(57)【要約】【課題】透過光と反射光で観察した際に異なる画像を表示させることができる画像表示体および物品を提供することである。【解決手段】光透過層と、この光透過層の一方の面に設けられ、２次元的に配列した複数の凹部及び／又は凸部が設けられた凹凸構造領域と、この凹凸構造領域の少なくとも一部を被覆する反射層とを具備し、凹凸構造領域中の複数の凹部及び／又は凸部が可視光の波長未満の中心間距離で配置され、周期性がなくかつそれらの複数の凹部及び／又は凸部の高さ又は深さがほぼ均一である凹凸構造領域を有し、前記複数の凸部及び／又は凹部の高さ又は深さの異なる凹凸構造領域が少なくとも１つは存在する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過層と、この光透過層の一方の面に設けられ、２次元的に配列した複数の凹部及び／又は凸部が設けられた凹凸構造領域と、この凹凸構造領域の少なくとも一部を被覆する反射層とを具備し、凹凸構造領域中の複数の凹部及び／又は凸部が可視光の波長未満の中心間距離で配置され、周期性がなくかつそれらの複数の凹部及び／又は凸部の高さ又は深さがほぼ均一である凹凸構造領域を有し、前記複数の凸部及び／又は凹部の高さ又は深さの異なる凹凸構造領域が少なくとも１つは存在することを特徴とする画像表示体。
【請求項２】
前記凹凸構造領域は、あらかじめ用意された画像の濃淡に対応した複数の凸部及び／又は凹部の高さ又は深さの凹凸構造が配置されていることを特徴とする請求項１記載の画像表示体。
【請求項３】
前記凹凸構造領域の複数の凸部及び／又は凹部の高さ又は深さの１つ当たりの表面積が、複数の凸部及び／又は凹部の高さ又は深さの異なる領域の凹凸構造領域の表面積と比較して、１０％以上の相違があることを特徴とする請求項１または請求項２記載の画像表示体。
【請求項４】
前記複数の凸部及び／又は凹部の中心間距離が２００ｎｍ以上５００ｎｍ未満であり、前記複数の凸部及び／又は凹部の高さ又は深さが２００ｎｍ以上５００ｎｍ未満であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の画像表示体。
【請求項５】
前記反射層の平坦面における層厚が３０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の画像表示体。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれかに記載の画像表示体を具備したことを特徴とする物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偽造防止などで用いられる観察条件によって見え方が変化する画像表示体に関するものであり、特に透過光や反射光の観察で画像が変化するような画像表示体およびこの画像表示体を備えた物品に関する。
【背景技術】
【０００２】
商品券や小切手等の有価証券類やクレジットカードやキャッシュカード、ＩＤカード等のカード類、パスポートや免許証等の証明書類の偽造防止を目的として、通常の印刷物とは異なる視覚効果をもつ画像表示体を転写箔やステッカ等の形態にして、前記証券類やカードなどの証明書類の表面に貼付、圧着するなどして設けられている。また、有価証券類や証明書類以外の物品においても偽造品の流通が社会問題化しており、そのような物品についても同様の偽造防止技術を適用する機会が多くなってきている。
【０００３】
偽造防止技術としては、マイクロ文字、特殊発光インキ、透かし、回折格子、ホログラムなどがある。この偽造防止技術は大きく２つに分けることができる。１つは、簡易な機器や測定装置などの検証機を使用して真偽を判別する偽造対策で、もう１つは、肉眼で容易に真偽判定が可能な偽造対策である。
【０００４】
偽造防止技術として、電子線描画装置（ＥＢ装置）で様々な微細構造を作製し、目視で類似技術と差別化できるセキュリティデバイスの開発が行われている。もっとも一般的なセキュリティデバイスとして、表面レリーフタイプの回折格子（たとえば、特許文献１参照）がある。
【０００５】
回折格子は、一般の印刷物に比べて構造が複雑で、高い微細加工技術がないと作製が困難であった。しかし、最近は回折格子と類似したものが流通してきており、回折格子の偽造防止効果が薄れてきている。
【０００６】
よって、回折格子に変わる新しい光学特性を有する偽造防止性の優れたセキュリティデバイスの提供が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２９５７４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、透過光と反射光で観察した際に異なる画像を表示させることができる画像表示体および物品を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の請求項１に係る画像表示体は、光透過層と、この光透過層の一方の面に設けられ、２次元的に配列した複数の凹部及び／又は凸部が設けられた凹凸構造領域と、この凹凸構造領域の少なくとも一部を被覆する反射層とを具備し、凹凸構造領域中の複数の凹部及び／又は凸部が可視光の波長未満の中心間距離で配置され、周期性がなくかつそれらの複数の凹部及び／又は凸部の高さ又は深さがほぼ均一である凹凸構造領域を有し、前記複数の凸部及び／又は凹部の高さ又は深さの異なる凹凸構造領域が少なくとも１つは存在することを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項２に係る画像表示体は、前記凹凸構造領域は、あらかじめ用意された画像の濃淡に対応した複数の凸部及び／又は凹部の高さ又は深さの凹凸構造が配置されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項３に係る画像表示体は、前記凹凸構造領域の複数の凸部及び／又は凹部の高さ又は深さの１つ当たりの表面積が、複数の凸部及び／又は凹部の高さ又は深さの異なる領域の凹凸構造領域の表面積と比較して、１０％以上の相違があることを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項４に係る画像表示体は、前記複数の凸部及び／又は凹部の中心間距離が２００ｎｍ以上５００ｎｍ未満であり、前記複数の凸部及び／又は凹部の高さ又は深さが２００ｎｍ以上５００ｎｍ未満であることを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項５に係る画像表示体は、前記反射層の平坦面における層厚が３０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項６に係る物品は、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の画像表示体を具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の請求項１に係る画像表示体によれば、凹凸構造領域は光吸収として作用するため、正面から観察すると黒色又は灰色で観察される。また、凹凸構造の配置には周期性がないので回折光が発生することがなく、凹凸構造領域毎で凹凸構造の高さ又は深さが異なるので凹凸構造の表面積が変化する。すなわち、凹凸構造の高さ又は深さによって蒸着膜厚をコントロールすることができ、透過光量も制御することができる。
【００１６】
本発明の請求項２に係る画像表示体によれば、凹凸構造領域はあらかじめ用意された画像の濃淡に対応した深さ又は高さの凹凸構造が配置されている。用意された画像に対応した深さ又は高さの凹凸構造を配置することで、透過観察を行った場合に用意した画像を表示することが可能である。
【００１７】
本発明の請求項３に係る画像表示体によれば、凹凸構造領域の単位面積あたりの表面積が、他の凹凸構造領域の単位面積あたりの表面積と比較して、１０％以上の相違がある。よって、透過観察した場合に深さ又は高さが異なる凹凸構造領域を明確に判別することが容易になる。
【００１８】
本発明の請求項４に係る画像表示体によれば、複数の凸部及び／又は凹部の中心間距離が２００ｎｍ以上５００ｎｍ未満であり、前記複数の凸部及び／又は凹部の高さ又は深さが２００ｎｍ以上５００ｎｍ未満である。このように、複数の凸部及び／又は凹部の高さを制御することで低反射膜を実現できる。
【００１９】
本発明の請求項５に係る画像表示体によれば、反射層の平坦面における膜厚が３０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。この条件にて反射層を成形することで、凹凸構造による光透過性機能と低反射性を両立することが可能である。
【００２０】
本発明の請求項６に係る物品によれば、反射観察と透過観察でデザインが変化することで真偽判定ができるので、高い偽造防止効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施形態に係る画像表示体の構成を示す模式的に示す平面図。
【図２】図１におけるＩ−Ｉ線に沿った縦断側面図。
【図３】実施形態に係る第１凹凸構造領域に採用可能な構造の一例を拡大して示す斜視図。
【図４】実施形態に係る第２凹凸構造領域に採用可能な構造の一例を拡大して示す斜視図。
【図５】図４に示す第２凹凸構造領域の平面図。
【図６】実施形態に係る第３凹凸構造領域に採用可能な構造の一例を拡大して示す斜視図。
【図７】図６に示す第３凹凸構造領域の平面図。
【図８】金属薄膜層の膜厚と反射率、透過率の関係を示す図。
【図９】実施形態に係る第１凹凸構造領域が回折光を射出する様子を概略的に示す図。
【図１０】実施形態に係る第２凹凸構造領域が回折光を射出する様子を概略的に示す図。
【図１１】実施形態に係る反射層の一例を示した断面図。
【図１２】画像表示体に照明光を入射させ第１凹凸構造領域からの回折光を観察した様子を示す模式図。
【図１３】画像表示体に照明光を入射させ第２凹凸構造領域からの回折光を観察した様子を示す模式図。
【図１４】画像表示体に対し観察者の反対側から照明光を入射させ透過光を観察した様子を示す模式図。
【図１５】偽造防止用ストライプ転写箔を支持させてなるカードの一例を模式的に示す平面図。
【図１６】図１５におけるＩＩ−ＩＩ線に沿った縦断側面図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。  
