JP2002091271A

JP2002091271A - ホログラム形成体及びその作製方法

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Publication number: JP2002091271A
Application number: JP2000285616A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Nakamura; 洋之中村
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2000-09-20
Filing date: 2000-09-20
Publication date: 2002-03-27
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Also published as: JP4495845B2

Abstract

(57)【要約】【課題】接着剤等の収縮によるホログラム形成体の反
りを可能な限り解消する。【解決手段】第１の基板５、ホログラム感材層６、第
２の基板３をこの順で積層するホログラム形成体におい
て、第１の基板５のホログラム感材層６の反対側の面に
反りを矯正するための層９を形成する。反りを矯正する
ための層９は、好ましくは、接着剤層１１とガラス層１
０とで形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は薄いガラス等の基板
間にホログラム感材を積層したホログラム形成体及びそ
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子部品や光学部品において、表面に薄
板ガラスを被覆した種々の機能を付与した基板があり、
例えば、体積ホログラムを形成する積層体もその１例で
ある。体積ホログラムは、立体像の表示用、計測用、光
学素子等に用いられており、工業的には同じ体積ホログ
ラムを多量に複製する必要がある。従来、この複製は次
のようにして行っていた。なお、以下の記述でホログラ
ム材料は代表的な体積型のホログラム材料である米国デ
ュボン社「ＯＭＮＩＤＥＸ」（商標名）等のフォトポリ
マー想定している。

【０００３】体積ホログラム原版と体積ホログラム形成
用基板（ガラス基板上に体積ホログラム形成用樹脂組成
物層を塗布したもの）を重ね合わせて露光し、露光後、
紫外線照射（＝光重合開始剤の分解及び重合）、および
加熱処理（＝光重合可能な化合物の拡散移動）の各工程
を行うことによりホログラム原版が体積ホログラム形成
用樹脂組成物層に複製される。

【０００４】こうして複製されたホログラムは、従来、
さらに複製用原版としてそのまま使用され、前記と同様
な体積ホログラム形成用基板を準備して、ホログラム層
側を体積ホログラム形成用基板に接触させて露光するこ
とにより、体積ホログラムの生産を行っている。

【０００５】複製用原板を製造する場合にも、それを用
いて大量複製を行う場合も、ホログラムを製造する際に
は、基板上にホログラム形成用の光硬化性樹脂組成物層
を積層したホログラム形成用感光材を使用し、光硬化牲
樹脂組成物層にホログラム情報を露光し、その後、末反
応の光硬化性樹脂を重合部分に移動させる目的で加熱処
理を行っている。具体的には、基板（第１の基板）上に
体積ホログラム形成用樹脂組成物層を積層したホログラ
ム感光材（ホログラム感材層）にホログラム情報を露光
した後、前記体積ホログラム形成用樹脂組成物層上に透
明基板（第２の基板）を光学接着剤を介して積層し、積
層後、加熱処理を行っている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例え
ば、前記光学接着剤が硬化すると体積が収縮するため、
ホログラム形成体に反りが生じる恐れがある。また、ホ
ログラム感材層に起因して、前記のような反りが生じる
ことも起こり得る。このような反りが生じると、例え
ば、ホログラム形成体と液晶の駆動用の電極を持つ基板
と合せた際、ホログラム形成体表面とこの基坂表面と間
隔が一定にならないことが起こり、この間に封入する液
晶の配向が不均一になるというというような不都合が生
じる。

【０００７】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、ホログラム形成体を製造する際
に、接着剤等の収縮あるいはホログラム感材層や保護層
などに起因して生じる反りを可能な限り解消し、極めて
高い表面平坦度を維持することのできるホログラム形成
体及びその作製方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明によるホログラム形成体は、少なくとも、第
１の基板、ホログラム感材層、及び第２の基板をこの順
で積層するホログラム形成体において、第１の基板のホ
ログラム感材層の反対側の面に、反りを矯正するための
層をさらに有することを特徴とする。上記ホログラム形
成体は、第１の基板と第２の基板の間にさらに少なくと
もホログラム感材層以外の１層もしくはそれ以上の中間
層を積層していてもよく、該中間層としては、接着剤層
や保護層などであってよい。

