JP5377523B2 - フィルムエレメントの製造プロセス - Google Patents

Description

本発明は、互いに精確に配置された金属層を有するフィルムエレメントの製造プロセスおよびそのようなフィルムエレメントに関する。

紙幣、クレジットカードまたはチャージカードまたは製品等の文書の複製および誤用を困難にし、可能であれば防止するために、金属反射層を備えたフィルムエレメントが、光学的可変セキュリティエレメント（OVD）としてしばしば用いられる。そのようなフィルムエレメントの対偽造性をさらに増すために、金属反射層がフィルムエレメントの全領域に備えられず、構造化されフィルムエレメントに部分的に備えられた、光学的可変セキュリティエレメントの利用が提案されている。ここで、互いに精確に配置された金属層という表現は、互いに精確な位置関係で配置される、すなわち、互いに一定の関係で構造化された層を意味するために用いられる。

例えば、特許文献１は、金属反射層が部分的にのみ備えられ、透明な窓がセキュリティエレメントに備えられる、光学的可変セキュリティエレメントを説明している。ここでは、金属反射層を構造化するために、金属反射層が全表面領域に蒸着され、透明な窓が備えられる領域において、ポジ型またはネガ型のエッチングあるいは削除により、再度除去される。

フィルムエレメントに金属層が一つだけ備えられるのではなく、観察者に不透明に見える２つの部分的に形成された金属反射層が備えられるプロセスにより、さらに興味深い光学的可変効果を実現できることが分かっている。この場合、精確な位置関係にある２つの金属層の配置が特に重要であり、得られる光学的特性に大きく影響する。光学的に容易に検出可能な、互いに精確な位置関係にある２つの金属層の配置は、精確な位置関係にある配置を正しく再現するのが困難であり、しばしば複雑で高価であるため、それ自体が、直接、セキュリティ特性として用いられる。しかしながら、既知のプロセスにより、できる限り互いに精確な位置関係で配置され、特に異なって構造化された金属層を備えたフィルムエレメントの実現には、以下の困難を伴う。例えばそのようなフィルムエレメントを製造するために、第一の製造ステップにおいて、第一の金属層がフォトレジストにより構造化され、幾つかの中間ステップ（さらなる層の適用）の後、第二の製造ステップにおいて、第二の金属層がフォトレジストにより構造化される場合、構造化された第一の金属層に対する第二の露光プロセスの精確な位置合わせが難しく、大きな配置誤差を含む。また、フィルムボディは、露光プロセスの間に行われる処理ステップにより、明らかに、軽微ではあるが予測不能に歪められ、このため、第一の金属層と第二の金属層が精確な位置関係にある完全な構造化も、このプロセスでは達成できないことが分かっている。

本発明の目的は、互いに精確に配置された金属層を備えたフィルムエレメントの製造を改善し、それに応じて改善されたフィルムエレメントを提供することにある。

この目的は、互いに精確に配置された金属層（１１、１６）を有するフィルムエレメント（２５）の製造プロセスであって、フレキシブルな単層または多層のキャリアフィルムの第一の表面に備えられた第一の金属層と、前記キャリアフィルムの前記第一の表面とは反対側の第二の表面に備えられたマスク層とが、互いに同期する構造化プロセス、好ましくは光学的プロセスにより、互いに精確な位置関係で構造化され、前記第一の金属層および前記マスク層の構造化後、一つ以上のさらなる層が前記第一の金属層に適用され、第二の金属層が前記一つ以上のさらなる層に適用され、第一の光活性化可能層が前記第二の金属層に適用され、前記第一の光活性化可能層が、前記マスク層、前記第一の金属層、前記一つ以上のさらなる層、および前記第二の金属層を通じた前記第一の光活性化可能層が反応する波長の電磁放射による前記マスク層の側からの透過露光の露光プロセスにより構造化され、前記第二の金属層が、エッチングプロセスにより、前記第一の光活性化可能層が前記露光プロセスで活性化された領域または前記第一の光活性化可能層が前記露光プロセスで活性化されなかった領域で部分的に除去され、その結果、前記第二の金属層が、前記マスク層により、前記第一の金属層と精確な位置関係で構造化され、上記プロセスで用いられる前記マスク層および前記第一の金属層の厚みおよび材料が、前記透過露光の露光プロセスに用いられる前記電磁放射の前記波長での前記マスク層と前記第一の金属層との透過率の比が1：10より大きくまたは等しく、好ましくは約1：10であるように選択されること、により達成される。従って、第一および第二の金属層は、互いに関連して精確に配置され、従って互いに精確な位置関係で配置される。本発明によれば、このようにして、第二の金属層の構造化に役立つ第一の光活性化可能層は、通常、光活性化可能層の金属層から離れた側からは露光されず、その金属層を通じて露光される。従って、マスク層を含むフィルムボディ、キャリアフィルム、第一の金属層、一つ以上のさらなる層、および第二の金属層は、マスク層の側から露光され、すなわち、露光装置は、最上層がマスク層であるフィルムボディの側に配置される。従って、露光装置に関しては、マスク層は、フィルムボディの露光装置に最も近い層であり、露光はマスク層を通じて行われる。上述した条件が満たされる場合、驚くべきことに、全表面領域に渡って備えられた（観察者に不透明な）第二の金属層および（異なって）構造化された第一の金属層がマスク層と光活性化可能層との間に配置されていても、第一の光活性化可能層は、キャリアフィルムの第二の表面に備えられたマスク層により構造化可能であることが分かっている。

