(57)【要約】拡散反射器は、非対称かつ反射型の周期的表面起伏微小構造を備えた基材（２０）を有する。この表面起伏微小構造は、非対称の軸に沿う照明又は入射面内の多重波長光による照明下において、実質的にそれら多重波長光の全てが、先に定義された鏡面反射方向からずれた軸を有する１つの共通表示領域内に優先的に散乱又は案内されるように、形成される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非対称かつ反射型の周期的表面起伏微小構造を備えた基材を有し、該表面起伏微小構造は、非対称の軸に沿う照明又は入射面内の多重波長光による照明下において、実質的に前記多重波長光の全てが、先に定義された鏡面反射方向からずれた軸を有する１つの共通表示領域内に優先的に散乱又は案内されるように形成される、拡散反射器。
【請求項２】
前記共通表示領域が、前記基材の面よりも前記基材の垂線に近い方向に集められる、請求項１に記載の拡散反射器。
【請求項３】
１つの前記共通表示領域が、実質的に前記基材の前記垂線の上に集められる、請求項２に記載の拡散反射器。
【請求項４】
前記多重波長光が回折し、２つの１次回折成分の１つによって前記１つの共通表示領域が画定される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の拡散反射器。
【請求項５】
前記表面起伏微小構造が比較的粗い非対称の表面起伏を有し、該表面起伏の上に、より細かい表面起伏拡散散乱構造が形成される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の拡散反射器。
【請求項６】
前記表面起伏微小構造が前記基材にエンボス加工される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の拡散反射器。
【請求項７】
前記基材が反射を強める層を有する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の拡散反射器。
【請求項８】
前記基材が金属で被覆される、請求項７に記載の拡散反射器。
【請求項９】
前記反射を強める層が微小孔を有する、請求項７又は８に記載の拡散反射器。
【請求項１０】
投影画像面に向けられた平坦な記録部材がコヒーレント参照ビームにより照明されている間、前記記録部材の上に拡散器のホログラフィ画像を投影するステップであって、前記ホログラフィ画像及び参照ビームを、前記記録部材の面に対する垂線と同じ側にある前記記録部材上に投影して、前記記録部材に干渉縞を形成する、ステップと、
前記干渉縞を用いた非対称の拡散反射器を画定する表面起伏微小構造を形成するステップと、
を有する、拡散反射器を作製する方法。
【請求項１１】
前記ホログラフィ画像は、該ホログラフィ画像の投影に使用される前記参照ビームと共役の参照ビームを用いた透過型拡散器がホログラフィックな記録をすることにより得られる、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
透過型拡散器が前記ホログラフィックな記録をすることが、１つ以上の画像を拡散器画像に組み込むことをさらに有する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記画像又は各々の画像がマスクにより画定される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記画像がロゴ、印又はグラフィックデザインの１つである、請求項１２又は１３に記載の方法。
【請求項１５】
拡散反射器を作製する方法であって、
（ｉ）比較的粗い、非対称の周期構造を記録部材に作製することと、
（ｉｉ）前記記録部材の表面起伏が非対称の拡散反射器を形成するように、拡散的に散乱したより細かい微小構造を前記周期構造の上に形成することと、
を有する、方法。
【請求項１６】
ステップ（ｉ）とステップ（ｉｉ）との間で、粗い前記周期構造が光応答性材料で被覆され、ステップ（ｉｉ）は、前記光応答性材料を拡散光領域に露出させることを有する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記拡散光領域は、拡散器から直接的に、又は拡散器のホログラフィ画像を用いて間接的に生成される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
拡散反射器を作製する方法であって、
２つのコヒーレント光ビームを、それぞれ第１及び第２の焦点調節要素を通して記録部材の上に焦点合わせするステップであって、それにより焦点合わせされた前記２つのコヒーレント光ビームは前記記録部材に重なり、前記焦点調節要素は、重なった前記コヒーレント光ビームが干渉縞ピクセルを形成するように構成される、ステップと、
前記ステップを複数のピクセルに対して反復するステップと、
前記干渉縞を用いて非対称の拡散反射器を画定する表面起伏微小構造を形成するステップと、
を有する、方法。
【請求項１９】
前記複数のピクセルが規則的配列になるように構成される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記焦点調節要素の１つがホログラフィック光学要素である、請求項１８又は１９に記載の方法。
【請求項２１】
双方のビームが、前記記録部材に対する垂線と同じ側から該記録部材の上に衝突する、請求項１８〜２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
記録媒体に対してミリング又はエッチングを行う、ある角度の反応性イオンビームによって、非対称特性を高めるステップをさらに有する、請求項１０〜２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
透明なディスプレイジェネレーターと、該ディスプレイジェネレーターの後ろに配置された、請求項１〜９のいずれか１項に記載の拡散反射器又は請求項１０〜２２のいずれか１項に記載の方法により作製された拡散反射器とを有する、表示装置。
【請求項２４】
前記反射を強める層が部分的に透明であり、該反射を強める層を透過可能なバックライトを発生させるバックライト光源をさらに有する、請求項７に従属するときの請求項２３に記載の表示装置。
【請求項２５】
前記ディスプレイジェネレーターが、液晶ディスプレイのような光空間変調器を有する、請求項２３又は２４に記載の表示装置。
【請求項２６】
安全服、衣類、キャッツアイ、フラットパネルディスプレイ、例えばラップトップのコンピューター、携帯電話のディスプレイ、腕時計、計算機、パーソナル携帯情報機器等を構成するか、又はラベル、チケット、紙幣、タグ、トランザクションカード、小切手、銘柄を強調する包装材、有価証券、通知書、道路標識、及びその類似物のような文書の基材である、請求項２３又は２４に記載の表示装置。
【請求項２７】
重合体のキャリヤーフィルムに接着されるか、又は適当な接着装置を用いてキャリヤーから最終基材の上に移動される、請求項１〜９のいずれか１項に記載の拡散表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、拡散反射器に関し、特に後方反射器（バックリフレクター）に関する。