【０００９】本発明によるホログラム形成体では、第１
の基板のホログラム感材層とは反対側の面に反りを矯正
するための層を有することにより、定法により形成した
ホログラム形成体に反りが生じた場合でも反りが矯正さ
れ、第２の基板側の高い表面平坦度が得られる。それに
より、ホログラム形成体が例えばホログラムカラーフィ
ルターである場合に、ホログラムカラーフィルターと液
晶の駆動用の電極を持つ基板と合せた際の両表面間の間
隔を一定にすることができ、封入する液晶の配向が不均
一になるように事態が生じるのを回避することができ
る。

【００１０】反りを矯正するための層は、定法により形
成されるホログラム形成体に生じることが予測される反
りの大きさを勘案して、それを是正できる適宜の層であ
ってよく、実際に設計されるホログラム形成体に応じ
て、計算によりあるいは実験的に最適のものを定めれば
よい。例としては、加熱硬化により体積が収縮するよう
な材料（有機物等）を第１の基板の裏面に塗布あるいは
真空成膜などにより単層又は多層に形成するようなもの
が挙げられる。

【００１１】前記したように、反りの発生は、第１の基
材と第２の基材とを接着する接着剤が硬化するときの体
積収縮に起因するか、第１の基材に積層したホログラム
感材層に起因して生じるが、多くの場合、第１の基材と
第２の基材とを接着する接着剤の体積収縮に起因する。
そのために、前記反りを矯正するための層の特に好まし
い態様は、第３の基板と該第３の基板を第１の基板を接
着するための接着剤とからなる層である。第３の基板と
第１の基板との間の接着剤の種類や量を適宜選択するこ
とにより、第１の基材と第２の基材とを接着する接着剤
の体積収縮に起因して生じる反りを矯正するだけの逆方
向の反りを容易に生成させることが可能となり、第２の
基板側の高い表面平坦度を持つホログラム形成体を確実
に製造することができる。

【００１２】本発明のホログラム形成体において、好ま
しくは第１の基板は第２の基板よりも厚くされ、かつ、
反りを矯正するための層を構成する第３の基板の厚さは
第１の基板１／１００〜１／２倍で、かつ第２の基板の
１／１０〜１０倍であり、接着剤の厚さは中間層の１／
５〜１０倍とされる。第３の基板の厚さが上記の範囲を
はずれると、逆に第２の基板への反りを増加させるとい
う不都合が生じ、第３の基板と第１の基板との間の接着
剤の厚みが上記の範囲をはずれると、厚い場合は第２の
基板が逆に反転して凸になる不都合が生じ、薄い場合に
は反りを矯正する効果が生じない。

【００１３】本発明は、さらに、少なくとも、第１の基
板、ホログラム感材層、及び第２の基板をこの順で積層
するホログラム形成体を製造したのちに、第１の基板の
ホログラム感材層の反対側の面に反りを矯正するための
層を積層することを特徴とするホログラム形成体の製造
方法、及び、少なくとも、第１の基板、ホログラム感材
層、及び第２の基板をこの順で積層したホログラム形成
体を製造するに際して、第１の基板の一方の反りを矯正
するための層を積層形成し、その後、第１の基板の反り
を矯正するための層の反対側の面にホログラム感材層及
び第２の基板とを順次積層することを特徴とするホログ
ラム形成体の製造方法を開示する。

【００１４】すなわち、本発明において、反りを矯正す
るための層は、本体であるホログラム形成体を製造した
のちに、積層形成するようにしてもよく、一方の基板に
反りを矯正するための層を形成したのちに、該基板を用
いてホログラム形成体本体を積層成形するようにしても
よい。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明によるホログラム形
成体及びその作製方法の一実施の形態を図面を参照して
説明する。図１〜図６は、本発明によるホログラム形成
体を従来知られた回転塗布機を用いて製造する場合の例
を示す要部断面図である。図１に示すように、台である
回転塗布機に設置されている被塗布体固定用のアルミニ
ウム製等のエアチャック１上に定盤２を真空吸引して固
定する。定盤２の固定は、機械的に行う等、真空吸引以
外の手段で固定してもかまわない。

