ОПТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ
OPTICAL DEVICE AND METHOD OF ITS FABRICATION

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к оптическому способу, который обеспечивает, например, защищенность от подделки, декоративный эффект и/или эстетический эффект.
Обзор состояния техники
К ценным бумагам, сертификатам, товарным знакам, носителям информации для идентификации личности и т.п. предъявляется требование сложности их подделки. По приведенной причине, в ряде случаев, на упомянутых изделиях обеспечивают оптическое устройство, обладающее очень высокими защитными характеристиками против подделки.
Большинство оптических устройств содержат микроструктуру, например, дифракционную решетку, голограмму, линзовый растр и т.п. Анализ микроструктур является сложной задачей. Кроме того, для изготовления оптического устройства, содержащего микроструктуру, необходимо дорогое производственное оборудование, например, устройство для записи электронным пучком. По приведенным причинам вышеописанные оптические устройства обеспечивают очень высокие защитные характеристики против подделки.
Обычно оптические устройства содержат рельефно-структурированный слой с основной поверхностью, содержащей микроструктуру и обеспеченный на ней отражательный слой. При этом отражательный слой может быть сформирован в виде рисунка на части основной поверхности, чтобы дополнительно усиливать результат предотвращения подделки. Например, когда на основной поверхности обеспечивают отражательный слой, имеющий контуры, соответствующие микроскопическим буквам, то можно получить рисунок, который испускает дифрагированный свет и имеет форму, соответствующую микроскопическим символам.
В качестве способа формирования отражательного слоя с определенным рисунком, можно использовать, например, фотолитографию (смотри, например, патентный документ 1). Данный способ позволяет с высоким разрешением формировать отражательный слой с определенным рисунком
Данный способ требует точной установки рельефно-структурированного слоя относительно маски. Однако обеспечивать одновременно высокую технологичность и высокую точность позиционирования невозможно или очень трудно. Например, в соответствии с данным способом, может быть создано смещение, по меньшей мере, на 100 мкм между заданным положением и контуром отражательного слоя.
С другой стороны, в патентном документе 2 предлагается использовать следующие способы для формирования отражательного слоя с высокой точностью позиционирования.
Согласно первому способу, сначала подготавливают рельефно-структурированный слой, который содержит «первую область», имеющую рельефную структуру с увеличенным отношением глубины к ширине, и «вторую область» в виде плоской области или область, имеющую рельефную структуру с меньшим отношением глубины к ширине. Затем, на рельефно-структурированном слое формируют металлический отражательный слой, имеющий равномерную поверхностную плотность. Затем многослойную основу, полученную описанным способом, обрабатывают травлением.
Участок металлического отражательного слоя, соответствующий «первой области», слабее сопротивляется травлению, чем участок, соответствующий «второй области». Поэтому участок, соответствующий «первой области», можно удалить до того, как полностью удаляют участок металлического отражательного слоя, соответствующий «второй области». То есть, металлический отражательный слой может быть сформирован только поверх «второй области».
Однако в соответствии с данным способом, участок металлического отражательного слоя, соответствующий «второй области», частично удаляется обработкой травлением. По приведенной причине существует возможность, что участок металлического отражательного слоя, соответствующий «второй области», оказывается слишком тонким и поэтому обладает недостаточным коэффициентом отражения. В альтернативном варианте, существует возможность, что толщина металлического отражательного слоя значительно изменяется на участке, соответствующем «второй области». То есть, стабильное формирование металлического отражательного слоя в соответствии с данным способом является трудной задачей.
Согласно второму способу, используют различие между коэффициентами пропускания участков вышеописанной многослойной основы, соответствующих «первой области» и «второй области». В частности, используют обстоятельство, что многослойная основа обладает более высоким коэффициентом пропускания на участке, соответствующем «первой области», чем на участке, соответствующем «второй области».
А именно, сначала приготавливают многослойную основу из рельефно-структурированного слоя и металлического отражательного слоя. На металлическом отражательном слое формируют фоточувствительный слой. Затем, всю многослойную основу облучают светом со стороны рельефно-структурированного слоя. Данное решение делает возможным вызывать более эффективную фотореакцию на участке фоточувствительного слоя, соответствующем «первой области». Затем любую из областей фоточувствительного слоя, соответствующих «первой области» и «второй области», удаляют обработкой подходящим растворителем и т.п.
Тогда металлический отражательный слой обрабатывают травлением, с использованием частично удаленного фоточувствительного слоя в качестве маски. Тем самым удаляют любой из участков металлического отражательного слоя, соответствующих «первой области» и «второй области».
Поскольку различие между вышеупомянутыми коэффициентами отражения, в общем, невелико, то фотореакция происходит также на участке фоточувствительного слоя, соответствующем «второй области». Таким образом, вышеописанную реакцию, фактически, невозможно или трудно обеспечить только на одном из участков фоточувствительного слоя, соответствующих «первой области» и «второй области». Поэтому при использовании данного способа, фактически, также невозможно или трудно сформировать металлический отражательный слой с высокой точностью позиционирования.
Кроме того, данный способ требует выполнения процесса экспонирования для фоточувствительного слоя. Поэтому данный способ характеризуется высокой стоимостью и низкой технологичностью.
Документальная ссылка на известный уровень техники
Патентный документ 1: Публикация № 2003-255115 заявки на японский патент
Патентный документ 2: Публикация № 2008-530600 заявки на японский патент
Сущность изобретения
Целью настоящего изобретения является обеспечение оптического способа, который дает возможность стабильно формировать отражательный слой с высокой точностью позиционирования.
В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предлагается оптическое устройство, содержащее рельефно-структурированный слой, содержащий первую и вторую области, прилегающие одна к другой, при этом первая область содержит первую и вторую подобласти, причем первая подобласть прилегает ко второй области и продолжается вдоль границы между первой и второй областями, и вторая подобласть прилегает ко второй области через первую подобласть, помещенную между ними, причем вторая область снабжена впадинами или выступами и имеет отношение площади поверхности к видимой площади больше, чем первая область; первый слой, выполненный из первого материала, имеющего показатель преломления, отличающийся от показателя преломления материала рельефно-структурированного слоя, и покрывающий, по меньшей мере, вторую подобласть, причем участок первого слоя, соответствующий второй подобласти, имеет профиль поверхности, соответствующий профилю поверхности второй подобласти, и отношение количества первого материала в положении второй области к площади второй области устройства равно нулю или меньше, чем отношение количества первого материала в положении второй подобласти к площади второй подобласти устройства; и второй слой, выполненный из второго материала, отличающегося от первого материала, и покрывающий первый слой, причем отношение количества второго материала в положении второй области к площади второй области устройства равно нулю или меньше, чем отношение количества второго материала в положении второй подобласти к площади второй подобласти устройства.
В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения предлагается способ изготовления оптического устройства, содержащий этап формирования рельефно-структурированного слоя, содержащего первую и вторую области, прилегающие одна к другой, при этом вторая область снабжена впадинами или выступами и имеет отношение площади поверхности к видимой площади больше, чем первая область; этап осаждения из паровой фазы первого материала, имеющего показатель преломления, отличающийся от показателя преломления материала рельефно-структурированного слоя, полностью поверх первой и второй областей, чтобы сформировать слой отражательного материала, причем слой отражательного материала имеет профиль поверхности, соответствующий профилям поверхностей первой и второй областей, или слой отражательного материала имеет профиль поверхности, соответствующий профилю поверхности первой области, на участке, соответствующем первой области, и является частично просветным соответственно схеме расположения впадин или выступов на участке, соответствующем второй области; этап осаждения из паровой фазы второго материала, отличающегося от первого материала, на слой отражательного материала, чтобы сформировать маскирующий слой, причем маскирующий слой имеет профиль поверхности, соответствующий профилям поверхностей первой и второй областей, или маскирующий слой имеет профиль поверхности, соответствующий профилю поверхности первой области на участке, соответствующем первой области, и является частично просветным соответственно схеме расположения впадин или выступов на участке, соответствующем второй области; и этап воздействия на маскирующий слой химически активным(ой) газом или жидкостью, способным вызывать химическую реакцию с первым материалом, чтобы вызывать химическую реакцию, по меньшей мере, в положении второй области, с получением тем самым первого слоя, выполненного из первого материала, и второго слоя, выполненного из второго материала.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - вид в плане, схематически представляющий пример оптического устройства в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 2 - поперечное сечение оптического устройства по линии II-II, показанной на фиг. 1;
Фиг. 3 - поперечное сечение, схематически представляющее способ изготовления оптического устройства, показанного на фиг. 1 и 2;
Фиг. 4 - поперечное сечение, схематически представляющее способ изготовления оптического устройства, показанного на фиг. 1 и 2;
Фиг. 5 - поперечное сечение, схематически представляющее способ изготовления оптического устройства, показанного на фиг. 1 и 2;
Фиг. 6 - поперечное сечение, схематически представляющее способ изготовления оптического устройства, показанного на фиг. 1 и 2;
Фиг. 7 - вид в плане, схематически представляющий оптическое устройство в соответствии с видоизмененным примером;
Фиг. 8 - поперечное сечение оптического устройства по линии VIII-VIII, показанной на фиг. 7;
Фиг. 9 - вид в плане, схематически представляющий оптическое устройство в соответствии с другим видоизмененным примером;
Фиг. 10 - поперечное сечение оптического устройства по линии X-X, показанной на фиг. 9;
Фиг. 11 - вид в плане, схематически представляющий оптическое устройство в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 12 - поперечное сечение оптического устройства по линии XII-XII, показанной на фиг. 11;
Фиг. 13 - поперечное сечение, схематически представляющее способ изготовления оптического устройства, показанного на фиг. 11 и 12;
Фиг. 14 - поперечное сечение, схематически представляющее способ изготовления оптического устройства, показанного на фиг. 11 и 12;
Фиг. 15 - поперечное сечение, схематически представляющее способ изготовления оптического устройства, показанного на фиг. 11 и 12;
Фиг. 16 - поперечное сечение, схематически представляющее способ изготовления оптического устройства, показанного на фиг. 11 и 12;
Фиг. 17 - поперечное сечение, схематически представляющее способ изготовления оптического устройства, показанного на фиг. 11 и 12; и
Фиг. 18 - график, представляющий пример зависимости между наличием и отсутствием маскирующего слоя и скоростью травления.
Варианты осуществления изобретения
Нижеследующее описание вариантов осуществления настоящего изобретения дано со ссылкой на чертежи. Одинаковые позиции на чертежах обозначают компоненты, имеющие одинаковые или сходные функции, и их описание, в дальнейшем, не повторяется.
На фиг. 1 приведен вид в плане, схематически представляющий пример оптического устройства в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. На фиг. 2 представлено поперечное сечение оптического устройства по линии II-II, показанной на фиг. 1. На фиг. 1 и 2, X- и Y-направления параллельны основной плоскости оптического устройства 10 и перпендикулярны между собой, а Z-направление перпендикулярно основной плоскости оптического устройства 10. Кроме того, на фиг. 1 изобразительный участок DP1 является участком оптического устройства 10, который соответствует нижеописанной первой области R1, а изобразительный участок DP2 является участком оптического устройства 10, который соответствует нижеописанной второй области R2.
