JP2016109714A - 表示体 - Google Patents

Abstract

【課題】偽造防止効果を備えた表示体を提供することにあり、建装材や装飾材等の意匠性向上のために展開されているような一般化したものではなく、観察方向に応じて見え方が変化し、高度な加工技術を要し、偽造が難しい表示体を提供することにある。【解決手段】マイクロパターン３１が形成されたパターン層３０上に、複数のプリズム２２を配置させた表示体１であって、前記プリズム２２の法線方向が異なる斜面に、マイクロレンズ２１をアレイ状に形成し、且つ前記マイクロパターン３１の配列ピッチと前記プリズムに形成されたマイクロレンズ２１の配列ピッチを、ずらして配置させた。【選択図】図１

Description

本発明は、基材上にプリズムとマイクロレンズを設けた、視覚効果を持つ表示体に関する。

紙幣やクレジットカード、商品券等の有価証券の偽造防止、および商品のブランドプロテクションを目的として、観察角度に応じて色が変化する表示体や、特定の照明やデバイスを伴って視認される潜像が記録された表示体等を用いることがあり、観察角度に応じて色変化させる手段として、回折格子の形成や特殊インキが使用されている。

また、潜像には、紫外線やブラックライト等で照射すると像が浮かびあがる特殊発光インキを使用したり、コレステリック液晶を配向させてパターンを形成し、偏光板を重ねて観察したときにのみ像が観察されるように潜像化したものがある。

このように、微細な凹凸構造を形成して光学的な視覚効果を表現したり、特殊インキを精巧に配置してパターンを形成したりすることは容易でないため、偽造防止方法として使用されているが、このようなセキュリティ媒体であっても、素人には真贋判定が不可能なほど高精度な、偽造品が出回るなど、セキュリティ技術のさらなる進歩が望まれている。

高度な微細加工技術および印刷技術によって特殊な視覚効果を実現し、偽造防止効果を与える技術として、マイクロレンズアレイを文字や、図柄等のマイクロパターンに重ね、モアレ効果によってパターンを拡大表示させる方法が提案されている（特許文献１）。

モアレ効果とは、マイクロレンズとマイクロパターンの配置ピッチがわずかに異なることにより、表示体を観察したときにレンズを通して拡大表示されるマイクロパターンの位置が左目と右目でわずかに異なり、この両眼視差によってマイクロパターンが立体的に知覚されるというものある。

マイクロレンズによって拡大表示されたマイクロパターンが立体感や奥行き感を有するとともに、観察角度を連続的に変化させることにより、パターンが動いて見えるものであり、偽造防止が期待されるが、すべてのマイクロレンズ面が一方向に整列されているため、観察角度を変化させた場合に視認される効果は一様であり、偽造防止の効果としては十分とは言えない。

また、異なるマイクロパターンを、第１と第２の層に配置し、表示体を傾け、マイクロレンズを通して観察した場合、第１のマイクロパターンの拡大画像が、第２のマイクロパターンの拡大画像に対して動きを示す提案がなされている（特許文献２）。

また、拡大表示画像の視覚効果に変化を加えるため、マイクロパターンをマイクロレンズ形成層と平行に配置するのではなく、レンズ層に対して傾斜あるいは湾曲させて配置することにより、拡大表示される画像内にて奥行き感を与えることが提案されている（特許文献３）。

しかしながら、マイクロレンズを利用して特殊な視覚効果を与える技術は、偽造防止を目的としたセキュリティ媒体以外にも、建装材や装飾材等の意匠性向上のためにも展開されている（特許文献４）。

以上のように、マイクロレンズを用いる技術は広く認知されており、マイクロレンズを用いるだけでは偽造品の発生の防止効果としては不十分であり、新しい視覚効果を有するものや、より高度な加工技術を要し、偽造することが困難な表示体が望まれている。

特表２００９―５３６８８５号公報 特表２０１３−５２１１５８号公報 特表２０１３−５２１５２７号公報 特開２０１２−９１４４７号公報

本発明の目的は、偽造防止効果を備えた表示体を提供することにあり、建装材や装飾材等の意匠性向上のために展開されているような一般化したものではなく、観察方向に応じて見え方が変化し、製造が困難で高度な技術を要し、偽造が難しい表示体を提供することにある。

上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、マイクロパターンが形成されたパターン層上に、複数のプリズムを配置させた表示体であって、
前記プリズムの法線方向が異なる斜面に、マイクロレンズをアレイ状に形成し、
且つ、前記マイクロパターンの配列ピッチと前記プリズムに形成されたマイクロレンズの配列ピッチを、ずらして配置させたことを特徴とする表示体である。

