JP2011145454A - 識別媒体、識別媒体の識別方法および識別媒体を観察するための光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】観察している像の視認サイズが変化したり立体的に浮き上がってもしくは沈み込んで見えたりするのと同時に、この像の色彩が変化する見え方をする識別媒体を提供する。
【解決手段】観察する側から見て、可視光に対し、液晶分子の複屈折と螺旋ピッチの積が、前記可視光の波長の少なくとも３．５倍よりも大きく、且つ、ブラッグ反射による選択反射を生じない少なくとも１層のネマティック液晶により構成されるネマティック液晶層１０３と、前記ネマティック液晶層１０３と重なり、予め決められたピッチで繰り返し現れる模様に光反射パターンが設けられた光反射層を構成する反射パターン１０４とを備えた構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、識別媒体、識別媒体の識別方法および識別媒体を観察するための光学装置に関する。

特許文献１には、ねじれネマティック液晶に反射層を設けた構成を有し、直線偏光フィルタを回転させて観察すると、色彩が変化する識別媒体が示されている。特許文献２には、平凸レンズ集合体と微細なピッチの印刷模様を組み合わせた立体モアレにおいて、平凸レンズと印刷模様のパターンをずらすことで、模様の視認サイズが変化して見える表示手段が示されている。特許文献３には、凸レンズ集合体と微細ピッチの印刷模様による立体モアレにおいて、凸レンズのピッチを調整することで、立体モアレ模様が浮き上がりもしくは沈み込んで観察することができる構成が記載されている。特許文献４には、回折格子とレンズシートの組み合わせによるモアレを表示する構成において、複数の表示パターンを設ける構成が記載されている。

特開２００８−１２９４２１号公報 特許３３３８８６０号公報 特開２００８−１２８７０号公報 特開２００９−１８６５４４号公報

特許文献１の技術では、色彩の変化を観察できるが、観察している像の視認サイズが変化したり立体的に浮き上がってもしくは沈み込んで見えたりする現象を観察することはできない。特許文献２〜４に記載の技術では、観察している像の視認サイズが変化したり立体的に浮き上がってもしくは沈み込んで見えたりしたりする現象を観察できるが、色彩の変化を観察することができない。

このような背景において、本発明は、観察している像の視認サイズが変化したり立体的に浮き上がってもしくは沈み込んで見えたりするのと同時に、この像の色彩が変化する見え方をする識別媒体を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、観察する側から見て、可視光に対し、液晶分子の複屈折と螺旋ピッチの積が、前記可視光の波長の少なくとも３．５倍よりも大きく、且つ、ブラッグ反射による選択反射を生じない少なくとも１層のネマティック液晶により構成されるネマティック液晶層と、前記ネマティック液晶層と重なり、予め決められたピッチで繰り返し現れる模様に光反射パターンが設けられた光反射層とが積層された構造を有することを特徴とする識別媒体である。

請求項１に記載の発明によれば、直線偏光フィルタとマイクロレンズアレイを重ねたビューアを介した観察において、ビューアを識別媒体に対して回転させた際に、ネマティック液晶層と直線偏光フィルタとが組み合わさった光学機能により、観察される色彩が変化する。また、光反射パターンとマイクロレンズアレイとが組み合わさった光学機能により、ビューアを回転させた際に、模様の視認サイズが変化したり立体的に浮き上がってもしくは沈み込んで見えたりする。そして、前者の光学機能と後者の光学機能とが組み合わさることで、ビューアを回転させた際に、反射パターンの色彩な変化しつつ、且つ、視認サイズが変化したり立体的に浮き上がって見えたりする光学機能が得られる。この見え方は、特異な見え方であり、それを利用して真贋の判定を行うことができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記光反射パターンが形成された第１の領域と第２の領域とを備え、前記第１の領域と重なる部分における前記ネマティック液晶層の領域と、前記第２の領域と重なる部分における前記ネマティック液晶層の領域とは、異なる方向の配向処理が施されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、第１の像と第２の像の領域におけるネマティック液晶の配向の方向が異なる。このため、直線偏光フィルタとマイクロレンズアレイを重ねたビューアを介した観察において、ビューアを識別媒体に対して相対的に回転させると、第１の領域と第２の領域が異なる色彩を示しつつ、且つ、その色彩が変化する。加えて、第１の領域と第２の領域における模様の視認サイズが変化したり立体的に浮き上がってもしくは沈み込んで見えたりする現象が観察される。なお、像の数は、２以上であってもよい。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記光反射パターンが形成された第１の領域と第２の領域とを備え、前記第１の領域における前記光反射パターンの配列方向と、前記第２の領域における前記光反射パターンの配列方向とが異なっていることを特徴とする。請求項３に記載の発明によれば、光反射パターンの配列方向の違いに応じて、模様の大きさや立体感が異なって見える。これにより更に高い識別性が得られる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３に記載の発明において、光反射層が回折格子により構成されていることを特徴とする。請求項４に記載の発明によれば、回折格子からの反射を利用して像が形成されるので、回折現象によるホログラム像を識別対象として利用することができる。ホログラム像は、立体的な像を構成できるので、より高い識別機能を得ることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の識別媒体を、直線偏光を選択的に透過する直線偏光フィルタ層と前記ピッチに対応させた間隔でレンズが配置されたレンズアレイの層とを積層した光学装置によって観察することを特徴とする識別媒体の識別方法である。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の識別媒体を観察するための光学装置であって、直線偏光を選択的に透過する直線偏光フィルタ層と、前記ピッチに対応させた間隔でレンズが配置されたレンズアレイの層とを積層した構造を備えることを特徴とする識別媒体を観察するための光学装置である。

