JP5906653B2 - 表示体および物品 - Google Patents

Description

本発明は、表示体およびこの表示体を備えた物品に関する。

キャッシュカード、クレジットカードおよびパスポートなどの認証物品並びに商品券およ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、偽造または模造が困難であるとともに、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。

そのような中で、近年ではモアレ効果を用いた表示体が、紙幣などの偽造、改ざん防止目的で盛んに用いられるようになっている。特許文献１では、モアレパターンを構成する有値物が記載されている。モアレバターンとモアレアナライザが適切に重ね合わされており、観察者がモアレ画像を可視化することが可能となる。

モアレパターンとしては、インキや顔料などによって形成される印刷層や、回折格子などの凹凸構造を用いることができるとされ、モアレ画像の多彩な表現を可能としている。

上記のような表示体の場合、モアレアナライザとしてマイクロレンズアレイが用いられることが多い。モアレアナライザとしてマイクロレンズを用いた場合、モアレパターンとして回折格子などの凹凸形状を用いるためには、厳密な光学設計が必要となる。また、作製時にレンズの焦点距離などがずれてしまった場合などは、観察されるモアレ画像がぼけたり、回折格子から射出される回折光の効果が無くなるなど、作製時の精度も厳しいものが求められる。

特許第４６１３１７８号公報

本発明が解決しようとする課題は、モアレ画像と回折格子などの凹凸構造からの射出光を組合わせた表示体において、意匠性が高く、視覚効果が明確な表示体および物品を提供することである。

本発明の請求項１に係る表示体は、基材の一方の面上に設けられ、複数のレンズが規則的に配設されたレンズ形成領域、および、前記レンズが配設されていない非レンズ形成領域を備えたレンズ形成層と、前記複数のレンズからこれらのレンズの焦点距離だけ離れた位置に、前記複数のレンズの配列ピッチと異なる間隔で、前記レンズ形成領域と同一のパターン状に複数の表示要素を配したレンズ表示領域を備えた表示層と、前記非レンズ形成領域の下部に位置する前記表示層に設けられ、前記非レンズ形成領域と同一のパターン状に配置されている複数の凹部又は凸部から成る凹凸構造を備え、この凹凸構造の少なくとも一部に光反射層を有する非レンズ表示領域とを具備し、前記複数のレンズと前記複数の表示要素とは、前記レンズ形成層に対して光源が位置する側の空間に、各レンズを通った光から形成される像をレンズごとの画素としてモアレ再生像を形成するように構成され、前記凹凸構造は、前記モアレ再生像とは見え方が異なる表示画像を形成し、かつ、前記モアレ再生像の少なくとも一部と、前記表示画像の少なくとも一部とが組み合わされて、文字、記号、および、絵柄のいずれかである１つのパターンとなるように構成されている。

本発明の請求項２に係る表示体は、前記凹凸構造の少なくとも一部は、複数の凹部または凸部が周期的に並んだ回折格子構造、あるいは、複数の直線状の凸部および／または凹部がランダムに配置された指向性散乱構造、あるいは、二次元的に配列した複数の凹部または凸部からなり、隣接する前記凹部または凸部の中心間距離が一定の周期を有していて、かつ４００ｎｍ以下であり、前記凹部または凸部の前記基材表面と鉛直な方向の高さが２００ｎｍ乃至６００ｎｍであり、単一の前記凹部または凸部の表面積が、前記単一の凹部または凸部をそれの配置される面へ配列するのに要する占有面積の１．５倍以上であり、通常の照明条件下において法線方向から観察した場合に黒色もしくは暗灰色を表示するとともに特定条件下において回折光射出機能を有する構造、あるいは、上面が前記基材と略平行である複数の凸部、または底面が前記基材と略平行である複数の凹部と、前記基材と略平行な平坦部が配置されて構成した領域とからなり、前記複数の凸部または凹部は、長辺及び短辺の長さがそれぞれ０．３μｍ以上かつ１０μｍ以下であり、前記凸部または凹部の高さは０．１μｍ以上かつ０．５μｍ以下であり、前記凸部または凹部は前記領域内で整然配置または非整然配置され、前記領域内における凸部または凹部の占有面積が２０％以上かつ８０％以下の構造、の少なくとも１種類以上からなることを特徴とする。

