JP2011118035A - 表示体及びラベル付き物品 - Google Patents

Abstract

【課題】偽造防止効果を発揮する表示体を提供する。
【解決手段】光透過性の基材と、前記基材の一方の面側に設けられた凹凸構造形成層と、前記凹凸構造形成層の少なくとも一部を被覆する反射層とを備えた表示体であって、前記凹凸構造形成層は、複数の凸部または凹部と、前記基材面と略並行な平坦部が配置されて構成された領域を少なくとも一つ備えており、前記複数の凸部または凹部は、長辺及び短辺の長さがそれぞれ５μｍ以上且つ５０μｍ以下であり、隣接する凸部または凹部の平均配置間隔は５μｍ以上且つ５０μｍ以下であり、前記領域内における凸部または凹部の占有面積が２０％以上且つ８０％以下であり、前記凸部または凹部の高さは、０．１μｍ以上且つ０．５μｍ以下、であることを特徴とする表示体。
【選択図】図１２

Description

本発明は、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。
回折格子により入射光（白色光）が虹色に輝く分光色に変化する原理については、例えば、非特許文献１に記載されている。

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を母型として、そこから複製することにより得られる。例えば、特許文献１及び特許文献２には、回折格子が虹色に輝く分光色を表示することを利用して、回折格子の格子角度や格子間隔（格子ピッチ）を適宜変化させて絵柄を表示させることが記載されている。格子角度や格子間隔が異なる複数の回折格子構造によって形成される表示体は、観察者の位置や光源の位置が変化することで、観察者の目に到達する回折光の波長が徐々に変化し、それにより、虹色に変化する画像を表現することができる。
また、これらの文献には、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、非特許文献２には、二光束干渉を利用して回折格子を形成する方法が記載されている。レリーフ型回折格子の製造では、通常、このようにして得られた原版を用い、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）からなるフィルムや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。

特開平２−７２３２０号公報 米国特許第５０５８９９２号明細書

辻内順平編著、「ホログラフィックディスプレイ」、産業図書株式会社 辻内順平著、「ホログラフィー」、丸善株式会社

本発明は、上述のような従来の問題を解決したものであり、その目的は、高い偽造防止効果を発揮する表示体及びラベル付き物品を提供することにある。

上記の目的を達成するために本発明は、
光透過性の基材と、
前記基材の一方の面側に設けられた凹凸構造形成層と、
前記凹凸構造形成層の少なくとも一部を被覆する反射層と
を備えた表示体であって、
前記凹凸構造形成層は、上面が前記基材面と略平行である複数の凸部または底面が前記基材面と略平行である複数の凹部と、前記基材面と略並行な平坦部が配置されて構成された領域を少なくとも一つ備えており、
前記複数の凸部または凹部は、長辺及び短辺の長さがそれぞれ５μｍ以上且つ５０μｍ以下であり、
隣接する凸部または凹部の平均配置間隔は５μｍ以上且つ５０μｍ以下であり、
前記領域内における凸部または凹部の占有面積が２０％以上且つ８０％以下であり、
前記凸部または凹部の高さは、０．１μｍ以上且つ０．５μｍ以下、
であることを特徴とする表示体
である。
また、第２の発明は、
前記領域内に配置された複数の凸部または凹部の高さが、それぞれ異なることを特徴とする請求項１に記載の表示体
である。
また、第３の発明は、
前記領域内に配置された複数の凸部または凹部の形状及び面積が、同一であることを特徴とする請求項１記載の表示体
である。
また、第４の発明は、
前記領域内に配置された複数の凸部または凹部が、任意の方向に一定間隔で整然配置されていることを特徴とする請求項１記載の表示体
である。
また、第５の発明は、
前記領域内に配置された複数の凸部または凹部の高さ、または形状、または面積、または配置間隔のうち少なくとも一つが、凸部または凹部毎にそれぞれ異なっていることを特徴とする請求項１記載の表示体
である。
また、第６の発明は、
前記複数の凸部または凹部の高さが、領域毎に異なることを特徴とする請求項１に記載の表示体
である。
また、第７の発明は、
前記凸部または凹部の形状が、円または５つ以上の頂点を有する多角形であることを特徴とする請求項１乃至６記載の表示体
である。
また、第８の発明は、
前記領域内における複数の凸部または凹部の占有面積が略５０％であることを特徴とする請求項１乃至７記載の表示体
である。
また、第９の発明は、
請求項１乃至８のいずれか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である。

