JP2017223919A - 表示体、表示体を備える物品、及び表示体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の潜像を含むことが可能な表示体、表示体を備える物品、及び表示体の製造方法を提供する。【解決手段】本発明の一形態にかかる表示体は、光を透過可能な材料により構成され、異なる２方向においてそれぞれ複数配置される四辺形の凹凸構造部を有する第１のパターンが形成された第１の透過部と、金属材料で構成され、前記第１の透過部の少なくとも一部に積層される第１の反射部と、を有する第１の表示部を備える、ことを特徴とする。【選択図】図３

Description

本発明は、視覚効果を奏する表示体、表示体を備える物品、及び表示体の製造方法に関する。

有価証券、証明書、ブランド品、高価格商品、電子機器及び個人認証媒体等の物品には、これらの物品の品質を保証するため、偽造が困難な表示体が設けられている。このような表示体は、物品に付され、あるいは、物品の一部として構成されることにより、当該物品の偽造を防止し、他者の模倣や偽造等から物品を保護している。このような表示体は、偽造防止効果を得るために光学技術を利用して、特別な視覚効果を生じさせている。また、このような光学技術は、偽造防止効果を生じさせるだけではなく、高い視覚効果を有することから、例えば、表示体の装飾の一部としても利用されている。

例えば、表示体として、５５０ｎｍ以下の周期の回折格子構造を有し、特定の方位に配向された偏光子を通して反射観察することで可視となる潜像情報を得るものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、表示体を備える物品として、液晶材料を用い、特定の方位に配向された偏光子を通して反射観察することで可視となる潜像情報を得るものも提案されている。（例えば、特許文献２参照）。

特許第５５２７９６９号公報 特開２００１―６３３００号公報

上述の表示体は、一方向に複数配列される凹凸構造を有する回折構造であり、表示される潜像が限られる。より高い視覚的効果を得るためには、複数の潜像を含むことが望まれる。

上述の表示体を備える物品は、液晶材料を用いるため、表示される潜像が限られる。また、製造コストも増大する。より高い視覚的効果を得るためには、複数の潜像を含むことが望まれると共に、製造コストを抑えることが望まれる。

そこで、本発明は、複数の潜像を含むことが可能な表示体、表示体を備える物品、及び表示体の製造方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決し目的を達成するために、表示体、表示体を備える物品、及び表示体の製造方法は、次のように構成されている。

本発明の一形態にかかる表示体は、光を透過可能な材料により構成され、異なる２方向においてそれぞれ複数配置される四辺形の凹凸構造部を有する第１のパターンが形成された第１の透過部と、金属材料で構成され、前記第１の透過部の少なくとも一部に積層される第１の反射部と、を有する第１の表示部を備える、ことを特徴とする。

本発明の他の一形態にかかる物品は、前記表示体を備えることを特徴とする。

本発明の他の一形態にかかる表示体の製造方法は、光を透過可能な材料で構成され、異なる２方向においてそれぞれ複数配置される四辺形の凹凸構造部を有する第１のパターンを有する、第１の透過部を形成することと、前記第１の透過部の少なくとも一部分の上に、金属材料で構成される第２の反射部を、積層して形成することと、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、複数の潜像を含むことが可能な表示体、表示体を備える物品、及び表示体の製造方法を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る表示体付き物品の構成を示す平面図。 同表示体付き物品に設けられた表示体の構成を示す平面図。 同表示体の一部の構成を示す斜視図。 同表示体の一部の構成を示す断面図。 同表示体の第１の観察条件における視覚効果を示す説明図。 同表示体の第２の観察条件における視覚効果を示す説明図。 本発明の第３実施形態にかかる表示体の構成を示す平面図。 本発明の第３実施形態にかかる表示体の一部の構成を示す斜視図。 本発明の第４実施形態にかかる表示体の一部の構成を示す斜視図。 第５実施形態に係る表示体の構成を示す平面図。 同表示体の第１の観察条件における視覚効果を示す説明図。 同表示体の第２の観察条件における視覚効果を示す説明図。 本発明の第６実施形態に係る表示体の構成を示す平面図。 同表示体の第１の観察条件における視覚効果を示す説明図。 同表示体の第２の観察条件における視覚効果を示す説明図。 本発明の他の実施形態にかかる表示体の説明図。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態にかかる表示体１０及び表示体付き物品１ついて、図１乃至図６を用いて説明する。各図中矢印Ｘ，Ｙ，Ｚはそれぞれ互いに直交する３方向を示す。また、各図において説明のため、適宜構成を拡大、縮小または省略して示している。

図１は、第１実施形態に係る表示体付き物品１の構成を示す平面図である。図２は、表示体１０の構成を示す平面図である。図３は表示体１０の一部の構成を示す斜視図であり、図４は表示体１０の一部の構成を示す斜視図である。図５は、表示体１０の第１の観察条件における視覚効果を示す説明図であり、図６は第１の観察条件における視覚効果を示す説明図である。なお、図中矢印Ｘ及び矢印Ｙは直交する２方向を示し、矢印ＺはＸＹ平面に直交する高さ方向を示す。

図１に示すように、表示体付き物品１は、基材９と、基材９の一方の主面の一部に形成される表示体１０と、を備える。

基材９は、基材９の一方または両方の主面に文字や図柄等の情報を記載されたものであり、例えば、有価証券、チケット、個人認証媒体等の物品である。

基材９は、例えば、平坦な主面を有するシート状またはカード状に構成される。

本実施形態において、表示体１０の第３の情報、第４の情報を得るために、基材９の一部に光透過性を持たせ、かつ光透過性を有する接着剤を用いる。

表示体１０は基材９の一方の主面に一体に設けられている。表示体１０は、例えば基材９の一部として一体に形成され、あるいは接着剤を用いて貼付により一体に設けられる。

図１及び図２に示すように、表示体１０は、基部１１と、基部１１上に形成される凹凸構造部１２と、を備える。

基部１１は、透過層２１と、透過層２１上に形成される反射層２２と、を積層して備える。

透過層２１は、光を透過可能な材料により構成される。透過層２１の形成材料は、例えば石英である。透過層２１の形成材料は、石英以外の可視光を透過する無機材料、例えば、酸化チタンやフッ化マグネシウムなどであってもよいし、可視光を透過する有機材料、例えば、ウレタン変性アクリル樹脂、エポキシ変性アクリル樹脂などのアクリル樹脂、および、エポキシ樹脂などの各種樹脂であってもよい。

