(57)【要約】      （修正有）【課題】ナノインプリント技術を用い、ローマングラスの表面構造を転写し、安価に物体表面の構造色による自在な彩色を行える技法の提供。【解決手段】実在する「ローマングラス」１を鋳型（マスク）として用い、虹色の分散光ではなく、かなり広範囲な角度で同じ色に見える構造色を転写すべくナノインプリント技術の転写体６，７、およびその応用することでローマングラスから鋳型を得る技法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
約２０００年前ローマで作成され、その後の長い年月と環境によって、表面が経年変化し、自然に構造色を帯びるようになって実在する、通称「ローマングラス」を鋳型として用いた、ナノインプリント技術、および再転写、その他の応用技術によって、転写体の表面に構造色を発生させる事を特徴とする、転写体表面の微細加工技法。
【請求項２】
約２０００年前ローマで作成され、その後の長い年月と環境によって、表面が経年変化し、自然に構造色を帯びるようになって実在する、通称「ローマングラス」を鋳型として用いた、ナノインプリント技術、および再転写、その他の応用技術によって、構造色を発生させるよう製造された事を特徴とする、転写体の加工応用製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、ナノインプリント技術による構造色転写技法、および、それを用いて作られた製品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  シリコンの表面上等に微細加工を施す技術として、ナノインプリント技術が知られている。
これは、レジストと呼ばれる樹脂を加熱し、マスクと呼ばれる鋳型を押し付けて加工し、それをレジスト硬化後にはがして、パターンを転写する微細加工技術である。
この技術は、半導体集積回路（ＩＣ）をシリコンウェハー上に作成する技術として発展してきたものであり、このナノインプリント技術によって、大幅にコストの削減が図れる。
しかしながら、この場合、マスクと呼ばれる鋳型の作成に関しては、従来のＩＣ作成技術と同様であり、露光装置や、イオンビーム装置などの高価で、高度な装置を用い、非常に高いコストがかかってしまう。
本発明は、ＩＣ作成ではなく、物体表面の構造によって発色する構造色の、ナノインプリント技術による転写、作成を目的としたものであるが、この鋳型作成のコスト高がネックになってしまうのである。【０００３】  人工の技術ではないが、約２０００年前にローマで作られた無色透明のガラス瓶が、土中等の置かれた環境と、数千年の時によって表面が腐食し、自然に構造色を帯びるようになったものが実在し、通称ローマングラスと呼ばれている。
不思議なことに、このローマングラスの色は構造色でありながら、かなり広範囲な角度で、同じ色に見えるものがある。
しかしながら、このローマングラスが、どのように生成されたのか、環境条件や、生成過程の詳細等は、まったく不明であり、ローマングラスの発色に関する構造色理論も存在しなかった。
従って、これを再現する方法も、まったくわかっておらず、世界中の人が、数百年前から行った人工的な再現の試みは、全て失敗に終っており、当然、それに関する特許も現在はまだ存在していないが、本特許の発明者は現在、これに関する特許を出願中である。
ローマングラスは自然によって作られたもので、その表面構造は、ある構造色が発色するよう偶然に集積されたものであり、基本的には、まったくランダムであって、何らかの意図のある論理構造と、規則性を持つ人工品とは、容易に判別が可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１９２６７６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  ナノインプリント技術の問題点【０００６】  前記「背景技術」の項で述べたように、ナノインプリント技術を用いたとしても、その大きな欠点として、最も技術的に困難で、かつ、コストがかかるのは、モールドと呼ばれる「鋳型（マスク）」の製造である。
それは、ナノインプリント技術以前の、従来のＩＣウエハーの作成と同様であり、従来用いられて来た「光露光」やイオンビームを用いたエッチング等の高度な技術を用いて作成しなければならない。
また、ＩＣウエハー上には、もちろん回路を作成する凹凸があるが、巨視的に見れば、非常に平坦な平面上における微細加工である。
これに対し、発明者が実現しようとしている、単色の構造色を発色する人工の擬似ローマングラスの表面構造には、数十ミクロンの深さを持つ凹球面の配列構造が必要であり、更にその表面上に、光の波長に近いナノオーダーの大きさを持つ凹凸の微細加工が必要となる。
