CN113168129B - 全息记录组合物、全息记录介质、衍射光学元件、以及使用衍射光学元件的光学装置、光学部件和图像显示装置 - Google Patents

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Abstract

目的是提供一种能够进一步改善衍射特性和全息图的透明性的全息记录组合物。本技术提供一种全息记录组合物，其包含杂多酸、光聚合性单体、光聚合引发剂、和在存在酸的情况下在可见光区域具有吸收的增感染料。本技术还提供一种至少包括光固化树脂层的全息记录介质，所述光固化树脂层包含杂多酸、光聚合性单体、光聚合引发剂、和在存在酸的情况下在可见光区域具有吸收的增感染料。此外，本技术还提供一种使用该全息记录介质的衍射光学元件。此外，本技术还提供一种使用该衍射光学元件的光学装置、光学部件和图像显示装置。

Description

全息记录组合物、全息记录介质、衍射光学元件、以及使用衍 射光学元件的光学装置、光学部件和图像显示装置
技术领域
本技术涉及全息记录组合物、全息记录介质、衍射光学元件、以及使用该衍射光学元件的光学装置、光学部件和图像显示装置。
背景技术
全息图是通过在光敏材料等上记录光的明暗(干涉)图案作为折射率等的图案而获得的，并且被广泛用于诸如光学信息处理、安保、医学、或平视显示器等领域。全息图可以大容量地将关于物体的三维信息记录为光信息，因此作为下一代记录介质而备受关注。
迄今为止，已经针对全息图的材料提出了各种建议。例如，专利文献1提出了一种光学产品，其包括三维交联的聚合物基质和一种或多种光敏单体，其中至少一种光敏单体除单体官能团外还具有在聚合物基质中基本上不存在的部分，并且基质聚合物和由一种或多种光敏单体聚合产生的聚合物彼此相容。
此外，专利文献2提出了一种全息记录组合物，其通过折射率的差异来记录由于相干光的干涉而引起的干涉条纹，并且该全息记录组合物包含具有以下项的可聚合噻吩环化合物：a)从噻吩环基、稠合噻吩环基，其中多个噻吩环和/或稠合噻吩环通过单键连接的基团、以及其中多个噻吩环和/或稠合噻吩环通过连接基连接的基团中选择的基团；和b)可聚合的官能团。
此外，专利文献3提出了一种体积型全息树脂组合物，其包含至少一种光聚合化合物、光聚合引发剂和无机金属基微粒，其中所述无机金属基微粒的平均粒径小于全息图的记录波长。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本专利申请特开平第11-352303号公报
专利文献2：日本专利申请特开第2005-043507号公报
专利文献3：日本专利申请特开第2005-062757号公报
发明内容
本发明要解决的技术问题
然而，在全息技术中，需要进一步改善衍射特性和全息图的透明性。因此，本技术的主要目的是提供一种可以进一步改善衍射特性和全息图的透明性的全息记录组合物、全息记录介质、衍射光学元件以及使用该衍射光学元件的光学装置、光学部件和图像显示装置。
解决问题的技术方案
为了解决上述问题，本发明人进行了深入研究，结果成功地进一步改善了衍射特性和全息图的透明性，并且完成了本技术。
即，本技术提供一种全息记录组合物，所述全息记录组合物至少包含杂多酸、光聚合性单体、光聚合引发剂、和在存在酸的情况下在可见光区域具有吸收的增感染料。
所述杂多酸可以是从钨酸、钼酸和钒酸中选择的至少一种。
所述杂多酸可具有1.8以上的折射率。
所述增感染料可具有环炔酮结构和一个或多个取代或未取代的芳族烃基。
所述增感染料可具有由以下通式(1)表示的结构。
[化学式1]
Figure BDA0003099097930000021
(在通式中，R1至R12各自独立地表示烷基、酰基、酯基、芳基、羧基、硫醇基、羟基、卤原子、或氢原子。)
光聚合性单体可具有醚键或酯键。
此外，本技术提供一种全息记录介质，所述全息记录介质包括光固化树脂层，所述光固化树脂层至少包含杂多酸、光聚合性单体、光聚合引发剂、和在存在酸的情况下在可见光区域具有吸收的增感染料。
所述杂多酸可以是从钨酸、钼酸和钒酸中选择的至少一种。
所述杂多酸可具有1.8以上的折射率。
所述增感染料可具有环炔酮结构和一个或多个取代或未取代的芳族烃基。
所述增感染料可具有由以下通式(1)表示的结构。
[化学式2]
Figure BDA0003099097930000031
(在通式中，R1至R12各自独立地表示烷基、酰基、酯基、芳基、羧基、硫醇基、羟基、卤原子、或氢原子。)
光聚合性单体可具有醚键或酯键。