反射層２２は、例えば反射層２２は、金属材料または無機化合物で構成されている。反射層２２は、透過層２１の少なくとも一部分の上に積層される。光学効果を生じさせるため、反射層２２の厚みＭは、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが望ましい。反射層２２の形成材料として、紫外光領域から可視光領域の波長域にて複素誘電率の実部が負の値であることが好ましい。反射層２２の形成材料がこうした特徴を有するとき、表面プラズモン現象による偏光応答性がより顕著に現れる。

本実施形態において、反射層２２は例えばアルミニウムで構成される。この他、反射層２２の形成材料は、アルミニウム、金、銀、あるいは、ニッケル、鉄、シリコン、窒化チタンなどの窒化金属であってもよい。反射層２２の層厚が薄い場合には、形成材料の屈折率により、後述するＸ軸方向の有効屈折率ｎｘ、Ｙ軸方向の有効屈折率ｎｙをより大きく変えることが可能となる。反射層２２は、例えば、真空蒸着法やスパッタ法などの物理蒸着法によって形成される。

凹凸構造部１２は、透過層２１と、透過層２１上に形成される反射層２２と、を備える積層構造である。凹凸構造部１２は表示体１０上の２つの領域Ａ１，Ａ２にそれぞれ設けられ、第１の表示部３１と第２の表示部３２をそれぞれ構成する。

第１の表示部３１は、透過層２１で構成され所定の第１パターンを有する第１の透過部３３と、第１の透過部３３上に形成される第１の反射部３４と、を備える。第１の表示部３１は第１の領域Ａ１に形成される。

第２の表示部３２は、透過層２１で構成され所定の第２パターンを有する第２の透過部３６と、第２の透過部３６上に形成される第２の反射部３７と、を備える。第２の表示部３２は第２の領域Ａ２に形成される。

すなわち、第１の透過部及び第２の透過部は、基部１１を構成する透過層を加工して凹凸構造部を形成することで構成される。言い換えれば、透過層上に形成される凹凸構造部がそれぞれ第１の透過部及び第２を構成する。そして、第１の透過部及び第２の透過部を構成する凹凸構造部の端面に形成される反射層２２が第１の反射部及び第２の反射部をそれぞれ構成している。基材９を構成する共通の透過層２１の、所定の領域Ａ１，Ａ２に、それぞれ異なるパターンが形成されることにより、各領域Ａ１，Ａ２に、第１の表示部３１、第２の表示部３２が構成されている。

なお、本実施形態において表示体１０のうち、領域Ａ１，Ａ２以外の領域には表示部が形成されていない。

第１の領域Ａ１は、所定の情報を表示する領域であり、例えば、表示体１０上に「ＯＫ」の文字形状に区画される領域である。第１の領域Ａ１において、基材９の上に所定の第１パターンを有する透過層２１及び反射層２２が一体に積層されることで第１の表示部３１が構成される。

第２の領域Ａ２は、所定の情報を表示する領域であり、例えば、表示体１０上に「ＮＧ」文字形状に区画される領域である。第２の領域Ａ２には、基材９の上に所定の第２パターンを有する透過層２１と反射層２２が一体に積層されることで、第１の領域Ａ１とは異なる光学特性を有する第２の表示部３２が構成される。

本実施形態においては、一例として、第１の表示部３１と第２の表示部３２は凹凸構造部１２の配列方向が異なる例を示す。すなわち、第１の表示部３１と第２の表示部３２は、各突起の形状やピッチは共通するものの、表示体１０上に、凸部４２の長手方向を異なる方向に向けて配置することで、異なる視覚的特性を呈することになる。

表示体１０は特別な視覚効果を備える。特別な視覚効果として、表示体１０に入射した光の一部を反射させ、当該光の他の一部を透過させることで、特定の呈色を生じさせることにより情報を表示する効果である。

図３に示すように、第１の透過部３３は、凹凸構造部１２を備える。本実施形態において、凹凸構造部１２は、平面視において対向する２組の辺を有する四辺形状の凹凸部としての凸部４２の集合体である。凸部４２は、直方体状の突起であり、平面視において対向する２組の辺を有する四辺形状を構成する。本実施形態において、凸部４２は、その端面である上面が矩形状であり、その長手方向が一方向に沿って配置されている。複数の凸部４２は、ｘ軸及びｙ軸の２方向においてそれぞれ複数並列してマトリクス状に配列されている。

この第１の表示部３１に形成される凹凸構造部１２からなる第１のパターンは、１００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の構造周期性を有する。また、凸部４２の２方向の対辺の長さの割合は、１以上４以下である。すなわち、例えばＸがＹ以上である場合、Ｘは１／４Ｙ以上Ｙ以下であり、ＹがＸ以上である場合、Ｙは１／４Ｘ以上Ｘ以下である。

第２の透過部３６は、第１の透過部３３と同様に、Ｘ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ複数配置される四辺形の凹凸構造部１２を備える。本実施形態において、凹凸構造部１２として、方体状に突出する凸部４２がマトリクス状に形成されている。例えば、複数の凸部４２がＸ軸、Ｙ軸に沿って配列されている。

図４に示すように、第１の反射部３４は第１の透過部３３に設けられる凸部４２の頂部、凸部４２間の溝の底部に形成される反射層２２で構成される。

また、第２の反射部３７は、第２の透過部３６に設けられる凸部４２の頂部及び隣り合う凸部４２の間の溝の底部に形成される反射層２２で構成される。

第１の表示部３１と第２の表示部３２とは、凹凸構造部１２の凸部４２のピッチ、凸部４２の端面の面積、寸法、及び配列方向、の少なくともいずれかが異なり、第１パターンと第２パターンが異なり、互いに異なる視覚的特性を有する。

