JPWO2018025999A1 - 表示体 - Google Patents

Abstract

各表示領域は、複数の反射面を備え、反射面の並ぶ方向において、反射面の位置するピッチの平均値が、１μｍ以上３００μｍ以下に含まれる。各表示領域に属する複数の反射面が、各表示領域に対して１つの画像要素を形成するように構成される。表示領域群は、反射面の法線方向が互いに異なる表示領域を含み、各表示領域が形成する画像要素によって表示領域群に固有の画像を観察方向に形成するように構成される。

Description

本開示は、光の反射によって像を表示する表示体に関する。

認証書類、有価証券類、および、紙幣などの各種物品には、物品の偽造が難しいことが求められている。物品の偽造を難しくする技術の一例として、例えば、偽造が難しい表示体を物品に付す技術が用いられている（例えば、特許文献１参照）。

特表２００８−５４７０４０号公報

上述した表示体を解析する技術は、偽造の難しい構成を開発するために発展している。表示体を製造する技術もまた、偽造の難しい構成を具現化するために多様化する一方である。しかしながら、表示体を解析する技術の発展は、表示体の偽造を目的とした表示体の解析を容易にし、表示体を製造する技術の多様化もまた、偽造品の製造を容易にしている。そこで、表示体を構成する各要素には、従来にも増して、新規な構造が強く望まれ、特に、表示体が有する意匠性を高める技術が求められている。
本開示は、表示体が有する意匠性を高めることを可能とした表示体を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための表示体は、複数の表示領域から構成される１つ以上の前記表示領域群を含む表示面を備え、前記各表示領域は、前記表示面に入射する光を前記表示領域群ごとに１つの方向である観察方向が含まれる範囲に反射する複数の反射面を備え、前記反射面の並ぶ方向において、前記反射面の位置するピッチの平均値が、１μｍ以上３００μｍ以下の範囲に含まれ、前記各表示領域において、前記各反射面の法線方向は、前記表示領域に１つずつの方向であり、それによって、前記各表示領域に属する複数の前記反射面が、前記各表示領域に１つずつの画像要素を形成するように構成され、前記表示領域群は、前記反射面の法線方向が互いに異なる前記表示領域を含み、前記各表示領域が形成する前記画像要素によって前記表示領域群に固有の画像を前記観察方向に形成するように構成される。

上記構成によれば、各表示領域は、その表示領域に属する複数の反射面が射出する光によって、１つの画像要素であって、１つの表示領域の全体を覆う１つの仮想的な平面から射出された像を形成することができる。また、反射面の法線方向が互いに異なる表示領域間では、各表示領域が観察方向に形成する画像要素において、光の強度が互いに異なる。そのため、表示領域群は、各表示領域における反射面の法線方向に応じた光の強度を有した複数の画像要素によって１つの画像を観察方向に形成することができ、結果として、表示体が有する意匠性を高めることができる。

上記表示体において、前記反射面の並ぶ方向において、前記複数の反射面は一定の前記ピッチで並び、前記複数の反射面の並ぶ前記ピッチは、１μｍ以上３００μｍ以下であることが好ましい。

上記構成によれば、反射面の並ぶピッチが１μｍ以上であるため、複数の反射面から回折光が射出されず、また、ピッチが３００μｍ以上であるため、反射面が表示体の観察者によって視認されることが抑えられる。しかも、複数の反射面が一定のピッチで並ぶため、ピッチに複数の大きさが含まれる構成と比べて、ピッチが１μｍ以上３００μｍ以下であることによる効果を各表示領域の全体において得ることができる。それゆえに、表示体の表示する画像が、表示領域ごとに形成される画像要素の集合としてより視認されやすくなる。

上記表示体において、前記反射面と前記表示面との距離の最大値を前記反射面の高さとし、前記各表示領域において、前記各反射面の高さは、他の全ての前記反射面の高さと互いに等しいことが好ましい。

上記構成によれば、各表示領域において反射面の高さに複数の値が含まれる構成と比べて、各表示領域に含まれる複数の反射面を形成することが容易である。

上記表示体において、前記各表示領域は、前記表示面と対向する平面視において多角形状を有することが好ましい。

上記構成によれば、多角形状を有する画像要素の組み合わせによって表示体の表示する画像を形成することができる。そのため、表示体の形成する画像が、立体的な物体の曲面を表現した画像として認識されやすくなる。

上記表示体において、前記表示体は、複数の誘電体層から構成される多層干渉層であって、複数の前記誘電体層の積み重なる方向において、互いに接する前記誘電体層間での屈折率が互いに異なることによって、所定の波長を有した光を反射するように構成された前記多層干渉層を備え、前記反射面は、前記多層干渉層の表面であってもよい。

上記構成によれば、表示体は、多層干渉層が反射する光の波長に応じた色を有した画像を表示することができる。

上記表示体において、前記表示面は、複数の画素を備え、前記各表示領域が、単一の前記画素であってもよい。

上記構成によれば、ラスター画像に基づき各表示領域の構造を設計することができる。

本開示によれば、表示体が有する意匠性を高めることができる。

表示体を具体化した一実施形態における表示体の平面構造を表す平面図。 表示領域群を拡大して表す部分拡大平面図。 表示領域が備える反射要素の構造を表す斜視図。 表示領域が備える複数の反射要素の構造を表す斜視図。 表示領域が備える複数の反射要素の構造を表す断面図。 各表示領域における複数の反射面の作用を説明するための作用図。 表示体の作用を説明するための作用図。 反射面の一例における入射角と射出角との関係を表す模式図。 反射面の一例における入射角と射出角との関係を表す模式図。 反射要素の一例における構造を表す斜視図。 反射要素の一例における構造を表す斜視図。 反射要素の一例における入射角と回折角との関係を表す模式図。 反射要素の一例における入射角と回折角との関係を表す模式図。 変形例の表示体における表示領域の断面構造を表す断面図。 変形例の表示体における表示領域の断面構造を表す断面図。 変形例の表示体における表示体が備える反射面の構造を示す斜視図。 変形例の表示体における表示領域の断面構造を表す断面図。

