JP3969607B2 - 多色ホログラム記録体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多色ホログラム記録体に関し、特に、２ないし３波長で記録された体積型ホログラムを用いて記録波長の数より多い数の色の表示等が可能な多色ホログラム記録体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）３色の体積型ホログラムを多重記録あるいは重畳して加法混色により多色ホログラム表示体を構成することが知られている。また、Ｒ、Ｇ、Ｂ画素あるいは網点を並列させてその面積比による加法混色により多色ホログラム表示体を構成することも知られている。
【０００３】
また、本出願人は、特開平６−３３２３５５号において、膨潤フィルムを用いて一様な干渉縞が記録された体積ホログラムから位置に応じて再生色の異なるカラーパターンを得る方法を提案した。その原理は、フォトポリマーと同様に、バインダーポリマー中にモノマー又はオリゴマー、光開始剤等を混合してなる膨潤フィルムを用意し、フォトポリマー等の干渉縞記録済みの感光材料にこの膨潤フィルムを密着する前、又は、密着後に、所定の光量をこの膨潤フィルムに照射して、上記膨潤フィルムに含まれるモノマー又はオリゴマーを所定割合を重合させて不活性にして残りの活性のモノマー又はオリゴマーの量を調節し、その調節した量を干渉縞記録済みの感光材料中に拡散させて膨潤させることにより、干渉縞間の距離を任意の所定量正確に調節して、再生波長を所定のものに調節することにある。このような方法による膨潤後、干渉縞記録済み感光材料に光照射又は加熱することにより、拡散したモノマー又はオリゴマーを干渉縞内に定着できるため、再生色の保存安定性が優れたホログラムが得られる。しかも、照射する光に空間分布を持たせることにより、ホログラム上にカラーパターンを形成することができる。
【０００４】
この方法を、図面を参照しながらもう少し詳しく説明する。図１６は、膨潤フィルムを感光材料に密着した後に光照射して膨潤フィルムに含まれる膨潤剤（モノマー、オリゴマー）を不活性にする場合、図１７は、膨潤フィルムを感光材料に密着する前に光照射して膨潤フィルムに含まれる膨潤剤を不活性にする場合の原理を説明するための図であり、図１６の場合、同図（ａ）において、フォトポリマー等の感光材料１０１の両面から物体光１０２と参照光１０３を当ててその中に干渉縞を記録すると、同図（ｂ）に示すような体積型のホログラム１０４が得られる。次に、同図（ｃ）に示すように、バインダーポリマー中にモノマー又はオリゴマー、光開始剤等を混合してなる膨潤フィルム１０５を密着し、膨潤フィルム１０５中の浸透性モノマー又はオリゴマーの拡散度を上げるために加熱する前又は同時に、同図（ｄ１）〜（ｄ３）に示すように、ホログラム１０４又は膨潤フィルム１０５側から光照射１０６を行う。この光照射１０６により、膨潤フィルム１０５中の活性な浸透性モノマー又はオリゴマーの一部又は全部は光照射１０６の量に応じた割合だけ重合して不活性になり、浸透性（拡散性）がなくなる。したがって、光照射１０６の量が多い図（ｄ１）の場合には、膨潤フィルム１０５中の活性な浸透性モノマー又はオリゴマーはほとんどなくなり、次に加熱してもホログラム１０４中にはほとんど浸透しない。そのため、例えば、同図（ａ）において青色の波長で体積型ホログラム１０４を記録したとすると、同図（ｄ１）の膨潤工程を経たホログラム１０４はほとんど膨潤せず、青色の光を回折して再生する。これに対し、光照射１０６の量が中程度の図（ｄ２）の場合には、膨潤フィルム１０５中の活性な浸透性モノマー又はオリゴマーの半分程度が不活性になり、次に加熱すると、残りの半分程度の浸透性モノマー又はオリゴマーがホログラム１０４中に浸透し、中程度の膨潤をする。そのため、同図（ｄ２）の膨潤工程を経たホログラム１０４は、青色の波長より長い緑色の光を回折して再生する。さらに、光照射１０６をしない図（ｄ３）の場合には、膨潤フィルム１０５中の活性な浸透性モノマー又はオリゴマーはそのまま残り、次に加熱すると、ほとんどの浸透性モノマー又はオリゴマーがホログラム１０４中に浸透し、最大限の膨潤をする。そのため、同図（ｄ３）の膨潤工程を経たホログラム１０４は、緑色の波長より長い赤色の光を回折して再生する。このように、ホログラム１０４に密着した膨潤フィルム１０５に照射する光１０６の量を調節することにより、再生色を赤から青の間の任意に制御できる。
【０００５】
また、図１７の場合は、同図（ａ）及び（ｂ）において、図１６（ａ）及び（ｂ）と同様にして、体積型ホログラム１０４が得られる。一方、同図（ｃ１）〜（ｃ３）に示すように、バインダーポリマー中にモノマー又はオリゴマー、光開始剤等を混合してなる膨潤フィルム１０５を用意し、これに所定量の光照射１０６を行うと、光照射１０６の量に応じた割合だけその中の活性な浸透性モノマー又はオリゴマーの一部又は全部が不活性になり、浸透性（拡散性）がなくなる。その光照射１０６済みの膨潤フィルム１０５を、同図（ｄ１）〜（ｄ３）に示すように、ホログラム１０４に密着し、図１６の場合と同様に加熱すると、光照射１０６の量に応じてホログラム１０４の膨潤度が変わるため、膨潤フィルム１０５に照射する光１０６の量を調節することにより、同様に再生色を赤から青の間の任意に制御できる。
【０００６】
なお、膨潤フィルム１０５は、バインダーポリマー中にモノマー又はオリゴマー、光開始剤等を混合してなるものであり、ホログラム記録用のフォトポリマーと同様のものである。したがって、特別に作製しなくとも、ホログラム記録用のフォトポリマーを膨潤フィルム１０５として用いることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、Ｒ、Ｇ、Ｂ３色の体積型ホログラムを多重記録あるいは重畳して中間色を発色させる方法は、各色のホログラムの記録強度を調節しなければならず、多色ホログラム表示体をこの方法で実際に大量に再現性よく安定して作成するにはこの点が問題となっていた。
【０００８】
これに対し、Ｒ、Ｇ、Ｂ画素あるいは網点を並列させてその面積比により中間色を発色させる方法は、網点の面積を調節するだけの簡単な方法であるが、Ｒ、Ｇ、Ｂ３色の網点をその寸法レベル以下の精度で位置合わせしなければならず、この点が実際に大量に再現性よく安定して多色ホログラム表示体を作成するための難点となっていた。
【０００９】
また、上記した本出願人の提案によるカラーパターンの作製方法は、干渉縞記録済みの感光材料に密着する前あるいは後の膨潤フィルムに照射する光の量を調節して、膨潤フィルムに含まれる活性のモノマー又はオリゴマーの量を調節することにより、干渉縞の膨潤割合（干渉縞間の距離）を調節して、再生波長を所定のものに調節する方法であった。すなわち、照射光量により再生色を調節するものであった。以下、本明細書においては、このように体積型ホログラムの再生波長の調節方法を「カラーチューニング」と呼び、その差異に用いる膨潤フィルムを「カラーチューニングフィルム」と呼ぶ。
【００１０】
しかしながら、所定の色を発色させるために光量を正確に調節することは必ずしも容易ではなく、また、再生色の再現性が安定しない問題も起こり得る。
【００１１】
本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、再現性よく中間色を表現することが可能で、かつ、異なる色のホログラム原版相互の位置合わせ精度が緩和された多色ホログラム表示体等の多色ホログラム記録体を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の多色ホログラム記録体は、少なくとも２つの異なる波長の光を回折する体積型ホログラムを多重記録あるいは重畳してなる多色ホログラム記録体において、その中の相互に異なる波長の光を回折する２つのホログラムが多重記録あるいは重畳されてなる網点部分と網点間に記録されたその２つの中の何れか一方のホログラムの背景部分とからなる中間色パターン領域を含むことを特徴とするものである。
【００１４】
本発明のもう１つの多色ホログラム記録体は、少なくとも２つの異なる波長の光を回折する体積型ホログラムを多重記録あるいは重畳してなる多色ホログラム記録体において、その中の特定波長の光を回折する１つのホログラムが全面に記録されてなる領域中の微小な網点部分にその特定波長と異なる別の波長の光を回折する別のホログラムが多重記録あるいは重畳されてなる中間色パターン領域を含むことを特徴とするものである。
【００１５】
これらにおいて、この中間色パターン領域以外に、それぞれのホログラムが独立に記録された原色パターン領域と、異なる２つ以上のホログラムが全面に多重記録あるいは重畳されてなる別の中間色パターン領域とを含むことが望ましい。
【００１６】
また、上記の網点部分の面積比が異なる領域を含んでいてもよい。なお、以上の各ホログラムは、例えば反射散乱型ホログラムとすることができる。
