DK174777B1 - Tyndfolie-hologram og fremgangsmåde ved fremstilling af et tyndfolie-hologram - Google Patents

Description

DK 174777 B1 i

Opfindelsen angår en fremgangsmåde ved fremstilling af hologrammer og deres overføring fra et substrat til et andet substrat. Nærmere betegnet angår opfindelsen en fremgangsmåde ved fremstilling af et holografisk 5 emne på et høj stabilt substrat af f.eks. glas, hvilken fremgangsmåde tillader overføring af emnet til et andet substrat, uden væsentlig risiko for beskadigelse af ! hologramemnet. Dette hologramemne har iøvrigt også en forbedret fugtbestandighed.

10 Hologrammer anvendes meget i dag og et område af særlig interesse for ansøgeren er brugen af hologrammer i forbindelse med brugen af fartøjer, f.eks. på skærme (såkaldte head-ud displays) eller på såkaldte "plastic visors".

15 De kendte metoder går ud på at overtrække et substrat med et lysfølsomt materiale, f.eks. gelatine tilsat dichromat, hvorpå dette overtræk eksponeres med en styret lasers interferensmønster, der indeholder det ønskede holografiske billede, hvorefter det eksponerede 20 overtræk behandles og hærdes til finafstemning af bølgelængden af reflekteret lys, den såkaldte "bølgelængdeafhængige hærdning", hvorpå det behandlede overtræk forsegles overfor omgivelsernes skadelige påvirkninger.

Normalt består substratet af tykt, hårdt og 25 plant materiale, f.eks. glas. Efter registrering af hologrammet og forsegling skæres og/eller slibes glasset alt efter kravene, hvad angår tykkelse, vægt og størrelse.

Denne typiske metode er imidlertid relativt 30 kostbar og ofte ledsaget af høj kassationsprocent. Desuden er det vanskeligt at opnå tykkelser mindre end ca.

15 mm og metoden kan vanskeligt tilpasses buede flader.

En anden teknik går ud på som substrat af anvende en tynd film. Den er desværre forbundet med stabili- 2 DK 174777 B1 tetsmæssige problemer. For at afhjælpe disse problemer har man forsøgt at klemme tyndfilmen mellem glasplader, men denne klemning bevirker ofte spænding med heraf følgende optiske ujævnheder. Dertil kommer, at filmen 5 kan vride sig under den bølgelængdeafhængige hærdning.

For at skabe den fornødne stabilitet må filmen ofte være så tyk, at den ikke egner sig til dobbeltkrummede flader på f.eks. en bilrude.

En tredie metode går ud på at overtrække et kon-10 ventionelt glassubstrat med et afstøbningsmiddel, inden man påfører det gelatinelag, på hvilket det holografiske billede registreres. Gelatinelaget afskrælles derefter fra glassubstratet og påføres det endelige substrat.

15 Brugen af afstøbningsmidlet har dog den ulempe, at det ikke holder ret godt. Som følge heraf må gelatinelaget oftest overføres til en polystyrenfolie, forud for vådbehandlingen. Da polystyren dog absorberer vand kan der ofte forekomme tab af en del af hologrammets 20 effektivitet. Dertil kommer, at gelatin under den bølgelængde afhængige hærdning ofte udsættes for krympning, delaminering og/eller afrivning, fordi der er vanskeligheder i at bringe gelatin til at hænge fast på polystyrenfolien.

2 5 En yderligere metode går ud på først at fæstne gelatinelaget til det endelige substrat som f.eks. kan være en plan eller buet plade af glas, akryl eller andet materiale. På grund af den normalt store størrelse og at en sådan plade ikke egner sig til registrerings-30 processen, er det ofte vanskeligt at overtrække, eksponere og/eller behandle en sådan plade. /

Af det foregående fremgår det, at der vedvarende har været behov for en fremgangsmåde til fremstilling DK 174777 B1 I 3 | af hologrammer, hvor man både har den stabilitet, der | fås, når hologrammer registreres på glassubstrater, og den smidighed, der fås, når hologrammer laves på filmbaserede substrater. Der har også vedvarende været be-5 hov for fugtbestandige hologrammer for at sikre maksimal brugseffektivitet.

