(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材表面に形成した微小な凹部または凸部を光散乱要素として、前記光散乱要素を形成することにより構成される、光散乱による特定パターンを表示する光散乱パターンを含むディスプレイにおいて、
前記光散乱パターンを形成する同一基材表面に、回折格子パターンが形成されており、
前記回折格子パターンは、回折格子からなる微小なセルによって構成され、
前記回折格子パターン内には、それぞれの回折格子の方向が等しく空間周波数の異なる２種類以上の微小なセルが集まって構成され、観察角度によっては前記光散乱パターンと同程度の輝度の白色として視覚される微小領域を有することを特徴とする光散乱パターンおよび回折格子パターンから成るディスプレイ。
【請求項２】
前記微小領域には、それぞれの回折格子の方向が等しい３種類以上の異なる空間周波数を持つ回折格子からなる微小なセルが形成されており、観察条件に応じて色変化の少ない白色を表現する画素となる前記領域を含むことを特徴とする請求項１記載の光散乱パターンおよび回折格子パターンから成るディスプレイ。
【請求項３】
前記３種類以上の異なる空間周波数を持つ回折格子が、Ｒ，Ｇ，Ｂの３原色に対応することを特徴とする請求項２記載の光散乱パターンおよび回折格子パターンから成るディスプレイ。
【請求項４】
前記微小領域には、それぞれの回折格子の方向が等しい４種類以上の異なる空間周波数を持つ回折格子からなる微小なセルが形成されており、    前記微小領域における４種類以上の異なる空間周波数が、観察される全ての波長が可視波長領域内に存在するような観察条件を持つ組み合わせから成ることを特徴とする請求項１記載の光散乱パターンおよび回折格子パターンから成るディスプレイ。
【請求項５】
前記微小領域における４種類以上の異なる空間周波数が、観察される全ての波長が可視波長領域内にほぼ均等に分布して存在するような観察条件を持つ組み合わせから成ることを特徴とする請求項４記載の光散乱パターンおよび回折格子パターンから成るディスプレイ。
【請求項６】
前記微小領域の大きさが、３００μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の光散乱パターンおよび回折格子パターンから成るディスプレイ。
【請求項７】
回折格子の形成されるセル内に、前記光散乱要素の形成された部分を含むことを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の光散乱パターンおよび回折格子パターンから成るディスプレイ。
【請求項８】
回折格子の形成されるセルと、前記光散乱要素の形成される部分とは、場所が異なることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の光散乱パターンおよび回折格子パターンから成るディスプレイ。
【請求項９】
回折格子のみが形成された領域と、光散乱要素と回折格子が多重に記録された領域とを備え、光散乱要素と回折格子が多重に記録された領域のサイズは回折格子のみが形成された領域のサイズよりも小さいことを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の光散乱パターン及び回折格子パターンから成るディスプレイ。
【請求項１０】
回折格子のみが形成された領域と、光散乱要素と回折格子が多重に記録された領域とを備え、光散乱要素と回折格子が多重に記録された領域の回折格子の格子線の深さに対し、回折格子のみが形成された領域の回折格子の格子線の深さは変化していることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の光散乱パターン及び回折格子パターンから成るディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光散乱による特定パターンを表示するディスプレイに関する。
特に、一層高度な偽造防止効果と共に、デザインの自由度の向上した光散乱パターンを有するディスプレイに関する。
さらに詳しくは、上記光散乱パターンと回折格子パターンとの組み合わせから成り、特定の観察角度で白色として知覚される回折格子パターンと広い観察角度で白色に光る光散乱パターンとを組み合わせて、観察角度の変化に応じた色彩の変化による視覚効果の向上したディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