【００２０】
本発明の多色ホログラム記録体においては、網点面積比による中間色パターン領域が、全面に記録された背景の色のホログラム中に別の色のホログラムの網点部分が重畳してなるものであるので、異なる色のホログラム原版相互の位置合わせ精度が、網点同士の位置合わせを必要とする場合に比較して大幅に緩和される。また、中間色は、ホログラムの記録強度でなく、網点面積比によるため、再現性よく安定して発色させることができ、大量に再現性よく安定して多色ホログラム表示体等を作成することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の多色ホログラム記録体の実施例について説明する。まず、第１の多色ホログラム記録体の実施例について説明する。
図１に示すように、無色透明な背景中に、赤色の花びら領域１、黄緑色の花びら領域２、黄色の花びら領域３、橙色の花びら領域４からなる花パターンと、緑色の茎領域５とからなるパターンを表示するホログラム表示体１０を、赤色回折体積型ホログラムと緑色回折体積型ホログラムとから作成することを考える。
【００２３】
そのためには、２枚のフォトポリマー等からなる体積型ホログラム用記録感材１１、１２を用意し、図４（ａ）に示すように、一方の記録感材１１に図２に示すような赤色用マスクパターン２１を重ね合わせ、マスクパターン２１側から記録感材１１を感光させる紫外線６を照射する。ここで、マスクパターン２１は、ホログラム表示体１０の赤色の花びら領域１、黄色の花びら領域３、橙色の花びら領域４にそれぞれ対応したパターン領域４１、４３、４４が紫外線６に対して不透明になっており、ホログラム表示体１０の黄緑色の花びら領域２に対応したパターン領域４２は、５０パーセントの網点領域になっていてその網点部分が紫外線６に対して不透明になっている。したがって、記録感材１１のパターン領域４１、４３、４４に対応する部分は全面が紫外線６に感光せず感光性を有したままであり、パターン領域４２に対応する部分は面積の和で５０パーセントを占める網点部に対応する部分が感光性を有したままであり、パターン領域４１〜４４外に対応する部分、及び、パターン領域４２の面積の残りの５０パーセントを占める網点以外の部分に対応する部分は紫外線６に感光して失効している。
【００２４】
また、他方の記録感材１２に図３に示すような緑色用マスクパターン２２を重ね合わせ、図４（ｂ）に示すように、マスクパターン２２側から記録感材１２を感光させる紫外線６を照射する。ここで、マスクパターン２２は、ホログラム表示体１０の黄緑色の花びら領域２、黄色の花びら領域３、緑色の茎領域５にそれぞれ対応したパターン領域５２、５３、５５が紫外線６に対して不透明になっており、ホログラム表示体１０の橙色の花びら領域４に対応したパターン領域５４は、５０パーセントの網点領域になっていてその網点部分が紫外線６に対して不透明になっている。したがって、記録感材１２のパターン領域５２、５３、５５に対応する部分は全面が紫外線６に感光せず感光性を有したままであり、パターン領域５４に対応する部分は面積の和で５０パーセントを占める網点部に対応する部分が感光性を有したままであり、パターン領域５２〜５５外に対応する部分、及び、パターン領域５４の面積の残りの５０パーセントを占める網点以外の部分に対応する部分は紫外線６に感光して失効している。
【００２５】
次に、このように赤色用マスクパターン２１及び緑色用マスクパターン２２を介して一部の領域を失効させた記録感材１１、１２の未失効領域（感光領域）に、それぞれ赤色の波長の光（例えば、波長６４７ｎｍ）、緑色の波長の光（例えば、波長５３２ｎｍ）を反射散乱回折する赤色回折体積型ホログラムと緑色回折体積型ホログラムを記録する。そのためには、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、上記のように一部の領域を失効させた記録感材１１、１２の裏面側に所定距離ｄだけ離して反射散乱板２３を配置し、それぞれ記録感材１１、１２側から所定の入射角で赤色の波長の光２４、緑色の波長の光２６を入射させ、記録感材１１、１２を透過し、反射散乱板２３で反射散乱された光２５、２７と入射光２４、２６とを感光領域中で干渉させて、赤色の波長の光を反射散乱回折する赤色回折体積型ホログラム、緑色の波長の光を反射散乱回折する緑色回折体積型ホログラムを記録する。ここで、距離ｄは記録される体積型ホログラムの所望の反射散乱特性に依存して設定される。もちろん、ｄ≒０の密着であってもよい。
【００２６】
そして、このように未失効領域に赤色回折体積型ホログラム、緑色回折体積型ホログラムを記録したフィルム１１’、１２’を位置合わせして重ね合わせると、図１のようなホログラム表示体１０になるが、この上に、図６に示すように別の体積型ホログラム用記録感材２８を重ね合わせ、記録感材２８側から赤色の波長の光（例えば、波長６４７ｎｍ）と緑色の波長の光（例えば、波長５３２ｎｍ）を含む照明光２９を入射させると、その入射光２９と、フィルム１１’のホログラム領域から回折された光３０（赤色の波長の光）とフィルム１２’のホログラム領域から回折された光３１（緑色の波長の光）とが記録感材２８中で干渉して多重記録され、図１のホログラム表示体１０となる。
【００２７】
このホログラム表示体１０の領域１〜５の様子をそれぞれ図７（ａ）〜（ｅ）に示すが、分かりやすい領域から順に、領域１には、図７（ａ）に示すように、赤色反射散乱性のホログラム（図中では、左下がりのハッチが付してある。）のみが記録され、白色照明光の下では赤色に見える。領域５には、図７（ｅ）に示すように、緑色反射散乱性のホログラム（図中では、右下がりのハッチが付してある。）のみが記録され、白色照明光の下では緑色に見える。領域３には、図７（ｃ）に示すように、赤色反射散乱性のホログラムと緑色反射散乱性のホログラムが重畳して記録されており、両方の波長（例えば、波長６４７ｎｍと５３２ｎｍ）（図８参照）が回折され、加法混色により黄色に見える。
【００２８】
領域２には、図７（ｂ）に示すように、面積比で５０％の微小な網点７が背景８中に存在し、その網点７の部分は、領域３と同様に、赤色反射散乱性のホログラムと緑色反射散乱性のホログラムが重畳して記録されており、黄色であり、背景８部分には、緑色反射散乱性のホログラムのみが記録され、緑色である。したがって、この網点７が背景８中に存在し、その網点７の黄色と背景８の緑色の５０：５０の比率の加法混色により、図８に示すように、黄緑色に見える。
【００２９】
そして、領域４には、図７（ｄ）に示すように、面積比で５０％の微小な網点７が背景８中に存在し、その網点７の部分は、領域３と同様に、赤色反射散乱性のホログラムと緑色反射散乱性のホログラムが重畳して記録されており、黄色であり、背景８部分には、この場合は、赤色反射散乱性のホログラムのみが記録され、赤色である。したがって、この網点７が背景８中に存在し、その網点７の黄色と背景８の赤色の５０：５０の比率の加法混色により、図８に示すように、橙色に見える。
【００３０】
以上は、領域２、４について、５０パーセントの網点領域としたが、網点の面積比は任意に設定可能であり、したがって、中間色も緑色と黄色、黄色と赤色の間の任意のものに発色させることができる。
【００３１】
ところで、以上は、ホログラム表示体１０を赤色回折体積型ホログラムと緑色回折体積型ホログラムの２色のホログラムの多重記録体あるいは積層体から構成するものとしたが、これらにもう１色青色回折体積型ホログラムを加え、３色のホログラムの多重記録体あるいは積層体から構成することもできる。その場合の作成方法は、以上の作成工程において、もう１色分のマスクパターン、記録感材、記録波長を追加するだけで簡単に拡張できるので、詳細な説明は省く。
【００３２】
次に、２波長で記録された体積型ホログラムとカラーチューニングを組み合わせた本発明の別の多色ホログラム記録体とその作製方法を説明する。
【００３３】
まず、その１つは、図９に示すように、２枚のフォトポリマー等からなる体積型ホログラム用記録感材６１、６２を用意し、同図（ａ）に示すように、一方の記録感材６１の裏面側に所定距離ｄだけ離して反射散乱板２３を配置し、記録感材６１側から入射角θ1 で青色領域の波長λB の光６５を有効領域全面に入射させ、記録感材６１を透過し、反射散乱板２３で反射散乱された光６６と入射光６５とを感光領域中で干渉させて、有効領域全面から一様に青色の波長の光を反射散乱回折する青色回折体積型ホログラム６１’を記録する。同様に、同図（ｂ）に示すように、記録感材６２の裏面側に所定距離ｄだけ離して反射散乱板２３を配置し、記録感材６２側から同じ入射角θ1 で緑色領域の波長λG の光６７を有効領域全面に入射させ、記録感材６２を透過し、反射散乱板２３で反射散乱された光６８と入射光６７とを感光領域中で干渉させて、有効領域全面から一様に緑色の波長の光を反射散乱回折する緑色回折体積型ホログラム６２’を記録する。ここで、距離ｄは記録される体積型ホログラムの所望の反射散乱特性に依存して設定される。もちろん、ｄ≒０の密着であってもよい。
