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特許7496837プラズモン効果を有する光学セキュリティコンポーネント、そのようなコンポーネントの製造、そのようなコンポーネントを備えたセキュリティオブジェクト
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-05-30
(45)【発行日】2024-06-07
(54)【発明の名称】プラズモン効果を有する光学セキュリティコンポーネント、そのようなコンポーネントの製造、そのようなコンポーネントを備えたセキュリティオブジェクト
(51)【国際特許分類】
G02B 5/18 20060101AFI20240531BHJP
B42D 25/328 20140101ALI20240531BHJP
【ＦＩ】
G02B5/18
B42D25/328 100
【請求項の数】
19
(21)【出願番号】P 2021568434
(86)(22)【出願日】2020-05-11
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-06-02
(86)【国際出願番号】 EP2020063060
(87)【国際公開番号】W WO2020229415
(87)【国際公開日】2020-11-19
【審査請求日】2022-01-12
(31)【優先権主張番号】1904947
(32)【優先日】2019-05-13
(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR
【早期審査対象出願】
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】521498058
【氏名又は名称】シュリス
(74)【代理人】
【識別番号】110000176
【氏名又は名称】弁理士法人一色国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】エス－サイジ，スーカイナ
(72)【発明者】
【氏名】ブレーズ，シルヴァン
(72)【発明者】
【氏名】マシアス，デメトリオ
(72)【発明者】
【氏名】ル キャンフ，ロイック
【審査官】池田 博一
(56)【参考文献】
【文献】特開２００８－２７５７４０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－１７４６８３（ＪＰ，Ａ）
【文献】独国特許出願公開第１０２００７０６１９７９（ＤＥ，Ａ１）
【文献】中国特許出願公開第１０６２５５５６８（ＣＮ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１７／００２１６６０（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０２Ｂ ５／１８
Ｂ４２Ｄ ２５／３２８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の屈折率（ｎ１）を有する、誘電材料の少なくとも１つの透明な第１の層（１１３）であって、スタンピングワニスの層である前記第１の層と、厚さが２０ｎｍ～１５０ｎｍであって、第２の屈折率（ｎ２）を有し、誘電材料の前記第１の層と接触している、誘電材料の少なくとも１つの透明な第２の層（１１４）と、
誘電材料の前記少なくとも１つの第２の層と接触している金属層（１１５）と、を備え、
少なくとも第１の観察面（１００Ａ）を介して反射において肉眼で検査することが可能なプラズモン効果光学セキュリティコンポーネント（１０１）であって、
前記第２の屈折率と前記第１の屈折率との差が０．５以上であり、
誘電材料の前記第１の層（１１３）、誘電材料の前記第２の層、および前記金属層は、第１の誘電体－誘電体－金属二重界面（Ｉ）を形成し、
前記第１の誘電体－誘電体－金属二重界面（Ｉ）は、第１の誘電体－誘電体界面と第１の誘電体－金属界面とを含み、かつ、少なくとも１つの第１の結合領域（Ｚ１）において、第１の方向（Ｘ）および第２の方向（Ｙ）を有する第１の２次元結合回折格子（Ｃ１）を形成するように構成され、
前記第１の２次元結合回折格子（Ｃ１）は、前記第１の方向に１５０ｎｍ～３５０ｎｍの第１の周期（ｐｘ）と、前記第２の方向に１５０ｎｍ～３５０ｎｍの第２の周期（ｐｙ）とを有し、第１の観察面（１００Ａ）は、前記第１の層（１１３）に対し、前記第１の２次元結合回折格子（Ｃ１）が形成された側とは反対側に位置し、
前記第１の２次元結合回折格子（Ｃ１）は、第１の共鳴スペクトルバンドにおいて前記少なくとも１つの第１の誘電体－金属界面で第１のプラズモン共鳴効果が生じるように決定され、
誘電材料の前記少なくとも１つの第２の層は、前記第１の２次元結合回折格子（Ｃ１）によって前記第１の共鳴スペクトルバンドとは異なる第２の共鳴スペクトルバンドでハイブリッドプラズモン共鳴効果を生じるように、厚さが決定される、
プラズモン効果光学セキュリティコンポーネント。
【請求項2】
第２の誘電体－金属界面が形成されるように前記金属層（１１５）と接触している誘電材料の透明な第３の層（１１６）をさらに備え、前記第２の誘電体－金属界面は、前記少なくとも１つの第１の結合領域において、前記第１の２次元結合回折格子のように構成されている、請求項１に記載の光学セキュリティコンポーネント。
【請求項3】
第３の屈折率（ｎ３）を有する、誘電材料の透明な第３の層（１１６）と、厚さが２０ｎｍ～１５０ｎｍであり、第４の屈折率（ｎ４）を有する、誘電材料の透明な第４の層（１１７）と、をさらに備え、
前記第４の屈折率と前記第３の屈折率との差が０．５以上であり、
誘電材料の前記第４の層（１１７）は、前記金属層（１１５）と接触し、誘電材料の前記第３の層（１１６）は、誘電材料の前記第４の層（１１７）と接触し、
誘電材料の前記第３の層、誘電材料の前記第４の層、および前記金属層は、第２の誘電体－誘電体－金属二重界面を形成し、
前記第２の誘電体－誘電体－金属二重界面は、第２の誘電体－誘電体界面と第２の誘電体－金属界面とを含み、かつ、前記少なくとも１つの第１の結合領域において、前記第１の２次元結合回折格子（Ｃ１）のように構成されている、
請求項１に記載の光学セキュリティコンポーネント。
【請求項4】
前記金属層は、前記金属層（１１５）のいずれかの側の前記第１の誘電体－金属界面および前記第２の誘電体－金属界面によって支持される表面プラズモンモードと結合して共鳴透過効果を生じさせることができるだけの十分な薄さである、請求項２または３に記載の光学セキュリティコンポーネント。
【請求項5】
前記少なくとも１つの第１の２次元結合回折格子はディスシンメトリである、請求項１～４のいずれか１項に記載の光学セキュリティコンポーネント。
【請求項6】
前記少なくとも１つの第１の２次元結合回折格子の前記第１の周期と前記第２の周期が異なる、請求項１～５のいずれか１項に記載の光学セキュリティコンポーネント。
【請求項7】
前記少なくとも１つの第１の誘電体－誘電体－金属二重界面は、少なくとも１つの第２の領域（Ｚ２）において、前記第１の２次元結合回折格子とは異なる構造を形成するように構成され、前記少なくとも１つの第１の誘電体－誘電体－金属二重界面は、前記少なくとも１つの第１の結合領域（Ｚ１）及び前記少なくとも１つの第２の領域（Ｚ２）を通して連続したまま維持されている、請求項１～６のいずれか１項に記載の光学セキュリティコンポーネント。
【請求項8】
前記少なくとも１つの第２の領域（Ｚ２）の前記構造は、前記第１の２次元結合回折格子とは異なる第２の結合回折格子（Ｃ２）を含む、請求項７に記載の光学セキュリティコンポーネント。
【請求項9】
前記光学セキュリティコンポーネントは、前記第１の観察面からの反射において、所与の観察角度で、前記第１の結合領域において第１の色相角で第１の色効果を有するとともに、前記第２の領域において第２の色相角で第２の色効果を有し、前記第２の色相角は、少なくとも２０°に等しい値で前記第１の色相角とは異なる、請求項７または８に記載の光学セキュリティコンポーネント。
【請求項10】
前記少なくとも１つの第１の誘電体－誘電体－金属二重界面は、前記第１の結合領域に隣接する少なくとも１つの領域（Ｚ３）では構成されておらず、前記少なくとも１つの第１の誘電体－誘電体－金属二重界面は、前記少なくとも１つの第１の結合領域及び前記少なくとも１つの領域（Ｚ３）を通して連続したまま維持されている、請求項１～９のいずれか１項に記載の光学セキュリティコンポーネント。
【請求項11】
前記少なくとも１つの第１の誘電体－誘電体－金属二重界面は、前記第１の結合領域を含む、複数の隣接領域を形成するように構成され、前記少なくとも１つの第１の誘電体－誘電体－金属二重界面は、前記複数の隣接領域すべてを通して連続したまま維持されている、請求項１～１０のいずれか１項に記載の光学セキュリティコンポーネント。
【請求項12】
前記複数の領域のすべての領域は、認識可能なパターンを形成している、請求項１１に記載の光学セキュリティコンポーネント。
【請求項13】
前記少なくとも１つの第１の誘電体－誘電体－金属二重界面は、前記少なくとも１つの第１の結合領域で、前記第１の２次元結合回折格子（Ｃ１）によって変調された回折型の第１の構造を形成するように構成されている、請求項１～１２のいずれか１項に記載の光学セキュリティコンポーネント。
【請求項14】
請求項１～１３のいずれか１項に記載の少なくとも１つの光学セキュリティコンポーネントを含み、例えば価値のあるドキュメントなどのオブジェクトの安全を確保することを意図した、光学セキュリティ要素。
【請求項15】
基材（９１）と、前記基材上に設けられた、請求項１４に記載の光学セキュリティ要素（９２）または請求項１～１３のいずれか１項に記載の光学セキュリティコンポーネントと、
を含む、例えば価値のあるセキュリティドキュメントなどのセキュリティオブジェクト。
【請求項16】
前記基材は、直交する２本の軸を有する矩形状であり、前記２本の軸は、前記光学セキュリティコンポーネントの前記少なくとも１つの第１の２次元結合回折格子の前記方向と平行でない、請求項１５に記載のセキュリティオブジェクト。
【請求項17】
前記基材は、直交する２本の軸を有する矩形状であり、前記２本の軸は、前記光学セキュリティコンポーネントの前記少なくとも１つの第１の２次元結合回折格子の前記方向と平行である、請求項１５に記載のセキュリティオブジェクト。
【請求項18】
光学セキュリティコンポーネントを製造するための方法であって、前記光学セキュリティコンポーネントは、請求項１～１３のいずれか１項に記載の光学セキュリティコンポーネントであり、前記方法は、誘電材料の前記第１の層（１１３）であって、スタンピングワニスの層である前記第１の層を形成し、
前記少なくとも第１の結合領域に、前記第１の２次元結合回折格子（Ｃ１）を形成するように前記誘電材料の前記第１の層（１１３）をスタンプによりエンボス加工し、
誘電材料の前記第１の層の上に、誘電材料の前記第２の層（１１４）を蒸着し、
誘電材料の前記第２の層の上に、前記第１の誘電体－誘電体－金属二重界面を形成するように前記金属層（１１５）を蒸着することを含む、方法。
【請求項19】
光学セキュリティコンポーネントを認証するための方法であって、前記光学セキュリティコンポーネントは、請求項１～１３のいずれか１項に記載の光学セキュリティコンポーネントであり、前記方法は、前記光学セキュリティコンポーネントに自然光を照射し、直線偏光子を通して、偏光方向に応じた、前記第１のプラズモン共鳴効果及び前記ハイブリッドプラズモン共鳴効果によって生じる色効果の色の変化を観察する工程を含むか、
または、
