JP6977252B2 - 表示体及び物品 - Google Patents

Description

本発明は、偽造防止効果や装飾効果を有する表示体及び物品に関する。

従来、文字又は図柄が表示された物品の主面の一部や、物品に貼付される表示体にマイクロ文字、特殊発光インキ、すかし、ホログラム、回折格子等の視覚効果を持たせる技術が知られている。

ホログラムや回折格子を用いる技術は容易に模倣できないため、従来から偽造防止手段に用いられている。例えば、偽造防止手段として、有価証券類、クレジットカード、パスポート、免許証、身分証、紙幣に貼付される表示体に情報をホログラムや回析格子により表示して偽造防止効果を持たせる技術が知られている（特許文献１）。

また、ホログラムや回折格子を用いる技術は、その装飾効果の高さから、従来から装飾効果を高めるためにデザインに用いられている。例えば、トレーディングカード等のデザインの一部または全部にホログラムや回折格子の技術を用いて、絵柄に高い視覚効果を持たせる技術が知られている。

特開２００３−２９５７４４号公報

しかしながら、技術の発展に伴う回折格子やホログラムの製造技術の向上により、同様の視覚効果を有するホログラムや回折格子を偽造することが容易になってきているため、ホログラムや回折格子を用いた偽造防止手段の偽造防止効果が低下してきている。

また、当該製造技術の向上により、ホログラムや回折格子をデザインに用いる技術が多用されていることから、さらに高いデザイン性を付すことで他のデザインとの差別化が可能な技術が求められてきている。

これらのように、表示体及び物品に高い視覚効果を用いる技術が求められている。

そこで、本発明は、高い視覚効果を有する表示体及び物品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、本発明の表示体及び物品は、次のように構成されている。

上記課題を達成するための第１の発明は、光透過層と、前記光透過層の一方の主面の一部に凸部又は、凹部、又はその両方を含む凹凸構造が複数形成された領域があり、前記凹凸構造を構成する面のうち少なくとも一つの面が、前記光透過層の厚み方向に対して傾斜する傾斜面を有しており、前記凹凸構造の少なくとも一部の領域で、かつ、すべての領域ではない凸部又は、凹部の界面に隣接して、前記光透過層とは異なる屈折率を持つ光透過性材料が形成されている被覆層とを具備し、前記被覆層がない前記界面には、空気層があることを特徴とする表示体である。

上記課題を達成するための第２の発明は、光透過層と、前記光透過層の一方の主面の一部に凸部又は、凹部、又はその両方を含む凹凸構造が複数形成された領域があり、前記凹凸構造を構成する面のうち少なくとも一つの面が、前記光透過層の厚み方向に対して傾斜する傾斜面を有しており、前記凹凸構造の少なくとも一部の領域の凸部又は、凹部の境界に隣接して、前記光透過層とは異なる屈折率を持つ光透過性材料が形成されている被覆層とを具備し、また、前記被覆層が少なくとも２種の屈折率が異なる光透過性材料で構成され、前記被覆層の両方が前記境界に接し、前記被覆層の少なくとも１種の屈折率が前記光透過層より小さいことを特徴とする表示体である。

上記課題を達成するための第３の発明は、上記第２の発明において、前記被覆層間の屈折率差が０．０３以上であることを特徴とする。

上記課題を達成するための第４の発明は、上記第１〜第３の発明の何れかにおいて、前記複数形成された前記凹凸構造を構成する面の一つである前記傾斜面の角度が、略同一であることを特徴とする。

上記課題を達成するための第５の発明は、上記第１〜第４の発明の何れかにおいて、前記被覆層の位置が、前記凹凸構造を透過する光により表示される図柄または前記傾斜面によって反射される光により表示される図柄の濃淡に応じて決定されることを特徴とする。

上記課題を達成するための第６の発明は、上記第１〜第４の発明の何れかにおいて、前記被覆層の色が、前記凹凸構造を透過する光により表示される図柄または前記傾斜面によって反射される光により表示される図柄の色に応じて決定されることを特徴とする。

上記課題を達成するための第７の発明は、光透過層と、前記光透過層の一方の主面の一部に凸部又は、凹部、又はその両方を含む凹凸構造が複数形成された領域があり、前記凹凸構造を構成する面のうち少なくとも一つの面が、前記光透過層の厚み方向に対して傾斜する傾斜面を有しており、前記凹凸構造の少なくとも一部の領域で、かつすべての領域ではない凸部又は、凹部の界面に隣接して、前記光透過層とは異なる屈折率を持つ光透過性材料が形成されている被覆層とを具備し、前記被覆層がない前記界面には、空気層があることを特徴とする表示体と、前記表示体が固定化され、かつ、光を透過可能に形成された光透過部とを具備することを特徴とする物品である。

上記課題を達成するための第８の発明は、光透過層と、前記光透過層の一方の主面の一部に凸部又は、凹部、又はその両方を含む凹凸構造が複数形成された領域があり、前記凹凸構造を構成する面のうち少なくとも一つの面が、前記光透過層の厚み方向に対して傾斜する傾斜面を有しており、前記凹凸構造の少なくとも一部の領域の凸部又は、凹部の境界に隣接して、前記光透過層とは異なる屈折率を持つ光透過性材料が形成されている被覆層とを具備し、また、前記被覆層が少なくとも２種の屈折率が異なる光透過性材料で構成され、前記被覆層の少なくとも１種の屈折率が前記光透過層より小さいことを特徴とする表示体と、前記表示体が固定化され、かつ、光を透過可能に形成された光透過部とを具備することを特徴とする物品である。