Et formål med opfindelsen er at afhjælpe disse og andre problemer ved den kendte teknik.

Et andet formål med opfindelsen er at skabe en 10 fremgangsmåde til fremstilling af holografiske emner på et højstabilt substrat af f.eks. glas, og efterfølgende overføring af emnet på et andet substrat, på hvilket hologramdannelsen ellers ville være vanskelig eller umulig.

15 Et yderligere formål med opfindelsen er at skabe hologramemner med øget fugtbestandighed.

Et yderligere formål med opfindelsen er at skabe i ! en fremgangsmåde til sikker fastholdelse af et holo gramregistrerende materiale på et høj stabilt substrat 20 under hele processen til fremstilling af hologrammet, som derefter nemt kan fjernes og fæstnes til det endelige substrat.

Et yderligere formål med opfindelsen er at skabe en fremgangsmåde ved hvilken der tilvejebringes et ho-25 lografisk emne, der selv om det kan fjernes fra det oprindelige substrat, uden vanskeligheder kan overføres til det endelige substrat.

Et yderligere formål med opfindelsen er at skabe en fremgangsmåde ved hvilken der til enhver tid frem-30 bringes et meget tyndt og fleksibelt hologramemne, medens dette emne fæstnes til et høj stabilt substrat af f.eks. glas.

Et yderligere formål med opfindelsen er at skabe en fremgangsmåde ved hvilken der fremstilles et holo- 4 DK 174777 B1 gramemne, som nemt kan overføres for at blive brugt i mange situationer i forbindelse med brugen af fartøjer, f.eks. head-up displays og plastik-visor-displays i militære anvendelser.

5 Disse og andre formål ved opfindelsen opnås ved, at man: - påfører et første tyndt lag polyen-baseret urethan eller epoxyakrylat på overfladen af et stabilt substrat; 10 - påfører et andet tyndt lag fotofølsomt mate riale ovenpå det tynde lag polyen-baseret urethan eller epoxyakrylat; - behandler det fotofølsomme materiale til registrering af et holografisk billede; og 15 - skræller det første og det andet lag af sub stratet for at tilvejebringe tyndfolie-hologrammet. i Opfindelsens lære er således, at det sædvanlige fotofølsomme gelatinemateriale tilsat dikromat i stedet for direkte at blive påført et glassubstrat påføres et 20 tyndt klæbelag af polyen-baseret urethan eller epoxyakrylat, som glasset på forhånd er blevet overtrukket med. Derefter foretages der eksponering, behandling (fremkaldelse) og bølgelængdeafhængig hærdning af denne truktur. Derefter påføres oversiden af gelatinelaget et 25 andet klæbelag af polyen-baseret urethan eller epoxyakrylat, og de tre lag, nemlig det første klæbelag, gelatinelaget og det andet klæbelag, afskrælles fra glas set. Det udtagne hologramemne kan derefter ved hjælp af et klæbemateriale fæstnes til det endelige, ønskede 30 bærelag.

På grund af urethan- eller akrylatlagets klæbe- J

evne vil gelatinelaget under samtlige behandlingsfaser forblive fæstnet til glassubstratet, hvorved der opnås 5 DK 174777 B1 en grad af stabilitet, der kan sammenlignes med det tilfælde hvor gelatine direkte påføres glas. Efter færdigbehandling kan gelatinelaget fjernes fra substratet og fæstnes til det endelige bærelag. Da emnet er flek-5 sibelt, kan det bibringes dobbelt krumning og bibringes andre egenskaber uden at skulle tage hensyn til de vanskeligheder, der ellers ville forekomme såfremt man anvendte det endelige bærelag som begyndelseslag under den holografiske registrering og behandling.

