特許 7619361 カラー表示体、認証媒体、および、カラー表示体の真贋判定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-01-14

(45)【発行日】2025-01-22

(54)【発明の名称】カラー表示体、認証媒体、および、カラー表示体の真贋判定方法

(51)【国際特許分類】

   G02B 5/18 20060101AFI20250115BHJP

   G02B 5/28 20060101ALI20250115BHJP

   B42D 25/328 20140101ALI20250115BHJP

   B42D 25/305 20140101ALI20250115BHJP

【ＦＩ】

G02B5/18

G02B5/28

B42D25/328

B42D25/305

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2022514130

(86)(22)【出願日】2021-04-09

(86)【国際出願番号】 JP2021015016

(87)【国際公開番号】W WO2021206163

(87)【国際公開日】2021-10-14

【審査請求日】2024-03-21

(31)【優先権主張番号】P 2020070966

(32)【優先日】2020-04-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000003193

【氏名又は名称】ＴＯＰＰＡＮホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003708

【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100179062

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 正

(74)【代理人】

【識別番号】100199565

【弁理士】

【氏名又は名称】飯野 茂

(74)【代理人】

【識別番号】100209048

【弁理士】

【氏名又は名称】森川 元嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100212705

【弁理士】

【氏名又は名称】矢頭 尚之

(74)【代理人】

【識別番号】100219542

【弁理士】

【氏名又は名称】大宅 郁治

(72)【発明者】

【氏名】杉原 啓太郎

【審査官】横川 美穂

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０１６２７７１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００３－２１５３１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１１４７７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２９８７７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／０７０４３１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０２１９８０７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０２５８８３５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ５／１８、５／２０－５／２８

Ｂ４２Ｄ ２５／３０５、２５／３２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンボス層に、高屈折率層、保護層が順次形成され、前記各層のうち、前記高屈折率層の屈折率が最も高く、前記エンボス層は、少なくとも可視光の中心波長より短い周期構造を有した第１の領域を有し、前記第１の領域は、表示面において、短冊状の長手方向の端辺が相互に接続し、前記長手方向と直交方向では離間し、前記周期構造の周期方向が前記長手方向に配置され、
前記エンボス層において、第１の周期構造で構成された複数の短冊状の前記第１の領域と、複数の周期が混在する第２の周期構造で構成された複数の第２の領域とが、少なくとも前記長手方向もしくは前記直交方向へ交互に配置し、前記第２の領域は前記第１の領域より小さい寸法であり、
前記第２の領域において、前記第２の周期構造に堆積された前記高屈折率層の混在周期構成との干渉により、１次回折光が射出することを特徴とする、カラー表示体。

【請求項2】

前記第１の領域において、前記周期構造に堆積された前記高屈折率層の周期構成との共鳴により、０次回折光が射出することを特徴とする、請求項１に記載のカラー表示体。

【請求項3】

前記第１の領域に含まれる前記周期構造は、選択的に利用される複数の周期の最小公倍数を被除数、選択的に利用される複数の周期の最大公約数を除数として得られる値の整数倍が前記第１の領域の長手方向の寸法となることを特徴とする、請求項１または２に記載のカラー表示体。

【請求項4】

前記表示面と、前記カラー表示体を観察する観察者の視線方向を含む平面とが形成する角度が観察角度であり、前記第１の領域で射出する０次回折光と、前記第２の領域で射出する１次回折光とは、前記観察角度が異なることを特徴とする、請求項１に記載のカラー表示体。

【請求項5】

前記第１の領域で射出する０次回折光の観察角度においてカラー画像を形成し、前記第２の領域で射出する１次回折光の観察角度においてグレースケール画像を形成することを特徴とする、請求項１から４のうち何れか１項に記載のカラー表示体。

【請求項6】

少なくとも前記第１の領域と前記第２の領域との何れか一方によって構成される各画像が、機械読み取り可能な真贋判定用の認証コードとして利用されることを特徴とする、請求項１から５のうち何れか１項に記載のカラー表示体。

【請求項7】

前記第１の周期構造は凸面と凹面を含み、前記凸面と隣り合う前記凹面との間の距離が凹凸間の高さであり、前記第１の領域には、前記凹凸間の高さ、前記凸面と前記凹面との寸法比率、および周期のうち少なくとも何れかが局所的に異なる第１のサブ領域が含まれ、前記第１のサブ領域によって構成される認証コードが、機械読み取り可能な真贋判定用の認証コードとして利用されることを特徴とする、請求項１から６のうち何れか１項に記載のカラー表示体。

【請求項8】

前記第１の領域によって構成される前記カラー画像を観察する視点の位置が観察位置であり、前記カラー表示体が広がる平面の法線を回転軸として、前記カラー表示体は、第１の位置と第２の位置とを有し、前記第２の位置は、前記回転軸を中心として前記第１の位置から９０°だけ前記カラー表示体を回転させた位置であり、前記カラー表示体が前記第１の位置に位置するときに前記観察位置に対して第１の色を有した第１のカラー画像を表示し、前記カラー表示体が前記第２の位置に位置するときに前記観察位置に対して第２の色を有した第２のカラー画像を表示し、前記第１の領域では局所的に複数の周期が含まれる第２のサブ領域が含まれ、前記第２のサブ領域は前記第１の位置および前記第２の位置の両方において同じ色を有した認証コードとして形成され、認証コードが、機械読み取り可能な真贋判定用の認証コードとして利用されることを特徴とする、請求項５に記載のカラー表示体。

【請求項9】

前記第２の領域において、前記第２の周期構造の周期が複数含まれるが、局所的に１つの周期によって構成される第３のサブ領域が含まれ、前記第３のサブ領域によって構成される認証コードが、機械読み取り可能な真贋判定用の認証コードとして利用されることを特徴とする、請求項１から５のうち何れか１項に記載のカラー表示体。

【請求項10】

前記第２の領域において、前記第２の周期構造に含まれる複数の周期の関係が局所的に異なる第４のサブ領域が含まれ、前記第４のサブ領域によって構成される認証コードが、認証コードが、機械読み取り可能な真贋判定用の認証コードとして利用されることを特徴とする、請求項１から５のうち何れか１項に記載のカラー表示体。

【請求項11】

前記第２の領域において、前記第２の周期構造の凸面と凹面が並ぶ方向が局所的に異なる第５のサブ領域が含まれ、前記第５のサブ領域によって構成される認証コードが、機械読み取り可能な真贋判定用の認証コードとして利用されることを特徴とする、請求項１から５のうち何れか１項に記載のカラー表示体。

【請求項12】

前記第１の領域と前記第２の領域とは異なる第３の領域によって構成される認証コードが、機械読み取り可能な真贋判定用の認証コードとして利用されることを特徴とする、請求項１から４のうち何れか１項に記載のカラー表示体。

【請求項13】

請求項１乃至１２のうち何れか１項に記載のカラー表示体を備えたことを特徴とする、認証媒体。

【請求項14】

請求項１乃至５のうち何れか１項に記載のカラー表示体の真贋判定方法であって、
少なくとも前記第１の領域と前記第２の領域の何れか一方によって構成される各画像を認証コードし、
前記認証コードの機械読み取りを行い、
前記機械読み取りの結果に基づいて、前記カラー表示体の真贋判定を行うことを特徴とする、
カラー表示体の真贋判定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、カラー表示体、認証媒体、および、カラー表示体の真贋判定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

導波モード共鳴を利用した光学デバイスが提案されている。この光学デバイスは、可視光の波長よりも小さい周期で並ぶ回折格子であるサブ波長格子を備えている。サブ波長格子に光が入射すると、光が入射する側の空間に対し、回折光の反射が抑えられる一方で、導波モード共鳴による光の反射が生じる。導波モード共鳴は、特定の波長域の光が光学デバイス内を多重反射しながら伝播することによって共鳴を起こし、これによって、当該波長域の光が高い強度を有した反射光として光学デバイスにおいて反射される現象である。こうした光学デバイスは、対象に対して偽造の困難性および意匠性の少なくとも一方を付与するカラー表示体として利用されている（例えば、日本国特開２０１８－０６３３０５号公報参照）。

【0003】

また、回折格子の配列から回折の方向を任意に制御し、観察する角度に応じた回折現象を起こす画素領域を決定し、観察角度によって像が変化する、チェンジングという技術も利用されている（例えば、日本国特開平４－１３６８１０号公報参照）。

【0004】

この技術を利用して、マトリックス上に画素を配置し、複数の画素に任意の入射角度に対して回折を発生させる格子構造を形成し、観察する角度によって像を連続的に変化させるカラー表示体が利用されている（例えば、日本国特開２０１１－１７０１７８号公報参照）。

【発明の概要】

【0005】

ところで、カラー表示体では、カラー表示体の用途、カラー表示体が適用される環境、および、カラー表示体に期待される機能などに応じて、特定の波長を有した光を反射することや、互いに異なる波長を有した複数の光を射出することが求められる。こうした要請は、上述した用途、環境、および、機能が多様化する近年において、高まる一方である。

【0006】

複数の画素に任意の構造を設け、複数の光を射出する豊かな色表現を有した意匠性の高いカラー表示体が適用されるが、画素ごとに異なる構造が割り当てられるために反射率が低下し、視認性の低いカラー表示体となる。

【0007】

また、単位画素あたりの反射率を高めるには画素サイズを大きくする必要がある。しかしながら、画素サイズを大きくすると、解像度が低下するので、視認性の低いカラー表示体となる。このように、解像度が高く、かつ、豊かな色表現を有するカラー表示体を実現することがことは困難である。したがって、解像度が高く、かつ、豊かな色表現を有するカラー表示体が求められている。

【0008】

本開示は、導波モード共鳴により、反射光の強度を高め、かつ、波長を多様化することにより、解像度が高く、かつ、豊かな色表現を有するカラー表示体、認証媒体、およびカラー表示体の真贋判定方法を提供することを目的とする。

【0009】

上記課題を解決するためのカラー表示体は、エンボス層に、高屈折率層、保護層が順次形成され、各層のうち、高屈折率層の屈折率が最も高く、エンボス層は、少なくとも可視光の中心波長より短い周期構造を有した第１の領域（Ａ）を有し、第１の領域（Ａ）は、表示面において、短冊状の長手方向の端辺が相互に接続し、長手方向と直交方向では離間し、周期構造の周期方向が長手方向に配置される。

【0010】

上記課題を解決するための認証媒体は、上記カラー表示体と、カラー表示体を支持する支持体とを備える。

【0011】

エンボス層、高屈折率層、および、保護層から形成されるカラー表示体は、エンボス層の表面に追従した高屈折率層が導波層となり、導波モード共鳴が生じる。

【0012】

導波モード共鳴で伝播する光は、周期構造によって生じる回折光であるため、導波モード共鳴によって生じる反射光は、長軸と短軸とを有する領域に配置される周期構造の並ぶ方向によって、反射光の増減が生じる。

【0013】

そのため、上記構成によれば、長軸と短軸とを有する領域では、導波モード共鳴効果を制御できる。

【0014】

上記カラー表示体において、第１の領域（Ａ）において、周期構造に堆積された高屈折率層の周期構成との共鳴により、０次回折光が射出する。

【0015】

上記構成によれば、高屈折率層が導波層として伝播し、入射空間となるエンボス層または保護層の内部に局在的に浸透し、浸透した光と入射光とが、エンボス層または保護層の表面で反射する光と干渉し、強め合うことで、０次回折光として射出できる。

【0016】

上記カラー表示体において、第１の領域（Ａ）に含まれる周期構造は、選択的に利用される複数の周期の最小公倍数を被除数、選択的に利用される複数の周期の最大公約数を除数として得られる値の整数倍が第１の領域（Ａ）の長手方向の寸法となる。

