WO2020195367A1 - 表示体 - Google Patents

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WO2020195367A1
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blank medium
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正志 久保田
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凸版印刷株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a display body.
  • holograms that are difficult to forge or duplicate have been used for the purpose of proving that the article is genuine. For example, if a transparent film containing a hologram is attached to a card on which personal information such as a face image is recorded, the personal information can be protected from falsification. In addition, the use of holograms in banknotes and securities can prevent unauthorized duplication of them. Further, in recent years, it has been proposed to record a face image on an ID (identification) card or the like by using a hologram (Patent Documents 1 and 2).
  • holograms are difficult to forge or duplicate themselves, so they are used for various articles for which unauthorized duplication is desired to be suppressed.
  • an object of the present invention is to provide a technique capable of manufacturing a display body for displaying a structural color image in a short time.
  • a multilayer film including a laminate composed of two or more dielectric layers having different refractive indexes and having one or more recesses on one main surface, and the other of the laminates.
  • the visible region means a wavelength region of 350 to 750 nm.
  • an article with a display body including the display body according to the first aspect surface and the article supporting the display body is provided.
  • the third aspect of the present invention is a blank medium on which an image is recorded by laser beam irradiation, and is composed of two or more dielectric layers having different refractive indexes, and one or more recesses are mainly one of them by the laser beam irradiation.
  • the laminated body formed on the surface and the other main surface of the laminated body face each other, and the light in the visible region emitted from the other main surface is emitted from the other main surface at an incident angle different from the emission angle.
  • a blank medium is provided with one or more reflective surfaces incident on the surface.
  • an article with a blank medium including the blank medium according to the third aspect and the article supporting the blank medium is provided.
  • a method for manufacturing a display body including forming the one or more recesses by irradiating the blank medium according to the third aspect with the laser beam.
  • a method for manufacturing an article with a display body which includes manufacturing the display body by the method according to the fifth aspect and supporting the display body on the article.
  • a method for manufacturing an article with a display body which comprises forming one or more recesses by irradiating the blank medium with the blank medium according to the fourth aspect with the laser beam. Will be done.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a blank medium that can be used for manufacturing the display shown in FIG.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing the display body shown in FIG. The cross-sectional view which shows typically the optical behavior which occurs when the display body which concerns on a comparative example is illuminated with white light.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing an optical behavior that occurs when the display body shown in FIG. 1 is illuminated with white light.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a display body according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a blank medium that can be used for manufacturing the display body shown in FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing an article with a display body according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing an article with a blank medium according to an embodiment of the present invention.
  • the graph which shows an example of the transmission spectrum obtained by the computer simulation about the part corresponding to the recess of a multilayer film.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a display body according to the first embodiment of the present invention.
  • the display body 1A includes a multilayer film 13, front layers 11R, 11G and 11B, reflective layers 12R, 12G and 12B, and back layers 14R, 14G and 14B.
  • the surface of the display body 1A on the multilayer film 13 side is the front surface, and the back surface thereof is the back surface.
  • the surface closer to the front surface of the display body 1A is referred to as a front surface
  • the surface closer to the back surface of the display body 1A is referred to as a back surface.
  • the multilayer film 13 is a dielectric multilayer film including a laminate composed of two or more dielectric layers having different refractive indexes.
  • the multilayer film 13 is composed of a laminated body in which dielectric layers 13a and 13b having different refractive indexes are alternately laminated.
  • the multilayer film 13 can further include a protective layer that covers the front surface of the laminate. This protective layer may have a single layer structure or a multi-layer structure.
  • each layer constituting the multilayer film 13 is, for example, in the range of 5 nm to 500 ⁇ m.
  • each layer constituting the multilayer film 13 for example, a transparent dielectric such as zinc sulfide and titanium dioxide can be used.
  • the multilayer film 13 is composed of two types of dielectric layers 13a and 13b having different refractive indexes (materials), but the multilayer film 13 has three or more types of dielectric layers having different refractive indexes (materials). It may be composed of.
  • the front surface of the laminated body is provided with a first recess RR, a second recess RG, and a third recess RB as one or more recesses.
  • the first recess RR, the second recess RG, and the third recess RB are provided here on the dielectric layer 13a located on the outermost surface of the laminate.
  • the third recess RB can be omitted. Further, the second recess RG can also be further omitted.
  • the depths of the first recess RR, the second recess RG, and the third recess RB are different from each other.
  • the depth is shallower in the order of the first recess RR, the second recess RG, and the third recess RB, but any of them may be the shallowest, and any of them may be the deepest.
  • the dielectric layer 13a on the foremost front side is drawn thicker than the other dielectric layers 13a and 13b in order to make it easier to understand the difference in the depths of the recesses.
  • the dielectric layer 13a on the frontmost side may have the same thickness as any of the other dielectric layers 13a and 13b, or may be thinner than any of them.
  • the multilayer film 13 When white light is incident at the first incident angle, the multilayer film 13 exhibits high transmittance over the entire visible region at a position where these recesses are not provided, or in the visible region. It shows low transmittance throughout.
  • the multilayer film 13 when white light is incident at the first incident angle, the multilayer film 13 exhibits low transmittance over the entire visible region at a position where these recesses are not provided. .. Note that "white light” is light having substantially the same intensity over the entire visible region.
  • the first portion corresponding to the first concave portion RR, the second portion corresponding to the second concave portion RG, the third portion corresponding to the third concave portion RB, and the portion not provided with the concave portion Shows different transmission spectra when white light is incident at the first incident angle.
  • the first to third portions have different wavelengths that show the maximum or minimum transmittance in the visible region when white light is incident at the first incident angle.
  • the transmission spectrum when white light is incident on the multilayer film 13 at the first incident angle has a first wavelength in the first portion corresponding to the first concave portion RR as compared with a portion in which the concave portion is not provided.
  • the ratio of the transmittance in the region to the transmittance in other wavelength regions is larger, and the maximum transmittance is shown at the first wavelength in this first wavelength region.
  • the transmission spectrum when white light is incident on the multilayer film 13 at the first incident angle is, for example, in the second portion corresponding to the second concave portion RG, as compared with the portion in which the concave portion is not provided, for example.
  • the ratio of the transmittance in the second wavelength region to the transmittance in other wavelength regions is larger, and the maximum transmittance is shown in the second wavelength in this second wavelength region.
  • the transmission spectrum when white light is incident on the multilayer film 13 at the first incident angle is higher in the third portion corresponding to the third concave portion RB than in the portion where the concave portion is not provided.
  • the ratio of the transmittance in the third wavelength region to the transmittance in other wavelength regions is larger, and the maximum transmittance is shown at the third wavelength in this third wavelength region.
  • the transmission spectrum when white light is incident on the multilayer film 13 at the first incident angle has a first wavelength in the first portion corresponding to the first concave portion RR, as compared with a portion in which the concave portion is not provided.
  • the ratio of the transmittance in the region to the transmittance in other wavelength regions is smaller, and shows the minimum transmittance at the first wavelength in this first wavelength region.
  • the transmission spectrum when white light is incident on the multilayer film 13 at the first incident angle is, for example, in the second portion corresponding to the second concave portion RG, as compared with the portion in which the concave portion is not provided, for example.
  • the ratio of the transmittance in the second wavelength region to the transmittance in other wavelength regions is smaller, and shows the minimum transmittance in the second wavelength in this second wavelength region.
  • the transmission spectrum when white light is incident on the multilayer film 13 at the first incident angle is higher in the third portion corresponding to the third concave portion RB than in the portion where the concave portion is not provided.
  • the ratio of the transmittance in the third wavelength region to the transmittance in other wavelength regions is smaller, and the minimum transmittance is shown at the third wavelength in this third wavelength region.
  • the multilayer film 13 adopts the former configuration.
  • the first to third wavelength regions are different wavelength regions within the visible region.
  • the longest wavelength in the second wavelength region is shorter than the shortest wavelength in the first wavelength region
  • the longest wavelength in the third wavelength region is shorter than the shortest wavelength in the second wavelength region.
  • the first, second, and third wavelength regions are red, green, and blue wavelength regions, respectively.
  • the front layer 11R, the reflection layer 12R, and the back layer 14R are laminated in this order on the back surface of the multilayer film 13.
  • the front layer 11G, the reflection layer 12G, and the back layer 14G are laminated on the back layer 14R in this order.
  • the front surface layer 11B, the reflection layer 12B, and the back surface layer 14B are laminated on the back surface layer 14G in this order.
  • Each of the front layers 11R, 11G and 11B is made of, for example, a transparent resin.
