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JPH0762784B2 - 透明型ホログラム - Google Patents

透明型ホログラム

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JPH0762784B2
JPH0762784B2 JP9646985A JP9646985A JPH0762784B2 JP H0762784 B2 JPH0762784 B2 JP H0762784B2 JP 9646985 A JP9646985 A JP 9646985A JP 9646985 A JP9646985 A JP 9646985A JP H0762784 B2 JPH0762784 B2 JP H0762784B2
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JP
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thin film
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transparent
relief
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茂彦 田原
喜春 油井
哲 池田
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Original Assignee
Dai Nippon Printing Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はレリーフホログラムの改良に係り、更に詳しく
は自身は透明でありながら反射型ホログラムとしての特
徴をも兼ね備えた透明型ホログラムに係る。
〔従来の技術〕
ホログラムの記録の一方法として、物体からの光の波面
に相当する干渉縞を材料表面の凹凸模様で記録する方法
があり、この方法により得られたレリーフホログラムは
プレス技術により大量複製を容易に行うことができる利
点がある。
今日において、レリーフホログラムをクレジットカー
ド、キャッシュカード、本の表紙、レコードジャケット
などの基材に形成する試みが種々行われており、このよ
うにレリーフホログラムを転写、貼付、直接形成等の方
法で基材に一体化した場合、反射光強度が重要な問題と
なる。一般にレリーフホログラムは合成樹脂で構成され
るためレリーフ形成面、即ち樹脂と空気との屈折率差を
有する界面での反射光強度が小さく、従ってホログラム
効果が小さい。
例えば屈折率:n＝1.5の樹脂でレリーフホログラムを形
成した場合、レリーフ形成面での反射率:Rはフレネルの
公式によりＲ４％と非常に低くなり、ホログラム効果
は不充分である。
そこで従来は、反射率が90％以上ある反射性金属薄膜
（例えばアルミニウム薄膜）を蒸着等によりレリーフ形
成面に形成して反射光強度を大きくし、以て充分なホロ
グラム効果を発現させる工夫がなされており、反射型ホ
ログラムと称されるものはほとんどこのような構造を採
用している。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、レリーフ形成面に反射性金属薄膜を形成
してなる従来のホログラムにおいては、上記金属薄膜の
裏面に絵柄層を印刷形成したとしても、金属薄膜中を伝
播する光波は進行方向に減衰してしまうため絵柄層が見
えず、ホログラム形成面におけるデザイン面からの外観
向上を図ることはできなかった。
また金属薄膜は通常、銀白色で且つ輝度も高いため、カ
ード類、本の表紙等各種の基材にホログラムを設けたと
きの異和感が大きいという問題があり、デザイン上の要
請から、その改善が望まれていた。
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、透明で且つ反
射光強度の大きい、即ち充分なホログラム効果を発現で
きる透明型ホログラムを提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の透明型ホログラムは、表面に干渉縞が凹凸の模
様として形成されているホログラム層を有するレリーフ
ホログラムであって、上記ホログラム層のレリーフ形成
面にホログラム層の屈折率よりも0.3以上大きい屈折率
を有する透明連続薄膜層を100〜10000Åの膜厚で薄膜形
成手段により形成してなることを特徴とする。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面に基き説明する。
第１図において１は本発明の透明型ホログラムを示し、
該ホログラム１はレリーフホログラムとして構成され、
