JPH07104639A - ホログラム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐紫外線性，耐水性，耐熱性に優れ，かつ製
造時における作業面での皮膚刺激性が少なく，鮮明な表
示画像を再生することができる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の表面は接着剤１により被覆されている。
接着剤は，脂環式エポキシとノボラック系エポキシから
なる混合エポキシ樹脂と，脂環式酸無水物系の硬化剤と
からなる。回折格子膜２１は，例えば，ゼラチン膜であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，耐水性，耐紫外線性に
優れ，かつ製造時における作業面での皮膚刺激性の少な
い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。ホログラムは，
図１０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。カバープレート９１
３は無反射コート膜等により像品位を向上させている。
また，カバープレート９１４は，ホログラム９１に耐水
性を付与している。

【０００３】回折格子膜９７は，干渉縞が記録されたゼ
ラチン膜であり，屈折率が１．５２である。カバープレ
ート９１３の入射光３０が入射する側の表面には，反射
防止膜９１１が設けられている。一方，カバープレート
９１４の大気側の表面には，散乱防止膜９１５が設けら
れている。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
１０，図１１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】接着剤９１０は，ガラス基板９１２とカバ
ープレート９１３との対向面，並びにガラス基板９１２
の回折格子膜９７とカバープレート９１４との対向面に
充填されている。回折格子膜９７は，接着剤９１０によ
り，周囲環境の湿度に対して保護されている。上記接着
剤９１０としては，エポキシ系熱硬化型樹脂（屈折率
１．５５）を用いる。この接着剤は，ホログラム用とし
て汎用されているものであり，主剤としての芳香族エポ
キシ（ビスフェノールＡ型）と，硬化剤としてのメタキ
シレンジアミン（芳香族ポリアミン）とからなる。

【０００５】

【解決しようとする課題】しかしながら，上記従来の接
着剤９１０は耐水性に劣るため，周囲環境の湿度を吸収
し，回折格子膜９７へ湿気を与えるおそれがある。その
ため，回折格子膜９７の外周部２０にシール巾Ｓを設け
ていても，完全には湿気を防止することは困難である。

【０００６】また，紫外線照射により接着剤中のベンゼ
ン環の二重結合が切断されて，ホログラム特性が変化す
るおそれがある。また，接着剤は，皮膚への影響が強い
ため，作業上の困難性がある。本発明はかかる従来の問
題点に鑑み，耐水性，耐紫外線性に優れ，かつ製造時に
おける作業面での皮膚刺激性の少ないホログラムを提供
しようとするものである。

【０００７】

【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は接着剤により被覆されてい
るホログラムであって，上記接着剤は，脂環式エポキシ
及びノボラック系エポキシからなる混合エポキシ樹脂
と，脂環式酸無水物系の硬化剤とからなることを特徴と
するホログラムにある。

【０００８】本発明において，上記接着剤は，混合エポ
キシ樹脂と，脂環式酸無水物系の硬化剤とからなる。混
合エポキシ樹脂は，脂環式エポキシとノボラック系エポ
キシとを混合してなる樹脂である。上記脂環式エポキシ
としては，水添ビスフェノールＡ（図３参照）等があ
る。上記ノボラック系エポキシとしては，フェノールノ
ボラックエポキシ（図４参照）等がある。上記脂環式酸
無水物系の硬化剤としては，無水テトラヒドロフタル酸
等がある。

【０００９】上記脂環式エポキシ，ノボラック系エポキ
シ，及び硬化剤の配合比は，これら３者の合計重量を１
００重量％（以下，％という。）として，３０〜５０
％，５〜１５％，４０〜６０％であることが好ましい。
脂環式エポキシが３０〜５０％の場合には，接着剤の屈
折率を回折格子膜の屈折率に最も近似させることができ
る。

【００１０】ノボラック系エポキシが５〜１５％の場合
には，接着剤の耐熱性を向上させることができる。硬化
剤が４０〜６０％の場合には，接着剤の吸水性を向上さ
せることができる。また，接着剤の硬化条件は，１２０
〜１３０℃，３０分〜９０分間であることが好ましい。

【００１１】上記回折格子膜としては，例えば，ゼラチ
ン膜がある。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。

【００１２】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。

【００１３】

【作用及び効果】本発明の接着剤においては，上記脂環
式酸無水物系の硬化剤は，上記従来にかかる接着剤に用
いられていた芳香族ポリアミンと比べて，吸水性が少な
い。そのため，本発明のホログラムは，高温高湿下で使
用した場合にも，充分な耐久性を発揮することができ
る。更に，上記のごとく接着剤は耐水性に優れているた
め，従来必要とされていた回折格子膜を封止するための
シール巾を縮小することができ，その分だけ回折格子膜
の面積を拡大することができる。

【００１４】また，上記脂環式エポキシ及び脂環式酸無
水物系の硬化剤は，芳香族化合物よりも反応性に乏しい
脂環式化合物である。そのため，紫外線を照射しても，
接着剤中の結合が切断されることがない。そのため，太
陽光線が照射する室外においても，ホログラムの特性を
変化させることなく，長期間使用することができる。

