光学素子及びその製造方法
【課題】反射層を安定に且つ高い位置精度で形成することを可能とする光学技術を提供する。
【解決手段】レリーフ構造形成層１１０と、前記レリーフ構造形成層の材料とは屈折率が異なる第１材料からなる第１層１２０′と、前記第１材料とは異なる第２材料１３０′からなり、前記第１層を被覆し、第２領域Ｒ２の見かけ上の面積に対する前記第２領域の位置における前記第２材料の量の比は、ゼロであるか又は第２サブ領域ＳＲ２の見かけ上の面積に対する前記第２サブ領域の位置における前記第２材料の量の比と比較してより小さい第２層とを含んでいる。
【解決手段】レリーフ構造形成層１１０と、前記レリーフ構造形成層の材料とは屈折率が異なる第１材料からなる第１層１２０′と、前記第１材料とは異なる第２材料１３０′からなり、前記第１層を被覆し、第２領域Ｒ２の見かけ上の面積に対する前記第２領域の位置における前記第２材料の量の比は、ゼロであるか又は第２サブ領域ＳＲ２の見かけ上の面積に対する前記第２サブ領域の位置における前記第２材料の量の比と比較してより小さい第２層とを含んでいる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、偽造防止効果、装飾効果及び／又は美的効果を提供する光学技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
有価証券、証明書、ブランド品及び個人認証媒体等には、偽造が困難であることが望まれる。そのため、このような物品には、偽造防止効果に優れた光学素子を支持させることがある。
【０００３】
このような光学素子の多くは、回折格子、ホログラム及びレンズアレイ等の微細構造を含んでいる。これら微細構造は、解析することが困難である。また、これら微細構造を含んだ光学素子を製造するためには、電子線描画装置等の高価な製造設備が必要である。それゆえ、このような光学素子は、優れた偽造防止効果を発揮し得る。
【０００４】
これら光学素子は、通常、微細構造を含んだ主面を有するレリーフ構造形成層と、その上に設けられた反射層とを含んでいる。この場合、偽造防止効果を更に向上させるべく、反射層を、上記主面の一部のみにパターン状に形成することがある。例えば、上記主面上に、反射層をその輪郭がマイクロ文字を構成するように設けると、回折光を射出するマイクロ文字状のパターンが得られる。
【０００５】
反射層をパターン状に形成するための方法としては、例えば、フォトリソグラフィー法が挙げられる（例えば、特許文献１参照）。この方法によると、パターン状に形成された反射層を、比較的高精細に設けることができる。
【０００６】
この方法では、レリーフ構造形成層とマスクとの間の位置合わせが必要である。しかしながら、高い生産性と高い位置精度とを同時に達成することは、不可能であるか又は極めて困難である。例えば、この方法では、上記の目標位置の輪郭と反射層の輪郭との間に、１００μｍ以上の位置ズレを生ずることもある。
【０００７】
他方、特許文献２では、反射層を高い位置精度で形成すべく、以下の方法を採用している。
【０００８】
第１の方法では、まず、深さ幅比が大きな凹凸構造を備えた「第一の領域」と、平坦であるか又は深さ幅比がより小さな凹凸構造を備えた「第二の領域」とを含んだレリーフ構造形成層を準備する。次に、このレリーフ構造形成層の上に、金属反射層を均一な表面密度で形成する。その後、得られた積層体をエッチング処理に供する。
【０００９】
金属反射層のうち「第一の領域」に対応した部分は、「第二の領域」に対応した部分と比較して、エッチングに対する耐性がより低い。従って、上記のエッチング処理により、金属反射層のうち「第二の領域」に対応した部分が完全に除去される前に、「第一の領域」に対応した部分を除去することができる。即ち、「第二の領域」の上のみに、金属反射層を形成することができる。
【００１０】
しかしながら、この方法では、金属反射層のうち「第二の領域」に対応した部分の一部も、エッチング処理により除去される。それゆえ、金属反射層のうち「第二の領域」に対応した部分の膜厚が過度に小さくなり、当該部分の反射率が不十分となることがある。或いは、金属反射層のうち「第二の領域」に対応した部分の膜厚に、大きなムラが生じることがある。即ち、この方法では、金属反射層を安定に形成することが困難である。
【００１１】
第２の方法では、上記積層体のうち「第一の領域」に対応した部分と「第二の領域」に対応した部分との透過率の差を利用する。具体的には、積層体のうち「第一の領域」に対応した部分の透過率が「第二の領域」に対応した部分のそれと比較してより大きいことを利用する。
【００１２】
即ち、まず、レリーフ構造形成層と金属反射層との積層体を準備し、金属反射層上に感光性層を形成する。その後、積層体の全面をレリーフ構造形成層側から露光する。こうすると、上述した透過率の差異に起因して、感光性層のうち「第一の領域」に対応した部分において、より高い効率で光反応を生じさせることができる。次いで、これを適切な溶剤等を用いて処理することにより、感光性層のうち「第一の領域」及び「第二の領域」の何れか一方に対応した部分を除去する。
【００１３】
次に、部分的に除去された感光性層をマスクとして用いて、金属反射層のエッチング処理を行う。このようにして、金属反射層のうち「第一の領域」及び「第二の領域」の何れか一方に対応した部分のみを除去する。
【００１４】
しかしながら、通常、上記の透過率の差異は小さいので、感光性層のうち「第二の領域」に対応した部分においても、上記の光反応が進行する。それゆえ、感光性層のうち「第一の領域」及び「第二の領域」に対応した部分の何れか一方のみで上記の反応を生じさせることは、現実的には不可能であるか又は極めて困難である。従って、この方法を用いて金属反射層を高い位置精度で形成することも、実際には不可能であるか又は極めて困難である。
【００１５】
また、この方法は、感光性層の露光プロセスを必要とする。それゆえ、この方法は、コスト及び生産性の面で不利である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００３―２５５１１５号公報
【特許文献２】特表２００８−５３０６００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明の目的は、反射層を安定に且つ高い位置精度で形成することを可能とする光学技術を提供することにある。
【００１８】
本発明の一側面によると、互いに隣接した第１及び第２領域を含んだ主面を有し、前記第１領域は第１及び第２サブ領域を含み、前記第１サブ領域は、前記第２領域と隣接し、前記第１及び第２領域間の境界に沿って延びており、前記第２サブ領域は前記第１サブ領域を間に挟んで前記第２領域と隣接し、前記第２領域は、複数の凹部又は凸部が設けられ、前記第１領域と比較して見かけ上の面積に対する表面積の比がより大きいレリーフ構造形成層と、前記レリーフ構造形成層の材料とは屈折率が異なる第１材料からなり、少なくとも前記第２サブ領域を被覆し、前記第２サブ領域に対応した部分は前記第２サブ領域の表面形状に対応した表面形状を有しており、前記第２領域の見かけ上の面積に対する前記第２領域の位置における前記第１材料の量の比は、ゼロであるか又は前記第２サブ領域の見かけ上の面積に対する前記第２サブ領域の位置における前記第１材料の量の比と比較してより小さい第１層と、前記第１材料とは異なる第２材料からなり、前記第１層を被覆し、前記第２領域の見かけ上の面積に対する前記第２領域の位置における前記第２材料の量の比は、ゼロであるか又は前記第２サブ領域の見かけ上の面積に対する前記第２サブ領域の位置における前記第２材料の量の比と比較してより小さい第２層であって、気相堆積法により形成される第２層とを具備した光学素子が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一態様に係る光学素子の一例を概略的に示す平面図。
【図２】図１に示す光学素子のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図。
【図３】図１及び図２に示す光学素子の製造方法を概略的に示す断面図。
【図４】図１及び図２に示す光学素子の製造方法を概略的に示す断面図。
【図５】図１及び図２に示す光学素子の製造方法を概略的に示す断面図。
【図６】図１及び図２に示す光学素子の製造方法を概略的に示す断面図。
【図７】一変形例に係る光学素子を概略的に示す平面図。
【図８】図７に示す光学素子のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った断面図。
【図９】他の変形例に係る光学素子を概略的に示す平面図。
【図１０】図９に示す光学素子のＸ−Ｘ線に沿った断面図。
【図１１】本発明の他の態様に係る光学素子の一例を概略的に示す平面図。
【図１２】図１１に示す光学素子のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿った断面図。
【図１３】図１１及び図１２に示す光学素子の製造方法を概略的に示す断面図。
【図１４】図１１及び図１２に示す光学素子の製造方法を概略的に示す断面図。
【図１５】図１１及び図１２に示す光学素子の製造方法を概略的に示す断面図。
【図１６】図１１及び図１２に示す光学素子の製造方法を概略的に示す断面図。
【図１７】図１１及び図１２に示す光学素子の製造方法を概略的に示す断面図。
【図１８】マスク層の有無とエッチングの速さとの関係の一例を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の態様について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同様又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２１】
図１は、本発明の一態様に係る光学素子の一例を概略的に示す平面図である。図２は、図１に示す光学素子のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。図１及び図２では、光学素子１０の主面に平行であり且つ互いに直交する方向をＸ方向及びＹ方向とし、光学素子１０の主面に垂直な方向をＺ方向としている。また、図１では、光学素子１０のうち後述する第１領域Ｒ１に対応した部分を表示部ＤＰ１とし、後述する第２領域Ｒ２に対応した部分を表示部ＤＰ２としている。
【００２２】
図１及び図２に示す光学素子１０は、レリーフ構造形成層１１０と、第１層１２０´と、第２層１３０´とを備えている。
【００２３】
レリーフ構造形成層１１０の一方の主面には、レリーフ構造が設けられている。第１層１２０´は、レリーフ構造形成層１１０の先の主面を部分的に被覆している。第２層１３０´は、第１層１２０´を被覆している。なお、光学素子１０の構造等については、後で詳しく説明する。
【００２４】
次に、図３乃至図６を参照しながら、図１及び図２に示す光学素子１０の製造方法について説明する。
【００２５】
図３乃至図６は、図１及び図２に示す光学素子の製造方法を概略的に示す断面図である。
【００２６】
この方法では、まず、図３に示すように、互いに隣接した第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２を含んだ主面を有したレリーフ構造形成層１１０を準備する。
【００２７】
第１領域Ｒ１は、平坦であるか、又は、凹構造及び／又は凸構造が設けられている。凹構造及び凸構造は、それぞれ、複数の凹部及び複数の凸部からなる。第１領域Ｒ１に複数の凹部又は凸部が設けられている場合、これら複数の凹部又は凸部は、一次元的に配列していてもよく、二次元的に配列していてもよい。また、この場合、これら複数の凹部又は凸部は、規則的に配列していてもよく、不規則に配列していてもよい。図３には、第１領域Ｒ１に、複数の凹部として、一次元的に且つ規則的に配列した複数の溝が設けられている場合を描いている。これら複数の溝は、典型的には、白色光で照明したときに回折光を射出する回折格子又はホログラムを形成している。
【００２８】
これら複数の溝の長さ方向に垂直な断面の形状は、例えば、Ｖ字形状及びＵ字形状等の先細り形状とするか又は矩形状とする。図３には、一例として、上記の断面形状がＶ字形状である場合を描いている。
【００２９】
第１領域Ｒ１に設ける複数の溝の開口部の幅は、例えば１００ｎｍ乃至３０００ｎｍの範囲内とする。また、これら複数の溝の深さは、例えば２０ｎｍ乃至１５００ｎｍの範囲内とする。これら複数の溝の開口部の幅に対する深さの比の平均値は、例えば０．５以下とし、典型的には０．０５乃至０．３の範囲内とする。
【００３０】
第２領域Ｒ２は、凹構造及び／又は凸構造が設けられている。これら凹構造及び凸構造は、それぞれ、複数の凹部及び複数の凸部からなる。これら複数の凹部又は凸部は、一次元的に配列していてもよく、二次元的に配列していてもよい。また、これら複数の凹部又は凸部は、規則的に配列していてもよく、不規則に配列していてもよい。図３には、第２領域Ｒ２に、複数の凹部として、一次元的に且つ規則的に配列した複数の溝が設けられている場合を描いている。
【００３１】
これら複数の溝の長さ方向に垂直な断面の形状は、例えば、Ｖ字形状及びＵ字形状等の先細り形状とするか又は矩形状とする。図３には、一例として、上記の断面形状がＶ字形状である場合を描いている。
【００３２】
第２領域Ｒ２は、第１領域Ｒ１と比較して、見かけ上の面積に対する表面積の比がより大きい。なお、ここでは、領域の「見かけ上の面積」とは、当該領域に平行な平面への当該領域の正射影の面積、即ち、凹構造及び凸構造を無視した当該領域の面積を意味することとする。また、領域の「表面積」とは、凹構造及び凸構造を考慮した当該領域の面積を意味することとする。
【００３３】
第１領域Ｒ１に複数の凹部又は凸部が設けられている場合、第２領域Ｒ２の複数の凹部又は凸部は、典型的には、第１領域Ｒ１の複数の凹部又は凸部と比較して、凹部の開口部の径若しくは幅に対する深さの比の平均値又は凸部の底部の径若しくは幅に対する高さの比の平均値がより大きい。図３に示す例では、第２領域Ｒ２に設けられた複数の溝は、第１領域Ｒ１に設けられた複数の溝と比較して、溝の開口部の幅に対する深さの比がより大きい。
【００３４】
第２領域Ｒ２に設ける複数の溝の開口部の幅は、例えば１００ｎｍ乃至３０００ｎｍの範囲内とする。また、これら複数の溝の深さは、例えば８０ｎｍ乃至６０００ｎｍの範囲内とする。領域Ｒ１及びＲ２の双方に複数の溝が設けられている場合、第２領域Ｒ２に設ける複数の溝の開口部の幅に対する深さの比の平均値は、第１領域Ｒ１に設けた複数の溝の開口部の幅に対する深さの比の平均値と比較してより大きくする。第２領域Ｒ２に設ける複数の溝の開口部の幅に対する深さの比の平均値は、例えば０．８乃至２．０の範囲内とし、典型的には０．８乃至１．２の範囲内とする。この値が過度に大きいと、レリーフ構造形成層１１０の生産性が低下する場合がある。
【００３５】
レリーフ構造形成層１１０は、例えば、微細な凸部を設けた金型を樹脂に押し付けることにより形成することができる。この際、これら凸部の形状は、領域Ｒ２又は領域Ｒ１及びＲ２の双方に設ける凹部の形状に対応した形状とする。
【００３６】
レリーフ構造形成層１１０は、例えば、基材上に熱可塑性樹脂を塗布し、これに上記の凸部が設けられた原版を、熱を印加しながら押し当てる方法により形成する。この場合、上記の熱可塑性樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、セルロース系樹脂、ビニル系樹脂、これらの混合物、又は、これらの共重合物を使用する。
【００３７】
或いは、レリーフ構造形成層１１０は、基材上に熱硬化性樹脂層を塗布し、これに上記の凸部が設けられた原版を押し当てながら熱を印加し、その後、原版を取り除く方法により形成してもよい。この場合、熱硬化性樹脂としては、例えば、ウレタン樹脂、メラミン系樹脂、エポキシ樹脂、フェノール系樹脂、これらの混合物、又は、これらの共重合物を使用する。なお、このウレタン樹脂は、例えば、反応性水酸基を有したアクリルポリオール及びポリエステルポリオール等に、架橋剤としてポリイソシアネートを添加して、これらを架橋させることにより得られる。
【００３８】
或いは、レリーフ構造形成層１１０は、基材上に放射線硬化樹脂を塗布し、これに原版を押し当てながら紫外線等の放射線を照射して上記材料を硬化させ、その後、原版を取り除く方法により形成してもよい。或いは、レリーフ構造形成層１１０は、基材と原版との間に上記組成物を流し込み、放射線を照射して上記材料を硬化させ、その後、原版を取り除く方法により形成してもよい。
【００３９】
放射線硬化樹脂は、典型的には、重合性化合物と開始剤とを含んでいる。
【００４０】
重合性化合物としては、例えば、光ラジカル重合が可能な化合物を使用する。光ラジカル重合が可能な化合物としては、例えば、エチレン性不飽和結合又はエチレン性不飽和基を有したモノマー、オリゴマー又はポリマーを使用する。或いは、光ラジカル重合が可能な化合物として、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールペンタアクリレート及びジペンタエリスリトールヘキサアクリレート等のモノマー、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート及びポリエステルアクリレート等のオリゴマー、又は、ウレタン変性アクリル樹脂及びエポキシ変性アクリル樹脂等のポリマーを使用してもよい。
【００４１】
重合性化合物として光ラジカル重合が可能な化合物を使用する場合、開始剤としては、光ラジカル重合開始剤を使用する。この光ラジカル重合開始剤としては、例えば、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル及びベンゾインエチルエーテル等のベンゾイン系化合物、アントラキノン及びメチルアントラキノン等のアントラキノン系化合物、アセトフェノン、ジエトキシアセトフェノン、ベンゾフェノン、ヒドロキシアセトフェノン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、α−アミノアセトフェノン及び２−メチル−１−（４−メチルチオフェニル）−２−モルホリノプロパン−１−オン等のフェニルケトン系化合物、ベンジルジメチルケタール、チオキサントン、アシルホスフィンオキサイド、又は、ミヒラーズケトンを使用する。
【００４２】
或いは、重合性化合物として、光カチオン重合が可能な化合物を使用してもよい。光カチオン重合が可能な化合物としては、例えば、エポキシ基を備えたモノマー、オリゴマー若しくはポリマー、オキセタン骨格含有化合物、又は、ビニルエーテル類を使用する。
【００４３】
重合性化合物として光カチオン重合が可能な化合物を使用する場合、開始剤としては、光カチオン重合開始剤を使用する。この光カチオン重合開始剤としては、例えば、芳香族ジアゾニウム塩、芳香族ヨードニウム塩、芳香族スルホニウム塩、芳香族スルホニウム塩、芳香族ホスホニウム塩又は混合配位子金属塩を使用する。
【００４４】
或いは、重合性化合物として、光ラジカル重合が可能な化合物と光カチオン重合が可能な化合物との混合物を使用してもよい。この場合、開始剤としては、例えば、光ラジカル重合開始剤と光カチオン重合開始剤との混合物を使用する。或いは、この場合、光ラジカル重合及び光カチオン重合の双方の開始剤として機能し得る重合開始剤を使用してもよい。このような開始剤としては、例えば、芳香族ヨードニウム塩又は芳香族スルホニウム塩を使用する。
【００４５】
なお、放射線硬化樹脂に占める開始剤の割合は、例えば、０．１乃至１５質量％の範囲内とする。
【００４６】
放射線硬化樹脂は、増感色素、染料、顔料、重合禁止剤、レベリング剤、消泡剤、タレ止め剤、付着向上剤、塗面改質剤、可塑剤、含窒素化合物、エポキシ樹脂等の架橋剤、離型剤又はこれらの組み合わせを更に含んでいてもよい。また、放射線硬化樹脂には、その成形性を向上させるべく、非反応性の樹脂を更に含有させてもよい。この非反応性の樹脂としては、例えば、上記の熱可塑性樹脂及び／又は熱硬化性樹脂を使用することができる。
【００４７】
レリーフ構造形成層１１０の形成に用いる上記の原版は、例えば、電子線描画装置又はナノインプリント装置を用いて製造する。こうすると、上述した複数の凹部又は凸部を高い精度で形成することができる。なお、通常は、原版の凹凸構造を転写して反転版を製造し、この反転版の凹凸構造を転写して複製版を製造する。そして、必要に応じ、複製版を原版として用いて反転版を製造し、この反転版の凹凸構造を転写して複製版を更に製造する。実際の製造では、通常、このようにして得られる複製版を使用する。
【００４８】
レリーフ構造形成層１１０は、典型的には、基材と、その上に形成された樹脂層とを含んでいる。この基材としては、典型的には、フィルム基材を使用する。このフィルム基材としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フィルム及びポリプロピレン（ＰＰ）フィルム等のプラスチックフィルムを使用する。或いは、基材として、紙、合成紙、プラスチック複層紙又は樹脂含浸紙を使用してもよい。なお、基材は、省略してもよい。
【００４９】
樹脂層は、例えば、上述した方法により形成される。樹脂層の厚みは、例えば０．１μｍ乃至１０μｍの範囲内とする。この厚みが過度に大きいと、加工時の加圧等による樹脂のはみ出し及び／又は皺の形成が生じ易くなる。この厚みが過度に小さいと、所望の凹構造及び／又は凸構造の形成が困難となる場合がある。また、樹脂層の厚みは、その主面に設けるべき凹部又は凸部の深さ又は高さと等しくするか又はそれより大きくする。この厚みは、例えば、凹部又は凸部の深さ又は高さの１乃至１０倍の範囲内とし、典型的には、その３乃至５倍の範囲内とする。
【００５０】
なお、レリーフ構造形成層１１０の形成は、例えば、特許第４１９４０７３号公報に開示されている「プレス法」、実用新案登録第２５２４０９２号公報に開示されている「キャスティング法」、又は、特開２００７−１１８５６３号公報に開示されている「フォトポリマー法」を用いて行ってもよい。
【００５１】
次に、図４に示すように、レリーフ構造形成層１１０の材料とは屈折率が異なる第１材料を、領域Ｒ１及びＲ２の全体に対して気相堆積させる。これにより、レリーフ構造形成層１１０の領域Ｒ１及びＲ２を含んだ主面上に、反射材料層１２０を形成する。
【００５２】
この第１材料としては、例えば、レリーフ構造形成層１１０の材料との屈折率の差が０．２以上である材料を使用する。この差が小さいと、レリーフ構造形成層１１０と後述する第１層１２０´との界面における反射が生じ難くなる場合がある。
