JPH07104640A - ホログラム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回折格子膜が大面積であって，かつ耐水性に
優れたホログラムを提供すること。 【構成】 干渉縞を記録した回折格子膜２１と，該回折
格子膜２１の片面側に配設したガラス基板２２とを有
し，回折格子膜２１の表面には接着剤６を介して設けた
カバープレート５１，５３とよりなる。ホログラム１７
の側面部１５には，撥水層１が被覆してある。また，干
渉縞を記録した回折格子膜２１と，該回折格子膜の片面
側に配設したガラス基板２２と，回折格子膜２１の表面
を被覆した撥水層とよりなる構成とすることもできる。
撥水層は，エポキシ樹脂，フェノール樹脂，ブチラール
樹脂，アクリル樹脂等よりなる。この撥水層には，ワッ
クス等の含浸剤を含浸させることが好ましい。また，撥
水層としては，防湿処理剤を用いることもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，回折格子膜が大面積で
あって，かつ耐水性に優れたホログラムに関する。

【０００２】

【従来技術】ホログラムは，被表示像に関する入射光
を，回折，反射させて再生光とし，該再生光によって観
者に被表示像を視認させるものである。このホログラム
は，例えば，図１１に示すごとく，ヘッドアップディス
プレイ装置に用いられる。該ヘッドアップディスプレイ
装置は，光源を有する表示器９０と，該表示器９０から
発する光３０を回折・反射させるホログラム９１と，該
ホログラム９１からの回折光３１を反射させて観者９３
に表示像９４を視認させるウインドシールド９２とを有
する。上記ウインドシールド９２には，上記回折光３１
を反射させる蒸着膜９２１が蒸着されている。

【０００３】ホログラム９１は，図１２に示すごとく，
回折格子膜９７を配設したガラス基板９１２と，該ガラ
ス基板９１２を挟持するカバープレート９１３，９１４
とからなる。カバーガラス９１３は無反射コートガラス
等を用いることにより像品位の向上に寄与している。ま
た，カバーガラス９１４は，ホログラム９１１に耐水性
を付与している。ガラス基板９１２は，接着剤９１０に
より，カバーガラス９１３，９１４の間に封入されてい
る。図１２，図１３に示すごとく，回折格子膜９１０の
外周部２０には，シール巾Ｓを設け，接着剤９１０によ
り回折格子膜９７を密封している。

【０００４】上記ホログラムを作製するに当たっては，
図１２，図１３に示すごとく，干渉縞を記録した回折格
子膜９７をガラス基板９１２の上に形成する。次いで，
回折格子膜９７の外周部２０をシール巾Ｓとして除去す
る。次いで，この回折格子膜９７及びガラス基板９１２
の外周部に接着剤９１０を塗布し，その上からカバーガ
ラス９１４を貼着固定する。また，ガラス基板９１２の
回折格子膜９７と反対側の表面にも接着剤９１０を塗布
してカバープレート９１３を貼着する。これにより，ホ
ログラム９１が得られる。

【０００５】

【解決しようとする課題】しかしながら，上記従来のホ
ログラムにおいては，回折格子膜９７を周囲環境の湿度
に対して保護するために，回折格子膜９７の外周部２０
に，３〜８ｍｍのシール巾Ｓが必要不可欠である。この
シール巾のため，回折格子膜９７は，ホログラムよりも
遙に小さい面積となる。それ故，表示像９４の表示面積
が限定される。また，シール巾Ｓを低減しようとする
と，接着剤９１０自体の改良が必要となる。それには，
大変な時間とコストが必要とされる。本発明はかかる従
来の問題点に鑑み，回折格子膜が大面積であって，かつ
耐水性に優れたホログラムを提供しようとするものであ
る。

【０００６】

【課題の解決手段】本発明は，干渉縞を記録した回折格
子膜と，該回折格子膜の片面側に配設した基板とを有
し，上記回折格子膜の表面には接着剤を介して設けたカ
バープレートとよりなるホログラムであって，上記ホロ
グラムの側面部には，撥水層が被覆してあることを特徴
とするホログラムにある。

