JPWO2017068769A1 - 表示体、および表示体付き物品、ならびに表示体の観察方法 - Google Patents

表示体、および表示体付き物品、ならびに表示体の観察方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、高い偽造防止効果を発揮する表示体および当該表示体を備えた物品を提供することを目的とする。本発明の表示体は、一方の面に凹凸構造を有する凹凸構造形成層と、凹凸構造形成層の凹凸構造面を少なくとも一部被覆している反射層とを備え、凹凸構造形成層は、複数の第１の領域から構成される第１の領域群を備え、第１の領域において、平坦部と、複数の凸部または複数の凹部とを有し、凸部の上面または凹部の底面は前記平坦部の表面に対して略平行であり、隣接する凸部または凹部の中心間距離が一定ではなく、凸部の高さまたは前記凹部の深さが一定であり、前記第１の領域群は、前記第１の領域を一定の周期で配列して形成されている。

Description

本発明は、偽造防止効果、装飾効果、および／または美的効果を提供する表示体に関する。特に、紙幣、ＩＤ、ＢＰ用セキュリティデバイスに応用することが可能な偽造防止効果を提供する表示体に関する。
一般に、商品券および小切手などの有価証券類、クレジットカード、キャッシュカードおよびＩＤカードなどのカード類、並びにパスポートおよび免許証などの証明書類には、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、証明書類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している表示体としては、例えば、回折格子を備えた表示体が知られている（特許文献１）。この表示体は、観察角度を変化させると、観察者の目に到達する回折光の波長が変化する。これにより、観察者は、表示体が虹色に変化すると認識する。
また、微細な凹凸構造により、照明光を散乱させ、彩度の高い色を表示させる表示体も知られている（特許文献２から５）。この表示体は、上記回折格子を備えた表示体で観察される色変化を表示させない点に特徴を有している。
特開平４−１３６８１０号公報 特許第４９８３８９９号公報 特許第４９８３９４８号公報 特許第５１４３８５５号公報 特許第５５７０２１０号公報
しかしながら、偽造防止対策が必要な物品に、上記の技術が用いられるようになった結果、当該技術が広く認知されつつある。このため、より偽造防止効果が高い表示体は依然として必要とされている。
本発明の目的は、より高い偽造防止効果を発揮する表示体および当該表示体を備えた物品を提供することにある。
本発明は、一方の面に凹凸構造を有する凹凸構造形成層と、前記凹凸構造形成層の凹凸構造面を少なくとも一部被覆している反射層とを備える表示体であって、前記凹凸構造形成層は、複数の第１の領域から構成される第１の領域群を備え、前記第１の領域において、平坦部と、複数の凸部または複数の凹部とを有し、前記凸部の上面または前記凹部の底面は前記平坦部の表面に対して略平行であり、隣接する前記凸部または前記凹部の中心間距離が一定ではなく、前記凸部の高さまたは前記凹部の深さが一定であり、前記第１の領域群は、前記第１の領域を一定の周期で配列して形成されている表示体に関する。
また、本発明は、上記表示体と、これを支持する物品とを具備した表示体付き物品を包含する。
さらに、本発明は、一方の面に凹凸構造を有する凹凸構造形成層と、前記凹凸構造形成層の凹凸構造面を少なくとも一部被覆している反射層とを備え、前記凹凸構造形成層は、複数の第１の領域から構成される第１の領域群を備え、前記第１の領域において、平坦部と、複数の凸部または複数の凹部とを有し、前記凸部の上面または前記凹部の底面は前記平坦部の表面に対して略平行であり、隣接する前記凸部または前記凹部の中心間距離が一定ではなく、前記凸部の高さまたは前記凹部の深さが一定であり、前記第１の領域群は、前記第１の領域を１μｍ〜１００μｍの周期で配列して形成されている表示体の観察方法であって、前記表示体を、点光源を用いて観察する、表示体の観察方法を包含する。
本発明はまた、一方の面に凹凸構造を有する凹凸構造形成層と、前記凹凸構造形成層の凹凸構造面を少なくとも一部被覆している反射層とを備え、前記凹凸構造形成層は、複数の第１の領域から構成される第１の領域群を備え、前記第１の領域において、平坦部と、複数の凸部または複数の凹部とを有し、前記凸部の上面または前記凹部の底面は前記平坦部の表面に対して略平行であり、隣接する前記凸部または前記凹部の中心間距離が一定ではなく、前記凸部の高さまたは前記凹部の深さが一定であり、前記第１の領域群は、前記第１の領域を１μｍ〜３００μｍの周期で配列して形成されている表示体の観察方法であって、前記表示体を、レーザー光を用いて観察する、表示体の観察方法を包含する。
本発明の表示体および当該表示体を備えた物品は、観察角度の変化に伴う周期構造による色変化（以下、「周期構造に起因する虹色変化」とも称する）を呈するとともに、散乱光により彩度の高い色（以下、「散乱光による構造色」または「構造色」とも称する）を表示する。このため当該表示体および物品は、従来のものと比較し、より高い偽造防止効果を発揮する。
本発明に係る表示体の一例を概略的に示す平面図である。 図１Ａに示す一点鎖線の円で囲まれた部分を拡大した図である。 図１Ｂに示すＩＣ−ＩＣ線に沿った断面図である。 凹凸構造形成層の第１の領域における凹凸構造の一例を概略的に示した図である。 凹凸構造形成層の第１の領域における凹凸構造の他の例を概略的に示した図である。 凹凸構造形成層の第１の領域における凹凸構造の他の例を概略的に示した図である。 凹凸構造形成層の第１の領域における凹凸構造の他の例を概略的に示した図である。 凹凸構造形成層の第１の領域における凹凸構造の他の例を概略的に示した図である。 凹凸構造形成層の第１の領域における凹凸構造の他の例を概略的に示した図である。 第１の領域群における凹凸構造の一例を概略的に示す図である。 第１の領域群における凹凸構造の他の例を概略的に示す図である。 第１の領域群における凹凸構造の他の例を概略的に示す図である。 第１の領域群における凹凸構造の他の例を概略的に示す図である。 第１の領域群における凹凸構造の他の例を概略的に示す図である。 互いに相違する第１の領域群を組み合わせた態様における凹凸構造の一例を概略的に示す図である。 互いに相違する第１の領域群を組み合わせた態様における凹凸構造の他の例を概略的に示す図である。 第１の領域群における凹凸構造の他の例を概略的に示す図である。 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。 凹凸構造形成層の第１の領域における凹凸構造が散乱光を射出する様子を概略的に示す図である。 第１の領域に設けられた凹凸構造に照明光が入射し、平坦部および凹部の底面で反射する様子を概略的に示す図である。 本発明の表示体付き物品の一例を概略的に示す平面図である。
