JP5186378B2 - 多層体およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、微視的微細パターン領域を有する複製層を備える多層体と、調節可能、または、確定した電気伝導率を有する多層体の製造方法に関する。

金属化した多層体は、特に、金属化した膜が、公知であり、その膜は、導電性のある表面を有し、その表面は反射性があるもの、または、無光沢なもの、あるいは、他の形式で構成されたものがある。導電性のある表面は、例えば、その膜が、電子機器の収容部の装飾や、電子レンジの電磁波の放射に晒される食品のパッケージに用いられたりする場合、問題が起こる恐れがある。また、そのようなパッケージには、金属表面にセキュリティ機能を備えることができるが、マイクロ波の照射による熱により破壊される可能性がある。

本発明の目的は、調節可能、または、確定した電気伝導率を有する多層体、および、安価で大量生産に適したその製造方法を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明の一実施例に係る多層体の製造方法は、調節可能、または、確定した電気伝導率を有する多層体の製造方法であって、第１の回折表面構造が、多層体の複製層の第１の領域に形成され、金属層が、第１の領域と、第１の表面構造が複製層に形成されていない第２の領域との複製層に塗布され、第１の領域、または、第２の領域の一方は、複数の微視的微細パターン領域によって形成されており、それらのパターン領域は、線ラスターまたはラスター幅Ｄを有する面ラスター状に配置され、部分的な領域のそれぞれを完全に囲むまたは区切る第１の領域、または、第２の領域によって、それぞれ互いに間隔Ｂを持って離れて配置される。
感光層が、金属層に塗布されるか、感光洗浄マスクが複製層として塗布され、感光層または洗浄マスクは、金属層を通して露光され、その結果、感光層または洗浄マスクは、第１の表面構造によって、第１の領域および第２の領域において、別々に露光される。金属層は、露光された感光層または洗浄マスクを、第２の領域ではなく第１の領域、または、第１の領域ではなく第２の領域におけるマスクとして用いることで除去する。金属層は、感光層のための露光マスクとして、または異なった透過性を有する領域を含む洗浄マスクとして用いられることを特徴とする。

本発明の他の目的は、複製層と複製層上に配置された金属層とを備える多層体、特に、転写層によって達成される。多層体は、複数の微視的微細パターン領域と、それぞれのパターン領域を完全に囲むまたは区切るバックグランド領域を有し、パターン領域は、線ラスター状、または、ラスター幅Ｄを有する面ラスター状に配置されており、パターン領域は、バックグランド領域によってそれぞれ互いに間隔Ｂを持って離れて配置されており、ラスター幅Ｄは、５００μｍよりも小さく、ラスター幅Ｄの前記間隔Ｂに対する比率は５乃至２００の範囲であり、金属層は、バックグランド領域、または、パターン領域に存在する。

そのため、ラスター上で分極された微視的微細島状構造を製造するために、その表面構造自体に塗布された金属層が光露光マスクを形成しており、金属層の光作用は、それぞれ金属層が配置される表面構造により決まる。より具体的には、微視的微細島状構造の製造に必要な高い解像度と質を有し、それ自体で露光マスクとして機能する金属層を、位置合わせの関係において部分的に除去することが可能である。

ここで、「ラスター」という用語は、あるエリアの均一化された細区分だけに用いるのではなく、むしろ、例えば、印刷業界で用いられているような周波数変調ラスターなどの、不規則またはランダムなラスターにも用いられる。そのため、完全に確率的に形成される島状領域へそのエリアを細分化することも明らかに含まれる。島状領域の間の線は、曲線でもよく、および／または、異なる幅を有していてもよい。ラスター幅Ｄ、および／または、間隔Ｂは、全体の平均値でよい。配置には、線ラスター、すなわち、1次元のラスター、または、例えば面ラスターなどの多次元的なラスターを含む。

よって、本発明は、部分的に金属化された多層体、特に微視的微細島状構造を有する部分的に金属化した膜の効果的で安価な製造方法を提供する。

本発明による多層体を、特定の構造に形成することにより、以下の利点を実現することができる。

その構造は、肉眼では確認できないので、上述したような島状に金属化されたパターン領域の配置を備える本発明による金属層は、人間の裸眼には、均一な金属表面として現れる。一方、金属層は、非導電性を有するが、マイクロ波の範囲までの電磁放射線を透過する。そのため、多層体は、例えば、顕著に温まることなく電子レンジの照射に晒すことができる。つまり、本発明の多層体により、金属であるが、非導電性を有する表面を形成することが可能となる。導電性の効果は、例えば、ラスター幅Ｄ、および／または、パターン領域の間隔Ｂ、および／または、ラスターの性質などのパラメタを適切に実行することで周波数に依存させてもよい。つまり、導電性は、励起周波数によって存在しても存在しなくてもよい。

例えば、パターン領域が反射領域であった場合、膜状の多層体は、金属のミラー膜であると見なされる。そのような膜は、例えば、導電性を有する表面を持つテレビの受信機などの電子機器を装飾する場合などに用いることができる。

一方、表面構造のばらつきによって、導電性を有する表面を有する透明な膜を製造することが可能となる。そのような導電性を有する膜は、例えば、金属化したバックグランド領域によって囲まれるデメタライズ化したパターン領域を有する。その膜は、例えば、透明なスクリーニング膜として用いることができる。透明なスクリーニング膜は、その透明性にも関わらず、格子のような性質を有する金属化されたバックグランド領域によって、電磁照射を遮蔽、または、静電荷を逃がすことができる。

電気伝導率は、例えば、金属層の厚さのばらつきや、Ｄ／Ｂ比率のばらつきなどによって調節することができる。

線ラスターが設けられている場合、例えば、多層体は、一方向においては絶縁性を有し、他の方向においては、導電性を有する膜であってもよい。

より好ましい構成が、添付の請求項の範囲に列挙されている。

ラスター幅Ｄは、１μｍ乃至５００μｍ、好ましくは、５μｍ乃至３００μｍの範囲において選択されることが好ましい。また、ラスター幅は、１０μｍ乃至２５０μｍの範囲である。ラスター幅が、それらの範囲である場合、一方では、多層体に関する著しい回折効果を防ぐことができ、他方で、パターン領域は、細分化が人間の裸眼の解像度の限界よりも低いため、個々には見ることができない。

