CN102209939A - 体全息记录用感光性组合物及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供体全息记录用感光性组合物及其制造方法。体全息记录用感光性组合物(I)的特征在于,含有粘合剂聚合物(A)、阳离子光聚合性化合物(B)、光聚合引发剂(C)及增感色素(D),且所述粘合剂聚合物(A)是具有萘环且重均分子量为1万~100万的聚合物,此外,体全息记录用感光性组合物(II)的制造方法的特征在于,其是通过将粘合剂聚合物(A’)、阳离子光聚合性化合物(B’)、光聚合引发剂(C’)及增感色素(D’)混合来制备体全息记录用感光性组合物的方法,其中,作为所述阳离子光聚合性化合物(B’),使用预先在沸点以下的温度实施了加热处理的化合物。
Description
技术领域
本发明涉及用于形成体全息图的体全息记录用感光性组合物、使用该体全息记录用感光性组合物的体全息记录介质的制造方法、以及由该体全息记录用感光性组合物经阳离子光固化而得到的固化物。
此外,本发明还涉及用于形成体全息图的体全息记录用感光性组合物的制造方法、通过该制造方法得到的体全息记录用感光性组合物、使用该体全息记录用感光性组合物的体全息记录介质的制造方法、以及由该体全息记录用感光性组合物经阳离子光固化而得到的固化物。
背景技术
由于体全息图能够以三维形式表现物体、具有高衍射效率及波长选择性、并需要高度的制造技术,因而已被广泛应用于设计、安全、光学元件等用途。体全息图可通过下述方法制作:使相干性(可干涉性)高、波长相等的物光和参考光产生干涉,并入射至体全息记录用材料,从而在材料内部以干涉条纹形式记录与物体有关的三维信息。所述干涉条纹作为与干涉光的明暗部分相对应的折射率调制(变調)而被记录下来。近年来,在体全息图的制作中,不采用湿式显影处理,备受关注的是能够实现量产的干式型体全息记录用感光性组合物。
日本专利第2849021号公报中公开了一种折射率调制高、且透明性优异的体全息用组合物。该材料体系是以作为高折射率自由基聚合性化合物的具有二烯丙基芴骨架的单体、阳离子聚合性化合物以及粘合剂树脂为主成分的组合物。然而,由于在该全息用感光性组合物中具有以丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯为代表的自由基光聚合性基团作为光聚合性官能团,因此,伴随聚合而产生的收缩成为特别是在应用于要求尺寸稳定性的光学元件或存储器中时的障碍。
日本专利第3075082号公报中公开了一种包含作为高折射率阳离子聚合性化合物的具有缩水甘油基的芴衍生物低聚物、折射率与该低聚物不同的聚合性单体、以及光引发剂、增感剂的组合物。在该材料体系中,由于环氧低聚物经过阳离子聚合会形成交联结构,因此,可获得折射率提高、折射率调制增强、同时透明性、耐热性优异的全息用感光性记录介质。然而,在该全息用感光性组合物中,使用了作为阳离子聚合性基团的环氧基,尽管其在自由基光聚合时的收缩小,但具有缩水甘油基的芴衍生物低聚物的反应性低,在感度方面存在问题。
日本专利第4142396号公报中公开了一种包含作为高折射率阳离子聚合性化合物的具有氧杂环丁基的二烯丙基芴衍生物低聚物、粘合剂树脂以及光聚合引发剂、增感色素的组合物。在该材料体系中,通过进行利用氧杂环丁基的高反应性的阳离子聚合,可形成交联结构,从而得到固化收缩小且透明性、耐热性优异的全息用感光性记录介质。然而,该全息用感光性组合物在光固化前后的体积变化以及聚合反应性等方面未必能够得到满足。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第2849021号公报
专利文献2:日本专利第3075082号公报
专利文献3:日本专利第4142396号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明的目的在于提供具有优异的折射率调制能力、聚合反应性高且体积收缩极小的体全息记录用感光性组合物,使用该体全息记录用感光性组合物简单且有效地制造体全息记录介质的方法,以及由该体全息记录用感光性树脂组合物得到的固化物。
本发明的另一目的在于提供简单且有效地制作具有优异的折射率调制能力、体积收缩极小且衍射效率高的体全息记录用感光性组合物的方法,由该方法得到的体全息记录用感光性组合物,使用该体全息记录用感光性组合物简单且有效地制造体全息记录介质的方法,以及由该体全息记录用感光性树脂组合物得到的固化物。
解决问题的方法
本发明人等为了解决上述问题而进行了深入研究,结果发现:在含有粘合剂聚合物、阳离子光聚合性化合物、光聚合引发剂及增感色素的体全息记录用感光性组合物中,若使用具有萘环的聚合物作为粘合剂聚合物,则阳离子光聚合反应性高,而且光固化前后的体积变化极小,具有优异的折射率调制能力,从而完成了本发明。
即,本发明提供体全息记录用感光性组合物(I),其含有粘合剂聚合物(A)、阳离子光聚合性化合物(B)、光聚合引发剂(C)及增感色素(D),其中,所述粘合剂聚合物(A)是具有萘环且重均分子量为1万~100万的聚合物。
作为上述阳离子光聚合性化合物(B),优选分子内具有1个或2个以上选自环氧基、乙烯基醚基及氧杂环丁基中的至少1种阳离子聚合性基团的化合物。
在该体全息记录用感光性组合物(I)中,优选粘合剂聚合物(A)的折射率大于阳离子光聚合性化合物(B)的折射率、且粘合剂聚合物(A)与阳离子光聚合性化合物(B)的折射率之差在0.001~0.4的范围内。
此外,以全息记录前为基准,全息记录后的体积收缩率优选为1%以下。
此外,本发明提供体全息记录介质的制造方法,其包括:将上述体全息记录用感光性组合物(I)涂布在基体材料或基板上,形成体全息材料层。
在该体全息记录介质的制造方法中,还任选包括下述步骤:使用与涂布有体全息记录用感光性组合物(I)的基体材料或基板的材质相同的基体材料或基板,对已形成的或形成过程中的体全息材料层实施包覆。此外,任选包括下述步骤:将体全息记录用感光性组合物(I)涂布在基体材料或基板上,使体全息材料层的厚度为10~2000μm,并使用上述与涂布有体全息记录用感光性组合物(I)的基体材料或基板的材质相同的基体材料或基板对涂布层实施包覆,并密封其周边部,然后,熟化规定时间。
进一步,本发明还提供通过使上述体全息记录用感光性组合物(I)进行阳离子光固化而得到的固化物。
此外,本发明人等还发现:将粘合剂聚合物、阳离子光聚合性化合物、光聚合引发剂以及增感色素混合来制造体全息记录用感光性组合物时,若使用预先在沸点以下的温度下实施了加热处理的化合物作为阳离子光聚合性化合物,则可以简单且有效地制造具有优异的折射率调制能力、体积收缩极小且衍射效率高的体全息记录用感光性组合物(II),从而完成了本发明。
即,本发明提供体全息记录用感光性组合物(II)的制造方法,其是将粘合剂聚合物(A’)、阳离子光聚合性化合物(B’)、光聚合引发剂(C’)及增感色素(D’)混合来制造体全息记录用感光性组合物的方法,其中,使用预先在沸点以下的温度实施了加热处理的化合物作为上述阳离子光聚合性化合物(B’)。
作为上述阳离子光聚合性化合物(B’),优选分子内具有1个或2个以上选自环氧基、乙烯基醚基及氧杂环丁基中的至少1种阳离子聚合性基团的化合物。
优选粘合剂聚合物(A’)的折射率大于阳离子光聚合性化合物(B’)的折射率、且粘合剂聚合物(A’)与阳离子光聚合性化合物(B’)的折射率之差在0.001~0.5的范围内。