本発明によれば、高い視覚効果を有する表示体、及び、表示体を有する物品を提供することが可能となる。

本発明の第１の実施形態に係る表示体の構成を示す平面図である。 図１のI-Iでの断面図である。 スネルの法則の説明図である。 表示体に領域１２ａが全反射を起こす条件で光を入射させたときの光の挙動を示した図である。 表示体に領域１２ａが全反射を起こす条件で光を入射させたときの反射の法則に応じた位置で表示体を観察したときに表示される絵柄を示す図である。 表示体に領域１２ｂが全反射を起こす条件で光を入射させたときの光の挙動を示した図である。 表示体に領域１２ｂが全反射を起こす条件で光を入射させたときの反射の法則に応じた位置で表示体を観察したときに表示される絵柄を示す図である。 表示体に領域１２ａが全反射を起こす条件で光を入射させたときに後面側から透過光を観察したときに得られる絵柄を示した図である。 表示体に領域１２ｂが全反射を起こす条件で光を入射させたときに後面側から透過光を観察したときに得られる絵柄を示した図である。 後面側から領域１２ｃが全反射を起こす条件で光を入射させたときの光の挙動を示した図である。 後面側から領域１２ｃが全反射を起こす条件で光を入射させたときの前面側から観察される絵柄を示した図である。 表示体を物品に添付した例を示す図である。 図１２のII-IIでの断面図である。 表示体１０ｂの断面図を示した図である。 表示体１０ｃの断面図を示した図である。

（第１の実施形態）
以下、本発明の表示体について図面を用いて説明する。
図１は、本発明の表示体１０の実施例を示す平面図である。図２は、図１のI-I線に沿った表示体１０の断面図である。表示体１０は、少なくとも光透過層１１、空気層１３ａ、被覆層１３ｂ及び被覆層１３ｃを含んでいる。光透過層１１は、凹構造（凹凸構造ということもある）１５が形成されていない第１主面（以下、前面という）と、第１主面と対向し、凹構造１５が形成されている第２主面（以下、後面という）とを備えている。前面と後面は、ＸＹ平面と平行または略平行である。光透過層１１の厚みは、Ｚ軸に沿った間隔に相当する。図２に示す例では、凹構造１５が形成されていない光透過層１１側を前面側（観察者側）とし、反対側を後面側としている。図示している光透過層１１の屈折率は１．４２である。

以下で説明するように、光透過層１１の一方の主面（後面）の一部には、凸部又は、凹部、又はその両方を含む凹凸構造が複数形成された領域がある。被覆層は、凹凸構造の少なくとも一部の領域で、かつ、すべての領域ではない凸部又は、凹部の界面に隣接して、光透過層１１とは異なる屈折率を持つ光透過性材料が形成されている。被覆層がない界面には、空気層１３ａがある。

光透過層１１は、複数の凹構造１５が設けられた第１凹凸構造領域１２ａ、第２凹凸構造領域１２ｂ、第３凹凸構造領域１２ｃと、凹構造１５が設けられていない平坦領域１２ｅとを備えている。第１凹凸構造領域１２ａの凹構造１５には、被覆層は形成されていないが、屈折率１．０の空気層１３ａが存在している。すなわち、表示体１０は屈折率１．０の空気中に存在する。第２凹凸構造領域１２ｂの凹構造１５には、光透過層１１より屈折率が低い光透過性材料が被覆層１３ｂとして形成されており、被覆層１３ｂの屈折率は１．３である。第３凹凸構造領域１２ｃには、光透過層１１より屈折率が高い光透過性材料が被覆層１３ｃとして形成されており、被覆層１３ｃの屈折率は１．６である。ここで各材料の屈折率を下記のように示す。光透過層１１の屈折率：ｎ０、空気層１３ａの屈折率：ｎ１、被覆層１３ｂの屈折率：ｎ２、被覆層１３ｃの屈折率：ｎ３とすると、各屈折率の大小関係は、ｎ０＞ｎ１、ｎ０＞ｎ２、ｎ０＜ｎ３である。
図示はしていないが、このような表示体１０を物品に貼り付ける場合には、後面側に接着層を設けることが必要である。また前述では、接着層を後面側に設けたが、前面側に設けてもかまわない。また、本文では凹構造１５についてのみ記載するが、構造が凸構造や凹凸構造であっても差し支えはない。

光透過層１１は、表面の汚れや傷などから凹構造１５を保護し、これにより、表示体１０の視覚効果を長期にわたって保つ効果を果たす。さらに、光透過層１１は、凹構造１５を露出させないことにより、複製を困難にしている。また、光透過層１１は、凹構造１５に被覆層１３ｂ及び被覆層１３ｃを設けることでも複製を困難にしている。

この光透過層１１の構成材料としては、例えば、光透過性を有する樹脂を使用することができる。光透過性を有する樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネイト、酢酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、酢酸プロピオン酸セルロース、ニトロセルロース、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリルスチレン共重合体、塩化ビニル、ポリメタクリル酸メチルなどの熱可塑性樹脂やポリイミド、ポリアミド、ポリエステルウレタン、アクリルウレタン、エポキシウレタン、シリコーン、エポキシ、メラミン樹脂などの熱硬化性樹脂、及び紫外線又は電子線硬化性の、各種アクリルモノマー、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレートなどのオリゴマー、アクリル基やメタクリル基などを有するアクリルやエポキシ及びセルロース系樹脂などの反応性ポリマーが使用可能である。第１の実施形態ではポリプロピレンを使用している。

光透過層１１には、表面強度や凹構造の形成し易さなどを考慮して、２層以上の構成を採用しても良い。

被覆層１３ｂ及び被覆層１３ｃは、凹構造１５が設けられた界面の反射率を制御する役割を果たす。被覆層１３ｂ及び被覆層１３ｃの構成材料としては、上述した光透過層１１の材料を使用可能である。第１の実施形態では、被覆層１３ｂとしてシリコーン、被覆層１３ｃとしてポリメタクリル酸メチル樹脂を使用している。被覆層１３ｂ及び被覆層１３ｃの作製方式としては、高精細インクジェットプリンタを用いた方式がある。