本発明は、精確な位置関係で第一および第二の金属層の構造化を可能とし、上述した問題を回避する。

本発明の好ましい実施形態では、さらに、前記透過露光の露光プロセスに用いられる前記電磁放射の前記波長での前記マスク層の前記透過率と前記第一の金属層の前記透過率との比が、1：15より大きいか等しく、好ましくは1：15から1：20の間である。ここで、透過率は、電磁放射に対する層の透過率（パーセント）を表すために用いられ、第一の金属層は、電磁放射に対してマスク層の少なくとも15倍透過する。これは、特に第一の光活性化可能層の確実な構造化を達成する。第一の光活性化可能層の露光を成功させるためには、適切な照明強度と露光時間とを仮定した場合、驚くべきことに、実質的に第一の金属層の透過率およびマスク層の透過率のみが重要であることが、研究で示されている。（構造化された）マスク層、キャリアフィルム、および（構造化された）第一の金属層で構成される層構造の透過率は、最も不透明な（最も光を通さない）位置（マスク層、キャリアフィルム、第一の金属層）、および最も透過性のある（最も透明な）位置（マスク層および第一の金属層がない）で、キャリアフィルムの透過率により決定される。また、マスク層が備えられず、第一の金属層が備えられる位置で、第一の光活性化可能層が透過露光の露光プロセスで活性化され、マスク層が備えられ、第一の金属層が備えられない位置で、第一の光活性化可能層は活性化されないことを保証することが必要である。マスク層および第一の金属層の透過率の比が前述したように選択される場合、適切な露光強度および時間で、マスク層と精確な位置関係で配置された第一の光活性化可能層の構造化は、第一の金属層がどのような形状および構造であっても可能である。

前記透過露光の露光プロセスに用いられる前記電磁放射の前記波長での前記マスク層の前記透過率が、6%未満で選択されることが、さらに好ましいことが分かっている。

第一および第二の金属層は、任意の金属または合金から成ってもよく、第一の金属層の層厚は、層の透過率に関する上述した条件を満たすように選択される。この場合、第一の金属層は、好ましくは20から40nmの厚みの銀から成るのが好ましい。第二の金属層は、好ましくは10から50nmの層厚の、アルミニウム、銅または銀から成るのが好ましい。ここで、第二の金属層は、さらに、２つ以上の互いに重なる異なる材料の副層から成ってもよい。これは第二の金属層の透過率を調整するために用いられ、露光プロセスで用いられる照明強度および／または露光時間は、実際の製造装置に適合される。

本発明の好ましい実施形態では、マスク層は、金属、または合金、特に銅から成る。金属層は、薄い層厚で高い不透明性に優れており、マスク層の厚みと、加えてフィルムエレメントの全体の層厚が、低減可能である。しかしながら、また、マスク層は、好ましくは金属層を含む２つ以上の層から成ってもよい。このため、例えば、マスク層を構造化するために用いられる黒色のフォトレジスト層が、マスク層の一部としてフィルムボディに残ってもよい。

本発明によれば、目的は、さらに、互いに精確に配置された金属層を有するフィルムエレメントの製造プロセスであって、フレキシブルな単層または多層のキャリアフィルムの第一の表面に備えられた第一の金属層と、前記キャリアフィルムの前記第一の表面とは反対側の第二の表面に備えられたマスク層とが、互いに同期する構造化プロセスにより、互いに精確な位置関係で構造化され、前記第一の金属層および前記マスク層の構造化後、一つ以上のさらなる層が前記第一の金属層に適用され、第二の金属層が前記一つ以上の層に適用され、第一の光活性化可能層が前記第二の金属層に適用され、前記第一の光活性化可能層が、前記第一の光活性化可能層が反応する電磁放射により、前記マスク層を通じて、前記マスク層、前記第一の金属層、前記一つ以上の層、前記第二の金属層、および前記第一の光活性化可能層を含むフィルムボディの前記マスク層とは反対側から制御露光され、構造化されること、により達成される。従って、第一および第二の金属層は、互いに関連して精確に配置され、従って互いに精確な位置関係で配置される。マスク層、キャリアフィルム、第一の金属層、一つ以上のさらなる層、第二の金属層、および第一の光活性化可能層を含むフィルムボディの露光は、それに応じて、マスク層の側からではなく、それと反対側のフィルムボディの側から行われ、露光装置は、マスク層とは反対側のフィルムボディの側に配置される。従って、第一の活性化可能層は、露光装置に一番近いフィルムボディの層を形成する。このプロセスは、第一および第二の金属層を精確な位置関係で構造化可能とする。

本発明の好ましい実施形態では、前記マスク層が、一つ以上の光学的センサーにより光学的に検知され、前記第一の光活性化可能層の露光が、該光学的センサーにより検出された値に従って制御される。従って、例えば、センサー配列が光学的にマスク層を検知し、フィルムボディの反対側に配置され、センサー配置により検出された値により制御され検知プロセスで第一の活性化可能層を同時に露光するレーザーを作動させることが可能である。

また、光源によってマスク層を露光し、マスク層により反射された光を偏向して、第一の光活性化可能層を露光し、従ってマスク層を通じて第一の光活性化可能層を制御露光することが好ましいことも分かっている。マスク層に照射され、反射された光は、例えば、フィルムボディの周囲に配置された鏡により偏向され、マスク層の反対側のフィルムボディの側からのフィルムボディの露光に用いられる。このような配置は、安価な構造と、達成可能性の高い製造速度が優れている。

本発明によるプロセスを備えたプロセスは、好ましくは次の通りである。

前記第二の金属層が、エッチングプロセスにより、前記第一の光活性化可能層が前記露光プロセスで活性化された領域または前記第一の光活性化可能層が前記露光プロセスで活性化されなかった領域で部分的に除去され、前記第二の金属層が、前記マスク層により、前記第一の金属層と精確な位置関係で構造化されること、が好ましい。従って、第二の金属層が、エッチングプロセスにより、露光領域のみが除去される（ポジ型のレジスト）ように、光活性化可能層として、露光領域において破壊または溶解するフォトレジストを用いてもよい。また、第二の金属層が、エッチングプロセスにより、非露光領域のみが除去される（ネガ型のレジスト）ように、光活性化可能層として、照射によりエッチングプロセスで用いられる酸または苛性アルカリ溶液に対して保護作用が生じるフォトレジストを用いてもよい。

