JP6237759B2 - 表示体およびラベル付き物品 - Google Patents

Description

本発明は、偽造防止効果を発揮する表示技術に関する。

一般に、商品券および小切手のような有価証券類、クレジットカード、キャッシュカードおよびＩＤカードのようなカード類、並びにパスポートおよび免許証のような証明書類には、それらの偽造を防止するために、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。また、近年、これら以外の物品についても、偽造品の流通が社会問題化している。そのため、そのような物品に対しても、同様の偽造防止技術を適用する機会が増えてきている。

通常の印刷物とは異なる視覚効果を有する表示体には、米国特許第５０５８９９２号明細書に記載のように、溝の長さ方向または格子定数（すなわち、溝のピッチ）が異なる複数のレリーフ型回折格子を配置し、虹色に変化する画像を表示する方法が採られている（特許文献１参照）。しかし、偽造防止対策が必要な物品の多くでレリーフ型回折格子を含んだ表示体が用いられるようになった結果、この技術が広く認知された。これに伴い、偽造品の発生も増加する傾向にある。そのため、回折光によって虹色の光を呈することのみを特徴とした表示体を用いて十分な偽造防止効果を達成することが難しくなってきている。

より十分な偽造防止効果を達成するため、特許第４９８３８９９号公報は、従来のレリーフ型回折格子とは異なる特徴的な視覚効果を実現する表示体を開示している（特許文献２参照）。特許第４９８３８９９号公報には、上面が基材面に略平行である複数の凸部または底面が基材面に略平行である複数の凹部と、基材面に略平行な平坦部とが配置されて構成された凹凸構造から成る領域を備えた表示体が示されている。この表示体は、所定の方向に対し複数の波長の光から構成される混色を表示する機能を有する。この表示体が呈する画像は、照明光源の位置や観察者の位置の変化に応じて虹色に色変化することがほとんどなく、従来の偽造防止を目的としたレリーフ型回折格子とは異なる視覚効果を実現している。その結果、高いアイキャッチ効果（人目をひく効果）、および高い偽造防止効果を発揮する表示体を実現することができる。

しかしながら、特許第４９８３８９９号公報に示されている表示体は、基材面に略平行な凸部または凹部と基板面に略平行な平坦部とによって構成される凹凸構造によって得られる複数の波長の光から構成される混色のみを表示するものである。このため、表示体の裏面側から観察した際も、表示体の表面から観察した際と同一の色が観察される。特許第４９８３８９９号公報の構成は、より高い偽造防止効果を得るために望ましい表裏で異なる視覚効果を、実現できない。

米国特許第５０５８９９２号明細書 特許第４９８３８９９号公報

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的とするところは、高い偽造防止効果および特徴的な視覚効果を示す表示体およびラベル付き物品を提供することにある。

上記の課題を解決するための第１の発明は、光透過性の基材の一方の主面側に設けられた複数のレリーフ構造形成領域を有するレリーフ構造形成層と、前記レリーフ構造形成層の少なくとも一部を覆う、光反射層と、前記レリーフ構造形成層の前記光反射層の側に設けられ、光透過性を有し、かつ少なくとも一部に光散乱性を有する光散乱層とを具備し、前記複数のレリーフ構造形成領域は、前記主面に対して略平行な第１面および該第１面に略平行な第２面を有する複数の凸部または複数の凹部を有し、前記光反射層は、前記複数の凸部または凹部の形状に追従して形成されており、前記複数のレリーフ構造形成領域のそれぞれにおいて、前記第１面と前記第２面との高低差が略一定であり、前記複数のレリーフ構造形成領域のそれぞれにおいて、前記第１面と前記第２面との高低差、または前記第１面から構成される仮想平面の高さの少なくとも一方は、他のレリーフ構造形成領域の前記高低差または前記仮想平面の高さとは異なり、および前記複数のレリーフ構造形成領域は、表示すべきカラー画像に応じて配置されていることを特徴とする表示体である。

また、第２の発明は、第１の発明において、前記複数のレリーフ構造形成領域のそれぞれにおいて、前記第１面から構成される仮想平面の高さは、他のレリーフ構造形成領域の前記仮想平面の高さとは異なることを特徴とする表示体である。

また、第３の発明は、第２の発明において、前記光散乱層は、前記レリーフ構造形成領域に対応して、異なる層厚を有する複数の光散乱領域を含むことを特徴とする表示体である。

また、第４の発明は、第１から第３の発明のいずれかにおいて、カラーの印刷層をさらに備えたことを特徴とする表示体である。

また、第５の発明は、第１から第４の発明のいずれかにおいて、前記光散乱層は、光散乱性を有する球状微粒子を含有することを特徴とする表示体である。

また、第６の発明は、第１から第５の発明のいずれかにおいて、前記光散乱層は、接着層であることを特徴とする表示体である。

また、第７の発明は、第１から第６の発明のいずれかにおいて、前記光散乱層の光散乱性が単位体積内において略均一であることを特徴とする表示体である。

また、第８の発明は、第１から第７のいずれかの発明において、前記光散乱層は、８０％以上のヘーズ値、および３０％以上の全光線透過率を有することを特徴とする表示体である。

また、第９の発明は、第１から第８のいずれかの発明に係る表示体と、該表示体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である。

本発明の構成とすることによって、表示体は、複数のレリーフ構造形成領域を有するレリーフ構造形成層を含む。ここで、複数のレリーフ構造形成領域は、表示面に対して略平行な第１面および該第１面に略平行な第２面を有する複数の凸部または複数の凹部を有し、前記複数のレリーフ構造形成領域のそれぞれにおいて、前記第１面と前記第２面との高低差が略一定であり、および前記複数のレリーフ構造形成領域のそれぞれにおいて、前記第１面と前記第２面との高低差、または前記第１面から構成される仮想平面の高さの少なくとも一方は、他のレリーフ構造形成領域の前記高低差または前記仮想平面の高さとは異なる。

このような構造に対して、白色照明光が入射すると、第１面で反射する光と第２面で反射する光との間で光路長（幾何学的な距離と屈折率との積の総和）に差が生じ、光路長差に対応する光の干渉によって特定の波長の光が弱めあう。そのため、レリーフ構造形成層から射出される射出光は白色ではなく、第１面および第２面の高低差によって決定される特定の波長による有彩色の任意の色調を表示可能な光となる。

レリーフ構造形成層の凸部または凹部の形状に追従して形成される光反射層は、入射する光をより強く反射することに寄与し、前記特定の波長による任意の色調のより明確な表示を可能にする。

上記の表示体からの射出光は、照明の位置や観察者の位置の変化に応じて虹色に色変化することがほとんどなく、広い観察領域において同色を表示可能である。

また、この表示体は、光散乱層をさらに含む。この表示体を光散乱層が備えられた一方の面側から観察すると、前記射出光は入射光の正反射成分と共に散乱され、有彩色の任意の色調を表示できなくなる。光散乱層が備えられた一方の面側から観察した場合、表示体から観察者に到達する光（光散乱層を介して射出された射出光）は、光散乱層の光散乱性に対応して変化する。光散乱層が十分に高い光散乱性を有する場合、白色照明光の波長成分に依存する白色の散乱光が得られる。一方、光散乱層が低い光散乱性を有する場合、有彩色の色調がある程度保持されたパステル調の色を表示する散乱光が得られる。

その結果、この表示体を光散乱層が設けられていない側から観察した際に、特定の波長による任意の色調の表示（カラー表示）を観察することができる。一方、この表示体を光散乱層を備えた側から観察した際には、カラー表示に白色光成分が加えられたパステル調の色の表示、あるいは白色の散乱光による表示（モノクロ表示）を観察することができる。

各レリーフ構造形成領域は、基材の主面に対して略平行な第１面および該第１面に略平行な第２面を有する、複数の凸部または複数の凹部から構成されている。各レリーフ構造形成領域において複数の凸部または凹部の第１面から構成される平面を、仮想平面と定義する。本発明の表示体の複数のレリーフ構造形成領域のそれぞれにおける仮想平面の基材面に対する高さは、他のレリーフ構造形成領域とは異なっていてもよい。この構成において、光散乱層を前記光反射層側に形成すると、光散乱層のレリーフ構造形成層側の面は、レリーフ構造形成層の複数の凸部または凹部に追従し、かつ、光散乱層のレリーフ構造形成層とは反対側の面は略平面である。そのため、仮想平面の基材面に対する高さに応じて、光散乱層の層厚は変化する。光散乱層の層厚を変化させることで、光散乱性を制御することができる。すなわち、層厚が相対的に薄い領域においては、光散乱性が低くなり、層厚が相対的に厚い領域においては、光散乱性が高くなる。この光散乱性の違いによって、この表示体を光散乱層が備えられた一方の面側から観察した際に、レリーフ構造形成層による任意の色調の表示が観察される領域と、白色の散乱光によるモノクロの表示が観察される領域との双方を選択的に知覚することができる。

