本发明涉及在安全装置中使用的图像元件阵列，并且涉及安全装置本身。安全装置例如用于在有价票证(诸如，钞票、支票、护照、标识卡、真品证书、印花税票以及其他安全票证)上使用，以确认它们的真实性。还公开了制造图像元件阵列和安全装置的方法。
有价物品且具体地有价票证(诸如，钞票、支票、护照、识别票证、证书以及执照)常常是伪造者和希望制造其赝品和/或对其内含有的任何数据做出改变的人的目标。通常这样的物品设置有多个可视安全装置，以用于核对该物品的真实性。对于“安全装置”我们意指通过利用可见光复制(例如，通过使用标准可用复印或扫描装备)不可能准确复制的特征。实施例包括基于一个或多个图案(诸如，微缩文本、精细线图案、潜像、软百叶窗装置、透镜状装置、波纹干涉装置和波纹放大装置)的特征，这些特征中的每个生成一个安全视觉效果。其他已知的安全装置包括全息图、水印、压印、穿孔和颜色偏移或冷光/荧光油墨的使用。所有这样的装置的共同点是极其难于或不可能使用可用的复制技术(诸如，复印)来复制由装置所表现出的视觉效果。也可以采用表现出非可视效果的安全装置(诸如，磁性材料)。
一类安全装置是产生光学可变效应的那些安全装置，意味着在不同的视角下，装置的外观不同。这样的装置是特别有效的，因为直接复制(例如，复印)将不产生光学可变效应，因此可以很容易地与真正的装置区分开。光学可变效应可以是基于多种不同的机制生成的，所述机制包括全息图和其他衍射装置、波纹干涉和依赖于视差的其他机制(诸如，软百叶窗装置)以及利用聚焦元件(诸如，透镜)的装置，包括波纹放大器装置、整体成像装置和所谓的透镜状装置。
波纹放大器装置(在ep-a-1695121、wo-a-94/27254、wo-a-2011/107782以及wo2011/107783中描述了波纹放大器装置的实施例)利用聚焦元件(诸如，透镜或反射镜)阵列和对应的微缩图像阵列，其中聚焦元件和微缩图像阵列的节距和/或它们的相对位置与聚焦元件阵列失配，使得由于波纹效应而生成微缩图像的放大型式。每个微缩图像都是最终观察到的图像的完整的、微型型式，且聚焦元件阵列起作用以选择和放大每个下面的微缩图像的一小部分，这些部分由人眼组合，使得整个、放大的图像被可视化。此机制有时被称为“合成放大”。放大的阵列显现为在倾斜时相对于装置移动，并且可以被配置为在装置本身的表面上方或下方显现。放大的程度尤其取决于聚焦元件阵列和微缩图像阵列之间的节距失配和/或角失配的程度。
整体成像装置与波纹放大器装置的类似之处在于，微缩图像阵列被设置在对应的透镜阵列下面，每个微缩图像是待被显示的图像的微型型式。然而，在此在透镜和微缩图像之间不存在失配。代替地，通过将每个微缩图像布置成相同物品的、来自不同视点的视图来创建视觉效果。当装置倾斜时，所述图像中的不同的图像由透镜放大，使得给出三维图像的印象。
也存在“混合”装置，其将波纹放大装置的特征与整体成像装置的特征组合。在“纯的”波纹放大装置中，形成阵列的微缩图像通常彼此相同。同样地，在“纯的”整体成像装置中，阵列之间将不存在失配，如上文所描述的。“混合”波纹放大/整体成像装置利用微缩图像阵列，所述微缩图像彼此略微不同，示出了一个物品的不同视图，如在整体成像装置中。然而，如在波纹放大装置中，在聚焦元件阵列和微缩图像阵列之间存在失配，导致微缩图像阵列的合成放大型式，由于波纹效应，导致放大的微缩图像具有三维外观。由于该视觉效果是波纹效应的结果，因此出于本公开内容的目的，这样的混合装置被认为波纹放大装置的子集。因此，总体来讲，从微缩图像彼此完全相同(纯的波纹放大器)的意义上来说或者从示出相同的物品/场景但是从不同的视点(混合装置)的意义上来说，设置在波纹放大装置中的微缩图像应是大体上相同的。
波纹放大器、整体成像装置和混合装置全都可以被配置为仅在一个维度上(例如利用圆柱形透镜)或在两个维度上(例如包括2维球面透镜阵列或非球面透镜阵列)操作。
另一方面，透镜状装置不依赖于放大、合成或其他方面。聚焦元件(通常，圆柱形透镜)阵列覆在对应的图像区段或“切片”阵列上面，所述图像区段或“切片”中的每个仅描绘了待被显示的图像的一部分。来自两个或更多个不同图像的图像切片被交错，且当通过聚焦元件查看时，在每个视角下，仅选定的图像切片将被导引朝向查看者。以此方式，可以在不同的角度下查看到不同的复合图像。然而，应理解，通常没有放大发生且观察到的所产生的图像将与下面的图像切片所形成的图像具有大体上相同的尺寸。在us-a-4892336、wo-a-2011/051669、wo-a-2011051670、wo-a-2012/027779以及us-b-6856462中描述了透镜状装置的一些实施例。最近，还已经开发了二维透镜状装置，且这些透镜状装置的实施例被公开在英国专利申请号1313362.4和1313363.2中。透镜状装置具有的优点是，在不同的视角下可以显示不同的图像，使得动画视觉效果或其他显著视觉效果成为可能，这在使用波纹放大器技术或整体成像技术时是不可能的。
安全装置诸如波纹放大器、整体成像装置和透镜状装置以及其他诸如软百叶窗型装置(其利用掩蔽网格代替聚焦元件)和波纹干涉装置的成功显著地取决于形成图像阵列(限定例如微缩图像、交错的图像区段或线图案)可以使用的分辨率。由于安全装置必须薄才可以被纳入到票证(诸如，钞票)内，因此所需的任何聚焦元件也必须薄，这通过它们的性质也限制了它们的横向尺度。例如，在这样的安全元件中使用的透镜优选地具有50微米或更小(例如，30微米)的宽度或直径。在透镜状装置中，这导致每个图像元件必须具有至多是透镜宽度的一半的宽度的要求。例如，在仅显示两个图像(横跨第一视角范围显示一个图像，且横跨剩余的视角显示另一个图像)的“双通道”透镜状切换装置中，在透镜具有30微米的宽度的情况下，每个图像区段必须具有15微米或更小的宽度。更复杂的透镜状效果(诸如，动画效果、运动效果或3d效果)通常需要两个以上交错的图像，因此每个区段需要是甚至更精细的，以将所有图像区段装配到每个透镜的光学覆盖区(footprint)内。例如，在具有六个交错的图像的“六通道”装置中，在透镜具有30微米的宽度的情况下，每个图像区段必须具有5微米或更小的宽度。
类似地，在波纹放大器和整体成像装置中也需要高分辨率图像元件，因为必须为每个聚焦元件提供近似一个微缩图像，且再次这实际上意味着每个微缩图像必须被形成在例如30×30微米的小面积内。为了使微缩图像携带任何细节，因此5微米或更小的精细线宽是高度期望的。
对于许多不利用聚焦元件的安全装置也是如此，例如，依赖于当从不同角度组合地查看不同的平面上的两组元件时所导致的视差效果的软百叶窗装置和波纹干涉装置。为了在可接受的角度内倾斜时感受到视觉外观的改变，平面之间的间隔(其是由装置的厚度限制的)与图像元件之间的间隔的纵横比必须高。这在实践中要求以高分辨率形成图像元件，以避免对过度厚的装置的需要。
用来制造安全装置的图像元件的典型的工艺基于印刷且包括凹雕、凹版印刷、湿法平版印刷以及干法平版印刷。可实现的分辨率受几个因素限制，包括油墨的黏度、可湿性和化学性质，以及衬底的表面能量、不均匀和芯吸能力，所有这些因素导致油墨扩展。通过仔细设计和实施，这样的技术可以被用来印刷具有25μm和50μm之间的线宽的图案元件。例如，利用凹版印刷或湿法平版印刷，可以实现低至大约15μm的线宽。
诸如这些方法被限制到单色图像元件的形成，因为不可以实现在多色彩印刷的不同工作之间所需的高配准。例如，在透镜状装置的情况下，多个交错的图像区段必须全部被限定在单个印刷原版(master)(例如，凹版印刷或平版圆筒)，并且在单个工作中(因此以单色)被转移到衬底。如果如此形成的图像元件被放置成与不同颜色的背景形成对照，由所产生的安全装置所显示的多种图像因此将是单色调的或至多是双色调的。
一种已经作为上文所提及的印刷技术的替代方案提出的方法被nanoventionsholdingsllc用在所谓的unisonmotiontm产品中，例如在wo-a-2005052650中所提及的。这涉及将图案元件(“图标元件”)创建为衬底表面中的凹处，之后将油墨扩展在该表面之上，且然后用刮墨刀片刮掉过量的油墨。所产生的有油墨的凹处可以被生产为具有2μm到3μm的量级的线宽。此高分辨率产生非常好的视觉效果，但是该工艺是复杂且昂贵的。此外，按照要求对最小衬底厚度设置限制，以在其表面中承载凹处。再次，此技术仅适合于产生单色的图像元件。
替代的用于产生这样的高分辨率图像元件的方法将是高度期望的。
本发明的第一方面提供了一种制造用于安全装置的图像元件阵列的方法，包括：
(a)提供一个金属化的衬底卷材(web)，所述金属化的衬底卷材包括一个衬底，在所述衬底的第一表面上具有第一金属层，所述第一金属层在第一蚀刻剂物质中可溶；
(b)将第一光敏抗蚀剂层施加到所述第一金属层；
(c)通过沿着一个运送路径传送所述衬底卷材来将所述第一光敏抗蚀剂层暴露至一个波长的辐射，所述抗蚀剂层通过一个图案化的掩膜响应于该波长的辐射，且在暴露期间，以与所述衬底卷材大体上相同的速度、沿着所述运送路径的至少一部分移动位于所述衬底卷材旁边的所述图案化的掩膜，使得在所述掩膜和所述衬底卷材之间大体上没有相对移动，其中所述图案化的掩膜包括第一图案元件和第二图案元件，在所述第一图案元件中，所述掩膜对所述辐射是大体上不透明的，在所述第二图案元件中，所述掩膜对所述辐射是大体上透明的，其中当所述第一光敏抗蚀剂层的暴露的第二图案元件反应时，导致被第二蚀刻剂物质溶解的可溶性增加，且未暴露的第一图案元件保持被所述第二蚀刻剂物质相对不可溶；以及
(d)将所述第一蚀刻剂物质和所述第二蚀刻剂物质施加到所述衬底卷材，其中所述第一抗蚀剂层的第二图案元件和所述第一金属层的第二图案元件都被溶解时，所述第一金属层的剩余的第一图案元件形成一个图像元件阵列。
作为一个预备点，应注意，所述第一金属层不必与所述衬底的第一表面直接接触。在一些实施例中，一个或多个层(诸如，底漆层)可能存在于所述衬底和所述第一金属层之间。下文将给出其他实施例。所述第一金属层也不必布置成遍及在步骤(a)中所提供的衬底，尽管在许多优选的实施例中情况将是这样，不过可以仅横跨所述衬底的(比图案的规模更大的规模的)选定的部分存在。所述衬底卷材可以属于适合于形成安全物品(诸如，安全线、条或补片)的种类，或可以属于适合于形成安全票证本身的衬底(诸如，聚合物钞票衬底)的种类。
借助于通过掩膜暴露至辐射来限定图案，可以实现非常高的分辨率且因此可以实现精细的细节，因为不存在如在常规印刷技术中通常遇到的图案元件的扩展。在通过蚀刻来将图案转移到金属层内的情况下尤其如此，因为该金属层可以被制造得非常薄(例如，50nm或更小)，同时仍具有高的光学密度，结果是在蚀刻时，发生该金属层的非常小的横向溶解，金属层的横向溶解会降低图案的分辨率。此外，在沿着运送路径传送抗蚀剂时通过移动的掩膜使该抗蚀剂暴露，可以以连续的方式而不是以逐片地(sheet-by-sheet)或分批地(batchwise)执行所述制造方法。所公开的方法的基于卷材的性质允许以高速度和大批量输出进行大体上连续的生产。这确保以可接受的成本制造大量相同的安全装置部件的工艺的可行性。这对于成功的安全装置是至关重要的，因为由每个装置所产生的视觉效果必须一致，从而能够容易地将真实装置与仿制品区分开。此外，以准备好例如纳入造纸工艺内的连续的卷材的形式生产制品(诸如，安全线和条)成为可能。类似地，该工艺可以被应用到形成安全票证(诸如，聚合物钞票)的基础的连续卷材。
另外，本发明的发明人已经发现，与在暴露至适当波长的辐射时变得不可溶(较少可溶)的“负”抗蚀剂材料相比较，使用在暴露至适当波长的辐射时变得可溶(或更可溶)的抗蚀剂材料(即，“正”抗蚀剂材料)实现了分辨率的进一步改善。在待被形成在金属中的图案包括与连续金属的周围环境形成对照的负标记(例如，形成字母、数字、图案、线、图形等的去金属化的区域)的情况下，尤其如此。
根据所述金属层的成分和所述抗蚀剂材料的成分，可能需要不同的蚀刻剂材料来溶解每一个，在此情况下，步骤(d)可以涉及将第一蚀刻剂和第二(不同的)蚀刻剂顺序地施加到所述衬底卷材：从所述卷材上的第二图案元件首先移除所述抗蚀剂材料，然后移除金属。
然而，在特别优选的实施方式中，所述第二蚀刻剂物质与所述第一蚀刻剂物质相同，且所述第一抗蚀剂层的第二图案元件和所述第一金属层的第二图案元件在相同的第一蚀刻剂物质中都可溶。使用在相同的第一蚀刻剂物质中都可溶的金属层和抗蚀剂材料大大简化了对所述衬底卷材的处理，因为能够通过相同的溶剂将所述金属层和所述抗蚀剂材料从第二图案元件移除，以使得不需要第二蚀刻剂。最优选地，在步骤(d)中，所述金属层的第二图案元件和所述抗蚀剂层的第二图案元件在单个蚀刻工序中被溶解。实现在单个处理步骤中移除两种材料加速且简化了制造工序。
如上所述，将所述抗蚀剂材料暴露至辐射导致所述抗蚀剂材料在所述蚀刻剂物质中变得“更可溶”，换言之，未暴露的抗蚀剂可以在相同的物质中拥有一定程度的可溶性。然而，优选的是，未暴露的抗蚀剂材料在所述蚀刻剂物质中大体上不可溶，使得抗蚀剂的暴露的区域和未暴露的区域的可溶性存在大的差异，以实现期望的高分辨率图案。
在一些优选的实施方案中，所述第一蚀刻剂物质是碱性的(腐蚀性的)，所述光敏抗蚀剂包含一种在暴露至辐射，优选地在暴露至紫外线辐射时，在碱性条件下变得可溶的材料，且所述第一金属层包含一种在碱性条件下可溶的金属，优选地为铝、铝合金、铬或铬合金。对于“铝合金”，我们意指其中铝是主要组分(即，至少50％)的合金。类似地，“铬合金”意指包括至少50％的铬。铁和铜也可以在碱性条件下被蚀刻，但是将比上文所提及的优选的金属更缓慢得多地溶解。对于铬和铬合金，六氰高铁酸钾(potassiumhexacyanoferrate)可以被添加至蚀刻剂，以帮助溶解。有利地，所述光敏抗蚀剂包括重氮萘醌(dnq)基抗蚀剂材料，优选地1,2-萘醌重氮(1,2-napthoquinonediazide)。优选地，所述dnq物质是固体抗蚀剂的主要组分(例如，组成该固体抗蚀剂的至少50％(按重量)，更优选地至少95％(按重量)且在某些情况下100％，即，在干燥之后)。所述固体抗蚀剂可以可选地进一步包括粘合剂(诸如，树脂)，优选地少量地包括。在特别有利的实施方案中，(湿)抗蚀剂成分也可以包括表面活性剂。使用进一步包括活性剂的光敏抗蚀剂成分是特别有利的，因为本发明的发明人已经发现，这有助于横跨衬底形成均匀的抗蚀剂涂层，即，减少了抗蚀剂层从一个点到另一个点的厚度变化。这显著改善了最终结果，因为不同的抗蚀剂厚度需要不同的辐射参数和蚀刻参数以获得最好的结果，所以抗蚀剂厚度的任何改变将引起蚀刻的图案的不一致，除非采取复杂的步骤以相应地使辐射参数和/或蚀刻条件变化。最优选地，使用挥发性表面活性剂物质，使得在使抗蚀剂干燥时，所述表面活性剂作为气体存在于该系统，以便不干扰剩余的处理步骤。
