EP1516210A1 - Method for producing grating images - Google Patents

Method for producing grating images

Info

Publication number
EP1516210A1
EP1516210A1 EP03730159A EP03730159A EP1516210A1 EP 1516210 A1 EP1516210 A1 EP 1516210A1 EP 03730159 A EP03730159 A EP 03730159A EP 03730159 A EP03730159 A EP 03730159A EP 1516210 A1 EP1516210 A1 EP 1516210A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
grid
elements
coordinates
writing device
image
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP03730159A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Wittich Kaule
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Giesecke and Devrient GmbH
Original Assignee
Giesecke and Devrient GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE10243413A external-priority patent/DE10243413A1/en
Application filed by Giesecke and Devrient GmbH filed Critical Giesecke and Devrient GmbH
Publication of EP1516210A1 publication Critical patent/EP1516210A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41MPRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M1/00Inking and printing with a printer's forme
    • B41M1/06Lithographic printing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41MPRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M3/00Printing processes to produce particular kinds of printed work, e.g. patterns
    • B41M3/14Security printing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B42BOOKBINDING; ALBUMS; FILES; SPECIAL PRINTED MATTER
    • B42DBOOKS; BOOK COVERS; LOOSE LEAVES; PRINTED MATTER CHARACTERISED BY IDENTIFICATION OR SECURITY FEATURES; PRINTED MATTER OF SPECIAL FORMAT OR STYLE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DEVICES FOR USE THEREWITH AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; MOVABLE-STRIP WRITING OR READING APPARATUS
    • B42D25/00Information-bearing cards or sheet-like structures characterised by identification or security features; Manufacture thereof
    • B42D25/30Identification or security features, e.g. for preventing forgery
    • B42D25/328Diffraction gratings; Holograms
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S359/00Optical: systems and elements
    • Y10S359/90Methods

Definitions

  • the invention relates to a method for generating a grid image by means of a writing device which has at least one grid field which can be seen with the naked eye and in which grid elements are arranged.
  • the invention further relates to a device for the preparation and implementation of this method as well as a grid image and a security document with such a grid image.
  • optically variable elements such as holograms or diffraction grating images
  • holograms or diffraction grating images are often used as counterfeit or copy protection for documents of value, such as credit cards, banknotes or the like, but also for product security on any product packaging.
  • master structures which have the respective phase information of the optically variable element in the form of a spatial relief structure.
  • the master structure can reproduce the complete diffraction structure of a real hologram or a grating image composed of different diffraction gratings.
  • the diffraction gratings differ with regard to the grating constant and / or the azimuth angle and / or the profile structure of the grating lines and the contour or the outline of the image area occupied by the respective diffraction grating.
  • the lattice constant corresponds to the distance between the lattice lines and is essential for the color of the image area in the lattice image that is recognizable from a certain viewing angle.
  • the azimuth angle describes the inclination of the grid lines with respect to a reference direction and is responsible for the visibility of these image fields in certain viewing directions.
  • the line profile is generally responsible for the intensity and plays a special role in zero-order grid images.
  • the basis of this technique can therefore be optically variable images, e.g. moving images or images that look plastic are generated.
  • the individual diffraction gratings can be generated either holographically or by means of electron beam lithography.
  • holographic recording of the diffraction gratings light beams from spatially extended, uniform wave fields are superimposed in a corresponding substrate. Laser radiation is usually used for this.
  • electron steel lithography the diffractive grating lines are exposed directly into a corresponding substrate, the exposure process also often being referred to as a writing process.
  • a glass plate is generally used as the substrate, which is coated with a layer (“photoresist”) that is sensitive to the corresponding particle or light radiation.
  • the substrate and the electron beam can be moved relative to one another for exposure the possibility of holding the substrate still and electronically deflecting the electron beam.
  • the deflection range of the electron beam is in the range of a few tenths of a millimeter. With larger deflections, the so-called "lens defects" of the electron optics, which also affect the finished lens, grid are recognizable.
  • the substrate can be moved by means of an xy table while the electron beam is kept still. However, this requires a highly precise table guide.
  • the entire grid image is broken down into a large number of small fields with an edge length of up to a few tenths of a millimeter.
  • the grid image is thus broken down into individual "raster elements" regardless of the motif shown, which are labeled with grid lines by means of the electron beam.
  • the grid lines are written in the individual small fields via the deflection of the electron beam, while the movement from field to field This allows large areas to be labeled.
  • This type of electron beam exposure is generally referred to as "stitching mode".
  • this procedure has the disadvantage that the image is composed of nothing but small areas that are visually recognizable on closer inspection, coarsen the image and lead to color errors.
  • CPC mode Continuous Path Control, product of Leica Microsystems Ltd.
  • the electron beam is stationary, while the table is moved according to the structures to be exposed.
  • This mode is less suitable for the production of finely structured grids. Images, such as guilloche images, or images broken down into fine lines or micro-writing, since these finely structured images have a predominant number of short grid lines. For this reason, the table must be stopped and started up into the millions for each grid image. This puts a strain on the table mechanics and costs a lot of time.
  • the invention is therefore based on the object of creating a method which makes it possible to generate finely structured grid images with the aid of electron beam lithography and thereby avoids the disadvantages mentioned above.
  • the invention is based on the finding that, in order to avoid optical errors in grating images, the grating elements producing the optically variable effect, which are preferably designed as grating lines, must be generated continuously in one process step. Therefore, according to the method according to the invention, only the grating lines which lie over their entire length within the range of the electromagnetic deflection of the electron beam are exposed in this mode. In order to be able to compose grid images in this way, work areas are defined that can be accessed by moving the table. Within the individual working fields, the grid lines are exposed over their entire length by deflecting the electron beam into a corresponding substrate.
  • the lattice elements, their start and end points (and if necessary also intermediate points) lie within the range of movement of the writing device.
  • the working fields in which the writing device is moved relative to a carrier on which a substrate to be labeled is located are then defined.
  • the path of movement of the carrier is determined, so that the working fields can be approached one after the other by moving the carrier and the grid elements lying in the respective working field can be generated.
  • the grid elements are preferably determined on the basis of a data record which contains information about start and end points and, if appropriate, also intermediate points of the grid elements forming the grid field in the form of location coordinates.
  • grid image preferably means an image motif that can be recognized with the naked eye or an alphanumeric information with light diffractive or reflective effects. Alphanumeric information is also to be understood as micro-writing.
  • the grid image has at least one grid field of any outline contour which can be seen with the naked eye and in which a grid pattern of grid elements of any shape is arranged. These lattice elements preferably consist of lattice lines which can be straight, curved or in any other shape.
  • the light diffractive grating images are preferably composed of different diffraction gratings. With the method according to the invention, however, any complicated diffraction structures up to computer-generated holograms can be produced.
  • the method according to the invention is preferably suitable for the production of finely structured grid images or grid images which have grid fields, the length and / or width of which is in the range from 5 ⁇ m to 500 ⁇ m and is preferably 20 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the grating fields in turn are provided with grating elements, preferably grating lines, with a grating constant of approximately 0.1 to 10 ⁇ m, preferably 0.5 to 2 ⁇ m.
  • a particle beam in particular an electron beam, is preferably used as the writing device in the method according to the invention, since it enables resolutions down to the nanometer range.
  • grid images are to be generated that do not require this high resolution, for example grid images based purely on reflective effects, other lithography instruments can also be used to generate the grid elements in a corresponding substrate. This can be, for example, a focusing UV laser or a precision milling device.
  • Metal plates are preferably used as the substrate for the milling process.
  • photoresist in the context of the invention therefore encompasses any substrates into which information in the form of a relief structure can be introduced.
  • the principle according to the invention of dividing the writing process into a high-precision, pure transport process and a high-precision movement and writing process, which is optimized with regard to the writing device used, can also be used advantageously here.
  • the working areas can be approached via a table which is operated using a high-precision Mechanism of how a high-precision spindle can be controlled.
  • a table which is operated using a high-precision Mechanism of how a high-precision spindle can be controlled.
  • a further smaller table can be arranged on the table, which is moved, for example, piezoelectrically.
  • the small table can also be moved in a different way, for example using magnetostriction. This means that short distances in the micrometer range can be covered quickly and precisely. That is, during the writing process, the substrate to be labeled is moved by means of the piezoelectric table relative to the stationary writing device until all elements of the overall motif that can be reached with the piezoelectric table have been written.
  • both the substrate and the piezoelectric table are transported to the next work area with the aid of the mechanically movable table, in the area of which the substrate is labeled again.
  • This procedure is preferably suitable for milling devices, but can also be used for all other writing devices mentioned.
  • an electron beam as already mentioned, it is alternatively possible to approach the working fields by moving the table, while the grid elements lying in the working field are generated by electromagnetic deflection of the electron beam.
  • a grid image which consists only of a straight, linear grid field with a width in the above-mentioned range of 0.02 and 0.2 mm.
  • the length of the line is arbitrary.
  • This line-shaped lattice field has straight lattice lines as lattice elements which run across the width of the lattice field and thus have a length which corresponds to the width of the lattice field.
  • This grid image is to be exposed in an appropriate photoresist using an electron beam.
  • the photoresist is located here on a substrate, preferably a glass plate, which is arranged on a movably mounted xy table.
  • a data record is provided for the generation of this grid image, which contains information about the start and end points of the grid lines.
  • This data record can originate, for example, from the drafting phase of the grid image, in particular if the design of the grid image was created with the aid of special programs using computer programs.
  • This data is used to determine which of the grid lines lie in the electromagnetic deflection area of the electron beam. Since the start and end points of all grid lines lie in the range that can be achieved by electromagnetic deflection of the electron beam, all grid lines can be written continuously without interruption over their entire length. Finally, a path of movement is determined for the table on which the photoresist is located. After all the data required for the control of the respective devices has been determined, the first working area is moved to by moving the table.
  • the grid lines are generated by deflecting the electron beam.
  • the individual grid lines are generated by continuous deflection of the electron beam and have no interruptions or unwanted kinks.
  • the method according to the invention has the advantage that the individual lattice elements are uniform in the largest possible areas and are not composed of several partial segments within these areas are. In addition, by dividing the grid area into work areas, the number of time-consuming stops and starts of the table is reduced to a minimum.
  • the grid fields have complicated outline contours, e.g. Guilloche lines, it can happen that the grid elements have start and end points that lie outside the deflection area of the writing device. These grid elements which are too large can be produced either simply by moving the substrate with a fixed writing device or by breaking the grid elements down into smaller pieces which can be reached by the writing device and are placed next to one another.
  • the device according to the invention for carrying out the method according to the invention has a transport device with which the writing device and the substrate can be moved relative to one another over a relatively large distance, a moving device with which the writing device and the substrate are moved relative to one another during the actual writing process can, as well as facilities for controlling the aforementioned.
  • the movement device can be, for example, the already mentioned piezoelectric table or a device for deflecting a particle or light beam. The movement device enables rapid and precise relative movement of the substrate and writing device in the micrometer range.
  • the device preferably has a movably mounted table for the pure transport process and an electromagnetic deflection device for the electron beam during the writing process.
  • the device according to the invention can also contain a computing unit in which the described Movements of the writing device and the carrier can be calculated.
  • the preparation and the decision as to how the grid image is put together in detail, or the calculation of the control data for the writing device and the carrier is preferably carried out in a computer simulation before the actual one Writing process instead. It is decided here which grating elements lie within the deflection area of the writing device, how the working fields have to be designed, which grating elements lie in which working field, how the carrier has to be moved in order to be able to approach all working fields in an economical manner, whether, and if so, which lattice elements are to be generated by another method.
  • the method according to the invention can of course also be used for grid images which have both finely structured and larger-area grid image components.
  • it is determined which parts of the grid image are to be generated using the method according to the invention and which parts are to be generated using another method.
  • the writing paths within the work areas can be carried out in different ways.
  • the writing device can be guided in a meandering or zigzag fashion.
  • the meandering guide When using an electron beam or a laser, the meandering guide has the advantage that the beam on the short connecting pieces does not have to be switched off. In the case of a zigzag-shaped writing path, the beam switched off when driving back or the way back is traveled so quickly that no significant exposure occurs.
  • only one line or one grid element is written in each work field.
  • the writing device generates a grid element that lies in its working area.
  • the carrier is moved step by step or continuously from lattice element to lattice element.
  • the individual lattice elements can be straight or curved as desired.
  • the successive grid elements have the identical shape.
  • any grid elements can also be generated if the writing device is programmed accordingly.
  • the substrate produced by the method according to the invention forms a master structure which can be implemented in any embossing tools.
  • embossing tools for example, the relief structure of the grid image, e.g. by spraying on a metal layer, made electrically conductive and then galvanically molded into a nickel foil.
  • a metal layer made electrically conductive and then galvanically molded into a nickel foil.
  • nickel foils are molded, which are used, for example, to emboss a large number of benefits in a thermoplastic plastic plate, e.g. Plexiglass.
  • This plastic plate is also galvanically molded and the molded metal foil is used as an embossing mold for a large number of uses of the original grid image.
  • the metal foil is preferably welded into a cylindrical embossing mold and drawn onto a clamping cylinder.
  • any layers such as a thermoplastic layer or a lacquer layer, in particular a UV hardenable lacquer layer.
  • the embossable layer is preferably on a carrier material, such as a plastic film.
  • the plastic film can have additional layers or security features.
  • the plastic film can be used as a security thread or security label.
  • the plastic film can be designed as a transfer material, for example in the form of a hot stamping film, which is used to transfer individual security elements to objects to be secured.