また、ラスター幅Ｄの間隔Ｂに対する比率は、５乃至２００の範囲で選択する。Ｄ／Ｂ比率によって、特に、多層体の絶縁破壊力に影響を与えることが可能である。

金属層を、表面積の全体に対して一定の濃度で、好ましくは蒸着法による複製層によって画定される平面に塗布する。そのような方法は安価で、金属層の厚さを用意にコントロールすることができる。

より好ましい構成によって、金属層は、表面構造のない複製層の領域において金属層が１乃至７の光学濃度を有する厚さを持って、複製層全体の表面積にわたって塗布される。異なる透過性、特に、透明性は、以下により詳細に説明する複製層の表面構造の深さ幅比によって調節される。金属層は、例えば、アルミニウム、銀、金、銅、クロミウム、または、パラジウム、あるいは、これらの金属の合金、またはその他の金属をも含む合金、あるいは、上記に特定した金属の積層体などである。

第２の表面構造は、第２の領域における複製層に形成され、複製層における第１の回折表面構造として形成されたものが、第１の領域において金属層の透過性特に透明性を高め、ひいては、第２の領域において金属層の透過性特に透明性を高める。その逆も可能である。そのため、複製層の表面構造を用いて、金属層の透過性、特に透明性や光学濃度に影響を与えることが可能である。例えば、人間の裸眼ではもはや確認できない透過性や透明性のわずかな違いは、金属層を露光マスクとして用いるための適当な製造条件を十分に満たす。なぜならば、複製層は、非常に微細な表面構造を用いて安価に生産できるため、必要な高いレベルの解像度も、同様に、金属層の部分的なデメタライズ化において、安価に実行できる。

第１の表面構造は、第２の表面構造よりもレリーフ深さが大きい、または、その逆でもよい。

別の構成において、第１の表面構造の空間周波数とレリーフ深さの積は、第２の表面構造の空間周波数とレリーフ深さの積よりも大きい。または、その逆でもよい。空間周波数は、線／ｍｍで特定される回折構造の特徴的機能である。５μｍ乃至３００μｍの好ましいラスター幅を用いることで、５００線／ｍｍ乃至５０００線／ｍｍとなるように選択できる利点がある。例えば、無光沢構造などの凹凸を持つ面を有する構造の場合、用いられる特徴的な値は、レリーフの部分間の典型的な距離、例えば、いわゆる相関距離というものである。特徴的な値は、同じように、０．２乃至２．０μｍである。

第１の領域において、個々の構造要素の深さ幅比が大きい、特に深さ幅比が０．３よりも大きい表面構造は、第１の回折表面構造として形成され、第２の表面構造は、深さ幅比が小さい表面構造として形成される。または、その逆も可能である。

無次元の深さ幅比は、通常アスペクト比とも呼ばれ、好ましくは周期的な凹凸を持つ表面に関して特徴的な機能である。そのような構造は、周期的に連続して、「頂点（ｐｅａｋ）」と「谷（ｔｒｏｕｇｈ）」を形成する。ここで、「頂点」と「谷」間の間隔を深さと呼び、２つの「頂点」間の間隔を幅と呼ぶ。深さ幅比が大きくなるほど、「頂点の側面（ｐｅａｋ ｓｉｄｅｓ）」は急になり、「頂点の側面」の上に配置されている金属層は薄くなる。また、この効果は、「谷」の深さより数倍大きい間隔で互いに配置される、バラバラに分散された「頂点」を含む際に、観測される。そのような場合において、深さ幅比によって「谷」の形状を正確に説明するために、「谷」の深さは「谷」の幅に関連している。

よって、深さ幅比を用いて、表面構造の領域における金属層の効果的な幅を調節することができる。

また、より好ましい実施形態は、露光の構成や、感光層の現像、および金属層のエッチングを対象とする。

バイナリ型の特徴を有する感光材料が、感光層または感光洗浄マスクとして塗布される。感光層または感光洗浄マスクは、露光の強さおよび露光時間を条件にして、金属層を通して露光される。また、金属層の透過性、特に透明性が第１の表面構造によって高められている第１の領域で、感光層または洗浄マスクは活性化されている。第２の領域では活性化されていない。または、その逆も可能である。

その点に関して、感光層または洗浄マスクは、紫外線照射を用いて金属層を通して露光される。紫外線照射は昼光よりもエネルギーが大きいため、多くの場合において好ましい。

そして、露光によって活性化される感光洗浄マスクの領域、および、その上に配置される金属層の領域は、洗浄工程において除去される。

しかしながら、感光した感光層は現像され、現像された感光層は、金属層用のエッチングマスクを形成する。

また、より好ましい構成によって、感光層は、第１の領域、または、第１の表面構造によって金属層の透過性、特に透明性が高められる第1の領域、または第２の領域において露光されることによって活性化され、活性化された感光層が金属層用のエッチング手段を形成する。

感光層は、フォトレジストから形成されてもよい。

そのフォトレジストは、ポジ型フォトレジスト、または、ネガ型フォトレジストであってもよい。

また、感光層は、感光性ポリマーであってもよい。

そして、エッチングマスクの残部は、除去する。

よって、部分的に金属化された多層体の製造は、フォトレジストでカバーした金属層から始まる。上述したように、構成は、フォトレジストを露光し、フォトレジストを現像、または、エッチングし、エッチングマスクとしてフォトレジストを有する金属層をエッチングするという典型的な方法で行われる。フォトレジストの露光は、以下のものを用いる。例えば、
―ストリップ露光装置。この場合、ストリップ状の露光マスクが、多層体と接触して転写され、多層体上のフォトレジストが、マスクを通して露光される。
―集光で制御された露光。つまり、光が、偏向部、および、適宜集光手段を用いる駆動部によって、多層体上を移動する。
―光学的画像手段を用いて多層体上に突出するマスク。方法は、「ステップとリピート」といった手順で行われるか、ある位置関係を持って駆動されるフラッシュランプの手段を用いて行われる。また、マスクは、電気的に制御され、可変的であり、例えば、「空間的光変調器」であってもよい。

