DE102022102469A1

DE102022102469A1 - Kopieträgeranordnung und Verfahren zur Herstellung eines Hologramms

Info

Publication number: DE102022102469A1
Application number: DE102022102469.5A
Authority: DE
Inventors: Stefan Schwedat; Nadin Brünner; Alexander Jakubzick
Original assignee: Carl Zeiss Jena GmbH
Current assignee: Jenoptik AG
Priority date: 2022-02-02
Filing date: 2022-02-02
Publication date: 2023-08-03
Also published as: WO2023148213A1

Abstract

Es wird eine Kopieträgeranordnung bereitgestellt, welche einen Kopieträger, welcher ein fotosensitives Material umfasst, und ein auf mindestens einer Seite des Kopieträgers (13) angeordnetes Schwarzcover (20) welches lichtabsorbierende Rußpartikel und Trägermaterial umfasst, aufweist. Ein Brechungsindexunterschied zwischen dem Kopieträger (13) und dem Trägermaterial an einer Grenzfläche zwischen dem Schwarzcover (20) und dem Kopieträger (13) kleiner ist als 0,2.

Description

Die vorliegende Anmeldung betrifft Kopieträgeranordnungen zur Herstellung von Hologrammen sowie Verfahren zur Herstellung von Hologrammen unter Verwendung derartiger Kopieträger.
Moderne mikrooptische Verfahren erlauben es, komplexe Aufgaben wie Bildgebung oder die Überwachung einer bestimmten Umgebung z. B. mittels holografisch-optischer Elemente (HOE) unauffällig oder fast unsichtbar in großformatigen Glasflächen zu integrieren. Beispiele für Anwendungen sind jede Art transparenter Displays (z. B. in Schaufenstern, Kühlmöbeln, Seitenb. z. w. Frontscheiben von Kraftfahrzeugen), Beleuchtungsanwendungen wie Hinweis- und Warnsignale in jeglichen Glasflächen (beispielsweise von Gebäuden Designverglasungen), oder lichtempfindliche Detektionssysteme beispielsweise zur Innenraumüberwachung (Eyetracking in Fahrzeugen und Anwesenheitsstatus von Personen in Innenräumen). Zur Herstellung der benötigten holografisch-optischen Elemente ist es wichtig, diese in einer Weise herzustellen, welche eine Serienproduktion ermöglicht.
Eine Möglichkeit zum Kopieren von Hologrammen ist es, ein so genanntes Masterhologramm an oder auf einer optisch transparenten zylinderförmigen Walze oder einem optisch transparentem Hologrammträger zu befestigen. Für das Kopieren ist es weiterhin erforderlich unbelichtetes, holografietaugliches Material auf oder an dem Hologrammträger anzubringen. Dieses unbelichtete, holografietaugliche Material, ggfs. zusammen mit weiteren Komponenten wie Trägern, wird im Folgenden als Kopieträger bezeichnet.
Das Kopieren des Hologramms erfolgt, indem das Masterhologramm mit zur Rekonstruktion des Masterhologramms erforderlichem Licht, dem Referenzstrahl beleuchtet wird. Dabei dürfen der Kopieträger und das Masterhologramm im zu belichtenden Bereich keine Relativgeschwindigkeit zueinander aufweisen. Der Referenzstrahl beleuchtet gleichzeitig das bis dahin unbelichtete Material des Kopieträgers, in welches das Masterhologramm kopiert werden soll. Somit entsteht im Kopieträger ein Interferenzfeld, welches durch den Referenzstrahl und die rekonstruierte optische Funktion des Masterhologramms, d.h. durch das Masterhologramm entsprechend seiner Funktion gebeugte Licht, welches mit dem Referenzstrahl interferiert, entsteht. Dieses Interferenzfeld ist idealerweise identisch mit der Mikrostruktur im Masterhologramm, so dass die Struktur des Masterhologramms in das bis dahin unbelichtete Material des Kopieträgers belichtet wird.
In der Realität existieren bei dieser Verfahrensweise - durch unvermeidliche Brechungsindexunterschiede zwischen den einzelnen Schichten des Kopieraufbaus - zusätzliche optische Übergänge und Grenzflächen. Diese können zu Reflexionen führen, welche ihrerseits zusätzliche Interferenzfelder im Kopieträger erzeugen. Die kritischsten Übergänge mit den stärksten Reflexen sind dabei die Übergänge zwischen den optisch transparenten Materialien z.B. des Kopieträgers oder des Masterhologramms zur Luft.
Diesbezüglich ist es bekannt, Grenzflächen insbesondere zu Luft mit Schwärzungen, d.h. lichtabsorbierenden Material zu versehen, um Licht zu absorbieren. Derartige Schwärzungen sind aus der EP 3 772 671 A1 oder der EP 2 801 867 A1 bekannt. Allerdings kann beispielsweise auch eine Grenzfläche zu einer derartigen Schwärzung zu Reflexen führen.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, hier Verbesserungsmöglichkeiten vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Kopieträgeranordnung nach Anspruch 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Hologramms nach Anspruch 16. Die Unteransprüche definieren weitere Ausführungsformen sowie eine Vorrichtung mit einer derartigen Kopieträgeranordnung.
Gemäß einem ersten Aspekt wird eine Kopieträgeranordnung bereitgestellt, aufweisend:

einen Kopieträger, welcher ein fotosensitives Material umfasst, und
ein auf mindestens einer Seite des Kopieträgers angeordnetes Schwarzcover welches lichtabsorbierende Rußpartikel und Trägermaterial umfasst,
wobei ein Brechungsindexunterschied zwischen dem Kopieträger und dem Trägermaterial an einer Grenzfläche zwischen dem Schwarzcover und dem Kopieträger kleiner ist als 0,2.

Unter einem Schwarzcover ist im Rahmen der vorliegenden Anmeldung eine absorbierende Abdeckung einer Fläche zu verstehen. Ein Kopieträger ist eine Einheit, in die ein Hologramm durch Belichtung kopiert werden soll.
Durch einen derart geringen Brechungsindexunterschied werden Reflexionen an der Grenzfläche zumindest weitgehend unterdrückt. Durch die Verwendung von Rußpartikeln kann eine hohe Absorption erreicht werden, insbesondere über einen breiten Wellenlängenbereich. Der Brechungsindexunterschied ist vorzugsweise kleiner als 0,02, bevorzugt kleiner als 0,01, um Reflexionen weiter zu unterdrücken.
„Mindestens eine Seite“ bedeutet dabei, dass sich das Schwarzcover auch über zwei oder mehr Seiten der Kopieträgeranordnung erstrecken kann. Zudem kann es sich in einem weiter unten beschriebenen System auch über eine oder mehrere Seiten eines Masterhologramms und ggfs. eines Trägers erstrecken.
Ein Reflexionsgrad des Schwarzcovers ist bevorzugt kleiner als 0,05%.
Das Trägermaterial kann eine Matrix umfassen, in der die Rußpartikel angeordnet sind, beispielsweise aus Polymermaterial.
Die Grenzfläche kann eine Fläche der Matrix sein, die dem Kopieträger zugewandt ist. In diesem Fall ist der oben genannte Brechungsindexunterschied also ein Brechungsindexunterschied zwischen dem Material der Matrix und dem Kopieträger.
Das Trägermaterial kann einen Adhäsionsfilm umfassen, wobei die Grenzfläche eine Fläche des Adhäsionsfilms, die dem Kopieträger zugewandt ist, ist. In diesem Fall ist der oben genannte Brechungsindexunterschied also ein Brechungsindexunterschied zwischen dem Material des Adhäsionsfilms und dem Kopieträger. Durch den Adhäsionsfilm kann das Schwarzcover mit dem Kopieträger lösbar verbunden sein.
Eine Klebkraft des Adhäsionsfilms ist bevorzugt kleiner als 60 cN/cm. Durch eine derartige geringe Klebkraft kann das Schwarzcover nach einer Belichtung vergleichsweise leicht abgelöst werden.
Der Kopieträger kann ein auf eine Trägerfolie angeordnetes Fotopolymer umfassen.
Die Grenzfläche kann eine Fläche des Fotopolymers, die dem Schwarzcover zugewandt ist, sein. In diesem Fall ist der oben genannte Brechungsindexunterschied also ein Brechungsindexunterschied zwischen dem Fotopolymer und dem Schwarzcover (beispielsweise der obigen Matrix oder dem Adhäsionsfilm).
Der Kopieträger kann eine Abdeckfolie auf dem Fotopolymer aufweist, wobei die Grenzfläche eine Fläche der Abdeckfolie, die dem Schwarzcover zugewandt ist, ist. In diesem Fall ist der oben genannte Brechungsindexunterschied also ein Brechungsindexunterschied zwischen der Abdeckfolie und dem Schwarzcover (beispielsweise der obigen Matrix oder dem Adhäsionsfilm).
Die Rußpartikel können eine Größe kleiner als 500nm, nicht strukturreduziert sein und/oder eine BET-Oberfläche gemäß ASTM D 6556 von größer als 200 m²/g aufweisen. Mit solchen Rußpartikeln kann eine geringe Reflexion und hohe Absorption von Licht erzielt werden.
Zudem wird eine Vorrichtung zur Herstellung von Hologrammen bereitgestellt, umfassend:

ein Masterhologramm, und
eine auf dem Masterhologramm angeordnete Kopieträgeranordnung wie oben erläutert.

