DD297519A5 - Holografisch- lithografisches verfahren zur optisch transparenten dekorierung von oberflaechen und zur erreichung optischer wirkeffekte - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine optisch transparente, in Reflexion farblich brillante Dekorierung von durchsichtigen Traegern wie Brillenlinsen, Fenster- oder Autoscheiben. Gemaesz der Erfindung wird in eine periodisch strukturierte lichtempfindliche Fotoresistschicht zusaetzlich lithografisch ein Dekor hineinbelichtet und durch einen oder mehrere Verfahrensschritte bleibt nur die periodische Gitterstruktur auf der Flaeche des Dekors erhalten. Mit anschlieszendem AEtzverfahren wird die periodische Struktur in die Oberflaeche des Traegers wischfest uebertragen.{optisch transparentes Dekor; Motiv aus periodischen Gitterstrukturen; holografisch-lithografische Strukturierung; Dekorierung von Brillenlinsen; optisch transparentes Dekor auf Autoscheiben}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung ist anwendbar zur optisch transparenten dekorativen Gestaltung von ebenen und gekrümmtun Flächen und zur Erzielung optischer Wirkeffekte auf diesen (vorzugsweise optischen Flächen wie Brillenlinsen und Fenster). Die Erfindung kann auch auf Autoschoiben, Schmuck-, Mode- und Werbeartikel angewendet werden.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es ist bekannt, daß periodische Strukturen in der Dimension der Lichtwellenlänge Beugung verursachen (M. C. Kutley, Diffraction Gratings, Academic Press 1982).

Fällt auf eine periodische Struktur, deren Gitterkonstante etwa die gleiche Ausdehnung wie eine Lichtwellenlänge hat, weißes Licht, so wird das Licht in seine spektralen Farben zerlegt. Die spektrale Zerlegung ist um so größer, je kleiner der Abstand der periodischen Strukturen ist.

Die spektrale Zerlegung geschieht an dor Struktur in Transmission und in Reflexion. Besonders in Reflexion zeigen periodische Strukturen briüante Farbwirkungen und andere optische Effekte.

Erforderlich sind Gitterkonstanten von 1-2Mm und Tiefen der Strukturen von 0,1 bis 2Mm. Diese relativ kleinon periodischen Strukturen i'ind mit dem Aug.-; nicht direkt erkennbar. Deshalb wird die optische Qualität eines transparenten Trägers durch diese Strukturen nicht verända«». Bi*. her bekannte Methoden zur Dekorierung von transparenten Trägern sind opaque oder durchscheinende bildhafte Darstellungen, eingelassene oder aufgesetrto Schmuckelemente wie geschliffene Steine u.a.

Diese Dekors werden auch für Brillenlinsen verwendet, stören jedoch den Brillenträger durch Einschränkung seines Gesichtsfeldes.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung Ist es, ein Verfahren zur Erzeugung von Flächenmuste:n zu finden, welches gestattet, optisch transparente Dekors auf ebenen und gekrümmten Flächen aufzubringen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Strukturen, die das Licht beugen, sind vergleichsweise klein. Sie haben eine Tiefe von 0,1-2 pm bei einem Abstand in der Größenordnung von 1 μπι; sie sind deshalb für das Auge nicht direkt wahrnehmbar. Aus diesem Grunde wird eine mit einer solchen periodischen Struktur versehene transparente Fläche in ihrer optischen Abbildungsqualität nicht gestört. Zur Reflexion dagegen erscheinen z. B. bei Beleuchtung mit weißem Licht je nach Winkelstellung des Betrachters zur Fläche, die reinen Spektra !farben, oder es treten andere optische Effekte auf.

Deshalb stellen z. B. Motive aus Flächen mit periodischen Gitterstrukturen, vorzugsweise für Brillenlinsen, eine vorteilhafte Dekorierung dar.

Das erflndungsgemfiße Verfahren enthalt folgende Schritte:

- Aufbringen einer Schicht aus lichtempfindlichem Material auf die Oberfläche des Trägers in herkömmlicher Weise, z. B. Fotoresist.

