JPH01321470A - Thick film hologram - Google Patents

Thick film hologram

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Publication number
JPH01321470A
JPH01321470A JP15531288A JP15531288A JPH01321470A JP H01321470 A JPH01321470 A JP H01321470A JP 15531288 A JP15531288 A JP 15531288A JP 15531288 A JP15531288 A JP 15531288A JP H01321470 A JPH01321470 A JP H01321470A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hologram
essential material
photoreaction initiator
resin
sensitizer
Prior art date
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Pending
Application number
JP15531288A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Ishizuka
剛 石塚
Yasuo Yamagishi
康男 山岸
Noriko Ikeda
紀子 池田
Motoaki Tani
元昭 谷
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.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH01321470A publication Critical patent/JPH01321470A/en
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Abstract

PURPOSE:To put the hologram which has a large film thickness and high diffraction efficiency into practicability by using a specific transparent resin as an essential material and adding a sensitizer and a photoreaction initiator to this essential material, thereby constituting the hologram. CONSTITUTION:The essential material of the hologram constituted by using the transparent resin as the essential material and adding the sensitizer and the photoreaction initiator to this essential material is constituted of the polymer which has a carbazole ring and to which a polycarbonate resin having 25,000-100,000 weight average mol.wt. is added. The hologram is required to be formed by adding a crosslinking agent and the photoreaction initiator (sensitizer) to this resin. A basic dye such as thioflavin, org. peroxide such as benzoyl peroxide, halogen-contg. compd. such as carbon tetrabromide, etc., are used for the crosslinking agent and rubrene, merocyanine compd., etc., are used for the photoreaction initiator. The reflection type hologram which has excellent transparency, exhibits high diffraction efficiency and has the film thickness as large as about 10mum is obtd. in this way.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 厚膜ホログラムに関し、 膜厚が厚く、回折効率の高いホログラムを実用化するこ
とを目的とし、 透明樹脂を主剤とし、該主剤に増感剤と光反応開始剤と
を添加して構成されるホログラムにおいて、前記主剤が
カルバゾール環を有する重合体と、該重合体に平均重量
分子量が25000−10000のポリカーボネート樹
脂を添加して有機プラスチック系ホログラムを形成する
[Detailed Description of the Invention] [Summary] Regarding thick film holograms, the purpose is to put into practical use holograms with a thick film thickness and high diffraction efficiency. In the hologram formed by adding a polymer agent, the main agent is a polymer having a carbazole ring, and a polycarbonate resin having an average weight molecular weight of 25,000 to 10,000 is added to the polymer to form an organic plastic hologram.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は有機プラスチックを用いた厚膜ホログラムの改
良に関する。
The present invention relates to improvements in thick film holograms using organic plastics.

ホログラムはレーザなど可干渉性光の干渉波面を写真フ
ィルムなどに屈折率分布として記録したものであって、
デイスプレィ用としてのみでなく、波長分離機能、光集
束機能、入射角選択機能などを利用し、光学素子として
の実用化が検討されている。
A hologram is a recording of the interference wavefront of coherent light such as a laser as a refractive index distribution on photographic film.
In addition to being used for displays, practical use as optical elements is being considered by utilizing wavelength separation, light focusing, and incident angle selection functions.

そして、既に透過型ホログラムを用いてバーコード読み
取り用ビームスキャナやレーザプリンタ用ビームスキャ
ナが実用化されている。
Beam scanners for bar code reading and beam scanners for laser printers have already been put into practical use using transmission holograms.

また、膜厚の大きな反射型ホログラムを用いてヘッドア
ップデイスプレィ用ミキシングウィンドなどへの適用が
検討されている。
Furthermore, the use of reflective holograms with large film thicknesses in applications such as mixing windows for head-up displays is being considered.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

ホログラムは湿度によって回折効率や透過率が低下した
り、光によって変色したり透過率が低下したりしないこ
とが必要である。
It is necessary for the hologram that the diffraction efficiency and transmittance do not decrease due to humidity, and that the hologram does not change color or decrease the transmittance due to light.