Das Schwarzcover kann dabei eine dem Masterhologramm abgewandte Seite der Kopieträgeranordnung und mindestens eine Seitenfläche der Kopieträgeranordnung und des Masterhologramms bedecken, optional auch noch weitere Flächen der Vorrichtung. Die Vorrichtung kann dann eine Lichtquelle aufweisen, wobei bei Beleuchtung durch die Lichtquelle eine Struktur des Masterhologramms in das fotosensitive Material einbelichtet wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Herstellung eines Hologramms bereitgestellt, umfassend:

Anordnen eines Kopieträgers auf einem Masterhologramm,
Anordnen eines Schwarzcovers zumindest auf eine Fläche des Kopieträgers, um eine Kopieträgeranordnung wie oben beschrieben zu bilden, und
Belichten des Kopieträgers mit einem mittels des Masterhologramms erzeugten Interferenzmusters.

Mit einem derartigen Verfahren können Hologramme unter Unterdrückung störender Reflexionen hergestellt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

1 ein schematisches Diagramm einer Vorrichtung zum Herstellen von Hologrammen gemäß einem Ausführungsbeispiel.
2 ein schematisches Diagramm eines Kopieträgers mit Schwarzcover gemäß einem Ausführungsbeispiel.
3A bis 3C schematische Diagramme von Kopieträgern mit Schwarzcovern gemäß verschiedener Ausführungsbeispiele.
4 ein schematisches Diagramm eines Schwarzcovers gemäß mancher Ausführungsbeispiele.
5 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele detailliert erläutert. Diese Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Veranschaulichung und sind nicht als einschränkend auszulegen. Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele können miteinander kombiniert werden, sofern nichts anderes angegeben ist. Variationen, Abwandlungen und Details, die für eines der Ausführungsbeispiele beschrieben werden, sind auch auf andere Ausführungsbeispiele anwendbar und werden daher nicht wiederholt erläutert.
Die 1 zeigt ein schematisches Diagramm einer Vorrichtung 10 zur Herstellung von Hologrammen gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Vorrichtung 10 dient dabei dazu, eine Struktur eines Masterhologramms 12 in einen Kopieträger 13, welcher ein anfänglich unbelichtetes, holografietaugliches Material enthält, zu übertragen. Hierzu ist der Kopieträger 13 auf dem Masterhologramm 12 angeordnet. Das Masterhologramm 12 ist hierzu wiederum auf einem optisch transparenten Träger 11 angeordnet. Statt des dargestellten optisch transparenten Trägers 11 kann wie eingangs erläutert auch eine optisch transparente zylinderförmigen Walze verwendet werden. Auch andere Trägerformen können verwendet werden, beispielsweise optische Freiformen mit frei gestalteter Oberfläche. Dabei sind bevorzugt Krümmungsradien größer als 75cm, bevorzugt größer als 1m. Derartige Träger können eine Größe von über 1m², beispielsweise 2m × 1m, aufweisen. Bei derartigen optischen Freiformen wird als Material für den Kopieträger bevorzugt ein polymeres Folienmaterial mit einer Dicke kleiner als 250µm und einem Elastizitätsmodul kleiner 3000MPa verwendet, welches an die entsprechende Freiform anpassbar ist.
Um die Struktur des Masterhologramms 12 in den Kopieträger 13 zu schreiben, werden das Masterhologramm 12 und der Kopieträger 13 von einer kohärenten Lichtquelle 15 mit Licht 16 beleuchtet. Dieses Licht entspricht hinsichtlich der Wellenlänge der entsprechenden Rekonstruktionswellenlänge des Masterhologramms 12. Es können auch mehrere Strukturen für verschiedene Wellenlängen durch entsprechende Mehrfachbelichtungen mit Licht 16 verschiedener Wellenlängen geschrieben werden. Ein Teil des Lichts 16 gelangt direkt in den Kopieträger 13 und dient als Referenzlicht. Ein anderer Teil des Lichts 16 wird von den Strukturen des Masterhologramms 12 gebeugt und interferiert in dem Kopieträger 13 mit dem Referenzlicht. Das so entstehende Interferenzmuster entspricht der zu kopierenden Struktur des Masterhologramms 12. So wird diese Struktur in den Kopieträger 13 einbelichtet, und das Masterhologramm 12 dupliziert. Nach dem Kopiervorgang wird der Kopieträger 13 dann entfernt, und der nächste, noch unbelichtete Kopieträger kann bearbeitet werden. Dieser Kopiervorgang ist für sich genommen bekannt und wird daher nicht weiter erläutert.