以下に、本発明の実施の形態について詳細に説明する。以下の説明において適宜図面を参照するが、図面に記載された態様は本発明の例示であり、本発明はこれらの図面に記載された態様に制限されない。なお、各図において、同様の、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、重複する説明を省略することがある。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。さらに、本明細書において、「〜」とは、その前後に記載される数値を下限値および上限値として含む意味で使用される。
＜表示体＞
本発明に係る表示体は、一方の面に凹凸構造を有する凹凸構造形成層と、凹凸構造形成層の凹凸構造面を少なくとも一部被覆している反射層とを備える。そして、凹凸構造形成層は、複数の第１の領域から構成される第１の領域群を備え、第１の領域において、特定の凹凸構造を有する。さらに、第１の領域は、一定の周期で規則的に配列されている。
図１Ａは、本発明に係る表示体の一例を概略的に示す平面図であり、図１Ｂは、図１Ａに示す一点鎖線の円で囲まれた部分を拡大した図であり、図１Ｃは、図１Ｂに示すＩＣ−ＩＣ線に沿った断面図である。なお、図１Ａ〜図１Ｃにおいて、Ｘ方向およびＹ方向は表示面に対して平行であり且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。
本発明に係る表示体は、一方の面に凹凸構造を有する凹凸構造形成層と、凹凸構造形成層の凹凸構造面を少なくとも一部被覆している反射層とを備える。図１Ｃに示す例では、基材２と、基材２とは反対側の面に凹構造を有する凹凸構造形成層４と、凹凸構造形成層４の凹構造面を被覆している反射層６とを備えている。この例では、基材２側を前面（観察者側）とし、反射層６側を背面としている。なお、本発明においては、凹凸構造形成層４に、凹構造（凹部）の代わりに凸構造（凸部）を設けてもよい。ここで、凹構造（凹部）であるか、凸構造（凸部）であるかは、凹凸形成時の表面を基準として考える。表面にくぼみを形成する場合には、凹構造（凹部）となり、表面に出っ張りを設ける場合には、凸構造（凸部）となる。以下、表示体１０の構成要素について説明する。
（基材２）
基材２は、光透過性を有している。基材２は、典型的には透明、特に無色透明である。基材２の材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）およびポリカーボネート（ＰＣ）のように比較的高い耐熱性を有している樹脂を用いることができる。
基材２は、それ自体を単独で取り扱うことが可能なフィルムまたはシートであってもよい。基材２は、凹凸構造形成層４の下地としての役割を果たすとともに、凹凸構造形成層４を保護する役割を果たす。基材２は、省略することが可能である。
（凹凸構造形成層４）
凹凸構造形成層４は、光透過性を有している。凹凸構造形成層４は、典型的には透明、特に無色透明である。
凹凸構造形成層４は、複数の第１の領域Ｒ１から構成される第１の領域群Ｇを備え、第１の領域Ｒ１において、凹凸構造を有する。ここで、凹凸構造は、平坦部と、複数の凸部または複数の凹部とを備える。図１Ｃに示す例では、複数の凹部４ａの間を埋めるように平坦部４ｂが設けられている。また、第１の領域群Ｇは、図１１に示す例のように、平坦領域Ｆを備えていてもよい。
凹凸構造形成層４は、第１の領域Ｒ１における凹凸構造とは相違する構造を有する第２の領域Ｒ２を備えていてもよい。第２の領域Ｒ２における構造は、第１の領域Ｒ１における凹凸構造と相違すれば特に制限されるものではない。例えば、回折格子、散乱構造、光を吸収するモスアイ構造、光を吸収するモスアイ構造と光を回折する回折構造を兼ねた構造、または平坦構造を設けることができる。第２の領域Ｒ２に回折格子を設けた場合には、第１の領域Ｒ１における凹凸構造の場合と相違する角度で回折格子を観察することとなる。これにより、観察角度に応じて視認できる画像が切り替わる表示体とすることができる。また、第２の領域Ｒ２に、回折格子に代わりに、または回折格子に加えて、散乱構造を設けてもよい。この場合には、第１の領域Ｒ１における凹凸構造の彩度を抑えることができ、散乱構造と凹凸構造との面積比率によって彩度を制御することが可能である。図１Ｃに示す例では、第１の領域Ｒ１において、平坦部４ｂと凹部４ａとを有する凹凸構造を備え、第２の領域Ｒ２において、平坦構造を有している。
なお、凹凸構造形成層４の第１の領域Ｒ１における凹凸構造の詳細については、後述する（凹凸構造形成層４の第１の領域Ｒ１における凹凸構造）の項で説明する。
凹凸構造形成層４の材料としては、例えば、熱可塑性樹脂または光硬化性樹脂を使用することができる。
（反射層６）
反射層６は、光を反射する層である。
反射層６は、凹凸構造形成層４の凹凸構造が設けられた面の少なくとも一部を被覆している。なお、後述するように構造色は、凹凸構造形成層４の凹凸構造からの光の反射により生じるため、反射層６は構造色を表示する領域に被覆されていることが好ましい。このことから、構造色を表示する領域と凹凸構造が形成されている領域が一致するならば、反射層６は、凹凸構造が形成されている全領域に被覆されていることが好ましい。他方、構造色を表示する領域を凹凸構造が形成されている領域の一部とする場合には、反射層６は、その一部の領域に被覆されていることが好ましい。また、図６に示す例のように、第１の領域Ｒ１の一部に凹部４ａが配置されている場合、構造色の表示に関与しないと想定される第１の領域Ｒ１の右端にある平坦部４ｂに反射層６は設けられていなくてもよい。さらに、図１１に示す例のように、第１の領域群Ｇが平坦領域Ｆを含んでいる場合、反射層６は、平坦領域Ｆに設けられていなくてもよい。このように、反射層６を凹凸構造形成層４の凹凸構造が設けられた面の一部に設けることで、不要な反射光が抑えられ、表示画像のコントラストは向上する。
反射層６は、凹凸構造形成層４の凹凸構造に沿って、膜厚が略均一であってもよい。この場合、凹凸構造形成層４と接する面と反対側の反射層６の面は、凹凸構造形成層４の凹凸構造と同様の形状となる。しかしながら、凹凸構造形成層４と接する面と反対側の反射層６の面が平らであってもよい。この場合には、反射層６の膜厚は不均一となる。
反射層６の材料としては、例えば、アルミニウム、銀、金、およびそれらの合金などの金属を使用することができる。或いは、反射層６は、凹凸構造形成層４とは屈折率が異なる誘電体層であってもよい。或いは、反射層６は、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、誘電体多層膜であってもよい。なお、誘電体多層膜を用いる場合には、凹凸構造形成層４と接触している誘電体層の屈折率は、凹凸構造形成層４の屈折率とは異なっていることが望ましい。
（その他の層）
本発明の表示体１０は、接着剤層、樹脂層および印刷層などその他の層を更に含んでいてもよい。
接着剤層は、例えば、反射層６を被覆するように設けることができる。通常、反射層６の表面の形状は、凹凸構造形成層４と反射層６との界面の凹凸形状とほぼ等しい。接着剤層を設けると、反射層６の表面が露出するのを防止できるため、先の界面の凹凸形状の偽造を目的とした複製を困難とすることができる。