次に、本実施形態にかかる第１の表示部３１及び第２の表示部３２のパターン形状について、図３を参照して説明する。

図３に示すように、第１の透過部３３及び第２の透過部３６において、凸部４２はＸ軸方向に幅Ｘ、ピッチＰＸ、Ｙ軸方向に幅Ｙ、ピッチＰＹにて形成されている。

凸部４２のピッチＰＸ、ＰＹはそれぞれ１００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下、好ましくは３００ｎｍ以上６００ｎｍ以下であることが望ましい。また、凸部４２の幅Ｘ、Ｙは、それらの比率が１以上４以下であることが望ましい。

凹凸構造部１２の配列面であるＸＹ平面に直交する高さ方向の寸法、すなわち凸部４２の高さＤは、２０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが望ましい。２０ｎｍ以上であれば、微細な凹凸構造部１２を加工精度良く形成でき、更に５００ｎｍ以下とすることで、凹凸構造部１２形成時における凹凸構造部１２の倒れなどを防ぐことができる。

ここで、凸部４２のＸ軸方向のピッチＰＸ、およびＹ軸方向のピッチＰＹが、１００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下、好ましくは３００ｎｍ以上６００ｎｍ以下であることにより、有効媒質理論から、Ｘ軸方向の有効屈折率ｎｘ、Ｙ軸方向の有効屈折率ｎｙは

で計算される。ここでｎ１は凸部４２の屈折率、ｎ２は凸部４２以外の部分における屈折率を示している。

式１および式２より、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の有効屈折率ｎｘ、ｎｙは、凸部４２のＸ軸方向のピッチＰＸおよび幅Ｘ、更にＹ軸方向のピッチＰＹ、幅Ｙに依存することがわかる。そのため、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の屈折率を凹凸構造部１２の形状により制御することが可能となる。また、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の屈折率が異なることで、入射光に対する異方性が生じる。このため、第１の領域Ａ１および第２の領域Ａ２による反射光または透過光に位相差が生じ、その位相差は凸部４２の高さＤに依存することが分かる。

次に、本実施形態に用いられる表示体１０の製造方法の一例を示す。まず、第１工程として、透過層２１に、複数の凸部４２を所定の配列で形成し、第１パターンを有する第１の透過部３３を構成する。同時に所定形状の第２領域において基体上に、複数の凸部４２を所定の配列で形成し、第２パターンを有する第２の透過部３６を構成する。

ここで、透過層２１の形成材料が無機材料であるとき、例えば、基体に対して化学的なエッチング処理や物理的なエッチング処理を施すことで、凸部４２を形成することができる。また、透過層２１の形成材料が樹脂であるとき、例えば、硬化前の樹脂に対して原版の形状を転写することによって凸部４２を形成することができる。

次に、第２工程として、例えば、真空蒸着法やスパッタ法などの物理蒸着法等の成膜処理によって、第１の透過部３３及び第２の透過部３６上に、第１の反射部３４及び第２の反射部３７をそれぞれ形成する。以上の工程により、第１の表示部３１及び第２の表示部３２を有する表示体１０が基材９上に製造される。

次に、表示体付き物品１に設けられた表示体１０の視覚効果について、図２，図５及び図６を用いて説明する。図５は、第１の観察条件として、透過軸Ｔ１が水平方向の偏光子を用いて反射観察した場合の説明図である。図６は、第２の観察条件として透過軸Ｔ２が水平方向から特定の角度を為す偏光子を用いて反射観察した場合の説明図である。

ここで、反射観察とは、表示体に対して光源と観察者が同じ側にある条件で観察する観察方法である。一方透過観察とは、表示体に対して光源と観察者が異なる側にある条件で観察する観察方法である。また、観察方法として、特定の方位に配向された偏光子５０を用いた観察と、偏光子５０を用いない観察を行う。なお、偏光子５０は、特定の方位に配向され、その設置によって透過軸の方向を所望の方向に規定可能に構成されている。

第１の表示部３１の第１のパターン及び第２の表示部３２の第２のパターンは、いずれも１００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下、好ましくは３００ｎｍ以上６００ｎｍ以下のピッチを有する。このため、偏光子５０を介さない反射観察時には、特定の呈色を示している。

図５に示すように、例えば偏光子５０の透過軸Ｔ１が水平方向の場合、透過軸Ｔ１と平行な方向に偏光された光が第１の領域Ａ１により吸収されるため、第１の領域Ａ１による第１の情報が目視にて観察可能となる。このため、第１の情報が目視にて観察可能となる。

図６に示すように、偏光子５０の透過軸Ｔ２が水平方向から特定の角度を為している場合、第２の領域Ａ２による第２の情報が目視にて観察可能となる。すなわち、偏光子５０が表示体１０に重ねられた際、透過軸Ｔ２と平行な方向に偏光された光が第２の領域Ａ２により吸収されることで第２の情報が目視にて観察可能となる。したがって、観察条件として偏光子の方向を変えることにより、第１の領域Ａ１、第２の領域Ａ２それぞれにより、複数種類の情報として、第１の情報、第２の情報それぞれ観察可能となる。

なお、図５、６はいずれも、第１の情報、第２の情報のいずれかが目視にて観察可能となるように示しているが、第１の情報、第２の情報の両方が目視にて観察可能となる場合でも良い。

ここで、偏光子により目視にて観察可能となる第１の情報、第２の情報は、反射光の光強度による濃淡で示されていても良く、反射光の色相変化により示されていても良い。

例えば、第１の領域Ａ１、第２の領域Ａ２に形成されている凹凸構造部１２が浅い場合には、偏光子５０を設置する前には金属光沢を呈する。一方で、偏光子５０を設置し、かつ偏光子５０の透過軸に沿った偏光光が凹凸構造部１２に吸収された場合には、その領域における輝度が低下し、暗灰色となる。また、偏光子５０の透過軸に沿った偏光光において、特定の波長域のみが凹凸構造部１２に吸収された場合には、その領域における呈色が異なる。このことから、第１の領域Ａ１、第２の領域Ａ２に形成する凹凸構造部１２により、第１の情報および第２の情報を、より複雑に提示することが可能となり、偽造防止効果を高めることが可能となる。

本実施形態において、表示体１０は、偏光子５０を通して透過観察することにより、第１の情報とは異なる第３の情報、及び第２の情報とは異なる第４の情報を表示させることが可能である。