光散乱パターンは、通常、基材の表面をパターン状に凹凸状に加工することで実現することができる。その加工方法として、エッチングによる方法や表面部を薬品などで荒らす方法、表面を機械的に荒らして凹凸を形成する方法などがある。
【０００３】
一般に、光散乱パターンでは、散乱光による表示範囲は広く、観察条件（角度）が変化しても、白色の散乱光による表示が輝度や色彩の変化がなく視覚される。
他方、回折格子を構成要素とする表示では、回折光の出射範囲（方向）に制限があり、視覚される表示も輝度や色彩の変化が大きい。
【０００４】
凹凸で形成された回折格子パターンと、凹凸で形成されて光を散乱する光散乱パターンとの組み合わせにより構成されるディスプレイは、例えば、特開平５−２７３５００号公報（特許２７５１７２１号）に提案されている。
その内容は、回折格子パターンに上記光散乱パターンを組み合わせることにより、
（ａ）回折光のみによる表示でないため、観察条件の制約が少ない。
（ｂ）きらきらとした印象を与える画像表現だけではない。
（ｃ）双方のパターンが凹凸で形成されるため、作製工程が増えない（エンボス成形のみで良い）と共に、双方のパターンの位置合わせが容易となる。
などの効果を奏する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、凹凸で形成される光散乱パターンを、精巧で多彩な表現を可能とし、一層高度な偽造防止効果と共に、デザインの自由度の向上した光散乱パターンを含むディスプレイを提供することにある。
特に、光散乱パターンと回折格子パターンとを組み合わせて成るディスプレイにおいて、常に双方のパターンが別々のものとして認識されるだけでなく、特定の観察条件（角度）では、同様に白色（無彩色）の表示パターンが視覚されるが、観察条件（角度）の変更に伴って、回折格子パターンの部分が着色を伴って視覚され、光散乱パターンの部分との色彩に変化が生じるような（あるいは、回折格子パターンの部分が視覚できなくなるような）視覚的な効果を持つディスプレイを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明では、ディスプレイ内で光散乱パターンと混在させる回折格子パターンとして、白色に近い色彩で視覚されるような回折格子パターンを採用する。
請求項１の本発明は、
基材表面に形成した微小な凹部または凸部を光散乱要素として、前記光散乱要素を形成することにより構成される、光散乱による特定パターンを表示する光散乱パターンを含むディスプレイにおいて、
前記光散乱パターンを形成する同一基材表面に、回折格子からなる微小なセルが、回折格子の空間周波数，回折格子の方向，前記セルの配置の少なくとも何れかが変化してなる回折格子パターンが形成されており、
前記回折格子パターン内には、それぞれの回折格子の方向が等しい２種類以上の異なる空間周波数を持つ回折格子からなる微小なセルが集まって構成される微小領域を有することを特徴とする光散乱パターンおよび回折格子パターンから成るディスプレイである。
【０００７】
２種類の空間周波数（特定条件で視覚される色に相当）を持つ回折格子からの回折光の出射方向が等しく補色関係にあると、観察者にとっては、２色の混色により無彩色（白色）として認識されることになる。
【０００８】
しかし、回折光は観察条件が変わると視覚される波長（色）が波長分散により変化するため、回折格子の空間周波数が２種類だけでは、色変化の度合いが大きいため、回折格子の空間周波数の種類を多くすると、前記微小領域からの回折光の総和により視覚される色としては、無彩色（白色）として認識される度合いが高くなる。
【０００９】
請求項２の発明は、回折格子パターンが無彩色（白色）として認識される度合いを高くするために、
回折格子からなる微小なセルを形成する前記微小領域には、補色関係にある２種類だけでなく、それぞれの回折格子の方向が等しい３種類以上の異なる空間周波数を持つ回折格子からなる微小なセルが形成されており、観察条件に応じて色変化のさらに少ない白色を表現する画素となる前記領域を含むことを特徴とする。
【００１０】
前記３種類以上の異なる空間周波数を持つ回折格子は、Ｒ，Ｇ，Ｂの３原色に対応させても良い。
【００１１】
観察条件に応じて色変化の一層少ない白色を表現し、回折格子パターンが無彩色（白色）として認識される度合いをさらに高くするために、請求項４の発明では、
前記微小領域には、それぞれの回折格子の方向が等しい４種類以上の異なる空間周波数を持つ回折格子からなる微小なセルが形成されており、