また、請求項２に記載の発明は、前記複数のプリズムに形成されたマイクロレンズの曲率半径が同じで、前記マイクロレンズの焦点位置がパターン層上にあることを特徴とする請求項１に記載の表示体である。

また、請求項３に記載の発明は、前記マイクロレンズの配置ピッチが、前記マイクロパターンの配置ピッチの０．５〜１．５倍であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の表示体である。

また、請求項４に記載の発明は、前記プリズムが、前記基材層と平行な面を持つ多角柱プリズム、または底面が前記基材層と平行な多角錐プリズムであり、必要に応じて、底面以外の面にマイクロレンズを配置させたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の表示体である。

また、請求項５に記載の発明は、前記プリズムが、法線方向が一致するプリズム面ごとにマイクロレンズを形成し、マイクロレンズの数およびマイクロレンズの配置状態が、法線方向が一致するプリズム面ごとに同一もしくは異なることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の表示体である。

また、請求項６に記載の発明は、前記プリズムに形成されたマイクロレンズが、ひとつのプリズム面に対して、一次元または二次元に配列されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の表示体である。

また、請求項７に記載の発明は、前記マイクロレンズの曲率半径が５〜１００μｍであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の表示体である。

また、請求項８に記載の発明は、前記マイクロレンズの頂角が、９０度以上であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の表示体である。

また、請求項９に記載の発明は、パターン層に設けた前記マイクロパターンが、微細凹凸構造から形成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の表示体である。

また、請求項１０に記載の発明は、パターン層に設けた前記マイクロパターンが、光源もしくは観察する角度に応じて発現される色が異なる機能性インキにより形成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の表示体である。

また、請求項１１に記載の発明は、前記パターン層が透明基材上に設けられており、前記透明基材のパターン層を設けた面に対峙する面に反射層を設けたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の表示体である。

また、請求項１２に記載の発明は、前記透明な基材上の、マイクロレンズ付きプリズムを設けていない領域、または前記反射層の面の少なくとも一部の領域に、回折格子または散乱構造等の微細凹凸構造を設けたことを特徴とする請求項１１に記載の表示体である。

本発明の構成とすることによって、第１の発明によると、表示体は、パターン層と、複数のプリズムが整然配置された光透過性の基材層を含む。プリズムの法線方向が異なる斜面にマイクロレンズアレイを等ピッチで形成し、マイクロレンズ付きプリズムとし、これを、マイクロレンズアレイとはわずかに異なるピッチで等間隔に配置されたパターン層のマイクロパターンに重ね合わせることによって、モアレ効果によってマイクロパターンが拡大表示され、観察可能となる。

さらに、観察角度がプリズムの法線方向に一致する場合には、拡大表示されたマイクロパターンは鮮明に映し出され、法線方向から外れるとぼやけるため、観察角度に応じてパターンの見え方を変化させることが可能となる。

また、第２の発明によると、マイクロレンズ付きプリズムは、マイクロレンズの曲率半径が等しい。これにより、プリズムの法線方向が異なる斜面に形成されたマイクロレンズの焦点距離が等しくなり、焦点位置が一致するため、ひとつのマイクロパターンを両マイクロレンズにて観察することが可能となる。さらに、マイクロレンズの焦点位置がパターン層上にあるため、マイクロレンズを法線方向から観察した場合に、パターンを鮮明に映し出すことができる。

また、第３の発明によると、マイクロレンズの配置ピッチは、前記マイクロパターンの配置ピッチの０．５倍以上、且つ、１．５倍以下である。マイクロレンズとマイクロパターンの位置にわずかな差を生じさせることにより、モアレ効果によるパターンの拡大表示が実現できる。マイクロレンズの配置ピッチがマイクロパターンの配置ピッチの１．０倍である、すなわち両者のピッチが等しい場合には、方位角を変えることによりモアレ効果を生じさせることができる。

さらに、ピッチの倍率を０．５倍以上、且つ、１．０倍未満とすることにより、拡大表示される画像は浮き出て見える。一方、１．０倍より大きく、１．５倍以下とすることにより、拡大表示される画像は奥に見える。マイクロレンズの配置ピッチとマイクロパターンの配置ピッチの大小を逆転させることによって、奥行きを逆転させることができるため、ピッチの設定次第で視覚効果をさらに多様に変化させることが可能となる。

また、第４の発明によると、プリズムは、ひとつの斜面が基材層と平行となるように設置された多角柱プリズム、または底面が基材層と平行となるように設置された多角錐プリズムであり、プリズムを多角柱あるいは多角錐とすることにより、マイクロレンズを有する面を増やすことができるため、観察角度を連続的に変化させた場合に、パターンが鮮明に見える角度や頻度を変化させ、視覚効果をより複雑化させることが可能となる。