全息记录介质可包括至少一个透明基材，并且光固化树脂层可形成在所述至少一个透明基材上。
所述全息记录介质可以是体积相位型全息记录介质。
此外，本技术还提供一种使用了所述全息记录介质的衍射光学元件。
所述衍射光学元件可具有0.05以上的折射率调制度。
所述衍射光学元件可具有80％以上的可见光透射率和0.5％以下的雾度。
本技术还提供一种使用了所述衍射光学元件的光学装置。
此外，本技术还提供一种使用了所述衍射光学元件的光学部件。
此外，本技术还提供一种使用了所述衍射光学元件的图像显示装置。
附图说明
图1是示意性示出根据本技术的实施方式的全息记录介质的示例的截面图。
具体实施方式
在下文中，将描述用于实施本技术的优选实施方式。注意，以下描述的实施方式例示了本技术的代表性实施方式，并且本技术的范围不限于这些实施方式。
注意，将按以下顺序描述本技术。
1.本技术的概述
2.第一实施方式(全息记录组合物)
2-1.全息记录组合物
2-2.杂多酸
2-3.光聚合性单体
2-4.光聚合引发剂
2-5.增感染料
2-6.其他部件
2-7.全息记录组合物的制造方法
3.第二实施方式(全息记录介质)
3-1.全息记录介质
3-2.光固化树脂层
3-3.透明基材
3-4.全息记录介质的制造方法
4.第三实施方式(衍射光学元件)
4-1.衍射光学元件
4-2.衍射光学元件的制造方法
5.第四实施方式(光学装置、光学部件和图像显示装置)
<1.本技术的概述>
首先，将描述本技术的概述。
本技术涉及全息记录组合物、全息记录介质、衍射光学元件、以及使用该衍射光学元件的光学装置、光学部件和图像显示装置。
全息图的示例是其中具有光学各向异性的图案以预定周期布置的体积相位型全息图。作为用于在体积相位型全息图中获得高折射率调制量(Δn)的材料，例如，迄今为止，已经提出了其中多个芳环彼此连接的有机分子、其中金属原子与有机分子络合的有机金属络合物、和第4族元素(Ti、Zr等)的氧化物微粒。然而，有机分子本身或有机金属配合物本身可能吸收可见光，并且可能难以将有机分子或有机金属配合物直接用作可见光透明光学元件的材料。此外，氧化物微粒与有机粘合剂的相容性低，并且由于会产生雾度，因此可能难以将氧化物微粒直接用作可见光透明光学元件的材料。
为了进一步改善衍射特性和全息图的透明性，本发明人考虑使用杂多酸作为具有高折射率、在可见光中不吸收并且与有机粘合剂具有高相容性的材料。然而，全息记录介质中通常使用的许多增感染料都被强酸脱色。因此，当作为强酸的杂多酸与这样的增感染料组合时，不能发挥增感染料的功能，并且无法进行全息记录。
因此，本发明人发现，通过将杂多酸与在存在酸的情况下在可见光区域具有吸收的增感染料组合，即使在存在杂多酸的情况下也可以进行全息记录。此外，本发明人发现，包含这些材料的全息记录组合物可进一步改善衍射特性和全息图的透明性。
即，通过将杂多酸与在存在酸的情况下在可见光区域具有吸收的增感染料组合作为全息图的材料，本技术可以提供具有优异的衍射特性和透明性的全息记录组合物、全息记录介质、衍射光学元件、以及使用该衍射光学元件的光学装置、光学部件和图像显示装置。
<2.第一实施方式(全息记录组合物)>
[2-1.全息记录组合物]
根据本技术的第一实施方式的全息记录组合物是至少包含杂多酸、光聚合性单体、光聚合引发剂和在存在酸的情况下在可见光区域具有吸收的增感染料的全息记录组合物。
根据本技术的第一实施方式的全息记录组合物可以提供具有优异的衍射特性和透明性的全息图。在下文中，将详细描述各个组分。
[2-2.杂多酸]
根据本实施方式的全息记录组合物中包含的杂多酸具有高折射率、在可见光中不具有吸收性、并且与有机粘合剂具有高相容性。因此，所获得的衍射光学元件可具有良好的折射率调制量(Δn)和可见光透射率，并且可具有降低的雾度。
在本实施方式中，杂多酸优选地为从由钨酸、钼酸和钒酸构成的组中选择的至少一种。此外，杂多酸优选地为具有Keggin结构的化合物。
其具体示例包括以下化合物，并且可以使用这些化合物中的一种或多种。
由H5[BW12O40]表示的硼钨酸；由H4[SiW12O40]表示的硅钨酸；由H6[CoW12O40]表示的钴钨酸；由H5[AlW12O40]表示的铝钨酸；由H5[GaW12O40]表示的5-(镓钨酸)；由H3[PW12O40]表示的磷钨酸；由H3[PMo12O40]表示的磷钼酸；由H4[GeW12O40]表示的锗钨酸；由H3+x[PMo12-xVxO40](0≤x≤12)表示的钼钒酸磷酸；由H4+y[SiMo12-yVyO40](0≤y≤6)表示的钼钒硅酸；由H3+z[PVzW12-zO40](0≤z≤4)表示的钒钨磷酸；其水合物等。
此外，杂多酸的折射率优选为1.8以上。注意，在本技术中，可以通过临界角方法或光谱椭圆偏振法来测量折射率。例如，在临界角方法中，可以使用由Shibuya Optical Co.,Ltd.制造的阿贝折射仪ER-1来测量折射率(测量波长589nm)。
全息记录组合物中的杂多酸的含量可以由本领域技术人员适当地设定，但是相对于全息记录组合物的总质量优选为5-95质量％。
[2-3.光聚合性单体]
根据本实施方式的全息记录组合物中包含的光聚合性单体没有特别限制，可以使用任何光聚合性单体。
在本实施方式中，光聚合性单体优选地具有醚键或酯键。或者，在本实施方式中，光聚合性单体优选为咔唑基单体。通过使用这些单体，可以进一步降低这些单体与杂多酸组合时的雾度。
作为具有醚键或酯键的光聚合性单体，具体而言，优选的是单官能、双官能、三官能或多官能的丙烯酸酯单体；甲基丙烯酸酯单体；氨基甲酸酯丙烯酸酯等，并且可以使用这些单体中的一种或多种。其更具体的示例包括二丙烯酸酯单体，诸如三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯。
同时，作为咔唑基单体，具体地，优选的是单官能、双官能、三官能或多官能的咔唑基单体，并且可以使用这些单体中的一种或多种。更具体地，可以使用乙烯基咔唑或其衍生物等，并且其更具体的示例包括N-乙烯基咔唑。
[2-4.光聚合引发剂]
根据本实施方式的全息记录组合物中包含的光聚合引发剂没有特别限制，并且可以使用任何光聚合引发剂。
本实施方式中的光聚合引发剂的示例包括自由基聚合引发剂(自由基产生剂)、阳离子聚合引发剂(酸产生剂)、以及具有这两种功能的引发剂。可以使用这些引发剂中的一种或多种。注意，可以将阴离子聚合引发剂(碱产生剂)用作光聚合引发剂。
自由基聚合引发剂(自由基产生剂)的示例包括咪唑衍生物、双咪唑衍生物、N-芳基甘氨酸衍生物、有机叠氮化合物、茂钛、铝酸盐络合物、有机过氧化物、N-烷氧基吡啶鎓盐和硫杂蒽酮衍生物。可以使用这些化合物中的一种或多种。
其具体示例包括1,3-二(叔丁基二氧羰基)二苯甲酮、3,3',4,4'-四(叔丁基二氧羰基)二苯甲酮、3-苯基-5-异恶唑酮、2-巯基苯并咪唑、双(2,4,5-三苯基)咪唑、2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙烷-1-酮(商品名：Irgacure 651，由Ciba Specialty Chemicals Co.,Ltd.制造)、1-羟基环己基-苯基-酮(商品名：Irgacure 184，由Ciba Specialty ChemicalsCo.,Ltd.制造)、2-苄基-2-二甲氨基-1-(4-吗啉苯基)-丁酮-1(商品名：Irgacure 369，由Ciba Specialty Chemicals Co.,Ltd.制造)、和双(η5-2,4-环戊二烯-1-基)-双(2,6-二氟-3-(1H-吡咯-1-基)-苯基)钛(商品名：Irgacure 784，由Ciba Specialty ChemicalsCo.,Ltd.制造)，但不限于此。可以使用这些化合物中的一种或多种。
阳离子聚合引发剂(酸产生剂)的示例包括磺酸盐、酰亚胺磺酸盐、二烷基-4-羟基磺酸盐、芳基磺酸-对硝基苄基酯、硅烷醇-铝络合物和(η6-苯)(η5-环戊二烯基)铁(II)。可以使用这些化合物中的一种或多种。
其具体示例包括安息香对甲苯磺酸酯、2,5-二硝基苄基甲苯磺酸酯、和N-对苯二甲酰亚胺，但不限于此。
用作自由基聚合引发剂(自由基产生剂)和阳离子聚合引发剂(酸产生剂)两者的示例包括二芳基碘鎓盐、二芳基碘鎓有机硼络合物、芳族磺酸盐、芳族重氮盐、芳族膦盐、三嗪化合物和基于铁-芳烃络合物基化合物。可以使用这些化合物中的一种或多种。
其具体示例包括：碘鎓盐，诸如4-异丙基-4'-甲基二苯基碘鎓四(五氟苯基)硼酸酯、二苯基碘鎓、二甲苯基碘鎓、双(对叔丁基苯基)碘鎓、或双(对氯苯基)碘鎓之类的碘鎓的氯化物、溴化物、硼氟化盐、六氟磷酸盐或六氟锑酸盐；硫鎓盐，诸如三苯基锍、4-叔丁基三苯基锍、或三(4-甲基苯基)锍之类的锍的氯化物、溴化物、硼氟化盐、六氟磷酸盐或六氟锑酸盐；和2,4,6-取代的-1,3,5-三嗪化合物，诸如2,4,6-三(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、2-苯基-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪、或2-甲基-4,6-双(三氯甲基)-1,3,5-三嗪，但不限于此。可以使用这些化合物中的一种或多种。