【０００７】本発明において，上記撥水層は，透水性が
低いか，或いは水をはじく性質を有し，ホログラムの側
面部を被覆している。撥水層は，透明度，色，屈折率等
の光学的制約がなく，撥水層に用いられる原料の選択の
範囲が大きい。例えば，撥水層は，エポキシ樹脂，フェ
ノール樹脂，ブチラール樹脂，アクリル樹脂，シリコン
樹脂，ウレタン樹脂，フッ素樹脂等よりなり，ディップ
法，スプレー法，はけ塗り法等，様々な方法により，ホ
ログラムの側面部に形成される。

【０００８】上記撥水層の厚みは，特に限定しないが，
５０〜１０００μｍが好ましい。５０μｍ未満の場合に
は，ホログラムの耐水性や撥水層の強度が低下するおそ
れがある。一方，１０００μｍを越える場合には，本発
明の目的を達成することが困難となる。

【０００９】上記撥水層には，ワックス，パラフィン等
の含浸剤を添加されていることが好ましい。これによ
り，撥水層の樹脂部に存在する微孔を含浸剤により完全
に封止することができる。そのため，更に，撥水層の撥
水性を高め，ホログラムの耐水性を向上させることがで
きる。例えば，０．５〜１ｍｍの厚みのフェノール樹脂
に，１００〜１４０℃，１０〜６０分間の条件でワック
スを含浸させる。これにより，撥水性の高い撥水層が形
成される。

【００１０】また，上記撥水層としては，変性アクリ
ル，ポリオレフィン，ブチル変性ゴム，ビニル，フロロ
アクリレート等の防湿処理剤を用いることもできる。こ
の防湿処理剤は，一般にＩＣ基板へ耐水性を付与するた
めに用いられているものである。防湿処理剤は，フェノ
ール樹脂ほどの撥水性を期待することはできないが，シ
ール巾を３ｍｍ程度まで低減させることができる。

【００１１】防湿処理剤は，ホログラムの側面部に液状
のシール剤を塗布し，自然乾燥して用いられる。防湿処
理剤の厚みは，１０〜５００μｍであることが好まし
い。１０μｍ未満の場合には，ホログラムの耐水性や撥
水層の強度が低下するおそれがある。一方，５００μｍ
を越える場合には，本発明の目的を達成することが困難
となる。上記防湿処理剤は，７０℃程度に加熱すること
が好ましい。これにより，防湿処理剤中の溶剤がホログ
ラムの外周部により強固に密着する。

【００１２】上記基板とカバープレートとを接着してい
る接着剤としてはアクリル系等の紫外線硬化型，或いは
エポキシ樹脂，フェノール樹脂等の熱硬化型のものを用
いることができる。この中，特に，紫外線硬化型の接着
剤を用いることが好ましい。これにより，ホログラムを
加熱することなく，基板とカバープレートとを接着する
ことができる。

【００１３】上記回折格子膜には，干渉縞が記録されて
いる。干渉縞の記録方法は，例えば，感光剤を含有する
感光膜に位相の異なる光を２方向から入射させることに
より，この２つの光束が感光膜において互いに干渉す
る。記録後は，通常これを現像し，接着剤及びカバープ
レートを用いて密封される。

【００１４】上記基板としては，ガラス，樹脂等があ
り，硬質の板，又は可撓性を有するフィルム等として用
いられる。上記カバープレートは，１又は複数枚として
用いられ，基板の片面又は両面に貼着される。例えば，
片面に１枚のカバープレートを配設した場合には，ホロ
グラムは，基板とカバープレートとの２層構造をとる。
また，両面に各１枚ずつカバープレートを配設した場合
には，基板と２枚のカバープレートとからなる３層構造
をとる。また，両面に，複数枚ずつカバープレートを配
設してもよい。上記カバープレートとしては，ガラス，
樹脂，金属箔等が用いられる。

