JP5665165B2 - Composition for volume hologram recording material and volume hologram recording medium - Google Patents

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本発明は、パターン露光することにより、組成物中の各成分に移動が生じ、各成分の空間分布が変化したパターンを形成できる感光性組成物、及び該組成物を用いたパターンの形成方法に関する。また、当該感光性組成物が体積位相型ホログラムを記録するホログラム記録層のためのホログラム記録材料用組成物、及び当該ホログラム記録層並びに当該ホログラム記録層を含む体積位相型ホログラム記録媒体に関する。   The present invention relates to a photosensitive composition capable of forming a pattern in which movement of each component in the composition is caused by pattern exposure and the spatial distribution of each component is changed, and a pattern forming method using the composition. . The present invention also relates to a composition for a hologram recording material for a hologram recording layer on which the photosensitive composition records a volume phase hologram, and the hologram recording layer and a volume phase hologram recording medium including the hologram recording layer.

ホログラフィック回折格子(ホログラム)は、光の明暗(干渉)パターンを感光材料等に屈折率あるいは吸収率のパターンとして記録したものであり、多機能を有することから回折光学素子、ホログラフィック光メモリ、狭帯域波長フィルター、フォトニック結晶、光導波路結合器、光インターコネクション、立体画像ディスプレイ、ヘッドアップディスプレイなど、フォトニクスや情報ディスプレイ等の幅広い分野において数多くの応用が報告されている。
これらの応用では高い屈折率変化と記録感度が通常要求される。さらに、ホログラフィック露光時に生じるポリマー化に伴う重合収縮による記録されたホログラムの機械的な歪みから生じる再生光品質の劣化を防ぐため、低重合収縮性が要求される。
A holographic diffraction grating (hologram) is a light-dark (interference) pattern recorded on a photosensitive material or the like as a pattern of refractive index or absorptivity. Since it has multiple functions, it is a diffractive optical element, holographic optical memory, Many applications have been reported in a wide range of fields, such as photonics and information displays, such as band wavelength filters, photonic crystals, optical waveguide couplers, optical interconnections, stereoscopic image displays, and head-up displays.
In these applications, a high refractive index change and recording sensitivity are usually required. Furthermore, low polymerization shrinkage is required in order to prevent deterioration of reproduction light quality caused by mechanical distortion of the recorded hologram due to polymerization shrinkage accompanying polymerization that occurs during holographic exposure.

従来の代表的なホログラム記録材料用組成物としては、重クロム酸ゼラチン感光材料や、漂白処理した銀塩感光材料が使用されてきた。これらは高い回折効率を持つが、ホログラム作成時の処理が複雑で、特に湿式現像処理が必要であるという欠点があった。
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、透明性に問題が指摘されている。
As conventional typical hologram recording material compositions, dichromated gelatin photosensitive materials and bleached silver salt photosensitive materials have been used. These have high diffraction efficiency, but have a drawback in that the processing at the time of hologram production is complicated, and in particular, wet development processing is necessary.
As a dry hologram photosensitive material that overcomes these disadvantages, the DuPont Omnidex series is widely known. This material has a radical polymerization monomer, a binder polymer, a photo radical polymerization initiator, and a sensitizing dye as main components, and records a hologram using a difference in refractive index between the radical polymerization monomer and the binder polymer. That is, when the photosensitive composition formed into a film is subjected to interference exposure, radical polymerization is started in a portion where light is strong, and accordingly, a concentration gradient of the radical polymerization monomer is generated, and radicals are generated from a portion where light is weak to a portion where light is strong. The diffusion transfer of the polymerization monomer occurs. As a result, depending on the intensity of the interference light, the density of the radical polymerization monomer and the density of the polymerized polymer can be made dense, and a hologram is formed as the difference in refractive index between them and the binder polymer. Although this material system has high performance as a currently reported hologram photopolymer, it is limited to a thickness of about 30 μm, and problems are pointed out in heat resistance and transparency.

また、ラジカル重合とカチオン重合を併用した材料系(特許文献1参照)や、カチオン重合を利用した材料系(特許文献2参照)が報告されているが、これらはお互いのポリマー同士が分子レベルで相溶しないため、この材料系で形成されたホログラム記録膜は相分離による透明性の低下が生じ、それに基づく散乱損失の増大などの問題点がある。さらに機械的強度及び環境安定性に関し未だ不十分である。   In addition, a material system using radical polymerization and cationic polymerization in combination (see Patent Document 1) and a material system using cationic polymerization (see Patent Document 2) have been reported. Since they are not compatible with each other, the hologram recording film formed of this material system has problems such as a decrease in transparency due to phase separation and an increase in scattering loss based thereon. Furthermore, mechanical strength and environmental stability are still insufficient.

また、無機物質ネットワークと光重合性モノマーを併用した材料系が開示されている(特許文献3参照)。ネットワークを形成し得る無機材料をバインダーとして用いる場合には、耐熱性、対環境性、機械強度に優れると共に、光重合性の有機モノマーとの屈折率差を大きく取れるという利点があるが、この材料系で形成したホログラム記録膜はどちらかと言えば脆くて、柔軟性や加工性、コーティング適性に劣るという問題点、及び無機バインダーと有機モノマーとの相溶性が良くないので、均一な塗工材料を調整するのが困難という問題点がある。   Moreover, the material system which used the inorganic substance network and the photopolymerizable monomer together is disclosed (refer patent document 3). When an inorganic material that can form a network is used as a binder, this material has the advantages of being excellent in heat resistance, environmental resistance and mechanical strength, and having a large difference in refractive index from a photopolymerizable organic monomer. The hologram recording film formed by the system is rather brittle and has problems of poor flexibility, workability, coating suitability, and poor compatibility between the inorganic binder and the organic monomer. There is a problem that it is difficult to adjust.

また、固体マトリックスに金属超微粒子を分散した材料が、ホログラム記録材料として開示されている(特許文献4参照)。しかし、この発明ではマトリックスに流動性を持たせる必要があり、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。   A material in which ultrafine metal particles are dispersed in a solid matrix is disclosed as a hologram recording material (see Patent Document 4). However, in the present invention, it is necessary to give the matrix fluidity, not only the solidity is bad, but also the interface adhesion between the metal particle interface and the solid matrix is bad, brittle, and water penetrates into the interface. is there.

また、有機−無機ハイブリッドポリマーと光重合反応性基を有する有機金属微粒子を用いたホログラム記録材料が開示されている(特許文献5参照)。しかし、この発明では干渉縞を固定する為に加熱及び紫外線重合が必要となり、工業プロセスとして課題がある。   Further, a hologram recording material using an organic-inorganic hybrid polymer and organometallic fine particles having a photopolymerization reactive group is disclosed (see Patent Document 5). However, in the present invention, heating and ultraviolet polymerization are required to fix the interference fringes, and there is a problem as an industrial process.

より簡便な方法でホログラム記録を行う材料として、無機微粒子を光重合性モノマーに分散させたホログラム記録材料が開示されている(特許文献6、特許文献7及び非特許文献1参照)。しかし、この発明では用いた無機微粒子の粒径が大きいことと粒度分布の巾が広く、さらに無機微粒子の粒子同士が凝集しやすいため、光散乱損失が大きいという課題がある。   As a material for performing hologram recording by a simpler method, a hologram recording material in which inorganic fine particles are dispersed in a photopolymerizable monomer is disclosed (see Patent Document 6, Patent Document 7, and Non-Patent Document 1). However, in the present invention, there is a problem that the light scattering loss is large because the inorganic fine particles used have a large particle size, a wide particle size distribution, and the inorganic fine particles tend to aggregate.

ところで、体積ホログラムの超高密度光記録のためには、多重記録が必須であり、この多重記録を達成するためには体積収縮率をできるだけ小さくしなければならない。すなわち重合に伴う収縮が大きいと、初期に書き込んだ記録が多重記録時に発生する歪みが記録とともに徐々に大きくなり、最終的には記録が読み取れなく(エラー発生に)なってしまうのである。
非特許文献2には通常のフォトポリマー方式において、モノマー重合時の体積収縮による記録干渉縞の歪みによってデータの入出力時にエラーを引き起こす、という重大な問題が提起されている。
一方、重合に伴う体積収縮が小さい化合物の開発が行われてきている。体積収縮を抑制している化合物の例として、非特許文献3、4には、重合時に体積が膨張する重合性モノマーが開示されている。しかし、該化合物はモノマー状態では室温において固体であるため、各種産業分野で求められている低体積収縮性モノマーという観点からは実用上の意味をなしていない。
By the way, multiplex recording is indispensable for ultra high density optical recording of volume holograms, and volume shrinkage must be made as small as possible in order to achieve this multiplex recording. That is, if the shrinkage caused by the polymerization is large, the distortion that occurs during the multiple recording of the initially written recording gradually increases with the recording, and eventually the recording cannot be read (error occurs).
Non-Patent Document 2 poses a serious problem that, in a normal photopolymer system, an error occurs during data input / output due to distortion of recording interference fringes due to volume shrinkage during monomer polymerization.
On the other hand, development of compounds with small volume shrinkage accompanying polymerization has been performed. As examples of compounds that suppress volume shrinkage, Non-Patent Documents 3 and 4 disclose polymerizable monomers that expand in volume during polymerization. However, since the compound is a solid at room temperature in the monomer state, it does not make practical sense from the viewpoint of a low volume shrinkable monomer required in various industrial fields.

体積ホログラム記録媒体に好適に用いられるモノマーとして、ビニルシクロプロパン化合物が知られている。例えば、特許文献8には、ビニルシクロプロパンをホログラム記録用組成物の記録モノマーとして用いた例が開示されている。しかし、この例では組成物にウレタンマトリックスを多量に使用しているため、充分な記録容量が得られないものであった。   As a monomer suitably used for a volume hologram recording medium, a vinylcyclopropane compound is known. For example, Patent Document 8 discloses an example in which vinylcyclopropane is used as a recording monomer for a composition for hologram recording. However, in this example, since a large amount of a urethane matrix was used in the composition, a sufficient recording capacity could not be obtained.

体積ホログラム記録用材料組成物としては、一般的に多官能性モノマーからなる組成物が知られているが、この多官能性モノマーがラジカル重合系の場合の体積収縮率は一般的に10%を越えるものが多く、単独では5%未満の重合収縮を達成するのは極めて困難である。これはモノマー間の距離と高分子化合物中のモノマーの繰り返し単位間の結合距離の差で説明され、重合反応前のモノマーの分子間に作用する弱い引力(ファンデルワールス結合)に対して、モノマー同士が重合して共有結合の結合距離となるためである。すなわち重合反応によって弱い相互作用のファンデルワールス結合から、非常に短い共有結合距離になるため体積収縮が生じるのである。
この多官能性モノマーがエポキシやオキセタンのようなカチオン重合系の場合は、重合に伴い開環による結合切断が生じるためにラジカル重合系に比較すると収縮率は低くなるが、最も重合収縮が小さいものでも3%以下を達成する事は非常に困難である。
このような事情から、高い記録容量と少ない重合収縮率を両立し得るホログラフィック用記録組成物の速やかな開発が切望されている。
As a volume hologram recording material composition, a composition composed of a polyfunctional monomer is generally known. When the polyfunctional monomer is a radical polymerization system, the volume shrinkage is generally 10%. It is extremely difficult to achieve polymerization shrinkage of less than 5% by itself. This is explained by the difference between the distance between the monomers and the bond distance between the repeating units of the monomer in the polymer compound, and the monomer is less susceptible to the weak attractive force (van der Waals bond) acting between the monomer molecules before the polymerization reaction. This is because they are superposed on each other to form a covalent bond distance. That is, the shrinkage of the volume occurs due to the very short covalent bond distance from the weakly interacting van der Waals bond due to the polymerization reaction.
When this polyfunctional monomer is a cationic polymerization system such as epoxy or oxetane, bond breakage occurs due to ring opening accompanying polymerization, so the shrinkage rate is lower than that of radical polymerization systems, but the polymerization shrinkage is the smallest. However, it is very difficult to achieve 3% or less.
Under such circumstances, rapid development of a holographic recording composition that can achieve both a high recording capacity and a small polymerization shrinkage ratio is desired.

