JP2014197191A - トリアジン環含有ハイパーブランチポリマーを含む体積ホログラム記録材料用組成物 - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
【解決手段】パターン露光によってパターンを形成するために使用される体積ホログラム記録材料用組成物であって、(a)重合性化合物、(b)光重合開始剤、(c)トリアジン環含有ハイパーブランチポリマー及び(d)エーテル又はアミド構造を有するビニルモノマー及び/又は(メタ)アクリルモノマーを含む体積ホログラム記録材料用組成物及び該組成物を用いたホログラム記録媒体。
【選択図】なし
Description
かかる欠点を克服する乾式のホログラム感光材料として、デュポン社のオムニデックスシリーズが広く知られている。この材料はラジカル重合モノマーとバインダーポリマー、光ラジカル重合開始剤及び増感色素を主成分として、ラジカル重合モノマーとバインダーポリマーの屈折率差を利用してホログラムを記録するものである。すなわち、フィルム状に形成された該感光性組成物を干渉露光すると、光が強い部分にてラジカル重合が開始され、それに伴いラジカル重合モノマーの濃度勾配ができ、光が弱い部分から強い部分にラジカル重合モノマーの拡散移動が起こる。結果として干渉光の強弱に応じて、ラジカル重合モノマー密度及び重合したポリマーの密度の疎密ができ、それらとバインダーポリマーの屈折率の差としてホログラムが形成される。この材料系は現状報告されているホログラム用フォトポリマーとしては高性能であるが、30μm程度の厚みに限定されること、そして、耐熱性、透明性に問題がある点が指摘されている。
せる必要があり、固体性が悪いだけでなく、金属粒子界面と固体マトリックスとの界面密着性が悪く、脆く、界面へ水が侵入するなどの問題がある。
また、微粒子をエチレン性不飽和基を有するエン化合物及びメルカプト基を有するチオール化合物の混合物に分散することにより、低収縮なホログラム記録材料が開示されている(特許文献8)。
しかしこれらの材料においても、十分な回折効率が得られていないという課題がある。
すなわち、第1観点として、パターン露光によってパターンを形成するために使用される体積ホログラム記録材料用組成物であって、(a)重合性化合物、(b)光重合開始剤、(c)トリアジン環含有ハイパーブランチポリマー及び(d)エーテル又はアミド構造を有するビニルモノマー及び/又は(メタ)アクリルモノマーを含む体積ホログラム記録材料用組成物に関するに関する。
第2観点として、前記(a)重合性化合物と(d)エーテル又はアミド構造を有するビニルモノマー及び/又は(メタ)アクリルモノマーの重合体の屈折率と、前記(c)トリアジン環含有ハイパーブランチポリマーの屈折率との差が0.01以上、0.6以下である、第1観点に記載の体積ホログラム記録材料用組成物に関する。
第3観点として、前記(a)重合性化合物の重合体、前記(c)トリアジン環含有ハイ
パーブランチポリマー及び(d)エーテル又はアミド構造を有するビニルモノマー及び/又は(メタ)アクリルモノマーの重合体の合計体積に占める前記(c)トリアジン環含有ハイパーブランチポリマーの割合が、3体積%以上、50体積%以下である、第1観点又は第2観点に記載の体積ホログラム記録材料用組成物に関する。
第4観点として、前記パターン露光が干渉露光であり、該干渉露光によりホログラムを形成するために使用される、第1観点乃至第3観点のうち何れか一項に記載の体積ホログラム記録材料用組成物に関する。
第5観点として、第1観点乃至第4観点のうち何れか1項に記載の体積ホログラム記録材料用組成物を含む体積ホログラム記録層に関する。
第6観点として、第5観点に記載の体積ホログラム記録層を含む体積ホログラム記録媒体に関する。
第7観点として、体積ホログラム記録層が、各々平面を有しそれら平面が対面する2枚の透明基体間に配置された構造である、第6観点に記載の体積ホログラム記録媒体に関する。
第8観点として、第1観点乃至第4観点のうち何れか一項に記載の体積ホログラム記録材料用組成物を、支持体に塗布し塗布膜を形成する工程、及び前記塗布膜にパターン露光する工程を含む、パターンの形成方法に関する。