図１は、本発明の実施形態に係る画像表示体の構成を示す模式図であり、図２は、図１のＩ−Ｉ線に沿った縦断側面図である。画像表示体１０は、少なくとも光透過層１１および反射層１３、接着層１５を含んでいる。図２に示す例では、光透過層１１側を前面側（観察者側）とし、接着層１５側を背面側としている。
【００２３】
光透過層１１と反射層１３との界面は、２次元的に配列した複数の凹部及び／又は凸部が設けられた凹凸構造領域１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄと平坦領域１２ｅとを備えている。また、接着層１５は、反射層１３上に形成されている。
【００２４】
光透過層１１は、表面の汚れや傷などから凹凸構造を保護し、これにより、画像表示体１０の視覚効果を長期にわたって保つ効果を果たす。さらに、光透過層１１は、凹凸構造を露出させないことにより、複製を困難にしている。
【００２５】
光透過層１１の構成材料としては、たとえば、光透過性を有する樹脂を使用することができる。光透過性を有する樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネイト、酢酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、酢酸プロピオン酸セルロース、ニトロセルロース、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリルスチレン共重合体、塩化ビニル、ポリメタクリル酸メチルなどの熱可塑性樹脂やポリイミド、ポリアミド、ポリエステルウレタン、アクリルウレタン、エポキシウレタン、シリコーン、エポキシ、メラミン樹脂などの熱硬化性樹脂、及び紫外線又は電子線硬化性の、各種アクリルモノマー、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレートなどのオリゴマー、アクリル基やメタクリル基などを有するアクリルやエポキシ及びセルロース系樹脂などの反応性ポリマーが使用可能である。
【００２６】
光透過層１１には、表面強度や凹凸構造の形成し易さなどを考慮して、２層以上の構成を採用してもよい。また、反射層１３の構成材料として金属を使用した場合、それに由来する金属光沢色を異なる色に変えるために、この光透過層１１に染料や顔料などを混ぜ、この染料や顔料に特定の波長の光を吸収させるようにすることも可能である。
【００２７】
反射層１３は、凹凸構造が設けられた界面の反射率を高める役割を果たす。この反射層１３の構成材料としては、たとえば、アルミニウム、銀、錫、クロム、ニッケル、銅、金及びそれらの合金などの金属材料を使用することができる。また、反射層１３は、誘電体材料などの、光透過層１１の構成材料とは屈折率が異なる材料からなるものであってもよい。
【００２８】
反射層１３は、単層に限られず、多層であってもよい。そして、この反射層１３は金属および酸化チタンや硫化亜鉛のような酸化物などを用い、真空製膜法を利用して形成することができる。真空製膜法としては、真空蒸着法、スパッタリング法などが適用できる。
【００２９】
接着層１５は、画像表示体１０を偽造防止対策を施したい物品に取り付けるために設けられている。この接着層１５は、画像表示体１０と偽造対策を施したい物品との間の接着強度や物品の接着面の平滑性などを考慮して、２層以上の構成であってもよい。
【００３０】
なお、図２には、光透過層１１側から画像表示体１０を観察する構成のものを描いているが、反射層１３側から画像表示体１０を観察する構成を採用することもできる。
【００３１】
次に、光透過層１１と反射層１３との界面部に設けられている凹凸構造について説明する。第１界面部における第１凹凸構造領域１２ａと第２界面部における第２凹凸構造領域１２ｂと第３界面部における第３凹凸構造領域１２ｃ、第４界面部における第４凹凸構造領域１２ｄは、前述したように、凹部及び／又は凸部を有している。より具体的には、第１凹凸構造領域１２ａは回折構造となっており、第２凹凸構造領域１２ｂは光吸収および回折構造となっており、第３、４凹凸構造領域１２ｃ、１２ｄは光吸収構造となっている。
【００３２】
図３は、図１および図２に示す画像表示体１０の第１凹凸構造領域１２ａの回折構造として採用可能な構造の一例を拡大して示している。図４は、図１および図２に示す画像表示体１０の第２凹凸構造領域１２ｂの光吸収および回折構造として採用可能な構造の一例を拡大して示している。図５は、図４の第２凹凸構造領域１２ｂの平面図を示している。
【００３３】
図６は、第３凹凸構造領域１２ｃまたは第４凹凸構造領域１２ｄの光吸収構造として採用可能な構造の一例を拡大して示している。図７は、図６の第３凹凸構造領域１２ｃまたは第４凹凸構造領域１２ｄの平面図を示している。ここでは、第３、４凹凸構造領域１２ｃ、１２ｄを同じ図で説明を行っているが、実際には凹凸構造の高さ又は深さが異なっている。
【００３４】
第１凹凸構造領域１２ａには、図３にも示すように、複数の溝１４ａを配置してなるレリーフ型回折格子が設けられている。この溝１４ａの中心間距離は、たとえば、５００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内にある。また、溝１４ａの深さは、たとえば、１００ｎｍｍ〜１０００ｎｍの範囲内にあり、典型的には１００ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内にある。
