光学元件、层叠体及带标签物品的制作方法

专利名称：光学元件、层叠体及带标签物品的制作方法
技术领域：
本发明涉及光学技术。
背景技术：
含有全息图或衍射光栅的光学元件已在多种用途中应用。例如，在日本特开 2005-091786中记载了为了防止伪造的目的而使用含有全息图的光学元件。

发明内容
本发明的目的在于实现特殊的视觉效果。根据本发明的第1方面，提供一种光学元件，其具备光反射性界面，其设有包含 二维排列的多个第1凹部或凸部的第1浮雕(relief))结构，所述第1浮雕结构在用光照 明时射出第1衍射光；光透射性界面，其被设置在所述光反射性界面的前方，是与所述第1 界面相比反射率更小的光透射性界面，设有包含二维排列的多个第2凹部或凸部的第2浮 雕结构，所述第2浮雕结构在用所述光照明时射出第2衍射光。根据本发明的第2方面，提供一种层叠体，其具备第1方面所述的光学元件、和将 所述光透射性界面夹在中间地与所述光反射性界面相对置且可剥离地支承所述光学元件 的支承体。根据本发明的第3方面，提供一种带标签物品，其具备第1方面所述的光学元件、 和将所述光反射性界面夹在中间地与所述光透射性界面相对置且支承所述光学元件的物
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ΡΠ O


图1是概略地表示本发明的一方式的光学元件的主视图。图2是图1所示的光学元件的沿着II-II线的剖视图。图3是概略地表示某衍射光栅射出1次衍射光的样子的图示。图4是概略地表示另一衍射光栅射出1次衍射光的样子的图示。图5是概略地表示图1及图2所示的光学元件的一变形例的剖视图。图6是概略地表示图1及图2所示的光学元件的另一变形例的主视图。图7是概略地表示图1及图2所示的光学元件的又一变形例的剖视图。图8是概略地表示图1及图2所示的光学元件的又一变形例的剖视图。图9是概略地表示图8所示的光学元件的一变形例的剖视图。图10是概略地表示图8所示的光学元件的另一变形例的剖视图。图11是概略地表示本发明的另一方式的光学元件的剖视图。图12是概略地表示图11所示的光学元件的一变形例的剖视图。图13是概略地表示图11所示的光学元件的另一变形例的剖视图。图14是概略地表示包含光学元件的层叠体的一例的剖视图。
图15是概略地表示包含光学元件的层叠体的另一例的剖视图。图16是概略地表示带标签物品的一例的主视图。图17是图16所示的带标签物品的沿着XVII-XVII线的剖视图。图18是概略地表示带标签物品的另一例的主视图。图19是概略地表示油墨的一例的剖视图。图20是概略地表示本发明的又一方式的光学元件的剖视图。
具体实施例方式以下，对本发明的实施方式进行说明。并且，在所有图中，对于发挥相同或类似的 功能的构成要素附加相同的参照符号，省略重复的说明。图1是概略地表示本发明的一方式的光学元件的主视图。图2是图1所示的光学 元件的沿着II-II线的剖视图。该光学元件1包含粒子层11、反射层12和载体层13。光学元件1的前面是载体 层13侧，背面是反射层12侧。粒子层11由二维排列的多个透明粒子110形成。具体地讲，透明粒子110排列在 与光学元件1的显示面平行且相互交叉的X方向和Y方向。这里，X方向和Y方向形成大 约60°的角度。透明粒子110没有层叠在与X方向及Y方向垂直的Z方向。也就是说，粒子层11 是透明粒子110的单一层。透明粒子110被规则地配置。典型地，透明粒子110形成包含散乱及/或缺陷的 排列结构。这里，为了简化说明，假设透明粒子110规则地排列。具体地讲，假设透明粒子 110形成三角光栅。透明粒子110的平均粒径例如为2. 5 μ m以下。该平均粒径可以在200nm 800nm 的范围内、也可以在200nm 500nm的范围内、也可以在200nm 400nm的范围内。透明粒子110的粒度分布、这里指数分布例如满足以下的条件。也就是说，所有粒 子的70%以上具有平均粒径的0. 8倍以上、且1. 2倍以下的粒径。典型地，所有粒子的90% 以上具有平均粒径的0. 9倍以上、且1. 1倍以下的粒径。透明粒子110可以相互接触，也可以相互分离。单位面积中所占的透明粒子110的比例、即填充率例如为30%以上，典型地为 60%以上。透明粒子110的平均的中心间距离与透明粒子110的平均粒径大致相等或比其 大。透明粒子Iio的平均的中心间距离例如为2. 5μπι以下。该中心间距离可以在200nm 800nm的范围内、也可以在200nm 500nm的范围内、也可以在200nm 400nm的范围内。透明粒子110的最大径和最小径的比的平均值例如在1. 0 1. 2的范围内。典型 地，透明粒子110具有大致球体形状。透明粒子110也可以具有其它形状。例如，透明粒子 110也可以具有大致旋转椭圆体形状。 这里，有关透明粒子110的绝大部分数值是采用扫描电子显微镜(SEM)及/或透 射电子显微镜(TEM)得到的值。具体地讲，在粒子层110上随意选定3个视野，对各视野摄 影显微镜照片。各视野的尺寸以存在充分数量的透明粒子110、且能够正确地测定各透明粒子110的尺寸的方式进行设定。例如，将各视野的面积规定为IOOym2以上。而且，通过这 些显微镜照片可得到有关透明粒子110的数值。另外，透明粒子110的平均粒径及粒度分 布分别是对各视野内的所有透明粒子110得到的最大径的平均及数分布。此外，填充率是 假定各透明粒子110是具有与上述平均粒径相等的直径的球体时得到的数值。透明粒子110由无色或有色的透明材料形成。典型地，透明粒子110由无色透明 材料形成。透明粒子110例如由有机材料或无机材料形成。作为有机材料，例如可以使用丙烯酸树脂、聚苯乙烯、聚酯、聚酰亚胺、聚烯烃、聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚丙烯、聚醚砜、聚酰胺、尼龙、聚氨酯、聚氯乙烯、 聚偏氯乙烯、丙烯酰胺、或含有它们中的1种以上的共聚物。作为无机材料，例如可以使用碳酸钙、碳酸钡、碳酸镁、硅酸钙、硅酸钡、硅酸镁、磷 酸钙、磷酸钡、磷酸镁、氧化硅、氧化钛、氧化铁、氧化钴、氧化锌、氧化镍、氧化锰、氧化铝、氢 氧化铁、氢氧化镍、氢氧化铝、氢氧化钙、氢氧化铬、硅酸锌、硅酸铝、碳酸锌、碱式碳酸铜、硫 化锌或玻璃。透明粒子110可以具有均勻的组成，也可以具有不均勻的组成。在后者的情况下， 透明粒子110例如也可以包含芯部、和被覆芯部整面且折射率与芯部不同的壳部。或者，透 明粒子110也可以包含折射率不同的、交替层叠的多个层。或者，也可以对透明粒子110施 以表面处理。透明粒子110可以是实心(solid)的、也可以是中空的、也可以是多孔质的。多孔 质的透明粒子110可以是微粒的凝集体，也可以不是这样。反射层12被覆粒子层11的背面。反射层12与粒子层11的界面具有光反射性。反射层12可以是光透射性的、也可以是遮光性的。例如，在可见区域、例如在 400nm 700nm的波长范围内的整个区域中的透射率为20 %以上时，能够经由光学元件1 观察其背后的图像。在反射层12与粒子层11的界面设有包含与透明粒子110对应的多个第1凹部或 凸部的第1浮雕结构。该第1浮雕结构在用光照明时射出第1衍射光。