【００１６】定盤２の表側の面、即ちエアチャック１で
固定したとは反対側の面は、平面性を高めた平坦面であ
ることが望ましく、フラットネスが０．５μｍ以下のも
ので、材質は例えばショット製ＢａＫ５０ガラスのもの
を使用する。このように平面性を高めると、次に説明す
る第２の基板３の密着工程で、定盤２と第２の基板３が
隙間無しに接するので、真空吸引するような操作を伴う
ことなく密着が保たれる。

【００１７】一例として、定盤２の厚さは０．５ｍｍ〜
２０ｍｍであることが望ましく、第２の基板３としての
６５ｍｍ×８５ｍｍ、厚み１００μｍの薄板ガラスを置
くための定盤２は、５３ｍｍ×５３ｍｍ、厚み６ｍｍで
あってよい。因みに、この例において、後記する第１の
基板５の大きさは６５ｍｍ×６５ｍｍ、厚み１．１ｍｍ
である。定盤２の材質としては、第２の基板３のガラス
と同様の膨張係数を持ち、接着剤を硬化するための紫外
線を透過するものが望ましい。例えば商品名が硼珪酸ガ
ラス、７０５９、１７３７、ＡＦ４５、パイレツタス、
テンバックス、８３３７Ｂ、８３３８、ＢＫ７、ＩＲ５
０８８、ＩＲ５１８８、０７００、０７０９、ＢａＫ５
０等がある。

【００１８】図２は固定された定盤２の上に第２の基板
３を置いて密着させた状態を示している。なお、ここで
いう密着とは、定盤２と第２の基板３の各々の基板表面
の高低差△ｘが１μｍ以下である平坦性の高い基板同士
が積層された場合に、自己の真空吸着状態のような作用
効果を奏することを意味する。さらに、ここで、高低差
△ｘは基板表面の凹凸及び反り量を表す。他の積層方法
としては、基板間を外部より真空ポンプ等を用いて真空
吸着する方法、基板間に荷重あるいは圧力を加えて密着
させる方法、又は、接着剤を用いて両者間の密着強度を
高める方等がある。また、第２の基板３の材質は定盤と
同じものが望ましいが、膨張係数の近いものでもあれば
異なった材質でもよい。

【００１９】図３は、第２の基板３に液状の接着剤４
（例えば、光学接着剤）をディスペンサー等を使用して
滴下したのち、その上に、重ね合わせるべき積層基板５
Ａを置いた様子を示すものである。積層基板５Ａは、第
１の基板５と、その裏面に形成した、レーザにてホログ
ラムパターンを露光後、紫外線照射（光重合開始剤の分
解）したホログラム感材層（体積ホログラム層）６と、
ＰＶＡ等である保護膜７とを有している。第１の基板５
は、ガラスやセラミックスのような材料であってよく、
ガラス材質の場合には、定盤２あるいは第２の基板３と
同じものが望ましいが、膨張係数の近いものでもあれば
異なった材質でもよい。液状の接着剤４をディスペンサ
ー等を使用して滴下する際、貼り合わせに十分かつ過剰
でない量になるよう吐出条件を設定しておき、気泡が混
入しないようにして注意して行う。第１の基板５の重
量、接着剤４の吐出畳にもよるが、第１の基板５の自重
により接着剤４が多少広がって、図３に示すような状態
となる。

【００２０】続いて、回転塗布機を高速回転させると、
接着剤４が第２の基板３と第１の基板５（積層基板５
Ａ）の間で周囲まで行き渡り、それに伴って接着剤の厚
みが減少し、余った接着剤が周囲よりはみ出すので、余
剰の接着剤を遠心力により振り切る。このとき接着剤の
粘度、経過時間に対する回転数（＝回転数／分）および
回転時間を調整することにより接着剤の厚みの制御を行
うことができる。

【００２１】以上の工程により第２の基板３と第１の基
板５（積層基板５Ａ）が接着剤４により積層される。図
４は積層された状態を示す。この状態では接着剤４は未
硬化であり、定盤２に乗った状態でホログラム形成体８
をエアチャック１から取り外したのち、接着剤４が電離
放射線硬化性のものであれば、電離放射線（例えば、電
子線や紫外線）を照射して接着剤４を硬化する。この
後、第２の基板３と第１の基板５（積層基板５Ａ）が一
体になったホログラム形成体８を定盤２から剥がす。

