(57)【要約】【課題】視認性が良く、特殊な視覚効果により偽造防止効果を付与したセキュリティデバイス及びその製造方法を提供する。【解決手段】セキュリティデバイス１０は、表示領域１２を構成する複数の画素領域１３が、基材１１の表面と平行な平面上に配列された複数の四辺形によって形成される凸部を有する凹凸構造２１ａ，２１ｂと、凹凸構造上に、平面と平行になるようにそれぞれ積層された、複数の層からなる積層膜２４とを備えている。そして、全ての画素領域１３における凸部の幅は一定であり、同一の画素領域１３内における凸部の高さｈ１は一定であり、複数の層の各々の厚みは、画素領域１３に依らず一定である。そして、複数の画素領域１３は、互に隣り合って配置され、かつ凸部２１ａ１，２１ｂ１の高さが異なる第１及び第２画素領域１３ａ，１３ｂを含み、凸部の高さの異なる第１及び第２画素領域１３ａ，１３ｂ間のおのおのの散乱角度の範囲が異なる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材の表面上に隣接して配置された複数の画素領域を備えるセキュリティデバイスであって、
前記複数の画素領域の各々は、前記基材の表面と平行な平面上に配列された複数の帯状パターンによって形成される凸部を有する凹凸構造と、前記凹凸構造上に、前記平面と平行になるようにそれぞれ積層された、複数の層からなる積層膜とを備え、
すべての前記画素領域における前記凸部の幅は一定であり、
同一の前記画素領域内における前記凸部の高さは一定であり、
前記複数の層のおのおのの厚みは、前記画素領域に依らず一定であり、
前記複数の画素領域は、互に隣り合って配置され、かつ前記凸部の高さが異なる画素領域を含み、
前記凸部の高さの異なる画素領域間のおのおのの散乱角度の範囲が異なる、セキュリティデバイス。
【請求項２】
前記画素領域の全ての辺の長さが１０μｍ以上１００μｍ以下であり、観察者の眼によって各画素領域同士を分解不能であることを特徴とする、請求項１に記載のセキュリティデバイス。
【請求項３】
前記基材表面上に形成された層に、前記凸部の高さが５ｎｍ以上異なる画素領域の組が存在する、請求項２に記載のセキュリティデバイス。
【請求項４】
隣接して形成される前記画素領域の構造高さが異なる、請求項３記載のセキュリティデバイス。
【請求項５】
１ｍｍ２あたりの前記画素領域の数が１００以上である、請求項４記載のセキュリティデバイス。
【請求項６】
前記画素領域のＸＹ方向と、前記複数の四辺形のＸＹ方向とが一致し、
前記同一の画素領域内では、前記複数の四辺形のＸ方向長さは一定であり、
前記複数の四辺形のＹ方向長さは、前記複数の四辺形のＸ方向長さ以上、前記画素領域のＹ方向長さ以下である、請求項１から５のうちいずれか１項に記載のセキュリティデバイス。
【請求項７】
前記同一の画素領域内において、前記凸部のＹ方向の長さは、正規分布に従う、請求項１〜６のうちいずれか１項に記載のセキュリティデバイス。
【請求項８】
前記複数の層のうち、上下に隣接する２つの層は、同じ波長領域の光を透過し、前記波長領域において異なる屈折率を持つ材料で構成された、請求項１〜７のうち何れか１項に記載のセキュリティデバイス。
【請求項９】
前記波長領域は、可視光波長領域であり、前記複数の四辺形のＸ方向長さは、７００ｎｍ以下である、請求項８に記載のセキュリティデバイス。
【請求項１０】
前記基材を、可視光波長領域の光を吸収する材料により形成した、請求項１から９のうちいずれか１項に記載のセキュリティデバイス。
【請求項１１】
前記基材の裏面を、可視光波長領域の光を吸収する材料により形成した、請求項１から１０のうちいずれか１項に記載のセキュリティデバイス。
【請求項１２】
基材表面に複数の画素領域が形成されたセキュリティデバイスの製造方法であって、
モールドの表面上に配列された凹凸構造を有する複数の領域が形成された、インプリント用の前記モールドを作製する工程と、
前記モールドに形成された複数の領域を、インプリント法により、順次、前記基材に転写する工程と、
前記基材に転写された複数の領域の凹凸構造上に、前記基材の表面と平行になるように、一定厚みを有する複数の層を積層し、前記複数の画素領域を形成する工程と、
を備えたセキュリティデバイスの製造方法。
【請求項１３】
前記インプリント法は、光インプリント法または熱インプリント法である、請求項１２に記載のセキュリティデバイスの製造方法。
【請求項１４】
同一の前記画素領域内では、前記凹凸構造における凸部の高さは一定であり、前記基材の表面上に、前記凸部の高さが異なる画素領域が、少なくとも２種類以上形成される、請求項１３に記載のセキュリティデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面に形成された構造により発色するセキュリティデバイス、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
