JP7447816B2 - ホログラム記録用組成物、ホログラム記録媒体、ホログラム、及びこれを用いた光学装置、光学部品 - Google Patents

ホログラム記録用組成物、ホログラム記録媒体、ホログラム、及びこれを用いた光学装置、光学部品 Download PDF

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Description

本技術は、ホログラム記録用組成物、ホログラム記録媒体、ホログラム、及びこれを用いた光学装置、光学部品に関する。
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等のパターンとして記録したものであり、光情報処理、セキュリティ、医学、ヘッドアップディスプレイ等の分野で幅広く利用されている。ホログラムは、物体に関する三次元情報を光の情報として大容量で記録することができるため、次世代の記録媒体として注目されている。
これまでに、ホログラム用の材料について種々の提案がされている。例えば、特許文献1では、ラジカル重合開始剤の存在下、ラジカル重合性化合物がラジカル重合することによって形成されたポリマーマトリックスと、光カチオン重合開始剤と、カチオン重合性化合物とを具え、前記光カチオン重合開始剤の還元電位が、前記ラジカル重合開始剤から生じるラジカルの酸化電位よりも低いことを特徴とする、感光性材料が提案されている。
特開2010-210654号公報
しかし、ホログラム技術においては、回折特性を更に向上させることが求められている。そこで、本技術は、回折特性の更なる向上を実現できるホログラム記録用組成物、ホログラム記録媒体、ホログラム、及びこれを用いた光学装置、光学部品を提供することを主目的とする。
本発明者らは、上述の課題を解決するために鋭意研究を行った結果、回折特性を更に向上させることに成功し、本技術を完成するに至った。
すなわち、本技術は、ラジカル重合性モノマーと、マトリクス樹脂と、光重合開始剤と、アントラセン系化合物と、を少なくとも含有するホログラム記録用組成物を提供する。
本技術に係るホログラム記録用組成物において、前記ラジカル重合性モノマーは、単官能モノマーと多官能モノマーとであってよい。
本技術に係るホログラム記録用組成物において、前記ラジカル重合性モノマーの屈折率が1.6以上であってよい。
本技術に係るホログラム記録用組成物において、前記ラジカル重合性モノマーが、カルバゾール系モノマー、フルオレン系モノマー、ジナフトチオフェン系モノマーから選ばれる1種以上であってよい。
また、本技術は、ラジカル重合性モノマーと、マトリクス樹脂と、光重合開始剤と、アントラセン系化合物と、カチオン重合性化合物と、を少なくとも含有し、
前記ラジカル重合性モノマーが、単官能のカルバゾール系モノマー又は単官能のジナフトチオフェン系モノマーと、多官能のフルオレン系モノマーとを少なくとも含み、
前記カチオン重合性化合物が、エポキシ化合物及びオキセタン化合物から選ばれる1種以上である、
ホログラム記録用組成物も提供する。
前記多官能のフルオレン系モノマーは、2官能のフルオレン系モノマーであってよい。
前記ラジカル重合性モノマーの屈折率は1.6以上であってよい。
前記ホログラム記録用組成物は、前記ラジカル重合性モノマーとして、前記単官能のカルバゾール系モノマー及び前記多官能のフルオレン系モノマーのみ、又は、前記単官能のジナフトチオフェン系モノマー及び多官能のフルオレン系モノマーのみ、を含みうる。
また、本技術は、
ラジカル重合性モノマーと、マトリクス樹脂と、光重合開始剤と、アントラセン系化合物と、カチオン重合性化合物と、を少なくとも含有し、
前記カチオン重合性化合物が、エポキシ化合物及びオキセタン化合物から選ばれる1種以上であり、
前記ラジカル重合性モノマーが、下記の一般式(1-10)で表される化合物を含む、
ホログラム記録用組成物も提供する。

(該一般式(1-10)中、Xは酸素原子、窒素原子、リン原子、炭素原子又はケイ素原子である。Xが酸素原子である場合、aは0であり、Xが窒素原子又はリン原子である場合、aは1であり、Xが炭素原子又はケイ素原子である場合、aは2である。