【0017】

上記構成によれば、複数の周期構造を第１の領域（Ａ）に配置する場合、第１の領域（Ａ）の長手方向の寸法と周期の関係によって局所的に周期が乱れることなく、損失無く０次回折光として射出できる。

【0018】

上記カラー表示体では、エンボス層において、第１の周期構造で構成された複数の短冊状の第１の領域（Ａ）と、複数の周期が混在する第２の周期構造で構成された複数の第２の領域（Ｂ）とが、少なくとも長手方向もしくは直交方向へ交互に配置し、第２の領域（Ｂ）の寸法は、第１の領域（Ａ）の寸法よりも小さい。

【0019】

上記構成によれば、第１の領域（Ａ）で構成される光学効果と、第２の領域（Ｂ）で構成される光学効果とは異なるため、意匠性の高いカラー表示体を提供できる。

【0020】

上記カラー表示体では、第２の領域（Ｂ）において、第２の周期構造に堆積された高屈折率層の混在周期構成との干渉により、１次回折光が射出する。

【0021】

上記構成によれば、０次回折光として射出する第１の領域（Ａ）は、入射角度に依存した反射角度で視認できる。一方、１次回折光として射出する第２の領域（Ｂ）は、反射角度を制御できるので、０次回折光と同じ角度へ、または、別の角度へ射出でき、意匠性の高いカラー表示体を提供できる。

【0022】

上記カラー表示体において、表示面と、カラー表示体を観察する観察者の視線方向を含む平面とが形成する角度が、観察角度である。第１の領域（Ａ）で射出する０次回折光と、第２の領域（Ｂ）で射出する１次回折光とは、観察角度が異なる。

【0023】

上記構成によれば、第１の領域（Ａ）を観察可能な角度と、第２の領域（Ｂ）を観察可能な角度とが異なるので、視認性の高いカラー表示体を提供できる。

【0024】

上記カラー表示体において、第１の領域（Ａ）で射出する０次回折光の観察角度においてカラー画像を形成し、第２の領域（Ｂ）で射出する１次回折光の観察角度においてグレースケール画像を形成する。

【0025】

上記構成によれば、異なる角度で、カラー画像とグレースケール画像とを観察できるので、画像の変化、色の出現や消失を認識することで、高い意匠性を実現でき、真贋判定の基準とできる。

【0026】

上記カラー表示体において、少なくとも第１の領域（Ａ）と第２の領域（Ｂ）との何れか一方によって構成される各画像を、機械読み取り可能な真贋判定用の認証コードとして適用できる。

【0027】

上記構成によれば、第１の領域（Ａ）または第２の領域（Ｂ）で構成する画像、あるいは画像要素となるカラー要素やグレースケール要素を、認証コードとして記憶できるので、真贋判定として適用できる。

【0028】

上記カラー表示体において、第１の周期構造は、凸面と凹面とを含み、凸面と、隣り合う凹面との間の距離は、凹凸間の高さであり、第１の領域（Ａ）は、凹凸間の高さ、凸面と凹面との寸法比率、および周期のうち少なくとも何れかが局所的に異なる第１のサブ領域（Ａ１）を含み、第１のサブ領域（Ａ１）によって構成される認証コードを、機械読み取り可能な真贋判定用の認証コードとして適用できる。

【0029】

上記構成によれば、導波モード共鳴で生じる反射光は、凹凸間の高さ、凸面と凹面との寸法比率、および周期によって、波長や強度を変化させることができる。このため、第１の領域（Ａ）と第１のサブ領域（Ａ１）とで、異なるカラー情報を持つことができ、第１のサブ領域（Ａ１）を認証コードとして記憶させることで、真贋判定として適用できる。

【0030】

上記カラー表示体において、第１の領域（Ａ）によって構成されるカラー画像を観察する視点の位置が観察位置である。カラー表示体は、カラー表示体が広がる平面の法線を回転軸として、第１の位置と第２の位置とを有する。第２の位置は、回転軸を中心として第１の位置から９０°だけカラー表示体を回転させた位置である。カラー表示体は、第１の位置に位置するときに、観察位置に対して、第１の色を有した第１のカラー画像（１）を表示する。また、カラー表示体は、第２の位置に位置するときに、観察位置に対して、第２の色を有した第２のカラー画像（２）を表示する。第１の領域（Ａ）では、局所的に複数の周期が含まれる第２のサブ領域（Ａ２）が含まれる。第２のサブ領域（Ａ２）は、第１の位置および第２の位置の両方において、同じ色を有した認証コードとして形成される。認証コードは、機械読み取り可能な真贋判定用の認証コードとして適用できる。

【0031】

上記構成によれば、導波モード共鳴は、観察位置が、第１の位置であるか、第２の位置であるかによって、射出する反射光のカラー情報が異なる。よって、第１の位置および第２の位置で生じるカラー情報を制御することで、第２のサブ領域（Ａ２）のように、どちらでも同じカラー情報を持たせることができ、第２のサブ領域（Ａ２）を、認証コードとして記憶させることで、真贋判定として適用できる。

【0032】

上記カラー表示体において、第２の領域（Ｂ）では、第２の周期構造の周期が複数含まれるが、局所的に１つの周期によって構成される第３のサブ領域（Ｂ１）が含まれる。第３のサブ領域（Ｂ１）によって構成される認証コードを、機械読み取り可能な真贋判定用の認証コードとして適用できる。

【0033】

上記構成によれば、第２の領域（Ｂ）で反射されるグレースケール情報に対して、第３のサブ領域（Ｂ１）にカラー情報を持たせることができる。したがって、第３のサブ領域（Ｂ１）を、認証コードとして記憶させることで、真贋判定として適用できる。

【0034】

上記カラー表示体において、第２の領域（Ｂ）において、第２の周期構造に含まれる複数の周期の関係が局所的に異なる第４のサブ領域（Ｂ２）が含まれる。したがって、第４のサブ領域（Ｂ２）によって構成される認証コードを、機械読み取り可能な真贋判定用の認証コードとして適用できる。

【0035】

上記構成によれば、第２の領域（Ｂ）に含まれる周期情報によって、射出する角度を制御できる。したがって、第２の領域（Ｂ）で射出する角度と異なる第４のサブ領域（Ｂ２）を、認証コードとして記憶させることで、真贋判定に適用できる。

【0036】

上記カラー表示体では、第２の領域（Ｂ）において、第２の周期構造の凸面と凹面とが並ぶ方向が局所的に異なる第５のサブ領域（Ｂ３）が含まれる。したがって、第５のサブ領域（Ｂ３）によって構成される認証コードを、機械読み取り可能な真贋判定用の認証コードとして適用できる。

【0037】

上記構成によれば、第２の領域（Ｂ）で反射されるグレースケール情報に対して、第５のサブ領域（Ｂ３）は、グレースケールの階調情報を持たせることができる。したがって、第５のサブ領域（Ｂ３）によって構成される認証コードを、真贋判定として適用できる。

【0038】

上記カラー表示体において、第１の領域（Ａ）と第２の領域（Ｂ）とは異なる第３の領域（Ｃ）によって構成される認証コードを、機械で読み取ることで、真贋判定に適用できる。

【0039】

上記構成によれば、新たな第３の領域（Ｃ）を設けることで、第１の領域（Ａ）と第２の領域（Ｂ）とに異なる情報を持たせることができる。したがって、第３の領域（Ｃ）によって構成される認証コードを、真贋判定として適用できる。

【0040】

本開示によれば、導波モード共鳴により、反射光の強度を高め、かつ、波長を多様化できるので、解像度が高く、かつ、豊かな色表現を有するカラー表示体、認証媒体、および、カラー表示体の真贋判定方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0041】

【図1】図１は、第１実施形態のカラー表示体における構造を観察者および光源とともに模式的に示す断面図である。

【図2】図２は、図１が示すカラー表示体における光の挙動を示す模式図である。

【図3】図３は、導波モード共鳴について説明するためのカラー表示体の模式図である。

【図4】図４は、導波モード共鳴に関する更なる説明のために、光の挙動を示す模式図である。

【図5】図５は、導波モード共鳴に関する更なる説明のために、光の挙動を示す模式図である。

【図6】図６は、凹凸面の方位角と、観察者の視線方向との関係を説明するための模式図である。

【図7】図７は、凹凸面の方位角と、波長毎の反射率のスペクトルとの関係を示すグラフである。

【図8】図８は、カラー表示体の傾きと、反射率との関係を示すグラフである。

【図9】図９は、カラー表示体の傾きと、反射率との関係を示すグラフである。

【図10】図１０は、第１実施形態のカラー表示体における凹凸面を含む領域を説明するための模式図である。

【図11】図１１は、領域Ａを説明するための模式図である。

【図12】図１２は、領域内に含まれる凹凸面の向きについて説明するための模式図である。

【図13】図１３は、カラー表示体の領域について説明するための模式図である。

【図14】図１４は、カラー表示体の領域の配置と、反射率との関係を示すグラフである。

【図15】図１５は、観察者がカラー表示体を観察する状態を模式的に示す模式図である。

【図16】図１６は、カラー表示体の効果の一例を示す模式図である。

【図17】図１７は、カラー表示体を製造する際の手順を説明するためのフローチャートである。

【図18】図１８は、第２実施形態のカラー表示体における領域を説明するための模式図である。

【図19】図１９は、混在周期構造の配置密度と回折角度との関係を示すグラフである。

【図20】図２０は、ｒ値が互いに異なる９つのカラー表示体における反射光スペクトルを示す図である。

【図21】図２１は、ｘｙ色度図における９つのカラー表示体が反射した光の色を示す図である。

【図22】図２２は、カラー表示体の構造を示す平面図である。

【図23】図２３は、観察角度における第１の範囲と第２の範囲との関係を示す模式図である。

【図24】図２４は、観察者がカラー表示体を観察している状態を示す模式図である。

【図25】図２５は、カラー表示体を備える認証媒体が表示する画像を示す平面図である。

【図26】図２６は、カラー表示体における第１の位置と第２の位置とを説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0042】

［第１実施形態］
図面を参照して、カラー表示体、認証媒体、およびカラー表示体の真贋判定方法の第１実施形態を説明する。以下では、カラー表示体の構造、凹凸面の形状、凹凸面の方位角、カラー表示体の作用、およびカラー表示体の製造方法を順に説明する。

【0043】

（カラー表示体の構造）
図１から図９を参照して、第１実施形態のカラー表示体の構造を説明する。

【0044】

図１は、第１実施形態のカラー表示体における構造を観察者および光源とともに模式的に示す断面図である。

【0045】

図１に示されるように、カラー表示体１０は、エンボス層１１と、高屈折率層１２と、保護層１３とを備える。カラー表示体１０において、エンボス層１１、高屈折率層１２、および保護層１３が、記載の順に積層される。各層１１,１２,１３は、光透過性を有する。

【0046】

エンボス層１１が屈折率ｎ１を有し、保護層１３が屈折率ｎ３を有し、高屈折率層１２が屈折率ｎ２を有する。屈折率ｎ２は、屈折率ｎ１および屈折率ｎ３よりも高い。屈折率ｎ１は、屈折率ｎ３と同じ値、あるいは、異なる値とできる。

【0047】

エンボス層１１は、高屈折率層１２と接する表面１１Ｓの少なくとも一部に、凹凸面１１Ｓ１を含む。図１に示す例では、表面１１Ｓの全体が凹凸面１１Ｓ１である。凹凸面１１Ｓ１の周期ｄは、可視の中心波長以下とできる。凹凸面１１Ｓ１の周期ｄは、可視の下限波長の半分以上とできる。具体的には、凹凸面１１Ｓ１の周期ｄは、２５０ｎｍ以上、５００ｎｍ以下の範囲に含まれる。凹凸面１１Ｓ１が含む凹面と凸面とが並ぶ方向、すなわち、図１が示す例では、紙面の左右方向において、１周期には、１つの凹面と１つの凸面とが含まれる。１周期は、１つの凹面と１つの凸面とを交互に配置できる。凹凸面１１Ｓ１は、カラー表示体１０が広がる平面に対して直交する断面において波形状を有する。凹凸面１１Ｓ１では、当該波形状が、紙面の奥行方向に沿って連なる。

