JP2015060113A - ホログラム積層体 - Google Patents
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Abstract
Description
上述の方法より形成される透過型ホログラムは、点光源から光が照射されると、表面の凹凸形状において入射光が変換され、原画の情報を光像として発現することができる。
また、上記光像を発現させるためには、透過型ホログラムに高い光透過性が求められる。そのため、透過型ホログラムにおいて発現される光像と異なり且つ点光源を必要とせずに表示可能な意匠等を付する場合、通常、透過型ホログラムと重ならない領域に印刷層等として設ける必要がある。つまり、透過型ホログラム上においては、点光源からの光照射により発現される光像しか表示することができない。
このように、点光源からの光照射を受けない場合、透過型ホログラムは意匠性に乏しいものであるという問題がある。
図2(a)に示すように、観察者20が線光源Aからの光照射を受けた本発明のホログラム積層体10を観察すると、ホログラム領域1aにおいては、当該領域と重なる透明印刷層2に描画された印刷情報Xを視認できる。このとき、ホログラム領域1aにおいては入射光の変換が線光源全体に起こることから、十字状の光像が線光源の形状に沿うように重畳される結果、非光像Zとなる。このため、ホログラム領域1a上には光像が発現されず、観察者20は十字状の光像を視認することができない。
一方、図2(b)に示すように、観察者20が点光源Bからの光照射を受けた本発明のホログラム積層体10を観察すると、入射光の変換により発現する十字状の光像Yと透明印刷層2に描画された印刷情報Xとを同時に視認することができる。
以下、本発明のホログラム積層体の各部材について説明する。
まず、本発明における透明印刷層について説明する。本発明における透明印刷層は、透過型フーリエ変換ホログラム領域の少なくとも一部と重なるように配置されたものである。
具体的には、上記透明印刷層の可視光領域における全光線透過率が10%〜90%の範囲内であるものが好ましく、中でも30%〜80%の範囲内であるものが好ましく、特に50%〜70%の範囲内であるものが好ましい。透明印刷層の全光線透過率が上記範囲よりも高いと、透明印刷層の印刷情報が視認されにくくなる場合があり、一方、上記範囲よりも低いと、ホログラム領域上に発現される光像が視認されにくくなる場合がある。なお、上記全光線透過率は、JIS K7361−1(プラスチック−透明材料の全光透過率の試験方法)により測定した値とする。
また、上記透明印刷層の可視光領域における分光透過率の最大値を示す波長での透過率が20%以上であるものが好ましく、中でも40%以上であるものが好ましく、特に60%以上であるものが好ましい。ホログラム領域上に発現される光像が視認されやすくなるからである。なお、上記分光透過率はJIS R 3106:1998(板ガラス類の透過率、反射率、放射率、日射熱取得率の試験方法 第4章)に従い測定した値である。
例えばカラーインデックスで示すと、イエロー染料としては、C.I.ディスパースイエロー7、3、23、51、54、60、79、141;C.I.ソルベントイエロー2、6、14、15、16、19、21、29、61、66、80、105等が挙げられる。マゼンダ染料としては、C.I.ディスパースレッド1、59、60、73、135、146、167;C.I.ソルベントレッド3、8、18、19、23、24、25、49、81、82、83、84、109、121、132、135、143、146、182等が挙げられる。シアン染料としては、C.I.デイスパースブルー14、19、24、26、56、72、87、154、165、287、301、334、359;C.I.ソルベントブルー11、12、25、35、36、49、50、55、63、70、73、97、105、111等が挙げられる。なお、上述した色およびカラーインデックス以外の油溶性染料を用いてもよい。 上述した油溶性染料の市販品として、例えば保土谷化学工業社製Aizen SpilonシリーズのYellow GRLH special、Yellow 3RH special、Orange GRH conc.special、Orange 2RH special、Red GEH、Red GEH special、Red GFH special、Red GRLH special、Red BEH special、Violet RH special、Blue GNH、Blue 2BNH、Green 3GNH special、Black RLH special、Black BH special、Black MH special等が挙げられる。
次に、本発明におけるホログラム層について説明する。本発明におけるホログラム層は、点光源から入射した光を所望の光像へ変換する透過型フーリエ変換ホログラム領域を有するものである。