【００５３】
第１材料としては、典型的には、Ａｌ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ及びこれらの合金からなる群より選択される少なくとも１つの金属材料を使用する。
【００５４】
或いは、透明性が比較的高い第１材料として、以下に列挙するセラミック材料又は有機ポリマー材料を使用してもよい。なお、以下に示す化学式又は化合物名の後に記載した括弧内の数値は、各材料の屈折率を意味している。
【００５５】
即ち、セラミック材料としては、例えば、Ｓｂ2Ｏ3（３．０）、Ｆｅ2Ｏ3（２．７）、ＴｉＯ2（２．６）、ＣｄＳ（２．６）、ＣｅＯ2（２．３）、ＺｎＳ（２．３）、ＰｂＣｌ2（２．３）、ＣｄＯ（２．２）、Ｓｂ2Ｏ3（５）、ＷＯ3（５）、ＳｉＯ（５）、Ｓｉ2Ｏ3（２．５）、Ｉｎ2Ｏ3（２．０）、ＰｂＯ（２．６）、Ｔａ2Ｏ3（２．４）、ＺｎＯ（２．１）、ＺｒＯ2（５）、ＭｇＯ（１）、ＳｉＯ2（１．４５）、Ｓｉ2Ｏ2（１０）、ＭｇＦ2（４）、ＣｅＦ3（１）、ＣａＦ2（１．３〜１．４）、ＡｌＦ3（１）、Ａｌ2Ｏ3（１）又はＧａＯ（２）を使用することができる。
有機ポリマー材料としては、例えば、ポリエチレン（１．５１）、ポリプロピレン（１．４９）、ポリテトラフルオロエチレン（１．３５）、ポリメチルメタクリレート（１．４９）又はポリスチレン（１．６０）を使用することができる。
【００５６】
第１材料の気相堆積は、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法又は化学蒸着法（ＣＶＤ法）を用いて行う。
【００５７】
この気相堆積は、レリーフ構造形成層１１０の主面に平行な面内方向について均一な密度で行う。具体的には、この気相堆積は、第１領域Ｒ１の見かけ上の面積に対する第１領域Ｒ１の位置における第１材料の量の比と、第２領域Ｒ２の見かけ上の面積に対する第２領域Ｒ２の位置における第１材料の量の比とが、互いに等しくなるようにして行う。
【００５８】
また、この気相堆積では、典型的には、レリーフ構造形成層１１０の主面が平坦面のみからなると仮定した場合の膜厚（以下、設定膜厚という）を、以下のように定める。即ち、この設定膜厚は、反射材料層１２０が以下の要件を満足するようにして定める。
【００５９】
第１に、反射材料層１２０のうち第１領域Ｒ１に対応した部分が、第１領域Ｒ１の表面形状に対応した表面形状を有するようにする。図４に示す例では、この部分は、第１領域Ｒ１に設けられた複数の溝に対応した表面形状を有した連続膜を形成している。
【００６０】
第２に、反射材料層１２０のうち第２領域Ｒ２に対応した部分が、第２領域Ｒ２の表面形状に対応した表面形状を有するか、又は、第２領域Ｒ２に設けられた複数の凹部又は凸部の配置に対応して部分的に開口しているようにする。図４には、一例として、前者の場合を描いている。即ち、図４に示す例では、この部分は、第２領域Ｒ２に設けられた複数の溝に対応した表面形状を有した連続膜を形成している。
【００６１】
なお、上述したように、第２領域Ｒ２は、第１領域Ｒ１と比較して、見かけ上の面積に対する表面積の比がより大きい。従って、反射材料層１２０が領域Ｒ１及びＲ２の表面形状に対応した表面形状を有するように上記の設定膜厚を定めた場合、反射材料層１２０のうち第２領域Ｒ２に対応した部分は、第１領域Ｒ１に対応した部分と比較して、平均膜厚がより小さくなる。
【００６２】
なお、ここでは、層の「平均膜厚」とは、当該層の一方の面上の各点と当該層の他方の面に下ろした垂線の足との間の距離の平均値を意味することとする。
【００６３】
また、上記の設定膜厚を更に小さな値に定めることにより、第１領域Ｒ１に対応した部分では第１領域Ｒ１の表面形状に対応した表面形状を有しており且つ第２領域Ｒ２に対応した部分では複数の凹部又は凸部の配置に対応して部分的に開口した反射材料層１２０を形成することができる。
【００６４】
反射材料層１２０の設定膜厚は、典型的には、第２領域Ｒ２に設けられた複数の凹部又は凸部の深さ又は高さと比較してより小さくする。また、第１領域Ｒ１に複数の凹部又は凸部が設けられている場合、この設定膜厚は、典型的には、これらの深さ又は高さと比較してより小さくする。
【００６５】
具体的には、反射材料層１２０の設定膜厚は、例えば５ｎｍ乃至５００ｎｍの範囲内とし、典型的には３０ｎｍ乃至３００ｎｍの範囲内とする。この設定膜厚が過度に小さいと、レリーフ構造形成層１１０と後述する第１層１２０´との界面における反射が生じ難くなる場合がある。この設定膜厚が過度に大きいと、反射材料層１２０を上記の要件を満足するように形成することが困難となる場合がある。
【００６６】
反射材料層１２０のうち第１領域Ｒ１に対応した部分の平均膜厚は、例えば５ｎｍ乃至５００ｎｍの範囲内とし、典型的には３０ｎｍ乃至３００ｎｍの範囲内とする。この平均膜厚が過度に小さいと、レリーフ構造形成層１１０と後述する第１層１２０´との界面における反射が生じ難くなる場合がある。この平均膜厚が過度に大きいと、光学素子１０の生産性が低下する場合がある。
【００６７】
次いで、図５に示すように、反射材料層１２０の材料とは異なる第２材料を、反射材料層１２０に対して気相堆積させる。これにより、反射材料層１２０を間に挟んでレリーフ構造形成層１１０と向き合ったマスク層１３０を形成する。
【００６８】
この第２材料としては、典型的には、無機物を使用する。この無機物としては、例えば、ＭｇＦ2、Ｓｎ、Ｃｒ、ＺｎＳ、ＺｎＯ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、ＴｉＯ2、ＭｇＯ、ＳｉＯ2 及び Ａｌ2Ｏ3が挙げられる。特には、第２材料としてＭｇＦ2を使用した場合、基材の曲げや衝撃に対するマスク層１３０及び第２層１３０´の追従性及び耐擦傷性を更に向上させることができる。
【００６９】
或いは、この第２材料として、有機物を使用してもよい。この有機物としては、例えば、重量平均分子量が１５００以下の有機物を使用する。このような有機物としては、例えば、アクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート等の重合性化合物が挙げられる。或いは、このような有機化合物として、これら重合性化合物と開始剤とを混合し、放射線硬化樹脂として気相堆積した後に、放射線照射によって重合させたものを使用してもよい。
【００７０】
或いは、第２材料として、金属アルコキシドを使用してもよい。或いは、第２材料として、金属アルコキシドを気相堆積した後、これを重合させたものを使用してもよい。この際、気相堆積の後、重合させる前に、乾燥処理を行ってもよい。
【００７１】
第２材料の気相堆積は、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法又はＣＶＤ法を用いて行う。
【００７２】
この気相堆積は、レリーフ構造形成層１１０の主面に平行な面内方向について均一な密度で行う。具体的には、この気相堆積は、第１領域Ｒ１の見かけ上の面積に対する第１領域Ｒ１の位置における第２材料の量の比と、第２領域Ｒ２の見かけ上の面積に対する第２領域Ｒ２の位置における第２材料の量の比とが、互いに等しくなるようにして行う。
【００７３】
また、この気相堆積では、マスク層１３０の設定膜厚を、以下のように定める。即ち、この設定膜厚は、マスク層１３０が以下の要件を満足するようにして定める。
【００７４】
第１に、マスク層１３０のうち第１領域Ｒ１に対応した部分が、第１領域Ｒ１の表面形状に対応した表面形状を有するようにする。図５に示す例では、この部分は、第１領域Ｒ１に設けられた複数の溝に対応した表面形状を有した連続膜を形成している。
【００７５】
第２に、マスク層１３０のうち第２領域Ｒ２に対応した部分が、第２領域Ｒ２の表面形状に対応した表面形状を有するか、又は、第２領域Ｒ２に設けられた複数の凹部又は凸部の配置に対応して部分的に開口しているようにする。図５には、一例として、後者の場合を描いている。即ち、図５に示す例では、この部分は、反射材料層１２０の上で、第２領域Ｒ２に設けられた複数の溝の配置に対応して部分的に開口した不連続膜を形成している。
【００７６】
なお、上述したように、第２領域Ｒ２は、第１領域Ｒ１と比較して、見かけ上の面積に対する表面積の比がより大きい。従って、マスク層１３０が領域Ｒ１及びＲ２の表面形状に対応した表面形状を有するように上記の設定膜厚を定めた場合、マスク層１３０のうち第２領域Ｒ２に対応した部分は、第１領域Ｒ１に対応した部分と比較して、平均膜厚がより小さくなる。
【００７７】
また、上記の設定膜厚を更に小さな値に定めることにより、第１領域Ｒ１に対応した部分では第１領域Ｒ１の表面形状に対応した表面形状を有しており且つ第２領域Ｒ２に対応した部分では複数の凹部又は凸部の配置に対応して部分的に開口したマスク層１３０を形成することができる。
【００７８】
マスク層１３０の設定膜厚は、典型的には、第２領域Ｒ２に設けられた複数の凹部又は凸部の深さ又は高さと比較してより小さくする。また、第１領域Ｒ１に複数の凹部又は凸部が設けられている場合、この設定膜厚は、典型的には、これらの深さ又は高さと比較してより小さくする。そして、マスク層１３０の設定膜厚は、典型的には、反射材料層１２０の設定膜厚と比較してより小さくする。
【００７９】
具体的には、マスク層１３０の設定膜厚は、例えば０．３ｎｍ乃至２００ｎｍの範囲内とし、典型的には３ｎｍ乃至８０ｎｍの範囲内とする。この設定膜厚が過度に小さいと、マスク層１３０のうち第１領域Ｒ１に対応した部分の平均膜厚が過度に小さくなり、反射材料層１２０のうち第１領域Ｒ１に対応した部分のマスク層１３０による保護が不十分となる場合がある。この設定膜厚が過度に大きいと、反射材料層１２０のうち第２領域Ｒ２に対応した部分のマスク層１３０による保護が過剰となる場合がある。
【００８０】
マスク層１３０のうち第１領域Ｒ１に対応した部分の平均膜厚は、典型的には、反射材料層１２０のうち第１領域Ｒ１に対応した部分の平均膜厚と比較してより小さくする。
【００８１】
マスク層１３０のうち第１領域Ｒ１に対応した部分の平均膜厚は、例えば０．３ｎｍ乃至２００ｎｍの範囲内とし、典型的には３ｎｍ乃至８０ｎｍの範囲内とする。この平均膜厚が過度に小さいと、反射材料層１２０のうち第１領域Ｒ１に対応した部分のマスク層１３０による保護が不十分となり、後述する第１層１２０´のうち第１領域Ｒ１に対応した部分の平均膜厚が過度に小さくなる場合がある。この設定膜厚が過度に大きいと、反射材料層１２０のうち第２領域Ｒ２に対応した部分のマスク層１３０による保護が過剰となる場合がある。
【００８２】
続いて、マスク層１３０を、反射材料層１２０の材料との反応を生じ得る反応性ガス又は液に曝す。そして、少なくとも第２領域Ｒ２の位置で、反射材料層１２０の材料との上記反応を生じさせる。
【００８３】
ここでは、反応性ガス又は液として、反射材料層１２０の材料を溶解可能なエッチング液を使用する場合について説明する。このエッチング液としては、典型的には、水酸化ナトリウム溶液、炭酸ナトリウム溶液及び水酸化カリウム溶液等のアルカリ性溶液を使用する。或いは、エッチング液として、塩酸、硝酸、硫酸及び酢酸等の酸性溶液を使用してもよい。
【００８４】
図５に示すように、マスク層１３０のうち第１領域Ｒ１に対応した部分は連続膜を形成しているのに対し、第２領域Ｒ２に対応した部分は、部分的に開口した不連続膜を形成している。反射材料層１２０のうちマスク層１３０によって被覆されていない部分は、反射材料層１２０のうちマスク層１３０によって被覆された部分と比較して、反応性ガス又は液と接触し易い。従って、前者は、後者と比較してよりエッチングされ易い。
【００８５】
また、反射材料層１２０のうちマスク層１３０によって被覆されていない部分が除去されると、反射材料層１２０には、マスク層１３０の開口に対応した開口が生じる。エッチングを更に続けると、反射材料層１２０のエッチングは、各開口の位置で面内方向に進行する。その結果、第２領域Ｒ２上では、反射材料層１２０のうちマスク層１３０を支持している部分が、その上のマスク層１３０と共に除去される。
【００８６】
従って、エッチング液の濃度及び温度並びにエッチングの処理時間等を調整することにより、図６に示すように、反射材料層１２０のうち第２領域Ｒ２に対応した部分のみを除去することができる。これにより、領域Ｒ１及びＲ２のうち第１領域Ｒ１のみを被覆した第１層１２０´が得られる。
【００８７】
以上のようにして、図１及び図２に示す光学素子１０を得る。
上述した方法によって得られる光学素子１０には、以下の特徴がある。
【００８８】
第１層１２０´は、反射層であり、典型的には、上述した第１材料からなる。第１層１２０´は、領域Ｒ１及びＲ２のうち、第１領域Ｒ１のみを被覆している。即ち、第１層１２０´は、第１領域Ｒ１に対応した位置にのみ設けられている。また、第２領域Ｒ２の見かけ上の面積に対する第２領域Ｒ２の位置における第１材料の量の比は、ゼロである。
【００８９】
第１層１２０´は、第１領域Ｒ１の表面形状に対応した表面形状を有している。図１及び図２に示す例では、第１層１２０´は、第１領域Ｒ１に設けられた複数の溝に対応した表面形状を有している。第１領域Ｒ１に設けられた複数の溝は、典型的には、白色光で照明したときに回折光を射出する回折格子又はホログラムを第１層１２０´の表面に形成している。この場合、光学素子１０の表示部ＤＰ１は、回折光に対応した色を表示し得る。従って、この場合、より優れた偽造防止効果及び装飾効果を達成することができる。
【００９０】
第１層１２０´の輪郭のレリーフ構造形成層１１０の主面への正射影は、その全体が第１領域Ｒ１の輪郭と重なり合っている。即ち、第１層１２０´は、第１領域Ｒ１の形状に対応してパターニングされている。従って、領域Ｒ１及びＲ２を高い位置精度で形成しておくことにより、優れた位置精度で形成された第１層１２０´を得ることができる。
【００９１】
なお、図３乃至図６を参照しながら説明した方法では、反射材料層１２０のうち第１領域Ｒ１に対応した部分は、マスク層１３０によって被覆されている。それゆえ、上記のエッチング処理を行った場合でも、当該部分の膜厚は、殆ど又は全く減少しない。従って、第１層１２０´のうち第１領域Ｒ１に対応した部分の平均膜厚は、典型的には、反射材料層１２０のうち第１領域Ｒ１に対応した部分の平均膜厚と等しい。即ち、この平均膜厚は、例えば５ｎｍ乃至５００ｎｍの範囲内にあり、典型的には３０ｎｍ乃至３００ｎｍの範囲内にある。
【００９２】
なお、領域Ｒ１及びＲ２の境界と第１層１２０´の輪郭との最短距離の最大値は、例えば２０μｍ未満とし、好ましくは１０μｍ未満とし、より好ましくは３μｍ未満とする。
【００９３】
第２層１３０´は、例えば、気相堆積法により形成される層である。第２層１３０´は、第１層１２０´を被覆している。第２層１３０´は、第１層１２０´を間に挟んで、領域Ｒ１及びＲ２のうち第１領域Ｒ１の全体のみと向き合っている。即ち、第１層１２０´の輪郭のレリーフ構造形成層１１０の主面への正射影は、その全体が第２層１３０´の輪郭の上記主面への正射影と重なり合っている。また、第２領域Ｒ２の見かけ上の面積に対する第２領域Ｒ２の位置における第２材料の量の比は、ゼロである。
【００９４】
第２層１３０´のうち第１領域Ｒ１に対応した部分の平均膜厚は、マスク層１３０のうち第１領域Ｒ１に対応した部分の平均膜厚と等しいか又はより小さい。この平均膜厚は、例えば０．３ｎｍ乃至２００ｎｍの範囲内にあり、典型的には３ｎｍ乃至８０ｎｍの範囲内にある。
【００９５】
第２層１３０´は、例えば、第１層１２０´を保護する役割を担っている。また、第２層１３０´を設けると、第２層１３０´が存在しない場合と比較して、光学素子１０の偽造をより困難とすることができる。
【００９６】
また、第２材料として着色している材料を使用し、光学素子１０を第２層１３０´側から観察した場合、第２層１３０´は、光学素子１０の他の部分の色彩に影響を与えることなしに、光学素子１０のうち第１層１２０´が設けられた部分の色彩を変化させることを可能とする。例えば、第１材料としてＡｌを使用し且つ第２材料としてＳｎ又はＣｒを使用した場合、光学素子１０のうち第１層１２０´が設けられた部分に、黒味を帯びた色彩を付与することができる。或いは、第１材料としてＡｌを使用し且つ第２材料としてＺｎＳを使用した場合、光学素子１０のうち第１層１２０´が設けられた部分に、黄味を帯びた色彩を付与することができる。なお、第１層１２０´の平均膜厚が小さい場合には、光学素子１０をレリーフ構造形成層１１０側から観察した場合であっても、これら効果を達成することができる。
【００９７】
なお、以上においては、領域Ｒ１及びＲ２の双方に規則的に配列した複数の溝が設けられている場合について説明したが、領域Ｒ１及びＲ２の構成はこれには限られない。
【００９８】
例えば、第１領域Ｒ１は、平坦であってもよい。この場合、表示部ＤＰ１は、例えば、鏡面のように見える。なお、この場合、第１領域Ｒ１の見かけ上の面積に対する表面積の比は１に等しい。
【００９９】
或いは、第１領域Ｒ１は、二次元的に配列した複数の凹部又は凸部が設けられていてもよい。この場合、これら凹部又は凸部は、典型的には、先細りしている。例えば、これら凹部又は凸部は、円錐、角錐、円錐台、角錐台、楕円放物面又は回転放物面形状を有している。これら凹部又は凸部の側壁は、滑らかであってもよく、階段状であってもよい。或いは、これら凹部又は凸部は、円柱及び角柱状等の柱状であってもよい。
【０１００】
また、二次元的に配列した凹部又は凸部は、規則的に配列していてもよく、不規則に配列していてもよい。前者の場合、これら凹部又は凸部は、典型的には、白色光で照明したときに回折光を射出する回折格子又はホログラムを第１層１２０´の表面に形成している。
【０１０１】
第１領域Ｒ１に二次元的に配列した凹部又は凸部が設けられている場合、これら凹部又は凸部は、例えば、正方格子状に配列している。或いは、これら凹部又は凸部は、矩形格子状又は三角格子状に配列していてもよい。
【０１０２】
第１領域Ｒ１に二次元的に配列した複数の凹部又は凸部が設けられている場合、これら凹部の開口部の径の平均値又はこれら凸部の底部の径の平均値は、例えば１００ｎｍ乃至３０００ｎｍの範囲内とする。また、これら凹部の深さの平均値又はこれら凸部の高さの平均値は、例えば２０ｎｍ乃至１５００ｎｍの範囲内とする。これら凹部の径に対する深さの比の平均値又はこれら凸部の底部の径に対する高さの比の平均値は、例えば０．５以下とし、典型的には０．０５乃至０．３の範囲内とする。
【０１０３】
また、第２領域Ｒ２は、二次元的に配列した複数の凹部又は凸部が設けられていてもよい。これら複数の凹部又は凸部としては、例えば、凹部の径に対する深さの比の平均値又は凸部の底部の径に対する高さの比の平均値がより大きいことを除いては、先に第１領域Ｒ１の複数の凹部又は凸部について説明したのと同様の構成を採用することができる。
【０１０４】
第２領域Ｒ２に二次元的に配列した複数の凹部又は凸部が設けられている場合、これら凹部の開口部の径の平均値又はこれら凸部の底部の径の平均値は、例えば１００ｎｍ乃至３０００ｎｍの範囲内とする。また、これら凹部の深さの平均値又はこれら凸部の高さの平均値は、例えば８０ｎｍ乃至６０００ｎｍの範囲内とする。これら凹部の径に対する深さの比の平均値又はこれら凸部の底部の径に対する高さの比の平均値は、例えば０．８乃至２．０の範囲内とし、典型的には０．８乃至１．５の範囲内とする。
【０１０５】
なお、領域Ｒ１及びＲ２に設ける複数の凹部又は凸部は、レリーフホログラム、回折格子、サブ波長格子、マイクロレンズ、偏光素子、集光素子、散乱素子、拡散素子又はこれらの組み合わせを形成していてもよい。
【０１０６】
また、上では、反射材料層１２０が領域Ｒ１及びＲ２の表面形状に対応した表面形状を有しており、マスク層１３０のうち第１領域Ｒ１に対応した部分がこの第１領域Ｒ１の表面形状に対応した表面形状を有しており、マスク層１３０のうち第２領域Ｒ２に対応した部分が第２領域Ｒ２に設けられた複数の凹部又は凸部の配置に対応して部分的に開口している構成について説明したが、これら層の構成はこれには限られない。
【０１０７】
例えば、反射材料層１２０とマスク層１３０との双方が領域Ｒ１及びＲ２の表面形状に対応した表面形状を有した構成を採用してもよい。この場合、先に述べたように、反射材料層１２０及びマスク層１３０のうち第２領域Ｒ２に対応した部分は、それぞれ、これら層のうち第１領域Ｒ１に対応した部分と比較して、平均膜厚がより小さい。
【０１０８】
一般に、マスク層１３０のうち平均膜厚がより小さい部分は、平均膜厚がより大きい部分と比較して、反応性ガス又は液を透過させ易い。また、反応性ガス又は液と第２材料とが反応し、この反応の生成物がマスク層１３０から直ちに除去される場合には、第２領域Ｒ２上でのみマスク層１３０を開口させることができる。
【０１０９】
従って、この場合においても、エッチング液の濃度及び温度並びにエッチングの処理時間等を調整することにより、図１及び図２に示す光学素子１０を製造することが可能である。
【０１１０】
或いは、反射材料層１２０とマスク層１３０との双方が、第１領域Ｒ１に対応した部分では第１領域Ｒ１の表面形状に対応した表面形状を有しており、第２領域Ｒ２に対応した部分では第２領域Ｒ２に設けられた複数の凹部又は凸部の配置に対応して部分的に開口している構成を採用してもよい。この場合においても、エッチング液の濃度及び温度並びにエッチングの処理時間等を調整することにより、図１及び図２に示す光学素子１０を製造することが可能となる。
【０１１１】
また、上では、反射材料層１２０及びマスク層１３０のうち第２領域Ｒ２に対応した部分を完全に除去する場合について説明したが、これら部分の一部が残存するようにしてもよい。例えば、エッチング処理に供する時間をより短くすることにより、第２領域Ｒ２の見かけ上の面積に対する第２領域Ｒ２の位置における第１材料の量の比が、ゼロより大きく且つ第１領域Ｒ１の見かけ上の面積に対する第１領域Ｒ１の位置における第１材料の量の比と比較してより小さくなるようにしてもよい。或いは、同様にして、第２領域Ｒ２の見かけ上の面積に対する第２領域Ｒ２の位置における第２材料の量の比が、ゼロより大きく且つ第１領域Ｒ１の見かけ上の面積に対する第１領域Ｒ１の位置における第２材料の量の比と比較してより小さくなるようにしてもよい。
【０１１２】
更には、上では、反射材料層１２０及び第１層１２０´が単層構造を有している場合について説明したが、これら層は、多層構造を有していてもよい。これにより、例えば、光学素子１０において、第１層１２０´が多層干渉膜を形成するようにしてもよい。
【０１１３】