モルフォ蝶等の自然界の生物の色として多く観察される構造色は、色素が呈する色のように分子における電子遷移に起因して視認される色とは異なり、光の回折や干渉や散乱といった、物体の微細な構造に起因した光学現象の作用によって視認される色である。
例えば、多層膜干渉による構造色は、相互に隣り合う薄膜の屈折率が互いに異なる多層膜層において、多層膜の各界面で反射した光が干渉することによって生じる構造色であり、多層膜干渉は、モルフォ蝶の翅の発色原理の１つである。モルフォ蝶の翅は、翅の表面の微細な凹凸構造によって、多層膜干渉に加え光の散乱や回折が生じる結果、鮮やかな青色が広い観察角度において視認される。
【０００３】
モルフォ蝶の翅のような構造色を人工的に再現する構造として、特許文献１に記載のように、不均一に配列された微細な凹凸を有する基材の表面に、多層膜が積層された構造が提案されている。
多層膜において、干渉によって強められる光の波長は、多層膜の各層にて生じる光路差によって変わり、光路差は各層の膜厚及び屈折率に応じて決まる。そして、干渉によって強められた光の出射方向は、入射光の入射角度に依存した特定の方向に限定される。したがって、平面に多層膜が積層された構造では、視認される反射光の波長が観察角度によって大きく変化するため、視認される色が観察角度によって大きく変化し、視認性が悪い。
【０００４】
これに対し、特許文献１の構造では、不規則な凹凸の上に多層膜が積層されていることにより、干渉によって強められた反射光が多方向に広がるため、観察角度による色の変化が緩やかになる。その結果、モルフォ蝶の翅のように広い観察角度で特定の色を呈する構造体が実現され、視認性が向上した。
特許文献１の構造を用いて、基材表面上に複数の色を表現した意匠性の高い表示体を製造しようとする場合、多層膜を積層する工程において、特許文献２及び特許文献３で提案されているマスキング工程を行う必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４２２８０５８号公報
【特許文献２】特許第４８５３９４５号公報
【特許文献３】特許第５３４４４００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ブランドプロテクションに用いられるセキュリティデバイスは、たとえば、観察角度による発色や図柄等の変化に加えて、視認性の良さや、意匠性の良さが必要とされる。
特許文献１に記載の構造体によりセキュリティデバイスを作製しようとした場合、視認性は良いが、観察角度による色相の変化は緩やかであるため、特殊な視覚効果を実現することが困難である。
【０００７】
さらに、色相の変化や絵柄を表現するため、特許文献２及び特許文献３で提案されているマスキング工程を行う場合、多層膜の膜厚は所望の色ごとに異なるため、工程数が増加することにより製造の歩留まりの低下が懸念される。
また、回折と干渉によるホログラムはセキュリティデバイスに利用される公知の技術であるが、回折光を観察するため単色性の高い光を観察できる角度範囲が狭く、散乱光のような自然な発色ではないため視認性が悪い。
【０００８】
本発明はこのような事情を鑑みてなされたものであり、視認性が良く、かつ特殊な視覚効果による偽造防止効果を付与したセキュリティデバイス及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明では、以下のような手段を講じる。
すなわち、本発明の一態様に係るセキュリティデバイスは、基材の表面上に複数の画素領域が形成されてなるセキュリティデバイスであって、上記複数の画素領域の各々は、上記基材の表面と平行な平面上に配列された複数の四変形によって形成される凸部を有する凹凸構造と、上記凹凸構造上に、上記平面と平行になるようにそれぞれ積層された、複数の層からなる積層膜とを備えている。そして、すべての上記画素領域における上記凸部の幅は一定であり、同一の上記画素領域内における上記凸部の高さは一定であり、上記複数の層のおのおのの厚みは、上記画素領域に依らず一定である。そして、上記複数の画素領域は、互に隣り合って配置され、かつ上記凸部の高さが異なる画素領域を含み、凸部の高さの異なる画素領域間のおのおのの散乱角度の範囲が異なる。
【００１０】
