WO2010054611A1 - Verfahren zum herstellen eines mehrfarben-volumenhologramms und holographischer photopolymerfilm mit querdiffusionssperre - Google Patents

Verfahren zum herstellen eines mehrfarben-volumenhologramms und holographischer photopolymerfilm mit querdiffusionssperre Download PDF

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diffusion barrier
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Irina Menz
Philippe Huet
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Hologram Industries Research Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing a multi-color volume hologram with holographic pixels in a photopolymer layer and to a photopolymer film for use in such a method according to the preamble of claims 1 and 14, respectively.
  • DE 10 2005 029 853 B4 discloses a method and an apparatus for producing a multicolor volume hologram having a multiplicity of holographic pixels.
  • Such reflection holograms are produced in particular in security-relevant applications, for example as features of false identification cards, credit cards and the like in the mass production process.
  • the film filters out different color components from a total of white exposure radiation in different areas corresponding to different pixels.
  • the transparent film therefore acts like a grid foil.
  • the photosensitivity of known photopolymer emulsions differs markedly for the different wavelengths of light in the visible range.
  • the exposure characteristic of the photopolymer is inhomogeneous. For example, when irradiated with blue light, saturation can be achieved at a light intensity of 4 to 5 mJ / cm 2 , while in green light about 10 mJ / cm 2 and in the case of red light a light intensity of about 20 mJ / cm 2 is necessary is to achieve saturation. chen. It is therefore exceptionally difficult to produce a volume hologram without color cast using filters of the type described in DE 10 2005 029 853 B4.
  • the different color components respond to the same group of photoinitiators in the photopolymer, different light intensities in pixels of different colors also result in lateral diffusion between the pixels.
  • the photoinitiators in the photopolymer which is still uncured at the time of exposure, diffuse at an edge of heavily exposed areas into these areas, so that the photosensitivity in these edge areas is reduced. This phenomenon is also called transverse diffusion.
  • the transverse diffusion is a diffusion in the plane of the photopolymer layer and occurs in particular during and / or immediately after the exposure of the photopolymer layer. The pre-exposure activates the monomers so that they can diffuse transversely into more exposed zones.
  • a transverse diffusion barrier which suppresses transverse diffusion of activated monomers between the adjacent pixels.
  • the size and position of the pixels and the boundaries between the pixels are thus largely determined by the transversal diffusion barrier.
  • transverse diffusion By avoiding transverse diffusion, a photochemical interaction between neighboring pixels can be avoided.
  • the and more exposed pixels can not lead to a reduction in the Lichtempfmdzier- adjacent pixels, or such effect can be greatly suppressed.
  • the transverse diffusion barrier may be formed of a material that prevents diffusion.
  • the transverse diffusion barrier may be configured as a gap or as a barrier layer extending transversely to the film in a photopolymer film.
  • adjacent pixels are associated with different colors.
  • the pixels are formed from three different photopolymer materials which are each sensitive to different spectral components of the light (different wavelength-sensitive), for example to red, yellow and blue light.
  • the different pixels are printed on a carrier foil.
  • high-resolution methods can be used which are known, for example, from chip technology.
  • the pixels can be exposed independently of one another, in particular at different times, so that the regulation of the light intensity can also be carried out independently for different colors of the pixels for each color.
  • the transverse diffusion barrier is formed as a cured region of the photopolymer layer.
  • Photopolymers can in principle, they are divided into those which have to be developed wet-chemically and those which do not require a chemical development step. The latter consist essentially of a polymeric binder, monomers and an initiator system and are suitable for receiving high-resolution holograms. An example of such a photopolymer system is described in EP 0 324 480.
  • the transverse diffusion barrier can also be incorporated into the photopolymer material with the aid of a screen foil.
  • the grid foil may have a dot grid, where each of the dots covers the area of a pixel and shields radiation by which the boundary areas between the dots are cured.
  • the transverse diffusion barrier can also be provided as webs of photo-insensitive material, the z. B. be applied simultaneously to the photosensitive pixels on the carrier film.
  • the transverse diffusion barrier may also be formed as an incision, depression, gap or the like.
  • the incision can be incorporated into the photopolymer layer just like curing by laser irradiation.
  • the transverse diffusion barrier advantageously forms a line network, wherein the lines can also be traveled individually with the laser.
  • the cuts may be of any desired pitch and may be circular, square, triangular, hexagonal, or any other shape.
  • a photopolymer film for producing the above-described multicolor volume hologram, in which a photopolymer film is deposited on a carrier film.
