JP2018087930A - 表示体及びラベル付き物品 - Google Patents

Abstract

【課題】高い偽造防止効果を有した表示体を提供することにある。【解決手段】赤色表示用セルと緑色表示用セルと青色表示用セルから成るセル群を画素として、第一観察条件で観察すると第一フルカラー画像を表示し、第二観察条件で観察すると第二カラー画像を表示する表示体であって、赤色表示用セルと緑色表示用セルと青色表示用セルのうち一つ以上のセルは、前記第一観察条件でそれぞれに対応する色に応じた波長の光の回折光が観察される回折格子を有し、赤色表示用セルと緑色表示用セルと青色表示用セルのうち回折格子が設けられていないセルは、それぞれに対応する色に応じた色を呈するインキを有し、前記セル群とは別のセル群の赤色表示用セルと緑色表示用セルと青色表示用セルのすべては、前記第一観察条件でそれぞれに対応する色に応じた波長の光の回折光が観察される回折格子を有する。【選択図】 図２

Description

本発明は、偽造防止効果を提供する表示技術が施された表示体及びラベル付き物品に関する。

通常、有価証券類、カード類、証明書類には、それらの偽造を困難にするために、通常の印刷物とは異なる視覚効果を有する表示体が貼り付けられている場合がある。

従来の偽造防止技術を有した表示体として、複数の溝を有してなる回折格子を含んだ表示体がある。回折格子は虹色に光る分光色を表現し、その原理は、例えば、非特許文献１に記載されている。回折格子に入射する光は回折格子の空間周波数に応じて波長分散されるため、回折格子を含んだ表示体を任意の角度から観察すると、特定の波長のみが観察される。

一方、任意の色を表現する方法として、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の三つの原色を混合する加法混色がある。Ｒ、Ｇ、Ｂを適切な割合で混合することにより、特定の色を表現出来る。また、Ｒ、Ｇ、Ｂを混合することで白色を表現することもできる。テレビやパソコンのモニタでは、この加法混色により様々な色が表現されている。さらに、Ｒ、Ｇ、Ｂの三色の組み合わせ方や三色の光の混合具合により明度を調整することもできる。

回折格子と加法混色を用いて特定の色を表現する表示体としては、特許文献１や特許文献２に記載の表示体がある。回折格子の空間周波数によりＲ、Ｇ、Ｂに対応する空間周波数の回折格子を含んだ表示体では、それぞれの回折格子により光が分散され、射出される回折光は波長ごとに角度が異なる。よって、表示体を任意の角度から観察するとＲ、Ｇ、Ｂの回折格子からそれぞれ射出される特定の波長の混合比により、観察者は特定の色を認識出来る。Ｒ、Ｇ、Ｂの混合比は、それぞれの回折格子の面積比に対応しており、面積比によりそれぞれの回折格子から射出される回折光の光量が異なるため、特定の色を認識出来る。また、Ｒ、Ｇ、Ｂの組合せ間でそれぞれのＲ、Ｇ、Ｂの面積比は等しいが、相対面積が異なるＲ、Ｇ、Ｂを表示体に設けることで、特定の色の輝度階調を表現することも出来る。

このようにＲ、Ｇ、Ｂの回折格子を任意に配置することにより、任意のカラー画像を表示することが可能となる。Ｒ、Ｇ、Ｂに対応する空間周波数を含んだ表示体はカラー画像を表示できるため、従来の回折格子による虹色表現とは異なる視覚効果を実現でき、デザイン性に優れている。しかし、このような表示体は回折格子からの回折光が届く特定の観察角度でのみ観察者に回折光によるカラー画像を表示するものであった。

特開平９−０４３５９４号公報 特開２００７−２１９５５１号公報

辻内順平編著、「ホログラフィックディスプレイ」、産業図書株式会社

本発明の目的は、観察者が表示体からの回折光が届かない観察条件で表示体を観察すると、回折格子によるカラー画像とは異なる別のカラー画像を観察できるという新しい視覚効果を実現する高い偽造防止効果を有した表示体を提供することにある。

上述した課題を解決するための手法として、第１の発明は、赤色表示用セルと緑色表示用セルと青色表示用セルから成るセル群を画素として、第一観察条件で観察すると第一フルカラー画像を表示し、前記第一観察条件とは異なる第二観察条件で観察すると前記第一フルカラー画像とは異なる第二カラー画像を表示する表示体であって、前記画素を構成するセル群の赤色表示用セルと緑色表示用セルと青色表示用セルのうち一つ以上のセルは、前記第一観察条件でそれぞれに対応する色に応じた波長の光の回折光が観察される回折格子を有し、前記画素を構成する赤色表示用セルと緑色表示用セルと青色表示用セルのうち回折格子が設けられていないセルは、それぞれに対応する色に応じた色を呈するインキを有し、前記画素を構成する前記セル群とは別のセル群の赤色表示用セルと緑色表示用セルと青色表示用セルのすべては、前記第一観察条件でそれぞれに対応する色に応じた波長の光の回折光が観察される回折格子を有することを特徴とする表示体である。

第２の発明は、基材、光透過層、インキ層の順で構成され、赤色表示用セルと緑色表示用セルと青色表示用セルの回折格子が光透過層の第一領域に設けられ、光透過層の第一領域は、光反射層で被覆され、赤色表示用セルと緑色表示用セルと青色表示用セルの回折格子が設けられていない光透過層の第二領域は、光反射層で被覆されていないことを特徴とする上記第１の発明に記載の表示体である。

第３の発明は、赤色表示用セルと緑色表示用セルと青色表示用セルに設けられた回折格子は、それぞれの表示用セル間で空間周波数が互いに異なり、かつ、長手方向が互いに等しいことを特徴とする上記第１の発明乃至第２の発明のいずれかに記載の表示体である。