An den Grenzflächen des Aufbaus aus Träger 11, Masterhologramm 12 und Kopieträger 13 zu der Umgebung (beispielsweise Luft) kann es zu unerwünschten Reflexionen kommen, wodurch zusätzliche Interferenzen entstehen können, die das im Kopieträger 13 entstehende Interferenzmuster verfälschen. Um diesen Effekt zumindest deutlich zu reduzieren, weist die Vorrichtung 10 Schwarzcover 14A, 14B und 14C auf, welche entsprechende Flächen bedecken. Dabei ist insbesondere das Schwarzcover 14A wichtig, da das Licht 16 direkt auf die Grenzfläche des Kopieträgers 13 zur Umgebung fällt und somit hier ohne das Schwarzcover 14A starke Reflexionen auftreten können. Die Schwarzcover 14B, 14C können weitere Reflexionen vermeiden.
Wie weiter unten näher erläutert werden wird, weisen die Schwarzcover 14A, 14B, 14C, zusammenfassend als Schwarzcover 14 bezeichnet, zumindest ein Licht absorbierendes Material in Form von Rußpartikeln sowie ein Trägermaterial für das Licht absorbierende Material auf. Das Trägermaterial weist näherungsweise den gleichen Brechungsindex auf wie die Komponente, die es bedeckt, an der jeweiligen Grenzfläche. Beispielsweise weist das Trägermaterial des Schwarzcover 14A näherungsweise den gleichen Brechungsindex auf wie der Kopieträger 13 an der Grenzfläche. Näherungsweise der gleiche Brechungsindex bedeutet, dass der Brechungsindexunterschiede kleiner als 0,2, bevorzugt kleiner 0,02 und besonders bevorzugt kleiner 0,01 ist. Durch derartige geringe Brechungsindexunterschiede können Reflexe weitgehend vermieden werden.
Die Reflexion R ergibt sich nach der Fresnelgleichung für senkrechten Lichteinfall zu: $R = {(\frac{n 1 - n 2}{n 1 + n 2})}^{2}$
Dabei sind n1 und n2 die Brechungsindizes der Materialien an der Grenzfläche. Ist beispielsweise der Brechungsindex des Kopieträgers an der Grenzfläche 1,48 (z.B. Triacetatfolie) und des Trägermaterials des Schwarzcovers an der Grenzfläche 1,51 (z.B. ein Acrylat), ergibt sich ein Brechungsindexunterschied von 0,03 und eine Reflexion R von ca. 0,01%. Je nach der Ausgestaltung des Schwarzcovers kann sich der gesamte Reflexionsgrad des Schwarzcovers sich aus der Absorption der verwendeten Rußpartikel bzw. deren verbleibendem Reflexionsgrad sowie der Reflexion an der Grenzfläche ergeben. Beispielsweise lässt sich mit Orion Special Schwarz 4 Powder als Rußpartikel mit einem Blackness Value von 244 (gemäß DIN 55979) eine gesamte Reflexion des Schwarzcovers auf 0,055 % reduzieren. Abzüglich des Fresnel-Reflexes von 0,01 % als Beispielwert ergibt sich somit rein formal ein Reflexionsvermögen für das verwendete Schwarzpigment selbst von ca. 0,045 % in dem Trägermaterial.
Bevorzugt weisen die Rußpartikel kleine Partikelgrößen kleiner 500 nm, bevorzugt kleiner 250 nm, besonders bevorzugt kleiner 100 nm, insbesondere kleiner als 20nm auf. Die Größe bezieht sich hier auf den längsten Durchmesser (z.B. in Längsrichtung bei einer Stabförmigen Struktur). Die Partikel weisen bevorzugt stäbchenförmige Strukturen, fadenförmige Strukturen, fadenförmig geknäulte Strukturen, fadenförmig geknäulte und verzweigte Strukturenoder Mischstrukturen hieraus auf. Derartige Partikel mit einer vergleichsweise komplexen Struktur weisen allgemein eine niedrigere Reflexion auf als kompakte Partikel mit einer einfachen Kugelgeometrie, Zylindergeometrie, Würfelgeometrie oder Plättchengeometrie. Letztere Partikel mit einer einfachen geometrie werden zusammengefasst als strukturreduziert bezeichnet. Bevorzugt werden nicht strukturreduzierte Partikel verwendet. Bevorzugt weisen die Partikel dabei eine BET (NSA) Oberfläche gemäß ASTM D 6556 von größer als 200 m²/g auf. Generell weisen strukturreduzierte Partikel eine höhere Reflexion auf und Partikel mit ausgeprägter Feinstruktur (größeren BET-Oberflächen) weisen eine niedrigere Reflexion auf, auch wenn sich letztere teilweise schlechter in ein Trägermaterial einarbeiten lassen, weswegen bei manchen Ausführungsbeispielen ein Kompromiss aus Reflexionsgrad und Verarbeitbarkeit gewählt werden muss.
