JPH0667006A - 回折格子集合体の作製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 部分領域の撮影に失敗してもそれまでの工程
が無駄にならず、位置決めに狂いがあっても部分回折格
子間に格子のない領域等が生じない作製方法。 【構成】 感光材２全面に第１の部分領域の方向とピ
ッチを持つ二光束干渉縞を露光して第１の回折格子を作
製し、その回折格子の複製３をとり、その上に感光材４
を塗布し、その全面に第２の部分領域の二光束干渉縞
を露光して第２の回折格子を作製し、第２の部分領域
以外の少なくとも第１の部分領域を含む領域に光を照
射して感光材４を剥離ないし除去して、第１の部分領域
に第１の回折格子が、第２の部分領域に第２の回折
格子が形成された回折格子体を作製し、次に、同様な工
程を繰り返すことにより、各部分領域それぞれに所定の
回折格子が形成された回折格子集合体を作製する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上に利用分野】本発明は、回折格子集合体の作製
方法に関し、特に、方向又はピッチの異なる回折格子を
複数並列して配置してなる表示体等の作製方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、微小なドット各々を回折格子で作
製し、このドットを２次元的に配置して表示体を構成す
るものが知られており、各ドットの回折格子の向き、格
子ピッチを種々のものにして、見る向きによりパターン
が変化するようにしたものが、特開平２−７２３２０号
において提案されている。

【０００３】しかし、これは、回折格子の輪郭により表
示パターンを区画して表示するものではなく、また、視
点に移動に伴う表示パターンの変化は滑らかなものでは
ない。しかも、１つの画面を網点のように極めて多数の
ドットを規則的に配置して構成するため、作製が容易で
ないと言う問題点もある。

【０００４】このような状況に鑑みて本出願人は、特願
平４−２２００７４号において、滑らかな曲線を直線近
似した折れ線を構成する部分直線回折格子群からなる回
折格子の外側輪郭又は内側輪郭により文字、画像等の表
示パターンを区画して表示する表示体を提案した。これ
は、表示体に対する視点を変えると、回折により輝いて
見える位置が滑らかに多様に移動し、かつ、白色光で照
明すると、この輝いて見える領域に虹色の色が付いた領
域となり、表示パターンが容易に認識できるだけでな
く、視覚的に面白く、表示効果、意匠効果が極めて優れ
たものである。

【０００５】また、表示体ではなく、機械読み取り可能
な情報記録体として、方向又はピッチの異なる回折格子
を複数並列して配置したものが、例えば特開平３−２１
１０９６号において提案されている。

【０００６】このような回折格子集合体の製造には、通
常、二光束干渉方法が用いられている。これは、回折格
子集合体の各部分領域の形のマスクを１組用意し、１枚
の感光板をこれらマスクを交換しながら位置決めしてマ
スキングし、各マスク領域の格子方向とピッチを有する
干渉縞をマスクの開口を通して感光板に露光し、最終的
に感光板の回折格子集合体領域全体をカバーする露光を
行い、現像して回折格子集合体又はそのマスターを作製
するものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の二光束干渉を用いた回折格子集合体の作製方法にお
いては、ある１枚のマスクを通しての撮影の失敗を冒す
と、それまでの工程が全て無駄になってしまうことがあ
る。さらに、あるマスクの位置決めに狂いがあると、最
終的に出来上がった回折格子集合体の部分回折格子間に
格子のない領域や重なる領域が生じ、製品として見栄え
のしないものとなってしまう。

【０００８】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、二光束干渉による干渉縞の露
光の際にはマスクを用いず、ある部分領域の撮影に失敗
してもそれまでの工程が無駄にならず、位置決めに狂い
があっても最終製品の部分回折格子間に格子の存在しな
い領域や重なる領域が生じない回折格子集合体の作製方
法を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の回折格子集合体の作製方法は、方向又はピッチの異
なる回折格子を複数並列配置してなる回折格子集合体の
作製方法において、基板に感光材をコーティングし、そ
の全面に第１の部分領域の方向とピッチを持つ二光束干
渉縞を露光して第１の回折格子を作製し、次に、その回
折格子の複製をとり、複製板を新たな基板とし再度感光
材をコーティングし、その全面に第２の部分領域の方向
とピッチを持つ二光束干渉縞を露光して第２の回折格子
を作製し、その後、第２の部分領域以外の少なくとも第
１の部分領域を含む領域に光を照射し、現像処理により
光の照射領域の感光材を剥離ないし除去して、少なくと
も、第１の部分領域に第１の回折格子が、第２の部分領
域に第２の回折格子が形成された回折格子体を作製し、
次に、その回折格子体の複製をとり、第３の部分領域以
降について、同様な工程を繰り返すことにより、各部分
領域それぞれに所定の回折格子が形成された回折格子集
合体を作製することを特徴とする方法である。