【００３５】
なお、用語「回折格子」は、自然光などの照明光を照射することにより回折波を生じる構造を意味し、複数の溝１４ａを平行かつ等間隔に配置する通常の回折格子に加え、ホログラムに記録された干渉縞も包含することとする。また、溝１４ａまたは溝１４ａに挟まれた部分を「格子線」と呼ぶこととする。
【００３６】
第２凹凸構造領域１２ｂには、図４にも示すように、複数の凹部又は凸部１４ｂが設けられている。これら凹部又凸部１４ｂは、前述した溝１４ａの中心間距離と比較してより小さい中心間距離で２次元的に配置されている。各凹部又は凸部１４ｂは、順テーパ形状を有している。凹部又は凸部１４ｂの深さ又は高さは、２００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内にある。また、図４に示すように、中心間距離Ｄ１で凸部１４ｂがＸ軸およびＹ軸に平行して周期的に配列している。図４には典型的な凸部１４ｂを配列した例を示しており、Ｘ軸とＹ軸が４５度の角度で交差する直線と平行に配列されていてもよい。
【００３７】
第２凹凸構造領域１２ｂの中心間距離Ｄ１は、２００ｎｍ〜５００ｎｍである。一般的には、凹凸構造領域１２ｂの中心間距離Ｄ１が小さくなるに伴って明度および彩度が低下し、より黒い表示が可能となり、中心間距離Ｄ１が大きくなるに伴って輝度が上昇し、暗灰色に知覚されるような構造となる。
【００３８】
また、凹凸構造１４ｂの高さが高い方がより黒色表示が可能となり、高さが小さくなるに伴って輝度が上昇し、暗灰色に知覚されるようになる。典型的には凹凸構造の高さは、中心間距離Ｄ１の１／２以上とすることが望ましい。具体的には、中心間距離Ｄ１が５００ｎｍであった場合、凹凸構造の高さを２５０ｎｍ以上とすることで暗灰色の表示が可能となり、さらに、中心間距離Ｄ１よりも大きい５００ｎｍ以上の高さとすることでより黒い表示が可能となる。
【００３９】
しかし、中心間距離が短くなる又は凹凸構造の高さが高くなると、凹凸構造を成形することが困難になるため、中心間距離Ｄ１を２００ｎｍ以上、高さを５００ｎｍ以下としている。また、中心間距離Ｄ１が長くなる又は凸部の高さが低くなると、黒色または暗灰色の表示が困難となるため、中心間距離Ｄが５００ｎｍ以下、凸部の高さが２００ｎｍ以上としている。
【００４０】
第３凹凸構造領域１２ｃには、図６にも示すように、周期性のない複数の凹部又は凸部１４ｃが設けられている。これら凹部又凸部１４ｃは、前述した溝１４ａの最小中心間距離と比較してより小さい中心間距離で２次元的にランダムに配置されている。各凹部又は凸部１４ｃは、順テーパ形状を有している。凹部又は凸部１４ｃの深さ又は高さは、典型的には２００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内にある。
【００４１】
第３凹凸構造領域１２ｃは、凹凸構造１４ｃが２次元的にランダム配置されている。よって、凹凸構造１４ｃの中心間距離Ｄ２やＤ３はそれぞれ異なっており、その長さは２００〜５００ｎｍである。第３凹凸構造領域１２ｃの平均中心間距離Ｄ’が小さくなるに伴って明度及び彩度が低下し、より黒い表示が可能となり、平均中心間距離Ｄ’が大きくなるに伴って輝度が上昇し、暗灰色に知覚されるような構造となる。ここで、平均中心間距離とは、１ミリ平方センチメートル辺りにある凸部の隣り合う凸部間距離を平均化したものである。
【００４２】
また、凹凸構造１４ｃの高さが高い方がより黒色表示が可能となり、高さが小さくなるに伴って輝度が上昇し、暗灰色に知覚されるようになる。典型的には、凹凸構造の高さは、平均中心間距離Ｄ’の１／２以上とすることが望ましい。具体的には、平均中心間距離Ｄ’が５００ｎｍであった場合、凹凸構造の高さを２５０ｎｍ以上とすることで暗灰色の表示が可能となり、さらに、平均中心間距離Ｄ’よりも大きい５００ｎｍ以上の高さとすることでより黒い表示が可能となる。
【００４３】
しかし、平均中心間距離Ｄ’が短くなる又は凹凸構造の高さが高くなると、凹凸構造を成形することが困難になるため、平均中心間距離Ｄ’を２００ｎｍ以上、高さを５００ｎｍ以下としている。また、平均中心間距離Ｄ’が長くなる又は凸部の高さが低くなると、黒色又は暗灰色の表示が困難となるため、平均中心間距離Ｄ’を５００ｎｍ以下、凸部の高さを２００ｎｍ以上としている。
【００４４】
第４凹凸構造領域１２ｄは、第３凹凸構造領域１２ｃと凹凸構造の高さ又は深さが異なるだけなので、説明を省略する。凸部の高さは、第３凹凸構造領域１２ｃの凸部と第４凹凸構造領域１２ｄの凸部の表面積を比較して１０％以上の違いがある。このように設定することで、画像表示体１０を透過観察した場合に、第３、４凹凸構造領域１２ｃ、１２ｄを透過した光の違いを肉眼で判別することができる。
【００４５】
上述したように、第２、３、４凹凸構造領域１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの凹凸構造が順テーパ形状をしている。テーパ形状としては、たとえば、半紡錘形状、円錐及び角錐などの錐体形状、切頭円錐および切頭角錐などの切頭錐体形状などがあげられる。凹凸構造１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの側面は、傾斜面のみで構成されていてもよく、階段状であってもよい。