[2-5.增感染料]
根据本实施方式的全息记录组合物中包含的增感染料在存在酸的情况下在可见光区域具有吸收性。所述增感染料可以使光聚合引发剂对光的敏感性敏感。由于增感染料在存在酸的情况下在可见光区域具有吸收性，因此即使存在根据本技术的第一实施方式的全息记录组合物中包含的杂多酸的情况下，也可表现出增感染料的上述作用。
在本实施方式中，增感染料优选地具有环炔酮结构和一个或多个取代或未取代的芳族烃基。此外，增感染料更优选地具有由以下通式(1)表示的结构。
[化学式3]
Figure BDA0003099097930000081
在通式中，R1至R12各自独立地表示烷基、酰基、酯基、芳基、羧基、硫醇基、羟基、卤原子、或氢原子。
其具体示例包括以下化合物，并且可以使用这些化合物中的一种或多种。
上述通式中的、在苯基上具有烷基的化合物的示例包括2,5-双(苯基甲撑基)环戊酮、2,5-双[(4-甲基苯基)甲撑基)环戊酮、2,5-双[(4-异丙基苯基)甲撑基]环戊酮、和2,5-双[(3,4,5-三甲基苯基)甲撑基]环戊酮；
上述通式中的、在苯基上具有酰基的化合物的示例包括2,5-双[(4-乙酰基苯基)甲撑基]环戊酮；
上述通式中的、在苯基上具有羧基的化合物的示例包括4,4'-双[(2-氧代-1,3-环戊二亚烷基)二甲啶]苯甲酸；
上述通式中的、在苯基上具有巯基的化合物的示例包括2,5-双[(4-巯基苯基)甲撑基]环戊酮；
上述通式中的、在苯基上具有羟基的化合物的示例包括2,5-双[(4-羟苯基)甲撑基]环戊酮；
上述通式中的、在苯基上具有卤原子或卤甲基的化合物的示例包括2,5-双[(4-氯苯基)甲撑基]环戊酮和2,5-双[(4-三氯甲基苯基)甲撑基]环戊酮；
上述通式中的、在烯基上具有取代基的化合物的示例包括2,5-双(1-苯基乙撑基)环戊酮；以及
上述通式中的、在苯基上具有氢原子的化合物的示例包括2,5-二亚苄基环戊酮。
全息记录组合物中的增感染料的含量可以由本领域技术人员适当地设定，但是相对于全息记录组合物的总质量优选为0.1-20质量％。
[2-6.其他组分]
根据本实施方式的全息记录组合物除了上述组分之外，还可以包含粘合剂树脂、增塑剂、阻聚剂、链转移剂、溶剂等。
粘合剂树脂可有效地改善膜强度并改善耐热性和机械强度。
粘合剂树脂的示例包括：乙酸乙烯酯基树脂，诸如聚乙酸乙烯酯或其水解产物；丙烯酸树脂，诸如聚(甲基)丙烯酸酯或其部分水解产物；聚乙烯醇或其部分缩醛产物；三乙酰纤维素；聚异戊二烯；聚丁二烯；聚氯丁二烯；硅橡胶；聚苯乙烯；聚乙烯醇缩丁醛；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-乙烯基吡咯烷酮或其衍生物；聚烯丙基；苯乙烯和马来酸酐的共聚物或其半酯；以及其中选自包括丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺、丙烯酸腈、乙烯、丙烯、氯乙烯、乙酸乙烯酯等的可共聚单体基团中的至少一种作为聚合成分的共聚物，并且可以使用这些化合物中的一种或多种。此外，作为共聚成分，也可以使用含有热固化或光固化的可固化性官能团的单体。
此外，作为粘合剂树脂，也可以使用低聚物型可固化树脂。其示例包括通过各种酚类化合物(诸如双酚A、双酚S、线型酚醛清漆、邻甲酚线型酚醛清漆、和对烷基苯酚线型酚醛清漆)与环氧氯丙烷之间的缩合反应而生成的环氧化合物，并且可以使用这些化合物中的一种或多种。
增塑剂可以有效地调节全息记录组合物的粘合性、柔性、硬度和其他物理特性。
增塑剂的示例包括三乙二醇、三乙二醇二乙酸酯、三乙二醇二丙酸酯、三乙二醇二辛酸酯、三乙二醇二甲醚、聚(乙二醇)、聚(乙二醇)甲醚、三乙二醇双(2-乙基己酸酯)、四乙二醇二庚酸酯、分离二乙基、辛二酸二丁酯、磷酸三(2-乙基己基)酯、异唑洛韦萘、二异丙基萘、聚(丙二醇)、三丁酸甘油酯、己二酸二乙酯、癸二酸二乙酯、精酸盐/正丁酯、磷酸三丁酯、和磷酸三(2-乙基己基)酯，并且可以使用这些化合物中的一种或多种。
阻聚剂的示例包括：醌基化合物，诸如氢醌；受阻酚基化合物；苯并三唑化合物；和噻嗪基化合物，诸如吩噻嗪，并且可以使用这些化合物中的一种或多种。
链转移剂从聚合反应中的生长末端提取自由基以停止生长，并作为新的聚合反应引发剂物质添加至光聚合性单体中，从而可以开始新聚合物的生长。链转移剂的使用增加了自由基聚合的链转移的频率，从而提高了光聚合性单体的反应速率，并且可以提高对光的敏感性。此外，光聚合性单体的反应速率的增加和反应贡献成分的增加使得可以调节光聚合性单体的聚合度。