第9観点として、前記パターン露光が干渉露光である、第8観点に記載のパターンの形成方法に関する。
ホログラムなどのパターンは、記録層に含まれる少なくとも二種の成分の屈折率の差を利用して、光の干渉パターンを記録することにより形成される。従って、パターンを形成するためのパターン露光の条件下(例えばホログラム記録のための干渉露光の条件下)で、例えば本発明の場合には、上記の重合性化合物などの重合性成分より生じる重合体の屈折率と、トリアジン環含有ハイパーブランチポリマーの屈折率との差が大きいことが重要となる。
該トリアジン環含有ハイパーブランチポリマーの屈折率は比較的高く、例えば、波長589nmの光に対する屈折率は1.7を超えるものがある。このため、本発明で用いられる重合性成分より生ずる重合体の屈折率は、上記数値と比べて相対的に小さいことが好ましく、例えば、波長589nmの光に対する屈折率が1.3以上、1.7以下である重合体を与える重合性成分が好ましく使用される。より好ましくは波長589nmの光に対する屈折率が1.3〜1.6である重合体を与える重合性成分(重合性化合物など)が使用されることとなる。
本発明における重合性化合物は、光重合開始剤の作用によって重合する重合性の部位を、分子内に1個以上、好ましくは1乃至6個有する化合物であれば特に制限はない。重合性の部位としては、ラジカル重合性の部位であるエチレン性不飽和結合が挙げられる。
なお、本発明における重合性化合物とは、いわゆる反応性を有しない高分子物質ではない化合物を意味し、従って、狭義の単量体化合物(モノマー)だけでなく、二量体、三量体、オリゴマーや反応性高分子をも包含するものである。
有する化合物が挙げられる。
ラジカル重合性の部位を有する重合性化合物としては、エチレン性不飽和結合を有する化合物が挙げられる。また、カチオン重合性の部位を有する重合性化合物としては、ビニルチオエーテル構造、或いは、エポキシ環又はオキセタン環などの環状エーテル構造を有する化合物が挙げられる。
エチレン性不飽和結合を有する化合物としては、例えば、不飽和カルボン酸;不飽和カルボン酸エステル化合物;脂肪族ポリヒドロキシ化合物と不飽和カルボン酸とのエステル化合物;芳香族ポリヒドロキシ化合物と不飽和カルボン酸とのエステル化合物;脂肪族ポリヒドロキシ化合物、芳香族ポリヒドロキシ化合物等の多価ヒドロキシ化合物と不飽和カルボン酸及び多価カルボン酸とのエステル化反応により得られるエステル化合物等が挙げられる。
できるウレタン化合物や、多価エポキシ化合物とヒドロキシアルキル不飽和カルボン酸エステルとの反応によって得ることができる化合物を挙げることができる。上記ウレタン化合物の例としては、例えばダイセル・サイテック(株)製EBECRYL(商品名)シリーズウレタンアクリレートが挙げられ、具体的には、例えばEBECRYL8301などを使用することによって、分散性を損なうことなく優れた回折効率を得ることができる。
その他本発明に用いられるエチレン性不飽和結合を有する化合物の例としては、フタル酸ジアリル等のアリルエステル化合物;ジビニルフタレート等のビニル基含有化合物等が有用である。
これらのエチレン性不飽和結合を有する化合物は単独で用いてもよいし、必要に応じ混合して用いてもよい。
エポキシ環を有する化合物としては、例えば、ジグリセロールポリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル、1,4−ビス(2,3−エポキシプロポキシパーフルオロイソプロピル)シクロヘキサン、ソルビトールポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、レゾルシンジグリシジルエーテル、1,6−へキサンジオールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、p−tert−ブチルフェニルグリシジルエーテル、アジピン酸ジグリシジルエステル、o−フタル酸ジグリシジルエステル、ジブロモフェニルグリシジルエーテル、1,2,7,8−ジエポキシオクタン、1,6−ジメチロールパーフルオロヘキサンジグリシジルエーテル、4,4’−ビス(2,3−エポキシプロポキシパーフルオロイソプロピル)ジフェニルエーテル、2,2−ビス(4−グリシジルオキシフェニル)プロパン、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、3,4−エポキシシクロヘキシルオキシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)−3’,4’−エポキシ−1,3−ジオキサン−5−スピロシクロヘキサン、1,2−エチレンジオキシ−ビス(3,4−エポキシシクロヘキシルメタン)、4’,5’−エポキシ−2’−メチルシクロヘキシルメチル−4,5−エポキシ−2−メチルシクロヘキサンカルボキシレート、エチレングリコール−ビス(3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート)、ビス(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)アジペート、ジ−2,3−エポキシシクロペンチルエーテル等を挙げることができる。
本発明において、(a)成分である重合性化合物は一種を単独で用いてもよく、二種以上を組合せて用いてもよい。
また、(a)成分として、重合性の部位を1個有する化合物と、重合性の部位を2個以
上有する化合物を(2官能以上の重合性化合物)を併用することにより、後述する(c)トリアジン環含有ハイパーブランチポリマーの拡散が速やかに起こり、回折効率などの特性がさらに好ましい形態となる。但し、2官能以上の重合性化合物の使用量(質量)は、組成物の合計質量から2官能以上の重合性化合物を除いた質量に対して10倍量(質量)までが好適であり、これ以上使用量が多くなると、(c)トリアジン環含有ハイパーブランチポリマーの分散量が相対的に少なくなり、回折効率などにおいてよい特性が得られない。
上記2官能以上の重合性化合物としては前出のラジカル重合性の部位を有する重合性化合物或いはカチオン重合性化合物を有する化合物において、重合性の部位を2個以上有する化合物が挙げられる。
本発明における光重合開始剤としては、後に詳述するパターン露光によって前記(a)重合性化合物の重合を開始することができる機能を有する化合物であれば特に限定はない。
重合性化合物としてラジカル重合性の部位であるエチレン性不飽和結合を有する化合物を使用する場合、光重合開始剤としては、基本的にはパターン露光時に活性ラジカルを生成する光ラジカル重合開始剤が用いられる。
また、重合性化合物としてカチオン重合性の部位であるビニルエーテル構造、エポキシ環又はオキセタン環を有する化合物等を使用する場合、光重合開始剤としては、基本的にはパターン露光時にルイス酸あるいはブレンステッド酸を生成する光酸発生剤が用いられる。
光ラジカル重合開始剤としては、パターン露光時に活性ラジカルを生成する化合物であれば特に限定されないが、例えば、ベンゾイン系化合物、α−アミノアルキルフェノン系化合物、チオキサントン系化合物、アゾ系化合物、アジド系化合物、ジアゾ系化合物、o−キノンジアジド系化合物、アシルホスフィンオキシド系化合物、オキシムエステル系化合物、有機過酸化物、ベンゾフェノン類、ビスクマリン、ビスイミダゾール化合物、チタノセン化合物、チオール化合物、ハロゲン化炭化水素化合物、トリクロロメチルトリアジン化合物、あるいはヨードニウム塩化合物、スルホニウム塩化合物などのオニウム塩化合物等が用いられる。これらのうち、チタノセン化合物が好ましい。光ラジカル重合開始剤は単独で用いてもよいし、必要に応じて二種以上を混合して用いてもよい。
る。
光酸発生剤としては、パターン露光時にルイス酸あるいはブレンステッド酸を生成する化合物であれば特に限定されないが、例えば、ジアリールヨードニウム塩化合物、トリアリールスルホニウム塩化合物、ジアゾニウム塩化合物などのオニウム塩化合物、鉄アレーン錯体化合物等を挙げることができる。
これら光ラジカル重合開始剤、光酸発生剤などの光重合開始剤は単独で用いてもよいし、必要に応じて二種以上を混合して用いてもよい。
本発明の体積ホログラム記録材料用組成物における光重合開始剤の配合量は、(a)重合性化合物に対し0.01乃至10質量部であり、好ましくは0.05乃至5質量部である。