光透過層１１や被覆層１３ｂ及び被覆層１３ｃには、上述したような屈折率の関係が成り立っていれば上述の材料を適宜採用可能である。また、被覆層１３ｂ及び被覆層１３ｃは、それぞれ、染料で任意に着色してもよい。

次に、光透過層１１に設けられている凹構造１５について簡単に説明する。第１凹凸構造領域１２ａと第２凹凸構造領域１２ｂと第３凹凸構造領域１２ｃは、同じ凹構造１５を有している。具体的には、各領域には、鋸歯状の凹構造１５が複数形成されており、凹構造１５は、図２に示すように斜面１４ａと側面１４ｂで構成されている。凹構造１５を構成する面のうちの少なくとも一つの面である斜面１４ａは、光透過層１１の厚み方向（Ｚ軸に相当する方向）に対して傾斜する傾斜面である。複数の凹構造１５を構成する斜面１４ａの角度（光透過層１１の厚み方向に対する角度）は、略同一である。側面１４ｂは、光透過層１１の厚み方向と平行または略平行関係にある面である。図２では、第１凹凸構造領域１２ａ、第２凹凸構造領域１２ｂ、第３凹凸構造領域１２ｃを説明のために凹構造１５を数個しか記載していないが、実際には多くの凹構造１５が並んでいる。また、図２では鋸歯状の構造のみを記載しているが、本表示体１０の凹構造１５には、光透過層１１の厚み方向に対して傾斜する傾斜面を持っていればよい。よって、三角プリズムなどの形状を採用しても良い。

上述したように、第２凹凸構造領域１２ｂの凹構造１５は、鋸歯状の断面形状を有しており、例えば、鋸歯状の底と底の間隔が５〜５０μｍ、深さ１〜１５μｍに形成されている。深さとは凹構造１５のトップからボトムまでの長さを指す。第１の実施形態の凹構造１５では、鋸歯状の底と底の間隔が１５μｍで、深さが１５μｍとなっている。図２では、凹構造１５が周期的に配置されているが、周期的に配列されていなくても良い。第１凹凸構造領域１２ａ、第３凹凸構造領域１２ｃも上述と同じ形状を有しているのでここでは説明を省略する。

上述したように第１凹凸構造領域１２ａ、第２凹凸構造領域１２ｂ及び第３凹凸構造領域１２ｃの鋸歯状の底と底の間隔が５〜５０μｍである。５μｍ以下の周期構造になると回折光が射出し、表示体１０が虹色に観察される。また５０μｍ以上になると構造が肉眼で認識できてしまう。よって、鋸歯状の底と底の間隔は、５〜５０μｍに設定されている。また、深さは０．５〜１５μｍである。深さ０．５μｍ以下の場合には、第１凹凸構造領域１２ａ、第２凹凸構造領域１２ｂ及び第３凹凸構造領域１２ｃで反射された光と平坦領域１２ｅで反射された光を明確に判断することが困難となる。しかし、深さが１５μｍ以上になると、凹構造１５を成形することが困難になるため、深さが１〜１５μｍと設定している。また、アスペクト比が１．５以上となると成形することが困難であるため、それより小さくなるように設計している。

上記のような凹構造１５は、切削機による切削やレーザー描画機による描画などにより構造を作り、電鋳により金属版を作製し、その金属版を樹脂に加圧して、剥離を行うことによって形成する。

なお、変形例として、表示体１０は、凹構造１５に空気層１３ａ存在する第１凹凸構造領域１２ａを備えていなくてもよい。この場合、上述の被覆層１３ｂ及び被覆層１３ｃの態様を参照すると、光透過層４９の一方の主面（後面）の一部には、凸部又は、凹部、又はその両方を含む凹凸構造が複数形成された領域がある。さらに、被覆層は、凹凸構造の少なくとも一部の領域の凸部又は、凹部の境界に隣接して、光透過層１１とは異なる屈折率を持つ光透過性材料が形成されている。さらに、被覆層は、少なくとも２種の屈折率が異なる光透過性材料で構成され、被覆層の両方が境界に接し、被覆層の少なくとも１種の屈折率が光透過層１１より小さい。

図３は、屈折率ｎ４の媒質Ａから屈折率ｎ５の媒質Ｂに入射角θinで光が入射した場合の光の進む方向を示した図で、光の進む方向はスネルの法則から導くことが可能である。スネルの法則を式１に示す。
n4*sinθin＝n5*sinθout・・・・（式１）
θinを入射角、θoutを屈折角とする。
式１より屈折率によって射出角θoutの大きさが定まることがわかる。
また、屈折率がｎ４＞ｎ５で光が媒質ＡからＢに入射するとき、入射角θinを大きくしていくと屈折角θoutが９０度を越えるため、全反射が起こる。このときの入射角度を全反射角と呼ぶ。つまり、屈折率が大きい媒質から小さい媒質の場合には、一定の入射角条件で入射した光が全反射する全反射角が存在する。
第１の実施形態で光が前面側から入射したときの全反射する表示体１０に対する入射角を計算すると、第１凹凸構造領域１２ａでは、約０度、第２凹凸構造領域１２ｂでは、約２２度である。表示体１０に対する入射角とは、表示体１０に前面側から前面に対して垂直に光を入射させたときを０度とし、Ｘ軸方向時計回りをプラス方向としたときの角度である。

