JP4852547B2 - 電気伝導性の膜を有する各種のミクロ構造領域を備えた多層体 - Google Patents

Description

本発明は、レリーフ構造が成形されかつそのレリーフ構造にその電気伝導性の膜が与えられている複製ラッカー（複製樹脂）層を有する多層体に関する。

フィルム素子の形態の多層体は、多くの分野、例えば光学的効果を生成するためのセキュリティ素子として使用される。それらは、また電気回路配置の部分として使用されたり、それ自体が、電気回路配置、例えばスイッチング回路を形成している。そのような回路は、例えばいわゆるＲＦＩＤタグ（ＲＦＩＤ＝無線周波数識別）、すなわち、無線周波数による商品認識のための商品ラベルとして使用される。ＲＦ認識とは、一般的に、物体又は人を関連付けるトランスポンダと読み取り装置の間の非接触の無線周波数（ＲＦ）通信という意味で使用される。その際、トランスポンダは、例えば、共振回路の部分、及び／又は半導体チップに接続されるアンテナを有している。

そのような使用目的のため、フィルム素子上またはフィルム素子内に非常に小さな寸法を持つ伝導性構造が生成されなければならない。その目的のため、例えば、電気伝導層をエッチングするというような、処理費用がかかり、環境を汚染し、又は品質を下げるような、各種の処理ステップが実施されなくてはならない。

エッチング作業が原因で、例えば、伝導性構造の下に配置された半導体層は、汚染され得るかもしれず、そこでは、ほんのごく小さな量の異種原子が重大な障害源となるかもしれない。

回路の層構造のため、一般的にそのような処理ステップの複数のサイクルが必要とされるので、精密な重なり合い関係における製造のためにさらなる消費が必要になる。

本発明の目的は、上記の不利益を回避すること及び、低コスト、高精度及び高度の分解能を有して製造でき得る構造化された電気伝導性の膜を有する多層体を提供することにある。

本発明の目的は、複製ラッカー層を有する多層体によって達成され、そこでは、第１レリーフ構造が多層体の第１領域の座標軸ｘｙにより定義される平面の複製ラッカー層に形成され、そして一定表面密度の電気伝導性の膜が多層体の第１領域と多層体の隣接する第２領域の複製ラッカー層に作成されている。
その第１レリーフ構造は、個々の構成要素の大きい深さ対幅比が特に２よりも大きい深さ対幅比を有する構造であり、かつレリーフ構造の深さの全体又は実質的な部分に延びている少なくとも１個の垂直又はほぼ垂直な側面を有している。そして、第１レリーフ構造の垂直又はほぼ垂直な側面には、第１レリーフ構造に作成されている伝導性の膜が堆積されていない領域又はその側面の領域の膜の電気伝導性が大幅に減少されるような小さな層の厚さでのみ堆積されている領域がある。

本発明の目的は、多層体の製造のための方法によりさらに達成される。その方法では、第１レリーフ構造が多層体の第１領域の多層体の複製ラッカー層に形成され、一定の表面密度の電気伝導性の膜が多層体の第１領域と多層体の隣接する第２領域の複製ラッカー層に作成される。
第１レリーフ構造は、個々の構成要素の大きい深さ対幅比が特に２よりも大きい深さ対幅比を有する構造の形態であり、かつそして少なくとも１個の垂直又はほぼ垂直な側面を有して形成される。そして、第１レリーフ構造の側面には、第１レリーフ構造に作成される伝導性の膜が、堆積されていない領域又はその側面の領域の膜の電気伝導性が大幅に減少されるような小さな層の厚さでのみ堆積されている領域がある。

第１レリーフ構造は、そのような大きな深さ対幅比を有し、かつ、少なくとも１個の垂直又はほぼ垂直な側面を有して生成されるということは、レリーフ構造の側面に、レリーフ構造に作成される伝導性の膜が堆積されない領域か又はその側面の領域で膜の電気伝導性が大幅に減少されるような小さな層の厚さにのみ堆積される領域か、又は膜がそこで一様に全体的に遮断される領域があることを意味する。すなわち、達成され得る高度の分解能は、光学的な露光処理とそれに続くエッチングでは具現化できないような、非常に微細な伝導構造を製造することが可能である、という点において特別に有利である。本発明により、伝導領域の表面抵抗を精密に調整すること、及び、そのようにセキュリティ素子に読み取られ得る情報項目を符号化することがさらに可能である。

無次元の深さ対幅比は、構造の特性記述、特にミクロ構造についての固有の特徴である。それは周期的構造、例えば、鋸歯形状の輪郭形状を記述するのに好んで用いられる。ここでは、その構造の連続する最高点と最低点の間の間隔は“深さ”と定義される。すなわち、これは、“山”と“谷”の間の間隔を意味する。２個の隣接する最高点の間の間隔、すなわち、２個の“山”の間は、幅（周期）とみなされる。深さ対幅比が大きくなるほど、“山側面”は対応して急になる。その記述モデルは、非周期的な構造にもまた適用され得る。例えば、これは、“谷”の形態のみからなる離散的に分散された線形領域を含み、２個の“谷”の間の間隔は“谷”の深さより何倍も大きい。上記定義の形式的な適用に基づき、そのようにして計算される深さ対幅比は、ほぼゼロとなるだろうし、特性的な物理的条件を反映しないだろう。したがって、実質的に“谷”からのみ形成される離散的に配列された構造の場合、“谷”の深さは“谷”の幅に関係している。