本発明の体積ホログラム記録材料用組成物は、(c)トリアジン環含有ハイパーブランチポリマーを必須の成分として含む。
上記(c)成分は、その屈折率が、重合性成分、すなわち前記(a)重合性化合物と後
述する(d)エーテル又はアミド構造を有するビニルモノマー及び/又は(メタ)アクリルモノマーの重合体の屈折率に対して0.01以上、0.6以下の差となるような屈折率を有してなることが好ましい。
また体積ホログラム記録材料用組成物に含まれる上記(c)成分の配合量は、前記(a)重合性化合物の重合体、前記(c)トリアジン環含有ハイパーブランチポリマー及び後述する(d)エーテル又はアミド構造を有するビニルモノマー及び/又は(メタ)アクリルモノマーの重合体の合計体積に占める割合が3体積%以上、50体積%以下であることが好ましく、より好ましくは15体積%以上50体積%以下である。
アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、シクロブチル基、1−メチル−シクロプロピル基、2−メチル−シクロプロピル基、n−ペンチル基、1−メチル−n−ブチル基、2−メチル−n−ブチル基、3−メチル−n−ブチル基、1,1−ジメチル−n−プロピル基、1,2−ジメチル−n−プロピル基、2,2−ジメチル−n−プロピル基、1−エチル−n−プロピル基、シクロペンチル基、1−メチル−シクロブチル基、2−メチル−シクロブチル基、3−メチル−シクロブチル基、1,2−ジメチル−シクロプロピル基、2,3−ジメチル−シクロプロピル基、1−エチル−シクロプロピル基、2−エチル−シクロプロピル基、n−ヘキシル基、1−メチル−n−ペンチル基、2−メチル−n−ペンチル基、3−メチル−n−ペンチル基、4−メチル−n−ペンチル基、1,1−ジメチル−n−ブチル基、1,2−ジメチル−n−ブチル基、1,3−ジメチル−n−ブチル基、2,2−ジメチル−n−ブチル基、2,3−ジメチル−n−ブチル基、3,3−ジメチル−n−ブチル基、1−エチル−n−ブチル基、2−エチル−n−ブチル基、1,1,2−トリメチル−n−プロピル基、1,2,2−トリメチル−n−プロピル基、1−エチル−1−メチル−n−プロピル基、1−エチル−2−メチル−n−プロピル基、シクロヘキシル基、1−メチル−シクロペンチル基、2−メチル−シクロペンチル基、3−メチル−シクロペンチル基、1−エチル−シクロブチル基、2−エチル−シクロブチル基、3−エチル−シクロブチル基、1,2−ジメチル−シクロブチル基、1,3−ジメチル−シクロブチル基、2,2−ジメチル−シクロブチル基、2,3−ジメチル−シクロブチル基、2,4−ジメチル−シクロブチル基、3,3−ジメチル−シクロブチル基、1−n−プロピル−シクロプロピル基、2−n−プロピル−シクロプロピル基、1−イソプロピル−シクロプロピル基、2−イソプロピル−シクロプロピル基、1,2,2−トリメチル−シクロプロピル基、1,2,3−トリメチル−シクロプロピル基、2,2,3−トリメチル−シクロプロピル基、1−エチル−2−メチル−シクロプロピル基、2−エチル−1−メチル−シクロプロピル基、2−エチル−2−メチル−シク
ロプロピル基、2−エチル−3−メチル−シクロプロピル基等が挙げられる。
アルコキシ基の具体例としては、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基、s−ブトキシ基、t−ブトキシ基、n−ペンチルオキシ基、1−メチル−n−ブトキシ基、2−メチル−n−ブトキシ基、3−メチル−n−ブトキシ基、1,1−ジメチル−n−プロポキシ基、1,2−ジメチル−n−プロポキシ基、2,2−ジメチル−n−プロポキシ基、1−エチル−n−プロポキシ基、n−ヘキシルオキシ基、1−メチル−n−ペンチルオキシ基、2−メチル−n−ペンチルオキシ基、3−メチル−n−ペンチルオキシ基、4−メチル−n−ペンチルオキシ基、1,1−ジメチル−n−ブトキシ基、1,2−ジメチル−n−ブトキシ基、1,3−ジメチル−n−ブトキシ基、2,2−ジメチル−n−ブトキシ基、2,3−ジメチル−n−ブトキシ基、3,3−ジメチル−n−ブトキシ基、1−エチル−n−ブトキシ基、2−エチル−n−ブトキシ基、1,1,2−トリメチル−n−プロポキシ基、1,2,2−トリメチル−n−プロポキシ基、1−エチル−1−メチル−n−プロポキシ基、1−エチル−2−メチル−n−プロポキシ基等が挙げられる。