本発明の構成とすることによって、照明光の正反射方向に近い方向に複数の波長の光から構成される色を表示する表示体が得られる。この表示体はレリーフ型の回折格子パターンのように照明の位置や観察者の位置の変化に応じて虹色に色変化することがほとんどなく、従来の偽造防止を目的とした表示体とは異なる視覚効果を実現できる。その結果、アイキャッチ効果（人目をひく効果）が高く、且つ、高い偽造防止効果を発揮する表示体を得ることができる。
また、第２の発明によると、例えば、構造の高さが異なる凹凸形状が不規則に複数配置された表示体に入射した光は、強弱の異なる複数の回折光が混ざり合わさった、所謂混色の表示が可能となり、構造の高さが一定の凹凸形状より、さらに再現が難しい色相の色を表現することができる。
また、第３の発明によると、形状が同一であることで回折光以外の光（散乱光などの迷光）の発生を抑えることができ、表示色の彩度の低下を防止することができるという効果をさらに得ることができる。
また、第４の発明によると、複数の凸部または凹部が任意の方向に対して一定間隔で整然配置されていると、構造の周期性により、迷光の少ない回折光が得られるという効果をさらに得ることができる。
また、第５の発明によると、複数の凸部で高さや形状または面積または配置間隔のうち少なくとも一つがそれぞれ異なっていることで、異なる形状の構造を互い違いに配置するなど、構造の配置に特定の意味を持たせることができる。そして、微小な凹凸形状が特殊な配列となっているため、目視で確認することは不可能である。そのため偽造するものは、見た目の類似性だけでなく、凹凸形状をすべて偽造する必要がでてくるため、偽造品の製造を牽制するのに非常に有効である。作成の難易度も向上させることが可能となる。
また、第６の発明によると、各第１の領域毎に凸部の高さ（または凹部の深さ）を変化させることで、領域毎に異なる色を表示することができる。即ち、複数の色の表示が可能な表示体を実現できる。
また、第７の発明によると、円や多くの頂点を有する多角形は表示体表面の方位角方向に対してほぼ均等な光学効果を発揮する。そのため、これらの形状を第１の領域に形成することで、表示体を観察する方向や光源の位置が変化した場合でも、比較的安定して同一の表示色が得られやすいという効果がある。
また、第８の発明によると、式（２）から、凸部または凹部の幅（式（２）の格子線幅Ｌに相当）はピッチｄの半分であるときに回折効率が最も高くなる。よって、凸部または凹部の占有面積は５０％程度のときが最も明るい表示画像が得られるという顕著な効果を得ることができる。
また、第９の発明によると、本発明の表示体を、印刷物やカード、その他の物品に貼り合わせたり、組み合わせることによって、従来の物品に高い偽造防止効果を付与することが可能となる。

本発明の一態様に係る表示体を概略的に示した平面図。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う表示体の拡大断面図。 回折格子が＋１次回折光を射出する様子を概略的に示した図。 本発明の表示体が＋１次回折光を射出する様子を概略的に示した図。 本発明の表示体の第１の領域に採用可能な構造の一例を示す平面図。 図５のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う表示体の拡大断面図。 第１の領域に採用可能な構造の別の例を示す平面図。 第１の領域に採用可能な構造の別の例を示す平面図。 第１の領域に採用可能な構造の別の例を示す平面図。 第１の領域に採用可能な構造の別の例を示す平面図。 回折格子から射出される回折光の様子を示す概略図。 本発明の表示体から射出される回折光の様子を示す概略図。 図１及び図２に示す表示体の第１の領域に採用可能な形状や面積が異なる複数の凸部から成る構造の一例を示す平面図。 図１及び図２に示す表示体の第２の領域に採用可能な構造である反射防止構造の一例を示す斜視図。 図１及び図２に示す表示体の第２の領域に採用可能な構造である光散乱構造の一例を示す斜視図。 偽造防止用ラベルを物品に支持させてなるラベル付き物品の一例を概略的に示す平面図。 図１６に示すラベル付き物品のＩＶ−ＩＶ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、全ての図面を通じて、同様又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明の一態様に係る表示体を概略的に示す平面図であり、本発明の正反射方向に近い方向に複数の波長の光から構成される色を表示する表示体の一例を示している。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。表示体１０は、光透過層１１と反射層１３との積層体を含んでいる。この例においては、光透過層１１がレリーフ構造形成層である。図２に示す例では、光透過層１１側を前面側（観察者側）とし、且つ、反射層１３側を背面側としている。

