WO2011068002A1 - 表示体及びラベル付き物品 - Google Patents

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WO2011068002A1
WO2011068002A1 PCT/JP2010/069313 JP2010069313W WO2011068002A1 WO 2011068002 A1 WO2011068002 A1 WO 2011068002A1 JP 2010069313 W JP2010069313 W JP 2010069313W WO 2011068002 A1 WO2011068002 A1 WO 2011068002A1
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display body
relief structure
light
relief
reflecting
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PCT/JP2010/069313
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French (fr)
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永野　彰
西原　隆
一成 三井
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凸版印刷株式会社
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to a display technology that provides, for example, an anti-counterfeit effect.
  • a display body including a diffraction grating in which a plurality of grooves are arranged As a display body having a visual effect different from that of a normal printed material, a display body including a diffraction grating in which a plurality of grooves are arranged is known.
  • the display body can display an image that changes according to the observation condition, or can display a stereoscopic image.
  • the spectral color shining in rainbow colors expressed by the diffraction grating cannot be expressed by a normal printing technique. Therefore, a display body including a diffraction grating is widely used for articles that require anti-counterfeiting measures.
  • JP-A-2-72320 describes that a pattern is displayed by arranging a plurality of diffraction gratings having different groove length directions or different lattice constants (that is, groove pitches).
  • the wavelength of the diffracted light that reaches the eyes of the observer changes. Therefore, when the above configuration is adopted, an image that changes to a rainbow color can be expressed.
  • a relief type diffraction grating formed with a plurality of grooves is generally used.
  • the relief type diffraction grating is usually obtained by duplicating from an original plate manufactured using photolithography.
  • a relief-type diffraction grating In manufacturing a relief-type diffraction grating, usually, first, an original plate is formed by such a method, and a metal stamper is produced therefrom by a method such as electroforming. Next, using this metal stamper as a matrix, a relief type diffraction grating is duplicated. That is, first, for example, a thermoplastic resin or a photocurable resin is applied on a thin transparent substrate in the form of a film or sheet made of polyethylene terephthalate (PET) or polycarbonate (PC). Next, a metal stamper is brought into close contact with the coating film, and heat or light is applied to the resin layer in this state. After the resin is cured, the metal stamper is peeled from the cured resin to obtain a replica of the relief type diffraction grating.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PC polycarbonate
  • this relief type diffraction grating is transparent. Therefore, usually, a reflective layer is formed on a resin layer provided with a relief structure by depositing a metal such as aluminum or a dielectric in a single layer or multiple layers by vapor deposition.
  • the display body obtained in this manner is attached to a base material made of, for example, paper or a plastic film via an adhesive layer or an adhesive layer. As described above, a display body with anti-counterfeit measures is obtained.
  • the original plate used for manufacturing the display body including the relief type diffraction grating is difficult to manufacture itself. Further, the transfer of the relief structure from the metal stamper to the resin layer must be performed with high accuracy. That is, high technology is required for manufacturing a display body including a relief type diffraction grating.
  • An object of the present invention is to provide a display body that exhibits a characteristic visual effect.
  • each of the one or more first relief structures includes a smooth first reflecting surface, a plurality of convex portions, or a plurality of concave portions.
  • each of the top surfaces of the plurality of convex portions or the bottom surfaces of the plurality of concave portions is a second reflective surface that is parallel to and smooth with respect to the first reflective surface, and the one or more first relief structures
  • Each is provided with a display configured to display a mixed color as a structural color.
  • a labeled article comprising the display according to the first aspect and an article that supports the display.
  • the top view which shows roughly an example of the 1st relief structure employable for the display body shown in FIG. FIG. 6 is a sectional view taken along line VI-VI of the structure shown in FIG. 5.
  • the top view which shows schematically the further another example of the 1st relief structure employable as the display body shown in FIG. The top view which shows schematically the further another example of the 1st relief structure employable as the display body shown in FIG.
  • the top view which shows schematically the further another example of the 1st relief structure employable as the display body shown in FIG. The top view which shows schematically the further another example of the 1st relief structure employable as the display body shown in FIG.
  • positioned irregularly is displaying mixed colors as a structural color.
  • FIG. 27 is a cross-sectional view of the structure shown in FIG. 26 taken along line XXI-XXI.
  • the top view which shows an example of arrangement
  • Sectional drawing which shows schematically an example of the structure employable for the display body which concerns on the 3rd aspect of this invention.
  • Sectional drawing which shows schematically the other example of the structure employable as the display body which concerns on the 3rd aspect of this invention.
  • Sectional drawing which shows schematically the further another example of the structure employable for the display body which concerns on the 3rd aspect of this invention.
  • the top view which shows roughly an example of the image which the display body which concerns on the 3rd aspect of this invention displays with respect to the observer observing from a normal line direction.
  • the perspective view which shows roughly an example of the image which the display body shown in FIG. 35 displays with respect to the observer observing from the diagonal direction.
  • the top view which shows roughly the other example of the image which the display body which concerns on the 3rd aspect of this invention displays with respect to the observer observing from a normal line direction.
  • the perspective view which shows roughly an example of the image which the display body shown in FIG. 37 displays with respect to the observer observing from the diagonal direction.
  • the top view which shows roughly the modification of the display body shown in FIG. FIG. 40 is a cross-sectional view of the display body shown in FIG. 39 taken along line XXXIII-XXXIII.
  • the perspective view which shows roughly an example of the image which the display body shown in FIG.39 and FIG.40 displays with respect to the observer observing from the diagonal direction.
  • FIG. 43 is a plan view schematically showing another modification of the relief structure shown in FIG. 42.
  • the top view which shows roughly an example of the display body containing the relief structure shown in FIG. The perspective view which shows schematically an example of the image which the display body shown in FIG. 45 displays.
  • FIG. 49 is a cross-sectional view of the labeled article shown in FIG. 48 taken along the line IL-IL.
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing a display body according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II of the display shown in FIG. 1 and 2, the X direction and the Y direction are parallel to the display surface and perpendicular to each other.
  • the Z direction is a direction perpendicular to the X direction and the Y direction.
  • the display body 1 includes a laminate of a light transmission layer 11 and a light reflection layer 12 as shown in FIG.
  • the light transmission layer 11 side is the front side (observer side)
  • the light reflection layer 12 side is the back side.
  • the light transmission layer 11 includes a base material 111 and a relief structure forming layer 112.
  • the base material 111 has light transmittance.
  • the substrate 111 is typically transparent, particularly colorless and transparent.
  • a resin having relatively high heat resistance such as PET and polycarbonate (PC) can be used.
  • the substrate 111 is a film or sheet that can be handled by itself.
  • the base material 111 serves as a base for the relief structure forming layer 112 and also serves to protect the relief structure forming layer 112 from damage.
  • the substrate 111 can be omitted.
  • the relief structure forming layer 112 is a layer formed on the base material 111.
  • the relief structure forming layer 112 is light transmissive.
  • the relief structure forming layer 112 is typically transparent, particularly colorless and transparent.
  • the material of the relief structure forming layer 112 for example, a thermoplastic resin or a photocurable resin can be used.
  • the relief structure forming layer 112 is obtained, for example, by applying a thermoplastic resin or a photocurable resin on the substrate 111 and curing the resin while pressing a stamper against the coating film.
  • the light reflection layer 12 covers the surface of the relief structure forming layer 112 on which the relief structures RS1 and RS2 are provided.
  • a metal layer made of a metal material such as aluminum, silver, gold, and alloys thereof can be used.
  • a dielectric layer having a refractive index different from that of the relief structure forming layer 112 may be used as the light reflecting layer 12.
  • a laminate of dielectric layers having different refractive indexes between adjacent ones, that is, a dielectric multilayer film may be used.
  • those in contact with the relief structure forming layer 112 preferably have a refractive index different from that of the relief structure forming layer 112.
  • the light reflecting layer 12 can be formed by, for example, a vapor deposition method such as a vacuum evaporation method or a sputtering method.
  • the light reflecting layer 12 may cover the entire surface of the relief structure forming layer 112 on which the relief structures RS1 and RS2 are provided, or may cover only a part thereof.
  • the light reflecting layer 12 covering only a part of the relief structure forming layer 112, that is, the patterned light reflecting layer 12, forms a light reflecting layer as a continuous film by, for example, a vapor deposition method, and then a chemical or the like. Is obtained by dissolving a part thereof.
  • the patterned light reflecting layer 12 forms a light reflecting layer as a continuous film, and then has a higher adhesive force to the light reflecting layer compared to the adhesion of the light reflecting layer to the relief structure forming layer. Is obtained by peeling a part of the light reflection layer from the relief structure forming layer.
  • the patterned light reflecting layer 12 can be obtained by performing vapor deposition using a mask or utilizing a lift-off process.
  • the display body 1 can further include other layers such as an adhesive layer, a resin layer, and a printing layer.
  • the adhesive layer is provided so as to cover the light reflecting layer 12.
  • the shape of the surface of the light reflection layer 12 is generally almost the same as the shape of the interface between the light transmission layer 11 and the light reflection layer 12. .
  • the adhesive layer is provided, it is possible to prevent the surface of the light reflecting layer 12 from being exposed. Therefore, it is possible to make it difficult to duplicate the relief structure of the previous interface.
  • the adhesive layer is formed on the light transmission layer 11.
  • the resin layer is, for example, a hard coat layer intended to prevent the surface of the display body 1 from being scratched during use, an antifouling layer that suppresses adhesion of dirt, and reflection of light on the surface of the substrate. Antireflection layer to prevent, or antistatic layer.
  • the resin layer is provided on the front side with respect to the laminate of the light transmission layer 11 and the light reflection layer 12. For example, when the light transmission layer 11 side is the back side and the light reflection layer 12 side is the front side, in addition to being able to suppress damage to the light reflection layer 12 by covering the light reflection layer 12 with a resin layer, It is possible to make it difficult to duplicate the surface relief structure for the purpose of counterfeiting.
  • relief structures RS1 and RS2 will be described.
  • relief structures RS ⁇ b> 1 and RS ⁇ b> 2 are provided on the surface of the relief structure forming layer 112.
  • the relief structure RS1 is provided on the surface of the relief structure forming layer 112 at a position corresponding to the region 13 shown in FIG.
  • three relief structures RS1 are provided on the surface of the relief structure forming layer 112, and these relief structures RS1 display the letters “T”, “O”, and “P” shown in FIG. 1, respectively.
  • the relief structure RS2 is provided on the surface of the relief structure forming layer 112 at a position corresponding to the region 17 shown in FIG. These relief structures RS2 display the shadows of the characters “T”, “O”, and “P” displayed by the relief structure RS1, respectively.
  • Relief structures RS1 and RS2 have different structures as described below.
  • First relief structure In describing the first relief structure RS1, first, the relationship among the grating constant (groove pitch) of the diffraction grating, the wavelength of the illumination light, the incident angle of the illumination light, and the emission angle of the diffracted light will be described.
  • the diffraction grating When an illumination light source is used to irradiate the diffraction grating with illumination light, the diffraction grating emits strong diffracted light in a specific direction according to the traveling direction and wavelength of the illumination light that is incident light.
  • d represents the grating constant of the diffraction grating
  • m represents the diffraction order
  • ⁇ represents the wavelengths of the incident light and the diffracted light.
  • ⁇ represents the exit angle of the 0th-order diffracted light, that is, the regular reflection light RL.
  • the absolute value of ⁇ is equal to the incident angle of the illumination light, and in the case of a reflective diffraction grating, the incident direction of the illumination light and the emission direction of the specularly reflected light are the method of the interface where the diffraction grating is provided. Symmetric with respect to line NL.
  • the angle ⁇ is 0 ° or more and less than 90 °.
  • the angle ⁇ is determined as follows. A positive value is obtained when the exit direction and the exit direction of the specularly reflected light are within the same angular range, and a negative value when the exit direction of the diffracted light and the incident direction of the illumination light are within the same angular range.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing a state in which a diffraction grating having a small grating constant emits first-order diffracted light.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing how a diffraction grating having a large grating constant emits first-order diffracted light.
  • the point light source LS emits white light including a light component R having a wavelength in the red region, a light component G having a wavelength in the green region, and a light component B having a wavelength in the blue region.
  • the light components G, B, and R emitted from the point light source LS are incident on the diffraction grating GR at an incident angle ⁇ .
  • the diffraction grating GR emits the diffracted light DL_g as a part of the light component G at an exit angle ⁇ _g, emits the diffracted light DL_b as a part of the light component B at an exit angle ⁇ _b, and diffracted light as a part of the light component R.
  • DL_r is emitted at an emission angle ⁇ _r.
  • the diffraction grating GR also emits diffracted light of other orders at an angle derived from Equation (1).
  • the diffraction grating emits diffracted light at different exit angles depending on its wavelength. Therefore, under white light sources such as the sun and fluorescent lamps, the diffraction grating emits light having different wavelengths at different angles. Therefore, under such illumination conditions, the display color of the diffraction grating changes to iridescent as the observation angle changes. Further, as the lattice constant increases, the diffracted light is emitted in a direction closer to the regular reflection light RL, and the difference between the emission angles ⁇ _g, ⁇ _b, and ⁇ _r becomes smaller.
  • the diffraction grating when illumination light is incident on the diffraction grating having the grating constant d at an incident angle ⁇ , the diffraction grating emits diffracted light at an emission angle ⁇ .
  • the diffraction efficiency for light of wavelength ⁇ varies depending on the grating constant of the diffraction grating, the depth of the groove, and the like, and can be calculated from the following equation (2).
  • ⁇ represents the diffraction efficiency (value between 0 and 1)
  • r represents the groove depth of the diffraction grating
  • L represents the groove width of the diffraction grating
  • d represents the grating constant
  • ⁇ represents illumination. It represents the incident angle of light
  • ⁇ represents the wavelengths of illumination light and diffracted light.
  • the diffraction efficiency ⁇ varies depending on the groove depth r, the lattice constant d, the incident angle ⁇ , and the wavelength ⁇ .
  • the diffraction efficiency ⁇ tends to gradually decrease as the diffraction order m becomes higher.
  • FIG. 5 is a plan view schematically showing an example of a first relief structure that can be employed in the display body shown in FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI of the structure shown in FIG.
  • the relief structure RS1 includes a smooth first reflecting surface 21 and a plurality of convex portions each having an upper surface and a side surface, or a plurality of concave portions each having a bottom surface and a side wall.
  • the top surface of the convex portion or the bottom surface of the concave portion is a second reflective surface 22 that is parallel to the reflective surface 21 and smooth.
  • the second reflecting surface 22 constitutes the upper surface of the convex portion when viewed from the base material 111 side.
  • the convex portion or the concave portion has a circular shape when viewed from a direction perpendicular to the reflecting surface 21.
  • the convex portions or the concave portions are regularly arranged.
  • the array of convex portions or concave portions forms a triangular lattice.
  • the arrangement of the convex portions or the concave portions may form another lattice, for example, a square lattice or a rectangular lattice. When such an arrangement is adopted, diffracted light derived from the periodic structure of the diffraction grating can be used for display.
  • the reflective surface 22 has the same shape and dimensions.
  • the reflecting surface 22 has a circular shape.
  • the reflective surface 22 is regularly arranged corresponding to the convex part or the concave part.
  • the reflective surface 22 has, for example, a length and width in the range of 2 to 50 ⁇ m, in the range of 5 to 50 ⁇ m, or in the range of 0.3 to 10 ⁇ m.
  • the reflecting surfaces 22 are arranged at an average interval in the range of 2 to 50 ⁇ m, in the range of 5 to 50 ⁇ m, or in the range of 0.3 to 10 ⁇ m, for example.
  • the exit angle of the diffracted light can be limited within a narrow angle range. In other words, diffracted light having different wavelengths can be simultaneously incident on the observer's eyes, and thus the observer can perceive color mixing.
  • the distance between the centers of the reflecting surfaces 22 is excessively long, it becomes difficult to emit diffracted light with sufficiently high intensity to the relief structure RS1.
  • the length and width of the reflecting surface 22 are measured as follows. First, of the line segments connecting two points on the outline of the reflective layer 22, the longest one is determined. The length of this line segment is the length of the reflecting surface 22. Next, a rectangle or square having a side parallel to the line segment and circumscribed on the outline of the reflective layer 22 is selected. The width of the reflecting surface 22 is the length of the rectangular or square side that is perpendicular to the previous line segment.
  • the height of the reflecting surface 22 with respect to the reflecting surface 21 is, for example, in the range of 0.1 to 0.5 ⁇ m, and typically in the range of 0.15 to 0.4 ⁇ m.
  • the height of the reflecting surface 22 with respect to the reflecting surface 21 affects the diffraction efficiency. When this height is within the above range, bright display is possible. When this height is reduced, the influence of external factors during manufacturing, for example, changes in the state and environment of the manufacturing apparatus and slight changes in the material composition on the optical properties of the relief structure RS1 increases. On the other hand, when this height is large, it is difficult to form the relief structure RS1 with high shape accuracy and dimensional accuracy.
  • Second reflected light having a wavelength and reflected by the reflecting surface 22 may cause constructive interference or destructive interference. If the relief structure RS1 is formed with high shape accuracy, colored light can be emitted as reflected light to the relief structure RS1 using this constructive interference or destructive interference.
  • the height of the reflection surface 22 with respect to the reflection surface 21 may be constant or different for all the reflection surfaces 22 included in the relief structure RS1.
  • each relief structure RS1 typically, in each relief structure RS1, the height of the reflecting surface 22 with respect to the reflecting surface 21 is constant for all the reflecting surfaces 22 included in the relief structure RS1.
  • Such a structure is advantageous in that the diffraction efficiency in a certain wavelength region is lower than the diffraction efficiency in other wavelength regions.
  • the side surface of the convex portion (side wall in the case of a concave portion) extending from the end of the reflective surface 21 to the end of the reflective surface 22 is, for example, substantially perpendicular to the reflective surface 21.
  • This side wall (or side surface) may be inclined with respect to the reflecting surface 21.
  • the ratio S1 / S of the area S1 of the reflecting surface 21 to the area S is in the range of 20% to 80%, for example. Typically in the range of 40% to 60%. Further, the ratio S2 / S of the area S2 of the reflecting surface 22 to the area S is, for example, in the range of 80% to 20%, and typically in the range of 60% to 40%.
  • the ratio (S1 + S2) / S of the sum S1 + S2 of the area S1 and the area S2 to the area S is, for example, 10% to 100%, and typically 50% to 100%.
  • the brightest display is possible.
  • the achievable brightness is 50% for each of the ratios S1 / S and S2 / S. It is about 30% of the achievable brightness.
  • FIG. 7 to 11 are plan views schematically showing another example of the first relief structure that can be adopted in the display body shown in FIG.
  • the relief structure RS1 shown in FIGS. 7 to 11 is the same as the relief structure RS1 described with reference to FIGS. 5 and 6 except for the following points.
  • the reflecting surface 22 has an elliptical shape.
  • the reflecting surface 22 has an octagonal shape.
  • the reflection surface 22 has a star shape and is irregularly arranged.
  • the reflection surface 22 has a cross shape and is irregularly arranged.
  • the reflection surface 22 has a square shape and is irregularly arranged.
  • a part of the adjacent reflection surfaces 22 is in contact with each other.
  • symbols L and W represent the length and width of the reflecting surface 22, respectively.
  • the reflective surface 22 can have various shapes.
  • the reflection surface 22 may be regularly arranged or irregularly arranged. And when the reflective surface 22 is arrange
  • FIG. 12 is a diagram schematically showing how the diffraction grating emits diffracted light.
  • FIG. 13 is a diagram schematically illustrating how the first relief structure emits scattered light.
  • the diffraction grating shown in FIG. 12 is composed of a plurality of grooves GR whose length direction is parallel to the Y direction and arranged at a constant pitch in the X direction.
  • the illumination light IL enters the diffraction grating from a direction perpendicular to the Y direction, for example, the Z direction
  • the diffraction grating emits diffracted lights DL_r, DL_g, and DL_b in a direction perpendicular to the Y direction.
  • the exit angles of the diffracted lights DL_r, DL_g, and DL_b are obtained from Expression (1).
  • the reflection surfaces 22 are two-dimensionally arranged. Therefore, for example, when the illumination light IL enters the relief structure RS1 from the Z direction, the relief structure RS1 emits the diffracted lights DL_r, DL_g, and DL_b in various directions.
  • the difference in exit angle according to the diffraction order is small.
  • the difference in the emission angle according to the wavelength is also small.
  • the reflecting surface 22 has a length and a width in the range of 2 to 50 ⁇ m and is arranged at intervals in the range of 2 to 50 ⁇ m
  • the relief structure RS1 is in the traveling direction of the regular reflected light. Diffracted light is emitted within an angle range of about ⁇ 19 °.