また、第５の発明によると、多角柱プリズムまたは多角錐プリズムの、法線方向が一致するプリズム面ごとに、マイクロレンズが形成されており、このような構成にすることで、プリズム面を法線方向から観察した場合に、すべてのマイクロレンズについてマイクロパターンの拡大率が同じになるため、拡大表示されたマイクロパターンの形状は精度良く形成される。

さらに、法線方向が一致するプリズム面ごとに、マイクロレンズを形成し、マイクロレンズの数、およびマイクロレンズの配置状態が同一もしくは異なっている。これにより、連続するプリズム面にそって観察角度を変化させた場合の視覚変化の様子を、多様に設定することが可能となる。

また、第６の発明によると、多角柱プリズムまたは多角錐プリズムのひとつの斜面に形成されるマイクロレンズの数はひとつ以上であり、マイクロレンズの配置は一次元または二次元である。マイクロレンズの数や配置、大きさ等を変えることにより、拡大表示されるパターンの見え方を多様に変化させることが可能となる。

また、第７の発明によると、プリズムに形成するマイクロレンズの曲率半径は５μｍ以上、且つ、１００μｍ以下である。マイクロレンズの曲率半径を５μｍ以上とすることで、マイクロレンズを目視にて視認されることなく、且つ、マイクロパターンとの位置合わせ等の工程にて、高精度に加工でき、設計した光学効果を得ることができる。

また、マイクロレンズの曲率半径は１００μｍ以下であるが、プリズムの形状や傾斜角等を変えることにより、マイクロレンズの高さを小さく、すなわち曲面を緩やかにすることができるため、加工が容易となる。

また、第８の発明によると、マイクロレンズ付きプリズムの頂角は、９０度以上であり、このような設計とすることにより、マイクロレンズ付きプリズムの斜面に形成されるマイクロレンズの焦点位置がプリズムの底面あるいは底面の下側となるため、焦点位置にパターン層を設けることによって、マイクロパターンを鮮明に表示させることが可能となる。

また、第９の発明によると、パターン層に設けたマイクロパターンは、微細凹凸構造から形成される。マイクロパターンを微細凹凸構造にて作製することにより、観察角度によって、知覚される効果を変えることが可能となる。

例えば、回折格子であれば、観察角度を変化させた場合に知覚される色を虹色に変化させることができる。また、指向性散乱構造を配置してマイクロパターンを作成すると、連続的に観察角度を変化させた場合に、パターンを白黒変化させることができる。これらの効果が付与されることで、パターンの鮮明さの変化に色変化が加わり、より視覚効果の高いものとなる。

また、第１０の発明によると、パターン層に設けたマイクロパターンは、光源もしくは観察する角度に応じて発現される色が異なる機能性インキにより形成される。それにより
微細凹凸構造とは異なり、表現できる色や質感のバリエーションが増えるとともに、色の変化を選択的に決定することもできる。

また、第１１の発明によると、パターン層の、基材層が設けられた面と反対側に反射層を設ける。これにより、マイクロレンズ付きプリズムを観察した場合の反射成分を増大させ、視認性を高めることができる。

例えば、反射層としてアルミニウム層を設けることにより、マイクロパターン領域以外の部分にて反射成分が視認されるため、マイクロレンズが形成された基材層とマイクロパターン以外が透明であるパターン層が重ね合わせられただけの場合よりも、より視覚効果の高い表示体にすることが可能となる。

また、第１２の発明によると、基材層のマイクロレンズ付きプリズム以外の領域または反射層の少なくとも一部は、回折格子または散乱構造等の微細凹凸構造により形成される。

上記構成とすることにより、表示体をマイクロレンズが形成されていない面から観察したときに、回折格子による虹色表示や、散乱構造による白黒表示が視認できるため、マイクロパターンのみの単純な構成に比べて、より視覚効果の高いものとなる。

本発明の一態様にかかわる表示体を示す概念図である。 本発明の一態様にかかわる表示体の平面概念図である。 本発明にかかわる図１および図２におけるＡ−Ａ線に沿う断面概念図である。 本発明にかかわる図３の一部を拡大表示した断面概念図である。 本発明のマイクロレンズ付きプリズムの形態の一例を示す断面概念図である。 本発明のマイクロレンズとマイクロパターンの配置と視角の関係を示す概念図である。 本発明のマイクロレンズ付きプリズム形態の一例を示す断面概念図である。 本発明のプリズム斜面に形成するマイクロレンズの形態の一例を示す斜視概念図である。 本発明のマイクロレンズとマイクロパターンの配置例を示す断面概念図である。 本発明のマイクロレンズ付きプリズム構造の一例を示す断面概念図である。 本発明のマイクロレンズ付きプリズム構造の一例を示す断面概念図である。 本発明のマイクロレンズの配置例を示す平面概念図である。 本発明のマイクロレンズ付きプリズム形状の一例を示す斜視概念図である。 本発明のマイクロレンズ付きプリズム形状の一例を示す斜視概念図である。 本発明のマイクロレンズ付きプリズムの配置例を示す斜視概念図である。 本発明のマイクロレンズ付きプリズムの配置例を示す斜視概念図である。 本発明のマイクロレンズとマイクロパターンの配置を概念的に示す平面図である。 本発明にかかわる反射層を設けた表示体の断面概念図である。