- Lithografisch-holografische Belichtung

Die beschichtete Trägeroberfläche wird mit einer aufliegenden Schablone abgedeckt, die das gewünschte Dekor hindurchläßt (Dekorpositiv). Eine bevorzugte Variante besteht darin, daß die Schablone nur die Transmissionswerte 0 und 1 besitzt; es sind jedoch auch alle Transmissionswerts dazwischen geeignet. Der mit der Schablone versehene Träger wird in einem Interferenzfeld zweier aufgeweiteter kohärenter Lichtbündel in herkömmlicher Weise belichtet. Die periodische Lichtverteilung wird in der lichtempfindlichen Schicht nur an den Stellen gespeichert, an denen die Schablone durchlässig ist. Eine Variante dieses Verfahrensschrittes bezieht darin, die Schablone in einem geeigneten Abstand vor der Trägeroberfläche anzubringen. Durch die Überschneidung der beiden. Interferierenden kohärenten Lichtbündel entstehen in der Projektion 2 leicht versetzte Bilder, die stereoskopisch wirken.

Eine andere Variante des lithografischen Verfahrensschrittes besteht darin, die Schablone in einem der beiden aufgeweiteten kohärenten Lichtbündel des Interferenzfeldes so anzubringen, daß die Projektion des Dekorpositivs auf der Trägeroberfläche in der gewünschten Position liegt und dann mit dem Interferenzfeld beider Bündel zu belichten. Auf diese Weise kann bei Verwendung von aufgeweiteten kohärenten Kugelwellen als interferierende Lichtbündel eine Maßstabsveränderung des Dekormotivs erreicht werden.

- Speicherung der Lichtverteilung

Die Speicherung (Fixierung) der Lichtverteilung geschieht in herkömmlicher Weiso, abhängig von der Art der verwendeten lichtempfindlichen Schicht, z.B. bei Fotoresist durch Entwickeln der Schicht.

Ein bevorzugter Verfahrensschritt besteht darin, die lithografische Motivbegrenzung nach der holografischen Strukturisrung anzubringen. Dabei werden folgende Verfahrensschritte durchgeführt:

• Beschichten des Trägers

• Belichten der gesamten Trägeroberfläche mit einer periodischen Gitterstruktur

• 1. Entwicklung (Speicherung) der Lichtverteilung

• Abdecken der Trägeroberfläche mit einer Schablone, die die zum Motiv gehörenden Flächenteile abdeckt (Dekornegativ)

• Belichten mit kohärentem oder inkohärentem Licht, das im Empfindlichkeitsbereich der Schicht liegt (Nachbelichtung)

• Entfernen der Teile der lichtempfindlichen strukturierten Schicht, die nicht zum Motiv gehören, z. B. durch eine 2.Entwicklung des Fotoresists.

Durch diese Verfahrensschritte können auf periodisch vorstrukturierte Träger verschiedene Motive in einem nachträglichen Lithografieprozeß aufbebracht werden, wobei die Lichtquelle eine inkohärente Quelle sein kann.

Ein weiterer Verfahrensschritt kann ferner einen Härtungsprozoeß der periodisch strukturierten Schicht enthalten, dem ein Erosionsprozeß folgt, welchem die entwickelte Schicht und die darunter liegende Oberfläche des Trägers ausgesetzt werden, wodurch die Oberflächenstruktur des darunterliegenden Trägers dem Interferenzbild entsprechend periodisch geformt wird. Oer Erosionsvorgang kann beispielsweise ein chemischer oder biologischer Ätzvorgang oder eine lonenstrahlerosion sein. Das periodische Gittermuster kann aus einer Anzahl geradliniger Interferenzstreifen bestehen, kann ggf. auch 2 Gruppen von Interferenzstreifen enthalten, die sich kreuzen. Die Interferenzstreifer, können auch gekrümmt sein. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die periodische Struktur des Dekors mit einer zusätzlichen Metallschicht versehen werden, die -in dünner Schicht aufgebracht - die dekorative Wirkung erhöht und trotzdem optische Transparenz gewährleistet.

AusfGhrungsbelsplel Eine bevorzugte Form der erfinderischen Lösung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden. Es zeigen Fig. 1: beschichtete Grillenlinse in einem Interferenzfeld Fig.2: periodisch strukturierte Brillenlinse in einem lithografischen Nachbelichtungaprozeß Fig. 3: periodisch strukturiertes Motiv auf einer !Brillenlinse.

