JP5303879B2 - 表示体及びラベル付き物品 - Google Patents

Description

本発明は、偽造防止技術に関する。

キャッシュカード、クレジットカード及びパスポートなどの認証物品並びに商品券及び株券などの有価証券には、偽造が困難であることが望まれる。そのため、従来から、そのような物品には、その偽造を抑止すべく、偽造又は模造が困難であると共に偽造品や模造品との区別が容易なラベルが貼り付けられている。

また、近年では、認証物品及び有価証券以外の物品についても、偽造品の流通が問題視されている。そのため、このような物品に、認証物品及び有価証券に関して上述した偽造防止技術を適用する機会が増えている。

特許文献１には、複数の画素を配列してなる表示体が記載されている。この表示体において、各画素は、複数の溝を配置してなるレリーフ型回折格子を含んでいる。

この表示体は、回折光を利用して画像を表示するため、印刷技術や電子写真技術を利用した偽造等は不可能である。したがって、この表示体を真偽判定用のラベルとして物品に取り付ければ、このラベルが表示する画像を見てその物品が真正品であることを確認することができる。それゆえ、このラベルを取り付けた物品は、このラベルを取り付けていない物品と比較して偽造され難い。

しかしながら、先のレリーフ型回折格子は、レーザなどの装置があれば、比較的容易に形成することができる。また、先の表示体は、照明光の入射角、観察角度、又は表示体の方位を変化させることにより表示画像の変化を生じるが、その変化は多様性に富んでいる訳ではない。それゆえ、技術の発展に伴い、この表示体の偽造防止効果は低下しつつある。なお、ここでは、偽造又は模造が困難であること、偽造品や模造品との区別が容易であることを偽造防止効果と呼ぶ。
特開平２−７２３２０号公報

本発明の目的は、より高い偽造防止効果を実現することにある。

本発明の第１側面によると、複数の溝からなるレリーフ型回折格子が設けられた第１界面部と、一次元的又は二次元的に配列した複数の凹部又は凸部を各々が含んだ複数の領域からなる第２界面部とを備え、前記複数の凹部又は凸部の各々は順テーパ形状を有しており、それら凹部又は凸部は、前記複数の領域の一部と前記複数の領域の他の一部との各々において、互いに交差する第１及び第２方向に配列し、前記複数の領域の前記一部と前記複数の領域の前記他の一部とは、前記第１方向における前記複数の凹部又は凸部の中心間距離及び前記第２方向における前記複数の凹部又は凸部の中心間距離の各々が互いに異なっており、前記複数の領域の前記一部における前記複数の凹部又は凸部の前記第１方向の中心間距離と、前記複数の領域の前記他の一部における前記複数の凹部又は凸部の前記第２方向の中心間距離とは同一であり、前記複数の領域の前記一部における前記複数の凹部又は凸部の前記第２方向の中心間距離と、前記複数の領域の前記他の一部における前記複数の凹部又は凸部の前記第１方向の中心間距離とは同一であり、前記複数の溝の最小中心間距離は可視光の最短波長以上であり且つ前記複数の凹部又は凸部の中心間距離は可視光の最短波長未満であることを特徴とする表示体が提供される。

本発明の第２側面によると、第１側面に係る表示体とこれを支持した物品とを具備したことを特徴とするラベル付き物品が提供される。

本発明によると、より高い偽造防止効果を実現することが可能となる。

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、各図において、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。

図１は、本発明の一態様に係る表示体を概略的に示す平面図である。図２は、図１に示す表示体のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。

この表示体１０は、光透過層１１と反射層１３との積層体を含んでいる。図２に示す例では、光透過層１１側を前面側とし且つ反射層１３側を背面側としている。光透過層１１と反射層１３との界面は、第１界面部１２ａと第２界面部１２ｂと第３界面部１２ｃとを含んでいる。後述するように、第１界面部１２ａ及び第２界面部１２ｂには、凹構造及び／又は凸構造が設けられている。

光透過層１１の材料としては、例えば、光透過性を有する樹脂を使用することができる。例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂を使用すると、原版を用いた転写により、一方の主面に凹構造及び／又は凸構造が設けられた光透過層１１を容易に形成することができる。

反射層１３としては、例えば、アルミニウム、銀、及びそれらの合金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。或いは、反射層１３として、光透過性１１とは屈折率が異なる誘電体層を使用してもよい。或いは、反射層１３として、隣り合うもの同士の屈折率が異なる誘電体層の積層体、即ち誘電体多層膜を使用してもよい。但し、誘電体多層膜が含む誘電体層のうち光透過層１１と接触しているものの屈折率は、光透過層１１の屈折率とは異なっている必要がある。

光透過層１１及び反射層１３の一方は、省略することができる。但し、表示体１０が光透過層１１及び反射層１３の双方を含んでいる場合、それらの一方のみを含んでいる場合と比較して、先の界面の損傷を生じ難く、表示体１０に視認性がより優れた像を表示させることができる。特に第２界面部はその構造に由来して可視光反射率が低いため、反射層１３の反射率が高いほど、第２界面部とそれ以外との差が顕著になる。また、反射層１３の存在する領域を空間的に分布させることにより、この反射層の分布を用いて、特には、この反射層の存在する領域の輪郭を用いて、図柄を表現することもできる。

この表示体１０は、反射層１３を被覆した接着層１５をさらに含んでいる。表示体１０が光透過層１１と反射層１３との双方を含んでいる場合、通常、反射層１３の表面の形状は、光透過層１１と反射層１３との界面の形状とほぼ等しい。接着層１５を設けると、反射層１３の表面が露出しないようにできるため、先の界面の凹構造及び／又は凸構造の複製は困難である。光透過層１１側を背面側とし且つ反射層１３側を前面側とする場合、接着層１５は、光透過層１１上に形成する。この場合、光透過層１１と反射層１３との界面ではなく、反射層１３と外界との界面が第１界面部１２ａと第２界面部１２ｂと第３界面部１２ｃとを含む。また、接着層１５は、省略することができる。

