JP2007245113A - Photosensitive material capable of constructing three-dimensional structure on object surface by light irradiation and its method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光の作用により状態の異なる2つの異性体を可逆的に生成可能な有機フォトクロミック化合物の新たに発見された性質を利用した、当該化合物による所望の立体構造を物品表面に構築するための新規方法及びそれに用いる感光性材料に関する。 The present invention uses the newly discovered property of an organic photochromic compound capable of reversibly generating two isomers having different states by the action of light, in order to construct a desired three-dimensional structure of the compound on the surface of an article. And a photosensitive material used therefor.
フォトクロミック化合物とは、光の作用により状態の異なる2つの異性体を可逆的に生成する分子又は分子集合体を指し、光化学反応によって分子構造が変化し、この変化に応じて光吸収係数、屈折率、旋光性及び誘電率等の光学特性を可逆的に変える性質を有している。当該化合物を利用したものには、古くは、例えば、有機フォトクロミック化合物をプラスチック等の合成樹脂中に分散させたスキー用ゴーグル及びサングラスや自動車等の窓ガラス等がある(特許文献1、特許文献2等)。また、最近では、これらの光学特性の差を利用した、各種光デバイスも提案されている。例えば、特許文献3には、照射する光の波長を変えることによりデータの記録と消去を行うと共に、透過率変化(吸光度の差)によってデータの読み出しを行うという光記録媒体や、光照射によって分子構造が変化し、その分子構造の変化に応じて屈折率が可逆的に変化する点に着目しての、当該可逆的な屈折率変化を利用した光スイッチング素子が提案されている。
ここで、本発明者は、光デバイスへの応用の観点から、各種有機フォトクロミック化合物について様々な角度から研究を行ってきた。ところで、フォトクロミック化合物を光記録媒体の記録層や光スイッチング素子として応用する場合、フォトクロミック化合物を含有させた薄膜の形成が必要となる。このような薄膜形成方法としては、真空蒸着法、塗布法、LB(Langmuir-Brodgett)法等の方法があるが、それらの内、ある種の有機フォトクロミック化合物を回折基板上に真空蒸着させたところ、これまで未知であった特性を有することを偶然発見した上で、当該特性を奏する原理を突き止めた結果、本発明を完成させたものである。 Here, the present inventor has studied various organic photochromic compounds from various angles from the viewpoint of application to optical devices. By the way, when a photochromic compound is applied as a recording layer or an optical switching element of an optical recording medium, it is necessary to form a thin film containing the photochromic compound. Such thin film formation methods include vacuum deposition, coating, and LB (Langmuir-Brodgett) methods. Among them, certain organic photochromic compounds are vacuum-deposited on a diffraction substrate. The present invention has been completed as a result of accidentally discovering a characteristic that has been unknown so far and ascertaining the principle of the characteristic.
詳述すると、周期的に溝が形成された回折基板上にある種の有機フォトクロミック化合物を真空蒸着させたところ、ある状態の当該有機フォトクロミック化合物が蒸着した部位は回折光の強度変化を示さなかったが、別の状態の当該有機フォトクロミック化合物が蒸着した部位は徐々に当該強度が変化してしまうことが判明した。そして、この回折光の強度が変化する理由を探求した結果、前記ある状態の当該有機フォトクロミック化合物は、周囲温度よりも高いガラス転移温度を有しているため、物理的形状が保持される一方、前記別の状態の当該有機フォトクロミック化合物は、周囲温度と同程度かより低いガラス転移温度を有しているため、当該化合物が活発に移動可能である状況が構築された結果、物理的形状を保持できずに平坦化してしまうことを突き止めた。そして、両状態のガラス転移温度の相違に着目することにより、以下の発明(1)〜(11)を完成させたものである。 More specifically, when a certain organic photochromic compound was vacuum-deposited on a diffraction substrate having periodically formed grooves, the portion where the organic photochromic compound was deposited in a certain state showed no change in the intensity of diffracted light. However, it turned out that the intensity | strength changes gradually in the site | part where the said organic photochromic compound of another state vapor-deposited. And as a result of searching for the reason that the intensity of this diffracted light changes, the organic photochromic compound in the certain state has a glass transition temperature higher than the ambient temperature, so that the physical shape is maintained, The organic photochromic compound in the different state has a glass transition temperature that is the same as or lower than the ambient temperature, so that the physical shape is maintained as a result of the construction of the active movement of the compound. I found out that I couldn't do it and flattened. And the following invention (1)-(11) is completed by paying attention to the difference of the glass transition temperature of both states.
即ち、本発明(1)は、有機フォトクロミック化合物を用いて物体表面に所定の立体構造を構築する方法において、
前記有機フォトクロミック化合物として、第一の光の照射により、第一のガラス転移温度を有する第一状態に変化する一方、前記第一の光の波長とは異なる第二の光の照射により、前記第一のガラス転移温度よりも低い第二のガラス転移温度を有する第二状態に変化する有機フォトクロミック化合物を選択すると共に、
前記有機フォトクロミック化合物を前記物体表面に適用した後、前記有機フォトクロミック化合物を適用した部位の内、当該化合物があらかじめ前記第一状態となっている表面の所望領域に前記第二の光を照射し、当該部位を前記第二状態にすることにより平坦化する工程、或いは、前記有機フォトクロミック化合物を前記物体表面に適用した後、前記有機フォトクロミック化合物を適用した部位の内、当該化合物があらかじめ前記第二状態となっている表面の所望領域に前記第一の光を照射し、当該部位を前記第一状態にすることにより当該部位以外の前記第二状態の部位を平坦化する工程、並びに、
場合により存在していてもよい、前記物品表面に保護膜を形成する工程
を含むことを特徴とする方法である。
That is, the present invention (1) is a method for constructing a predetermined three-dimensional structure on an object surface using an organic photochromic compound.
As the organic photochromic compound, the first light irradiation changes to the first state having the first glass transition temperature, while the second light irradiation different from the first light wavelength causes the first light irradiation. Selecting an organic photochromic compound that changes to a second state having a second glass transition temperature lower than the one glass transition temperature;
After applying the organic photochromic compound to the surface of the object, among the sites where the organic photochromic compound is applied, the compound is preliminarily irradiated with the second light on a desired region of the surface, The step of flattening the portion by making it into the second state, or after applying the organic photochromic compound to the object surface, the portion in which the organic photochromic compound is applied is preliminarily in the second state. Irradiating a desired region of the surface with the first light, and making the part into the first state to flatten the part in the second state other than the part; and
The method includes a step of forming a protective film on the surface of the article, which may be present in some cases.
本発明(2)は、前記第一のガラス転移温度は常温よりも高く、前記第二のガラス転移温度は前記平坦化工程が行われる温度(例えば常温)と同程度かそれよりも低い、前記発明(1)の方法である。尚、本特許請求の範囲及び本明細書にいう「同程度」とは、±20℃を意味し、また、「常温」とは、10〜30℃内の任意の温度を指す。 In the present invention (2), the first glass transition temperature is higher than room temperature, and the second glass transition temperature is the same as or lower than the temperature at which the planarization step is performed (for example, room temperature), It is the method of invention (1). In addition, “similar” in the claims and the present specification means ± 20 ° C., and “normal temperature” means any temperature within 10 to 30 ° C.
本発明(3)は、前記第一のガラス転移温度と前記第二のガラス転移温度との差が、50℃以上である、前記発明(1)又は(2)の方法である。 This invention (3) is the method of the said invention (1) or (2) whose difference of said 1st glass transition temperature and said 2nd glass transition temperature is 50 degreeC or more.
本発明(4)は、前記有機フォトクロミック化合物が、第一状態においては下記式:
本発明(5)は、所定の立体構造が構築された前記物体が、光学デバイスである、前記発明(1)〜(4)のいずれか一つの方法である。 The present invention (5) is the method according to any one of the inventions (1) to (4), wherein the object in which a predetermined three-dimensional structure is constructed is an optical device.
本発明(6)は、有機フォトクロミック化合物を用いて、所定の立体構造が構築された物体を製造する方法において、
前記有機フォトクロミック化合物として、第一の光の照射により、第一のガラス転移温度を有する第一状態に変化する一方、前記第一の光の波長とは異なる第二の光の照射により、前記第一のガラス転移温度よりも低い第二のガラス転移温度を有する第二状態に変化する有機フォトクロミック化合物を選択すると共に、
前記有機フォトクロミック化合物を前記物体表面に適用した後、前記有機フォトクロミック化合物を適用した部位の内、当該化合物があらかじめ前記第一状態となっている表面の所望領域に前記第二の光を照射し、当該部位を前記第二状態にすることにより平坦化する工程、或いは、前記有機フォトクロミック化合物を前記物体表面に適用した後、前記有機フォトクロミック化合物を適用した部位の内、当該化合物があらかじめ前記第二状態となっている表面の所望領域に前記第一の光を照射し、当該部位を前記第一状態にすることにより当該部位以外の前記第二状態の部位を平坦化する工程、並びに、
場合により存在していてもよい、前記物品表面に保護膜を形成する工程
を含むことを特徴とする方法である。
The present invention (6) is a method for producing an object in which a predetermined three-dimensional structure is constructed using an organic photochromic compound.
As the organic photochromic compound, the first light irradiation changes to the first state having the first glass transition temperature, while the second light irradiation different from the first light wavelength causes the first light irradiation. Selecting an organic photochromic compound that changes to a second state having a second glass transition temperature lower than the one glass transition temperature;
After applying the organic photochromic compound to the surface of the object, among the sites where the organic photochromic compound is applied, the compound is preliminarily irradiated with the second light on a desired region of the surface, The step of flattening the portion by making it into the second state, or after applying the organic photochromic compound to the object surface, the portion in which the organic photochromic compound is applied is preliminarily in the second state. Irradiating a desired region of the surface with the first light, and making the part into the first state to flatten the part in the second state other than the part; and
The method includes a step of forming a protective film on the surface of the article, which may be present in some cases.
本発明(7)は、前記第一のガラス転移温度は常温よりも高く、前記第二のガラス転移温度は前記平坦化工程が行われる温度(例えば常温)と同程度か又はそれよりも低い、前記発明(6)の方法である。 In the present invention (7), the first glass transition temperature is higher than room temperature, and the second glass transition temperature is the same as or lower than the temperature at which the planarization step is performed (for example, room temperature). This is the method of the invention (6).
本発明(8)は、前記第一のガラス転移温度と前記第二のガラス転移温度との差が、50℃以上である、前記発明(6)又は(7)の方法である。 This invention (8) is the method of the said invention (6) or (7) whose difference of said 1st glass transition temperature and said 2nd glass transition temperature is 50 degreeC or more.
本発明(9)は、前記有機フォトクロミック化合物が、第一状態においては下記式:
本発明(10)は、所定の立体構造が構築された前記物体が、光学デバイスである、前記発明(6)〜(9)のいずれか一つの方法である。 The present invention (10) is the method according to any one of the inventions (6) to (9), wherein the object in which a predetermined three-dimensional structure is constructed is an optical device.
本発明(11)は、第一の光の照射により、第一のガラス転移温度を有する第一状態に変化する一方、前記第一の光の波長とは異なる第二の光の照射により、前記第一のガラス転移温度よりも低い第二のガラス転移温度を有する第二状態に変化する有機フォトクロミック化合物を含有する、前記発明(1)〜(10)のいずれか一つの方法に使用される感光性材料である。 The present invention (11) changes to the first state having the first glass transition temperature by irradiation with the first light, while the irradiation with the second light different from the wavelength of the first light Photosensitivity used in any one of the above inventions (1) to (10), comprising an organic photochromic compound that changes to a second state having a second glass transition temperature lower than the first glass transition temperature. Material.
以下、本発明の最良形態を説明する。まず、本発明に係る感光性材料を説明し、次に、当該感光性材料の使用方法(所定の立体構造が構築された物品の製造方法)について説明することとする。尚、本発明は、以下の最良形態には何ら限定されるものではないことに留意すべきである。 The best mode of the present invention will be described below. First, a photosensitive material according to the present invention will be described, and then a method for using the photosensitive material (a method for manufacturing an article having a predetermined three-dimensional structure) will be described. It should be noted that the present invention is not limited to the following best mode.
