DE3856410T2

DE3856410T2 - Verfahren zur Erzeugung einer Anzeige mit einem Beugungsgitterbild und durch das Verfahren erzeugte Anzeige

Info

Publication number: DE3856410T2
Application number: DE3856410T
Authority: DE
Inventors: Susumu Takahashi
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1988-09-07
Filing date: 1988-11-28
Publication date: 2000-10-26
Anticipated expiration: 2008-11-29
Also published as: EP0357837B1; DE3854473T2; EP0585966A2; DE3854473D1; EP0357837A3; EP0357837A2; JPH11223713A; EP0585966A3; DE3856410D1; EP0585966B1; US5058992A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Anzeige, die aus einer Vielzahl von winzigen beugenden Punkten zusammengesetzt ist.
Die JP-A-60-156004 offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer Anzeige mit einem Beugungsgittermuster, das durch eine Interferenz zweier Lichtströme gebildet wird. Gemäß diesem Verfahren wird ein winziger Interferenzstreifen fortschreitend auf einem lichtempfindlichen Film belichtet, während sein Abstand, seine Richtung und seine Lichtintensität verändert werden.
Gemäß diesem herkömmlichen Verfahren erfordert die Variierung des Abstands, der Richtung und der Lichtintensität eines Interferenzstreifens, dass ein optisches System für einen Belichtungskopf für jedes Ereignis bewegt wird. Weil bei dem herkömmlichen Verfahren das optische System nicht festgehalten werden kann, ist es anfällig gegenüber einer äußeren Erschütterung und daher kann kein hochgenaues Beugungsgitter gebildet werden.
Ferner kann nach dem herkömmlichen Verfahren die Richtung des in Punkten gebildeten Beugungsgitters nicht für jeden Punkt verändert werden. Außerdem kann, auch wenn nach dem herkömmlichen Verfahren ein Beugungsgitter linear gebildet werden kann, ein Beugungsgitter nicht gekrümmt gebildet werden, so dass das sichtbare Feld einer Anzeige nicht verbreitert werden kann. Zusätzlich kann, weil nach diesem Verfahren kein Beugungsgitter bilden kann, das eine Vielzahl von räumlichen Frequenzen für einen einzelnen Punkt aufweist, die erzeugte Anzeige keine Zwischenfarbe ausdrücken.
Die US-A-3 917 378 zeigt ein Verfahren zur Herstellung einer Anzeige, die eine Vielzahl winziger beugender Punkte besitzt, welches ein positives Element zur Farbtrennung verwendet. Von einem zu reproduzierenden Bild werden farbgetrennte Positive gebildet, so dass jedes Positiv mit einer vorbestimmten Verfahrensfarbe korrespondiert. Von jedem der farbgetrennten Positive wird ein frequenzkodiertes Beugungsgitter holographisch in einem lichtempfindlichen Medium aufgezeichnet.
Zusätzlich zeigt die EP-A-0 105 099 ein Verfahren zur Herstellung einer Anzeige mit einem Beugungsgittermuster durch das Interferieren zweier Laserstrahlen. Die Gitterparameter der Elemente variieren von Element zu Element, so dass sich die durch die Vorrichtung dieser Referenz hergestellten sichtbaren Farbmuster entlang einer Trajektorie mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit bei Drehung gegenüber der Belichtungsquelle bewegen. Eine graduelle Variation der Gitterorientierung ergibt eine quasikontinuierliche Bewegung des Farbmusters während der Drehung gegenüber der Lichtquelle. Gemäß dieser Druckschrift umfasst die hergestellte Anzeige ein Beugungsgittermuster, in dem die Gitterparameter der benachbarten Beugungselemente in Übereinstimmung mit einer gewünschten Bewegung des sichtbaren Bildes korreliert sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer Anzeige zu schaffen, die aus einer Vielzahl von beugenden Punkten zusammengesetzt ist, und welche ein aufgeweitetes sichtbares Feld aufweist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterentwicklungen werden in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
Erfindungsgemäß ist das Verfahren nicht anfällig gegenüber einer äußeren Erschütterung und kann deshalb ein hochgenaues Beugungsgittermuster bilden. Die Richtung eines Beugungsgitters wird für jeden Punkt variiert. Das sichtbare Feld wird durch die Bildung eines punktförmigen Beugungsgitters mit gekrümmten Linien erweitert.