本表示体では、このように表裏で異なる色調の表示を可能とする特徴的な視覚効果によって、高い偽造防止効果を実現する。

また、レリーフ構造形成層には、第１面と第２面との高低差が異なる複数のレリーフ構造形成領域が設けられている。このため、レリーフ構造形成領域毎に異なる色の光が射出される。従って、表面側では複数色のカラー表示を行い、裏面側でも異なる色調で多色の表示（パステル調の表示およびモノクロ表示）が可能となる。さらに、レリーフ構造形成層を工夫することにより、表面側ではパターンが認識できないが、裏面側ではパターンを認識できるようにすることも可能となる。

また、表示体は、カラーの印刷層をさらに備えてもよい。レリーフ構造形成層に基づく表示に関しては、光散乱層を通すことにより、その色調が変化する。特に、十分な光散乱性が得られる領域では、光散乱層を通した表示はモノクロとなる。しかしながら、印刷層に関しては、光散乱層を通しても同じ色相のカラー表示となる。このため、表面側では同じ色の表示（カラー表示）でありながら、裏面側では異なる色の表示が可能となる。

また、光散乱層は光散乱性を有する球状微粒子を含有してもよい。光散乱層が球状微粒子を含有することで、高い光散乱性が得られ、レリーフ構造形成層から射出される特定の波長の光を十分に散乱させ、白色の射出光にすることができる。球状微粒子の粒径および充填数を制御することで、光散乱性および光透過性を任意に調整することも可能である。

また、光散乱層は接着層であってもよい。光散乱層が接着層であることで、この表示体を偽造防止機能が求められる物品に貼付することができる。また、光散乱層が接着層を兼ねることによって、光散乱層を別途に設ける必要を排除して、表示体全体の厚さを減少させることができる。

また、光散乱層の光散乱性は単位体積内で略均一であってもよい。光散乱層の光散乱性が略均一であることで、光散乱層の層厚によって光散乱性を正確に制御することが可能になる。

また、前レリーフ構造形成領域は、同領域を被覆する光散乱層の層厚による光散乱性の変化により、視認可能な情報を画像として表示することができる。本表示体は、仮想平面の基材面に対する高さを多段階に変化させることによって、任意の色調に対する光散乱性の相互作用によるパステル調の色を表示することができる。また、パステル調の表示色の濃淡によって、画像を表示することができる。この画像は、光散乱層側からの観察において、仮想平面の基材面に対する高さの違いによって実現される。一方、本表示体をレリーフ構造形成層側から観察した際には、この高さの違いによる表示色の違いは生じない。そのため、表裏で異なる色調および／または表裏で異なる画像を表示することが可能となる。上記の濃淡による画像として、彩文柄、ロゴ、マークを用いれば、さらに偽造防止の効果を高めることができる。

また、光散乱層は、８０％以上のヘーズ値、および３０％以上の全光線透過率を有してもよい。光散乱層のヘーズ値を８０％以上かつ１００％以下の範囲内とすることで、レリーフ構造形成層から射出される特定の波長の光を十分に散乱させ、射出光を白色散乱光にすることができる。また、光散乱層の全光線透過率を３０％以上かつ１００％以下とすることで、レリーフ構造形成層から射出される光を必要以上に遮ることなく、それによって、レリーフ構造形成層による有彩色を表示する光と、正反射光との混合光を観察者が知覚することを可能にする。

本発明の第１の実施形態に係る表示体を概略的に示す平面図である。 図１に示した表示体を裏面から観察した様子を概略的に示す平面図である。 図１のレリーフ構造形成領域１１〜１４の層構成を示す拡大断面図である。 ピッチが狭い回折格子が＋１次回折光を射出する様子を概略的に示す図である。 ピッチが広い回折格子が＋１次回折光を射出する様子を概略的に示す図である。 第１の実施形態の表示体のレリーフ構造形成領域に採用可能な構造の一例を示す斜視図である。 第１の実施形態の表示体のレリーフ構造形成領域に採用可能な構造の別の一例を示す斜視図である。 回折格子から射出される回折光の様子を示す模式図である。 レリーフ構造形成領域から射出される光の様子を示す模式図である。 図６に記載したレリーフ構造形成領域の平面図である。 第１の実施形態の表示体のレリーフ構造形成領域に採用可能な指向性を有する構造体の一例を示す斜視図である。 図１１に記載したレリーフ構造形成領域から射出される光の様子を示す模式図である。 第１の実施形態の表示体の構造の例を示す拡大斜視図である。 表示体に入射し、各層を進行する光の挙動を示す模式図である。 好ましい光反射層の例を示す断面図である。 好ましくない光反射層の例を示す断面図である。 好ましくない光反射層の例を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態におけるレリーフ構造形成領域のパターンを示す平面図である。 本発明の第２の実施形態におけるレリーフ構造形成領域を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態の表示体を裏面側から観察した様子を示す平面図である。 本発明の第３の実施形態の概略構成の例を示す断面図である。 レリーフ構造形成層と印刷層との表示の違いを説明するためのもので、レリーフ構造形成層側から観察した平面図である。 レリーフ構造形成層と印刷層との表示の違いを説明するためのもので、光散乱層側から観察した平面図である。 本発明の第４の実施形態に係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２３に示すラベル付き物品のXXIV−XXIV線に沿った断面図である。

以下、本発明の実施形態について、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。

［第１の実施形態］
（表示体の構成について）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る表示体１を概略的に示す平面図である。図２は、図１に示した表示体１を裏面から観察した際の様子を示す平面図である。図３は、図１に示す表示体１のレリーフ構造形成領域１１〜１４の各断面図である。なお、各図において、ｘ方向およびｙ方向は、表示体１の表示面に対して平行であり、かつ互いに対して垂直な方向である。また、ｚ方向は、ｘ方向およびｙ方向に対して垂直な方向である。また、表示体１のレリーフ構造形成層１０側を「表面側」、光散乱層４０側を「裏面側」と定義する。

図１に示すように、表示体１には、表面側に配置された複数のレリーフ構造形成領域１１〜１４によって文字「ＴＰ」が表示されている。レリーフ構造形成領域１１および１２は、後述するように内部に形成される複数の凸部の構造高さの違いによってそれぞれ異なる表示色を示す。また、レリーフ構造形成領域１３は、レリーフ構造形成領域１１と略同一の凸部の構造高さを有する。同様に、レリーフ構造形成領域１４は、レリーフ構造形成領域１２と略同一の凸部の構造高さを有する。よって、レリーフ構造形成領域１１および１３は同一の色調の表示色を示し、また、レリーフ構造形成領域１２および１４は、１１および１３とは異なる色調の表示色を示す。

ここで、レリーフ構造形成領域１１および１３において、凸部の構造高さは略同一であるが、第１面２１から構成される仮想平面１１１および１１３の基材面１１０に対する高さが異なる。同様に、レリーフ構造形成領域１２および１４においても、凸部の構造高さは略同一であるが、第１面２１から構成される仮想平面１１２および１１４の基材面１１０に対する高さが異なる。すなわち、レリーフ構造形成領域１１は、第１面２１と第２面２２との高低差、または仮想平面１１１の基材面１１０に対する高さの少なくとも一方が、レリーフ構造形成領域１２〜１４とは異なる。レリーフ構造形成領域１２〜１４についても同様である。

図２に示すように、表示体１の裏面側では、文字「ＴＰ」の向きが逆転した、いわゆる鏡文字が表示される。図２に示すように裏面から表示体１を観察した場合、後述する原理によって、図１に示すように表面から観察した際とは異なる色調で文字が観察される。図１に示す表面側からの観察では、文字「ＴＰ」とその背景の二色である。一方、図２に示す裏面側からの観察では、光散乱領域１５〜１８毎に異なる色調で画像が表示され、合計４色調の表示がなされる。

図３に示すように、光透過性のレリーフ構造形成層１０には、表示体１の基材面１１０と略平行でかつ平滑な第１面２１と、第１面２１に略平行な第２面２２とから成る凸部２０が複数形成されている。第１面２１および第２面２２は、それぞれ凸部２０の上面（頂面）および下面（底面）を示す。第１面２１および第２面２２は相補的な関係にあり、どちらが上面を指し、もう一方が下面を指していてもよい。上面および下面の関係が逆転しても同義である。

レリーフ構造形成領域１１〜１４は、レリーフ構造形成層１０の複数の凸部２０が形成されている領域である。本発明において、「凸部２０の構造高さ」とは、つまり、第１面２１と第２面２２との高低差を意味する。表示体１は、凸部２０の構造高さが異なる複数のレリーフ構造形成領域を有する。図３に示す構成においては、レリーフ構造形成領域１１および１３の高低差は略同一であり、ならびに、レリーフ構造形成領域１２および１４の高低差は略同一である。

そして、レリーフ構造形成領域１１および１３の組における高低差は、レリーフ構造形成領域１２および１４の組の高低差と異なる。図１に示す表面側からの観察において、本表示体１は、第１面２１と第２面２２との高低差が異なる複数のレリーフ構造形成領域が存在することによって、多色の表示を実現する。