請求項１に記載の発明によれば、観察している像の視認サイズが変化したり立体的に浮き上がってもしくは沈み込んで見えたりするのと同時に、この像の色彩が変化する見え方をする識別媒体が提供される。

請求項２に記載の発明によれば、異なる色彩変化を示す２つの像が観察可能であるので、より高い識別性を得ることができる。

請求項３に記載の発明によれば、異なる大きさの変化や立体感の変化を示す２つの像が観察可能であるので、より高い識別性を得ることができる。

請求項４に記載の発明によれば、回折格子を利用した像を識別対象として利用できるので、より高い識別機能を得ることができる。

請求項５に記載の発明によれば、請求項１〜４のいずれか一項に記載の優位性を備えた識別媒体の観察の方法が提供される。

請求項６に記載の発明によれば、請求項１〜４のいずれか一項に記載の識別媒体を観察するための光学装置が提供される。

実施形態の識別媒体の断面図（Ａ）、正面図（Ｂ）および（Ｃ）である。 ビューアの断面図（Ａ）および正面図（Ｂ）である。 識別媒体の見え方を示す概念図である。

（実施形態の構成）
図１には、実施形態の識別媒体１００が示されている。図１（Ａ）は、断面図であり、図１（Ｂ）、図１（Ｃ）は、観察する側から見た正面図である。識別媒体１００は、観察される側から順に、ネマティック液晶層１０３、基材フィルム１０２、粘着層１０１が積層された構造とされている。

粘着層１０１は、対象物に識別媒体１００を固定する機能を有し、粘着材料により構成されている。図示省略されているが、識別媒体１００を対象物に貼り付ける前の状態において、粘着層１０１の露出面側には、離型紙が貼り付けられている。識別媒体１００を対象物に貼り付ける際には、この離型紙を粘着層１０１から剥がし、粘着層１０１を対象物に接触させることで、識別媒体１００を対象物に固定する。

基材フィルム１０２は、ＰＥＴ等の樹脂フィルムにより構成されている。基材フィルム１０２のネマティック液晶層１０３の側には、反射パターン１０４が形成されている。反射パターン１０４は、アルミ蒸着層または反射機能をもつインクの印刷により構成されている。反射パターン１０４は、以下に説明する２種類の模様を構成している。

第１の模様は、図１（Ｂ）に示す模様である。第１の模様は、四角形状の反射パターン１０４ａにより構成されている。第２の模様は、図１（Ｃ）に示す模様である。第２の模様は、丸形状の反射パターン１０４ｂにより構成されている。図１では、見易くするために、第１の模様と第２の模様が、図１（Ｂ）、図１（Ｃ）に分離して示されているが、実際には、この２つの模様は、同一面上に形成されている。第１の模様と第２の模様は、予め決められた間隔で規則的に反射パターンが縦横にマトリクス状に配列した状態とされている。

図１（Ｂ）、図１（Ｃ）に示す第１の模様、第２の模様は、特許３３３８８６０号公報に記載された技術を利用して形成されている。すなわち、図１（Ｂ）に示す第１の模様は、四角形状の反射パターンが、決められたピッチ（間隔）で縦横に配列されている。図１（Ｃ）に示す第２の模様は、丸形状の反射パターンが、第１の模様と同様なピッチ（間隔）で縦横に配列されている。なお、ピッチは、縦横の方向で同じとされている。