前記の利点にもかかわらず、導体路の構造化のための複雑で費用のかかる処理ステップを回避できるため、本発明による製造処理は費用がかからない。

第１レリーフ構造は、座標ｘ及び／又はｙの関数形態で提供され、周期的にｘ方向及び／又はｙ方向に第１レリーフ構造の深さを変える。その点において、望ましい関数は、少なくとも１個の垂直な側面又は辺を提供するものである。鋸歯関数と矩形関数が望まれる。鋭い端部を有する垂直な側面はそのように形成されるので、その端部に沿って定義される輪郭でもって、伝導性の膜は遮断される。そのように、第１レリーフ構造上の膜は、端部に対して垂直である方向に非電気伝導性であるか又は非常に高い電気抵抗をもたらす。

水平に対して角度αで傾いている傾斜した側面上に堆積される膜の厚さｔは、関係式 ｔ＝ｔ₀・cosα により与えられる。
その関係式において、ｔ₀は、水平表面上に堆積される膜の厚さである。その点において、厚さｔ₀は、傾斜した側面が “スマッジされない”ような方法で、コーティング物質に依存して調整される。すなわち、平面的表面に関して、コーティング物質はそこにないか、又は著しく減少された層の厚さの分のコーティング物質のみがそこに堆積される。厚さｔ₀が増加すると、堆積物は、また、例えば、コーティング物質の粒子が粒子流の共通の軌道上で運動しないならば、垂直又はほぼ垂直な側面上にも形成されるかもしれない。最適値は、一連の実験により望ましくは解明され得る。厚さｔ₀の最適値は、第1レリーフ構造に作成された伝導性の膜が堆積されないか又はその膜の電気伝導性が側面の領域で大幅に減少されるような小さな層の厚さにのみ堆積される領域、第1レリーフ構造の側面におけるその製造に結びつけられている。

非構造の領域の厚さｔ₀は、５００ｎｍ（ナノメートル）より小さくあるべきであり、好ましくは５０ｎｍ（ナノメートル）よりも小さくあるべきである。最適な厚さｔ₀は、電気的な及び他のコーティング物質の特性について、コーティング物質の影響を考慮して、また、実験により都合よく決定され得る。

コーティングされるレリーフ構造が、大きい深さ対幅比を有しているならば、第1レリーフ構造に作成される伝導性の膜が、堆積されないか又はその側面の領域で膜の電気伝導性が大幅に減少されるような小さな層の厚さでのみ堆積される第1レリーフ構造の垂直又はほぼ垂直な側面上に領域を形成する効果が、都合よく高められる。望ましくは、レリーフ構造の深さ対幅比が２よりも大きいものが与えられ得る。

実験で示したように、記述の効果について疑いもなく、側面の角度αは量的に、垂直から約１０°偏向できる。

側面上の膜の厚さｔは、角度αの選択により調整され得る。その点において、角度αも、また、曲線の１次導関数によって決定され得る曲線の部分の勾配角であるかもしれない。

第１レリーフ構造が１個の座標関数の形態であるならば、そのレリーフ構造は特に単純な輪郭からなる。特に、第１レリーフ構造は、例えば、５０ｎｍ（ナノメートル）から１０μｍ（ミクロンメートル）の間の範囲で、小さな格子周期を有する回折構造であり得る。そのようなレリーフ構造は、線形の回折格子であり得る。

線形偏光子は、望ましくは、１００ｎｍ（ナノメートル）から８００ｎｍ（ナノメートル）の間の周期長を有してそのように形成されることが与えられ得る。望ましくは、膜は１０ｎｍ（ナノメートル）より小さい厚さｔ₀からなり得る。第1レリーフ構造の高度の可能な分解能によって、線形偏光子の形態は、振動平面の偏光のための形態に限定されない。むしろ、異なる偏光方向で、相互に並列の関係の領域が授与され得て、その点において、その領域が情報キャリアーの形態となり得ることが与えられ得る。一例として、その領域は機械的に読み取り可能なバーコードを形成し得るか、又は英数字文字や絵図形の形態となり得る。それらの領域は、偏光の光により可視化可能であり、例えば、それらの偏光平面が、その上に放射されるか又は通過される光の偏光平面に対して垂直に配向されるように整列されるならば、それらは背景から暗く浮き出す。非偏光の照明で、前記の構造とともに、隠された情報アイテムを浮かび上がらせる、“暗号解読”フィルムを提供することも可能である。

しかしながら、第1レリーフ構造が２個の座標関数の形態であり、そこでは、提供される垂直な側面はそれら自体閉じられた曲線の形態であることも提供される。作成された膜の電気伝導性は、そのようにすべての方向について遮断される。好ましくは閉曲線は、円、楕円、正方形、長方形、及びひし形の形態であることが提供され得る。

しかしながら、その閉曲線が、第２レリーフ構造が形成される隣接の第２領域の輪郭に続くことも提供され得る。その第２レリーフ構造は平面的形態からなることが望ましくは提供され得る。そのように、その第２レリーフ構造に作成されるその電気伝導性の膜は、十分な厚さｔ₀の電気伝導体の形態である。任意の望ましい方法で輪郭が描かれる電気伝導性の第２領域は、第1非電気伝導性領域により包囲され得るため、共通のコーティングステップによって高度なレベルの精度と分解能を有する任意の幾何学形状の相互に電気的に絶縁された導体路を製造することが可能である。