また、本発明において、上記ホログラム領域とは、図3(a)で示されるように単一のホログラム領域1a1(以下、単一ホログラム領域と称する場合がある。)からなるものであってもよく、図3(b)で示されるように単一ホログラム領域1a1を複数配列させて拡大させたホログラム領域1a2(以下、大判ホログラム領域と称する場合がある。)とすることもできる。なお図3中のYは、単一、または大判ホログラム領域においてそれぞれ発現される光像である。
本発明においては上記ホログラム領域が大判ホログラム領域であることが好ましい。本発明のホログラム形成層を広告宣伝媒体や装飾用部材等に用いる際に、大判ホログラム領域を有することにより光像を拡大表示させることができ、視認性の向上を図ることが可能となる。
また、上記屈折率の基準となる波長も特に限定されず、400nm〜750nmの範囲内から適宜選択すればよい。中でも本発明においては、波長555nmにおける屈折率が1.3〜2.0の範囲内であることが好ましく、特に1.33〜1.8の範囲内であることが好ましい。ここで、上記屈折率は分光エリプソメーターにより測定することができる。
また、ホログラム層の大きさ等については、本発明のホログラム積層体の用途に応じて適宜設定することができる。
上記ホログラム層において各領域が占める割合については、特に限定されるものでは無く、用途に応じて適宜選択することができる。
本発明のホログラム積層体は、上述したホログラム層および透明印刷層の他に、任意の部材を有していてもよい。
以下、本発明において想定される任意の部材について説明する。
本発明のホログラム積層体は、上記ホログラム層の、上記ホログラム領域における凹凸形状を有する面と反対の面側に、透明基材を有するものであってもよい。透明基材を有することにより、本発明のホログラム積層体の熱的または機械的強度を高めることができるからである。
また、図示しないが、透明印刷層がホログラム領域の凹凸形状面上に位置する場合は、ホログラム層の透明印刷層を有する面と反対の面上に透明基材を有していてもよい。
本発明のホログラム積層体は、上記ホログラム層の、上記ホログラム領域における凹凸形状を有する面と反対の面側に、接着層を有していてもよい。接着層を有することにより、上記ホログラム積層体を、例えば窓ガラス等の所望の部材と貼り合せて広告宣伝媒体や装飾用部材として用いることが可能となるからである。
また、図示しないが、透明印刷層がホログラム領域の凹凸形状面上に位置する場合は、ホログラム層の透明印刷層を有する面の反対の面上に接着層が形成されていてもよい。
また、上記接着層が再剥離密着層である場合、再剥離密着層と被着体との間に空気が入らないよう密着させることにより、本発明のホログラム積層体を所望の部材に貼りあわせることができる。このような再剥離密着層は、被着体に粘着剤等による跡を残すことなく容易に密着および剥離を繰り返し行うことが可能であり、被着体へのダメージを抑えることができる。
さらに上記接着層は、必要に応じて粘着性付与剤、粘着性調整剤等の添加剤等を含んでいてもよい。
本発明のホログラム積層体は、印刷層を有していても良い。ここでいう「印刷層」とは、インク等を用いて情報が印刷された層であるが、上述した透明印刷層の示す光学特性を満たさないものをいう。
上記印刷層を有することにより、ホログラム層および透明印刷層の情報とは異なる情報を有することができ、本発明のホログラム積層体の意匠性を更に向上させることができる。
また、上記印刷層に用いられるインクとしては、通常、インクジェット印刷、スクリーン印刷、オフセット印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷等の各種印刷法に用いられるインクを用いることができる。
また、本発明のホログラム積層体は、上述した接着層上に離型層が配置されていてもよい。本発明のホログラム積層体を所望の被着体に貼り合せる直前に、離型層と接着層とを剥離して使用することが可能となる。これにより、接着層と被着体との間に異物が付着することを防止できる。
離型層の厚さは、本発明のホログラム積層体の種類や用途等に応じて適宜選択される。
さらに、本発明のホログラム積層体は、上記透明基材上や上記ホログラム層の非ホログラム領域上に紫外線吸収層や赤外線吸収層、反射防止層等を有していてもよい。この様な層を有することにより、上記ホログラム積層体に紫外線吸収機能や赤外線吸収機能、反射防止機能等を付与することができ、本発明のホログラム積層体を各種フィルタ等としても用いることが可能となる。
なお、これらの紫外線吸収層や赤外線吸収層、反射防止層等については、一般的に用いられるものと同様とすることができるため、ここでの説明は省略する。
本発明のホログラム積層体においては、ホログラム領域の少なくとも一部と重なるように透明印刷層が配置されることにより、上記透明印刷層を波長フィルタとして機能させることも可能となる。これは、通常、点光源からの光照射によりホログラム領域上に発現する光像は、入射光が分光されることで虹色を呈するものであるが、上記ホログラム領域と透明印刷層とが重なることにより、上記透明印刷層の色を呈した光像を発現することができる。また、このとき発現する光像は、透明印刷層を介さずに発現される光像よりも輪郭が明瞭なものとなるため、より視認されやすいものとなる。