此外,本发明还提供由上述制造方法得到的体全息记录用感光性组合物(II)。
对于该体全息记录用感光性组合物(II)而言,以全息记录前为基准,全息记录后的体积收缩率优选为1%以下。
此外,本发明还提供体全息记录介质的制造方法,其包括:将上述体全息记录用感光性组合物(II)涂布在基体材料或基板上,形成体全息材料层。
在该体全息记录介质的制造方法中,还任选包括下述步骤:使用与涂布有体全息记录用感光性组合物(II)的基体材料或基板的材质相同的基体材料或基板,对已形成的或形成过程中的体全息材料层实施包覆。此外,任选包括下述步骤:将体全息记录用感光性组合物(II)涂布在基体材料或基板上,使体全息材料层的厚度为10~2000μm,并使用上述与涂布有体全息记录用感光性组合物(II)的基体材料或基板的材质相同的基体材料或基板对涂布层实施包覆,并密封其周边部,然后,熟化规定时间。
进一步,本发明还提供通过使上述体全息记录用感光性组合物(II)进行阳离子光固化而得到的固化物。
发明的效果
本发明的体全息记录用感光性组合物(I)具有优异的折射率调制能力,聚合反应性高,且体积收缩极小。因此,可以制作衍射效率、再现性等优异的全息图。此外,根据本发明的使用了体全息记录用感光性组合物(I)的体全息记录介质的制造方法,可以简单且有效地制造衍射效率等全息特性优异的体全息记录介质。
此外,根据本发明的体全息记录用感光性组合物(II)的制造方法,可以简单且有效地制造具有优异的折射率调制能力、体积收缩极小且显示高衍射效率的体全息记录用感光性组合物(II)。因此,可以制作衍射效率、再现性等优异的全息图。此外,根据本发明的使用了体全息记录用感光性组合物(II)的体全息记录介质的制造方法,可以简单且有效地制造衍射效率等全息特性优异的体全息记录介质。
附图说明
[图1]图1是概略图,示出了实施例及比较例中用于求算衍射效率及收缩率的光学系统。
[图2]图2是说明图,示出了实施例及比较例中求算收缩率的方法。
具体实施方式
本发明的体全息记录用感光性组合物(I)含有粘合剂聚合物(A)、阳离子光聚合性化合物(B)、光聚合引发剂(C)以及增感色素(D)。
[粘合剂聚合物(A)]
在本发明的体全息记录用感光性组合物(I)中,使用含有萘环且重均分子量为1万~100万的聚合物作为粘合剂聚合物(A)。通过使用具有萘环的粘合剂聚合物,可以在该粘合剂聚合物(A)与作为单体的阳离子光聚合性化合物(B)之间获得较大的折射率之差。粘合剂聚合物(A)可以单独使用,也可以2种以上组合使用。
作为具有萘环的聚合物,可以列举例如:具有萘环的单体的均聚物或共聚物,具有萘环的单体与不具有萘环的单体形成的共聚物。
作为具有萘环的单体,可以列举例如:1-乙烯基萘、2-乙烯基萘、具有萘环的(甲基)丙烯酸酯[例如,1-萘基(甲基)丙烯酸酯、2-萘基(甲基)丙烯酸酯等]等。其中,优选1-乙烯基萘、2-乙烯基萘。
作为不具有萘环的单体,可以列举例如:苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯等苯乙烯类单体;(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯等(甲基)丙烯酸烷基酯,(甲基)丙烯酸苯酯等(甲基)丙烯酸芳基酯[(甲基)丙烯酸萘酯除外],(甲基)丙烯酸苄酯等(甲基)丙烯酸芳烷基酯,(甲基)丙烯酸环己酯等(甲基)丙烯酸环烷基酯等(甲基)丙烯酸酯;(甲基)丙烯腈等含有氰基的单体;(甲基)丙烯酰胺;(甲基)丙烯酸、马来酸酐等含有羧基或酸酐基的单体;氯乙烯;乙酸乙烯酯等乙烯基酯;乙烯、丙烯、异丁烯等链烯;丁二烯、异戊二烯等共轭二烯等。
在具有萘环的聚合物中,相对于构成聚合物的重复单元的总量,具有萘环的重复结构单元的比例为例如30重量%以上,优选50重量%以上,进一步优选80重量%以上。
作为具有萘环的聚合物[粘合剂聚合物(A)]的代表性例子,可以列举如下:聚1-乙烯基萘、聚2-乙烯基萘、上述乙烯基萘与(甲基)丙烯酸酯[例如,甲基丙烯酸甲酯等(甲基)丙烯酸烷基酯等]形成的共聚物等。
粘合剂聚合物(A)的重均分子量为1万~100万,优选4万~30万左右。
优选粘合剂聚合物(A)的折射率大于阳离子光聚合性化合物(B)的折射率。此外,作为粘合剂聚合物(A),其折射率与阳离子光聚合性化合物(B)的折射率之差优选为例如0.001~0.4,特别优选在0.1~0.3的范围内。
相对于阳离子光聚合性化合物(B)(总量)100重量份,体全息记录用感光性组合物中使用的粘合剂聚合物(A)的混合量例如为10~200重量份、优选为30~100重量份的比例。
[阳离子光聚合性化合物(B)]
作为阳离子光聚合性化合物(B),只要是具有阳离子光聚合性基团的化合物即可,并无特别限定,优选分子内具有1个或2个以上选自环氧基、乙烯基醚基及氧杂环丁基中的至少1种阳离子聚合性基团的化合物。分子内阳离子聚合性基团的数目可以是1个,也可以是2个以上。阳离子光聚合性化合物(B)可以单独使用,也可以2种以上组合使用。
作为具有环氧基的化合物(环氧化合物),可以列举:分子内具有环状脂肪族基团和环氧基的脂环族环氧树脂、具有缩水甘油基的环氧树脂等。其中,优选脂环族环氧树脂,特别优选包含构成环状脂肪族基团的相邻2个碳原子而形成了环氧基(环氧乙烷环)的化合物。具有环氧基的化合物可以是单官能环氧化合物也可以是多官能环氧化合物,但优选为多官能环氧化合物。具有环氧基的化合物可以单独使用,也可以2种以上组合使用。
作为脂环族环氧树脂,可以列举例如:3,4,3′,4′-二环氧二环己烷、双(3,4-环氧环己基)己二酸酯、3,4-环氧环己基甲基-3′,4′-环氧环己烷羧酸酯、(3,4-环氧-6-甲基环己基)甲基-3′,4′-环氧-6-甲基环己烷羧酸酯、亚乙基-1,2-双(3,4-环氧环己烷羧酸)酯、3,4-环氧环己基甲醇、3,4-环氧环己基乙基三甲氧基硅烷等。作为脂环族环氧树脂的市售品,可以使用例如DAICEL化学工业公司制造的CELLOXIDE 2000、CELLOXIDE 2021、CELLOXIDE 3000、EHPE3150;三井化学公司制造的Epomic VG-3101;Yuka-Shell Epoxy公司制造的E-1031S;三菱瓦斯化学公司制造的TETRAD-X、TETRAD-C;日本曹达公司制造的EPB-13、EPB-27等。
作为具有乙烯基醚基的化合物(乙烯基醚化合物),只要是具有乙烯基醚基的化合物即可,没有特别的限定,可以是单官能乙烯基醚化合物也可以是多官能乙烯基醚化合物,优选为多官能乙烯基醚化合物。具有乙烯基醚基的化合物可以单独使用,也可以2种以上组合使用。
作为具有乙烯基醚基的化合物的代表性例子,可以列举如下:异山梨醇二乙烯基醚、氧杂降冰片烯二乙烯基醚(オキシノルボルネンジビニルェ一テル)等环状醚型乙烯基醚(具有环氧环、氧杂环丁烷环、四氢呋喃环等的环状醚基的乙烯基醚);苯基乙烯基醚等芳基乙烯基醚;正丁基乙烯基醚、辛基乙烯基醚等烷基乙烯基醚;环己基乙烯基醚等环烷基乙烯基醚;对苯二酚二乙烯基醚、1,4-丁二醇二乙烯基醚、环己烷二乙烯基醚、环己烷二甲醇二乙烯基醚等多官能乙烯基醚等。此外,也可以使用丸善石油化学公司制造的2-羟基乙基乙烯基醚(HEVE)、二乙二醇单乙烯基醚(DEGV)、2-羟基丁基乙烯基醚(HBVE)、三乙二醇二乙烯基醚等。另外,还可以使用α位和/或β位上具有烷基、烯丙基等取代基的乙烯基醚化合物。