在其他优选的实施方案中，所述第一蚀刻剂物质是酸性的，且所述第一金属层包括一种在酸性条件下可溶的金属，优选地为铜、铜合金、铬或铬合金。再次，术语“铜合金”指的是含有至少50％的铜的合金。所述第一光敏抗蚀剂层可以包括如之前的重氮萘醌(dnq)基抗蚀剂，在该情况下将在步骤(d)中通过碱性蚀刻剂来移除所述第一光敏抗蚀剂层，之后使用酸性蚀刻剂来溶解金属。然而，更有利地，所述光敏抗蚀剂包括一种在暴露至辐射优选地在暴露至紫外线辐射时、在酸性条件下变得可溶的材料。
优选的抗蚀剂层具有小于1微米的厚度，更优选地具有0.2微米和0.6微米之间的厚度。已经使用近似0.35微米的抗蚀剂涂层获得了特别好的结果。
在成品中，抗蚀剂的未暴露的元件可以保持在原地。然而，为了减少结构的最终厚度，可选的是移除它们，因此所述方法可以在步骤(d)之后优选地进一步包括：
(e)将又一种蚀刻剂物质施加到所述衬底卷材，以溶解所述第一光敏抗蚀剂层的剩余的、未暴露的第一图案元件。
所述第二蚀刻剂物质将是这样的溶剂，所述金属层在所述溶剂中大体上不可溶。在所述抗蚀剂包括重氮萘醌(dnq)基抗蚀剂的情况中，用于移除它的合适的物质包括甲基乙基酮(mek)。
例如，可以通过将所述衬底卷材浸没到适当的蚀刻剂物质的浴内和/或将蚀刻剂物质喷涂到该卷材上来执行步骤(d)和/或步骤(e)。蚀刻剂的施加可以伴随有有助于使材料溶解的机械动作，例如，搅拌、振动、刷涂、搅动、超声波等。
通过以上方法生产的图像阵列适合于在安全装置中使用，但是将具有与所述金属层的颜色对应的单个颜色，除非采取附加的步骤。因此，在特别优选的实施方案中，所述方法进一步包括，在所述衬底的第一表面或第二表面上设置一个颜色层，所述颜色层包括至少一种光学可检测的物质，该光学可检测的物质被设置为在所述阵列的至少一个区(zone)中横跨所述第一图案元件和所述第二图案元件，使得当从所述衬底卷材的一侧查看时，在位于所述第一金属层的第一图案元件之间的第二图案元件中暴露所述颜色层。
如下文进一步详细说明的，虽然在最优选的实施例中所述颜色层将表现出对裸眼是明显的至少一个可见颜色，但这不是必要的，因为所述光学可检测的物质可以发射可见光谱外部的光谱，例如，是仅通过机器可检测的。在两种情况下，所述颜色层在所述第二图案元件中提供由图像元件阵列所表现出的光学特性，但是由于那些元件的位置、尺寸和形状已经被所述金属层限定，所以能够施加所述颜色层，而不需要高分辨率工艺或与所述金属层的任何配准。所述图像阵列中的精细细节的形成有效地与其颜色(或其他光学特性)的设置断开联系。
可以在所述制造方法的多个不同阶段处设置所述颜色层。如果将在所述衬底的第二表面上承载所述颜色层(可选地经由底漆层)，则可以在该处理中的任何时间施加所述颜色层(即，在步骤(a)到步骤(d)中的任何一个之前、期间或之后)。例如，如果在执行本方法之前形成所述颜色层，则所述颜色层将存在于在步骤(a)中所供应的衬底卷材上。然而，优选地，所述颜色层位于所述衬底卷材的第一表面上，以使得所述颜色层与所述第一金属层紧密相邻，优选地接触。在一些特别优选的实施方案中，在步骤(d)之后施加所述颜色层，且如果执行步骤(e)，则在所述衬底的第一表面上、在所述金属层的剩余部分之上施加所述颜色层。在此情况下，所述衬底将是透明的，且最终穿过所述衬底查看到所述图像元件阵列。在其他优选的实施方式中，所述颜色层被设置在步骤(a)中的所述金属化的衬底卷材上、在所述衬底的第一表面上且位于所述第一金属层和所述衬底之间。在此情况下，所述衬底不必是透明的，因为将不是穿过所述衬底而是从外部查看所述图像元件阵列。
所述颜色层可以覆盖阵列的单个区(所述区优选地不延伸横跨整个阵列)，在此情况下，在所述区内部，所述第二图案元件将拥有所述颜色层的光学特性，而在所述区外部，所述第二图案元件可以是透明的或可以最终呈现某个下面的衬底的颜色。优选地，所述区的周缘限定一个图像，诸如，标记(例如，字母数字字符)。以此方式，除了由图案元件本身生成的光学效应之外，其他信息可以被纳入到图像阵列内。
有利地，所述颜色层包括多个不同的光学可检测的物质，所述多个不同的光学可检测的物质在所述阵列的相应的横向偏移的区中横跨所述第一图案元件和所述第二图案元件设置，其中优选地，每个区包含多个所述第一图案元件和所述第二图案元件。以此方式，所述第二图案元件的颜色(或其他光学特性)将横跨所述阵列变化，导致例如多色彩效果。由于不必以高分辨率施加所述颜色层，所以可以使用常规的多色彩施加工艺来形成所述颜色层，例如，多重印刷工作。
所述颜色层因此可以根据待被生成的光学效应的性质而采取多种多样的形式。优选地，所述颜色层被配置成由所述区的布置和/或所述区的周缘的形状所产生的图像的形式。所述图像可以是高度复杂的：例如，一个全色照片图像可以适合于在某些透镜状装置(下文进一步描述的)中使用。替代地，通过它们的外形可选地限定标记的较简单的图像(诸如，块颜色图案)对于在波纹放大器和整体成像装置(也在下文中描述)中使用是优选的。
如上文所指示的，所述颜色层可以拥有一个或多个常规可见的颜色，但这不是必要的。在优选的实施例中，所述光学可检测的物质可以包括以下中的任何一种：可见颜色的染料或颜料；以可见光谱或不可见光谱发射的冷光物质、磷光物质或荧光物质；金属颜料；干涉层结构和干涉层颜料。术语“可见颜色”在本文中用来指人眼可检测的所有色度，包括黑色、灰色、白色、银色等，以及红色、绿色、蓝色等。所述颜色层可以由含有光学可检测的物质的一个或多个油墨形成，所述油墨适合于例如通过印刷来施加，或可以通过其他手段(诸如，气相沉积(例如，如在干涉层结构的情况下))来施加。优选地，通过印刷、涂覆或层压，可选地以多于一个的工作，来施加所述颜色层，优选地通过以下中的任何一个：激光印刷、喷墨印刷、平版印刷、凹版印刷、柔性版印刷、凸版印刷或染料扩散热转移印刷。应注意，所述颜色层最初可以被形成在分立的衬底上，然后被层压到其上形成有图案化的金属层的衬底。
所述颜色层可以具有足够的光学密度，以通过所述颜色层自身提供期望的光学特性。然而，在优选的实施方案中，所述方法进一步包括将一个大体上不透明的背衬层施加到所述衬底，使得所述颜色层位于所述第一金属层和所述大体上不透明的背衬层之间，所述大体上不透明的背衬层优选地包括又一个金属层。
该工艺中施加所述背衬层的点将取决于所述颜色层相对于所述金属层的位置。如果在所述衬底的第一表面上的去金属化的图案之上施加所述颜色层，则将在相同的表面上在所述颜色层之后施加所述背衬层。如果在所述金属化的衬底卷材上的所述金属层下面设置所述颜色层，则所述背衬层也可以在步骤(a)中预先存在于所述颜色层下面。
所述大体上不透明的背衬层通过妨碍光穿过所述阵列透射来改善所述图像元件阵列的外观，光穿过所述阵列透射可能混淆最终的视觉效应。反射层(诸如，又一个金属层)特别优选地用作背衬层，以增强所述第二图案元件的反射外观。优选地，横跨所述阵列的整个范围(包括所述颜色层的区的外部的任何区域)，施加所述大体上不透明的背衬层。在这样的区域中，如果所述背衬层具有与图案化的金属层大体上相同的外观，则所述第一图案元件和所述第二图案元件之间的对比度将被降低或甚至被消除。这对于将最终的视觉效应限制到设置所述颜色层的那些区可能是期望的。
在许多实施方案中，所述第一图案元件的由所述金属层所产生的金属颜色和反射性质将是期望的。然而，在一些情况下，可能优选的是，修改所述第一图案元件的外观，例如，改变它们的颜色和/或减少来自所述第一图案元件的反射的镜面性质(由于这会使图像阵列的外观过度依赖于当观察完成的装置时存在的光源的性质)。因此，在优选的实施方案中，在步骤(a)中，所述金属化的衬底卷材进一步包括一个过滤层，所述过滤层在所述第一表面上、在透明衬底和所述金属层之间、横跨所述衬底卷材的至少一个区域。所述过滤层将至少保持在完成的图像阵列的第一图案元件中，位于查看者和第一金属层之间，且起作用以修改所述第一图案元件的外观。
如果所述过滤层是足够半透明的，则可以横跨整个阵列保留它，因为在第二图案元件中，穿过所述过滤层可以查看到所设置的任何颜色层。然而，优选地，所述方法进一步包括，在步骤(d)之后，施加又一种蚀刻剂物质，在所述又一种蚀刻剂物质中，所述过滤层比所述金属层或所述抗蚀剂层更可溶，从而移除所述过滤层的位于所述第二图案元件中的部分。所述金属层优选地在所述又一种蚀刻剂物质中不可溶。
所述过滤层的性质将取决于期望的效应。在优选的情况下，设置所述过滤层以使被所述金属层所反射的光漫射，从而改善完成的装置的光源不变性。在此情况下，光漫射层优选地包括至少一个无色的或有色的光学散射材料。例如，所述光漫射层可以包括散布在粘合剂中的散射颜料。这可以被用来掩饰图像阵列的金属构造，且使图像阵列具有与油墨的外观更接近的外观。在其他情况下，可能期望的是，保留金属外观但是改变其颜色，在该情况下，所述过滤层可以包括一种有色的透亮材料(诸如，着色的清漆)。这可以被用来为一种金属赋予另一种金属的外观，例如，铝金属层可以与橙棕色过滤层组合，使金属层显现为如同它是由铜或青铜形成的。
所述过滤层可以横跨阵列具有均匀的外观，以使得所述第一图案元件全都具有相同的光学特性。然而，在优选的实施例中，所述过滤层包括横跨阵列而在相应的横向偏移的区域中布置的多种不同的材料。例如，可以以多色彩图案施加所述层。这可以被用来将附加的复杂度水平引入到最终的光学可变效应，因为所述第一图案元件现在将在它们的光学特性方面变化。例如，所述过滤层可以承载又一个图像。
所述过滤层不必具有高光学密度，因为所述金属层是大体上不透明的。这样，所述过滤层是令人期望地薄的，从而使蚀刻期间的任何底切最小化。优选地，所述过滤层的厚度等于或小于所述第一图案元件或所述第二图案元件的最小横向尺度，优选地是所述第一图案元件或所述第二图案元件的最小横向尺度的一半或更小。例如，如果图案包括具有1微米(例如，1微米的线宽)的最小尺度的特征，则所述过滤层优选地具有1微米或更小、更优选地0.5微米或更小的厚度。
所述衬底卷材上的所述第一金属层可以是大体上平坦的，导致均匀的反射外观。然而，为了仍进一步增加安全水平，所述第一金属层可以被用来承载附加的安全特征。优选地，在步骤(a)中，所述金属化的衬底卷材在其第一表面中具有光学可变效应生成浮雕结构，所述金属层在其一侧或(优选地)两侧上遵循所述浮雕结构的轮廓，其中所述光学可变效应生成浮雕结构优选地是衍射浮雕结构，最优选地是衍射光栅、全息图或kinegram。这样的结构可以被限制到所述卷材的远离由所述方法形成的去金属化的图像阵列的区域，或可以与所述阵列叠置，使得所述第一图案元件中的至少一些显示所述光学可变效应。如已经提及的，在步骤(a)中所述金属层可以横跨所述衬底的整个表面设置，或可以仅被布置在所述衬底的选定部分上，例如，对应于安全物品(诸如，线、条或补片)上或安全票证(诸如，聚合物钞票，衬底将形成聚合物钞票的基础)上的期望的安全装置的横向范围。
图案的性质将取决于安全装置的类型，所述图像元件阵列将形成所述安全装置的一部分。然而，通常，所述第一图案元件和所述第二图案元件的图案包括具有一最小尺度的图案元件，所述最小尺度为50微米或更小、优选地30微米或更小、更优选地20微米或更小、仍优选地10微米或更小、最优选地5微米或更小。
在优选的实施例中，所述第一图案元件和所述第二图案元件的图案至少在第一维度上是周期性的，且所述第一图案元件彼此大体上相同和/或所述第二图案元件彼此大体上相同。这将适合于在波纹放大装置(包括混合装置)、整体成像装置和某些类型的透镜状装置中使用。如先前所讨论的，“大体上相同”包括与一个微缩图像描绘相同的物品或场景但是从不同的视角描绘的另一微缩图像。
在一些优选的实施方案中，每个第一图案元件限定一个微缩图像，优选地一个或多个字母、数字、徽标或其他符号，所述微缩图像彼此大体上相同，且所述第二图案元件限定一个包围所述微缩图像的背景，或每个第二图案元件限定一个微缩图像，优选地一个或多个字母、数字、徽标或其他符号，所述微缩图像彼此大体上相同，且所述第一图案元件限定一个包围所述微缩图像的背景。这样的图案很好地适于在波纹放大装置(包括混合装置)和整体成像装置中使用。优选地，所述微缩图像以网格图案布置，在第一维度上和在第二维度上具有周期性，其中所述网格图案优选地被布置在一个正交网格或六边形网格上。为了可以在令人期望地小的厚度的安全装置中利用所述图像阵列，每个微缩图像优选地占据在至少一个维度上具有50微米或更小、优选地30微米或更小、最优选地20微米或更小的尺寸的面积。为了显示所述微缩图像内的细节，每个微缩图像具有10微米或更小、优选地5微米或更小、最优选地3微米或更小的线宽。
在其他优选的实施方案中，所述第一图案元件本身可以构成一个透镜状装置的一个“通道”，其中所述第二图案元件提供第二“通道”，如下文将进一步描述的。所述透镜状装置可以在一个维度或两个维度上是有效的。在前一种情况下，所述第一图案元件和所述第二图案元件的图案优选地是线图案，所述线图案在与所述线的方向垂直的第一维度上是周期性的，所述线图案优选地是笔直的平行线，且所述线的宽度优选地大体上等于所述线之间的间距。在后一种情况下，所述第一图案元件和所述第二图案元件的图案优选地是网格图案，在第一维度上和在第二维度上具有周期性，其中所述网格图案优选地布置在一个正交网格或六边形网格上，所述网格图案优选地具有根据网格布置的点，最优选地正方形的点、矩形的点、圆形的点或多边形的点。所述网格图案优选地可以构成例如棋盘图案。
对于其他透镜状装置，所述图像阵列可以更复杂。例如，所述第一图案元件可以被配置为提供多个图像的部分，其中所述第二图案元件提供这些图像中的每个图像的剩余部分。在一个优选的实施例中，所述第一图案元件和所述第二图案元件的图案限定在至少第一维度上周期性地彼此交错的至少两个图像的区段，每个区段优选地至少在第一维度上具有50微米或更小、更优选地至少30微米或更小、最优选地20微米或更小的宽度。应注意，在这样的情况下，所述第一图案元件和所述第二图案元件本身可以不被周期性地布置，因为它们的位置将由所述第一图像和所述第二图像限定。
所述制造方法优选地是一个连续工艺，当将所述衬底卷材从一个卷轴传送到另一个卷轴上时，所述连续工艺在所述衬底卷材上执行。可以以金属化的形式供应所述衬底卷材，或可以在步骤(b)之前将所述金属层(以及可选地任何颜色层、背衬层和/或过滤层)施加到透明衬底上作为相同的、在线(in-line)工艺的一部分。
可以以多种方式设置图案化的掩膜，包括作为在所述衬底卷材旁边传送的板或带。然而，在特别优选的实施方式中，所述掩膜被设置在一个图案化辊的圆周表面上，且所述运送路径包括所述图案化辊的圆周表面的至少一部分，且其中至少在所述光敏抗蚀剂层暴露至辐射期间，所述图案化辊旋转，使得它的圆周表面以与所述衬底卷材大体上相同的速度行进。以此方式，所述掩膜形成所述运送路径的一个整体部分且生产线的构造被简化。