表面に物体からの光の波面に相当する干渉縞が凹凸の模
様として形成されているホログラム層２を有する。
このようにホログラム層２は干渉縞が凹凸の模様として
形成された凹凸模様面即ちレリーフ形成面３を有し、更
に該レリーフ形成面３には、ホログラム層２の屈折率よ
りも0.3以上大きい屈折率を有する透明連続薄膜４が凹
凸模様の形に沿って100〜10000Åの膜厚で形成されてい
る。
本発明において、ホログラム層２の材質として、ポリ塩
化ビニル、アクリル（例、MMA）、ポリスチレン、ポリ
カーボネート等の熱可塑性樹脂、不飽和ポリエステル、
メラミン、エポキシ、ポリエステル（メタ）アクリレー
ト、ウレタン（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）
アクリレート、ポリエーテル（メタ）アクリレート、ポ
リオール（メタ）アクリレート、メラミン（メタ）アク
リレート、トリアジン系アクリレート等の熱硬化性樹脂
を硬化させたもの、或いは、上記熱可塑性樹脂と熱硬化
性樹脂の混合物が使用可能である。
更に本発明のホログラム層２の材質として、ラジカル重
合性不飽和基を有する熱成形性物質が使用可能であり、
これには次の２種類のものがある。
（１）ガラス転移点が０〜250℃のポリマー中にラジカ
ル重合性不飽和基を有するもの。さらに具体的には、ポ
リマーとしては以下の化合物〜を重合もしくは共重
合させたものに対し後述する方法（イ）〜（ニ）により
ラジカル重合性不飽和基を導入したものを用いることが
できる。
水酸基を有する単量体:N−メチロールアクリルアミ
ド、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキ
シエチルメタクリレート、２−ヒドロキシプロピルアク
リレート、２−ヒドロキシプロピルメタクリレート、２
−ヒドロキシブチルアクリレート、２−ヒドロキシブチ
ルメタクリレート、２−ヒドロキシ−３−フェノキシプ
ロピルメタクリレート、−２ヒドロキシ−３−フェノキ
シプロピルアクリレートなど。
カルボキシル基を有する単量体：アクリル酸、メタク
リル酸、アクリロイルオキシエチルモノサクシネートな
ど。
エポキシ基を有する単量体：グリシジルメタクリレー
トなど。
アジリジニル基を有する単量体:2−アジリジニルエチ
ルメタクリレート、２−アジリジニルプロピオン酸アリ
ルなど。
アミノ基を有する単量体：アクリルアミド、メタクリ
ルアミド、ダイアセトンアクリルアミド、ジメチルアミ
ノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタク
リレートなど。
スルフォン基を有する単量体:2−アクリルアミド−２
−メチルプロパンスルフォン酸など。
イソシアネート基を有する単量体:2,4−トリエンジイ
ソシアネートと２−ヒドロキシエチルアクリレートの１
モル対１モル付加物などのジイソシアネートと活性水素
を有するラジカル重合性単量体の付加物など。
さらに、上記の共重合体のガラス転移点を調節した
り、硬化膜の物性を調節したりするために、上記の化合
物と、この化合物と共重合可能な以下のような単量体と
共重合させることもできる。このような共重合可能な単
量体としては、例えばメチルメタクリレート、メチルア
クリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレー
ト、プロピルアクリレート、プロピルメタクリレート、
ブチルアクリレート、ブチルメタクリレート、イソブチ
ルアクリレート、イソブチルメタクリレート、ｔ−ブチ
ルアクリレート、ｔ−ブチルメタクリレート、イソアミ
ルアクリレート、イソアミルメタクリレート、シクロヘ
キシルアクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、
２−エチルヘキシルアクリレート、２−エチルヘキシル
メタクリレートなどが挙げられる。
次に上述のようにして得られた重合体を以下に述べる方
法（イ）〜（ニ）により反応させ、ラジカル重合性不飽
和基を導入することによって、本発明に係る材料を得る
ことができる。
（イ）水酸基を有する単量体の重合体または共重合体の
場合にはアクリル酸、メタクリル酸などのカルボキシル
基を有する単量体などを縮合反応させる。
（ロ）カルボキシル基、スルフォン基を有する単量体の
重合体または共重合体の場合には前述の水酸基を有する
単量体を縮合反応させる。
（ハ）エポキシ基、イソシアネート基あるいはアジリジ
ニル基を有する単量体の重合体または共重合体の場合に
は前述の水酸基を有する単量体もしくはカルボキシル基
を有する単量体を付加反応させる。
（ニ）水酸基あるいはカルボキシル基を有する単量体の
重合体または共重合体の場合にはエポキシ基を有する単
量体あるいはアジリジニル基を有する単量体あるいはジ