樹脂層は、例えば、使用時に表示体１０の表面にキズが付いてしまうのを防ぐことを目的としたハードコート層、汚れの付着を抑制する防汚層、基材表面での光の反射を防止する反射防止層、または帯電防止層である。樹脂層は、表示体１０の前面に設けることができる。例えば、凹凸構造形成層４側を背面とし、反射層６側を前面とする場合、反射層６を樹脂層によって被覆することで、反射層６の損傷を抑制できるのに加え、その表面の凹凸構造の偽造を目的とした複製を困難とすることができる。
印刷層は、文字、絵柄、記号等の画像を表示するために設けられる層である。印刷層は、基材２の凹凸構造形成層４が設けられた面とは反対側の面上に設けられていてもよいし、凹凸構造形成層４と反射層６との間に設けられていてもよいし、反射層６の背面に設けられていてもよい。また、印刷層は、平面視で、第１の領域Ｒ１に重なるように設けてもよいし、また重ならないように設けてもよい。印刷方式に応じて、オフセットインキ、活版インキ、グラビアインキ等様々なインキが用いられる。印刷に用いられるインキは、樹脂タイプインキ、油性インキ、水性インキ等組成による分類や、酸化重合型インキ、浸透乾燥型インキ、蒸発乾燥型インキ、紫外線硬化型インキ等乾燥方式による分類ができ、基材２の種類や印刷方式に応じて適宜選択される。また、通常の有色インキのほかに特殊インキとして、蛍光等の発光インキ、コレステリック液晶インキ、パールインキなどを印刷層の材料として選択してもよい。パールインキを用いた印刷層は、表示体１０により発現される構造色に比較的類似する色を呈色できる。このため、パールインキを用いた印刷層を適用することで、構造色と周期構造に起因する虹色変化を表示する部分と、構造色に類似する色のみを表示する部分とを設けることができる。これにより表示体の色表示を、より複雑とすることができるため偽造を困難とすることができる。
（凹凸構造形成層４の第１の領域Ｒ１における凹凸構造）
次に、凹凸構造形成層４の第１の領域Ｒ１における凹凸構造について説明する。
第１の領域Ｒ１における凹凸構造は、第１の領域群Ｇにおける凹凸構造の基本単位となる。
図２は、凹凸構造形成層４の第１の領域Ｒ１における凹凸構造の一例を概略的に示した図であり、図１Ｂに示す第１の領域Ｒ１を拡大した図である。
図２において、凹部４ａの底面は、平面視で、正方形の形状をしているが、本発明においては、凹部４ａの底面（または凸部の上面）は、当該形状に限られず、任意の形状とすることができる。例えば、三角形、長方形および台形などの四角形、五角形、六角形などの多角形、円形、楕円形、星型、十字型、ならびにＬ字型を始めとする種々の形状を採用することができる。また、第１の領域Ｒ１において、形状の相違するものが混在していてもよい。さらに、各凹部４ａの底面（または各凸部の上面）の形状が、互いに大きさが異なる相似形であってもよい。また、図３に示す例のように、凹部４ａの底面（または凸部の上面）が一部重なりあっていてもよい。
以上のように、凹部４ａの底面（または凸部の上面）は、任意の形状とすることができるが、特定の方向に回折光の強度を高めて、周期構造に起因する虹色変化を観察し易くするには、１種類の形状に統一することが好ましい。また、製造の容易性からは、矩形、特に正方形が好ましい。
さらに、図２に示す例では、正方形である凹部４ａの底面の各辺がＸ方向またはＹ方向に沿うように７つの凹部４ａが配置されているが、本発明ではこの配置に限られない。例えば、凹部４ａの底面（または凸部の上面）の各辺が互いに異なる方向を向くように凹部４ａ（または凸部）が配置されていてもよい。
凹凸構造の凸部の上面または凹部の底面の長辺および短辺の長さは、例えば、０．３μｍ〜１０μｍ、好ましくは、０．３μｍ〜５μｍとすることができる。ここで、長辺および短辺は以下のように定義する。まず、凹部の底面（または凸部の上面）の輪郭上の２点を結ぶ線分のうち長さが最大のもの定め、これを長辺とする。そして、この長辺に平行な辺を有し、かつ凹部の底面（または凸部の上面）の輪郭に外接する矩形を描き、この短辺を凹部の底面（または凸部の上面）の短辺とする。なお、凹部の底面（または凸部の上面）が、辺の長さおよび内角が全て等しい正方形などの形状である場合には、長辺と短辺の長さは等しくなる。
本発明の表示体１０では、第１の領域Ｒ１における凹凸構造において、隣接する凹部４ａ（または凸部）の中心間距離は一定ではない。ここで、隣接する凹部４ａ（または凸部）の中心間距離とは、隣り合う凹部４ａの底面（または凸部の上面）の中心または重心を結んだ長さをいう。
凹部４ａの底面または凸部の上面は、平坦部４ｂの表面に対して略平行である。さらに、凹部４ａの底面または凸部の上面ならびに平坦部の表面は平滑である。
第１の領域Ｒ１における凸部または凹部は、隣接する凸部または凹部の中心間距離が一定でなければどのように配置されていてもよい。例えば、図２に示すように、第１の領域Ｒ１にて、凸部または凹部をランダムに設けることができる（以下、「ランダム配置」とも称する）。また、凸部または凹部を特定の方向に並べて、特定の方向において隣接する凸部または凹部の中心間距離がランダムになるように配置してもよい（以下、「異方配置」とも称する）。ここで、「特定の方向」とは、ＸＹ平面内の予め定めた１の任意の方向を意味する。例えば、図４に示すように、凹部４ａを、特定の方向であるＸ方向に横並びに配置してもよい。また、図５に示すように、凹部４ａを、特定の方向である斜め方向に配置してもよい。このように配置することで、光の散乱方向を制御することができるため、配列した方向とそれに直交する方向で観察した場合に、見え方に変化をつけることができる。さらに、凸部または凹部は、第１の領域Ｒ１の全体にわたって配置されている必要はなく、例えば、図６に示すように、第１の領域Ｒ１の一部に配置されていてもよい。このように凸部または凹部が第１の領域Ｒ１の一部に配置される場合であっても、凸部または凹部が設けられた第１の領域Ｒ１は一定の周期で配列されているため、周期構造による色変化は、第１の領域Ｒ１の全体にわたって配置されたものと同等となる。一方、第１の領域Ｒ１内における凸部の上面または凹部の底面の占有面積率が低下することから、構造色の明度は低くなる。
また、本発明においては、凹凸構造形成層４は、その凹凸構造面に、第１の領域Ｒ１を画定するように設けられた凸部または凹部をさらに有していてもよい。図７に示す例においては、第１の領域Ｒ１を画定するように、その周囲に線状の凹部４ｃが設けられている。これにより、回折光の強度が高められ、第１の領域Ｒ１の周期構造に起因する虹色変化をより容易に観察することができる。
第１の領域Ｒ１内において、平坦部の表面を基準とした凸部の高さまたは凹部の深さは、一定であり、例えば、０．０５〜０．５μｍ、好ましくは０．０７〜０．４μｍとすることができる。凸部の高さまたは凹部の深さは、回折効率に影響を及ぼす。この高さが上記範囲内にある場合、明るい表示が可能である。また、この高さ（深さ）が小さすぎると、凹部４ａ（または凸部）と平坦部４ｂの深さ（高さ）に応じた特定の波長域における光の干渉が少なくなり、構造色を表示させることが困難となる。また、製造時の外的要因、例えば、製造装置の状態および環境の変動並びに材料組成の僅かな変化が、凹凸構造の光学的性質に及ぼす影響が大きくなる。他方、凹部４ａ（または凸部）の深さ（高さ）が大きすぎると、観察角度によって、凹部４ａ（または凸部）と平坦部４ｂの深さ（高さ）に応じて干渉する光の波長の変化が大きすぎ、観察方向による、色変化が大きく、構造色を視認しづらくなる。さらに、凹凸構造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。