  • This transparent resin may be a cured product of a thermosetting resin or a photocurable resin, may be a thermoplastic resin, or may be an adhesive or an adhesive.
  • Each of these layers may have a single layer structure or a multi-layer structure.
  • the back surfaces of the front layers 11R, 11G and 11B are provided with first, second and third relief structures, respectively.
  • the first, second and third relief structures are the first reflective surface which is the interface between the front layer 11R and the reflective layer 12R, the second reflective surface which is the interface between the front layer 11G and the reflective layer 12G, and the front surface, respectively.
  • the third reflective surface which is the interface between the layer 11B and the reflective layer 12B, causes white light to enter the multilayer film 13 at the first incident angle
  • the light emitted from the back surface of the multilayer film 13 is the light of this light. It is possible to make the light incident on the back surface of the multilayer film 13 at a second incident angle different from the ejection angle.
  • the first relief structure causes a first blazed diffraction grating on the first reflection surface
  • the second relief structure causes a second blazed diffraction grating on the second reflection surface
  • the third relief structure is a third relief structure.
  • a first blazed diffraction grating is formed on the three reflecting surfaces.
  • the arrangement directions of the grooves or ridges constituting them are parallel to each other.
  • the arrangement direction of these grooves or ridges is parallel to the Y direction.
  • the spatial frequencies of the grating lines are different from each other.
  • the first blazed diffraction grating has the lowest spatial frequency of the grid lines
  • the third blazed diffraction grating has the highest spatial frequency of the grid lines.
  • the magnitude relationship of the spatial frequency of the grating lines between the first to third blazed diffraction gratings may be different from this.
  • the first blazed diffraction grating is light (light of the first wavelength) transmitted through the first portion corresponding to the first concave portion RR of the multilayer film 13 when white light is incident on the multilayer film 13 at the first incident angle.
  • the blaze angle and the grating constant (line spacing) are determined so that the light is incident on the multilayer film 13 again at the second incident angle.
  • the spatial frequency of the grid lines constituting the first blazed diffraction grating is, for example, in the range of 950 to 2050 lines / mm.
  • the blaze angle of the first blazed diffraction grating is, for example, in the range of 1 ° to 89 °.
  • the second blazed diffraction grating is the light transmitted through the second portion corresponding to the second concave RG of the multilayer film 13 (light of the second wavelength) when the white light is incident on the multilayer film 13 at the first incident angle.
  • the blaze angle and the grating constant are determined so that the light is incident on the multilayer film 13 again at the second incident angle.
  • the spatial frequency of the grid lines constituting the second blazed diffraction grating is, for example, in the range of 950 to 2050 lines / mm.
  • the blaze angle of the second blazed diffraction grating is made equal to, for example, the blaze angle of the first blazed diffraction grating.
  • the third blazed diffraction grating is light (light of a third wavelength) transmitted through a third portion corresponding to the third recess RB of the multilayer film 13 when white light is incident on the multilayer film 13 at the first incident angle.
  • the blaze angle and the grating constant are determined so that the light is incident on the multilayer film 13 again at the second incident angle.
  • the spatial frequency of the grid lines constituting the third blazed diffraction grating is, for example, in the range of 950 to 2050 lines / mm.
  • the blaze angle of the third blazed diffraction grating is made equal to, for example, the blaze angle of the first blazed diffraction grating.
  • the structure generated by the first to third relief structures at the interface may be a diffraction grating other than the blazed diffraction grating.
  • the structure generated by the first to third relief structures at the interface is a diffraction grating other than the blazed diffraction grating, and the light of the first, second, and third wavelengths is red, green, and blue light, respectively.
  • the lattice constants of these diffraction gratings are, for example, within the above-mentioned range with respect to the blazed diffraction grating.
  • the structure in which the first to third relief structures are generated at the interface is such that when white light is incident on the multilayer film 13 at the first incident angle, the light transmitted through the multilayer film 13 is transmitted to the multilayer film 13. It does not have to have a function as a diffraction grating as long as it can be re-incident at two incident angles.
  • the reflective layers 12R, 12G and 12B cover the back surfaces of the front layers 11R, 11G and 11B, respectively.
  • the reflective layers 12R and 12G are made of a transparent material.
  • the reflective layers 12R and 12G have different refractive indexes from the front layers 11R and 11G, respectively.
  • the materials exemplified for the dielectric layers 13a and 13b can be used.
  • the reflective layer 12B is made of a transparent material or an opaque material.
  • the reflective layer 12B is made of a transparent material, its refractive index is different from that of the front layer 11B.
  • the transparent material for example, the materials exemplified for the dielectric layers 13a and 13b can be used.
  • the opaque material for example, a metal material such as aluminum, silver and an alloy containing one or more of them can be used.
  • Each of the reflective layers 12R, 12G and 12B may have a single-layer structure or a multi-layer structure.
  • the back surface layers 14R, 14G and 14B cover the back surfaces of the reflective layers 12R, 12G and 12B, respectively.
  • Each of the back layers 14R, 14G and 14B is made of, for example, a transparent resin.
  • the back layer 14B may be opaque.
  • the resin constituting each of the back layers 14R, 14G and 14B may be a cured product of a thermosetting resin or a photocurable resin, may be a thermoplastic resin, and may be an adhesive or an adhesive. May be good.
  • the front layer 11B, the reflective layer 12B and the back layer 14B can be omitted. Further, the front layer 11G, the reflection layer 12G and the back layer 14G can be further omitted.
  • the reflective layer 12R and the back layer 14R can be omitted.
  • materials having different refractive indexes are used for the front layer 11R and the back layer 14R.
  • 1 or 2 of the front layer 11G, the reflection layer 12G, and the back layer 14G can be omitted.
  • materials having different refractive indexes are used for the front layer 11G and the back layer 14G.
  • 1 or 2 of the front layer 11B, the reflection layer 12B, and the back layer 14B can be omitted.
  • materials having different refractive indexes are used for the front layer 11B and the back layer 14B.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a blank medium that can be used for manufacturing the display shown in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing the display body shown in FIG.
  • the reference reference numeral OL represents the objective lens of the laser device.
  • the blank medium 1A0 shown in FIG. 2 is prepared.
  • the blank medium 1A0 has the same structure as the display body 1A except that the laminated body is not provided with the first recess RR, the second recess RG, and the third recess RB.
  • the image is recorded by irradiating the laminate with a laser beam.
  • the laser beam LB is irradiated to the region of the front surface of the laminated body where the first recess RR, the second recess RG and the third recess RB should be formed.
  • the first recess RR, the second recess RG, and the third recess RB are formed on the front surface of the laminated body.
  • the diameter of the beam spot is usually several tens of ⁇ m. Therefore, by this laser beam irradiation, for example, a recess having an opening diameter of several tens of ⁇ m or more can be formed.
  • the laser device is a pulse laser
  • the depth of the recess formed by the irradiation of the laser beam LB can be adjusted, for example, by changing the number of times of irradiation of the pulsed light. As described above, the display body 1A is obtained.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the optical behavior that occurs when the display body according to the comparative example is illuminated with white light.
  • a flat reflecting surface REF is laminated.
  • a display body installed parallel to the back surface of the film 13 and separated from the multilayer film 13 is drawn.
  • this display body is designed as follows. That is, when the front surface of the display body is illuminated with the white light L1 emitted by the light source LS, all the light components of the white light incident at the first incident angle ⁇ 1 are provided in the portion of the multilayer film 13 where the recess is not provided. Causes weakening interference and does not pass through the multilayer film 13 and is not reflected by the multilayer film 13. Further, in the first portion of the multilayer film 13 corresponding to the first concave portion RR, among the white light incident at the first incident angle ⁇ 1, the light L2 having the first wavelength in the red region is transmitted through the multilayer film 13.
  • Light having other wavelengths causes weakening interference and does not pass through the multilayer film 13 and is not reflected by the multilayer film 13.
  • the light having the second wavelength in the green region is transmitted through the multilayer film 13 and other.
  • Light having a wavelength of is not transmitted through the multilayer film 13 due to weakening interference, and is not reflected by the multilayer film 13.
  • the third portion of the multilayer film 13 corresponding to the third concave portion RB among the white light incident at the first incident angle ⁇ 1, the light having the third wavelength in the blue region is transmitted through the multilayer film 13 and other.
  • Light having a wavelength of is not transmitted through the multilayer film 13 due to weakening interference, and is not reflected by the multilayer film 13.