第３凹凸構造領域１２ｃでは、屈折率の小さい媒体から大きい媒体への光入射のため、全反射する表示体１０に対する入射角は存在しない。また、平坦領域１２eでの全反射する表示体１０に対する入射角は、約９０度以上であるため、こちらも全反射する表示体１０に対する入射角は存在しない。この全反射する表示体１０に対する入射角の計算は、凹構造１５の傾斜及び空気層１３ａから光透過層１１の光入射の際の屈折などを考慮した算出結果である。

ここで被覆層間（例えば被覆層１３ｂと被覆層１３ｃとの間）の屈折率差について述べる。表示体１０から３００ｍｍ離れた位置を観察する位置として、眼の虹彩サイズを５ｍｍとしたときに、表示体１０から反射した光が虹彩に入る角度は約０〜０．９５度までである。被覆層間の屈折率差を０．０３以上にしておくと全反射角は１度以上異なるので、被覆層間で異なる反射光として認識可能である。よって、被覆層間の屈折率差を０．０３以上と規定している。

次に、表示体１０の前面側から凹構造１５に入射した光の挙動について説明する。

まず、反射光の挙動について説明する。
図４は、表示体１０に第１凹凸構造領域１２ａが全反射を起こす条件で光を入射させたときの光の挙動を示した図である。図４示すように、前面側から表示体１０に対して垂直方向（入射角０度）から光源３０２の光が入射した場合を説明する。第１凹凸構造領域１２ａに入射した場合には、入射した光は透過せずに全反射する（図４に示す全反射光３０５参照）。これは、第１凹凸構造領域１２ａにおいて、全反射条件が成り立っているためである。そのため、この光入射条件では、表示体１０の後面側に光が射出することはない。第２凹凸構造領域１２ｂに入射した場合には、この領域の全反射する角度が２２度以上であるため、全反射は起こらない。つまり、入射光は反射光３０６と透過光３０４に分離され射出する。第３凹凸構造領域１２ｃでは、全反射が起こらないので、入射光は反射光３０６と透過光３０４に分離される。なお、平坦領域１２ｅでは、入射光は、全反射することなく、ほとんど透過する。

図５は表示体１０に図４の光入射条件のときの観察される表示体１０の画像（絵柄）を示している。観察者３０３は、表示体１０の前面側であって、反射の法則に応じた位置から表示体１０を観察している。図４でも示したように、この条件では、第１凹凸構造領域１２ａのみが全反射になる。そのため、観察者３０３が表示体１０を反射の法則に従った斜視方向から観察すると、観察者３０３には、第１凹凸構造領域１２ａの反射光が最も強く認識される。観察者３０３は、第２、３凹凸構造領域１２ｂ、ｃでも反射光３０６を認識できるが、第２、３凹凸構造領域１２ｂ、ｃにおける反射光強度は、第１凹凸構造領域１２ａにおける反射光強度と比較して弱い。なお、観察者３０３は、平坦領域１２ｅでは反射光をほとんど認識することができない。

つまり、観察者３０３は、表示体１０の前面における平坦領域１２ｅに対応する領域を暗く認識し、第１凹凸構造領域１２ａに対応する四角形の画像、第２凹凸構造領域１２ｂに対応する円形の画像及び第３凹凸構造領域１２ｃに対応する三角形の画像の何れも明るく認識することができる。特に、観察者３０３は、第１凹凸構造領域１２ａに対応する四角形の画像を、第２凹凸構造領域１２ｂに対応する円形の画像及び第３凹凸構造領域１２ｃに対応する三角形の画像よりも明るく認識することができる。

次に、前面側から表示体１０に対して入射角２２度から光源３０２の光が入射した場合を説明する。
図６は、表示体１０に第２凹凸構造領域１２ｂが全反射を起こす条件で光を入射させたときの光の挙動を示した図である。
図６に示すように、光の入射角が２２度の場合には、第１凹凸構造領域１２ａでは、全反射する角度となるため入射光は透過せずに全反射する（図６に示す全反射光３０５参照）。このため、表示体１０の後面側に光が射出することはない。第２凹凸構造領域１２ｂでは、全反射する角度が２２度であるため、第１凹凸構造領域１２ａと同様に、入射した光は透過せずに全反射する。このため、表示体１０の後面側に光が射出することはない。第３凹凸構造領域１２ｃでは、全反射が起こらないため、入射光は反射光３０６と透過光３０４に分離される。なお、平坦領域１２ｅでは、入射光は、全反射することなく、ほとんど透過する。

図７は表示体１０に図６の光入射条件のときの観察される表示体１０の画像を示している。観察者３０３は、反射の法則に応じた位置、つまり、前面側から表示体１０を観察している。図６でも示したように、この条件では、第１、２凹凸構造領域１２a、ｂの二つの領域で全反射する。そのため、観察者３０３が表示体１０を反射の法則に従った斜視方向から観察すると、観察者３０３には、第１、２凹凸構造領域１２ａ、ｂの反射光が最も強く認識される。観察者３０３は第３凹凸構造領域１２ｃでも反射光３０６を認識できるが、第３凹凸構造領域１２ｃにおける反射光強度は、第１凹凸構造領域１２ａ、第２凹凸構造領域１２ｂにおける反射光強度と比較して弱い。なお、観察者３０３は、平坦領域１２ｅでは反射光をほとんど認識することができない。

つまり、観察者３０３は、表示体１０の前面における平坦領域１２ｅに対応する領域を暗く認識し、第１凹凸構造領域１２ａに対応する四角形の画像、第２凹凸構造領域１２ｂに対応する円形の画像及び第３凹凸構造領域１２ｃに対応する三角形の画像の何れも明るく認識することができる。特に、観察者３０３は、第１凹凸構造領域１２ａに対応する四角形の画像及び第２凹凸構造領域１２ｂに対応する円形の画像を、第３凹凸構造領域１２ｃに対応する三角形の画像よりも明るく認識することができる。