本発明のホログラム積層体の製造方法は、ホログラム領域を有するホログラム層上に、上記ホログラム領域の少なくとも一部と重なるようにして透明印刷層を形成できる方法であれば特に限定されない。
例えば、ホログラム領域を有するホログラム層を形成するホログラム層形成工程、および、ホログラム領域の少なくとも一部と重なるように透明印刷層を形成する透明印刷層形成工程等を有することにより、本発明のホログラム積層体を製造することができる。
以下、各工程について説明する。
ホログラム層の形成方法としては、ホログラム領域を少なくとも有するホログラム層を形成することができる方法であれば特に限定されない。このようなホログラム層の形成方法としては、例えば、ホログラム層用マスター原版(以下、マスター原版と略する場合がある。)を用いる方法(第1実施形態および第2実施形態)、上記マスター原版を用いない方法(第3実施形態)等が挙げられるが、これに限定されるものではない。
以下、各実施形態について説明する。
ホログラム層形成工程の第1実施形態は、マスター原版からスタンパーを形成し、上記スタンパーを用いてホログラム層を形成するものである。
マスター原版の準備方法としては、特に限定されないが、例えば以下に説明する方法により製造することができる。
まず、ホログラム層のホログラム領域に描く原画を作成し、原画のフーリエ変換像を計算機でFFT等の計算により作成する。このときフーリエ変換像は二値以上に多値化したフーリエ変換像とする。次に、基板上に、クロム等の金属層およびフォトレジストを積層したものに電子ビーム描画露光やマスク露光等を施し、凹凸パターンの潜像をフォトレジストに形成し、上記フォトレジストの潜像をポジ現像する。次に、上記フォトレジストのパターンにあわせて1回目のウェットエッチングにより金属層をエッチングし、余分な金属を除去し、続いて1回目のドライエッチングにより基板を所定の深さにエッチングし除去し、残りのフォトレジストを剥離する。
次に、全面にフォトレジストを再度塗布し、電子ビーム描画露光やマスク露光等を施して現像する。続いて、フォトレジストのパターンにあわせて2回目のウェットエッチングにより金属層をエッチングし、2回目のドライエッチングにより基板をエッチングする。この際、1回目のエッチング量の半分の深さだけエッチングを行う。最後に残りのフォトレジストを剥離し残留する金属層を全て除去することでマスター原版を得ることができる。
本実施形態において用いられるスタンパーは、例えば、上記マスター原版に導電膜を蒸着しニッケルメッキ(電鋳)を行い、マスター原版を剥離することにより、形成することができる。
ホログラム層形成工程の第2実施形態は、マスター原版を用いてホログラム層用複製原版(以下、レプリカ版とする。)を形成し、上記レプリカ版をローラー状にしてホログラム層を形成するものである。
なお、マスター原版の準備方法については、上述した「(a)第1実施形態」と同様であるため、ここでの説明は省略する。
上記レプリカ版をエンボスローラーの周囲に隙間無く配置することにより、複数のレプリカ版を表面に有するエンボスローラーとすることができる。
ホログラム層形成工程の第3実施形態は、マスター原版を使用せずホログラム層を形成する方法(ステップアンドリピート方法)である。
本実施形態は、まず、上述した「(a)第1実施形態 (i)ホログラム層用マスター原版の準備」と同様の方法でフーリエ変換像を作成する。次に、金属層およびフォトレジストが塗布された大型基板を準備し、上記大型基板に電子ビーム描画露光やマスク露光等を施し、凹凸パターンの潜像をフォトレジストに形成する。次いで、上記大型基板をフーリエ変換像の幅の寸法分搬送し止め、再度大型基板に電子ビーム描画露光やマスク露光等を施して凹凸パターンの潜像をフォトレジストに形成し、大型基板をフーリエ変換像の幅の寸法分搬送し止める。上記操作を繰り返し最後に現像を行う。
透明印刷層の形成方法としては、ホログラム層のホログラム領域の少なくとも一部と重なるように形成することができれば特に限定されるものではない。例えば、ホログラム層上に、透明インクを各種方法により直接塗布して印刷する方法等が挙げられる。また、本発明のホログラム積層体が透明基材を有する場合は、上記透明基材上に別途、上記透明インクを各種方法により塗布して透明印刷層を形成し、上記透明基材の透明印刷層を有する面とホログラム層とを、接着剤等を介して貼り合せる方法等を用いることができる。
本発明のホログラム積層体の製造方法としては、例えば、上述した工程の他に、上記ホログラム積層体の構成に応じて後述する任意の工程を有することができる。