特開平5−107999号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-107999 米国特許第5759721号明細書US Pat. No. 5,759,721 特開平6−019040号公報JP-A-6-019040 特表2000−508783号公報JP 2000-508883 gazette 特開2002−236440号公報JP 2002-236440 A 特開2003−084651号公報JP 2003-084551 A 特開2005−099612号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2005-099612 特開2007−291056号公報JP 2007-291056 A

アプライド・フィジックス・レターズ(Appl.Phys.Lett.),2002年,第81巻,p.4121−4123Applied Physics Letters (Appl. Phys. Lett.), 2002, Vol. 81, p. 4121-4123 日本印刷学会誌,2004年,41巻,279ページJournal of the Japan Printing Society, 2004, 41, 279 pages マクロモレキュルズ(Macromolecules),1994年,27巻,p.5543−5546Macromolecules, 1994, 27, pp. 5543-5546 マクロモレキュルズ(Macromolecules),1996年,29巻,p.1943−1950Macromolecules, 1996, 29, pp. 1943-1950

本発明の目的は、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(以下、「エン/チオール重合系化合物」とも言う)に分散することにより、低収縮かつ回折効率の高いホログラムが永続的に形成される体積ホログラム記録材料用組成物を提供することにある。   The object of the present invention is to achieve low shrinkage and diffraction by dispersing fine particles in a mixture of an ene compound having an ethylenically unsaturated group and a thiol compound having a mercapto group (hereinafter also referred to as “ene / thiol polymerization compound”). An object of the present invention is to provide a composition for volume hologram recording material in which a highly efficient hologram is permanently formed.

本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を行った結果、本発明を見出すに至った。
すなわち、第1観点として、可干渉な光の干渉により生じる干渉縞を、屈折率の差によって記録する体積ホログラム記録材料用組成物であって、(a)エチレン性不飽和基を少なくとも2つ有するエン化合物(以下、「エン化合物」とも言う)、(b)メルカプト基を少なくとも2つ有するチオール化合物(以下、「チオール化合物」とも言う)及び(c)粒径が1nm以上、100nm以下である微粒子を含む体積ホログラム記録材料用組成物。
第2観点として、前記(a)エン化合物と前記(b)チオール化合物との重合体の屈折率と、前記(c)微粒子の屈折率との差が0.01以上、1.3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。
第3観点として、前記(c)微粒子が無機微粒子である、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。
第4観点として、前記(c)微粒子がシリカ微粒子である、第3観点に記載の体積ホログラム記録材料用組成物。
第5観点として、前記(c)微粒子が有機微粒子である、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。
第6観点として、前記(c)微粒子がハイパーブランチポリマーである、第5観点に記載の体積ホログラム記録材料用組成物。
第7観点として、前記(a)エン化合物、前記(b)チオール化合物及び前記(c)微粒子の合計体積に占める前記(c)微粒子の割合が、3体積%以上、50体積%以下である、第1観点乃至第6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。
第8観点として、可干渉な光の干渉により生じる干渉縞を、屈折率の差によって記録する体積ホログラム記録材料用組成物であって、(a)エチレン性不飽和基を少なくとも2つ有するエン化合物、(b)メルカプト基を少なくとも2つ有するチオール化合物及び(d)ゲル浸透クロマトグラフィー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)が500乃至5000000である分岐重合物を含む体積ホログラム記録材料用組成物。
第9観点として、前記(a)エン化合物と前記(b)チオール化合物との重合体の屈折率と、前記(d)分岐重合物の屈折率との差が0.01以上、1.3以下である、第8観点に記載の体積ホログラム記録材料用組成物。
第10観点として、前記(a)エン化合物、前記(b)チオール化合物及び前記(d)分岐重合物の合計体積に占める前記(d)分岐重合物の割合が、3体積%以上、50体積%以下である、第8観点又は第9観点に記載の体積ホログラム記録材料用組成物。
第11観点として、第1観点乃至第10観点のうち何れか一項に記載の組成物を含む体
積ホログラム記録層。
第12観点として、第11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。
第13観点として、体積ホログラム記録層が2枚の透明基体間に配置された構造である、第12観点に記載の体積ホログラム記録媒体。
また、本発明は、上記第1観点のうち、特に好ましい態様のものとして、可干渉な光の干渉により生じる干渉縞を、屈折率の差によって記録する体積ホログラム記録材料用組成物であって、(a)アリル基を少なくとも2つ有するアリルアルコール誘導体、(b)メルカプト基を少なくとも2つ有するチオール化合物及び(c)粒径が1nm以上、100nm以下である微粒子を含み、光の干渉露光により、成分(a)及び成分(b)の重合の進行とともに成分(c)の微粒子が明部から暗部に移動し、屈折率の異なる干渉縞が形成される、体積ホログラム記録材料用組成物に関する。
As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have found the present invention.
That is, as a first aspect, there is provided a volume hologram recording material composition for recording interference fringes generated by interference of coherent light by a difference in refractive index, and (a) having at least two ethylenically unsaturated groups Ene compound (hereinafter also referred to as “ene compound”), (b) thiol compound having at least two mercapto groups (hereinafter also referred to as “thiol compound”), and (c) fine particles having a particle diameter of 1 nm or more and 100 nm or less A composition for volume hologram recording material comprising:
As a second aspect, the difference between the refractive index of the polymer of the (a) ene compound and the (b) thiol compound and the refractive index of the (c) fine particles is 0.01 or more and 1.3 or less. The composition for a volume hologram recording material according to the first aspect.
As a third aspect, the composition for volume hologram recording material according to the first aspect or the second aspect, wherein the fine particles (c) are inorganic fine particles.
As a fourth aspect, the composition for volume hologram recording material according to the third aspect, wherein (c) the fine particles are silica fine particles.
As a fifth aspect, the composition for volume hologram recording material according to the first aspect or the second aspect, wherein the fine particles (c) are organic fine particles.
As a sixth aspect, the composition for volume hologram recording material according to the fifth aspect, wherein the fine particles (c) are hyperbranched polymers.
As a seventh aspect, the proportion of the (c) fine particles in the total volume of the (a) ene compound, the (b) thiol compound and the (c) fine particles is 3% by volume or more and 50% by volume or less. The composition for a volume hologram recording material according to any one of the first aspect to the sixth aspect.
As an eighth aspect, there is provided a volume hologram recording material composition for recording interference fringes caused by interference of coherent light by a difference in refractive index, and (a) an ene compound having at least two ethylenically unsaturated groups And (b) a thiol compound having at least two mercapto groups, and (d) a branched polymer having a weight average molecular weight (Mw) measured in terms of polystyrene by gel permeation chromatography of 500 to 5000000. Composition.
As a ninth aspect, the difference between the refractive index of the polymer of the (a) ene compound and the (b) thiol compound and the refractive index of the (d) branched polymer is 0.01 or more and 1.3 or less. The composition for volume hologram recording material according to the eighth aspect.
As a tenth aspect, the proportion of the (d) branched polymer in the total volume of the (a) ene compound, the (b) thiol compound and the (d) branched polymer is 3% by volume or more and 50% by volume. The composition for volume hologram recording material according to the eighth aspect or the ninth aspect, which is the following.
As an eleventh aspect, a volume hologram recording layer comprising the composition according to any one of the first aspect to the tenth aspect.
As a twelfth aspect, a volume hologram recording medium including the volume hologram recording layer according to the eleventh aspect.
As a thirteenth aspect, the volume hologram recording medium according to the twelfth aspect, wherein the volume hologram recording layer has a structure arranged between two transparent substrates.
Further, the present invention is a volume hologram recording material composition that records interference fringes caused by interference of coherent light as a particularly preferred embodiment of the first aspect, by using a difference in refractive index, (A) an allyl alcohol derivative having at least two allyl groups, (b) a thiol compound having at least two mercapto groups, and (c) fine particles having a particle size of 1 nm or more and 100 nm or less, by light interference exposure, The present invention relates to a composition for a volume hologram recording material in which fine particles of component (c) move from a bright part to a dark part as polymerization of component (a) and component (b) proceeds to form interference fringes having different refractive indexes.

本発明によれば、微粒子をエン/チオール重合系化合物に分散させることによって、微粒子が有する様々な機能と高分子が有する加工性及び成形性の容易さを兼ね備えた、低収縮かつ回折効率の高いホログラムが永続的に形成される体積ホログラム記録材料用組成物、及び体積ホログラム記録媒体を提供することができる。   According to the present invention, by dispersing the fine particles in the ene / thiol polymerization compound, the various functions of the fine particles and the ease of workability and moldability of the polymer, low shrinkage and high diffraction efficiency. It is possible to provide a composition for a volume hologram recording material in which a hologram is permanently formed, and a volume hologram recording medium.