本発明に係る感光性材料は、第一の光の照射により、第一のガラス転移温度を有する第一状態に変化する一方、前記第一の光の波長とは異なる第二の光の照射により、前記第一のガラス転移温度よりも低い第二のガラス転移温度を有する第二状態に変化する有機フォトクロミック化合物を含有することを特徴とする。以下、各要素を説明する。 The photosensitive material according to the present invention is changed to the first state having the first glass transition temperature by irradiation with the first light, while being irradiated with the second light different from the wavelength of the first light. The organic photochromic compound which changes to the 2nd state which has a 2nd glass transition temperature lower than said 1st glass transition temperature is contained, It is characterized by the above-mentioned. Hereinafter, each element will be described.
まず、「感光性材料」とは、紫外光領域から可視光領域までの範囲内の波長を有する光を照射することによって、化学構造が変化する性質を有する有機系材料である。 First, the “photosensitive material” is an organic material having a property of changing its chemical structure when irradiated with light having a wavelength in the range from the ultraviolet light region to the visible light region.
次に、本発明に係る有機フォトクロミック化合物は、第一の光の照射により、第一のガラス転移温度を有する第一状態に変化する一方、前記第一の光の波長とは異なる第二の光の照射により、前記第一のガラス転移温度よりも低い第二のガラス転移温度を有する第二状態に変化する性質を有する。ここで、好適には、少なくとも第二状態におけるガラス転移温度が処理温度と同程度又はそれよりも小さい一方で、第一状態におけるガラス転移温度がそれよりも顕著に高くなる化合物である。具体的には、第一のガラス転移温度と第二のガラス転移温度の差が50℃以上であることがより好適である。尚、本明細書における「ガラス転移温度」の測定には、示差走査熱量計(DSC)を用い、室温から毎分10℃の昇温速度で測定を行ったときの、ガラス転移に伴う吸熱過程の立ち上がり部分の勾配とベースラインとの交点に相当する温度をガラス転移温度とする。 Next, the organic photochromic compound according to the present invention is changed to a first state having a first glass transition temperature by irradiation with the first light, but second light different from the wavelength of the first light. Irradiation has a property of changing to a second state having a second glass transition temperature lower than the first glass transition temperature. Here, preferably, the glass transition temperature in the second state is at least the same as or lower than the treatment temperature, while the glass transition temperature in the first state is significantly higher than that. Specifically, the difference between the first glass transition temperature and the second glass transition temperature is more preferably 50 ° C. or more. The “glass transition temperature” in this specification is measured by using a differential scanning calorimeter (DSC), and the endothermic process associated with the glass transition when measured at a temperature rising rate of 10 ° C./min from room temperature. The temperature corresponding to the intersection of the slope of the rising portion and the baseline is defined as the glass transition temperature.
このような有機フォトクロミック化合物の例として、以下のジアリールエテン類を挙げることができる。ここで、当該ジアリールエテン類は、第一状態においては下記式:
の構造を採り、第二状態においては下記式:
の構造を採る。この化合物は、図1の吸収スペクトルで示されるように、例えば波長365nmの紫外光照射によって閉環反応(着色反応)し、可視域にも吸収を示すようになる(第一状態)。この着色状態の化合物に対して例えば波長633nmの可視光照射を行うと開環反応(消色反応)を起こし、第二状態となる。ここで、第一状態でのガラス転移温度は90℃であるのに対して、第二状態でのガラス転移温度は26℃である。したがって、当該化合物のアモルファス分子膜を形成した場合、室温(20℃)付近では活発に消色体分子が動くことが出来るために、第二状態下では、形状を保持できずに平坦化される。尚、当該化合物は、既知化合物であり製造方法も知られている。 The structure of As shown in the absorption spectrum of FIG. 1, this compound undergoes a ring-closing reaction (coloring reaction), for example, by irradiation with ultraviolet light having a wavelength of 365 nm, and also exhibits absorption in the visible region (first state). When this colored compound is irradiated with visible light having a wavelength of, for example, 633 nm, a ring-opening reaction (decoloration reaction) is caused and a second state is obtained. Here, the glass transition temperature in the first state is 90 ° C., whereas the glass transition temperature in the second state is 26 ° C. Therefore, when an amorphous molecular film of the compound is formed, the decolored body molecules can actively move around room temperature (20 ° C.), so that the shape cannot be maintained and flattened under the second state. . In addition, the said compound is a known compound and the manufacturing method is also known.