露光は、フォトレジスト側においてそれぞれ行われるという利点があるが、金属層を通して行われることもある。

さらに、構成は、フォトレジストを「増幅器」として用いて、迂回することなく直接レーザーを照射して行うこともできる。その点に関して、異なる表面構造を有する領域、または、表面構造を持つ領域と、持たない領域における金属層の吸収特性が異なることを直接利用する。

また、構成は、金属層の、構造依存のエッチングの特徴を利用することで行うこともできる。より具体的には、構造化された表面が、金属層で蒸着され、適当なエッチング媒体に露光される場合、所定の時間が経つと、高いアスペクト比を有する領域が透明になる。一方、構造化されていない領域、または、低いアスペクト比を有する領域は、まだ実質的には不透明である。そのように時間制御されたエッチングプロセスは、例えば、表面にレリーフ構造を有し、金属層が効果的に薄い厚さを有する複製層の領域が透明になった場合に終了する。一方、表面構造を持たず、金属層が効果的に厚い膜厚を有する複製層の領域においては、まだ不透明な金属層が存在する。金属層のエッチングは、構造化されていない領域においても起こる、そして、通常、蒸着された金属層に関して、初めから高められている光学濃度を用いて予め補正される。意図する使用例としては、携帯電話のケーシングがある。

また、伝統的なデメタライズ化プロセスとの組み合わせも可能である。そのため、伝統的なデメタライズ化によって領域を完全、または、部分的にデメタライズ化することができる。

さらに、多層体の１層以上の層、例えば、転写膜の転写層を、視覚的な印象のために、色付けすることもできる。その場合、多層体は、金属層の他に、含まれる表面の部分、または、全体に、少なくとも１層の透明、または、不透明な有色層を含む。このことは、少なくとも１層の有色層が、金属層のない第１の領域、または、第２の領域に配置されている金属層とある位置関係を持って形成される場合、特に好ましい。それにより、色が付いているという印象を実現し、および／または、多層体が、部分的な金属化にも関わらず、不透明になることができる。このことは、特に、少なくとも１層の有色層が、金属層のない第１の領域および第２の領域に配置され、金属層と同様の色を有する場合、好ましい。よって、銀の金属層を含むときは、灰色の層が好ましく、または、金の金属層を含むときは、黄色っぽい層が好ましい。これにより、遮るものなく存在する反射金属層を人間の視覚に提案することができる。

このことは、少なくとも１層が、例えば、カーボンやポリマなどの非金属の導電性物質を含有する導電性層、または、例えば、破壊電圧を高める電気絶縁性層のどちらかである場合、さらに好都合であることが証明されている。最後に、少なくとも１層の有色層も、半導体層である。少なくとも１層の有色層は、金属を全く含有しないことが好ましい。

このことは、少なくも２層、特に、少なくとも３層の有色層が、異なる色を有する場合、特に好都合であることが証明されている。色の選択は、ＣＭＹＫ表色系から行うことが好ましい。

しかしながら、不透明、または、所定の波長においてのみ透明、または、例えば、紫外線で露光される際にフィルタとして機能する染料を用いることもできる。これにより、印刷を用いて、光源のスペクトルの選択によっても影響を受ける、局所的な導電性を有する構造を実現することができる。

別の好ましい構成とすることで、金属層が、直流的に強化される。その場合、強化対象の層は、第２の金属、または、金属合金によって強化することが可能である。露光後に、フォトレジストを部分的に除去するので、金属層の金属領域は、それに対応して、被覆されない。直流的な構成が、ここで、被覆されない部分に形成される。一方、フォトレジストで被覆された部分は、本質的に、直流的な構成に必要な導電性を確実にするために役立つ。そして、フォトレジストは、それらの領域から除去される。バックグランド領域に残る薄い金属層は、エッチングによって最終的に除去される。

本発明による多層体では、ラスターは、一定のラスター幅Ｄで形成されてもよい。

他の実施形態において、ラスターを一定でないラスター幅Ｄで形成することも可能である。

ラスター幅Ｄは、±４０％の範囲においてランダムに分散されて可変であることが好ましい。ラスター幅におけるそのようなランダムに分散したばらつきによって、モアレの発生を相殺することが可能となり、一定のラスター幅を含むラスターの場合に、ある条件下で非常に顕著になってしまう回折効果を避けることも可能となる。

しかしながら、ある特定の光効果をモアレ効果によって実現できる場合、モアレ効果を生み出してもよい。

第１の表面構造、および、第２の表面構造は、光学活性があり、反射性、または、透過性のある光回折、および／または、光屈折、および／または、光散乱のミクロ構造、または、ナノ構造であり、これらは、例えば、線形格子や二次元格子などの格子構造、複数の格子構造の重なり、等方性、または、異方性の無光沢構造、バイナリ型、または、連続するフレネルレンズ、マイクロプリズム、ブレーズ格子、組み合わせ構造、または、微細構造を有する。興味深い多くの光効果は、そのように形成される。そのため、金属的に現れるホログラムやＫｉｎｅｇｒａｍ^(R)を、電気的に非導電性にすることが可能である。反射能力が、部分的なデメタライズ化によってわずかばかり低減されるので、ホログラムは、実質的に導電性を有する場合と同じレベルの強さで確認することができる。ラスターが、裸眼による解像度の限度よりも低いため、ホログラムの設計要件によってモアレ効果が発生しないように、ラスターが選択される場合、ラスターは、人間の目には見えないままである。機械による評価においてさえ、質の低下の恐れはない。

ラスターにおける局所的なばらつきによって、非導電性のミラー膜の透過特性は、著しく目に見えて変化する。一方、反射特性だけがわずかに変化する。そのため、入射光において見た場合、何の情報も確認できないが、透過光において見ると、例えば、グラフィック表示の形で現れる。さらに、多層体は、第１金属層、および／または、少なくとも１層の有色層とある位置関係を持って配置される第２の金属層を有する。それにより、興味深いさらなる効果を生み出すことができる。