図１及び図２に示す表示体１０は、凹凸構造形成層の表面には、上面が前記基材面と略平行である複数の凸部、または底面が前記基材面と略平行である複数の凹部と、基材面と略並行な平坦部が配置されて構成された領域を少なくとも一つ備えている。本図において、第１の領域１５は微小な凹凸が形成された領域であり、第２の領域２５は第１の領域１５とはその構造や光学的な性質が異なる領域であると定義する。第２の領域２５は第１の領域１５とは異なる凹凸構造が形成されている領域であってもよいし、構造が形成されていない平坦部から成る領域であってもよい。また、第１の領域１５は表示体１０に少なくとも１つ以上存在しているが、第２の領域２５は表示体１０に複数存在していてもよいし、１つも存在していなくてもよい。また、複数の領域を組み合わせて表示体としても良い。

光透過層１１の材料としては、例えば、熱可塑性樹脂又は光硬化性樹脂などの光透過性を有する樹脂を使用することができる。熱可塑性樹脂又は光硬化性樹脂を使用すると、例えば、表示体の凸構造又は凹構造が形成された金属製のスタンパから、一方の主面に凸構造または凹構造が設けられた光透過層１１を転写成形することができる。

図２には、一例として、光透過性の基材１１１と光透過性樹脂層１１２との積層体で構成された光透過層１１を描いている。光透過性の基材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り、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）などを用いることができる。光透過性樹脂層１１２は、光透過性の基材１１１上に形成された層である。図２に示す光透過層１１は、例えば、光透過性の基材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。

反射層１３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、反射層１３として、光透過層１１とは屈折率が異なる誘電体層を使用してもよい。或いは、反射層１３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、光透過層１１と接触しているものの屈折率は、光透過層１１の屈折率とは異なっていることが望ましい。反射層１３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。

表示体１０は、接着剤層、樹脂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、反射層１３を被覆するように設ける。表示体１０が光透過層１１及び反射層１３の双方を含んでいる場合、通常、反射層１３の表面の形状は、光透過層１１と反射層１３との界面の形状とほぼ等しい。接着剤層を設けると、反射層１３の表面が露出するのを防止できるため、先の界面の凸構造または凹構造の、偽造を目的とした複製を困難とすることができる。また、樹脂層は、例えば、使用時に表示体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や、表示体の一部に設ける、光や熱によって硬化する樹脂インキから成る印刷層である。

光透過層１１側を背面側とし、且つ、反射層１３側を前面側とする場合、接着層は、光透過層１１上に形成する。

樹脂層は、光透過層１１及び反射層１３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、且つ、反射層１３側を前面側とする場合、反射層１３を樹脂層によって被覆することで、反射層１３の損傷を抑制できるのに加え、その表面の凸構造または凹構造の、偽造を目的とした複製を困難とすることができる。

（第１の領域の説明）
本発明に係る第１の領域について説明するにあたり、まず、回折格子のピッチ及び照明光の波長と、照明光入射角及び回折光の射出角との関係について説明する。

回折格子に照明光源を用いて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に対応し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、回折格子の格子線に垂直な面内で光が進行する場合、式１から算出することができる。
ｄ＝ｍλ／（ｓｉｎα−ｓｉｎβ） （式１）
式１において、ｄは回折格子の格子定数（格子周期，ピッチ）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、且つ、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、回折格子が＋１次回折光を射出する様子を概略的に示した図であり、ピッチｄの回折格子に対する照明光入射角及び＋１次回折光の射出角の関係を示している。照明光が複数の波長成分を含む白色光である場合、回折光の射出角は波長によって異なる。それによって太陽や蛍光灯などの白色照明光源下で回折格子を観察すると、白色光が分光し、単一波長の光が別々の角度に射出され、観察する角度によって虹色に見える。図３では点光源ＬＳから白色光ＩＬ（ここでは、白色光を構成する波長成分はＲ、Ｇ、Ｂの３波長であると仮定する）が入射し、回折格子ＧＲによって波長成分Ｒの回折光ＤＬ＿ｒ、波長成分Ｇの回折光ＤＬ＿ｇ、波長成分Ｂの回折光ＤＬ＿ｂに分光する様子を示している。このとき、波長成分Ｒの回折光の射出角β＿ｒと、波長成分Ｒの回折光の射出角β＿ｇと、波長成分Ｒの回折光の射出角β＿ｂは、波長毎に異なる値を取る（図３では、ＤＬ＿ｒの射出角のみβ＿ｒとして記載している）。他の次数の回折光についても式１によって導出される角度に射出されるが図３への記載は省略する。

図４は本発明の表示体が＋１次回折光を射出する様子を概略的に示した図であり、図３と比較してより広いピッチの回折格子が＋１次回折光を射出する様子を概略的に示している。図３よりもピッチｄが大きい回折格子に白色光が入射した様子を示している。ピッチｄが大きい場合、式１から明らかなように、狭いピッチの回折格子と比較して回折光は正反射光ＲＬに近い方向に射出され、また、分光した単一波長の光同士の射出角の差は小さくなる。