第４の発明は、第二カラー画像が、第一観察条件では視認できない隠し画像であることを特徴とする上記第１の発明乃至第３の発明のいずれかに記載の表示体である。

第５の発明は、赤色表示用セルと緑色表示用セルと青色表示用セルのうち回折格子が設けられていないセルに対応する光透過層の第二領域に、表面積が回折格子より大きいテーパー構造が設けられていることを特徴とする上記第１の発明乃至第４の発明のいずれかに記載の表示体である。

第６の発明は、セル群の大きさが３μｍ以上かつ３００μｍ以下であることを特徴とする上記第１の発明乃至第５の発明のいずれかに記載の表示体である。

第７の発明は、赤色表示用セルと緑色表示用セルと青色表示用セルの各々のセル面積は、１６段階以上で定められていることを特徴とする上記第１の発明乃至第６の発明のいずれかに記載の表示体である。

第８の発明は、赤色表示用セルと緑色表示用セルと青色表示用セルの少なくとも一つにブレーズド型回折格子を有することを特徴とする上記第１の発明乃至第７の発明のいずれかに記載の表示体である。

第９の発明は、赤色表示用セルと緑色表示用セルと青色表示用セルのうち、それぞれに対応する色に応じた色を呈するインキを有するセルの第二領域のインキ層に目視では認識できない微細パターンが含まれていることを特徴とする上記第１の発明乃至第８の発明のいずれかに記載の表示体である。

第１０の発明は、セル群の赤色表示用セルと緑色表示用セルと青色表示用セルのうちの一つあるいは二つの回折格子が設けられたセルに対応する第一領域、および、赤色表示用セルと緑色表示用セルと青色表示用セルのうち回折格子が設けられたセル以外の残りの全ての回折格子が設けられていないセルに対応する第二領域とは異なる第三領域にテーパー構造が設けられていることを特徴とする上記第１の発明乃至第９の発明のいずれかに記載の表示体である。

第１１の発明は、テーパー構造のピッチが、２５０ｎｍ以上、かつ、４００ｎｍ以下であり、テーパー構造の高さが、１００ｎｍ以上、かつ、５００ｎｍ以下であることを特徴とする上記第１の発明乃至第１０の発明のいずれかに記載の表示体である。

第１２の発明は、上記第１の発明乃至第１１の発明のいずれかに記載の前記表示体と、前記表示体を支持する物品とを具備したことを特徴とするラベル付き物品である。

第１の発明によると、赤色表示用セルと緑色表示用セルと青色表示用セルから成るセル群を画素として、第一観察条件で観察すると第一フルカラー画像を表示し、前記第一観察条件とは異なる第二観察条件で観察すると前記第一フルカラー画像とは異なる第二カラー画像を表示する表示体であって、前記画素を構成するセル群の赤色表示用セルと緑色表示用セルと青色表示用セルのうち一つ以上のセルは、前記第一観察条件でそれぞれに対応する色に応じた波長の光の回折光が観察される回折格子を有し、前記画素を構成する赤色表示用セルと緑色表示用セルと青色表示用セルのうち回折格子が設けられていないセルは、それぞれに対応する色に応じた色を呈するインキを有し、前記画素を構成する前記セル群とは別のセル群の赤色表示用セルと緑色表示用セルと青色表示用セルのすべては、前記第一観察条件でそれぞれに対応する色に応じた波長の光の回折光が観察される回折格子を有することによって、第一観察条件で表示体を観察すると、赤色表示用セルと緑色表示用セルと青色表示用セルの全ての表示用セルの回折格子とインキの色の混色による第一フルカラー画像を表示し、赤色表示用セルと緑色表示用セルと青色表示用セルに設けられた回折格子による回折光が観察されない第二観察条件で表示体を観察すると、回折格子が設けられていない色の表示用セルからのインキによる第一フルカラー画像とは異なる第二カラー画像が観察できるため、新しい視覚効果と高い偽造防止効果を有した表示体を得られる。

また、第２の発明によると、基材、光透過層、インキ層の順で構成され、赤色表示用セルと緑色表示用セルと青色表示用セルの回折格子が光透過層の第一領域に設けられ、光透過層の第一領域は、光反射層で被覆され、赤色表示用セルと緑色表示用セルと青色表示用セルの回折格子が設けられていない光透過層の第二領域は、光反射層で被覆されていないことによって、表示体を観察した際に、第一領域からは回折格子による回折光を、第二領域からはインキの色を観察できる。

また、第３の発明によると、赤色表示用セルと緑色表示用セルと青色表示用セルに設けられた回折格子は、それぞれの表示用セル間で空間周波数が互いに異なり、かつ、長手方向が互いに等しいことによって、特定の観察条件で表示体を観察すると、表示用セルの色に応じた組合せの色を観察できる。

また、第４の発明によると、第二カラー画像が、第一観察条件では視認できない隠し画像であることによって、表示体１の観察角度により隠し画像が表れる新しい視覚効果を有する表示体を得られる。

また、第５の発明によると、赤色表示用セルと緑色表示用セルと青色表示用セルのうち回折格子が設けられていないセルに対応する光透過層の第二領域に、表面積が回折格子より大きく、回折格子より作製が困難なテーパー構造が設けられていることによって、高い偽造防止効果を有した表示体を得られる。

また、第６の発明によると、セル群の大きさを３μｍ以上とすることで、回折格子の長手方向によらず１本以上の回折格子を設けることができ、３００μｍ以下であることによって、肉眼でセル群を認識できない表示体を得られる。

また、第７の発明によると、赤色表示用セルと緑色表示用セルと青色表示用セルの各々のセル面積は、１６段階以上で定められていることによって、表示体を観察した際にカラー階調を認識できる表示体を得られる。

また、第８の発明によると、赤色表示用セルと緑色表示用セルと青色表示用セルのうち少なくとも一つにブレーズド型回折格子を有することによって、特定の条件で高い回折効率が実現され、カラー画像の輝度が高く、認識しやすい表示体を得られる。