さらに、金属層は、異なる膜厚を有するために、一方では、多層体の電気的性質、他方で、多層体の光学的性質を制御することができる。

よって、金属層のうち少なくとも１層は、可視領域において部分的に透明となる膜厚で塗布される。そのために選択される膜厚は、材料に依存する。１０ｎｍ程度の膜厚は、不透明である、すなわち、透明ではないことがすでに分かっている。例えば、アルミニウムは、その光学濃度が、１乃至５の範囲にある場合、不透明になる。また、金属層が配置された複製層の表面構造の深さ幅比によって決めることもできる。

光透過性にも関わらず、金属層は、多くの使用状況で適切な電気伝導率も含んでいる。例えば、膜状の多層体は、電磁照射のスクリーニングや、静電荷を逃がすために用いられる。そのため、多層体は、とりわけ、例えば、マイクロプロセッサのように、静電荷に対して敏感な構成要素用のパッケージ膜として用いることができる。また、上述したように、そのような膜は、金属層によってのみ形成される。

さらに、金属層の間の間隔は、干渉効果が発生するように選択される。そのため、金属層は、（２ｎ＋１）・λ／２、または、（４ｎ＋１）・λ／４の間隔で配置される。ここでｎは、０を含む整数であり、λは、光の波長である。薄膜における干渉では、例えば、公知の水の表面にできる油の膜のように、発色の違いが起こる。興味深い光効果はそのように発生し、それにより、例えば、装飾目的に役立ったり、偽造が困難となるセキュリティ機能を形成したりすることができる。

さらに、より好ましい実施形態では、他の光効果を生み出すことを可能とする表面構造の構成を対象とする。

金属層は、異なる第１の表面構造、および／または、第２の表面構造を有してもよく、および／または、その第１の領域、および／または、第２の領域が異なって配置されてもよい。２層の金属層のパターン領域は、例えば、チェス盤のように互いに変位した関係で配置され、例えば、アルミニウムや銅のように異なる色の金属で形成されてもよい。その点に関して、層のパターン領域は、その面積によって人間の目で確認できるグループを形成してもよい。そのグループは、例えば、グラフィック表示やテキスト表示となるように全面に配置されたピクセルを含んでもよい。

さらに、第１の表面構造、および／または、第２の表面構造は、例えば、ホログラムやＫｉｎｅｇｒａｍ^(R)などの光回折構造である。それにより、たとえば、金属化されたホログラムや、Ｋｉｎｅｇｒａｍ^(R)が、非導電性を有する表面、または、反射層を備えることができる。そのため、電子レンジでマイクロ波の照射に晒される食品パッケージ、および、その内容物に対するセキュリティ機能として適用することができる。しかしながら、そのようなセキュリティ機能は、文書、または、紙幣に適用することもでき、また、マイクロ波照射によって実施される真贋チェックにも適用することもできる。このようにして、偽造されたセキュリティ機能を識別し、同時に破壊することができる。

さらに、第１の表面構造、および／または、第２の表面構造は、無光沢構造である。上述したように、本発明による方法によって、非導電性の表面を有するミラー膜を形成することができる。また、例えば、無光沢の金属光を有するつや消しされた金属の表面の変化する光学的印象を模倣するために、島状の金属化された領域の表面構造は、無光沢構造でも他のデザインを有する構成でもよい。また、金属の反射層は、透明または有色の層で被覆されてもよい。

さらにより好ましい構成において、パターン領域、および／または、バックグランド領域は、マイクロテキスト、または、マイクログラフィックの形で形成されてもよい。マイクロテキスト、または、マイクログラフィックは、人間の裸眼では確認できないセキュリティ機能を形成することができ、偽造することが非常に困難である。

マイクロテキスト、または、マイクログラフィック、あるいは、バーコードは、金属化、または、金属化されない小領域であるため、例えば、パターン領域における表面構造とは異なる表面構造が複製層において形成されさえすれば、金属化されない小領域を、金属化されたパターン領域に形成することができる。その場合、他の表面構造の包絡線は、マイクロテキストまたはマイクログラフィックの辺縁輪郭を形成することができる。しかしながら、金属化された小領域を囲むパターン領域とは異なる光効果を有する、すなわち、例えば、膜が傾いたりひっくり返ったりした際の色の変化によって現れる、金属化された小領域も含む。同様に、マイクロテキストまたはマイクログラフィックは、バックグランド領域にも導入することができ、それにより、膜を非導電性の表面で形成する際に、金属化したマイクロテキストまたはマイクログラフィックは、非金属化領域によって金属化したパターン領域から分離されるという利点がある。

さらに、パターン領域、および／または、バックグランド領域は、モアレ検査機、つまり、別個の検査板、を介して確認することができる隠しパターンとして下部構造化されている。そのようなセキュリティ機能も、偽造することが非常に困難である。

本発明による多層体を用いる他の状況には、上述した以外に、以下のものが含まれる。
―有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）
―例えば、湿度、酸素、光、温度、寒さなどに敏感に反応する感知層を有するセンサなどのセンサ手段
―検出器を用いて調べることができる導電性構造を有するセキュリティ要素
―プリント回路基板
―電子部品

そのために、半導体層、絶縁層、感知層などの、適宜部分的に形成される、さらなる機能を有する層を、光学的性質、および／または、電気的性質を有する層である多層体に設けてもよい。

以下のような、多くのさらなる応用、および／または、他の効果が可能である。
例えば、
―多層体の表面上に特定のテスト点を導入することで、電気伝導率を調べることが可能となる、
―金属層の膜厚のばらつき、
―分極した光による露光、
―部分的に金属化した領域のパラメタの周波数に依存する実施、
―導電性多層体への他の電気要素の追加、などである。

以下、添付した図を参照しながら多くの実施形態を用いて本発明を説明する。

図１は、多層膜体の形式をした多層体を示す図である。多層膜体は、熱間鍛造膜であってもよい。複製層１２を、膜厚が２０μｍ程度のポリエステル膜で形成してもよい担持膜１０に塗布する。複製層１２は、パターンがレプリケーション・ツールを用いて成形された熱可塑性の膜であってもよい。しかしながら、複製層１２は、紫外線を用いたマスク露光によりパターンを形成する、または、表面構造を有するテンプレートからパターンを成形する紫外線硬化ラッカも含む。