【００４６】
凹凸構造１４ｂ、１４ｃ、１４ｄのテーパ形状は、凹凸構造領域１２ｂ、１２ｃ、１２ｄに入射する光の反射率を小さくするのに役立つ。なお、原版を利用して凹凸構造１４ｂ、１４ｃ、１４ｄを形成する場合、テーパ形状は、光透過層から原版の取り外しを容易にし、生産性の向上に寄与する。
【００４７】
凹凸構造１４ｂ、１４ｃ、１４ｄはテーパ形状を有している。このような構造を採用した場合、平均中心間距離が十分に短ければ、Ｚ方向に連続的に変化した屈折率を有していると見なすことができる。
【００４８】
したがって、画像表示体１０のうち凹凸構造領域１２ｂ、１２ｃ、１２ｄに対応した部分は、その略法線方向から反射観察した場合に、たとえば、黒色または暗灰色を表示する。ここで、反射観察とは、一般に上方に配置した光源から画像表示体の表面に光を照射し、画像表示体の表面からの反射光によって画像表示体表面の様子を観察する場合のことをいう。
【００４９】
なお、ここでの「黒色」は、画像表示体１０のうち凹凸構造領域１２ｂ、１２ｃ、１２ｄに略法線方向から光を照射し、正反射光の強度を測定したときに、波長が４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲内にある全ての光成分について反射率が１０％以下であることを意味し、「暗灰色」は、画像表示体１０のうち凹凸構造領域１２ｂ、１２ｃ、１２ｄに略法線方向から光を照射し、正反射光の強度を測定したときに、波長が可視光の波長である４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲内にある全ての光成分について反射率が約２５％以下であることを意味する。
【００５０】
これらの凹凸構造を光透過層１１と反射層１３との界面部に設けるにあたっては、ニッケル電鋳法などでニッケル原版を作製し、作製した原版を所定のフィルム上に圧着させることによって、フィルム上に微細回折格子を形成する。
【００５１】
第５界面部は、平坦領域部１２ｅである。本発明においては、場合によっては、第３凹凸構造領域１２ｃと第４凹凸構造領域１２ｄ以外の、上述したような第１凹凸構造領域１２ａおよび第２凹凸構造領域１２ｂ、平坦領域１２ｅは、省略することができる。
【００５２】
要するに、本発明に係る画像表示体１０は、複数の凹部又は凸部１４ｃと１４ｄが設けられた第３凹凸構造領域１２ｃと第４凹凸構造領域１２ｄを少なくとも含んでいる。上記の通り、凹部又は凸部１４ｃは、回折格子を形成している溝１４ａの最小中心間距離と比較してより小さい中心間距離で２次元的に配置されている。すなわち、この画像表示体１０は、回折格子を形成している溝１４ａと比較して、より微細な構造を含んでいる。
【００５３】
このような構成になる画像表示体１０からは、上述したような構成の微細構造を正確に解析することは困難である。そして、たとえ、このような画像表示体１０から前述のような微細構造を解析できたとしても、この微細構造を含んだ画像表示体１０の偽造または模造は難しい。回折格子の場合、レーザ光などを利用した光学的複製方法によって干渉縞として構造をコピーされることがあるが、第３，４凹凸構造領域１２ｃ、１２ｄの微細構造は複製が困難である。
【００５４】
また、この画像表示体１０は、特殊な視覚効果を有している。すなわち、第１凹凸構造領域１２ａは、波長分散を伴う回折光を生じ、視点位置により七色にカラーシフトして見え、回折格子が形成された通常の界面として認識される。
【００５５】
一方、画像表示体１０に対する垂線方向周辺の通常の観察領域では、第２凹凸構造領域１２ｂ、第３凹凸構造領域１２ｃおよび第４凹凸構造領域１２ｄは黒色表示される。一見すると、偽造または模造を試みる者は、第２凹凸構造領域１２ｂに先の微細構造が存在していること自体を認識することが難しい。
【００５６】
また、深い角度での回折光の表現は、第２凹凸構造領域１２ｂのみで可能で、垂線方向からのデザイン表現だけでなく、深い角度からのデザイン表現ができるようになり、さらに構造が複雑となっていて、偽造団にとっても構造を推測することが非常に困難になる。
【００５７】
また、第２、第３、第４界面部は、第５界面部や第１界面部と比較して表面積が多いため、反射層１３を例えば蒸着にて行った場合に、平坦領域１２ｅと凹凸構造領域の膜厚に違いを生み出すことが可能である。よって、第５界面部と第２、第３、第４界面部を透過観察すると透過光に違いが生じる。ここで透過観察とは、一般に反射層側に配置した光源から画像表示体に光を照射し、画像表示体表面からの透過光によって画像表示体表面の様子を観察する場合のことをいう。
【００５８】
平坦な基材に反射層を成形して光の透過率、反射率を測定した結果を図８に示す。たとえば、中心間距離が４００ｎｍで、高さが２００ｎｍの凹凸構造に金属を蒸着した場合には、平坦部に形成される膜厚の約２０％の膜厚が成形される。
【００５９】