例えば第１の表示部３１において、図５に示すように表示体１０に偏光子５０を設置し、偏光子５０を通して透過観察することで、第１の領域Ａ１において第３の情報が観察可能となる。第３の情報は、第１の情報と共に第１の領域Ａ１により示される。例えば、反射観察時の第１の情報が有する色情報と、透過観察時の第３の情報が有する色情報とが異なる。したがって、観察条件を変えることで、第１の表示部３１は第１の情報とは異なる情報として第３の情報を呈することになる。

また、第２の領域Ａ２、すなわち第２の表示部３２においても同様に、図６に示すように表示体１０に偏光子５０を設置し、偏光子５０を通して透過観察することで、第２の領域Ａ２において第４の情報が観察可能となる。第４の情報は、第２の情報と共に第２の領域Ａ２により示され、反射観察時の第２の情報が有する色情報と、透過観察時の第２の情報が有する色情報とが異なる。このため、観察条件を変えることで、第２の表示部３２は第２の情報とは異なる情報として第４の情報を呈することになる。

したがって、本実施形態において、偏光子５０を通して表示体１０を観察する場合、反射観察、更には透過観察それぞれにおいて異なる情報を提示することが可能となる。

本実施形態に係る物品及び表示体１０は、以下の効果を奏する。
上記実施形態にかかる表示体１０において、第１の透過部３３は、異なる２方向に複数の凹凸構造部１２を有する第１パターンを有し、第１の透過部３３上に形成される反射部、を備える。したがって、偏光方向によって視覚応答性を変えることができるため、複数の潜像を含めることが可能である。すなわち、１つの凹凸構造部で２方向の有効屈折率を制御できるため、第１の表示部が形成される領域において、少なくとも２つ以上の潜像情報を設けることが可能となる。このため、より高解像度な潜像情報を形成することが可能となる。

また、表示体１０は、第１の領域Ａ１、第２の領域Ａ２それぞれにおいて偏光特性の異なる表示部を備えることで、入射光に対して異なる位相差を与えることができる。したがって、偏光された光を入射させることで、第１の領域Ａ１、第２の領域Ａ２それぞれにおいて、入射光に異なる位相差を与えることができ、潜像として、隠された情報を提示することが可能となる。

具体的には、特定の方向に透過軸を有する偏光子５０を通して表示体１０を反射観察することにより、第１の領域Ａ１より第１の情報が観察でき、また別の方向に透過軸を有する偏光子５０を通して表示体１０を反射観察することにより、第２の領域Ａ２より第２の情報が観察できる。

本実施形態にかかる表示体１０は、第１の領域Ａ１、第２の領域Ａ２それぞれにおいて凸部４２の方向を異ならせたことで、単純な構成で、入射光に対して異なる位相差を与えることができる。

また、表示体１０は、透過層２１上に反射層２２を形成することで、反射観察時と透過観察時において異なる情報を表示可能である。すなわち、特定の方向に透過軸を有する偏光子５０を通して表示体１０を透過観察することにより、第１の領域Ａ１より第３の情報が観察でき、また別の方向に透過軸を有する偏光子５０を通して表示体１０を透過観察することにより、第２の領域Ａ２より第４の情報が観察できる。

したがって、反射観察時、および透過観察時における第１の領域Ａ１、第２の領域Ａ２それぞれの呈色と、偏光子５０を通して反射観察、透過観察した際の第１の領域Ａ１、第２の領域Ａ２それぞれの呈色とを、凹凸構造部１２により制御することが可能であるため、より複雑な情報を記録することができる。また、簡便な手法で情報を目視にて観察可能となるため、より高い偽造防止効果が得られる。

さらに、上記本実施形態においては、第１の透過部３３上に反射層２２から成る第１の反射部３４を構成した。そして、反射層２２の屈折率を所定の条件で構成したため、偏光された光との相互作用がより顕著に現れ、表示体１０の偏光応答性がより顕著に現れる。さらに表示体１０は、反射層２２の金属種によって、反射層２２近傍にて生じる表面プラズモン現象により、偏光された光との相互作用を顕著に示すことができる。このため、表示体１０の偏光応答性を更に顕著にすることができる。

［第２実施形態］
以下に、第２実施形態に係る表示体１０Ａについて図３を参照して説明する。第２実施形態にかかる表示体１０Ａは、複数の表示部３１，３２の構造を、その凹凸構造部１２のピッチ及び寸法によって異ならせている。この他は第１実施形態にかかる表示体１０と同様であるため、表示体１０Ａにおいて、第１実施形態に係る表示体１０と共通する符号を付し、重複する説明は省略する。

本実施形態の一例として、第１の領域Ａ１及び第２の領域Ａ２は以下の様に構成されている。

図３に示すように、第１の領域Ａ１の第１の表示部３１は、Ｘ軸及びＹ軸に沿って複数の凸部４２がマトリクス状に形成されている。第１の表示部３１において、凸部４２は２方向における構造ピッチＰＸ及びＰＹを４００ｎｍとした。また凸部４２の一方の幅Ｘを１３０ｎｍ、もう一方の幅Ｙを２２０ｎｍとした。

図３に示すように、第２の領域Ａ２の第２の表示部３２は、Ｘ軸及びＹ軸に沿って複数の凸部４２がマトリクス状に形成されている。第２の表示部３２において、凸部４２は構造ピッチＰＸ及びＰＹを４００ｎｍとした。また、凸部４２の一方の幅Ｘを１７０ｎｍ、もう一方の幅Ｙを２２０ｎｍとした。

本実施形態の製造方法は、第１の工程として電子ビーム描画およびドライエッチング処理により、例えばクオーツ基板などの基材９に凹凸構造部１２を形成した。そして、第２の工程として、反射層２２としてアルミニウムを膜厚５０ｎｍ形成した。

その結果、反射観察において第１の領域Ａ１では黒色、第２の領域Ａ２では緑色が観察可能となった。

更に、偏光子５０を表示体１０Ａの上に重ねて反射観察したところ、第１の領域Ａ１では橙色、第２の領域Ａ２では黒色が観察可能となった。

透過観察において、偏光子５０を介さない場合、第１の領域Ａ１では薄い黄緑色、第２の領域Ａ２では桃色が観察可能となった。偏光子５０を通して透過観察すると、第１の領域Ａ１では緑色、第２の領域Ａ２では紫色が観察可能となった。