该光典型地是可见 光。并且，第1凹部或凸部的尺寸与透明粒子110的尺寸相同。作为反射层12的材料，例如可以使用金属或合金、透明电介质或它们的组合。作为金属或合金，例如可以使用铝、锡、铬、镍、铜、金、银、或含有它们中的1种以 上的合金。透明电介质例如其折射率与透明粒子110不同。例如，透明电介质的折射率与透 明粒子110的折射率之差的绝对值在0. 2以上。如果此差大，则能够实现高的反射率。作为透明电介质，能够使用陶瓷或有机高分子。作为陶瓷，例如可以使用氧化 锑(Sb2O3 3. 0)、三氧化二铁(Fe2O3 2. 7)、氧化钛(TiO2 2. 6)、硫化镉(CdS 2. 6)、氧化铈 (CeO2 2. 3)、硫化锌(ZnS 2. 3)、氯化铅(PbCl2 2. 3)、氧化镉(CdO 2. 2)、氧化锑(Sb2O3 5)、氧化钨(WO3 5)、一氧化硅(SiO 5)、二氧化硅(SiO2 1. 45)、三氧化二硅(Si2O3 2. 5)、 氧化铟(In2O3 2. 0)、氧化铅(PbO 2. 6)、氧化钽(Ta2O3 2. 4)、氧化锌(ZnO 2. 1)、氧化锆 (ZrO2 5)、氧化镁(MgO 1)、二氧化二硅(Si2O2 10)、氟化镁(MgF2 4)、氟化铈(CeF3 1)、氟 化钙(CaF2 1. 3 1. 4)、氟化铝(AlF3 1)、氧化铝(Al2O3 1)或氧化镓(GaO 2)。作为有机 高分子，例如可以使用聚乙烯(1.51)、聚丙烯(1.49)、聚四氟乙烯(1.35)、聚甲基丙烯酸甲酯(1.49)或聚苯乙烯(1.60)。另外，括号内的数值表示折射率。或者，作为反射层12的材料，也可以使用由金属、合金、陶瓷或有机高分子形成的 粒子与透明树脂的混合物。在这种情况下，反射层12也可以兼备粘结层或粘接层。反射层12可以具有单层结构、也可以具有多层结构。在后者的情况下，反射层12 也可以设计为产生反复反射干涉的多层膜。反射层12也可以被覆粒子层11的整个背面。或者，反射层12也可以只被覆粒子 层11的背面的一部分。也就是说，也可以对反射层12进行图案加工。在这种情况下，为了 规定光学元件1要显示的图像的轮廓，也可以对反射层12进行图案加工。或者，为了实现 最佳的反射率，也可以将反射层12图案加工成点状或网格状。
载体层13被覆粒子层11的前面。载体层13支承透明粒子110。各透明粒子110 的不到一半的部分被埋入载体层13中。载体层13可以省略。载体层13与粒子层11的界面具有光透射性。该界面与反射层12和粒子层11的 光反射性界面相比，反射率更小。例如，该光透射性界面与光反射性界面相比，对被第1浮 雕结构衍射的光的反射率更小。典型地，该光透射性界面与反射层12和粒子层11的光反射性界面相比，透射率更 大。例如，该光透射性界面与光反射性界面相比，对被第1浮雕结构衍射的光的透射率更 小。在载体层13与粒子层11的界面，设有包含与透明粒子110对应的多个第2凹部 或凸部的第2浮雕结构。第2浮雕结构在用光照明时射出第2衍射光。该光典型地是可见 光。并且，第2凹部或凸部的尺寸与透明粒子110的尺寸相同。载体层13由无色或有色的透明材料形成。具体地，载体层13是无色透明体。作 为载体层13的材料，例如能够使用透明树脂。在载体层13的体积比与粒子层11的体积比相比十分小的情况下，例如在载体层 13的平均厚度低于透明粒子110的平均粒径的50%时，有载体层13在透明粒子110间的 间隙或透明粒子Iio彼此间的接触部局部存在化的可能性。或者，有载体层13的前面具有 与粒子层11的表面形状对应的形状的可能性。在这种情况下，载体层13的折射率可以与 透明粒子110的折射率不同，也可以相同。在载体层13的前面为平坦面时，载体层13的折射率与透明粒子110不同。它们 的折射率的差的绝对值例如在0. 1 1. 5的范围内。如果从前面侧向该光学元件1照射光，则第1浮雕结构及第2浮雕结构分别射出 衍射光。第1浮雕结构射出的衍射光和第2浮雕结构射出的衍射光可产生强合的干涉、或 产生弱合的干涉。而且，第1浮雕结构及第2浮雕结构分别使入射光的一部分散射。也就是说，第1浮雕结构及第2浮雕结构分别射出衍射光和散射光。而且，如果使 观察条件变化，则除了衍射光的波长变化，衍射光和散射光的强度的比也变化。省略了粒子层11和载体层13的光学元件1不以高强度射出散射光。此外，省略 反射层12的光学元件1不以高强度射出衍射光，也不以高强度射出散射光。也就是说，如 果采用参照图1及图2说明的构成，则能够实现特殊的视觉效果。在该光学元件1中，也可以使透明粒子110的平均的中心间距离充分减小。例如， 可以使该中心间距离为500nm或比其小、也可以为400nm或比其小。这样一来，如以下说明，能够观察只在特殊条件下视见度高的衍射光。如上所述，第1浮雕结构及第2浮雕结构分别如衍射光栅一样发挥功能。如果对 衍射光栅进行照明，则衍射光栅就相对于入射光即照明光的行进方向向特定方向射出强的 衍射光。对于m次衍射光(m = 0、±l、±2、……)的射出角β，当光在与衍射光栅的光栅 线垂直的面内行进时，可从下述等式(1)算出。d = mA / (sin α -sin^ )......(1)在该等式(1)中，d表示衍射光栅的光栅常数，m表示衍射次数，λ表示入射光及 衍射光的波长。此外，α表示0次衍射光、即透射光或正反射光的射出角。换句话讲，α的 绝对值与照明光的入射角相等，在反射型衍射光栅的情况下，照明光的入射方向与正反射 光的射出方向相对于设有衍射光栅的界面的法线是对称的。并且，在衍射光栅是反射型时，角度α为0°以上且低于90°。此外，如果相对于 设有衍射光栅的界面从倾斜方向照射照明光，考虑到以法线方向的角度、即0°为界线值的 2个角度范围，角度β在衍射光的射出方向与正反射光的射出方向处于相同的角度范围内 时为正的值。而且，角度β在衍射光的射出方向与照明光的入射方向处于相同的角度范围 内时为负的值。以下，将包含正反射光的射出方向的角度范围称为“正的角度范围”，将包含 照明光的入射方向的角度范围称为“负的角度范围”。在从法线方向观察衍射光栅时，有助于显示的衍射光仅仅是射出角β为0°的衍 射光。所以，在这种情况下，如果光栅常数d与波长λ相比更大，则存在满足上述等式(1) 的波长λ及入射角α。也就是说，在这种情况下，观察者能够观察到具有满足上述等式(1) 的波长λ的衍射光。与此相对应，在光栅常数d与波长λ相比更小时，则不存在满足上述等式(1)的 入射角a。所以，在这种情况下，观察者不能观察到衍射光。从该说明中可知在使透明粒子110的平均的中心间距离十分小的情况下，第1浮 雕结构及第2浮雕结构分别不向法线方向射出衍射光、或者第1浮雕结构及第2浮雕结构 分别向法线方向射出的衍射光只是视见度低的光。在使透明粒子110的平均的中心间距离十分小的情况下，还能够得到在以下方面 与普通衍射光栅不同的光学特性。图3是概略地表示某衍射光栅射出1次衍射光的样子的图示。图4是概略地表示 另一衍射光栅射出1次衍射光的样子的图示。 在图3及图4中，IF表示形成有衍射光栅的界面，NL表示界面IF的法线。