10 Opfindelsen forklares nærmere i det følgende un der henvisning til den skematiske tegning, hvor fig. 1 illustrerer påstøbning af et tyndt klæbelag polyen-baseret urethan eller epoxyakrylat på et glassubstrat 5, 15 fig. 2 påstøbning af et tyndt gelatinelag på urethan- eller akrylatlaget, fig. 3 påstøbning af et andet klæbelag polyen-baseret urethan eller epoxyakrylat på gelatinelaget, og fig. 4 afskrælning af laminatet med gelatinela-20 get mellem to klæbelag, fra glassubstratet.

Fig. 1 illustrerer det første fremgangsmådetrin i den foretrukne udførelsesform for opfindelsen.

Som vist i fig. 1 påstøbes et tyndt klæbelag 20 af polyen-baseret urethan eller epoxyakrylat på et 25 glassubstrat 5.

Dette gøres ved først at anbringe afstandsstykker rundt om det område, hvori hologrammet skal registreres. Medens fig. 1 kun viser to afstandsstykker 10 og 15 skal det forstås, at der i praksis kan være fle-30 re sådanne afstandsstykker.

Disse afstandsstykkers godstykkelse bør svare til den ønskede tykkelse for klæbelaget 20 af polyen-baseret urethan eller epoxyakrylat. Der er fortrinsvis 6 DK 174777 B1 tale om tykkelser af størrelsesorden ca. 1/10-del mm til ca. 0,5 mm.

I den foretrukne udførelsesform har man for klæ-belaget 20 anvendt Norland Optical Cement, der i den 5 nyeste version anvender et polyen-baseret urethan. Materialet fås fra firmaet Norland Products, P.O.Box 145,

New Brunswick, New Jersey 00902, USA. Typen 65 (ordre-nr. NOA-65) har vist sig at være bedst egnet, når det holografiske emne til sidst skal fixeres på en krum 10 flade. Typen 61 (ordrenr. NOA-61) eller typen 65 har vist sig at være bedst egnede, når det holografiske emne til sidst skal fæstnes til en plan flade. Der kan anvendes andre oligomere af polyen-baseret urethan eller epoxyakrylat, for så vidt de udviser de ønskede 15 klæbeegenskaber.

Efter anbringelse af afstandsstykkerne io og 15 (om nødvendigt flere) hældes polyen-baseret urethan eller epoxyakrylat over glassubstratet 5, hvorved der dannes et klæbende lag 20 af polyen-baseret urethan 20 eller epoxyakrylat.

Derefter anbringes der over dette klæbelag 20 et dæklag 25 af fortrinsvis 1,5 mm tyk polystyreneller polyesterfolie, oven på hvilken der anbringes et glaslag 30, jfr. fig. l.

25 Derefter hærdes det klæbende polyen-baseret urethan eller epoxyakrylat ved bestråling med en UV-kilde 40 gennem undersiden 8 af glassubstratet 5, jfr. fig. 1. En kviksølvbuelampe med afgiven effekt på 7.000 yW/cm* i 20 min. har vist sig at være velegnet.

30 Efter hærdning af polyen-baseret urethan eller epoxyakrylat fjernes glaslaget 30 og dæklaget 25 ' skrælles af.

Derefter vaskes den blotlagte side af klæbelaget 20 med isopropanol.

7 DK 174777 B1

Som vist i fig. 2 anbringes der nu nye afstandsstykker 45 og 50 (det er hensigtsmæssigt at anvende flere af dem) oven på, rundt om omkredsen af klæbelaget 20. Disse afstandsstykker bør have en tykkelse svarende 5 til tykkelsen af det lysfølsomme lag gelatine der skal ! påføres, typisk fra l/10-del mm til 0,5 mm.

Derefter hældes et lysfølsomt materiale 65, f.eks. gelatineopløsning tilsat dichromat oven over klæbelaget 20 og dette materiale påstøbes ved anbrin- 10 gelse af en glasplade 55 med efterfølgende afkøling.

For derefter nemt at kunne fjerne glaspladen 55, bør den side heraf der skal være i kontakt med det lysfølsomme materiale 65 behandles med silan-afstøb-ningsmiddel, der i fig. 2 antydes som et separat lag 15 60.