図1は、参考例1で得られたHB−TFA29の1H NMRスペクトル図である。1 is a 1 H NMR spectrum diagram of HB-TFA29 obtained in Reference Example 1. FIG. 図2は、体積ホログラム記録媒体に対する二光束干渉露光の概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram of two-beam interference exposure for a volume hologram recording medium. 図3は、実施例1における体積ホログラム記録媒体の回折効率(Diffraction Efficiency)の露光時間変化を表すグラフである。FIG. 3 is a graph showing a change in exposure time of the diffraction efficiency of the volume hologram recording medium in the first embodiment. 図4は、実施例3における体積ホログラム記録媒体の回折効率(Diffraction Efficiency)の露光時間変化を表すグラフである。FIG. 4 is a graph showing a change in exposure time of diffraction efficiency of the volume hologram recording medium in Example 3. 図5は、実施例4における体積ホログラム記録媒体の回折効率(Diffraction Efficiency)の露光時間変化を表すグラフである。FIG. 5 is a graph showing a change in exposure time of diffraction efficiency of the volume hologram recording medium in Example 4. 図6は、実施例5における体積ホログラム記録媒体の回折効率(Diffraction Efficiency)の露光時間変化を表すグラフである。FIG. 6 is a graph showing a change in exposure time of diffraction efficiency of the volume hologram recording medium in Example 5. 図7は、参考例6における体積ホログラム記録媒体の回折効率(Diffraction Efficiency)の露光時間変化を表すグラフである。FIG. 7 is a graph showing a change in the exposure time of the diffraction efficiency of the volume hologram recording medium in Reference Example 6. 図8は、参考例6における体積ホログラム記録媒体の屈折率変調量の露光時間変化を表すグラフである。FIG. 8 is a graph showing a change in exposure time of the refractive index modulation amount of the volume hologram recording medium in Reference Example 6. 図9は、参考例7における体積ホログラム記録媒体の回折効率(Diffraction Efficiency)の露光時間変化を表すグラフである。FIG. 9 is a graph showing a change in the exposure time of the diffraction efficiency of the volume hologram recording medium in Reference Example 7. 図10は、参考例7における体積ホログラム記録媒体の屈折率変調量の露光時間変化を表すグラフである。FIG. 10 is a graph showing the exposure time change of the refractive index modulation amount of the volume hologram recording medium in Reference Example 7. 図11は、参考例8における体積ホログラム記録媒体の回折効率(Diffraction Efficiency)の露光時間変化を表すグラフである。FIG. 11 is a graph showing the exposure time change of the diffraction efficiency of the volume hologram recording medium in Reference Example 8. 図12は、参考例8における体積ホログラム記録媒体の屈折率変調量の露光時間変化を表すグラフである。FIG. 12 is a graph showing the exposure time change of the refractive index modulation amount of the volume hologram recording medium in Reference Example 8. 図13は、参考例9における体積ホログラム記録媒体の回折効率(Diffraction Efficiency)の露光時間変化を表すグラフである。FIG. 13 is a graph showing the change in exposure time of the diffraction efficiency of the volume hologram recording medium in Reference Example 9. 図14は、参考例9における体積ホログラム記録媒体の屈折率変調量の露光時間変化を表すグラフである。FIG. 14 is a graph showing a change in exposure time of the refractive index modulation amount of the volume hologram recording medium in Reference Example 9.

以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の体積ホログラム記録材料用組成物は、(a)エチレン性不飽和基を少なくとも2つ有するエン化合物、(b)メルカプト基を少なくとも2つ有するチオール化合物及び(c)粒径が1nm以上、100nm以下である微粒子からなる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The composition for volume hologram recording material of the present invention comprises (a) an ene compound having at least two ethylenically unsaturated groups, (b) a thiol compound having at least two mercapto groups, and (c) a particle size of 1 nm or more. It consists of fine particles of 100 nm or less.

次に、体積ホログラム記録材料用組成物を用いた、体積ホログラム記録媒体の体積ホログラム記録方法について説明する。記録原理は明らかではないが、次のように推察される。   Next, a volume hologram recording method for a volume hologram recording medium using the composition for volume hologram recording material will be described. The recording principle is not clear, but it is presumed as follows.

まず、媒体に2本のレーザー光を同時に照射すると媒体上に明部と暗部が縞状に並ぶ干渉縞が形成される。すると媒体の明部ではモノマーである(a)エン化合物と(b)チオール化合物とが重合を開始し、明部のモノマー濃度が低下する。それに従い、暗部と明部にモノマーの濃度勾配が生じ、暗部から明部にモノマー(エン化合物及びチオール化合物)が移動、供給され更に重合が進む。
入れ替わりに微粒子が明部から暗部に移動する。そして明部と暗部で微粒子の分布に偏りが発生する。更にある程度の時間が経つと、最終的には、暗部でもモノマーの重合が進み、媒体の記録層全体が重合体となる。このようにして、モノマーの重合体の中に暗部に対応して微粒子の縞状分布ができる。微粒子の屈折率はモノマーの重合体の屈折率と異なるため、記録層に屈折率分布ができ、ホログラムが記録される。再生時には、該干渉縞が形成された領域に再生光を照射すると、回折が起こり、ホログラム像が再生されるのである。
First, when two laser beams are simultaneously irradiated onto the medium, interference fringes are formed on the medium in which bright portions and dark portions are arranged in stripes. Then, in the bright part of the medium, the monomer (a) ene compound and (b) thiol compound start to polymerize, and the monomer concentration in the bright part decreases. Accordingly, a concentration gradient of the monomer is generated in the dark part and the bright part, and the monomers (ene compound and thiol compound) are moved and supplied from the dark part to the bright part, and further polymerization proceeds.
Instead, the fine particles move from the bright part to the dark part. In addition, the distribution of fine particles is biased between the bright part and the dark part. When a certain amount of time has passed, the polymerization of the monomer finally proceeds even in the dark part, and the entire recording layer of the medium becomes a polymer. In this manner, a fine stripe distribution corresponding to the dark portion is formed in the monomer polymer. Since the refractive index of the fine particles is different from that of the monomer polymer, a refractive index distribution is formed in the recording layer, and a hologram is recorded. At the time of reproduction, when the region where the interference fringes are formed is irradiated with reproduction light, diffraction occurs and a hologram image is reproduced.

以下、本発明の体積ホログラム記録材料用組成物の構成について詳細に説明する。   Hereinafter, the configuration of the volume hologram recording material composition of the present invention will be described in detail.

[(a)エチレン性不飽和基を少なくとも2つ有するエン化合物]
本発明におけるエチレン性不飽和基を少なくとも2つ有するエン化合物は、1分子中に2個以上のエチレン性不飽和基を有する多官能性の化合物であれば特に限定はされず、単量体又は高分子であってもよい。ここで、エチレン性不飽和基とは、ビニル基、アリル基、(メタ)アクリロイル基等を包含するがこれらに限定されない。なお、(メタ)アクリロイル基とは、アクリロイル基及びメタクリロイル基を指す。
本発明に用いられるエン化合物としては、アリルアルコール誘導体、(メタ)アクリル酸と多価アルコールとのエステル化合物、ウレタンアクリート、ジビニルベンゼン等が挙げられる。これらの中で、特にアリルアルコール誘導体が好ましい。
[(A) Ene compound having at least two ethylenically unsaturated groups]
The ene compound having at least two ethylenically unsaturated groups in the present invention is not particularly limited as long as it is a polyfunctional compound having two or more ethylenically unsaturated groups in one molecule. It may be a polymer. Here, the ethylenically unsaturated group includes, but is not limited to, a vinyl group, an allyl group, a (meth) acryloyl group, and the like. The (meth) acryloyl group refers to an acryloyl group and a methacryloyl group.
Examples of the ene compound used in the present invention include allyl alcohol derivatives, ester compounds of (meth) acrylic acid and polyhydric alcohol, urethane acrylate, divinylbenzene, and the like. Of these, allyl alcohol derivatives are particularly preferable.

上記アリルアルコール誘導体の具体例としては、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルシアヌレート、ジアリルマレエート、ジアリルアジペート、ジアリルフタレート、トリアリルトリメリテート、テトラアリルピロメリテート、グリセリンジアリルエーテル、トリメチロールプロパンジアリルエーテル、ペンタエリスリトールジアリルエーテル、ペンタエリスリトールトリアリルエーテル、グリオキサルビス(ジアリルアセタール)等を挙げることができる。   Specific examples of the allyl alcohol derivatives include triallyl isocyanurate, triallyl cyanurate, diallyl maleate, diallyl adipate, diallyl phthalate, triallyl trimellitate, tetraallyl pyromellitate, glyceryl diallyl ether, trimethylolpropane diallyl Examples include ether, pentaerythritol diallyl ether, pentaerythritol triallyl ether, glyoxal bis (diallyl acetal), and the like.

上記(メタ)アクリル酸と多価アルコールとのエステル化合物において、(メタ)アクリル酸とエステル化合物を形成する多価アルコールの具体例としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール等を挙げることができる。   In the ester compound of (meth) acrylic acid and polyhydric alcohol, specific examples of the polyhydric alcohol that forms the ester compound with (meth) acrylic acid include ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, , 6-hexanediol, glycerin, trimethylolpropane, pentaerythritol, sorbitol and the like.

上記エン化合物は、単独で用いてもよいし、必要に応じて2種以上を組合わせて用いてもよい。   The above-mentioned ene compounds may be used alone or in combination of two or more as necessary.

[(b)メルカプト基を少なくとも2つ有するチオール化合物]
本発明におけるメルカプト基を少なくとも2つ有するチオール化合物は、1分子中に2個以上、好ましくは2乃至4個のメルカプト基を有する多官能性の化合物であれば特に限定はされず、脂肪族又は芳香族であってもよく、また単量体又は高分子であってもよい。
[(B) Thiol compound having at least two mercapto groups]
The thiol compound having at least two mercapto groups in the present invention is not particularly limited as long as it is a polyfunctional compound having two or more, preferably 2 to 4 mercapto groups in one molecule. It may be aromatic, monomer or polymer.

本発明に用いられるチオール化合物の分類としては、ポリオールと、チオグリコール酸やβ−メルカプトプロピオン酸のようなα−又はβ−メルカプトカルボン酸類を包含する末端チオール置換カルボン酸(又はエステル類又はアシルハロゲン化物等の誘導体)とのエステル化によって得られるものが挙げられる。   The classification of thiol compounds used in the present invention includes polyols and terminal thiol-substituted carboxylic acids (or esters or acyl halogens) including α- or β-mercaptocarboxylic acids such as thioglycolic acid and β-mercaptopropionic acid. And those obtained by esterification with a derivative such as a compound).

上述のようにして得られる化合物としては、例えば、エチレングリコールビス(チオグリコレート)、エチレングリコールジメルカプトプロピオネート、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトプロピオネート)、トリメチロールプロパントリス(チオグリコレート)、トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトプロピオネート)、ペンタエリスリトールテトラキス(チオグリコレート)、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトプロピオネート)等が挙げられる。これらの中で、特にトリメチロールプロパントリエステル類又はペンタエリスリトールテトラエステル類が好ましい。   Examples of the compound obtained as described above include ethylene glycol bis (thioglycolate), ethylene glycol dimercaptopropionate, pentaerythritol tetrakis (3-mercaptopropionate), trimethylolpropane tris (thioglycolate). ), Trimethylolpropane tris (3-mercaptopropionate), pentaerythritol tetrakis (thioglycolate), pentaerythritol tetrakis (3-mercaptopropionate), and the like. Among these, trimethylolpropane triesters or pentaerythritol tetraesters are particularly preferable.

上記チオール化合物は、単独で用いてもよいし、必要に応じて2種以上を組合わせて用いてもよい。   The said thiol compound may be used independently and may be used in combination of 2 or more type as needed.

本発明の体積ホログラム記録材料用組成物における、上記エン化合物と上記チオール化合物との使用量比は特に限定されないが、一方が大過剰の場合には、露光時に硬化不足や回折効率低下などの要因となる。そのため、官能基数比、すなわちエチレン性不飽和基数とメルカプト基数の比で1:5乃至5:1が好ましく、1:2乃至2:1がより好ましい。   In the composition for volume hologram recording material of the present invention, the amount ratio of the ene compound and the thiol compound is not particularly limited. However, when one is excessively large, factors such as insufficient curing at the time of exposure and a decrease in diffraction efficiency. It becomes. Therefore, the ratio of the number of functional groups, that is, the ratio of the number of ethylenically unsaturated groups to the number of mercapto groups is preferably 1: 5 to 5: 1, and more preferably 1: 2 to 2: 1.