反射層１３は、光学特性から５０〜２００ｎｍ程度が好ましい。平坦部の反射層の膜厚が３０ｎｍより薄い場合には、平坦な基材に蒸着した場合の反射率が５０％以下になり、凹凸構造との透過観察した場合に明確な判別がしにくくなる。また、平坦部の反射層の膜厚が２００ｎｍ以上の場合には、凹凸構造の中心間距離が２００ｎｍ、高さ又は深さが２００ｎｍのときに凹凸構造領域の反射層膜厚が９０ｎｍに達するため、透過観察での透過光が確認できなくなってしまう。そのため、反射層１３の膜厚を３０〜２００ｎｍに設定している。
【００６０】
透過観察による透過光の波長は、反射層１３の膜厚によってコントロールすることができる。第２凹凸構造領域１２ｂの場合には、規則性を持って凹凸構造が配列されているため、反射層１３の膜厚をほぼ均一にできる。よって、透過光の波長をコントロールすることができるが、白色を表現することは困難である。
【００６１】
一方、第３、第４凹凸構造領域１２ｃ、１２ｄは、凹凸構造が不規則に配列されているため、反射層１３の膜厚が凹凸構造領域内で変化する。そのため、白色表現をすることができる。さらに、第３、第４凹凸構造領域１２ｃ、１２ｄは、高さ又は深さが異なる。よって、反射層１３の平均膜厚に違いを生じさせることができ、透過光量をコントロールできる。透過観察時の観察できる波長については、後述で説明する。
【００６２】
さらに、第２、第３、第４凹凸構造領域１２ｂ、１２ｃ、１２ｄは、凹凸構造によって反射層１３の膜厚および透過光の波長をコントロールするため、反射観察した場合と透過観察した場合の領域が一致する。  
したがって、この画像表示体１０を偽造防止媒体として使用すると、高い偽造防止効果を奏することができる。
【００６３】
この画像表示体１０の視覚効果について、さらに詳細に説明する。まず、第１凹凸構造領域１２ａの凹凸構造に起因した視覚効果について説明する。回折格子を照明すると、回折格子は入射光である照明光の進行方向に対して特定の方向に強い回折光を射出する。
【００６４】
最も代表的な回折光は、１次回折光である。１次回折光の射出角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、下記等式（１）から算出することができる。  
ｄ＝λ／（ｓｉｎα−ｓｉｎβ）  …（１）
この等式（１）において、ｄは回折格子の格子定数を表し、λは入射光および回折光の波長を表している。また、αは０次回折光、すなわち、透過光または正反射光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、入射角とはＺ軸に対して対称な関係である（反射型回折格子の場合）。なお、α、βはＺ軸から時計回りの方向を正方向とする。
【００６５】
上記等式（１）から明らかなように、１次回折光の射出角βは、波長λに応じて変化する。すなわち、回折格子は、分光器としての機能を有している。したがって、照明光が白色光である場合、回折格子の格子線に垂直な面内で観察角度を変化させると、観察者が知覚する色が変化する。
【００６６】
また、ある観察条件のもとで観察者が知覚する色は、格子定数ｄに応じて変化する。たとえば、回折格子は、その法線方向に１次回折光を射出するとする。すなわち、１次回折光の射出角βは０°であるとする。そして、観察者は、この１次回折光を知覚するとし、このときの０次回折光の射出角をαＮとすると、等式（１）は、下記等式（２）へと簡略化することができる。
【００６７】
ｄ＝λ／ｓｉｎαＮ  …（２）
この等式（２）から明らかなように、観察者に特定の色を知覚させるには、その色に対応した波長λと照明光の入射角｜αＮ｜と格子定数ｄとを、それらが上記等式（２）に示す関係を満足するように設定すればよい。たとえば、波長が４００ｎｍ乃至７００ｎｍの範囲内にある全ての光成分を含んだ白色光を照明光として使用し、照明光の入射角｜αＮ｜を４５°とし、さらに、空間周波数（格子定数の逆数）が１０００本／ｍｍ乃至１８００本／ｍｍの範囲内で分布している回折格子を使用するとする。この場合、回折格子をその法線方向から観察すると、空間周波数が約１６００本／ｍｍの部分は青く見え、空間周波数が約１１００本／ｍｍの部分は赤く見える。
【００６８】
なお、回折格子は、空間周波数が小さいほうが形成し易い。そのため、通常の画像表示体では、回折格子の大多数は、空間周波数が５００本／ｍｍ乃至１６００本／ｍｍの回折格子とする。
【００６９】
このように、或る観察条件のもとで観察者が知覚する色は、回折格子の格子定数ｄ（または、空間周波数）で制御することができる。そして、先の観察条件から観察角度を変化させると、観察者が知覚する色は変化する。
【００７０】
上記の説明では、光が格子線に垂直な面内で進行することを仮定している。この状態から回折格子をその法線の周りで回転させると、一定の観察方向に対して、この回転角度に応じて格子定数ｄの実効値が変化する。その結果、観察者が知覚する色が変化する。逆に言えば、格子線の方位のみが異なる複数の回折格子を配置した場合、それらの回折格子に異なる色を表示させることができる。また、回転角度が十分に大きくなると、一定の観察方向からは回折光が認識できなくなり、回折格子が無い場合と同様に認識される。
【００７１】
また、回折格子を構成している溝１４ａの深さを大きくすると、回折効率が変化する（照明光の波長などにも依存）。そして、後で説明する画素に対する回折格子の面積比を大きくすると、回折光の強度はより大きくなる。
【００７２】
