TWI474935B - 製造一膜元件的方法 - Google Patents

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Leonhard Kurz Stiftung & Co Kg
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Description

製造一膜元件的方法
本發明關於一種具有互相對齊的金屬層的膜元件的方法，以及一種此類的膜元件。
具有金屬反射層的膜元件往往用於當作光學變化的防偽元件(OVD)使文件一一如鈔票、信用卡或金融卡一一或產品的拷貝及濫用變得困難甚至防止。為了進一步提高這類膜元件的防偽性，有人提議使用光學變化防偽元件，其金屬反射層不設在膜元件的整個面積，而係作構造化，且只部分地設在該膜元件中。在此「互相對齊的金屬層」的意義，係指那些層互相準確配合地設置，換言之，互相呈一固定的關係作構造化。
因此，舉例而言，國際專利WO 03/095227A1提到一種光學變化防偽元件，其金屬反射層只部分地設置，因此在防偽元件中形成透明窗孔。在此，要將金屬反射層構造化，係主張將金屬反射層蒸鍍在整個面積，然後利用正蝕刻或負蝕刻或燒蝕在一些區域中將金屬除去(在這些區域中有透明窗孔)。
事實顯示，其他有利的光學變化效果可用下述方式造成：在一膜元件內設有一金屬反射層以及二個部分成形的金屬反射層，後者對人眼呈不透明。在此，將該二個金屬層準確配合對準很重要，因為它們可能會大大影響所產生的光學效質。該二個金屬層互相準確配合對準的作用(這種對準很容易用眼看出)本身也可利用當作防偽特徵，因為要模仿這種正好準確對準的作用很難且成本很高。但利用迄今習知的方法要將膜元件做成具有儘量互相準確配合對準的(特別是作了不同方式的構造化的)層很難做得好。舉例而言，如果要製造這種膜元件，先在一第一製造步驟中利用一種感光漆(Photoresist)將一第一金屬層構造化，在幾道中間步驟後(施其他層)，在另一製造步驟中將一第二金屬層利用一感光漆構造化，則在第二道曝光程序要和已構造化的第一金屬層對齊很難，且需有較大的對齊準確度。此外，事實顯示，該各曝光程序之間的加工步驟對膜體造成的扭曲(Verzerren)雖然不大，但不能預見。因此也會由於這種理由，在這種進行方式中，要將第二金屬層對第一金屬層完美準確對準的構造化會失敗。
本發明的目在將製造具有對齊的金屬層的膜元件的製造方法改良，並提供一種對應地改良的膜元件。
這種目的達成之道係利用：一種製造一膜元件的方法，該膜元件具有互相對齊的金屬層，其中，將一第一金屬層及一遮罩層利用互相同步之產生構造的(且宜為光學的)程序互相準確配合地構造化，該第一金屬層設在一可撓性的單層或多層的載體膜的一第一表面上，該遮罩層設在該載體之與該第一表面相反的第二表面上；在該第一金屬層與遮罩層作過構造化後，將一個或數個其他的層施到該第一金屬層上；將一第二金屬層施到該一個或數個其他的層上；將一第一可用光活化的層施到該第二金屬層上，將該第一可用光活化的層利用穿透曝光方式從該遮罩層的那一側利用一種波長的電磁波穿過該遮罩層、第一金屬層、該一個或數個其他的層、以及該第二金屬層而作構造化，該第一可光活化的層對此波長的電磁波敏感，其中該遮罩與該第一金屬層的厚度與材料選設成使得在這種用於穿透曝光方式使用的電磁波的波長的場合，該遮罩層與該第一金屬層的穿透程度的比例大於或等於1：10，且宜約為1：10。該第一及第二金屬層互相對齊且因此設成互相準確配合。因此依本發明，該第一可光活化的層(它用於將該第二金屬層構造化)並非像習知那樣從該可光活化的層之背向該金屬層的那一側曝光，而係使光穿透過此金屬層過去而曝光。膜體(它包含遮罩層、載體膜、第一金屬層、一個或數個其他的層及第二金屬層)因此從遮罩層那一側照射過來曝光，換言之，曝光(照射)裝置設在此膜體的一側，其最上層為遮罩層。因此遮罩層相對於感光裝置係為膜體之最接近曝光裝置的那一層，所以曝光作用係穿透遮罩層達成。出乎意料地，事實顯示，在維持上述條件的情形下，可將第一可光活化的層利用設在載體膜的第二表面上的遮罩層構造化〔雖然該遮罩層與可光活化的層之間有該整面設置的第二金屬層〔它對人眼呈不透明〕以及該(用另類方式)構造化的第一金屬層〕。
利用本發明可使第一及第二金屬層準確配合地構造化且可避免上述問題。
此外，依本發明一有利實施例，該遮罩層的穿透程度對該第一金屬層的穿透程度在此用於穿透曝光所使用的電磁波的波長的合其比例大於等於1：15，且宜在1：15及1：20之間，「穿透程度」(Transmissionsgrad，英：transmission degree)一詞在此係指該層對於該電磁波的透過程度(單位%)，換言之，對於此電磁波的透過性，第一金屬層至為遮罩層的15倍。如此可使第一可光活化的層特別確實地構造化。出乎意料地，研究顯示，要使第一可光活化的層成功地曝光，主要只在於第一金屬層的穿透程度和遮罩層的穿透程度，其前題為要有充分的曝光(照射)強度及曝光時間。此層疊物〔它由該(構造化的)遮罩層、載體膜及(構造化)的第一金屬層構成〕的穿透程度，在該最不透明的(最不透光的)位置(遮罩層、載體膜、第一金屬層)以及在最透明的(最透光的)位置(不具有遮罩層及第一金屬層之處)係由載體膜的穿透程度決定。此外，必須確定在某些位置(在該處沒有遮罩層，但有第一金屬層)該第一可光活化的層在作透過式曝光時也可活化，而在另一些位置(在該有遮罩層但沒有第一金屬層)該第一可光活化的層不活化，如果此處，遮罩層與第一金屬層的穿透程度的比例選設成如上述，則在充分曝光強度及時間的場合，在第一金屬層任何形狀及構造化的情形下，可將第一可光活化的層準確配合地對遮罩層對準。