部分的に開口した金属層１４は、複製層１２上に形成される。この金属層１４は、例えば、アルミニウム、銅、銀、金、クロムニウムなどを含んでもよい。膜体１を基板上に転写することができる接着層１６は、最後の層として、複製層１２から離れた担持膜１０側に塗布される。接着層１６は、熱溶融性接着剤であることが好ましい。

更なる改良型として、接着層１６を前記金属層に提供することもできる。特に、複製層、金属層、接着層からなる複合アセンブリは、基板上に貼り付く転写層アセンブリの形式であってもよい。この場合、担持膜１０は、剥離する。

図２は、金属層１４の構成の詳細を説明する平面図である。金属層１４は、複数の島状の領域１４ｍに分けられ、そのそれぞれは、幅Ｂを有する複製層１２のデメタライズ化した領域１４ｄによって囲まれている。デメタライズ化した領域１４ｄは、連続したバックグランド領域を形成する。領域１４ｍは、グリッドやラスター幅Ｄのラスター状に配置されており、ラスター線は、符号１４ｒで示す。図２の実施形態において、ラスター幅Ｄより狭いエッジ長Ｆを有する正方形領域を形成している。
Ｆ＝Ｄ−Ｂ

ラスター幅Ｄと、ラスター幅Ｄの幅Ｂに対する比率とを、金属層１４の構造が人間の目で確認できないように選択する。その点に関して、以下の境界条件を観察する。
ラスター幅Ｄの幅Ｂに対する比率の最小許容値は、発生する最大電気フラッシュオーバー電圧によって決まる。なお、空気中の湿度、手の発汗、および、汚染、または、汚れなどの外的影響により、デメタライズ化した領域１４ｄの絶縁効果が低下することに留意されたい。また、フラッシュオーバー電圧は、意図的に塗布された誘電体カバー層によって決定することができる。これらのカバー層は、例えば、複製層や接着剤などの膜１の部分を含む。
ラスター幅Ｄの最小許容値は、光の波長の大きさの程度の構造により発生しクローズした金属の表面の効果を破壊する回折効果によって制限される。また、回折効果は、不要な色効果を発揮する。
幅Ｂ、および／または、ラスター幅Ｄの最大許容値は、人間の目の解像度によって制限される。ラスター幅Ｄ、および／または、幅Ｂの最大許容値が大き過ぎた場合、ラスターを裸眼で確認することができる。

金属化領域１４ｍは、反射面であり、膜体１がミラー膜として現れる。しかしながら、例えばホログラムなどのように、光回折構造が領域１４ｍに導入されることも可能である。また、無光沢な構造を提供することもできる。このようにして、様々な光学的効果を得ることができる。その効果は、光学的に統一された金属面の複製によって得られる以上のものである。「金属性」電子レンジに適合するセキュリティ機能を例として、ロゴ、ラベリング、または、マーキングを、出来合いの食べ物のパッケージに適用する場合を考える。この場合、非導電性の金属面であるため、これらのロゴなどは、電子レンジで加熱しても破壊されない。文書や紙幣に用いられるようなセキュリティ要素は、マイクロ波に照射されても破壊されないというさらなるセキュリティ機能とともに提供される。また、テレビの受信機などの電子機器は、非導電性の金属面を備えている。その場合、金属層は、物理的な表面である必要はなく、例えば、転写層アセンブリの部分として、誘電体層の間に埋め込まれてもよく、ハウジングの構成要素を作製する際の射出形成によって埋め込まれてもよい。

図２に示した実施形態のラスターは、正方形のラスターであり、ラスター幅Ｄは、座標方向Ｘと座標方向Ｙにおいて同じである。しかしながら、ラスター幅Ｄが、Ｘ座標とＹ座標の方向において異なってもよい。同様に、金属化領域１４ｍのエッジ長Ｆ、および／または、デメタライズ化した領域１４ｄの幅Ｂは、異なっていてもよい。金属化領域１４ｍは、矩形、円形、楕円形、または、閉輪郭で形成された他の形状の領域である。図２に示した正方形のラスターの場合においては、金属化領域１４ｍの輪郭として、正方形、円形、および正多角形が好ましい。

ライン状に形成された金属化領域１４ｍを生産することも可能である。その際、１４ｍは、やはりライン状のデメタライズ化した領域１４ｄによって区切られる。その結果、金属化領域１４ｍは、ライングリッド状、または、ラスター状、すなわち、一次元ラスターに配置される。その結果、そのような膜体は、ライン状の領域１４ｍと１４ｄに対して直交して延在する方向において絶縁性を有し、ライン状に形成された領域１４ｍと１４ｄに対して平行に延在する方向において導電性を有する。

図３は、ラスター幅が、値Ｄ_０の±４０％の範囲でランダムに異なる、第２の実施形態を示す。図３には、平面で示され、金属化領域１４ｍおよびデメタライズ化した領域１４ｄが不規則的に成形された膜体２を含む。その膜体２においては、正方形のラスターからの偏差が４０％を超えない範囲にある。そのようなデザイン構成によって、例えば、モアレ効果や厄介な回折効果の発生を防止することができる。

図４は、図２に示した第１の実施形態におけるバリエーションによって形成された第３の実施形態の概略図である。

金属化領域３４の領域は、互いに絶縁した金属化領域３４ｍを除いて、互いに連結され、導線トラック３４ｌを形成するようにして構成されている。そうすることで、例えば、人間の裸眼では確認できないアンテナなどを形成することが可能である。金属化領域３４ｍおよび３４ｌの下に配置された複製層は、例えば、ホログラムの形式の光回折レリーフ構造を持つため、セキュリティ要素に対して電気的機能的要素を備えることができる。そのようなセキュリティ機能を有する膜体は、例えば、ＲＦＩＤタグ、すなわち、電波を用いる識別に役立つ回路を形成する他の層を有することができる。さらに、バックグランド領域、すなわち、金属化領域３４ｍおよび３４ｌの間は、不透明の有色層で満たす。

図５は、膜体４に塗布した金属層４４が、略透明な導電性を有する層の形を有する第４の実施形態を示す。ここで、図２に示した第１の実施形態と比較すると、島状のデメタライズ化した領域４４ｄが、細長の金属化領域４４ｍによって囲まれている。この領域４４ｍは、互いに連結されることで連続した導電性を有する表面領域を形成している。この表面領域は、クロスメッシュ網状に形成されている。金属層４４は、例えば、電磁場に対するスクリーニングや静電荷を逃がすために用いる。