好ましい実施形態では、本発明によるプロセスにおいて、２つの互いに同期する露光プロセスが、同期する構造化プロセスとして用いられる。この目的のため、前記マスク層および前記第一の金属層が、前記単層または多層のフィルムボディに適用され、第二の光活性化可能層が前記第一の金属層に適用され、第三の光活性化可能層が前記マスク層に適用され、そして、前記第二の光活性化可能層が第一の露光プロセスにおいて第一の露光マスクを通じて露光され、前記第三の光活性化可能層が第二の露光プロセスにおいて第二の露光マスクを通じて露光され、前記第一および第二の露光マスクが互いに精確な位置関係で配置され、従って前記第一および第二の露光プロセスが互いに同期することが好ましい。

また、前記第一の金属層および前記マスク層が、エッチングプロセスにより、前記第二の光活性化可能層および前記第三の光活性化可能層がそれぞれ前記第一または第二の露光プロセスによりそれぞれ活性化されたまたは活性化されない領域で、除去される。ここで、前述したように、ポジ型またはネガ型のレジストの利用が可能である。

このようなプロセスで、第一の金属層の構造とマスク層の構造との間で、例えば同期印刷プロセスでは実現できない、高いレベルの位置精度を実現可能であることが分かっている。また、このようなプロセスで、速い製造速度を実現可能であり、特に安価な製造を実施することができる。さらに、このプロセスで、露光プロセス前に全表面に渡って存在する第一の金属層およびマスク層の遮蔽作用により、２つの露光プロセスの相互作用が確実に防がれ、従って、両側からフィルムボディを同時に露光することができ、これにより、位置精度をさらに上げることができることが分かっている。従って、前記第一および前記第二の露光マスクを、前記第二および第三の光活性化可能層、前記金属層、前記マスク層、および前記キャリアフィルムを含む前記フィルムボディの互いに反対側に配置し、前記第二および第三の光活性化可能層を同時に露光すること、が好ましいことが分かっている。

前記第一および第二の露光マスクは、板形態で形成され、コリメート光で照射されることが好ましい。この場合、２つの露光マスクは、露光プロセスにおいて２つの露光マスクが互いに精確な位置関係で固定されることを保証する支持フレームにより、共に連結されることが好ましい。従って、例えば露光の際に、２つの露光マスクが露光マスクの間にあるフィルムボディに対して押し付けられ、この場合、それらは指示フレームにより互いに関連する固定配置で固定され、フィルムボディが両側からそれぞれ露光マスクを通じて露光される。このことは、露光マスクの互いに関連した特に精確な配置と、第一の金属層およびマスク層の構造化に対して特に高いレベルの精確な位置関係を実現可能とする。

しかしながら、また、露光プロセスは、板形状の露光マスクの代わりに、ドラム露光装置を用い、例えば互いに（機械的に）同期する２つのドラム露光装置により、フィルムボディを露光してもよい。

第一および第二の露光マスクとして、ガラスマスクが用いられることが好ましい。さらに、310μm未満の波長の電磁放射が、第一および／または第二の露光プロセスにおける露光に採用されるのが好ましいが、これは、この波長では、キャリアフィルムに用いられるプラスティック（好ましくはPET）が、非常に低い透過率を有し、従って、キャリアフィルムが、第一および第二の露光プロセスの非干渉化にも貢献するからである。

しかしながら、また、本発明によるプロセスにおいて、同期構造化プロセスとして、互いに同期する露光プロセスおよびレーザー切除プロセスが用いられることが好ましいことが分かっている。従って、例えば、前記マスク層が、レーザーによるレーザー切除プロセスで構造化され、前記第一の金属層が、露光マスクを通じた露光による露光プロセスで構造化され、該レーザーが該露光マスクの位置と同期する。このようにして、エッチングプロセスを省略することができ、経費節減となる。

本発明の目的は、さらに、フレキシブルな単層または多層のキャリアフィルム、該キャリアフィルムの第一の表面に備えられた第一の金属層、前記キャリアフィルムの前記第一の表面とは反対側の第二の表面に備えられたマスク層、前記第一の表面側に配置された第二の金属層、および前記第一と第二の金属層との間に配置された一つ以上のさらなる層から成り、前記マスク層および前記第一の金属層は互いに精確な位置関係で構造化され、前記第二の金属層が、前記マスク層に従い、前記第一の金属層と精確な位置関係で構造化される、上述したプロセスに従って製造可能なフィルムエレメントにより実現される。前記第一および前記第二の金属層は、互いに少なくとも部分的に重なることが好ましい。従って、本発明により、第一の金属層は、マスク層の透明な領域と少なくとも部分的に重なった状態で配置され、そこでは第一の光活性化可能層の構造化を防止するが、次のプロセスステップにおいて、第一の光活性化可能層および第二の金属層が第一の金属層と精確な位置関係で構造化されるように、第一の光活性化可能層をマスク層によって露光することができる。

本発明の好ましい実施形態では、前記第一および第二の金属層が、光学的効果のある反射層に相当する。フィルムエレメントは、保護する有価文書、例えば紙幣、クレジットカード、またはID文書であることが好ましい。この場合、一つ以上のさらなる層は、複製ラッカー層、スペーサー層、または加飾層により形成されることが好ましい。また、前記第一および第二の金属層は、電気部品の電極層の形態であり、前記一つ以上のさらなる層が、一つ以上の電気的機能層に相当し、特に半導体、絶縁または導電材料の層を含んでもよい。

このようにして、好ましい実施形態では、前記第一の金属層および前記第二の金属層は、規則的な、一次元または二次元ラスターに従って構造化され、すなわち、前記第一の金属層および前記第二の金属層は、第一および第二のラスターそれぞれに従って配置される、金属が備えられる第一の領域および金属が備えられない第二の領域をそれぞれ有する。第一および第二のラスターは、例えば線ラスター、または、例えば点形状または四角形の金属領域が二次元の規則的な配置で配置される表面ラスターを含んでもよい。また、幾何学的に変換されたラスター、例えば、環状または波形状のラスター線を含んでもよい。ラスターのラスター幅は、300μmより大きいことが好ましく、600μmより大きいことが好ましい。第一および第二の金属層の光学的な重なりは、２つのラスターの互いに関連する配置のわずかな変化で大きく変化する光学的な全体の印象を、観察者に与える。２つのラスターが精確な位置関係で配置される場合にのみ、所望の光学的な印象、例えば同心円で構成されるパターンが得られる。