アリール基の具体例としては、フェニル基、o−クロルフェニル基、m−クロルフェニル基、p−クロルフェニル基、o−フルオロフェニル基、p−フルオロフェニル基、o−メトキシフェニル基、p−メトキシフェニル基、p−ニトロフェニル基、p−シアノフェニル基、α−ナフチル基、β−ナフチル基、o−ビフェニリル基、m−ビフェニリル基、p−ビフェニリル基、1−アントリル基、2−アントリル基、9−アントリル基、1−フェナントリル基、2−フェナントリル基、3−フェナントリル基、4−フェナントリル基、9−フェナントリル基等が挙げられる。
その具体例としては、ベンジル基、p−メチルフェニルメチル基、m−メチルフェニルメチル基、o−エチルフェニルメチル基、m−エチルフェニルメチル基、p−エチルフェニルメチル基、2−プロピルフェニルメチル基、4−イソプロピルフェニルメチル基、4−イソブチルフェニルメチル基、α−ナフチルメチル基等が挙げられる。
これらアルキル基、アルコキシ基としては上記において挙げた基と同様の基が挙げられる。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
を表す。)
で表される基を表す。
これらハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基としては上記において挙げた基と同様の基が挙げられる。
また炭素原子数1〜10の分岐構造を有していてもよいアルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基等が挙げられる。
なお、本発明における重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(以下、GPCという)分析による標準ポリスチレン換算で得られる平均分子量である。
本発明の体積ホログラム記録材料用組成物は、前記(c)トリアジン環含有ハイパーブランチポリマーを分散させることができ、そして前記(a)重合性化合物に対して成分(c)とともに分散し得る成分(d)を必須の成分として含む。
このような性質を有するという観点から、成分(d)としては、エーテル又はアミド構造を有するビニルモノマー又は(メタ)アクリルモノマーを挙げることができる。
なお本明細書において(メタ)アクリルモノマーとはアクリルモノマーとメタクリルモノマーの両方を意味する。
ールモノ(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、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリ(エチレングリコール−co−プロピレングリコール)モノ(メタ)アクリレート、ポリ(エチレングリコール−co−プロピレングリコール)ジ(メタ)アクリレート、ポリ(エチレングリコール−co−テトラメチレングリコール)モノ(メタ)アクリレート、ポリ(エチレングリコール−co−テトラメチレングリコール)ジ(メタ)アクリレート、ポリ(プロピレングリコール−co−テトラメチレングリコール)モノ(メタ)アクリレート、ポリ(プロピレングリコール−co−テトラメチレングリコール)ジ(メタ)アクリレート等のグリコール(メタ)アクリレート類;テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート等の環状エーテル基含有(メタ)アクリレート類、脂肪族ポリアミン化合物と(メタ)アクリル酸とのアミド化合物、(メタ)アクリルアミド、N−メチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N−エチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジエチル(メタ)アクリルアミド、N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジイソプロピル(メタ)アクリルアミド、エチレンビス(メタ)アクリルアミド等のアクリルアミド類などが挙げられる。