【００１５】また，脂環式エポキシ，ノボラック系エポ
キシ，及び脂環式酸無水物系の硬化剤は，いずれも皮膚
への刺激性が少ない。そのため，ホログラムの製造，取
扱の際の作業性を大幅に向上させることができる。

【００１６】また，上記配合比を変えることにより，接
着剤の屈折率を調整することができる。即ち，脂環式エ
ポキシは，脂還式化合物であり，芳香族化合物よりも屈
折率が低い。そのため，上記脂環式エポキシの配合比を
増加させた場合には，接着剤の屈折率を低くすることが
できる。逆に，脂環式エポキシの配合比を減少させた場
合には接着剤の屈折率を増加させることができる。従っ
て，脂環式エポキシの配合比を調整することにより，回
折格子膜の屈折率に近似させることができる。従って，
本発明のホログラムによれば，ノイズ率が低く，鮮明な
表示像を再生することができる。

【００１７】また，上記ノボラック系エポキシは，接着
剤の架橋密度を高め，更に耐熱性を向上させる。そのた
め，この接着剤を用いたホログラムは，様々な製造条件
及び使用条件に対応することができる。また，本発明の
接着剤は，従来のガラス構造のみならず，ガラス２枚構
造や，ガラス─金属箔といった簡易構造にも利用できる
し，将来型であるフィルム構造の接着剤にも，もちろん
利用可能である。上記のごとく，本発明によれば，耐水
性，耐紫外線性に優れ，かつ製造時における作業面での
皮膚刺激性が少なく，かつ鮮明な表示画像を再生するこ
とができるホログラムを提供することができる。

【００１８】

【実施例】本発明にかかるホログラム乾板について，図
１〜図９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２１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１
を介してカバープレート５１，５３を設けている。

【００１９】回折格子膜２１を配設したガラス基板２２
とカバープレート５１，５３とを接着している上記接着
剤１は，混合エポキシ樹脂と，脂環式酸無水物系の硬化
剤とからなる。混合エポキシ樹脂は，脂環式エポキシと
ノボラック系エポキシとを混合してなる樹脂である。上
記脂環式エポキシとしては，図３に示す化学構造式の水
添ビスフェノールＡを用いた。上記ノボラック系エポキ
シとしては，図４に示す化学構造式のフェノールノボラ
ックエポキシを用いた。上記脂環式酸無水物系の硬化剤
としては，無水テトラヒドロフタル酸を用いた。

【００２０】上記接着剤の配合組成は，脂環式エポキシ
が３９％，ノボラック系エポキシが１０％，脂環式酸無
水物系の硬化剤が４９％であり，更に，イミダゾール誘
導体が１％，各種添加剤が微量含まれている。本例の接
着剤の屈折率は，１．５２である。上記接着剤の毒性，
物性について表１に示した。

【００２１】

【表１】

【００２２】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，１１２ｍｍ×４６ｍｍ×１．８ｍｍである。屈折率
は，１．５２である。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，その反射光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。

【００２３】本例のホログラム１７は，例えば，図９に
示すヘッドアップディスプレイ装置９に用いられる。該
ヘッドアップディスプレイ装置９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１７と，該ホログラム１７からの回折
光３１を反射させて観者９５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。

【００２４】次に，上記ホログラム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１．５２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１０〜
４０μｍとして塗布し，ゲル化又は乾燥後，２０℃，５
０％ＲＨ程度の雰囲気下に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感光膜を形成す
る。

【００２５】次いで，図５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。そして，
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。

【００２６】入射光７０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７
６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７１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２１
０において互いに干渉する。

【００２７】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６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。

【００２８】かかるプリズム７７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。尚，プリズム７７の側面に光
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，感光膜２１０に干渉
縞が記録される。

【００２９】露光後，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。

【００３０】次に，図７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。尚，
視感反射率は下記の式にて求めた。

【００３１】

【数１】

【００３２】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。図９に示すヘッドアップディスプレ
イ構成において，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），下式によりノイズ率を求めた。また，このときの
ホログラム特性は図６のようであった。 ノイズ率＝ ノイズ像輝度 ×１００／正規像輝度
（％）

【００３３】次に，上記カバープレート５１，５３表面
に接着剤１を各々５０μｍ厚みに塗布する。上記接着剤
１は，上記配合組成である（表１参照）。接着剤１の屈
折率は，１．５２である。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７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２
２を接着剤１を介して挟持し，図８に示すホログラムを
得た。

【００３４】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。

【００３５】次に，上記ホログラムの耐水性について説
明する。本例のホログラムは，回折格子膜の外周部にシ
ール巾Ｓを設けているが，このシール巾Ｓは，従来例に
おいて必要とされたシール巾Ｓの約半分の巾で，充分な
耐水性を確保することができた。

【００３６】即ち，本例の回折格子膜の外周部にシール
巾Ｓとして約２．５ｍｍを設けた。これにより，本例の
ホログラムは，６５℃，９５％ＲＨの使用条件下におい
て，１０００時間の耐水性を確保することができた。こ
れに対し，従来例にかかる接着剤を用いた場合，上記と
同様の耐水性を得るためには，５ｍｍのシール巾Ｓを必
要とした。

