[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/cm ² erreicht werden, während bei grünem Licht ca. 10 mJ/cm ² und bei rotem Licht eine Lichtintensität von ca. 20 mJ/cm ² 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