次に、回折格子のピッチ及び照明光の波長と、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。

ピッチｄの回折格子に対してαの入射角で入射した照明光は、式１に基づいて角度βの方向に回折光を射出する。この際、波長λの光の射出強度、すなわち回折効率は、回折格子のピッチや高さ等によって変化し、式２によって導出される。

ここで、ηは回折効率（０〜１の値をとる）、ｒは回折格子の高さ、Ｌは回折格子の格子線幅、ｄは格子線のピッチ、θは照明光の入射角、λは入射光及び回折光の波長である。なお、この式は、凹凸構造から成る浅い矩形回折格子について成り立つものである。

式２から明らかなように回折効率は回折格子の高さｒや、格子線のピッチｄ、入射光の入射角θや波長λによって変化する。また、実際には回折効率は回折次数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、第１の領域の構造と光学的性質について説明する。

第１の領域には、基材面と略並行な平坦部を有し、複数の凸部または凹部が互いに間隔をあけて形成されており、前記複数の凸部または凹部は長辺及び短辺の長さがそれぞれ５μｍ以上且つ５０μｍ以下であり、複数の凸部または凹部の隣接するもの同士の平均配置間隔は５μｍ以上且つ５０μｍ以下である。第１の領域内における凸部または凹部の占有面積は２０％以上且つ８０％以下である。また、凸部の高さ、または凹部の深さは０．１μｍ以上且つ０．５μｍ以下となっている。

図５は、本発明の表示体の第１の領域に採用可能な構造の一例を示す平面図であり、図１の表示体１０上に設けられた第１の領域１５を部分拡大した平面図である。図６は図５のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。図５において凸部１６は円形を呈している。

なお、上述の整然配置とは、凸部又は凸部が均等な間隔、又は規則性を持った配列をなしていることを指し、例えば、正方格子、矩形格子又は三角格子をなしている。これら凹部又は凸部の配列を制御することにより、迷光の少ない回折光が得られるという利点がある。

図７乃至図１０は、第１の領域に採用可能な構造の別の例を示す平面図である。凸部または凹部の他の例としては、楕円形（図７）や８角形（図８）、星型（図９）、十字（図１０）等の多角形を任意に採用することができる。

また、第１の領域に採用可能な凸部または凹部の構造は、長辺及び短辺の長さがそれぞれ５μｍ以上且つ５０μｍ以下であり、長辺及び短辺はそれぞれ図７に示したように、凸部または凹部のもっとも長い部分を長辺２８、もっとも短い部分を短辺と定義する。すわなち、凸部または凹部は５μｍ以上且つ５０μｍ以下の辺を有する矩形に内包される形状である。

図１１は、回折格子から射出される回折光の様子を示す概略図である。図１１に示したようなｙ軸に平行な複数の格子線によって形成される回折格子ＧＲでは、照明光ＩＬが入射した際に、ｙ軸（格子線の長手方向）と直交する方向（ｘ軸方向）に回折光ＤＬ＿ｒ、ＤＬ＿ｇ、ＤＬ＿ｂが射出される。

一方、図１２は、本発明を採用した表示体から射出される回折光の様子を示す概略図であり、図５及び図６で示されるような構造に照明光が入射すると、第１の領域１５に形成された複数の凸部１６とその周囲の平坦部１７の周期性によって、回折光を射出する。本発明の構造とすることによって凸部１６が第１の領域内１５でお互いに離間して配置されている構造においては、ｘ軸方向にとどまらずＸＹ平面上の多くの方位角に対して回折光が射出される。ここで射出される回折光は、図１１に示したような回折格子に垂直上方から光が入射した時と同様に、入射光に近い側に波長の長い回折光ＤＬ＿ｒが射出され、入射光から遠ざかる方向にＤＬ＿ｇ、さらに、ＤＬ＿ｂが射出される。図１２においては、光が第１領域の１点に入射した状態を図示しているが、実際には、光は一点への入射ではなく、面状に第１領域に入射する。

このように、ピッチが５〜５０μｍ程度と大きく、回折光の射出角が入射光の正反射角と近い場合、回折光の次数毎の射出角の差もそれほど大きくなく、表示体を至近距離で目視観察する場合、複数の次数の回折光が一緒に目に入る。また、各次数の回折光は複数の波長の光より構成されるが、この複数の波長成分もそれぞれ射出角の差が小さいので、観察者は、複数の次数の、且つ、複数の波長の光を同時に知覚することができる。例えば、観察者の目に到達する回折光の波長成分が赤（波長６３０ｎｍ）及び緑（波長５４０ｎｍ）であったとすると、観察される色は黄色であり、緑及び青（波長４６０ｎｍ）であったとすると、観察される色はシアン（うすい水色）である。