次に、本発明に係る感光性材料の使用方法について説明する。本発明に係る感光性材料は、所定温度(例えば、常温、高温領域、低温領域)下、第一状態の際には形状を保持し、第二状態の際には平滑化する、ということがポイントである。したがって、本発明に係る感光性材料を物品表面に適用した場合、第一状態の際には形状を保持し、第二状態の際には平滑化するような方式で適用することが好適である。即ち、第一に、当該感光性材料が適用される物品表面は、重力の影響を受ける領域が均一に形成されていることが好適であり、第二に、当該重力の影響を受ける領域に当該感光性材料が第二状態として存在している場合には、当該感光性材料が重力の影響を受けることができる程度の厚さで当該感光性材料に適用することが好適である。 Next, a method for using the photosensitive material according to the present invention will be described. The photosensitive material according to the present invention retains its shape in a first state and smoothes in a second state under a predetermined temperature (for example, normal temperature, high temperature region, low temperature region). It is a point. Therefore, when the photosensitive material according to the present invention is applied to the surface of an article, it is preferable to apply the method in such a manner that the shape is maintained in the first state and smoothed in the second state. . That is, first, it is preferable that the surface of the article to which the photosensitive material is applied has a uniform area affected by gravity, and secondly, the area affected by the gravity. When the photosensitive material exists in the second state, it is preferable to apply the photosensitive material to the photosensitive material with a thickness that allows the photosensitive material to be affected by gravity.
具体的に説明すると、まず、前者に関しては、感光性材料が適用される物品の表面には、均一な凹凸パターン(例えば、線状パターン、ドット状パターン)が形成されていることが好適である。このようなパターンが形成されていると、パターンの側壁に蒸着したフォトクロミック分子膜が第二状態となった場合、自重により下方に移動する結果、平坦化し易い状況が構築できる。 Specifically, first, regarding the former, it is preferable that a uniform uneven pattern (for example, a linear pattern or a dot pattern) is formed on the surface of the article to which the photosensitive material is applied. . When such a pattern is formed, when the photochromic molecular film deposited on the side wall of the pattern is in the second state, a situation in which flattening can easily be established as a result of moving downward by its own weight.
次に、後者に関しては、真空蒸着法により物品表面に当該感光性材料(有機フォトクロミック化合物)を適用することが好適である。この際、蒸着の厚さは、前記パターンの形状や大きさにも依存するが、例えば、50nm〜100nm程度とすることが好適である。尚、真空蒸着法の場合、例えば、前記のジアリールエテン化合物と必要に応じて各種添加剤とを真空容器内に設置されたるつぼに入れ、真空容器内を真空ポンプで10-2〜10-5Pa程度にまで排気した後、るつぼを加熱して当該成分を蒸発させ、るつぼと向き合って置かれた基板上に蒸着させることにより、物品にフォトクロミック分子膜を形成する。 Next, regarding the latter, it is preferable to apply the photosensitive material (organic photochromic compound) to the surface of the article by a vacuum deposition method. At this time, the thickness of the vapor deposition depends on the shape and size of the pattern, but is preferably about 50 nm to 100 nm, for example. In the case of the vacuum deposition method, for example, the diarylethene compound and various additives as necessary are put in a crucible installed in a vacuum vessel, and the inside of the vacuum vessel is 10 −2 to 10 −5 Pa with a vacuum pump. After evacuating to a certain extent, the crucible is heated to evaporate the components and deposited on a substrate placed facing the crucible to form a photochromic molecular film on the article.
その後、第一の光(例えば紫外線)を適用面の全面に照射して当該分子膜を固定化(第一状態化)した後に、第二の光(例えばレーザー)を所望のパターンで走査して当該部分を第二の状態にすることにより平坦化する。或いは、この分子膜は、通常蒸着直後は第二の状態となっているので、第一の光によって所望のパターンで走査して当該部分を第一の状態とし、それ以外の第二の状態の部分を平坦化する。即ち、これらのパターン形成手法は、ポジ型レジストやネガ型レジストと類似しているともいえる。 Then, after irradiating the entire surface of the application surface with first light (for example, ultraviolet light) to fix the molecular film (first state), the second light (for example, laser) is scanned in a desired pattern. It flattens by making the said part into a 2nd state. Alternatively, since this molecular film is normally in the second state immediately after vapor deposition, it is scanned in a desired pattern with the first light to make the part in the first state, and the other state in the other second state Flatten the part. That is, it can be said that these pattern formation techniques are similar to positive resists and negative resists.