及びYはそれぞれベンゼン環又はナフタレン環であり、Y及びYが同時にベンゼン環であることはない。Y又はYがベンゼン環である場合、前記ベンゼン環であるY又はYに対応するb又はcは4である。Y及び/又はYがナフタレン環である場合、前記ナフタレン環であるY及び/又はYに対応するb及び/又はcは6である。
~Rはそれぞれ水素又は*-Z(R(*は結合位置を表す。)で表される置換基である。R~Rがそれぞれ複数存在する場合には、複数のR~Rは互いに同一であっても異なっていてもよいが、該一般式(1-10)中の全てのR~Rが同時に水素であることはない。
は単結合、2価以上の飽和炭化水素基又は2価以上の不飽和炭化水素基を表し、当該飽和炭化水素基又は不飽和炭化水素基はエーテル結合及び/又はチオエーテル結合を含んでもよい。Zが単結合である場合、dは1であり、Zが飽和炭化水素基又は不飽和炭化水素基である場合、dは1以上の整数である。
は水素又は重合性置換基を表す。Rが複数存在する場合は、複数のRは互いに同一であっても異なっていてもよいが、該一般式(1-10)中の全てのRが同時に水素であることはない。)
また、当該ホログラム記録用組成物は、無機微粒子をさらに含有してよい。
当該ホログラム記録用組成物は、カチオン重合性化合物をさらに含有してよい。
本技術に係るホログラム記録用組成物において、前記カチオン重合性化合物は、エポキシ化合物及びオキセタン化合物から選ばれる1種以上であってよい。
当該ホログラム記録用組成物は、重合禁止剤をさらに含有してよい。
また、本技術は、ラジカル重合性モノマーと、マトリクス樹脂と、光重合開始剤と、アントラセン系化合物と、を少なくとも含有する光硬化性樹脂層を含む、ホログラム記録媒体も提供する。
本技術に係るホログラム記録媒体において、前記ラジカル重合性モノマーは、単官能モノマーと多官能モノマーとであってよい。
本技術に係るホログラム記録媒体において、前記ラジカル重合性モノマーの屈折率が1.6以上であってよい。
本技術に係るホログラム記録媒体において、前記ラジカル重合性モノマーが、カルバゾール系モノマー、フルオレン系モノマー、ジナフトチオフェン系モノマーから選ばれる1種以上であってよい。
また、本技術は、
ラジカル重合性モノマーと、マトリクス樹脂と、光重合開始剤と、アントラセン系化合物と、カチオン重合性化合物と、を少なくとも含有し、
前記ラジカル重合性モノマーが、単官能のカルバゾール系モノマー又は単官能のジナフトチオフェン系モノマーと、多官能のフルオレン系モノマーとを少なくとも含み、
前記カチオン重合性化合物が、エポキシ化合物及びオキセタン化合物から選ばれる1種以上である、
光硬化性樹脂層を含む、ホログラム記録媒体も提供する。
前記多官能のフルオレン系モノマーは、2官能のフルオレン系モノマーであってよい。
前記ラジカル重合性モノマーの屈折率は1.6以上であってよい。
前記光硬化性樹脂層は、前記ラジカル重合性モノマーとして、前記単官能のカルバゾール系モノマー及び前記多官能のフルオレン系モノマーのみ、又は、前記単官能のジナフトチオフェン系モノマー及び多官能のフルオレン系モノマーのみ、を含みうる。
また、本技術は、
ラジカル重合性モノマーと、マトリクス樹脂と、光重合開始剤と、アントラセン系化合物と、カチオン重合性化合物と、を少なくとも含有し、
前記カチオン重合性化合物が、エポキシ化合物及びオキセタン化合物から選ばれる1種以上であり、
前記ラジカル重合性モノマーが、下記の一般式(1-10)で表される化合物を含む、
光硬化性樹脂層を含む、ホログラム記録媒体も提供する。

(該一般式(1-10)中、Xは酸素原子、窒素原子、リン原子、炭素原子又はケイ素原子である。Xが酸素原子である場合、aは0であり、Xが窒素原子又はリン原子である場合、aは1であり、Xが炭素原子又はケイ素原子である場合、aは2である。
及びYはそれぞれベンゼン環又はナフタレン環であり、Y及びYが同時にベンゼン環であることはない。Y又はYがベンゼン環である場合、前記ベンゼン環であるY又はYに対応するb又はcは4である。Y及び/又はYがナフタレン環である場合、前記ナフタレン環であるY及び/又はYに対応するb及び/又はcは6である。
~Rはそれぞれ水素又は*-Z(R(*は結合位置を表す。)で表される置換基である。R~Rがそれぞれ複数存在する場合には、複数のR~Rは互いに同一であっても異なっていてもよいが、該一般式(1-10)中の全てのR~Rが同時に水素であることはない。