  • supported photopolymer layer holographic pixels are present.
  • a transverse diffusion barrier is present, which can be formed as a photoinactive region such as hardened region of the photopolymer or region of photo-insensitive material or as an incision in the photopolymer layer.
  • the transverse diffusion barrier may already be incorporated into the photopolymer layer during the production of the film, so that the photopolymer layer can be distributed in a form prestructured by the transverse diffusion barrier.
  • the photopolymer layer or a protective film or a carrier film can be provided with markings which enable targeted driving of specific pixels during an exposure.
  • the transverse diffusion barrier advantageously extends as far as possible over the full thickness of the photopolymer layer, ie. H. from the outer surface of the photopolymer layer, which may optionally be covered by a protective film, to the carrier film on which the photopolymer layer is applied.
  • a strong suppression of transverse diffusion can already be achieved if the transverse diffusion barrier blocks at least 80% of this distance.
  • the transverse diffusion barrier is formed as a line network of cuts in the photopolymer layer, it is advantageous if a protective film is adhered to the photopolymer layer after the incisions have been made.
  • FIG. 1 shows a vertical section through a photopolymer layer on a
  • Carrier film which has a plurality of pixels and transverse diffusion barriers arranged in each case in boundary regions between two pixels,
  • FIG. 2 is a perspective view of a photopolymer film in which boundary regions between pixels are cured by UV exposure with a screen film;
  • FIG. 3 is a perspective view of a horizontal section through a photopolymer layer having a plurality of pixels, each surrounded by hardened areas forming transverse diffusion barriers.
  • FIG. 4 shows a section through a photopolymer film in a second embodiment, in which the transverse diffusion barriers are formed as cuts in the photopolymer layer,
  • FIG. 5 shows a section through a photopolymer film of the type shown in FIG. 4, which additionally has a protective film
  • Fig. 1 shows a photopolymer film 1 consisting of a carrier film 18 and a photopolymer layer 10 thereon.
  • This in turn has one of a plurality of holographic pixels 12a-12c arranged in a grid which are interspersed by transverse diffusion barriers 14 in the boundary regions between the pixels 12a-12c are separated from each other.
  • the transverse diffusion barriers 14 are cured or photo-insensitive regions of the photopolymer layer 10.
  • the pixels 12a-12c can be exposed with different colors, for example the pixel 12a with blue, the pixel 12b with green and the pixel 12c with red.
  • the cured areas acting as the transverse diffusion barriers 14 are incorporated into the photopolymer layer by exposure to a laser beam 16 before the pixels 12a, 12b, 12c are exposed to light in visible wavelength ranges .
  • the laser beam 16 is preferably an ultraviolet laser.
  • the photopolymer layer 10 applied to a carrier film 18 can be formed both as a photopolymer film 1 for the production of a reflection multicolor volume hologram and as a photopolymer film 1 for the production of a multicolor transmission multicolor hologram.
  • the pixels 12a, 12b, 12c may in particular be suitable for producing a multicolor volume hologram by suitable monomers and photoinitiators.
  • the pixels 12a-12c can therefore be exposed with different or the same colors.
  • FIG. 2 illustrates a method for producing a photopolymer film 1 having a pixel structure in which a screen film 20 having a grid of opaque dots 22 is placed on the photopolymer layer 10.
  • the photopolymer layer 10 with the screen film 20 is irradiated with ultraviolet light over a large area, so that the border areas between the pixels not covered by the dots 22 are hardened and prevent transverse diffusion between the areas covered by different points 22.
  • the hardened areas therefore form a transverse diffusion barrier 14, which is shown hatched in FIG. 3.
  • the transverse diffusion barrier can also be designed as a line network.
  • FIG. 4 shows a photopolymer film 1 in an embodiment of the invention in which a transverse diffusion barrier 14 between different pixels 12a, 12b, 12c, each of which may be associated with different colors, is formed as an incision, notch or recess. Also shown is a laser beam 16, which may be provided in particular as a pulsed laser with high energies and through which the cuts acting as transverse diffusion barrier 14 have been worked into the photopolymer layer 10. The depth of the incisions corresponds substantially to the thickness of the photopolymer layer 10.
  • the illustrated pixel structure may also have been applied to the carrier film 18 of the holographic film in a screen printing process. Screen printing processes combined with subsequent etching processes are also conceivable.
  • FIG. 5 shows the photopolymer film 1 shown in FIG. 4, in which an additional protective film 24 is provided which has been applied to the photopolymer layer 10 after incorporation of the transverse diffusion barrier 14.