この場合、第１層１２０´は、例えば、レリーフ構造形成層１１０側から、ミラー層とスペーサ層とハーフミラー層とがこの順に積層した多層膜を含んでいる。
【０１１４】
ミラー層は、金属層であり、典型的には、金属の単体又は合金を含んでいる。ミラー層が含んでいる金属としては、例えば、アルミニウム、金、銅及び銀が挙げられる。この金属としては、アルミニウムが特に好ましい。ミラー層の厚みは、例えば３００ｎｍ以下とし、典型的には２０乃至２００ｎｍの範囲内とする。
【０１１５】
スペーサ層は、典型的には、誘電材料を含んでいる。この誘電材料の屈折率は、１．６５以下であることが好ましい。また、この誘電材料は、透明であることが好ましい。このような誘電材料としては、例えば、ＳｉＯ２及びＭｇＦ２が挙げられる。スペーサ層の厚みは、例えば、５乃至５００ｎｍの範囲内とする。
【０１１６】
ハーフミラー層は、光透過性のある反射層であり、典型的には、金属の単体、合金、金属酸化物又は金属硫化物を含んでいる。ハーフミラー層が含んでいる金属又は合金としては、例えば、アルミニウム、ニッケル、イノセル（登録商標）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、硫化モリブデン（ＭｏＳ２）、及び、酸化鉄（ＩＩＩ）（Ｆｅ２Ｏ３）が挙げられる。ハーフミラー層の厚みは、例えば、５乃至８０ｎｍの範囲内とする。この厚みは、透明性の高い高屈折率材料である、酸化チタンなどの金属酸化物や硫化亜鉛などの金属硫化塩を使用する場合には、３０乃至８０ｎｍの範囲内とすることが好ましい。また、この厚みは、反射率及び光遮蔽性が高いアルミニウムなどの金属を使用する場合には、５乃至４５ｎｍの範囲内とすることが好ましい。
【０１１７】
また、上では、マスク層１３０及び第２層１３０´が単層構造を有している場合について説明したが、これら層は、多層構造を有していてもよい。これにより、例えば、光学素子１０において、第２層１３０´が多層干渉膜を形成するようにしてもよい。
【０１１８】
或いは、第１層１２０´と第２層１３０´との積層構造が多層干渉膜を形成するようにしてもよい。
【０１１９】
これら場合、図３乃至図６を参照しながら説明した方法を利用すると、多層干渉膜を安定に且つ高い位置精度で形成することが可能となる。
【０１２０】
図３乃至図６を参照しながら説明した方法において、第１層１２０´及び第２層１３０´を形成した後、図４及び図６を参照しながら説明した工程を繰り返してもよい。こうすると、第１領域Ｒ１上に、第１層１２０´と第２層１３０´とが交互に積層した構造を得ることができる。こうすると、例えば、第１領域Ｒ１上に、多層干渉膜を形成することが可能となる。この場合にも、多層干渉膜を安定に且つ高い位置精度で形成することが可能となる
また、上では、反応性ガス又は液としてエッチング液を使用する場合について説明したが、反応性ガス又は液はこれには限られない。例えば、反応性ガス又は液として、反射材料層１２０の材料を気化させ得るエッチングガスを使用してもよい。
【０１２１】
或いは、反応性ガス又は液として、第１材料との反応により、反射材料層１２０の一部を第１材料とは異なる材料からなる層に変化させ得るガス又は液を使用してもよい。この場合、例えば、反射材料層１２０のうち第２領域Ｒ２に対応した部分を除去する代わりに、当該部分を第１材料とは異なる材料からなる層に変化させることが可能となる。
【０１２２】
このような反応性ガス又は液としては、例えば、第１材料を酸化させ得る酸化剤を使用することができる。この酸化剤としては、例えば、酸素、オゾン、若しくはハロゲン、又は、二酸化塩素、次亜ハロゲン酸、亜ハロゲン酸、次ハロゲン酸、過ハロゲン酸、及びその塩などのハロゲン化物、過酸化水素、過硫酸塩類、ペルオキソ炭酸塩類、ペルオキソ硫酸塩類、及びペルオキソリン酸塩類などの無機過酸化物、過酸化ベンゾイル、ｔ−ブチルヒドロペルオキシド、クメンヒドロペルオキシド、ジイソプロピルベンゼンヒドロペルオキシド、過蟻酸、過酢酸、及び過安息香酸などの有機過酸化物、セリウム塩、Ｍｎ（ＩＩＩ）、Ｍｎ（ＩＶ）及びＭｎ（ＶＩ）塩、銀塩、銅塩、クロム塩、コバルト塩、重クロム酸塩、クロム酸塩、過マンガン酸塩、過フタル酸マグネシウム、塩化第二鉄、及び塩化第二銅などの金属又は金属化合物、又は、硝酸、硝酸塩、臭素酸塩、過ヨウ素酸塩、及びヨウ素酸塩などの無機酸若しくは無機酸塩を使用する。
【０１２３】
例えば、反射材料層１２０´の材料としてＣｕを使用した場合、反射材料層１２０´のうち少なくとも第２領域Ｒ２に対応した部分を酸化剤と反応させることにより、当該部分をＣｕ酸化物からなる層に変化させることができる。或いは、反射材料層１２０´の材料としてＡｌを使用した場合、反射材料層１２０´のうち少なくとも第２領域Ｒ２に対応した部分を酸化剤と反応させることにより、当該部分をベーマイト等のＡｌ酸化物からなる層に変化させることができる。
【０１２４】
或いは、上記の反応性ガス又は液として、反射材料層１２０´の材料を還元させ得る還元剤を使用してもよい。この還元剤としては、例えば、硫化水素、二酸化硫黄、フッ化水素、アルコール、カルボン酸、水素ガス、水素プラズマ、遠隔水素プラズマ、ジエチルシラン、エチルシラン、ジメチルシラン、フェニルシラン、シラン、ジシラン、アミノシラン）、ボラン、ジボラン、アラン、ゲルマン、ヒドラジン、アンモニア、ヒドラジン、メチルヒドラジン、１，１−ジメチルヒドラジン、１，２−ジメチルヒドラジン、ｔ−ブチルヒドラジン、ベンジルヒドラジン、２−ヒドラジノエタノール、１−ｎ−ブチルー１−フェニルヒドラジン、フェニルヒドラジン、１−ナフチルヒドラジン、４−クロロフェニルヒドラジン、１，１−ジフェニルヒドラジン、ｐ−ヒドラジノベンゼンスルホン酸、１，２−ジフェニルヒドラジン、アセチルヒドラジン又はベンゾイルヒドラジンを使用する。
【０１２５】
なお、図３乃至図６を参照しながら説明した方法において、エッチング処理等によって第１層１２０´を形成した後、第２層１３０´を除去してもよい。この第２層１３０´の除去は、例えば、第１材料と第２材料とのイオン化傾向の差異に基づいた第１材料のイオン化が懸念される場合に有効である。
【０１２６】
図７は、一変形例に係る光学素子を概略的に示す平面図である。図８は、図７に示す光学素子のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った断面図である。図７及び図８に示す光学素子１０は、レリーフ構造形成層１１０の主面が含んだ領域Ｒ１及びＲ２の構成を異ならしめることを除いては、図３乃至図６を参照しながら説明したのと同様の方法により製造することができる。
【０１２７】
図７及び図８に示す光学素子１０では、第１領域Ｒ１は、「ＴＰ」なるマイクロ文字に対応した輪郭を有している。
【０１２８】
第１領域Ｒ１は、平坦面からなる平坦領域ＦＲと、複数の凹部又は凸部を備えた凹凸領域ＵＲとを備えている。平坦領域ＦＲは、凹凸領域ＵＲを縁取っている。図７では、光学素子１０のうち平坦領域ＦＲに対応した部分を表示部ＤＰＦとし、光学素子１０のうち凹凸領域ＵＲに対応した部分を表示部ＤＰＵとしている。
【０１２９】
表示部ＤＰＵを縁取っている表示部ＤＰＦの幅は、例えば１０μｍ乃至２０００μｍの範囲内にあり、典型的には５０μｍ乃至１０００μｍの範囲内にある。このような表示部ＤＰＦを形成するためには、第１層１２０´を極めて高い位置精度で形成する必要がある。従って、このような光学素子１０を従来のパターニング方法を用いて製造することは、不可能であるか又は極めて困難である。
【０１３０】
他方、先に図３乃至図６を参照しながら説明した方法を用いると、上述したように、第１層１２０´を高い位置精度で形成することができる。従って、このような方法を用いると、上記のマイクロ文字のような微細な像であっても、優れた解像度で表示させることが可能となる。
【０１３１】
図９は、他の変形例に係る光学素子を概略的に示す平面図である。図１０は、図９に示す光学素子のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。図９では、光学素子１０のうち後述する第１サブ領域ＳＲ１に対応した部分を表示部ＤＳＰ１とし、第２サブ領域ＳＲ２に対応した部分を表示部ＤＳＰ２としている。
【０１３２】
図９及び図１０に示す光学素子１０は、以下の点を除いては、図１及び図２に示す光学素子１０と同様の構成を有している。
【０１３３】
即ち、図９及び図１０に示す光学素子１０では、第１領域Ｒ１は、第１サブ領域ＳＲ１と第２サブ領域ＳＲ２とを含んでいる。第１サブ領域ＳＲ１は、第２領域Ｒ２と隣接し、領域Ｒ１及びＲ２間の境界に沿って延びている。第２サブ領域ＳＲ２は、第１サブ領域ＳＲ１を間に挟んで第２領域Ｒ２と隣接している。第２サブ領域ＳＲ２の輪郭は、典型的には、第１領域Ｒ１の輪郭に沿った形状を有している。
【０１３４】
第１層１２０´は、第２サブ領域ＳＲ２に対応した位置にのみ設けられている。即ち、領域Ｒ１及びＲ２のうち第２サブ領域ＳＲ２のみが第１層１２０´によって被覆されている。そして、第１層１２０´のうち第２サブ領域ＳＲ２に対応した部分は、第２サブ領域ＳＲ２の表面形状に対応した表面形状を有している。
【０１３５】
第１層１２０´のうち第２サブ領域ＳＲ２に対応した部分の平均膜厚は、例えば５ｎｍ乃至５００ｎｍの範囲内にあり、典型的には５ｎｍ乃至３００ｎｍの範囲内にある。この平均膜厚が過度に小さいと、レリーフ構造形成層１１０と第１層１２０´との界面における反射が生じ難くなる場合がある。この平均膜厚が過度に大きいと、光学素子１０の生産性が低下する場合がある。
【０１３６】
第２層１３０´は、典型的には、第１領域Ｒ１の全体と向き合っている。即ち、典型的には、第２層１３０´は、第１層１２０´を被覆した第１部分Ｐ１と、第１部分Ｐ１からその外側に突き出た第２部分Ｐ２とを含んでいる。そして、第１層１２０´の輪郭のレリーフ構造形成層１１０の主面への第１正射影は、典型的には、気相堆積層の輪郭の上記主面への第２正射影に沿った形状を有し且つ第２正射影に取り囲まれている。
【０１３７】
従って、例えば、第２材料が着色している場合、光学素子１０のうち第１サブ領域ＳＲ１に対応した部分ＤＳＲ１と、第２サブ領域ＳＲ２に対応した部分ＤＳＲ２とで、異なる色彩を表示させることができる。この色彩の差異は、例えば、光学素子１０を顕微鏡を用いて観察することにより確認できる。或いは、第１サブ領域ＳＲ１が占める面積が大きい場合には、この色彩の差異を、肉眼で観察することができる。このように、図９及び図１０を参照しながら説明した光学素子１０は、特殊な光学効果を発揮し得る。
【０１３８】
なお、第２層１３０´のうち第２サブ領域ＳＲ２に対応した部分の平均膜厚は、例えば０．３ｎｍ乃至２００ｎｍの範囲内にあり、典型的には３ｎｍ乃至８０ｎｍの範囲内にある。
【０１３９】
図９及び図１０に示す光学素子１０は、例えば、以下のようにして製造する。即ち、図３及び図５を参照しながら説明した工程の後、エッチング液の濃度及び温度並びにエッチング処理の時間等を調整することにより、反射材料層１２０のうち第１領域Ｒ１に対応した部分において、サイドエッチングを生じさせる。これにより、反射材料層１２０及びマスク層１３０のうち第２領域Ｒ２に対応した部分と共に、反射材料層１２０のうち第１サブ領域ＳＲ１に対応した部分を除去する。このようにして、図９及び図１０に示す光学素子１０を得る。
【０１４０】
上記のサイドエッチングは、反射材料層１２０のうち第１領域Ｒ１に対応した部分の輪郭から、その内側に向けて、ほぼ均一な速さで生じる。それゆえ、このサイドエッチングにより除去される部分の幅、即ち、第１サブ領域ＳＲ１の輪郭と第１領域Ｒ１の輪郭との間の距離のバラつきは、比較的小さい。それゆえ、典型的には、第２サブ領域ＳＲ２の輪郭は、典型的には、第１領域Ｒ１の輪郭に沿った形状を有している。従って、このような方法を採用した場合であっても、第１層１２０´を高い位置精度で形成することができる。
【０１４１】
また、反射材料層１２０のうち第１領域Ｒ１に対応した部分は、マスク層１３０により被覆されているため、側面からのサイドエッチングが生じる条件下においても、その主面からのエッチングは殆ど又は全く生じない。従って、このような方法を採用した場合であっても、第１層１２０´を安定に形成することができる。
【０１４２】
なお、上では、第１層１２０´の輪郭のレリーフ構造形成層１１０の主面への第１正射影が気相堆積層の輪郭の上記主面への第２正射影に沿った形状を有し且つ第２正射影に取り囲まれている構成について説明したが、第１層１２０´及び第２層１３０´の構成はこれには限られない。例えば、エッチング後の構造を第１領域Ｒ１を横切るように切断した場合、第１正射影の一部は第２正射影の一部と重なり合い、第１正射影の残りの部分は第２正射影の残りの部分に沿った形状を有し且つ第２正射影に取り囲まれる。
【０１４３】
図１１は、本発明の他の態様に係る光学素子の一例を概略的に示す平面図である。図１２は、図１１に示す光学素子のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿った断面図である。図１３乃至図１７は、図１１及び図１２に示す光学素子の製造方法を概略的に示す断面図である。なお、図１１では、光学素子１０のうち後述する第３領域Ｒ３に対応した部分を、表示部ＤＰ３としている。
【０１４４】
以下、図１３乃至図１７を参照しながら、図１１及び図１２に示す光学素子１０の製造方法について説明する。
【０１４５】
まず、図１３に示すように、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２と第３領域Ｒ３とを含んだ主面を有したレリーフ構造形成層１１０を準備する。このレリーフ構造形成層１１０は、第３領域Ｒ３を更に含んでいることを除いては、図３を参照しながら説明したレリーフ構造形成層と同様の構成を有している。
【０１４６】
第３領域Ｒ３は、複数の凹部又は凸部が設けられている。そして、第３領域Ｒ３は、第１領域Ｒ１と比較して、見かけ上の面積に対する表面積の比がより大きい。この第３領域Ｒ３は、典型的には、第２領域Ｒ２と同様の構成を有している。
【０１４７】
次に、図１４に示すように、第１材料を領域Ｒ１乃至Ｒ３の全体に対して気相堆積させる。これにより、反射材料層１２０を形成する。この反射材料層１２０の形成は、図４を参照しながら説明したのと同様にして行う。図１４に示す例では、反射材料層１２０のうち第１領域Ｒ１に対応した部分は、第１領域Ｒ１に設けられた複数の溝に対応した表面形状を有した連続膜を形成している。また、反射材料層１２０のうち領域Ｒ２及びＲ３に対応した部分は、これら領域Ｒ２及びＲ３に設けられた複数の溝に対応した表面形状を有した連続膜を形成している。
【０１４８】
次いで、図１５に示すように、第２材料を反射材料層１２０に対して気相堆積させる。これにより、マスク層１３０を形成する。このマスク層１３０の形成は、図５を参照しながら説明したのと同様にして行う。
【０１４９】
図１５に示す例では、マスク層１３０のうち第１領域Ｒ１に対応した部分は、第１領域Ｒ１に設けられた複数の溝に対応した表面形状を有した連続膜を形成している。また、マスク層１３０のうち領域Ｒ２及びＲ３に対応した部分は、反射材料層１２０の上で、これら領域Ｒ２及びＲ３に設けられた複数の溝の配置に対応して部分的に開口した不連続膜を形成している。
【０１５０】
続いて、図１６に示すように、領域Ｒ２及びＲ３のうち第３領域Ｒ３のみと向き合った被覆層１４０を形成する。被覆層１４０は、第１領域Ｒ１の少なくとも一部と更に向き合っていてもよい。図１６には、被覆層１４０が、第３領域Ｒ３の全体及び第１領域Ｒ１の一部と向き合っている場合を描いている。
【０１５１】
この被覆層１４０の形成は、公知のパターン形成方法を用いて行うことができる。このパターン形成方法としては、例えば、フレキソ印刷法、グラビア印刷法、インクジェット印刷法、オフセット印刷法又はセキュリティー凹版印刷法を使用する。この被覆層１４０の材料としては、例えば、上述した熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂又は放射線硬化樹脂を使用する。或いは、被覆層１４０の材料として、ポリカーボネート、ポリアミド及びポリイミド等の耐熱樹脂、これらの混合物又はこれらの共重合物を使用してもよい。なお、上記材料を印刷可能な塗料とすべく、水及び有機溶剤等の溶媒によって樹脂を溶解した後に、必要に応じて、染料、顔料、レベリング剤、消泡剤、タレ止め剤、付着向上剤、塗面改質剤、可塑剤、含窒素化合物、エポキシ樹脂等の架橋剤、又はこれらの組み合わせを添加してもよい。
【０１５２】
その後、マスク層１３０及び被覆層１４０を、反射材料層１２０の材料との反応を生じ得る反応性ガス又は液に曝す。そして、少なくとも第２領域Ｒ２の位置で、反射材料層１２０の材料との反応を生じさせる。ここでは、反応性ガス又は液の一例として、反射材料層１２０の材料を溶解可能なエッチング液を使用する場合について説明する。
【０１５３】
図１６に示すように、マスク層１３０のうち第１領域Ｒ１に対応した部分は連続膜を形成しているのに対し、第２領域Ｒ２に対応した部分は、部分的に開口した不連続膜を形成している。これに起因して、反射材料層１２０のうち第２領域Ｒ２に対応した部分は、第１領域Ｒ１に対応した部分と比較してよりエッチングされ易い。
【０１５４】
また、図１６に示すように、マスク層１３０のうち第３領域Ｒ３に対応した部分の上には、被覆層１４０が形成されている。他方、マスク層１３０のうち第２領域Ｒ２に対応した部分の上には、被覆層１４０が形成されていない。これに起因して、反射材料層１２０のうち第２領域Ｒ２に対応した部分は、第３領域Ｒ３に対応した部分と比較してよりエッチングされ易い。
【０１５５】
従って、エッチング液の濃度及び温度並びにエッチングの処理時間等を調整することにより、図１７に示すように、反射材料層１２０のうち第２領域Ｒ２に対応した部分のみを除去することができる。なお、この際、反射材料層１２０のうち第２領域Ｒ２に対応する部分の除去に伴って、マスク層１３０のうち第２領域Ｒ２に対応した部分も除去される。
【０１５６】
以上のようにして、図１１及び図１２に示す光学素子１０を得る。
【０１５７】
この光学素子１０は、レリーフ構造形成層１１０と第１層１２０´と第２層１３０´と被覆層１４０とを含んでいる。この光学素子１０では、第１領域Ｒ１以外の領域、即ち第３領域Ｒ３上にも、第１層１２０´が存在する。それゆえ、例えば、第３領域Ｒ３に、ホログラム、回折格子、サブ波長格子、ゼロ次回折フィルタ及び偏光分離フィルタ等に対応した光学効果を発揮し得る複数の凹部又は凸部を設けることにより、更に特殊な視覚効果を有した光学素子１０を得ることができる。
【０１５８】
光学素子１０は、保護膜を更に備えていてもよい。光学素子１０は、その表面に、反射防止処理を施されていてもよい。また、光学素子１０を製造する際に、光学素子１０を構成する層の少なくとも１つの表面に、コロナ処理、フレーム処理又はプラズマ処理を施してもよい。
【０１５９】
なお、以上において説明した種々の態様及び変形例は、それらの２以上を組み合わせて適用されてもよい。
【０１６０】
また、以上において説明した技術は、反射層を部分的に設けるための公知のプロセスと組み合わせて使用してもよい。この公知のプロセスとしては、例えば、レーザーを用いて反射層をパターン状に除去するレーザー法を使用する。或いは、このプロセスとして、反射層上にマスクをパターン状に設けた後、反射層のうちマスクに被覆されていない部分を除去する方法を使用してもよい。或いは、このプロセスとして、層又は基材の主面上にマスクをパターン状に設け、上記主面の全体に亘って反射層を形成し、その後、反射層のうちマスク上に位置した部分をマスクと共に除去する方法を使用してもよい。なお、これらマスクの形成は、例えば、印刷法又はフォトレジスト法により行う。
【０１６１】
光学素子１０は、粘着ラベルの一部として使用してもよい。この粘着ラベルは、光学素子１０と、光学素子１０の背面上に設けられた粘着層とを備えている。
【０１６２】
或いは、光学素子１０は、転写箔の一部として使用してもよい。この転写箔は、光学素子１０と、光学素子１０を剥離可能に支持した支持体層とを備えている。
【０１６３】
光学素子１０は、物品に支持させて使用してもよい。例えば、光学素子１０は、プラスチック製のカード等に支持させてもよい。或いは、光学素子１０は、紙に漉き込んで使用してもよい。光学素子１０は、燐片状に破砕して、顔料の一成分として使用してもよい。
【０１６４】
光学素子１０は、偽造防止以外の目的で使用してもよい。例えば、光学素子１０は、玩具、学習教材又は装飾品としても使用することができる。
【実施例】
【０１６５】
＜マスク層の有無とエッチングの速さとの関係＞
まず、マスク層１３０の有無と、反射材料層１２０のうち領域Ｒ１及びＲ２に対応した部分のエッチングの速さの差異との関係を調べた。
【０１６６】
（積層体ＬＢ１の製造）
以下のようにして、レリーフ構造形成層１１０と反射材料層１２０とマスク層１３０との積層体を製造した。
【０１６７】
まず、紫外線硬化型樹脂の材料として、５０．０質量部のウレタン（メタ）アクリレートと、３０．０質量部のメチルエチルケトンと、２０．０質量部の酢酸エチルと、１．５質量部の光開始剤とを含んだ組成物を準備した。ウレタン（メタ）アクリレートとしては、多官能性であり且つ分子量が６０００であるものを使用した。光開始剤としては、チバスペシャリティー製「イルガキュア１８４」を使用した。
【０１６８】
次に、厚みが２３μｍである透明ＰＥＴフィルム上に、上記の組成物を、乾燥膜厚が１μｍとなるように、グラビア印刷法によって塗布した。
【０１６９】
次いで、複数の凸部が設けられた原版を版胴の円筒面に支持させ、この原版を先の塗膜に押し当てながら、ＰＥＴフィルム側から紫外線を照射した。これにより、上記の紫外線硬化樹脂を硬化させた。この際、プレス圧力は２ｋｇｆ／ｃｍ2とし、プレス温度は８０℃とし、プレススピードは１０ｍ／分とした。また、紫外線の照射は、高温水銀灯を用いて、３００ｍＪ／ｃｍ2の強度で行った。
【０１７０】
以上のようにして、領域Ｒ１及びＲ２を含んだ主面を有したレリーフ構造形成層１１０を得た。
【０１７１】
このレリーフ構造形成層１１０の第１領域Ｒ１には、その全体に、規則的に配列した複数の溝を形成した。これら溝の断面形状は、Ｖ字形状とした。また、これら溝のピッチは１０００ｎｍとした。そして、これら溝の開口部の幅は１０００ｎｍとし、深さは１００ｎｍとした。即ち、第１領域Ｒ１には、溝の開口部の幅に対する深さの比が１００ｎｍ／１０００ｎｍ＝０．１である複数の溝を形成した。
【０１７２】