ここで、図１（Ｂ）に示す第１の模様と、図１（Ｃ）に示す第２の模様とは、配列方向が、４５度ずれている。つまり、図１（Ｂ）に示す第１の模様は、図１の上下左右方向に配列しているが、図１（Ｃ）に示す第２の模様は、図１の上下左右方向から４５度回転させた方向に配列されている。反射パターン１０４ａ、１０４ｂの直径（円形でない場合は、円形に換算した直径）は、０．１μｍ〜１ｍｍ程度とし、その値は、ネマティック液晶層１０３、図示省略したネマティック液晶層１０３上の保護層、および後述するビューアの厚みの和の値に対して１／２以下となるようにする。反射パターン１０４（１０４ａ、１０４ｂ）のピッチ（隣接するパターンとの間隔）Ｒ１は、０．０５mm〜２mm程度の範囲から選択する。後述するように、反射パターン１０４（１０４ａ、１０４ｂ）のピッチＲ１は、ビューアのマクロレンズアレイのピッチＲ２より僅かに大きい間隔（その差は、最大で２０μｍ程度）とされている。これら各パラメータの具体的な値の最適値は、模様のデザインや使用する材質によって異なるので、実験的に決めればよい。

次にネマティック液晶層１０３について説明する。ネマティック液晶層１０３は、液晶層を構成する液晶分子の複屈折と螺旋ピッチの積が、光の波長の少なくとも３．５倍よりも大きく、かつ、ブラッグ回折による選択反射を生じない少なくとも１層の構造を有する。以下、この構成を有する液晶層を「ねじれネマティック液晶層」（あるいは色彩が変化する液晶層）と呼ぶ。

ねじれネマティック液晶は、コレステリック液晶と以下のようにして区別される。ねじれネマティック液晶とは、液晶分子の対象軸の方向が自発的にある方向にそろっており巨視的には異方性を示し、且つ液晶分子が層法線方向を螺旋軸とする螺旋構造をとる配向構造を有し、しかも波長４００nmから８００nmの可視光に対し、モーガン条件（Mauguin Condition）をほぼ満たし、ブラッグ反射を生じない配向構造を有する液晶をいう。

コレステリック液晶とは、液晶分子の対象軸の方向が自発的にある方向にそろっており巨視的には異方性を示し、且つ液晶分子が層法線方向を螺旋軸とする螺旋構造をとる配向構造を有するが、波長４００nmから８００nmの可視光に対し、モーガン条件（Mauguin Condition）を満たさず、ブラッグ反射を生じる配向構造を有する液晶をいう。

したがって、ねじれネマティック液晶とコレステリック液晶とは、同様の螺旋配向構造をとりながらも、異なる光学的性質を有する点で区別される。

なお、螺旋ピッチとは、ねじれネマティック液晶分子あるいはコレステリック液晶分子が層法線方向を螺旋軸として３６０°回転するのに要する層法線方向の長さを言う。

モーガン条件（Mauguin Condition）とは、液晶分子の複屈折（異常光線屈折率と常光線屈折率の差）と螺旋ピッチの積が、光の波長に対し十分大きい場合に、液晶分子の長軸に平行もしくは垂直に入射された直線偏光が、液晶分子の螺旋構造に沿って偏光状態を保ったまま伝播できる条件を言う。

一般に、反射板に、面内に光学異方性を有する複屈折媒体を載せて、偏光フィルタ越しに観察すると着色することが知られている。これは、偏光フィルタを通過して直線偏光となった光が、複屈折媒体中を透過する際に２つの固有偏光間に位相差が生じることにより楕円偏光に変換される際に、光の波長ごとに生じる位相差が異なり、楕円偏光の楕円率が異なるためである。

この際、生じる着色（色彩）は、用いる複屈折媒体の光学膜厚（リターデーション）によって決まり、色の濃淡（彩度）は、複屈折媒体の進相軸（遅相軸）と偏光フィルタの透過（吸収）軸とがなす角度によって決まる。特開2000-019323号によれば、複屈折媒体の進相軸（遅相軸）と偏光フィルタの透過（吸収）軸とが平行もしくは直交する場合に彩度は最も高くなり、４５度をなす場合には最も薄くなることが知られている。つまり、偏光フィルタを回転させると、ある角度で特定の色が見える現象が観察される。しかしながら、色彩の変化（例えば、赤→緑）は観察されない。あくまで、ある色が見えたり見えなくなったりするだけであり、色が変化する訳ではない。

上記の反射板／複屈折媒体／偏光フィルタの構成で色彩を変えるには、複屈折媒体の光学膜厚を変える以外の手段は知られていない。しかしながら、シールやラベルとして用いられる識別媒体において、物品等に貼付された後に複屈折媒体の光学膜厚を変えることは事実上不可能である。

