DE60216361T2

DE60216361T2 - Verfahren zur Verarbeitung nach der Belichtung einer Silberhalogenidemulsionsschicht, ein nach diesem Verfahren hergestelltes Hologramm und ein dieses Hologramm enthaltendes holographisches optisches Element

Info

Publication number: DE60216361T2
Application number: DE60216361T
Authority: DE
Inventors: Jong-man Gwonseon-gu Suwon-city Kim
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2001-05-30
Filing date: 2002-05-28
Publication date: 2007-09-13
Anticipated expiration: 2022-05-29
Also published as: EP1262827B1; ES2276893T3; JP2002366013A; DE60216361D1; US20020192567A1; KR100408533B1; US6811930B2; JP4084603B2; EP1262827A1; ATE347126T1; KR20020091855A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Nachbehandlungsverfahren nach Bestrahlung eines holographischen Aufzeichnungsmaterials, und insbesondere ein Nachbehandlungsverfahren nach Bestrahlung einer Silberhalogenidemulsionsschicht bei der Herstellung eines Hologramms, ein Verfahren zur Hologrammherstellung unter Verwendung des Nachbehandlungsverfahrens nach Bestrahlung und ein Verfahren zur Herstellung eine holographischen optischen Elements (HOE) mit dem Hologramm.
Holographische optische Elemente (HOE) sind in dichromatierter Gelatine (DCG) aufgezeichnet und für hohe Effizienz und rauscharme Eigenschaften bekannt. DCG leidet jedoch an geringer Empfindlichkeit und schlechter Farbreproduzierbarkeit. Deshalb ist es nicht einfach, ein vollfarbiges Hologramm oder HOE unter Verwendung der DCG herzustellen.
Aus diesem Grund wurde kontinuierlich Forschung an Photopolymer- oder anderen holographischen Aufzeichnungsmaterialien durchgeführt. In den letzten Jahren haben Silbersalz enthaltendes Silberhalogenidmaterial und ein Verarbeitungsprozess dazu zunehmend Interesse gefunden.
Als Folge der Anstrengungen zum Erreichen ähnlicher oder besserer Ergebnisse als DCG, wurde eine neue Behandlungstechnik mit Namen "Silberhalogenid empfindlicher Gelatineprozess" (SHSG, silver halide sensitive gelatin) eingesetzt.
Einige Forschungsinstitute berichteten, dass dieser SHSG-Prozess eine 90 %-ige Effizienz bei Transmissions-HOEs ergibt. Der SHSG-Prozess ist dadurch gekennzeichnet, dass er zu geringem Rauschen und hoher Effizienz führt. Ebenso ist der Rückstand aus dem SHSG-Prozess reine Gelatine, so dass es keine Ausdruckprobleme gibt.
Bisher entwickelte SHSG-Techniken wurden zum Aufzeichnen mit holographischen Materialien angewendet, die von Agfa, Kodak und Ilford erhältlich sind, was zu einem Problem der Streuung bei der Aufzeichnung führt. Bei Anwendung von DCG oder Photopolymeren tritt keine Streuung auf.
Die jüngste Entwicklung einiger Arten von ultrafeinkörniger Silberhalogenidemulsion hat das Interesse an der SHSG-Technik erhöht. Dies liegt daran, dass von der SHSG-Technik erwartet wird, dass sie vergleichbare Effekte wie die DCG erreicht, wenn sie bei einer Silberhalogenidemulsion mit ultrafeinen Körnern angewendet wird. Es wurde jedoch noch keine SHSG-Technik berichtet, die in der Lage ist, ähnliche Eigenschaften wie die DCG oder Photopolymere zu bewirken.
Kurz gesagt, die SHSG-Technik beinhaltet Bestrahlen und lokales Färben einer Silberhalogenidemulsionschicht. Dann diffundiert Silbersalz oder Silber in der Emulsionsschicht aufgrund von Fixierung heraus, so dass nur reine Gelatine zurück bleibt. Im letzten Schritt wird die verbleibende Gelatine unter Verwendung eines hydrophilen organischen Lösemittels dehydriert. Das getrocknete SHSG-Hologramm beinhaltet nur Gelatine und Mikrohohlräume mit Luft. Da die interne Komponente des getrockneten SHSG-Hologramms schwankt und Brechungsindices der beiden Komponenten unterschiedlich sind, das heißt, die Gelatine weist einen Brechungsindex von 1,5 auf und die die Mikrohohlräume füllende Luft weist einen Brechungsindex von 1 auf, schwankt der Brechungsindex SHSG-Hologramms in Bezug auf einfallendes Licht. Das SHSG-Hologramm oder ein HOE mit dem SHSG-Hologramm (nachfolgend als "SHSG HOE" bezeichnet) funktioniert unter Verwendung der Schwankung des Brechungsindex.
SHSG-Hologramme oder SHSG HOEs werden in einen Transmissionstyp oder einen Reflexionstyp klassifiziert, je nach der Durchlässigkeit des Hologramms bei Aufzeichnung oder Reproduktion. Es ist bekannt, dass das SHSG-Hologramm vom Reflexionstyp schwieriger herzustellen ist als das SHSG-Hologramm vom Transmissionstyp.
Es wurde ein SHSG-Hologramm vom Reflexionstyp mit einer Effizienz von 40-70 % berichtet. Ebenso wurde ein SHSG-Hologramm vom Reflexionstyp mit einer Effizienz von 80 % aus Russland berichtet. Dieser Effizienzwert ist jedoch inpraktikabel. Diese herkömmlichen SHSG-Hologramme vom Reflexionstyp zeigen ein Problem bei der Zuverlässigkeit der Aufzeichnungsmaterialien oder der Reproduzierbarkeit bei der Bearbeitung. Dies steht mit der Tatsache in Zusammenhang, dass das SHSG-Hologramm vom Reflexionstyp oder SHSG HOE vom Reflexionstyp eine Endstruktur mit mehreren Schichten aufweist, die eine reine Gelatineschicht und eine Mikrohohlraumschicht beinhalten, die schwierig intakt zu halten ist.
Gelatine oder eine Silberhalogenidemulsion quellen leicht, fallen zusammen oder schrumpfen bei Bearbeitung. Deshalb ist es schwierig, eine Randzone, das ist ein bei der Aufzeichnung gebildetes Interferenzmuster, zu halten. Daher kann unter Verwendung von Gelatine oder Silberhalogenidemulsion kein SHSG-Hologramm mit ausgezeichneter Qualität hergestellt werden.
Ein SHSG-Prozess unter Verwendung einer rotempfindlichen BB-640-Emulsion (ultrafeinkörnige Silberhalogenidemulsion) mit einer Korngröße von 25 nm wurde von Beléndez und Neipp berichtet. Der SHSG-Prozess ergibt eine verbesserte Effizienz über 90 %, im Vergleich zu 40 % bei einem Agfa-Produkt und 85 % bei einer einfachen BB640-Emulsion.
Beléndez berichtet eine Effizienz von 90 % unter Verwendung einer rotempfindlichen PFG-01 Emulsion. Usanov hat erfolgreich ein Hologramm vom Reflexionstyp durch Umkehrlösemittelbleichen mit einer Effizienz von 80 % für jede Wellenlänge der R-, G-, B-Farben hergestellt. Diese Offenbarung ist jedoch nicht vollständig beschrieben und die Effizienz ist für praktische Anwendungen nicht hoch genug.
Holographische Aufzeichnungsmaterialien, die entwickelt wurden oder über deren bisherige Entwicklung berichtet wird, wie DCG oder Photopolymer, können die Merkmalsanforderungen nicht vollständig erfüllen. Die DCG weist ausgezeichnete Effizienz, Signal-Rausch-Verhältnis (S/N, signal-to-noise ratio) und Langzeitzuverlässigkeit auf, aber sehr geringe Photosensibilität und Spektralsensibilität. Deshalb weist DCG nur begrenzte Anwendungen auf. Das Photopolymer ist in den meisten Merkmalen ausgezeichnet, ist aber etwas instabil und schwierig zu handhaben. Bisher wurde noch kein Photopolymer im industriellen Maßstab produziert.
Es wurde gefunden, dass übliche Silberhalogenidemulsionen DCG oder Photopolymer in allen Merkmalen unterlegen sind. Es wurde von keinem SHSG-Prozess berichtet, der unter Verwendung einer ultrafeinkörnigen Silberhalogenidemulsion einen vergleichbaren Effekt wie DCG oder Photopolymer erreichen kann.