Eine Zwischenfarbe kann gezeigt werden, indem zu einem punktförmigen Beugungsgitter eine Vielzahl von räumlichen Frequenzen gegeben werden.
Verfahrensgemäß wird zuerst eine Farbe zugewiesen und ein dieser Farbe entsprechendes Beugungsgitter für jeden Punkt durch Bewegen des X-Y-Objekttisches gebildet. Wenn die Bildung dieses Beugungsgitters abgeschlossen ist, wird die Farbe verändert und ein der neuen Farbe entsprechendes Beugungsgitter wird in ähnlicher Weise für jeden Punkt gebildet.
Erfindungsgemäß wird die Richtung des Beugungsgitters, das in Punkten gebildet ist, Punkt für Punkt variiert, so dass die Anzeige unter verschiedenen Winkeln beobachtet oder gesehen werden kann. Da das Beugungsgitter mit gekrümmten Linien gebildet wird, kann sein sichtbare Feld erhöht werden. Wenn das Beugungsgitter mit geschlossenen gekrümmten Linien gebildet wird, ist das sichtbare Feld 360 Grad. Zusätzlich kann eine Zwischenfarbe ausgedrückt werden, da das Beugungsgitter eine Vielzahl von räumlichen Frequenzen aufweist.
Eine Elektronenstrahlbelichtungsvorrichtung wird derart verwendet, dass verschiedene Formen von Beugungsgittern auf einem Elektronenstrahl-Resist dargestellt werden können. Mit der Verwendung einer derartigen Elektronenstrahlbelichtungsvorrichtung kann ferner die Richtung des Beugungsgitters für jeden Punkt verändert werden und das Beugungsgitter mit gekrümmten Linien gebildet werden. Außerdem ist es möglich, ein Beugungsgitter mit einer Vielzahl von räumlichen Frequenzen zu bilden.
Weitere Vorteile werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen deutlich, in denen:
Fig. 1 ein schematisches Diagramm einer Vorrichtung zur Herstellung einer Anzeige mit einem erfindungsgemäßen Beugungsgitter ist;
Fig. 2 ein Diagramm ist, das ein auf einen X-Y-Objekttisch gesetztes Elektronenstrahl-Resist veranschaulicht;
Fig. 3 ein Diagramm ist, das schematisch das Verfahren der Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
Fig. 4 ein Flussdiagramm für ein Verfahren zur Herstellung einer Anzeige mit einem Beugungsgitter gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung ist;
Fig. 5 ein Diagramm zur Erklärung ist, wie die Anzeige der Erfindung zu beobachten ist;
Fig. 6 ein Diagramm ist, das einen Punkt veranschaulicht, der ein Beugungsgitter mit einer Vielzahl von räumlichen Frequenzen aufweist;
Fig. 7 ein Diagramm ist, das ein Muster veranschaulicht, das die Richtung eines Beugungsgitters aufweist, das Punkt für Punkt variiert ist;
Fig. 8 ein Diagramm ist, das ein Muster mit einem Beugungsgitter veranschaulicht, das eine Vielzahl an Richtungen aufweist;
Fig. 9 ein Diagramm ist, das einen Punkt veranschaulicht, der ein aus gekrümmten Linien gebildetes Beugungsgitter aufweist; und
Fig. 10 ein Diagramm ist, das einen Punkt veranschaulicht, der ein konzentrisches Beugungsgitter aufweist. In Bezug auf die begleitenden Zeichnungen wird nachstehend eine Beschreibung für ein Verfahren zur Herstellung eines Punktes mit einem Beugungsgitter gegeben.
Gemäß dieser Ausführungsform wird ein Punkt, der ein Beugungsgitter aufweist, für jede Farbe unter Verwendung eines X-Y-Objekttisches gebildet, so dass es nicht nötig ist, das optische System zu bewegen, womit die Bildung eines hochgenauen Beugungsgittermusters sichergestellt wird. Die Schaffung eines hochgenauen Beugungsgittermusters bedeutet, dass eine klare Anzeige erzeugt werden kann.
Da ein Beugungsgitter durch die Verwendung eines X-Y-Objekttisches und eines Computers gebildet wird, ist es möglich, ein feineres Muster mit einer feinen Farbschat tierung zu schaffen, welche aus feinen Punkten aufgebaut ist. Eine derartige Anzeige kann für die Sicherheitsüberprüfung verwendet werden.
Da die Bilddaten in einem Computer reproduziert werden können, wenn ein Computer verwendet wird, kann zusätzlich das gesamte Herstellungsverfahren vereinfacht werden.
