JP6805668B2 - Display body, device with display body, and manufacturing method of display body - Google Patents
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Description
本発明は、表示体、表示体付きデバイス、および、表示体の製造方法に関する。 The present invention relates to a display body, a device with a display body, and a method for manufacturing the display body.
表示体は、回折格子や多層膜による光の干渉等を利用して、構造色を呈する(例えば、特許文献1参照)。表示体は、例えば、パスポートや免許証等の認証書類や、商品券や小切手等の有価証券類のように、偽造が困難であることを求められる物品に備えられることにより、物品の偽造の困難性を高める。また、表示体は、身の回りの物品に備えられることにより、物品の意匠性を高める。 The display body exhibits a structural color by utilizing light interference by a diffraction grating or a multilayer film (see, for example, Patent Document 1). The display is difficult to forge because it is provided for items that are required to be difficult to forge, such as authentication documents such as passports and driver's licenses, and securities such as gift certificates and checks. Improve sex. In addition, the display body is provided on the articles around us to enhance the design of the articles.
物品の偽造の困難性や意匠性をより高めるために、互いに異なる色相を呈する複数の表示体を1つの物品に組み込むことや、互いに異なる色相を呈する複数の領域を1つの表示体に組み込むことが試みられている。こうした試みにおいて偽造の困難性や意匠性をさらに高めるためには、互いに異なる色相の差異が明瞭であること、すなわち、1つずつの表示体が担う色相、あるいは、1つずつの領域が担う色相が鮮明であることが望ましい。
本発明は、視認される色相の鮮明さを高めることのできる表示体、表示体付きデバイス、および、表示体の製造方法を提供することを目的とする。
In order to further enhance the difficulty and design of the article, it is possible to incorporate a plurality of display bodies having different hues into one article, or to incorporate a plurality of regions having different hues into one display body. Attempted. In order to further enhance the difficulty of counterfeiting and the designability in such an attempt, the difference in hues different from each other is clear, that is, the hues borne by each display body or the hues borne by each region. Is desirable to be clear.
An object of the present invention is to provide a display body, a device with a display body, and a method for manufacturing the display body, which can enhance the sharpness of the visible hue.
上記課題を解決する表示体は、表面と裏面とを有する表示体であって、前記裏面に沿う面から前記表面に向けて突出する複数の凸部であって、前記表面と対向する方向から見てサブ波長周期を有した二次元格子状に位置する前記複数の凸部を備えた誘電体である凹凸構造層と、前記凹凸構造層に対する前記表面側に位置して前記凹凸構造層に接し、前記凹凸構造層の表面形状に追従する形状を有した金属層と、多層膜干渉を生じさせる多層膜層であって、前記金属層に対する前記表面側に位置して前記凹凸構造層と前記金属層とからなる構造体を覆う前記多層膜層と、を備える。 The display body that solves the above-mentioned problems is a display body having a front surface and a back surface, and is a plurality of convex portions projecting from a surface along the back surface toward the front surface, and is viewed from a direction facing the front surface. The concavo-convex structure layer, which is a dielectric having the plurality of convex portions located in a two-dimensional lattice having a sub-wavelength period, and the concavo-convex structure layer located on the surface side of the concavo-convex structure layer and in contact with the concavo-convex structure layer. A metal layer having a shape that follows the surface shape of the concavo-convex structure layer and a multi-layer film layer that causes multi-layer film interference, and the concavo-convex structure layer and the metal layer are located on the surface side of the metal layer. The multilayer film layer covering the structure composed of the above is provided.
上記構成によれば、表示体の外側から表示体の表面に向けて光が照射されると、多層膜層では所定の波長域の光が干渉により強められて、表示体の表面側に射出される。そして、金属層と凹凸構造層とからなる構造体では、多層膜層を透過した光が、光と電子の集団的な振動との結合、すなわち、プラズモン共鳴現象により、表面プラズモンとなって上記構造体を透過することや、凹凸構造層上に位置する金属層の局所的に薄くなっている部分から上記構造体を透過することが起こる。なお、上記構造体を透過した表面プラズモンは、裏面側に射出される際に光に再変換される。したがって、多層膜層を透過した光が表示体の表面側に射出されることが抑えられる。それゆえ、表示体の表面側において、多層膜層によって強められた波長域の光とは異なる波長域の光が射出することが抑えられるため、表面側から表示体を見た場合に視認される色相の鮮明さが高められる。 According to the above configuration, when light is irradiated from the outside of the display body toward the surface of the display body, the light in a predetermined wavelength range is intensified by interference in the multilayer film layer and is emitted to the surface side of the display body. To. Then, in the structure composed of the metal layer and the concavo-convex structure layer, the light transmitted through the multilayer film layer becomes surface plasmon due to the combination of light and collective vibration of electrons, that is, the plasmon resonance phenomenon, and the above structure. It may permeate the body or permeate the structure from a locally thinned portion of the metal layer located on the concavo-convex structure layer. The surface plasmon that has passed through the structure is reconverted into light when it is emitted to the back surface side. Therefore, it is possible to prevent the light transmitted through the multilayer film layer from being emitted to the surface side of the display body. Therefore, it is possible to suppress the emission of light in a wavelength range different from the light in the wavelength range enhanced by the multilayer film layer on the surface side of the display body, so that the display body is visually recognized when viewed from the surface side. The sharpness of the hue is enhanced.
上記表示体において、前記凹凸構造層と前記金属層と前記多層膜層とを備える領域が表示領域であり、前記表示領域は、前記表面と対向する方向から見て、第1表示領域と第2表示領域とを含み、前記表示体の外側から前記表面に向けて白色の光を照射して前記表示体を表面側から観察する表面反射観察において、前記第1表示領域と前記第2表示領域とは、互いに異なる色相の色を呈するように構成されていてもよい。 In the display body, the region including the uneven structure layer, the metal layer, and the multilayer film layer is a display region, and the display region is a first display region and a second display region when viewed from a direction facing the surface. In surface reflection observation in which a display body is included and white light is irradiated from the outside of the display body toward the surface to observe the display body from the surface side, the first display area and the second display area are used. May be configured to exhibit colors of different hues from each other.
上記構成によれば、第1表示領域と第2表示領域とは、表面反射観察において、互いに異なる色相の色を呈する。そして、第1表示領域と第2表示領域との各々で、視認される色相の鮮明さが高められているため、第1表示領域の色相と第2表示領域の色相との差異が明瞭となり、これらの領域によって表現される像の視認性が高められる。したがって、表示体を備える物品にて、偽造の困難性や意匠性が高められる。
上記表示体において、前記第1表示領域における前記凸部の周期と、前記第2表示領域における前記凸部の周期とは、互いに異なってもよい。
According to the above configuration, the first display area and the second display area exhibit different hues of colors in surface reflection observation. Since the sharpness of the visible hue is enhanced in each of the first display area and the second display area, the difference between the hue of the first display area and the hue of the second display area becomes clear. The visibility of the image represented by these regions is enhanced. Therefore, the difficulty of counterfeiting and the designability of the article provided with the display body are enhanced.
In the display body, the period of the convex portion in the first display region and the period of the convex portion in the second display region may be different from each other.
上記構成によれば、凸部の周期の違いを利用して、第1表示領域の色相と第2表示領域の色相とが変えられている。こうした構成によれば、多層膜層の層数や材料や膜厚等の層構成のみによって第1表示領域の色相と第2表示領域の色相とを異ならせる構成と比較して、2つの領域における色相の調整についての自由度が高い。また、上記構成によれば、多層膜層における層構成のみによって第1表示領域の色相と第2表示領域の色相とを異ならせる構成と比較して、2つの領域における多層膜層の層構成の違いを小さくすることも可能である。2つの領域に互いに異なる周期の凸部を形成することは、2つの領域に互いに異なる層構成の多層膜層を積層することと比較して容易であるため、上記構成によれば、表示体の製造工程の簡素化を図ることができる。 According to the above configuration, the hue of the first display region and the hue of the second display region are changed by utilizing the difference in the period of the convex portion. According to such a configuration, in comparison with a configuration in which the hue of the first display region and the hue of the second display region are different only by the layer configuration such as the number of layers of the multilayer film layer, the material and the film thickness, the two regions High degree of freedom in adjusting hue. Further, according to the above configuration, the layer configuration of the multilayer film layer in the two regions is compared with the configuration in which the hue of the first display region and the hue of the second display region are different only by the layer configuration of the multilayer film layer. It is also possible to reduce the difference. Since it is easier to form convex portions having different periods in the two regions as compared with laminating multilayer film layers having different layer configurations in the two regions, according to the above configuration, the display body The manufacturing process can be simplified.
上記表示体において、前記凹凸構造層と前記金属層と前記多層膜層とを備える領域が表示領域であり、前記表示体は、前記表示領域とは異なる領域として、金属層を備える補助領域をさらに備え、前記表示体の外側から前記表面に向けて白色の光を照射して前記表示体を前記表面側から観察する表面反射観察において、前記補助領域は金属光沢を呈するように構成されていてもよい。 In the display body, a region including the uneven structure layer, the metal layer, and the multilayer film layer is a display region, and the display body further includes an auxiliary region including the metal layer as a region different from the display region. In the surface reflection observation in which the display body is observed from the surface side by irradiating the display body with white light from the outside of the display body toward the surface, even if the auxiliary region is configured to exhibit metallic luster. Good.
上記構成によれば、表面反射観察において、表示領域と補助領域とは、質感が異なるように見える。したがって、表示領域と補助領域とによって、多彩な表現が可能であり、表示体を備える物品にて、偽造の困難性や意匠性が高められる。
上記表示体において、前記表示領域の備える前記金属層と、前記補助領域の備える前記金属層とは、相互に連続した1つの層であってもよい。
According to the above configuration, in the surface reflection observation, the display area and the auxiliary area appear to have different textures. Therefore, various expressions are possible by the display area and the auxiliary area, and the difficulty of counterfeiting and the designability are enhanced in the article provided with the display body.
In the display body, the metal layer included in the display region and the metal layer included in the auxiliary region may be one layer continuous with each other.
上記構成によれば、表示領域の備える金属層と補助領域の備える金属層とが、相互に連続した1つの層であるため、これらの層が別々の層である構成と比較して、表示体の備える層数を削減することが可能である。
上記課題を解決する表示体付きデバイスは、上記表示体と、前記表示体に対する裏面側に位置する太陽電池と、を備える。
According to the above configuration, since the metal layer provided in the display region and the metal layer provided in the auxiliary region are one continuous layer, the display body is compared with a configuration in which these layers are separate layers. It is possible to reduce the number of layers provided by.
A device with a display body that solves the above problems includes the display body and a solar cell located on the back surface side of the display body.
上記構成によれば、表示体付きデバイスの外側から表示体の表面に向けて太陽光が照射されている状態で表面側から表示体を観察すると、色相の鮮明さが高められた像が視認される。そして、金属層と凹凸構造体層とからなる構造体を透過して表示体の裏面側へ射出された所定の波長の光が、太陽電池による発電に利用される。したがって、表示体における像を形成するための領域を太陽電池へ光を通す領域としても利用できるため、表示体付きデバイスの意匠性を高めることと太陽電池の発電効率を高めることとの両立が可能である。 According to the above configuration, when the display body is observed from the surface side while sunlight is radiated from the outside of the device with the display body toward the surface of the display body, an image with enhanced hue clarity is visually recognized. To. Then, the light having a predetermined wavelength transmitted through the structure composed of the metal layer and the concave-convex structure layer and emitted to the back surface side of the display body is used for power generation by the solar cell. Therefore, since the region for forming an image on the display body can be used as a region for transmitting light to the solar cell, it is possible to improve the design of the device with the display body and the power generation efficiency of the solar cell at the same time. Is.
上記課題を解決する表示体付きデバイスは、上記表示体と、前記表示体の裏面の一部と対向する位置に配置され、前記表示体の前記裏面に向けて光を放つことが可能に構成された光射出構造体と、を備える。 A device with a display body that solves the above problems is arranged at a position facing the display body and a part of the back surface of the display body, and is configured to be capable of emitting light toward the back surface of the display body. It is equipped with a light emitting structure.
上記構成によれば、光射出構造体から射出された光の一部が表示体を透過して表面側に射出される。したがって、表示体付きデバイスの外側から表示体の表面に向けて光が照射されている状態で表面側から表示体を観察すると、表示体のなかで光射出構造体と重なっていない部分では、色相の鮮明さが高められた像が視認され、表示体のなかで光射出構造体と重なっている部分では、上記光射出構造体と重なっていない部分とは異なる色が視認され、光射出構造体の形状に応じた像が見える。それゆえ、より多様な像の表現が可能であり、表示体付きデバイスにおける偽造の困難性や意匠性が高められる。 According to the above configuration, a part of the light emitted from the light emitting structure passes through the display body and is emitted to the surface side. Therefore, when observing the display body from the surface side while the light is radiated from the outside of the device with the display body toward the surface of the display body, the hue does not overlap with the light emitting structure in the display body. The image with enhanced sharpness is visually recognized, and in the part of the display body that overlaps with the light emission structure, a color different from the part that does not overlap with the light emission structure is visually recognized, and the light emission structure is recognized. You can see the image according to the shape of. Therefore, it is possible to express a wider variety of images, and the difficulty of counterfeiting and the design of the device with a display body are enhanced.
上記課題を解決する表示体の製造方法は、基材の表面に塗工された樹脂に凹版を押し付けて前記樹脂を硬化させることにより前記樹脂からなる複数の凸部を形成し、これによって、前記基材の表面と対向する方向から見てサブ波長周期を有した二次元格子状に位置する前記複数の凸部を備える凹凸構造層を形成する第1工程と、前記凹凸構造層の表面形状に追従する形状を有した金属層を前記凹凸構造層の上に形成する第2工程と、前記凹凸構造層と前記金属層とからなる構造体の上に、多層膜干渉を生じさせる多層膜層を形成する第3工程と、を含む。
上記製法によれば、微細な凹凸を有する凹凸構造層を好適に形成することができる。
In a method for manufacturing a display body that solves the above problems, a concave plate is pressed against a resin coated on the surface of a base material to cure the resin to form a plurality of convex portions made of the resin, whereby the said The first step of forming the concavo-convex structure layer having the plurality of convex portions located in a two-dimensional lattice having a sub-wavelength period when viewed from the direction facing the surface of the base material, and the surface shape of the concavo-convex structure layer. A second step of forming a metal layer having a following shape on the uneven structure layer, and a multilayer film layer that causes multilayer film interference on the structure composed of the uneven structure layer and the metal layer. Includes a third step of forming.
According to the above manufacturing method, a concavo-convex structure layer having fine concavities and convexities can be preferably formed.