Оптическое устройство 10, показанное на фиг. 1 и 2, содержит рельефно-структурированный слой 110, первый слой 120' и второй слой 130'.
На одной основной поверхности рельефно-структурированного слоя 110 обеспечены рельефные структуры. Первый слой 120' частично покрывает основную поверхность рельефно-структурированного слоя 110. Второй слой 130' покрывает первый слой 120'. Структура оптического устройства 10 и т.п. подробно описана в дальнейшем.
Способ изготовления оптического устройства 10, показанного на фиг. 1 и 2, изложен ниже со ссылками на фиг. 3-6.
На фиг. 3-6 приведены поперечные сечения, схематически представляющие способ изготовления оптического устройства, показанного на фиг. 1 и 2.
Согласно данному способу, сначала подготавливают рельефно-структурированный слой 110, который имеет основную поверхность, содержащую первую область R1 и вторую область R2, как показано на фиг. 3.
Первая область R1 является плоской или снабжена системой впадин и/или системой выступов. Впадины и выступы составляют, соответственно, систему впадин и систему выступов. В случае, когда первая область R1 снабжена впадинами или выступами, впадины или выступы могут быть расположены по одномерной или двумерной схеме. В данном случае впадины или выступы могут быть также расположены периодически или случайно. На фиг. 3 изображен случай, когда первая область R1 снабжена канавками в качестве впадин, которые расположены по одномерной схеме и периодически. Обычно, канавки формируют дифракционную решетку или голограмму, которая испускает дифрагированный свет, при освещении белым светом.
Поперечные сечения канавок, которые перпендикулярны продольным направлениям канавок, имеют, например, заостренные формы, например, форму букв V и U или прямоугольные формы. На фиг. 3 изображен случай, когда поперечные сечения являются, например, V-образными.
Значения ширины просветов канавок, обеспеченных в первой области R1, задают, например, в пределах от 100 до 3000 нм. Значения глубины канавок задают, например, в пределах от 20 до 1500 нм. Среднее значение отношений глубин к значениям ширины просветов канавок задают, например, не более 0,5 и обычно в пределах от 0,05 до 0,3.
Вторая область R2 снабжена системой впадин и/или системой выступов. Впадины и выступы составляют, соответственно, систему впадин и систему выступов. Впадины или выступы могут быть расположены по одномерной или двумерной схеме. Впадины или выступы могут быть также расположены периодически или случайно. На фиг. 3 изображен случай, когда вторая область R2 снабжена канавками в качестве впадин, которые расположены по одномерной схеме и периодически.
Поперечные сечения канавок, которые перпендикулярны продольным направлениям канавок, имеют, например, заостренные формы, например, форму букв V и U или прямоугольные формы. На фиг. 3 изображен случай, когда поперечные сечения являются, например, V-образными.
Вторая область R2 имеет отношение площади поверхности к видимой площади больше, чем соответствующее отношение первой области R1. В данном случае, термин «видимая площадь» области означает площадь ортогональной проекции области на плоскость, параллельную области, а именно, площадь области, на которой отсутствует система впадин и система выступов. С другой стороны, «площадь поверхности» области означает площадь области с учетом системы впадин и системы выступов.
В случае, когда первая область R1 снабжена впадинами или выступами, впадины или выступы на второй области R2 обычно имеют среднее значение отношений глубин к диаметрам или значениям ширины просветов впадин или среднее значение отношений высот к диаметрам или значениям ширины оснований выступов больше, чем упомянутое среднее значение, характеризующее впадины или выступы в первой области R1. В примере, показанном на фиг. 3, канавки во второй области R2 имеют отношение глубины к ширине просветов канавки больше, чем соответствующее отношение канавок в первой области R1.
Значения ширины канавок во второй области R2 задают в пределах, например, от 100 до 3000 нм. Значения глубины канавок задают в пределах, например, от 80 до 6000 нм. В случае, когда области R1 и R2 снабжены канавками, среднее значение отношений глубин к значениям ширины просветов канавок во второй области R2 задают больше, чем среднее значение отношений глубин к значениям ширины просветов канавок в первой области R1. Среднее значение отношений глубин к значениям ширины просветов канавок во второй области R2 задают в пределах, например, от 0,8 до 2,0, и обычно в пределах от 0,8 до 1,2. Если значение является слишком большим, то возможно снижение технологичности рельефно-структурированного слоя 110.
Рельефно-структурированный слой 110 может быть сформирован, например, прижимом штампа для тиснения, снабженным мелкими выступами к смоле. Выступы имеют формы, которые соответствуют формам впадин в области R2 или впадин в областях R1 и R2.
Рельефно-структурированный слой 110 формируют, например, с использованием способа, по которому подложку покрывают термопластичной смолой, и затем форму, содержащую на поверхности вышеописанные выступы, прижимают к смоле, при одновременном подведении тепла к форме. В данном случае в качестве термопластичной смолы используют, например, акриловую смолу, эпоксидную смолу, целлюлозную смолу, виниловую смолу, их смеси или их сополимеры.
В альтернативном варианте рельефно-структурированный слой 110 можно формировать с использованием способа, по которому подложку покрывают термореактивной смолой, форму, содержащую на поверхности вышеописанные выступы, прижимают к смоле, при одновременном подведении тепла к форме, и затем форму отводят от смолы. В данном случае в качестве термореактивной смолы, используют, например, уретановую смолу, меламиновую смолу, эпоксидную смолу, фенольную смолу, их смеси или их сополимеры. Следует отметить, что уретановую смолу можно получить, например, введением полиизоцианата в качестве сшивающего агента в акриловый полиол или сложный полиэфирный полиол, содержащий химически активную гидроксильную группу, и вызовом реакции их сшивания.
В альтернативном варианте рельефно-структурированный слой можно формировать с использованием способа, по которому подложку покрывают радиационно отверждаемой смолой, при этом смолу облучают излучением, например, ультрафиолетовым излучением, в то время как к смоле прижимают форму, и затем форму отводят от смолы. В альтернативном варианте, рельефно-структурированный слой можно формировать с использованием способа, по которому композицию нагнетают между подложкой и формой, материал отверждают облучением излучением, и затем форму отводят от смолы.
Обычно радиационно отверждаемая смола содержит полимеризующеся соединение и инициатор.
В качестве полимеризующегося соединения используют, например, соединение, способное вызывать фотоиндуцированную радикальную полимеризацию. В качестве соединения, способного вызывать фотоиндуцированную радикальную полимеризацию, используют, например, мономер, олигомер или полимер, содержащий этиленовую ненасыщенную связь или этиленовую ненасыщенную группу. В альтернативном варианте в качестве соединения, способного вызывать фотоиндуцированную радикальную полимеризацию, можно использовать, мономер, например, 1,6-гександиол, неопентилгликоль диакрилат, триметилолпропан триакрилат, пентаэритрит триакрилат, пентаэритрит тетраакрилат, пентаэритрит пентаакрилат и дипентаэритрит гексакрилат; олигомер, например, акрилат-эпоксидный, акрилат-уретановый и сложный акрилат-полиэфирный; или полимер, например, модифицированную уретаном акриловую смолу и эпоксид-модифицированную акриловую смолу.
В случае, когда в качестве полимеризующегося соединения используют соединение, способное вызывать фотоиндуцированную радикальную полимеризацию, то в качестве инициатора используют инициатор фотоиндуцируемой радикальной полимеризации. В качестве инициатора фотоиндуцируемой радикальной полимеризации используют, например, соединение на основе бензоина, например, бензоин, метиловый эфир бензоина и этиловый эфир бензоина; соединение на основе антрахинона, например, антрахинон и метилантрахинон; соединение на основе бензофенона, например, ацетофенон, диэтоксиацетофенон, бензофенон, гидроксиацетофенон, 1-гидроксициклогексил фенил кетон, α-аминоацетофенон и 2-метил-1-(4-метилтиофенил)-2-морфолинопропан-1-он; бензилдиметилкеталь; тиоксантон; ацилфосфиноксид; или кетон Михлера.
В альтернативном варианте, в качестве полимеризующегося соединения можно использовать соединение, способное вызывать фотоиндуцированную катионную полимеризацию. В качестве соединения, способного вызывать фотоиндуцированную катионную полимеризацию, используют, например, мономер, олигомер или полимер, содержащий эпоксидную группу; соединение, содержащее оксетановую структуру; или виниловый эфир.
В случае, когда в качестве полимеризующегося соединения используют соединение, способное вызывать фотоиндуцированную катионную полимеризацию, то в качестве инициатора используют инициатор фотоиндуцируемой катионной полимеризации. В качестве инициатора фотоиндуцируемой катионной полимеризации используют ароматическую соль диазония, ароматическую соль йодония, ароматическую соль сульфония, ароматическую соль фосфония, или соль металла со смешанными лигандами.
В альтернативном варианте, в качестве полимеризующегося соединения можно использовать смесь соединения, способного вызывать фотоиндуцированную радикальную полимеризацию, и соединения, способного вызывать фотоиндуцированную катионную полимеризацию. В данном случае, в качестве инициатора используют, например, смесь инициатора фотоиндуцируемой радикальной полимеризации и инициатора фотоиндуцируемой катионной полимеризации. В альтернативном варианте данного случая можно использовать инициатор, который может функционировать в качестве как инициатора фотоиндуцируемой радикальной полимеризации, так и инициатора фотоиндуцируемой катионной полимеризации. В качестве такого инициатора используют, например, ароматическую соль йодония или ароматическую соль сульфония.
Следует отметить, что пропорцию инициатора в радиационно отверждаемой смоле задают, например, в пределах от 0,1% до 15% масс.
Радиационно отверждаемая смола может дополнительно содержать сенсибилизирующий краситель, краситель, пигмент, ингибитор полимеризации, выравнивающую добавку, противопенную добавку, добавку, препятствующую образованию потеков, усилитель адгезии, добавку-модификатор поверхности покрытия, пластификатор, азотсодержащее соединение, сшивающий агент, например эпоксидную смолу, антиадгезив или комбинацию приведенных средств. Радиационно отверждаемая смола может дополнительно содержать не реакционно-способную смолу для улучшения формуемости. В качестве не реакционно-способной смолы можно использовать, например, вышеописанную термопластичную смолу и/или термореактивную смолу.
Вышеописанную форму, применяемую для формования рельефно-структурированного слоя 110, изготавливают, например, с использованием устройства для записи электронным пучком или устройства для создания нанооттиска. В данном случае вышеописанные впадины или выступы могут быть сформированы с высокой степенью точности. Следует отметить, что в обычных случаях выворотную форму изготавливают сначала переносом на нее рельефной структуры печатной формы, и формы-реплики изготавливают переносом на них рельефной структуры выворотной формы. Кроме того, при необходимости, выворотную форму изготавливают с использованием формы-реплики в качестве печатной формы, и формы-реплики изготавливают переносом на них рельефной структуры выворотной формы. В реальных технологических процессах изготовления, в обычных случаях применяют форму-реплику, полученную таким образом.