前記光学セキュリティコンポーネントに直線偏光を照射し、偏光方向に応じた、前記第１のプラズモン共鳴効果及び前記ハイブリッドプラズモン共鳴効果によって生じる色効果の色の変化を観察する工程を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本明細書は、プラズモン共鳴光学セキュリティコンポーネントと、そのようなコンポーネントを製造するための方法とに関する。本明細書による光学セキュリティコンポーネントは、価値のあるオブジェクトの認証を可能にするセキュリティマーク、より正確には、反射および透過の少なくとも一方での観察による肉眼での認証に特に適用可能である。
【背景技術】
【0002】
価値のあるオブジェクト、特に銀行券や渡航ドキュメント（パスポート、ＩＤカードなどの身分証明書）などの価値のあるドキュメントを認証できるようにする技術、あるいは、ラベルのマーキングによる製品の認証を可能にする多くの技術が知られている。これらの技術は、特徴的かつ検証可能な構成を採用した観測パラメータ（観測軸に対する方向、光源の位置および寸法など）に応じて光学効果を有する光学セキュリティコンポーネントを製造することを目的としている。これらの光学コンポーネントの一般的な目標は、偽造者が再現または模倣することが困難な物理的構成を使用して、差別化された新たな効果を生み出すことにある。
【0003】
これらのコンポーネントの中でも、いわゆる「プラズモン共鳴」を利用した光学セキュリティコンポーネントであるプラズモン共鳴光学セキュリティコンポーネントは、反射または透過で、ナノメートルサイズの金属パターンと入射光波との相互作用時にバルクプラズモンまたは表面プラズモンの励起に起因する色効果を生み出すことができる。このようにして作られた色は「構造的」であると呼ばれ、観測パラメータに応じて変化するという利点があり、これにより認証が容易になる。さらに、例えばホログラムコンポーネントなどの純粋な回折効果に基づく光学セキュリティコンポーネントとは異なり、プラズモン共鳴光学セキュリティコンポーネントには、０次での視覚効果を生む利点があり（鏡面反射または直接透過）、構造の寸法が極めて小さいため再現しにくいが、認証は容易である。
【0004】
このため、本出願人による欧州特許出願公開第２７７１７２４号には、可視光下で直接反射での観察を想定し、誘電材料の透明な層と十分な厚さのある連続した金属層とを備え、誘電材料の層と金属－誘電体界面をなす光学セキュリティコンポーネントが記載されている。金属層は、界面において、２つの方向に伸びて各々の方向にサブ波長周期の２次元結合回折格子を形成する２組のコルゲート構造を形成するように構成されている。各方向の周期は、所与のスペクトルバンドで、金属－誘電体界面で伝搬するプラズモンモードに対する入射光波の結合を最適化するように決定される。欧州特許出願公開第２７７１７２４号に記載されている光学セキュリティコンポーネントで機能するさまざまな物理的メカニズムを用いると、反射でバンドストップフィルタを形成することができ、結合された放射線は金属層に吸収される。このようにして、本出願人は、特徴的な黄色または紫色の色効果が得られることを示した。
【0005】
本出願人による欧州特許出願公開第２６９５００６号には、プラズモン共鳴光学セキュリティコンポーネントについても記載されているが、このコンポーネントは、透過観察を意図したものである。このように記載された光学セキュリティコンポーネントでは、金属層が誘電材料の２層の間に配置され、２つの誘電体－金属界面を形成している。この例では、金属層は十分に薄く、２つの誘電体－金属界面に支持される表面プラズモンモードを入射光波に結合させることのできるコルゲート構造を形成するように構成されている。結合条件が満たされると、光エネルギーは連続した金属層を通過することができ、結果として、透過ピークが発現する。よって、これは共鳴透過の問題である。
【0006】
本出願人による欧州特許出願公開第３０９９５１３号には、反射で、前側と後ろ側に異なる視覚効果を生むプラズモン共鳴光学セキュリティコンポーネントが記載されている。この光学セキュリティコンポーネントは、上述した例と同様に、誘電材料の透明な２層の間に配置されて２つの誘電体－金属界面を形成する金属層を備える。この例では、金属層は、第１の結合領域において、その各方向にディスシンメトリプロファイルを有する第１の結合回折格子を形成し、かつ、第２の結合領域において、その各方向にディスシンメトリプロファイルを有するとともに第１の結合回折格子とは異なる第２の結合回折格子を形成するように構成されている。第２の結合回折格子は、例えば、第１の結合回折格子のネガ型である。そのようなコンポーネントは、第１結合領域および第２の結合領域において、当該第１結合領域および第２の結合領域でどちら側からコンポーネントを観察しても安定した状態に保たれる共鳴透過効果を有する。対照的に、結合回折格子のプロファイルのディスシンメトリ性、および、第１の結合領域と第２の結合領域における第１の結合回折格子と第２の結合回折格子のディスシンメトリプロファイルが異なることから、コンポーネントの一方の側から反射で観察すると、領域に依存して変化する色効果が見られ、コンポーネントを各々の側から観察すると、２つの領域間で色効果が反転するようになっている。
【0007】
同欧州特許出願公開第３０９９５１３号には、金属層の上で、例えば認識可能なパターンの形をしたもののような輪郭を描かれたゾーンに、他よりも屈折率が低いかまたは高い誘電材料の層を蒸着することについても記載されている。これにより、上述したゾーンの共鳴透過スペクトルバンドがシフトし、異なる色効果が得られる。
【0008】
本明細書は、特に反射において、従来技術の光学セキュリティコンポーネントで説明されたものと比較して、独自で特徴的な色効果を生み出すプラズモン共鳴光学セキュリティコンポーネントを提供し、訓練を受けていない利用者が、肉眼での認証を含めて、さらに容易かつ信頼性の高い認証を行うことができるようにする。
【発明の概要】
【0009】
第１の態様によれば、本明細書は、プラズモン効果光学セキュリティコンポーネントに関し、前記コンポーネントは、少なくとも第１の観察面を介した反射において肉眼で検査することが可能なものである。
【0010】
第１の態様による光学セキュリティコンポーネントは、
第１の屈折率を有する、誘電材料の少なくとも１つの透明な第１の層と、
厚さが２０ｎｍ～１５０ｎｍであって、第２の屈折率を有する、誘電材料の第２の層であって、誘電材料の前記第１の層と接触している、誘電材料の少なくとも１つの透明な前記第２の層と、
誘電材料の前記少なくとも１つの第２の層と接触している金属層と、を備え、
前記第２の屈折率と前記第１の屈折率との差が０．５以上である。
第１の屈折率を有する、誘電材料の少なくとも１つの透明な第１の層と、
厚さが２０ｎｍ～１５０ｎｍであって、第２の屈折率を有する、誘電材料の第２の層であって、誘電材料の前記第１の層と接触している、誘電材料の少なくとも１つの透明な前記第２の層と、
誘電材料の前記少なくとも１つの第２の層と接触している金属層と、を備え、
前記第２の屈折率と前記第１の屈折率との差が０．５以上である。
【0011】
本発明によれば、誘電材料の前記第１の層、誘電材料の前記第２の層および前記金属層は、第１の誘電体－誘電体－金属二重界面を形成し、前記第１の誘電体－誘電体－金属二重界面は、第１の誘電体－誘電体界面と第１の誘電体－金属界面とを含み、かつ、少なくとも１つの第１の結合領域において、第１の方向および第２の方向を有する第１の２次元結合回折格子を形成するように構成され、第１の２次元結合回折格子は、第１の方向に１５０ｎｍ～３５０ｎｍの第１の周期と、第２の方向に１５０ｎｍ～３５０ｎｍの第２の周期とを有する。
【0012】
本発明によれば、前記第１の結合回折格子は、第１の共鳴スペクトルバンドにおいて前記少なくとも１つの第１の誘電体－金属界面で第１のプラズモン共鳴効果が生じるように決定され、誘電材料の前記少なくとも１つの第２の層は、前記第１の結合回折格子によって、前記第１のスペクトルバンドとは異なる第２の共鳴スペクトルバンドでハイブリッドプラズモン共鳴効果を生じるように厚さが決定される。
【0013】
本明細書では、誘電材料の前記第１の層を誘電材料の「低屈折率」層とも称し、誘電材料の前記第２の層を誘電材料の「高屈折率」層とも称する。より一般的には、いわゆる誘電材料の「高屈折率」層は、当該誘電材料の層が接触するいわゆる誘電材料の「低屈折率」層との関係においてのみ定義され、誘電材料の高屈折率層の屈折率と誘電材料の低屈折率層の屈折率との差は０．５以上である。
【0014】
本出願人は、誘電材料の高屈折率層に十分な厚さを選択すると、誘電体－金属界面におけるプラズモン共鳴の第１のスペクトルバンドがシフトするだけでなく、第１のスペクトルバンドとは異なる第２スペクトルバンドにおける「ハイブリッド」プラズモン共鳴効果と呼ばれる第２のプラズモン共鳴効果が生じることを示した。本出願人は、（従来技術で説明されている）第１のプラズモン共鳴効果が生じている間は、電磁場が金属の表面に局在することを示した。第２プラズモン共鳴効果が生じている間には、電磁場のエネルギーは金属の表面では最大のままであるが、誘電材料の高屈折率層にも分散するため、「ハイブリッド」効果という用語になる。
【0015】
本明細書の意味の範囲内で、共鳴スペクトルバンドを、光学セキュリティコンポーネントに白色光を垂直入射で照射したときに、そのコンポーネントの正規化反射率曲線に谷が観察される連続した波長範囲と定義することができる。この谷は、正規化反射率の値が厳密に０．２（すなわち２０％）より大きい量だけ異なる連続した極大値と極小値によって特徴付けられる。それぞれの共鳴スペクトルバンドごとに、そのスペクトルバンドにおける、正規化反射率が最小値になる波長に対応する中心共鳴波長を定義することが可能である。異なる共鳴スペクトルバンドとは、本明細書で使用する場合、少なくとも５０ｎｍ離れた共鳴中心波長を有する２つのスペクトルバンドをそれぞれ意味する。
【0016】
２つの異なるスペクトルバンドが存在することで、特に光学セキュリティコンポーネントが反射で観察される場合、独自の色効果、すなわち従来技術で観察されるものと比較して独自の色効果、が得られ、特に、染料または顔料を加えることなく色相角が１２０°～３２０°の色が得られる。
【0017】
本明細書では、誘電材料の透明層を、可視スペクトルバンド、すなわち４００ｎｍ～８００ｎｍ、に含まれる波長において、透過率が少なくとも７０％で好ましくは少なくとも８０％を有する層として定義する。
【0018】
本明細書では、２次元回折格子または「交差型」回折格子とは、二方向にのびる２組の周期的なコルゲート構造の重なりによって定義される回折格子である。各組のコルゲート構造について、コルゲート構造に垂直な方向と、周期に反比例するノルムとを有する格子ベクトルを定義することが可能である。
【0019】
１つ以上の実施例によれば、前記少なくとも１つの第１の２次元回折格子のプロファイルは、それぞれの方向に連続的に変動し、このタイプのプロファイルを用いると、特にプラズモンモードのより良い伝搬が可能になる。例えば、各方向における前記少なくとも１つの第１の回折格子のプロファイルは、正弦波または準正弦波、すなわちデューティ比が０．５以外、である。デューティ比とは、コルゲート構造の１つの谷と１つの山とを含む期間であり、山と谷の平均値よりも高い値を有する長さの、当該期間に対する比率として定義される。
【0020】