上記製法において、前記表示体において、前記凹凸構造層と前記金属層と前記多層膜層とを備える領域が表示領域であり、前記表示領域は、前記凸部の周期が互いに異なる2つの領域である第1表示領域と第2表示領域とを含み、前記第1工程では、前記第1表示領域の前記凸部と、前記第2表示領域の前記凸部とを同時に形成してもよい。
上記製法によれば、第1表示領域の凸部と第2表示領域の凸部とを別の工程にて形成する製造方法と比較して、効率よく表示体を製造することができる。
In the above manufacturing method, in the display body, the region including the concave-convex structure layer, the metal layer, and the multilayer film layer is a display region, and the display region is two regions in which the periods of the convex portions are different from each other. The first display region and the second display region are included, and in the first step, the convex portion of the first display region and the convex portion of the second display region may be formed at the same time.
According to the above manufacturing method, the display body can be efficiently manufactured as compared with the manufacturing method in which the convex portion of the first display region and the convex portion of the second display region are formed by another step.
本発明によれば、表示体において、視認される色相の鮮明さを高めることができる。 According to the present invention, it is possible to enhance the sharpness of the hue visually recognized on the display body.
図面を参照して、表示体、表示体付きデバイス、および、表示体の製造方法の実施形態を説明する。以下では、第1〜第4の4つの実施形態について説明するが、これらの実施形態において、表示体の基本構造は共通しているため、まず、表示体の基本構造とその製造方法について説明する。 An embodiment of a display body, a device with a display body, and a method of manufacturing the display body will be described with reference to the drawings. Hereinafter, the four first to fourth embodiments will be described. However, since the basic structure of the display body is common in these embodiments, first, the basic structure of the display body and the manufacturing method thereof will be described. ..
[表示体の構造]
図1が示すように、表示体10は、表面10Fと、表面10Fとは反対側の面である裏面10Rとを有し、表面10Fと対向する方向から見て、表示体10は、表示領域20と補助領域30とを含んでいる。表示領域20は、第1表示領域20Aと第2表示領域20Bとの二種類の領域を含んでおり、表面10Fは、第1表示領域20Aと、第2表示領域20Bと、補助領域30とに区画されている。表示領域20は構造色を呈し、白色の光が表面10Fに照射されている状態において、第1表示領域20Aの呈する色相と第2表示領域20Bの呈する色相とは互いに異なる。補助領域30は、金属光沢を有する色を呈する。
[Display structure]
As shown in FIG. 1, the display body 10 has a front surface 10F and a back surface 10R which is a surface opposite to the front surface 10F, and the display body 10 has a display area when viewed from a direction facing the front surface 10F. 20 and auxiliary area 30 are included. The display area 20 includes two types of areas, a first display area 20A and a second display area 20B, and the surface 10F includes a first display area 20A, a second display area 20B, and an auxiliary area 30. It is partitioned. The display area 20 exhibits a structural color, and the hue exhibited by the first display area 20A and the hue exhibited by the second display area 20B are different from each other in a state where the surface 10F is irradiated with white light. The auxiliary region 30 exhibits a color having a metallic luster.
例えば、第1表示領域20Aと第2表示領域20Bとによって、文字、記号、図形、模様、絵柄等が表現され、補助領域30によって背景が表現される。一例として、図1に示す構成では、緑系の色を呈する第1表示領域20Aと青系の色を呈する第2表示領域20Bとによって地球の絵柄が表現され、銀色を呈する補助領域30によって背景が表現されている。 For example, the first display area 20A and the second display area 20B represent characters, symbols, figures, patterns, patterns, and the like, and the auxiliary area 30 represents the background. As an example, in the configuration shown in FIG. 1, the pattern of the earth is represented by the first display area 20A exhibiting a greenish color and the second display area 20B exhibiting a bluish color, and the background is represented by the auxiliary region 30 exhibiting a silver color. Is expressed.
図2を参照して、表示領域20の構造について説明する。
図2が示すように、表示領域20において、表示体10は、基材11と、凹凸構造層12と、金属層13と、多層膜層14とを備えている。基材11、凹凸構造層12、金属層13、および、多層膜層14は、この順に並んでおり、基材11に対して多層膜層14の位置する側が表示体10の表面側であり、多層膜層14に対して基材11の位置する側が表示体10の裏面側である。図2は、表示領域20の断面構造とともに、表示体10の表面10Fと対向する方向から見た凹凸構造層12の平面構造を示している。
The structure of the display area 20 will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 2, in the display region 20, the display body 10 includes a base material 11, an uneven structure layer 12, a metal layer 13, and a multilayer film layer 14. The base material 11, the uneven structure layer 12, the metal layer 13, and the multilayer film layer 14 are arranged in this order, and the side where the multilayer film layer 14 is located with respect to the base material 11 is the surface side of the display body 10. The side where the base material 11 is located with respect to the multilayer film layer 14 is the back surface side of the display body 10. FIG. 2 shows the cross-sectional structure of the display area 20 and the planar structure of the uneven structure layer 12 seen from the direction facing the surface 10F of the display body 10.
基材11は板状を有し、基材11の有する面のうち、表示体10の表面側に位置する面が基材11の表面である。基材11は、可視領域の光に対して透明であり、可視領域の光を透過する。可視領域の光が有する波長は、400nm以上800nm以下である。基材11は誘電体であり、基材11の材料としては、例えば、合成石英や、PET(ポリエチレンテレフタラート)、PC(ポリカーボネート)、PEN(ポリエチレンナフタレート)等の樹脂が挙げられる。基材11の屈折率は、空気層よりも高く、例えば1.2以上1.7以下である。基材11は、1つの層から構成されていてもよいし、複数の層から構成されていてもよい。
凹凸構造層12と金属層13とからなる構造体であるプラズモン構造体層15は、入射光を、プラズモン共鳴などによって透過させる。
The base material 11 has a plate shape, and among the surfaces of the base material 11, the surface located on the surface side of the display body 10 is the surface of the base material 11. The base material 11 is transparent to light in the visible region and transmits light in the visible region. The wavelength of light in the visible region is 400 nm or more and 800 nm or less. The base material 11 is a dielectric, and examples of the material of the base material 11 include synthetic quartz and resins such as PET (polyethylene terephthalate), PC (polycarbonate), and PEN (polyethylene naphthalate). The refractive index of the base material 11 is higher than that of the air layer, for example, 1.2 or more and 1.7 or less. The base material 11 may be composed of one layer or may be composed of a plurality of layers.
The plasmon structure layer 15, which is a structure composed of the concavo-convex structure layer 12 and the metal layer 13, transmits incident light by plasmon resonance or the like.
凹凸構造層12は、基材11の表面に沿って広がる平坦部12aと、平坦部12aから表示体10の表面側に突き出した複数の凸部12bとから構成されている。すなわち、凸部12bは、表示体10の裏面10Rに沿って広がる面から表面10Fに向けて突出している。凹凸構造層12は、可視領域の光に対して透明な誘電体であり、例えば、紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂から構成されている。凹凸構造層12の屈折率は、空気層よりも高い。 The concave-convex structure layer 12 is composed of a flat portion 12a extending along the surface of the base material 11 and a plurality of convex portions 12b protruding from the flat portion 12a toward the surface side of the display body 10. That is, the convex portion 12b projects from the surface extending along the back surface 10R of the display body 10 toward the front surface 10F. The concave-convex structure layer 12 is a dielectric material that is transparent to light in the visible region, and is composed of, for example, an ultraviolet curable resin, a thermosetting resin, or a thermoplastic resin. The refractive index of the concave-convex structure layer 12 is higher than that of the air layer.
凸部12bは、四角錐台形状、すなわち、四角錐の頂部が平面となっている形状を有しており、基材11の表面に沿った方向における凸部12bの幅は、表示体10の裏面10Rから表面10Fに向かう方向に、徐々に小さくなっている。 The convex portion 12b has a quadrangular pyramid trapezoidal shape, that is, a shape in which the top of the quadrangular pyramid is a flat surface, and the width of the convex portion 12b in the direction along the surface of the base material 11 is the width of the display body 10. It gradually becomes smaller in the direction from the back surface 10R to the front surface 10F.
凸部12bの基端から先端までの長さ、すなわち、凸部12bの延びる方向における凸部12bの長さが、凸部高さHであり、凸部12bの基部を構成する正方形の一辺の長さが、凸部幅Dである。凸部12bの加工の精度が得られやすいこと等の観点において、凸部幅Dに対する凸部高さHの比であるアスペクト比Ar(Ar=H/D)は、3以下であることが好ましく、2以下であることがより好ましい。 The length from the base end to the tip of the convex portion 12b, that is, the length of the convex portion 12b in the extending direction of the convex portion 12b is the convex portion height H, and is one side of the square constituting the base portion of the convex portion 12b. The length is the convex width D. From the viewpoint that the processing accuracy of the convex portion 12b can be easily obtained, the aspect ratio Ar (Ar = H / D), which is the ratio of the convex portion height H to the convex portion width D, is preferably 3 or less. 2, 2 or less is more preferable.
複数の凸部12bは、表示体10の表面10Fと対向する方向から見て、二次元格子の一例である正方配列に並んでいる。正方配列は、一辺が構造周期Pである正方形SQの各頂点に凸部12bの中心が位置する配列である。すなわち、構造周期Pは、互いに隣り合う2つの凸部12bにおける中心間の距離であり、また、構造周期Pは、互いに隣り合う2つの凸部12bの間の距離である凸部間距離Wと凸部幅Dとの合計である。構造周期Pは、可視領域の波長以下の長さであり、すなわち、構造周期Pは、サブ波長周期である。凸部12bの加工の精度が得られやすいこと等の観点において、構造周期Pは、100nm以上400nm以下であることが好ましく、200nm以上400nm以下であることがより好ましい。 The plurality of convex portions 12b are arranged in a square array which is an example of a two-dimensional lattice when viewed from the direction facing the surface 10F of the display body 10. The square array is an array in which the center of the convex portion 12b is located at each vertex of the square SQ having a structural period P on one side. That is, the structural period P is the distance between the centers of the two convex portions 12b adjacent to each other, and the structural period P is the distance W between the convex portions, which is the distance between the two convex portions 12b adjacent to each other. It is the total with the convex portion width D. The structural period P is a length equal to or less than the wavelength of the visible region, that is, the structural period P is a sub-wavelength period. The structural period P is preferably 100 nm or more and 400 nm or less, and more preferably 200 nm or more and 400 nm or less, from the viewpoint that the processing accuracy of the convex portion 12b can be easily obtained.
複数の凸部12bが配置されている領域全体の面積Saは、表示体10の表面10Fと対向する方向から見た凹凸構造層12の面積であって、すなわち、凸部12bの間に露出する平坦部12aの面積と各凸部12bの基部を構成する正方形の面積との合計である。凸部12bの加工の精度が得られやすいこと等の観点において、面積Sa×凸部高さHによって表される体積に対する複数の凸部12bの個々の体積の合計の比である体積比率Vrは、0.05以上0.5以下であることが好ましい。体積比率Vrは、すなわち、平坦部12a上で凹凸構造が形成されている空間の単位体積当たりにおいて凸部12bが占める割合である。凸部間距離Wは、所望の体積比率Vrや構造周期Pや凸部12bの形状を考慮して、決定されればよい。 The area Sa of the entire region where the plurality of convex portions 12b are arranged is the area of the concave-convex structure layer 12 seen from the direction facing the surface 10F of the display body 10, that is, is exposed between the convex portions 12b. It is the total of the area of the flat portion 12a and the area of the squares forming the base of each convex portion 12b. From the viewpoint that the processing accuracy of the convex portion 12b can be easily obtained, the volume ratio Vr, which is the ratio of the total volume of the individual volumes of the plurality of convex portions 12b to the volume represented by the area Sa × the height H of the convex portion, is , 0.05 or more and 0.5 or less is preferable. The volume ratio Vr is, that is, the ratio occupied by the convex portion 12b per unit volume of the space in which the uneven structure is formed on the flat portion 12a. The distance W between the protrusions may be determined in consideration of the desired volume ratio Vr, the structural period P, and the shape of the protrusions 12b.
金属層13は、凹凸構造層12に対して表示体10の表面側に位置し、凹凸構造層12の全面を覆っている。金属層13は、凹凸構造層12の表面形状に追従した形状を有している。すなわち、金属層13の表面は、凹凸構造層12の有する凹凸に追従した凹凸を有している。金属層13における凹凸構造の周期や高さは、凹凸構造層12における凹凸構造の周期や高さ、すなわち、構造周期Pや凸部間距離Wや、凸部高さHおよび凸部幅Dを含めた凸部12bの形状に依存する。 The metal layer 13 is located on the surface side of the display body 10 with respect to the uneven structure layer 12, and covers the entire surface of the uneven structure layer 12. The metal layer 13 has a shape that follows the surface shape of the concave-convex structure layer 12. That is, the surface of the metal layer 13 has irregularities that follow the irregularities of the concave-convex structure layer 12. The period and height of the concavo-convex structure in the metal layer 13 are the period and height of the concavo-convex structure in the concavo-convex structure layer 12, that is, the structural period P, the distance between the convex portions W, the convex portion height H and the convex portion width D. It depends on the shape of the convex portion 12b including it.
金属層13は、金属材料から構成されており、金属層13の屈折率は、空気層よりも低い。プラズモン共鳴が生じやすいこと等の観点において、金属層13は、可視領域の波長における複素誘電率の実部が負の値である金属材料から構成されており、金属層13の膜厚は、10nm以上200nm以下であることが好ましい。金属層13の材料としては、例えば、アルミニウム、金、銀、タンタル、インジウム等が挙げられる。 The metal layer 13 is made of a metal material, and the refractive index of the metal layer 13 is lower than that of the air layer. From the viewpoint that plasmon resonance is likely to occur, the metal layer 13 is composed of a metal material in which the real part of the complex permittivity in the wavelength in the visible region is a negative value, and the film thickness of the metal layer 13 is 10 nm. It is preferably 200 nm or less. Examples of the material of the metal layer 13 include aluminum, gold, silver, tantalum, indium and the like.
なお、表示体10の表面10Fと対向する方向から見て、凹凸構造層12において、凸部12bの間から露出する平坦部12aの面積は、各凸部12bの基部を構成する正方形の面積の合計よりも大きいことが好ましい。この場合、平坦部12aの直上の領域、すなわち、金属層13のなかで平坦部12aに積層された部分と凸部12bの基部とを含む領域において、金属層13は、構造的および光学的に海成分であり、凸部12bの基部は、構造的および光学的に、海成分のなかに分布する島成分である。 When viewed from the direction facing the surface 10F of the display body 10, the area of the flat portion 12a exposed between the convex portions 12b in the concave-convex structure layer 12 is the area of the square forming the base of each convex portion 12b. It is preferably larger than the total. In this case, in the region directly above the flat portion 12a, that is, in the region of the metal layer 13 including the portion laminated on the flat portion 12a and the base portion of the convex portion 12b, the metal layer 13 is structurally and optically It is a sea component, and the base of the convex portion 12b is an island component that is structurally and optically distributed in the sea component.