【００３４】
その後、図９（ｃ）に示すように、上記青色回折体積型ホログラム６１’と緑色回折体積型ホログラム６２’を重ね合わせ、その積層体上に別の体積型ホログラム用記録感材６３を密着するか若干間隔をおいて重ね合わせ、記録感材６３側からλB とλG の波長を含む一様な複製用照明光６９を入射角θ1 で入射させると、その照明光６９と、体積型ホログラム６１’で回折された波長λB の光と体積型ホログラム６２’で回折された波長λG の光とからなる反射散乱回折光７０とが記録感材６３中で干渉して、有効領域全面から一様に青色の波長の光を反射散乱回折する青色回折体積型ホログラムと緑色の波長の光を反射散乱回折する緑色回折体積型ホログラムとが多重記録されたホログラム６３’が複製される。なお、このような複製によらずに、１枚の記録感材６３上に図９（ａ）と（ｂ）のような露光を順次あるいは同時に行うことによって、有効領域全面から一様に青色の波長の光を反射散乱回折する青色回折体積型ホログラムと緑色の波長の光を反射散乱回折する緑色回折体積型ホログラムとが多重記録されたホログラム６３’を作製してもよい。
【００３５】
次いで、図１０（ａ）に示すように、このようにして作製したホログラム６３’上に、図１６及び図１７を用いて説明した、フォトポリマーと同様にバインダーポリマー中にモノマー又はオリゴマー、光開始剤等を混合してなる膨潤フィルム（以下、カラーチューニングフィルムと呼ぶ。）７１を重ね合わせ、その上に網点等の透明開口からなる繰り返しパターンが設けられたマスク７２を載置して、マスク７２を介してカラーチューニングフィルム７１中の活性な浸透性モノマー又はオリゴマーの略全部を重合させて不活性にさせるのに十分な量の紫外線等の光７３を照射することにより、マスク７２の透明開口部に相当するカラーチューニングフィルム７１の部分を略失効させる。このような照射の後、カラーチューニングフィルム７１中の活性な浸透性モノマー又はオリゴマーをホログラム６３’中に拡散させるのに十分な温度と時間加熱処理すると、図１０（ｂ）に示す光７３が当たらなかった位置に対応するホログラム６３’の部分ｂ中においては、青色回折体積型ホログラムの干渉縞間の距離は膨潤して緑色の波長の光を反射回折する緑色回折体積型ホログラムになり、同じ部分ｂ中の緑色回折体積型ホログラムの干渉縞間の距離も同様に膨潤して赤色の波長の光を反射回折する赤色回折体積型ホログラムになる。これに対して、光７３が当たってカラーチューニングフィルム７１の部分が略失効された位置に対応するホログラム６３’の部分ａ中においては、青色回折体積型ホログラム、緑色回折体積型ホログラム共略そのままであり変化がほとんどない。
【００３６】
したがって、図１０（ｃ）に示すように、上記のようなカラーチューニングを施したホログラム６３’に、青色領域の波長λB 、緑色領域の波長λG ，λG ’、赤色領域の波長λR の光を含む照明光７４をホログラム記録のときの入射角θ1 で照射すると、ホログラム６３’の部分ａからはλB とλG の波長の光７５が反射散乱回折され、ホログラム６３’の部分ｂからはλG ’とλR の波長の光７５’が反射散乱回折される。光７５はシアンに、光７５’はイエローに見える。
【００３７】
図１１（ａ）、（ｂ）は、図１０（ｃ）のホログラム６３’の部分ａとｂの体積型ホログラムの回折効率分布の具体例を示す曲線である。ただし、それぞれの縦軸は、回折効率を直接示すものではなく、回折効率と相補的な関係にある０次光透過率を示している。この具体例においては、記録感材６３のフォトポリマーとしてＯｍｎｉｄｅｘ７０６（デュポン社製）を用い、カラーチューニングフィルム７１としてＣＴＦ７５（デュポン社製）を用いた。活性な浸透性モノマー等の拡散のための加熱処理は、１２０℃で２時間行った。図１１の具体例から、カラーチューニングが行われなかった部分ａからは、青色領域の波長λB と緑色領域の波長λG の光が反射散乱回折され（図（ａ））、そのホログラムがカラーチューニングされた部分ｂからは、緑色領域の波長λG ’と赤色領域の波長λR の光が反射散乱回折されることがよく分かる。
【００３８】
部分ａとｂが微細であれば、ホログラム６３’全体はシアンとイエローの加法混色の色に見えるが、マスク７２の透明部の面積（部分ａの面積に相当）と不透明部の面積（部分ｂの面積に相当）の割合の調整、マスク７２の網点等の透明部の透過率あるいは光７３の照射光量、Ｂ（ブルー）とＧ（グリーン）のレーザー光の強度比、さらには加熱処理条件の調整により、その混色割合は面積階調あるいは濃度階調により変わるので、中間色を再現することができる。また、マスク７２の位置に応じて上記面積階調あるいは濃度階調が変化するようにマスク７２を構成することにより、ホログラム６３’を多色ホログラム表示体とすることができる。
【００３９】
また、同様の調整により、ホログラム６３’全体がシアンとイエローの加法混色により略白色あるいは緑色がかった白色に見えるホログラム反射散乱板とすることができる。このようなホログラム反射散乱板は、液晶液晶表示装置の明るい反射散乱板として用いることができる。
【００４０】
ここで、このようなホログラム反射散乱板を用いた液晶液晶表示装置を簡単に説明する。本発明に基づく白色ホログラム反射散乱板は、特定の方向（図１０（ｃ）の照明光７４の方向）から入射した光を観察域と定めた方向にのみ拡散反射させるホログラムである。本発明のこのような白色ホログラム反射散乱板７６を用いた液晶表示装置は、図１２に断面を示すように、白色ホログラム反射散乱板７６を液晶表示素子８０の観察側とは反対側に配置してなるもので、液晶表示素子８０の表示側から入射する照明光７７を液晶ディスプレイ装置の観察域に合致する角度範囲θにのみ拡散光７８として拡散反射させ、明所で自発光型のバックライトを使用することなしに表示が可能なものである。ここで、液晶表示素子８０は、例えば、２枚のガラス基板８１、８２の間に挟持されたツイストネマチック等の液晶層８５からなり、一方のガラス基板８２内表面には一様な透明対向電極８４が設けられ、他方のガラス基板８１内表面には画素毎に独立に透明表示電極８３と不図示のブラック・マトリックスが設けられている。なお、カラー表示装置の場合は、他方のガラス基板８１内表面には液晶セルＲ、Ｇ、Ｂ毎に独立に透明表示電極８３とカラーフィルター、ブラック・マトリックスが設けられている。また、電極８３、８４の液晶層８５側には不図示の配向層も設けられており、さらに、観察側ガラス基板８１外表面には偏光板８６が、観察側とは反対側のガラス基板８２外表面には偏光板８７がそれぞれ貼り付けられており、例えばそれらの透過軸は相互に直交するように配置されている。このような液晶表示素子８０の透明表示電極と透明対向電極間に印加する電圧を制御してその透過状態を変化させることにより、数字、文字、記号、絵柄等が選択的に表示が可能となる。
【００４１】
図９の場合は、記録感材６１と６２のそれぞれ有効領域全面に青色回折体積型ホログラムと緑色回折体積型ホログラムを記録するものであっが、図９（ａ）、（ｂ）の段階で所望のパターン領域にのみ体積型ホログラムを記録することを考える。２枚の体積型ホログラム用記録感材９１、９２を用意し、図４と同様の方法で、青色回折体積型ホログラムを記録する記録感材９１には、青色用マスクパターンを重ね合わせ、そのマスクパターン側から記録感材９１を感光させる紫外線を照射して、図１３（ａ）に示すように、記録感材９１のパターン領域９４を感光させて失効させる。また、緑色回折体積型ホログラムを記録する記録感材９２には、緑色用マスクパターンを重ね合わせ、そのマスクパターン側から記録感材９２を感光させる紫外線を照射して、図１３（ｂ）に示すように、記録感材９２のパターン領域９５を感光させて失効させる。
【００４２】
その後、図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、各記録感材９１、９２の未失効領域に、図９（ａ）、（ｂ）と同様にして、それぞれ未失効領域のみから青色の波長の光を反射散乱回折する青色回折体積型ホログラム９１’、未失効領域のみから緑色の波長の光を反射散乱回折する緑色回折体積型ホログラム９２’を記録する。その後、図１３（ｃ）に示すように、図９（ｃ）と同様にして、青色回折体積型ホログラム９１’と緑色回折体積型ホログラム９２’を重ね合わせ、その積層体上に別の体積型ホログラム用記録感材９３を密着するか若干間隔をおいて重ね合わせ、記録感材９３側からλB とλG の波長を含む一様な複製用照明光６９を入射角θ1 で入射させると、その照明光６９と、体積型ホログラム９１’で回折された波長λB の光と体積型ホログラム９２’で回折された波長λG の光とからなる反射散乱回折光７０とが記録感材９３中で干渉して、それぞれ別々にパターニングされた領域から青色の波長の光を反射散乱回折する青色回折体積型ホログラムと緑色の波長の光を反射散乱回折する緑色回折体積型ホログラムとが多重記録されたホログラム９３’が複製される。なお、このような複製によらずに、１枚の記録感材９３上に図１３（ａ）と（ｂ）のような露光を順次あるいは同時に行うことによって、それぞれ別々にパターニングされた領域から青色の波長の光を反射散乱回折する青色回折体積型ホログラムと緑色の波長の光を反射散乱回折する緑色回折体積型ホログラムとが多重記録されたホログラム９３’を作製してもよい。