【００１０】この場合、感光材は、光の照射量に応じて
レリーフ模様として記録でき、かつ、紫外線等の照射に
より感光材を分解ないし可溶にできる感光材からなるこ
とが望ましい。

【００１１】なお、回折格子集合体の部分領域の回折格
子が、隣接するもの同士で、その格子の傾きが徐々に滑
らかに変化し、また、その格子ピッチが滑らかに変化す
るかほぼ同じで、各部分領域の回折格子又はそれに平行
な直線を隣接するものの間で連結するとき、滑らかな曲
線を直線近似した折れ線になるものからなり、各部分領
域がその外側輪郭又は内側輪郭により文字、画像等の表
示パターンを区画して表示するように配置されているも
のの作製に適用することができる。

【００１２】

【作用】本発明においては、感光材のコーティング、そ
の全面への二光束干渉縞の露光、複製、感光材のコーテ
ィング、その全面への二光束干渉縞の露光、光照射によ
る所定部分の下部の回折格子の露出を繰り返すことによ
り、各部分領域それぞれに所定の回折格子が形成された
回折格子集合体を作製するので、ある部分領域の撮影に
失敗してもそれまでの工程が無駄にならず、位置決めに
狂いがあっても最終製品の部分回折格子間に格子の存在
しない領域や重なる領域が生じない高品質の回折格子集
合体を容易に作製することができる。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照にして、本発明の回折格子
集合体の作製方法の実施例について説明する。実施例の
説明に先立って、本出願人の提案による特願平４−２２
００７４号の回折格子を用いた表示体について簡単に説
明する。図１（ａ）に平面図を示すように、所定ピッチ
ｄの上に凸の曲線群からなる反射型の回折格子Ａについ
て検討すると、光源が図面手前側上方に位置する場合、
視点を左から右へ移動させると、格子面上で輝いて見え
る領域は、視点の移動方向と同じ左から右へ移動する。
その移動を格子面の下の矢印で示す。反対に視点を移動
すると輝いて見える領域の移動は矢印と反対の方向にな
る。光源が白色光源の場合、輝いて見える領域は、上下
方向に虹色の色が付いた帯状領域になる。そして、回折
格子を構成する曲線の曲率半径が大きくなる程、輝いた
領域の移動速度は速くなる。図１（ｂ）に示すように、
回折格子Ａの上下を逆転した下に凸の曲線群からなる回
折格子Ｂについては、図（ａ）の場合とは逆に、視点の
移動方向と逆の右から左へ移動する。

【００１４】このように上に凸の曲線群からなる回折格
子と下に凸の曲線群からなる回折格子を組み合わせて、
例えば、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、波線群から
なる回折格子Ｃ、Ｄを構成して、上記と同様に光源を配
置し、視点を移動させると、図示矢印のように、格子面
上で輝いて見える領域が移動する。したがって、このよ
うな回折格子Ｃ、Ｄを視点を移動させながら観察する
と、輝いて見える領域もそれに伴って同じ方向又は反対
方向に移動し、かつ、その領域が虹色に輝くので、表示
効果、意匠効果は顕著なものとなる。

【００１５】さらに、上記のように、曲線群からなる回
折格子において、格子ピッチｄも場所に応じて変化する
ようにすると、その輝いて見える領域の面積、移動方向
もさらに多様になり、表示効果、意匠効果が一層顕著な
ものとなる。

【００１６】このように滑らかな曲線群からなる回折格
子の輪郭によって文字、画像等の表示パターンを区画し
て表現することにすると、例えば図３に示すように、文
字「ＤＮＰ」を背景の中に表示する場合、各文字部につ
いては、比較的曲率半径が小さく、上に凸の曲線群から
なる回折格子Ａ（図１（ａ））を文字「Ｄ」、「Ｎ」、
「Ｐ」の形に切り出して用いる。そして、背景について
は、比較的曲率半径が大きく、下に凸の曲線群からなる
回折格子Ｂ（図１（ｂ））を文字部「ＤＮＰ」を除いて
用いる。そして、これら両者を図示のよに組み合わして
表示パターン体を構成すると、光源が図面手前側上方に
位置する場合、視点を左から右へ移動させると、文字部
「ＤＮＰ」は、視点移動方向に比較的遅く輝いて見える
領域が移動し、文字「ＤＮＰ」が認識される。これに対
して、背景は、視点移動方向と反対の方向に輝いて見え
る領域が比較的速く移動し、この両者の移動が組み合わ
さって、表示効果、意匠効果が優れたものとなる。