作为具有氧杂环丁基的化合物(氧杂环丁烷化合物),只要是具有氧杂环丁基的化合物即可,并无特别限定,可以是单官能氧杂环丁烷化合物也可以是多官能氧杂环丁烷化合物,优选为多官能氧杂环丁烷化合物。具有氧杂环丁基的化合物可以单独使用,也可以2种以上组合使用。
作为具有氧杂环丁基的化合物的代表性例子,可以列举例如:具有氧杂环丁基和乙烯基醚基的3,3-二甲醇二乙烯基醚氧杂环丁烷、东亚合成公司制造的3-乙基-3-(苯氧基甲基)氧杂环丁烷(POX)、二[1-乙基(3-氧杂环丁基)]甲基醚(DOX)、3-乙基-3-(2-乙基己氧基甲基)氧杂环丁烷(EHOX)、3-乙基-3-{[3-(三乙氧基甲硅烷基)丙氧基]甲基}氧杂环丁烷(TESOX)、氧杂环丁基倍半硅氧烷(OX-SQ)、酚醛清漆氧杂环丁烷(PNOX-1009)等。
作为阳离子光聚合性化合物(B),从得到高聚合反应性的观点出发,优选将1种以上的环氧化合物、与选自乙烯基醚化合物和氧杂环丁烷化合物中的至少1种化合物组合使用。在这种情况下,1种以上的环氧化合物、与选自乙烯基醚化合物和氧杂环丁烷化合物中的至少1种化合物的比例,以摩尔比计,例如是前者/后者=5/95~98/2,优选前者/后者=20/80~95/5,进一步优选前者/后者=50/50~95/5,特别优选前者/后者=70/30~95/5。
[光聚合引发剂(C)]
作为光聚合引发剂(C),只要是用来活化阳离子光聚合的化合物即可,没有特别限定,可以列举例如:芳香族重氮盐,芳香族碘盐,芳香族锍盐,芳香族盐,混合配位金属盐,例如(η6-苯)(η5-环戊二烯)铁(II)、硅烷醇-铝络合物等。光聚合引发剂(C)可以单独使用,也可以2种以上组合使用。
相对于阳离子光聚合性化合物(B)(总量)100重量份,光聚合引发剂(C)的使用比例为例如0.1~30重量份,优选0.5~20重量份。此外,从记录的全息图的稳定化方面考虑,光聚合引发剂(C)优选为能够在全息记录后分解为不具有反应活性的物质的引发剂。
[增感色素(D)]
作为增感色素(D),只要是用来增感光聚合引发剂(C)的物质即可,没有特别限定,可以使用公知的色素。作为增感色素(D),可以列举例如:噻喃盐类色素、部花青类(merocyanine)色素、喹啉类色素、苯乙烯基喹啉类色素、香豆素酮类色素、噻吨类色素、呫吨类色素、氧杂菁(オキソノ-ル,oxonol)类色素、花青类色素、若丹明类色素、吡喃盐类色素等。对于光学元件这样的要求高透明性的情况而言,作为可见光增感色素,优选能够在全息记录后的后续步骤中的加热或紫外线照射下分解而成为无色透明的物质。增感色素(D)可以单独使用,也可以2种以上组合使用。
相对于阳离子光聚合性化合物(B)(总量)100重量份,增感色素的使用比例为0.01~20重量份,优选0.01~10重量份。
[溶剂]
本发明的体全息记录用感光性组合物(I)中可以含有溶剂以提高涂布性。作为溶剂,可以列举例如:丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、环己酮等酮;苯、甲苯、二甲苯等芳香烃;氯苯等卤代芳香烃;四氢呋喃、1,4-二烷、二异丙醚等醚(环状醚、链状醚);甲基溶纤剂、乙基溶纤剂、乙酸甲基溶纤剂、乙酸乙基溶纤剂、乙酸乙酯、乙酸丁酯等酯;1,2-二氯乙烷、二氯甲烷、氯仿等卤代脂肪烃;甲醇、乙醇、异丙醇等醇;上述的混合溶剂等。
根据需要,本发明的体全息记录用感光性组合物(I)中可含有各种添加剂。作为添加剂,可以使用常规使用的添加剂。
作为本发明的体全息记录用感光性组合物(I),以全息记录前为基准,全息记录后的体积收缩率优选为1%以下。即,优选固化前后的体积收缩率为1%以下。
[体全息记录介质的制造]
本发明的体全息记录介质的制造方法的特征在于,将上述本发明的体全息记录用感光性组合物(I)涂布在基体材料或基板上,以形成体全息材料层。体全息记录用感光性组合物(I)含有溶剂的情况下,可通过将该组合物涂布在基体材料或基板上、然后进行干燥,来形成体全息材料层。
作为用来涂布体全息记录用感光性组合物(I)(涂布液)的基体材料或基板,只要是具有透明性的物质即可,可以列举例如:聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚氟乙烯类膜、聚偏氟乙烯膜、聚氯乙烯膜、聚偏氯乙烯膜、聚甲基丙烯酸甲酯膜、聚醚砜膜、聚醚酮膜、聚酰胺膜、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜等聚酯膜、聚酰亚胺膜等塑料膜(包含片)、聚碳酸酯膜、COP膜(环烯烃聚合物,例如,DAICEL化学工业公司制造的“TOPAS”、日本瑞翁公司制造的“ZEONEX”、JSR公司制造的“ARTON”等);玻璃板等。
上述基体材料或基板的厚度为例如2~2000μm,优选10~1000μm。
体全息记录用感光性组合物(I)(涂布液)的粘度较低的情况下,为了避免涂布液从基体材料或基板的表面流出,可以在玻璃板等基体材料或基板之间夹入涂布液,并使用适当的密封用材料(例如,环氧类或丙烯酸类的热固性树脂,或者光固化性树脂等)对玻璃板周围实施密封,从而制成体全息感光性介质。此外,还可以根据需要使用隔垫(spacer)。
作为将涂布液涂布在基体材料或基板上的方法,可以采用公知的方法,例如,可以使用旋涂、辊涂、逗号式涂布(comma coater)、刮条涂布、滴灌(one-drop filling)等方法。
作为涂布液的涂布量,优选为能够使体全息材料层的厚度达到例如1~2000μm、优选10~1000μm的量。
此外,干燥后的体全息材料层具有粘附性的情况下,可使用上述列举的基体材料或基板作为保护膜包覆体全息材料层。此时,为了使随后易于剥离,优选对该包覆材料的与体全息材料层接触的一面实施脱模处理。
本发明的制造方法中,可以使用与涂布有体全息记录用感光性组合物(I)的基体材料或基板的材质相同的基体材料或基板,对已形成或形成过程中的体全息材料层实施包覆。作为该基体材料或基板,优选具有透明性的材料,可以使用与上述作为用来涂布体全息记录用感光性组合物(I)的基体材料或基板相同的材料。例如,涂布有体全息记录用感光性组合物(I)的基体材料或基板是玻璃板的情况下,可以使用玻璃板对已形成或形成过程中的体全息材料层实施包覆,涂布有体全息记录用感光性组合物(I)的基体材料或基板是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜的情况下,可以使用PET膜对已形成或形成过程中的体全息材料层实施包覆。
在本发明的制造方法的优选实施方式中,将体全息记录用感光性组合物(I)涂布在基体材料或基板上,使体全息材料层的厚度为10~2000μm,并根据需要,在干燥后,使用上述与涂布有体全息记录用感光性组合物(I)的基体材料或基板的材质相同的基体材料或基板对涂布层(形成过程中的体全息层)实施包覆,并密封其周边部,然后,熟化规定时间,以形成体全息材料层,制造体全息记录介质。
需要说明的是,根据情况,可以在上述涂布体全息记录用感光性组合物(I)的基体材料或基板的表面周边部设置框状(額縁状)的厚度为10~2000μm的隔垫。
作为包覆涂布层的基体材料或基板,优选具有透明性的材料,可以使用上述作为用来涂布体全息记录用感光性组合物(I)的基体材料或基板相同的材料。