したがって、第１凹凸構造領域１２ａにおいて、凹部又は凸部１４ａが所定の配列パターンで配列されてなる画素の複数個が配置されている場合、それらの画素の一部と他の一部とで、溝１４ａの空間周波数及び／又は方位を異ならしめると、それらの画素に異なる色を表示させることができ、また、観察可能な条件を設定することができる。
【００７３】
そして、第１凹凸構造領域１２ａを構成している画素の一部と他の一部とで、溝１４ａの深さ及び／又は画素に対する回折格子の面積比の少なくとも１つを異ならしめると、それらの画素の輝度を異ならしめることができる。それゆえ、これらを利用することにより、第１凹凸構造領域１２ａに、フルカラー像および立体像などの像を表示させることができる。
【００７４】
なお、ここで言う「像」は、色及び／又は輝度の空間的分布として観察できるものを意味する。「像」は、写真、図形、絵、文字、記号などを包含している。
【００７５】
図１２に、画像表示体１０に光源３０２からの照明光３０４を入射させ、第１凹凸構造領域１２ａからの回折光３０５を観察者３０３が観察した様子を示している。第２、第３、第４凹凸構造領域１２ｂ、１２ｃ、１２ｄからの回折光は、第１凹凸構造領域１２ａと射出条件が異なるため、観察することはできない。
【００７６】
次に、第２凹凸構造領域１２ｂの凹凸構造に起因した視覚効果について説明する。図９は、第１凹凸構造領域１２ａが回折光を射出する様子を概略的に示し、図１０は、第２凹凸構造領域１２ｂが回折光を射出する様子を概略的に示している。図９および図１０において、３１ａ，３１ｂは照明光を示し、３２ａ，３２ｂは正反射光または０次回折光を示し、３３ａ，３３ｂは１次回折光を示している。
【００７７】
上記の通り、第２凹凸構造領域１２ｂに設けられた複数の凹部又は凸部１４ｂは、第１凹凸構造領域１２ａに設けられた溝１４ａの最小中心間距離、すなわち、回折格子の格子定数と比較してより小さい中心間距離で２次元的に配置されている。また、凹部又は凸部１４ｂが規則的に配列している。そのため、第２凹凸構造領域１２ｂが回折光３３ｂを射出したとしても、観察者は、この回折光３３ｂと、これと同じ波長を有する第１凹凸構造領域１２ａからの回折光３３ａとを同時に知覚することはない。
【００７８】
そして、回折格子の格子定数と凹部又は凸部１４ｂの中心間距離との差が十分に大きければ、波長の如何に拘らず、観察者は、第１凹凸構造領域１２ａからの回折光３３ａと第２凹凸構造領域１２ｂからの回折光３３ｂとを同時に知覚することはない。すなわち、この場合、観察者は、第１凹凸構造領域１２ａからの回折光３３ａを視認可能な観察角度範囲で、第２凹凸構造領域１２ｂからの回折光３３ｂを視認することはない。
【００７９】
また、第２凹凸構造領域１２ｂからの１次回折光３３ｂの射出角が−９０°よりも大きければ、画像表示体１０の法線方向と観察方向とがなす角度を適宜設定することにより、観察者は、第２凹凸構造領域１２ｂからの１次回折光３３ｂを知覚することができる。それゆえ、この場合、第２凹凸構造領域１２ｂが単なる黒色印刷層とは異なることを、目視により確認することができる。
【００８０】
図１３に、画像表示体１０に光源３０２からの照明光３０４を入射させ、第２凹凸構造領域１２ｂからの回折光３０６を観察者３０３が観察した様子を示している。空間周波数が第１凹凸構造領域１２ａと比較して高いため、回折光３０６は画像表示体１０に対して急な角度で射出される。第３、第４凹凸構造領域１２ｃ、１２ｄは、凹凸構造に周期性がないため回折光を射出しない。
【００８１】
次に、第２凹凸構造領域１２ｂを透過する光の挙動について説明する。凹凸構造部１４ｂは、図１１に示す光学薄膜３０による干渉フィルタに類似する作用を有し、反射や干渉を繰り返すことで特定の波長の光を強めたり弱めたりすることが可能である。光学薄膜３０に角度θで入射する入射光３０４の一部は各層の表面で反射し、光源３０２がある側に反射していくが、透過光となって光源３０２とは反対側の面に進行する光も存在する。
【００８２】
光学薄膜３０を透過していく光の波面は、光学薄膜３０の内部で反射を偶数回繰り返した後に透過していく光の波面を重畳したものとなる。各波面に位相差がないときに、最大の透過光が得られ、その際の光学距離の差は波長の整数倍となり、次式（３）が成立する。  
ｍλ＝２×ＴＯ×ｃｏｓθ  …（３）
ここで、ｍは次数であり、ＴＯは光学的距離である。ＴＯは、物理的な距離に加え、光が伝搬する媒質の屈折率が考慮される。光学薄膜３０の膜厚をＤ、屈折率をｎとするとＴＯ＝ｎＤが成り立つ。このとき、他の波長では各波面で打ち消し合う干渉が起こるため、光源３０２とは反対側の面にはほとんど透過しなくなる。これは、薄膜の光学的距離を制御することで、光源とは反対側の面に透過する光の波長を制御することが可能となることを意味している。
【００８３】
第２凹凸構造領域１２ｂの凹凸構造１４ｂの中心間距離Ｄ１を変化させることで、光透過層１１や反射層１３の入射光に対する光学的距離を変化させることができるため、第２凹凸構造領域１２ｂは、光学薄膜３０のように、特定の角度からの入射光に対して特定の波長の光を光源とは反対側の面に透過光として射出することが可能となる。
【００８４】
すなわち、第２凹凸構造領域１２ｂに設ける凹凸構造１４ｂの中心間距離Ｄ１を変化させることで白色光３０２の入射に対し、たとえば、赤や緑、青などの特定の波長の光を透過光として射出し得る。この現象は中心間距離ではなく、凹凸構造１４ｂの高さ又は深さを変化させた場合にも同様の効果を得ることが可能である。