【０００２】
ＵＳ−Ａ−５５４３９５８号、ＵＳ−Ａ−５６６３８１６号、ＵＳ−Ａ−５７４５２０３号、ＵＳ−Ａ−５８１２２２９号、ＵＳ−Ａ−５５９４５６０号及びＷＯ９５／１２８２６号には、ホログラフィック反射器をただ１つの要素として有する液晶表示装置が開示されている。それらの文献が特に言及するホログラフィック反射器は、体積ホログラム（ｖｏｌｕｍｅ ｈｏｌｏｇｒａｍｓ）である。これらの文献において（多重ブラッグ反射を）実施するための回折原理は、表面起伏構造とは異なり、またブレージング（ｂｌａｚｉｎｇ）の概念とは無関係である。
【０００３】
ＵＳ−Ａ−５９３６７５１号、ＵＳ−Ａ−５９２６２９３号及びＵＳ−Ａ−６０１４２０２号には、ホログラフィック反射器が構成要素である完全な液晶表示装置が開示されている。ＵＳ−Ａ−５９３６７５１号には、ホログラフィック表面起伏拡散器を作製するために使用可能なＨ１からＨ２への軸はずし（ｏｆｆ−ａｘｉｓ）のプロセスが簡潔に記載されている。
【０００４】
また、Ｋａｉｓｅｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓによる製品「ＬＣＤバックライト及び投影スクリーンのためのホログラフィック拡散器」（Ｊ．Ｍ． Ｔｅｄｅｓｃｏ等、Ｋａｉｓｅｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｉｎｃ．， Ａｎｎ Ａｒｂｏｒ， Ｍ）と、装置面からの要求に見合うように拡散方向及び拡散の円錐角度を制御することについて記載された「ＳＩＤ９３ダイジェスト」とがある。特にＷＯ−Ａ−９５０３９３５号には、入射光ビームを均質化するとともに、微小に刻まれた表面の適用によって入射光ビームに予め定めた方向に向かわせる透過型拡散装置が開示されている。
【０００５】
本発明の第１の形態によれば、拡散反射器は、非対称かつ反射型の周期的表面起伏微小構造を備えた基材を有する。この表面起伏微小構造は、非対称の軸に沿う照明又は入射面内の多重波長光による照明下において、実質的にそれら多重波長光の全てが、後述する鏡面反射方向からずれた軸を有する１つの共通表示領域内に優先的に散乱又は案内されるように、形成される。
【０００６】
我々は、特に後方反射器として使用される新しいタイプの拡散器を発明した。この拡散器は、１つの共通表示領域内に入射光を優先的に散乱させ又は案内するために、非対称構造を有する。典型的には、表示領域は鏡面反射方向から完全にずれているが、ある程度の重複は可能である。
【０００７】
いくつかの実施例においては、適当な周辺光条件下にて光空間変調器を後方照明することができる、実質的に色消しの光拡散ホログラフィック反射器が提供される。液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）がその特殊な例である。同じ構造は、前方投影装置の大型反射スクリーン（例えばプレゼンテーション用）として、また「キャッツアイ」等の道路標識の後方反射器として使用可能である。
【０００８】
本発明により、表面起伏の形状又は断面が非対称に形成された、エンボス加工された金属で覆われたホログラフィック反射器が提供される。それにより、大量生産可能な（低コストの）エンボス加工された装置から、最大可能反射率が得られる。これらの非対称起伏構造は、広くはブレージング加工された構造とみなすことができる。非対称微小構造を使用することから得られる性能の向上により、エンボス加工形態のホログラフィック後方反射器（ＨＢＲ）の広範囲に渡る商業化を達成することができる。
【０００９】
商業用装置には、例えばラップトップコンピューターのような後部／端部を内部から照明する薄型フラットパネルディスプレイ、携帯電話のディスプレイ、腕時計、計算機、パーソナル携帯情報機器等が組み込まれた全ての装置が含まれ、これらの装置においては後方照明が装置の消費電力のかなりの部分を占める。特にホログラフィック反射器は、周辺の入射光のホログラフィックな再方向付けにより、背景を明るく照明する。
【００１０】
選択的に拡散反射器は、入射光の拡散反射器が必要とされるいかなる（バックライトのない）装置においても使用可能である。これらの場合は、本発明の高い性能が重要な長所を提供する。これらの場合、材料は、部分的に透光性である必要はなく、故に高い吸光度（例えば透過率が０．１％未満）を有する連続する金属被膜層であることが好ましい。そのような装置の実施例には、投影スクリーン、道路標識（「キャッツアイ」等を含む）用の反射器、掲示／広告又はナンバープレート（例えば自動車用）用の基材等、全ての種類の照明装置の反射器が含まれる。このような装置はまた、（例えば自転車に乗る人の）服／ヘルメットのような安全装置の反射材として使用され、或いは、全種類の乗物又は道路の標識／障害物の視認性を高めるために使用される。
【００１１】
装置はまた、例えば情報又はグラフィックデザインが印刷された反射基材を形成するために使用可能である。この装置は、例えば紙の代用となることができ、或いは、紙（又は他のもの）の基礎の上に転写されることができる（以下参照）。ここで高い反射率により、印刷された領域に対する強いコントラストが得られる。このことは、審美的に快く、またバーコードのような形状を読取る機械をより効率的にする。このような基材が組み込まれた製品としては、例えばラベル、チケット、紙幣、タグ、トランザクションカード、小切手、銘柄を強調する包装材、又は有価証券の全てが可能である。
【００１２】
拡散構造体は、重合体のキャリヤー上に支持されて使用可能であるか、又は選択的に、適当な接着装置を用いてキャリヤーから最終基材の上に移動されて使用可能である。例えば接着装置としては、例えばＵＳ−４７２８３７７号及びＵＳ−４９１３５０４号に記載されている熱活性型装置が可能であり、又は感圧型若しくは低温硬化型接着剤のような室温で使用可能な接着剤が可能である。この方法は、後述する方法Ｉ及び方法ＩＩＩに対して適用できる。
【００１３】
拡散反射構造体はまた、ホログラム若しくは他の変光装置構造体のような他の微小構造体、又は例えば鏡面反射領域若しくは完全に金属被膜のない領域と組み合わされて使用可能であり、各々は装置の特定の領域内に別々に収容される。次にこれらは、例えば会社のロゴ又は英数字の組み合わせ、バーコード等を形成するために使用される。上記の構成要素を組み合わせることは、特に有利である。なぜなら全ての構成要素は、後方反射器の形成に使用されるものと同じ製造技術を用いて同時に形成可能だからである。
【００１４】
本願明細書においては、以下にさらに詳細に説明するように、「鏡面反射」という用語は、基材面（すなわち微小構造がない場合）に関する典型的反射（入射角＝反射角）を指す。
【００１５】
好適な実施例においては、反射器は後方反射器として使用可能であるので、共通表示領域は、基材の面よりも基材の垂線に近い方向に集められ、より好ましくは実質的に基材の垂線上に集められる。このようにして、観察者が反射器を反射器の面に垂直な方向に見たときに、入射光が観察者に向けて後方反射される。
【００１６】