図１から図１３を参照して、表示体を具体化した一実施形態を説明する。以下では、表示体の構成、表示体の作用、および、表示体の製造方法を順番に説明する。

［表示体の構成］
図１から図６を参照して、表示体の構成を説明する。
図１が示すように、表示体１０は、１つの表示領域群１１Ｇを備える表示面１０Ｓを備えている。表示領域群１１Ｇは、表示領域群１１Ｇに対して１つの観察方向に表示領域群１１Ｇに固有の画像を形成する。

表示体１０において、表示面１０Ｓは表示領域群１１Ｇに固有の画像が表示される面である。表示面１０Ｓは１つの表示領域群１１Ｇのみを備えているが、複数の表示領域群１１Ｇを備え、表示面１０Ｓに各表示領域群１１Ｇに固有の画像が表示される面であってもよい。すなわち、表示面１０Ｓは、複数の画像が表示される面であってもよい。表示面１０Ｓは、平面であってもよいし、曲面であってもよい。

表示面１０Ｓと対向する平面視において、表示領域群１１Ｇはハート形状を有している。なお、表示領域群１１Ｇの形状には、文字、図形、記号、および、絵柄などのいずれかを採用することができる。表示面１０Ｓと対向する平面視において、表示領域群１１Ｇが有する輪郭は、表示領域群１１Ｇが形成する画像の輪郭とほぼ等しい。

図２が示すように、表示領域群１１Ｇは、複数の表示領域１１から構成されている。各表示領域１１は、表示面１０Ｓと対向する平面視において多角形状を有している。各表示領域１１は、多角形状の一例である三角形状を有している。各表示領域１１の形状には、三角形状に限らず、四角形状および五角形状などを採用することができる。また、表示領域群１１Ｇにおいて、複数の表示領域１１は、互いに異なる形状を有する表示領域１１を有した表示領域１１を含むことができる。この場合には、表示領域１１の形状は、三角形状、四角形状、および、五角形状などの多角形状のうち、互いに異なる２種以上の多角形状を含むことができる。

表示領域群１１Ｇを構成する複数の表示領域１１には、形状および大きさの少なくとも一方が互いに異なる複数種類の表示領域１１が含まれている。表示領域群１１Ｇにおいて、各表示領域１１は、互いに隣り合う他の表示領域１１に接している。すなわち、表示領域群１１Ｇにおいて、互いに隣り合う２つの表示領域１１は、各表示領域１１を区画する１つの辺を共有している。

表示体１０が表示する画像は、こうした表示領域１１であって、ベクトルによって表現された領域の集合によって画像を表現するベクトル画像となる。

各表示領域１１の面積は、表示体１０の観察者が視認することが可能な大きさであることが好ましい。各表示領域１１の面積は、例えば、０．１ｍｍ^２以上０．５ｍｍ^２以下であることが好ましい。

図３が示すように、表示領域１１が備える反射面２１Ｓは、各反射要素２１が１つずつ有する面である。反射要素２１は、表示面１０Ｓが広がる二次元平面において、１つの方向に沿って延びている。反射面２１Ｓは、表示面１０Ｓと交差する面に沿って広がる光学面である。反射面２１Ｓと表示面１０Ｓとが形成する角度が傾斜角θである。表示領域１１における傾斜角θは均一であり、典型的には傾斜角θは一定となる。各反射面２１Ｓは、可視光を鏡面反射する鏡面であり、反射面２１Ｓに入射する光を傾斜角θに基づく方向に正反射する。

反射面２１Ｓの法線方向と、反射面２１Ｓに入射する光の進行方向とが形成する角度が、光の入射角であり、各反射面２１Ｓに入射する光は、入射角に所定の範囲を有している。各反射面２１Ｓは、反射面２１Ｓに入射した光を反射し、かつ、複数の反射面２１Ｓに共通する方向である観察方向ＤＯを、各反射面２１Ｓから射出される光の反射角、言い換えれば射出角に含める形状を有している。

なお、反射要素２１は、表示面１０Ｓにおいて三角柱状を有する凸部であってもよいし、表示面１０Ｓにおいて反射面２１Ｓを有する窪みであってもよい。また、反射面２１Ｓは、表示面１０Ｓに対して傾斜角θを有する平面であってもよいし、非平面であってもよい。非平面の反射面２１Ｓは、微細な凹凸を有する面であってよいし、曲面であってもよい。非平面な反射面２１Ｓの傾斜角θは、その非平面を平面で近似した基準面の傾斜角とすることができる。

反射要素２１の反射面２１Ｓは、多層干渉層の表面であってもよい。多層干渉層は、複数の誘電体層から構成され、複数の誘電体層の積み重なる方向において、互いに接する誘電体層間での屈折率が互いに異なることによって、所定の波長を有した光を反射するように構成されている。言い換えれば、表示体１０は多層干渉層を含み、多層干渉層が、反射要素２１の反射面２１Ｓを含んでいてもよい。

これにより、表示体１０は、多層干渉層が反射する光の波長に応じた色を有する画像を表示することができる。

多層干渉層では、互いに隣り合う誘電体層間での屈折率が互いに異なるため、誘電体層の各界面において、多層干渉層に入射した光が反射される。そして、各界面において反射された光の干渉によって、所定の波長を有した光が強めあったり、弱めあったりする。これにより、多層干渉層は、所定の波長を有した光を射出する。

多層干渉層は、例えば、１つの高屈折率層と１つの低屈折率層とが積み重なる積層単位を複数備える構成であればよい。高屈折率層の形成材料には、例えば酸化タンタルなどを用いることができ、低屈折率層の形成材料には、例えば酸化ケイ素などを用いることができる。