さらに有利な形態は、従属項で説明される。

請求項１に記載の発明は、第1レリーフ構造（２５、１２５、６５）が、多層体の第1領域内の座標軸ｘｙで定義される平面の複製ラッカー層（２２）に形成され、一定の表面密度の電気伝導性の膜（２３ｌ、２３ｎ、１２３ｎ）が、多層体の第1領域（１１、１２）と多層体の隣接する第２領域（１１、１２）の複製ラッカー層（２２）に作成されている、複製ラッカー層（２２）を有する多層体（１１、１２）であって、
第１レリーフ構造（２５、１２５、６５）は、個々の構成要素の大きい深さ対幅比が特に２よりも大きい深さ対幅比を有する構造で、かつ、レリーフ構造の深さ全体か又はほぼ全体にわたって延びている少なくとも１個の垂直又はほぼ垂直な側面を有する構造で、第１レリーフ構造の側面（２５、１２５、６５）には第１レリーフ構造に作成されている伝導性の膜（２３ｌ、２３ｎ、１２３ｎ）が堆積されていないか、又は側面の領域において膜（２３ｌ、２３ｎ、１２３ｎ）の電気伝導性が著しく減少されるような小さな層の厚さでのみ堆積されている領域があることを特徴とする複製ラッカー層（２２）を有する多層体（１１、１２）である。

請求項２に記載の発明は、前記膜は金属層であることを特徴とする請求項１に記載の多層体である。

請求項３に記載の発明は、前記膜は透明な伝導性の物質、特に酸化インジウムスズ層（ＩＴＯ）からなることを特徴とする請求項１に記載の多層体である。

請求項４に記載の発明は、前記第１レリーフ構造（２５、１２５、６５）は座標ｘ及び／又はｙの関数形態であり、それはｘ方向及び／又はｙ方向に第１レリーフ構造（２５、１２５、６５）の深さを周期的に変化させることを特徴とする先行する請求項のいずれか１項に記載の多層体である。

請求項５に記載の発明は、前記第１レリーフ構造（２５）は、実質的に座標ｘ又はｙの矩形関数形態であり、それはｘ方向又はｙ方向に第１レリーフ構造（２５）の深さを周期的に変化させることを特徴とする請求項４に記載の多層体である。

請求項６に記載の発明は、前記第１レリーフ構造（１２５）は、座標ｘまたはｙの鋸歯関数形態であり、それはｘ方向又はｙ方向に第１レリーフ構造（１２５）の深さを周期的に変化させることを特徴とする請求項４に記載の多層体である。

請求項７に記載の発明は、前記第１レリーフ構造（６５）は、座標ｘ及びｙの矩形関数又は鋸歯関数の形態であり、それはｘ方向及びｙ方向に第１レリーフ構造（１２５）の深さを周期的に変化させ、それら自体が閉じられている凸状曲線をそれらの関数の垂直側面が形成することを特徴とする請求項４に記載の多層体である。

請求項８に記載の発明は、第２レリーフ構造（２６）が、前記隣接する第２領域の前記複製ラッカー層（２２）に形成されていることを特徴とする先行する請求項のいずれか１項に記載の多層体である。

請求項９に記載の発明は、前記第２レリーフ構造（２６）は、実質的に平面であるか又は小さな深さ対幅比を有している形態であることを特徴とする請求項８に記載の多層体である。

請求項１０に記載の発明は、前記第２レリーフ構造（２６）は、座標ｘ及び／又はｙの関数形態であり、それはｘ方向及び／又はｙ方向にレリーフ構造（２６）の深さを周期的に変化させ、その関数は垂直側面なしに形成されることを特徴とする請求項８に記載の多層体である。

請求項１１に記載の発明は、前記第２レリーフ構造（２６）に形成される膜（２３ｌ）は透明であることを特徴とする先行する請求項のいずれか１項に記載の多層体である。

請求項１２に記載の発明は、前記透明膜は、１ｎｍから１００ｎｍの間の厚さ、好ましくは５ｎｍから３０ｎｍの間の厚さの金属層の形態であることを特徴とする請求項１１に記載の多層体である。

請求項１３に記載の発明は、多層フィルム体が、転写フィルム、特にホットスタンピングフィルムであることを特徴とする先行する請求項のいずれか１項に記載の多層体である。

請求項１４に記載の発明は、先行する請求項のいずれか１項に記載の多層体を有する回路、特にポリマー構造から形成される回路である。

請求項１５に記載の発明は、請求項１から１３までのいずれか１項に記載の多層体を有する直線偏光子である。

請求項１６に記載の発明は、領域が情報キャリアーの形態であり、例えばバーコード、英数字文字、又は画像表示の形態であることを特徴とする請求項１５に記載の直線偏光子の形態の領域を有するセキュリティ素子である。

請求項１７に記載の発明は、先行する請求項のいずれか１項に記載のセキュリティ書類、特に、多層体を有する紙幣、パスポート、又は商品ラベルである。

請求項１８に記載の発明は、第１レリーフ構造（２５、１２５）が、多層体（１１、１２）の第１領域内の多層体の複製ラッカー層（２２）内に形成され、一定の表面密度の電気伝導性の膜（２３ｌ、２３ｎ、１２３ｎ）が、多層体（１１、１２）の第１領域及び多層体（１１，１２）の隣接する第２領域の複製ラッカー層（２２）に作成されている多層体（１１、１２）の製造方法であって、
前記第１レリーフ構造（２５、１２５）は、個々の構成要素の大きい深さ対幅比が特に２よりも大きい深さ対幅比を有する構造の形態であり、かつ、少なくとも１個の垂直又はほぼ垂直な側面を有して形成され、前記第１レリーフ構造（２５、１２５）の側面には、第１レリーフ構造に作成される伝導性の膜（２３ｌ、２３ｎ、１２３ｎ）が堆積されていないか、又は側面の領域において膜（２３ｌ、２３ｎ、１２３ｎ）の電気伝導性が著しく減少されるような小さな層の厚さでのみ堆積されている領域があることを特徴とする、多層体（１１、１２）の製造方法である。