  • the grid images are preferably used to secure documents of value, such as banknotes, identity cards, passports and the like. Of course, they can also be used for other goods to be secured, such as CDs, books, bottles, etc.
  • Fig. 1 design that according to the inventive method in one
  • FIG. 2 shows a detail of the grid image according to the invention shown in FIG. 1 in a large magnification, 3a-3c production of a grid field by the method according to the invention,
  • Fig. 9 further variant of the method according to the invention.
  • FIG. 1 shows a grid image 1 according to the invention.
  • the example shown is a finely structured grid image 1, which is composed of guilloche lines 2.
  • the individual guilloche lines 2 are represented by different diffraction structures, in particular diffraction gratings.
  • the diffraction gratings can differ with regard to their grating constants and / or the azimuth angle, so that only a part of the guilloche lines 2 can be seen from a certain viewing angle and the visible guillocheline lines 2 show different colors.
  • other guilloche lines 2 become visible and the colors of the individual guilloche lines 2 change.
  • the diffraction gratings can also be designed in such a way that all guilloche lines 2 can be seen from any viewing angle and differ only in their color. In this case, only a color change occurs when changing the viewing angle. 2 shows the detail a in a large magnification, so that the individual diffraction grating lines 5, 7 can be seen.
  • the guilloche lines shown here form the grid fields 4, 6 according to the invention, in each of which grid elements 5, 7 are arranged.
  • the grid elements 5, 7 in the present example are straight and run over the entire width b of the grid fields 4, 6.
  • the shape of the grid fields 4, 6 is determined solely by the image motif 1.
  • the width and length of the grid fields 4, 6 is determined by the motif. In the present example of a guilloche line, the width is preferably in the range from 0.02 to 0.2 mm.
  • the grid fields 4, 6 are produced by the method according to the invention. The method according to the invention is explained below using grid field 4.
  • a data set is provided for generating the grid field 4, which contains information about the shape and position of the grid elements 5, which are preferably present as coordinates in a specific coordinate system. If the grid lines are straight, the coordinates of the start and end points of the individual grid elements 5 are sufficient. This is outlined schematically in FIG. 3a.
  • Each of the grid lines 5 has a starting point A and an end point B, the coordinates of which are stored in a defined xy plane in the data set.
  • the length L of each grid line 5 and the distance of the individual grid lines 5 from one another indirectly result from the start and end points. In the example shown, the distance d is constant for all grid lines 5 of the grid field 4.
  • the data set contains the coordinates of many closely spaced intermediate points, which describe the shape of the grid elements as a polygon.
  • the shape of the grid elements can also be described as a Bezier curve, in which only the coordinates of a few intermediate points and additionally a tangential direction with respect to the further course of the curve are stored.
  • the coordinates of a grid element can therefore only consist of the coordinates of the start and end point of the grid element or else include the coordinates of a certain number of intermediate points and possibly direction information.
  • the coordinates of the individual grid elements 5 to be generated determine which of the grid elements can be written continuously by deflecting an electron beam.
  • a window is defined in the size of the work area. Starting from a defined starting point, this coordinate window is placed over the coordinates of the grid elements and it is determined which successive grid elements lie completely in the area of this coordinate window.
  • the coordinates of the grid lines 5 which lie within a coordinate window are now sorted and arranged in such a way that polygons AiBi, A 2 B2 and A3B 3 are created. This process step is shown in Fig. 3b.
  • the work fields 8, 9, 10 are shown in FIG. 3c.
  • the y coordinate of the coordinate window is set to the y value of the starting point Ai and the coordinate window is shifted in the x direction until the end point D of the first grid element lies completely within the defined coordinate window.
  • the coordinates The following grid elements are compared with the coordinates of the window and checked whether they are completely in the area of the coordinate window. The position of the coordinate window can still be optimized. From this comparison of the coordinates of the window and the grid elements, it finally emerges that the grid element 100 is the last grid element that completely fits into the coordinate window beginning with AI.
  • the working field 8 ends with the end point Bi of the grid element 100.
  • the coordinate window is set due to the inclination of the grid field 4 in the y direction to the end point B 2 of the following grid element 101 and again shifted until the maximum possible complete number of grid elements lies in the coordinate window.
  • This process is carried out with the aid of a computer and is repeated until all the grid elements are assigned to a work area.
  • the work fields 8, 9, 10 can definitely overlap.
  • the size of the working fields 8, 9, 10 corresponds to the size of the electromagnetic deflection area of the electron beam.
  • the table is first brought into a position in which the working field 8 comes to rest under the electron beam.
  • the electron beam is deflected electromagnetically and is moved along the polyline AiBi, and the corresponding grid lines 5 are written.
  • the short connecting pieces 11 between the grid lines 5 within a polyline AiBi, A 2 B 2 , A 3 B 3 can also be exposed or not.
  • the table is moved so that the working field 9 comes to lie under the electron beam.
  • the electron beam drives the polygon A 2 B 2 by means of electromagnetic deflection and exposes the corresponding grid lines 5 in the substrate.
  • FIG. 4 shows the grid field 4, in the event that it is produced according to the known stitching mode.
  • the “grid elements” 30, independent of the motif depicted, in which sections of the grid lines are arranged, can be clearly seen. Since the grid elements cannot be placed exactly against one another, most grid lines running across the width of the grid field have gaps and / or Click on, as can be seen in the marked area c.
  • FIG. 5 shows a variant of the method according to the invention, in which a grid field 20 is to be written, which likewise has a linear outline contour.
  • the grid lines representing the grid field 20 partly consist of grid lines 12, the coordinates of which lie in the deflection area of the electron beam.
  • the grid field 20 has large grid elements, the coordinates of which lie outside the deflection area of the electron beam. In the example shown, these grid elements are also grid lines 13.
  • work fields 14, 15, 16, 17, 18 according to the invention are also defined, in which the respective polygon lines A 1, B 1, A2B2, AB, A5B5 and A 6 B ⁇ which are writable by the method already described are arranged.
  • the polygon A 3 B 3 is also continuously written purely by moving the table. That is, the electron beam is not deflected and is mounted in a fixed position, while the table and the substrate to be exposed thereon are moved relative to the electron beam in accordance with the polygon AsB 3 .
  • the polygons lying in a working area can be exposed in exactly this form in the substrate.
  • the various options for guiding the writing device are described on the basis of a polygon that is processed within a work area.
  • 6a shows the variant in which only the grating lines without the connecting pieces 11 of the polygon are to be exposed in the substrate. That is, after the electron beam has written the grid line 21 from the starting point Ai to the end point Bi in the substrate, the electron beam must travel an "empty path" to the starting point A 2 of the next grid line 22. The empty paths on the connecting pieces 11 are therefore in 6a, the electron beam can be switched off or otherwise prevented from exposing the substrate.
  • the connecting pieces 11 do not have to be straight, but rather can be rounded, as a result of which the writing speed of the electron beam can be increased even further.
  • This embodiment is shown in Fig. 6c.
  • the meandering writing paths shown in Figures 6a to 6c are very useful because they shorten the writing paths, but they are not absolutely necessary according to the invention.
  • 6d shows another possibility of guiding the writing device, in particular the electron beam, between the individual exposure processes.
  • the electron beam is guided from the starting point Ai of the grid line 21 to the end point Bi of the grid line 21 and the grid line 21 is exposed in the substrate.
  • the electron beam on the connecting piece 23 is guided diagonally back to the starting point A 2 of the grid line 22. No exposure of the substrate takes place on this diagonal connecting path 23.
  • the grating line 22 is then exposed to the end point B 2 in the substrate. This process is repeated in a kind of zigzag course until all grid lines of the work area have been written.
  • the electron beam is either switched off or moved so quickly that no exposure takes place.
  • FIG. 7a to 7c show a special embodiment of the method according to the invention, in which only one line is written in the working area, ie in the deflection area of an electron beam.
  • 7a is a corresponding line 301 with the start point Ai and the end point Bi shown.
  • the electron beam moves in its deflection region along this line 301.
  • the carrier moves either step-by-step or at a suitable speed continuously along the movement path 31.
  • the superimposition of the carrier movement 31 with the electron beam movement is shown in FIG. 7b.
  • the electron beam has already written the grid lines 301 to 309, the electron beam being switched off on the way back between the end point of the respective written line and the start point of the next line. This is indicated by the dashed connecting lines 32.
  • FIG. 7 c shows the completely written grid image 33, which consists of nothing but grid lines of the same length, which are arranged along the movement path 31.
  • FIG. 8a to 8c show a similar variant of the method according to the invention, in which, however, the electron beam in its deflection area writes a more complicated grid line 401 with the starting points Ai and Bi.
  • the electron beam is switched off on the return path 42.
  • the straight return path 42 is not shown in FIG. 8b. Only the grid lines 401 to 420 written along the movement path 41 are shown here.
  • the finished grid line image 43 again shows FIG. 8c.
  • any lattice structures can also be written along a movement path of the carrier.
  • FIG. 9 the shape of the grid lines varies along the movement path 51.
  • the grid line 501 is strongly curved.
  • the grating lines gradually become longer and their shape always approaches more like a straight line.
  • the grid line 519 is practically straight and has a much greater length than the grid line 501.
  • the grid lines are not completely in the deflection area of the electron beam, they can either be divided into smaller pieces or a different writing mode (e.g. CPC) is used.
  • CPC writing mode

Landscapes

  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for producing a grating image comprising at least one grating pattern which can be recognised by the naked eye and contains grating elements which are produced by means of a writing device. According to the first step of the inventive method, at least one grating element which is fully contained inside a working area is determined. A sequence of working areas is then established, in which the grating elements are produced by means of the writing device. The working areas are reached by means of relative movement of a carrier, provided with a substrate to be written, and the writing device, and the grating elements are written into the substrate inside the respective working areas by means of the writing device.

Description

Verfahren zur Herstellung von Gitterbildern Process for the production of grid images
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines Gitterbildes mittels einer Schreibvorrichtung, das wenigstens ein mit bloßem Auge erkennbares Gitterfeld aufweist, in welchem Gitterelemente angeordnet sind. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Vorbereitung und Durchführung dieses Verfahrens sowie ein Gitterbild und ein Sicherheitsdokument mit einem derartigen Gitterbild.The invention relates to a method for generating a grid image by means of a writing device which has at least one grid field which can be seen with the naked eye and in which grid elements are arranged. The invention further relates to a device for the preparation and implementation of this method as well as a grid image and a security document with such a grid image.
Optisch variable Elemente, wie Hologramme oder Beugungsgitterbilder, werden aufgrund ihrer mit dem Betrachtungswinkel variierenden optischen Eigenschaften häufig als Fälschungs- bzw. Kopierschutz für Wertdokumente, wie Kreditkarten, Banknoten oder dergleichen, aber auch zur Produktsi- cherung auf beliebigen Produktverpackungen verwendet. Für die Massenherstellung derartiger Sicherheitselemente ist es üblich, so genannte „Masterstrukturen" herzustellen, welche die jeweiligen Phaseninformationen des optisch variablen Elements in Form einer räumlichen Reliefstruktur aufweisen. Hierbei handelt es sich üblicherweise um ein Glassubstrat mit einer Pho- toresistbeschichtung, in der die Beugungsstruktur in Form von Bergen und Tälern konserviert ist. Ausgehend von dieser Masterstruktur werden durch Vervielfältigung und Abformen der Reliefstruktur beliebig geformte Prägewerkzeuge hergestellt, mit deren Hilfe die durch die Reliefstruktur dargestellten Beugungsstrukturen in großer Stückzahl in geeignete Substrate über- tragen werden können.Due to their optical properties that vary with the viewing angle, optically variable elements, such as holograms or diffraction grating images, are often used as counterfeit or copy protection for documents of value, such as credit cards, banknotes or the like, but also for product security on any product packaging. For the mass production of security elements of this type, it is customary to produce so-called “master structures” which have the respective phase information of the optically variable element in the form of a spatial relief structure. This is usually a glass substrate with a photoresist coating in which the diffraction structure in The shape of mountains and valleys is conserved, starting from this master structure by reproducing and molding the relief structure to produce any shaped embossing tools, with the help of which the diffraction structures represented by the relief structure can be transferred in large numbers to suitable substrates.
Die Masterstruktur kann hierbei die komplette Beugungsstruktur eines echten Hologramms oder eines aus unterschiedlichen Beugungsgittern zusammengesetzten Gitterbildes wiedergeben. Die Beugungsgitter unterscheiden sich hinsichtlich der Gitterkonstante und/ oder des Azimutwinkels und/ oder der Profilstruktur der Gitterlinien sowie der Kontur oder des Umrisses des mit dem jeweiligen Beugungsgitters belegten Bildbereichs.The master structure can reproduce the complete diffraction structure of a real hologram or a grating image composed of different diffraction gratings. The diffraction gratings differ with regard to the grating constant and / or the azimuth angle and / or the profile structure of the grating lines and the contour or the outline of the image area occupied by the respective diffraction grating.