ここで、レリーフ構造形成領域１１〜１４のそれぞれにおいて、複数の凸部の第１面２１を含む平面を「仮想平面」と定義する。図３に示す構成において、レリーフ構造形成領域１１〜１４の仮想平面１１１〜１１４は、基材面１１０に対する高さが互いに異なっている。

レリーフ構造形成領域１１〜１４は、フォトリソグラフィを利用して製造した原版からレリーフ構造を複製することにより得られる。たとえば、一方の主面に感光性レジストを塗布した平板状の基板をＸＹステージ上に載置し、コンピュータ制御のもとでステージを移動させながら感光性レジストに電子ビームをパターン状に照射することにより、原版を形成する。次いで、電鋳等の方法により、原版から金属製のスタンパを作製する。次いで、この金属製スタンパを母型として用いて、レリーフ構造を複製する。具体的には、最初に、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリカーボネート（ＰＣ）からなるフィルムまたはシート状の薄い透明基材上に、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂を塗布する。次いで、塗布された樹脂層に金属製スタンパを密着させ、この状態で樹脂層に熱または光を与える。樹脂の塑性変形または硬化が終了した後、樹脂層から金属製スタンパを剥離することにより、レリーフ構造が得られる。

また、レリーフ構造形成層１０に設けられた複数の凸部に追従するように光反射層３０が形成される。光反射層３０は、レリーフ構造形成層１０の少なくとも一部を被覆する。さらに、レリーフ構造形成層１０の光反射層３０側に光散乱層４０が形成される。光散乱層４０は、光反射層３０を被覆する。もし、レリーフ構造形成層１０に光反射層３０に被覆されていない領域が存在する場合には、光散乱層はレリーフ構造形成層１０の未被覆領域を被覆する。光散乱層４０の光反射層３０側と反対側の表面は、基材面１１０と略並行な平面から成る。光散乱層４０の光散乱特性は、表面に構造が露出したレリーフ状のパターンではなく、後述するような層内に内包された光散乱要素によって実現される。図３に示す構成では、レリーフ構造形成層１０の全てが光反射層３０によって被覆され、および光反射層３０が光散乱層４０によって被覆されている。

光散乱層４０は、複数のレリーフ構造形成領域に対応する位置に、複数の光散乱領域を有する。図３に示す構成においては、光散乱領域１５〜１８は、レリーフ構造形成領域１１〜１４のそれぞれに対応して設けられており、ｚ軸方向において互いに同一の位置を占める。光散乱領域１５〜１８は、仮想平面１１１〜１１４の基材面１１０からの高さに対応して、互いに異なる高さを有する。

レリーフ構造形成層１０の材料としては、例えば、紫外線または可視光で硬化する光硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、または熱硬化性樹脂のような合成樹脂を使用することができる。

光反射層３０としては、たとえばアルミニウム、銀、金、およびそれらの合金のような金属材料からなる金属層を使用することができる。あるいはまた、光反射層３０として、硫化亜鉛（ＺｎＳ）または酸化チタン（ＴｉＯ_２）等の材料から成る誘電体層を使用してもよい。あるいはまた、光反射層３０として、隣接層同士の屈折率が異なる誘電体層の積層体、すなわち誘電体多層膜を使用してもよい。光反射層３０は、たとえば、真空蒸着法およびスパッタリング法のような気相堆積法により形成することができる。

光反射層３０は、表示体１に入射する光を効率良く反射および射出させることで、反射光の光量の増加に寄与する。光反射層３０は、レリーフ構造形成層１０の複数の凸部２０の全面を覆うように形成されていてもよく、その一部のみを覆っていてもよい。レリーフ構造形成層１０の一部のみを覆う光反射層３０は、絵柄文字、記号のような画像状にパターニングされていてもよい。パターニングされた光反射層３０は、たとえば、気相堆積法により連続膜としての光反射層３０を形成し、その後に薬品などによりその一部を溶解させることによって得られる。あるいはまた、連続膜として形成した後に、レリーフ構造形成層１０に対する光反射層３０の密着力と比較して光反射層３０に対する接着力がより高い接着材料を用いて、光反射層３０の一部をレリーフ構造形成層１０から剥離することによって、パターニングされた光反射層３０を得ることができる。さらに、マスクを用いて気相堆積を行う方法、またはリフトオフプロセスを利用する方法を用いることができる。

光散乱層４０は、光透過性を有し、かつ少なくとも一部に光散乱性を有する層である。光散乱層４０は、光を散乱させることができる球状微粒子が分散された光透過性の合成樹脂によって形成することができる。球状微粒子は、樹脂粒子、または主に金属化合物からなる無機粒子であってもよい。用いることができる樹脂は、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、アクリルスチレン樹脂、メラミン樹脂などを含む。用いることができる金属化合物は、酸化亜鉛、アルミナ、酸化チタンなどを含む。また、光散乱性を有する半透明のインキ層とすることができる。

なお、表示体１は、印刷層および／または表面保護層のような他の機能を実現する層をさらに含むことができる。

（回折格子の光学的性質について）
表示体１のレリーフ構造形成領域に形成されている凹凸構造によって実現される視覚効果について説明するにあたり、まず、回折格子の格子定数（溝のピッチ）と、照明光の波長と、照明光の入射角と、回折光の射出角との関係について説明する。

照明光源を用いて回折格子に照明光を照射すると、回折格子は、入射光である照明光の進行方向および波長に応じて特定の方向に強い回折光を射出する。

ｍ次回折光（ｍ＝０，±１，±２，……）の射出角βは、回折格子の溝の長さ方向に対して垂直な面内で光が進行する場合、下記の式（１）から算出することができる。

式（１）において、ｄは回折格子の格子定数を表し、ｍは回折次数を表し、λは入射光および回折光の波長を表す。また、αは０次回折光、すなわち正反射光ＲＬの射出角を表す。換言すれば、αの絶対値は照明光の入射角と等しい。反射型回折格子の場合には、照明光の入射方向と正反射光の射出方向とは、回折格子が設けられた界面の法線ＮＬに関して対称である。

なお、回折格子が反射型である場合、角度αは０°以上で９０°未満である。また、回折格子が設けられた界面に対して斜め方向から照明光を照射し、法線方向の角度、すなわち０°を境界値とする２つの角度範囲を考えると、角度βは、回折光の射出方向と正反射光の射出方向とが同じ角度範囲内にあるときには正の値であり、回折光の射出方向と照明光の入射方向とが同じ角度範囲内にあるときには負の値である。

図４は、小さな格子定数ｄを有する回折格子が射出する正反射光ＲＬおよび１次回折光を概略的に示す図である。図５は、大きな格子定数ｄを有する回折格子が射出する正反射光ＲＬおよび１次回折光を射出する様子を概略的に示す図である。

点光源ＬＳは、波長が赤色域内にある光成分Ｒと、波長が緑色域内にある光成分Ｇと、波長が青色域内にある光成分Ｂとを含んだ白色の照明光ＩＬを放射する。点光源ＬＳが放射した光成分Ｇ、ＢおよびＲは、回折格子ＧＲに入射角αで入射する。回折格子ＧＲは、光成分Ｇの一部として回折光ＤＬ_ｇを射出角β_ｇ（不図示）で射出し、光成分Ｂの一部として回折光ＤＬ_ｂを射出角β_ｂ（不図示）で射出し、光成分Ｒの一部として回折光ＤＬ_ｒを射出角β_ｒで射出する。なお、図示していないが、回折格子ＧＲは、他の次数の回折光も式（１）によって導出される角度で射出する。

このように、一定の照明条件のもとでは、回折格子は、回折光を、その波長に応じて異なる射出角で射出する。それ故、太陽および蛍光灯のような白色光源下では、回折格子から、波長が異なる光が別々の角度で射出する。従って、このような照明条件下では、回折格子の表示色は、観察角度の変化に伴って虹色に変化する。また、格子定数ｄが大きいほど、回折光は正反射光ＲＬに近い方向に射出され、射出角β_ｇ、β_ｂおよびβ_ｒの相違は小さくなる。

次に、回折格子の格子定数と、照明光の波長と、回折光の射出角方向における回折光の強度（回折効率）との関係について説明する。

式（１）によると、格子定数ｄの回折格子に対して、入射角αで照明光を入射させると、この回折格子は、射出角βで回折光を射出する。この際、波長λの光についての回折効率は、回折格子の格子定数および溝の深さ等に応じて変化し、下記式（２）から算出することができる。

式中、ηは回折効率（０から１の値）を表し、ｒは回折格子の溝の深さを表し、Ｌは回折格子の溝の幅を表し、ｄは格子定数を表し、θは照明光の入射角を表し、λは照明光および回折光の波長を表す。なお、この式（２）は、溝の長さ方向に垂直な断面が矩形波状であり、溝が比較的浅い回折格子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ηは、溝の深さｒ、格子定数ｄ、入射角θおよび波長λに応じて変化する。また、回折効率η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。

（レリーフ構造形成層によって実現される光学的性質について）
次に、レリーフ構造形成層１０に形成されたレリーフ構造形成領域によって実現される光学的性質について説明する。