請求項１９に記載の発明は、その膜（２３ｌ、２３ｎ、１２３ｎ）は、スパッタリングによって前記複製ラッカー層（２２）に作成されることを特徴とする請求項１８に記載の方法である。

請求項２０に記載の発明は、その膜（２３ｌ、２３ｎ、１２３ｎ）は、電子ビーム蒸着によって前記複製ラッカー層（２２）に作成されることを特徴とする請求項１９に記載の方法である。

請求項２１に記載の発明は、その膜（２３ｌ、２３ｎ、１２３ｎ）は、抵抗加熱蒸着によって前記複製ラッカー層（２２）に作成されることを特徴とする請求項２０に記載の方法である。

請求項２２に記載の発明は、その膜（２３ｌ、２３ｎ、１２３ｎ）は、通電によって強化されていることを特徴とする請求項１８から２１のいずれか１項に記載の方法である。

請求項２３に記載の発明は、レリーフ構造は紫外線複製手段により前記複製ラッカー層（２２）に形成されることを特徴とする請求項１８に記載の方法である。

電気伝導性の膜は金属層の形態であり、望ましくは、アルミニウム、銅、銀、又は金のような良電気伝導体から形成されることを、好ましくは提供される。しかしながら、その膜は、透明な伝導性の物質の形態、例えば、ディスプレイに使用されるような、“不可視の”導体路を形成するためにその透明度の理由で好まれる酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）層、であることもまた提供され得る。光電池のための電極層は、同一原理に基づき製造され得る。

しかしながら、金属膜は非常に薄く、例えば、１ｎｍ（ナノメートル）から１００ｎｍ（ナノメートル）の間、望ましくは５ｎｍ（ナノメートル）から３０ｎｍ（ナノメートル）の間の厚さを有する形態で、透明に見えることもまた提供され得る。それは、例えば液晶（ＬＣＤ）ディスプレイに提供されるように、低電流のための“不可視の”導体路がそのように製造されるならば、有利であり得る。

特に導体路を製造するとき、その膜が導体路の端部で確実に遮断されることが重要である。その目的のために、望ましい層の厚さｔ₀は、５ｎｍ（ナノメートル）から１０ｎｍ（ナノメートル）の間の範囲であり得る。以下に示されるように、それらの薄い導体路の伝導性は、直流通電作用（ガルバニゼーション）によって必要ならば、強化され得る。

好ましくは、多層体はフィルム素子の形態、例えば転写フィルム、特にホットスタンピング（箔押し）フィルムであり、ラミネートされたフィルムか又はステッカーフィルムの形態である。その際、そのフィルム素子は、転写フィルムの塗布された転写層によっても形成され得る。しかしながら、その多層体が、硬い基質層、例えば薄いガラス層を含むこともまた提供され得る。

電気伝導性の膜は、セキュリティ素子の製造の公知の方法、例えば、スパッタリング、電子ビーム蒸着、又は抵抗加熱蒸着で作成され得る。それらの方法は、座標軸ｘｙにより定義される平面内で、膜が、表面積に対して一定の密度で噴射されることによって作られることが特色である。好ましくは、その原子又は分子が、平面、すなわちコーティングされるべき表面に、ほぼ同一の角度で衝突する。

その原子又は分子は、コーティングされる表面に垂直に衝突するため、垂直又はほぼ垂直な側面上に堆積されないことが都合よく提供される。

したがって、これらは、ほぼ均等な層の厚さの層に、側面の傾斜とは独立に堆積されるランダムな方法で原子又は分子が堆積されるコーティング処理を含まない。例えば、ランダムな堆積は、気相からなる堆積を含む。

レリーフ構造は、複製ラッカー層に紫外線複製の手段により形成されることを好ましくは提供される。

本発明による構造の使用と本発明による方法は、多様な手段で可能であり、そして、回折フィルム素子が電気回路形態を担うか、又はそれ自体が電気回路の部分であるときに、常に特に有利である。

本発明により、高分子エレクトロニクスの半導体部品の電極層が構造化されることがさらに可能である。本発明は、高度の分解能を達成することを可能にする。ポリマー回路の導体路又は他の電気部品、例えば、ＲＦＩＤ（ＲＦＩＤ＝無線周波数識別）タグのためのコイルやコンデンサが記述の方法で製造されることがさらに提供される。本発明は、ある種の構造の製造のための低い廃棄率を有する費用のかからない製造技術をもたらすという点に関して特に有利である。本発明による方法をもって達成され得る微細な構造化のため、それらの半導体部品の限界周波数がさらに著しく増加されることがそのように可能である。

伝導性の膜は、通電によって強化され、及びそのように特に優れた伝導性の表面層が作成されるか又は電気抵抗を減少するために堆積層の厚さが増加されるかどちらかを提供され得る。上述の堆積処理は、好ましくは、薄い層の作成に適している。理解されるように、レリーフ構造は、通電作用で改造されず、すなわち、非電気伝導性の領域は覆われていない。