また、第９の発明によると、赤色表示用セルと緑色表示用セルと青色表示用セルのうち、それぞれに対応する色に応じた色を呈するインキを有するセルの第二領域のインキ層に目視では認識できない微細パターンが含まれていることによって、高い偽造防止効果を有した表示体を得られる。

また、第１０の発明によると、セル群の赤色表示用セルと緑色表示用セルと青色表示用セルのうちの一つあるいは二つの回折格子が設けられたセルに対応する第一領域、および、赤色表示用セルと緑色表示用セルと青色表示用セルのうち回折格子が設けられたセル以外の残りの全ての回折格子が設けられていないセルに対応する第二領域とは異なる第三領域にテーパー構造が設けられていることによって、表示体の鏡面反射する領域がなく、表示されるカラー画像のコントラストが上がり、カラー画像を認識しやすい表示体を得られる。

また、第１１の発明によると、テーパー構造のピッチが、２５０ｎｍ以上、かつ、４００ｎｍ以下であり、テーパー構造の高さが、１００ｎｍ以上、かつ、５００ｎｍ以下であることによって、テーパー構造が設けられた領域に入射する光の反射を防止、または、低減し、黒い色もしくは暗灰色等の無彩色に見える表示体が得られる。

また、第１２の発明によると、本発明の表示体を、有価証券やカード、証明書類、紙幣、その他の物品に貼りあわせる、または組み合わせることによって、従来の物品に高い偽造防止効果を付与することが可能となる。

表示体１の一例と表示体１を複数の観察角度a、b、ｃから観察した際に見える第一フルカラー画像と第二カラー画像の色の様子を示す図。 表示体１の一部拡大した平面図。 矩形型回折格子が回折光を射出する様子を概略的に示す図。 空間周波数の異なる回折格子が回折光を射出する様子を概略的に示した図。 空間周波数の異なる回折格子が回折光を射出する様子を概略的に示した図。 空間周波数の異なる回折格子が回折光を射出する様子を概略的に示した図。 表示体１の一部を拡大した平面図。 ブレーズド型回折格子が回折光を射出する様子を概略的に示した図。 インキ層に設けられた微細なパターンを示す図。 表示体１の層構成の一例を示す断面図。 テーパー構造が第二領域に設けられた表示体１の層構成の一例を示す断面図。 テーパー構造の一例を示す図。 第三領域に設けられたテーパー構造の配置例を示す図。

以下、本発明の態様について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、全ての図面を通じて、同様又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

（表示体概要の説明）
図１は、本発明の一態様に係る表示体１を示す図である。表示体１は、図１に示すように複数の観察角度ａ、ｂ、ｃによって、Ｒ、Ｇ、Ｂの異なる組み合わせからなる色のカラー画像を表示することができる。表示体１は、第一観察条件で観察すると第一フルカラー画像を表示し、第一観察条件とは異なる第二観察条件で観察すると第一フルカラー画像とは異なる第二カラー画像を表示する。例えば、特定の観察条件である第一観察条件の観察角度ｂから表示体１を観察すると第一フルカラー画像ＲＧＢが観察され、第一観察条件とは異なる特定の観察条件である第二観察条件の観察角度ａ及びｃから表示体１を観察すると第二フルカラー画像Ｂが観察される。例えば、第二フルカラー画像Ｂは、第一観察条件では視認できない隠し画像である。

表示体１の一部の細部を拡大すると、図２のように整然配列されたセル群２及びセル群３が観察出来る。セル群２及びセル群３は赤色表示用セルＲＣ、緑色表示用セルＧＣ、青色表示用セルＢＣの各セルから成る。セル群２には、赤色表示用セルＲＣ、緑色表示用セルＧＣ、青色表示用セルＢＣのうち一つ、あるいは、二つの色の表示用セルに、Ｒ、Ｇ、Ｂに対応した空間周波数の回折格子が設けられている。また、Ｒ、Ｇ、Ｂに対応する空間周波数の回折格子が設けられていない色の表示用セルには、セルを通して下面に設けられたインキ面が観察できる。つまり、画素を構成するセル群２の赤色表示用セルＲＣと緑色表示用セルＧＣと青色表示用セルＢＣのうち一つ以上のセルは、第一観察条件でそれぞれに対応する色に応じた波長の光の回折光が観察される回折格子を有する。画素を構成するセル群２の赤色表示用セルＲＣと緑色表示用セルＧＣと青色表示用セルＢＣのうち回折格子が設けられていないセルは、それぞれに対応する色に応じた色を呈するインキを有する。さらに、別のセル群２とは異なるセル群３には、赤色表示用セルＲＣ、緑色表示用セルＧＣ、青色表示用セルＢＣの全てに、Ｒ、Ｇ、Ｂに対応した空間周波数の回折格子が設けられている。つまり、画素を構成するセル群２とは別のセル群３の赤色表示用セルＲＣと緑色表示用セルＧＣと青色表示用セルＢＣのすべては、第一観察条件でそれぞれに対応する色に応じた波長の光の回折光が観察される回折格子を有する。

図２のセル群２の場合、赤色表示用セルＲＣ、緑色表示用セルＧＣ、青色表示用セルＢＣのうち、赤色表示用セルＲＣと緑色表示用セルＢＣには、それぞれ観察点に対して、Ｒ、Ｇに対応した波長の光を射出する空間周波数の回折格子ＲＤ、および、ＧＤが設けられており、青色表示用セルＢＣには、セルを通して下面に設けられたインキ面ＢＩが観察できる。一方、セル群３には、赤色表示用セルＲＣ、緑色表示用セルＧＣ、青色表示用セルＢＣの全てに、それぞれ観察点に対して、Ｒ、Ｇ、Ｂに対応した波長の光を射出する空間周波数の回折格子ＲＤ、ＧＤ、ＢＤが設けられている。赤色表示用セルＲＣと緑色表示用セルＧＣと青色表示用セルＢＣに設けられた回折格子ＲＤ、ＧＤ、ＢＤは、それぞれの表示用セル間で空間周波数が互いに異なり、かつ、長手方向が互いに等しい。