さらに、２つのラスターに同じラスター幅を選択し、金属層の第一の領域が、第二の金属層の第二の領域の範囲に配置され、またその逆も同様であるように、第一および第二のラスターを互いに配置することが有利であることが分かっている。これは、例えば、第一および第二のラスターとして、互いに180°の位相差で配置される、すなわち、約1/2のラスター幅で互いにずれた状態で配置される、同一のラスターを選ぶことで実現される。

本発明の好ましい実施形態では、前記キャリアフィルムは、前記第一および第二の金属層を含むフィルムボディを前記フィルムエレメントから分離させる剥離層を有する。従って、例えば、フィルムエレメントは、フィルムボディがマスク層とキャリアフィルムとを含む転写フィルムの形態であってもよく、フィルムエレメントが対象物に適用された後、第一および第二の金属層を含み転写層を形成するフィルムボディから基質が除去される。また、前記キャリアフィルムは、前記マスク層を含むフィルムボディを前記フィルムエレメントから分離させる剥離層を有してもよい。従って、第一の光活性化可能層の構造化後、マスク層をフィルムボディの残りの部分から剥離してもよい。これは、フィルムエレメントのさらなる処理を改善する。

本発明は、多数の実施形態による例示により、添付図面を参照して、以降に説明される。

同期構造化プロセスを実施する前のフィルムボディの断面図を示す。 ２つの互いに同期する露光プロセスにより構造化されたフィルムボディの断面図を示す。 本発明の一実施形態の露光装置の断面図を示す。 本発明のさらなる実施形態の露光装置の断面図を示す。 互いに精確な位置関係で構造化されたマスク層と第一の金属層とを有するフィルムボディの断面図を示す。 マスク層を通じた透過露光により露光されるフィルムボディの断面図を示す。 エッチングプロセス実施後の図６のフィルムボディの断面図を示す。 光学的セキュリティエレメントを提供するフィルムボディの断面図を示す。 光学的可変セキュリティエレメントを提供するフィルムボディの断面図を示す。 図８のフィルムボディの金属層の光学的作用を示す複数の図を示す。 図８のフィルムボディの金属層の光学的作用を示す複数の図を示す。

以下、図１から６を参照して、図７に示すフィルムエレメントの製造プロセスを説明する。

この目的のため、まず、図１に示すフィルムボディ２１が作られる。フィルムボディ２１は、キャリアフィルム１０、キャリアフィルムの第一の側に適用された金属層１１、キャリアフィルム１０の反対側に適用された金属層１３、および、それぞれ金属層１１および金属層１３に適用された２つの光活性化可能層１２および１４を有する。キャリアフィルム１０は、8μmから125μmの厚みの、透明なプラスティックフィルムであることが好ましい。この場合、キャリアフィルム１０はPET、またはBOPPから成り、一軸または二軸伸張されることが好ましい。また、キャリアフィルム１０は、一つの層ではなく、多数の層から成ってもよい。従って、例えば、キャリアフィルム１０は、プラスティックキャリア、例えば上述したプラスティックフィルムに加えて、キャリアフィルム１０から層１１および１２を含む層配列を剥離し、または、キャリアフィルム１０から層１３および１４により形成された層配列を剥離可能な、剥離層を有してもよい。

第一の製造ステップでは、金属層１１および１３が、例えばスパッタまたは蒸着により、キャリアフィルム１０の全表面に適用される。金属層１１および１３は、例えば、アルミニウム、銀、銅、金、またはそれらの金属の合金から成る。金属層１１および１３には、後述するように、異なる金属材料が用いられ、またそれらの金属層は、キャリアフィルム１０に対して、異なる厚みで適用されることが好ましい。従って、金属層１３は、銅から成り、100nmから200nmの層厚であることが好ましく、約200nmであることがさらに好ましい。金属層１１は、層厚が20から40nm、好ましくは約30nmの銀から成ることが好ましい。

そして第二の製造ステップでは、光活性化可能層１２および１４が、例えば印刷、吹き付け、注入により、それぞれ金属層１１および金属層１３の全表面に適用される。光活性化可能材料としては、続く露光プロセスで採用される露光波長に適した、ネガ型のレジストが選択される。従って、例えばUV光用にデザインされたネガ型のレジストが用いられ、100から2000nm、好ましくは800nmの層厚でそれぞれ金属層１１および１３に適用される。

また、ネガ型のレジストに代わって、ポジ型のレジスト、すなわち、露光で次のエッチングプロセスの酸または苛性｛かせい｝アルカリ溶液に対する保護作用を失い、エッチングプロセスにおいて露光領域が除去されるフォトレジストを用いることも可能である。従って、例えば、光活性化可能層として、100から800nmの厚み、好ましくは200から300nmの厚みで、248nmの波長範囲での露光（例えばCO₂レーザーでの露光）用にデザインされたネガ型のレジストを適用してもよい。

続く製造ステップでは、図２から４を参照して後述するように、互いに同期した２つの露光プロセスにより、フィルムボディ２１が構造化される。

図２は、２つのマスク３１および３２の間に配置され、露光後のフィルムボディ２１に対応する、フィルムボディ２２を示す。従って、フィルムボディ２２は、光活性化可能層１２および１４、金属層１１および１３、および、キャリアフィルム１０を有する。マスク３１は、マスク３１が露光プロセスで用いられる光４１に対して不透明または実質的に不透明な複数の領域３３と、マスク３１が露光プロセスで用いられる光４１に対して透明または実質的に透明な複数の領域３４とから成る。同様に、マスク３２は、マスク３２が露光プロセスで用いられる光４２に対して透明または実質的に透明な複数の領域３６と、マスク３２が露光プロセスで用いられる光に対して不透明または実質的に不透明な複数の領域３５とから成る。この場合、マスク３１および３２は、相応に構造化されたクロムマスクを備えた、すなわち領域３３および３５にそれぞれクロム層が存在し、領域３４および３６にはそれぞれ存在しない、好ましくは水晶ガラスから成る２つのガラス板であることが好ましい。