基材は、それ自体が反射性を有するが、金属層ような反射を強める層又は硫化亜鉛のような非金属の層を有することが好ましい。反射を強める層は部分的に透光性であってもよく（例えば金属被膜に微小孔を有する）、それによりバックライトによる付加的な照明が得られる。微小孔は、適当な全ての金属被膜除去技術を用いて形成可能であり、それらの技術のいくつかは公知である（例えばＵＳ−５０４４７０７号及びＵＳ−５１４２３８３号参照）。
【００１７】
選択的に、吸光度が典型的に０．７〜１．３の範囲内（５％〜２０％の透過率に相当）である極めて薄い（例えば１０ｎｍ未満）不透明の連続する金属被覆が可能である。この場合、クロム、パラジウム又はプラチナのような耐酸素性を有する材料が、例えばアルミニウムよりも好ましい。
【００１８】
拡散反射器を作製するために、種々の方法が発明された。
【００１９】
本発明の第２の形態によれば、拡散反射器を作製する方法は、投影画像面に向けられた平坦な記録部材がコヒーレント参照ビーム（ｃｏｈｅｒｅｎｔ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｂｅａｍ）により照明されているときに、その記録部材の上に拡散器のホログラフィ画像を投影するステップを有する。画像及び参照ビームは、記録部材の面に対する垂線と同じ側にある記録部材上に投影され、記録部材に干渉縞を形成する。拡散反射器を作製する方法はまた、干渉縞を用いた非対称の拡散反射器を画定する表面起伏微小構造を形成するステップを有する。
【００２０】
記録媒体は典型的には、当業者に公知の適当な感光性材料により被覆されたプレートである。
【００２１】
拡散器のホログラフィ画像は、種々の方法により得られる。好適な方法においては、ホログラフィ画像は、ホログラフィ画像の投影に使用される参照ビームと共役の参照ビームを用いた透過型拡散器のホログラフィックな記録から得られる。この方法は、平面ホログラム画像を生成するための汎用のＨ１／Ｈ２移動プロセスによるものである。この方法の第１ステップは、透過型拡散器の中間の軸はずし透過ホログラム（Ｈ１）を記録することを有する。一方第２ステップは、Ｈ１を再構築して、記録面（この場合はＨ２）に極めて近接する面に配置された拡散器の実像を生成することを有し、それによりＨ２対象領域が提供され、Ｈ２参照ビームとして作用する第２コヒーレント光領域にＨ２対象領域が重なり、所望の干渉縞がＨ２の面内に形成される。
【００２２】
１つ以上の画像を拡散器画像に組み込むことにより、さらなる利点が得られる。
【００２３】
本発明の第３の形態によれば、拡散反射器を作製する方法は、
ｉ）比較的粗い、非対称の周期構造を記録部材に作製することと、
ｉｉ）記録部材の表面起伏が非対称の拡散反射器を形成するように、拡散的に散乱したより細かい微小構造を周期構造の上に形成することと、
を有する。
【００２４】
この方法は、記載された他の方法に対して、微小構造を形成するためのホログラフィを含まない。
【００２５】
典型的な実施例においては、ステップ（ｉ）は標準の非拡散の粗い格子を作製することを有する。この格子は２０〜５０マイクロメートルのピッチと、著しく非対称にされた三角形形状の起伏形状とを有する。この起伏形状は、ホログラフィ干渉方法、より好ましくは格子刻線機械（ｇｒａｔｉｎｇ ｒｕｌｉｎｇ ｅｎｇｉｎｅ）を用いて、可視スペクトルの中心（すなわち５５０ｎｍ）付近の波長のために正確にブレージングされるという性質をさらに有する。
【００２６】
典型的には、ステップ（ｉ）とステップ（ｉｉ）との間で、粗い構造は光応答性材料で被覆される。ステップ（ｉｉ）は、光応答性材料を拡散光領域に露出させることを有する。拡散光領域は、拡散器から直接的に、又は拡散器のホログラフィ画像を用いて間接的に生成される。
【００２７】
本発明の第４の形態によれば、拡散反射器を作製する方法は、２つのコヒーレント光ビームを、それぞれ第１及び第２の焦点調節要素を通して記録部材の上に焦点合わせするステップを有する。それにより、焦点合わせされた２つのビームは記録部材に重なる。焦点調節要素は、重なったビームが干渉縞ピクセルを形成するように構成される。拡散反射器を作製する方法はまた、上記ステップを複数のピクセルに対して反復するステップと、干渉縞を用いて非対称の拡散反射器を画定する表面起伏微小構造を形成するステップとを有する。
【００２８】
典型的には、双方のビームは、記録部材に対する垂線と同じ側から記録部材の上に衝突する。このことは非対称効果を高める。
【００２９】
全ての場合において非対称特性は、記録媒体に対してミリング（ｍｉｌｌｉｎｇ）又はエッチング（ｅｔｃｈｉｎｇ）を行う、ある角度の反応性イオンビームによってさらに高められる。
【００３０】
記録部材に干渉縞を形成することは、それ自体が表面起伏微小構造の形成を惹起する。しかし他の場合においては、干渉縞の記録の後に、干渉縞が記録されるフォトレジスト又は他のフォトポリマーを適当にエッチングすることにより、表面起伏微小構造が形成される。
【００３１】
さらなる明るさを得る方法は、蛍光性材料を含む透光性媒体で反射器を被覆することである。このことの長所は、周辺光のＵＶ成分が可視光に変換され、スクリーンの明るさに寄与することである。微小構造が重合体のキャリヤーに取り付けられて使用される場合は、蛍光性被覆は、観察者に対して露出される表面に最も好都合に直接的に付与される。蛍光性材料が移動する蒸着物に適用されるときは、その蛍光性材料は、（最終基材への適用後に）重ね刷り可能であり、エンボス用ラッカーに含有可能であり、又はＥＰ−０４９７８３７号に記載されるような中間層として提供可能である。
【００３２】
従って拡散反射器は、エンボス用ラッカー、重合体のキャリヤー、保護膜に含まれる蛍光性材料、及び微小構造と反射強化層との間に被覆された蛍光性材料のいずれをも有することができる。
【００３３】
この目的のために、グラビア印刷又はフレキソ印刷を含む適当な全ての被覆プロセスが使用可能である。蛍光インクは、ＳＩＣＰＡ ＵＫ Ｌｔｄ．又はＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ Ｉｎｃ．のような種々の供給元から得ることができる。
【００３４】
装置の寿命は、例えば摩耗損傷又は大気腐食によって著しく短縮される。寿命は、適当なラッカー（例えばＵＶ硬化ラッカー）で微小構造を上塗りすること、及びガラス又は重合体材料のような基材に接着剤を用いて装置に積層することのいずれによっても大いに延長される。
【００３５】
本発明に係る拡散反射器及び拡散反射方法のいくつかの実施例を、添付図面を参照しながら以下に説明し、公知例と対比する。
【００３６】
背景となる物理的性質
本発明を詳細に説明する前に、使用される物理的性質を明確に理解することが必要である。
【００３７】
ビーム又は光の波面が２つの媒体の間のインターフェース又は境界面に入射されたときは常に、ある割合の光が散乱又は第１媒体内に戻るように再方向付けされ、残りの光は第２媒体内を透過する。前者のプロセスは、最も基本的な意味における反射という現象又は概念である。光学的に滑らかな面（例えば鏡面）から光が反射される特殊な場合は、光は後方に散乱するというよりも再方向付けされると考える方が適当であり、再方向付けのプロセスは、入射角θｉ及び反射角θｒが等しい（θｉ＝θｒ；図１）というよく知られた幾何学的反射についての典型的法則により厳密に規定される。典型的幾何光学においては、光媒体相互作用の微視的挙動は無視されるので、反射型インターフェースは微視的に均質であり、構造を有さない。