さらに、通常、我々が太陽や蛍光灯等の照明下で表示体を観察する場合、図３等に示したような理想的な点光源ではなく、光源自体がある程度の面積をもっているし、空気中の微粒子や地面、壁などで反射した光が表示体に到達するため、表示体に入射する照明光は様々な方向成分から構成される。そのため、表示体の垂直上方に光源があった場合でも、定点において表示体を観察した際には、第１の領域から射出される回折光は単一の波長の光ではなく、複数の角度から入射した光によって観察者の目には複数の波長成分が混ざり合わさった光が到達する。

ここで、式２で示すとおり、回折構造から射出される回折光は波長に応じて光量、すなわち回折効率が変化する。そのため、表示体（第１の領域）を定点から観察した場合においても、可視光の波長成分が均等には目に届かず、第１の領域に設けられた凸部の高さに応じて特定の波長の光の回折効率が低くなり、結果として観察者に届く光は、入射した白色照明光のうちの、特性の波長成分が弱くなった光となる。よって、観察者は第１の領域を観察した際に入射光の正反射方向に近い角度において、光量に差がある複数の波長の光を知覚することができる。

従来の回折格子では、光源の位置や観察する向きに応じて、観察者の目に到達する回折光の波長が変わり見える色が変化するが、本発明の第１の領域に採用される構造は、図１２で示したようにＸＹ平面上の多くの方位角に対して回折光を射出するので、光源の位置や観察する向きが多少変化しても、複数の波長から構成される色を観察可能である。このため、従来の回折格子のように表示色が虹色に変化してしまう現象を回避または低減することができる。第１の領域に設けた凸部または凹部の長辺及び短辺の長さが同じ値に近いほうがより、光源の位置や観察する向きに依らず安定して同じ色を見ることができる。

また、凸部の高さを変えることで回折効率が低くなる波長が変わることから、異なる色を表示させる場合には、第１の領域に設けられた凸部の高さ（または凹部の深さ）を変化させればよい。

（第１の領域に採用可能な構造とその効果）
第１の領域に採用可能な構造としては、複数の凸部または凹部の、長辺及び短辺の長さがそれぞれ５μｍ以上且つ５０μｍ以下であり、隣接するもの同士の配置間隔（ピッチ）は、５μｍ以上且つ５０μｍ以下である。このようなピッチを有する周期性を伴う凹凸構造からは白色照明光の入射に対して正反射光の約±８°の範囲内に回折光を射出する。このような狭範囲に照明光が分光すれば、分光による広がりが少なく、観察者は複数の波長の光による色を知覚しやすい。
ここで、凸部または凹部のピッチが５μｍより小さい値である場合、分光した各波長の光の射出角の差が大きくなるため、従来の回折格子と同様に虹色に見えてしまう可能性が高くなる。そのため、凸部または凹部のピッチは５μｍ以上とするのがよい。また、凸部または凹部のピッチが５０μｍより大きい値である場合、回折現象そのものが発生しない、もしくは弱くなるため、複数の波長成分が混ざり合わさった光を表示することが難しくなる。

また、第１の領域内における凸部または凹部の占有面積は２０％以上且つ８０％以下であることが好ましい。式２から、凸部または凹部の幅（式２の格子線幅Ｌに相当）はピッチｄの半分であるときに回折効率が最も高くなる。よって、凸部または凹部の占有面積は５０％程度のときが最も明るい表示画像が得られもっとも望ましく、２０％以上且つ８０％以下程度であれば、５０％から離れるにしたがって回折効率が低下し表示画像が暗くなっていくものの、十分に複数の波長の光から成る表示画像を視認することができる。なお、占有面積が２０％及び８０％のときの回折効率は、式２より、５０％のものの約３割程度の明るさとなる。
凸部または凹部の占有面積が２０％より小さい、もしくは８０％より大きい場合には、十分な明るさが得られず、十分なアイキャッチ効果を得ることが難しくなる。