上記の反射板／複屈折媒体／偏光フィルタの構成で、複屈折媒体の進相軸（遅相軸）と偏光フィルタの透過（吸収）軸とがなす角度によらず色彩が変わらない原因を解析した結果、複屈折媒体により光の波長ごとに楕円偏光の楕円率は異なるように変化するものの、その長軸方位は波長によらず一定であることに原因があることが判明した。そこで、この知見に基づき、楕円率のみならず長軸方位も波長ごとに変化させることができれば、複屈折媒体の進相軸（遅相軸）と偏光フィルタの透過（吸収）軸とがなす角度を変えることによって色彩を変えることが可能となることを発明するに至った。

ねじれネマティック液晶層を採用することで、この原理により色彩の変化を観察することができる識別媒体が提供される。以下、この機能について詳述する。ここでは、前提として、観察する側からねじれネマティック液晶層と光反射層とを積層した構造を考える。ここで、ねじれネマティック液晶層は、偏光変換回転層として機能する。

上記の構成において、非偏光が直線偏光フィルタを通って直線偏光となり、ねじれネマティック液晶層に入射する場合を考える。この直線偏光は、ねじれネマティック液晶層を透過する際、楕円偏光となり、その楕円率は、ねじれネマティック液晶層の光学膜厚に応じて変化する。また、この楕円偏光は、ねじれ角に応じて長軸方向が回転する。この楕円率の変化および回転角度は光の波長によって異なる。ねじれネマティック液晶層から出射した光は反射層により反射され、逆の経路を辿って再びねじれネマティック液晶層に入射する。

そして、ねじれネマティック液晶層に最初に入射した面から出射した光は直線偏光フィルタを通過し、観察される。この際、光の波長により楕円率が異なるため波長ごとに直線偏光フィルタを透過する光の強度が異なる。これにより、着色が観察される。つまり波長分布が偏った光が観察されるので、特定の色彩が視認される。

更に、波長ごとに長軸方向が異なるため、直線偏光フィルタを回転させることで、偏光フィルタの透過軸と楕円偏光の長軸方向が平行に近い波長の光ほど透過量が多くなり、長直交に近い波長の光ほど透過量は少なくなる。これにより、偏光フィルタの回転により、着色の色味（色彩）が変化することになる。つまり、ねじれネマティック液晶層に対して、直線偏光フィルタを回転させることで、色彩が変化する様子が観察される。

以上述べたように、ねじれネマティック液晶層が、通過する偏光の楕円率ばかりでなく長軸方向をも変化させる点が重要となる。ここで、長軸方向の回転、すなわち旋光能について望ましい条件としてモーガン条件（Mauguin Condition）をほぼ満たすことが挙げられる。すなわち、液晶分子の複屈折（異常光線屈折率と常光線屈折率の差）と螺旋ピッチの積が、光の波長に対し十分大きいことが必要となる。実験によれば、液晶分子の複屈折（異常光線屈折率と常光線屈折率の差）と螺旋ピッチの積が、識別に利用する可視光の波長に対して好ましくは３倍以上、さらに好ましくは３．５倍以上であることが望まれることが判明している。３倍よりも少ない場合には、とくに短い波長の光ほど旋光能を失い、ねじれネマティック液晶の螺旋軸に沿って偏光が回転できなくなり、上述した光学機能が正確に得られなくなる傾向が増大する。つまり、偏光フィルタの回転により、着色の色味（色彩）が変化する現象が明確でなくなる。

次にネマティック液晶層１０３の得る方法について説明する。ネマティック液晶層１０３は、液晶材料を含有する溶液を配向基板上に塗布して、液晶状態においてねじれネマティック配向させた後に、液晶分子の配向構造を固定化する方法を採用することが出来る。また、このような液晶材料としては、液晶分子がねじれネマティック配向構造となるものであればよく、高分子液晶と低分子液晶のいずれも使用できる。さらに、このように液晶分子の配向構造を固定化する方法としては、液晶材料として７０℃以上のガラス転移温度を有する高分子液晶を用いる場合には、液晶状態においてねじれネマティック配向させた後に急冷する方法が挙げられる。また、液晶材料として低分子液晶を用いる場合には、液晶状態においてねじれネマティック配向させた後に、例えばエネルギー線照射により架橋させる方法が挙げられる。

このような高分子液晶としては、例えば、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリカーボネート系、ポリイミド系等の主鎖型高分子液晶、ポリアクリレート系、ポリメタクリレート系、ポリマロネート系、ポリシロキサン系の側鎖型高分子液晶が挙げられる。また、高分子の構成単位としては、例えば芳香族又は脂肪族ジオール単位、芳香族又は脂肪族ジカルボン酸単位，芳香族又は脂肪族ヒドロキシカルボン酸単位を好適な例として挙げられる。