  • the relief structure RS1 is in the traveling direction of the specularly reflected light. Diffracted light is emitted within an angle range of about ⁇ 8 °.
  • general light sources such as the sun and room lights are not ideal point light sources.
  • the illumination light incident on the display body includes light reflected or scattered by fine particles in the air, the ground, the floor, the walls, and the like. Therefore, when the display body is observed at a close distance from a direction in which the specular reflection light can be observed, various diffracted lights having different orders and wavelengths are simultaneously incident on the observer's eyes.
  • the observer perceives color mixing. For example, when red light having a wavelength of 630 nm and green light having a wavelength of 540 nm are incident on the eyes of the observer, the observer perceives yellow. When green light having a wavelength of 540 nm and blue light having a wavelength of 460 nm are incident on the observer's eyes, the observer perceives cyan, that is, light blue. A more specific example is described below.
  • the diameter of the reflecting surface 22 is about 10 ⁇ m, and each of the ratio S1 / S and the ratio S2 / S is about 50%. It is assumed that the height of the reflecting surface 22 with respect to is 0.2 ⁇ m.
  • Such a relief structure RS1 can be regarded as a diffraction grating having a grating constant of about 14 ⁇ m when observed from a direction perpendicular to the broken line A or B.
  • the relief structure RS1 when the relief structure RS1 is illuminated with white light from a direction perpendicular to the reflecting surface 21, the relief structure RS1 has a wavelength of, for example, 630 nm as + 1st order diffracted light in a direction perpendicular to the broken line A or B. Is emitted with an emission angle of about 2.58 °, light with a wavelength of 540 nm is emitted with an emission angle of about 2.21 °, and light with a wavelength of 460 nm is emitted with an emission angle of about 1.88 °. .
  • the relief structure RS1 emits light having a wavelength of 630 nm as a + second-order diffracted light in a direction perpendicular to the broken line A or B at an emission angle of about 5.16 °, and light having a wavelength of 540 nm. Is emitted at an emission angle of about 4.42 °, and light having a wavelength of 460 nm is emitted at an emission angle of about 3.77 °. That is, the relief structure RS1 emits diffracted light having different wavelengths and diffraction orders within a very narrow angle range.
  • this relief structure RS1 can be regarded as a diffraction grating having a lattice constant slightly smaller than about 14 ⁇ m when observed from a direction perpendicular to the broken line C, for example. Accordingly, when the relief structure RS1 is illuminated with white light from a direction perpendicular to the reflecting surface 21, the relief structure RS1 emits + 1st order diffracted light and + 2nd order diffracted light at a small exit angle in a direction perpendicular to the broken line C. To do. Accordingly, also in this case, the relief structure RS1 emits diffracted light having different wavelengths and diffraction orders within a narrow angle range.
  • the diameter of the reflecting surface 22 is about 1 ⁇ m, and the ratio S1 / S and the ratio S2 / S are each about 50%.
  • Such a relief structure RS1 can be regarded as a diffraction grating having a grating constant of about 1.4 ⁇ m when observed from a direction perpendicular to the broken line A or B.
  • the relief structure RS1 when the relief structure RS1 is illuminated with white light from a direction perpendicular to the reflecting surface 21, the relief structure RS1 has a wavelength of, for example, 630 nm as + 1st order diffracted light in a direction perpendicular to the broken line A or B. Is emitted with an emission angle of about 26.7 °, light with a wavelength of 540 nm is emitted with an emission angle of about 22.7 °, and light with a wavelength of 460 nm is emitted with an emission angle of about 19.2 °. . Further, as described above, the light source is not an ideal point light source under normal illumination conditions.
  • the relief structure RS1 when the relief structure RS1 is illuminated with white light from a direction perpendicular to the reflecting surface 21, white light is incident on the relief structure RS1 not only from the normal direction but also from an oblique direction.
  • the relief structure RS1 When white light is incident on the relief structure at an incident angle of 1.0 ° from the direction perpendicular to the broken line C, the relief structure RS1 has, for example, a wavelength of + 1st order diffracted light in the direction perpendicular to the broken line C.
  • the relief structure RS1 emits diffracted light having different wavelengths within an extremely narrow angle range. Therefore, the observer perceives color mixing.
  • the color mixture perceived by the observer further depends on the height of the reflecting surface 22 with respect to the reflecting surface 21. This will be described below.
  • the diffraction efficiency ⁇ of the diffraction grating can be said to be a function of the groove depth r (or the height of the convex portion) and the wavelength ⁇ of the illumination light. Based on this, when considering observing the diffraction grating while illuminating with white light, the diffraction efficiency of a certain wavelength region is lower than the diffraction efficiency of other wavelength regions, and these wavelength regions are It can be understood that this depends on the depth r of the groove.
  • the color perceived by the observer when the diffraction grating is illuminated with white light is affected not only by the incident angle ⁇ of the illumination light, the grating constant d, and the observation direction, but also by the groove depth r. Therefore, the height of the reflecting surface 22 with respect to the reflecting surface 21 affects the color perceived by the observer when the relief structure RS1 is illuminated with white light.
  • the color displayed by the relief structure RS1 does not change as much as a general diffraction grating even if the observation direction is slightly changed. This will be described below.
  • the relief structure RS1 displays a mixed color as the structural color. Even if the observation direction is slightly changed from the normal direction, the color displayed by the relief structure RS1 hardly changes. When the observation direction is changed greatly from the normal direction, the relief structure RS1 does not emit diffracted light. Such a visual effect cannot be achieved with a diffraction grating and a hologram, as well as with a general printed matter, and it cannot be achieved with a combination of a light scattering structure and a colored layer. That is, the relief structure RS1 provides a very special visual effect.
  • the reflecting surface 22 has the same shape. Such a relief structure is easy to manufacture.
  • the original plate used for forming the relief structure RS1 is manufactured by a method including a step of drawing a charged particle beam on a resin layer and a step of subjecting the resin layer to a development process.
  • the depth of the concave portion or the height of the convex portion is controlled by adjusting the intensity of the charged particle beam and the irradiation time.
  • the reflecting surface 22 has a different shape, it is difficult to obtain a relief structure in which the depth of the concave portion or the height of the convex portion is uniform even if the intensity of the charged particle beam and the irradiation time are adjusted.
  • the reflective surface 22 has the same shape, a relief structure in which the depth of the concave portion or the height of the convex portion is uniform can be obtained as compared with the case where the reflective surface 22 has a different shape. Easy.
  • the relief structure RS1 can be easily designed. That is, accurate optical design and optical simulation can be performed, and a high-quality master can be produced with high reproducibility. Therefore, the difference in optical performance between the design and the actual product can be minimized, and stray light can be minimized.
  • the reflection surface 22 may be different from each other in at least one of shape, size, and center-to-center distance.
  • FIG. 14 is a plan view schematically showing still another example of the first relief structure that can be employed in the display shown in FIG.
  • the relief structure RS1 shown in FIG. 14 has a reflective surface 22 having a circular shape, a reflective surface 22 having a smaller circular shape, a reflective surface 22 having an octagonal shape, and a star shape. And a reflecting surface 22 having a cross shape. These reflecting surfaces 22 are arranged irregularly.
  • Such a relief structure RS1 can be regarded as a structure in which a large number of minute diffraction gratings having different lattice constants are arranged. Therefore, this relief structure RS1 emits diffracted light of various wavelengths in the same direction. Therefore, the relief structure RS1 provides a visual effect similar to that described with reference to FIG. The reason why the relief structure RS1 in which the reflecting surfaces 22 are irregularly arranged provides the above-described visual effect will be described in more detail later.
  • such a structure has the following advantages.
  • authenticity determination using the arrangement of the reflection surface 22 is possible.
  • the reflective surfaces 22 having different shapes are alternately arranged, when such a structure is confirmed by observation using an optical microscope for a certain display body, the display body is determined to be genuine. Can do. Therefore, a person who attempts to manufacture a counterfeit product not only realizes a visual effect similar to the genuine product when observed with the naked eye, but also needs to make the shape of the reflection surface 22 equal to the genuine product. Therefore, such a structure is effective in restraining the manufacture of counterfeit products.
  • such a structure is relatively difficult to manufacture, and therefore, the display body 1 including such a structure is difficult to forge. Therefore, when the above structure is adopted, the effect of preventing forgery of the display body 1 is further enhanced.
  • the length and width of the reflecting surface 22 or the distance between the centers of the reflecting surfaces 22 is preferably in the range of 5 to 10 ⁇ m. In this way, diffracted light with various wavelengths can be emitted into the relief structure RS1 within a narrow angle range. Therefore, it is possible to prevent the display color of the relief structure RS1 from appearing rainbow.
  • the length and width of the reflecting surface 22 or the center-to-center distance of the reflecting surface 22 is preferably in the range of 0.3 to 5 ⁇ m.
  • the relief structure RS1 in which the reflecting surfaces 22 are irregularly arranged can be regarded as a structure in which a large number of minute diffraction gratings having different lattice constants are arranged. Accordingly, even when the length and width of the reflecting surface 22 or the distance between the centers of the reflecting surfaces 22 is made shorter than when the reflecting surfaces 22 are regularly arranged, the display color of the relief structure RS1 is iridescent. It can be prevented from seeing.
  • the height of the reflection surface 22 with respect to the reflection surface 21 may be different between a certain region and another region.
  • the height of the reflective surface 22 with respect to the reflective surface 21 in the “T” -shaped region, the “O” -shaped region, and the “P” -shaped region. May be different. In this way, the characters “T”, “O”, and “P” can be displayed in different colors.
  • the height of the reflecting surface 22 with respect to the reflecting surface 21 may be made different within one region. In this case, it is difficult to realize when the height of the reflecting surface 22 with respect to the reflecting surface 21 is made equal in one region, and it is possible to display a color mixture that is difficult to reproduce by forgery. it can.
  • the reflecting surface 22 has a circular shape or a polygonal shape having five or more vertices, particularly a regular polygonal shape.
  • the optical effect exhibited by the relief structure RS1 employing such a structure is less dependent on the azimuth angle in the observation direction.
  • the “azimuth angle” is used assuming that the polar axis is perpendicular to the reflecting surface 21. Therefore, even when the illumination direction or the observation direction changes, the display color hardly changes.
  • FIG. 15 is a diagram schematically showing a state in which the first relief structure in which the second reflecting surfaces are irregularly arranged displays a mixed color as a structural color.
  • FIG. 16 is a diagram schematically illustrating a state in which light reflected by the first and second reflecting surfaces of the first relief structure interferes.
  • the relief structure RS1 in which the reflecting surfaces 22 are irregularly arranged can be regarded as a structure in which a large number of minute diffraction gratings having different lattice constants are arranged. Therefore, as shown in FIG. 15, when the display body 1 is irradiated with the illumination light IL, the relief structure RS1 emits regular reflection light RL and diffracted light DL having the same wavelength in various directions.
  • the optical path difference between the light RL2 reflected by the reflective surface 22 and the light RL1 reflected by the reflective surface 21 is as shown in FIG. Is twice the product of the height r of the reflecting surface 22 and cos ⁇ . Therefore, if the refractive index of the light transmission layer 11 is n, the phase difference between these lights is the product of 2 ⁇ / ⁇ and 2r cos ⁇ .
  • the relief structure RS1 emits the specularly reflected light RL with high intensity and emits the diffracted light DL with weak intensity.
  • the relief structure RS1 emits the regular reflection light RL with a low intensity and emits the diffracted light DL with a high intensity.
  • the depth of the concave portion or the height of the convex portion is set to about 0.1 ⁇ m.
  • the visible range is 380 nm to 780 nm
  • such a concave or convex portion reflects the visible light, thereby causing an optical path difference of about half the wavelength. That is, the phase difference caused by such a concave or convex portion does not cause the diffraction efficiency in a part of the wavelength range within the visible wavelength range to be significantly smaller than the diffraction efficiency in the other wavelength range.
  • the depth of the concave portion or the height of the convex portion is increased to some extent, light of a certain wavelength in the visible range causes constructive interference, and light of other wavelengths in the visible range causes destructive interference.
  • the diffraction efficiency in a part of the wavelength range within the visible wavelength range is significantly smaller than the diffraction efficiency in the other wavelength ranges.
  • the relief structure RS1 in which the reflection surfaces 22 are irregularly arranged can be regarded as a structure in which a large number of minute diffraction gratings having different lattice constants are arranged. Therefore, the relief structure in which the concave portions or the convex portions are arranged irregularly emits diffracted light having different wavelengths in the same direction.
  • the relief structure RS displays a mixed color as the structural color.
  • the color mixture displayed by the relief structure RS hardly changes even if the observation direction is slightly changed.
  • This effect is influenced by the degree of order of the arrangement of the reflecting surface 22. Ideally it would be completely chaotic, but such a structure is difficult to design and manufacture. Accordingly, as exemplified below, it is desirable to determine the arrangement of the reflecting surface 22 in consideration of the usage pattern of the display body 1.
  • the incident angle of the illumination light Varies within an angular range of about 1.5 °.
  • a diffraction grating having a grating constant of 20 ⁇ m or more can emit diffracted light in the same direction for all wavelengths in the visible range. Therefore, if the reflecting surface 22 is irregularly arranged in any region having a diameter of 20 ⁇ m or more, such a relief structure RS1 does not display a chromatic color derived from the periodic structure.
  • the intensity distribution of the diffracted light can be expressed by the following formula (3).
  • I N represents the normalized intensity of the diffracted light
  • a represents the average of the dimensions of the reflecting surface 21 or 22
  • ⁇ represents the exit angle of the diffracted light.
  • the divergence angle is about 20 ° or more, the regular reflection light does not interfere with the above-described mixed color display. Since the visible region is centered on about 500 nm, 500 nm is used here as the wavelength ⁇ . In this case, if the dimension a is 1.5 ⁇ m or less, a spread angle of about 20 ° or more can be realized.
  • the intensity of the light produced by the interference between the light reflected by the reflecting surface 21 and the light reflected by the reflecting surface 22 is approximately proportional to the value calculated from the following equation (4).
  • FIG. 17 is a u'v 'chromaticity diagram showing an example of a color change that occurs when the height difference between the first and second reflecting surfaces is changed within a range of 0.10 to 0.30 ⁇ m.
  • white circles indicate the display color when the difference in height between the reflecting surfaces 21 and 22 is zero, that is, white.
  • the difference in height between the reflecting surfaces 21 and 22 is about 0.10 ⁇ m
  • white is displayed.
  • this height difference is about 0.15 ⁇ m
  • yellow is displayed.
  • the chromaticity coordinates rotate around the white chromaticity coordinates. Therefore, for the display of chromatic colors, it is desirable that the difference in height between the reflecting surfaces 21 and 22 is about 0.15 ⁇ m or more.
  • the chromaticity coordinate makes one round around the white chromaticity coordinate. That is, by setting the height difference within the range of 0.15 to 0.30 ⁇ m, all colors can be expressed. However, the intensity of green is relatively low.
  • FIG. 18 is a u'v 'chromaticity diagram showing an example of a color change that occurs when the difference in height between the first and second reflecting surfaces is changed within a range of 0.30 to 0.50 ⁇ m.
  • FIG. 19 is a u′v ′ chromaticity diagram showing an example of a color change that occurs when the difference in height between the first and second reflecting surfaces is changed within a range of 0.50 to 0.70 ⁇ m.
  • the relief structure RS1 having a large difference in height between the reflecting surfaces 21 and 22 is difficult to form. Accordingly, considering the matters described with reference to FIGS. 17 to 19 and the ease of manufacturing, the difference in height between the reflecting surfaces 21 and 22 can be set within a range of 0.15 to 0.50 ⁇ m. Preferably, it is more preferably set within the range of 0.15 to 0.30 ⁇ m.
  • the relief structure RS1 becomes difficult to form as the ratio of the difference in height between the reflecting surfaces 21 and 22 and the distance between the reflecting surfaces 22 increases.
  • These ratios are preferably 1 or less. Since the difference in height between the reflecting surfaces 21 and 22 is preferably 0.50 ⁇ m or less, the dimension of the reflecting surface 22 is preferably 0.50 ⁇ m or more, and the distance between the reflecting surfaces 22 is 0.50 ⁇ m or more. Preferably there is. Therefore, the center-to-center distance of the reflecting surface 22 is preferably 1.0 ⁇ m or more.
  • the optical path difference between the light reflected by the reflecting surface 22 and the light reflected by the reflecting surface 21 is represented by 2nr cos ⁇ .
  • the incident angle ⁇ of the illumination light propagating in the light transmission layer 11 to the relief structure RS1 can affect the display color. .
  • the incident angle ⁇ can be obtained from the incident angle ⁇ 0 of the illumination light propagating in the air to the resin layer 11.
  • the incident angle ⁇ obtained in this way the color change that occurs when the incident angle ⁇ 0 is continuously changed from 0 ° to 90 ° was examined by the same method as described above.
  • the difference r between the refractive index n of the resin layer 11 and the height of the reflecting surfaces 21 and 22 was set to 1.5 and 0.30 ⁇ m, respectively. The results are shown in FIGS.
  • FIG. 20 is a u′v ′ chromaticity diagram illustrating an example of a color change that occurs when the incident angle ⁇ 0 of illumination light is changed within a range of 0 ° to 90 °.
  • FIG. 21 is a u′v ′ chromaticity diagram illustrating an example of a color change that occurs when the incident angle ⁇ 0 of illumination light is changed within a range of 20 ° to 40 °.
  • the display color changes from orange to cyan. That is, when the incident angle ⁇ 0 is greatly changed, a change in display color can be perceived.
  • the incident angle ⁇ 0 when the incident angle ⁇ 0 is in the range of 20 ° to 40 °, the change in display color according to the incident angle ⁇ 0 is small. Within this range, yellow is displayed regardless of the incident angle ⁇ 0 . That is, under normal observation conditions, the display color of the relief structure RS1 does not change even if the incident angle ⁇ 0 changes somewhat. Therefore, under normal observation conditions, the display color of the relief structure RS1 does not change even if the observation direction changes slightly.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view schematically showing an example of a diffraction grating.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view schematically showing another example of the diffraction grating.
  • the diffraction grating RS shown in FIGS. 22 and 23 has a relief structure.
  • These diffraction gratings RS have a structure in which a plurality of grooves GR are arranged in the width direction. In each diffraction grating RS, the width of the groove GR and the distance between the center lines are constant.
  • the diffraction grating RS shown in FIG. 23 has a rectangular wave cross section perpendicular to the length direction of the groove GR.
  • the diffraction grating RS shown in FIG. 22 does not include a plane corresponding to the reflecting surfaces 21 and 22. Therefore, the light scattering structure RS does not show the coloring effect described using the above mathematical formula.
  • the diffraction grating RS shown in FIG. 23 includes reflection surfaces 21 ′ and 22 ′ corresponding to the reflection surfaces 21 and 22, respectively, it is formed with sufficient shape accuracy to show the coloring effect described using the above mathematical formula. It has not been done. Specifically, fine irregularities exist on the reflecting surfaces 21 ′ and 22 ′, or the height of the reflecting surface 22 ′ with respect to the reflecting surface 21 ′ is not uniform. This is because, in a normal manufacturing process, it is difficult to form a diffraction grating or a light scattering structure with sufficient shape accuracy so as to exhibit the coloring effect described using the above mathematical formulas, and particularly high for a light scattering structure. Shape accuracy is not required. Rather, irregular shapes are caused by the advantage of light scattering ability.
  • the diffraction grating is generally used for spectroscopic purposes.
  • a diffraction grating used for such a purpose does not employ a configuration in which diffracted light having different wavelengths is emitted within a narrow angle range.
  • the depth of the concave portion or the height of the convex portion is 0.1 ⁇ m or less.
  • the coloring effect described using the above mathematical formula cannot be obtained. That is, in this case, the effect of making the diffraction efficiency in a part of the visible region, for example, the wavelength range of about 380 nm to about 700 nm or about 380 nm to about 780 nm sufficiently smaller than the diffraction efficiency in other wavelength regions. Cannot be obtained.
  • the second relief structure RS ⁇ b> 2 is provided on the surface of the relief structure forming layer 112.
  • the second relief structure RS2 displays a structural color.
  • the second relief structure RS2 exhibits an optical effect different from that of the first relief structure RS1. Note that the second relief structure RS2 can be omitted.
  • the second relief structure RS2 is, for example, a diffraction grating or a hologram. Alternatively, the second relief structure RS2 is a light scattering structure that displays an achromatic color regardless of the observation direction. Alternatively, the second relief structure RS2 is a light absorption structure. Alternatively, the second relief structure RS2 is a combination of two or more thereof. The light scattering structure and the light absorption structure will be described later with reference to the drawings.