Die Gitterkonstante entspricht dabei dem Abstand der Gitterlinien und ist wesentlich für die unter einem bestimmten Betrachtungswinkel erkennbare Farbe des Bildbereichs im Gitterbild. Der Azimutwinkel beschreibt die Neigung der Gitterlinien bezüglich einer Referenzrichtung und ist für die Sichtbarkeit dieser Bildfelder in bestimmten Betrachtungsrichtungen verantwortlich. Das Linienprofil ist allgemein für die Intensität verantwortlich und spielt bei Gitterbildern nullter Ordnung eine besondere Rolle. Auf derThe lattice constant corresponds to the distance between the lattice lines and is essential for the color of the image area in the lattice image that is recognizable from a certain viewing angle. The azimuth angle describes the inclination of the grid lines with respect to a reference direction and is responsible for the visibility of these image fields in certain viewing directions. The line profile is generally responsible for the intensity and plays a special role in zero-order grid images. On the
Grundlage dieser Technik können daher optisch variable Bilder, z.B. bewegte Bilder oder auch plastisch wirkende Bilder erzeugt werden.The basis of this technique can therefore be optically variable images, e.g. moving images or images that look plastic are generated.
Die einzelnen Beugungsgitter können dabei entweder holographisch oder mittels Elektronenstrahllithographie erzeugt werden. Bei der holographischen Aufzeichnung der Beugungsgitter werden in einem entsprechenden Substrat Lichtstrahlen aus räumlich ausgedehnten, einheitlichen Wellenfeldern überlagert. Hierfür wird üblicherweise Laserstrahlung verwendet. Bei der Elektronenstahllithographie werden die beugenden Gitterlinien direkt in ein entsprechendes Substrat belichtet, wobei der Belichtungsvorgang auch häufig als Schreibvorgang bezeichnet wird. Als Substrat wird in diesem Verfahren im Allgemeinen eine Glasplatte verwendet, die mit einer für die entsprechende Teilchen- oder Lichtstrahlung empfindlichen Schicht („Photore- sist") beschichtet ist. Für die Belichtung können Substrat und Elektronen- strahl relativ zueinander bewegt werden. Dabei gibt es die Möglichkeit, das Substrat still zu halten und den Elektronenstrahl elektromagnetisch abzulenken. Der Ablenkungsbereich des Elektronenstrahls liegt im Bereich von wenigen Zehntel Millimeter. Bei größeren Ablenkungen stören die so genannten „Linsenfehler" der Elektronenoptik, die auch am fertigen Beu- gungsgitter erkennbar sind. Alternativ kann das Substrat mittels eines x-y- Tisches bewegt werden, während der Elektronenstrahl still gehalten wird. Hierfür ist allerdings eine hoch präzise Tischführung erforderlich.The individual diffraction gratings can be generated either holographically or by means of electron beam lithography. In the holographic recording of the diffraction gratings, light beams from spatially extended, uniform wave fields are superimposed in a corresponding substrate. Laser radiation is usually used for this. In electron steel lithography, the diffractive grating lines are exposed directly into a corresponding substrate, the exposure process also often being referred to as a writing process. In this method, a glass plate is generally used as the substrate, which is coated with a layer (“photoresist”) that is sensitive to the corresponding particle or light radiation. The substrate and the electron beam can be moved relative to one another for exposure the possibility of holding the substrate still and electronically deflecting the electron beam. The deflection range of the electron beam is in the range of a few tenths of a millimeter. With larger deflections, the so-called "lens defects" of the electron optics, which also affect the finished lens, grid are recognizable. Alternatively, the substrate can be moved by means of an xy table while the electron beam is kept still. However, this requires a highly precise table guide.
Um mithilfe der Elektronenstrahllithographie Gitterbilder der eingangs genannten Art erzeugen zu können, wird das gesamte Gitterbild in eine Vielzahl von kleinen Feldern mit bis zu einigen Zehntel Millimetern Kantenlänge zerlegt. Das Gitterbild wird somit unabhängig vom dargestellten Motiv in einzelne „Rasterelemente" zerlegt, die mittels des Elektronenstrahls mit Git- terlinien beschriftet werden. Hierbei werden die Gitterlinien in den einzelnen kleinen Feldern über die Ablenkung des Elektronenstrahls eingeschrieben, während die Bewegung von Feld zu Feld durch Tischverschiebung erfolgt. Auf diese Weise können große Flächen beschriftet werden. Diese Art der Elektronenstrahlbelichtung wird im Allgemeinen als „Stitching-Modus" bezeichnet. Diese Vorgehensweise hat jedoch den Nachteil, dass das Bild aus lauter kleinen Flächenstücken zusammengesetzt ist, die bei genauerer Betrachtung visuell erkennbar sind, das Bild vergröbern und zu Farbfehlern führen. Bei größeren Bildflächen, wie z.B. Linien, die unter einem Betrachtungswinkel eine einheitliche Farbe zeigen sollen, wird die Fläche nicht mit einem passenden einheitlichen Beugungsgitter versehen. Vielmehr wird dieses Beugungsgitter aus vielen kleinen Elementen zusammengesetzt. Aufgrund der Toleranzen beim Aneinandersetzen der kleinen Flächenelemente weisen die über die Bildfläche verlaufenden Gitterlinien Knicke oder Lücken auf, die zu sichtbaren Fehlern führen.In order to be able to generate grid images of the type mentioned at the outset using electron beam lithography, the entire grid image is broken down into a large number of small fields with an edge length of up to a few tenths of a millimeter. The grid image is thus broken down into individual "raster elements" regardless of the motif shown, which are labeled with grid lines by means of the electron beam. The grid lines are written in the individual small fields via the deflection of the electron beam, while the movement from field to field This allows large areas to be labeled. This type of electron beam exposure is generally referred to as "stitching mode". However, this procedure has the disadvantage that the image is composed of nothing but small areas that are visually recognizable on closer inspection, coarsen the image and lead to color errors. With larger picture areas, e.g. Lines that should show a uniform color from a viewing angle are not provided with a suitable uniform diffraction grating on the surface. Rather, this diffraction grating is composed of many small elements. Due to the tolerances when the small surface elements are placed next to one another, the grid lines running across the image surface have kinks or gaps that lead to visible errors.
Im „CPC-Modus" (Continuous Path Control, Produkt der Firma Leica Microsystems Ltd.) dagegen ist der Elektronenstrahl ortsfest, während der Tisch entsprechend der zu belichtenden Strukturen bewegt wird. Dieser Modus eignet sich aber weniger für die Erzeugung fein strukturierter Gitter- bilder, wie beispielsweise Guillochebilder, oder in feine Linien zerlegte Bilder oder Mikroschrift, da diese fein strukturierten Bilder eine überwiegende Anzahl von kurzen Gitterlinien aufweisen. Daher müssen pro Gitterbild bis in den Millionenbereich hineingehende Stopp- und Anfahrvorgänge des Ti- sches erfolgen. Dies belastet die Tischmechanik und kostet sehr viel Zeit.In the "CPC mode" (Continuous Path Control, product of Leica Microsystems Ltd.), however, the electron beam is stationary, while the table is moved according to the structures to be exposed. This mode is less suitable for the production of finely structured grids. Images, such as guilloche images, or images broken down into fine lines or micro-writing, since these finely structured images have a predominant number of short grid lines. For this reason, the table must be stopped and started up into the millions for each grid image. This puts a strain on the table mechanics and costs a lot of time.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das es ermöglicht, fein strukturierte Gitterbilder mithilfe der Elektronen- strahllithographie zu erzeugen und dabei die oben genannten Nachteile vermeidet.The invention is therefore based on the object of creating a method which makes it possible to generate finely structured grid images with the aid of electron beam lithography and thereby avoids the disadvantages mentioned above.
Die Auf abe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen sind Gegenstand der Unter ansprüche.The Abe is solved by the features of the independent claims. Further training is the subject of the subclaims.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass zur Vermeidung von optischen Fehlern in Gitterbildern die den optisch variablen Effekt erzeugenden Gitterelemente, die vorzugsweise als Gitterlinien ausgestaltet sind, kontinuierlich in einem Verfahrensschritt erzeugt werden müssen. Daher werden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren nur die Gitterlinien, die über ihre gesamte Länge in der Reichweite der elektromagnetischen Ablenkung des Elektronenstrahls liegen, nach diesem Modus belichtet. Um auf diese Art und Weise Gitterbilder zusammensetzen zu können, werden Arbeitsfelder definiert, die über Bewegung des Tisches angefahren werden können. Innerhalb der einzelnen Arbeitsfelder werden die Gitterlinien über ihre gesamte Länge durch Ablenkung des Elektronenstrahls in ein entsprechendes Substrat belichtet.The invention is based on the finding that, in order to avoid optical errors in grating images, the grating elements producing the optically variable effect, which are preferably designed as grating lines, must be generated continuously in one process step. Therefore, according to the method according to the invention, only the grating lines which lie over their entire length within the range of the electromagnetic deflection of the electron beam are exposed in this mode. In order to be able to compose grid images in this way, work areas are defined that can be accessed by moving the table. Within the individual working fields, the grid lines are exposed over their entire length by deflecting the electron beam into a corresponding substrate.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden daher in einem ersten Schritt die Gitterelemente bestimmt, deren Anfangs- und Endpunkte (und gegebenenfalls auch Zwischenpunkte) innerhalb des Bewegungsbereichs der Schreibvorrichtung liegen. Anschließend werden die Arbeitsfelder festgelegt, in denen die Schreibvorrichtung relativ zu einem Träger, auf dem sich ein zu beschriftendes Substrat befindet, bewegt wird. Schließlich wird die Bewegungsbahn des Trägers festgelegt, so dass die Arbeitsfelder nacheinander durch Bewegung des Trägers angefahren und die im jeweiligen Arbeitsfeld liegenden Gitterelemente erzeugt werden können.According to the method according to the invention, the lattice elements, their start and end points (and if necessary also intermediate points) lie within the range of movement of the writing device. The working fields in which the writing device is moved relative to a carrier on which a substrate to be labeled is located are then defined. Finally, the path of movement of the carrier is determined, so that the working fields can be approached one after the other by moving the carrier and the grid elements lying in the respective working field can be generated.
Die Bestimmung der Gitterelemente erfolgt dabei vorzugsweise anhand ei- nes Datensatzes, der Informationen über Anfangs- und Endpunkte und gegebenenfalls auch Zwischenpunkte der das Gitterfeld bildenden Gitterelemente in Form von Ortskoordinaten enthält.The grid elements are preferably determined on the basis of a data record which contains information about start and end points and, if appropriate, also intermediate points of the grid elements forming the grid field in the form of location coordinates.
Im Rahmen der Erfindung bedeutet Gitterbild vorzugsweise ein mit bloßem Auge erkennbares Bildmotiv oder eine alphanumerische Information mit Licht beugenden oder reflektierenden Effekten. Unter alphanumerischer Information ist auch eine Mikroschrift zu verstehen. Das Gitterbild weist wenigstens ein mit bloßem Auge erkennbares Gitterfeld beliebiger Umrisskontur auf, in dem ein Gittermuster aus beliebig geformten Gitterelementen an- geordnet ist. Vorzugsweise bestehen diese Gitterelemente aus Gitterlinien, die gerade, geschwungen oder in einer beliebigen anderen Gestalt ausgeführt sein können.In the context of the invention, grid image preferably means an image motif that can be recognized with the naked eye or an alphanumeric information with light diffractive or reflective effects. Alphanumeric information is also to be understood as micro-writing. The grid image has at least one grid field of any outline contour which can be seen with the naked eye and in which a grid pattern of grid elements of any shape is arranged. These lattice elements preferably consist of lattice lines which can be straight, curved or in any other shape.
Die Licht beugenden Gitterbilder setzen sich vorzugsweise aus unterschied- liehen Beugungsgittern zusammen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können jedoch beliebig komplizierte Beugungsstrukturen bis hin zu computererzeugten Hologrammen erzeugt werden. Das erfindungsgemäjße Verfahren eignet sich vorzugsweise für die Herstellung von fein strukturierten Gitterbildern oder Gitterbildern, die Gitterfelder aufweisen, deren Länge und/ oder Breite im Bereich von 5 μm bis 500 μm liegt und vorzugsweise 20 μm bis 100 μm beträgt.The light diffractive grating images are preferably composed of different diffraction gratings. With the method according to the invention, however, any complicated diffraction structures up to computer-generated holograms can be produced. The method according to the invention is preferably suitable for the production of finely structured grid images or grid images which have grid fields, the length and / or width of which is in the range from 5 μm to 500 μm and is preferably 20 μm to 100 μm.
Die Gitterfelder wiederum sind im Falle von Licht beugenden Gitterbildern mit Gitterelementen, vorzugsweise Gitterlinien, mit einer Gitterkonstanten von etwa 0,1 bis 10 μm, vorzugsweise 0,5 bis 2 μm versehen.In the case of light diffractive grating images, the grating fields in turn are provided with grating elements, preferably grating lines, with a grating constant of approximately 0.1 to 10 μm, preferably 0.5 to 2 μm.
Als Schreibvorrichtung wird im erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise ein Teilchenstrahl, insbesondere ein Elektronenstrahl, verwendet, da hiermit Auflösungen bis in den Nanometerbereich möglich sind. Sofern Gitterbilder erzeugt werden sollen, die diese hohe Auflösung nicht benötigen, beispielsweise rein auf reflektierenden Effekten beruhende Gitterbilder, so kommen auch andere Lithographieinstrumente infrage, um die Gitterelemente in einem entsprechenden Substrat zu erzeugen. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen fokussierenden UV-Laser oder auch eine Präzisionsfräsvorrichtung handeln. Für das Fräsverfahren werden als Substrat vorzugsweise Metallplatten verwendet. Der Begriff „Photoresist" u fasst im Rahmen der Erfindung daher beliebige Substrate, in die eine Information in Form einer Reliefstruktur eingebracht werden kann.A particle beam, in particular an electron beam, is preferably used as the writing device in the method according to the invention, since it enables resolutions down to the nanometer range. If grid images are to be generated that do not require this high resolution, for example grid images based purely on reflective effects, other lithography instruments can also be used to generate the grid elements in a corresponding substrate. This can be, for example, a focusing UV laser or a precision milling device. Metal plates are preferably used as the substrate for the milling process. The term “photoresist” in the context of the invention therefore encompasses any substrates into which information in the form of a relief structure can be introduced.