第一の露光プロセスでは、フィルムボディ２２は、金属層１１の側からマスク３１を通じて光４１で露光され、マスク３１の領域３４の下方にある光活性化可能層の領域１２１において、光活性化可能層１２が露光されて活性化され、マスク３１の領域３３の下方にある光活性化可能層の領域１２２においては、光活性化可能層は露光されず、活性化されない。同様に、第二の露光プロセスでは、フィルムボディ２２は、金属層１３の側から光４２で露光され、領域３５の下方にある光活性化可能層１４の領域１４２においては、層は露光されずに活性化されず、マスク３２の領域３６の下方にある光活性化可能層１４の領域１４１において、光活性化可能層１４が露光されて活性化される。

２つの露光マスク３１および３２は、精確な位置関係で互いに配置され、２つの光活性化可能層１２および１４は、２つの露光プロセスにより、互いに精確な位置関係で構造化される。

金属層１３および１１の遮蔽作用により、この場合（照明波長および露光時間を適切に選択することで）、第一および第二の露光プロセスを一斉かつ同時に実行することが可能である。図３に示す露光装置が、この目的のために特に向いていることが分かっている。

図３は、一方ではフィルムボディ２１がフィルムロールから供給され、フィルムボディ２１を露光し、露光されたフィルムボディ２１、すなわちフィルムボディ２２が運ばれて他のフィルムリールに巻き取られ、または他の製造プロセス、特にエッチングプロセスに直接送られる、露光装置５を示す。

露光装置５は、フィルムボディ２１の互いに反対側に配置され、互いに反対の関係で位置する、２つの露光ユニット５１および５２を有する。露光ユニット５１は、露光マスク３１、多数の光源５３、および、光源５３により生じる光が平行なビーム形態で露光マスク３１に入射することを保証するコリメータ５４を有する。露光ユニット５２は、露光マスク３２およびコリメータ５４および多数の光源５３を有する。露光ユニット５１および５２は、支持フレームにより互いに連結され、少なくとも互いに精確な位置関係で露光プロセスが実施される場合に、これにより固定されることが好ましい。

露光装置５によるフィルムボディ２１の露光は、ストップアンドゴーの運転モードで行われる。フィルムボディ２１が、露光装置５に供給される。露光ユニット５１および５２が、フィルムボディ２１に対して押し付けられ、マスク３１および３２がフィルムボディ２１に載置されて固定される。続いて、光の波長および露光時間が光活性化可能層１２および１４に適合されて、両側から露光が行われる。さらに、同時に行われる２つの露光プロセスの相互の影響を回避するため、光活性化可能層１２および１４には、異なる波長に反応するフォトレジストを用いてもよい。

露光プロセス後、フィルムボディ２１の露光部分、すなわちフィルムボディ２２は、露光装置５から移動され、再び最初から該プロセスが開始される。

露光ユニット５１および５２は、互いに反対の関係で配置されるだけでなく、互いに並んで配置され、フィルムボディ２１の領域の表および裏側の露光が、時間をずらして行われてもよい。また、露光プロセスにドラム露光ユニットを用いてもよい。

図４は、フィルムボディ２１がガイドローラー５７の補助により露光装置を通過する、第一のドラム露光ユニット５５および第二のドラム露光ユニット５６から成る露光装置を示す。この場合、露光マスク３１および３２は、各ドラムユニット５５および５６の周囲面上にエンドレスなマスクとして配置される。ここで、露光は、ドラム露光ユニット５５および５６の内部に配置され、光４１および４２を生じ、ドラム露光ユニット５５および５６の周囲面上にガイドされたフィルムボディを露光する光源により行われる。この場合、ドラム露光ユニット５５および５６のドラムは、互いに同期し、例えば伝達機構により互いに接続されている。これは、第一および第二の露光プロセスが互いに同期し、光活性化可能層１２および１４が互いに精確な位置関係で構造化されることを保証する。

露光プロセスおよび光活性化可能層１２および１４の構造化後、続く現像およびエッチングプロセスにおいて、光活性化可能層１２または１４がそれぞれ活性化された、すなわち破壊された（ポジ型のレジスト使用の場合）、あるいは、活性化されない、すなわち硬化されない（ネガ型のレジスト使用の場合）、金属層１１および１３の領域が、除去される。こうして、フィルムボディ２２は、例えば、光活性化可能層１２の露光されない領域１２２の下方、または、光活性化可能層１４の露光されない領域１４２の下方に配置された金属層１１および１３が除去される、エッチング槽に運ばれる。洗浄および乾燥プロセス後、一つ以上のさらなる層が、構造化された金属層１１に適用され、続いて、さらなる金属層およびさらなる光活性化可能層が、層の全表面に渡って適用される。

図５は、得られたフィルムボディ２３を示す。フィルムボディ２３は、一方の側に構造化された金属層１３が配置され、他方の側に構造化された金属層１１が配置された、キャリアフィルム１０を有している。金属層１３は、金属が存在する領域１３１と、金属層１３の金属が存在しない領域１３２とから成る。金属層１１も、金属層１１の金属が存在する領域１１１と、金属が存在しない領域１１２とから成る。金属層１１には、例えば、50nmから1000nmの範囲の厚みの透明なラッカー層の層１５が適用される。しかしながら、層１５に代わってまたは層１５に加えて、さらなる層が金属層１１に適用されてもよい。そのような層は、例えば、回折構造がエンボス加工される複製ラッカー層、またはカラー層である。また、層１５またはさらなる層は、電気的機能層を含んでもよい。従って、例えば、層１５に代わって、30から100nm、好ましくは約50nmの厚みの半導体層、および、例えば、100nmから1000nm、好ましくは500nmの厚みの絶縁体を含む層が備えられてもよい。

層１５は、10nmから50nm、好ましくは30nmの厚みの銅層を好ましくは含む、さらなる金属層１６に付随する。しかしながら、金属層１６は、他の材料、例えば、銀またはアルミニウム、あるいは異なる金属層の多数の繋がりから成ってもよい。金属層１６は、図５の実施形態において、100nmから800nm、好ましくは約200nmの層厚で適用され、約365nmの露光波長用にデザインされた、ネガ型のフォトレジストである、光活性化可能層１７に付随する。