例えば、保護ラッカ層や有色層などの他の層を、スクリーニング効果に悪影響を及ぼすことなく、金属層４４上に配置することもできる。さらに、膜体４は、デメタライズ化した領域４４ｄにおいて、細長の金属領域４４ｍとある位置関係を持つ透明な有色層を持つことができる。説明を分かりやすくするために、ラスター線１４ｒを図５に示す（図２を参照）。

図６は、支持層５０と、第１の複製層５２ａと、第１の金属層５４ａと、第２の複製層５２ｂと、第２の金属層５４ｂと、接着層５６とを含む膜体５を示す図である。二層の金属層５４ａと５４ｂは、薄膜において公知の干渉効果が起こる程度に互いに離れて配置される。また、この二層の金属層５４ａと５４ｂは、それぞれ異なった膜厚を有する。図６の実施形態において、支持層５０の側に配置された金属層５４ａの膜厚の方が薄い。低ナノメートル領域の膜厚は、可視光において部分的に透明となって現れる。それは、薄い金属層の透明性は、とりわけ、材料に依存しており、必要な膜厚は、一連の実験によって定めることが望ましい。

図７は、上述したように、表面に、デメタライズ化した領域６４ｄによって囲まれている島状の金属化領域６４ｍを有する膜体６の平面図を示す。領域６４ｄに導入されているものは、説明図の実施形態において、強拡大鏡や顕微鏡などの光学的なアクセサリによってのみ判読可能なマイクロテキストの形式のマイクロ識別である。しかしながら、マイクログラフィックスを備えてもよい。しかしながら、マイクロ識別は、金属化した表面を有するので、デメタライズ化した領域６４ｄの電気的なフラッシュオーバー抵抗を低減する可能性がある。

上記実施形態には、ある位置関係を持って効果的な金属層の部分的なデメタライズ化が含まれる。金属層が、少なくとも領域面に表面の側面図を含む複製層の上に配置されているため、これは容易に可能である。例えば、真空蒸着による複製層によって定義される平面に関して、表面領域に均一な濃度の金属層を複製層に塗布する場合、表面領域の濃度や層の厚さは、塗布された金属層が、縦横断面の局部的な深さ幅比に依存して異なる光学濃度を有すように、選択される。金属層がフォトレジスト用の露光マスクとして用いられる場合、すなわち、フォトレジストを、金属層を通して露光する場合、正確なレジストリを有するエッチングマスクとして現像することができ、金属層を、正確なある位置関係を持って部分的にデメタライズ化することができる。

金属化領域が、反射領域の形である場合、高い深さ幅比の表面の側面図を、複製層の領域に形成することができる。この領域は、デメタライズ化した領域の下に配置され、例えば、２よりも小さい深さ幅比を有する領域であり、金属化領域の下に配置される複製層は、非常に低い深さ幅比を有する。

無次元の深さ幅比は、通常アスペクト比とも呼ばれ、好ましい周期的構造の表面の倍率に関して特徴的な機能である。そのような構造は、周期的な連続において、「頂点（ｐｅａｋ）」と「谷（ｔｒｏｕｇｈ）」を形成する。ここで、「頂点」と「谷」間の間隔を深さと呼び、２つの「頂点」間の間隔を幅と呼ぶ。深さ幅比が大きくなるのに伴って、「頂点の側面（ｐｅａｋ ｓｉｄｅｓ）」は、急になり、「頂点の側面」の上に配置されている金属層は薄くなる。また、この効果は、「谷」の深さより数倍大きい間隔で互いに配置される、離散的に分散された「頂点」を含む状況で、観測される。そのような場合において、「谷」の深さは、深さ幅比を特定することによって「谷」の形状を正確に説明するために、「谷」の幅に関連している。

そのため、金属層の中間膜厚は、複製層の表面の側面図の深さ幅比ｈ／ｄの影響を受けことができる。その影響とは、一方で金属層の導電性であり、他方で金属層の透過率、または、透明性である。

表１は、プラスチック膜（屈折率ｎ＝１．５）の間に配置された、光波長λ＝５５０ｎｍにおける、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｒｈ、Ｔｉの金属層の反射の確認された程度を示す。この場合、厚さの割合εは、最大値Ｒ_ｍａｘの屈折の程度Ｒ＝８０％に対する金属層の厚さｔと最大値Ｒ_ｍａｘの屈折の程度Ｒ＝２０％に対する金属層の厚さｔとの商として得られる。

表１からわかるように、発見的観点から、銀（Ａｇ）および金（Ａｕ）は、屈折率Ｒ_ｍａｘの程度が最大であり、透明性を形成するために要求される深さ幅比が比較的低い。また、アルミニウム（Ａｌ）も明らかに屈折率Ｒ_ｍａｘの高い最大値レベルを有するが、より高い深さ幅比が必要となる。そのため、金属層は、銀か金で形成することが好ましい。しかしながら、金属層は、他の金属、または、金属合金で形成することもできる。

表２は、直線的正弦波格子の形で、格子間隔が３５０ｎｍで、異なる深さ幅比を有する表面構造を厳密に回折計算した結果を示す。表面構造は、銀で被覆されており、通常の厚さｔ_０＝４０ｎｍである。表面構造に衝突する光の波長はλ＝５５０ｎｍ（緑）であり、その光は、ＴＥとＴＭにそれぞれ偏極している。

特に、表からわかるように、深さ幅比は別として、透明性の程度は、入射光の分極に依存している。その依存性を表２では、様々な深さ幅比ｈ／ｄとして示す。

また、金属層の透明性の程度や反射の程度は、波長に依存することもわかる。その効果は、特にＴＥに偏極した場合に非常に顕著である。

さらに、光の入射角は、通常の入射角と異なる場合、透明性の程度は落ちる。すなわち、透明性の程度は、光が直角に入射しない場合に低下する。このことは、金属層が、表面構造の領域において、入射光円錐のみにおいて、透明性を有することを意味する。そのため、金属層は、斜めから見た場合、不透明である。この場合、その効果を用いて、金属層を選択性の露光マスクとして用いる。