図２に示したように赤色表示用セルＲＣ、緑色表示用セルＧＣ、青色表示用セルＢＣの各色の表示用セルはＲ、Ｇ、Ｂの階調に対応してセルの面積が異なる。セル面積が異なることによりＲ、Ｇ、Ｂの光の混合比率を変えることができるため、任意の色表現が可能となる。赤色表示用セルＲＣと緑色表示用セルＧＣと青色表示用セルＢＣの各々のセル面積は、１６段階以上で定められている。例えば、各色の表示用セルのＲ、Ｇ、Ｂの各要素が１６階調で表現されていれば、カラー階調を各要素に対応するＲ、Ｇ、Ｂのセルのセル面積に対応させることで、１６×１６×１６＝１５３６通りの色を表現できる。同様に、各色の各表示用セルのＲ、Ｇ、Ｂの各要素が２５６階調で表現されていれば、２５６×２５６×２５６＝１６７７７２１６通りの色を表現できる。

赤色表示用セルＲＣ、緑色表示用セルＧＣ、青色表示用セルＢＣから成るセル群２及びセル群３は、セル群２及びセル群３の大きさを長辺の長さと定義した場合、セル群２及びセル群３の大きさは３μｍ以上かつ３００μｍ以下である。セル群２及びセル群３の大きさを３μｍ以上とすることで、Ｒ、Ｇ、Ｂの空間周波数に対応した回折格子の長手方向によらず１本以上の回折格子を設けることが出来る。また、セル群２及びセル群３の大きさを３００μｍ以下とすることによって、肉眼でセル群２及びセル群３を認識できない表示体となる。

（回折格子の説明）
次に、表示体１の一つ、あるいは、二つの色の表示用セルに採用可能な回折格子について説明する。ここでは、代表的な回折格子として図３に示す矩形型回折格子４について説明する。回折格子に照明光源を用いて照明光ＩＬを照射すると、回折格子は、入射光である照明光ＩＬの進行方向に応じて特定の方向に強い回折光を射出する。

ｍ（ｍ＝０、１、２、・・・）次の回折光は、照明光の入射角をα、回折光の射出角をβとすると、下記の式（１）から算出することができる。
ｄ＝ｍλ／（ｓｉｎα−ｓｉｎβ） ・・・（１）
この式（１）において、λは照明光と回折光の波長であり、ｄは回折格子のピッチを示している。なお、図３では、入射光ＩＬが矩形型回折格子４に入射し、正反射光ＲＬ、＋１次回折光ＤＬ＋１、−１次回折光ＤＬ−１、＋２次回折光ＤＬ＋２が射出する概略を示している。

次に、回折格子のピッチ及び照明光の波長と、回折光の射出方向における回折光の角度（回折効率）との関係について説明する。

ピッチｄの回折格子に対してαの入射角で入射した照明光ＩＬは、式（１）に基づいて角度βの方向に回折光を射出する。この際、波長λの光の射出強度、すなわち回折効率は、回折格子のピッチや高さ等によって変化し、式（２）によって導出される。
η = (２/π)^２ｓｉｎ^２｛(２π/λ)（ｒ/ｃｏｓα）｝ｓｉｎ^２{(π/ｄ)Ｌ}・・・（２）
ここで、ηは回折効率（０〜１の値をとる）、ｒは回折格子の高さ、Ｌは回折格子の格子幅、ｄは格子線のピッチ、αは照明光の入射角、λは入射光及び回折光の波長である。なお、式（１）および式（２）は、凹凸構造からなる浅い矩形型回折格子４について成り立つものである。

式（２）から明らかなように回折効率は回折格子の高さｒや回折線のピッチｄ、入射光の入射角αや波長λによって変化する。また、回折効率は回折次数ｍが高次になるのに伴って徐々に減少していく傾向にある。

（異なる空間周波数の回折格子の組み合わせの説明）
図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃに示すように、表示体１に用いられる赤色表示用セルＲＣ、緑色表示用セルＧＣ、青色表示用セルＢＣの三種類のうち、一つ、あるいは、二つ、又は三つ全てに設けられる矩形型回折格子４の空間周波数は、白色光ＷＬが矩形型回折格子４に垂直な軸である法線ＮＬ１を基準とし４５度で入射した場合、それぞれの矩形型回折格子４から法線ＮＬを基準とし０度において＋１次の回折光ＤＬ＋１の波長がＲ、Ｇ、Ｂに対応する本数である。例えば、Ｒ＝１０００本／ｍｍ、Ｇ＝１３００本／ｍｍ、Ｂ＝１６００本／ｍｍとなる。表示体１を第一観察条件である法線ＮＬを基準とし０度から観察した場合に、各空間周波数の回折格子から回折されるＲ、Ｇ、Ｂの光が混合し、混合の比率によって任意の色が表現される。

矩形型回折格子４の空間周波数を変えることで、白色光ＷＬが異なる空間周波数の回折格子に入射した場合、観察者の眼の位置で特定の波長を重ねることが出来る。この重なり合う光の強度を変えることにより、任意の色を観察すること出来る。

（回折格子とインキによる色の表示の説明）
次に、赤色表示用セルＲＣ、緑色表示用セルＧＣ、青色表示用セルＢＣの各色の表示用セルの組合せから成る色の表示について説明する。