  • the first portion corresponding to the first concave portion RR transmits the light L2 having the first wavelength in the red region among the white light L1 incident on the multilayer film 13 at the first incident angle ⁇ 1 and other.
  • Light having a wavelength is neither transmitted nor reflected.
  • the light L2 as the transmitted light is reflected by the reflecting surface REF. Since the reflecting surface REF is installed parallel to the back surface of the multilayer film 13, the light L2 as the reflected light is specularly reflected by the reflecting surface REF. As a result, the light L2 re-enters the multilayer film 13 at an incident angle equal to its emission angle.
  • the first incident angle ⁇ 1 is larger than 0 °
  • the above-mentioned injection angle is also larger than 0 °. Therefore, the light L2 as the reflected light may re-enter the portion of the multilayer film 13 other than the first portion, for example, the third portion corresponding to the third recess RB.
  • the light having the third wavelength in the blue region passes through the multilayer film 13, but the light having other wavelengths weakens each other. It causes interference and does not penetrate the multilayer film 13. And here, the light L2 has the first wavelength in the red region.
  • this display body cannot display the original image to the observer OB.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing the optical behavior that occurs when the display body shown in FIG. 1 is illuminated with white light.
  • the first reflective surface DG is drawn as a structure installed on the back surface side of the multilayer film 13. Further, also here, in order to facilitate understanding, it is assumed that the multilayer film 13 is designed in the same manner as described with reference to FIG.
  • the first portion corresponding to the first concave portion RR transmits the white light L1 incident on the multilayer film 13 at the first incident angle ⁇ 1 and transmits the light L2 having the first wavelength in the red region, and the like.
  • Light having a wavelength of is neither transmitted nor reflected.
  • the light L2 as the transmitted light is incident on the first reflecting surface DG.
  • the first reflecting surface DG constitutes the first blazed diffraction grating.
  • the first blazed diffraction grating diffracts the light L2 of the first wavelength transmitted through the first portion corresponding to the first concave portion RR of the multilayer film 13, and forms the light L3 into the multilayer film 13 with a second incident angle ⁇ 2. Let it enter again with.
  • the transmission characteristics of the multilayer film 13 change according to the incident angle of the incident light.
  • the second portion corresponding to the second concave portion RG and the third portion corresponding to the third concave portion RB do not transmit the light L2 of the first wavelength incident at the first incident angle ⁇ 1.
  • these portions may transmit the light L3 of the first wavelength incident at the second incident angle ⁇ 2 different from the first incident angle ⁇ 1.
  • other parts of the multilayer film 13 may also transmit the light L3 of the first wavelength incident at the second incident angle ⁇ 2.
  • this display body can display the original image to the observer OB.
  • the display body 1A described with reference to FIG. 1 can be manufactured by performing laser drawing on the multilayer film 13 of the blank medium 1A0 described with reference to FIG. This laser drawing can be completed in a much shorter time than the process of transferring the hologram pixel by pixel onto a blank medium. Therefore, according to the above-mentioned technique, it is possible to manufacture a display body that displays a structural color image in a short time.
  • this display body 1A requires an advanced and complicated optical design, and high accuracy is required. Therefore, it is difficult to forge this display body 1A.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a display body according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a blank medium that can be used for manufacturing the display shown in FIG.
  • the display body 1B shown in FIG. 6 and the blank medium 1B0 shown in FIG. 7 are the same as the display body 1A and the blank medium 1A0 according to the first embodiment, respectively, except for the points described below.
  • the front layer 11 is provided on the back surface of the multilayer film 13.
  • the front layer 11 is made of, for example, a transparent resin.
  • This transparent resin may be a cured product of a thermosetting resin or a photocurable resin, may be a thermoplastic resin, or may be an adhesive or an adhesive.
  • the front surface layer 11 may have a single layer structure or a multi-layer structure.
  • the back surface of the front layer 11 includes a plurality of regions each consisting of the first to third sub regions. These regions are regularly arranged on the back surface of the front layer 11. According to one example, each of these regions has a shape extending in the X direction and is arranged in the Y direction.
  • the first to third sub-regions are provided with the first to third relief structures described in the first embodiment, respectively.
  • each of these first to third subregions has a shape extending in the X direction and is arranged in the Y direction.
  • the first diffraction grating DGR, the second diffraction grating DGG and the third diffraction grating DGB are generated on the reflection surface which is the interface between the front layer 11 and the reflection layer 12, respectively.
  • the first recess RR, the second recess RG, and the third recess RB are provided at the positions of the first diffraction grating DGR, the second diffraction grating DGG, and the third diffraction grating DGB, respectively.
  • the reflective layer 12 covers the back surface of the front layer 11.
  • the material of the reflective layer 12 for example, the material exemplified for the reflective layer 12B can be used.
  • the back surface layer 14 covers the back surface of the reflection layer 12.
  • the back layer 14 is made of, for example, a transparent resin.
  • the back layer 14 may be opaque.
  • the resin constituting the back layer 14 may be a cured product of a thermosetting resin or a photocurable resin, may be a thermoplastic resin, or may be an adhesive or an adhesive.
  • the reflection layer 12, and the back layer 14 can be omitted.
  • materials having different refractive indexes are used for the front layer 11 and the back layer 14.
  • the display body 1B has the first recess RR, the second recess RG, and the third recess RB formed at the positions of the first diffraction grating DGR, the second diffraction grating DGG, and the third diffraction grating DGB, respectively.
  • the display body 1A can be manufactured by the same method as described above.
  • the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
  • the display body 1B according to the second embodiment can display a brighter image as compared with the display body 1A according to the first embodiment. .. Further, the display body 1B according to the second embodiment can be easily formed thinner than the display body 1A according to the first embodiment.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing an article with a display according to an embodiment of the present invention.
  • the article 100AB with a display body is, for example, a printed matter.
  • the article 100AB with a display is, for example, a personal authentication medium such as a banknote, securities, certificates, a credit card, a passport and an ID (identification) card, or a package for packaging the contents.
  • the article 100AB with a display body includes the display body 1AB and the article 110 supporting the display body 1AB.
  • Article 110 includes a printing base material and a printing layer provided on the printing base material when it is a printed matter.
  • the material of the printing substrate is, for example, plastic, metal, paper, or a composite thereof.
  • the display body 1AB is the display body 1A or 1B described above.
  • the display body 1AB is supported by the article 110 so that the front surface thereof is adjacent to the outside of the article 100AB with the display body.
  • the display body 1AB can be supported by the article 110, for example, by being attached to the surface of the article 110 or embedded in the article 110.
  • the article 100AB with a display body can be manufactured, for example, by manufacturing the display body 1AB in advance and supporting the display body 1AB by the article 110.
  • the article 100AB with a display body can also be manufactured by the following method.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing an article with a blank medium according to an embodiment of the present invention.
  • the article 100AB0 with a blank medium shown in FIG. 8 has the same structure as the article 100AB with a display body, except that the multilayer film 13 is not provided with the first recess RR, the second recess RG, and the third recess RB. are doing. That is, the article 100AB0 with a blank medium includes the blank medium 1AB0 and the article 110 supporting the blank medium 1AB0.
  • the blank medium 1AB0 is the blank medium 1A0 or 1B0 described above.
  • An article 100AB0 with a blank medium may be prepared in advance, and the article 100AB with a display body may be manufactured by irradiating the blank medium 1AB0 with a laser beam.
  • the front surface of the laminate forming the first recess RR, the second recess RG, and the third recess RB is exposed, when the display body 1A, 1B or 1AB, or the article 100AB with the display body is used, they are used.
  • the recess may be deformed due to friction or the like. Therefore, it is preferable to provide a protective layer made of a transparent material on the front surface of the laminate.
  • the protective layer may cover only the front surface of the laminated body, or may cover the front surface of the display body 1AB and the front surface of the article 110.
  • the thick protective layer does not affect the interference in the multilayer film 13.
  • the thin protective layer can affect the interference in the multilayer film 13. That is, in the latter case, the protective film is used as a part of the multilayer film 13. Therefore, in this case, the multilayer film 13 is designed to exhibit the above-mentioned optical characteristics with the protective layer included.
  • a display body having a structure similar to that of the display body 1A described with reference to FIG. 1 was manufactured.
  • the multilayer film 13 is composed of one dielectric layer 13a and one dielectric layer 13b.
  • a material having a refractive index of 1.98 was used, and the thickness thereof was 700 nm.
  • a material having a refractive index of 1.28 was used, and the thickness thereof was set to 650 nm.
  • the first recess RR was formed so that the thickness of the first portion was 600 nm.
  • the second recess RG was formed so that the thickness of the second portion was 300 nm.