【0048】

高屈折率層１２は、エンボス層１１の表面１１Ｓに追従可能な厚さを有する。高屈折率層１２は、数ｎｍ以上、百数十ｎｍ以下の厚さとできる。カラー表示体１０が広がる平面に対して直交する断面において、高屈折率層１２は、凹凸面１１Ｓ１に倣う波形状を有する。高屈折率層１２では、当該波形状が、紙面の奥行方向に沿って連なる。

【0049】

カラー表示体１０には、エンボス層１１に対して高屈折率層１２とは反対側に位置する光源ＬＳから光が入射する。光源ＬＳは、例えば、太陽、または照明器具とできる。カラー表示体１０は、エンボス層１１に対して高屈折率層１２とは反対側から観察者ＯＢによって観察される。観察者ＯＢの視点の位置である観察位置ＯＰは、エンボス層１１に対して高屈折率層１２とは反対側の空間における任意の位置である。観察者ＯＢが観察位置ＯＰからカラー表示体１０を視認する方向が、観察者ＯＢの視線方向ＤＯＢである。

【0050】

本実施形態では、視線方向ＤＯＢを含む平面と、カラー表示体１０が広がる平面とが形成する角度を、観察角度と定義する。エンボス層１１において、上述した表面１１Ｓと反対側の面は、十分に平坦度が高く、平坦面であると見なすことができる。なお、面の粗さが波長に対して十分小さい、典型的には、１／１０以下の場合、平坦面と見なすことができる。そのため、観察角度は、視線方向ＤＯＢを含む平面と、エンボス層１１において表面１１Ｓとは反対側の面とが形成する角度と定義できる。

【0051】

次に、図２から図５を参照して、カラー表示体１０において生じる導波モード共鳴について説明する。

【0052】

図２は、図１が示すカラー表示体における光の挙動を示す模式図である。

【0053】

図２に示されるように、導波モード共鳴は、上述したように、少なくとも３層を有するカラー表示体１０において生じる。これら３層では、屈折率が最も高い層を中央に有し、かつ、中央に位置する層が、中央に位置する層とは異なる屈折率を有した２つの層によって挟まれていることが、導波モード共鳴を生じさせる必須条件である。すなわち、カラー表示体１０において、上述の高屈折率層１２が、エンボス層１１と保護層１３とによって挟まれている必要がある。

【0054】

カラー表示体１０において、高屈折率層１２は、導波層に含まれる。カラー表示体１０に入射した入射光ＩＬのなかで、高屈折率層１２によって回折された光の一部は、エンボス層１１と高屈折率層１２との境界、および、高屈折率層１２と保護層１３との境界において全反射しながら高屈折率層１２を伝播する。こうした光の伝播は、高屈折率層１２の屈折率ｎ２が、エンボス層１１の屈折率ｎ１よりも高く、かつ、保護層１３の屈折率ｎ３よりも高いことによって生じる。なお、入射光ＩＬのなかで、以下に説明する導波の伝播条件を満たす波長を有した光のみが伝播光ＬＧとして高屈折率層１２を伝播し、伝播の結果として、高い輝度を有した反射光ＲＬとしてカラー表示体１０において反射される。反射光ＲＬは、正反射の方向に反射される。一方、伝播条件を満たさない波長を有した光は、カラー表示体１０を透過する透過光ＴＬとしてカラー表示体１０から出て行く。

【0055】

図３は、導波モード共鳴を説明するためのカラー表示体の模式図である。

【0056】

図３には、導波の伝播条件を説明するために、カラー表示体１０が模式的に示される。カラー表示体１０は、カラー表示体１０内を伝播する光から見て、高屈折率層１２の凹面と凸面とが並ぶ方向において、高屈折率層１２の一部とエンボス層１１あるいは保護層１３の一部とが交互に並ぶ構造をしている。すなわち、凹面と凸面とが並ぶ方向において、高屈折率部と低屈折率部とが交互に並ぶ。

【0057】

伝播条件は、周期ｄにおける高屈折率層１２の占有率Ｆ、入射光ＩＬの波長λ、凹凸面の周期ｄ、波数ｋ、および逆格子ベクトルＫを用いて、以下の式（１）から式（６）によって表すことができる。

【0058】

【数1】

【0059】

【数2】

【0060】

【数3】

【0061】

ここで、
ｋ ＝ ２π／λ … 式（４）
Ｋ ＝ ２π／ｄ … 式（５）
β ＝ （２π／λ）・ｎ_ｅｆｆ … 式（６）
である。

【0062】

式（３）において、入射光ＩＬの入射角度θと、回折次数ｍは整数である。また、式（３）において、導波層、すなわち高屈折率層１２の伝播定数βは、入射光ＩＬの波長λと、高屈折率層１２の有効屈折率ｎ_ｅｆｆに依存する。式（１）は、ＴＥ波に対する高屈折率層１２の有効屈折率ｎ_ｅｆｆを示し、式（２）は、ＴＭ波に対する高屈折率層１２の有効屈折率ｎ_ｅｆｆを示す。高屈折率層１２の有効屈折率ｎ_ｅｆｆは、凹凸面の周期ｄが入射光ＩＬの波長λよりも短い場合に、ＴＥ波に対する有効屈折率ｎ_ｅｆｆと、ＴＭ波に対する有効屈折率ｎ_ｅｆｆとが互いに異なる。各有効屈折率ｎ_ｅｆｆは、周期ｄにおける高屈折率層１２の占有率によって決まる。

【0063】

図３は、導波モード共鳴を説明するためのカラー表示体の模式図である。

【0064】

図３において、高屈折率層１２の幅がａであり、エンボス層１１あるいは保護層１３の幅がｂである。そのため、周期ｄにおける高屈折率層１２の占有率は、周期ｄに対する幅ａの比であり、周期ｄにおけるエンボス層１１あるいは保護層１３の占有率は、周期ｄに対する幅ｂの比である。

【0065】

上記式（１）から式（６）を満たす導波条件は、以下の式によって表すことができる。

【0066】

ｎ_ｅｆｆ＞ｎ１，ｎ３ … 式（７）
λ＞ｄ … 式（８）
上述したように、有効屈折率ｎ_ｅｆｆは、周期ｄにおける高屈折率層１２の占有率（ａ／ｄ）によって決まることから、以下の関係を導くことができる。

【0067】

ｎ２＞ｎ１，ｎ３ … 式（９）
また、有効屈折率ｎ_ｅｆｆを適用して、カラー表示体１０において導波される光の波長と、当該波長を有した光の反射率とを求めることができる。すなわち、有効屈折率ｎ_ｅｆｆを調整して、導波モード共鳴を利用し、高い輝度を有した有彩色の光を、カラー表示体１０に反射させることができる。なお、導波モード共鳴を利用した有彩色の光の反射を、０次回折光とも表現できる。

【0068】

例えば、周期ｄを変調するだけで、上記式（１）から式（６）を満たす導波光の波長を変化させることができる。また、カラー表示体１０の凹凸面１１Ｓの周期がそれぞれ異なる凹凸面をそれぞれ含ませることで、ｒ，ｇ，ｂの色を表示可能とし、フルカラーで意匠性の高いカラー表示体１０を提供できる。

【0069】

また、上記式から明らかなように、有効屈折率ｎ_ｅｆｆおよび伝播定数βは、これらを導出する式中に含まれるパラメーター、すなわち、屈折率ｎ１から屈折率ｎ３、周期ｄ、および、占有率Ｆが変更されることによって、導波モード共鳴によって反射される光の波長と反射率とを制御できる。さらに、導波モード共鳴によって反射される光は、カラー表示体１０に入射する入射光ＩＬの入射角度θにも依存する。そのため、導波モード共鳴を適用したカラー表示体は、これらパラメーターによって、その反射光を定め、カラー表示体が反射する光をセンサーで読み取り、そのパラメーターにより定まる光と容易に対比できる。そのためカラー表示体は、機械読み取りによる判定に適用できる。

【0070】

また、有効屈折率ｎ_ｅｆｆと屈折率ｎ１との差や、有効屈折率ｎ_ｅｆｆと屈折率ｎ３との差が大きいほど、導波モード共鳴により反射される光の反射率は高くなる。すなわち、高屈折率層１２の占有率Ｆが大きいほど、光の反射率を高くできる。このように、有効屈折率ｎ_ｅｆｆと屈折率ｎ１との差や、有効屈折率ｎ_ｅｆｆと屈折率ｎ３との差に応じて光の反射率が決まる。そのため、エンボス層１１および保護層１３に適用できる材料、言い換えれば屈折率が固定されている場合には、エンボス層１１における凹凸面１１Ｓ１の形状、および、高屈折率層１２の厚さなどによって有効屈折率ｎ_ｅｆｆを制御できる。これは、カラー表示体１０が反射する光の波長を多様化させる上で有用である。

【0071】

図４は、導波モード共鳴について更なる説明をするために光の挙動を模式的に示した図である。

【0072】

図４では導波を理解しやすくするため、高屈折率層１２、エンボス層１１、保護層１３がそれぞれ平坦な積層体であると仮定する。上述の通り、高屈折率層１２によって回折された光の一部は、エンボス層１１と高屈折率層１２との境界、および、高屈折率層１２と保護層１３との境界において全反射しながら高屈折率層１２を伝播する伝播光ＬＧとなる。

【0073】

例えば、伝播光ＬＧがエンボス層１１の界面へ進行する際、伝播光ＬＧの入射角度θが、エンボス層１１の屈折率ｎ１と高屈折率層１２の屈折率ｎ２との関係より生じる臨界角以上であれば、エンボス層１１と高屈折率層１２との界面で全反射が生じる。

【0074】

しかし、伝播光ＬＧは、波数の境界面に対する垂直成分が虚数であるため、低屈折率であるエンボス層１１の内部に浸透する。この浸透光は、エバネッセント光と称され、図４に示すエバネッセント光ＬＥとして現れる。エバネッセント光ＬＥは、遠距離に伝播できず、伝播距離ｈは、波長程度しか浸透しない。さらに、界面から離れるに従って強度が指数関数的に減衰するため、エバネッセント光ＬＥは、観察者ＯＢには視認できない。しかし、エバネッセント光ＬＥと入射光ＩＬとが干渉した光は、伝播光となり、観察者ＯＢによって認識される。

【0075】

エバネッセント光ＬＥは、入射光ＩＬの入射角度と高屈折率層１２の膜厚とが固定されると、特定の波長帯で導波モードが励起されるので、強度が高まる。よって、高屈折率層１２を、均一な膜厚とできる。

【0076】

図５は、導波モード共鳴について更なる説明するための光の挙動を示す模式図である。

【0077】

図５では、図４の伝播光ＬＧの更なる説明をするために、光の挙動が模式的に示される。エバネッセント光ＬＥの強度は、伝播光ＬＧの強度が高まるにつれて高くなる。伝播光ＬＧは、エンボス層１１と高屈折率層１２との界面、および、保護層１３と高屈折率層１２との界面で、多重反射しながら伝播するが、反射する平面波の位相が揃うときに励起される。例えば、伝播光ＬＧが点Ｐにあるときと、反射して点Ｑにあるときとでは、高屈折率層１２の導波路内で反射する光路長が、２πの整数倍になるために、位相が揃い、励起され、伝播光ＬＧの強度が高まる。このように、高屈折率層１２の導波路内の光が多重反射する回数が多いほどエバネッセント光ＬＥの強度が高まり、カラー表示体１０の視認性も向上する。