Рельефно-структурированный слой 110 обычно содержит подложку и сформированный на ней слой смолы. В качестве подложки обычно используют пленочную подложку. В качестве пленочной подложки используют, например, такую пластиковую пленку, пленку из полиэтилентерефталата (PET), пленку из полиэтиленнафталата (PEN) и полипропиленовую (PP) пленку. В альтернативном варианте в качестве подложки можно использовать бумагу, синтетическую бумагу, многослойную пластиковую бумагу или пропитанную смолой бумагу. Подложка может отсутствовать.
Слой смолы формируют, например, вышеописанным способом. Толщину слоя смолы задают, например, в пределах от 0,1 до 10 мкм. Когда толщина становится слишком большой, то проявляется тенденция к выдавливанию и/или образованию складок смолы под действием давления в процессе обработки. Когда толщина слишком мала, то формирование системы впадин и/или системы выступов может осложняться. Толщину слоя смолы задают равной или больше, чем глубина высота впадин или выступов, обеспечиваемых на основной поверхности упомянутого слоя. Толщину задают на уровне значения, например, в 1-10 раз, обычно, в 3-5 раз больше глубины или высоты впадин или выступов.
Формирование рельефно-структурированного слоя 110 можно производить «способом прессования», описанным в японском патенте № 4194073, «литьевым способом», описанным в японской полезной модели № 2524092, или «фотополимерным способом», описанным в публикации № 2007-118563 заявки на японский патент.
Затем первый материал, имеющий показатель преломления, отличающийся от показателя преломления материала рельефно-структурированного слоя 110, осаждают из паровой фазы поверх областей R1 и R2. Тем самым на основной поверхности рельефно-структурированного слоя 110, который содержит области R1 и R2, формируют отражательный слой 120.
В качестве первого материала используют, например, материал, имеющий показатель преломления, отличающийся от показателя преломления материала рельефно-структурированного слоя 110 на, по меньшей мере, 0,2. Когда упомянутая разница невелика, то существует вероятность возникновения тенденции к ослабеванию отражения на границе раздела между рельефно-структурированным слоем 110 и первым слоем 120', описанным в дальнейшем.
В качестве первого материала, обычно, используют, по меньшей мере, какой-то один металлический материал, выбранный из группы, состоящей из Al, Sn, Cr, Ni, Cu, Au, Ag и их сплавов.
В альтернативном варианте, в качестве первого материала с относительно высоким коэффициентом пропускания можно использовать керамический материал или органический полимерный материал, из перечисленных ниже. Следует отметить, что численное значение в скобках после химической формулы или названия соединения указывает показатель преломления соответствующего материала.
2
3
2
3
2
2
2
2
3
3
2
3
2
3
2
3
2
2
2
2
2
3
2
3
2
3
А именно, в качестве керамического материала можно использовать, например, Sb0 (3,0), Fe0 (2,7), TiO (2,6), CdS (2,6), CeO (2,3), ZnS (2,3), PbCl (2,3), CdO (2,2), SbO (5), WO (5), SiO (5), SiO (2,5), InO (2,0), PbO (2,6), TaO (2,4), ZnO (2,1), ZrO (5), MgO (1), SiO (1,45), SiO (10), MgF (4), CeF (1), CaF (1,3-1,4), AlF (1), AlO (1) или GaO (2).
В качестве органического полимерного материала можно использовать, например, полиэтилен (1,51), полипропилен (1,49), политетрафторэтилен (1,35), полиметилметакрилат (1,49) или полистирол (1,60).
Осаждение из паровой фазы первого материала выполняют с использованием, например, испарения в вакууме, распыления или химического осаждения из паровой фазы (CVD).
Осаждение из паровой фазы выполняют с равномерной плотностью в направлениях в плоскости, параллельных основной поверхности рельефно-структурированного слоя 110. В частности, осаждение из паровой фазы выполняют так, чтобы отношение количества первого материала в положении первой области R1 к видимой площади первой области R1 и отношение количества первого материала в положении второй области R2 к видимой площади второй области R2 были равны между собой.
Для осаждения из паровой фазы, толщину, в предположении, что основная поверхность рельефно-структурированного слоя 110 составлена полностью плоской поверхностью, (в дальнейшем называемую целевой толщиной) определяют обычно следующим образом. А именно, целевую толщину определяют так, чтобы слой 120 отражательного материала удовлетворял следующим условиям.
Во-первых, участок слоя 120 отражательного материала, соответствующий первой области R1, имеет конфигурацию поверхности, которая соответствует конфигурации поверхности первой области R1. В примере, приведенном на фиг. 4, данный участок формирует сплошную пленку, имеющую конфигурацию поверхности, которая соответствует канавкам в первой области R1.
Во-вторых, участок слоя 120 отражательного материала, соответствующий второй области R2, имеет конфигурацию поверхности, которая соответствует конфигурации поверхности второй области R2 или является частично просветным соответственно схеме расположения впадин или выступов во второй области R2. На фиг. 4 представлен для примера первый случай. А именно, в примере, показанном на фиг. 4, упомянутый участок формирует сплошную пленку, имеющую конфигурацию поверхности, которая соответствует канавкам во второй области R2.
Как изложено выше, вторая область R2 имеет отношение площади поверхности к видимой площади больше, чем соответствующее отношение первой области R1. Следовательно, в случае, когда целевую толщину определяют так, чтобы слой 120 отражательного материала имел конфигурацию поверхности, соответствующую конфигурациям поверхностей областей R1 и R2, участок слоя 120 отражательного материала, соответствующий второй области R2, имеет меньшую среднюю толщину по сравнению с участком слоя 120 отражательного материала, соответствующим первой области R1.
В данном случае термин «средняя толщина» слоя означает среднее значение расстояний между точками на основной поверхности слоя и соответствующими основаниями перпендикуляров, которые продолжаются из точек к другой основной поверхности слоя.
Когда целевую толщину задают равной меньшему значению, слой 120 отражательного материала может быть сформирован с конфигурацией поверхности, соответствующей конфигурации поверхности первой области R1 на участке, соответствующем первой области R1, и частично просветным соответственно схеме расположения впадин и выступов на участке, соответствующем второй области R2.
Целевую толщину слоя 120 отражательного материала обычно задают меньше глубины или высоты впадин или выступов во второй области R2. В случае, когда первая область R1 снабжена впадинами или выступами, целевую толщину обычно задают меньше их глубины или высоты.
В частности, целевую толщину слоя 120 отражательного материала задают, например, в пределах от 5 до 500 нм и обычно в пределах от 30 до 300 нм. Когда целевая толщина является слишком малой, то существует вероятность возникновения тенденции к ослабеванию отражения на границе раздела между рельефно-структурированным слоем 110 и первым слоем 120', описанным в дальнейшем. Когда целевая толщина является слишком большой, то существует вероятность возникновения трудностей формирования слоя 120 отражательного материала, удовлетворяющего вышеописанным условиям.
Среднюю толщину участка слоя 120 отражательного материала, соответствующего первой области R1 задают, например, в пределах от 5 до 500 нм и обычно в пределах от 30 до 300 нм. Когда средняя толщина является слишком малой, то существует вероятность возникновения тенденции к ослабеванию отражения на границе раздела между рельефно-структурированным слоем 110 и первым слоем 120', описанным в дальнейшем. Когда средняя толщина является слишком большой, то существует вероятность снижения технологичности оптического устройства 10.
В дальнейшем, второй материал, отличающийся от материала слоя 120 отражательного материала, осаждают из паровой фазы на слой 120 отражательного материала, как показано на фиг. 5. Тем самым формируют маскирующий слой 130, который покрывает рельефно-структурированный слой 110, но вместе со слоем 120 отражательного материала, размещенным между ними.
2
2
2
2
3
2
В качестве второго материала используют обычно неорганический материал. Примеры неорганического материала содержат MgF, Sn, Cr, ZnS, ZnO, Ni, Cu, Au, Ag, TiO, MgO, SiO и AlO. В частности, в случае, когда в качестве второго материала используют MgF, маскирующий слой 130 и второй слой 130' могут повышать характеристику прилегаемости и сопротивления истиранию, когда положка изгибается или подвергается ударному воздействию.
В альтернативном варианте в качестве второго материала можно использовать органический материал. В качестве органического материала используют, например, органический материал, имеющий средневзвешенную молекулярную массу, самое большее, 1500. Примеры упомянутого органического материала содержат такое полимеризующееся соединение, как акрилат, уретанакрилат и эпоксиакрилат. В альтернативном варианте, в качестве органического материала можно использовать вещество, получаемое смешением полимеризующегося соединения и инициатора, осаждением из паровой фазы радиационно отверждаемой смолы, полученной таким образом и его облучением излучением для вызова полимеризации.
В альтернативном варианте в качестве второго материала можно использовать алкоголят металла. В альтернативном варианте в качестве второго материала можно использовать, вещество, получаемое осаждением из паровой фазы алкоголята металла и вызовом его полимеризации. В данном случае между осаждением из паровой фазы и полимеризацией можно выполнять сухую обработку.
Осаждение из паровой фазы второго материала выполняют с использованием, например, испарения в вакууме, распыления или химического осаждения из паровой фазы (CVD).
Осаждение из паровой фазы выполняют с равномерной плотностью в направлениях в плоскости, параллельных основной поверхности рельефно-структурированного слоя 110. В частности, осаждение из паровой фазы выполняют так, чтобы отношение количества второго материала в положении первой области R1 к видимой площади первой области R1 и отношение количества второго материала в положении второй области R2 к видимой площади второй области R2 были равны между собой.
Для осаждения из паровой фазы целевую толщину маскирующего слоя 130 определяют следующим образом. А именно, целевую толщину определяют так, чтобы маскирующий слой 130 удовлетворял следующим условиям.
Во-первых, участок маскирующего слоя 130, соответствующий первой области R1, имеет конфигурацию поверхности, которая соответствует конфигурации поверхности первой области R1. В примере, показанном на фиг. 5, данный участок формирует сплошную пленку, имеющую конфигурацию поверхности, которая соответствует канавкам в первой области R1.
Во-вторых, участок маскирующего слоя 130, соответствующий второй области R2, имеет конфигурацию поверхности, которая соответствует конфигурации поверхности второй области R2 или является частично просветной соответственно схеме расположения впадин или выступов во второй области R2. На фиг. 5 показан последний случай в качестве примера. То есть, в примере, показанном на фиг. 5, данный участок формирует не сплошную пленку на слое 120 отражательного материала, которая является частично просветной соответственно схеме расположения канавок во второй области R2.