以下本発明を実施するための形態を、図面を用いて詳細に説明する。なお、すべての図面を通じて、同様または類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明の一態様にかかわる表示体を示す斜視図であり、図２は図１の表示体の平面図である。表示体１は、図１および図２に示すように、マイクロレンズ２１が形成さ
れたプリズム２２が整然配列されたエリア２３とプリズム以外のエリア２４を有した基材２０とパターン層３０とを含んでいる。

プリズム２２が位置するエリア２３はひとつでも、複数でもよく、複数の場合には、プリズム以外のエリア２４を隔てて点在するように配置される。

基材２０を透明樹脂材料で作製することにより、パターン層に形成されたパターンを、基材２０を通して視認することが可能である。

図３は、図１および図２に示す表示体１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。プリズム２２に形成されるマイクロレンズは、それぞれプリズムの法線方向が異なる斜面に形成される。

マイクロレンズ２１が位置するエリア２３に密着して構成されるパターン層３０には、各マイクロレンズ２１に対応するようにマイクロパターン３１が形成されている。マイクロパターン３１は、文字や絵柄、記号、数字などの画像を表示するものである。

図４は、図３に示す表示体１の一部を拡大表示したものである。図４において、プリズム２２に形成されているマイクロレンズ２１ａと２１ｂは、焦点位置が一致し、且つ、パターン層３０の表層部に存在するように設計されている。プリズム２２が、頂角αが９０度で、且つ、二つの傾斜角が４５度である直角二等辺三角形の場合、両マイクロレンズ２１ａと２１ｂの曲率半径は等しい。

それ以外の場合には、マイクロレンズ２１ａと２１ｂの曲率半径は異なる。一般に、曲率半径と焦点距離の関係は、１／ｆ＝（ｎ−１）（１／ａ＋１／ｂ）で表すことができ、ｆは焦点距離、ｎはレンズ材料の屈折率、ａはレンズ前面の曲率半径、ｂはレンズ後面の曲率半径を表している。本発明にて使用するマイクロレンズは片側レンズであるため、ｂの項は無視できる。したがって、曲率半径と焦点距離の関係はａ＝（ｎ−１）ｆで表される。

マイクロレンズ２１の材料として、例えば透明樹脂が考えられるが、一般に、樹脂材料の屈折率ｎは１以上２未満である。したがって、ａ＝（ｎ−１）ｆの（ｎ−１）は１未満となり、曲率半径ａは焦点距離ｆよりも小さくなる。曲率半径ａは、５μｍ〜１００μｍでよい。

プリズム２２に形成されるマイクロレンズ２１の設計方法を以下に述べる。まず、プリズム２２の各斜面の任意の位置から、パターン層に向かって垂線を引く。二本の垂線の交点を焦点とし、ここにパターン層３０の表層部を設ける。各マイクロレンズ２１の焦点距離が決まるため、ａ＝（ｎ−１）ｆより曲率半径が求められる。

この曲率半径を有する円の中心が、先に引いた垂線上にあり、且つ、マイクロレンズの高さが曲率半径以下であれば、その大きさは任意に決定してよい。ただし、高さが低くなるほど、マイクロレンズの直径が小さくなり、配置ピッチも小さくなるため、拡大表示されるマイクロパターンの大きさは小さくなる。

図５は、プリズム２２が、頂角が９０度より大きい二等辺三角形である場合における表示体の構成を示している。例として、マイクロレンズ２１ａと２１ｂを対称に配置した場合を示しているが、このとき、両マイクロレンズ２１ａと２１ｂの焦点距離および曲率半径は等しく、焦点位置はプリズムの頂点の直下に存在する。

焦点位置はプリズム２２の底面よりも下側となるため、プリズム２２とパターン層３０
の間に、焦点距離とプリズム２２の高さの差分だけプリズム２２と同一の材料からなる透明樹脂層２５を設けることにより、焦点をパターン層の表層部に配置し、パターンを鮮明に表示させることができる。