【0078】

図４と図５で光の挙動を模式的に説明したが、カラー表示体１０は、凹凸を有した周期構造を有し、その周期構造による回折波が伝播光ＬＧとなる。先の説明の通り、多重反射する回数が多いほどエバネッセント光ＬＥの強度も高くなるので、周期構造を配置する領域を大きくすることが望ましい。

【0079】

（凹凸面の方位角）
次に、図６から図９を参照して、凹凸面１１Ｓ１の方位角について説明する。

【0080】

図６は、凹凸面の方位角と、観察者の視線方向との関係を説明するための模式図である。

【0081】

図６では、観察者ＯＢの視線方向ＤＯＢと、凹凸面１１Ｓ１の方位角との関係を示している。なお、図１において、カラー表示体の１０内に図示された凹凸面１１Ｓ１の波形形状が、紙面の奥行方向に沿って連なっている方向が、凸面Ｓ１Ａの延びる方向である。

【0082】

図６（ａ）に示されるように、カラー表示体１０が備える凸面Ｓ１Ａは、１つの方向に沿って延びている。図６（ａ）に示す例では、凸面Ｓ１Ａは紙面の上下方向に沿って延びている。凹凸面１１Ｓ１の方位角は、凸面Ｓ１Ａが延びる方向と、カラー表示体１０が広がる平面に沿う任意の方向である基準方向とが形成する角度である。本例では、基準方向を紙面の左右方向とする。この場合、基準方向と凸面Ｓ１Ａが延びる方向とが形成する角度は、９０°である。そのため、凹凸面１１Ｓ１の方位角は、９０°である。観察者ＯＢの視線方向ＤＯＢを、カラー表示体１０が広がる平面に投影した投影方向は、紙面の上下方向である。投影方向は、凸面Ｓ１Ａが延びる方向と平行である。すなわち、凹凸面１１Ｓ１は、観察者ＯＢに対して縦向きである。

【0083】

図６（ｂ）に示す例では、凸面Ｓ１Ａは紙面の左右方向に沿って延びている。紙面の左右方向が基準方向であるので、基準方向と凸面Ｓ１Ａが延びる方向とが形成する角度は、０°である。そのため、凹凸面１１Ｓ１の方位角は０°である。観察者ＯＢの視線方向ＤＯＢを、カラー表示体１０が広がる平面に投影した投影方向は、紙面の上下方向である。投影方向は、凸面Ｓ１Ａが延びる方向と直交する。すなわち、凹凸面１１Ｓ１は、観察者ＯＢに対して横向きである。

【0084】

図７は、凹凸面の方位角と、波長毎の反射率のスペクトルとの関係を示すグラフである。

【0085】

図７では、カラー表示体１０が反射した反射光ＲＬの波長と反射率との関係が示されている。なお、図７において、実線で示されるスペクトルは、凹凸面１１Ｓ１が縦向きであるカラー表示体１０によって得られるスペクトルであり、破線で示されるスペクトルは、凹凸面１１Ｓが横向きに配置されたカラー表示体１０によって得られるスペクトルである。なお、反射光ＲＬのスペクトルを得る際には、測定装置が備える受光素子からカラー表示体１０に向かう方向を測定方向に設定し、測定方向を上述した視線方向ＤＯＢと見なしている。

【0086】

図７に示されるように、凹凸面１１Ｓが縦向きに配置されたカラー表示体１０、および、凹凸面１１Ｓが横向きに配置されたカラー表示体１０のいずれであっても、スペクトルｒによって示される赤色の光、スペクトルｇによって示される緑色の光、およびスペクトルｂによって示される青色の光を反射できる。ただし、いずれのスペクトルｒ，ｇ，ｂにおいても実線で示されるスペクトルｒ，ｇ，ｂでのピーク強度が、破線で示されるスペクトルｒ，ｇ，ｂのピーク強度よりも高い。そのため、カラー表示体１０は、観察者ＯＢに対して凹凸面１１Ｓを縦向きにできる。言い換えれば、カラー表示体１０は、観察者ＯＢに対して、凹凸面１１Ｓが縦向きである場合に、凹凸面１１Ｓに記録された意図した画像を表示できる。

【0087】

図８は、カラー表示体の傾きと、反射率との関係を示すグラフである。

【0088】

図９は、カラー表示体の傾きと、反射率との関係を示すグラフである。

【0089】

図８および図９には、図７と同様、カラー表示体１０が反射した反射光ＲＬの波長と、反射率との関係を示している。図８および図９の両方において、カラー表示体１０の位置を基準位置に対して２０°から向けたときのスペクトルＳＰ_１が実線で示され、３０°傾けたときのスペクトルＳＰ_２が破線で示され、４０°傾けたときのスペクトルＳＰ_３が一点鎖線で示されている。なお、カラー表示体１０を水平面に位置させた場合のカラー表示体１０の位置が、基準位置である。また、図８は、縦向きに配置されたカラー表示体１０によって得られるスペクトルである。一方で、図９は、横向きに配置されたカラー表示体１０によって得られるスペクトルである。

【0090】

図８に示されるように、縦向きに配置されたカラー表示体１０では、カラー表示体１０が基準位置に対して２０°傾けられたスペクトルＳＰ_１と、基準位置に対して４０°傾けられたスペクトルＳＰ_３との間において、ピークにおける波長の差が５０ｎｍ未満である。

【0091】

一方で、図９に示されるように、凹凸面１１Ｓが横向きであるカラー表示体１０では、カラー表示体１０が基準位置に対して２０°傾けられたスペクトルＳＰ_１と、基準位置に対して４０°傾けられた場スペクトルＳＰ_３との間において、ピークにおける波長の差が、５０ｎｍ以上１００ｎｍ未満である。

【0092】

このように、カラー表示体１０が基準位置に対して傾けられた場合に、カラー表示体１０が反射する反射光ＲＬの色における変化を抑えるうえでは、カラー表示体１０は、観察者ＯＢに対して、凹凸面１１Ｓを縦向きにできる。言い換えれば、カラー表示体１０は、観察者ＯＢに、凹凸面１１Ｓが縦向きである場合に、凹凸面１１Ｓに記録された意図した画像を表示できるように構成できる。

【0093】

なお、カラー表示体１０の反射光ＲＬは、１次回折光を含むことができる。１次回折光は、凸面Ｓ１Ａが延びる方向と直交し、かつ、カラー表示体１０が広がる平面に直交する平面に反射される。そのため、カラー表示体１０が、観察者ＯＢに対して、凹凸面１１Ｓ１が横向きである場合には、観察者ＯＢは、カラー表示体１０が反射した１次回折光を視認できる。また、観察者ＯＢは、自身が視認した１次回折光を、０次回折光、すなわち、導波モード共鳴による反射光ＲＬであると誤認する可能性がある。カラー表示体１０が、観察者ＯＢに対して、凹凸面１１Ｓ１が縦向きである場合には、観察者ＯＢが１次回折光を０次回折光であると誤認する可能性を低くすることもできる。

【0094】

（カラー表示体の作用）
図１０から図１６を参照して、カラー表示体１０の作用を説明する。

【0095】

図１０は、第１実施形態のカラー表示体における凹凸面を含む領域を説明するための模式図である。

【0096】

図１０に示されるように、エンボス層１１の表面１１Ｓにおける一部に周期構造となる凹凸面１１Ｓ１を含む領域Ａでモチーフ２０を構成する。上述の通り、周期によって反射する光の色を制御できるため、構成するモチーフ２０はカラー表示が可能となり、領域Ａに含まれる周期構造を、複数の周期で構成すると、色彩豊かなモチーフ２０を表示できる。さらに、凹凸面１１Ｓ１の凸面と凹面が隣接する凹凸面の高さでも変化量は少ないが色彩を変化させることが可能であり、領域Ａに含まれる凹凸面１１Ｓ１の凹凸情報、または異なる領域Ａに含まれる凹凸面１１Ｓ１の凹凸情報によって自由度の高い色彩豊かなモチーフ２０を表示できるので、意匠性の高いカラー表示体１０を提供できる。

【0097】

また、先の説明の通り、凹凸面１１Ｓが縦向きである場合には、モチーフ２０を視認する場合、観察者ＯＢが１次回折光を０次回折光であると誤認する可能性を低くすることができる。

【0098】

図１１は、領域Ａを説明するための模式図である。

【0099】

図１１では、領域Ａがより詳しく説明され、図１１（ａ）における領域Ａは、短冊状の長手方向と短手方向が存在し、長手方向に凹凸面１１Ｓが縦向きで配置される。これは周期構造から生じる伝播光ＬＧの多重反射する回数を多くするためであり、回数が多ければエバネッセント光ＬＥの増強、ならびに０次回折光の反射率が向上し、観察者ＯＢに視認性の高いカラー表示体１０を提供できる。短手方向はモチーフの画素に直結し、精細なモチーフを再現するには観察者によって解像されない寸法が好ましく、少なくとも１００μｍ以下、より好ましくは６０μｍとできる。また、長手方向はエバネッセント光ＬＥを増強するため、短手方向より寸法が大きい方が好ましく、少なくとも寸法比率が２倍以上あると０次回折光の反射率の上昇が確認され、画素として利用するうえでモチーフ形成の自由度を考慮し３０倍以下とできる。

【0100】

また、領域Ａの長手方向と直交方向となる短手方向は相互に離間しており、離間する領域１１Ｓ２はエンボス層１１の表面１１Ｓとすることも、別の要素を含めることもできる。例えば、領域１１Ｓ２を、着色インキを含む領域とすると、領域Ａでは０次回折光が特定角度でしか観察できない。一方、領域１１Ｓ２は角度依存なく観察できるため、角度によってモチーフ２０の色彩変化や、モチーフ自体の変化が可能となり、その変化を真贋の判定基準とできる。

【0101】

領域１１Ｓ２の一例として着色インキを挙げたが、着色インキだけでなく、領域Ａで構成する凹凸面１１Ｓ１の周期構造と異なる周期構造や、周期性を持たない散乱構造、他にも液晶材料や磁性顔料といった、光学的に可変な要素を含むこともできる。

【0102】

また、図１１（ｂ）のように、領域Ａで構成する凹凸面１１Ｓ１の周期が同一である場合、長手方向の端辺が相互に接続でき、この接続によって、周期構造から生じる伝播光ＬＧの多重反射回数をより多くすることができ、エバネッセント光ＬＥの増強、ならびに０次回折光の反射率が向上し、観察者に視認性の高いカラー表示体１０を提供できる。

【0103】

領域Ａの長手方向同士は少なくとも２０μｍ以上、より好ましくは５０μｍ以上の端辺が相互に接続していると、伝播光ＬＧの多重反射の妨げにならずエバネッセント光ＬＥの増強が見込める。また、上記値を満たす場合、図１１（ｂ）のように各領域Ａの長軸の並ぶ位置がわずかにずれていても本発明の実施形態の効果を得られる。このずれは端辺の長さの５０％以内とできる。これにより、十分にエバネッセント光ＬＥの増強が見込める。さらに１０％以下としてもよい。これによりエバネッセント光ＬＥの増強はズレがない状態とそん色ない程度とできる。

【0104】

領域Ａの長手方向の輪郭線は直線、曲線、またはその組み合わせとできる。領域Ａの短手方向の輪郭線は直線、曲線、またはその組み合わせとできる。領域Ａの輪郭形状は、長方形、角が丸い長方形、８角形とできる。また、領域Ａの長手方向の輪郭線を曲線とし、域Ａの短手方向の輪郭線を直線とできる。領域Ａは画素に直結するため、領域Ａと領域１１Ｓ２の境界を強調させることや、反対に強調させず曖昧な境界を持たせることは表示するモチーフの自由度を高めることになる。領域１１Ｓ２の境界部となる領域Ａの輪郭線を直線にすることで境界を強調させることができるのに対し、領域１１Ｓ２の境界部となる領域Ａの輪郭線を曲線とすることで境界を強調させないこともできる。この曲線は、半円、半楕円、自由曲線とできる。また曲線の曲率半径は一定または可変とできる。曲率半径は、端辺の長さより短く、端辺の長さの１％以下とできる。