よって、表示体１０に対する光の入射角を変化させることで、凹凸構造領域毎に反射光強度を変化させることが可能である。つまり、表示体１０に対する光の入射角を変化させることで、表示体１０は、反射光によって表示される画像を変化させることが可能である。

次に透過光の挙動について説明する。
図８は、図４に示すように前面側から表示体１０に対して垂直方向（入射角０度）から光源３０２の光が入射した場合の透過光の挙動を示した図である。観察者３０３は、後面側から表示体１０を観察している。図８に示すように、第１凹凸構造領域１２ａでは全反射が起こるため、観察者３０３は、表示体１０を介した透過光を観察することは出来ない。第２凹凸構造領域１２ｂ及び第３凹凸構造領域１２ｃでは、全反射が起こらないため、観察者３０３は、表示体１０を介した透過光３０４を観察することが出来る。しかし、平坦領域１２ｅも光を透過するため、観察者３０３が実際に形状を観察するのは、光を透過しない第１凹凸構造領域１２ａである。つまり、観察者３０３は、後面側から表示体１０を透過観察した場合には、光を透過しない第１凹凸構造領域１２ａに対応する四角形の画像のみを暗い画像として観察することができる。

図９は、図６に示すように前面側から表示体１０に対して入射角２２度から光源３０２の光が入射した場合の透過光の挙動を示した図である。観察者３０３は、後面側から表示体１０を観察している。図９に示すように、第１凹凸構造領域１２ａと第２凹凸構造領域１２ｂでは全反射が起こるため、観察者３０３は、表示体１０を介した透過光を観察することは出来ない。一方、第３凹凸構造領域１２ｃと平坦領域１２ｅでは、全反射が起こらないため、観察者３０３は、表示体１０を介した透過光３０４を観察することが出来る。よって、この条件で観察者３０３が表示体１０を介した透過光３０４を観察すると、観察者３０３は、光を透過しない第１凹凸構造領域１２ａに対応する四角形の画像と光を透過しない第２凹凸構造領域１２ｂに対応する円形の画像を暗い画像として観察することが可能である。

よって、表示体１０に対する光の入射角を変化させることによって、凹凸構造領域毎に透過光強度を変化させることが可能である。つまり、表示体１０に対する光の入射角を変化させることで、表示体１０は、透過光によって表示される画像を変化させることが可能である。

次に、表示体１０の後面側から光を入射させた場合の光の挙動について説明する。
図１０は、後面側から第３凹凸構造領域１２ｃが全反射を起こす条件で光を入射させたときの光の挙動を示した図である。図１０に示すように、後面側から表示体１０に対して入射角１８度から光源３０２の光が入射した場合について説明する。図１０に示すように、第１凹凸構造領域１２ａと第２凹凸構造領域１２ｂでは、屈折率の小さい媒体から屈折率の大きな媒体へ光が入射するため、全反射は起こらない。よって、入射光は反射光３０６と透過光３０４に分離される。第３凹凸構造領域１２ｃでは、入射光が全反射角で入射するため、入射光は全て反射される（図１０に示す全反射光３０５参照）。また、平坦領域１２ｅでは全反射は起こらないため、入射光は反射光と透過光に分離される。

よって、観察者３０３が反射の法則に従った方向から表示体１０の後面を観察した場合の反射光の強度は、第３凹凸構造領域１２ｃが第１凹凸構造領域１２ａ、第２凹凸構造領域１２ｂ、第３凹凸構造領域１２ｃ及び平坦領域１２ｅのうちで最も高い。つまり、観察者３０３は、第３凹凸構造領域１２ｃに対応する三角形の画像を、第１凹凸構造領域１２ａに対応する四角の画像及び第２凹凸構造領域１２ｂに対応する円形の画像よりも明るく認識することができる。

図１１は、後面側から第３凹凸構造領域１２ｃが全反射を起こす条件で光源３０２の光を入射させたときの透過光の挙動について説明する図である。観察者３０３は、前面側から表示体１０を観察する。上述したように、第１凹凸構造領域１２ａ、第２凹凸構造領域１２ｂ、第３凹凸構造領域１２ｃ及び平坦領域１２ｅでは、第３凹凸構造領域１２ｃのみが光を全反射する。つまり、第３凹凸構造領域１２ｃでは、透過光が０となり暗く観察される。他の領域では、光が透過するため明るく観察される。よって、この条件で観察者３０３が前面側から表示体１０を介した透過光を観察すると、光を透過しない第３凹凸構造領域１２ｃに対応する三角形の画像を暗い画像として観察することが出来る。

第１の実施形態によれば、表示体１０は、表示体１０の前面または後面に対する光の入射角、及び、反射光または透過光の何れによる画像なのかに応じて、異なる画像を表示することができる、そのため、表示体１０は、高い視覚効果を有する。このような表示体１０は、例えば、カラーコピーによる偽造方法やスキャナによって偽造品を製造することはできない。したがって、このような表示体１０を偽造防止策に用いることにより、目視による真偽判別を容易かつ確実に実行でき、さらに偽造品の製造をより困難にすることができる。

なお、光透過層１１の凹構造１５に形成される被覆層の位置は、凹構造１５を透過する光により表示される図柄または斜面１４ａによって反射される光により表示される図柄の濃淡に応じて決定されてもよい。さらに、被覆層の色は、凹構造１５を透過する光により表示される図柄または斜面１４ａによって反射される光により表示される図柄の色に応じて決定されてもよい。