熟化时的温度为例如0~50℃,优选10~40℃左右。熟化可以在室温下进行。熟化时间没有特别限定,通常为0.1~48小时,优选0.2~10小时,进一步优选0.5~5小时左右。熟化优选在遮光条件下进行。通过该熟化,可以构筑具有平滑性的体全息记录层,获得稳定的全息特性。
作为在本发明的体全息记录介质上记录全息图的方法,没有特别限定,可以使用公知的方法。可以列举下述方法:例如,将底版密合于体全息记录介质的全息记录材料层上,从透明基体材料膜一侧,采用可见光、紫外线或电子束等电离射线进行干涉曝光,由此来记录体全息的方法(密合曝光方式);在将介质夹入玻璃或膜中的情况下,从介质一侧入射激光,通过从底版反射的激光与入射激光的干涉进行记录的方法(单光束干涉);将激光分割成两个方向,一个方向的激光直接入射至感光材料,在另一方向上,将通过待记录信息的物体之后的光(信息光(情報光))入射,由此进行记录的方法(双光束干涉);从同轴照射信息光和参考光的方法(Collinear(共线)方式)等。
需要说明的是,在上述全息记录中,可使用可见光激光,例如由氩离子激光器(458nm、488nm、514.5nm)、氪离子激光器(647.1nm)、氦氖离子激光器(633nm)、半导体激光器(405nm、532nm)等发射的激光。
此外,为了促进折射率调制、完成聚合反应,优选在干涉曝光后,适当地进行利用紫外线的全面曝光或加热等处理。
如上所述,记录了全息图的物质,对应于本发明的体全息记录用感光性组合物(I)经光固化后得到的固化物。
以下对使用本发明的体全息感光性组合物(I)的全息图的记录机理进行说明。利用激光对形成为膜状的该感光性组合物(I)(体全息材料层)进行干涉曝光时,在强光部分,阳离子光聚合被引发,随之产生阳离子光聚合性化合物(B)的浓度梯度,引起该阳离子光聚合性化合物(B)从弱光部分向强光部分的扩散移动。其结果,对应于干涉条纹的强弱,会出现阳离子光聚合性化合物(B)的稀密,表现为折射率之差。此外,通过阳离子光聚合性化合物(B)与粘合剂聚合物(A)的折射率之差,实现全息图的记录。记录后可通过曝光和/或加热处理实施定影。
此外,通过将记录时的加热温度设置于粘合剂聚合物(A)的玻璃化转变温度附近,可以进一步促进阳离子光聚合性化合物(B)的移动,使折射率调制量增加。
此外,本发明的体全息记录用感光性组合物(II)的制造方法中,通过将粘合剂聚合物(A’)、阳离子光聚合性化合物(B’)、光聚合引发剂(C’)及增感色素(D’)混合来制备体全息记录用感光性组合物时,使用预先在沸点以下的温度实施了加热处理的物质作为上述阳离子光聚合性化合物(B’)。
[粘合剂聚合物(A’)]
作为粘合剂聚合物(A’),可以使用例如:聚(甲基)丙烯酸酯或其部分水解产物、聚乙酸乙烯酯或其水解产物、聚乙烯醇或其部分缩醛化物、三乙酰纤维素、聚异戊二烯、聚丁二烯、聚氯丁二烯、聚氯乙烯、聚芳酯、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯、聚N-乙烯基咔唑或其衍生物、聚N-吡咯烷酮或其衍生物;苯乙烯等具有苯环的单体、乙烯基萘等具有萘环的单体的聚合物或其共聚物(例如,聚苯乙烯、聚1-乙烯基萘、聚2-乙烯基萘、乙烯基萘与丙烯酸酯形成的共聚物、苯乙烯与马来酸酐形成的共聚物、或其半酯);以选自丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺、丙烯腈、乙烯、丙烯、氯乙烯、乙酸乙烯酯等能够进行共聚的单体中的至少一种作为聚合成分而形成的共聚物等,此外,还可以使用上述的混合物。其中,优选具有萘环的单体的聚合物或其共聚物。
粘合剂聚合物(A’)的重均分子量为例如1万~100万,优选4万~30万左右。
优选粘合剂聚合物(A’)的折射率大于阳离子光聚合性化合物(B’)的折射率。此外,作为粘合剂聚合物(A’),其折射率与阳离子光聚合性化合物(B’)的折射率之差为例如0.001~0.5,特别优选在0.1~0.3的范围。通过使用具有上述特性的粘合剂聚合物(A’),可以得到良好的全息特性。
相对于阳离子光聚合性化合物(B’)(总量)100重量份,体全息记录用感光性组合物中的粘合剂聚合物(A’)的混合使用比例例如为10~200重量份,优选30~100重量份。
[阳离子光聚合性化合物(B’)]
阳离子光聚合性化合物(B’)的化合物以及组合使用化合物时的化合物的比例,与上述阳离子光聚合性化合物(B)所代表的化合物以及组合使用化合物时的化合物的比例相同。
在本发明的体全息记录用感光性组合物(II)中,使用预先在沸点以下的温度实施了加热处理的物质作为阳离子光聚合性化合物(B’),而作为加热温度,例如为80℃以上且沸点以下的温度(例如80~150℃),优选为85℃以上且沸点以下的温度(例如85~130℃)。对于加热时间没有特别限定,通常为0.1~24小时,优选0.2~10小时,进一步优选0.5~5小时左右。加热处理可以在空气氛围中进行,也可以在氮气等不活泼气体氛围中进行。其中优选空气氛围。加热处理可以在常压、减压、加压的任意条件下进行。若使用预先在沸点以下的温度实施了加热处理的物质作为阳离子光聚合性化合物(B’),则会使衍射效率等全息特性显著提高,这可能归因于单体间相容性的提高。需要说明的是,制造体全息记录用感光性组合物(I)时,也可以与上述同样地使用预先在沸点以下的温度实施了加热处理的阳离子光聚合性化合物(B)。
[光聚合引发剂(C’)]
光聚合引发剂(C’)的化合物与上述光聚合引发剂(C)所代表的化合物相同。
在体全息记录用感光性组合物(II)中,相对于阳离子光聚合性化合物(B’)(总量)100重量份,光聚合引发剂(C’)的使用比例为0.1~30重量份,优选1~20重量份。此外,从记录的全息图稳定化的观点出发,光聚合引发剂(C’)优选为能够在全息记录后分解为不具有反应活性的物质的引发剂。
[增感色素(D’)]
增感色素(D’)的化合物及其混合量与上述增感色素(D)所代表的化合物及其混合量相同。
在本发明的体全息记录用感光性组合物(II)的制造方法中,通过将上述实施了加热处理的阳离子光聚合性化合物(B’)、粘合剂聚合物(A’)、光聚合引发剂(C’)及增感色素(D’)混合来制备体全息记录用感光性组合物(II)。上述各成分的混合顺序没有特别限定。此外,混合方法等也没有特别限定。制备体全息记录用感光性组合物(II)时,为了提高涂布性,还可以视需要而使用溶剂。另外,还可以根据需要而添加各种添加剂。作为添加剂,可以使用通常使用的物质。
作为溶剂,可以列举例如:丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、环己酮等酮;苯、甲苯、二甲苯等芳香烃;氯苯等卤代芳香烃;四氢呋喃、1,4-二烷、二异丙醚等醚(环状醚、链状醚);甲基溶纤剂、乙基溶纤剂、乙酸甲基溶纤剂、乙酸乙基溶纤剂、乙酸乙酯、乙酸丁酯等酯;1,2-二氯乙烷、二氯甲烷、氯仿等卤代脂肪烃;甲醇、乙醇、异丙醇等醇;上述的混合溶剂等。
作为由此得到的本发明的体全息记录用感光性组合物(II),以全息记录前为基准,全息记录后的体积收缩率优选为1%以下。即,优选固化前后的体积收缩率为1%以下。
[体全息记录介质的制造]