Zur Lösung der oben beschriebenen Probleme ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Nachbehandlungsverfahren nach Bestrahlung einer Silberhalogenidemulsionsschicht zur Verfügung zu stellen, das in der Lage ist, ausgezeichnete Spektralempfindlichkeit, Energieempfindlichkeit, Effizienz, Signal-Rauschverhältnis und Langzeitzuverlässigkeit sowie die Vorteile herkömmlicher Silberhalogenide, dichromatierter Gelatine (DCT) und Photopolymere bereitzustellen.
Es ist ein zweites Ziel der vorliegenden Erfindung ein Hologramm, das unter Verwendung des Nachbehandlungsverfahrens hergestellt ist und ein holographisches optisches Element (HOE), das das Hologramm einsetzt, zur Verfügung zu stellen.
Zum Erreichen des ersten Ziels der vorliegenden Erfindung wird ein Nachbehandlungsverfahren nach Bestrahlung einer Silberhalogenidemulsionsschicht bei der Herstellung eines Hologramms zur Verfügung gestellt, wobei das Verfahren umfasst: Vorhärten der Silberhalogenidemulsionsschicht nach Bestrahlung; Entwickeln der vorgehärteten Silberhalogenidemulsionsschicht unter Verwendung einer Hochkontrastentwicklerlösung; Bleichen der entwickelten Silberhalogenidemulsionsschicht; Härten der gebleichten Silberhalogenidemulsionsschicht; Trocknen der gehärteten Silberhalogenidemulsionsschicht; Oberflächenhärten der getrockneten Silberhalogenidemulsionsschicht; Fixieren der gehärteten Silberhalogenidemulsionsschicht; Behandeln der fixierten Silberhalogenidemulsionsschicht unter Verwendung von warmem Wasser; und Trocknen der Silberhalogenidemulsionsschicht, die mit warmem Wasser behandelt wurde.
Beim Vorhärten der Silberhalogenidemulsionsschicht wird bevorzugt eine Mischung eines organischen Lösemittels, das eine Aldehydgruppe enthält, Kaliumbromid, Natriumcarbonat und deionisiertes Wasser in einem vorbestimmten Verhältnis, verwendet.
Beim Bleichen der entwickelten Silberhalogenidemulsionsschicht wird bevorzugt ein Härtemittel von 1-8 % zum Vernetzen von Gelatine in der Silberhalogenidemulsionsschicht und ein Rehalogenierungsbleichmittel, das eine basische Substanz von 0-5 % zum Einstellen des pH enthält, verwendet.
Beim Härten der gebleichten Silberhalogenidemulsionsschicht kann die gebleichte Silberhalogenidemulsionsschicht thermisch behandelt werden, um Gelatine in der gebleichten Silberhalogenidemulsionsschicht zu härten. Bevorzugt verweilt die gebleichte Silberhalogenidemulsionsschicht in warmem Wasser, einer Atmosphäre mit hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit, oder einem Mikrowellenofen über eine bestimmte Zeitdauer, um das Vernetzen der Gelatine zu erleichtern.
Bevorzugt umfasst vor dem Bleichen der entwickelten Silberhalogenidemulsionsschicht das Nachbehandlungsverfahren nach Bestrahlung gemäß der vorliegenden Erfindung ferner Behandeln der entwickelten Silberhalogenidemulsionsschicht in einem Stopbad, zum Beispiel unter Verwendung von Essigsäure über 30-120 Sekunden.
Beim Nachbehandlungsverfahren nach Bestrahlung gemäß der vorliegenden Erfindung kann Trocknen der gehärteten Silberhalogenidemulsionsschicht umfassen: Behandeln der gehärteten Silberhalogenidemulsionsschicht unter Verwendung einer Verdünnung eines organischen Lösemittels mit Wasser, bevorzugt in einem Verhältnis von 50:50, über eine bestimmte Zeitdauer, bevorzugt 2-3 Minuten, und dann 100 % organischer Lösung über eine bestimmte Zeitdauer, bevorzugt 2-3-Minuten, und Trocknen der erhaltenen Struktur in einem Ofen, bevorzugt bei 45 °C über eine bestimmte Zeitdauer, bevorzugt 5 Minuten. Das organische Lösemittel kann Ethanol oder Industriealkohol IMS (Industrial Methylated Sprit) sein.
Beim Oberflächenhärten der getrockneten Silberhalogenidemulsionsschicht wird die Oberfläche der getrockneten Silberhalogenidemulsionsschicht bevorzugt nach Oberflächenbeschichten der getrockneten Silberhalogenidemulsionsschicht unter Verwendung von einer Aldehyd enthaltenden Lösung und/oder einem Metol oder Chinol enthaltenden organischen Lösemittel über eine bestimmte Zeitspanne thermisch be handelt oder in einem geschlossenen Behälter unter der Atmosphäre eines Dampfes der Aldehyd enthaltenden Lösung oder Metol oder Chinol enthaltenden Lösung über eine bestimmte Zeitspanne thermisch behandelt.
Alternativ kann beim Oberflächenhärten der getrockneten Silberhalogenidemulsionsschicht die Oberfläche der getrockneten Silberhalogenidemulsionsschicht mit einer Aldehyd enthaltenden Lösung und/oder einem Metol oder Chinol enthaltenden organischen Lösemittel beschichtet werden und dann unter Verwendung eines Mikrowellenofens über eine bestimmte Zeitspanne thermisch behandelt werden.
Beim Fixieren der gehärteten Silberhalogenidemulsionsschicht wird bevorzugt eine 2-10 % Verdünnung einer Fixierlösung zum Bilden von Mikrohohlräumen verwendet. Bevorzugt umfasst die Fixierlösung eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ammoniumthiosulfat, Natriumthiosulfat, Ammoniumthiocyanat und einer 1:2-2:20 Verdünnung von ILFORD rapid und ein Antiquellungsmittel zum Unterdrücken des Zusammenfalls der Mikrohohlräume und Quellen der Gelatine.
Beim Behandeln der fixierten Silberhalogenidemulsionsschicht mit warmem Wasser wird die fixierte Silberhalogenidemulsionsschicht bevorzugt unter Verwendung von warmem Wasser von 30-80 °C über 1-10 Minuten behandelt.
Bevorzugt umfasst Trocknen der Silberhalogenidemulsionsschicht, die mit warmem Wasser behandelt wurde, im Nachbehandlungsverfahren nach Bestrahlung gemäß der vorliegenden Erfindung: sequentielles Behandeln der Silberhalogenidemulsionsschicht, die mit warmem Wasser behandelt wurde, unter Verwendung eines organischen Lösemittelgemischs, eines reinen organischen Lösemittels und eines organischen Lösemittels bei hoher Temperatur von nicht weniger als 70 °C; und langsames Einwirken von Luft auf die behandelte Silberhalogenidemulsionsschicht, so dass in den Mikrohohlräumen und Gelatine der Silberhalogenidemulsionsschicht verbleibendes Wasser durch Luft ersetzt wird. In diesem Fall umfasst das organische Lösemittelgemisch bevorzugt 40-80 % eines organischen Lösemittels und 60-20 % Wasser. Das organische Lösemittel kann Isopropanol sein.
Wenn Wasser und das organische Lösemittel nach dem Trocknen in den Mikrohohlräumen verbleiben, wird die Silberhalogenidemulsionsschicht, die der Luft ausgesetzt wurde, bevorzugt in einem Ofen getrocknet, bevorzugt bei nicht weniger als 40 °C oder in einem Vakuumofen über eine bestimmte Zeitdauer, so dass in den Mikrohohlräumen verbliebenes Wasser und organisches Lösemittel vollständig entfernt werden.
Bevorzugt umfasst das Nachbehandlungsverfahren nach Bestrahlung gemäß der vorliegenden Erfindung ferner nach Trocknen der Silberhalogenidemulsionsschicht, die mit warmem Wasser behandelt wurde, Beschichten der Oberfläche der bestrahlten Gelatine mit einem lösemittelfreien Epoxid oder UV-härtbaren Zement, oder Versiegeln der Oberfläche der bestrahlten Gelatine mit Glas, Polyester, Acryl oder Triacetatfilm.
Das zweite Ziel der vorliegenden Erfindung wird erreicht durch Transmissions- und Reflexionshologramme für monochrome und farbige Anzeige, Transmissions- und Reflexions-HOE, ein hocheffizientes Vollfarbhologrammgitterelement, monochrome und farbige Hologrammreflektoren, ein Edge-Lit-Hologramm und ein HOE mit Edge-Lit-Hologramm, ein Hologramm mit abfallenden Wellen und ein HOE mit einem Hologramm mit abfallenden Wellen, monochrome und farbige Hologrammdiffusoren, monochrome und farbige Hologrammanzeigeschirme, eine Farbfiltervorrichtung, einen dichromatischen Spiegel und Filter, ein Hologramm unter Verwendung von IR oder nahem IR und ein holographisches optisches IR-Element mit dem Hologramm und ein holographisches optisches IR-Element, das unter Verwendung von Licht mit einer Wellenlänge funktioniert, die von der Wellenlänge des Aufzeichnungslichts verschoben ist, die alle unter Verwendung des oben beschriebenen Nachbehandlungsverfahrens hergestellt sind.