【0105】

また、領域Ａの短手方向は全てが同じ寸法ではなくてもよく、端辺の寸法を、それ以外の寸法より短くできる。また、相互に接続する部分に近づくにつれて短手方向の寸法を短くできる。

【0106】

このように、領域Ａの中で短手方向の寸法を変更することにより、モチーフの領域Ａの中で発現する０次回折光の反射スペクトルを変化させることができる。そのため、領域Ａの中でも、波長が同じであっても、反射率によって彩度が変化するため、豊かな色表現とできる。

【0107】

更に、カラー表示体１０において、領域Ａに配置される凹凸面１１Ｓ１の周期構造の複数の周期の最小公倍数を被除数とし、複数の周期の最大公約数を除数として得られる値の整数倍を、領域Ａの長手方向の寸法とできる。

【0108】

これまでに説明した通り、凹凸面１１Ｓ１の周期構造の回折波が、最終的に０次回折光として射出されるため、領域Ａに凹凸面１１Ｓ１の周期構造を配置する際、長手方向の寸法によって、端部の周期がずれてしまい、結果的に０次回折光の強度低下をもたらす。しかしながら、上記寸法の制約をとることによって、利用する複数の周期すべてで、領域Ａでの周期ずれは発生せず、強度低下のない視認性の高いカラー表示体１０を提供できる。

【0109】

上記構成によれば、接続する領域Ａ同士が構成する凹凸面１１Ｓの周期がそれぞれ異なっていても、接続する部分で周期のずれが生じることなく、強度低下のないカラー表示体１０を提供できる。

【0110】

図１２は、領域内に含まれる凹凸面の向きについて説明するための模式図である。

【0111】

図１２には、領域Ａに凹凸面１１Ｓ１の周期構造が配置されたときの模式的な図が示されている。

【0112】

これまで説明した通り、カラー表示体１０は、領域Ａの長軸方向に凹凸面１１Ｓ１の周期構造が縦方向に並ぶように配置できる。図１２（ａ）は、図６（ａ）同様に、凹凸面１１Ｓ１の方位角が９０°に配置され、図１２（ｂ）は、凹凸面１１Ｓ１の方位角が、４５°に配置される。伝播光ＬＧの強度を高めるためには、導波路内を長くする必要があり、短いと伝播光ＬＧの強度が低くなる。図１２（ａ）の断面ＳＬａ１、断面ＳＬａ２、および断面ＳＬａ３の導波路内は同じ長さを有し、図１２（ａ）は、どの断面ＳＬａをみても導波路内が同じ長さになる。

【0113】

一方、図１２（ｂ）の断面ＳＬｂ１、断面ＳＬｂ２、および断面ＳＬｂ３の導波路内の長さは全て異なり、図１１（ｂ）は見る断面によって導波路内の長さが異なり、伝播光ＬＧの強度が低くなる。よって、伝播光ＬＧの強度を高めるために、凹凸面１１Ｓ１の方位角を、９０°もしくは０°に配置することが好ましい。また、上述の通り、凹凸面１１Ｓ１の方位角を０°に配置すると、１次回折光が含まれる場合があるため、凹凸面１１Ｓ１の方位角を９０°に配置するのがより好ましい。

【0114】

図１３は、カラー表示体の領域について説明するための模式図である。

【0115】

図１３によれば、カラー表示体１０を用いて本開示の効果が模式的に説明され、特に、図１３（ａ）では、カラー表示体１０にあるモチーフ２５が領域Ａで構成されており、領域Ａは短冊状の長手方向と短手方向が存在し、長手方向に凹凸面１１Ｓ１が縦向きで配置される。また、短手方向を寸法Ｓとし、寸法Ｓだけ離間している。離間する領域１１Ｓ２は、領域Ａの０次回折光と異なる角度に反射する凹凸面１１Ｓ１で構成される。一方、図１３（ｂ）は、寸法Ｓの正方格子状に領域を区分し、凹凸面１１Ｓ１と、離間する領域１１Ｓ２とがそれぞれ交互に配置しモチーフ２５を構成する。なお、図１３（ａ）と図１３（ｂ）で利用する領域Ａと、離間する領域１１Ｓ２との表面積は等しいとする。

【0116】

図１４は、カラー表示体の領域の配置と、反射率との関係を示すグラフである。

【0117】

図１４には、図１３で説明したカラー表示体１０のモチーフ２５に対する導波モード共鳴による０次回折光の反射率と波長との関係が示される。図１４は、エンボス層１１の凹凸面１１Ｓ１に３００ｎｍ周期の正弦波曲線構造を利用し、凸面と凹面が隣接する凹凸面の高さを１１０ｎｍで形成し、高屈折率層１２を屈折率１．９５のＴｉＯ_２で構成し、エンボス層１１、保護層１３の屈折率を１．４５にしたカラー表示体１０を作製し、分光反射スペクトルを測定した結果である。図１４において、実線で示されるスペクトルＳＰ_４は、図１３（ａ）で説明したカラー表示体１０のものに対応し、破線で示されるスペクトルＳＰ_５は、図１３（ｂ）で説明したカラー表示体１０のものに対応する。それぞれの０次回折光の反射率を比べると、表面積が同じであっても図１３（ａ）のカラー表示体１０の反射率が高く、図１３（ｂ）のカラー表示体１０より約３０％の反射率向上が確認できる。

【0118】

これまでの説明の通り、図１３（ａ）のカラー表示体１０は、図１３（ｂ）のカラー表示体１０よりも、周期構造から生じる伝播光ＬＧの多重反射の回数を、より増加させることができ、エバネッセント光ＬＥの増強、ならびに０次回折光の反射率の向上が達成される。０次回折光の反射率が高くなると、観察者ＯＢの視認性が高まり、真贋判定の容易性も高まる。

【0119】

領域Ａの短手方向の寸法Ｓは、モチーフ２５を構成する解像度になるため、カラー表示体１０を観察する際、認識されない寸法が好ましく、少なくとも１００μｍ以下、より好ましくは６０μｍ以下とできる。

【0120】

図１５は、観察者がカラー表示体を観察する状態を模式的に示す模式図である。

【0121】

図１５に示されるように、観察者ＯＢがカラー表示体１０を観察する際には、観察者ＯＢは、領域Ａで生成する導波モード共鳴によって反射された０次回折光を、正反射の方向において観察できる。光源ＬＳからの入射光ＩＬの入射角αは、反射光ＲＬである０次回折光の反射角βと互いに等しい。反射光ＲＬが有する波長は、可視光の範囲に含まれ、これによって、カラー表示体１０は、有彩色の像を表示できる。

【0122】

図１６は、カラー表示体の効果の一例を示す模式図である。

【0123】

図１６には、領域Ａおよび着色インキを含む領域１１Ｓ２が存在するカラー表示体１０の効果の一例が示される。領域Ａでは、０次回折光が角度βで観察できるのに対し、領域１１Ｓ２は、角度依存なく観察できるため、観察角度によってモチーフ２８の外観を変化させることができる。例えば、入射光ＩＬが入射角αで入射すると、反射角βと異なる角度で観察した際のカラー表示体１０に表示されるモチーフ２８は、図１６（ａ）となるのに対し、反射角βの角度で観察した際のモチーフ２９は、図１６（ｂ）のようにできる。それぞれの領域特性を活かし、領域１１Ｓ２で表示するモチーフ２８に、領域Ａの要素を組み合わせて、新たなモチーフ２９を表示できる。これは、観察角度を変えることでモチーフの変化を観察者ＯＢに認識させることができるため、モチーフの変化を、真贋判定の基準とできる。また、領域の組み合わせに限らず、例えば、領域１１Ｓ２を、領域Ａと異なる角度に反射させる凹凸面１１Ｓ１を構成すれば、観察角度によって全く異なるモチーフを表示できる。

【0124】

（真贋の判定方法）
図１５を用いて説明した通り、観察者ＯＢがカラー表示体１０を観察する際には、観察者ＯＢは、導波モード共鳴によって反射された０次回折光を、正反射の方向において観察できる。これを観察者ＯＢの視点から言い換えると、観察者ＯＢがカラー表示体１０を観察すると、正反射の方向で有彩色の反射光が出現し、正反射の方向と異なる方向で有彩色の反射光が消失すると言えるため、これを、カラー表示体１０の真贋の判定方法として利用できる。

【0125】

一方、１次回折光の反射光は、様々な方向に分光して反射されるため、観察者ＯＢが観察方向を変えると色遷移を視認可能となる。しかし、観察者ＯＢがどの方向で、どの色だと真正であるかなどは判断できない。このため、真贋の判定に、０次回折光を利用できる。また、上述の通り、凹凸面１１Ｓ１の方位角を９０°に配置することで、凹凸面１１Ｓ１の１次回折光を観察者ＯＢへ視認させないようにすることは、意匠の他、真贋の判定方法としても効果的である。

【0126】

（カラー表示体の製造方法）
図１７を参照して、カラー表示体１０の製造方法を説明する。

【0127】

図１７は、カラー表示体を製造する際の手順を説明するためのフローチャートである。

【0128】

図１７に示されるように、カラー表示体１０の製造方法は、スタンパーを作成する原版作成工程（ステップＳ１１）、エンボス層１１を形成する第１層形成工程（ステップＳ１２）、高屈折率層１２を形成する第２層形成工程（ステップＳ１３）、および、保護層１３を形成する第３層形成工程（ステップＳ１４）を含む。

【0129】

スタンパーを作成する原版作成工程では、まず、電子線描画を適用したリソグラフィで原版を作成する。原版を作成する際には、ポジ型のレジスト材料を準備する。次いで、レジスト材料によってレジスト層を形成する。そして、エンボス層１１の表面１１Ｓが有する形状に応じてレジスト層に電子線を照射する。レジスト層はポジ型のレジストによって形成されているため、レジスト層のなかで、現像後にレジスト層から除去したい部分に電子線を照射する。ポジ型のレジスト材料を適用した場合には、電子線が照射された部分が、現像後のレジスト層から除去される。

【0130】

さらに、形成した原版から電鋳により、原版が有する凹凸形状をエンボス層１１に転写するためのスタンパーを作製する。そして、エンボス層１１を形成するための樹脂層に、スタンパーが有する凹凸形状を転写することによって、エンボス層１１を形成する。

【0131】

エンボス層１１を形成する第１層形成工程では、まず、エンボス層１１を形成するための合成樹脂を準備する。エンボス層１１を形成するための合成樹脂は、熱可塑樹脂、熱硬化樹脂、光硬化樹脂とできる。合成樹脂は、例えば、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ウレタンアクリル樹脂である。そして、エンボス層１１を形成するための合成樹脂を含む塗膜を塗布した後に、塗膜に対して、転写版が有する凹凸形状を転写することによって、エンボス層１１とできる。

【0132】

高屈折率層１２を形成する第２層形成工程では、まず、エンボス層１１の表面１１Ｓを覆うように高屈折率層１２を形成する。高屈折率層１２を形成するための誘電体は、金属化合物、および、酸化ケイ素などとできる。金属化合物は、金属酸化物、金属硫化物、および、フッ化金属とできる。金属化合物は、例えば、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化ニオブ（ＮｂＯ_２）、および、硫化亜鉛とできる。

