JP2008292712A - Hologram recording material and hologram recording medium - Google Patents

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Naoki Hayashida
直樹 林田
Atsuko Kosuda
小須田  敦子
Jiro Yoshinari
次郎 吉成
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hologram recording material and a hologram recording medium suitable for volume hologram recording, achieving high refractive index change, flexibility, high sensitivity, low scattering, environmental resistance, durability, low dimensional change (low shrinkage) and high multiplicity even in holographic memory recording by using not only a green laser but also a blue laser. <P>SOLUTION: The hologram recording material contains a metal oxide matrix and a photopolymerizable compound, wherein the metal oxide matrix contains at least Ti and Si as metal elements, glycol is coordinated with Ti, and a hydrophilic organic group is directly coupled to a part of Si through a Si-C coupling. The hologram recording medium 11 has a layer 21 of the hologram recording material. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、体積型ホログラム記録に適したホログラム記録材料、及び前記ホログラム記録材料からなるホログラム記録層を有するホログラム記録媒体に関する。特に、本発明は、緑色レーザ光のみならず青色レーザ光による記録/再生にも好適なホログラム記録材料、及び前記ホログラム記録材料からなるホログラム記録層を有するホログラム記録媒体に関する。   The present invention relates to a hologram recording material suitable for volume hologram recording, and a hologram recording medium having a hologram recording layer made of the hologram recording material. In particular, the present invention relates to a hologram recording material that is suitable for recording / reproduction using not only green laser light but also blue laser light, and a hologram recording medium having a hologram recording layer made of the hologram recording material.

大容量、高速転送を可能とする記録技術として、ホログラフィックメモリーの研究開発が進められている。ホログラム記録材料に求められる特性として、記録の際の高い屈折率変化、高感度、低散乱、耐環境性、耐久性、低寸法変化、及び高多重度等が挙げられる。これまで、緑色レーザを用いたホログラフィックメモリ記録については、種々報告されている。   Research and development of holographic memory is underway as a recording technology that enables high-capacity and high-speed transfer. Properties required for the hologram recording material include high refractive index change, high sensitivity, low scattering, environmental resistance, durability, low dimensional change, and high multiplicity during recording. Until now, various reports have been made on holographic memory recording using a green laser.

ホログラム記録材料として、無機マトリックスと光重合性モノマーとを主成分とする有機−無機ハイブリッド材料が注目され検討されている。無機マトリックスは、耐環境性、耐久性に優れる。   As a hologram recording material, an organic-inorganic hybrid material mainly composed of an inorganic matrix and a photopolymerizable monomer has attracted attention and has been studied. The inorganic matrix is excellent in environmental resistance and durability.

例えば、特開2005−321674号公報には、少なくとも2種の金属(Si、Ti)、酸素、及び芳香族基を少なくとも有し、且つ2つの芳香族基が1つの金属(Si)に直接結合している有機金属単位を有している有機金属化合物(有機−無機ハイブリッドマトリックス)と、光重合性化合物(有機モノマー)とを含むホログラム記録材料が開示されている。同号公報の実施例1(特に[0074]〜[0078])には、前記ホログラム記録材料の厚み100μmの層を有するホログラム記録媒体は、Nd:YAGレーザ(532nm)での記録において、高い透過率、高い屈折率変化、低散乱、及び高多重度が得られたことが開示されている。   For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-321684, at least two kinds of metals (Si, Ti), oxygen, and aromatic groups are included, and two aromatic groups are directly bonded to one metal (Si). A hologram recording material containing an organometallic compound having an organometallic unit (organic-inorganic hybrid matrix) and a photopolymerizable compound (organic monomer) is disclosed. In Example 1 (particularly [0074] to [0078]) of the same publication, a hologram recording medium having a layer of the hologram recording material having a thickness of 100 μm has high transmission in recording with an Nd: YAG laser (532 nm). It has been disclosed that high index, high refractive index change, low scattering, and high multiplicity have been obtained.

特開2005−321674号公報JP-A-2005-321684

上記公報において、緑色レーザを用いたホログラフィックメモリ記録については開示されているが、青色レーザを用いたホログラフィックメモリ記録については開示がない。   The above publication discloses holographic memory recording using a green laser, but does not disclose holographic memory recording using a blue laser.

本発明者らが検討したところ、特開2005−321674号公報に開示のホログラム記録媒体に、青色レーザを用いてホログラフィックメモリ記録すると、透過率の低下が生じ、良好なホログラフィックメモリ記録特性が得られないことが分かった。そして、透過率の低下は、ゾル−ゲル法によりTiを構成金属元素として含んでいる金属酸化物マトリックスを形成する際の着色に起因していることが分かった。透過率が低下すると、記録層中においてホログラム(干渉縞)が記録層の厚み方向に不均一に形成され、散乱性ノイズ等が生じる。良好なホログラム画像特性を得るには、媒体が50%以上の光透過率を有することが必要であることが判明した。   As a result of studies by the present inventors, when holographic memory recording is performed on a hologram recording medium disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-321684 using a blue laser, a decrease in transmittance occurs, resulting in good holographic memory recording characteristics. I knew that I couldn't get it. And it turned out that the fall of the transmittance | permeability originates in coloring at the time of forming the metal oxide matrix which contains Ti as a structural metal element by the sol-gel method. When the transmittance is lowered, holograms (interference fringes) are formed unevenly in the recording layer in the thickness direction, resulting in scattering noise and the like. It has been found that in order to obtain good holographic image characteristics, the medium needs to have a light transmittance of 50% or more.

ホログラム記録層の光透過率は、その厚みに依存する。記録層の厚みを薄くすれば、光透過率は向上するが、記録されたパターンに再生光を入射させたときに得られる回折ピークの幅が広がり、隣接する回折ピーク同士間の分離性が悪くなる。従って、十分なSN比を得るためには、多重記録する際にシフト間隔(角度など)を広くとらなければならず、このため、高多重度を達成できない。高多重度を確保したホログラフィックメモリ記録特性を達成するためには、どのような記録システムでホログラム記録媒体を使用するにしても、最低でも100μmの厚みの記録層が必要となる。   The light transmittance of the hologram recording layer depends on its thickness. If the thickness of the recording layer is reduced, the light transmittance is improved, but the width of the diffraction peak obtained when the reproduction light is incident on the recorded pattern is widened, and the separation between adjacent diffraction peaks is poor. Become. Therefore, in order to obtain a sufficient S / N ratio, it is necessary to widen a shift interval (an angle or the like) during multiplex recording, and therefore, a high multiplicity cannot be achieved. In order to achieve holographic memory recording characteristics that ensure high multiplicity, a recording layer having a thickness of at least 100 μm is required no matter what recording system the hologram recording medium is used in.

本発明の目的は、着色が低減されたチタン及びケイ素を含有する金属酸化物を金属酸化物マトリックスとして用いて、緑色レーザのみならず青色レーザを用いたホログラフィックメモリ記録においても、高い屈折率変化、柔軟性、高感度、低散乱、耐環境性、耐久性、低寸法変化(低収縮性)、及び高多重度が達成される、体積型ホログラム記録に適したホログラム記録材料を提供することにある。また、本発明の目的は、前記ホログラム記録材料からなるホログラム記録層を有するホログラム記録媒体を提供することにある。   The object of the present invention is to use a metal oxide containing titanium and silicon with reduced coloring as a metal oxide matrix, and to achieve a high refractive index change not only in a green laser but also in a holographic memory recording using a blue laser. To provide a hologram recording material suitable for volume hologram recording, which achieves flexibility, high sensitivity, low scattering, environmental resistance, durability, low dimensional change (low shrinkage), and high multiplicity. is there. Another object of the present invention is to provide a hologram recording medium having a hologram recording layer made of the hologram recording material.

本発明者らは、ゾル−ゲル法によりTi及びSiを構成金属元素として含む金属酸化物マトリックスを形成する際に、グリコールが配位した状態のTiのアルコキシド化合物を加水分解及び重縮合反応に供することにより、得られる金属酸化物の着色が非常に低減されることを見出した。さらに、Siのうちの一部に、親水性有機基がSi−C結合を介して該Siに直接結合していることにより、金属酸化物マトリックスと光重合性モノマーとの適度な相溶性と、記録時のマトリックス中における光重合性モノマーの高易動度とが両立できることを見出した。   When the present inventors form a metal oxide matrix containing Ti and Si as constituent metal elements by a sol-gel method, the alkoxide compound of Ti coordinated with glycol is subjected to hydrolysis and polycondensation reaction. It has been found that coloring of the resulting metal oxide is greatly reduced. Furthermore, moderate compatibility between the metal oxide matrix and the photopolymerizable monomer can be achieved by having a hydrophilic organic group directly bonded to the Si via a Si-C bond in a part of the Si. It has been found that the high mobility of the photopolymerizable monomer in the matrix at the time of recording is compatible.

本発明には、以下の発明が含まれる。
(1) 金属酸化物マトリックスと光重合性化合物とを含むホログラム記録材料であって、
金属酸化物マトリックスは、金属元素として少なくともTi及びSiを含み、Tiにはグリコールが配位しており、Siのうちの一部には、親水性有機基がSi−C結合を介して該Siに直接結合している、ホログラム記録材料。
The present invention includes the following inventions.
(1) A hologram recording material comprising a metal oxide matrix and a photopolymerizable compound,
The metal oxide matrix contains at least Ti and Si as metal elements, and glycol is coordinated to Ti, and a hydrophilic organic group is partly included in Si through Si—C bonds. Hologram recording material that is directly bonded to.

(2) 前記グリコールは、ゼミナルジオール以外のグリコールである、上記(1) に記載のホログラム記録材料。   (2) The hologram recording material according to (1), wherein the glycol is a glycol other than a seminar diol.

(3) 前記グリコールは、一般式(I):

Figure 2008292712
(式中、R1 、R2 、R3 、R4 、R5 及びR6 は、同一でも異なっていてもよく、水素原子又はアルキル基を表し、ただし、R1 、R2 、R3 、R4 、R5 及びR6 に含まれる炭素数の総和は0〜5である。)
で表される、上記(1) 又は(2) に記載のホログラム記録材料。 (3) The glycol has the general formula (I):
Figure 2008292712
(In the formula, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 may be the same or different and each represents a hydrogen atom or an alkyl group, provided that R 1 , R 2 , R 3 , The total number of carbon atoms contained in R 4 , R 5 and R 6 is 0-5.)
The hologram recording material according to (1) or (2), which is represented by:

(4) 前記親水性有機基は、Fedorsの推算方法によって求められる溶解性パラメータの値(SP値)が、21.5 (J/cm3)0.5 以上である、上記(1) 〜(3) のうちのいずれかに記載のホログラム記録材料。 (4) The hydrophilic organic group has a solubility parameter value (SP value) determined by the Fedors estimation method of 21.5 (J / cm 3 ) 0.5 or more, (1) to (3) The hologram recording material according to any one of the above.

(5) 前記親水性有機基が結合しているSi以外のSiのうちの少なくとも一部には、芳香族炭化水素基がSi−C結合を介して該Siに直接結合している、上記(1) 〜(4) のうちのいずれかに記載のホログラム記録材料。   (5) At least a part of Si other than Si to which the hydrophilic organic group is bonded, an aromatic hydrocarbon group is directly bonded to the Si via a Si-C bond, 1) The hologram recording material according to any one of (4).

(6) 前記光重合性化合物は、下式で表されるポリエチレングリコールユニット:
−(CH2 CH2 O)p −
(ここで、pはエチレンオキシドの繰り返し単位数を表す)
を有するラジカル重合性化合物である、上記(1) 〜(5) のうちのいずれかに記載のホログラム記録材料。
(6) The photopolymerizable compound is a polyethylene glycol unit represented by the following formula:
− (CH 2 CH 2 O) p −
(Where p represents the number of repeating units of ethylene oxide)
The hologram recording material according to any one of (1) to (5) above, which is a radically polymerizable compound having

(7) 前記繰り返し単位数pが3以上である、上記(6) に記載のホログラム記録材料。   (7) The hologram recording material according to (6), wherein the number of repeating units p is 3 or more.

(8) さらに光重合開始剤を含む、上記(1) 〜(7) のうちのいずれかに記載のホログラム記録材料。   (8) The hologram recording material according to any one of (1) to (7), further comprising a photopolymerization initiator.

(9) 上記(1) 〜(8) のうちのいずれかに記載のホログラム記録材料からなるホログラム記録層を有する、ホログラム記録媒体。   (9) A hologram recording medium having a hologram recording layer made of the hologram recording material according to any one of (1) to (8).

(10) 波長350〜450nmのレーザ光によって記録/再生される、上記(9) に記載のホログラム記録媒体。   (10) The hologram recording medium according to (9), which is recorded / reproduced by a laser beam having a wavelength of 350 to 450 nm.

(11) ホログラム記録層は、少なくとも100μmの厚みを有する、上記(9) 又は(10)に記載のホログラム記録媒体。   (11) The hologram recording medium according to (9) or (10), wherein the hologram recording layer has a thickness of at least 100 μm.