本発明の請求項３に係る表示体は、前記表示要素は、複数の凹部または凸部からなり、隣接する前記凹部または凸部の中心間距離が一定の周期を有していて、かつ４００ｎｍ以下であり、前記凹部または凸部の前記基材表面と鉛直な方向の高さが２００ｎｍ乃至６００ｎｍであり、単一の前記凹部または凸部の表面積が前記単一の凹部または凸部をそれの配置される面へ配列するのに要する占有面積の１．５倍以上であり、通常の照明条件下において法線方向から観察した場合に黒色もしくは暗灰色を表示するとともに特定条件下において回折光射出機能を有する構造と、複数の凹部または凸部を光散乱要素として、入射光について光散乱を生じせしめる光散乱構造とが交互に繰り返される形状からなり、前記複数の凹部または凸部の少なくとも一部は光反射層を配していることを特徴とする。

本発明の請求項４に係る表示体は、前記表示要素は、少なくとも１種類以上の色を呈する印刷パターンからなることを特徴とする。

本発明の請求項５に係る表示体は、前記複数の表示要素は複数のセルで構成されていて、セルの一辺の長さが１４５μｍ以下であることを特徴とする。

本発明の請求項６に係る表示体は、前記表示層と前記レンズ形成層との間に粘着層が設けられていることを特徴とする。

本発明の請求項７に係る物品は、請求項１〜６のいずれか１つに記載された表示体を具備することを特徴とする。

本発明によれば、複数のレンズを配設したレンズ形成領域とレンズを配設していない非レンズ形成領域からなるレンズ形成層と、前記レンズ形成領域の下部であり、前記レンズの焦点距離の位置に配設されたレンズ表示領域と、前記非レンズ形成領域の下部に配設され、一部または全てが光反射層を具備した非レンズ表示領域とから構成された表示体を提供できる。

さらに、本発明の表示体では、複数のレンズを文字や記号、絵柄などのパターンを表現するように規則的に配置し、レンズ形成領域で様々なパターンを表現することで、表示体の意匠性を向上させている。また、非レンズ形成領域も、文字や記号、絵柄などのパターンを表現するように配置し、レンズ形成領域と非レンズ形成領域とを組合わせることで、表示体として任意のパターンを表現することが可能となる。

本発明の特徴として、レンズ形成領域と同一のパターンで、レンズの焦点距離の位置にレンズ表示領域を配設し、かつ、非レンズ形成領域と同一のパターンで、非レンズ形成領域の下部に非レンズ表示領域を配設した構成である。前記レンズ表示領域は、複数の表示要素を前記レンズの配列ピッチと異なるピッチで配列させた配置にすることにより、表示体を観察する観察者は、前記レンズの配列ピッチと複数の表示要素の配列ピッチのずれから生じるモアレ像を観察することが可能となる。

さらに、非レンズ形成領域の下部に配設された非レンズ表示領域は凹凸構造からなり、その凹凸構造が回折格子や光散乱構造を形成していることにより、前記凹凸構造から射出された光は非レンズ形成領域を通り、表示体の観察者の目に届くことによって、前記回折格子から射出される虹色の回折光や、前記光散乱構造から射出される白色を呈する散乱光を観察することが可能となる。

また、非レンズ表示領域の凹凸構造は、所謂構造色を呼ばれる、特定の波長の光を選択的に射出するような構造、または、法線方向から観察した際、黒色もしくは暗灰色を表示するとともに特定条件下において回折光射出機能を有する構造、または、指向性を持った散乱光を射出するような構造を用いることも可能となる。そのため、非レンズ表示領域は様々な色を表現し、表示体の意匠性を高める効果がある。

本発明のレンズ形成領域では、レンズの焦点距離の位置にある、レンズ表示領域をなす複数の表示要素の配列ピッチと、レンズ形成領域に配設された複数のレンズの配列ピッチとのずれから生じるモアレ像を観察でき、非レンズ形成領域では、その下部に配設された、非レンズ表示領域をなす凹凸構造からの射出光を観察することができ、それらを組合わせて配置することで、表示体を観察する観察者は、１つの表示体内で、レンズ形成領域のモアレ像と、非レンズ形成領域での像を両方観察することが可能となり、表現性、意匠性に優れた表示体を実現している。

本発明の実施形態に係る表示体の構成を模式的に示す平面図。 図１におけるＸ−Ｘ´線に沿った縦断側面を示す模式図。 凸レンズの焦点距離と曲率半径などの関係を示した図。 表示体のレンズ形成領域を観察する際のイメージを示した図。 凹凸構造の縦断側面を示す模式図。 凹凸構造に採用可能な凹部または凸部の配置パターンの例を概略的に示す模式図。 凹凸構造に採用可能な凹部または凸部の配置パターンの例を模式的に示す縦断側面図。 本発明の実施例における表示体の構成を模式的に示す平面図。 図８におけるＸ−Ｘ´線に沿った縦断側面を示す模式図。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
なお、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られない。