通常、本明細書における前記少なくとも１つの第１の２次元回折格子は、シンメトリ、アシンメトリまたはディスシンメトリであってもよい。本明細書において、シンメトリとは、観察面を介して見たときの前記少なくとも１つの第１の結合回折格子の外観が、観察面の反対側の面を介して見たときの外観と同一であることである。ディスシンメトリとは、観察面を介して見たときの前記少なくとも１つの第１の結合回折格子の外観が、観察面の反対側の面を介して見たときの外観とは異なることを意味する。そのようなディスシンメトリ格子は、例えば、本出願人による欧州特許第３０９９５１３号に記載されている。これは、各方向に中心対称性（つまり、一点を基準とした対称性）を持たないプロファイルが特徴である。アシンメトリとは、一方向に、ある周期で、立ち上がりエッジが立ち下がりエッジとは異なるコルゲート構造を持つ回折格子（いわゆる「ブレーズド」回折格子）を意味する。
【0021】
１つ以上の実施例によれば、結合回折格子の第１の方向および第２の方向は、実質的に直交する。このように、２次元回折格子は、卵箱に似た形状の構造を形成する。実質的に直交とは、第１の方向と第２の方向とが９０°±５°の角度をなすことを意味する。正方形のユニットセルの場合、このような光学セキュリティコンポーネントの色効果は、方位回転が０°～９０°の間は安定している。長方形の（正方形ではない）ユニットセルの場合、方位回転が０°～９０°の間にも色効果の変化を観察可能である。他の実施例によれば、結合回折格子の第１の方向と第２の方向が９０°以外の角度をなしていてもよく、例えば３０°～６０°の角度をなす。
【0022】
１つ以上の実施例によれば、誘電材料の第２の高屈折率層の屈折率と誘電材料の第１の低屈折率層の屈折率との間の差は、０．８以上である。これによって、屈折率の差が０．５の場合に可能な厚さよりも薄い誘電材料の高屈折率層の厚さでハイブリッドモードを励起することが可能である。
【0023】
１つ以上の実施例によれば、前記少なくとも１つの誘電材料の第２の高屈折率層は、厚さが２０ｎｍ～１００ｎｍである。具体的には、１００ｎｍを超えると、誘電材料の高屈折率層によって非構造化領域に不要な色相が生じるおそれがある。実際には、前記少なくとも１つの誘電材料の第２の高屈折率層の厚さを、４０ｎｍ～１００ｎｍの間に含まれるようにすればよい。
【0024】
１つ以上の実施例によれば、前記少なくとも１つの誘電材料の第２の高屈折率層は、例えば、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）または窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）の層を蒸着または真空蒸着することによって得られる。誘電材料の高屈折率層を形成することができる材料の他の例が知られており、例えば、米国特許第４８５６８５７号に開示されている。
【0025】
１つ以上の実施例によれば、前記少なくとも１つの誘電材料の第１の低屈折率層は、例えば接着剤または樹脂など、屈折率がおおむね１．４～１．６である有機層を、例えば蒸着や真空蒸着などによって得られる。誘電材料の低屈折率層を形成することができる材料の例は公知であり、例えば米国特許第４８５６８５７号に開示されている。
【0026】
１つ以上の実施例によれば、前記少なくとも１つの誘電材料の第２の高屈折率層は、第１および第２共鳴バンドとは別の第３の共鳴バンドにおいて、誘電材料の高屈折率層における導波モードの共鳴効果を可能にするのに十分な厚さである。いくつかの実施例では、他の色相角で色効果を生じさせる目的で、第３の共鳴バンドの存在を求めることができる。対照的に、他の実施例では、前記少なくとも１つの誘電材料の第２の高屈折率層の厚さを制限して、導波モードの共鳴の影響を回避し、色効果が第１のプラズモン共鳴効果とハイブリッドプラズモン共鳴効果だけから生じるようにする。
【0027】
１つ以上の実施例によれば、光学セキュリティコンポーネントは、第２の誘電体－金属界面が形成されるように、誘電材料の第２の高屈折率層と接触する金属層の面とは反対側の面を介して前記金属層と接触している誘電材料の透明な第３の層をさらに備え、この誘電材料の透明な第３の層は、第３の屈折率を有し、前記第２の誘電体－金属界面は、前記少なくとも１つの第１の結合領域において、前記第１の結合回折格子のように構成されている。
【0028】
そして、第１の観察面の反対側にある第２の観察面を通して、第２の誘電体－金属界面でのプラズモン共鳴効果によって生じる色効果を反射で観察することができる。
【0029】
１つ以上の実施例によれば、光学セキュリティコンポーネントは、第３の屈折率を有する誘電材料の透明な第３の層と、厚さが２０ｎｍ～１５０ｎｍであり、第４の屈折率を有する、誘電材料の透明な第４の層と、をさらに備え、第４の屈折率と第３の屈折率との差が０．５以上である。誘電材料の前記第４の（高屈折率）層は、誘電材料の第２の層と接触している金属層の面と反対の面を介して金属層と接触し、誘電材料の前記第３の（低屈折率）層は、誘電材料の前記第４の層と接触する。したがって、誘電材料の前記第３の低屈折率層、誘電材料の前記第４の高屈折率層および前記金属層は、第２の誘電体－誘電体－金属二重界面を形成し、第２の誘電体－誘電体－金属二重界面は、第２の誘電体－誘電体界面と第２の誘電体－金属界面とを含み、かつ、前記少なくとも１つの第１の結合領域において、第１の結合回折格子のように構成されている。
【0030】
そうすると、第１の観察面の反対側にある第２の観察面を介して、第２の誘電体－金属界面でのプラズモン共鳴効果による色効果を反射で観察することができ、また、十分に厚い誘電材料の第４の高屈折率層の場合には、ハイブリッドプラズモン共鳴効果を反射で観察することができる。
【0031】
１つ以上の実施例によれば、誘電材料の第４の高屈折率層の厚さは、誘電材料の第２の高屈折率層の厚さとは異なる。したがって、第１の観察面を介してコンポーネントを見た場合と、第１の観察面とは反対側の第２の観察面を介して見た場合とで、見える色が変わるようにすることが可能である。回折格子がディスシンメトリであると、第２の観察面から見た回折格子のプロファイル次第で色が決まる場合もある。
【0032】
１つ以上の実施例によれば、金属層は、入射光を波長に依存する最大残留透過率２％で誘電体－誘電体－金属の二重界面から反射させることができるだけの十分な厚さを持つ「厚い」ものである。この場合、光学セキュリティコンポーネントを透過で観察することはできない。ただし、金属層以外のすべての層が透明であれば、それぞれの観察面を介して反射で観察することができる。
【0033】
１つ以上の実施例によれば、金属層は、この金属層のいずれかの側の第１および第２の誘電体－金属界面によって支持される表面プラズモンモードと結合できるだけの十分な薄さである。反射での色効果に加えて、観察面に関係なく同一である透過での色効果も観察され、この色効果は、共鳴透過効果に起因する。
【0034】
１つ以上の実施例によれば、金属層は、アルミニウム、銀、金、銅、クロムおよびニッケルから選択される金属を含む。金属層を形成することができる材料の他の例は公知であり、例えば、米国特許第４８５６８５７号に開示されている。
【0035】
１つ以上の実施例によれば、前記少なくとも１つの第１の結合回折格子の前記第１の周期と前記第２の周期は異なる。格子の方向が直交する場合、ユニットセルは正方形ではなく長方形になる。本出願人は、ハイブリッド共鳴効果が、格子ベクトルが入射面に直交するような方向の周期に強く依存することを示した。第１の方向と第２の方向の周期が異なるため、正方形のユニットセルでは観察できない色を実現することができる。さらに、（正方形ではない）長方形のユニットセルでは、０°～９０°の間でコンポーネントを方位回転させることで、色の変化を観察することができる。
【0036】
したがって、１つ以上の実施例によれば、光学セキュリティコンポーネントは、前記第１の観察面からの反射において、例えば垂直入射などの所与の観察角度で、第１の色相角が所与の第１の方位角にある第１の色効果を有し、かつ、第２の色相角が所与の第２の方位角にある第２の色効果を有し、第２の色相角は、例えば少なくとも２０°に等しく、３０°であると都合がよい所与の最小値で、第１の色相角とは異なる。第１の方位角は例えば０°であり、第２の方位角は例えば９０°である。所与の方向とコンポーネントに垂直な方向とを含む平面に入射面が一致する場合、結合回折格子の前記方向に対して方位角は０°である。
【0037】
１つ以上の実施例によれば、前記第１の結合回折格子の深さと前記第１の周期または前記第２の周期との比（第１の方向および第２の方向の一方におけるアスペクト比）は、１０％～８０％であり、例えば１０％～５０％である。
【0038】
１つ以上の実施例によれば、前記少なくとも１つの第１の誘電体－誘電体－金属二重界面は、少なくとも１つの第２の領域において、前記第１の結合回折格子とは異なる構造を形成するように構成され、前記少なくとも１つの第１の二重界面は、前記領域すべてを通して連続したまま維持されている。
【0039】
１つ以上の実施例によれば、前記少なくとも１つの第２の領域は、前記第１の結合領域と隣接している。
【0040】
本明細書において、「連続した」二重界面とは、前記少なくとも１つの第１の誘電体－誘電体－金属界面を形成するすべての層が、前記領域すべてを通して連続したまま維持される、すなわち中断がないことを意味する。
【0041】
１つ以上の実施例によれば、第２の領域の前記構造は、第１の結合回折格子とは異なる第２の結合回折格子で形成されている。
【0042】
第２の結合回折格子は、格子のプロファイル、方位角方向、格子の深さ、および第１の方向または第２の方向の周期を含む、第２の回折格子のパラメータの少なくとも１つが、第１の結合回折格子の対応するパラメータとは異なる点で、第１の結合回折格子とは異なる。
【0043】
例えば、第２の結合回折格子は、第１の結合回折格子と同様に、第１の方向と第２の方向を有し、第１の方向に１５０ｎｍ～３５０ｎｍの第１の周期と、第２の方向に１５０ｎｍ～３５０ｎｍの第２の周期があり、反射で第１の結合回折格子によって生じる第１の色効果とは異なる第２の色効果を生じるように格子パラメータが最適化され、例えば、第２の色は、第１の結合領域で生じた第１の色の色相角から少なくとも３０°異なる色相角になる。
【0044】
１つ以上の実施例によれば、第２の領域の前記構造は、入射光を散乱するように構成された構造、あるいは、０次またはより高次で回折する回折構造で形成されている。
【0045】
したがって、少なくとも第１の観察面を介して、特に反射において、２つの領域で異なる色効果を観察することが可能である。領域間の色効果の違いは、印刷ではなく構造の違いによって生じるものであることから、観察者が２つの領域を完全に対応させて観察することができる点が注目に値する。
【0046】
このように、１つ以上の実施例によれば、光学セキュリティコンポーネントは、前記第１の観察面からの反射に、例えば垂直入射などの所与の観察角度で、第１の結合領域において第１の色相角で第１の色効果を有するとともに、前記第２の領域において第２の色相角で第２の色効果を有し、第２の色相角は、例えば少なくとも２０°に等しく、３０°であると都合がよい値などの所与の最小値だけ、第１の色相角とは異なる。
【0047】
１つ以上の実施例によれば、前記少なくとも１つの第１の誘電体－誘電体－金属二重界面は、前記第１の結合領域に隣接する少なくとも１つの領域では構成されておらず、前記少なくとも１つの第１の二重界面は、前記領域すべてを通して連続したまま維持されている。
【0048】
上記と同様に、領域間の違いは印刷ではなく構造の違いによるものであることから、観察者は、色のついた領域と無色の反射領域（構成されていないため無色）を、領域間を完全に対応させて観察することができる。
【0049】
１つ以上の実施例によれば、前記少なくとも１つの第１の誘電体－誘電体－金属二重界面は、前記第１の結合領域を含む、複数の隣接領域を形成するように構成され、前記少なくとも１つの第１の二重界面は、前記領域すべてを通して連続したまま維持されている。複数の領域がなす領域は、例えば、認識可能なパターンを形成する。前記第１の結合領域以外の１つ以上の領域には、少なくとも１つの構造化領域および少なくとも１つの非構造化領域の少なくとも一方が含まれていてもよい。