図６は、レリーフ構造形成領域に採用可能な凹凸構造の一例を概略的に示す斜視図である。レリーフ構造形成領域１１は、平滑な第２面２２と、上面および側面を各々が有している複数の凸部２０とを含んでいる。凸部２０の上面は、第２面２２に対して平行であり、かつ平滑な第１面２１である。

なお、図６においては、レリーフ構造形成領域１１は複数の凸部２０から成り、第１面２１が凸部２０の上面（頂面）を構成し、第２面２２は凸部２０の下面（底面）を構成している例を示している。しかしながら、レリーフ構造形成領域に複数の凹部が形成されており、第２面が複数の凹部の底面によって構成されている場合においても、以下に示す光学的性質は同様に発揮される。以後は、複数の凸部を図示し光学的特性を説明し、複数の凹部についての図示および説明を省略する。

図６において、円形の凸部２０は、レリーフ構造形成領域１１の一方の面において所定の方向に対して整然配置されている。整然配置とは、凸部２０が均等な間隔または規則性を持った配列を成していることを示す。整然配置された複数の凸部２０は、例えば、正方格子、矩形格子または三角格子を成している。

図７は、レリーフ構造形成領域に採用可能な別の構造の一例を示す斜視図である。円形の凸部２０は、レリーフ構造形成領域１１において非整然配置（ランダム配置）されている。凸部２０が非整然配置されている場合、凸部２０が互いに重畳する状態で形成されていてもよい。

凸部２０は、楕円形、八角形、星型、十字などの多角形を任意の形状を有してもよい。また、レリーフ構造形成領域中に、形状の異なる凸部が混在していてもよい。

図８は、通常の回折格子に白色の照明光ＩＬを照射した際に射出される回折光の様子を示す概略図である。図８に示す、ｙ軸に平行な方向に規則的に形成された複数の格子線から成る回折格子ＧＲでは、照明光ＩＬが入射した際に、ｙ軸（格子線の長手方向）と直交する方向（ｘ軸方向、すなわちｘｚ平面内）に回折光ＤＬ_ｒ、ＤＬ_ｇ、ＤＬ_ｂが射出される。

一方、図９は、複数の凸部２０を有するレリーフ構造形成領域１１から射出される回折光の様子を示す概略図である。図１０は、図６および図９に示したレリーフ構造形成領域１１の平面図である。

図９で示されるような構造に白色照明光が入射すると、レリーフ構造形成領域１１に形成された複数の凸部２０による第１面２１とその周囲の第２面２２により構成される凹凸構造によって、回折光を射出する。図９のように凸部２０が互いに離間して整然配置されている構造においては、ｘ軸方向（ｘｚ平面内）にとどまらず、ｘｙ平面上の多くの方位角方向（すなわち、３次元的）に回折光が射出される。

ここで、図１０の一点鎖線Ａ、Ｂ、Ｃに示されるように、複数の凸部２０が整然配置された構成であっても、その見かけ上の配置間隔（格子定数ｄ）は方位に応じて異なる。そのため、図９および図１０に示したレリーフ構造形成領域１１は、様々な配置間隔（格子定数ｄ）を有する凹凸構造体であると言える。このような構造体に光が入射する場合、異なる格子定数ｄの凹凸構造が多数重畳されていることになる。したがって、射出される回折光は、各波長毎に異なる射出角に対して射出されず、各波長の光が様々な角度に重畳されて射出されることになる。

さらに、図９においては、照明光ＩＬがレリーフ構造形成領域１１の一点に入射した状態を図示している。しかしながら、実際には、照明光源はある程度の面積を有し、照明光ＩＬは一点ではなく面状に入射する。よって、定点において観察者が観察する光は、ある程度の範囲内の波長の光が合わさったものとなる。その結果、複数の波長の光による色が観察される。

ここで、式（２）で示す通り、回折構造から射出される回折光は、波長に応じて回折効率、すなわち光量が変化する。特に、回折格子の格子線幅Ｌ、および格子線のピッチｄを一定と仮定すると、回折効率ηは、回折格子の高さｒ（第１面２１と第２面２２の高低差に相当する）および照明光の波長λによって一意に決定される。

そのため、レリーフ構造形成領域１１を定点から観察した場合において、可視光の波長成分が均等には目に届かない。なぜなら、レリーフ構造形成領域に設けられた凸部２０の高さ（第１面２１と第２面２２の高低差）に応じた光の干渉によって、特定の波長の光の回折効率が低下するからである。その結果として、観察者に届く光は、入射した白色照明光のうちの特定の波長成分の光量が減少した光となる。よって、レリーフ構造形成領域１１を白色の照明光源のもとで観察した際に、観察者は、波長毎に光量に差が生じた光を知覚することになる。

たとえば、ある高さの凸部が設けられたレリーフ構造形成領域を観察した際に、青（波長４６０ｎｍ）の光の回折効率が低下し、観察者の目に到達する回折光の波長成分が赤（波長６３０ｎｍ）および緑（波長５４０ｎｍ）であるとすると、観察される色は黄色である。別の高さの凸部が設けられた別のレリーフ構造形成領域を観察した際に、赤の波長成分の光の回折効率が低下し、観察者の目に到達する回折光の波長成分が緑および青であるとすると、観察される色はシアンである。１つの例として、図９では、白色照明光源からの照射光ＩＬがレリーフ構造形成領域１１に入射し、回折効率の低下により赤の回折光ＤＬ_ｒ（不図示）が出射せず、緑の回折光ＤＬ_ｇと青の回折光ＤＬ_ｂが射出される様子を示している。

上記の原理によって表示される表示色は、回折光が到達しないような位置に観察者がいる場合には観察されない。それにより、回折格子は、照明光源や観察者の位置によって、表示色が認識できる状態と認識できない状態との２つの状態を実現することができる。これが、多くの範囲でほぼ同じ色が知覚できる通常の印刷物とは異なる点である。

図７に示す、複数の凸部２０が非整然配置されているレリーフ構造形成領域１１においても、回折光は射出される。図７に示すレリーフ構造形成領域１１においては式（１）に示した格子定数ｄの値が様々な値となるため、照射光ＩＬの照射位置に応じて回折光の射出角度が様々に変化する。そのため、図６に示す複数の凸部２０が整然配置された構造と同様に、観察点に到達する回折光は、ある特定の波長の光を除いた多くの波長の光でる。観察点においては、それらの光の混色が観察されることになる。整然配置された図６のような構造と比較して、非整然配置された複数の凸部２０を有するレリーフ構造形成領域１１を用いた場合、各波長の光はより広範囲の角度に射出される。この効果によって、回折による虹色の色変化がより抑えられた表示が可能となる。

このように照明光源からの光が表示体１の表面に入射し、表示体１のレリーフ構造によって入射光が反射、射出され、観察者が目視によってその光を知覚できるような条件を「通常の照明条件」と定義する。たとえば、「通常の照明条件」は、一般的な室内で蛍光灯の光などの照明光が表示体１に略垂直に表示体１の表面に入射し、観察者が目視によって表示体１を観察する条件、および、室外で太陽光などの照明光が表示体１に略垂直に表示体１の表面に入射し、観察者が表示体１を観察するような条件を含む。ここで、「通常照明光」は、室内における蛍光灯の光、および屋外における太陽光のような白色の照明光を指す。また、「通常の照明条件以外の条件」は、観察者が表示体１から射出される光を知覚できないような条件を意味する。たとえば、「通常の照明条件下以外の条件」は、照明光からの光が表示体１の表面に略水平（すなわち、大きな入射角）で入射し、表示体１のレリーフ構造から光がほとんど射出されない条件、および、表示体１のレリーフ構造から回折によって光が射出しても、その回折光が到達しないような角度から観察者が表示体１を目視したような条件を含む。

通常の照明条件下において複数の波長の光から成る色を観察できる構造とするためには、図６に示す整然配置された凸部２０は、約５μｍから約１０μｍの寸法（凸部２０が円形の第１面２１を有する場合、その円の直径）を有するやや大きい構造を有することが好ましい。隣接する凸部２０同士の配置間隔は、たとえば、５μｍから１０μｍの範囲内にあってもよい。式（１）および図５から明らかなように、上記の範囲内の寸法および配置間隔を有する大きな構造の場合は、各波長に対する回折光の射出角の差が小さい。したがって、照明光源および／または観察者の位置が変化しても、表示色がいわゆる虹色に変化せず、複数波長の光による色が安定して観察できる。

一方で、図７に示す非整然配置の場合は、凸部２０が、約０．３μｍから約５μｍの寸法を有するやや小さい構造を有することが好ましい。また、隣接する凸部２０同士の配置間隔は、たとえば、０．３μｍから５μｍの範囲内にあってもよい。式（１）から明らかなように、小さな構造が小さな配置間隔で形成されている場合、各波長に対する回折光の射出角の差が大きくなる。そのため、非整然配置された構造では、虹色の色変化が発生しやすくなる一方で、観察点に複数の波長の光が到達しやすくできる。また、式（１）および図４から明らかなように、小さな構造の非整然配置は、回折光の射出角の差が大きくなるので、複数の光による表示色が広い範囲で観察できるという利点を有する。