また、このような低分子液晶としては、飽和ベンゼンカルボン酸誘導体類、不飽和ベンゼンカルボン酸誘導体類、ビフェニルカルボン酸誘導体類、芳香族オキシカルボン酸誘導体類、シッフ塩基誘導体類、ビスアゾメチン化合物誘導体類、アゾ化合物誘導体類、アゾキシ化合物誘導体類、シクロヘキサンエステル化合物誘導体類、ステロール化合物誘導体類等の末端に反応性官能基を導入した液晶性を示す化合物や、前記化合物誘導体類の中で液晶性を示す化合物に架橋性化合物を添加した組成物等が挙げられる。

さらに、液晶状態において形成させた配向構造を熱架橋や光架橋で固定化する場合においては、熱又は光によって架橋反応し得る官能基又は部位を有している液晶材料を含有させることが好ましい。このような官能基としては、例えばアクリル基、メタクリル基、ビニル基、ビニエーテル基、アリル基、アリロキシ基、グリシジル基等のエポキシ基、イソシアネート基、イソチオシアネート基、アゾ基、ジアゾ基、アジド基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、低級エステル基等が挙げられ、特にアクリル基、メタクリル基が好ましい。また、前記架橋反応し得る部位としては、マレイミド、マレイン酸無水物、ケイ皮酸およびケイ皮酸エステル、アルケン、ジエン、アレン、アルキン、アゾ、アゾキシ、ジスルフィド、ポリスルフィド等の分市構造を含む部位等が挙げられる。また、これら架橋基及び架橋反応部位は、液晶材料を構成する液晶物質自身に含まれていてもよいが、架橋性基又は部位をもつ非液晶性物質を別途液晶材料に添加してもよい。

また、このような液晶材料を含有する溶液は、液晶状態において液晶分子をねじれネマティック配向させるための光学活性化合物を更に含むことが好ましい。このような光学活性化合物としては、光学活性な低分子化合物又は高分子化合物を挙げることが出来る。光学活性を有する化合物であればいずれも本発明に使用することができるが、高分子液晶との相溶性の観点から光学活性な液晶性化合物であることが望ましい。

また、前記液晶材料を含有する溶液には、塗布を容易にするために適宜公知の界面活性剤を加えてもよい。さらに、前記液晶材料を含有する溶液には、得られる液晶層の耐熱性等を向上させるために、液晶相の発現を妨げない程度のビスアジド化合物やグリシジルメタクリレート等の架橋剤を添加し、後の工程で架橋することもできる。

また、このような液晶材料を含有する溶液の調整に用いる溶媒としては、特に制限されず、例えば、クロロホルム、ジクロロエタン、テトラクロロエタン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、オルソジクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素、これらとフェノール類の混合溶媒、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドン、スルホラン、シクロヘキサンなどの極性溶媒が挙げられる。これらの溶媒は、用いる液晶材料の種類等に応じれ適宜好適なものを選択して使用することができ、必要により適宜混合して使用しても良い。また、このような溶液の濃度は、液晶材料の分子量や溶解性等に応じて適宜選択することができる。

また、このような配向基板としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンオキシド、ポリエーテルケトン、ポリエテールエーテルケトン、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアリレート、トリアセチルセルロース、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等のフィルム、又はこれらのフィルムの一軸延伸フィルム等を用いることができる。これらのフィルムはその製造方法によっては改めて配向能を発現させるための処理を行わなくとも液晶材料に対し十分な配向能を示すものがあるが、配向が不十分、又は配向能を示さない等の場合には、適度な過熱下に延伸する処理、フィルム面をレーヨン布等で一方向に擦るいわゆるラビング処理、フィルム上にポリイミド、ポリビニルアルコール、シランカップリング剤等の公知の配向剤からなる配向膜を設けるラビング処理、酸化ケイ素等の斜方蒸着処理、及び、これらを適宜組み合わせた処理等を必要により適宜施したフィルムを用いてもよい。

塗布方法については、塗膜の均一性が確保される方法であればよく、特に制限されず、公知の方法を適宜採用することが出来る。このような塗布方法としては、例えば、ロールコート法、ダイコート法、ディップコート法、カーテンコート法、スピンコート法等を挙げることができる。また、塗布の後に、ヒーターや温風吹きつけ等の方法による溶媒状況（乾燥）工程を入れてもよい。

また、配向基板上に液晶分子を固定化した後においては、配向基板と色彩が変化する液晶層との界面においてロールなどを用いて機械的に剥離する方法、構造材料すべてに対する貧溶媒に浸漬した後に機械的に剥離する方法，貧溶媒中で超音波をあてて剥離する方法、配向基板と色彩が変化する液晶層との熱膨張係数の差を利用して温度変化を与えて剥離する方法、配向基板そのもの、又は配向基板上の配向膜を溶解除去する方法等によって、色彩が変化する液晶層単体を得ることができる。配向基板から剥離されたネマティック液晶層１０３は、接着剤により基材フィルム１０２に固定される。