【００１７】なお、図３において、文字部、背景の何れ
か一方の回折格子を省き、他方の回折格子のみで文字
「ＤＮＰ」を表現することもできる。さらに、回折格子
Ａ、Ｂとして、図２のような波線群からなるものを用い
ることもできるし、格子ピッチが場所に応じて変化する
ものを用いることもできる。

【００１８】ところで、以上のような曲線群からなる回
折格子は、電子ビーム描画装置、イオンビーム描画装
置、又は、レーザー描画装置により、基板に塗布したレ
ジストに所望の曲線群を所定のピッチで描画することに
より製作することができる。しかしながら、このような
描画装置を用いるにしても、面積のある回折格子の曲線
群を全て描画により製作するには時間と費用がかかる。
これに比較して、回折格子を直線群で構成できれば、例
えば二光束干渉により簡単に製作できるため、極めて望
ましい。

【００１９】そこで、以上のような曲線群からなる回折
格子を直線群からなる部分回折格子で近似的に構成する
ことを考える。図４は、図１（ａ）の回折格子Ａを部分
回折格子Ａ１〜Ａ７により構成する例を示す図であり、
回折格子Ａの同じ傾きと同じ格子ピッチを有する部分を
１つのまとまりとして分割し、その部分をその傾きと格
子ピッチを有する直線回折格子Ａ１〜Ａ７で置き換えて
構成してある。したがって、部分回折格子Ａ１〜Ａ７は
それぞれ直線回折格子からなり、その格子の傾き、ピッ
チは、何れも隣接するものとの間で順次滑らかに変化し
ており、その元になる回折格子Ａの領域においては、急
激に大きく変化することはない。このように、連続する
部分直線回折格子群からなり、各部分直線回折格子の格
子の傾き、ピッチが隣接する部分直線回折格子との間で
順次滑らかに変化し（ピッチは変化させなくともよ
い。）、急激に大きく変化することがない回折格子集合
体Ａ′においても、図１（ａ）の回折格子Ａと同様、視
点の移動に伴って輝いて見える領域が滑らかに移動す
る。分割面積が小さくなる程、その移動は滑らかとな
る。図１（ｂ）、図２（ａ）、（ｂ）の回折格子におい
ても同様に構成できる。なお、分割部分の形は、元とな
る曲線群の形と分布により決まるが、図１、図２の回折
格子は何れも、図４のように、縦の並列するストライプ
領域に分割される。なお、この場合に、分割されるスト
ライプの幅については、必ずしも等間隔である必要はな
い。

【００２０】図５は、図３の表示体をこのような部分直
線回折格子からなる回折格子集合体により文字領域「Ｄ
ＮＰ」及びその背景を表した例であり、各領域に設ける
回折格子の方向を円弧で示してある。回折格子集合体
Ａ′、Ｂ′共、図示のように縦の並列するストライプ領
域に分割されており、各領域の格子の傾きは、回折格子
集合体Ａ′において、左から３０°、２５°、・・・、
１０°、５°、０°、−５°、−１０°、・・・・、−
２５°、−３０°の５°刻みで順次変化している。ま
た、回折格子集合体Ｂ′においては、−３９°、−３６
°、・・・、−６°、−３°、０°、３°、６°、・・
・・、３６°、３９°の３°刻みで順次変化している。
格子ピッチについては、回折格子集合体Ａ′の各分割領
域において、何れも同じピッチのものを、また、回折格
子集合体Ｂ′の各分割領域においても、何れも同じピッ
チのものを用いている。この場合も、視点の移動に伴っ
て輝いて見える領域は、図３の場合と同様、滑らかに移
動する。

【００２１】さて、このような表示パターン体を製作す
るには、各領域の輪郭を有する複数のマスクを用意し、
１枚の感光板に対してマスクを交換しながら各領域のみ
を露出させ、その領域の格子ピッチと向きに応じた干渉
縞が生じるように、２つの光束を干渉させて露光するこ
とにより、光学的に作製することができる。しかしなが
ら、このようなマスクを用いた二光束干渉による回折格
子集合体の作製方法においては、ある１枚のマスクを通
しての撮影の失敗を冒すと、それまでの工程が全て無駄
になってしまうことがある。さらに、あるマスクの位置
決めに狂いがあると、最終的に出来上がった回折格子集
合体の部分回折格子間に格子のない領域や重なる領域が
生じ、製品として見栄えのしないものとなってしまう。