  • the second relief structure RS2 exhibits an optical effect different from that of the first relief structure RS1. Therefore, when the second relief structure RS2 is provided, the characteristic optical effect exhibited by the first relief structure RS1 is conspicuous as compared with the case where the second relief structure RS2 is omitted. Further, when the second relief structure RS2 is provided, a more complicated visual effect can be achieved, and forgery of the display body 1 becomes more difficult.
  • the display body 1 when the display body 1 includes a diffraction structure such as a diffraction grating and a hologram as the second relief structure RS2, the display body 1 can display a spectral color shining in rainbow colors. Further, in this case, by utilizing the change in the wavelength and intensity of the diffracted light according to the illumination direction and the observation direction, it is possible to realize the same image switching as described above, or to the second relief structure RS2. A stereoscopic image can be displayed.
  • a diffraction structure such as a diffraction grating and a hologram as the second relief structure RS2
  • the grating constant of the diffraction grating is, for example, in the range of 0.3 to 3 ⁇ m. Further, the depth of the grooves of the diffraction grating is, for example, 0.1 ⁇ m or less.
  • the second relief structure RS2 when a light-absorbing structure or a light-scattering structure that displays an achromatic color regardless of the observation direction is adopted for the second relief structure RS2, the following visual effects can be obtained.
  • FIG. 24 is a perspective view schematically showing an example of a structure that can be employed in the second relief structure.
  • FIG. 25 is a perspective view schematically showing another example of a structure that can be employed in the second relief structure.
  • the relief structure RS2 shown in FIG. 24 is a light absorption structure.
  • the relief structure RS2 includes a plurality of convex portions or concave portions 23 each having a tapered shape.
  • a substantially conical convex portion is depicted as the convex portion or the concave portion 23.
  • the shape of the convex portion or the concave portion 23 may be a pyramid shape.
  • the convex portions or concave portions 23 are two-dimensionally arranged at a center distance shorter than the shortest wavelength in the visible range or at a center distance of 400 nm or less, for example.
  • the convex portions or the concave portions 23 are regularly arranged in the X direction and the Y direction.
  • the height or depth of the convex portion or the concave portion 23 is, for example, 300 ⁇ m, and is typically in the range of 300 ⁇ m to 450 ⁇ m. When the distance between the centers is sufficiently short, the greater the height or depth, the higher the antireflection effect. However, it is difficult to form the convex portion or concave portion 23 having an excessively high height or depth with high accuracy.
  • the convex portions or the concave portions 23 are regularly arranged.
  • the relief structure RS2 when the relief structure RS2 is illuminated with white light from an oblique direction, the relief structure RS2 does not emit diffracted light within an angle range in which the specular reflection light can be observed, and the angle at which the specular reflection light cannot be observed. Diffracted light is emitted within the range. That is, when the normal angle of the display surface is set to 0 ° and the angle range including the illumination direction is set to a positive angle range, the relief structure RS2 does not emit diffracted light within the negative angle range. The diffracted light is emitted within the angle range.
  • the relief structure RS2 in which convex portions or concave portions 23 are regularly arranged displays an achromatic color, for example, dark gray or black, under a normal observation condition, and displays a spectral color under a special observation condition. To do.
  • the arrangement of the convex portions or the concave portions 23 may be irregular.
  • the relief structure RS2 displays, for example, dark gray or black regardless of the observation conditions.
  • the relief structure RS2 shown in FIG. 25 is a light scattering structure.
  • the relief structure RS ⁇ b> 2 includes a plurality of convex portions or concave portions 24.
  • a tapered convex portion is drawn as the convex portion or the concave portion 24.
  • the convex portions or concave portions 24 have various sizes and shapes and are irregularly arranged.
  • Many of the protrusions or recesses 24 have a maximum dimension perpendicular to the Z direction of, for example, 3 ⁇ m or more, and a dimension in the Z direction of, for example, 1 ⁇ m or more.
  • the relief structure RS2 displays an achromatic color, for example, white regardless of the illumination direction and the observation direction.
  • the convex portions or the concave portions 24 are irregularly arranged, at least one of the size and the shape may be equal. Further, the convex portion or the concave portion 24 may have a shape extending in one direction perpendicular to the Z direction. In this way, light scattering anisotropy can be imparted to the relief structure RS2. That is, in this case, when the display body 1 is rotated around an axis parallel to the Z direction while illuminating from an oblique direction, the light scattering ability of the relief structure RS2 changes.
  • the display body 1 mentioned above is manufactured by the following method, for example. First, the relief structure forming layer 112 having the relief structures RS1 and RS2 provided on the surface is formed on the substrate 111.
  • the relief structure RS1 excellent in shape accuracy and dimensional accuracy can be formed by any one of the first to third methods described below, for example.
  • a resin layer having a uniform thickness is formed on a smooth surface.
  • the material of the resin layer for example, a material that is insolubilized or solubilized in the developer by irradiation with a charged particle beam such as an electron beam is used.
  • a predetermined pattern is drawn on the resin layer with a charged particle beam such as an electron beam.
  • the resin layer is subjected to development processing to obtain a pattern corresponding to the reflective surface 21 or 22.
  • the upper surface of the pattern thus obtained has irregularities with a depth or height of about 10 nm, for example. Therefore, the pattern is heated to smooth the upper surface.
  • hot air of, for example, 100 ° C. to 150 ° C. is blown onto the upper surface of the pattern in order to heat flow only on the upper surface.
  • This heating is completed in a short time of about 1 to 5 seconds so that the shape of the side surface of the pattern does not change greatly.
  • this heating is performed, for example, cooling a pattern from the lower surface side.
  • the second method is the same as the first method except that smoothing is performed by the following method. That is, in the second method, a pattern having an uneven surface is used for ashing using, for example, oxygen plasma. As a result, the upper surface of the pattern is partially removed and smoothed.
  • the first and second methods are simple, optimization of conditions and the like is not always easy. According to the following third method, compared with the first and second methods, although the manufacturing process is complicated, high shape accuracy and dimensional accuracy can be realized more easily.
  • the third method is the same as the first method except that smoothing is performed by the following method. That is, in the third method, the second material having a higher softening point as compared with the first material constituting the pattern after the opening of the pattern having irregularities on the upper surface is formed. Is applied to the entire surface. Thereby, the opening of the pattern is filled with the second material. Next, the surface of the film made of the second material is polished until the upper surface of the pattern made of the first material is exposed. Thereafter, while pressing a flat plate having a smooth surface against the pattern made of the first material and the film made of the second material, this is equal to or higher than the softening point of the first material and the softening point of the second material. Heat to a temperature below.
  • the pattern obtained by the above-described method can be used as at least a part of the relief structure forming layer 112.
  • the structure obtained by the above-described method may be used as a master, a metal stamper may be produced from the master by a method such as electroforming, and the relief structure forming layer 112 may be formed using the stamper.
  • Electroforming is a kind of surface treatment technique in which a metal film is formed on an object by reducing metal ions on the surface of the object immersed in a predetermined aqueous solution by energization. By using such a method, the fine concavo-convex structure provided on the surface of the original plate can be accurately replicated. The surface of the electroformed object needs to be able to be energized.
  • a metal thin film is previously provided on the surface of the structure by a vapor deposition method such as sputtering or vacuum evaporation before electroforming.
  • the relief structures RS1 and RS2 are duplicated using this stamper. That is, first, a thermoplastic resin or a photocurable resin is applied onto a base material 111 made of, for example, polycarbonate or polyester. Next, a metal stamper is brought into close contact with the coating film, and the resin layer is heated or irradiated with light in this state. After the resin is cured, the metal stamper is peeled from the cured resin. Thereby, the relief structure forming layer 112 provided with the relief structures RS1 and RS2 is obtained.
  • a metal such as aluminum or a dielectric is deposited on the relief structure forming layer 112 in a single layer or multiple layers by, for example, vapor deposition. Thereby, the reflective layer 12 is obtained. As described above, the display body 1 is completed.
  • the display body according to the second aspect is the same as the display body 1 according to the first aspect except that the structure described below is adopted in the region 13.
  • FIG. 26 is a plan view schematically showing an example of a structure that can be employed in the display body according to the second aspect of the present invention.
  • 27 is an enlarged plan view showing a part of the structure shown in FIG.
  • FIG. 28 is a cross-sectional view taken along line XXI-XXI of the structure shown in FIG.
  • FIG. 26 illustrates pixels PX regularly arranged in the X direction and the Y direction.
  • Each pixel PX has a right-angled square shape, for example, a square shape.
  • a part of the pixel PX includes a relief structure RS1
  • another part of the pixel PX includes a relief structure RS2.
  • the pixel PX is designed so that the longest side has a dimension within a range of 3 ⁇ m to 300 ⁇ m, for example. If the size of the pixel PX is large, an image cannot be displayed with high resolution. If the size of the pixel PX is small, it is difficult to accurately form a sufficient number of convex portions or concave portions in the pixel PX.
  • the pixel PX located in the region 13 includes the relief structure RS1.
  • the relief structure RS1 is the same as that described with reference to FIGS.
  • the pixel PX located in the region 17 includes the relief structure RS2.
  • the relief structure RS2 is a diffraction grating in which the length direction of the groove is inclined with respect to the X direction.
  • the ratio S / S0 of the area S of the relief structure RS1 occupying the area S0 of the pixel PX differs depending on the location.
  • FIG. 26 shows three pixels PX having different ratios S / S0.
  • the outline of the pixel PX is determined based on the arrangement direction and period of the relief structure RS1 and the arrangement pattern of the reflection surface 22. In this case, you may further consider the arrangement direction, period, and shape of relief structure RS2 as needed.
  • the contour of the relief structure RS1 surrounds all of the reflection surface 22 included in the relief structure RS1, and has the smallest area among the polygons whose inner angles are less than 180 °. Suppose that it is a square.
  • the relief structure RS1 is located at the center of the pixel PX.
  • the relief structure RS1 may not be located at the center of the pixel PX.
  • the relative position of the relief structure RS1 with respect to the center of the pixel PX may be the same or different between the pixels PX.
  • the height or depth of the reflecting surface 22 with respect to the reflecting surface 21 is equal to a part of the pixels PX having the same ratio S / S0. And, as shown in FIG. 28, the height or depth of the reflective surface 22 with respect to the reflective surface 21 is different between a part of the pixels PX having different ratios S / S0 and the other part. Yes.
  • the ratio S / S0 affects the saturation of the color displayed by the pixel PX.
  • the height or depth of the reflection surface 22 with respect to the reflection surface 21 affects the hue of the color displayed by the pixel PX. Therefore, when the above configuration is adopted, more complicated display is possible.
  • FIG. 29 is a plan view schematically showing an example of pixel arrangement.
  • FIG. 30 is a plan view schematically showing another example of pixel arrangement.
  • the display body 1 can be easily designed and can be manufactured on demand. Note that the display body 1 may include a plurality of regions in which at least one of the shape and arrangement of the pixels PX is different.
  • the pixel PX may have other shapes.
  • the pixel PX may have a square shape other than a square such as a parallelogram and a rectangle.
  • the pixel PX may have a triangular shape. Pixels PX having these shapes can be arranged without gaps.
  • the two arrangement directions of the pixels PX may be oblique to each other or perpendicular to each other.
  • FIG. 31 is a diagram schematically showing an example of an image that can be displayed by the display according to the second aspect of the present invention.
  • the display body 1 shown in FIG. 31 displays images IG1 to IG3.
  • the ratio S / S0 of the area S of the relief structure RS1 occupying the area S0 of the pixel PX differs depending on the location.
  • the pixels PX having the same ratio S / S0 have the same height or depth of the reflecting surface 22 with respect to the reflecting surface 21.
  • the pixels PX having the same ratio S / S0 are different from each other in height or depth of the reflection surface 22 with respect to the reflection surface 21.
  • the ratio S / S0 decreases from the left side to the right side.
  • the pixel PX shown in the upper left in FIG. 26 is arranged in the left end region
  • the pixel PX shown in the upper right in FIG. 26 is arranged in the right end region
  • the pixel PX shown in FIG. In this portion, the height or depth of the reflecting surface 22 with respect to the reflecting surface 21 decreases from the left side to the right side. Therefore, in the image IG1, the saturation decreases while changing the hue from the left side to the right side.
  • the ratio S / S0 decreases from the periphery to the center.
  • the pixel PX shown in the upper left in FIG. 26 is arranged in the peripheral region
  • the pixel PX shown in the upper right in FIG. 26 is arranged in the central region
  • the lower left in FIG. 26 in the middle region.
  • the pixel PX shown in FIG. And in this part, the height or depth of the reflective surface 22 on the basis of the reflective surface 21 is decreasing from the periphery to the center. Therefore, in the image IG2, the saturation decreases while changing the hue from the periphery to the center.
  • the ratio S / S0 decreases from the left side to the right side.
  • the pixel PX shown in the upper left in FIG. 26 is arranged in the left end region
  • the pixel PX shown in the upper right in FIG. 26 is arranged in the right end region
  • the pixel PX shown in FIG. In this portion, the height or depth of the reflection surface 22 with respect to the reflection surface 21 decreases from the left end to the right end. Therefore, in the image IG3, the saturation decreases while changing the hue from the left side to the right side.
  • the pixel PX having a larger ratio S / S0 has a larger height or depth of the reflecting surface 22 based on the reflecting surface 21 than the pixel PX having a smaller ratio S / S0.
  • a pixel PX having a larger ratio S / S0 has a smaller height or depth of the reflecting surface 22 relative to the reflecting surface 21 than a pixel PX having a smaller ratio S / S0. May be.
  • the height or depth of the reflecting surface 22 with respect to the reflecting surface 21 is reduced, the diffraction efficiency is lowered. Therefore, in changing the saturation greatly, a pixel PX having a larger ratio S / S0 is compared with a pixel PX having a smaller ratio S / S0. A greater depth is preferred.
  • each relief structure RS1 the reflective surface 22 having a circular shape is regularly arranged. Similar to the first aspect, the reflective surface 22 may have other shapes.
  • the display body according to the third aspect is the same as the display body 1 according to the first or second aspect except that it further includes a printing layer.
  • FIG. 32 is a cross-sectional view schematically showing an example of a structure that can be employed in the display body according to the third aspect of the present invention.
  • FIG. 33 is a cross-sectional view schematically showing another example of a structure that can be employed in the display body according to the third aspect of the present invention.
  • FIG. 34 is a cross-sectional view schematically showing still another example of a structure that can be employed in the display body according to the third aspect of the present invention.
  • the printing layer 14 is provided at a position corresponding to the region 17. As shown in FIG. 32, the printing layer 14 may be provided so as to face the relief structure forming layer 112 with the base material 111 interposed therebetween. Alternatively, the printing layer 14 may be provided between the relief structure forming layer 112 and the reflective layer 12 as shown in FIG. Alternatively, the printing layer 14 may be provided so as to face the relief structure forming layer 112 with the reflective layer 12 interposed therebetween, as shown in FIG.
  • the relief structure may be omitted from the surface of the relief structure forming layer 112 at the position of the printing layer 14.
  • a relief structure may be provided in at least a part of a region corresponding to the printing layer 14 on the surface of the relief structure forming layer 112.
  • at least a part of the reflective layer 12 may be omitted.
  • the refractive index of the printing layer 14 is equal to the refractive index of the material constituting the relief structure forming layer 112. It is desirable that they are approximately equal. This can prevent the portion of the relief structure that is in contact with the printing layer 14 from displaying the structural color.
  • the reflective layer 12 and the print layer 14 are formed in this order on the relief structure forming layer 112, for example, the reflective layer 12 covers only a part of the surface of the relief structure forming layer 112.
  • the printing layer 14 is formed so as to cover, for example, at least a part of the surface of the relief structure forming layer 112 where the reflective layer 12 is not formed. In this way, even if the reflective layer 12 is light transmissive, an image corresponding to the pattern of the printed layer 12 can be perceived by observing the display body 1 from the substrate 111 side. .
  • the printing layer 14 displays, for example, images such as characters, pictures, symbols, and the like.
  • the printing layer 14 is formed of ink or toner, and displays a chromatic color or an achromatic color with a hue, brightness, and saturation specific to the ink or toner.
  • ink used for printing can be classified by composition, such as resin type ink, oil-based ink, and water-based ink.
  • the printing ink can be classified according to a drying method, such as an oxidation polymerization type ink, a permeation drying type ink, an evaporation drying type ink, and an ultraviolet curable ink.
  • the printing ink is appropriately selected according to the type of substrate or the printing method.
  • the toner for example, a toner obtained by attaching colored particles such as graphite and pigment to plastic particles having charging properties can be used. Such a toner may be transferred to a base material such as a polyethylene terephthalate (PET) film and paper using static electricity, and heated and fixed to form the printing layer 14.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the display color of the printing layer 14 does not change greatly depending on the incident angle of illumination light or the observation direction.
  • the relief structure RS1 displays a structural color when observed from the normal direction, and does not display a structural color when observed at a small angle with respect to the display surface. Therefore, by contrasting the display color of the printing layer 14 and the display color of the relief structure RS1, those features stand out. Therefore, a higher forgery prevention effect can be realized by combining the relief structure RS1 and the printing layer 14.
  • the region 13 and the region 17 of the display body 1 can be identified as impossible or difficult. Also good. That is, the display body 1 may be configured such that the regions 13 and 17 display substantially the same color when observed from the normal direction, for example. As described above, the region 13 does not change the display color even if the observation direction is slightly changed from the normal direction. However, if the angle formed by the observation direction with respect to the display surface is sufficiently small, the region 13 displays a lighter structural color or does not display the structural color. Therefore, in this case, the regions 13 and 17 can be distinguished from each other.
  • the printing layer 14 and the relief structure RS1 display a latent image when, for example, illumination with white light from the normal direction and observing specular reflection light.
  • the printed layer 14 and the relief structure RS1 display a visible image when the specular reflected light is observed by illuminating with white light from an oblique direction. Therefore, by adopting the above configuration, a more complicated visual effect can be achieved.
  • FIG. 35 is a plan view schematically showing an example of an image displayed by the display body according to the third aspect of the present invention to an observer observing from the normal direction.
  • FIG. 36 is a perspective view schematically showing an example of an image displayed by the display body shown in FIG. 35 for an observer observing from an oblique direction.
  • the display body 1 shown in FIGS. 35 and 36 is the same as the display body 1 described with reference to FIGS. 1 and 2 except that the following configuration is adopted. That is, the display body 1 does not include the region 18, and the printed layer 14 described with reference to FIGS. 32 to 34 is provided in the region 17.
  • the printing layer 14 is made of normal ink or toner, and hardly changes color according to the viewing direction. And when this display body 1 is observed from a normal line direction, as shown in FIG. 35, the area
  • Such a display 1 changes the display color of the region 13 as shown in FIG. 36 when the observation direction is sufficiently tilted. That is, the latent image is visualized by sufficiently tilting the observation direction.
  • a functional ink whose color changes according to the wavelength of the illumination light or the observation direction may be used.
  • the functional ink whose color changes according to the wavelength of illumination light for example, fluorescent ink or phosphorescent ink can be used.
  • the functional ink whose color changes according to the observation direction for example, optically variable ink (Optically variable Ink), color shift ink, pearl ink, or retroreflective ink can be used.
  • Fluorescent ink is an ink containing a fluorescent pigment.
  • the fluorescent ink displays a unique color when irradiated with ultraviolet rays.
  • the phosphorescent ink emits light for a long time in a dark place after being stimulated by light.
  • Optical change ink and color shift ink cause a color change from, for example, red to green or from blue to purple, depending on the viewing direction.
  • Pearl ink displays a light pearly color when observed from a specific direction.
  • Retroreflective ink reflects illumination light with a high reflectivity in a direction substantially equal to its incident direction.
  • Authenticity determination using the color change in the region 17 is easy for those who are unfamiliar with the act of performing authenticity determination using the color change in the region 13. Further, combining authenticity determination using the color change of the region 17 and authenticity determination using the color change of the region 13 enables more reliable authenticity determination.
  • the display color of the region 17 changes according to the observation angle
  • the observation angle at which the display color of the region 13 changes and the angle at which the display color of the region 17 changes substantially coincide with each other. Color change can be perceived simultaneously. Therefore, more reliable authenticity determination is possible.
  • FIG. 37 is a plan view schematically showing another example of an image displayed by the display body according to the third aspect of the present invention to an observer observing from the normal direction.
  • FIG. 38 is a perspective view schematically showing an example of an image displayed by the display body shown in FIG. 37 for an observer observing from an oblique direction.
  • the display body 1 shown in FIGS. 37 and 38 is the same as the display body 1 described with reference to FIGS. 1 and 2 except that the following configuration is adopted. That is, the display body 1 does not include the region 18, and the printed layer 14 described with reference to FIGS. 32 to 34 is provided in the region 17.
  • the printing layer 14 is formed from a functional ink whose color changes according to the observation direction.