尚、必要に応じて、この平坦化処理を行った後に安定化させる目的で、任意の保護膜をこの上に形成してもよい。ここで、保護膜としては、TeO2等の各種誘電体の蒸着膜、ポリビニルアルコール等のポリマー膜、或いは、真空蒸着による金やAl等の様々な金属が挙げられる。 If necessary, an arbitrary protective film may be formed thereon for the purpose of stabilization after the planarization process. Here, as the protective film, deposited film of various dielectrics such as TeO 2, and polyvinyl alcohol polymers membranes, or include various metals as gold or Al or the like by vacuum vapor deposition.
ここで、当該手法は、様々な光学デバイスの作製に利用できる。例えば、光回路素子としてフォトニック結晶デバイスというものが研究開発されている。フォトニック結晶とは、誘電率に周期的に変調を形成した人工結晶で、フォトニック結晶内の光は周期的な誘電率変化によるポテンシャル散乱をうけ、バンド構造(フォトニックバンド)を形成する。これを利用した無損失の光導波路の研究が活発である。周期的な誘電率変調を実現するために、図4の様に周期的な誘電体パターン(二次元フォトニック結晶)の中に、図5の様に一部にそれを欠損させることにより光を導波させる道を形成する手法がある。この場合、光は欠損部分に従って導波される。この様なデバイスを形成するには、周期的なセルを形成する際に同時にセル欠損部分をつくる必要があり、デバイス設計の自由度が低い。しかしながら、本手法を用いると、このデバイスをより簡単に作ることが可能である。図4で示した均一に周期的なパターンが形成された基板に対して、本発明のフォトクロミック分子を蒸着し、すぐに紫外光照射により着色する。この状態では基板のパターンは表面に保持されている。次に、光を導波させたい(=欠損部分を形成したい)パターンに従ってレーザー等の光を照射し、消色反応させる。そのまま数時間放置すれば、異性化した部分は平坦化してセルの欠損部ができあがる。必要に応じてさらにその上から誘電体膜を形成すれば、フォトクロミック膜に残った周期的パターン部、平坦化部の形状がそのまま誘電体膜として反映され、図5と同等のフォトニック結晶による光回路デバイスを得ることが出来る。 Here, the method can be used for manufacturing various optical devices. For example, a photonic crystal device has been researched and developed as an optical circuit element. A photonic crystal is an artificial crystal whose dielectric constant is periodically modulated, and light in the photonic crystal is subjected to potential scattering due to a periodic change in dielectric constant to form a band structure (photonic band). Research on lossless optical waveguides using this is active. In order to realize periodic dielectric constant modulation, light is lost by partially erasing it in a periodic dielectric pattern (two-dimensional photonic crystal) as shown in FIG. There is a method for forming a waveguide path. In this case, light is guided according to the defect portion. In order to form such a device, it is necessary to create a cell defect portion simultaneously with the formation of a periodic cell, and the degree of freedom in device design is low. However, using this approach, it is possible to make this device more easily. The photochromic molecules of the present invention are vapor-deposited on the substrate on which the uniform periodic pattern shown in FIG. 4 is formed, and immediately colored by ultraviolet light irradiation. In this state, the pattern of the substrate is held on the surface. Next, light such as a laser is irradiated in accordance with a pattern in which light is to be guided (= defects are to be formed) to cause a decoloring reaction. If left as it is for several hours, the isomerized portion is flattened and a cell defect is formed. If a dielectric film is further formed thereon if necessary, the shape of the periodic pattern portion and the flattened portion remaining in the photochromic film is reflected as it is as a dielectric film, and light by a photonic crystal equivalent to FIG. A circuit device can be obtained.