(12) 金属元素として少なくともTi及びSiを含み、Tiにはグリコールが配位しており、Siのうちの一部には、親水性有機基がSi−C結合を介して該Siに直接結合している金属酸化物マトリックスと、光重合性化合物とを含むホログラム記録材料を製造する方法であって、
グリコールが配位したTiのアルコキシド化合物を準備する工程と、
前記グリコールが配位したTiのアルコキシド化合物(a)と、
親水性有機基がSi−C結合を介してSiに直接結合しているSiのアルコキシド化合物(b−1)と、
前記(b−1)以外のSiアルコキシド化合物(b−2)とを混合する工程と、
混合されたアルコキシド化合物を加水分解させ、金属酸化物の前駆体を得る工程と、
前記加水分解の前、加水分解している時、又は加水分解の後において、光重合性化合物を混合する工程と、
光重合性化合物が混合された金属酸化物前駆体の重縮合反応を進行させる工程と、
を備えるホログラム記録材料の製造方法。
(12) At least Ti and Si are contained as metal elements, and glycol is coordinated to Ti, and hydrophilic organic groups are directly bonded to Si through Si-C bonds in a part of Si. A method for producing a hologram recording material comprising a metal oxide matrix and a photopolymerizable compound,
Preparing a alkoxide compound of Ti coordinated with glycol;
An alkoxide compound of Ti coordinated with the glycol (a);
An Si alkoxide compound (b-1) in which a hydrophilic organic group is directly bonded to Si via a Si-C bond;
Mixing the Si alkoxide compound (b-2) other than (b-1);
Hydrolyzing the mixed alkoxide compound to obtain a metal oxide precursor;
Before the hydrolysis, when hydrolyzing, or after hydrolysis, mixing the photopolymerizable compound;
A step of proceeding a polycondensation reaction of a metal oxide precursor mixed with a photopolymerizable compound;
A method for producing a hologram recording material comprising:

(13) 前記グリコールは、ゼミナルジオール以外のグリコールである、上記(12)に記載のホログラム記録材料の製造方法。   (13) The method for producing a hologram recording material according to (12), wherein the glycol is a glycol other than a seminal diol.

(14) Tiのアルコキシド化合物を準備する工程において、
Tiのアルコキシド化合物と、グリコールとを混合し、Tiのアルコキシド化合物にグリコールを配位させる工程を行う、上記(12)又は(13)に記載のホログラム記録材料の製造方法。
(14) In the step of preparing the Ti alkoxide compound,
The method for producing a hologram recording material according to the above (12) or (13), wherein a step of mixing a alkoxide compound of Ti and glycol and coordinating the glycol to the Ti alkoxide compound is performed.

本発明のホログラム記録材料において、金属酸化物マトリックスのTiにはグリコールが配位しており、Siのうちの一部には、親水性有機基がSi−C結合を介して該Siに直接結合している。この金属酸化物マトリックスは、グリコールが配位した状態のTiのアルコキシド化合物とSiのアルコキシド化合物とを加水分解及び重縮合反応に供することにより得られるものであり、金属酸化物の着色は非常に低減され、青色領域の波長の光に対する吸収が少ない。   In the hologram recording material of the present invention, glycol is coordinated to Ti of the metal oxide matrix, and hydrophilic organic groups are directly bonded to Si through Si—C bonds in a part of Si. is doing. This metal oxide matrix is obtained by subjecting a alkoxide compound of Ti coordinated with glycol and an alkoxide compound of Si to hydrolysis and polycondensation reaction, and coloring of the metal oxide is greatly reduced. Therefore, there is little absorption with respect to light having a wavelength in the blue region.

さらに、Siのうちの一部に、親水性有機基がSi−C結合を介して該Siに直接結合していることにより、金属酸化物マトリックスと光重合性モノマーとの適度な相溶性と、記録時のマトリックス中における光重合性モノマーの高易動度とが両立できる。相溶性が良好であるため、ホログラム記録層の形成段階(金属酸化物マトリックスの形成段階)、ホログラム記録媒体の作製後の記録露光前の保存段階、及び記録露光後の保存段階のいずれの段階においても、従来見られていた記録層の白濁現象が起こることはない。   Furthermore, moderate compatibility between the metal oxide matrix and the photopolymerizable monomer can be achieved by having a hydrophilic organic group directly bonded to the Si via a Si-C bond in a part of the Si. The high mobility of the photopolymerizable monomer in the matrix at the time of recording can be compatible. Since the compatibility is good, in any stage of the hologram recording layer formation stage (metal oxide matrix formation stage), the storage stage after the recording exposure after the hologram recording medium production, and the storage stage after the recording exposure However, the white turbidity phenomenon of the recording layer which has been conventionally observed does not occur.

従って、本発明のホログラム記録材料を用いたホログラム記録媒体は、緑色レーザのみならず青色レーザを用いた記録/再生において十分な感度、屈折率変調を得ることができ、さらに、記録前及び記録後のいずれの段階においても保存安定性(耐環境性)に優れている。   Therefore, the hologram recording medium using the hologram recording material of the present invention can obtain sufficient sensitivity and refractive index modulation in recording / reproduction using not only a green laser but also a blue laser, and before and after recording. It is excellent in storage stability (environmental resistance) at any stage.

本発明のホログラム記録材料は、金属元素として少なくともTi及びSiを含み、Tiにはグリコールが配位しており、Siのうちの一部には、親水性有機基がSi−C結合を介して該Siに直接結合している金属酸化物(有機−無機ハイブリッド)マトリックスと、光重合性化合物(モノマー)とを含む組成物からなる。Ti及びSiという2種の金属を構成元素として含むことにより、屈折率等の特性制御が容易となり、記録材料の設計上好ましい。本発明のホログラム記録媒体は、前記ホログラム記録材料からなるホログラム記録層を有する。本明細書において、ホログラム記録層をホログラム記録材料層ということもある。   The hologram recording material of the present invention contains at least Ti and Si as metal elements, glycol is coordinated to Ti, and a hydrophilic organic group is bonded to a part of Si through a Si-C bond. It consists of a composition containing a metal oxide (organic-inorganic hybrid) matrix directly bonded to Si and a photopolymerizable compound (monomer). By including two kinds of metals, Ti and Si, as constituent elements, it is easy to control characteristics such as the refractive index, which is preferable in designing the recording material. The hologram recording medium of the present invention has a hologram recording layer made of the hologram recording material. In this specification, the hologram recording layer is sometimes referred to as a hologram recording material layer.

金属酸化物マトリックスは、後述する金属アルコキシド化合物及び/又はその多量体(部分的加水分解縮合物)を含むマトリックス形成用材料からゾル−ゲル反応(すなわち、加水分解・重縮合)によって形成することができ、ゲル状もしくはゾル状となっている。前記金属酸化物は、ホログラム記録材料層においてマトリックスないしは光重合性化合物の分散媒として機能する。すなわち、液相の光重合性化合物がゲル状もしくはゾル状の金属酸化物マトリックス中に均一に相溶性良く分散される。   The metal oxide matrix may be formed by a sol-gel reaction (that is, hydrolysis / polycondensation) from a matrix-forming material containing a metal alkoxide compound and / or a multimer (partial hydrolysis condensate) described later. It is gel or sol. The metal oxide functions as a matrix or a dispersion medium for the photopolymerizable compound in the hologram recording material layer. That is, the liquid phase photopolymerizable compound is uniformly dispersed in the gel-like or sol-like metal oxide matrix with good compatibility.

ホログラム記録材料層に干渉性のある光を照射すると、露光部では光重合性有機化合物(モノマー)が重合反応を起こしポリマー化すると共に、未露光部から光重合性有機化合物が露光部へと拡散移動し、さらに露光部のポリマー化が進む。この結果、光強度分布に応じて光重合性有機化合物から生じたポリマーの多い領域とポリマーの少ない領域とが形成される。この際、前記ポリマーの多い領域から前記金属酸化物が前記ポリマーの少ない領域に移動して、前記ポリマーの多い領域は前記金属酸化物の少ない領域となり、前記ポリマーの少ない領域は前記金属酸化物の多い領域となる。このようにして、露光により前記ポリマーの多い領域と前記金属酸化物の多い領域とが形成され、前記ポリマーと前記金属酸化物との間に屈折率差があるとき、光強度分布に応じて屈折率変化が記録される。   When the hologram recording material layer is irradiated with coherent light, the photopolymerizable organic compound (monomer) undergoes a polymerization reaction in the exposed area and polymerizes, and the photopolymerizable organic compound diffuses from the unexposed area to the exposed area. It moves, and further, the exposed area is polymerized. As a result, a polymer-rich region and a polymer-poor region generated from the photopolymerizable organic compound are formed according to the light intensity distribution. At this time, the metal oxide moves from the polymer-rich region to the polymer-poor region, the polymer-rich region becomes the metal oxide-poor region, and the polymer-poor region is the metal oxide region. There are many areas. In this way, a region having a large amount of the polymer and a region having a large amount of the metal oxide are formed by exposure, and when there is a refractive index difference between the polymer and the metal oxide, the region is refracted according to the light intensity distribution. The rate change is recorded.

ホログラム記録材料においてよりよい記録特性を得るためには、光重合性化合物から生じた前記ポリマーの屈折率と、前記金属酸化物の屈折率との差が大きいことが必要である。前記ポリマーと前記金属酸化物の両者の屈折率の高低については、どちらを高くしてどちらを低く設計してもよい。   In order to obtain better recording characteristics in the hologram recording material, it is necessary that the difference between the refractive index of the polymer generated from the photopolymerizable compound and the refractive index of the metal oxide is large. As for the refractive indexes of both the polymer and the metal oxide, either one may be designed to be higher and the other may be designed to be lower.

ホログラム記録材料の設計において、前記金属酸化物を光重合性化合物から生じた前記ポリマーよりも低い屈折率とする場合には、Siを比較的大きな含有割合で用いるとよい。一方、前記金属酸化物を光重合性化合物から生じた前記ポリマーよりも高い屈折率とする場合には、Tiを比較的大きな含有割合で用いるとよい。   In designing the hologram recording material, when the metal oxide has a lower refractive index than the polymer produced from the photopolymerizable compound, Si is preferably used in a relatively large content. On the other hand, when the metal oxide has a higher refractive index than the polymer produced from the photopolymerizable compound, Ti is preferably used in a relatively large content.

前記金属酸化物マトリックスは、下記(a)、(b−1)、(b−2):
(a)グリコールが配位しているTiアルコキシド化合物及び/又はその多量体、
(b−1)親水性有機基がSi−C結合を介してSiに直接結合しているSiアルコキシド化合物及び/又はその多量体、及び
(b−2)上記(b−1)以外のSiアルコキシド化合物及び/又はその多量体
を含むマトリックス形成用材料からゾル−ゲル反応によって形成することができる。多量体とは、金属アルコキシド化合物の部分的加水分解縮合物に相当するものである。また、Tiアルコキシド化合(a)、Siアルコキシド化合物(b−1),(b−2)としては、単核のもののみならず、多核のものを用いてもよい。
The metal oxide matrix includes the following (a), (b-1), and (b-2):
(A) a Ti alkoxide compound coordinated with glycol and / or a multimer thereof,
(B-1) Si alkoxide compound in which a hydrophilic organic group is directly bonded to Si via a Si-C bond and / or its multimer, and (b-2) Si alkoxide other than (b-1) above It can be formed by a sol-gel reaction from a matrix-forming material containing a compound and / or a multimer thereof. A multimer corresponds to a partially hydrolyzed condensate of a metal alkoxide compound. The Ti alkoxide compound (a) and the Si alkoxide compounds (b-1) and (b-2) may be not only mononuclear but also multinuclear.

また、前記金属酸化物マトリックスは、上記金属のアルコキシド化合物の他に、その他の金属のアルコキシド化合物、例えば、Zrアルコキシド化合物、Taアルコキシド化合物、及びSnアルコキシド化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の金属アルコキシド化合物; 及び/又は前記金属アルコキシド化合物の多量体(部分的加水分解縮合物)を含むマトリックス形成用材料からゾル−ゲル反応によって形成することができる。   In addition to the metal alkoxide compound, the metal oxide matrix includes at least one metal selected from the group consisting of other metal alkoxide compounds, such as Zr alkoxide compounds, Ta alkoxide compounds, and Sn alkoxide compounds. An alkoxide compound; and / or a matrix forming material containing a multimer (partially hydrolyzed condensate) of the metal alkoxide compound can be formed by a sol-gel reaction.

まず、グリコールが配位したTiのアルコキシド化合物(a)を準備する。前記グリコールは、Ti原子への配位能を考慮して、ゼミナルジオール以外のグリコールがよい。この準備工程は、Tiのアルコキシド化合物と、グリコールとを混合し、Tiのアルコキシド化合物にグリコールを配位させることにより行うとよい。あるいは、グリコールが配位したTiのアルコキシド化合物を入手して、それを出発原料として用いてもよい。   First, a Ti alkoxide compound (a) coordinated with glycol is prepared. The glycol is preferably a glycol other than the seminar diol in consideration of the coordination ability to the Ti atom. This preparatory step is preferably performed by mixing Ti alkoxide compound and glycol, and coordinating glycol to Ti alkoxide compound. Alternatively, a alkoxide compound of Ti coordinated with glycol may be obtained and used as a starting material.

グリコールが配位した状態でのTiアルコキシド化合物を加水分解(及び重縮合)に供すると、グリコールのTi原子への配位により、ゾル−ゲル反応中にさらに別の配位性化合物(例えば、テトラヒドロフラン(THF)などの配位性を有する反応溶媒)がTi原子に配位することが起こらない。   When the Ti alkoxide compound in a state where the glycol is coordinated is subjected to hydrolysis (and polycondensation), another coordination compound (for example, tetrahydrofuran) is formed during the sol-gel reaction due to coordination of the glycol to the Ti atom. Coordination properties such as (THF) do not occur with Ti atoms.

本発明者らの検討によれば、ゾル−ゲル反応中に起こるチタン含有金属酸化物の着色は、Ti原子への配位性化合物の配位、特にπ電子を介した配位によって引き起こされると考えられる。従って、グリコールが配位したTiのアルコキシド化合物を加水分解に供することにより、別の配位性化合物のTi原子への配位を抑制し、しかも、グリコールはTi原子に水素結合を介して配位しているためグリコールの配位による着色は生じず、ゾル−ゲル反応中に起こる着色を低減することができる。   According to the study by the present inventors, the coloration of the titanium-containing metal oxide that occurs during the sol-gel reaction is caused by the coordination of the coordination compound to the Ti atom, particularly coordination via π electrons. Conceivable. Therefore, by subjecting the alkoxide compound of Ti coordinated with glycol to hydrolysis, the coordination of another coordinated compound to the Ti atom is suppressed, and the glycol is coordinated to the Ti atom via a hydrogen bond. Therefore, coloration due to the coordination of glycol does not occur, and coloration that occurs during the sol-gel reaction can be reduced.