また、このレリーフ構造形成層１１０の第２領域Ｒ２には、その全体に、正方格子状に配列した複数の凹部を形成した。これら凹部の形状は、角錐状とした。また、これら凹部の最小中心間距離は、３３３ｎｍとした。そして、これら凹部の開口部の幅は３３３ｎｍとし、深さは３３３ｎｍとした。即ち、第２領域Ｒ２には、溝の開口部の幅に対する深さの比が３３３ｎｍ／３３３ｎｍ＝１．０である複数の凹部を形成した。
【０１７３】
続いて、レリーフ構造形成層１１０の上記主面上に、第１材料として、Ａｌを真空蒸着させた。このようにして、反射材料層１２０を形成した。なお、この際、反射材料層１２０の設定膜厚は、５０ｎｍとした。
【０１７４】
その後、反射材料層１２０のレリーフ構造形成層１１０とは反対側の主面上に、第２材料として、ＭｇＦ2を真空蒸着させた。このようにして、マスク層１３０を形成した。なお、この際、ＭｇＦ2 の設定膜厚は、２０ｎｍとした。
【０１７５】
以上のようにして、レリーフ構造形成層１１０と反射材料層１２０とマスク層１３０との積層体を得た。以下、このようにして製造された積層体を「積層体ＬＢ１」と呼ぶ。
【０１７６】
（積層体ＬＢ２の製造；比較例）
マスク層１３０の形成を省略したことを除いては、積層体ＬＢ１と同様にして、レリーフ構造形成層１１０と反射材料層１２０との積層体を製造した。以下、この積層体を「積層体ＬＢ２」と呼ぶ。
【０１７７】
（評価）
積層体ＬＢ１及びＬＢ２を、水酸化ナトリウム水溶液を用いたエッチング処理に供した。この際、水酸化ナトリウム水溶液の温度を順次変化させて、各々の場合について、以下の評価を行った。即ち、上記の積層体のうち第１領域Ｒ１に対応した部分の透過率が２０％となるまでの時間Ｔ１と、第２領域Ｒ２に対応した部分の透過率が８０％となるまでの時間Ｔ２とを測定した。その結果を、図１８に示す。なお、水酸化ナトリウム水溶液の濃度は０．１ｍｏｌ／Ｌとし、その液温は、高い方から順に、６０℃、５０℃、４０℃、３０℃及び２５℃とした。
【０１７８】
図１８は、マスク層の有無とエッチングの速さとの関係の一例を示すグラフである。図１８には、積層体ＬＢ１及びＬＢ２の各々についての時間Ｔ１及びＴ２の測定結果と、式Ｔ１＝Ｔ２で表される直線とを描いている。なお、各曲線上のデータは、原点から離れる方向へ向けて水酸化ナトリウム水溶液の温度が減少するように並んでいる。
【０１７９】
この測定において、Ｔ１の値が大きいほど、反射材料層１２０のうち第１領域ＲＧ１に対応した部分のエッチングの速さが小さい。また、Ｔ２の値が小さいほど、反射材料層１２０のうち第２領域ＲＧ２に対応した部分のエッチングの速さが大きい。従って、比Ｔ１／Ｔ２の値が大きいほど、エッチングの選択性が高い。
【０１８０】
図１８から分かるように、積層体ＬＢ２は、水酸化ナトリウム水溶液の温度が高い領域において、比Ｔ１／Ｔ２がほぼ１に等しかった。即ち、この領域では、エッチングの選択性が低かった。そして、水酸化ナトリウム水溶液の温度が低い領域では、その温度を低くするにつれて、比Ｔ１／Ｔ２が次第に増大していた。即ち、この領域では、水酸化ナトリウム水溶液の温度を低くすることにより、エッチングの選択性を向上させることができた。それゆえ、積層体ＬＢ２を用いた場合、光学素子を高い安定性で製造するためには、水酸化ナトリウム水溶液の温度を低くする必要がある。しかしながら、この場合、エッチング処理に要する時間が許容できないほど大きくなる。従って、この場合、光学素子の製造の生産性と安定性とを両立することは不可能であるか又は極めて困難であることが分かった。
【０１８１】
他方、積層体ＬＢ１は、水酸化ナトリウム水溶液の温度の高低に拘らず、比Ｔ１／Ｔ２の値が大きかった。即ち、積層体ＬＢ１は、水酸化ナトリウム水溶液の温度の高低に拘らず、エッチング選択性が高かった。従って、積層体ＬＢ１を用いた場合、光学素子を、短いエッチング処理時間で、安定に製造可能であることが分かった。即ち、この場合、光学素子の製造における生産性と安定性とを両立可能であることが分かった。
【０１８２】
＜反射材料層の除去の選択性及び反射層の位置精度の評価＞
まず、以下のようにして、光学素子ＯＤ１乃至ＯＤ９を製造した。
【０１８３】
（例１：光学素子ＯＤ１の製造）
先に述べた積層体ＬＢ１を、エッチング処理に供した。具体的には、この積層体ＬＢ１を、濃度が０．１ｍｏｌ／Ｌで、液温が６０℃の水酸化ナトリウム水溶液に７秒間に亘って曝した。これにより、反射材料層１２０及びマスク層１３０のうち第２領域Ｒ２に対応した部分を除去した。
【０１８４】
以上のようにして、光学素子１０を製造した。以下、この光学素子１０を「光学素子ＯＤ１」と呼ぶ。この光学素子ＯＤ１は、レリーフ構造形成層１１０と、領域Ｒ１及びＲ２のうち第１領域Ｒ１の全体のみを被覆した第１層１２０´と、第１層１２０´の全体を被覆した第２層１３０´とからなる積層構造を有していた。
【０１８５】
また、この光学素子ＯＤ１では、第１層１２０´の平均膜厚は５０ｎｍであった。そして、第２層１３０´の平均膜厚は２０ｎｍであった。
【０１８６】
（例２：光学素子ＯＤ２の製造）
第２領域Ｒ２に設ける複数の凹部の最小中心間距離を２００ｎｍとし、これら凹部の開口部の幅を２００ｎｍとし、深さを１６０ｎｍとしたことを除いては、光学素子ＯＤ１と同様にして、光学素子を製造した。以下、この光学素子を「光学素子ＯＤ２」と呼ぶ。
【０１８７】
この光学素子ＯＤ２では、第１領域Ｒ１に設けられた溝の開口部の幅に対する深さの比は、１００ｎｍ／１０００ｎｍ＝０．１であった。また、第２領域Ｒ２に設けられた複数の凹部の開口部の幅に対する深さの比は、１６０ｎｍ／２００ｎｍ＝０．８であった。
【０１８８】
また、この光学素子ＯＤ２では、第１層１２０´の平均膜厚は５０ｎｍであった。そして、第２層１３０´の平均膜厚は２０ｎｍであった。
【０１８９】
（例３：光学素子ＯＤ３の製造）
第１領域Ｒ１に設ける複数の溝のピッチを３００ｎｍとし、これら溝の開口部の幅を３００ｎｍとし、深さを１００ｎｍとすると共に、第２領域Ｒ２に設ける複数の凹部の最小中心間距離を３７５ｎｍとし、これら凹部の開口部の幅を３７５ｎｍとし、深さを３００ｎｍとしたことを除いては、光学素子ＯＤ１と同様にして、光学素子を製造した。以下、この光学素子を「光学素子ＯＤ３」と呼ぶ。
【０１９０】
この光学素子ＯＤ３では、第１領域Ｒ１に設けられた溝の開口部の幅に対する深さの比は、１００ｎｍ／３００ｎｍ＝０．３３であった。また、第２領域Ｒ２に設けられた複数の凹部の開口部の幅に対する深さの比は、３００ｎｍ／３７５ｎｍ＝０．８であった。
【０１９１】
また、この光学素子ＯＤ３では、第１層１２０´の平均膜厚は５０ｎｍであった。そして、第２層１３０´の平均膜厚は２０ｎｍであった。
【０１９２】
（例４：光学素子ＯＤ４の製造）
第２領域Ｒ２に設ける複数の凹部の最小中心間距離を３００ｎｍとし、これら凹部の開口部の幅を３００ｎｍとし、深さを３００ｎｍとしたことを除いては、光学素子ＯＤ３と同様にして、光学素子を製造した。以下、この光学素子を「光学素子ＯＤ４」と呼ぶ。
【０１９３】
この光学素子ＯＤ４では、第１領域Ｒ１に設けられた溝の開口部の幅に対する深さの比は、１００ｎｍ／３００ｎｍ＝０．３３であった。また、第２領域Ｒ２に設けられた複数の凹部の開口部の幅に対する深さの比は、３００ｎｍ／３００ｎｍ＝１．０であった。
【０１９４】
また、この光学素子ＯＤ４では、第１層１２０´の平均膜厚は５０ｎｍであった。そして、第２層１３０´の平均膜厚は２０ｎｍであった。
【０１９５】
（例５：光学素子ＯＤ５の製造）
まず、先に積層体ＬＢ１について述べたのと同様にして、領域Ｒ１及びＲ２に加えて第３領域Ｒ３を更に含んだ主面を有したレリーフ構造形成層１１０を形成した。このレリーフ構造形成層１１０における領域Ｒ１及びＲ２としては、積層体ＬＢ１の場合と同様の構成を採用した。そして、第３領域Ｒ３としては、第２領域Ｒ２と同様の構成を採用した。
【０１９６】
次に、先に積層体ＬＢ１について述べたのと同様にして、反射材料層１２０及びマスク層１３０を形成した。
【０１９７】
その後、グラビア印刷法を用いて、領域Ｒ１乃至Ｒ３のうち、第３領域Ｒ３の全体及び第１領域Ｒ１の一部のみと向き合った被覆層１４０を形成した。
【０１９８】
続いて、先に光学素子ＯＤ１について述べたのと同様にして、エッチング処理を行った。これにより、反射材料層１２０及びマスク層１３０のうち第２領域Ｒ２に対応した部分のみを除去して、反射層１２０及び気相堆積層１３０を形成した。以下、このようにして得られた光学素子を「光学素子ＯＤ５」と呼ぶ。
【０１９９】
この光学素子ＯＤ５では、第１領域Ｒ１に設けられた溝の開口部の幅に対する深さの比は、１００ｎｍ／１０００ｎｍ＝０．１であった。また、領域Ｒ２及びＲ３に設けられた凹部の開口部の幅に対する深さの比は、３３３ｎｍ／３３３ｎｍ＝１．０であった。
【０２００】
また、この光学素子ＯＤ５では、第１層１２０´の平均膜厚は５０ｎｍであった。そして、第２層１３０´の平均膜厚は２０ｎｍであった。
【０２０１】
（例６：光学素子ＯＤ６の製造；比較例）
積層体ＬＢ１の代わりに積層体ＬＢ２を使用し、これを、濃度が０．１ｍｏｌ／Ｌであり、液温が６０℃であるの水酸化ナトリウム水溶液に７秒間に亘って曝す代わりに、濃度が０．１ｍｏｌ／Ｌであり、液温が３０℃である水酸化ナトリウム水溶液に６０秒間に亘って曝したことを除いては、光学素子ＯＤ１について述べたのと同様にして、光学素子を製造した。以下、この光学素子を「光学素子ＯＤ６」と呼ぶ。
【０２０２】
（例７：光学素子ＯＤ７の製造；比較例）
反射材料層１２０の設定膜厚を２０ｎｍとしたことを除いては、光学素子ＯＤ６について述べたのと同様にして、光学素子を製造した。以下、この光学素子を「光学素子ＯＤ７」と呼ぶ。
【０２０３】
（例８：光学素子ＯＤ８の製造；比較例）
反射材料層１２０の設定膜厚を８０ｎｍとしたことを除いては、光学素子ＯＤ６について述べたのと同様にして、光学素子を製造した。以下、この光学素子を「光学素子ＯＤ８」と呼ぶ。
【０２０４】
（例９：光学素子ＯＤ９の製造；比較例）
この例では、マスク層１３０を以下のようにして形成したことを除いては、光学素子ＯＤ１について述べたのと同様にして、光学素子を製造した。
【０２０５】
即ち、この例では、マスク層１３０を反射材料層１２０の全体に気相堆積法を用いて形成する代わりに、グラビア印刷法を用いて形成した。具体的には、まず、５０．０質量部の塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体樹脂と、３０．０質量部のメチルエチルケトンと、２０．０質量部の酢酸エチルとからなる組成物を準備した。その後、この組成物を、反射材料層１２０のうち第１領域Ｒ１に対応した部分が形成しているパターンの上に、グラビア印刷した。なお、この印刷は、マスク層１３０の平均膜厚が１．０μｍとなるようにして行った。以下、このようにして得られた光学素子を「光学素子ＯＤ９」と呼ぶ。
【０２０６】
（評価）
まず、光学素子ＯＤ１乃至ＯＤ９の各々について、反射材料層１２０の除去の選択性を評価した。具体的には、光学素子ＯＤ１乃至ＯＤ９の各々について、領域Ｒ１及びＲ２に対応した部分の可視光透過率を測定した。そして、光学素子のうち第１領域Ｒ１に対応した部分の可視光透過率が２０％以下であり且つ第２領域Ｒ２に対応した部分の可視光透過率が９０％以上であるものを「ＯＫ」と評価し、それ以外のものを「ＮＧ」と評価した。その結果を、以下の表１に示す。
【表１】
【０２０７】
なお、表１において、「アスペクト比」とは、溝の開口部の幅に対する深さの比の平均値を意味しているものとする。
【０２０８】
表１から分かるように、光学素子ＯＤ６乃至ＯＤ８では、反射材料層１２０の除去の選択性が不十分であった。即ち、これら光学素子ＯＤ６乃至ＯＤ８では、光学素子のうち第１領域Ｒ１に対応した部分の可視光透過率が２０％より大きいか又は第２領域Ｒ２に対応した部分の可視光透過率が９０％より小さかった。他方、光学素子ＯＤ１乃至ＯＤ５及びＯＤ９では、反射材料層１２０の除去の選択性が高かった。
【０２０９】
次に、光学素子ＯＤ１乃至ＯＤ９の各々について、反射層１２０の位置精度の評価を行った。具体的には、各光学素子について、領域Ｒ１及びＲ２の境界と第１層１２０´の輪郭との最短距離の最大値を測定した。そして、この値が２０μｍ未満であるものを「ＯＫ」と評価し、この値が２０μｍ以上であるものを「ＮＧ」と評価した。その結果を、先の表１に示す。
【０２１０】
表１から分かるように、光学素子ＯＤ９では、反射層１２０の位置精度が不十分であった。即ち、この光学素子ＯＤ９では、領域Ｒ１及びＲ２の境界と第１層１２０´の輪郭との最短距離の最大値が２０μｍ以上であった。他方、光学素子ＯＤ１乃至ＯＤ８では、反射層１２０の位置精度が高かった。
【０２１１】
以上の通り、光学素子ＯＤ１乃至ＯＤ５では、反射材料層１２０の除去の選択性と第１層１２０´の位置精度との双方が優れていた。
【０２１２】
更なる利益及び変形は、当業者には容易である。それゆえ、本発明は、そのより広い側面において、ここに記載された特定の記載や代表的な態様に限定されるべきではない。従って、添付の請求の範囲及びその等価物によって規定される本発明の包括的概念の真意又は範囲から逸脱しない範囲内で、様々な変形が可能である。
【０２１３】
以下に、本出願の原出願（特願２０１１−５０１０５７）の当初の請求の範囲に記載していた発明を付記する。
〔１〕互いに隣接した第１及び第２領域を含んだ主面を有し、前記第１領域は第１及び第２サブ領域を含み、前記第１サブ領域は、前記第２領域と隣接し、前記第１及び第２領域間の境界に沿って延びており、前記第２サブ領域は前記第１サブ領域を間に挟んで前記第２領域と隣接し、前記第２領域は、複数の凹部又は凸部が設けられ、前記第１領域と比較して見かけ上の面積に対する表面積の比がより大きいレリーフ構造形成層と、前記レリーフ構造形成層の材料とは屈折率が異なる第１材料からなり、少なくとも前記第２サブ領域を被覆し、前記第２サブ領域に対応した部分は前記第２サブ領域の表面形状に対応した表面形状を有しており、前記第２領域の見かけ上の面積に対する前記第２領域の位置における前記第１材料の量の比は、ゼロであるか又は前記第２サブ領域の見かけ上の面積に対する前記第２サブ領域の位置における前記第１材料の量の比と比較してより小さい第１層と、前記第１材料とは異なる第２材料からなり、前記第１層を被覆し、前記第２領域の見かけ上の面積に対する前記第２領域の位置における前記第２材料の量の比は、ゼロであるか又は前記第２サブ領域の見かけ上の面積に対する前記第２サブ領域の位置における前記第２材料の量の比と比較してより小さい第２層とを具備した光学素子。
〔２〕前記第１領域は複数の凹部又は凸部が設けられ、前記第２領域の前記複数の凹部又は凸部は、前記第１領域の前記複数の凹部又は凸部と比較して、凹部の開口部の径若しくは幅に対する深さの比の平均値又は凸部の底部の径若しくは幅に対する高さの比の平均値がより大きい〔１〕に記載の光学素子。
〔３〕前記第１領域の前記複数の凹部又は凸部は、それら凹部の開口部の径若しくは幅に対する深さの比の平均値又はそれら凸部の底部の径若しくは幅に対する高さの比の平均値が０．５以下であり、前記第２領域の前記複数の凹部又は凸部は、それら凹部の開口部の径若しくは幅に対する深さの比の平均値又はそれら凸部の底部の径若しくは幅に対する高さの比の平均値が０．８乃至２．０の範囲内にある〔２〕に記載の光学素子。
〔４〕前記第２領域の前記複数の凹部又は凸部は二次元的に配列している〔１〕〜〔３〕の何れかに記載の光学素子。
〔５〕前記第２層のうち前記第２サブ領域に対応した部分の平均膜厚は０．３ｎｍ乃至２００ｎｍの範囲内にある〔１〕〜〔４〕の何れかに記載の光学素子。
〔６〕前記第２層は気相堆積法により形成される層である〔１〕〜〔４〕の何れかに記載の光学素子。
〔７〕前記第１層は、前記第２サブ領域に対応した位置にのみ又は前記第１領域に対応した位置にのみ設けられている〔１〕〜〔６〕の何れかに記載の光学素子。
〔８〕前記第１層の輪郭の前記主面への第１正射影はその全体が前記第２層の輪郭の前記主面への第２正射影と重なり合っているか、又は、前記第１正射影は前記第２正射影に沿った形状を有し且つ前記第２正射影に取り囲まれているか、又は、前記第１正射影の一部は前記第２正射影の一部と重なり合い、前記第１正射影の残りの部分は前記第２正射影の残りの部分に沿った形状を有し且つ前記第２正射影に取り囲まれている〔１〕〜〔７〕の何れかに記載の光学素子。
〔９〕前記第１領域と前記第２領域との境界と前記第１層の輪郭との最短距離の最大値は２０μｍ未満である〔１〕〜〔８〕の何れかに記載の光学素子。
〔１０〕互いに隣接した第１及び第２領域を含んだ主面を有し、前記第２領域は、複数の凹部又は凸部が設けられ、前記第１領域と比較して見かけ上の面積に対する表面積の比がより大きいレリーフ構造形成層を形成することと、前記レリーフ構造形成層の材料とは屈折率が異なる第１材料を前記第１及び第２領域の全体に対して気相堆積させて、前記第１及び第２領域の表面形状に対応した表面形状を有しているか又は前記第１領域に対応した部分では前記第１領域の表面形状に対応した表面形状を有しており且つ前記第２領域に対応した部分では前記複数の凹部又は凸部の配置に対応して部分的に開口した反射材料層を形成することと、前記第１材料とは異なる第２材料を前記反射材料層に対して気相堆積させて、前記第１及び第２領域の表面形状に対応した表面形状を有しているか又は前記第１領域に対応した部分では前記第１領域の表面形状に対応した表面形状を有しており且つ前記第２領域に対応した部分では前記複数の凹部又は凸部の配置に対応して部分的に開口したマスク層を形成することと、前記マスク層を前記第１材料との反応を生じ得る反応性ガス又は液に曝して、少なくとも前記第２領域の位置で前記反応を生じさせ、これにより、前記第１材料からなる第１層と前記第２材料からなる第２層とを得ることとを含んだ光学素子の製造方法。
〔１１〕前記反応によって前記反射材料層を部分的に除去する〔１０〕に記載の方法。
〔１２〕前記反射材料層の前記部分的な除去によって、前記第１層を、前記第１及び第２領域のうち前記第１領域のみを被覆した層として得る〔１１〕に記載の方法。
〔１３〕前記反応によって前記反射材料層の一部を前記第１材料とは異なる材料からなる層に変化させる〔１０〕に記載の方法。
〔１４〕前記反射材料層を、前記第１領域に対応した部分において５ｎｍ乃至５００ｎｍの範囲内の平均膜厚を有するように形成し、前記マスク層を、前記第１領域に対応した部分において０．３ｎｍ乃至２００ｎｍの範囲内の平均膜厚を有するように形成する〔１０〕〜〔１３〕の何れかに記載の方法。
〔１５〕前記レリーフ構造形成層の前記主面は第３領域を更に含み、前記第３領域は、複数の凹部又は凸部が設けられ、前記第１領域と比較して見かけ上の面積に対する表面積の比がより大きく、前記反射材料層は、前記第１材料を前記第１乃至第３領域の全体に対して気相堆積させることにより形成し、前記方法は、前記反応を生じさせる前に、前記第２及び第３領域のうち前記第３領域のみと向き合った被覆層を形成することを更に含んだ〔１０〕〜〔１４〕の何れかに記載の方法。
【符号の説明】
【０２１４】
１０…光学素子、１１０…レリーフ構造形成層、１２０…反射材料層、１２０´…第１層、１３０…マスク層、１３０´…第２層、１４０…被覆層、ＤＰ１…表示部、ＤＰ２…表示部、ＤＰ３…表示部、ＤＰＦ…表示部、ＤＰＵ…表示部、ＤＳＰ１…表示部、ＤＳＰ２…表示部、Ｐ１…第１部分、Ｐ２…第２部分、Ｒ１…第１領域、Ｒ２…第２領域、Ｒ３…第３領域、ＳＲ１…第１サブ領域、ＳＲ２…第２サブ領域。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、偽造防止効果、装飾効果及び／又は美的効果を提供する光学技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
有価証券、証明書、ブランド品及び個人認証媒体等には、偽造が困難であることが望まれる。そのため、このような物品には、偽造防止効果に優れた光学素子を支持させることがある。
【０００３】
このような光学素子の多くは、回折格子、ホログラム及びレンズアレイ等の微細構造を含んでいる。これら微細構造は、解析することが困難である。また、これら微細構造を含んだ光学素子を製造するためには、電子線描画装置等の高価な製造設備が必要である。それゆえ、このような光学素子は、優れた偽造防止効果を発揮し得る。
【０００４】
これら光学素子は、通常、微細構造を含んだ主面を有するレリーフ構造形成層と、その上に設けられた反射層とを含んでいる。この場合、偽造防止効果を更に向上させるべく、反射層を、上記主面の一部のみにパターン状に形成することがある。例えば、上記主面上に、反射層をその輪郭がマイクロ文字を構成するように設けると、回折光を射出するマイクロ文字状のパターンが得られる。
【０００５】
反射層をパターン状に形成するための方法としては、例えば、フォトリソグラフィー法が挙げられる（例えば、特許文献１参照）。この方法によると、パターン状に形成された反射層を、比較的高精細に設けることができる。
【０００６】
この方法では、レリーフ構造形成層とマスクとの間の位置合わせが必要である。しかしながら、高い生産性と高い位置精度とを同時に達成することは、不可能であるか又は極めて困難である。例えば、この方法では、上記の目標位置の輪郭と反射層の輪郭との間に、１００μｍ以上の位置ズレを生ずることもある。
【０００７】
他方、特許文献２では、反射層を高い位置精度で形成すべく、以下の方法を採用している。
【０００８】
第１の方法では、まず、深さ幅比が大きな凹凸構造を備えた「第一の領域」と、平坦であるか又は深さ幅比がより小さな凹凸構造を備えた「第二の領域」とを含んだレリーフ構造形成層を準備する。次に、このレリーフ構造形成層の上に、金属反射層を均一な表面密度で形成する。その後、得られた積層体をエッチング処理に供する。
【０００９】
金属反射層のうち「第一の領域」に対応した部分は、「第二の領域」に対応した部分と比較して、エッチングに対する耐性がより低い。従って、上記のエッチング処理により、金属反射層のうち「第二の領域」に対応した部分が完全に除去される前に、「第一の領域」に対応した部分を除去することができる。即ち、「第二の領域」の上のみに、金属反射層を形成することができる。
【００１０】
しかしながら、この方法では、金属反射層のうち「第二の領域」に対応した部分の一部も、エッチング処理により除去される。それゆえ、金属反射層のうち「第二の領域」に対応した部分の膜厚が過度に小さくなり、当該部分の反射率が不十分となることがある。或いは、金属反射層のうち「第二の領域」に対応した部分の膜厚に、大きなムラが生じることがある。即ち、この方法では、金属反射層を安定に形成することが困難である。
【００１１】