【００１５】また，上記接着剤に撥水処理を施して，撥
水層を形成することもできる。かかるホログラムとして
は，例えば，干渉縞を記録した回折格子膜と，該回折格
子膜の片面側に配設した基板と，上記回折格子膜の表面
を被覆した撥水層とよりなることを特徴とするホログラ
ムがある。

【００１６】上記撥水処理は，例えば，接着剤に，ワッ
クス，パラフィン等の含浸剤を添加することにより行
う。これにより，接着剤の撥水性を高め，ホログラムの
耐水性を向上させることができる。このホログラムは，
１枚だけの基板を用いているため，ホログラムの厚みを
薄くすることができる。

【００１７】

【作用及び効果】本発明においては，ホログラムの側面
部は撥水層により被覆されているため，ホログラムの外
周部にシール巾を設ける必要がない。従って，回折格子
膜をホログラムの側面部まで拡大することができ，大面
積の回折格子膜を形成することができる。それ故，ディ
スプレイへの表示面積をホログラムの面積まで，拡大す
ることができ，より大きな表示像を再生表示することが
できる。

【００１８】また，ホログラムの側面部に撥水層を設け
ている。そのため，回折格子膜とカバープレートとの間
に周囲環境の湿気が入り込むのを防止し，十分な耐水性
を確保することができる。また，撥水層は，接着剤より
も耐水性，撥水性が高い。そのため，撥水層は，接着剤
に必要とされていたシール巾よりも遙に薄い膜厚にする
ことができる。

【００１９】更に，ホログラムは，基板，カバープレー
トを何枚用いて作製されていても，ホログラムの側面部
には，撥水層が形成されている。そのため，各基板，又
はカバープレートの間に湿気が入り混むことがない。そ
のため，長期間に渡って，ホログラムを使用することが
できる。また，本発明によれば，ホログラムの側面に撥
水層を設けるという簡単な処理を行うことにより，優れ
た耐水性を発揮することができる。本発明によれば，回
折格子膜が大面積であって，かつ耐水性に優れたホログ
ラムを提供することができる。

【００２０】

【実施例】

実施例１ 本発明にかかるホログラムについて，図１〜図６を用い
て説明する。本例のホログラム１７は，図１に示すごと
く，干渉縞を記録した回折格子膜２１と，回折格子膜２
１の片面側に配設したガラス基板２２とを有している。
回折格子膜２１の表面には，接着剤６を介してカバープ
レート５１，５３が設けられている。

【００２１】ホログラム１７の側面部１５には，撥水層
１が設けられている。撥水層１は，透水性が低い，また
は水をはじく性質を有している。撥水層１は，厚み０．
５〜１ｍｍの厚みのフェノール樹脂に，ワックスを含浸
させたものである。

【００２２】カバープレート５１，５３とガラス基板２
２とを接着している接着剤６としては，エポキシ系熱硬
化型樹脂を用いる。接着剤６の屈折率は，１．５５であ
る。回折格子膜２１は，干渉縞が記録された重クロム酸
ゼラチン膜であって，膜厚１０μｍ〜４０μｍである。
ガラス基板２２は，透明なソーダガラスであって，１１
２ｍｍ×４６ｍｍ×１．８ｍｍの大きさである。屈折率
は，１．５２である。

【００２３】カバープレート５１，５３は，透明なソー
ダガラスであって，１１２ｍｍ×４６ｍｍ×１．０ｍｍ
の大きさである。屈折率は１．５２である。カバープレ
ート５１の大気側の表面には，ＭｇＦ₂ とＴｉＯ₂ とを
交互に積層してなる反射防止膜５２が形成されている。
また，カバープレート５３の大気側の表面には，エポキ
シ樹脂に黒色の顔料を混合してなる散乱防止膜５４が形
成されている。接着剤６は，エポキシ樹脂熱硬化型樹脂
（セメダイン社製，商品ＣＳ─２３４０─５）よりな
り，屈折率は１．５５である。接着剤６の厚みは各々５
０μｍである。