Das erfindungsgemäße Prinzip der Aufteilung des Schreibvorganges in einen hochpräzisen, reinen Transportvorgang und einen hochpräzisen Bewe- gungs- und Schreibvorgang, der hinsichtlich der verwendeten Schreibvorrichtung optimiert ist, lässt sich auch hier vorteilhaft anwenden.The principle according to the invention of dividing the writing process into a high-precision, pure transport process and a high-precision movement and writing process, which is optimized with regard to the writing device used, can also be used advantageously here.
Gemäß einer ersten Ausführungsform beispielsweise können die Arbeitsfelder über einen Tisch angefahren werden, der über eine Hochpräzisionsme- chanik, wie eine Hochpräzisionsspindel steuerbar ist. Mit dieser Technik können größere Strecken relativ schnell und sehr präzise zurückgelegt werden. Für den eigentlichen Schreibvorgang kann auf dem Tisch ein weiterer kleinerer Tisch angeordnet sein, der beispielsweise piezoelektrisch bewegt wird. Alternativ kann der kleine Tisch auch auf andere Weise, z.B. über Magnetostriktion bewegt werden. Damit können kurze Strecken im Mikrometerbereich schnell und exakt zurückgelegt werden. D.h., während des Schreibvorgangs wird das zu beschriftende Substrat mittels des piezoelektrischen Tisches relativ zur ortsfesten Schreibvorrichtung bewegt bis alle mit dem piezoelektrischen Tisch erreichbaren Elemente des Gesamtmotivs geschrieben sind. Anschließend werden sowohl das Substrat als auch der piezoelektrische Tisch mithilfe des mechanisch verschiebbaren Tisches zum nächsten Arbeitsfeld transportiert, in dessen Bereich das Substrat erneut beschriftet wird. Diese Vorgehensweise eignet sich vorzugsweise für Fräsvor- richtungen, kann aber auch bei allen anderen genannten Schreibvorrichtungen verwendet werden. Bei der Verwendung eines Elektronenstrahls bietet es sich, wie bereits erwähnt, alternativ an, die Arbeitsfelder über eine Bewegung des Tisches anzufahren, während die im Arbeitsfeld liegenden Gitterelemente durch elektromagnetische Ablenkung des Elektronenstrahls er- zeugt werden.According to a first embodiment, for example, the working areas can be approached via a table which is operated using a high-precision Mechanism of how a high-precision spindle can be controlled. With this technology, larger distances can be covered relatively quickly and very precisely. For the actual writing process, a further smaller table can be arranged on the table, which is moved, for example, piezoelectrically. Alternatively, the small table can also be moved in a different way, for example using magnetostriction. This means that short distances in the micrometer range can be covered quickly and precisely. That is, during the writing process, the substrate to be labeled is moved by means of the piezoelectric table relative to the stationary writing device until all elements of the overall motif that can be reached with the piezoelectric table have been written. Then both the substrate and the piezoelectric table are transported to the next work area with the aid of the mechanically movable table, in the area of which the substrate is labeled again. This procedure is preferably suitable for milling devices, but can also be used for all other writing devices mentioned. When using an electron beam, as already mentioned, it is alternatively possible to approach the working fields by moving the table, while the grid elements lying in the working field are generated by electromagnetic deflection of the electron beam.
Zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird von einem Gitterbild ausgegangen, das lediglich aus einem geraden linienförmigen Gitterfeld mit einer Breite im oben genannten Bereich von 0,02 und 0,2 mm be- steht. Die Länge der Linie ist beliebig. Dieses linienförmige Gitterfeld weist als Gitterelemente gerade Gitterlinien auf, die über die Breite des Gitterfeldes verlaufen und damit eine Länge aufweisen, die der Breite des Gitterfeldes entspricht. Dieses Gitterbild soll mithilfe eines Elektronenstrahls in einen passenden Photoresist belichtet werden. Der Photoresist befindet sich hierbei auf einem Substrat, vorzugsweise einer Glasplatte, die auf einem beweglich gelagerten x-y-Tisch angeordnet ist.To illustrate the method according to the invention, a grid image is assumed which consists only of a straight, linear grid field with a width in the above-mentioned range of 0.02 and 0.2 mm. The length of the line is arbitrary. This line-shaped lattice field has straight lattice lines as lattice elements which run across the width of the lattice field and thus have a length which corresponds to the width of the lattice field. This grid image is to be exposed in an appropriate photoresist using an electron beam. The photoresist is located here on a substrate, preferably a glass plate, which is arranged on a movably mounted xy table.
Für die Erzeugung dieses Gitterbildes wird ein Datensatz zur Verfügung gestellt, der Informationen über die Anfangs- und Endpunkte der Gitterlinien enthält. Dieser Datensatz kann beispielsweise aus der Entwurfphase des Gitterbildes stammen, insbesondere wenn das Design des Gitterbildes computergestützt mithilfe spezieller Programme erstellt wurde. Anhand dieser Daten wird bestimmt, welche der Gitterlinien im elektromagnetischen Ab- lenkungsbereich des Elektronenstrahls liegen. Da die Anfangs- und Endpunkte aller Gitterlinien in dem Bereich liegen, der über eine elektromagnetische Ablenkung des Elektronenstrahls erreicht werden kann, können alle Gitterlinien kontinuierlich, ohne Unterbrechung über ihre gesamte Länge geschrieben werden. Schließlich wird eine Bewegungsbahn für den Tisch festgelegt, auf dem sich der Photoresist befindet. Nachdem alle für die Steuerung der jeweiligen Vorrichtungen benötigten Daten festgelegt sind, wird das erste Arbeitsfeld durch Bewegung des Tisches angefahren. Innerhalb dieses Arbeitsfeldes werden die Gitterlinien durch Ablenkung des Elektronenstrahls erzeugt. Die einzelnen Gitterlinien werden dabei durch kontinu- ierliche Ablenkung des Elektronenstrahls erzeugt und weisen keine Unterbrechungen oder unerwünschten Knickstellen auf. Nachdem alle im Bereich des ersten Arbeitsfeldes liegenden Gitterlinien geschrieben wurden, wird der Tisch erneut bewegt und das nächste Arbeitsfeld in Belichtungsposition gebracht. Dieser Vorgang wird solange wiederholt bis das gesamte linienför- mige Gitterfeld in den Photoresist belichtet ist.A data record is provided for the generation of this grid image, which contains information about the start and end points of the grid lines. This data record can originate, for example, from the drafting phase of the grid image, in particular if the design of the grid image was created with the aid of special programs using computer programs. This data is used to determine which of the grid lines lie in the electromagnetic deflection area of the electron beam. Since the start and end points of all grid lines lie in the range that can be achieved by electromagnetic deflection of the electron beam, all grid lines can be written continuously without interruption over their entire length. Finally, a path of movement is determined for the table on which the photoresist is located. After all the data required for the control of the respective devices has been determined, the first working area is moved to by moving the table. Within this working area, the grid lines are generated by deflecting the electron beam. The individual grid lines are generated by continuous deflection of the electron beam and have no interruptions or unwanted kinks. After all the grid lines in the area of the first working area have been written, the table is moved again and the next working area is brought into the exposure position. This process is repeated until the entire line-shaped grid field is exposed in the photoresist.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass die einzelnen Gitterelemente in möglichst großen Bereichen in sich einheitlich sind und innerhalb dieser Bereiche nicht aus mehreren Teilsegmenten zusammengesetzt sind. Zudem wird durch die Aufteilung des Gitterfeldes in Arbeitsbereiche die Zahl der zeitintensiven Stopp- und Anfahrvorgänge des Tisches auf ein Minimum reduziert.The method according to the invention has the advantage that the individual lattice elements are uniform in the largest possible areas and are not composed of several partial segments within these areas are. In addition, by dividing the grid area into work areas, the number of time-consuming stops and starts of the table is reduced to a minimum.
Wenn die Gitterfelder kompliziertere Umrisskonturen, wie z.B. Guillocheli- nien, aufweisen sollen, so kann es vorkommen, dass die Gitterelemente Anfangs- und Endpunkte aufweisen, die außerhalb des Ablenkungsbereichs der Schreibvorrichtung liegen. Diese zu großen Gitterelemente können entweder allein durch Bewegung des Substrats bei fester Schreibvorrichtung oder durch Zerlegung der Gitterelemente in kleinere für die Schreibvorrichtung erreichbare Stücke, die aneinander gesetzt werden, erzeugt werden.If the grid fields have complicated outline contours, e.g. Guilloche lines, it can happen that the grid elements have start and end points that lie outside the deflection area of the writing device. These grid elements which are too large can be produced either simply by moving the substrate with a fixed writing device or by breaking the grid elements down into smaller pieces which can be reached by the writing device and are placed next to one another.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist eine Transportvorrichtung auf, mit der die Schreibvor- richtung und das Substrat über eine größere Strecke relativ zueinander bewegt werden können, eine Bewegungseinrichtung, mit der die Schreibvorrichtung und das Substrat während des tatsächlichen Schreibvorgangs relativ zueinander bewegt werden können, sowie Einrichtungen zur Steuerung der vorher Genannten auf. Die Bewegungseinrichtung kann dabei beispiels- weise der bereits erwähnte piezoelektrische Tisch oder eine Vorrichtung zur Ablenkung eines Teilchen- oder Lichtstrahls sein. Die Bewegungseinrichtung ermöglicht eine schnelle und präzise Relativbewegung von Substrat und Schreibvorrichtung im Mikrometerbereich.The device according to the invention for carrying out the method according to the invention has a transport device with which the writing device and the substrate can be moved relative to one another over a relatively large distance, a moving device with which the writing device and the substrate are moved relative to one another during the actual writing process can, as well as facilities for controlling the aforementioned. The movement device can be, for example, the already mentioned piezoelectric table or a device for deflecting a particle or light beam. The movement device enables rapid and precise relative movement of the substrate and writing device in the micrometer range.
Für den Fall der Elektronenstrahlbelichtung weist die Vorrichtung vorzugsweise einen beweglich gelagerten Tisch für den reinen Transportvorgang sowie eine elektromagnetische Ablenkeinrichtung für den Elektronenstrahl während des Schreibvorgangs auf. Zusätzlich kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch eine Recheneinheit enthalten, in der die beschriebenen Bewegungsabläufe der Schreibvorrichtung und des Trägers berechnet werden.In the case of electron beam exposure, the device preferably has a movably mounted table for the pure transport process and an electromagnetic deflection device for the electron beam during the writing process. In addition, the device according to the invention can also contain a computing unit in which the described Movements of the writing device and the carrier can be calculated.
Um jedoch während des Schreibvorgangs nicht zu viel Zeit mit Berechnun- gen verbringen zu müssen, findet die Vorbereitung und die Entscheidung, wie das Gitterbild im Einzelnen zusammengesetzt, bzw. die Berechnung der Steuerungsdaten für die Schreibvorrichtung und den Träger vorzugsweise in einer Computersimulation vor dem eigentlichen Schreibvorgang statt. Hier wird entschieden, welche Gitterelemente innerhalb des Ablenkungsbereichs der Schreibvorrichtung liegen, wie die Arbeitsfelder gestaltet werden müssen, welche Gitterelemente in welchem Arbeitsfeld liegen, wie der Träger bewegt werden muss, um alle Arbeitsfelder in wirtschaftlicher Weise anfahren zu können, ob, und wenn ja, welche Gitterelemente nach einem anderen Verfahren erzeugt werden sollen.However, in order not to have to spend too much time on calculations during the writing process, the preparation and the decision as to how the grid image is put together in detail, or the calculation of the control data for the writing device and the carrier, is preferably carried out in a computer simulation before the actual one Writing process instead. It is decided here which grating elements lie within the deflection area of the writing device, how the working fields have to be designed, which grating elements lie in which working field, how the carrier has to be moved in order to be able to approach all working fields in an economical manner, whether, and if so, which lattice elements are to be generated by another method.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann selbstverständlich auch für Gitterbilder verwendet werden, die sowohl fein strukturierte als auch größer flächige Gitterbildanteile aufweisen. In diesem Fall wird im Rahmen der Vorbereitung des Schreibvorgangs festgelegt, welche Anteile des Gitterbildes mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und welche Anteile nach einem anderen Verfahren erzeugt werden sollen.The method according to the invention can of course also be used for grid images which have both finely structured and larger-area grid image components. In this case, as part of the preparation of the writing process, it is determined which parts of the grid image are to be generated using the method according to the invention and which parts are to be generated using another method.
Die Schreibwege innerhalb der Arbeitsfelder können in verschiedener Weise ausgeführt werden. Beispielsweise kann die Schreibvorrichtung mäander- förmig oder zickzackförmig geführt werden. Bei Verwendung eines Elektronenstrahls oder eines Lasers hat die mäanderförmige Führung den Vorteil, dass der Strahl auf den kurzen Verbindungsstücken nicht abgeschaltet werden muss. Im Falle eines zickzackförmigen Schreibweges wird der Strahl beim Zurückfahren abgeschaltet oder die Rückwege werden so schnell abgefahren, dass keine wesentliche Belichtung auftritt.The writing paths within the work areas can be carried out in different ways. For example, the writing device can be guided in a meandering or zigzag fashion. When using an electron beam or a laser, the meandering guide has the advantage that the beam on the short connecting pieces does not have to be switched off. In the case of a zigzag-shaped writing path, the beam switched off when driving back or the way back is traveled so quickly that no significant exposure occurs.