図１、図２は、本実施形態に係る表示体１の構成を模式的に示すものである。表示体１は、複数のレンズ４が規則的に配設されたレンズ形成領域２と、レンズ４が配設されていない非レンズ形成領域３が花の絵柄を表現するように構成されていて、これらはレンズ形成層７に設けられている。レンズ形成層７は基材５上に設けられている。

基材５としては光透過性の高いものが望ましい。たとえば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）などの高い光透過性を有する樹脂からなるフィルムまたはシートなどが好適である。

さらに、基材５は単層構造を有していてもよく、多層構造を有していてもよい。さらには、反射防止処理、低反射防止処理、ハードコート処理、帯電防止処理および防汚処理などの処理を施してもよい。

レンズ４はマイクロレンズやプリズムなどのレンズ形状が望ましい。特に、マイクロレンズを用いることで、観察できるモアレ像が上下または左右の方向に動く効果を発言させることが可能であり、表示体１の意匠性を高めることができる。この効果に関しては後述する。

レンズ４を形成する材料として、たとえば、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、スチレン系樹脂およびアクリル系／スチレン系共重合樹脂等の熱可塑性樹脂材料または紫外線硬化樹脂を使用することができる。また、レンズ形成層７の材料として、樹脂を使用する代わりに、珪酸塩を含んだ無機系材料を使用してもよい。

レンズ４は規則的に複数配置されており、レンズ形成層７の一方の主面上で規則的に配列している。複数のレンズ４は、たとえば、正方格子、矩形格子および三角格子などの格子状に配列させることができる。ここでは、一例として、複数のレンズ４は略正方格子状に配列していることとする。

これらのレンズアレイの作製方法としては、複数の凹部を設けた金型を樹脂に押し付けることにより形成することができる。たとえば、レンズ４は、レンズ形成層７の上にレンズ４が、複数配列させたレンズアレイに対応した形状の凹部が設けられた金型を、熱を印加しながら押し当てる方法、すなわち、熱エンボス加工法により得られる。

レンズ形成領域２の下部であって、レンズ４の焦点距離Ｆの位置に表示要素６が配設されている。複数のレンズ４が球面レンズおよび非球面レンズなどの凸レンズである場合、レンズ４の焦点距離Ｆは、レンズ４の曲率半径Ｒと、屈折率ｎ′から求めることができる。

図３は、凸レンズ（屈折球面）での近軸結像を表した模式図である。観察者側の屈折率をｎ、凸レンズの屈折率をｎ′、凸レンズの頂点をＡ、頂点Ａからレンズの曲率中心までの距離（曲率半径）をＲとしたときの凸レンズの焦点距離Ｆ、すなわち頂点Ａから表示要素６までの距離Ｆは下記数１により求めることができる。

通常、観察者は、ｎ＝１．０の空気層にいるから、凸レンズの屈折率ｎ′と曲率半径Ｒが決まれば、おのずと凸レンズの頂点Ａから表示要素６までの距離Ｆが決定されることとなる。

表示要素６は表示層８上に設けられている。すなわち、表示層８において、レンズ表示領域１０は、複数の表示要素６が印刷パターンなどによって文字や記号、絵柄などが表現されていていればよい。その際、複数のレンズ４の配列ピッチと、表示要素６の配列ピッチとの差によって表示できるモアレ再生像３０（図４参照）の結像位置が決まる。

図４は、表示体１のレンズ形成領域１０を観察する際のイメージを示した図である。観察者３１は、照明光源１２によって照明された表示体１を観察する際、表示層８に配列された複数の表示要素６から射出され、複数のレンズ４を介した光が中空に形成する実像を観察することができる。

これは、光の性質から、レンズの焦点面（点光源）の１点から出る光は、点光源の位置とレンズの中心を直線で結ぶ方向にレンズの大きさで平行光として進むことによる。この原理で、３次元空間の１点に何本かの平行光線で光を集め、その光線群が１点に集まった後に進む方向から光を観察すれば、観察者３１にとっては光線群が集まった１点から光が発しているように見える。

上記の原理を用いて、点を面上に繋げれば３次元空間に立体像を投影できることになる。その際の解像度（画素）は、レンズの直径の大きさとなる。

図４に示したように、レンズの配列ピッチをΔＸ、表示要素６の配列ピッチをΔＰ、レンズの頂点Ａから表示要素６までの距離、すなわち焦点距離をＦ、表示要素６からモアレ再生像３０までの距離をＳとしたとき、下記数２のような関係がある。