イソシアネート化合物と水酸基含有アクリル酸エステル
単量体の１対１モルの付加物を付加反応させる。
上記の反応を行うには、微量のハイドロキノンなどの重
合禁止剤を加え乾燥空気を送りながら行うことが好まし
い。
（２）融点が０〜250℃でありラジカル重合性不飽和基
を有する化合物。具体的にはステアリルアクリレート、
ステアリルメタクリレート、トリアクリルイソシアヌレ
ート、シクロヘキサンジオールジアクリレート、シクロ
ヘキサンジオールジメタクリレート、スピログリコール
ジアクリレート、スピログリコールジメタクリレートな
どが挙げられる。
また、本発明においては、前記（１）、（２）を混合し
て用いることもでき、さらに、それらに対してラジカル
重合性不飽和単量体を加えることもできる。このラジカ
ル重合性不飽和単量体は、電離放射線照射の際、架橋密
度を向上させ耐熱性を向上させるものであって、前述の
単量体の他にエチレングリコールジアクリレート、エチ
レングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコ
ールジアクリレート、ポリエチレングリコールジメタク
リレート、ヘキサンジオールジアクリレート、ヘキサン
ジオールジメタクリレート、トリメチロールプロパント
リアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリ
レート、トリメチロールプロパンジアクリレート、トリ
メチロールプロパンジメタクリレート、ペンタエリスリ
トールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールテト
ラメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレ
ート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、ジペ
ンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリ
スリトールヘキサメタクリレート、エチレングリコール
ジグリシジルエーテルジアクリレート、エチレングリコ
ールジグリシジルエーテルジメタクリレート、ポリエチ
レングリコールジグリシジルエーテルジアクリレート、
ポリエチレングリコールジグリシジルエーテルジメタク
リレート、プロピレングリコールジグリシジルエーテル
ジアクリレート、プロピレングリコールジグリシジルエ
ーテルジメタクリレート、ポリプロピレングリコールジ
グリシジルエーテルジアクリレート、ポリプロピレング
リコールジグリシジルエーテルジメタクリレート、ソル
ビトールテトラグリシジルエーテルテトラアクリレー
ト、ソルビトールテトラグリシジルエーテルテトラメタ
クリレートなどを用いることができ、前記した共重合体
混合物の固型分100重量部に対して、0.1〜100重量部で
用いることが好ましい。また、上記のものは電子線によ
り充分に硬化可能であるが、紫外線照射で硬化させる場
合には、増感剤としてベンゾキノン、ベンゾイン、ベン
ゾインメチルエーテルなどのベンゾインエーテル類、ハ
ロゲン化アセトフェノン類、ビアチル類などの紫外線照
射によりラジカルを発生するものも用いることができ
る。
ホログラム層２は従来既知の方法によって得ることがで
きる。例えば干渉縞が凹凸の形で記録されたホログラム
原版をプレス型として用い、このホログラム原版上にホ
ログラム形成用樹脂シートを置き、加熱ロールなどの手
段によって両者を加熱圧接し、ホログラム形成用樹脂シ
ート表面にホログラム原版の凹凸模様を複製する方法に
よってホログラム層２を得ることができる。
またホログラム層２は表面の凹凸によりホログラムの情
報を記録できるタイプのもので、具体的には上記ホログ
ラム層２としてリップマンホログラムを除く、フレネル
ホログラム、フーリエ変換ホログラム、フランホーファ
ーホログラムなどの原理のものに及び、それらの原理を
利用したイメージホログラム、レインボーホログラム、
ホログラフイックステレオグラム、ホログラフイック回
折格子などが用いられる。
透明連続薄膜４はホログラム層２の屈折率（通常、屈折
率:n＝1.3〜1.6である）よりも0.3以上大きい屈折率を
有するもので、、従来の反射性金属薄膜を設けるのと同
様な位置に形成でき、このような薄膜４の材質としては
（以下、材質名の右にカッコ書きで屈折率:nを付記す
る）、Sb2S3（ｎ＝3.0）、Fe2O3（ｎ＝2.7）、TiO2（ｎ
＝2.6）、CdS（ｎ＝2.6）、CeO2（ｎ＝2.3）、ZnS（ｎ
＝2.3）、PbCl2（ｎ＝2.3）、CdO（ｎ＝2.2）、Sb2O
3（ｎ＝2.0）、WO3（ｎ＝2.0）、SiO（ｎ＝2.0）、Bi2O
3（ｎ＝2.5）、In2O3（ｎ＝2.0）、PbO（ｎ＝2.6）、Ta