此外， IL表示由多个波长的光构成的白色照明光，RL表示正反射光或0次衍射光，DLr、DLg及DLb 表示通过对白色照明光IL进行分光而得到的红、绿及蓝色的1次衍射光。在图3中，在界面IF处设有光栅常数比可见光的最短波长、例如大约400nm大的 衍射光栅。另一方面，在图4中，在界面IF处设有光栅常数比可见光的最短波长小的衍射 光栅。由上述等式(1)可知在衍射光栅的光栅常数d与可见光的最短波长相比更大时， 如果相对于界面IF从倾斜方向照射照明光IL，则如图3所示，衍射光栅分别以正的角度范 围内的射出角βΓ、日8及日13射出1次衍射光DLr、DLg及DLb。另外，虽未图示，但此时，对于其它波长的光，衍射光栅也同样射出1次衍射光。 与此相对应，在衍射光栅的光栅常数d比可见光的最短波长的1/2大、且低于该最 短波长时，如果相对于界面IF从倾斜方向照射照明光IL，则如图4所示，衍射光栅分别以负 的角度范围内的射出角βΓ、i3g及i3b射出1次衍射光DLr、DLg及DLb。从该说明中可知如果使透明粒子110的平均的中心间距离十分小，则第1浮雕结 构及第2浮雕结构分别不向正的角度范围内射出衍射光，而只向负的角度范围内射出衍射 光。或者，第1浮雕结构及第2浮雕结构分别只向正的角度范围内射出视见度低的衍射光， 向负的角度范围内射出视见度高的衍射光。也就是说，第1浮雕结构及第2浮雕结构与普 通的衍射光栅不同，分别只向负的角度范围内射出视见度高的衍射光。此外，在该光学元件1中，透明粒子110在光反射性界面处及光透射性界面处分别 形成锥形状的凹部或凸部。在采用这样的构成时，如果前述的中心间距离十分短，则可认为 各界面及其附近的区域具有在Z方向连续变化的折射率。因此，无论从哪个角度观察，光反 射性界面及光透射性界面的反射率都小。而且，如上所述，第1浮雕结构及第2浮雕结构实 质上不向法线方向射出衍射光。此外，透明粒子110使部分入射光散射。也就是说，在前述的中心间距离十分短时，该光学元件1几乎不射出正反射光。而 且，在这种情况下，光学元件1只向负的角度范围内射出视见度高的衍射光。此外，光学元 件1遍及宽的角度范围而射出散射光。所以，该光学元件1在从正面观察时显示暗浊色。此外，该光学元件1即使在从负 的角度范围内的方向照明、从正的角度范围内的方向观察时也显示暗浊色。而且，该光学元 件1在从负的角度范围内的方向照明、从负的角度范围内的方向观察时显示源自衍射光的 分光色。这样，如果使前述的中心间距离十分短，则能够观察只在特殊条件下视见度高的 衍射光。而且，该光学元件1在其它条件下显示暗浊色。所以，在将该光学元件1作为真品 时，通过确认该光学特征，能够在真品和非真品之间对不清楚是否是真品的光学元件进行 判别。另外，这里，对可见区域的光的动作进行说明，但是与此相同的现象对于红外区 域内的光也产生。也就是说，只要适宜设定前述的中心间距离，对于特定波长范围、例如 IOOOnm 1200nm的波长范围内的所有波长，都能够防止光学元件1向正的角度范围内的方 向射出衍射光。而且，在这种情况下，对于前述的特定波长范围内的任何波长，都能使光学 元件1向负的角度范围内的方向射出衍射光。所以，也可利用红外线在真品和非真品之间 对不清楚是否是真品的光学元件进行判别。该光学元件1在其它方面也取得优良的防伪效果。如上所述，透明粒子110典型地形成包含散乱及/或缺陷的排列结构。而且，根据 后述的制造方法再现同一散乱及/或缺陷是不可能的。此外，包含该散乱及/或缺陷的排列结构是在各光学元件1中固有的结构。所以， 只要预先记录该排列结构，就能够通过将不清楚是否是真品的光学元件所包含的排列结构 与记录的排列结构进行对比，在真品和非真品之间判别该光学元件。 而且，形成有透明粒子110的各浮雕结构，其凸部的高度与凸部的中心间距离的 比大。此外，透明粒子110典型地具有将顺锥形状和逆锥形状组合而成的形状。通过转印从光学元件1来复制这样的结构是非常困难的。假设，即使可进行这样的复制，如果不使用 与光学元件1的构成要素相同的材料，就不能实现与光学元件1同样的视觉效果。这样，如果使用该光学元件1，能够通过多种方法进行真伪判定。此外，该光学元件 1的伪造是非常困难的。也就是说，如果利用此项技术，就能够取得优良的防伪效果。该光学元件1例如可按以下方法制造。首先，在未图示的基材上形成载体层13。作为基材，例如可使用光滑的薄膜。载 体层13例如可通过凹版印刷法、微型凹版印刷法、反转凹版印刷法、辊涂布法、棒涂印刷 法、苯胺印刷法、丝网印刷法、旋涂印刷法、喷涂印刷法及喷墨印刷法等印刷法来形成。载 体层13例如以比透明粒子110的平均粒径小的厚度、例如以透明粒子110的平均粒径的 0. 001 % 80 %的范围内的厚度、典型地以透明粒子110的平均粒径的25 %左右的厚度形 成。在通过印刷法形成载体层13时，作为其涂料液，例如可以使用液状的树脂或含有 树脂和溶剂的组合物。作为该树脂，例如可以使用粘合性树脂、热粘树脂、热塑性树脂、热固 化性树脂、紫外线固化性树脂、或电离放射线固化性树脂。作为溶剂，例如可以使用水或非 水溶剂。该涂料液也可以含有交联剂。或者，该涂料液含有的树脂也可以含有交联性的反 应基。作为交联性的反应基，例如可以使用异氰酸酯基、环氧基、碳化二亚胺基、噁唑啉基或 硅烷醇基。例如，如果用交联性的反应基对透明粒子110的表面进行了修饰，则能够在透明 粒子110间产生交联反应、或者在树脂与透明粒子110之间产生交联反应。另外，在产生交 联反应时，涂料液也可以还含有促进该反应的催化剂。也可以替代用印刷法形成载体层13而使用可单独处理其本身的薄膜或片状的载 体层13。作为这样的载体层13的材料，例如可以使用上述的树脂。接着，在载体层13上形成粒子层11。例如，在载体层13上散布透明粒子110，使透明粒子110粘结在载体层13上。在 载体层13具有粘合性的情况下，透明粒子110通过与载体层13接触而被固定在载体层13 上。在载体层13由热粘树脂或热塑性树脂形成的情况下，例如，可在散布透明粒子110时 加热载体层13，再通过冷却，使透明粒子110粘结在载体层13上。在载体层13由热固化性 树脂构成的情况下，通过在透明粒子110的散布后加热载体层13，使透明粒子110粘结在载 体层13上。在载体层13由紫外线固化性树脂或电离放射线固化性树脂构成的情况下，通 过在透明粒子110的散布后对载体层13照射紫外线或电离放射线，使透明粒子110粘结在 载体层13上。另外，也能够通过在透明粒子110的散布后除去溶剂，使透明粒子110粘结 在载体层13上。在该粘结后，除去多余的透明粒子110。关于该除去，例如可利用吸引、送风、采用 了液体的清洗。按以上所述得到粒子层11。然后，在粒子层11上形成反射层12。由金属、合金或陶瓷形成的反射层12例如可通过真空蒸镀法、溅射法及化学气相 沉积法等气相沉积法来形成。如果利用气相沉积法，则能够形成作为连续膜的反射层12。 此外，在利用气相沉积法、特别是物理气相沉积法的成膜工艺中，金属及合金等沉积材料最 初以岛状或网状沉积，然后形成连续膜。所以，如果利用此方法，能够得到岛状或网状的反射层12。岛状或网状的反射层与作为连续膜的反射层相比，透射率更大。也可以通过倾斜蒸镀或倾斜溅射形成反射层12。