上記数２を用いれば、像が飛び出す距離、すなわち結像距離Ｓを決めてやり、レンズの配列ピッチΔＸと焦点距離Ｆを設定すれば、おのずと表示要素６の配列ピッチΔＰが求まる。

上記数２を実際に計算してみると、結像距離Ｓが長いほど、ΔＰとΔＸとの差を小さくする必要があることがわかる。

先にも述べたように、本発明の表示体１はレンズの直径が１つの画素の大きさになるので、レンズの配列ピッチΔＸが小さい方がより細かいモアレ再生像３０を得ることが可能となる。

また、非レンズ形成領域３の下部に位置する表示層８には、凹凸構造９からなる非レンズ表示領域２０が配設されている。凹凸構造９は、複数の凹部または凸部が周期的に並んだ回折格子などを用いることができる。回折格子などの空間周波数などを異ならしめることで、様々な波長を回折光として射出させることができ、非レンズ形成領域３での虹色を呈する表現が可能となる。

また、非レンズ形成領域３の下部に位置する表示層８に配設された凹凸構造９は、図５に示すような、凸部およびまたは凹部がランダムに配置された指向性散乱構造であってもよい。この場合、指向性散乱構造は白色を呈する散乱光を回折光として射出させることができる。よって、非レンズ形成領域３での白色表現が可能となる。

さらに、非レンズ形成領域３の下部に位置する表示層８に配設された凹凸構造９は、二次元的に配列した複数の凹部または凸部からなり、隣接する前記凹部または凸部の中心間距離が一定の周期を有していて、かつ、４００ｎｍ以下であり、前記凹部または凸部の基材５の表面と鉛直な方向の高さが２００ｎｍ乃至６００ｎｍであり、単一の前記凹部または凸部の表面積が、前記単一の凹部または凸部を前記レリーフ構造形成層表面へ配列するのに要する占有面積の１．５倍以上であり、通常の照明条件下において法線方向から観察した場合に黒色もしくは暗灰色を表示するとともに特定条件下において回折光射出機能を有する構造であってもよい。図６に、凹凸構造９に採用可能な凹部または凸部の配置パターンの例を概略的に示す。

ここで、上記通常の照明条件とは、一般的な室内で蛍光灯等の照明光のもとで表示体１に照明光源１２からの光が略垂直に凹凸構造９の表面に入射し、観察者３１が目視によって表示体１を観察する条件や、室外で太陽光等の照明光のもとで表示体１に照明光源１２からの光が略垂直に凹凸構造９の表面に入射し、観察者３１が表示体を観察するような条件を示す。ここで、通常照明光とは、かかる通常の照明条件における照明光をいう。

また、上記特定条件下とは、照明光源１２からの光が表示体１の表面に略水平に、すなわち急な角度で入射し、観察者３１が目視によってその表示体１を観察する条件を意味する。

したがって、表示体１をその法線方向から観察した場合、非レンズ形成領域３は黒色に見える。なお、ここで、黒色は、たとえば、表示体１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２５％以下であることを意味する。それゆえ、非レンズ形成領域３は、あたかも黒色印刷層の如く見える。反射率としては、観察する環境や個人差によって変動するものの、概ね２５％以下であれば暗灰色の明度、彩度とも低い色が知覚され、特に１０％以下であると十分な反射防止効果が得られ、黒色が知覚される。

図６に示す凹凸構造９では、複数の凹部または凸部は所定の中心間距離でハニカム状に配列されている。この構造は、マトリクス状に配列した場合と比較して、複数の凹部または凸部による占有面積を小さくすることができ、より効率的に光の反射を防止することが可能になる。

また、凹凸構造９を備える表示層８において、隣接する凹部または凸部の中心間距離を４００ｎｍ以下にすることにより、可視光波長である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、法線方向へ回折光を射出するのを防ぐことができる。法線方向から８９°の照明光であっても、４００ｎｍの光がようやく正面方向へ向かうことになるので、実質的に可視波長の全てについてあらゆる照明条件下で十分な強度の回折光が凹部または凸部から正面方向に射出することがなくなる。すなわち、法線方向とは大きく異なる角度に回折光を射出するため、法線方向から大きく傾けて観察したときにのみ、回折光を観察することができる。
ここで、上記中心間距離とは、図６に示すように隣接する凹部または凸部の中心軸間の距離Ｐを意味する。