多層膜層14は、複数の薄膜14aが積層された構造を有し、多層膜干渉を生じさせる。すなわち、多層膜層14は、表示体10の表面側からの入射光を受けたとき、各薄膜14aにて反射された光の干渉の結果として、特定の波長域の光を強く返す。これにより、表示体10の表面側から見て、表示領域20には、特定の色相の構造色が視認される。 The multilayer film layer 14 has a structure in which a plurality of thin films 14a are laminated, and causes multilayer film interference. That is, when the multilayer film layer 14 receives the incident light from the surface side of the display body 10, it strongly returns the light in a specific wavelength range as a result of the interference of the light reflected by each thin film 14a. As a result, the structural color of a specific hue is visually recognized in the display area 20 when viewed from the surface side of the display body 10.
多層膜層14は、金属層13の有する凹凸に従って起伏を繰り返す形状、換言すれば、表示体10の表面側に向けて膨らむように湾曲した部分が凹凸構造層12における凸部12bの配列方向に沿って連なる形状を有している。例えば、多層膜層14にて最も表示体10の裏面10Rに近い部分、すなわち、湾曲部分の端部は、凹凸構造層12における凸部12bの間の領域にまで入り込んでいる。なお、各薄膜14aの湾曲の程度は、多層膜層14中における薄膜14aの位置に応じて異なる。 The multilayer film layer 14 has a shape in which undulations are repeated according to the unevenness of the metal layer 13, in other words, a portion curved so as to bulge toward the surface side of the display body 10 in the arrangement direction of the convex portions 12b in the concave-convex structure layer 12. It has a continuous shape along the line. For example, the portion of the multilayer film layer 14 closest to the back surface 10R of the display body 10, that is, the end portion of the curved portion, penetrates into the region between the convex portions 12b in the concave-convex structure layer 12. The degree of curvature of each thin film 14a differs depending on the position of the thin film 14a in the multilayer film layer 14.
薄膜14aは、可視領域の光に対して透明な材料から構成されており、複数の薄膜14aの屈折率は、互いに異なる。薄膜14aの材料としては、例えば、TiO2(酸化チタン)、SiO2(酸化ケイ素)、Al2O3(酸化アルミニウム)、Nb2O5(酸化ニオブ)、Ta2O5(酸化タンタル)、HfO2(酸化ハフニウム)、ZnS(硫化亜鉛)、ZrO2(酸化ジルコニウム)等の無機物や、ナイロン、ポリエステル等の高分子化合物を用いることができる。 The thin film 14a is made of a material that is transparent to light in the visible region, and the refractive indexes of the plurality of thin films 14a are different from each other. Examples of the material of the thin film 14a include TiO 2 (titanium oxide), SiO 2 (silicon oxide), Al 2 O 3 (aluminum oxide), Nb 2 O 5 (niobium oxide), and Ta 2 O 5 (tantalum oxide). Inorganic substances such as HfO 2 (hafnium oxide), ZnS (zirconium sulfide), and ZrO 2 (zirconium oxide), and polymer compounds such as nylon and polyester can be used.
多層膜層14の有する薄膜14aの数や、各薄膜14aの材料および膜厚は、表示体10の表面側から反射光を見る場合に表示領域20の呈する色として視認させたい色相に応じて、この色相に対応する波長域の光が強められて多層膜層14から反射されるように、設定される。 The number of thin films 14a included in the multilayer film layer 14 and the material and film thickness of each thin film 14a depend on the hue to be visually recognized as the color exhibited by the display region 20 when the reflected light is viewed from the surface side of the display body 10. Light in the wavelength range corresponding to this hue is set to be intensified and reflected from the multilayer film layer 14.
また、薄膜14aの湾曲の程度によって、薄膜14aを通る光の光路の長さが変わるため、多層膜層14にて干渉によって強められる光の波長も変わる。したがって、凹凸構造層12における構造周期Pおよび凸部間距離Wを含めた凸部12bの配置、凸部高さHおよび凸部幅Dを含めた凸部12bの形状の変更によっても、表示体10の表面側から反射光を見る場合に表示領域20にて視認される色の色相を変化させることができる。 Further, since the length of the optical path of the light passing through the thin film 14a changes depending on the degree of curvature of the thin film 14a, the wavelength of the light enhanced by the interference in the multilayer film layer 14 also changes. Therefore, the display body can be changed by arranging the convex portion 12b including the structural period P and the distance W between the convex portions in the concave-convex structure layer 12, and changing the shape of the convex portion 12b including the convex portion height H and the convex portion width D. When the reflected light is viewed from the surface side of 10, the hue of the color visually recognized in the display area 20 can be changed.
例えば、凸部12bの形状が一定の場合においては構造周期Pが大きいほど、凸部間距離Wが大きく、凸部12bの間の領域に位置する多層膜層14の広さは大きい。結果として、薄膜14aを通る光の光路の長さが長くなるため、より長い波長の光が強められて多層膜層14から反射される。 For example, when the shape of the convex portion 12b is constant, the larger the structural period P, the larger the distance W between the convex portions, and the larger the width of the multilayer film layer 14 located in the region between the convex portions 12b. As a result, the length of the optical path of light passing through the thin film 14a becomes long, so that light having a longer wavelength is intensified and reflected from the multilayer film layer 14.
すなわち、多層膜層14における各薄膜14aの構成と凹凸構造層12における凸部12bの配置および形状とは、表示体10の表面側から反射光を見る場合に表示領域20の呈する色として視認させたい所望の色相に応じて、この色相に対応する波長域の光が強められて多層膜層14から反射されるように調整されている。そして、第1表示領域20Aと第2表示領域20Bとは、多層膜層14における各薄膜14aの構成や、凹凸構造層12における凸部12bの配置および形状がこれらの領域において互いに異なっていることによって、表示体10の表面側から反射光を見る場合に互いに異なる色相を呈する。 That is, the configuration of each thin film 14a in the multilayer film layer 14 and the arrangement and shape of the convex portion 12b in the concave-convex structure layer 12 are visually recognized as the colors exhibited by the display region 20 when the reflected light is viewed from the surface side of the display body 10. Depending on the desired hue, the light in the wavelength range corresponding to this hue is intensified and adjusted so as to be reflected from the multilayer film layer 14. The first display region 20A and the second display region 20B are different from each other in the configuration of each thin film 14a in the multilayer film layer 14 and the arrangement and shape of the convex portion 12b in the concave-convex structure layer 12. Therefore, when the reflected light is viewed from the surface side of the display body 10, the hues are different from each other.
なかでも、2つの領域20A,20Bに互いに異なる構造周期Pの凸部12bを形成することは、2つの領域20A,20Bに薄膜14aの数や材料や膜厚等の層構成が互いに異なる多層膜層14を形成することと比較して容易であるため、構造周期Pの違いによって、第1表示領域20Aの色相と第2表示領域20Bの色相とを異ならせることが好ましい。すなわち、第1表示領域20Aの多層膜層14と第2表示領域20Bの多層膜層14とは、同一の層構成を有して相互に連続する1つの多層構造体であることが好ましい。 In particular, forming convex portions 12b having different structural periods P in the two regions 20A and 20B means that the two regions 20A and 20B are multilayer films having different layer configurations such as the number of thin films 14a, materials and film thickness. Since it is easier than forming the layer 14, it is preferable that the hue of the first display region 20A and the hue of the second display region 20B are different due to the difference in the structural period P. That is, it is preferable that the multilayer film layer 14 of the first display region 20A and the multilayer film layer 14 of the second display region 20B are one multilayer structure having the same layer structure and being continuous with each other.
図3を参照して、補助領域30の構造について説明する。
図3が示すように、補助領域30は、基材11と金属層13とを備えており、基材11の表面に平坦な金属層13が位置している。基材11は、表示領域20と補助領域30とで相互に連続する1つの構造体であり、金属層13は、表示領域20と補助領域30とで相互に連続する1つの層である。これにより、表示体10の表面側からの入射光を受けたとき、表面側から見て、補助領域30は、金属層13の材料に応じた色を呈し、金属光沢を有するように見える。
The structure of the auxiliary region 30 will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 3, the auxiliary region 30 includes a base material 11 and a metal layer 13, and a flat metal layer 13 is located on the surface of the base material 11. The base material 11 is one structure that is mutually continuous in the display region 20 and the auxiliary region 30, and the metal layer 13 is one layer that is mutually continuous in the display region 20 and the auxiliary region 30. As a result, when the display body 10 receives incident light from the surface side, the auxiliary region 30 exhibits a color corresponding to the material of the metal layer 13 and appears to have a metallic luster when viewed from the surface side.
[表示体の製造方法]
上述の表示体10を製造する方法を説明する。
初めに、表示領域20の製造方法について説明する。まず、基材11の表面に、凹凸構造層12を形成する。凹凸構造層12における凸部12bを形成する方法としては、例えば、光、あるいは、荷電粒子線を用いたフォトリソグラフィー法、ナノインプリント法、プラズマエッチング法が挙げられる。なかでも、ナノインプリント法は、微細な凹凸を有する凹凸構造層12の形成に適している。
[Manufacturing method of display body]
A method of manufacturing the above-mentioned display body 10 will be described.
First, a method of manufacturing the display area 20 will be described. First, the uneven structure layer 12 is formed on the surface of the base material 11. Examples of the method for forming the convex portion 12b in the concave-convex structure layer 12 include a photolithography method using light or a charged particle beam, a nanoimprint method, and a plasma etching method. Among them, the nanoimprint method is suitable for forming the concave-convex structure layer 12 having fine irregularities.
ナノインプリント法を用いる場合、例えば、基材11として、ポリエチレンテレフタラートシートを用い、基材11の表面に、紫外線硬化性樹脂を塗工する。次いで、紫外線硬化性樹脂からなる塗工膜の表面に、凸部12bに追従する形状および配置の凹部を有する凹版である合成石英モールドを押し当て、塗工膜および合成石英モールドに紫外線を照射する。続いて、硬化した紫外線硬化性樹脂から合成石英モールドを離型する。これにより、凸部12bが形成されて、凹凸構造層12が成形される。なお、紫外線硬化性樹脂に代えて熱硬化性樹脂を用いてもよく、この場合、紫外線の照射を熱に変更すればよい。また、紫外線硬化性樹脂に代えて熱可塑性樹脂を用いてもよく、この場合、紫外線の照射は、加熱および冷却に変更すればよい。 When the nanoimprint method is used, for example, a polyethylene terephthalate sheet is used as the base material 11, and the surface of the base material 11 is coated with an ultraviolet curable resin. Next, a synthetic quartz mold, which is an intaglio having a concave portion having a shape and arrangement that follows the convex portion 12b, is pressed against the surface of the coating film made of an ultraviolet curable resin, and the coating film and the synthetic quartz mold are irradiated with ultraviolet rays. .. Subsequently, the synthetic quartz mold is released from the cured ultraviolet curable resin. As a result, the convex portion 12b is formed, and the concave-convex structure layer 12 is formed. A thermosetting resin may be used instead of the ultraviolet curable resin. In this case, the irradiation of ultraviolet rays may be changed to heat. Further, a thermoplastic resin may be used instead of the ultraviolet curable resin, and in this case, the irradiation of ultraviolet rays may be changed to heating and cooling.
第1表示領域20Aと第2表示領域20Bとで、凹凸構造層12における凸部12bの配置や形状が異なっている場合には、第1表示領域20Aに対応する部分と第2表示領域20Bに対応する部分とで合成石英モールドにおける凹部の配置や形状を変えることによって、第1表示領域20Aの凹凸構造層12と第2表示領域20Bの凹凸構造層12とを同時に形成することができる。 When the arrangement and shape of the convex portion 12b in the concave-convex structure layer 12 are different between the first display area 20A and the second display area 20B, the portion corresponding to the first display area 20A and the second display area 20B By changing the arrangement and shape of the recesses in the synthetic quartz mold with the corresponding portions, the concave-convex structure layer 12 of the first display region 20A and the concave-convex structure layer 12 of the second display region 20B can be formed at the same time.
次いで、凹凸構造層12の表面に、金属層13を形成する。金属層13を形成する方法としては、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法が挙げられる。さらに、金属層13の表面に、薄膜14aを順に成膜することによって、多層膜層14を形成する。薄膜14aを成膜する方法としては、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法が挙げられる。これにより、表示領域20の積層構造が形成される。 Next, the metal layer 13 is formed on the surface of the uneven structure layer 12. Examples of the method for forming the metal layer 13 include a vacuum vapor deposition method and a sputtering method. Further, the multilayer film layer 14 is formed by sequentially forming a thin film 14a on the surface of the metal layer 13. Examples of the method for forming the thin film 14a include a vacuum vapor deposition method and a sputtering method. As a result, a laminated structure of the display area 20 is formed.
また、補助領域30は、表示領域20の製造工程のうち、凹凸構造層12の形成工程と多層膜層14の形成工程とを行わないことによって製造することができる。すなわち、表示領域20における金属層13の形成と同時に、補助領域30における基材11の表面に金属層13が形成される。 Further, the auxiliary region 30 can be manufactured by not performing the step of forming the concave-convex structure layer 12 and the step of forming the multilayer film layer 14 in the manufacturing steps of the display region 20. That is, at the same time as the formation of the metal layer 13 in the display region 20, the metal layer 13 is formed on the surface of the base material 11 in the auxiliary region 30.
[表示体の変形例]
表示体10における表示領域20の構造は、以下のように変更してもよい。
基材11と凹凸構造層12は一体であってもよい。また、凹凸構造層12は平坦部12aを備えず、凸部12bは基材11の表面から突き出していてもよい。
凸部12bは、四角錐台形状に限らず、直方体形状であってもよいし、円錐台形状や円柱形状であってもよい。すなわち、基材11の表面に沿った方向における凸部12bの幅は一定であってもよいし、表示体10の表面10Fと対向する方向から見た凸部12bの形状は円形であってもよい。さらに、凸部12bは、角錐形状や円錐形状のように、先端に平面を有さない形状であってもよい。
[Transformation example of display body]
The structure of the display area 20 in the display body 10 may be changed as follows.
The base material 11 and the uneven structure layer 12 may be integrated. Further, the concave-convex structure layer 12 does not have a flat portion 12a, and the convex portion 12b may protrude from the surface of the base material 11.
The convex portion 12b is not limited to the square pyramid shape, but may be a rectangular parallelepiped shape, a truncated cone shape, or a cylindrical shape. That is, the width of the convex portion 12b in the direction along the surface of the base material 11 may be constant, or the shape of the convex portion 12b seen from the direction facing the surface 10F of the display body 10 may be circular. Good. Further, the convex portion 12b may have a shape having no flat surface at the tip, such as a pyramid shape or a conical shape.