第２の方法では、上記積層体のうち「第一の領域」に対応した部分と「第二の領域」に対応した部分との透過率の差を利用する。具体的には、積層体のうち「第一の領域」に対応した部分の透過率が「第二の領域」に対応した部分のそれと比較してより大きいことを利用する。
【００１２】
即ち、まず、レリーフ構造形成層と金属反射層との積層体を準備し、金属反射層上に感光性層を形成する。その後、積層体の全面をレリーフ構造形成層側から露光する。こうすると、上述した透過率の差異に起因して、感光性層のうち「第一の領域」に対応した部分において、より高い効率で光反応を生じさせることができる。次いで、これを適切な溶剤等を用いて処理することにより、感光性層のうち「第一の領域」及び「第二の領域」の何れか一方に対応した部分を除去する。
【００１３】
次に、部分的に除去された感光性層をマスクとして用いて、金属反射層のエッチング処理を行う。このようにして、金属反射層のうち「第一の領域」及び「第二の領域」の何れか一方に対応した部分のみを除去する。
【００１４】
しかしながら、通常、上記の透過率の差異は小さいので、感光性層のうち「第二の領域」に対応した部分においても、上記の光反応が進行する。それゆえ、感光性層のうち「第一の領域」及び「第二の領域」に対応した部分の何れか一方のみで上記の反応を生じさせることは、現実的には不可能であるか又は極めて困難である。従って、この方法を用いて金属反射層を高い位置精度で形成することも、実際には不可能であるか又は極めて困難である。
【００１５】
また、この方法は、感光性層の露光プロセスを必要とする。それゆえ、この方法は、コスト及び生産性の面で不利である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００３―２５５１１５号公報
【特許文献２】特表２００８−５３０６００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明の目的は、反射層を安定に且つ高い位置精度で形成することを可能とする光学技術を提供することにある。
【００１８】
本発明の一側面によると、互いに隣接した第１及び第２領域を含んだ主面を有し、前記第１領域は第１及び第２サブ領域を含み、前記第１サブ領域は、前記第２領域と隣接し、前記第１及び第２領域間の境界に沿って延びており、前記第２サブ領域は前記第１サブ領域を間に挟んで前記第２領域と隣接し、前記第２領域は、複数の凹部又は凸部が設けられ、前記第１領域と比較して見かけ上の面積に対する表面積の比がより大きいレリーフ構造形成層と、前記レリーフ構造形成層の材料とは屈折率が異なる第１材料からなり、少なくとも前記第２サブ領域を被覆し、前記第２サブ領域に対応した部分は前記第２サブ領域の表面形状に対応した表面形状を有しており、前記第２領域の見かけ上の面積に対する前記第２領域の位置における前記第１材料の量の比は、ゼロであるか又は前記第２サブ領域の見かけ上の面積に対する前記第２サブ領域の位置における前記第１材料の量の比と比較してより小さい第１層と、前記第１材料とは異なる第２材料からなり、前記第１層を被覆し、前記第２領域の見かけ上の面積に対する前記第２領域の位置における前記第２材料の量の比は、ゼロであるか又は前記第２サブ領域の見かけ上の面積に対する前記第２サブ領域の位置における前記第２材料の量の比と比較してより小さい第２層であって、気相堆積法により形成される第２層とを具備した光学素子が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一態様に係る光学素子の一例を概略的に示す平面図。
【図２】図１に示す光学素子のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図。
【図３】図１及び図２に示す光学素子の製造方法を概略的に示す断面図。
【図４】図１及び図２に示す光学素子の製造方法を概略的に示す断面図。
【図５】図１及び図２に示す光学素子の製造方法を概略的に示す断面図。
【図６】図１及び図２に示す光学素子の製造方法を概略的に示す断面図。
【図７】一変形例に係る光学素子を概略的に示す平面図。
【図８】図７に示す光学素子のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った断面図。
【図９】他の変形例に係る光学素子を概略的に示す平面図。
【図１０】図９に示す光学素子のＸ−Ｘ線に沿った断面図。
【図１１】本発明の他の態様に係る光学素子の一例を概略的に示す平面図。
【図１２】図１１に示す光学素子のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿った断面図。
【図１３】図１１及び図１２に示す光学素子の製造方法を概略的に示す断面図。
【図１４】図１１及び図１２に示す光学素子の製造方法を概略的に示す断面図。
【図１５】図１１及び図１２に示す光学素子の製造方法を概略的に示す断面図。
【図１６】図１１及び図１２に示す光学素子の製造方法を概略的に示す断面図。
【図１７】図１１及び図１２に示す光学素子の製造方法を概略的に示す断面図。
【図１８】マスク層の有無とエッチングの速さとの関係の一例を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の態様について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同様又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２１】
図１は、本発明の一態様に係る光学素子の一例を概略的に示す平面図である。図２は、図１に示す光学素子のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。図１及び図２では、光学素子１０の主面に平行であり且つ互いに直交する方向をＸ方向及びＹ方向とし、光学素子１０の主面に垂直な方向をＺ方向としている。また、図１では、光学素子１０のうち後述する第１領域Ｒ１に対応した部分を表示部ＤＰ１とし、後述する第２領域Ｒ２に対応した部分を表示部ＤＰ２としている。
【００２２】
図１及び図２に示す光学素子１０は、レリーフ構造形成層１１０と、第１層１２０´と、第２層１３０´とを備えている。
【００２３】
レリーフ構造形成層１１０の一方の主面には、レリーフ構造が設けられている。第１層１２０´は、レリーフ構造形成層１１０の先の主面を部分的に被覆している。第２層１３０´は、第１層１２０´を被覆している。なお、光学素子１０の構造等については、後で詳しく説明する。
【００２４】
次に、図３乃至図６を参照しながら、図１及び図２に示す光学素子１０の製造方法について説明する。
【００２５】
図３乃至図６は、図１及び図２に示す光学素子の製造方法を概略的に示す断面図である。
【００２６】
この方法では、まず、図３に示すように、互いに隣接した第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２を含んだ主面を有したレリーフ構造形成層１１０を準備する。
【００２７】
第１領域Ｒ１は、平坦であるか、又は、凹構造及び／又は凸構造が設けられている。凹構造及び凸構造は、それぞれ、複数の凹部及び複数の凸部からなる。第１領域Ｒ１に複数の凹部又は凸部が設けられている場合、これら複数の凹部又は凸部は、一次元的に配列していてもよく、二次元的に配列していてもよい。また、この場合、これら複数の凹部又は凸部は、規則的に配列していてもよく、不規則に配列していてもよい。図３には、第１領域Ｒ１に、複数の凹部として、一次元的に且つ規則的に配列した複数の溝が設けられている場合を描いている。これら複数の溝は、典型的には、白色光で照明したときに回折光を射出する回折格子又はホログラムを形成している。
【００２８】
これら複数の溝の長さ方向に垂直な断面の形状は、例えば、Ｖ字形状及びＵ字形状等の先細り形状とするか又は矩形状とする。図３には、一例として、上記の断面形状がＶ字形状である場合を描いている。
【００２９】
第１領域Ｒ１に設ける複数の溝の開口部の幅は、例えば１００ｎｍ乃至３０００ｎｍの範囲内とする。また、これら複数の溝の深さは、例えば２０ｎｍ乃至１５００ｎｍの範囲内とする。これら複数の溝の開口部の幅に対する深さの比の平均値は、例えば０．５以下とし、典型的には０．０５乃至０．３の範囲内とする。
【００３０】
第２領域Ｒ２は、凹構造及び／又は凸構造が設けられている。これら凹構造及び凸構造は、それぞれ、複数の凹部及び複数の凸部からなる。これら複数の凹部又は凸部は、一次元的に配列していてもよく、二次元的に配列していてもよい。また、これら複数の凹部又は凸部は、規則的に配列していてもよく、不規則に配列していてもよい。図３には、第２領域Ｒ２に、複数の凹部として、一次元的に且つ規則的に配列した複数の溝が設けられている場合を描いている。
【００３１】
これら複数の溝の長さ方向に垂直な断面の形状は、例えば、Ｖ字形状及びＵ字形状等の先細り形状とするか又は矩形状とする。図３には、一例として、上記の断面形状がＶ字形状である場合を描いている。
【００３２】
第２領域Ｒ２は、第１領域Ｒ１と比較して、見かけ上の面積に対する表面積の比がより大きい。なお、ここでは、領域の「見かけ上の面積」とは、当該領域に平行な平面への当該領域の正射影の面積、即ち、凹構造及び凸構造を無視した当該領域の面積を意味することとする。また、領域の「表面積」とは、凹構造及び凸構造を考慮した当該領域の面積を意味することとする。
【００３３】
第１領域Ｒ１に複数の凹部又は凸部が設けられている場合、第２領域Ｒ２の複数の凹部又は凸部は、典型的には、第１領域Ｒ１の複数の凹部又は凸部と比較して、凹部の開口部の径若しくは幅に対する深さの比の平均値又は凸部の底部の径若しくは幅に対する高さの比の平均値がより大きい。図３に示す例では、第２領域Ｒ２に設けられた複数の溝は、第１領域Ｒ１に設けられた複数の溝と比較して、溝の開口部の幅に対する深さの比がより大きい。
【００３４】
第２領域Ｒ２に設ける複数の溝の開口部の幅は、例えば１００ｎｍ乃至３０００ｎｍの範囲内とする。また、これら複数の溝の深さは、例えば８０ｎｍ乃至６０００ｎｍの範囲内とする。領域Ｒ１及びＲ２の双方に複数の溝が設けられている場合、第２領域Ｒ２に設ける複数の溝の開口部の幅に対する深さの比の平均値は、第１領域Ｒ１に設けた複数の溝の開口部の幅に対する深さの比の平均値と比較してより大きくする。第２領域Ｒ２に設ける複数の溝の開口部の幅に対する深さの比の平均値は、例えば０．８乃至２．０の範囲内とし、典型的には０．８乃至１．２の範囲内とする。この値が過度に大きいと、レリーフ構造形成層１１０の生産性が低下する場合がある。
【００３５】
レリーフ構造形成層１１０は、例えば、微細な凸部を設けた金型を樹脂に押し付けることにより形成することができる。この際、これら凸部の形状は、領域Ｒ２又は領域Ｒ１及びＲ２の双方に設ける凹部の形状に対応した形状とする。
【００３６】
レリーフ構造形成層１１０は、例えば、基材上に熱可塑性樹脂を塗布し、これに上記の凸部が設けられた原版を、熱を印加しながら押し当てる方法により形成する。この場合、上記の熱可塑性樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、セルロース系樹脂、ビニル系樹脂、これらの混合物、又は、これらの共重合物を使用する。
【００３７】
或いは、レリーフ構造形成層１１０は、基材上に熱硬化性樹脂層を塗布し、これに上記の凸部が設けられた原版を押し当てながら熱を印加し、その後、原版を取り除く方法により形成してもよい。この場合、熱硬化性樹脂としては、例えば、ウレタン樹脂、メラミン系樹脂、エポキシ樹脂、フェノール系樹脂、これらの混合物、又は、これらの共重合物を使用する。なお、このウレタン樹脂は、例えば、反応性水酸基を有したアクリルポリオール及びポリエステルポリオール等に、架橋剤としてポリイソシアネートを添加して、これらを架橋させることにより得られる。
【００３８】
或いは、レリーフ構造形成層１１０は、基材上に放射線硬化樹脂を塗布し、これに原版を押し当てながら紫外線等の放射線を照射して上記材料を硬化させ、その後、原版を取り除く方法により形成してもよい。或いは、レリーフ構造形成層１１０は、基材と原版との間に上記組成物を流し込み、放射線を照射して上記材料を硬化させ、その後、原版を取り除く方法により形成してもよい。
【００３９】
放射線硬化樹脂は、典型的には、重合性化合物と開始剤とを含んでいる。
【００４０】
重合性化合物としては、例えば、光ラジカル重合が可能な化合物を使用する。光ラジカル重合が可能な化合物としては、例えば、エチレン性不飽和結合又はエチレン性不飽和基を有したモノマー、オリゴマー又はポリマーを使用する。或いは、光ラジカル重合が可能な化合物として、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールペンタアクリレート及びジペンタエリスリトールヘキサアクリレート等のモノマー、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート及びポリエステルアクリレート等のオリゴマー、又は、ウレタン変性アクリル樹脂及びエポキシ変性アクリル樹脂等のポリマーを使用してもよい。
【００４１】
重合性化合物として光ラジカル重合が可能な化合物を使用する場合、開始剤としては、光ラジカル重合開始剤を使用する。この光ラジカル重合開始剤としては、例えば、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル及びベンゾインエチルエーテル等のベンゾイン系化合物、アントラキノン及びメチルアントラキノン等のアントラキノン系化合物、アセトフェノン、ジエトキシアセトフェノン、ベンゾフェノン、ヒドロキシアセトフェノン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、α−アミノアセトフェノン及び２−メチル−１−（４−メチルチオフェニル）−２−モルホリノプロパン−１−オン等のフェニルケトン系化合物、ベンジルジメチルケタール、チオキサントン、アシルホスフィンオキサイド、又は、ミヒラーズケトンを使用する。
【００４２】
或いは、重合性化合物として、光カチオン重合が可能な化合物を使用してもよい。光カチオン重合が可能な化合物としては、例えば、エポキシ基を備えたモノマー、オリゴマー若しくはポリマー、オキセタン骨格含有化合物、又は、ビニルエーテル類を使用する。
【００４３】
重合性化合物として光カチオン重合が可能な化合物を使用する場合、開始剤としては、光カチオン重合開始剤を使用する。この光カチオン重合開始剤としては、例えば、芳香族ジアゾニウム塩、芳香族ヨードニウム塩、芳香族スルホニウム塩、芳香族スルホニウム塩、芳香族ホスホニウム塩又は混合配位子金属塩を使用する。
【００４４】
或いは、重合性化合物として、光ラジカル重合が可能な化合物と光カチオン重合が可能な化合物との混合物を使用してもよい。この場合、開始剤としては、例えば、光ラジカル重合開始剤と光カチオン重合開始剤との混合物を使用する。或いは、この場合、光ラジカル重合及び光カチオン重合の双方の開始剤として機能し得る重合開始剤を使用してもよい。このような開始剤としては、例えば、芳香族ヨードニウム塩又は芳香族スルホニウム塩を使用する。
【００４５】
なお、放射線硬化樹脂に占める開始剤の割合は、例えば、０．１乃至１５質量％の範囲内とする。
【００４６】
放射線硬化樹脂は、増感色素、染料、顔料、重合禁止剤、レベリング剤、消泡剤、タレ止め剤、付着向上剤、塗面改質剤、可塑剤、含窒素化合物、エポキシ樹脂等の架橋剤、離型剤又はこれらの組み合わせを更に含んでいてもよい。また、放射線硬化樹脂には、その成形性を向上させるべく、非反応性の樹脂を更に含有させてもよい。この非反応性の樹脂としては、例えば、上記の熱可塑性樹脂及び／又は熱硬化性樹脂を使用することができる。
【００４７】
レリーフ構造形成層１１０の形成に用いる上記の原版は、例えば、電子線描画装置又はナノインプリント装置を用いて製造する。こうすると、上述した複数の凹部又は凸部を高い精度で形成することができる。なお、通常は、原版の凹凸構造を転写して反転版を製造し、この反転版の凹凸構造を転写して複製版を製造する。そして、必要に応じ、複製版を原版として用いて反転版を製造し、この反転版の凹凸構造を転写して複製版を更に製造する。実際の製造では、通常、このようにして得られる複製版を使用する。
【００４８】
レリーフ構造形成層１１０は、典型的には、基材と、その上に形成された樹脂層とを含んでいる。この基材としては、典型的には、フィルム基材を使用する。このフィルム基材としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フィルム及びポリプロピレン（ＰＰ）フィルム等のプラスチックフィルムを使用する。或いは、基材として、紙、合成紙、プラスチック複層紙又は樹脂含浸紙を使用してもよい。なお、基材は、省略してもよい。
【００４９】
樹脂層は、例えば、上述した方法により形成される。樹脂層の厚みは、例えば０．１μｍ乃至１０μｍの範囲内とする。この厚みが過度に大きいと、加工時の加圧等による樹脂のはみ出し及び／又は皺の形成が生じ易くなる。この厚みが過度に小さいと、所望の凹構造及び／又は凸構造の形成が困難となる場合がある。また、樹脂層の厚みは、その主面に設けるべき凹部又は凸部の深さ又は高さと等しくするか又はそれより大きくする。この厚みは、例えば、凹部又は凸部の深さ又は高さの１乃至１０倍の範囲内とし、典型的には、その３乃至５倍の範囲内とする。
【００５０】
なお、レリーフ構造形成層１１０の形成は、例えば、特許第４１９４０７３号公報に開示されている「プレス法」、実用新案登録第２５２４０９２号公報に開示されている「キャスティング法」、又は、特開２００７−１１８５６３号公報に開示されている「フォトポリマー法」を用いて行ってもよい。
【００５１】
次に、図４に示すように、レリーフ構造形成層１１０の材料とは屈折率が異なる第１材料を、領域Ｒ１及びＲ２の全体に対して気相堆積させる。これにより、レリーフ構造形成層１１０の領域Ｒ１及びＲ２を含んだ主面上に、反射材料層１２０を形成する。
【００５２】
この第１材料としては、例えば、レリーフ構造形成層１１０の材料との屈折率の差が０．２以上である材料を使用する。この差が小さいと、レリーフ構造形成層１１０と後述する第１層１２０´との界面における反射が生じ難くなる場合がある。
【００５３】
第１材料としては、典型的には、Ａｌ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ及びこれらの合金からなる群より選択される少なくとも１つの金属材料を使用する。
【００５４】
或いは、透明性が比較的高い第１材料として、以下に列挙するセラミック材料又は有機ポリマー材料を使用してもよい。なお、以下に示す化学式又は化合物名の後に記載した括弧内の数値は、各材料の屈折率を意味している。
【００５５】
即ち、セラミック材料としては、例えば、Ｓｂ2Ｏ3（３．０）、Ｆｅ2Ｏ3（２．７）、ＴｉＯ2（２．６）、ＣｄＳ（２．６）、ＣｅＯ2（２．３）、ＺｎＳ（２．３）、ＰｂＣｌ2（２．３）、ＣｄＯ（２．２）、Ｓｂ2Ｏ3（５）、ＷＯ3（５）、ＳｉＯ（５）、Ｓｉ2Ｏ3（２．５）、Ｉｎ2Ｏ3（２．０）、ＰｂＯ（２．６）、Ｔａ2Ｏ3（２．４）、ＺｎＯ（２．１）、ＺｒＯ2（５）、ＭｇＯ（１）、ＳｉＯ2（１．４５）、Ｓｉ2Ｏ2（１０）、ＭｇＦ2（４）、ＣｅＦ3（１）、ＣａＦ2（１．３〜１．４）、ＡｌＦ3（１）、Ａｌ2Ｏ3（１）又はＧａＯ（２）を使用することができる。
有機ポリマー材料としては、例えば、ポリエチレン（１．５１）、ポリプロピレン（１．４９）、ポリテトラフルオロエチレン（１．３５）、ポリメチルメタクリレート（１．４９）又はポリスチレン（１．６０）を使用することができる。
【００５６】
第１材料の気相堆積は、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法又は化学蒸着法（ＣＶＤ法）を用いて行う。
【００５７】
この気相堆積は、レリーフ構造形成層１１０の主面に平行な面内方向について均一な密度で行う。具体的には、この気相堆積は、第１領域Ｒ１の見かけ上の面積に対する第１領域Ｒ１の位置における第１材料の量の比と、第２領域Ｒ２の見かけ上の面積に対する第２領域Ｒ２の位置における第１材料の量の比とが、互いに等しくなるようにして行う。
【００５８】
また、この気相堆積では、典型的には、レリーフ構造形成層１１０の主面が平坦面のみからなると仮定した場合の膜厚（以下、設定膜厚という）を、以下のように定める。即ち、この設定膜厚は、反射材料層１２０が以下の要件を満足するようにして定める。
【００５９】
第１に、反射材料層１２０のうち第１領域Ｒ１に対応した部分が、第１領域Ｒ１の表面形状に対応した表面形状を有するようにする。図４に示す例では、この部分は、第１領域Ｒ１に設けられた複数の溝に対応した表面形状を有した連続膜を形成している。
【００６０】
第２に、反射材料層１２０のうち第２領域Ｒ２に対応した部分が、第２領域Ｒ２の表面形状に対応した表面形状を有するか、又は、第２領域Ｒ２に設けられた複数の凹部又は凸部の配置に対応して部分的に開口しているようにする。図４には、一例として、前者の場合を描いている。即ち、図４に示す例では、この部分は、第２領域Ｒ２に設けられた複数の溝に対応した表面形状を有した連続膜を形成している。
【００６１】
なお、上述したように、第２領域Ｒ２は、第１領域Ｒ１と比較して、見かけ上の面積に対する表面積の比がより大きい。従って、反射材料層１２０が領域Ｒ１及びＲ２の表面形状に対応した表面形状を有するように上記の設定膜厚を定めた場合、反射材料層１２０のうち第２領域Ｒ２に対応した部分は、第１領域Ｒ１に対応した部分と比較して、平均膜厚がより小さくなる。
【００６２】
なお、ここでは、層の「平均膜厚」とは、当該層の一方の面上の各点と当該層の他方の面に下ろした垂線の足との間の距離の平均値を意味することとする。
【００６３】
また、上記の設定膜厚を更に小さな値に定めることにより、第１領域Ｒ１に対応した部分では第１領域Ｒ１の表面形状に対応した表面形状を有しており且つ第２領域Ｒ２に対応した部分では複数の凹部又は凸部の配置に対応して部分的に開口した反射材料層１２０を形成することができる。
【００６４】
反射材料層１２０の設定膜厚は、典型的には、第２領域Ｒ２に設けられた複数の凹部又は凸部の深さ又は高さと比較してより小さくする。また、第１領域Ｒ１に複数の凹部又は凸部が設けられている場合、この設定膜厚は、典型的には、これらの深さ又は高さと比較してより小さくする。
【００６５】