更に、偏光子５０の透過軸を変えることで、それぞれの領域における色が異なることが目視観察にてわかった。すなわち、凸部４２のＸ軸方向の幅ＸおよびピッチＰＸ、Ｙ軸方向の幅ＹおよびピッチＰＹ、高さＤの内いずれかが第１の領域Ａ１、第２の領域Ａ２のそれぞれにおいて異なっている場合、第１の領域Ａ１および第２の領域Ａ２のＸ軸、Ｙ軸の方向が同じであっても、入射光に対して異なる位相差を与えることできる。

本実施形態においても、上記第１実施形態にかかる表示体１０と同様の効果を奏する。

［第３実施形態］
以下に、第３実施形態に係る表示体１０Ｂについて図７及び図８を参照して説明する。

第３実施形態にかかる表示体１０Ｂは、第１の表示部３１と、第２の表示部３２と、第３の表示部３８とを備える。すなわち３つの領域において、それぞれ異なる第１のパターン、第２のパターン、及び第３のパターンにて、凹凸構造部１２を形成した。表示体１０Ｂにおいて、第１の表示部３１、第２の表示部３２、及び第３の表示部３８以外の領域４５は、平面で凹凸構造が形成されていない領域であるか、あるいは回折格子などの別の構造が含まれる領域であってもよい。本実施形態において各表示部３１、３２、及び３８は、凹凸構造部１２として、基体の表面から内方へ凹む凹部４３を備える。この他は第１実施形態にかかる表示体１０と同様であるため、表示体１０Ｂにおいて、第１実施形態に係る表示体１０と同共通する符号を付し、重複する説明は省略する。

本実施形態の一例として、第１の領域Ａ１、第２の領域Ａ２、及び第３の領域Ａ３は以下の様に構成されている。

第１の領域Ａ１の第１の表示部３１は、Ｘ軸及びＹ軸に沿って複数の凹部４３がマトリクス状に形成されている。第１の表示部３１は、凹部４３の一方の幅Ｘを１５０ｎｍ、ピッチＰＸを３００ｎｍとした。また、もう一方の幅Ｙを３００ｎｍ、ピッチＰＹを６００ｎｍとした。

第２の領域Ａ２の第２の表示部３２は、Ｘ軸及びＹ軸に沿って複数の凹部４３がマトリクス状に形成されている。第２の表示部３２における凹部４３の一方の幅Ｘを２００ｎｍ、ピッチＰＸを４００ｎｍとし、もう一方の幅Ｙを４００ｎｍと、ピッチＰＹを８００ｎｍとした。

第３の領域Ａ３の第３の表示部３８は、Ｘ軸及びＹ軸に沿って複数の凹部４３がマトリクス状に形成されている。第３の領域Ａ３にて、凹部４３の一方の幅Ｘを３００ｎｍ、ピッチＰＸを６００ｎｍとし、もう一方の幅Ｙを６００ｎｍと、ピッチＰＹを１２００ｎｍとした。

各表示部３１，３２，３８において、第１乃至第３のパターンは、それぞれ、１００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の構造周期性を有する。各表示部３１，３２，３８において、凹部４３の端面である底面の２つの対辺の長さの比が、１以上４以下に構成されている。

また、凹部４３は、その配列面と直交する方向の高さ寸法が、２０ｎｍ以上５００ｎｍ以下に構成されている。

本実施形態の製造方法は、第１の工程として電子ビーム描画によりクオーツ基板で構成される基材９に凸構造を形成し、電鋳処理によりＮｉ複製版を作成した。次に、熱可塑性樹脂にＮｉ複製版により凸構造を転写して凹部４３を構成した。さらに、第２工程において、反射層２２としてＮｉを膜厚５０ｎｍにて形成した。

その結果、反射観察において第１の領域Ａ１では茶色、第２の領域Ａ２では暗緑色、第３の領域Ａ３では回折による虹色が観察可能となった。

偏光子５０を構造体の上に重ねて反射観察したところ、偏光子５０の透過軸が観察者に対して縦方向となっている際、第１の領域Ａ１では緑色、第２の領域Ａ２では桃緑色、第３の領域Ａ３では黄色が観察可能となった。更に、偏光子５０の透過軸を９０度回転させたことで、第１の領域Ａ１では紫色、第２の領域Ａ２では黄緑色、第３の領域Ａ３では緑色が観察可能となった。

本実施形態にかかる表示体１０Ｂおいても、上記第１実施形態にかかる表示体１０と同様の効果を奏する。すなわち、２方向に複数配列される凹部４３を有する凹凸構造部４１によって、複数の潜像を呈することが可能である。
［第４実施形態］
以下に、第４実施形態に係る表示体１０Ｃについて図８を参照して説明する。表示体１０Ｃにおいて、第１実施形態に係る表示体１０と共通する符号を付し、重複する説明は省略する。

第４実施形態にかかる表示体１０Ｃは、第１の表示部３１と、第２の表示部３２と、を備える。すなわち２つの領域において、それぞれ異なる第１のパターン、第２のパターンにて、凹凸構造部１２を形成した。本実施形態において、第１の表示部３１は、凹凸構造部１２として複数の凸部４２を備える。一方、第２の表示部３２は、凹凸構造部１２として、複数の細長い線状のレリーフ構造部４４を、所定の一方向に並列して備える。第２の表示部３２Ｃは、レリーフ構造部４４によって縞状の回折構造を呈する。

この他は第１実施形態にかかる表示体１０と同様であるため、表示体１０Ｃにおいて、第１実施形態に係る表示体１０と共通する符号を付し、重複する説明は省略する。

本実施形態の一例として、第１の領域Ａ１、第２の領域Ａ２は以下の様に構成されている。

第１の領域Ａ１の第１の表示部３１は、Ｘ軸及びＹ軸に沿って複数の凸部４２がマトリクス状に形成されている。第１の領域Ａ１にて凸部４２は、構造ピッチＰＸ，ＰＹを４００ｎｍとした。また、凸部４２の一方の幅Ｘを１３０ｎｍ、もう一方の幅Ｙを２２０ｎｍとした。

一方、第２の領域Ａ２には、構造ピッチＰＹを３５０ｎｍにて、レリーフ構造部４４を配列した。レリーフ構造部４４は、Ｘ軸方向に連続した突起であり、Ｙ方向に複数列縞状に配列されている。