これらの中でも、特に、N−ビニルアミド類及び環状エーテル基含有(メタ)アクリレート類が好ましく、N−ビニルピロリドン(NVP)及びテトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレートがより好ましい。
これらのエーテル又はアミド構造を有するビニルモノマー又は(メタ)アクリルモノマーは、単独で用いてもよいし、必要に応じ混合して用いてもよい。
本発明は上記成分(a)乃至(d)を含有する体積ホログラム記録材料用組成物を含む体積ホログラム記録層並びに該記録層を含む体積ホログラム記録媒体も対象とする。
本発明の体積ホログラム記録媒体における記録層には、上記成分(a)乃至(d)の他、必要に応じて、増感剤、連鎖移動剤、可塑剤、着色剤等の添加剤を加えてもよい。また、膜厚の均一性を持たせ、光照射での重合で形成された干渉膜を安定に存在させるためには結合材としてバインダ樹脂を加えてもよい。
さらに該記録層上に透明基体、或いは酸素遮断のための保護層を設け、体積ホログラム記録層が2枚の透明基体間、或いは透明基体と保護層間に配置された構造とすることもできる。
上記溶剤の使用量の割合は、本実施形態の体積ホログラム用材料組成物の総量に対して、通常、質量比で1乃至20倍程度の範囲である。
すなわち、前記体積ホログラム記録材料用組成物を、支持体に塗布し塗布膜を形成する工程、及び前記塗布膜にパターン露光する工程を含む方法であって、特に前記パターン露光が干渉露光であることが好ましい。
上記支持体としては前述の透明基体として挙げたものを好適に使用でき、また支持体への塗布方法としては前述の透明基体上への塗布方法を挙げることができる。
本発明において使用するトリアジン環含有ハイパーブランチポリマーは1.7を上回る高い屈折率を有し、このため、従来限界があるとされた有機物(樹脂成分など)との組合せにおいても屈折率差を大きく取ることができ、従って回折光率の高いホログラムを得ることができる。
[1H NMR]
装置:Varian NMR System 400NB(400MHz)(現:アジレントテクノロジー(株)製)
JEOL−ECA700(700MHz)
測定溶媒:DMSO−d6
基準物質:テトラメチルシラン(TMS)(δ0.0ppm)
[GPC]
装置:東ソー(株)製 HLC−8200 GPC
カラム:Shodex KF−804L+KF−805L
カラム温度:40℃
溶媒:テトラヒドロフラン(以下、THF)
検出器:UV(254nm)
検量線:標準ポリスチレン
[エリプソメーター]
装置:ジェー・エー・ウーラム・ジャパン製 多入射角分光エリプソメーターVASE[示差熱天秤(TG−DTA)]
装置:(株)リガク製 TG−8120
昇温速度:10℃/分
測定温度:25℃−750℃
[膜密度測定 XRR]
装置:D8 DISCOVER(ブルカー・エイエックスエス(株)製)
管電圧−電流:50kV−100mA
測定範囲:0.2−3.000deg(2θ)
ステップ幅:0.005deg(2θ)
time/step:0.5秒/step
[合成例1]HB−TmDA40の合成
予めDMAc621.85gを加えてオイルバスで85℃に加熱してある2000mL四口フラスコに、この反応溶液を送液ポンプにより1時間かけて滴下し、その後1時間撹拌して重合させた。その後、アニリン(113.95g、1.224mol)を加え、その後1時間撹拌して反応を終了した。
氷浴により室温まで冷却後、トリエチルアミン(116.36g、1.15mol)を滴下し、その後30分撹拌した後、塩酸をクエンチした。その後、析出した塩酸塩をろ過除去した。ろ過した反応溶液を28%アンモニア水溶液(279.29g)とイオン交換水8820gの混合溶液に再沈殿させた。沈殿物をろ過し、減圧乾燥機で150℃、8時
間乾燥後、THF833.1gに再溶解させ、イオン交換水6665gに再沈殿させた。得られた沈殿物をろ過し、減圧乾燥機で150℃、25時間乾燥し、目的とする高分子化合物の微粒子[3](以下、HB−TmDA40と略す)118.0gを得た。