  • FIG. 6 shows a further alternative embodiment of the invention in which the pixels 12a, 12b, 12c associated with the respective different colors consist of different photopolymer materials which may contain different monomers and / or different initiator systems and thus be sensitive in different spectral ranges are.
  • the pixels 12a, 12b, 12c were printed on the carrier film 18 in different printing processes. Screen printing methods, photolithographic methods or also printing methods that are borrowed from the technology of inkjet printers are possible.
  • the diameter of the pixels should be on the order of about 100 ⁇ are.
  • Each color is assigned a uniform dot pattern and the three dot patterns are interlocked or intermesh.
  • This embodiment has the decisive advantage that the photopolymer film can be exposed over the entire surface to produce a multicolour volume hologram.
  • a multicolor master hologram 26 can be placed on the photopolymer film 1 and exposed over the whole area. An individual control of the pixels by an exposure laser is therefore not necessary and it is a cost-effective mass production of multi-color volume holograms possible.
  • the photopolymer film according to the invention can be exposed, for example, in the manner shown in principle in the document DE 10 2005 029 854 B4 with the aid of a master volume hologram, wherein however a filter with pixel information can be avoided according to the invention.
  • the pixels can also be exposed individually with well-focused laser beams.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Herstellen eines Mehrfarben-Volumenhologramms mit holographischen Pixeln (12a, 12b, 12c) in einer Photopolymerschicht (10) eines Photopolymerfilms (1) beschrieben, bei dem, um eine photochemische Wechselwirkung zwischen benachbarten Pixeln (12a, 12b, 12c) zu unterdrücken, vor dem Belichten der Pixel (12a, 12b, 12c) in einem Grenzbereich zwischen je zwei benachbarten Pixeln (12a, 12b, 12c) eine Querdiffusionssperre (14) eingearbeitet wird. Zudem wird ein Photopolymerfilm zur Verwendung in einem solchen Verfahren beschrieben, bestehend aus einer Trägerfolie (18), auf der eine Photopolymerschicht (10) aufgetragen ist, die Pixel (12a, 12b, 12c) in drei unterschiedlichen Farben besitzt, zwischen denen jeweils eine Querdiffusionssperre (14) vorgesehen ist. Die Querdiffusionssperre (14) unterdrückt eine Querdiffusion aktivierter Monomere zwischen den benachbarten Pixeln (12a, 12b, 12c).

Description

VERFAHREN ZUM HERSTELLEN EINES MEHRFARBEN-VOLUMENHOLOGRAMMS UND HOLOGRAPHISCHER PHOTOPOLYMERFILM MIT QUERDIFFUSIONSSPERRE
[01] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Mehrfarben- Volumenhologramms mit holographischen Pixeln in einer Photopolymerschicht sowie einen Photopolymerfilm zur Verwendung in einem solchen Verfahren gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 14.
[02] Aus der DE 10 2005 029 853 B4 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Mehrfarben-Volumenhologramms mit einer Vielzahl von holographischen Pixeln bekannt. Solcherart Reflektionshologramme werden insbesondere in si- cherheitsrelevanten Anwendungen, beispielsweise als Merkmale von falschungssiche- ren Ausweisen, Kreditkarten und Ähnlichem im Massenproduktionsverfahren hergestellt. Zur Herstellung von insbesondere farbigen Reflektionshologrammen wird vorgeschlagen, beim Belichten eines Photopolymerfϊlms in einem Kontaktkopie- Verfahren unter Verwendung eines transparenten Master- Volumenhologramms zusätzlich einen Filter zu verwenden, der als transparenter, mit Informationen bedruckter Film ausgebildet ist. Der Film filtert in unterschiedlichen Bereichen, die unterschiedlichen Pixeln entsprechen, jeweils unterschiedliche Farbkomponenten aus einer insgesamt weißen Belichtungsstrahlung heraus. Der transparente Film wirkt daher wie eine Rasterfolie.
[03] Für die unterschiedlichen Wellenlängen des Lichts im sichtbaren Bereich unter- scheidet sich die Lichtempfindlichkeit bekannter Photopolymeremulsionen jedoch deutlich. Die Belichtungskennlinie des Photopolymers ist inhomogen. Beispielsweise kann bei der Bestrahlung mit blauem Licht eine Sättigung bei einer Lichtintensität von 4 - 5 mJ/cm2 erreicht werden, während bei grünem Licht ca. 10 mJ/cm2 und bei rotem Licht eine Lichtintensität von ca. 20 mJ/cm2 notwendig ist, um eine Sättigung zu errei- chen. Es ist daher regelungstechnisch außerordentlich schwierig, mit Filtern der in der DE 10 2005 029 853 B4 dargestellten Weise ein Volumenhologramm ohne Farbstich herzustellen.