【００２２】図５は、電離放射線照射により十分に硬化
後に、エアチャック１からホログラム形成体８を剥がし
た状態を示す。図示されるように、上記のようにして作
られるホログラム形成体８は、接着剤４の硬化収縮等に
起因してり、反った状態となりがちである。なお、図で
は分かり易さのために反りの状態を誇張して示している
が、通常、前記した大きさのホログラム形成体８の場合
に、反りは３μｍ〜１０μｍ程度である。

【００２３】上記の反りを矯正するために、第１の基板
５の表面側、すなわち、第１の基板５のホログラム感材
層６及び接着剤層７の反対側の面に、反りを矯正するた
めの層９を形成する。図６はその状態を示しており、エ
アチャック１に固定した定盤２の上に、第３の基板１０
（前記した第１の基板５と同じ材質であってよい）を密
着させ、その上に、接着剤１１（前記した第２の基板３
と積層基板５Ａとの接着に用いた接着剤４と同じもので
あってよく、別の熱硬化型接着剤であってもよい）をデ
ィスペンサー等を使用して滴下したのち、その上に、ホ
ログラム形成体８を反転した姿勢で乗せる。その後、単
に自重により、あるいは、図３、図４に基づき説明した
ように回転塗布機を回転させて、接着剤１１を第１の基
板５と第３の基板１０の間で周囲まで行き渡らせる。そ
れにより、第１の基板５の表面に反りを矯正するための
層９が積層されたホログラム形成体２０が形成される。
該ホログラム形成体２０をエアチャック１と定盤２から
剥がして接着剤１１を硬化させたのち、加熱処理（１５
０℃で２時間程度）を行う。

【００２４】図７は、接着剤１１硬化後のホログラム形
成体２０を示しており、接着剤１１の硬化収縮により、
最初に生じていた反りは矯正され、第２の基板３は高い
表面平坦度が得られている。ちなみに、このホログラム
形成体２０の第２の基板３の表面をフィーゾ干渉計で評
価したところ、この表面の平坦度は１．５μｍであり、
液晶表示の色ムラの原因にはならなかった。なお、本発
明で使用したホログラム感材６としたＯＭＮ工ＤＥＸの
例は次のようなものである（出典：雑誌機能材料１
９９５年８月号、ＶＯ１１５、Ｎｏ８、Ｐ５１）。

【００２５】バインダーポリマー：４５〜６５ｗｔ％・セルロースアセテートプチラート・メチルメタクリレート共重合体・ポリメチルメタクリレート・ポリビニルプチラート・ポリビニルアセテート

【００２６】モノマー：２８〜４６ｗｔ％・２−フェノキシエチルアクリレート・Ｐ−クロロフェニルアクリレート・Ｎ−ビニルカルバゾール（固体）・Ｎ−フェニルマレイミド（団体）

【００２７】開始剤：１〜３ｗｔ％・へキサアリールビスイミダゾール誘導体（ＨＡＢＩ）増感色素：０．１〜０．２ｗｔ％〔育〜緑〕・ＤＢＣ，ＤＥＡＷ，Ｄｉｍｅｔｈｏｘｙ−ＪＤＩ〔赤〕・シアニン系色素。スタワリリウム系色斎

【００２８】連鎖移動剤：２〜３ｗｔ％・２−メルカプトベンズオキサゾール（ＭＢＯ）可塑剤：０〜１５ｗｔ％・トリエチレングリコールエステル類・アジピン酸ジエチル、リン酸トリプチル

【００２９】また、本発明によるホログラム形成体２０
において、第１〜第３の基板としては、ガラス、プラス
チックまたはセラミックの少なくとも１種類を用いたも
のの組合わせでよく、さらに、中間層は接着剤層を含
み、また、加熱現像の条件としては、温度１００〜２０
０℃の範囲、加熱時間は０．５〜５ｈｒであるでことが
望ましい。