链转移剂的示例包括α-甲基苯乙烯二聚体、2-巯基苯并恶唑、2-巯基苯并噻唑、叔丁醇、正丁醇、异丁醇、异丙苯、乙苯、氯仿、甲乙酮、丙烯和氯乙烯，并且可以使用这些化合物中的一种或多种。
溶剂对于调节粘度和相容性以及改善成膜性等是有效的。
溶剂的示例包括丙酮、二甲苯、甲苯、甲乙酮、四氢呋喃、苯、二氯甲烷、二氯甲烷、氯仿和甲醇，并且可以使用这些化合物中的一种或多种。
[2-7.全息记录组合物的制造方法]
例如，可以通过以下方式来制造根据本技术的第一实施方式的全息记录组合物：在室温等下将预定量的杂多酸、光聚合性单体、光聚合引发剂和增感染料添加到上述溶剂中，将这些组分溶解在溶剂中，并将这些组分彼此混合。此外，可以根据预期用途、目的等添加上述粘合剂树脂、增塑剂、阻聚剂、链转移剂等。当将根据本技术的第一实施方式的全息记录组合物用作稍后描述的全息记录介质时，该全息记录组合物可以用作涂覆液。
<3.第二实施方式(全息记录介质)>
[3-1.全息记录介质]
根据本技术的第二实施方式的全息记录介质是包括光固化树脂层的全息记录介质，所述光固化树脂层至少包含杂多酸、光聚合性单体、光聚合引发剂、和在存在酸的情况下在可见光区域具有吸收的增感染料。根据本实施方式的全息记录介质包括根据本技术的第一实施方式的全息记录组合物。
根据本实施方式的全息记录介质可包括至少一个透明基材，并且光固化树脂层可形成在所述至少一个透明基材上。
在此，图1示出了根据本实施方式的全息记录介质的示例的示意性截面图。图中所示的全息记录介质1具有三层结构，其中光固化树脂层12设置在透明保护膜11(透明基材)与玻璃或膜基板(透明基材)13之间。如上所述，根据本实施方式的全息记录介质可具有三层结构，其中光固化树脂层形成在第一透明基材上，并且第二透明基材形成在光固化树脂层的其上未形成第一透明基材的主表面上。
根据本实施方式的全息记录介质优选为体积相位型全息记录介质或浮雕全息记录介质，更优选地为体积相位型全息记录介质。
根据本技术的第二实施方式的全息记录介质可以提供具有优异的衍射特性和透明性的全息图。
[3-2.光固化树脂层]
根据本技术的第二实施方式的全息记录介质中所包括的光固化树脂层至少包含杂多酸、光聚合性单体、光聚合引发剂、和在存在酸的情况下在可见光区域具有吸收的增感染料。光固化树脂层包含根据本技术的第一实施方式的全息记录组合物的材料，并且在以上第2节中针对每种材料描述的所有内容也适用于本实施方式中的全息记录介质的光固化树脂层。全息记录介质的光固化树脂层可包含根据本技术的第一实施方式的全息记录组合物和其他材料，或者可包含根据本技术的第一实施方式的全息记录组合物。
根据本实施方式的全息记录介质的光固化树脂层的厚度可以由本领域技术人员适当地设定，但从衍射效率和对光的敏感性的角度出发，优选为0.1-100μm。
[3-3.透明基材]
根据本技术的第二实施方式的全息记录介质可包括至少一个透明基材。作为透明基材，可以使用玻璃基板、包含具有透明性的树脂的基板和类似者。
包含具有透明性的树脂的基板的具体示例包括：聚酯膜，诸如聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚氟乙烯基膜、聚偏二氟乙烯膜、聚氯乙烯膜、聚偏二氯乙烯膜、乙烯-乙烯醇膜、聚乙烯醇膜、聚甲基丙烯酸甲酯膜、聚醚砜膜、聚醚醚酮膜、聚酰胺膜、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基共聚物膜、或聚对苯二甲酸乙二醇酯膜；和聚酰亚胺薄膜。可以使用这些化合物中的一种或多种。
根据本实施方式的全息记录介质的透明基材的厚度可以由本领域技术人员适当地设定，但从全息记录介质的透明性和刚性的角度出发，优选为0.1-100μm。上面示例的膜可以用作全息记录介质的保护膜，并且该膜可以被层压在涂覆表面上。在这种情况下，可以对层压的膜和涂覆表面之间的接触表面进行脱模处理，使得稍后可以容易地剥离层压膜。
[3-4.全息记录介质的制造方法]
例如，可通过以下方式来获得根据本技术的第二实施方式的全息记录介质：使用旋涂机、凹版涂布机、逗号涂布机、棒式涂布机等将包含上述第2节中所描述的全息记录组合物的涂覆液施加至透明基材上，然后将所述涂覆液干燥以形成光固化树脂层。
<4.第三实施方式(衍射光学元件)>
[4-1.衍射光学元件]