なお、第１の領域Ｒ１内の平坦部の表面を基準とした凸部の高さまたは凹部の深さが一定でないと、可視域内のあらゆる波長の光による干渉が生じてしまう。このため、観察者の目には、様々な波長を有する光が均等に到達し、これにより、観察者は、凹部の深さまたは凸部の高さに応じた特定の色を知覚せず、単に白色を知覚する。また、本発明の表示体は後述するように、凹凸構造が設けられた第１の領域Ｒ１の周期的な配列を備えているために、周期構造に起因する色変化を呈する。この色変化においても、第１の領域Ｒ１内の平坦部の表面を基準とした凸部の高さまたは凹部の深さが一定でないと、回折効率にばらつきが生じ、結果として周期構造に起因する色変化の認識が困難となる。すなわち周期構造に起因する虹色変化を観察することが困難となる。
凹部４ａ（または凸部）の側面は、凹部４ａの底面（または凸部の上面）に対して略垂直である。
第１の領域Ｒ１内における凸部の上面または凹部の底面の占有面積率は、例えば、２０％〜８０％、好ましくは４０％〜６０％である。凸部の上面または凹部の底面の面積と平坦部の面積が１対１の比率となるときに、構造色を表示できる領域が最大化されるため、凸部または凹部の占有面積率が５０％程度のときに最も明るい構造色の表示が得られる。また、２０％〜８０％程度であれば、十分に明るい表示が可能となる。
（凹凸構造形成層４の第１の領域群Ｇにおける凹凸構造）
次に、凹凸構造形成層４の第１の領域群Ｇにおける凹凸構造について説明する。
凹凸構造形成層４の第１の領域群Ｇにおける凹凸構造は、上記に説明した凹凸構造形成層４の第１の領域Ｒ１における凹凸構造を一定の周期で配列することにより形成されている。したがって、第１の領域群Ｇにおける凹凸構造は、第１の領域Ｒ１における凹凸構造を基本単位として、これが繰り返し配列されたものとなる。しかしながら、本発明においては、さらに、第１の領域Ｒ１の凹凸構造として、凹部４ａ（または凸部）の数のみが相違するものを用いて、第１の領域群Ｇの凹凸構造を形成してもよい。
まず、第１の領域Ｒ１における凹凸構造を基本単位として、これを繰り返し配列させて第１の領域群Ｇの凹凸構造を形成している実施形態について以下に説明する。
図８から図１０は、第１の領域群Ｇにおける凹凸構造の例を概略的に示す図である。図８に示す第１の領域群Ｇは、平面視で、外形が正方形である第１の領域Ｒ１を、ＸおよびＹ方向にそれぞれ２個ずつ並べた合計４つの第１の領域Ｒ１からなる。４つの第１の領域Ｒ１のそれぞれには、７つの凹部４ａと、凹部４ａの周囲を囲む平坦部４ｂとからなる同一の凹凸構造が設けられている。図９に示す例は、図８に示す例において、第１の領域Ｒ１の外形を長方形にしたものである。図１０に示す例は、外形が正六角形である第１の領域Ｒ１を隙間なく配列したものである。なお、第１の領域Ｒ１の「外形」とは、第１の領域Ｒ１を画定するために設けられた仮想線により形成される形状を意味する。また、添付の図面において、第１の領域Ｒ１の外形を明確にするため、二点鎖線が用いられているが、実際には、このような線は存在しない。
第１の領域Ｒ１の外形は、図８から図１０に示す形状に制限されるものではない。例えば、その他の外形として、三角形、平行四辺形および台形などの四角形、五角形などの多角形が挙げられる。製造の容易性から正方形および長方形などの矩形を採用することが好ましい。
凹凸構造形成層４の第１の領域群Ｇにおける凹凸構造は、凹凸構造形成層４の第１の領域Ｒ１における凹凸構造を一定の周期で配列して形成される。ここで、一定の周期で配列するとは、少なくとも１方向に第１の領域Ｒ１が周期的に配列していること意味する。例えば、図８に示す例では、第１の領域Ｒ１は、その外形が、一辺の長さＰの正方形であり、空隙を設けずに配列されている。このため、第１の領域Ｒ１は、ＸおよびＹ方向に周期Ｐで配列されていることとなる。図９に示す例では、第１の領域Ｒ１は、その外形が、短辺Ｐ1、長辺Ｐ2の長方形であり、空隙を設けずに配列されている。このため、第１の領域Ｒ１は、Ｘ方向に周期Ｐ1で、Ｙ方向に周期Ｐ2で配列されていることとなる。
本発明において、第１の領域Ｒ１は一定の周期で配列されている。一定の周期で配列することにより、表示体１０は、周期構造による色変化（回折光）を生じる。なお、蛍光灯や太陽光などの平行光、ＬＥＤ（light emitting diode）ライト等の点光源、レーザー光等を用い、観察者が目視で回折光を視認する場合、第１の領域Ｒ１の配列周期は、１μｍ〜３００μｍとすることが好ましい。この範囲の周期で第１の領域Ｒ１を配列することにより、表示体１０を観察する者は、観察角度の変化に伴う周期構造による色変化（回折光）と散乱光による構造色を認識することができる。ただし、第１の領域Ｒ１の配列周期の大きさが小さいと、周期構造による色変化が大きくなり、散乱光による構造色を正しく認識できない恐れがある。このため、第１の領域Ｒ１の配列周期は、５μｍ〜３００μｍが好ましく、８μｍ〜３００μｍがさらに好ましい。
なお、可視光域又は可視光域以外の回折光を機械などにより検知する場合は、第１の領域Ｒ１の配列周期は、１μｍ〜３００μｍの範囲に限られるものではない。例えば第１の領域Ｒ１の配列周期が１μｍ未満の場合は、紫外よりも短波長の光源を用い、紫外域の回折光を機械により検知することが可能である。さらに蛍光材料からなる受光部材を用いれば、紫外域の回折光を受光部材の蛍光状態により目視で確認することもできる。また、第１の領域Ｒ１の配列周期が３００μｍより大きい場合は、目視では判別しにくい可視光域における回折光の有無を画像解析などにより確認することができ、また赤外よりも長波長域における回折光の有無は、対応する受光素子を用いることで確認することができる。
周期構造に起因する色変化を目視で観察する場合に、その色変化を認識できる程度が、用いる光源により異なる場合がある。このため、用いる光源に応じて、第１の領域Ｒ１の配列周期の大きさを適宜設定してもよい。なお、表示体１０を観察する際に用いる光源としては、太陽光および蛍光灯などの平行光、ＬＥＤライトなどの点光源、レーザー光源などが含まれる。
例えば、太陽光や蛍光灯などの平行光の下で観察する場合には、第１の領域Ｒ１の配列周期を１μｍ〜３０μｍとすることが好ましい。また、ＬＥＤライトのような点光源下で観察する場合には、第１の領域Ｒ１の配列周期を１μｍ〜１００μｍとすることが好ましく、１μｍ〜８０μｍとすることがさらに好ましい。さらに、レーザー光源下で観察する場合には、第１の領域Ｒ１の配列周期を１μｍ〜３００μｍとすることが好ましい。なお、以上の好ましい範囲が重複する１μｍ〜３０μｍの範囲であれば用いる光源に依存することなく、周期構造による色変化を確認することができる。