本発明による体積ホログラム記録材料用組成物は、少なくとも1つの反応性希釈剤を含んでもよい。反応性希釈剤は、組成物の粘度を調節するために使用できる。したがって、反応性希釈剤は、各々が化学線に暴露したときに重合することができる官能基を少なくとも1つ含有する低粘度モノマーである。例えば、ビニル反応性希釈剤及び(メタ)アクリレートモノマー希釈剤を使用してもよい。   The composition for volume hologram recording material according to the present invention may contain at least one reactive diluent. Reactive diluents can be used to adjust the viscosity of the composition. Thus, reactive diluents are low viscosity monomers that contain at least one functional group that is capable of polymerizing when exposed to actinic radiation. For example, vinyl reactive diluents and (meth) acrylate monomer diluents may be used.

上記反応性希釈剤は、単独で用いてもよいし、必要に応じて2種以上を組合わせて用いてもよい。   The above reactive diluents may be used alone or in combination of two or more as required.

[(c)微粒子]
微粒子の粒径は、100nm以下である。あまり大きいと光散乱を起こしやすくなるためである。より好ましくは50nm以下である。粒径は小さいほど好ましいが、小さいほど組成物の粘度上昇が激しく生じ、作業性、成形性の観点から、実際上1nm以上に限られる。
[(C) Fine particles]
The particle diameter of the fine particles is 100 nm or less. This is because if it is too large, light scattering tends to occur. More preferably, it is 50 nm or less. The smaller the particle size, the better. However, the smaller the particle size, the more the viscosity of the composition increases. From the viewpoint of workability and moldability, the particle size is actually limited to 1 nm or more.

また、体積ホログラム組成物中の屈折率は構成成分の体積比によって決定されるため、樹脂成分の体積に対する無機微粒子の体積比が大きいほど、達成可能な屈折率差が大きくなる。
従って、(a)エン化合物、(b)チオール化合物及び(c)微粒子の合計体積に占め
る(c)微粒子の割合は、3体積%以上が好ましく、より好ましくは5体積%以上である。
ただし、体積ホログラム組成物中に分散できる微粒子の量には限界があり、あまり多いと拡散しにくくなるため、50体積%以下が好ましく、より好ましくは40体積%以下である。
Further, since the refractive index in the volume hologram composition is determined by the volume ratio of the constituent components, the achievable refractive index difference increases as the volume ratio of the inorganic fine particles to the volume of the resin component increases.
Therefore, the ratio of (c) fine particles to the total volume of (a) ene compound, (b) thiol compound and (c) fine particles is preferably 3% by volume or more, more preferably 5% by volume or more.
However, there is a limit to the amount of fine particles that can be dispersed in the volume hologram composition, and if it is too large, diffusion becomes difficult, so 50 volume% or less is preferable, and more preferably 40 volume% or less.

ここで、上記の樹脂成分とは、例えば(a)エン化合物及び(b)チオール化合物であるが、体積ホログラム材料用組成物がバインダー樹脂や反応性希釈剤などの有機化合物を含む場合は、(a)エン化合物及び(b)チオール化合物だけでなく、バインダー樹脂や反応性希釈剤も指す。   Here, the resin component is, for example, (a) an ene compound and (b) a thiol compound, but when the volume hologram material composition contains an organic compound such as a binder resin or a reactive diluent, It refers not only to a) ene compounds and (b) thiol compounds, but also binder resins and reactive diluents.

本発明の体積ホログラム記録材料用組成物では、上記(a)エン化合物と上記(b)チオール化合物との重合体の屈折率と、上記(c)微粒子の屈折率との差が0.01以上、1.3以下であるのが好ましく、より好ましくは0.03以上、1.1以下である。これは、屈折率の差が0.01未満の場合、最終的な屈折率変調量が少なくなることで記録容量が小さくなり、一方、1.3を越えると光散乱の原因となるおそれがあるためである。   In the composition for a volume hologram recording material of the present invention, the difference between the refractive index of the polymer of the (a) ene compound and the (b) thiol compound and the refractive index of the (c) fine particles is 0.01 or more. 1.3 or less, more preferably 0.03 or more and 1.1 or less. This is because when the difference in refractive index is less than 0.01, the final refractive index modulation amount decreases, so that the recording capacity decreases. On the other hand, when it exceeds 1.3, light scattering may occur. Because.

微粒子としては、本発明の目的を達成できる粒子であれば特に限定されず、有機微粒子及び無機微粒子から自由に選択することが出来る。   The fine particles are not particularly limited as long as they can achieve the object of the present invention, and can be freely selected from organic fine particles and inorganic fine particles.

上記有機微粒子の具体例としては、ハイパーブランチポリマー、デンドリマー、スターバーストポリマー、フラーレン、ナノダイヤ等が挙げられる。好ましくは主鎖が高度に分岐した高分子であり、例えば、デンドリマー、スターバーストポリマー及びハイパーブランチポリマーであり、これらのうちハイパーブランチポリマーが分散性、透明性及び経済性の面から特に好ましい。ハイパーブランチポリマーの例としては、米国特許2008176146号公報に記載のハイパーブランチポリマー等が挙げられる。   Specific examples of the organic fine particles include hyperbranched polymers, dendrimers, starburst polymers, fullerenes, and nanodiamonds. Preferred are polymers having a highly branched main chain, such as dendrimers, starburst polymers, and hyperbranched polymers. Of these, hyperbranched polymers are particularly preferred from the viewpoints of dispersibility, transparency, and economy. Examples of the hyperbranched polymer include the hyperbranched polymer described in US Pat. No. 2,0081,76146.

上記無機微粒子の具体例としては、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化アンチモン、酸化クロム、酸化セリウム、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化銅、酸化鉄、酸化マグネシウム、酸化マンガン、酸化ホルミウム、酸化ビスマス、酸化コバルト、酸化エルビウム、酸化ガドリニウム、酸化インジウム、酸化ニッケル、酸化ストロンチウム、酸化イッテルビウム等の金属酸化物、窒化ケイ素、窒化チタン、窒化ジルコニウム、窒化ニオブ等の窒化物、炭化ケイ素、炭化チタン、炭化モリブデン、炭化タングステン等の炭化物などの誘電体微粒子、Si、Ge等のIV族半導体、CdS、CdSe、ZnSe、CdTe、ZnS、HgS、HgSe等のII−VI族半導体微粒子、GaAs、InP、InSb等のIII−V族半導体微粒子、PbS、PbSe等のIV−VI族半導体微粒子、金、銀、銅、ニッケル、アルミニウム、鉄、コバルト、タングステン、モリブデン、ニオブ等の金属微粒子等であり、官能性モノマーに均一に分散可能なものであれば、特に限定はされない。   Specific examples of the inorganic fine particles include titanium oxide, silicon oxide, zinc oxide, aluminum oxide, antimony oxide, chromium oxide, cerium oxide, yttrium oxide, zirconium oxide, tin oxide, copper oxide, iron oxide, magnesium oxide, and manganese oxide. , Metal oxides such as holmium oxide, bismuth oxide, cobalt oxide, erbium oxide, gadolinium oxide, indium oxide, nickel oxide, strontium oxide, ytterbium oxide, nitrides such as silicon nitride, titanium nitride, zirconium nitride, niobium nitride, carbonization Dielectric fine particles such as carbides such as silicon, titanium carbide, molybdenum carbide, tungsten carbide, IV group semiconductors such as Si and Ge, II-VI group semiconductor fine particles such as CdS, CdSe, ZnSe, CdTe, ZnS, HgS, HgSe, GaAs, In III-V group semiconductor particles such as InSb, IV-VI group semiconductor particles such as PbS and PbSe, metal particles such as gold, silver, copper, nickel, aluminum, iron, cobalt, tungsten, molybdenum and niobium, etc. If it can disperse | distribute uniformly to a functional monomer, it will not specifically limit.

無機微粒子を均一分散させるために、微粒子作製時に表面を化学修飾又は微粒子作成後に分散剤添加等の処理を行うのが好ましい。処理としては無機微粒子の分散性を高めるものならどのような化合物、処理方法でもよい。例えばカプセル化、表面処理、ハイブリッド化などの手法が挙げられるが、表面処理剤を用いた修飾が工業的にも簡便なため好ましい。上記微粒子は単独でも、混合体でも、複合体でも使用できる。   In order to uniformly disperse the inorganic fine particles, it is preferable to perform a treatment such as chemical modification of the surface at the time of fine particle preparation or addition of a dispersant after the fine particle preparation. As the treatment, any compound and treatment method may be used as long as the dispersibility of the inorganic fine particles is improved. For example, methods such as encapsulation, surface treatment, and hybridization can be mentioned. Modification using a surface treatment agent is preferable because it is industrially simple. The fine particles can be used alone, in a mixture, or in a complex.

[(d)分岐重合物]
また、本発明の別の態様では、体積ホログラム記録材料用組成物において、(c)成分である微粒子の代わりに、(d)成分として、分岐重合物を用いることができる。
ここで、上記分岐重合物としては、例えば、下記式(1)又は下記式(2)で表される
構造単位を有する分岐重合物、及び下記式(3)で表される構造を有する分岐重合物が挙げられる。
[(D) Branched polymer]
In another aspect of the present invention, in the composition for a volume hologram recording material, a branched polymer can be used as the component (d) instead of the fine particles as the component (c).
Here, examples of the branched polymer include a branched polymer having a structural unit represented by the following formula (1) or the following formula (2), and a branched polymerization having a structure represented by the following formula (3). Things.

Figure 0005665165
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上記分岐重合物は、ゲル浸透クロマトグラフィー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)が500乃至5000000である。好ましくは1000乃至1
000000であり、さらに好ましくは、2000乃至500000である。
The branched polymer has a weight average molecular weight (Mw) of 500 to 5000000 measured in terms of polystyrene by gel permeation chromatography. Preferably 1000 to 1
000000, more preferably 2000 to 500000.

また、上記式(3)において、nは、繰り返し単位構造の数であって、2以上の整数を表す。   In the above formula (3), n is the number of repeating unit structures and represents an integer of 2 or more.

さらに、上述の成分(c)同様、(a)エン化合物、(b)チオール化合物及び(d)分岐重合物の合計体積に占める(d)分岐重合物の割合についても、3体積%以上が好ましく、より好ましくは5体積%以上である。
ただし、体積ホログラム組成物中に分散できる分岐重合物の量には限界があり、あまり多いと拡散しにくくなるため、50体積%以下が好ましく、より好ましくは40体積%以下である。
Further, as in the above component (c), the proportion of (d) branched polymer in the total volume of (a) ene compound, (b) thiol compound and (d) branched polymer is preferably 3% by volume or more. More preferably, it is 5% by volume or more.
However, there is a limit to the amount of the branched polymer that can be dispersed in the volume hologram composition, and if it is too much, it becomes difficult to diffuse. Therefore, it is preferably 50% by volume or less, more preferably 40% by volume or less.

さらに、上記(a)エン化合物と上記(b)チオール化合物との重合体の屈折率と、上記(d)分岐重合物の屈折率との差についても、0.01以上、1.3以下であるのが好ましく、より好ましくは0.03以上、1.1以下である。   Furthermore, the difference between the refractive index of the polymer of the (a) ene compound and the (b) thiol compound and the refractive index of the (d) branched polymer is also 0.01 or more and 1.3 or less. It is preferable that it is 0.03 or more and 1.1 or less.