Beispiele für geeignete Ruße sind Carbon Black - Orion Engineerd Carbons, Gasruß, Furnanceruß, Acetylenruß, Thermalruß oder Flammruß. Die Dichte der Rußpartikel ist so hoch, dass in einem Wellenlängenbereich zumindest des verwendeten Lichts 16, bevorzugt in einem Wellenlängenbereich von 400-800 nm, einen Reflexionsgrad unter 0,1 % auf, sodass weniger als 0,1 % des auf die Grenzfläche treffenden Lichtes reflektiert wird.
In Ausführungsbeispielen werden insbesondere Kombinationen aus Kopieträger 13 und Schwarzcover 14 bereitgestellt. Eine derartige Kombination wird im Rahmen dieser Anmeldung auch als Kopieträgeranordnung bezeichnet. Entsprechende Ausführung Beispiele werden nunmehr erläutert.
Die 2 zeigt ein allgemeines Diagramm einer Kopieträgeranordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Kopieträgeranordnung der 2 weist den bereits diskutierten Kopieträger 13 sowie ein auf dem Kopieträger 13 angeordnetes Schwarzcover 20 auf. Während das Schwarzcover 20 in Figur zwei nur auf einer Seite des Kopieträgers 13 angeordnet ist, kann es bei anderen Ausführungsbeispielen auch auf mehr als einer Seite, beispielsweise zwei über Eck liegenden Seiten des Kopieträgers 13 angeordnet sein.
Verschiedene Konfigurationen des Kopieträgers 13 sowie des Schwarzcovers 20 werden nunmehr unter Bezugnahme auf die 3A bis 3C und vier erläutert.
In dem Ausführungsbeispiel der 3A ist der Kopieträger 13 durch ein auf einer Trägerfolie 30 angeordnetes Fotopolymer 31 gebildet. Das Fotopolymer 31 bildet dabei die oben erwähnte zunächst unbelichtete, lichtempfindliche Schicht, in die die Struktur des Masterhologramms geschrieben wird. Die Trägerfolie 30 dient als Träger für das Fotopolymer 31. Als Materialien für die Trägerfolie 30 und das Fotopolymer 31 können herkömmliche in der Hologrammherstellung verwendete Materialien zum Einsatz kommen.
Das Schwarzcover 20 ist in diesem Fall auf dem Fotopolymer 31 angeordnet. Das Schwarzcover 20 weist die beschriebenen Rußpartikel eingebettet in eine Matrix auf. Ein Beispiel ist in der 4 dargestellt.
Die 4 zeigt es schematisch Rußpartikel 42, die in eine Matrix 41, d. h. umgebendes Material, eingebettet sind, um ein Schwarzcover 40 zu bilden. Das Schwarzcover 40 ist ein Beispiel für das Schwarzcover 20 der 3A. Die Dichte der Partikel 41 ist in 4 nur sehr schematisch dargestellt und liegt bei tatsächlichen Ausführungsbeispielen deutlich höher, um gewünschte Absorptionseigenschaften zu erreichen. Als Material für die Matrix 41 kommen gängige, insbesondere als Folie verarbeitete thermoplastischen Kunststoffmaterialien in Frage. Beispiele hierfür sind . Polyethylen, Polypropylen, Kapton, Polycarbonat, Polyvinylchlorid, Polyethylenterephthalat, Ethylen-Vinylacetat-Copolymere, Cycloolefin-Copolymere, Polystyrol, Polyvinylalkohole, Polyvinylacetat, Polytetrafluorethylen, Polyamid, Celluloseester, Polyurethane und Kombinationen hiervon als Coextrudate. Brechungsindices der obigen Materialien liegen typischerweise im Bereich von 1,46-1,6. Durch die Wahl einer entsprechenden Kombination kann der Brechungsindex in diesem Bereich gewählt werden. Im Falle der 3A wird auf diese Weise der Brechungsindex der Matrix des Schwarzcovers 20 (beispielsweise Matrix 41 der 4) so an den Brechungsindex des Fotopolymer 31 angepasst, dass ein Brechungsindexsprung an einer Grenzfläche 32 die obige Bedingung erfüllt, d. h. kleiner als 0,2, bevorzugt kleiner als 0,02, insbesondere kleiner als 0,01 ist.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel können zum Einarbeiten der Rußpartikel 42 in die Matrix 41 die Rußpartikel zunächst in niedrigviskosen Additiven oder Lösungsmitteln, welche die Rußpartikel gut benetzen, dispergiert werden. Diese Dispersion, auch als Slurry bezeichnet, wird dann nach einer Entgasung im Vakuum in das Material der Matrix eingearbeitet. Auf diese Weise kann ein Risiko von Lufteinschlüssen, die zu zusätzlichen Reflexionen führen können, vermindert werden sowie eine Agglomeration von Rußpartikeln zu größeren Partikeln zumindest reduziert werden.
