JP2002055217A - Diffraction grating pattern - Google Patents
Diffraction grating patternInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電子ビーム露光装
置を用いて微小な回折格子（グレーティング）をドット
毎に２次元平面に配置することにより形成されるパター
ンに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pattern formed by arranging minute diffraction gratings (gratings) for each dot on a two-dimensional plane using an electron beam exposure apparatus.
【０００２】[0002]
【従来の技術】（１）２光束干渉法による回折格子パタ
ーンを有するディスプレイ及びその作製方法は特開昭６
０−１５６００４号に開示されている。この従来技術の
方法は、２光束干渉による微小な干渉縞をそのピッチ，
方向，および光強度を変化させて感光性フィルムに次々
と露光するものである。2. Description of the Related Art (1) A display having a diffraction grating pattern by two-beam interference method and a method of manufacturing the same are disclosed in
No. 0-156004. According to this prior art method, minute interference fringes due to two-beam interference are formed at the pitch,
The photosensitive film is successively exposed by changing the direction and the light intensity.
【０００３】（２）回折格子からなるドット（セル）の
集まりによって構成される記録トラックからなる光学的
な認証要素に係る提案として、米国特許４，５６８，１
４１号が公知である。前記認証要素の形成された書類を
観察する際、書類を回動させると、記録トラックに沿っ
て色パターン（回折光）が走るように視覚され、書類の
真偽判定に役立つことになる。（図９参照）(2) US Pat. No. 4,568,1 proposes an optical authentication element comprising a recording track constituted by a group of dots (cells) comprising a diffraction grating.
No. 41 is known. When observing the document on which the authentication element is formed, when the document is rotated, a color pattern (diffraction light) is visually perceived as running along the recording track, which is useful for determining the authenticity of the document. (See Fig. 9)
【０００４】上記従来の技術（２）においては、認証要
素（記録トラック）の形状や輪郭に依存して、各構造要
素（ドット）はそれぞれ異なる形状にならざるをえな
い。すなわち、図９における「矢印の形状」の認証要素
（記録トラック）を構成する各構造要素（Ｓ）は、それ
ぞれ形状・大きさが異なっている。各ドットを露光形成
する際に用いるマスクは、各ドットの形状に応じた開口
を有するものを用いなければならず、ドット毎に開口の
形状が異なるマスクを準備する作業を要すると共に、露
光時にはマスクの交換および位置合せの作業も要するこ
とになる。また、記録トラックに沿って色パターン（回
折光）が走るように視覚される必要があるため、回折格
子のピッチや方向は、記録トラックに沿って順次変化す
る必要があり、隣り合うドット間では、回折格子のピッ
チや方向が同一であることは決してなく、必然的にそれ
らは変化していなければならない。In the above-mentioned prior art (2), each structural element (dot) must be different in shape depending on the shape and contour of the authentication element (recording track). That is, each structural element (S) constituting the authentication element (recording track) having the “arrow shape” in FIG. 9 has a different shape and size. The mask used when exposing and forming each dot must have an opening corresponding to the shape of each dot, and it is necessary to prepare a mask having a different opening shape for each dot. Replacement and alignment work will also be required. Further, since it is necessary to visually recognize that a color pattern (diffracted light) runs along the recording track, the pitch and direction of the diffraction grating need to change sequentially along the recording track. However, the pitch and direction of the diffraction gratings are never the same, and they must necessarily change.
【０００５】隣り合うドット間での回折格子のピッチや
方向が任意であると共に、全てのドットが、同一形状・
同一の大きさであるとしても、２光束干渉法による上記
従来の技術（１）においては、各ドットの形状が円形に
限定されるため、ドットを密に配置したとしても、パタ
ーンの中でドット以外の隙間の部分が必然的に存在する
ことになり、パターンの明るさが低下することになる。The pitch and direction of the diffraction grating between adjacent dots are arbitrary, and all the dots have the same shape and shape.
Even in the case of the same size, in the above-mentioned conventional technique (1) based on the two-beam interference method, since the shape of each dot is limited to a circle, even if the dots are densely arranged, the dots in the pattern Inevitably, other gap portions exist, and the brightness of the pattern decreases.