また、凸部の高さ、または凹部の深さの最適な値は０．１μｍ以上且つ０．５μｍ以下の範囲であることが好ましい。式２において、ピッチｄ、格子線幅Ｌを一定と仮定した場合、可視光の範囲の波長の光が入射角θ（０°より大きく９０°未満の範囲）で入射すると、回折効率が最も高くなる凸部の高さ、または凹部の深さの値は前記０．１μｍ以上且つ０．５μｍ以下の範囲内にある。なお、式２から、回折効率が最も高くなる条件は、それよりも大きい値であっても繰り返し訪れるが、製造上、凸部の高さまたは凹部の深さは極力浅い方が作製が容易であるのでより浅い値で高い回折効率が得られる０．１μｍ以上且つ０．５μｍ以下の条件が望ましい。

なお、凸部の高さ、または凹部の深さが０．１μｍより浅い場合は製造時の外的要因（機械や環境のコンディションの変動や材料組成のわずかな変化等）により安定して同じ品質のものを作製するのが難しくなり、０．５μｍより深い場合は、細かく深い構造を精密に転写成形するのが難しくなる。

また、第１の領域内に配置される複数の凸部または凹部は、その形状及び面積が各々同一であると、以下のような利点がある。

第１に、複数の凸部または凹部が同一形状であると、凹凸構造の加工が容易になる。第１の領域に設けられる複数の凸部または凹部が形成される原版は、従来のレリーフ型回折格子の作製プロセスと同様に、フォトリソグラフィの工程を利用して作製することができる。電子ビームやレーザー等の荷電粒子ビームによって平面上の基板に塗布された感光性レジストを露光し、現像することで所望の凹凸形状を加工する。このような工程で凹凸形状を加工する際には、荷電粒子ビームの強度や照射時間を調整して構造の高さ（深さ）を制御する。その際、凹凸形状の形状や面積が各々異なっていると、荷電粒子ビームの強度や照射時間を調整しても、均一な高さ（深さ）の構造を得ることが難しくなる。複数の凸部または凹部が同一形状であれば、同一の加工条件で均一な高さ（深さ）の凸部または凹部が得られる。また、フォトリソグラフィの工程だけでなく、先端が微細なダイヤモンドバイト等の切削機器による加工や、エッチングによって金属等の表面を腐食させる工程等によっても実現可能である。

第２に、複数の凸部または凹部が同一形状であると、設計を容易にし、第１の領域の光学特性を安定させることができる。複数の凸部または凹部が同一形状であることで、光学設計や光学シミュレーションをより正確に行うことができるし、安定して高品質な原版を作製できるので、設計と実物との光学性能の差（ずれ）を最小限にとどめることができる。特に、形状が同一であることで回折光以外の光（散乱光などの迷光）の発生を抑えることができ、表示色の彩度の低下を防止することができる。

また、複数の凸部または凹部が任意の方向に対して一定間隔で整然配置されていても、構造の周期性により、迷光の少ない回折光が得られるという利点がある。

複数の凸部または凹部が同一形状であり、且つ、任意の方向に対して一定間隔で整然配置されていると、より彩度の高い色を得ることができる。

一方で、第１の領域内に配置される複数の凸部または凹部の、形状または面積または配置間隔が異なっていることで以下のような利点がある。

第１に、複数の凸部で形状または面積または配置間隔がそれぞれ異なっていることで、異なる形状の構造を互い違いに配置するなど、構造の配置に特定の意味を持たせることができる。凸部または凹部は各々５μｍ以上且つ５０μｍ以下と微小な大きさであるが、光学顕微鏡等を用いて拡大観察した際には、その構造の配置の様子を見ることができる。その際に、正規品を製造した当事者だけが把握している特徴的な形状やその配置が第１の領域内に設けられていれば、その部分を読み取ることで、偽造品との真偽判定をより厳密に行うことができる。偽造する者は見た目の類似性だけでなく、凹凸形状をすべて偽造する必要がでてくるため、偽造品の製造を牽制するのに有効である。

第２に、複数の凸部で形状または面積または配置間隔がそれぞれ異なっていることで作製の難易度は上がるものの、同時に、偽造も難しくなる。

このように、複数の凸部または凹部の形状または面積または配置間隔が異なっていることで、表示体や表示体が貼付された物品の偽造防止効果をさらに高めることができる。なお、図１３は、形状および面積および配置間隔が異なる複数の凸部が形成されている第１の領域の一例である。

表示体１０内に複数の第１の領域がある場合には、各第１の領域毎に凸部の高さ（または凹部の深さ）を変化させることで、領域毎に異なる色を表示することができる。即ち、複数の色の表示が可能な表示体を実現できる。

一方で、１つの第１の領域内において、異なる高さの凸部（または異なる深さの凹部）を複数設けることで、高さ（または深さ）が一定の構造から成る第１の領域では実現が困難で、より再現することの難しい色を実現することができ、表示体の偽造防止効果を一層向上させることができる。