  • the regions 13 and 17 When the display body 1 is observed from the normal direction, the regions 13 and 17 typically display different colors as shown in FIG. When the observation direction is sufficiently tilted, as shown in FIG. 38, both the regions 13 and 17 change the display color.
  • the printing layer 14 may be disposed so as to face a part of the relief structure RS1. This will be described with reference to FIGS.
  • FIG. 39 is a plan view schematically showing a modification of the display body shown in FIG. 40 is a cross-sectional view of the display body shown in FIG. 39 taken along line XXXIII-XXXIII.
  • FIG. 41 is a perspective view schematically showing an example of an image displayed by the display body shown in FIGS. 39 and 40 for an observer observing from an oblique direction.
  • the display body 1 shown in FIGS. 39 and 40 is the same as the display body 1 described with reference to FIG. 33 except that the following configuration is adopted. That is, the display body 1 does not include the region 18.
  • the relief structure RS1 is provided not only in the region 13 but also in the region 17.
  • the print layer 14 is provided not only in the region 17 but also in the region 13.
  • the relief structure RS1 provided in the region 13 and the relief structure RS1 provided in the region 17 have, for example, the same structure.
  • Different relief structures RS ⁇ b> 1 may be provided on the surface of the relief structure forming layer 112.
  • the boundary of the relief structure RS1 may coincide with the boundary between the regions 13 and 17, or may be different from the boundary between the regions 13 and 17.
  • the printing layer 14 is provided in a stripe shape.
  • a portion of the print layer 14 located in the region 13 is composed of a plurality of strip portions each extending in the Y direction and arranged in the X direction.
  • a portion of the print layer 14 located in the region 17 is composed of a plurality of strip portions each extending in the X direction and arranged in the Y direction.
  • the strips are arranged with a density of 3 to 10 per mm, for example. In regions 13 and 17, the density of the strips is equal.
  • the strips are arranged with a density of 3 to 10 per 1 mm. Therefore, when observed with the naked eye, it is impossible or difficult to distinguish each strip from other strips.
  • relief structure RS1 has the same structure, and the density of a strip
  • the apparent density of the band-shaped portion increases in one of the regions 13 and 17. Accordingly, the portion of the print layer 14 located in the region 13 and the portion located in the region 17 have different effects on the display. For example, as shown in FIG. 41, when the observation direction is tilted in a plane perpendicular to the X direction, the region 17 looks darker than the region 13. As described above, when the observation direction is tilted, the hue of the color displayed by the relief structure RS1 also changes.
  • the latent images formed by the regions 13 and 17 are visualized with a change in hue.
  • a more complicated visual effect can be achieved.
  • the printing layer 14 is configured by two portions having different length directions of the belt-shaped portion, and the relief structure RS1 is provided so as to face both of the portions.
  • the relief structure RS1 may be provided so as to face only one of these parts, or may be provided so as to face a part of one part and at least a part of the other part.
  • the relief structure RS1 may not face the printing layer 14.
  • the relief structure RS1 and the printing layer 14 may be arranged so that the region provided with the relief structure RS1 and the region provided with the printing layer 14 are adjacent to each other when observed from the normal direction.
  • the hue changes in the area where the relief structure RS1 is provided, and the latent image is visualized in the area where the printing layer is provided.
  • the display body according to the fourth aspect is the same as the display body 1 according to the first or second aspect except that the structure described below is adopted in the region 13. That is, in this aspect, the reflecting surface 22 has a shape extending in one direction.
  • FIG. 42 is a perspective view schematically showing an example of a structure that can be employed in the display body according to the fourth aspect of the present invention.
  • the reflecting surfaces 22 each have a shape extending in the X direction and are arranged in the Y direction.
  • the distance between the center lines of the reflecting surfaces 22 adjacent in the width direction is irregular, and the width of the reflecting surface 22 is also irregular.
  • the distance between the center lines of the reflecting surfaces 22 adjacent in the width direction may be constant. Alternatively, the width of the reflecting surface 22 may be equal.
  • This relief structure RS1 displays a mixed color when observed from a direction perpendicular to the X direction. And this relief structure RS1 displays an achromatic color, for example, silver white, when observed from a direction perpendicular to the Y direction.
  • the display color changes between a chromatic color and an achromatic color.
  • the display color becomes larger as a general diffraction grating. There is no change.
  • the relief structure RS1 provides a very special visual effect.
  • the relief structure RS1 shown in FIG. 42 diffuses light only in the direction perpendicular to the X direction. Therefore, the relief structure RS1 can display brighter than the relief structure that diffuses light in all directions.
  • the relief structure RS1 has a simple structure as compared with the relief structure in which the reflecting surfaces 22 are two-dimensionally arranged. Therefore, the relief structure RS1 shown in FIG. 42 is easy to design and manufacture.
  • FIG. 43 is a plan view schematically showing a modification of the relief structure shown in FIG.
  • FIG. 44 is a plan view schematically showing another modification of the relief structure shown in FIG.
  • the reflecting surfaces 22 each have a shape extending in the X direction, and are arranged in the X direction and the Y direction.
  • the distance between the center lines of the reflecting surfaces 22 adjacent in the width direction is irregular, and the width of the reflecting surface 22 is also irregular. Further, the distance between the reflecting surfaces 22 adjacent in the length direction is irregular, and the length of the reflecting surface 22 is also irregular.
  • Such a relief structure RS1 can diffuse light not only in a direction perpendicular to the X direction but also in a direction perpendicular to the Y direction. Therefore, when the ratio of the length to the width of the reflecting surface 22 is, for example, 10 or less, the relief structure RS1 may display a mixed color even when observed from a direction perpendicular to the Y direction.
  • the relief structure RS1 When the ratio of the length to the width of the reflecting surface 22 is small, the relief structure RS1 has the same color mixture as observed from the direction perpendicular to the X direction when observed from the direction perpendicular to the Y direction. May be displayed. When this ratio is, for example, 10 or more, the color mixture displayed by the relief structure RS1 when observed from a direction perpendicular to the X direction and the relief structure RS1 displayed when observed from a direction perpendicular to the Y direction. You can perceive the difference from the mixed color.
  • the reflective surface 22 can have various shapes.
  • the reflecting surface 22 may have an angular end as shown in FIG. 43, or may have a rounded end as shown in FIG.
  • the outline of the reflecting surface 22 may be a straight line or a curved line as shown in FIGS. 43 and 44 in the intermediate part sandwiched between the end parts.
  • the relief structure RS1 can diffuse light in a direction perpendicular to the Y direction.
  • the length direction of the reflecting surface 22 may be a direction intersecting the X direction.
  • the length direction of the reflecting surface 22 may be parallel to the Y direction.
  • FIG. 45 is a plan view schematically showing an example of the display body including the relief structure shown in FIG.
  • FIG. 46 is a perspective view schematically showing an example of an image displayed by the display body shown in FIG. 47 is a perspective view schematically showing another example of an image displayed by the display shown in FIG.
  • the display body 1 shown in FIG. 45 is the same as the display body 1 described with reference to FIGS. 1 and 2 except that the following configuration is adopted. That is, the display body 1 does not include the region 17, and the relief structure RS1 provided in the region 13 has the structure described with reference to FIG.
  • the reflective surfaces 22 are arranged in the Y direction, with each length direction parallel to the X direction.
  • the average distance between the center lines of the reflection surfaces 22 is about 1 ⁇ m, and the difference in height between the reflection surfaces 21 and 22 is about 0.3 ⁇ m.
  • the reflecting surfaces 22 are arranged in the X direction, with each length direction parallel to the Y direction.
  • the average distance between the center lines of the reflection surfaces 22 is about 1 ⁇ m, and the difference in height between the reflection surfaces 21 and 22 is about 0.25 ⁇ m.
  • the reflective surfaces 22 are arranged in the Y direction, with each length direction being parallel to the X direction.
  • the average distance between the center lines of the reflection surfaces 22 is about 1 ⁇ m, and the difference in height between the reflection surfaces 21 and 22 is about 0.2 ⁇ m.
  • the display body 1 When the display body 1 is observed from an oblique direction perpendicular to the X direction as shown in FIG. 46, for example, the display body 1 displays yellow in the “T” -shaped region 13 and the “O” -shaped region 13. An achromatic color is displayed at, and a purple color is displayed in the “P” -shaped region 13. In this case, when the incident angle of the illumination light is increased, the colors displayed on the display body 1 in the “T” -shaped region 13 and the “P” -shaped region 13 change to blue-green and orange, respectively. To do.
  • the display body 1 when viewed from an oblique direction perpendicular to the Y direction as shown in FIG. 47, for example, the display body 1 displays an achromatic color in the “T” -shaped region 13 and displays an “O” -shaped In the area 13, blue is displayed, and in the “P” -shaped area 13, an achromatic color is displayed. In this case, when the incident angle of the illumination light is increased, the color displayed in the “O” -shaped region 13 by the display body changes to purple.
  • the relief structure RS1 described with reference to FIGS. 42 to 44 can provide a complicated visual effect.