如果利用倾斜蒸镀或倾斜溅射， 则能够得到具有各向异性的反射特性的反射层12。在这种情况下，与形成具有各向同性的 反射特性的反射层12时相比，能够实现更复杂的视觉效果。由有机高分子或上述的混合物形成的反射层12，例如可通过凹版印刷法、苯胺 印刷法及丝网印刷法等印刷法来形成。在这种情况下，将反射层12的厚度规定为例如 0. 001 μ m 10 μ m的范围内。然后，根据需要，对反射层12进行图案加工。按以上所述得到光学元件1。根据该方法，能够不利用热压花及光刻法而形成微细结构。所以，采用该方法能够 实现高生产性。此外，粒子层11是透明粒子110的单一层。因此，能够用少量的透明粒子110形 成粒子层11。所以，能够降低制造成本。在该制造方法中可进行多种变形。例如，载体层13和粒子层11也可以同时形成。也就是说，使透明粒子110含在用 于形成载体层13的涂料液中。然后，将该涂料液涂布在基材上，并使涂膜固化。然后，除去 多余的透明粒子110。如果载体层13十分薄，则能得到作为透明粒子110的单一层的粒子 层11。这样一来，同时形成载体层13和粒子层11。然后，在粒子层11上形成反射层12。 按以上所述得到光学元件1。如此得到的光学元件在以下方面与图2所示的光学元件1不同。下面参照图5对 其进行说明。图5是概略地表示图1及图2所示的光学元件的一变形例的剖视图。图5所示的光学元件1还含有基材14和透明被覆层15。基材14以将载体层13夹在中间的方式与粒子层11相对置。基材14能够省略。透明被覆层15介于粒子层11与反射层12之间。透明被覆层15由与载体层13 相同的材料形成。这样，如果粒子层11的背面被透明被覆层15被覆，则不易产生透明粒子110的脱落。图5所示的光学元件1也可用其它方法形成。例如，在基材14上依次形成载体层 13及粒子层11后，在粒子层11上形成透明被覆层15。然后，在透明被覆层15上形成反射 层12，由此可得到图5所示的光学元件1。并且，在采用该方法时，透明被覆层15的材料可 以与载体层13的材料相同，也可以不相同。还可对该光学元件1进行其它变形。图6是概略地表示图1及图2所示的光学元件的另一变形例的主视图。图6所示的光学元件1，除了将透明粒子110形成正方光栅以外，与参照图1及图 2说明的光学元件1相同。这样，透明粒子110也可以形成三角光栅以外的光栅。图7是概略地表示图1及图2所示的光学元件的又一变形例的剖视图。图7所示的光学元件1，除了采用以下的构成以外，与参照图1及图2说明的光学 元件1相同。也就是说，该光学元件1还包含基材14。而且，粒子层11包含区域Ila 11c。
区域11a 11c中的透明粒子110的粒径不相同。因此，区域11a 11c中的透 明粒子110的中心间距离不相同。所以，光学元件1中的与区域11a 11c对应的部分不 向同一方向射出衍射光、或向同一方向射出波长各异的衍射光。在采用如此的构成的情况下，能够使光学元件1显示多色的图像。也就是说，可通 过光学元件1显示复杂的图像。图8是概略地表示图1及图2所示的光学元件的又一变形例的剖视图。图8所示的光学元件1，除了采用以下的构成以外，与参照图1及图2说明的光学 元件1相同。也就是说，该光学元件1还包含基材14和偏振器16。偏振器16以将基材16及载体层13夹在中间的方式与粒子层11相对置。偏振器 16例如是直线偏振器。作为偏振器16，例如能够使用通过将添加了二色性染料的树脂薄膜延伸而得到的
偏振薄膜。或者，作为偏振器16，也可以使用利用以下的方法得到的偏振层。首先，通过旋转 涂布形成由聚酰亚胺、聚酰胺或聚乙烯醇构成的涂膜，然后使其干燥。接着，对该涂膜实施 摩擦处理或光取向处理，得到取向膜。然后，在取向膜上涂布二色性染料或含有二色性染料 和向列液晶材料的组合物，然后使该涂膜干燥。也可以使用如此得到的偏振层作为偏振器 16。偏振器16也可以粘贴在基材16上。或者，偏振器16也可以形成在基材16上。如果采用图8所示的构成，则可得到以下说明的视觉效果。另外，这里，为了简化， 将透明粒子110形成为图6所示的正方光栅，规定其排列方向的1个与X方向平行。而且， 偏振器16是直线偏振器，规定其透射轴与X方向平行。衍射光栅的光栅常数d和入射光的波长\及入射角e满足下述不等式(2)表示 的关系时，该衍射结构对于s偏振光如同具有有效折射率NTE的薄膜一样动作。而且，在这 种情况下，该衍射结构对于P偏振光如同具有有效折射率NTM的薄膜一样动作。dXcos 0 < 入............(2)另外，s偏振光是电场矢量的振动方向与照明光及衍射光的传播方向垂直的直线 偏振光，即TE波(transverse electric wave)。另一方面，p偏振光是电场矢量的振动方 向与s波相差90°的直线偏振光，即TM波(transversemagnetic wave)。除了衍射光栅的槽的深度与光栅常数d不同的情况，有效折射率NTE与有效折射率 Ntm不同。在入射角e满足下述不等式(3)或(4)表示的关系时，s偏振光向前述的薄膜入 射，但P偏振光不能向前述的薄膜入射，被该薄膜反射。另外，在下述不等式(3)或(4)中，
是位于前述的薄膜的前方的介质的折射率。Ntm/N! < sin 0 < Nte/N!............ (3)Nte/N! < sin 0 < Ntm/N!............ (4)由此可知在入射角0满足不等式(3)或(4)表示的关系时，第1浮雕结构及第 2浮雕结构射出的衍射光为s偏振光或p偏振光。这里，作为一例，在入射角e满足不等式 (3)或(4)所示的关系时，将第1浮雕结构及第2浮雕结构射出的衍射光设为s偏振光。如上所述，偏振器16的透射轴与X方向平行。因此，在从与X方向垂直的方向以满 足不等式(3)或(4)所示的关系的入射角e照明该光学元件1时，衍射光透过偏振器16。另一方面，在从与Y方向垂直的方向以满足不等式(3)或(4)所示的关系的入射角e照明 该光学元件1时，衍射光被偏振器16吸收。也就是说，如果将照明方向及观察方向设为固 定的状态，使光学元件1在与Z方向平行的轴的周围旋转，则光学元件1交替地显示明亮的 图像和暗淡的图像。在使用偏振器16时，作为光学元件1，也可以采用图9或10所示的结构。