【００３８】
以降は、古典的反射法則に従って鏡面反射として反射された光線（又は単に鏡面反射光と呼ぶ）について述べる。ここで角度θｉ及びθｒは、巨視的反射面（例えば装置面）に関して規定されるものであり、微小構造の傾斜又は小面とは無関係であると仮定する。このことは「鏡面反射」の初期の定義の基礎となる。
【００３９】
実際には大部分の面は、光学的に滑らかな又は均質であるが表面位相（ｓｕｒｆａｃｅ ｔｏｐｏｌｏｇｙ）又は表面構造を有する面であり、光の波長の尺度においてはランダムな構造を有する。従ってそのような表面に光線又は光ビームが衝突すると、光は広範囲にわたって拡散又は後方散乱するが、図２に示すような鏡面反射又は幾何学的反射の方向の周りに集まる。図２Ａ及び２Ｂにおいて、反射又は散乱した光は極座標表示されており、破線で包含された各光線のそれぞれの長さは、それぞれの方向への光又はフラックスの散乱効率を示している。鏡面反射方向に沿う光線は、最も長く、その方向への散乱効率が最大であることを示し、微視的なレベルでの反射型インターフェースの性質及びトポロジーにより定められる割合で両側に連続的に減衰する。
【００４０】
図２Ａ及び２Ｂは、それぞれ弱い拡散面及び強い拡散面の極座標を示す。明らかに反射面は、弱い拡散器の理想的限定例である。以降は、典型的形状又は反射方向の軸の周りに拡散的に散乱させる表面又は装置を、典型的なタイプＩの拡散器として分類する。
【００４１】
拡散的な反射を行う反射面又はスクリーンの明るさを定量化するときは、ある単位の立体角（ステラジアン）内に散乱するフラックス又はエネルギーの量を、ある単位の弧領域毎に示す輝度（Ｌ）を使用することが便利である。このある単位の弧領域は、法線に関して視覚的に測定される余弦の本質的部分である。この定義によれば、タイプＩの完全な拡散器においては、その輝度又は感知された明るさは目視される角度に依存しない。換言すれば、この拡散器は、優先的な散乱領域（すなわち目視領域）を有さない角度的に等方性の散乱体である。そのような拡散器は、無限遠の強度は法線からみた目視角度の余弦に比例して低下するというランバートの法則に従うランバート拡散器（Ｌａｍｂｅｒｔｉａｎ ｄｉｆｆｕｓｅｒ）として説明される。
【００４２】
これまで我々は、反射型インターフェースは、光学的に滑らか（すなわち鏡面反射可能）であって、（鏡面反射方向の周りに拡散的に後方散乱させる）ランダム／不規則な構造を有するものと考えてきた。次なる反射型インターフェースは本発明と密接な関係があり、インターフェースが格子のような規則的な周期構造体により画定される。この構造体の透過特性は簡潔性のために無視する。このタイプの反射器が既述の実施形態と異なる第１の基本的な点は、その反射特性が循環的に変化することである。入射面を、入射光ビーム及び表面／基材の法線により画定される平面であると定義することにより、散乱／再方向付けされた又は回折した光の角分布は、入射角だけでなく入射面と格子溝との間の角度によっても変化すると一般に言える。このことにより、格子溝が入射面に対して実質的に平行であり又は直交するときに、最も鮮明な２つの幾何学形状が得られる。本発明において顕著であり、以下に暗に仮定されているのは、後者（直交）の形状である。
【００４３】
Ｈｕｙｉｇｅｎｓ−Ｆｒｅｓｎｅｌモデル（Ｒ Ｓ Ｌｏｎｇｈｕｒｓｔの「Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｏｐｔｉｃｓ」第２版、Ｌｏｎｇｍａｎ Ｇｒｏｕｐ（ロンドン）、１９６７年を参照のこと）においては、光が格子面構造に衝突したときに、点光源の周期的な分布変化によって生じる第２の小波の重なり／干渉によって散乱光領域が画定される。その結果、干渉縞は実際には、格子の回折パターンとして特に言及される。
【００４４】
典型的には、それは図３に示すような形状を有する。図３において、入射光は、以下の標準の回折式に従う複数の成分又は次数（ｏｒｄｅｒｓ）に再方向付けされる。
ｄ（ｓｉｎθｍ−ｓｉｎθｉ）＝ｍλ
ここでｄは格子ピッチ又は周期数であり、θｍは界面又は基材の法線となすｍ次の角度である。
【００４５】
ここで図３に示すタイプの格子起伏構造について、大部分の入射光は、平面鏡から反射されるように、幾何学的に反射又は鏡面反射される。格子の式から、θｍ＝θｉ＝θｒはゼロ次（ｍ＝０）に相当することが導かれるが、他の成分はさらに、ｍ値が正か負かによって分類される。これらの正又は負の次数は、ゼロ次成分の各側に位置する。
【００４６】
これらの非ゼロ次については回折角が波長に依存するので、多色性の入射光ビームは、明確に定義された個々の領域に単純に再方向付けされず、虹色の帯域内に着色されて分散される。それは、周期的なパターン又は構造体に適用されるときの空間周波数という用語の定義に使用される。パターンの空間的周期を符号Λで表すと、空間周波数は単に２π／Λとなる。縞模様、格子等は周期性だけでなく方向性／定位性を有するので、格子ベクトルＧと呼ばれるベクトル量を定義することが通例である。格子ベクトルＧの大きさは２π／Λの比率であり、そのベクトル方向は溝の方向に対して直角な線である。
【００４７】
１つの空間周波数から構成される回折格子を、入射光を（散乱とは対照的に）反射的に再方向付けするものとみなすことは意味があるが、ここでは起伏構造が以下のいずれによっても構成される反射型インターフェース又は表面を考える。
ａ）相異なる空間周波数の複数の周期的成分の範囲の重ね合わせ
ｂ）１つ以上の周期的成分（又は周期的成分の範囲）とランダム／不規則な成分との重ね合わせ
【００４８】
そのような表面に衝突した光ビームは一般に、図４に示すように、ある角度の複数の別々の円錐内に拡散的に散乱する。光エネルギーの何％かは、多くの場合（重要な例外はあるが）、タイプＩの拡散反射器と同様の幾何学的反射方向（純粋な格子と比較したときのゼロ次項）に沿って散乱する。ゼロ次項の周りに位置する他のある角度の拡散円錐は、回折成分となる。我々は、反射装置として使用されたときのこのタイプの反射器をタイプＩＩの拡散反射器と称する。
【００４９】
光を幾何学的又は鏡面反射の軸の周りに散乱させるタイプＩの拡散器は、後方反射器としては不適当である。我々が発明した改良されたタイプＩＩの反射器は、直交する目視方向（例えば図４における負の次数）に向けて光を選択的に散乱させる。幾何学的反射方向（ゼロ次）の周りに散乱し又はより傾いた散乱円錐（図４における正の次数）内に逸脱した光は無駄な光であるので、表面起伏は、好ましい負の／直交目視の次数の中に、他の次数よりも優先的に光を散乱させるように修正される。
【００５０】
非対称構造の形成