すなわち、従来のＩＣウエハー構造に比べると、大きな３次元構造であり、これを従来のＩＣウエハーの作成と同様の方法で作ろうとすれば、非常に困難で、かつ、莫大な費用を要すると考えられ、作られた商品を販売するコストには、到底見合わないものとなってしまう。
本発明は、この欠点を取り除こうとするものである。
さらに、ローマングラスは、特殊な材料や薄膜による多重構造が不要な、表面構造のみで単色の構造色を発色しており、この点でも技術的、価格的に容易である。（「先行技術文献」に記した「特許文献１」特開２００９−１９２６７６では、単色の構造色を発色するために薄膜による多重構造を用いている。）
本発明の課題【０００７】  本発明の課題は、前記の問題点を解決し、非常に安価な「鋳型（マスク）」、すなわちモールドを用いて、ナノインプリント技術を利用し、特殊な材料や薄膜による多重構造を用いる事なく、思い通りの単色構造色を発色させる転写体の製造方法の開発、および、その応用製品の提供である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  既存ローマングラスの利用【０００９】  ナノインプリント技術は、一種のプリント（転写）技術であり、「鋳型（マスク）」、すなわちモールドとは、言わば「はんこ（印鑑）」のようなものである。
本発明の中心は、この「鋳型（マスク）」として、既存のローマングラスを用いる、という点である。
項「０００３」で、すでに述べたように、約２０００年前にローマで作られた無色透明のガラス瓶が、土中等の置かれた環境と、数千年の時によって表面が腐食し、自然に構造色を帯びるようになったものが実在し、通称ローマングラスと呼ばれている。
このローマングラスの色は構造色でありながら、かなり広範囲な角度で、同じ色に見えるものがある。
これらのローマングラスは、完全な瓶等の形で残っているものは少ないが、一部の破片などが多数存在し、それぞれ全く同じものがなく、ユニークで、多種多様な形と色彩を帯びており、その発色や模様の美しさから、現在では考古学的価値よりも、宝飾品や工芸品、あるいは美術品としての価値が高くなっている。
また、その色は表面の構造色によるものであるが、分光器の回折格子や、コンパクトディスクの表面に見られるような、他の構造色の発色と明らかに異なる点は、特殊な材料を用いたり、薄膜等の多重構造でなく、ガラス表面の凹凸構造のみにもかかわらず、虹色の分散光でなく、上記の「かなり広範囲な角度で、同じ色に見える」点、すなわち「単色」の構造色を発色するものがある、という点である。
その理論的解明は、本特許の発明者による他の特許に述べられているが、その詳細は本特許の範疇外であり、ここでは述べない。
とにかく「単色」の構造色を発色する表面構造を持つローマングラスというものが実在する、という事が最も重要な点であり、これを、ナノインプリント技術の鋳型（マスク）として利用すれば、鋳型をわざわざ作ることなく、非常に安価に、「単色」の構造色を発色する表面構造を持つ転写体が作れるものと、期待される。
再転写、および転写体の反射加工【００１０】  ナノインプリント技術で作られた転写体の表面構造は、凹凸が鋳型（マスク）と逆さまになる。
従って、鋳型として用いた元のローマングラスと同じ構造色を発色させるには、さらに何らかの加工が必要になると考えられる。
それは、例えば転写体表面の反射コーティングなどが考えられるが、裏表のどちら側をコーティングするか、によって発色は変わると考えられる。
鋳型のローマングラスと同じ表面構造を作りたいと考えた場合、得られた「転写体」を鋳型として、再度ナノインプリントによる転写、すなわち再転写を行えば、再度、表面構造の凹凸が逆転するため、元のローマングラスと同じ表面構造を作りだせると考えられる。
この「再転写体」の表面に、さらに反射コーティング等の加工を施す事も考えられる。
各色彩の組み合わせ転写【００１１】  実在するローマングラスの破片表面には、青、緑、赤、白、黒、など様々な発色のものがあり、なるべく同じ色が広く分布している表面構造のものを選び、何度もナノインプリントによる転写を行って、得た転写体を、ある大きさの正四角形や六角形等に切って集合し、それを再度転写すれば、単一色の構造色を発色する広い転写体、即ち「広域転写体」が得られる。
また、同様に色々な色の転写体を作成して組み合わせ、集合し、それを同様に再度、転写すれば、自在な色の模様を持つ「広域転写体」が得られる。
その他の応用【００１２】  様々な構造色を発色する「広域転写体」が得られたら、これらをガラス製品や、金属製品などと組み合わせれば、様々な応用製品が作れると考えられる。