次のステップでは、フィルムボディ２３は、図６に示すように、金属層１３の側から露光される。この場合、図６に示すように、露光装置は、フィルムボディ２３のマスク層である金属層１３が配置された側に配置される。従って、金属層１３は、露光装置に最も接近したフィルムボディ２３の層に相当するフィルムボディ２３の層を形成する。このように、露光は、金属層１３と、その下方に配置されたフィルムボディの層とを通じて行われる。

図６は、露光プロセス後のフィルムボディ２３に相当するフィルムボディ２４を示す。フィルムボディ２４は、金属層１３、１１および１６、キャリアフィルム１０、層１５および光活性化可能層１７を有する。図６に示すように、光活性化可能層１７は、金属層１３の領域１３２と重なる状態で配置される領域１７１で活性化され、金属層１３の領域１３１と重なる状態で配置される領域１７２では活性化されずに、構造化される。しかしながら、この結果を得るためには、特別な条件が満たされる。透過露光の露光プロセスに用いられる電磁放射の波長範囲での金属層１３および金属層１１（各金属層が備えられた領域）の透過率の比は、この場合、1：10より大きいか等しくなるように選択される。金属層１１および１３の材料および厚みは、条件に合うように選択される。また、次の条件を満たすことが有利であることが分かっている。透過露光の露光プロセスに用いられる電磁放射の波長での、金属層１３の透過率と金属層１１の透過率との比は、好ましくは1：15より大きいか等しく、さらに好ましくは、1：15から1：20の間である。層１３、１０、１１、１５および１６で形成された層ボディに略垂直な照射での透過特性は、個々の層の透過率の乗算により部分的に略決定可能であることが、研究で分かっている。さらに、光活性化可能層１７の露光が成功するには、領域１７１および１７２に入射する光の量が、少なくとも15倍異なる必要があることが、研究で分かっている。領域１３１における金属層１３の透過率をT₁₃、および、領域１１１における金属層１１の透過率をT₁₁（領域１３２および１１２の透過率が100%であると仮定）とすると、フィルムボディ２４の異なる部位の標準的な透過率は、以下の通りである。
金属層１３が備えられ、金属層１１が備えられない領域：T₁₃
金属層１３および金属層１１が備えられる領域：T₁₃×T₁₁
金属層１３も金属層１１も備えられない領域：100%
金属層１３が備えられず、金属層１１が備えられる領域：T₁₁

従って、領域１１１と領域１３２とが重なっている状態であっても、光活性化可能層１７の露光を確実に成功させるためには、T₁₃に対するT₁₁の比が、15より大きいか等しい必要がある。また、照明強度および照明時間が、領域１３２と領域１１１とが重なる領域において光活性化可能層１７が活性化され、領域１３１と領域１１２とが重なる領域において光活性化可能層１７が活性化されないように、選択される。これは、適切な計測系により、容易に確認可能である。

さらなるステップにおいて、フィルムボディ２５は、現像およびエッチング処理を受け、光活性化可能層１７が活性化されていない領域１７２において金属層１６が除去され、光活性化可能層１７が活性化された領域１７１においてフォトレジストにより金属層が保護され、金属層１５上に残る。これを洗浄、剥離、および乾燥すると、図７に示す、構造化された金属層１３、１１および１６、キャリアフィルム１０および層１５を含む、フィルムボディ２５が得られる。金属層１６は、領域１３１に一致する金属層１６の金属が備えられない領域１６２を有し、領域１３２に一致する金属層１６の金属が備えられる領域１６１を有する。こうして、金属層１６は、金属層１３に従って、金属層１１と精確な位置関係で構築される。従って、金属層１６および１１の領域１６１および１１１は、金属層１６および金属層１１の構造化の間に実施される多数のプロセスステップにも関わらず、互いに精確な位置関係で配置される。

図８は、光学的セキュリティエレメントとして用いられるフィルムボディ６を示す。フィルムボディ６は、プラスティックフィルム６２、剥離層６３、および複製ラッカー層６４から成るキャリアフィルム６０を有する。プラスティックフィルム６２は、PETまたはBOPPから成り、8μmから125μmの厚みの、プラスティックキャリアであることが好ましい。複製層６４は、加熱エンボス加工またはUV複製により表面レリーフが形成可能な複製ラッカーである。従って、複製層６４は、例えば、熱可塑性ラッカーを含む。剥離層６３は、例えば、層６２を層６４に付随する層ボディから剥離させるワックス成分を含む層である。また、フィルムボディ６は、金属層６１および６７、さらなる複製層６６および保護ラッカー層６８を有する。

図１から６を参照して前述したように、フィルムボディ６は、マスク層として機能する金属層６１を通じた透過露光により作られる。この場合、キャリアフィルム１０に代わって、キャリアフィルム６０が用いられ、図２に示す露光プロセスより前の製造ステップで作られる。

この場合、剥離層６３および複製層６４は、プラスティックフィルム６２の全表面領域に渡って適用される。そして、光学的効果のある表面レリーフ、例えば回折格子またはホログラムが、複製ローラーを用いた加熱および加圧、またはUV複製により、複製層６４に形成される。そして、図２から４の実施形態と同様に、金属層６１および６５が、互いに精確な位置関係で、適用され、構造化される。そして、複製層６６が適用され、光学的効果のある表面レリーフ、例えば回折格子またはホログラムが、この層に形成される。そして、図５および６の実施形態と同様に、金属層６７が、複製ラッカー層６６に適用され、金属層６１を通じた透過露光により構造化される。そして、保護ラッカー層が適用される。

この場合、保護ラッカー層６８と、２つの複製層６４および６６の屈折率は、これらの層の屈折率が、等しく、または互いにほとんど差がないように選択され、表面構造に金属層が適用されていない領域で、表面構造の光学的効果が失われる。また、複製ラッカー層６４および６６の使用と、それらの層における光学的効果のある表面レリーフの形成とを省略することも可能である（例えば、透明ラッカー層が、複製層６６の代わりに備えられる）。