例えば、図２に示したように、セル群２の赤色表示用セルＲＣ、緑色表示用セルＧＣ、青色表示用セルＢＣのうち、赤色表示用セルＲＣ、緑色表示用セルＧＣに、それぞれＲ、Ｇに対応する空間周波数の回折格子ＲＤ、および、ＧＤを設けた場合、観察者は、Ｒ、Ｇに対応する特定の波長の重ね合わせによる光を観察することになる。さらに、青色表示用セルＢＣにＢに対応するインキ面ＢＩを有する場合、観察者はＢのインキ面ＢＩも同時に観察することになる。よって、観察者は、赤色表示用セルＲＣ、緑色表示用セルＧＣ、青色表示用セルＢＣのうち、赤色表示用セルＲＣ、緑色表示用セルＧＣからはＲ、Ｇに対応する回折格子による回折光を観察し、青色表示用セルＢＣからはＢに対応するインキ面ＢＩを観察することになる。このため、観察者はＲ、Ｇ、Ｂの三原色の組合せから任意の色を観察することができる。

また、図１の観察角度ｂのように、回折格子から回折光が観察される第一観察条件では、表示体１のセル群２からは赤色表示用セルＲＣ、緑色表示用セルＧＣ、青色表示用セルＢＣのそれぞれＲ、Ｇ、Ｂすべての要素からなる色を観察できる。一方、回折格子の回折効率は回折次数が高次になるにつれて減少していくため、図１の観察角度ａ、および、観察角度ｃのように、回折格子から回折光が観察されない、あるいは、回折光が弱い第二観察条件では、表示体１のセル群２からは赤色表示用セルＲＣ、緑色表示用セルＧＣ、青色表示用セルＢＣのうち、回折格子が設けられていない、Ｂの印刷面ＢＩを有する色の表示用セルからなる色を強く観察できる。

一方、図２に示したセル群３のように赤色表示用セルＧＣ、緑色表示用セルＧＣ、青色表示用セルＢＣの全てのセルにそれぞれＲ、Ｇ、Ｂに対応する空間周波数の回折格子ＲＤ、ＧＤ、ＢＤを設けた場合、図１の観察条件ｂのように観察者が回折格子からの回折光が観察される第一観察条件ではＲ、Ｇ、Ｂに対応する特定の波長の重ね合わせによる光を観察することになる。

図１の観察条件ａ、ｃのように第二観察条件では、表示体１のセル群３からは回折格子からの回折光が観察されない。

このように、表示体１の観察者は、表示体１の観察条件によって、セル群２及びセル群３のＲ、Ｇ、Ｂの任意の組み合わせから成るカラー画像を観察することができる。回折格子からの回折光が観察される第一観察条件では、回折格子とインキ面のＲ、Ｇ、Ｂから成る元画像に忠実なカラー画像を観察でき、回折光の到達しない、または、回折光の弱い第二観察条件では、セル群２のインキ面により表示されるＲ、Ｇ、Ｂの元画像とは異なるカラー画像を観察できる。

（回折格子とインキによるカラー画像のチェンジングの説明）
表示体１には図５のようにセル群のＲ、Ｇ、Ｂのセルのうち回折格子とインキ印刷面の組み合わせによって構成されるセル群２とＲ、Ｇ、Ｂのセルの全てが回折格子からなるセル群３によって構成される。図５では、セル群２のうちＲ、ＧのセルにはＲとＧの空間周波数に対応する回折格子が設けられており、Ｂのセルにはインキ面が設けられている。一方、セル群３のＲ、Ｇ、ＢのセルにはそれぞれＲ、Ｇ、Ｂの空間周波数に対応する回折格子が設けられている。以上のように、表示体１のＢのセルには、回折格子とインキ面の両方が表示体１のセルの位置により選択的に設けられている。

回折格子の回折光が観察される第一観察条件では、セル群２とセル群３のＲ、Ｇ、Ｂの全てのセルから構成される第一フルカラー画像が観察される。一方、回折格子の回折光が観察されない第二観察条件では、セル群２のインキ面で構成される第二カラー画像が観察される。

セル群２のインキ面で設けられたセルは第一フルカラー画像の一つの画素として構成されている。一方、セル群２のインキ面だけでも第一フルカラー画像と異なる第二カラー画像の画素として構成される。よって、表示体１を第二観察条件で観察した際に、第一観察条件では視認できなかった第二カラー画像を観察できるようになる。以上のように、表示体１は観察条件により観察できるカラー画像が異なるチェンジング効果を発揮する。

（回折格子の種類の説明）
表示体１に設ける回折格子としては、さまざまな種類が考えられる。代表的な種類として、先に挙げた矩形型回折格子４があるが、矩形型回折格子４の代わりに正弦波型回折格子を用いることもできる。また、表示体１には矩形型回折格子４または正弦波型回折格子とは形状の異なる回折格子として、ブレーズド型回折格子５を用いることもできる。ブレーズド型回折格子５を用いる場合、以下で説明するように、赤色表示用セルＲＣと、緑色表示用セルＧＣと、青色表示用セルＢＣの少なくとも一つは、ブレーズド型回折格子５を有する。

（ブレーズド型回折格子の説明）
図６に示すようにブレーズド型回折格子５は、溝の断面形状が鋸歯状であり、特定の次数と波長に対して高い回折効率を示す。

ブレーズド型回折格子５の波長ごとの入射角αと回折角βの関係は、下記の式（３）から算出することが出来る。
ｓｉｎα＋ｓｉｎβ＝Ｎｍλ・・・（３）
この式（３）において、λは照明光と回折光の波長であり、照射光ＩＬが回折格子の法線ＮＬ１からの角度αの角度で入射しβの角度で回折する場合を示している。

このとき、入射光とｍ次の回折光が鏡面反射の関係にあるとき、ｍ次の回折光にエネルギーが集中する。このときの回折角βをブレーズド角θ_Ｂと呼び、下記の式（４）で算出される。
θ_Ｂ＝（α＋β）／２・・・・（４）

また、このときの波長をブレーズド波長と呼び、λ_Ｂで表す。ここで、式（４）を式（３）に代入することによりブレーズド波長とブレーズド角を下記の式（５）から算出することが出来る。
λ_Ｂ＝（２ｄ／ｍ）（ｓｉｎθ_Ｂ）｛ｃｏｓ（α−θ_Ｂ）｝・・・（５）