[04] Da die verschiedenen Farbkomponenten die gleiche Gruppe von Photoinitiatoren in dem Photopolymer ansprechen, fuhren unterschiedliche Lichtintensitäten in Pixeln mit unterschiedlichen Farben ferner zu einer Querdiffusion zwischen den Pixeln. Die Photoinitiatoren in dem zum Zeitpunkt der Belichtung noch ungehärteten Photopolymer diffundieren an einem Rand von stark belichteten Bereichen in diese Bereiche hinein, so dass die Lichtempfindlichkeit in diesen Randbereichen reduziert wird. Dieses Phäno- men wird auch als Querdiffusion bezeichnet. Die Querdiffusion ist eine Diffusion in der Ebene der Photopolymerschicht und findet insbesondere während und/oder unmittelbar nach der Belichtung der Photopolymerschicht statt. Durch das Vorbelichten werden die Monomere aktiviert, so dass sie quer in stärker belichtete Zonen diffundieren können.
[05] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren und einen holographischen Photopolymerfilm zur Verwendung in einem solchen Verfahren bereitzustellen, mit bzw. in welchem Wechselwirkungen zwischen benachbarten Pixeln unterdrückt werden können.
[06] Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst; vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den entsprechend rückbezo- genen Unteransprüchen gekennzeichnet.
[07] Dem gemäß wird vor dem Belichten der Pixel in einem Grenzbereich zwischen zwei benachbarten Pixeln eine Querdiffusionssperre vorgesehen, die eine Querdiffusion aktivierter Monomere zwischen den benachbarten Pixeln unterdrückt. Die Größe und die Position der Pixel und die Grenzen zwischen den Pixeln sind damit durch die Quer- diffusionssperre weitgehend festgelegt. Durch das Vermeiden einer Querdiffusion kann eine photochemische Wechselwirkung zwischen benachbarten Pixeln vermieden wer- den und stärker belichtete Pixel können nicht zu einer Reduktion der Lichtempfmdlich- keit benachbarter Pixel fuhren, bzw. ein solcher Effekt kann stark unterdrückt werden.
[08] Die Querdiffusionssperre kann aus einem Material ausgebildet sein, das die Diffusion verhindert. Alternativ dazu kann die Querdiffusionssperre als eine Lücke oder als eine transversal zu dem Film verlaufende Grenzschicht in einem Photopolymerfilm ausgestaltet sein.
[09] In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind benachbarte Pixel unterschiedlichen Farben zugeordnet. Die Pixel sind aus drei unterschiedlichen Photopolymermaterialien gebildet, die jeweils auf unterschiedliche spektrale Anteile des Lichts sensitiv sind (unterschiedlich wellenlängensensitiv), beispielsweise auf rotes, gelbes und blaues Licht. Die verschiedenen Pixel werden auf eine Trägerfolie aufgedruckt. Dabei können hochauflösende Verfahren verwendet werden, die beispielsweise aus der Chip-Technologie bekannt sind. Ferner ist es denkbar, die Pixel in einem Siebdruck- oder Photolithographischen Verfahren auf die Trägerfolie aufzudrucken.
[10] Durch die Verwendung unterschiedlicher Farb-Pixel im Photopolymerfilm kann der Belichtungsvorgang stark vereinfacht werden. So kann ein Mehrfarben-Volumen- Masterhologramm auf den Photopolymerfilm gelegt und einfach vollflächig belichtet werden. Durch die selektive Empfindlichkeit der Pixel auf nur eine Farbe müssen die Pixel nicht einzeln angesteuert werden und es kann nicht zu einer Störung einer Farb- komponente durch andere Farbkomponenten kommen. Dadurch kann eine einfache und kostengünstige Massenproduktion von Farb-Volumenhologrammen ermöglicht werden.
[11] Ferner können die Pixel unabhängig voneinander, insbesondere zu unterschiedlichen Zeitpunkten belichtet werden, so dass auch die Regelung der Lichtintensität bei unterschiedlichen Farben der Pixel für jede Farbe unabhängig erfolgen kann.