ところで、点光源およびレーザー光の下での観察は、一般人ではない検査員などが適用する環境下での観察であるともいえる。点光源はＬＥＤライトの普及により比較的適用することが容易になったが、レーザー光はレーザー光照射装置等の特殊な装置が必要であるため、特にレーザー光の下での観察は、特殊な環境下での観察である。このため、周期構造による色変化を、平行光の下では観察できないが、点光源またはレーザー光の下では観察できるように、あるいは、平行光および点光源の下では観察できないが、レーザー光の下では観察できるように第１の領域Ｒ１の配列周期を適宜設定すると、一般人による真贋判定が困難となり、偽造防止効果がより向上する。具体的には、平行光では観察しづらいが、点光源での観察を容易にするには、第１の領域Ｒ１の配列周期を３０μｍ〜１００μｍとすることが好ましく、３０μｍ〜８０μｍとすることがさらに好ましい。平行光では観察しづらいが、レーザー光での観察を容易にするには、第１の領域Ｒ１の配列周期を３０μｍ〜３００μｍとすることが好ましい。また、平行光および点光源では観察しづらいが、レーザー光での観察を容易にするには、第１の領域Ｒ１の配列周期を８０μｍ〜３００μｍとすることが好ましく、１００μｍ〜３００μｍとすることがさらに好ましい。
さらに、本発明において、第１の領域Ｒ１は、隙間を設けて配列されていてもよい。この配列の例を図１１および１２に示す。
図１１に示す例では、第１の領域Ｒ１は、平坦領域Ｆと交互に配列されている。同図において、第１の領域Ｒ１および平坦領域Ｆはともに、その外形が一辺の長さＰの正方形である。したがって、第１の領域Ｒ１は、ＸおよびＹ方向に周期２Ｐで配列されていることとなる。
図１２に示す例では、第１の領域Ｒ１および平坦領域Ｆがそれぞれ、Ｙ方向に隣接して配置されているとともに、第１の領域Ｒ１および平坦領域ＦがＸ方向に交互に配列されている。同図において、第１の領域Ｒ１および平坦領域Ｆはともに、その外形が一辺の長さＰの正方形である。したがって、第１の領域Ｒ１は、Ｘ方向に周期２Ｐ、Ｙ方向に周期Ｐで配列されていることとなる。
このように、第１の領域Ｒ１に平坦領域Ｆを組み合わせる場合には、平坦領域Ｆを組み合わせない場合と比較し、第１の領域群Ｇにおける第１の領域Ｒ１の占める割合が減少する。構造色の明度は、第１の領域Ｒ１に設けられた凹部または凸部の面積率に依存するため、第１の領域Ｒ１の割合が減少すると、構造色の明度が低くなる。また、第１の領域Ｒ１の配列周期がより長くなり、周期構造に起因する虹色変化を認識しづらくなる。このように、第１の領域Ｒ１に平坦領域Ｆを組み合わせると、平坦領域Ｆを組み合わせない場合とは異なる色表示を実現することができる。
本発明において、凹凸構造形成層４の凹凸構造は、互いに相違する第１の領域群を組み合わせて形成されていてもよい。互いに相違する第１の領域群では、基本単位となる第１の領域Ｒ１における凹凸構造が相違しているか、或いは、第１の領域Ｒ１の配列周期が相異する。ここで、凹凸構造が相違するとは、前掲の（凹凸構造形成層４の第１の領域Ｒ１における凹凸構造）の項で説明した凹部４ａの底面（または凸部の上面）の形状、凹部（または凸部）の配置、凸部の上面または凹部の底面の長辺および短辺の長さ、凹部の深さ（または凸部の高さ）、第１の領域Ｒ１内における凸部の上面または凹部の底面の占有面積率の少なくとも１つが相違することをいう。
互いに相違する第１の領域群を組み合わせた例を、図１３および１４に示す。
図１３に示す例は、第１の領域Ｒ１−１からなる第１の領域群Ｇ１と、第１の領域Ｒ１−２からなる第１の領域群Ｇ２との２種の第１の領域群の組み合わせから形成されている。第１の領域Ｒ１−１からなる第１の領域群Ｇ１では、第１の領域Ｒ１−１は、Ｙ方向に周期Ｐで配置されているとともに、Ｘ方向に、周期２Ｐで配列されている。また、第１の領域Ｒ１−２からなる第１の領域群Ｇ２においても、第１の領域Ｒ１−２は、Ｙ方向に周期Ｐで配置されているとともに、Ｘ方向に、周期２Ｐで配列されている。なお、第１の領域Ｒ１−１および第１の領域Ｒ１−２はそれぞれ、図４および５で示した第１の領域Ｒ１に対応している。
図１３に示す例において、凹部の深さが一定であるため、表示体１０の表示面をＸ方向、Ｙ方向のいずれの方向から観察しても、構造色の見え方にほとんど違いはない。他方、第１の領域Ｒ１−１,Ｒ１−２の配列周期の大きさは、Ｘ方向とＹ方向とで相違する。具体的には、第１の領域Ｒ１−１,Ｒ１−２は、Ｘ方向に、周期２Ｐ、Ｙ方向に、周期Ｐで配列されている。このことから、計算上、Ｘ方向に射出される回折光の回折角度は、Ｙ方向に射出される回折光の回折角度のおよそ半分となり、Ｘ方向とＹ方向のそれぞれから観察した場合、周期構造に起因する色変化の見え方に変化が生じる。例えば、図１３において、第１の領域Ｒ１−１,Ｒ１−２が、Ｘ方向に１６０μｍ、Ｙ方向に８０μｍで配列されているとし、表示体を照射する光源として点光源を用いる場合に、周期構造に起因する色変化をＹ方向から観察することはできるが、Ｘ方向から観察することはできない。このように、方向により、周期の大きさが相違するように第１の領域を配列することで、周期構造に起因する色変化の見え方に違いをもたらすことができる。
図１４に示す例は、３種の第１の領域群の組み合わせから形成されている。具体的には、第１の領域Ｒ１−１がＸおよびＹ方向に周期Ｐで配列されている第１の領域群Ｇ１と、第１の領域Ｒ１−１がＸおよびＹ方向に周期２Ｐで配列されている第１の領域群Ｇ２と、第１の領域Ｒ１−２がＸおよびＹ方向に周期２Ｐで配列されている第１の領域群Ｇ３の３種の第１の領域群の組み合わせから形成されている。なお、第１の領域Ｒ１−１および第１の領域Ｒ１−２はそれぞれ、図４および５で示した第１の領域Ｒ１に対応している。
上記のとおり、第１の領域群Ｇ１は、第１の領域群Ｇ２および第１の領域群Ｇ３と比較し、ＸおよびＹ方向への第１の領域Ｒ１−１の周期が半分となっているため、虹色変化を観察しやすい。
虹色変化は、光源として蛍光灯のような平行光よりもＬＥＤライトのような点光源を用いる場合により顕著となる。
配列周期の大きさにもよるが、図１４の例において、第１の領域Ｒ１−１の配列周期が相違する第１の領域群Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３を組み合わせて図柄を形成することにより、蛍光灯下で観察できなかった図柄をＬＥＤライト下で観察できるようにすることも可能である。したがって、蛍光灯およびＬＥＤライトを適宜使い分けて、図柄が虹色に変化する画像を形成することができる。蛍光灯およびＬＥＤライトは、一般人にも用いられている光源であることから、簡易な方法により、図柄の存在を確認することができる。
なお、図１４に示す例では、第１の領域群Ｇ１と第１の領域群Ｇ２，Ｇ３とにおいて、第１の領域Ｒ１−１の外形および大きさが同一のもの（一辺の長さがＰの正方形）を用いて、その配置方法を変化させることにより、周期を相違させていたが、これに限定されるわけではない。各第１の領域群において、第１の領域Ｒ１−１の外形および／または大きさが異なるものを用いて、第１の領域Ｒ１−１の周期を相違させてもよい。
このように、凹凸構造形成層４の凹凸構造が、互いに相違する複数の第１の領域群の組み合わせから形成されることにより、多様なデザインに対応する表示体を作製することが可能となる。
次に、第１の領域Ｒ１の凹凸構造として、凹部４ａ（または凸部）の数のみが相違するものを用いて、第１の領域群Ｇの凹凸構造を形成する実施形態について説明する。