本发明的体全息记录介质的制造方法的特征在于,将上述本发明的体全息记录用感光性组合物(II)涂布在基体材料或基板上,以形成体全息材料层。体全息记录用感光性组合物(II)含有溶剂的情况下,可通过将该组合物涂布在基体材料或基板上、然后进行干燥,来形成体全息材料层。
作为特征在于将体全息记录用感光性组合物(II)涂布在基体材料或基板上以形成体全息材料层的体全息记录介质的制造方法,除了使用体全息记录介质(II)来代替体全息记录介质(I)以外,与上述特征在于将体全息记录用感光性组合物(I)涂布在基体材料或基板上以形成体全息材料层的体全息记录介质的制造方法相同。
特征在于将本发明的体全息记录用感光性组合物(II)涂布在基体材料或基板上以形成体全息材料层的在体全息记录介质上记录全息图的方法,与上述特征在于将体全息记录用感光性组合物(I)涂布在基体材料或基板上以形成体全息材料层的在体全息记录介质上记录全息图的方法相同。
使用该方法记录了全息图的物质,对应于本发明的体全息记录用感光性组合物(II)经光固化后得到的固化物。
作为使用本发明的体全息记录用感光性组合物(II)的全息图的记录机理,除了使用光阳离子性聚合性化合物(B’)来代替阳离子光聚合性化合物(B)、并使用粘合剂聚合物(A’)来代替粘合剂聚合物(A)以外,与使用体全息记录用感光性组合物(I)的全息图的记录机理相同。
实施例
以下,结合实施例对本发明进行更为具体的说明,但是本发明并不限定于这些实施例。
(光学系统)
图1所示为实验中使用的光学系统的概略图。作为光源,使用532nm半导体激光器,经由反射镜(M)、空间滤波器(OL及Ph)、平凸透镜(PCL)、波阻片(PP),由分光器(BS)分为2束光。使由BS分出的2束光经由反射镜,分别以30°、30°入射至试样并发生干涉。使用功率计(PM:株式会社ADC公司制造)检测出衍射光及透射光的强度。
需要说明的是,衍射效率及收缩率通过下述方法求出。
(衍射效率)
使用功率计对利用双光束干涉法记录的全息图的衍射效率进行了测定。以30°的角度入射口径为5φ的532nm半导体激光,并对透射光和衍射光进行了检测。使全息记录介质在-5°~5°的范围内进行轴旋转,计算出衍射光强度最高位置处的衍射效率[式(1)]。
η=L1/(L0+L1)...(式1)
(透射光强度:L0、衍射光强度:L1)
(收缩率)
将全息记录介质设置为10°倾斜,使记录光和参考光的角度分别为20°与40°,进行了全息记录。然后,以40°的角度入射参考光,检测出显示最大衍射效率的角度(θ1)。在无收缩的情况下,显示此时所得的最大衍射效率的角度为40°,但由于发生收缩,会偏离40°(图2)。另外,同样地,以20°的角度仅入射记录光,检测出显示最大衍射效率的角度(θ2)。利用上述角度,根据以下的(式2)、(式3)求出记录介质的厚度方向上的光栅矢量(grating vector)(K1和K2),并根据(式4)计算出收缩率。
K1=(2π/λ){(n2-sin2θ1)1/2)-(n2-sin2θ2)1/2)...(式2)
(λ:记录波长、n:记录层的折射率、θ1,θ2:记录前的入射角:40°,20°)
K2=(2π/λ){(n2-sin2θ1′)1/2)-(n2-sin2θ2′)1/2)...(式3)
(λ:记录波长、n:记录层的折射率、θ1′,θ2′:衍射效率达到最大时的入射角)
收缩率(%)=(K1-K2)/K1×100...(式4)
(记录前:K1、记录后:K2)
实施例X-1
准备作为粘合剂聚合物(A)的聚2-乙烯基萘(Mw=93,000)60重量份、由双官能的脂环族环氧化合物(3,4,3′,4′-二环氧二环己烷)和双官能的乙烯基醚化合物(氧杂降冰片烯二乙烯基醚)以7∶1的摩尔比混合而成的阳离子聚合性化合物(B)100重量份、作为光聚合引发剂(C)的二苯基碘化合物(商品名“PI2074”、Rhodia公司制造)10重量份、以及作为增感色素(D)的香豆素类色素(商品名“NKX1658”、林原生物化学研究所制造)0.5重量份,将这些成分溶解于环己酮30重量份中,以所得溶液作为感光液X-1。将该感光液X-1滴至玻璃基板上,使用涂布器进行涂布,使膜厚为25μm,并在不接触感光液的情况下在上述玻璃板的表面周边部设置厚度为50μm的框状PET膜。然后,利用另一片玻璃板将涂布层夹入,在室温及遮光条件下熟化1小时,由此得到全息记录介质X-1(全息图材料层的厚度为25μm)。通过双光束光学系统,利用半导体激光(532nm、曝光量300mJ/cm2)对该全息记录介质X-1实施曝光,进行了全息记录。结果显示,衍射效率为22%,收缩率为0.4%。
实施例X-2
准备作为粘合剂聚合物(A)的聚2-乙烯基萘(Mw=93,000)70重量份、由双官能的脂环族环氧化合物(3,4,3′,4′-二环氧二环己烷)和双官能的乙烯基醚化合物(氧杂降冰片烯二乙烯基醚)以7∶1的摩尔比混合而成的阳离子聚合性化合物(B)100重量份、作为光聚合引发剂(C)的二苯基碘化合物(商品名“PI2074”、Rhodia公司制造)10重量份、以及作为增感色素(D)的香豆素类色素(商品名“NKX1658”、林原生物化学研究所制造)0.5重量份,将这些成分溶解于环己酮280重量份中,以所得溶液作为感光液X-2。将该感光液X-2滴至玻璃基板上,使用涂布器进行涂布,使干燥后的膜厚为25μm,并在100℃的烘箱中充分地除去溶剂,与实施例X-1同样地制造了全息记录介质X-2(全息图材料层的厚度为25μm)。然后,进行了与实施例X-1相同的全息记录。结果显示,衍射效率为35%,收缩率为-0.3%、表现为膨胀。
实施例X-3
准备作为粘合剂聚合物(A)的聚2-乙烯基萘(Mw=93,000)70重量份、由双官能的脂环族环氧化合物(3,4,3′,4′-二环氧二环己烷)和双官能的乙烯基醚化合物(异山梨醇二乙烯基醚)以7∶1的摩尔比混合而成的阳离子聚合性化合物(B)100重量份、作为光聚合引发剂(C)的二苯基碘化合物(商品名“PI2074”、Rhodia公司制造)10重量份、以及作为增感色素(D)的香豆素类色素(商品名“NKX1658”、林原生物化学研究所制造)0.5重量份,将这些成分溶解于环己酮280重量份中,以所得溶液作为感光液X-3。将该感光液X-3滴至玻璃基板上,使用涂布器进行涂布,使干燥后的膜厚为25μm,并在100℃的烘箱中充分地除去溶剂,与实施例X-1同样地制造了全息记录介质X-3。然后,进行了与实施例X-1相同的全息记录。结果显示,衍射效率为33%,收缩率为0.2%。
实施例X-4
准备作为粘合剂聚合物(A)的聚2-乙烯基萘(Mw=93,000)70重量份、由双官能的脂环族环氧化合物(3,4,3′,4′-二环氧二环己烷)和单官能的乙烯基醚化合物(苯基乙烯基醚)以7∶1的摩尔比混合而成的阳离子聚合性化合物(B)100重量份、作为光聚合引发剂(C)的二苯基碘化合物(商品名“PI2074”、Rhodia公司制造)10重量份、以及作为增感色素(D)的香豆素类色素(商品名“NKX1658”、林原生物化学研究所制造)0.5重量份,将这些成分溶解于环己酮280重量份中,以所得溶液作为感光液X-4。将该感光液X-4滴至玻璃基板上,使用涂布器进行涂布,使干燥后的膜厚为25μm,并在100℃的烘箱中充分地除去溶剂,与实施例X-1同样地制造了全息记录介质X-4。然后,进行了与实施例X-1相同的全息记录。结果显示,衍射效率为28%,收缩率为0.2%。
实施例X-5