Как изложено выше, вторая область R2 имеет отношение площади поверхности к видимой площади больше, чем соответствующее отношение первой области R1. Следовательно, в случае, когда целевую толщину определяют так, чтобы маскирующий слой 130 имел конфигурацию поверхности, соответствующую конфигурациям поверхностей областей R1 и R2, участок маскирующего слоя 130, соответствующий второй области R2, имеет меньшую среднюю толщину по сравнению с участком маскирующего слоя 130, соответствующим первой области R1.
Когда целевую толщину задают равной меньшему значению, маскирующий слой 130 может быть сформирован с конфигурацией поверхности, соответствующей конфигурации поверхности первой области R1 на участке, соответствующем первой области R1, и частично просветным соответственно схеме расположения впадин и выступов на участке, соответствующем второй области R2.
Целевую толщину маскирующего слоя 130 задают обычно меньше глубины или высоты впадин или выступов во второй области R2. В случае, когда первая область R1 снабжена впадинами или выступами, целевую толщину задают обычно меньше глубины или высоты упомянутых впадин или выступов. Кроме того, целевую толщину маскирующего слоя 130 задают обычно меньше целевой толщины слоя 120 отражательного материала.
В частности, целевую толщину маскирующего слоя 130 задают, например, в пределах от 0,3 до 200 нм и обычно в пределах от 3 до 80 нм. Когда целевая толщина слишком мала, то существует вероятность, что слишком мала средняя толщина участка маскирующего слоя 130, соответствующая первой области R1, и следовательно, защита участка слоя 120 отражательного материала, соответствующего первой области R1, маскирующим слоем 130 является неполной. Когда целевая толщина слишком велика, то существует вероятность, что защита участка слоя 120 отражательного материала, соответствующего второй области R2, маскирующим слоем 130 является чрезмерной.
Среднюю толщину участка маскирующего слоя 130, соответствующего первой области R1, обычно, задают меньше, чем среднюю толщину участка слоя 120 отражательного материала, соответствующего первой области R1.
Среднюю толщину участка маскирующего слоя 130, соответствующего первой области R1 задают, например, в пределах от 0,3 до 200 нм и обычно в пределах от 3 до 80 нм. Когда средняя толщина слишком мала, то существует вероятность, что слишком мала средняя толщина участка маскирующего слоя 130, соответствующего первой области R1, и, следовательно, слишком мала средняя толщина участка первого слоя 120', описанного в дальнейшем, соответствующего первой области R1. Когда целевая толщина слишком велика, то существует вероятность, что защита участка слоя 120 отражательного материала, соответствующего второй области R2, маскирующим слоем 130 является чрезмерной.
Затем на маскирующий слой 130 воздействуют химически активным(ой) газом или жидкостью, который(ая) может химически реагировать с материалом слоя 120 отражательного материала. Данное воздействие позволяет материалу слоя 120 отражательного материала вызывать вышеописанную химическую реакцию, по меньшей мере, в положении второй области R2.
Настоящее описание относится к случаю, когда в качестве химически активного(ой) газа или жидкости используют жидкость для травления, способную растворять материал слоя 120 отражательного материала. В качестве жидкости для травления обычно используют щелочной раствор, например, раствор гидроокиси натрия, раствор карбоната натрия и раствор гидроокиси калия. В альтернативном варианте качестве жидкости для травления можно использовать кислотный раствор, например, хлористоводородную кислоту, азотную кислоту, серную кислоту и уксусную кислоту.
Как показано на фиг. 5, участок маскирующего слоя 130, соответствующий первой области R1, формирует сплошную пленку, а участок, соответствующий второй области R2, формирует не сплошную пленку, которая является частично просветной. Химически активный(ая) газ или жидкость может легко вступать в контакт с участком слоя 120 отражательного материала, который не покрыт маскирующим слоем 130, в сравнении с участком слоя 120 отражательного материала, который покрыт маскирующим слоем 130. Следовательно, первый участок вытравливается легче, чем второй участок.
Когда участок слоя 120 отражательного материала, который не покрыт маскирующим слоем 130, удаляют, в отражательном слое создаются просветы, соответствующие просветам маскирующего слоя 130. Когда обработку травлением продолжают дополнительно, травление слоя 120 отражательного материала продолжается по направлениям в плоскости в положениях просветов. В результате над второй областью R2, участок слоя отражательного материала, который служит опорой маскирующего слоя 130, удаляется вместе с маскирующим слоем 130, находящимся на нем.
Поэтому посредством регулировки концентрации и температуры жидкости для травления и продолжительности травления и т.п. можно удалить только такой участок слоя 120 отражательного материала, который соответствует второй области R2, как показано на фиг. 6. Тем самым получают первый слой 120', который покрывает только первую область R1 из областей R1 и R2.
Следовательно, получают оптическое устройство 10, показанное на фиг. 1 и 2.
Оптическое устройство 10, полученное вышеописанным способом, имеет следующие характеристики.
Первый слой 120' является отражательным слоем и обычно выполнен из вышеописанного первого материала. Первый слой 120' покрывает только первую область R1 из областей R1 и R2. То есть, первый слой 120' обеспечен только в положении, соответствующем первой области R1. Отношение количества первого материала в положении второй области R2 к видимой площади второй области R2 равно нулю.
Первый слой 120' имеет конфигурацию поверхности, которая соответствует конфигурации поверхности первой области R1. В примере, показанном на фиг. 1 и 2, первый слой 120' имеет конфигурацию поверхности, которая соответствует канавкам в первой области R1. Канавки в первой области R1 обычно формируют на поверхности первого слоя 120' дифракционную решетку или голограмму, которая излучает дифрагированный свет, при освещении белым светом. В данном случае изобразительный участок DP1 оптического устройства 10 может представлять цвет, соответствующий дифрагированному свету. Поэтому в данном случае можно обеспечить более надежную защищенность от подделки и более впечатляющий декоративный эффект.
Ортогональная проекция контура первого слоя 120' на основную поверхность рельефно-структурированного слоя 110 полностью перекрывает контур первой области R1. То есть, первый слой 120' создают с определенным рисунком соответственно форме первой области R1. Следовательно, когда области R1 и R2 формируют с высокой точностью позиционирования, первый слой 120' можно сформировать с высокой точностью позиционирования.
Следует отметить, что в способе, описанном со ссылкой на фиг. 3 - 6, участок слоя 120 отражательного материала, соответствующий первой области R1, покрыт маскирующим слоем 130. Следовательно, в случае, когда выполняют вышеописанную обработку травлением, толщина участка почти или совсем не уменьшается. Поэтому средняя толщина участка первого слоя 120', соответствующего первой области R1, обычно равна средней толщине участка слоя 120 отражательного материала, соответствующего первой области R1. А именно, средняя толщина находится, например, в пределах от 5 до 500 нм и обычно в пределах от 30 до 300 нм.
Следует отметить, что максимальное значение кратчайших расстояний от границы между областями R1 и R2 до контура первого слоя 120' задают, например, меньше чем 20 мкм, предпочтительно, меньше, чем 10 мкм, и, в наиболее предпочтительном варианте, меньше, чем 3 мкм.
Второй слой 130' является, например, слоем, сформированным осаждением из паровой фазы. Второй слой 130' покрывает первый слой 120'. Второй слой 130' покрывает только первую область R1 из областей R1 и R2 вместе с первым слоем 120', размещенным между ними. То есть, ортогональная проекция контура первого слоя 120' на основную поверхность рельефно-структурированного слоя 110 полностью перекрывает ортогональную проекцию контура второго слоя 130' на основную поверхность. Отношение количества второго материала в положении второй области R2 к видимой площади второй области R2 равно нулю.
Средняя толщина участка второго слоя 130', соответствующего первой области R1, равна или меньше, чем средняя толщина участка маскирующего слоя 130, соответствующего первой области R1. Средняя толщина находится, например, в пределах от 0,3 до 200 нм и обычно в пределах от 3 до 80 нм.
Второй слой 130' выполняет, например, функцию защиты первого слоя 120'. В случае, когда второй слой 130' обеспечен, подделка оптического устройства 10 осложняется по сравнению со случаем, когда второй слой 130' отсутствует.
В случае, когда применяют цветной материал как второй материал, и оптическое устройство 10 наблюдают со стороны второго слоя 130', второй слой 130' дает возможность изменять цвет участка оптического устройства 10, если первый слой 120' обеспечивают из расчета отсутствия влияния на цвет другого участка оптического устройства 10. Например, в случае, когда в качестве первого материала используют Al, и в качестве второго материала используют Sn или Cr, участку оптического устройства 10, на котором обеспечен первый слой 120', можно придать черноватый цвет. В альтернативном варианте в случае, когда в качестве первого материала используют Al, и в качестве второго материала используют ZnS, участку оптического устройства 10, на котором обеспечен первый слой 120', можно придать желтоватый цвет. Следует отметить, что когда средняя толщина первого слоя 120' невелика, упомянутые эффекты можно получать, когда оптическое устройство 10 наблюдают со стороны рельефно-структурированного слоя 110.
Выше приведено описание случая, когда обе области R1 и R2 снабжены канавками, расположенными периодически. Структуры областей R1 и R2 не ограничены данным случаем.
Например, первая область R1 может быть плоской. В данном случае изобразительный участок DP1 выглядит, например, как зеркальная поверхность. Следует отметить, что в данном случае отношение площади поверхности к видимой площади первой области R1 равно 1.
В альтернативном варианте первую область R1 можно снабдить впадинами или выступами, расположенными по двумерной схеме. В данном случае впадины или выступы имеют, обычно, заостренную форму. Например, впадины или выступы имеют форму круглого конуса, пирамиды, круглого усеченного конуса, усеченной пирамиды, эллиптического параболоида или параболоида вращения. Боковые стенки впадин или выступов могут быть плавными или ступенчатыми. В альтернативном варианте впадины или выступы могут иметь колоннообразные формы, например, круглых столбиков или призм.
Впадины или выступы, расположенные по двумерной схеме, могут располагаться периодически или случайно. В первом случае впадины или выступы обычно формируют на поверхности первого слоя 120' дифракционную решетку или голограмму, которая испускает дифрагированный свет, при освещении белым светом.
В случае, когда первая область R1 снабжена впадинами или выступами, расположенными по двумерной схеме, впадины или выступы расположены в виде квадратной решетки. В альтернативном варианте впадины или выступы могут быть расположены в виде прямоугольной или треугольной решетки.
В случае, когда первая область R1 снабжена впадинами или выступами, расположенными по двумерной схеме, среднее значение диаметров просветов впадин или среднее значение диаметров оснований выступов задают, например, в пределах от 100 до 3000 нм. Среднее значение глубин впадин или среднее значение высот выступов задают, например, в пределах от 20 до 1500 нм. Среднее значение отношений глубин к диаметрам просветов впадин или среднее значение отношений высот к диаметрам оснований выступов задают, например, не более 0,5 и обычно в пределах от 0,05 до 0,3.
Вторую область R2 можно снабдить впадинами или выступами, расположенными по двумерной схеме. Для впадин или выступов можно использовать, например, такую же структуру, которая описана применительно к впадинам или выступам первой области R1, за исключением того, что среднее значение отношений глубин к диаметрам впадин или среднее значение отношений высот к диаметрам оснований выступов имеет большее значение.