各レリーフ構造形成領域に採用される、凹凸構造を形成する第１面２１および第２面２２の高低差が略同一である構造は、光の干渉によって、特定の波長の光の回折効率を低下させ、かつ他の波長の光の回折効率の低下を抑える効果を奏する。このため、第１面２１および第２面２２の高低差が略同一である構造は、回折効率が低下しない複数の波長の光による固有の有彩色を表示することを可能にする。凹凸構造を形成する第１面２１および第２面２２の高低差が略同一でない場合、回折効率が低下する光の波長域が広くなる。その結果、得られる表示色の彩度が低下し、入射した光の波長分布とあまり変わらない白色に近くなる。一般的な光散乱構造体は、微細な構造が不規則に配置されているが、構造の深さも不規則である。したがって、特定の波長の光の回折効率を低下させる作用は有しておらず、結果として入射した白色光がそのまま散乱、射出されるため白色の表示色となる。そのため、有彩の特定の固有色を表示可能にするためには、第１面２１および第２面２２の高低差は略同一であることが必要である。

このような光学効果を発揮するための第１面２１および第２面２２の高低差は、たとえば、０．１μｍから０．５μｍ、典型的には０．１５μｍから０．４μｍの範囲内にある。第１面２１および第２面２２の高低差を小さくすると、レリーフ構造形成領域が射出する有彩色の光の彩度が低下する。また、この高低差を小さくすると、製造時の外的要因（たとえば、製造装置の状態環境の変動、および／または材料組成）の僅かな変化が、レリーフ構造形成領域の光学的性質に及ぼす影響が大きくなる。他方、この高低差が大きい場合、レリーフ構造形成領域を高い形状精度および寸法精度で形成することが難しくなる。

各凸部の側面は、典型的には第１面および第２面に対してほぼ垂直である。この側面は、第１面および第２面に対して傾いていてもよい。ここでも各凸部の側面は、より垂直であることが望ましく、側面が傾斜になるに従って表示色の彩度が低下する。

また、レリーフ構造形成領域に採用される構造は、図９で示したようにｘｙ平面上の多くの方位角方向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通常の照明条件下において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。

レリーフ構造形成領域に採用可能なさらに別の構造は、指向性を有する構造を含む。図１１は、ｙ軸方向に延びた形状を有する複数の線状構造の凸部２０から成るレリーフ構造形成領域１１の例である。凸部２０の幅は、たとえば、０．２μｍから１０μｍ、典型的には０．３μｍから５μｍの範囲内にある。凸部２０の幅に対する長さの比は、たとえば、２以上、典型的には１０以上である。この比を小さくすると、後述する光学的異方性を観察者に知覚させることが難しくなる。

複数の凸部２０は、肉眼で知覚可能な回折光を射出する回折格子またはホログラムを構成しないように配列されている。ここでは、幅方向に隣り合った凸部２０の中心線間距離は不規則である。凸部２０の中心間距離または凸部２０の幅のどちらか一方は等しくてもよい。

幅方向に隣り合った凸部同士の配置間隔は、たとえば、０．２μｍから１０μｍ、典型的には０．３μｍから５μｍの範囲内にある。凸部２０は、様々な長さを有している。また、凸部２０の長さ方向に関するそれらの位置は不規則である。凸部２０は、等しい長さを有していてもよく、長さ方向に関して規則的に配置されていてもよい。

図１２に示すように、このような構造に対して、表示体１の垂直上方から白色の照明光ＩＬが入射すると、入射した照明光ＩＬは、凸部２０の長さ方向に直交する方向（ｘ軸方向）に沿って、ｘｚ平面内に回折光ＤＬ_ｇおよびＤＬ_ｂを射出し、凸部２０の長さ方向（ｙ軸方向）に対しては回折光を射出しない。図１２は、凸部２０の高さ（すなわち第１面２１と第２面２２による高低差）を図１０に示した構造と同一とすることによって、赤の回折光ＤＬ_ｒ（不図示）の回折効率を低下させ、シアンの表示色が得られる様子を示す。

このように、方向性（指向性）を持った構造を設けることによって、回折光が射出される方位角方向を制御することが可能となる。この場合においても、第１面２１および第２面２２の高低差を同一にすることで、その高低差に応じて特定の波長の光の回折効率が低下する。このため、凸部２０の長さ方向に直交する方向（ｘ軸方向）において観察される回折光は、固有の有彩色を表示する。また、複数の凸部２０はランダムに配置されているため、表示色は虹色に変化しない。よって、凸部２０の長さ方向に直交する方向（ｘ軸方向）において広い範囲で、同一の固有の有彩色が表示される。

第１面２１および第２面２２に平行な平面へのレリーフ構造形成領域１１の正射影の面積をＳとした場合、面積Ｓに対する第１面２１の面積Ｓ１の比Ｓ１／Ｓは、たとえば、２０％から８０％、典型的には４０％から６０％の範囲内にある。また、面積Ｓに対する第２面２２の面積Ｓ２の比Ｓ２／Ｓは、たとえば、８０％から２０％、典型的には６０％から４０％の範囲内にある。そして、面積Ｓ１と面積Ｓ２との和Ｓ１＋Ｓ２の面積Ｓに対する比（Ｓ１＋Ｓ２）／Ｓは、たとえば、１０％から１００％、典型的には５０％から１００％である。比Ｓ１／ＳおよびＳ２／Ｓの各々が５０％である場合に、最も明るい表示が可能である。一例によると、比Ｓ１／ＳおよびＳ２／Ｓの一方が２０％であり、他方が８０％である場合に達成可能な明るさは、比Ｓ１／ＳおよびＳ２／Ｓの各々が５０％である場合に達成可能な明るさの約３０％である。

なお、表示体１のレリーフ構造形成層１０に形成される凹凸構造または回折格子に入射した光は、回折の原理によって所定の方向に射出光として射出される。また、別途に、入射光の入射角方向に対して正反射の方向にも正反射光（鏡面反射光）ＲＬが射出される。この光は、凹凸構造の形状の影響を受けずに射出される光の成分である。一般に、光反射層３０を備えた表示体１を見る場合には、正反射光ＲＬは光量が多く眩しいため、観察者は正反射光ＲＬが目に入らないように観察する。正反射光ＲＬについては図１２における説明を省略している。

（表示体によって実現される視覚効果について）
図１３は、本実施形態に採用可能なレリーフ構造形成層１０の構成の一例を概略的に示す拡大斜視図である。図３においては、複数の凸部がｚ軸下方（紙面下方向）に構成されるよう図示したが、図１３においては、ｚ軸上方（紙面上方向）に構成されるように示している。

レリーフ構造形成領域１１〜１４のそれぞれには、複数の凸部２０が形成されている。換言すれば、第１面２１および第２面２２によって凹凸構造を構成している。レリーフ構造形成領域１１および１３の複数の凸部２０の高さは略同一であり、また、レリーフ構造形成領域１２および１４の複数の凸部２０の高さは略同一である。

また、レリーフ構造形成領域１１〜１４は基材面１１０からの高さが各々異なっている。換言すれば、図３に示すように、仮想平面１１１〜１１４（第１面２１から構成される平面）の基材面１１０に対する高さが各々異なっている。図１３においては、レリーフ構造形成領域１１から１２、１３、１４の順に、仮想平面１１１〜１１４（第１面２１から構成される平面）の基材面１１０に対する高さが大きくなるように構成されている。

レリーフ構造形成層１０は、透明または半透明、望ましくは無色透明の材料から構成される。そのため、この表示体１は、凹凸構造が設けられた側からだけでなく、基材面１１０側からも観察することができる。レリーフ構造形成層１０は、平坦な第１主面（基材面１１０）と、第１主面とは反対側の、少なくとも一部に凹凸構造が形成される第２主面とを有する。

本表示体１では、レリーフ構造形成層１０に、光反射層３０がさらに積層される。光反射層３０は、レリーフ構造形成層１０に追従して構成される薄膜層であり、レリーフ構造形成層１０に入射した白色照明光を効率よく射出することに寄与する。図１３においては、光反射層３０の図示を省略する。

図１３において、観察者がｚ軸上方よりレリーフ構造形成層１０を観察した場合、レリーフ構造形成領域１１〜１４に設けられた凹凸構造と、凹凸構造に追従して形成された光反射層３０によって反射、射出された光を、観察者が知覚する。ここで、観察者に到達する射出光は、第１面２１および第２面２２の高低差によって決定される特定の波長による任意の色調を備えた有彩色の表示を呈する。

レリーフ構造形成領域１１および１３の組とレリーフ構造形成領域１２および１４の組とにおいて、構造深さが異なる凸部２０が形成されている。そのため、双方の領域の組で異なる色を表示できる。レリーフ構造形成領域１１〜１４を任意形状とすることで、絵柄や文字、数字、記号のような画像を表現することができる。図１３において、レリーフ構造形成領域１１〜１４のそれぞれが単一の領域である場合を例示した。しかしながら、レリーフ構造形成領域１１〜１４のそれぞれを複数の別個のサブ領域から構成してもよい。図１および図２においては、レリーフ構造形成領域１１〜１３が単一の領域であり、レリーフ構造形成領域１４が２つのサブ領域（「Ｐ」の文字の内部および外部）からなる構成を示す。