  • the display body 1 may include two or more of the structures described in the first to fourth aspects.
  • the display body 1 according to the first, third, and fourth aspects may include a plurality of pixels PX.
  • the structure described in the second aspect may be employed for these pixels.
  • the display according to the first, second, and fourth aspects may further include the print layer 14 described in the third aspect.
  • the display body 1 described above can be used as an anti-counterfeit label, for example, by instructing an article such as a printed matter. As described above, the display body 1 provides a special visual effect. Further, it is difficult to forge the display body 1. Therefore, it is difficult to forge or imitate the labeled article formed by supporting the display body 1 on the article.
  • FIG. 48 is a plan view schematically showing an example of a labeled article. 49 is a cross-sectional view of the labeled article shown in FIG. 48 taken along the line IL-IL.
  • This printed matter 100 is an IC (integrated circuit) card and includes a base material 50.
  • the base material 50 is made of plastic, for example.
  • a concave portion is provided on one main surface of the substrate 50, and the IC chip 30 is fitted in the concave portion. Electrodes are provided on the surface of the IC chip 30, and information can be written into the IC and information recorded in the IC can be read through these electrodes.
  • a printed layer 40 is formed on the substrate 50.
  • the display body 1 mentioned above is being fixed to the surface in which the printing layer 40 of the base material 50 was formed, for example through the adhesion layer.
  • the display body 1 is prepared as an adhesive sticker or a transfer foil, and is fixed to the substrate 50 by sticking the display body 1 to the printing layer 40.
  • the printed material 100 includes the display body 1. Therefore, forgery or imitation of the printed material 100 is difficult. Moreover, since the printed material 100 further includes the IC chip 30 and the printed layer 40 in addition to the display body 1, it is possible to further adopt a counterfeit prevention measure using them.
  • the printed matter including the display body 1 may be another card such as a magnetic card, a wireless card, and an ID (identification) card.
  • the printed matter including the display body 1 may be securities such as gift certificates and stock certificates.
  • the printed matter including the display body 1 may be a tag to be attached to an article to be confirmed as a genuine product.
  • the printed matter including the display body 1 may be a package body that contains an article to be confirmed to be genuine or a part thereof.
  • the display body 1 is attached to the base material 50, but the display body 1 can be supported on the base material by other methods.
  • the display body 1 may be rolled into the paper and the paper may be opened at a position corresponding to the display body 1.
  • the display body 1 may be embedded therein, or the display body 1 may be fixed to the back surface of the base material, that is, the surface opposite to the display surface. .
  • the labeled article need not be a printed matter. That is, the display body 1 may be supported on an article that does not include a printed layer. For example, the display body 1 may be supported by a luxury product such as a work of art.
  • the display body 1 may be used for purposes other than forgery prevention.
  • the display body 1 can be used as a toy, a learning material, or a decoration.

Abstract

　特徴的な視覚効果が実現され得る。表示体（１）は、１つ以上のレリーフ構造（ＲＳ１）を含んでいる。各レリーフ構造（ＲＳ１）は、平滑な第１反射面（２１）と、複数の凸部又は複数の凹部とを含んでいる。凸部の上面又は凹部の底面の各々は、第１反射面（２１）に対して平行であり且つ平滑な第２反射面（２２）である。各レリーフ構造（ＲＳ１）は構造色として混色を表示する。

Description

表示体及びラベル付き物品
　本発明は、例えば偽造防止効果を提供する表示技術に関する。
　一般に、商品券及び小切手などの有価証券類、クレジットカード、キャッシュカード及びＩＤカードなどのカード類、並びにパスポート及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、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している表示体としては、複数の溝を並べてなる回折格子を含んだ表示体が知られている。この表示体には、例えば、観察条件に応じて変化する像を表示させることや、立体像を表示させることができる。また、回折格子が表現する虹色に輝く分光色は、通常の印刷技術では表現することができない。そのため、回折格子を含んだ表示体は、偽造防止対策が必要な物品に広く用いられている。
　例えば特開平２－７２３２０号には、溝の長さ方向又は格子定数（即ち溝のピッチ）が異なる複数の回折格子を配置して絵柄を表示することが記載されている。回折格子に対する観察者又は光源の相対的な位置が変化すると、観察者の目に到達する回折光の波長が変化する。従って、上記構成を採用すると、虹色に変化する画像を表現することができる。
　回折格子を利用した表示体では、複数の溝を形成してなるレリーフ型の回折格子を使用することが一般的である。レリーフ型回折格子は、通常、フォトリソグラフィを利用して製造した原版から複製することにより得られる。
　米国特許第５０５８９９２号には、レリーフ型回折格子の原版の作製方法として、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照射することにより、感光性レジストをパターン露光する方法が記載されている。また、回折格子の原版は、二光束干渉を利用して形成することもできる。
　レリーフ型回折格子の製造では、通常、まず、このような方法により原版を形成し、そこから電鋳等の方法により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、レリーフ型の回折格子を複製する。即ち、まず、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリカーボネート（ＰＣ）からなるフィルム又はシート状の薄い透明基材上に、熱可塑性樹脂又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、この状態で樹脂層に熱又は光を与える。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、レリーフ型回折格子の複製物を得る。
　一般に、このレリーフ型回折格子は透明である。従って、通常、レリーフ構造を設けた樹脂層上には、蒸着法を用いてアルミニウムなどの金属又は誘電体を単層又は多層に堆積させることにより反射層を形成する。
　その後、このようにして得られた表示体を、例えば紙又はプラスチックフィルムからなる基材上に接着層又は粘着層を介して貼り付ける。以上のようにして、偽造防止対策を施した表示体を得る。
　レリーフ型回折格子を含んだ表示体の製造に使用する原版は、それ自体の製造が困難である。また、金属製スタンパから樹脂層へのレリーフ構造の転写は、高い精度で行わなければならない。即ち、レリーフ型回折格子を含んだ表示体の製造には高い技術が要求される。
　しかしながら、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、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。
　本発明の目的は、特徴的な視覚効果を示す表示体を提供することにある。
　本発明の第１側面によると、１つ以上の第１レリーフ構造を備え、前記１つ以上の第１レリーフ構造の各々は、平滑な第１反射面と、複数の凸部又は複数の凹部とを含み、前記複数の凸部の上面又は前記複数の凹部の底面の各々は前記第１反射面に対して平行であり且つ平滑な第２反射面であり、前記１つ以上の第１レリーフ構造の各々は構造色として混色を表示するように構成された表示体が提供される。
　本発明の第２側面によると、第１側面に係る表示体と、これを支持した物品とを具備したラベル付き物品が提供される。
本発明の第１態様に係る表示体を概略的に示す平面図。 図１に示す表示体のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図。 小さな格子定数を有している回折格子が１次回折光を射出する様子を概略的に示す図。 大きな格子定数を有している回折格子が１次回折光を射出する様子を概略的に示す図。 図１に示す表示体に採用可能な第１レリーフ構造の一例を概略的に示す平面図。 図５に示す構造のＶＩ－ＶＩ線に沿った断面図。 図１に示す表示体に採用可能な第１レリーフ構造の他の例を概略的に示す平面図。 図１に示す表示体に採用可能な第１レリーフ構造の更に他の例を概略的に示す平面図。 図１に示す表示体に採用可能な第１レリーフ構造の更に他の例を概略的に示す平面図。 図１に示す表示体に採用可能な第１レリーフ構造の更に他の例を概略的に示す平面図。 図１に示す表示体に採用可能な第１レリーフ構造の更に他の例を概略的に示す平面図。 回折格子が回折光を射出する様子を概略的に示す図。 第１レリーフ構造が散乱光を射出する様子を概略的に示す図。 図１に示す表示体に採用可能な第１レリーフ構造の更に他の例を概略的に示す平面図。 第２反射面が不規則に配置された第１レリーフ構造が構造色として混色を表示している様子を概略的に示す図。 第１レリーフ構造の第１及び第２反射面によって反射された光が干渉する様子を概略的に示す図。 第１及び第２反射面の高さの差を０．１０乃至０．３０μｍの範囲内で変化させた場合に生じる色変化の一例を示すｕ’ｖ’色度図。 第１及び第２反射面の高さの差を０．３０乃至０．５０μｍの範囲内で変化させた場合に生じる色変化の一例を示すｕ’ｖ’色度図。 第１及び第２反射面の高さの差を０．５０乃至０．７０μｍの範囲内で変化させた場合に生じる色変化の一例を示すｕ’ｖ’色度図。 照明光の入射角θ0を０°乃至９０°の範囲内で変化させた場合に生じる色変化の一例を示すｕ’ｖ’色度図。 照明光の入射角θ0を２０°乃至４０°の範囲内で変化させた場合に生じる色変化の一例を示すｕ’ｖ’色度図。 回折格子の一例を概略的に示す断面図。 回折格子の他の例を概略的に示す断面図。 第２レリーフ構造に採用可能な構造の一例を概略的に示す斜視図。 第２レリーフ構造に採用可能な構造の他の例を概略的に示す斜視図。 本発明の第２態様に係る表示体に採用可能な構造の一例を概略的に示す平面図。 図２６に示す構造の一部を拡大して示す平面図。 図２６に示す構造のＸＸＩ－ＸＸＩ線に沿った断面図。 画素の配置の一例を概略的に示す平面図。 画素の配置の他の例を概略的に示す平面図。 本発明の第２態様に係る表示体が表示可能な像の一例を概略的に示す図。 本発明の第３態様に係る表示体に採用可能な構造の一例を概略的に示す断面図。 本発明の第３態様に係る表示体に採用可能な構造の他の例を概略的に示す断面図。 本発明の第３態様に係る表示体に採用可能な構造の更に他の例を概略的に示す断面図。 本発明の第３態様に係る表示体が、法線方向から観察している観察者に対して表示する画像の一例を概略的に示す平面図。 図３５に示す表示体が、斜め方向から観察している観察者に対して表示する画像の一例を概略的に示す斜視図。 本発明の第３態様に係る表示体が、法線方向から観察している観察者に対して表示する画像の他の例を概略的に示す平面図。 図３７に示す表示体が、斜め方向から観察している観察者に対して表示する画像の一例を概略的に示す斜視図。 図３３に示す表示体の一変形例を概略的に示す平面図。 図３９に示す表示体のＸＸＸＩＩＩ－ＸＸＸＩＩＩ線に沿った断面図。 図３９及び図４０に示す表示体が、斜め方向から観察している観察者に対して表示する画像の一例を概略的に示す斜視図。 本発明の第４態様に係る表示体に採用可能な構造の一例を概略的に示す斜視図。 図４２に示すレリーフ構造の一変形例を概略的に示す平面図。 図４２に示すレリーフ構造の他の変形例を概略的に示す平面図。 図４２に示すレリーフ構造を含んだ表示体の一例を概略的に示す平面図。 図４５に示す表示体が表示する像の一例を概略的に示す斜視図。 図４５に示す表示体が表示する像の他の例を概略的に示す斜視図。 ラベル付き物品の一例を概略的に示す平面図。 図４８に示すラベル付き物品のＩＬ－ＩＬ線に沿った断面図。
　以下、本発明の態様について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、同様又は類似した機能を発揮する構成要素には全ての図面を通じて同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
　＜第１態様＞
　まず、本発明の第１態様を説明する。　
　図１は、本発明の第１態様に係る表示体を概略的に示す平面図である。図２は、図１に示す表示体のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。なお、図１及び図２において、Ｘ方向及び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方向及びＹ方向に対して垂直な方向である。
　この表示体１は、図２に示すように、光透過層１１と光反射層１２との積層体を含んでいる。この例では、光透過層１１側を前面側（観察者側）とし、光反射層１２側を背面側としている。
　光透過層１１は、基材１１１とレリーフ構造形成層１１２とを含んでいる。　
　基材１１１は、光透過性を有している。基材１１１は、典型的には透明、特には無色透明である。基材１１１の材料としては、例えば、ＰＥＴ及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１１１は、それ自体を単独で取り扱うことが可能なフィルム又はシートである。基材１１１は、レリーフ構造形成層１１２の下地としての役割を果たすとともに、レリーフ構造形成層１１２を損傷から保護する役割を果たす。基材１１１は、省略することができる。
　レリーフ構造形成層１１２は、基材１１１上に形成された層である。レリーフ構造形成層１１２は、光透過性を有している。レリーフ構造形成層１１２は、典型的には透明、特には無色透明である。
　レリーフ構造形成層１１２の表面のうち、図１に示す領域１３及び領域１７内に位置した部分には、それぞれ、後で詳述する第１レリーフ構造ＲＳ１及び第２レリーフ構造ＲＳ２が設けられている。そして、レリーフ構造形成層１１２の表面のうち、領域１８内に位置した部分は平坦である。
　レリーフ構造形成層１１２の材料としては、例えば、熱可塑性樹脂又は光硬化性樹脂を使用することができる。レリーフ構造形成層１１２は、例えば、基材１１１上に熱可塑性樹脂又は光硬化性樹脂を塗布し、この塗膜にスタンパを押し当てながら樹脂を硬化させることにより得られる。
　光反射層１２は、レリーフ構造形成層１１２のレリーフ構造ＲＳ１及びＲＳ２が設けられた面を被覆している。光反射層１２としては、例えば、アルミニウム、銀、金、及びそれらの合金などの金属材料からなる金属層を使用することができる。或いは、光反射層１２として、レリーフ構造形成層１１２とは屈折率が異なる誘電体層を使用してもよい。或いは、光反射層１２として、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、誘電体多層膜を使用してもよい。なお、誘電体多層膜が含む誘電体層のうち、レリーフ構造形成層１１２と接触しているものの屈折率は、レリーフ構造形成層１１２の屈折率とは異なっていることが望ましい。光反射層１２は、例えば、真空蒸着法及びスパッタリング法などの気相堆積法により形成することができる。
　光反射層１２は、レリーフ構造形成層１１２のレリーフ構造ＲＳ１及びＲＳ２が設けられた面の全体を被覆していてもよく、その一部のみを被覆していてもよい。レリーフ構造形成層１１２の一部のみを被覆した光反射層１２、即ち、パターニングされた光反射層１２は、例えば、気相堆積法により連続膜としての光反射層を形成し、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光反射層１２は、連続膜としての光反射層を形成し、その後、レリーフ構造形成層に対する光反射層の密着力と比較して光反射層に対する接着力がより高い接着材料を用いて光反射層の一部をレリーフ構造形成層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光反射層１２は、マスクを用いて気相堆積を行うこと、又は、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。
　表示体１は、接着剤層、樹脂層及び印刷層などの他の層を更に含むことができる。　
　接着剤層は、例えば、光反射層１２を被覆するように設ける。表示体１が光透過層１１及び光反射層１２の双方を含んでいる場合、通常、光反射層１２の表面の形状は、光透過層１１と光反射層１２との界面の形状とほぼ等しい。接着剤層を設けると、光反射層１２の表面が露出するのを防止できるため、先の界面のレリーフ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。なお、光透過層１１側を背面側とし、光反射層１２側を前面側とする場合は、接着層は、光透過層１１上に形成する。
　樹脂層は、例えば、使用時に表示体１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、又は帯電防止層である。樹脂層は、光透過層１１と光反射層１２との積層体に対して前面側に設ける。例えば、光透過層１１側を背面側とし、光反射層１２側を前面側とする場合、光反射層１２を樹脂層によって被覆することで、光反射層１２の損傷を抑制できるのに加え、その表面のレリーフ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。
　次に、レリーフ構造ＲＳ１及びＲＳ２について説明する。　
　図１及び図２に示す表示体１では、レリーフ構造形成層１１２の表面に、レリーフ構造ＲＳ１及びＲＳ２が設けられている。
　レリーフ構造ＲＳ１は、レリーフ構造形成層１１２の表面であって、図１に示す領域１３に対応した位置に設けられている。ここでは、レリーフ構造形成層１１２の表面には３つのレリーフ構造ＲＳ１が設けられており、これらレリーフ構造ＲＳ１は、図１に示す文字「Ｔ」、「Ｏ」及び「Ｐ」をそれぞれ表示する。
　レリーフ構造ＲＳ２は、レリーフ構造形成層１１２の表面であって、図１に示す領域１７に対応した位置に設けられている。これらレリーフ構造ＲＳ２は、レリーフ構造ＲＳ１が表示する文字「Ｔ」、「Ｏ」及び「Ｐ」の影をそれぞれ表示する。
　レリーフ構造ＲＳ１及びＲＳ２は、以下に説明するように構造が異なっている。
　（第１レリーフ構造）
　第１レリーフ構造ＲＳ１について説明するに当り、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及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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　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は入射光及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３は、小さな格子定数を有している回折格子が１次回折光を射出する様子を概略的に示す図である。図４は、大きな格子定数を有している回折格子が１次回折光を射出する様子を概略的に示す図である。
　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及び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、太陽及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。また、格子定数が大きいほど、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及び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及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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　ここで、ηは回折効率（０乃至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は照明光及び回折光の波長を表している。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のみ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及び波長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。