図３は、図１及び図２に示す表示体の第１界面部に採用可能な構造の一例を拡大して示す斜視図である。図４（ａ）は、図１及び図２に示す表示体の第２界面部の一領域に採用可能な構造の一例を拡大して示す斜視図である。図４（ｂ）は、図１及び図２に示す表示体の第２界面部の他の領域に採用可能な構造の一例を拡大して示す斜視図である。

第１界面部１２ａには、複数の溝１４ａを配置してなるレリーフ型回折格子が設けられている。溝１４ａの中心間距離は、例えば、０．５μｍ乃至２μｍの範囲内にある。また、溝１４ａの深さは、例えば０．０５μｍ乃至１μｍの範囲内にあり、典型的には０．０５μｍ乃至０．３μｍの範囲内にある。

なお、用語「回折格子」は、自然光などの照明光を照射することにより回折波を生じる構造を意味し、複数の溝１４ａを平行且つ等間隔に配置する通常の回折格子に加え、ホログラムに記録された干渉縞も包含することとする。また、溝１４ａ又は溝１４ａに挟まれた部分を「格子線」と呼ぶこととする。

第２界面部１２ｂは、領域１２ｂ１及び１２ｂ２から構成されている。これら領域１２ｂ１及び１２ｂ２には、複数の凹部又は凸部１４ｂが設けられている。これら複数の凹部又は凸部１４ｂは、溝１４ａの最小中心間距離と比較してより小さい中心間距離で配置されている。各凹部又は凸部１４ｂは、反射率を低く抑えるため、例えば、順テーパ形状を有している。また、凹部又は凸部１４ｂの深さ又は高さは、散乱率を低く抑えるため、ほぼ一定であり、通常は溝１４ａの深さより大きく、典型的には０．３μｍ乃至０．５μｍの範囲内にある。

領域１２ｂ１及び１２ｂ２の各々において、凹部又は凸部１４ｂは、規則的に又は不規則的に配列している。ここでは、一例として、凹部又は凸部１４ｂは、互いに直交するＸ方向とＹ方向とに配列していることとする。

領域１２ｂ１と１２ｂ２とでは、凹部又は凸部１４ｂの中心間距離が異なっている。図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す例では、領域１２ｂ２は、領域１２ｂ１と比較して、Ｘ方向及びＹ方向の各々についての凹部又は凸部１４ｂの中心間距離がより大きい。

第３界面部１２ｃは、平坦面である。この第３界面部１２ｃは、省略することができる。

この表示体１０は、各々に複数の凹部又は凸部１４ｂが設けられた領域１２ｂ１及び１２ｂ２を含んでいる。上記の通り、凹部又は凸部１４ｂは、回折格子を形成している溝１４ａの最小中心間距離と比較して、より小さい中心間距離で配置されている。即ち、この表示体１０は、回折格子を形成している溝１４ａと比較してより微細な構造を第２界面部１２ｂに含んでいる。

完成した表示体１０から、そのような微細構造を正確に解析することは困難である。そして、例え完成した表示体１０から先の微細構造を解析できたとしても、この微細構造を含んだ表示体の偽造又は模造は難しい。回折格子の場合、レーザ光などを利用した光学的複製方法によって干渉縞として構造をコピーされることがあるが、第２界面部１２ｂの微細構造は複製不可能である。

また、この表示体１０は、極めて特殊な視覚効果を有している。即ち、第１界面部１２ａは、波長分散を伴う回折光を射出し、視点の位置によってカラーシフトして観察され、回折格子が形成された通常の界面として認識される。また、反射層１３として金属層を使用した場合には、第１界面部１２ａにおいても、回折光が観察されない条件では、第３界面部１２ｃと同様に金属光沢を観察することができる。これに対し、第２界面部１２ｂは、典型的には、反射率を低下させるほどに微細な形状から構成されているため、あたかも回折格子と同一面に形成された黒色印刷層の如く見える。また、偽造又は模造を試みる者は、第２界面部１２ｂに先の微細構造が存在していること自体を認識することが難しい。特に、第２界面部１２ｂの領域１２ｂ１及び１２ｂ２が複数の凹部又は凸部１４ｂで構成されていることは、目視ではもちろん、ルーペや光学顕微鏡などを用いても認識することは困難である。

したがって、この表示体１０を偽造防止用のラベルとして使用すると、高い偽造防止効果を実現することができる。

この表示体１０の視覚効果について、さらに詳細に説明する。
まず、第１界面部１２ａに起因した視覚効果について説明する。

回折格子を照明すると、回折格子は、入射光である照明光の進行方向に対して特定の方向に強い回折光を射出する。

ｍ次回折光の射出角βは、回折格子の格子線に垂直な面内で光が進行する場合、下記（１）式から算出することができる（ｍ＝０，±１，±２，…）。

ｄ＝ｍλ／（ｓｉｎα−ｓｉｎβ） …（１）
この（１）式において、ｄは回折格子の格子定数を表し、λは入射光及び回折光の波長を表している。また、αは、０次回折光、即ち透過光又は正反射光の射出角を表している。換言すれば、αの絶対値は、照明光の入射角と等しく、入射角とはＺ軸に対して対称な関係である（反射型回折格子の場合）。なお、α及びβは、Ｚ軸から時計回りの方向を正方向とする。

最も代表的な回折光は、１次回折光である。（１）式から明らかなように、１次回折光の射出角βは、波長λに応じて変化する。即ち、回折格子は、分光器としての機能を有している。したがって、照明光が白色光である場合、回折格子の格子線に垂直な面内で観察角度を変化させると、観察者が知覚する色が変化する。

また、或る観察条件のもとで観察者が知覚する色は、格子定数ｄに応じて変化する。

一例として、回折格子は、その法線方向に１次回折光を射出するとする。即ち、１次回折光の射出角βは、０°であるとする。そして、観察者は、この１次回折光を知覚するとする。このときの０次回折光の射出角をα_Ｎとすると、（１）式は、下記（２）式へと簡略化することができる。