は単結合、2価以上の飽和炭化水素基又は2価以上の不飽和炭化水素基を表し、当該飽和炭化水素基又は不飽和炭化水素基はエーテル結合及び/又はチオエーテル結合を含んでもよい。Zが単結合である場合、dは1であり、Zが飽和炭化水素基又は不飽和炭化水素基である場合、dは1以上の整数である。
は水素又は重合性置換基を表す。Rが複数存在する場合は、複数のRは互いに同一であっても異なっていてもよいが、該一般式(1-10)中の全てのRが同時に水素であることはない。)
また、本技術に係るホログラム記録媒体の光硬化性樹脂層は、無機微粒子をさらに含有してよい。
本技術に係るホログラム記録媒体の光硬化性樹脂層は、カチオン重合性化合物をさらに含有してよい。
本技術に係るホログラム記録媒体において、前記カチオン重合性化合物は、エポキシ化合物及びオキセタン化合物から選ばれる1種以上であってよい。
本技術に係るホログラム記録媒体の光硬化性樹脂層は、重合禁止剤をさらに含有してよい。
さらに、本技術は、本技術に係るホログラム記録媒体を用いたホログラムも提供する。
本技術に係るホログラムは、アントラセン骨格由来の吸収を有していてよい。
本技術は、本技術に係るホログラムを用いた光学装置も提供し、本技術に係るホログラムを用いた光学部品も提供する。
アントラセン骨格由来の吸収を模式的に示した図である。 本技術の一実施形態に係るホログラム記録媒体の一例を模式的に示した断面図である。
以下、本技術を実施するための好適な形態について説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本技術の代表的な実施形態を示したものであり、本技術の範囲がこれらの実施形態に限定されることはない。
なお、本技術の説明は以下の順序で行う。
1.本技術の概要
2.第1の実施形態(ホログラム記録用組成物)
2-1.ホログラム記録用組成物
2-2.ラジカル重合性モノマー
2-3.マトリクス樹脂
2-4.光重合開始剤
2-5.アントラセン系化合物
2-6.無機微粒子
2-7.可塑剤
2-8.重合禁止剤
2-9.その他の成分
2-10.ホログラム記録用組成物の製造方法
3.第2の実施形態(ホログラム記録媒体)
3-1.ホログラム記録媒体
3-2.光硬化性樹脂層
3-3.透明基材
3-4.ホログラム記録媒体の製造方法
4.第3の実施形態(ホログラム)
4-1.ホログラム
4-2.ホログラムの製造方法
5.第4の実施形態(光学装置及び光学部品)
<1.本技術の概要>
まず、本技術の概要について説明する。
本技術は、ホログラム記録用組成物、ホログラム記録媒体、ホログラム、及びこれを用いた光学装置、光学部品に関するものである。
これまで、高い屈折率変調量(Δn)を有するホログラムを得るためには干渉露光後に加熱工程を経ることが必須であり、プロセスの複雑化の要因となっていた。
本発明者らは、種々検討を行ったところ、ホログラム用の材料としてアントラセン系化合物を用いると、干渉露光時に明部で生じる重合反応の反応速度を制御することができ、その結果、屈折率変調が促進され、屈折率変調量(Δn)が高くなることを見出した。また、当該アントラセン系化合物は図1に示すようなアントラセン骨格由来の特異的な吸収域を長波長側(350nm~400nm付近)に有するため、UVの吸収効率が高くなり、UV照射工程におけるUVのエネルギー利用効率を上げることができるとともに、UVによって黄変する物質にUVが照射されることを抑制できるため、ホログラムの黄変を抑えることができることも見出した。
すなわち、本技術は、ホログラム用の材料としてラジカル重合性モノマーと、マトリクス樹脂と、光重合開始剤と、アントラセン系化合物と、を組み合わせることで、露光後に加熱工程を経ることなく、優れた回折特性を有するホログラム記録用組成物、ホログラム記録媒体、ホログラム、及びこれを用いた光学装置、光学部品を提供することができる。また、当該組み合わせによれば、透明性に優れるホログラム記録用組成物、ホログラム記録媒体、ホログラム、及びこれを用いた光学装置、光学部品を提供することもできる。
<2.第1の実施形態(ホログラム記録用組成物)>
[2-1.ホログラム記録用組成物]