さらに、隣接する凹部または凸部の中心間距離が２５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であると、可視波長範囲４００〜７００ｎｍにおいて、少なくとも赤色成分の回折光がレリーフおいて観察されることがなくなる。つまり、中心間距離が４００ｎｍ以下である場合と同様に、レリーフ構造形成層による回折光が表示体１の法線方向に射出せず、法線方向とは大きく異なる角度に回折光が射出するが、赤色の可視光波長は回折されず、青色、緑色のみの可視光波長が回折されるので、従来の回折格子のように虹色に変化するではなく、青色、緑色と同系色の色のみを表示することが可能になる。

また、凹部または凸部の基材５の表面と鉛直な方向の高さは２００ｎｍ以上乃至６００ｎｍ以下であることが好ましい。高さが２００ｎｍよりも小さい場合、平坦面の特性と同様に、反射率が高くなるため、十分な低反射性と低散乱性を付与することができず、高さが６００ｎｍよりも大きい場合、凹凸構造９の複製が困難となる。ここで、凹部または凸部の基材５の表面と鉛直な方向の高さとは、図６に示すように、凹部または凸部の高さＨを意味する。

上記のような凹凸構造９を用いることで、非レンズ形成領域３は正面では黒色を表現し、大きく傾けることで回折光を観察することが可能となる。

また、非レンズ形成領域３の下部に位置する表示層８に配設される凹凸構造９は、上面が基材５と略平行である複数の凸部、または底面が基材５と略平行である複数の凹部と、基材５の表面と略平行な平坦部が配置されて構成した領域からなり、前記複数の凸部または凹部は、長辺および短辺の長さがそれぞれ０．３μｍ以上かつ１０μｍ以下であり、前記凸部または凹部の高さは０．１μｍ以上かつ０．５μｍ以下であり、前記凸部または凹部は前記領域内で整然配置または非整然配置され、前記領域内における凸部または凹部の占有面積が２０％以上かつ８０％以下の構造であってもよい。図７に、凹凸構造９に採用可能な凹部または凸部の配置パターンの例を概略的に示す。

凹凸構造９は、凸部の高さ（または凹部の深さ）が略同一で、かつ、基材５の表面と略平行であるので、特定の波長の光の回折効率の低下を防ぎ、別の特定の波長の光の回折効率を低下させる効果があるため、彩度の高い色を表示させることが可能になる。

また、凹凸構造９は、多くの方位角に対して回折光を射出するので、光源の位置や観察する向きが多少変化しても、複数の波長から構成される色を観察可能である。このため、従来の回折格子のように表示色が虹色に変化してしまう現象を回避または低減することができる。

凹凸構造９に採用可能な凸部または凹部の長辺および短辺の長さは、それぞれ０．３μｍ以上かつ１０μｍ以下である。この範囲の大きさの構造であれば、可視光を十分に回折することができる。０．３μｍよりも小さい場合、加工が困難になるとともに可視光を射出しにくくなり、反射防止構造体として機能しやすくなる。また、１０μｍよりも大きい場合、回折しにくくなるのと同時に、照明光の入射した方向の近くに回折光が射出されるため、複数の波長の光による色を観察しにくくなる。

また、凸部または凹部の占有面積は２０％以上かつ８０％以下であることが好ましい。凸部または凹部の幅ＤはピッチＰの半分であるときに回折効率が最も高くなる。よって、凸部または凹部の占有面積は５０％程度のときが最も明るい表示画像が得られ、最も望ましく、２０％以上かつ８０％以下程度であれば、５０％から離れるにしたがって回折効率が低下し射出光が暗くなっていくものの、十分に複数の波長の光からなる表示画像を視認することができる。なお、占有面積が２０％および８０％のときの回折効率は、５０％のものの約３割程度の明るさとなる。

凸部または凹部の占有面積が２０％よりも小さい、もしくは８０％よりも大きい場合には、十分な明るさが得られず、十分なアイキャッチ効果を得ることが難しくなる。

また、凸部の高さまたは凹部の深さは０．１μｍ以上かつ０．５μｍ以下の範囲であることが好ましい。前記数２において、ピッチＰ、格子線幅Ｄを一定と仮定した場合、可視光の範囲の波長の光が入射角θ（０°よりも大きく９０°未満の範囲）で入射すると、回折効率が最も高くなる凸部の高さまたは凹部の深さの値は前記０．１μｍ以上かつ０．５μｍ以下の範囲内にある。なお、回折効率が最も高くなる条件は、それよりも大きい値であっても繰り返し訪れるが、製造上、凸部の高さまたは凹部の深さは極力浅い方が作製が容易であるので、より浅い値で高い回折効率が得られる０．１μｍ以上かつ０．５μｍ以下の条件が望ましい。