  • the third concave portion RB was formed so that the thickness of the third portion was 200 nm.
  • a protective layer was formed on the dielectric layer 13a.
  • a material having a refractive index of 2.5 was used, and the thickness thereof was sufficiently increased so as not to affect the interference in the multilayer film 13.
  • the first blazed diffraction grating was formed so that the spatial frequency of the grating lines was 1150 lines / mm.
  • the second blazed diffraction grating was formed so that the spatial frequency of the grating lines was 1320 lines / mm.
  • the third blazed diffraction grating was formed so that the spatial frequency of the grating lines was 1550 lines / mm.
  • FIG. 10 is a graph showing the transmission spectrum obtained by computer simulation for the third portion corresponding to the third concave portion RB of the multilayer film 13.
  • FIG. 11 is a graph showing the transmission spectrum obtained by computer simulation for the third portion corresponding to the second concave portion RG of the multilayer film 13.
  • FIG. 12 is a graph showing a transmission spectrum obtained by computer simulation for the third portion corresponding to the first concave portion RR of the multilayer film 13.
  • the transmittance of the portion of the multilayer film 13 in which the recess is not provided is substantially constant over the entire visible region.
  • the transmittance in the blue region is lower than the transmittance in other wavelength regions in the visible region. That is, the light transmitted through the third portion has low intensity in the blue region and high intensity in the green region and the red region. Therefore, the light transmitted through the third portion looks yellow.
  • the transmittance in the green region is lower than the transmittance in other wavelength regions in the visible region. That is, the light transmitted through the second portion has low intensity in the green region and high intensity in the blue region and the red region. Therefore, the light transmitted through the second portion looks magenta.
  • the transmittance in the red region is lower than the transmittance in other wavelength regions in the visible region. That is, the light transmitted through the first portion has low intensity in the red region and high intensity in the blue region and the green region. Therefore, the light transmitted through the first portion looks cyan.
  • the strong primary diffracted light of red, green and blue is inclined with respect to the normal direction, respectively. Eject in the direction. That is, the combination of the first, second, and third blazed diffraction gratings has a substantially uniform reflectance over almost the entire visible region, and a reflecting surface that reflects the incident light at a reflection angle different from the incident angle. Functions as.
  • this display body should be able to display a color image having a pattern corresponding to the arrangement of the first recess RR, the second recess RG, and the third recess RB as a diffraction image.
  • the present invention is not limited to the blazed diffraction grating, and a holographic diffraction grating, a laminar diffraction grating, or the like can also be used.

Abstract

構造色の画像を表示する表示体を短い時間で製造可能とする技術を提供する。本発明の表示体（１Ａ）は、屈折率が異なる２以上の誘電体層（１３ａ，１３ｂ）からなり、１以上の凹部（ＲＲ，ＲＧ，ＲＢ）を一方の主面に有している積層体を含んだ多層膜（１３）と、前記積層体の他方の主面と各々が向き合い、前記多層膜（１３）に可視域内の光を入射させた場合に前記他方の主面から射出される光を、この光の射出角とは異なる入射角で前記他方の主面に入射させる１以上の反射面とを含んでいる。

Description

表示体
　本発明は、表示体に関する。
　従来から、物品が真正品であることを証明する目的で、偽造や複製が困難なホログラムが利用されている。例えば、顔画像などの個人情報が記録されたカードに、ホログラムを含んだ透明フィルムを貼り合わせると、個人情報を改竄から保護することができる。また、紙幣や有価証券においてホログラムを使用すると、それらの不正な複製を抑止することができる。更に、近年、ＩＤ（identification）カード等に、ホログラムを利用して顔画像を記録することも提案されている（特許文献１及び２）。
日本国特開２０１４－８７４６号公報 日本国特開２０１４－１６４１８号公報
　上記の通り、ホログラムは、それ自体の偽造や複製が困難であるため、不正な複製を抑止することが望まれる様々な物品に使用されている。