【発明の効果】
【００１３】  モルフォ蝶の羽に代表される構造色の大きな特徴は、その発色の美しさにあり、本発明によって太古のローマングラスと同様な輝きを持つ、人工の擬似ローマングラスとしての転写体の製造が、安価に実現できると期待される。
また、この転写体を加工した応用製品として、自在な色、模様、あるいは絵などを構造色として、食器や壷、板ガラスなど、あるいは、ブローチやペンダントなど、様々な工芸製品の表面に描き出すことが出来、付加価値の高い商品として売り出すことが出来ると考えられる。
さらに、この構造色を、従来の絵の具や塗料の代わりに用いて、物体表面上に自在な絵を描き出す絵画作成技法としても用いることが可能であろう。この場合、絵の具の経年変化による劣化、退色、剥げ落ち、などの無い長期間の保存が可能な絵となる。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
【実施例】
【００１５】  図１は、ローマングラスを鋳型として用いた、ナノインプリントの１例である。
まず符号１は、目的の発色を行う色を表面構造（符号２）の構造色として持つローマングラスの鋳型サンプル（断片）である。
通常のナノインプリントと同様、転写体側のシリコンのウエハー（基板：符号５）の上に、加熱したレジスト（樹脂：符号４）を用意し、鋳型とするローマングラスの構造色発色面を洗浄してレジストに押し付け、硬化後に剥がし、余計な部分を取り除いて「転写体（符号６＝７）」を得る。
この「転写体（符号６＝７）」の表面構造（符号８）は、鋳型のサンプルのローマングラス（符号１）の表面構造（符号２）とは、凹凸が全く逆となる。
これを補正するため、図２のように、転写体を再度鋳型（マスク）として、ナノインプリントによる再転写を行う方法が考えられる。
図２の符号９は、ローマングラスを鋳型（マスク）として用いた「転写体」、即ち図１の「転写体（符号６＝７）」と同じものである。
これを鋳型として、用意した再転写体側のシリコン・ウエハー（基板：符号１２）上の、加熱したレジスト（樹脂：符号１１）に押し付けて、再度ナノインプリントを行い、硬化後に剥がし、余計な部分を取り除いて「再転写体（符号１３＝１４）」を得る。
この「再転写体（符号１３＝１４）」の表面構造（符号１５）は、凹凸が再度逆転して、元の鋳型サンプル・ローマングラス（符号１）の表面構造（符号２）と、凹凸が全く同じとなる。
従って、「再転写体（符号１３＝１４）」の表面は、元の鋳型サンプル・ローマングラス（符号１）の表面（符号２）と、全く同じ構造色を発色するはずである。
図３および、図４は、鋳型と転写体を、１つ、或いは複数のサンプル・ローマングラスから、大きく拡大して作成する場合を示している。
図３の符号１６は、１つのサンプル・ローマングラスであるが、これを鋳型として、符号１７に示すように、ナノインプリントを複数回繰り返し、作られた「転写体」を正四角形、あるいは正六角形、その他、隙間なく張り合わせられる同じ形に切って、集合、接合し、１つの大きな「広域転写体」（符号２２）を作成する。図３は、その様子を示している。
この「広域転写体」（符号２２）は、１つのサンプル・ローマングラスから作った場合は、「単色」又は、小さな同じ模様の集合となり、複数のサンプル・ローマングラスから作った場合には、１つのローマングラスからの切り取った大きさを単位とする、自在な模様の、点描となる。
「広域転写体」（符号２２）は、各単色、あるいは複合模様の構造色を、「逆表面構造」として持つ「広域鋳型」（図４の符号２３）として用いる事ができ、これを「広域基本鋳型」として、種々の色や模様のカテゴリーに分けて番号を付し、各種、取り揃えることにより、種々の色や模様を自在に作り出すことが出来る。
図４は、図３で作成された「広域転写体」（図３の符号２２）を「広域基本鋳型」（図４の符号２３）とする再転写を示しており、図３の符号２２と図４の符号２３は、上下を逆さまにしただけの全く同じものである。
図４の符号２５、２６は、広域再転写用のレジストとウエハーであり、これに「広域基本鋳型」（符号２３）を押し付けてナノインプリント（符号２４）を行い、「広域再転写体」（符号２８）を得る。
この「広域再転写体」（符号２８）が最終目的の製造物であり、その表面（符号３０）がサンプル・ローマングラスの発色する構造色を集合、広域化した構造色を持つものとなる。
従って、符号２６の再転写体側ウエハー（基板）は、シリコンではなく、最初から目的の彩色を施したい製品の表面（ガラス、等）でもよいと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】は、ローマングラスを鋳型（マスク）として用いた転写を示す断面図である。