上記ホログラム層の、上記ホログラム領域における凹凸形状を有する面と反対の面側に接着層を形成する場合、その形成方法としては、所望の位置に接着層を形成できる方法であれば特に限定されない。例えば、ホログラム層の透明印刷層が形成されている表面上、または、透明基材の透明印刷層が形成されている表面上に、上記接着層形成用塗工液を直接塗布する方法等が用いられる。また、別途剥離層上に上記接着層形成用塗工液を塗布して乾燥させ、接着層を形成した後、ホログラム層等の所望の位置に転写させてもよい。
ホログラム層や透明基材上等に印刷層を形成する場合、その形成方法としては、所望の情報を印刷することができれば特に限定されない。上記印刷層の形成に用いられる印刷方法としては、一般的な方法を用いることができ、例えば、平版印刷、凹版印刷、凸版印刷、孔版印刷の基本印刷法、フレキソ印刷、樹脂凸版印刷、グラビアオフセット印刷、タコ印刷、インクジェット印刷、転写印刷、静電印刷、紫外線(UV)硬化印刷、焼き付け印刷、水なしオフセット印刷等が挙げられる。
上述した各工程の他に、透明基材貼り合せ工程、紫外線吸収層形成工程、赤外線吸収層形成工程、反射防止層形成工程等を有していても良い。
本発明のホログラム積層体の用途としては、特に限定されるものではないが、点光源の有無に応じたホログラム領域における表示変化を利用することが可能な用途に好適である。例えば、窓ガラス等に貼付けることにより、広告宣伝媒体や装飾用部材等として用いることができる。
(ホログラム層形成工程)
<ホログラム層用マスター原版(マスター原版)の準備>
まず、観察したい光像の原画21を作成した(図6(a))。原画は、パーソナルコンピューターの画像作成ソフトを用い、横256画素×縦256画素のビットマップ画像として作成した。次に、パーソナルコンピューターで上記原画21をフーリエ変換したフーリエ変換像データ22を作成した(図6(b))。このときフーリエ変換像データは位相値を四値にしたフーリエ変換像データとした。フーリエ変換像データの画素数は、原画像の画素数と同じ横256画素×縦256画素となった。
「5.製造方法」内の「(1)ホログラム層形成工程 (b)第2実施形態」の項において説明した方法に従い、上記マスター原版23を用いてレプリカ版24を形成した(図6(d))。上記レプリカ版は、上述で得たマスター原版にウレタン変性アクリレート樹脂を塗布し、その上にレプリカ版用基板としてPETフィルムを押し付けた状態で紫外線照射をしてウレタン変性アクリレート樹脂を硬化させ、マスター原版を剥離することにより形成した。
上記レプリカ版24をエンボスローラーの周囲に幅方向(CD方向)5個×周方向(MD方向)5個となるように隙間無く配置することにより、25個のレプリカ版24を表面に有するエンボスローラー25とした(図6(e))。
上記エンボスローラーおよびその下に設けた他のローラーにより、ホログラム層の材料としてウレタン変性アクリレート樹脂を塗布したPETフィルム(透明基材)を挟持し、上記エンボスローラーを回転させ、上記紫外線硬化樹脂の塗布膜上にレプリカ版のパターンが転写されながら搬送され、その下流で紫外線照射により当該紫外線硬化樹脂を硬化させた。これにより、単一ホログラム領域がCD方向に5個、MD方向に8000個配置されてなる大判のホログラム領域1a2を有するホログラム層1を形成することができた(図6(f))。
上記ホログラム層が形成されたPETフィルムの、上記ホログラム層の形成面と反対の面に透明印刷層を形成した。上記透明印刷層は、透明メジューム(セイコーアドバンス社製 ACT800)100重量部に対し、着色染料(保土谷化学工業製 Aizen Spilon Blue 2BNH)0.05重量部を混ぜたものを透明インクとし、PETフィルム上にスクリーン印刷を行い、絵柄を形成した。
上記透明印刷層を含むPETフィルム上に、シリコーン樹脂から成る再剥離性密着層を設けてホログラム積層体を作製した。
得られたホログラム積層体を窓ガラスに貼ったところ、観察者と上記窓ガラスを介して反対側に点光源がない場合には透明印刷層の絵柄を視認することができ、一方、点光源がある場合には、透明印刷層の絵柄の他に、透明印刷層を通してホログラム領域において点光源からの照射光が変換された光像が視認された。
1a … 透過型フーリエ変換ホログラム領域(ホログラム領域)
2 … 透明印刷層
10 … ホログラム積層体
Claims (3)
- 点光源から入射した光を所望の光像へ変換する透過型フーリエ変換ホログラム領域を有するホログラム層と、
前記透過型フーリエ変換ホログラム領域の少なくとも一部と重なるように配置された透明印刷層と、
を少なくとも備えることを特徴とするホログラム積層体。 - 前記ホログラム層の、前記透過型フーリエ変換ホログラム領域における凹凸形状を有する面と反対の面側に、透明基材を有することを特徴とする請求項1に記載のホログラム積層体。
- 前記ホログラム層の、前記透過型フーリエ変換ホログラム領域における前記凹凸形状を有する面と反対の面側に、接着層を有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のホログラム積層体。
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