　しかしながら、ホログラムを利用して顔画像などの画像をブランク媒体へオンデマンドで記録する場合、例えば、ホログラムを画素毎にブランク媒体上へ転写する必要がある。それ故、この方法により短時間で多数の表示体を製造するには、複数の製造装置を並列で稼働する必要がある。
　そこで、本発明は、構造色の画像を表示する表示体を短い時間で製造可能とする技術を提供することを目的とする。
　本発明の第１側面によると、屈折率が異なる２以上の誘電体層からなり、１以上の凹部を一方の主面に有している積層体を含んだ多層膜と、前記積層体の他方の主面と各々が向き合い、前記多層膜に可視域内の光を入射させた場合に前記他方の主面から射出される光を、この光の射出角とは異なる入射角で前記他方の主面に入射させる１以上の反射面とを備えた表示体が提供される。ここで、「可視域」は、３５０乃至７５０ｎｍの波長域を意味する。
　本発明の第２側面によると、第１側面に係る表示体と、前記表示体を支持した物品とを含んだ表示体付き物品が提供される。
　本発明の第３側面によると、レーザービーム照射によって画像が記録されるブランク媒体であって、屈折率が異なる２以上の誘電体層からなり、前記レーザービーム照射によって１以上の凹部が一方の主面に形成される積層体と、前記積層体の他方の主面と各々が向き合い、前記他方の主面から射出された可視域内の光を、その射出角とは異なる入射角で前記他方の主面に入射させる１以上の反射面とを備えたブランク媒体が提供される。
　本発明の第４側面によると、第３側面に係るブランク媒体と、前記ブランク媒体を支持した物品とを含んだブランク媒体付き物品が提供される。
　本発明の第５側面によると、第３側面に係るブランク媒体への前記レーザービーム照射により前記１以上の凹部を形成することを含んだ表示体の製造方法が提供される。
　本発明の第６側面によると、第５側面に係る方法により表示体を製造することと、前記表示体を物品に支持させることとを含んだ表示体付き物品の製造方法が提供される。
　本発明の第７側面によると、第４側面に係るブランク媒体付き物品の前記ブランク媒体への前記レーザービーム照射により前記１以上の凹部を形成することを含んだ表示体付き物品の製造方法が提供される。
本発明の第１実施形態に係る表示体を概略的に示す断面図。 図１に示す表示体の製造に使用可能なブランク媒体を概略的に示す断面図。 図１に示す表示体の製造方法を説明する断面図。 比較例に係る表示体を白色光で照明した場合に生じる光学的振る舞いを概略的に示す断面図。 図１に示す表示体を白色光で照明した場合に生じる光学的振る舞いを概略的に示す断面図。 本発明の第２実施形態に係る表示体を概略的に示す断面図。 図６に示す表示体の製造に使用可能なブランク媒体を概略的に示す断面図。 本発明の一実施形態に係る表示体付き物品を概略的に示す断面図。 本発明の一実施形態に係るブランク媒体付き物品を概略的に示す断面図。 多層膜の凹部に対応した部分について計算機シミュレーションによって求めた透過スペクトルの一例を示すグラフ。 多層膜の凹部に対応した部分について計算機シミュレーションによって求めた透過スペクトルの他の例を示すグラフ。 多層膜の凹部に対応した部分について計算機シミュレーションによって求めた透過スペクトルの更に他の例を示すグラフ。
　以下に、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、同様又は類似した機能を有する要素については、同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
　図１は、本発明の第１実施形態に係る表示体を概略的に示す断面図である。　
　この表示体１Ａは、多層膜１３と、前面層１１Ｒ、１１Ｇ及び１１Ｂと、反射層１２Ｒ、１２Ｇ及び１２Ｂと、背面層１４Ｒ、１４Ｇ及び１４Ｂとを含んでいる。表示体１Ａの多層膜１３側の面は前面であり、その裏面は背面である。以下、各層の２つの主面のうち、表示体１Ａの前面により近い面を前面と呼び、表示体１Ａの背面により近い面を背面と呼ぶ。
　多層膜１３は、屈折率が異なる２以上の誘電体層からなる積層体を含んだ誘電体多層膜である。ここでは、多層膜１３は、屈折率が互いに異なる誘電体層１３ａ及び１３ｂを交互に積層してなる積層体によって構成されている。後述するように、多層膜１３は、上記積層体の前面を被覆した保護層を更に含むことができる。この保護層は、単層構造を有していてもよく、多層構造を有していてもよい。
　多層膜１３を構成している各層の厚さは、例えば、５ｎｍ乃至５００μｍの範囲内にある。
　多層膜１３を構成している各層の材料としては、例えば、硫化亜鉛及び二酸化チタンなどの透明誘電体を使用することができる。ここでは、多層膜１３を、屈折率（材質）が異なる２種類の誘電体層１３ａ及び１３ｂで構成しているが、多層膜１３は、屈折率（材質）が異なる３種類以上の誘電体層で構成してもよい。
　積層体の前面には、１以上の凹部として、第１凹部ＲＲと第２凹部ＲＧと第３凹部ＲＢとが設けられている。第１凹部ＲＲと第２凹部ＲＧと第３凹部ＲＢとは、ここでは、誘電体層１３ａのうち積層体の最表面に位置したものに設けられている。第３凹部ＲＢは省略することができる。また、第２凹部ＲＧも更に省略することができる。
　第１凹部ＲＲと第２凹部ＲＧと第３凹部ＲＢとは、深さが互いに異なっている。ここでは、第１凹部ＲＲ、第２凹部ＲＧ及び第３凹部ＲＢの順に深さが浅くなっているが、それらの何れが最も浅くてもよく、また、それらの何れが最も深くてもよい。
　なお、図１では、それら凹部の深さの相違を分かり易くするため、最前面側の誘電体層１３ａを他の誘電体層１３ａ及び１３ｂよりも厚く描いている。最前面側の誘電体層１３ａは、他の誘電体層１３ａ及び１３ｂの何れかと同じ厚さを有していてもよく、それらの何れかよりも薄くてもよい。
　多層膜１３は、白色光を第１入射角で入射させた場合に、これら凹部が設けられていない位置で、例えば、可視域の全体に亘って高い透過率を示すか、又は、可視域の全体に亘って低い透過率を示す。ここでは、一例として、多層膜１３は、白色光を第１入射角で入射させた場合に、これら凹部が設けられていない位置で、可視域の全体に亘って低い透過率を示すこととする。なお、「白色光」は、可視域の全体に亘ってほぼ等しい強度を有する光である。
　多層膜１３のうち、第１凹部ＲＲに対応した第１部分と、第２凹部ＲＧに対応した第２部分と、第３凹部ＲＢに対応した第３部分と、凹部が設けられていない部分とは、白色光を第１入射角で入射させた場合に異なる透過スペクトルを示す。第１乃至第３部分は、白色光を第１入射角で入射させた場合に、可視域内で最大又は最小の透過率を示す波長が異なっている。
　例えば、多層膜１３へ白色光を第１入射角で入射させた場合の透過スペクトルは、第１凹部ＲＲに対応した第１部分では、凹部が設けられていない部分と比較して、第１波長域における透過率と他の波長域における透過率との比がより大きく、この第１波長域内の第１波長で最大の透過率を示す。この場合、多層膜１３へ白色光を第１入射角で入射させた場合の透過スペクトルは、第２凹部ＲＧに対応した第２部分では、凹部が設けられていない部分と比較して、例えば、第２波長域における透過率と他の波長域における透過率との比がより大きく、この第２波長域内の第２波長で最大の透過率を示す。そして、この場合、多層膜１３へ白色光を第１入射角で入射させた場合の透過スペクトルは、第３凹部ＲＢに対応した第３部分では、凹部が設けられていない部分と比較して、例えば、第３波長域における透過率と他の波長域における透過率との比がより大きく、この第３波長域内の第３波長で最大の透過率を示す。
　或いは、多層膜１３へ白色光を第１入射角で入射させた場合の透過スペクトルは、第１凹部ＲＲに対応した第１部分では、凹部が設けられていない部分と比較して、第１波長域における透過率と他の波長域における透過率との比がより小さく、この第１波長域内の第１波長で最小の透過率を示す。この場合、多層膜１３へ白色光を第１入射角で入射させた場合の透過スペクトルは、第２凹部ＲＧに対応した第２部分では、凹部が設けられていない部分と比較して、例えば、第２波長域における透過率と他の波長域における透過率との比がより小さく、この第２波長域内の第２波長で最小の透過率を示す。そして、この場合、多層膜１３へ白色光を第１入射角で入射させた場合の透過スペクトルは、第３凹部ＲＢに対応した第３部分では、凹部が設けられていない部分と比較して、例えば、第３波長域における透過率と他の波長域における透過率との比がより小さく、この第３波長域内の第３波長で最小の透過率を示す。　
　ここでは、一例として、多層膜１３は前者の構成を採用していることとする。
　第１乃至第３波長域は、可視域内の互いに異なる波長域である。例えば、第２波長域の最長波長は第１波長域の最短波長よりも短く、第３波長域の最長波長は第２波長域の最短波長よりも短い。ここでは、一例として、第１、第２及び第３波長域は、それぞれ、赤色、緑色及び青色の波長域であるとする。