なお、ネマティック液晶層１０３は、図１の領域１０５と領域１０６とにおいて、配向処理の方向が４５度異なった状態とされている。この角度は、４５度に限定されず、３０度等の他の角度であってもよい。なお、ネマティック液晶層１０３の上面には、光透過性の保護層が設けられるが、図１では図示省略されている。

（ビューアの構成）
図１に示す識別媒体１００を観察する際に用いるビューア（観察用の光学装置）について、その一例を説明する。図２（Ａ）は、断面図であり、図２（Ｂ）は、レンズアレイ側から見た正面図である。図２には、ビューア２００が示されている。ビューア２００は、識別媒体１００に対向する側から、直線偏光フィルタ層２０１、平凸レンズシート２０２と積層された構造とされている。

直線偏光フィルタ層２０１は、直線偏光を選択的に透過する直線偏光フィルタにより構成されている。平凸レンズシート２０２は、透過する光の偏光状態を乱さない材質の樹脂材料（例えば、ＴＡＣ）により構成され、複数の平凸レンズ２０３が、マトリクス状に縦横に配置された構造とされている。隣接する平凸レンズ２０３の間の距離Ｒ２は、反射パターン１０４のピッチＲ１との間で、Ｒ１＞Ｒ２で、且つ、Ｒ１−Ｒ２≦２０μmを満たす寸法とされている。なお、ピッチＲ２は、反射パターン１０４のピッチＲ１と同様に縦横の方向で同じとされている。

Ｒ１＞Ｒ２とすることで、ビューア２００を用いた識別媒体１００の観察において、模様が浮き上がって立体的に見える視認状態が得られる。逆に、Ｒ１＜Ｒ２（但し、Ｒ２−Ｒ１≦２０μm）とすると、模様が沈み込んで立体的に見える視認状態が得られる。

（光学機能）
以下、識別媒体１００の光学機能について説明する。ここでは、図１の識別媒体１００の上に図２のビューア２００重ね、その状態で識別媒体１００に対してビューア２００を相対的に回転させた場合に得られる光学機能について説明する。ここで、識別媒体１００は、ネマティック液晶層１０３の側から観察が行われる。この際、ビューア２００の直線偏光フィルタ層２０１を識別媒体１００のネマティック液晶層１０３の側に接触させ、ビューア２００を介して、識別媒体１００の観察が行われる。

図３は、実施形態の識別媒体に実施形態のビューアを重ね、それをビューア２００の側から観察した様子を示す概念図である。図３には、識別媒体１００と、その上に重ねられたビューア２００が示されている。図３（Ａ）は、識別媒体１００とビューア２００の相対回転角度を第１の角度とした場合であり、図３（Ｂ）は、この相対回転角度を第１の角度から４５度ずらした第２の角度とした場合である。つまり、図３（Ａ）の状態からビューア２００を４５度回転させた状態が図３（Ｂ）に示されている。

図３（Ａ）の状態では、四角形の反射パターン１０４ａが拡大され浮かび上がって立体的に見え、丸い反射パターン１０４ｂが小さく見える（あるいは小さくて見え難い）。更に、図３（Ａ）の状態では、領域１０５における反射パターンン１０４ａと１０４ｂは、特定の第１の色に見え、領域１０６における反射パターンン１０４ａと１０４ｂは、特定の第２の色に見える。

そして、図３（Ａ）の状態からビューア２００を４５度回転させ、図３（Ｂ）の状態とすると、四角形の反射パターン１０４ａが縮小し、丸い反射パターン１０４ｂが拡大され浮かび上がって立体的に見える状態に変化する。更に、図３（Ｂ）の状態では、領域１０５における反射パターンン１０４ａと１０４ｂは、特定の第３の色に見え、領域１０６における反射パターンン１０４ａと１０４ｂは、特定の第４の色に見える。この図３（Ａ）の状態から図３（Ｂ）の状態への変化は、連続的で生じる。

以下、このような特異な見え方が得られる理由について説明する。まず、図３（Ａ）の状態において、ビューア２００は識別媒体１００に対して、第１の交差角とされている。ここで、交差角は、ビューア２００における平凸レンズの配列方向と識別媒体１００の反射パターン１０４の配列方向のずれの角度である。交差角は、識別媒体１００とビューア２００とを重ねた状態における識別媒体１００とビューア２００との角度位置の関係として捉えることもできる。上記第１の交差角とすることで、四角形の反射パターン１０４ａが拡大され浮かび上がって立体的に見え、丸い反射パターン１０４ｂが小さく見える設定とされている。