【００４３】
このように複製あるいは多重記録されたホログラム９３’は、図１４（ａ）、図１５〔ａ）に例示するように、青色回折体積型ホログラム領域Ｇと緑色回折体積型ホログラム領域Ｂとが交互に並列したもの、あるいは、図示しないが、青色回折体積型ホログラム領域Ｇと緑色回折体積型ホログラム領域Ｂと一部で重なり、また、場合によっては青色回折体積型ホログラム領域Ｂ、緑色回折体積型ホログラム領域Ｇ共に記録されていない領域が存在するものとなる。図１４（ａ）、図１５（ａ）は共に、相互に隣接して青色回折体積型ホログラム領域Ｂと緑色回折体積型ホログラム領域Ｇが交互に並列している場合であるが、図１４（ａ）の場合は領域Ｇが領域Ｂの２倍の幅があり、図１５（ａ）の場合は逆に領域Ｂが領域Ｇの２倍の幅がある例である。このように、青色回折体積型ホログラム領域Ｇと緑色回折体積型ホログラム領域Ｂとが多重記録されたホログラム９３’は、図１０（ａ）、（ｂ）と同様にして、所定領域の青色回折体積型ホログラムあるいは緑色回折体積型ホログラムの一方あるいは双方がカラーチューニングフィルム７１によりカラーチューニングが施され、青色回折体積型ホログラムの干渉縞間の距離は膨潤して緑色の波長の光を反射回折する緑色回折体積型ホログラムになり、緑色回折体積型ホログラムの干渉縞間の距離は同様に膨潤して赤色の波長の光を反射回折する赤色回折体積型ホログラムになる。
【００４４】
図１４（ｂ）の場合は、カラーチューニングフィルム７１の領域ｃは失効されカラーチューニングを行わず、領域ｄが有効でカラーチューニングを行い、ホログラム９３’の緑色回折体積型ホログラム領域Ｇの半分が赤色回折体積型ホログラムＲに変換される。図１５（ｂ）の場合は、カラーチューニングフィルム７１の領域ｅは失効されカラーチューニングを行わず、領域ｆが有効でカラーチューニングを行い、ホログラム９３’の青色回折体積型ホログラム領域Ｂの半分が緑色回折体積型ホログラム領域Ｇに変換され、緑色回折体積型ホログラム領域Ｇが赤色回折体積型ホログラム領域Ｒに変換される。何れの場合も、大きさが略等しく相互に隣接した３つの領域がそれぞれ青色回折体積型ホログラム領域Ｂ、緑色回折体積型ホログラム領域Ｇ、赤色回折体積型ホログラム領域Ｒとなるので、各領域が微小な画素になり、かつ、画素の面積階調あるいは濃度階調、又は、それらの組み合わせによるＲＧＢの加法混色により任意の位置で任意の色が表現できるように、記録感材６１、６２を失効させるときのマスクのパターンと透過率、及び、カラーチューニングフィルム７１を失効させるときのマスクのパターンと透過率を選択することにより、任意のカラーパターンが表示可能となる。
【００４５】
なお、以上のカラーチューニングフィルム７１で部分的にカラーチューニングしたホログラム６３’、９３’においては、最終的なホログラム記録体からカラーチューニングフィルム７１を剥離してもよいが、一体のままにしておいてもよい。
【００４６】
以上、本発明の多色ホログラム記録体を実施例に基づいて説明してきたが、この実施例に限定されず種々の変形が可能である。なお、本発明におけるホログラムは、反射散乱性の体積型ホログラムに限らず、透過散乱性の体積型ホログラム、あるいは、立体像等の絵柄が再現可能な体積型ホログラムであってもよい。また、本発明における網点は、微小な円、矩形等の図形の集合体だけでなく、微細なストライプの集合体も含むものである。
【００４７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の多色ホログラム表示体によると、網点面積比による中間色パターン領域が、全面に記録された背景の色のホログラム中に別の色のホログラムの網点部分が重畳してなるものであるので、異なる色のホログラム原版相互の位置合わせ精度が、網点同士の位置合わせを必要とする場合に比較して大幅に緩和される。また、中間色は、ホログラムの記録強度でなく、網点面積比によるため、再現性よく安定して発色させることができ、大量に再現性よく安定して多色ホログラム表示体を作成することができる。
【００４８】
また、本発明の別の多色ホログラム記録体によると、カラーチューニングフィルムを用いて多重記録された体積型ホログラムの一部の領域をカラーチューニングするだけで、記録された色と異なる色を再現でき、記録された色とそのカラーチューニングされた色との加法混色により任意のカラーパターンが大量に再現性よく作成することができる。また、全面が略白色のホログラム反射散乱板を簡単に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例の多色ホログラム表示体の平面図である。
【図２】図１の多色ホログラム表示体作成工程において使用する一方のマスクパターンの平面図である。
【図３】図１の多色ホログラム表示体作成工程において使用する他方のマスクパターンの平面図である。
【図４】図１の多色ホログラム表示体作成工程における記録感材の一部を失効させる工程を説明するための図である。
【図５】図１の多色ホログラム表示体作成工程において記録感材にホログラムを記録する工程を説明するための図である。
【図６】図１の多色ホログラム表示体を原版から複製する工程を説明するための図である。
【図７】図１の多色ホログラム表示体の各領域の様子を示す図である。
【図８】図１の多色ホログラム表示体の中間色の発色原理を説明するための図である。
【図９】本発明の別の実施例の多色ホログラム記録体の記録工程の一部を示す図である。
【図１０】本発明の別の実施例の多色ホログラム記録体の記録工程の残りの部分を示す図である。
【図１１】図９、図１０による多色ホログラム記録体の回折効率分布の具体例を示す図である。
【図１２】本発明に基づく白色ホログラム反射散乱板を用いた液晶表示装置の断面図である。
【図１３】図９、図１０の変形例の多色ホログラム記録体の記録工程の一部を示す図である。
【図１４】図９、図１０の変形例の多色ホログラム記録体の記録工程の残りの部分を示す図である。
【図１５】図９、図１０の変形例の多色ホログラム記録体の記録工程の残りの部分の別形態を示す図である。
【図１６】従来のホログラムカラー表示体の作製方法の１つを説明するための図である。
【図１７】従来のホログラムカラー表示体の作製方法の別のものを説明するための図である。
【符号の説明】
１…赤色の花びら領域
２…黄緑色の花びら領域
３…黄色の花びら領域
４…橙色の花びら領域
５…緑色の茎領域
６…紫外線
７…網点
８…背景
１０…ホログラム表示体
１１、１２、２８…体積型ホログラム用記録感材
１１’…赤色回折体積型ホログラムを記録したフィルム
１２’…緑色回折体積型ホログラムを記録したフィルム
２１…赤色用マスクパターン
２２…緑色用マスクパターン
２３…反射散乱板
２４…赤色の波長の光
２５、２７…反射散乱光
２６…緑色の波長の光
２９…赤色の波長の光と緑色の波長の光を含む照明光
３０、３１…回折光
４１〜４５…パターン領域
５１〜５５…パターン領域
６１、６２、６３…体積型ホログラム用記録感材
６１’…青色回折体積型ホログラム
６２’…緑色回折体積型ホログラム
６３’…多重記録ホログラム
６５…青色領域の波長の光
６６…反射散乱光
６７…緑色領域の波長の光
６８…反射散乱光
６９…複製用照明光
７０…反射散乱回折光
７１…膨潤フィルム（カラーチューニングフィルム）
７２…マスク
７３…紫外線等の光
７４…照明光
７５、７５’…反射散乱回折
７６…白色ホログラム反射散乱板
７７…照明光
７８…拡散光
８０…液晶表示素子
８１、８２…ガラス基板
８３…透明表示電極
８４…透明対向電極
８５…液晶層
８６、８７…偏光板
９１、９２、９３…体積型ホログラム用記録感材
９４、９５…失効パターン領域
９１’…青色回折体積型ホログラム
９２’…緑色回折体積型ホログラム
９３’…多重記録ホログラム
【発明の属する技術分野】
本発明は、多色ホログラム記録体に関し、特に、２ないし３波長で記録された体積型ホログラムを用いて記録波長の数より多い数の色の表示等が可能な多色ホログラム記録体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）３色の体積型ホログラムを多重記録あるいは重畳して加法混色により多色ホログラム表示体を構成することが知られている。また、Ｒ、Ｇ、Ｂ画素あるいは網点を並列させてその面積比による加法混色により多色ホログラム表示体を構成することも知られている。
【０００３】