本発明において、グリコールは、Ti原子への配位能を考慮して、好ましくはゼミナルジオール及びビシナルジオール以外のグリコールであり、一般式(I)で表されるものから選ばれることがさらに好ましい。   In the present invention, the glycol is preferably a glycol other than the seminal diol and vicinal diol in consideration of the coordination ability to the Ti atom, and further selected from those represented by the general formula (I). preferable.

Figure 2008292712
Figure 2008292712

式中、R1 、R2 、R3 、R4 、R5 及びR6 は、同一でも異なっていてもよく、水素原子又はアルキル基を表し、ただし、R1 、R2 、R3 、R4 、R5 及びR6 に含まれる炭素数の総和は0〜5、好ましくは2〜5である。 In the formula, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 may be the same or different and each represents a hydrogen atom or an alkyl group, provided that R 1 , R 2 , R 3 , R The total number of carbon atoms contained in 4 , R 5 and R 6 is 0-5, preferably 2-5.

1 、R2 、R3 、R4 、R5 及びR6 が表すアルキル基は、上記炭素数の総和を満たすために、炭素数5までの直鎖状又は分岐状の低級アルキル基である。メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基が挙げられる。 The alkyl group represented by R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 is a linear or branched lower alkyl group having up to 5 carbon atoms in order to satisfy the above total number of carbon atoms. . Examples include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, and a pentyl group.

一般式(I)で表されるグリコールとしては、例えば、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール等が挙げられる。   Examples of the glycol represented by the general formula (I) include 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 2-methyl-1,3-propanediol, and 2-ethyl-1,3-hexanediol. 2-methyl-2,4-pentanediol and the like.

上述したグリコール(すなわち1,3−ジオール)は、Tiアルコキシド化合物原料のTi原子へ配位しやすく、Ti原子の配位座を満たし、ゾル−ゲル反応中にさらに別の配位性化合物がTi原子に配位することを阻害する。Tiアルコキシド化合物へのグリコールの配位は、テトラブトキシチタン、テトラエトキシチタン等のTiアルコキシド化合物とグリコールとを、エタノール、ブタノール等の溶媒中で、例えば室温にて混合し、攪拌することにより行うとよい。この際の溶媒は、ゾル−ゲル反応において用いる溶媒と同じ溶媒を用いるとよい。このようにして、グリコールが配位したTiのアルコキシド化合物を調製する。   The above-mentioned glycol (that is, 1,3-diol) easily coordinates to the Ti atom of the Ti alkoxide compound raw material, satisfies the coordination position of the Ti atom, and another coordinating compound is Ti during the sol-gel reaction. Inhibits coordination with atoms. When the glycol is coordinated to the Ti alkoxide compound, the Ti alkoxide compound such as tetrabutoxy titanium and tetraethoxy titanium and the glycol are mixed in a solvent such as ethanol and butanol at room temperature, for example, and stirred. Good. In this case, the same solvent as that used in the sol-gel reaction may be used as the solvent. In this way, an alkoxide compound of Ti coordinated with glycol is prepared.

次に、前記グリコールが配位したTiのアルコキシド化合物(a)と、Siのアルコキシド化合物(b−1)及び(b−2)(及び/又は必要に応じてその他の金属のアルコキシド化合物)とを混合して、混合されたアルコキシド化合物とする。次に、前記混合されたアルコキシド化合物を加水分解(及び重縮合)させ、金属酸化物の前駆体を得る。   Next, the Ti alkoxide compound (a) coordinated with the glycol and the Si alkoxide compounds (b-1) and (b-2) (and / or other metal alkoxide compounds as required) Mix to obtain a mixed alkoxide compound. Next, the mixed alkoxide compound is hydrolyzed (and polycondensed) to obtain a metal oxide precursor.

親水性有機基がSi−C結合を介してSiに直接結合しているSiアルコキシド化合物(b−1)は、例えば、次の一般式(b−1)で表される。
Si(OR11)j (RH )k (R12)4-j-k (b−1)
ここで、R11はアルキル基を表し、RH は親水性有機基を表し、R12は有機基を表し、jは1、2又は3を表し、kは1、2又は3を表し、ただし、j+kは2、3又は4である。j+kが4であるとき、R12は存在しない。すなわち、R12は任意の基である。R11はjにより異なっていてもよく、RH はkにより異なっていてもよく、R12についても同様である。
The Si alkoxide compound (b-1) in which the hydrophilic organic group is directly bonded to Si via the Si—C bond is represented, for example, by the following general formula (b-1).
Si (OR 11 ) j (R H ) k (R 12 ) 4-jk (b-1)
Here, R 11 represents an alkyl group, R H represents a hydrophilic organic group, R 12 represents an organic group, j represents 1, 2 or 3, k represents 1, 2 or 3, provided that , J + k is 2, 3 or 4. When j + k is 4, R 12 is not present. That is, R 12 is an arbitrary group. R 11 may be different depending on j, R H may be different depending on k, and the same applies to R 12 .

11が表すアルキル基は通常、炭素数1〜4程度の低級アルキル基であり、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基等が挙げられる。アルキル基は置換基を有していてもよい。−OR11基は、ゾル−ゲル反応において加水分解される。 The alkyl group represented by R 11 is usually a lower alkyl group having about 1 to 4 carbon atoms, and examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, an isobutyl group, and a sec-butyl group. The alkyl group may have a substituent. The —OR 11 group is hydrolyzed in a sol-gel reaction.

H が表す親水性有機基は、Si−C結合を介してSiに直接結合しており、ゾル−ゲル反応において加水分解されない。RH が表す親水性有機基は、Fedorsが Polymer Engineering and Science, Vol. 14, No. 2, pp147-154 (1974)において提案している溶解性パラメータ(SP:solubility parameter )の推算方法 (いわゆる ”Fedorsの方法”)によって求められる溶解性パラメータの値(SP値)が、21.5 (J/cm3)0.5 以上であるものとして定義される。 The hydrophilic organic group represented by R H is directly bonded to Si via a Si—C bond and is not hydrolyzed in the sol-gel reaction. The hydrophilic organic group represented by RH is a method for estimating the solubility parameter (SP) proposed by Fedors in Polymer Engineering and Science, Vol. 14, No. 2, pp147-154 (1974) (so-called solubility parameter). The solubility parameter value (SP value) determined by the “Fedors method”) is defined as 21.5 (J / cm 3 ) 0.5 or higher.

前記推算方法は、分子全体、特に高分子のSP値推算方法として提案されたものであるが、ある化合物の一部分の親水性を相対的に定量比較する目的にも十分適用可能である。本発明においては、対象となるSiアルコキシド化合物(b−1)中の非加水分解性基(すなわち、−OR11基以外の基)についてのSP値(便宜的に局所的SP値と呼ぶ)を算出する。SP値が21.5 (J/cm3)0.5 以上である基は、親水性有機基RH とされる。一方、SP値が21.5 (J/cm3)0.5 未満である基は、親水性有機基RH 以外の任意の基R12とされる。Siアルコキシド化合物(b−1)1分子中に2つ又は3つの親水性有機基RH が存在する場合がある。 The estimation method has been proposed as a method for estimating the SP value of the whole molecule, in particular, a polymer, but can be sufficiently applied to the purpose of relatively quantitative comparison of the hydrophilicity of a part of a certain compound. In the present invention, the SP value (referred to as a local SP value for convenience) of the non-hydrolyzable group (that is, a group other than the —OR 11 group) in the target Si alkoxide compound (b-1). calculate. A group having an SP value of 21.5 (J / cm 3 ) 0.5 or more is regarded as a hydrophilic organic group R H. On the other hand, a group having an SP value of less than 21.5 (J / cm 3 ) 0.5 is defined as any group R 12 other than the hydrophilic organic group R H. There may be two or three hydrophilic organic groups R H in one molecule of the Si alkoxide compound (b-1).

また、Siアルコキシド化合物(b−1)1分子中に複数のSi原子を含む場合、例えば、下式のSiアルコキシド化合物の場合:
(R11O)2 Si(R13)−R14−Si(R15)(OR112
原子団R14は、それを1つの原子団として扱い、局所的SP値を求めればよい。すなわち、この場合には、R13、R14、R15それぞれの局所的SP値を求め、SP値が21.5 (J/cm3)0.5 以上である基は、親水性有機基RH とされる。
Further, when a plurality of Si atoms are contained in one molecule of the Si alkoxide compound (b-1), for example, in the case of the Si alkoxide compound of the following formula:
(R 11 O) 2 Si ( R 13) -R 14 -Si (R 15) (OR 11) 2
The atomic group R 14 may be handled as one atomic group and obtain a local SP value. That is, in this case, the local SP value of each of R 13 , R 14 , and R 15 is obtained, and the group having an SP value of 21.5 (J / cm 3 ) 0.5 or more is a hydrophilic organic group R H. Is done.

12が表す有機基は、RH 以外の有機基(SP値が21.5 (J/cm3)0.5 未満)であり、Si−C結合を介してSiに直接結合しており、ゾル−ゲル反応において加水分解されない。R12は、例えば、アルキル基又はアリール基であり、R12が表すアルキル基は通常、炭素数1〜4程度の低級アルキル基であり、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基等が挙げられる。R12が表すアリール基としては、フェニル基が挙げられる。アルキル基、アリール基は置換基を有していてもよい。 The organic group represented by R 12 is an organic group other than R H (SP value is less than 21.5 (J / cm 3 ) 0.5 ), and is directly bonded to Si via a Si—C bond. It is not hydrolyzed in the gel reaction. R 12 is, for example, an alkyl group or an aryl group, and the alkyl group represented by R 12 is usually a lower alkyl group having about 1 to 4 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, or a butyl group. , Isobutyl group, sec-butyl group and the like. The aryl group represented by R 12 include phenyl group. The alkyl group and aryl group may have a substituent.

親水性有機基RH を有するSiアルコキシド化合物(b−1)を用いることにより、得られる金属酸化物マトリックスは、Siのうちの一部には、親水性有機基RH がSi−C結合を介して該Siに直接結合しているものとなる。このような金属酸化物マトリックスは、親水性有機基RH の存在によって、Tiに配位したグリコールの疎水性が緩和され、一般に親水性ユニットを含むことが多い光重合性化合物(モノマー)との相溶性に優れる。親水性有機基RH の好ましいSP値は23.0 (J/cm3)0.5 以上、より好ましいSP値は25.0 (J/cm3)0.5 以上であり、上限は特に定められないが、例えば、45.0 (J/cm3)0.5 以下とされる。 By using the Si alkoxide compound (b-1) having the hydrophilic organic group R H , the obtained metal oxide matrix has a hydrophilic organic group R H having Si—C bonds in a part of Si. It is directly bonded to the Si. In such a metal oxide matrix, the hydrophobicity of the glycol coordinated to Ti is relaxed by the presence of the hydrophilic organic group R H , and the photopolymerizable compound (monomer) generally containing a hydrophilic unit. Excellent compatibility. The preferred SP value of the hydrophilic organic group R H is 23.0 (J / cm 3 ) 0.5 or more, and the more preferred SP value is 25.0 (J / cm 3 ) 0.5 or more, and the upper limit is not particularly defined. For example, 45.0 (J / cm 3 ) 0.5 or less.

親水性有機基を有するSiアルコキシド化合物(b−1)は、1種のみを用いてもよいが、2種以上を用いてもよい。また、Siアルコキシド化合物(b−1)の多量体[(b−1)の部分的加水分解縮合物に相当する]を用いてもよい。(b−1)と多量体とを併用してもよい。   Only 1 type may be used for Si alkoxide compound (b-1) which has a hydrophilic organic group, but 2 or more types may be used for it. Further, a multimer of Si alkoxide compound (b-1) [corresponding to a partial hydrolysis-condensation product of (b-1)] may be used. (B-1) and a multimer may be used in combination.

Siアルコキシド化合物(b−1)として、具体的には、次の化合物を用いることができる。もちろん、これらに限定されることはない。下線は注目している親水性有機基RH であり、その(局所的)SP値を示す。 Specifically, the following compounds can be used as the Si alkoxide compound (b-1). Of course, it is not limited to these. The underline is the hydrophilic organic group RH of interest and indicates its (local) SP value.