Das zweite Ziel der vorliegenden Erfindung wird erreicht durch optische Vorrichtungen darunter eine aktive optische Schaltvorrichtung, ein aktives Hologramm oder HOE, ein Kompaktlaser und ein Lichtverstärker, die ein Hologramm umfassen, das unter Verwendung des oben beschriebenen Nachbehandlungsverfahrens hergestellt ist, so dass Mikrohohlräume des Hologramms mit einem Material gefüllt sind, das einen anderen Brechungsindex als Gelatine aufweist, einem Bandlückenmaterial oder einem Material, das durch Potentialdifferenz wirkt, wie Flüssigkristalle.
Da das Nachbehandlungsverfahren nach Bestrahlung gemäß der vorliegenden Erfindung wie oben beschrieben auf einer herkömmlichen Silberhalogenidemulsionsschicht beruht, können die Merkmale von dichromatierter Gelatine (DCG) und Photopolymeren mit besserer Spektralempfindlichkeit, Energieempfindlichkeit, Effizienz, Signal-Rausch-Verhältnis und Langzeitzuverlässigkeit versehen sein als die herkömmlichen holographischen Aufzeichnungsmaterialien. Außerdem kann durch Einstellen der Behandlungstemperatur die Bandbreite und Reproduktionswellenlänge verändert werden. Das Nachbehandlungsverfahren nach Bestrahlung einer Silberhalogenidemulsionsschicht gemäß der vorliegenden Erfindung wird bei der Herstellung eines vollfarbigen Hologramms und HOE, anderer optischer Elemente und Anzeigen mit verbesserter Effizienz, Signal-Rausch-Verhältnis, Bandbreite und Langzeitzuverlässigkeit im Vergleich zu herkömmlichen Hologrammen und HOEs angewendet.
Die obigen Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden besser ersichtlich aus einer ausführlichen Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen, in denen:
1 ein Fließbild ist, das jeden Schritt eines Nachbehandlungsverfahren einer Silberhalogenidemulsionsschicht gemäß einem experimentellen Beispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 bis 7 Veränderungen in der Silberhalogenidemulsionsschicht in jedem der Schritte des Nachbehandlungsverfahrens darstellen;
8 eine Rasterelektronenmikroskopaufnahme (SEM) eines Teils der Gelatineschicht eines Hologramms ist, das experimentell unter Verwendung des Nachbehandlungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist; und
9 ein Schaubild der Veränderung der Durchlässigkeit eines holographischen optischen Elements (HOE) in Bezug auf drei Wellenlängen ist, das experimentell unter Verwendung des Nachbehandlungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist.
Ein Nachbehandlungsverfahren nach Bestrahlung einer Silberhalogenidemulsionsschicht, ein unter Verwendung des Nachbehandlungsverfahrens hergestelltes Hologramm und ein holographisches optisches Element (HOE), das das Hologramm gemäß der vorliegenden Erfindung einsetzt, werden mittels der folgenden experimentellen Beispiele mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Härten einer photosensitiven Emulsion, d. h. Färben (Tanning) eines Proteins, das für Hologrammaufzeichnung verwendet wird, wird durch den pH einer Behandlungslösung für die Emulsion oder das Protein beeinflusst.
Eine übliche Bleichlösung weist einen pH von 2-3 auf. Wenn eine Bleichlösung einen pH unter diesem Bereich aufweist, ist der Effekt des Färbens verringert und die Emulsionsschicht quillt. Quellen der Emulsionsschicht ist bei einem pH von 4,5-5 der Bleichlösung minimal. Deshalb ist es notwendig, eine Puffersubstanz hinzuzugeben, um den pH der Bleichlösung einzustellen und ein Härtemittel oder ein Antiquellungsmittel, um die Härte der Emulsionsschicht einzustellen. Aus diesem Grund wurde Dichromat als Bleichmittel in allgemeinen Hologrammherstellungsprozessen unter Verwendung von Silberhalogenid empfindlicher Gelatine (SHSG) verwendet. Chromionen (Cr) oder Aluminiumionen (Al) im Dichromat wirken als Vernetzungsmittel für Gelatine und härten daher die Emulsionsschicht. Der pH von Dichromat, das als Bleichmittel verwendet wird, beträgt 2,5-3, so dass die Emulsionsschicht beim Bleichen stark quillt, so dass gelbe Flecken auf der Emulsionsschicht verbleiben. Das Bleichmittel erreicht eine Effizienz von 90 % bei Transmissionshologrammen und weniger als 70 % bei Reflexionshologrammen. Wenn der pH des Bleichmittels auf 5 erhöht ist, um Quellung der Emulsionsschicht zu unterdrücken, enthält das Bleichmittel weniger Chromionen, so dass das Bleichen selbst nicht effektiv erfolgen kann.
Ein Experiment der vorliegenden Erfindung ist auf die Einstellung der Härte und Quellung der Emulsionsschicht vor, während und nach einem Herstellungsprozess gerichtet. Bleichlösungen, organische Lösemittel, die Cr- oder Al-Ionen enthalten oder eine Aldehydgruppe (H-CHO), mit einer Formaldehydlösung, zur Verwendung als Härtemittel bei der Ausbildung einer Emulsionslösung oder bei der Verarbeitung und Antiquellungsmittel, die Quellung der Emulsionsschicht minimieren können, werden bestimmt. Ebenso wurde der pH der Bleichlösung im Bereich von 4-6 eingestellt, um Quellung der Emulsionsschicht zu minimieren.
Als Ergebnis des Experiments sind Chromionen besonders ausgezeichnet als Härtemittel zur Verwendung bei der Ausbildung einer Bleichlösung und die Formaldehydlösung ist besonders geeignet sowohl als Vorhärtemittel und Härtemittel. Natriumsulfat wurde als Antiquellungs mittel geeignet bestimmt. Außerdem ist Warmwasserbehandlung oder ein Prozess bei hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit angewendet, um die Funktion der Chromionen beim Bleichen zu beschleunigen, so dass die Vernetzung von Gelatine verbessert wird, effektiv. Es wird eine Differenz in der Farbreproduzierbarkeit zwischen der Probe nach der Nachbehandlung und unbehandelten Proben beobachtet.
Diese Effekte können durch Erhöhen der Temperatur der Emulsionslösung auf einen bestimmten Bereich, zum Beispiel 30-70 °C, beim Bleichen erreicht werden. Wenn die Bleichtemperatur zu hoch angehoben wird, nehmen die Korngröße und das Rauschen zu. Ebenso nimmt die Bandlücke zu, während die Farbreproduzierbarkeit abnimmt. Bei der vorliegenden Erfindung ist ersichtlich, dass wenn der Bleichprozess und Warmwasserbehandlung oder der Prozess bei hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit separat vorgenommen werden, verbessern sich Effizienz, Rauschen und Bandlückeneigenschaften.
Im Experiment gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Rehalogenierungslösung als Bleichlösung verwendet, die Metol enthält. Es wird gefunden, dass dieses Bleichmittel nach der Behandlung keine Flecken oder Defekte auf der Emulsionsschicht verursacht und Härten der Emulsionsschicht erreicht, wenn das Metol oxidiert wird. Wenn das Bleichmittel 1-2 % Chromion enthält, ist die Vernetzung von Gelatine effektiv, und auf dem freigelegten Teil der Emulsionsschicht adsorbierte Pigmente werden entfernt. Die Halogenierungslösung mit Metol ist bei der Herstellung, speziell von HOEs mit hohen Raumfrequenzcharakteristiken, effektiv und bewirkt kein Schrumpfen der Emulsionsschicht bei der Verarbeitung.
Nun werden die Schritte zum Trocknen und Oberflächenhärten der Emulsionsschicht nach dem Bleichprozess beschrieben. Usanov verwendet Formalin als Härtemittel beim Trocknen einer Emulsionsschicht nach dem Bleichen. Wenn dieses Härtemittel in flüssiger Form verwendet wird, quillt die Emulsionsschicht als Folge des anschließenden natürlichen Trockenprozesses und die Eigenschaften werden beeinträchtigt. Aus diesem Grund ist Härten der Emulsionsschicht unter Verwendung von Formalindampf als vielversprechende Technik bekannt.