表示体10の表面10Fと対向する方向から見た凸部12bの配置は、正方配列に限らず、二次元格子状であればよい。正方配列は、二次元平面内において直交する2つの方向の各々に沿って凸部12bが並ぶ配列であり、二次元格子状の配列には、正方配列の他に、二次元平面内において90度とは異なる角度で交差する2つの方向の各々に沿って凸部12bが並ぶ配列が含まれる。 The arrangement of the convex portions 12b when viewed from the direction facing the surface 10F of the display body 10 is not limited to the square arrangement, and may be a two-dimensional lattice shape. The square array is an array in which the convex portions 12b are arranged along each of the two orthogonal directions in the two-dimensional plane, and the two-dimensional lattice-like array includes the square array and 90 degrees in the two-dimensional plane. Includes an array in which the protrusions 12b are lined up along each of the two directions intersecting at different angles.
金属層13は、凹凸構造層12の全面を覆わず、例えば、凸部12bの間に露出する平坦部12a上と、凸部12bの頂部上とに位置していてもよい。要は、金属層13は、層全体としての形状が凹凸構造層12の表面形状に追従した形状を有していればよく、換言すれば、金属層13は、表面側に向けて飛び出ている部分が凸部12bの配置に沿った二次元格子状に点在している形状を有していればよい。
要は、凹凸構造層12と金属層13とは、これらの層からなるプラズモン構造体層15が、プラズモン共鳴などによって入射光を透過させる構造を有していればよい。入射光の透過が起こる理由は、主として、プラズモン共鳴が生じることによるが、透過理由には、プラズモン共鳴に加えて、入射光が金属層13の局所的に薄くなっている部分から構造体を透過すること等も含まれる。
The metal layer 13 does not cover the entire surface of the concave-convex structure layer 12, and may be located, for example, on the flat portion 12a exposed between the convex portions 12b and on the top of the convex portion 12b. In short, the metal layer 13 only needs to have a shape in which the shape of the entire layer follows the surface shape of the concave-convex structure layer 12, in other words, the metal layer 13 protrudes toward the surface side. It suffices to have a shape in which the portions are scattered in a two-dimensional lattice pattern along the arrangement of the convex portions 12b.
In short, the concave-convex structure layer 12 and the metal layer 13 may have a structure in which the plasmon structure layer 15 composed of these layers transmits incident light by plasmon resonance or the like. The reason why the incident light is transmitted is mainly due to the occurrence of plasmon resonance, but the reason for the transmission is that, in addition to the plasmon resonance, the incident light is transmitted through the structure from the locally thinned portion of the metal layer 13. It also includes things to do.
(第1実施形態)
図4を参照して、第1実施形態について説明する。第1実施形態は、表示体の実施形態であり、第1実施形態の表示体10は、主として表面側から表示体10に光が入射し、表面側からのみ表示体10が観察される態様で用いられる。例えば、表示体10は、物品における不透明な面であって光を反射しにくい面に貼り付けられている。表示体10は、物品の偽造の困難性を高める目的で用いられてもよいし、物品の意匠性を高める目的で用いられてもよいし、これらの目的を兼ねて用いられてもよい。
(First Embodiment)
The first embodiment will be described with reference to FIG. The first embodiment is an embodiment of a display body, and the display body 10 of the first embodiment is a mode in which light is incident on the display body 10 mainly from the surface side and the display body 10 is observed only from the surface side. Used. For example, the display body 10 is attached to an opaque surface of an article that does not easily reflect light. The display body 10 may be used for the purpose of increasing the difficulty of counterfeiting the article, may be used for the purpose of enhancing the design of the article, or may be used for both of these purposes.
物品の偽造の困難性を高める目的としては、表示体10は、例えば、パスポートや免許証等の認証書類、商品券や小切手等の有価証券類、クレジットカードやキャッシュカード等のカード類、紙幣等に貼り付けられる。 For the purpose of increasing the difficulty of counterfeiting goods, the display body 10 includes, for example, authentication documents such as passports and licenses, securities such as gift certificates and checks, cards such as credit cards and cash cards, banknotes, etc. It is pasted on.
また、物品の意匠性を高める目的としては、表示体10は、例えば、身に着けられる装飾品や、使用者に携帯される物品、家具や家電等のように据え置かれる物品、壁や扉等の構造物等に取り付けられる。 Further, for the purpose of enhancing the design of the article, the display body 10 is, for example, an accessory to be worn, an article carried by a user, an article to be stationary such as furniture or a home appliance, a wall, a door, or the like. It can be attached to the structure of.
[表示体の作用]
図4を参照して、表示体10の表面10Fと対向する方向から表示領域20を観察した場合に視認される像について説明する。なお、図4では、理解を容易にするために、凹凸構造層12と金属層13とから構成されるプラズモン構造体層15を、1つの平坦な層として模式的に表し、多層膜層14を1つの平坦な層として模式的に表している。
[Action of display body]
With reference to FIG. 4, an image visually recognized when the display area 20 is observed from a direction facing the surface 10F of the display body 10 will be described. In FIG. 4, in order to facilitate understanding, the plasmon structure layer 15 composed of the concave-convex structure layer 12 and the metal layer 13 is schematically represented as one flat layer, and the multilayer film layer 14 is represented. It is schematically represented as one flat layer.
表示体10の外側から表示体10の表面10Fに向けて白色の光I1が照射されると、多層膜層14では、各薄膜14aで反射された所定の波長域の光I2が干渉により強められて、この光I2が表示体10の表面側に射出される。 When white light I1 is irradiated from the outside of the display body 10 toward the surface 10F of the display body 10, the light I2 in a predetermined wavelength range reflected by each thin film 14a is intensified by interference in the multilayer film layer 14. Then, the light I2 is emitted to the surface side of the display body 10.
多層膜層14は、白色の光I1に含まれる一部の波長域の光I3を透過し、この光I3はプラズモン構造体層15に入る。プラズモン構造体層15における凹凸構造は誘電体に金属薄膜が積層された構造であり、凹凸構造の周期は可視領域の波長以下のサブ波長周期である。そのため、光I3を受けたプラズモン構造体層15では、一次回折光が生じることが抑えられ、光I3に含まれる特定の波長域の光E1と電子の集団的な振動とが結合するプラズモン共鳴が生じる。そして、プラズモン構造体層15は、光I3に含まれる一部の波長域の光を表面プラズモンとして透過し、プラズモン構造体層15から射出される光I4に変換する。光I4の波長域は、凹凸構造の周期、すなわち、構造周期Pによって決まる。なお、プラズモン構造体層15から射出される光には、金属層13の局所的に薄くなっている部分から構造体を透過する等によってプラズモン構造体層15を透過した光も含まれる。ただし、表示体10の裏面側に射出される光においては、光I4が支配的である。 The multilayer film layer 14 transmits light I3 in a part of the wavelength range included in white light I1, and this light I3 enters the plasmon structure layer 15. The uneven structure in the plasmon structure layer 15 is a structure in which a metal thin film is laminated on a dielectric, and the period of the uneven structure is a sub-wavelength period equal to or less than the wavelength in the visible region. Therefore, in the plasmon structure layer 15 that has received the light I3, the generation of first-order diffracted light is suppressed, and the plasmon resonance in which the light E1 in a specific wavelength range contained in the light I3 and the collective vibration of electrons are combined is generated. Occurs. Then, the plasmon structure layer 15 transmits light in a part of the wavelength range contained in the light I3 as a surface plasmon and converts it into light I4 emitted from the plasmon structure layer 15. The wavelength range of the light I4 is determined by the period of the uneven structure, that is, the structural period P. The light emitted from the plasmon structure layer 15 also includes light transmitted through the plasmon structure layer 15 by transmitting through the structure from a locally thinned portion of the metal layer 13. However, in the light emitted to the back surface side of the display body 10, the light I4 is dominant.
以上のように、表示体10の表面側には、多層膜層14で反射された光I2が射出される。したがって、表示体10の外側から表面10Fに向けて白色の光I1が照射されている状態で、表示体10の表面側から表面10Fを観察する表面反射観察によれば、光I2の波長域に応じた色相、すなわち、多層膜層14によって強められた波長域に応じた色相の色が、表示領域20にて視認される。この光I2の波長域に応じた色は、白色および黒色とは異なる色である。 As described above, the light I2 reflected by the multilayer film layer 14 is emitted to the surface side of the display body 10. Therefore, according to surface reflection observation in which the surface 10F is observed from the surface side of the display body 10 in a state where the white light I1 is irradiated from the outside of the display body 10 toward the surface 10F, it is in the wavelength range of the light I2. The corresponding hue, that is, the hue of the hue corresponding to the wavelength range enhanced by the multilayer film layer 14, is visually recognized in the display region 20. The color corresponding to the wavelength range of the light I2 is different from white and black.
上記構成では、表示体10がプラズモン構造体層15を備えていることにより、多層膜層14を透過した光が、例えば、基材11とその上層との界面等、表示体10の内部で反射すること等により表示体10の表面側に射出されることが抑えられる。したがって、表示体10の表面側に、多層膜層14によって強められた波長域の光I2とは異なる波長域の光が射出することが抑えられるため、表示領域20にて視認される色相の鮮明さが高められる。 In the above configuration, since the display body 10 includes the plasmon structure layer 15, the light transmitted through the multilayer film layer 14 is reflected inside the display body 10 such as the interface between the base material 11 and the upper layer thereof. By doing so, it is possible to prevent the display body 10 from being ejected to the surface side. Therefore, it is possible to suppress the emission of light in a wavelength range different from the light I2 in the wavelength range enhanced by the multilayer film layer 14 onto the surface side of the display body 10, so that the hue visually recognized in the display area 20 is clear. Is enhanced.
上述のように、第1表示領域20Aの多層膜層14によって強められる波長域と、第2表示領域20Bの多層膜層14によって強められる波長域とは異なっているため、表面反射観察においては、第1表示領域20Aと第2表示領域20Bとは、互いに異なる色相の色に見える。そして、第1表示領域20Aと第2表示領域20Bとの各々で、視認される色相の鮮明さが高められているため、第1表示領域20Aの色相と第2表示領域20Bの色相との差異が明瞭となり、これらの領域によって表現される絵柄等の像の視認性が高められる。 As described above, since the wavelength range enhanced by the multilayer film layer 14 in the first display region 20A and the wavelength region enhanced by the multilayer film layer 14 in the second display region 20B are different, in surface reflection observation, The first display area 20A and the second display area 20B appear to have different hues from each other. Since the sharpness of the visually recognized hue is enhanced in each of the first display area 20A and the second display area 20B, the difference between the hue of the first display area 20A and the hue of the second display area 20B is increased. Is clarified, and the visibility of images such as pictures expressed by these areas is enhanced.
なお、表示体10の表面10Fと対向する方向から補助領域30を観察した場合、表示体10の外側から表面10Fに向けて白色の光I1が照射されると、金属層13の材料に応じた波長域の光が金属層13の自由電子の集団的な運動によって跳ね返される。そのため、補助領域30は、跳ね返された光の波長域に応じた色相にて、金属光沢を有するように見える。 When the auxiliary region 30 was observed from the direction facing the surface 10F of the display body 10, when white light I1 was irradiated from the outside of the display body 10 toward the surface 10F, it corresponded to the material of the metal layer 13. Light in the wavelength range is bounced off by the collective motion of free electrons in the metal layer 13. Therefore, the auxiliary region 30 appears to have a metallic luster with a hue corresponding to the wavelength range of the bounced light.
したがって、表示領域20と補助領域30とは、相互に質感が異なるように見えるため、表示体10においては、表示領域20と補助領域30とによる多彩な像の表現が可能となる。なお、表示領域20と補助領域30との観察に際して表示体10の表面10Fに照射される光は、白色の光でなくてもよい。 Therefore, since the display area 20 and the auxiliary area 30 seem to have different textures from each other, the display body 10 can express various images by the display area 20 and the auxiliary area 30. The light emitted to the surface 10F of the display body 10 when observing the display area 20 and the auxiliary area 30 does not have to be white light.
以上、第1実施形態によれば、以下に列挙する効果が得られる。
(1)表示体10がプラズモン構造体層15を備えていることにより、多層膜層14を透過した光が、表示体10の内部での反射等により表示体10の表面側に射出されることが抑えられる。したがって、表示体10の表面側に、多層膜層14によって強められた波長域の光I2とは異なる波長域の光が射出することが抑えられるため、表示領域20にて視認される色相の鮮明さが高められる。
As described above, according to the first embodiment, the effects listed below can be obtained.
(1) Since the display body 10 includes the plasmon structure layer 15, the light transmitted through the multilayer film layer 14 is emitted to the surface side of the display body 10 due to reflection or the like inside the display body 10. Is suppressed. Therefore, it is possible to suppress the emission of light in a wavelength range different from the light I2 in the wavelength range enhanced by the multilayer film layer 14 onto the surface side of the display body 10, so that the hue visually recognized in the display area 20 is clear. Is enhanced.
(2)表示領域20は、表面反射観察にて互いに異なる色相の色が視認される第1表示領域20Aと第2表示領域20Bとを含んでいる。そして、第1表示領域20Aと第2表示領域20Bとの各々で、視認される色相の鮮明さが高められているため、第1表示領域20Aの色相と第2表示領域20Bの色相との差異が明瞭となり、これらの領域によって表現される像の視認性が高められる。したがって、表示体10を備える物品にて、偽造の困難性や意匠性がより高められる。 (2) The display area 20 includes a first display area 20A and a second display area 20B in which colors having different hues are visually recognized by surface reflection observation. Since the sharpness of the visually recognized hue is enhanced in each of the first display area 20A and the second display area 20B, the difference between the hue of the first display area 20A and the hue of the second display area 20B is increased. Is clarified, and the visibility of the image represented by these regions is enhanced. Therefore, in the article provided with the display body 10, the difficulty of counterfeiting and the designability are further enhanced.
(3)第1表示領域20Aにおける凸部12bの構造周期Pと、第2表示領域20Bにおける凸部12bの構造周期Pとが互いに異なる構成では、多層膜層14の層数や材料や膜厚等の層構成のみによって第1表示領域20Aの色相と第2表示領域20Bの色相とを異ならせる構成と比較して、2つの領域20A,20Bにおける色相の調整についての自由度が高い。また、上記構成では、多層膜層14の層構成のみによって第1表示領域20Aの色相と第2表示領域20Bの色相とを異ならせる構成と比較して、2つの領域20A,20Bにおける多層膜層14の層構成の違いを小さくすることも可能である。2つの領域20A,20Bに互いに異なる構造周期Pの凸部12bを形成することは、2つの領域20A,20Bに互いに異なる層構成の多層膜層14を積層することと比較して容易であるため、上記構成によれば、表示体10の製造工程の簡素化を図ることができる。 (3) In a configuration in which the structural period P of the convex portion 12b in the first display region 20A and the structural period P of the convex portion 12b in the second display region 20B are different from each other, the number of layers, the material, and the film thickness of the multilayer film layer 14 are different from each other. Compared with a configuration in which the hue of the first display region 20A and the hue of the second display region 20B are different only by the layer configuration such as, the degree of freedom in adjusting the hue in the two regions 20A and 20B is high. Further, in the above configuration, the multilayer film layers in the two regions 20A and 20B are compared with the configuration in which the hue of the first display region 20A and the hue of the second display region 20B are different only by the layer configuration of the multilayer film layer 14. It is also possible to reduce the difference in the layer structure of 14. Since it is easier to form the convex portions 12b having different structural periods P in the two regions 20A and 20B as compared with laminating the multilayer film layers 14 having different layer configurations in the two regions 20A and 20B. According to the above configuration, the manufacturing process of the display body 10 can be simplified.