【0050】
一般に、前記第１の結合領域を含む複数の異なる領域では、所与の一方位角でのみ情報を出現させること、および、前側（第１の観察面を介する観察）と後ろ側（前記第１の観察面とは反対側にある第２の観察面を介する観察）とで異なる情報を出現させること、の少なくとも一方が可能である。例えば、ドキュメントを片面から観察した場合にのみ情報を出現させることが可能である。
【0051】
１つ以上の実施例によれば、前記少なくとも１つの第１の誘電体－誘電体－金属二重界面は、前記少なくとも１つの第１の結合領域で、前記第１の結合回折格子によって変調された第１の微細構造を形成するように構成されている。
【0052】
１つ以上の実施例によれば、前記第１の微細構造は回折構造である。例えば、回折型の第１の微細構造は、例えば本出願人による欧州特許第２５６７２７０号に記載されているように、レリーフオブジェクトのレリーフ画像をシミュレートするように構成された、あるいは、例えば本出願人による欧州特許第３１２９２３８号または本出願人によるフランス特許第３０６６９５４号に記載されているように、例えば光学セキュリティコンポーネントが傾いたときにグラフィック視覚オブジェクトが動いているように見えるなどの動的な視覚効果を生むように構成されたバスレリーフを含む。また、回折型の第１の微細構造には、例えば本出願人によるフランス特許第３０５１５６５号に記載されているような、コンピュータで合成されたホログラムなどの回折要素を備えてもよく、より一般的には、回折型の微細構造であればどのようなものであっても備え得る。
【0053】
１つ以上の実施例によれば、前記第１の微細構造は、光散乱効果を生むようにランダムに分布された微細構造を含む。そのような微細構造は、例えば、本出願人による欧州特許第２８３６３７１号に記載されている。これにより、光学効果の視錐台が拡大される。
【0054】
１つ以上の実施例によれば、光学セキュリティコンポーネントは、ドキュメントまたは製品のセキュリティを高めるのに適しており、観察面とは反対側の面に、ドキュメントまたは製品にコンポーネントを転写するのに適した層、例えば、永久接着剤の層または反応性接着剤の層をさらに備える。
【0055】
さらに、１つ以上の実施例によれば、光学セキュリティコンポーネントは、観察面の側に、コンポーネントがドキュメントまたは製品に転写された後に剥離されることが想定された支持フィルムも含む。
【0056】
１つ以上の実施例によれば、光学セキュリティコンポーネントは、銀行券のセキュリティを高めるためのセキュリティスレッドの製造に適しており、観察面側および観察面とは反対側の少なくとも一方の面上に、１つ以上の保護層を備える。
【0057】
第１の態様による光学セキュリティコンポーネントは、さらに、用途ごとの必要に応じて、１つ以上の透明な層を追加で備えてもよく、このような追加の層は、需要のある視覚効果には寄与しない。
【0058】
第２の態様によれば、本明細書は、第１の態様による少なくとも１つの光学セキュリティコンポーネントを備え、例えば価値のあるドキュメントなどのオブジェクトのセキュリティを高めることを意図した、光学セキュリティ要素に関する。
【0059】
第３の態様によれば、本明細書は、基材と、前記裏材上に配置され、第１の態様による光学セキュリティコンポーネントまたは第２の態様による前記セキュリティ要素と、を含む、例えば価値のあるドキュメントなどの、セキュリティオブジェクトに関する。
【0060】
価値のあるドキュメントとは、例えば、銀行券、パスポート、ビザ、運転免許証、ＩＤカードまたは任意の身分証明書である。基材は、例えば、ポリカーボネート、ＰＶＣ、ＰＥＴ、紙、段ボールシートなどを含む。基材には、コンポーネントの２つの面を順に観察することができるような透明な領域が含まれていると都合がよい。
【0061】
また、第１の態様による光学セキュリティコンポーネントを、ブランド品、アルコール飲料または電気部品など、偽造または偽装の対象となりやすい製品に取り付けてもよい。この場合、光学コンポーネントは、当業者に知られているものなどの破壊しようと思えば破壊が可能な粘着ラベルの形で提供されることになるであろう。
【0062】
１つ以上の実施例によれば、基材は、直交する２本の軸を有する矩形状であり、これらの軸は、前記少なくとも１つの第１の結合回折格子の複数の方向と同一直線上にある。他の実施例によれば、これらの軸は、前記少なくとも１つの第１の結合回折格子の複数の方向と同一直線上にはない。
【0063】
回折格子の方向がドキュメントの軸と一致しない場合、ゼロ以外の方位角で観察することになる。そうすると、結合回折格子の方向がドキュメントの軸と同一直線上にある場合よりも、上下の傾斜では、大きな色の変化を伴って色効果が観察される。
【0064】
第４の態様によれば、本明細書は、第１の態様による光学セキュリティコンポーネントを製造するための方法に関する。
【0065】
１つ以上の実施例によれば、第１の態様による光学セキュリティコンポーネントを製造するための方法は、
誘電材料の前記第１の層を形成し、
誘電材料の前記第１の層の上に、誘電材料の前記第２の層を蒸着し、
誘電材料の前記第２の層の上に、前記第１の誘電体－誘電体－金属二重界面を形成するように前記金属層を蒸着することを含み、
前記第１の誘電体－誘電体－金属二重界面は、前記少なくとも第１の結合領域に、前記第１の結合回折格子を形成するように構成されている。
誘電材料の前記第１の層を形成し、
誘電材料の前記第１の層の上に、誘電材料の前記第２の層を蒸着し、
誘電材料の前記第２の層の上に、前記第１の誘電体－誘電体－金属二重界面を形成するように前記金属層を蒸着することを含み、
前記第１の誘電体－誘電体－金属二重界面は、前記少なくとも第１の結合領域に、前記第１の結合回折格子を形成するように構成されている。
【0066】
１つ以上の実施例によれば、この方法は、例えばスタンピング（例えば、熱間プレスまたは冷間成形後にＵＶキャスト）によって誘電材料の前記第１の層を構成した後、誘電材料の前記第２の層および前記金属層を蒸着する。
【0067】
いずれの場合も、二重界面を構成することで、異なる色効果を呈する１つ以上の異なる領域を形成することが可能になり、前記領域間で完全な対応関係を得ることができる。このように、本出願人は、すべてのコンポーネントで連続したまま維持される層を重ねることで、印刷を使用せずに０次で多色の画像を生成することが可能であることを示した。
【0068】
１つ以上の実施例によれば、この方法は、誘電材料の保護層を蒸着することをさらに含む。
【0069】
１つ以上の実施例によれば、前記保護層は、第２の誘電体－金属界面を形成するように金属層と接触して蒸着された誘電材料の透明な第３の層であり、前記第２の誘電体－金属界面は、前記少なくとも１つの第１の結合領域において、前記第１の結合回折格子のように構成されている。
【0070】
１つ以上の実施例によれば、この方法は、
前記金属層と接触している誘電材料の透明な第４の層を蒸着することを含み、
前記保護層は、誘電材料の前記第４の層と接触している誘電材料の透明な第３の層を形成し、誘電材料の第４の層の屈折率と誘電材料の第３の層の屈折率との差は０．５以上である。
前記金属層と接触している誘電材料の透明な第４の層を蒸着することを含み、
前記保護層は、誘電材料の前記第４の層と接触している誘電材料の透明な第３の層を形成し、誘電材料の第４の層の屈折率と誘電材料の第３の層の屈折率との差は０．５以上である。
【0071】
誘電材料の前記第３の（低屈折率）層、誘電材料の前記第４の（高屈折率）層および前記金属層は、第２の誘電体－誘電体－金属二重界面を形成し、当該第２の誘電体－誘電体－金属二重界面は、第２の誘電体－誘電体界面と第２の誘電体－金属界面を備え、かつ、前記少なくとも１つの第１の結合領域において、前記第１の結合回折格子のように構成されている。
【0072】
第３の態様によれば、本明細書は、第１の態様による光学セキュリティコンポーネントを認証するための方法に関し、
前記光学セキュリティコンポーネントに自然光を照射し、直線偏光子を通して、偏光方向に応じた前記色効果の前記色の変化を観察する工程を含むか、
または、
前記光学セキュリティコンポーネントに直線偏光を照射し、偏光方向に応じた前記色効果の前記色の変化を観察する工程を含む。
前記光学セキュリティコンポーネントに自然光を照射し、直線偏光子を通して、偏光方向に応じた前記色効果の前記色の変化を観察する工程を含むか、
または、
前記光学セキュリティコンポーネントに直線偏光を照射し、偏光方向に応じた前記色効果の前記色の変化を観察する工程を含む。
【0073】
１つ以上の実施例によれば、前記少なくとも１つの第１の結合回折格子は、第１の方向および第２の方向に同一の周期を有し、認証は、例えば１５°～６０°の観測角度などの垂直入射とは異なる角度で行われる。
【0074】
本発明の他の利点や特徴は、以下の図面によって示される説明を読めば明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0075】
【図1A】本明細書による光学セキュリティコンポーネントの一例の断面図を示す概略図である。
【図1B】本明細書による光学セキュリティコンポーネントの一例の構成された二重界面の（部分的な）３Ｄ図を示す概略図である。
【図2A】本明細書による光学セキュリティコンポーネントの一例により垂直入射で得られる、誘電材料の第２の（高屈折率）層のさまざまな厚さについて、波長に応じた正規化された反射率の曲線を示すグラフである。
【図2C】ＴＥ偏光およびＴＭ偏光について、図２Ａと同一の光学セキュリティコンポーネントの一例で誘電材料の高屈折率層の厚さを８０ｎｍ、入射角４０°として得られる、波長に応じた正規化された反射率の曲線を示すグラフである。
【図3A】本明細書による光学セキュリティコンポーネントの一例において、第１のプラズモン共鳴効果に対応する第１のスペクトルバンドに含まれる波長での電磁場分布を示す画像である。
【図4A】光学セキュリティコンポーネントの一例である二重界面を上から見た概略図であり、当該二重界面は、認識可能なパターンを形成する複数の隣接領域を形成するように構成されている。
【図5A】本明細書による光学セキュリティコンポーネントの一例において、結合回折格子が正方形のユニットセルを有する場合に、周期のさまざまな値について、誘電材料の第２の（高屈折率）層の厚さに応じたハイブリッドモードのスペクトル位置を示す曲線を示すグラフである。
【図5B】図５Ａで使用したものと同一の光学セキュリティコンポーネントの一例において、誘電材料の第２の（高屈折率）層の厚さの異なる値について、結合回折格子の周期を変化させて得られる色を示すグラフである。
【図6A】本明細書による光学セキュリティコンポーネントの一例の第１の二重界面および第２の二重界面を３Ｄで（部分的に）示す概略図である。
【図6B】図４Ａに示されるパターンに従って第１の二重界面および第２の二重界面が構成されている、本明細書による光学セキュリティコンポーネントで、第１および第２の二重界面で第１の観察面から反射で見える第１の色効果を示す概略図である。
【図7A】本明細書による光学セキュリティコンポーネントの一例において、第１の方向と第２の方向で周期が異なる結合回折格子を上から見た概略図である。
【図7B】本明細書による光学セキュリティコンポーネントの一例において、一方向の結合回折格子の周期の所与の値と、他の方向の結合回折格子の周期のさまざまな値について、波長に応じた正規化された反射率を示す曲線を示すグラフである。