また、本発明の一態様に係るセキュリティデバイスの製造方法は、基材表面に複数の画素領域が形成されたセキュリティデバイスの製造方法であって、モールドの表面上に配列された凹凸構造を有する複数の領域が形成された、インプリント用の前記モールドを作製する工程と、上記モールドに形成された複数の領域を、インプリント法により、順次、上記基材に転写する工程と、上記基材に転写された複数の領域の凹凸構造上に、上記基材の表面と平行になるように、一定厚みを有する複数の層を積層し、上記複数の画素領域を形成する工程と、を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、視認性が良く、かつ特殊な視覚効果による偽造防止効果を付与したセキュリティデバイス及びその製造方法を提供することが可能となる。
特に、本発明の製造方法によって製造されたセキュリティデバイスは、凹凸高さ（以下、「構造高さ」と称する）を所望の色ごとに変更し、すべての画素領域に、一様な積層膜を形成するため、色ごとに回折される角度範囲が異なり、特殊な視覚効果を実現し、偽造防止効果を付与することが可能となる。
さらに、本発明の製造方法によれば、すべての画素領域に、一様な積層膜を形成するため、マスキングや積層を所望の色の回数行う必要が無くなり、一度の積層工程で、多色を表現するセキュリティデバイスを製造することができる。このように、製造工程を簡素化することができることから、セキュリティデバイスの歩留まり低下を阻止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るセキュリティデバイスの概略構成を示す図（（ａ）は平面図，（ｂ）は（ａ）に示す表示領域の一部を拡大した要部平面図）である。
【図２】図１の表示領域の断面構造を示す図（（ａ）は第１画素領域の断面図，（ｂ）は第２画素領域の断面図）である。
【図３】画素領域の構成を示す図（（ａ）はＸＹ平面図，（ｂ）はＺ方向断面図）である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るセキュリティデバイスの表示領域の断面構造を示す図（（ａ）は第１画素領域の断面図，（ｂ）は第２画素領域の断面図）である。
【図５】本発明の実施例において、凹凸構造の凸部の高さが異なる第１画素領域及び第２画素領域の各々に白色光を入射させて得られた角度と強度との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、合成石英を用いた本発明の第１の実施形態について図面を用いて説明する。
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態を、図１〜３を用いて説明する。なお、セキュリティデバイスに対する入射光及び反射光の波長域は特に限定されないが、以下の実施形態においては、一例として、可視領域の光を対象としたセキュリティデバイスについて説明する。以下の説明において、可視領域の光とは、３６０ｎｍ以上８３０ｎｍ以下の波長域の光を指す。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るセキュリティデバイス１０の概略構成を示す図（（ａ）は平面図，（ｂ）は（ａ）に示す表示領域の一部を拡大した要部平面図）である。
【００１４】
図１（ａ），（ｂ）に例示するセキュリティデバイス１０は、基材１１の表面上（主面上）に、複数の画素領域１３が隣接した状態で行列状に配置された表示領域１２を備えている。複数の画素領域１３は、後で詳細に説明するが、凹凸構造の凸部の高さが異なる２種類の画素領域（第１画素領域１３ａ，第２画素領域１３ｂを含んでいる。図１では、簡略のために、表示領域１２は２種類の画素領域（第１及び第２画素領域１３ａ，１３ｂ）が互いに隣接して行列状に複数配列された構成になっているが、本実施形態に係るセキュリティデバイス１０は、凹凸構造の凸部の高さが異なる３種類以上の画素領域を含んでいても良い。また、図１では、第１画素領域１３ａと第２画素領域１３ｂは同じ大きさで例示しているが、画素領域ごとに異なる大きさであっても良い。
【００１５】
表示領域１２を構成する第１及び第２画素領域１３ａ，１３ｂは、１ｍｍ２あたり１００個以上あると良い。色相の変化を視認するために必要な画素領域の数は、第１及び第２画素領域１３ａ，１３ｂの大きさによって異なり、たとえば、一辺が１００μｍの場合は１ｍｍ２あたり１００個以上あることが好ましく、一辺が１０μｍの場合は１０，０００個以上あることが好ましい。
【００１６】
図２は、図１の表示領域１２の断面構造を示す図（（ａ）は第１画素領域の断面図，（ｂ）は第２画素領域の断面図）である。
第１画素領域１３ａは、図２（ａ）に示すように、基材１１の表面の第１画素領域形成部に設けられた凹凸構造２１ａと、凹凸構造２１ａ上に積層された積層膜２４とを備えている。また、凹凸構造２１ａ上の積層膜２４には凹凸構造２１ａの凹凸が反映されており、凹凸構造２１ａの凹凸形状に応じて、積層膜２４の凹凸形状２５ａが形成されている。