本発明による方法を用いて、フィルム製品の形態で線形偏光子のようなさらなる部品を特に費用をかけずに、製造することが可能である。

以下に、本発明を、添付図面を参照しつつ、好適な各種の実施例によって詳述する。

図１は、フィルム素子形態における本発明による多層体の第１実施例の概要を示す断面図である。

図２は、金属層を有する図１におけるフィルム素子の膜の概要を示す図である。

図３は、フィルム素子形態における本発明による多層体の第２実施例の概要を示す断面図である。

図４は、金属層を有する図３におけるフィルム素子の膜の概要を示す図である。

図５は、一次元レリーフ構造を有するフィルム素子形態における多層体の実施例の概要を示す平面図である。

図６は、二次元レリーフ構造を有するフィルム素子形態における多層体の実施例の概要を示す平面図である。

図７は、電気伝導体路を有するフィルム素子形態における多層体の実施例の概要を示す平面図である。

図１は以下では、フィルム素子１１として符号が付されているフィルム素子形態の多層体を示している。フィルム素子１１は、キャリアーフィルム１０、剥離(分離)層２０、保護ラッカー層２１、レリーフ構造２５と２６を有する複製ラッカー層２２、レリーフ構造２５と２６上に配された膜２３ｌ、２３ｎと接着層２４からなる。レリーフ構造２６は、平面的レリーフ構造の形態である。レリーフ構造２５は、大きい幅対深さ比を有する構造であり、そして、そのレリーフ構造は、例えば、セキュリティ素子内に光学的効果の製造のために成形される通常のレリーフ構造よりも数倍も高い有効表面積を有している。レリーフ構造２５は、平面的なレリーフ構造２６の表面に対して垂直な側面を有する蛇行形状の形態からなる。図示の実施例では、それは一の座標方向に広がっている。そのように、関係領域に作成される膜２３ｎは、平面的なレリーフ構造２６の表面に対して平行であるレリーフ構造２５上の部分にのみ配される。すなわち、その膜は一の座標方向に遮断される膜である。一の座標方向に遮断されるそのようなレリーフ構造は、以下では、一次元レリーフ構造として呼ばれている。
図１に示されるように、その遮断は断続的に続いている。これに対して、平面的なレリーフ構造２６上に配される膜２３ｌは、閉じた輪郭からなる。

図示の実施例では、異なる効果が物質の選択とレリーフ構造の輪郭により生成される。例えば、膜２３ｌ、２３ｎが金属層の形態であるならば、膜２３ｎはレリーフ構造の垂直な側面で完全に遮断されるため、非伝導性の金属層となる。これに対して、平面的なレリーフ構造２６に作成される金属層は、遮断されないため、電気伝導性である。膜２３ｎは、例えば、スパッタリング、すなわち、ほぼ同一のコーティング方向の粒子がそのレリーフ構造に衝突するというコーティング処理により形成され得る。したがって、コーティング方向に対して平行な配置である垂直な側面に衝突する粒子は、無いか又はほとんど無く、そのため、そこでは膜２３ｎは、遮断されるか、あるいは単位表面積に付き、かなり高い抵抗、例えば、垂直な側面の外側の伝導性の膜２３ｌの単位表面積あたりの抵抗より、少なくとも１０倍以上、望ましくは１０００倍以上の高い抵抗を有する。

そのようなコーティング方法は、座標軸ｘｙにより定義される平面に対して、有利にコーティング方向がその平面に対して垂直であるかほぼ垂直に配向されるレリーフ構造の側面に平行に配向され、表面積に関係して一定の密度を有する膜を作成することをさらに特色づけられる。

レリーフ構造２５の大きい深さ対幅比は、２よりも大きいことが有利であり、側面の角度に依存する膜の厚さの対策の前記の効果に実質的な貢献を有する。

一方では、大きい深さ対幅比は急勾配の側面を提供し、その上、他方では、定められたコーティング方向からそれる粒子のランダムな堆積は、それにより、さらに困難になる。

さらに影響を与える要因は、平面的なレリーフ構造２６上に作成される膜の厚さである。実験で示されたように、前記の効果は厚さが５００ｎｍ（ナノメートル）より小さいときに起こる。

好ましくは、平面的なレリーフ構造２６上に作成される伝導性の膜の厚さは、少なくとも領域を考慮した方法で非伝導性の膜が形成され、かつレリーフ構造２６に垂直又はほぼ垂直である側面を得るために、５０ｎｍ（ナノメートル）より小さくすることが可能である。

そのような層は透明となり得、例えば約１０ｎｍ（ナノメートル）の厚さからなる。そのように、例えば液晶（ＬＣＤ）ディスプレイ素子のように、その下に配置された構造を視覚的に覆わない導体路を形成することが可能である。

フィルム素子１１は、スタンピング又はエンボシングフィルムであり、特にホットスタンピング（箔押し）フィルムである。しかしながら、フィルム素子１１は、ラミネーティングフィルムやステッカーフィルムの形態であるか、又は回路のためのキャリアー形態、特にポリマー回路であることが可能である。

キャリアー層１０は、１０μｍ（マイクロメートル）から５０μｍ（マイクロメートル）の間の厚さ、望ましくは１９μｍ（マイクロメートル）から２３μｍ（マイクロメートル）の間の厚さの例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム層からなる。剥離（分離）層２０と保護ラッカー層２１は、次に凹版スクリーンシリンダーによってキャリアーフィルムに形成される。その際、剥離（分離）層２０と保護ラッカー層２１は、０．２μｍ（マイクロメートル）から１．２μｍ（マイクロメートル）の間の厚さからなることが望まし。それらの層を省略することもまた可能であり得る。