Efter afkøling fjernes glaspladen 55 (med dens silanlag 60) og det lysfølsomme materiale 65 tørres på i og for sig kendt måde. Derefter foretages der eksponering, behandling og bølgelængdeafhængig hærdning 20 på i og for sig kendt måde. Der kræves ingen speciel foranstaltning dertil.

Det skal bemærkes, at man efter eksponering, men før vådbehandling, kan væde det lysfølsomme materiale 65, klæbelaget 20 og glassubstratet 5 i en 1 mol 25 opløsning af kaliumiodid eller natriumiodid i vand.

Herved vil pletter af dichromat i klæbelaget 30 og det fotofølsomme lag 65 reduceres.

Efter behandling og efter et vist omfang af bølgelængdeafhængig hærdning tilføjes der som vist i fig.

30 3 et andet klæbelag 70 af polyen-baseret urethan eller epoxyakrylat.

Proceduren er den samme som ovenfor beskrevet for det første lag 20. Der anbringes afstandsstykker 11 _ 8 DK 174777 B1 70, 75, (hensigtsmæssigt flere sådanne afstandsstykker) rundt om og på toppen af det fotofølsomme materiale 65 og man hælder polyen-baseret urethan eller epoxyakrylat (af fortrinsvis samme type som til det første lag 20) 5 mellem disse afstandsstykker, hvorpå der på dette klæbelag 90 anbringes en dækfolie (fortrinsvis 1,5 mm tyk polystyren- eller polyesterfolie) på klæbelaget 90, hvorpå der anbringes en glasplade 85, hvorefter hele denne enhed udsættes for UV-hærdning.

10 Afstandsstykkerne såsom 70 og 75 bør have til strækkelig bredde til, at den opnåede, totale bredde af fotofølsomt materiale 65 og de to omgivende klæbelag 20 og 90 svarer til den ønskede bredde for den påtænkte anvendelse. I den foretrukne udførelsesform er disse 15 afstandsstykker 70 og 75 på mellem ca. l/10-del mm og 0,5 mm.

Hærdningen kan hensigtsmæssigt foretages ved bestråling af undersiden af glassubstratet 5 15 til 20 min. med UV-stråling fra en kviksølvbuelampe med effekt 20 på ca. 7.000 yw/cma. Dækfolien 80 er uigennemsigtig for UV-stråling, når den består af polystyren eller polyester. Efter hærdning fjernes klæbelaget 90 og glaspladen 85 og dækfolien 80 skrælles af.

Efter dette er hologrammet forholdsvis stabilt 25 og kan opmagasineres, yderligere hærdes (baked) eller anvendes med det samme.

Til brug bør hologrammet og glassubstratet, dvs. hele den i fig. 4 viste struktur, opvarmes til ca.

80®C, hvorpå lagene 20 og 90 og materialet 65 si-30 multant skrælles af fra overfladen på glassubstratet 5, som antydet i fig. 4. /

Det resulterende hologram har udmærket fugtbestandighed. Det kan påføres det ønskede, endelige DK 174777 B1 9 substrat med et tyndt lag (typisk 0,025 mm) klæbemateriale, polyen-baseret urethan eller epoxyakrylat, fortrinsvis af samme type som anvendt til lagene 20 og 90. Derefter foretages der fortrinsvis hærdning i ca. 30 5 min. med UV-lampe med effekt på 7.000 yw/cm* på den ene eller den anden side af hologramemnet.

Claims (13)

1. Fremgangsmåde ved fremstilling af et tyndfolie-hologram, kendetegnet ved, at man: - påfører et første tyndt lag (20) polyen-baseret 5 urethan eller epoxyakrylat på overfladen af et stabilt substrat (5); - påfører et andet tyndt lag (65) fotofølsomt materiale ovenpå det tynde lag (20) polyen-baseret urethan eller epoxyakrylat; 10. behandler det fotofølsomme materiale til regi strering af et holografisk billede; og - skræller det første og det andet lag (20, 65) af substratet (5) for at tilvejebringe tyndfolie-hologrammet .