Gemäß einer alternativen Verfahrensvariante wird in jedem Arbeitsfeld le- diglich eine Linie bzw. ein Gitterelement geschrieben. Das heißt, die Schreibvorrichtung erzeugt jeweils ein Gitterelement, das in ihrem Arbeitsbereich liegt. Gleichzeitig bzw. beim Rückweg wird der Träger schrittweise oder kontinuierlich von Gitterelement zu Gitterelement bewegt. Die einzelnen Gitterelemente können dabei geradlinig oder beliebig gekrümmt sein. Im einfachsten Fall haben die aufeinander folgenden Gitterelemente die identische Form. Es können aber auch beliebige Gitterelemente erzeugt werden, wenn die Schreibvorrichtung entsprechend programmiert wird.According to an alternative method variant, only one line or one grid element is written in each work field. This means that the writing device generates a grid element that lies in its working area. At the same time or on the way back, the carrier is moved step by step or continuously from lattice element to lattice element. The individual lattice elements can be straight or curved as desired. In the simplest case, the successive grid elements have the identical shape. However, any grid elements can also be generated if the writing device is programmed accordingly.
Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Substrat bildet nach einem eventuellen Entwicklungsschritt eine Masterstruktur, die in beliebige Prägewerkzeuge umgesetzt werden kann. Um diese Prägewerkzeuge zu erzeugen, wird beispielsweise die Reliefstruktur des Gitterbildes, z.B. durch Aufsprühen einer Metallschicht, elektrisch leitend gemacht und anschließend galvanisch in eine Nickelfolie abgeformt. Ausgehend von dieser Nickelfolie werden weitere Nickelfolien abgeformt, die beispielsweise zum Prägen einer großen Anzahl von Nutzen in eine thermoplastische Kunststoffplatte, z.B. Plexiglas, benutzt werden. Diese Kunststoffplatte wird ebenfalls galvanisch abgeformt und die abgeformte Metallfolie als Prägeform für eine Vielzahl von Nutzen des ursprünglichen Gitterbildes benutzt. Die Me- tallfolie wird hierfür vorzugsweise zu einer zylindrischen Prägeform verschweißt und auf einen Spannzylinder aufgezogen.After a possible development step, the substrate produced by the method according to the invention forms a master structure which can be implemented in any embossing tools. To create these embossing tools, for example, the relief structure of the grid image, e.g. by spraying on a metal layer, made electrically conductive and then galvanically molded into a nickel foil. Starting from this nickel foil, further nickel foils are molded, which are used, for example, to emboss a large number of benefits in a thermoplastic plastic plate, e.g. Plexiglass. This plastic plate is also galvanically molded and the molded metal foil is used as an embossing mold for a large number of uses of the original grid image. For this purpose, the metal foil is preferably welded into a cylindrical embossing mold and drawn onto a clamping cylinder.
Mit diesen Prägewerkzeugen können beliebige Schichten, wie beispielsweise eine thermoplastische Schicht oder eine Lackschicht, insbesondere eine UV- härtbare Lackschicht geprägt werden. Die prägbare Schicht befindet sich vorzugsweise auf einem Trägermaterial, wie einer Kunststofffolie. Je nach Verwendungszweck kann die Kunststofffolie zusätzliche Schichten oder Sicherheitsmerkmale aufweisen. So kann die Kunststofffolie als Sicherheitsfa- den oder Sicherheitsetikett eingesetzt werden. Alternativ kann die Kunststofffolie als Transfermaterial, wie beispielsweise in Form einer Heißprägefolie, ausgestaltet sein, die zum Übertrag einzelner Sicherheitselemente auf zu sichernde Gegenstände dient.With these embossing tools, any layers, such as a thermoplastic layer or a lacquer layer, in particular a UV hardenable lacquer layer. The embossable layer is preferably on a carrier material, such as a plastic film. Depending on the intended use, the plastic film can have additional layers or security features. The plastic film can be used as a security thread or security label. Alternatively, the plastic film can be designed as a transfer material, for example in the form of a hot stamping film, which is used to transfer individual security elements to objects to be secured.
Die Gitterbilder werden vorzugweise zur Absicherung von Wertdokumenten, wie Banknoten, Ausweiskarten, Pässen und dergleichen, benutzt. Selbstverständlich können sie auch für andere zu sichernde Waren, wie CDs, Bücher, Flaschen etc., eingesetzt werden.The grid images are preferably used to secure documents of value, such as banknotes, identity cards, passports and the like. Of course, they can also be used for other goods to be secured, such as CDs, books, bottles, etc.
Gemäß der Erfindung ist es auch nicht unbedingt notwendig, das gesamte Gitterbild aus Gitterfeldern zusammenzusetzen. Vielmehr können nur Teile eines Gesamtbildes in Form von Gitterfeldern, insbesondere erfindungsgemäßen Gitterfeldern, ausgeführt sein, während andere Bildanteile mit anderen Verfahren gestaltet werden, wie beispielsweise holographischen Gittern, echten Hologrammen oder Aufdrucken.According to the invention, it is also not absolutely necessary to assemble the entire grid image from grid fields. Rather, only parts of an overall image can be designed in the form of grid fields, in particular grid fields according to the invention, while other parts of the image are designed using other methods, such as, for example, holographic grids, real holograms or printing.
Weitere Vorteile der Erfindung werden anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:Further advantages of the invention are explained on the basis of the figures. Show it:
Fig. 1 Design, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in einFig. 1 design that according to the inventive method in one
Gitterbild umgesetzt wird,Grid image is implemented,
Fig. 2 einen Ausschnitt aus dem erfindungsgemäßen Gitterbild gemäß Fig. 1 in starker Vergrößerung, Fig. 3a-3c Herstellung eines Gitterfeldes nach dem erfindungsgemäßen Verfahren,2 shows a detail of the grid image according to the invention shown in FIG. 1 in a large magnification, 3a-3c production of a grid field by the method according to the invention,
Fig. 4 ein nach dem Stand der Technik hergestelltes Gitterbild,4 shows a grid image produced according to the prior art,
Fig. 5 Herstellung eines Gitterfeldes mit langen Gitterelementen,5 production of a grid field with long grid elements,
Fig. 6a-6d Varianten für Schreibwege innerhalb der Arbeitsfelder,6a-6d variants for writing paths within the working fields,
Fig. 7a-7c Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens,7a-7c variant of the method according to the invention,
Fig. 8a-8c weitere Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens,8a-8c another variant of the method according to the invention,
Fig. 9 weitere Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens.Fig. 9 further variant of the method according to the invention.
In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Gitterbild 1 dargestellt. Im gezeigten Beispiel handelt es sich um ein fein strukturiertes Gitterbild 1, das aus Guillochelinien 2 zusammengesetzt ist. Bei diesem Guillochebild 1 sind die einzelnen Guillochelinien 2 durch unterschiedliche Beugungsstrukturen, insbe- sondere Beugungsgitter, dargestellt. Die Beugungsgitter können sich hinsichtlich ihrer Gitterkonstanten und/ oder dem Azimutwinkel unterscheiden, so dass unter einem bestimmten Betrachtungswinkel lediglich ein Teil der Guillochelinien 2 zu erkennen ist und die sichtbaren Guillochelinien 2 unterschiedliche Farbe zeigen. Beim Ändern des Betrachtungswinkels werden andere Guillochelinien 2 sichtbar und die Farben der einzelnen Guillochelinien 2 ändern sich. Die Beugungsgitter können jedoch auch so ausgestaltet sein, dass alle Guillochelinien 2 unter jedem Betrachtungswinkel erkennbar sind und sich lediglich hinsichtlich ihrer Farbe unterscheiden. In diesem Fall tritt beim Ändern des Betrachtungswinkels lediglich ein Farbwechselspiel auf. In Fig. 2 ist der Ausschnitt a in starker Vergrößerung dargestellt, so dass die einzelnen Beugungsgitterlinien 5, 7 zu erkennen sind. Die gezeigten Guillochelinien bilden hierbei die erfindungsgemäßen Gitterfelder 4, 6, in denen jeweils Gitterelemente 5, 7 angeordnet sind. Wie bereits erwähnt, sind die Gitterelemente 5, 7 im vorliegenden Beispiel geradlinig ausgeführt und verlaufen über die gesamte Breite b der Gitterfelder 4, 6. Die Form der Gitterfelder 4, 6 ist allein durch das Bildmotiv 1 bestimmt. Die Breite und Länge der Gitterfelder 4, 6 ist durch das Motiv bestimmt. Im vorliegenden Beispiel einer Guillochelinie liegt die Breite vorzugsweise im Bereich von 0,02 bis 0,2 mm. Die Gitterfelder 4, 6 sind dabei nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt. Das erfindungsgemäße Verfahren wird im Folgenden anhand des Gitterfeldes 4 erläutert.1 shows a grid image 1 according to the invention. The example shown is a finely structured grid image 1, which is composed of guilloche lines 2. In this guilloche image 1, the individual guilloche lines 2 are represented by different diffraction structures, in particular diffraction gratings. The diffraction gratings can differ with regard to their grating constants and / or the azimuth angle, so that only a part of the guilloche lines 2 can be seen from a certain viewing angle and the visible guillocheline lines 2 show different colors. When changing the viewing angle, other guilloche lines 2 become visible and the colors of the individual guilloche lines 2 change. However, the diffraction gratings can also be designed in such a way that all guilloche lines 2 can be seen from any viewing angle and differ only in their color. In this case, only a color change occurs when changing the viewing angle. 2 shows the detail a in a large magnification, so that the individual diffraction grating lines 5, 7 can be seen. The guilloche lines shown here form the grid fields 4, 6 according to the invention, in each of which grid elements 5, 7 are arranged. As already mentioned, the grid elements 5, 7 in the present example are straight and run over the entire width b of the grid fields 4, 6. The shape of the grid fields 4, 6 is determined solely by the image motif 1. The width and length of the grid fields 4, 6 is determined by the motif. In the present example of a guilloche line, the width is preferably in the range from 0.02 to 0.2 mm. The grid fields 4, 6 are produced by the method according to the invention. The method according to the invention is explained below using grid field 4.
Für die Erzeugung des Gitterfeldes 4 wird in einem ersten Schritt ein Daten- satz zur Verfügung gestellt, der Informationen über die Form und Lage der Gitterelemente 5 enthält, die vorzugsweise als Koordinaten in einem bestimmten Koordinatensystem vorliegen. Falls die Gitterlinien gerade sind, genügen die Koordinaten der Anfangs- und Endpunkte der einzelnen Gitterelemente 5. Dies ist in Fig. 3a schematisch skizziert. Jede der Gitterlinien 5 besitzt einen Anfangspunkt A und einen Endpunkt B, deren Koordinaten in einer definierten x-y-Ebene in dem Datensatz gespeichert sind. Aus den Anfangs- und Endpunkten ergibt sich indirekt die Länge L einer jeden Gitterlinie 5 sowie der Abstand der einzelnen Gitterlinien 5 zueinander. Im gezeigten Beispiel ist der Abstand d für alle Gitterlinien 5 des Gitterfeldes 4 kon- stant. Er kann jedoch beliebig variieren, auch entlang einer Gitterlinie, wenn diese nicht parallel zur nächsten angeordnet ist oder die Gitterlinien beispielsweise wellenförmig ausgestaltet sind. Sofern die Gitterlinien nicht gerade sind, enthält der Datensatz die Koordinaten vieler eng beieinander liegender Zwischenpunkte, die als Polygonzug die Form der Gitterelemente beschreiben. Alternativ kann die Form der Gitterelemente auch als Bezier-Kurve beschrieben werde, bei welcher lediglich die Koordinaten weniger Zwischenpunkte und zusätzlich eine Tangential- richtung bezüglich des weiteren Kurvenverlaufs gespeichert werden.In a first step, a data set is provided for generating the grid field 4, which contains information about the shape and position of the grid elements 5, which are preferably present as coordinates in a specific coordinate system. If the grid lines are straight, the coordinates of the start and end points of the individual grid elements 5 are sufficient. This is outlined schematically in FIG. 3a. Each of the grid lines 5 has a starting point A and an end point B, the coordinates of which are stored in a defined xy plane in the data set. The length L of each grid line 5 and the distance of the individual grid lines 5 from one another indirectly result from the start and end points. In the example shown, the distance d is constant for all grid lines 5 of the grid field 4. However, it can vary as desired, even along a grid line, if this is not arranged parallel to the next one or if the grid lines are, for example, undulating. If the grid lines are not straight, the data set contains the coordinates of many closely spaced intermediate points, which describe the shape of the grid elements as a polygon. Alternatively, the shape of the grid elements can also be described as a Bezier curve, in which only the coordinates of a few intermediate points and additionally a tangential direction with respect to the further course of the curve are stored.
Die Koordinaten eines Gitterelements können daher lediglich aus den Koordinaten des Anfangs- und Endpunkts des Gitterelements bestehen oder aber die Koordinaten einer bestimmten Anzahl von Zwischenpunkten und gegebenenfalls Richtungsinformationen mit umfassen.The coordinates of a grid element can therefore only consist of the coordinates of the start and end point of the grid element or else include the coordinates of a certain number of intermediate points and possibly direction information.