ここで、本実施形態のように凸部がＸ軸の方向に連続に形成されたレリーフ構造部４４となっている場合、Ｙ軸方向の屈折率ｎＹは式２と同一であるが、Ｘ軸方向の屈折率ｎＸ’は、

で計算される。

式３より、有効屈折率ｎＸ‘は、式１と異なる標識を取り、レリーフ構造部４４のＸ軸方向のピッチＰＸ及び幅Ｘに依存することがわかる。

本実施形態の製造方法は、第１の工程として電子ビーム描画およびドライエッチング処理により、凸部４２およびレリーフ構造部４４をそれぞれクオーツ基板で構成される基材９の第１の領域Ａ１及び第２の領域Ａ２に形成する。次に、第２工程として、凸部４２及びレリーフ構造部４４へアルミニウムを膜厚５０ｎｍで形成し、反射層２２を形成し、第１の反射部３４及び第２の反射部３７を形成する。

本実施形態にかかる表示体１０Ｃは、反射観察において第１の領域Ａ１では黒色、第２の領域Ａ２ではアルミニウムによる金属光沢が観察可能となった。

本実施形態にかかる表示体１０Ｃに、偏光子５０を重ねて反射観察したところ、第１の領域Ａ１では橙色、第２の領域Ａ２では桃色が観察可能となった。更に、偏光子５０の透過軸を変えることで、第１の領域Ａ１では黄緑色、第２の領域Ａ２では金属光沢が観察可能となった。

すなわち、Ｘ軸方向に連なるレリーフ構造部４４とした第２の表示部３２Ｃは、観察結果として、Ｘ軸方向に凸部４２が複数配列される第１の表示部３１と、偏光子５０を回転させた際の色変化の振る舞いが、Ｘ、Ｙ軸方向の屈折率の違いから、異なる。

本実施形態においても、上記第１実施形態にかかる表示体１０と同様の効果を奏する。すなわち、２方向に複数配列される凸部４２を有する凹凸構造部４１によって、複数の潜像を呈することが可能である。
［第５実施形態］
以下に、第５実施形態に係る表示体１０Ｄについて、図１０乃至図１２を参照して説明する。

第５実施形態にかかる表示体１０Ｄは、第１の表示部３１と、第２の表示部３２と、第３の表示部３８と、第４の表示部３９と、を備える。すなわち４つの領域において、それぞれ異なる第１のパターン、第２のパターン、第３のパターン、第４のパターンにて、凹凸構造部１２を形成した。各表示部において、凹凸構造部１２は、基体の表面から突出する凸部４２である。この他は第１実施形態にかかる表示体１０と同様であるため、表示体１０Ｄにおいて、第１実施形態に係る表示体１０と共通する符号を付し、重複する説明は省略する。

本実施形態の一例として、第１の領域Ａ１、第２の領域Ａ２、第３の領域Ａ３、第４の領域Ａ４は以下の様に構成されている。本実施形態においてはＡの文字形状と円形とが重なる所定形状を、第１の領域Ａ１、第２の領域Ａ２、第３の領域Ａ３、及び第４の領域Ａ４で区画形成している。

第１の領域Ａ１は、表示体１０Ｄのうち円形で区画される領域内であって、「Ａ」の文字の形状を呈する第４の領域Ａ４を除く領域である。第２の領域Ａ２は第１の領域Ａ１、第３の領域Ａ３、及び第４の外側の領域である。第３の領域Ａ３は、第４の領域Ａ４とともに「Ａ」の文字の形状に区画された領域であって、かつ、円形に区画された領域の内側の領域である。第４の領域Ａ４は、第３の領域Ａ３とともに「Ａ」の文字の形状に区画された領域であって、かつ、円形に区画された領域の外側の領域である。

第１の領域Ａ１の第１の表示部３１は、表示体１０ＤのうちＸ軸及びＹ軸に沿って複数の凸部４２が所定のピッチでマトリクス状に形成されている。この第１のパターンは、例えば横方向の偏光を吸収し、かつ短波長を吸収する特性を有する。

第２の領域Ａ２の第２の表示部３２は、表示体１０ＤのうちＸ軸及びＹ軸に沿って複数の凸部４２が所定のピッチでマトリクス状に形成されている。この第２のパターンは縦方向の偏光を吸収し、かつ短波長を吸収する特性を有する。

第３の領域Ａ３の第３の表示部３８は、表示体１０ＤのうちＸ軸及びＹ軸に沿って複数の凸部４２が所定のピッチでマトリクス状に形成されている。この第３のパターンは縦方向の偏光を吸収し、かつ長波長を吸収する特性を有する。

第４の領域Ａ４の第４の表示部３９は、表示体１０ＤのうちＸ軸及びＹ軸に沿って複数の凸部４２が所定のピッチでマトリクス状に形成されている。この第４のパターンは横方向の偏光を吸収し、かつ長波長を吸収する特性を有する。

本実施形態にかかる表示体１０Ｄは、図１１に示すように、偏光子５０を介さない反射観察においては領域Ａ１と領域Ａ２が光沢を持ち、領域Ａ３と領域Ａ４が暗色となることで、「Ａ」の文字が潜像として観察可能である。

また、図１２に示すように偏光子５０を介して反射観察した場合には、偏光子５０が横偏光を透過する条件においては、領域Ａ２と領域Ａ３が明色、領域Ａ１と領域Ａ４が暗色となり、偏光子５０が縦偏光を透過する条件においては、領域Ａ２と領域Ａ３が暗色、領域Ａ１と領域Ａ４が明色となることで、円形状が潜像として観察可能になった。

本実施形態においても、上記第１実施形態にかかる表示体１０と同様の効果を奏する。すなわち、２方向に複数配列される凸部４２を有する凹凸構造部４１によって、複数の潜像を呈することが可能である。
［第６実施形態］
以下に、第６実施形態に係る表示体１０Ｅについて図１３乃至図１５を参照して説明する。図１３は、本発明の第６実施形態に係る表示体１０の構成を示す平面図である。図１４は、表示体１０の第１の観察条件における視覚効果を示す説明図であり、図１５は、表示体１０の第２の観察条件における視覚効果を示す説明図である。