従来よりホログラム記録用窓光材料としては、漂白銀塩
や重クロム酸ゼラチンなどが使用されている。
Conventionally, bleached silver salts, dichromate gelatin, and the like have been used as window optical materials for hologram recording.

これらの銀塩や重クロム酸ゼラチンははy可視光の全域
に亙って高い感度を有するもの\、ホログラム形成処理
が複雑であり、またゼラチン膜を結合剤として用いてい
るために耐湿性、耐熱性。
These silver salts and dichromate gelatin have high sensitivity over the entire visible light range, but the hologram formation process is complicated, and because they use gelatin film as a binder, they are not moisture resistant. Heat-resistant.

耐光性などの耐環境性が劣ると云う問題がある。There is a problem that environmental resistance such as light resistance is poor.

そこで、この問題を解決する目的で有機プラスチックを
主体としてホログラム材料が提案されている。(特開昭
53−15153.特公昭56−1620など)こ−で
、特開昭53−15153では基材樹脂としてポリスチ
レン、ポリーP−メチルスチレン、ポリーP−ジビニル
ベンゼン、ポリビニルアニリン、ポリビニルピロリドン
、ポリビニルカルバゾール、ポリカーボネート樹脂、ポ
リウレタン樹脂、エポキシ樹脂など100種以上の有機
化合物が列挙されている。
Therefore, in order to solve this problem, hologram materials mainly made of organic plastics have been proposed. (JP-A-53-15153, JP-A-56-1620, etc.) In JP-A-53-15153, polystyrene, poly-P-methylstyrene, poly-P-divinylbenzene, polyvinylaniline, polyvinylpyrrolidone, More than 100 types of organic compounds are listed, including polyvinyl carbazole, polycarbonate resin, polyurethane resin, and epoxy resin.

然し、発明者等は検討の結果、ポリビニルカルバゾール
などカルバゾール環を含む重合体が■ 屈折率変調が大
きい。
However, as a result of studies, the inventors have found that polymers containing carbazole rings, such as polyvinylcarbazole, have a large refractive index modulation.

■ 耐環境性に優れている。■ Excellent environmental resistance.

■ 透明性に優れている。■ Excellent transparency.

などの点で最も優れており、回折効率が高いホログラム
を形成できることを見出した。
It has been found that this method is the best in terms of the following points, and that it is possible to form a hologram with high diffraction efficiency.

こ\で、ホログラム材料はか\る基材樹脂に光反応開始
剤と増悪色素とを加えて構成されており、ホログラムは
これらの材料を溶媒に溶解し、ガラス基板上に塗布して
乾板を作る。
Hologram materials are made by adding a photoreaction initiator and aggravating dye to a base resin, and holograms are made by dissolving these materials in a solvent, coating it on a glass substrate, and printing it on a dry plate. make.

そして、ホログラム露光した後、二種類の溶液を用い、
乾板を現像して作られている。
Then, after holographic exposure, using two types of solutions,
It is made by developing a dry plate.

すなわち、カルバゾール環を含む重合体を膨潤せしめ得
る溶解性をもつ良溶媒であるベンゼン。
That is, benzene is a good solvent with solubility that can swell a polymer containing a carbazole ring.

トルエン、キシレン、ジクロルベンゼン、ベンジルアル
コールなどの第1の溶液で処理して膜を膨潤させた後、
カルバゾール環を含む重合体の貧溶媒であるペンタン、
ヘキサン、ヘプタン、オクタン、メチルアルコール、エ
チルアルコール、アセトン、メチルエチルケトン、酢酸
エチルなどの第2の溶液で処理することにより収縮が生
じ、露光パターンに従った屈折率変化が発生して位相型
ホログラムが形成されている。
After the membrane is swollen by treatment with a first solution such as toluene, xylene, dichlorobenzene, benzyl alcohol, etc.
Pentane, which is a poor solvent for polymers containing carbazole rings,
When treated with a second solution such as hexane, heptane, octane, methyl alcohol, ethyl alcohol, acetone, methyl ethyl ketone, ethyl acetate, etc., shrinkage occurs and a refractive index change occurs according to the exposure pattern, forming a phase-type hologram. has been done.