第１の非対称の正弦波表面起伏パターンのピッチは、図５に示すように１ミクロンである。このようなパターンは、フォトレジスト２（ＵＶ又は青色光に曝されたときに水性アルカリに可溶する）で被覆されたプレート１を、コヒーレント青色レーザー光の２つのビーム３、４の重ね合わせにより生じる干渉縞に露出させることにより形成される。このときレジスト基材は、図６に示すような２つのビームの光学的二等分線方向に概ね沿う方向を向く（二等分線が基材に垂直である場合にのみ、縞の間隔Λが格子ピッチに等しくなることに注意されたい）。この構造は、対称であることにより、レーザービームが照射されたときに、鏡面反射又はゼロ次のビームと、それに加えて強度又は明るさが等しい２つの１次回折ビームとを生じさせる（非常に弱い高次のビームも生じさせるが、無視する）。
【００５１】
図７に示す非対称表面起伏パターンを考える。このパターンは、干渉面がフォトレジスト被覆面に略直角にならずに、そのフォトレジスト面に対してより接線方向寄りの角度をなすようにレジスト基材を大きく傾けることにより、形成可能である（図８参照）。次にこれらの干渉面（交互に表れる強め合い又は弱め合いの干渉面）は、レジスト処理中に、溶解性が高い面（強め合いの光干渉面に曝されて照射量の多い領域）と低い面（強め合いの干渉面に曝されて照射量の低い領域）とを画定することが理解されよう。従って我々は、これらの交互の溶解性の面を基材の垂線から大きく傾けた記録構造体を使用することにより、非対称表面起伏を形成した。
【００５２】
図８を参照すると、高度な非対称記録構造が必要であることがわかる。この構造においては、基材の垂線は、複数の波数ベクトルを２つの干渉ビームに約二等分するよりも、一方の波数ベクトルに（他方の波数ベクトルよりも）はるかに近くに位置する必要がある。実際にこの非対称性は、実際に基材の垂線が干渉光ビーム又は波数ベクトルにより画定される角度の完全な範囲外にあるとき（現実には達成が困難であるが）はさらに強められる。この起伏は、レーザービームが照射されたときは、２つの１次回折ビーム（正及び負の次数）を再度生じさせる。しかしこのとき、延長された小面としての基材の垂線の同じ側の回折次数は、その垂線の他方の側の次数よりも有意に明るい。このことは、強められた次数は延長された小面から干渉的に散乱した（入射光はより大きい散乱断面積と相互作用する）ものとして、また弱められた次数は短い小面から散乱／回折したものとして考えれば、性質的に理解できる。形状が非対称になる（すなわち散乱断面積の差が大きくなる）に従い、弱い次数から強められた次数に再方向付けされる有効な回折光の割合が増加する。
【００５３】
実質的に１つの空間周波数からなる周期的起伏においては、特定の波長及び角度の入射及び回折について、小面の相異なる部分から散乱／回折した複数の光線の間に路程差がない（例えば、位相項において散乱境界面は均質に見え、故に小面は幾何学的反射器として作用する）ように、延長された小面の勾配を線状化及び調節することによって、次数を強めることが有意に改善される。これは非常に重要な特別の場合であり、この場合において、表面起伏は「ブレージング」されたもの（Ｂｌａｚｅｄ）と称され、延長された小面の角度はブレーズ角度（Ｂｌａｚｅ ａｎｇｌｅ）（Ｍ Ｃ Ｈｕｔｌｅｙ、「Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎｓ Ｇｒａｔｉｎｇｓ」、Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ Ｌｔｄ．、１９８２年を参照のこと）と称される。ブレージングされた状態では、強められた次数についての入射角及び回折角（装置の面に関して定義される）により、強められた次数内の光は延長された線状の小面から幾何学的に反射されたものとみなすことができる。要するに、ブレージングされた小面は微小鏡面として作用し、散乱光エネルギーは、強められた次数にほぼ完全に集められ、ゼロ次を含む他の全ての次数には殆ど集められない。
【００５４】
拡散との組み合わせ
単純な回折格子のための微小構造に非対称性を記録することにより、１つの回折次数の明るさを他の次数（及びゼロ次）を犠牲にして強める方法について、及び非対称性を形成するために必要な幾何学的な条件の概要について述べてきたが、次に、２つの重なり合うレーザー光領域５、６を再び有する、図９に示す状態を考える。これらの光領域の１つである光領域５（第１光領域）は、単純な平行ビーム（ｃｏｌｌｉｍａｔｅｄ ｂｅａｍ）又は球状ビーム（ｓｐｈｅｒｉｃａｌ ｂｅａｍ）であり（図６参照）、一方第２光領域６は、半透明の拡散器７を通るレーザー光ビームの伝播により生成される。
【００５５】
便宜のために以降はホログラフィの用語を用いて、第１光領域５を参照ビームと呼び、第２光領域６を物体ビームと呼ぶ。事実上、参照及び物体ビーム５、６の重なり部分（故に両者の間の干渉）を通じてフォトレジスト内に記録されるものは、物体の平面ホログラムの外であり、この場合物体は拡散器７である。レジスト２に記録された潜在的なホログラフィ干渉縞の処理により、表面起伏微小構造は、図６の単純な分散的な回折格子よりもはるかに複雑かつ無規則になる。実質的に、レジスト２の露出部分の全ての局部的な点における表面起伏は、方向及び空間周波数を定める格子ベクトルＧを各々備えた周期的要素のスペクトル（例えばほぼ連続的な複数のスペクトル）を有する。
【００５６】
この微小構造を形成するホログラフィ干渉縞内の空間周波数の解析により、この微小構造は高周波数のキャリヤー成分に分解可能であり、物体波面により形成された空間周波数成分の合成された（情報を有する）分布がキャリヤーの周りに形成されることがわかる。我々はさらに、フォトレジスト２の記録面上の全ての点は拡散器７の全ての点から光の情報（位相及び振幅）を受け取るが、記録面上の全ての点において情報は相異なることに注目する。この差異のいくつかは、スペックル放射パターンによるランダムなものであるが、我々が記録面の周りを移動すると、荷重分布に関して微小構造の構成に連続的かつ進歩的な変化が生じる。微小構造の加重分布は、記録点と物体（拡散スクリーン）との間の位置関係によって定められる。単純に言えば、拡散スクリーン上の全ての点の微小構造は、物体（例えば拡散スクリーン）について相異なる眺め又は画像に見える。
【００５７】
このホログラフィック拡散器が、アルミニウムのような白色の反射金属で真空被覆され、次に細い平行ビームにより通常に照射された場合は、ホログラフィ再生（ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ ｒｅｐｌａｙ）が３つの視覚的に重要な成分を再び有する（図１０参照）。先ず、再帰性ゼロ次成分１０は拡散円錐により画定され、後方散乱光は自由に分散し故に色消しである。次に２つの１次回折成分１１、１２（すなわち拡散器のホログラフィ画像）は、さらに合成されて拡散効果及び分散効果の双方を有する。入射白色光は、例えば赤、黄緑及び青のような３つの色成分からなる。基材の垂線に対して、回折した赤色成分は最も大きい角度をなし、回折した青色成分は最も小さい角度をなす。しかし、拡散円錐角（記録形状により定められる）が赤色と青色との間の差よりもはるかに大きいときは、３つの色全てが重なる重要な領域が生じる。観察者がこのホログラフィック重なり画面を通じて装置を見たときは、ホログラフィック拡散器は概ね色消し（すなわち灰色がかった白色）に見える。高度な色消し又は白色度は、ほぼ可視スペクトルに等しい範囲にわたるステラジアン当たりの回折効率に決定的に依存する。