なかでも、第1表示領域20Aの多層膜層14と第2表示領域20Bの多層膜層14とが、同一の層構成を有する連続した1つの多層構造体であり、構造周期Pの違いによって、第1表示領域20Aの色相と第2表示領域20Bの色相とを異ならせている構成では、表示体10の製造が特に容易である。 Among them, the multilayer film layer 14 of the first display region 20A and the multilayer film layer 14 of the second display region 20B are one continuous multilayer structure having the same layer structure, and depending on the difference in the structural period P, In a configuration in which the hue of the first display region 20A and the hue of the second display region 20B are different, the display body 10 is particularly easy to manufacture.
(4)表示体10が、表示領域20と補助領域30とを備える構成では、表面反射観察にて表示領域20と補助領域30とは、質感が異なるように見える。したがって、表示領域20と補助領域30とによって、多彩な表現が可能であり、表示体10を備える物品にて、偽造の困難性や意匠性がより高められる。 (4) In the configuration in which the display body 10 includes the display area 20 and the auxiliary area 30, the display area 20 and the auxiliary area 30 appear to have different textures in the surface reflection observation. Therefore, various expressions are possible by the display area 20 and the auxiliary area 30, and the difficulty of counterfeiting and the designability of the article provided with the display body 10 are further enhanced.
(5)表示領域20の備える金属層13と補助領域30の備える金属層13とが、連続した1つの層であるため、これらの層が別々の層である構成と比較して、表示体10の製造が容易である。 (5) Since the metal layer 13 included in the display region 20 and the metal layer 13 included in the auxiliary region 30 are one continuous layer, the display body 10 is compared with a configuration in which these layers are separate layers. Is easy to manufacture.
(6)基材11の表面に塗工された樹脂に凹版を押し付けて樹脂を硬化させることにより複数の凸部12bを形成し、これによって凹凸構造層12を形成する製造方法によれば、微細な凹凸を有する凹凸構造層12を好適に形成することができる。 (6) According to the manufacturing method in which a plurality of convex portions 12b are formed by pressing an intaglio against the resin coated on the surface of the base material 11 to cure the resin, and thereby forming the concave-convex structure layer 12, the particles are fine. The uneven structure layer 12 having various irregularities can be preferably formed.
(7)第1表示領域20Aにおける凸部12bの構造周期Pと、第2表示領域20Bにおける凸部12bの構造周期Pとが互いに異なる表示体10を製造する際に、第1表示領域20Aの凸部12bと第2表示領域20Bの凸部12bとを上記凹版を用いて同時に形成する製造方法によれば、第1表示領域20Aの凸部12bと第2表示領域20Bの凸部12bとを別の工程にて形成する製造方法と比較して、効率よく表示体10を製造することができる。 (7) When manufacturing a display body 10 in which the structural period P of the convex portion 12b in the first display area 20A and the structural period P of the convex portion 12b in the second display area 20B are different from each other, the first display area 20A According to the manufacturing method in which the convex portion 12b and the convex portion 12b of the second display region 20B are simultaneously formed by using the intaglio plate, the convex portion 12b of the first display region 20A and the convex portion 12b of the second display region 20B are formed. The display body 10 can be manufactured efficiently as compared with the manufacturing method formed in another step.
(第2実施形態)
図5〜図7を参照して、第2実施形態について説明する。第2実施形態は、表示体の実施形態であり、第2実施形態の表示体10は、表面側および裏面側の双方から表示体10が観察される態様で用いられる。例えば、表示体10は、表示体10の表面および裏面の双方が、空気層もしくは透明な部材と接するように物品に取り付けられている。表示体10は、物品の偽造の困難性を高める目的で用いられてもよいし、物品の意匠性を高める目的で用いられてもよい。
(Second Embodiment)
The second embodiment will be described with reference to FIGS. 5 to 7. The second embodiment is an embodiment of the display body, and the display body 10 of the second embodiment is used in a mode in which the display body 10 is observed from both the front surface side and the back surface side. For example, the display body 10 is attached to an article so that both the front surface and the back surface of the display body 10 are in contact with an air layer or a transparent member. The display body 10 may be used for the purpose of increasing the difficulty of counterfeiting the article, or may be used for the purpose of enhancing the design of the article.
[表示体の作用:表面反射観察、裏面透過観察]
図5を参照して、表面側から表示体10に光が入射しているときに、表面側および裏面側の各々から表示体10の表示領域20を観察した場合に視認される像について説明する。なお、図5では、理解を容易にするために、凹凸構造層12と金属層13とから構成されるプラズモン構造体層15を、1つの平坦な層として模式的に表し、多層膜層14を1つの平坦な層として模式的に表している。
[Action of display: front surface reflection observation, back surface transmission observation]
With reference to FIG. 5, when light is incident on the display body 10 from the front surface side, an image visually recognized when the display area 20 of the display body 10 is observed from each of the front surface side and the back surface side will be described. .. In FIG. 5, for ease of understanding, the plasmon structure layer 15 composed of the concave-convex structure layer 12 and the metal layer 13 is schematically represented as one flat layer, and the multilayer film layer 14 is represented. It is schematically represented as one flat layer.
表示体10の外側から表面10Fに向けて白色の光I1が照射されているとき、表示体10の表面側には、第1実施形態と同様に、多層膜層14によって強められた波長域の光I2が射出される。したがって、表面側から表示領域20を観察した場合、光I2の波長域に応じた色相の色が、表示領域20にて視認される。 When the white light I1 is irradiated from the outside of the display body 10 toward the surface 10F, the surface side of the display body 10 has a wavelength range enhanced by the multilayer film layer 14 as in the first embodiment. Light I2 is emitted. Therefore, when the display region 20 is observed from the surface side, the hue color corresponding to the wavelength region of the light I2 is visually recognized in the display region 20.
第1実施形態にて説明したように、表示体10がプラズモン構造体層15を備えていることにより、多層膜層14を透過した光が、表示体10の内部での反射等によって表示体10の表面側に射出されることが抑えられるため、表面側から見た表示領域20の色相の鮮明さが高められる。 As described in the first embodiment, since the display body 10 includes the plasmon structure layer 15, the light transmitted through the multilayer film layer 14 is reflected inside the display body 10 and is reflected in the display body 10. Since it is suppressed that the light is emitted to the surface side of the display region 20, the sharpness of the hue of the display area 20 seen from the surface side is enhanced.
一方、多層膜層14を透過した光I3に含まれる一部の波長域の光E1は、プラズモン構造体層15におけるプラズモン共鳴によって消費され、光I3に含まれる一部の波長域の光I4がプラズモン構造体層15と基材11とを透過して、表示体10の裏面側に射出される。 On the other hand, the light E1 in a part of the wavelength range included in the light I3 transmitted through the multilayer film layer 14 is consumed by the plasmon resonance in the plasmon structure layer 15, and the light I4 in a part of the wavelength range included in the light I3 is consumed. It passes through the plasmon structure layer 15 and the base material 11 and is ejected to the back surface side of the display body 10.
したがって、表示体10の裏面側から表示領域20を観察した場合、光I4の波長域に応じた色相の色が表示領域20にて視認される。この光I4の波長域に応じた色は、白色、黒色、および、光I2の波長域に応じた色とは異なる色である。上述のように、プラズモン構造体層15から射出される光I4の波長域は、凹凸構造層12における構造周期Pによって決まるため、構造周期Pを変更することによって、表示体10の裏面側に出る光I4の波長域を変えることができる。 Therefore, when the display area 20 is observed from the back surface side of the display body 10, the hue color corresponding to the wavelength range of the light I4 is visually recognized in the display area 20. The colors corresponding to the wavelength range of the light I4 are white, black, and colors different from the colors corresponding to the wavelength range of the light I2. As described above, the wavelength range of the light I4 emitted from the plasmon structure layer 15 is determined by the structural period P in the concave-convex structure layer 12, so that by changing the structural period P, the light I4 appears on the back surface side of the display body 10. The wavelength range of light I4 can be changed.
なお、表示体10の表面側から補助領域30を観察した場合、第1実施形態と同様に、補助領域30は、金属層13の材料に応じた色相で金属光沢を有するように見える。また、表示体10の裏面側から補助領域30を観察した場合、表示体10の外側から表面10Fに向けて照射された光I1のうち補助領域30を透過する光の強度は微小であるため、補助領域30は、黒色に近い暗色に視認される。 When the auxiliary region 30 is observed from the surface side of the display body 10, the auxiliary region 30 seems to have a metallic luster with a hue corresponding to the material of the metal layer 13, as in the first embodiment. Further, when the auxiliary region 30 is observed from the back surface side of the display body 10, the intensity of the light transmitted through the auxiliary region 30 of the light I1 irradiated from the outside of the display body 10 toward the front surface 10F is very small. The auxiliary region 30 is visually recognized as a dark color close to black.
以上のように、表示体10の外側から表面10Fに向けて白色の光I1が照射されている状態で、表示体10の表面側から表面10Fを観察する表面反射観察によれば、第1実施形態同様の像が観察される。 As described above, according to the surface reflection observation in which the surface 10F is observed from the surface side of the display body 10 in a state where the white light I1 is irradiated from the outside of the display body 10 toward the surface 10F, the first implementation is performed. An image similar to the morphology is observed.
一方、表示体10の外側から表面10Fに向けて白色の光I1が照射されている状態で、表示体の裏面側から裏面10Rを観察する裏面透過観察によれば、表示領域20には、表面反射観察とは異なる色相の色が視認される。また、第1表示領域20Aと第2表示領域20Bとで、凹凸構造層12における構造周期Pを異ならせることにより、裏面透過観察にて、第1表示領域20Aと第2表示領域20Bとで視認される色の色相を異ならせることができる。こうした構成によれば、裏面透過観察によっても、第1表示領域20Aと第2表示領域20Bとから構成される絵柄等の像、さらには、第1表示領域20Aと第2表示領域20Bと補助領域30とから構成される絵柄等の像が観察される。 On the other hand, according to the back surface transmission observation in which the back surface 10R is observed from the back surface side of the display body while the white light I1 is irradiated from the outside of the display body 10 toward the front surface 10F, the display area 20 has a front surface. A hue color different from that of reflection observation is visually recognized. Further, by making the structural period P in the concave-convex structure layer 12 different between the first display area 20A and the second display area 20B, the first display area 20A and the second display area 20B can be visually recognized by backside transmission observation. The hue of the colors to be produced can be different. According to such a configuration, even by backside transmission observation, an image such as a pattern composed of the first display area 20A and the second display area 20B, and further, the first display area 20A, the second display area 20B, and the auxiliary area An image such as a pattern composed of 30 is observed.
なお、上記表面反射観察や裏面透過観察の結果は、表面10Fに向けた外光の光量が、裏面10Rに向けた外光の光量よりも高い場合においても、同様の傾向を示す。また、表示体10の表面10Fに照射される光は、白色の光でなくてもよい。 The results of the front surface reflection observation and the back surface transmission observation show the same tendency even when the amount of external light directed toward the front surface 10F is higher than the amount of external light directed toward the back surface 10R. Further, the light emitted to the surface 10F of the display body 10 does not have to be white light.
[表示体の作用:表面透過観察、裏面反射観察]
図6を参照して、裏面側から表示体10に光が入射しているときに、表面側および裏面側の各々から表示体10の表示領域20を観察した場合に視認される像について説明する。なお、図6では、理解を容易にするために、凹凸構造層12と金属層13とから構成されるプラズモン構造体層15を、1つの平坦な層として模式的に表し、多層膜層14を1つの平坦な層として模式的に表している。
[Action of display: front surface transmission observation, back surface reflection observation]
With reference to FIG. 6, when light is incident on the display body 10 from the back surface side, an image visually recognized when the display area 20 of the display body 10 is observed from each of the front surface side and the back surface side will be described. .. In FIG. 6, in order to facilitate understanding, the plasmon structure layer 15 composed of the concave-convex structure layer 12 and the metal layer 13 is schematically represented as one flat layer, and the multilayer film layer 14 is represented. It is schematically represented as one flat layer.
図6が示すように、表示体10の外側から裏面10Rに向けて白色の光I1が照射されると、光I1は、空気層から基材11に入り、基材11からプラズモン構造体層15に入る。 As shown in FIG. 6, when white light I1 is irradiated from the outside of the display body 10 toward the back surface 10R, the light I1 enters the base material 11 from the air layer, and the plasmon structure layer 15 from the base material 11 to go into.
ここで、プラズモン構造体層15における平坦部12aの直上の領域は、凸部12bの基部と、金属層13のなかで凸部12bの間にて平坦部12aに積層されている部分とから構成されており、この領域の屈折率は、これら凸部12bの基部の屈折率と、凸部12bの間の金属層13の屈折率とによって、平均化された大きさに近似される。凸部12bの間の空間の体積が複数の凸部12bの体積よりも大きい構成であれば、平坦部12aの直上の領域の屈折率は、海成分である金属層13に支配された大きさとなり、空気層の屈折率よりも十分に低い。したがって、基材11に入射した光I1は、空気層よりも高い屈折率を有した基材11および凹凸構造層12の平坦部12aから、空気層よりも低い屈折率を有した上記平坦部12aの直上の部分に入るため、これらの境界でフレネル反射を生じやすい。 Here, the region directly above the flat portion 12a in the plasmon structure layer 15 is composed of a base portion of the convex portion 12b and a portion of the metal layer 13 laminated on the flat portion 12a between the convex portions 12b. The refractive index of this region is approximated by the refractive index of the base portion of these convex portions 12b and the refractive index of the metal layer 13 between the convex portions 12b. If the volume of the space between the convex portions 12b is larger than the volume of the plurality of convex portions 12b, the refractive index of the region directly above the flat portion 12a is dominated by the metal layer 13 which is a sea component. It is sufficiently lower than the refractive index of the air layer. Therefore, the light I1 incident on the base material 11 has a refractive index lower than that of the air layer from the flat portion 12a of the base material 11 and the concave-convex structure layer 12 having a refractive index higher than that of the air layer. Fresnel reflections are likely to occur at these boundaries because they enter the area directly above.