【０００６】また、２光束干渉法による回折格子は、以
下の実情を有していた。 回折格子の方向を１つのドット内で変化させることが
できなかった。 回折格子を直線状には形成できても、曲線状には形成
できなかったので、ディスプレイの視域を広くすること
ができなかった。 １つのドットに複数の空間周波数を有する回折格子を
形成することができなかったので、中間色の色を表現す
ることができなかった。The diffraction grating based on the two-beam interference method has the following circumstances. The direction of the diffraction grating could not be changed within one dot. Even though the diffraction grating could be formed linearly, it could not be formed in a curved shape, so that the viewing area of the display could not be widened. Since it was not possible to form a diffraction grating having a plurality of spatial frequencies in one dot, it was not possible to express a neutral color.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
問題点を解決するためになされたもので、回折格子から
なる微小なドット（セル）の集まりによって表現される
パターンを作製する際、構成要素である各ドット毎にマ
スクを変更したりする必要がなく、全てのドットが同一
形状・同一の大きさとすると共に、ドットの形状が円形
に限定されることのないパターンを提供することを目的
とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and is intended for producing a pattern represented by a collection of minute dots (cells) composed of a diffraction grating. It is not necessary to change the mask for each dot which is a constituent element, to provide a pattern in which all dots have the same shape and the same size and the dot shape is not limited to a circle. Aim.
【０００８】また、上記パターンにおいて、ドットに形
成される回折格子を曲線で形成し、視域を拡大したパタ
ーンや、ドットに形成される回折格子に複数の空間周波
数を持たせ、中間色を表すことができるパターン、など
を提供することを目的とする。In the above-mentioned pattern, a diffraction grating formed in a dot is formed by a curve, and a pattern in which a viewing area is enlarged, or a diffraction grating formed in a dot has a plurality of spatial frequencies to represent an intermediate color. The purpose is to provide a pattern that can be used.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は、回折格子から
なる微小なドットが、回折格子の空間周波数，回折格子
の方向，各ドットが配置されるピッチ，各ドットの並び
方の少なくとも何れかが変化して、基板表面に複数配置
されて表現される回折格子パターンにおいて、回折格子
は電子ビーム露光により描画され、内部に回折格子が形
成されて輪郭が規定される全てのドットが、同一形状・
同一の大きさであることを特徴とする。According to the present invention, the minute dots formed by the diffraction grating are arranged so that at least one of the spatial frequency of the diffraction grating, the direction of the diffraction grating, the pitch at which the dots are arranged, and the arrangement of the dots. In the diffraction grating pattern which is changed and is arranged and arranged on the substrate surface, the diffraction grating is drawn by electron beam exposure, and all the dots having the diffraction grating formed therein to define the outline have the same shape and shape.
It is characterized by having the same size.
【００１０】＜作用＞本発明のパターンを構成する全て
の微小なドット（セル）は、同一形状・同一の大きさで
あるため、各ドットを形成する際、ドット毎にマスクを
変更したりする必要がなく、同一条件で形成できる。そ
の際、電子ビーム露光により回折格子を描画すること
で、各ドット内の回折格子を、その空間周波数，方向，
曲率を適宜に変化させることによって、表現が多彩な回
折格子パターンが提供される。当然、パターンを構成す
るドットが微小である程、パターンが如何に複雑であっ
ても、同一形状のドットだけで良いため、本発明の作用
効果において有効である。<Operation> Since all the minute dots (cells) constituting the pattern of the present invention have the same shape and the same size, when forming each dot, the mask is changed for each dot. It can be formed under the same conditions without the need. At this time, by drawing the diffraction grating by electron beam exposure, the diffraction grating in each dot is changed in its spatial frequency, direction,
By appropriately changing the curvature, a diffraction grating pattern having various expressions can be provided. Of course, the finer the dots that make up the pattern, the more effective the effects of the present invention, because only dots of the same shape are required, no matter how complicated the pattern is.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】上記の「表現が多彩な回折格子パ
ターン」は、電子ビーム露光装置を利用して回折格子を
直接描画することにより実現できる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The above-mentioned "diffraction grating pattern of various expressions" can be realized by directly drawing a diffraction grating using an electron beam exposure apparatus.
【００１２】電子ビーム露光装置を用いた場合につい
て、本発明の回折格子パターンの作製方法を図１〜図３
を参照して説明する。FIGS. 1 to 3 show a method of forming a diffraction grating pattern according to the present invention when an electron beam exposure apparatus is used.
This will be described with reference to FIG.
【００１３】図１に示すように電子ビーム露光装置は、
電子銃50，アライメント52，ブランカー54，コンデンサ
ーレンズ56，スティグメータ58，ディフレクター60，対
物レンズ62，Ｘ−Ｙステージ20からなる。Ｘ−Ｙステー
ジ20上にはＥＢレジスト（乾板）14が載置されている。
ブランカー54，ディフレクター60及びＸ−Ｙステージ20
はコントロールインターフェイス64を介してコンピュー
タ66に接続されている。電子銃50から照射された電子ビ
ームは、コンピュータ66に制御されて乾板14上を走査す
る。As shown in FIG. 1, the electron beam exposure apparatus
It comprises an electron gun 50, an alignment 52, a blanker 54, a condenser lens 56, a stig meter 58, a deflector 60, an objective lens 62, and an XY stage 20. An EB resist (dry plate) 14 is placed on the XY stage 20.