ヒドロキシメチルトリエトキシシラン
HOCH 2 −Si(OC2H5)3 SP値:36.49 (J/cm3)0.5

N−(3−トリエトキシシリルプロピル)グルコンアミド
(C2H5O)3Si−CH 2 CH 2 CH 2 NHCO-[CH(OH)] 5 -H SP値:36.14 (J/cm3)0.5

3−ビス(2−ヒドロキシエチル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン
NH 2 -C(CH 2 CHOH) 2 CH 2 CH 2 −Si(OC2H5)3 SP値:34.88 (J/cm3)0.5

3−[N−(2−ヒドロキシエチル)−N−メチルアミノ]プロピルトリメトキシシラン HOCH 2 CH 2 -N(CH 3 )-CH 2 CH 2 CH 2 −Si(OCH3)3 SP値:23.48 (J/cm3)0.5

N−(3−トリエトキシシリルプロピル)−4−ヒドロキシブチルアミド
HOCH 2 CH 2 CH 2 CONH-CH 2 CH 2 CH 2 −Si(OC2H5)3 SP値:28.29 (J/cm3)0.5

N,N’−ビス(2−ヒドロキシエチル)−N,N’−[ビス(3−トリメトキシシリル)プロピル]エチレンジアミン
{HOCH 2 CH 2 -N[CH 2 CH 2 CH 2 −Si(OC2H5)3] CH 2 −} 2 SP値:25.53 (J/cm3)0.5

m−アミノフェニルトリメトキシシラン
m-NH 2 Ph−Si(OCH3)3 SP値:24.93 (J/cm3)0.5

p−アミノフェニルトリメトキシシラン
p-NH 2 Ph−Si(OCH3)3 SP値:24.93 (J/cm3)0.5

クロロフェニルトリエトキシシラン
ClPh−Si(OC2H5)3 SP値:23.86 (J/cm3)0.5
Hydroxymethyltriethoxysilane
HOCH 2 -Si (OC 2 H 5 ) 3 SP value: 36.49 (J / cm 3) 0.5

N- (3-Triethoxysilylpropyl) gluconamide
(C 2 H 5 O) 3 Si— CH 2 CH 2 CH 2 NHCO— [CH (OH)] 5 —H SP value: 36.14 (J / cm 3 ) 0.5

3-Bis (2-hydroxyethyl) -3-aminopropyltriethoxysilane
NH 2 —C (CH 2 CHOH) 2 CH 2 CH 2 —Si (OC 2 H 5 ) 3 SP value: 34.88 (J / cm 3 ) 0.5

3- [N- (2- hydroxyethyl) -N- methylamino] propyl trimethoxysilane HOCH 2 CH 2 -N (CH 3 ) -CH 2 CH 2 CH 2 -Si (OCH 3) 3 SP value: 23. 48 (J / cm 3 ) 0.5

N- (3-triethoxysilylpropyl) -4-hydroxybutyramide
HOCH 2 CH 2 CH 2 CONH-CH 2 CH 2 CH 2 —Si (OC 2 H 5 ) 3 SP value: 28.29 (J / cm 3 ) 0.5

N, N′-bis (2-hydroxyethyl) -N, N ′-[bis (3-trimethoxysilyl) propyl] ethylenediamine
{HOCH 2 CH 2 —N [CH 2 CH 2 CH 2 —Si (OC 2 H 5 ) 3 ] CH 2 —} 2 SP value: 25.53 (J / cm 3 ) 0.5

m-aminophenyltrimethoxysilane
m-NH 2 Ph —Si (OCH 3 ) 3 SP value: 24.93 (J / cm 3 ) 0.5

p-aminophenyltrimethoxysilane
p-NH 2 Ph —Si (OCH 3 ) 3 SP value: 24.93 (J / cm 3 ) 0.5

Chlorophenyl triethoxysilane
ClPh-Si (OC 2 H 5 ) 3 SP value: 23.86 (J / cm 3 ) 0.5

前記(b−1)以外のSiアルコキシド化合物(b−2)は、例えば、次の一般式(b−2)で表される。
Si(OR21)m (R22)n (R23)4-m-n (b−2)
ここで、R21はアルキル基を表し、R22は芳香族基を表し、R23は芳香族以外の有機基を表し、mは1、2又は3を表し、nは1、2又は3を表し、ただし、m+nは2、3又は4である。m+nが4であるとき、R23は存在しない。すなわち、R23は任意の基である。R21はmにより異なっていてもよく、R22はnにより異なっていてもよく、R23についても同様である。
The Si alkoxide compound (b-2) other than (b-1) is represented by the following general formula (b-2), for example.
Si (OR 21) m (R 22) n (R 23) 4-mn (b-2)
Here, R 21 represents an alkyl group, R 22 represents an aromatic group, R 23 represents an organic group other than aromatic, m represents 1, 2 or 3, and n represents 1, 2 or 3. Where m + n is 2, 3 or 4. When m + n is 4, R 23 is not present. That is, R 23 is an arbitrary group. R 21 may be different depending on m, R 22 may be different depending on n, and the same applies to R 23 .

21が表すアルキル基は、Siアルコキシド化合物(b−1)におけるR11と同義であり、同様の具体的基が挙げられる。−OR21基は、ゾル−ゲル反応において加水分解される。 The alkyl group represented by R 21 has the same meaning as R 11 in the Si alkoxide compound (b-1), and examples thereof include the same specific group. The —OR 21 group is hydrolyzed in a sol-gel reaction.

22が表す芳香族基としては、フェニル基が挙げられる。芳香族基は置換基を有していてもよい。R22は、SP値が21.5 (J/cm3)0.5 未満であり、Si−C結合を介してSiに直接結合しており、ゾル−ゲル反応において加水分解されない。 The aromatic group R 22 represents a phenyl group. The aromatic group may have a substituent. R 22 has an SP value of less than 21.5 (J / cm 3 ) 0.5 , is directly bonded to Si via a Si—C bond, and is not hydrolyzed in a sol-gel reaction.

23が表す芳香族以外の有機基は、R22以外の有機基(SP値が21.5 (J/cm3)0.5 未満)であり、Si−C結合を介してSiに直接結合しており、ゾル−ゲル反応において加水分解されない。R23は、例えば、アルキル基であり、R23が表すアルキル基は通常、炭素数1〜4程度の低級アルキル基であり、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基等が挙げられる。アルキル基は置換基を有していてもよい。 The organic group other than aromatic represented by R 23 is an organic group other than R 22 (SP value is less than 21.5 (J / cm 3 ) 0.5 ), and is directly bonded to Si via a Si—C bond. And is not hydrolyzed in the sol-gel reaction. R 23 is, for example, an alkyl group, and the alkyl group represented by R 23 is usually a lower alkyl group having about 1 to 4 carbon atoms, and includes a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, and an isobutyl group. , Sec-butyl group and the like. The alkyl group may have a substituent.

Siアルコキシド化合物(b−2)の具体例としては、例えば、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリプロポキシシラン(以上、m=3、n=1)、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン(以上、m=2、n=2)、t−ブチルジフェニルメトキシシラン、ジフェニルメチルエトキシシラン(以上、m=1、n=2)等が挙げられる。   Specific examples of the Si alkoxide compound (b-2) include, for example, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, phenyltripropoxysilane (above, m = 3, n = 1), diphenyldimethoxysilane, diphenyldiethoxysilane. (Above, m = 2, n = 2), t-butyldiphenylmethoxysilane, diphenylmethylethoxysilane (above, m = 1, n = 2) and the like.

これらのうち、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシランが好ましい。2つのフェニル基(Ph)が1つのSiに直接結合している単位(Ph−Si−Ph)が金属酸化物マトリックスに導入されると、金属酸化物マトリックスの柔軟性が向上し、また、後述する光重合性化合物やそれの重合により生成する有機ポリマーとの相溶性が良好となるため好ましい。また、前記金属酸化物の屈折率も高くなる。Siのジフェニルアルコキシド化合物は、原料入手が容易であり、加水分解及び重合の反応性も良好である。また、フェニル基は置換基を有していてもよい。   Of these, diphenyldimethoxysilane and diphenyldiethoxysilane are preferred. When a unit (Ph-Si-Ph) in which two phenyl groups (Ph) are directly bonded to one Si is introduced into the metal oxide matrix, the flexibility of the metal oxide matrix is improved. This is preferable because the compatibility with the photopolymerizable compound and the organic polymer produced by polymerization thereof is improved. In addition, the refractive index of the metal oxide is increased. The Si diphenylalkoxide compound is readily available as a raw material, and has good hydrolysis and polymerization reactivity. Moreover, the phenyl group may have a substituent.

Siアルコキシド化合物(b−2)は、1種のみを用いてもよいが、2種以上を用いてもよい。また、Siアルコキシド化合物(b−2)の多量体[(b−2)の部分的加水分解縮合物に相当する]を用いてもよい。(b−2)と多量体とを併用してもよい。   Only 1 type may be used for Si alkoxide compound (b-2), but 2 or more types may be used. Further, a multimer of Si alkoxide compound (b-2) [corresponding to a partial hydrolysis-condensation product of (b-2)] may be used. (B-2) and a multimer may be used in combination.

Siアルコキシド化合物(b−1)及び(b−2)以外に、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン等を用いてもよい。   In addition to the Si alkoxide compounds (b-1) and (b-2), for example, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, methyltrimethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, ethyltriethoxysilane and the like are used. Also good.

トリメチルメトキシシラン等のモノアルコキシシランが存在すると、重合反応は停止されるので、モノアルコキシシランを分子量の調整に用いることができる。   When a monoalkoxysilane such as trimethylmethoxysilane is present, the polymerization reaction is stopped, so that the monoalkoxysilane can be used to adjust the molecular weight.

本発明において、マトリックス形成用材料としての前記Tiのアルコキシド化合物(a)と、前記親水性有機基含有Siアルコキシド化合物(b−1)と、前記Siアルコキシド化合物(b−2)との割合については、適宜定められる。例えば、金属酸化物マトリックスの所望の屈折率が得られるように、金属酸化物マトリックスにおけるTiとSiとの配合比を考慮して適宜定められる。例えば、Ti/Siのatm比が0.1/1.0〜10/1.0となるようにするとよい。   In the present invention, the ratio of the Ti alkoxide compound (a) as the matrix-forming material, the hydrophilic organic group-containing Si alkoxide compound (b-1), and the Si alkoxide compound (b-2) is as follows. As appropriate. For example, it is appropriately determined in consideration of the compounding ratio of Ti and Si in the metal oxide matrix so that a desired refractive index of the metal oxide matrix can be obtained. For example, the Ti / Si atm ratio may be 0.1 / 1.0 to 10 / 1.0.

また、前記親水性有機基含有Siアルコキシド化合物(b−1)の使用量については、前記Tiのアルコキシド化合物(a)に配位したグリコールの疎水性を緩和するという観点から、適宜決定すればよい。例えば、用いるSiアルコキシド化合物全体を基準として、Siアルコキシド化合物(b−1)1〜90モル%、Siアルコキシド化合物(b−2)10〜99モル%程度とするとよい。   Further, the amount of the hydrophilic organic group-containing Si alkoxide compound (b-1) used may be appropriately determined from the viewpoint of relaxing the hydrophobicity of the glycol coordinated to the Ti alkoxide compound (a). . For example, the Si alkoxide compound (b-1) is preferably about 1 to 90 mol% and the Si alkoxide compound (b-2) is about 10 to 99 mol% based on the entire Si alkoxide compound to be used.

前記混合されたアルコキシド化合物の加水分解及び重合反応は、公知のゾル−ゲル法におけるのと同様の操作及び条件で実施することができる。例えば、所定割合の金属アルコキシド化合物原料(前記グリコールが配位したTiのアルコキシド化合物(a)、及びSiのアルコキシド化合物(b−1)及び(b−2)、及び必要に応じてその他の金属のアルコキシド化合物)を、適切な良溶媒に溶かして均一溶液として、その溶液に適当な酸触媒を滴下し、水の存在下で溶液を攪拌することにより、反応を行うことができる。溶媒の量は、限定されないが、金属アルコキシド化合物全体100重量部に対して10〜1000重量部とするとよい。   The hydrolysis and polymerization reaction of the mixed alkoxide compound can be carried out under the same operation and conditions as in the known sol-gel method. For example, a predetermined proportion of the metal alkoxide compound raw material (the alkoxide compound (a) of Ti coordinated with the glycol, the alkoxide compounds (b-1) and (b-2) of Si, and other metals as necessary) The reaction can be carried out by dissolving the alkoxide compound) in a suitable good solvent as a homogeneous solution, dropping a suitable acid catalyst into the solution, and stirring the solution in the presence of water. Although the quantity of a solvent is not limited, It is good to set it as 10-1000 weight part with respect to 100 weight part of the whole metal alkoxide compound.

このような溶媒としては、例えば、水; メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノールなどのアルコール類; ジエチルエーテル、ジオキサン、ジメトキシエタン、テトラヒドロフランなどのエーテル類; N−メチルピロリドン、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、アセトン、ベンゼン等が挙げられる。これらの中から適宜選択すればよい。あるいはこれらの混合溶媒とすることもできる。   Examples of such a solvent include water; alcohols such as methanol, ethanol, propanol, isopropanol, and butanol; ethers such as diethyl ether, dioxane, dimethoxyethane, and tetrahydrofuran; N-methylpyrrolidone, acetonitrile, dimethylformamide, dimethyl Examples include acetamide, dimethyl sulfoxide, acetone, benzene and the like. What is necessary is just to select suitably from these. Or it can also be set as these mixed solvents.

ただし、Tiアルコキシド化合物へのグリコールの配位工程においては、ジオキサン、テトラヒドロフラン、N−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、アセチルアセトン等は用いるべきではない。本発明者らの検討によれば、環状エーテル骨格のエーテル酸素や、カルボニル酸素はTiへの配位能が高く、配位座が満たされていないTiアルコキシド化合物のTiにはこれら有機溶媒の配位(あるいは錯体の形成)が起こりやすい。そのため、得られる金属酸化物が青色光に対する吸収を持つようになることが判明した。   However, dioxane, tetrahydrofuran, N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide, acetylacetone and the like should not be used in the coordination step of glycol to the Ti alkoxide compound. According to the study by the present inventors, ether oxygen of a cyclic ether skeleton and carbonyl oxygen have high coordination ability to Ti, and Ti of the Ti alkoxide compound in which the coordination site is not satisfied is coordinated with these organic solvents. Position (or complex formation) is likely to occur. Therefore, it has been found that the obtained metal oxide has absorption for blue light.