図４が示すように、各表示領域１１は複数の反射面２１Ｓを備え、各反射面２１Ｓは、表示領域群１１Ｇごとに１つの方向である観察方向ＤＯが含まれる範囲に表示面１０Ｓに入射する光を反射する。反射面２１Ｓの並ぶ方向において、複数の反射面２１Ｓは特定のピッチＰで並び、複数の反射面２１Ｓの並ぶピッチＰは、１μｍ以上３００μｍ以下である。また、通常、各表示領域１１は、複数の反射面２１Ｓ以外に、垂直面、傾斜面、平坦面、および、散乱面を備える。このうち、垂直面および傾斜面は、反射面２１Ｓと表示面１０Ｓとを繋ぐ面であり、平坦面および散乱面は、表示面１０Ｓと対向する平面視において、反射面２１Ｓが位置しない領域に位置する面である。反射面２１Ｓと表示面１０Ｓとを繋ぐ面が垂直面であれば、表示領域１１が有する反射面２１Ｓの面積を最大化できる。表示領域１１が傾斜面や平坦面を備える構成であれば、複数の表示領域１１での傾斜面の角度あるいは平坦面の面積の差によって、反射面２１Ｓの面積を変調することができる。また、表示領域１１が散乱面を備えることで、反射面２１Ｓの面積を変調でき、かつ、反射面２１Ｓと異なる方向に散乱光を射出することができる。表示領域１１における反射面２１Ｓの面積を変調することで、表示領域１１での反射光の量に差を生じさせることができる。

さらに、表示体は、垂直面を備えた表示領域１１と、傾斜面、平坦面、および、散乱面のいずれかを備えた表示領域１１とを有することもできる。これにより、表示領域１１における反射面２１Ｓの面積に差を生じさせ、それによって、表示領域１１間において反射光の量に差を生じさせ、結果として、より豊かな表現を実現できる。

表示体１０では、ピッチＰが１μｍ以上であるため、複数の反射面２１Ｓから、回折光が射出されない。そのため、表示体１０が表示する画像は、各反射面２１Ｓから射出される光であって、上述した正反射に基づく白色光によって形成される。また、ピッチＰが３００μｍ以下であって、人の目の分解能よりも小さいため、各表示領域１１が有する反射面２１Ｓが、表示体１０の観察者によって視認されることが抑えられる。

また、複数の反射面２１Ｓは一定のピッチＰで並んでもよく、複数の反射面２１Ｓが一定のピッチＰで並んだ場合、ピッチＰに複数の大きさが含まれる構成と比べて、ピッチＰが１μｍ以上３００μｍ以下であることによる上述の効果を各表示領域１１の全体において得ることができる。それゆえに、表示体１０の表示する画像が、表示領域１１ごとに形成される画像要素の集合としてより視認されやすくなる。

表示領域１１において、各反射面２１Ｓの法線方向ＤＮは、各表示領域１１に対して１つの方向である。各反射面２１Ｓは観察方向ＤＯに光を反射する。１つの表示領域１１において、各反射面２１Ｓの法線方向ＤＮが、他の反射面２１Ｓにおける法線方向ＤＮと互いに等しい。表示領域１１と対向する方向から見て、各反射面２１Ｓの法線方向ＤＮは、各反射面２１Ｓの向く方向である。

表示領域群１１Ｇは、反射面２１Ｓの法線方向ＤＮが互いに異なる表示領域１１を含む。すなわち、１つの表示領域群１１Ｇには、反射面２１Ｓの法線方向ＤＮとして複数の方向が含まれ、言い換えれば、複数の表示領域１１には、表示領域１１における反射面２１Ｓの法線方向ＤＮが互いに異なる表示領域１１が含まれる。

上述したように、表示面１０Ｓと対向する平面視において、各表示領域１１は三角形状を有し、各表示領域１１は、表示領域１１を囲む３つの他の表示領域１１の各々と、各表示領域１１を区画する辺を共有している。各表示領域１１における反射面２１Ｓの法線方向ＤＮは、その表示領域１１と辺を共有している表示領域１１における反射面２１Ｓの法線方向ＤＮと互いに異なることが好ましい。なお、１つの表示領域１１と辺を共有する３つの表示領域１１間では、少なくとも２つの表示領域１１において、表示領域１１における反射面２１Ｓの法線方向ＤＮが互いに同じであってもよい。

すなわち、各表示領域１１と、その表示領域１１を取り囲む複数の表示領域１１との間において、反射面２１Ｓの法線方向ＤＮが互いに異なることが好ましい。これにより、表示体１０の形成する画像が、立体感を有する画像として認識されやすくなる。また、各表示領域１１における反射面２１Ｓの法線方向ＤＮは、その表示領域１１を取り囲む複数の表示領域１１における反射面２１Ｓの法線方向ＤＮの群の内側に位置することが好ましい。すなわち、法線方向ＤＮを法線方向ＤＮの群の和として表すことができ、かつ、法線方向ＤＮを法線方向ＤＮの群の和としたときに、その係数は正の値となる。このようにすることで、表示体１０は、より自然な立体感を有する画像を表示することができる。なお、表示体１０が備える表示領域１１の全てが上記の条件を満たす表示領域１１である必要はなく、複数の表示領域１１が、この条件を満たす表示領域１１を含んでいればよい。

各反射要素２１において、反射面２１Ｓと、表示面１０Ｓ、すなわち表示面１０Ｓに含まれる表示領域１１との距離の最大値が反射面２１Ｓの高さＨである。各表示領域１１において、各反射面２１Ｓの高さＨは、他の反射面２１Ｓにおける高さＨと互いに等しくてもよい。

各表示領域１１において、全ての反射面２１Ｓの高さＨが互いに等しい場合、反射面２１Ｓの高さＨに複数の値が含まれる構成と比べて、各表示領域１１に含まれる複数の反射面２１Ｓを形成することが容易である。

また、全ての反射面２１Ｓの高さＨが互いに等しい構成によれば、反射面２１Ｓを形成する過程において、形状の精度が高い反射面２１Ｓが形成されやすくなる。

図５は、複数の反射要素２１が並ぶ方向と、反射要素２１の高さ方向とによって規定される平面に沿う反射要素２１の断面構造を示している。
図５が示すように、１つの表示領域１１には、４つの反射要素２１が位置し、４つの反射要素２１は、１つの方向に沿って並んでいる。４つの反射要素２１において、上述したように、傾斜角θが互いに等しく、かつ、高さが互いに等しい。複数の反射要素２１が並ぶ方向と、反射要素２１の高さ方向とによって規定される平面に沿う断面において、各反射要素２１は、直角三角形状を有している。

図６が示すように、各表示領域１１において、各反射面２１Ｓの法線方向ＤＮは各表示領域１１に対して１つの方向であり、これによって、各反射面２１Ｓは、観察方向ＤＯに光を反射して、各表示領域１１に属する複数の反射面２１Ｓが、各表示領域１１に対して１つの画像要素ＰＩＣａを形成する。