Eine Formalinlösung besteht aus Wasser und einem organischen Lösemittel. Daher quillt die Emulsionsschicht zwangsläufig aufgrund des Vorhandenseins von Wasser in der Formalinlösung. Deshalb sollte die Temperatur beim Verdampfen von Formalinlösung so bestimmt werden, dass sie über einen bestimmten Wert liegt, und Härten unter Verwendung von Formalinlösung sollte von einem Trocknungsprozess gefolgt sein.
Geeignete Härtemittel beinhalten jegliche Art von organischen Lösemitteln mit einer Aldehydgruppe und einem Chinol oder Metol in Ethanol. Geeignete Härteverfahren beinhalten Verweilen einer Emulsionsschicht in einem Behälter gefüllt mit verdampftem Härtemittel, wie verdampftem Formalin, bei einer erhöhten Temperatur über eine bestimmte Zeitdauer und thermisches Behandeln einer Emulsionsschicht nach Auftragen eines Härtemittels wie Formalin.
Im Schritt zum Fixieren wird eine verdünnte Lösung von ILFORD Schnellfixiermittel, Natriumthiosulfat, Ammoniumthiosulfat, Ammoniumthiocyanat usw. verwendet. Das Ergebnis zeigt, dass das Einstellen der Fixierungsrate entsprechend der Härte der Emulsionsschicht effektiv ist, um die Struktur von Mikrohohlräumen in der Emulsionsschicht intakt zu halten. Zum Vermeiden der Quellung der Emulsionsschicht, die normalerweise bei längerer Dauer der Fixierung auftritt, wird eine bestimmte Menge an Natriumsulfat als Antiquellungsmittel zugegeben. Als Folge davon wird eine Antiquellungswirkung bei Zusatz von 2 % Natriumsulfat beobachtet.
Jeder Schritt des Experiments der vorliegenden Erfindung wird nun ausführlicher mit Bezug zu 1 beschrieben.
Mit Bezug zu 1 wird in Schritt 40 eine Emulsionsschicht vorgehärtet, bevor der Hauptprozess beginnt. Insbesondere wird der Vorhärteschritt über 0-30 Minuten, bevorzugt 3-6 Minuten durchgeführt, um die Härte der Emulsionsschicht zu erreichen. Die Dauer des Vorhärteschritts schwankt in Abhängigkeit von der ursprünglichen Härte der bestrahlten Emulsionsschicht.
Die Zusammensetzung der verwendeten Vorhärtelösung ist in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1
Wie in Tabelle 1 gezeigt ist besteht das Vorhärtemittel aus einer Komponente mit einer Aldehydgruppe wie Formaldehyd, Kaliumbromid, Natriumcarbonat und deionisiertem Wasser. (Cr₂(SO₄)₃·K₂SO₄) oder (Al₂(SO₄)₃·K₂SO₄) können an Stelle von Formaldehyd verwendet werden.
In Schritt 50 wird die vorgehärtete Emulsionsschicht entwickelt. Ein Entwicklungsprozess ist bei der Herstellung eines Hologramms oder HOE kritisch. Wenn eine ultrafeinkörnige Emulsion verwendet wird, kann jeg licher Entwickler für hohen Kontrast, ohne Färben zur Entwicklung ohne Qualitätsbeeinträchtigung verwendet werden.
Beim Experiment gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Charakteristiken einer Reihe von Entwicklerlösungen, darunter AAC, CW-2, Kodak D-19 und Agfa G282c ermittelt. Als Ergebnis weist Agfa G282c, das Chinol und Sulfit enthält, zum Beispiel bezüglich Färbeunterdrückung, bessere Eigenschaften auf als die anderen kontrastreichen Entwicklerlösungen. Ausgehend vom Ergebnis der Bestimmung wird die vorgehärtete Emulsionslösung unter Verwendung von Agfa G282c für ungefähr 3 Minuten bei einer Temperatur von 22 °C entwickelt.
In Schritt 60 wird die Emulsionsschicht, die den Entwicklungsprozess durchlaufen hat, gebleicht.
Vor Erläuterung des Schritt 60 wird ein allgemeiner Bleichprozess kurz beschrieben. Der Bleichprozess in Verbindung mit der Herstellung eines allgemeinen Hologramms oder ein SHSG-Prozess wird grob in zwei Prozesse klassifiziert: Umkehrbleichen (Lösemittel) und Rehalogenierungsbleichen. Beim Umkehr-(Lösemittel)-bleichen wird Silber aus der entwickelten Emulsionsschicht entfernt. Beim Halogenatbleichen wird Silber in der entwickelten Emulsionsschicht unter Verwendung einer Halogenverbindung (üblicherweise Kaliumbromid) in der Bleichlösung rehalogeniert. Das aus dem Rehalogenatbleichen erhaltene Silbersalz weist eine größere Partikelgröße auf als das Silbersalz aus den herkömmlichen Bleichverfahren und wird in einem anschließenden Fixierprozess entfernt. Deshalb wird angenommen, dass Halogenatbleichen bei der Herstellung von Reflexionshologrammen effektiver ist. Die Härte der Gelatine ist jedoch nicht ausreichend, so dass Mikrohohlräume im Fixierprozess zusammenfallen oder schrumpfen können.
Ein bedeutender Gesichtspunkt beim Bleichen der Emulsionsschicht ist das folgende Härten der Emulsionsschicht, das örtlich oder gleichmäßig über die Emulsionsschicht erfolgen kann. Als Ergebnis zahlreicher Versuche des Erfinders wurde gefunden, dass ein PBU-Metol-Bleichmittel, das eine Art modifiziertes Rehalogenatbleichmittel ist und die folgende Zusammensetzung von Tabelle 2 aufweist, ganz ausgezeichnete Eigenschaften zeigt. Tabelle 2
In Tabelle 2 wird das basische Material Borax (Dinatriumtetraborat, Na₂B₄O₇) verwendet, um den pH auf 4-6, bevorzugt 5 einzustellen. Der Gehalt an Borax wird im Bereich von 0-5 % (10-35 g), bevorzugt 30 g eingestellt. Die Verwendung von Borax verhindert Quellung der Emulsionsschicht beim Bleichen.
In Schritt 60 wird die Emulsionsschicht, die die Entwicklung von Schritt 50 durchlaufen hat, unter Verwendung eines PBU-Metol-Bleichmittels über 15 Minuten gebleicht. Das verwendete PBU-Metol-Bleichmittel wird durch Hinzufügen von 1-2 % (1 g) 4-Methylaminophenolsulfat, 2,4-Diaminophenoldihydrochlorid, 1,4-Dihydroxybenzon oder Resorcinol zum PBU-Metol-Bleichmittel mit der Zusammensetzung wie oben in Tabelle 2 zugesetzt. Ebenso werden 1-8 % Chrom(III)-kaliumsulfat als Härtemittel bei der Herstellung des PBU-Metol-Bleichmittels zugesetzt. Es kann als Härtemittel anstelle von Chrom(III)-kaliumsulfat jegliches Salz verwendet werden, das zum Beispiel Cr³⁺ oder Al³⁺ enthält.
Im Falle, wo dem Bleichprozess eine Behandlung bei hoher Temperatur folgt, kann die Emulsionsschicht durch externes Licht ausgedruckt werden. Um dies zu verhindern, wird die Emulsionsschicht nach Entwicklung und vor dem Bleichschritt unter Verwendung von 2 % Essigsäure (CH₃COOH) in einem Stopbad über 30 Sekunden bis 2 Minuten behandelt. Zum selben Zweck kann die Behandlung bei hoher Temperatur nach dem Bleichprozess in einem dunkeln Raum durchgeführt werden, oder der pH des warmen Wassers, das bei der Behandlung bei hoher Temperatur verwendet wird, kann so eingestellt werden, dass es schwach alkalisch ist.
In Schritt 70 wird die Emulsionsschicht aus der Bleiche von Schritt 60 gehärtet, um die Vernetzung von Chrom- oder Aluminiumionen, die in der Emulsionsschicht vorhanden sind, in Gelatine zu beschleunigen (erster Härteschritt).
In Schritt 70 verweilt die gebleichte Emulsionsschicht aus Schritt 60 in warmem Wasser, unter einer Atmosphäre mit hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit oder in einem Mikrowellenofen, jeweils über eine bestimmte Zeitspanne. Im Experiment der vorliegenden Erfindung wird die gebleichte Emulsionsschicht in einem 40-70 °C warmem Wasser über 3-10 Minuten behandelt. Die Härte der Gelatine kann durch Verändern der Temperatur des warmen Wassers oder der Dauer des Härteprozesses eingestellt werden. Bei einem anderen Verfahren verweilt die gebleichte Emulsionsschicht 10 Minuten bis einige Stunden, aber bevorzugt 10-30 Minuten, in einem verschlossenen Behälter, der bei einer hohen Temperatur von 40-80 °C und bei einer hohen relativen Feuchtigkeit von 60-90 konditioniert ist. Alternativ kann die gebleichte Emulsionsschicht für einige Sekunden bis einige Minuten in einem Mikrowellenofen bleiben.