此外事實顯示，在此用於穿透曝光所使用的電磁波的波長的場合，該遮罩層的穿透程度小於6%，且甚有利。
此第一及第二金屬層可由任意金屬或金屬合金構成，其中第一金屬層的層厚度選設成，使上述的條件就層的穿透程度而言係滿足者。在此，第一金屬層宜由銀構成，層厚度宜為20~40奈米。第二金屬宜由鋁、銅或銀構成，層厚度宜10~50奈米。此外，還可使第二金屬層由二個或數個重疊設置的部分層，由不同的金屬構成。這點可用於將第二金屬層的穿透程度調整，使得在穿透式曝光時所要用的照明強度及/或曝光時間)配合既有的生產機器。
依本發明一較佳實施例，該遮罩層由一種金屬或金屬合金構造，特別是由銅構成。金屬層的特性為在薄的層厚度就有特別高的不透明度，因此遮罩層的厚度以及膜元件的整個層厚度可減少。但此，也可使遮罩層由二個或更多的層構成，它們宜包含金屬。因此，舉例而言，一種用於將遮蔽層構造化所用的感光漆管(它係染成黑色)呈遮罩層的一部分的形式留在膜體內。
本發明的目的也可利用一種製造一膜元件的方法達到，該膜元件具有互相對齊的金屬層，其中，將一第一金屬層及一遮罩層利用互相同步之產生構造的(且宜為光學的)程序互相準確配合地構造化，該第一金屬層設在一可撓性的單層或多層的載體膜的一第一表面上，該遮罩層設在該載體膜之與該第一表面相反的第二表面上；一個或數個其他的層施到該第一金屬層上；將一第二金屬層施到該一個或數個其他的層上；將一第一可用光活化的層施到該第二金屬層上。利用電磁波從該膜體之與遮罩層背向的那一側受該遮罩層控制地將該第一可光活化的層曝光並作構造化，該可光活化的層對此電磁波敏感；該膜體包含該遮罩層，該第一金屬層，該一個或數個其他的層，該第二金屬層及該第一可用光活化的層。此第一及第二金屬層互相對齊且設成互相準確對準。如此，該膜體(它包含遮罩層、載體膜、及第一可光活化的層)因此不從遮罩層那一側曝光，而係從膜體之與此側相反的那一側曝光，因此曝光裝置此時係在膜體之與遮罩層相反的那一側上。如此，此處該第一可光活化的層構成膜體之最接近曝光裝置的層。又，在此進行方式可將第一及第二金屬層準確配合地構造化。
依本發明一較佳實施例，此外該遮罩層利用一個或數個光學感測器作光學掃瞄，且對應於由光學感測器所檢出的宜控制該第一可用光活化的層的曝光。因此，舉例而言，可用一感測器陣列以光學方式掃瞄遮罩層並控制一雷射裝置，此電射裝置設在膜體之相反側上，則受該由感測器陣列檢出的值控制同時將第一可光活化的層曝光以作掃瞄。
此外，事實顯示，宜利用一光源將該遮罩層照射且將被遮罩層反射的光轉向以將該第一可用光活化的層曝光。如此該第一可光活化的層受遮罩層控制面曝光。因此，舉例而言，入射到遮罩層上且被它反射的光利用一面鏡裝置繞膜體偏轉，並用於從膜體之與遮罩相反的那一側將膜體曝光。這種設置的特點為構造廉價，且可達成高生產速度。
本發明的方法宜如下進行：最好該第二金屬層在二種區域中利用蝕刻程序部分地除去，第一種區域中該第一可光活化的層在曝光時已活化，第二種區域中該第一可光活化的層在曝光時仍未活化，如此該第二金屬層對應於遮罩層和第一金屬準確配合地作構造化。因此可使用一種感光漆當作可光活化的層，它在曝光的區域分解或溶解，因此第二金屬層只在感光區域被蝕刻程序除去(正感光)。此外也可使用一種感光漆當作可光活化的層，該感光漆照射後，能造成一種防蝕保護作用(由於聚合作用或硬化)可防止蝕刻時所用的強鹼或酸的侵蝕，因此第二金屬層只在未曝光的區域受蝕刻程序除去(負感光)。
依一較佳實施例，使用二個互相同步的曝光程序當作同步化之產生構造的程序。為此，最好將該遮罩層與第一金屬層施在該單層或多層式的膜體上，然後將一第二可光活化的層施到該第一金屬層上並將一第三可光活化的層施到遮罩層上，該第二可光活化的層在一第一曝光程序利用一第一曝光遮罩曝光，第三可光活化的層在一第二曝光程序利用一第二曝光遮罩曝光，其中該第一及第二曝光遮罩互相準確配合地對準且因此第一及第二曝光程序互相同步化。
此外，該第一金屬層與該遮罩層利用一道蝕刻程序在區域中除去，在這些區域中，該第二可光活化的層或第三可光活化的層受該第一或第二曝光程序活化或不活化。在此可如上述使用正感光或負感光。
事實顯示，利用這種進行方式，在第一金屬層的構造化作用與遮罩層的構造化作用之間可造成很高度的準確配合，這一點，舉例而言，利用同步化的印刷方法是無法達成者。此外，利用此方法可達成高生產速度，因此在製造上成本特別低廉。此外，在此進行方式中顯示，由於第一金屬層與遮罩層的遮罩作用(它們在曝光前仍存在整個面積範圍)，可確實防止該二道曝光程序的對側影響，因此，也可同時將膜體由兩側曝光，如此還可更提高準確配合度。因此，事實顯示，使該第一及第二曝送光遮罩設在該膜體的對立側上且該第二及第一可光活化的層同時被照射，該膜體包含第二及第一可光活化的層、金屬層、遮罩層及載體膜，則甚有利。
最好該第一及第二曝光遮罩做成板形且用準直(對準)(kollimieren，英：collimate)的光照射。在此該二曝光遮罩宜利用一保持相互相連接，它確保二曝光遮罩在曝光時互相對齊固定。因此舉例而言，在曝光時，該二個曝光遮罩被壓向該位於二曝光遮罩之間膜體，在此，利用保持框固定成互相成固定朝向對準，然後從兩側透過各曝光遮罩將膜體曝光。如此，該曝光遮罩可互相特別準確地對準且因此該第一金屬層和遮罩層的構造化可特別高度地準確配合。
然而，此外也可不用一板形曝光遮罩而使用一轉鼓曝 光器以作曝光，且舉例而言，可利用二個互相(以機械方式)同步化的轉鼓曝光器作曝光。
所用的第一和第二曝光遮罩宜用玻璃遮罩。此外，在第一及/或第二曝光程序要作曝光，宜選用波長少於310微米的電磁波，因為在此波長時，當作載體膜所用的塑膠(宜為PET)同樣地有小小的透光性，且因此該載體膜同樣地可促使第一及第二曝光程序解耦。