优选地，所述图案化辊包括一个支撑辊，至少在预定图案附近，所述支撑辊对预定波长的辐射是至少半透明的。例如，所述支撑辊可以是石英或玻璃圆筒(中空的或实心的)。合适的辐射源可以位于所述辊内部。所述掩膜可以与所述支撑辊成整体或与所述支撑辊可分离。在一个有利的实施方式中，所述掩膜包括一个被所述支撑辊承载的掩蔽片材，所述掩蔽片材的至少一个区域对于预定波长的辐射是大体上不透明的，以便限定预定的图案，其中所述掩膜优选地与所述支撑辊可分离。这使得能够在适当时替换所述掩膜、使用相同的基础装置来生产不同的图案。有利地，所述掩蔽片材是柔性的，以便遵循所述支撑辊的外部表面或内部表面。以此方式，可以使用常规的激光蚀刻技术或光图案化技术在掩膜平坦时使所述掩膜图案化，然后将所述掩膜附着到所述支撑辊。替代地，所述掩膜可以被形成为圆柱形形状，之后被安装到所述支撑辊。
所述掩膜可以包括具有用于限定图案的适当的切口的辐射不透明(radiation-opaque)材料，诸如，金属片材。然而，优选的是，所述掩蔽片材包括一个载体层和掩蔽层，所述载体层对预定波长的辐射是至少半透明的，所述掩蔽层仅存在于对应于预定图案的区域中，所述掩蔽层对预定波长的辐射是大体上不透明的。此布置更耐久且导致较少的表面浮雕，如果所述掩膜被布置成在使用中直接接触所述衬底卷材，则所述表面浮雕可以损坏所述卷材。在特别优选的实施例中，所述载体层包括一种聚合物材料，优选地pet或bopp，所述聚合物材料中的每个具有适当的透明度和一定程度的挠性。
所述掩蔽层可以采取能够吸收预定波长的辐射的任何形式。在优选的实施例中，所述掩蔽层包括图案化的金属化，优选地光图案化的金属化或激光图案化的金属化。
在替代的实施方案中，所述掩膜优选地包括形成在所述支撑辊的圆周表面上或形成在所述支撑辊的圆周表面内的一个或多个标志，所述标志或每个标志对预定波长的辐射是大体上不透明的，所述标志限定了预定图案。在此，所述掩膜与所述支撑辊不可分离，但是可以增加所述掩膜的耐久性。
优选地，所述运送路径被配置为围绕所述图案化辊的至少一部分卷绕，由此迫使所述衬底卷材抵靠所述图案化辊的圆周表面。这降低了所述掩膜和所述衬底卷材之间的任何滑移的风险，且由于所述掩膜和所述卷材的紧密接近，也改善了转移图案的分辨率。有利地，这可以通过在所述运送路径中设置至少一个张紧辊而被协助。
在优选的实施方案中，所述衬底是大体上透明的(即，透亮的，但是可以承载有色色调)。例如，所述衬底可以由非纤维聚合物材料(诸如，bopp)形成。
在许多情况下，如上文所描述的制造的单个图像元件阵列足以形成所述安全装置。然而，在一些情况下，有利的是在所述衬底的相反表面上设置第二图像元件阵列。这可以被用来形成第二、独立的光学可变安全效应，如果不透明层存在于两个金属层之间或如果所述衬底是透明的，则所述两个金属层可以形成相同的安全装置的一部分，例如，所述两个金属层协作以形成波纹干涉装置或软百叶窗效应。
因此，在优选的实施方案中，在步骤(a)中，所述金属化的衬底卷材在所述衬底的第二表面上进一步包括第二金属层，且所述方法进一步包括通过以下步骤制造第二图像元件阵列：
(b’)将第二光敏抗蚀剂层施加到所述第二金属层；以及
(c’)通过沿着所述运送路径传送所述衬底卷材来将所述第二光敏抗蚀剂层暴露至一个波长的辐射，所述第二光敏抗蚀剂层通过一个图案化的掩膜而响应于该波长的辐射，且在暴露期间，以与所述衬底卷材大体上相同的速度、沿着所述运送路径的至少一部分移动位于所述衬底卷材的所述图案化的掩膜，使得在所述掩膜和所述衬底卷材之间大体上没有相对移动，其中所述图案化的掩膜包括第一图案元件和第二图案元件，在所述第一图案元件中，所述掩膜对所述辐射是大体上不透明的，在所述第二图案元件中，所述掩膜对所述辐射是大体上透明的，其中当所述第一光敏抗蚀剂层的暴露的第二图案元件反应时，导致被蚀刻剂物质溶解的增加的可溶性，且未暴露的第一图案元件保持被蚀刻剂物质相对不可溶；以及
(d’)将蚀刻剂物质施加到所述衬底卷材，其中当所述第二抗蚀剂层的第二图案元件和所述第二金属层的第二图案元件都被溶解时，所述第二金属层的剩余的第一图案元件形成第二图像元件阵列。
所述第二金属层和抗蚀剂可以不同于所述第一金属层及其抗蚀剂，在该情况下，所述衬底卷材的两侧将需要被不同地处理。然而，在优选的实施例中，所述第二光敏抗蚀剂和相应的蚀刻剂物质分别具有与所述第一金属层、所述第一光敏抗蚀剂以及所述第一蚀刻剂物质和所述第二蚀刻剂物质相同的成分。在此情况下，所述衬底的两侧可以被同时蚀刻。
由所述两个图像阵列表现出的图案将取决于由所述装置表现出的效应。在一些情况下，所述两个图案至少在所述装置的多个区域中可以是彼此相同的。在优选的实施例中，相应的图案适于彼此协作，以表现出一个光学可变效应。例如，所述两个图案可以组合地形成一个安全装置，而无需任何附加部件(诸如，聚焦元件)，诸如，软百叶窗装置或波纹干涉装置。在许多情况下，形成所述第一图像阵列和所述第二图像阵列所依据的图案是不同的和/或彼此横向偏移的，以允许形成更复杂的视觉效应。
为了确保所述两个图像元件阵列之间的良好对准，极为优选的是，至少步骤(c)和(c’)配准地执行，优选地同时执行。例如，可以通过在所述衬底卷材的一个表面旁边移动的第二图案化的掩膜来暴露所述第二光敏抗蚀剂层，同时通过在所述卷材的相反侧上的第一掩膜来暴露所述第一抗蚀剂层。例如，出于此目的可以使用两个对置辊，所述两个对置辊中的每个在其表面上承载一个图案化的掩膜。
本发明的第一方面进一步提供了一种制造安全装置的方法，包括：
(i)使用上文所描述的方法制造第一图像元件阵列；以及
(ii)设置与所述第一图像元件阵列重叠的查看部件；
其中所述图像元件阵列和所述查看部件被配置为协作以生成一个光学可变效应。
所述安全装置的制造可以作为与制造图像阵列相同的工艺的一部分发生，或可以被分立地执行，例如，通过不同的实体。可以在形成图像阵列之前或之后设置所述查看部件。所述查看部件可以被施加到所述衬底卷材上，例如，通过印刷、浇铸固化或压印，优选地在与其上形成有图像阵列的表面相反的表面上。替代地，所述查看部件可以被设置在图像元件被附着到的另一个(至少半透明的)衬底上。
所述查看部件的性质将取决于形成的安全装置的类型，且可以包括一个掩蔽网格或第二图像元件阵列，如下文进一步描述的。然而，在特别优选的实施方案中，所述查看部件包括聚焦元件阵列(例如，透镜阵列或反射镜阵列)。
在第一优选的实施例中，所述安全装置是波纹放大器(包括混合波纹放大器/整体成像装置)。因此，优选地，所述第一图案元件限定(大体上相同的)微缩图像且所述第二图案元件限定一个背景，或所述第二图案元件限定(大体上相同的)微缩图像且所述第一图案元件限定一个背景，使得所述图像元件阵列包括一个微缩图像阵列，且所述聚焦元件阵列的节距和所述微缩图像阵列的节距以及所述聚焦元件阵列和所述微缩图像阵列的相对定向使得所述聚焦元件阵列与所述微缩图像阵列协作，以由于波纹效应而生成所述微缩图像阵列的放大型式。
在一个特别优选的实施方式中，所述图像元件阵列被设置有一个颜色层，所述颜色层具有多个区，每个区分别具有不同的光学可检测的物质，其中所述颜色层的区中的每个足够大，从而至少包含由所述微缩图像阵列的放大型式中的放大的微缩图像中的一个所占据的区域。这是期望的，因为通过限定每个区之后将显著大于任何一个(未放大的)微缩图像，且因此将包含多个(未放大的)微缩图像(优选地至少10个)，结果是由所述区所提供的光学特性将存留在放大的图像中。例如，在优选的实施方案中，每个(未放大的)微缩图像可以在两个方向上都具有约25微米的总体尺度，而每个区可以具有2.5mm的量级的尺度，即，比所述微缩图像大两个数量级。
一般而言，个体(未放大的)微缩图像将太小而不能够被裸眼分辨，而所述颜色层的区将足够大以对裸眼明显。如果另一方面所述区具有与(未放大的)微缩图像的尺寸相当的尺寸，则多个不同的区将通过波纹效应而被一起“平均”，使得它们在最终的装置中是不可区分开的。此外，通过将所述区布置成至少放大的微缩图像的尺寸(其将由所述聚焦元件阵列及其相对于所述图像阵列的布置来确定)，则在至少一些视角下，整个微缩图像或其直接背景将以相同的单个区的光学特性显示，例如，显现为具有与所述区的颜色对应的均匀颜色。
进一步优选的是，所述颜色层的区被配置成使得，在第一视角下，所述微缩图像阵列的放大型式中的放大的微缩图像的光学特性由所述颜色层的第一组的一个或多个区的光学特性来确定，且在第二视角下，相同的放大的微缩图像的光学特性由所述颜色层的第二、不同组的一个或多个区的光学特性来确定，使得所述放大的微缩图像的光学特性在所述第一视角和所述第二视角之间改变。这是通过以下方式来实现的：限制所述区的尺寸，以使得当视角改变时，在任何一个视角下对一个特定的放大的微缩图像作出贡献的微缩图像组与相邻的区之间的至少一个边界交叉。如果所述区太大，则在可利用的视角范围内将不会遇到区之间的边界，或仅非常小比例的放大的微缩图像遇到区之间的边界。在特别优选的实施例中，在至少一个维度上，优选地在两个正交的维度上，所述颜色层的区中的至少一些(优选地全部)小于由所述微缩图像阵列的放大型式中的两个相邻的放大的微缩图像所占据的面积。这增强了该效应，因为当在适当的方向上改变视角时，大体上全部微缩图像将显示光学特性的改变。最优选地，所述颜色层的区以与所述放大的微缩图像阵列的周期性大体上相同的周期性布置。
根据所述区的布置以及视角之间的间距，整个微缩图像可以在两个视角下以不同的光学特性显示(即，第一组包括所述颜色层的单个区，且第二组包括所述颜色层的不同的单个区)。然而，更一般地，所述第一组包括所述颜色层的单个区，使得在第一视角下，整个放大的微缩图像显示为具有与单个区的光学特性对应的相同的光学特性，且第二组包括所述颜色层的至少两个区，使得在第二视角下，放大的微缩图像中的至少两个部分显示为具有与所述至少两个区的光学特性对应的彼此不同的光学特性。这在视角改变时给出了微缩图像与两个(或更多个)相邻的区之间的边界交叉的外观。
在诸如这种的波纹放大器装置中，如果设置任何光漫射层，则优选的是这横跨图像阵列具有均匀的外观。
在第二优选的实施例中，所述安全装置是(“纯的”)整体成像装置。因此，所述第一图案元件限定全都从不同的视点描绘相同的物品的微缩图像且所述第二图案元件限定一个背景，或所述第二图案元件限定全都从不同的视点描绘相同的物品的微缩图像且所述第一图案元件限定一个背景，使得所述图像元件阵列包括一个微缩图像阵列，且所述聚焦元件阵列的节距和定向以及所述微缩图像阵列的节距和定向是相同的，从而所述聚焦元件阵列与所述微缩图像阵列协作，以生成所述物品的放大的、光学可变型式。
在第三优选的实施例中，所述安全装置是双通道透镜状装置，图案是周期性的且所述第一图案元件彼此大体上相同(例如，如上文所描述的线元件或“点”元件)。至少在所述第一方向上，所述聚焦元件阵列的周期性大体上等于所述图案的周期性或是所述图案的周期性的倍数，且所述聚焦元件阵列被配置为使得每个聚焦元件能够根据视角从所述第一图案元件中的相应的一个或从位于所述第一图案元件之间的第二图案元件中的相应的一个导引光，由此根据视角，所述聚焦元件阵列从存在所述金属层的第一图案元件的阵列或从位于所述第一图案元件之间的、不存在所述金属层的第二图案元件导引光，使得当使所述装置倾斜时，在第一范围的视角下，所述金属层通过所述第一图案元件组合将光反射到查看者，且在第二范围的视角下，通过所述第一图案元件组合不将光反射到查看者。因此，由所述第一图案元件生成的外观对应于所述装置的一个通道且由所述第二图案元件生成的外观对应于装置的第二通道。如果设置限定一个图案的光漫射层，则这将在第一范围的视角下由所述装置显示，对应于所述装置的第一通道。
优选地，如上文所描述的，所述图像阵列被设置有一个颜色层，由此在所述第二图案元件中暴露所述颜色层，使得当使所述装置倾斜时，在第二范围的视角下，通过所述第二图案元件组合将所述颜色层显示给查看者，且在第一范围的视角下，通过所述第二图案元件组合不将所述颜色层显示给查看者。因此，所述装置的第二通道由所述颜色层限定，且如果它采取一个图像的形式，则此图像将在第二范围的视角下由所述装置显示。在此情况下，高度复杂的颜色层(诸如，全色照片)是合适的，尽管也可以使用较简单的图像。
在第四实施例中，所述安全装置是具有至少两个通道的透镜状装置，所述图像阵列的第一图案元件和第二图案元件各自限定至少两个交错的图像的部分，如先前所描述的。在这样的情况下，优选的但不必要的是，所述第一图案元件的外观(例如，颜色)横跨所述阵列是均匀的，所述颜色层的外观也是如此。例如，完成的阵列可以是双色调的。在至少所述第一方向上，所述聚焦元件阵列的周期性大体上等于由所述图案所限定的至少两个图像的区段的周期性或是由所述图案所限定的至少两个图像的区段的周期性的倍数，且所述聚焦元件阵列被配置为使得，每个聚焦元件能够根据视角从所述第一图像区段的相应的一个或从位于所述第一图像区段之间的所述第二图像区段中的相应的一个导引光，由此根据视角，所述聚焦元件阵列从所述第一图像区段的阵列或从位于所述第一图像区段之间的所述第二图像区段导引光，使得当使所述装置倾斜时，在第一范围的视角下通过所述第一图像区段组合将所述第一图像显示给查看者，且在第二范围的视角下通过所述第二图像区段将所述第二图像显示给查看者。在此情况下，所述第一图像对应于所述装置的第一通道且所述第二图像对应于所述装置的第二通道。通过以相同的方式使来自每个的区段交错，可以提供多于两个的图像。
在透镜状装置中，优选地，所述聚焦元件阵列至少在定向方面且优选地还在平移(translation)方面被配准到所述图像元件阵列。
所述安全装置所表现出的光学可变效应(即，一维光学可变效应)可以当仅在一个方向上使所述装置倾斜时表现出，或在其他优选的实施方式中，所述安全装置所表现出的光学可变效应(即，二维光学可变效应)可以当仅在两个正交的方向中的任一个上使所述装置倾斜时表现出。因此，优选地，所述聚焦元件阵列包括适于在一个维度上使光聚焦的聚焦元件，优选地圆柱形聚焦元件，或包括适于在至少两个正交的方向上使光聚焦的聚焦元件，优选地球面聚焦元件或非球面聚焦元件。有利地，所述聚焦元件阵列包括透镜和反射镜。在优选的实施例中，所述聚焦元件阵列具有5-200微米、优选地10-70微米、最优选地20-40微米范围内的一维周期性或二维周期性。所述聚焦元件已经通过热压印工艺或铸造固化复制工艺形成。
为了使所述安全装置生成聚焦的图像，优选地至少所述金属层近似位于所述聚焦元件阵列的焦平面内，且如果设置一个颜色层，则至少在所述第二图案元件中，所述颜色层优选地也近似位于所述聚焦元件阵列的焦平面内。期望的是，对于沿着所述聚焦元件能够使光聚焦的方向的所有视角，每个聚焦元件的焦距应大体上相同，优选地在+/-10微米内、更优选地在+/-5微米内。
如上文所提及的，在替代的实施方案中，所述查看部件可以包括一个掩蔽网格或第二图像元件阵列。例如，此配置可以被用来形成安全装置，诸如，软百叶窗效应或波纹干涉装置。这些种类的查看部件可以通过任何常规技术(例如，印刷)来形成，但是最优选地是使用与上文所描述的相同的去金属化工艺制造。