【００３７】次に，上記ホログラムの耐紫外線性につい
て説明する。本例のホログラムに，８５℃で紫外線を６
００時間以上の間照射した後，色差試験を行ったとこ
ろ，ホログラムの色に変化はみられなかった。また，ホ
ログラム特性も変化しなかった。これに対し，前記従来
例に示した接着剤（屈折率ｎ＝１．５５）を用いて，実
施例と同様のホログラムを作製した。そして，これにつ
いても，同様の試験を行ったところ，３００〜４００時
間で接着剤の一部が劣化した。このことから，本発明に
かかる接着剤は，耐紫外線性に優れていることがわか
る。

【００３８】現在，ホログラムを用いたヘッドアップデ
ィスプレイ装置は，例えば自動車に搭載されている。そ
して，自動車のウインドシールドとして，ポリビニルブ
チラール（ＰＶＢ）よりなる合わせガラスを用いた場合
には，紫外線吸収が大きい。しかし，１枚ガラス構造の
場合には紫外線吸収が少なく，ホログラムへの照射量が
増す。この場合でも，本発明のホログラムは，耐紫外線
性に優れているため，何の問題もなく，長時間使用する
ことができる。そのため，今後の小型車への拡販を考え
ると，ウインドシールド薄板化の要望に応え，耐紫外線
性の向上は必須である。従って，本発明のホログラムの
効果は非常に大である。

【００３９】次に，上記ホログラムの皮膚刺激性につい
て説明する。本例にかかる接着剤は，ＳＰＩ（エポキシ
の皮膚刺激値）が３であり，皮膚への刺激性は殆どなか
った。そのため，取扱が容易で，何の注意も必要としな
かった。従って，作業性が大幅に向上した。これに対
し，従来例にかかる接着剤は，ＳＰＩが４〜５の硬化剤
を用いていたため，皮膚刺激性が大であり，取扱いにく
かった。

【００４０】次に，上記ホログラムの屈折率について説
明する。本例のホログラムは，ノイズ率が０．１％と，
前記従来例にかかるホログラムの屈折率０．２％に比し
て，更に小さく，非常に表示像が鮮明であった。これ
は，本例においては，カバープレート５１，５３及びガ
ラス基板２２の屈折率をｎ＝１．５２と，回折格子膜２
１の屈折率をｎ＝１．５２と，接着剤１の屈折率をｎ＝
１．５１とし，特に再生時においてカバープレートと接
着剤との界面での反射を，そのインデックスマッチング
を最適とすることにより，更に低減したためである。

【００４１】これに対し，従来例にかかる接着剤の屈折
率は，ｎ＝１．５５であるため，表示像が鮮明ではなか
った。現在，ノイズ率の低減については，表示像品位の
向上と絡んで強い要望がある。従って，本発明にかかる
接着剤の効果は大きい。

【００４２】次に，上記ホログラムの耐熱性について説
明する。本例のホログラムは，１３０℃の高温下におい
て使用した場合にも，ホログラム特性が変化しなかっ
た。これに対し，前記従来例に係る接着剤を用いて作製
したホログラムの耐熱温度は，１２０℃までであった。

【００４３】今後，ホログラムの拡販については，ホロ
グラムを自動車のインストルメントパネルの上に装着す
る簡易型の構想もある。その際には，現在のインストル
メントパネルの内部に装着する構成よりも，より高い耐
熱性が要求される。

【００４４】そのような用途に対して本例の接着剤は，
耐熱温度が１２０℃から１３０℃へ上昇する。そのた
め，従来例に比して，過酷な条件下においても長時間使
用することができ，より安全に，高い品質設計とするこ
とができる。

【００４５】上記のごとく，本例の接着剤によれば，耐
水性，耐紫外線性及び耐熱性に優れ，皮膚刺激性が少な
く，かつ鮮明な表示像を再生することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例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】実施例の，水添ビスフェノールＡの化学構造式
を示す説明図。

【図４】実施例の，フェノールノボラックエポキシの化
学構造式を示す説明図。

【図５】実施例の，回折格子膜に干渉縞を記録する方法
を示す説明図。

【図６】実施例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７】実施例の，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８】実施例の，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９】実施例の，ヘッドアップディスプレイ装置の原
理図。

【図１０】従来例のホログラムの断面図。

【図１１】図１０のＣ−Ｃ線矢視断面図。

【符号の説明】

１．．．接着剤， １５．．．側面， １７．．．ホログラム， ２１．．．回折格子膜， ２１０．．．感光膜， 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， 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 (72)発明者 石川 智則 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 (2)

【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
   膜の表面は接着剤により被覆されているホログラムであ
   って，上記接着剤は，脂環式エポキシ及びノボラック系
   エポキシからなる混合エポキシ樹脂と，脂環式酸無水物
   系の硬化剤とからなることを特徴とするホログラム。
2. 【請求項２】 請求項１において，上記回折格子膜はゼ
   ラチン膜であることを特徴とするホログラム。