[12] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Querdiffusionssperre als ausgehärteter Bereich der Photopolymerschicht ausgebildet. Photopolymere können prinzipiell eingeteilt werden in solche, die nasschemisch entwickelt werden müssen und solche, die keines chemischen Entwicklungsschritts bedürfen. Letztgenannte bestehen im Wesentlichen aus einem polymeren Binder, Monomeren und einem Initiatorsystem und eignen sich zur Aufnahme von hochaufgelösten Hologrammen. Ein Beispiel für ein solches Photopolymersystem ist in der EP 0 324 480 beschrieben.
[13] Die Aushärtung des Photopolymermaterials kann beispielsweise durch die Einwirkung von Laserstrahlung, insbesondere im ultravioletten Bereich, erfolgen. Die Querdiffusionssperre kann in diesem Fall auch mit Hilfe einer Rasterfolie in das Photopolymermaterial eingearbeitet werden. Die Rasterfolie kann ein Punktraster aufweisen, wobei jeder der Punkte die Fläche eines Pixels abdeckt und Strahlung abschirmt, mittels derer die Grenzbereiche zwischen den Punkten ausgehärtet werden.
[14] Die Querdiffusionssperre kann aber auch als Stege aus photounempfindlichem Material vorgesehen sein, die z. B. gleichzeitig mit den photoempfindlichen Pixeln auf die Trägerfolie aufgebracht werden.
[15] Alternativ dazu kann die Querdiffusionssperre auch als Einschnitt, Vertiefung, Spalt oder dergleichen ausgebildet sein. Der Einschnitt kann genau wie die Aushärtung durch Laserbestrahlung in die Photopolymerschicht eingearbeitet sein. Die Querdiffusionssperre bildet vorteilhaft ein Liniennetz, wobei die Linien auch einzeln mit dem Laser abgefahren werden können. Die Einschnitte können ein beliebiges Raster bilden und kreisförmig, quadratisch, dreieckig, sechseckig oder in einer beliebigen anderen Form ausgestaltet sein.
[16] Die Aufgabe wird auch durch einen Photopolymerfilm mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst; vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den entsprechenden Unteransprüchen gekennzeichnet.
[17] Dem gemäß ist ein Photopolymerfilm zum Herstellen des vorbeschriebenen Mehrfarben-Volumenhologramms vorgesehen, bei dem in der auf einer Trägerfolie auf- getragenen Photopolymerschicht holographische Pixel vorhanden sind. In einem Grenzbereich zwischen je zwei Pixeln ist dabei eine Querdiffusionssperre vorhanden, die als photoinaktiver Bereich wie ausgehärteter Bereich des Photopolymers oder Bereich aus photounempfindlichem Material oder als Einschnitt in die Photopolymer- Schicht ausgebildet sein kann. Die Querdiffusionssperre kann bereits bei der Herstellung des Films in die Photopolymerschicht eingearbeitet sein, so dass die Photopolymerschicht in einer durch die Querdiffusionssperre vorstrukturierten Form vertrieben werden kann. In diesem Fall kann die Photopolymerschicht bzw. eine Schutzfolie oder eine Trägerfolie mit Markierungen ausgestattet sein, die ein gezieltes Ansteuern bestimmter Pixel während einer Belichtung ermöglichen.
[18] Unabhängig davon, ob die Querdiffusionssperre als ausgehärteter Bereich der Photopolymerschicht oder als photounempfindlicher Bereich, als Einschnitt bzw. Ausnehmung in dem Photopolymerfilm ausgebildet ist, erstreckt sich die Querdiffusionssperre vorteilhaft möglichst über die volle Dicke der Photopolymerschicht, d. h. von der äußeren Oberfläche der Photopolymerschicht, die gegebenenfalls durch eine Schutzfolie abgedeckt sein kann, bis zur Trägerfolie, auf welcher die Photopolymerschicht aufgebracht ist. Eine starke Unterdrückung der Querdiffusion kann jedoch schon dann erreicht werden, wenn die Querdiffusionssperre wenigstens 80 % dieses Abstands sperrt.
[19] Insbesondere wenn die Querdiffusionssperre als ein Liniennetz von Einschnitten in die Photopolymerschicht ausgebildet ist, ist von Vorteil, wenn eine Schutzfolie nach dem Einarbeiten der Einschnitte auf die Photopolymerschicht aufgeklebt ist.