本发明的第一方面进一步提供了一种用于安全装置的图像阵列，以及一种安全装置，每个都是根据上文所描述的方法制造的。
本发明的第二方面提供了一种安全装置，包括一个透明衬底，所述透明衬底承载：
一个聚焦元件阵列，所述聚焦元件阵列限定一个焦平面；以及
一个图像元件阵列，所述图像元件阵列限定一个与背景对照的微缩图像阵列，所述图像元件阵列位于与所述聚焦元件的焦平面大体上一致的平面内；
所述聚焦元件阵列的节距和所述微缩图像阵列的节距以及所述聚焦元件阵列和所述微缩图像阵列的相对位置使得所述聚焦元件阵列与所述微缩图像阵列协作，以由于波纹效应而生成所述微缩图像阵列的放大型式；
其中所述图像元件阵列包括：
大体上不透明的材料的图案化层，所述微缩图像阵列通过不存在所述大体上不透明的材料来限定，且所述背景通过存在所述大体上不透明的材料来限定；以及
颜色层，所述颜色层与大体上不透明的材料的图案化层重叠并且通过不存在所述大体上不透明的材料的图案化层而暴露，所述颜色层在阵列的相应的多个横向偏移的区中包括多种不同的光学可检测的材料，所述区中的每个至少与由所述微缩图像阵列的放大型式中的放大的微缩图像中的一个所占据的面积一样大，且所述区被配置为使得，在第一视角下，所述微缩图像阵列的放大型式中的一个放大的微缩图像的光学特性由所述颜色层的第一组的一个或多个区的光学特性来确定，且在第二视角下，相同的放大的微缩图像的光学特性由所述颜色层的第二、不同组的一个或多个区的光学特性来确定，使得所述放大的微缩图像的光学特性在所述第一视角和所述第二视角之间改变。
将理解，本发明的第二方面的安全装置是波纹放大装置(所述术语包括混合波纹放大装置/整体成像装置)。因此，所述微缩图像优选地彼此大体上相同，如上文所限定的。通过如所描述的配置所述颜色层的区，当使所述装置在至少一个方向上倾斜时(即，视角改变)，所述放大的微缩图像中的至少一个(优选地全部)将显现为经历它光学特性(优选地其可见颜色)的改变。术语“颜色层”采用与参考本发明的第一方面所解释的相同的限定。
作为所描述的布置的结果，所述颜色层的每个区将显著大于任何一个(未放大的)微缩图像，且因此包含多个(未放大的)微缩图像(优选地至少10个)，其结果是由所述区提供的光学性质将存留在放大的微缩图像中。例如，在优选的实施方案中，每个(未放大的)微缩图像可以在两个方向上都具有约25微米的总体尺度，而每个区可以具有2.5mm的量级的尺度，即，比所述微缩图像大两个数量级。
一般而言，个体(未放大的)微缩图像将太小而不能够被裸眼分辨，而所述颜色层的区将足够大以对裸眼明显。如果另一方面所述区具有与(未放大的)微缩图像的尺寸相当的尺寸，则多个不同的区将通过波纹效应而被一起“平均”，使得它们在最终的装置中是不可区分开的。此外，通过将所述区布置成至少放大的微缩图像的尺寸(其将由所述聚焦元件阵列及其相对于所述图像阵列的布置来确定)，在至少一些视角下，整个微缩图像或其直接背景将以相同的区的光学特性显示。
倾斜时光学特性的改变是通过以下方式来实现的：限制所述区的尺寸，以使得当视角改变时，在任何一个视角下对一个特定的放大的微缩图像作出贡献的微缩图像组与相邻的区之间的至少一个边界交叉。如果所述区太大，则在可利用的视角范围内将不会遇到所述区之间的边界，或仅非常小比例的放大的微缩图像遇到所述区之间的边界。在特别优选的实施例中，在至少一个维度上，优选地在两个正交的维度上，所述颜色层的区中的至少一些(优选地全部)小于由所述微缩图像阵列的放大型式中的两个相邻的放大的微缩图像所占据的面积。这增强了该效应，因为当在适当的方向上使视角改变足够的量时，大体上全部微缩图像将显示光学特性的改变。最优选地，所述颜色层的区被布置成与所述放大的微缩图像阵列的周期性具有大体上相同的周期性。
根据所述区的布置以及视角之间的间距，整个微缩图像可以在两个视角下以不同的光学特性显示(即，第一组包括所述颜色层的单个区，且第二组包括所述颜色层的不同的单个区)。然而，更一般地，所述第一组包括所述颜色层的单个区，使得在第一视角下，整个放大的微缩图像被显示为具有与该单个区的光学特性对应的相同的光学特性，且第二组包括所述颜色层的至少两个区，使得在第二视角下，放大的微缩图像中的至少两个部分被显示为具有与所述至少两个区的光学特性对应的彼此不同的光学特性。这在视角改变时给出了微缩图像与位于两个(或更多个)相邻的区之间的边界交叉的外观。
期望的是，可以在正常操作期间有可能遇到的倾斜角度下查看到光学特性的改变。因此，优选地，第一视角和第二视角之间的角间距是50度或更小、更优选地30度或更小。
在特别优选的实施方案中，所述颜色层被配置成由所述区的布置和/或所述区的周缘的形状所产生的图像的形式，所述图像优选地包括标记，诸如，一个或多个字母或数字、徽标或其他符号。所述图像元件阵列可以包括如下一个或多个区，在所述一个或多个区中不存在所述颜色层或所述颜色层是透明的。例如，光学可检测的颜色层区的组合周缘可以限定字母数字字符或其他标记。在这些区外部，所述微缩图像可以是透明的或具有与背景相比的较低对比度，结果是所述放大的微缩图像是不那么可见，表现出放大的视觉效应的区域因此遵循所述标记的形状。
有利地，所述光学可检测的物质包括以下中的任何一种：可见颜色的染料或颜料；以可见光谱或不可见光谱发射的冷光物质、磷光物质或荧光物质；金属颜料；干涉层结构和干涉层颜料。最优选地，所述颜色层的相邻的区具有彼此不同的可见颜色。
在优选的实施方案中，为了减少穿过所述装置透射的光的量，所述图像元件阵列横跨所述阵列在所述颜色层之上进一步包括大体上不透明的背衬层，所述大体上不透明的背衬层优选地包括金属层。所述大体上不透明的背衬层通过通过妨碍光穿过所述阵列透射来改善所述图像元件阵列的外观，光穿过所述阵列透射可能混淆最终的视觉效应。反射材料(诸如，金属层)特别优选地用作背衬层，以增强所述装置的反射外观。优选地横跨所述图像元件阵列的整个范围(包括在所述颜色层的区的外部的任何区域)，施加所述大体上不透明的背衬层。在这样的区域中，如果所述背衬层具有与图案化的金属层大体上相同的外观，则所述第一图案元件和所述第二图案元件之间的对比度将被降低或甚至被消除。这对于将最终的视觉效应限制到设置所述颜色层的那些区可能是期望的。
在本发明的第二方面中，所述图案化层可以由任何大体上不透明的材料形成且可以通过任何合适的手段(例如，印刷或填充预先形成的凹处)来施加。然而，在特别优选的实施方案中，所述大体上不透明的材料的图案化层包括一个金属层，优选地铝或铜。所述大体上不透明的材料的图案化层在所述金属层和所述透明衬底之间进一步包括一个过滤层(如关于本发明的第一方面描述的)。在此情况下，所述过滤层优选地横跨所述阵列具有均匀外观。
有利地，所述透明衬底的表面可以限定一个光学可变效应生成浮雕结构，所述图案化的金属层在其一侧或两侧上遵循所述浮雕结构的轮廓，其中所述光学可变效应生成浮雕结构优选地是衍射浮雕结构、最优选地是衍射光栅、全息图或kinegram。
所述安全装置所表现出的光学可变效应(即，一维光学可变效应)可以当仅在一个方向上使所述装置倾斜时表现出，或在其他优选的实施方式中，所述安全装置所表现出的光学可变效应(即，二维光学可变效应)可以当仅在两个正交的方向中的任一个上使所述装置倾斜时表现出。因此，优选地，所述聚焦元件阵列包括适于在一个维度上使光聚焦的聚焦元件，优选地圆柱形聚焦元件，或包括适于在至少两个正交的方向上使光聚焦的聚焦元件，优选地球面聚焦元件或非球面聚焦元件。有利地，所述聚焦元件阵列包括透镜或反射镜。在优选的实施例中，所述聚焦元件阵列具有5-200微米、优选地10-70微米、最优选地20-40微米范围内的一维周期性或二维周期性。所述聚焦元件可以通过热压印工艺或铸造固化复制工艺形成。
在特别优选的实施方案中，所述聚焦元件阵列是根据本发明的第一方面的方法制造的。
本发明进一步提供了一种安全物品，所述安全物品包括根据本发明的第一方面或第二方面的安全装置，其中所述安全物品优选地是安全线、条、箔、插入物、转移元件、标签或补片。
还提供了一种安全票证，所述安全票证包括根据本发明的第一方面或第二方面的安全装置或包括这样的安全装置的安全物品，其中所述安全票证优选地是钞票、支票、护照、识别卡、驾驶执照、真实性证书、印花票税或用于固定价值或个人身份的其他票证。在一个特别优选的实施方案中，在本发明的第一方面的步骤(a)中所设置的衬底本身形成了安全票证(诸如，聚合物钞票)的衬底，所述金属层被布置在所述衬底上，如先前所描述的，且一个或多个乳浊层被施加到相同的衬底，以提供用于在所述衬底上进行印刷的合适的背景。
现在将参考附图描述并且与常规实施例对比根据本发明的安全装置、用于所述安全装置的图像元件阵列以及它们的制造方法的实施例，在附图中：
图1(a)和图1(b)分别示出了典型的正抗蚀剂材料和负抗蚀剂材料，以及当通过掩膜暴露于适当的辐射时各自发生反应的区域；
图2描绘了在暴露于适当波长的辐射时一种示例性抗蚀剂材料所经历的化学反应；
图3是描绘根据本发明的方法的一个实施方案中的步骤的流程图；
图4(a)至图4(c)例示了图3的方法的选定步骤，图4(d)示出了根据所述方法制成的安全装置的一个实施方案；
图5(a)和图5(b)示意性地描绘了用于进行图3的方法的选定步骤的两个示例性装置；
图6(a)至图6(d)例示了图3的方法的其他选定的步骤，图6(e)示出了根据所述方法制造的安全装置的又一个实施方案；
图7(a)至图7(c)例示了根据本发明的方法的另一个实施方案的选定步骤；
图8(a)和图8(b)描绘了根据本发明的图像元件阵列的两个实施方案；
图9(a)至图9(c)以平面视图例示了根据本发明的一个实施方案的示例性图像元件阵列，图9(a)示出了金属层，图9(b)示出了颜色层，图9(c)示出了组合的两个层；
图10(a)和图10(b)以平面视图示出了在两个不同的视角下根据本发明的一个实施方案的纳入图9的图像元件阵列的安全装置的外观；
图11(a)至图11(c)以平面视图示意性地例示了在三个不同的视角下根据本发明的另一个实施方案的安全装置的外观；
图12以平面视图示出了根据本发明的又一个实施方案的安全装置的外观；
图13(a)例示了根据本发明的一个实施方案的示例性图像元件阵列，且图13(b)示出了纳入图13(a)的图像元件阵列的安全装置的外观；
图14(a)示意性地描绘了根据本发明的又一个实施方案的安全装置，图14(b)示出了穿过所述安全装置的横截面，且图14(c)和图14(d)示出了在不同的视角下由所述装置可以显示的两个示例性图像；
图15(a)和图15(b)示出了根据本发明的实施方案的安全装置的另外两个实施方案；
图16(a)和图16(b)示出了适合于进行根据本发明的实施方案的方法的选定步骤的装置的另外两个实施例；
图17示出了穿过根据本发明的另一个实施方案的安全装置的横截面；
图18、图19和图20，(a)以平面视图且(b)以横截面示出了携带根据本发明的实施方案的安全装置的三个示例性物品；以及
图21(a)以平面视图、图21(b)以后视图且图21(c)以横截面例示了携带根据本发明的安全装置的物品的又一个实施方案。
随后的描述将首先集中于制造具有在安全装置(诸如，波纹放大器、整体成像装置和透镜状装置(以及其他装置))中使用所需的高分辨率、精细细节的图像元件阵列的方法的实施例。然后下文将描述利用根据所描述的方法制造的图像元件阵列的这样的安全装置的优选的实施方案。然而，应理解，所公开的图像阵列以及其制造方法可以适于在其他安全装置中使用，且类似地在下文所描述的安全装置中利用的图像阵列不必是使用所公开的方法制造的，尽管这是优选的。
如先前所概述的，在本发明的实施方案中，图像元件是通过根据期望的图案使金属层去金属化而形成的。如在图1(a)中示出的，金属层11被涂覆有抗蚀剂材料2，该抗蚀剂材料2响应于特定波长的辐射，所述特定波长通常是一个或多个紫外线波长，例如，在350nm到415nm的范围内。通过图案化的掩膜1将抗蚀剂2暴露于辐射r。抗蚀剂2是“正”抗蚀剂，意味着该材料在暴露于辐射时反应，以变得在选定的蚀刻剂中可溶(或更可溶)。例如，光化学反应可以导致抗蚀剂材料内的交联减少(“光离解”)，导致可溶性增加。本发明的发明人已经发现，相较于“负”抗蚀剂，使用“正”抗蚀剂实现较高的分辨率结果，在“负”抗蚀剂中，暴露的材料反应以变得不可溶(或不太可溶)，特别是在该期望的图案包括去金属化的精细线特征(诸如，被限定为与连续的金属周围环境对照的无金属区域的负标记)的情况下。如在图1(a)中示出的，抗蚀剂2的反应的(可溶)部分2a仅延伸超出掩膜1的限定精细线负标记的透明部分的圆周一段短的距离，其中该层的剩余部分2b保持相对不可溶，以使得所产生的去金属化线宽紧密对应于由掩膜所限定的线宽。
出于比较的目的，图1(b)示出了负抗蚀剂层3，当负抗蚀剂层3暴露于适当的辐射时反应以变得不太可溶，例如，经历交联。在此情况下，为了形成与图1(a)中所例示的相同的去金属化图案，掩膜1是在图1(a)中使用的掩膜的逆转，隐藏将形成负标记的精细线区域。将存在反应的区域3b的一些横向延伸，该横向延伸将侵犯该抗蚀剂的、位于掩膜1的不透明部分下面的未反应且不可溶的区域3a，使得去金属化特征的尺寸将与该掩膜的尺寸不匹配，且在非常精细的线的情况下可能未能完全形成。
在本发明的实施方案中使用的适合的正抗蚀剂材料的优选的实施例包括邻叠氮萘醌基抗蚀剂(“dnq”)，还被称为邻位奎宁重氮(orthoquininediazides，“oqds”)，诸如，1,2-萘醌重氮(1,2-naphthoquinonediazide)。该材料在其初始状态中在碱中大体上不可溶。当暴露于紫外线光(例如，利用水银卤素灯)时，如图2中所描绘的那样发生反应，导致形成羧酸基团(“沃尔夫重排(wolfrearrangement)”)。反应的材料在碱性条件中可溶。在特别优选的实施方案中，通过利用在碱中也可溶的金属层，诸如，铝、铝合金(至少50％的al)、铬或铬合金(至少50％的cr)，施加碱性蚀刻剂(诸如，氢氧化钠)将不仅移除抗蚀剂材料的暴露区域，而且还移除金属层的下面的部分，这允许在单个工艺步骤中移除两个层。对于铬以及其合金，可能需要向蚀刻剂添加六氰高铁酸钾。一种合适的市售的正抗蚀剂材料是varichemco.ltd的v215，其包括具有novolak稳定剂(ballast)基团的dnq。另一些实施例包括重氮化合物的磺酰化合物，诸如，1,2–萘醌-2-重氮-5-磺酰氯。dnq物质可以被应用在合适的溶剂(诸如，环戊酮)中作为溶液，例如，10％(w/w)溶液。该溶剂和任何其他挥发性组分在将抗蚀剂施加到金属层之后将变干，留下dnq和任何其他固体组分以形成抗蚀剂层。如果必要的话，可以提供加热器或其他干燥模块对此进行辅助。
可以在以上实施方案中利用的合适的正抗蚀剂成分的五个其他实施例如下(“g”＝克)：