HB−TmDA40の1H−NMRスペクトルの測定結果を図1に示す。得られたHB−TmDA40は前述の式(1)で表される繰り返し単位構造を有する化合物である。HB−TmDA40のGPCによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量Mwは4,300、多分散度Mw/Mnは3.44であった。また膜密度測定より得られたHB−TmDA40の密度は1.32g/cm3であった。
合成例1で得られたHB−TmDA40について、TG−DTA測定を行ったところ、5%重量減少温度(Td5%)は419℃であった。得られた結果を図2に示す
(2)屈折率測定
合成例1で得られたHB−TmDA40 0.5gを、シクロヘキサノン4.5gに溶解し、薄黄色透明溶液(ポリマーワニス)を得た。得られたポリマーワニスをガラス基板上にスピンコーターを用いて200rpmで5秒間、2000rpmで30秒間スピンコートし、150℃で1分、250℃で5分間加熱して溶媒を除去し、被膜を得た。得られた被膜の屈折率を測定したところ、550nmにおける屈折率は1.790であった。
窒素下、200mLフラスコに、HB−TmDA40 30質量部、テトラヒドロフルフリルアクリレート(以下、THF−A)66質量部[共栄社化学(株)製]、N−ビニルピロリドン(以下、NVP)4質量部[純正化学(株)製]を加え、オイルバスにて60℃に加熱し、24時間撹拌しHB−TmDA40のアクリルモノマー分散液を得た。
[体積ホログラム記録材料用組成物の調製]
製造例1で調製したHB−TmDA40のアクリルモノマー分散液(ハイパーブランチポリマー濃度30.0質量%)1.067gに、さらに(d)としてNVPを17mg加え、(a)重合性化合物として、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(DPHA)303mg、(b)光重合開始剤として、ビス(シクロペンタジエニル)ビス(2,6−ジフルオロ−3−(1H−ピロール−1−イル)フェニル)チタニウム(チバ・ジャパン(株)製、商品名:Irgacure784)3.1mgを加え、これらを溶解させ、体積ホログラム記録材料用組成物を調製した。
また、重合性化合物(DPHA)の重合体の密度は1.186g/cm3であり、HB−TmDA40の密度は前述したとおり1.32g/cm3であるから、その体積はそれぞれ、重合性化合物:0.303/1.186=0.255cm3、HB−TmDA40:1.067×0.3/1.32=0.243cm3であった。なお使用したTHF−A(1.067×0.66=0.704g)とNVP(1.067×0.04+0.017=0.060g)の合計体積は0.708cm3であった。
従って、重合性成分(DPHA、THF−A及びNVP)及びHB−TmDA40の合計体積に占めるHB−TmDA40の体積分率は、[0.243/(0.255+0.243+0.708)]×100=20.14、即ち20.1体積%であった。
スライドガラスの上下左右両端部に、スペーサとして厚さ10μmのアルミニウム箔を
載せ、スライドガラス中央(スペーサに挟まれた領域)に上記体積ホログラム記録材料用組成物を滴下し、体積ホログラム記録層を形成した。その後、形成した体積ホログラム記録層を挟むように別のスライドガラスを被せ、体積ホログラム記録媒体を作製した。
本発明の体積ホログラム記録媒体に対し、図3に示す装置によって二光束干渉露光を行い、体積ホログラムの記録を試みた。体積ホログラム記録媒体に対し、波長532nmのNd:YVO4レーザーを用いて、露光パワー密度250mW/cm2で二光束干渉露光(格子間隔1μm)を行った。Nd:YVO4レーザーから出射した光はビームエキスパンダを経てハーフミラーで2本に分割され、それぞれミラーを経て体積ホログラム記録媒体に照射され、両光の干渉縞が記録され体積ホログラムを形成させた。
同時に、体積ホログラム記録媒体が感光しない波長632.8nmのヘリウムネオン(He−Ne)レーザーを体積ホログラム記録媒体に照射し、その回折光を光検出器で検出することによりホログラム形成過程をモニターし回折効率を評価した。また、露光後の回折効率の角度依存性を測定し、試料の露光後の膜厚を算出した。さらに、得られた回折効率と膜厚から屈折率変調量(Δn)の露光時間変化と飽和屈折率変調量(Δnsat)を評価した。結果を表1に合わせて示す。また図4に露光時間に対するΔnの変化を示す。