【００２４】上記ホログラム１７は，反射防止膜５２側
から入射した光３０を回折・反射させることにより，そ
の回折光３１により映し出された表示像を観者に視認さ
せるものである。

【００２５】次に，上記ホログラム１７の製造方法につ
いて説明する。まず，１００ｍｌの４％ゼラチン溶液に
０．６ｇの重クロム酸アンモニウムを溶解して，感光剤
としての重クロム酸ゼラチン溶液を調製する。重クロム
酸ゼラチン溶液の屈折率は１．５５である。次いで，上
記重クロム酸ゼラチン溶液をガラス基板の表面に膜厚１
０〜４０μｍとして塗布し，ゲル化又は乾燥後，２０
℃，５０％ＲＨ程度の雰囲気にて７２時間放置し，安定
させる。これにより，ガラス基板の表面にゼラチンより
なる感光膜を形成する。

【００２６】次いで，図３に示すごとく，上記感光膜２
１０が形成されたガラス基板２２を，焦点距離１０００
ｍｍを有する凸レンズ７６とプリズム７７との間に，屈
折率調整液７５を介在させた状態で挟持する。屈折率調
整液７５としては，シリコンオイルを用いた。

【００２７】そして，図４に示すごとく，波長５１４．
５ｎｍのアルゴン・レーザを再生光（入射角３３．５の
時）５４０ｎｍ，６００ｎｍの２色になるように入射角
を振り，トータル５００ｍＪのレーザ・パワーを，プリ
ズム７７側より入射光７０として入射させる。入射光７
０は，入射後，屈折率が均質であるので，凸レンズ７６
側に直線的に進行し，凸レンズ７６の大気側の表面に形
成された反射膜７６１により反射される。この反射光７
１は，再度感光膜２１０を通過する。このとき，入射光
７０と反射光７１とは感光膜２１０において互いに干渉
するため，干渉縞が感光膜２１０に記録される。

【００２８】反射光７１の一部は，ガラス基板２２によ
り反射されずに，屈折率調整液７５及びガラス基板２２
を通過し，プリズム７７に入射し，該プリズム７７の入
射面で一部が反射する。この場合，図４に示すごとく，
プリズム７７の入射面の角度αを入射光７０に対して調
整し，プリズム７７の入射面の反射光７１が感光膜２１
０の方向へ進行しないようにするとよい。本例において
は，入射角αは３０°とした。このように，プリズム７
７を配置することにより，ノイズの原因となる界面の反
射光による表示ノイズを除去することができる。

【００２９】尚，プリズム７７の側面部に光を吸収する
黒色塗装を施すことにより，プリズム７７の入射面の反
射光が感光膜２１０の方向へ進行しないようにすること
ができる。これにより，上記感光膜２１０に干渉縞が記
録される。

【００３０】露光後，上記ガラス基板２２を色が抜ける
まで水洗し，市販の写真硬膜定着液（コダック社のラピ
ッド・フィクサ）に１０分間浸漬した。水洗後，９０％
続いて１００％のイソプロピルアルコール液に１０分間
浸漬し，熱風乾燥した。次に，１５０℃で４時間熱エー
ジングして，使用環境下で波長変化がないようにした。
これにより，ガラス基板２２の片面に，干渉縞が記録さ
れた回折格子膜２１が形成される。

【００３１】次に，図５に示すごとく，厚み１０μｍの
散乱防止膜５４を表面に形成したカバープレート（１１
２ｍｍ×４６ｍｍ×１．０ｍｍ）を準備する。散乱防止
膜５４は，エポキシ樹脂に黒色の顔料を５％添加して混
合してなる（カシュー製グラスライト５００）。一方，
反射防止膜５２を表面に形成したカバープレート５１
（１１２ｍｍ×４６ｍｍ×１．０ｍｍ）を準備する。反
射防止膜５２は，ＭｇＦ₂ とＴｉＯ₂ とを交互に４層積
層した構成をとり，視感反射率は０．３％である。