凹凸構造２１ａは、複数の凸部２１ａ１及び凹部２１ａ２で構成されている。そして、凹凸構造２１ａの構造高さｄｚ１は、凸部２１ａ１の上面から凹部２１ａ２の底面までの距離で定義される。本実施形態において、凸部２１ａ１の上面は基材１１の表面である。
【００１７】
同様に、第２画素領域１３ｂは、図２（ｂ）に示すように、基材１１の表面の第１画素領域形成部とは異なる第２画素領域形成部に設けられた凹凸構造２１ｂと、凹凸構造２１ｂ上に積層された積層膜２４とを備えている。また、凹凸構造２１ｂ上の積層膜２４には凹凸構造２１ｂの凹凸が反映されており、凹凸構造２１ｂの凹凸形状に応じて、積層膜２４の凹凸形状２５ｂが形成されている。
凹凸構造２１ｂは、複数の凸部２１ｂ１及び凹部２１ｂ２で構成されている。そして、凹凸構造２１ｂの構造高さｄｚ２は、凸部２１ｂ１の上面から凹部２１ｂ２の底面までの距離で定義される。本実施形態において、凸部２１ｂ１の上面は基材１１の表面である。
【００１８】
本実施形態に係るセキュリティデバイス１０では、基材１１の表面上に表示領域１２が設けられ、表示領域１２を構成する第１及び第２画素領域１３ａ，１３ｂにおける凹凸構造２１ａ，２１ｂの構造高さｄｚ１，ｄｚ２が異なる。また、第１及び第２画素領域１３ａ，１３ｂは互いに隣り合うように配置される。凹凸構造２１ａ，２１ｂの各々の凸部２１ａ１，２１ｂ１の幅を一定にしているので、所定の色が見える角度範囲は狭くなる。よって、散乱パターンを同じ向きに配置しても角度に応じて観察者が視認できる、できないといったチェンジングが可能となる。
【００１９】
第１及び第２画素領域１３ａ，１３ｂのように、構造高さの異なる２つの画素領域を形成する場合は、光または荷電粒子線を照射するリソグラフィとドライエッチングの工程を２回繰り返すと良い。荷電粒子線を照射するリソグラフィの場合、基材１１が例えば合成石英などの絶縁体材料で構成される場合は、上記各リソグラフィ工程の前にクロム（Ｃｒ）膜などの導電膜を基材上に成膜すると良い。導電膜としてＣｒ膜を成膜した場合は、合成石英をエッチングする前に該リソグラフィ工程で形成したレジストをマスクとして、Ｃｒ膜をドライエッチングする必要がある。レジストパターンの形成には、光または熱インプリント法を用いても良い。各画素領域の構造高さは、例えば上記各ドライエッチング工程におけるエッチング時間の調整により制御することが可能である。上記各ドライエッチング工程におけるエッチング時間は、例えば、第２画素領域１３ｂの構造高さが画素領域１３ａの構造高さより高い場合は、画素領域１３ａ（基材１１の表面の第１画素領域形成部）のエッチング時間より長く行えば良い。
【００２０】
なお、凹凸構造２１ａの形成後、凹凸構造２１ｂを形成する場合には、凹凸構造２１ａのレジストパターンを形成する際に図１（ａ）に示すアライメントマーク１５のレジストパターンも同時に形成して基材１１の表面に、凹凸構造２１ａ及びアライメントマーク１５を同時に形成するようにしてもよい。アライメントマーク１５を形成した場合は、凹凸構造２１ｂの形成時のリソグラフィ工程において、アライメントマーク１５の座標を基準として位置を補正することにより、第２画素領域１３ｂが第１画素領域１３ａと重なることなく、高精度で所望の位置に形成することができる。
凹凸構造２１ａ，２１ｂの構造高さｄｚ１，ｄｚ２は、所望の色によって異なる。発色させる光の波長により、最適な凹凸構造高さを設計すれば良い。尚、ひとの目が異なる色相を認識するためには、前記構造高さの差を大きくすることが好ましく、２０ｎｍ以上であることが好ましい。
【００２１】
積層膜２４は、低屈折率層２２と高屈折率層２３とが交互に積層された積層構造を有する。高屈折率層２３の屈折率は、低屈折率層２２の屈折率よりも大きい。積層膜２４の構成、すなわち、積層膜２４を構成する各層の材料や膜厚や積層順序は一致している。
こうした積層膜２４に光が入射すると、積層膜２４における低屈折率層２２と高屈折率層２３との各界面で反射した光が干渉を起こすとともに積層膜２４の最外面における不規則な凹凸（凹凸形状２５ａ，２５ｂ）に起因して進行方向を変える結果、特定の波長域の光が広い角度に出射される。この反射光として強く出射される特定の波長域は、低屈折率層２２と高屈折率層２３との材料及び層厚（膜厚）、ならびに、凹凸の幅、高さ及び配置によって決まる。
【００２２】