図1に示す構造式を有するフォトクロミック化合物を、ポリカーボネイト製の回折格子基板(溝深さ50nm、溝ピッチ0.8ミクロン)に膜厚60nmで蒸着形成した。この回折格子サンプルについて、蒸着直後に紫外光を充分照射して着色状態としたもの(サンプル1)、紫外光を照射せずに消色状態のままとしたもの(サンプル2)の二つを準備した{室温(20℃)下}。これらに波長633nmのレーザー光をパワー20μW(ビーム径1mm)で照射し、0次光に対する±1次回折光の強度の比(回折効率)の時間変化を調べた。尚、着色サンプル1については光反応が起こる恐れがあるので、回折効率を測定する時にのみ光が当たるように注意した。この結果を図2に示す。図2は、回折効率の経時変化を表したものであり、真空蒸着によるフォトクロミック膜形成直後からの経過時間を横軸にとってある。これからわかるように、着色状態のサンプル1では回折効率が変化しないが、消色状態のサンプル2では回折効率がおよそ1時間で10分の1に低下した。回折効率が低下するというこの結果は、時間とともに回折格子の溝が埋まってきているということを示唆している。
A photochromic compound having the structural formula shown in FIG. 1 was vapor-deposited with a film thickness of 60 nm on a polycarbonate diffraction grating substrate (
次に、更に詳しく調べるため、回折格子基板の表面をAFM観察した。図3−Aはもともとの基板表面の様子を示す。AFMによる走査範囲は10ミクロン×10ミクロンである。これからこの基板は、溝ピッチが0.8ミクロン程度、溝深さが50nm程度であることがわかる。着色状態のサンプル1に関しては、300分後も図3−Aとほぼ同様の溝形状が観察された。一方、消色状態のサンプル2に関しては、300分後は図3−Bに示す様に、溝形状は完全に無くなり表面粗さ2〜3nmの範囲で平坦化していることがわかる。この結果は、例えば、予め周期的なパターンを形成した基板上にこのフォトクロミック分子膜を蒸着し、紫外光照射により全面着色してそのパターンを固定化した後に、レーザーなどの光を走査して所望のパターンで消色を行い、その異性化パターン部だけを平坦化することが出来ることを示したものである。
Next, in order to investigate in more detail, the surface of the diffraction grating substrate was observed with AFM. FIG. 3A shows the state of the original substrate surface. The scanning range by AFM is 10 microns × 10 microns. This shows that this substrate has a groove pitch of about 0.8 microns and a groove depth of about 50 nm. With respect to the colored sample 1, a groove shape almost the same as that in FIG. On the other hand, with respect to the
尚、平坦化工程における温度(室温20℃)は、この化合物(第二の状態)のガラス転移温度である26℃よりも低い温度である。より望ましくは30〜40℃でこの工程を行う方が効率は良いが、しかしこの程度の差であれば充分に本発明を実施できる{前記のように、第二のガラス転移温度よりも20℃低い温度まで(本例の場合は6℃程度まで)は、本工程を実施できる温度である}。 In addition, the temperature (room temperature 20 degreeC) in a planarization process is temperature lower than 26 degreeC which is a glass transition temperature of this compound (2nd state). More desirably, this step is more efficient at 30 to 40 ° C., but if this difference is sufficient, the present invention can be sufficiently implemented {as described above, 20 ° C. above the second glass transition temperature. Up to a low temperature (up to about 6 ° C. in this example) is a temperature at which this step can be performed}.
Claims (11)
前記有機フォトクロミック化合物として、第一の光の照射により、第一のガラス転移温度を有する第一状態に変化する一方、前記第一の光の波長とは異なる第二の光の照射により、前記第一のガラス転移温度よりも低い第二のガラス転移温度を有する第二状態に変化する有機フォトクロミック化合物を選択すると共に、
前記有機フォトクロミック化合物を前記物体表面に適用した後、前記有機フォトクロミック化合物を適用した部位の内、当該化合物があらかじめ前記第一状態となっている表面の所望領域に前記第二の光を照射し、当該部位を前記第二状態にすることにより平坦化する工程、或いは、前記有機フォトクロミック化合物を前記物体表面に適用した後、前記有機フォトクロミック化合物を適用した部位の内、当該化合物があらかじめ前記第二状態となっている表面の所望領域に前記第一の光を照射し、当該部位を前記第一状態にすることにより当該部位以外の前記第二状態の部位を平坦化する工程、並びに、
場合により存在していてもよい、前記物体表面に保護膜を形成する工程
を含むことを特徴とする方法。 In a method for constructing a predetermined three-dimensional structure on an object surface using an organic photochromic compound,
As the organic photochromic compound, the first light irradiation changes to the first state having the first glass transition temperature, while the second light irradiation is different from the first light wavelength. Selecting an organic photochromic compound that changes to a second state having a second glass transition temperature lower than the one glass transition temperature;
After applying the organic photochromic compound to the surface of the object, among the sites where the organic photochromic compound is applied, the compound is preliminarily irradiated with the second light on a desired region of the surface, The step of flattening the portion by making it into the second state, or after applying the organic photochromic compound to the object surface, the portion in which the organic photochromic compound is applied is preliminarily in the second state. Irradiating a desired region of the surface with the first light to make the part in the first state, thereby flattening the part in the second state other than the part; and
A method comprising forming a protective film on the surface of the object, which may optionally be present.