【００８５】
図１４に、画像表示体１０に対し観察者３０３の反対側から光源３０２からの照明光３０４を入射させ透過光３０７を観察した様子を示している。第１凹凸構造領域１２ａは透過光３０７を確認できないのに対して、第２、第３、第４凹凸構造領域１２ｂ、１２ｃ、１２ｄは透過光３０７を観察することができる。また、第２、第３、第４凹凸構造領域１２ｂ、１２ｃ、１２ｄは、上記に示した光学薄膜３０の膜厚が違うため、異なる色の透過光３０７を観察することができる。
【００８６】
次に、第３凹凸構造領域１２ｃの凹凸構造に起因した視覚効果について説明する。上述したように第３凹凸構造領域１２ｃは、凹凸構造１４ｃが不規則に配列されている。そのため、第２凹凸構造領域１２ｂのような回折光が射出されることはない。しかし、第３凹凸構造領域１２ｃを透過する光の挙動が異なるため説明する。
【００８７】
局所的に考えると、第３凹凸構造領域１２ｃも第２凹凸構造領域１２ｂと同様に光学薄膜３０による干渉フィルタに類似する作用を有する。しかし、第３凹凸構造領域１２ｃは、凹凸構造１４ｃが不規則に配列されているため、上述した光学的距離がそれぞれの場所で異なる。すなわち、色々な波長が重ね合わされるので、照明に白色光源を用いて透過観察すると、光源と同色の白色光を観察できる。また、第３凹凸構造領域１２ｃは、透過前後の照明光の色が同一である。よって、凹凸構造により膜厚をコントロールすることで、同一色での諧調表現が可能である。
【００８８】
反射層１３を金属材料からなるものとする場合、以下に示すような部分的に金属除去する方法を採用することで、さらなる偽造防止効果向上を図ることが可能となる。次に、この部分金属除去方法について説明する。
【００８９】
第１の方法は、水洗インキを基材上にネガパターンで印刷しておき、その上から蒸着やスパッタリングを用いて全面に金属反射層を形成した後、印刷されている部分を水で洗い流すことにより、その上の金属反射層を取り除くことにより、パターンを形成する水洗シーライト加工である。
【００９０】
第２の方法は、金属反射層上にマスク剤をポジパターンで印刷し、マスク剤で印刷されていない部分を腐食剤で腐食させることにより、パターンを形成するエッチング加工である。
【００９１】
第３の方法は、金属反射層の内、除去したい部分に強いレーザを当てて金属反射層を選択的に破壊することにより、パターンを形成するレーザ加工である。
【００９２】
上述したような構成に係る画像表示体１０は、たとえば、偽造防止効果を有するシールラベル、スレッド、ストライプ転写箔、スポット転写箔などとして使用することができる。この画像表示体１０は偽造または模造が困難であるため、この画像表示体１０を物品に支持させた場合、偽造または模造も困難である。また、この画像表示体１０は、上述した視覚効果を有しているため、真正品であるかが不明の物品を真正品と非真正品との間で判別することも容易である。
【００９３】
図１５は、偽造防止用ストライプ転写箔を支持させてなるカードの構成を示す模式図であり、図１６は、図１５のＩＩ−ＩＩ線に沿った縦断側面図である。
【００９４】
カード４０は、透明なプラスチック基材４４を含んでおり、プラスチック基材４４上には、印刷層４１が形成されている。さらに、カード４０には、画像表示体４３が偽造防止用ストライプ転写箔として貼り付けられている。
【００９５】
画像表示体４３は、１次元のレリーフ型回折格子が形成されている領域４６ｃ、領域４６ｃよりも細かな複数の溝で平均中心間距離が３００ｎｍ、凹凸構造の深さが３００ｎｍで溝がランダムに２次元配列されている凹凸構造領域４６ａ，４６ｂ、凹凸構造の平均中心間距離が３００ｎｍ、深さが４００ｎｍで溝がランダムに２次元配列されている鏡面である領域４６ｄを含んでいる。
【００９６】
画像表示体４３は、表面保護層兼剥離層４２および光透過エンボス層４９、アルミニウム反射層４８、接着層４５、プラスチック基材４４が積層されてなる積層体である。図１６に示す例では、表面保護層兼剥離層４２側を前面側とし、かつ、プラスチック基材４４側を背面側としている。光透過エンボス層４９とアルミニウム反射層４８との界面は、前記凹凸構造領域４６ａと前記凹凸構造領域４６ｂと鏡面領域４６ｄとを含んでいる。
【００９７】
カード４０は画像表示体４３を含んでいるので、カード４０の垂線方向付近で反射観察した場合、領域４６ａおよび領域４６ｂは光吸収してほぼ同色の黒色に見える。しかし、透過観察すると反射層４８の膜厚の違いにより月のマークが出現する。よって、反射観察と透過観察でデザインが変化することで真偽判定ができるので、偽造防止効果は非常に高い。
【符号の説明】
【００９８】
１０…画像表示体、１１…光透過層、１２ａ〜１２ｄ…凹凸構造領域、１３…反射層、１５…接着層、４０…カード、４１…印刷部、４３…画像表示体、３０…光学薄膜、３０２…光源、３０３…観察者、３０４…入射光、３０５，３０６…回析光、３０７…透過光。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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