【００５８】
作製方法
上述の内容は、図８の非対称の干渉形状を図９の単純なホログラフィック記録装置と組み合わせることにより、高効率の反射拡散スクリーンを創出できることを示唆する。しかし合成的な装置は２つの重大な欠点を有する。第１の欠点は、レジスト基材１の通常の点が参照ビームに向かうようにレジスト基材１が傾いたときに、レジスト２の一方の側（この側はホログラフィック要素の上部を画定する）が、他方の側（底部）よりもはるかに拡散器７に接近し、故に物体波面の明るい部分に曝されるという事実から生じる。第２の欠点は、ホログラフィック物体（拡散器７）が相当な距離（レジスト面の前方１ｃｍ以上）を有して配置されるという事実から生じる。このことは、ほぼ非分解性の細かい構造又は粒状構造の１つである望ましい外観ではなく、視覚的に粒状の表面を有する外観を備えた反射拡散器を構成する。その理由は、最適化された半透明の拡散器、すなわちその表面上の近距離場のスペックル又はパターンの粒状構造が非常に小さくなる（例えば平均１５０マイクロメートル以下）ように微細な非分解性の小さな散乱不均質性から構成された拡散器が使用される場合であっても、発散する物体領域がフォトレジスト２の表面に到達するときまでに、このスペックルサイズは相当に大きくなり、より容易に分解性のサイズになるからである。
【００５９】
方法Ｉ
この方法は、画像平面のセキュリティホログラム及び宣伝用ホログラムを形成するために使用される公知のＨ１からＨ２への移動プロセスから得られる。この方法は、透過型拡散器の軸はずし透過ホログラム（Ｈ１と称する）の記録から始められる。このＨ１は、拡散器及び単純な参照ビーム（Ｒ１）により形成された合成物体波面の重ね合わせにより形成された干渉縞を有する。
【００６０】
特定のＨ１の記録及び移動が行われることにより、体積ホログラフィに基づくはるかに高価な方法と比較して商業的に競争力のあるリプレイ効果（例えば明るさ）及び色消し（すなわち白色度）を得るために必要な、非対称（又はブレージングされ三角形状にされたものとして大雑把に表現可能な）の拡散微小構造が形成可能になる。また我々は、スペックルサイズによる表面の粒度／粗さを最小化することができ、次に移動プロセスを用いて均一な明るさを達成し、拡散器のホログラフィ画像をレジスト面上に正確に配置することができる（レジスト内に記録されたホログラムをＨ２と称することは慣例であることに注意のこと）。
【００６１】
上述のＨ２記録形状の実施例は、図１１Ａに概略図示されている。この図はまた、ホログラフィの共役性により、Ｈ１記録形状を独自に定めていることを理解すべきである。始めに、Ｈ１の記録に使用される参照ビーム（Ｒ１）と共役のビーム光（Ｒ１＊）によって、中間ホログラム（Ｈ１）が照明される。このことによりＨ１は、ホログラフィックプロセスによって、拡散器のホログラフィ画像を空間１３の平面内に投影する。次にフォトレジストプレート１は、フォトレジストプレートの面が拡散器のホログラフィ画像１３と正確に同一面になるように配置される。次に第２の参照ビームＲ２は、参照ビーム２が拡散器のホログラフィ画像により画定された光領域に重なるようにレジスト２を照明し、故に所望のホログラフィ干渉縞がレジスト内に形成される。最後にフォトレジスト２は、所望の表面起伏を形成するように処理される。図１１Ａを参照すると、参照ビーム、及びＨ１から発せられて拡散器の物体ビームのホログラフィ画像を生成する全ての光線は、基材の垂線の同じ側（図示例では基材の垂線の左側）からレジスト２上に入射する。従って、画像領域全体にわたってレジスト面に対して傾いた干渉縞が形成され、故に、結果的な微小構造において全体的な非対称性が得られる。
【００６２】
拡散器により形成された非常に複雑なランダム／統計的性質のホログラフィ微小構造は、視覚化し概略的に表すことが非常に難しいため、（単純かつ完全に規則的な回折格子に適用される非対称／ブレージングの概念に基づいて）ホログラフィック次数の１つが原則として非対称形成記録プロセスによって実際に強められることを認識することは、相当な進歩性を有する。Ｈ２拡散器については、実質的に微小構造はその表面上の全ての点において、干渉項の重ね合わせに依存する。各参照項は、互いに位置（すなわち位相）、方向、振幅及び空間周波数（この数量は実際は３：１、すなわち５００ライン／ｍｍから１５００ライン／ｍｍまで変化し得る）が異なる。非常に精巧なコンピューターモデルを使用しなければ、微小構造の最終形態を予測又は視覚化することは難しい。しかしその微小構造の最終形態は明らかに、純粋な回折格子よりもはるかに不規則であり、拡散器の全ての点において相異なる。基材に関して傾斜した干渉縞を形成する記録形状を用いることによって、ブレージングされた又は非対称の回折格子を形成できることは公知であるが、拡散微小構造の最終的な複雑さ（これは「ブレージング」による強めを行うには不規則すぎるように見える場合がある）を考慮しないこと、及び傾斜した干渉縞を全ての空間周波数成分についてレジストに形成する記録形状を識別することは明らかではない。
【００６３】
任意に、ブランド保護及び装飾効果を高めるためのロゴ及び他の形態の印（ｉｎｄｉｃｉａ）は、拡散器スクリーンのホログラフィ画像内に組み込まれることができる。このことは、絵画的／美術的なマスクを拡散器の前に直接的に配置することにより達成される。図１２に示すように、位置１４における第１マスクは、画定され形成された不透明な閉鎖領域（ロゴ、テキスト等の形状を有する）から離れて空間的に完全に透明であり、拡散器７に複数のボイドを形成するように作用する。これらのボイドは、対応するホログラフィ画像によって満たされる。第１マスクを用いた記録の後に、空間的透過特性に関して第１マスクと相補的な第２マスクが物体である美術品を提供し、その物体はＨ１領域１５内にホログラフィカルに記録され、続いて拡散器のボイド内にホログラフィカルに動かされ（記録され）る。視覚的なホログラフィ画像及び拡散器のための物体領域は、同じＨ１に対してコード化されるか又は別々のＨ１内に記録され（後者の方が可能性が高い）、共通のＨ２の上に逐次的に送られる。
【００６４】
この構造がフォトレジスト（又は表面起伏を生ずる他の形態のフォトポリマー）にホログラフィカルに記録及び処理された後に、元のＨ２（ｍａｓｔｅｒ Ｈ２）は、続いて熱可塑性フィルム内にエンボス加工するため、又は高体積ホログラム製作者には公知の方法を用いて紫外線硬化モノマー内に成形するために、ニッケルのシム又はダイ（又はそれらの多数）として複製される。複製（レプリカ）に対してより高い寸法精度が要求される場合は、射出成形が好適な方法である。
【００６５】
この方法の背景となる原理は、図１１Ｂ及び１１Ｃに例示されている。図１１Ｂは５つのブレージングされた格子を示している。それらの格子の各々は、異なる周波数を有し、相異なる拡散成分の効果から生じる。実際に、そのような多くの「格子」が存在する。図１１Ｃは、これらの格子の重ね合わせを示しており、それらの格子は方法Ｉに従う最終生成物を表している。
【００６６】