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendeteg ne t ved, at urethanen eller akrylatet hældes på, og at den påhældte tykkelse er større end eller lig med 0,127 mm men mindre end eller lig med 0,508 mm.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, k e n -20 detegnet ved, at trinnet at påføre den polyen- baserede urethan eller epoxyakrylatet omfatter at man: - placerer ét eller flere afstandsstykker (10, 15) på overfladen af substratet (5) ; - hælder den polyen-baserede urethan eller epoxy-25 akrylatet på i omegnen omkring afstandsstykket eller afstandsstykkerne (10, 15); - dækker den påhældte polyen-baserede urethan eller epoxyakrylat med en tynd materialefolie (25); - placerer et plant og vægtigt materiale (30) 30 ovenpå den tynde materialefolie (25) ,- og * - hærder den polyen-baserede urethan eller epoxy-akrylatet.

4. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 1 til 3, kendetegnet ved, at 35 trinnet at påføre den polyen-baserede urethan eller DK 174777 B1 epoxyakrylat omfatter bestråling af den polyen-baserede urethan eller epoxyakrylatet med ultraviolet lys (40).

5. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 1 til 4, kendetegnet ved, at den 5 polyen-baserede urethan eller epoxyakrylatet efter påføringen på substratet vaskes med iso-propanol.

6. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 1 til 5, kendetegnet ved, at behandlingstrinnet af det fotofølsommme materiale omfatter 10 trinnene at man eksponerer det fotofølsommme materiale og derefter vådbehandler materialet, og hvori substratet, den polyen-baserede urethan eller epoxyakrylatet og det fotofølsomme materiale mellem eksponering og vådbehandlingstrinnene vædes i en opløsning af kaliu- 15 miodid eller natriumiodid.

7. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 1 til 6, kendetegnet ved, det yderligere trin, efter materialbehandlingstrinnet af det fotofølsomme materiale, at man påfører et tredje 20 lag (90) af polyen-baseret urethan eller epoxyakrylat ovenpå det andet lag (65) af fotofølsomt materiale.

8. Fremgangsmåde ifølge krav 7, kendetegnet ved, at påføringen af det tredje lag (90) af polyen-baseret urethan eller epoxyakrylat omfatter 25 bestråling af det tredie lag (90) af polyen-baseret urethan eller epoxyakrylat med ultraviolet lys.

9. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 1 til 8, kendetegnet ved det yderligere trin, at man fæstner det første og andet lag (20, k 30 65) til et andet substrat efter afskrælningen, ved hjælp af et andet lag af polyen-baseret urethan eller epoxyakrylat.

10. Fremgangsmåde ifølge krav 9, kendetegne t ved, at det fotofølsomme materiale (65) og 35 lagene (20, 90) af polyen-baseret urethan eller epoxy- DK 174777 B1 akrylat efterfølgende hærdes med ultraviolet stråling.

11. Fremgangsmåde ifølge krav l,kendeteg-nnn e t ved, at man: - hærder det første lag (20) efter påføringen af 5 det første lag (20) på overfladen af substratet (5); - efter påføringen af det andet lag (65) af fotofølsom gelatine ovenpå det første lag (20) og efter behandlingen af den fotofølsomme gelatine for at registrere et holografisk billede derpå, påfører et tredje 10 lag (90) af polyen-baseret urethan eller epoxyakrylat ovenpå det behandlede gelatinelag (65); - hærder det tredje (90) lag; og - skræller det første, det andet og det tredje lag (20, 65, 90) af substratet (5).

12. Tyndfolie-hologram omfattende et lag (65) af fotofølsom gelatine tilsat dikromat, kendetegnet ved, at laget (65) befinder sig mellem to lag (20, 90) af polyen-baseret urethan eller epoxyakrylat.

13. Tyndfolie-hologram ifølge krav 12, k e n - 20 detegnet ved, at tykkelsen af i det mindste ét af lagene af polyen-baseret urethan eller epoxyakrylat er større end eller lig med 0,0254 mm men mindre end eller lig med 0,106 mm. 25 i