　次に、レリーフ構造ＲＳ１の構造と光学的性質とについて説明する。
　図５は、図１に示す表示体に採用可能な第１レリーフ構造の一例を概略的に示す平面図である。図６は、図５に示す構造のＶＩ－ＶＩ線に沿った断面図である。
　レリーフ構造ＲＳ１は、平滑な第１反射面２１と、上面及び側面を各々が有している複数の凸部又は底面及び側壁を各々が有している複数の凹部とを含んでいる。凸部の上面又は凹部の底面は、反射面２１に対して平行であり且つ平滑な第２反射面２２である。なお、ここでは、一例として、第２反射面２２は、基材１１１側から見たときに凸部の上面を構成していることとする。
　凸部又は凹部は、反射面２１に垂直な方向から見たときに円形状を有している。凸部又は凹部は、規則的に配列している。ここでは、凸部又は凹部の配列は、三角格子を形成している。凸部又は凹部の配列は、他の格子、例えば正方格子又は矩形格子を形成していてもよい。このような配置を採用すると、回折格子の周期構造に由来した回折光を表示に利用することができる。
　反射面２２は、形状及び寸法が等しい。反射面２２は、ここでは、円形状を有している。反射面２２は、凸部又は凹部に対応して規則的に配列している。
　反射面２２は、例えば、２乃至５０μｍの範囲内の、５乃至５０μｍの範囲内の、又は０．３乃至１０μｍの範囲内の長さ及び幅を有している。また、反射面２２は、例えば２乃至５０μｍの範囲内の、５乃至５０μｍの範囲内の、又は０．３乃至１０μｍの範囲内の平均間隔で配置されている。反射面２２の中心間距離を十分に長くすると、回折光の射出角を狭い角度範囲内に制限することができる。即ち、観察者の目に波長が異なる回折光を同時に入射させることができ、それ故、観察者に混色を知覚させることができる。但し、反射面２２の中心間距離を過剰に長くすると、レリーフ構造ＲＳ１に十分に高い強度の回折光を射出させることが難しくなる。
　なお、反射面２２の長さ及び幅は、以下のようにして測定する。まず、反射層２２の輪郭上の２点を結ぶ線分のうち、長さが最大のものを定める。この線分の長さを、反射面２２の長さとする。次いで、この線分に平行な辺を有し且つ反射層２２の輪郭に外接した長方形又は正方形の中から面積が最小のものを選択する。反射面２２の幅は、この長方形又は正方形の辺のうち、先の線分に対して垂直なものの長さである。
　反射面２１を基準とした反射面２２の高さは、例えば、０．１乃至０．５μｍの範囲内にあり、典型的には０．１５乃至０．４μｍの範囲内にある。反射面２１を基準とした反射面２２の高さは、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、この高さを小さくすると、製造時の外的要因、例えば、製造装置の状態及び環境の変動並びに材料組成の僅かな変化が、レリーフ構造ＲＳ１の光学的性質に及ぼす影響が大きくなる。他方、この高さが大きい場合、レリーフ構造ＲＳ１を高い形状精度及び寸法精度で形成することが難しい。
　また、先の高さを適宜設定すれば、レリーフ構造ＲＳ１を特定の方向から白色光で照明したときに、可視域内の波長を有し、反射面２１によって反射される第１反射光と、この波長を有し、反射面２２によって反射される第２反射光とは、強め合う干渉又は弱め合う干渉を生じ得る。レリーフ構造ＲＳ１を高い形状精度で形成すれば、この強め合う干渉又は弱め合う干渉を利用して、レリーフ構造ＲＳ１に、反射光として着色光を射出させることができる。
　各レリーフ構造ＲＳ１では、それが含んでいる全ての反射面２２について、反射面２１を基準とした反射面２２の高さは、一定であってもよく、異なっていてもよい。

典型的には、各レリーフ構造ＲＳ１では、それが含んでいる全ての反射面２２について、反射面２１を基準とした反射面２２の高さは一定である。このような構造は、或る波長域の回折効率が他の波長域の回折効率と比較して低くするうえで有利である。
　反射面２１の端から反射面２２への端へと延びた凸部の側面（凹部の場合は側壁）は、例えば、反射面２１に対してほぼ垂直である。この側壁（又は側面）は、反射面２１に対して傾いていてもよい。
　反射面２１に平行な平面へのレリーフ構造ＲＳ１の正射影の面積をＳとした場合、面積Ｓに対する反射面２１の面積Ｓ１の比Ｓ１／Ｓは、例えば２０％乃至８０％の範囲内にあり、典型的には４０％乃至６０％の範囲内にある。また、面積Ｓに対する反射面２２の面積Ｓ２の比Ｓ２／Ｓは、例えば８０％乃至２０％の範囲内にあり、典型的には６０％乃至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、例えば１０％乃至１００％であり、典型的には５０％乃至１００％である。比Ｓ１／Ｓ及び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及び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及びＳ２／Ｓの各々が５０％である場合に達成可能な明るさの約３割である。
　図７乃至図１１は、図１に示す表示体に採用可能な第１レリーフ構造の他の例を概略的に示す平面図である。
　図７乃至図１１に示すレリーフ構造ＲＳ１は、以下の点を除いて、図５及び図６を参照しながら説明したレリーフ構造ＲＳ１と同様である。
　即ち、図７に示すレリーフ構造ＲＳ１では、反射面２２は楕円形状を有している。図８に示すレリーフ構造ＲＳ１では、反射面２２は八角形状を有している。図９に示すレリーフ構造ＲＳ１では、反射面２２は、星形状を有しており、不規則に配置されている。図１０に示すレリーフ構造ＲＳ１では、反射面２２は十字形状を有しており、不規則に配置されている。図１１では、反射面２２は正方形状を有しており、不規則に配置されている。そして、図１１では、隣り合った反射面２２の一部は互いに接している。なお、図７において、符号Ｌ及びＷは、それぞれ、反射面２２の長さ及び幅を表している。このように、反射面２２は、様々な形状を有し得る。また、後で説明するように、反射面２２は、規則的に配置されていてもよく、不規則に配置されていてもよい。そして、反射面２２が不規則に配置されている場合、隣り合った反射面２２は互いに接していてもよい。
　図１２は、回折格子が回折光を射出する様子を概略的に示す図である。図１３は、第１レリーフ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１２に示す回折格子は、長さ方向がＹ方向に対して平行であり、Ｘ方向に一定のピッチで配列した複数の溝ＧＲからなる。Ｙ方向に対して垂直な方向、例えばＺ方向から回折格子に照明光ＩＬが入射すると、回折格子は、Ｙ方向に対して垂直な方向に、回折光ＤＬ＿ｒ、ＤＬ＿ｇ及びＤＬ＿ｂを射出する。回折光ＤＬ＿ｒ、ＤＬ＿ｇ及びＤＬ＿ｂの各射出角は、式（１）から求められる。
　図１３に示すレリーフ構造ＲＳ１では、反射面２２は、二次元的に配列している。それ故、例えばＺ方向からレリーフ構造ＲＳ１に照明光ＩＬが入射すると、レリーフ構造ＲＳ１は、様々な方向へ回折光ＤＬ＿ｒ、ＤＬ＿ｇ及びＤＬ＿ｂを射出する。
　射出角が入射光の正反射角とほぼ等しい回折光については、反射面２２の中心間距離（ここでは、回折格子の格子定数）が大きい場合、回折次数に応じた射出角の相違は小さい。そして、この場合、波長に応じた射出角の相違も小さい。例えば、反射面２２が２乃至５０μｍの範囲内の長さ及び幅を有し、２乃至５０μｍの範囲内の間隔で配列している場合、レリーフ構造ＲＳ１は、正反射光の進行方向に対して約±１９°の角度範囲内に回折光を射出する。或いは、反射面２２が５乃至５０μｍの範囲内の長さ及び幅を有し、５乃至５０μｍの範囲内の間隔で配列している場合、レリーフ構造ＲＳ１は、正反射光の進行方向に対して約±８°の角度範囲内に回折光を射出する。また、通常、太陽及び室内灯などの一般的な光源は、理想的な点光源ではない。しかも、表示体に入射する照明光は、空気中の微粒子、地面、床及び壁などによって反射又は散乱された光を含んでいる。それ故、正反射光を観察可能な方向から表示体を至近距離で観察すると、観察者の目には、次数及び波長が異なる様々な回折光が同時に入射する。
　従って、観察者は、混色を知覚する。例えば、観察者の目に、波長が６３０ｎｍの赤色光と、波長が５４０ｎｍの緑色光とが入射した場合、観察者は黄色を知覚する。観察者の目に、波長が５４０ｎｍの緑色光と、波長が４６０ｎｍの青色光とが入射した場合、観察者はシアン色、即ち薄い水色を知覚する。より具体的な例を以下に記載する。
　第１例では、図５を参照しながら説明したレリーフ構造ＲＳ１について、反射面２２の直径は約１０μｍであり、比Ｓ１／Ｓ及び比Ｓ２／Ｓの各々は約５０％であり、反射面２１を基準とした反射面２２の高さは０．２μｍであるとする。このようなレリーフ構造ＲＳ１は、破線Ａ又はＢに対して垂直な方向から観察した場合、格子定数が約１４μｍの回折格子と見なすことができる。
　この場合、反射面２１に対して垂直な方向からレリーフ構造ＲＳ１を白色光で照明すると、レリーフ構造ＲＳ１は、破線Ａ又はＢに対して垂直な方向に、＋１次回折光として、例えば、波長が６３０ｎｍの光を約２．５８°の射出角で射出し、波長が５４０ｎｍの光を約２．２１°の射出角で射出し、波長が４６０ｎｍの光を約１．８８°の射出角で射出する。そして、この場合、レリーフ構造ＲＳ１は、破線Ａ又はＢに対して垂直な方向に、＋２次回折光として、波長が６３０ｎｍの光を約５．１６°の射出角で射出し、波長が５４０ｎｍの光を約４．４２°の射出角で射出し、波長が４６０ｎｍの光を約３．７７°の射出角で射出する。即ち、レリーフ構造ＲＳ１は、波長及び回折次数が異なる回折光を、極めて狭い角度範囲内に射出する。
　また、このレリーフ構造ＲＳ１は、例えば破線Ｃに対して垂直な方向から観察した場合、格子定数が約１４μｍよりもやや小さな回折格子と見なすことができる。従って、反射面２１に対して垂直な方向からレリーフ構造ＲＳ１を白色光で照明すると、レリーフ構造ＲＳ１は、破線Ｃに対して垂直な方向に、＋１次回折光及び＋２次回折光を小さな射出角で射出する。従って、この場合も、レリーフ構造ＲＳ１は、波長及び回折次数が異なる回折光を狭い角度範囲内に射出する。
　第２例では、図５を参照しながら説明したレリーフ構造ＲＳ１について、反射面２２の直径は約１μｍであり、比Ｓ１／Ｓ及び比Ｓ２／Ｓの各々は約５０％であるとする。このようなレリーフ構造ＲＳ１は、破線Ａ又はＢに対して垂直な方向から観察した場合、格子定数が約１．４μｍの回折格子と見なすことができる。
　この場合、反射面２１に対して垂直な方向からレリーフ構造ＲＳ１を白色光で照明すると、レリーフ構造ＲＳ１は、破線Ａ又はＢに対して垂直な方向に、＋１次回折光として、例えば、波長が６３０ｎｍの光を約２６．７°の射出角で射出し、波長が５４０ｎｍの光を約２２．７°の射出角で射出し、波長が４６０ｎｍの光を約１９．２°の射出角で射出する。また、上記の通り、通常の照明条件下では、光源は理想的な点光源ではない。従って、反射面２１に対して垂直な方向からレリーフ構造ＲＳ１を白色光で照明した場合、レリーフ構造ＲＳ１には、法線方向からだけでなく、斜め方向からも白色光が入射する。破線Ｃに対して垂直な方向から１．０°の入射角でレリーフ構造に白色光が入射した場合、レリーフ構造ＲＳ１は、破線Ｃに対して垂直な方向に、＋１次回折光として、例えば、波長が６３０ｎｍの光を約２５．７°の射出角で射出し、波長が５４０ｎｍの光を約２１．６°の射出角で射出し、波長が４６０ｎｍの光を約１８．２°の射出角で射出する。即ち、レリーフ構造ＲＳ１は、波長が異なる回折光を、極めて狭い角度範囲内に射出する。
　以上の通り、レリーフ構造ＲＳ１は、波長が異なる回折光を、極めて狭い角度範囲内に射出する。それ故、観察者は混色を知覚する。
　観察者が知覚する混色は、反射面２１を基準とした反射面２２の高さに更に依存している。これについて、以下に説明する。
　回折格子では、溝の幅Ｌ及び格子定数ｄは一定である。それ故、式（２）から明らかなように、回折格子の回折効率ηは、溝の深さｒ（又は凸部の高さ）と照明光の波長λとの関数であると言える。これを踏まえて、回折格子を白色光で照明しながら観察することを考えると、或る波長域の回折効率が他の波長域の回折効率と比較して低くなること、及び、これら波長域は溝の深さｒに依存することを理解できる。このように、回折格子を白色光で照明した場合に観察者が知覚する色には、照明光の入射角θ及び格子定数ｄ並びに観察方向だけでなく、溝の深さｒも影響を及ぼす。従って、レリーフ構造ＲＳ１を白色光で照明した場合に観察者が知覚する色には、反射面２１を基準とした反射面２２の高さが影響を及ぼす。
　レリーフ構造ＲＳ１が表示する色は、観察方向を多少変化させても、一般的な回折格子ほど大きく変化することはない。これについて、以下に説明する。
　図１３を参照しながら説明したように、観察者が混色を知覚しているとき、観察者の目には、波長が等しく、回折次数が異なる回折光が同時に入射している。或いは、観察者が混色を知覚しているとき、観察者の目には、波長が等しく、レリーフ構造ＲＳ１への入射角が異なる光に由来した回折光が同時に入射している。観察方向を僅かに変化させると、或る回折光は観察者の目に入射しなくなるが、これと波長が等しい他の回折光は観察者の目に入射する。それ故、観察方向を多少変化させても、一般的な回折格子ほど表示色が変化することはない。なお、反射面２２の長さと幅との比を１に近づけると、観察角度に応じた色の変化が小さくなる。
　上記のように、レリーフ構造ＲＳ１は、構造色として混色を表示する。また、観察方向を法線方向から多少変化させても、レリーフ構造ＲＳ１が表示する色は殆ど変化しない。そして、観察方向を法線方向から大きく変化させると、レリーフ構造ＲＳ１は回折光を射出しなくなる。このような視覚効果は、一般的な印刷物によって達成できないのは勿論、回折格子及びホログラムで達成することもできず、また、光散乱構造と着色層との組み合わせによって達成することもできない。即ち、レリーフ構造ＲＳ１は、極めて特殊な視覚効果を提供する。
　なお、図５乃至図１０を参照しながら説明したレリーフ構造ＲＳ１の各々において、反射面２２は同一の形状を有している。このようなレリーフ構造は、製造が容易である。
　即ち、レリーフ構造ＲＳ１の形成に使用する原版は、樹脂層に荷電粒子線で描画する工程と、この樹脂層を現像処理に供する工程とを含んだ方法によって製造する。この方法では、荷電粒子線の強度や照射時間を調整して凹部の深さ又は凸部の高さを制御する。反射面２２が異なる形状を有している場合、荷電粒子線の強度や照射時間を調整しても、凹部の深さ又は凸部の高さが均一なレリーフ構造を得ることは難しい。反射面２２が同一の形状を有している場合、反射面２２が異なる形状を有している場合と比較して、凹部の深さ又は凸部の高さが均一なレリーフ構造を得ることが容易である。
　また、反射面２２が同一の形状を有している場合、レリーフ構造ＲＳ１の設計が容易である。即ち、正確な光学設計及び光学シミュレーションができ、高品質な原版を高い再現性で作製できる。従って、設計と実物との光学性能の差を最小化することができ、迷光を最小化することができる。
　反射面２２は、形状、寸法及び中心間距離の少なくとも１つが互いに異なっていてもよい。
　図１４は、図１に示す表示体に採用可能な第１レリーフ構造の更に他の例を概略的に示す平面図である。
　図１４に示すレリーフ構造ＲＳ１は、円形状を有している反射面２２、より小さな円形状を有している反射面２２、八角形状を有している反射面２２、星形状を有している反射面２２、及び十字形状を有している反射面２２を含んでいる。これら反射面２２は、不規則に配置されている。
　このようなレリーフ構造ＲＳ１は、格子定数が異なる微小な回折格子を多数配置してなるものと見なすことができる。それ故、このレリーフ構造ＲＳ１は、様々な波長の回折光を同一方向に射出する。従って、このレリーフ構造ＲＳ１は、図１３を参照しながら説明したのとほぼ同様の視覚効果を提供する。反射面２２を不規則に配置したレリーフ構造ＲＳ１が上記の視覚効果を提供する理由については、後で更に詳しく説明する。
　また、このような構造には、以下の利点がある。　
　反射面２２の形状、寸法又は中心間距離が異なっている場合、反射面２２の配置を利用した真偽判定が可能である。例えば、形状が異なる反射面２２を交互に配置した場合、或る表示体について、そのような構造が光学顕微鏡を用いた観察によって確認されたときには、この表示体は真正品であると判断することができる。それ故、偽造品の製造を試みる者は、肉眼で観察した場合に真正品と同様の視覚効果を実現するだけでなく、反射面２２の形状等も真正品と等しくする必要がある。従って、このような構造は、偽造品の製造を牽制するのに有効である。しかも、このような構造は、作製が比較的難しく、それ故、このような構造を含んだ表示体１は偽造が難しい。従って、上記の構造を採用すると、表示体１の偽造を防止する効果がより高くなる。
　反射面２２を規則的に配置する場合、反射面２２の長さ及び幅又は反射面２２の中心間距離は、５乃至１０μｍの範囲内にあることが好ましい。こうすると、レリーフ構造ＲＳ１に、様々な波長の回折光を、狭い角度範囲内に射出させることができる。それ故、レリーフ構造ＲＳ１の表示色が虹色に見えるのを防止できる。
　他方、反射面２２を不規則に配置する場合、反射面２２の長さ及び幅又は反射面２２の中心間距離は、０．３乃至５μｍの範囲内にあることが好ましい。上記の通り、反射面２２を不規則に配置したレリーフ構造ＲＳ１は、格子定数が異なる微小な回折格子を多数配置してなるものと見なすことができる。従って、反射面２２を規則的に配置した場合と比較して、反射面２２の長さ及び幅又は反射面２２の中心間距離をより短くしたとしても、レリーフ構造ＲＳ１の表示色が虹色に見えるのを防止できる。
　複数の領域の各々にレリーフ構造ＲＳ１を設ける場合、或る領域と他の領域とで、反射面２１を基準とした反射面２２の高さを異ならしめてもよい。例えば、図１に示す領域１３のうち、「Ｔ」字型の領域と「Ｏ」字型の領域と「Ｐ」字型の領域とで、反射面２１を基準とした反射面２２の高さを異ならしめてもよい。こうすると、文字「Ｔ」、「Ｏ」及び「Ｐ」を、異なる色で表示することができる。
　１つの領域内で、反射面２１を基準とした反射面２２の高さを異ならしめてもよい。この場合、１つの領域内で反射面２１を基準とした反射面２２の高さを等しくした場合では実現することが困難であり、また、偽造によって再現することが困難な混色を表示することができる。
　反射面２２は、円形状、又は、頂点が５つ以上の多角形状、特には正多角形状を有していることが望ましい。そのような構造を採用したレリーフ構造ＲＳ１が示す光学効果は、観察方向の方位角に対する依存性が小さい。なお、ここで、「方位角」は、極軸が反射面２１に垂直な極座標を想定して使用している。従って、照明方向又は観察方向が変化した場合であっても、表示色の変化を生じ難い。
　ここで、反射面２２を不規則に配置したレリーフ構造ＲＳ１が上記の視覚効果を提供する理由について、図１５及び図１６を参照しながら説明する。
　図１５は、第２反射面が不規則に配置された第１レリーフ構造が構造色として混色を表示している様子を概略的に示す図である。図１６は、第１レリーフ構造の第１及び第２反射面によって反射された光が干渉する様子を概略的に示す図である。
　上記の通り、反射面２２が不規則に配置されたレリーフ構造ＲＳ１は、格子定数が異なる微小な回折格子を多数配置してなるものと見なすことができる。それ故、図１５に示すように、表示体１に照明光ＩＬを照射すると、レリーフ構造ＲＳ１は、正反射光ＲＬを射出するとともに、同一波長の回折光ＤＬを様々な方向に射出する。
　照明光ＩＬが角度θでレリーフ構造ＲＳ１に入射する場合、図１６に示すように、反射面２２によって反射された光ＲＬ２と反射面２１によって反射された光ＲＬ１との光路差は、反射面２１を基準とした反射面２２の高さｒとｃｏｓθとの積の２倍である。従って、光透過層１１の屈折率をｎとすると、それら光の位相差は、２π／λと２ｒｃｏｓθとの積である。
　この位相差が２πの整数倍である場合、光ＲＬ１及びＲＬ２は強め合う干渉を生じる。従って、この場合、レリーフ構造ＲＳ１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及びＲＬ２は弱め合う干渉を生じる。従って、この場合、レリーフ構造ＲＳ１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。
　ところで、構造色を表示する一般的なレリーフ構造、例えば、回折格子又は光散乱構造では、凹部の深さ又は凸部の高さを０．１μｍ程度としている。可視域が３８０ｎｍ乃至７８０ｎｍである場合、そのような凹部又は凸部は、可視光を反射することにより、波長の約半分の光路差を生じさせる。即ち、そのような凹部又は凸部が生じさせる位相差は、可視域の波長範囲内の一部の波長域における回折効率を、他の波長域における回折効率よりも大幅に小さくするほどではない。
　しかしながら、凹部の深さ又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。その結果、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大幅に小さくなる。
　また、図１５を参照しながら説明した通り、反射面２２が不規則に配置されたレリーフ構造ＲＳ１は、格子定数が異なる微小な回折格子を多数配置してなるものと見なすことができる。それ故、凹部又は凸部が不規則に配置されたレリーフ構造は、同一方向に波長が異なる回折光を射出する。
　従って、レリーフ構造ＲＳは、構造色として混色を表示する。そして、レリーフ構造ＲＳが表示する混色は、観察方向を多少変化させても殆ど変化しない。
　この効果には、反射面２２の配置の秩序度が影響を及ぼす。完全に無秩序であることが理想的であるが、そのような構造は設計及び製造が難しい。従って、以下に例示するように、表示体１の使用形態を考慮して反射面２２の配置を定めることが望ましい。
　光源が電球のように５ｃｍ程度の寸法を有しており、光源から表示体１までの距離が約２ｍであるような状況で表示体１が表示する像を観察する場合、照明光の入射角は１．５°程度の角度範囲内でばらつく。このような条件のもとでは、格子定数が２０μｍ以上の回折格子は、可視域内の全波長について、回折光を同一方向に射出し得る。従って、径が２０μｍ以上のあらゆる領域内で反射面２２が不規則に配置されていれば、そのようなレリーフ構造ＲＳ１は、周期構造に由来した有彩色を表示しない。
　また、上述した強め合う干渉及び弱め合う干渉に由来した混色の観察は、正反射光が観察者の目に入射しない条件のもとで行うことが望ましい。それ故、回折光の広がり角は大きいことが望ましい。　
　回折光の強度分布は、下記式（３）によって表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　ここで、ＩNは回折光の規格化した強度を表し、ａは反射面２１又は２２の寸法の平均を表し、Φは回折光の射出角を表している。広がり角は、式（３）で表される強度ＩNがゼロとなる最小の射出角Φである。即ち、広がり角は、ｓｉｎΦ＝λ／ａを満足する射出角Φである。
　通常の観察条件のもとでは、広がり角が約２０°以上であれば、上述した混色の表示を正反射光が妨害することはない。可視域は約５００ｎｍを中心としているので、ここでは、波長λとして５００ｎｍを使用する。この場合、寸法ａが１．５μｍ以下であれば、約２０°以上の広がり角を実現できる。
　次に、反射面２１を基準とした反射面２２の高さ又は深さについて説明する。　
　反射面２１によって反射された光と反射面２２によって反射された光とが干渉してなる光の強度は、近似的には、下記式（４）から算出される値に比例する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　従って、等色関数ｘ（λ）、ｙ（λ）及びｚ（λ）を用い、下記式（５）乃至（７）に従って、３刺激値Ｘ、Ｙ及びＺを算出することにより、回折光の色を近似的に求めることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　０．１０乃至０．３０μｍに亘る高さ又は深さｒについて、入射角θ及び屈折率ｎがそれぞれ３０°及び１．５であるとして、回折光の色を算出した。その結果を図１７に示す。
　図１７は、第１及び第２反射面の高さの差を０．１０乃至０．３０μｍの範囲内で変化させた場合に生じる色変化の一例を示すｕ’ｖ’色度図である。なお、図１７において、白丸は、反射面２１及び２２の高さの差がゼロである場合の表示色、即ち白色を表している。
　図１７に示すように、反射面２１及び２２の高さの差が約０．１０μｍの場合、白色が表示される。この高さの差が約０．１５μｍの場合、黄色が表示される。そして、高さの差を更に大きくすると、色度座標は、白色の色度座標の周りで回転する。従って、有彩色の表示には、反射面２１及び２２の高さの差を約０．１５μｍ以上とすることが望ましい。