【0133】

金属酸化物が有する酸化度を、第１の値から第２の値に変えることによって、金属酸化物が有する屈折率を、第１の値から第２の値に変えることができる。金属酸化物のなかでも、酸化チタンは、高い屈折率を有するため、高屈折率層１２の形成材料に適している。なお、酸化チタンの屈折率を第１の値から第２の値に変える場合には、酸化チタンの体積密度を第１の値から第２の値に変えることでできる。一般に、高屈折率層１２を形成する酸化チタンの体積密度が高いほど、高屈折率層１２の屈折率は高い。

【0134】

高屈折率層１２は、堆積法を適用して形成できる。高屈折率層１２を形成する堆積法は、化学体積法、または物理堆積法とできる。物理堆積法は、例えば、スパッタ法、および、真空蒸着法とできる。

【0135】

保護層１３を形成する第３層形成工程では、まず、保護層１３を形成するための合成樹脂を準備する。保護層１３を形成するための合成樹脂は、エンボス層１１の形成に適用可能な合成樹脂とできる。保護層１３を形成するための合成樹脂を含む塗膜を調製した後に、高屈折率層１２を覆うように高屈折率層１２に対して塗膜を塗布する。次いで、塗膜を硬化させることによって、保護層１３を有したカラー表示体１０を得ることができる。

【0136】

以上説明したように、カラー表示体、認証媒体、および、カラー表示体の真贋判定方法の第１実施形態によれば、以下に記載の効果を得ることができる。

【0137】

（１）エンボス層１１と高屈折率層１２と保護層１３とが順に積層する構成において、エンボス層１１の表面１１Ｓに凹凸面１１Ｓが存在するとき、カラー表示体１０に入射した光は、導波条件を満たす波長成分が反射する。

【0138】

（２）凹凸面１１Ｓの周期ｄによって導波する波長を制御することができ、カラー表示体１０の凹凸面１１Ｓの周期ｄが、それぞれ異なる周期を含むことで、ｒ、ｇ、ｂの色の表示を可能とし、フルカラーで意匠性の高いカラー表示体１０を実現できる。

【0139】

（３）光源ＬＳがカラー表示体１０に入射すると、高屈折率層１２にて回折された光の一部が導波条件を満たす波長で、高屈折率層１２を伝播する伝播光ＬＧが生じ、導波路内の長さを存分に満たすことで、伝播する光の多重反射する光の位相が揃い、励起され、伝播光ＬＧが高められる。これによって、領域Ａで反射する光の強度を高め、視認性の高いカラー表示体１０を提供できる。

【0140】

（４）領域Ａに配置される周期構造の周期が並ぶ方向が、領域Ａの長軸方向となることで、伝播光ＬＧの強度が高められ、輝度の高いカラー表示体１０を提供できる。

【0141】

（５）カラー表示体１０は、導波モード共鳴によって反射された０次回折光を正反射の方向において観察者ＯＢが観察でき、正反射の方向と異なる方向で視認できなくなるため、真贋の判定方法として利用できる。

【0142】

［第２実施形態］
図面を参照して、カラー表示体、認証媒体、およびカラー表示体の真贋判定方法の第２実施形態を説明する。第２実施形態のカラー表示体は、第１実施形態のカラー表示体１０で表示するモチーフ２５の表示領域において、モチーフ２５を構成する領域Ａと異なる領域Ｂが存在する点で、第１実施形態のカラー表示体１０と異なる。そのため、以下では、第２実施形態のカラー表示体における第１実施形態のカラー表示体１０との相違点を詳しく説明する。一方で、第２実施形態のカラー表示体において、第１実施形態のカラー表示体１０と共通する構成には、第１実施形態のカラー表示体１０と同一の符号を付し、当該構成の詳しい説明を省略する。また、以下では、カラー表示体の構成、カラー表示体の真贋の判定方法を順に説明する。

【0143】

（カラー表示体の構成）
図１８から図２６を参照して、第２実施形態のカラー表示体の構成を説明する。

【0144】

図１８は、第２実施形態のカラー表示体における凹凸面を含む領域を説明するための模式図である。

【0145】

図１８のカラー表示体２０は、図１３（ａ）のカラー表示体１０が表示するモチーフ２５が構成される表示領域に、モチーフ２５を構成する領域と異なる領域Ｂが含まれたモチーフ３５が形成されている。領域Ｂは少なくとも領域Ａの長手方向もしくは短手方向へ交互に配置し、領域Ａより小さい寸法で構成される。

【0146】

領域Ｂには複数の周期が混在する混在周期構造１１Ｓ３が配置され、周期構造による回折光を生じる。この構成の場合、領域Ａの導波モード共鳴の効果と異なり、単純な回折光が表示面に射出できるため、伝播光ＬＧの多重反射を考慮することなく設計でき、結果的に領域Ａの寸法より小さくても存分な効果を得ることができる。また、領域Ａの０次回折光と異なる角度へ射出できるため、領域Ａで構成されるモチーフ３５とは異なる外観を有した異なるモチーフを形成できる。

【0147】

カラー表示体２０の表示領域には、領域Ａと領域Ｂの他に、離間する領域１１Ｓ２を含めことができ、さらには、カラー表示体１０で説明した要素を含めることができる。

【0148】

領域Ｂに配置される複数の周期が混在する混在周期構造１１Ｓ３は、堆積された高屈折率層１２の混在周期構成との干渉により１次回折光として射出できる。また、回折光を強く射出するには１次回折光の設計が最も容易であるため、１次回折光とできる。

【0149】

１次回折光を利用する場合には、以下の式（１０）に基づき設定できる。

【0150】

ｍλ ＝ ｄ（ｓｉｎγ＋ｓｉｎΔ） … 式（１０）
なお、式（１０）において、ｄは周期構造の周期であり、λは周期構造において反射される光の波長であり、γは入射する入射光の入射角度であり、Δは周期構造において回折される光の回折角である。

【0151】

周期構造が、同一の周期ｄを有する場合には、反射する１次回折光は分光される。結果として、領域Ｂが観察者ＯＢによって観察された場合には、観察者ＯＢは、周期構造が表示する虹色を有した画像を視認できる。特に、周期ｄが、５００ｎｍ以上、２００００ｎｍ以下である場合に、周期構造は顕著な虹色を呈する。

【0152】

一方で、以下のように設計されることによって、無彩色の光も反射できる。まず、上述した式（１０）を適用して算出される周期ｄを、基準周期ｄｒに設定する。次いで、基準周期ｄｒに対する正の方向、すなわち基準周期ｄｒよりも大きい範囲において、複数の周期ｄを離散的に設定し、かつ、基準周期ｄｒに対する負の方向、すなわち基準周期ｄｒよりも小さい範囲において、複数の周期ｄを離散的に設定する。こうして設定された複数の周期ｄの各々に対応する周期構造を設計する。

【0153】

この構成によれば、複数の波長の光が混合されるため、特定の角度で無彩色、すなわち白色光により形成される領域Ｂが視認される。

【0154】

なお、上述した複数の周期ｄを設計する場合には、比視感度が高い波長の光の反射可能な周期ｄを、基準周期ｄｒに設定できる。比視感度が高い波長の光は、例えば５４０ｎｍ以上、５６０ｎｍ以下の範囲に含まれる波長を有した緑色光である。この場合には、比視感度が高い緑色光と、緑色光に準じた比視感度を有する光とが、混在周期構造１１Ｓ３が反射する光に含まれる。そのため、混在周期構造１１Ｓ３が表示する領域Ｂが、容易に視認される。また、混在周期構造１１Ｓ３が反射する光が、緑色光を基準として、より長い波長を有した赤色光と、より短い波長を有した青色光とを含むことができる。これにより、混在周期構造１１Ｓ３が反射する光を、容易に、無彩色の光とできる。

【0155】

混在周期構造１１Ｓ３において、基準周期ｄｒを有した多段面Ｓ２Ａの密度が最も高く、かつ、基準周期ｄｒからのずれ量が大きい周期ｄを有した周期構造ほど、混在周期構造１１Ｓ３における密度を小さくできる。これにより、上述した特定の観察位置以外の観察位置に反射される１次回折光の強度を低くできる。

【0156】

無彩色の光を反射することが可能な混在周期構造１１Ｓ３は、以下の式（１１）から式（１３）を満たすことが好ましい。ただし、以下の式（１１）において、ｒ値は、回折角度θが有する範囲θ_Ｒ’に寄与するパラメーターである。

【0157】

【数4】

【0158】

【数5】

【0159】

【数6】

【0160】

図１９は、混在周期構造の配置密度と回折角度との関係を示すグラフである。

【0161】

図１９では、上記式（１１）から式（１３）を満たす曲線が示される。図１９に示されるように、上記式（１１）から式（１３）において、θ_Ｒ’は回折角度θの範囲である。θ’は離散間隔、すなわち、ある周期構造における１次回折光の回折角度θと、その周期構造の次に大きい周期ｄまたは小さい周期ｄを有した周期構造における１次回折光の回折角度θとの差である。θ_ｎ’は離散角、すなわち、ある周期構造における１次回折光の回折角度θと、基準周期ｄｒを有した周期構造における１次回折光の回折角度θとの差である。ρ_ｎ’は、特定の離散角θ_ｎ’を有した周期構造が全ての混在周期構造１１Ｓ３に占める密度である。ｒ値は、回折角度θが有する範囲θ_Ｒ’に寄与するパラメーターである。ｒ値は、混在周期構造１１Ｓ３が反射する光が無彩色であることを実現する上で重要なパラメーターであり、２２１以下とできる。

【0162】

式（１１）から式（１３）を満たす混在周期構造１１Ｓ３では、周期構造の１次回折角度が、基準周期ｄｒに対応する０°を基準として、各多段面Ｓ２Ａにおける回折角度θである離散角θｎ’が、離散間隔θ’ずつ変化する。そして、混在周期構造１１Ｓ３において、基準周期ｄｒを有した周期構造の密度が極大値を有し、かつ、周期構造が有する離散角θ_ｎ’が大きくなるほど、その周期構造の密度が小さくなる。

【0163】

このように、式（１１）から式（１３）を満たす混在周期構造１１Ｓ３は、周期構造の周期ｄに複数の値を含む。そのため、混在周期構造１１Ｓ３が周期ｄに１つの値のみを含む周期構造に比べて、混在周期構造１１Ｓ３の偽造や、混在周期構造１１Ｓ３を含むカラー表示体２０の偽造が困難である。

【0164】

また、混在周期構造１１Ｓ３をブレーズド回折格子構造とすることで、回折光が、プラスもしくはマイナス方向に集光するため、カラー表示体２０の表現したいモチーフによって選択的に利用できる。一般的な回折格子は、式（１０）を満たす回折角度へしか反射しないが、式（１１）から式（１３）を満たす混在周期構造１１Ｓ３は、複数の周期と密度の関係により、反射角度を制御できる。また、回折格子の他にも反射角度を制御する構造として、指向性を有する散乱構造が一般的に利用される。しかし、これは、反射の方位方向を制御できるが、仰角方向を制御できないため、式（１１）から式（１３）を満たす混在周期構造１１Ｓ３のような光学効果の実現は不可能である。

【0165】

図２０は、ｒ値が互いに異なる９つのカラー表示体における反射光スペクトルを示す図であり、横軸が受光角度、縦軸が受光強度を示す。

【0166】

図２０には、５４０ｎｍの波長を有した光が、０°、すなわち真上から入射した場合に、２５°に１次回折する混在周期構造１１Ｓ３を基準としたカラー表示体２０によって得られたスペクトルＳ１～Ｓ９が示される。また、ｒ値は、２５５、２３８、２２１、２０４、１８７、１７０、１５３、１３６および、１１９のいずれかに設定される。