[20] Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. [21] Es zeigen:
Fig. 1 : einen vertikalen Schnitt durch eine Photopolymerschicht auf einer
Trägerfolie, die eine Vielzahl von Pixeln und jeweils in Grenzbereichen zwischen zwei Pixeln angeordnete Querdiffusionssperren auf- weist,
Fig. 2: eine Perspektivansicht eines Photopolymerfilms, in welchem Grenzbereiche zwischen Pixeln durch eine UV-Belichtung mit einer Rasterfolie ausgehärtet werden,
Fig. 3: eine Perspektivansicht eines horizontalen Schnittes durch eine Pho- topolymerschicht mit einer Vielzahl von Pixeln, die jeweils von ausgehärteten Bereichen umgeben sind, die Querdiffusionssperren bilden,
Fig. 4: einen Schnitt durch einen Photopolymerfilm in zweiter Ausgestaltung, in welcher die Querdiffusionssperren als Einschnitte in die Photopolymerschicht ausgebildet sind,
Fig. 5: einen Schnitt durch einen Photopolymerfilm der in Fig. 4 dargestellten Art, der zusätzlich eine Schutzfolie besitzt, und
Fig. 6: einen Schnitt durch einen Photopolymerfilm nach einer weiteren
Ausgestaltung, mit Pixeln aus unterschiedlichen Photopolymermate- rialien.
[22] Fig. 1 zeigt einen Photopolymerfilm 1, bestehend aus einer Trägerfolie 18 und einer auf dieser befindlichen Photopolymerschicht 10. Diese wiederum besitzt eine mit einer Vielzahl von in einem Raster angeordneten holographischen Pixeln 12a - 12c, die durch Querdiffusionssperren 14 in den Grenzbereichen zwischen den Pixeln 12a - 12c voneinander getrennt sind. Die Querdiffiisionssperren 14 sind ausgehärtete oder photounempfindliche Bereiche der Photopolymerschicht 10. Die Pixel 12a - 12c können mit unterschiedlichen Farben belichtet werden, beispielsweise das Pixel 12a mit Blau, das Pixel 12b mit Grün und das Pixel 12c mit Rot.
[23] In einem möglichen Verfahren zum Herstellen der Photopolymerschicht nach Fig. 1 werden die als die Querdiffiisionssperren 14 wirkenden ausgehärteten Bereiche durch Belichtung mit einem Laserstrahl 16 in die Photopolymerschicht eingearbeitet, bevor die Pixel 12a, 12b, 12c mit Licht in sichtbaren Wellenlängenbereichen belichtet werden. Der Laserstrahl 16 ist vorzugsweise ein Ultraviolett-Laser. Die auf einer Trä- gerfolie 18 aufgebrachte Photopolymerschicht 10 kann sowohl als Photopolymerfilm 1 zur Herstellung eines Reflektions-Mehrfarben- Volumenhologramms als auch als Photopolymerfilm 1 zur Herstellung eines Transmissions-Mehrfarben-Volurnenhologramrns ausgebildet sein. Die Pixel 12a, 12b, 12c können insbesondere durch geeignete Monomere und Photoinitiatoren zur Herstellung eines Mehrfarben- Volumenhologramms ge- eignet sein. Die Pixel 12a - 12c können daher mit unterschiedlichen oder gleichen Farben belichtet werden.
[24] Fig. 2 illustriert ein Verfahren zum Herstellen eines Photopolymerfilms 1 mit einer Pixelstruktur, in dem eine Rasterfolie 20 mit einem Raster aus lichtundurchlässigen Punkten 22 auf die Photopolymerschicht 10 aufgelegt werden ist. Die Photopoly- merschicht 10 mit der Rasterfolie 20 wird mit ultraviolettem Licht großflächig bestrahlt, so dass die nicht von den Punkten 22 abgedeckten Grenzbereiche zwischen den Pixeln ausgehärtet werden und eine Querdiffusion zwischen den von verschiedenen Punkten 22 abgedeckten Bereichen verhindern. Die ausgehärteten Bereiche bilden daher eine Querdiffusionssperre 14, die in Fig. 3 schraffiert dargestellt ist. Wenn der in Fig. 3 dar- gestellte Photopolymerfilm 1 während der eigentlichen Belichtung des Mehrfarben- Volumenhologramms von einem Blitz aktiviert wird, werden die Monomere innerhalb der Pixel 12a - 12c aktiviert, wobei eine Diffusion der Monomere jedoch jeweils auf die Fläche eines der Pixel 12a - 12c beschränkt ist. [25] Der in Fig. 2 illustrierte Verfahrensschritt ist selbstverständlich nicht nur auf Punktraster, sondern auf jede beliebige Rasterform anwendbar. Insbesondere kann die Querdiffusionssperre auch als Liniennetz ausgebildet sein.