第６実施形態にかかる表示体１０は、第１の透過部３３または第１の反射部３４の少なくとも一部に積層して形成される有色層を備える点において第１の実施形態と異なるが、他の構成は第１実施形態に係る表示体１０と同様であるため、共通する符号を付し、重複する説明は省略する。

本実施形態の一例として、第１の領域Ａ１及び第２の領域Ａ２は以下の様に構成されている。

第１の領域Ａ１の第１の表示部３１は、第１の透過部３３と、第１の透過部３３上に積層形成された第１の反射部３４と、第１の反射部３４上に形成される有色層としてのインク層４９と、を備える。

第２の領域Ａ２の第２の表示部３２は、第２の透過部３６と、第２の透過部３６上に積層形成された第２の反射部３７と、第２の反射部３７上に形成される有色層としてのインク層４９と、を備える。

インク層は、例えば偏光子５０を介する反射観察時及び偏光子５０を介さない反射観察時のいずれにおいても視認される有色の絵柄である。本実施形形態において、例えばＯＫの文字の一部と、ＮＧの文字の一部に重ねてインク層４９が形成されている。

次に、表示体付き物品１に設けられた表示体１０の視覚効果について、図１３及び図１４を参照して説明する。図１３は、第１の観察条件として、透過軸Ｔ１が水平方向の偏光子を用いて反射観察した場合の説明図である。図１４は、第２の観察条件として透過軸Ｔ２が水平方向から特定の角度を為す偏光子を用いて反射観察した場合の説明図である。

第１の表示部３１の第１のパターン及び第２の表示部３２の第２のパターンは、いずれも１００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下、好ましくは３００ｎｍ以上６００ｎｍ以下のピッチを有する。このため、偏光子を介さない反射観察時には、特定の呈色を示している。このとき、インク層４９によって形成される絵柄が重ねて情報として表示される。

図１４は、偏光子５０の透過軸Ｔ１が水平方向となっていた場合、透過軸Ｔ１と平行な方向に偏光された光が第１の領域Ａ１により吸収されることで第１の領域Ａ１による第１の情報が目視にて観察可能となる。したがって、第１の情報と、インク層４９の情報の両方が目視にて観察可能となる。

図１５は、偏光子５０の透過軸Ｔ２が水平方向から特定の角度を為している場合を示している。この場合、第２の領域Ａ２による第２の情報が目視にて観察可能な場合を示している。偏光子５０が表示体１０に重ねられた際、透過軸Ｔ２と平行な方向に偏光された光が第２の領域Ａ２により吸収されることで、第２の情報及びインク層４９の情報の両方が目視にて観察可能となる。したがって、観察条件として偏光子の方向を変えることにより、第１の領域Ａ１、第２の領域Ａ２それぞれにより、複数種類の情報として、第１の情報、第２の情報それぞれ観察可能となる。

本実施形態においても、上記第１実施形態と同様の効果を奏する。すなわち、２方向に複数配列される凸部４２を有する凹凸構造部４１によって、複数の潜像を呈することが可能である。また、本実施形態にかかる表示体１０は、インク層４９が形成されていることで、第１の領域Ａ１により提示される第１の情報、第２の領域Ａ２により提示される第２の情報のそれぞれのカモフラージュが可能となる。

さらに、第１の領域Ａ１及び、第２の領域Ａ２が目視観察にて可能な状態とすることで、インク層４９と第１の領域Ａ１、インク層４９と第２の領域Ａ２がそれぞれ補間し合うことで、第１の情報および第２の情報を提示することが可能となる。

なお、本発明は上記複数の実施形態に限られるものではなく、適宜変更して実施することが可能である。

例えば、上記凹凸構造部１２の形状や構成、サイズ等の条件は一例として記載したものであり、これに限られるものではない。例えば第１の領域Ａ１、第２の領域Ａ２のいずれかにおいて、ピッチＰＸ、ＰＹが６００ｎｍ以上のピッチであれば、その際には回折格子として振る舞い、回折光が生じることとなる。

また、凸部４２または凹部４３は、頂部または底部に丸みがあっても良い。

また、上記実施形態においては反射層２２が凸部４２の頂部、および底部に形成されている例を示したが、これに限られるものではない。例えば反射層２２は凹凸構造部１２の頂部と底部の内、一部分のみに形成されていてもよく、いずれかに形成されていてもよい。また、反射層２２が凸部４２の側面の一部を覆って形成されていても良いし、凸部４２の側面の全てを覆っていてもよい。

各領域において、第１の表示部３１は、凹凸構造部１２がＸ軸及びＹ軸に沿ってマトリクス状に配列されている例を示したが、これに限られるものではない。例えば、マトリクス状ではなく、特定の配列規則に従って配列され、あるいはランダムに配列されていても良い。

また、各領域は隣接していても、離間していてもよい。例えば上記実施形態において、表示体１０〜１０Ｅは、表示部のない領域を有する例を示したがこれに限られるものではない。例えば他の実施形態として図１６に示す表示体１０Ｆは、表示体１０Ｆの全域において、第１の表示部３１及び第２の表示部３２がＸ軸及びＹ軸の２方向においてそれぞれ交互に配置されている。
また、この他、表示体は、表示部がない領域において、第１の領域Ａ１、第２の領域Ａ２と同等な凹凸構造部１２が形成されていても良く、更には回折、干渉、屈折、反射、吸収、散乱といったいずれかの光学応答性を生じる構造が形成されていても良い。更に、第１の情報、第２の情報以外の情報が提示されていても良い。

例えば、第１領域乃至第４領域は、上記実施形態の形状に限定されることなく、絵柄や記号、数字、文字、幾何学模様等といった種々のパターンで形成することができる。また、第１の領域Ａ１および第２の領域Ａ２のそれぞれは、第１の情報および第２の情報を示すために、面積諧調されていても良い。

なお、第１の領域Ａ１と第２の領域Ａ２とは、相互に同じ情報を形成してもよい。また、それぞれの情報は、文字、記号、数字、および、絵柄や模様などの図形であってもよいし、文字、記号、数字、および、図形のうちの２つ以上の組み合わせであってもよい。更に、第１の情報は、第２の情報以外の背景に限らず、文字、数字、記号、および、絵柄や模様などの図形であってもよいし、背景、文字、記号、数字、および、図形のうちの２つ以上の組み合わせであってもよい。