図８乃至図１０は、正確な位置関係を持って部分的にデメタライズ化した領域である金属層を製造するための実施形態を示す。

図８は、図１を参照して説明した膜体１のように構成された多層膜体８１を示す。膜体８１は、複数の層を含む。上述した実施形態において、膜体８１には、担持膜８０、複製層８２、金属層８４、および、担持膜８０の側面に塗布され、複製層８２から遠い接着層８６が含まれる。

感光層８８が金属層８４に塗布される。

感光層８８は、例えば、紫外線に対して感受性のあるフォトレジストである。それは、液体状の凹版印刷などの旧式のコーティング方法によって塗布される有機層である。感光層を蒸着法によって塗布したり、ドライ膜の形で積層したりすることもできる。

図９は、感光層８８の接着層８６の側面からの露光を示す。この感光層８８は、現像した状態で示してある。

感光層８８の露光は、紫外線８９で行うようになっており、金属層８４は、露光マスクとして働く。現像の後に、感光層８８は、領域８８ｕおよび領域８８ｂを形成する。領域８８ｕには、層８８が含まれ、領域８８ｂでは、層８８が、現像の結果として取り除かれている。図９からわかるように、領域８８ｕは、複製層８２が低い深さ幅比、上述した実施形態では０、で形成されている領域である。一方、領域８８ｂでは、複製層８８は、高い深さ幅比を有する表面構造を有する。その場合、金属層８４の膜厚は、領域８８ｕにおけるものより薄いので、金属層８４は、２つの領域において異なる透過率を含む。そのため、入射する紫外線が、異なる程度で減衰する。金属層が、領域８８ｂを視覚的に見る際に透明になるように薄くある必要はない。膜体８１に関する全体の、比較的低い透過率レベルは、感光層８８にたいする露光量を増加させることで補うことができる。また、感光層の露光は、典型的には、視覚の見る印象が透過率を評価する上で致命的ではないように近紫外領域において意図されている。

図８乃至図１０に示した実施形態において、感光層８８は、ポジ型フォトレジストから形成されている。そのようなフォトレジストの場合、露光領域は現像液の中で溶解する。それとは対照的に、ネガ型フォトレジストを用いる場合、未露光の領域が現像液の中で溶解する。正確な位置関係を持って、１層の金属層８４における異なる領域をデメタライズ化することができる。さらに、金属層８４を、引き続くガルバニック処理を用いて変更し、例えば、図４に示したように、改善された導電性を享受できる導線トラックを提供するために、例えば、膜厚を厚くした金属層を提供することができる。

図１０は、エッチング剤を用いて領域８８ｂにおいて金属層８４を除去した後の膜体８１の最終的な状態を示す。そのため、金属層８４は、領域８８ｕにおいてのみ依然として存在するため、互いに電気絶縁性を有する島を形成している。

図１１は、島状の領域１１４にランダムに細分化された多層膜体１１０を示す。従って、ラスター線１１４ｒも形成され、ランダムに配置される。図１１の実施形態において、ラスター線１１４ｒは、直線である。しかしながら、ラスター線１１４ｒには、曲線も含む。また、ラスター線は、様々な幅を有する。図２を参照して説明した寸法を決める式Ｆ＝Ｄ−Ｂを利用できるようにするため、または、Ｄ／Ｂの比率を決定できるように、ラスター幅Ｄおよび幅Ｂは、全ての島状の領域１１４の平均値であることを確認する。図３を参照して説明したように、ラスター幅Ｄにおけるばらつきは、±４０％よりも小さくなるようにすることが好ましい。

島状の領域１１４の形状や大きさは、大幅に変化してよく、島状の領域の重心の位置も同様である。島状の領域は、典型的には、平均的な大きさが２５０μｍよりも小さく、平均した島の大きさと割り込みの幅の比率は、５から２００である。

図１１の実施形態において、島状の領域１１４は、金属化され、ラスター線１１４ｒを特徴とするバックグランド領域は、デメタライズ化することができる。あるいは、その逆も可能である。

第1の実施形態の概略断面図。 第1の実施形態の概略平面図。 第２の実施形態の概略平面図。 第３の実施形態の概略平面図。 第４の実施形態の概略平面図。 第５の実施形態の概略断面図。 第６の実施形態の概略平面図。 第１の実施形態の製造工程における概略断面図。 図８に示した製造工程の別の図。 図8に示した製造工程の最終図。 第７の実施形態の概略平面図。

Claims (22)