Ｒ、Ｇ、Ｂの空間周波数の異なる回折格子の深さを変えることにより、それぞれの回折格子のブレーズド角θ_Ｂを変えることができる。ブレーズド角θ_Ｂを変えることで、白色光が回折格子の法線ＮＬ１に対して４５度で入射した場合に、０度の角度でＲ、Ｇ、Ｂの光がブレーズド波長となるように設計できる。例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれの回折格子に先に述べた矩形型回折格子４と同じ空間周波数であるＲ＝１０００本／ｍｍ、Ｇ＝１３００本／ｍｍ、Ｂ＝１６００本／ｍｍとする場合、ブレーズド角をそれぞれθ_ＢＲ＝１５．６度、θ_ＢＧ＝１８．１度、θ_ＢＢ＝２１．７度とできる。よって、回折効率の高いブレーズド波長がＲ、Ｇ、Ｂの回折格子からそれぞれＲ、Ｇ、Ｂの波長の回折光を射出し、観察者は任意のカラーを観察することができる。

赤色表示用セルＲＣ、緑色表示用セルＧＣ、青色表示用セルＢＣに設ける回折格子をブレーズド型回折格子５とすることで、特定の観察角度において、高い回折効率が実現されるため、特定の観察角度で輝度の高い表示体を得られる。

（インキ面の説明）
赤色表示用セルＲＣ、緑色表示用セルＧＣ、青色表示用セルＢＣにのうちＲ、Ｇ、Ｂに対応するインキ面とする表示用セルは、有機顔料を用いたインキで印刷されたインキ面とすることができる。

また、赤色表示用セルＲＣ、緑色表示用セルＧＣ、青色表示用セルＢＣにのうちインキ面とする表示用セルは、蛍光インキを用いた高輝度印刷とすることで、インキ面の輝度を上げることもできる。

蛍光インキ以外でも、機能性インキやＵＶインキ、耐光インキ、パールインキ、示温インキを用いることもできる。

さらに、赤色表示用セルＲＣと緑色表示用セルＧＣと青色表示用セルＢＣのうち、それぞれに対応する色に応じた色を呈するインキを有するセルの第二領域のインキ層に目視では認識できない微細パターンが含まれていてもよい。インキ層には肉眼で確認できない微細印刷パターンや文字を設けることで、表示体の偽造防止効果を高めることもできる。この際、微細印刷パターンや文字の印刷を各色の表示用セルと異なる色にする場合、セルから観察される色がずれてしまうため、各色の表示用セルと同じ色であることが望ましい。微細印刷パターンや文字を設ける場合、微細印刷パターンや文字を設けることにより、通常のセルの大きさよりインキの色を表示する面積が小さくなってしまうため、あらかじめ、セルの大きさをその分大きく設計するとなお良い。

例えば、図７に示すように、インキ層に微細印刷パターン６として、微細なＱＲコード（登録商標）が印刷されており、このＱＲコードを拡大し、専用端末で読みこむことによって、特定の情報にアクセスすることが可能となる。また、印刷面に隠し情報となる微細な文字を印刷しておくことで、光学顕微鏡などを用いて、この情報を読み取ることもできる。

（層構成と作製方法の説明）
次に、表示体１の層構成と作製方法について説明する。
表示体１の層構成の一例として、図８のように基材７／光透過層８／インキ層９の順が挙げられる。

光透過層８の材料としては、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂などの光透過性樹脂を使用することができる。熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂を使用すると、赤色表示用セルＲＣ、緑色表示用セルＧＣ、青色表示用セルＢＣの回折格子が形成された原版から、回折格子が設けられた光透過層８を基材７上に転写成形することができる。

基材７は、それ自体を単独に扱うことが可能なフィルムまたはシートであり、例えば、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）やポリカーボネート（ＰＣ）、紙などを用いることができる。光透過層８は、基材７上に熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂、あるいは、光硬化性樹脂を塗布し、この塗布面に回折格子が設けられた原版を押し当て樹脂を硬化させることで得られる。なお、基材７には、基材７を通してインキ層９を観察した際に、インキ層９の色が観察できれば良いため、特定の波長を透過する半透明の材料を用いることもできる。

インキ層９は、例えば、有機顔料を含んだインキや蛍光インキなどを用いて設けることができる。インキ層９は、基材７上にグラビア印刷やオフセット印刷、スクリーン印刷などによって設けられる。

図８のように回折格子が設けられた第一領域Ａ１の光透過層８は、さらに光反射層１０が被覆されるように設けられる。つまり、赤色表示用セルＲＣと緑色表示用セルＧＣと青色表示用セルＢＣの回折格子は、光透過層８の第一領域Ａ１に設けられる。光透過層８の第一領域Ａ１は、光反射層１０で被覆されている。一方、回折格子が設けられていない第二領域Ａ２の光透過層８は、光反射層１０で被覆されない。つまり、赤色表示用セルＲＣと緑色表示用セルＧＣと青色表示用セルＢＣの回折格子が設けられていない光透過層８の第二領域Ａ２は、光反射層１０で被覆されていない。これにより、表示体１に入射する光は、第一領域Ａ１では光透過層８に設けられた光反射層１０で反射し、反射率の高い回折格子として機能する。一方、第二領域Ａ２では、入射光は光透過層８を透過し、インキ層９で反射し、印刷の色を表示する。このようにして、第一領域Ａ１の回折格子による回折光と第二領域Ａ２のインキ層９による反射光を同時に観察することができる。