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(a)成分乃至(c)成分又は(d)成分の他、必要に応じて、重合開始剤、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、結合材としてバインダー樹脂を加えてもよい。   In addition to the above components (a) to (c) or (d), the recording layer in the volume hologram recording medium of the present invention may include a polymerization initiator, a sensitizer, a chain transfer agent, and a plasticizer as necessary. An additive such as a colorant may be added. Further, a binder resin may be added as a binder in order to have a uniform film thickness and allow an interference film formed by polymerization by light irradiation to exist stably.

任意成分である光重合開始剤としては、パターン露光によって上記エン/チオール重合系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。   The photopolymerization initiator as an optional component is not particularly limited as long as it is a compound having a function capable of initiating polymerization of the ene / thiol polymerization compound by pattern exposure.

また、パターン露光の方法としては、フォトマスク露光、フェーズマスク露光、干渉露光等が挙げられる。これらのうち体積ホログラム記録を行う場合には干渉露光が好ましい。
干渉露光の光源としては、一般に干渉性の高いレーザー光であり、光重合開始剤に高感度であればよく、例えば、アルゴンイオンレーザー(458nm、488nm、514.5nm)、クリプトンイオンレーザー(647.1nm)、Nd:YAGレーザー(532nm)、Nd:YVO4レーザー(532nm)、InGaNレーザー(405nm)
、He−Cdレーザー(325nm、442nm)等が使用される。
Examples of the pattern exposure method include photomask exposure, phase mask exposure, interference exposure, and the like. Among these, when performing volume hologram recording, interference exposure is preferable.
The light source for the interference exposure is generally a laser beam having a high coherence, and may be a high sensitivity to the photopolymerization initiator. For example, an argon ion laser (458 nm, 488 nm, 514.5 nm), a krypton ion laser (647. 1 nm), Nd: YAG laser (532 nm), Nd: YVO 4 laser (532 nm), InGaN laser (405 nm)
, He-Cd laser (325 nm, 442 nm) or the like is used.

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、アシルホスフィンオキサイド系化合物、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、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。   The radical photopolymerization initiator is not particularly limited as long as it is a compound that generates an active radical at the time of pattern exposure. For example, a benzoin compound, an α-aminoalkylphenone compound, a thioxanthone compound, an azo compound, an azide compound , Acylphosphine oxide compounds, oxime ester compounds, organic peroxides, benzophenones, biscoumarins, bisimidazole compounds, titanocene compounds, trichloromethyltriazine compounds, or onium salt compounds such as iodonium salt compounds and sulfonium salt compounds. Used. Of these, titanocene compounds are preferred.

上記光重合開始剤は、単独で用いてもよいし、必要に応じて2種以上を混合して用いてもよい。   The said photoinitiator may be used independently and may mix and use 2 or more types as needed.

上記チタノセン化合物は、特に限定はされないが、具体的には、ビス(シクロペンタジエニル)ジクロロチタニウム、ビス(シクロペンタジエニル)ジフェニルチタニウム、ビス(シクロペンタジエニル)ビス(2,3,4,5,6−ペンタフルオロフェニル)チタニウム、ビス(シクロペンタジエニル)ビス(2,3,5,6−テトラフルオロフェニル)チタニウム、ビス(シクロペンタジエニル)ビス(2,4,6−トリフルオロフェニル)チタニウム、ビス(シクロペンタジエニル)ビス(2,6−ジフルオロフェニル)チタ
ニウム、ビス(シクロペンタジエニル)ビス(2,4−ジフルオロフェニル)チタニウム、ビス(メチルシクロペンタジエニル)ビス(2,3,4,5,6−ペンタフルオロフェニル)チタニウム、ビス(メチルシクロペンタジエニル)ビス(2,3,5,6−テトラフルオロフェニル)チタニウム、ビス(2,6−ジフルオロフェニル)ビス(メチルシクロペンタジエニル)チタニウム、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)チタニウム等を挙げることができる。
The titanocene compound is not particularly limited. Specifically, bis (cyclopentadienyl) dichlorotitanium, bis (cyclopentadienyl) diphenyltitanium, bis (cyclopentadienyl) bis (2,3,4) , 5,6-pentafluorophenyl) titanium, bis (cyclopentadienyl) bis (2,3,5,6-tetrafluorophenyl) titanium, bis (cyclopentadienyl) bis (2,4,6-tri Fluorophenyl) titanium, bis (cyclopentadienyl) bis (2,6-difluorophenyl) titanium, bis (cyclopentadienyl) bis (2,4-difluorophenyl) titanium, bis (methylcyclopentadienyl) bis (2,3,4,5,6-pentafluorophenyl) titanium, bis (methyl) Cyclopentadienyl) bis (2,3,5,6-tetrafluorophenyl) titanium, bis (2,6-difluorophenyl) bis (methylcyclopentadienyl) titanium, bis (cyclopentadienyl) bis (2 , 6-difluoro-3- (1H-pyrrol-1-yl) phenyl) titanium and the like.

上記ベンゾイン系化合物としては、例えば、ベンゾインエチルエーテル、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン等を挙げることができる。   Examples of the benzoin compound include benzoin ethyl ether, 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethane-1-one, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropane- 1-one etc. can be mentioned.

上記α−アミノアルキルフェノン系化合物としては、例えば、2−メチル−1−(4−(メチルチオ)フェニル)−2−モルフォリノプロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)ブタン−1−オン等を挙げることができる。   Examples of the α-aminoalkylphenone compounds include 2-methyl-1- (4- (methylthio) phenyl) -2-morpholinopropan-1-one, 2-benzyl-2-dimethylamino-1- ( 4-morpholinophenyl) butan-1-one and the like.

上記チオキサントン系化合物としては、例えば、チオキサントン、1−クロロチオキサントン、2−クロロチオキサントン、1−クロロ−4−プロポキシチオキサントン、2−メチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン等を挙げることができる。   Examples of the thioxanthone compound include thioxanthone, 1-chlorothioxanthone, 2-chlorothioxanthone, 1-chloro-4-propoxythioxanthone, 2-methylthioxanthone, 2-isopropylthioxanthone, and 2,4-diethylthioxanthone. Can do.

上記アゾ系化合物としては、例えば、2,2’−アゾビス(2−アミノジプロパン)塩酸塩、4,4’−アゾビス(4−シアノ吉草酸)、2,2’−アゾビス(N−(2−カルボキシエチル)−2−メチルプロピオンアミジン)、ジメチル2,2’−アゾビスイソブチレート、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2’−アゾビス(2−メチル−N−(2−(1−ヒドロキシブチル))プロピオンアミド)、2,2’−アゾビス(2−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)−プロピオンアミド)、2,2’−アゾビス(2−(5−メチル−2−イミダゾリン−2−イル)プロパン)塩酸塩、2,2’−アゾビス(2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン)塩酸塩、2,2’−アゾビス(2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン)硫酸塩、2,2’−アゾビス(2−(3,4,5,6−テトラヒドロピリミジン−2−イル)プロパン)塩酸塩、2,2’−アゾビス(2−(1−(2−ヒドロキシエチル)−2−イミダゾリン−2−イル)プロパン)塩酸塩、2,2’−アゾビス(2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン)等を挙げることができる。   Examples of the azo compound include 2,2′-azobis (2-aminodipropane) hydrochloride, 4,4′-azobis (4-cyanovaleric acid), 2,2′-azobis (N- (2 -Carboxyethyl) -2-methylpropionamidine), dimethyl 2,2'-azobisisobutyrate, 2,2'-azobisisobutyronitrile, 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) ), 2,2′-azobis (2-methylbutyronitrile), 1,1′-azobis (cyclohexane-1-carbonitrile), 2,2′-azobis (2-methyl-N- (2- (1 -Hydroxybutyl)) propionamide), 2,2'-azobis (2-methyl-N- (2-hydroxyethyl) -propionamide), 2,2'-azobis (2- (5-methyl-2-imidazo) N-2-yl) propane) hydrochloride, 2,2′-azobis (2- (2-imidazolin-2-yl) propane) hydrochloride, 2,2′-azobis (2- (2-imidazoline-2-) Yl) propane) sulfate, 2,2′-azobis (2- (3,4,5,6-tetrahydropyrimidin-2-yl) propane) hydrochloride, 2,2′-azobis (2- (1- ( 2-hydroxyethyl) -2-imidazolin-2-yl) propane) hydrochloride, 2,2′-azobis (2- (2-imidazolin-2-yl) propane) and the like.

上記アジド系化合物としては、例えば、p−アジドベンズアルデヒド、p−アジドアセトフェノン、p−アジド安息香酸、p−アジドベンザルアセトフェノン、4,4’−ジアジドカルコン、4,4’−ジアジドジフェニルスルフィド、2,6−ビス(4’−アジドベンザル)−4−メチルシクロヘキサノン、4,4’−ジアジドスチルベン等を挙げることができる。   Examples of the azide compounds include p-azidobenzaldehyde, p-azidoacetophenone, p-azidobenzoic acid, p-azidobenzalacetophenone, 4,4′-diazidochalcone, 4,4′-diazidodiphenyl sulfide. 2,6-bis (4′-azidobenzal) -4-methylcyclohexanone, 4,4′-diazidostilbene, and the like.

上記アシルホスフィンオキサイド系化合物としては、例えば、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキサイド、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド等を挙げることができる。   Examples of the acylphosphine oxide compound include bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) phenylphosphine oxide and 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide.

上記オキシムエステル系化合物としては、例えば、2−(O−ベンゾイルオキシム)−1−[4−(フェニルチオ)フェニル]−1,2−オクタンジオン、1−(O−アセチル
オキシム)−1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]エタノン等を挙げることが出来る。
Examples of the oxime ester compound include 2- (O-benzoyloxime) -1- [4- (phenylthio) phenyl] -1,2-octanedione, 1- (O-acetyloxime) -1- [9. And -ethyl-6- (2-methylbenzoyl) -9H-carbazol-3-yl] ethanone.

上記有機過酸化物としては、例えば、過酸化アセチル、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル、過酸化ジ−tert−ブチル等を挙げることが出来る。   Examples of the organic peroxide include acetyl peroxide, benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, and di-tert-butyl peroxide.

上記ベンゾフェノン類としては、例えば、ベンゾフェノン、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、1,4−ジベンゾイルベンゼン、10−ブチル−2−クロロアクリドン、2−ベンゾイルナフタレン、4−ベンゾイルビフェニル、4−ベンゾイルジフェニルエーテル、3,3’,4,4’−テトラ(tert−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン等を挙げることができる。   Examples of the benzophenones include benzophenone, 4,4′-bis (diethylamino) benzophenone, 1,4-dibenzoylbenzene, 10-butyl-2-chloroacridone, 2-benzoylnaphthalene, 4-benzoylbiphenyl, 4 -Benzoyl diphenyl ether, 3,3 ', 4,4'-tetra (tert-butylperoxycarbonyl) benzophenone, etc. can be mentioned.

上記ビスクマリンとしては、例えば、3,3’−カルボニルビス(7−(ジエチルアミノ)−2H−クロメン−2−オン)等が挙げられ、これはみどり化学株式会社でBC(CAS[63226−13−1])として市販されている。   Examples of the biscoumarin include 3,3′-carbonylbis (7- (diethylamino) -2H-chromen-2-one) and the like, which is a product of BC (CAS [63226-13-3- 1]).