准备作为粘合剂聚合物(A)的聚2-乙烯基萘(Mw=93,000)70重量份、由双官能的脂环族环氧化合物(3,4,3′,4′-二环氧二环己烷)和双官能的氧杂环丁烷化合物(二[1-乙基(3-氧杂环丁基)]甲基醚、东亚合成公司制造)以2∶1的摩尔比混合而成的阳离子聚合性化合物(B)100重量份、作为光聚合引发剂(C)的二苯基碘化合物(商品名“PI2074”、Rhodia公司制造)10重量份、以及作为增感色素(D)的香豆素类色素(商品名“NKX1658”,林原生物化学研究所制造)0.5重量份,将这些成分溶解于环己酮280重量份中,以所得溶液作为感光液X-5。将该感光液X-5滴至玻璃基板上,使用涂布器进行涂布,使干燥后的膜厚为25μm,并在100℃的烘箱中充分地除去溶剂,与实施例X-1同样地制造了全息记录介质X-5。然后,进行了与实施例X-1相同的全息记录。结果显示,衍射效率为33%,收缩率为0.8%。
实施例X-6
准备作为粘合剂聚合物(A)的聚2-乙烯基萘(Mw=93,000)70重量份、由双官能的脂环族环氧化合物(3,4,3′,4′-二环氧二环己烷)和单官能的氧杂环丁烷化合物(3-乙基-3-(苯氧基甲基)氧杂环丁烷,东亚合成公司制造)以2∶1的摩尔比混合而成的阳离子聚合性化合物(B)100重量份、作为光聚合引发剂(C)的二苯基碘化合物(商品名“PI2074”、Rhodia公司制造)10重量份、以及作为增感色素(D)的香豆素类色素(商品名“NKX1658”,林原生物化学研究所制造)0.5重量份,将这些成分溶解于环己酮280重量份中,以所得溶液作为感光液X-6。将该感光液X-6滴至玻璃基板上,使用涂布器进行涂布,使干燥后的膜厚为25μm,并在100℃的烘箱中充分地除去溶剂,与实施例X-1同样地制造了全息记录介质X-6。然后,进行了与实施例X-1相同的全息记录。结果显示,衍射效率为25%,收缩率为0.8%。
实施例X-7
准备作为粘合剂聚合物(A)的聚2-乙烯基萘(Mw=93,000)70重量份、由双官能的脂环族环氧化合物(3,4,3′,4′-二环氧二环己烷)和双官能乙烯基醚-单官能氧杂环丁烷化合物(3,3-二甲醇二乙烯基醚氧杂环丁烷)以2∶1的摩尔比混合而成的阳离子聚合性化合物(B)100重量份、作为光聚合引发剂(C)的二苯基碘化合物(商品名“PI2074”、Rhodia公司制造)10重量份、以及作为增感色素(D)的香豆素类色素(商品名“NKX1658”,林原生物化学研究所制造)0.5重量份,将这些成分溶解于环己酮280重量份中,以所得溶液作为感光液X-7。将该感光液X-7滴至玻璃基板上,使用涂布器进行涂布,使干燥后的膜厚为25μm,并在100℃的烘箱中充分地除去溶剂,与实施例X-1同样地制造了全息记录介质X-7。然后,进行了与实施例X-1相同的全息记录。结果显示,衍射效率为21%,收缩率为0.9%。
实施例X-8
准备作为粘合剂聚合物(A)的聚2-乙烯基萘(Mw=93,000)70重量份、由双官能的脂环族环氧化合物(3,4-环氧环己基甲基-3′,4′-环氧环己烷羧酸酯、商品名“CELLOXIDE 2021P”,DAICEL化学工业公司制造)和双官能的乙烯基醚化合物(氧杂降冰片烯二乙烯基醚)以7∶1的摩尔比混合而成的阳离子聚合性化合物(B)100重量份、作为光聚合引发剂(C)的二苯基碘化合物(商品名“PI2074”、Rhodia公司制造)10重量份、以及作为增感色素(D)的香豆素类色素(商品名“NKX1658”,林原生物化学研究所制造)0.5重量份,将这些成分溶解于环己酮280重量份中,以所得溶液作为感光液X-8。将该感光液X-8滴至玻璃基板上,使用涂布器进行涂布,使干燥后的膜厚为25μm,并在100℃的烘箱中充分地除去溶剂,与实施例X-1同样地制造了全息记录介质X-8。然后,进行了与实施例X-1相同的全息记录。结果显示,衍射效率为16%,收缩率为2.3%。
比较例X-1
准备作为粘合剂聚合物(A)的聚苯乙烯70重量份、由双官能的脂环族环氧化合物(3,4,3′,4′-二环氧二环己烷)和双官能的乙烯基醚化合物(氧杂降冰片烯二乙烯基醚)以7∶1的摩尔比混合而成的阳离子聚合性化合物(B)100重量份、作为光聚合引发剂(C)的二苯基碘化合物(商品名“PI2074”、Rhodia公司制造)10重量份、以及作为增感色素(D)的香豆素类色素(商品名“NKX1658”,林原生物化学研究所制造)0.5重量份,将这些成分溶解于环己酮280重量份中,以所得溶液作为感光液X-9。将该感光液X-9滴至玻璃基板上,使用涂布器进行涂布,使干燥后的膜厚为25μm,并在100℃的烘箱中充分地除去溶剂,与实施例X-1同样地制造了全息记录介质X-9。然后,进行了与实施例X-1相同的全息记录。结果显示,衍射效率为18%,收缩率为0.3%。
比较例X-2
准备作为粘合剂聚合物(A)的聚甲基丙烯酸甲酯70重量份、由双官能的脂环族环氧化合物(3,4,3′,4′-二环氧二环己烷)和双官能的乙烯基醚化合物(氧杂降冰片烯二乙烯基醚)以7∶1的摩尔比混合而成的阳离子聚合性化合物(B)100重量份、作为光聚合引发剂(C)的二苯基碘化合物(商品名“PI2074”、Rhodia公司制造)10重量份、以及作为增感色素(D)的香豆素类色素(商品名“NKX1658”,林原生物化学研究所制造)0.5重量份,将这些成分溶解于环己酮280重量份中,以所得溶液作为感光液X-10。将该感光液X-10滴至玻璃基板上,使用涂布器进行涂布,使干燥后的膜厚为25μm,并在100℃的烘箱中充分地除去溶剂,与实施例X-1同样地制造了全息记录介质X-10。然后,进行了与实施例X-1相同的全息记录。结果显示,衍射效率为5%,收缩率为0.2%。
比较例X-3
准备作为粘合剂聚合物(A)的聚乙酸乙烯酯70重量份、由双官能的脂环族环氧化合物(3,4,3′,4′-二环氧二环己烷)和双官能的乙烯基醚化合物(氧杂降冰片烯二乙烯基醚)以7∶1的摩尔比混合而成的阳离子聚合性化合物(B)100重量份、作为光聚合引发剂(C)的二苯基碘化合物(商品名“PI2074”、Rhodia公司制造)10重量份、以及作为增感色素(D)的香豆素类色素(商品名“NKX1658”,林原生物化学研究所制造)0.5重量份,将这些成分溶解于环己酮280重量份中,以所得溶液作为感光液X-11。将该感光液X-11滴至玻璃基板上,使用涂布器进行涂布,使干燥后的膜厚为25μm,并在100℃的烘箱中充分地除去溶剂,与实施例X-1同样地制造了全息记录介质X-11。然后,进行了与实施例X-1相同的全息记录。结果显示,衍射效率为15%,收缩率为0.4%。
比较例X-4(自由基聚合体系)
将作为自由基聚合性单体的季戊四醇三丙烯酸酯与新戊二醇二甲基丙烯酸酯的混合物(重量比7∶3)100重量份、二苯基碘化合物(商品名“PI2074”,Rhodia公司制造)5重量份、作为增感色素的香豆素类色素(商品名“NKX1658”,林原生物化学研究所制造)0.15重量份、以及作为增塑剂的癸二酸二乙酯20重量份混合,以所得溶液作为感光液X-12。使用该感光液X-12,进行了与实施例X-1相同的全息记录。结果显示,衍射效率为30%,收缩率为10.2%。
实施例Y-1