従って、グリコールの配位工程にも、ゾル−ゲル工程にも好適な有機溶媒としては、モノアルコール、及びジアルコールのモノアルキルエーテルが挙げられる。具体的には、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノールなどのモノアルコール類; 1−メトキシ−2−プロパノール、エチレングリコールモノメチルエーテル(メチルセロソルブ)などのジアルコールのモノアルキルエーテル類が挙げられる。これらの中から適宜選択すればよい。あるいはこれらの混合溶媒とすることもできる。これらの溶媒は、Tiへの配位能が低いか、もしくは配位しても低エネルギーの遷移吸収帯を生じない。従って、これらの溶媒が金属酸化物中に残存していても、金属酸化物の青色光に対する吸収は低減される。   Accordingly, organic alcohols suitable for both the glycol coordination step and the sol-gel step include monoalcohols and monoalkyl ethers of dialcohols. Specific examples include monoalcohols such as methanol, ethanol, propanol, isopropanol, and butanol; and monoalkyl ethers of dialcohol such as 1-methoxy-2-propanol and ethylene glycol monomethyl ether (methyl cellosolve). What is necessary is just to select suitably from these. Or it can also be set as these mixed solvents. These solvents have low coordination ability to Ti or do not produce a low energy transition absorption band even when coordinated. Therefore, even if these solvents remain in the metal oxide, the absorption of the metal oxide with respect to blue light is reduced.

また、酸触媒としては、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸などの無機酸; ギ酸、酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸、プロピオン酸、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸などの有機酸等が挙げられる。   Examples of the acid catalyst include inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, and phosphoric acid; formic acid, acetic acid, trichloroacetic acid, trifluoroacetic acid, propionic acid, methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, and the like. Organic acids and the like.

加水分解重合反応は、金属アルコキシド化合物の反応性にもよるが、一般に室温でも行うことができ、0〜150℃程度の温度、好ましくは室温〜50℃程度の温度で行うことができる。反応時間は、反応温度との関係で適宜定めればよいが、0.1〜240時間程度である。また、反応は、窒素ガス等の不活性雰囲気下で行ってもよく、0.5〜1気圧程度の減圧下で、重合反応で生成するアルコールを除去しながら行ってもよい。   Although it depends on the reactivity of the metal alkoxide compound, the hydrolysis polymerization reaction can generally be performed at room temperature, and can be performed at a temperature of about 0 to 150 ° C., preferably at a temperature of about room temperature to 50 ° C. The reaction time may be appropriately determined in relation to the reaction temperature, but is about 0.1 to 240 hours. The reaction may be performed under an inert atmosphere such as nitrogen gas, or may be performed under reduced pressure of about 0.5 to 1 atm while removing alcohol generated by the polymerization reaction.

前記加水分解の前、加水分解している時、又は加水分解の後において、後述する光重合性有機化合物を混合する。光重合性有機化合物と金属アルコキシド化合物原料は、加水分解後混合しても良いし、加水分解している時あるいは加水分解前に混合しても良い。加水分解後に混合する場合には、均一に混合するために、金属酸化物あるいはその前駆体を含むゾル−ゲル反応系がゾルの状態で、光重合性有機化合物を添加混合することが好ましい。また、光重合開始剤や光増感剤の混合も、前記加水分解の前、加水分解している時、又は加水分解の後において行うことができる。   Before the hydrolysis, during hydrolysis or after hydrolysis, a photopolymerizable organic compound described later is mixed. The photopolymerizable organic compound and the metal alkoxide compound raw material may be mixed after hydrolysis, or may be mixed during hydrolysis or before hydrolysis. When mixing after hydrolysis, it is preferable to add and mix the photopolymerizable organic compound while the sol-gel reaction system containing the metal oxide or its precursor is in a sol state in order to mix uniformly. Moreover, mixing of a photoinitiator and a photosensitizer can also be performed before the said hydrolysis, when hydrolyzing, or after a hydrolysis.

光重合性化合物が混合された金属酸化物前駆体の重縮合反応を進行させ、ゾル状態の金属酸化物マトリックス中に光重合性化合物が均一に混合されたホログラム記録材料液が得られる。ホログラム記録材料液を基板上に塗布し、溶媒乾燥及びゾル−ゲル反応をさらに進行させることにより、フィルム状のホログラム記録材料層が得られる。このようにして金属酸化物マトリックス中に光重合性化合物が均一に含有されたホログラム記録材料層が作製される。   The polycondensation reaction of the metal oxide precursor mixed with the photopolymerizable compound is advanced to obtain a hologram recording material liquid in which the photopolymerizable compound is uniformly mixed in the sol-state metal oxide matrix. A film-like hologram recording material layer is obtained by applying a hologram recording material liquid on a substrate and further allowing solvent drying and sol-gel reaction to proceed. In this way, a hologram recording material layer in which the photopolymerizable compound is uniformly contained in the metal oxide matrix is produced.

このようにして、グリコールが配位した状態でのTiアルコキシド化合物をゾル−ゲル反応に供することにより、ゾル−ゲル反応中にさらに別の配位性化合物がTi原子に配位することが阻害され、得られる金属酸化物マトリックスの着色が非常に低減される。   In this way, by subjecting the Ti alkoxide compound in a state in which the glycol is coordinated to the sol-gel reaction, it is inhibited that another coordination compound is coordinated to the Ti atom during the sol-gel reaction. The coloration of the resulting metal oxide matrix is greatly reduced.

さらに、得られる金属酸化物マトリックスにおいて、Siのうちの一部に、親水性有機基がSi−C結合を介して該Siに直接結合していることにより、金属酸化物マトリックスと光重合性モノマーとの適度な相溶性と、記録時のマトリックス中における光重合性モノマーの高易動度とが両立できる。   Further, in the obtained metal oxide matrix, a hydrophilic organic group is directly bonded to a part of Si through Si-C bond, thereby the metal oxide matrix and the photopolymerizable monomer. Can be compatible with the high compatibility of the photopolymerizable monomer in the matrix during recording.

本発明において、光重合性化合物は光重合可能なモノマーである。光重合性化合物としては、ラジカル重合性化合物が好ましい。   In the present invention, the photopolymerizable compound is a photopolymerizable monomer. As the photopolymerizable compound, a radical polymerizable compound is preferable.

ラジカル重合性化合物としては、分子内に1つ以上のラジカル重合性不飽和二重結合を有するものであれば特に制限はないが、例えば、(メタ)アクリロイル基、ビニル基を有する単官能又は多官能化合物を用いることができる。なお、(メタ)アクリロイル基とは、メタクリロイル基、及びアクリロイル基を総称する表記である。   The radically polymerizable compound is not particularly limited as long as it has one or more radically polymerizable unsaturated double bonds in the molecule. For example, a monofunctional or polyfunctional compound having a (meth) acryloyl group or a vinyl group can be used. Functional compounds can be used. The (meth) acryloyl group is a generic term for a methacryloyl group and an acryloyl group.

このようなラジカル重合性化合物のうち、(メタ)アクリロイル基を有する化合物としては、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、エトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メチル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート等の単官能(メタ)アクリレート;
トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ビス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートジ(メタ)アクリレート、2,2-ビス〔4-(アクリロキシ・ジエトキシ)フェニル〕プロパン等の多官能(メタ)アクリレート;
が挙げられるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。
Among such radically polymerizable compounds, compounds having a (meth) acryloyl group include phenoxyethyl (meth) acrylate, 2-methoxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, and benzyl (meth). Acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, ethoxydiethylene glycol (meth) acrylate, methoxypolyethylene glycol (meth) acrylate, methyl (meth) acrylate, polyethylene glycol (meth) acrylate, polypropylene glycol (meth) acrylate, stearyl (meth) acrylate, etc. Monofunctional (meth) acrylate;
Trimethylolpropane tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate, tetraethylene glycol di (meth) acrylate Polyfunctional (meth) acrylates such as polyethylene glycol di (meth) acrylate, bis (2-hydroxyethyl) isocyanurate di (meth) acrylate, 2,2-bis [4- (acryloxy-diethoxy) phenyl] propane;
However, it is not necessarily limited to these.

また、ビニル基を有する化合物としては、スチレン、エチレングリコールモノビニルエーテル等の単官能ビニル化合物; ジビニルベンゼン、エチレングリコールジビニルエーテル、ジエチレングリコールジビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル等の多官能ビニル化合物が挙げられるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。   Examples of the compound having a vinyl group include monofunctional vinyl compounds such as styrene and ethylene glycol monovinyl ether; and polyfunctional vinyl compounds such as divinylbenzene, ethylene glycol divinyl ether, diethylene glycol divinyl ether, and triethylene glycol divinyl ether. However, it is not necessarily limited to these.

ラジカル重合性化合物の1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。本発明において、前記金属酸化物を高屈折率とし、有機ポリマーを低屈折率とする場合には、上記のラジカル重合性化合物のうちで芳香族基を有していない低屈折率(例えば、屈折率1.5以下)のものが好ましい。   Only 1 type of radically polymerizable compound may be used, and 2 or more types may be used together. In the present invention, when the metal oxide has a high refractive index and the organic polymer has a low refractive index, the low refractive index having no aromatic group among the above radical polymerizable compounds (for example, refractive index) (Rate 1.5 or less) is preferred.

また、前記光重合性化合物としては、前記金属酸化物との相溶性をより向上させるために、より親水的なポリエチレングリコールユニット:
−(CH2 CH2 O)p −
を有しているものが好ましい。pはエチレンオキシドの繰り返し単位数を表し、前記繰り返し単位数pが3以上であることが好ましく、pが4以上50以下がより好ましく、pが5以上30以下がさらに好ましい。ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート等のグリコール誘導体が好ましい。
Further, as the photopolymerizable compound, in order to further improve the compatibility with the metal oxide, a more hydrophilic polyethylene glycol unit:
− (CH 2 CH 2 O) p −
The thing which has is preferable. p represents the number of repeating units of ethylene oxide, the number of repeating units p is preferably 3 or more, p is more preferably 4 or more and 50 or less, and p is more preferably 5 or more and 30 or less. Glycol derivatives such as polyethylene glycol (meth) acrylate and polyethylene glycol di (meth) acrylate are preferred.

このような親水的なポリアルキレングリコールユニットを有する光重合性化合物は、金属酸化物マトリックス、及びその形成段階における金属アルコキシド化合物及び部分縮合体である多量体のいずれとも相溶性が良好であり、金属酸化物マトリックス中における均一分散が達成される。   The photopolymerizable compound having such a hydrophilic polyalkylene glycol unit has good compatibility with both the metal oxide matrix and the metal alkoxide compound and the multimer which is a partial condensate in the formation stage. Uniform dispersion in the oxide matrix is achieved.

本発明において、光重合性化合物は、前記金属酸化物全体の重量に対して、例えば5〜1000重量%程度、好ましくは10〜300重量%用いるとよい。5重量%未満では、記録の際に大きな屈折率変化を得られにくく、1000重量%を超えた場合も、記録の際に大きな屈折率変化を得られにくい。   In the present invention, the photopolymerizable compound is used, for example, about 5 to 1000% by weight, preferably 10 to 300% by weight, based on the weight of the whole metal oxide. If it is less than 5% by weight, it is difficult to obtain a large refractive index change during recording, and if it exceeds 1000% by weight, it is difficult to obtain a large refractive index change during recording.

本発明において、ホログラム記録材料には、さらに記録光の波長に対応する光重合開始剤が含まれることが好ましい。光重合開始剤が含まれていると、記録の際の露光により光重合性化合物の重合が促進され、より高感度が得られる。   In the present invention, the hologram recording material preferably further contains a photopolymerization initiator corresponding to the wavelength of the recording light. When a photopolymerization initiator is contained, the polymerization of the photopolymerizable compound is promoted by exposure during recording, and higher sensitivity can be obtained.

光重合性化合物としてラジカル重合性化合物を用いた場合には、光ラジカル開始剤を用いる。光ラジカル開始剤としては、例えば、ダロキュア1173、イルガキュア784 、イルガキュア651 、イルガキュア184 、イルガキュア907 (いずれもチバスペシャルティ・ケミカルズ社製)が挙げられる。光ラジカル開始剤の含有量は、例えば、ラジカル重合性化合物を基準として0.1〜10重量%程度、好ましくは0.5〜5重量%程度である。   When a radical polymerizable compound is used as the photopolymerizable compound, a photo radical initiator is used. Examples of the photo radical initiator include Darocur 1173, Irgacure 784, Irgacure 651, Irgacure 184, and Irgacure 907 (all manufactured by Ciba Specialty Chemicals). The content of the photo radical initiator is, for example, about 0.1 to 10% by weight, preferably about 0.5 to 5% by weight, based on the radical polymerizable compound.

光重合開始剤の他に記録光波長に対応した光増感剤となる色素などが含有されていてもよい。光増感剤としては、例えば、チオキサンテン−9−オン、2,4−ジエチル−9H−チオキサンテン−9−オン等のチオキサントン類、キサンテン類、シアニン類、メロシアニン類、チアジン類、アクリジン類、アントラキノン類、及びスクアリリウム類等が挙げられる。光増感剤の使用量は、光ラジカル開始剤の3〜50重量%程度、例えば10重量%程度とするとよい。   In addition to the photopolymerization initiator, a dye that becomes a photosensitizer corresponding to the recording light wavelength may be contained. Examples of the photosensitizer include thioxanthones such as thioxanthen-9-one and 2,4-diethyl-9H-thioxanthen-9-one, xanthenes, cyanines, merocyanines, thiazines, acridines, Anthraquinones, squaryliums, etc. are mentioned. The amount of the photosensitizer used is preferably about 3 to 50% by weight of the photo radical initiator, for example, about 10% by weight.

このようにして、金属酸化物マトリックス中に光重合性有機化合物が均一に含有されたホログラム記録材料層が作製される。   In this manner, a hologram recording material layer in which the photopolymerizable organic compound is uniformly contained in the metal oxide matrix is produced.

本発明のホログラム記録媒体は、少なくとも上記ホログラム記録材料層を含んでなる。通常は、ホログラム記録媒体は、支持基体(すなわち基板)とホログラム記録材料層とを含んでなるが、支持基体を有さずホログラム記録材料層のみから構成されることもある。例えば、基板上に塗布によりホログラム記録材料層を形成し、その後、ホログラム記録材料層を基板から剥離することにより、ホログラム記録材料層のみから構成される媒体を得ることができる。この場合、ホログラム記録材料層は、例えばmmオーダーの厚膜のものである。   The hologram recording medium of the present invention comprises at least the hologram recording material layer. Usually, the hologram recording medium includes a support base (that is, a substrate) and a hologram recording material layer. However, the hologram recording medium may include only a hologram recording material layer without the support base. For example, by forming a hologram recording material layer on a substrate by coating and then peeling the hologram recording material layer from the substrate, a medium composed only of the hologram recording material layer can be obtained. In this case, the hologram recording material layer is a thick film of the order of mm, for example.