[26] Fig. 4 zeigt einen Photopolymerfϊlm 1 in einer Ausführungsform der Erfindung, in der eine Querdiffusionssperre 14 zwischen verschiedenen Pixeln 12a, 12b, 12c, die jeweils unterschiedlichen Farben zugeordnet sein können, als Einschnitt, Einkerbung bzw. Ausnehmung ausgebildet ist. Ebenfalls dargestellt ist ein Laserstrahl 16, der insbesondere als gepulster Laser mit hohen Energien vorgesehen sein kann und durch den die als Querdiffusionssperre 14 wirkenden Einschnitte in die Photopolymerschicht 10 ein- gearbeitet wurden. Die Tiefe der Einschnitte entspricht im Wesentlichen der Dicke der Photopolymerschicht 10.
[27] Die dargestellte Pixelstruktur kann aber auch in einem Siebdruckverfahren auf die Trägerfolie 18 des holographischen Films aufgebracht worden sein. Auch Siebdruckverfahren kombiniert mit anschließenden Ätzverfahren sind denkbar.
[28] Fig. 5 zeigt den in Fig. 4 dargestellten Photopolymerfilm 1, bei dem eine zusätzliche Schutzfolie 24 vorgesehen ist, die nach dem Einarbeiten der Querdiffusionssperre 14 auf die Photopolymerschicht 10 aufgebracht wurde.
[29] Fig. 6 schließlich zeigt eine weitere alternative Ausgestaltung der Erfindung, in welcher die den jeweils unterschiedlichen Farben zugeordneten Pixel 12a, 12b, 12c aus unterschiedlichen Photopolymermaterialien bestehen, die unterschiedliche Monomere und/oder unterschiedliche Initiatorsysteme enthalten können und damit in unterschiedlichen Spektralbereichen empfindlich sind.
[30] Die Pixel 12a, 12b, 12c wurden in unterschiedlichen Druckvorgängen auf die Trägerfolie 18 aufgedruckt. Dabei kommen Siebdruckverfahren, photolitographische Verfahren oder auch Druckverfahren in Betracht, die der Technik von Tintenstrahldruckern entlehnt sind. Der Durchmesser der Pixel sollte in der Größenordnung von ca. 100μ liegen. Jeder Farbe ist ein gleichmäßiges Punktraster zugeordnet und die drei Punktraster sind miteinander verzahnt bzw. greifen ineinander ein.
[31] Diese Ausfuhrungsform hat den entscheidenden Vorteil, dass der Photopolymerfilm zur Herstellung eines Mehrfarben- Volumenhologramms ganzflächig belichtet wer- den kann. Dazu kann ein Mehrfarben-Masterhologramm 26 auf den Photopolymerfilm 1 gelegt werden und ganzflächig belichtet werden. Eine individuelle Ansteuerung der Pixel durch einen Belichtungslaser ist damit nicht nötig und es wird eine kostengünstige Massenproduktion von Mehrfarben-Volumenhologrammen ermöglicht.
[32] Der erfindungsgemäße Photopolymerfilm kann beispielsweise in der prinzipiell im Dokument DE 10 2005 029 854 B4 dargestellten Weise mit Hilfe eines Master- Volumenhologramms belichtet werden, wobei jedoch erfindungsgemäß ein Filter mit Pixelinformationen vermieden werden kann. Die Pixel können auch mit gut fokussierten Laserstrahlen einzeln belichtet werden.