1)1gvarichemco.ltd.的v215或1,2–萘醌-2-重氮-5-磺酰氯；10g环戊酮；1gmek；以及0.03gsurfynol61(来自airproducts)。
2)1gvarichemco.ltd.的v215或1,2–萘醌-2-重氮-5-磺酰氯；10g环戊酮；1gmek；以及0.01gbyk-055(来自bykchemie)。
3)1gvarichemco.ltd.的v215或1,2–萘醌-2-重氮-5-磺酰氯；10g环戊酮；1gmek；以及0.01gbyk-022(来自bykchemie)。
4)1gvarichemco.ltd.的v215或1,2–萘醌-2-重氮-5-磺酰氯；10g环戊酮；1gmek；以及0.2g异丙醇。
5)0.95gvarichemco.ltd.的v215或1,2–萘醌-2-重氮-5-磺酰氯；0.05novolak树脂；10g环戊酮；1gmek；以及0.05gsurfynol61(来自airproducts)。
将理解，上文示例成分中的每个描述了施加到金属层的抗蚀剂的湿成分。当干燥时(其可能涉及或可能不涉及主动干燥步骤，但是可能在工艺步骤之间的时间自动发生)，溶剂和任何其他挥发性组分将蒸发，仅留下固体组分。因此，在示例成分(1)中，dnq组成干抗蚀剂配方的100％，但是仅组成湿抗蚀剂成分的近似10％。在实施例(5)中，novolak树脂是粘合剂的一个实施例，该粘合剂是固体组分，因此保留在干抗蚀剂配方中。因此，在此实施例中，dnq组成干抗蚀剂配方的95％，剩余的5％是粘合剂。
在上文的成分1和成分5中使用的surfynol61是表面活性剂的一个实施例。本发明的发明人已经发现，含有表面活性剂(诸如，此表面活性剂)的抗蚀剂成分在目前公开的方法中产生特别好的结果。该表面活性剂的益处是帮助形成更均匀的抗蚀剂涂层。在没有表面活性剂的情况下，发现涂层厚度横跨衬底更广泛地变化。这可以导致难以控制下游的照射和蚀刻的工艺步骤，因为抗蚀剂的较厚的区段需要较长的处理时间。在有表面活性剂的情况下，发现抗蚀剂涂层具有均匀得多的厚度，意味着对于整个涂层在暴露下和通过蚀刻剂的时间的量是相同的。
使用挥发性表面活性剂(surfynol61是挥发性表面活性剂的一个实施例)是特别优选的，因为当使抗蚀剂层干燥时，表面活性剂物质转变到气态状态且离开系统，从而不干扰下游处理。然而，还发现，非挥发性表面活性剂在某种程度实现了上文提及的益处。
如果金属层属于在碱性条件中不可溶的类型(或仅非常缓慢地溶解)，则可以在一些实施方案中使用第二不同的蚀刻剂，从而一旦已经通过第一蚀刻剂移除了抗蚀剂层的反应的元件，就移除金属层的暴露的元件。例如，在金属层包括铜、铜合金(至少50％的cu)、铬或铬合金(至少50％的cr)的情况下，可以使用酸性的第二蚀刻剂。然而，在更优选的实施例中，将替代地使用(在辐射暴露之后)也在酸性条件中溶解的合适的正抗蚀剂成分，使得通过单个酸性蚀刻剂将抗蚀剂和金属二者都移除。
图3是例示了根据本发明的一个实施方案的制造图像元件阵列(或可选地安全装置)的方法中的步骤的流程图。在虚线中示出的步骤是可选的。图4例示了在所述方法的一个示例性实施方式中的步骤中的选定的步骤。首先，提供金属化的衬底卷材(步骤s101)，该金属化的衬底卷材包括透明衬底10，在该透明衬底的表面中的一个表面上承载金属层11，如图4(a)中示出的。衬底10通常包括至少一个透明聚合物材料，诸如，bopp，且可以是单块的或多层的。该衬底可以属于适合于形成安全物品(诸如，安全线、条、补片或转移箔)的基础的类型，或属于适合于形成安全票证本身(诸如，聚合物钞票)的基础的类型。该衬底卷材可以包括附加层，诸如，(下文所描述的)过滤层和/或金属层11下面的底漆层。该衬底卷材还可以在卷材表面的全部或部分之上承载附加的安全特征，诸如，光学可变浮雕结构，例如，衍射结构，诸如，全息图、kinegram或衍射光栅，该金属层遵循所述安全特征。该衬底卷材可以被预先金属化地供应，或可以作为目前公开的方法的一部分施加金属层11(以及任何可选地下面的层)，例如，通过蒸汽沉积、溅射等。金属层11可以覆盖衬底的整个面积(如示出的)或可以仅横跨衬底内的、将形成去金属化图案的选定部分来设置金属层11。合适的材料包括铝、铜、铬以及各自的合金(特别包括铝-铜合金)。该金属层优选地对可见光大体上不透明，且期望地是在实现此不透明性的同时尽可能薄。该层越薄，可以更准确地蚀刻它，因为它将不太易受蚀刻区域的横向扩展的影响。在优选的实施例中，该金属层可以具有在10nm和100nm之间的、更优选地在10nm和50nm之间的、最优选地在10nm和25nm之间的厚度。
在步骤s103中，抗蚀剂材料12之后被施加到金属层12上，如图4(b)中示出的。该抗蚀剂材料可以被施加为遍及衬底卷材的面积，或可以被选择性地施加，例如，以限定大规模的图案或图像(足够大以对裸眼可见)。合适的施加技术包括将该抗蚀剂材料印刷或涂覆到该金属层上。该抗蚀剂材料是“正”抗蚀剂(如上文所描述的)，该“正”抗蚀剂在暴露于适当的辐射时变得在蚀刻剂物质(例如，溶剂)中可溶(或更可溶)，在该蚀刻剂物质中，选定的金属层优选地也是可溶的。例如，在金属层11包括铝的情况下，含有dnq的抗蚀剂材料是合适的，因为可以使用碱(诸如，氢氧化钠)将二者蚀刻。根据抗蚀剂材料的成分，该卷材可以在进行后续处理之前被传递通过干燥器。
然后通过图案化的掩膜1将抗蚀剂材料12暴露于适当的辐射r，如图4(c)-步骤s104中示出的。掩膜1按照第一图案元件p1和第二图案元件p2限定期望的图案，在第一图案元件p1中，该掩膜对该辐射大体上不透明，在第二图案元件p2中，该掩膜对该辐射大体上透明。在暴露期间，该掩膜优选地接触抗蚀剂层12，从而该抗蚀剂层的暴露于该辐射的区域尽可能准确地对应于掩膜1的透明元件。如下文将更详细地描述的，暴露在衬底卷材的运输期间发生，因此该掩膜也以大体上相同的速度在该卷材旁边移动。在第二图案元件p2中，暴露的抗蚀剂材料12反应，从而变得在选定的蚀刻剂中可溶(或更可溶)，而在第一图案元件p1中，该抗蚀剂材料大体上未接收到辐射，从而保持在蚀刻剂中(相对地)不可溶。
在步骤s105中，选定的蚀刻剂被施加到衬底卷材，优选地使第二图案元件p2中的抗蚀剂材料12和金属层11都溶解。优选地，使用单个蚀刻剂来实现此步骤。例如，在铝金属层11和dnq抗蚀剂层12的情况下，蚀刻剂通常是碱，诸如，氢氧化钠(naoh)溶液。金属层11的第一图案元件p1保持在该卷材上，如图4(d)中示出的。抗蚀剂材料12和金属层11通过相同的蚀刻剂移除是高度有利地，由于不需要第二蚀刻剂物质。优选地，在单个工艺步骤中移除两种材料。然而，如果必要的话，相同的蚀刻剂物质可以被施加多次以实现移除。例如，可以通过将该衬底卷材传送通过蚀刻剂浴或通过将蚀刻剂喷涂到该卷材上来施加蚀刻剂。如果必要的话，这可以伴随有一个或多个机械动作(诸如，刷涂或搅拌)，以帮助溶解。在其他实施方案中，如果金属层11属于通过与抗蚀剂相同的蚀刻剂将不会溶解的类型，步骤s105可以进一步包括在蚀刻剂的经照射的区域已经移除之后，施加另一种不同的(例如，酸性)蚀刻剂，以使金属层的暴露的元件溶解。合适的酸性蚀刻剂包括硫酸和硝酸。
实验已经示出，可实现的分辨率(即，可以获得的图案元件的最小尺度)取决于许多变量，所述变量包括抗蚀剂层12的厚度、蚀刻剂浓度以及蚀刻时间，但是最初研究表明抗蚀剂厚度和蚀刻时间显现为特别重大重要的因素。在一个实施例中，根据上文所描述的方法制造了一个样本，该样本具有铝的金属层11和v215的抗蚀剂层12，该抗蚀剂层12作为以千帕(kbar)施加的环戊酮中的10％(w/w)溶液，下降至具有大约0.6微米的厚度。使用包括一个具有约150w/cm的功率的水银卤素灯的primarc单元，通过掩膜将该抗蚀剂层暴露于紫外线辐射且持续大约1秒。在室温下，将暴露的衬底卷材浸没在包括15％w/w/naoh溶液的蚀刻剂中且持续15秒，发现这在金属层中实现了良好的线限定，实现了5微米的量级的去金属化的线宽。以相同的方式生产的、浸没在蚀刻剂中且持续20秒的另一个样本示出了抗蚀剂的显著量的欠蚀刻，增大了可实现的线宽。尽管如此，在两种情况下，可以做出高清晰度(例如，在5微米和10微米之间的线宽)图像，用常规印刷技术将非常难以做出高清晰度。
抗蚀剂的厚度对可实现的线宽也具有影响，较薄的涂层需要较短的蚀刻时间。这样，优选的是，使用横跨卷材的面积实现大体上均匀的涂层重量的方法(诸如，使用后计量槽模(postmeteredslotdie))来将抗蚀剂施加到衬底。较薄的抗蚀剂层也表现出对掩膜的较少底切，即，反应的区域的减少的横向扩展。这样，优选的抗蚀剂层具有小于1微米、更优选地在0.2微米和0.6微米之间的厚度。已经使用近似0.35微米的抗蚀剂涂层获得了特别好的结果。
步骤s101、s103、s104和s105的结果是由第一图案元件p1组成的图像元件阵列，该第一图案元件p1由金属层11形成，被其中不存在金属的第二图案元件p2间隔。这可以通过将如此形成的图像元件阵列与重叠的聚焦元件(诸如，透镜)阵列组合(步骤s109)被纳入到安全装置(诸如，波纹放大器、整体成像装置或透镜状装置)内，或替代地可以与某个其他查看部件(诸如，查看网格)或另一个图像元件阵列组合，例如，以形成软百叶窗装置或波纹干涉装置(下文的实施例)。聚焦元件阵列21的一个实施例也被示出在图4(d)中，图4(d)因此描绘了安全装置20的一个实施例。在此情况下，该聚焦元件阵列被布置在透明衬底10的相对表面上，例如，通过层压或浇铸固化，尽管还设想了其他构造，如下文进一步所描述的。还将理解，可以在形成图像元件阵列之前或在上文的制造工艺期间的任何阶段将聚焦元件阵列21施加到衬底卷材。
图5(a)和图5(b)示出了适合于进行上文的方法的步骤s104的装置的两个实施例。在图5(a)的实施方案中，围绕辊5传送衬底卷材，该辊5纳入了图案化的掩膜1，在此情况下，在辊5的表面上承载该掩膜。辐射源6被布置在辊5内部，该辊5至少部分地对辐射透明，至少围绕该辊的圆周的一部分。例如，该辊可以由石英制成。掩膜5可以被形成在辊本身的表面中或可以采取辊表面上所承载的附加层的形式。例如，图案可以被雕刻在辊5的表面中，且雕刻填充有辐射不透明材料，以形成第一图案元件p1，第一图案元件p1之间的间隙形成第二图案元件p2。替代地，图案可以被形成为孔径，所述孔径在原本不透明的片材(诸如，金属)中限定第二图案元件p2，该不透明的片材(诸如，金属)附着到辊表面。
衬底卷材s被布置成当围绕该辊传送衬底卷材s时，在抗蚀剂层12和掩膜1之间进行紧密接触。这例如可以通过适当的张紧辊7a、7b来实现。辊5与衬底卷材一起以大体上相同的速度旋转，以使得在暴露期间在抗蚀剂和掩膜之间大体上没有相对运动。取决于辐射源的功率，暴露的持续时间可以通过改变卷材的传送速度来调整，尽管通常约1秒的短暴露时间就足够了。
图5(b)示出了一种替代布置，其中图案化的掩膜1采取由多个辊5’(在此情况下为四个辊)支撑的带的形式。掩膜带1被辊9(或其他引导结构)抵靠(opposed)，且衬底卷材s被传送通过两者之间的辊隙。以与衬底卷材s大体上相同的速度围绕辊5’驱动掩膜带1。辐射源6被定位成当抗蚀剂层12传递通过辊隙时穿过掩膜1照射抗蚀剂层12。如之前，该掩膜被布置成在暴露期间与抗蚀剂层12进行紧密接触。这可以通过如下方式来实现：使用张紧辊7a、7b以保持衬底卷材紧密地抵靠辊9并且将带辊5’定位成使带1绕辊9的圆周的一部分卷绕或保持带1抵靠辊表面上的一个点。
图5(b)还示出了卷轴8a和卷轴8b，可以在处理开始时从卷轴8a供应衬底卷材，可以在暴露发生之后将衬底卷材缠绕到卷轴8b上。其他处理步骤(诸如，将蚀刻剂施加到衬底卷材)可以在卷材被缠绕之前(即，在张紧辊7b和卷轴8b之间)发生，或可以在稍后的处理中执行。通常，在利用诸如图5(a)中示出的装置那样的装置的情况下将采用类似的卷轴8a、8b，且注意事项相同。
图6例示了制造图像元件阵列中的另一些可选的但优选的步骤。图6(a)示出了如通过上文所描述的步骤s101、s103、s104和s105生产的图像元件阵列。抗蚀剂材料12的剩余部分可以被留在原地，因为当通过衬底10查看图像元件阵列时抗蚀剂材料12的剩余部分将不可见。然而，为了使完成的安全装置的厚度最小化，优选的是移除剩余的抗蚀剂且这可以通过施加另一种蚀刻剂来实现，在所述另一种蚀刻剂中未暴露的抗蚀剂可溶，且金属层不可溶(步骤s106)。在dnq抗蚀剂的情况下，甲基乙基酮(mek)蚀刻剂是合适的。所产生的结构被示出在图6(b)中。
在至此所产生的图像元件阵列中，第一图案元件p1将全都具有相同的外观(对应于金属层11的外观)，且第二图案元件p2将是透明的。这在安全装置的一些实施方式中可能是期望的。然而，在一些情况下，优选的是修改第二图案元件p2的光学特性且在一个实施例中这可以通过在图案化的金属层11之上施加颜色层13(步骤s107)来实现，如图6(c)中示出的。颜色层13包括至少一个光学可检测的物质且被施加在阵列的至少一个区之上。虽然在优选的情况下该颜色层将具有可见颜色(即，对裸眼可见)，但这不是必要的，因为所述至少一个光学可检测的物质可以是例如冷光物质，所述冷光物质在可见光谱外发射且仅通过机器可检测到。一般而言，该颜色层可以包括以下中的任何一种：例如，一个或多个可见染料或颜料；冷光物质、磷光物质或荧光物质；金属颜料；干涉层结构或干涉层颜料(例如，云母、珠光颜料、颜色偏移颜料等)。诸如这些的物质可以被散布在粘合剂中，以形成例如适合于通过印刷或涂覆施加或可以通过其他手段(诸如，气相沉积)施加的油墨。最优选地，通过印刷技术(诸如激光印刷、喷墨印刷、平版印刷、凹版印刷、柔性版印刷、凸版印刷或染料扩散热转移印刷)来施加该颜色层。由于通过金属层11来提供图像元件阵列的高分辨率细节，所以不需要使用高分辨率工艺来施加颜色层13，且如果需要的话，可以在不止一个工作中施加颜色层13。替代将颜色层13印刷或涂覆在金属层11之上，该颜色层也可以被形成在另一个衬底上，然后被层压到金属层11或被转移到金属层11上。应注意，如果已经省去了步骤s106，则颜色层13也可以被施加在抗蚀剂层12的剩余元件之上。
由于不需要以高分辨率施加颜色层13，所以它可以被制成相对厚，因此可以拥有足够高的光学密度，以独自地产生良好品质的图像。然而，在一些情况下，期望的是，通过在颜色层13之上施加大体上不透明的背衬层14来增加光学密度，如在图6(d)中描绘的(步骤108，未示出在图3中)。背衬层14最优选地包括第二金属层，例如，铝的第二金属层。设置背衬层减少了透射穿过原本可能使最终的图像混淆的光的量，从而改善了视觉吸引力，且(在金属背衬层的情况下)使由颜色层13提供的第二图案元件的颜色更具反射性从而更强烈。
最后，图6(e)示出了通过如先前所描述的施加聚焦元件阵列21(步骤s109)而形成在安全装置20中的、由此产生的图像元件阵列。