【図8】本明細書による光学セキュリティコンポーネントと従来技術による光学セキュリティコンポーネントにおける色相角のヒストグラムを示す概略図である。
【図9】本明細書による光学セキュリティコンポーネントの一例を組み込んだセキュリティ要素を有するセキュリティドキュメントの概略図である。
【図10】１９７６年に国際照明委員会（ＣＩＥ）によって採用され、ＩＳＯ１１６６４－４規格に従って定義されたＣＩＥ Ｌａｂ球を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0076】
図面において、見やすくするために各要素を拡大縮小して示しているわけではない。
【0077】
図１Ａは、本明細書による光学セキュリティコンポーネントの一例の（部分）断面図を示す概略図である。
【0078】
図１Ａに示す光学セキュリティコンポーネント１０１は、例えば、ドキュメントまたは製品に転写して当該ドキュメントまたは製品のセキュリティを高めることを目的とした光学セキュリティコンポーネントである。この例では、光学セキュリティコンポーネント１０１には、例えばポリマーフィルムなどの支持フィルム１１１と、例えば天然ワックスまたは合成ワックスなどで製造された（任意の）剥離層１１２を備える。ポリマーフィルムは、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＴＥＴ）で製造され、厚さが数十ミクロン、通常１５～１００μｍのフィルムである。剥離層は、セキュリティが強化されるべきドキュメントまたは製品に光学コンポーネントを転写した後、ポリマー支持フィルム１１１を取り除くことができる。
【0079】
また、光学セキュリティコンポーネント１０１には、「低屈折率」であるとされる誘電材料の第１の層１１３と、「高屈折率」であるとされる誘電材料の第２の層１１４も備える。誘電材料の第１の層１１３は、可視光域で透明であって、第１の屈折率ｎ１を有し、誘電材料の第２の層１１４は、可視光域で透明であって、低屈折率の第１の層１１３と接触し、第２の屈折率ｎ２を有する。第２の屈折率と第１の屈折率との差が０．５以上であることから、誘電材料の第１の層１１３を「低屈折率」層、誘電材料の第２の層１１４を「高屈折率」層と称している。光学セキュリティコンポーネント１０１は、誘電材料の第２の高屈折率層１１４と接触している金属層１１５も備える。
【0080】
図１Ａでは、誘電材料の第１の低屈折率層１１３、誘電材料の第２の高屈折率層１１４および金属層１１５が、第１の連続した誘電体－誘電体－金属二重界面Ｉを形成しており、これは、第１の誘電体－誘電体界面と第１の誘電体－金属界面を備える。二重界面Ｉは、少なくとも１つの第１の結合領域Ｚ１において、第１の２次元結合回折格子Ｃ１を形成するように構成されている。その一例を図１Ｂに示し、詳細については後述する。連続した二重界面とは、二重界面Ｉのすべての構成層１１３、１１４、１１５が、上述した第１の結合領域を備える少なくとも１つのゾーンで、連続的に、すなわち途切れることなく、蒸着されていることを意味する。より正確には、図１Ａの場合、詳細については後述するように、二重界面Ｉは、第１の結合領域Ｚ１を含む複数の隣接した領域Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３を形成するように構成され、かつ、当該複数の領域全体で層１１３、１１４、１１５がいずれも連続したまま維持されている。
【0081】
図１Ａの例では、光学セキュリティコンポーネント１０１は、金属層１１５と接触している誘電材料の保護層１１６も備える。この保護層１１６は、接着層または保護層をさらに形成してもよい。さらなる詳細については後述するように、可視光域で透明であって、第３の屈折率ｎ３を有し、第２の誘電体－金属界面を形成する誘電材料の第３の層を、誘電材料の保護層１１６で形成してもよく、当該第２の誘電体－金属界面は、連続して、二重界面Ｉと同じように構成されている。
【0082】
光学セキュリティコンポーネントは、例えば、誘電材料の保護層１１６が接着層を形成していない場合の接着層や、光学セキュリティコンポーネントを製品またはドキュメントに転写するための感熱接着層など、光学的に機能するものではないが用途に応じた１以上の層（図１Ａには図示せず）をさらに備えてもよい。
【0083】
実施形態の１つの特定の例によれば、剥離層１１２は、例えばラベルを形成する観点から、連続しないものであってもよい。さらに、接着層の接着力が永久的な接着力を有する場合もあるため、中間に裏材を使用して、保護対象となるドキュメントまたは製品に付す前に当該コンポーネントを取り扱うことができるようにする。
【0084】
実際には、以下で詳述するように、支持フィルム１１１上に層を重ねて光学セキュリティコンポーネントを製造することができ、こうして得られるコンポーネントを、接着層によって、セキュリティが強化されるべきドキュメント／製品に転写する。
任意で、例えば剥離層１１２によって、支持フィルム１１１をその後剥がしてもよい。そのため、光学セキュリティコンポーネントの主観察面１００Ａ（すなわち第１の観察面）は、層１１３のエッチングされた面とは反対側である第１の層１１３の片側上に配置される。
任意で、例えば剥離層１１２によって、支持フィルム１１１をその後剥がしてもよい。そのため、光学セキュリティコンポーネントの主観察面１００Ａ（すなわち第１の観察面）は、層１１３のエッチングされた面とは反対側である第１の層１１３の片側上に配置される。
【0085】
他の例では、光学セキュリティコンポーネントが、銀行券のセキュリティを向上させることを目的としている場合がある。これは、例えばホットメルト接着剤で接着されるトラックの問題や、銀行券の製造時に用紙に埋め込まれるセキュリティスレッドの一部の問題である。これらの他の例では、光学セキュリティコンポーネントには、上述したように、セキュリティスレッド用の保護フィルムとしても機能する支持フィルム１１１（厚さ１２～２５μｍ）が含まれるが、剥離層は設けられていない。また、光学セキュリティコンポーネントには、これらの他の例において、保護層１１６に加えて、例えば保護層、第２のポリマーフィルムまたはワニスなどの任意の層が含まれていてもよい。上述した例のように、支持フィルム１１１上に層を重ねて製造することが可能である。
【0086】
上述した各々の例において、用途の必要性に応じて可視スペクトル域で光学的に機能することがない他の層を追加してもよいことは、当業者には自明であろう。光学的に機能しない追加の層、例えば接着層あるいはコントラストおよび保護の少なくとも一方用の層、が可視域で透明な場合であって、かつ、転写先の基材にも同じことが当てはまる場合、光学セキュリティコンポーネントが両側から見えることになる。
【0087】
本明細書によれば、上述した少なくとも１つの第１の結合回折格子Ｃ１は、その一例を図１Ｂの３次元図に示すが、第１の方向Ｘと第２の方向Ｙを有する２次元回折格子であり、第１の方向に１５０ｎｍ～３５０ｎｍの第１のサブ波長周期ｐｘを有し、第２の方向に１５０ｎｍ～３５０ｎｍの第２のサブ波長周期ｐｙを有する。本明細書によれば、第１の結合回折格子Ｃ１は、上述した少なくとも１つの第１の誘電体－金属界面において、第１の共鳴スペクトルバンドで第１のプラズモン共鳴効果を発生させるように決定される。
【0088】
図１Ｂには、誘電材料の高屈折率層１１４と金属層１１５だけを示してある。この例では、結合回折格子は、Ｘ、Ｙの二方向に延びて２次元構造を形成する二組のコルゲート構造によって形成されている。この例では、２つの方向は直交している。この回折格子は、各組のコルゲート構造のＸ方向とＹ方向の各々におけるピッチ（すなわち周期）、コルゲート構造の深さすなわち振幅（山と谷との間の高さとして定義される）、各方向における回折格子のプロファイル、および各方向におけるデューティ比によって特徴付けられる。回折格子の深さは、回折格子のピッチの１０％～８０％の間であると都合がよく、１０％～５０％の間であると都合がよい。コルゲート構造のプロファイルは、例えば、正弦波または準正弦波であるか、より一般的には図１Ｂに示すように連続的に変動する。この種のプロファイルにより、プラズモンモードをより良く伝搬できるようになり、フォトリソグラフィを用いる製造方法との併用も可能である。もちろん、回折格子がシンメトリ、ディスシンメトリ、アシンメトリのいずれであるかを問わず、他の２次元結合回折格子プロファイルにすることも可能である。
【0089】
一般に、例えば金属などの導電性材料と屈折率ｎｄの誘電材料との間の界面では、表面プラズモンと呼ばれる、表面における電荷密度の振動に付随する電磁表面波の伝搬が可能であることが知られている。この効果は、例えば、Ｈ．Ｒａｅｔｈｅｒによる書籍（「Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｌａｓｍｏｎｓ」、Ｓｐｒｉｎｇｅｒ－Ｖｅｒｌａｇ、Ｂｅｒｌｉｎ Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ）に記載されている。さまざまな方法、特に、例えば図１Ｂを参照して説明したような結合回折格子などの結合回折格子を形成するように界面を構成することによって、入射光波をプラズモンモードに結合することができる。
【0090】
結合回折格子のそれぞれの方向に、回折格子の線に垂直な方向でノルムがそれぞれｋｇｘ＝２π／ｐｘおよびｋｇｙ＝２π／ｐｙで規定される格子ベクトルｋｇｘ、ｋｇｙを定義することができる。
【0091】
本出願人による欧州特許ＥＰ２７７１７２４号に記載されているように、このような構造では、入射波の偏光次第で応答が異なる。そこで、まず、波長λでＴＭ偏光である入射波（ＴＭ波）、すなわち、入射波の波数ベクトルｋ０とコンポーネントに垂直な方向Ｚとを含む平面（図１Ａにおける図の平面）として定義される入射面ＸＺに対して磁場Ｈが垂直になる入射波について考える。ＴＭ偏光の波は、格子ベクトルｋｇｘによって定義される回折格子に対して方位角０°で、かつ回折格子の平面に垂直な軸Ｚに対して層１１３への入射角θで、回折格子にさらに入射する。比誘電率εｄの誘電体媒質に入射する波とプラズモンモードとの間のエネルギーの移動、すなわち結合が生じるためには、以下の等式が満たされなければならないことが示されている（前出のＨ．Ｒａｅｔｈｅｒによる著書を参照のこと）。
【0092】
［数１］
ｋｓｐ＝ｎｄｋ０ｓｉｎθ＋ｍ．ｋｇｘ
ここで、ｍはエバネッセント回折次数、ｋ０はｋ０＝２π／λで定義される波数、ｋｓｐはｋｓｐ＝ｎｓｐｋ０で定義され、ｎｓｐは次式で与えられるプラズモンの実効屈折率である。
ｋｓｐ＝ｎｄｋ０ｓｉｎθ＋ｍ．ｋｇｘ
ここで、ｍはエバネッセント回折次数、ｋ０はｋ０＝２π／λで定義される波数、ｋｓｐはｋｓｐ＝ｎｓｐｋ０で定義され、ｎｓｐは次式で与えられるプラズモンの実効屈折率である。
【0093】
［数２］
ここでは、金属層の厚さが無限であり、εｍは金属の誘電率、εｄは誘電材料の誘電率の場合である。
【0094】
このようにして、所与の入射角θ０でコンポーネントを観察するための中心結合波長λ０ｘを定義することができる。
【0095】
［数３］
λ０ｘ＝（ｐｘ／ｍ）＊（ｎｓｐ－ｎｄ＊ｓｉｎ（θ０））
中心結合波長を中心とするスペクトルバンドでは、誘電体媒質に入射する光エネルギーがプラズモンモードと結合し、そのエネルギーが金属層で吸収されることになる。その結果、反射される光エネルギーのスペクトルが変化する。このため、ＴＭモードの入射光の場合、光学セキュリティコンポーネントは、色に対して、帯域遮断フィルターのように動作する。
λ０ｘ＝（ｐｘ／ｍ）＊（ｎｓｐ－ｎｄ＊ｓｉｎ（θ０））
中心結合波長を中心とするスペクトルバンドでは、誘電体媒質に入射する光エネルギーがプラズモンモードと結合し、そのエネルギーが金属層で吸収されることになる。その結果、反射される光エネルギーのスペクトルが変化する。このため、ＴＭモードの入射光の場合、光学セキュリティコンポーネントは、色に対して、帯域遮断フィルターのように動作する。