低屈折率層２２と高屈折率層２３とは、可視領域の光を透過する材料、すなわち、可視領域の光に対して透明な材料から構成される。高屈折率層２３屈折率が、低屈折率層２２の屈折率よりも高い構成であれば、これらの層の材料は限定されないが、高屈折率層２３と低屈折率層２２との屈折率の差が大きいほど、少ない積層数で高い強度の反射光が得られる。こうした観点から、例えば、低屈折率層２２と高屈折率層２３とを無機材料から構成する場合、低屈折率層２１を二酸化珪素（ＳｉＯ２）から構成し、高屈折率層２３を二酸化チタン（ＴｉＯ２）から構成することが好ましい。ただし、低屈折率層２２及び高屈折率層２３の各々は有機材料で構成してもよい。
低屈折率層２２及び高屈折率層２３の各々の膜厚は、セキュリティデバイス１０にて発色させる所望の色に応じて、転送行列法等を用いて設計されればよい。例えば、青色を呈する表示体の場合は、ＴｉＯ２からなる高屈折率層２３の膜厚は４０ｎｍ程度であることが好ましく、ＳｉＯ２からなる低屈折率層２２の膜厚は７５ｎｍ程度であることが好ましい。
【００２３】
なお、図２（ａ），（ｂ）では、積層膜２４として、凹凸構造２１ａ，２１ｂ上に低屈折率層２２と高屈折率層２３とがこの順に交互に積層された１０層からなる積層膜２４を例示したが、積層膜２４が有する層数や積層の順序はこれに限られず、所望の波長域の反射光が得られるように低屈折率層２２と高屈折率層２３とが設計されていればよい。例えば積層膜２４は、３つ以上の屈折率の異なる膜（層）の組み合わせによって構成してもよい。
要は、積層膜２４は、積層方向において、相互に隣接する層（膜）の屈折率が互いに異なり、積層膜２４に入射する光のうち特定の波長域での光の反射率が他の波長域での反射率よりも高いように構成されていればよい。
【００２４】
図３（ａ）は、凹凸構造２１ａをその表面と対向する方向から見た平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のII−II線に沿った凹凸構造２１ａの凹凸状態を示す断面図である。図３（ａ）においては、凹凸構造２１ａを構成する凸部２１ａ１にドットを付して示している。
なお、本実施形態において、画素領域１３ａの凹凸構造２１ａと画素領域１３ｂの凹凸構造２１ｂは、凸部２１ａ１，２１ｂ１の高さが異なっているが、基本的に凸部２１ａ１，２１ｂ１の平面パターンが同一となっているので、例示的に凹凸構造２１ａを説明し、凹凸構造２１ｂについては説明を省略する。
【００２５】
図３（ａ）に示す第１方向Ｘと第２方向Ｙとは積層膜２４の広がる方向に沿った平面に含まれる方向であり、第１方向Ｘと第２方向Ｙとは互いに直交する。上記平面は、積層膜２４の厚さ方向である第３方向Ｚ（図２参照）と直交する面である。第３方向Ｚは、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙと直交する。
凹凸構造２１ａ（２１ｂ）をその表面と対向する方向から見たとき、凸部２１ａ１が構成する平面パターンは、図３（ａ）に示すように複数の矩形Ｒの集合からなる平面パターンである。矩形Ｒは、帯状パターンの一例である。矩形Ｒは、第２方向Ｙに延びる形状を有し、矩形Ｒにおいて、第２方向Ｙの長さｄ２は、第１方向Ｘの長さｄ１以上の大きさを有する。複数の矩形Ｒは、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙのいずれにおいても重ならないように配列されている。
【００２６】
第１方向Ｘと第２方向Ｙは、第１画素領域１３ａと第２画素領域１３ｂとで異なっていても良い。たとえば、第１画素領域１３ａでは、図３（ａ）に示す第１方向Ｘと第２方向Ｙとし、第２画素領域１３ｂでは図３（ａ）に示す第１方向Ｘを第２方向Ｙ、第２方向Ｙを第１方向Ｘとする、すなわち第１画素領域１３ａと第２画素領域１３ｂとで矩形Ｒの配列方向を９０°ずらすことも可能である。
複数の矩形Ｒにおいて、第１方向Ｘの長さｄ１は一定であり、複数の矩形Ｒは、第１方向Ｘに、長さｄ１の配列間隔、すなわち、長さｄ１の周期で配置されている。
【００２７】
一方、複数の矩形Ｒにおいて、第２方向Ｙの長さｄ２は不規則であって、各矩形Ｒにおける長さｄ２は、所定の標準偏差を有する母集団から選択された値である。この母集団は、正規分布に従うことが好ましい。複数の矩形Ｒからなるパターンは、例えば、所定の標準偏差で分布する長さｄ２を有する複数の矩形Ｒを所定の領域内に仮に敷き詰め、各矩形Ｒの実際の配置の有無を一定の確率に従って決定することにより、矩形Ｒの配置される領域と矩形Ｒの配置されない領域とを設定することによって形成される。積層膜２４からの反射光を効率よく散乱させるためには、長さｄ２は、平均値が４．１５μｍ以下、かつ、標準偏差が１μｍ以下の分布を有することが好ましい。