В случае, когда вторая область R2 снабжена впадинами или выступами, расположенными по двумерной схеме, среднее значение диаметров просветов впадин или среднее значение диаметров оснований выступов задают, например, в пределах от 100 до 3000 нм. Среднее значение глубин впадин или среднее значение высот выступов задают, например, в пределах от 80 до 6000 нм. Среднее значение отношений глубин к диаметрам впадин или среднее значение отношений высот к диаметрам оснований выступов задают, например, в пределах от 0,8 до 2,0, и обычно в пределах от 0,8 до 1,5.
Впадины или выступы, обеспеченные в областях R1 и R2, могут формировать рельефную голограмму, дифракционную решетку, субволновую дифракционную решетку, микролинзы, поляризующий элемент, конденсорный элемент, рассеивающий элемент, диффузный элемент или их комбинацию.
Выше приведено описание случая, когда слой 120 отражательного материала имеет конфигурацию поверхности, которая соответствует конфигурациям поверхностей областей R1 и R2, участок маскирующего слоя 130, соответствующий первой области R1, имеет конфигурацию поверхности, которая соответствует конфигурации поверхности первой области R1, и участок маскирующего слоя 130, соответствующий второй области R2, является частично пропускающим соответственно схеме расположения впадин или выступов во второй области R2. Структуры слоев не ограничены приведенными структурами.
Например, можно применить структуру, в которой как слой 120 отражательного материала, так и маскирующий слой имеют конфигурации поверхностей, которые соответствуют конфигурациям поверхностей областей R1 и R2. В данном случае, как изложено выше, участки слоя 120 отражательного материала и маскирующего слоя 130, соответствующие второй области R2, имеют средние толщины меньше, чем, соответственно, средние толщины участков упомянутых слоев, соответствующих первой области R1.
В общем, участок маскирующего слоя 130, имеющий меньшую среднюю толщину, обычно допускает просачивание химически активного(ой) газа или жидкости, в отличие от участка, имеющего большую среднюю толщину. В случае, когда химически активный(ая) газ или жидкость химически реагируют со вторым материалом, и продукт химической реакции легко удаляется из маскирующего слоя 130, маскирующий слой 130 может становиться просветным только над второй областью R2.
Поэтому в данном случае также посредством регулировки концентрации и температуры жидкости для травления и продолжительности травления и т.п. можно изготовить оптическое устройство 10, показанное на фиг. 1 и 2.
В альтернативном варианте можно воспользоваться структурой, в которой как слой 120 отражательного материала, так и маскирующий слой имеют конфигурации поверхности, которые соответствуют конфигурациям поверхности первой области R1 на участках, соответствующих первой области R1, и являются частично просветными соответственно схеме расположения впадин или выступов во второй области R2 на участке, соответствующем второй области R2. В данном случае также посредством регулировки концентрации и температуры жидкости для травления и продолжительности травления и т.п. можно изготовить оптическое устройство 10, показанное на фиг. 1 и 2.
Выше приведено описание случая, когда участки слоя 120 отражательного материала и маскирующего слоя 130, соответствующие второй области R2, сняты полностью. Удаление можно выполнить так, чтобы часть участков оставалась. Например, можно сократить продолжительность обработки травлением, чтобы получить отношение количества первого материала в положении второй области R2 к видимой площади второй области R2 больше чем нуль и меньше, чем отношение количества первого материала в положении первой области R1 к видимой площади первой области R1. Аналогичным образом, в альтернативном варианте, отношение количества второго материала в положении второй области R2 к видимой площади второй области R2 можно сделать больше нуля и меньше, чем отношение количества второго материала в положении первой области R1 к видимой площади первой области R1.
Кроме того, выше приведено описание случая, когда каждый из слоя 120 отражательного материала и первого слоя 120' имеет однослойную структуру. Каждый из слоев может иметь многослойную структуру. При использовании данной структуры, например, первый слой 120' оптического устройства 10 может формировать многослойную интерференционную пленку.
В данном случае первый слой 120' содержит, например, многослойную пленку, в которой зеркальный слой, разделительный слой и полупрозрачный зеркальный слой составлены в приведенном порядке от рельефно-структурированного слоя 110.
Зеркальный слой является металлическим слоем и обычно содержит свободный металл или сплав. Примеры металла, содержащегося в зеркальном слое, содержат алюминий, золото, медь и серебро. Особенно предпочтительным металлом является алюминий. Толщину зеркального слоя задают, например, не более 300 нм и обычно в пределах от 20 до 200 нм.
2
2
Разделительный слой обычно содержит диэлектрический материал. В предпочтительном варианте показатель преломления диэлектрического материала составляет не более 1,65. Кроме того, целесообразно, чтобы диэлектрический материал был прозрачным. Примеры диэлектрического материала содержат SiO и MgF. Толщину разделительного слоя задают, например, в пределах от 5 до 500 нм.
2
2
2
3
Полупрозрачный зеркальный слой представляет собой отражательный слой, обладающий свойством светопропускания, и обычно содержит свободный металл, сплав, оксид металла или сульфид металла. Примеры металла или сплава, содержащихся в полупрозрачном зеркальном слое, содержат алюминий, никель, Иносель (Inocel) (зарегистрированный товарный знак), оксид титана (TiO), сульфид цинка (ZnS), сульфид молибдена (MOS) и оксид железа (III) (FeO). Толщину полупрозрачного зеркального слоя задают, например, в пределах от 5 до 80 нм. В случае, когда используют оксид металла, например, оксид титана, или сульфид металла, например, сульфид цинка, который является материалом с высоким коэффициентом пропускания и высоким показателем преломления, толщину задают, предпочтительно, в пределах от 30 до 80 нм. В случае, когда используют металл, например, алюминий, который является материалом с высоким коэффициентом отражения и высокой светонепроницаемостью, толщину задают, предпочтительно, в пределах от 5 до 45 нм.
Выше приведено описание случая, когда каждый из маскирующего слоя 130 и второго слоя 130' имеет однослойную структуру. Каждый из слоев может иметь многослойную структуру. При использовании данной структуры, например, второй слой 130' оптического устройства 10 может формировать многослойную интерференционную пленку.
В альтернативном варианте многослойная структура первого слоя 120' и второго слоя 130' могут формировать многослойную интерференционную пленку.
В данных случаях, когда используют способ, описанный со ссылкой на фиг. 3-6, можно стабильно формировать многослойную интерференционную пленку с высокой точностью позиционирования.
В способе, описанном со ссылкой на фиг. 3-6, этапы, описанные со ссылкой на фиг. 4 и 6, можно повторять после формирования первого слоя 120' и второго слоя 130'. При этом можно получать структуру, в которой первой слой 120' и второй слой 130' налагаются поочередно. Следовательно, можно, например, формировать многослойную интерференционную пленку в границах первой области R1. В данном случае многослойную интерференционную пленку также можно стабильно формировать с высокой точностью позиционирования.
Выше приведено описание случая, когда в качестве химически активного(ой) газа или жидкости используют жидкость для травления. Приведенное описание не налагает ограничений на химически активный(ую) газ или жидкость. Например, в качестве химически активного(ой) газа или жидкости можно воспользоваться газом для травления в газовой фазе, который может испарять материал слоя 120 отражательного материала.
В альтернативном варианте в качестве химически активного(ой) газа или жидкости можно использовать газ или жидкость, который(ая) может химически реагировать с первым материалом для видоизменения участка слоя 120 отражательного материала в слой, выполненный из материала, отличающегося от первого материала. В данном случае, например, участок слоя 120 отражательного материала можно видоизменять в слой, выполненный из материала, отличающегося от первого материала, вместо удаления упомянутого участка.
В качестве такого рода химически активного(ой) газа или жидкости можно использовать, например, окислитель, который может окислять первый материал. Примеры окислителя содержат кислород, озон или галоген; галоидные соединения, например, диоксид хлора, гипогалогенированную кислоту, субгалогенированную кислоту, пергалогенированную кислоту и их соли; неорганические пероксиды, например, пероксид водорода, персульфаты, пероксокарбонаты, пероксосульфаты и пероксофосфаты; органические пероксиды, например, бензоилпероксид, трет-бутилгидропероксид, кумилгидропероксид, диизопропилбензолгидропероксид, надмуравьиную кислоту, надуксусную кислоту, надбензойную кислоту; металлы или металлические соединения, например соли церия, соли Mn (III), Mn (IV) и Mn (VI), соли серебра, соли меди, соли хрома, соли кобальта, дихроматы, хроматы, перманганаты, перфталат магния, хлорид железа и хлорид меди; или неорганические кислоты или неорганические соли, например азотную кислоту, нитраты, броматы, периодаты и иодаты.
Например, в случае, когда в качестве материала слоя 120' отражательного материала используют Cu, когда участок слоя 120' отражательного материала, соответствующий, по меньшей мере, второй области R2, химически реагирует с окислителем, участок можно видоизменить в слой, выполненный из оксида Cu. В альтернативном варианте, в случае, когда в качестве материала слоя 120' отражательного материала используют Al, когда участок слоя 120' отражательного материала, соответствующий, по меньшей мере, второй области R2 химически реагирует с окислителем, участок можно видоизменить в слой, выполненный из оксида Al, например, бомита.
В альтернативном варианте в качестве вышеописанного химически активного(ой) газа или жидкости можно использовать, например, восстановитель, который может восстанавливать материал слоя 120 отражательного материала. В качестве восстановителя используют, например, сульфид водорода, диоксид серы, фторид водорода, спирты, карбоновые кислоты, газообразный водород, водородную плазму, удаленную водородную плазму, диэтилсилан, этилсилан, диметилсилан, фенилсилан, силан, дисилан, аминосилан, бораны, диборан, алан (гидрид алюминия), герман (тетрагидрид германия), гидразин, аммиак, гидразин, метилгидразин, 1,1-диметилгидразин, 1,2-диметилгидразин, трет-бутилгидразин, бензилгидразин, 2-гидразиноэтанол, 1-н-бутил-1-фенилгидразин, фенилгидразин, 1-нафтилгидразин, 4-хлорфенилгидразин, 1,1-дифенилгидразин, п-гидразинобензолсульфоновую кислоту, 1,2-дифенилгидразон, ацетилгидразин или бензоилгидразин.
В способе, описанном со ссылками на фиг. 3-6, второй слой 130' можно удалять после формирования первого слоя 120' посредством обработки травлением и т.п. Удаление второго слоя 130' эффективно работает, например, в случае, когда имеет значение ионизация первого материала вследствие разной склонности к ионизации первого и второго материалов.
На фиг. 7 приведен вид в плане, схематически представляющий оптическое устройство в соответствии с видоизмененным примером. На фиг. 8 приведено сечение оптического устройства по линии VIII-VIII, показанной на фиг. 7. Оптическое устройство 10, показанное на фиг. 7 и 8, можно изготавливать таким же способом, который описан со ссылкой на фиг. 3-6, за исключением того, что изменены структуры областей R1 и R2, содержащихся на основной поверхности рельефно-структурированного слоя 110.