ｄ＝λ／ｓｉｎα_Ｎ …（２）
（２）式から明らかなように、観察者に特定の色を知覚させるには、その色に対応した波長λと照明光の入射角｜α_Ｎ｜と格子定数ｄとを、それらが（２）式に示す関係を満足するように設定すればよい。例えば、波長が可視光領域、例えば４００ｎｍ乃至７００ｎｍの範囲内にある全ての光成分を含んだ白色光を照明光として使用し、照明光の入射角｜α_Ｎ｜を４５°とする。そして、空間周波数（格子定数の逆数）が１０００本／ｍｍ乃至１８００本／ｍｍの範囲内で分布している回折格子を使用するとする。この場合、回折格子をその法線方向から観察すると、空間周波数が約１６００本／ｍｍの部分は青く見え、空間周波数が約１１００本／ｍｍの部分は赤く見える。

なお、回折格子は、空間周波数が小さいほうが形成し易い。そのため、通常の表示体では、回折格子の大多数は、空間周波数が５００本／ｍｍ乃至１６００本／ｍｍの回折格子である。

このように、或る観察条件のもとで観察者が知覚する色は、回折格子の格子定数ｄ（又は空間周波数）によって制御することができる。そして、先の観察条件から観察角度を変化させると、観察者が知覚する色は変化する。

上記の説明では、光が格子線に垂直な面内で進行することを仮定している。この状態から回折格子をその法線の周りで回転させると、この回転角度に応じて、一定の観察方向に対する格子定数ｄの実効値が変化する。その結果、観察者が知覚する色が変化する。逆に言えば、格子線の方位のみが異なる複数の回折格子を配置した場合、それら回折格子に異なる色を表示させることができる。また、回転角度が十分に大きくなると、一定の観察方向からは回折光が認識できなくなり、回折格子が無い場合と同様に見える。これを利用して、格子線の方位が大きく異なる２種類以上の回折格子を用いることにより、各々の格子線の方位に応じた回転角度で観察した際に、それぞれ独立した像を表示させることもできる。

また、回折格子を構成している溝１４ａの深さを大きくすると、回折効率が変化する。そして、後で説明する画素に対する回折格子の面積比を大きくすると、回折光の強度はより大きくなる。

したがって、第１界面部１２ａが複数の画素を配列してなる場合、それら画素の一部と他の一部とで、溝１４ａの空間周波数及び／又は方位を異ならしめると、それら画素に異なる色を表示させることができ、また、観察可能な条件を設定することができる。そして、第１界面部１２ａを構成している画素の一部と他の一部とで、溝１４ａの深さ及び／又は画素に対する回折格子の面積比の少なくとも１つを異ならしめると、それら画素の輝度を異ならしめることができる。それゆえ、これらを利用することにより、第１界面部１２ａに、フルカラー像及び立体像などの像を表示させることができる。

なお、ここで言う「像」は、色及び／又は輝度の空間的分布として観察できるものを意味する。「像」は、写真、図形、絵、文字、記号などを包含している。

次に、第２界面部１２ｂに起因した視覚効果について説明する。
図５は、第１界面部が回折光を射出する様子を概略的に示す図である。図６は、第２界面部の一領域が回折光を射出する様子を概略的に示す図である。図５及び図６において、３１ａ及び３１ｂは照明光を示し、３２ａ及び３２ｂは正反射光又は０次回折光を示し、３３ａ及び３３ｂは１次回折光を示している。

上記の通り、第２界面部１２ｂの領域１２ｂ１及び１２ｂ２に設けられた複数の凹部又は凸部１４ｂは、溝１４ａの最小中心間距離、即ち回折格子の格子定数、と比較してより小さい中心間距離で二次元的に配置されている。そのため、凹部又は凸部１４ｂが規則的に配列し、領域１２ｂ１及び１２ｂ２が回折光３３ｂを射出したとしても、観察者は、回折光３３ｂと、これらと同じ波長を有する第１界面部１２ａからの回折光３３ａとを同時に知覚することはない。特に、回折格子の格子定数と凹部又は凸部１４ｂの中心間距離との差が十分に大きければ、波長の如何に拘らず、観察者は、第１界面部１２ａからの回折光３３ａと領域１２ｂ１及び１２ｂ２からの回折光３３ｂとを同時に知覚できなくすることができる。但し、（１）式によって分かるように、高次の回折光（｜ｍ｜≧２）が発生する場合、第１界面部１２ａからの高次の回折光３３ａを視認可能な観察角度範囲で、領域１２ｂ１及び／又は１２ｂ２からの回折光３３ｂを視認できるようにすることも可能である。

また、各凹部又は凸部１４ｂは、微細な構造でありながら、順テーパ形状を有している。そのため、どの角度から正反射光を観察しても、領域１２ｂ１及び１２ｂ２の正反射光の反射率は小さい。

したがって、例えば、表示体１０をその法線方向から観察した場合、領域１２ｂ１及び１２ｂ２は、第１界面部１２ａと比較してより暗く見える。そして、この場合、典型的には、領域１２ｂ１及び１２ｂ２は黒色に見える。それゆえ、領域１２ｂ１及び１２ｂ２は、あたかも黒色印刷層の如く見える。なお、ここで、「黒色」は、例えば、表示体１０に法線方向から光を照射し、正反射光の強度を測定したときに、波長が可視光領域、例えば４００ｎｍ乃至７００ｎｍの範囲内にある全ての光成分について反射率が１０％以下であることを意味する。

また、領域１２ｂ１及び１２ｂ２からの回折光３３ｂの射出角が−９０°＜βであれば、観察方向が射出角に対応するように設定することにより、観察者は、領域１２ｂ１及び１２ｂ２からの回折光３３ｂを知覚することができる。それゆえ、この場合、領域１２ｂ１及び１２ｂ２が黒色印刷層とは異なることを、目視により確認することができる。