表示領域１１において、複数の反射面２１Ｓは、１つの画像要素ＰＩＣａであって、反射面２１Ｓの並ぶ方向に沿って複数の反射面２１Ｓを組み合わせた形状を有する画像要素ＰＩＣａを形成することができる。すなわち、画像要素ＰＩＣａの面積は、複数の反射面２１Ｓにおける面積の和に等しく、画像要素ＰＩＣａと、表示領域１１、言い換えれば表示面１０Ｓとの傾斜角θは、反射面２１Ｓと表示面１０Ｓとの傾斜角θに等しい。また、画像要素ＰＩＣａと表示面１０Ｓとの距離の最大値が画像要素ＰＩＣａの高さＨＰであり、高さＨＰは、反射面２１Ｓの高さＨに反射面２１Ｓの個数を乗算した大きさに等しい。

このように、各表示領域１１は、その表示領域１１に属する複数の反射面２１Ｓが射出する光によって、１つの画像要素ＰＩＣａであって、１つの表示領域１１の全体を覆い、かつ、表示領域１１と所定の角度を形成する１つの仮想的な平面から射出された光による像を形成することができる。

上述したように、反射面２１ＳのピッチＰは１μｍ以上であり、それによって、反射面２１Ｓから回折光が射出されないため、複数の反射面２１Ｓから射出された光によって１つの画像要素ＰＩＣａが形成されやすい。また、反射面２１ＳのピッチＰは３００μｍ以下であり、それによって、反射面２１Ｓそのものが観察者によって視認されることが抑えられ、観察者が画像要素ＰＩＣａを視認しやすくなる。

なお、図４から図６では、４つの反射要素２１を備える表示領域１１を例示したが、１つの表示領域１１が備える反射要素２１の数、すなわち反射面２１Ｓの数は、３つ以下であってもよいし、５つ以上であってもよい。また、表示領域群１１Ｇを構成する複数の表示領域１１には、表示領域１１が備える反射面２１Ｓの数が互いに異なる表示領域１１が含まれてよい。

［表示体の作用］
図７から図１３を参照して表示体の作用を説明する。図７では、表示領域群１１Ｇが形成する画像における光の強度を表示領域群１１Ｇに付した色のグラデーションによって示している。また、図７では、画像のうち、光の強度が低い部分ほど濃い色を付すように、画像の色にグラデーションが付されている。

図７が示すように、表示体１０の表示面１０Ｓに所定の方向から光が入射すると、表示領域群１１Ｇにおいて、複数の反射面２１Ｓが、ハート形状を有した画像ＰＩＣを観察方向ＤＯに形成する。

このとき、表示領域群１１Ｇを構成する各表示領域１１が１つの画像要素ＰＩＣａを形成する。各表示領域１１が備える反射面２１Ｓの法線方向ＤＮは、表示領域１１ごとに固有の方向であり、各反射面２１Ｓが観察方向ＤＯに向けて射出する光の単位面積当たりの強度は、各表示領域１１における反射面２１Ｓの法線方向ＤＮによって決まる。つまり、各画像要素ＰＩＣａにおける光の強度は、その画像要素ＰＩＣａを形成する反射面２１Ｓの法線方向ＤＮによって決まる。

［反射面の法線方向と光量との関係］
図８および図９を参照して、反射面２１Ｓの法線方向ＤＮと、各反射面２１Ｓから射出される光の単位面積当たりの光量との関係をより詳しく説明する。図８は、１つの表示領域１１が備える反射面２１Ｓの一例であり、反射面２１Ｓと表示領域１１とが形成する傾斜角θが、第１傾斜角θ１である。図９は、他の表示領域１１が備える反射面２１Ｓの一例であり、反射面２１Ｓと表示領域１１とが形成する傾斜角θが、第２傾斜角θ２である。第２傾斜角θ２は、第１傾斜角θ１よりも大きい。

図８が示すように、傾斜角θが第１傾斜角θ１である反射面２１Ｓに所定の方向から照射された入射光ＩＬが入射する。反射面２１Ｓにおいて、入射光ＩＬの入射する方向と法線方向ＤＮとが形成する角度が入射光ＩＬの入射角であり、反射面２１Ｓから射出される射出光と法線方向ＤＮとが形成する角度が射出角である。

反射面２１Ｓにおける入射光ＩＬの入射角が第１入射角θα１であり、反射面２１Ｓにおける第１正反射光ＲＬ１の射出角が第１射出角θβ１である。第１入射角θα１と第１射出角θβ１とは互いに等しい。そして、反射面２１Ｓにて反射された反射光のうち、観察方向ＤＯに射出される光が第１光成分ＰＬ１であり、第１光成分ＰＬ１の射出角が第１射出角θγ１である。

これに対して、図９が示すように、傾斜角θが第２傾斜角θ２である反射面２１Ｓにおいて、入射光ＩＬの入射角が第２入射角θα２であり、第２入射角θα２は、第１入射角θα１よりも小さい。反射面２１Ｓにおける第２正反射光ＲＬ２の射出角が第２射出角θβ２である。第２入射角θα２と第２射出角θβ２とは互いに等しいため、第２射出角θβ２は、第１射出角θβ１よりも小さい。そして、反射面２１Ｓにて反射された反射光のうち、観察方向ＤＯに射出される光が第２光成分ＰＬ２であり、第２光成分ＰＬ２の射出角が第２射出角θγ２である。

ここで、反射面２１Ｓから所定の方向に射出される光成分において、光成分の射出角と正反射光の射出角との差が小さいほど、光成分における単位面積当たりの光量が大きくなる。第１傾斜角θ１を有する反射面２１Ｓと、第２傾斜角θ２を有する反射面２１Ｓとの間において、第１射出角θβ１と第１射出角θγ１との差が、第２射出角θβ２と第２射出角θγ２との差よりも大きい。そのため、第１光成分ＰＬ１における単位面積当たりの光量は、第２光成分ＰＬ２における単位面積当たりの光量よりも小さくなる。