この場合、金属層６５および金属層６１は、金属層６７および６５に対して、図８に示す互いに関連した規則的な配置が得られるように、図６に示すプロセスステップで構造化される。第一の領域６５１には、金属層６５は存在し、第二の領域６５２には、金属層６５は存在しない。領域６５２および６５１は、領域６５１が互いに等距離の間隔を置くように、規則的な幾何学的変換線ラスターに従って配置される。

同様に、金属層６７は、金属層が備えられた領域６７１と、金属層が備えられない領域６７２とから成り、領域６７１および６７２は、規則的な線ラスターに従って配置される。この場合、図８に示すように、２つの線ラスターのラスター間隔は、同じであり、金属領域６７１および６５１の幅と、互いに関連したラスターの配置は、領域６７１が領域６５２の範囲に配置され、領域６５１が領域６７２の範囲に配置されるように、選択される。また、領域６７１および６５１の幅と、互いに関連したラスターの配置は、図８に示すように、各領域６７１および６５１の間に小さな間隙が存在し、層６３から６８により形成されるボディが、その部分で透明であるように選択されることが好ましい。従って、層６５および６７には、互いに約180°、すなわちラスター間隔の約半分ずれ、金属領域６５１および６７１の幅が、ラスター幅の半分よりも小さく、好ましくはラスター幅の約四分の一の、同一のラスターが用いられることが好ましい。

金属層６５および６７のラスターとして、環状の変換線ラスターが用いられる場合、図１０に示す光学イメージ９１が、互いに精確な位置関係で配置された層の構造化で生じる。

光学イメージ９１は、同心円の連続により形成され、一つの円は、金属層６７の領域６７１と金属層６５の領域６５１とにより、交互に形成される。上述したように、金属層６５および６７が互いに精確な位置関係で構造化された場合、観察者は、規則正しく連続する同心円を視認する。層６５および６７がわずかに精確でない位置で構造化された場合、観察者に対する光学イメージは、大きく変わる。図１０は、層６５および６７の構造化において、それぞれ互いに関連して、一方では水平方向のわずかなずれが存在し、他方では配置にわずかな歪みが存在する、光学イメージ９２および９３を示す。ここで生じるモアレ効果と、観察者による光学的表現の固有な認知特性により、これらの極わずかな変化（数パーセントの偏差を生じる）は、観察者により、著しく認知され得る。

図１１は、さらに構造化された金属層６７および６５の光学イメージ９４、９５、および９６を示し、ここでは、図１０の実施形態とは対照的に、環状の幾何学的変換線ラスターではなく、金属層６５および６７の構造化の基礎を形成する、幾何学的形状に従って変換された線ラスターである。光学イメージ９４は、層が精確な位置関係で配置された場合のイメージを示し、光学イメージ９５および９６は、金属層６５および６７の構造化において、それぞれ互いに関連して、垂直方向のわずかなずれまたは配置にわずかな歪みが存在する場合のイメージを示す。

図８におけるフィルムボディ６は、一つ以上のさらなる層、例えば接着層を備えてもよい。また、剥離層６３は、金属層６１を備えたプラスティックフィルム６２をフィルムボディの残りの部分から剥離させ、層６４から６８を備えたフィルムボディを、例えば加熱エンボス加工により、保護されるべき文書に対するセキュリティエレメントに転写することもできる。このように、本発明は、セキュリティエレメントとして機能し、２つの金属層、すなわち層６５および６７を有し、それらの間に少なくとも一つのさらなる透明層、すなわち層６６が存在し、２つの金属層が請求項３２から３４のさらなる特徴に従うような、フィルムボディを目的とする。

図９は、例えば保護する紙幣、有価文書、またはID文書用のセキュリティエレメントとして用いることが可能なフィルムボディ７を示す。フィルムボディ７は、複製層７５、保護ラッカー層７４、剥離層７３およびプラスティックフィルム７２から成るキャリアフィルム７０、金属層７１、７６、および７８、複製層７７、および接着層７９を有する。フィルムボディ７は、図８のフィルムボディ６に関連して説明したように作られ、この場合、図９に示すように、第一の光学的回折レリーフ構造８２が複製層７５の表面に形成され、第二の光学的回折レリーフ構造８１が複製層７７の表面に形成される。ここでも、金属層７８は、マスク層として機能する金属層７１を通じて透過露光により構造化され、金属層７１の金属領域７１１に一致した状態で、領域７８１には金属層が備えられ、領域７８２には金属層が備えられない。

しかしながら、図９に示すように、金属層７６および７８の構造化は、図８に示す金属層６５および６７の構造化とは異なる。金属層７６および７８は、各金属層の金属が備えられる領域７６１および７８１と、各金属層の金属が備えられない領域７６２および７８２とが、実質的に互いに一致して重なった関係で並ぶように、実質的に一致した関係で備えられる。ここで、異なる光学的回折構造、例えば、異なるホログラムが、光学的回折レリーフ構造８１および８２に選択される。従って、剥離層７３により、プラスティックフィルム７２および金属層７１で形成されるボディをフィルムボディの残りの部分から除去した後に、表側および裏側から観察すると、異なる光学的インプレッションが提示される。層７９の側から観察する場合、光学的回折レリーフ構造８１により生じる光学的効果、例えば第一のホログラムが、透明領域（領域７８２および７６２）により形成される特徴と重って提示される。層７４の側から観察する場合、光学的回折レリーフ構造８２により生じる光学的効果、例えば第二のホログラムと、透明領域７８２および７６２により提供される特徴とが提示される。

WO 03/095227 A1

Claims (11)