前記微小領域における４種類以上の異なる空間周波数が、観察される全ての波長が可視波長領域内に存在するような観察条件を持つ組み合わせから成ることを特徴とする。
【００１２】
前記微小領域における４種類以上の異なる空間周波数が、観察される全ての波長が可視波長領域内にほぼ均等に分布して存在するような観察条件を持つ組み合わせから成ることが好ましい。
【００１３】
前記微小領域のサイズが肉眼で識別できないほど小さければ、内部に形成された回折格子からなる微小なセルの存在を識別できず、それらセルからの回折光の総和による色を視覚する上で好適であり、前記微小領域のサイズは肉眼による分解能を超えて微小であることが望ましく、３００μｍ以下であることが適切である。
【００１４】
本発明では、光散乱パターンの形成される領域と、回折格子パターンの形成される領域とを、同一基板上で別々な領域にしても良いし、双方を混在させるように同じ領域にしても良い。
【００１５】
後者の場合、回折格子セルを形成する微小領域内で、回折格子セルを避けた位置に前記光散乱要素を形成しても良いし、
回折格子の形成されるセル内に、前記光散乱要素の形成された部分を含むようにしても良い。
【００１６】
＜作用＞
回折格子パターンが光って見える観察条件（角度）では、双方のパターンが白色に光り、両者の明確な区別はつかないが、観察角度を変えると、光散乱パターンのみが白色に光って見え、回折格子パターンは白色から多少の色変化を伴って視覚される。
これにより、観察角度に応じた表示画像の切り替えが行なわれる。
【００１７】
一般に、ドットを構成単位とする回折格子パターンでは、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３原色に相当する空間周波数を持った複数のドットを連続して配置することで、前記３原色の混色により白色を知覚させることが可能となる。
前記３原色の混色により白色を知覚することができる観察角度にも制限があり、観察角度の変化により前記３原色のバランスが崩れると、総和として視覚される色が白色からずれることもある。
【００１８】
そのため、前記３原色以外の空間周波数を持つ回折格子からなるドットをも併せて配置することで、観察角度の変化による色変化の度合いが少なく、安定して自然な白色の表示を視覚することが可能となる。
例えば、前記微小領域における回折格子の空間周波数を４種類以上とし、それらの回折格子からの回折光が観察される全ての波長が可視波長領域内にほぼ均等に分布して存在するような観察条件を持つ組み合わせとすることで、観察条件が変化して、１種類の回折格子からの回折光が可視域を外れても、他の３種類の回折格子からの回折光が可視波長領域内にあると、３種類の回折光の総和により白色が維持される度合いが高くなる。
【００１９】
このように、様々な空間周波数を持つ回折格子からなるドットの組み合わせにより、観察条件の変化に応じた色変化の少ない白色に光る回折格子パターンと、光散乱要素の配置により記録された、色変化の殆どない白色に光る光散乱パターンとの組み合わせから成るディスプレイとし、双方のパターンによる表示の切り替え（区別）を一層困難にすることもできる。
【発明の効果】
【００２０】
以上のように、光散乱パターンと回折格子パターンとを組み合わせて成るディスプレイにおいて、双方のパターンが別々のものとして認識されるだけでなく、特定の観察条件（角度）では、同様に白色の表示パターンが視覚されるが、観察条件（角度）の変化に伴って、回折格子パターンの部分が着色を伴って視覚され、光散乱パターンの部分との色彩に変化が生じる（あるいは、回折格子パターンは光って見えなくなり、光散乱パターンのみが白色に知覚される）ような視覚的な効果を持つディスプレイが提供される。
このようなディスプレイでは、光散乱パターンにより記録された情報を、特定の観察条件では回折格子パターンと混同して、個別に認識させないようにでき、前記情報を隠蔽できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を説明する。
回折格子パターンはＲ，Ｇ，Ｂの３原色の何れかに相当する空間周波数を持つ回折格子から成っている。
このＲ，Ｇ，Ｂに相当する３種類のドットは、肉眼で観察した際に白色として知覚されるよう、微小領域内において隣接して配置される。
【００２２】
上記のＲ，Ｇ，Ｂ３種類のドットの総和により観察される回折光による白色と同程度の輝度で光る光散乱パターンを、回折格子パターンと並べて配置すると、回折格子パターンが光る観察角度では双方が光って見え、また、観察条件を変えた別の角度では光散乱パターンのみが光って見える。