【0096】
ここで、入射角は同じであるがＴＥ偏光である入射波（ＴＥ波、すなわち、図Ｘの図の平面である入射面ＸＺに対して電場Ｅが垂直になる波）と、格子ベクトルｋｇｘに対して９０°のベクトル格子ｋｇｙ（図１Ｂ）を有する回折格子について考えてみる。この場合、入射波が以下の結合条件を満たせば、プラズモン励起が可能となる。
【0097】
［数４］
ｋｓｐ＝（（ｋ０＊ｎｄ＊ｓｉｎ（θ０））２＋（ｍ＊ｋｇｙ）２）１／２
新たな中心結合波長λ０ｙは、偏光が逆であることから最初の結合波長から独立しており、これを次のように定義することができる。
ｋｓｐ＝（（ｋ０＊ｎｄ＊ｓｉｎ（θ０））２＋（ｍ＊ｋｇｙ）２）１／２
新たな中心結合波長λ０ｙは、偏光が逆であることから最初の結合波長から独立しており、これを次のように定義することができる。
【0098】
［数５］
λ０ｙ＝（ｐｙ／｜ｍ｜）＊（ｎｓｐ ２－ｎｄ ２＊ｓｉｎ２θ０）１／２
このように、偏光していない入射波では、入射放射の一部分が一方向の一組のコルゲート構造によってプラズモンモードに結合され、入射放射の別の部分が別の方向の一組のコルゲート構造によってプラズモンモードに結合される。その結果、金属層では、上述したさまざまな結合波長での結合の結果として、第１のスペクトルバンドに吸収が生じる。
λ０ｙ＝（ｐｙ／｜ｍ｜）＊（ｎｓｐ ２－ｎｄ ２＊ｓｉｎ２θ０）１／２
このように、偏光していない入射波では、入射放射の一部分が一方向の一組のコルゲート構造によってプラズモンモードに結合され、入射放射の別の部分が別の方向の一組のコルゲート構造によってプラズモンモードに結合される。その結果、金属層では、上述したさまざまな結合波長での結合の結果として、第１のスペクトルバンドに吸収が生じる。
【0099】
さらに、本出願人による欧州特許ＥＰ２６９５００６号に記載されているように、金属層の厚さが有限であって、その厚さがプラズモンモードの電磁場が金属に侵入する深さ（約１／（ｋ０（ｎｓｐ
２＋Ｒｅ（｜εｍ｜））１／２））と同一次数である場合、金属層の上側の界面におけるプラズモンモードの電磁場が下側の界面も「見る」ことになるため、この下側の界面での磁場境界の条件も満たさなければならない。したがって、金属層に沿って伝搬可能なプラズモンモードは２つあり、どちらも金属層の上下の界面で電場が最大になるということになる。一方のプラズモンモード（「長距離」プラズモンモードと呼ばれる）では、横磁場Ｈが偶結合（したがって、電荷密度の縦振動の原因となる縦電場は奇結合であり、金属層での交差はゼロ）であり、他方のプラズモンモード（「短距離」プラズモンモードと呼ばれる）では、場Ｈは奇結合であり、金属によってより強く吸収される。これらのモードは、金属層が薄すぎない場合（例えば、１５ｎｍより厚い場合）これらの実効屈折率が近似し、白熱灯や自然光などのあまり空間的および時間的にコヒーレントではない光源から入射波が発生した場合には、どちらのモードも回折格子の存在下で結合される。このため、結合条件が満たされると、結合された（すなわち「励起された」）２つのプラズモンモードの場は金属層の下側の界面で最大になる。したがって、回折格子が存在することで、透過媒質（レイヤー１１６、図１Ａ）に放射し、光エネルギーが連続した金属層を通過できるようにして、透過ピークを発生させる。このことから、共鳴透過という用語が用いられている。
【0100】
本明細書による光学セキュリティコンポーネントでは、プラズモンの実効屈折率（上記の式（２））は、誘電材料の第１の低屈折率層１１３の屈折率ｎ１のみならず、誘電材料の第２の高屈折率層１１４の屈折率ｎ２によっても決まる。このように、誘電材料の高屈折率層が存在することで、単一の誘電体－金属界面に対して、第１のスペクトルバンドのシフトが生じることになる。
【0101】
上述したプラズモン効果と比較して、本出願人はさらに、セキュリティ分野で初めて、誘電材料の高屈折率層に起因する追加の効果であって、独自の色効果、特に従来技術の光学セキュリティコンポーネントでは観察されない色相角を生む追加の効果を実証した。
【0102】
より正確には、上述した第１のスペクトルバンドとは異なる第２の共鳴スペクトルバンドでハイブリッドのプラズモン共鳴効果を発生させるように、特に材料の性質および結合回折格子の特性に応じて、通常は２０ｎｍ～１５０ｎｍである誘電材料の第２の高屈折率層１１４の厚さを決定する。
【0103】
この効果は、例えば、図２Ａに示す曲線によって示される。これらの曲線は、図１Ａに示すタイプの光学セキュリティコンポーネントの結合領域Ｚ１に、垂直入射（θ０＝０）および方位角０で入射する非偏光の光波の波長に応じた正規化反射率Ｒ０を示している。その反射を、第１の観察面１００Ａの側から観察した。結合回折格子Ｃ１は、各方向の周期が２８０ｎｍであり、深さ４２ｎｍの正弦波プロファイルを有する２次元回折格子であった（アスペクト比０．１５）。誘電材料の透明層１１３、１１６の屈折率は１．５であり、金属層は２５ｎｍのアルミニウムの層であり、２つの金属－誘電体界面１１４／１１５および１１５／１１６でのプラズモンモードの結合を可能にすることで、共鳴透過効果が生じた。これらの曲線は、誘電材料の高屈折率層なし（曲線２１Ｒ）、屈折率２．４（ＺｎＳ）で厚さ３０ｎｍの誘電材料の高屈折率層（１１４、図１Ａ）（曲線２２Ｒ）、屈折率２．４で厚さ６０ｎｍの誘電材料の高屈折率層（１１４、図１Ａ）（曲線２３Ｒ）、屈折率２．４で厚さ９０ｎｍの誘電材料の高屈折率層（１１４、図１Ａ）（曲線２４Ｒ）のそれぞれについて計算されたものである。
【0104】
これらの曲線の計算には、市販のソフトウェアパッケージであるＭＣ Ｇｒａｔｉｎｇ Ｓｏｆｔｗａｒｅ（ｃ）を使用した。
【0105】
図２Ａに見られるように、曲線２１Ｒは、正規化反射率曲線の谷（符号２１０）に対応する単一の第１の共鳴スペクトルバンドを示している。これは、単一の誘電体－金属界面におけるプラズモン効果に起因する従来の正規化反射曲線である。誘電材料の高屈折率層を導入すると（曲線２２Ｒ）、プラズモンモードの実効屈折率が変化し、結果として第１の共鳴スペクトルバンドのシフト（谷２２０）が観察される。誘電材料の高屈折率層が十分に厚い場合（曲線２３Ｒ）、第１のスペクトルバンドのシフト（谷２３１）に加えて、第２の共鳴スペクトルバンドに対応する、正規化反射率曲線の第２の谷（２３２）の出現が観察される。誘電材料の高屈折率層の厚さをさらに増すと（曲線２４Ｒ）、第１のスペクトルバンドのシフト（谷２４１）と第２の共鳴スペクトルバンドに対応する第２の谷（２４２）とに加えて、第３の共鳴スペクトルバンドに対応する第３の谷（２４３）の出現が観察される。
【0106】
本出願人は、第２の共鳴スペクトルバンドが生じるのは、金属の表面では電磁場のエネルギーが最大のままであるが、誘電材料の高屈折率層にも電磁場のエネルギーが広がる「ハイブリッド」プラズモンモードによることを示した。第３の共鳴スペクトルバンドは、誘電材料の高屈折率層におけるガイドモードの共鳴に起因する。これらの効果は、図３Ａ～図３Ｃに示す画像で実証されている。これらの画像は、それぞれ、図２Ａの正規化反射曲線２４Ｒの谷２４１、２４２、２４３によって証明される共鳴スペクトルバンドの中心波長に対応する波長での誘電材料の高屈折率層の電磁場の強度を示す。図３Ａ～図３Ｃは、近接場で決定された電場の係数、より正確には電場の成分ＥｙすなわちＹ軸に電場を投影した画像を示している。これらの計算には、ソフトウェアパッケージであるＭＣ Ｇｒａｔｉｎｇ Ｓｏｆｔｗａｒｅ（ｃ）を使用した。
【0107】
近接場計算により、システムに存在するさまざまな共鳴の特定の特性を明らかにすることができる。これにより、場のエネルギーがどこに集中しているかを知ることができる。特に、ハイブリッドモード（図３Ｂ）のエネルギーは、純粋なプラズモンモード（図３Ａ）のエネルギーと比較して金属の表面には集中していないことがわかる。これは、ハイブリッドモードでは純粋なプラズモンモードよりも実効屈折率が低いことを意味する。上述したように、ハイブリッドモードは、誘電材料の第２の高屈折率層に依存し、誘電材料の第２の高屈折率層が十分に厚い場合にのみ存在して効率的に結合することができる。
【0108】
さらに、誘電材料の第２の高屈折率層が非常に厚い場合（図３Ｃ）、ハイブリッドモードに加えて、（金属の表面ではなく）誘電材料の第２の高屈折率層の厚さ方向に導波モードが現れるのが観察される。導波モードでの実効屈折率は、ハイブリッドモードとプラズモンモードの実効屈折率よりもさらに低くなる。
【0109】
各モードの実効屈折率を求めることができる解析式はないが、本出願人が実施した電磁場シミュレーションにより、誘電材料の第２の高屈折率層の厚さが増すにつれて出現するさまざまなモードを明らかにすることができた。
【0110】
特に、第２の共鳴スペクトルバンドが出現することで、反射において、０次で、従来技術のプラズモン構造では得られない色相角を有する、独自の色による色効果を出現させることができるようになる。
【0111】
このため、例えば、正規化された反射率曲線の２つの谷にそれぞれ対応する２つの共鳴スペクトルバンドの２つの中心共鳴波長λ１＝４３０ｎｍおよびλ２＝５８０ｎｍで特徴付けられるシアンに似た色を、反射および垂直入射で得たいと仮定する。また、回折格子については、正方形のユニットセル（二方向で同一の周期）を有する２次元結合回折格子であると仮定する。
【0112】
例えば、さまざまな種類の構造について回折効率を計算できる市販のソフトウェアパッケージであるＭＣ Ｇｒａｔｉｎｇ Ｓｏｆｔｗａｒｅ（ｃ）を使用する。Ｓ４またはＳ４（Ｓｔａｎｆｏｒｄ Ｓｔｒａｔｉｆｉｅｄ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｓｏｌｖｅｒ）ソフトウェアパッケージ、またはＬｕｍｅｒｉｃａｌ（ｃ）社によって開発されたソフトウェアパッケージなど、他にも使用できるソフトウェアパッケージがある。
【0113】
それぞれの方向の回折格子のプロファイルについては、フーリエ高調波などを用いて定義する。次に、誘電材料の低屈折率層１１３、１１６（図１Ａ）に対応する２つの半無限媒体を定義する。その屈折率は、例えば１．５である。さらに、回折格子の周期と誘電材料の高屈折率層（１１４、図１Ａ）の厚さを選択してハイブリッド共鳴およびプラズモンのスペクトル位置を調整し、最初に設定した波長λ１およびλ２に近づける。これらのスペクトル位置の決定は、０次で反射される回折効率の計算結果に基づいてなされる。最後に、回折格子の深さと金属（例えば、アルミニウム）層の厚さを選択して共鳴の振幅を調整し、可能な限り最も効率的な結合、すなわち、０に傾きやすい共鳴スペクトルバンドに対応する最小の谷と最大の谷の振幅を得るようにする。
【0114】
図２Ｂに、図１Ａに示すタイプの光学セキュリティコンポーネントの結合領域Ｚ１に垂直入射（θ０＝０）および０方位角で入射する非偏光の光波の波長に応じた正規化された透過率Ｔ０を表す曲線を示す。コンポーネントを面１００Ａの側から照射した場合は第２の観察面１００Ｂの側、面１００Ｂの側から照射した場合は観察面１００Ａの側から、透過を観察した。条件については、図２Ａに示す曲線を決定するのに使用した条件と同一とした。曲線２１Ｔ、２２Ｔ、２３Ｔ、２４Ｔは、それぞれ、誘電材料の高屈折率層なし、屈折率２．４（ＺｎＳ）で厚さ３０ｎｍの誘電材料の高屈折率層、屈折率２．４で厚さ６０ｎｍの誘電材料の高屈折率層、屈折率２．４で厚さ９０ｎｍの誘電材料の高屈折率層の場合に計算された曲線に対応する。
【0115】