使用由双官能的脂环族环氧化合物(3,4,3′,4′-二环氧二环己烷)和双官能的乙烯基醚化合物(氧杂降冰片烯二乙烯基醚)以7∶1的摩尔比混合而成的混合液作为阳离子光聚合性化合物(B’),将该混合液置于油浴中,在空气氛围中、100℃下进行了30分钟加热处理。准备该经过加热处理后的阳离子聚合性化合物(B’)100重量份、作为粘合剂聚合物(A’)的聚2-乙烯基萘(Mw=93,000)60重量份、作为光聚合引发剂(C’)的二苯基碘化合物(商品名“PI2074”,Rhodia公司制造)10重量份、以及作为增感色素(D’)的香豆素类色素(商品名“NKX1658”,林原生物化学研究所制造)0.5重量份,将这些成分溶解于环己酮30重量份中,以所得溶液作为感光液Y-1。将该感光液Y-1滴至玻璃基板上,使用涂布器进行涂布,使干燥后的膜厚为50μm,并在不接触感光液的情况下在上述玻璃板的表面周边部设置厚度为50μm的框状隔膜(PET)。然后,利用另一片玻璃板将涂布层夹入,在遮光条件下熟化1小时,由此得到全息记录介质Y-1(全息图材料层的厚度为50μm)。通过双光束光学系统,利用半导体激光(532nm、曝光量300mJ/cm2)对上述全息记录介质Y-1实施曝光,进行了全息记录。结果显示,衍射效率为30%,收缩率为0.7%。
实施例Y-2
将实施例Y-1得到的感光液Y-1滴至玻璃基板上,使用涂布器进行涂布,使干燥后的膜厚为50μm,在室温及遮光条件下干燥20小时,与实施例Y-1同样地得到了全息记录介质Y-2。然后,进行了与实施例Y-1相同的全息记录。结果显示,衍射效率为45%,收缩率为0.4%。
实施例Y-3
将实施例Y-1得到的感光液Y-1滴至玻璃基板上,使用涂布器进行涂布,使干燥后的膜厚为300μm,在室温及遮光条件下干燥20小时,除了使用了厚度为300μm的隔膜(PET)以外,与实施例Y-1同样地得到了全息记录介质Y-3。然后,进行了与实施例Y-1相同的全息记录。结果显示,衍射效率为20%,收缩率为0.3%。
实施例Y-4
使用由双官能的脂环族环氧化合物(3,4,3′,4′-二环氧二环己烷)和双官能的乙烯基醚化合物(异山梨醇二乙烯基醚)以7∶1的摩尔比混合而成的混合液作为阳离子光聚合性化合物(B’),将该混合液置于油浴中,在空气氛围中、100℃下进行了30分钟加热处理。准备该经过加热处理后的阳离子聚合性化合物(B’)100重量份、作为粘合剂聚合物(A’)的聚2-乙烯基萘(Mw=93,000)60重量份、作为光聚合引发剂(C’)的二苯基碘化合物(商品名“PI2074”,Rhodia公司制造)10重量份、作为增感色素(D’)的香豆素类色素(商品名“NKX1658”,林原生物化学研究所制造)0.5重量份,将这些成分溶解于环己酮30重量份中,以所得溶液作为感光液Y-2。将该感光液Y-2滴至玻璃基板上,使用涂布器进行涂布,使干燥后的膜厚为50μm,在室温及遮光条件下干燥20小时,与实施例Y-1同样地得到了全息记录介质Y-4。然后,进行了与实施例Y-1相同的全息记录。结果显示,衍射效率为40%,收缩率为0.4%。
实施例Y-5
使用由双官能的脂环族环氧化合物(3,4,3′,4′-二环氧二环己烷)和单官能的乙烯基醚化合物(苯基乙烯基醚)以7∶1的摩尔比混合而成的混合液作为阳离子光聚合性化合物(B’),将该混合液置于油浴中,在空气氛围中、100℃下进行了30分钟加热处理。准备该经过加热处理后的阳离子聚合性化合物(B’)100重量份、作为粘合剂聚合物(A’)的聚2-乙烯基萘(Mw=93,000)60重量份、作为光聚合引发剂(C’)的二苯基碘化合物(商品名“PI2074”,Rhodia公司制造)10重量份、作为增感色素(D’)的香豆素类色素(商品名“NKX1658”,林原生物化学研究所制造)0.5重量份,将这些成分溶解于环己酮30重量份中,以所得溶液作为感光液Y-3。将该感光液Y-3滴至玻璃基板上,使用涂布器进行涂布,使干燥后的膜厚为50μm,在室温及遮光条件下干燥20小时,与实施例Y-1同样地得到了全息记录介质Y-5。然后,进行了与实施例Y-1相同的全息记录。结果显示,衍射效率为38%,收缩率为0.3%。
实施例Y-6
使用由双官能的脂环族环氧化合物(3,4,3′,4′-二环氧二环己烷)和双官能的氧杂环丁烷化合物(二[1-乙基(3-氧杂环丁基)]甲基醚,东亚合成公司制造)以2∶1的摩尔比混合而成的混合液作为阳离子光聚合性化合物(B’),将该混合液置于油浴中,在空气氛围中、100℃下进行了30分钟加热处理。准备该经过加热处理后的阳离子聚合性化合物(B’)100重量份、作为粘合剂聚合物(A’)的聚2-乙烯基萘(Mw=93,000)60重量份、作为光聚合引发剂(C’)的二苯基碘化合物(商品名“PI2074”,Rhodia公司制造)10重量份、作为增感色素(D’)的香豆素类色素(商品名“NKX1658”,林原生物化学研究所制造)0.5重量份,将这些成分溶解于环己酮30重量份中,以所得溶液作为感光液Y-4。将该感光液Y-4滴至玻璃基板上,使用涂布器进行涂布,使干燥后的膜厚为50μm,在室温及遮光条件下干燥20小时,与实施例Y-1同样地得到了全息记录介质Y-6。然后,进行了与实施例Y-1相同的全息记录。结果显示,衍射效率为35%,收缩率为0.7%。
实施例Y-7
使用由双官能的脂环族环氧化合物(3,4,3′,4′-二环氧二环己烷)和单官能的氧杂环丁烷化合物(3-乙基-3-(苯氧基甲基)氧杂环丁烷,东亚合成公司制造)以2∶1的摩尔比混合而成的混合液作为阳离子光聚合性化合物(B’),将该混合液置于油浴中,在空气氛围中、100℃下进行了30分钟加热处理。准备该经过加热处理后的阳离子聚合性化合物(B’)100重量份、作为粘合剂聚合物(A’)的聚2-乙烯基萘(Mw=93,000)60重量份、作为光聚合引发剂(C’)的二苯基碘化合物(商品名“PI2074”,Rhodia公司制造)10重量份、作为增感色素(D’)的香豆素类色素(商品名“NKX1658”,林原生物化学研究所制造)0.5重量份,将这些成分溶解于环己酮30重量份中,以所得溶液作为感光液Y-5。将该感光液Y-5滴至玻璃基板上,使用涂布器进行涂布,使干燥后的膜厚为50μm,在室温及遮光条件下干燥20小时,与实施例Y-1同样地得到了全息记录介质Y-7。然后,进行了与实施例Y-1相同的全息记录。结果显示,衍射效率为32%,收缩率为0.8%。
实施例Y-8
使用由双官能的脂环族环氧化合物(3,4,3′,4′-二环氧二环己烷)和双官能乙烯基醚-单官能氧杂环丁烷化合物(3,3-二甲醇二乙烯基醚氧杂环丁烷)以2∶1的摩尔比混合而成的混合液作为阳离子光聚合性化合物(B’),将该混合液置于油浴中,在空气氛围中、100℃下进行了30分钟加热处理。准备该经过加热处理后的阳离子聚合性化合物(B’)100重量份、作为粘合剂聚合物(A’)的聚2-乙烯基萘(Mw=93,000)60重量份、作为光聚合引发剂(C’)的二苯基碘化合物(商品名“PI2074”,Rhodia公司制造)10重量份、作为增感色素(D’)的香豆素类色素(商品名“NKX1658”,林原生物化学研究所制造)0.5重量份,将这些成分溶解于环己酮30重量份中,以所得溶液作为感光液Y-6。将该感光液Y-6滴至玻璃基板上,使用涂布器进行涂布,使干燥后的膜厚为50μm,在室温及遮光条件下干燥20小时,与实施例Y-1同样地得到了全息记录介质Y-8。然后,进行了与实施例Y-1相同的全息记录。结果显示,衍射效率为40%,收缩率为0.8%。
实施例Y-9