さて、反射型ホログラムでは膜厚方向に干渉縞の周期構
造が形成されることから、膜厚が厚くなるほど回折に寄
与する干渉縞の本数が多くなる。
Now, in a reflection hologram, a periodic structure of interference fringes is formed in the film thickness direction, so the thicker the film, the more interference fringes contributing to diffraction.

そのため、高い回折効率を得るには膜厚が大きなことが
必要である。
Therefore, in order to obtain high diffraction efficiency, it is necessary that the film thickness be large.

然し、カルバゾール環を有する重合体は脆弱なため、乾
板製作時においてはクランクのない良好なフィルムを形
成できるもの\、現像の際の溶剤ショックによって膜に
クランクが発生し易いと云う問題がある。
However, since the carbazole ring-containing polymer is brittle, it is possible to form a good film without cranks when producing a dry plate, but there is a problem that cranks are likely to occur in the film due to solvent shock during development.

このクラックは膜厚が約6μm以下の場合には発生しな
いが、これよりも厚くなると発生するようになり、その
ため反射型に適する厚いホログラムが形成できないこと
が問題である。
These cracks do not occur when the film thickness is about 6 μm or less, but they begin to occur when the film is thicker than this, which poses a problem in that a thick hologram suitable for a reflective type cannot be formed.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

以上記したように膜厚の厚い反射型ホログラムにおいて
高い回折効率を得るためには膜厚6μm以上が必要であ
るが、現像ショックによりクランクを発生することが問
題である。
As described above, in order to obtain high diffraction efficiency in a reflective hologram with a thick film thickness, a film thickness of 6 μm or more is required, but the problem is that cranking occurs due to development shock.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記の課題は透明樹脂を主剤とし、この主剤に増感剤と
光反応開始剤とを添加して構成されるホログラムにおい
て、この主剤がカルバゾール環を有する重合体と、この
重合体に平均重量分子量が25000〜100000の
ポリカーボネート樹脂を添加したものから構成すること
により解決することができる。
The above-mentioned problem is that in a hologram constructed by using a transparent resin as a main material and adding a sensitizer and a photoreaction initiator to this main material, the main material is a polymer having a carbazole ring, and this polymer has an average weight molecular weight. This can be solved by adding a polycarbonate resin having a molecular weight of 25,000 to 100,000.

〔作用〕[Effect]

発明者等は基材樹脂として高い回折効率を得ることがで
きるカルバゾール環を有する材料について、各種の樹脂
を少量添加してホログラムを作り、添加樹脂とクラック
の発生の関係を検討した。
The inventors created a hologram by adding small amounts of various resins to a material having a carbazole ring that can obtain high diffraction efficiency as a base resin, and investigated the relationship between the added resin and the occurrence of cracks.

その結果、ポリエステル樹脂およびポリカーボネート樹
脂を添加することによって膜厚が10μmのように厚い
場合でも、クラックを生ずることなくホログラムが形成
できることが判った。
As a result, it was found that by adding polyester resin and polycarbonate resin, a hologram could be formed without cracking even when the film thickness was as thick as 10 μm.

然し、ポリエステル樹脂を用いた場合には、現像処理に
おいて使用する第1の溶液に対する溶解性が高すぎるた
めに膜の失透が生じてしまい、透明で光透過率の高いホ
ログラムを得ることができなかった。
However, when polyester resin is used, the solubility in the first solution used in the development process is too high, resulting in devitrification of the film, making it impossible to obtain a transparent hologram with high light transmittance. There wasn't.

また、分子量の低いポリカーボネート樹脂を用いた場合
も同様であった。
The same result was obtained when a polycarbonate resin with a low molecular weight was used.

一般に重合体は分子量の増加と共に溶液に対する溶解性
が低下することから、発明者等は分子量の高いポリカー
ボネート樹脂を添加してホログラムを作った結果、透明
性に優れ、且つクラッタなどの欠陥のないホログラムを
作ることができた。
In general, the solubility of polymers in solutions decreases as their molecular weight increases, so the inventors created a hologram by adding a polycarbonate resin with a high molecular weight.As a result, they were able to create a hologram with excellent transparency and no defects such as clutter. I was able to make it.