なお、凸部の高さまたは凹部の深さが０．１μｍよりも浅い場合は、作製時に安定して同じ品質のものを作製するのが難しくなり、０．５μｍよりも深い場合は、細かく深い構造を精密に転写成形するのが難しくなる。

図７に示すような凹凸構造９を用いることで、どの角度から観察しても特定の波長が混ざった色を呈する、所謂構造色を射出させることができる。そのため、非レンズ形成領域３は、特定の色を呈した表示色を広く観察することが可能となる。

ここまで述べてきた凹凸構造９は、電子線（ＥＢ）描画装置やステッパなどの微細加工装置を用いることで、高精度にかつ容易に形成することができる。特に、ＥＢ描画によって作製すると、微小なセルを画素として凹凸構造を作製できる。

そうすれば、表示層８に配設される様々な凹凸構造９を非常に精度よく、精密に配置することが可能となる。

それにより、非レンズ形成領域３から観察できる色は、回折格子による虹色や、散乱構造による白色、二次元的に配列した複数の凹部または凸部からなり、隣接する前記凹部または凸部の中心間距離が一定の周期を有していて、かつ４００ｎｍ以下であり、前記凹部または凸部の基材５の表面と鉛直な方向の高さが２００ｎｍ乃至６００ｎｍであり、単一の前記凹部または凸部の表面積が、前記単一の凹部または凸部を前記レリーフ構造形成層表面へ配列するのに要する占有面積の１．５倍以上であり、通常の照明条件下において法線方向から観察した場合に黒色もしくは暗灰色を表示するとともに特定条件下において回折光射出機能を有する構造による黒色と回折光、あるいは、上面が基材５と略平行である複数の凸部または底面が基材５と略平行である複数の凹部と、基材５の表面と略平行な平坦部が配置されて構成した領域からなり、前記複数の凸部または凹部は、長辺および短辺の長さがそれぞれ０．３μｍ以上且つ１０μｍ以下であり、前記凸部または凹部の高さは０．１μｍ以上かつ０．５μｍ以下であり、前記凸部または凹部は前記領域内で整然配置または非整然配置され、前記領域内における凸部または凹部の占有面積が２０％以上かつ８０％以下の構造による特性の色を呈する構造色など、様々な表現が可能となり、表示体１の意匠性向上が可能となる。

また、ＥＢ描画を用いると、１つのセルの大きさを１４５μｍ程度とすることも可能であり、視力１．０の観察者が５０ｃｍ離れた距離から表示体１を観察した場合、そのサイズを見分けることができない、すなわち人間の目の分解能以下の細かさで像を表示することができる。それにより、十分高精細な像を表示できる。

凹凸構造９は、何らかの基材の上に形成されていてもよい。たとえば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）などの光透過性を有する樹脂からなるフィルムまたはシートなどが好適である。基材５の材料としては、ガラスなどの無機材料を使用してもよい。

凹凸構造９を形成する材料としては、たとえば、光透過性を有する樹脂を使用することができる。たとえば、アクリル、ポリカーボネート、エポキシ、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの可視光透過性を有する樹脂を使用することができる。その中でも、たとえば、熱可塑性樹脂または光硬化性樹脂を使用すると、凹凸構造９が形成された原版を用いた転写により、一方の面上に凹凸構造９を備える表示層８を容易に作製することができる。

表示層８は、可視光の少なくとも一部の波長について十分な透過率を有していればよく、特定の波長帯域を吸収する色素などを添加してもよい。その場合、表示層８を通して見える部分が着色して見える。

凹凸構造９の少なくとも一部または全ては光反射層１１を配している。光反射層１１は、凹凸構造９が設けられた表示層８の界面の反射率を高める役割を果たす。光反射層１１の材料としては、たとえば、アルミニウム、銀、およびそれらの合金など反射率の高い金属材料を使用することができる。本発明の表示体１は光反射層１１を凹凸構造９の少なくとも一部を被覆するように設けているが、光反射層１１に被覆されていない凹凸構造９は、屈折率の近い樹脂などで被覆されてしまうことで、凹凸構造がないものとして光学的な作用を及ぼさなくなる。