【００３２】尚，視感反射率は下記の式にて求めた。

【数１】

【００３３】上式において，Ｙ％は視感反射率，λは光
の波長（１０ｎｍステップ），Ｓ（λ）＝１（フラット
光源），Ｒ（λ）は分光反射スペクトル，ｙ（λ）は１
９３１Ｃ１Ｅのｃｏｌｏｒ ｍａｔｃｈｉｎｇ ｆｕｎ
ｃｔｉｏｎを示す。ヘッドアップディスプレイ構成（図
１１参照）にて正規像輝度３０００ｃｄ／ｍ² としたと
きのノイズ像輝度を測定し（表示距離は１．９ｍであ
る），ノイズ率（下記参照）を求めた。また，このとき
のホログラム特性は図４のようであった。 ノイズ率＝ノイズ像輝度×１００／正規像輝度（％）

【００３４】次に，上記カバープレート５１，５３表面
に接着剤６を各々５０μｍ厚みに塗布する。次に，この
両カバープレート５１，５３をガラス基板２２に対して
図５に示すように配置し，両カバープレート５１，５３
にてガラス基板２２を接着剤６を介して挟持し，図６に
示すホログラムを得た。

【００３５】その後，ホログラムの側面部１５に，撥水
層１としてのフェノール樹脂を厚み０．５〜１ｍｍに塗
布し，１００〜１４０℃，１０〜６０分間の条件で含浸
剤としてのワックスを含浸させる。これにより，撥水性
の高い撥水層１を形成したホログラム１７が得られる。

【００３６】次に，本例の作用効果について説明する。
本例のホログラム１７は，ホログラムの外周部にシール
巾を設けていないにもかかわらず，６５℃，９５％ＲＨ
の使用条件で１０００時間もの間，殆ど再生波長が変化
することがなく，十分な使用上の信頼性を得ることがで
きた。また，図１，図２に示すごとく，回折格子膜２１
とカバープレート５１，５３との間に周囲環境の湿気が
入り込むことがなく，十分な耐水性を確保することがで
きた。

【００３７】更に，ホログラム１７の側面部１５に撥水
層１を設けているため，回折格子膜２１をホログラム１
７の側面部１５まで拡大することができ，大面積の回折
格子膜２１を形成することができる。それ故，より大き
な表示像を再生表示することができる。

【００３８】また，撥水層１は，接着剤６よりも耐水
性，撥水性が高い。そのため，撥水層１は，接着剤６に
必要とされていたシール巾よりも遙に薄い膜厚にするこ
とができる。また，ホログラム１７の側面１５に撥水層
１を設けるという簡単な処理を行うことにより，優れた
耐水性を発揮することができる。

【００３９】尚，本例においては，予め反射防止膜５２
及び散乱防止膜５４が形成されたカバープレート５１，
５３を用いたが，回折格子膜２１を形成したガラス基板
２２を封止した後，又は撥水層１を形成した後に，上記
反射防止膜５２又は／及び散乱防止膜５４を後付けして
もよい。また，本発明のホログラム１７は，再生時，記
録時ともノイズが小さく，表示像が鮮明であった。

【００４０】実施例２ 本例においては，図７，図８に示すごとく，撥水層１０
として防湿処理剤を用いている。防湿処理剤は，フェノ
ール樹脂ほどの撥水性を期待することはできないが，ホ
ログラムの外周部２０のシール巾Ｓを従来よりも３ｍｍ
程度まで低減させることができる。防湿処理剤は，ホロ
グラムの側面部に液状の防湿処理剤を貼着し，自然乾燥
して用いられる。防湿処理剤の厚みは，１０〜５００μ
ｍである。その他は，実施例１と同様である。本例にお
いても，実施例１と同様の効果を得ることができる。

【００４１】実施例３ 本例のホログラムにおいては，図９に示すごとく，ガラ
ス基板２２の回折格子膜２１側の表面だけをカバープレ
ート５３により被覆している。ガラス基板２２の大気側
の表面には，反射防止膜５２が形成されている。また，
カバープレート５３の大気側の表面には，散乱防止膜５
４が形成されている。