可以通过使用根据本技术的第二实施方式的全息记录介质来获得根据本技术的第三实施方式的衍射光学元件。根据本实施方式的衍射光学元件例如可以通过稍后描述的方法对上述全息记录介质进行曝光而得到。衍射光学元件例如至少包括杂多酸、含有从光聚合性单体衍生的结构单元的聚合物和/或低聚物、通过外部能量辐射产生活性物质以改变其结构的光聚合引发剂、和脱色增感染料。
根据本实施方式的衍射光学元件优选地具有0.05以上的折射率调制量(Δn)。此外，根据本实施方式的衍射光学元件优选地具有80％以上的可见光透射率和0.5％以下的雾度。
注意，在本技术中，可以根据在Bell System Technical Journal,48,2909(1969)中描述的Kogelnik的耦合波理论，由可见光透射光谱中心波长的透射率和半值来计算折射率调制量(Δn)。可见光透射光谱可以通过使用由Hamamatsu Photonics K.K.制造的点光源作为光源并使用由Ocean Optics,Inc.制造的小型光纤光谱仪USB-4000作为光谱仪在400至700nm处测量透射率来获得。
在本技术中，可见光透射率可以通过例如日本工业标准JIS K 7105中描述的方法来测量。
此外，在本技术中，雾度可以通过例如日本工业标准JIS K 7136中描述的方法来测量。
根据本技术的第三实施方式的衍射光学元件提供高的折射率调制量(Δn)，并且表现出优异的衍射特性效果。此外，根据本实施方式的衍射光学元件具有高可见光透射率和低雾度，因此具有优异的透明性。
[4-2.衍射光学元件的制造方法]
根据本技术的第三实施方式的衍射光学元件可通过以下方式获得：例如使用半导体激光器在可见光区域中将根据本技术的第二实施方式的全息记录介质暴露于两个光束，然后用紫外线(UV)照射全息记录介质的整个表面，以固化未固化的光聚合性单体，并将折射率分布固定在全息记录介质上。本领域技术人员可以根据衍射光学元件的预期用途、目的等适当地设定双光束曝光的条件。然而，优选通过将全息记录介质上的一束光的光强度设定为0.1-100mW/cm2来执行曝光1至1000秒，并且期望地进行干涉曝光以使得两束光形成的角度为0.1-179.9度。
<5.第四实施方式(光学装置、光学部件和图像显示装置)>
根据本技术的第四实施方式的光学装置、光学部件和图像显示装置使用根据本技术的第三实施方式的衍射光学元件。
根据本实施方式的光学装置、光学部件和图像显示装置的示例包括诸如光盘或磁光盘之类的信息记录介质、光学拾取装置、成像装置、偏光显微镜、传感器、滤色器、衍射透镜、导光板、全息屏、透明显示器、头戴式显示器和平视显示器。
根据本技术的第四实施方式的光学装置、光学部件和图像显示装置使用具有优异的衍射特性和透明性的衍射光学元件。因此，可以实现具有高的光利用效率、高的亮度、宽的视角和低的功耗的光学装置、光学部件和图像显示装置。特别地，当将本技术用于显示器时，可以获得具有高透明特性和透明性的显示器。
注意，本技术的实施方式不限于上述实施方式，并且可以在不背离本技术的要旨的情况下对其进行各种修改。
此外，这里描述的效果仅仅是示例，并且本技术的效果不限于此，并且可包括其他效果。
注意，本技术可具有以下配置。
[1]
一种全息记录组合物，其至少包含：杂多酸、光聚合性单体、光聚合引发剂、和在酸存在下在可见光区域具有吸收性的增感染料。
[2]
根据[1]所述的全息记录组合物，其中所述杂多酸是选自钨酸、钼酸和钒酸中的至少一种。
[3]
根据[1]或[2]所述的全息记录组合物，其中所述杂多酸的折射率为1.8以上
[4]
根据[1]至[3]中任一项所述的全息记录组合物，其中所述增感染料具有环炔酮结构和一个或多个取代或未取代的芳族烃基。
[5]
根据[4]所述的全息记录组合物，其中所述增感染料具有由以下通式(1)表示的结构：
[化学式4]
Figure BDA0003099097930000141
(在所述通式中，R1至R12各自独立地为烷基、酰基、酯基、芳基、羧基、硫醇基、羟基、卤素或氢。)
[6]
根据[1]至[5]中任一项所述的全息记录组合物，其中所述光聚合性单体具有醚键或酯键。
[7]
一种全息记录介质，所述全息记录介质包含光固化树脂层，所述光固化树脂层至少包含杂多酸、光聚合性单体、光聚合引发剂、和在酸存在下在可见光区域具有吸收性的增感染料。
[8]
根据[7]所述的全息记录介质，其中所述杂多酸是选自钨酸、钼酸和钒酸中的至少一种。
[9]
根据[7]或[8]所述的全息记录介质，其中所述杂多酸的折射率为1.8以上。
[10]
根据[7]至[9]中任一项所述的全息记录介质，其中所述增感染料具有环炔酮结构和一个或多个取代或未取代的芳族烃基。
[11]