【００２３】
図１は、本実施形態によるディスプレイの一例を示す説明図である。
同図に示すように、光散乱要素である微小な凹凸を「ＴＯＰ」という文字の形で規定される領域内に配置して光散乱パターンを構成する。その他の部分にＲ，Ｇ，Ｂの３種類の回折格子から成るドットを配置して回折格子パターンを構成する。
【００２４】
図１（ａ）に示す観察条件では、光散乱パターンと回折格子パターンの双方が白く光って見え、一様な白色として知覚されるが、図１（ｂ）に示す観察条件では、回折格子パターンは視覚されず、光散乱パターンによる「ＴＯＰ」の文字のみが浮かび上がることになる。
【００２５】
このように、構成の異なるドット（回折格子／微小凹凸）を配置することで、観察角度が変化した際に、別々の情報を表示可能なディスプレイを実現することができる。
【００２６】
図２は、本実施形態によるディスプレイの他例を示す説明図である。
上記と同様の概念により、図柄や文字毎に、光散乱パターンと回折格子パターンを使い分けることで、図２に示すように観察角度に応じて得られる情報を変化させることができる。
図２（ａ）に示す観察条件では、双方のパターンが同様に白く光って見え、単なるアルファベットの羅列として認識されるが、図２（ｂ）に示すように観察条件を変えることで、「ＴＯＰ」の文字のみが光って見える。
【００２７】
このように、ランダムに並べられたアルファベットの羅列としか認識できない状態から、意味のある単語として認識できるように、特定のアルファベットだけを光散乱パターンで構成し、回折格子が光って見えない角度では、その単語が読みとれるようにすることが可能となり、記録情報を特定の観察条件で認識させるような情報の隠蔽機能をディスプレイに持たせ、高いセキュリティ性を実現することもできる。
【００２８】
なお、ここでは回折格子パターンの種類をＲ，Ｇ，Ｂの３種類に限定して説明したが、他の空間周波数から成る回折格子の組み合わせによっても白色を実現することができ、特に４種類以上の回折格子を用いるとより自然な白色を呈することが可能となり、光散乱パターンによる白色光との差異を小さくし、例えば上記のような情報隠蔽の機能を高くすることができる。
また、前記差異を大きくすることにより、表示パターンの変更を顕著にすることも可能であり、この場合には補色関係にある２種類の回折格子が用いられる。
【００２９】
また、上記では、観察条件の変化に伴って、回折格子によるパターンが視覚できなくなる場合について説明したが、視覚できなくなるわけではなく、回折格子によるパターンが（白色からの）色変化を伴って視覚できる場合でも、本発明による作用効果は同様である。
【００３０】
本発明では、光散乱パターンを構成する光散乱要素である微小な凹凸は、回折格子パターンを構成する回折格子からなるセルと重複しないように場所を変えて形成しても、前記セル内に混在するように形成しても良い。
【００３１】
図３は、回折格子からなるセル内に前記光散乱要素を形成して、回折格子パターンと光散乱パターンとを混在させる場合の一例を示す説明図である。
【００３２】
回折格子からなるセル内に、前記光散乱要素を形成する場合には、特定の観察条件では白色に光って見える回折格子パターンと、広範囲に渡って白色に光って見える光散乱パターンとを空間的に同一の場所に配置することができる。
この場合には、さらに偽造防止効果の高いディスプレイを提供することが可能となる。
【００３３】
図３では、簡単化のために回折格子のみが形成された領域と、光散乱要素と回折格子が多重に記録された領域とを同程度の大きさで表したが、双方の領域で均一な明るさを実現するには、光散乱パターンと回折格子パターンが多重に記録された領域のサイズを小さくするか、回折格子の格子線の深さ（回折効率）を変化させるなどして明るさを調整することが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明によるディスプレイの一例を示す説明図。
【図２】本発明によるディスプレイの他例を示す説明図。
【図３】回折格子からなるセル内に前記光散乱要素を形成して、回折格子パターンと光散乱パターンとを混在させる場合の一例を示す説明図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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