　前面層１１Ｒ、反射層１２Ｒ及び背面層１４Ｒは、多層膜１３の背面上に、この順に積層されている。前面層１１Ｇ、反射層１２Ｇ及び背面層１４Ｇは、背面層１４Ｒ上に、この順に積層されている。前面層１１Ｂ、反射層１２Ｂ及び背面層１４Ｂは、背面層１４Ｇ上に、この順に積層されている。
　前面層１１Ｒ、１１Ｇ及び１１Ｂの各々は、例えば、透明樹脂からなる。この透明樹脂は、熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂の硬化物であってもよく、熱可塑性樹脂であってもよく、接着剤又は粘着剤であってもよい。これら層の各々は、単層構造を有していてもよく、多層構造を有していてもよい。
　前面層１１Ｒ、１１Ｇ及び１１Ｂの背面には、それぞれ、第１、第２及び第３レリーフ構造が設けられている。第１、第２及び第３レリーフ構造は、それぞれ、前面層１１Ｒと反射層１２Ｒとの界面である第１反射面、前面層１１Ｇと反射層１２Ｇとの界面である第２反射面、及び前面層１１Ｂと反射層１２Ｂとの界面である第３反射面が、多層膜１３に白色光を第１入射角で入射させた場合に、多層膜１３の背面から射出される光を、この光の射出角とは異なる第２入射角で多層膜１３の背面に入射させることを可能とする。
　ここでは、第１レリーフ構造は、第１反射面に第１ブレーズド回折格子を生じさせ、第２レリーフ構造は、第２反射面に第２ブレーズド回折格子を生じさせ、第３レリーフ構造は、第３反射面に第１ブレーズド回折格子を生じさせている。第１乃至第３ブレーズド回折格子は、それらを構成している溝又は稜の配列方向が互いに平行である。ここでは、それら溝又は稜の配列方向は、Ｙ方向に平行である。また、第１乃至第３ブレーズド回折格子は、格子線の空間周波数が互いに異なっている。ここでは、第１ブレーズド回折格子は格子線の空間周波数が最も小さく、第３ブレーズド回折格子は格子線の空間周波数が最も大きい。第１乃至第３ブレーズド回折格子間での、格子線の空間周波数の大小関係は、これとは異なっていてもよい。
　第１ブレーズド回折格子は、多層膜１３に白色光を第１入射角で入射させた場合に、多層膜１３の第１凹部ＲＲに対応した第１部分を透過した光（第１波長の光）を、多層膜１３へ第２入射角で再度入射させるように、ブレーズ角及び格子定数（線間隔）が定められている。第１波長の光が赤色の光である場合、第１ブレーズド回折格子を構成している格子線の空間周波数は、例えば、９５０乃至２０５０本／ｍｍの範囲内とする。また、第１ブレーズド回折格子のブレーズ角は、例えば、１°乃至８９°の範囲内とする。
　第２ブレーズド回折格子は、多層膜１３に白色光を第１入射角で入射させた場合に、多層膜１３の第２凹部ＲＧに対応した第２部分を透過した光（第２波長の光）を、多層膜１３へ第２入射角で再度入射させるように、ブレーズ角及び格子定数が定められている。第２波長の光が緑色の光である場合、第２ブレーズド回折格子を構成している格子線の空間周波数は、例えば、９５０乃至２０５０本／ｍｍの範囲内とする。また、第２ブレーズド回折格子のブレーズ角は、例えば、第１ブレーズド回折格子のブレーズ角と等しくする。
　第３ブレーズド回折格子は、多層膜１３に白色光を第１入射角で入射させた場合に、多層膜１３の第３凹部ＲＢに対応した第３部分を透過した光（第３波長の光）を、多層膜１３へ第２入射角で再度入射させるように、ブレーズ角及び格子定数が定められている。第３波長の光が青色の光である場合、第３ブレーズド回折格子を構成している格子線の空間周波数は、例えば、９５０乃至２０５０本／ｍｍの範囲内とする。また、第３ブレーズド回折格子のブレーズ角は、例えば、第１ブレーズド回折格子のブレーズ角と等しくする。
　第１乃至第３レリーフ構造が上記界面に生じさせる構造は、ブレーズド回折格子以外の回折格子であってもよい。第１乃至第３レリーフ構造が上記界面に生じさせる構造がブレーズド回折格子以外の回折格子であり、第１、第２及び第３波長の光が、それぞれ、赤、緑及び青色の光である場合、それら回折格子の格子定数は、例えば、ブレーズド回折格子に関して上述した範囲内とする。
　また、第１乃至第３レリーフ構造が上記界面に生じさせる構造は、多層膜１３に白色光を第１入射角で入射させた場合に、多層膜１３を透過した光を、多層膜１３へ第２入射角で再度入射させることができるものであれば、回折格子としての機能を有していなくてもよい。
　反射層１２Ｒ、１２Ｇ及び１２Ｂは、それぞれ、前面層１１Ｒ、１１Ｇ及び１１Ｂの背面を被覆している。
　反射層１２Ｒ及び１２Ｇは、透明材料からなる。反射層１２Ｒ及び１２Ｇは、それぞれ、前面層１１Ｒ及び１１Ｇとは屈折率が異なっている。反射層１２Ｒ及び１２Ｇには、例えば、誘電体層１３ａ及び１３ｂについて例示した材料を使用することができる。
　反射層１２Ｂは、透明材料又は不透明材料からなる。反射層１２Ｂが透明材料からなる場合、その屈折率は、前面層１１Ｂの屈折率とは異なっている。この透明材料としては、例えば、誘電体層１３ａ及び１３ｂについて例示した材料を使用することができる。また、不透明材料としては、例えば、アルミニウム、銀及びそれらの１以上を含んだ合金などの金属材料を使用することができる。
　反射層１２Ｒ、１２Ｇ及び１２Ｂの各々は、単層構造を有していてもよく、多層構造を有していてもよい。
　背面層１４Ｒ、１４Ｇ及び１４Ｂは、それぞれ、反射層１２Ｒ、１２Ｇ及び１２Ｂの背面を被覆している。背面層１４Ｒ、１４Ｇ及び１４Ｂの各々は、例えば、透明樹脂からなる。背面層１４Ｂは、不透明であってもよい。背面層１４Ｒ、１４Ｇ及び１４Ｂの各々を構成する樹脂は、熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂の硬化物であってもよく、熱可塑性樹脂であってもよく、接着剤又は粘着剤であってもよい。
　前面層１１Ｂ、反射層１２Ｂ及び背面層１４Ｂは、省略することができる。また、前面層１１Ｇ、反射層１２Ｇ及び背面層１４Ｇを更に省略することもできる。
　前面層１１Ｒ、反射層１２Ｒ及び背面層１４Ｒの１又は２は、省略することができる。但し、これらのうち反射層１２Ｒのみを省略した場合、前面層１１Ｒと背面層１４Ｒとには屈折率が異なる材料を使用する。
　同様に、前面層１１Ｇ、反射層１２Ｇ及び背面層１４Ｇの１又は２は、省略することができる。但し、これらのうち反射層１２Ｇのみを省略した場合、前面層１１Ｇと背面層１４Ｇとには屈折率が異なる材料を使用する。
　同様に、前面層１１Ｂ、反射層１２Ｂ及び背面層１４Ｂの１又は２は、省略することができる。但し、これらのうち反射層１２Ｂのみを省略した場合、前面層１１Ｂと背面層１４Ｂとには屈折率が異なる材料を使用する。
　次に、この表示体１Ａの製造方法について説明する。　
　図２は、図１に示す表示体の製造に使用可能なブランク媒体を概略的に示す断面図である。図３は、図１に示す表示体の製造方法を説明する断面図である。なお、図３において、参照符号ＯＬは、レーザー装置の対物レンズを表している。
　表示体１Ａの製造に際しては、先ず、図２に示すブランク媒体１Ａ０を準備する。ブランク媒体１Ａ０は、積層体に、第１凹部ＲＲ、第２凹部ＲＧ及び第３凹部ＲＢが設けられていないこと以外は、表示体１Ａと同様の構造を有している。
　次に、積層体へのレーザービーム照射によって、画像を記録する。具体的には、積層体の前面のうち、第１凹部ＲＲ、第２凹部ＲＧ及び第３凹部ＲＢを形成すべき領域へ、レーザービームＬＢを照射する。これにより、積層体の前面に、第１凹部ＲＲ、第２凹部ＲＧ及び第３凹部ＲＢを形成する。
　ビームスポットの直径は、通常、数１０μｍである。従って、このレーザービーム照射により、例えば、開口径が数１０μｍ以上の凹部を形成することができる。なお、レーザービームＬＢの照射によって形成する凹部の深さは、レーザー装置がパルスレーザーである場合、例えば、パルス光の照射回数を変更することにより調節することができる。　　以上のようにして、表示体１Ａを得る。
　次に、この表示体１Ａの光学効果について説明する。　
　図４は、比較例に係る表示体を白色光で照明した場合に生じる光学的振る舞いを概略的に示す断面図である。図４には、第１凹部ＲＲ、第２凹部ＲＧ及び第３凹部ＲＢを設けた多層膜１３の背面側に、第１乃至第３反射面を配置する代わりに、平坦な反射面ＲＥＦを多層膜１３の背面に対して平行に及び多層膜１３から離間して設置した表示体を描いている。
　ここでは、理解を容易にするために、この表示体は、以下のように設計されているとする。即ち、この表示体の前面を光源ＬＳが射出する白色光Ｌ１で照明した場合、多層膜１３のうち凹部が設けられていない部分では、第１入射角θ１で入射した白色光の全ての光成分は、弱め合う干渉を生じて、多層膜１３を透過せず、また、多層膜１３によって反射もされないとする。また、多層膜１３のうち第１凹部ＲＲに対応した第１部分では、第１入射角θ１で入射した白色光のうち、赤色域内の第１波長を有する光Ｌ２は多層膜１３を透過し、他の波長を有する光は、弱め合う干渉を生じて、多層膜１３を透過せず、また、多層膜１３によって反射もされないとする。また、多層膜１３のうち第２凹部ＲＧに対応した第２部分では、第１入射角θ１で入射した白色光のうち、緑色域内の第２波長を有する光は多層膜１３を透過し、他の波長を有する光は、弱め合う干渉を生じて、多層膜１３を透過せず、また、多層膜１３によって反射もされないとする。そして、多層膜１３のうち第３凹部ＲＢに対応した第３部分では、第１入射角θ１で入射した白色光のうち、青色域内の第３波長を有する光は多層膜１３を透過し、他の波長を有する光は、弱め合う干渉を生じて、多層膜１３を透過せず、また、多層膜１３によって反射もされないとする。