In Schritt 80 wird die Emulsionsschicht aus dem Härteschritt 70 getrocknet (erster Trocknungsschritt). Dieser Trocknungsschritt bestimmt die Wellenlänge der Farbe, die aus dem vollständigen Hologramm oder HOE gebildet wird oder bestimmt die endgültige Dicke der Emulsionsschicht. Im Experiment der vorliegenden Erfindung werden Variationen der Enddicke der Emulsionsschicht in Abhängigkeit vom Trocknungsgrad, auf den die Emulsionsschicht getrocknet wurde, beobachtet.
Schritt 80 kann zwei Schritte beinhalten. In einem ersten Schritt wird die Emulsionsschicht von Schritt 70 unter Verwendung einer bestimmten organischen Lösung, die mit Wasser in einem bestimmten Verhältnis verdünnt ist (bevorzugt 50:50) über eine bestimmte Zeitdauer, bevorzugt 2-3 Minuten behandelt, und dann unter Verwendung der bestimmten organischen Lösung ohne Verdünnung über eine bestimmte Zeitdauer, bevorzugt 2-3 Minuten. Im Experiment der vorliegenden Erfindung wird Ethanol oder Industriealkohol IMS als bestimmtes organisches Lösemittel verwendet. In einem zweiten Schritt wird die Emulsionsschicht vom ersten Schritt in einem Ofen bei einer bestimmten Temperatur über eine bestimmte Zeitdauer getrocknet. Es ist bevorzugt, dass die Trocknungstemperatur 45 °C beträgt und die Dauer der Ofentrocknung 5 Minuten.
In Schritt 90 wird die Oberfläche der Emulsionsschicht von Schritt 80 gehärtet (zweiter Härtungsschritt). Insbesondere wird die Oberfläche der getrockneten Emulsionsschicht thermisch behandelt, nachdem sie mit einer Aldehyd (H-CHO) enthaltenden Lösung, zum Beispiel einer Formaldehydlösung, über eine bestimmte Zeitdauer, bevorzugt 1-10 Minuten überzogen wurde. In einem alternativen Verfahren wird die Oberfläche der getrockneten Emulsionsschicht in einem geschlossenen Behälter unter einer Aldehyddampf enthaltenden Atmosphäre bei einer bestimmten Temperatur, bevorzugt 40-80 °C über 5-180 Minuten, bevorzugt 15-60 Minuten thermisch behandelt. Die Aldehyd enthaltende Lösung und der Aldehyd enthaltende Dampf, die in oben beschriebenen alternativen Verfahren zum zweiten Härten der gebleichten und getrockneten Emulsionsschicht verwendet werden, können durch eine Lösung ersetzt sein, die durch Auflösen von Metol oder Chinol in einem organischen Lösemittel, wie Ethanol und einer Dampfform von Metol oder Chinol enthaltendem organischem Lösemittel erhalten sein.
Alternativ wird zum zweiten Härten der Emulsionsschicht nach dem Bleichprozess die Oberfläche der gebleichten und getrockneten Emulsionsschicht mit der Aldehyd enthaltenden Lösung oder dem Metol oder Chinol enthaltenden organischen Lösemittel überzogen und dann in einem Ofen über eine bestimmte Zeitdauer thermisch behandelt. Bevorzugt wird die Wärmebehandlung im Ofen über 1-10 Minuten durchgeführt.
In Schritt 100 wird die Emulsionsschicht, deren Oberfläche in Schritt 90 gehärtet wurde, fixiert. Es wird Silbersalz von der Emulsionsschicht von Schritt 90 entfernt, so dass Mikrohohlräume in einem bestrahlten Teil verbleiben und eine reine Gelatineschicht in einem nicht bestrahlten Teil verbleibt.
Insbesondere wird die oberflächengehärtete Emulsionsschicht von Schritt 90 unter Verwendung einer 2-5 % Verdünnung einer Fixierlösung über 2-15 Minuten fixiert. Die Fixierlösung beinhaltet 10-200 g Ammoniumthiosulfat, Natriumthiosulfat, Ammoniumthiocyanat oder ILFORD Schnellfixierungsmittel (Verdünnung 1:2 bis 1:20), eine bestimmte Menge Antiquellungsmittel, das in der Lage ist, zu verhindern, dass Mikrohohlräume zusammenfallen und Gelatine quillt, und 1 L deionisiertes Wasser. Im Experiment der vorliegenden Erfindung werden 20 g Natriumsulfat (Na₂SO₄) als Antiquellungsmittel verwendet.
In Schritt 110 wird die erhaltene Struktur aus dem Fixierungsschritt in warmem Wasser behandelt, um die in Schritt 100 gebildeten Mikrohohlräume zu vergrößern und die Bandbreite eines HOE einzustellen. Je höher die Temperatur des warmen Wassers ist und je länger die Warmwasserbehandlung dauert, umso höher ist die Bandbreite.
Insbesondere wird die erhaltene Struktur aus dem Fixierungsschritt unter Verwendung von warmem Wasser von 30-70 °C über eine bestimmte Zeitdauer, bevorzugt 1-10 Minuten behandelt.
In Schritt 120 wird die erhaltene Struktur aus der Warmwasserbehandlung getrocknet, um das verbleibende Wasser aus der Emulsionsschicht und den Mikrohohlräumen zu entfernen (zweiter Trocknungsschritt). Es ist bevorzugt, dass das verbleibende Wasser in den Mikrohohlräumen zum Beispiel durch Lufthohlräume ersetzt wird, ohne dass die Mikrohohlräume in der Gelatine der oben beschriebenen mehrschichtigen Struktur deformiert werden.
Der Erfinder hat eine Reihe von organischen Lösemitteln untersucht, darunter Ethanol, Methanol, Isopropanol, Ethylmethylketon und Dichlormethan, so dass ein geeignetes organisches Lösemittel gewählt werden kann, das Gelatine unbeeinflusst lässt und eine relativ hohe Wasserlöslichkeit und Sättigungsdampfdruck aufweist. Als Ergebnis neigen einige der organischen Lösemittel dazu, nach dem Trocknen auf der Emulsionsschicht zu verbleiben, wodurch die Emulsionsschicht oder das Substrat beeinträchtigt werden. Ausgehend vom Testergebnis hat der Erfinder Isopropanol beim Trocknen der fixierten erhaltenen Struktur nach der Warmwasserbehandlung verwendet.
Die zweite Trocknung von Schritt 120 wird in zwei Schritten vorgenommen.
In einem ersten Schritt wird die erhaltene Struktur aus der Warmwasserbehandlung von Schritt 110 sequentiell mit einem organischen Lösemittelgemisch, reinem organischem Lösemittel, organischem Lösemittel bei hoher Temperatur (70 °C oder mehr) behandelt und dann langsam zum Trocknen der Luft ausgesetzt. Das organische Lösemittelgemisch und das reine organische Lösemittel werden bei 20 °C 5 Minuten lang behandelt. Eine Mischung von 40-80 % organischem Lösemittel und 60-20 % Wasser, bevorzugt in einem Verhältnis von 50:50 wird als das organische Lösemittelgemisch verwendet. Ebenso wird Isopropanol als das organische Lösemittel verwendet.
In einem zweiten Schritt nach dem ersten Schritt wird die dehydrierte Struktur in einem Ofen bei einer bestimmten Temperatur, zum Beispiel 40 °C, bevorzugt 45-60 °C, über eine bestimmte Zeitdauer getrocknet, so dass Wasser oder das organische Lösmittel, die nach dem ersten Schritt in den Mikrohohlräumen verbleiben, vollständig entfernt werden.
Alternativ wird die Behandlung mit einem organischen Lösemittel bei erhöhter Temperatur im ersten Schritt durch Behandlung in einem Vakuumofen ersetzt, so dass der zweite Schritt ausgelassen werden kann. Insbesondere wird die erhaltene Struktur aus der Warmwasserbehandlung von Schritt 110 sequentiell unter Verwendung des organischen Lösemittelgemischs und des reinen organischen Lösemittels im ersten Schritt behandelt, und dann in einem Vakuumofen, ohne Behandlung mit dem organischen Lösemittel bei erhöhter Temperatur. Danach wird die erhaltene Struktur langsam zum Trocknen der Luft ausgesetzt.