なお、光反射層１０としては、アルミニウム、銀、金、及びそれらの合金などの金属材料などの金属材料からなる金属層を使用することができる。光反射層１０は、真空蒸着法及びスパッタリング法などの気相堆積法により形成することができる。例えば、光反射層１０は、真空蒸着法によって、アルミニウムを光透過層８上に５０ｎｍ設ける。光反射層１０が極端に薄いと光反射層１０は光透過率が高くなるため、光反射率が低くなってしまう。典型的には、光反射層１０は２０〜１００ｎｍ程度とすると良い。

（光反射層の部分的な形成方法１）
次に、光透過層８の第一領域Ａ１と第二領域Ａ２に、部分的に光反射層１０を設ける方法について説明する。

まず、基材７、光透過層８からなる表示体の光透過層８の全面に、光反射層１０を設ける。その後、いずれかの方法で光反射層１０を部分的に除去する。

例えば、光反射層１０を除去する部分に強度の強いレーザーを選択的に照射し、選択的に光反射層１０を破壊する。図８および、図９では、光反射層１０を除去する部分として、第二領域Ａ２が該当する。

また、光反射層１０を残す部分にマスク印刷を行い、マスク印刷されていない部分である第二領域Ａ２を腐食剤で腐食させることで、部分的に光反射層１０を形成させることもできる。

さらに、表示体１に光透過層８の全面に光反射層１０を設ける前に、光反射層１０を除去するネガパターンを水性インキで印刷しておき、光反射層１０を全面に設けた後に、水性インキを水で洗い流すことで、その上の光反射層１０を除去する方法もある。

（テーパー構造の説明）
また、表示体１の第二領域Ａ２には、テーパー構造１１を設けてもよい。この場合、テーパー構造１１は光透過層８の第二領域Ａ２に設けられるため、光反射層１０で被覆されない。テーパー構造１１は、表面積が回折格子より大きい。

図９は、光透過層８の第二領域Ａ２にテーパー構造１１を設けた場合の一例である。テーパー構造１１のピッチは、例えば、２５０ｎｍ以上、かつ、４００ｎｍ以下である。テーパー構造１１は、例えば４００ｎｍ以下のような可視光の波長以下で、例えば２５０ｎｍ以上の精度良く加工できるピッチの構造が設けられている。そして、その構造は、１００ｎｍ以上且つ５００ｎｍ以下の精度良く加工できる範囲の高さで設けられている。テーパー構造１１の典型的な構造として、円錐状構造があり、角錐状構造および直線状矩形構造でも同様の視覚効果が実現される。なお、図１０には、第二領域に設けられるテーパー構造１１の一例として、円錐状のテーパー構造１１を示す。

テーパー構造１１に、光反射層１０が設けられた場合には、テーパー構造１１に入射する可視光の反射を防止もしくは低減する機能を有し、観察した際に黒い色もしくは暗灰色等の無彩色に見える表示体を得ることができる。また、テーパー構造１１を設けることで、回折格子よりも小さい構造を作製するための技術が必要となり、偽造防止性も上げることが可能となる。

（光反射層の部分的な形成方法２）
光透過層８の第二領域Ａ２にテーパー構造１１が設けられる場合、このテーパー構造１１と第一領域Ａ１の回折格子の表面積の違いを利用して、部分的に光反射層１０を形成することができる。

まず、表示体１の全面に、真空蒸着法やスパッタリング法に光反射層１０を設ける。さらに、光反射層１０の場合と同様に、真空蒸着法やスパッタリング法により、光反射層１０の上にマスク層を設ける。マスク層の材料としては、例えば、ＭｇＦ_２を用いる。この際、テーパー構造１１は回折格子より表面積が大きいため、光反射層１０の膜厚は、回折格子が設けられている第一領域Ａ１より薄くなる。その後、表示体１をエッチングすることで、光反射層１０の膜厚が薄いテーパー構造１１が設けられた第二領域Ａ２の光反射層１０を選択的に除去することができる。この際、エッチング液としては、例えば、光反射層１０をアルミニウムとする場合、アルカリ性であるＮａＯＨなどを用いる。このようにエッチングを行うことで、部分的に光反射層１０を形成することもできる。

（第三領域の説明）
表示体１の光透過層８には、回折格子を設ける第一領域Ａ１、インキ面となる第二領域Ａ２以外の第三領域Ａ３も存在する。第三領域は、通常、構造のない平坦面である。しかし、図１１のように第三領域Ａ３に、テーパー構造１１を設けることもできる。つまり、セル群の赤色表示用セルＲＣと緑色表示用セルＧＣと青色表示用セルＢＣのうちの一つ以上の回折格子が設けられたセルに対応する第一領域Ａ１、および、赤色表示用セルＲＣと緑色表示用セルＧＣと青色表示用セルＢＣのうち回折格子が設けられたセル以外の残りの全ての回折格子が設けられていないセルに対応する第二領域Ａ２とは異なる第三領域Ａ３にテーパー構造１１が設けられる。テーパー構造１１に、さらに、第三領域Ａ３のテーパー構造１１に光反射層１０を設けることで、第三領域Ａ３は先に述べたように黒色に観察されることになる。よって、第三領域Ａ３にテーパー構造１１を設けた表示体１は、第一領域Ａ１と第二領域Ａ２から成り、第三領域Ａ３にテーパー構造１１がない表示体１に観察されてしまう正反射光を除くことができ、表示体１のカラー画像のコントラストを上げることができる。表示体１のコントラストを上げることで、カラー画像の視認性を高めることができる。

表示体１は、粘着層を付与することができるので偽造防止用ラベルとして印刷物やカードに貼り付けて使用することができる。

例えば、表示体１の各層に、基材７にはＰＥＴを使用し、光透過層８に熱可塑性樹脂、インキ層９には有機顔料のインキを用いる。さらに、光反射層１０としてアルミ層を設け、さらに粘着層を設ける。この粘着層を用いて、物品に表示体１を支持させる。

表示体１は、それ自体の偽造又は模倣が困難であるため、表示体１が含まれる偽造防止ラベルを物品に支持させれば、真正品であるこの偽造防止ラベル付き物品の偽造又は模造も困難である。