金属材料を用いて光反射層１１を作製する方法としては、たとえば、真空蒸着法およ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。表示層８を部分的に被覆した光反射層１１は、たとえば、気相堆積法により薄膜を形成し、その一部を薬品などに溶解させること、または、この薄膜と表示層８との密着力よりも強い接着力を先の薄膜に対して示す接着材料によって、上記薄膜の一部を剥離することによって得られる。表示層８の一方の主面を部分的に被覆した光反射層１１は、マスクを用いた気相堆積法によって形成することも可能である。気相堆積法を用いれば、本発明における厚みの制御や、光反射層１１を配設しない領域の形成なども容易に行なうことができる。

表示体１において、レンズ形成層７と表示層８との間に粘着層１３を配し、分離しないようにすることもできる。このとき、粘着層１３の厚みによって、レンズ４から表示要素６までの距離（焦点距離Ｆ）を調節することが可能となる。焦点距離Ｆがずれると、観察されるモアレ再生像３０がぼけたり、コントラストが低下したりする問題が起こる。そういった意味でも、粘着層１３を設け、焦点距離Ｆを適切に設定することが重要な要素となる。

前述したように、レンズ表示領域１０を構成する表示要素６は、インキなどを用いた印刷パターンによって作製すればよいと述べたが、表示要素６に凹凸構造９を用いることも可能である。

その際は、図５に示したような凹凸構造と、図６に示したような凹凸構造をレンズ４の焦点距離Ｆの位置に配するのがよい。このとき、図５に示したような構造と、図６に示したような構造を交互に配置する。その繰り返しピッチは、レンズの配列ピッチΔＸと僅かに異なるピッチであればよい。

前述したように、数２を用いて、レンズの配列ピッチΔＸとレンズ４の焦点距離Ｆ、モアレ再生像３０の結像距離Ｓを設定することで、前記繰り返しピッチを決定することができる。

上記のように、表示要素６に凹凸構造９を用いた場合の効果としては、図５のような凹凸構造では白色を呈する表現が可能であり、図６のような凹凸構造では黒色を呈する表現が可能である。それらの凹凸構造が複数のレンズ４との組合わせによる、モアレ拡大現象によって、レンズ形成領域２ではモアレ再生像を観察することができる。

上記のような凹凸構造９は、電子線描画などで作製可能であり、レンズ４の配列ピッチに合わせた高精度な配置が実現できる。

また、本発明の表示体１は、粘着層などを介して転写箔やステッカなどの形態にして、貼り付け圧着させてもよい。

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、これらは例示的なものであって、本発明をなんら限定するものではない。

図８、図９は、本発明の第１の実施例に係る表示体１を示すものである。基材５としてポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム、レンズ４は紫外線硬化型樹脂によって成形した。また、表示層８は基材５の上にコーティングされた紫外線硬化型樹脂からなる。基材５にはＰＥＴフィルムを用いた。

表示層８には、レンズ形成領域２の下部のレンズ４の焦点距離Ｆの位置に、凹凸構造９と印刷パターンによる表示要素６（図中四角で書かれている部分）が形成されている。凹凸構造９としては、指向性散乱構造、回折格子を用いた。

レンズ形成領域２の下部に配設された表示層８に形成された凹凸構造９や印刷パターンは個々のレンズ４に対応して、視差画像をなすように配置されていても、その際、レンズ４の配列ピッチΔＸと表示要素６の配列ピッチΔＰは僅かにずらしている。凹凸構造９の形成方法としては、レーザ露光干渉系などを用いてもよいし、電子線描画などによって形成してもよい。

非レンズ形成領域３の下部に配設された表示層８の凹凸構造９としては、図７に示すような構造を用いた。このとき、凹凸構造９のピッチＰは数１０μｍ程度、深さＨは３００ｎｍ程度とした。

また、表示層８と基材５とは粘着層１３により貼り合わされている。粘着層１３の厚みを調節することで、レンズ４の焦点距離Ｆを４０μｍ程度に設定した。

光反射層１１としては、アルミ蒸着層を真空蒸着法により製膜した。光反射層１１の厚みは５０ｎｍ程度である。

レンズ４の曲率半径は２０μｍ程度の細かさであり、焦点距離Ｆは４０μｍ程度の距離である。表示体１全体の厚みも５０μｍ程度の厚みである。もちろん、本寸法以外にも、曲率半径などは変更可能である。

図８に示したような表示体１を観察すると、レンズ形成領域２の部分ではモアレ再生像を観察することができる。非レンズ形成領域３では、下部に配設された凹凸構造９による、回折光による表示画像を観察することができるため、モアレ再生像と回折光による発色を同時に観察することが可能となる。