然而此外，事實亦顯示在本明的方法，所用的同步化產生構造的程序係為一道曝光程序及一道雷射燒蝕程序，該二程序互相同步化。因此，舉例而言，該遮罩層在一道雷射燒蝕(Laser-Ablation)程序中利用雷射作構造化，且第一金屬層在一道曝光程序用一曝光遮罩利用曝光作構造化，其中該雷射與曝光遮罩的位置同步化。如此，可省卻一道蝕刻程序，如此可節省成本。
此外本發明的目的還利用一種膜元件達成，它具有一可撓性的單層或多層式的載體膜與一第一金屬層，該第一金屬層設在載體膜的一第一表面上，其中：該膜元件還有一遮罩層、一第二金屬層及一個或數個其他的層，該遮罩層設在該載體膜的一個與第一表面相反的第二表面上，該第二金屬層設在第一表面那一側，該其他的層設在第一及第二金屬層之間，其中該遮罩層與第一金屬層互相準確配合地構造化，且第二金屬層對應於遮罩層對第一金屬層準確配合地構造化，其中該第一及第二金屬層宜至少局部地重疊。因此利用本發明，可用一遮罩將第一可光活化的層在一道隨後的程序步驟曝光，使該第一可光活化的層以及第二金屬層對第一金屬層準確配合作構造化--雖然第一金屬層至少設成局部地和遮罩層的透明區域重疊且因此會妨礙第一可光活化的層的構造化。
依本發明的一較佳實施例，第一及第二金屬層係為光學作用的反射層。膜元件宜為一種防偽元件，用於作有價文件的防偽，例如：鈔票、信用卡或證明文件。在此情形，該一個或數個其他的層宜由複製漆層、間隔層或裝飾層形成。此外也可將第一及第二金屬層設計成一電構件的電極層，且因此該一個或數個其他的層構成一個或數個電功能層，特別是包含由一種半導體、一種絕緣物或一種導電材料構成的層。
因此，依一較佳實施例，該第一金屬層與第二金屬層各由第一區域及第二區域構成，在第一區域中設有金屬層的金屬，在第二區域中不設有金屬層的金屬，該第一金屬層的第一及第二區域依第一種規則的一度空間或二度空間式的網格設置，且第二金屬層的第一及第二區域依一第二種規則的一度空間或二度空間式的網格設置，其中該第一及第二種網格互相準確配合地對準。舉例而言，第一及第二網格可為一種線網格或面網格，其中，舉例而言，點狀或四角形的金屬區域設置成二度空間式規則排列。在此，它可為幾何方式轉換的網格，例如具有圓形或波形網格線者。網格的寬度宜大於300微米，且宜大於600微米。藉著將第一及第二金屬層作光學重疊，對人眼呈現一種光學的整體印象，這種整體印象在該二網格互相對準的作用即使有最小的變化也會明顯改變。只有當二個網格互相準確配合對準，才會產生所要的光學印刷，例如由同心圓構成的圖案。
在此，如果該第一及第二種網格的網格寬度一致，且該第一及第二種網格互相對準成使第一金屬層的第一區域設在第二金屬的第二區域的範圍，且第二金屬的第二區域在第一金屬層的第一區域的範圍，則甚有利。舉例而言，這點係透用下述方式達成：將選用相同網格當作第一及第二網格，它們的互相設成相位偏差180°，換言之，設成互相偏離約二分之一的網格寬度。
依本發明一較佳實施例，載體膜有一撕離層，它可使該包含第一及第二金屬層的膜體從該膜元件撕離。因此，舉例而言，該膜元件可設計成轉印膜形式，其中，該包含遮罩層與載體膜的膜體在此膜元件施覆到一標的基材上後，可從該另一膜體(它包含第一及第二金屬層且形成過渡層)撕離。此外，也可使該載體膜有一撕離層，該撕離層可使一個包含遮罩層的膜體從膜元件撕離。因此可在第一可光活化的層構造化後，將遮罩層從膜體其餘部分撕離，如此該膜元件的進一步加工可改善。
以下本發明利用數個實施例配合附圖為例作說明。
以利用圖1~圖6說明圖7中所示之膜元件的製造方法。
為此，首先製造圖1所示的膜體(21)。膜體(21)有一載體膜(10)、一施在載體膜(10)第一側上的金屬層(11)、一施在載體膜(10)的相反側上的金屬層及二個可光活化的層(12)及(14)，該二個可光活化的層(12)(14)本身再施到該金屬層(11)或金屬層(13)上。載體膜(10)係一種宜為透明的塑膜，其厚度在8微米~125微米之間。在此，載體膜(10)宜由PET或BOTT構成。此外也可用單軸方式或雙軸方式拉長。此外，也可使載體膜(10)由一個層或數個層構成。因此，舉例而言，可使載體膜(10)除了一塑膠載體(例如上述的塑膠膜)之外，還可有一撕離層，它可使該由層(11)及(12)構成的層布從載體膜(10)撕離，或使由層(13)及(14)構成的層布從載體膜(10)撕離。
在一道第一製造步驟，將金屬層(11)(13)在整個面積範圍施到載體膜(10)上(例如利用濺鍍或蒸鍍)。舉例而言，金屬層(11)及(13)由鋁、銀、銅、金或這些材料的合金構成。在此宜使用一種不同的金屬用於金屬層(11)及(13)，且這些層也以不同層厚度施到載體膜(10)上，這點在下文還要詳細說明。因此金屬層(13)宜由銅構成，且層厚度為100~200奈米，尤宜約200奈米。金屬層(11)宜由銀構成，層厚度在20~40奈米之間，且宜約30奈米。
然後在一道第二製造步驟中，將可光活化的層(12)及(14)整面地施到該金屬層(11)或(13)，例如利用印刷、噴灑或澆鑄。所選用的可光活化的材料為一種負感光漆，它適用於在以下的曝光程序選用之曝光波長。因此，舉例而言，使用一種為紫外光設計的負感光漆，施到金屬層(11)或(13)上。其層厚度為100~200奈米，且宜約800奈米。
此外，也可不用負感光漆而用正感光漆。換言之，該感光漆在曝光時失去了它對隨後蝕刻程序時的酸或強鹼的保護作用，因而曝光過的區域在蝕刻時被除去。因此，舉例而言，可施覆一層負感光漆當作可光活化的層，其層厚度為100~800奈米，且宜200~300奈米，它設計成用於在波長範圍248奈米作曝光(例如利用CO2 雷射曝光)。
在一隨後的製造步驟，將膜體利用二個互相同步化的曝光程序構造化，如下文中配合圖2~圖4所說明者。
圖2顯示設在二遮罩(31)(32)之間的一膜體(22)，它相當於曝光後的膜體(21)。膜體(22)因此具有可光活化的層(12)及(14)、金屬層(11)及(13)和載體膜(10)。遮罩(31)由多數層(33)(34)(35)構成。在這些層(33)中，該遮罩(31)不能透過用於曝光用的光或大致不透光者，在層(34)中，遮罩(31)可透光用於曝光所用的光(41)或大致透光者。在層(35)的區域中，該遮罩(32)對於曝光所用的光不透過或大致不透光。在此，遮罩(31)(32)宜為二個玻璃板，例如由石英玻璃構成者，它們設有對應地構造化的色遮罩(Chrommaske)，亦即色層存在層(33)或(35)的區域，而不存在層(34)或(36)中。
在一道第一曝光程序中，膜體(22)只從金屬層(11)那邊用光(41)穿透遮罩(31)作曝光，因此，該可光活化的層的區域(121)〔它位在遮罩(31)的區域(34)下方〕中，可光活化的層(12)曝光且因而活化，而在可光活化的層的區域(122)〔它們位於遮罩(31)的區域(33)下方〕可光活化的層不曝光，因此不活化。用相同方式，在膜體(22)的一道第二曝光程序，從金屬層(13)那邊用光(42)曝光，因此在該可光活化的層(14)的區域(142)〔它位在區域(35)下方〕中，該層不曝光，因此不活化，而在該可光活化的層(14)的區域(141)〔它位在遮罩(32)的區域(36)下方〕中，該可光活化的層(40)曝光且因此活化。
第二曝光遮罩(31)及(32)設成互相準確配合，因此該二可光活化的層(12)與(14)互相準確配合地利用該二道曝光程序構造化。
在此，由於金屬層(13)及(11)的遮罩作用(當對應地選擇照明強度及曝光時間的場合)，可將第一及第二曝光步驟同時實施。對此，特別是第三圖所示的曝光裝置很有用。
圖3顯示一曝光裝置(5)，它在一邊被膜體(21)的一膜(21)〔亦即膜體(22)〕從該曝光裝置(5)拿掉並捲取在另一膜體帶捲上或直接送去作其他的製造程序，特別是蝕刻程序。
曝光裝置(5)有二個曝光器(51)(52)，它們設在膜體(21)的互相對立的兩側且互相對立定位。曝光器(51)有曝光遮罩(31)、數個光源(53)及一個準直器(kollimator)(54)，該準直器(54)用於將由光源(53)產生的光以平行的光束走勢照到曝光遮罩(31)上。曝光器(52)有曝光遮罩(32)，同樣地有一準直器(54)，以及數個光源(53)。曝光器(51)及(52)宜利用一保持框互相連接，且利用它(至少在作曝光過程時)互相對齊固定位。
膜體(21)利用曝光裝置(5)以「停再走」(Stop-and-Go)作業方式曝光。膜體(21)送到曝光裝置(5)。曝光器(51)及(52)被壓向膜體(21)，因此遮罩(31)及(32)倚在膜體(21)上，且將膜體固定。然後兩側作曝光，其中該燈光強度及曝光時間配合該可光活化的層(12)及(14)。為了進一步避免該二道同時進行的曝光程序受相反側的影響，因此也可對於可光活化的層(12)與(14)各使用不同感光漆，該感光波對不同的波長反應。
在曝光後，將該膜體(21)的曝光過的部分--亦即膜體(22)從曝光裝置(5)--移出，再從前面開始此程序。此外，也可不將曝光器(51)(52)對立地定位，而係相鄰地定位，因此膜體(21)的一區域的前側與後側係時間錯開地曝光。此外也可使用轉鼓曝光器作曝光。
圖4顯示一個曝光裝置，它具有一第一轉鼓曝光器(55)及一第二轉鼓曝光器(56)，其中該膜體(21)藉著導引滾子(57)之助通過曝光裝置。在此情形，曝光遮罩(31)及(32)呈無端遮罩的方式分別設在轉鼓曝光器(55)及(56)的函殼面上。此處利用放在轉鼓曝光器(55)及(56)內部的光源曝光，該光源產生光(41)或(42)且將該經由轉鼓曝光器(55)或(56)的函殼面的膜體曝光。在此，轉鼓曝光器(55)及(56)的轉鼓互相同步化。因此，舉例而言利用一聯動器互相連接，如此可確保該第一及第二曝光程序互相同步化，且該可光活化的層(12)及(14)互相準確配合作構造化。
在該可光活化的層(12)及(14)作曝光以及因此作構造化之後，在一隨後的顯影及蝕刻程序中將金屬層(11)及(13)的一些區域除去〔在這些區域中該可光活化的層(12)或(14)活化--亦即分解(當使用正感光漆時)或不活化--亦即不硬化(當使用負感光漆時)〕。因此，舉例而言，膜體(22)送到一蝕刻槽液，在其中該金屬層(11)及金屬層(13)〔它們設在該可光活化的層(12)的未曝光的區域(122)下方或在可光活化的層(14)的未曝光的區域(142)的下方〕被除去。在一道洗除及乾燥程序後，將一個或數個另外的層施到此時構造化的金屬層(11)上，且將另一其他的金屬層及另一可光活化的可光活化的層整面地施到此一個或數個另外的層上。
圖5顯示如此所造成的膜體(23)：膜體(23)具有載體膜(10)，載體膜(10)的一側上施有此時構造化的金屬層(13)，而其另一側上施有此時構造化的金屬層(11)。此時金屬層由區域(131)(在此區域中有金屬)及區域(132)〔在此區域中金屬層(13)的金屬不存在〕構成。金屬層(11)此時同樣由一些區域(111)〔其中金屬層(11)的金屬存在〕和一些區域(112)〔在此區域中金屬不存在〕構成。在金屬層(11)上施一層(15)，舉例而言，它係一透明漆層，厚度在50奈米~1000奈米之間。但也可以不採用層(15)而〔或除了採用層(15)外同時另外還〕採用其他層。施到金屬(11)上，這些層舉而言係複製漆層(繞射構造被鐫印到這些複製漆層中)或者染色的層。此外也可該層(15)或其他的層為電功能層，因此，舉例而言，而以不設層(15)而設一個半導體層和一個絕緣體構成的層，半導體層的層厚度為30~100奈米，且宜約50奈米，絕緣體層的層厚度舉例而言為100奈米~1000奈米，且宜為500奈米。