1. 互いに精確に配置された金属層（１１、１６）を有するフィルムエレメント（２５）の製造プロセスであって、
   フレキシブルな単層または多層のキャリアフィルム（１０）の第一の表面に備えられた第一の金属層（１１）と、前記キャリアフィルム（１０）の前記第一の表面とは反対側の第二の表面に備えられたマスク層（１３）とが、互いに同期する構造化プロセスにより、互いに精確な位置関係で構造化され、前記第一の金属層（１１）および前記マスク層（１３）の構造化後、一つ以上のさらなる層（１５）が前記第一の金属層（１１）に適用され、第二の金属層（１６）が前記一つ以上のさらなる層（１５）に適用され、第一の光活性化可能層（１７）が前記第二の金属層（１６）に適用され、前記第一の光活性化可能層（１７）が、前記マスク層（１３）、前記第一の金属層（１１）、前記一つ以上のさらなる層（１５）、および前記第二の金属層（１６）を通じた前記第一の光活性化可能層（１７）が反応する波長の電磁放射による前記マスク層（１３）の側からの透過露光の露光プロセスにより構造化され、前記第二の金属層（１６）が、エッチングプロセスにより、前記第一の光活性化可能層（１７）が前記露光プロセスで活性化された領域または前記第一の光活性化可能層（１７）が前記露光プロセスで活性化されなかった領域で部分的に除去され、その結果、前記第二の金属層（１６）が、前記マスク層（１３）により、前記第一の金属層（１１）と精確な位置関係で構造化され、
   上記プロセスで用いられる前記マスク層（１３）および前記第一の金属層（１１）の厚みおよび材料が、前記透過露光に用いられる前記電磁放射の前記波長での前記マスク層（１３）と前記第一の金属層（１１）との透過率の比が1：10より大きいように選択されること、
   を特徴とするプロセス。
2. 前記透過露光の露光プロセスに用いられる前記電磁放射の前記波長での前記マスク層（１３）の前記透過率と前記第一の金属層（１１）の前記透過率との比が、1：15より大きいか等しく、前記透過露光の露光プロセスに用いられる前記電磁放射の前記波長での前記マスク層（１３）の前記透過率が、6%未満であること、
   を特徴とする請求項１に記載のプロセス。
3. 前記第一の金属層（１１）と前記マスク層（１３）とを互いに精確な位置関係で構造化するための、前記互いに同期する構造化プロセスは、前記第一の金属層（１１）の露光プロセス及びエッチングプロセスと、前記マスク層（１３）の露光プロセス及びエッチングプロセスであること、
   を特徴とする請求項１または２に記載のプロセス。
4. 前記金属層（１１）及び前記マスク層（１３）を、互いに精確な位置関係で構造化する前記互いに同期する構造化プロセスは、第二の光活性化可能層（１２）が前記第一の金属層（１１）に適用され、第三の光活性化可能層（１４）が前記マスク層（１３）に適用され、第一の露光マスク（３１）及び第二の露光マスク（３２）が精確な位置関係でそれぞれ前記第二の光活性化可能層（１２）及び前記第三の光活性化可能層（１４）に配置され、前記第二の光活性化可能層（１２）が第一の露光プロセスにおいて前記第一の露光マスク（３１）を通じて露光され、前記第三の光活性化可能層（１４）が第二の露光プロセスにおいて前記第二の露光マスク（３２）を通じて露光され、前記第一および第二の露光プロセスが互いに同期し、前記第一の金属層（１１）および前記マスク層（１３）が、エッチングプロセスにより、前記第二の光活性化可能層（１２）および前記第三の光活性化可能層（１４）がそれぞれ前記第一または第二の露光プロセスによりそれぞれ活性化されたまたは活性化されない領域（１１２、１３２）で、除去されること、
   を特徴とする請求項３に記載のプロセス。
5. 前記第一の露光マスク（３１）が、前記第二の光活性化可能層（１２）の前記第一の金属層（１１）が接する側とは反対側に適用され、前記第二の露光マスク（３２）が、前記第三の光活性化可能層（１４）の前記マスク層（１３）が接する側とは反対側に適用され、前記第二の光活性化可能層（１２）及び前記第三の光活性化可能層（１４）が同時に露光されること、
   を特徴とする請求項４に記載のプロセス。
6. 前記第一の金属層（１１）と前記マスク層（１３）とを互いに精確な位置関係で構造化するための、前記互いに同期する構造化プロセスは、前記第一の金属層（１１）または前記マスク層（１３）の一方の露光プロセス及びエッチングプロセスと、前記第一の金属層（１１）または前記マスク層（１３）の他方のレーザーの照射によるレーザー切除プロセスであること、
   を特徴とする請求項１または２に記載のプロセス。
7. 前記マスク層（１３）が、前記レーザーによる前記レーザー切除プロセスで構造化され、前記第一の金属層（１１）が、露光マスクを通じた露光による露光プロセス及びエッチングプロセスで構造化され、前記レーザーの照射の位置が前記露光マスクの位置と同期すること、
   を特徴とする請求項６に記載のプロセス。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載のフィルムエレメントの製造プロセスで製造される、フィルムエレメントであって、前記第一の金属層（１１）および前記第二の金属層（１６）が少なくとも部分的に重なるフィルムエレメント。
9. 前記キャリアフィルム（１０）が多層の層構造であり、前記第一および前記第二の金属層（１１、１６）を含む層構造を分離させる剥離層を含むこと、
   を特徴とする請求項８に記載のフィルムエレメント。
10. 前記キャリアフィルム（１０）が多層の層構造であり、前記マスク層（１３）を含む層構造を分離させる剥離層を含むこと、
    を特徴とする請求項８または９に記載のフィルムエレメント。
11. 前記第一の金属層（１１）が、前記第一の金属層（１１）の金属が備えられた第一の領域（１１１）および前記第一の金属層（１１）の金属が備えられない第二の領域（１１２）から成り、前記第二の金属層（１６）が、前記第二の金属層（１６）の金属が備えられた第一の領域（１６１）および前記第二の金属層（１６）の金属が備えられない第二の領域（１６２）から成り、前記第一の金属層（１１）の前記第一の領域（１１１）および前記第二の領域（１１２）が、規則的な一次元または二次元の第一のラスターに従って配置され、前記第二の金属層（１６）の前記第一の領域（１６１）および前記第二の領域（１６２）が、規則的な一次元または二次元の第二のラスターに従って配置され、前記第一および第二のラスターが互いに精確な位置関係で配置されること、
    を特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載のフィルムエレメント。
    
    

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