また、本出願人は、特開平６−３３２３５５号において、膨潤フィルムを用いて一様な干渉縞が記録された体積ホログラムから位置に応じて再生色の異なるカラーパターンを得る方法を提案した。その原理は、フォトポリマーと同様に、バインダーポリマー中にモノマー又はオリゴマー、光開始剤等を混合してなる膨潤フィルムを用意し、フォトポリマー等の干渉縞記録済みの感光材料にこの膨潤フィルムを密着する前、又は、密着後に、所定の光量をこの膨潤フィルムに照射して、上記膨潤フィルムに含まれるモノマー又はオリゴマーを所定割合を重合させて不活性にして残りの活性のモノマー又はオリゴマーの量を調節し、その調節した量を干渉縞記録済みの感光材料中に拡散させて膨潤させることにより、干渉縞間の距離を任意の所定量正確に調節して、再生波長を所定のものに調節することにある。このような方法による膨潤後、干渉縞記録済み感光材料に光照射又は加熱することにより、拡散したモノマー又はオリゴマーを干渉縞内に定着できるため、再生色の保存安定性が優れたホログラムが得られる。しかも、照射する光に空間分布を持たせることにより、ホログラム上にカラーパターンを形成することができる。
【０００４】
この方法を、図面を参照しながらもう少し詳しく説明する。図１６は、膨潤フィルムを感光材料に密着した後に光照射して膨潤フィルムに含まれる膨潤剤（モノマー、オリゴマー）を不活性にする場合、図１７は、膨潤フィルムを感光材料に密着する前に光照射して膨潤フィルムに含まれる膨潤剤を不活性にする場合の原理を説明するための図であり、図１６の場合、同図（ａ）において、フォトポリマー等の感光材料１０１の両面から物体光１０２と参照光１０３を当ててその中に干渉縞を記録すると、同図（ｂ）に示すような体積型のホログラム１０４が得られる。次に、同図（ｃ）に示すように、バインダーポリマー中にモノマー又はオリゴマー、光開始剤等を混合してなる膨潤フィルム１０５を密着し、膨潤フィルム１０５中の浸透性モノマー又はオリゴマーの拡散度を上げるために加熱する前又は同時に、同図（ｄ１）〜（ｄ３）に示すように、ホログラム１０４又は膨潤フィルム１０５側から光照射１０６を行う。この光照射１０６により、膨潤フィルム１０５中の活性な浸透性モノマー又はオリゴマーの一部又は全部は光照射１０６の量に応じた割合だけ重合して不活性になり、浸透性（拡散性）がなくなる。したがって、光照射１０６の量が多い図（ｄ１）の場合には、膨潤フィルム１０５中の活性な浸透性モノマー又はオリゴマーはほとんどなくなり、次に加熱してもホログラム１０４中にはほとんど浸透しない。そのため、例えば、同図（ａ）において青色の波長で体積型ホログラム１０４を記録したとすると、同図（ｄ１）の膨潤工程を経たホログラム１０４はほとんど膨潤せず、青色の光を回折して再生する。これに対し、光照射１０６の量が中程度の図（ｄ２）の場合には、膨潤フィルム１０５中の活性な浸透性モノマー又はオリゴマーの半分程度が不活性になり、次に加熱すると、残りの半分程度の浸透性モノマー又はオリゴマーがホログラム１０４中に浸透し、中程度の膨潤をする。そのため、同図（ｄ２）の膨潤工程を経たホログラム１０４は、青色の波長より長い緑色の光を回折して再生する。さらに、光照射１０６をしない図（ｄ３）の場合には、膨潤フィルム１０５中の活性な浸透性モノマー又はオリゴマーはそのまま残り、次に加熱すると、ほとんどの浸透性モノマー又はオリゴマーがホログラム１０４中に浸透し、最大限の膨潤をする。そのため、同図（ｄ３）の膨潤工程を経たホログラム１０４は、緑色の波長より長い赤色の光を回折して再生する。このように、ホログラム１０４に密着した膨潤フィルム１０５に照射する光１０６の量を調節することにより、再生色を赤から青の間の任意に制御できる。
【０００５】
また、図１７の場合は、同図（ａ）及び（ｂ）において、図１６（ａ）及び（ｂ）と同様にして、体積型ホログラム１０４が得られる。一方、同図（ｃ１）〜（ｃ３）に示すように、バインダーポリマー中にモノマー又はオリゴマー、光開始剤等を混合してなる膨潤フィルム１０５を用意し、これに所定量の光照射１０６を行うと、光照射１０６の量に応じた割合だけその中の活性な浸透性モノマー又はオリゴマーの一部又は全部が不活性になり、浸透性（拡散性）がなくなる。その光照射１０６済みの膨潤フィルム１０５を、同図（ｄ１）〜（ｄ３）に示すように、ホログラム１０４に密着し、図１６の場合と同様に加熱すると、光照射１０６の量に応じてホログラム１０４の膨潤度が変わるため、膨潤フィルム１０５に照射する光１０６の量を調節することにより、同様に再生色を赤から青の間の任意に制御できる。
【０００６】
なお、膨潤フィルム１０５は、バインダーポリマー中にモノマー又はオリゴマー、光開始剤等を混合してなるものであり、ホログラム記録用のフォトポリマーと同様のものである。したがって、特別に作製しなくとも、ホログラム記録用のフォトポリマーを膨潤フィルム１０５として用いることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、Ｒ、Ｇ、Ｂ３色の体積型ホログラムを多重記録あるいは重畳して中間色を発色させる方法は、各色のホログラムの記録強度を調節しなければならず、多色ホログラム表示体をこの方法で実際に大量に再現性よく安定して作成するにはこの点が問題となっていた。
【０００８】
これに対し、Ｒ、Ｇ、Ｂ画素あるいは網点を並列させてその面積比により中間色を発色させる方法は、網点の面積を調節するだけの簡単な方法であるが、Ｒ、Ｇ、Ｂ３色の網点をその寸法レベル以下の精度で位置合わせしなければならず、この点が実際に大量に再現性よく安定して多色ホログラム表示体を作成するための難点となっていた。
【０００９】
また、上記した本出願人の提案によるカラーパターンの作製方法は、干渉縞記録済みの感光材料に密着する前あるいは後の膨潤フィルムに照射する光の量を調節して、膨潤フィルムに含まれる活性のモノマー又はオリゴマーの量を調節することにより、干渉縞の膨潤割合（干渉縞間の距離）を調節して、再生波長を所定のものに調節する方法であった。すなわち、照射光量により再生色を調節するものであった。以下、本明細書においては、このように体積型ホログラムの再生波長の調節方法を「カラーチューニング」と呼び、その差異に用いる膨潤フィルムを「カラーチューニングフィルム」と呼ぶ。
【００１０】
しかしながら、所定の色を発色させるために光量を正確に調節することは必ずしも容易ではなく、また、再生色の再現性が安定しない問題も起こり得る。
【００１１】
本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、再現性よく中間色を表現することが可能で、かつ、異なる色のホログラム原版相互の位置合わせ精度が緩和された多色ホログラム表示体等の多色ホログラム記録体を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の多色ホログラム記録体は、少なくとも２つの異なる波長の光を回折する体積型ホログラムを多重記録あるいは重畳してなる多色ホログラム記録体において、その中の相互に異なる波長の光を回折する２つのホログラムが多重記録あるいは重畳されてなる網点部分と網点間に記録されたその２つの中の何れか一方のホログラムの背景部分とからなる中間色パターン領域を含むことを特徴とするものである。
【００１４】
本発明のもう１つの多色ホログラム記録体は、少なくとも２つの異なる波長の光を回折する体積型ホログラムを多重記録あるいは重畳してなる多色ホログラム記録体において、その中の特定波長の光を回折する１つのホログラムが全面に記録されてなる領域中の微小な網点部分にその特定波長と異なる別の波長の光を回折する別のホログラムが多重記録あるいは重畳されてなる中間色パターン領域を含むことを特徴とするものである。
【００１５】
これらにおいて、この中間色パターン領域以外に、それぞれのホログラムが独立に記録された原色パターン領域と、異なる２つ以上のホログラムが全面に多重記録あるいは重畳されてなる別の中間色パターン領域とを含むことが望ましい。
【００１６】
また、上記の網点部分の面積比が異なる領域を含んでいてもよい。なお、以上の各ホログラムは、例えば反射散乱型ホログラムとすることができる。
【００２０】
本発明の多色ホログラム記録体においては、網点面積比による中間色パターン領域が、全面に記録された背景の色のホログラム中に別の色のホログラムの網点部分が重畳してなるものであるので、異なる色のホログラム原版相互の位置合わせ精度が、網点同士の位置合わせを必要とする場合に比較して大幅に緩和される。また、中間色は、ホログラムの記録強度でなく、網点面積比によるため、再現性よく安定して発色させることができ、大量に再現性よく安定して多色ホログラム表示体等を作成することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の多色ホログラム記録体の実施例について説明する。まず、第１の多色ホログラム記録体の実施例について説明する。