【００４２】その他は，実施例１と同様である。本例の
ホログラム１７は，１枚のカバープレート５３とガラス
基板２２とからなる２層構造をとっている。そのため，
ホログラム１７の厚みを薄くすることができる。その他
は，実施例１と同様である。

【００４３】実施例４ 本例のホログラムにおいては，図１０に示すごとく，カ
バープレートを用いず，ガラス基板２２の１層構造をと
っている。ガラス基板２２の片面側には，干渉縞を記録
した回折格子膜２１が形成されている。回折格子膜２１
の表面全体は，撥水層１１により被覆されている。一
方，ガラス基板２２における回折格子膜２１と反対側の
表面には，反射防止膜５２が形成されている。

【００４４】上記撥水層１１は，接着剤としてのフェノ
ール樹脂に，含浸剤としてのワックスを含浸したもので
ある。これにより，接着剤の撥水性を高め，ホログラム
の耐水性を向上させることができる。また，撥水層１１
には，カーボンブラックを混合して，黒色としておくこ
とが好ましい。これにより，本例の撥水層１１に，前記
散乱防止膜と同様の働きを付与することができる。本例
のホログラム１７は，１枚だけの基板を用いている。そ
のため，ホログラム１７の厚みを薄くすることができ
る。その他は，実施例１と同様の効果を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１のホログラムの断面図。

【図２】図１のＡ−Ａ線矢視断面図。

【図３】実施例１の，回折格子膜に干渉縞を記録する方
法を示す説明図。

【図４】実施例１のホログラムの再生波長と回折効率と
の関係を示すグラフ。

【図５】実施例１の，ガラス基板とカバープレートとの
配置状態を示す説明図。

【図６】実施例１の，ガラス基板とカバープレートとの
積層状態を示す説明図。

【図７】実施例２のホログラムの断面図。

【図８】図７のＢ−Ｂ線矢視断面図。

【図９】実施例３のホログラムの断面図。

【図１０】実施例４のホログラムの断面図。

【図１１】ヘッドアップディスプレイ装置の原理図。

【図１２】従来例のホログラムの断面図。

【図１３】図１２のＣ−Ｃ線矢視断面図。

【符号の説明】

１，１０，１１．．．撥水層， １５．．．側面部， １７．．．ホログラム， ２１．．．回折格子膜， ２２．．．ガラス基板， ５１，５３．．．カバープレート， ５２．．．反射防止膜， ５４．．．散乱防止膜， ６．．．接着剤， Ｓ．．．シール巾，

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水谷 泰弘 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 干渉縞を記録した回折格子膜と，該回折
   格子膜の片面側に配設した基板とを有し，上記回折格子
   膜の表面には接着剤を介して設けたカバープレートとよ
   りなるホログラムであって，上記ホログラムの側面部に
   は，撥水層が被覆してあることを特徴とするホログラ
   ム。
2. 【請求項２】 干渉縞を記録した回折格子膜と，該回折
   格子膜の片面側に配設した基板と，上記回折格子膜の表
   面を被覆した撥水層とよりなることを特徴とするホログ
   ラム。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において，上記撥水層
   は，エポキシ樹脂，フェノール樹脂，ブチラール樹脂，
   アクリル樹脂，シリコン樹脂，ウレタン樹脂，及びフッ
   素樹脂のグループから選ばれる１又は２種以上の樹脂で
   あることを特徴とするホログラム。
4. 【請求項４】 請求項１，２，又は３において，上記撥
   水層は，変性アクリル，ポリオレフィン，ブチル変性ゴ
   ム，ビニル，又はフロロアクリレート等の防湿処理剤で
   あることを特徴とするホログラム。
5. 【請求項５】 請求項１乃至３，又は４において，上記
   撥水層は，ワックス，パラフィン等の含浸剤が含浸され
   ていることを特徴とするホログラム。