　上記の通り、第１凹部ＲＲに対応した第１部分は、第１入射角θ１で多層膜１３へ入射した白色光Ｌ１のうち、赤色域内の第１波長を有する光Ｌ２を透過させ、他の波長を有する光は、透過させず、また、反射もしない。この透過光としての光Ｌ２は、反射面ＲＥＦによって反射される。反射面ＲＥＦは、多層膜１３の背面に対して平行に設置されているので、この反射光としての光Ｌ２は、反射面ＲＥＦによって正反射される。その結果、光Ｌ２は、その射出角と等しい入射角で多層膜１３へ再度入射する。
　通常、光源ＬＳの位置と観察者ＯＢの位置とは異なっている。従って、第１入射角θ１は０°よりも大きく、上記の射出角も０°よりも大きい。それ故、反射光としての光Ｌ２は、多層膜１３のうち第１部分以外の部分、例えば、第３凹部ＲＢに対応した第３部分へ再度入射する可能性がある。
　上記の通り、第３部分では、第１入射角θ１で入射した白色光のうち、青色域内の第３波長を有する光は多層膜１３を透過するが、他の波長を有する光は、弱め合う干渉を生じて、多層膜１３を透過しない。そして、ここでは、光Ｌ２は、赤色域内の第１波長を有している。
　それ故、この光Ｌ２は、多層膜１３を透過できない。従って、この表示体は、本来の画像を観察者ＯＢに対して表示することができない。
　図５は、図１に示す表示体を白色光で照明した場合に生じる光学的振る舞いを概略的に示す断面図である。図５には、簡略化のために、多層膜１３の背面側に設置される構造として、第１反射面ＤＧのみを描いている。また、ここでも、理解を容易にするために、多層膜１３は、図４を参照しながら説明したのと同様に設計されているとする。
　この表示体では、第１凹部ＲＲに対応した第１部分は、第１入射角θ１で多層膜１３へ入射した白色光Ｌ１のうち、赤色域内の第１波長を有する光Ｌ２を透過させ、他の波長を有する光は、透過させず、また、反射もしない。この透過光としての光Ｌ２は、第１反射面ＤＧに入射する。
　第１反射面ＤＧは、第１ブレーズド回折格子を構成している。第１ブレーズド回折格子は、上記の通り、多層膜１３の第１凹部ＲＲに対応した第１部分を透過した第１波長の光Ｌ２を回折し、光Ｌ３として多層膜１３へ第２入射角θ２で再度入射させる。
　多層膜１３の透過特性は、入射光の入射角に応じて変化する。例えば、多層膜１３のうち、第２凹部ＲＧに対応した第２部分や、第３凹部ＲＢに対応した第３部分は、第１入射角θ１で入射した第１波長の光Ｌ２を透過しない。しかしながら、これら部分は、第１入射角θ１とは異なる第２入射角θ２で入射した第１波長の光Ｌ３を透過する可能性がある。また、多層膜１３の他の部分も、第２入射角θ２で入射した第１波長の光Ｌ３を透過する可能性がある。
　従って、これら部分が、第２入射角θ２で入射した第１波長の光Ｌ３を透過するように多層膜１３を設計すれば、観察者は、多層膜１３によって妨げられることなしに、光Ｌ３を知覚できる。それ故、この表示体は、本来の画像を観察者ＯＢに対して表示することができる。
　以上の通り、図１を参照しながら説明した表示体１Ａは、図２を参照しながら説明したブランク媒体１Ａ０の多層膜１３に対してレーザー描画を行うことにより製造することができる。このレーザー描画は、ホログラムを画素毎にブランク媒体上へ転写するプロセスと比較して、遥かに短時間で完了することができる。従って、上述した技術によると、構造色の画像を表示する表示体を短い時間で製造することが可能となる。
　また、先の説明から明らかな通り、この表示体１Ａの製造には、高度且つ複雑な光学設計が必要であり、また、高い精度が要求される。従って、この表示体１Ａは、偽造が困難である。
　次に、本発明の第２実施形態について説明する。　
　図６は、本発明の第２実施形態に係る表示体を概略的に示す断面図である。図７は、図６に示す表示体の製造に使用可能なブランク媒体を概略的に示す断面図である。
　図６に示す表示体１Ｂ及び図７に示すブランク媒体１Ｂ０は、以下に説明する点を除き、それぞれ、第１実施形態に係る表示体１Ａ及びブランク媒体１Ａ０と同様である。
　即ち、これら表示体１Ｂ及びブランク媒体１Ｂ０では、前面層１１Ｒ、１１Ｇ及び１１Ｂと、反射層１２Ｒ、１２Ｇ及び１２Ｂと、背面層１４Ｒ、１４Ｇ及び１４Ｂとを設ける代わりに、前面層１１と反射層１２と背面層１４とを設けている。
　前面層１１は、多層膜１３の背面上に設けられている。前面層１１は、例えば、透明樹脂からなる。この透明樹脂は、熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂の硬化物であってもよく、熱可塑性樹脂であってもよく、接着剤又は粘着剤であってもよい。前面層１１は、単層構造を有していてもよく、多層構造を有していてもよい。
　前面層１１の背面は、第１乃至第３サブ領域から各々がなる複数の領域を含んでいる。これら領域は、前面層１１の背面上で規則的に配列している。一例によれば、これら領域は、Ｘ方向へ延びた形状を各々が有し、Ｙ方向へ配列している。
　第１乃至第３サブ領域には、それぞれ、第１実施形態において説明した第１乃至第３レリーフ構造が設けられている。一例によれば、これら第１乃至第３サブ領域は、Ｘ方向へ延びた形状を各々が有し、Ｙ方向へ配列している。
　第１、第２及び第３レリーフ構造は、前面層１１と反射層１２との界面である反射面に、第１回折格子ＤＧＲ、第２回折格子ＤＧＧ及び第３回折格子ＤＧＢをそれぞれ生じさせている。第１凹部ＲＲ、第２凹部ＲＧ及び第３凹部ＲＢは、それぞれ、第１回折格子ＤＧＲ、第２回折格子ＤＧＧ及び第３回折格子ＤＧＢの位置に設けられている。
　反射層１２は、前面層１１の背面を被覆している。反射層１２の材料としては、例えば、反射層１２Ｂについて例示したものを使用することができる。
　背面層１４は、反射層１２の背面を被覆している。背面層１４は、例えば、透明樹脂からなる。背面層１４は、不透明であってもよい。背面層１４を構成する樹脂は、熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂の硬化物であってもよく、熱可塑性樹脂であってもよく、接着剤又は粘着剤であってもよい。
　前面層１１、反射層１２及び背面層１４の１又は２は、省略することができる。但し、これらのうち反射層１２のみを省略した場合、前面層１１と背面層１４とには屈折率が異なる材料を使用する。
　この表示体１Ｂは、第１凹部ＲＲ、第２凹部ＲＧ及び第３凹部ＲＢを、それぞれ、第１回折格子ＤＧＲ、第２回折格子ＤＧＧ及び第３回折格子ＤＧＢの位置に形成すること以外は、表示体１Ａについて上述したのと同様の方法により製造することができる。
　第２実施形態によると、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第２実施形態に係る表示体１Ｂは、反射層１２の材料として金属を使用した場合には、第１実施形態に係る表示体１Ａと比較して、より明るい画像を表示することができる。更に、第２実施形態に係る表示体１Ｂは、第１実施形態に係る表示体１Ａと比較して、薄く形成することが容易である。
　次に、表示体付き物品について説明する。　
　図８は、本発明の一実施形態に係る表示体付き物品を概略的に示す断面図である。この表示体付き物品１００ＡＢは、例えば、印刷物である。表示体付き物品１００ＡＢは、例えば、紙幣、有価証券、証明書類、クレジットカード、パスポート及びＩＤ（identification）カードなどの個人認証媒体、又は、内容物を包装する包装体である。
　表示体付き物品１００ＡＢは、表示体１ＡＢと、これを支持した物品１１０とを含んでいる。
　物品１１０は、これが印刷物である場合、印刷基材と、これに設けられた印刷層を含んでいる。印刷基材の材質は、例えば、プラスチック、金属、紙、又はそれらの複合体である。
　表示体１ＡＢは、上述した表示体１Ａ又は１Ｂである。表示体１ＡＢは、その前面が表示体付き物品１００ＡＢの外部と隣接するように、物品１１０によって支持されている。表示体１ＡＢは、例えば、この物品１１０の表面に貼り付けるか又はこの物品１１０内に埋め込むことにより、物品１１０に支持させることができる。
　この表示体付き物品１００ＡＢは、例えば、表示体１ＡＢを予め製造しておき、これを物品１１０に支持させることにより製造することができる。或いは、この表示体付き物品１００ＡＢは、以下の方法によって製造することもできる。
　図８は、本発明の一実施形態に係るブランク媒体付き物品を概略的に示す断面図である。　