上記ビスイミダゾール化合物としては、例えば、2,2’−ビス(o−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラキス(3,4,5−トリメトキシフェニル)−1,2’−ビイミダゾール、2,2’−ビス(o−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニル−1,2’−ビイミダゾール等を挙げることができる。   Examples of the bisimidazole compound include 2,2′-bis (o-chlorophenyl) -4,4 ′, 5,5′-tetrakis (3,4,5-trimethoxyphenyl) -1,2′-bi. Examples thereof include imidazole and 2,2′-bis (o-chlorophenyl) -4,4 ′, 5,5′-tetraphenyl-1,2′-biimidazole.

また、上記バインダー樹脂は、(a)エン化合物及び(b)チオール化合物と相溶性の良いものが好ましく、その具体例としては、塩素化ポリエチレン、ポリメチルメタクリレート、メチルメタクリレートと他の(メタ)アクリル酸アルキルエステルとの共重合体、塩化ビニルとアクリロニトリルとの共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルホルマール、ポリビニルブチラール、ポリビニルピロリドン、エチルセルロース、アセチルセルロース等が挙げられる。   The binder resin is preferably compatible with (a) an ene compound and (b) a thiol compound. Specific examples thereof include chlorinated polyethylene, polymethyl methacrylate, methyl methacrylate, and other (meth) acrylic compounds. Examples include copolymers with acid alkyl esters, copolymers of vinyl chloride and acrylonitrile, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polyvinyl formal, polyvinyl butyral, polyvinyl pyrrolidone, ethyl cellulose, and acetyl cellulose.

本発明の体積ホログラム記録材料用組成物を用いて体積ホログラム記録媒体を作製するには、(a)エン化合物、(b)チオール化合物及び(c)微粒子又は(d)分岐重合物を、必要に応じ、増感剤及び/又はバインダー樹脂とともに混合し、このまま無溶剤で透明基体上に塗布するか、またはこれらの混合物に溶剤又は添加剤を加えて混合し、これを透明基体上に塗布、乾燥して透明基体上に体積ホログラム記録層が形成した記録媒体を得る。さらに、記録層上に透明基体、ある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、ある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。   In order to produce a volume hologram recording medium using the composition for volume hologram recording material of the present invention, (a) an ene compound, (b) a thiol compound and (c) fine particles or (d) a branched polymer are required. Depending on the condition, it is mixed with a sensitizer and / or a binder resin, and is applied as it is on a transparent substrate without solvent, or a solvent or additive is added to the mixture and mixed, and this is applied onto a transparent substrate and dried. Thus, a recording medium having a volume hologram recording layer formed on a transparent substrate is obtained. Furthermore, a transparent substrate or a protective layer for blocking oxygen may be provided on the recording layer, and the volume hologram recording layer may be arranged between two transparent substrates or between the transparent substrate and the protective layer.

溶剤としては、使用成分に対して十分な溶解度を持ち、良好な塗膜性を与えるものであれば特に制限はないが、例えば、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート等のセロソルブ系溶剤、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールジメチルエーテル等のプロピレングリコール系溶剤、酢酸ブチル、酢酸アミル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ジエチルオキサレート、ピルビン酸エチル、エチル 2−ヒドロキシブチレート、エチルアセトアセテート、乳酸メチル、乳酸エチル、3−メトキシプロピオン酸メチル等のエステル系溶剤、ブタノール、ヘプタノール、ヘキサノール、ジアセトンアルコール、フルフリルアルコール等のアルコール系溶剤、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メチルアミルケトン等のケトン系溶剤、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−
ピロリドン等の高極性溶剤、あるいはこれらの混合溶剤、さらには、これらに芳香族炭化水素を添加したもの等が挙げられる。
The solvent is not particularly limited as long as it has sufficient solubility for the components used and gives good coating properties. For example, cellosolve such as methyl cellosolve, ethyl cellosolve, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, etc. Propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monobutyl ether acetate, dipropylene glycol dimethyl ether and other propylene glycol solvents, acetic acid Butyl, amyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, diethyl oxalate, ethyl pyruvate, ethyl 2-hydroxy Ester solvents such as sibutyrate, ethyl acetoacetate, methyl lactate, ethyl lactate, methyl 3-methoxypropionate, alcohol solvents such as butanol, heptanol, hexanol, diacetone alcohol, furfuryl alcohol, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, methyl Ketone solvents such as amyl ketone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-
Examples thereof include highly polar solvents such as pyrrolidone, mixed solvents thereof, and those obtained by adding aromatic hydrocarbons thereto.

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。   The ratio of the amount of the solvent used is usually in the range of about 1 to 20 times in terms of mass ratio with respect to the total amount of the volume hologram material composition of the present embodiment.

上記透明基体としては、透明なガラス板、アクリル板、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンフィルム等が用いられる。塗布方法としては、従来公知の方法、例えば、回転塗布、ワイヤーバー塗布、ディップ塗布、エアーナイフ塗布、ロール塗布、ブレード塗布、カーテン塗布等を用いることができる。   As the transparent substrate, a transparent glass plate, an acrylic plate, a polyethylene terephthalate film, a polyethylene film, or the like is used. As a coating method, conventionally known methods such as spin coating, wire bar coating, dip coating, air knife coating, roll coating, blade coating, curtain coating and the like can be used.

上記保護層としては、酸素による感度低下や保存安定性の劣化等の悪影響を防止するための公知技術、例えば、水溶性ポリマー等の塗布を用いることもできる。   As the protective layer, a known technique for preventing adverse effects such as a decrease in sensitivity due to oxygen and deterioration in storage stability, for example, application of a water-soluble polymer or the like can be used.

以下、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated in more detail, this invention is not limited to these Examples at all.

<参考例1>
[下記式(1)で表される構造単位を有する分岐重合物(HB−TFA29)の製造]
<Reference Example 1>
[Production of branched polymer (HB-TFA29) having a structural unit represented by the following formula (1)]

Figure 0005665165
Figure 0005665165

空気下、200mL四口フラスコに9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン(Aldrich社製)5.90g(17mmol)を仕込み、ジメチルアセトアミド80mLを加え、溶解させた。その後、この溶液をオイルバスで100℃に加熱し、別途ジメチルアセトアミド20mLに溶解させた2,4,6−トリクロロ−1,3,5−トリアジン(東京化成工業(株)製)3.69g(20mmol)を加え、重合を開始させた。その5分後、この反応液にアニリン3.35g(36mmol)を加え、さらに10分間撹拌した。その後、室温まで放冷後、炭酸カリウム15g(0.11mol)を溶解させた水溶液1L中にこの反応液を加え再沈殿させた。沈殿物をろ過し、テトラヒドロフラン(THF)50mLに再溶解させた後、ヘキサン540mLとエタノール60mLの混合溶液で再沈殿させた。得られた沈殿物をろ過し、40℃で6時間減圧乾燥し、目的とするHB−TFA29を10.8g得た。得られたHB−TFA29の1H NMRスペクトルを
図1に示す。また、得られた化合物のゲル浸透クロマトグラフィー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2,900、分散度:Mw/Mnは1.68であった。ここで、Mnは、数平均分子量を表す。
Under air, 5.90 g (17 mmol) of 9,9-bis (4-aminophenyl) fluorene (manufactured by Aldrich) was charged into a 200 mL four-necked flask, and 80 mL of dimethylacetamide was added and dissolved. Thereafter, this solution was heated to 100 ° C. in an oil bath, and 3.69 g of 2,4,6-trichloro-1,3,5-triazine (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) separately dissolved in 20 mL of dimethylacetamide ( 20 mmol) was added to initiate the polymerization. After 5 minutes, 3.35 g (36 mmol) of aniline was added to the reaction solution, and the mixture was further stirred for 10 minutes. Then, after allowing to cool to room temperature, this reaction solution was added to 1 L of an aqueous solution in which 15 g (0.11 mol) of potassium carbonate was dissolved, and reprecipitated. The precipitate was filtered, redissolved in 50 mL of tetrahydrofuran (THF), and then reprecipitated with a mixed solution of 540 mL of hexane and 60 mL of ethanol. The obtained precipitate was filtered and dried under reduced pressure at 40 ° C. for 6 hours to obtain 10.8 g of the intended HB-TFA29. The 1 H NMR spectrum of the obtained HB-TFA29 is shown in FIG. Moreover, the weight average molecular weight Mw measured by polystyrene conversion by the gel permeation chromatography of the obtained compound was 2,900, and dispersion degree: Mw / Mn was 1.68. Here, Mn represents a number average molecular weight.

[ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)条件]
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
検出器:UV(254nm)
検量線:標準ポリスチレン
[Gel permeation chromatography (GPC) conditions]
Equipment: HLC-8200 GPC manufactured by Tosoh Corporation
Column: Shodex KF-804L + KF-805L
Column temperature: 40 ° C
Solvent: Tetrahydrofuran Detector: UV (254 nm)
Calibration curve: Standard polystyrene

<実施例1>
[体積ホログラム記録材料用組成物の調製]
シリカ分散液(メチルイソブチルケトン分散、シリカ微粒子濃度30.5質量%、日産化学工業(株)製、製品名MIBK−ST)1.05gに、(a)エン化合物として、トリメチロールプロパンジアリルエーテル(Aldrich社製)0.16g、及びビス(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)7.2mg並びに過酸化ベンゾイル9mgを加え溶解させた。次にこの溶液に、(b)チオール化合物として、トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトプロピオネート)(Aldrich社製)0.2gを加え、室温で十分撹拌し、体積ホログラム記録材料用組成物を調製した。
<Example 1>
[Preparation of composition for volume hologram recording material]
To 1.05 g of silica dispersion (methyl isobutyl ketone dispersion, silica fine particle concentration 30.5% by mass, product name MIBK-ST, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.), (a) ene compound, trimethylolpropane diallyl ether ( Aldrich 0.16 g, and bis (cyclopentadienyl) bis (2,6-difluoro-3- (1H-pyrrol-1-yl) phenyl) titanium (Ciba Japan Co., Ltd., trade name Irgacure 784) ) 7.2 mg and benzoyl peroxide 9 mg were added and dissolved. Next, 0.2 g of trimethylolpropane tris (3-mercaptopropionate) (manufactured by Aldrich) is added to this solution as a thiol compound and sufficiently stirred at room temperature to obtain a composition for volume hologram recording material. Prepared.

波長546nmにおける、シリカ微粒子の屈折率は1.46、エン化合物とチオール化合物との重合体の屈折率は1.52であり、両者の屈折率差は0.06であった。
また、エン化合物の密度は0.955g/cm3、チオール化合物の密度は1.21g
/cm3、シリカ微粒子の密度は2.22g/cm3であるから、その体積はそれぞれ、エン化合物0.16/0.955=0.168cm3、チオール化合物0.2/1.21=
0.165cm3、シリカ微粒子1.05×0.305/2.22=0.144cm3であった。
従って、エン化合物、チオール化合物及びシリカ微粒子の合計体積に占めるシリカ微粒子の体積分率は、0.144/(0.168+0.165+0.144)=0.30、即ち30体積%であった。
At a wavelength of 546 nm, the refractive index of the silica fine particles was 1.46, the refractive index of the polymer of the ene compound and the thiol compound was 1.52, and the refractive index difference between the two was 0.06.
The density of the ene compound is 0.955 g / cm 3 and the density of the thiol compound is 1.21 g.
/ Cm 3 , and the density of the silica fine particles is 2.22 g / cm 3 , so that the volumes are the ene compound 0.16 / 0.955 = 0.168 cm 3 and the thiol compound 0.2 / 1.21 =
It was 0.165 cm 3 and silica fine particles 1.05 × 0.305 / 2.22 = 0.144 cm 3 .
Therefore, the volume fraction of the silica fine particles in the total volume of the ene compound, the thiol compound and the silica fine particles was 0.144 / (0.168 + 0.165 + 0.144) = 0.30, that is, 30% by volume.

