden Abschnitt ist, einen Übertragungsperiodenabschnitt ausbilden, und eine Breite des Übertragungsperiodenabschnitts entlang der gegebenen Achse größer als 0,20 μm und kleiner als 0,35 μm ist.
Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei jeder reflektierende Abschnitt und ein entsprechender aus den übertragenden Abschnitten, der entlang der gegebenen Achse benachbart zu dem reflektierenden Abschnitt ist, einen Übertragungsperiodenabschnitt ausbilden, und eine Breite des Übertragungsperiodenabschnitts entlang der gegebenen Achse zwischen 0,35 μm und 20 μm einschließlich ist.
Optisches Element nach Anspruch 3, wobei jeder reflektierende Abschnitt Vertiefungen und Erhebungen aufweist, die aufeinanderfolgend und abwechselnd entlang einer Periodizitätsachse angeordnet sind, jede Vertiefung und eine entsprechende der Erhebungen, die entlang der Periodizitätsachse benachbart zu der Vertiefung ist, einen Reflexionsperiodenabschnitt ausbilden, und eine Breite des Reflexionsperiodenabschnitts entlang der Periodizitätsachse größer als 0,20 μm und kleiner als 0,35 μm ist.
Optisches Element nach Anspruch 3, wobei jeder reflektierende Abschnitt Vertiefungen und Erhebungen umfasst, die aufeinanderfolgend und abwechselnd entlang einer Periodizitätsachse angeordnet sind, jede Vertiefung und eine entsprechende der Erhebungen, die entlang der Periodizitätsachse benachbart zu der Vertiefung ist, einen Reflexionsperiodenabschnitt ausbilden, und eine Breite des Reflexionsperiodenabschnitts entlang der Periodizitätsachse zwischen 0,35 μm und 20 μm einschließlich beträgt.
Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Übertragungsbeugungsabschnitt eines aus einer Vielzahl von Übertragungsbeugungsabschnitten ist, bei jedem der Übertragungsbeugungsabschnitte jeder reflektierende Abschnitt und ein entsprechender der übertragenden Abschnitte, der entlang der gegebenen Achse benachbart zu dem reflektierenden Abschnitt ist, einen Übertragungsperiodenabschnitt ausbilden, und sich die Übertragungsbeugungsabschnitte voneinander in einer Breite der Übertragungsperiodenabschnitte entlang der gegebenen Achse unterscheiden.
Optisches Element nach Anspruch 2, wobei der Übertragungsbeugungsabschnitt eines aus einer Vielzahl von Übertragungsbeugungsabschnitten ist, und sich die Übertragungsbeugungsabschnitte voneinander in der nicht periodischen unebenen Struktur unterscheiden.
Optisches Element nach Anspruch 3, wobei der Übertragungsbeugungsabschnitt eines aus einer Vielzahl von Übertragungsbeugungsabschnitten ist, jeder reflektierende Abschnitt von jedem Übertragungsbeugungsabschnitt Vertiefungen und Erhebungen umfasst, die aufeinanderfolgend und abwechselnd entlang einer Periodizitätsachse angeordnet sind, jede Vertiefung und eine entsprechende der Erhebungen, die entlang der Periodizitätsachse benachbart zu der Vertiefung liegt, einen Reflexionsperiodenabschnitt ausbilden, und sich die Übertragungsbeugungsabschnitte voneinander in einer Breite der Reflexionsperiodenabschnitte entlang der Periodizitätsachse unterscheiden.
Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 14, ferner mit einem Schutzabschnitt, der jeden reflektierenden Abschnitt bedeckt, wobei jeder reflektierende Abschnitt eine Dicke von zwischen 5 nm und 500 nm einschließlich aufweist, und jeder Schutzabschnitt eine Dicke von zwischen 0,3 nm und 200 nm einschließlich aufweist.