【００３０】

【実施例】〔実施例１〕感光材形成用組成物として次の
ものを準備した。感光材形成用組成物：酪酸ビニル３０重量部酢酸ビニル３０重量部Ｎ−ビニルカルバゾール３７重量部へキサアリールビスイミデゾール３重量部

【００３１】上記組成の感光材形成用組成物に、増感色
素を添加し、厚み１１００μｍのガラス基板（コーニン
グ社製コーニング１７３７、膨張係数３８×１０^−７／
℃）上に厚み３．８μｍの感光材層を形成した。別に準
備した体積ホログラム原版を上記で得られたホログラム
感光材層上に置き、波長４８８ｎｍのＡｒレーザ光源を
用いてホログラム露光を行い、露光後、超高圧水銀灯
（強度３００Ｗ）を用い、３６５ｎｍの光を取り出して
２分間照射することにより（露光量３０００ｍＪ／ｃｍ
^２）、露光後に未反応で残ったモノマーを硬化させて複
製ホログラムを得た。

【００３２】得られた複製ホログラム上に紫外線硬化性
接着剤である光学接着剤（ナガセケムテック社製、ＸＮ
Ｒ５５０７Ｆ）をスピンナーを使用して５μｍ塗布し、
塗布面に厚み１００μｍの透明ガラス（ショット社製Ａ
Ｆ４５、膨張係数４５×１０ ^−７／℃）の薄板を粘り合
わせ、貼り合わせたものに紫外線を照射（３６５ｎｍ、
９Ｊ／ｃｍ^２）して接着剤を硬化させた。

【００３３】得られたホログラム形成体の厚み１１００
μｍのガラス基板側に、上記光学接着剤を、スピンナー
を使用して５μｍ塗布し、塗布面に厚み１００μｍの透
明ガラス（ショット社製ＡＦ４５）の薄板を貼り合わ
せ、貼り合せたものに紫外線を照射（３６５ｎｍ，９Ｊ
／ｃｍ^２）して接着剤を硬化させた。その後、温度１５
０℃のオープン中に２時間置いて加熱処理した。加熱処
理後、ホログラム感材を持つ基板ガラス面側の薄板ガラ
ス表面をフイーゾ干渉計で測定したところ１．５μｍの
高平坦度であった。

【００３４】〔実施例２〕厚み１１００μｍのガラス基
板（コーニング社製コーニング１７３７）に、光学接着
剤（ナガセケムテック社製ＸＮＲ５５０７）を、スピン
ナーを使用して５μｍ塗布し、塗布面に厚み１００μｍ
の透明ガラス（ショット社製ＡＦ４５）の薄板を貼り合
せ、貼り合せたものに紫外線を照射（３６５ｎｍ，９Ｊ
／ｃｍ^２）して接着剤を硬化させた。この薄板付き基板
の基板ガラス側の面に以下の感光材料を厚み３．８μｍ
塗布した。

【００３５】感光材形成用組成物：酪酸ビニル３０重量部酢酸ビニル３０重量部Ｎ−ビニルカルバゾール３７重量部へキサアリールビスイミダゾール３重量部

【００３６】上記組成の感光材形成用組成物に、増感色
素を添加した。別に準備した体積ホログラム原版を上記
で得られたホログラム感光材層上に置き、波長４８８ｎ
ｍのＡｒレーザ光源を用いてホログラム露光を行い、露
光後、超高圧水銀灯（強度３００Ｗ）を用い、３６５ｎ
ｍの光を取り出して２分間照射することにより（露光量
３０００ｍＪ／ｃｍ^２）、露光後に未反応で覆ったモノ
マーを硬化させて複製ホログラムを得た。