1. 調節可能、または、確定した電気伝導率を有する多層体の製造方法であって、
   第１の回折表面構造が、前記多層体の複製層（１２、５２ａ、５２ｂ、８２）の第１の領域に形成され、金属層（１４、２４、３４、６４、８４）が、前記第１の領域と、前記第１の表面構造が前記複製層（１２、５２ａ、５２ｂ、８２）に形成されていない第２の領域との前記複製層（１２、５２ａ、５２ｂ、８２）に塗布され、前記第１の領域、または、前記第２の領域の一方は、複数の微視的パターン領域によって形成されており、それらのパターン領域は、線ラスターまたはラスター幅Ｄを有する面ラスター状に配置され、部分的な領域のそれぞれを完全に囲むまたは区切る第１の領域、または、第２の領域によって、それぞれ互いに間隔Ｂを持って離れて配置されており、
   感光層（８８）が、前記金属層（１４、２４、３４、６４、８４）に塗布されるか、感光洗浄マスクが複製層として塗布され、前記感光層（８８）、または、前記洗浄マスクは、前記金属層（１４、２４、３４、６４、８４）を通して露光され、その結果、前記感光層（８８）、または、前記洗浄マスクは、前記第１の表面構造によって前記第１の領域、および、前記第２の領域において別々に露光され、前記金属層（１４、２４、３４、６４、８４）は、前記露光された感光層（８８）、または、前記洗浄マスクを、前記第２の領域ではなく前記第１の領域、または、前記第１の領域ではなく前記第２の領域におけるマスクとして用いることで除去し、前記金属層は、前記感光層（８８）のための露光マスクとして、または異なった透過性を有する領域を含む洗浄マスクとして用いられることを特徴とする多層体の製造方法。
2. 前記ラスター幅Ｄが、１μｍ乃至５００μｍの間の範囲において選択され、前記ラスター幅Ｄの前記間隔Ｂに対する比率が５乃至２００の範囲において選択されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記金属層（１４、２４、３４、６４、８４）は、前記複製膜（１２、５２ａ、５２ｂ、８２）によって画定される平面に、表面積全体に対して一定の濃度で、塗布されることを特徴とする請求項１、または、請求項２に記載の方法。
4. 前記金属層（１４、２４、３４、６４、８４）を、前記表面積全体にわたる前記複製層（１２、５２ａ、５２ｂ、８２）に、前記金属層（１４、２４、３４、６４、８４）が、前記複製層（１２、５２ａ、５２ｂ、８２）の表面構造を持たない領域において１乃至７の範囲の光学濃度を有する厚さで塗布することを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の方法。
5. 第２の表面構造が、前記第２の領域における前記複製層（１２、５２ａ、５２ｂ、８２）に形成され、前記複製層（１２、５２ａ、５２ｂ、８２）における前記第１の回折表面構造として形成されたものが、前記第１の領域において前記金属層（１４、２４、３４、６４、８４）の透過性を高め、ひいては、前記第２の領域において前記金属層（１４、２４、３４、６４、８４）の透過性を高め、その逆も可能である、表面構造であることを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記第１の表面構造は、前記第２の表面構造よりレリーフ深さが大きい、または、その逆も可能であることを特徴とする、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記第１の表面構造の空間周波数とレリーフ深さの積が、前記第２の表面構造の空間周波数とレリーフ深さの積よりも大きい、または、その逆も可能であることを特徴とする、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記第１の表面構造または第２の表面構造は、光学的に活性であり、反射性または透過性のある、光回折性および／または光屈折性および／または光散乱性のミクロあるいはナノ構造であることを特徴とする、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記第１の領域において、個別の構造要素の深さ幅比が大きい表面構造が、前記第１の回折表面構造として形成され、前記第２の表面構造は深さ幅比のより小さい表面構造であり、その逆も可能であることを特徴とする、請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の方法。
10. バイナリ型の特徴を有する感光材料が、前記感光層または前記感光洗浄マスクとして塗布され、前記感光層または前記感光洗浄マスクが、露光の強さおよび露光時間を条件にして、前記金属層（１４、２４、３４、６４、８４）を通して露光され、また、前記金属層（１４、２４、３４、６４、８４）の透過性、特に透明性が前記第１の表面構造によって高められている第１の領域で、前記感光層（８８）または前記洗浄マスクは活性化され、第２の領域では活性化されない、または、その逆も可能であることを特徴とする、請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の方法。
11. 前記感光層または前記洗浄マスクは、紫外線照射を用いて前記金属層を通して露光されることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
12. 前記金属層（１４、２４、３４、６４、８４）は、直流的に強化されていることを特徴とする、請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の方法。
13. 前記ラスター幅Ｄが、５μｍ乃至３００μｍの範囲において選択されることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の方法。
14. 前記第１の表面構造または第２の表面構造は、線形格子または二次元格子の如き格子構造、等方性または異方性を有する無光沢構造、バイナリ型または連続するフレネルレンズ、マイクロプリズム、ブレーズ格子、組み合わせ構造、または微細構造、であることを特徴とする、請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の方法。
15. 前記第１の領域において、深さ幅比が０．３より大きい表面構造が、前記第１の回折表面構造として形成されることを特徴とする、請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の方法。
16. 複製層（１２、５２ａ、５２ｂ、８２）と、前記複製層（１２、５２ａ、５２ｂ、８２）上に配置された金属層（１４、２４、３４、６４、８４）を備える請求項１乃至請求項１５のいずれか１項により得られる多層体であって、
    前記多層体は、複数の微視的パターン領域、および、前記パターン領域のそれぞれを完全に囲むまたは区切るバックグランド領域を有し、前記パターン領域は、線ラスター、または、ラスター幅Ｄを有する面ラスター状に配置され、前記パターン領域は、前記バックグランド領域によって、互いに間隔Ｂを持って離れて配置されており、前記ラスター幅Ｄは、５μｍ乃至３００μｍの範囲であり、前記ラスター幅Ｄの前記間隔Ｂに対する比率は、５乃至２００の範囲であり、前記金属層は、前記バックグランド領域、または、前記パターン領域に存在することを特徴とする、多層体。
17. 第１の回折表面構造が、前記複製層（１２、５２ａ、５２ｂ、８２）の第１の領域に形成され、前記第１の表面構造は前記複製層（１２、５２ａ、５２ｂ、８２）の第２の領域に形成されず、前記パターン領域は、前記第１の領域または前記第２の領域の一方に形成されることを特徴とする、請求項１６に記載の多層体。
18. 前記複製層（１２、５２ａ、５２ｂ、８２）は、前記パターン領域に第１の表面構造を有し、前記バックグランド領域に第２の表面構造を有し、前記第１の表面構造、および、前記第２の表面構造は、異なる表面構造によって形成されており、前記表面構造のうちの少なくとも１層が、回折表面構造であることを特徴とする、請求項１６、または、請求項１７に記載の多層体。
19. 前記第１の表面構造および前記第２の表面構造は、異なる深さ幅比を有することを特徴とする、請求項１６乃至請求項１８のいずれか１項に記載の多層体。
20. 前記多層体は、第１の金属層（５４ａ）とある位置関係を持って配置された第２の金属層（５４ｂ）を有することを特徴とする、請求項１６乃至請求項１９のいずれか１項に記載の多層体。
21. 前記金属層（５４ａ、５４ｂ）のうち少なくとも１層は、可視光の範囲において部分的に透明である厚さで塗布されることを特徴とする、請求項２０に記載の多層体。
22. 前記金属層（５４ａ、５４ｂ）は、（２ｎ＋１）・λ／２の間隔、または、（４ｎ＋１）・λ／４の間隔で配置されており、ここで、ｎは、０を含む整数であり、λは、前記多層体を利用するために提供される光の波長、または、平均波長であることを特徴とする、請求項２０乃至請求項２１のいずれか１項に記載の多層体。

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