　図８に示すブランク媒体付き物品１００ＡＢ０は、多層膜１３に、第１凹部ＲＲ、第２凹部ＲＧ及び第３凹部ＲＢが設けられていないこと以外は、表示体付き物品１００ＡＢと同様の構造を有している。即ち、このブランク媒体付き物品１００ＡＢ０は、ブランク媒体１ＡＢ０と、これを支持した物品１１０とを含んでいる。ブランク媒体１ＡＢ０は、上述したブランク媒体１Ａ０又は１Ｂ０である。
　このようなブランク媒体付き物品１００ＡＢ０を予め準備し、そのブランク媒体１ＡＢ０へのレーザービーム照射によって、表示体付き物品１００ＡＢを製造してもよい。
　なお、第１凹部ＲＲ、第２凹部ＲＧ及び第３凹部ＲＢを形成した積層体の前面が露出していると、表示体１Ａ、１Ｂ若しくは１ＡＢ、又は、表示体付き物品１００ＡＢの使用時に、それら凹部が摩擦等によって変形する可能性がある。それ故、積層体の前面には、透明材料からなる保護層を設けることが好ましい。
　保護層は、上記積層体の前面のみを覆うものであってもよく、表示体１ＡＢの前面と物品１１０の前面とを覆うものであってもよい。
　厚い保護層は、多層膜１３における干渉に影響を及ぼさない。他方、薄い保護層は、多層膜１３における干渉に影響を及ぼし得る。即ち、後者の場合、保護膜は多層膜１３の一部として用いられる。従って、この場合、多層膜１３は、保護層を含んだ状態で上述した光学特性を示すように設計する。
　以下に、本発明の実施例を記載する。　
　図１を参照しながら説明した表示体１Ａと類似の構造を有する表示体を製造した。
　ここでは、多層膜１３は１つの誘電体層１３ａと１つの誘電体層１３ｂとで構成した。誘電体層１３ａの材料としては屈折率が１．９８であるものを使用し、その厚さは７００ｎｍとした。誘電体層１３ｂの材料としては屈折率が１．２８であるものを使用し、その厚さは６５０ｎｍとした。
　第１凹部ＲＲは、第１部分の厚さが６００ｎｍとなるように形成した。第２凹部ＲＧは、第２部分の厚さが３００ｎｍとなるように形成した。そして、第３凹部ＲＢは、第３部分の厚さが２００ｎｍとなるように形成した。
　誘電体層１３ａ上には、保護層を形成した。保護層の材料としては屈折率が２．５であるものを使用し、その厚さは、多層膜１３における干渉に影響を及ぼさない程度に十分に大きくした。
　第１ブレーズド回折格子は、格子線の空間周波数が１１５０本／ｍｍとなるように形成した。第２ブレーズド回折格子は、格子線の空間周波数が１３２０本／ｍｍとなるように形成した。第３ブレーズド回折格子は、格子線の空間周波数が１５５０本／ｍｍとなるように形成した。
　また、上記の構造を採用した多層膜１３について、法線方向から白色光で照明した場合の透過スペクトルを、計算機シミュレーションによって求めた。その結果を、図１０乃至図１２に示す。
　図１０は、多層膜１３の第３凹部ＲＢに対応した第３部分について計算機シミュレーションによって求めた透過スペクトルを示すグラフである。図１１は、多層膜１３の第２凹部ＲＧに対応した第３部分について計算機シミュレーションによって求めた透過スペクトルを示すグラフである。図１２は、多層膜１３の第１凹部ＲＲに対応した第３部分について計算機シミュレーションによって求めた透過スペクトルを示すグラフである。
　図示しないが、多層膜１３の凹部を設けていない部分の透過率は、可視域の全体に亘ってほぼ一定である。
　これに対し、図１０に示す透過スペクトルでは、青色域の透過率が、可視域内の他の波長域の透過率と比較してより低い。即ち、第３部分を透過する光は、青色域の強度が低く、緑色域及び赤色域の強度が高い。従って、第３部分を透過する光はイエロー色に見える。
　また、図１１に示す透過スペクトルでは、緑色域の透過率が、可視域内の他の波長域の透過率と比較してより低い。即ち、第２部分を透過する光は、緑色域の強度が低く、青色域及び赤色域の強度が高い。従って、第２部分を透過する光は、マゼンタ色に見える。
　そして、図１２に示す透過スペクトルでは、赤色域の透過率が、可視域内の他の波長域の透過率と比較してより低い。即ち、第１部分を透過する光は、赤色域の強度が低く、青色域及び緑色域の強度が高い。従って、第１部分を透過する光は、シアン色に見える。
　他方、第１、第２及び第３ブレーズド回折格子は、法線方向から白色光で照明した場合に、それぞれ、赤色、緑色及び青色の強い一次回折光を、法線方向に対して傾いた同一方向へ射出する。即ち、第１、第２及び第３ブレーズド回折格子の組み合わせは、可視域のほぼ全体に亘って略均一な反射率を有し、入射光をその入射角とは異なる反射角で反射する反射面として機能する。
　従って、この表示体は、回折画像として、第１凹部ＲＲ、第２凹部ＲＧ及び第３凹部ＲＢの配列に対応したパターンを有するカラー画像を表示し得る筈である。
　実際、上記のようにして製造した表示体を白色光で照明して観察したところ、この表示体は、期待通りのカラー画像を回折画像として表示し得ることを確認できた。
　上記の実施形態では、ブレーズド回折格子を使用しているが、本発明は、ブレーズド回折格子に限られるものではなく、ホログラフィック回折格子及びラミナー回折格子なども使うことができる。
　１Ａ…表示体、１Ａ０…ブランク媒体、１ＡＢ…表示体、１ＡＢ０…ブランク媒体、１Ｂ…表示体、１Ｂ０…ブランク媒体、１１…前面層、１１Ｂ…前面層、１１Ｇ…前面層、１１Ｒ…前面層、１２…反射層、１２Ｂ…反射層、１２Ｇ…反射層、１２Ｒ…反射層、１３…多層膜、１３ａ…誘電体層、１３ｂ…誘電体層、１４…背面層、１４Ｂ…背面層、１４Ｇ…背面層、１４Ｒ…背面層、１００ＡＢ…表示体付き物品、１００ＡＢ０…ブランク媒体付き物品、１１０…物品、ＤＧ…第１反射面、ＤＧＢ…第３回折格子、ＤＧＧ…第２回折格子、ＤＧＲ…第１回折格子、Ｌ１…白色光、Ｌ２…光、Ｌ３…光、ＬＢ…レーザービーム、ＬＳ…光源、ＯＢ…観察者、ＯＬ…対物レンズ、ＲＢ…第３凹部、ＲＥＦ…反射面、ＲＧ…第２凹部、ＲＲ…第１凹部。

Claims (14)

  1. 　屈折率が異なる２以上の誘電体層からなり、１以上の凹部を一方の主面に有している積層体を含んだ多層膜と、
    　前記積層体の他方の主面と各々が向き合い、前記多層膜に可視域内の光を入射させた場合に前記他方の主面から射出される光を、この光の射出角とは異なる入射角で前記他方の主面に入射させる１以上の反射面と
    を備えた表示体。
  2. 　前記１以上の反射面の各々は回折格子を含んだ請求項１に記載の表示体。
  3. 　前記１以上の凹部は、深さが互いに異なる第１及び第２凹部を含んだ請求項１に記載の表示体。
  4. 　前記１以上の反射面は、第１回折格子が設けられ且つ可視光透過性を有する第１反射面と、前記第１回折格子とは格子定数が異なる第２回折格子が設けられ、前記第１反射面を間に挟んで前記積層体の前記他方の主面と向き合った第２反射面とを含んだ請求項３に記載の表示体。
  5. 　前記１以上の反射面は、前記第１及び第２凹部にそれぞれ対応した位置に第１及び第２回折格子が設けられた反射面を含み、前記第１及び第２回折格子は格子定数が互いに異なる請求項３に記載の表示体。
  6. 　請求項１乃至５の何れか１項に記載の表示体と、
    　前記表示体を支持した物品と
    を含んだ表示体付き物品。
  7. 　レーザービーム照射によって画像が記録されるブランク媒体であって、
    　屈折率が異なる２以上の誘電体層からなり、前記レーザービーム照射によって１以上の凹部が一方の主面に形成される積層体と、
    　前記積層体の他方の主面と各々が向き合い、前記他方の主面から射出された可視域内の光を、その射出角とは異なる入射角で前記他方の主面に入射させる１以上の反射面と
    を備えたブランク媒体。
  8. 　前記１以上の反射面の各々は回折格子を含んだ請求項７に記載のブランク媒体。
  9. 　前記１以上の反射面は、第１回折格子が設けられ且つ可視光透過性を有する第１反射面と、前記第１回折格子とは格子定数が異なる第２回折格子が設けられ、前記第１反射面を間に挟んで前記積層体の前記他方の主面と向き合った第２反射面とを含んだ請求項８に記載のブランク媒体。
  10. 　前記１以上の反射面は、第１及び第２回折格子が設けられた反射面を含み、前記第１及び第２回折格子は格子定数が互いに異なる請求項８に記載のブランク媒体。
  11. 　請求項７乃至１０の何れか１項に記載のブランク媒体と、
    　前記ブランク媒体を支持した物品と
    を含んだブランク媒体付き物品。
  12. 　請求項７乃至１０の何れか１項に記載のブランク媒体への前記レーザービーム照射により前記１以上の凹部を形成することを含んだ表示体の製造方法。
  13. 　請求項１２に記載の方法により表示体を製造することと、
    　前記表示体を物品に支持させることと
    を含んだ表示体付き物品の製造方法。
  14. 　請求項１１に記載のブランク媒体付き物品の前記ブランク媒体への前記レーザービーム照射により前記１以上の凹部を形成することを含んだ表示体付き物品の製造方法。
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