一方で、プラズモン構造体層15に光I1が入射すると、プラズモン構造体層15では、プラズモン共鳴が生じる。結果として、光I1に含まれる一部の波長域の光I5は反射光として表示体10の裏面側に射出され、光I1に含まれる一部の波長域の光E2はプラズモン共鳴によって消費され、光I1に含まれる一部の波長域の光I6はプラズモン構造体層15を透過する。さらに、光I6に含まれる波長域の光I7が多層膜層14を透過して、表示体10の表面側に射出される。 On the other hand, when light I1 is incident on the plasmon structure layer 15, plasmon resonance occurs in the plasmon structure layer 15. As a result, the light I5 in a part of the wavelength range included in the light I1 is emitted to the back surface side of the display body 10 as reflected light, and the light E2 in a part of the wavelength range included in the light I1 is consumed by the plasmon resonance. Light I6 in a part of the wavelength range included in light I1 passes through the plasmon structure layer 15. Further, the light I7 in the wavelength range included in the light I6 passes through the multilayer film layer 14 and is emitted to the surface side of the display body 10.
光I5,I6の波長域は、凹凸構造層12における構造周期Pによって調整可能であり、構造周期Pを変更することによって、表示体10の表面側に出る光I7の波長域を変えることができる。また、光I7の波長域は、多層膜層14における薄膜14aの構成によっても調整が可能である。 The wavelength range of the light I5 and I6 can be adjusted by the structural period P in the concave-convex structure layer 12, and the wavelength range of the light I7 emitted to the surface side of the display body 10 can be changed by changing the structural period P. .. The wavelength range of the light I7 can also be adjusted by the configuration of the thin film 14a in the multilayer film layer 14.
以上のように、表示体10の外側から裏面10Rに向けて白色の光I1が照射されている状態で、表示体の表面側から表面10Fを観察する表面透過観察によれば、表示領域20にて、光I7の波長域に応じた色相の色が視認される。この光I7の波長域に応じた色は、白色および黒色とは異なる色である。 As described above, according to the surface transmission observation in which the surface 10F is observed from the front surface side of the display body while the white light I1 is irradiated from the outside of the display body 10 toward the back surface 10R, the display area 20 is covered. Therefore, the hue color corresponding to the wavelength range of the light I7 is visually recognized. The color corresponding to the wavelength range of the light I7 is different from white and black.
また、表示体10の外側から裏面10Rに向けて白色の光I1が照射されている状態で、表示体の裏面側から裏面10Rを観察する裏面反射観察によれば、表示領域20にて、光I5の波長域に応じた色相の色が視認される。この光I5の波長域に応じた色は、白色、黒色、および、光I7の波長域に応じた色とは異なる色である。すなわち、表示領域20は、表面透過観察と裏面反射観察とで、互いに異なる色相の色に見える、あるいは、互いに異なる彩度や明度の色に見える。 Further, according to the back surface reflection observation in which the back surface 10R is observed from the back surface side of the display body while the white light I1 is irradiated from the outside of the display body 10 toward the back surface 10R, the light is emitted in the display area 20. The hue color corresponding to the wavelength range of I5 is visually recognized. The colors corresponding to the wavelength range of the light I5 are white, black, and different from the colors corresponding to the wavelength range of the light I7. That is, the display area 20 looks like a color having a different hue from each other, or a color with a different saturation or a lightness from each other in the front surface transmission observation and the back surface reflection observation.
さらに、第1表示領域20Aと第2表示領域20Bとで、凹凸構造層12における構造周期Pを異ならせることにより、表面透過観察において、第1表示領域20Aと第2表示領域20Bとで視認される色の色相を異ならせることが可能であり、裏面反射観察においても、第1表示領域20Aと第2表示領域20Bとで視認される色の色相を異ならせることが可能である。こうした構成によれば、表面透過観察および裏面反射観察のいずれにおいても、第1表示領域20Aと第2表示領域20Bとから構成される絵柄等の像が観察される。 Further, by making the structural period P in the concave-convex structure layer 12 different between the first display area 20A and the second display area 20B, the first display area 20A and the second display area 20B are visually recognized in the surface transmission observation. It is possible to make the hues of the colors different, and even in the back surface reflection observation, it is possible to make the hues of the colors visually recognized in the first display area 20A and the second display area 20B different. According to such a configuration, in both the front surface transmission observation and the back surface reflection observation, an image such as a pattern composed of the first display area 20A and the second display area 20B is observed.
また、補助領域30についての表面透過観察では、裏面透過観察と同様に、補助領域30は、黒色に近い暗色に視認される。また、補助領域30についての裏面反射観察では、表面反射観察と同様に、補助領域30は、金属層13の材料に応じた色相で金属光沢を有するように見える。したがって、表面透過観察および裏面反射観察のいずれにおいても、表示領域20と補助領域30とから構成される絵柄等の像が観察される。 Further, in the front surface transmission observation of the auxiliary region 30, the auxiliary region 30 is visually recognized as a dark color close to black, as in the back surface transmission observation. Further, in the back surface reflection observation of the auxiliary region 30, the auxiliary region 30 seems to have a metallic luster with a hue corresponding to the material of the metal layer 13 as in the front surface reflection observation. Therefore, in both the front surface transmission observation and the back surface reflection observation, an image such as a pattern composed of the display area 20 and the auxiliary area 30 is observed.
なお、上記表面透過観察や裏面反射観察の結果は、裏面10Rに向けた外光の光量が、表面10Fに向けた外光の光量よりも場合においても、同様の傾向を示す。また、表示体10の裏面10Rに照射される光は、白色の光でなくてもよい。 The results of the front surface transmission observation and the back surface reflection observation show the same tendency even when the amount of external light directed toward the back surface 10R is larger than the amount of external light directed toward the front surface 10F. Further, the light emitted to the back surface 10R of the display body 10 does not have to be white light.
また、プラズモン構造体層15にて、光I5の反射や光E2の吸収が起こるため、表示体10がプラズモン構造体層15を備えていない構成と比較して、裏面10Rに向けて照射された光I1のなかで表示体10を透過する光は減少する。したがって、表示体10の表面10Fと裏面10Rとに光I1が照射されている場合には、プラズモン構造体層15の存在によって、表面10Fに照射された光I1のなかで多層膜層14での反射光以外の光が表面側に返ってくることが抑えられるとともに、裏面10Rに照射された光I1に含まれる光が表示体10を透過して表面側に出ることも抑えられる。これによっても、表面反射観察に際して表示領域20にて視認される色相の鮮明さが高められる。 Further, since the plasmon structure layer 15 reflects the light I5 and absorbs the light E2, the display body 10 is irradiated toward the back surface 10R as compared with the configuration in which the plasmon structure layer 15 is not provided. The light transmitted through the display body 10 in the light I1 is reduced. Therefore, when the front surface 10F and the back surface 10R of the display body 10 are irradiated with the light I1, the presence of the plasmon structure layer 15 causes the multilayer film layer 14 in the light I1 irradiated on the front surface 10F. It is possible to suppress the return of light other than the reflected light to the front surface side, and it is also possible to prevent the light contained in the light I1 irradiated on the back surface 10R from passing through the display body 10 and exiting to the front surface side. This also enhances the sharpness of the hue visually recognized in the display area 20 when observing the surface reflection.
図7は、第2実施形態の表示体10の具体例として、眼鏡90のレンズに貼り付けられた表示体10を示す。例えば、表示体10の表面10Fが外側に向けられており、外光が眼鏡90に当たっている状態では、眼鏡90の外側からは、表面反射観察による像が視認され、眼鏡の内側からは、裏面透過観察による像が視認される。なお、表示体10の表示領域20がレンズの全面を覆っていてもよい。外光が強ければ、眼鏡90の装着者からは、眼鏡90の外側の光景が、表示体10の裏面10Rから出た光の波長に応じた色相を帯びつつ、視認可能である。 FIG. 7 shows a display body 10 attached to the lens of the spectacles 90 as a specific example of the display body 10 of the second embodiment. For example, when the surface 10F of the display body 10 is directed to the outside and the outside light hits the spectacles 90, an image by surface reflection observation is visually recognized from the outside of the spectacles 90, and the back surface is transmitted from the inside of the spectacles. The image by observation is visually recognized. The display area 20 of the display body 10 may cover the entire surface of the lens. If the outside light is strong, the spectacles 90 can be visually recognized by the wearer of the spectacles 90 while having a hue corresponding to the wavelength of the light emitted from the back surface 10R of the display body 10.
また、その他の例として、表示体10は、窓に取り付けられてもよい。表示体10の表面10Fが外側に向けられており、例えば昼間に外光が窓に当たっている状態では、窓の外側からは、表面反射観察による像が視認され、窓の内側からは、裏面透過観察による像が視認される。一方、例えば夜間に室内が点灯されている状態では、窓の外側からは、表面透過観察による像が視認され、窓の内側からは、裏面反射観察による像が視認される。 Further, as another example, the display body 10 may be attached to the window. The surface 10F of the display body 10 is directed to the outside. For example, when the outside light hits the window in the daytime, the image by the surface reflection observation is visually recognized from the outside of the window, and the back surface transmission observation is observed from the inside of the window. The image is visually recognized. On the other hand, for example, when the room is lit at night, an image by front surface transmission observation is visually recognized from the outside of the window, and an image by back surface reflection observation is visually recognized from the inside of the window.
以上、第2実施形態によれば、第1実施形態の(1)〜(7)の効果に加えて、以下の効果が得られる。
(8)表示体10の外側から表面10Fに向けて光が照射されているとき、表面反射観察と裏面透過観察とで、表示領域20には異なる色相の色が視認される。また、表示体10の外側から裏面10Rに向けて光が照射されているとき、表面透過観察と裏面反射観察とで、表示領域20には異なる色相の色が視認される。このように、表示体10を表面側から観察した場合と裏面側から観察した場合とで、視認される像の色相が異なるため、表示体10を備える物品にて、偽造の困難性や意匠性がより高められる。また、表示体10の表裏の識別も容易である。
As described above, according to the second embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects (1) to (7) of the first embodiment.
(8) When light is irradiated from the outside of the display body 10 toward the surface 10F, colors having different hues are visually recognized in the display area 20 in the front surface reflection observation and the back surface transmission observation. Further, when light is irradiated from the outside of the display body 10 toward the back surface 10R, colors having different hues are visually recognized in the display area 20 in the front surface transmission observation and the back surface reflection observation. As described above, since the hue of the image visually recognized differs depending on whether the display body 10 is observed from the front surface side or the back surface side, it is difficult to forge or design the article provided with the display body 10. Is further enhanced. In addition, it is easy to identify the front and back sides of the display body 10.
さらに、各観察における第1表示領域20Aと第2表示領域20Bとの色相の違いや、表示領域20と補助領域30との色の違い等の組み合わせによって、多様な像の表現が可能であり、表示体10を備える物品にて、偽造の困難性や意匠性が一層高められる。 Further, various images can be expressed by combining the difference in hue between the first display area 20A and the second display area 20B and the difference in color between the display area 20 and the auxiliary area 30 in each observation. The article provided with the display body 10 further enhances the difficulty of counterfeiting and the design.
(第3実施形態)
図8〜図10を参照して、第3実施形態について説明する。第3実施形態は、表示体付きデバイスの実施形態である。
図8が示すように、表示体付きデバイス100は、表示体10と太陽電池50とを備えている。太陽電池50は、太陽電池50における受光領域が表示体10の裏面10Rと対向する位置に配置されており、例えば、表示体10の裏面10Rと太陽電池50の受光領域とは接している。太陽電池50は、受光領域に入射した光のエネルギーから電力を生成する。
(Third Embodiment)
A third embodiment will be described with reference to FIGS. 8 to 10. The third embodiment is an embodiment of a device with a display body.
As shown in FIG. 8, the device 100 with a display body includes a display body 10 and a solar cell 50. The solar cell 50 is arranged at a position where the light receiving region of the solar cell 50 faces the back surface 10R of the display body 10, and for example, the back surface 10R of the display body 10 and the light receiving region of the solar cell 50 are in contact with each other. The solar cell 50 generates electric power from the energy of light incident on the light receiving region.
例えば、表示体付きデバイス100は、太陽電池によって駆動する時計に具体化され、このとき、表示体10は文字盤として用いられて、物品の意匠性を高める。例えば、図9が示すように、表示体10の表面10Fにおいて、第1表示領域20Aと第2表示領域20Bと補助領域30とは、装飾のための絵柄や、時刻表示のための数字や文字等を構成している。数字や文字や絵柄の一部は、表示領域20および補助領域30とは異なる構成、例えば、表面10Fに対する樹脂や金属の貼付によって形成されていてもよい。 For example, the device 100 with a display body is embodied in a clock driven by a solar cell, and at this time, the display body 10 is used as a dial to enhance the design of the article. For example, as shown in FIG. 9, on the surface 10F of the display body 10, the first display area 20A, the second display area 20B, and the auxiliary area 30 are a pattern for decoration and a number or character for displaying a time. Etc. are configured. A part of the numbers, letters, and patterns may be formed by sticking a resin or metal to the surface 10F, for example, having a structure different from that of the display area 20 and the auxiliary area 30.
なお、表示体付きデバイス100は、時計に限らず、太陽電池によって駆動するデバイスであればよく、例えば、太陽電池の駆動対象は表示装置等であってもよい。要は、表示体付きデバイス100は、表示体10に対して裏面側に太陽電池50が位置する構成を有していればよい。また、太陽電池50は、表示体10の裏面10Rの一部の領域と対向していてもよく、少なくとも表示領域20と対向していればよい。 The device 100 with a display body is not limited to a clock, and may be any device driven by a solar cell. For example, the driving target of the solar cell may be a display device or the like. In short, the device 100 with a display body may have a configuration in which the solar cell 50 is located on the back surface side of the display body 10. Further, the solar cell 50 may face a part of the area of the back surface 10R of the display body 10, or at least face the display area 20.
[表示体付きデバイスの作用]
図10を参照して、表示体付きデバイス100に入射した光の進行の態様について説明する。なお、図10では、理解を容易にするために、表示体10の表示領域20について、凹凸構造層12と金属層13とから構成されるプラズモン構造体層15を、1つの平坦な層として模式的に表し、多層膜層14を1つの平坦な層として模式的に表している。
[Action of device with display]
A mode of traveling of light incident on the device 100 with a display body will be described with reference to FIG. In addition, in FIG. 10, in order to facilitate understanding, the plasmon structure layer 15 composed of the concave-convex structure layer 12 and the metal layer 13 is schematically set as one flat layer in the display area 20 of the display body 10. The multilayer film layer 14 is schematically represented as one flat layer.