矩形Ｒの配置領域が、凸部２１ａ１（２１ｂ１）の配置領域であり、互いに隣接する矩形Ｒが接する場合には、各矩形Ｒの配置領域が結合された１つの領域に１つの凸部２１ａ１（２１ｂ１）が配置される。こうした構成においては、凸部２１ａ１（２１ｂ１）の第１方向Ｘの長さは、矩形Ｒの長さｄ１の整数倍である。
【００２８】
積層膜２４の凹凸によって虹色の分光が生じることを抑えるために、矩形Ｒにおける第１方向Ｘの長さｄ１は可視領域の光の波長以下とされる。換言すれば、長さｄ１は、サブ波長以下、すなわち、入射光の波長域以下の長さを有する。すなわち、長さｄ１は８３０ｎｍ以下であることが好ましく、７００ｎｍ以下であることがより好ましい。さらに、長さｄ１は、積層膜２４から反射される上記特定の波長域の光が有するピーク波長よりも小さいことが好ましい。例えば、第１及び第２画素領域１３ａ，１３ｂにて青色を発色させる場合は、長さｄ１は３００ｎｍ程度であることが好ましく、第１及び第２画素領域１３ａ，１３ｂにて緑色を発色させる場合は、長さｄ１は４００ｎｍ程度であることが好ましく、第１及び第２画素領域１３ａ，１３ｂにて赤色を発色させる場合は、長さｄ１は４６０ｎｍ程度であることが好ましい。
【００２９】
積層膜２４からの反射光の広がりを大きくするため、すなわち、反射光の散乱効果を高めるためには、凹凸構造２１ａ（２１ｂ）の起伏が多いことが好ましく、凹凸構造２１ａ（２１ｂ）の表面と対向する方向から見て、単位面積あたりにおいて凸部２１ａ１（２１ｂ１）が占める面積の比率は４０％以上６０％以下であることが好ましい。例えば、凹凸構造２１ａ（２１ｂ）の表面と対向する方向から見て、単位面積あたりにおける凸部２１ａ１（２１ｂ１）の面積と凹部２１ａ２（２１ｂ２）との面積の比率は、１：１であることが好ましい。
【００３０】
図３（ｂ）が示すように、凸部２１ａ１（２１ｂ１）の高さｈ１は同一の画素領域内において一定であり、凸部２１ａ１（２１ｂ１）は、凸部２１ａ１（２１ｂ１）の位置する平面から１段の段差形状を有する。凸部２１ａ１（２１ｂ１）の高さｈ１は、画素領域にて発色させる所望の色、すなわち、基材１１から反射させることの望まれる波長域に応じて設定されればよい。凸部２１ａ１（２１ｂ１）上や凹部２１ａ２（２１ｂ２）上における積層膜２４の表面粗さよりも、凸部２１ａ１（２１ｂ１）の高さｈ１が大きければ、反射光の散乱効果は得られる。
【００３１】
ただし、積層膜２４の凹凸での反射に起因した光の干渉を抑えるために、高さｈ１は可視領域の光の波長の１／２以下であることが好ましく、すなわち、４１５ｎｍ以下であることが好ましい。さらに、上記光の干渉を抑えるために、高さｈ１は、積層膜２４から反射される上記特定の波長域の光が有するピーク波長の１／２以下であることがより好ましい。
また、高さｈ１が過剰に大きいと、積層膜２４における反射光の散乱効果が高くなりすぎて、反射光の強度が低くなりやすいため、反射光が可視領域の光である場合、高さｈ１は１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが好ましい。例えば、青色を呈する画素領域１３（第１及び第２画素領域１３ａ，１３ｂ）では、効果的な光の広がりを得るためには、高さｈ１は４０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下の程度であることが好ましく、散乱効果が高くなりすぎることを抑えるためには、高さｈ１は１００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００３２】
ここで、凸部２１ａ１での高さｈ１は、画素領域１３ａの凹凸構造２１ａの構造高さｄｚ１に対応し、凸部２１ｂ１での高さｈ１は、画素領域１３ｂの凹凸構造２１ｂの構造高さｄｚ２に対応する。
以上のように、第1の実施形態に係るセキュリティデバイス１０は、凹凸構造２１ａ，２１ｂの凸部の高さが異なる第１及び第２画素領域１３ａ，１３ｂが互いに隣り合って配置されているので、凸部２１ａ１，２１ｂ１の高さが異なる第１及び第２画素領域１３ａ，１３ｂ間の各々の散乱角度の範囲を異ならしめることができる。
【００３３】
そして、凸部２１ａ１，２１ｂ１の高さが異なる第１及び第２画素領域１３ａ，１３ｂ間の各々の散乱角度の範囲を異ならしめることができるので、視認性が良く、かつ特殊な視覚効果による偽造防止効果を付付与したセキュリティデバイス１０を提供することができる。
なお、基材１１は、可視光波長領域の光を吸収する材料で形成することが好ましい。
また、基材１１の裏面を、可視光波長領域の光を吸収する材料で形成することが好ましい。
【００３４】