複製ラッカー層２２が次に形成される。

複製ラッカー層２２は、望ましくは照射架橋結合可能な複製ラッカー層からなる。好ましくはＵＶ（紫外線）複製加工が、複製ラッカー層２２にレリーフ構造２５と２６の成形のため使用される。その際、紫外線で硬化可能なラッカーが複製ラッカーとして使用される。その場合、レリーフ構造２５と２６の紫外線架橋結合可能な複製ラッカー層への導入は、例えば、まだ柔軟であるか又は液体であるとき、ラッカー層にレリーフ構造を成形するときの紫外線照射によって、又は部分的な照射及び紫外線架橋結合可能なラッカー層が硬化することによって、もたらされる。その際、紫外線架橋結合可能なラッカーの代わりに、ほかの照射架橋結合可能なラッカーを使用することもまた可能である。

さらに、複製ラッカー層２２は透明な熱可塑性の物質からなることもまた可能である。１個のレリーフ構造又は複数個のレリーフ構造、例えばレリーフ構造２５と２６は次にスタンピング機具によって複製ラッカー層２２にスタンピングされる。

複製ラッカー層２２のために選択される厚さは、レリーフ構造２５に選択される断面深さ（プロファイル深さ）によって決定される。複製ラッカー層２２はレリーフ構造２５と２６の成形のために十分な深さであることを確保することが必要である。望ましくは、その際に複製ラッカー層は、０．１μｍ（マイクロメートル）から１０μｍ（マイクロメートル）の間の厚さである。

一例として、複製ラッカー層２２は、ラインラスター凹版シリンダーを用いて、保護ラッカー層２１を覆う全表面領域に塗布重量１平方メートル当たり２．２ｇでもって乾燥前に塗布される。その際、複製ラッカーとして以下の成分のラッカーが選択される。

成分 重量比率
高分子メタクリル（ＰＭＭＡ）樹脂 ２０００
シリコーンアルキドオイルフリー樹脂 ３００
非イオン性湿潤剤 ５０
低粘性ニトロセルロース １２０００
トルエン ２０００
ジアセトンアルコール ２５００

複製ラッカー層２２は、それから乾燥炉（路）で１００℃から１２０℃の間の温度で乾燥される。

レリーフ構造２５と２６は、その後、例えば、ニッケルから成る金型によって、約１３０℃で、複製ラッカー層２２の中にスタンピングされる。複製ラッカー層の中にレリーフ構造２５と２６をスタンピングするために、その金型は望ましくは電気的に加熱される。スタンピング作業後、その金型が複製ラッカー層２２から外される前に、その金型はその際再び冷却され得る。レリーフ構造２５と２６が複製ラッカー層２２の中にスタンピングされた後、複製ラッカー層２２の複製ラッカーは、架橋結合か又はそのほかの方法により硬化する。

レリーフ構造２５と２６は、蒸散（アブレーション）処理によって、複製ラッカー層２２の中に導入されることもさらに可能である。

その点において、レリーフ構造２５と２６は、例えばスパッタリングという、共通のコーティング処理で膜２３ｌ、２３ｎにコーティングされるレリーフ構造をもたらす。

図２から見られるように、膜２３ｌと２３ｎの堆積のためのコーティング方向は、平面的なレリーフ構造２６の表面に対して垂直に向けられている。その方向は、図２において矢印３０によって示される。その点において、コーティング装置は、物質がレリーフ構造２５と２６に一定の表面積密度で堆積されるような方法で設計されるので、結果としてその処理ステップ、レリーフ構造２５と２６上の膜２３ｌと２３ｎの表面積密度は均等で一定となる。したがって、そのように、例えば、膜２３ｌ、２３ｎの伝導性を異ならせるため及び／又は膜２３ｌ、２３ｎの形状を作成するためにどんな事前の対策も必要ではない。その点において、膜２３ｌと２３ｎを構築することが、1回の製造ステップにおいて精密な重なり合いの関係でもたらされ得ること、そして、レリーフ構造のミクロ構造化のため、例えば、回路を製造する時に必要とされる、特に高い分解能が達成されることは、特に有利である。

接着層２４は、その後、膜２３ｌ、２３ｎに作成される。接着層２４は、望ましくは熱的に活性化可能な粘着性のものからなる層である。しかしながら、セキュリティ素子１１のそれぞれの使用次第で、接着層２４を省略することもまた可能である。

図３は、一次元レリーフ構造を有するフィルム素子１２の形態の多層体の第２実施例を示しており、この配置はレリーフ構造の輪郭についてのみ前記の実施例と配置が異なる。したがって、同一構成要素は同一の参照符号が付されている。図１の蛇行形状のレリーフ構造２５に代わって、フィルム素子１２は鋸歯形状のレリーフ構造１２５を用いて設計される。レリーフ構造１２５は、平面的なレリーフ構造２６の表面に対して垂直に配される第１側面と第１側面と一定の角度で配される第２側面を有している。その形状は、膜２３ｎがレリーフ構造１２５の第２側面上にのみ配されることを提供し、すなわち、その膜は断続的形状からなる。

図４は、膜１２３ｎと２３ｌを有する図３におけるレリーフ構造１２５と２６の膜を示している。図２を参照して既に述べたように、膜１２３ｎと２３ｌは、共通の製造ステップ、例えばスパッタリングで、レリーフ構造１２５と２６それぞれに作成される。図４からはっきりと見られるように、この際、膜１２３ｎは、レリーフ構造１２５の傾斜した第２側面上に作られ、塗布方向に対して垂直に配されるレリーフ構造２６上での膜の厚さよりも小さな厚さからなる。膜１２３ｎは、物質でコーティングされていないレリーフ構造１２５の垂直な第１側面によって遮断されるため、例えばそのように形成される金属層は非電気伝導性である。