実施例1と同様の方法で、HB−TmDA40の体積分率12.2体積%の試料を作成し、屈折率変調量(Δn)の露光時間変化と飽和屈折率変調量(Δnsat)を評価した。結果を表1に合わせて示す。また図5に露光時間に対するΔnの変化を示す。
実施例1と同様の方法で、HB−TmDA40の体積分率15.6体積%の試料を作成し、屈折率変調量(Δn)の露光時間変化と飽和屈折率変調量(Δnsat)を評価した。結果を表1に合わせて示す。また図6に露光時間に対するΔnの変化を示す。
実施例1と同様の方法で、HB−TmDA40の体積分率17.9体積%の試料を作成し、屈折率変調量(Δn)の露光時間変化と飽和屈折率変調量(Δnsat)を評価した。結果を表1に合わせて示す。また図7に露光時間に対するΔnの変化を示す。
実施例1と同様の方法で、HB−TmDA40の体積分率22.9体積%の試料を作成し、屈折率変調量(Δn)の露光時間変化と飽和屈折率変調量(Δnsat)を評価した。結果を表1に合わせて示す。また図8に露光時間に対するΔnの変化を示す。
実施例1と同様の方法で、但しHB−TmDA40を分散させない試料を作成し、屈折率変調量(Δn)の露光時間変化を評価した。図9に露光時間に対するΔnの変化を示す。
一方、図9に示すように、微粒子(HB−TmDA40)を添加しない媒体に対して実施例と同様に体積ホログラムの記録を行った場合(比較例)、回折効率は一旦上昇するが時間の経過とともに急速に低下し、最終的にはほとんど消えてしまうとする結果を得た。これは、官能性モノマー単一成分であるため、全体が重合すると屈折率変調が消失することに対応している。
2 Nd:YVO4レーザー
3 ビームエキスパンダ
4 He−Neレーザー
5,6,7,8,9,10,11 ミラー
12 ビームサンプラー
13 ハーフミラー
14,15 半波長板
16,17 偏光プリズム
18,19,20 光検出器
Claims (9)
- パターン露光によってパターンを形成するために使用される体積ホログラム記録材料用組成物であって、
(a)重合性化合物、
(b)光重合開始剤、
(c)トリアジン環含有ハイパーブランチポリマー及び
(d)エーテル又はアミド構造を有するビニルモノマー及び/又は(メタ)アクリルモノマー
を含む体積ホログラム記録材料用組成物。 - 前記(a)重合性化合物と(d)エーテル又はアミド構造を有するビニルモノマー及び/又は(メタ)アクリルモノマーの重合体の屈折率と、前記(c)トリアジン環含有ハイパーブランチポリマーの屈折率との差が0.01以上、0.6以下である、請求項1に記載の体積ホログラム記録材料用組成物。
- 前記(a)重合性化合物の重合体、前記(c)トリアジン環含有ハイパーブランチポリマー及び(d)エーテル又はアミド構造を有するビニルモノマー及び/又は(メタ)アクリルモノマーの重合体の合計体積に占める前記(c)トリアジン環含有ハイパーブランチポリマーの割合が、3体積%以上、50体積%以下である、請求項1又は請求項2に記載の体積ホログラム記録材料用組成物。
- 前記パターン露光が干渉露光であり、該干渉露光によりホログラムを形成するために使用される、請求項1乃至請求項3のうち何れか一項に記載の体積ホログラム記録材料用組成物。
- 請求項1乃至請求項4のうち何れか1項に記載の体積ホログラム記録材料用組成物を含む体積ホログラム記録層。
- 請求項5に記載の体積ホログラム記録層を含む体積ホログラム記録媒体。
- 体積ホログラム記録層が、各々平面を有しそれら平面が対面する2枚の透明基体間に配置された構造である、請求項6に記載の体積ホログラム記録媒体。
- 請求項1乃至請求項4のうち何れか一項に記載の体積ホログラム記録材料用組成物を、支持体に塗布し塗布膜を形成する工程、及び前記塗布膜にパターン露光する工程を含む、パターンの形成方法。
- 前記パターン露光が干渉露光である、請求項8に記載のパターンの形成方法。
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