また、領域１２ｂ１及び１２ｂ２は、凹部又は凸部１４ｂの中心間距離、即ち格子定数が異なっている。そのため、上記（１）式に基づいて、それら領域１２ｂ１及び１２ｂ２を、異なる色として観察させたり、それらが射出する回折光３２ｂを観察可能な角度範囲を異ならしめることができる。したがって、例えば、第２界面部１２ｂが表示する像をカラー像とすることや、第２界面部１２ｂが表示する像を観察方向によって変化させることができる。

このように、領域１２ｂ１及び１２ｂ２は、それらが射出する回折光が観察されない観察条件では黒色の領域として認識され、この観察条件のもとでは、第１界面部１２ａは例えば１次回折光に起因した色を表示しうる。そして、領域１２ｂ１及び１２ｂ２は、それらが射出する回折光が観察される観察条件では異なる色の領域として認識され、この観察条件のもとでは、第１界面部１２ａが射出する１次回折光は表示に寄与しないようにできる。したがって、例えば、表示体１０をその法線方向から観察した場合に第１界面部１２ａに回折光による色を表示させると共に第２界面部１２ｂに黒色を表示させ、表示体１０を大きく傾けて観察した際に第２界面部１２ｂのみに多色の像を表示させることが可能である。それゆえ、この表示体１０は、第２界面部１２ｂに上述した構造を採用していることを悟られ難く、第２界面部１２ｂに多色の像、例えばフルカラー画像を表示させることができ、このフルカラー像の識別が第１界面部によって妨げられることがないようにできる。逆に、第１界面部の高次回折光と第２界面部の１次回折光とを同時に観察できるようにしてもよい。

領域１２ｂ１及び領域１２ｂ２の反射率等をほぼ等しくしてもよい。こうすると、表示体１０を法線方向から観察した場合に、それらが観察者に与える色感覚をほぼ等しくすることができる。したがって、この場合、図１及び図２に示すように、これら領域１２ｂ１及び１２ｂ２を隣接させることにより、潜像を形成することができる。

領域１２ｂ１及び１２ｂ２の各々において、第１配列方向における凹部又は凸部１４ｂの中心間距離と、それとは異なる第２配列方向における凹部又は凸部１４ｂの中心間距離とは、同一であってもよく、異なっていてもよい。後者の場合、例えば、領域１２ｂ１及び１２ｂ２がＸ方向に垂直な方向に射出する波長λの１次回折光と、Ｙ方向に射出する波長λの１次回折光とで、射出角を異ならしめることができる。したがって、例えば、Ｘ方向に垂直な斜め方向から観察したときに領域１２ｂ１又は１２ｂ２が表示する色と、観察方向と表示体１０の法線とが為す角度を一定に維持したまま表示体１０を回転させることにより観察方向とＹ方向とを垂直としたときに領域１２ｂ１又は１２ｂ２が表示する色とを異ならしめることができる。

したがって、例えば、領域１２ｂ１及び１２ｂ２間で表示色の交替を生じさせること、又は、領域１２ｂ１及び１２ｂ２に互いに異なる色変化を生じさせることができる。特に前者の視覚効果は、領域１２ｂ１の凹部又は凸部１４ｂと領域１２ｂ２の凹部又は凸部１４ｂとに、方位が９０゜異なること以外は同様の矩形格子状配列を採用することにより簡便に実現できる。このようにして、観察者にも色の変化が理解しやすい、高い偽造防止効果を得ることができる。

これらの構成を採用する場合、凹部又は凸部１４ｂの中心間距離は、例えば、２００ｎｍ乃至３５０ｎｍの範囲内としてもよい。この場合、上記（２）式から明らかなように、第２界面部１２ｂは、青色に対応した波長を有する回折光を射出する。したがって、例えば、第１界面部１２ａが赤色に対応した波長を有する回折光を射出する場合には、両者の対照により、表示体１０が真正品であることの確認がより容易になる。

なお、第２界面部１２ｂが複数の画素を配列してなる場合、例えば、領域１２ｂ１、領域１２ｂ２、又は領域１２ｂ１及び１２ｂ２の各々が複数の画素を配置してなる場合、それら画素の一部と他の一部とで、凹部又は凸部１４ｂの形状、深さ又は高さ、平均中心間距離、及び配置パターンの少なくとも１つを異ならしめると、後で詳述するように、それら画素の反射率等を異ならしめることができる。それゆえ、これを利用することにより、第２界面部１２ｂで階調表示を行うことができる。

また、この表示体１０において、第１界面部１２ａと第２界面部１２ｂとは同一面内にある。それゆえ、例えば、溝１４ａと凹部又は凸部１４ｂとに対応した凹構造及び／又は凸構造を１枚の原版に形成し、この凹構造及び／又は凸構造を光透過層１１に転写することにより、溝１４ａと凹部又は凸部１４ｂとを同時に形成することができる。したがって、原版に凹構造及び／又は凸構造を高精度に形成しておけば、第１界面部１２ａと第２界面部１２ｂとの位置ずれの問題を生じ得ない。また、微細な凹凸構造及び高精度の特徴は、高精細な像表示を可能とし、他の方法によって作られたものとの区別を容易にする。真正品が極めて高精度に安定して製造できるという事実は、偽造品や模造品との区別を一層容易にする。

表示体１０に表示させる像は、二次元的に配列した複数の画素で構成することが有利である。これについて、以下に説明する。

図７は、マトリクス状に配列した複数の画素で表示面を構成した表示体の一例を概略的に示す平面図である。

この表示体１０では、マトリクス状に配列した４２個の画素ＰＸ１１乃至ＰＸ１７、ＰＸ２１乃至ＰＸ２７、ＰＸ３１乃至ＰＸ３７、ＰＸ４１乃至ＰＸ４７、ＰＸ５１乃至ＰＸ５７、及びＰＸ６１乃至ＰＸ６７で表示面を構成している（十の位がＸ方向、一の位がＹ方向に対応）。画素ＰＸ１１乃至ＰＸ１７、ＰＸ２１、ＰＸ２７、ＰＸ３１、ＰＸ３７、ＰＸ４１、ＰＸ４７、ＰＸ５１、ＰＸ５７、及びＰＸ６１乃至ＰＸ６７は、第１界面部１２ａを構成している。画素ＰＸ２２乃至ＰＸ２４、ＰＸ２６、ＰＸ３２、ＰＸ３４、ＰＸ３６、及びＰＸ４２乃至４６は、第２界面部１２ｂの第１の領域１２ｂ１を構成している。画素ＰＸ５２乃至ＰＸ５６は、第２界面部１２ｂの第２の領域１２ｂ２を構成している。画素ＰＸ２５、ＰＸ３３、及びＰＸ３５は、第３界面部１２ｃを構成している。