具体的には、反射材料層１２０の設定膜厚は、例えば５ｎｍ乃至５００ｎｍの範囲内とし、典型的には３０ｎｍ乃至３００ｎｍの範囲内とする。この設定膜厚が過度に小さいと、レリーフ構造形成層１１０と後述する第１層１２０´との界面における反射が生じ難くなる場合がある。この設定膜厚が過度に大きいと、反射材料層１２０を上記の要件を満足するように形成することが困難となる場合がある。
【００６６】
反射材料層１２０のうち第１領域Ｒ１に対応した部分の平均膜厚は、例えば５ｎｍ乃至５００ｎｍの範囲内とし、典型的には３０ｎｍ乃至３００ｎｍの範囲内とする。この平均膜厚が過度に小さいと、レリーフ構造形成層１１０と後述する第１層１２０´との界面における反射が生じ難くなる場合がある。この平均膜厚が過度に大きいと、光学素子１０の生産性が低下する場合がある。
【００６７】
次いで、図５に示すように、反射材料層１２０の材料とは異なる第２材料を、反射材料層１２０に対して気相堆積させる。これにより、反射材料層１２０を間に挟んでレリーフ構造形成層１１０と向き合ったマスク層１３０を形成する。
【００６８】
この第２材料としては、典型的には、無機物を使用する。この無機物としては、例えば、ＭｇＦ2、Ｓｎ、Ｃｒ、ＺｎＳ、ＺｎＯ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、ＴｉＯ2、ＭｇＯ、ＳｉＯ2 及び Ａｌ2Ｏ3が挙げられる。特には、第２材料としてＭｇＦ2を使用した場合、基材の曲げや衝撃に対するマスク層１３０及び第２層１３０´の追従性及び耐擦傷性を更に向上させることができる。
【００６９】
或いは、この第２材料として、有機物を使用してもよい。この有機物としては、例えば、重量平均分子量が１５００以下の有機物を使用する。このような有機物としては、例えば、アクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート等の重合性化合物が挙げられる。或いは、このような有機化合物として、これら重合性化合物と開始剤とを混合し、放射線硬化樹脂として気相堆積した後に、放射線照射によって重合させたものを使用してもよい。
【００７０】
或いは、第２材料として、金属アルコキシドを使用してもよい。或いは、第２材料として、金属アルコキシドを気相堆積した後、これを重合させたものを使用してもよい。この際、気相堆積の後、重合させる前に、乾燥処理を行ってもよい。
【００７１】
第２材料の気相堆積は、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法又はＣＶＤ法を用いて行う。
【００７２】
この気相堆積は、レリーフ構造形成層１１０の主面に平行な面内方向について均一な密度で行う。具体的には、この気相堆積は、第１領域Ｒ１の見かけ上の面積に対する第１領域Ｒ１の位置における第２材料の量の比と、第２領域Ｒ２の見かけ上の面積に対する第２領域Ｒ２の位置における第２材料の量の比とが、互いに等しくなるようにして行う。
【００７３】
また、この気相堆積では、マスク層１３０の設定膜厚を、以下のように定める。即ち、この設定膜厚は、マスク層１３０が以下の要件を満足するようにして定める。
【００７４】
第１に、マスク層１３０のうち第１領域Ｒ１に対応した部分が、第１領域Ｒ１の表面形状に対応した表面形状を有するようにする。図５に示す例では、この部分は、第１領域Ｒ１に設けられた複数の溝に対応した表面形状を有した連続膜を形成している。
【００７５】
第２に、マスク層１３０のうち第２領域Ｒ２に対応した部分が、第２領域Ｒ２の表面形状に対応した表面形状を有するか、又は、第２領域Ｒ２に設けられた複数の凹部又は凸部の配置に対応して部分的に開口しているようにする。図５には、一例として、後者の場合を描いている。即ち、図５に示す例では、この部分は、反射材料層１２０の上で、第２領域Ｒ２に設けられた複数の溝の配置に対応して部分的に開口した不連続膜を形成している。
【００７６】
なお、上述したように、第２領域Ｒ２は、第１領域Ｒ１と比較して、見かけ上の面積に対する表面積の比がより大きい。従って、マスク層１３０が領域Ｒ１及びＲ２の表面形状に対応した表面形状を有するように上記の設定膜厚を定めた場合、マスク層１３０のうち第２領域Ｒ２に対応した部分は、第１領域Ｒ１に対応した部分と比較して、平均膜厚がより小さくなる。
【００７７】
また、上記の設定膜厚を更に小さな値に定めることにより、第１領域Ｒ１に対応した部分では第１領域Ｒ１の表面形状に対応した表面形状を有しており且つ第２領域Ｒ２に対応した部分では複数の凹部又は凸部の配置に対応して部分的に開口したマスク層１３０を形成することができる。
【００７８】
マスク層１３０の設定膜厚は、典型的には、第２領域Ｒ２に設けられた複数の凹部又は凸部の深さ又は高さと比較してより小さくする。また、第１領域Ｒ１に複数の凹部又は凸部が設けられている場合、この設定膜厚は、典型的には、これらの深さ又は高さと比較してより小さくする。そして、マスク層１３０の設定膜厚は、典型的には、反射材料層１２０の設定膜厚と比較してより小さくする。
【００７９】
具体的には、マスク層１３０の設定膜厚は、例えば０．３ｎｍ乃至２００ｎｍの範囲内とし、典型的には３ｎｍ乃至８０ｎｍの範囲内とする。この設定膜厚が過度に小さいと、マスク層１３０のうち第１領域Ｒ１に対応した部分の平均膜厚が過度に小さくなり、反射材料層１２０のうち第１領域Ｒ１に対応した部分のマスク層１３０による保護が不十分となる場合がある。この設定膜厚が過度に大きいと、反射材料層１２０のうち第２領域Ｒ２に対応した部分のマスク層１３０による保護が過剰となる場合がある。
【００８０】
マスク層１３０のうち第１領域Ｒ１に対応した部分の平均膜厚は、典型的には、反射材料層１２０のうち第１領域Ｒ１に対応した部分の平均膜厚と比較してより小さくする。
【００８１】
マスク層１３０のうち第１領域Ｒ１に対応した部分の平均膜厚は、例えば０．３ｎｍ乃至２００ｎｍの範囲内とし、典型的には３ｎｍ乃至８０ｎｍの範囲内とする。この平均膜厚が過度に小さいと、反射材料層１２０のうち第１領域Ｒ１に対応した部分のマスク層１３０による保護が不十分となり、後述する第１層１２０´のうち第１領域Ｒ１に対応した部分の平均膜厚が過度に小さくなる場合がある。この設定膜厚が過度に大きいと、反射材料層１２０のうち第２領域Ｒ２に対応した部分のマスク層１３０による保護が過剰となる場合がある。
【００８２】
続いて、マスク層１３０を、反射材料層１２０の材料との反応を生じ得る反応性ガス又は液に曝す。そして、少なくとも第２領域Ｒ２の位置で、反射材料層１２０の材料との上記反応を生じさせる。
【００８３】
ここでは、反応性ガス又は液として、反射材料層１２０の材料を溶解可能なエッチング液を使用する場合について説明する。このエッチング液としては、典型的には、水酸化ナトリウム溶液、炭酸ナトリウム溶液及び水酸化カリウム溶液等のアルカリ性溶液を使用する。或いは、エッチング液として、塩酸、硝酸、硫酸及び酢酸等の酸性溶液を使用してもよい。
【００８４】
図５に示すように、マスク層１３０のうち第１領域Ｒ１に対応した部分は連続膜を形成しているのに対し、第２領域Ｒ２に対応した部分は、部分的に開口した不連続膜を形成している。反射材料層１２０のうちマスク層１３０によって被覆されていない部分は、反射材料層１２０のうちマスク層１３０によって被覆された部分と比較して、反応性ガス又は液と接触し易い。従って、前者は、後者と比較してよりエッチングされ易い。
【００８５】
また、反射材料層１２０のうちマスク層１３０によって被覆されていない部分が除去されると、反射材料層１２０には、マスク層１３０の開口に対応した開口が生じる。エッチングを更に続けると、反射材料層１２０のエッチングは、各開口の位置で面内方向に進行する。その結果、第２領域Ｒ２上では、反射材料層１２０のうちマスク層１３０を支持している部分が、その上のマスク層１３０と共に除去される。
【００８６】
従って、エッチング液の濃度及び温度並びにエッチングの処理時間等を調整することにより、図６に示すように、反射材料層１２０のうち第２領域Ｒ２に対応した部分のみを除去することができる。これにより、領域Ｒ１及びＲ２のうち第１領域Ｒ１のみを被覆した第１層１２０´が得られる。
【００８７】
以上のようにして、図１及び図２に示す光学素子１０を得る。
上述した方法によって得られる光学素子１０には、以下の特徴がある。
【００８８】
第１層１２０´は、反射層であり、典型的には、上述した第１材料からなる。第１層１２０´は、領域Ｒ１及びＲ２のうち、第１領域Ｒ１のみを被覆している。即ち、第１層１２０´は、第１領域Ｒ１に対応した位置にのみ設けられている。また、第２領域Ｒ２の見かけ上の面積に対する第２領域Ｒ２の位置における第１材料の量の比は、ゼロである。
【００８９】
第１層１２０´は、第１領域Ｒ１の表面形状に対応した表面形状を有している。図１及び図２に示す例では、第１層１２０´は、第１領域Ｒ１に設けられた複数の溝に対応した表面形状を有している。第１領域Ｒ１に設けられた複数の溝は、典型的には、白色光で照明したときに回折光を射出する回折格子又はホログラムを第１層１２０´の表面に形成している。この場合、光学素子１０の表示部ＤＰ１は、回折光に対応した色を表示し得る。従って、この場合、より優れた偽造防止効果及び装飾効果を達成することができる。
【００９０】
第１層１２０´の輪郭のレリーフ構造形成層１１０の主面への正射影は、その全体が第１領域Ｒ１の輪郭と重なり合っている。即ち、第１層１２０´は、第１領域Ｒ１の形状に対応してパターニングされている。従って、領域Ｒ１及びＲ２を高い位置精度で形成しておくことにより、優れた位置精度で形成された第１層１２０´を得ることができる。
【００９１】
なお、図３乃至図６を参照しながら説明した方法では、反射材料層１２０のうち第１領域Ｒ１に対応した部分は、マスク層１３０によって被覆されている。それゆえ、上記のエッチング処理を行った場合でも、当該部分の膜厚は、殆ど又は全く減少しない。従って、第１層１２０´のうち第１領域Ｒ１に対応した部分の平均膜厚は、典型的には、反射材料層１２０のうち第１領域Ｒ１に対応した部分の平均膜厚と等しい。即ち、この平均膜厚は、例えば５ｎｍ乃至５００ｎｍの範囲内にあり、典型的には３０ｎｍ乃至３００ｎｍの範囲内にある。
【００９２】
なお、領域Ｒ１及びＲ２の境界と第１層１２０´の輪郭との最短距離の最大値は、例えば２０μｍ未満とし、好ましくは１０μｍ未満とし、より好ましくは３μｍ未満とする。
【００９３】
第２層１３０´は、例えば、気相堆積法により形成される層である。第２層１３０´は、第１層１２０´を被覆している。第２層１３０´は、第１層１２０´を間に挟んで、領域Ｒ１及びＲ２のうち第１領域Ｒ１の全体のみと向き合っている。即ち、第１層１２０´の輪郭のレリーフ構造形成層１１０の主面への正射影は、その全体が第２層１３０´の輪郭の上記主面への正射影と重なり合っている。また、第２領域Ｒ２の見かけ上の面積に対する第２領域Ｒ２の位置における第２材料の量の比は、ゼロである。
【００９４】
第２層１３０´のうち第１領域Ｒ１に対応した部分の平均膜厚は、マスク層１３０のうち第１領域Ｒ１に対応した部分の平均膜厚と等しいか又はより小さい。この平均膜厚は、例えば０．３ｎｍ乃至２００ｎｍの範囲内にあり、典型的には３ｎｍ乃至８０ｎｍの範囲内にある。
【００９５】
第２層１３０´は、例えば、第１層１２０´を保護する役割を担っている。また、第２層１３０´を設けると、第２層１３０´が存在しない場合と比較して、光学素子１０の偽造をより困難とすることができる。
【００９６】
また、第２材料として着色している材料を使用し、光学素子１０を第２層１３０´側から観察した場合、第２層１３０´は、光学素子１０の他の部分の色彩に影響を与えることなしに、光学素子１０のうち第１層１２０´が設けられた部分の色彩を変化させることを可能とする。例えば、第１材料としてＡｌを使用し且つ第２材料としてＳｎ又はＣｒを使用した場合、光学素子１０のうち第１層１２０´が設けられた部分に、黒味を帯びた色彩を付与することができる。或いは、第１材料としてＡｌを使用し且つ第２材料としてＺｎＳを使用した場合、光学素子１０のうち第１層１２０´が設けられた部分に、黄味を帯びた色彩を付与することができる。なお、第１層１２０´の平均膜厚が小さい場合には、光学素子１０をレリーフ構造形成層１１０側から観察した場合であっても、これら効果を達成することができる。
【００９７】
なお、以上においては、領域Ｒ１及びＲ２の双方に規則的に配列した複数の溝が設けられている場合について説明したが、領域Ｒ１及びＲ２の構成はこれには限られない。
【００９８】
例えば、第１領域Ｒ１は、平坦であってもよい。この場合、表示部ＤＰ１は、例えば、鏡面のように見える。なお、この場合、第１領域Ｒ１の見かけ上の面積に対する表面積の比は１に等しい。
【００９９】
或いは、第１領域Ｒ１は、二次元的に配列した複数の凹部又は凸部が設けられていてもよい。この場合、これら凹部又は凸部は、典型的には、先細りしている。例えば、これら凹部又は凸部は、円錐、角錐、円錐台、角錐台、楕円放物面又は回転放物面形状を有している。これら凹部又は凸部の側壁は、滑らかであってもよく、階段状であってもよい。或いは、これら凹部又は凸部は、円柱及び角柱状等の柱状であってもよい。
【０１００】
また、二次元的に配列した凹部又は凸部は、規則的に配列していてもよく、不規則に配列していてもよい。前者の場合、これら凹部又は凸部は、典型的には、白色光で照明したときに回折光を射出する回折格子又はホログラムを第１層１２０´の表面に形成している。
【０１０１】
第１領域Ｒ１に二次元的に配列した凹部又は凸部が設けられている場合、これら凹部又は凸部は、例えば、正方格子状に配列している。或いは、これら凹部又は凸部は、矩形格子状又は三角格子状に配列していてもよい。
【０１０２】
第１領域Ｒ１に二次元的に配列した複数の凹部又は凸部が設けられている場合、これら凹部の開口部の径の平均値又はこれら凸部の底部の径の平均値は、例えば１００ｎｍ乃至３０００ｎｍの範囲内とする。また、これら凹部の深さの平均値又はこれら凸部の高さの平均値は、例えば２０ｎｍ乃至１５００ｎｍの範囲内とする。これら凹部の径に対する深さの比の平均値又はこれら凸部の底部の径に対する高さの比の平均値は、例えば０．５以下とし、典型的には０．０５乃至０．３の範囲内とする。
【０１０３】
また、第２領域Ｒ２は、二次元的に配列した複数の凹部又は凸部が設けられていてもよい。これら複数の凹部又は凸部としては、例えば、凹部の径に対する深さの比の平均値又は凸部の底部の径に対する高さの比の平均値がより大きいことを除いては、先に第１領域Ｒ１の複数の凹部又は凸部について説明したのと同様の構成を採用することができる。
【０１０４】
第２領域Ｒ２に二次元的に配列した複数の凹部又は凸部が設けられている場合、これら凹部の開口部の径の平均値又はこれら凸部の底部の径の平均値は、例えば１００ｎｍ乃至３０００ｎｍの範囲内とする。また、これら凹部の深さの平均値又はこれら凸部の高さの平均値は、例えば８０ｎｍ乃至６０００ｎｍの範囲内とする。これら凹部の径に対する深さの比の平均値又はこれら凸部の底部の径に対する高さの比の平均値は、例えば０．８乃至２．０の範囲内とし、典型的には０．８乃至１．５の範囲内とする。
【０１０５】
なお、領域Ｒ１及びＲ２に設ける複数の凹部又は凸部は、レリーフホログラム、回折格子、サブ波長格子、マイクロレンズ、偏光素子、集光素子、散乱素子、拡散素子又はこれらの組み合わせを形成していてもよい。
【０１０６】
また、上では、反射材料層１２０が領域Ｒ１及びＲ２の表面形状に対応した表面形状を有しており、マスク層１３０のうち第１領域Ｒ１に対応した部分がこの第１領域Ｒ１の表面形状に対応した表面形状を有しており、マスク層１３０のうち第２領域Ｒ２に対応した部分が第２領域Ｒ２に設けられた複数の凹部又は凸部の配置に対応して部分的に開口している構成について説明したが、これら層の構成はこれには限られない。
【０１０７】
例えば、反射材料層１２０とマスク層１３０との双方が領域Ｒ１及びＲ２の表面形状に対応した表面形状を有した構成を採用してもよい。この場合、先に述べたように、反射材料層１２０及びマスク層１３０のうち第２領域Ｒ２に対応した部分は、それぞれ、これら層のうち第１領域Ｒ１に対応した部分と比較して、平均膜厚がより小さい。
【０１０８】
一般に、マスク層１３０のうち平均膜厚がより小さい部分は、平均膜厚がより大きい部分と比較して、反応性ガス又は液を透過させ易い。また、反応性ガス又は液と第２材料とが反応し、この反応の生成物がマスク層１３０から直ちに除去される場合には、第２領域Ｒ２上でのみマスク層１３０を開口させることができる。
【０１０９】
従って、この場合においても、エッチング液の濃度及び温度並びにエッチングの処理時間等を調整することにより、図１及び図２に示す光学素子１０を製造することが可能である。
【０１１０】
或いは、反射材料層１２０とマスク層１３０との双方が、第１領域Ｒ１に対応した部分では第１領域Ｒ１の表面形状に対応した表面形状を有しており、第２領域Ｒ２に対応した部分では第２領域Ｒ２に設けられた複数の凹部又は凸部の配置に対応して部分的に開口している構成を採用してもよい。この場合においても、エッチング液の濃度及び温度並びにエッチングの処理時間等を調整することにより、図１及び図２に示す光学素子１０を製造することが可能となる。
【０１１１】
また、上では、反射材料層１２０及びマスク層１３０のうち第２領域Ｒ２に対応した部分を完全に除去する場合について説明したが、これら部分の一部が残存するようにしてもよい。例えば、エッチング処理に供する時間をより短くすることにより、第２領域Ｒ２の見かけ上の面積に対する第２領域Ｒ２の位置における第１材料の量の比が、ゼロより大きく且つ第１領域Ｒ１の見かけ上の面積に対する第１領域Ｒ１の位置における第１材料の量の比と比較してより小さくなるようにしてもよい。或いは、同様にして、第２領域Ｒ２の見かけ上の面積に対する第２領域Ｒ２の位置における第２材料の量の比が、ゼロより大きく且つ第１領域Ｒ１の見かけ上の面積に対する第１領域Ｒ１の位置における第２材料の量の比と比較してより小さくなるようにしてもよい。
【０１１２】
更には、上では、反射材料層１２０及び第１層１２０´が単層構造を有している場合について説明したが、これら層は、多層構造を有していてもよい。これにより、例えば、光学素子１０において、第１層１２０´が多層干渉膜を形成するようにしてもよい。
【０１１３】
この場合、第１層１２０´は、例えば、レリーフ構造形成層１１０側から、ミラー層とスペーサ層とハーフミラー層とがこの順に積層した多層膜を含んでいる。
【０１１４】
ミラー層は、金属層であり、典型的には、金属の単体又は合金を含んでいる。ミラー層が含んでいる金属としては、例えば、アルミニウム、金、銅及び銀が挙げられる。この金属としては、アルミニウムが特に好ましい。ミラー層の厚みは、例えば３００ｎｍ以下とし、典型的には２０乃至２００ｎｍの範囲内とする。
【０１１５】
スペーサ層は、典型的には、誘電材料を含んでいる。この誘電材料の屈折率は、１．６５以下であることが好ましい。また、この誘電材料は、透明であることが好ましい。このような誘電材料としては、例えば、ＳｉＯ２及びＭｇＦ２が挙げられる。スペーサ層の厚みは、例えば、５乃至５００ｎｍの範囲内とする。
【０１１６】
ハーフミラー層は、光透過性のある反射層であり、典型的には、金属の単体、合金、金属酸化物又は金属硫化物を含んでいる。ハーフミラー層が含んでいる金属又は合金としては、例えば、アルミニウム、ニッケル、イノセル（登録商標）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、硫化モリブデン（ＭｏＳ２）、及び、酸化鉄（ＩＩＩ）（Ｆｅ２Ｏ３）が挙げられる。ハーフミラー層の厚みは、例えば、５乃至８０ｎｍの範囲内とする。この厚みは、透明性の高い高屈折率材料である、酸化チタンなどの金属酸化物や硫化亜鉛などの金属硫化塩を使用する場合には、３０乃至８０ｎｍの範囲内とすることが好ましい。また、この厚みは、反射率及び光遮蔽性が高いアルミニウムなどの金属を使用する場合には、５乃至４５ｎｍの範囲内とすることが好ましい。
【０１１７】
また、上では、マスク層１３０及び第２層１３０´が単層構造を有している場合について説明したが、これら層は、多層構造を有していてもよい。これにより、例えば、光学素子１０において、第２層１３０´が多層干渉膜を形成するようにしてもよい。
【０１１８】
或いは、第１層１２０´と第２層１３０´との積層構造が多層干渉膜を形成するようにしてもよい。
【０１１９】
これら場合、図３乃至図６を参照しながら説明した方法を利用すると、多層干渉膜を安定に且つ高い位置精度で形成することが可能となる。
【０１２０】
図３乃至図６を参照しながら説明した方法において、第１層１２０´及び第２層１３０´を形成した後、図４及び図６を参照しながら説明した工程を繰り返してもよい。こうすると、第１領域Ｒ１上に、第１層１２０´と第２層１３０´とが交互に積層した構造を得ることができる。こうすると、例えば、第１領域Ｒ１上に、多層干渉膜を形成することが可能となる。この場合にも、多層干渉膜を安定に且つ高い位置精度で形成することが可能となる
また、上では、反応性ガス又は液としてエッチング液を使用する場合について説明したが、反応性ガス又は液はこれには限られない。例えば、反応性ガス又は液として、反射材料層１２０の材料を気化させ得るエッチングガスを使用してもよい。
【０１２１】
或いは、反応性ガス又は液として、第１材料との反応により、反射材料層１２０の一部を第１材料とは異なる材料からなる層に変化させ得るガス又は液を使用してもよい。この場合、例えば、反射材料層１２０のうち第２領域Ｒ２に対応した部分を除去する代わりに、当該部分を第１材料とは異なる材料からなる層に変化させることが可能となる。
【０１２２】
このような反応性ガス又は液としては、例えば、第１材料を酸化させ得る酸化剤を使用することができる。この酸化剤としては、例えば、酸素、オゾン、若しくはハロゲン、又は、二酸化塩素、次亜ハロゲン酸、亜ハロゲン酸、次ハロゲン酸、過ハロゲン酸、及びその塩などのハロゲン化物、過酸化水素、過硫酸塩類、ペルオキソ炭酸塩類、ペルオキソ硫酸塩類、及びペルオキソリン酸塩類などの無機過酸化物、過酸化ベンゾイル、ｔ−ブチルヒドロペルオキシド、クメンヒドロペルオキシド、ジイソプロピルベンゼンヒドロペルオキシド、過蟻酸、過酢酸、及び過安息香酸などの有機過酸化物、セリウム塩、Ｍｎ（ＩＩＩ）、Ｍｎ（ＩＶ）及びＭｎ（ＶＩ）塩、銀塩、銅塩、クロム塩、コバルト塩、重クロム酸塩、クロム酸塩、過マンガン酸塩、過フタル酸マグネシウム、塩化第二鉄、及び塩化第二銅などの金属又は金属化合物、又は、硝酸、硝酸塩、臭素酸塩、過ヨウ素酸塩、及びヨウ素酸塩などの無機酸若しくは無機酸塩を使用する。
【０１２３】