图9是概略地表示图8所示的光学元件的一变形例的剖视图。图9所示的光学元件1，除了对偏振器16进行了图案加工以外，与参照图8说明的 光学元件1相同。例如，假设光学元件1中的与偏振器16的开口对应的第1部分射出s偏振光作为 衍射光。在这种情况下，在该s偏振光的电场矢量的振动方向与偏振器16的透射轴平行时， 光学元件1中的与偏振器16对应的第2部分也射出衍射光。与此相对应，在该s偏振光的 电场矢量的振动方向与偏振器16的透射轴垂直时，第2部分不射出衍射光。也就是说，在某观察条件下，可看见第1部分及第2部分双方都明亮。而且，在其 它观察条件下，看见第1部分明亮，看见第2部分暗淡。图10是概略地表示图8所示的光学元件的另一变形例的剖视图。图10所示的光学元件1，除了对粒子层11进行了图案加工以外，与参照图8说明 的光学元件1相同。光学元件1中的与粒子层11的开口对应的第3部分不射出衍射光，射出正反射 光。另一方面，光学元件1中的与粒子层11对应的第4部分如上述第2部分一样动作。图9及图10所示的结构可以相互组合。也就是说，光学元件1也可以包含2个以 上的以下部分设有粒子层11及偏振器16双方的部分、只设有粒子层11及偏振器16中的 一个的部分、只设有粒子层11及偏振器16中的另一个的部分、均没有设置粒子层11及偏 振器16双方的部分。在采用以下说明的结构时，也能得到参照图1及图2说明的视觉效果。图11是概略地表示本发明的另一方式的光学元件的剖视图。图11所示的光学元件1包含前面层13’、背面层17、反射层12和中间层11’。该 光学元件1的前面是前面层13’侧，背面是背面层17侧。前面层13’是无色或有色的透明层。典型地，前面层13’是无色透明的。前面层13’例如由树脂形成。作为前面层13’的材料，例如可以使用光固化性树 脂、热固化性树脂或热塑性树脂。在前面层13’的与背面层17相对置的主面上，设有上述的第1浮雕结构。前面层 13’在光学上起到与载体层13大致相同的作用。所以，前面层13’所要求的光学特性与载 体层13所要求的光学特性大致相同。背面层17与前面层13’相对置。在背面层17的与前面层13’相对置的主面上， 设有与上述的第2浮雕结构大致相等的第3浮雕结构。在从Z方向观察时，第2浮雕结构 所含有的凹部被配置在与第1浮雕结构所含有的凹部相同的位置上。背面层17例如由树脂形成。作为背面层17的材料，例如可以使用光固化性树脂、 热固化性树脂或热塑性树脂。反射层12被覆背面层17的设有浮雕结构的主面。在反射层12的与前面层13’的相对置面上设有上述的第2浮雕结构。中间层11’介于前面层13’与反射层12之间。中间层11’是无色或有色的透明层。典型地，中间层11’是无色透明的。中间层11’例如由树脂形成。作为中间层11’的材料，例如可以使用光固化性树 脂、热固化性树脂或热塑性树脂。中间层11’与前面层13’的界面相当于上述的光透射性界面。而且，中间层11’ 与反射层12的界面相当于上述的光反射性界面。也就是说，中间层11’在光学上起到与粒 子层11大致相同的作用。所以，中间层11’所要求的光学特性与粒子层11所要求的光学 特性大致相同。该光学元件1例如可用以下的方法制造。首先，在未图示的基材上涂布热塑性树脂或光固化性树脂，一边向该涂膜按压底 版一边使树脂固化。在该底版上设有与第3浮雕结构对应的浮雕结构。由此，得到背面层 17。接着，在背面层17上利用气相沉积法形成反射层12。反射层12以被覆第3浮雕 结构的方式形成。然后，利用与说明背面层17时相同的方法得到前面层13’。接着，在前面层13’及/或反射层12上涂布粘接剂或粘结剂。接着，使前面层13’ 和背面层17以反射层12和粘接剂或粘结剂介于它们之间的方式粘贴在一起。然后，根据 需要使粘接剂固化。按以上所述完成图11所示的光学元件1。图11所示的光学元件1还能够用另一方法制造。首先，用与上述相同的方法，依次地形成背面层17及反射层12。接着，在反射层12上涂布热塑性树脂或光固化性树脂，一边向该涂膜按压底版一 边使树脂固化。在该底版上设有与第1浮雕结构对应的浮雕结构。由此，得到中间层11’。然后，在中间层11’上形成前面层13’。前面层13’例如可通过在中间层11’上涂 布树脂，并使该树脂层固化来得到。按以上完成图11所示的光学元件1。另外，在该方法中也可以使层叠顺序相反。 也就是说，也可以依次形成前面层13’、中间层11’、反射层12及背面层17。图11所示的光学元件1还能够用另一种方法制造。首先，采用2个底版，形成在一个主面上设置第1浮雕结构、在另一个主面上设置 第2浮雕结构的中间层11’。例如，在一方的底版上涂布热塑性树脂或光固化性树脂，一边 向该涂膜按压另一方的底版，一边使树脂固化。接着，在中间层11’的一个主面上形成前面层13’，在中间层11’的另一个主面上 依次形成反射层12及背面层17。前面层13’例如可通过在中间层11’上涂布树脂，然后使 该树脂层固化来得到。反射层12例如可用气相沉积法形成。背面层17例如可通过在反射 层12上涂布树脂，然后使该树脂层固化来得到。按以上完成图11所示的光学元件1。可对该光学元件1进行多种变形。例如，也可以将前面层13’及背面层17中的一个省略。或者，也可以将前面层13’及背面层17的双方省略。前面层13’的设有第1浮雕结构的主面也可以不与反射层12相对置。也就是说， 也可以将第1浮雕结构设在前面层13’的前面。背面层17的设有第3浮雕结构的主面也可以不与前面层13’相对置。也就是说， 也可以将第3浮雕结构设在背面层17的背面。而且，在这种情况下，以被覆背面层17的背 面的方式形成反射层12。在将第1浮雕结构设在前面层13’的前面时，中间层11’也可以省略。同样，在将 第3浮雕结构设在背面层17的背面时，中间层11’也可以省略。作为该光学元件1，也可以采用参照图1 图10说明的构成。例如，反射层12可 以是连续膜，也可以对其进行图案加工。在从Z方向观察时，也可以不将第2浮雕结构所含有的凹部配置在与第1浮雕结 构所含有的凹部相同的位置上。例如，第2浮雕结构所含有的凹部的底部也可以与第1浮 雕结构所含有的凹部间的边界相对置。第1浮雕结构所含有的凹部或凸部的中心间距离也可以与第2浮雕结构所含有的 凹部或凸部的中心间距离不同。图12是概略地表示图11所示的光学元件的一变形例的剖视图。图13是概略地 表示图11所示的光学元件的另一变形例的剖视图。在图12所示的光学元件1中，与第2浮雕结构所含有的凹部或凸部的中心间距离 相比，第1浮雕结构所含有的凹部或凸部的中心间距离更小。另一方面，在图13所示的光学元件1中，与第2浮雕结构所含有的凹部或凸部的 中心间距离相比，第1浮雕结构所含有的凹部或凸部的中心间距离更大。在采用图12或图13所示的结构时，第1浮雕结构及第2浮雕结构如光栅常数不 同的衍射光栅一样动作。此外，在采用图12或图13所示的结构时，能够实现与采用图11 所示的结构时不同的光散射特性。因此，如果采用图12或图13所示的结构，则能够达到与 采用图11所示的结构时不同的视觉效果。参照图1 图13说明的光学元件1也可以在前面或层间进一步含有印刷层。印 刷层可以是连续膜，也可以对其进行图案加工。而且，在将作为连续膜的印刷层设置在光反 射性界面的前方时，作为该印刷层的材料，可使用透明材料。光学元件1也可以进一步含有作为最表面层的外涂层。如果设置外涂层，则能够 使光学元件1的最表面大致平坦。在光学元件1的制造工艺中，也可以进行电晕放电处理、等离子处理或火焰处理。 如果进行这样的处理，则能够达到高的层间密合强度。光学元件1也可以进一步含有设在光反射性界面的背面侧的吸光层。吸光层例如 是黑色层、或用白色光照明时反射着色光的着色层。如果设置吸光层，例如在反射层12的 透射率高时或对反射层12进行图案加工时，能够使透过反射层12或其开口部的光被吸光 层吸收。光学元件1也可以进一步含有以高反射率正反射入射光的界面。或者，光学元件1 也可以进一步含有使入射光散射的光散射结构。或者，光学元件1也可以进一步含有以高 反射率正反射入射光的界面和使入射光散射的光散射结构的双方。