In der Folge ist das Nachbehandlungsverfahren nach Bestrahlung der Silberhalogenidemulsionsschicht abgeschlossen. Zur Erhöhung der Wasserbeständigkeit eines Hologramms oder HOE mit einem Hologramm wird die Oberfläche von Gelatine mit lösemittelfreiem Epoxy oder UV-härtbarem Zement beschichtet oder mit einem Glas-, Polyester-, Acryl- oder Triacetatfilm versiegelt.
Für ein HOE unter Verwendung von verschiedenen Lichtstrahlen zum Aufzeichnen und Wiedergeben eines Hologramms, zum Beispiel ein holographisches optisches IR-Element, das einen roten Laser zum Aufzeichnen eines Hologramms und einen vom roten Laser verschobenen Strahl im nahen Infrarot (IR) oder IR verwendet, um das Hologramm wiederzugeben, quillt die Emulsionsschicht, um eine solche Wellenlängenverschiebung zu induzieren. Bevorzugt quillt die Emulsionsschicht beim ersten Trocknen der gebleichten Emulsionsschicht in einem Maß, dass eine Wellenlängenverschiebung auftritt und wird den folgenden Prozessen unterzogen.
2 bis 7 stellen Veränderungen in der Silberhalogenidemulsionsschicht in jedem der Schritte beim Nachbehandlungsverfahren der vorliegenden Erfindung dar. 2 zeigt eine Emulsionsschicht 200 vor Bestrahlung, in der Silberhalogenidkörner 202 gleichmäßig in der Emulsionsschicht 200 verteilt sind. 3 zeigt eine Emulsionsschicht 200a unmittelbar nach Bestrahlung. In 3 bezeichnen Bezugszeichen 204 und 206 einen bestrahlten Teil bzw. einen nicht bestrahlten Teil. Im nicht bestrahlten Teil 206 bleiben Silberhalogenidkörner 202 intakt. Im bestrahlten Teil 204 verändern sich die Silberhalogenidkörner 202 jedoch aufgrund einer photolytischen Reaktion zu Silbermetallflecken 206. 4 zeigt eine Emulsionsschicht 200b nach Entwicklung. Als Folge der Entwicklung werden im Bestrahlungsteil 204 Silberfilamente 210 gebildet, die zum Bleichen neigen. 5 zeigt eine Emulsionsschicht 200c nach Prozessen zum Bleichen in einem Stopbad unter Verwendung eines Halogenatbleichmittels und erstem Trocknen und Oberflächenhärtung. In 5 erscheinen zurückgewonnene Silberhalogenidkörner 202a im Bestrahlungsteil 204. 6 zeigt eine Emulsionsschicht 200d nach Fixierung. Wie in 6 gezeigt ist, sind die zurückgewonnenen Silberhalogenidkörner 202a (siehe 5) durch Mikrohohlräume 212 im Bestrahlungsteil 204 versetzt. Ebenso, da die Silberhalogenidkörner 202 (siehe 2), die in einer frühen Stufe verteilt sind, aus dem nicht bestrahlten Teil 214 entfernt sind, tritt im nicht bestrahlten Teil 214 eine reine Gelatineregion 214 auf. Als Folge des Fixierprozesses weist die Emulsionsschicht 200d eine mehrlagige Struktur der Gelatineregion 214 und der Mikrohohlraumregion 216 auf. 7 zeigt eine Emulsionsschicht 200e, die die Warmwasserbehandlung und den zweiten Trocknungsprozess nach Fixierung abgeschlossen hat. In 7 bezeichnet das Bezugszeichen 212a Mikrohohlräume, die in der Mikrohohlraumregion 216 nach Warmwasserbehandlung und abschließendem Trocknungsprozess gebildet sind, die von den Mikrohohlräumen 212 von 6 vergrößert erscheinen.
8 ist eine Rasterelektronenmikroskopaufnahme (SEM) der Emulsionsschicht nach der Nachbehandlung in einem Experiment gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie in 8 gezeigt ist, erscheinen Mikrohohlräume in der Emulsionsschicht.
Es wird ein Anwendungsbeispiel beschrieben, das zum Nachweis der Wirksamkeit des Nachbehandlungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird. Der Erfinder hat gemäß den oben beschriebenen Verfahrensweisen ein HOE vom Reflexionstyp für Dreifarbendarstellung hergestellt. Es wird eine Hologrammaufzeichnung unter Verwendung dreier Wellenlängen 647 nm (R), 532 nm (G) und 458 nm (B) für Volifarbanzeige vorgenommen. Zur Vermeidung unnötiger Lichtreflexion beim Aufzeichnungsprozess wird eine Indexangleichung der Ebene der Silberhalogenidemulsionsschicht vorgenommen.
9 ist ein Schaubild, das die Durchlässigkeit des dreifarbigen HOE vom Reflexionstyp in Bezug auf verschiedene Aufzeichnungswellenlängen zeigt, die unter Verwendung eines Spektrometers gemessen wurde. In 9 bezeichnen G1, G2 und G3 Veränderungen der Durchlässigkeit der Aufzeichnungswellenlängen 458 nm, 532 nm bzw. 647 nm.
Für alle Kennlinien G1, G2 und G3 beträgt die Bandbreite mit minimaler Durchlässigkeit ungefähr 20 nm, und die minimale Durchlässigkeit beträgt ungefähr 1 %.
Tabelle 3 zeigt die Reflexionseffizienz und Durchlässigkeit des HOE vom Reflexionstyp gemessen mit Laser für drei Aufzeichnungswellenlängen. Wie in Tabelle 3 gezeigt ist, beträgt für die Aufzeichnungswellenlängen die Effizienz mehr als 96 % und die Durchlässigkeit nur 0,2-0,8 %. Tabelle 3
Wie oben beschrieben zeigt das unter Verwendung des Nachbehandlungsverfahrens nach Bestrahlung der Silberhalogenidemulsionsschicht gemäß der vorliegenden Erfindung effektiv hergestellte HOE bessere Merkmale als herkömmliche HOEs.
Diese Ergebnisse zeigen auf, dass das Nachbehandlungsverfahren für holographisches Aufzeichnungsmaterial, das mittels des obigen Experiments beschrieben ist, auf einfache Hologramme oder die Anwen dungsbereiche von Hologrammen oder auf die Herstellung einer Reihe von Vorrichtungen mit einer Reihe von optischen Vorrichtungen und Anzeigen angewendet werden kann.
Zum Beispiel weist das Nachbehandlungsverfahren nach Bestrahlung der Silberhalogenidemulsionsschicht gemäß der vorliegenden Erfindung die folgenden Anwendungen auf: Vorrichtungen oder Systeme, die unter Verwendung herkömmlicher holographischer Aufzeichnungsmaterialien wie DCG oder Photopolymer schwierig oder unmöglich herzustellen sind; Transmissions- und Reflexionshologramme für monochrome und farbige Anzeige; Transmissions- und Reflexions-HOEs; hocheffiziente Farbhologrammgitterelemente; monochrome und farbige Hologrammreflektoren; Edge-Lit-Hologramme und Edge-Lit-HOEs; Hologramme mit abfallenden Weilen und HOEs mit abfallenden Wellen; monochrome und farbige Hologrammdiffusoren; monochrome und farbige Hologrammanzeigen; Farbfiltervorrichtungen; dichromatische Spiegel oder Filter; holographische optische IR-Elemente unter Verwendung von IR oder nahmen IR als Bestrahlungslicht; und holographische optische IR-Elemente, die mit Licht einer Wellenlänge arbeiten, das vom Aufzeichnungslicht verschoben ist. Weitere Anwendungen beinhalten optische Vorrichtungen, zum Beispiel aktive optische Schaltvorrichtungen, aktive Hologramme oder aktive HOEs, Kompaktlaser oder Lichtverstärker, die durch Füllen der Mikrohohlräume mit einem Material hergestellt werden, das einen anderen Brechungsindex als Gelatine aufweist, einem Bandlückenmaterial oder einem Material, das durch Potentialdifferenz funktioniert, wie Flüssigkristalle.
Das oben beschriebene experimentelle Beispiel der vorliegenden Erfindung dient dem Zweck der Erläuterung und ist nicht dazu vorgesehen, den Rahmen der vorliegenden Erfindung einzuschränken. Zum Beispiel ist für die Fachleute zu erkennen, dass die Prozessbedingungen in jedem Schritt des Nachbehandlungsverfahrens, zum Beispiel die Be handlungslösungen oder anderen Substanzen, die in jedem Schritt verwendet werden, im Rahmen der vorliegenden Erfindung verändert werden können. Zum Beispiel kann im Trocknungsprozess, der unter Verwendung eines Ofens durchgeführt wird, eine andere Art von Trocknungseinrichtung anstelle des Ofens verwendet werden. Es versteht sich für die Fachleute, dass verschiedene Änderungen in Form und Details am oben beschriebenen experimentellen Beispiel vorgenommen werden können, ohne vom Rahmen der Erfindung abzuweichen, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.