本発明のホログラム記録媒体は、緑色レーザ光のみならず波長350〜450nmの青色レーザ光による記録/再生にも好適である。透過光によって再生を行う場合、波長405nmにおいて50%以上の光透過率を有することが好ましく、反射光によって再生を行う場合、波長405nmにおいて25%以上の光反射率を有することが好ましい。   The hologram recording medium of the present invention is suitable not only for green laser light but also for recording / reproducing with blue laser light having a wavelength of 350 to 450 nm. When reproducing with transmitted light, it is preferable to have a light transmittance of 50% or more at a wavelength of 405 nm, and when reproducing with reflected light, it is preferable to have a light reflectance of 25% or more at a wavelength of 405 nm.

ホログラム記録媒体は、用いる光学系装置によって、透過光によって再生を行う構成の媒体(以下、透過光再生タイプという)、又は反射光によって再生を行う構成の媒体(以下、反射光再生タイプという)のいずれかである。   The hologram recording medium is a medium configured to reproduce with transmitted light (hereinafter referred to as a transmitted light reproduction type) or a medium configured to reproduce with reflected light (hereinafter referred to as a reflected light reproduction type) depending on the optical system apparatus used. Either.

透過光再生タイプの媒体は、読み取りのためのレーザ光が媒体に入射し、入射した前記レーザ光がホログラム記録材料層の記録済み信号によって回折し、媒体を透過した前記レーザ光を撮像素子によって電気信号に変換するように構成されている。すなわち、透過光再生タイプの媒体においては、媒体への再生レーザ光の入射側とは反対の側へ検出されるべきレーザ光が透過する。透過光再生タイプの媒体は、通常、記録材料層が2つの支持基体に挟まれた構成である。用いる光学系装置は、媒体を基準として、光源から発振された再生レーザ光の入射側とは反対の側に、透過レーザ光を検出する撮像素子が設けられている。   In a transmitted light reproduction type medium, a laser beam for reading is incident on the medium, the incident laser light is diffracted by a recorded signal of the hologram recording material layer, and the laser light transmitted through the medium is electrically converted by an image sensor. It is configured to convert to a signal. That is, in the transmitted light reproduction type medium, the laser beam to be detected is transmitted to the side opposite to the incident side of the reproduction laser beam to the medium. The transmitted light reproduction type medium usually has a configuration in which a recording material layer is sandwiched between two support substrates. In the optical system used, an image sensor for detecting transmitted laser light is provided on the side opposite to the incident side of reproduction laser light oscillated from a light source with a medium as a reference.

従って、透過光再生タイプの媒体においては、支持基体、記録材料層、及びその他の任意の層の全てが透光性材料からなり、再生レーザ光の透過を遮る要素は実質的に存在してはならない。支持基体は、通常、ガラス、又は樹脂製の剛性基板である。   Therefore, in the transmitted light reproduction type medium, the support substrate, the recording material layer, and any other layers are all made of a light transmissive material, and there is substantially no element that blocks the transmission of the reproduction laser light. Don't be. The support base is usually a rigid substrate made of glass or resin.

一方、反射光再生タイプは、読み取りのためのレーザ光が媒体に入射し、入射した前記レーザ光がホログラム記録材料層の記録済み信号によって回折し、その後反射膜によって反射され、反射した前記レーザ光を撮像素子によって電気信号に変換するように構成されている。すなわち、反射光再生タイプの媒体においては、媒体への再生レーザ光の入射側と同じ側に検出されるべきレーザ光が反射する。反射光再生タイプの媒体は、通常、再生レーザ光の入射側に位置する支持基体の上に記録材料層が設けられ、記録材料層上に反射膜及び支持基体が設けられている構成である。用いる光学系装置は、媒体を基準として、光源から発振された再生レーザ光の入射側と同じ側に、反射レーザ光を検出する撮像素子が設けられている。   On the other hand, in the reflected light reproduction type, a laser beam for reading is incident on a medium, and the incident laser beam is diffracted by a recorded signal of the hologram recording material layer, and then reflected by a reflecting film and reflected. Is converted into an electrical signal by the image sensor. That is, in the reflected light reproduction type medium, the laser light to be detected is reflected on the same side as the incident side of the reproduction laser light to the medium. The reflected light reproduction type medium is usually configured such that a recording material layer is provided on a support substrate positioned on the reproduction laser light incident side, and a reflection film and a support substrate are provided on the recording material layer. The optical system device used is provided with an image sensor for detecting reflected laser light on the same side as the incident side of the reproduction laser light oscillated from the light source with reference to the medium.

従って、反射光再生タイプの媒体においては、再生レーザ光の入射側に位置する支持基体、記録材料層、及びその他の任意の層のうちの反射膜よりも再生レーザ光の入射側に位置する層は、それぞれ透光性材料からなり、入射する及び反射する再生レーザ光を遮る要素は実質的に存在してはならない。支持基体は、通常、ガラス、又は樹脂製の剛性基板であり、再生レーザ光の入射側に位置する支持基体は、透光性が必要である。   Therefore, in the reflected light reproduction type medium, the layer positioned on the incident side of the reproduction laser beam from the reflective film of the support substrate, the recording material layer, and any other layer positioned on the incident side of the reproduction laser beam. Each is made of a translucent material, and there should be substantially no element that blocks incident and reflected reproduction laser light. The support base is usually a rigid substrate made of glass or resin, and the support base located on the reproduction laser light incident side needs to be translucent.

透過光再生タイプの媒体、又は反射光再生タイプの媒体のいずれであっても、ホログラム記録材料層が波長405nmにおいて例えば50%以上の高い光透過率を有することが重要である。例えば、マトリックス材料(金属酸化物材料)のみからなる層(厚み100μm)を考慮した場合、波長405nmにおいて90%以上の高い光透過率を有していると好ましい。   In either the transmitted light reproduction type medium or the reflected light reproduction type medium, it is important that the hologram recording material layer has a high light transmittance of, for example, 50% or more at a wavelength of 405 nm. For example, when considering a layer (thickness: 100 μm) made only of a matrix material (metal oxide material), it is preferable to have a high light transmittance of 90% or more at a wavelength of 405 nm.

上述のようにして得られたホログラム記録材料層は、青色レーザの高い透過率を有する。そのため、記録材料層の厚み100μmとした場合であっても、透過光再生タイプの場合、波長405nmにおいて50%以上、好ましくは55%以上の光透過率を有する記録媒体が得られ、又は、反射光再生タイプの場合、波長405nmにおいて25%以上、好ましくは27.5%以上の光反射率を有する記録媒体が得られる。高多重性を確保したホログラフィックメモリ記録特性を達成するためには、100μm以上、好ましくは200μm以上の厚みの記録材料層が必要となるが、本発明によれば、例えば1mmの記録材料層厚みとした場合においても、波長405nmにおいて50%以上の光透過率(透過光再生タイプ)、又は波長405nmにおいて25%以上の光反射率(反射光再生タイプ)を確保することができる。   The hologram recording material layer obtained as described above has a high blue laser transmittance. Therefore, even when the thickness of the recording material layer is 100 μm, in the case of the transmitted light reproduction type, a recording medium having a light transmittance of 50% or more, preferably 55% or more at a wavelength of 405 nm can be obtained or reflected. In the case of the optical reproduction type, a recording medium having a light reflectance of 25% or more, preferably 27.5% or more at a wavelength of 405 nm is obtained. In order to achieve holographic memory recording characteristics that ensure high multiplicity, a recording material layer having a thickness of 100 μm or more, preferably 200 μm or more is required. According to the present invention, for example, the recording material layer thickness is 1 mm. Even in this case, a light transmittance of 50% or more (transmitted light reproduction type) at a wavelength of 405 nm or a light reflectance of 25% or more (reflected light reproduction type) at a wavelength of 405 nm can be ensured.

上記ホログラム記録材料層を用いることで、データストレージに適した100μm以上の記録層厚みをもつホログラム記録媒体を得ることができる。ホログラム記録媒体は、基板上にフィルム状のホログラム記録材料を形成したり、あるいは、フィルム状のホログラム記録材料を基板間に挟み込むことにより作製できる。   By using the hologram recording material layer, a hologram recording medium having a recording layer thickness of 100 μm or more suitable for data storage can be obtained. The hologram recording medium can be produced by forming a film-like hologram recording material on a substrate or sandwiching a film-like hologram recording material between substrates.

透過光再生タイプの媒体においては、基板には、ガラスや樹脂などの記録再生波長に対して透明な材料が用いられることが好ましい。ホログラム記録材料層とは反対側の基板の表面には、ノイズ防止のため記録再生波長に対する反射防止膜が施され、またアドレス信号等が付与されていることが好ましい。ホログラム記録材料の屈折率と基板の屈折率とは、ノイズとなる界面反射を防止するため、ほぼ等しいことが好ましい。また、ホログラム記録材料層と基板との間に、記録材料や基板とほぼ同等の屈折率を有する樹脂材料やオイル材料からなる屈折率調整層を設けてもよい。基板間のホログラム記録材料層の厚みを保持するために、前記基板間の厚みに適したスペーサを設けてもよい。また、記録材料媒体の端面は、記録材料の封止処理がなされていることが好ましい。   In the transmitted light reproduction type medium, it is preferable to use a material transparent to the recording / reproducing wavelength such as glass or resin for the substrate. The surface of the substrate opposite to the hologram recording material layer is preferably provided with an antireflection film for the recording / reproducing wavelength and an address signal or the like to prevent noise. It is preferable that the refractive index of the hologram recording material and the refractive index of the substrate are substantially equal in order to prevent interface reflection that becomes noise. Further, a refractive index adjustment layer made of a resin material or an oil material having a refractive index substantially equal to that of the recording material or the substrate may be provided between the hologram recording material layer and the substrate. In order to maintain the thickness of the hologram recording material layer between the substrates, a spacer suitable for the thickness between the substrates may be provided. Further, the end surface of the recording material medium is preferably sealed with the recording material.

反射光再生タイプの媒体においては、再生レーザ光の入射側に位置する基板には、ガラスや樹脂などの記録再生波長に対して透明な材料が用いられることが好ましい。再生レーザ光の入射側に位置する基板としては、反射膜付き基板を用いる。具体的には、ガラス又は樹脂製の剛性基板(透光性は必要ではない)の表面に、例えばAl、Ag、Au、又はこれら金属を主成分とする合金などからなる反射膜を、蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の各種成膜法によって成膜し、反射膜付き基板を得る。この基板の反射膜表面にホログラム記録材料層を所定厚みで設け、さらにこの記録材料層表面に、透光性基板を貼り合わせる。ホログラム記録材料層と前記反射膜との間、及び/又はホログラム記録材料層と前記透光性基板との間に接着剤層、平坦化層等が設けられてもよいが、それらの層もレーザ光透過の妨げになってはならない。それら以外のことは、上記の透過光再生タイプの媒体におけるのと同様である。   In the reflected light reproduction type medium, it is preferable that a material transparent to the recording / reproducing wavelength such as glass or resin is used for the substrate positioned on the incident side of the reproducing laser beam. A substrate with a reflective film is used as the substrate positioned on the incident side of the reproduction laser beam. Specifically, a reflective film made of, for example, Al, Ag, Au, or an alloy containing these metals as a main component is deposited on the surface of a rigid substrate made of glass or resin (translucency is not necessary). Films are formed by various film forming methods such as sputtering and ion plating to obtain a substrate with a reflective film. A hologram recording material layer is provided with a predetermined thickness on the surface of the reflective film of the substrate, and a light transmitting substrate is bonded to the surface of the recording material layer. An adhesive layer, a planarizing layer, or the like may be provided between the hologram recording material layer and the reflective film and / or between the hologram recording material layer and the translucent substrate. It must not interfere with light transmission. Other than that, it is the same as in the above-mentioned transmitted light reproduction type medium.

本発明のホログラム記録材料からなるホログラム記録層を有するホログラム記録媒体は、緑色レーザ光によって記録・再生されるシステムのみならず、波長350〜450nmの青色レーザ光によって記録・再生されるシステムにも好適に用いることができる。   The hologram recording medium having a hologram recording layer made of the hologram recording material of the present invention is suitable not only for a system that records and reproduces by a green laser beam, but also for a system that records and reproduces by a blue laser beam having a wavelength of 350 to 450 nm. Can be used.

以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.

まず、各実施例及び比較例で用いられたSiアルコキシド化合物を以下に示す。下線は注目している非加水分解性有機基であり、その(局所的)SP値を示す。   First, the Si alkoxide compound used in each Example and Comparative Example is shown below. The underline is the non-hydrolyzable organic group of interest and indicates its (local) SP value.