参照图1 图13说明的光学元件1例如能够以防伪的目的使用。该光学元件1 还可以用于防伪以外的目的。例如，还能够将光学元件1用作玩具、学习教材或装饰品等。该光学元件1如以下说明能够以多种形式使用。图14是概略地表示包含光学元件的层叠体的一例的剖视图。图14所示的层叠体2a是转印箔。该转印箔2a含有光学元件1和支承体层21a。该光学元件1除了采用以下的构成以外，与参照图1及图2说明的光学元件1相 同。也就是说，该光学元件1还含有粘接层18a和剥离保护层19。粘接层18a被覆着反射层12的背面。粘接层18a例如由热塑性树脂形成。例如 在复制之前在物品的表面形成热塑性树脂的情况下，可以省略粘接层18a。剥离保护层19介于支承体层21a与载体层13之间。剥离保护层19是为了促进 光学元件1从支承体层21a上剥离而设置的。此外，剥离保护层19还具有作为保护载体层 13不受损伤的保护层的作用。作为剥离保护层19的材料，例如可以使用聚甲基丙烯酸甲酯树脂与其它热塑性 树脂、例如氯乙烯_醋酸乙烯酯共聚物或硝化纤维素树脂的混合物、或者聚甲基丙烯酸甲 酯树脂与聚乙烯蜡的混合物。或者，作为剥离保护层19，也可以使用通过形成由醋酸纤维素 树脂与热固化性树脂、例如环氧树脂、酚醛树脂、热固化型丙烯酸树脂或三聚氰胺树脂的混 合物形成的涂膜并使该涂膜热固化而得到的层。剥离保护层19也可以省略。或者，也可以替代剥离保护层19，使脱模层介于支承 体层21a与载体层13之间。脱模层是用于促进光学元件1从支承体层21a上剥离的层。在从支承体层21a将 光学元件1剥离的情况下，脱模层与剥离保护层19不同，是残留在支承体层21a上的层。作 为脱模层的材料，例如可以使用硅树脂或氟树脂。支承体层21a可剥离地支承着光学元件1的前面。支承体层21a相对于复制时外 加的热及压力等具有足够的强度。作为支承体层21a，例如可以使用聚对苯二甲酸乙二酯 (PET)层、聚萘二甲酸乙二酯层或聚酰亚胺层。此外，在具有三维结构的表面转印光学元件 1时，也可以使用通过加热而软化的层作为支承体层21a。作为这样的层，例如可以使用聚 乙烯层、聚丙烯层、氯乙烯层或非晶质PET层。图15是概略地表示包含光学元件的层叠体的另一例的剖视图。图15所示的层叠体2b是剥离标签。该转印箔2a包含光学元件1和支承体层21b。该光学元件1除了采用以下的构成以外，与参照图1及图2说明的光学元件1相 同。也就是说，该光学元件1是进一步含有基材14和粘结层18b的粘结标签。粘结层18b 由粘结剂形成。粘结层18b被覆在反射层12的背面。也可以在该光学元件1上设置切口或针眼，以便在从物品上不正确地剥离时产生 脆性破坏。此外，该光学元件1也可以含有层间粘接强度低的部分。支承体层21b可剥离地支承着光学元件1的背面。支承体层21a例如是剥离纸。这些转印箔2a及剥离标签2b例如能够在带标签物品的制造中使用。另外，对于 转印箔2a及剥离标签2b的光学元件1，例如可进行参照图1 图13说明的变形。图16是概略地表示带标签物品的一例的主视图。图17是图16所示的带标签物品的沿着XVII-XVII线的剖视图。该带标签物品3包含参照图1 图13说明的光学元件1和物品31。物品31是要确认是否是真品的物品。物品31例如是现金卡、信用卡及护照等认 证介质或商品券及股票等有价证券介质。典型地，物品31是印刷物。物品31也可以是认 证介质及有价证券介质以外的物品。例如，物品31也可以是工艺品或美术品。或者，物品 31也可以是包含包装体和收容在其中的内容物的包装品。在物品31是印刷物时，作为物品31的材料，例如可以使用耐热性优良的树脂。作 为这样的树脂，例如可以使用聚萘二甲酸乙二酯、聚酰亚胺、聚乙烯、聚丙烯或氯乙烯。光学元件1由物品31支承。例如，光学元件1被粘贴在物品510上。在这种情况 下，例如，通过采用图14所示的转印箔2a或图15所示的剥离标签2b，能够使物品31支承 光学元件1。也可以替代通过粘接层18a或粘结层18b来使物品来支承光学元件1而通过其它 方法来使物品支承光学元件1。另外，在该带标签物品3中，光学元件1进一步含有印刷层。印刷层可以是连续膜， 也可以对其进行图案加工。图16所示的光学元件1含有印刷图案，该印刷图案显示一行文 字“Security”。图18是概略地表示带标签物品的另一例的主视图。该带标签物品4含有纸41和埋入在纸41中的光学元件1。该带标签物品4例如 可通过在抄制纸时将光学元件1夹在纤维层之间、然后根据需要印刷在纸面上等来得到。 另外，为了容易看到光学元件1显示的图像，也可以在纸中的被覆在光学元件1前面的部分 上设置开口。此外，埋入纸中的光学元件1的形状没有特别的限定。例如，也可以将线状或 带状的光学元件1埋入纸中。光学元件1也可以以油墨的形态使用。图19是概略地表示油墨的一例的剖视图。在图19中，参照符号6表示收容油墨 5的容器。该油墨5含有液状的粘合剂树脂51和光学元件1。光学元件1被细分成小片状， 分散在粘合剂树脂中。作为该粘合剂树脂，例如可使用印刷用粘合剂或展色剂。采用该油墨5得到的印刷图案含有光学元件1。所以，该印刷图案具有上述的有关 光学元件1的视觉效果。在通过细分化来使用光学元件1时，一部分的光学元件有其显示面面向带标签物 品的背面侧的可能性。在使用细分化的光学元件1时，如以下说明，也可以使2个光学元件 1背面对背面地贴合在一起。图20是概略地表示本发明的又一方式的光学元件的剖视图。图20所示的光学元件1具有通过中间层18贴合前面部分和背面部分的结构。中间层18由粘结剂或粘接剂形成。前面部分及背面部分除了分别进一步含有基材14以外，分别与参照图1及图2说 明的光学元件1相同。前面部分及背面部分以它们的反射层12相对置的方式贴合。该光学元件1的两面都是显示面。因此，在通过细分化来使用该光学元件1时，大 致全部的光学元件1的显示面都面向带标签物品的前面侧。
以下，示出本发明的例子。〈例1>在厚度为25 y m的PET薄膜上用棒涂法涂布丙烯酸树脂。作为丙烯酸树脂，使用 东洋油墨制造公司制的BMW6110。该涂膜以在干燥后具有0. 2 y m的厚度的方式形成。将该涂膜在设定为120°C的烘箱中加热3分钟，然后在该涂膜上散布粒径大约为 300nm的聚苯乙烯制的球状透明粒子。作为透明粒子，使用M0RITEX公司制的3300B。在透 明粒子的散布中使用喷涂法。另外，该透明粒子中90%以上具有平均粒径的0. 8倍以上且 1.2倍以下的粒径。在将散布有透明粒子的涂膜在设定为120°C的烘箱中再加热30秒钟后，采用吸引 装置将没有粘接在涂膜上的透明粒子除去。残留在涂膜上的透明粒子形成填充率为50%以