Bezugszeichenliste
1. Photopolymerfilm
10. Photopolymerschicht
12a. Pixel
12b. Pixel
12c. Pixel
14. Querdiffusionssperre, Stege
16. Laser
18. Trägerfolie
20. Rasterfolie
22. Punkt
24. Schutzfolie
26. Mehrfarben- Mastervolumenhologramm

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Herstellen eines Mehrfarben- Volumenhologramms mit holographischen Pixeln (12a, 12b, 12c) in einer Photopolymerschicht (10) eines Photopolymerfilms (1), dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Belichten der Pixel (12a, 12b, 12c) in einem Grenzbereich zwischen je zwei benachbarten Pixeln (12a, 12b, 12c) der Photopolymerschicht (1) eine Querdiffusionssperre (14) eingebracht wird, die eine Querdiffusion aktivierter Monomere zwischen den benachbarten Pixeln (12a, 12b, 12c) unterdrückt oder verhindert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querdiffusions- sperre (14) als photoinaktiver Bereich ausgebildet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein mehrfarbiges Master- Volumenhologramm (26) auf die Photopolymerschicht (10) gelegt wird und ganzflächig belichtet wird, wobei benachbarte Pixel (12a, 12b, 12c) der Photopolymerschicht (10) aus unterschiedlichen Photopolymermaterialien be- stehen, die in unterschiedlichen sichtbaren Spektralbereichen empfindlich sind.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Photopolymerschicht (10) ein Raster aus Pixeln (12a, 12b, 12c) aus wenigstens drei unterschiedlichen oder unterschiedlich wellenlängensensitive Photopolymermaterialien umfasst, die in einem, zwei oder wenigstens drei getrennten Druckvorgän- gen auf eine Trägerfolie (18) aufgedruckt werden.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Querdiffusionssperre (14) völlig photounempfindliches Material als feine Stege (14) aufgebracht wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (14) gleichzeitig zu den Pixeln aufgedruckt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querdiffusions- sperre (14) als ausgehärteter Bereich der Photopolymerschicht (10) ausgebildet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Querdif- fusionssperre (14) als Einschnitt, Vertiefung oder Spalt in die Photopolymerschicht (10) eingebracht wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Querdif- fusionssperre (14) durch Laserbestrahlung des Grenzbereichs in die Photopolymerschicht (10) eingearbeitet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 7 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Aushärtung des Bereichs der Photopolymerschicht (10) durch die Einwirkung von Laserstrahlung im ultravioletten Bereich erfolgt.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Einbringung der Querdiffusionssperre (14) mit Hilfe einer Rasterfolie erfolgt, die ein Punkt- raster aufweist, wobei ein jeder der Punkte die die Fläche eines Pixels abdeckt und Strahlung abschirmt, mittels derer die Grenzbereiche zwischen den Pixeln ausgehärtet werden.
12. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Querdiffusionssperre (14) durch Ultraviolett-Bestrahlung des Grenzbereichs in die Pho- topolymerschicht (10) eingearbeitet wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querdiffusionssperre (14) die Form eines Netzes mit einer Vielzahl von gleichartigen Maschen eingebracht wird, das sich über die gesamte Fläche der Photopolymerschicht (10) erstreckt, wobei die Pixel ein beliebiges Raster bilden und kreisförmig, quadratisch, dreieckig, sechseckig oder in einer beliebigen anderen Form ausgestaltet werden.
14. Photopolymerfilm zur Verwendung in einem Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in der auf einer Trägerfolie (18) aufgetra- genen Photopolymerschicht (10) in einem Grenzbereich zwischen je zwei benachbarten Pixeln (12a, 12b, 12c) eine Querdiffusionssperre (14) vorgesehen ist.
15. Photopolymerfilm nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Querdiffusionssperre (14) als photoinaktiver Bereich, aus Material das die Diffusion verhindert oder als eine Lücke oder als eine transversal zu dem Film verlaufende Grenzschicht vorgesehen ist.
16. Photopolymerfilm nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Pixel (12a, 12b, 12c) der Photopolymerschicht (10) aus unterschiedlichen Photopolymermaterialien bestehen, die in unterschiedlichen sichtbaren Spektralbereichen empfindlich sind und die durch die Querdiffusionssperre (14) von- einander getrennt sind.
17. Photopolymerfilm nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Querdiffusionssperre (14) als ausgehärteter Bereich der Photopolymerschicht (10) ausgebildet ist.
18. Photopolymerfilm nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Querdiffusionssperre (14) als Stege aus photounempfindlichen Material vorgesehen sind.
19. Photopolymerfilm nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Querdiffusionssperre (14) als Einschnitt oder Ausnehmung in der Photopolymerschicht (10) ausgebildet ist.
20. Photopolymerfilm nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Querdiffusionssperre (14) die Form eines Linien-Netzes hat, das sich über die gesamte Fläche der Photopolymerschicht (10) erstreckt, wobei die Pixel ein beliebiges Raster bilden und kreisförmig, quadratisch, dreieckig, sechs- eckig oder in einer beliebigen anderen Form ausgestaltet sind.
21. Photopolymerfilm nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Querdiffusionssperre (14) sich von einer Oberfläche der Photopolymerschicht (10) aus in die Tiefe über wenigstens 80 % der Dicke der Photopolymerschicht (10) erstreckt.
22. Photopolymerfilm nach den Ansprüchen 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass auf der mit Querdiffusionssperren (14) in Form von Einschnitten versehenen Photopolymerschicht (10) eine Schutzfolie (24) aufgebracht ist.
23. Photopolymerfilm nach den Ansprüchen 14 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Photopolymerschicht (10), die Schutzfolie (24) oder die Trägerfolie (18) mit Markierungen versehen ist, zum gezielten Ansteuern bestimmter Pixel während einer Belichtung.
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