この現象は、特許第３３３８８６０公報に記載されている技術を利用したもので、詳細な原理は明らかでないが、縦横に周期的に配置された平凸レンズ２０３のピッチと、同じく縦横に周期的に配置された反射パターン１０４のピッチとの僅かなズレ、および両者の配列方向のずれ（交差角）に起因して生じる。

そして、図３（Ｂ）の第２の交差角とした場合に、四角形の反射パターン１０４ａが縮小し、丸い反射パターン１０４ｂが拡大され浮かび上がって立体的に見える設定とされている。

以上の理由により、交差角の変化に伴う反射パターン１０４ａと１０４ｂの大きさおよび立体感の変化が観察される。つまり、一方の反射パターンの拡大と他方の反射パターンの縮小（またはその逆の現象）が観察される。

一方、識別媒体１００のビューア２００を介して見ている部分には、ビューア２００を透過した直線偏光の光が入射する。これは、ビューア２００が直線偏光フィルタ層２０１を備えているからである。

ここで、ビューア２００を透過してネマティック液晶層１０３に入射する光の偏光の方向と、ネマティック液晶層１０３の配向の方向とがなす角度は、領域１０５と１０６で異なっている。

前述したように、直線偏光の光が、ねじれネマティック液晶層を透過する際、楕円偏光となり、その楕円率は、ねじれネマティック液晶層の光学膜厚に応じて変化し、この楕円偏光は、ねじれ角に応じて長軸方向が回転する。この際、ネマティック液晶層１０３に入射する直線偏光の偏光方向とねじれネマティック液晶層１０３の入射面における液晶分子の配向方向との関係に応じて、ネマティック液晶層中で生じる楕円偏光の状態は異なる。

このため、領域１０５と１０６では、異なる楕円偏光状態の光が、識別媒体１００からビューア２００に入射することになり、領域１０５と１０６とでは、異なる色彩が観察されることになる。これが、図３（Ａ）において、反射パターン１０４ａと１０４ｂの色が、領域１０５と１０６とで異なる理由である。

そして、ビューア２００を識別媒体１００に対して回転させ、交差角を変化させると、ネマティック液晶層１０３に入射する直線偏光の偏光方向とねじれネマティック液晶層１０３の入射面における液晶分子の配向方向との角度関係が変化し、観察されている反射パターン１０４ａと１０４ｂの色が変化する。この際、上述した理由により、領域１０５と１０６とでは、異なる色合いの変化となる。

なお、図３（Ａ）の領域１０５、１０６における反射パターン１０４ａと１０４ｂの色と、図３（Ｂ）の領域１０５、１０６における反射パターン１０４ａと１０４ｂの色とが同じになる場合もある。これは、設計条件および交差角によって決まる。

（優位性）
以上述べたように、識別媒体１００は、観察する側から見て、可視光に対し、液晶分子の複屈折と螺旋ピッチの積が、前記可視光の波長の少なくとも３．５倍よりも大きく、且つ、ブラッグ反射による選択反射を生じない少なくとも１層のネマティック液晶により構成されるネマティック液晶層１０３と、前記ネマティック液晶層１０３と重なり、予め決められたピッチで繰り返し現れる模様に光反射パターンが設けられた光反射層を構成する反射パターン１０４とを備えた構成を有している。

この構成によれば、識別媒体１００に対してビューア２００を回転させることで、異なる模様が浮かび上がって立体的に見え、且つ、それらの模様が異なる色合いの変化を示す光学機能が得られる。この光学機能は、各種の条件を同じにしなければ再現されないので、偽造が困難であり、高い真贋判定を行うことができる。

また、識別媒体１００は、光反射パターン１０４ａと１０４ｂが形成された第１の領域１０５と第２の領域１０６とを備え、第１の領域１０５と重なる部分におけるネマティック液晶層１０３の領域と、第２の領域１０６と重なる部分におけるネマティック液晶層１０３の領域とは、異なる方向の配向処理が施されている。この構成によれば、場所によって色合いの変化が異なる現象が観察できる。

また、識別媒体は、光反射パターン１０４ａが形成された図１（Ｂ）に示す第１の領域と、光反射パターン１０４ｂが形成された図１（Ｃ）に示す第２の領域とを備え、第１の領域における光反射パターン１０４ａの配列方向と、第２の領域における光反射パターン１０４ｂの配列方向とが異なっている構成とされている。この構成によれば、ビューア２００を識別媒体１００に対して回転させた際に、異なるサイズ変化および浮かび上がり方の変化を示す２種類の模様を観察することができる。