例えば、反射材料層１２０´の材料としてＣｕを使用した場合、反射材料層１２０´のうち少なくとも第２領域Ｒ２に対応した部分を酸化剤と反応させることにより、当該部分をＣｕ酸化物からなる層に変化させることができる。或いは、反射材料層１２０´の材料としてＡｌを使用した場合、反射材料層１２０´のうち少なくとも第２領域Ｒ２に対応した部分を酸化剤と反応させることにより、当該部分をベーマイト等のＡｌ酸化物からなる層に変化させることができる。
【０１２４】
或いは、上記の反応性ガス又は液として、反射材料層１２０´の材料を還元させ得る還元剤を使用してもよい。この還元剤としては、例えば、硫化水素、二酸化硫黄、フッ化水素、アルコール、カルボン酸、水素ガス、水素プラズマ、遠隔水素プラズマ、ジエチルシラン、エチルシラン、ジメチルシラン、フェニルシラン、シラン、ジシラン、アミノシラン）、ボラン、ジボラン、アラン、ゲルマン、ヒドラジン、アンモニア、ヒドラジン、メチルヒドラジン、１，１−ジメチルヒドラジン、１，２−ジメチルヒドラジン、ｔ−ブチルヒドラジン、ベンジルヒドラジン、２−ヒドラジノエタノール、１−ｎ−ブチルー１−フェニルヒドラジン、フェニルヒドラジン、１−ナフチルヒドラジン、４−クロロフェニルヒドラジン、１，１−ジフェニルヒドラジン、ｐ−ヒドラジノベンゼンスルホン酸、１，２−ジフェニルヒドラジン、アセチルヒドラジン又はベンゾイルヒドラジンを使用する。
【０１２５】
なお、図３乃至図６を参照しながら説明した方法において、エッチング処理等によって第１層１２０´を形成した後、第２層１３０´を除去してもよい。この第２層１３０´の除去は、例えば、第１材料と第２材料とのイオン化傾向の差異に基づいた第１材料のイオン化が懸念される場合に有効である。
【０１２６】
図７は、一変形例に係る光学素子を概略的に示す平面図である。図８は、図７に示す光学素子のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った断面図である。図７及び図８に示す光学素子１０は、レリーフ構造形成層１１０の主面が含んだ領域Ｒ１及びＲ２の構成を異ならしめることを除いては、図３乃至図６を参照しながら説明したのと同様の方法により製造することができる。
【０１２７】
図７及び図８に示す光学素子１０では、第１領域Ｒ１は、「ＴＰ」なるマイクロ文字に対応した輪郭を有している。
【０１２８】
第１領域Ｒ１は、平坦面からなる平坦領域ＦＲと、複数の凹部又は凸部を備えた凹凸領域ＵＲとを備えている。平坦領域ＦＲは、凹凸領域ＵＲを縁取っている。図７では、光学素子１０のうち平坦領域ＦＲに対応した部分を表示部ＤＰＦとし、光学素子１０のうち凹凸領域ＵＲに対応した部分を表示部ＤＰＵとしている。
【０１２９】
表示部ＤＰＵを縁取っている表示部ＤＰＦの幅は、例えば１０μｍ乃至２０００μｍの範囲内にあり、典型的には５０μｍ乃至１０００μｍの範囲内にある。このような表示部ＤＰＦを形成するためには、第１層１２０´を極めて高い位置精度で形成する必要がある。従って、このような光学素子１０を従来のパターニング方法を用いて製造することは、不可能であるか又は極めて困難である。
【０１３０】
他方、先に図３乃至図６を参照しながら説明した方法を用いると、上述したように、第１層１２０´を高い位置精度で形成することができる。従って、このような方法を用いると、上記のマイクロ文字のような微細な像であっても、優れた解像度で表示させることが可能となる。
【０１３１】
図９は、他の変形例に係る光学素子を概略的に示す平面図である。図１０は、図９に示す光学素子のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。図９では、光学素子１０のうち後述する第１サブ領域ＳＲ１に対応した部分を表示部ＤＳＰ１とし、第２サブ領域ＳＲ２に対応した部分を表示部ＤＳＰ２としている。
【０１３２】
図９及び図１０に示す光学素子１０は、以下の点を除いては、図１及び図２に示す光学素子１０と同様の構成を有している。
【０１３３】
即ち、図９及び図１０に示す光学素子１０では、第１領域Ｒ１は、第１サブ領域ＳＲ１と第２サブ領域ＳＲ２とを含んでいる。第１サブ領域ＳＲ１は、第２領域Ｒ２と隣接し、領域Ｒ１及びＲ２間の境界に沿って延びている。第２サブ領域ＳＲ２は、第１サブ領域ＳＲ１を間に挟んで第２領域Ｒ２と隣接している。第２サブ領域ＳＲ２の輪郭は、典型的には、第１領域Ｒ１の輪郭に沿った形状を有している。
【０１３４】
第１層１２０´は、第２サブ領域ＳＲ２に対応した位置にのみ設けられている。即ち、領域Ｒ１及びＲ２のうち第２サブ領域ＳＲ２のみが第１層１２０´によって被覆されている。そして、第１層１２０´のうち第２サブ領域ＳＲ２に対応した部分は、第２サブ領域ＳＲ２の表面形状に対応した表面形状を有している。
【０１３５】
第１層１２０´のうち第２サブ領域ＳＲ２に対応した部分の平均膜厚は、例えば５ｎｍ乃至５００ｎｍの範囲内にあり、典型的には５ｎｍ乃至３００ｎｍの範囲内にある。この平均膜厚が過度に小さいと、レリーフ構造形成層１１０と第１層１２０´との界面における反射が生じ難くなる場合がある。この平均膜厚が過度に大きいと、光学素子１０の生産性が低下する場合がある。
【０１３６】
第２層１３０´は、典型的には、第１領域Ｒ１の全体と向き合っている。即ち、典型的には、第２層１３０´は、第１層１２０´を被覆した第１部分Ｐ１と、第１部分Ｐ１からその外側に突き出た第２部分Ｐ２とを含んでいる。そして、第１層１２０´の輪郭のレリーフ構造形成層１１０の主面への第１正射影は、典型的には、気相堆積層の輪郭の上記主面への第２正射影に沿った形状を有し且つ第２正射影に取り囲まれている。
【０１３７】
従って、例えば、第２材料が着色している場合、光学素子１０のうち第１サブ領域ＳＲ１に対応した部分ＤＳＲ１と、第２サブ領域ＳＲ２に対応した部分ＤＳＲ２とで、異なる色彩を表示させることができる。この色彩の差異は、例えば、光学素子１０を顕微鏡を用いて観察することにより確認できる。或いは、第１サブ領域ＳＲ１が占める面積が大きい場合には、この色彩の差異を、肉眼で観察することができる。このように、図９及び図１０を参照しながら説明した光学素子１０は、特殊な光学効果を発揮し得る。
【０１３８】
なお、第２層１３０´のうち第２サブ領域ＳＲ２に対応した部分の平均膜厚は、例えば０．３ｎｍ乃至２００ｎｍの範囲内にあり、典型的には３ｎｍ乃至８０ｎｍの範囲内にある。
【０１３９】
図９及び図１０に示す光学素子１０は、例えば、以下のようにして製造する。即ち、図３及び図５を参照しながら説明した工程の後、エッチング液の濃度及び温度並びにエッチング処理の時間等を調整することにより、反射材料層１２０のうち第１領域Ｒ１に対応した部分において、サイドエッチングを生じさせる。これにより、反射材料層１２０及びマスク層１３０のうち第２領域Ｒ２に対応した部分と共に、反射材料層１２０のうち第１サブ領域ＳＲ１に対応した部分を除去する。このようにして、図９及び図１０に示す光学素子１０を得る。
【０１４０】
上記のサイドエッチングは、反射材料層１２０のうち第１領域Ｒ１に対応した部分の輪郭から、その内側に向けて、ほぼ均一な速さで生じる。それゆえ、このサイドエッチングにより除去される部分の幅、即ち、第１サブ領域ＳＲ１の輪郭と第１領域Ｒ１の輪郭との間の距離のバラつきは、比較的小さい。それゆえ、典型的には、第２サブ領域ＳＲ２の輪郭は、典型的には、第１領域Ｒ１の輪郭に沿った形状を有している。従って、このような方法を採用した場合であっても、第１層１２０´を高い位置精度で形成することができる。
【０１４１】
また、反射材料層１２０のうち第１領域Ｒ１に対応した部分は、マスク層１３０により被覆されているため、側面からのサイドエッチングが生じる条件下においても、その主面からのエッチングは殆ど又は全く生じない。従って、このような方法を採用した場合であっても、第１層１２０´を安定に形成することができる。
【０１４２】
なお、上では、第１層１２０´の輪郭のレリーフ構造形成層１１０の主面への第１正射影が気相堆積層の輪郭の上記主面への第２正射影に沿った形状を有し且つ第２正射影に取り囲まれている構成について説明したが、第１層１２０´及び第２層１３０´の構成はこれには限られない。例えば、エッチング後の構造を第１領域Ｒ１を横切るように切断した場合、第１正射影の一部は第２正射影の一部と重なり合い、第１正射影の残りの部分は第２正射影の残りの部分に沿った形状を有し且つ第２正射影に取り囲まれる。
【０１４３】
図１１は、本発明の他の態様に係る光学素子の一例を概略的に示す平面図である。図１２は、図１１に示す光学素子のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿った断面図である。図１３乃至図１７は、図１１及び図１２に示す光学素子の製造方法を概略的に示す断面図である。なお、図１１では、光学素子１０のうち後述する第３領域Ｒ３に対応した部分を、表示部ＤＰ３としている。
【０１４４】
以下、図１３乃至図１７を参照しながら、図１１及び図１２に示す光学素子１０の製造方法について説明する。
【０１４５】
まず、図１３に示すように、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２と第３領域Ｒ３とを含んだ主面を有したレリーフ構造形成層１１０を準備する。このレリーフ構造形成層１１０は、第３領域Ｒ３を更に含んでいることを除いては、図３を参照しながら説明したレリーフ構造形成層と同様の構成を有している。
【０１４６】
第３領域Ｒ３は、複数の凹部又は凸部が設けられている。そして、第３領域Ｒ３は、第１領域Ｒ１と比較して、見かけ上の面積に対する表面積の比がより大きい。この第３領域Ｒ３は、典型的には、第２領域Ｒ２と同様の構成を有している。
【０１４７】
次に、図１４に示すように、第１材料を領域Ｒ１乃至Ｒ３の全体に対して気相堆積させる。これにより、反射材料層１２０を形成する。この反射材料層１２０の形成は、図４を参照しながら説明したのと同様にして行う。図１４に示す例では、反射材料層１２０のうち第１領域Ｒ１に対応した部分は、第１領域Ｒ１に設けられた複数の溝に対応した表面形状を有した連続膜を形成している。また、反射材料層１２０のうち領域Ｒ２及びＲ３に対応した部分は、これら領域Ｒ２及びＲ３に設けられた複数の溝に対応した表面形状を有した連続膜を形成している。
【０１４８】
次いで、図１５に示すように、第２材料を反射材料層１２０に対して気相堆積させる。これにより、マスク層１３０を形成する。このマスク層１３０の形成は、図５を参照しながら説明したのと同様にして行う。
【０１４９】
図１５に示す例では、マスク層１３０のうち第１領域Ｒ１に対応した部分は、第１領域Ｒ１に設けられた複数の溝に対応した表面形状を有した連続膜を形成している。また、マスク層１３０のうち領域Ｒ２及びＲ３に対応した部分は、反射材料層１２０の上で、これら領域Ｒ２及びＲ３に設けられた複数の溝の配置に対応して部分的に開口した不連続膜を形成している。
【０１５０】
続いて、図１６に示すように、領域Ｒ２及びＲ３のうち第３領域Ｒ３のみと向き合った被覆層１４０を形成する。被覆層１４０は、第１領域Ｒ１の少なくとも一部と更に向き合っていてもよい。図１６には、被覆層１４０が、第３領域Ｒ３の全体及び第１領域Ｒ１の一部と向き合っている場合を描いている。
【０１５１】
この被覆層１４０の形成は、公知のパターン形成方法を用いて行うことができる。このパターン形成方法としては、例えば、フレキソ印刷法、グラビア印刷法、インクジェット印刷法、オフセット印刷法又はセキュリティー凹版印刷法を使用する。この被覆層１４０の材料としては、例えば、上述した熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂又は放射線硬化樹脂を使用する。或いは、被覆層１４０の材料として、ポリカーボネート、ポリアミド及びポリイミド等の耐熱樹脂、これらの混合物又はこれらの共重合物を使用してもよい。なお、上記材料を印刷可能な塗料とすべく、水及び有機溶剤等の溶媒によって樹脂を溶解した後に、必要に応じて、染料、顔料、レベリング剤、消泡剤、タレ止め剤、付着向上剤、塗面改質剤、可塑剤、含窒素化合物、エポキシ樹脂等の架橋剤、又はこれらの組み合わせを添加してもよい。
【０１５２】
その後、マスク層１３０及び被覆層１４０を、反射材料層１２０の材料との反応を生じ得る反応性ガス又は液に曝す。そして、少なくとも第２領域Ｒ２の位置で、反射材料層１２０の材料との反応を生じさせる。ここでは、反応性ガス又は液の一例として、反射材料層１２０の材料を溶解可能なエッチング液を使用する場合について説明する。
【０１５３】
図１６に示すように、マスク層１３０のうち第１領域Ｒ１に対応した部分は連続膜を形成しているのに対し、第２領域Ｒ２に対応した部分は、部分的に開口した不連続膜を形成している。これに起因して、反射材料層１２０のうち第２領域Ｒ２に対応した部分は、第１領域Ｒ１に対応した部分と比較してよりエッチングされ易い。
【０１５４】
また、図１６に示すように、マスク層１３０のうち第３領域Ｒ３に対応した部分の上には、被覆層１４０が形成されている。他方、マスク層１３０のうち第２領域Ｒ２に対応した部分の上には、被覆層１４０が形成されていない。これに起因して、反射材料層１２０のうち第２領域Ｒ２に対応した部分は、第３領域Ｒ３に対応した部分と比較してよりエッチングされ易い。
【０１５５】
従って、エッチング液の濃度及び温度並びにエッチングの処理時間等を調整することにより、図１７に示すように、反射材料層１２０のうち第２領域Ｒ２に対応した部分のみを除去することができる。なお、この際、反射材料層１２０のうち第２領域Ｒ２に対応する部分の除去に伴って、マスク層１３０のうち第２領域Ｒ２に対応した部分も除去される。
【０１５６】
以上のようにして、図１１及び図１２に示す光学素子１０を得る。
【０１５７】
この光学素子１０は、レリーフ構造形成層１１０と第１層１２０´と第２層１３０´と被覆層１４０とを含んでいる。この光学素子１０では、第１領域Ｒ１以外の領域、即ち第３領域Ｒ３上にも、第１層１２０´が存在する。それゆえ、例えば、第３領域Ｒ３に、ホログラム、回折格子、サブ波長格子、ゼロ次回折フィルタ及び偏光分離フィルタ等に対応した光学効果を発揮し得る複数の凹部又は凸部を設けることにより、更に特殊な視覚効果を有した光学素子１０を得ることができる。
【０１５８】
光学素子１０は、保護膜を更に備えていてもよい。光学素子１０は、その表面に、反射防止処理を施されていてもよい。また、光学素子１０を製造する際に、光学素子１０を構成する層の少なくとも１つの表面に、コロナ処理、フレーム処理又はプラズマ処理を施してもよい。
【０１５９】
なお、以上において説明した種々の態様及び変形例は、それらの２以上を組み合わせて適用されてもよい。
【０１６０】
また、以上において説明した技術は、反射層を部分的に設けるための公知のプロセスと組み合わせて使用してもよい。この公知のプロセスとしては、例えば、レーザーを用いて反射層をパターン状に除去するレーザー法を使用する。或いは、このプロセスとして、反射層上にマスクをパターン状に設けた後、反射層のうちマスクに被覆されていない部分を除去する方法を使用してもよい。或いは、このプロセスとして、層又は基材の主面上にマスクをパターン状に設け、上記主面の全体に亘って反射層を形成し、その後、反射層のうちマスク上に位置した部分をマスクと共に除去する方法を使用してもよい。なお、これらマスクの形成は、例えば、印刷法又はフォトレジスト法により行う。
【０１６１】
光学素子１０は、粘着ラベルの一部として使用してもよい。この粘着ラベルは、光学素子１０と、光学素子１０の背面上に設けられた粘着層とを備えている。
【０１６２】
或いは、光学素子１０は、転写箔の一部として使用してもよい。この転写箔は、光学素子１０と、光学素子１０を剥離可能に支持した支持体層とを備えている。
【０１６３】
光学素子１０は、物品に支持させて使用してもよい。例えば、光学素子１０は、プラスチック製のカード等に支持させてもよい。或いは、光学素子１０は、紙に漉き込んで使用してもよい。光学素子１０は、燐片状に破砕して、顔料の一成分として使用してもよい。
【０１６４】
光学素子１０は、偽造防止以外の目的で使用してもよい。例えば、光学素子１０は、玩具、学習教材又は装飾品としても使用することができる。
【実施例】
【０１６５】
＜マスク層の有無とエッチングの速さとの関係＞
まず、マスク層１３０の有無と、反射材料層１２０のうち領域Ｒ１及びＲ２に対応した部分のエッチングの速さの差異との関係を調べた。
【０１６６】
（積層体ＬＢ１の製造）
以下のようにして、レリーフ構造形成層１１０と反射材料層１２０とマスク層１３０との積層体を製造した。
【０１６７】
まず、紫外線硬化型樹脂の材料として、５０．０質量部のウレタン（メタ）アクリレートと、３０．０質量部のメチルエチルケトンと、２０．０質量部の酢酸エチルと、１．５質量部の光開始剤とを含んだ組成物を準備した。ウレタン（メタ）アクリレートとしては、多官能性であり且つ分子量が６０００であるものを使用した。光開始剤としては、チバスペシャリティー製「イルガキュア１８４」を使用した。
【０１６８】
次に、厚みが２３μｍである透明ＰＥＴフィルム上に、上記の組成物を、乾燥膜厚が１μｍとなるように、グラビア印刷法によって塗布した。
【０１６９】
次いで、複数の凸部が設けられた原版を版胴の円筒面に支持させ、この原版を先の塗膜に押し当てながら、ＰＥＴフィルム側から紫外線を照射した。これにより、上記の紫外線硬化樹脂を硬化させた。この際、プレス圧力は２ｋｇｆ／ｃｍ2とし、プレス温度は８０℃とし、プレススピードは１０ｍ／分とした。また、紫外線の照射は、高温水銀灯を用いて、３００ｍＪ／ｃｍ2の強度で行った。
【０１７０】
以上のようにして、領域Ｒ１及びＲ２を含んだ主面を有したレリーフ構造形成層１１０を得た。
【０１７１】
このレリーフ構造形成層１１０の第１領域Ｒ１には、その全体に、規則的に配列した複数の溝を形成した。これら溝の断面形状は、Ｖ字形状とした。また、これら溝のピッチは１０００ｎｍとした。そして、これら溝の開口部の幅は１０００ｎｍとし、深さは１００ｎｍとした。即ち、第１領域Ｒ１には、溝の開口部の幅に対する深さの比が１００ｎｍ／１０００ｎｍ＝０．１である複数の溝を形成した。
【０１７２】
また、このレリーフ構造形成層１１０の第２領域Ｒ２には、その全体に、正方格子状に配列した複数の凹部を形成した。これら凹部の形状は、角錐状とした。また、これら凹部の最小中心間距離は、３３３ｎｍとした。そして、これら凹部の開口部の幅は３３３ｎｍとし、深さは３３３ｎｍとした。即ち、第２領域Ｒ２には、溝の開口部の幅に対する深さの比が３３３ｎｍ／３３３ｎｍ＝１．０である複数の凹部を形成した。
【０１７３】
続いて、レリーフ構造形成層１１０の上記主面上に、第１材料として、Ａｌを真空蒸着させた。このようにして、反射材料層１２０を形成した。なお、この際、反射材料層１２０の設定膜厚は、５０ｎｍとした。
【０１７４】
その後、反射材料層１２０のレリーフ構造形成層１１０とは反対側の主面上に、第２材料として、ＭｇＦ2を真空蒸着させた。このようにして、マスク層１３０を形成した。なお、この際、ＭｇＦ2 の設定膜厚は、２０ｎｍとした。
【０１７５】
以上のようにして、レリーフ構造形成層１１０と反射材料層１２０とマスク層１３０との積層体を得た。以下、このようにして製造された積層体を「積層体ＬＢ１」と呼ぶ。
【０１７６】
（積層体ＬＢ２の製造；比較例）
マスク層１３０の形成を省略したことを除いては、積層体ＬＢ１と同様にして、レリーフ構造形成層１１０と反射材料層１２０との積層体を製造した。以下、この積層体を「積層体ＬＢ２」と呼ぶ。
【０１７７】
（評価）
積層体ＬＢ１及びＬＢ２を、水酸化ナトリウム水溶液を用いたエッチング処理に供した。この際、水酸化ナトリウム水溶液の温度を順次変化させて、各々の場合について、以下の評価を行った。即ち、上記の積層体のうち第１領域Ｒ１に対応した部分の透過率が２０％となるまでの時間Ｔ１と、第２領域Ｒ２に対応した部分の透過率が８０％となるまでの時間Ｔ２とを測定した。その結果を、図１８に示す。なお、水酸化ナトリウム水溶液の濃度は０．１ｍｏｌ／Ｌとし、その液温は、高い方から順に、６０℃、５０℃、４０℃、３０℃及び２５℃とした。
【０１７８】
図１８は、マスク層の有無とエッチングの速さとの関係の一例を示すグラフである。図１８には、積層体ＬＢ１及びＬＢ２の各々についての時間Ｔ１及びＴ２の測定結果と、式Ｔ１＝Ｔ２で表される直線とを描いている。なお、各曲線上のデータは、原点から離れる方向へ向けて水酸化ナトリウム水溶液の温度が減少するように並んでいる。
【０１７９】
この測定において、Ｔ１の値が大きいほど、反射材料層１２０のうち第１領域ＲＧ１に対応した部分のエッチングの速さが小さい。また、Ｔ２の値が小さいほど、反射材料層１２０のうち第２領域ＲＧ２に対応した部分のエッチングの速さが大きい。従って、比Ｔ１／Ｔ２の値が大きいほど、エッチングの選択性が高い。
【０１８０】
図１８から分かるように、積層体ＬＢ２は、水酸化ナトリウム水溶液の温度が高い領域において、比Ｔ１／Ｔ２がほぼ１に等しかった。即ち、この領域では、エッチングの選択性が低かった。そして、水酸化ナトリウム水溶液の温度が低い領域では、その温度を低くするにつれて、比Ｔ１／Ｔ２が次第に増大していた。即ち、この領域では、水酸化ナトリウム水溶液の温度を低くすることにより、エッチングの選択性を向上させることができた。それゆえ、積層体ＬＢ２を用いた場合、光学素子を高い安定性で製造するためには、水酸化ナトリウム水溶液の温度を低くする必要がある。しかしながら、この場合、エッチング処理に要する時間が許容できないほど大きくなる。従って、この場合、光学素子の製造の生産性と安定性とを両立することは不可能であるか又は極めて困難であることが分かった。
【０１８１】
他方、積層体ＬＢ１は、水酸化ナトリウム水溶液の温度の高低に拘らず、比Ｔ１／Ｔ２の値が大きかった。即ち、積層体ＬＢ１は、水酸化ナトリウム水溶液の温度の高低に拘らず、エッチング選択性が高かった。従って、積層体ＬＢ１を用いた場合、光学素子を、短いエッチング処理時間で、安定に製造可能であることが分かった。即ち、この場合、光学素子の製造における生産性と安定性とを両立可能であることが分かった。
【０１８２】
＜反射材料層の除去の選択性及び反射層の位置精度の評価＞
まず、以下のようにして、光学素子ＯＤ１乃至ＯＤ９を製造した。
【０１８３】
（例１：光学素子ＯＤ１の製造）
先に述べた積層体ＬＢ１を、エッチング処理に供した。具体的には、この積層体ＬＢ１を、濃度が０．１ｍｏｌ／Ｌで、液温が６０℃の水酸化ナトリウム水溶液に７秒間に亘って曝した。これにより、反射材料層１２０及びマスク層１３０のうち第２領域Ｒ２に対応した部分を除去した。
【０１８４】