第１の領域に採用可能な凸部または凹部の形状としては、円や、５つ以上の頂点を有する多角形がより望ましい。円や多くの頂点を有する多角形は表示体表面の方位角方向に対してほぼ均等な光学効果を発揮する。そのため、これらの形状を第１の領域に形成することで、表示体を観察する方向や光源の位置が変化した場合でも、比較的安定して同一の表示色が得られやすい。

また、第１の領域内において、凸部または凹部の占有面積は５０％程度であることが望ましい。式２から、凸部または凹部の幅（式２の格子線幅Ｌに相当）はピッチｄの半分であるときに回折効率が最も高くなる。よって、凸部または凹部の占有面積は５０％程度のときが最も明るい表示画像が得られる。

（第２の領域の説明）
次に、第２の領域について説明する。
第２の領域２５は第１の領域１５とはその構造や光学的な性質が異なる領域である。第２の領域２５は第１の領域１５とは異なる凹凸構造が形成されていてもよいし、構造が形成されていない平坦面であってもよい。また、第２の領域２５は表示体１０に複数存在していてもよいし、１つも存在していなくてもよい。

第２の領域２５に採用可能な構造としては、回折格子が挙げられる。回折格子は、図１１の斜視図に示したような線状の凹凸構造（格子線）が繰り返し形成されたものであり、ピッチ０．５〜３μｍ程度、構造の高さ０．１〜０．５μｍ程度が典型的な仕様である。回折格子は回折によって虹色に輝く分光色を射出し、光源の位置や観察者の観察角度など観察条件に応じて、色や絵柄が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、第２の領域２５に採用可能な別の構造として、反射防止構造体が挙げられる。反射防止構造体は、図１４の斜視図に示したような円錐状の構造２６や、角錐状の構造２７が整然配置されたものが典型的であり、前記構造は、可視光の波長以下（例えば４００ｎｍ以下）のピッチで配置され、構造の高さは３００μｍ以上で高いほうがより反射防止機能が高い。前記のような仕様で形成されている反射防止構造体は入射する可視光の反射を防止もしくは低減する機能を有し、観察した際に黒色もしくは暗灰色等に見える。

また、第２の領域２５に採用可能な構造として、光散乱構造体が挙げられる。光散乱構造体は、図１５の斜視図に示したように大きさや形、構造の高さが異なる凹凸形状２７が不規則に複数配置されたものが典型的である。光散乱構造体に入射した光は、四方八方に乱反射し、観察した際には白色または白濁色に見える。

また、第２の領域２５は凹凸構造が形成されていない平坦面であってもよい。第２の領域２５を平坦面とすると、第２の領域２５は光反射層１３によって鏡面のように見える。

第２の領域２５と第１の領域１５を組み合わせることによって目視観察することが可能な画像や意匠を表示することができる。第２の領域には、前述の構造以外の構造を形成してもよい。

（表示体の使用方法）
上述した表示体１０は、例えば、偽造防止用ラベルとして粘着材等を介して印刷物やその外の物品に貼り付けて使用することができる。表示体１０は微細な凹凸構造により表示体の正面方向に複数の波長による色を表示することができ、構造の高さを変えることでその色が変化することから偽造は困難である。このラベルを物品に支持させた場合、真正品であるこのラベル付き物品の偽造又は模造も困難である。

図１６は、偽造防止用ラベルを物品に支持させてなるラベル付き物品の一例を概略的に示す平面図である。図１７は、図１６に示すラベル付き物品のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。

図１６及び図１７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２０を含んでいる。基材２０は、例えば、プラスチックからなる。基材２０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２０上には、印刷層４０が形成されている。基材２０の印刷層４０が形成された面には、上述した表示体１０が例えば粘着層を介して固定されている。表示体１０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２０に固定する。

この印刷物１００は、微細な凹凸構造から成る表示体１０を含んでいる。それゆえ、この印刷物１００の同一品を偽造又は模造することは困難である。しかも、この印刷物１００は、表示体１０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採用することができる。

なお、図１６及び図１７には、表示体１０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１０を含んだ印刷物は、これに限られない。例えば、表示体１０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１０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１０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１０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１６及び図１７に示す印刷物１００では、表示体１０を基材２０に貼り付けているが、表示体１０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１０を紙に漉き込み、表示体１０に対応した位置で紙を開口させてもよい。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１０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１０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。すなわち、印刷層を含んでいない物品に表示体１０を支持させてもよい。例えば、表示体１０は、美術品などの高級品に支持させてもよい。