（第２の実施形態）
以下、本発明の物品について図面を用いて説明する。第２の実施形態では、第１の実施形態で説明した構成と同様であってもよい構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
図１２は、物品４０の概観を示した図である。また、図１３は、図１２のII-II線に沿った物品４０の断面図である。物品とは、紙幣、有価証券、パスポート、IDカードなどを示しており、物品４０は一例として紙幣を示している。
表示体１０は、図１２に示したような短形状のものに限らず、円形や楕円形のもの、物品４０上を横断するような帯状のもの、物品の前面を覆いつくすようなものなど様々な形態のものが添付可能となっている。

図１３に示すように、物品４０は、シート状又は平板状の基材（情報印刷基材）４４と基材４４上に印刷形成された印刷層４１、凹構造が形成された面を基材４４に貼り付けるように接着層４５を介して、基材４４又は印刷層４１の一部（又は全部）に添付された表示体１０と、表示体１０上に形成された保護層４２とを備えている。

基材４４は、表示体１０が固定化され、かつ、光を透過可能に形成された光透過部である。基材４４は、例えば、紙もしくはプラスチック板、プラスチックフィルム等のシート状や平板状の基材が使用可能となっている。なお、物品４０がクレジットカードやＩＤカード等の場合、基材４４の反りを防止するための反り防止層や、印刷のインクの密着性を高めるためのインク密着層が設けられることもある。さらに基材４４上に別途磁気フィルム層等が設けられることもある。基材４４が紙である場合にも、必要に応じて様々な機能を有する層が設けられる。

印刷層４１は、物品４０の用途に応じて、任意の絵柄や文字、記号等の情報が使用可能となっている。

接着層４５は、例えば、予め表示体１０に形成されてもよく、物品４０の印刷層４１上に形成されてもよい。

保護層４２は、表示体１０を傷や汚れから保護するための層であり、必須ではなく省略してもよい。

次に表示体１０について詳細に説明していく。図１２に示すように、表示体１０は、矩形状をしており、３つの表示体１０ａ、１０ｂ、１０ｃで構成されている。

まず表示体１０ａについて説明する。
図１３に示すように、表示体１０ａは、少なくとも光透過層４９、空気層４７ａ及び被覆層４７ｂを含んでいる。光透過層４９は、凹構造４７が形成されていない前面となる第１主面と、前面と対向し、凹構造４７が形成されている後面となる第２主面とを備えている。前面と後面は、平行または略平行である。表示体１０ａは、領域４６ａ、ｂ及び領域４６ｄで構成されており、領域４６ａ、ｂには鋸歯状の凹構造４７が複数形成されている。領域４６ｄには、凹構造４７が形成されていない。鋸歯状の凹構造４７の凹構造部には、空気層４７ａ、被覆層４７ｂが形成されている。具体的には領域４６ａに、空気層４７ａが形成されており、領域４６ｂには被覆層４７ｂが形成されている。光透過層４９と空気層４７ａ、被覆層４７ｂそれぞれの屈折率ｎ６、ｎ７、ｎ８の関係は、ｎ６＞ｎ７、ｎ６＞ｎ８となっている。また屈折率ｎ６、ｎ７、ｎ８は、それぞれ、１．４２、１．０、１．３となっている。

上述のように、光透過層４９の一方の主面（後面）の一部には、凸部又は、凹部、又はその両方を含む凹凸構造が複数形成された領域がある。被覆層は、凹凸構造の少なくとも一部の領域で、かつすべての領域ではない凸部又は、凹部の界面に隣接して、光透過層４９とは異なる屈折率を持つ光透過性材料が形成されている。被覆層がない界面には、空気層４７ａがある。

鋸歯状の凹構造４７の深さは１０μｍであ、底と底の間隔が１０μｍである。深さとは凹構造４７のトップからボトムまでの長さを指す。このような設計の凹構造４７は、表示体１０ａの後面に対する傾斜が４５度となる斜面を備える。このように、凹構造４７を構成する面のうち少なくとも一つの面は、光透過層４９の厚み方向に対して傾斜する斜面を有している。また、複数の凹構造１５を構成する斜面の角度（光透過層１１の厚み方向に対する角度）は、略同一である。

ここでは、前面側から表示体１０ａに光が入射し、観察者が後面側から表示体１０ａを観察する場合を説明する。前面側から表示体１０ａに垂直に光が入射する場合、すなわち、斜面に４５度で入射する場合には、領域４６ａでは、全反射角であるため、入射光は全反射する。領域４６ｂでは、全反射は起こらない。よって、観察者が表示体１０ａの部分を後面側から観察すると、領域４６ａの部分は透過光がないため暗く、領域４６ｂの部分は明るく表示される。つまり、表示体１０ａに「三日月」が表示される。

前面側から表示体１０ａへ入射角が−２２度で入射する場合、領域４６ａ、ｂは両方とも全反射角となるため全反射する。ここで、表示体１０ａに対する入射角とは、表示体１０ａに前面側から前面に対して垂直に光を入射させたときを０度とし、Ｘ軸方向時計回りをプラス方向としたときの角度である。そのため、表示体１０ａの部分を後面側から観察すると、領域４６ａ、ｂの部分は透過光がないため暗く表示される。つまり、表示体１０ａに黒丸「●」が表示される。よって、表示体１０ａへの光の入射角を変化させることにより、表示体１０ａに表示される画像のチェンジングが可能である。

なお、前面側から表示体１０ａに光が入射し、観察者が表示体１０ａの前面側から反射光を観察する場合であっても同様である。つまり、表示体１０ａへの光の入射角を変化させることにより、第１の実施形態で説明した作用と同様の作用により透過または反射が生じるため、反射光で表示体１０ａの前面に表示される画像のチェンジングが可能である。

なお、光透過層４９の凹構造４７に形成される被覆層の位置は、凹構造４７を透過する光により表示される図柄または凹構造４７の斜面によって反射される光により表示される図柄の濃淡に応じて決定されてもよい。