これらの曲線から、誘電材料の第２の高屈折率層を追加すると、透過率にも影響することがわかる。誘電体－誘電体－金属二重界面の存在下において、誘電材料の第２の高屈折率層が十分な厚さである場合、従来技術（曲線２１Ｔ）のような単一の誘電体－金属界面で観察される色とは異なる透過色が観察される。
【0116】
図２Ｃに、正規化反射率に対する偏光の影響を示す。パラメータについては、入射波が偏光（ＴＭ偏光またはＴＥ偏光）であり、入射角θ０＝４０°で入射することを除いて、図２Ａおよび図２Ｂに示す曲線の計算に使用したものと同一とした。誘電材料の層の厚さは８０ｎｍとした。
【0117】
図２Ｃに示すように、ＴＭ偏光では、ＴＥ偏光の正規化反射率曲線（曲線２８）とは異なる正規化反射率曲線（曲線２７）が観察される。この偏光依存性により、自然光の下で、肉眼による認証以外の方法で光学セキュリティコンポーネントを認証することができる。
【0118】
例えば、光学セキュリティコンポーネントに自然光を照射し、偏光子を通して、偏光方向に応じた色効果の色の変化を観察したり、光学セキュリティコンポーネントに直線偏光を照射し、偏光方向に応じた色効果の色の変化を観察したりすることができるであろう。
【0119】
図２Ｃの例では、結合回折格子は正方形のユニットセル（二方向で周期が同一）を持つように選択されているため、ゼロ以外の入射で偏光の影響を見ることができる。長方形のユニットセルの場合や、より一般的には二方向の周期が異なるユニットセルの場合、垂直入射で認証を行うこともできる。
【0120】
このように、ユニットセルが正方形である第１の結合回折格子を備える少なくとも１つの第１の結合領域と、ユニットセルが（正方形ではない）長方形である第２の結合回折格子を備える少なくとも１つの第２結合領域と、を有するように構成された少なくとも１つの第１の二重界面を有する光学セキュリティコンポーネントを設計することができた。この構成では、垂直入射での偏光に基づく検査により、偏光の変化に伴う色の変化を第２の結合領域でのみ観察することができる。また、第１の結合領域では、観察角度によって色が変化したりしなかったりする２通りの性質での偏光に基づく検査を実施することも可能である。なお、偏光分析による認証は、上述したように肉眼で行ってもよいし、自動検査機（例えば、パスポートチェックまたは銀行券の検査に使用されるタイプのドキュメントリーダー等）、あるいは白色光源、偏光フィルター、センサーおよびデータ処理ユニットを組み込んだ他の検査機器などの機器を使用して行ってもよい。
【0121】
図４Ａ～図４Ｃに、実施形態の一例による光学セキュリティコンポーネント４２の認証を示すが、当該コンポーネント４２は、セキュリティドキュメント４０の基材４１上に配置されている。認証については、無偏光の白色光において肉眼で実施する。
【0122】
この例では、光学セキュリティコンポーネントは、図１Ａを参照して説明したようなコンポーネントであり、このコンポーネントでは、二重界面Ｉが３つの隣接した領域Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３で構成されている。第１の領域Ｚ１は第１の結合回折格子Ｃ１で構成され、第２の領域Ｚ２は第１の結合回折格子とは異なる第２の結合回折格子Ｃ２で構成され、領域Ｚ３は構成されていない。３つの領域は隣接しており、図４Ａに示すような例えば「Ｒ」などの認識可能なパターンを形成するように配置されている。図２Ｂに示すように、金属層１１５には、共鳴透過効果が得られるように十分に薄いものを想定している。
【0123】
図４Ｂ、図４Ｃおよび図４Ｄは、それぞれ、第１の観察面１００Ａからの反射、第１の観察面とは反対側の第２の観察面１００Ｂからの反射、および透過での観察を示している。これらの図では、光源の位置をＳＲＣと称し、光源に対する観察者の位置を目ＯＢＳで表す。
【0124】
主観察面（面１００Ａ、図１Ａ）の側では、図４Ｂに概略的に示すように、結合領域Ｚ１およびＺ２にそれぞれ対応する２つの異なる色を観察することができる。これらの結合領域では、低屈折率層、高屈折率層、金属層および各結合回折格子は、別々の共鳴スペクトルバンドでハイブリッドプラズモンモードが得られるように決定される。このため、領域Ｚ１およびＺ２では、色相角の異なる独自の強い色が反射で観察される。
【0125】
念のため、１９７６年に国際照明委員会（ＣＩＥ）によって採用され、ＩＳＯ１１６６４－４規格に基づいて定義されたＣＩＥ Ｌａｂ球を示す概略図を、図１０に示す。色相角ｈａｂは色を示し、赤（角度０°）から黄色（９０°）、さらに緑（１８０°）、青（２７０°）と変化する。この球では、明度Ｌはｙ軸に表示され、最も明るい（Ｌ＝１００）から最も暗い（Ｌ＝０）まで色が変化する。球の中心からの距離Ｃは、クロマ彩度（またはサチュレーション彩度）を示し、次の値に等しい。
【0126】
［数６］
実際には、本出願人は、光学セキュリティコンポーネントによって、任意の色相角、特に、１２０°～３２０°の色相角すなわち緑と紫との間であって、シアンに近い青の色調が得られることを示した。これらの色は、従来技術のプラズモンコンポーネントでは得られなかったものである。
【0127】
図４Ｂに示すように、領域Ｚ３は構成されていないため、反射しているように見える。
【0128】
３つの領域Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３と、それに対応する視覚効果は、ある材料（例えば、顔料または染料など）の追加の層を局所的に蒸着することによるものではなく、さまざまな領域の構造に起因するものであるため、これらを極めて正確に特定することができる（図１Ａにおける領域間接合部１１８）ことが注目に値する。具体的には、例えば印刷によって追加の層を局所的に蒸着するには、色の異なる２つのゾーン間の距離を最小にする必要がある。
【0129】
このように、例えばピクセルで形成された画像であって、各ピクセルが１つの領域に対応し、肉眼では見えないように例えば寸法が３００μｍ未満であるか、逆に図４Ａ～図４Ｃの例のように肉眼で識別できる大きめの領域に対応する、画像など、多色画像を形成することが可能になる。
【0130】
図４Ｃは、同一の光学セキュリティコンポーネント４２によってセキュリティを高めてある、上記と同一のドキュメントを、第２の観察面１００Ｂの側から反射で見た状態を、概略的に示す。こちら側から見ると、色効果は、単一の誘電体－金属界面（１１５／１１６、図１Ａ）でのプラズモン効果によって生じる。そのため、結合領域Ｚ１、Ｚ２で観察される色は、主観察面１００Ａを介して観察される各色とは異なる。ここでも領域Ｚ３は構成されていないため、反射しているように見える。
【0131】
また、図４Ｄは、同一の光学セキュリティコンポーネント４２によってセキュリティを高めてある、上記と同一のドキュメントを、透過して見た状態で、概略的に示す。領域Ｚ１、Ｚ２における色効果は、図２Ｂの各曲線で示すように、共鳴透過効果によって生じるものである。領域Ｚ３は構成されていないため、透明ではなく黒く見える。図４Ｂ～図４Ｄの例の場合のように、薄い金属層を用いて共鳴透過効果を観察すると、反射の効果は、厚い金属層を使用した場合の反射の効果と実質的に同一であることに留意されたい。特に、色相は変化しないが、明度すなわち色の明暗が変わる。
【0132】
上述したように、当業者であれば、所望の色効果を選択するために、既知のソフトウェアパッケージを使用して、構造の特性（材料の選択、層の厚さ、結合回折格子のパラメータまたはさまざまな領域の回折格子）を決定することができる。
【0133】
図５Ａは、本明細書による光学セキュリティコンポーネントの一例において、結合回折格子が正方形のユニットセルを有する場合に、周期のさまざまな値について、誘電材料の第２の（高屈折率）層の厚さに応じたハイブリッドモードのスペクトル位置を示す曲線を示すグラフである。観察については、垂直入射での反射で行った。
【0134】
これらの曲線を計算するために、材料としてＺｎＳ（屈折率２．４）を選択し、金属層は厚さ２５ｎｍのアルミニウム層とし、低屈折率層（１１３、１１６、図１Ａ）の屈折率は１．５であり、結合回折格子は、各々の方向に正弦波プロファイルを有し、アスペクト比は一定の０．１５であり、各方向に周期が２００ｎｍ（曲線５１）、２４０ｎｍ（曲線５２）、２８０ｎｍ（曲線５３）および３２０ｎｍ（曲線５４）の正方形のユニットセルを有するものであった。
【0135】
これらの異なる曲線からわかるように、誘電材料の高屈折率層の厚さの異なる値（１１４、図１Ａ）に対する周期を選択することで、ハイブリッドモードのスペクトル位置（正規化反射率の谷）に影響を与えることが可能になる。この例から、ハイブリッドモードを観察するには、最小厚４５ｎｍのＺｎＳが必要であることがわかるであろう。
【0136】
図５Ｂは、図５Ａで使用したものと同一の光学セキュリティコンポーネントでＺｎＳの厚さが６０ｎｍ（曲線５７）である例において、結合回折格子の周期を２２０ｎｍ～３５０ｎｍの間で変化させることで得られる色を示すグラフである（ａｂ表現、図１０を参照）。この曲線を、ＺｎＳなしで得られた曲線（曲線５５）およびＺｎＳの厚さを２０ｎｍにして得られた曲線（曲線５６）と比較する。
【0137】
図５Ｂに見られるように、コンポーネントにハイブリッドプラズモンモードが存在する、本明細書による光学セキュリティコンポーネントで得ることができる色相角（曲線５７）は、従来技術による光学セキュリティコンポーネントで得られたもの（曲線５５）あるいは高屈折率層の厚さが薄すぎてハイブリッドモードが得られない光学セキュリティコンポーネントで得られたもの（曲線５６）とは異なる。
【0138】
上記の各図によって説明した例では、光学セキュリティコンポーネントは、単一の第１の誘電体－誘電体－金属二重界面を備える。
【0139】
他の実施例では、光学セキュリティコンポーネントは、図６Ａの３Ｄ部分図に示されているように、第２の誘電体－誘電体－金属二重界面を備える。
【0140】
この例では、光学セキュリティコンポーネントは、上述した誘電材料の層１１３、１１４、１１６に加えて、誘電材料の第２の層１１４と接触している側とは反対側で金属層１１５と接触している誘電材料の第４の層１１７を備える。この例では、誘電材料の第３の層１１６（図６Ａには図示せず）は、上述した誘電材料の層１１７と接触する。例えば、誘電材料の第３の層１１６は、第３の屈折率ｎ３を有し、誘電材料の第４の層１１７は、ｎ４とｎ３との屈折率の差が０．５よりも大きくなるような第４の屈折率ｎ４を有する。そして、誘電材料の第３の層１１６は、第２の「低屈折率」層を形成し、誘電材料の第４の層１１７は、第２の「高屈折率」層を形成する。
【0141】
この例では、特に誘電材料の第４の「高屈折率」層１１７の厚さを適切に選択することによって、第１の観察面（１００Ａ、図１Ａ）とは反対側の第２の観察面（１００Ｂ、図１Ａ）からも上述したようなハイブリッドプラズモン共鳴効果を得ることが可能であり、よって、注目に値する色効果を得ることが可能である。
【0142】
図６Ｂに、セキュリティドキュメント６０の基材６１上に光学セキュリティコンポーネント６２が配置され、この光学セキュリティコンポーネントが第１の二重界面および第２の二重界面を有し、当該二重界面は図４Ａに示したものと同一のパターンで構成されている状態における、第１の観察面からの反射で見える第１の色効果を示す概略図を示す。上述したように、金属層は、透過時にプラズモン共鳴効果を観察できるだけの十分な薄さのものとする。
【0143】
したがって、図６Ｂに示すように、主観察面（面１００Ａ、図１Ａ）の側では、結合領域Ｚ１およびＺ２にそれぞれ対応する２つの異なる色を観察がされる。これらの結合領域では低屈折率層（１１３、図１Ａ）、高屈折率層（１１４）、金属層（１１５）および各結合回折格子は、別々の共鳴スペクトルバンドでハイブリッドプラズモンモードが得られるように決定される。このため、領域Ｚ１およびＺ２では、色相角の異なる独自の強い色が反射で観察される。上記同様、領域Ｚ３は構成されていないため、反射しているように見える。