　なお、高さの差を０．１５から０．３０μｍまで連続的に変化させると、色度座標は、白色の色度座標の周りでほぼ１周する。即ち、高さの差を０．１５乃至０．３０μｍの範囲内に設定することにより、全ての色の表現が可能である。但し、緑色の強度は比較的低い。
　次に、上記と同様の条件のもとで、反射面２１及び２２の高さの差を他の範囲内で変化させた場合に生じる色変化を調べた。その結果を図１８及び図１９に示す。
　図１８は、第１及び第２反射面の高さの差を０．３０乃至０．５０μｍの範囲内で変化させた場合に生じる色変化の一例を示すｕ’ｖ’色度図である。図１９は、第１及び第２反射面の高さの差を０．５０乃至０．７０μｍの範囲内で変化させた場合に生じる色変化の一例を示すｕ’ｖ’色度図である。
　図１８に示すように、反射面２１及び２２の高さの差を０．３０μｍから０．５０μｍへ連続的に変化させると、色度座標は、白色の色度座標の周りでほぼ１周する。即ち、高さの差を０．３０乃至０．５０μｍの範囲内に設定することにより、全ての色の表現が可能である。しかも、この場合、比較的高い強度で緑色を表示することができる。
　図１９に示すように、反射面２１及び２２の高さの差を０．５０乃至０．７０μｍの範囲内に設定した場合、緑色及び紫色は比較的高い強度で表示することができる。しかしながら、この場合、他の色を高い強度で表示することはできない。
　反射面２１及び２２の高さの差が大きなレリーフ構造ＲＳ１は、形成することが難しい。従って、図１７乃至図１９を参照しながら説明した事項と製造の容易さとを考慮すると、反射面２１及び２２の高さの差は、０．１５乃至０．５０μｍの範囲内に設定することが好ましく、０．１５乃至０．３０μｍの範囲内に設定することがより好ましい。
　なお、レリーフ構造ＲＳ１は、反射面２１及び２２の高さの差と反射面２２の寸法との比が大きいほど、形成することが難しくなる。また、レリーフ構造ＲＳ１は、反射面２１及び２２の高さの差と反射面２２間の距離との比が大きいほど、形成することが難しくなる。これら比は、１以下であることが好ましい。反射面２１及び２２の高さの差は０．５０μｍ以下であることが好ましいので、反射面２２の寸法は０．５０μｍ以上であることが好ましく、反射面２２間の距離は０．５０μｍ以上であることが好ましい。それ故、反射面２２の中心間距離は、１．０μｍ以上とすることが好ましい。
　次に、照明光の入射角と表示色とに関して行った計算の結果を記載する。　
　上記の通り、反射面２２によって反射される光と、反射面２１によって反射される光との光路差は、２ｎｒｃｏｓθで表される。この式から明らかなように、反射面２１及び２２の高さの差ｒだけでなく、光透過層１１内を伝播する照明光のレリーフ構造ＲＳ１への入射角θも表示色に影響を及ぼし得る。
　スネルの法則を利用して、空気中を伝播する照明光の樹脂層１１への入射角θ0から入射角θを求めることができる。このようにして得られる入射角θを用い、上述したのと同様の方法により、入射角θ0を０°から９０°まで連続的に変化させた場合に生じる色変化を調べた。なお、ここでは、樹脂層１１の屈折率ｎと反射面２１及び２２の高さの差ｒをそれぞれ１．５及び０．３０μｍとした。その結果を図２０及び図２１に示す。
　図２０は、照明光の入射角θ0を０°乃至９０°の範囲内で変化させた場合に生じる色変化の一例を示すｕ’ｖ’色度図である。図２１は、照明光の入射角θ0を２０°乃至４０°の範囲内で変化させた場合に生じる色変化の一例を示すｕ’ｖ’色度図である。
　図２０に示すように、入射角θ0を０°から９０°へと変化させると、表示色は、オレンジ色からシアン色へと変化する。即ち、入射角θ0を大きく変化させた場合には、表示色の変化を知覚することができる。
　図２１に示すように、入射角θ0が２０°乃至４０°の範囲内では、入射角θ0に応じた表示色の変化は小さい。この範囲内では、入射角θ0に拘らず、黄色が表示される。即ち、通常の観察条件のもとでは、入射角θ0が多少変化しても、レリーフ構造ＲＳ１の表示色は変化しない。それ故、通常の観察条件のもとでは、観察方向が多少変化しても、レリーフ構造ＲＳ１の表示色は変化しない。
　なお、レリーフ構造ＲＳ１と類似した回折格子又は光散乱構造は従来から知られているが、そのような回折格子又は光散乱構造は、上記の着色効果を示さない。これについて、以下に説明する。
　図２２は、回折格子の一例を概略的に示す断面図である。図２３は、回折格子の他の例を概略的に示す断面図である。
　図２２及び図２３に示す回折格子ＲＳは、レリーフ構造である。これら回折格子ＲＳは、複数の溝ＧＲを幅方向に配列した構造を有している。各回折格子ＲＳにおいて、溝ＧＲの幅及び中心線間距離は一定である。
　図２２に示す回折格子ＲＳは、溝ＧＲの長さ方向に対して垂直な断面が正弦波状である。他方、図２３に示す回折格子ＲＳは、溝ＧＲの長さ方向に対して垂直な断面が矩形波状である。
　図２２に示す回折格子ＲＳは、反射面２１及び２２に相当する平面を含んでいない。それ故、この光散乱構造ＲＳは、上記数式を利用して説明した着色効果を示さない。
　図２３に示す回折格子ＲＳは、反射面２１及び２２にそれぞれ対応した反射面２１’及び２２’を含んでいるものの、上記数式を利用して説明した着色効果を示すほど十分な形状精度で形成されている訳ではない。具体的には、反射面２１’及び２２’には微細な凹凸が存在しているか、又は、反射面２１’を基準とした反射面２２’の高さは不均一である。これは、通常の製造プロセスでは、上記数式を利用して説明した着色効果を示すほど回折格子又は光散乱構造を十分な形状精度で形成することは難しいこと、及び、特に光散乱構造については高い形状精度は要求されず、寧ろ、不規則な形状は光散乱能の観点で有利であることなどに起因している。
　また、回折格子は、一般に、分光の目的で使用される。そのような目的で使用される回折格子には、通常、波長が異なる回折光を狭い角度範囲内に射出する構成を採用することはない。
　また、一般的なレリーフ型の光散乱構造では、凹部の深さ又は凸部の高さは０．１μｍ以下である。この場合、上記数式を利用して説明した着色効果を得ることはできない。即ち、この場合、可視域、例えば、約３８０ｎｍ乃至約７００ｎｍ又は約３８０ｎｍ乃至約７８０ｎｍの波長範囲内の一部の波長域における回折効率を、他の波長域における回折効率よりも十分に小さくする効果は得られない。
　（第２レリーフ構造）
　図２に示すように、第２レリーフ構造ＲＳ２は、レリーフ構造形成層１１２の表面に設けられている。第２レリーフ構造ＲＳ２は、構造色を表示する。第２レリーフ構造ＲＳ２は、第１レリーフ構造ＲＳ１とは異なる光学効果を示す。なお、第２レリーフ構造ＲＳ２は省略することができる。
　第２レリーフ構造ＲＳ２は、例えば、回折格子又はホログラムである。或いは、第２レリーフ構造ＲＳ２は、観察方向に拘らず無彩色を表示する光散乱構造である。或いは、第２レリーフ構造ＲＳ２は、光吸収構造である。或いは、第２レリーフ構造ＲＳ２は、それらの２つ以上の組み合わせである。光散乱構造及び光吸収構造については、後で図面を参照しながら説明する。
　上記の通り、第２レリーフ構造ＲＳ２は、第１レリーフ構造ＲＳ１とは異なる光学効果を示す。それ故、第２レリーフ構造ＲＳ２を設けた場合、第２レリーフ構造ＲＳ２を省略した場合と比較して、第１レリーフ構造ＲＳ１が示す特徴的な光学効果が際立つ。また、第２レリーフ構造ＲＳ２を設けると、より複雑な視覚効果を達成でき、表示体１の偽造もより困難になる。
　具体的には、表示体１が第２レリーフ構造ＲＳ２として回折格子及びホログラムなどの回折構造を含んでいる場合、表示体１に、虹色に輝く分光色を表示させることができる。また、この場合、照明方向及び観察方向に応じて回折光の波長及び強度が変化することを利用して、上述したのと同様の像の切り替わりを実現すること、又は、第２レリーフ構造ＲＳ２に立体像を表示させることができる。
　なお、回折格子の格子定数は、例えば、０．３乃至３μｍの範囲内にある。また、回折格子の溝の深さは、例えば、０．１μｍ以下である。
　また、第２レリーフ構造ＲＳ２に光吸収構造又は観察方向に拘らず無彩色を表示する光散乱構造を採用した場合、以下の視覚効果が得られる。
　図２４は、第２レリーフ構造に採用可能な構造の一例を概略的に示す斜視図である。図２５は、第２レリーフ構造に採用可能な構造の他の例を概略的に示す斜視図である。
　図２４に示すレリーフ構造ＲＳ２は、光吸収構造である。このレリーフ構造ＲＳ２は、各々が先細りした形状を有している複数の凸部又は凹部２３を含んでいる。図２４には、一例として、凸部又は凹部２３として、略円錐形状の凸部を描いている。凸部又は凹部２３の形状は、角錐状であってもよい。
　凸部又は凹部２３は、例えば、可視域の最短波長よりも短い中心間距離で又は４００ｎｍ以下の中心間距離で二次元的に配列している。ここでは、一例として、凸部又は凹部２３は、Ｘ方向とＹ方向とに規則的に配列していることとする。
　凸部又は凹部２３の高さ又は深さは、例えば３００μｍであり、典型的には３００μｍ乃至４５０μｍの範囲内にある。中心間距離が十分に短い場合、高さ又は深さが大きいほど、反射防止効果が高くなる。但し、高さ又は深さが過剰に大きな凸部又は凹部２３は、高い精度で形成することが難しい。
　凸部又は凹部２３は、規則的に配列している。この場合、斜め方向からレリーフ構造ＲＳ２を白色光で照明すると、このレリーフ構造ＲＳ２は、正反射光を観察可能な角度範囲内には回折光を射出せず、正反射光を観察不可能な角度範囲内に回折光を射出する。即ち、表示面の法線の角度を０°として、照明方向を含む角度範囲を正の角度範囲とした場合、このレリーフ構造ＲＳ２は、負の角度範囲内には回折光を射出せず、正の角度範囲内に回折光を射出する。即ち、凸部又は凹部２３が規則的に配列したレリーフ構造ＲＳ２は、通常の観察条件のもとでは無彩色、例えば暗灰色乃至黒色を表示し、特殊な観察条件のもとで分光色を表示する。
　凸部又は凹部２３の配置は不規則であってもよい。この場合、観察条件に拘らず、レリーフ構造ＲＳ２は、例えば暗灰色乃至黒色を表示する。
　図２５に示すレリーフ構造ＲＳ２は、光散乱構造である。このレリーフ構造ＲＳ２は、複数の凸部又は凹部２４を含んでいる。図２５には、一例として、凸部又は凹部２４として、先細り形状の凸部を描いている。凸部又は凹部２４は、様々な寸法及び形状を有しており、不規則に配置されている。凸部又は凹部２４の多くは、Ｚ方向に対して垂直な最大寸法が例えば３μｍ以上であり、Ｚ方向の寸法が例えば１μｍ以上である。このレリーフ構造ＲＳ２は、白色光で照明した場合、照明方向及び観察方向に拘らず無彩色、例えば白色を表示する。
　凸部又は凹部２４は、不規則に配置されていれば、寸法及び形状の少なくとも一方が等しくてもよい。また、凸部又は凹部２４は、Ｚ方向に対して垂直な一方向に延びた形状を有していてもよい。こうすると、レリーフ構造ＲＳ２に光散乱異方性を付与することができる。即ち、こうすると、表示体１を斜め方向から照明しながらＺ方向に対して平行な軸の周りで回転させた場合に、レリーフ構造ＲＳ２の光散乱能が変化する。
　上述した表示体１は、例えば、以下の方法により製造する。　
　まず、基材１１１上に、表面にレリーフ構造ＲＳ１及びＲＳ２が設けられたレリーフ構造形成層１１２を形成する。
　レリーフ構造ＲＳ１について上述した効果を得るためには、レリーフ構造ＲＳ１を極めて高い精度で形成する必要がある。形状精度及び寸法精度に優れたレリーフ構造ＲＳ１は、例えば、以下に説明する第１乃至第３方法の何れかによって形成することができる。
　第１方法では、まず、平滑な表面上に、均一な厚さを有している樹脂層を形成する。樹脂層の材料としては、例えば、電子線などの荷電粒子線を照射することによって現像液に対して不溶化するもの又は可溶化するものを使用する。次いで、電子線などの荷電粒子線で、所定のパターンを樹脂層に描画する。その後、樹脂層を現像処理に供して、反射面２１又は２２に対応したパターンを得る。
　このようにして得られるパターンの上面には、深さ又は高さが例えば１０ｎｍ程度の凹凸がある。そこで、パターンを加熱して、上面を平滑化する。ここでは、上面のみを熱フローさせるために、パターンの上面に例えば１００℃乃至１５０℃の熱風を吹きかける。なお、この加熱は、パターンの側面の形状が大きく変化しないように、１秒乃至５秒程度の短い時間で完了する。また、この加熱は、例えば、パターンをその下面側から冷却しながら行う。
　第２方法は、平滑化を以下の方法で行うこと以外は、第１方法と同様である。即ち、第２方法では、上面に凹凸を有しているパターンを、例えば酸素プラズマを用いたアッシングに供する。これにより、パターンの上面を部分的に除去し、これを平滑化する。
　第１及び第２方法は、簡便であるものの、条件等の最適化は必ずしも容易ではない。以下の第３方法によれば、第１及び第２方法と比較して、製造工程は複雑化するものの、より容易に高い形状精度及び寸法精度を実現することができる。
　第３方法は、平滑化を以下の方法で行うこと以外は、第１方法と同様である。即ち、第３方法では、上面に凹凸を有しているパターンの開口部を形成した後、このパターンを構成している第１材料と比較してより高い軟化点を有している第２材料を全面に塗布する。これにより、パターンの開口部を第２材料で充填する。次に、第１材料からなるパターンの上面が露出するまで、第２材料からなる膜の表面を研磨する。その後、平滑な表面を有している平板を第１材料からなるパターンと第２材料からなる膜とに押し当てながら、これを、第１材料の軟化点以上であり且つ第２材料の軟化点未満の温度に加熱する。これにより、先のパターンの上面で第１材料の熱フローを生じさせる。次いで、平板を押し当てたまま第１材料を十分に冷却する。第１材料が完全に固化した後、平板を取り除き、更に第２材料からなる膜を除去する。以上のようにして、平滑な上面を有しているパターンを得る。
　上述した方法によって得られるパターンは、それ自体をレリーフ構造形成層１１２の少なくとも一部として利用することができる。或いは、上述した方法によって得られる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し、このスタンパを用いてレリーフ構造形成層１１２を形成してもよい。なお、電鋳とは、通電によって、所定の水溶液中に浸した対象物の表面で金属イオンを還元させることにより、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よ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、上記構造体の表面には、電鋳を行う前に、スパッタリングや真空蒸着等の気相堆積法により金属薄膜を予め設ける。
　次いで、このスタンパを用いて、レリーフ構造ＲＳ１及びＲＳ２を複製する。即ち、まず、例えばポリカーボネート又はポリエステルからなる基材１１１上に、熱可塑性樹脂又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又はこれに光を照射する。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。これにより、レリーフ構造ＲＳ１及びＲＳ２が設けられたレリーフ構造形成層１１２を得る。
　次に、レリーフ構造形成層１１２上に、例えば蒸着法によって、アルミニウム等の金属又は誘電体を単層又は多層に堆積させる。これにより、反射層１２を得る。以上のようにして、表示体１を完成する。
　＜第２態様＞
　次に、本発明の第２態様を説明する。　
　第２態様に係る表示体は、以下に説明する構造を領域１３に採用したこと以外は、第１態様に係る表示体１と同様である。
　図２６は、本発明の第２態様に係る表示体に採用可能な構造の一例を概略的に示す平面図である。図２７は、図２６に示す構造の一部を拡大して示す平面図である。図２８は、図２６に示す構造のＸＸＩ－ＸＸＩ線に沿った断面図である。
　図２６には、Ｘ方向とＹ方向とに規則的に配列した画素ＰＸを描いている。各画素ＰＸは、直角四角形状、例えば正方形状を有している。後述するように、画素ＰＸの一部はレリーフ構造ＲＳ１を含み、画素ＰＸの他の一部はレリーフ構造ＲＳ２を含んでいる。
　画素ＰＸは、例えば、最長の辺が３μｍ乃至３００μｍの範囲内の寸法を有するように設計する。画素ＰＸの寸法が大きいと、高い解像度で像を表示することができない。画素ＰＸの寸法が小さいと、画素ＰＸ内に十分な数の凸部又は凹部を精度よく形成することが困難となる。
　領域１３内に位置した画素ＰＸは、レリーフ構造ＲＳ１を含んでいる。レリーフ構造ＲＳ１は、図５及び図６を参照しながら説明したのと同様である。
　他方、領域１７内に位置した画素ＰＸは、レリーフ構造ＲＳ２を含んでいる。レリーフ構造ＲＳ２は、ここでは、溝の長さ方向がＸ方向に対して傾いた回折格子である。
　領域１３では、画素ＰＸの面積Ｓ０に占めるレリーフ構造ＲＳ１の面積Ｓの割合Ｓ／Ｓ０が場所によって異なっている。図２６には、この割合Ｓ／Ｓ０が異なる３つの画素ＰＸを描いている。
　なお、画素ＰＸの輪郭は、レリーフ構造ＲＳ１の配列方向及び周期並びに反射面２２の配列パターンに基づいて定める。この場合、必要に応じて、レリーフ構造ＲＳ２の配列方向、周期及び形状を更に考慮してもよい。また、レリーフ構造ＲＳ１の輪郭は、図２７に示すように、そのレリーフ構造ＲＳ１が含んでいる反射面２２の全てを取り囲み、全ての内角が１８０°未満である多角形のうち面積が最小の多角形であるとする。
　レリーフ構造ＲＳ１は、画素ＰＸの中央に位置している。レリーフ構造ＲＳ１は、画素ＰＸの中央に位置していなくてもよい。また、画素ＰＸの中心に対するレリーフ構造ＲＳ１の相対位置は、画素ＰＸ間で等しくてもよく、異なっていてもよい。
　割合Ｓ／Ｓ０が等しい画素ＰＸの一部と他の一部とは、反射面２１を基準とした反射面２２の高さ又は深さが互いに等しい。そして、割合Ｓ／Ｓ０が異なっている画素ＰＸの一部と他の一部とは、図２８に示すように、反射面２１を基準とした反射面２２の高さ又は深さが互いに異なっている。
　割合Ｓ／Ｓ０は、画素ＰＸが表示する色の彩度に影響を及ぼす。そして、反射面２１を基準とした反射面２２の高さ又は深さは、画素ＰＸが表示する色の色相に影響を及ぼす。従って、上記の構成を採用すると、より複雑な表示が可能となる。
　画素ＰＸには、様々な配置が可能である。　
　図２９は、画素の配置の一例を概略的に示す平面図である。図３０は、画素の配置の他の例を概略的に示す平面図である。
　図２９では、矩形状の画素ＰＸを、Ｘ方向とＹ方向に対して傾いた方向とに配列している。図３０では、六角形状の画素ＰＸを、Ｘ方向に対して傾いた方向とＹ方向とに配列している。このように、同一の形状の画素ＰＸを二次元的に及び規則的に配列した場合、表示体１の設計が容易であり、また、オンデマンドでの製造も容易である。なお、表示体１は、画素ＰＸの形状及び配列の少なくとも一方が異なる複数の領域を含んでいてもよい。
　画素ＰＸは、他の形状を有していてもよい。例えば、画素ＰＸは、平行四辺形などの正方形及び矩形以外の四角形状を有していてもよい。或いは、画素ＰＸは、三角形状を有していてもよい。これらの形状を有している画素ＰＸは、隙間なく配置することができる。
　画素ＰＸの２つの配列方向は、互いに対して斜めであってもよく、互いに対して垂直であってもよい。
　図２６乃至図２８を参照しながら説明した構造を採用すると、色相及び彩度のグラデーションを実現することができる。　
　図３１は、本発明の第２態様に係る表示体が表示可能な像の一例を概略的に示す図である。
　図３１に示す表示体１は、像ＩＧ１乃至ＩＧ３を表示している。表示体１のうち像ＩＧ１乃至ＩＧ３に対応した部分では、画素ＰＸの面積Ｓ０に占めるレリーフ構造ＲＳ１の面積Ｓの割合Ｓ／Ｓ０が場所によって異なっている。割合Ｓ／Ｓ０が等しい画素ＰＸは、反射面２１を基準とした反射面２２の高さ又は深さが互いに等しい。そして、割合Ｓ／Ｓ０が等しい画素ＰＸは、反射面２１を基準とした反射面２２の高さ又は深さが互いに異なっている。
　具体的には、表示体１のうち像ＩＧ１に対応した部分では、割合Ｓ／Ｓ０は、左側から右側へと減少している。例えば、左端の領域には、図２６において左上に示した画素ＰＸが配置され、右端の領域には、図２６において右上に示した画素ＰＸが配置され、中間の領域には、図２６において左下に示した画素ＰＸが配置されている。そして、この部分では、反射面２１を基準とした反射面２２の高さ又は深さは、左側から右側へと減少している。従って、像ＩＧ１では、左側から右側へと、色相を変化させながら彩度が減少している。
　表示体１のうち像ＩＧ２に対応した部分では、割合Ｓ／Ｓ０は、周縁から中央へと減少している。例えば、周縁の領域には、図２６において左上に示した画素ＰＸが配置され、中央の領域には、図２６において右上に示した画素ＰＸが配置され、中間の領域には、図２６において左下に示した画素ＰＸが配置されている。そして、この部分では、反射面２１を基準とした反射面２２の高さ又は深さは、周縁から中央へと減少している。従って、像ＩＧ２では、周縁から中央へと、色相を変化させながら彩度が減少している。
　表示体１のうち像ＩＧ３に対応した部分では、割合Ｓ／Ｓ０は、左側から右側へと減少している。例えば、左端の領域には、図２６において左上に示した画素ＰＸが配置され、右端の領域には、図２６において右上に示した画素ＰＸが配置され、中間の領域には、図２６において左下に示した画素ＰＸが配置されている。そして、この部分では、反射面２１を基準とした反射面２２の高さ又は深さは、左端から右端へと減少している。従って、像ＩＧ３では、左側から右側へと、色相を変化させながら彩度が減少している。
　このように、上記の構成を採用すると、より複雑な像を表示することが可能となる。そのような像を表示する表示体１は、偽造がより困難である。
　上記の構成では、割合Ｓ／Ｓ０がより大きな画素ＰＸは、割合Ｓ／Ｓ０がより小さな画素ＰＸと比較して、反射面２１を基準とした反射面２２の高さ又は深さがより大きい。これとは逆に、割合Ｓ／Ｓ０がより大きな画素ＰＸは、割合Ｓ／Ｓ０がより小さな画素ＰＸと比較して、反射面２１を基準とした反射面２２の高さ又は深さがより小さくてもよい。但し、反射面２１を基準とした反射面２２の高さ又は深さを小さくすると、回折効率が低下する。従って、彩度を大きく変化させるうえでは、割合Ｓ／Ｓ０がより大きな画素ＰＸは、割合Ｓ／Ｓ０がより小さな画素ＰＸと比較して、反射面２１を基準とした反射面２２の高さ又は深さがより大きいことが好ましい。
　ここでは、一例として、各レリーフ構造ＲＳ１において、円形状を有している反射面２２を規則的に配置している。第１態様と同様、反射面２２は、他の形状を有していてもよい。
　＜第３態様＞
　次に、本発明の第３態様を説明する。　
　第３態様に係る表示体は、印刷層を更に含んでいること以外は、第１又は第２態様に係る表示体１と同様である。
　図３２は、本発明の第３態様に係る表示体に採用可能な構造の一例を概略的に示す断面図である。図３３は、本発明の第３態様に係る表示体に採用可能な構造の他の例を概略的に示す断面図である。図３４は、本発明の第３態様に係る表示体に採用可能な構造の更に他の例を概略的に示す断面図である。
　図３２乃至図３４に示す表示体１では、領域１７に対応した位置に印刷層１４が設けられている。印刷層１４は、図３２に示すように、基材１１１を間に挟んでレリーフ構造形成層１１２と向き合うように設けてもよい。或いは、印刷層１４は、図３３に示すように、レリーフ構造形成層１１２と反射層１２との間に設けてもよい。或いは、印刷層１４は、図３４に示すように、反射層１２を間に挟んでレリーフ構造形成層１１２と向き合うように設けてもよい。
　図３２及び図３４に示すように、印刷層１４の位置では、レリーフ構造形成層１１２の表面からレリーフ構造を省略してもよい。或いは、図３３に示すように、レリーフ構造形成層１１２の表面のうち印刷層１４に対応した領域の少なくとも一部にレリーフ構造を設けてもよい。また、印刷層１４の位置では、図３４に示すように、反射層１２の少なくとも一部を省略してもよい。
　図３３に示すように、レリーフ構造形成層１１２と反射層１２との間に印刷層１４を設ける場合、印刷層１４の屈折率は、レリーフ構造形成層１１２を構成している材料の屈折率とほぼ等しいことが望ましい。こうすると、レリーフ構造のうち印刷層１４と接している部分が構造色を表示するのを防止できる。
　図３４に示すように、レリーフ構造形成層１１２上に反射層１２及び印刷層１４をこの順に形成する場合、反射層１２は、例えば、レリーフ構造形成層１１２の表面の一部のみを被覆するように形成する。そして、この場合、印刷層１４は、例えば、レリーフ構造形成層１１２の表面のうち反射層１２が形成されていない領域の少なくとも一部を被覆するように形成する。こうすると、反射層１２が光透過性を有して否場合であっても、基材１１１側から表示体１を観察することにより、印刷層１２のパターンに対応した像を知覚することができる。
　印刷層１４は、例えば、文字、絵柄及び記号等の像を表示する。印刷層１４は、インキ又はトナーから形成されており、インキ又はトナーに固有の色相、明度及び彩度で有彩色又は無彩色を表示する。
　インキとしては、印刷方式に応じて、例えば、オフセットインキ、活版インキ又はグラビアインキが用いられる。なお、印刷に用いられるインキは、樹脂タイプインキ、油性インキ及び水性インキのように、組成によって分類され得る。或いは、印刷インキは、酸化重合型インキ、浸透乾燥型インキ、蒸発乾燥型インキ及び紫外線硬化型インキのように、乾燥方式によって分類され得る。印刷インキは、基材の種類又は印刷方式に応じて適宜選択される。