[体積ホログラム記録媒体の作製]
スライドガラスの両端部に、スペーサとして厚さ50μmのポリエチレンテレフタレートフィルムを貼り、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た。続いて、オーブン中、50℃で20分間乾燥し、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。
[Production of volume hologram recording medium]
A polyethylene terephthalate film having a thickness of 50 μm was pasted on both ends of the slide glass as a spacer, and the composition for volume hologram recording material was dropped onto the center of the slide glass (region sandwiched between the spacers). Then, it dried for 20 minutes at 50 degreeC in oven, and formed the volume hologram recording layer. Thereafter, another slide glass was placed so as to sandwich the formed volume hologram recording layer, thereby producing a volume hologram recording medium.

[体積ホログラム記録時の各物性値の測定]
本発明の体積ホログラム記録媒体に対し、図2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5mW/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が形成される。
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)を評価した。
[Measurement of physical properties during volume hologram recording]
The volume hologram recording medium of the present invention was subjected to two-beam interference exposure using the apparatus shown in FIG. Two- beam interference exposure (grating spacing 1 μm) was performed on the volume hologram recording medium with an exposure power density of 5 mW / cm 2 using an Nd: YVO 4 laser with a wavelength of 532 nm. The light emitted from the Nd: YVO 4 laser passes through a beam expander and is divided into two by a half mirror and is irradiated to the volume hologram recording medium through each mirror, and interference fringes of both lights are recorded to form a volume hologram. .
At the same time, the volume hologram recording medium is irradiated with a helium-neon (He-Ne) laser with a wavelength of 632.8 nm, which is not exposed to light, and the hologram formation process is monitored and detected by detecting the diffracted light with a photodetector. Efficiency was evaluated. Further, the angle dependency of the diffraction efficiency after exposure was measured, and the film thickness after exposure of the sample was calculated. Further, the refractive index modulation amount (Δn) was evaluated from the obtained diffraction efficiency and film thickness.

また、露光後の体積ホログラム記録媒体に、波長632.8nmのヘリウムネオン(He−Ne)レーザーを照射し、入射光と(回折光+透過光)の比から散乱損失を評価した。
さらに、記録する二光束がなす角の二等分線からホログラム記録媒体面の垂線を有限な角度傾けながら複数の体積ホログラムの多重記録を行い、記録されたそれぞれのホログラムを読み出した時のBragg角離調からホログラム記録層の体積収縮率を評価した。この収縮率の測定法の詳細は、L.Dhar, Applied Physics Letters 73, 1337−1339 (1998)に説明されている。以上の結果を表1に合わせて示す。
The volume hologram recording medium after exposure was irradiated with a helium-neon (He—Ne) laser having a wavelength of 632.8 nm, and the scattering loss was evaluated from the ratio of incident light and (diffracted light + transmitted light).
Furthermore, a Bragg angle when a plurality of volume holograms are recorded while the perpendicular of the hologram recording medium surface is tilted by a finite angle from the bisector of the angle formed by the two light beams to be recorded, and the recorded holograms are read out. From the detuning, the volume shrinkage of the hologram recording layer was evaluated. Details of this shrinkage measurement method are described in Dhar, Applied Physics Letters 73, 1337-1339 (1998). The above results are shown in Table 1.

<実施例2>
実施例1と同様の方法で、シリカ微粒子の体積分率5体積%の試料を作成し、体積収縮率を評価した。結果を表1に合わせて示す。
<Example 2>
A sample having a volume fraction of 5% by volume of silica fine particles was prepared in the same manner as in Example 1, and the volume shrinkage rate was evaluated. The results are shown in Table 1.

<実施例3>
実施例1と同様の方法で、シリカ微粒子の体積分率10体積%の試料を作成し、各物性値を評価した。結果を表1に合わせて示す。
<Example 3>
Samples having a volume fraction of 10% by volume of silica fine particles were prepared in the same manner as in Example 1, and each physical property value was evaluated. The results are shown in Table 1.

<実施例4>
実施例1と同様の方法で、シリカ微粒子の体積分率20体積%の試料を作成し、各物性値を評価した。結果を表1に合わせて示す。
<Example 4>
Samples having a volume fraction of silica fine particles of 20% by volume were prepared in the same manner as in Example 1, and each physical property value was evaluated. The results are shown in Table 1.

<実施例5>
実施例1と同様の方法で、シリカ微粒子の体積分率40体積%の試料を作成し、各物性値を評価した。結果を表1に合わせて示す。
<Example 5>
Samples with a volume fraction of silica fine particles of 40 volume% were prepared in the same manner as in Example 1, and the physical property values were evaluated. The results are shown in Table 1.

参考例6>
[体積ホログラム記録材料用組成物の調製]
参考例1で製造したHB−TFA29 25質量部にテトラヒドロフラン75質量部を加え、均一な溶液になるまで室温で撹拌した。得られたHB−TFA29分散液(分岐ポリマー濃度25.0質量%)0.33gに、(a)エン化合物として、ペンタエリトリトールアリルエーテル(テクニカルグレード70%、Aldrich社製)63mg、及びビス(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)3.2mg並びに過酸化ベンゾイル4.1mgを加え溶解させた。次にこの溶液に、(b)チオール化合物として、トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトプロピオネート)(Aldrich社製)0.1gを加え、室温で十分撹拌し、体積ホログラム記録材料用組成物を調製した。
< Reference Example 6>
[Preparation of composition for volume hologram recording material]
75 parts by mass of tetrahydrofuran was added to 25 parts by mass of HB-TFA29 produced in Reference Example 1, and the mixture was stirred at room temperature until a uniform solution was obtained. To 0.33 g of the obtained HB-TFA29 dispersion (branched polymer concentration 25.0 mass%), (a) 63 mg of pentaerythritol allyl ether (technical grade 70%, manufactured by Aldrich) as ene compound, and bis (cyclo Pentadienyl) bis (2,6-difluoro-3- (1H-pyrrol-1-yl) phenyl) titanium (Ciba Japan Co., Ltd., trade name Irgacure 784) 3.2 mg and benzoyl peroxide 4.1 mg Added and dissolved. Next, 0.1 g of trimethylolpropane tris (3-mercaptopropionate) (manufactured by Aldrich) is added to this solution as a thiol compound, and the mixture is sufficiently stirred at room temperature to obtain a volume hologram recording material composition. Prepared.

波長546nmにおける、HB−TFA29の屈折率は1.73、エン化合物とチオール化合物との重合体の屈折率は1.53であり、両者の屈折率差は0.20であった。
また、エン化合物の密度は0.985g/cm3、チオール化合物の密度は1.21g
/cm3、HB−TFA29の密度は1.29g/cm3であるから、その体積はそれぞれ、エン化合物0.063/0.985=0.064cm3、チオール化合物0.1/1.
21=0.083cm3、HB−TFA29 0.33×0.250/1.29=0.0
64cm3であった。
従って、エン化合物、チオール化合物及びHB−TFA29の合計体積に占めるHB−TFA29の体積分率は、0.064/(0.064+0.083+0.064)=0.30、即ち30体積%であった。
At a wavelength of 546 nm, the refractive index of HB-TFA29 was 1.73, the refractive index of the polymer of the ene compound and the thiol compound was 1.53, and the refractive index difference between the two was 0.20.
The density of the ene compound is 0.985 g / cm 3 and the density of the thiol compound is 1.21 g.
/ Cm 3 , and the density of HB-TFA 29 is 1.29 g / cm 3 , so that the volumes thereof are the ene compound 0.063 / 0.985 = 0.064 cm 3 and the thiol compound 0.1 / 1.
21 = 0.083 cm 3 , HB-TFA29 0.33 × 0.250 / 1.29 = 0.0
It was 64 cm 3 .
Therefore, the volume fraction of HB-TFA29 in the total volume of the ene compound, thiol compound and HB-TFA29 was 0.064 / (0.064 + 0.083 + 0.064) = 0.30, that is, 30% by volume. .

[体積ホログラム記録媒体の作製]
参考例6で得られた体積ホログラム記録材料用組成物を用いて、実施例1と同様の方法で体積ホログラム記録媒体を作製した。
[Production of volume hologram recording medium]
Using the volume hologram recording material composition obtained in Reference Example 6, a volume hologram recording medium was produced in the same manner as in Example 1.

[体積ホログラム記録時の各物性値の測定]
参考例6で得られた体積ホログラム記録材料用組成物を用いて作製した体積ホログラム記録媒体に対し、実施例1と同様の方法で各物性値を評価した。結果を表2に合わせて示す。また、回折効率の露光時間変化を図7に、屈折率変調量の露光時間変化を図8にそれぞれ示す。
[Measurement of physical properties during volume hologram recording]
The physical property values of the volume hologram recording medium produced using the composition for volume hologram recording material obtained in Reference Example 6 were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2. In addition, FIG. 7 shows a change in the exposure time of the diffraction efficiency, and FIG. 8 shows a change in the exposure time of the refractive index modulation amount.

参考例7>
参考例6と同様の方法で、HB−TFA29の体積分率35体積%の試料を作成し、各物性値を評価した。結果を表2に合わせて示す。また、回折効率の露光時間変化を図9に、屈折率変調量の露光時間変化を図10にそれぞれ示す。
< Reference Example 7>
A sample having a volume fraction of 35% by volume of HB-TFA29 was prepared in the same manner as in Reference Example 6, and each physical property value was evaluated. The results are shown in Table 2. Further, FIG. 9 shows a change in the exposure time of the diffraction efficiency, and FIG. 10 shows a change in the exposure time of the refractive index modulation amount.

参考例8>
[体積ホログラム記録材料用組成物の調製]
参考例6で調製したHB−TFA29分散液(分岐ポリマー濃度25.0質量%)0.33gに、(a)エン化合物として、ペンタエリトリトールアリルエーテル(テクニカルグレード70%、Aldrich社製)69mg、及びビス(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)3.3mg並びに過酸化ベンゾイル4.2mgを加え溶解させた。次にこの溶液に、(b)チオール化合物として、ペンタエリトリトールテトラキス(3−メルカプトプロピオネート)(Aldrich社製)0.1gを加え、室温で十分撹拌し、体積ホログラム記録材料用組成物を調製した。
< Reference Example 8>
[Preparation of composition for volume hologram recording material]
To 0.33 g of the HB-TFA29 dispersion (branched polymer concentration 25.0% by mass) prepared in Reference Example 6, (a) 69 mg of pentaerythritol allyl ether (technical grade 70%, manufactured by Aldrich) as the ene compound, and Bis (cyclopentadienyl) bis (2,6-difluoro-3- (1H-pyrrol-1-yl) phenyl) titanium (trade name Irgacure 784, manufactured by Ciba Japan Ltd.) and benzoyl peroxide 4 .2 mg was added and dissolved. Next, 0.1 g of pentaerythritol tetrakis (3-mercaptopropionate) (manufactured by Aldrich) is added to this solution as a thiol compound and sufficiently stirred at room temperature to prepare a volume hologram recording material composition. did.