画素ＰＸ１１及びＰＸ１２は同一の構造を有しており、画素ＰＸ１３乃至ＰＸ１５は同一の構造を有しており、画素ＰＸ１６、ＰＸ１７、ＰＸ６３、ＰＸ６６及びＰＸ６７は同一の構造を有しており、画素ＰＸ２１、ＰＸ３７、ＰＸ６１、ＰＸ６２及びＰＸ６５は同一の構造を有しており、画素ＰＸ２７、ＰＸ４１及びＰＸ５１は同一の構造を有しており、画素ＰＸ３１、ＰＸ４７、ＰＸ５７及びＰＸ６４は同一の構造を有している。そして、画素ＰＸ１１及びＰＸ１２からなる画素群と、画素ＰＸ１３乃至ＰＸ１５からなる画素群と、画素ＰＸ１６、ＰＸ１７、ＰＸ６３、ＰＸ６６及びＰＸ６７からなる画素群と、画素ＰＸ２１、ＰＸ３７、ＰＸ６１、ＰＸ６２及びＰＸ６５からなる画素群と、画素ＰＸ２７、ＰＸ４１及びＰＸ５１からなる画素群と、画素ＰＸ３１、ＰＸ４７、ＰＸ５７及びＰＸ６４からなる画素群とは、回折格子の構造が異なっている。一例として、図７では、それら画素群間で、回折格子の方位のみを異ならしめている。

また、画素ＰＸ２２乃至ＰＸ２４、ＰＸ２６、ＰＸ３２、ＰＸ３４、ＰＸ３６、及びＰＸ４２乃至４６は、同一の構造を有している。画素ＰＸ５２乃至ＰＸ５６は、同一の構造を有している。そして、画素ＰＸ２５、ＰＸ３３、及びＰＸ３５は、同一の構造を有している。

即ち、図７に示す表示体１０では、９種の画素で像を形成している。これら９種の画素の各々の視覚効果が分かっていれば、それらの並べ替えによって得られる像の予想は容易である。それゆえ、デジタル画像データから、各画素に採用すべき構造を容易に決定することができる。したがって、表示体１０に表示させる像を二次元的に配列した複数の画素で構成すると、表示体１０の設計が容易になる。

なお、図７に示す表示体１０では９種の画素で像を形成しているが、像を形成する画素の種類は２以上であればよい。但し、画素の種類を多くすると、より複雑な像を表示することができる。

また、図７に示す表示体１０では４２個の画素で像を構成しているが、像を構成する画素の数は２以上であればよい。但し、画素の数を多くすると、より高精細な像を表示することができる。

図７に示す表示体１０では、第１界面部１２ａを回折格子の方位のみが異なる６種の画素で構成しているが、第１界面部１２ａは、回折格子の構造が異なる複数種の画素で構成してもよい。即ち、第１界面部１２ａは、溝１４ａの空間周波数、方位、及び深さ、並びに、画素に対する回折格子の面積比の少なくとも１つが互いに異なる複数種の画素で構成してもよい。或いは、第１界面部１２ａは、１種の画素で構成してもよい。

また、図７に示す表示体１０では、第２界面部１２ｂを凹部又は凸部１４ｂ同士の中心間距離が異なる２種の画素で構成しているが、第２界面部１２ｂは、凹部又は凸部１４ｂの形状、深さ又は高さ、平均中心間距離、及び配置パターンの少なくとも１つが互いに異なる複数種の画素で構成してもよい。

図８乃至図１１は、第２界面部に採用可能な凹部又は凸部の配置パターンの例を概略的に示す平面図である。

図８では、凹部又は凸部１４ｂの配列は、正方格子を形成している。この構造は、電子線描画装置やステッパなどの微細加工装置を用いた製造が比較的容易であり、凹部又は凸部１４ｂの中心間距離などの高精度な制御も比較的容易である。

また、図８の構造では、凹部又は凸部１４ｂは、規則的に配列している。したがって、領域１２ｂ１及び１２ｂ２に図８の構造を採用し、凹部又は凸部１４ｂの中心間距離を比較的長く設定した場合には、この領域から回折光を射出させることができる。この場合、この領域が黒色印刷層とは異なることを、目視により確認することができる。また、凹部又は凸部１４ｂの中心間距離を比較的短く、例えば２００ｎｍ以下に設定した場合には、領域１２ｂ１及び１２ｂ２からの回折光の射出を防止できる。この場合、観察される色に関しては、この領域が黒色印刷層とは異なることが分かり難くなる。

図８では、凹部又は凸部１４ｂの中心間距離をＸ方向とＹ方向とで等しくしているが、凹部又は凸部１４ｂの中心間距離は図１０及び図１１に示すようにＸ方向とＹ方向とで異ならしめてもよい。領域１２ｂ１又は１２ｂ２において、凹部又は凸部１４ｂの中心間距離をＸ方向及びＹ方向の双方で比較的長く設定すると、Ｙ方向に垂直な方向から表示体１０を照明した場合と、Ｘ方向に垂直な方向から表示体１０を照明した場合との双方においてその領域から回折光を射出させることができ、且つ、前者と後者とで同一角度で観察した際の回折光の波長を異ならしめることができる。凹部又は凸部１４ｂの中心間距離をＸ方向及びＹ方向の双方で比較的短く設定すると、照明方向に拘らず、先の領域からの回折光の射出を防止できる。凹部又は凸部１４ｂの中心間距離を、Ｘ方向及びＹ方向の一方で比較的長く設定し、他方で比較的短く設定すると、Ｙ方向及びＸ方向の一方に垂直な方向から表示体１０を照明した場合には先の領域から回折光を射出させ、Ｙ方向及びＸ方向の他方に垂直な方向から表示体１０を照明した場合には先の領域からの回折光の射出を防止できる。