В оптическом устройстве 10, показанном на фиг. 7 и 8, первая область R1 имеет контур, соответствующий микроскопическим буквам «TP».
Первая область R1 содержит плоскую область FR, образованную плоской поверхностью и неровной областью UR, снабженной впадинами или выступами. Неровная область UR окаймлена плоской областью FR. На фиг. 7 участок оптического устройства 10, соответствующий плоской области FR, является изобразительным участком DPF, а участок оптического устройства 10, соответствующий неровной области UR, является изобразительным участком DPU.
Ширина изобразительного участка DPF, окаймляющего изобразительный участок DPU, находится, например, в пределах от 10 до 2000 мкм и, обычно, в пределах от 50 до 1000 мкм. Чтобы сформировать данный изобразительный участок DPF, первый слой 120' требуется формировать с очень высокой точностью позиционирования. Поэтому, данное оптическое устройство 10 невозможно или очень сложно формировать с использованием традиционного способа формирования рисунка.
С другой стороны, при использовании способа, описанного со ссылкой на фиг. 3-6, первый слой 120' можно сформировать с высокой точностью позиционирования, как изложено выше. Поэтому при использовании упомянутого способа можно с высокой четкостью изобразить даже изображение с мелкими размерами, например, вышеописанные микроскопические буквы.
На фиг. 9 приведен вид в плане, схематически представляющий оптическое устройство в соответствии с другим видоизмененным примером. На фиг. 10 приведено сечение оптического устройства по линии X-X, показанной на фиг. 9. На фиг. 9 участок оптического устройства, соответствующий первой подобласти SR1, описание которой приведено в дальнейшем, является изобразительным участком DSP1, а участок оптического устройства, соответствующий второй подобласти SR2, является изобразительным участком DSP2.
Оптическое устройство 10, показанное на фиг. 9 и 10, имеет структуру, аналогичную структуре оптического устройства, показанного на фиг. 1 и 2, за исключением следующего.
А именно, в оптическом устройстве 10, показанном на фиг. 9 и 10, первая область R1 содержит первую подобласть SR1 и вторую подобласть SR2. Первая подобласть SR1 прилегает ко второй области R2 и продолжается вдоль границы между областями R1 и R2. Вторая подобласть SR2 прилегает ко второй области R2 через первую подобласть SR1, помещенную между ними. Контур второй подобласти SR2 обычно имеет форму, подобную контуру первой области R1.
Первый слой 120' обеспечен только в положении, соответствующем второй подобласти SR2. То есть, только вторая подобласть SR2 из областей R1 и R2 покрыта первым слоем 120'. Кроме того, участок первого слоя 120', соответствующий второй подобласти SR2, имеет конфигурацию поверхности, которая соответствует конфигурации поверхности второй подобласти SR2.
Средняя толщина участка первого слоя 120', соответствующего второй подобласти SR2, находится, например, в пределах от 5 до 500 нм и, обычно, в пределах от 5 до 300 нм. Когда средняя толщина является слишком малой, то существует вероятность возникновения тенденции к ослабеванию отражения на границе раздела между рельефно-структурированным слоем 110 и первым слоем 120'. Когда средняя толщина является слишком большой, то существует вероятность снижения технологичности оптического устройства 10.
Обычно второй слой 130' покрывает всю поверхность первой области R1. То есть, второй слой 130' обычно содержит первый участок P1, покрывающий первый слой 120', и второй участок P2, выступающий наружу от первого участка P1. Обычно первая ортогональная проекция контура первого слоя 120' на основную поверхность рельефно-структурированного слоя 110 имеет форму, подобную второй ортогональной проекции контура слоя, осажденного из паровой фазы, на основную поверхность, и охватывается второй ортогональной проекцией.
Поэтому, например, в случае, когда второй материал окрашен, то возможно представление разных цветов на участке DSR1 оптического устройства 10, соответствующем первой подобласти SR1, и участке DSR2 оптического устройства 10, соответствующем второй подобласти SR2. Различие между цветами может восприниматься, например, при наблюдении оптического устройства 10 под микроскопом. В альтернативном варианте, в случае, когда площадь, занимаемая первой подобластью SR1, является большой, различие между цветами может восприниматься невооруженным глазом. Подобно тому, что изложено выше, оптическое устройство 10, описанное со ссылкой на фиг. 9 и 10, может обеспечивать специальный оптический эффект.
Средняя толщина участка второго слоя 130', соответствующего второй подобласти SR2, находится, например, в пределах от 0,3 до 200 нм и, обычно, в пределах от 3 до 80 нм.
Оптическое устройство 10, показанное на фиг. 9 и 10, изготавливают, например, следующим способом. А именно, регулировкой концентрации и температуры жидкости для травления и продолжительности обработки травлением вызывают боковое подтравливание на участке слоя 120 отражательного материала, соответствующем первой области R1, после этапов, описанных со ссылками на фиг. 3 - 5. Упомянутое боковое подтравливание удаляет участок слоя 120 отражательного материала, соответствующий первой подобласти SR1, вместе с участками слоя 120 отражательного материала и маскирующего слоя 130, соответствующими второй области R2. Тем самым получают оптическое устройство 10, показанное на фиг. 9 и 10.
Вышеописанное боковое подтравливание начинается на контуре участка слоя 120 отражательного материала, соответствующего первой области R1, и продолжается вовнутрь, по существу, с постоянной скоростью. Таким образом, изменения ширины участка, удаленного упомянутым боковым подтравливанием, т.е. изменения расстояния от контура первой подобласти SR1 до контура первой области, являются относительно малыми. Следовательно, контур второй подобласти SR2 обычно имеет форму, подобную форме контура первой области R1. Поэтому даже в случае применения приведенного способа первый слой 120' можно формировать с высокой точностью позиционирования.
Поскольку участок слоя 120 отражательного материала, соответствующий первой области R1, покрыт маскирующим слоем 130, на основной поверхности не происходит никакого травления или почти никакого травления, при условии, что боковое подтравливание происходит на боковой поверхности. Поэтому даже в случае применения приведенного способа возможно стабильное формирование первого слоя 120'.
Выше приведено описание структуры, в которой первая ортогональная проекция контура первого слоя 120' на рельефно-структурированный слой 110 имеет форму, подобную форме второй ортогональной проекции контура слоя, осажденного из паровой фазы, на основную поверхность, и охватывается второй ортогональной проекцией. Структуры первого слоя 120' и второго слоя 130' не ограничены приведенными структурами. Например, в случае, когда структура после обработки травлением рассечена по первой области R1, часть первой ортогональной проекции перекрывает часть второй ортогональной проекции, а остальная часть первой ортогональной проекции имеет форму, подобную форме остальной части второй проекции, и охватывается второй проекцией.
На фиг. 11 приведен вид в плане, схематически представляющий оптическое устройство в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения. На фиг. 12 приведено поперечное сечение оптического устройства по линии XII-XII, показанной на фиг. 11. На фиг. 13-17 приведены поперечные сечения, схематически представляющие способ изготовления оптического устройства, показанного на фиг. 11 и 12. Следует отметить, что на фиг. 11, участок оптического устройства 10, соответствующий третьей области R3, описание которой приведено в дальнейшем, обозначен как изобразительный участок DP3.
Способ изготовления оптического устройства 10, представленного на фиг. 11 и 12, поясняется ниже со ссылкой на фиг. 13-17.
Во-первых, приготавливают рельефно-структурированный слой 110, имеющий основную поверхность, которая содержит первую область R1, вторую область R2 и третью область R3, как показано на фиг. 13. Рельефно-структурированный слой 110 имеет структуру, подобную структуре рельефно-структурированного слоя, описанного со ссылкой на фиг. 3, за исключением того, что данный рельефно-структурированный слой 110 дополнительно содержит третью область R3.
Третья область R3 снабжена впадинами или выступами. Третья область R3 имеет отношение удельной площади поверхности к видимой площади больше, чем упомянутое отношение первой области R1. Обычно третья область R3 имеет структуру, подобную структуре второй области R2.
Затем, поверх областей R1-R3 осаждают из паровой фазы первый материал, как показано на фиг. 14. В результате получают слой 120 отражательного материала. Формирование слоя 120 отражательного материала выполняют таким же способом, как способ, описанный со ссылкой на фиг. 4. В примере, показанном на фиг. 14, участок слоя 120 отражательного материала, соответствующий первой области R1, формирует сплошную пленку, имеющую конфигурацию поверхности, которая соответствует канавкам в первой области R1. Участки слоя 120 отражательного материала, соответствующие областям R2 и R3, формируют сплошные пленки, которые являются частично просветными соответственно схемам расположения канавок в областях R2 и R3.
Затем формируют слой 140 покрытия, который закрывает только третью область R3 из областей R2 и R3. Слой 140 покрытия может дополнительно закрывать, по меньшей мере, участок первой области R1. На фиг. 16 представлен случай, когда слой 140 покрытия охватывает всю третью область R3 и часть первой области R1.
Формирование слоя 140 покрытия можно выполнять с применением известного способа формирования рисунка. В качестве способа формирования рисунка применяют, например, флексографическую печать, глубокую печать, краскоструйную печать, офсетную печать или глубокую печать для ценных документов. В качестве материала слоя 140 покрытия используют, например, вышеописанные термопластичную смолу, термореактивную смолу или радиационно отверждаемую смолу. В альтернативном варианте в качестве материала слоя 140 покрытия можно использовать высокотемпературную смолу, например, поликарбонат, полиамид и полиимид, их смесь или сополимер. Чтобы использовать материал как краску для печати, смолу можно растворить в растворителе, например воде или органическом растворителе, и дополнить, при необходимости, красителем, пигментом, выравнивающей добавкой, противопенной добавкой, добавкой, препятствующей образованию потеков, усилителем адгезии, добавкой-модификатором поверхности покрытия, пластификатором, азотсодержащим соединением, сшивающим агентом, например, эпоксидной смолой, или комбинацией приведенных средств.
Затем на маскирующий слой 130 и слой 140 покрытия воздействуют химически активным(ой) газом или жидкостью, который(ая) может химически реагировать с материалом слоя 120 отражательного материала. Данное воздействие позволяет материалу слоя 120 отражательного материала вызывать химическую реакцию с материалом слоя 120 отражательного материала, по меньшей мере, в положении второй области R2. Настоящее описание относится к случаю, когда в качестве примера химически активного(ой) газа или жидкости используют жидкость для травления, способную растворять материал слоя 120 отражательного материала.
Как показано на фиг. 16, участок маскирующего слоя 130, соответствующий первой области R1, формирует сплошную пленку, а участок, соответствующий второй области R2, формирует не сплошную пленку, которая является частично просветной. Следовательно, участок маскирующего слоя 130, соответствующий второй области R2, вытравливается легче, чем участок, соответствующий первой области R1.