１…表示体、２…レンズ形成領域、３…非レンズ形成領域、４…レンズ、５…基材、６…表示要素、７…レンズ形成層、８…表示層、９…凹凸構造、１０…レンズ表示領域、１１…光反射層、１２…照明光源、１３…粘着層、２０…非レンズ表示領域、３０…モアレ再生像、３１…観察者、Ｆ…焦点距離、Ｒ…曲率半径。

Claims (7)

1. 基材の一方の面上に設けられ、複数のレンズが規則的に配設されたレンズ形成領域、および、前記レンズが配設されていない非レンズ形成領域を備えたレンズ形成層と、
   前記複数のレンズからこれらのレンズの焦点距離だけ離れた位置に、前記複数のレンズの配列ピッチと異なる間隔で、前記レンズ形成領域と同一のパターン状に複数の表示要素が配置されているレンズ表示領域を備えた表示層と、
   前記非レンズ形成領域の下部に位置する前記表示層に設けられ、前記非レンズ形成領域と同一のパターン状に配置されている複数の凹部又は凸部から成る凹凸構造を備え、この凹凸構造の少なくとも一部に光反射層を有する非レンズ表示領域と、
   を具備し、
   前記複数のレンズと前記複数の表示要素とは、前記レンズ形成層に対して光源が位置する側の空間に、各レンズを通った光から形成される像をレンズごとの画素としてモアレ再生像を形成するように構成され、
   前記凹凸構造は、前記モアレ再生像とは見え方が異なる表示画像を形成し、かつ、前記モアレ再生像の少なくとも一部と、前記表示画像の少なくとも一部とが組み合わされて、文字、記号、および、絵柄のいずれかである１つのパターンとなるように構成されている
   ことを特徴とする表示体。
2. 前記凹凸構造の少なくとも一部は、
   複数の凹部または凸部が周期的に並んだ回折格子構造、
   あるいは、複数の直線状の凸部および／または凹部がランダムに配置された指向性散乱構造、
   あるいは、二次元的に配列した複数の凹部または凸部からなり、隣接する前記凹部または凸部の中心間距離が一定の周期を有していて、かつ４００ｎｍ以下であり、前記凹部または凸部の前記基材表面と鉛直な方向の高さが２００ｎｍ乃至６００ｎｍであり、単一の前記凹部または凸部の表面積が、前記単一の凹部または凸部をそれの配置される面へ配列するのに要する占有面積の１．５倍以上であり、通常の照明条件下において法線方向から観察した場合に黒色もしくは暗灰色を表示するとともに特定条件下において回折光射出機能を有する構造、
   あるいは、上面が前記基材と略平行である複数の凸部、または底面が前記基材と略平行
   である複数の凹部と、前記基材と略平行な平坦部が配置されて構成した領域とからなり、前記複数の凸部または凹部は、長辺及び短辺の長さがそれぞれ０．３μｍ以上かつ１０μｍ以下であり、前記凸部または凹部の高さは０．１μｍ以上かつ０．５μｍ以下であり、前記凸部または凹部は前記領域内で整然配置または非整然配置され、前記領域内における凸部または凹部の占有面積が２０％以上かつ８０％以下の構造、
   の少なくとも１種類以上からなることを特徴とする請求項１記載の表示体。
3. 前記表示要素は、
   複数の凹部または凸部からなり、隣接する前記凹部または凸部の中心間距離が一定の周期を有していて、かつ４００ｎｍ以下であり、前記凹部または凸部の前記基材表面と鉛直な方向の高さが２００ｎｍ乃至６００ｎｍであり、単一の前記凹部または凸部の表面積が前記単一の凹部または凸部をそれの配置される面へ配列するのに要する占有面積の１．５倍以上であり、通常の照明条件下において法線方向から観察した場合に黒色もしくは暗灰色を表示するとともに特定条件下において回折光射出機能を有する構造と、複数の凹部または凸部を光散乱要素として、入射光について光散乱を生じせしめる光散乱構造とが交互に繰り返される形状からなり、前記複数の凹部または凸部の少なくとも一部は光反射層を配していることを特徴とする請求項１記載の表示体。
4. 前記表示要素は、少なくとも１種類以上の色を呈する印刷パターンからなることを特徴とする請求項１記載の表示体。
5. 前記複数の表示要素は複数のセルで構成されていて、セルの一辺の長さが１４５μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の表示体。
6. 前記表示層と前記レンズ形成層との間に粘着層が設けられていることを特徴とする請求項１記載の表示体。
7. 請求項１〜６のいずれか１つに記載された表示体を具備したことを特徴とする物品。

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