マイクロレンズ２１ａと２１ｂを対称に配置しない場合、焦点距離およびレンズの曲率半径は互いに異なり、マイクロレンズの配置ピッチに差が生じることによって、マイクロレンズ２１ａの法線方向から観察した場合と、マイクロレンズ２１ｂの法線方向から観察した場合とで、マイクロパターンの拡大率が異なり、視覚効果をより複雑にすることができる。

図６は、マイクロレンズ２１とマイクロパターンの配置および、拡大表示されるマイクロパターン３１の見え方について説明するものである。線ａおよび線ｂは、それぞれマイクロレンズ２１ａおよび２１ｂが形成されているプリズムの斜面に平行な線である。

一般に、モアレ効果を利用してマイクロパターン３１を拡大表示する場合には、マイクロレンズ２１と、その焦点位置にあるマイクロパターン３１は平行に配置される。

これにより、観察角度が変化した場合にも、マイクロパターン３１上の別の位置に焦点が合うため、拡大表示されたパターンが移動しているように視認される。この効果を得ようとすると、図６において線ａおよび線ｂの上に、マイクロレンズ２１ａおよび２１ｂに対応するマイクロパターン３１ａおよび３１ｂを配置する必要がある。

本発明では、プリズム２２の法線方向の異なる斜面に形成されたマイクロレンズ２１ａおよび２１ｂの両方に対して有効なマイクロパターン３１配置を採用すべく、図５に示すように、プリズム２２の底面に平行なパターン層３０の表層部にマイクロパターン３１を形成している。

この場合、例えばマイクロレンズ２１ａを線ｃのように角度を変えながら観察した場合に、焦点位置は線ａ上を移動するため、パターン層表面に平行に配置されたマイクロパターン３１は、ぼやけて拡大表示されることとなる。

観察角度を連続的に変化させたとき、モアレ効果によって拡大表示されたマイクロパターン３１は、マイクロレンズ２１の法線方向においては鮮明に知覚され、法線方向からずれるとぼやけた像となる。

プリズム２２の傾斜角が小さいほど、線ａおよび線ｂの傾きは緩やかになり、観察角度を変化させた場合に拡大表示されたパターンが観察される領域が広くなるとともに、パターンの鮮明さが増す。

図７は、プリズム２２の頂角αが９０度より大きく、且つ、二つの傾斜角が異なる場合の例を示している。この場合にも、各プリズムの斜面から垂線を引き、焦点距離から曲率半径を算出することで、マイクロレンズ２１の配置を決定する。

垂線の起点をどこに設定するかによって、焦点距離および曲率半径が変わるとともに、マイクロレンズ２１の位置が変わるため、マイクロレンズ付きプリズムの形態は自由度が高くなる。

本発明では、プリズム２２の頂角を９０度以上としているが、プリズム２２の頂角が９０度より小さい場合、マイクロレンズ２１の焦点はプリズム２２内に位置するため、パターン層に設けられたマイクロパターンは、ぼやけた画像として表示されてしまう。したがって、マイクロパターンを鮮明に表示させたい場合、プリズム２２の頂角は９０度以上にしなければならない。

図５〜図７に、様々な形態のマイクロレンズ付きプリズムを示したが、マイクロレンズ２１を設計するとき、プリズム２２の異なる斜面をそれぞれ法線方向から観察したときに、隣り合うプリズム２２のマイクロレンズ２１の重なる領域が可能な限り小さくなるよう設定することが望ましい。

このような設計とすることにより、隣り合うマイクロレンズ２１が重なる部分にてマイクロパターン３１からの光路が変わり、拡大表示されたマイクロパターン３１の一部が欠損する可能性を低減することができる。

図８は、図１のプリズム２２の斜面に形成されているマイクロレンズ２１の数を変更した形態を例示する斜視図である。プリズム２２に形成するマイクロレンズ２１は、単体あるいは一列の直線配置でなくても、複数列の直線配置や三角行列、六方配置など、自由に配置してよい。

図９は、プリズム２２の一斜面にマイクロレンズ２１を二つ以上形成した場合の例を示す断面図である。マイクロレンズを複数設けた場合、マイクロレンズ２１ごとに焦点位置が異なるため、マイクロレンズ２１をひとつ設けた場合のように、プリズム２２ひとつに対してマイクロパターン３１をひとつ配置するだけではマイクロパターン３１を精度良く拡大表示することができない。

図９に例示したマイクロレンズ２１ｂおよび２１ｃは曲率半径が等しく、これら二つの焦点位置にマイクロパターン３１Ｂが配置されている。また、マイクロパターン３１Ａおよび３１Ｃは、それぞれマイクロレンズ２１ａ、２１ｄの焦点に対応している。このように、マイクロレンズ２１の数に応じて、マイクロパターン３１およびマイクロレンズ２１の配置を調整することにより、モアレ効果によるマイクロパターン３１の拡大表示が可能となる。