可以替代地通过将颜色层13层压在去金属化的层11之上来提供颜色层13，以实现与图6(e)中示出的大体上相同的结构。在又一些实施方案中，颜色层可以被有区别地定位在装置结构内，条件是从该结构的一侧，可以看到金属图案元件p1和颜色层13在第二图案元件p2中的部分这二者彼此并排。图6(i)和图6(ii)示出了例示这种情况的具有不同的结构的另外两个示例性安全装置。
在图6(i)中，已经使用与先前所描述的相同的方法将图案化的金属层11形成在透明衬底10的第一表面上。颜色层13被设置在透明衬底的第二表面上，以使得当从金属层11的一侧查看该结构时，颜色层通过第二图案元件中的间隙是可见的。可选地，大体上不透明的背衬层14可以被设置在如先前所描述的衬底的第二表面上的颜色层13之上。如此形成的组件然后可以被层压到承载聚焦元件组件21的第二透明衬底22，第二衬底22在聚焦元件和由金属层11所形成的图像元件之间提供必需的光学间隔，从而将所述图像元件放置在所述聚焦元件的焦平面内。优选地，保持第一衬底10的厚度很小，以使得颜色层13也接近于该焦平面。然而，将理解，此结构配置产生了相较于图6(e)的厚度增加的装置厚度。
在图6(ii)中，颜色层13被设置在衬底10的第一表面上，之后图案化的金属层11被形成在相同的表面上。换言之，颜色层13被布置在金属化的衬底卷材上，在衬底和上文所描述的方法的步骤s101中设置的金属层11之间。大体上不透明的背衬层14可以可选地也被设置在第一表面上的颜色层13下面，或被设置在衬底10的第二表面(未示出)上。在这些实施方案中，衬底10不需要是透明的，因为在完成的装置中通过该衬底10不会查看到图像元件阵列。第二(透明)衬底22上的聚焦元件阵列21然后可以被层压到该图像元件阵列，以形成安全装置20。再次，装置的最终厚度将大于在图6(e)实施方案中可实现的厚度。
去金属化的图案被形成在具有预先存在的颜色层13的衬底上(不论是位于衬底的第一表面上还是位于衬底的第二表面上)的实施方案更好地适于在颜色层13和去金属化的图案之间不期望配准的环境中使用，因为将颜色层13的施加与存在的去金属化的图案进行配准比将存在的去金属化的图案与颜色层13的施加进行配准在技术上更直接。
在许多实施方式中，第一图案元件p1的均匀金属外观将是期望的。然而，金属层11的镜面反射性质可能具有的结果是元件的外观将显著依赖于照明性质。这样，在一些实施方案中，优选的是，通过提供光漫射层形式的过滤层15来减少镜面反射的程度，所述光漫射层将最后位于金属层和查看者之间，起作用以使由金属图案元件p1所反射的光漫射，因此改善完成的装置的光源不变性。光漫射层15位于透明衬底10和金属层11之间，因此可能已经被纳入在该方法开始时所提供的金属化的衬底卷材中。替代地，如果作为该方法的一部分进行金属化，则可以在较早的步骤中将该光漫射层15施加到衬底。该光漫射层可以包括散布在粘合剂中的散射颜料且可以是有色的或无色的。该层可以通过涂覆或印刷(优选地柔性版印刷、凹版印刷、平版印刷或数字印刷)来施加，且可以可选地是辐射可固化的材料，例如，需要紫外线固化。在一些实施方案中，光漫射层15的外观可以横跨图像元件阵列是均匀的。然而，在其他情况下，该光漫射层可以包括被布置为多色彩图案或图像的多种不同材料。该光漫射层不需要以高分辨率来施加，因此如果需要的话，可以由多个工作形成。
在又一些实施方案中，过滤层15可以不是光漫射的(即，光学散射的)，但是可以包括一种透亮的、有色的材料，所述材料可以被用来修改金属图案元件的外观。例如，通过与铝的金属层11结合地设置具有橙色色调/棕色色调的过滤层15，该金属呈现铜的外观。有色调的过滤层15可以仅被施加到选定的区域(可选地在其他区域中具有透亮的无色的层)，以给出双金属效应。
过滤层15通常在步骤s106中所使用的蚀刻剂中将不可溶，因此一旦金属层11已经被图案化，过滤层15通常将横跨整个图像阵列保留，如图7(a)中示出的。如果该过滤层是足够透明的使得仍可以在第一图案元件p1和第二图案元件p2之间观察到对比度，这可以是可接受的且光漫射层可以在最终的阵列中横跨两组元件保留。然而，一般优选的是，将过滤层15从第二图案元件移除且这可以通过施加另一种合适的蚀刻剂来实现，该过滤层在该另一种合适的蚀刻剂中可溶。结果被示出在图7(b)中。然后，如果需要的话，可以施加颜色层13，随后是可选的背衬层14(二者如上文所描述的)，如图7(c)中示出的。
由于过滤层15由金属层11支持(backedup)，因此过滤层15不需要具有高光学密度，但是过滤层15应起作用以漫射和/或以着色或选择性地吸收和反射不同的颜色。因此，过滤层15可以被制成薄的，且这是优选的，从而在蚀刻期间使底切最小化。优选地，过滤层15的厚度应等于或小于图案元件p1、p2的最小尺度(例如，线宽)，更优选地是图案元件p1、p2的最小尺度的一半或更小。例如，如果图案元件p1或p2具有1微米的尺度，则该过滤层应优选地是不厚于1微米，更优选地不厚于0.5微米。
如同(可选的)过滤层15一样，颜色层13可以横跨阵列，或者横跨其中设置阵列的阵列的至少一个区具有均匀的外观，在该情况下，完成的图像元件阵列将是双色调的(除非设置了多色彩光漫射层)。这在特定类型的安全装置中将是期望的。然而，为了增加装置的复杂性和安全水平，优选的是，颜色层13包括多个区，每个区包括不同的光学可检测的物质，例如，具有不同的可见颜色。不同的区的布置可以是高度复杂的，例如，表示照片，或可以包括较大的不同的区的较简单的布置。优选地，通过所述区的相对布置和/或通过整个颜色层的周缘(即，所述区的组合周缘)，颜色层13显示图像或标记(例如，字母、数字或符号)。在随后的实施例中，为了简单起见，颜色层13的不同区将被描述为具有不同的“颜色”，但是如上所述，虽然在优选的情况下这些区将是不同的可见颜色，但是这并不是必要的，因为光学可检测的物质可以是仅机器可读的。术语“颜色”还意在包括非彩色的外观，诸如，黑色、灰色、白色、银色等，以及红色、绿色、蓝色、蓝绿色、洋红色、黄色等。
图8(a)示出了使用上文关于图6(a)到图6(e)所描述的方法形成的图像元件阵列的一个实施方案(省去了设置背衬层)，其中颜色层13包括不同颜色的两个区13a、13b。在此情况下，每个区显著大于图案元件p1、p2的尺度，这对于在波纹放大器和整体成像装置中使用是优选的，以避免相邻的区的颜色通过合成放大机制被一起“平均”。在区13a中，第二图案元件p2拥有由颜色层13提供的第一颜色，且在区13b中，第二图案元件p2拥有第二颜色。在优选的实施例中，由金属层11限定的图案包括负微缩图像阵列；换言之，第二图案元件p2采取微缩图像的形式，且金属化的第一图案元件p1提供周围环境背景(在实践中，这可以是单个连续的区域而不是多个不同的基本区域)。因此，所述微缩图像在区13a中具有第一颜色且在区13b中具有第二不同的颜色。优选地，所述区中的每个足够大，从而包含多个微缩图像，通常至少10个，但是在许多情况下包含数十个或数百个微缩图像。个体微缩图像将是小的，使得它们不能够由裸眼分辨(在缺少聚焦元件时)，而颜色层区优选地足够大到不需要放大就可由眼睛辨别。例如，每个微缩图像可以具有15微米和30微米之间的总体横向尺度，而每个区可以具有几毫米(例如，2mm到3mm)的量级或更大的尺度。下文将描述可以使用此类颜色层所实现的视觉效果的实施例。
在图8(a)示出的实施例中，颜色层13横跨整个图像元件阵列延伸。然而，这不是必要的且在其他优选的实施例中，该颜色层可以不覆盖整个阵列，例如，从而经由它的周缘限定标记。落在颜色层13外部的第二图案元件p2可以保持透明。替代地，如果设置了背衬层14，则其可以延伸超出颜色层13，如图8(b)中示出的。背衬层14可以具有与金属层11的外观类似的外观，特别是如果它们二者都是金属层，在该情况下，在该颜色层外部的区域中的第一图案元件p1和第二图案元件p2之间的对比度可以被削弱或消除。这可以被利用来产生如下文将示例的特定视觉效果。
现在将参考图9和图10描述安全装置的一个实施方案。在此情况下，该安全装置是波纹放大器，包括限定微缩图像阵列的图像元件阵列和具有节距或旋转失配的重叠的聚焦元件阵列(必要时)，以实现波纹效应。图9(a)、图9(b)和图9(c)描绘了在没有重叠的聚焦元件阵列的情况下将显示的图像元件阵列的部分，即，未放大的微缩图像元件(但是为了清楚起见，以大大增大的比例示出)。更确切地，图10(a)和图10(b)描绘了在两个不同的视角下，在有重叠的聚焦元件阵列的情况下查看时看到的完成的安全装置的相同部分的外观，即，放大的微缩图像。
在此实施例中，该微缩图像阵列是使用上文所描述的方法形成的且具有大体上对应于图8(a)中示出的横截面的横截面。图9(a)以平面视图示出了图案化的金属层11，且将看到，第二图案元件p2形成规则的微缩图像31a阵列，所述微缩图像31a在此每个传达数字“5”。在此情况下，所有微缩图像全都具有相同的形状和尺寸。金属化的第一图案元件p1形成包围微缩图像的连续的、均匀的背景。图9(b)示出了颜色层13，该颜色层13被施加在金属层11之上，如图8(a)中示出的。以虚线例示了限定在金属层11中的微缩图像31a的位置和尺寸，但是将理解，这些不存在于颜色层13本身中。颜色层13包括不同颜色的多个区，示出了所述多个区中的两个区13a、13b。在13’处表示相邻的区之间的边界。每个区具有比个体微缩图像31a的尺度大体上更大的尺度，如上文所描述的。例如，区13a的尺度d1、d2可以在每个方向上具有几毫米的量级。
图9(c)示出了完成的图像元件阵列31，包括组合的金属层11和颜色层13，如穿过衬底10查看到的。以虚线示出了待被布置成与图像元件阵列31重叠的聚焦元件阵列33的部分的位置和尺寸。区13a中的微缩图像31a以第一颜色(在此被表示为黑色)显现，而区13b中的微缩图像以第二颜色(在此被表示为白色)显现。应注意，使用先前所公开的方法来形成图9(c)中示出的图像阵列不是必要的，且可以替代地使用形成精细线、高分辨率图案的其他技术，以实现期望的最终外观。例如，如果足够高分辨率的印刷技术是可用的，则可以完全通过印刷(例如，在几个工作中)铺设在图9(c)中所描绘的布置。替代地，所述微缩图像可以被形成为wo-a-2005052650中所描绘的，且然后与颜色层组合。
图10(a)从第一视角示出了完成的安全装置30，即，图9(c)中示出的图像元件阵列31加上重叠的聚焦元件阵列33，所述第一视角在此近似正交于装置30的平面。应注意，该安全装置是以与图9(c)中使用的相同的比例描绘的：明显增大是现在所包括的聚焦元件阵列33的效果。波纹效应起作用，以放大微缩图像阵列，使得显示微缩图像31a的放大型式。在此实施例中，仅示出了放大的微缩图像中的两个34a、34b。在实践中，增大图像的尺寸以及它们相对于装置的定向将取决于聚焦元件阵列之间的失配的程度。一旦聚焦元件阵列被连结到图像元件阵列，这将是固定的。
将看到，每个区13a、13b覆盖的面积与由一个放大的微缩图像34a、34b占据的面积至少一样大。换言之，在此情况下，每个微缩图像34占据近似m1×m2的面积，其中m1和m2表示微缩图像的最大高度和宽度。将注意，此由微缩图像占据的面积不仅包括落入数字“5”的线宽内部的面积，而且包括由微缩图像至少部分地界定的它的周围环境的部分。因此，区13a的面积d1×d2优选地大于或等于放大的微缩图像的面积m1×m2。另外，在对应的方向上，区13a的横向尺度优选地大于或等于微缩图像的尺度，即，在y轴上，d1大于m1，且在x轴上，d2大于m2。将理解，由于所有放大的微缩图像34将具有彼此相同的尺寸，因此不必将以上关系限定为在任何一个区和完全落入该区内的放大的微缩图像之间：实际上，如下文所讨论的，在倾斜时放大的图像移动，使得它不可以将每个放大的图像指定到一个特定的区。相反，优选地，区13a、13b中的每个相对于放大的微缩图像中的任何一个满足以上要求。
所描述的颜色层的区和放大的图像的尺寸之间的关系导致特别显著的视觉效果。由于每个区足够大到覆盖足够的微缩图像以形成一个放大的微缩图像，所以在至少一个视角下，该放大的图像将横跨其整个范围具有相同的颜色外观(由颜色层的一个区供应)。当倾斜(即，改变视角)时，放大的微缩图像34显现为相对于该装置移动，如在常规波纹放大器装置中已知的。然而，假如颜色区13a、13b不是过度大的，在本装置中，放大的微缩图像中的一个或多个将遇到区之间的边界13’如图10(b)中示出的。这将给出从第一区13a的颜色到第二区13b的颜色渐变颜色的放大的图像的外观。根据区的尺寸和倾斜的程度，放大的图像的整个区域可以不改变颜色，而是不同的部分34b’、34b”可以以如在图10(b)的例示中不同的颜色显现，图10(b)还示出了该阵列的第三放大的微缩图像34c，其在倾斜时已经变得可见。
为了实现此效果，颜色层的区被定尺寸，使得在可实现的倾斜角度内对放大的微缩图像作出贡献的一组(一个或多个)区改变到不同的一组区，该可实现的倾斜角度必须小于90度，但是优选地是50度或更小，更优选地是30度或更小。在第一视角下，第一组的一个或多个区对放大的微缩图像作出贡献，在图10的装置中，以放大的微缩图像34a为实施例，在图10(a)中示出的视角下对其外观作出贡献的第一组区仅包括区13a。在第二视角下，第二不同组的一个或多个区对相同的微缩图像的外观作出贡献，在此情况下，在图10(b)中示出的视角下，该第二组包括区13a和区13b，导致该放大的微缩图像的两种颜色外观，如已经描述的。
在实践中，在所述区中的每个区不大于由两个相邻的放大的微缩图像34占据的面积的情况下已经实现良好的效果，所述面积由图10(a)中的点划轮廓指示且具有m1×m3的尺度。此种区尺寸有助于确保相当数目的放大的微缩图像将遇到区边界，因此在合理的倾斜角度内经历颜色改变。还已经发现，出于相同的原因，以与放大的图像阵列的周期性大体上相同的周期性对颜色区进行排列是优选的。
在图11(a)、图11(b)和图11(c)中示出了基于相同原理进行操作的波纹放大器安全装置的又一个实施例，图11(a)、图11(b)和图11(c)从三个不同视角描绘了该装置的外观。再次，这些图示出了放大的图像阵列，即，如利用就位的聚焦元件阵列查看到的。金属层11被描绘为半透明的，从而看到后面的颜色层13，但是在实践中情况并非如此，且该金属层将是不透明的，如先前所描述的。将看到，颜色层13包括近似正方形区的阵列，所述近似正方形区中的一些被标注为13a到13h。示出了选定的放大的微缩图像，每个微缩图像描绘数字“5”，所述放大的微缩图像中的标注为34x、34y和34z的三个将被用作实施例。将看到，每个颜色层的面积大于由数字“5”的放大的图像中的任何一个占据的面积，但是不大于由两个相邻的图像(包括它们之间的空间)占据的面积。