図１に示すように、無色透明な背景中に、赤色の花びら領域１、黄緑色の花びら領域２、黄色の花びら領域３、橙色の花びら領域４からなる花パターンと、緑色の茎領域５とからなるパターンを表示するホログラム表示体１０を、赤色回折体積型ホログラムと緑色回折体積型ホログラムとから作成することを考える。
【００２３】
そのためには、２枚のフォトポリマー等からなる体積型ホログラム用記録感材１１、１２を用意し、図４（ａ）に示すように、一方の記録感材１１に図２に示すような赤色用マスクパターン２１を重ね合わせ、マスクパターン２１側から記録感材１１を感光させる紫外線６を照射する。ここで、マスクパターン２１は、ホログラム表示体１０の赤色の花びら領域１、黄色の花びら領域３、橙色の花びら領域４にそれぞれ対応したパターン領域４１、４３、４４が紫外線６に対して不透明になっており、ホログラム表示体１０の黄緑色の花びら領域２に対応したパターン領域４２は、５０パーセントの網点領域になっていてその網点部分が紫外線６に対して不透明になっている。したがって、記録感材１１のパターン領域４１、４３、４４に対応する部分は全面が紫外線６に感光せず感光性を有したままであり、パターン領域４２に対応する部分は面積の和で５０パーセントを占める網点部に対応する部分が感光性を有したままであり、パターン領域４１〜４４外に対応する部分、及び、パターン領域４２の面積の残りの５０パーセントを占める網点以外の部分に対応する部分は紫外線６に感光して失効している。
【００２４】
また、他方の記録感材１２に図３に示すような緑色用マスクパターン２２を重ね合わせ、図４（ｂ）に示すように、マスクパターン２２側から記録感材１２を感光させる紫外線６を照射する。ここで、マスクパターン２２は、ホログラム表示体１０の黄緑色の花びら領域２、黄色の花びら領域３、緑色の茎領域５にそれぞれ対応したパターン領域５２、５３、５５が紫外線６に対して不透明になっており、ホログラム表示体１０の橙色の花びら領域４に対応したパターン領域５４は、５０パーセントの網点領域になっていてその網点部分が紫外線６に対して不透明になっている。したがって、記録感材１２のパターン領域５２、５３、５５に対応する部分は全面が紫外線６に感光せず感光性を有したままであり、パターン領域５４に対応する部分は面積の和で５０パーセントを占める網点部に対応する部分が感光性を有したままであり、パターン領域５２〜５５外に対応する部分、及び、パターン領域５４の面積の残りの５０パーセントを占める網点以外の部分に対応する部分は紫外線６に感光して失効している。
【００２５】
次に、このように赤色用マスクパターン２１及び緑色用マスクパターン２２を介して一部の領域を失効させた記録感材１１、１２の未失効領域（感光領域）に、それぞれ赤色の波長の光（例えば、波長６４７ｎｍ）、緑色の波長の光（例えば、波長５３２ｎｍ）を反射散乱回折する赤色回折体積型ホログラムと緑色回折体積型ホログラムを記録する。そのためには、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、上記のように一部の領域を失効させた記録感材１１、１２の裏面側に所定距離ｄだけ離して反射散乱板２３を配置し、それぞれ記録感材１１、１２側から所定の入射角で赤色の波長の光２４、緑色の波長の光２６を入射させ、記録感材１１、１２を透過し、反射散乱板２３で反射散乱された光２５、２７と入射光２４、２６とを感光領域中で干渉させて、赤色の波長の光を反射散乱回折する赤色回折体積型ホログラム、緑色の波長の光を反射散乱回折する緑色回折体積型ホログラムを記録する。ここで、距離ｄは記録される体積型ホログラムの所望の反射散乱特性に依存して設定される。もちろん、ｄ≒０の密着であってもよい。
【００２６】
そして、このように未失効領域に赤色回折体積型ホログラム、緑色回折体積型ホログラムを記録したフィルム１１’、１２’を位置合わせして重ね合わせると、図１のようなホログラム表示体１０になるが、この上に、図６に示すように別の体積型ホログラム用記録感材２８を重ね合わせ、記録感材２８側から赤色の波長の光（例えば、波長６４７ｎｍ）と緑色の波長の光（例えば、波長５３２ｎｍ）を含む照明光２９を入射させると、その入射光２９と、フィルム１１’のホログラム領域から回折された光３０（赤色の波長の光）とフィルム１２’のホログラム領域から回折された光３１（緑色の波長の光）とが記録感材２８中で干渉して多重記録され、図１のホログラム表示体１０となる。
【００２７】
このホログラム表示体１０の領域１〜５の様子をそれぞれ図７（ａ）〜（ｅ）に示すが、分かりやすい領域から順に、領域１には、図７（ａ）に示すように、赤色反射散乱性のホログラム（図中では、左下がりのハッチが付してある。）のみが記録され、白色照明光の下では赤色に見える。領域５には、図７（ｅ）に示すように、緑色反射散乱性のホログラム（図中では、右下がりのハッチが付してある。）のみが記録され、白色照明光の下では緑色に見える。領域３には、図７（ｃ）に示すように、赤色反射散乱性のホログラムと緑色反射散乱性のホログラムが重畳して記録されており、両方の波長（例えば、波長６４７ｎｍと５３２ｎｍ）（図８参照）が回折され、加法混色により黄色に見える。
【００２８】
領域２には、図７（ｂ）に示すように、面積比で５０％の微小な網点７が背景８中に存在し、その網点７の部分は、領域３と同様に、赤色反射散乱性のホログラムと緑色反射散乱性のホログラムが重畳して記録されており、黄色であり、背景８部分には、緑色反射散乱性のホログラムのみが記録され、緑色である。したがって、この網点７が背景８中に存在し、その網点７の黄色と背景８の緑色の５０：５０の比率の加法混色により、図８に示すように、黄緑色に見える。
【００２９】
そして、領域４には、図７（ｄ）に示すように、面積比で５０％の微小な網点７が背景８中に存在し、その網点７の部分は、領域３と同様に、赤色反射散乱性のホログラムと緑色反射散乱性のホログラムが重畳して記録されており、黄色であり、背景８部分には、この場合は、赤色反射散乱性のホログラムのみが記録され、赤色である。したがって、この網点７が背景８中に存在し、その網点７の黄色と背景８の赤色の５０：５０の比率の加法混色により、図８に示すように、橙色に見える。
【００３０】
以上は、領域２、４について、５０パーセントの網点領域としたが、網点の面積比は任意に設定可能であり、したがって、中間色も緑色と黄色、黄色と赤色の間の任意のものに発色させることができる。
【００３１】
ところで、以上は、ホログラム表示体１０を赤色回折体積型ホログラムと緑色回折体積型ホログラムの２色のホログラムの多重記録体あるいは積層体から構成するものとしたが、これらにもう１色青色回折体積型ホログラムを加え、３色のホログラムの多重記録体あるいは積層体から構成することもできる。その場合の作成方法は、以上の作成工程において、もう１色分のマスクパターン、記録感材、記録波長を追加するだけで簡単に拡張できるので、詳細な説明は省く。
【００３２】
次に、２波長で記録された体積型ホログラムとカラーチューニングを組み合わせた本発明の別の多色ホログラム記録体とその作製方法を説明する。
【００３３】
まず、その１つは、図９に示すように、２枚のフォトポリマー等からなる体積型ホログラム用記録感材６１、６２を用意し、同図（ａ）に示すように、一方の記録感材６１の裏面側に所定距離ｄだけ離して反射散乱板２３を配置し、記録感材６１側から入射角θ1 で青色領域の波長λB の光６５を有効領域全面に入射させ、記録感材６１を透過し、反射散乱板２３で反射散乱された光６６と入射光６５とを感光領域中で干渉させて、有効領域全面から一様に青色の波長の光を反射散乱回折する青色回折体積型ホログラム６１’を記録する。同様に、同図（ｂ）に示すように、記録感材６２の裏面側に所定距離ｄだけ離して反射散乱板２３を配置し、記録感材６２側から同じ入射角θ1 で緑色領域の波長λG の光６７を有効領域全面に入射させ、記録感材６２を透過し、反射散乱板２３で反射散乱された光６８と入射光６７とを感光領域中で干渉させて、有効領域全面から一様に緑色の波長の光を反射散乱回折する緑色回折体積型ホログラム６２’を記録する。ここで、距離ｄは記録される体積型ホログラムの所望の反射散乱特性に依存して設定される。もちろん、ｄ≒０の密着であってもよい。
【００３４】
その後、図９（ｃ）に示すように、上記青色回折体積型ホログラム６１’と緑色回折体積型ホログラム６２’を重ね合わせ、その積層体上に別の体積型ホログラム用記録感材６３を密着するか若干間隔をおいて重ね合わせ、記録感材６３側からλB とλG の波長を含む一様な複製用照明光６９を入射角θ1 で入射させると、その照明光６９と、体積型ホログラム６１’で回折された波長λB の光と体積型ホログラム６２’で回折された波長λG の光とからなる反射散乱回折光７０とが記録感材６３中で干渉して、有効領域全面から一様に青色の波長の光を反射散乱回折する青色回折体積型ホログラムと緑色の波長の光を反射散乱回折する緑色回折体積型ホログラムとが多重記録されたホログラム６３’が複製される。なお、このような複製によらずに、１枚の記録感材６３上に図９（ａ）と（ｂ）のような露光を順次あるいは同時に行うことによって、有効領域全面から一様に青色の波長の光を反射散乱回折する青色回折体積型ホログラムと緑色の波長の光を反射散乱回折する緑色回折体積型ホログラムとが多重記録されたホログラム６３’を作製してもよい。