図５ａは、金属でコーティングされた図示の実施例における一次元レリーフ構造を有するフィルム素子５０の形態の多層体の概要の平面図を示している。この際、図１と３（２５と１２５をそれぞれ参照）に示されるように、大きい深さ対幅比を有し、一次元レリーフ構造を有する非電気伝導性の領域５５が提供され、図５で黒く示される伝導性の平面領域５６は包囲される。これらは、ここに示されない電気部品を一緒に接続する導体路を含む。

非電気伝導性の領域５５は、xによって特定される座標方向においてのみ非被覆の垂直な側面によって遮断されるけれども、かつ、それはｙ方向において電気伝導領域５６に隣接する５５ｋの部分で局部的にショートされるけれども、それは全体的に、領域５６の伝導性より小さいオーダの電気伝導性である。

図５ｂは、伝導領域５６による前記局部的なショートを回避することを可能とする方法を示している。その目的のため、領域５５は、領域５５ｘと領域５５ｙに分割され、領域５５のレリーフ構造は、ｘ方向とｙ方向にそれぞれ変化する。そのような配置は、伝導領域５６が相互に平行な関係で配されていないとき、又は曲線状の形状からなるときに提供され得る。

しかしながら、本発明による方法を用いて形成された領域５６は、通電によって強化されることもまた提供される。領域５５、５５ｘ及び５５ｙは、非電気伝導性のため、通電操作によってはそこに何の金属も堆積されない。したがって、伝導領域５６だけを通電によって強化するために、ほかのどんな事前の対策も取られる必要がない。そのように、導電性の平坦領域５６は、通電操作前の抵抗率より、さらに低いレベルの抵抗率を有する導体路の形態である。したがって、領域５６の電気伝導性は領域５５の電気伝導性と比較してかなり大きいため、異なって配向された領域５５ｘと５５ｙ（図５５ｂ参照）の形態における領域５５（図５ａ参照）の形成を省略することが可能である。

与えられる各種類の金属により異なるが、例えば１０ｎｍ（ナノメートル）のオーダの非常に薄い金属層がそこに作成されるならば、図５ａと図５ｂで示される領域５６は透明であり得る。

図６は、大きい深さ対幅比を有するレリーフ構造６５とそれら自体が閉じられている輪郭カーブ（プロファイルカーブ）６５ｐを形成する垂直な側面を持つラスタースクリーン素子６２を有するフィルム素子６０の形態の多層体の概要の平面図を示している。図示の実施例では、輪郭カーブ（プロファイルカーブ）は円とひし形の形態である。フィルム素子６０は、レリーフ構造６５のため非伝導である金属層（図示省略）によってコーティングされている。これは、先に議論した電気伝導領域により見込まれるショートという不都合を回避する二次元レリーフ構造を与える。図６からはっきりと見られ得るように、レリーフ構造６５は、正方形のラスター素子６２に刻設される円を同心的に集めて配列したものから形成される。そのように、円弧がラスター素子６２の隅部領域に形成される。その方法で、隅部領域の円弧は、その隅部領域に隣接する３個のさらなるラスター素子６２の円弧と協働して、ひし形の輪郭カーブを形成する。

ラスター素子６２は、同一形態で同一サイズから製造され、すなわち、二等辺三角形、正方形又は六角形の形態であることを提供され得る。ラスター素子６２は、また、不規則な形態からなり、すなわち、異なる形状とサイズからなるラスター素子６２を有するフィルム素子６０の面を埋め尽くすことも提供され得る。ただ重要なことは、レリーフ構造６５の垂直な側面が閉曲線を形成することである。

図７は、大きい深さ対幅比を有するレリーフ構造を提供される領域７５に包囲される構造化された伝導体７６を有するフィルム素子７０の形態で、金属でコーティングされている多層体を示している。そのレリーフ構造は、大きい深さ対幅比を有する一次元レリーフ構造（図５参照）か又は二次元レリーフの構造の形態（図６参照）であり得る。望ましい配置は、二次元レリーフ構造でかつ２より大きい深さ対幅比である。

フィルム素子７０は、マイクロ電子回路の部分形態、例えばフィルムシステムの形態におけるポリマー回路部分であり得る。その点において、前記（図５参照）のように、その回路は透明であり得る。

そのような使用に関して、その構造化された伝導体７６の１個又はそれ以上の部分は、大きい深さ対幅比を有するレリーフ構造を用いて形成されるので、伝導体７６の電気伝導性はそのような部分で減少されることが提供され得る。例えば、伝導体７６に電気抵抗器を形成することがそのように可能である。

フィルム素子形態における本発明による多層体の第１実施例の概要を示す断面図である。 金属層を有する図１におけるフィルム素子の膜の概要を示す図である。 フィルム素子形態における本発明による多層体の第２実施例の概要を示す断面図である。 金属層を有する図３におけるフィルム素子の膜の概要を示す図である。 一次元レリーフ構造を有するフィルム素子形態における多層体の実施例の概要を示す平面図である。 同様に一次元レリーフ構造を有するフィルム素子形態における多層体の実施例の概要を示す平面図である。 二次元レリーフ構造を有するフィルム素子形態における多層体の実施例の概要を示す平面図である。 電気伝導体路を有するフィルム素子形態における多層体の実施例の概要を示す平面図である。

符号の説明

１０ キャリアーフィルム
１１ フィルム素子
２０ 剥離（分離）層
２１ 保護ラッカー層
２２ 複製ラッカー層
２３ｌ 膜
２３ｎ 膜
２４ 接着層
２５ レリーフ構造
２６ レリーフ構造

Claims (23)