Anhand der Koordinaten der einzelnen zu erzeugenden Gitterelemente 5 wird festgelegt, welche der Gitterelemente durch Ablenkung eines Elektro- nenstrahls kontinuierlich geschrieben werden können. Es wird ein Fenster in der Größe des Arbeitsfeldes definiert. Dieses Koordinatenfenster wird ausgehend von einem definierten Startpunkt über die Koordinaten der Gitterelemente gelegt und bestimmt, welche aufeinander folgenden Gitterelemente vollständig im Bereich dieses Koordinatenfensters liegen. Die Koordi- naten der Gitterlinien 5, die innerhalb eines Koordinatenfensters liegen, werden nun so sortiert und geordnet, dass Polygonzüge AiBi, A2B2 und A3B3 entstehen. Dieser Verfahrensschritt ist in Fig. 3b dargestellt.The coordinates of the individual grid elements 5 to be generated determine which of the grid elements can be written continuously by deflecting an electron beam. A window is defined in the size of the work area. Starting from a defined starting point, this coordinate window is placed over the coordinates of the grid elements and it is determined which successive grid elements lie completely in the area of this coordinate window. The coordinates of the grid lines 5 which lie within a coordinate window are now sorted and arranged in such a way that polygons AiBi, A 2 B2 and A3B 3 are created. This process step is shown in Fig. 3b.
In Fig. 3c sind zusätzlich zu den Polygonzügen A Bi, A2B2, A3B3 die Arbeits- felder 8, 9, 10 gezeigt. Bei der Bestimmung der Lage des Arbeitsfeldes 8 wird beispielsweise die y-Koordinate des Koordinatenfensters auf den y-Wert des Anfangspunkts Ai gesetzt und das Koordinatenfenster in x-Richtung solange verschoben bis der Endpunkt D des ersten Gitterelements vollständig innerhalb des definierten Koordinatenfensters liegt. Nun werden die Koordinaten der folgenden Gitterelemente mit den Koordinaten des Fensters verglichen und überprüft, ob diese vollständig im Bereich des Koordinatenfensters liegen. Dabei kann die Lage des Koordinatenfensters noch optimiert werden. Aus diesem Abgleich der Koordinaten des Fensters und der Gitterelemente ergibt sich schließlich, dass das Gitterelement 100 das letzte Gitter element ist, das vollständig in das bei AI beginnende Koordinatenfenster passt. Das Arbeitsfeld 8 endet mit dem Endpunkt Bi des Gitterelements 100.In addition to the polygons A Bi, A 2 B 2 , A3B3, the work fields 8, 9, 10 are shown in FIG. 3c. When determining the position of the working field 8, for example, the y coordinate of the coordinate window is set to the y value of the starting point Ai and the coordinate window is shifted in the x direction until the end point D of the first grid element lies completely within the defined coordinate window. Now the coordinates The following grid elements are compared with the coordinates of the window and checked whether they are completely in the area of the coordinate window. The position of the coordinate window can still be optimized. From this comparison of the coordinates of the window and the grid elements, it finally emerges that the grid element 100 is the last grid element that completely fits into the coordinate window beginning with AI. The working field 8 ends with the end point Bi of the grid element 100.
Für die Bestimmung des Arbeitsfeldes 9 wird das Koordinatenfenster auf- grund der Neigung des Gitterfeldes 4 in y-Richtung auf den Endpunkt B2 des folgenden Gitterelements 101 gesetzt und erneut solange verschoben bis die maximal mögliche vollständige Zahl an Gitterelementen in dem Koordinatenfenster liegt. Dieser Vorgang wird computergestützt durchgeführt und so lange wiederholt, bis alle Gitterelemente einem Arbeitsfeld zugeordnet sind. Wie aus Fig. 3c ersichtlich, können sich die Arbeitsfelder 8, 9, 10 durchaus überlappen.For the determination of the working field 9, the coordinate window is set due to the inclination of the grid field 4 in the y direction to the end point B 2 of the following grid element 101 and again shifted until the maximum possible complete number of grid elements lies in the coordinate window. This process is carried out with the aid of a computer and is repeated until all the grid elements are assigned to a work area. As can be seen from FIG. 3c, the work fields 8, 9, 10 can definitely overlap.
Die Größe der Arbeitsfelder 8, 9, 10 entspricht dabei der Größe des elektromagnetischen Ablenkbereichs des Elektronenstrahls. Beim Belichten des Substrats wird nun zunächst der Tisch in eine Position gebracht, in der das Arbeitsfeld 8 unter dem Elektronenstrahl zu liegen kommt. Der Elektronenstrahl wird elektromagnetisch abgelenkt und wird entlang des Polygonzugs AiBi bewegt, und die entsprechenden Gitterlinien 5 geschrieben. Wie an anderer Stelle noch näher erläutert wird, können dabei die kurzen Verbin- dungsstücke 11 zwischen den Gitterlinien 5 innerhalb eines Polygonzuges AiBi, A2B2, A3B3 ebenfalls mitbelichtet werden oder nicht. Danach wird der Tisch so verschoben, dass das Arbeitsfeld 9 unter den Elektronenstrahl zu liegen kommt. Der Elektronenstrahl fährt mittels elektromagnetischer Ablenkung den Polygonzug A2B2 und belichtet die entsprechenden Gitterlinien 5 in das Substrat. Analog wird mit dem Arbeitsfeld 10 und dem Polygonzug A3B3 verfahren. Dieser Vorgang wird so lange durchgeführt, bis das gesamte Gitterfeld 4, im vorliegenden Fall die Guillochelinie 2, mithilfe des Elektronenstrahls in das Substrat belichtet wurde. In analoger Weise wird mit den anderen Gitterfeldern des Gitterbildes 1 verfahren.The size of the working fields 8, 9, 10 corresponds to the size of the electromagnetic deflection area of the electron beam. When the substrate is exposed, the table is first brought into a position in which the working field 8 comes to rest under the electron beam. The electron beam is deflected electromagnetically and is moved along the polyline AiBi, and the corresponding grid lines 5 are written. As will be explained in more detail elsewhere, the short connecting pieces 11 between the grid lines 5 within a polyline AiBi, A 2 B 2 , A 3 B 3 can also be exposed or not. Then the table is moved so that the working field 9 comes to lie under the electron beam. The electron beam drives the polygon A 2 B 2 by means of electromagnetic deflection and exposes the corresponding grid lines 5 in the substrate. The same applies to the work area 10 and the polygon A 3 B 3 . This process is carried out until the entire grid field 4, in this case the guilloche line 2, has been exposed into the substrate using the electron beam. The other grid fields of the grid image 1 are handled in an analogous manner.
In Fig. 4 ist das Gitterfeld 4 dargestellt, für den Fall, dass es nach dem bekannten Stitching-Modus hergestellt wird. Die vom dargestellten Motiv unabhängigen „ Raster elemente" 30, in welchen Teilstücke der Gitterlinien an- geordnet sind, sind deutlich zu erkennen. Da die Rasterelemente nicht exakt aneinander gesetzt werden können, weisen die meisten über die Breite des Gitterfeldes verlaufenden Gitterlinien Lücken und/ oder Knicke auf, wie in dem markierten Bereich c zu erkennen ist.4 shows the grid field 4, in the event that it is produced according to the known stitching mode. The “grid elements” 30, independent of the motif depicted, in which sections of the grid lines are arranged, can be clearly seen. Since the grid elements cannot be placed exactly against one another, most grid lines running across the width of the grid field have gaps and / or Click on, as can be seen in the marked area c.
Fig. 5 zeigt eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem ein Gitterfeld 20 geschrieben werden soll, das ebenfalls eine linienförmige Umrisskontur aufweist. Die das Gitterfeld 20 darstellenden Gitterlinien bestehen zum Teil aus Gitterlinien 12, deren Koordinaten im Ablenkungsbereich des Elektronenstrahls liegen. Darüber hinaus weist das Gitterfeld 20 große Git- terelemente auf, deren Koordinaten außerhalb des Ablenkungsbereichs des Elektronenstrahls liegen. Im gezeigten Beispiel handelt es sich bei diesen Gitterelementen ebenfalls um Gitterlinien 13.FIG. 5 shows a variant of the method according to the invention, in which a grid field 20 is to be written, which likewise has a linear outline contour. The grid lines representing the grid field 20 partly consist of grid lines 12, the coordinates of which lie in the deflection area of the electron beam. In addition, the grid field 20 has large grid elements, the coordinates of which lie outside the deflection area of the electron beam. In the example shown, these grid elements are also grid lines 13.
In diesem Fall werden ebenfalls erfindungsgemäße Arbeitsfelder 14, 15, 16, 17, 18 definiert, in welchen die jeweiligen nach dem bereits beschriebenen Verfahren schreibbaren Polygonzüge Aι,Bι, A2B2, A B , A5B5 und A6BÖ angeordnet sind. Der Zwischenbereich, bestehend aus dem Polygonzug A3B3, allerdings kann nicht nach dem erfindungsgemäßen Verfahren geschrieben werden. Nachdem das Arbeitsfeld 15 nach dem erfindungsgemäßen Verfah- ren in das Substrat belichtet wurde, wird daher kurzzeitig auf einen anderen Schreibmodus ausgewichen. Im gezeigten Beispiel wird der Polygonzug A3B3 ebenfalls kontinuierlich rein durch Verschiebung des Tisches geschrieben. D.h., der Elektronenstrahl wird nicht abgelenkt und ist ortsfest gelagert, während der Tisch und das darauf befindliche zu belichtende Substrat relativ zum Elektronenstrahl entsprechend dem Polygonzug AsB3 bewegt wird.In this case, work fields 14, 15, 16, 17, 18 according to the invention are also defined, in which the respective polygon lines A 1, B 1, A2B2, AB, A5B5 and A 6 BÖ which are writable by the method already described are arranged. The intermediate area, consisting of the polygon A3B3, however, cannot be written using the method according to the invention. After the working area 15 according to the inventive method Ren was exposed in the substrate, it is therefore briefly switched to another write mode. In the example shown, the polygon A 3 B 3 is also continuously written purely by moving the table. That is, the electron beam is not deflected and is mounted in a fixed position, while the table and the substrate to be exposed thereon are moved relative to the electron beam in accordance with the polygon AsB 3 .
Wie bereits erwähnt, können die in einem Arbeitsfeld liegenden Polygonzüge exakt in dieser Form in das Substrat belichtet werden. Es gibt jedoch wei- tere Möglichkeiten für die Ausgestaltung der Schreibwege innerhalb der jeweiligen Arbeitsfelder. Die verschiedenen Möglichkeiten zur Führung der Schreibvorrichtung werden stellvertretend anhand eines Polygonzuges, der innerhalb eines Arbeitsfeldes abgearbeitet wird, beschrieben.As already mentioned, the polygons lying in a working area can be exposed in exactly this form in the substrate. However, there are other options for the design of the writing paths within the respective fields of work. The various options for guiding the writing device are described on the basis of a polygon that is processed within a work area.
In Fig. 6a ist die Variante dargestellt, bei welcher lediglich die Gitterlinien ohne die Verbindungsstücke 11 des Polygonzuges in das Substrat belichtet werden sollen. D.h., nachdem der Elektronenstrahl die Gitterlinie 21 ausgehend vom Anfangspunkt Ai bis zum Endpunkt Bi in das Substrat geschrieben hat, muss der Elektronenstrahl einen „Leerweg" zum Anfangspunkt A2 der nächsten Gitterlinie 22 fahren. Die Leerwege auf den Verbindungsstük- ken 11 sind daher in Fig. 6a gestrichelt gezeichnet. Auf diesem Leerweg kann der Elektronenstrahl ausgeschaltet oder auf andere Weise an der Belichtung des Substrats gehindert werden.6a shows the variant in which only the grating lines without the connecting pieces 11 of the polygon are to be exposed in the substrate. That is, after the electron beam has written the grid line 21 from the starting point Ai to the end point Bi in the substrate, the electron beam must travel an "empty path" to the starting point A 2 of the next grid line 22. The empty paths on the connecting pieces 11 are therefore in 6a, the electron beam can be switched off or otherwise prevented from exposing the substrate.
Da das kurzzeitige Abschalten des Elektronenstrahls auf den Verbindungsstücken 11 Zeit beansprucht und den Verfahrensablauf stört, können die Verbindungsstücke ebenfalls mitbelichtet werden, so dass im Substrat tatsächlich ein mäanderförmiger Polygonzug mit dem Anfangspunkt Ai und dem Endpunkt Bi vorliegt. Diese kleinen mitgeschriebenen Randstücke stö- ren aufgrund ihrer Kürze nicht den optischen Eindruck des gesamten Gitterbildes.Since the brief switching off of the electron beam on the connecting pieces 11 takes time and interferes with the process sequence, the connecting pieces can also be exposed, so that there is actually a meandering polygonal path with the starting point Ai and the ending point Bi in the substrate. These little notes of margins due to their brevity, they do not give the visual impression of the entire grid image.
Die Verbindungsstücke 11 müssen jedoch auch nicht geradlinig ausgeführt sein, sondern können abgerundet sein, wodurch die Schreibgeschwindigkeit des Elektronenstrahls noch weiter erhöht werden kann. Diese Ausführungsform ist in Fig. 6c dargestellt.However, the connecting pieces 11 do not have to be straight, but rather can be rounded, as a result of which the writing speed of the electron beam can be increased even further. This embodiment is shown in Fig. 6c.