マイクロレンズ２１ｂ、２１ｃとマイクロレンズ２１ａ、２１ｄのレンズ径が異なるとき、これらを整然配置すると配置ピッチは変化する。その結果、マイクロパターンの拡大率がマイクロレンズ２１ｂ、２１ｃと２１ａ、２１ｄとで異なるため、拡大表示されたマイクロパターンを均一にするためには、マイクロパターン３１Ａ、３１Ｃと３１Ｂとで、適当な縮尺に変える必要がある。

また、マイクロパターン３１Ａ、３１Ｃと、マイクロパターン３１Ｂとで絵柄を変え、且つ、拡大表示されたマイクロパターンの位置を適切に調整することによって、異なるマイクロパターンを、異なる領域あるいは重複する領域に、異なる拡大率で表示することが可能である。

さらに、一方の焦点位置をパターン層の表層部からわずかにずらすことにより、一方のパターンを鮮明に映し出し、もう一方のパターンをわずかにぼけて表示させることも可能である。

また、プリズム２２の斜面に形成するマイクロレンズは、図９のように左右対称でなくてもよく、例えば、プリズム２２の右側斜面には直径の小さいマイクロレンズを配置させたり、マイクロレンズをひとつだけ配置させたりしてもよい。

図１０および図１１は、プリズム２２の形状を変更した例である。プリズム２２は三角
形に限らず、四角形、五角形などの多角形であってもよい。ただし、その場合には、図４〜７に示した三角プリズムの場合と同様に、各マイクロレンズ２１の焦点が一致する位置にパターン層３０を設けるとともに、焦点距離からマイクロレンズ２１の曲率半径を算出し、マイクロレンズの配置を決定しなければならない。

また、プリズムを多角形にすることにより、斜面に形成するマイクロレンズ２１の数を増やすことができ、拡大表示されるマイクロパターン層３０の視覚変化をより複雑化させることが可能となる。図１０は、四角形（台形）プリズム４０の全斜面にマイクロレンズ２１を形成した例である。

図１１は、マイクロレンズ２１が形成されていない面を有するが、この面を法線方向から観察したときには、マイクロパターン３１が拡大表示されないため、パターンは視認できないが、他の二つの斜面の法線方向から観察したときには拡大表示されたマイクロパターン３１が現れるという変化をつけることが可能である。

このようにマイクロレンズ２１の有無およびその配置規則を変えることにより、表示体によって観察したときの見え方にバリエーションを与えることができる。また、多角形の角度も任意に設定してよいため、パターンの見え方が変化する観察角度を自由に設定することが可能である。

図１２は、図２に示した表示体のマイクロレンズ２１の配置を変更した例である。三角プリズム２２の法線方向の異なる斜面に形成されたマイクロレンズ２１の曲率半径が同じであっても、配置位置を斜面間で変化させることにより、それぞれの法線方向から観察した場合に視認される拡大表示されたマイクロパターン３１の配置が変化する。

モアレ効果によるマイクロパターンの拡大率は、マイクロパターンとマイクロレンズ２１の配置ピッチの関係によって決定される。そのため、三角プリズム２２の法線方向の異なる斜面に、曲率半径は等しいが、直径の異なるマイクロレンズを整然配置することにより、斜面間で配置ピッチの関係が変わり、各斜面を観察した場合に、拡大率の異なるマイクロパターンを視認することができる。

また、マイクロレンズ２１は必ずしも密に配置する必要はないが、レンズ間の距離が大きくなるほど、拡大表示された画像に空白部分が生じたり、解像度が低くなったりするため、適度な間隔に設定する必要がある。

さらに観察角度による見え方にバリエーションを与えるための方法として、図１３に示すような四角錐プリズム４１を形成することが挙げられる。プリズムを多角錐にすることにより、図１４に示すような多角柱プリズム４２よりもマイクロレンズを形成できる面の数が増えるため、マイクロレンズの配置規則をより複雑に設定することが可能である。

また、プリズムは図１５のように隙間なく配置しても、図１６のように間隔ｘを空けて配置してもよい。適切な間隔を設けることにより、表示体をあるプリズム面の法線方向から観察したときに、隣り合うプリズムに形成されたマイクロレンズの一部が重なり、拡大表示されたマイクロパターンの一部が欠損したり変形したりする不具合を解消することが可能である。

この適切な間隔とは、あるプリズムに形成されたマイクロレンズ２１の頂点に対して接線を引いたときにできるプリズム底面との交点位置、あるいはそれ以上、該当するプリズムから遠ざかる任意の位置である。