次に表示体１０ｂについて説明する。
図１４に示すように、表示体１０ｂは、少なくとも光透過層４９、被覆層４７ｄ及び被覆層４７ｅを含んでいる。表示体１０ｂは領域４９ａ、ｂを含んでおり、領域４９ａ、ｂには、鋸歯状の凹構造４７が複数形成されている。鋸歯状の凹構造４７の凹構造部には、被覆層４７ｄ、ｅが形成されている。被覆層４７ｄ、ｅは、３０μｍの周期で市松状に形成されている。領域４９ａには、被覆層４７ｄが形成されている。また領域４９ｂには、被覆層４７ｅが形成されている。光透過層４９と被覆層４７ｄ、４７ｅの屈折率ｎ９、ｎ１０、ｎ１１の関係は、ｎ９＞ｎ１０、ｎ９＞ｎ１１となっている。また屈折率は、１．４２、１．３、１．３５となっている。このように、被覆層間の屈折率差は０．０３以上である。

上述のように、光透過層４９の一方の主面（後面）の一部には、凸部又は、凹部、又はその両方を含む凹凸構造が複数形成された領域がある。さらに、被覆層は、凹凸構造の少なくとも一部の領域の凸部又は、凹部の境界に隣接して、光透過層４９とは異なる屈折率を持つ光透過性材料が形成されている。さらに、被覆層は、少なくとも２種の屈折率が異なる光透過性材料で構成され、被覆層の少なくとも１種の屈折率が光透過層４９より小さい。

また被覆層４７ｄは、青い染料を混ぜ着色している。また、被覆層４７ｅには赤い染料を混ぜ着色している。ここでは、前面側から表示体１０ｂに光が入射し、観察者が後面側から表示体１０ａを観察する場合を説明する。前面側から表示体１０ｂに対して入射角が−２２度で光が入射する場合には、領域４９ａでは、全反射角であるため、入射光は全反射する。領域４６ｂでは、全反射は起こらない。また、前面側から表示体１０ｂに対して入射角が−２７度で光が入射する場合には、領域４９ａ、ｂでは、全反射角であるため、入射光は全反射する。また前面側から表示体１０ｂに対して入射角が−２２度より大きい角度で光が入射する場合には、領域４９ａ、ｂともに全反射が起こらない。つまり、入射角度によって、表示体１０ｂの後面側において透過光の観察できる領域が変化する。

また、上述したように被覆層４７ｄ、ｅは着色されている。そのため透過光には、色が付く。入射角が０度以下で−２２度よりも大きい場合には、領域４９ａ、ｂともに透過する。それぞれの領域幅が３０μｍと小さいため、人間の眼ではそれぞれの色は認識できず、青と赤の混合色である赤紫色が観察される。次に入射角が−２２度以下で−２７度よりも大きい場合には、領域４９ａのみ全反射となる。よって領域４９ｂのみ光が透過する。よって、後面側から透過光を観察すると赤色に観察される。また、前面側から表示体１０に対して入射角が−２７度以下で光が入射する場合には、領域４９ａ、ｂでは、全反射となる。よって、透過光が無く、領域４９ａ、ｂは黒色に観察される。よって、表示体１０ｂに対して光の入射角を変更するで、透過光で観察される表示体１０ｂの色を変化させることが可能である。

なお、前面側から表示体１０ｂに光が入射し、観察者が表示体１０ｂの前面側から反射光を観察する場合であっても同様である。つまり、表示体１０ｂへの光の入射角を変化させることにより、第１の実施形態で説明した作用と同様の作用により透過または反射が生じるため、反射光で表示体１０ａの前面に表示される色を変化させることが可能である。

なお、光透過層４９の凹構造４７に形成される被覆層の位置は、凹構造４７を透過する光により表示される図柄または凹構造４７の斜面によって反射される光により表示される図柄の濃淡に応じて決定されてもよい。さらに、被覆層の色は、凹構造４７を透過する光により表示される図柄または凹構造４７の斜面によって反射される光により表示される図柄の色に応じて決定されてもよい。

次に表示体１０ｃについて説明する。
図１５に示すように、表示体１０ｃは、少なくとも光透過層４９及び被覆層５１ａ、ｂ、ｃを含んでいる。表示体１０ｃは領域５０ａ、ｂ、ｃを含んでおり、領域５０ａ、ｂ、ｃには、鋸歯状の凹構造４７が複数形成されている。図１５に示すように、鋸歯状の凹構造４７には、屈折率が徐々に変化していくように被覆層５１ａ、ｂ、ｃが形成されている。被覆層５１ａ、ｂ、ｃの屈折率は、それぞれ、１．３、１．３４、１．３８となっている。このように、被覆層間の屈折率差は０．０３以上である。

上述のように、光透過層４９の一方の主面（後面）の一部には、凸部又は、凹部、又はその両方を含む凹凸構造が複数形成された領域がある。さらに、被覆層は、凹凸構造の少なくとも一部の領域の凸部又は、凹部の境界に隣接して、光透過層４９とは異なる屈折率を持つ光透過性材料が形成されている。さらに、被覆層は、少なくとも２種の屈折率が異なる光透過性材料で構成され、被覆層の少なくとも１種の屈折率が光透過層４９より小さい。

ここでは、前面側から表示体１０ｃに光が入射し、観察者は後面側から表示体１０ｃを観察する場合を説明する。領域５０ａ、ｂ、ｃそれぞれにおいて全反射が起こる表示体１０ｃに対する前面側からの光の入射角は、−３３度、−３９度、−４９度となる。表示体１０ｃに入射する光の角度を−３３度から−４９度に徐々に変化させ、表示体１０ｃの後面側から透過光を観察すると領域５０ａ、ｂ、ｃの順番に暗くなっていく。すなわち、表示体１０ｃに入射させる光の角度を変化させることで、明るい部分が徐々に暗くなっていくというアニメーション効果が可能となる。