Die in den Fig. 6a bis 6c gezeigten mäanderförmigen Schreibwege sind sehr nützlich, da sie die Schreibwege verkürzen, aber sie sind gemäß der Erfindung nicht unbedingt erforderlich. In Fig. 6d ist eine andere Möglichkeit dargestellt, die Schreibvorrichtung, insbesondere den Elektronenstrahl, zwischen den einzelnen Belichtungsvorgängen zu führen. Hierbei wird der Elektronenstrahl ausgehend vom Anfangspunkt Ai der Gitterlinie 21 zum Endpunkt Bi der Gitterlinie 21 geführt und die Gitterlinie 21 in das Substrat belichtet. Anschließend wird der Elektronenstrahl auf dem Verbindungsstück 23 diagonal zurück zum Anfangspunkt A2 der Gitterlinie 22 geführt. Auf dieser diagonalen Verbindungsstrecke 23 findet keine Belichtung des Substrats statt. Ausgehend vom Anfangspunkt A2 der Gitterlinie 22 wird anschließend die Gitterlinie 22 bis zum Endpunkt B2 in das Substrat belichtet. Dieser Vorgang wird in einer Art Zickzackkurs wiederholt bis alle Gitterlinien des Arbeitsfeldes geschrieben sind. Auf der gestrichelt gezeichneten Verbindungslinie 23 wird der Elektronenstrahl entweder abgeschaltet oder so schnell bewegt, dass keine Belichtung stattfindet.The meandering writing paths shown in Figures 6a to 6c are very useful because they shorten the writing paths, but they are not absolutely necessary according to the invention. 6d shows another possibility of guiding the writing device, in particular the electron beam, between the individual exposure processes. Here, the electron beam is guided from the starting point Ai of the grid line 21 to the end point Bi of the grid line 21 and the grid line 21 is exposed in the substrate. Then the electron beam on the connecting piece 23 is guided diagonally back to the starting point A 2 of the grid line 22. No exposure of the substrate takes place on this diagonal connecting path 23. Starting from the starting point A 2 of the grating line 22, the grating line 22 is then exposed to the end point B 2 in the substrate. This process is repeated in a kind of zigzag course until all grid lines of the work area have been written. On the connecting line 23 shown in dashed lines, the electron beam is either switched off or moved so quickly that no exposure takes place.
Die Fig. 7a bis 7c zeigen eine spezielle Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welchem im Arbeitsbereich, d.h. im Ablenkbereich eines Elektronenstrahls, lediglich eine Linie geschrieben wird. In Fig. 7a ist eine entsprechende Linie 301 mit dem Anfangspunkt Ai und dem Endpunkt Bi dargestellt. Entlang dieser Linie 301 bewegt sich der Elektronenstrahl in seinem Ablenkbereich. Der Träger bewegt sich entweder schrittweise oder mit einer passenden Geschwindigkeit kontinuierlich entlang der Bewegungsbahn 31. In Fig. 7b ist die Überlagerung der Trägerbewegung 31 mit der Elektronenstrahlbewegung dargestellt. Im gezeigten Verfahrensauschnitt hat der Elektronenstrahl bereits die Gitterlinien 301 bis 309 geschrieben, wobei der Elektronenstrahl auf dem Rückweg zwischen dem Endpunkt der jeweiligen geschriebenen Linie und dem Anfangspunkt der nächsten Linie ausgeschaltet wird. Dies wird durch die gestrichelten Verbindungslinien 32 angedeutet. In Fig. 7c schließlich ist das fertig geschriebene Gitterbild 33 dargestellt, das aus lauter gleich langen Gitterlinien besteht, die entlang der Bewegungsbahn 31 angeordnet sind.7a to 7c show a special embodiment of the method according to the invention, in which only one line is written in the working area, ie in the deflection area of an electron beam. 7a is a corresponding line 301 with the start point Ai and the end point Bi shown. The electron beam moves in its deflection region along this line 301. The carrier moves either step-by-step or at a suitable speed continuously along the movement path 31. The superimposition of the carrier movement 31 with the electron beam movement is shown in FIG. 7b. In the process section shown, the electron beam has already written the grid lines 301 to 309, the electron beam being switched off on the way back between the end point of the respective written line and the start point of the next line. This is indicated by the dashed connecting lines 32. Finally, FIG. 7 c shows the completely written grid image 33, which consists of nothing but grid lines of the same length, which are arranged along the movement path 31.
In Fig. 8a bis 8c ist eine ähnliche Variante des erfindungsgemäßen Verfah- rens dargestellt, bei dem allerdings der Elektronenstrahl in seinem Ablenkungsbereich eine kompliziertere Gitterlinie 401 mit dem Anfangspunkt Ai und Bi schreibt. Auch hier wird der Elektronenstrahl auf dem Rückweg 42 abgeschaltet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist der geradlinige Rückweg 42 in Fig. 8b nicht eingezeichnet. Hier sind lediglich die entlang der Be- wegungsbahn 41 geschriebenen Gitterlinien 401 bis 420 dargestellt. Das fertige Gitterlinienbild 43 zeigt wiederum Fig. 8c.8a to 8c show a similar variant of the method according to the invention, in which, however, the electron beam in its deflection area writes a more complicated grid line 401 with the starting points Ai and Bi. Here, too, the electron beam is switched off on the return path 42. For reasons of clarity, the straight return path 42 is not shown in FIG. 8b. Only the grid lines 401 to 420 written along the movement path 41 are shown here. The finished grid line image 43 again shows FIG. 8c.
Sofern die Elektronenstrahlbewegung nach jedem Schreibvorgang bzw. nach jedem Zurücksetzen neu programmiert wird, können auch beliebige Gitter- Strukturen entlang einer Bewegungsbahn des Trägers geschrieben werden. Eine derartige Variante ist in Fig. 9 schematisch dargestellt. Im gezeigten Beispiel variiert die Form der Gitterlinien entlang der Bewegungsbahn 51. Die Gitterlinie 501 ist stark geschwungen. Entlang der Bewegungsbahn 51 werden die Gitterlinien allmählich länger und ihre Form nähert sich immer mehr der Form einer Geraden an. Die Gitterlinie 519 ist praktisch geradlinig und weist eine wesentlich größere Länge als die Gitterlinie 501 auf.If the electron beam movement is reprogrammed after each writing process or after each reset, any lattice structures can also be written along a movement path of the carrier. Such a variant is shown schematically in FIG. 9. In the example shown, the shape of the grid lines varies along the movement path 51. The grid line 501 is strongly curved. Along the movement path 51, the grating lines gradually become longer and their shape always approaches more like a straight line. The grid line 519 is practically straight and has a much greater length than the grid line 501.
Für den Fall, dass die Gitterlinien nicht vollständig im Ablenkungsbereich des Elektronenstrahls liegen, können sie entweder in kleinere Stücke aufgeteilt werden oder es wird in einen anderen Schreibmodus (z.B. CPC) übergegangen. In the event that the grid lines are not completely in the deflection area of the electron beam, they can either be divided into smaller pieces or a different writing mode (e.g. CPC) is used.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1. Verfahren zum Erzeugen eines Gitterbildes, das wenigstens ein Gitterfeld aufweist mit visuell erkennbaren, optisch variablen Eigenschaften, in wel- chem Gitterelemente angeordnet sind, die mittels einer Schreibvorrichtung erzeugt werden, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:1. Method for generating a grid image which has at least one grid field with visually recognizable, optically variable properties, in which grid elements are arranged, which are generated by means of a writing device, the method comprising the following steps:
a) Bestimmen wenigstens eines Gitterelements, das vollständig innerhalb eines Arbeitsfeldes liegt;a) determining at least one grid element which lies completely within a working field;
b) Festlegen einer Abfolge von Arbeitsfeldern, in denen die Gitterelemente mittels der Schreibvorrichtung, erzeugt werden sollen;b) determining a sequence of work fields in which the grid elements are to be generated by means of the writing device;
c) Anfahren der Arbeitsfelder durch relative Bewegung eines Trägers, auf dem sich ein zu beschriftendes Substrat befindet, und derc) Approaching the work fields by relative movement of a carrier on which there is a substrate to be labeled, and the
Schreibvorrichtung;Writing device;
d) Einschreiben des wenigstens einen Gitterelements in das Substrat mit der Schreibvorrichtung innerhalb der jeweiligen Arbeitsfelder.d) writing the at least one grid element into the substrate with the writing device within the respective working fields.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Gitterelemente in Schritt a) anhand eines Datensatzes erfolgt, der Informationen über Form und Lage der das Gitterfeld bildenden Gitterelemente enthält.2. The method according to claim 1, characterized in that the determination of the grid elements in step a) takes place on the basis of a data record which contains information about the shape and position of the grid elements forming the grid field.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Datensatz die Koordinaten der Anfangs- und Endpunkte der Gitterelemente enthält. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the data set contains the coordinates of the start and end points of the grid elements.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Datensatz die Koordinaten mehrerer Zwischenpunkte enthält.4. The method according to claim 3, characterized in that the data set contains the coordinates of several intermediate points.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Datensatz die Koordinaten von Bezier-Kurven enthält, die die Form der Gitterelemente beschreiben.5. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the data set contains the coordinates of Bezier curves that describe the shape of the grid elements.
6. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Koordinaten festgelegt wird, welche Git- terelemente kontinuierlich in einem Schreibvorgang erzeugt werden können.6. The method according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that it is determined on the basis of the coordinates which grid elements can be produced continuously in a writing process.
7. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Koordinatenfenster in der Größe des Arbeitsfeldes definiert wird und in Schritt b) über die Koordinaten der Gitterelemente ge- legt wird.7. The method according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that a coordinate window is defined in the size of the working field and in step b) is placed over the coordinates of the grid elements.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von einem definierten Startpunkt bestimmt wird, welche aufeinander folgenden Gitterelemente vollständig im Bereich dieses Koordinatenfensters liegen.8. The method according to claim 7, characterized in that, starting from a defined starting point, it is determined which successive grid elements lie completely in the region of this coordinate window.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Koordinaten der Gitterelemente innerhalb eines Koordinatenfensters so sortiert werden, dass Polygonzüge entstehen.9. The method according to claim 7 or 8, characterized in that the coordinates of the lattice elements are sorted within a coordinate window so that polygons are formed.
10. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass alle Arbeitsfelder mithilfe des Koordinatenfensters festgelegt werden. 10. The method according to at least one of claims 7 to 9, characterized in that all working fields are determined using the coordinate window.
11. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Schreibvorrichtung ein Licht- oder Teilchenstrahl verwendet wird.11. The method according to at least one of claims 1 to 10, characterized in that a light or particle beam is used as the writing device.
12. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Schreibvorrichtung ein Elektronenstrahl verwendet wird.12. The method according to at least one of claims 1 to 11, characterized in that an electron beam is used as the writing device.
13. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Einschreiben der Gitterelemente in Schritt d) durch13. The method according to at least one of claims 1 to 12, characterized in that the inscription of the grid elements in step d) by
Ablenkung, vorzugsweise elektromagnetische Ablenkung, der Schreibvorrichtung erfolgt.Distraction, preferably electromagnetic deflection, of the writing device.
14. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Größe der Arbeitsfelder der Größe des Ablenkungsbereichs der Schreibvorrichtung entspricht.14. The method according to at least one of claims 1 to 13, characterized in that the size of the working fields corresponds to the size of the deflection area of the writing device.
15. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einschreiben der Gitterelemente in Schritt d) die Schreibvorrichtung ortsfest gelagert ist und der Träger bewegt wird.15. The method according to at least one of claims 1 to 12, characterized in that when writing in the grid elements in step d) the writing device is mounted in a stationary manner and the carrier is moved.
16. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass als Träger ein beweglich gelagerter Tisch verwendet wird.16. The method according to at least one of claims 1 to 15, characterized in that a movably mounted table is used as the carrier.
17. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsfelder in Schritt c) durch Bewegung des Trägers angefahren werden. 17. The method according to at least one of claims 1 to 16, characterized in that the working fields are approached in step c) by moving the carrier.
18. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Gitterfeld die Form einer Linie aufweist.18. The method according to at least one of claims 1 to 17, characterized in that the grid field has the shape of a line.
19. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch ge- kennzeichnet, dass als Gitterelemente Gitterlinien verwendet werden.19. The method according to at least one of claims 1 to 18, characterized in that grid lines are used as grid elements.
20. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterlinien zumindest bereichsweise über die Breite des Gitterfeldes verlaufen.20. The method according to at least one of claims 1 to 19, characterized in that the grid lines extend at least in regions over the width of the grid field.
21. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterlinien geradlinig oder geschwungen ausgeführt werden.21. The method according to at least one of claims 1 to 20, characterized in that the grid lines are carried out in a straight line or curved.
22. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einem Arbeitsfeld nur ein Gitterelement erzeugt wird.22. The method according to at least one of claims 1 to 21, characterized in that only one grid element is generated in at least one working field.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Arbeitsfeld nur ein Gitterelement erzeugt wird und die einzelnen Positionen der Gitterelemente entlang einer Bewegungsbahn durch schrittweises oder kontinuierliches Bewegen des Trägers angefahren werden.23. The method according to claim 22, characterized in that only one grid element is generated in each working field and the individual positions of the grid elements are approached along a movement path by step-wise or continuous movement of the carrier.
24. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch ge- kennzeichnet, dass alle Gitterelemente die gleiche Form haben.24. The method according to at least one of claims 1 to 23, characterized in that all the grid elements have the same shape.
25. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterelemente unterschiedliche Form haben. 25. The method according to at least one of claims 1 to 24, characterized in that the lattice elements have different shapes.
26. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Gitterbild große Gitterelemente aufweist, deren Koordinaten zumindest teilweise außerhalb des Arbeitsfeldes liegen, und dass diese Gitterelemente nach einem anderen Verfahren erzeugt werden.26. The method according to at least one of claims 1 to 25, characterized in that the grid image has large grid elements, the coordinates of which are at least partially outside the working field, and that these grid elements are generated by a different method.
27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass diese großen Gitterelemente kontinuierlich durch Verschieben des Trägers erzeugt werden.27. The method according to claim 26, characterized in that these large lattice elements are generated continuously by moving the carrier.
28. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass diese großen Gitterelemente in Bearbeitungsbereiche unterteilt werden, deren Größe maximal einem Arbeitsfeld entspricht.28. The method according to claim 26, characterized in that these large lattice elements are divided into processing areas, the size of which corresponds at most to one working field.
29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbei- tungsbereiche durch Verschiebung des Trägers nacheinander angefahren werden und die im jeweiligen Bearbeitungsbereich liegenden Teile der großen Gitterelemente erzeugt werden.29. The method according to claim 28, characterized in that the machining areas are moved to one after the other by moving the carrier and the parts of the large lattice elements lying in the respective machining area are generated.
30. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch ge- kennzeichnet, dass bei der Festlegung der Abfolge der Arbeitsfelder auch die Bearbeitungsbereiche berücksichtigt werden.30. The method according to at least one of claims 1 to 29, characterized in that the processing areas are also taken into account when determining the sequence of the work fields.
31. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die großen Gitterelemente lange Gitterlinien sind, deren Koordinaten außerhalb des Ablenkungsbereichs der Schreibvorrichtung liegen.31. The method according to at least one of claims 1 to 30, characterized in that the large grating elements are long grating lines, the coordinates of which lie outside the deflection area of the writing device.
32. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Schreibwege der Schreibvorrichtung innerhalb der jeweiligen Arbeitsfelder bzw. Bearbeitungsbereiche mäanderförmig oder zickzackförmig ausgeführt werden.32. The method according to at least one of claims 1 to 31, characterized in that the writing paths of the writing device within the respective work areas or processing areas are meandering or zigzag.
33. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 32, dadurch ge- kennzeichnet, dass in einer Datenverarbeitungsanlage zuerst alle für die Erzeugung der Gitterelemente notwendigen Koordinaten, festgelegt werden und die Schreibvorrichtung anschließend anhand dieser Koordinaten die Gitterelemente in dem Substrat erzeugt.33. The method according to at least one of claims 1 to 32, characterized in that in a data processing system all the coordinates necessary for the generation of the grid elements are first defined and the writing device then uses these coordinates to generate the grid elements in the substrate.
34. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass als Substrat ein strahlungsempfindliches Material verwendet wird, in dem die Schreibvorrichtung eine Zustandsänderung erzeugt.34. The method according to at least one of claims 1 to 33, characterized in that a radiation-sensitive material is used as the substrate, in which the writing device generates a change in state.
35. Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass als strahlungsempfindliches Material eine Photoresistschicht verwendet wird.35. The method according to claim 34, characterized in that a photoresist layer is used as the radiation-sensitive material.
36. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass auf das mit den Gitterelementen versehene Substrat eine Metallisierung aufgebracht und davon auf galvanischem Wege eine metallische Abformung erzeugt wird.36. The method according to at least one of claims 1 to 35, characterized in that a metallization is applied to the substrate provided with the lattice elements and a metallic impression is generated therefrom by galvanic means.
37. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Abformung als Prägewerkzeug zum Prägen eines Gitterbildes in eine Schicht ver- wendet wird.37. The method according to claim 36, characterized in that the impression is used as an embossing tool for embossing a grid image into a layer.
38. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass das Gitterbild mehrere Gitterfelder aufweist. 38. The method according to at least one of claims 1 to 37, characterized in that the grid image has a plurality of grid fields.
39. Verfahren zur Festlegung der Bewegungskoordinaten einer Schreibvorrichtung und eines Trägers für die Erzeugung eines Gitterbildes, das wenigstens ein mit bloßem Auge erkennbares Gitterfeld aufweist, in welchem Gitterelemente angeordnet sind, wobei das Verfahren folgende Schritte auf- weist:39. Method for determining the movement coordinates of a writing device and a support for generating a grid image which has at least one grid field which can be seen with the naked eye and in which grid elements are arranged, the method having the following steps:
Bestimmen der Gitterelemente, deren Koordinaten innerhalb eines vorgegebenen Koordinatenfensters liegen;Determining the grid elements whose coordinates lie within a predetermined coordinate window;
- Festlegen einer Abfolge von Arbeitsfeldern, in denen die Schreibvorrichtung relativ zu einem Träger, auf dem sich ein zu beschriftendes Substrat befindet, bewegt wird.- Establishing a sequence of work fields in which the writing device is moved relative to a carrier on which a substrate to be labeled is located.
40. Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass für die Be- Stimmung der Koordinaten der Gitter elemente eine Umrisslinie des Gitterfeldes festgelegt und die Umrisslinie mit den Gitterelementen gefüllt wird.40. The method according to claim 39, characterized in that for determining the coordinates of the grid elements, an outline of the grid field is defined and the outline is filled with the grid elements.
41. Verfahren nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterelemente Gitterlinien sind und als Gitterkoordinaten die Schnittpunkte der Gitterlinien mit der Umrisslinie des Gitterfeldes verwendet werden.41. The method according to claim 40, characterized in that the grid elements are grid lines and the intersection points of the grid lines with the outline of the grid field are used as grid coordinates.
42. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 39 bis 41, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mithilfe einer Datenverarbeitungsanlage durchgeführt wird.42. The method according to at least one of claims 39 to 41, characterized in that the method is carried out with the aid of a data processing system.
43. Vorrichtung zur Festlegung der Bewegungskoordinaten einer Schreibvorrichtung und eines Trägers für die Erzeugung eines Gitterbildes, das wenigstens ein mit bloßem Auge erkennbares Gitterfeld aufweist, in welchem Gitterelemente angeordnet sind, wobei die Vorrichtung folgende Einrichtungen aufweist:43. Device for determining the movement coordinates of a writing device and a support for generating a grid image, which has at least one grid field that can be seen with the naked eye, in which Grid elements are arranged, the device having the following devices:
eine Einrichtung zur Bestimmung wenigstens eines Gitterelements, das vollständig innerhalb eines Arbeitsfeldes liegt;a device for determining at least one grid element which lies entirely within a working field;
eine Einrichtung zur Festlegung einer Abfolge von Arbeitsfeldern, in denen die Gitterelemente mittels der Schreibvorrichtung erzeugt werden sollen;a device for determining a sequence of work fields in which the grid elements are to be generated by means of the writing device;
eine Einrichtung zur Festlegung der Bewegungsbahn der Schreibvorrichtung und/ oder des Trägers, auf dem ein zu beschriftendes Substrat angeordnet ist, so dass die Arbeitsfelder nacheinander angefahren und die im jeweiligen Arbeitsfeld liegenden Gitterelemente erzeugt werden kön- nen.a device for determining the path of movement of the writing device and / or the support on which a substrate to be labeled is arranged so that the working fields can be approached one after the other and the grid elements located in the respective working field can be generated.
44. Vorrichtung nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Einrichtung zur Bestimmung der Koordinaten der Gitterelemente aufweist.44. Device according to claim 43, characterized in that the device has a device for determining the coordinates of the grid elements.
45. Vorrichtung nach Anspruch 43 oder 44, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Datenverarbeitungsanlage ist.45. Device according to claim 43 or 44, characterized in that the device is a data processing system.
46. Gitter bild, welches wenigstens ein mit bloßem Auge erkennbares Gitter- feld aufweist, in dem Gitterelemente angeordnet sind, wobei ein Großteil der46. Grid image which has at least one grid field which can be seen with the naked eye and in which grid elements are arranged, a large part of which
Gitterelemente eine Länge von weniger als 0,2 mm, vorzugsweise 0,05 mm aufweist und kontinuierlich ist. Lattice elements has a length of less than 0.2 mm, preferably 0.05 mm and is continuous.
47. Gitterbild nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterelemente Gitterlinien sind.47. Grid image according to claim 46, characterized in that the grid elements are grid lines.
48. Gitterbild nach Anspruch 46 oder 47, dadurch gekennzeichnet, dass das Gitterfeld auch lange Gitterlinien mit einer Länge größer 0,02 mm aufweist.48. Grid image according to claim 46 or 47, characterized in that the grid field also has long grid lines with a length greater than 0.02 mm.
49. Gitterbild nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, dass die langen Gitterlinien aus mehreren Teilstücken zusammengesetzt sind.49. Grid image according to claim 48, characterized in that the long grid lines are composed of several sections.
50. Gitterbild nach wenigstens einem der Ansprüche 46 bis 49, dadurch gekennzeichnet, dass das Gitterbild mehrere Gitterfelder aufweist.50. Grid image according to at least one of claims 46 to 49, characterized in that the grid image has a plurality of grid fields.
51. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 42.51. Device for carrying out the method according to at least one of claims 1 to 42.
52. Gitterbild hergestellt nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 42.52. Grid image produced according to at least one of claims 1 to 42.
53. Sicherheitselement mit wenigstens einem Gitterbild hergestellt nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 42.53. Security element with at least one grid image produced according to at least one of claims 1 to 42.
54. Sicherheitselement mit wenigstens einem Gitterbild gemäß wenigstens einem der Ansprüche 46 bis 50.54. Security element with at least one grid image according to at least one of claims 46 to 50.
55. Sicherheitselement nach Anspruch 53 oder 54, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement ein Sicherheitsfaden, ein Etikett oder ein Transferelement ist.55. Security element according to claim 53 or 54, characterized in that the security element is a security thread, a label or a transfer element.
56. Sicherheitspapier mit wenigstens einem Gitterbild hergestellt nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 42. 56. Security paper with at least one grid image produced according to at least one of claims 1 to 42.
57. Sicherheitspapier mit wenigstens einem Gitterbild gemäß wenigstens einem der Ansprüche 46 bis 50.57. Security paper with at least one grid image according to at least one of claims 46 to 50.
58. Sicherheitspapier mit einem Sicherheitselement gemäß wenigstens einem der Ansprüche 53 bis 55.58. Security paper with a security element according to at least one of claims 53 to 55.
59. Sicherheitsdokument mit wenigstens einem Gitterbild hergestellt nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 42.59. Security document with at least one grid image produced according to at least one of claims 1 to 42.
60. Sicherheitsdokument mit wenigstens einem Gitterbild gemäß wenigstens einem der Ansprüche 46 bis 50.60. Security document with at least one grid image according to at least one of claims 46 to 50.
61. Sicherheitsdokument mit einem Sicherheitselement gemäß wenigstens einem der Ansprüche 53 bis 55.61. Security document with a security element according to at least one of claims 53 to 55.
62. Sicherheitsdokument mit einem Sicherheitspapier gemäß wenigstens einem der Ansprüche 56 bis 58.62. Security document with a security paper according to at least one of claims 56 to 58.
63. Transfermaterial, insbesondere Heißprägefolie, mit wenigstens einem Gitterbild, hergestellt nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 42.63. Transfer material, in particular hot stamping foil, with at least one grid image, produced according to at least one of claims 1 to 42.
64. Transfermaterial, insbesondere Heißprägefolie, mit wenigstens einem Gitterbild gemäß wenigstens einem der Ansprüche 46 bis 50.64. Transfer material, in particular hot stamping foil, with at least one grid image according to at least one of claims 46 to 50.
65. Prägewerkzeug mit wenigstens einem Gitterbild, hergestellt nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 42.65. Embossing tool with at least one grid image, produced according to at least one of claims 1 to 42.
66. Prägewerkzeug mit wenigstens einem Gitterbild gemäß wenigstens einem der Ansprüche 46 bis 50. 66. Embossing tool with at least one grid image according to at least one of claims 46 to 50.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004003984A1 (en) * 2004-01-26 2005-08-11 Giesecke & Devrient Gmbh Lattice image with one or more grid fields
DE102005032997A1 (en) * 2005-07-14 2007-01-18 Giesecke & Devrient Gmbh Lattice image and method for its production
DE102006034854A1 (en) * 2006-07-25 2008-01-31 Ovd Kinegram Ag A method for generating a laser mark in a security document and such a security document
US7994472B2 (en) * 2008-06-16 2011-08-09 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Laser-driven deflection arrangements and methods involving charged particle beams
GB0821872D0 (en) * 2008-12-01 2009-01-07 Optaglio Sro Optical device offering multiple pattern switch and/or colour effect and method of manufacture

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5335113A (en) * 1988-12-19 1994-08-02 Reserve Bank Of Australia Diffraction grating
JPH02188729A (en) * 1989-01-17 1990-07-24 Sharp Corp Manufacture of diffraction grating of optical element
EP0490923B1 (en) * 1989-09-04 1999-02-03 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Diffraction grating and method of manufacture
JPH09230122A (en) * 1997-03-12 1997-09-05 Toppan Printing Co Ltd Diffraction grating pattern
TW503188B (en) * 2000-08-29 2002-09-21 Sumitomo Heavy Industries Marking method, device the optical member marked

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO03107047A1 *

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