【００２２】そこで、本発明においては、各領域の干渉
縞を露光するのに、マスクを用いずに、基板に感光材を
コーティングし、その全面に第１の部分領域の方向とピ
ッチを持つ二光束干渉縞を露光して第１の回折格子を作
製し、次に、その回折格子の複製をとり、複製板を新た
な基板とし再度感光材をコーティングし、その全面に第
２の部分領域の方向とピッチを持つ二光束干渉縞を露光
して第２の回折格子を作製し、その後、マスクを密着し
て第２の部分領域以外の少なくとも第１の部分領域を含
む領域に紫外線等を照射し、現像処理して、紫外線等の
照射領域の感光材を剥離ないし除去して、少なくとも第
１の部分領域に第１の回折格子を、第２の部分領域に第
２の回折格子を形成し、次いで、同様な工程を繰り返す
ことにより、各部分領域それぞれに所定の回折格子が形
成された回折格子集合体を作製することができる。この
場合、感光材としては、光の照射量に応じてレリーフ模
様として記録でき、かつ、紫外線等の照射により感光材
を分解ないし可溶にできる例えばポジ型のフォトレジス
ト、フォトポリマーが用いられる。

【００２３】以下、本発明の作製工程を図６を参照にし
てより詳しく説明する。まず、同図（ａ）に示すよう
に、基板１に例えばポジ型のフォトレジスト２を塗布
し、レジスト層２全面に、作製すべき回折格子集合体の
第１の部分領域の第１の回折格子に相当する方向とピ
ッチの干渉縞を２光束の干渉により露光する。次いで、
同図（ｂ）に示すように、露光されたレジスト層２を現
像し、第１の回折格子を作製する。次いで、その上に例
えば紫外線硬化型の樹脂を塗布して紫外線照射すること
により、同図（ｃ）に示したような第１の回折格子が全
面に転写された第１の複製３を作製し、その上に上記と
同様なフォトレジスト４を塗布し、レジスト層４全面
に、作製すべき回折格子集合体の第２の部分領域の第
２の回折格子に相当する方向とピッチの干渉縞を２光束
の干渉により露光する。次いで、同図（ｄ）に示すよう
に、第２の回折格子が露光されたレジスト層４上に第１
の領域以外の領域を遮蔽する第１のマスク５を密着
し、紫外線を照射し、レジスト層４の第１の領域を現
像液に可溶にし、現像すると、同図（ｅ）に示すよう
に、第１の領域には第１の回折格子が露出し、それ以
外の領域には第２の回折格子が作製されたものが得られ
る。この上に例えば紫外線硬化型の樹脂を塗布して紫外
線照射することにより、同図（ｆ）に示したような第１
の領域に第１の回折格子が、それ以外の領域には第２
の回折格子が転写された第２の複製６を作製する。次い
で、その上に上記と同様なフォトレジスト７を塗布し、
レジスト層７全面に、作製すべき回折格子集合体の第３
の部分領域の第３の回折格子に相当する方向とピッチ
の干渉縞を２光束の干渉により露光する。次いで、同図
（ｇ）に示すように、第３の回折格子が露光されたレジ
スト層７上に第１の領域及び第２の領域以外の領域
を遮蔽する第２のマスク８を密着し、紫外線を照射し、
レジスト層７の第１の領域及び第２の領域を現像液
に可溶にし、現像すると、同図（ｈ）に示すように、第
１の領域には第１の回折格子が露出し、第２の領域
には第２の回折格子が露出し、それ以外の領域には第３
の回折格子が作製されたものが得られる。この上に同様
に紫外線硬化型の樹脂を塗布して紫外線照射することに
より、同図（ｉ）に示したような第１の領域に第１の
回折格子が、第２の領域には第２の回折格子が、それ
以外の領域には第３の回折格子が転写された第３の複
製９が作製される。この場合は、第１から第３の回折格
子のみによって回折格子集合体が構成されており、例え
ば、同図（ｊ）に示すような配置の回折格子集合体又は
それを複製するマスター版が得られるが、回折格子集合
体が４個以上の回折格子からなる場合についても、同様
な工程を繰り返すことにより作製することができる。