Entsprechend Fig. 1 ist eine lichtempfindliche Schicht 1, bestehend aus Positivfotoresist, auf die Oberfläche einer Brillenlinse 2 aufgebracht worden. Zwei kollimierte kohärent«) Lichtbündel A und B eines Lasers mit der Wellenlänge I = 0,458μηη werden unter dem Winkel α auf die Schicht 1 gerichtet. IEs entstehen in bekannter Weise Interferenzstreifen mit dor Gitterkonstante

d = —;—.DerWinkelawirdsogew£hlt,daßd = 1,6pm entsteht. Ein anschließender Entwicklungsprozeß mit kommerziellem 2sina

Entwickler löst aus der Schicht die belichteten Teile heraus, so daß eine periodische Struktur 3 entsteht, in der Fig. 2 dargestellt.

Fig. 2 zeigt den nachfolgenden lithografischen Verfahrensschritt. Eine Schablone 4 wird über die Oberfläche der Brillenlinse 2 gelegt, die das Motiv opaque enthält (Dekornegativ). In einem anschließenden Belichtungsrjrozeß, der mit einer kommerziellen Quecksilberlampe ausgeführt wird, wird die Oberfläche der Brillenlinse mit Ausnahme der Flächenteile des Motivs gleichmäßig nachbelichtet. In einem anschließenden zweiten Entwicklungsprozoeß mit dem gleichen Entwickler wird die nachbelichtete Fotoresistschicht entfernt, bis auf die Flächenteile des Motivs.

Fig. 3 zeigt das verfahrensgemäß entstandene Motiv auf einer Brillenlinse. Das Motiv ist optisch transparent und in Reflexion zeigt es ein brillantes Farbspiel. In einem nachfolgenden Verfahrensschritt kann es durch einen Erosionsvorgang, z. B. lonenstrahlätzung, wischfest in did Oberfläche der Brillenlinse übertragen werden.

Claims (12)

1. Verfahren zur Dekorierung von optischen Flächen, dadurch gekennzeichnet, daß auf Teilen dor optischon Fläche eine optisch transparente periodische Struktur aufgebracht wird, die in ihrer Gesamtheit ein Dekor darstellt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, angewendet auf die optische Oberfläche eines Trägers, die mit einer lichtempfindlichen Schicht versehen ist, gekennzeichnet dadurch, daß eine Schablone oder ein Diapositiv vor den beschichteten Träger gebi acht wird, deren durchlässige Teile das Dekor (Motiv) bilden, daß durch diese Schablone hindurch die Schicht mit einem periodischen Interferenzmuster belichtet wird und daß danach in bekannter Weise eine Entwicklung und ggf. eine Fixierung erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtempfindliche Schicht aus einem Positivresist besteht.

4. Verfahren nach Anspruch 2-3, dadurch gekennzeichnet, daß die entwickelte Schicht und die darunterliegende Oberfläche des Trägers einem Erosionsvorgang unterzogen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die periodische Struktur aus Interferenzstreifen gebildet wird, die sich unter einem Winkel im Bereich 30-90° kreuzen.

6. Verfahren nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in nur einem Strahlengang der beiden belichtenden Interferenzbündel eine Schablone mit Dekor angeordnet ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1 und 3, angewendet auf optische Träger, auf deren Oberfläche eine lichtempfindliche Schicht aufgebracht ist und die mit einem periodischen Interferenzmuster ganzflächig belichtet werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Belichtung der Trägeroberfläche durch eine Schablone hindurch erfolgt, die nur das Dekor abdeckt (Motivnegativ), daß danach eine Entwicklung erfolgt, so daß die Oberflächenstruktur dar entwickelten Schicht dem Interferenzmuster und deren flächenhafte Form dem Dekor entspricht.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das aufbelichtete Interferenzmuster zunächst entwickelt wird und danach die lithografische Belichtung über die Schablone erfolgt.

9. Verfa' /en nach Anspruch 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die periodischen Abstände der Gitteistrukturen im Bereich von 0,5 bis 4μητι liegen.

10. Gegenstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das optisch transparente Motiv nach einem der Ansprüche 2-9 hergestellt wurde.

11. Gegenstand nach Anspruch 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand eine Brillenlinse ist.

12. Gegenstand nach Anspruch 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand eine Kraftfahrzeugscheibe ist.

Hierzu 1 Seite Zeichnung