なお、矩形Ｒは、第１方向Ｘに沿って並ぶ２つの矩形Ｒの一部が重なるように配列されることにより、凸部２１ａ１，２１ｂ１のパターンを構成していてもよい。すなわち、複数の矩形Ｒは、第１方向Ｘに、長さｄ１よりも小さい配列間隔で配置されていてもよいし、矩形Ｒの配列間隔は一定でなくてもよい。矩形Ｒが重なり合う部分では、各矩形Ｒの配置されている領域が結合された１つの領域に１つの凸部２１ａ１，２１ｂ１が位置する。この場合、凸部２１ａ１，２１ｂ１の第１方向Ｘの長さは、矩形Ｒの長さｄ１の整数倍とは異なる長さとなる。また、矩形Ｒの長さｄ１は、一定でなくてもよく、各矩形Ｒにおいて、長さｄ２が長さｄ１以上であって、複数の矩形Ｒにおける長さｄ２の標準偏差が長さｄ１の標準偏差よりも大きければよい。こうした構成によっても、積層膜２４における反射光の散乱効果は得られる。
【００３５】
なお、凸部２１ａ１，２１ｂ１を構成する図形は、矩形に限られない。これらのパターンを構成する図形は、長円等であってもよく、要は、第２方向Ｙに沿った長さが第１方向Ｘに沿った長さ以上である形状を有する帯状パターンであればよい。そして、帯状パターンにおける第１方向Ｘの長さｄ１と第２方向Ｙの長さｄ２とが、第１の実施形態の説明にて述べた各種の条件を満たしていればよい。
【００３６】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態を、図４を用いて説明する。
図４は、本発明の第２の実施形態に係るセキュリティデバイス１０Ａ表示領域の断面構造を示す図（（ａ）は第１画素領域の断面図，（ｂ）は第２画素領域の断面図）である。これは、第１の実施形態における図２に対応している。
図４では、第１の実施形態で説明した部分と同一の部分については同一符号を付して示し、以下の記載では、重複説明を避け、第１の実施形態と異なる点について説明する。
【００３７】
すなわち、図４（ａ），（ｂ）に示すように、本発明の第２の実施形態に係るセキュリティデバイス１０Ａは、凹凸構造の凸部の高さが異なる第１及び第２画素領域１３ａ，１３ｂにおいて、積層膜２４と基材４０との間の樹脂層４１に凹凸構造２１ａ，２１ｂが設けられた構成になっており、この点が、上述の第１の実施形態に係るセキュリティデバイス１０と異なっている。
この樹脂層４１は、例えば、光ナノインプリント法により凹凸構造を形成する場合に、基材４０の表面に塗布される光硬化性樹脂である。
本実施形態に係るセキュリティデバイス１０Ａの製造方法では、この光硬化性樹脂の上部に、凹凸構造２１ａ，２１ｂを形成する。この場合、第１及び第２画素領域１３ａ，１３ｂ毎の構造高さｄｚ１，ｄｚ２を、所望の構造高さに設計した光インプリント用モールドを用意する必要がある。
【００３８】
第１及び第２画素領域１３ａ，１３ｂ毎に、構造高さｄｚ１，ｄｚ２が異なるインプリント用モールドを作製するために、第１の実施形態で説明したように、第１及び第２画素領域１３ａ，１３ｂの作製毎にリソグラフィ工程やドライエッチング工程を繰り返す方法を適用することも可能である。あるいは、インプリント用モールドをより簡便に作製するために、例えば荷電粒子線リソグラフィ用のレジストに対して照射する荷電粒子線の線量を第１及び第２画素領域１３ａ，１３ｂ毎に変え、第１及び第２画素領域１３ａ，１３ｂにおいて所望の構造高さｄｚ１，ｄｚ２となるように現像時間を調整し、形成したレジストパターン上に、例えばニッケル（Ｎｉ）等の金属を成膜し、電鋳処理を行い、レジストを溶解し、Ｎｉからなるインプリント用モールドを作製する方法を適用するようにしても良い。
このような製造方法によっても、第１の実施形態で説明したようなセキュリティデバイス１０を製造することが可能となる。
【実施例】
【００３９】
上述したセキュリティデバイス及びその製造方法について、具体的な実施例を用いて説明する。
本実施例は、凹凸構造の構造高さが異なる２種類の画素領域（第１及び第２画素領域１３ａ，１３ｂ）を複数有し、基材１１に塗布した光硬化性樹脂からなる樹脂層４１の上部に凹凸構造が形成されたセキュリティデバイスである。
はじめに、光ナノインプリント法で用いる凹版であるモールドを用意した。具体的には、光ナノインプリント法において照射する光として、３６５ｎｍの波長の光を用いたため、この波長の光を透過する合成石英をモールドの材料として用いた。モールドの形成に際しては、図２に示すような２種類の凹凸構造２１ａ，２１ｂを形成した。凹凸構造２１ｂを始めに形成し、次に同様の手順で凹凸構造２１ａを形成した。
【００４０】