Wie oben beschrieben kann die Nachbehandlung nach Bestrahlung der Silberhalogenidemulsionsschicht gemäß der vorliegenden Erfindung die Charakteristiken von Silberhalogenid, DCG und Photopolymeren erreichen, weil es auf der herkömmlichen Silberhalogenidemulsionsschicht beruht, und bessere Spektralempfindlichkeit, Energieempfindlichkeit, Effizienz, Signal-Rausch-Verhältnis, Langzeitzuverlässigkeit erreichen als herkömmliche holographische Aufzeichnungsmaterialien. Da das Nachbehandlungsverfahren nach Bestrahlung der Silberhalogenidemulsionsschicht gemäß der vorliegenden Erfindung bei der Herstellung von Hologrammen, Farbhologrammen/HOEs angewendet wird, können andere optische Elemente und Anzeigen mit Verbesserungen in Effizienz, Signal-Rausch-Verhältnis, Bandbreite und Langzeitzuverlässigkeit hergestellt werden.

Claims

Nachbehandlungsverfahren nach Bestrahlung einer Silberhalogenidemulsionsschicht bei der Herstellung eines Hologramms, wobei das Verfahren umfasst: Vorhärten der Silberhalogenidemulsionsschicht nach Bestrahlung; Entwickeln der vorgehärteten Silberhalogenidemulsionsschicht unter Verwendung einer Hochkontrastentwicklerlösung; Bleichen der entwickelten Silberhalogenidemulsionsschicht; Härten der gebleichten Silberhalogenidemulsionsschicht; Trocknen der gehärteten Silberhalogenidemulsionsschicht; Oberflächenhärten der getrockneten Silberhalogenidemulsionsschicht; Fixieren der gehärteten Silberhalogenidemulsionsschicht; Behandeln der fixierten Silberhalogenidemulsionsschicht unter Verwendung von warmem Wasser; und Trocknen der Silberhalogenidemulsionsschicht, die mit warmem Wasser behandelt wurde.
Nachbehandlungsverfahren nach Bestrahlung nach Anspruch 1, worin beim Vorhärten der Silberhalogenidemulsionsschicht eine Mischung eines organischen Lösemittels, das eine Aldehydgruppe, Kaliumbromid, Natriumcarbonat und deionisiertes Wasser in einem vorbestimmten Verhältnis enthält, verwendet wird.
Nachbehandlungsverfahren nach Bestrahlung nach Anspruch 2, worin das organische Lösemittel, das eine Aldehydgruppe enthält, (Cr₂(SO₄)₃ K₂SO₄) oder (Al₂(SO₄)₃·K₂SO₄) umfasst.
Nachbehandlungsverfahren nach Bestrahlung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin beim Bleichen der entwickelten Silberhalogenidemulsionsschicht ein Härtemittel von 1-8 % zum Vernetzen von Gelatine in der Silberhalogenidemulsionsschicht und ein Rehalogenierungsbleichmittel, das eine basische Substanz von 0-5 % zum Einstellen des pH enthält, verwendet werden.
Nachbehandlungsverfahren nach Bestrahlung nach Anspruch 4, worin das Härtemittel mindestens eines ausgewählt aus Chrom(III)-Kaliumsulfat, Cr³⁺ enthaltenden Salzen und Al³⁺ enthaltenden Salzen ist.
Nachbehandlungsverfahren nach Bestrahlung nach Anspruch 4 oder 5, worin die basische Substanz Borax ist.
Nachbehandlungsverfahren nach Bestrahlung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, worin die Rehalogenierungsbleichlösung 4-Methylaminophenolsulfat, 2,4-Diaminophenoldihydrochlorid, 1,4-Dihydroxybenzol oder Resorcinol in einer Menge von 1-2 % umfasst.
Nachbehandlungsverfahren nach Bestrahlung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin beim Härten der gebleichten Silberhalogenidemulsionsschicht die gebleichte Silberhalogenidemulsionsschicht thermisch behandelt wird, um Gelatine in der gebleichten Silberhalogenidemulsionsschicht zu härten, worin die gebleichte Silberhalogenidemulsionsschicht in warmen Wasser, einer Atmosphäre von hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit oder einem Mikrowellenofen über eine bestimmte Zeitspanne verweilt, um die Vernetzung von Gelatine zu erleichtern.
Nachbehandlungsverfahren nach Bestrahlung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, worin vor dem Bleichen der entwickelten Silberhalogenidemulsionsschicht die entwickelte Silberhalogenidemulsionsschicht ferner in einem Stopbad unter Verwendung von Essigsäure über 30-120 Sekunden behandelt wird.
Nachbehandlungsverfahren nach Bestrahlung nach Anspruch 8 oder 9, worin die gebleichte Emulsionsschicht in einem schwach alkalischen Warmwasser über eine bestimmte Zeitspanne verweilt.
Nachbehandlungsverfahren nach Bestrahlung nach Anspruch 8 oder 9, worin die Silberhalogenidemulsionsschicht nach dem Bleichen in einem dunklen Raum thermisch behandelt wird.
Nachbehandlungsverfahren nach Bestrahlung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, worin Trocknen der gehärteten Silberhalogenidemulsionsschicht umfasst: Behandeln der gehärteten Silberhalogenidemulsionsschicht unter Verwendung einer 50:50 Verdünnung eines organischen Lösemittels und Wasser über 2-3 Minuten und dann 100 % organischer Lösung über 2-3- Minuten und Trocknen der erhaltenen Struktur; Trocknen der erhaltenen Struktur in einem Ofen bei 45 °C über 5 Minuten.
Nachbehandlungsverfahren nach Bestrahlung nach Anspruch 12, worin das organische Lösemittel Ethanol oder Industrialkohol IMS (Industrial Methylated Sprit) ist.
Nachbehandlungsverfahren nach Bestrahlung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, worin beim Oberflächenhärten der getrockneten Silberhalogenidemulsionsschicht die Oberfläche der getrockneten Silberhalogenidemulsionsschicht nach Oberflächenbeschichten der getrockneten Silberhalogenidemulsionsschicht unter Verwendung eines von einer Aldehyd enthaltenden Lösung und einem Metol oder Chinol enthaltenden organischen Lösemittel über eine bestimmte Zeitspanne thermisch behandelt wird oder in einem geschlossenen Behälter unter der Atmosphäre eines Dampfes der Aldehyd enthaltenden Lösung oder Metol oder Chinol enthaltenden Lösung über eine bestimmte Zeitspanne thermisch behandelt wird.
Nachbehandlungsverfahren nach Bestrahlung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, worin beim Oberflächenhärten der getrockneten Silberhalogenidemulsionsschicht die Oberfläche der getrockneten Silberhalogenidemulsionsschicht mit einem von einer Aldehyd enthaltenden Lösung und einem Metol oder Chinol enthaltenden organischen Lösemittel beschichtet wird und dann unter Verwendung eines Mikrowellenofens über eine bestimmte Zeitspanne thermisch behandelt wird.
Nachbehandlungsverfahren nach Bestrahlung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, worin beim Fixieren der gehärteten Silberhalogenidemulsionsschicht eine 2-10 % Verdünnung einer Fixierlösung zum Bilden von Mikrohohlräumen verwendet wird.
Nachbehandlungsverfahren nach Bestrahlung nach Anspruch 16, worin die Fixierlösung eines ausgewählt aus Ammoniumthiosulfat, Natriumthiosulfat, Ammoniumthiocyanat und einer 1:2-2:20 Verdünnung von ILFORD rapid umfasst und ein Antiquellungsmittel zum Unterdrücken des Zusammenfalls der Mikrohohlräume und Quellen der Gelatine.
Nachbehandlungsverfahren nach Bestrahlung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, worin beim Behandeln der fixierten Silberhalogenidemulsionsschicht mit warmem Wasser die fixierte Silberhalogenidemulsionsschicht unter Verwendung einer Wassertemperatur von 30-80 °C über 1-10 Minuten behandelt wird.
Nachbehandlungsverfahren nach Bestrahlung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, worin Trocknen der Silberhalogenidemulsionsschicht, die mit warmem Wasser behandelt wurde, umfasst: sequentielles Behandeln der Silberhalogenidemulsionsschicht, die mit warmem Wasser behandelt wurde, unter Verwendung eines organischen Lösemittelgemischs, eines reinen organischen Lösemittels und eines organischen Hochtemperaturlösemittels von nicht weniger als 70 °C; und langsames Einwirken von Luft auf die behandelte Silberhalogenidemulsionsschicht, so dass in den Mikrohohlräumen und Gelatine der Silberhalogenidemulsionsschicht verbleibendes Wasser durch Luft ersetzt wird.