在層(15)後跟著另一金屬層(16)，它宜為一薄銅層，層厚度為10~50奈米，且宜30奈米。但金屬層(16)也可由其他金屬(例如銀或鋁)構成或一序列的數種不同金屬層構成。金屬層(16)之後跟著為可光活化的層(17)，它在圖5的實施例中係一種負感光漆，其所施覆之層厚度在100~800奈米間，且宜約200奈米，且設計成用約365奈米的曝光波長之用。
在下一步驟中，此時將膜體(23)從金屬層(13)那邊照射過來曝光，如圖6所示。如圖6所見，在此，曝光裝置設在膜體(23)上，此側上還設有遮罩層、金屬層(13)。依此，金屬層(13)構成膜體(23)之最接近曝光裝置的層。因此，係使光穿過膜體的金屬層(13)及其下方所設的膜體的層而作曝光。
圖6顯示一膜體(24)，它相當於作過曝光步驟的膜體(23)。膜體(24)有金屬層(13)(11)及(16)、載體膜(10)、層(15)及可光活化的層(17)。如圖6所示，該可光活化的層(17)在區域(171)〔此區域設成與金屬層(13)的區域(132)涵蓋相同範圍〕被活化，而在區域(172)〔此區域與金屬層(13)的區域(131)設成函蓋相同範圍〕不被活化，因而作構造化。但為了要達成此結果，要維持特別的條件。在此，金屬層913)與金屬層(11)的穿透程度的比例(在設有各金屬層的區域中)在為穿透式曝光所用的電磁波的波長的場合選設成大於等於1：10)。該金屬層(11)及(13)的材料與厚度因此選設成能滿足這種條件。此外，維持以下條件也顯得有利：在作穿透式曝光所用的電磁波的場合，金屬層(11)的透過程度對金屬層(13)的透過程度的比例宜大於等於1：15，尤宜在1：15到1：20之間。研究顯示，當該由那些層(13)(10)(11)(15)及(16)形成的層體大約垂直入射時，此穿透比例係可步段式地利用個別層的穿透程度相乘而近似地測定。此外，研究也顯示，可光學活化的層(17)的成功的曝光，使得入射在區域(171)(172)中該入射光量至少有15倍的差異。當在區域(131)中金屬層(13)的穿透程度為T13 而在區域(111)中金屬層(11)的穿透程度為T11 時〔假設在區域(132)及(122)中穿透程度為100%〕，則對於膜體(24)之不同部段產生以下的標稱(norminiert，英：nominated)穿透程度：設有金屬層(13)的而不設金屬層(11)的區域：T13 設有金屬層(13)及金屬層(11)的區域：T13 ×T11 金屬層(13)與金屬層(11)都不設的區域：100%不設金屬層(13)而設有金屬層(11)的區域：T11 為了即使當區域(111)及(132)重疊蓋住時，也能確保可光活化的層(17)成功地曝光，故T11 對T13 的比例須選設成較大。此外，照明強度及照明時間選設成使該可光活化的層(17)在一些區域〔其中區域(132)及(111)重疊蓋住〕仍會活化，而在另一些區域〔其中區域(131)及(112)重疊蓋住〕則仍不活化。這點可用簡單方式藉著相關的測量系列而求出。
在另一步驟中，將膜(25)作一道顯影及蝕刻程序，其方法係在一些區域(172)〔其中可光活化的層(17)未活化過〕將金屬層(16)除去，而在另一些區域(171)〔其中該可光活化的層(17)已活化〕中金屬層(16)仍受感光漆保護而留在層(15)上。在清洗、切條(Strippen)及乾燥化，得到圖7所示的膜元件(25)，它包含構造化的金屬層(13)(11)(16)、載體膜(10)及層(15)。金屬層(16)具有和區域(131)函蓋相同範圍的區域(162)，在其中，不具金屬層(16)的金屬，且具有和區域(132)函蓋相同範圍的區域(161)，在其中具有金屬層(16)的金屬。因此金屬層(16)可對應於金屬層(13)作構造化且因此和金屬層(11)準確配合作構造化。因此金屬層(16)與(11)的區域(161)和(111)互相準確配合對準〔儘管有許多程序步驟在金屬層(11)和金屬層(16)的構造化作業之間進行〕。
圖8顯示一膜體(6)，它可當作光學防偽元件使用。膜體(6)有一載體膜(60)，它由一塑膠膜(62)、一撕離層(63)及一複製漆層(64)構成。塑膠膜(62)宜為一由PET或BOPP構成的塑膠載體，其層厚度在8微米~125微米之間。複製漆層(64)為一種複製漆，可利用一加熱的鐫印壓膜或利用紫外線複製將一種表面浮雕形成到該複製漆中。因此，舉例而言，複製漆層(64)係為一種熱塑性漆，撕離層(63)舉例而言係一種含蠟成份的層，它何使層(62)從跟在層(64)後的層體撕離，膜體(6)另有金屬層(61)及(67)、另一複製層(66)及一護漆層(68)。
如上文在圖1~圖6所述，膜體(6)利用穿透式曝光透過該金屬層(61)(當作遮罩層)曝光製造。此外不用載體膜(10)而用載體膜(60)，則用一道在圖2中所述的曝光程序之前的製造步驟中製造。
在此，將撕離層(63)整面施到塑膠膜(62)上，然後將複製漆層(64)整面施上去，然後將一光學作用的表面浮雕〔例如一種繞射格或一全像圖〕施到複製漆層(64)中，例如使用複製滾子或用UV複製利用熱及壓力做入。然後，依圖2~圖4的實施例將金屬層(61)及(65)建構起來並互相準確配合作構造化。然後將複製層(66)施上去，且同樣地將一光學作用的表面浮雕(例如一繞射格或全像圖)做入到此層中。然後依圖5及圖6的實施例，將金屬層(67)施到複製漆層(66)上，並穿透金屬層(61)作曝光而作構造化。然後將護漆層(68)施覆上去。