Unter Bezugnahme der Fig. 1 bis 4 wird nun eine Beschreibung des Verfahrens zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Anzeige mit einem Beugungsgittermuster unter Verwendung einer Elektronenstrahlbelichtungsvorrichtung gegeben.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, umfasst die Elektronenstrahlbelichtungsvorrichtung einen Elektronenstrahlerzeuger 50, einen Ausrichter 52, eine Blende 54, eine Kondensorlinse 56, einen Stigmator 58, einen Deflektor 60, eine Objektivlinse 62 und einen X-Y-Objekttisch 20. Auf den X-Y-Objekttisch ist ein Elektronenstrahl-Resist (trockene Platte) 14 gesetzt. Die Blende 54, der Deflektor 60 und der X-Y-Objekttisch 20 sind über eine Regelschnittstelle 64 mit einem Computer 66 verbunden. Ein von dem Elektronenstrahlerzeuger 50 emittierter Elektronenstrahl tastet durch den Computer 66 geregelt die trockene Platte 14 ab.
Fig. 2 veranschaulicht eine auf dem X-Y-Objekttisch 20 angeordnete trockene Platte 14. Ein von dem Elektronenstrahlerzeuger 50 emittierter Elektronenstrahl 70 zeichnet Beugungsgittermuster 18 mit den Punkten 16 als Einheiten auf. Beugungsgittermuster 18 werden durch eine Bewegung des X-Y-Objekttisches 20 fortschreitend Punkt für Punkt aufgezeichnet.
Unter Bezugnahme der Fig. 3 und 4 wird nachstehend der Arbeitsablauf beschrieben.
Als erstes werden in Schritt a die Bilddaten unter Verwendung eines Bildabtastgeräts abgetastet und in den Computer aufgenommen. Alternativ dazu können durch eine Computer-Graphik erzeugte Bilddaten in den Computer aufgenommen werden. Dann werden in Schritt b die Bilddaten für ein besseres Erscheinen korrigiert; diese Bildkorrektur wird durchgeführt, da die abgetasteten Bilddaten zerklüftete Kantenbereiche haben. Die Daten des sichtbaren Feldes werden in Schritt c in den Computer aufgenommen. Diese Daten des sichtbaren Feldes werden zur Bestimmung der sichtbaren Richtung für jeden Punkt und des sichtbaren Feldes einer Anzeige verwendet, die durch die Reproduzierung der Eingangsbilddaten erreicht wird. Der Ursprung des X-Y-Objekttisches wird dann in Schritt d bewegt und in Schritt e werden die Punktdaten in den Computer eingegeben. Diese Punktdaten sind dem Ort, der Farbe (räumliche Frequenz), der sichtbaren Richtung und dem sichtbaren Bereich eines Punktes der korrigierten Bilddaten zugeordnet. In Schritt f wird der Abstand des Beugungsmusters so festgelegt, dass die Farbe des in Schritt e in den Computer eingegeben Punktes reproduziert werden kann. In dem nächsten Schritt g wird die Richtung des Beugungsgitters so bestimmt, dass die sichtbare Richtung des in Schritt e eingegebenen Punktes reproduziert werden kann. In dem anschließenden Schritt h wird die Krümmung des Beugungsgitters so bestimmt, dass der sichtbare Bereich des in Schritt e eingegebenen Punktes reproduziert werden kann. Die Abfolge dieser Schritte f, g und h ist nicht auf die vorstehend beschriebene spezielle eine Abfolge limitiert, sondern kann in jede beliebige Abfolge abgeändert werden. Dann wird in Schritt i der X-Y-Objekttisch auf die Position des in Schritt e eingegebenen Punktes bewegt und in Schritt j wird das Beugungsgitter für diesen Punkt aufgezeichnet. Die Aufzeichnung des einem Punkt entsprechenden Beugungsgitters wird durch die vorstehende Abfolge der Schritte vervollständigt.
In dem nächsten Schritt k wird die Adresse für den Bezug der Daten um eins erhöht, um die Daten des nächsten Punktes einzugeben. Wenn in Schritt 1 gefunden wird, dass die Bilddaten für diese Adresse existieren, kehrt der Fluss zu Schritt e zurück, in dem die Daten des nächsten Punktes in den Computer eingegeben werden, und die Abfolge der Schritte f bis h wird wiederholt. Die gesamte Abfolge der Schritte wird fortgesetzt, bis keine weiteren den Punkten entsprechende Bilddaten existieren.