それゆえに、表示領域群１１Ｇが形成する画像ＰＩＣにおいて、第１傾斜角θ１を有する反射面２１Ｓを含む表示領域１１が形成する画像要素ＰＩＣａは、第２傾斜角θ２を有する反射面２１Ｓを含む表示領域１１が形成する画像要素ＰＩＣａよりも明るい。結果として、表示領域群１１Ｇは、互いに異なる明るさを有した画像要素ＰＩＣａを含む、言い換えれば、単位面積当たりの光量が互いに異なる画像要素ＰＩＣａを含む複数の画像要素ＰＩＣａによって、陰影を有した画像ＰＩＣを形成することができる。

このように、表示体１０によれば、各表示領域１１における反射面２１Ｓの法線方向ＤＮに応じた単位面積当たりの光量を有した複数の画像要素ＰＩＣａによって、１つの画像ＰＩＣを観察方向ＤＯに形成することができる。そのため、表示体１０は光量の互いに異なる複数の画像要素ＰＩＣａによって立体感の付与された画像を形成することができ、結果として、表示体１０が有する意匠性を高めることができる。

しかも、各表示領域１１が多角形状を有するため、多角形状を有する画像要素ＰＩＣａの組み合わせによって表示体１０の表示する画像ＰＩＣを形成することができる。それゆえに、表示体１０の形成する画像が、立体的な物体の曲面を表現した画像として認識されやすくなる。

［方位角と傾斜角との関係］
表示領域１１間における光量の違いは、反射要素における方位角と傾斜角との関係によって説明することもできる。図１０から図１３を参照して、反射要素における方位角と、反射面と表示面とが形成する傾斜角との関係について説明する。なお、以下に参照する図１０および図１１では、図示の便宜上、１つの表示領域に対して１つの反射要素のみを図示している。

図１０が示すように、複数の表示領域１１には、第１領域１１Ａが含まれている。第１領域１１Ａでは、複数の第１反射要素２１ａが１つの方向である第１方向Ｄ１に沿って並んでいる。各第１反射要素２１ａは、第１方向Ｄ１に直交する方向である第２方向Ｄ２に沿って延びている。第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２との両方に直交する方向が第３方向Ｄ３であり、第３方向Ｄ３は、第１反射要素２１ａの高さ方向である。第１反射要素２１ａは、反射面として第１反射面２１Ｓａを含んでいる。

図１１が示すように、複数の表示領域１１には、第２領域１１Ｂが含まれている。第２領域１１Ｂでは、複数の第２反射要素２１ｂが、第１反射要素２１ａが並ぶ方向とは交差する方向に沿って並んでいる。各第２反射要素２１ｂは、複数の第２反射要素２１ｂが並ぶ方向と直交する方向に沿って延びている。第２反射要素２１ｂは、反射面として第２反射面２１Ｓｂを含んでいる。

第１反射要素２１ａと第２反射要素２１ｂとは、互いに相同な形状を有している。そのため、各表示領域において複数の反射要素が並ぶ方向と、反射要素の高さ方向とによって規定される平面に沿う断面において、第１反射要素２１ａの傾斜角θと、第２反射要素２１ｂの傾斜角θとは互いに等しく、第１反射要素２１ａおよび第２反射要素２１ｂの傾斜角θは、それぞれ第１傾斜角θ１である。

一方で、第１反射要素２１ａと第２反射要素２１ｂとの間において、各反射要素が有する反射面の方位角が互いに異なる。方位角とは、反射面の法線方向を表示面１０Ｓに投影した方向と、表示面１０Ｓにおける１つの方向である基準方向とが形成する角度である。第１反射面２１Ｓａの方位角と、第２反射面２１Ｓｂの方位角とは互いに異なっている。言い換えれば、第２反射要素２１ｂの高さ方向に沿い、かつ、第２反射要素２１ｂの重心を通る回転軸を中心に回転させることによって、第１反射要素２１ａが向く方向と、第２反射要素２１ｂが向く方向とを一致させることができる。

図１２は、第１反射要素２１ａにおいて、第１方向Ｄ１と第３方向Ｄ３とによって規定される平面に沿う断面構造を示している。また、図１３は、第２反射要素２１ｂにおいて、第１方向Ｄ１と第３方向Ｄ３とによって規定される平面に沿う断面構造を示している。以下では、説明の便宜上、図１２と図１３とを同時に参照する。

上述したように、第１反射要素２１ａと第２反射要素２１ｂとの間では方位角が異なる。そのため、図１２および図１３が示すように、第１方向Ｄ１と第３方向Ｄ３とによって規定される平面に沿う断面において、第１反射要素２１ａの傾斜角である第１傾斜角θ１と、第２反射要素２１ｂの傾斜角である第２傾斜角θ２とは互いに異なる大きさである。第２傾斜角θ２は、第１傾斜角θ１よりも小さい。なお、第１反射要素２１ａの方位角と第２反射要素２１ｂと方位角との差が大きいほど、第２傾斜角θ２は小さくなる。

各反射面が形成する傾斜角は、反射面が生成した特定の波長を有するｍ次（ｍは１以上の整数）の回折光が進行する方向と、反射面が鏡面反射した光が進行する方向とが一致する大きさであってもよいし、一致しない大きさであってもよい。ｍ次の回折光が進行する方向と、鏡面反射した光が進行する方向とが一致するとき、ｍ次の回折光が進行する方向は、反射方向ＤＫである。

各反射要素の反射面に入射する光が進行する方向と、表示面１０Ｓの法線方向とが形成する角度が、入射角αである。第１反射要素２１ａにおいて、ｍ次の回折光が進行する方向と、表示面１０Ｓの法線方向とが形成する角度が第１回折角β１であり、第２反射要素２１ｂにおいて、ｍ次の回折光が進行する方向と、表示面１０Ｓの法線方向とが形成する角度が第２回折角β２である。各反射要素が生成する回折光の波長が特定の波長λであるとき、入射角α、回折角β、および、傾斜角θは、以下の式（１）および式（２）を満たす。なお、式（１）において、ｍは１以上の整数である。