　トナーとしては、例えば、帯電性をもったプラスチック粒子に黒鉛及び顔料等の色粒子を付着させてなるものを使用することができる。そのようなトナーを、静電気を利用してポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム及び紙等の基材に転写させ、加熱し定着させることで印刷層１４を形成してもよい。
　通常の印刷インキ又はトナーを使用した場合、照明光の入射角又は観察方向に応じて、印刷層１４の表示色が大きく変化することはない。他方、レリーフ構造ＲＳ１は、例えば、法線方向から観察した場合には構造色を表示し、表示面に対して小さな角度で観察した場合には構造色を表示しない。従って、印刷層１４の表示色とレリーフ構造ＲＳ１の表示色とを対比することにより、それらの特徴が際立つ。従って、レリーフ構造ＲＳ１と印刷層１４とを組み合わせることにより、より高い偽造防止効果を実現することができる。
　インキ又はトナーの種類、顔料又は染料の濃度、及び印刷方式等を適宜選択することにより、例えば法線方向から観察した場合に、表示体１の領域１３及び領域１７の識別を不可能又は困難としてもよい。即ち、表示体１は、例えば法線方向から観察した場合に、領域１３及び１７がほぼ同じ色を表示するように構成してもよい。上記の通り、領域１３は、観察方向を法線方向から多少変化させても表示色を変化させない。しかしながら、領域１３は、観察方向が表示面に対して成す角度が十分に小さい場合、領域１３はより薄い構造色を表示するか又は構造色を表示しない。それ故、この場合、領域１３及び１７を互いから判別することが可能である。
　即ち、印刷層１４とレリーフ構造ＲＳ１とは、例えば、法線方向から白色光で照明して正反射光を観察した場合に潜像を表示する。そして、印刷層１４とレリーフ構造ＲＳ１とは、斜め方向から白色光で照明して正反射光を観察した場合に可視像を表示する。従って、上記の構成を採用することにより、更に複雑な視覚効果を達成できる。
　このような視覚効果の一例を、図３５及び図３６を参照しながら説明する。
　図３５は、本発明の第３態様に係る表示体が、法線方向から観察している観察者に対して表示する画像の一例を概略的に示す平面図である。図３６は、図３５に示す表示体が、斜め方向から観察している観察者に対して表示する画像の一例を概略的に示す斜視図である。
　図３５及び図３６に示す表示体１は、以下の構成を採用したこと以外は、図１及び図２等を参照しながら説明した表示体１と同様である。即ち、この表示体１は、領域１８を含んでおらず、領域１７には、図３２乃至図３４を参照しながら説明した印刷層１４が設けられている。印刷層１４は、通常のインキ又はトナーから形成されており、観察方向に応じた色の変化を殆ど生じない。そして、この表示体１を法線方向から観察した場合、図３５に示すように、領域１３及び１７はほぼ同じ色を表示する。
　このような表示体１は、観察方向を十分に傾けると、図３６に示すように、領域１３の表示色が変化する。即ち、観察方向を十分に傾けることによって、潜像が可視化する。
　印刷インキとして、照明光の波長又は観察方向に応じて色が変化する機能性インキを用いてもよい。照明光の波長に応じて色が変化する機能性インキとしては、例えば、蛍光インキ又は蓄光インキを使用することができる。また、観察方向に応じて色が変化する機能性インキとしては、例えば、光学的変化インキ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｉｎｋ）、カラーシフトインキ、パールインキ、又は再帰反射性インキを使用することができる。
　蛍光インキは、蛍光顔料を含んだインキである。蛍光インキは、紫外線を照射した際に固有の色を表示する。蓄光インキは、光で刺激した後、暗所で長時間に亘って発光する。
　光学的変化インキ及びカラーシフトインキは、観察方向に応じて、例えば、赤から緑又は青から紫への色変化を生じる。パールインキは、特定の方向から観察した場合に、淡いパール調の色を表示する。再帰反射性インキは、照明光をその入射方向とほぼ等しい方向に高い反射率で反射する。
　領域１３の色変化を利用した真偽判定を行う行為に不慣れな者にとって、領域１７の色変化を利用した真偽判定は容易である。また、領域１７の色変化を利用した真偽判定と、領域１３の色変化を利用した真偽判定とを組み合わせると、より確実な真偽判定が可能となる。特に、領域１７の表示色が観察角度に応じて変化する場合、領域１３の表示色が変化する観察角度と領域１７の表示色が変化する角度とをほぼ一致させることにより、観察者に双方の色変化を同時に知覚させることができる。従って、より確実な真偽判定が可能となる。
　このような視覚効果の一例を、図３７及び図３８を参照しながら説明する。
　図３７は、本発明の第３態様に係る表示体が、法線方向から観察している観察者に対して表示する画像の他の例を概略的に示す平面図である。図３８は、図３７に示す表示体が、斜め方向から観察している観察者に対して表示する画像の一例を概略的に示す斜視図である。
　図３７及び図３８に示す表示体１は、以下の構成を採用したこと以外は、図１及び図２等を参照しながら説明した表示体１と同様である。即ち、この表示体１は、領域１８を含んでおらず、領域１７には、図３２乃至図３４を参照しながら説明した印刷層１４が設けられている。印刷層１４は、観察方向に応じて色が変化する機能性インキから形成されている。
　この表示体１を法線方向から観察した場合、領域１３及び１７は、典型的には、図３７に示すように異なる色を表示する。そして、観察方向を十分に傾けると、図３８に示すように、領域１３及び１７の双方が表示色を変化させる。
　印刷層１４は、レリーフ構造ＲＳ１の一部と向き合うように配置してもよい。これについて、図３９乃至図４１を参照しながら説明する。
　図３９は、図３３に示す表示体の一変形例を概略的に示す平面図である。図４０は、図３９に示す表示体のＸＸＸＩＩＩ－ＸＸＸＩＩＩ線に沿った断面図である。図４１は、図３９及び図４０に示す表示体が、斜め方向から観察している観察者に対して表示する画像の一例を概略的に示す斜視図である。
　図３９及び図４０に示す表示体１は、以下の構成を採用したこと以外は、図３３を参照しながら説明した表示体１と同様である。即ち、この表示体１は、領域１８を含んでいない。レリーフ構造ＲＳ１は、領域１３だけでなく、領域１７にも設けられている。そして、印刷層１４は、領域１７だけでなく、領域１３にも設けられている。
　領域１３に設けられたレリーフ構造ＲＳ１と領域１７に設けられたレリーフ構造ＲＳ１とは、例えば、同一の構造を有している。レリーフ構造形成層１１２の表面には、異なるレリーフ構造ＲＳ１を設けてもよい。この場合、それらレリーフ構造ＲＳ１の境界は、領域１３及び１７の境界と一致していてもよく、領域１３及び１７の境界とは異なっていてもよい。ここでは、一例として、領域１３及び１７には、同一のレリーフ構造ＲＳ１が設けられているとする。
　印刷層１４は、ストライプ状に設けられている。印刷層１４のうち、領域１３内に位置した部分は、各々がＹ方向に延び、Ｘ方向に配列した複数の帯状部からなる。印刷層１４のうち、領域１７内に位置した部分は、各々がＸ方向に延び、Ｙ方向に配列した複数の帯状部からなる。領域１３及び１７の各々において、帯状部は、例えば、１ｍｍ当り３乃至１０本の密度で配列している。領域１３及び１７では、帯状部の密度は等しい。
　上記の通り、領域１３及び１７では、帯状部は１ｍｍ当り３乃至１０本の密度で配列している。それ故、肉眼で観察した場合、各帯状部を他の帯状部から識別することは不可能又は困難である。そして、上記の通り、領域１３及び１７は、レリーフ構造ＲＳ１は同一の構造を有しており、帯状部の密度も等しい。それ故、この表示体１は、法線方向から観察した場合、図３９に示すように、領域１３及び１７を互いから識別することは不可能又は困難である。
　観察方向をＸ方向又はＹ方向に垂直な面内で傾けると、領域１３及び１７の一方において、帯状部の見かけ上の密度が高くなる。従って、印刷層１４のうち領域１３内に位置した部分と領域１７内に位置した部分とは、表示に異なる影響を及ぼす。例えば、図４１に示すように、観察方向をＸ方向に垂直な面内で傾けた場合、領域１７は、領域１３と比較して暗く見える。そして、上記の通り、観察方向を傾けると、レリーフ構造ＲＳ１が表示する色の色相も変化する。それ故、例えば、観察方向をＸ方向に垂直な面内で傾けた場合、領域１３及び１７が形成している潜像が、色相の変化を伴って可視化する。　
　このように、図３９乃至図４１を参照しながら説明した構成を採用すると、より複雑な視覚効果を達成することができる。
　図３９乃至図４１を参照しながら説明した例では、印刷層１４を帯状部の長さ方向が異なる２つの部分で構成し、それら部分の双方と向き合うようにレリーフ構造ＲＳ１を設けた。レリーフ構造ＲＳ１は、それら部分の一方のみと向き合うように設けてもよく、一方の部分の一部と他方の部分の少なくとも一部とに向き合うように設けてもよい。
　或いは、レリーフ構造ＲＳ１は、印刷層１４と向き合っていなくてもよい。例えば、法線方向から観察した場合に、レリーフ構造ＲＳ１を設けた領域と、印刷層１４を設けた領域とが隣接するように、レリーフ構造ＲＳ１及び印刷層１４を配置してもよい。このような構造を採用した表示体１は、観察方向を傾けると、レリーフ構造ＲＳ１を設けた領域で色相の変化を生じ、印刷層を設けた領域で潜像が可視化する。
　＜第４態様＞
　次に、本発明の第４態様を説明する。　
　第４態様に係る表示体は、以下に説明する構造を領域１３に採用したこと以外は、第１又は第２態様に係る表示体１と同様である。即ち、本態様では、反射面２２は、一方向に延びた形状を有している。
　図４２は、本発明の第４態様に係る表示体に採用可能な構造の一例を概略的に示す斜視図である。
　図４２に示すレリーフ構造ＲＳ１では、反射面２２は、各々がＸ方向に延びた形状を有し、Ｙ方向に配列している。幅方向に隣り合った反射面２２の中心線間距離は不規則であり、反射面２２の幅も不規則である。幅方向に隣り合った反射面２２の中心線間距離は一定であってもよい。或いは、反射面２２の幅は等しくてもよい。
　このレリーフ構造ＲＳ１は、Ｘ方向に対して垂直な方向から観察した場合に、混色を表示する。そして、このレリーフ構造ＲＳ１は、Ｙ方向に対して垂直な方向から観察した場合に、無彩色、例えば銀白色を表示する。
　このように、図４２に示すレリーフ構造ＲＳ１を反射面２１の法線の周りで回転させながら斜め方向から観察した場合、表示色は、有彩色と無彩色との間で変化する。そして、レリーフ構造ＲＳ１を反射面２２の長さ方向に平行な軸の周りで揺動させながら、この軸に対して垂直な方向から観察した場合には、一般的な回折格子ほど表示色が大きく変化することはない。
　このような視覚効果は、一般的な印刷物によって達成できないのは勿論、回折格子及びホログラムで達成することもできず、また、光散乱構造と着色層との組み合わせによって達成することもできない。即ち、このレリーフ構造ＲＳ１は、極めて特殊な視覚効果を提供する。
　また、図４２に示すレリーフ構造ＲＳ１は、Ｘ方向に対して垂直な方向にのみ光を拡散させる。それ故、このレリーフ構造ＲＳ１は、全方位に光を拡散させるレリーフ構造と比較して、明るい表示が可能である。
　しかも、このレリーフ構造ＲＳ１は、反射面２２を二次元的に配置したレリーフ構造と比較して構造が単純である。それ故、図４２に示すレリーフ構造ＲＳ１は、設計及び作製が容易である。
　図４２に示すレリーフ構造ＲＳ１には、様々な変形が可能である。　
　図４３は、図４２に示すレリーフ構造の一変形例を概略的に示す平面図である。図４４は、図４２に示すレリーフ構造の他の変形例を概略的に示す平面図である。
　図４３及び図４４に示すレリーフ構造ＲＳ１では、反射面２２は、各々がＸ方向に延びた形状を有し、Ｘ方向とＹ方向とに配列している。幅方向に隣り合った反射面２２の中心線間距離は不規則であり、反射面２２の幅も不規則である。また、長さ方向に隣り合った反射面２２の距離は不規則であり、反射面２２の長さも不規則である。
　このようなレリーフ構造ＲＳ１は、Ｘ方向に対して垂直な方向ほどではないにしろ、Ｙ方向に対して垂直な方向にも光を拡散させ得る。従って、反射面２２の幅に対する長さの比が例えば１０以下である場合、レリーフ構造ＲＳ１は、Ｙ方向に対して垂直な方向から観察したときにも混色を表示する可能性がある。
　なお、反射面２２の幅に対する長さの比が小さい場合、レリーフ構造ＲＳ１は、Ｙ方向に対して垂直な方向から観察したときに、Ｘ方向に対して垂直な方向から観察したときと同じ混色を表示する可能性がある。この比が例えば１０以上である場合、Ｘ方向に対して垂直な方向から観察したときにレリーフ構造ＲＳ１が表示する混色と、Ｙ方向に対して垂直な方向から観察したときにレリーフ構造ＲＳ１が表示する混色との相違を知覚できる。
　本態様において、反射面２２は、様々な形状を有し得る。例えば、反射面２２は、図４３に示すように端部が角張っていてもよく、図４４に示すように端部が丸まっていてもよい。また、反射面２２の輪郭は、端部と端部との間に挟まれた中間部において、図４３及び図４４に示すように直線であってもよく、曲線であってもよい。反射面２２の輪郭が中間部において曲線である場合、レリーフ構造ＲＳ１は、Ｙ方向に対して垂直な方向にも光を拡散させ得る。
　反射面２２の長さ方向は、Ｘ方向と交差する方向であってもよい。例えば、反射面２２の長さ方向は、Ｙ方向に対して平行であってもよい。
　図４５は、図４２に示すレリーフ構造を含んだ表示体の一例を概略的に示す平面図である。図４６は、図４５に示す表示体が表示する像の一例を概略的に示す斜視図である。図４７は、図４５に示す表示体が表示する像の他の例を概略的に示す斜視図である。
　図４５に示す表示体１は、以下の構成を採用したこと以外は、図１及び図２等を参照しながら説明した表示体１と同様である。即ち、この表示体１は、領域１７を含んでおらず、領域１３に設けられたレリーフ構造ＲＳ１は、図４２を参照しながら説明した構造を有している。
　「Ｔ」字型の領域１３では、反射面２２は、各々の長さ方向がＸ方向に対して平行であり、Ｙ方向に配列している。ここでは、一例として、この領域１３では、反射面２２の中心線間距離の平均は約１μｍであり、反射面２１及び２２の高さの差は約０．３μｍであるとする。
　「Ｏ」字型の領域１３では、反射面２２は、各々の長さ方向がＹ方向に対して平行であり、Ｘ方向に配列している。ここでは、一例として、この領域１３では、反射面２２の中心線間距離の平均は約１μｍであり、反射面２１及び２２の高さの差は約０．２５μｍであるとする。
　「Ｐ」字型の領域１３では、反射面２２は、各々の長さ方向がＸ方向に対して平行であり、Ｙ方向に配列している。ここでは、一例として、この領域１３では、反射面２２の中心線間距離の平均は約１μｍであり、反射面２１及び２２の高さの差は約０．２μｍであるとする。
　この表示体１は、図４６に示すようにＸ方向に対して垂直な斜め方向から観察した場合、例えば、「Ｔ」字型の領域１３において黄色を表示し、「Ｏ」字型の領域１３において無彩色を表示し、「Ｐ」字型の領域１３において紫色を表示する。そして、この場合、照明光の入射角を大きくすると、表示体１が「Ｔ」字型の領域１３及び「Ｐ」字型の領域１３において表示する色は、それぞれ、青緑色及び橙色へと変化する。
　また、この表示体１は、図４７に示すようにＹ方向に対して垂直な斜め方向から観察した場合、例えば、「Ｔ」字型の領域１３において無彩色を表示し、「Ｏ」字型の領域１３において青色を表示し、「Ｐ」字型の領域１３において無彩色を表示する。そして、この場合、照明光の入射角を大きくすると、表示体が「Ｏ」字型の領域１３において表示する色は、紫色へと変化する。
　このように、図４２乃至図４４を参照しながら説明したレリーフ構造ＲＳ１は、複雑な視覚効果を提供し得る。
　第１乃至第４態様において説明した技術は、互いに組み合わせることができる。例えば、表示体１は、第１乃至第４態様において説明した構造の２つ以上を含み得る。また、第１、第３及び第４態様に係る表示体１は、複数の画素ＰＸを含んでいてもよい。この場合、それら画素には、第２態様において説明した構造を採用してもよい。また、第１、第２及び第４態様に係る表示体は、第３態様において説明した印刷層１４を更に含んでいてもよい。
　上述した表示体１は、例えば、印刷物などの物品に指示させることにより、偽造防止用ラベルとして使用することができる。上記の通り、表示体１は特殊な視覚効果を提供する。また、表示体１の偽造は困難である。それ故、この表示体１を物品に支持させてなるラベル付き物品は、偽造又は模造が困難である。
　図４８は、ラベル付き物品の一例を概略的に示す平面図である。図４９は、図４８に示すラベル付き物品のＩＬ－ＩＬ線に沿った断面図である。
　図４８及び図４９には、ラベル付き物品の一例として、印刷物１００を描いている。この印刷物１００は、ＩＣ（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｃｉｒｃｕｉｔ）カードであって、基材５０を含んでいる。基材５０は、例えば、プラスチックからなる。基材５０の一方の主面には凹部が設けられており、この凹部にＩＣチップ３０が嵌め込まれている。ＩＣチップ３０の表面には電極が設けられており、これら電極を介してＩＣへの情報の書き込みやＩＣに記録された情報の読出しが可能である。基材５０上には、印刷層４０が形成されている。基材５０の印刷層４０が形成された面には、上述した表示体１が例えば粘着層を介して固定されている。表示体１は、例えば、粘着ステッカとして又は転写箔として準備しておき、これを印刷層４０に貼りつけることにより、基材５０に固定する。
　この印刷物１００は、表示体１を含んでいる。それ故、この印刷物１００の偽造又は模造は困難である。しかも、この印刷物１００は、表示体１に加えて、ＩＣチップ３０及び印刷層４０を更に含んでいるため、それらを利用した偽造防止対策を更に採用することができる。
　なお、図４８及び図４９には、表示体１を含んだ印刷物としてＩＣカードを例示しているが、表示体１を含んだ印刷物は、これに限られない。例えば、表示体１を含んだ印刷物は、磁気カード、無線カード及びＩＤ（ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）カードなどの他のカードであってもよい。或いは、表示体１を含んだ印刷物は、商品券及び株券などの有価証券であってもよい。或いは、表示体１を含んだ印刷物は、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であってもよい。或いは、表示体１を含んだ印刷物は、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又はその一部であってもよい。
　また、図４８及び図４９に示す印刷物１００では、表示体１を基材５０に貼り付けているが、表示体１は、他の方法で基材に支持させることができる。例えば、基材として紙を使用した場合、表示体１を紙に漉き込み、表示体１に対応した位置で紙を開口させてもよい。或いは、基材として光透過性の材料を使用する場合、その内部に表示体１を埋め込んでもよく、基材の裏面、即ち表示面とは反対側の面に表示体１を固定してもよい。
　また、ラベル付き物品は、印刷物でなくてもよい。即ち、印刷層を含んでいない物品に表示体１を支持させてもよい。例えば、表示体１は、美術品などの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、学習教材又は装飾品等としても利用することができる。
　更なる利益及び変形は、当業者には容易である。それゆえ、本発明は、そのより広い側面において、ここに記載された特定の記載や代表的な態様に限定されるべきではない。従って、添付の請求の範囲及びその等価物によって規定される本発明の包括的概念の真意又は範囲から逸脱しない範囲内で、様々な変形が可能である。

Claims (19)

  1. 　１つ以上の第１レリーフ構造を備え、前記１つ以上の第１レリーフ構造の各々は、平滑な第１反射面と、複数の凸部又は複数の凹部とを含み、前記複数の凸部の上面又は前記複数の凹部の底面の各々は前記第１反射面に対して平行であり且つ平滑な第２反射面であり、前記１つ以上の第１レリーフ構造の各々は構造色として可視光波長の何れか複数の波長成分の混合による混色を表示するように構成された表示体。
  2. 　前記１つ以上の第１レリーフ構造の少なくとも１つにおいて、前記第２反射面は、配置、寸法及び形状の１つ以上が不規則であり、前記第１反射面を基準とした高さ又は深さが互いに等しい請求項１に記載の表示体。
  3. 　前記少なくとも１つの第１レリーフ構造において、前記第２反射面は、１乃至３μｍの範囲内の平均中心間距離で配置され、前記第１反射面を基準とした高さ又は深さが０．１５乃至０．５０μｍの範囲内にある請求項２に記載の表示体。
  4. 　前記少なくとも１つの第１レリーフ構造において、前記第２反射面は二次元的に及び不規則に配置された請求項２又は３に記載の表示体。
  5. 　前記少なくとも１つの第１レリーフ構造において、前記第２反射面は、各々が一方向に延びた形状を有し、その幅方向に配列し、前記第２反射面の幅及び中心線間距離の少なくとも一方は不規則である請求項２又は３に記載の表示体。
  6. 　前記１つ以上の第１レリーフ構造の数は２以上であり、
    　それら第１レリーフ構造の１つにおいて、前記複数の第２反射面は、各々が第１方向に延びた形状を有し、その幅方向に配列し、前記第２反射面の幅及び中心線間距離の少なくとも一方は不規則であり、
    　それら第１レリーフ構造の他の１つにおいて、前記複数の第２反射面は、各々が前記第１方向と交差する第２方向に延びた形状を有し、その幅方向に配列し、前記第２反射面の幅及び中心線間距離の少なくとも一方は不規則である
    請求項２又は３に記載の表示体。
  7. 　前記１つ以上の第１レリーフ構造の少なくとも１つにおいて、前記複数の第２反射面は、５乃至５０μｍの範囲内の長さ及び幅を有し、５乃至５０μｍの範囲内の平均間隔で配置され、前記第１反射面に平行な平面への前記複数の第２反射面の正射影の面積Ｓ２と、前記平面への前記第１レリーフ構造の正射影の面積Ｓとの比Ｓ２／Ｓは２０乃至８０％の範囲内にある請求項１に記載の表示体。
  8. 　前記１つ以上の第１レリーフ構造の少なくとも１つにおいて、前記第２反射面は、規則的に配置され、前記第１反射面を基準とした高さ又は深さが互いに等しい請求項７に記載の表示体。
  9. 　前記少なくとも１つの第１レリーフ構造において、前記第２反射面は、不規則に配置され、前記第１反射面を基準とした高さ又は深さが互いに等しい請求項７に記載の表示体。
  10. 　前記１つ以上の第１レリーフ構造の数は２以上であり、それら第１レリーフ構造の１つと他の１つとは異なる混色を表示するように構成され、異なる混色を表示する前記第１レリーフ構造の各々において、前記第１反射面を基準とした前記複数の第２反射面の高さ又は深さは互いに等しく、異なる混色を表示する前記第１レリーフ構造の１つと他の１つとは、前記第１反射面を基準とした前記複数の第２反射面の高さ又は深さが互いに異なっている請求項１乃至９の何れか１項に記載の表示体。
  11. 　印刷層を更に備えた請求項１乃至１０の何れか１項に記載の表示体。
  12. 　前記印刷層と前記１つ以上の第１レリーフ構造の少なくとも１つとは、法線方向から観察した場合に潜像を表示し、斜め方向から観察した場合に可視像を表示する請求項１１に記載の表示体。
  13. 　１つ以上の第２レリーフ構造を更に備え、前記１つ以上の第２レリーフ構造の各々は、回折格子、ホログラム、白色光で照明したときに暗灰色乃至黒色を表示する光吸収構造、及び白色光で照明したときに散乱光として白色光を射出する光散乱構造の何れか１つを構成している請求項１乃至１２の何れか１項に記載の表示体。
  14. 　二次元的に配列した複数の画素を含み、前記第１レリーフ構造の各々は前記複数の画素の１つの一部又は全体を構成している請求項１乃至１３の何れか１項に記載の表示体。
  15. 　前記画素の面積に占める前記第１レリーフ構造の面積の割合は場所によって異なっており、前記割合が等しい画素は、前記第１反射面を基準とした前記複数の第２反射面の高さ又は深さが互いに等しく、前記割合が異なっている画素は、前記第１反射面を基準とした前記複数の第２反射面の高さ又は深さが互いに異なっている請求項１４に記載の表示体。
  16. 　前記割合がより大きな画素は、前記割合がより小さな画素と比較して、前記第１反射面を基準とした前記複数の第２反射面の高さ又は深さがより大きい請求項１５に記載の表示体。
  17. 　前記複数の画素の３つ以上は前記割合の順に並んでいる請求項１５又は１６に記載の表示体。
  18. 　レリーフ構造形成層と、前記レリーフ構造形成層の一方の主面を少なくとも部分的に被覆した光反射層とを具備し、前記複数の第１レリーフ構造は、前記レリーフ構造形成層と前記光反射層との界面又は前記光反射層の表面に設けられている請求項１乃至１７の何れか１項に記載の表示体。
  19. 　請求項１乃至１８の何れか１項に記載の表示体と、これを支持した物品とを具備したラベル付き物品。
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