Die 3B zeigt eine Abwandlung der 3A, bei der der Kopieträger zusätzlich zu der Trägerfolie 30 und dem Fotopolymer 31 noch eine Abdeckfolie 33 auf dem Fotopolymer 31 aufweist. Die Abdeckfolie 33 kann ebenfalls aus den oben genannten als Folie verarbeitbaren thermoplastischen Kunststoffmaterialien gebildet sein. Die Matrix des Schwarzcovers 20 weist in diesem Fall einen Brechungsindex auf, welcher an den Brechungsindex der Abdeckfolie 33 angepasst ist, die in diesem Fall die dem Schwarzcover 20 benachbarte Schicht des Kopieträgers darstellt. Auch in diesem Fall tritt also an der Grenzfläche 32 nur ein geringer Brechungsindexsprung auf, entsprechend einer niedrigen Reflexion.
Bei den Ausführungsbeispielen der 3A und 3B ist das Schwarzcover 20 direkt fest mit dem Kopieträger verbunden. In manchen Ausführungsbeispielen kann dabei die Abdeckfolie 33 (zusammen mit dem Schwarzcover 20) von dem Fotopolymer ablösbar sein. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann das Schwarzcover mittels eines Adhäsionsfilms (Klebefilms) am Kopieträger angebracht sein. Dies kann als lösbare Verbindung ausgestaltet sein, um das Schwarzcover nach dem Belichten auf einfache Weise von dem dann belichteten Kopieträger entfernen zu können. Ein derartiges Ablösen ist dann nötig, wenn durch Belichten des Fotopolymers 31 letztendlich ein transparentes Hologramme hergestellt werden soll.
Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel ist in der 3C gezeigt. Dieses beruht auf dem Ausführungsbeispiel der 3B und weist den gleichen Kopieträger aus Trägerfolie, Fotopolymer und Abdeckfolie wie das Ausführungsbeispiel der 3B auf. Als Schwarzcover weist das Ausführungsbeispiel der 3C eine Kombination aus einem Adhäsionsfilm 34 und einer schwarzen Trägerfolie 35 auf. Die schwarze Trägerfolie 35 kann wie unter Bezugnahme auf die 4 erläutert gebildet sein. Ist eine lösbare Verbindung gewünscht, weist der Adhäsionsfilm 34 w bevorzugt eine Klebkraft kleiner als 60 cN/cm (Zentinewton pro Zentimeter), bevorzugt kleiner als 20 cN/cm, besonders bevorzugt kleiner als 10 cN/cm auf. Mit einer derartigen kleinen Klebkraft kann das Schwarzcover leicht abgelöst werden. In einem derartigen Aufbau sind die Materialien so gewählt, dass auch ein Brechungsindexunterschied an der Grenzfläche zwischen Adhäsionsfilm 34 und schwarzer Trägerfolie 35 (z.B. zwischen einem Material des Adhäsionsfilms 34 und einem Matrixmaterial der schwarzen Trägerfolie 35) nahe Null, d.h. kleiner als 0,2, bevorzugt kleiner 0,02 und besonders bevorzugt kleiner 0,01 ist, um Reflexionen an dieser Grenzfläche zu unterdrücken.
Der Adhäsionsfilm 34 ist aus einem optisch transparenten Material gebildet. Er weist eine niedrige Absorption auf, d. h. er ist glasklar, sodass durch den Adhäsionsfilm 34 keine zusätzliche Streuung entsteht. In diesem Fall ist der Adhäsionsfilm 34 an der Grenzfläche 33 angeordnet und ist hinsichtlich seines Brechungsindex an die entsprechend angrenzende Schicht des Kopieträgers, in diesem Fall der abdeckt Folie 33, angepasst. Ein entsprechendes Schwarzcover als Kombination aus Adhäsionsfilm 34 und schwarzer Trägerfolie 35 kann auch für den Kopieträger der 3A verwendet werden. In diesem Fall ist dann der Brechungsindex des Adhäsionsfilm 34 an den Brechungsindex des Fotopolymers 32 angepasst.
Mögliche Materialien für den Adhäsionsfilm 34 umfassen Silikone, Urethane, Acrylate oder Epoxide. Insbesondere können folgende Materialien verwendet werden:

- Rein-Acrylate z.B. 2-Ethylhexylacrylat, Isooctylacrylat, Butylacrylat, Methylacrylat, Vinylacetat (Lösungsmittelbasiert für fest mit dem Kopieträger verbundene Schwarzcover)
- Modifizierte Acrylate (wässrige Dispersionen für rückstandsfrei ablösbare Schwarzcover)
- Elastomere wie Styren Isopren Thermoplastic Elastomere - SIS; Styrol Ethylen Butylen Styrol - SEBS (Schmelzklebstoffe für fest verbundene Schwarzcover)
- Natürlicher Kautschuk (strahlenvernetzend oder Schmelzklebstoff, je nach Modifizierung für fest verbundene oder auch rückstandsfrei ablösbare Schwarzcover)
- Polyurethane (strahlenvernetzend, je nach für fest verbundene oder auch rückstandsfrei ablösbares Schwarzcover)
- Silikone (2K-Systeme oder strahlenhärtend, je nach Modifizierung für rückstandsfrei ablösbare oder fest verbundene Schwarzcover)
- Epoxidsysteme (2K-Systeme oder strahlenhärtend, je nach Modifizierung für rückstandsfrei ablösbare oder fest verbundene Schwarzcover)

Die beschriebenen Schwarzcover können neben dem Abdecken einer Grenzfläche wie der Grenzfläche 32 des Kopieträgers auch verwendet werden, um weitere Flächen abzudecken, wie dies für die Vorrichtung der 1 für die Schwarzcover 14A, 14B und 14C gezeigt ist. Zum Messen des durch das Schwarzcover erreichten Reflexionsgrades kann wie folgt vorgegangen werden. Als Messgerät wird ein hochauflösendes UV-VIS-NIR-Spektrometer mit einem für Reflexionsmessungen geeigneten Zusatzmodul verwendet. Ein Beispiel ist das JASCO Gerät V-770 +ARMN-920.
Zur Messung misst das Messgerät zunächst eine hochreflektive Referenzprobe (Rückreflex nahezu 100 %). Diese Messung liefet die 100 % Basislinie.
Dann misst das Messgerät als weitere Referenzprobe eine Lichtfalle (0,0000% Rückreflex) diese Messung liefert die 0 % Basislinie (auch Dunkelmessung genannt).
Als nächstes misst das Messgerät eine ungeschwärzte Probe des Materials, dessen Grenzfläche zu schwärzen ist, also z.B. des Kopieträgers ohne Schwarzcover. Diese Messung liefert die Bezugsbasis für die Beurteilung der zu erreichenden Schwärzung. Die Messung beinhaltet einen Rückreflex, der (bei transparenten Medien wie sie bei den Kopieträgern verwendet werden müssen) zu gleichen Teilen aus dem Fresnelreflex der ersten (vorderen) und dem Fresnelreflex der zweiten (hinteren) Grenzfläche des Kopieträgers besteht.
Das Messgerät bekommt die geschwärzte Probe, wobei das Licht auf die erste Grenzfläche fällt und ein Fresnelreflex entsteht (bei z.B. ca. 4%). Ist der tatsächlich beobachtete Wert der Reflexion dann größer als ein Schwellenwert, z.B. 4,1 %, so ist die Schwärzung unzureichend (0,1% zusätzlicher Reflex durch die mit dem Schwarzcover abgedeckte Fläche bei 4% Reflexion an der vorderen Grenzfläche). Bei Ausführungsbeispielen wird ein Reflexionsgrad kleine als 0,05%, bevorzugt kleiner als 0,01 % erreicht.
Derartige Kopieträger mit Schwarzcovern können dann zur Herstellung von Hologrammen mittels der Vorrichtung 10 der 1 verwendet werden. Die 5 zeigt ein Flussdiagramm eines entsprechenden Verfahrens zur Herstellung eines Hologramms gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren der 5 wird unter Bezugnahme auf die obige Beschreibung der Vorrichtung zehn der Figur eins sowie die unter Bezugnahme auf die 2-4 erfolgte Beschreibung von Kopieträger Anordnungen erfolgen.
In Schritt 50 der 5 wird ein Kopieträger auf einem Masterhologramm angeordnet, wie dies in der 1 für den Kopieträger 13 und das Masterhologramm 12 gezeigt ist.
In Schritt 51 wird dann ein Schwarzcover mit den oben erläuterten Eigenschaften zumindest auf einer Grenzfläche des Kopieträgers bereitgestellt. Das Schwarzcover kann auch auf weiteren Grenzflächen bereitgestellt sein, wie für die Schwarzcover 14A, 14B und 14C der 1 gezeigt. Die Schritte 51 und 50 müssen nicht in der dargestellten Reihenfolge ausgeführt werden. Beispielsweise kann das Schwarzcover zuerst auf eine Grenzfläche des Kopieträgers aufgebracht werden und dann der Kopieträger mit dem Schwarzcover auf dem Masterhologramm angeordnet werden.
In Schritt 52 erfolgt dann ein Belichten wie in 1 für das Licht 16 gezeigt, wodurch die Struktur des Masterhologramms in den Kopieträger übertragen wird.
Dann kann das Verfahren der 5mit einem neuen Kopieträger wiederholt werden.
Wie bereits erwähnt dienen die obigen Ausführungsbeispiele lediglich der Veranschaulichung und sind nicht als einschränkend auszulegen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 3772671 A1 [0006]
EP 2801867 A1 [0006]