ｓｉｎα＋ｓｉｎβ＝ｍλ … 式（１）
θ＝（α−β）／２ … 式（２）

上述したように、傾斜角θが、ｍ次の回折光が進行する方向と、鏡面反射した光が進行する方向とが一致する大きさを有するとき、反射面は、特定の波長λを有したｍ次の回折光について高い回折効率を有する。例えば、各反射面は、白色を有する入射光を反射方向ＤＫに沿って進行する有色の光に、高い効率で変換する。そのため、回折効率が高められた光により画像を反射方向ＤＫに表示すること、ひいては、反射方向ＤＫに表示される画像の視認性を高めることができる。

ここで、２つの反射面の間において、反射面の形成する傾斜角が互いに異なるとき、反射面に対する入射光の入射角が一定であると仮定すると、各反射面にて生じる回折光の進行方向、言い換えれば反射方向ＤＫが互いに異なる。

より詳しくは、上述した式（２）に基づき、回折角βは、以下の式（３）に傾斜角θと入射角αとを入力することによって得ることができる。
β＝α−２θ … 式（３）

式（３）から明らかなように、入射角αが一定であるとき、反射面の傾斜角θが変わることによって、回折角βが変わる。上述したように、第１反射面２１Ｓａの第１傾斜角θ１は、第２反射面２１Ｓｂの第２傾斜角θ２よりも大きい。そのため、第１回折角β１は、第２回折角β２よりも小さい。

このように、反射面の方位角が変わることによって、同一の平面に沿う断面における反射面の傾斜角が変わり、結果として、反射面における特定の波長λを有した回折光の進行する方向が変わる。これによって、反射面を反射した光による像が表示される方向が異なり、ひいては、観察者が表示体を所定の方向から観察するとき、各表示領域１１によって形成される画像要素ＰＩＣａの明るさが互いに異なる。

［表示体の製造方法］
上述した表示体１０を製造する方法は、例えば、凹凸構造層を形成する工程と、凹凸構造層の表面に反射層を形成する工程とを含む。凹凸構造層を形成する工程では、例えば原版から凹凸構造層を複製する。

原版は、平板状の基板が有する一方の面に感光性レジスト、言い換えれば感光性樹脂を塗布した後、感光性樹脂にビームを照射して感光性樹脂の一部を露光し、次いで、感光性樹脂を現像することによって得られる。そして、電気めっきなどによって、金属製のスタンパを原版から製造し、この金属製スタンパを母型として用いて、凹凸構造層を形成する。なお、金属製のスタンパは、旋盤技術を用いた金属基板の切削加工などによっても得られる。

凹凸構造層は、例えば、熱エンボス法、キャスト法、および、フォトポリマー法によって形成されてもよい。フォトポリマー法では、プラスチックフィルムなどの平坦な基材と、金属製のスタンパとの間に、放射線硬化樹脂を流し込む。そして、放射線の照射によって放射線硬化樹脂を硬化させた後、硬化された樹脂膜を基材ごと金属製のスタンパから剥離する。フォトポリマー法では、熱可塑性樹脂を利用するプレス法やキャスト法に比べて、反射要素２１における構造上の精度が高く、耐熱性や耐薬品性にも優れた反射要素２１が得られる点において好ましい。

凹凸構造層の形成材料には、例えば、各種の樹脂を用いることができる。凹凸構造層の形成材料は、さらに、硬化剤、可塑剤、分散剤、各種レベリング剤、紫外線吸収剤、抗酸化剤、粘性改質剤、潤滑剤、および、光安定化剤などの少なくとも１つを含むことができる。

上述した樹脂には、例えば、ポリ（メタ）アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリメチルペンテン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、アクリロニトリル‐（ポリ）スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、アクリロニトリル‐ブタジエン‐スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）等のポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリアリールフタレート系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、リエチレンナフタレート系樹脂、ポリエーテルイミド系樹脂、アセタール系樹脂、および、セルロース系樹脂などを挙げることができる。凹凸構造層の形成材料には、これらの樹脂を単体で用いることもでき、また、２つ以上を混合した樹脂を用いることもできる。

反射層を形成する工程では、例えば、物理気相成長法、および、化学気相成長法のいずれかを反射層を形成する方法として用いることができる。物理気相成長法には、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、および、イオンクラスタービーム法などを挙げることができる。化学気相成長法には、プラズマ化学気相成長法、熱化学気相成長法、および、光化学気相製造法などを挙げることができる。

これらの方法の中でも、真空蒸着法およびイオンプレーティング法は、他の方法よりも生産性が高い点、および、良質な反射層を形成することができる点で好ましい。なお、物理気相成長法および化学気相成長法における成膜条件は、反射層の形成材料に応じて適宜選択することができる。

反射層の形成材料には、金属および合金のいずれかを用いることができる。金属には、例えば、アルミニウム、金、銀、プラチナ、ニッケル、スズ、クロム、および、ジルコニウムなどを挙げることができ、合金には、これら金属の合金を挙げることができる。また、反射層が上述した多層干渉層であるときには、反射層を構成する誘電体層の形成材料には、酸化亜鉛および硫化亜鉛などを用いることができる。なお、反射層の形成材料は、他の材料に比べて可視光領域での反射率が高い点で、アルミニウムおよび銀のいずれかであることが好ましい。

以上説明したように、表示体の一実施形態によれば、以下に列挙する効果を得ることができる。
（１）各表示領域１１における反射面２１Ｓの法線方向ＤＮに応じた光の強度を有した複数の画像要素ＰＩＣａによって、１つの画像ＰＩＣを観察方向ＤＯに形成することができる。そのため、表示体１０が有する意匠性を高めることができる。

（２）反射面２１Ｓの並ぶピッチＰが１μｍ以上であるため、複数の反射面２１Ｓから回折光が射出されず、また、ピッチＰが３００μｍ以上であるため、反射面２１Ｓが表示体１０の観察者によって視認されることが抑えられる。

（３）複数の反射面２１Ｓが一定のピッチＰで並んだ場合、ピッチＰに複数の大きさが含まれる構成と比べて、ピッチＰが１μｍ以上３００μｍ以下であることによる効果を各表示領域１１の全体において得ることができる。それゆえに、表示体１０の表示する画像ＰＩＣが、表示領域１１ごとに形成される画像要素ＰＩＣａの集合としてより視認されやすくなる。