波長546nmにおける、HB−TFA29の屈折率は1.73、エン化合物とチオール化合物との重合体の屈折率は1.54であり、両者の屈折率差は0.19であった。
また、エン化合物の密度は0.985g/cm3、チオール化合物の密度は1.28g
/cm3、HB−TFA29の密度は1.29g/cm3であるから、その体積はそれぞれ、エン化合物0.069/0.985=0.070cm3、チオール化合物0.1/1.
28=0.078cm3、HB−TFA29 0.33×0.250/1.29=0.0
64cm3であった。
従って、エン化合物、チオール化合物及びHB−TFA29の合計体積に占めるHB−TFA29の体積分率は、0.064/(0.070+0.078+0.064)=0.30、即ち30体積%であった。
At a wavelength of 546 nm, the refractive index of HB-TFA29 was 1.73, the refractive index of the polymer of the ene compound and the thiol compound was 1.54, and the refractive index difference between the two was 0.19.
The density of the ene compound is 0.985 g / cm 3 and the density of the thiol compound is 1.28 g.
/ Cm 3 , and the density of HB-TFA 29 is 1.29 g / cm 3 , so that the volumes thereof are the ene compound 0.069 / 0.985 = 0.070 cm 3 and the thiol compound 0.1 / 1.
28 = 0.078 cm 3 , HB-TFA29 0.33 × 0.250 / 1.29 = 0.0
It was 64 cm 3 .
Therefore, the volume fraction of HB-TFA29 in the total volume of the ene compound, the thiol compound and HB-TFA29 was 0.064 / (0.070 + 0.078 + 0.064) = 0.30, that is, 30% by volume. .

[体積ホログラム記録媒体の作製]
参考例8で得られた体積ホログラム記録材料用組成物を用いて、実施例1と同様の方法で体積ホログラム記録媒体を作製した。
[Production of volume hologram recording medium]
Using the volume hologram recording material composition obtained in Reference Example 8, a volume hologram recording medium was produced in the same manner as in Example 1.

[体積ホログラム記録時の各物性値の測定]
参考例8で得られた体積ホログラム記録材料用組成物を用いて作製した体積ホログラム記録媒体に対し、実施例1と同様の方法で各物性値を評価した。結果を表2に合わせて示す。また、回折効率の露光時間変化を図11に、屈折率変調量の露光時間変化を図12にそれぞれ示す。
[Measurement of physical properties during volume hologram recording]
The physical property values of the volume hologram recording medium produced using the composition for volume hologram recording material obtained in Reference Example 8 were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2. In addition, FIG. 11 shows a change in the exposure time of the diffraction efficiency, and FIG. 12 shows a change in the exposure time of the refractive index modulation amount.

参考例9>
参考例8と同様の方法で、HB−TFA29の体積分率35体積%の試料を作成し、各物性値を評価した。結果を表2に合わせて示す。また、回折効率の露光時間変化を図13に、屈折率変調量の露光時間変化を図14にそれぞれ示す。
< Reference Example 9>
A sample having a volume fraction of 35% by volume of HB-TFA29 was prepared in the same manner as in Reference Example 8, and each physical property value was evaluated. The results are shown in Table 2. FIG. 13 shows the change in the exposure time of the diffraction efficiency, and FIG. 14 shows the change in the exposure time of the refractive index modulation amount.

<比較例>
[体積ホログラム記録材料用組成物の調製]
シリカ分散液(メチルイソブチルケトン分散、固形分濃度30.5質量%、日産化学工業(株)製、製品名MIBK−ST)10.0gに、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)32mgを加え溶解させた。次にこの溶液に、重合性化合物としてp−ビス(β−メタクリロイルオキシエチルチオ)キシリレン3.19gを加え均一溶液とし、感光性組成物を調製した。
<Comparative example>
[Preparation of composition for volume hologram recording material]
To 10.0 g of silica dispersion (methyl isobutyl ketone dispersion, solid content concentration 30.5% by mass, product name MIBK-ST, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.), bis (cyclopentadienyl) bis (2,6- 32 mg of difluoro-3- (1H-pyrrol-1-yl) phenyl) titanium (Ciba Japan Co., Ltd., trade name Irgacure 784) was added and dissolved. Next, 3.19 g of p-bis (β-methacryloyloxyethylthio) xylylene was added as a polymerizable compound to the solution to prepare a uniform solution, thereby preparing a photosensitive composition.

重合性化合物の密度は1.13g/cm3であるから、その体積は3.19/1.13
=2.82cm3であった。一方、シリカ微粒子の密度は2.22g/cm3であるから、その体積は10.0×0.305/2.22=1.37cm3であった。
従って重合性化合物及びシリカ微粒子の合計体積に占めるシリカ微粒子の体積分率は1.37/(2.82+1.37)=0.33、即ち33体積%であった。
Since the density of the polymerizable compound is 1.13 g / cm 3 , the volume is 3.19 / 1.13.
= 2.82 cm 3 . On the other hand, the density of the silica fine particles because it is 2.22 g / cm 3, the volume was 10.0 × 0.305 / 2.22 = 1.37cm 3 .
Therefore, the volume fraction of the silica fine particles in the total volume of the polymerizable compound and the silica fine particles was 1.37 / (2.82 + 1.37) = 0.33, that is, 33% by volume.

[体積ホログラム記録媒体の作製]
乾燥条件を80℃で30分間に変更した以外は実施例1と同様の方法で、体積ホログラム記録媒体を作製した。
[Production of volume hologram recording medium]
A volume hologram recording medium was produced in the same manner as in Example 1 except that the drying conditions were changed to 80 ° C. for 30 minutes.

[ホログラム記録時の各物性値の測定]
露光強度を100mW/cm2に変更した以外は実施例1と同様の方法で、各物性値を
評価した。結果を表1に合わせて示す。
[Measurement of physical properties during hologram recording]
Each physical property value was evaluated in the same manner as in Example 1 except that the exposure intensity was changed to 100 mW / cm 2 . The results are shown in Table 1.

Figure 0005665165
Figure 0005665165

表1に示したように、本発明の体積ホログラム記録材料用組成物の体積収縮率は極めて低く、微粒子の体積分率が同程度の場合(実施例1対比較例)、従来の組成物のおよそ1/8の体積収縮率となる。   As shown in Table 1, when the volumetric shrinkage of the composition for volume hologram recording material of the present invention is extremely low and the volume fraction of the fine particles is about the same (Example 1 vs. Comparative Example), The volume shrinkage is about 1/8.

Figure 0005665165
Figure 0005665165

表2に示したように、本発明の体積ホログラム記録材料用組成物の体積収縮率は極めて低く、従来の組成物のおよそ1/10の体積収縮率となる(参考例6対比較例)。
As shown in Table 2, the volume shrinkage ratio of the composition for volume hologram recording material of the present invention is extremely low, which is about 1/10 of the volume shrinkage ratio of the conventional composition ( Reference Example 6 vs. Comparative Example).

本発明の体積ホログラム記録材料用組成物、及びそれらから得られる体積ホログラム記録媒体は、三次元画像表示や画像、ビット情報の大容量メモリ、及び回折光学素子、その他に使用できる。   The composition for volume hologram recording material of the present invention and the volume hologram recording medium obtained from them can be used for three-dimensional image display, large-capacity memory for images and bit information, diffractive optical elements, and the like.

1 ホログラム記録媒体
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
1 hologram recording medium 2 Nd: YVO 4 laser 3 beam expander 4 the He-Ne laser 5,6,7,8,9,10,11 mirror 12 the beam sampler 13 half mirrors 14 and 15 half-wave plates 16 and 17 polarizing prism 18, 19, 20 Photodetector

Claims (10)

可干渉な光の干渉により生じる干渉縞を、屈折率の差によって記録する体積ホログラム記録材料用組成物であって、(a)アリル基を少なくとも2つ有するアリルアルコール誘導体、(b)メルカプト基を少なくとも2つ有するチオール化合物及び(c)粒径が1nm以上、100nm以下である微粒子を含み、光の干渉露光により、成分(a)及び成分(b)の重合の進行とともに成分(c)の微粒子が明部から暗部に移動し、屈折率の異なる干渉縞が形成される、体積ホログラム記録材料用組成物。 A volume hologram recording material composition for recording interference fringes caused by coherent light interference by a difference in refractive index, wherein (a) an allyl alcohol derivative having at least two allyl groups, (b) a mercapto group thiol compound having at least two and (c) a particle size of 1nm or more, viewed contains fine particles is 100nm or less, the interference exposure of light, with the progress of polymerization of components (a) and component (b) (c) A composition for volume hologram recording material , in which fine particles move from a bright part to a dark part to form interference fringes having different refractive indexes . 前記(a)アリルアルコール誘導体と前記(b)チオール化合物との重合体の屈折率と、前記(c)微粒子の屈折率との差が0.01以上、1.3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。   The difference between the refractive index of the polymer of the (a) allyl alcohol derivative and the (b) thiol compound and the refractive index of the (c) fine particles is 0.01 or more and 1.3 or less. The composition for volume hologram recording materials described in 1. 前記(c)微粒子が無機微粒子である、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。   The composition for a volume hologram recording material according to claim 1, wherein the fine particles (c) are inorganic fine particles. 前記(c)微粒子がシリカ微粒子である、請求項3に記載の体積ホログラム記録材料用組成物。   The composition for a volume hologram recording material according to claim 3, wherein the fine particles (c) are silica fine particles. 前記(c)微粒子が有機微粒子である、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。   The composition for a volume hologram recording material according to claim 1, wherein the fine particles (c) are organic fine particles. 前記(c)微粒子がハイパーブランチポリマーである、請求項5に記載の体積ホログラム記録材料用組成物。   The composition for a volume hologram recording material according to claim 5, wherein the fine particles (c) are hyperbranched polymers. 前記(a)アリルアルコール誘導体、前記(b)チオール化合物及び前記(c)微粒子の合計体積に占める前記(c)微粒子の割合が、3体積%以上、50体積%以下である、
請求項1乃至請求項6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。
The proportion of the (c) fine particles in the total volume of the (a) allyl alcohol derivative, the (b) thiol compound and the (c) fine particles is 3% by volume or more and 50% by volume or less.
The composition for a volume hologram recording material according to any one of claims 1 to 6.
請求項1乃至請求項のうち何れか1項に記載の組成物を含む体積ホログラム記録層。 A volume hologram recording layer comprising the composition according to any one of claims 1 to 7 . 請求項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。 A volume hologram recording medium comprising the volume hologram recording layer according to claim 8 . 体積ホログラム記録層が2枚の透明基体間に配置された構造である、請求項に記載の体積ホログラム記録媒体。 The volume hologram recording medium according to claim 9 , wherein the volume hologram recording layer has a structure in which the volume hologram recording layer is disposed between two transparent substrates.
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