＜マイクロパターンの配置について＞
図１７は、マイクロパターン３１の配置を表す平面図である。図１７に示すように、マイクロパターン領域２３には、マイクロパターン３１を単位領域３２に対して規則的に配置している。マイクロパターン３１は、Ｘ方向、Ｙ方向にそれぞれＡｘ、Ａｙの間隔で配置している。これに対して、単位領域３２は、Ｘ方向、Ｙ方向にそれぞれＢｘ、Ｂｙの間隔で配置している。

ＡｘとＢｘ、およびＡｙとＢｙの値にわずかな差を設け、マイクロパターン３１とプリズムに形成されたマイクロレンズとの間にモアレ効果を生じさせることによって、各マイクロレンズによって一部分が拡大された複数のマイクロパターン３１が合成され、ひとつの拡大画像として表示させることが可能になる。ＢｙはＡｙの０．５〜１．５倍であることが望ましい。

単位領域３２は、マイクロレンズひとつが配置される領域であり、マイクロレンズ付きプリズムが配置される領域は、プリズムの形状によって異なる。例えば、図１３に示しているような多角錐プリズムの場合には、プリズムは単位領域３２ひとつ分に配置される。

また、例えば、図１４に示しているような多角柱プリズムがＹ軸に平行に整列している場合には、プリズムは（Ｂｘ）×（ｎ×Ｂｙ）の領域に配置される。ここで、ｎは任意の自然数である。

図１８は、表示体のパターン層３０の下に反射層５０を設けた例を示した断面図である。隣り合うプリズム間に設けた隙間部分の反射層に、回折格子や散乱構造などの微細凹凸構造５１を形成することにより、マイクロパターンが拡大表示されない観察角度において、回折格子による虹色画像や散乱構造による白黒画像の表示が可能となる。

また、反射層５０に散乱構造を設ける場合、プリズム以外の隙間部分全体を利用して、例えば０度と９０度の指向性散乱構造にて任意のパターンを形成することで、特定の角度にて観察される白黒パターンを表現することも可能である。

パターン層３０に形成するマイクロパターン３１は、印刷によって加工することができる。印刷には、通常の印刷インキの他に、表示体を照明する光源や観察する角度によって色や光沢が変化する機能性インキを用いることができる。光源によって色が変化するインキとして、蓄光インキ、フォトクロミックインキ等が挙げられる。また、観察角度によって色や光沢が変化するインキとして、パールインキやカラーシフトインキ等が挙げられる。

蓄光インキは、太陽光や蛍光灯等の光エネルギーを吸収、蓄積し、暗闇にて徐々に発光する機能を有しており、フォトクロミックインキは、紫外線に反応して発色するインキであり、紫外線の量に応じてレッド、ブルー、パープル、イエロー等の異なる色を発現する機能を有している。

また、パールインキはパール顔料をインキに混ぜたものであり、観察角度に応じて光沢が変化する。さらに、偏光パールを用いることにより、色調変化も可能である。このような機能性インキを用いることで、パターンの色変化を容易に確認できるため、真贋判定を確実に行うことができる。

また、パターン層３０に形成するマイクロパターン３１は、回折格子や散乱構造などの微細凹凸構造によって形成してもよい。ただし、拡大表示されたマイクロパターンに光学効果が現れるように、微細凹凸構造の配向を調整する必要がある。

例えば、回折格子が一方向のみに配列されている場合、回折格子の向きに対して垂直な方向から観察すると虹色のパターンが視認されるが、回折格子に対して平行な方向から観察すると虹色のパターンは視認されない。

このままでは、例えば多角形プリズムあるいは多角錐プリズムにマイクロレンズが設けられ、様々な観察角度で、拡大表示されたマイクロパターンの大小変化を実現することが可能な状態であっても、特定の角度から観察した場合しかパターンを視認できないことになる。

このような限定的な観察角度でのパターン表示を解消するには、微細凹凸構造を単一方向に形成するのではなく、各マイクロレンズに対応させて、部分的に配向を変化させることは有効である。

パターン層３０あるいは反射層５０に微細凹凸構造を形成するには、例えばフォトリソグラフィの工程を利用することができる。基板（一般的にガラス基板が用いられる）に均一塗布された感光性レジストの任意の領域を電子線やレーザー等で露光し、現像することによってパターンを作製することができる。感光性レジストには、露光部が現像後に溶解するポジ型レジストと、未露光部が現像後に溶解するネガ型レジストがあり、レジスト材料に応じて、パターン設計を行う必要がある。

このようにして作製された基板が、フィルム等へ微細凹凸構造を形成するための原版として用いられるが、感光性レジストによる凹凸構造は脆いため、量産用のスタンパには適さない。そのため、この基板から電鋳等により金属製のスタンパを作製する。

電鋳とは、電気鋳造の略であり、電解液中に原版を浸漬し、電気分解により析出した金属イオンを原版表面に電着させ、原版の微細凹凸構造を忠実に再現することができる加工技術であり、厚さ1μｍ以下の複製版の作製が可能である。