使用由双官能的脂环族环氧化合物(3,4-环氧环己基甲基-3′,4′-环氧环己烷羧酸酯,商品名“CELLOXIDE 2021P”,DAICEL化学工业公司制造)和双官能的乙烯基醚化合物(氧杂降冰片烯二乙烯基醚)以7∶1的摩尔比混合而成的混合液作为阳离子光聚合性化合物(B’),将该混合液置于油浴中,在空气氛围中、100℃下进行了30分钟加热处理。准备该经过加热处理后的阳离子聚合性化合物(B’)100重量份、作为粘合剂聚合物(A’)的聚2-乙烯基萘(Mw=93,000)60重量份、作为光聚合引发剂(C’)的二苯基碘化合物(商品名“PI2074”,Rhodia公司制造)10重量份、作为增感色素(D’)的香豆素类色素(商品名“NKX1658”,林原生物化学研究所制造)0.5重量份,将这些成分溶解于环己酮30重量份中,以所得溶液作为感光液Y-7。将该感光液Y-7滴至玻璃基板上,使用涂布器进行涂布,使干燥后的膜厚为50μm,在室温及遮光条件下干燥20小时,与实施例Y-1同样地得到了全息记录介质Y-9。然后,进行了与实施例Y-1相同的全息记录。结果显示,衍射效率为10%,收缩率为2.4%。
比较例Y-1
除了未对阳离子光聚合性化合物(B’)进行加热处理以外,按照与实施例Y-1相同的方法制备了感光液Y-8,然后,按照与实施例Y-2相同的方法制备了全息记录介质,并进行了全息记录。结果显示,衍射效率为25%,收缩率为0.5%。
比较例Y-2
除了未对阳离子光聚合性化合物(B’)进行加热处理以外,按照与实施例Y-4相同的方法制备了感光液Y-9,然后,按照与实施例Y-4相同的方法制备了全息记录介质,并进行了全息记录。结果显示,衍射效率为23%,收缩率为0.4%。
比较例Y-3
除了未对阳离子光聚合性化合物(B’)进行加热处理以外,按照与实施例Y-5相同的方法制备了感光液Y-10,然后,按照与实施例Y-5相同的方法制备了全息记录介质,并进行了全息记录。结果显示,衍射效率为23%,收缩率为0.4%。
比较例Y-4
除了未对阳离子光聚合性化合物(B’)进行加热处理以外,按照与实施例Y-6相同的方法制备了感光液Y-11,然后,按照与实施例Y-6相同的方法制备了全息记录介质,并进行了全息记录。结果显示,衍射效率为15%,收缩率为0.8%。
比较例Y-5
除了未对阳离子光聚合性化合物(B’)进行加热处理以外,按照与实施例Y-7相同的方法制备了感光液Y-12,然后,按照与实施例Y-7相同的方法制备了全息记录介质,并进行了全息记录。结果显示,衍射效率为19%,收缩率为0.9%。
比较例Y-6
除了未对阳离子光聚合性化合物(B’)进行加热处理以外,按照与实施例Y-8相同的方法制备了感光液Y-13,然后,按照与实施例Y-8相同的方法制备了全息记录介质,并进行了全息记录。结果显示,衍射效率为20%,收缩率为1%。
工业实用性
本发明的体全息记录用感光性组合物(I)具有优异的折射率调制能力、聚合反应性高且体积收缩极小。此外,根据本发明的体全息记录用感光性组合物(II)的制造方法,可以简单且有效地制造具有优异的折射率调制能力、体积收缩极小且显示高衍射效率的体全息记录用感光性组合物(II)。因此,可以由体全息记录用感光性组合物(I)或(II)制作出衍射效率、再现性等优异的全息图。此外,根据本发明的体全息记录介质的制造方法,可以简单且有效地制造衍射效率等全息特性优异的体全息记录介质。
Claims (17)
1.一种体全息记录用感光性组合物(I),其含有粘合剂聚合物(A)、阳离子光聚合性化合物(B)、光聚合引发剂(C)及增感色素(D),其中,所述粘合剂聚合物(A)是具有萘环且重均分子量为1万~100万的聚合物。
2.根据权利要求1所述的体全息记录用感光性组合物(I),其中,阳离子光聚合性化合物(B)是分子内具有1个或2个以上阳离子聚合性基团的化合物,所述阳离子聚合性基团选自环氧基、乙烯基醚基及氧杂环丁基中的至少1种。
3.根据权利要求1或2所述的体全息记录用感光性组合物(I),其中,粘合剂聚合物(A)的折射率大于阳离子光聚合性化合物(B)的折射率,且粘合剂聚合物(A)与阳离子光聚合性化合物(B)的折射率之差在0.001~0.4的范围内。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的体全息记录用感光性组合物(I),其中,以全息记录前的体积为基准,全息记录后的体积收缩率为1%以下。
5.体全息记录介质的制造方法,其包括:将权利要求1~4中任一项所述的体全息记录用感光性组合物(I)涂布在基体材料或基板上,形成体全息材料层。
6.根据权利要求5所述的体全息记录介质的制造方法,其还包括下述步骤:
使用与涂布有体全息记录用感光性组合物(I)的基体材料或基板的材质相同的基体材料或基板,对已形成的或形成过程中的体全息材料层实施包覆。
7.根据权利要求5或6所述的体全息记录介质的制造方法,其包括下述步骤:
将体全息记录用感光性组合物(I)涂布在基体材料或基板上,使体全息材料层的厚度为10~2000μm,并使用所述与涂布有体全息记录用感光性组合物(I)的基体材料或基板的材质相同的基体材料或基板,对涂布层实施包覆,并密封其周边部,然后,熟化规定时间。
8.一种固化物,其是使权利要求1~4中任一项所述的体全息记录用感光性组合物(I)进行阳离子光固化而得到的。
9.体全息记录用感光性组合物(II)的制造方法,其是将粘合剂聚合物(A’)、阳离子光聚合性化合物(B’)、光聚合引发剂(C’)及增感色素(D’)混合来制备体全息记录用感光性组合物的方法,
其中,作为所述阳离子光聚合性化合物(B’),使用预先在沸点以下的温度实施了加热处理的化合物。
10.根据权利要求9所述的体全息记录用感光性组合物(II)的制造方法,其中,阳离子光聚合性化合物(B’)是分子内具有1个或2个以上阳离子聚合性基团的化合物,所述阳离子聚合性基团选自环氧基、乙烯基醚基及氧杂环丁基的至少1种。
11.根据权利要求9或10所述的体全息记录用感光性组合物(II)的制造方法,其中,粘合剂聚合物(A’)的折射率大于阳离子光聚合性化合物(B’)的折射率,且粘合剂聚合物(A’)与阳离子光聚合性化合物(B’)的折射率之差在0.001~0.5的范围内。
12.一种体全息记录用感光性组合物(II),其通过权利要求9~11中任一项所述的制造方法得到。
13.根据权利要求12所述的体全息记录用感光性组合物(II),其中,以全息记录前的体积为基准,全息记录后的体积收缩率为1%以下。
14.体全息记录介质的制造方法,其中,将权利要求12或13所述的体全息记录用感光性组合物(II)涂布在基体材料或基板上,形成体全息材料层。
15.根据权利要求14所述的体全息记录介质的制造方法,其还包括下述步骤:
使用与涂布有体全息记录用感光性组合物(II)的基体材料或基板的材质相同的基体材料或基板,对已形成的或形成过程中的体全息材料层实施包覆。
16.根据权利要求14或15所述的体全息记录介质的制造方法,其包括下述步骤:
将体全息记录用感光性组合物(II)涂布在基体材料或基板上,使体全息材料层的厚度为10~2000μm,并使用所述与涂布有体全息记录用感光性组合物(II)的基体材料或基板的材质相同的基体材料或基板对涂布层实施包覆,并密封其周边部,然后,熟化规定时间。
17.一种固化物,其是使权利要求12或13所述的体全息记录用感光性组合物(II)进行阳离子光固化而得到的。
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