まず、合成石英基板の表面に、クロム（Ｃｒ）からなる膜をスパッタリングによって成膜し、電子線リソグラフィによって電子線レジストパターンをＣｒ膜上に形成した。形成したパターンは、図３に示した複数の矩形の集合からなるパターンである。凹凸構造２１ｂの第１方向における上記矩形の長さは３００ｎｍであり、第２方向における上記矩形の長さは、平均値が２０００ｎｍ、標準偏差が５００ｎｍの正規分布から選択される長さである。上記パターンにおいて、複数の矩形は第１方向に重ならないように、一辺が１００μｍの正方形を形成するように配列されている。凹凸構造２１ｂは、合成石英基板上の一辺が１００ｍｍの正方形の領域に、隣り合わないように升目状に配列した。使用したレジストはポジ型であり、膜厚は２００ｎｍとした。
【００４１】
次に、塩素（Ｃｌ２）と酸素（Ｏ２）との混合ガスに高周波を印加して発生させたプラズマにより、レジストから露出した領域のＣｒ膜をエッチングした。続いて、六弗化エタンガスに高周波を印加して発生させたプラズマによりレジスト及びＣｒ膜から露出した領域の合成石英基板をエッチングした。これによりエッチングした合成石英基板の深さは２００ｎｍであった。残存したレジスト及びＣｒ膜を除去することにより、凹凸構造２１ｂが形成された。
【００４２】
続いて、凹凸構造２１ｂが形成された合成石英基板の表面に、同様の手順で凹凸構造２１ａを形成した。第１方向における上記矩形の長さは３００ｎｍであり、第２方向における上記矩形の長さは、平均値が２０００ｎｍ、標準偏差が５００ｎｍの正規分布から選択される長さである。複数の矩形は、一辺が１００μｍの正方形を形成するように配列されている。凹凸構造２１ａは、合成石英基板上の一辺が１００ｍｍの正方形の領域に、隣り合わないように升目状に配列した。
【００４３】
次に、塩素（Ｃｌ２）と酸素（Ｏ２）との混合ガスに高周波を印加して発生させたプラズマにより、レジストから露出した領域のＣｒ膜をエッチングした。続いて、六弗化エタンガスに高周波を印加して発生させたプラズマによりレジスト及びＣｒ膜から露出した領域の合成石英基板をエッチングした。これによりエッチングした合成石英基板の深さは１００ｎｍであった。残存したレジスト及びＣｒ膜を除去することにより、凹凸構造２１ａが形成され、凹凸構造２１ａ及び凹凸構造２１ｂが升目状に形成されたモールドを得た。
【００４４】
続いて、モールドの表面に、離型剤としてオプツールＨＤ−１１００（ダイキン工業製）を塗布した。次に、モールドの表面に光硬化性樹脂を滴下し、片面に易接着処理が施されたポリエステルフィルム（コスモシャインＡ４１００、東洋紡製）の易接着処理が施された面を、モールドの凹凸が形成されている面に押し当てて、光硬化性樹脂を塗り広げて凹部に充填させた。モールドの裏面側から３６５ｎｍの光を照射した。この光の照射によって光硬化性樹脂を硬化した後、ポリエステルフィルム及び樹脂層をモールドから剥離した。これにより、凹凸構造を有する樹脂層が積層された基材であるポリエステルフィルムが得られた。
【００４５】
次に、上記ポリエステルフィルムの凹凸を有する表面に、真空蒸着によって、膜厚が６０ｎｍである高屈折率層としてのＴｉＯ２膜と、膜厚が８０ｎｍである低屈折率層としてのＳｉＯ２膜とを交互に成膜し、高屈折率層と低屈折率層との組を４組、すなわち、８層の層を有する積層膜（多層膜層）を形成した。これにより、本実施例のセキュリティデバイスが得られた。
作製したセキュリティデバイスのポリエステル側に投光角３０°で白色光を入射させた結果を図５に示す。図５のように、受光角３０°未満では黄緑色が支配的であり、３５°以上では青色が支配的であった。さらに、３０°以上３５°未満の場合は黄緑色と青色が混ざった緑色が支配的であった。すなわち、凸部の高さの異なる画素領域間のおのおのの散乱角度の範囲が異なるセキュリティデバイスを得られた。
【００４６】
以上のように、本発明の上記実施形態及び実施例によれば、視認性が良く、かつ特殊な視覚効果による偽造防止効果を付付与したセキュリティデバイス及びその製造方法を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明のセキュリティデバイスは、ブランドプロテクションなどの特殊な視覚効果による偽造防止効果の求められる偽造防止媒体に利用可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１０，１０Ａ・・・セキュリティデバイス
１１、４０・・・基材
１２・・・表示領域
１３，１３ａ，１３ｂ・・画素領域
１５・・・アライメントマーク
２１ａ，２１ｂ・・・凹凸構造
２１ａ１，２１ｂ１・・・凸部
２１ａ２，２１ｂ２・・・凹部
２２・・・低屈折率層
２３・・・高屈折率層
２４・・・積層膜
２５ａ，２５ｂ・・・凹凸形状
４１・・・樹脂層
Ｘ・・・第１方向
Ｙ・・・第２方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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