電鋳は、金属イオンを原版表面に電着させる技術であるため、原版に通電性がなければならない。一般に、感光性レジストは通電性を有していないため、電鋳を実施する前にスパッタリングや真空蒸着等により、原版表面に金属薄膜を形成しておく必要がある。

次いで、電鋳にて作製した金属製のスタンパを母型として、微細凹凸構造の転写を行う。構造の転写は、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）やポリカーボネート（ＰＣ）などからなる基材上に熱可塑性樹脂あるいは光硬化樹脂を塗布し、その表面に金属製スタンパを押し当てた状態で熱あるいは光を与えて硬化後、離型することで実現できる。転写方式としては、Ｓｔｅｐ＆Ｒｅｐｅａｔ方式とＲｏｌｌ ｔｏ Ｒｏｌｌ方式が挙げられる。

前者は、スタンパと樹脂を平行に配置し、スタンパ全面を一度にプレスする方法であるが、面積が大きいと全体に均一に圧力がかかりにくいため、気泡が入りやすくなる。一方、後者は金属製のロールにスタンパを巻きつけ、ロールを回転させながら線圧で樹脂へプレスするため、結果として均一に圧力をかけることができる。この方法では、ロールを繰り返し回転させることにより、連続して樹脂シートに構造を転写することが可能であるため、量産に適している。

微細凹凸構造を形成した樹脂層および基材は、一般に透明である。そのため、回折格子などの微細凹凸構造に反射特性を与えるには、蒸着等によりアルミニウム等の金属あるいは誘電体を堆積させる必要がある。これは単層でも多層でもよく、例えば高屈折の誘電体
膜と低屈折率の誘電体膜を交互に堆積させて多層にすることで、特定の波長域の光を強く反射させることができる。

また、膜の厚さや層数、層構成を変えることにより、様々な色を発現させることができるため、設計および成膜を制御することで種々の視覚効果を与えることが可能である。

１・・・表示体
２０・・・基材
２１・・・マイクロレンズ
２２・・・プリズム
２３・・・マイクロレンズ付きプリズムが位置するエリア
２４・・・マイクロレンズ付きプリズム以外のエリア
２５・・・透明樹脂層
３０・・・パターン層
３１・・・マイクロパターン
３２・・・単位領域
４０・・・四角形プリズム
４１・・・多角錐プリズム
４２・・・多角柱プリズム
５０・・・反射層
５１・・・微細凹凸構造

Claims (12)

1. マイクロパターンが形成されたパターン層上に、複数のプリズムを配置させた表示体であって、
   前記プリズムの法線方向が異なる斜面に、マイクロレンズをアレイ状に形成し、
   且つ、前記マイクロパターンの配列ピッチと前記プリズムに形成されたマイクロレンズの配列ピッチを、ずらして配置させたことを特徴とする表示体。
2. 前記複数のプリズムに形成されたマイクロレンズの曲率半径が同じで、前記マイクロレンズの焦点位置がパターン層上にあることを特徴とする請求項１に記載の表示体。
3. 前記マイクロレンズの配置ピッチが、前記マイクロパターンの配置ピッチの０．５〜１．５倍であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の表示体。
4. 前記プリズムが、前記基材と平行な面を持つ多角柱プリズム、または底面が前記基材と平行な多角錐プリズムであり、必要に応じて、底面以外の面にマイクロレンズを配置させたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の表示体。
5. 前記プリズムが、法線方向が一致するプリズム面ごとにマイクロレンズを形成し、マイクロレンズの数およびマイクロレンズの配置状態が、法線方向が一致するプリズム面ごとに同一もしくは異なることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の表示体。
6. 前記プリズムに形成されたマイクロレンズが、ひとつのプリズム面に対して、一次元または二次元に配列されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の表示体。
7. 前記マイクロレンズの曲率半径が５〜１００μｍであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の表示体。
8. 前記マイクロレンズの頂角が、９０度以上であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の表示体。
9. パターン層に設けた前記マイクロパターンが、微細凹凸構造から形成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の表示体。
10. パターン層に設けた前記マイクロパターンが、光源もしくは観察する角度に応じて発現される色が異なる機能性インキにより形成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の表示体。
11. 前記パターン層が透明な基材上に設けられており、前記透明な基材のパターン層を設けた面に対峙する面に反射層を設けたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の表示体。
12. 前記透明な基材上の、マイクロレンズ付きプリズムを設けていない領域、または前記反射層の面の少なくとも一部の領域に、回折格子または散乱構造等の微細凹凸構造を設けたことを特徴とする請求項１１に記載の表示体。