本技術に係る第1の実施形態のホログラム記録用組成物は、ラジカル重合性モノマーと、マトリクス樹脂と、光重合開始剤と、アントラセン系化合物と、を少なくとも含有する、ホログラム記録用組成物である。
本技術に係る第1の実施形態のホログラム記録用組成物によれば、露光後に加熱工程を経ることなく、高い屈折率変調量(Δn)を有するホログラムを得ることができる。また、当該ホログラム記録用組成物によれば、ホログラムの透明性を良好なものとすることができる。以下、各成分について詳細に説明する。
[2-2.ラジカル重合性モノマー]
本実施形態のホログラム記録用組成物は、ラジカル重合性モノマーを含有する。本実施形態のラジカル重合性モノマーは、少なくとも2種のラジカル重合性モノマーを含むことが好ましく、さらに、単官能モノマーと多官能モノマーとを含むことがより好ましい。
本実施形態のラジカル重合性モノマーは、得られるホログラムの回折特性を良好なものとする観点から、屈折率が1.6以上であることが好ましい。なお、屈折率は臨界角法又は分光エリプソメトリー法で測定することができる。例えば臨界角法においては、エルマ販売株式会社製アッベ屈折率計ER-1を用いて測定することができる(測定波長は可視光領域で、486nm、589nm、656nm等を用いて測定する)。
本実施形態のラジカル重合性モノマーは、カルバゾール系モノマー、フルオレン系モノマー、ジナフトチオフェン系モノマーから選ばれる1種以上であることが好ましい。
本実施形態のホログラム記録用組成物は、好適な態様としては、単官能のカルバゾール系モノマーと、多官能のフルオレン系モノマーとを少なくとも含む。そして、多官能のフルオレン系モノマーが、2官能のフルオレン系モノマーであることが好ましい。
単官能のカルバゾール系モノマーは、以下の一般式(1)で表される化合物であることが好ましい。
上記式(1)中、Y11~Y15のうちのいずれか1つのみが下記の一般式(2-1)~(2-7)で表される置換基のうちのいずれか1つである。なお、Y11~Y15のうちのいずれか2つ以上が下記の一般式(2-1)~(2-7)で表される置換基のうちのいずれか2つ以上である場合は、多官能(2官能以上)のカルバゾール系モノマーとなる。
11~Y15(ただし、上記の一般式(2-1)~(2-7)で表される置換基のうちの少なくとも1つとなる、Y11~Y15のうちの少なくとも1つは除く。)及びR61~R67として、それぞれ独立に、例えば、アルキル基(メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、t-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、トリフルオロメチル基等);シクロアルキル基(シクロペンチル基、シクロヘキシル基等);アリール基(フェニル基、ナフチル基等);アシルアミノ基(アセチルアミノ基、ベンゾイルアミノ基等);アルキルチオ基(メチルチオ基、エチルチオ基等);アリールチオ基(フェニルチオ基、ナフチルチオ基等);アルケニル基(ビニル基、2-プロペニル基、3-ブテニル基、1-メチル-3-プロペニル基、3-ペンテニル基、1-メチル-3-ブテニル基、4-ヘキセニル基、シクロヘキセニル基等);ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子等);アルキニル基(プロパルギル基等);複素環基(ピリジル基、チアゾリル基、オキサゾリル基、イミダゾリル基等);アルキルスルホニル基(メチルスルホニル基、エチルスルホニル基等);アリールスルホニル基(フェニルスルホニル基、ナフチルスルホニル基等);アルキルスルフィニル基(メチルスルフィニル基等);アリールスルフィニル基(フェニルスルフィニル基等);ホスホノ基;アシル基(アセチル基、ピバロイル基、ベンゾイル基等);カルバモイル基(アミノカルボニル基、メチルアミノカルボニル基、ジメチルアミノカルボニル基、ブチルアミノカルボニル基、シクロヘキシルアミノカルボニル基、フェニルアミノカルボニル基、2-ピリジルアミノカルボニル基等);スルファモイル基(アミノスルホニル基、メチルアミノスルホニル基、ジメチルアミノスルホニル基、ブチルアミノスルホニル基、ヘキシルアミノスルホニル基、シクロヘキシルアミノスルホニル基、オクチルアミノスルホニル基、ドデシルアミノスルホニル基、フェニルアミノスルホニル基、ナフチルアミノスルホニル基、2-ピリジルアミノスルホニル基等);スルホンアミド基(メタンスルホンアミド基、ベンゼンスルホンアミド基等);シアノ基;アルコキシ基(メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基等);アリールオキシ基(フェノキシ基、ナフチルオキシ基等);複素環オキシ基;シロキシ基;アシルオキシ基(アセチルオキシ基、ベンゾイルオキシ基等);スルホン酸基;スルホン酸の塩;アミノカルボニルオキシ基;アミノ基(アミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ブチルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、2-エチルヘキシルアミノ基、ドデシルアミノ基等);アニリノ基(フェニルアミノ基、クロロフェニルアミノ基、トルイジノ基、アニシジノ基、ナフチルアミノ基、2-ピリジルアミノ基等);イミド基;ウレイド基(メチルウレイド基、エチルウレイド基、ペンチルウレイド基、シクロヘキシルウレイド基、オクチルウレイド基、ドデシルウレイド基、フェニルウレイド基、ナフチルウレイド基、2-ピリジルアミノウレイド基等);アルコキシカルボニルアミノ基(メトキシカルボニルアミノ基、フェノキシカルボニルアミノ基等);アルコキシカルボニル基(メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、フェノキシカルボニル等);アリールオキシカルボニル基(フェノキシカルボニル基等);複素環チオ基;チオウレイド基;カルボキシル基;カルボン酸の塩;ヒドロキシル基;メルカプト基;ニトロ基等の各基を例示することができるが、これらに限定されるものではない。また、これらの各基は置換基を有していてもよく、該置換基としては上に説明した基と同様の基が挙げられる。
上記の一般式(1)で表される単官能のカルバゾール系モノマーは、公知の種々の合成方法により合成し得るが、例えば、特開2015-105239に記載された合成方法に基づいて合成することができる。
本実施形態において、一般式(1)で表されるカルバゾール系モノマーのうち、カルバゾールアクリレート又はN-ビニルカルバゾール誘導体を用いることが好ましい。例えば、アクリル酸2-(9H-カルバゾール-9-イル)エチル(SIGMA ALDRICH社製、屈折率:1.65)、N-ビニルカルバゾール(東京化成工業社製、屈折率:1.68)が好適に用いられる。
2官能のフルオレン系モノマー(多官能のフルオレン系モノマー)は、9,9-ビスアリールフルオレン類であることが好ましく、例えば、下記の一般式(3)で表される化合物を例示することができる。
上記式(3)中、環Zは芳香族炭化水素環、R71は置換基を示し、R72はアルキレン基を示し、R73は水素原子又はメチル基を示し、R74は置換基を示し、kは0~4の整数、mは0以上の整数、nは0以上の整数、pは1の整数である。なお、pが2以上の場合は、多官能のフルオレン系モノマーである。
上記式(3)において、環Zで表される芳香族炭化水素環としては、例えば、ベンゼン環、縮合多環式アレーン(又は縮合多環式芳香族炭化水素)環等を例示することができる。このうち、縮合多環式アレーン(又は縮合多環式芳香族炭化水素)環としては、例えば、縮合二環式アレーン環(インデン環、ナフタレン環等のC8-20縮合二環式アレーン環、好ましくはC10-16縮合二環式アレーン環);縮合三環式アレーン環(アントラセン環、フェナントレン環等)等の縮合二乃至四環式アレーン環等が挙げられる。好ましい縮合多環式アレーン環としては、ナフタレン環、アントラセン環等が挙げられ、これらのうちナフタレン環がより好ましい。なお、式(3)における2つの環Zは、同一の又は異なる環であってもよく、通常、同一の環であってもよい。
代表的な環Zは、ベンゼン環、ナフタレン環であり、ホログラムの高耐熱性、高屈折率等の観点から、環Zはナフタレン環であってもよい。