図１５に示す例では、第１の領域群Ｇの左上端から右下端に向かって、第１の領域Ｒ１内の凹部４ａの数が段階的に減少している。また、ＸおよびＹ方向に向かって、第１の領域Ｒ１内の凹部４ａの数は変化しないか、または段階的に減少している。このように、本発明において、第１の領域群Ｇは、第１の領域Ｒ１内の凸部または凹部の数が、特定の方向に向かって、変化していないか、または段階的に減少もしくは増加している凹凸構造を含む。ここで、「特定の方向」とは、ＸＹ平面内の予め定めた１または複数の任意の方向を意味する。また、本発明においては、第１の領域Ｒ１内の凹部４ａ（または凸部）の数が、特定の方向に向かって、段階的に変化している態様だけではなく、凹部４ａ（または凸部）の数が同一であるか、または相違する第１の領域Ｒ１をランダムに組み合わせた態様も含まれる。
本実施形態においては、第１の領域間で相違するのは、凹部（または凸部）の数のみである。このため、第１の領域間で、凹部（または凸部）の数が同一であるものを配列した場合と同様、周期構造に起因する虹色変化および構造色の色表示を実現することができる。特に、図１５に示す例のように、第１の領域Ｒ１内の凹部の数を、特定の方向に向かって、段階的に変化させる場合には、周期構造による回折光の強度および構造色の明度を段階的に変化させることができる。
以上に説明した第１の領域群Ｇを、例えば、所望の文字、図形、記号の形状にあわせて設けることで、表示体１０に当該文字等を色表示させることができる。
図１Ａに示す例では、表示体１０は「Ｔ」、「Ｏ」、「Ｐ」の文字８を表示しており、そして、各文字８は、図１Ｂに示すように、複数の第１の領域Ｒ１を規則的に配列した第１の領域群Ｇから構成されている。なお、文字８の輪郭部分においては、同図に示すように、第１の領域Ｒ１は、その輪郭にあった外形とすることができる。また、図１Ｂにおいて、文字部分以外の領域は、第２領域Ｒ２であり、平坦構造を備えている。
なお、本発明においては、文字やデザインを表示する区域毎に、相違する第１の領域群Ｇを設けて、凹凸構造形成層４を形成してもよい。例えば、文字やデザインを表示する区域毎に、凹部の深さ（または凸部の高さ）が異なる第１の領域群Ｇを設けて、凹凸構造形成層４を形成してもよい。また、文字やデザインの区域毎に、凸部または凹部がランダム配置されている第１の領域Ｒ１を複数備える第１の領域群Ｇと、凸部または凹部が異方配置されている第１の領域Ｒ１を複数備える第１の領域群Ｇとを設けて、凹凸構造形成層４を形成してもよい。さらに、文字やデザインの区域毎に、凸部または凹部の異方配置されている方向が相違する第１の領域Ｒを複数備える第１の領域群Ｇを設けて、凹凸構造形成層４を形成してもよい。例えば、図１に示す例において、「Ｔ」を図２のランダム配置された凹凸構造、「Ｏ」を図４の異方配置された凹凸構造、「Ｐ」を図５の異方配置された凹凸構造を基本単位として形成することができる。
なお、以上において説明した種々の態様及び変形例は、それらの２以上を組み合わせて適用することができる。
（表示体１０の視覚効果）
本発明の表示体１０において、凹凸構造形成層４は、複数の第１の領域から構成される第１の領域群Ｇを備え、第１の領域Ｒ１において特定の凹凸構造を有する。また、第１の領域Ｒ１が一定の周期で配列されている。これにより、本発明の表示体１０は、観察角度の変化に伴う周期構造に起因する虹色変化を呈するとともに、凹部４ａ（または凸部）と平坦部４ｂの深さ（高さ）に応じた光の干渉による彩度の高い色（構造色）を表示する。以下にその原理を説明する。
まず、本発明の表示体１０が観察角度の変化に伴って色変化を呈する理由を説明する。
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。
ｄ＝ｍλ／（ｓｉｎα−ｓｉｎβ）・・・（式１）
式（１）において、ｄは回折格子の格子定数（格子周期）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している。また、αは、０次回折光、即ち、正反射光ＲＬ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、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°以上であり、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、即ち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１６は、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。
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とを含んだ白色光を放射する。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、太陽および蛍光灯などの白色光源下では、回折格子は、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。
本発明の表示体１０においては、凹凸構造形成層４の表面に凹凸構造が設けられている。この凹凸構造は、凹凸構造形成層４の表面の第１の領域Ｒ１に設けられている。そして、第１の領域Ｒ１は、一定の周期で規則的に配列している。以上から、本発明の表示体１０において、凹凸構造形成層４は、一定の周期で配置された凹部４ａ（または凸部）を備えているといえる。これを図８に示す例を参照してさらに説明すると、７つの凹部４ａが設けられた第１の領域Ｒ１は、ＸおよびＹ方向に周期Ｐで配列されている。ここで、７つの凹部４ａのそれぞれに着目すると、各凹部４ａは、第１の領域Ｒ１間で、ＸおよびＹ方向に周期Ｐで規則的に配置されているといえる。
したがって、通常の回折格子と同様、本発明の表示体１０においても、表示面の観察角度を変化させることにより、観察者の目には、順次波長が異なる回折光が到達し、これにより、観察者は表示面が虹色に変化すると認識する。
次に、本発明の表示体１０が、散乱光により彩度の高い色を表示する理由を説明する。
図１７は、凹凸構造形成層４の第１の領域Ｒ１における凹凸構造が散乱光を射出する様子を概略的に示す図である。図１７に示す例では、凹凸構造は、平坦部４ｂと、凹部４ａとを有し、凹部４ａはその中心間距離が一定にならないように配置されている。このような不規則に配置された凹凸構造に、照明光が入射すると、正反射光が射出されるとともに、様々な方向に回折光が射出される。このため、観察方向が多少変化しても、表示色の色変化はさほど大きくはない。ここで、観察者は、凹部の深さまたは凸部の高さに応じた色を知覚する。その理由を以下に説明する。
図１８は、第１の領域Ｒ１に設けられた凹凸構造に照明光が入射し、凹部４ａの底面および平坦部４ｂで反射する様子を概略的に示す図である。図１８に示すように、照明光ＩＬが角度θで凹凸構造に入射する場合、凹部４ａの底面によって反射された光ＲＬ1と平坦部４ｂによって反射された光ＲＬ2との光路差は、平坦部４ｂの表面を基準とした凹部４ａの深さｄｐと、ｃｏｓθと、凹凸構造形成層４の屈折率ｎの積の２倍である。したがって、光ＲＬ1と光ＲＬ2の位相差は、光路差２ｎｄｐｃｏｓθに２π／λを乗じた４πｎｄｐｃｏｓθ／λとなる。
ここで、この位相差が２πの整数倍である場合、光ＲＬ1およびＲＬ2は強め合う干渉を生じる。したがって、この場合、凹凸構造は、正反射光ＲＬを高い強度で射出し、回折光ＤＬを弱い強度で射出する。
他方、位相差が２πに整数を乗じた値とπとの和に等しい場合、光ＲＬ1およびＲＬ2は弱め合う干渉を生じる。したがって、この場合、凹凸構造は、正反射光ＲＬを弱い強度で射出し、回折光ＤＬを強い強度で射出する。
凹部の深さまたは凸部の高さが或る程度大きくなると、可視域内の或る波長の光は強め合う干渉を生じ、可視域内の他の波長の光は弱め合う干渉を生じる。
そして、本発明のように、凹部の深さまたは凸部の高さが一定である場合には、可視域の波長範囲内の一部の波長域における回折効率が、他の波長域における回折効率よりも十分に小さくなる。
したがって、第１の領域Ｒ１の凹凸構造に照明光が照らされる場合に観察者は、凹部の深さまたは凸部の高さに応じた特定の色を知覚する。
例えば、ある深さの凹部が設けられた第１の領域Ｒ１を観察する場合に、青色（波長４６０ｎｍ）の光の回折効率が小さくなり、観察者の目に到達する回折光の波長成分が赤色（波長６３０ｎｍ）および緑色（波長５４０ｎｍ）であるとすると、観察される色は黄色である。また、別の深さの凸部が設けられた第１の領域Ｒ１を観察する場合に、赤色の光の回折効率が小さくなり、観察者の目に到達する回折光の波長成分が緑色および青色であったとすると、観察される色はシアン色である。
図１に示す例において、「Ｔ」、「Ｏ」、「Ｐ」の文字部分に配置された凹部４ａの深さを全て一定にすると、全ての文字８を同一の構造色で表示することができる。或いは、「Ｔ」、「Ｏ」、「Ｐ」の文字８毎に深さが相違する凹部４ａを配置させると、各文字を異なる構造色で表示することができる。さらに、同図に示すように、文字「Ｐ」において、この文字を「Ｉ」と「⊃」とに分けて、それぞれについて深さが相違する凹部４ａを配置すると、一つの文字を異なる構造色で表示することもできる。
以上のとおり、本発明の表示体１０は、観察角度を変化させることにより、周期構造による色変化を呈する一方で、観察方向が多少変化しても、色変化をさほど生じない構造色を表示する。このように本発明の表示体１０は、観察角度に依存する色変化と、さほど観察角度に依存しない色変化を兼ね備えていることから、きわめて特殊な視覚効果を提供することができる。その結果、本発明の表示体１０は、従来の構造色のみを表示する表示体と比較し、より高い偽造防止効果を発揮する。
（表示体１０の製造方法）
次に、本発明の表示体１０の製造方法の一例を説明する。
まず、一方の面に凹凸構造を有する凹凸構造形成層４を形成する。凹凸構造形成層４の形成に際し、フォトリソグラフィを用いて以下のように金属製のスタンパを作製する。
最初に、平滑な基板（ガラス基板が一般的に用いられる）に感光性レジスト材料を塗布し、均一な膜厚のレジスト材料層を形成する。感光性レジスト材料としては、公知のポジ型材料またはネガ型材料を用いることができる。次いで、荷電粒子ビームにより、所望のパターンをレジスト材料層に描画する。その後、このレジスト材料層を現像処理に供して、凹凸構造を有する構造体を得る。
次に、この構造体を原版として用いて、この原版から、電鋳等の方法により金属製のスタンパを作製する。なお、電鋳とは、電鋳の対象物を所定の水溶液中に浸し、通電することで電子の還元力により、この対象物上に金属膜を形成する表面処理技術の一種である。このような方法を用いることで、原版の表面に設けられた微細な凹凸構造を精度良く複製することができる。なお、電鋳の対象物の表面は通電可能である必要がある。一般に感光性レジストは電気を通さないので、電鋳を行う前に、上記構造体の表面にスパッタリング、真空蒸着等の気相堆積法により、金属薄膜があらかじめ設ける。
次いで、このスタンパを用いて、凹凸構造を複製する。即ち、まず、例えば、ポリカーボネートまたはポリエステルからなる透明基材２上に、熱可塑性樹脂または光硬化性樹脂を塗布する。次に、塗膜に金属製スタンパを密着させ、この状態で樹脂層を加熱するかまたは光を照射する。樹脂が硬化した後、硬化した樹脂から金属製スタンパを剥離することにより、凹凸構造を備える凹凸構造形成層４を得る。
上記において、原版の作製方法として、フォトリソグラフィを用いたが、その他の方法として、先端が微細なダイヤモンドバイト等の切削機器による加工や、エッチングによって金属等の表面を腐食させる方法も採用することができる。このような方法を用いると、直接金属板の表面を加工することが可能であり、この場合、電鋳等の方法により金属製スタンパを作成することなく、直接金属製スタンパを得ることができる。
次に、凹凸構造形成層４上に、例えば、蒸着法によりアルミニウム等の金属または誘電体を単層または多層に堆積させ、反射層６を形成する。なお、凹凸構造形成層４の一部のみを被覆した反射層６、即ち、パターニングされた反射層６を形成する場合には、例えば、気相堆積法により連続膜としての反射層６を形成し、その後、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。或いは、パターニングされた反射層６は、連続膜としての反射層６を形成し、その後、凹凸構造形成層４に対する反射層６の密着力と比較して反射層６に対する接着力がより高い接着材料を用いて反射層６の一部を凹凸構造形成層４から剥離することによって得られる。或いは、パターニングされた反射層６は、マスクを用いて気相堆積を行うこと、または、リフトオフプロセスを利用することにより得ることができる。
以上により、表示体１０を製造することができる。
＜表示体付き物品＞
上述した本発明の表示体１０は、例えば、印刷物などの物品に支持させることにより、偽造防止用ラベルとして使用することができる。上記のとおり、表示体１０は特殊な視覚効果を提供する。また、表示体１０の偽造は困難である。したがって、表示体１０を物品に支持させた表示体付き物品は、偽造または模造が困難である。
図１９は、本発明の表示体付き物品の一例を概略的に示す平面図である。
例えば、表示体１０を取り付ける物品１２としては、磁気カード、ＩＣ（integrated circuit）カード、無線カードおよびＩＤ（identification）カードなどのカード、パスポート、商品券および株券などの有価証券や紙幣などが挙げられる。或いは、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、ラベルであってもよい。或いは、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。
有価証券や紙幣の基材としては、紙基材、樹脂からなる基材などを用いることができる。
表示体付き物品２０は、物品１２の基材に、接着層又は粘着層を介して表示体１０を固定したものであってもよい。例えば、表示体１０を粘着ステッカ（ラベル）、転写箔、またはホログラムシートとして準備しておき、これを基材に固定したものであってもよい。粘着ステッカ（ラベル）は、反射層６（反射層６が除去されている部分は凹凸構造形成層４）に接するように接着層又は粘着層を設けた構成である。転写箔は、表示体１０を構成する基材と凹凸構造形成層の間に剥離層を設け、反射層６（反射層６が除去されている部分は凹凸構造形成層４）に接するように接着層又は粘着層を設けた構成である。転写箔を、物品１２に貼り付けた後、基材を剥離することで、表示体１０を物品１２の表面に転写することができる。また、転写箔は、その形状がストライプ状およびパッチ状であってもよく、物品１２の全面または一部に付与されていてもよい。