また、凹部又は凸部１４ｂは、図８、図１０及び図１１に示すように直交方向に配列させてもよく、斜めに交差する方向に配列させてもよい。領域１２ｂ１又は１２ｂ２が回折光を射出する場合、その射出方向は、入射光の表示体１０への正射影と凹部又は凸部１４ｂの配列方向とが為す角度に依存する。

図９では、凹部又は凸部１４ｂの配列は、三角格子を形成している。この構造を採用した場合、図８の構造を採用した場合と同様、凹部又は凸部１４ｂの中心間距離を比較的長く設定すれば、三角格子の各辺に直交する方向に領域１２ｂ１又は１２ｂ２から回折光を射出させることができる。したがって、領域１２ｂ１及び１２ｂ２の双方に図９の構造を採用し、斜め方向から観察しながら表示体１０を法線の周りで回転させた場合、１／３回転の周期で同一の像を表示させることができる。

また、凹部又は凸部１４ｂの中心間距離を比較的短く設定すれば、領域１２ｂ１又は１２ｂ２からの回折光の射出を防止できる。

また、領域１２ｂ１又は１２ｂ２に図９の構造を採用した場合、３つの配列方向の各々について凹部又は凸部１４ｂの中心間距離を適宜設定すれば、例えば、Ａ方向から表示体１０を照明したときには先の領域からの回折光の射出を防止し、Ｂ方向及びＣ方向から表示体１０を照明したときには先の領域から回折光を射出させることができる。即ち、より複雑な視覚効果が得られる。

図８乃至図１１に例示したように、凹部又は凸部１４ｂの配置パターンには、様々な変形が可能である。そして、各配置パターンは、それぞれに固有の視覚効果等を有している。それゆえ、凹部又は凸部１４ｂの配置パターンが異なる複数の画素で第２界面部１２ｂを構成すると、より複雑な視覚効果を得ることができる。

図１２乃至図１４は、図１及び図２に示す表示体の第２界面部に採用可能な構造の他の例を拡大して示す斜視図である。

図１２乃至図１４に示す構造は、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す構造の変形例である。図１２乃至図１４に示す凹部又は凸部１４ｂは何れも、正反射光の反射率をより低くするために、順テーパ形状を有している。

図４に示す構造では、凹部又は凸部１４ｂは、円錐形状を有している。凹部又は凸部１４ｂを円錐形状とする場合、凹部又は凸部１４ｂは先端が尖っていてもよく、切頭円錐形状を有していてもよい。但し、領域１２ｂ１又は１２ｂ２において凹部又は凸部１４ｂを先端が尖った円錐形状とした場合、凹部又は凸部１４ｂは第２界面部１２ｂに平行な面を有していないので、切頭円錐形状とした場合と比較して、その領域１２ｂ１又は１２ｂ２の正反射光の反射率をより小さくすることができる。

図１２に示す構造では、凹部又は凸部１４ｂは、四角錐形状を有している。凹部又は凸部１４ｂは、三角錐形状などの四角錐形状以外の角錐形状を有していてもよい。この場合、特定条件で発生する回折光の強度を高くすることができ、第２界面部１２ｂが表示する多色の像の視認性が向上する。また、凹部又は凸部１４ｂを角錐形状とする場合、凹部又は凸部１４ｂは先端が尖っていてもよく、切頭角錐形状を有していてもよい。但し、凹部又は凸部１４ｂを先端が尖った角錐形状とした場合、凹部又は凸部１４ｂは第２界面部１２ｂに平行な面を有していないので、切頭角錐形状とした場合と比較して、領域１２ｂ１又は１２ｂ２の正反射光の反射率をより小さくすることができる。

図１３に示す構造では、凹部又は凸部１４ｂは、紡錘形状を有している。図１３に示す構造を採用した場合、図４又は図１２に示す構造を採用した場合ほど、領域１２ｂ１又は１２ｂ２の反射率を小さくすることはできない。但し、図１３に示す構造を採用した場合、図４又は図１２に示す構造を採用した場合と比較して、原版への凹構造及び／又は凸構造の形成や原版から光透過層１１への凹構造及び／又は凸構造の転写がより容易である。

図１４に示す構造では、凹部又は凸部１４ｂは、底面積が異なる複数の四角柱をその底面積が大きなものから順に積み重ねた構造を有している。なお、四角柱の代わりに、円柱や三角柱などの四角柱以外の柱状体を積み重ねてもよい。

図１４に示す構造を採用した場合、図４、図１２又は図１３に示す構造を採用した場合ほど、領域１２ｂ１又は１２ｂ２の正反射光の反射率を小さくすることはできない。

このように、凹部又は凸部１４ｂの形状は、領域１２ｂ１又は１２ｂ２の反射率に影響を及ぼす。それゆえ、凹部又は凸部１４ｂの形状が異なる複数の画素で第２界面部１２ｂを構成すると、第２界面部１２ｂで階調表示を行うことができる。

領域１２ｂ１及び１２ｂ２は、凹部又は凸部１４ｂの中心間距離を小さくすると、より暗く見えるようになる。特に、凹部又は凸部１４ｂの中心間距離を可視光の最短波長、例えば４００ｎｍ以下とすると、上記（２）式から明らかなように、可視光領域、例えば４００ｎｍ乃至７００ｎｍの範囲内の全ての波長について、照明光の入射角に拘らず、第２界面部１２ｂが法線方向へ回折光を射出するのを防ぐことができる。それゆえ、凹部又は凸部１４ｂの中心間距離が異なる複数の画素で第２界面部１２ｂを構成すると、第２界面部１２ｂで階調表示を行うことができる。