【図２】は、「転写体」を鋳型（マスク）とする再転写を示す断面図である。
【図３】は、転写体の広域化を示す断面図である。
【図４】は、「広域転写体」による再転写を示す断面図である。
【符号の説明】
【００１７】  図１の１は、ナノインプリント技術の鋳型（マスク）として用いるための、目的の発色を行う色を表面構造色として持つローマングラス（の断片）である。
２は、１のローマングラスの、目的の構造色を発色する側面の表面である。
３の矢印は、ナノインプリント技術による転写（押し付け）を行う事を示す。
４は、転写体側のレジスト（樹脂）である。
５は、シリコンのウエハー（基板）である。
６は、ナノインプリント技術によって作られた転写体である。
７は、転写体６が硬化した後、６の上下を反転した図であり、６と同じものである。
８は、７（＝６）の転写体の表面構造であり、鋳型として用いた元のローマングラスの表面構造２とは凹凸が逆になる事を示す。
図２の９は、図１の７（＝６）と同じもので、ローマングラスを鋳型（マスク）として用いて得た「転写体」である。
１０の矢印は、９を鋳型（マスク）として再度ナノインプリント技術による転写（押し付け）を行う事を示す。
１１は、４と同じ、再転写体側のレジスト（樹脂）である。
１２は、５と同じ、再転写用のシリコンのウエハー（基板）である。
１３は、再度ナノインプリント技術によって作られた「再転写体」である。
１４は、「再転写体」１３が硬化した後、１３の上下を反転した図であり、１３と同じものである。
１５は、「再転写体」の表面構造であり、この場合、再度凹凸が逆になって、最初に鋳型として用いた元のローマングラス１の、単色構造色の発色表面２と全く同じとなる。
図３の１６は、ナノインプリント技術の鋳型（マスク）として用いるための、目的の発色を行う色を表面構造色として持つローマングラス（の断片）である。その意味では図１の１と同じ目的のものであるが、この場合は、広い面に同じ転写体を並べて「広域転写体」を作る目的であるため、符号を別にした。
「広域転写体」を作る第一段階としては、１６は単色のものを選び、その後、技術が確立してから、段々サンプルを増やして、複雑な模様の作成に移るべきである。
１７の矢印は、ナノインプリント技術による転写（押し付け）を示し、図１の３と同じ意味であるが、この場合は、複数のウエハー（基板）上の、複数のレジスト（樹脂）に対し、複数回の転写を行う事を示している。
１８は、転写体側のレジスト（樹脂）であり、図１の４と同じであるが、複数個ある。
１９は、シリコンのウエハー（基板）であり、図１の５と同じであるが、複数個ある。
２０は、１７のナノインプリント技術によって作られた、複数の各転写体を、結合、接着させて１つの鋳型として作り上げる事を示している。この図は断面図であり、もちろん平面の他の軸方向も同様であって、正四角形、あるいは正六角形その他の同じサイズに切り取られた各断片が、隙間なく平面を埋めている様子を表している。
２１は、符号２０によって作成された拡大転写体をさらに集合して、大きな広域表面を持つ１つの「広域転写体」にする様子を表している。
２２は、符号２１によって作られた「広域転写体」であるが、各単色あるいは、複合模様の構造色を、「逆表面構造」として持つ「広域鋳型」として用いることができ、これを種々の色や模様を持つ「広域基本鋳型」として、番号を付して取り揃えることにより、種々の色や模様を作り出すことが出来る。
図４の２３は、図３の２２と全く同じものであり、「広域基本鋳型」として用いるため、上下を逆にして描いたものである。
２４の矢印は、２３の「広域基本鋳型」を鋳型（マスク）として再度ナノインプリント技術による転写（押し付け）を行う事を示す。
２５は、鋳型２３を受ける、広域再転写体側のレジスト（樹脂）である。
２６は、広域再転写体側のシリコンのウエハー（基板）を示しているが、作られる物は、最終的な目的物となる場合があり、この場合にはシリコンでなく、直接、目的の彩色を施したい製品表面（ガラス、等）でもよいと考えられる。
２７の矢印は、作られた「広域再転写体」が硬化した後を示す。
２８は、「広域基本鋳型」２３によって作られた、最終目的の表面構造色を持つ、「広域再転写体」である。
２９の矢印は、「広域再転写体」２８の上下を逆転させて描いたものであり、２８と全く同じものである。
３０は、最終目的の「広域再転写体」２８の構造色表面が、原本となった、鋳型ローマングラス１６の表面構造と凹凸が全く同じである事を示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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