【0144】
図６Ｃは、同一の光学セキュリティコンポーネント６２によってセキュリティを高めてある、上記と同一のドキュメントを、第２の観察面１００Ｂ（背面側）の側から反射で見た状態を、概略的に示す。本例では、例えば誘電材料の高屈折率層１１４、１１７の厚さと屈折率が同一になるように選択されているため、色効果は、こちら側から見ても主観察面の側（前方側）で観察されるものと同じである。しかしながら、別の誘電材料の高屈折率層１１４、１１７を選択することも可能であり、その場合、結合領域Ｚ１、Ｚ２で観察される各色は、主観察面１００Ａを通して観察される各色とは異なる。これとは対照的に、構成されていない領域Ｚ３は、常に、反射して見え無色のように見える。
【0145】
また、図６Ｄは、同一の光学セキュリティコンポーネント６２によってセキュリティを高めてある、上記と同一のドキュメントを、透過して見た状態で、概略的に示す。領域Ｚ１、Ｚ２における色効果は、図２Ｂの曲線で示すように、共鳴透過効果によるものであるが、第２の高屈折率層１１７の影響を受けている。領域Ｚ３は構成されていないため、透明ではなく黒く見える。
【0146】
上述したように、前述の少なくとも１つの第１の結合回折格子について、各方向の周期が異なる結合回折格子を選択することも可能である。
【0147】
このため、図７Ａに、本明細書による光学セキュリティコンポーネントの一例における、第１の方向Ｘと第２の方向Ｙとで異なる周期ｐｘ、ｐｙの結合回折格子Ｃ３の概略上面図を示す。図７Ａの例では、これらの方向は互いに直交しているが、２つの方向が、例えば３０°～６０°など直角以外の角度を有することも可能である。
【0148】
図７Ｂは、一方向の結合回折格子周期が所与の値（ｐｘ＝２８０ｎｍ）であり、他方向の周期ｐｙがさまざまな値である２次元結合回折格子で構成された二重界面について、主観察面（前方側）から垂直入射する波長に応じた正規化された反射率Ｒ０を表す曲線を示すグラフである。この例では、Ｘ軸は入射面に含まれ、Ｙ軸は入射面に垂直である。これらの曲線は、図７Ａに示すタイプの２次元回折格子、すなわち、それぞれの方向に正弦波プロファイルを有し、Ｙ軸に沿ったアスペクト比（周期に対する深さ）が０．１５に等しい２次元回折格子に対して計算された。二重界面は、厚さ２５ｎｍのアルミニウム金属層と、厚さ８０ｎｍの誘電材料の高屈折率ＺｎＳ（屈折率２．４）の層で構成されたものであった。低屈折率の層１１３、１１６（図１Ａ）の屈折率は１．５であった。
【0149】
より正確には、曲線７４、７５、７６は、ｐｙ＝２４０ｎｍ（曲線７４）、ｐｙ＝２８０ｎｍ（曲線７５）、ｐｙ＝３２０ｎｍ（曲線７６）の周期についてそれぞれ計算したものである。
【0150】
これらの曲線から、第１のスペクトルバンドに対応し、かつプラズモン共鳴効果に起因する正規化反射率曲線の谷（それぞれ符号７４１、７５１、７６１で示す、長めの波長での谷）は周期ｐｙで一定のままであるのに対し、第２のスペクトルバンドに対応し、かつハイブリッドプラズモン共鳴効果に起因する正規化反射率曲線の谷（それぞれ符号７４２、７５２、７６２で示す、短めの波長での谷）は周期ｐｙで変動している点が注目に値する。
【0151】
これらの曲線は、ハイブリッドモードが周期ｐｙに依存していることを示している。したがって、（明らかに、高屈折率層の厚さがゆえにハイブリッドモードを励起させられる場合にのみ）正方形のユニットセルでは達成できない色を得ることが可能である。
【0152】
図８に、本明細書による光学セキュリティコンポーネント（ヒストグラム８２）および従来技術による光学セキュリティコンポーネント（ヒストグラム８１）における色相角のヒストグラムを概略図で示す。
【0153】
より正確には、ヒストグラム８２は、図１Ａに示すタイプの構造（正方形ユニットセルの２次元結合回折格子）について、０°～３５０°の各色相角に対する構造の出現度数を示している。より正確には、ヒストグラム８２は、周期を２３０ｎｍ～３００ｎｍで、回折格子の深さを４０ｎｍ～１２０ｎｍで、（アルミニウム）金属層の厚さを１０ｎｍ～３５ｎｍで、誘電材料の高屈折率層の厚さを５０～１４０ｎｍで、変化させることによって得られた。回折格子のプロファイルは、各方向に正弦波であり、誘電材料の低屈折率層の屈折率は１．５、誘電材料の高屈折率層の屈折率は２．４であった。
【0154】
比較のために、ヒストグラム８１は、ヒストグラム８１を得るのに使用したものと同様の構造で、誘電材料の高屈折率層の厚さが０～４０ｎｍである場合の各色相角に対する構造の出現度数を示している。他のパラメータについては、ヒストグラム８２の場合と同様に変更した。
【0155】
ヒストグラム８１（従来技術）では、０～１２０°と３２０～３５０°の間の色相角のみが観察される。対照的に、本明細書による光学セキュリティコンポーネントで得られたヒストグラム８２では、色相角の均一な分布が観察され、特に、構造によっては１２０°～３２０°の間の色相角を得られることがわかる。
【0156】
本明細書による光学セキュリティコンポーネントを製造するための方法には、以下の工程を含むようにすると都合がよい。
【0157】
上述した少なくとも１つの第１の結合回折格子から形成されるか、上述した少なくとも１つの第１の結合回折格子によって変調された微細構造から形成される光学構造を、フォトリソグラフィまたは電子ビームリソグラフィによってフォトレジストに記録する。電気めっき工程により、例えばニッケル系材料などの耐性材料に光学構造を転写して、光学構造を含む金属マスターを作成することができる。そして、光学セキュリティコンポーネントの製造には、複製工程が含まれる。例えば、複製を行うには、一般に厚さ数ミクロンのスタンピングワニスである、屈折率ｎ１の誘電材料の第１の層１１３（図１Ａ）（低屈折率層）を（誘電体のホットエンボス加工によって）スタンピングしてもよい。層１１３は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などのポリマー材料で作られた、厚さ１２μｍ～１００μｍのフィルムなどである支持フィルム１１１によって支持されていると都合がよい。あるいは、乾燥前にスタンピングワニスの層を成形した後、ＵＶキャスティングすることによって、複製を行ってもよい。特に、ＵＶキャスティングによる複製を用いることで、振幅が深い構造の再現が可能になり、より忠実な複製を得ることができるようになる。一般に、従来技術で知られている他のどの高解像度複製方法であっても、複製工程で使用することができる。次に、このようにエンボス加工された層の上に、他のすべての層、特に誘電材料の第２の層１１４（高屈折率層）、金属層１１５、例えば保護層１１６を含む任意の他の層、を蒸着する。上述の製造過程の例から明らかなように、ホログラムコンポーネントの製造に従来から使用されている回折格子ベースの構造がセキュリティドキュメントに存在していても、まったく問題なく本明細書による光学セキュリティコンポーネントを同じドキュメントに含めることができる。特に、上述したような１つ以上のプラズモンコンポーネントと、従来技術で知られている１つ以上の他のタイプの光学セキュリティコンポーネント（例えば、ホログラフィック光学セキュリティコンポーネント）とを備える光学セキュリティ要素を製造することが可能である。
【0158】
この目的のために、さまざまな光学セキュリティコンポーネントに対応するさまざまなパターンをフォトレジストに記録し、この工程に電気めっき工程を続けることで、マスターを製造することになるであろう。その後、このマスターを使用してスタンピングを行い、エンボス加工用のポリマーフィルムにさまざまな微細構造を転写すればよい。また、本明細書によるプラズモン効果の光学セキュリティコンポーネントが得られるように厚さが設定された金属層および誘電材料の高屈折率層の少なくとも一方を、フィルム全体に蒸着するか、本明細書による光学セキュリティコンポーネントに選択的に蒸着することになるであろう。反射（金属および高屈折率）層を選択的に蒸着することで、例えば、本明細書に記載された上記コンポーネントの光学的効果をさらに強調することや、セキュリティの強化対象となるドキュメントまたはオブジェクトの基材を覆わずに残し、この覆われていない部分に非反射パターンを形成したりすること、の少なくとも一方が可能になる。構造化フィルム全体上に金属層（それぞれ高屈折率層）を蒸着する第１の工程、次に部分的な非金属化（それぞれ、高屈折率層の部分的な除去）により上述した非金属化領域（それぞれ、高屈折率層のない領域）を形成することで、選択的な金属化（それぞれ高屈折率層の選択的な蒸着）を得ることが可能である。
【0159】
図９に、価値があるがゆえに本明細書による光学セキュリティコンポーネント９３を備えるセキュリティ要素９２が付された、例えば銀行券タイプの価値のあるドキュメントなどの、セキュリティドキュメント９０を示す。
【0160】
セキュリティ要素９２は、一般に１５ｍｍ幅の帯状の形態をとり、ドキュメント９０の基材９１に添付されている。セキュリティ要素９２は、既知の手段によって基材に取り付けられている。例えば、セキュリティ要素を添付するには、保護層１１６にあらかじめ塗布した透明な接着層を反応させるホットメルト転写を用いればよい。この場合、スタンピングワニス１１３とＰＥＴ支持フィルム１１１との間に（例えばワックス）剥離層１１２を塗布してもよい（図１Ａ）。セキュリティ要素は、プラズモンコンポーネントが透明な領域に面し配置されている状態で、ドキュメント上のセキュリティ要素をホットプレスすることによってドキュメントに転写される。転写時、接着フィルムはドキュメントの基材９１に接着し、剥離層や支持フィルムを除去してもよい。基材９１では、本明細書によるプラズモンコンポーネントを透過して視認できるようにすることが想定されているのであれば、上述したコンポーネントと同じ水平位置に透かし窓を設けてもよい。透かし窓が透明な基材に対応している場合、上述したように、支持フィルムを実際に除去してもよいことに留意されたい。透かし窓が紙の穴に対応している場合、セキュリティ要素を接着し、支持フィルムを保持する。
【0161】
このようにして得られたセキュリティドキュメントは、経験の浅い使用者が、白色光の下で、肉眼で最も容易に検査することができるものであり、信頼性も高い。このため、自然光下を含み、セキュリティドキュメントを視覚的に認証することが可能である。この認証は、反射時と場合によっては透過時の視覚効果に基づいており、特に簡単に実現することができる。
【0162】
記載された効果は偏光に依存するため、光学セキュリティコンポーネントに直線偏光を照射するか、光学セキュリティコンポーネントに自然光を照射して直線偏光子を通して観察することでも認証が可能である。図２Ｃを参照して上述したように、偏光の変化は色の変化を引き起こす。
【0163】
例えばスマートフォンによる検査などの機械による検査も可能である。具体的には、光学セキュリティコンポーネントによって得ることが可能な色相角が非常に異なるため、例えば、２つの結合領域に対応する２つの色相角の角度差が本来あるべき状態であるか否かを判断することが可能であろう。
【0164】
以上、いくつかの実施例を通して説明したが、本明細書による光学セキュリティコンポーネントには、当業者には明らかであると思われるさまざまな変形、改変および改良を含み、これらのさまざまな変形、改変および改良は、以下の特許請求の範囲によって規定されるような本発明の範囲に包含されるものであることが理解される。
【図1A】
【図1B】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9】
【図10】