Mit der Verwendung einer derartigen Elektronenstrahlbelichtungsvorrichtung kann ein Zielobjekt bzw. Target mit einem Elektronenstrahl in verschiedenen Richtungen abgetastet werden, um so die Aufzeichnung eines gewünschten Beugungsgittermusters sicherzustellen. Wie in Fig. 6 gezeigt ist, kann durch eine Überlappung der die räumlichen Frequenzen f1 beziehungsweise f2 besitzenden Muster ein Beugungsgittermuster mit einer Mischung der räumlichen Frequenzen f1 und f2 gebildet werden. Ein derartiges, eine Vielzahl von Frequenzen aufweisendes, Beugungsgittermuster kann eine Zwischenfarbe ausdrücken. Ferner kann die Richtung des Beugungsgitters Punkt für Punkt verändert werden, wie in Fig. 7 gezeigt ist. Zusätzlich können die Beugungsgitter mit unterschiedlichen Richtungen in einem einzelnen Punkt gemischt sein, wie in Fig. 8 gezeigt ist. Durch die Verwendung der Muster, wie sie in Fig. 7 und 8 gezeigt sind, kann eine abgebildete Anzeige in Abhängigkeit der Betrachtungsrichtung eines Betrachters verändert werden.
Außerdem kann, wie in Fig. 9 gezeigt ist, ein Punkt mit einem gekrümmten Beugungsgitter gebildet werden, welcher das sichtbare Feld verbreitern kann. Es ist ebenso möglich, einen Punkt mit einem konzentrischen Beugungsgitter zu bilden, welches ein sichtbares Feld von 360º zur Verfügung stellt, und die Beschränkung des sichtbaren Felds, das dem Hologramm nach dem Stand der Technik eigen ist, zu beseitigen. Dementsprechend kann ein Betrachter die Anzeige von jeder Position aus oder aus jeder Richtung betrachten.
Die Verwendung der Elektronenstrahlbelichtungsvorrichtung kann eine Anzeige mit einer größeren Zahl von Ausdrücken schaffen, verglichen mit dem Fall, in dem zwei Laserstrahlen verwendet werden.
Die trockene Platte, welche die auf diese Weise gebildeten Beugungsmuster aufweist, kann als eine Masterplatte für eine Kopiergelegenheit verwendet werden. Das Kopieren wird unter Verwendung des wohlbekannten Prägeverfahrens durchgeführt.
Wie vorstehend beschrieben wurde, kann diese Ausführungsform Punkte mit verschiedenen Beugungsgittern auf der Oberfläche einer Targetplatte bilden, so dass eine Anzeige mit den folgenden verschiedenen Ausdrücken zur Verfügung gestellt werden kann.
(a) Da ein Bild durch die Ansammlung von Punkten mit feinen Beugungsgittern mit unterschiedlichen räumlichen Frequenzen aufgebaut wird, erreicht das Beleuchtungslicht die Augen eines Betrachters ohne Streuung. Dementsprechend kann eine klare Anzeige vorgesehen werden.
(b) Da ein Muster durch die Kombination von feinen Punkten gebildet wird, ist eine Farbanpassung mit einer Genauigkeit von weniger als 0,1 mm möglich. Dementsprechend kann ein feines Muster vorbereitet werden.
(c) Ein Beugungsgittermuster kann vorgesehen werden, dessen Beugungsgitter unterschiedliche Richtungen aufweisen. Dementsprechend kann eine Anzeige vorgesehen werden, dessen Muster in Abhängigkeit der Richtung variiert, von der ein Betrachter die Anzeige beobachtet. Eine derartigen Anzeige kann leichter durch die Verwendung einer Elektronenstrahlbelichtungsvorrichtung vorgesehen werden.
(d) Da ein Punkt durch ein gekrümmtes Beugungsgittermuster aufgebaut ist, kann ein Anzeige mit einem deutlich breiten sichtbaren Feld vorgesehen werden, verglichen mit einer herkömmlichen Anzeige. Eine derartige Anzeige kann leichter durch die Verwendung der vorstehend beschriebenen Elektronenstrahlbelichtungsvorrichtung vorgesehen werden.
(e) Da ein Beugungsgitter mit einer Vielzahl von räumlichen Frequenzen Punkt für Punkt gebildet wird, kann eine Anzeige vorgesehen werden, die eine Zwischenfarbe zeigt. Eine derartige Anzeige kann leichter durch die Verwendung der Elektronenstrahlbelichtungsvorrichtung vorgesehen werden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Anzeige, die aus einer Vielzahl von winzigen beugenden Punkten (16) zusammengesetzt ist, wobei das Gitter (18) eines jeden Punktes (16) für eine vorbestimmte Farbe steht und derart ausgelegt ist, dass bei richtiger Beleuchtung ein einfallender Lichtstrahl, mit einem vorbestimmten Winkelbereich, in eine vorbestimmte Richtung gebeugt wird, wobei das Verfahren umfasst:

a) Einlesen der Bilddaten in einen Computer (66);

b) Eingeben von Daten eines sichtbaren Felds in den Computer (66), wobei die Daten die Richtung und den Winkelbereich aufweisen, in welche der einfallende Lichtstrahl zu beugen ist;

c) Einstellen eines Ursprungs eines X-Y-Objekttisches (20), auf dem ein gegenüber einem Elektronenstrahl empfindliches Medium (14) angeordnet ist;

d) Erzeugen eines anfänglichen Punktdatensatzes auf Basis der in den Schritten a) und b) spezifizierten Dateneingabe, wobei der Punktdatensatz für den Ort eines Punktes (16), die durch den Punkt (16) anzuzeigende Farbe, die Richtung und den Winkelbereich, in welche das auf den Punkt einfallende Licht zu beugen ist, steht;

e) Bestimmen, auf Basis des anfänglichen Punktdatensatzes, von einem Gitterdatensatz, der den Abstand, die Orientierung und die Krümmung des den Punkt bildenden Gitters einschließt; wobei den Abstand, die Orientierung und die Krümmung derart bestimmt sind, dass die vorher definierte Farbe, Richtung und der Winkelbereich erhalten werden;

f) Bewegen des X-Y-Objekttisches (20) auf eine dem Ort des beugenden Punktes (16) entsprechende Position und, bei Existenz der Bilddaten für diesen Punkt, Aufzeichnen eines Beugungsgitters (18) gemäß des Gitterdatensatzes unter Verwendung einer Elektronenstrahlbelichtungsvorrichtung (50), und

h) Wiederholen der Schritte d) bis f), bis alle die Anzeige bildenden Punkte (16) verarbeitet sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl der winzigen beugenden Punkte (16) durch die Darstellung eines Beugungsgitters (18) unter Verwendung der Elektronenstrahlbelichtungsvorrichtung (50) gebildet werden, um eine Beugungsgittermatrix zu bilden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das gegenüber einem Elektronenstrahl empfindliche Medium als ein ebenes Substrat (14) vorbereitet wird, auf dessen Oberfläche ein in eine Vielzahl winziger beugender Punkte (16) aufgeteiltes Beugungsgittermuster ausgebildet wird, wobei jedes der Beugungsgitter (18) mit gekrümmten Linien gebildet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das gegenüber einem Elektronenstrahl empfindliche Medium als ein ebenes Substrat (14) vorbereitet wird, auf dessen Oberfläche ein in eine Vielzahl winziger beugender Punkte (16) aufgeteiltes Beugungsgittermuster ausgebildet wird, wobei in einem winzigen Punkt (16) Beugungsgit ter (18) mit einer Vielzahl von räumlichen Frequenzkomponenten eingeschlossen sind.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtungen der Beugungsgitter (18) Punkt für Punkt variiert werden.

6. Anzeige mit einem Substrat (14), das ein Beugungsgittermuster aufweist, das direkt durch einen der vorstehenden Verfahrensansprüche erhalten wird.