Как показано на фиг. 16, слой 140 покрытия формируют на участке маскирующего слоя 130, соответствующем третьей области R3. С другой стороны, слой 140 покрытия не формируют на участке маскирующего слоя 130, соответствующем второй области R2. Следовательно, участок маскирующего слоя 130, соответствующий второй области R2, вытравливается легче, чем участок, соответствующий третьей области R3.
Поэтому посредством регулировки концентрации и температуры жидкости для травления и продолжительности травления и т.п. можно удалить только такой участок слоя 120 отражательного материала, который соответствует второй области R2, как показано на фиг. 17. Следует отметить, что когда удаляют участок слоя 120 отражательного материала, соответствующий второй области R2, удаляется также участок маскирующего слоя 130, соответствующий второй области R2.
Таким образом, получают оптическое устройство 10, показанное на фиг. 11 и 12.
Оптическое устройство 10 содержит рельефно-структурированный слой 110, первый слой 120', второй слой 130' и слой 140 покрытия. В оптическом устройстве 10 первый слой 120' присутствует также в другой области, отличающей от первой области R1, т.е. третьей области R3. Поэтому, например, когда третья область R3 снабжена впадинами или выступами, что обеспечивает оптический эффект голограммы, дифракционной решетки, субволновой дифракционной решетки, дифракционного фильтра нулевого порядка, поляризационного светоделителя и т.п., можно получить оптическое устройство 10, обеспечивающее дополнительный специальный визуальный эффект.
Оптическое устройство 10 может дополнительно содержать защитную пленку. Оптическое устройство 10 может содержать просветляющую обработку на своей поверхности. При изготовлении оптического устройства 10, по меньшей мере, одну поверхность слоев, содержащихся в оптическом устройстве 10 можно подвергать обработкой коронным разрядом, огневой обработкой или плазменной обработкой.
По меньшей мере, два из вышеописанных вариантов осуществления и модификаций можно комбинировать один с другим.
Вышеописанные методы можно объединять с известным технологическим процессом для частичного формирования отражательного слоя. Например, используют такой известный технологический процесс, как лазерный способ, по которому часть отражательного слоя удаляют с использованием лазера для формирования рисунка. В альтернативном варианте можно воспользоваться таким известным технологическим процессом, как способ, по которому формируют маску с определенным рисунком на отражательном слое и удаляют участок отражательного слоя, не покрытый маской. В альтернативном варианте можно воспользоваться таким известным технологическим процессом, как способ, по которому формируют маску с определенным рисунком на основной поверхности слоя или подложки, формируют отражательный слой на всей основной поверхности, и затем участок отражательного слоя на маске удаляют вместе с маской. Следует отметить, что формирование маски выполняют, например, с использованием способа на основе печати или способа на основе фоторезистов.
Оптическое устройство 10 можно применять как составную часть клейкой этикетки. Клейкая этикетка содержит оптическое устройство 10 и адгезивный слой, обеспеченный на обратной поверхности оптического устройства 10.
В альтернативном варианте, оптическое устройство 10 можно применять как составную часть переводной пленки. Переводная пленка содержит оптическое устройство 10 и слой-подложку, служащий съемной опорой для оптического устройства 10.
Оптическое устройство 10 можно закреплять на изделии. Например, оптическое устройство 10 можно закреплять на пластиковой карте и т.п. В альтернативном варианте оптическое устройство 10 можно внедрять в бумагу. Оптическое устройство 10 можно разрывать на пластинки и использовать как компонент пигмента.
Оптическое устройство 10 можно использовать с другими целями, кроме защиты против подделки. Например, оптическое устройство можно использовать как игрушку, учебный или декоративный материал.
Примеры
<Зависимость между наличием или отсутствием маскирующего слоя и скоростью травления>
Сначала проведено исследование зависимости между присутствием или отсутствием маскирующего слоя 130 и скоростью травления участков слоя 120 отражательного материала, соответствующих областям R1 и R2.
(Изготовление многослойной основы LB1)
Многослойную основу из рельефно-структурированного слоя 110, слоя 120 отражательного материала и маскирующего слоя 130 изготавливали следующим способом.
Сначала в качестве материала смолы, отверждаемой ультрафиолетовым излучением, приготовили композицию, содержащую 50,0 масс. частей уретан(мета)крилата, 30,0 масс. частей метилэтилкетона, 20,0 масс. частей этилацетата и 1,5 масс. частей фотоинициатора. В качестве уретан(мета)крилата использовали многофункциональное вещество, имеющее молекулярную массу 6000. В качестве фотоинициатора использовали материал «Irgacure 184», выпускаемый компанией CIBA SPECIALITY CORP.
Затем вышеописанную композицию нанесли на прозрачную пленку из полиэтилентерефталата (PET) толщиной 23 мкм методом глубокой печати с таким расчетом, чтобы полученная тем самым пленка покрытия имела толщину 1 мкм в сухом состоянии.
2
2
2
Затем печатную форму, снабженную выступами, закрепляли на цилиндрической поверхности печатного цилиндра, и пленку покрытия облучали ультрафиолетовым излучением со стороны пленки из полиэтилентерефталата (PET), при одновременном прижатии печатной формы к пленке покрытия, чтобы отвердить смолу, отверждаемую ультрафиолетовым излучением. В данном случае прижатие выполняли в режиме с давлением, составлявшим 2 кг силы/см (0,196 МПа/см), температурой, равной 80°C, и скоростью, равной 10 м/минуту. Ультрафиолетовое облучение выполняли с использованием ртутной лампы высокого давления, с интенсивностью 300 мДж/см.
Вышеописанным методом получили рельефно-структурированный слой 110, имеющую основную поверхность, содержащую области R1 и R2.
Рельефно-структурированный слой 110 имел канавки, периодически расположенные по всей первой области R1. Поперечные сечения канавок имели V-образную форму. Шаг канавок был равен 1000 нм. Ширина просвета каждой канавки составляла 1000 нм, а глубина каждой канавки составляла 100 нм. То есть, в первой области R1 были сформированы канавки, каждая из которых имела отношение глубины к ширине просвета канавки 100 нм/1000 нм=0,1.
Рельефно-структурированный слой 110 дополнительно содержал впадины, расположенные в виде квадратной решетки по всей второй области R2. Впадины имели пирамидальную форму. Минимальное межцентровое расстояние впадин составляло 333 нм. Ширина просвета каждой впадины составляла 333 нм, а глубина каждой впадины составляла 333 нм. То есть, во второй области R2 были сформированы впадины, каждая из которых имела отношение глубины к ширине просвета канавки 333 нм/333 нм=1,0.
Затем на вышеописанную основную поверхность рельефно-структурированного слоя наносили Al, взятый в качестве первого материала, методом испарения в вакууме. Так был сформирован слой 120 отражательного материала. При этом целевую толщину слоя 120 отражательного материала задали равной 50 нм.
2
2
Затем на основную поверхность слоя 120 отражательного материала, со стороны, противоположной рельефно-структурированному слою 110, наносили MgF, взятый в качестве второго материала, методом испарения в вакууме. Так был сформирован маскирующий слой 130. При этом целевую толщину слоя MgF задали равной 20 нм.
Вышеописанным методом получили многослойную основу, содержащую рельефно-структурированный слой 110, слой 120 отражательного материала и маскирующий слой 130. В дальнейшем многослойная основа, изготовленная вышеописанным методом, называется «многослойной основой LB1».
(Изготовление многослойной основы (тела) LB2; сравнительный пример)
Многослойную основу из рельефно-структурированного слоя 110 и слоя 120 отражательного материала изготавливали с использованием способа, аналогичного способу, описанному для многослойной основы LB1, за исключением формирования маскирующего слоя 130. В дальнейшем ламинированная основа называется «многослойной основой LB2».
(Оценка)
Ламинированные основы LB1 и LB2 обрабатывали травлением с использованием водного раствора гидроксида натрия. В данном случае температуру водного раствора гидроксида натрия изменяли, и в каждом случае выполняли следующую оценку. А именно, измеряли время T1, необходимое, чтобы коэффициент пропускания участка многослойной основы, соответствующего первой области R1, достигал 20%, и время T2, необходимое, чтобы коэффициент пропускания участка многослойной основы, соответствующего второй области R2, достигал 80%. На фиг. 18 представлены результаты. Следует отметить, что концентрация водного раствора гидроксида натрия составляла 0,1 моль/л, и температуры раствора составляли 60°C, 50°C, 40°C, 30°C и 25°C в порядке снижения температуры.
На фиг. 18 приведен график, представляющий пример зависимости между наличием и отсутствием маскирующего слоя и скоростью травления. На фиг. 18 приведены результаты измерения времени T1 и T2 для каждой из многослойной основ LB1 и LB2, и прямая линия задана формулой: T1=T2. Следует отметить, что данные на каждой кривой расположены в порядке снижения температуры водного раствора гидроксида натрия в направлении от начала координат.
В соответствии с результатами измерений, чем больше значение T1, тем меньше скорость травления на участке слоя 120 отражательного материала, соответствующем второй области R2. Следовательно, чем больше значение отношение T1/T2, тем выше селективность травления.
Как показано на фиг. 18, для многослойной основы LB2, отношение T1/T2 было почти равным 1 в случае, когда температура водного раствора гидроксида натрия была высокой. То есть, в данном диапазоне температур селективность травления была низкой. В случае, когда температура водного раствора гидроксида натрия была низкой, когда температуру снижали, отношение T1/T2 постепенно возрастало. То есть, в данном диапазоне температур селективность травления повышали путем снижения температуры водного раствора гидроксида натрия. Следовательно, при применении многослойной основы LB2, необходимо задавать низкую температуру водного раствора гидроксида натрия, чтобы с высокой стабильностью изготавливать оптические устройства. При этом, однако, требуется недопустимо увеличивать время для обработки травлением. Поэтому в упомянутом случае невозможно или очень трудно обеспечить одновременно технологичность и стабильность при изготовлении оптических устройств.
С другой стороны, для многослойной основы LB1, отношение T1/T2 было высоким независимо от температуры водного раствора гидроксида натрия. А именно, многослойная основа LB1 обеспечивала высокую селективность травления, независимо от температуры водного раствора гидроксида натрия. Поэтому при использовании многослойной основы LB1 оптические устройства можно стабильно изготавливать при коротком времени травления. То есть, в упомянутом случае можно обеспечить одновременно технологичность и стабильность при изготовлении оптических устройств.
<Оценки селективности удаления слоя отражательного материала и точности позиционирования отражательного слоя>
Сначала изготовили оптические устройства OD1-ОD9 в соответствии с нижеприведенным описанием.
(Пример 1: Изготовление оптического устройства OD1)
Вышеописанную многослойную основу LB1 подвергали обработке травлением. В частности, на многослойную основу LB1 воздействовали 0,1-моль/л водным раствором гидроксида натрия при 60°C в течение 7 секунд. Таким образом удалили участки слоя 120 отражательного материала и маскирующего слоя 130, соответствующие второй области R2.