Blanker 54, deflector 60 and XY stage 20
Is connected to a computer 66 via a control interface 64. The electron beam emitted from the electron gun 50 is controlled by the computer 66 to scan on the dry plate 14.
【００１４】図２はＸ−Ｙステージ20に載置された乾板
14を示している。電子銃50から発射された電子ビーム70
はドット16を単位にして回折格子18を描画する。Ｘ−Ｙ
ステージ20を移動させることにより、次々とドット毎に
回折格子18を描画する。FIG. 2 shows a dry plate placed on the XY stage 20.
14 is shown. Electron beam 70 emitted from electron gun 50
Draws a diffraction grating 18 in units of dots 16. XY
By moving the stage 20, the diffraction grating 18 is drawn for each dot one after another.
【００１５】以下、図３を参照して操作手順の一例を説
明する。先ず、ステップａにおいて、イメージスキャナ
を用いて画像データを読取り、コンピュータに入力す
る。または、コンピュータ・グラフィックスの画像デー
タをコンピュータに入力してもよい。An example of the operation procedure will be described below with reference to FIG. First, in step a, image data is read using an image scanner and input to a computer. Alternatively, image data of computer graphics may be input to a computer.
【００１６】次にステップｂにおいて、入力した画像デ
ータの体裁を整えるために画像データを修正する。イメ
ージスキャナに読取られたままの画像データは、エッジ
の部分がギザギザになっているので、コンピュータで画
像の修正を行う。Next, in step b, the image data is modified in order to adjust the appearance of the input image data. The image data that has been read by the image scanner has jagged edges, so the computer corrects the image.
【００１７】次にステップｃにおいて、コンピュータに
視域データを入力する。この視域データは、入力した画
像をディスプレイとして再生したときに、そのディスプ
レイの見える方向及び視域を各ドット毎に定めるもので
ある。Next, in step c, visual field data is input to the computer. The viewing zone data determines the viewing direction and viewing zone of the display for each dot when the input image is reproduced as a display.
【００１８】次にステップｄにおいて、Ｘ−Ｙステージ
を原点に移動させ、ステップｅでドットデータをコンピ
ュータに入力する。このドットデータは、修正した画像
データのうち、１つのドットの場所，そのドットの色
（空間周波数），そのドットの見える方向，そのドット
の見える範囲に関するデータである。Next, in step d, the XY stage is moved to the origin, and in step e, dot data is input to the computer. The dot data is data relating to the location of one dot, the color (spatial frequency) of the dot, the direction in which the dot is visible, and the visible range of the dot in the corrected image data.
【００１９】次にステップｅで入力したドットの色を再
現するように、回折格子のピッチをステップｆで求め
る。またステップｅで入力したドットの見える方向を再
現するように、回折格子の方向をステップｇで求める。Next, the pitch of the diffraction grating is determined in step f so as to reproduce the color of the dot input in step e. Also, the direction of the diffraction grating is determined in step g so as to reproduce the direction in which the dots input in step e can be seen.
【００２０】更に、ステップｅで入力したドットの見え
る範囲を再現するように、回折格子の曲率をステップｈ
で求める。なおステップｆ，ｇ，ｈの順番はこの例に限
られずどのような順番になっても良い。Further, the curvature of the diffraction grating is changed to h so as to reproduce the visible range of the dot input in step e.
Ask for. Note that the order of steps f, g, and h is not limited to this example, and may be any order.
【００２１】次にステップｉにおいて、ステップｅで入
力したドットの位置までＸ−Ｙステージを移動し、ステ
ップｊにおいてそのドットの回折格子の描画を行う。こ
の一連のステップにより、１つのドットに対応した回折
格子の描画が完了する。Next, in step i, the XY stage is moved to the position of the dot input in step e, and in step j, the diffraction grating of the dot is drawn. This series of steps completes the drawing of the diffraction grating corresponding to one dot.