図１１Ａ（開発後）の記録形状により形成された拡散微小構造の非対称性（又は三角形化／ブレージング）をさらに高めるため、従って所望の次数の明るさをさらに強めるために、ある角度のイオンビームのエッチング又はミリングが、そのイオンビームのフラックスに面する微小構造の小面を線状にしかつ延長するため、故に所望の非対称性を強調するために使用可能である。イオンビームミリングの技術を使用して、良好に形成された三角形形状を、典型的には分光学的装置として使用される種類の単純かつ純粋な（ホログラフィカルに形成された）回折格子に作製することは、公知である（例えばＡｏｙａｇｉ＆Ｎａｍｂｉ、１９７６及びＡｏｙａｇｉ、Ｓａｎｏ＆Ｎａｍｂａ、１９７９を参照）。しかしそれは、複雑／不規則な拡散ホログラフィック微小構造に対して適用される。イオンビームがミリング又はドライエッチングを最も迅速に行うような角度にイオンビームを向けることにより、入射フラックスに面する微小構造の複数の表面は記録されない。示された目的のために、図１３Ａ及び１３Ｂは、イオンビームミリングが単純な見かけ上の正弦波格子を三角形形状にする方法を示す。
【００６７】
方法ＩＩ
次に、非対称の三角形形状の微小構造の概念に基づいて、高効率の拡散反射スクリーンを作製する第２の方法を説明する。このプロセスの第１ステップは、ピッチが２０〜１００マイクロメートルの間であり（用途による）、小面角度γが１０〜３５°（特には１５〜２５°）である（照明及び反射／観察形状（例えば装置）による）粗い三角形状の格子構造２０（図１４）を作製するためのものである。このような格子は、刻線機械を用いることで最も正確に作製される。この格子構造の粗さにより、可視スペクトルの分散エネルギーは無視できる（すなわち格子構造は白色光についてほぼ色消しに見える）。この格子の延長された線状の小面は、幾何学的反射器又はマイクロミラーとして使用される。格子分光学的な用語で言えば、格子はブレージングされた形態で操作され、反射又は再方向付けされた光は、ブレーズ強化された（ｂｌａｚｅ ｅｎｈａｎｃｅｄ）高次の回折成分になる。このタイプＩＩの装置においては、反射光が、基材に関して定められる鏡面反射方向から離れた方向に再方向付けされる（この場合光は、タイプＩＩの反射器について望まれるように、基材に対してほぼ垂直な方向に再方向付けされる）。
【００６８】
３０マイクロメートルのピッチと、故に勾配が約２０°のアルミニウム真空被覆された小面とを有する粗い格子は、平面鏡の外観を有する（格子構造は識別できない）。しかしこの装置は、平面鏡とは異なり、光源によって観察者の頭の上方及び後方を照明したときに、その装置が対面して観察されている（例えば、入射角がθｉであり、故に合計曲がり角が２γである直交目視モード）間、観察者に光源の画像を中継する能力を有する。しかしこのような装置は、入射光を表示領域内に拡散的に散乱させるという必要な特性を有さないので、そのままでは反射式視野スクリーンとして使用するには不適当である。このことは、水平画像軸に関して＋／−１５°の小さい角度（例えば携帯電話の後方反射器）から＋／−４５°の角度（例えばラップトップＬＣＤディスプレイの後方反射器又は前方照明投影装置）まで変化し得るような装置に依存する。垂直画像軸については、ある角度の表示領域の上限は一般的に小さくなる。次のステップは、粗い格子形状の上に、小面の勾配に沿う平均寸法が数ミクロンのオーダーである微細なランダム構造を重ね合わせることである。
【００６９】
このことを達成するために、格子２０は、浸漬コーティング又はスピンコーティング方法を用いて、数ミクロンの厚さのレジスト層２１（図１５Ａ）で被覆される。レジストで被覆された格子は次に、透過型拡散器２２によって直接的に（図１５Ｂ）、又はホログラフィック投影によってＨ１中間体２３から間接的に（図１５Ｃ）生成された光学領域に配置される。次にレジスト２１は、露出されたレジスト表面上に粗い三角形状のキャリヤー格子を形成するように処理される。このキャリヤー格子は、より小さいスケールの光散乱微小構造２４（図１５Ｄ）を支持する。次にこの表面起伏は銀で真空被覆され、次に硫酸ニッケル溶液中で電気鍍金されて、ニッケルの複製又は原型シム２５（図１５Ｅ、１５Ｆ）を形成する。このシム２５から、フォイル内にエンボス加工するためのドーターシム（ｄａｕｇｈｔｅｒ ｓｈｉｍｓ）又はダイが作製可能である。この粗い格子装置の長所は、１次回折にて作用する前の実施形態に比べて、潜在的にはるかに高いリプレイ効率（例えば反射明度）が得られることである（原則としては１００％に達する）。
【００７０】
方法ＩＩＩ
この方法においては、密閉された拡散ピクセル配列、故に反射表示スクリーンを形成するための、新しい形態の光学装置が使用される。この光学装置の概略を図１６に示す。この装置は、焦点調節要素３２、３３によって２つの別々の（適当な波長の）コヒーレント光ビーム３０、３１を下方に焦点合わせすることに依存する。この焦点合わせは、ビーム３０、３１が重ね合わせピクセル３６（直径５０〜１００マイクロメートル）をフォトレジストプレート３５の上に形成するように行われ、２つのビームは、プレート３５上であってプレートの垂線について実質的に同じ側に衝突する。いくつかの適当なフォトポリマー形態のような他の記録媒体も使用可能である。ここで物体ビームと称される１つのビーム３０は、反射散乱円錐（ある角度の表示領域）を画定する。物体光を下方に焦点合わせするための光学要素３３は、理想的には低いｆ数（すなわちｆ／２以下）を有するべきであり、故に拡散／散乱角は十分に大きい（すなわち２０°より大きい）ことが確保される。この焦点調節要素としては、収差補正レンズ又はホログラフィック光学要素（例えばＨ１）が可能である。参照ビームと称される第２のビーム３１は、収束性が弱いことのみが要求されるが、レジスト面上に再度画像化される必要がある。ここで２つのビームが重なり合うと、干渉縞が形成される。この干渉縞は、収束性の物体ビーム３０の円錐角により定められる範囲内における、連続的かつこの場合は干渉性の空間周波数のスペクトルの重ね合わせである。この重ね合わせにより形成された複雑な微小構造は、そのスペクトル成分について色消し又は白色である発散光円錐を再生する。ここで我々は、逐次移動露光（ｓｔｅｐ−ａｎｄ−ｒｅｐｅａｔ ｅｘｐｏｓｕｒｅ）プロセスを用いて、これらの拡散ピクセルでレジスト領域を効果的に満たし又は覆うことができる。故に肉眼に対して、色消しの拡散型ホログラフィック後方反射器の均一な領域が形成される。
【００７１】
前述のように、ある角度のイオンエッチングプロセスを用いて所望の非対称の表面起伏を主要な散乱面に形成することにより、１次の明るさをさらに強めることができる。
【００７２】