Оптическое устройство 10 изготовили так, как пояснялось выше. В дальнейшем оптическое устройство 10 называется «оптическим устройством OD1». Оптическое устройство OD1 имело многослойную структуру, содержащую рельефно-структурированный слой 110, первый слой 120', покрывающий полностью только первую область R1 из областей R1 и R2, и второй слой 130', покрывающий весь первый слой 120'.
В оптическом устройстве OD1 средняя толщина первого слоя 120' составляла 50 нм. Средняя толщина второго слоя 130' составляла 20 нм.
(Пример 2: Изготовление оптического устройства OD2)
Оптическое устройство изготавливали таким же способом, как способ изготовления оптического устройства OD1, за исключением того, что минимальное межцентровое расстояние впадин во второй области R2 задавали 200 нм, и ширину просвета и глубину каждой впадины задавали 200 нм и 160 нм, соответственно. В дальнейшем данное оптическое устройство называется «оптическим устройством OD2».
В оптическом устройстве OD2, отношение глубины к ширине просвета каждой канавки в первой области R1 составляло 100 нм/1000 нм =0,1. Отношение глубины к ширине просвета каждой канавки во второй области R2 составляло 160 нм/200 нм=0,8.
В оптическом устройстве OD2 средняя толщина первого слоя 120' составляла 50 нм. Средняя толщина второго слоя 130' составляла 20 нм.
(Пример 3: Изготовление оптического устройства OD3)
Оптическое устройство изготавливали таким же способом, как способ изготовления оптического устройства OD1, за исключением того, что шаг канавок в первой области R1 задавали 300 нм, ширину просвета и глубину каждой канавки задавали 300 нм и 100 нм, соответственно, минимальное межцентровое расстояние впадин во второй области R2 задавали 375 нм, и ширину просвета и глубину каждой впадины задавали 375 нм и 300 нм, соответственно. В дальнейшем данное оптическое устройство называется «оптическим устройством OD3».
В оптическом устройстве OD3 отношение глубины к ширине просвета каждой канавки в первой области R1 составляло 100 нм/300 нм =0,33. Отношение глубины к ширине просвета каждой канавки во второй области R2 составляло 300 нм/375 нм=0,8.
В оптическом устройстве OD3 средняя толщина первого слоя 120' составляла 50 нм. Средняя толщина второго слоя 130' составляла 20 нм.
(Пример 4: Изготовление оптического устройства OD4)
Оптическое устройство изготавливали таким же способом, как способ изготовления оптического устройства OD3, за исключением того, что минимальное межцентровое расстояние впадин во второй области R2 задавали 300 нм, и ширину просвета и глубину каждой впадины задавали 300 нм и 300 нм, соответственно. В дальнейшем данное оптическое устройство называется «оптическим устройством OD4».
В оптическом устройстве OD4 отношение глубины к ширине просвета каждой канавки в первой области R1 составляло 100 нм/300 нм=0,33. Отношение глубины к ширине просвета каждой канавки во второй области R2 составляло 300 нм/300 нм=1,0.
В оптическом устройстве OD4 средняя толщина первого слоя 120' составляла 50 нм. Средняя толщина второго слоя 130' составляла 20 нм.
(Пример 5: Изготовление оптического устройства OD5)
Сначала таким же способом, как способ, описанный для многослойной основы LB1, формировали рельефно-структурированный слой 110, основная поверхность которого содержала третью область R3 в дополнение к областям R1 и R2. В областях R1 и R2 рельефно-структурированного слоя 110 использовали такие же структуры, как структуры многослойной основы LB1. В третьей области R3 использовали такую же структуру, как структура во второй области R2.
После этого таким же способом, как способ, описанный для многослойной основы LB1, формировали слой 120 отражательного материала и маскирующий слой 130.
Затем методом глубокой печати формировали покрывной слой 140 поверх только всей третьей области R3 и части первой области R1 из областей R1-R3.
В дальнейшем выполняли обработку травлением таким же способом, как способ, описанный для оптического устройства OD1. Таким образом удалили только участки слоя 120 отражательного материала и маскирующего слоя 130, соответствующие второй области R2, чтобы сформировать отражательный слой 120 и слой 130, осажденный из паровой фазы. В дальнейшем полученное таким образом оптическое устройство называется «оптическим устройством OD5».
В оптическом устройстве OD5 отношение глубины к ширине просвета каждой канавки в первой области R1 составляло 100 нм/1000 нм=0,1. Отношение глубины к ширине просвета каждой канавки во второй области R2 составляло 333 нм/333 нм=1,0.
В оптическом устройстве OD5 средняя толщина первого слоя 120' составляла 50 нм. Средняя толщина второго слоя 130' составляла 20 нм.
(Пример 6: Изготовление оптического устройства OD6; сравнительный пример)
Оптическое устройство изготавливали таким же способом, как способ изготовления оптического устройства OD1, за исключением того, что использовали многослойную основу LB2 вместо многослойной основы LB1 и воздействие производили 0,1-моль/л водным раствором гидроксида натрия при 30°C в течение 60 секунд вместо воздействия на многослойную основу 0,1-моль/л водным раствором гидроксида натрия при 60°C в течение 7 секунд. В дальнейшем данное оптическое устройство называется «оптическим устройством OD6».
(Пример 7: Изготовление оптического устройства OD7; сравнительный пример)
Оптическое устройство изготавливали таким же способом, как способ изготовления оптического устройства OD6, за исключением того, что целевую толщину слоя 120 отражательного материала задавали 20 нм. В дальнейшем данное оптическое устройство называется «оптическим устройством OD7».
(Пример 8: Изготовление оптического устройства OD8; сравнительный пример)
Оптическое устройство изготавливали таким же способом, как способ изготовления оптического устройства OD6, за исключением того, что целевую толщину слоя 120 отражательного материала задавали 80 нм. В дальнейшем данное оптическое устройство называется «оптическим устройством OD8».
(Пример 9: Изготовление оптического устройства OD8; сравнительный пример)
В данном примере оптическое устройство изготавливали таким же способом, как способ изготовления оптического устройства OD1, за исключением того, что маскирующий слой 130 формировали нижеописанным способом.
А именно, в приведенном примере маскирующий слой 130 формировали с использованием глубокой печати, вместо формирования маскирующего слоя на всем слое 120 отражательного материала методом осаждения из паровой фазы. В частности, сначала готовили композицию 50,0 масс. частей смолы сополимера винилхлорида с винилацетатом, 30,0 масс. частей метилэтилкетона и 20,0 масс. частей этилацетата. Затем композицию наносили по технологии глубокой печати на рисунок, сформированный участком слоя 120 отражательного материала, соответствующим первой области R1. Данную печать выполняли так, чтобы маскирующий слой 130 имел среднюю толщину 1,0 мкм. В дальнейшем данное оптическое устройство называется «оптическим устройством OD9».
(Оценка)
Селективность в отношении удаления слоя 120 отражательного материала оценивали на каждом из оптических устройств OD1-OD9. В частности, для каждого из оптических устройств OD1-OD9 измеряли коэффициенты пропускания видимого света на участках, соответствующих областям R1 и R2. Оптическим устройствам присваивали оценку «годное» («OK») в случае, когда коэффициент пропускания видимого света на участке, соответствующем первой области R1, был не более 20%, и коэффициент пропускания видимого света на участке, соответствующем второй области R2, был не менее 90%. Другим оптическим устройствам давали оценку «негодное» («NG»). Результаты сведены ниже в таблицу 1.
<b>ТАБЛИЦА 1</b>
Оптическое устройс-во
Аспектовое отношение в 1-й области
Аспектовое отношение во 2-й области
Целевая толщина слоя отражательного материала (нм)
Целевая толщина маскирующего слоя (nm)
Селективность удаления слоя отражательного материала
Точность позициони-рования отражатель-ного слоя
ODl
0,1
1,0
50
20
OK
OK
OD2
0,1
0,8
50
20
OK
OK
OD3
0,33
0,8
50
20
OK
OK
OD4
0,33
1,0
50
20
OK
OK
OD5
0,1
1,0
50
20
OK
OK
OD6
0,1
1,0
50
0
NG
OK
OD7
0,1
1,0
20
0
NG
OK
OD8
0,1
1,0
80
0
NG
OK
OD9
0,1
1,0
50
1000
OK
NG
В таблице 1 выражение «аспектовое отношение» означает среднее значение отношений глубин к значениям ширины просветов канавок.
Как показано в таблице 1, в оптических устройствах OD6-OD8 селективность по удалению слоя 120 отражательного материала была недостаточной. То есть, в оптических устройствах OD6-OD8, коэффициент пропускания видимого света на участке, соответствующем первой области R1, был больше чем 20%, или коэффициент пропускания видимого света на участке, соответствующем второй области R2, был меньше чем 90%. С другой стороны, в оптических устройствах OD1-OD5 и OD9 отмечена высокая селективность по удалению слоя 120 отражательного материала.
Затем производили оценку точности позиционирования отражательного слоя 120 на каждом из оптических устройств OD1 - OD9. В частности, для каждого оптического устройства измеряли максимальное значение кратчайших расстояний от границы между областями R1 и R2 до контура первого слоя 120'. Оптическим устройствам присваивали оценку «годное» («OK») в случае, когда упомянутое значение было меньше чем 20 мкм, и оптическим устройствам давали оценку «негодное» («NG») в случае, когда упомянутое значение было не менее 20 мкм. Результаты представлены в таблице 1.
Как показано в таблице 1, в оптическом устройстве OD9, точность позиционирования отражательного слоя 120 была неудовлетворительной. То есть, в оптическом устройстве OD9, максимальное значение кратчайших расстояний от границы между областями R1 и R2 до контура первого слоя 120' было не менее 20 мкм. С другой стороны, в оптических устройствах OD1 - OD8, точность позиционирования отражательного слоя 120 была высокой.
Как изложено выше, оптические устройства OD1-OD5 имели высокие показатели как селективности по удалению слоя 120 отражательного материала, так и точности позиционирования первого слоя 120'.
Специалистам в данной области техники станут очевидны дополнительные преимущества и модификации. Поэтому изобретение в расширенном виде не ограничено характерными конкретными деталями и вариантами осуществления, представленными в настоящем описании. Соответственно, разнообразные модификации можно создавать без выхода за пределы существа и объема общей концепции изобретения, определяемой прилагаемой формулой изобретения и ее эквивалентами.
Символические обозначения
10 Оптическое устройство
110 Рельефно-структурированный слой
120 Слой отражательного материала
120' Первый слой
130 Маскирующий слой
130' Второй слой
140 Слой покрытия
DP1 Изобразительный участок
DP2 Изобразительный участок
DP3 Изобразительный участок
DPF Изобразительный участок
DPU Изобразительный участок
DSP1 Изобразительный участок
DSP2 Изобразительный участок
P1 Первый участок
P2 Второй участок
R1 Первая область
R2 Вторая область
R3 Третья область
SR1 Первая подобласть
SR2 Вторая подобласть.