【００２２】次にステップｋにおいて次のドットのデー
タを入力するために、データを参照するアドレスを１だ
け増す。そしてステップｌにおいて、このアドレスにお
ける画像データが存在するときには、ステップｅに戻り
別のドットデータを入力し、ステップｆ，ｇ，ｈ，ｉ，
ｋを繰返す。この一連のステップをドットに対応した画
像データがなくなるまで続ける。Next, in step k, to input the data of the next dot, the address for referring to the data is increased by one. If there is image data at this address in step l, the flow returns to step e to input another dot data, and steps f, g, h, i, and
Repeat k. This series of steps is continued until there is no more image data corresponding to the dot.
【００２３】電子ビーム露光装置によれば、電子ビーム
を様々に走査することができるので、所望の回折格子を
描画することができる。また、電子ビーム露光装置を用
いた回折格子（ドット）の描画においても、各ドットの
輪郭は全て等しいため、ドットの輪郭を個々に変更して
設定する必要がなく、パターン作製が簡略化される。According to the electron beam exposure apparatus, since the electron beam can be variously scanned, a desired diffraction grating can be drawn. Also, in the drawing of a diffraction grating (dot) using an electron beam exposure apparatus, since the contours of each dot are all the same, there is no need to individually change and set the contours of the dots, and the pattern fabrication is simplified. .
【００２４】（１）図４に示すように、空間周波数ｆ１
の回折格子と空間周波数ｆ２の回折格子を重ね合せて、
空間周波数ｆ１とｆ２が混在した回折格子を形成でき
る。このように複数の周波数を有する回折格子によれ
ば、中間色を表現できる。(1) As shown in FIG. 4, the spatial frequency f1
And the diffraction grating of spatial frequency f2 are superimposed,
A diffraction grating in which the spatial frequencies f1 and f2 are mixed can be formed. According to the diffraction grating having a plurality of frequencies, an intermediate color can be expressed.
【００２５】（２）図５に示すように、全てのドット
を、同一形状・同一の大きさの四角形とし、それらが隣
り合うドット間で隙間なくマトリクス状に密に配置する
と、パターンの中でドット以外の隙間の部分が存在せ
ず、回折格子の部分が多いため、明るいパターンとな
る。また、同図に示すように、縦方向と横方向の双方
に、方向および／または空間周波数の同一な回折格子か
らなる同一なドットが隣接していても良い。(2) As shown in FIG. 5, when all the dots are squares having the same shape and the same size, and they are densely arranged in a matrix without any gap between the adjacent dots, Since there are no gap portions other than dots and many diffraction grating portions, a bright pattern is obtained. Further, as shown in the same drawing, the same dots made of diffraction gratings having the same direction and / or spatial frequency may be adjacent in both the vertical direction and the horizontal direction.
【００２６】（３）図６に示すように、１つのドット内
に複数方向の回折格子を交叉して混在させることもでき
る。図５及び図６のようなパターンによれば、回折光の
出射方向を異ならせることができるため、像を観察者の
見る位置によって変化させることも可能である。(3) As shown in FIG. 6, diffraction dots in a plurality of directions can be intersected and mixed in one dot. According to the patterns as shown in FIG. 5 and FIG. 6, the emission direction of the diffracted light can be made different, so that the image can be changed according to the position where the observer sees.
【００２７】（４）図７に示すように曲線状の回折格子
を有するドットを形成することも可能である。このよう
な曲線の回折格子を形成すると視域を広げることができ
る。(4) It is also possible to form dots having a curved diffraction grating as shown in FIG. When a diffraction grating having such a curve is formed, the viewing zone can be expanded.
【００２８】（５）図８に示すように、同心円状の回折
格子によってドットを構成することもできる。この場合
には視域が360 度となり、従来のホログラムのような視
域の制限が無くなり、どの位置からもパターンを観察す
ることができる。(5) As shown in FIG. 8, dots can be formed by concentric diffraction gratings. In this case, the viewing zone becomes 360 degrees, and the viewing zone is not restricted as in the conventional hologram, and the pattern can be observed from any position.
【００２９】このように、電子ビーム露光装置を用いる
ことにより、レーザー光線の２光束を用いた場合よりも
多彩な表現を持つパターンを作製することが可能とな
る。このようにして形成された回折格子を有する乾板
は、複製のための原版として使用できる。複製を行うた
めにはよく知られているエンボス法を用いる。As described above, by using the electron beam exposure apparatus, it is possible to produce a pattern having a wider variety of expressions than when two laser beams are used. The dry plate having the diffraction grating thus formed can be used as a master for duplication. To perform the duplication, a well-known embossing method is used.