また、表示体１はカラー画像を表示するため、デザイン性に優れており表示体１のアイキャッチ効果も高い。表示体１を特定の観察条件で観察すると、Ｒ、Ｇ、Ｂの三原色による混色が観察されるが、表示体１を十分傾け観察すると、Ｂのみの色が観察される。

１…表示体、２…回折格子と印刷面で構成されるセル群、３…回折格子のみによるセル群、４…矩形型回折格子、５…ブレーズド型回折格子、６…微細印刷パターン、７…基材、８…光透過層、９…インキ層、１０…光反射層、１１…テーパー構造、
ＲＧＢ…Ｒ、Ｇ、Ｂの色から成る第一フルカラー画像、Ｂ…Ｂの色から成る第二カラー画像、
ＲＣ…赤色表示用セル、ＧＣ…緑色表示用セル、ＢＣ…青色表示用セル、
ＲＤ…Ｒに対応する空間周波数の回折格子、ＧＤ…Ｇに対応する空間周波数の回折格子、ＢＤ…Ｂに対応する空間周波数の回折格子、ＢＩ…Ｂに対応する色のインキ面、
ａ…観察角度ａ、ｂ…観察角度ｂ、ｃ…観察角度ｃ、
Ａ１…第一領域、Ａ２…第二領域、Ａ３…第三領域、
ＩＬ…単一波長の入射光、ＮＬ１…垂線、ＮＬ２…垂線、Ｌ…正反射光、ＤＬ＋１…＋１次回折光、ＤＬ＋２…＋２次回折光、ＤＬ−１…−１次回折光、ＤＬ＿Ｒ…Ｒの波長の＋１次回折光、ＤＬ＿Ｇ…Ｇの波長の＋１次回折光、ＤＬ＿Ｂ…Ｂの波長の＋１次回折光、
ｄ…任意の格子ピッチ、ｄ＿Ｒ…Ｒに対応する格子ピッチ、ｄ＿Ｇ…Ｇに対応する格子ピッチ、ｄ＿Ｂ…Ｂに対応する格子ピッチ。

Claims (12)

1. 赤色表示用セルと緑色表示用セルと青色表示用セルから成るセル群を画素として、
   第一観察条件で観察すると第一フルカラー画像を表示し、
   前記第一観察条件とは異なる第二観察条件で観察すると前記第一フルカラー画像とは異なる第二カラー画像を表示する表示体であって、
   前記画素を構成するセル群の赤色表示用セルと緑色表示用セルと青色表示用セルのうち一つ以上のセルは、前記第一観察条件でそれぞれに対応する色に応じた波長の光の回折光が観察される回折格子を有し、前記画素を構成する赤色表示用セルと緑色表示用セルと青色表示用セルのうち回折格子が設けられていないセルは、それぞれに対応する色に応じた色を呈するインキを有し、
   前記画素を構成する前記セル群とは別のセル群の赤色表示用セルと緑色表示用セルと青色表示用セルのすべては、前記第一観察条件でそれぞれに対応する色に応じた波長の光の回折光が観察される回折格子を有する、
   ことを特徴とする表示体。
2. 基材、光透過層、インキ層の順で構成され、
   赤色表示用セルと緑色表示用セルと青色表示用セルの回折格子が光透過層の第一領域に設けられ、
   光透過層の第一領域は、光反射層で被覆され、
   赤色表示用セルと緑色表示用セルと青色表示用セルの回折格子が設けられていない光透過層の第二領域は、光反射層で被覆されていない
   ことを特徴とする請求項１に記載の表示体。
3. 赤色表示用セルと緑色表示用セルと青色表示用セルに設けられた回折格子は、それぞれの表示用セル間で空間周波数が互いに異なり、かつ、長手方向が互いに等しい
   ことを特徴とする請求項１乃至２に記載の表示体。
4. 第二カラー画像が、第一観察条件では視認できない隠し画像である
   ことを特徴とする請求項１乃至３に記載の表示体。
5. 赤色表示用セルと緑色表示用セルと青色表示用セルのうち回折格子が設けられていないセルに対応する光透過層の第二領域に、表面積が回折格子より大きいテーパー構造が設けられている
   ことを特徴とする請求項１乃至４に記載の表示体。
6. セル群の大きさが３μｍ以上かつ３００μｍ以下である
   ことを特徴とする請求項１乃至５に記載の表示体。
7. 赤色表示用セルと緑色表示用セルと青色表示用セルの各々のセル面積は、１６段階以上で定められている
   ことを特徴とする請求項１乃至６に記載の表示体。
8. 赤色表示用セルと緑色表示用セルと青色表示用セルの少なくとも一つにブレーズド型回折格子を有する
   ことを特徴とする請求項１乃至７に記載の表示体。
9. 赤色表示用セルと緑色表示用セルと青色表示用セルのうち、それぞれに対応する色に応じた色を呈するインキを有するセルの第二領域のインキ層に目視では認識できない微細パターンが含まれている
   ことを特徴とする請求項１乃至８に記載の表示体。
10. セル群の赤色表示用セルと緑色表示用セルと青色表示用セルのうちの一つ以上の回折格子が設けられたセルに対応する第一領域、および、赤色表示用セルと緑色表示用セルと青色表示用セルのうち回折格子が設けられたセル以外の残りの全ての回折格子が設けられていないセルに対応する第二領域とは異なる第三領域にテーパー構造が設けられている
    ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の表示体。
11. テーパー構造のピッチが、２５０ｎｍ以上、かつ、４００ｎｍ以下であり、
    テーパー構造の高さが、１００ｎｍ以上、かつ、５００ｎｍ以下である
    ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の表示体。
12. 請求項１乃至１１のいずれかに記載の前記表示体と、前記表示体を支持する物品とを具備したことを特徴とするラベル付き物品。