在此，護漆層(68)與二複製漆層(64)及(66)的折射指數選設成使這些層的折射指數相同或互相只有很小的差異，因此在一些區域〔其中沒有金屬層設在表面構造上〕中。表面構造的光學效果消除。此外也可不使用複製漆層(64)及(66)，且省卻將光學作用的表面浮雕形成到這些層中的作業〔如此，舉例而言，可不用複製漆層(66)而設一透明的漆層〕。
在此，金屬層(65)和金屬層(61)依圖6在一道程序步驟構造化，而造成相對於金屬層(67)及(65)之圖8中所示的互相規則的排列。在第一區域(651)中設有金屬層(65)，在第二區域(652)中則不設金屬層(65)。區域(652)及(651)依一種規則的幾何方式轉換的線網格排列，因此各區域(651)互相間隔相同距離。
金屬層(67)以此相同方式由一些區域(671)(其中設有金屬層)和一些區域(672)(其中不設有金屬層)構成，其中該區域(671)及(672)也依一種規則的線網格對準。如圖8中所示’在此該二線網格的網格距離一致，且金屬區域(671)及(651)的寬度以及網格互相的朝向係選設成使得區域(671)設在區域(652)的範圍，而區域(651)設在區域(672)的範圍中。此外，區域(651)及(671)的寬度以及二網格互相的朝向宜選設成使得--如圖8中所示--在區域(671)及(651)間有一小縫隙且因此該由層(63)~(68)所形成的膜體在此區域中呈透明。最好，使用對於層(65)及(67)呈相同的網格，它們互相錯開180°，亦即約1/2的網格距離，且金屬區域(651)及(671)的寬度選設成使該寬度小於二分之一網格寬度，且宜約為網格寬度的四分之一。
如果使用圓形轉換的線網格作金屬層(65)及(67)的網格，則當該層互相配合對準作構造化時，造成一種光學呈象(Erscheihungsbild)(91)，如圖10所示。
光學呈象(91)係由一系列的同心圓形成，其中交替地由金屬層(67)一區域(671)形成一圓及由金屬層(65)的一區域(651)形成一圓。如果該二金屬層(65)及(67)以上述方式互相準確配合作構造化，則對觀看者而言，產生規則同心圓的系列。當層(65)及(67)構造化時，在對齊準確度小時，對觀看者而言，光學呈象就會大大改變。因此圖10顯示一種光學呈象(92)及一種光學呈象(93)，其中，一方面有小小的水平移動，另方面層(65)及(67)的構造互相的朝向有小小的扭曲(Verzerrung)。利用如此產生的特別性質的網紋效果(Moir-Effekt)以及由人眼的光學呈示的感受的特別性質，這種很小的變化(只有幾%偏差)對人眼而言明顯可辨。
圖11顯示金屬層(67)及(65)利用一種構造化的光學呈象(94)(95)及(96)，其中此處與圖10的實施例不同者，並不根據圓形幾何轉換的線網格，而係根據依一種幾何圖形轉換的線網格將金屬層(65)及(67)作構造化。光學呈象(94)顯示在該金屬層(65)及(67)的構造互相做小小垂直移動或小小扭曲(Verzerrung)時的呈象。
此外，依圖8的膜體(6)還可設有一個或數個其他的層，例如一個粘著劑層。此外，撕離層(63)可使塑膠層(62)隨金屬層(61)從膜體其餘部分撕離，因此，具有層(64)~(68)的膜體可當作防偽元件，例如利用熱鐫印轉印到一個要防偽的文件上。本發明也關於一種此類當作防偽元件的膜體，它有二個金屬層(65)及(67)，其間至少設有另一透明的層(66)，其中該二金屬層係依申請專利範圍第32~34項的特點構成。
圖9顯示一膜體(7)，它同樣可當作防偽元件使用，例用於鈔票、有價文件或識別文件的防偽。膜體(7)有一載體膜(70)它具一複製漆層(75)及一護漆層(74)、一撕離層(73)及一塑膠膜(72)〕、金屬層(71)(76)及(78)、一複製漆層(77)及一粘著劑層(79)。膜體(7)一如圖8的膜體(6)所示方式製造，其中，此處將一第一繞射光學浮雕構造(82)形成到複製層(75)的表面，並將一第二繞射光學浮雕構造(81)形成到複製漆層(77)的表面，如圖9所示。此處，金屬層(78)也利用穿透式曝光穿透該金屬層(71)(它當作遮罩層用)作構造化，因此在區域(781)中有金屬層而在區域(782)中沒有金屬層，該金屬層和金屬層(71)之金屬區域(711)函蓋相同區域。
如圖9所示，金屬層(76)及(78)的構造和圖8的金屬層(65)及(68)的構造不同。金屬層(76)及(78)大致互相設成涵蓋相同區域，因此區域(761)及(781)(其中具有金屬層的金屬)和區域(762)及(782)(其中不具有金屬的金屬)大致互相重疊函相同區域。此外，對於繞射光學的浮雕構造，係選用不同的繞射光學構造，例如不同的全像圖。因此在該由塑膠膜(72)及金屬層(71)構成的層體從膜體其他部分撕離後〔利用撕離層(73)〕在從前面及從後面觀看時，呈不同光學印象：當從層(79)那一側看時，呈該由繞射光學浮雕構造(81)產生的光學效果(例如一種第一全象圖)，與該由透明區域〔區域(782)及(762)〕形成的特徵重疊。當從層(74)那一側看時，顯示出由該繞射光學浮雕構造(82)產生的光學印象(例如一第二全像圖)以及同樣的由透明區域(782)及(762)提供的特徵。
(5)．．．曝光裝置
(6)．．．膜體
(7)．．．膜體
(10)．．．載體膜
(11)．．．金屬層
(12)．．．可光活化的層
(13)．．．金屬層
(14)．．．可光活化的層
(15)．．．層
(16)．．．金屬層
(17)．．．可光活化的層
(21)．．．膜體
(22)．．．膜體
(23)．．．膜體
(24)．．．膜體
(31)．．．遮罩
(32)．．．遮罩
(33)．．．層(區域)
(34)．．．層(區域)
(35)．．．層(區域)
(36)．．．層(區域)
(40)．．．可光活化的層
(41)．．．光
(42)．．．光
(51)．．．曝光器
(52)．．．曝光器
(53)．．．光源