領域１２ｂ１及び１２ｂ２は、凹部又は凸部１４ｂの深さ又は高さを大きくすると、より暗く見えるようになる。例えば、凹部又は凸部１４ｂの深さ又は高さを、それらの中心間距離の１／２以上とすると、領域１２ｂ１及び１２ｂ２は、極めて暗く見えるようになる。それゆえ、凹部又は凸部１４ｂの深さ又は高さが異なる複数の画素で第２界面部１２ｂを構成すると、第２界面部１２ｂで階調表示を行うことができる。

領域１２ｂ１及び１２ｂ２は、凹部又は凸部１４ｂの第２界面部１２ｂに平行な一方向についての寸法とこの方向についての凹部又は凸部１４ｂの中心間距離との比を１：１に近づけると、より暗く見えるようになる。そして、凹部又は凸部１４ｂの第２界面部１２ｂに平行な一方向についての寸法とこの方向についての中心間距離とを等しくした場合、第２界面部１２ｂは最も暗く見える。それゆえ、先の比が異なる複数の画素で第２界面部１２ｂを構成すると、第２界面部１２ｂで階調表示を行うことができる。

以上、第１界面部１２ａと第２界面部１２ｂとを同一面に配置した例を説明したが、それらを異なる面に配置してもよい。例えば、第１及び第２光透過層を積層し、それらの間に第１反射層を介在させると共に、第２光透過層の表面を第２反射層で被覆する。第１反射層として金属層を使用する場合、第１反射層は、第１光透過層側から第２反射層が見えるようにパターニングしておく。そして、第１光透過層と第１反射層との界面の少なくとも一部を第１界面部１２ａ及び第２界面部１２ｂの一方とし、第２光透過層と第２反射層との界面の少なくとも一部を第１界面部１２ａ及び第２界面部１２ｂの他方とする。このような構造を採用した場合も、上述したのと同様の視覚効果を得ることができる。

上述した表示体１０は、例えば、偽造防止用又は識別用ラベルとして使用することができる。表示体１０は偽造又は模造が困難であるため、このラベルを物品に支持させた場合、真正品であるこのラベル付き物品の偽造又は模造も困難である。また、このラベルは上述した視覚効果を有しているため、真正品であるかが不明の物品を真正品と非真正品との間で判別することも容易である。

図１５は、偽造防止用又は識別用ラベルを物品に支持させてなるラベル付き物品の一例を概略的に示す平面図である。図１５には、ラベル付き物品の一例として、印刷物１００を描いている。

この印刷物１００は、磁気カードであって、基材５１を含んでいる。基材５１は、例えば、プラスチックからなる。基材５１上には、印刷層５２と帯状の磁気記録層５３とが形成されている。さらに、基材５１には、表示体１０が偽造防止用又は識別用ラベルとして貼りつけられている。なお、この表示体１０は、表示している像が異なること以外は、図１及び図２等を参照しながら説明したのと同様の構造を有している。

この印刷物１００は、表示体１０を含んでいる。それゆえ、上記の通り、この印刷物１００の偽造又は模造は困難である。また、この印刷物１００は、表示体１０を含んでいるので、真正品であるかが不明の物品を真正品と非真正品との間で判別することも容易である。しかも、この印刷物１００は、表示体１０に加えて、印刷層５２をさらに含んでいるため、印刷層５２の見え方と表示体の見え方とを対比することが容易である。それゆえ、印刷物１００が印刷層５２を含んでいない場合と比較して、真正品であるかが不明の物品を真正品と非真正品との間で判別することがより容易である。

なお、図１５には、表示体１０を含んだ印刷物として磁気カードを例示しているが、表示体１０を含んだ印刷物は、これに限られない。例えば、表示体１０を含んだ印刷物は、無線カード、ＩＣ（integrated circuit）カード、ＩＤ（identification）カードなどの他のカードであってもよい。或いは、表示体１０を含んだ印刷物は、商品券及び株券などの有価証券であってもよい。或いは、表示体１０を含んだ印刷物は、真正品であることが確認されるべき物品に取り付けられるべきタグであってもよい。或いは、表示体１０を含んだ印刷物は、真正品であることが確認されるべき物品を収容する包装体又はその一部であってもよい。

また、図１５に示す印刷物１００では、表示体１０を基材５１に貼り付けているが、表示体１０は、他の方法で基材に支持させることができる。例えば、基材として紙を使用した場合、表示体１０を紙に漉き込み、表示体１０に対応した位置で紙を開口させてもよい。

また、ラベル付き物品は、印刷物でなくてもよい。すなわち、印刷層を含んでいない物品に表示体１０を支持させてもよい。例えば、表示体１０は、美術品などの高級品に支持させてもよい。