なお、前面側から表示体１０ｃに光が入射し、観察者が表示体１０ｃの前面側から反射光を観察する場合であっても同様である。つまり、表示体１０ｃへの光の入射角を変化させることにより、第１の実施形態で説明した作用と同様の作用により透過または反射が生じるため、表示体１０ｃは、前面において、反射光によるアニメーション効果が可能となる。

なお、光透過層４９の凹構造４７に形成される被覆層の位置は、凹構造４７を透過する光により表示される図柄または凹構造４７の斜面によって反射される光により表示される図柄の濃淡に応じて決定されてもよい。

このように物品４０は、表示体１０による透過観察時の画像のチェンジング、色変化やアニメーション効果といった高い視覚効果を有している。よって、この表示体１０を貼り付けた物品４０は、偽造が非常に困難である。

１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ…表示体
１１…光透過層
１２ａ…第１凹凸構造領域
１２ｂ…第２凹凸構造領域
１２ｃ…第３凹凸構造領域
１２ｅ…平坦領域
１３ａ…空気層
１３ｂ、１３ｃ…被覆層
１４ａ…斜面
１４ｂ…側面
１５、４７…凹構造
４０…物品
４１…印刷層
４２…保護層
４４…基材
４５…接着層
４６ａ、４６ｂ、４６ｄ…領域
４７ａ…空気層
４７ｂ、４７ｄ、４７ｅ…被覆層
４９…光透過層
４９ａ、４９ｂ…領域
５０ａ、５０ｂ、５０ｃ…領域
５１ａ、５１ｂ、５１ｃ…被覆層
３０２…光源
３０３…観察者
３０４…透過光
３０５…全反射光
３０６…反射光

Claims (8)

1. 光透過層と、前記光透過層の一方の主面に凸部又は、凹部、又はその両方を含む凹凸構造が複数形成された複数の凹凸構造領域及び前記凹凸構造が形成されていない平坦領域があり、
   前記凹凸構造を構成する面のうち少なくとも一つの面が、前記光透過層の厚み方向に対して傾斜する傾斜面を有しており、
   前記複数の凹凸構造領域の少なくとも一部の凹凸構造領域で、かつ、すべての凹凸構造領域ではない凸部又は、凹部の界面に隣接して、前記光透過層とは異なる屈折率を持つ光透過性材料が形成されている被覆層とを具備し、前記被覆層がない前記界面には、空気層があることを特徴とする表示体。
2. 光透過層と、前記光透過層の一方の主面に凸部又は、凹部、又はその両方を含む凹凸構造が複数形成された複数の凹凸構造領域及び前記凹凸構造が形成されていない平坦領域があり、
   前記凹凸構造を構成する面のうち少なくとも一つの面が、前記光透過層の厚み方向に対して傾斜する傾斜面を有しており、
   前記複数の凹凸構造領域の少なくとも一部の凹凸構造領域の凸部又は、凹部の境界に隣接して、前記光透過層とは異なる屈折率を持つ光透過性材料が形成されている被覆層とを具備し、
   また、前記被覆層が少なくとも２種の屈折率が異なる光透過性材料で構成され、前記被覆層の両方が前記境界に接し、前記被覆層の少なくとも１種の屈折率が前記光透過層より小さいことを特徴とする表示体。
3. 前記被覆層間の屈折率差が０．０３以上であることを特徴とする請求項２に記載の表示体。
4. 前記複数形成された前記凹凸構造を構成する面の一つである前記傾斜面の角度が、略同一であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の表示体。
5. 前記被覆層の位置が、前記凹凸構造を透過する光により表示される図柄または前記傾斜面によって反射される光により表示される図柄の濃淡に応じて決定されることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の表示体。
6. 前記被覆層の色が、前記凹凸構造を透過する光により表示される図柄または前記傾斜面によって反射される光により表示される図柄の色に応じて決定されることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の表示体。
7. 光透過層と、前記光透過層の一方の主面に凸部又は、凹部、又はその両方を含む凹凸構造が複数形成された複数の凹凸構造領域及び前記凹凸構造が形成されていない平坦領域があり、
   前記凹凸構造を構成する面のうち少なくとも一つの面が、前記光透過層の厚み方向に対して傾斜する傾斜面を有しており、
   前記複数の凹凸構造領域の少なくとも一部の凹凸構造領域で、かつすべての凹凸構造領域ではない凸部又は、凹部の界面に隣接して、前記光透過層とは異なる屈折率を持つ光透過性材料が形成されている被覆層とを具備し、前記被覆層がない前記界面には、空気層があることを特徴とする表示体と、前記表示体が固定化され、かつ、光を透過可能に形成された光透過部とを具備することを特徴とする物品。
8. 光透過層と、前記光透過層の一方の主面に凸部又は、凹部、又はその両方を含む凹凸構造が複数形成された複数の凹凸構造領域及び前記凹凸構造が形成されていない平坦領域があり、
   前記凹凸構造を構成する面のうち少なくとも一つの面が、前記光透過層の厚み方向に対して傾斜する傾斜面を有しており、
   前記複数の凹凸構造領域の少なくとも一部の凹凸構造領域の凸部又は、凹部の境界に隣接して、前記光透過層とは異なる屈折率を持つ光透過性材料が形成されている被覆層とを具備し、
   また、前記被覆層が少なくとも２種の屈折率が異なる光透過性材料で構成され、前記被覆層の少なくとも１種の屈折率が前記光透過層より小さいことを特徴とする表示体と、前記表示体が固定化され、かつ、光を透過可能に形成された光透過部とを具備することを特徴とする物品。

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