また、表示体１０に印刷層を設けることができる。印刷層は、表示体１０により発現される構造色に比較的類似する色を呈色できる一方、虹色のように色変化しない。このため、印刷層を設けた表示体１０において、印刷層が設けられた領域では、虹色変化は生じないが、凹凸構造形成層４の凹凸構造が設けられた第１の領域群では、虹色変化が生じる。この特性を生かし、一見、印刷画像であると判断される領域のうち、虹色変化を呈しない領域と、虹色変化を呈する領域とを有する表示体１０を設計することが可能である。このような表示体１０は、より高い偽造防止効果を発揮するといえる。また、かかる表示体１０の観察時に、光源を使い分けて、真贋判定を行うこともできる。例えば、凹凸構造形成層４の第１の領域を３０μｍ〜１００μｍの周期で配列させた表示体では、蛍光灯下での観察において印刷画像として判断される画像が、ＬＥＤライトを用いることで虹色に変化し、真贋判定が可能となる。さらに、第１の領域を１００μｍ〜３００μｍの周期で配列させた表示体では、蛍光灯下での観察において印刷画像として判断される画像が、レーザーを用いることで虹色に変化し、真贋判定が可能となる。
また、印刷層を設けた表示体１０において、印刷層に起因する表示色の色相と、凹凸構造形成層４の凹凸構造に起因する構造色の色相とを合わせることで、より偽造防止効果が高まる。
なお、印刷層は、粘着ステッカ（ラベル）又は転写箔として表示体を物品に貼付又は転写した後に設けてもよい。転写箔として表示体を転写した場合、印刷層は剥離層の上に形成することができる。
物品１２がその基材上に例えば印刷層を備えている場合には、基材の印刷層上に表示体１０が固定されたものであってもよい。この表示体付き物品２０は、表示体１０の光学効果を印刷層のそれと比較することにより、表示体１０の光学効果を際立たせることができる。
表示体１０を基材に固定する場合、例えば、基材として紙を使用ときには、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、物品１２の内部に表示体１０を埋め込んでもよい。このような場合、表示体１０をスレッドとして用いることができる。
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、および装飾品などとしても利用することができる。
２ 基材
４ 凹凸構造形成層
４ａ 凹部
４ｂ 平坦部
６ 反射層
１０ 表示体
１２ 物品
２０ 表示体付き物品
Ｒ１ 第１の領域
Ｒ２ 第２の領域
Ｇ，Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３ 第１の領域群

Claims (12)

  1. 一方の面に凹凸構造を有する凹凸構造形成層と、
    前記凹凸構造形成層の凹凸構造面を少なくとも一部被覆している反射層と、
    を備える表示体であって、
    前記凹凸構造形成層は、複数の第１の領域から構成される第１の領域群を備え、前記第１の領域において、平坦部と、複数の凸部または複数の凹部とを有し、前記凸部の上面または前記凹部の底面は前記平坦部の表面に対して略平行であり、
    隣接する前記凸部または前記凹部の中心間距離が一定ではなく、
    前記凸部の高さまたは前記凹部の深さが一定であり、
    前記第１の領域群は、前記第１の領域を一定の周期で配列して形成されていることを特徴とする、表示体。
  2. 前記第１の領域群は、前記第１の領域を１μｍ〜３００μｍの周期で配列して形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の表示体。
  3. 前記第１の領域において、前記複数の凸部または複数の凹部がランダムに配置されてい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. 前記第１の領域において、前記複数の凸部または複数の凹部が特定の方向に並べて配置されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の表示体。
  5. 前記凹凸構造形成層は、その凹凸構造面に、前記第１の領域を画定するように設けられている凸部または凹部をさらに有す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. 前記第１の領域群が、複数の第１の領域および平坦領域から構成されてい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. 前記凹凸構造形成層が、互いに相違する第１の領域群を複数備えていることを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載の表示体。
  8. 前記第１の領域群を構成している前記複数の第１の領域間で、前記凸部または凹部の数が同じであるか、または相違していることを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載の表示体。
  9. 前記凸部または凹部の数が、特定の方向に向かって、変化していないか、または段階的に減少もしくは増加していることを特徴とする、請求項８に記載の表示体。
  10. 請求項１から９のいずれかに記載の表示体と、これを支持する物品とを含むことを特徴とする、表示体付き物品。
  11. 一方の面に凹凸構造を有する凹凸構造形成層と、
    前記凹凸構造形成層の凹凸構造面を少なくとも一部被覆している反射層と、
    を備え、
    前記凹凸構造形成層は、複数の第１の領域から構成される第１の領域群を備え、前記第１の領域において、平坦部と、複数の凸部または複数の凹部とを有し、前記凸部の上面または前記凹部の底面は前記平坦部の表面に対して略平行であり、
    隣接する前記凸部または前記凹部の中心間距離が一定ではなく、
    前記凸部の高さまたは前記凹部の深さが一定であり、
    前記第１の領域群は、前記第１の領域を１μｍ〜１００μｍの周期で配列して形成されている表示体の観察方法であって、
    前記表示体を、点光源を用いて観察することを特徴とする、表示体の観察方法。
  12. 一方の面に凹凸構造を有する凹凸構造形成層と、
    前記凹凸構造形成層の凹凸構造面を少なくとも一部被覆している反射層と、
    を備え、
    前記凹凸構造形成層は、複数の第１の領域から構成される第１の領域群を備え、前記第１の領域において、平坦部と、複数の凸部または複数の凹部とを有し、前記凸部の上面または前記凹部の底面は前記平坦部の表面に対して略平行であり、
    隣接する前記凸部または前記凹部の中心間距離が一定ではなく、
    前記凸部の高さまたは前記凹部の深さが一定であり、
    前記第１の領域群は、前記第１の領域を１μｍ〜３００μｍの周期で配列して形成されている表示体の観察方法であって、
    前記表示体を、レーザー光を用いて観察することを特徴とする、表示体の観察方法。
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