図１３の構成において、レリーフ構造形成領域１１〜１４は、それぞれ基材面１１０からの高さが異なる仮想平面１１１〜１１４を有する。レリーフ構造形成領域に設けられた凹凸構造によって実現される有彩色の表示効果は、仮想平面１１１〜１１４の高さの違いには影響を受けない。表示される色調は、凹凸構造そのものの高さ、すなわち第１面２１および第２面２２の高低差によって一意に決定される。すわなち、図１３に示したレリーフ構造形成領域１１および１３は仮想平面１１１、１１３の高さは異なるが、凹凸構造の高さが略同一であるため同色を表示する。レリーフ構造形成領域１２および１４についても同様である。

この視覚効果は、レリーフ構造形成領域１１〜１４を基材面１１０側から観察した場合にも同様に発揮される。図１３のレリーフ構造形成層１０をｚ軸下方から観察した場合も、レリーフ構造形成領域１１および１３は同色に知覚され、レリーフ構造形成領域１２および１４もまた同色に知覚される。表示される有彩色の色調は凹凸構造の高さのみに依存する。

本表示体１は、レリーフ構造形成層１０および光反射層３０に加え、光散乱層がさらに積層されており、図３に示す層構成となっている。観察者が表示体１を裏面側から観察する場合、表示体１に入射する白色照明光は、光散乱層を透過し、レリーフ構造形成層１０の凹凸構造の形状に追従する光反射層３０によって反射され、再度光散乱層を透過して、観察者に到達する。

レリーフ構造形成層１０の凹凸構造に追従して設けられている光反射層３０によって反射する光は、凹凸構造の高低差によって決定される特定の波長による任意の色調を備えた有彩色の光である。しかし、光散乱層を透過することによって、特定の波長の光と、光反射層３０からの正反射光（白色照明光の波長分布に従う白色の光）とが散乱により混合されることで、観察者には表面側とは異なる色調の光が到達する。

図１４は、表示体１の光散乱層４０に対して白色照明光源６０からの光６１が入射し、光反射層３０から再び光散乱層４０と通過して射出される光が観察者６５へ到達する様子を示した断面図である。光線の軌跡を示すために、光散乱層４０とレリーフ構造形成層１０および光反射層３０とを分離して図示しているが、実際にはこれらの層は密着して構成される。

光源６０から射出された白色照明光６１は、光散乱層４０を透過し白色散乱光６４となって、光反射層３０に到達する。そこで、レリーフ構造形成層１０の凹凸構造に追従して形成されている光反射層３０によって、特定の波長によって有彩色を表示する光６２が射出されると同時に、正反射光６３が射出される。このとき、特定波長の光６２と正反射光６３とは異なる方向に対して射出される。それらの光が光散乱層４０を再び透過する際に、特定波長の光６２と正反射光６３とが散乱し混ざり合わさることによって白色の散乱光６４が光散乱層４０より射出される。

光散乱層４０が十分な光散乱性を有していれば、散乱光６４は、広い観察範囲で均一な光量の白色光として射出される。一方で、光散乱層４０の光散乱性が低ければ、散乱光６４は、元々の特定波長の光６２に由来する彩度を有する表示色の光となる。すなわち、光散乱層４０の光散乱性を制御することで、光散乱層側から表示体１を観察した際の表示色の彩度を制御することが可能となる。

本表示体１では、図３に示したように、凹凸構造の仮想平面の基材面１１０からの高さに対応して、光散乱層４０の層厚も変化する。仮想平面が基材面１１０に近ければ（基材面１１０からの高さが小さければ）、相対的に光散乱層４０の層厚は大きくなる。逆に、仮想平面が基材面１１０から遠ければ（基材面１１０からの高さが大きければ）、光散乱層４０の層厚は小さくなる。光散乱層の単位体積あたりの光散乱性が均一であると仮定すると、光散乱性は光散乱層４０の層厚に比例する。

図３においては、レリーフ構造形成領域１１に対応する光散乱領域１５は、小さい層厚、および低い光散乱性を有する。また、レリーフ構造形成領域１４に対応する光散乱領域１８は、大きな層厚、および高い光散乱性を有する。

さらに、レリーフ構造形成領域１１および１３には、レリーフ構造形成領域１２および１４とは高さが異なる凸部２０が形成されている。そのため、表示体１を表面側（レリーフ構造形成層１０側）から観察した際には、レリーフ構造形成領域１１および１３の表示色とレリーフ構造形成領域１２および１４の表示色との計２色の有彩色から成る表示を知覚することができる。

一方で、表示体１を裏面側（光散乱層４０側）から観察した際には、レリーフ構造形成領域１１および１３の表示色は、それぞれ光散乱領域１５および１７の光散乱性の影響を受ける。同様に、レリーフ構造形成領域１２および１４の表示色は、それぞれ、光散乱領域１６および１８の光散乱性を受ける。光散乱領域１５〜１８は、層厚が段階的に変化しているため、それぞれ異なる光散乱性を有する。よって、裏面側（光散乱層４０側）から観察した際には、２色ではなく４色（４階調）の表示が可能となる。

ここで、表面側（レリーフ構造形成層１０側）から観察される画像と、裏面側（光散乱層４０側）から観察される画像は表裏で完全に同位置に表示される。たとえば、表示体１の一方の面に印刷のような手法を用いて類似の画像を形成した場合、表裏で画像の位置を完全に一致させることは非常に困難である。一方、本実施形態の表示体１では、表裏で位置が完全に一致している表示が可能となる。表裏の画像の位置のずれを検証することでも、表示体１の真偽を判定することができる。

レリーフ構造形成層１０の少なくとも一部に凹凸構造の形状に追従して形成される光反射層３０は、入射した光をより強く反射させるのに寄与する。図１５に示すように、光反射層３０は、レリーフ構造形成層１０に設けられた複数の凸部２０の形状に追従し、第１面２１および第２面２２の平滑性を保ち、かつ第１面２１上の光反射層３０の表面が第２面２２上の光反射層３０の表面と平行であるように、構成されることが望ましい。

図１６に示すように、光反射層３０の表面が荒れており、第１面２１および第２面２２上に置ける光反射層３０の平滑性が保たれていない場合、および図１７に示すように、光反射層３０が第１面２１および第２面２２上に偏って積層されているような場合は、干渉によって、回折効率が低下する光の波長域が広くなってしまう。その結果として、得られる表示色の彩度が低下し、表示色が入射した光の波長分布とあまり変わらない白色に近くなる。

ここで、光反射層３０の膜厚は、３０ｎｍ以上かつ７０ｎｍ以下であることが望ましく、さらに好ましくは５０ｎｍである。光反射層３０は気相堆積法によって薄膜状に形成することが可能である。しかしながら、アルミニウム、金、銀のような金属の薄膜の表面には、１μｍ程度の粒径を有する粒状凹凸が生じやすい。この粒状凹凸は、形成される層が厚くなるほど肥大化しやすい。一方で、形成される層が薄すぎると十分な光反射性能が得られなくなる。実験によって得られた光反射層３０の理想的な膜厚は、３０ｎｍ以上かつ１５０ｎｍ以下であった。光反射層３０の膜厚をこの範囲内に設定することによって、光反射層３０の十分な光反射性能と、第１面２１および第２面２２の上で光反射層３０の表面の平滑性との両方を達成できる。

光散乱層４０は、たとえば、光透過性の合成樹脂と、光散乱性を有する微細な球状微粒子を含む層である。光散乱層４０が球状微粒子を含有することで、レリーフ構造形成層１０から射出される特定の波長の光、および正反射光を十分に散乱させ、白色光を射出するのに十分な光散乱性を得ることができる。球状微粒子の粒径及び／または充填数を制御することで、光散乱性を任意に調整することも可能である。入射する光を十分に分散させるためには、球状微粒子の粒径を入射する波長と同程度とするとよい。入射する光が４６０〜６４０ｎｍの波長を有する可視光である場合、球状微粒子の粒径は、たとえば５００ｎｍ程度とするとよい。

光散乱層４０は、入射光を散乱させると同時に、入射光を透過させる機能を持つ。そのため、球状微粒子は、ある程度の間隔を持って層内に分散されているとよい。球状微粒子の層内における充填密度は、典型的には５０％である。

また、光散乱層４０は、球状微粒子以外にも、針状または楕円状のような他の形状を有する微粒子、その表面に微小な突起または凹凸を有する微粒子などをさらに含んでもよい。また、光散乱層４０は、光透過性材料をさらに含んでもよい。用いることができる光透過性材料は、顔料または染料からなるインキまたはトナー、およびセルロースまたはでんぷんのような繊維質材料を含む。