2O5（ｎ＝2.4）、ZnO（ｎ＝2.1）、ZrO2（ｎ＝2.0）、C
d2O3（ｎ＝1.8）、Al2O3（ｎ＝1.6）、CaO・SiO2（ｎ＝
1.8）などが挙げられる。
本発明における上記薄膜４は、その屈折率がホログラム
層２の屈折率よりも0.3以上大きい屈折率を有するもの
であればレリーフ形成面３での反射率を高め、反射光強
度を充分に大きくすることができるが、当該薄膜４の屈
折率はホログラム層２の屈折率よりも0.5以上大きいの
が好ましく、本発明者等の実験によれば1.0以上大きい
ことが最適であるという結果がもたらされている。
また、上記薄膜４の膜厚は該薄膜４を形成する材料の透
明領域であり、且つ100〜100000Åであればよい。更
に、上記薄膜４をホログラム層２のレリーフ形成面３に
形成する手段としては、透明連続薄膜４の薄厚が均一に
なるように、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性ス
パッタリング法、イオンプレーティング法などの一般的
薄膜形成手段が採用できる。
このように、屈折率がホログラム層２よりも0.3以上大
きい透明連続薄膜４を当該ホログラム層２のレリーフ形
成面３に設けると該レリーフ形成面３での反射率が高ま
り、ホログラムの特徴である再生の角度依存性によりホ
ログラムの再生可能な角度範囲以外では単なる透明体と
してしか見えないのに対して、ホログラムの再生可能な
角度範囲内では光の反射率が最大になり、更に、透明連
続薄膜４の厚みを100〜10000Åとすることで、薄膜内部
で逐次的に反射が繰り返される多重反射が生じて最終的
にこれらの反射光が干渉しあうことで多重反射光による
干渉効果が得られるので、充分なホログラム効果が現出
し透明型ホログラムでありながら反射型ホログラムとし
ての効果が出てくる。尚、透明連続薄膜４の膜厚が1000
0Åを越えてしまうと薄膜内部での上記の如き多重反射
が良好に生じ得ず、一方、透明連続薄膜４の膜厚が100
Åに満たない場合にはレリーフ形成面３との界面が不均
質となりこの場合にも薄膜内部での多重反射が良好に生
じなくなってしまう。
本発明ホログラムは第２図に示すように絵柄層５を備え
ていてもよい。絵柄層５が任意の位置に設けることがで
き、例えば上記薄膜４の表面に設けることも或いはホロ
グラム層２の表面に設けることも更には薄膜４、ホログ
ラム層２の両表面に設けることもできる。絵柄層５は通
常、印刷によって形成され、絵柄層５を構成するインキ
も通常用いられているインキを使用でき、任意の模様及
び色彩を施すことができる。
また絵柄層５に限らず、上記薄膜４の表面には任意色相
のベタ印刷により連続印刷層を設けてもよい。
上記薄膜４は透明であり且つホログラム層２の屈折率よ
りも0.3以上大きな屈折率を有し、また、その厚みは100
〜10000Åであるため、必要にして充分な透明度と反射
光強度を得ることができ、その結果、薄膜４の表面に設
けられた絵柄層５（本実施例においては薄膜４側が下面
となるため薄膜４の下面に絵柄層５が設けられている態
様となっている）を外部から見ることができると共にホ
ログラム効果も大きい。
例えば、ホログラム層の樹脂の屈折率:n＝1.4とし透明
連続薄膜の屈折率n1＝3.0とすると、垂直入射光に対す
る反射率:RはＰ、Ｓ両偏光波に対し、Ｒ50％となり
（但し、入射光の波長：λ4,000Å、透明連続薄膜の
膜厚:d1,000Åとする）、その結果、充分なホログラ
ム効果が得られる。
本発明はホログラム層２の上面にレリーフ形成面３を形
成してもよく、この場合、透明連続薄膜４はホログラム
層２の下面に形成される。また上記薄膜４はレリーフ形
成面３の凹凸に沿った形状に形成することに限定され
ず、その下面は平坦であってもよい。
更に本発明は第２図に示すように薄膜４及び絵柄層５の
下面に保護層６を設けることができる。保護層６の材質
としては通常用いられる合成樹脂を使用することができ
る。このように保護層６を設けることによってレリーフ
形成面及び透明連続薄膜を保護できる他、レリーフを型
取りすることによって行われる偽造を防止できる利点が
ある。
このように透明連続薄膜４の下面に保護層を設けること
は、本発明のように透明連続薄膜４があってはじめて可
能になることで、従来、透明連続薄膜４なしに保護層を
設けると、保護層の屈折率と近いためホログラムの凹凸
が単に埋まってホログラムが再生されなかったのであ
る。
更に本発明においてはホログラム層及び透明連続薄膜は
透明であるため、ホログラム層や透明連続薄膜に絵柄を
設けるかわりに、紙やプラスチック等の別体の支持体７
の表面上に絵柄層５を設けておき、接着剤８を介する等
の任意の積層手段によって積層しても同様な効果を示す
（第３図）。本発明のホログラムは種々の用途に用いる
ことができ、例えばクレジットカード、キャッシュカー