以放大的图像34x为第一实施例，在大体上沿着装置的法线查看装置的图11(a)中，整个放大的图像位于区13a内部，因此被显示为具有对应于区13a的颜色的单个颜色，在此实施例中区13a的颜色是白色。当使该装置向右倾斜时，该装置的外观改变到图11(b)中示出的外观。将看到，放大的图像34x现在主要是黑色，因为形成该放大的图像的主要部分的微缩图像现在取自区13b，尽管该图像的最右侧的一小部分仍保持白色，因为对此部分作出贡献的微缩图像在区13a中。在某个中间倾斜角度(在图11(a)和图11(b)中描绘的那些倾斜角度之间)下，图像34x将已经显现一半白色一半黑色。当使该装置向左倾斜时，如图11(c)中示出的，相同的微缩图像再一次显现白色，白色是区13a的颜色。在此情况下，在示出的第一视角和最后一个视角下对放大的图像34x作出贡献的不同组的区各自包括单个区，而在示出的第二视角(图11(b))中，该组包括两个区(13a和13b)。
在放大的图像34y的情况下，在示出的三个视角中的每个视角下，多于一个区对图像34y的外观作出贡献，给出的效果是该图像位于几个区之间的边界处。当沿着法线查看时(图11(a))，图像34y显现为包括两个不同颜色的部分，所述颜色对应于区13d和区13e的颜色。当向右倾斜时，不同的一组区13d、13e、13f和13g提供对图像34y作出贡献的微缩图像，因此放大的图像显现为具有四个有不同颜色的部分。当向左倾斜时，该图像保持双色(图11(c))。
放大的图像13z是在一些倾斜角度下位于颜色层13外部的图像的一个实施例。当沿着法线查看时(图11(a))和当向右倾斜时(图11(b))，对图像13z作出贡献的微缩图像仅包括落在颜色层13的范围外部的那些，因此图像13z的可视性将取决于金属层11和任何背景(诸如，不透明的背衬层14)之间的对比度。如果该对比度是低的，则在这样的视角下，图像34z可能是大体上不可见的。然而，当向左倾斜时(图11(c))，来自颜色层13的区13h内的微缩图像开始对图像13z作出贡献，使得它呈现那个区的颜色。
结果是倾斜时具有动态改变的外观的多色彩装置，这给伪造者提出重大挑战。
在图12中示出了基于相同原理操作的安全装置的又一个实施方案。此描绘了当从法线查看时完整的装置的外观，即，放大的图像。在此情况下，该装置具有如图8(b)中示出的横截面，纳入了背衬层14，该背衬层14具有与金属层11的外观类似的外观且延伸超出由颜色层13所覆盖的区域。颜色层13被布置成横跨具有形状为数字“5”的周缘的区域，尽管当然这可以表示任何其他标记，诸如，字母、数字、徽标、符号或其他图形。在该周缘内部，该颜色层被设置为多个不同颜色的区，选定的所述不同颜色的区被标注为13a、13b、13c(被示出由虚线界定，在实践中所述虚线通常将不存在)。每个区13a、13b、13c…大于放大的图像34中的任何一个，尽管在此情况下也稍微大于由两个相邻的放大的图像占据的面积(这是一个优选的但可选的实施方式)。当使该装置倾斜时，放大的图像34中的至少一些将显现为从一个区向另一个区移动，从而呈现一种不同的颜色或以与先前所描述的方式相同的方式以不同的颜色表现出该图像的不同部分。在颜色层13的周缘外部，放大的图像34可以是可见的或可以是不可见的，这取决于金属层11和背衬层14之间的对比度。在优选的实施方案中，这些放大的图像仅是微弱地可见的，或根本不可见，使得光学效应显现为被约束到由颜色层13的范围所限定的标记。
再次，虽然图12的装置中所使用的图像元件阵列优选地使用上文所描述的方法制造，但是这不是必要的，且替代地可以使用实现具有相同外观的图像阵列的任何其他技术。
在安全装置的以上实施例中，微缩图像31全都彼此相同，使得所述装置可以被认为“纯的”波纹放大器。然而，相同的原理可以被应用于“混合的”波纹放大器/整体成像装置，其中微缩图像从不同的视点描绘一个物品或场景。出于本发明的目的，这样的微缩图像被认为彼此大体上相同。这样的装置的一个实施例被示意性地示出在图13中，其中图13(a)示出了在没有聚焦元件33影响的情况下的未放大的微缩图像阵列，且图13(b)示出了完成的装置的外观，即，放大的图像。如图13(a)中示出的，微缩图像31从不同的角度示出一个物品，该物品在此是一个立方体。应注意，微缩图像被形成为对应于该图中的立方体的黑色线的去金属化的线，金属层的剩余部分是不透明的，尽管为了清楚起见这在该图中反向示出。设置了颜色层13，该颜色层13在此呈单个六边形区的形式，该六边形区为去金属化的线提供颜色且在其他地方被金属层隐藏。在颜色层13外部，微缩图像在实践中会是不可见的，因为金属层11和背衬层14之间缺少对比度，如先前所提及的。在放大的图像中(图13(b))，波纹效应生成标注为34的立方体的放大的、三维型式。实际上，仅放大的立方体34的与颜色层13一致的那些线将是可见的，而在有色的区外部的那些部分将是不可见的或仅是微弱地可见的。当使该装置倾斜时，放大的立方体34将显现为横跨该装置移动，且因此进入或离开有色的区，这取决于它们的位置和倾斜的程度。这在放大的图像移动横跨该装置的中心部分时给出放大的图像显现和消失的视觉印象。结合图像的三维外观，这相当于具有显著的视觉冲击的效果。
图14描绘了安全装置40的又一个实施方案，该安全装置40在此是透镜状装置。透明衬底10在一个表面上设置有聚焦元件43阵列，所述聚焦元件43在此呈圆柱形透镜的形式，且在另一个表面上设置有图像元件阵列，所述图像元件阵列优选地如上文所描述的由图案化的金属层11和颜色层13形成。该图像阵列包括第一图案元件p1和第二图案元件p2。每个第一图案元件p1的尺寸和形状大体上相同。在此实施例中的图案元件是细长的图像条，因此元件的总体图案是线图案，所述线的细长方向位于大体上平行于聚焦元件43的轴向方向，所述轴向方向在此是沿着y轴向。该图案(包括它的元件p1和p2)的横向范围被称为阵列面积。
如在图14(b)的横截面中最佳的示出的，形成在金属层11中的图案和聚焦元件阵列在x轴方向上具有彼此大体上相同的周期性，使得一个第一图案元件p1和一个第二图案元件p2位于每个透镜43下面。在此情况下，作为优选的，每个元件p1、p2的宽度w是透镜节距的宽度的近似一半。因此，阵列面积的近似50％携带第一图案元件p1且另外50％对应于第二图案元件p2。在此实施例中，图像阵列在x轴方向上(即，在阵列的周期性方向上)配准到透镜阵列43，使得第一图案元件p1位于每个透镜的左半部分下面且第二图案元件p2位于右半部分下面。然而，透镜阵列43和图像阵列在周期维度上的配准不是必要的。
颜色层13可以采取任何形式，包括复杂的、多色彩图像(诸如，照片)的形式。
当由第一观察者o1从第一视角查看该装置时，每个透镜43会将光从其下面的第一图案元件p1导引到该观察者，结果是该装置作为整体横跨阵列面积作为均匀的金属区域显现，如图14(d)中例示的。这更通常地被称为图像i1，因为在其他实施例中，如果图案化的光漫射层被设置在该金属层之上(如在先前的实施方案中描述的)，则第一图案元件p1可以根据由该光漫射层所提供的图像来共同地显示任何图像。当使该装置倾斜使得由第二观察者o2从第二视角查看该装置，现在每个透镜43将光从第二图案元件p2导引到该观察者。这样，整个阵列面积现在表现出颜色层13的外观，该颜色层13在此实施例中承载如图14(c)中示出的星形图像，该星形图像构成图像i2。因此，当使该安全装置在观察者o1的位置和观察者o2的位置之间来回倾斜时，该装置的外观在图像i1和图像i2之间切换。
为了实现安全装置的可接受的低厚度(例如，在该装置将被形成在透明票证衬底(诸如，聚合物钞票)上的情况下，厚度是约70微米或更小，或在该装置将被形成在线、箔或补片上的情况下，厚度是约40微米或更小)，透镜的节距也必须是约相同的数量级(例如，70微米或40微米)。因此，图案元件的宽度优选地不大于这样的尺度的一半，例如，35微米或更小。
也可以形成二维透镜状装置，其中当使该装置在两个方向(优选地正交的方向)中的任何一个方向上倾斜时显示光学可变效应。适合于形成这样的装置的图像阵列的图案的实施例包括将第一图案元件p1形成为“点”的网格图案，在多于一个维度上具有周期性，例如被布置在六边形网格或正交网格上。例如，第一图案元件p1可以是正方形的且被布置在一个正交网格上，以形成“棋盘”图案，得到正方形的第二图案元件p2，在第二图案元件p2中颜色层13是可见的。聚焦元件在此情况下将是球面的或非球面的，且被布置在一个对应的正交网格上，在定向方面被配准到图像阵列，但是沿着x轴或y轴在平移位置方面不必被配准到图像阵列。如果聚焦元件的节距在x方向和y方向上与图像阵列的节距相同，则一个聚焦元件的覆盖区将含有2×2的图像元件阵列。从离轴开始位置，当使该装置左右倾斜时，随着不同的图案元件被导引到查看者，所显示的图像将切换，且同样地当使该装置上下倾斜时，将表现出相同的切换。如果聚焦元件的节距是图像阵列的节距的两倍，则当使该装置在任何一个方向上倾斜时，该图像将切换多次。
使用其他两个二维图案元件阵列可以实现类似的效果，例如，使用圆形而非正方形的第一图案元件p1。可以替代地使用任何其他“点”形状，例如，多边形的。所述图案当然可以被逆转，使得第一图案元件p1限定负“点”的周围环境，在该周围环境中颜色层13是可见的。
也可以形成透镜状装置，其中在不同角度下由该装置显示的两个或更多个图像(或“通道”)一方面非排他地对应于第一图案元件且在另一方面非排他地对应于第二图案元件。更确切地，两种图案元件被组合使用，以限定两个或更多个图像的区段，所述两个或更多个图像以周期性的方式彼此交错。因此，在一个实施例中，第一图案元件可以对应于第一图像的黑色部分和第二图像的黑色部分，而第二图案元件可以提供相同的图像的白色部分。当然，图像不必是黑色和白色的，而是可以由具有足够对比度的任何其他颜色对限定。第一图像的区段和第二图像的区段以类似于图14中示出的线图像的方式彼此交错。当使该装置倾斜时，将在不同的角度范围上显示两个图像，引起切换效果。多于两个图像可以以此方式交错，以实现宽范围的动画效果、变形效果、缩放效果等。在诸如这些实施方案的实施方案中，颜色层13优选地横跨阵列具有均匀的外观(例如，单个颜色)，所设置的任何光漫射层也一样，产生了双色调外观。
在安全装置的所有以上实施例中，采用聚焦元件阵列来与图像元件阵列协作，以生成光学可变效应。然而，这不是必要的，且图15示出了具有使用上文所描述的方法制造的图像元件阵列但不需要聚焦元件阵列的安全装置的一些实施例。在这些实施例中，使用上文所描述的方法制造两个图像元件阵列，在衬底10的每个表面上各一个，如下文将参考图16进一步描述的。然而，在每种情况下，将理解，仅需要使用此技术来形成所描述的图像阵列11a、11b中的一个或另一个，且可以使用任何其他可用的方法(例如，印刷)来形成另一个。
图15(a)示出了安全装置20，该安全装置20基于与上文关于图14所描述的透镜状装置的原理类似的原理操作，但是利用两个去金属化的图像元件阵列11a、11b而不是利用与聚焦元件阵列组合的单个图像元件阵列。在此情况下，形成在透明衬底10的第一表面上的一个图像元件阵列11a形成由间隙p2间隔的金属线p1的掩蔽网格，而形成在透明衬底10的第二表面上的另一个图像元件阵列11b表现出一个包括图像部件序列的图案，所述图像部件被标注a、b、c等。完整的图像a、b、c等(图像元件取自所述完整的图像a、b、c等)中的每个在该装置的横截面下面被示出，且将看到这些图像元件包括描绘尺寸改变的星形符号的动画步骤序列。为了创建形成在金属层11b中的图案，五个图像a到e被分裂成多个元件或“切片”且彼此交错，以使得图像a的一个切片紧挨着图像b的一个切片定位，图像b的一个切片进而紧挨着图像c的一个切片定位，诸如此类。所产生的图案被形成在一个掩膜上且以上文所描述的方式被转移到金属层11b上的抗蚀剂层12，之后在适当时蚀刻。在透明衬底10的相反侧上，通过以下方式形成一个掩蔽网格：使用相同的方法经由一个不同的图案化的掩膜使金属层11a图案化，导致视觉上不透明的线p1的间隔的阵列，该阵列具有介于中间的透明部分p2，通过透明部分p2可以查看到金属层11b中的图案。
该装置可以被设计成在反射光或透射光中被查看。透射光是优选的，因为通常可以更清楚地感知到图像中的对比度，且另外可以从该装置的两侧查看到相同的视觉效果。当从掩蔽网格11a上方查看该装置时，在任何一个瞬间，来自图像a到e中的仅一个图像的图像切片是可见的。例如，在图15(a)中示出的配置中，当直上地(straight-on)查看该装置时，仅形成图像e的图像切片将是可见的，因此该装置作为整体将显现为表现出图像e的完整复制。假如正确地选定了该装置的尺度，当从不同角度观察该装置时，不同的图像将变得可见。例如，当从位置a查看该装置时，通过掩蔽网格11a仅形成图像a的图像切片将是可见的，由此该装置作为整体表现出整个图像a。类似地，当从位置c查看该装置时，仅形成图像c的图像切片将是可见的。这样，当使该装置倾斜且查看者在不同角度下观察它时，将看到动画的不同阶段，且假设以正确的序列印刷所述图像，则将感知到动画。在本实施例中，这将显现为随着使装置倾斜而增大或减少的星形符号。因此，在此情况下，动画将被感知为放大和缩小，但是在其他情况下，图像可以被布置成描绘，例如，感知到的运动(例如，飞驰的马)、变形(例如，太阳改变成月亮)或感知到的三维深度(通过提供相同物品的但是来自略微不同的角度的多个图像)。当然，在其他实施例中，可以使更少的图像(例如，2个)交错，导致在某些倾斜角度下从一个图像到另一个图像“切换”，而不是导致动画效果。
为了实现此效果，每个图像切片的宽度x必须小于透明支撑层10的厚度t，优选地小几倍，使得存在厚度t与图像切片宽度x的高纵横比。为了能够通过该装置的倾斜显露金属层11b上的图案的一个足够的部分，这是必需的。如果该纵横比太低，则在将感知到图像的任何改变之前，必须使该装置倾斜到非常高的角度。在一个优选的实施例中，每个图像切片具有5μm到10μm的宽度x，且支撑层10的厚度t是近似25μm到35μm。因此，使用上文所描述的金属化工艺来形成图案11b是特别有利的，因为该工艺的高分辨率性质允许以这些小尺度形成图像元件。
掩蔽网格11a的尺度通常大于图案元件11b的尺度，需要宽度((n-1)x)的不透明条，其中n是将被显露的图像的数目(在此，五个)，通过与图像切片的宽度(x)近似相同的宽度的透明区域间隔。因此，在此实施例中，掩蔽网格11a的不透明区域p1具有约20μm到40μm的宽度，因此可以替代地使用常规技术(诸如，印刷)来生产。
图15(b)以横截面示出了软百叶窗型安全装置的又一个实施方案，包括定位在透明衬底10的两个表面上的第一图案化的金属层11a和第二图案化的金属层11b。金属层11a已经根据第一图案pa去金属化，而金属层11b已经被暴露于第二图案pb。在此实施例中，该装置具有两个横向偏移的区域a和b。在区域a中，图案pa和图案pb的暴露的图案元件是相同的且彼此对准。在区域b中，图案pa和pb在节距上是相同的但是彼此异相180°，使得形成图案pa的第一金属层11a的剩余区域与形成第二图案pb的第二金属层11b的移除区域对准，以及形成图案pa的第一金属层11a的移除区域与形成第二图案pb的第二金属层11b的剩余区域对准。