図10が示すように、表示体付きデバイス100の外側から表示体10の表面10Fに向けて太陽光I1が照射されたとき、第1実施形態と同様に、表示領域20では、表示体10の表面側に、多層膜層14によって強められた波長域の光I2が射出される。したがって、表示体10の表面側から見て、光I2の波長域に応じた色相の色が、表示領域20にて視認される。 As shown in FIG. 10, when sunlight I1 is irradiated from the outside of the device 100 with a display body toward the surface 10F of the display body 10, in the display area 20, the display body 10 is similar to the first embodiment. Light I2 in the wavelength range enhanced by the multilayer film layer 14 is emitted to the surface side. Therefore, when viewed from the surface side of the display body 10, the hue color corresponding to the wavelength region of the light I2 is visually recognized in the display region 20.
第1実施形態にて説明したように、表示体10がプラズモン構造体層15を備えていることにより、多層膜層14を透過した光が、表示体10の内部での反射等によって表示体10の表面側に射出されることが抑えられるため、表面側から見た表示領域20の色相の鮮明さが高められる。 As described in the first embodiment, since the display body 10 includes the plasmon structure layer 15, the light transmitted through the multilayer film layer 14 is reflected inside the display body 10 and is reflected in the display body 10. Since it is suppressed that the light is emitted to the surface side of the display region 20, the sharpness of the hue of the display area 20 seen from the surface side is enhanced.
一方、多層膜層14を透過した光I3に含まれる一部の波長域の光E1は、プラズモン構造体層15におけるプラズモン共鳴によって消費され、光I3に含まれる一部の波長域の光I4がプラズモン構造体層15と基材11とを透過して、表示体10の裏面側に射出される。そして、射出された光I4が、太陽電池50の受光領域に入射する。これにより、太陽電池50は、入射した光I4のエネルギーから電力を生成する。 On the other hand, the light E1 in a part of the wavelength range included in the light I3 transmitted through the multilayer film layer 14 is consumed by the plasmon resonance in the plasmon structure layer 15, and the light I4 in a part of the wavelength range included in the light I3 is consumed. It passes through the plasmon structure layer 15 and the base material 11 and is ejected to the back surface side of the display body 10. Then, the emitted light I4 is incident on the light receiving region of the solar cell 50. As a result, the solar cell 50 generates electric power from the energy of the incident light I4.
上述のように、プラズモン構造体層15から射出される光I4の波長域は、凹凸構造層12における構造周期Pによって決まるため、構造周期Pを変更することによって、表示体10の裏面側に出る光I4の波長域を変えることができる。したがって、構造周期Pの調整によって、光I4の波長域を太陽電池50にて効率よく吸収される波長域に調整し、太陽電池50における光電変換に寄与しない波長域を表示領域20が呈する構造色とすることもできる。 As described above, the wavelength range of the light I4 emitted from the plasmon structure layer 15 is determined by the structural period P in the concave-convex structure layer 12, so that by changing the structural period P, the light I4 appears on the back surface side of the display body 10. The wavelength range of light I4 can be changed. Therefore, by adjusting the structural period P, the wavelength range of the light I4 is adjusted to a wavelength range that is efficiently absorbed by the solar cell 50, and the structural color that the display region 20 exhibits a wavelength range that does not contribute to photoelectric conversion in the solar cell 50. It can also be.
なお、表示体10の表面側から補助領域30を観察した場合、第1実施形態と同様に、補助領域30は、金属層13の材料に応じた色相で金属光沢を有するように見える。 When the auxiliary region 30 is observed from the surface side of the display body 10, the auxiliary region 30 seems to have a metallic luster with a hue corresponding to the material of the metal layer 13, as in the first embodiment.
以上のように、表示体付きデバイス100の外側から表示体10の表面10Fに向けて光I1が照射されている状態で、表示体10の表面側から表面10Fを観察すると、第1実施形態の表面反射観察と同様の像が観察される。そして、表示体10の裏面側から射出された光I4が、太陽電池50による発電に利用される。 As described above, when the surface 10F is observed from the surface side of the display body 10 in a state where the light I1 is irradiated from the outside of the device 100 with the display body toward the surface 10F of the display body 10, the first embodiment An image similar to surface reflection observation is observed. Then, the light I4 emitted from the back surface side of the display body 10 is used for power generation by the solar cell 50.
時計の文字盤に意匠性を高めるための絵柄等を付そうとするとき、光を透過しない材料によって像を形成すれば、材料選択の自由度が高まるため多様な像の表現が可能ではあるが、文字盤の一部に、太陽電池へ光を入射させるための孔を形成せざるを得ない。こうした孔を大きくすれば、太陽電池へ入射する光量が大きくなって発電効率は高まるものの意匠性は低下し、一方で、孔を小さくすれば、意匠性は高まるものの太陽電池へ入射する光量が少なくなって発電効率が低下する。 When trying to add a pattern to enhance the design of the clock face, if the image is formed of a material that does not transmit light, the degree of freedom in material selection increases, so it is possible to express various images. , There is no choice but to form a hole in a part of the dial for allowing light to enter the solar cell. If the holes are made larger, the amount of light incident on the solar cell is increased and the power generation efficiency is increased, but the design is lowered. On the other hand, if the holes are made smaller, the design is improved but the amount of light incident on the solar cell is smaller. As a result, the power generation efficiency drops.
これに対し、第3実施形態の表示体付きデバイス100を太陽電池によって駆動する時計に具体化した構成では、表示領域20を、像を形成するための領域として利用するとともに、太陽電池へ光を通す領域としても利用できる。したがって、意匠性を高めることと太陽電池の発電効率を高めることとの両立が可能である。 On the other hand, in the configuration in which the device 100 with a display body of the third embodiment is embodied in a clock driven by a solar cell, the display area 20 is used as an area for forming an image and light is emitted to the solar cell. It can also be used as an area for passing. Therefore, it is possible to improve both the design and the power generation efficiency of the solar cell.
以上、第3実施形態によれば、第1実施形態の(1)〜(7)の効果に加えて、以下の効果が得られる。
(9)表示体付きデバイス100の外側から表示体10の表面10Fに向けて光が照射されている状態で、表示体10の表面側から表面10Fを観察すると、表示領域20にて、色相の鮮明さが高められた像が視認される。そして、表示領域20を透過して表示体10の裏面側から射出された所定の波長の光が、太陽電池50による発電に利用される。したがって、表示領域20を、像を形成するための領域として利用するとともに、太陽電池50へ光を通す領域としても利用できるため、表示体付きデバイス100の意匠性を高めることと太陽電池50の発電効率を高めることとの両立が可能である。
As described above, according to the third embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects (1) to (7) of the first embodiment.
(9) When the surface 10F is observed from the surface side of the display body 10 in a state where the light is irradiated from the outside of the device 100 with the display body toward the surface 10F of the display body 10, the hue of the display body 20 is observed. An image with increased clarity is visible. Then, the light having a predetermined wavelength transmitted through the display area 20 and emitted from the back surface side of the display body 10 is used for power generation by the solar cell 50. Therefore, since the display area 20 can be used not only as an area for forming an image but also as an area for passing light to the solar cell 50, the design of the device 100 with a display body can be enhanced and the power generation of the solar cell 50 can be enhanced. It is possible to achieve both efficiency and efficiency.
(第4実施形態)
図11〜図13を参照して、第4実施形態について説明する。第4実施形態は、表示体付きデバイスの実施形態である。
図11が示すように、表示体付きデバイス110は、表示体10と、光を放つことが可能に構成された光射出構造体60とを備えている。光射出構造体60は、光射出構造体60に照射された光を反射によって射出する構造体、もしくは、光射出構造体60自身の発光によって光を射出する構造体である。例えば、光射出構造体60は、白色光下において白色に見える構造体である。
(Fourth Embodiment)
The fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 11 to 13. A fourth embodiment is an embodiment of a device with a display body.
As shown in FIG. 11, the device 110 with a display body includes a display body 10 and a light emitting structure 60 configured to emit light. The light emission structure 60 is a structure that emits light irradiated to the light emission structure 60 by reflection, or a structure that emits light by light emission of the light emission structure 60 itself. For example, the light emitting structure 60 is a structure that looks white under white light.
光射出構造体60は、表示体10の裏面10Rの一部と対向する位置に配置されており、光射出構造体60と裏面10Rとは離間している。すなわち、表示体10の表面10Fと対向する方向から見て、表面10Fには、光射出構造体60と重なる領域と、光射出構造体60と重ならない領域とが含まれる。詳細には、光射出構造体60は、表示領域20の一部と対向する位置に配置されている。 The light emitting structure 60 is arranged at a position facing a part of the back surface 10R of the display body 10, and the light emitting structure 60 and the back surface 10R are separated from each other. That is, when viewed from the direction facing the surface 10F of the display body 10, the surface 10F includes a region that overlaps with the light emitting structure 60 and a region that does not overlap with the light emitting structure 60. Specifically, the light emitting structure 60 is arranged at a position facing a part of the display area 20.
例えば、図12が示すように、表示体付きデバイス110は、表示体10が文字盤であって、光射出構造体60が文字盤の下に配置された歯車等の部品である時計に具体化される。なお、表示体付きデバイス110は、時計に限らず、表示体10に対して裏面側に光射出構造体60が配置された構成を有していればよい。 For example, as shown in FIG. 12, the device 110 with a display body is embodied in a timepiece in which the display body 10 is a dial and the light emitting structure 60 is a component such as a gear arranged under the dial. Will be done. The device 110 with a display body is not limited to a timepiece, and may have a configuration in which a light emitting structure 60 is arranged on the back surface side of the display body 10.
[表示体付きデバイスの作用]
図13を参照して、表示体付きデバイス110に入射する光の進行の態様について説明する。なお、図13では、理解を容易にするために、表示体10の表示領域20について、凹凸構造層12と金属層13とから構成されるプラズモン構造体層15を、1つの平坦な層として模式的に表し、多層膜層14を1つの平坦な層として模式的に表している。
[Action of device with display]
A mode of traveling of light incident on the device 110 with a display body will be described with reference to FIG. In FIG. 13, the plasmon structure layer 15 composed of the concave-convex structure layer 12 and the metal layer 13 is represented as one flat layer in the display area 20 of the display body 10 for easy understanding. The multilayer film layer 14 is schematically represented as one flat layer.
図13が示すように、表示体付きデバイス110の外側から表示体10の表面10Fに向けて白色の光I1が照射されたとき、表示領域20のなかで表示体10の裏面側に光射出構造体60が配置されていない部分では、表示体10の表面側には、第1実施形態と同様に、多層膜層14によって強められた波長域の光I2が射出される。したがって、表示体10の表面側から見た場合、表示領域20のなかで光射出構造体60と重なっていない部分では、光I2の波長域に応じた色相の色が視認される。 As shown in FIG. 13, when white light I1 is irradiated from the outside of the device 110 with a display body toward the surface 10F of the display body 10, a light emitting structure is emitted to the back surface side of the display body 10 in the display area 20. In the portion where the body 60 is not arranged, the light I2 in the wavelength range enhanced by the multilayer film layer 14 is emitted to the surface side of the display body 10 as in the first embodiment. Therefore, when viewed from the surface side of the display body 10, the hue color corresponding to the wavelength range of the light I2 is visually recognized in the portion of the display region 20 that does not overlap with the light emitting structure 60.
第1実施形態にて説明したように、表示体10がプラズモン構造体層15を備えていることにより、多層膜層14を透過した光が、表示体10の内部での反射等によって表示体10の表面側に射出されることが抑えられるため、表示領域20のなかで光射出構造体60と重なっていない部分にて視認される色相の鮮明さが高められる。 As described in the first embodiment, since the display body 10 includes the plasmon structure layer 15, the light transmitted through the multilayer film layer 14 is reflected inside the display body 10 and is reflected in the display body 10. Since the emission to the surface side of the light is suppressed, the sharpness of the hue visually recognized in the portion of the display area 20 that does not overlap with the light emission structure 60 is enhanced.
一方、多層膜層14を透過した光I3に含まれる一部の波長域の光E1は、プラズモン構造体層15におけるプラズモン共鳴によって消費され、光I3に含まれる一部の波長域の光I4がプラズモン構造体層15と基材11とを透過して、表示体10の裏面側に射出される。そして、表示体10の裏面側に光射出構造体60が位置している部分では、光射出構造体60から、表示体10の裏面10Rに向けて、光I8が射出される。光射出構造体60が光射出構造体60に照射された光を反射によって射出する構造体である場合、この光I8は、表示体10から射出された光I4を光射出構造体60が反射した光であってもよいし、光射出構造体60の付近に設けられた光源から光射出構造体60に照射された光を光射出構造体60が反射した光であってもよい。また、光射出構造体60が自身の発光によって光を射出する構造体である場合、光I8は、光射出構造体60の発光によって生じた光である。
表示体10の裏面10Rに向けて光I8が照射されると、光I8は、基材11に入り、基材11からプラズモン構造体層15に入る。
On the other hand, the light E1 in a part of the wavelength range included in the light I3 transmitted through the multilayer film layer 14 is consumed by the plasmon resonance in the plasmon structure layer 15, and the light I4 in a part of the wavelength range included in the light I3 is consumed. It passes through the plasmon structure layer 15 and the base material 11 and is ejected to the back surface side of the display body 10. Then, in the portion where the light emitting structure 60 is located on the back surface side of the display body 10, the light I8 is emitted from the light emitting structure 60 toward the back surface 10R of the display body 10. When the light emitting structure 60 is a structure that emits the light irradiated to the light emitting structure 60 by reflection, the light I8 reflects the light I4 emitted from the display body 10 by the light emitting structure 60. It may be light, or it may be light reflected by the light emitting structure 60 from the light emitted from the light source provided near the light emitting structure 60 to the light emitting structure 60. Further, when the light emitting structure 60 is a structure that emits light by its own light emission, the light I8 is the light generated by the light emission of the light emitting structure 60.
When the light I8 is irradiated toward the back surface 10R of the display body 10, the light I8 enters the base material 11 and enters the plasmon structure layer 15 from the base material 11.
プラズモン構造体層15に光I8が入射すると、第2実施形態の表面透過観察と同様に、光I8に含まれる一部の波長域の光I9は反射光として表示体10の裏面側に射出され、光I8に含まれる一部の波長域の光E3はプラズモン共鳴によって消費され、光I8に含まれる一部の波長域の光I10はプラズモン構造体層15を透過する。さらに、光I10に含まれる波長域の光I11が多層膜層14を透過して、表示体10の表面側に射出される。 When the light I8 is incident on the plasmon structure layer 15, the light I9 in a part of the wavelength range included in the light I8 is emitted to the back surface side of the display body 10 as reflected light, as in the surface transmission observation of the second embodiment. , Light E3 in a part of the wavelength range included in the light I8 is consumed by plasmon resonance, and light I10 in a part of the wavelength range included in the light I8 passes through the plasmon structure layer 15. Further, the light I11 in the wavelength range included in the light I10 passes through the multilayer film layer 14 and is emitted to the surface side of the display body 10.