ドなどのカード類に本発明ホログラムを設ければ、外観
上の美しさ、目新しさに加え、カード自体の偽造、変造
の困難なカード類が得られる。また本の表紙、レコード
ジャケットなどに設ければデザインバラエティーに富ん
だものとなり、商品価値の向上に寄与できる。
更に本発明のホログラムは特定の再生角度範囲内でのみ
再生されるので、他の通常の角度ではホログラムが認識
されず、別体の支持体と積層するときはその支持体及び
支持体表面のデザイン、絵柄の視覚的特徴を妨げない利
点があり、従来の反射性金属薄膜を有する反射型ホログ
ラムを各種の基材上に設けたときの異和感が解消する。
又、ホログラムの再生可能な角度範囲近傍においては観
察位置を多少変えるだけでホログラムと絵柄の両方を見
ることができ、デザインの２面性が発揮される。
次に、本発明の具体的な実施例を挙げる。
実施例 アクリル樹脂とメラミン樹脂とを重量比で4:1の割合で
混合してなる混合樹脂を用いてホログラム層（屈折率:n
＝1.4）を形成し、該ホログラム層のレリーフ形成面に
真空蒸着法にてZnS薄膜（屈折率n1＝2.3）を形成した。
蒸着条件は真空度:10-5torr、タンタルボート抵抗加熱
方式でZnSを昇華させ、水晶振動子法で厚さを測定しな
がらレリーフ形成面に蒸着させた。
ZnSの密度：σ＝4.1で、Δｆ2,400Hgまで蒸着したと
ころZnS薄膜の厚さ:d1,200Åであった（厚さ:d＝２Δ
f/σ）。このZnS面に絵柄印刷を行った上、保護層（屈
折率:n2＝1.4の樹脂を用いた）を設けた。その結果、充
分なホログラム効果があることが認められた。また外部
から絵柄層を見ることができ、透明性にも優れているこ
とが認められた。
〔発明の効果〕
本発明は、ホログラム層のレリーフ形成面にホログラム
層の屈折率よりも0.3以上大きい屈折率を有する透明連
続薄膜を100〜10000Åの膜厚で薄膜形成手段により形成
したので、レリーフ形成面３での反射率を高めることが
できるとともに、薄膜内部で逐次的に反射が繰り返され
る多重反射が生じて最終的にこれらの反射光が干渉しあ
う多重反射光による干渉効果が得られ、必要にして充分
な透明度と反射光強度を得ることができ、その結果、絵
柄層を設けた場合でも該絵柄層を外部から見ることがで
きると共に充分なホログラム効果を発現することができ
る。
従って本発明によれば絵柄層などに種々の模様や着色を
施すことにより、外観的に優れたホログラムを提供でき
る効果がある。
また従来においては、レリーフ形成面に保護層を設けよ
うとすると、ホログラム層と保護層との屈折率差がほと
んどなくなるため、界面での反射、屈折、従って回折も
起こらず、ホログラム効果が失われてしまうという難点
があったが、本発明によれば透明連続薄膜表面に保護層
を設けてもホログラム効果の劣化、消失もない。又絵柄
層の印刷形成によるホログラム効果の劣化、消失もなく
充分なホログラム効果が発現される。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明ホログラムの実施例を示す縦断面図、第
２図は本発明の他の実施例を示す縦断面図、第３図は透
明連続薄膜の表面に絵柄層を介して支持体を積層してな
る他の実施例を示す縦断面図である。 ２……ホログラム層、３……リレーフ形成面 ４……透明連続薄膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−158874（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−76370（ＪＰ，Ｕ) 米国特許4315665（ＵＳ，Ａ) ゾンマーフェルト 瀬谷 波岡訳「理論 物理学講座▲ＩＶ▼光学」講談社 15〜46 頁

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】表面に干渉縞が凹凸の模様として形成され
    ているホログラム層を有するレリーフホログラムであっ
    て、上記ホログラム層のレリーフ形成面にホログラム層
    の屈折率よりも0.3以上大きい屈折率を有する透明連続
    薄膜層を100〜10000Åの膜厚で薄膜形成手段により形成
    してなることを特徴とする透明型ホログラム。
  2. 【請求項２】透明連続薄膜の表面に絵柄層を印刷形成し
    てなる特許請求の範囲第１項記載の透明型ホログラム。
  3. 【請求項３】ホログラム層の表面に絵柄層を形成してな
    る特許請求の範囲第１項又は第２項記載の透明型ホログ
    ラム。
  4. 【請求項４】透明連続薄膜の表面に絵柄層を介して支持
    体が積層されている特許請求の範囲第１項〜第３項のい
    ずれかに記載の透明型ホログラム。
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