(54)．．．準直器
(55)．．．轉鼓曝光器
(56)．．．轉鼓曝光器
(57)．．．導引滾子
(60)．．．載體膜
(62)．．．塑膠膜
(63)．．．撕離層
(64)．．．複製漆層
(65)．．．金屬層
(66)．．．複製漆層
(67)．．．金屬層
(68)．．．護漆層
(70)．．．載體膜
(71)．．．金屬膜
(72)．．．塑膠膜
(73)．．．撕離層
(74)．．．護漆層
(75)．．．複製漆層
(76)．．．金屬層
(77)．．．複製漆層
(78)．．．金屬層
(79)．．．層
(81)．．．光學浮雕構造
(82)．．．光學浮雕構造
(91)．．．光學呈象
(94)．．．光學呈象
(95)．．．光學呈象
(96)．．．光學呈象
(111)．．．區域
(112)．．．區域
(122)．．．區域
(131)．．．金屬層區域
(132)．．．區域
(141)．．．區域
(142)．．．區域
(171)．．．區域
(172)．．．區域
(651)．．．區域
(652)．．．區域
(671)．．．區域
(672)．．．區域
(711)．．．區域
(761)．．．區域
(762)．．．區域
(781)．．．區域
(782)．．．區域
圖1係在作同步化的產生構造的程序之前一膜體的示意剖面圖；圖2係一膜體的示意剖面圖，它利用二個互相同步化的曝光程序作構造化；圖3係用於本發明一實施例的一曝光裝置的示意剖面圖；圖4係用於本發明另一實施例的一曝光裝置的示意剖面圖；圖5係一膜體的示意剖面圖，具有一遮罩層及一第一金屬層，該二層互相準確配合地構造化；圖6係一膜體的示意剖面圖，它利用穿透式曝光穿透一遮罩層曝光；圖7係圖6的膜體在作過一道蝕刻程序後的一示意剖面圖；圖8係一膜體的示意剖面圖，它提供一光學防偽元件；圖9係一膜體的示意剖面圖，它提供光學變化的防偽元件；圖10係數個示圖，顯示依圖8的膜體的金屬層的光學作用；圖11係數個示圖，顯示依圖8的膜體的金屬層的光學作用。
(10)．．．載體膜
(11)．．．金屬層
(13)．．．金屬層
(15)．．．層
(16)．．．金屬層
(17)．．．可光活化的層
(24)．．．膜體
(111)．．．區域
(112)．．．區域
(131)．．．金屬層區域
(132)．．．區域
(171)．．．區域
(172)．．．區域

Claims (34)

  1. 一種製造一膜元件(25)的方法，該膜元件(25)具有互相對齊的金屬層(11)(16)，其特徵在：將一第一金屬層及一遮罩層(13)利用互相同步之產生構造的(且宜為光學的)程序互相準確配合地構造化，該第一金屬層設在一可撓性的單層或多層的載體膜(10)的一第一表面上，該遮罩層(13)設在該載體膜(10)之與該第一表面相反的第二表面上；在該第一金屬層(11)與遮罩層(13)作過構造化後，將一個或數個其他的層(15)施到該第一金屬層(11)上；將一第二金屬層(16)施到該一個或數個其他的層(15)上；將一第一可用光活化的層(17)施到該第二金屬層(16)上。將該第一可用光活化的層(17)利用穿透曝光方式從該遮罩層(13)的那一側利用一種波長的電磁波穿過該遮罩層(13)、第一金屬層、該一個或數個其他的層(15)、以及該第二金屬層(16)而作構造化，該第一可光活化的層(17)對此波長的電磁波敏感；其中該遮罩層(13)與該第一金屬層(11)的厚度與材料選設成使得在這種用於穿透曝光方式使用的電磁波的波長的場合，該遮罩層(13)與該第一金屬層的穿透程度的比例大於或等於1：10。
  2. 如申請專利範圍第1項方法，其中：該遮罩層(13)的穿透程度對該第一金屬層(11)的穿透程度在此用於穿透曝光所使用的電磁波的波長的場合其比例 大於等於1：15，且宜在1：15及1：20之間。
  3. 如申請專利範圍第1或第2項之方法，其中：在此用於穿透曝光所使用的電磁波的波長的場合，該遮罩層(13)的穿透程度小於6%。
  4. 一種製造一膜元件(25)的方法，該膜元件具有互相對齊的金屬層，其特徵在：將一第一金屬層及一遮罩層(13)利用互相同步之產構造的(且宜為光學的)程序互相準確配合地構造化，該第一金屬層設在一可撓性的單層或多層的載體膜(10)的一第一表面上，該遮罩層(13)設在該載體膜(10)之與該第一表面相反的第二表面上；在該第一金屬層(11)與遮罩層(13)作過構造化後，將一個或數個其他的層(15)施到該第一金屬層上；將一第二金屬層(16)施到該一個或數個其他的層(15)上；將一第一可用光活化的層(17)施到該第二金屬層(16)上，利用電磁波從該膜體之與遮罩層背向的那一側受該該遮罩層控制地將該第一可光活化的層曝光並作構造化，該可光活化的層對此電磁波敏感；該膜體包含該遮罩層，該第一金屬層，該一個或數個其他的層，該第二金屬層及該第一可用光活化的層。
  5. 如申請專利範圍第4項之方法，其中：該遮罩層利用一個或數個光學感測器作光學掃瞄，且對應於由光學感測器所檢出的值控制該第一可用光活化的層的曝光。
  6. 如申請專利範圍第4項之方法，其中：利用一光源將該遮罩層照射且將被遮罩層反射的光轉向以將該第一可用光活化的層曝光，如此該第一可光活化的層受遮罩層控制而曝光。
  7. 如申請專利範圍第4項之方法，其中：將該用於將第一可光活化的層作構造化用的遮罩層從載體膜分離，定位在光源與第一可光活化的層之間，並利用穿透曝光方式透過該光罩層將第一可光活化的層曝光，如此該第一可光活化的層受該遮罩層控制而曝光。
  8. 如申請專利範圍第4項之方法，其中：該第二金屬層(16)在二種區域中利用蝕刻程序部分地除去，第一種區域中該第一可光活化的層(17)在曝光時已活化，第二種區域中該第一可光活化的層在曝光時仍未活化，如此該第二金屬層(16)對應於遮罩層(13)和第一金屬(11)準確配合地作構造化。