根据[10]所述的全息记录介质，其中所述增感染料具有由以下通式(1)表示的结构：
[化学式5]
Figure BDA0003099097930000151
(在所述通式中，R1至R12各自独立地为烷基、酰基、酯基、芳基、羧基、硫醇基、羟基、卤素或氢。)
[12]
根据[7]至[11]中任一项所述的全息记录介质，其中所述光聚合性单体具有醚键或酯键。
[13]
根据[7]至[12]中任一项所述的全息记录介质，其中
所述全息记录介质包括至少一个透明基材，并且
所述光固化树脂层形成在所述至少一个透明基材上。
[14]
根据[7]至[13]中任一项所述的全息记录介质，其中所述全息记录介质为体积相型全息记录介质。
[15]
一种使用了根据[7]至[14]中任一项所述的全息记录介质的衍射光学元件。
[16]
根据[15]所述的衍射光学元件，其中所述衍射光学元件的折射率调制度为0.05以上。
[17]
根据[16]所述的衍射光学元件，其中所述衍射光学元件的可见光透射率为80％以上，且雾度为0.5％以下。
[18]
一种使用了根据[15]至[17]中任一项所述的衍射光学元件的光学装置。
[19]
一种使用了根据[15]至[17]中任一项所述的衍射光学元件的光学部件。
[20]
一种使用了根据[15]至[17]中任一项所述的衍射光学元件的图像显示装置。
实施例
在下文中，将参照实施例具体地描述本技术的效果。注意，本技术的范围不限于实施例。
<实施例1>
(全息记录组合物1的制备)
将作为杂多酸的1.0g磷钨酸十二水合物(由Nakalai Tesque,Inc.制造)、作为光聚合性单体的1.0g三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯(由Shin-Nakamura Chemical Co.,Ltd.制造的"A-DCP")、作为增塑剂的0.1g癸二酸二乙酯(由Kanto Chemical Co.,Inc.制造)、作为光聚合引发剂的0.1g 4-异丙基-4'-甲基二苯基碘鎓四(五氟苯基)硼酸酯(由TokyoChemical Industry Co.Ltd.制造)、作为增感染料的0.02g 2,5-二亚苄基环戊酮(由Sigma-Aldrich制造)、作为链转移剂的0.06g 2-巯基苯并恶唑(由Tokyo ChemicalIndustry Co.Ltd.制造)、以及作为溶剂的1.0g丙酮混合12小时，以制备全息记录组合物1。
(全息记录介质1的制备)
使用棒涂机将上述全息记录组合物1施加至5μm的聚乙烯醇膜上，使得干燥的膜厚度为20μm，并在室温下干燥五分钟以获得光固化树脂层。将树脂表面压接到0.7mm的玻璃基板上，从而获得其中玻璃基板、光固化树脂层和聚乙烯醇膜以此顺序层压的全息记录介质1。
(衍射光学元件1的制备)
使用具有457nm的曝光波长的半导体激光器使上述全息记录介质1暴露于两个光束。此后，用紫外线(UV)照射全息记录介质1的整个表面，以固化未固化的单体，并且将折射率分布固定在介质1上。关于双光束曝光的条件，通过将记录介质上的一束光的光强度设定为2.5mW/cm2来执行曝光30秒，并且进行干涉曝光以使得两束光形成的角度为3度。结果，在全息记录介质1上形成折射率分布，以获得衍射光学元件1。
(衍射光学元件1的评估)
测量所制备的衍射光学元件1的折射率调制量(Δn)、可见光透射率和雾度值。
<比较例1至4>
(全息记录组合物101至104的制备)
在比较例1中，使用与实施例1类似的材料并且以与实施例1类似的方式根据表1中所示的量获得全息记录组合物101，不同之处在于：使用Aicaaitron Z-510IJ(由AicaKogyo Co.,Ltd.制造)作为氧化锆微粒代替杂多酸。
在比较例2中，使用与实施例1类似的材料并且以与实施例1类似的方式根据表1中所示的量获得全息记录组合物102，不同之处在于：使用OGSOL EA-0200(由Osaka GasChemicals Co.,Ltd.制造)作为芳族丙烯酸酯代替杂多酸，并且使用Denka Saknohol SN-09T(由Denka Company Limited制造)作为光聚合性单体代替三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯。
在比较例3中，使用与实施例1类似的材料并且以与实施例1类似的方式根据表1中所示的量获得全息记录组合物103，不同之处在于：使用甲基丙烯酸五溴苯酯(由Sigma-Aldrich制造)代替杂多酸，并且使用Denka Saknohol SN-09T(由Denka Company Limited制造)作为光聚合性单体代替三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯。