当从正上方以透射方式查看时，观察者(i)将把区域a感知为具有比区域b更低的光学密度，在区域b中光透射被两个图案之间的相互影响阻挡。相反，当在观察者(ii)的位置处从一个角度查看时，区域a相较于区域b将显现得相对暗，因为光现在能够传递通过区域b中图案pa和pb的对准的透明区域，而它将被区域a中图案元件之间的对准阻挡。区域a和区域b之间的此“对比度翻转”提供了一种容易可测试的、与众不同的效果。为了能够在相对低的倾斜角度下观察到该切换，支撑层厚度相对于图案元件的间隔的纵横比应再次至少是一比一。应注意，确保两个图案pa和pb之间的完全准确配准不是必要的，因为假设图案元件的尺寸是正确的，当使该装置倾斜时，所述两个区域之间的对比度的切换仍将是可见的。
图15(c)以横截面示出了安全装置的又一个实施方案，该安全装置在此采取波纹干装置的形式。在此实施方案中，两个图案化的金属层11a、11b被设置为在透明衬底10的两侧上，但是如在先前的实施方案中，由金属层提供的图案中的一个或另一个可以通过其他手段(诸如，印刷)来设置。
为了形成波纹干涉装置，金属层11a、11b中的每个承载多个元件的图案，两个图案之间的失配组合以形成波纹干涉条纹。在示出的实施例中，图案pa和pb中的每个组成线元件阵列，其中一个图案的那些线元件相对于另一个图案的那些线元件旋转。在其他情况下，该失配可以通过节距变化而不是通过旋转来提供，和/或通过所述图案中的一个或另一个内的单独扭曲来提供。当从上方查看使得查看到两个图案彼此组合时，波纹干涉带是可见的，且这些波纹干涉带将显现为根据视角相对于该装置移动。这是由于所述两个图案的显现为重叠的精确部分在视角改变时改变。例如，在图25的实施例中，当从上方直接查看时，图案pa的部分a将显现为重叠且因此干扰图案pb的部分b，而在由观察者(ii)例示的第二视角下，图案pa的相同的部分a将显现为重叠且因此干扰第二图案pb的不同部分c。为了在相对低的视角下实现显著的感知到的运动，需要所述两个图案之间的间隔(由支撑层10的厚度t表示)相对于每个图案中的线元件的间隔s的高纵横比。例如，在线元件具有约5μm的宽度和间隔的情况下，约25μm的厚度t是合适的。不需要两个图案pa和pb之间的配准。
图15(a)、图15(b)和图15(c)中示出的安全装置结构优选地通过在透明衬底的两侧上进行上文所描述的去金属化方法来形成。图16(a)示出了可以用来生产两个图案化的金属层的装置的第一实施例。如示出的，在步骤s101中提供的衬底卷材s可以包括位于衬底10的第二表面上的第二金属层11b，所述第二金属层11b可以具有与第一金属层11a相同的成分，或可以是不同的。然而，优选地，第二金属层11b与第一金属层11a在相同的蚀刻剂物质中可溶。第二光敏抗蚀剂层12b被施加在第二金属层11b之上，且再次第二光敏抗蚀剂层12b可以是与第一光敏抗蚀剂层12a相同的成分或可以是不同的。在图16(a)的实施方案中，之后以先前所描述的方式通过相应的图案化的掩膜5a、5b使两个抗蚀剂层12a、12b同时暴露于辐射，掩膜5a、5b各自承载不透明元件和透明元件的图案pa、pb。所述两个图案pa、pb可以彼此相同或不同，和/或可以彼此横向偏移(在运送路径方向上和/或在正交方向上)，这取决于期望的光学效应。在此实施例中，所述两个掩膜5a、5b被示出以与上文关于图5(a)所描述的方式对应的方式支撑在相应的对置辊上，但是替代地可以以如图5(b)中示出的带的形式提供掩膜5a、5b中的一个或两个。例如，图5(b)的辊9可以是如图5(a)中示出的承载图案pa的图案化的掩膜，而如示出的在被支撑于辊5’上的带5上承载图案pb。
在图16(b)中示出了替代的用于使透明衬底的两侧上的金属层11a、11b图案化的装置。在此，顺序地而不是同时地但是仍优选地以彼此配准的方式暴露两个抗蚀剂层12a、12b。在此情况下，第二图案化的辊5b被定位在第一图案化的辊5a的下游，其中运送路径被布置成包括两个图案化的辊5a、5b的圆周表面的一部分。以此方式顺序的暴露可能不实现所述两个图案之间的与图16(a)的实施方案相同的配准水平，但是可以减少掩膜和衬底卷材s之间发生滑移的风险。
在又一些实施例中，安全装置包括上文关于图15所讨论的那些安全装置可以通过以下方式来形成：使用上文所描述的方法，在分立的透明衬底10上产生两个去金属化的图像元件阵列，然后将它们层压在一起，以使得所述两个金属层被两个透明衬底间隔开。
上文所描述的种类的安全装置适合于形成在安全物品(诸如，线、条、补片、箔等)上，所述安全物品然后可以被纳入到安全票证(诸如，钞票)内或被施加到安全票证(诸如，钞票)上，且下文将进一步提供这样的实施例。然而，所述安全装置也可以被直接构造在由透明票证衬底所形成的安全票证(诸如，聚合物钞票)上。在这样的情况下，可以使用上文所讨论的方法将图像元件阵列制造在第一衬底上，且然后将其转移到或附着到票证衬底的一个表面，可选地使用透明胶粘剂。例如，这可以使用箔冲压来实现。一个示例性结构被示出在图17中，其中衬底46是透明票证衬底，例如，bopp，且层47是用来将包括金属层11、颜色层13和背衬层14(全都是先前形成的)的图像阵列连结到衬底的胶粘剂。替代地，可以通过在票证衬底46的表面上(可选地仅横跨选定的部分)设置一个金属层且在票证衬底46上执行上文所描述的方法以在其上形成一个图像元件阵列，来将去金属化图案阵列直接形成在票证衬底46上。在施加图像元件阵列之前或之后，可以将聚焦元件阵列48施加到票证衬底46的相反侧上，例如，通过压印或浇铸固化。
上文描述的种类的安全装置可以被纳入或被施加到期望真实性核对的任何产品。具体地，这样的装置可以被施加到或被纳入到有价票证，诸如，钞票、护照、驾照、支票、身份卡等。图像阵列和/或整个安全装置可以被直接形成在安全票证上(例如，在形成安全票证的基础的聚合物衬底上)或可以被作为安全物品部分(诸如，安全线或补片)供应，所述安全物品然后可以被施加到或被纳入到这样的票证。
这样的安全物品可以被整个地布置在安全票证的基底衬底的表面上(如在条或补片的情况下)，或可以在票证衬底的表面上仅部分地可见(例如，以有窗口的安全线的形式)。安全线现在存在于许多世界货币以及抵用券、护照、旅行支票和其他票证中。在许多情况下，以部分嵌入或有窗口的方式设置该线，其中该线显现为编织入和编织出纸，且在基底衬底的表面之一或两者中的窗口中是可见的。可以在ep-a-0059056中找到一种用于生产具有所谓的有窗口的线的纸的方法。ep-a-0860298和wo-a-03095188描述了用于将较宽的局部暴露的线嵌入到纸衬底内的不同的方法。因为附加的暴露的线表面面积允许更好地使用光学可见装置(诸如，目前所公开的装置)，所以宽线(通常具有2mm到6mm的宽度)是特别有用的。
安全物品可以被纳入到纸或聚合物基底衬底内，以使得它在票证的至少一个窗口处从完成的安全衬底的两侧是可见的。ep-a-1141480和wo-a-03054297中描述了以这样的方式纳入安全元件的方法。在ep-a-1141480中描述的方法中，安全元件的一侧在其局部地嵌入的衬底的一个表面处完全暴露，且在衬底的另一表面处在窗口中局部地暴露。
适合制作用于安全票证的安全衬底的基底衬底可以由任何常规材料形成，常规材料包括纸和聚合物。用于在这些类型的衬底中的每个中形成大体上透明的区域的技术是本领域已知的。例如，wo-a-8300659描述了一种由透明衬底形成的聚合物钞票，该透明衬底包括在该衬底的两侧上的乳浊(opacifying)涂层。在衬底的两侧上的局部区域中省去该乳浊涂层以形成透明区域。在此情况下，该透明衬底可以是安全装置的整体部分，或者分立的安全装置可以被施加到票证的透明衬底。wo-a-0039391描述了一种在纸衬底中制造透明区域的方法。ep-a-723501、ep-a-724519、wo-a-03054297以及ep-a-1398174中描述了用于在纸衬底中形成透明区域的其他方法。
安全装置还可被施加到纸衬底的一侧，可选地以使得一些部分被定位在形成于纸衬底中的孔径中。可以在wo-a-03054297中找到产生这样的孔径的方法的一个实施例。可以在wo-a-2000/39391中找到纳入安全元件的一种替代方法，该安全元件在纸衬底的一侧中的孔径中可见且在纸衬底的另一侧上完全暴露。
现在将参考图18到图21描述这样的有价票证的实施例以及用于纳入安全装置的技术的实施例。
图18描绘了一个示例性有价票证50，该有价票证在此呈钞票的形式。图18a以平面视图示出该钞票，而图18b示出了同一钞票沿着线x-x’的横截面。在此情况下，该钞票是聚合物(或混合聚合物/纸)钞票，具有透明衬底51。两个乳浊层53和54被施加到透明衬底51的两侧上，所述乳浊层可以采取乳浊涂层(诸如，白色油墨)的形式，或可以是层压到衬底51的纸层。
横跨选定的区域52省去乳浊层53和54，选定的区域52形成一个窗口，安全装置位于该窗口内。在图18(b)中，该安全装置被布置在窗口52内，其中聚焦元件阵列48被布置在透明衬底51的一个表面上，且图像元件阵列11被布置在另一个表面上(例如，如上文在图17中)。如关于图17所描述的，图像元件阵列11可以被制造在分立的衬底上，该衬底然后在窗口区域中被层压到票证衬底51，或可以通过使衬底51金属化(至少在窗口区域52中，可选地遍及该衬底)且然后使用上文所描述的方法在金属层中形成去金属化图案来将图像元件阵列11直接制造在票证衬底51上。
将理解，如果需要的话，窗口52可以代替地是“半窗口”，其中乳浊层(例如，53或54)中的一个遍及图像阵列11或在部分图像阵列11之上延续。根据所述乳浊层的不透明性，半窗口区域将倾向于相对于周围区域显现为半透明，在所述周围区域中，乳浊层53和54被设置在两侧上。
在图19中，钞票50是常规纸基钞票，设置有呈安全线形式的安全物品55，该安全线在造纸期间被插入使得它被部分地嵌入到纸内，以使得部分的纸56位于该线的任一侧上。这可以使用ep0059056中所描述的技术来实现，其中在造纸工艺期间，纸未被形成在窗口区域中，因此安全线55暴露在该钞票的窗口区域57中。替代地，窗口区域57可以例如是在插入该线之后通过磨损在这些区域中的纸的表面形成的。应注意，窗口区域57不一定是“全厚度”窗口：如果优选的，则仅需要在一个表面上暴露线55。安全装置被形成在线55上，该安全装置包括一个透明衬底，聚焦阵列21设置在一侧上且图像阵列11设置在另一侧上。窗口57显露该装置部分，所述部分可以沿着该线连续地形成。替代地，几个安全装置可以沿着该线彼此间隔，其中由每个安全装置显示不同的图像或相同的图像。
在图20中，钞票50再次是常规的基于纸的钞票，设置有一个条元件或插入物58。条85基于透明衬底且被插入在两个纸板层56a和56b之间。安全装置是通过条衬底的一侧上的透镜阵列21和另一侧上的图像元件阵列11形成的。纸板层56a和56b横跨区域59是有孔径的，以显露安全装置，在此情况下，该安全装置可以横跨整个条58存在或可以被局限在孔径区域59内。应注意，板层56a不必是有孔径的且可以是横跨该安全装置连续的。
图210中示出了又一个实施方案，其中图21(a)和图21(b)分别示出了票证50的前侧和后侧，且图21(c)是沿着线z-z’的横截面。安全物品58是一个包括根据上文描述的实施方案中的任何一个的安全装置的条或带。使用ep-a-1141480中所描述的方法，将安全物品58形成到包括纤维衬底56的安全票证50内。该条被纳入该安全票证内，使得它在该票证的一侧上充分暴露(图21(a))且在该票证的相反侧上在一个或多个窗口59中暴露(图21(b))。再次，该安全装置被形成在条58上，条58包括一个透明衬底，其中透镜阵列21形成在一个表面上，且如先前所描述的，协作的图像阵列11形成在另一表面上。
替代地，可以通过将纸56设置有孔径59且横跨该孔径59将条元件58粘附到纸56的一侧上来实现类似的构造。该孔径可以是在造纸期间或在造纸之后例如通过模切或激光切割形成的。
在又一些实施方案中，完整的安全装置可以被整个地形成在安全票证的一个表面上，所述安全票证可以是透明的、半透明的或不透明的，例如，纸钞票，不考虑任何窗口区域。图像阵列11可以被附着到衬底的表面，例如，通过胶粘剂或热冲压或冷冲压，与对应的聚焦元件阵列21在一起，或在一个分立的工序中且随后施加聚焦阵列21。
一般而言，当将安全物品(诸如，承载安全装置的条或补片)施加到票证时，优选的是以避免在生成期望的光学效应时所利用的那些聚焦元件(例如，透镜)与胶粘剂之间形成接触的方式来将该物品键合到票证衬底，因为这样的接触可以致使透镜不工作。例如，胶粘剂可以作为图案被施加到透镜阵列，留下未被涂覆的透镜阵列的预期有窗口的区，其中条或补片然后被配准地施加(在衬底的机器方向上)，所以未被涂覆的透镜区域与衬底孔或窗口配准。
可以通过在所述层中的任何一层中引入可检测材料或通过引入分立的机器可读的层来将本发明的安全装置制成机器可读的。对外部刺激起反应的可检测的材料包括但不限制于荧光材料、磷光材料、红外吸收材料、热致变色材料、光致变色材料、磁性材料、电致变色材料、导电材料以及压致变色材料。
附加的光学可变装置或材料可以被包括在安全装置中，诸如，薄膜干涉元件、液晶材料以及光子晶体材料。这样的材料可以呈薄膜层的形式或作为适合于通过印刷施加的着色材料。如果这些材料是透明的，则它们可以被包括在该装置的与本发明的安全特征相同的区域中，或替代地，如果它们是乳浊的，则可以被定位在该装置的分立的横向间隔的区域中。
安全装置中的金属层的存在可以被用来隐藏机器可读暗磁性层的存在，或该金属层本身可以是磁性的。当将磁性材料纳入到所述装置中时，该磁性材料可以按照任何设计来施加，但是一般的实施例包括使用磁性轨道(tramline)或使用磁性块来形成编码结构。合适的磁性材料包括铁氧化物颜料(fe2o3或fe3o4)、钡铁氧体或锶铁氧体、铁、镍、钴以及其合金。在本文中，术语“合金”包括诸如下列材料：镍∶钴、铁∶铝∶镍∶钴以及类似物。可以使用镍屑(flake)材料；另外，铁屑材料是合适的。典型的镍屑具有5-50微米范围内的横向尺度且厚度小于2微米。典型的铁屑具有10-30微米范围内的横向尺度且厚度小于2微米。
在一个替代的机器可读的实施方案中，可以在所述装置结构内的任何位置处纳入透明磁性层。在wo03091953和wo03091952中描述了如下合适的透明磁性层：该磁性层包含具有一定尺寸的磁性材料颗粒的分布且以该磁性层保持透明的浓度分布。
对裸眼可见的负标记或正标记可以被附加地创建在金属层11或任何合适的不透明层(例如，背衬层14)中，在图像元件阵列面积内部或外部。