【００３５】
次いで、図１０（ａ）に示すように、このようにして作製したホログラム６３’上に、図１６及び図１７を用いて説明した、フォトポリマーと同様にバインダーポリマー中にモノマー又はオリゴマー、光開始剤等を混合してなる膨潤フィルム（以下、カラーチューニングフィルムと呼ぶ。）７１を重ね合わせ、その上に網点等の透明開口からなる繰り返しパターンが設けられたマスク７２を載置して、マスク７２を介してカラーチューニングフィルム７１中の活性な浸透性モノマー又はオリゴマーの略全部を重合させて不活性にさせるのに十分な量の紫外線等の光７３を照射することにより、マスク７２の透明開口部に相当するカラーチューニングフィルム７１の部分を略失効させる。このような照射の後、カラーチューニングフィルム７１中の活性な浸透性モノマー又はオリゴマーをホログラム６３’中に拡散させるのに十分な温度と時間加熱処理すると、図１０（ｂ）に示す光７３が当たらなかった位置に対応するホログラム６３’の部分ｂ中においては、青色回折体積型ホログラムの干渉縞間の距離は膨潤して緑色の波長の光を反射回折する緑色回折体積型ホログラムになり、同じ部分ｂ中の緑色回折体積型ホログラムの干渉縞間の距離も同様に膨潤して赤色の波長の光を反射回折する赤色回折体積型ホログラムになる。これに対して、光７３が当たってカラーチューニングフィルム７１の部分が略失効された位置に対応するホログラム６３’の部分ａ中においては、青色回折体積型ホログラム、緑色回折体積型ホログラム共略そのままであり変化がほとんどない。
【００３６】
したがって、図１０（ｃ）に示すように、上記のようなカラーチューニングを施したホログラム６３’に、青色領域の波長λB 、緑色領域の波長λG ，λG ’、赤色領域の波長λR の光を含む照明光７４をホログラム記録のときの入射角θ1 で照射すると、ホログラム６３’の部分ａからはλB とλG の波長の光７５が反射散乱回折され、ホログラム６３’の部分ｂからはλG ’とλR の波長の光７５’が反射散乱回折される。光７５はシアンに、光７５’はイエローに見える。
【００３７】
図１１（ａ）、（ｂ）は、図１０（ｃ）のホログラム６３’の部分ａとｂの体積型ホログラムの回折効率分布の具体例を示す曲線である。ただし、それぞれの縦軸は、回折効率を直接示すものではなく、回折効率と相補的な関係にある０次光透過率を示している。この具体例においては、記録感材６３のフォトポリマーとしてＯｍｎｉｄｅｘ７０６（デュポン社製）を用い、カラーチューニングフィルム７１としてＣＴＦ７５（デュポン社製）を用いた。活性な浸透性モノマー等の拡散のための加熱処理は、１２０℃で２時間行った。図１１の具体例から、カラーチューニングが行われなかった部分ａからは、青色領域の波長λB と緑色領域の波長λG の光が反射散乱回折され（図（ａ））、そのホログラムがカラーチューニングされた部分ｂからは、緑色領域の波長λG ’と赤色領域の波長λR の光が反射散乱回折されることがよく分かる。
【００３８】
部分ａとｂが微細であれば、ホログラム６３’全体はシアンとイエローの加法混色の色に見えるが、マスク７２の透明部の面積（部分ａの面積に相当）と不透明部の面積（部分ｂの面積に相当）の割合の調整、マスク７２の網点等の透明部の透過率あるいは光７３の照射光量、Ｂ（ブルー）とＧ（グリーン）のレーザー光の強度比、さらには加熱処理条件の調整により、その混色割合は面積階調あるいは濃度階調により変わるので、中間色を再現することができる。また、マスク７２の位置に応じて上記面積階調あるいは濃度階調が変化するようにマスク７２を構成することにより、ホログラム６３’を多色ホログラム表示体とすることができる。
【００３９】
また、同様の調整により、ホログラム６３’全体がシアンとイエローの加法混色により略白色あるいは緑色がかった白色に見えるホログラム反射散乱板とすることができる。このようなホログラム反射散乱板は、液晶液晶表示装置の明るい反射散乱板として用いることができる。
【００４０】
ここで、このようなホログラム反射散乱板を用いた液晶液晶表示装置を簡単に説明する。本発明に基づく白色ホログラム反射散乱板は、特定の方向（図１０（ｃ）の照明光７４の方向）から入射した光を観察域と定めた方向にのみ拡散反射させるホログラムである。本発明のこのような白色ホログラム反射散乱板７６を用いた液晶表示装置は、図１２に断面を示すように、白色ホログラム反射散乱板７６を液晶表示素子８０の観察側とは反対側に配置してなるもので、液晶表示素子８０の表示側から入射する照明光７７を液晶ディスプレイ装置の観察域に合致する角度範囲θにのみ拡散光７８として拡散反射させ、明所で自発光型のバックライトを使用することなしに表示が可能なものである。ここで、液晶表示素子８０は、例えば、２枚のガラス基板８１、８２の間に挟持されたツイストネマチック等の液晶層８５からなり、一方のガラス基板８２内表面には一様な透明対向電極８４が設けられ、他方のガラス基板８１内表面には画素毎に独立に透明表示電極８３と不図示のブラック・マトリックスが設けられている。なお、カラー表示装置の場合は、他方のガラス基板８１内表面には液晶セルＲ、Ｇ、Ｂ毎に独立に透明表示電極８３とカラーフィルター、ブラック・マトリックスが設けられている。また、電極８３、８４の液晶層８５側には不図示の配向層も設けられており、さらに、観察側ガラス基板８１外表面には偏光板８６が、観察側とは反対側のガラス基板８２外表面には偏光板８７がそれぞれ貼り付けられており、例えばそれらの透過軸は相互に直交するように配置されている。このような液晶表示素子８０の透明表示電極と透明対向電極間に印加する電圧を制御してその透過状態を変化させることにより、数字、文字、記号、絵柄等が選択的に表示が可能となる。
【００４１】
図９の場合は、記録感材６１と６２のそれぞれ有効領域全面に青色回折体積型ホログラムと緑色回折体積型ホログラムを記録するものであっが、図９（ａ）、（ｂ）の段階で所望のパターン領域にのみ体積型ホログラムを記録することを考える。２枚の体積型ホログラム用記録感材９１、９２を用意し、図４と同様の方法で、青色回折体積型ホログラムを記録する記録感材９１には、青色用マスクパターンを重ね合わせ、そのマスクパターン側から記録感材９１を感光させる紫外線を照射して、図１３（ａ）に示すように、記録感材９１のパターン領域９４を感光させて失効させる。また、緑色回折体積型ホログラムを記録する記録感材９２には、緑色用マスクパターンを重ね合わせ、そのマスクパターン側から記録感材９２を感光させる紫外線を照射して、図１３（ｂ）に示すように、記録感材９２のパターン領域９５を感光させて失効させる。
【００４２】
その後、図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、各記録感材９１、９２の未失効領域に、図９（ａ）、（ｂ）と同様にして、それぞれ未失効領域のみから青色の波長の光を反射散乱回折する青色回折体積型ホログラム９１’、未失効領域のみから緑色の波長の光を反射散乱回折する緑色回折体積型ホログラム９２’を記録する。その後、図１３（ｃ）に示すように、図９（ｃ）と同様にして、青色回折体積型ホログラム９１’と緑色回折体積型ホログラム９２’を重ね合わせ、その積層体上に別の体積型ホログラム用記録感材９３を密着するか若干間隔をおいて重ね合わせ、記録感材９３側からλB とλG の波長を含む一様な複製用照明光６９を入射角θ1 で入射させると、その照明光６９と、体積型ホログラム９１’で回折された波長λB の光と体積型ホログラム９２’で回折された波長λG の光とからなる反射散乱回折光７０とが記録感材９３中で干渉して、それぞれ別々にパターニングされた領域から青色の波長の光を反射散乱回折する青色回折体積型ホログラムと緑色の波長の光を反射散乱回折する緑色回折体積型ホログラムとが多重記録されたホログラム９３’が複製される。なお、このような複製によらずに、１枚の記録感材９３上に図１３（ａ）と（ｂ）のような露光を順次あるいは同時に行うことによって、それぞれ別々にパターニングされた領域から青色の波長の光を反射散乱回折する青色回折体積型ホログラムと緑色の波長の光を反射散乱回折する緑色回折体積型ホログラムとが多重記録されたホログラム９３’を作製してもよい。
【００４３】