（その他）
反射パターンを周期的なピッチの回折格子によって構成してもよい。回折格子を利用すればより微細な形状の反射パターンを設けることが可能となる。また回折格子を利用することで、回折現象によるホログラム像を識別対象として利用することができる。ホログラム像は、立体的な像を構成できるので、反射パターンが拡大されて立体的に見える効果との相乗効果により、特異な視覚効果が生じ、より高い識別機能を得ることができる。反射パターンは、コレステリック液晶により構成してもよい。コレステリック液晶は、特定中心波長の光を反射するので、直視した場合も色彩を観察でき、更に高い識別機能を得ることができる。

また、図柄の表示にホログラムを利用することもできる。ホログラムを形成する層は限定されず、反射パターンの層や色彩の変化する液晶層であるネマティック液晶層１０３を選択できる。ネマティック液晶層１０３の層の数は限定されず、更に多層に設けた構成としてもよい。

ビューア２００のレンズアレイは、直線偏光フィルタ層２０１に直接形成してもよい。また、ビューア２００のレンズアレイをホログラムレンズにより構成してもよい。識別媒体１００における模様を構成する反射パターン１０４の形状は、例示した四角形状、丸型形状に限定されず、多角形状、星型形状、楕円形状等、各種のものを採用することができる。２つの模様の配列の方向の違いは、４５度に限定されず、３０度等の他の角度であってもよい。また、反射パターンをドットとして図柄や文字等を構成してもよい。

図１に示す模様の種類は、２種類に限定されず、１種類あるいは３種類以上であってもよい。また、図１には、２方向に配列した２種類の模様を配置した構成が例示されているが、３方向以上の方向に配列した複数の模様を配置する構成も可能である。さらに、模様を構成する一つの反射パターンの中に、さらに細かい反射パターンやホログラムが作り込まれている構成も可能である。

図２に示すビューア２００において、平凸レンズシート２０２が識別媒体側に固定された構造とし、識別媒体１００の側に平凸レンズシートを一体化させ、ビューアを直線偏光フィルタのみとすることもできる。ただしこの場合、交差角の変化は行えないので、像の大きさや立体感の変化は観察できず、変化が観察できるのは、色彩の変化のみとなる。

識別媒体１００が貼り付けられる物品としては、偽造品を見分ける（真贋の識別が）必要なものであれば、特に限定されない。このような物品の例としては、クレジットカード、パスポート、有価証券、製品パッケージ、免許証、ＩＤカード、衣料品、小物、電子機器、各種の消耗品等が挙げられる。

本発明は、真贋の識別を行うための技術に利用することができる。

１００…識別媒体、１０１…粘着層、１０２…基材フィルム、１０３…ネマティック液晶層、１０４…反射パターン、１０４ａ…四角形の反射パターン、１０４ａ…丸型の反射パターン、１０５…第１の配向領域、１０６…第２の配向領域、２００…ビューア、２０１…直線偏光フィルタ層、２０２…平凸レンズシート、２０３…平凸レンズ。

Claims (6)

1. 観察する側から見て、
   可視光に対し、液晶分子の複屈折と螺旋ピッチの積が、前記可視光の波長の少なくとも３．５倍よりも大きく、且つ、ブラッグ反射による選択反射を生じない少なくとも１層のネマティック液晶により構成されるネマティック液晶層と、
   前記ネマティック液晶層と重なり、予め決められたピッチで繰り返し現れる模様に光反射パターンが設けられた光反射層と
   が積層された構造を有することを特徴とする識別媒体。
2. 前記光反射パターンが形成された第１の領域と第２の領域とを備え、
   前記第１の領域と重なる部分における前記ネマティック液晶層の領域と、前記第２の領域と重なる部分における前記ネマティック液晶層の領域とは、異なる方向の配向処理が施されていることを特徴とする請求項１に記載の識別媒体。
3. 前記光反射パターンが形成された第１の領域と第２の領域とを備え、
   前記第１の領域における前記光反射パターンの配列方向と、前記第２の領域における前記光反射パターンの配列方向とが異なっていることを特徴とする請求項１または２に記載の識別媒体。
4. 前記光反射層が回折格子により構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の識別媒体。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の識別媒体を、直線偏光を選択的に透過する直線偏光フィルタ層と前記ピッチに対応させた間隔でレンズが配置されたレンズアレイの層とを積層した光学装置によって観察することを特徴とする識別媒体の識別方法。
6. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の識別媒体を観察するための光学装置であって、
   直線偏光を選択的に透過する直線偏光フィルタ層と、
   前記ピッチに対応させた間隔でレンズが配置されたレンズアレイの層と
   を積層した構造を備えることを特徴とする識別媒体を観察するための光学装置。

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