表示体１０は、偽造防止以外の目的で使用してもよい。例えば、表示体１０は、玩具、学習教材又は装飾品等としても利用することができる。
以下に、当初の特許請求の範囲に記載していた発明を付記する。
[１]複数の溝からなるレリーフ型回折格子が設けられた第１界面部と、一次元的又は二次元的に配列した複数の凹部又は凸部を各々が含んだ複数の領域からなる第２界面部とを備え、前記複数の領域の一部と他の一部とは前記複数の凹部又は凸部の中心間距離が互いに異なっており、前記複数の溝の最小中心間距離は可視光の最短波長以上であり且つ前記複数の凹部又は凸部の中心間距離は可視光の最短波長未満であることを特徴とする表示体。
[２]前記第２界面部は、二次元的に配列した複数の凹部又は凸部を各々が含んだ複数の領域からなり、前記複数の領域の前記一部と前記他の一部との少なくとも一方は、前記複数の凹部又は凸部の特定の配列方向における中心間距離と前記特定の配列方向とは異なる配列方向における中心間距離とが異なる領域を含んだことを特徴とする項１に記載の表示体。
[３]前記第２界面部は複数の画素を配列してなることを特徴とする項１又は２に記載の表示体。
[４]前記第１界面部は複数の第１画素を配列してなり、前記複数の第１画素は、前記複数の溝の空間周波数、方位及び深さ、並びに、前記第１画素に対する前記回折格子の面積比の少なくとも１つが互いに異なる２つ以上の画素を含み、前記第２界面部は複数の第２画素を配列してなり、前記複数の第２画素は、前記複数の凹部又は凸部の形状、深さ又は高さ、中心間距離及び配置パターンの少なくとも１つが互いに異なる２つ以上の画素を含んだことを特徴とする項１又は２に記載の表示体。
[５]前記第２界面部は二次元的に配列した複数の凹部又は凸部を各々が含んだ複数の領域からなり、前記複数の領域の前記一部と前記他の一部との各々において、前記複数の凹部又は凸部の形状は同一であり、前記複数の凹部又は凸部が形成している各行における前記複数の凹部又は凸部の中心間距離は一定であり且つ前記複数の凹部又は凸部が形成している各列における前記複数の凹部又は凸部の中心間距離も一定であることを特徴とする項１乃至４の何れか１項に記載の表示体。
[６]前記複数の領域は、前記複数の凹部又は凸部の特定の方向における中心間距離が互いに同一であり且つ前記複数の凹部又は凸部の前記特定の方向と直交する方向における中心間距離が互いに異なる２つ以上の領域を含んだことを特徴とする項１乃至５の何れか１項に記載の表示体。
[７]前記複数の凹部又は凸部の各々は、順テーパ形状を有していることを特徴とする項１乃至６の何れか１項に記載の表示体。
[８]前記複数の凹部又は凸部の各々は、角錐、円錐、又は紡錘形状を有していることを特徴とする項１乃至７の何れか１項に記載の表示体。
[９]前記複数の凹部又は凸部の中心間距離は２００ｎｍ乃至３５０ｎｍの範囲内にあることを特徴とする項１乃至８の何れか１項に記載の表示体。
[１０]一方の主面が前記第１及び第２界面部を含んだ光透過層と、前記第１及び第２界面部の少なくとも一部を被覆した反射層とを具備したことを特徴とする項１乃至９の何れか１項に記載の表示体。
[１１]項１乃至１０の何れか１項に記載の表示体とこれを支持した物品とを具備したことを特徴とするラベル付き物品。

本発明の一態様に係る表示体を概略的に示す平面図。 図１に示す表示体のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図。 図１及び図２に示す表示体の第１界面部に採用可能な構造の一例を拡大して示す斜視図。 （ａ）は、図１及び図２に示す表示体の第２界面部の一領域に採用可能な構造の一例を拡大して示す斜視図、（ｂ）は、図１及び図２に示す表示体の第２界面部の他の領域に採用可能な構造の一例を拡大して示す斜視図。 第１界面部が回折光を射出する様子を概略的に示す図。 第２界面部が回折光を射出する様子を概略的に示す図。 マトリクス状に配列した複数の画素で表示面を構成した表示体の一例を概略的に示す平面図。 第２界面部に採用可能な凹部又は凸部の配置パターンの例を概略的に示す平面図。 第２界面部に採用可能な凹部又は凸部の配置パターンの例を概略的に示す平面図。 第２界面部に採用可能な凹部又は凸部の配置パターンの例を概略的に示す平面図。 第２界面部に採用可能な凹部又は凸部の配置パターンの例を概略的に示す平面図。 図１及び図２に示す表示体の第２界面部に採用可能な構造の他の例を拡大して示す斜視図。 図１及び図２に示す表示体の第２界面部に採用可能な構造の他の例を拡大して示す斜視図。 図１及び図２に示す表示体の第２界面部に採用可能な構造の他の例を拡大して示す斜視図。 偽造防止用又は識別用ラベルを物品に支持させてなるラベル付き物品の一例を概略的に示す平面図。

符号の説明

１０…表示体、１１…光透過層、１３…反射層、１２ａ…第１界面部、１２ｂ…第２界面部、１２ｂ１、１２ｂ２…領域、１２ｃ…第３界面部、１４ａ…溝、１４ｂ…凹部又は凸部、１５…接着層、３１ａ…照明光、３１ｂ…照明光、３２ａ…正反射光又は０次回折光、３２ｂ…正反射光又は０次回折光、３３ａ…１次回折光、３３ｂ…１次回折光、５１…基材、５２…印刷層、５３…磁気記録層、１００…印刷物。

Claims (5)

1. 複数の溝からなるレリーフ型回折格子が設けられた第１界面部と、一次元的又は二次元的に配列した複数の凹部又は凸部を各々が含んだ複数の領域からなる第２界面部とを備え、
   前記複数の凹部又は凸部の各々は順テーパ形状を有しており、
   それら凹部又は凸部は、前記複数の領域の一部と前記複数の領域の他の一部との各々において、互いに交差する第１及び第２方向に配列し、
   前記複数の領域の前記一部と前記複数の領域の前記他の一部とは、前記第１方向における前記複数の凹部又は凸部の中心間距離及び前記第２方向における前記複数の凹部又は凸部の中心間距離の各々が互いに異なっており、
   前記複数の領域の前記一部における前記複数の凹部又は凸部の前記第１方向の中心間距離と、前記複数の領域の前記他の一部における前記複数の凹部又は凸部の前記第２方向の中心間距離とは同一であり、
   前記複数の領域の前記一部における前記複数の凹部又は凸部の前記第２方向の中心間距離と、前記複数の領域の前記他の一部における前記複数の凹部又は凸部の前記第１方向の中心間距離とは同一であり、 前記複数の溝の最小中心間距離は可視光の最短波長以上であり且つ前記複数の凹部又は凸部の中心間距離は可視光の最短波長未満であることを特徴とする表示体。
2. 前記複数の凹部又は凸部の各々は、角錐、円錐、又は紡錘形状を有していることを特徴とする請求項１に記載の表示体。
3. 前記複数の凹部又は凸部の中心間距離は２００ｎｍ乃至３５０ｎｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１又は２に記載の表示体。
4. 一方の主面が前記第１及び第２界面部を含んだ光透過層と、前記第１及び第２界面部の少なくとも一部を被覆した反射層とを具備したことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の表示体。
5. 請求項１乃至４の何れか１項に記載の表示体とこれを支持した物品とを具備したことを特徴とするラベル付き物品。

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