そして、実験の結果、添加するポリカーボネート樹脂の
平均重量分子量は25000〜100000が良く、ま
たカルバゾール環を有する重合体に対する添加重量比は
0.1〜10重量%が適することを見出したものである
As a result of experiments, it has been found that the average weight molecular weight of the polycarbonate resin to be added is preferably 25,000 to 100,000, and that the weight ratio of the added polycarbonate resin to the polymer having a carbazole ring is 0.1 to 10% by weight.

なお、ホログラムの形成には上記の樹脂に架橋剤と光反
応開始剤(増感剤)を添加する必要があるが、これに適
する材料名を列挙すると次のようになる。
Note that in order to form a hologram, it is necessary to add a crosslinking agent and a photoreaction initiator (sensitizer) to the above resin, and the names of materials suitable for this are listed below.

架橋剤: チオフラビン、クリスタルバイオレットなどの塩基性染
料、 ベンゾイルパーオキサイド、ジ−t−ブチルシバ−オキ
シイソフタレート、2.5−ジメチル−2,5−ジ(ベ
ンゾイルパーオキシ)ヘキサンなどの有機過酸化物、 四臭化炭素、ヨードホルム、テトラヨードメタンなどの
ハロゲン含有化合物、 光反応開始剤ニ ルプリン、アクリジンオレンジ、チオフラビン。
Crosslinking agents: Basic dyes such as thioflavin and crystal violet, organic peroxides such as benzoyl peroxide, di-t-butylshiba-oxyisophthalate, and 2,5-dimethyl-2,5-di(benzoylperoxy)hexane. , halogen-containing compounds such as carbon tetrabromide, iodoform, tetraiodomethane, photoinitiators nilpurine, acridine orange, thioflavin.

カロチンオレンジ、クリスタルバイオレット、ピリリウ
ム塩、チオピリリウム塩、チアゾール化合物、オキサゾ
ール化合物、メロシアニン化合物など、 が使用さている。
Carotene orange, crystal violet, pyrylium salts, thiopyrylium salts, thiazole compounds, oxazole compounds, merocyanine compounds, etc. are used.

〔実施例〕〔Example〕

実施例1: ボIJ−N−ビニルカルバゾール(重量平均分子量70
万、■細雨香料製)・・・ 10.00 gポリカーボ
ネート樹脂(ポリスチレン換算重量平均分子ffi、 
77000 、 @音大化成製)・・・ 0.10 g ヨードホルム(架橋剤)   ・・・ 1.00 gル
ブレン(光反応開始剤) ・・・ 0.20 gを、 モノクロロベンゼン    ・・・ 41.2 go−
ジクロルベンゼン   ・・・  〃テトラヒドロフラ
ン    ・・・  //の混合液に溶解し、ボア径が
2μmの濾紙で濾過して感光液を作り、この感光液を5
0鰭角のガラス基板上に乾燥後の膜厚が10μmとなる
ようにスピンコードしてホログラム記録用乾板を作成し
た。
Example 1: BoIJ-N-vinylcarbazole (weight average molecular weight 70
10,000, ■ Made by Sasame Fragrance)... 10.00 g Polycarbonate resin (polystyrene equivalent weight average molecule ffi,
77000, @Otodai Kasei)... 0.10 g Iodoform (crosslinking agent)... 1.00 g Rubrene (photoreaction initiator)... 0.20 g, Monochlorobenzene... 41. 2 go-
Dichlorobenzene ... Tetrahydrofuran ... // Dissolved in a mixed solution and filtered through a filter paper with a bore diameter of 2 μm to prepare a photosensitive solution.
A dry plate for hologram recording was prepared by spin coding on a glass substrate with a 0 fin angle so that the film thickness after drying was 10 μm.

この乾板に対してArレーザ光を両側から照射し、三光
束干渉露光(干渉縞の空間周波数2500本/龍)した
This dry plate was irradiated with Ar laser light from both sides to perform three-beam interference exposure (spatial frequency of interference fringes: 2500 lines/dragon).

露光した後、トルエン20重量%、キシレン80重量%
からなる混合溶液に6分浸漬した後に湿度20重量%の
雰囲気中に2時間放置し、次いで湿度20%未満の雰囲
気中で、まずトルエン20重量%。
After exposure, toluene 20% by weight, xylene 80% by weight
After being immersed for 6 minutes in a mixed solution consisting of:

キシレン80重量%からなる混合溶液に1分浸漬し、引
き上げてペンタンにゆっくり浸漬し、10秒後に引き上
げて現像した。
The sample was immersed in a mixed solution containing 80% by weight of xylene for 1 minute, then pulled out and slowly immersed in pentane, and then pulled out after 10 seconds for development.

その結果、クランクなどの欠陥のない透明なホログラム
を得ることができた。
As a result, we were able to obtain a transparent hologram with no defects such as cranks.

このホログラムをArレーザで再生した結果、回折効率
は62%であった。
When this hologram was reproduced using an Ar laser, the diffraction efficiency was 62%.

また、He−Neレーザで測定した結果、光透過率は9
6%であった。
In addition, as a result of measurement using a He-Ne laser, the light transmittance was 9
It was 6%.

次に、このホログラムを温度70℃、相対湿度95%の
恒温恒湿槽の中に置き、耐湿試験を行ったが10日後で
も回折効率と光透過率の低下は認められなかった。
Next, this hologram was placed in a constant temperature and humidity chamber at a temperature of 70° C. and a relative humidity of 95%, and a humidity test was conducted, but no decrease in diffraction efficiency and light transmittance was observed even after 10 days.

実施例2: 実施例1において、ポリカーボネート樹脂の添加量をO
〜1.5重量%に変化させて感光液を作り、実施例1と
同様にしてホログラムを作った。
Example 2: In Example 1, the amount of polycarbonate resin added was O.
A photosensitive solution was prepared by changing the amount to 1.5% by weight, and a hologram was made in the same manner as in Example 1.

第1表はこのホログラムについてのクランクの有無と回
折効率値を示すもので、ポリカーボネートを添加しない
場合にはクラックが生じ、回折光に歪を生じたが、0.
3〜1.5重量%添加した場合、何れもクラックのない
ホログラムを得ることができた。
Table 1 shows the presence or absence of a crank and the diffraction efficiency value for this hologram. When polycarbonate was not added, cracks occurred and the diffracted light was distorted, but 0.
When 3 to 1.5% by weight was added, crack-free holograms could be obtained.

第1表 〔発明の効果〕 本発明によれば、透明性に優れ、高い回折効率を示し、
耐環境性に優れ、膜厚が10μm程度と厚い反射型ホロ
グラムを得ることができる。
Table 1 [Effects of the Invention] According to the present invention, it exhibits excellent transparency and high diffraction efficiency,
It is possible to obtain a reflective hologram with excellent environmental resistance and a film thickness as thick as about 10 μm.

゛・−一二−y゛・-12-y

Claims (1)

【特許請求の範囲】 透明樹脂を主剤とし、該主剤に増感剤と光反応開始剤と
を添加して構成されるホログラムにおいて、 前記主剤がカルバゾール環を有する重合体と、該重合体
に平均重量分子量が25000〜100000のポリカ
ーボネート樹脂を添加したものから構成されていること
を特徴とする厚膜ホログラム。
[Scope of Claim] A hologram composed of a transparent resin as a main material and a sensitizer and a photoreaction initiator added to the main material, wherein the main material is a polymer having a carbazole ring, and an average amount of A thick film hologram comprising a polycarbonate resin having a weight molecular weight of 25,000 to 100,000.
JP15531288A 1988-06-23 1988-06-23 Thick film hologram Pending JPH01321470A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15531288A JPH01321470A (en) 1988-06-23 1988-06-23 Thick film hologram

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JP15531288A JPH01321470A (en) 1988-06-23 1988-06-23 Thick film hologram

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