（４）各表示領域１１において反射面２１Ｓの高さＨに複数の値が含まれる構成と比べて、各表示領域１１に含まれる複数の反射面２１Ｓを形成することが容易である。

（５）各表示領域１１が多角形状を有するため、多角形状を有する画像要素ＰＩＣａの組み合わせによって表示体１０の形成する画像ＰＩＣを形成することができる。そのため、表示体１０の形成する画像ＰＩＣが、立体的な物体の曲面を表現した画像として認識されやすくなる。

（６）反射面２１Ｓが多層干渉層の表面であれば、表示体１０は、多層干渉層が反射する光の波長に応じた色を有した画像ＰＩＣを表示することができる。

なお、上述した実施形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。
・表示面１０Ｓは複数の画素を備え、各表示領域１１が単一の画素であってもよい。複数の画素は、例えば表示面１０Ｓにおいてマトリックス状に並んでいてもよい。すなわち、表示体１０が表示する画像は、ベクトル画像に限らず、単位領域である画素の繰り返しによって画像を表現するラスター画像であってもよい。

こうした構成によれば、以下の効果を得ることができる。
（７）ラスター画像に基づき各表示領域の構造を設計することができる。

・表示領域１１の形状は、上述した多角形状に限らず、例えば、曲線によって区画される形状であってもよいし、曲線と直線とによって区画される形状でもよい。曲線によって区画される形状には、円形状および楕円形状などを挙げることができ、曲線と直線とによって区画される形状には、半円形状および半楕円形状などを挙げることができる。また、複数の表示領域には、多角形状を有した表示領域に加えて、曲線によって区画される形状を有した表示領域と、曲線と直線とによって区画される形状を有した表示領域との少なくとも一方が含まれてもよい。またあるいは、複数の表示領域は、曲線によって区画される形状を有した表示領域と、曲線と直線とによって区画される形状を有した表示領域との両方から構成されてもよい。

こうした構成であっても、各表示領域が備える複数の反射面において反射面の法線方向が互いに等しく、各表示領域が表示領域に１つずつの画像要素を形成し、表示体が、複数の画像要素によって表示体に固有の画像を観察方向に形成することが可能であれば、上述した（１）と同等の効果を得ることはできる。

・各表示領域１１には、各反射要素２１における傾斜角θが等しい一方で、高さＨが互いに異なる反射要素２１が含まれてもよい。こうした構成であっても、各表示領域が備える複数の反射面において反射面の法線方向が互いに等しく、各表示領域が表示領域に１つずつの画像要素を形成し、表示体は、複数の画像要素によって表示体に固有の画像を観察方向に形成することが可能であれば、上述した（１）と同等の効果を得ることはできる。

図１４および図１５を参照して、上記構成をより詳しく説明する。なお、図１４および図１５は、それぞれ１つの表示領域１１に属する複数の反射要素において、反射要素の並ぶ方向である第１方向Ｄ１と、反射要素の高さ方向である第３方向Ｄ３とによって規定される平面に沿う断面構造を示している。

図１４が示すように、１つの表示領域１１Ｃには、第１反射要素２１ａ、第２反射要素２１ｂ、および、第３反射要素２１ｃが含まれている。第１反射要素２１ａ、第２反射要素２１ｂ、および、第３反射要素２１ｃの間では、傾斜角θが互いに等しい。一方で、第１反射要素２１ａ、第２反射要素２１ｂ、および、第３反射要素２１ｃの間では、第１方向Ｄ１と第３方向Ｄ３とによって規定される平面に沿う断面において、各反射要素における斜辺の長さが互いに異なる。言い換えれば、各反射要素において、第１方向Ｄ１に沿う長さと、第３方向Ｄ３に沿う長さとが互いに異なる。

第１方向Ｄ１において、第１反射要素２１ａの幅が最も大きく、第３反射要素２１ｃの幅が最も小さく、第２反射要素２１ｂの幅は、第１反射要素２１ａの幅と第３反射要素２１ｃの幅との間の大きさを有している。また、第３方向Ｄ３において、第１反射要素２１ａの高さが最も高く、第３反射要素２１ｃの高さが最も低く、第２反射要素２１ｂの高さは、第１反射要素２１ａの高さと第３反射要素２１ｃの高さとの間の大きさを有している。

表示領域１１には６つの反射要素が属し、表示領域１１Ｃでは、第１反射要素２１ａ、第２反射要素２１ｂ、および、第３反射要素２１ｃが第１方向Ｄ１に沿って記載の順に並んでいる。表示領域１１Ｃでは、第１反射要素２１ａ、第２反射要素２１ｂ、および、第３反射要素２１ｃが１つの周期を構成するため、１つの表示領域１１Ｃに属する全ての反射要素において、第１方向Ｄ１に沿う幅が等しい構成と比べて、反射要素の並びによる回折光の射出が抑えられる。

また、図１５が示すように、１つの表示領域１１Ｄには、第１反射要素２１ａ、第２反射要素２１ｂ、第３反射要素２１ｃ、第４反射要素２１ｄ、および、第５反射要素２１ｅが含まれてもよい。第１反射要素２１ａから第５反射要素２１ｅの間では、傾斜角θが互いに等しい。一方で、第１反射要素２１ａから第５反射要素２１ｅの全てにおいて、第１方向Ｄ１と第３方向Ｄ３とによって規定される断面に沿う斜辺の長さが互いに異なる。言い換えれば、第１反射要素２１ａから第５反射要素２１ｅにおいて、１つの反射要素における第１方向Ｄ１に沿う幅は、他の反射要素における第１方向Ｄ１に沿う幅と異なり、かつ、１つの反射要素における第３方向Ｄ３に沿う高さは、他の反射要素における第３方向Ｄ３に沿う高さと異なっている。５つの反射要素では、第３反射要素２１ｃ、第２反射要素２１ｂ、第５反射要素２１ｅ、第１反射要素２１ａ、第４反射要素２１ｄの順に、第１方向Ｄ１に沿う幅、および、第３方向Ｄ３に沿う高さの両方が大きくなる。こうした構成によれば、反射要素の並びによる回折光の射出がより抑えられる。