1. 第1レリーフ構造（２５、１２５、６５）が、多層体の第1領域内の座標軸ｘｙで定義される平面の複製ラッカー層（２２）に形成され、一定の表面密度の電気伝導性の膜（２３ｌ、２３ｎ、１２３ｎ）が、多層体の第1領域（１１、１２）と多層体の隣接する第２領域（１１、１２）の複製ラッカー層（２２）に作成されている、複製ラッカー層（２２）を有する多層体（１１、１２）であって、
   第１レリーフ構造（２５、１２５、６５）は、個々の構成要素の２よりも大きい深さ対幅比を有する構造で、かつ、レリーフ構造の深さの実質的な部分にわたって延びている少なくとも１個の垂直な側面を有する構造で、第１レリーフ構造の側面（２５、１２５、６５）には第１レリーフ構造に作成されている伝導性の膜（２３ｌ、２３ｎ、１２３ｎ）が堆積されていないか、又は第１の領域において膜（２３ｌ、２３ｎ、１２３ｎ）の電気伝導性が第２の領域と比較して著しく減少されるような小さな層の厚さでのみ堆積されている領域があることを特徴とする複製ラッカー層（２２）を有する多層体（１１、１２）。
2. 前記膜は金属層であることを特徴とする請求項１に記載の多層体。
3. 前記膜は透明な伝導性の物質からなることを特徴とする請求項１に記載の多層体。
4. 前記第１レリーフ構造（２５、１２５、６５）は座標ｘ及び／又はｙの関数形態であり、それはｘ方向及び／又はｙ方向に第１レリーフ構造（２５、１２５、６５）の深さを周期的に変化させることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の多層体。
5. 前記第１レリーフ構造（２５）は、実質的に座標ｘ又はｙの矩形関数形態であり、それはｘ方向又はｙ方向に第１レリーフ構造（２５）の深さを周期的に変化させることを特徴とする請求項４に記載の多層体。
6. 前記第１レリーフ構造（１２５）は、座標ｘまたはｙの鋸歯関数形態であり、それはｘ方向又はｙ方向に第１レリーフ構造（１２５）の深さを周期的に変化させることを特徴とする請求項４に記載の多層体。
7. 前記第１レリーフ構造（６５）は、座標ｘ及びｙの矩形関数又は鋸歯関数の形態であり、それはｘ方向及びｙ方向に第１レリーフ構造（１２５）の深さを周期的に変化させ、それら自体が閉じられている凸状曲線をそれらの関数の垂直側面が形成することを特徴とする請求項４に記載の多層体。
8. 第２レリーフ構造（２６）が、前記隣接する第２領域の前記複製ラッカー層（２２）に形成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の多層体。
9. 前記第２レリーフ構造（２６）は、実質的に平面であることを特徴とする請求項８に記載の多層体。
10. 前記第２レリーフ構造（２６）は、座標ｘ及び／又はｙの関数形態であり、それはｘ方向及び／又はｙ方向にレリーフ構造（２６）の深さを周期的に変化させ、その関数は垂直側面なしに形成されることを特徴とする請求項８に記載の多層体。
11. 前記第２レリーフ構造（２６）に形成される膜（２３ｌ）は透明であることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の多層体。
12. 前記透明膜は、１ｎｍから１００ｎｍの間の厚さの金属層の形態であることを特徴とする請求項１１に記載の多層体。
13. 前記多層体が、転写フィルムであることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の多層体。
14. 請求項１から１３のいずれか１項に記載の多層体を有する回路。
15. 請求項１から１３までのいずれか１項に記載の多層体を有する直線偏光子。
16. 領域が情報キャリアーの形態であることを特徴とする請求項１５に記載の直線偏光子の形態の領域を有するセキュリティ素子。
17. 請求項１から１６のいずれか１項に記載の多層体を有するセキュリティ書類。
18. 第１レリーフ構造（２５、１２５）が、多層体（１１、１２）の第１領域内の多層体の複製ラッカー層（２２）内に形成され、一定の表面密度の電気伝導性の膜（２３ｌ、２３ｎ、１２３ｎ）が、多層体（１１、１２）の第１領域及び多層体（１１，１２）の隣接する第２領域の複製ラッカー層（２２）に作成されている多層体（１１、１２）の製造方法であって、
    前記第１レリーフ構造（２５、１２５）は、個々の構成要素の２よりも大きい深さ対幅比を有する構造の形態であり、かつ、少なくとも１個の垂直な側面を有して形成され、前記第１レリーフ構造（２５、１２５）の側面には、第１レリーフ構造に作成される伝導性の膜（２３ｌ、２３ｎ、１２３ｎ）が堆積されていないか、又は第１の領域において膜（２３ｌ、２３ｎ、１２３ｎ）の電気伝導性が第２の領域と比較して著しく減少されるような小さな層の厚さでのみ堆積されている領域があることを特徴とする、多層体（１１、１２）の製造方法。
19. その膜（２３ｌ、２３ｎ、１２３ｎ）は、スパッタリングによって前記複製ラッカー層（２２）に作成されることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
20. その膜（２３ｌ、２３ｎ、１２３ｎ）は、電子ビーム蒸着によって前記複製ラッカー層（２２）に作成されることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
21. その膜（２３ｌ、２３ｎ、１２３ｎ）は、抵抗加熱蒸着によって前記複製ラッカー層（２２）に作成されることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
22. その膜（２３ｌ、２３ｎ、１２３ｎ）は、通電によって強化されていることを特徴とする請求項１８から２１のいずれか１項に記載の方法。
23. レリーフ構造は紫外線複製手段により前記複製ラッカー層（２２）に形成されることを特徴とする請求項１８に記載の方法。

Images