表示体１をラベルとして用いるために、光散乱層４０を接着層とすることができる。光散乱層４０を接着層とした場合、光散乱層４０を用いて、表示体１を情報表示媒体またはその他の物品に貼り付けることができる。表示体１を光透過性を有する透明の印刷物（プラスチックのカードなど）または透明の物品に貼り着ける場合、透明の印刷物および物品を通して表示体１を裏面から観察することが可能である。

光散乱層４０の光散乱性は、単位体積内で略均一とすると良い。光散乱層４０の光散乱性が単位体積内で略均一である場合、層厚の調整によって、光散乱層４０の光散乱性を制御することが可能となる。

光散乱層４０の光散乱性を単位体積内で略均一とする場合、光散乱層４０のヘーズ値は８０％以上とするとよい。ヘーズ値とはフィルムのような層を光が透過する際の濁度(曇度)を示し、層の表面の粗さおよび／または内部の散乱成分によって決定される値である。ヘーズ値の測定方法は、プラスチックの光学特性試験方法（ＪＩＳ Ｋ７１３６：２０００）に示されている。ヘーズ値は、式（３）に定義される、全光線透過光に対する拡散透過光の比率から求められる。

式中、Ｔｄは拡散透過率を表し、Ｔｔは全光線透過率を表す。

光散乱層４０のヘーズ値を８０％以上とすることで、レリーフ構造形成層１０から射出される特定の波長の光および正反射光を十分に散乱させ、射出光を白色散乱光にすることができる。

また、光散乱層４０の全光線透過率Ｔｔを３０％以上とするとよい。全光線透過率は、レリーフ構造形成層１０から射出される光の量に対する光散乱層４０を透過する光の量の割合である。光散乱層４０の全光線透過率Ｔｔを３０％以上とすることで、レリーフ構造形成層１０から射出される光を必要以上に遮ることなく、表面側とは異なる表示色を実現できる。光散乱層４０のヘーズ値および全光線透過率Ｔｔはともに高い方がよい。ヘーズ値および全光線透過率Ｔｔの両方が１００％に近い値である場合に、より白色に近いモノクロの表示が実現できる。

光散乱要素が層内に不均一に分布している場合、および光散乱要素の形状および／または大きさが層内で変化している場合、光散乱層４０の光散乱性は単位体積内で均一ではなくなる。光散乱層４０の光散乱性が単位体積内で不均一である場合、光散乱要素の密度、分布、形状、および／または大きさを調整することによって、レリーフ構造形成層１０から射出される任意の色調を呈する光を散乱させる程度を制御することができる。光散乱層４０の光散乱性を複数の手段によって制御することで、表示体１を裏面側から観察した際の画像をより複雑にすることが可能である。

このように本実施形態に従う、レリーフ構造形成層１０、光反射層３０、および光散乱層４０を有する表示体１は、従来にない特徴的な視覚効果を発揮することができる。より具体的には、本実施形態の表示体１は、表面側からの観察において複数色のカラー表示が可能であり、裏面側からの観察において光散乱層４０の層厚に応じた有彩色から無彩色（モノクロ）への階調表示が可能である。このため、本実施形態の表示体１は高い偽造防止効果を実現することができる。

［第２の実施形態］
光散乱層４０の光散乱性を領域毎に変化させることによって、絵柄、文字、数字、および記号等の視認可能な情報を表示させることも可能である。図１８Ａおよび図１８Ｂは、光散乱層４０の光散乱性の差違によって視認可能な情報を表示する表示体１の一例を示す。

図１８Ａは、表示体１を構成するレリーフ構造形成領域２１１〜２１５のパターンを示す。ここで、図１８Ｂに示すように、レリーフ構造形成領域２１１〜２１５は、同一の凹凸構造の高さを有すると同時に、異なる仮想平面３１１〜３１５の高さを有する。文字「Ａ」の表示する光散乱領域２３５は、背景部分を表示する光散乱領域２３１〜２３４に比較して、大きな光散乱層４０の層厚を有する。よって、光散乱領域２３５は、大きな光散乱性を有し、レリーフ構造形成層１０から射出される光を十分に散乱させることができる。

また、背景部分を表示する光散乱領域２３１〜２３４は、光散乱領域２３５と比較して低い散乱性を有する。また、光散乱領域２３１〜２３４の光散乱性が段階的に変化しているため、光散乱領域２３１〜２３４は、レリーフ構造形成層１０から射出される光を任意の光量で透過させることができる散乱可変領域である。光散乱性領域２３１から光散乱性領域２３４の順に、光散乱層４０の膜厚が増大し、それによって光散乱性が増大する。換言すれば、光散乱領域２３１から光散乱性領域２３４の順に、凸部の頂面（第１面）で構成される仮想表面３１１〜３１４の基材面１３０に対する高さが減少する。

本実施形態の表示体１を裏面側から観察すると、図１９に示す表示が観察される。図１９に示した文字「Ａ」は光散乱領域２３５によって表示された白色の画像である。文字「Ａ」の背景部分は、観察者から見て光散乱層４０の下に存在するレリーフ構造形成領域２１１〜２１４による有彩色の表示がなされる。背景部分においては、光散乱性が段階的に変化しており、レリーフ構造形成領域２１１〜２１４による有彩色の表示が十分に散乱されず多段階にパステル調の色調を示す。表示体１の左側の光散乱領域２３４においては，高い光散乱性のために、レリーフ構造形成領域２１４による有彩色の表示は見られず、白色に近い表示が観察される。しかし、表示体１の右側に向かうにつれて光散乱領域２３３〜２３１の光散乱性は段階的に低下し、レリーフ構造形成領域２１３〜２１１による有彩色の表示が段階的に観察される。図１８Ａ、図１８Ｂおよび図１９に示す例では、背景部分を４種のレリーフ構造形成領域および光散乱領域で構成した。しかしながら、より多くの種類のレリーフ構造形成領域および光散乱領域を用いることにより、よりなめらかなグラデーション表示が可能となる。

一方、本実施形態の表示体１をレリーフ構造形成層１０側から観察した場合、図１８Ａに示すように、レリーフ構造形成領域２１１〜２１５によって表示される均一な有彩色のみが表示され、文字「Ａ」やその周囲の階調表示は観察されない。なぜなら、レリーフ構造形成領域２１１〜２１５の凹凸構造の高さが同一であるためである。

このように本実施形態の表示体１は、第１の実施形態で得られる、表示色が異なる鏡像の関係にある画像ではなく、表裏で全く異なる画像を表示することができる。この効果は、光散乱層４０の光散乱性を層厚によって変化させ、かつ、層厚の変化により視認可能な情報を形成することに起因する。従って、本実施形態の表示体１は、従来にない特徴的な視覚効果、および高い偽造防止効果を実現することができる。

［第３の実施形態］
図２０は、本発明の第３の実施形態に係る表示体１の構成を示す断面図である。

本実施形態の表示体１は、印刷層５０および表面保護層５１をさらに設けたことにおいて、第１の実施形態の表示体１と異なる。印刷層５０および表面保護層５１のような他の機能を実現する層は、各層の何れかの界面に適宜追加することができる。

印刷層５０は、表示体１のレリーフ構造形成層１０または光散乱層４０の表面に設けることができる。印刷層５０を設けることにより、表示体１の意匠性を向上させることができる。あるいはまた、印刷層５０を設けることにより、表示体１に表示させる情報を容易に追加できる。印刷層５０は、表示体１の表示を全て覆わないように、部分的に設けることが好ましい。また、紫外線または赤外線の発光によって隠蔽情報が再生される不可視のインキ、または蓄光インキのような機能性インキを用いて、印刷層５０を形成してもよい。あるいはまた、印刷層５０は、後述する表面保護層５１のような他の機能層の上に設けてもよいし、レリーフ構造形成層１０または光散乱層４０と他の機能層との間に設けてもよい。

表面保護層５１は、たとえば、レリーフ構造形成層１０の破損を防ぐハードコート層、または汚れや指紋の付着を防ぐ防汚層であってもよい。このような層を設けることによって、表示体１の表面の破損および汚損を防ぎ、表示体によって表示される画像および情報が損なわれることを防ぐことができる。表面保護層５１は、たとえば、表示体１の積層構造の最表面に設ける。表示体１の視認性を損なわないよう、透明または半透明、好ましくは無色透明の材料を用いて表面保護層５１を形成することが好ましい。

本実施形態の効果を説明するために、図２１および図２２を用いて表示パターンの違いを説明する。

図２１は、表示体１の表面側を示す平面図である。表示体１の左側には、レリーフ構造形成層１０（レリーフ構造形成領域１１および１２）によるパターンが形成され、表示体１の右側には、カラーの印刷層５０によるパターンが形成されている。このような表示体１を表面側（レリーフ構造形成層１０および印刷層５０の側）から観察した場合、表示体１の左側および右側のいずれにおいても、カラー表示の「ＴＰ」のパターンが観察される。