在比较例4中，使用与实施例1类似的材料并且以与实施例1类似的方式根据表1中所示的量获得全息记录组合物104，不同之处在于：使用作为具有取代基(氨基)以与酸反应并在存在酸的情况下脱色的增感染料的2,5-双(二乙氨基苄叉基)环戊酮(由ACROSORGANIC制造)，代替2,5-二亚苄基环戊酮作为增感染料。
(全息记录介质101至104的制备)
分别使用上述全息记录组合物101至104以与实施例1类似的方式制备全息记录介质101至104。
(衍射光学元件101至104的制备)
分别使用上述全息记录介质101至104以与实施例1类似的方式制备衍射光学元件101至104。
(衍射光学元件101至104的评估)
测量所制备的每个衍射光学元件101至104的折射率调制量(Δn)、可见光透射率和雾度值。
<试验结果>
表1示出了上述实施例1和比较例1至4中的衍射光学元件的试验结果。注意，在表1中，每种组分的数值由重量比表示。
[表1]
Figure BDA0003099097930000181
Figure BDA0003099097930000191
如表1的实施例1所示，通过将杂多酸、光聚合性单体、光聚合引发剂、和在存在酸的情况下在可见光区域具有吸收的增感染料组合，可以获得具有高折射率调制量(Δn)的衍射光学元件。此外，已发现衍射光学元件由于具有高可见光透射率和低雾度值而还具有优异的透明性。
附图标记
1 全息记录介质
11 透明保护膜(透明基材)
12 光固化树脂层
13 玻璃或膜基板(透明基材)

Claims (20)

1.一种全息记录组合物，其至少包含：杂多酸、光聚合性单体、光聚合引发剂、和在酸存在下在可见光区域具有吸收性的增感染料。
2.根据权利要求1所述的全息记录组合物，其中所述杂多酸是选自钨酸、钼酸和钒酸中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的全息记录组合物，其中所述杂多酸的折射率为1.8以上。
4.根据权利要求1所述的全息记录组合物，其中所述增感染料具有环炔酮结构和一个或多个取代或未取代的芳族烃基。
5.根据权利要求4所述的全息记录组合物，其中所述增感染料具有由以下通式(1)表示的结构：
Figure FDA0003099097920000011
在所述通式中，R1至R12各自独立地为烷基、酰基、酯基、芳基、羧基、硫醇基、羟基、卤素或氢。
6.根据权利要求1所述的全息记录组合物，其中所述光聚合性单体具有醚键或酯键。
7.一种全息记录介质，所述全息记录介质包含光固化树脂层，所述光固化树脂层至少包含杂多酸、光聚合性单体、光聚合引发剂、和在酸存在下在可见光区域具有吸收性的增感染料。
8.根据权利要求7所述的全息记录介质，其中所述杂多酸是选自钨酸、钼酸和钒酸中的至少一种。
9.根据权利要求7所述的全息记录介质，其中所述杂多酸的折射率为1.8以上。
10.根据权利要求7所述的全息记录介质，其中所述增感染料具有环炔酮结构和一个或多个取代或未取代的芳族烃基。
11.根据权利要求10所述的全息记录介质，其中所述增感染料具有由以下通式(1)表示的结构：
Figure FDA0003099097920000021
在所述通式中，R1至R12各自独立地为烷基、酰基、酯基、芳基、羧基、硫醇基、羟基、卤素或氢。
12.根据权利要求7所述的全息记录介质，其中所述光聚合性单体具有醚键或酯键。
13.根据权利要求7所述的全息记录介质，其中
所述全息记录介质包括至少一个透明基材，并且
所述光固化树脂层形成在所述至少一个透明基材上。
14.根据权利要求7所述的全息记录介质，其中所述全息记录介质为体积相型全息记录介质。
15.一种使用了根据权利要求7所述的全息记录介质的衍射光学元件。
16.根据权利要求15所述的衍射光学元件，其中所述衍射光学元件的折射率调制度为0.05以上。
17.根据权利要求16所述的衍射光学元件，其中所述衍射光学元件的可见光透射率为80％以上，且雾度为0.5％以下。
18.一种使用了根据权利要求15所述的衍射光学元件的光学装置。
19.一种使用了根据权利要求15所述的衍射光学元件的光学部件。
20.一种使用了根据权利要求15所述的衍射光学元件的图像显示装置。
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