(実施例1)
ジフェニルジメトキシシラン
Ph 2 −Si(OCH3)3 SP値:21.15 (J/cm3)0.5
ヒドロキシメチルトリエトキシシラン
HOCH 2 −Si(OC2H5)3 SP値:36.49 (J/cm3)0.5
Example 1
Diphenyldimethoxysilane
Ph 2 -Si (OCH 3 ) 3 SP value: 21.15 (J / cm 3 ) 0.5
Hydroxymethyltriethoxysilane
HOCH 2 -Si (OC 2 H 5 ) 3 SP value: 36.49 (J / cm 3) 0.5

(実施例2)
ジフェニルジメトキシシラン
Ph 2 −Si(OCH3)3 SP値:21.15 (J/cm3)0.5
N−(3−トリエトキシシリルプロピル)グルコンアミド
(C2H5O)3Si−CH 2 CH 2 CH 2 NHCO-[CH(OH)] 5 -H SP値:36.14 (J/cm3)0.5
(Example 2)
Diphenyldimethoxysilane
Ph 2 -Si (OCH 3 ) 3 SP value: 21.15 (J / cm 3 ) 0.5
N- (3-Triethoxysilylpropyl) gluconamide
(C 2 H 5 O) 3 Si— CH 2 CH 2 CH 2 NHCO— [CH (OH)] 5 —H SP value: 36.14 (J / cm 3 ) 0.5

(比較例1,3,4)
ジフェニルジメトキシシラン
Ph 2 −Si(OCH3)3 SP値:21.15 (J/cm3)0.5
(Comparative Examples 1, 3, 4)
Diphenyldimethoxysilane
Ph 2 -Si (OCH 3 ) 3 SP value: 21.15 (J / cm 3 ) 0.5

(比較例2)
ジフェニルジメトキシシラン
Ph 2 −Si(OCH3)3 SP値:21.15 (J/cm3)0.5
シクロヘキシルメチルジメトキシシラン
C 6 H 11 −Si(CH3)(OCH3)2 SP値:17.48 (J/cm3)0.5
(Comparative Example 2)
Diphenyldimethoxysilane
Ph 2 -Si (OCH 3 ) 3 SP value: 21.15 (J / cm 3 ) 0.5
Cyclohexylmethyldimethoxysilane
C 6 H 11 —Si (CH 3 ) (OCH 3 ) 2 SP value: 17.48 (J / cm 3 ) 0.5

[実施例1]
(マトリックス材料の合成)
テトラブトキシチタン(Ti(OBu)4 、高純度化学製)3.65gと、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール(東京化成製)3.1gとをn−ブタノール溶媒1mL中で室温にて混合し、10分間攪拌した。Ti(OBu)4 /2−エチル−1,3−ヘキサンジオール=1/2(モル比)。この反応液にジフェニルジメトキシシラン(信越化学製)1.96gと、ヒドロキシメチルトリエトキシシラン0.52gとを加え、金属アルコキシド溶液とした。Ti/Si=1/1(モル比)。
水0.2mL、2N塩酸水溶液0.08mL、及び溶媒エタノール1mLからなる溶液を、前記金属アルコキシド溶液に攪拌しながら室温で滴下し、30分間攪拌を続け加水分解反応及び縮合反応を行った。このようにして、ゾル溶液を得た。
[Example 1]
(Synthesis of matrix material)
Tetrabutoxy titanium (Ti (OBu) 4 , high-purity chemical) 3.65 g and 2-ethyl-1,3-hexanediol (Tokyo Kasei) 3.1 g in 1 mL of n-butanol solvent at room temperature. Mix and stir for 10 minutes. Ti (OBu) 4 / 2-ethyl-1,3-hexanediol = 1/2 (molar ratio). To this reaction solution, 1.96 g of diphenyldimethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical) and 0.52 g of hydroxymethyltriethoxysilane were added to obtain a metal alkoxide solution. Ti / Si = 1/1 (molar ratio).
A solution consisting of 0.2 mL of water, 0.08 mL of 2N hydrochloric acid aqueous solution, and 1 mL of solvent ethanol was added dropwise to the metal alkoxide solution at room temperature while stirring, and stirring was continued for 30 minutes to perform a hydrolysis reaction and a condensation reaction. In this way, a sol solution was obtained.

(光重合性化合物)
光重合性化合物としてポリエチレングリコールジアクリレート(東亜合成製、M−245)100重量部に、光重合開始剤としてIRG−907(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ)3重量部と、光増感剤として2,4−ジエチル−9H−チオキサンテン−9−オン 0.3重量部とを加え、光重合性化合物を含む混合物とした。
(Photopolymerizable compound)
100 parts by weight of polyethylene glycol diacrylate (manufactured by Toagosei Co., Ltd., M-245) as a photopolymerizable compound, 3 parts by weight of IRG-907 (Ciba Specialty Chemicals) as a photopolymerization initiator, and 2, as a photosensitizer 4-Diethyl-9H-thioxanthen-9-one 0.3 part by weight was added to obtain a mixture containing a photopolymerizable compound.

(ホログラム記録材料)
マトリックス材料(不揮発分として)の割合が67重量部、光重合性化合物の割合が33重量部となるように、前記ゾル溶液と光重合性化合物の混合物とを室温にて混合し、遮光した状態で更に1時間、ゾル−ゲル反応を十分に進行させ、ホログラム記録材料溶液を得た。
(Hologram recording material)
The sol solution and the mixture of the photopolymerizable compound are mixed at room temperature so that the ratio of the matrix material (as a non-volatile component) is 67 parts by weight and the ratio of the photopolymerizable compound is 33 parts by weight, and is shielded from light Then, the sol-gel reaction was sufficiently advanced for 1 hour to obtain a hologram recording material solution.

得られたホログラム記録材料溶液を、次に説明するようにガラス基板上に塗布し、乾燥して記録媒体サンプルとした。   The obtained hologram recording material solution was applied onto a glass substrate as described below and dried to obtain a recording medium sample.

ホログラム記録媒体の概略断面を示す図1を参照して説明する。
片面に反射防止膜(22a) が設けられた1mm厚のガラス基板(22)を準備した。ガラス基板(22)の反射防止膜(22a) が設けられていない面上に、所定厚みのスペーサ(24)をおき、得られたホログラム記録材料溶液を塗布し、室温で1時間乾燥し、次いで40℃で72時間乾燥し、溶媒を揮発させた。この乾燥工程により、有機金属化合物のゲル化(縮合反応)を進行させ、有機金属化合物と光重合性化合物とが均一に分散した乾燥膜厚300μmのホログラム記録材料層(21)を得た。
A description will be given with reference to FIG. 1 showing a schematic cross section of a hologram recording medium.
A 1 mm thick glass substrate (22) provided with an antireflection film (22a) on one side was prepared. A spacer (24) having a predetermined thickness is placed on the surface of the glass substrate (22) where the antireflection film (22a) is not provided, the resulting hologram recording material solution is applied, dried at room temperature for 1 hour, and then It dried at 40 degreeC for 72 hours, and volatilized the solvent. By this drying step, gelation (condensation reaction) of the organometallic compound was advanced to obtain a hologram recording material layer (21) having a dry film thickness of 300 μm in which the organometallic compound and the photopolymerizable compound were uniformly dispersed.

(ホログラム記録媒体)
ガラス基板(22)上に形成されたホログラム記録材料層(21)上を片面に反射防止膜(23a) が設けられた別の1mm厚のガラス基板(23)でカバーした。この際、ガラス基板(23)の反射防止膜(23a) が設けられていない面がホログラム記録材料層(21)面と接するようにカバーした。このようにして、ホログラム記録材料層(21)を2枚のガラス基板(22)(23)で挟んだ構造をもつホログラム記録媒体(11)を得た。
(Hologram recording medium)
The hologram recording material layer (21) formed on the glass substrate (22) was covered with another 1 mm thick glass substrate (23) provided with an antireflection film (23a) on one side. At this time, the surface of the glass substrate (23) where the antireflection film (23a) was not provided was covered so as to be in contact with the surface of the hologram recording material layer (21). Thus, a hologram recording medium (11) having a structure in which the hologram recording material layer (21) was sandwiched between two glass substrates (22) and (23) was obtained.

(特性評価)
得られたホログラム記録媒体サンプルを、室温、相対湿度60%の環境に1カ月間放置した後、次の特性評価を行った。実施例2、比較例1においても同様である。
(Characteristic evaluation)
The obtained hologram recording medium sample was allowed to stand for 1 month in an environment of room temperature and a relative humidity of 60%, and then the following characteristic evaluation was performed. The same applies to Example 2 and Comparative Example 1.

得られたホログラム記録媒体サンプルについて、図2に示すようなホログラム記録光学系において、特性評価を行った。図2の紙面の方向を便宜的に水平方向とする。   The obtained hologram recording medium sample was evaluated for characteristics in a hologram recording optical system as shown in FIG. The direction of the paper surface of FIG.

図2において、ホログラム記録媒体サンプル(11)は、記録材料層が水平方向と垂直となるようにセットされている。   In FIG. 2, the hologram recording medium sample (11) is set so that the recording material layer is perpendicular to the horizontal direction.

図2のホログラム記録光学系において、シングルモード発振の半導体レーザ(405nm)の光源(101) を用い、この光源(101) から発振した光を、ビーム整流器(102) 、光アイソレータ(103) 、シャッター(104) 、凸レンズ(105) 、ピンホール(106) 、及び凸レンズ(107) によって空間的にフィルタ処理しコリメートし、約10mmφのビーム径に拡大した。拡大されたビームを、ミラー(108) 及び1/2波長板(109) を介して45°(deg)偏光の光を取り出し、偏光ビームスプリッター(110) でS波/P波=1/1に分割した。分割されたS波をミラー(115) 、偏光フィルタ(116) 、虹彩絞り(117) を介して、及び分割されたP波を1/2波長板(111) を用いてS波に変換しミラー(112) 、偏光フィルタ(113) 、虹彩絞り(114) を介して、ホログラム記録媒体サンプル(11)に対する2光束の入射角合計θが37°となるようにし、サンプル(11)で2光束の干渉縞を記録した。   In the hologram recording optical system of FIG. 2, a light source (101) of a single mode oscillation semiconductor laser (405 nm) is used, and light oscillated from the light source (101) is converted into a beam rectifier (102), an optical isolator (103), a shutter. (104) Spatial filtering and collimation were performed by a convex lens (105), a pinhole (106), and a convex lens (107), and the beam diameter was expanded to about 10 mmφ. 45-degree (deg) polarized light is extracted from the expanded beam through the mirror (108) and the half-wave plate (109), and the S wave / P wave is set to 1/1 by the polarization beam splitter (110). Divided. The divided S wave is converted into an S wave through a mirror (115), a polarizing filter (116), an iris diaphragm (117), and the divided P wave is converted into an S wave using a half-wave plate (111). (112) Via the polarizing filter (113) and the iris diaphragm (114), the total incident angle θ of the two light beams on the hologram recording medium sample (11) is 37 °. Interference fringes were recorded.

ホログラムはサンプル(11)を水平方向に回転させて多重化(角度多重:Angle multiplexing,サンプル角度−21°〜+21°,角度間隔0.6°)して記録した。多重度は71であった。記録時には虹彩絞り(114) 、同(117) を直径4mmにして露光した。なお、2光束が成す角θの2等分線(図示されていない)に対して、サンプル(11)面が90°となる位置を、上記サンプル角度±0°とした。   The hologram was recorded by rotating the sample (11) in the horizontal direction and multiplexing (angle multiplexing: sample angle -21 ° to + 21 °, angular interval 0.6 °). The multiplicity was 71. During recording, the iris diaphragm (114) and (117) were exposed with a diameter of 4 mm. The position at which the sample (11) plane is 90 ° with respect to the bisector (not shown) of the angle θ formed by the two light beams was defined as the sample angle ± 0 °.

ホログラム記録後、残留する未反応成分を反応させるため、サンプル(11)面全体に、波長400nmの青色LEDで十分な光を照射した。この際、照射光がコヒーレント性をもたないよう、透過率80%のアクリル樹脂製拡散板を介して露光した(ポストキュアと呼ぶ)。再生の際には、シャッター(121) により遮光し、虹彩絞り(117) を直径1mmにして1光束のみ照射して、サンプル(11)を水平方向に−23°〜+23°まで連続的に回転させ、それぞれの角度位置において回折効率をパワーメータ(120) で測定した。記録前後において記録材料層の体積変化(記録収縮)や平均屈折率の変化がない場合には、前記水平方向の回折ピーク角度は記録時と再生時とで一致する。しかしながら、実際には、記録収縮や平均屈折率の変化が起こるため、再生時の水平方向の回折ピーク角度は、記録時の水平方向の回折ピーク角度から僅かにずれる。このため、再生時においては、水平方向の角度を連続的に変化させ、回折ピークが出現した時のピーク強度から回折効率を求めた。なお、図2において、(119) はこの実施例では用いられていないパワーメータである。   After the hologram recording, in order to react the remaining unreacted components, the entire surface of the sample (11) was irradiated with sufficient light with a blue LED having a wavelength of 400 nm. At this time, exposure was performed through an acrylic resin diffusion plate having a transmittance of 80% so that the irradiated light did not have coherency (referred to as post-cure). During playback, the shutter (121) is shielded from light, the iris diaphragm (117) is 1 mm in diameter and only one beam is irradiated, and the sample (11) is continuously rotated horizontally from -23 ° to + 23 °. The diffraction efficiency was measured with a power meter (120) at each angular position. When there is no volume change (recording shrinkage) or average refractive index change of the recording material layer before and after recording, the horizontal diffraction peak angle coincides between recording and reproduction. However, in practice, since recording shrinkage and change in average refractive index occur, the horizontal diffraction peak angle during reproduction slightly deviates from the horizontal diffraction peak angle during recording. For this reason, during reproduction, the angle in the horizontal direction was continuously changed, and the diffraction efficiency was determined from the peak intensity when a diffraction peak appeared. In FIG. 2, reference numeral (119) denotes a power meter that is not used in this embodiment.

このとき、ダイナミックレンジ:M/#(回折効率の平方根の和)は20.2(ホログラム記録材料層の厚みを1mmとした時に換算した値)と高い値が得られた。
また、記録露光前(初期)の405nmにおける媒体(記録層厚:300μm)の光透過率は79.0%であった。記録後(青色LEDによるポストキュア後)の405nmにおける媒体の光透過率は79%であり、ほぼ初期の光透過率を維持していた。
At this time, the dynamic range: M / # (sum of square roots of diffraction efficiency) was as high as 20.2 (a value converted when the thickness of the hologram recording material layer was 1 mm).
The light transmittance of the medium (recording layer thickness: 300 μm) at 405 nm before recording exposure (initial stage) was 79.0%. The light transmittance of the medium at 405 nm after recording (after post-cure with a blue LED) was 79%, and the initial light transmittance was maintained.