上的单一层。然后，在粒子层上利用真空蒸镀法形成厚度为80nm的铝层。按以上所述地得到光 学元件。另外，该光学元件的前面为PET薄膜的表面。用白色光照明该光学元件的前面，从正面对其进行观察。在这种情况下，该光学元 件与照明方向无关地显示暗红紫色的图像。接着，从倾斜方向用白色光照明该光学元件的前面，从负的角度范围内的方向对 其进行观察。在观察角度为-45°以下时，该光学元件显示源自衍射光的蓝色到绿色的图 像。而且，该衍射光的80%以上是TE偏振光、即s偏振光。接着，在该光学元件的铝层上，以偏振膜只被覆部分铝层的方式，经由丙烯酸基粘 结剂粘贴偏振膜。按以上所述得到含有偏振器的光学元件。用白色光照明该光学元件的前面，从正面对其进行观察。在这种情况下，该光学元 件中的没有粘贴偏振膜的第1部分显示暗红紫色的图像。另一方面，该光学元件中的粘贴 有偏振膜的第2部分显示暗红紫色的图像。第2部分与第1部分相比显示暗淡色的图像， 但难以相互判别它们。接着，从倾斜方向用白色光照明该光学元件的前面，从负的角度范围内的方向对 其进行观察。在观察角度为-45°以下时，第1部分显示源自衍射光的蓝色到绿色的图像。 另一方面，第2部分与第1部分相比显示暗淡的图像。此外，将照明方向及观察方向设定为 固定的状态，使该光学元件在其法线周围旋转。其结果是，随着光学元件的旋转，第1部分 和第2部分的亮度的差发生变化。< 例 2>调制含有聚乙烯醇溶液和粒径大约为300nm的聚苯乙烯制的球状透明粒子的分 散液。作为聚乙烯醇溶液，使用Kuraray公司制的PVAHC。作为透明粒子，使用M0RITEX公 司制的3300B。聚乙烯醇与球状粒子的质量比为1/20。接着，在厚度为25 y m的PET薄膜上用棒涂法涂布该分散液。将该涂膜在设定为 120°C的烘箱中加热3分钟，然后采用吸引装置将多余的透明粒子除去。残留在涂膜上的透 明粒子形成填充率为50%以上的单一层。然后，在粒子层上利用真空蒸镀法形成厚度为80nm的铝层。按以上所述得到光学 元件。另外，该光学元件的前面为PET薄膜的表面。用白色光照明该光学元件的前面，从正面对其进行观察。在这种情况下，该光学元件与照明方向无关地显示暗绿色的图像。接着，从倾斜方向用白色光照明该光学元件的前面，从负的角度范围内的方向对其进行观察。在观察角度为-45°以下时，该光学元件显示源自衍射光的蓝色到绿色的图 像。而且，该衍射光的80%以上是TE偏振光、即s偏振光。接着，在该光学元件的铝层上涂布聚酰亚胺。在使该涂膜干燥后，将该涂膜供于摩擦处理，得到取向膜。具体是，对涂膜的一部分和其它部分在不同的方向进行摩擦。此外， 在该摩擦处理中使用人造丝布。然后，调制含有二色性染料和聚合性的向列液晶材料的组合物。将该组合物调整成在整个可见区域达到低透射率。将该组合物涂布在取向膜上，并使该涂膜固化，由此得到 偏振层。按以上方式完成光学元件。另外，该光学元件的前面为偏振层的表面。用白色光照明该光学元件的前面，从正面对其进行观察。在这种情况下，该光学元 件中的摩擦方向不同的2个部分不能相互判别。接着，从倾斜方向用白色光照明该光学元件的前面，从负的角度范围内的方向对 其进行观察。在观察角度为-45°以下时，以不同的亮度看到该光学元件中的摩擦方向不同 的2个部分。将照明方向及观察方向设定为固定的状态，使该光学元件在其法线周围旋转。 其结果是，随着光学元件的旋转，亮的图像及暗淡的图像的位置在这2个部分间交替变换。< 例 3>除了使用粒径大约为150nm的透明粒子以外，利用与在例1中说明的相同的方法 制造含有偏振器的光学元件。从倾斜方向用白色光照明该光学元件的前面，使该光学元件在其法线周围旋转， 同时从负的角度范围内的方向对其进行观察。但是，第1部分和第2部分的亮度的差几乎 没有变化。< 例 4>在厚度为25 μ m的PET薄膜上用棒涂法涂布丙烯酸树脂。作为丙烯酸树脂，使用 东洋油墨制造公司制的BMW6110。该涂膜以在干燥后具有0. 2 μ m的厚度的方式形成。将该涂膜在设定为80°C的烘箱中加热1分钟，然后在该涂膜上散布粒径大约为 500nm的聚苯乙烯制的球状透明粒子。作为透明粒子，使用M0RITEX公司制的3500B。在透 明粒子的散布中使用喷涂法。另外，该透明粒子中90%以上具有平均粒径的0.8倍以上且 1.2倍以下的粒径。将散布有透明粒子的涂膜在设定为80°C的烘箱中再加热1分钟后，采用吸引装置 将没有粘结在涂膜上的透明粒子除去。残留在涂膜上的透明粒子形成填充率为50%以上的单一层。然后，在粒子层上利用真空蒸镀法形成厚度为SOnm的铝层。按以上所述得到光学 元件。另外，该光学元件的前面为PET薄膜的表面。用白色光照明该光学元件的前面，从正面对其进行观察。在这种情况下，该光学元 件与照明方向无关地显示暗蓝绿色的图像。接着，从倾斜方向用白色光照明该光学元件的前面，从负的角度范围内的方向对 其进行观察。在观察角度低于-30°时，该光学元件显示源自衍射光的蓝色 红色的图像。
< 例 5>调制含有聚乙烯醇溶液和粒径大约为500nm的聚苯乙烯制的球状透明粒子的分 散液。作为聚乙烯醇溶液，使用Kuraray公司制的PVAHC。作为透明粒子，使用M0RITEX公 司制的3500B。聚乙烯醇与球状粒子的质量比为1/20。接着，在厚度为25μπι的PET薄膜上用棒涂法涂布该分散液。将该涂膜在设定为 80°C的烘箱中加热1分钟，然后采用吸引装置将多余的透明粒子除去。残留在涂膜上的透 明粒子形成填充率为50%以上的单一层。然后，在粒子层上利用真空蒸镀法形成厚度为SOnm的铝层。按以上所述得到光学 元件。另外，该光学元件的前面为PET薄膜的表面。用白色光照明该光学元件的前面，从正面对其进行观察。在这种情况下，该光学元 件与照明方向无关地显示暗蓝绿色的图像。接着，从倾斜方向用白色光照明该光学元件的前面，从负的角度范围内的方向对 其进行观察。在观察角度低于-30°时，该光学元件显示源自衍射光的蓝色 红色的图像。< 例 6>调制含有聚乙烯醇溶液和粒径大约为300nm的聚苯乙烯制的球状透明粒子的分 散液。作为聚乙烯醇溶液，使用Kuraray公司制的PVAHC。作为透明粒子，使用M0RITEX公 司制的3300B。聚乙烯醇与球状粒子的质量比为1/20。接着，在厚度为25 μ m的PET薄膜上用棒涂法涂布该分散液。将该涂膜在设定为 80°C的烘箱中加热1分钟，然后采用吸引装置将多余的透明粒子除去。残留在涂膜上的透 明粒子形成填充率为50%以上的单一层。然后，在粒子层上利用真空蒸镀法形成厚度为SOnm的铝层。按以上所述得到光学 元件。另外，该光学元件的前面为PET薄膜的表面。用白色光照明该光学元件的前面，从正面对其进行观察。在这种情况下，该光学元 件与照明方向无关地显示暗紫蓝色的图像。接着，从倾斜方向用白色光照明该光学元件的前面，从负的角度范围内的方向对 其进行观察。在观察角度低于-45°时，该光学元件显示源自衍射光的蓝色到绿色的图像。〈例7>调制含有聚乙烯醇溶液和粒径大约为500nm的聚苯乙烯制的球状透明粒子的分 散液。作为聚乙烯醇溶液，使用Kuraray公司制的PVAHC。作为透明粒子，使用M0RITEX公 司制的3500B。聚乙烯醇与球状粒子的质量比为1/20。接着，在厚度为25 μ m的PET薄膜上用棒涂法涂布该分散液。将该涂膜在设定为 80°C的烘箱中加热1分钟，然后采用吸引装置将多余的透明粒子除去。残留在涂膜上的透 明粒子形成填充率为50%以上的单一层。然后，在粒子层上利用真空蒸镀法形成厚度为50nm的氧化钛层。按以上所述得到 光学元件。另外，该光学元件的前面为PET薄膜的表面。用白色光照明该光学元件的前面，从正面对其进行观察。在这种情况下，该光学元 件与照明方向无关地显示暗蓝绿色的图像。接着，从倾斜方向用白色光照明该光学元件的前面，从负的角度范围内的方向对 其进行观察。在观察角度低于-30°时，该光学元件显示源自衍射光的蓝色 红色的图像。