このように複製あるいは多重記録されたホログラム９３’は、図１４（ａ）、図１５〔ａ）に例示するように、青色回折体積型ホログラム領域Ｇと緑色回折体積型ホログラム領域Ｂとが交互に並列したもの、あるいは、図示しないが、青色回折体積型ホログラム領域Ｇと緑色回折体積型ホログラム領域Ｂと一部で重なり、また、場合によっては青色回折体積型ホログラム領域Ｂ、緑色回折体積型ホログラム領域Ｇ共に記録されていない領域が存在するものとなる。図１４（ａ）、図１５（ａ）は共に、相互に隣接して青色回折体積型ホログラム領域Ｂと緑色回折体積型ホログラム領域Ｇが交互に並列している場合であるが、図１４（ａ）の場合は領域Ｇが領域Ｂの２倍の幅があり、図１５（ａ）の場合は逆に領域Ｂが領域Ｇの２倍の幅がある例である。このように、青色回折体積型ホログラム領域Ｇと緑色回折体積型ホログラム領域Ｂとが多重記録されたホログラム９３’は、図１０（ａ）、（ｂ）と同様にして、所定領域の青色回折体積型ホログラムあるいは緑色回折体積型ホログラムの一方あるいは双方がカラーチューニングフィルム７１によりカラーチューニングが施され、青色回折体積型ホログラムの干渉縞間の距離は膨潤して緑色の波長の光を反射回折する緑色回折体積型ホログラムになり、緑色回折体積型ホログラムの干渉縞間の距離は同様に膨潤して赤色の波長の光を反射回折する赤色回折体積型ホログラムになる。
【００４４】
図１４（ｂ）の場合は、カラーチューニングフィルム７１の領域ｃは失効されカラーチューニングを行わず、領域ｄが有効でカラーチューニングを行い、ホログラム９３’の緑色回折体積型ホログラム領域Ｇの半分が赤色回折体積型ホログラムＲに変換される。図１５（ｂ）の場合は、カラーチューニングフィルム７１の領域ｅは失効されカラーチューニングを行わず、領域ｆが有効でカラーチューニングを行い、ホログラム９３’の青色回折体積型ホログラム領域Ｂの半分が緑色回折体積型ホログラム領域Ｇに変換され、緑色回折体積型ホログラム領域Ｇが赤色回折体積型ホログラム領域Ｒに変換される。何れの場合も、大きさが略等しく相互に隣接した３つの領域がそれぞれ青色回折体積型ホログラム領域Ｂ、緑色回折体積型ホログラム領域Ｇ、赤色回折体積型ホログラム領域Ｒとなるので、各領域が微小な画素になり、かつ、画素の面積階調あるいは濃度階調、又は、それらの組み合わせによるＲＧＢの加法混色により任意の位置で任意の色が表現できるように、記録感材６１、６２を失効させるときのマスクのパターンと透過率、及び、カラーチューニングフィルム７１を失効させるときのマスクのパターンと透過率を選択することにより、任意のカラーパターンが表示可能となる。
【００４５】
なお、以上のカラーチューニングフィルム７１で部分的にカラーチューニングしたホログラム６３’、９３’においては、最終的なホログラム記録体からカラーチューニングフィルム７１を剥離してもよいが、一体のままにしておいてもよい。
【００４６】
以上、本発明の多色ホログラム記録体を実施例に基づいて説明してきたが、この実施例に限定されず種々の変形が可能である。なお、本発明におけるホログラムは、反射散乱性の体積型ホログラムに限らず、透過散乱性の体積型ホログラム、あるいは、立体像等の絵柄が再現可能な体積型ホログラムであってもよい。また、本発明における網点は、微小な円、矩形等の図形の集合体だけでなく、微細なストライプの集合体も含むものである。
【００４７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の多色ホログラム表示体によると、網点面積比による中間色パターン領域が、全面に記録された背景の色のホログラム中に別の色のホログラムの網点部分が重畳してなるものであるので、異なる色のホログラム原版相互の位置合わせ精度が、網点同士の位置合わせを必要とする場合に比較して大幅に緩和される。また、中間色は、ホログラムの記録強度でなく、網点面積比によるため、再現性よく安定して発色させることができ、大量に再現性よく安定して多色ホログラム表示体を作成することができる。
【００４８】
また、本発明の別の多色ホログラム記録体によると、カラーチューニングフィルムを用いて多重記録された体積型ホログラムの一部の領域をカラーチューニングするだけで、記録された色と異なる色を再現でき、記録された色とそのカラーチューニングされた色との加法混色により任意のカラーパターンが大量に再現性よく作成することができる。また、全面が略白色のホログラム反射散乱板を簡単に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例の多色ホログラム表示体の平面図である。
【図２】図１の多色ホログラム表示体作成工程において使用する一方のマスクパターンの平面図である。
【図３】図１の多色ホログラム表示体作成工程において使用する他方のマスクパターンの平面図である。
【図４】図１の多色ホログラム表示体作成工程における記録感材の一部を失効させる工程を説明するための図である。
【図５】図１の多色ホログラム表示体作成工程において記録感材にホログラムを記録する工程を説明するための図である。
【図６】図１の多色ホログラム表示体を原版から複製する工程を説明するための図である。
【図７】図１の多色ホログラム表示体の各領域の様子を示す図である。
【図８】図１の多色ホログラム表示体の中間色の発色原理を説明するための図である。
【図９】本発明の別の実施例の多色ホログラム記録体の記録工程の一部を示す図である。
【図１０】本発明の別の実施例の多色ホログラム記録体の記録工程の残りの部分を示す図である。
【図１１】図９、図１０による多色ホログラム記録体の回折効率分布の具体例を示す図である。
【図１２】本発明に基づく白色ホログラム反射散乱板を用いた液晶表示装置の断面図である。
【図１３】図９、図１０の変形例の多色ホログラム記録体の記録工程の一部を示す図である。
【図１４】図９、図１０の変形例の多色ホログラム記録体の記録工程の残りの部分を示す図である。
【図１５】図９、図１０の変形例の多色ホログラム記録体の記録工程の残りの部分の別形態を示す図である。
【図１６】従来のホログラムカラー表示体の作製方法の１つを説明するための図である。
【図１７】従来のホログラムカラー表示体の作製方法の別のものを説明するための図である。
【符号の説明】
１…赤色の花びら領域
２…黄緑色の花びら領域
３…黄色の花びら領域
４…橙色の花びら領域
５…緑色の茎領域
６…紫外線
７…網点
８…背景
１０…ホログラム表示体
１１、１２、２８…体積型ホログラム用記録感材
１１’…赤色回折体積型ホログラムを記録したフィルム
１２’…緑色回折体積型ホログラムを記録したフィルム
２１…赤色用マスクパターン
２２…緑色用マスクパターン
２３…反射散乱板
２４…赤色の波長の光
２５、２７…反射散乱光
２６…緑色の波長の光
２９…赤色の波長の光と緑色の波長の光を含む照明光
３０、３１…回折光
４１〜４５…パターン領域
５１〜５５…パターン領域
６１、６２、６３…体積型ホログラム用記録感材
６１’…青色回折体積型ホログラム
６２’…緑色回折体積型ホログラム
６３’…多重記録ホログラム
６５…青色領域の波長の光
６６…反射散乱光
６７…緑色領域の波長の光
６８…反射散乱光
６９…複製用照明光
７０…反射散乱回折光
７１…膨潤フィルム（カラーチューニングフィルム）
７２…マスク
７３…紫外線等の光
７４…照明光
７５、７５’…反射散乱回折
７６…白色ホログラム反射散乱板
７７…照明光
７８…拡散光
８０…液晶表示素子
８１、８２…ガラス基板
８３…透明表示電極
８４…透明対向電極
８５…液晶層
８６、８７…偏光板
９１、９２、９３…体積型ホログラム用記録感材
９４、９５…失効パターン領域
９１’…青色回折体積型ホログラム
９２’…緑色回折体積型ホログラム
９３’…多重記録ホログラム
Claims (5)
- 少なくとも２つの異なる波長の光を回折する体積型ホログラムを多重記録あるいは重畳してなる多色ホログラム記録体において、その中の相互に異なる波長の光を回折する２つのホログラムが多重記録あるいは重畳されてなる網点部分と網点間に記録されたその２つの中の何れか一方のホログラムの背景部分とからなる中間色パターン領域を含むことを特徴とする多色ホログラム記録体。
- 少なくとも２つの異なる波長の光を回折する体積型ホログラムを多重記録あるいは重畳してなる多色ホログラム記録体において、その中の特定波長の光を回折する１つのホログラムが全面に記録されてなる領域中の微小な網点部分にその特定波長と異なる別の波長の光を回折する別のホログラムが多重記録あるいは重畳されてなる中間色パターン領域を含むことを特徴とする多色ホログラム記録体。
- 請求項１又は２において、前記中間色パターン領域以外に、それぞれのホログラムが独立に記録された原色パターン領域と、異なる２つ以上のホログラムが全面に多重記録あるいは重畳されてなる別の中間色パターン領域とを含むことを特徴とする多色ホログラム記録体。
- 請求項１から３の何れか１項において、前記網点部分の面積比が異なる領域を含むことを特徴とする多色ホログラム記録体。
- 請求項１から４の何れか１項において、前記ホログラムが反射散乱型ホログラムからなることを特徴とする多色ホログラム記録体。
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