【0167】

図２０に示されるように、ｒ値を２５５に設定した場合にスペクトルＳ１が得られ、ｒ値を２３８に設定した場合にスペクトルＳ２が得られ、ｒ値を２２１に設定した場合にスペクトルＳ３が得られる。また、ｒ値を２０４に設定した場合にスペクトルＳ４が得られ、ｒ値を１８７に設定した場合にスペクトルＳ５が得られ、ｒ値を１７０に設定した場合にスペクトルＳ６が得られる。また、ｒ値を１５３に設定した場合にスペクトルＳ７が得られ、ｒ値を１３６に設定した場合にスペクトルＳ８が得られ、ｒ値を１１９に設定した場合にスペクトルＳ９が得られる。

【0168】

スペクトルＳ１～Ｓ９から明らかなように、ｒ値を小さくするほど、カラー表示体２０から反射される光の受光角度、言い換えれば１次回折角の範囲が広がる。一方、ｒ値を大きくするほど、２５°において受光される光の強度、すなわち２５°に反射される１次回折光の強度が高くなる。

【0169】

図２１は、ｘｙ色度図における９つのカラー表示体が反射した光の色を示す図である。

【0170】

図２１に示されるように、スペクトルＳ１を有する反射光、および、スペクトルＳ２を有する反射光は、緑色を有する。これに対して、スペクトルＳ３～Ｓ９のいずれかを有する反射光は、白色を有する。そのため、上記式（８）におけるｒ値は、２２１以下とできる。また、ｒ値を、２０４以上、２２１以下の範囲とできる。これにより、反射光における強度の低下を抑えることができる。

【0171】

なお、図２１において、破線で囲まれる領域が、白色点ＷＰ（ｘ＝０．３３，ｙ＝０．３３）を示す白色の領域である。

【0172】

本実施形態における混在周期構造１１Ｓ３は、上記式（１１）から式（１３）を満たすことによって、無彩色の第２のモチーフを表示するように構成される。そのため、領域Ａによって構成されるモチーフを有彩画像、領域Ｂで構成されるモチーフを無彩画像とでき、観察角度によって変化するモチーフの誘目性を高めることができる。

【0173】

有彩画像は、有彩色を利用した画像である。有彩画像は、色相の違いを利用した画像とできる。有彩画像は、色差が、ＣＩＥ１９７６による色彩値Ｌ*ａ*ｂ*のうち、明度Ｌ*以外のａ*ｂ*での色差ΔＥ*ａｂ＝√（Δａ*）＾２＋（Δｂ*）＾２）が互いに５以上である２つの領域を有することができる。この時、色彩値Ｌ*ａ*ｂ*を、直径３ｍｍの範囲での色彩値Ｌ*ａ*ｂ*とできる。

【0174】

無彩画像は、無彩彩色また淡色を利用した画像である。無彩画像は、濃淡の階調を有したグレースケール画像とできる。無彩画像は、無色または単色とできる。有彩画像では、画像が有する彩度が高いほど、２つの領域における色差が同じであっても色の多様性を向上できる。これにより、有彩画像を、複雑な（intricate）柄の外観とできる。また、画像が有する彩度が高いほど、有彩画像の外的美観を向上できる。

【0175】

混在周期構造１１Ｓ３は領域Ｂ内において、周期の並ぶ周期方向を同一に設定し、かつ複数の領域Ｂでは、周期方向が異なっていても良い。上記で説明した無彩色の光は、周期方向によって、観察者に、異なる強度を持った光として認識され、複数の方向を有した領域Ｂによって構成されるモチーフは、階調を有したグレースケール画像として形成できる。

【0176】

図２２は、カラー表示体の構造を示す平面図である。

【0177】

図２２を用いて、領域Ａと領域Ｂとの関係を説明する。図２２（ａ）が示すカラー表示体３０では、カラー表示体３０が広がる平面と対向する方向から見て、領域Ａは、表面１１Ｓの中央部を含む位置に配置される。また、領域Ｂは、領域Ａと同様、表面１１Ｓの中央部を含む位置に配置される。なお、本実施形態では、領域Ａで構成する外形が太陽を示す形状を有する一方で、領域Ｂの外形がハートを示す形状を有する。しかしながら、領域Ａの外形、および、領域Ｂの外形は、これらの形状以外の形状とできる。カラー表示体３０が広がる平面と対向する方向から見て、領域Ａが区画する領域は、領域Ｂの外形が区画する領域と重なる。ただし、カラー表示体３０が広がる平面と対向する方向から見て、領域Ａと、領域Ｂとは互いに重ならない。

【0178】

なお、図２２（ｂ）が示すように、カラー表示体３０が広がる平面と対向する方向から見て、領域Ａは、領域Ｂに重ならない場合がある。

【0179】

図２３は、観察角度における第１の範囲と第２の範囲との関係を示す模式図である。

【0180】

図２３に示されるように、カラー表示体３０が位置する平面と、カラー表示体３０を観察する観察者ＯＢの視線方向ＤＯＢを含む平面とが形成する角度が、観察角度θＯＢである。領域Ａは、観察角度θＯＢにおける範囲θＯＢ１にて観察される第１のモチーフを表示する。領域Ｂは、観察角度θＯＢにおける範囲θＯＢ２にて観察される第２のモチーフを表示する。

【0181】

範囲θＯＢ１は、範囲θＯＢ２が含む観察角度θＯＢ以外の観察角度を含み、範囲θＯＢ２は、範囲θＯＢ１が含む観察角度θＯＢ以外の観察角度を含む。

【0182】

これにより、カラー表示体３０の観察角度θＯＢには、第１のモチーフのみが表示される観察角度θＯＢと、第２のモチーフのみが表示される観察角度θＯＢとが含まれる。そのため、特定の観察角度θＯＢにおいて、観察者ＯＢは、各画像を他の画像によって妨げられることなく視認できる。

【0183】

本実施形態では、範囲θＯＢ２は、観察角度θＯＢにおいて範囲θＯＢ１とは異なる。また、カラー表示体３０は、観察角度θＯＢにおける範囲θＯＢ３（図示せず）において、第１のモチーフおよび第２のモチーフの両方を表示しない。範囲θＯＢ３は、範囲θＯＢ１と範囲θＯＢ２との間の観察角度θＯＢを含む。

【0184】

領域Ａは、光源ＬＳからの光を、正反射の方向に反射するため、範囲θＯＢ１は、正反射の方向を含む。領域Ｂが光を反射する観察角度θＯＢは、混在周期構造１１Ｓ３が有する周期構造の周期ｄと、周期が並ぶ方向とによって決まる。

【0185】

なお、本実施形態では、範囲θＯＢ２は、範囲θＯＢ１とは異なる範囲であるが、範囲θＯＢ２は、範囲θＯＢ１の一部と、範囲θＯＢ１とは異なる範囲を含むことができる。また、観察角度θＯＢに、図示しない範囲θＯＢ３が設定される場合には、範囲θＯＢ３は、上述した範囲θＯＢ１と範囲θＯＢ２との間の観察角度θＯＢに加えて、以下の範囲を含むことができる。すなわち、範囲θＯＢ３は、カラー表示体３０が広がる平面と、範囲θＯＢ２との間の範囲であって、かつ、範囲θＯＢ１を含まない範囲を含むことができる。あるいは、範囲θＯＢ３は、カラー表示体３０が広がる平面と、範囲θＯＢ１との間の範囲であって、かつ、範囲θＯＢ２を含まない範囲を含むことができる。

【0186】

（カラー表示体の作用）
図２４から図２６を参照して、カラー表示体３０の作用を説明する。なお、以下では、カラー表示体３０が認証媒体に適用された場合の作用を説明する。

【0187】

図２４は、観察者がカラー表示体を観察している状態を示す模式図である。

【0188】

図２４に示されるように、認証媒体４０の観察者ＯＢは、認証媒体４０を自身の手に把持した状態で認証媒体４０を観察できる。図２４に示される例では、観察者ＯＢは、水平方向に沿う基準面Ｐｈ１に対して、角度θ１だけ認証媒体４０を傾けた状態で、認証媒体４０を観察する。または、観察者ＯＢは、基準面Ｐｈ１に対して、角度θ２だけ認証媒体７０を傾けた状態で、認証媒体４０を観察する。または、観察者ＯＢは、基準面Ｐｈ１に対して、角度θ３だけ認証媒体４０を傾けた状態で、認証媒体４０を観察する。角度θ１は角度θ２よりも大きく、角度θ２は角度よりも大きい。

【0189】

図２５は、カラー表示体を備える認証媒体が表示する画像を示す平面図である。

【0190】

図２５では、認証媒体４０の傾きに応じて観察者ＯＢによって視認される認証媒体４０の状態が示される。

【0191】

図２５（ａ）に示す例では、認証媒体４０は、カラー表示体３０と、カラー表示体３０を支持する支持体３１とを備える。本実施形態では、認証媒体４０は、支持体３１に支持された情報記録媒体３２をさらに備える。支持体３１は、例えば合成樹脂製のシートである。支持体３１には、各種の情報を記録できる。各種の情報は、例えば、認証媒体４０の種類、認証媒体４０の所有者の生体情報、非生体情報、および、その双方の情報とできる。生体情報の実例は、所有者の顔写真、所有者の自署、および、所有者の指紋とできる。非生体情報の実例は、所有者の名前、所有者の国籍、所有者の生年月日、所有者の国籍コード、所有者コードとできる。情報記録媒体３２は、例えばＩＣチップとできる。なお、認証媒体４０は、情報記録媒体３２を有していなくてもよい。

【0192】

認証媒体４０は、観察者ＯＢの観察位置ＯＰに対して、領域Ａが第１のモチーフを表示せず、かつ、領域Ｂが第２のモチーフを表示しない状態を有する。上述したように、本実施形態では、観察角度θＯＢが、図示しない範囲θＯＢ３である場合に、認証媒体４０は、第１のモチーフおよび第２のモチーフの両方を表示しない。すなわち、観察者ＯＢが、認証媒体４０を角度θ２で傾けた場合に、認証媒体４０は、第１のモチーフおよび第２のモチーフの両方を表示しない。

【0193】

認証媒体４０が第１のモチーフおよび第２のモチーフを表示しない状態では、支持体３１に記録された情報が、観察者ＯＢによって容易に視認される。このように、カラー表示体３０が、観察角度θＯＢにおける図示しない範囲θＯＢ３内において観察者ＯＢに観察されることによって、カラー表示体３０が表示する第１のモチーフおよび第２のモチーフ以外のカラー表示体３０の状態が、観察者によって容易に把握される。

【0194】

一方、図２５（ｂ）に示す例では、認証媒体４０は、観察者ＯＢの観察位置ＯＰに対して、領域Ａが第１のモチーフＰＩＣ１（以下、単に「モチーフＰＩＣ１」と称する）を表示する一方で、領域Ｂが第２のモチーフを表示しない状態を有する。上述したように、本実施形態では、観察角度θＯＢが範囲θＯＢ１である場合に、認証媒体４０は、モチーフＰＩＣ１を表示する一方で、第２のモチーフを表示しない。すなわち、観察者ＯＢが、認証媒体４０を角度θ１で傾けた場合に、認証媒体４０は、モチーフＰＩＣ１を表示し、第２のモチーフを表示しない。

【0195】

さらに、図２５（ｃ）が示す例では、認証媒体４０は、観察者ＯＢの観察位置ＯＰに対して、領域ＡがモチーフＰＩＣ１を表示しない一方で、領域Ｂが第２のモチーフＰＩＣ２（以下、単に「モチーフＰＩＣ２」と称する）を表示する状態を有する。上述したように、本実施形態では、観察角度θＯＢが範囲θＯＢ２内にある場合に、認証媒体４０は、モチーフＰＩＣ１を表示しない一方で、モチーフＰＩＣ２を表示する。すなわち、観察者ＯＢが、認証媒体４０を角度θ３で傾けた場合に、認証媒体４０は、モチーフＰＩＣ１を表示せず、モチーフＰＩＣ２を表示する。