表示体１０は、偽造防止以外の目的で使用してもよい。例えば、表示体１０は、玩具、学習教材又は装飾品等としても利用することができる。

複数の凸部１６は互いに接触しないように第１の領域１５内に整然配置されている。図５において凸部の直径は約１０μｍとする。また、凸部１６の第１の領域１５内における占有面積は約５０％であり、第１の領域１５内の平坦部１７が残りの約５０％となっている。凸部１６の高さは０．２μｍとする。

ここで、図５の点線Ａや点線Ｂで示した方向について考えると、複数の凸部１６によってピッチ約１４μｍの回折構造が形成されていると見なすことができる。表示体の表面に対して垂直に白色照明光が入射しているとすると、例えば波長６３０ｎｍの光は式１によって角度β≒２．５８°で＋１次回折光として射出される。また、波長５４０ｎｍの光は角度２．２１°、波長４６０ｎｍの光は角度１．８８°となる。他の方向（例えば点線Ｃ）についても、複数の凸部１６の周期性によって式１に基づいて回折光が射出される。このように、入射光の波長と比較して十分に大きいピッチの回折構造からは、入射光の正反射光の射出角（この例の場合０°）と近い値をとる。

また、＋２次回折光についても同様に式１を用いることで、各波長の回折角はそれぞれ波長６３０ｎｍの時、回折光は５．１６°、５４０ｎｍの時は４．４２°、４６０ｎｍの時は３．７７°となる。これらの値も入射光の正反射光の射出角（この例の場合０°）と近い値をとる。

その結果、本実施例の表示体を観察すると、複数の波長成分が混ざり合わさった光が観察できることが確認された。

１０…表示体、１１…光透過層、１３…反射層、１５…第１の領域、１６…凸部、１７…平坦部、２５…第２の領域、２６…反射防止構造体、２７…光散乱構造体、２８…長辺、２９…短辺、３０…ＩＣチップ、４０…印刷層、５０…基材、１００…印刷物、１１１…光透過性基材、１１２…光透過性樹脂層、ｄ…回折格子のピッチ、ＤＬ…＋１次回折光、ＤＬ＿ｒ…＋１次回折光（赤）、ＤＬ＿ｇ…＋１次回折光（緑）、ＤＬ＿ｂ…＋１次回折光（青）、ＧＲ…回折格子、ＩＬ…照明光、ＬＳ…光源、ＮＬ…法線、ＲＬ…０次回折光（正反射光）、α…入射角、β…射出角、β＿ｒ…波長成分Ｒの回折光の射出角、β＿ｇ…波長成分Ｇの回折光の射出角、β＿ｂ…波長成分Ｂの回折光の射出角

Claims (9)

1. 光透過性の基材と、
   前記基材の一方の面側に設けられた凹凸構造形成層と、
   前記凹凸構造形成層の少なくとも一部を被覆する反射層と
   を備えた表示体であって、
   前記凹凸構造形成層は、上面が前記基材面と略平行である複数の凸部、または底面が前記基材面と略平行である複数の凹部と、前記基材面と略並行な平坦部が配置されて構成された領域を少なくとも一つ備えており、
   前記複数の凸部または凹部は、長辺及び短辺の長さがそれぞれ５μｍ以上且つ５０μｍ以下であり、
   隣接する凸部または凹部の平均配置間隔は５μｍ以上且つ５０μｍ以下であり、
   前記領域内における凸部または凹部の占有面積が２０％以上且つ８０％以下であり、
   前記凸部または凹部の高さは、０．１μｍ以上且つ０．５μｍ以下、
   であることを特徴とする表示体。
2. 前記領域内に配置された複数の凸部または凹部の高さが、それぞれ異なることを特徴とする請求項１に記載の表示体。
3. 前記領域内に配置された複数の凸部または凹部の形状及び面積が、同一であることを特徴とする請求項１記載の表示体。
4. 前記領域内に配置された複数の凸部または凹部が、任意の方向に一定間隔で整然配置されていることを特徴とする請求項１記載の表示体。
5. 前記領域内に配置された複数の凸部または凹部の高さ、または形状、または面積、または配置間隔のうち少なくとも一つが、凸部または凹部毎にそれぞれ異なっていることを特徴とする請求項１記載の表示体。
6. 前記複数の凸部または凹部の高さが、領域毎に異なることを特徴とする請求項１に記載の表示体。
7. 前記凸部または凹部の形状が、円または５つ以上の頂点を有する多角形であることを特徴とする請求項１乃至６記載の表示体。
8. 前記領域内における複数の凸部または凹部の占有面積が略５０％であることを特徴とする請求項１乃至７記載の表示体。
9. 請求項１乃至８のいずれか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。