Nachbehandlungsverfahren nach Bestrahlung nach Anspruch 19, worin das organische Lösemittelgemisch 40-80 % eines organischen Lösemittels und 60-20 % Wasser umfasst.
Nachbehandlungsverfahren nach Bestrahlung nach Anspruch 19 oder 20, worin, wenn Wasser und das organische Lösemittel in den Mikrohohlräumen verbleiben, die Silberhalogenidemulsionsschicht, die der Luft ausgesetzt ist, in einem Ofen von nicht weniger als 40 °C über eine bestimmte Zeitspanne getrocknet wird, um Wasser und organisches Lösemittel, die in den Mikrohohlräumen verbleiben, vollständig zu entfernen.
Nachbehandlungsverfahren nach Bestrahlung nach einem der Ansprüche 19 bis 21, worin, wenn Wasser und das organische Lösemittel in den Mikrohohlräumen verbleiben, die Silberhalogenidemulsionsschicht, die der Luft ausgesetzt ist, in einem Vakuumofen über eine bestimmte Zeitspanne getrocknet wird, um Wasser und organisches Lösemittel, die in den Mikrohohlräumen verbleiben, vollständig zu entfernen.
Nachbehandlungsverfahren nach Bestrahlung nach einem der Ansprüche 19 bis 22, worin das reine organische Lösemittel Isopropanol ist.
Nachbehandlungsverfahren nach Bestrahlung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, worin nach Trocken der Silberhalogenidemulsionsschicht, die mit warmem Wasser behandelt wurde, die Oberfläche der bestrahlten Gelatine mit einem lösemittelfreien Epoxid oder UV-härtbaren Zement beschicht wird.
Nachbehandlungsverfahren nach Bestrahlung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, worin nach Trocken der Silberhalogenidemulsionsschicht, die mit warmem Wasser behandelt wurde, die Oberfläche der bestrahlten Gelatine mit Glas, Polyester, Acryl oder Triacetatfilm versiegelt wird.
Nachbehandlungsverfahren nach Bestrahlung nach einem der Ansprüche 1 bis 25, worin beim Trocken der gehärteten Silberhalogenidemulsionsschicht, ein bestrahlter Teil der gehärteten Silberhalogenidemulsionsschicht in einem bestimmten Maß quillt, so dass die Wellenlänge zur Reproduktion von Licht um einen bestimmten Betrag in Bezug auf die Wellenlänge des Aufzeichnungslichts für ein Hologramm verschoben wird.
Verfahren zur Herstellung eines Hologramms umfassend: eine Silberhalogenidemulsionsschicht einem Nachbehandlungsverfahren nach Bestrahlung nach einem der Ansprüche 1 bis 26 unterziehen.
Verfahren zur Herstellung eines Hologramms nach Anspruch 27, worin das Hologramm ausgewählt ist aus Transmissions- und Reflexionshologrammen für monochrome und farbige Anzeige, einem Edge-Lit-Hologramm und einem Hologramm mit abfallenden Wellen.
Verfahren nach Anspruch 27 oder 28, worin Mikrohohlräume des Hologramms mit einem Material gefüllt werden, das einen anderen Brechungsindex aufweist als Gelatine, einem Bandlückenmaterial oder einem Material, das durch Potentialdifferenz funktioniert.
Verfahren zur Herstellung eines holographischen optischen Elements, umfassend ein Hologramm mit einer Silberhalogenidemulsionsschicht, worin diese Schicht einem Nachbehandlungsverfahren nach Bestrahlung nach einem der Ansprüche 1 bis 26 unterzogen wird.
Verfahren nach Anspruch 30, worin das holographische optische Element ausgewählt ist aus einem optischen Element mit Edge-Lit-Hologramm, einem optischen Element mit Hologramm mit abfallenden Wellen und optischen Elementen mit Transmissions- und Reflexionshologrammen.
Verfahren zur Herstellung eines monochromen oder farbigen holographischen Reflektors, in dem eine bestrahlte Silberhalogenidemulsi onsschicht unter Verwendung des Nachbehandlungsverfahrens nach Bestrahlung nach einem der Ansprüche 1 bis 26 behandelt wird.
Verfahren zur Herstellung eines monochromen oder farbigen holographischen Diffusors, in dem eine bestrahlte Silberhalogenidemulsionsschicht unter Verwendung des Nachbehandlungsverfahrens nach Bestrahlung nach einem der Ansprüche 1 bis 26 behandelt wird.
Verfahren zur Herstellung eines holographischen Bildschirms, in dem eine bestrahlte Silberhalogenidemulsionsschicht unter Verwendung des Nachbehandlungsverfahrens nach Bestrahlung nach einem der Ansprüche 1 bis 26 behandelt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Farbfilterelements, in dem eine bestrahlte Silberhalogenidemulsionsschicht unter Verwendung des Nachbehandlungsverfahrens nach Bestrahlung nach einem der Ansprüche 1 bis 26 behandelt wird.
Verfahren zur Herstellung eines dichromatischen Spiegels, in dem eine bestrahlte Silberhalogenidemulsionsschicht unter Verwendung des Nachbehandlungsverfahrens nach Bestrahlung nach einem der Ansprüche 1 bis 26 behandelt wird.
Aufzeichnungsverfahren unter Verwendung eines Infrarotlasers oder Nahinfrarotlasers als Aufzeichnungslicht, worin ein holographisches optisches Infrarotelement ein Hologramm mit einer Silberhalogenidemulsionsschicht umfasst, die unter Verwendung des Nachbehandlungsverfahrens nach Bestrahlung nach einem der Ansprüche 1 bis 26 behandelt ist.
Verfahren zur Reproduktion, worin Licht mit Wellenlängenverschiebung um einen bestimmten Betrag vom Aufzeichnungslicht als Reproduktionslicht verwendet wird und worin ein holographisches optisches Element ein Hologramm mit einer Silberhalogenidemulsionsschicht umfasst, die unter Ver wendung des Nachbehandlungsverfahrens nach Bestrahlung nach einem der Ansprüche 1 bis 26 behandelt ist.
Verfahren zur Reproduktion nach Anspruch 38, worin das Aufzeichnungslicht ein roter Laserstrahl ist und das Reproduktionslicht ein Infrarot- oder Nahinfrarotstrahl ist.
Verfahren zur Herstellung einer aktiven optischen Schaltvorrichtung umfassend ein Hologramm mit einer Silberhalogenidemulsionsschicht, die unter Verwendung des Nachbehandlungsverfahrens nach Bestrahlung nach einem der Ansprüche 1 bis 26 behandelt wird, wobei Mikrohohlräume des Hologramms mit einem Material gefüllt werden, das einen anderen Brechungsindex als Gelatine aufweist, einem Bandlückenmaterial oder einem Material, das durch Potentialdifferenz funktioniert.
Verfahren zur Herstellung einer aktiven optischen Schaltvorrichtung nach Anspruch 40, worin das durch Potentialdifferenz funktionierende Material Flüssigkristalle sind.
Verfahren zur Herstellung eines aktiven holographischen optischen Elements umfassend ein Hologramm mit einer Silberhalogenidemulsionsschicht, die unter Verwendung des Nachbehandlungsverfahrens nach Bestrahlung nach einem der Ansprüche 1 bis 26 behandelt wird, wobei Mikrohohlräume des Hologramms mit einem Material gefüllt werden, das einen anderen Brechungsindex als Gelatine aufweist, einem Bandlückenmaterial oder einem Material, das durch Potentialdifferenz funktioniert.
Verfahren zur Herstellung einer Laservorrichtung umfassend ein Hologramm mit einer Silberhalogenidemulsionsschicht, die unter Verwendung des Nachbehandlungsverfahrens nach Bestrahlung nach einem der Ansprüche 1 bis 26 behandelt wird, wobei Mikrohohlräume des Hologramms mit einem Material gefüllt werden, das einen anderen Brechungsindex als Gelatine auf weist, einem Bandlückenmaterial oder einem Material, das durch Potentialdifferenz funktioniert.
Verfahren zur Herstellung eines Lichtverstärkers umfassend ein Hologramm mit einer Silberhalogenidemulsionsschicht, die unter Verwendung des Nachbehandlungsverfahrens nach Bestrahlung nach einem der Ansprüche 1 bis 26 behandelt wird, wobei Mikrohohlräume des Hologramms mit einem Material gefüllt werden, das einen anderen Brechungsindex als Gelatine aufweist, einem Bandlückenmaterial oder einem Material, das durch Potentialdifferenz funktioniert.