【0196】

図２６は、カラー表示体における第１の位置と第２の位置とを説明するための図である。

【0197】

図２６は、観察者ＯＢの観察位置ＯＰ、および、図示されない光源の位置を固定した状態で、回転軸Ｚを中心にカラー表示体３０を回転させる状態を示す。

【0198】

図２６（ａ）に示されるように、カラー表示体３０が広がる平面の法線が、回転軸Ｚである。カラー表示体３０は、例えば水平面に平行な面に沿って任意の位置に配置される。当該任意の位置が、カラー表示体３０が有する第１の位置である。

【0199】

図２６（ｂ）に示されるように、カラー表示体３０は、第１の位置とは異なる第２の位置を有する。第２の位置は、回転軸Ｚを中心として第１の位置から９０°だけカラー表示体３０を回転させた位置である。本実施形態では、第１の位置に位置するカラー表示体３０を左回りに９０°だけ回転させた位置が第２の位置であるが、右回りに９０°だけ回転させた位置を第２の位置ともできる。

【0200】

領域Ａは、カラー表示体３０が第１の位置に位置するときに、観察位置ＯＰに対して第１の色を有したモチーフＰＩＣ１を表示する。例えば、図２６（ｂ）を参照して先に説明したモチーフＰＩＣ１が、第１の色を有したモチーフＰＩＣ１である。第１の色は、有彩色に含まれる色である。

【0201】

一方、図２６（ａ）に示されるように、領域Ａは、カラー表示体３０が第２の位置に位置するときに、観察位置ＯＰに対して第２の色を有したモチーフＰＩＣ１を表示する。第２の色は、第１の色とは異なる。なお、第２の色も、第１の色と同様、有彩色に含まれる色である。カラー表示体３０を回転させることによって、カラー表示体３０において、カラー表示体３０に入射する光から見た見かけ上の有効屈折率ｎ_ｅｆｆが、回転前とは異なる値になる。そのため、カラー表示体３０が第１の位置に位置する場合のモチーフＰＩＣ１の色と、カラー表示体３０が第２の位置に位置する場合のモチーフＰＩＣ１の色とが互いに異なるように、モチーフＰＩＣ１が観察者ＯＢによって視認される。

【0202】

領域Ｂは、カラー表示体３０が第１の位置に位置するときに、観察位置ＯＰに対して第１の輝度を有したモチーフＰＩＣ２を表示する。例えば、図２５（ｃ）を参照して先に説明したモチーフＰＩＣ２が、第１の輝度を有したモチーフＰＩＣ１である。第１の輝度は、観察者ＯＢが、カラー表示体３０がモチーフＰＩＣ２を表示していることを視認できる輝度である。

【0203】

一方、図２６（ｂ）に示されるように、領域Ｂは、カラー表示体３０が第２の位置に位置するときに、観察位置ＯＰに対して第２の輝度を有したモチーフＰＩＣ２を表示する。第２の輝度は、第１の輝度とは異なる。本実施例では、第２の輝度によって、観察者ＯＢは、カラー表示体３０がモチーフＰＩＣ２を表示していることを視認できる。しかし、第２の輝度は、第１の輝度よりも低い。なお、第２の輝度を、第１の輝度よりも高くすることもできる。

【0204】

カラー表示体３０が回転することによって、観察者ＯＢから見た領域Ｂで構成する混在周期構造１１Ｓ３の周期が並ぶ向きが、回転前の向きから変わる。そのため、領域Ｂにおいて反射された光のうち、観察者ＯＢが観察可能な光の割合が変わる。これにより、カラー表示体３０が第１の位置に位置する場合のモチーフＰＩＣ２の輝度と、カラー表示体３０が第２の位置に位置する場合のモチーフＰＩＣ２の輝度とが互いに異なるように、モチーフＰＩＣ２が観察者ＯＢによって視認される。

【0205】

このように、カラー表示体３０は、モチーフＰＩＣ１について、観察者ＯＢに対して互いに異なる印象を与えることができる２つの状態を有することができ、また、モチーフＰＩＣ２についても、観察者ＯＢに対して互いに異なる印象を与えることができる２つの状態を有する。

【0206】

これまでに説明した内容より、認証媒体４０を観察角度および回転角度によってそれぞれのモチーフの外観を変化させることが可能となるため、観察者が真贋の判定を行う方法として容易に利用できる。

【0207】

以上説明したように、カラー表示体、認証媒体、および、カラー表示体の真贋判定方法の第２実施形態によれば、以下に記載の効果を得る。

【0208】

（６）エンボス層１１の表面１１Ｓが、領域Ａで構成する周期構造１１Ｓ１と、領域Ｂで構成する混在周期構造１１Ｓ３とを有するため、エンボス層１１の表面１１Ｓが周期構造１１Ｓ１のみを有する場合に比べて、エンボス層１１を備えるカラー表示体の偽造を困難にする。

【0209】

（７）モチーフＰＩＣ１とモチーフＰＩＣ２との両方が有彩画像の場合、および、モチーフＰＩＣ１とモチーフＰＩＣ２との両方が無彩画像の場合に比べて、カラー表示体３０の誘目性が高まる。

【0210】

（８）カラー表示体３０の観察角度θＯＢには、モチーフＰＩＣ１のみが表示される観察角度θＯＢと、モチーフＰＩＣ２のみが表示される観察角度θＯＢとが含まれる。そのため、特定の観察角度θＯＢにおいて、観察者ＯＢは、各画像を他の画像によって妨げられることなく視認できる。

【0211】

（９）カラー表示体３０が、観察角度θＯＢにおける範囲θＯＢ３内において観察者ＯＢに観察されることによって、カラー表示体３０が表示するモチーフＰＩＣ１およびモチーフＰＩＣ２以外のカラー表示体３０の状態が、観察者によって容易に把握される。

【0212】

（１０）カラー表示体３０は、モチーフＰＩＣ１について、観察者ＯＢに対して互いに異なる印象を与える２つの状態を有することができ、また、モチーフＰＩＣ２についても、観察者ＯＢに対して互いに異なる印象を与える２つの状態を有することができる。

【0213】

［第２実施形態の変形例］
なお、上述した第２実施形態は、以下のように変形して実施できる。

【0214】

（混在周期構造１１Ｓ３）
混在周期構造１１Ｓ３は、第１の位置に位置する場合と、第２の位置に位置する場合とにおいて、互いに同一の輝度を有するモチーフＰＩＣ２を表示できる。この場合であっても、周期構造１１Ｓ１が有彩色の画像を表示し、かつ、混在周期構造１１Ｓ３が無彩色の画像を表示する場合には、上述に準じた効果を得ることができる。

【0215】

（観察角度）
周期構造１１Ｓ１が有する第１の範囲と、混在周期構造１１Ｓ３が有する第２の範囲とは、互いに同じ範囲とできる。すなわち、第１の範囲における最小値は、第２の範囲における最小値と等しく、かつ、第１の範囲における最大値は、第２の範囲における最大値と等しくできる。この場合であっても、周期構造１１Ｓ１が有彩色の画像を表示し、かつ、混在周期構造１１Ｓ３が無彩色の画像を表示する場合には、上述に準じた効果を得ることができる。

【0216】

［第１、第２実施形態の応用例］
これまで説明してきた第１実施形態ならびに第２実施形態について、更なる応用例について説明する。これまでは、視覚効果を中心に説明してきたが、以下では、視覚効果だけでなく、機械的な読み取り活用および真贋判定方法について説明する。カラー表示体は、観察者による視覚効果での真贋判定ももちろん可能となるが、観察者が読み取ることができない複雑な、もしくは観察者の眼で分離できない細かな情報を、機械で高解像度に読み取ることで真贋判定を行うことができる。

【0217】

カラー表示体３０の表示面は、領域Ａで構成される第１のモチーフのカラー画像と、領域Ｂで構成される第２のモチーフのグレースケール画像とを備えているため、カラーとグレースケールの何れか一方、もしくは両方とも認証コードとして記憶させることができるので、機械読み取りとして利用でき、真贋判定に利用できる。

【0218】

また、モチーフＰＩＣ１とモチーフＰＩＣ２とは、観察角度を制御できるため、観察角度によって得られるモチーフ情報を認証コードとして記録できる。この認証コードは、機械で読み取り可能であり、真正の検証に利用できる。

【0219】

更に、式（１）から（６）で説明した導波モード共鳴の効果は、周期構造を有する凹凸面１１Ｓ１の凸面と凹面との間の距離である凹凸間の高さや、凸面と凹面との寸法比率、および周期によって共鳴する波長を変化させられるため、これらのうち少なくとも何れかが変化したサブ領域Ａ１が領域Ａに含まれる場合、サブ領域Ａ１を認証コードとして記録できる。この認証コードは、機械で読み取り可能であり、真正の検証に利用できる。

【0220】

その他にも、図２６で説明したカラー表示体３０のように、領域Ａは観察位置によって視認できる色を変化させ、例えば、領域Ａが第１の位置で青色を、第２の位置で赤色を観察できると仮定すると、少なくとも領域Ａの一部が、第１の位置で赤色、第２の位置で青色となるサブ領域Ａ２を含む場合、領域Ａとサブ領域Ａ２が混色され、第１の位置でも第２の位置でも同じ色（紫色）を表示でき、第１の位置と第２の位置とで色が変化しない領域を認証コードとして記録できる。この認証コードは、機械読み取り可能であり、真正の検証に利用できる。

【0221】

また、領域Ｂは、複数の周期が含まれた混在周期構造１１Ｓ３を有するが局所的に１つの周期によって構成されるサブ領域Ｂ１を含む場合、無彩色となる領域Ｂの中に局所的に色を持つことができるため、サブ領域Ｂ１によって構成されるカラーサブ領域を、認証コードとして記録できる。この認証コードは、機械読み取り可能であり、真正の検証に利用できる。

【0222】

また、領域Ｂの混在周期構造１１Ｓ３に含まれる複数の周期の関係が局所的に異なる領域Ｂ２が含まれる場合、反射する角度もしくは、無彩色の色彩情報を局所的に変化させられるため、サブ領域Ｂ２を、機械読み取り可能な認証コードとして記録し、真贋判定に利用できる。

【0223】

また、領域Ｂの混在周期構造１１Ｓ３の凸面と凹面が並ぶ方向が局所的に異なるサブ領域Ｂ３が含まれる場合、無彩色のグレースケール情報を局所的に変化させられるため、サブ領域Ｂ３によって構成されるグレースケール情報が異なるサブ領域Ｂ３を、認証コードとして記録できる。この認証コードは、機械読み取り可能であり、真正の検証に利用できる。

【0224】

さらに、領域Ａと領域Ｂとに、異なる領域Ｃが含まれる場合、領域Ａと領域Ｂのそれぞれの光学効果と異なる効果を認証コードとして記録できる。この認証コードは、機械読み取り可能であり、真正の検証に利用できる。ここでの領域Ｃは、領域１１Ｓ２とでき、その他新たに設けた領域ともできる。

【0225】

真正の検証の方法には、記録された認証コードの機械読み取りの結果を利用できる。当該検証では、機械側にて実行できる、あるいは、機械がコンピューターに接続され、コンピューターが機械から送信された機械読み取りの結果に基づき判定できる。あるいは、コンピューターが機械と検証用のサーバーとに接続され、コンピューターが機械から送信された機械読み取りの結果をサーバーに送信し、サーバーが判定の結果をコンピューターに送信できる。

【0226】

（認証コード）
機械読み取り可能な認証コードは、特に限定するものでなく、上述のモチーフ画像の他に、文字とすることも、数字および記号などとすることも、これらの組み合わせとすることもできる。あるいは１次元バーコードや２次元バーコードなどとすることもできる。

【0227】

なお、本願発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】