前記有機フォトクロミック化合物として、第一の光の照射により、第一のガラス転移温度を有する第一状態に変化する一方、前記第一の光の波長とは異なる第二の光の照射により、前記第一のガラス転移温度よりも低い第二のガラス転移温度を有する第二状態に変化する有機フォトクロミック化合物を選択すると共に、
前記有機フォトクロミック化合物を前記物体表面に適用した後、前記有機フォトクロミック化合物を適用した部位の内、当該化合物があらかじめ前記第一状態となっている表面の所望領域に前記第二の光を照射し、当該部位を前記第二状態にすることにより平坦化する工程、或いは、前記有機フォトクロミック化合物を前記物体表面に適用した後、前記有機フォトクロミック化合物を適用した部位の内、当該化合物があらかじめ前記第二状態となっている表面の所望領域に前記第一の光を照射し、当該部位を前記第一状態にすることにより当該部位以外の前記第二状態の部位を平坦化する工程、並びに、
場合により存在していてもよい、前記物体表面に保護膜を形成する工程
を含むことを特徴とする方法。 In a method for producing an object in which a predetermined three-dimensional structure is constructed using an organic photochromic compound,
As the organic photochromic compound, the first light irradiation changes to the first state having the first glass transition temperature, while the second light irradiation different from the first light wavelength causes the first light irradiation. Selecting an organic photochromic compound that changes to a second state having a second glass transition temperature lower than the one glass transition temperature;
After applying the organic photochromic compound to the surface of the object, among the sites where the organic photochromic compound is applied, the compound is preliminarily irradiated with the second light on a desired region of the surface, The step of flattening the portion by making it into the second state, or after applying the organic photochromic compound to the object surface, the portion in which the organic photochromic compound is applied is preliminarily in the second state. Irradiating a desired region of the surface with the first light, and making the part into the first state to flatten the part in the second state other than the part; and
A method comprising forming a protective film on the surface of the object, which may optionally be present.
While the first light changes to the first state having the first glass transition temperature, the second light irradiation is different from the first glass transition temperature. The photosensitive material used for the method of any one of Claims 1-10 containing the organic photochromic compound which changes to the 2nd state which has a low 2nd glass transition temperature.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006076060A JP2007245113A (en) | 2006-03-20 | 2006-03-20 | Photosensitive material capable of constructing three-dimensional structure on object surface by light irradiation and its method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006076060A JP2007245113A (en) | 2006-03-20 | 2006-03-20 | Photosensitive material capable of constructing three-dimensional structure on object surface by light irradiation and its method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2007245113A true JP2007245113A (en) | 2007-09-27 |
Family
ID=38589960
Family Applications (1)
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JP2006076060A Pending JP2007245113A (en) | 2006-03-20 | 2006-03-20 | Photosensitive material capable of constructing three-dimensional structure on object surface by light irradiation and its method |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2007245113A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018205755A (en) * | 2012-11-01 | 2018-12-27 | エシロール・アンテルナシオナル | Thermally influenced changeable tint device |
US11985841B2 (en) | 2021-12-07 | 2024-05-14 | Oti Lumionics Inc. | Patterning a conductive deposited layer using a nucleation inhibiting coating and an underlying metallic coating |
-
2006
- 2006-03-20 JP JP2006076060A patent/JP2007245113A/en active Pending
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US11985841B2 (en) | 2021-12-07 | 2024-05-14 | Oti Lumionics Inc. | Patterning a conductive deposited layer using a nucleation inhibiting coating and an underlying metallic coating |
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