[実施例2]
マトリックス材料の合成において、用いるSiアルコキシドを、ジフェニルジメトキシシラン2.0gと、N−(3−トリエトキシシリルプロピル)グルコンアミド1.0gとに代えた以外は、実施例1と同様にしてゾル溶液を得た。Ti/Si=1/1(モル比)。前記ゾル溶液を用いて、実施例1と同様にしてホログラム記録媒体を得た。
[Example 2]
In the synthesis of the matrix material, a sol solution was obtained in the same manner as in Example 1 except that the Si alkoxide used was replaced with 2.0 g of diphenyldimethoxysilane and 1.0 g of N- (3-triethoxysilylpropyl) gluconamide. Got. Ti / Si = 1/1 (molar ratio). Using the sol solution, a hologram recording medium was obtained in the same manner as in Example 1.

得られた媒体を、室温、相対湿度60%の環境に1カ月間放置した後、実施例1と同様にして特性評価を行ったところ、ダイナミックレンジ:M/#は19.6、記録露光前(初期)の405nmにおける媒体(記録層厚:300μm)の光透過率は85.0%、記録後の405nmにおける媒体の光透過率は82%であった。   The obtained medium was allowed to stand in an environment of room temperature and relative humidity of 60% for 1 month and then evaluated for characteristics in the same manner as in Example 1. As a result, the dynamic range: M / # was 19.6, before recording exposure. The light transmittance of the medium (recording layer thickness: 300 μm) at 405 nm (initial) was 85.0%, and the light transmittance of the medium at 405 nm after recording was 82%.

[比較例1]
マトリックス材料の合成において、用いるSiアルコキシドを、ジフェニルジメトキシシラン2.2gのみとした以外は、実施例1と同様にしてゾル溶液を得た。Ti/Si=1.2/1(モル比)。前記ゾル溶液を用いて、実施例1と同様にしてホログラム記録媒体を得た。
[Comparative Example 1]
In the synthesis of the matrix material, a sol solution was obtained in the same manner as in Example 1 except that the Si alkoxide used was only 2.2 g of diphenyldimethoxysilane. Ti / Si = 1.2 / 1 (molar ratio). Using the sol solution, a hologram recording medium was obtained in the same manner as in Example 1.

得られた媒体を、室温、相対湿度60%の環境に1カ月間放置した後、実施例1と同様にして特性評価を行ったところ、ダイナミックレンジ:M/#は18.6、記録露光前(初期)の405nmにおける媒体(記録層厚:300μm)の光透過率は55.0%、記録後の405nmにおける媒体の光透過率は36%であった。   The obtained medium was allowed to stand in an environment at room temperature and a relative humidity of 60% for 1 month, and was then evaluated in the same manner as in Example 1. As a result, the dynamic range: M / # was 18.6, before recording exposure. The light transmittance of the medium (recording layer thickness: 300 μm) at 405 nm (initial) was 55.0%, and the light transmittance of the medium at 405 nm after recording was 36%.

ホログラム記録媒体を作製した直後の記録層は透明であったが、室温、相対湿度60%の環境に1カ月間放置している間に、記録層全体が徐々に微白濁を呈するようになった。さらに、記録を行うことによって、露光スポットが顕著に白濁した。そのため、記録前後とも、実施例1及び2に比べ、光透過率が著しく低下した。   The recording layer immediately after production of the hologram recording medium was transparent, but the entire recording layer gradually became slightly cloudy while being left in an environment of room temperature and 60% relative humidity for 1 month. . Furthermore, the exposure spot became clouded significantly by recording. Therefore, the light transmittance was significantly reduced before and after recording as compared with Examples 1 and 2.

[比較例2]
マトリックス材料の合成において、用いるSiアルコキシドを、ジフェニルジメトキシシラン2.1gと、シクロヘキシルメチルジメトキシシラン0.4gとに代えた以外は、実施例1と同様にしてゾル溶液を得た。Ti/Si=1/1(モル比)。前記ゾル溶液を用いて、実施例1と同様にしてホログラム記録媒体を得た。
[Comparative Example 2]
In the synthesis of the matrix material, a sol solution was obtained in the same manner as in Example 1 except that the Si alkoxide used was changed to 2.1 g of diphenyldimethoxysilane and 0.4 g of cyclohexylmethyldimethoxysilane. Ti / Si = 1/1 (molar ratio). Using the sol solution, a hologram recording medium was obtained in the same manner as in Example 1.

記録媒体作製時の加熱乾燥後の記録層表面には著しい凹凸が生じており、記録層全体に白濁が生じていた。記録層の特性評価を行うことは不可能であった。   Remarkable irregularities were formed on the surface of the recording layer after heating and drying during the production of the recording medium, and the entire recording layer was clouded. It was impossible to evaluate the characteristics of the recording layer.

[比較例3:グリコールが配位していないTi]
(マトリックス材料の合成)
下式で示されるチタンブトキシド10量体(日本曹達製、B−10)7.2gと、ジフェニルジメトキシシラン7.8gとをテトラヒドロフラン溶媒6mL中で室温にて混合し、金属アルコキシド溶液とした。Ti/Si=1/1(モル比)。
水0.9mL、2N塩酸水溶液0.36mL、及びテトラヒドロフラン3mLからなる溶液を、前記アルコキシド溶液に攪拌しながら室温で滴下し、1時間攪拌を続け加水分解反応及び縮合反応を行った。このようにして、ゾル溶液を得た。
[Comparative Example 3: Ti in which glycol is not coordinated]
(Synthesis of matrix material)
7.2 g of titanium butoxide decamer (B-10 manufactured by Nippon Soda Co., Ltd.) represented by the following formula and 7.8 g of diphenyldimethoxysilane were mixed at room temperature in 6 mL of tetrahydrofuran solvent to obtain a metal alkoxide solution. Ti / Si = 1/1 (molar ratio).
A solution consisting of 0.9 mL of water, 0.36 mL of 2N aqueous hydrochloric acid, and 3 mL of tetrahydrofuran was dropped into the alkoxide solution at room temperature while stirring, and stirring was continued for 1 hour to perform a hydrolysis reaction and a condensation reaction. In this way, a sol solution was obtained.

4 9 −[OTi(OC4 9 2 L −OC4 9 (L=10) C 4 H 9 - [OTi ( OC 4 H 9) 2] L -OC 4 H 9 (L = 10)

前記ゾル溶液を用いて、実施例1と同様にしてホログラム記録媒体を得た。   Using the sol solution, a hologram recording medium was obtained in the same manner as in Example 1.

作製した直後の媒体について、実施例1と同様にして特性評価を行ったところ、ダイナミックレンジ:M/#は18.1(ホログラム記録材料層の厚みを1mmとした時に換算した値)であった。しかしながら、記録露光前(初期)の405nmにおける媒体(記録層厚:300μm)の光透過率は35%であった。記録後における405nmにおける媒体の光透過率は1%に低下した。   When the characteristics of the medium immediately after production were evaluated in the same manner as in Example 1, the dynamic range M / # was 18.1 (value converted when the thickness of the hologram recording material layer was 1 mm). . However, the light transmittance of the medium (recording layer thickness: 300 μm) at 405 nm before recording exposure (initial) was 35%. The light transmittance of the medium at 405 nm after recording decreased to 1%.

[比較例4:グリコールが配位していないTi]
(マトリックス材料の合成)
テトラブトキシチタン(Ti(OBu)4 、高純度化学製)3.65gと、エチルアセトアセテート(EtAcAc、東京化成製)2.76gとをn−ブタノール溶媒1mL中で室温にて混合し、10分間攪拌した。Ti(OBu)4 /EtAcAc=1/2(モル比)。この反応液にジフェニルジメトキシシラン(信越化学製)2.6gを加え、金属アルコキシド溶液とした。Ti/Si=1/1(モル比)。
水0.2mL、2N塩酸水溶液0.08mL、及び溶媒エタノール1mLからなる溶液を、前記金属アルコキシド溶液に攪拌しながら室温で滴下し、30分間攪拌を続け加水分解反応及び縮合反応を行った。このようにして、ゾル溶液を得た。
[Comparative Example 4: Ti in which glycol is not coordinated]
(Synthesis of matrix material)
Tetrabutoxytitanium (Ti (OBu) 4 , high-purity chemical) 3.65 g and ethyl acetoacetate (EtAcAc, Tokyo Chemical Industry) 2.76 g were mixed in 1 mL of n-butanol solvent at room temperature for 10 minutes. Stir. Ti (OBu) 4 / EtAcAc = 1/2 (molar ratio). To this reaction solution, 2.6 g of diphenyldimethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical) was added to obtain a metal alkoxide solution. Ti / Si = 1/1 (molar ratio).
A solution consisting of 0.2 mL of water, 0.08 mL of 2N hydrochloric acid aqueous solution, and 1 mL of solvent ethanol was added dropwise to the metal alkoxide solution at room temperature while stirring, and stirring was continued for 30 minutes to perform a hydrolysis reaction and a condensation reaction. In this way, a sol solution was obtained.

前記ゾル溶液を用いて、実施例1と同様にしてホログラム記録媒体を得た。   Using the sol solution, a hologram recording medium was obtained in the same manner as in Example 1.

しかしながら、記録露光前(初期)の405nmにおける作製した直後の媒体(記録層厚:300μm)の光透過率は15%であり、記録媒体として用いることはできないものであった。   However, the light transmittance of the medium immediately after fabrication (recording layer thickness: 300 μm) at 405 nm before recording exposure (initial stage) is 15%, and cannot be used as a recording medium.

実施例で作製されたホログラム記録媒体の概略断面を示す図である。It is a figure which shows the schematic cross section of the hologram recording medium produced in the Example. 実施例で用いられたホログラム記録光学系の概略を示す平面図である。It is a top view which shows the outline of the hologram recording optical system used in the Example.

符号の説明Explanation of symbols

(11):ホログラム記録媒体
(21):ホログラム記録材料層
(22a) (23a) :反射防止膜
(22)(23):ガラス基板
(24):スペーサ
(11): Hologram recording medium
(21): Hologram recording material layer
(22a) (23a): Antireflection film
(22) (23): Glass substrate
(24): Spacer

Claims (9)

金属酸化物マトリックスと光重合性化合物とを含むホログラム記録材料であって、
金属酸化物マトリックスは、金属元素として少なくともTi及びSiを含み、Tiにはグリコールが配位しており、Siのうちの一部には、親水性有機基がSi−C結合を介して該Siに直接結合している、ホログラム記録材料。
A hologram recording material comprising a metal oxide matrix and a photopolymerizable compound,
The metal oxide matrix contains at least Ti and Si as metal elements, and glycol is coordinated to Ti, and a hydrophilic organic group is partly included in Si through Si—C bonds. Hologram recording material that is directly bonded to.
前記グリコールは、ゼミナルジオール以外のグリコールである、請求項1に記載のホログラム記録材料。   The hologram recording material according to claim 1, wherein the glycol is a glycol other than a seminar diol. 前記グリコールは、一般式(I):
Figure 2008292712
(式中、R1 、R2 、R3 、R4 、R5 及びR6 は、同一でも異なっていてもよく、水素原子又はアルキル基を表し、ただし、R1 、R2 、R3 、R4 、R5 及びR6 に含まれる炭素数の総和は0〜5である。)
で表される、請求項1又は2に記載のホログラム記録材料。
The glycol has the general formula (I):
Figure 2008292712
(In the formula, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 may be the same or different and each represents a hydrogen atom or an alkyl group, provided that R 1 , R 2 , R 3 , The total number of carbon atoms contained in R 4 , R 5 and R 6 is 0-5.)
The hologram recording material of Claim 1 or 2 represented by these.
前記親水性有機基は、Fedorsの推算方法によって求められる溶解性パラメータの値(SP値)が、21.5 (J/cm3)0.5 以上である、請求項1〜3のうちのいずれか1項に記載のホログラム記録材料。 The hydrophilic organic group has a solubility parameter value (SP value) determined by Fedors' estimation method of 21.5 (J / cm 3 ) 0.5 or more, according to any one of claims 1 to 3. The hologram recording material according to Item. 前記親水性有機基が結合しているSi以外のSiのうちの少なくとも一部には、芳香族炭化水素基がSi−C結合を介して該Siに直接結合している、請求項1〜4のうちのいずれか1項に記載のホログラム記録材料。   The aromatic hydrocarbon group is directly bonded to the Si via a Si-C bond in at least a part of Si other than Si to which the hydrophilic organic group is bonded. The hologram recording material according to any one of the above. 前記光重合性化合物は、下式で表されるポリエチレングリコールユニット:
−(CH2 CH2 O)p −
(ここで、pはエチレンオキシドの繰り返し単位数を表す)
を有するラジカル重合性化合物である、請求項1〜5のうちのいずれか1項に記載のホログラム記録材料。
The photopolymerizable compound is a polyethylene glycol unit represented by the following formula:
− (CH 2 CH 2 O) p −
(Where p represents the number of repeating units of ethylene oxide)
The hologram recording material according to any one of claims 1 to 5, which is a radically polymerizable compound having
前記繰り返し単位数pが3以上である、請求項6に記載のホログラム記録材料。   The hologram recording material according to claim 6, wherein the repeating unit number p is 3 or more. さらに光重合開始剤を含む、請求項1〜7のうちのいずれか1項に記載のホログラム記録材料。   Furthermore, the hologram recording material of any one of Claims 1-7 containing a photoinitiator. 請求項1〜8のうちのいずれか1項に記載のホログラム記録材料からなるホログラム記録層を有する、ホログラム記録媒体。   A hologram recording medium having a hologram recording layer made of the hologram recording material according to claim 1.
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