・反射面２１Ｓの位置するピッチＰは、反射面２１Ｓの並ぶ方向において一定でなくてもよく、反射面２１Ｓの位置するピッチＰの平均値が、１μｍ以上３００μｍ以下に含まれていればよい。こうした構成では、ピッチＰの最小値および最大値の両方が、１μｍ以上３００μｍ以下の範囲に含まれる値であることが好ましく、また、ピッチＰの最頻値が１μｍ以上３００μｍ以下の範囲に含まれる値であることが好ましい。また、表示体は、反射面２１Ｓの位置するピッチＰが一定の表示領域１１と、反射面２１Ｓの位置するピッチＰが一定でない表示領域１１を備えていてもよい。

反射面２１Ｓの位置するピッチＰの平均値が１μｍ以上３００μｍ以下であることによって、各表示領域において、ピッチＰが１μｍ以上であることによる上述した効果、および、ピッチＰが３００μｍ以下であることによる上述した効果をそれぞれ少なからず得ることができる。そのため、上述した（１）の効果を得ることは可能である。

・反射要素２１は、１つの反射面２１Ｓを備える構成に限らず、２つの反射面を備える構成であってもよい。
例えば、図１６が示すように、反射要素３１は、第１反射面３１Ｓ１と第２反射面３１Ｓ２とを備えている。第１反射面３１Ｓ１と第２反射面３１Ｓ２とは、各反射面を区画する１つの辺を共有している。第１反射面３１Ｓ１と表示面１０Ｓとが形成する角度が第１傾斜角θａであり、第２反射面３１Ｓ２と表示面１０Ｓとが形成する角度が第２傾斜角θｂである。第１傾斜角θａは第２傾斜角θｂよりも小さいが、第１傾斜角θａは第２傾斜角θｂよりも大きくてもよいし、第１傾斜角θａと第２傾斜角θｂとは互いに等しくてもよい。

こうした構成であっても、複数の反射要素３１を備える１つの表示領域が、互いに同じ方向を向く複数の第１反射面３１Ｓ１、および、互いに同じ方向を向く複数の第２反射面３１Ｓ２のいずれかによって、各表示領域に１つずつの画像要素を観察方向に形成することが可能であればよい。これにより、上述した（１）と同等の効果を得ることはできる。

・図１７は、第１方向Ｄ１と第３方向Ｄ３とによって規定される平面に沿う反射要素２１の断面構造を示している。
図１７が示すように、反射要素２１において、表示面１０Ｓに沿う面が底面２１Ｓｕであり、反射面２１Ｓと底面２１Ｓｕとに繋がる面が側面２１Ｓｓである。側面２１Ｓｓと底面２１Ｓｕとの交線が底面側端線であり、反射面２１Ｓと底面２１Ｓｕとの交線が先端線である。底面側端線での傾斜角θ、すなわち、底面２１Ｓｕと側面２１Ｓｓとが形成する角度が底面側傾斜角θＡであり、先端線での傾斜角θ、すなわち、反射面２１Ｓと底面２１Ｓｕとが形成する角度が先端側傾斜角θＢである。そして、表示領域１１において、底面側傾斜角θＡが先端側傾斜角θＢよりも大きく、かつ、底面側傾斜角θＡおよび先端側傾斜角θＢの各々は、１つの反射要素２１における先端線から底面側端線に向かう方向に沿って、単調に減少してもよい。あるいは、底面側傾斜角θＡが先端側傾斜角θＢよりも小さく、かつ、底面側傾斜角θＡおよび先端側傾斜角θＢは、１つの反射要素２１における先端線から底面側端線に向かう方向に沿って、単調に増加してもよい。

こうした構成では、各反射要素２１が備える側面２１Ｓｓが、反射面２１Ｓとして機能してもよい。

１０…表示体、１０Ｓ…表示面、１１，１１Ｃ，１１Ｄ…表示領域、１１Ａ…第１領域、１１Ｂ…第２領域、１１Ｇ…表示領域群、２１，３１…反射要素、２１ａ…第１反射要素、２１ｂ…第２反射要素、２１ｃ…第３反射要素、２１ｄ…第４反射要素、２１ｅ…第５反射要素、２１Ｓ…反射面、２１Ｓａ，３１Ｓ１…第１反射面、２１ｓｂ，３１Ｓ２…第２反射面、２１Ｓｓ…側面、２１Ｓｕ…底面、ＰＩＣ…画像、ＰＩＣａ…画像要素。

Claims (6)

1. 複数の表示領域から構成される１つ以上の表示領域群を含む表示面を備え、
   前記各表示領域は、前記表示面に入射する光を前記表示領域群ごとに１つの方向である観察方向が含まれる範囲に反射する複数の反射面を備え、前記反射面の並ぶ方向において、前記反射面の位置するピッチの平均値が、１μｍ以上３００μｍ以下の範囲に含まれ、
   前記各表示領域において、前記各反射面の法線方向は、前記表示領域に対して１つの方向であり、それによって、前記各表示領域に属する複数の前記反射面が、前記各表示領域に対して１つの画像要素を形成するように構成され、
   前記表示領域群は、前記反射面の法線方向が互いに異なる前記表示領域を含み、前記各表示領域が形成する前記画像要素によって前記表示領域群に固有の画像を前記観察方向に形成するように構成される
   表示体。
2. 前記反射面の並ぶ方向において、前記複数の反射面は一定の前記ピッチで並び、
   前記複数の反射面が並ぶ前記ピッチは、１μｍ以上３００μｍ以下である
   請求項１に記載の表示体。
3. 前記反射面と前記表示面との距離の最大値を前記反射面の高さとし、
   前記各表示領域において、前記各反射面の高さは、他の前記反射面の高さと互いに等しい
   請求項１または２に記載の表示体。
4. 前記各表示領域は、前記表示面と対向する平面視において多角形状を有する
   請求項１から３のいずれか一項に記載の表示体。
5. 前記表示体は、複数の誘電体層から構成される多層干渉層であって、複数の前記誘電体層の積み重なる方向において、互いに接する前記誘電体層間での屈折率が互いに異なることによって、所定の波長を有した光を反射するように構成された前記多層干渉層を備え、
   前記多層干渉層の表面は、前記反射面を含む
   請求項１から４のいずれか一項に記載の表示体。
6. 前記表示面は、複数の画素を備え、
   前記各表示領域が、単一の前記画素である
   請求項１から５のいずれか一項に記載の表示体。