【００２４】なお、図６の場合、同図（ｄ）の第１のマ
スク５は、第１の領域以外の領域を全て遮蔽するもの
であっが、これは第２の領域のみを遮蔽する形状にして
もよい。その場合は、同図（ｉ）の複製８は、第３の領
域の第３の回折格子の高さは第２の領域の第２の回
折格子の高さと同じになり、第１の領域の第１の回折
格子の高さのみが他より低くなる。さらに、これらの混
合形態に構成することもできる。また、図６の工程にお
いて、各複製の作製は、同じ形のものができる複製、す
なわち、２度の複製を繰り返すものを考えていたが、凹
凸が反転する１回の複製であってもよい。この場合は、
奇数番目又は偶数番目のマスクは裏と表を反転して使用
する必要がある。

【００２５】以上は、回折格子集合体として、本出願人
の提案に係る回折格子を用いた表示体を前提にして説明
してきたが、本出願の作製方法は、特開平２−７２３２
０号のように、微小なドット各々を回折格子で作製し、
このドットを２次元的に配置して表示体を構成するもの
にも、また、特開平３−２１１０９６号のように、方向
又はピッチの異なる回折格子を複数並列して配置して構
成した機械読み取り可能な情報記録体にも適用できる。
さらに、それ以外の種々の回折格子集合体の作製方法に
も適用できる。

【００２６】以上、本発明の回折格子集合体の作製方法
を実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実
施例に限定されず、種々の変形が可能である。

【００２７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなよに、本発明の
回折格子集合体の作製方法によると、感光材のコーティ
ング、その全面への二光束干渉縞の露光、複製、感光材
のコーティング、その全面への二光束干渉縞の露光、光
照射による所定部分の下部の回折格子の露出を繰り返す
ことにより、各部分領域それぞれに所定の回折格子が形
成された回折格子集合体を作製するので、ある部分領域
の撮影に失敗してもそれまでの工程が無駄にならず、位
置決めに狂いがあっても最終製品の部分回折格子間に格
子の存在しない領域や重なる領域が生じない高品質の回
折格子集合体を容易に作製することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】曲線群からなる回折格子の視点移動に伴う輝い
て見える領域の動きを説明するための図である。

【図２】波線群からなる回折格子の場合の動きを説明す
るための図である。

【図３】表示体の１例の平面図である。

【図４】曲線群からなる回折格子を直線群からなる部分
回折格子で近似的に構成する原理を説明するための図で
ある。

【図５】図３の表示体を部分直線回折格子からなる回折
格子集合体により表した例を示すための図である。

【図６】本発明の回折格子集合体の作製方法の１実施例
を説明するための工程図である。

【符号の説明】

１…基板 ２…レジスト層 ３…第１の複製 ４…レジスト層 ５…第１のマスク ６…第２の複製 ７…レジスト層 ８…第２のマスク ９…第３の複製 …第１の部分領域 …第２の部分領域 …第３の部分領域

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 方向又はピッチの異なる回折格子を複数
   並列配置してなる回折格子集合体の作製方法において、
   基板に感光材をコーティングし、その全面に第１の部分
   領域の方向とピッチを持つ二光束干渉縞を露光して第１
   の回折格子を作製し、次に、その回折格子の複製をと
   り、複製板を新たな基板とし再度感光材をコーティング
   し、その全面に第２の部分領域の方向とピッチを持つ二
   光束干渉縞を露光して第２の回折格子を作製し、その
   後、第２の部分領域以外の少なくとも第１の部分領域を
   含む領域に光を照射し、現像処理により光の照射領域の
   感光材を剥離ないし除去して、少なくとも、第１の部分
   領域に第１の回折格子が、第２の部分領域に第２の回折
   格子が形成された回折格子体を作製し、次に、その回折
   格子体の複製をとり、第３の部分領域以降について、同
   様な工程を繰り返すことにより、各部分領域それぞれに
   所定の回折格子が形成された回折格子集合体を作製する
   ことを特徴とする回折格子集合体の作製方法。
2. 【請求項２】 前記感光材が、光の照射量に応じてレリ
   ーフ模様として記録でき、かつ、紫外線等の照射により
   感光材を分解ないし可溶にできる感光材からなることを
   特徴とする請求項１記載の回折格子集合体の作製方法。
3. 【請求項３】 前記回折格子集合体の部分領域の回折格
   子が、隣接するもの同士で、その格子の傾きが徐々に滑
   らかに変化し、また、その格子ピッチが滑らかに変化す
   るかほぼ同じで、各部分領域の回折格子又はそれに平行
   な直線を隣接するものの間で連結するとき、滑らかな曲
   線を直線近似した折れ線になるものからなり、各部分領
   域がその外側輪郭又は内側輪郭により文字、画像等の表
   示パターンを区画して表示するように配置されているこ
   とを特徴とする請求項１又は２記載の回折格子集合体の
   作製方法。