【００３７】得られた複製ホログラム上に紫外線硬化性
接着剤である光学接着剤（ナガセケムテック社製、ＸＮ
Ｒ５５０７）を、スピンナーを使用して５μｍ塗布し、
塗布面に厚み１００μｍの透明ガラス（ショット社製Ａ
Ｆ４５、膨張係数４５×１０ ^−７／℃）の薄坂を貼り合
わせ、貼り合わせたものに紫外線を照射（３６５ｎｍ、
９Ｊ／ｃｍ^２）して接着剤を硬化させた。その後、温度
１５０℃のオープン中に２時間置いて加熱処理した。加
熱処理後、ホログラム感材を持つ基板ガラス両側の薄板
ガラス表面をフイーゾ干渉計で測定したところ１．５μ
ｍの高平坦度であった。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、ホログラム形成体を製
造する際に、接着剤等の収縮あるいはホログラム感材層
や保護層などに起因して生じる反りを可能な限り解消し
た、極めて高い表面の平坦度を備えたホログラム形成体
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】エアチャックに定盤を固定した状態を示す断面
図。

【図２】第２の基板を密着させた状態を示す断面図。

【図３】接着剤を滴下し第１の基板を重ねた状態を示す
図。

【図４】接着剤が広がった状態を示す断面図。

【図５】ホログラム形成体が反った状態を示す断面図。

【図６】接着剤を滴下しホログラム形成体を重ねた状態
を示す図。

【図７】本発明の製造方法によって得られるホログラム
形成体の断面図。

【符号の説明】

１…エアチャック、２…定盤、３…第２の基板、４…接
着剤、５Ａ…積層基板、５…第１の基板、６…ホログラ
ム感材層、７…保護膜、８…ホログラム形成体、９…反
りを矯正するための層、１０…第３の基板、１１…接着
剤、２０…本発明によるホログラム形成体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも、第１の基板、ホログラム感
材層、及び第２の基板をこの順で積層するホログラム形
成体において、第１の基板のホログラム感材層の反対側
の面には、反りを矯正するための層を有することを特徴
とするホログラム形成体。
【請求項２】前記ホログラム形成体において、第１の
基板と第２の基板の間にさらに少なくともホログラム感
材層以外の１層もしくはそれ以上の中間層を積層したこ
とを特徴とする請求項１記載のホログラム形成体。
【請求項３】前記中間層が接着剤層を含むことを特徴
とする請求項２記載のホログラム形成体。
【請求項４】前記反りを矯正するための層が、塗布し
た材料及びその多層膜であることを特徴とする請求項１
ないし３いずれか記載のホログラム形成体。
【請求項５】前記反りを矯正するための層が、真空成
膜した材料及びその多層膜であることを特徴とする請求
項１ないし３いずれか記載の特徴とするホログラム形成
体。
【請求項６】前記反りを矯正するための層が、塗布し
た材料と真空成膜した材料の複合した層であることを特
徹とする請求項１ないし３いずれか記載の特徴とするホ
ログラム形成体。
【請求項７】前記反りを矯正するための層が、第３の
基板と該第３の基板を第１の基板を接着するための接着
剤とからなる層であることを特徴とする請求項１ないし
３いずれか記載の特徴とするホログラム形成体。
【請求項８】第１の基板は第２の基板よりも厚く、反
りを矯正するための層を構成する第３の基板の厚さは第
１の基板１／１００〜１／２倍で、かつ第２の基板の１
／１０〜１０倍であり、接着剤の厚さが中間層の１／５
〜１０倍であることを特徴とするホログラム形成体。
【請求項９】ホログラム形成体がホログラムカラーフ
ィルターである請求項１ないし８いずれか記載のホログ
ラム形成体。
【請求項１０】少なくとも、第１の基板、ホログラム
感材層、及び第２の基板をこの順で積層するホログラム
形成体を製造したのちに、第１の基板のホログラム感材
層の反対側の面に反りを矯正するための層を積層するこ
とを特徴とするホログラム形成体の製造方法。
【請求項１１】少なくとも、第１の基板、ホログラム
感材層、及び第２の基板をこの順で積層したホログラム
形成体を製造するに際して、第１の基板の一方の反りを
矯正するための層を積層形成し、その後、第１の基板の
反りを矯正するための層の反対側の面にホログラム感材
層及び第２の基板とを順次積層することを特徴とするホ
ログラム形成体の製造方法。
【請求項１２】反りを矯正するための層が第３の基板
と該第３の基板を第１の基板を接着するための接着剤と
からなる層であることを特徴とする請求項１０又は１１
記載のホログラム形成体の製造方法。