更に、表示体１０は第１の表示部３１を１つのみ備えていても良いし、第１の表示部３１または第２の表示部３２は２つ以上備えていても良い。例えば凹凸構造から成るパターンが異なり視覚的特性の異なる複数の第１の表示部３１または第２の表示部３２を備えることで、表示体１０において提示できる情報量を制御することができる。

また、上記実施形態において異なる２方向として互いに直交するＸ軸、Ｙ軸を例示したが、これに限られるものではなく所定の角度で交差する２方向であってもよい。

他の実施形態として、表示体は、反射層２２を覆う保護層を備えていてもよい。保護層の形成材料は、例えば、光透過性を有する樹脂、および、誘電体材料であればよい。保護層の形成材料が樹脂であるとき、形成材料は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリメチルメタクリレート、および、ポリスチレンなどを用いることができる。

保護層の形成材料が誘電体材料であるとき、形成材料は、Ｓｂ_２Ｏ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、ＣｄＳ、ＣｅＯ_２、ＺｎＳ、ＰｂＣｌ_２、ＣｄＯ、ＷＯ_３、ＳｉＯ、Ｓｉ_２Ｏ_３、Ｉｎ_２Ｏ_３、ＰｂＯ、Ｔａ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、ＺｒＯ_２、ＭｇＯ、Ｓｉ_２Ｏ_２、ＭｇＦ_２、ＣｅＦ_３、ＣａＦ_２、ＡｌＦ_３、Ａｌ_２Ｏ_３、および、ＧａＯなどを用いることができる。

なお、保護層の形成材料が樹脂であるとき、保護層を形成する樹脂には色素が添加されていてもよい。これにより、色素の吸収波長に応じて、表示体１０の呈色を変えることができる。保護層によれば、第１の領域Ａ１、第２の領域Ａ２が備える微小な凹凸構造部１２が壊れにくくなる。また、保護層によれば、表面プラズモンが励起される共鳴波長の選択性、すなわち、選択波長幅、および、光吸収量の少なくとも一方を変えることができる。

例えば上記実施形態において、表示体付き物品１は、基材９に表示体１０を用いた個人認証媒体等の物品を説明したがこれに限定されるものではない。例えば、基材９は、例えば、有価証券、証明書、ブランド品、高価格商品、電子機器、玩具、学習教材、商品の装飾品またはポスター等であってもよい。

また、上述した表示体１０、１０Ａ〜１０Ｅは、透過光と反射光で、表示される情報を異ならせることが可能であることから、例えば、表示体１０の表裏を示すインジケータとしても利用することができる。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形実施可能である。

１…表示体付き物品、１０〜１０Ｆ…表示体、９…基材、１１…基部、１２…凹凸構造部、２１…透過層、２２…反射層、３１…第１の表示部、３２…第２の表示部、３２Ｃ…表示部、３３…透過部、３４…反射部、３６…第２の透過部、３７…第２の反射部、３８…第３の表示部、３９…第４の表示部、４１…凹凸構造部、４２…凸部、４３…凹部、４４…レリーフ構造部、４９…インク層、５０…偏光子、Ａ１…第１の領域、Ａ２…第２の領域、Ａ３…第３の領域、Ａ４…第４の領域。

Claims (12)

1. 光を透過可能な材料により構成され、異なる２方向においてそれぞれ複数配置される四辺形の凹凸構造部を有する第１のパターンが形成された第１の透過部と、金属材料で構成され、前記第１の透過部の少なくとも一部に積層される第１の反射部と、を有する第１の表示部を備える、ことを特徴とする表示体。
2. 光を透過可能な材料により構成され、少なくとも１方向において複数配置される凹凸構造部を有する第２のパターンが形成された第２の透過部と、金属材料で構成され、前記第２の透過部の少なくとも一部に積層される第２の反射部と、を有する第２の表示部を備え、
   前記第１の表示部と前記第２の表示部とは、互いに異なる視覚的特性を有する、請求項１記載の表示体。
3. 前記第２の表示部は異なる２方向においてそれぞれ複数配置される四辺形の凹凸構造部を有し、
   前記第１の表示部と前記第２の表示部とは、前記凹凸構造部の配列のピッチ、前記凹凸構造部の配列の方向、及び前記凹凸構造部の寸法、の少なくともいずれかが異なり、互いに異なる視覚的特性を有する、請求項２記載の表示体。
4. 前記凹凸構造部は、端面が平面視において対向する２組の辺を有する四辺形状の凸部または凹部であり、
   前記凸部または凹部は前記２方向においてそれぞれ複数並列して配され、
   前記第１のパターンは、１００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の構造周期性を有する、請求項１または３記載の表示体。
5. 前記凹凸構造部は複数の凹部または凸部を有し、前記凹部または凸部の端面の２つの対辺の長さの比が、１以上４以下であることを特徴とする請求項１または３に記載の表示体。
6. 前記凹凸構造部は複数の凹部または凸部を有し、前記凹部または凸部は、その配列面と直交する方向の高さ寸法が、２０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の表示体。
7. 前記第１の透過部または前記第１の反射部の少なくとも一部に積層して形成される有色層を備える請求項１または３に記載の表示体。
8. 前記第１の表示部は、所定の偏光方向に配向された偏光子を介して反射観察した際に潜像を呈するとともに、前記偏光子を介して透過観察した際に、前記反射観察時とは異なる潜像を呈する、請求項１記載の表示体。
9. 異なる領域に配され、視覚的特性が異なる複数の前記第１の表示部を備える、請求項１記載の表示体。
10. 前記表示体は、異なる向きの偏光子を介して得られる複数種類の潜像を呈する、請求項１または請求項３記載の表示体。
11. 請求項１乃至１０のいずれか記載の表示体を備える、ことを特徴とする物品。
12. 光を透過可能な材料で構成され、異なる２方向においてそれぞれ複数配置される四辺形の凹凸構造部を有する第１のパターンを有する、第１の透過部を形成することと、
    前記第１の透過部の少なくとも一部分の上に、金属材料で構成される第２の反射部を、積層して形成することと、を備える表示体の製造方法。