ここまで、本出願の範囲は、エンボス加工（回転式又はフラットベッド式）により低コストで大量生産可能な高輝度の拡散後方反射器を作製するために、非対称の拡散散乱表面起伏構造（大雑把にはブレージングされたものとして言及）を記録／作製する新規な方法を定めている。しかし我々は次に、この装置の実用的な用途に重点を置く。図１７は、エンボス加工されて部分的に金属で被覆されたポリエステル反射器４０（又は反射スクリーン）の概略図である。反射器４０は、透過型接着剤４２を介して透過型ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）４１の後面に積層される。ＬＣＤ４１は、偏光子４２と偏光子４３との間に通常の方法で挟まれる。また観察者４４の位置も概略図示されている。この構成において、光は延長部分（例えばブレージングされた小面）から回折又は後方散乱するように見えることに注目すべきである。ここで後方反射器の光学的性能が十分に良好である場合は、通常の周辺光において、エンボス加工された反射器４０が、ＬＣＤ４１上にある情報を明瞭に視認するために十分な量の光を後方散乱させる。しかし、非常に弱められた光においては、後方反射にいくらかの付加的な後方照明を補足的に行うことが必要な場合がある。後方照明は、図示されるように反射拡散器の後方から行わねばならず、光源４５から光ガイド４６を経由して反射拡散器に案内される。このことは、金属被覆が完全に不透明ではなく、いくらかの割合（５〜２０％）の後方照明を透過させねばならないことを意味する。これらの２つの要求は、微小構造を連続する半透明金属層で被覆することによって達成されるが、金属層の伝播において生じる吸収は、後方照明のフラックス又はエネルギーを大いに無駄にする。ＵＳ−Ａ−５，９２６，２９３号は、必要とされる少量の非吸収透過率を得るために、レーザーエッチング又はアブレーションにより形成光透過微小孔を不透明の金属被覆に組み込むことが開示されている。我々は、回転式ウェブの一部としてウェブのエンボス加工に非常に好都合に用いられる透過孔（直径が約２０〜５０マイクロメートル）を形成する選択的方法を提唱する。
【００７３】
この方法は、先ずエンボス加工された微小構造を不透明のアルミニウム層で連続的に被覆することと、次にグラビア又はフレキソローラーを用いて腐食液マスクを印刷することと、腐食液を塗布して保護されていない金属を除去することと、その後洗浄することとを有する。印刷されたマスクが所望の微小孔パターンを有することは明らかであるが、そのマスクが装飾或いは保護目的のテキスト、ロゴ等のグラフィックな形状を具備できることは非常に重要である。
【００７４】
拡散後方反射器の複製方法
後方反射器の原型（マスター）を複製するために、表面を電気伝導性にする真空金属被覆プロセスによって、原型を薄層状の銀で被覆することができる。次にこれは硫酸ニッケル溶液中に配置される陰極として使用可能であり、陽極はニッケルペレットのバスケットである。熱及び電流を与えることにより、拡散反射器の銀表面上にニッケル金属が堆積する。適時に、自己支持的なニッケル層が、後方反射器から分離可能に形成される。ニッケルの表面形状は、後方反射器の正確な複製（レプリカ）であるが、方向に関しては反対である。そのニッケルプレートを陰極として用いてこのプロセスを繰り返すことにより、オリジナルの後方反射器と同じ方向のニッケルレプリカが得られる。
【００７５】
後方反射器の表面起伏形状は、以下の方法の１つによって（ただし以下の方法に限定はされない）、ニッケルレプリカを用いて大量に複製できる。
【００７６】
Ａ）熱可塑性樹脂への熱エンボス加工
ニッケルレプリカを加熱されたローラーの上に取り付けて、回転ローラーと熱可塑性樹脂との間に熱及び圧力を加えることにより、適当な熱可塑性樹脂が後方反射器の表面起伏形状とともにエンボス加工可能になる。熱可塑性樹脂は、予め金属被覆を有していてもよいし、エンボス加工後に金属で被覆されてもよい。熱可塑性樹脂の媒体（ｖｅｈｉｃｌｅ）は、（リリースコーティングされた又はされていない）キャリヤーの上に用意されてもよいし、キャリヤー及び起伏支持媒体の双方として使用されてもよい。
ポリエステルは、典型的にはキャリヤー層（２５〜１００ミクロンの間）として作用し、起伏構造の支持に適した厚さを有する適当な熱可塑性樹脂で被覆される。ポリプロピレン及びＰＶＣのような材料（稀にポリエステル）は、２５〜１００ミクロンの厚さに対して直接的にエンボス加工するには適した材料である。
【００７７】
Ｂ）薄いフィルムのキャスティング方法
ニッケルレプリカをローラーの上に取り付けて、回転ローラーと有機モノマーで被覆された適当なキャリヤー材料（すなわち１９ミクロンのポリエステル）との間に圧力を加えることにより、キャリヤー材料の上に被覆された有機モノマーは、後方反射器の表面起伏形状とともにエンボス加工可能になる。エンボス加工されたモノマーは、次にＵＶ照射によって硬化し、全体又は部分的な金属被覆の準備が整う。
【００７８】
Ｃ）モールド成形による複製
拡散反射器の表面起伏形状は、モールド成形を用いた複製による最終製品の構成要素として組み込まれる。このことは、後方反射器の表面形状のフィルムレプリカのキャスティングによって達成可能である。フィルムは構成要素の型の内壁に取り付けられる。それにより、構成要素が成形されたときに、後方反射器の表面起伏形状が構成要素の一体的部分を形成する。
【図面の簡単な説明】
【図１】
鏡面反射を示す図である。
【図２Ａ】
弱い拡散器により得られたランダムな構造の表面からの反射を示す図である。
【図２Ｂ】
強い拡散器により得られたランダムな構造の表面からの反射を示す図である。
【図３】
通常の周期構造からの回折を示す図である。
【図４】
不規則な表面からの回折を示す図である。
【図５】
正弦波形状の表面起伏を示す図である。
【図６】
図５の起伏を形成する方法を示す図である。
【図７】
非対称の起伏を示す図である。
【図８】
図７の起伏を形成する方法を示す図である。
【図９】
拡散起伏を形成する方法を示す図である。
【図１０】
入射光に対する拡散起伏のレスポンスを示す図である。
【図１１Ａ】
拡散反射器を作製するための、本発明に係る方法の第１の実施例を示す図である。
【図１１Ｂ】
５つのブレージングされた格子を示す図である。
【図１１Ｃ】
図１１Ｂの格子を重ね合わせた（ｓｕｐｅｒｐｏｓｅ）結果を示す図である。
【図１２】
図１１に示された方法の変形形態を示す図である。
【図１３Ａ】
イオンビームによるミリング前の起伏を示す図である。
【図１３Ｂ】
イオンビームによるミリング後の起伏を示す図である。
【図１４】
本発明の他の実施例によって作製された拡散反射器を示す図である。
【図１５Ａ】
本発明に係る方法のさらなる実施例における一連のステップを示す図である。
【図１５Ｂ】
本発明に係る方法のさらなる実施例における一連のステップを示す図である。
【図１５Ｃ】
本発明に係る方法のさらなる実施例における一連のステップを示す図である。
【図１５Ｄ】
本発明に係る方法のさらなる実施例における一連のステップを示す図である。
【図１５Ｅ】
本発明に係る方法のさらなる実施例における一連のステップを示す図である。
【図１５Ｆ】
本発明に係る方法のさらなる実施例における一連のステップを示す図である。
【図１６】
本発明に係る方法のもう１つの実施例を示す図である。
【図１７】
ＬＣＤディスプレイと組み合わされた拡散反射器を示す図である。
【図１】
2004515817.tif 000003
【図２Ａ】
2004515817.tif 000004
【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１６】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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