  9. 如申請專利範圍第4項之方法，其中：使用二個互相同步的曝光程序當作同步化之產生構造的程序。
  10. 如申請專利範圍第9項之方法，其中：將該遮罩層(13)與第一金屬層(11)施在該單層或多層式的膜體(10)上，然後將一第二可光活化的層(12)施到該第一金屬層(11)上並將一第三可光活化的層(14)施到遮罩層(13)上，第二可光活化的層(12)在一第一曝光程序利用一第一曝光遮罩(31)曝光，第三可光活化的層(14)在一第二曝光程序 利用一第二曝光遮罩(32)曝光，其中該第一及第二曝光遮罩(31)(32)互相準確配合地對準且因此第一及第二曝光程序互相同步化。
  11. 如申請專利範圍第10項之方法，其中：該第一金屬層(11)與該遮罩層(13)利用一道蝕刻程序在區域(112’)(132)中除去，在這些區域(112’)(132)中，該第二可光活化的層(12)或第三可光活化的層(14)受該第一或第二曝光程序活化或不活化。
  12. 如申請專利範圍第10或11項之方法，其中：該第一及第二曝光遮罩(31)(32)設在該膜體的對立側上且該第二及第三可光活化的層同時被照射，該膜體包含第二及第三可光活化的層(12)(17)、金屬層(11)、遮罩層(13)及載體膜(10)。
  13. 如申請專利範圍第10項之方法，其中：該第一及第二曝光遮罩(31)(32)呈板形，且利用一保持框互相連間，且在曝光時互相對齊固定。
  14. 如申請專利範圍第10項之方法，其中：該第一及/或第二曝光遮罩設在一第一或第二轉鼓曝光器(55)(56)的函殼面上。
  15. 如申請專利範圍第14項之方法，其中：該第一及第二轉鼓曝光器(55)(56)互相同步化。
  16. 如申請專利範圍第10項之方法，其中：該第一及/或第二曝光遮罩由一玻璃遮罩形成。
  17. 如申請專利範圍第9項之方法，其中： 在第一及/或第二曝光程序時，利用波長約310nm的電磁波曝光。
  18. 如申請專利範圍第4項之方法，其中：使用一道曝光程序及一道雷射燒蝕程序當作同步化之產生構造的程序，該曝光程序及雷射燒蝕程序互相同步化。
  19. 如申請專利範圍第18項之方法，其中：該遮罩層(13)在一道雷射燒蝕程序中利用一雷射作構造化，且該第一金屬層在一道曝光程序利用一曝光遮罩曝光而構造化，其中該雷射與曝光遮罩的位置同步化。
  20. 如申請專利範圍第4項之方法，其中：該第一及第二金屬層為光學作用的反射層。
  21. 如申請專利範圍第4項之方法，其中：該第一與第二金屬層設計成一種電構件的電極的形式。
  22. 如申請專利範圍第4項之方法，其中：該一個或數個另外的層包含一個或數個電功能層，特別是由一半導體、一絕緣物或一導電材料構成的層。
  23. 一種膜元件(25)，可利用申請專利範圍第1或第4項的方法製造，具有一可撓性的單層或多層式的載體膜(10)與一第一金屬層(11)，該第一金屬層設在載體膜的一第一表面上，其特徵在：該膜元件(25)還有一遮罩層(13)、一第二金屬層(16)及一個或數個其他的層，該遮罩層(13)設在該載體膜的一個與第一表面相反的第二表面上，該第二金屬層(16)設在第一表 面那一側，該其他的層設在第一及第二金屬層之間，其中該遮罩層(13)與第一金屬層(11)互相準確配合地構造化，且第二金屬層(16)對應於遮罩層(13)對第一金屬層(11)準確配合地構造化，其中該第一及第二金屬層宜至少局部地重疊。
  24. 如申請專利範圍第23項之膜元件，其中：該遮罩層(13)與第一金屬層(11)的厚度與材料選設成使得在穿透式曝光可用的電磁波的場合，該第一金屬層(11)與遮罩層(13)的穿透程度的比例大於1：10。
  25. 如申請專利範圍第23或24項之膜元件，其中：該第一金屬層(11)由銀構成且層厚度宜為20~40奈米。
  26. 如申請專利範圍第23項之膜元件，其中：該第二金屬層(16)由銅構成且層厚度宜為10~50奈米。
  27. 如申請專利範圍第23項之膜元件，其中：該第二金屬層由二個或更多之互相重疊設置的部分層構成，這些部分層由不同金屬構成。
  28. 如申請專利範圍第23項之膜元件，其中：該遮罩層(13)由一種金屬或金屬合金構成，且特別是由銅構成。
  29. 如申請專利範圍第23項之膜元件，其中：該遮罩層由二個或更多層構成，且其中特別包含一個或個金屬層。
  30. 如申請專利範圍第23項之膜元件，其中： 該載體膜有一撕離層，使一個包含第一及第二金屬層的膜體能從該膜元件撕離。
  31. 如申請專利範圍第23項之膜元件，其中：該載體膜有一撕離層，可使一包含遮罩層的膜體從該膜元件撕離。
  32. 如申請專利範圍第23項之膜元件，其中：該第一金屬層(65)與第二金屬層(67)各由第一區域(651)(671)及第二區域(672)(652)構成，在第一區域中有金屬層的金屬，在第二區域中不設有金屬層的金屬，該第一金屬層(65)的第一及第二區域依第一種規則的一度空間或二度空間式的網格設置，且第二金屬層(67)的第一及第二區域依一第二種規則的一度空間或二度空間式的網格設置，其中該第一及第二種網格互相準確配合地對準。
  33. 如申請專利範圍第32項之膜元件，其中：該第一及第二種網格的網格寬度重合，且該第一及第二種網格互相對準成使第一金屬層的第一區域設在第二金屬層的第二區域的範圍，且第二金屬的第二區域設在第一金屬層的第一區域的範圍。
  34. 如申請專利範圍第32或33項之膜元件，其中：該第一及第二種網格為相同的網格，設成互相的相位偏差為約180°。
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