< 例 8>调制含有聚乙烯醇溶液、粒径大约为200nm的第1透明粒子、粒径大约为300nm的 第2透明粒子和粒径大约为400nm的第3透明粒子的分散液。聚乙烯醇、第1透明粒子、第 2透明粒子和第3透明粒子的质量比为1 5 10 5。作为聚乙烯醇溶液，使用Kuraray 公司制的PVAHC。作为第1透明粒子，使用M0RITEX公司制的3200B。作为第2透明粒子， 使用M0RITEX公司制的3300B。作为第3透明粒子，使用M0RITEX公司制的3400B。第1透 明粒子 第3透明粒子是聚苯乙烯制的球状粒子。另外，该分散液含有的透明粒子的平均粒径大约为300nm。此外，该透明粒子中的 50%具有平均粒径的0. 8倍以上且1. 2倍以下的粒径。接着，在厚度为25 y m的PET薄膜上用棒涂法涂布该分散液。将该涂膜在设定为 80°C的烘箱中加热1分钟，然后采用吸引装置将多余的透明粒子除去。残留在涂膜上的透 明粒子形成填充率为50%以上的单一层。然后，在粒子层上利用真空蒸镀法形成厚度为80nm的铝层。按以上所述得到光学 元件。另外，该光学元件的前面为PET薄膜的表面。用白色光照明该光学元件的前面，从法线方向及倾斜方向对其进行观察。其结果 是，该光学元件与照明方向及观察方向无关地显示灰色的图像。< 例 9>将聚乙烯醇溶液与粒径大约为300nm的聚苯乙烯制的球状透明粒子混合，使聚乙 烯醇与球状粒子的质量比达到1/20。作为聚乙烯醇溶液，使用Kuraray公司制的PVAHC。作 为透明粒子，使用M0RITEX公司制的3300B。将该混合液用蒸馏水稀释4倍，得到分散液。接着，在厚度为25 y m的PET薄膜上用棒涂法涂布该分散液。将该涂膜在设定为 80°C的烘箱中加热1分钟，然后采用吸引装置将多余的透明粒子除去。残留在涂膜上的透 明粒子形成填充率为25%的单一层。然后，在粒子层上利用真空蒸镀法形成厚度为80nm的铝层。按以上所述得到光学 元件。另外，该光学元件的前面为PET薄膜的表面。用白色光照明该光学元件的前面，从法线方向及倾斜方向对其进行观察。其结果 是，该光学元件与照明方向及观察方向无关地显示灰色的图像。< 例 10>调制含有聚乙烯醇溶液和粒径大约为500nm的聚苯乙烯制的球状透明粒子的分 散液。作为聚乙烯醇溶液，使用Kuraray公司制的PVAHC。作为透明粒子，使用M0RITEX公 司制的3500B。聚乙烯醇与球状粒子的质量比为1/20。接着，在厚度为25 y m的PET薄膜上用棒涂法涂布该分散液。将该涂膜在设定为 80°C的烘箱中加热1分钟，然后采用吸引装置将多余的透明粒子除去。残留在涂膜上的透 明粒子形成填充率为50%以上的单一层。然后，在粒子层上利用真空蒸镀法形成厚度为50nm的铝层。按以上所述得到光学 元件。另外，该光学元件的前面为PET薄膜的表面。对该光学元件的分光透射特性进行了测定。其结果是，该光学元件的透射率在 400nm 700nm的整个波长范围为大约15%。将该光学元件以光学元件的背面与印刷物的前面相对置的方式，经由丙烯酸基粘结剂粘贴在印刷物上。另外，不能经由光学元件而透过地看到印刷物的印刷图案。接着，用白色光照明该光学元件的前面，从正面对其进行观察。在这种情况下，该 光学元件与照明方向无关地显示暗蓝绿色的图像。然后，从倾斜方向用白色光照明该光学元件的前面，从负的角度范围内的方向对 其进行观察。在观察角度低于-30°时，该光学元件显示源自衍射光的蓝色 红色的图像。对本领域技术人员来说，很容易取得更大的益处和变形。因此，本发明在更广泛的 方面并不局限于这里记载的特定的记载及代表性的方式。因此，在不脱离由附加的权利要 求及其等价物所规定的本发明的概括性概念的精神或范围的范围内，能够进行各种变形。
权利要求
一种光学元件，其具备光反射性界面，其设有包含二维排列的多个第1凹部或凸部的第1浮雕结构，所述第1浮雕结构在用光照明时射出第1衍射光；光透射性界面，其被设置在所述光反射性界面的前方，是与所述第1界面相比反射率更小的光透射性界面，设有包含二维排列的多个第2凹部或凸部的第2浮雕结构，所述第2浮雕结构在用所述光照明时射出第2衍射光。
2.根据权利要求1所述的光学元件，其中，所述多个第1凹部或凸部分别具有与球体或 旋转椭圆体的表面的一部分相同的形状，所述多个第2凹部或凸部分别具有与球体或旋转 椭圆体的表面的一部分相同的表面形状。
3.根据权利要求1所述的光学元件，其中，所述多个第1凹部或凸部的中心间距离及所 述多个第2凹部或凸部的中心间距离中的至少一方为400nm以下。
4.根据权利要求1所述的光学元件，其中，所述多个第1凹部或凸部的中心间距离与所 述多个第2凹部或凸部的中心间距离相等。
5.根据权利要求1所述的光学元件，其中，所述多个第1凹部或凸部的中心间距离与所 述多个第2凹部或凸部的中心间距离不同。
6.根据权利要求1所述的光学元件，其中，所述光学元件含有由二维排列的多个透明粒子形成的粒子层、被覆所述粒子层的一个主面的反射层；所述多个第1凹部或凸部是所述反射层的表面中的与所述多个透明粒子相接的部分， 所述多个第2凹部或凸部是所述多个透明粒子的表面中的与所述反射层不相接的部分。
7.根据权利要求1所述的光学元件，其中，所述光学元件含有由二维排列的多个透明粒子形成的粒子层、被覆所述粒子层的一个主面的透明被覆层、将所述透明被覆层夹在中间地被覆所述主面的反射层；所述多个第1凹部或凸部是所述反射层的表面中的与所述透明被覆层相接的部分，所 述多个第2凹部或凸部是所述多个透明粒子的表面中的与所述透明被覆层不相接的部分。
8.根据权利要求1所述的光学元件，其中，所述光学元件含有反射层、与所述反射层相对置的透明层；所述多个第2凹部或凸部被设在所述反射层的表面，所述多个第1凹部或凸部被设在 所述透明层的表面。
9.根据权利要求1所述的光学元件，其中，还具备将所述光透射性界面夹在中间地与 所述光反射性界面相对置的偏振器。
10.根据权利要求1所述的光学元件，其中，还具备将所述光反射性界面夹在中间地与 所述光透射性界面相对置的粘接层或粘结层。
11.一种层叠体，其具备权利要求1所述的光学元件；支承体，其将所述光透射性界面夹在中间地与所述光反射性界面相对置，并可剥离地 支承所述光学元件。
12. —种带标签物品，其具备 权利要求1所述的光学元件；物品，其将所述光反射性界面夹在中间地与所述光透射性界面相对置，并支承所述光 学元件。
全文摘要
本发明提供一种实现特殊视觉效果的光学元件。该光学元件(1)包含光反射性界面和光透射性界面；所述光反射性界面设有包含二维排列的多个第1凹部或凸部的第1浮雕结构，第1浮雕结构在用光照明时射出第1衍射光；所述光透射性界面被设置在光反射性界面的前方，是与第1界面相比反射率更小的光透射性界面，设有包含二维排列的多个第2凹部或凸部的第2浮雕结构，第2浮雕结构在用上述光照明时射出第2衍射光。
文档编号B42D15/10GK101802658SQ20088010767
公开日2010年8月11日 申请日期2008年9月19日 优先权日2007年9月20日
发明者井出英誉, 伊藤则之, 南川直树, 屋铺一寻, 新藤直彰 申请人:凸版印刷株式会社