Claims

Kopieträgeranordnung, aufweisend: einen Kopieträger (13), welcher ein fotosensitives Material (31) umfasst, und ein auf mindestens einer Seite des Kopieträgers (13) angeordnetes Schwarzcover (14A-C; 20) welches lichtabsorbierende Rußpartikel (42) und Trägermaterial (34; 41) umfasst, wobei ein Brechungsindexunterschied zwischen dem Kopieträger (13) und dem Trägermaterial (34; 41) an einer Grenzfläche (32) zwischen dem Schwarzcover (14A-C; 20) und dem Kopieträger (13) kleiner ist als 0,2.
Kopieträgeranordnung nach Anspruch 1, wobei der Brechungsindexunterschied kleiner als 0,02 ist.
Kopieträgeranordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Reflexionsgrad des Schwarzcovers (14A-C; 20) kleiner als 0,05% ist.
Kopieträgeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Trägermaterial (34; 41) eine Matrix (41) umfasst, in der die Rußpartikel (42) angeordnet sind.
Kopieträgeranordnung nach Anspruch 4, wobei die Grenzfläche (32) eine Fläche der Matrix (41), die dem Kopieträger (13) zugewandt ist, ist.
Kopieträgeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Trägermaterial (34; 41) einen Adhäsionsfilm (34) umfasst, wobei die Grenzfläche (32) eine Fläche des Adhäsionsfilms (34), die dem Kopieträger (13) zugewandt ist, ist.
Kopieträgeranordnung nach Anspruch 6, wobei eine Klebkraft des Adhäsionsfilms (34) kleiner als 60 cN/cm ist.
Kopieträgeranordnung nach Anspruch 4 und nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei ein Brechungsindexunterschied zwischen der Matrix (41) und dem Adhäsionsfilm (34) kleiner ist als 0,2.
Kopieträgeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Kopieträger (13) ein auf eine Trägerfolie (30) angeordnetes Fotopolymer (31) umfasst.
Kopieträgeranordnung nach Anspruch 9, wobei die Grenzfläche (32) eine Fläche des Fotopolymers (31), die dem Schwarzcover (14A-C; 20) zugewandt ist, ist.
Kopieträgeranordnung nach Anspruch 9, wobei der Kopieträger eine Abdeckfolie (33) auf dem Fotopolymer (31) aufweist, wobei die Grenzfläche (32) eine Fläche der Abdeckfolie (33), die dem Schwarzcover (14A-C; 20) zugewandt ist, ist.
Kopieträgeranordnung nach einem der Ansprüche 1-11, wobei die Rußpartikel eine Größe kleiner als 500nm aufweisen.
Kopieträgeranordnung nach einem der Ansprüche 1-12, wobei die Rußpartikel eine BET-Oberfläche gemäß ASTM D 6556 von größer als 200 m²/g aufweisen.
Vorrichtung (10) zur Herstellung von Hologrammen, umfassend: ein Masterhologramm (12), und eine auf dem Masterhologramm angeordnete Kopieträgeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 14, wobei das Schwarzcover (14A-C; 20) eine dem Masterhologramm (12) abgewandte Seite der Kopieträgeranordnung und mindestens eine Seitenfläche der Kopieträgeranordnung und des Masterhologramms (12) bedeckt.
Verfahren zur Herstellung eines Hologramms, umfassend: Anordnen eines Kopieträgers (13) auf einem Masterhologramm (12), Anordnen eines Schwarzcovers (14A-C; 20) zumindest auf eine Fläche des Kopieträgers (13), um eine Kopieträgeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 zu bilden, und Belichten des Kopieträgers mit einem mittels des Masterhologramms (12) erzeugten Interferenzmusters.