一方、裏面側から観察すると、図２２に示すように、レリーフ構造形成層１０からの光は光散乱層４０を通過することにより、表面側からの観察時とは異なる色調、具体的にはより彩度の低い無彩色の表示が得られる。一方で、印刷層５０からの光は、光散乱層４０を通過の際に彩度が多少の減衰するものの、カラー表示のままとなる。したがって、表面側からの観察では、レリーフ構造形成層１０および印刷層５０の両方において、カラーの「ＴＰ」のパターンが得られ、裏面側ではレリーフ構造形成層１０によるモノクロ表示の「ＴＰ」のパターンと、印刷層５０によるカラー表示の「ＴＰ」のパターンとが得られる。ここで、表面保護層５１は無色透明であり、表示体１の視覚効果には影響を与えない。

図２０に示す構成を採用する場合、光反射層３０を通した印刷層５０の観察を可能にするために、光反射層３０を「半透過性」とすることが望ましい。本発明における「半透過性」の光反射層３０は、２５％以上、好ましくは５０％〜７５％の可視光透過率を有する。光反射層３０を「半透過性」とするために、光反射層３０は、たとえば、膜厚が３０μｍ以下となるような条件を満たすことが望ましい。あるいはまた、印刷層５０が形成されている領域において、光反射層３０を形成しなくてもよい。

本実施形態によれば、レリーフ構造形成層１０により表示されるパターンは、光散乱層４０を通すことにより、モノクロ表示となる。一方、印刷層５０により表示されるパターンは、光散乱層４０を通しても、同じ色のカラー表示となる。このため、裏面側からの観察において、一部において表面側からの観察と同じ表示（カラー表示）を得て、一部において表面側からの観察とは異なる表示（カラー表示とモノクロ表示）を得ることが可能となる。したがって、本実施形態の表示体１は、従来にない特徴的な視覚効果および高い偽造防止効果を実現することができる。

また、仮に印刷層５０および光散乱層４０の二層構成による本表示体の偽造品が出現した場合でも、真正品と偽造品の違いは、裏面側（光散乱層４０側）から表示体を観察することで一目瞭然である。

［第４の実施形態］
（表示体の使用方法）
表示体を紙およびプラスチックフィルムのような基材、またはその他の物品に備え付けて、表示体を表裏面の双方から観察する場合には、基材およびその他の物品は、開口部または表裏から視認可能な窓部を設けて、表示体を観察可能な構成を有することが望ましい。

上述した表示体１は、たとえば、光散乱層４０を接着層として偽造防止用ラベルとして使用してもよい。あるいはまた、別途固定手段を用いて、表示体１を印刷物やその他の物品に貼り付けることができる。表示体１は微細な凹凸構造を構成する凸部または凹部の第１面および第２面の平坦性、およびそれらの高低差を厳密に制御することにより固有の色を表示することができる。さらに、光透過性の基材またはその他の物品を通して表示体１を裏面から観察すると、異なる色調の表示を確認することができる。それらの視覚効果を高精度に再現することは困難であることから、この表示体１を偽造することは非常に難しい。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または模造も困難である。

図２３は、表示体１を物品に支持させたラベル付き物品の一例を概略的に示す平面図である。図２４は、図２３に示すラベル付き物品のXXIV−XXIV線に沿った断面図である。

図２３および図２４は、ラベル付き物品の一例として、ＩＣ（Integrated Circuit）カード７０を示す。ＩＣカード７０は、光透過性の基材７１を含む。基材７１は、たとえばプラスチックからなる。基材７１の一方の基材面７４には窪みが設けられており、この窪みにＩＣチップ７２が嵌め込まれている。ＩＣチップ７２の表面には電極が設けられている。これら電極を介して、ＩＣへの情報の書き込みおおよびＩＣに記録された情報の読出しが可能である。基材７１上には、印刷層７３が形成されている。基材７１の印刷層７３が形成された面には、第１から第３の実施形態のいずれかの表示体１が貼着されている。表示体１は、たとえば光散乱層４０を接着層である、ラベルの形態であってもよい。この場合、光散乱層４０を印刷層７３に貼り付けることによって、表示体１を基材７１に固定することができる。あるいはまた、表示体１を転写箔として用い、別途の接着手段を用いる印刷層７３への貼り付けにより、表示体１を基材７１に固定してもよい。

このＩＣカード７０は、表示体１を含む。それゆえ、このＩＣカード７０の同一品を偽造または模造することは困難である。加えて、このＩＣカード７０において、表示体１の偽造防止効果加えて、ＩＣチップ７２および印刷層７３をを利用した偽造防止対策を採用することもできる。このように本実施形態によれば、ＩＣカード７０に第１から第３の実施形態のいずれかで説明した表示体１を取り付けることにより、電子データ的な偽造防止効果とともに、視覚的な偽造防止効果を実現することができる。

なお、図２３および図２４には、表示体１を含む印刷物としてＩＣカードを例示しているが、表示体を含む印刷物はこれに限られない。例えば、表示体を含む印刷物は：磁気カード、無線カードおよびＩＤ（IDentification）カードのような他のカード；紙幣および商品券のような有価証券；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；または、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またはその一部であってもよい。

また、ラベル付き物品は、必ずしも印刷物でなくてもよい。すなわち、印刷層７３を含まない物品に表示体を支持させてもよい。例えば、表示体１を、美術品のような高級品に支持させてもよい。表示体１は、偽造防止以外の目的で使用してもよい。例えば、表示体１は、玩具、学習教材または装飾品としても利用することができる。

（変形例）
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。

レリーフ構造形成層１０に設けるレリーフ構造形成領域は、上述の各実施形態に記載した数に限らず、さらに多くの種類を有しているものであっても良い。

また、上述の実施形態では、光透過性の基材の上面を加工してレリーフ構造形成層１０を形成した。別法として、レリーフ構造形成層１０とは別の光透過性の基材の上にレリーフ構造形成層１０を設けてもよい。また、光散乱層４０の材料および膜厚は、必要な透過量および散乱量に応じて、適宜定めることができる。さらに、光散乱層４０に用いる球状微粒子の材料、接着層の材料、および基材の材料は、仕様に応じて、適宜変更可能である。

本発明の要旨を逸脱しない範囲で、本発明の種々の変形を実施することができる。

本発明は、偽造防止効果を発揮する表示体として利用可能である。

１ 表示体
１０ レリーフ構造形成層
１１〜１４、２１１〜２１５ レリーフ構造形成領域
１５〜１８、２３１〜２３５ 光散乱領域
２０ 凸部
２１ 第１面
２２ 第２面
３０ 光反射層
４０ 光散乱層
５０ 印刷層
５１ 表面保護層
６０ 光源
６１ 白色照明光
６２ 特定波長の光
６３ 正反射光
６４ 散乱光
６５ 観察者
７０ ＩＣカード
７１ 基材
７２ ＩＣチップ
７３ 印刷層
７４ 基材面
１１０ 基材面
１１１〜１１４、３１１〜３１５ 仮想平面
ｄ 回折格子のピッチ
ＤＬ 回折光
ＤＬ_ｒ 回折光（赤）
ＤＬ_ｇ 回折光（緑）
ＤＬ_ｂ 回折光（青）
ＧＲ 回折格子
ＩＬ 照明光
ＬＳ 光源
ＮＬ 法線
ＲＬ ０次回折光（正反射光）
α 入射角
β_ｒ 波長成分Ｒの回折光の射出角
β_ｇ 波長成分Ｇの回折光の射出角
β_ｂ 波長成分Ｂの回折光の射出角

Claims (7)

1. 光透過性の基材の一方の主面側に設けられた複数のレリーフ構造形成領域を有するレリーフ構造形成層と、
   前記レリーフ構造形成層の少なくとも一部を覆う光反射層と、
   前記レリーフ構造形成層の前記光反射層の側に設けられ、光透過性を有し、かつ少なくとも一部に光散乱性を有する光散乱層と、
   を具備し、
   前記複数のレリーフ構造形成領域は、前記主面に対して略平行な第１面および該第１面に略平行な第２面を有する複数の凸部または複数の凹部を有し、
   前記第２面は、前記第１面よりも前記基材に近い面であり、
   前記光反射層は、前記複数の凸部または凹部の形状に追従して形成されており、
   前記複数のレリーフ構造形成領域のそれぞれにおいて、前記第１面と前記第２面との高低差が略一定であり、
   前記複数のレリーフ構造形成領域のそれぞれにおいて、前記第１面から構成される仮想平面の高さは、他のレリーフ構造形成領域の前記仮想平面の高さとは異なり、
   前記複数のレリーフ構造形成領域は、表示すべきカラー画像に応じて配置されており、および
   前記光散乱層は、前記レリーフ構造形成領域に対応して、異なる層厚を有する複数の光散乱領域を含む
   ことを特徴とする記載の表示体。
2. カラーの印刷層をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の表示体。
3. 前記光散乱層は、光散乱性を有する球状微粒子を含有することを特徴とする請求項１または２に記載の表示体。
4. 前記光散乱層は、接着層であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の表示体。
5. 前記光散乱層の光散乱性が単位体積内において略均一であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の表示体。
6. 前記光散乱層は、８０％以上のヘーズ値、および３０％以上の全光線透過率を有することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の表示体。
7. 請求項１から６のいずれかに記載の表示体と、該表示体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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