以上のようにして、光学素子１０を製造した。以下、この光学素子１０を「光学素子ＯＤ１」と呼ぶ。この光学素子ＯＤ１は、レリーフ構造形成層１１０と、領域Ｒ１及びＲ２のうち第１領域Ｒ１の全体のみを被覆した第１層１２０´と、第１層１２０´の全体を被覆した第２層１３０´とからなる積層構造を有していた。
【０１８５】
また、この光学素子ＯＤ１では、第１層１２０´の平均膜厚は５０ｎｍであった。そして、第２層１３０´の平均膜厚は２０ｎｍであった。
【０１８６】
（例２：光学素子ＯＤ２の製造）
第２領域Ｒ２に設ける複数の凹部の最小中心間距離を２００ｎｍとし、これら凹部の開口部の幅を２００ｎｍとし、深さを１６０ｎｍとしたことを除いては、光学素子ＯＤ１と同様にして、光学素子を製造した。以下、この光学素子を「光学素子ＯＤ２」と呼ぶ。
【０１８７】
この光学素子ＯＤ２では、第１領域Ｒ１に設けられた溝の開口部の幅に対する深さの比は、１００ｎｍ／１０００ｎｍ＝０．１であった。また、第２領域Ｒ２に設けられた複数の凹部の開口部の幅に対する深さの比は、１６０ｎｍ／２００ｎｍ＝０．８であった。
【０１８８】
また、この光学素子ＯＤ２では、第１層１２０´の平均膜厚は５０ｎｍであった。そして、第２層１３０´の平均膜厚は２０ｎｍであった。
【０１８９】
（例３：光学素子ＯＤ３の製造）
第１領域Ｒ１に設ける複数の溝のピッチを３００ｎｍとし、これら溝の開口部の幅を３００ｎｍとし、深さを１００ｎｍとすると共に、第２領域Ｒ２に設ける複数の凹部の最小中心間距離を３７５ｎｍとし、これら凹部の開口部の幅を３７５ｎｍとし、深さを３００ｎｍとしたことを除いては、光学素子ＯＤ１と同様にして、光学素子を製造した。以下、この光学素子を「光学素子ＯＤ３」と呼ぶ。
【０１９０】
この光学素子ＯＤ３では、第１領域Ｒ１に設けられた溝の開口部の幅に対する深さの比は、１００ｎｍ／３００ｎｍ＝０．３３であった。また、第２領域Ｒ２に設けられた複数の凹部の開口部の幅に対する深さの比は、３００ｎｍ／３７５ｎｍ＝０．８であった。
【０１９１】
また、この光学素子ＯＤ３では、第１層１２０´の平均膜厚は５０ｎｍであった。そして、第２層１３０´の平均膜厚は２０ｎｍであった。
【０１９２】
（例４：光学素子ＯＤ４の製造）
第２領域Ｒ２に設ける複数の凹部の最小中心間距離を３００ｎｍとし、これら凹部の開口部の幅を３００ｎｍとし、深さを３００ｎｍとしたことを除いては、光学素子ＯＤ３と同様にして、光学素子を製造した。以下、この光学素子を「光学素子ＯＤ４」と呼ぶ。
【０１９３】
この光学素子ＯＤ４では、第１領域Ｒ１に設けられた溝の開口部の幅に対する深さの比は、１００ｎｍ／３００ｎｍ＝０．３３であった。また、第２領域Ｒ２に設けられた複数の凹部の開口部の幅に対する深さの比は、３００ｎｍ／３００ｎｍ＝１．０であった。
【０１９４】
また、この光学素子ＯＤ４では、第１層１２０´の平均膜厚は５０ｎｍであった。そして、第２層１３０´の平均膜厚は２０ｎｍであった。
【０１９５】
（例５：光学素子ＯＤ５の製造）
まず、先に積層体ＬＢ１について述べたのと同様にして、領域Ｒ１及びＲ２に加えて第３領域Ｒ３を更に含んだ主面を有したレリーフ構造形成層１１０を形成した。このレリーフ構造形成層１１０における領域Ｒ１及びＲ２としては、積層体ＬＢ１の場合と同様の構成を採用した。そして、第３領域Ｒ３としては、第２領域Ｒ２と同様の構成を採用した。
【０１９６】
次に、先に積層体ＬＢ１について述べたのと同様にして、反射材料層１２０及びマスク層１３０を形成した。
【０１９７】
その後、グラビア印刷法を用いて、領域Ｒ１乃至Ｒ３のうち、第３領域Ｒ３の全体及び第１領域Ｒ１の一部のみと向き合った被覆層１４０を形成した。
【０１９８】
続いて、先に光学素子ＯＤ１について述べたのと同様にして、エッチング処理を行った。これにより、反射材料層１２０及びマスク層１３０のうち第２領域Ｒ２に対応した部分のみを除去して、反射層１２０及び気相堆積層１３０を形成した。以下、このようにして得られた光学素子を「光学素子ＯＤ５」と呼ぶ。
【０１９９】
この光学素子ＯＤ５では、第１領域Ｒ１に設けられた溝の開口部の幅に対する深さの比は、１００ｎｍ／１０００ｎｍ＝０．１であった。また、領域Ｒ２及びＲ３に設けられた凹部の開口部の幅に対する深さの比は、３３３ｎｍ／３３３ｎｍ＝１．０であった。
【０２００】
また、この光学素子ＯＤ５では、第１層１２０´の平均膜厚は５０ｎｍであった。そして、第２層１３０´の平均膜厚は２０ｎｍであった。
【０２０１】
（例６：光学素子ＯＤ６の製造；比較例）
積層体ＬＢ１の代わりに積層体ＬＢ２を使用し、これを、濃度が０．１ｍｏｌ／Ｌであり、液温が６０℃であるの水酸化ナトリウム水溶液に７秒間に亘って曝す代わりに、濃度が０．１ｍｏｌ／Ｌであり、液温が３０℃である水酸化ナトリウム水溶液に６０秒間に亘って曝したことを除いては、光学素子ＯＤ１について述べたのと同様にして、光学素子を製造した。以下、この光学素子を「光学素子ＯＤ６」と呼ぶ。
【０２０２】
（例７：光学素子ＯＤ７の製造；比較例）
反射材料層１２０の設定膜厚を２０ｎｍとしたことを除いては、光学素子ＯＤ６について述べたのと同様にして、光学素子を製造した。以下、この光学素子を「光学素子ＯＤ７」と呼ぶ。
【０２０３】
（例８：光学素子ＯＤ８の製造；比較例）
反射材料層１２０の設定膜厚を８０ｎｍとしたことを除いては、光学素子ＯＤ６について述べたのと同様にして、光学素子を製造した。以下、この光学素子を「光学素子ＯＤ８」と呼ぶ。
【０２０４】
（例９：光学素子ＯＤ９の製造；比較例）
この例では、マスク層１３０を以下のようにして形成したことを除いては、光学素子ＯＤ１について述べたのと同様にして、光学素子を製造した。
【０２０５】
即ち、この例では、マスク層１３０を反射材料層１２０の全体に気相堆積法を用いて形成する代わりに、グラビア印刷法を用いて形成した。具体的には、まず、５０．０質量部の塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体樹脂と、３０．０質量部のメチルエチルケトンと、２０．０質量部の酢酸エチルとからなる組成物を準備した。その後、この組成物を、反射材料層１２０のうち第１領域Ｒ１に対応した部分が形成しているパターンの上に、グラビア印刷した。なお、この印刷は、マスク層１３０の平均膜厚が１．０μｍとなるようにして行った。以下、このようにして得られた光学素子を「光学素子ＯＤ９」と呼ぶ。
【０２０６】
（評価）
まず、光学素子ＯＤ１乃至ＯＤ９の各々について、反射材料層１２０の除去の選択性を評価した。具体的には、光学素子ＯＤ１乃至ＯＤ９の各々について、領域Ｒ１及びＲ２に対応した部分の可視光透過率を測定した。そして、光学素子のうち第１領域Ｒ１に対応した部分の可視光透過率が２０％以下であり且つ第２領域Ｒ２に対応した部分の可視光透過率が９０％以上であるものを「ＯＫ」と評価し、それ以外のものを「ＮＧ」と評価した。その結果を、以下の表１に示す。
【表１】
【０２０７】
なお、表１において、「アスペクト比」とは、溝の開口部の幅に対する深さの比の平均値を意味しているものとする。
【０２０８】
表１から分かるように、光学素子ＯＤ６乃至ＯＤ８では、反射材料層１２０の除去の選択性が不十分であった。即ち、これら光学素子ＯＤ６乃至ＯＤ８では、光学素子のうち第１領域Ｒ１に対応した部分の可視光透過率が２０％より大きいか又は第２領域Ｒ２に対応した部分の可視光透過率が９０％より小さかった。他方、光学素子ＯＤ１乃至ＯＤ５及びＯＤ９では、反射材料層１２０の除去の選択性が高かった。
【０２０９】
次に、光学素子ＯＤ１乃至ＯＤ９の各々について、反射層１２０の位置精度の評価を行った。具体的には、各光学素子について、領域Ｒ１及びＲ２の境界と第１層１２０´の輪郭との最短距離の最大値を測定した。そして、この値が２０μｍ未満であるものを「ＯＫ」と評価し、この値が２０μｍ以上であるものを「ＮＧ」と評価した。その結果を、先の表１に示す。
【０２１０】
表１から分かるように、光学素子ＯＤ９では、反射層１２０の位置精度が不十分であった。即ち、この光学素子ＯＤ９では、領域Ｒ１及びＲ２の境界と第１層１２０´の輪郭との最短距離の最大値が２０μｍ以上であった。他方、光学素子ＯＤ１乃至ＯＤ８では、反射層１２０の位置精度が高かった。
【０２１１】
以上の通り、光学素子ＯＤ１乃至ＯＤ５では、反射材料層１２０の除去の選択性と第１層１２０´の位置精度との双方が優れていた。
【０２１２】
更なる利益及び変形は、当業者には容易である。それゆえ、本発明は、そのより広い側面において、ここに記載された特定の記載や代表的な態様に限定されるべきではない。従って、添付の請求の範囲及びその等価物によって規定される本発明の包括的概念の真意又は範囲から逸脱しない範囲内で、様々な変形が可能である。
【０２１３】
以下に、本出願の原出願（特願２０１１−５０１０５７）の当初の請求の範囲に記載していた発明を付記する。
〔１〕互いに隣接した第１及び第２領域を含んだ主面を有し、前記第１領域は第１及び第２サブ領域を含み、前記第１サブ領域は、前記第２領域と隣接し、前記第１及び第２領域間の境界に沿って延びており、前記第２サブ領域は前記第１サブ領域を間に挟んで前記第２領域と隣接し、前記第２領域は、複数の凹部又は凸部が設けられ、前記第１領域と比較して見かけ上の面積に対する表面積の比がより大きいレリーフ構造形成層と、前記レリーフ構造形成層の材料とは屈折率が異なる第１材料からなり、少なくとも前記第２サブ領域を被覆し、前記第２サブ領域に対応した部分は前記第２サブ領域の表面形状に対応した表面形状を有しており、前記第２領域の見かけ上の面積に対する前記第２領域の位置における前記第１材料の量の比は、ゼロであるか又は前記第２サブ領域の見かけ上の面積に対する前記第２サブ領域の位置における前記第１材料の量の比と比較してより小さい第１層と、前記第１材料とは異なる第２材料からなり、前記第１層を被覆し、前記第２領域の見かけ上の面積に対する前記第２領域の位置における前記第２材料の量の比は、ゼロであるか又は前記第２サブ領域の見かけ上の面積に対する前記第２サブ領域の位置における前記第２材料の量の比と比較してより小さい第２層とを具備した光学素子。
〔２〕前記第１領域は複数の凹部又は凸部が設けられ、前記第２領域の前記複数の凹部又は凸部は、前記第１領域の前記複数の凹部又は凸部と比較して、凹部の開口部の径若しくは幅に対する深さの比の平均値又は凸部の底部の径若しくは幅に対する高さの比の平均値がより大きい〔１〕に記載の光学素子。
〔３〕前記第１領域の前記複数の凹部又は凸部は、それら凹部の開口部の径若しくは幅に対する深さの比の平均値又はそれら凸部の底部の径若しくは幅に対する高さの比の平均値が０．５以下であり、前記第２領域の前記複数の凹部又は凸部は、それら凹部の開口部の径若しくは幅に対する深さの比の平均値又はそれら凸部の底部の径若しくは幅に対する高さの比の平均値が０．８乃至２．０の範囲内にある〔２〕に記載の光学素子。
〔４〕前記第２領域の前記複数の凹部又は凸部は二次元的に配列している〔１〕〜〔３〕の何れかに記載の光学素子。
〔５〕前記第２層のうち前記第２サブ領域に対応した部分の平均膜厚は０．３ｎｍ乃至２００ｎｍの範囲内にある〔１〕〜〔４〕の何れかに記載の光学素子。
〔６〕前記第２層は気相堆積法により形成される層である〔１〕〜〔４〕の何れかに記載の光学素子。
〔７〕前記第１層は、前記第２サブ領域に対応した位置にのみ又は前記第１領域に対応した位置にのみ設けられている〔１〕〜〔６〕の何れかに記載の光学素子。
〔８〕前記第１層の輪郭の前記主面への第１正射影はその全体が前記第２層の輪郭の前記主面への第２正射影と重なり合っているか、又は、前記第１正射影は前記第２正射影に沿った形状を有し且つ前記第２正射影に取り囲まれているか、又は、前記第１正射影の一部は前記第２正射影の一部と重なり合い、前記第１正射影の残りの部分は前記第２正射影の残りの部分に沿った形状を有し且つ前記第２正射影に取り囲まれている〔１〕〜〔７〕の何れかに記載の光学素子。
〔９〕前記第１領域と前記第２領域との境界と前記第１層の輪郭との最短距離の最大値は２０μｍ未満である〔１〕〜〔８〕の何れかに記載の光学素子。
〔１０〕互いに隣接した第１及び第２領域を含んだ主面を有し、前記第２領域は、複数の凹部又は凸部が設けられ、前記第１領域と比較して見かけ上の面積に対する表面積の比がより大きいレリーフ構造形成層を形成することと、前記レリーフ構造形成層の材料とは屈折率が異なる第１材料を前記第１及び第２領域の全体に対して気相堆積させて、前記第１及び第２領域の表面形状に対応した表面形状を有しているか又は前記第１領域に対応した部分では前記第１領域の表面形状に対応した表面形状を有しており且つ前記第２領域に対応した部分では前記複数の凹部又は凸部の配置に対応して部分的に開口した反射材料層を形成することと、前記第１材料とは異なる第２材料を前記反射材料層に対して気相堆積させて、前記第１及び第２領域の表面形状に対応した表面形状を有しているか又は前記第１領域に対応した部分では前記第１領域の表面形状に対応した表面形状を有しており且つ前記第２領域に対応した部分では前記複数の凹部又は凸部の配置に対応して部分的に開口したマスク層を形成することと、前記マスク層を前記第１材料との反応を生じ得る反応性ガス又は液に曝して、少なくとも前記第２領域の位置で前記反応を生じさせ、これにより、前記第１材料からなる第１層と前記第２材料からなる第２層とを得ることとを含んだ光学素子の製造方法。
〔１１〕前記反応によって前記反射材料層を部分的に除去する〔１０〕に記載の方法。
〔１２〕前記反射材料層の前記部分的な除去によって、前記第１層を、前記第１及び第２領域のうち前記第１領域のみを被覆した層として得る〔１１〕に記載の方法。
〔１３〕前記反応によって前記反射材料層の一部を前記第１材料とは異なる材料からなる層に変化させる〔１０〕に記載の方法。
〔１４〕前記反射材料層を、前記第１領域に対応した部分において５ｎｍ乃至５００ｎｍの範囲内の平均膜厚を有するように形成し、前記マスク層を、前記第１領域に対応した部分において０．３ｎｍ乃至２００ｎｍの範囲内の平均膜厚を有するように形成する〔１０〕〜〔１３〕の何れかに記載の方法。
〔１５〕前記レリーフ構造形成層の前記主面は第３領域を更に含み、前記第３領域は、複数の凹部又は凸部が設けられ、前記第１領域と比較して見かけ上の面積に対する表面積の比がより大きく、前記反射材料層は、前記第１材料を前記第１乃至第３領域の全体に対して気相堆積させることにより形成し、前記方法は、前記反応を生じさせる前に、前記第２及び第３領域のうち前記第３領域のみと向き合った被覆層を形成することを更に含んだ〔１０〕〜〔１４〕の何れかに記載の方法。
【符号の説明】
【０２１４】
１０…光学素子、１１０…レリーフ構造形成層、１２０…反射材料層、１２０´…第１層、１３０…マスク層、１３０´…第２層、１４０…被覆層、ＤＰ１…表示部、ＤＰ２…表示部、ＤＰ３…表示部、ＤＰＦ…表示部、ＤＰＵ…表示部、ＤＳＰ１…表示部、ＤＳＰ２…表示部、Ｐ１…第１部分、Ｐ２…第２部分、Ｒ１…第１領域、Ｒ２…第２領域、Ｒ３…第３領域、ＳＲ１…第１サブ領域、ＳＲ２…第２サブ領域。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに隣接した第１及び第２領域を含んだ主面を有し、前記第１領域は第１及び第２サブ領域を含み、前記第１サブ領域は、前記第２領域と隣接し、前記第１及び第２領域間の境界に沿って延びており、前記第２サブ領域は前記第１サブ領域を間に挟んで前記第２領域と隣接し、前記第２領域は、複数の凹部又は凸部が設けられ、前記第１領域と比較して見かけ上の面積に対する表面積の比がより大きいレリーフ構造形成層と、
前記レリーフ構造形成層の材料とは屈折率が異なる第１材料からなり、少なくとも前記第２サブ領域を被覆し、前記第２サブ領域に対応した部分は前記第２サブ領域の表面形状に対応した表面形状を有しており、前記第２領域の見かけ上の面積に対する前記第２領域の位置における前記第１材料の量の比は、ゼロであるか又は前記第２サブ領域の見かけ上の面積に対する前記第２サブ領域の位置における前記第１材料の量の比と比較してより小さい第１層と、
前記第１材料とは異なる第２材料からなり、前記第１層を被覆し、前記第２領域の見かけ上の面積に対する前記第２領域の位置における前記第２材料の量の比は、ゼロであるか又は前記第２サブ領域の見かけ上の面積に対する前記第２サブ領域の位置における前記第２材料の量の比と比較してより小さい第２層であって、気相堆積法により形成される第２層と
を具備した光学素子。
【請求項２】
前記第１領域は複数の凹部又は凸部が設けられ、前記第２領域の前記複数の凹部又は凸部は、前記第１領域の前記複数の凹部又は凸部と比較して、凹部の開口部の径若しくは幅に対する深さの比の平均値又は凸部の底部の径若しくは幅に対する高さの比の平均値がより大きい請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記第１領域の前記複数の凹部又は凸部は、それら凹部の開口部の径若しくは幅に対する深さの比の平均値又はそれら凸部の底部の径若しくは幅に対する高さの比の平均値が０．５以下であり、前記第２領域の前記複数の凹部又は凸部は、それら凹部の開口部の径若しくは幅に対する深さの比の平均値又はそれら凸部の底部の径若しくは幅に対する高さの比の平均値が０．８乃至２．０の範囲内にある請求項２に記載の光学素子。
【請求項４】
前記第２領域の前記複数の凹部又は凸部は二次元的に配列している請求項１乃至３の何れか１項に記載の光学素子。
【請求項５】
前記第２層のうち前記第２サブ領域に対応した部分の平均膜厚は０．３ｎｍ乃至２００ｎｍの範囲内にある請求項１乃至４の何れか１項に記載の光学素子。
【請求項６】
前記第１層は、前記第２サブ領域に対応した位置にのみ又は前記第１領域に対応した位置にのみ設けられている請求項１乃至５の何れか１項に記載の光学素子。
【請求項７】
前記第１層の輪郭の前記主面への第１正射影はその全体が前記第２層の輪郭の前記主面への第２正射影と重なり合っているか、又は、前記第１正射影は前記第２正射影に沿った形状を有し且つ前記第２正射影に取り囲まれているか、又は、前記第１正射影の一部は前記第２正射影の一部と重なり合い、前記第１正射影の残りの部分は前記第２正射影の残りの部分に沿った形状を有し且つ前記第２正射影に取り囲まれている請求項１乃至６の何れか１項に記載の光学素子。
【請求項８】
前記第１領域と前記第２領域との境界と前記第１層の輪郭との最短距離の最大値は３μｍ未満である請求項１乃至７の何れか１項に記載の光学素子。
【請求項１】
互いに隣接した第１及び第２領域を含んだ主面を有し、前記第１領域は第１及び第２サブ領域を含み、前記第１サブ領域は、前記第２領域と隣接し、前記第１及び第２領域間の境界に沿って延びており、前記第２サブ領域は前記第１サブ領域を間に挟んで前記第２領域と隣接し、前記第２領域は、複数の凹部又は凸部が設けられ、前記第１領域と比較して見かけ上の面積に対する表面積の比がより大きいレリーフ構造形成層と、
前記レリーフ構造形成層の材料とは屈折率が異なる第１材料からなり、少なくとも前記第２サブ領域を被覆し、前記第２サブ領域に対応した部分は前記第２サブ領域の表面形状に対応した表面形状を有しており、前記第２領域の見かけ上の面積に対する前記第２領域の位置における前記第１材料の量の比は、ゼロであるか又は前記第２サブ領域の見かけ上の面積に対する前記第２サブ領域の位置における前記第１材料の量の比と比較してより小さい第１層と、
前記第１材料とは異なる第２材料からなり、前記第１層を被覆し、前記第２領域の見かけ上の面積に対する前記第２領域の位置における前記第２材料の量の比は、ゼロであるか又は前記第２サブ領域の見かけ上の面積に対する前記第２サブ領域の位置における前記第２材料の量の比と比較してより小さい第２層であって、気相堆積法により形成される第２層と
を具備した光学素子。
【請求項２】
前記第１領域は複数の凹部又は凸部が設けられ、前記第２領域の前記複数の凹部又は凸部は、前記第１領域の前記複数の凹部又は凸部と比較して、凹部の開口部の径若しくは幅に対する深さの比の平均値又は凸部の底部の径若しくは幅に対する高さの比の平均値がより大きい請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記第１領域の前記複数の凹部又は凸部は、それら凹部の開口部の径若しくは幅に対する深さの比の平均値又はそれら凸部の底部の径若しくは幅に対する高さの比の平均値が０．５以下であり、前記第２領域の前記複数の凹部又は凸部は、それら凹部の開口部の径若しくは幅に対する深さの比の平均値又はそれら凸部の底部の径若しくは幅に対する高さの比の平均値が０．８乃至２．０の範囲内にある請求項２に記載の光学素子。
【請求項４】
前記第２領域の前記複数の凹部又は凸部は二次元的に配列している請求項１乃至３の何れか１項に記載の光学素子。
【請求項５】
前記第２層のうち前記第２サブ領域に対応した部分の平均膜厚は０．３ｎｍ乃至２００ｎｍの範囲内にある請求項１乃至４の何れか１項に記載の光学素子。
【請求項６】
前記第１層は、前記第２サブ領域に対応した位置にのみ又は前記第１領域に対応した位置にのみ設けられている請求項１乃至５の何れか１項に記載の光学素子。
【請求項７】
前記第１層の輪郭の前記主面への第１正射影はその全体が前記第２層の輪郭の前記主面への第２正射影と重なり合っているか、又は、前記第１正射影は前記第２正射影に沿った形状を有し且つ前記第２正射影に取り囲まれているか、又は、前記第１正射影の一部は前記第２正射影の一部と重なり合い、前記第１正射影の残りの部分は前記第２正射影の残りの部分に沿った形状を有し且つ前記第２正射影に取り囲まれている請求項１乃至６の何れか１項に記載の光学素子。
【請求項８】
前記第１領域と前記第２領域との境界と前記第１層の輪郭との最短距離の最大値は３μｍ未満である請求項１乃至７の何れか１項に記載の光学素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１２−６３７３８（Ｐ２０１２−６３７３８Ａ）
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２７４０（Ｐ２０１１−２２７４０）
【出願日】平成２３年２月４日（２０１１．２．４）
【分割の表示】特願２０１１−５０１０５７（Ｐ２０１１−５０１０５７）の分割
【原出願日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月４日（２０１１．２．４）
【分割の表示】特願２０１１−５０１０５７（Ｐ２０１１−５０１０５７）の分割
【原出願日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
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