【００３０】[0030]
【発明の効果】本発明に係る回折格子パターンでは、全
てのドットは、同一形状・同一の大きさであるため、各
ドットを形成する際、ドット毎にマスクを変更したりす
る必要がなく、ドットの大きさ・形状は同一条件にで
き、パターン作製の簡便化が図られる。また、各ドット
内の回折格子を、その空間周波数，方向，曲率などを適
宜に変化させることによって、表現が多彩な回折格子パ
ターンが提供される。In the diffraction grating pattern according to the present invention, since all dots have the same shape and the same size, it is not necessary to change the mask for each dot when forming each dot. The size and shape of the dots can be set to the same conditions, and the pattern production can be simplified. In addition, by appropriately changing the spatial frequency, direction, curvature, and the like of the diffraction grating in each dot, a diffraction grating pattern with various expressions can be provided.
【００３１】[0031]
【図１】回折格子パターンの作製装置の一例を示す概略
図。FIG. 1 is a schematic view showing an example of a diffraction grating pattern manufacturing apparatus.
【図２】Ｘ−Ｙステージに載置されたＥＢレジスト（乾
板）を示す説明図。FIG. 2 is an explanatory view showing an EB resist (dry plate) mounted on an XY stage.
【図３】本発明の回折格子パターンの作製方法の一例を
示すフローチャート。FIG. 3 is a flowchart showing an example of a method for producing a diffraction grating pattern of the present invention.
【図４】複数の空間周波数を有する回折格子から形成さ
れたドットを示す図。FIG. 4 is a diagram showing dots formed from a diffraction grating having a plurality of spatial frequencies.
【図５】ドットが四角形でマトリクス状に密に配置され
たパターンの一例（回折格子の方向がドット毎に任意で
あり、隣り合うドット間で同一のものがある）を示す説
明図。FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of a pattern in which dots are square and densely arranged in a matrix (the direction of a diffraction grating is arbitrary for each dot, and there is the same one between adjacent dots).
【図６】ドットが四角形でマトリクス状に密に配置され
たパターンの他例（ドット内で複数方向の回折格子が交
叉している）を示す説明図。FIG. 6 is an explanatory diagram showing another example of a pattern in which dots are square and densely arranged in a matrix (diffraction gratings in a plurality of directions intersect in a dot).
【図７】曲線の回折格子からなるドットを示す説明図。FIG. 7 is an explanatory diagram showing dots formed by a curved diffraction grating.
【図８】同心円の回折格子からなるドットを示す説明
図。FIG. 8 is an explanatory diagram showing dots formed of concentric diffraction gratings.
【図９】従来技術に係る回折格子パターンを示す説明
図。FIG. 9 is an explanatory view showing a diffraction grating pattern according to the related art.
14…乾板 16…ドット 18…回折格子 20…Ｘ−Ｙステージ 50…電子銃 54…ブランカー 60…ディフレクター 64…コントロールインターフェイス 66…コンピュータ 70…電子ビーム 14 ... Dry plate 16 ... Dot 18 ... Diffraction grating 20 ... XY stage 50 ... Electron gun 54 ... Blanker 60 ... Deflector 64 ... Control interface 66 ... Computer 70 ... Electron beam
Claims (4)
子の空間周波数，回折格子の方向，各ドットが配置され
るピッチ，各ドットの並び方の少なくとも何れかが変化
して、基板表面に複数配置されて表現される回折格子パ
ターンにおいて、 回折格子は電子ビーム露光により描画され、内部に回折
格子が形成されて輪郭が規定される全てのドットが、同
一形状・同一の大きさであることを特徴とする回折格子
パターン。A plurality of minute dots formed of a diffraction grating are formed on the substrate surface by changing at least one of the spatial frequency of the diffraction grating, the direction of the diffraction grating, the pitch at which the dots are arranged, and the arrangement of the dots. In the diffraction grating pattern that is arranged and represented, the diffraction grating is drawn by electron beam exposure, and the diffraction grating is formed inside, and all the dots whose outline is defined have the same shape and the same size. Characteristic diffraction grating pattern.
が直線よりなるドットを含むことを特徴とする請求項１
記載の回折格子パターン。2. A diffraction grating drawn by electron beam exposure includes dots formed of straight lines.
The described diffraction grating pattern.
が複数の周波数を有するドットを含むことを特徴とする
請求項１記載の回折格子パターン。3. The diffraction grating pattern according to claim 1, wherein the diffraction grating drawn by electron beam exposure includes dots having a plurality of frequencies.
が曲線よりなるドットを含むことを特徴とする請求項１
〜３の何れかに記載の回折格子パターン。4. The diffraction grating drawn by electron beam exposure includes dots formed by curves.
4. The diffraction grating pattern according to any one of claims 1 to 3.
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| US11340389B2 (en) | 2017-03-23 | 2022-05-24 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Diffractive optical element |
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