光I9,I10の波長域は、凹凸構造層12における構造周期Pによって調整可能であり、構造周期Pを変更することによって、表示体10の表面側に出る光I11の波長域を変えることができる。また、光I11の波長域は、多層膜層14における薄膜14aの構成によっても調整が可能である。 The wavelength range of the light I9 and I10 can be adjusted by the structural period P in the concave-convex structure layer 12, and the wavelength range of the light I11 emitted to the surface side of the display body 10 can be changed by changing the structural period P. .. The wavelength range of the light I11 can also be adjusted by the configuration of the thin film 14a in the multilayer film layer 14.
したがって、表示体10の表面側から見た場合、表示領域20のなかで光射出構造体60と重なっている部分では、光I2と光I11との波長域に応じた色相の色が視認される。 Therefore, when viewed from the surface side of the display body 10, the hue color corresponding to the wavelength range of the light I2 and the light I11 is visually recognized in the portion of the display region 20 that overlaps with the light emitting structure 60. ..
結果として、表示体付きデバイス100の外側から表示体10の表面10Fに向けて白色の光I1が照射されている状態で、表示体10の表面側から表面10Fを観察すると、表示領域20のなかで光射出構造体60と重なっている部分と、光射出構造体60と重なっていない部分とが、互いに異なる色相の色に見える、あるいは、互いに異なる彩度や明度の色に見える。したがって、光射出構造体60の形状に応じた像が視認され、さらに、第1表示領域20Aと第2表示領域20Bとの色相の違いや、表示領域20と補助領域30との色の違い等の組み合わせによって、多様な像の表現が可能である。 As a result, when the surface 10F is observed from the surface side of the display body 10 in a state where the white light I1 is irradiated from the outside of the device 100 with the display body toward the surface 10F of the display body 10, the inside of the display area 20 The portion overlapping with the light emitting structure 60 and the portion not overlapping with the light emitting structure 60 appear to have different hues or colors having different saturations and brightnesses from each other. Therefore, an image corresponding to the shape of the light emitting structure 60 is visually recognized, and further, the difference in hue between the first display area 20A and the second display area 20B, the difference in color between the display area 20 and the auxiliary area 30, etc. It is possible to express various images by combining.
また、光射出構造体60に対する光の照射の入切や光射出構造体60の発光の入切によって、光射出構造体60の形状に応じた像が見えたり見えなかったりするように、像の視認性の調節も可能である。これによっても、より多様な像の表現が可能である。 Further, the image according to the shape of the light emitting structure 60 may or may not be seen depending on whether the light emitting structure 60 is turned on or off or the light emitted from the light emitting structure 60 is turned on or off. The visibility can also be adjusted. This also makes it possible to express a wider variety of images.
以上、第4実施形態によれば、第1実施形態の(1)〜(7)の効果に加えて、以下の効果が得られる。
(10)光射出構造体60から射出された光の一部が表示体10の表示領域20を透過して表面側に射出される。したがって、表示体付きデバイス100の外側から表示体10の表面10Fに向けて光が照射されている状態で、表示体10の表面側から表面10Fを観察すると、表示領域20のなかで光射出構造体60と重なっている部分と、光射出構造体60と重なっていない部分とが、互いに異なる色に見える。それゆえ、光射出構造体60の形状に応じた像が視認され、より多様な像の表現が可能であり、表示体付きデバイス110における偽造の困難性や意匠性がより高められる。
As described above, according to the fourth embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects (1) to (7) of the first embodiment.
(10) A part of the light emitted from the light emitting structure 60 passes through the display area 20 of the display body 10 and is emitted to the surface side. Therefore, when the surface 10F is observed from the surface side of the display body 10 in a state where the light is irradiated from the outside of the device 100 with the display body toward the surface 10F of the display body 10, the light emitting structure is formed in the display area 20. The portion that overlaps the body 60 and the portion that does not overlap the light emitting structure 60 appear to be different colors from each other. Therefore, an image corresponding to the shape of the light emitting structure 60 can be visually recognized, and a wider variety of images can be expressed, and the difficulty of forgery and the design of the device 110 with a display body are further enhanced.
[変形例]
上記各実施形態は、以下のように変更してもよい。
・表示領域20が第3表示領域を含み、第3表示領域において、凹凸構造層12の構造周期Pが一定でなく、第3表示領域における構造周期Pの平均値に対して例えば1/10である所定の標準偏差を有して構造周期Pが分布するように、表面10Fと対向する方向から見た凸部12bの中心位置が決定されていてもよい。こうした構成によれば、第3表示領域は、極微小な領域にて互いに異なる色相を呈し、全体としては、表面反射観察において、これらの色相が混じった色に視認される。したがって、第3表示領域を白色に近い色に視認されるように構成することも可能であり、表示領域20が構成する像が有する色彩についての自由度が高まる。
[Modification example]
Each of the above embodiments may be modified as follows.
The display area 20 includes the third display area, and in the third display area, the structural period P of the uneven structure layer 12 is not constant, and is, for example, 1/10 of the average value of the structural period P in the third display area. The center position of the convex portion 12b viewed from the direction facing the surface 10F may be determined so that the structural period P is distributed with a certain predetermined standard deviation. According to such a configuration, the third display region exhibits different hues in a very minute region, and as a whole, in surface reflection observation, a color in which these hues are mixed is visually recognized. Therefore, it is possible to configure the third display area so that it can be visually recognized as a color close to white, and the degree of freedom regarding the color of the image formed by the display area 20 is increased.
・表示領域20には、互いに異なる色相を呈する3以上の領域が含まれてもよい。また、表示領域20は、1種類の色相を呈する領域であってもよく、この場合でも、表示体10が色相の鮮明さの高められた表示領域20を有することにより、他の表示体との組み合わせや物品に付されている装飾との組み合わせ等によって、物品の偽造の困難性や意匠性の向上が可能である。 -The display area 20 may include three or more areas exhibiting different hues from each other. Further, the display area 20 may be an area exhibiting one type of hue, and even in this case, the display body 10 has a display area 20 with enhanced hue sharpness, so that the display body 10 and the other display body can be used. It is possible to improve the difficulty of counterfeiting the article and the designability by combining it with the decoration attached to the article.
・補助領域30は、表示体10の表面側から反射光を見る場合に金属光沢が視認される領域であればよく、例えば、金属層13と基材11との間に、凹凸構造層12の平坦部12aと連続する平坦な樹脂層を備えていてもよい。あるいは、補助領域30は、表示領域20の金属層13とは別の層である金属層を備えていてもよい。 The auxiliary region 30 may be a region where metallic luster can be visually recognized when the reflected light is viewed from the surface side of the display body 10. For example, between the metal layer 13 and the base material 11, the uneven structure layer 12 is formed. A flat resin layer continuous with the flat portion 12a may be provided. Alternatively, the auxiliary region 30 may include a metal layer that is a layer different from the metal layer 13 of the display region 20.
・表示体10は補助領域30を含まなくてもよく、表示領域20のみから構成されてもよいし、表示領域20に加えて、例えば、基材11と樹脂層とを備えて表面反射観察にて樹脂層の材料に応じた色に見える領域を有していてもよい。 The display body 10 does not have to include the auxiliary region 30, and may be composed of only the display region 20. In addition to the display region 20, for example, a base material 11 and a resin layer are provided for surface reflection observation. It may have a region that looks like a color depending on the material of the resin layer.
・第3実施形態と第4実施形態が組み合わされてもよい。すなわち、表示体付きデバイスは、表示体10と、表示体の裏面側に配置された太陽電池50および光射出構造体60とを備えていてもよい。 -The third embodiment and the fourth embodiment may be combined. That is, the device with a display body may include a display body 10, a solar cell 50 arranged on the back surface side of the display body, and a light emitting structure 60.
D…凸部幅、H…凸部高さ、I1〜I11,E1〜E3…光、P…構造周期、W…凸部間距離、10…表示体、10F…表面、10R…裏面、11…基材、12…凹凸構造層、12a…平坦部、12b…凸部、13…金属層、14…多層膜層、14a…薄膜、15…プラズモン構造体層、20…表示領域、20A…第1表示領域、20B…第2表示領域、30…補助領域、50…太陽電池、60…光射出構造体、100,110…表示体付きデバイス。 D ... Convex width, H ... Convex height, I1 to I11, E1 to E3 ... Light, P ... Structural period, W ... Convex distance, 10 ... Display, 10F ... Front side, 10R ... Back side, 11 ... Substrate, 12 ... Concavo-convex structure layer, 12a ... Flat part, 12b ... Convex part, 13 ... Metal layer, 14 ... Multilayer film layer, 14a ... Thin film, 15 ... Plasmon structure layer, 20 ... Display area, 20A ... First Display area, 20B ... Second display area, 30 ... Auxiliary area, 50 ... Solar cell, 60 ... Light emitting structure, 100, 110 ... Device with display.
Claims (9)
前記裏面に沿う面から前記表面に向けて突出する複数の凸部であって、前記表面と対向する方向から見てサブ波長周期を有した二次元格子状に位置する前記複数の凸部を備えた誘電体である凹凸構造層と、
前記凹凸構造層に対する前記表面側に位置して前記凹凸構造層に接し、前記凹凸構造層の表面形状に追従する形状を有した金属層と、
多層膜干渉を生じさせる多層膜層であって、前記金属層に対する前記表面側に位置して前記凹凸構造層と前記金属層とからなる構造体を覆う前記多層膜層と、
を備え、
前記凹凸構造層と前記金属層とからなるプラズモン構造体は、前記多層膜層を透過して前記プラズモン構造体に入射した光の一部をプラズモン共鳴によって消費し、かつ前記多層膜層を透過して前記プラズモン構造体に入射した光の他部を前記多層膜層とは反対側に透過して出射する
表示体。 A display body having a front surface and a back surface.
A plurality of convex portions projecting from a surface along the back surface toward the front surface, the plurality of convex portions located in a two-dimensional lattice having a sub-wavelength period when viewed from a direction facing the front surface. Concavo-convex structure layer, which is a dielectric material,
A metal layer located on the surface side of the uneven structure layer, in contact with the uneven structure layer, and having a shape that follows the surface shape of the uneven structure layer.
A multilayer film layer that causes multilayer film interference, which is located on the surface side of the metal layer and covers a structure composed of the concave-convex structure layer and the metal layer.
Equipped with a,
The plasmon structure composed of the concavo-convex structure layer and the metal layer transmits a part of the light incident on the plasmon structure through the multilayer film layer by plasmon resonance, and transmits through the multilayer film layer. A display body that transmits and emits another portion of light incident on the plasmon structure on the opposite side of the multilayer film layer .
前記表示領域は、前記表面と対向する方向から見て、第1表示領域と第2表示領域とを含み、前記表示体の外側から前記表面に向けて白色の光を照射して前記表示体を表面側から観察する表面反射観察において、前記第1表示領域と前記第2表示領域とは、互いに異なる色相の色を呈するように構成されている
請求項1に記載の表示体。 The region including the uneven structure layer, the metal layer, and the multilayer film layer is a display region.
The display area includes a first display area and a second display area when viewed from a direction facing the surface, and the display body is irradiated with white light from the outside of the display body toward the surface. The display body according to claim 1, wherein in the surface reflection observation observed from the surface side, the first display area and the second display area are configured to exhibit colors having different hues from each other.
請求項2に記載の表示体。 The display body according to claim 2, wherein the period of the convex portion in the first display area and the period of the convex portion in the second display area are different from each other.
前記表示体は、前記表示領域とは異なる領域として、金属層を備える補助領域をさらに備え、
前記表示体の外側から前記表面に向けて白色の光を照射して前記表示体を前記表面側から観察する表面反射観察において、前記補助領域は金属光沢を呈するように構成されている
請求項1〜3のいずれか一項に記載の表示体。 The region including the uneven structure layer, the metal layer, and the multilayer film layer is a display region.
The display body further includes an auxiliary region including a metal layer as a region different from the display region.
Claim 1 in which the auxiliary region exhibits metallic luster in surface reflection observation in which white light is irradiated from the outside of the display body toward the surface to observe the display body from the surface side. The display body according to any one of 3 to 3.
請求項4に記載の表示体。 The display body according to claim 4, wherein the metal layer included in the display region and the metal layer included in the auxiliary region are one continuous layer.
前記表示体に対する裏面側に位置する太陽電池と、
を備える表示体付きデバイス。 The display body according to any one of claims 1 to 5 and
A solar cell located on the back side of the display body and
A device with a display body.
前記表示体の裏面の一部と対向する位置に配置され、前記表示体の前記裏面に向けて光を放つことが可能に構成された光射出構造体と、
を備える表示体付きデバイス。 The display body according to any one of claims 1 to 5 and
A light emitting structure arranged at a position facing a part of the back surface of the display body and capable of emitting light toward the back surface of the display body.
A device with a display body.
前記凹凸構造層の表面形状に追従する形状を有した金属層を前記凹凸構造層の上に形成する第2工程と、
前記凹凸構造層と前記金属層とからなる構造体の上に、多層膜干渉を生じさせる多層膜層を形成する第3工程と、を含み、
前記第1工程は、前記凹凸構造層と前記金属層とからなるプラズモン構造体が、前記多層膜層を透過して前記プラズモン構造体に入射した光の一部をプラズモン共鳴によって消費し、かつ前記多層膜層を透過して前記プラズモン構造体に入射した光の他部を前記多層膜層とは反対側に透過して出射するように、前記凹凸構造層を形成する
表示体の製造方法。 By pressing the intaglio against the resin coated on the surface of the base material and curing the resin, a plurality of convex portions made of the resin are formed, whereby the sub is viewed from the direction facing the surface of the base material. The first step of forming a concavo-convex structure layer having the plurality of convex portions located in a two-dimensional lattice having a wavelength period, and
A second step of forming a metal layer having a shape following the surface shape of the uneven structure layer on the uneven structure layer,
Over the structure consisting of the metal layer and the concavo-convex structure layer, seen including a third step of forming a multilayer film to produce a multilayer film interference, and
In the first step, the plasmon structure composed of the concave-convex structure layer and the metal layer consumes a part of the light transmitted through the multilayer film layer and incident on the plasmon structure by plasmon resonance, and the above The concave-convex structure layer is formed so that the other portion of the light transmitted through the multilayer film layer and incident on the plasmon structure is transmitted to the opposite side of the multilayer film layer and emitted.
How to manufacture the display.
前記第1工程では、前記第1表示領域の前記凸部と、前記第2表示領域の前記凸部とを同時に形成する
請求項8に記載の表示体の製造方法。 In the display body, a region including the uneven structure layer, the metal layer, and the multilayer film layer is a display region, and the display region is a first display region which is two regions in which the periods of the convex portions are different from each other. And the second display area
The method for manufacturing a display body according to claim 8, wherein in the first step, the convex portion of the first display region and the convex portion of the second display region are simultaneously formed.
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