上記式(3)において、基R71としては、シアノ基;ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子等);炭化水素基[アルキル基、アリール基(フェニル基等のC6-10アリール基)等]等の非反応性置換基を例示することができるが、アルキル基等のハロゲン原子でない基であることが好ましい。アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、t-ブチル基等のC1-12アルキル基(例えば、C1-8アルキル基、特にメチル基等のC1-4アルキル基)等を例示することができる。なお、式(3)におけるkが複数(2以上)である場合、基R71は互いに異なっていてもよく、同一であってもよい。また、フルオレン(又はフルオレン骨格)を構成する2つのベンゼン環に置換する基R71は、同一であってもよく、異なっていてもよい。また、フルオレンを構成するベンゼン環に対する基R71の結合位置(置換位置)は、特に限定されない。好ましい置換数kは0~1であり、0であることがより好ましい。なお、フルオレンを構成する2つのベンゼン環において、置換数kは互いに同一又は異なっていてもよい。
上記式(3)において、基R72で表されるアルキレン基としては、例えば、エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基、1,2-ブタンジイル基、テトラメチレン基等のC2-6アルキレン基、好ましくはC2-4アルキレン基、さらに好ましくはC2-3アルキレン基が挙げられる。なお、式(3)におけるmが2以上であるとき、アルキレン基は異なるアルキレン基で構成されていてもよく、通常、同一のアルキレン基で構成されていてもよい。また、2つの環Zにおいて、基R72は同一であっても、異なっていてもよく、通常同一であってもよい。
上記式(3)におけるオキシアルキレン基(OR72)の数(付加モル数)mは、0~15(例えば、0~12)程度の範囲から選択することができ、例えば、0~8(例えば、0~8)、好ましくは0~6(例えば、1~6)、さらに好ましくは0~4(例えば、1~4)であってもよい。特に、mは、1以上(例えば、1~4、好ましくは1~3、さらに好ましくは1~2、特に1)であってもよい。なお、置換数mは、異なる環Zにおいて、同一であっても、異なっていてもよい。また、2つの環Zにおいて、オキシアルキレン基の合計(m×2)は、0~30(例えば、2~24)程度の範囲から選択でき、例えば、0~16(例えば、2~14)、好ましくは0~12(例えば、2~10)、さらに好ましくは0~8(例えば、0~6)、特に0~4(例えば、2~4)であってもよい。
上記式(3)において、基R72を含む基((メタ)アクリロイル基含有基等ということがある)の置換数pは1であるが、多官能のフルオレン系モノマーの場合は2以上となる。なお、置換数pは、それぞれの環Zにおいて、同一又は異なっていてもよく、通常、同一である場合が多い。なお、(メタ)アクリロイル基含有基の置換位置は特に限定されず、環Zの適当な置換位置に置換していればよい。例えば、(メタ)アクリロイル基含有基は、環Zがベンゼン環であるとき、ベンゼン環の2~6位の適当な位置(特に、少なくとも4位)に置換していてもよく、環Zが縮合多環式炭化水素環であるとき、フルオレンの9位に結合した炭化水素環とは別の炭化水素環(例えば、ナフタレン環の5位、6位等)に少なくとも置換していてもよい。
上記式(3)において、環Zに置換する置換基R74としては、通常、非反応性置換基、例えば、アルキル基(メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基等のC1-12アルキル基、好ましくはC1-8アルキル基、さらに好ましくはC1-6アルキル基等);シクロアルキル基(シクロへキシル基等のC5-8シクロアルキル基、好ましくはC5-6シクロアルキル基等);アリール基(フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等のC6-14アリール基、好ましくはC6-10アリール基、さらに好ましくはC6-8アリール基等);アラルキル基(ベンジル基、フェネチル基等のC6-10アリール-C1-4アルキル基等)等の炭化水素基;アルコキシ基(メトキシ基、エトキシ基等のC1-8アルコキシ基、好ましくはC1-6アルコキシ基等)、シクロアルコキシ基(シクロへキシルオキシ基等のC5-10シクロアルキルオキシ基等)、アリールオキシ基(フェノキシ基等のC6-10アリールオキシ基)、アラルキルオキシ基(ベンジルオキシ基等のC6-10アリール-C1-4アルキルオキシ基)等の基-OR75[式中、R75は炭化水素基(前記例示の炭化水素基等)を示す。];アルキルチオ基(メチルチオ基、エチルチオ基等のC1-8アルキルチオ基、好ましくはC1-6アルキルチオ基等)、シクロアルキルチオ基(シクロへキシルチオ基等のC5-10シクロアルキルチオ基等)、アリールチオ基(チオフェノキシ基等のC6-10アリールチオ基)、アラルキルチオ基(ベンジルチオ基等のC6-10アリール-C1-4アルキルチオ基)等の基-SR75(式中、R75は前記と同じ。);アシル基(アセチル基等のC1-6アシル基等);アルコキシカルボニル基(メトキシカルボニル基等のC1-4アルコキシ-カルボニル基等);ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等);ニトロ基;シアノ基;置換アミノ基(ジメチルアミノ基等のジアルキルアミノ基等)等が挙げられる。
好ましい基R74としては、例えば、炭化水素基[アルキル基(例えば、C1-6アルキル基)、シクロアルキル基(例えば、C5-8シクロアルキル基)、アリール基(例えば、C6-10アリール基)、アラルキル基(例えば、C6-8アリール-C1-2アルキル基)等]、アルコキシ基(例えば、C1-4アルコキシ基等)等が挙げられる。これらのうち、アルキル基[C1-4アルキル基(特にメチル基)等]、アリール基[C6-10アリール基(特にフェニル基)等]等がより好ましい。
なお、同一の環Zにおいて、nが複数(2以上)である場合、基R74は互いに異なっていてもよく、同一であってもよい。また、2つの環Zにおいて、基R74は同一であってもよく、異なっていてもよい。また、好ましい置換数nは、環Zの種類に応じて選択でき、例えば、0~8、好ましくは0~4(例えば、0~3)、さらに好ましくは0~2であってもよい。なお、異なる環Zにおいて、置換数nは、互いに同一又は異なっていてもよく、通常同一であってもよい。
上記の一般式(3)で表される2官能のフルオレン系モノマー(多官能のフルオレン系モノマー)は、公知の種々の合成方法により合成し得るが、例えば、特開2012-111942に記載された合成方法に基づいて合成することができる。
本実施形態において、一般式(3)で表されるフルオレン系モノマーとして、例えば、ビスフェノキシエタノールフルオレンジアクリレート(大阪ガスケミカル社製、「EA-0200」、屈折率:1.62)が好適に用いられる。
本実施形態のホログラム記録用組成物は、好適な態様としては、単官能のジナフトチオフェン系モノマーと、多官能のフルオレン系モノマーとを少なくとも含む。そして、多官能のフルオレン系モノマーが、2官能のフルオレン系モノマーであることが好ましい。
単官能のジナフトチオフェン系モノマーは、以下の一般式(4)で表される化合物であることが好ましい。
上記式(4)中、Rはチオフェン環と縮合していないベンゼン環上の置換基であって、水酸基、2-アリルオキシ基、ビニルオキシ基、2,3-エポキシプロポキシ基、2-(メタ)アクリロイルオキシ基、2-(メタ)アクリロイルオキシエトキシ基、R41O-基(式中、R41は、酸素又は硫黄をヘテロ原子として含んでいてもよいアルキル基を表す)又はHO-X-O-基(式中、Xは酸素又は硫黄をヘテロ原子として含んでいてもよいアルキレン鎖又はアラルキレン鎖を表す)である。
単官能のジナフトチオフェン系モノマーの場合は、上記式(4)中の2つのRのうちのいずれか一方のRが重合性不飽和結合を有する基であり、2官能のジナフトチオフェン系モノマーの場合は、上記式(4)中の2つのRが重合性不飽和結合を有する基である。
上記式において、R41は酸素又は硫黄をヘテロ原子として含んでいてもよいアルキル基である。R41は、炭素数1~20の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基を例示することができ、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、2-エチルヘキシル基、ドデシル基、セチル基、メトキシメチル基、2-メトキシエチル基、エトキシメチル基、2-(エトキシ)エチル基、2-(メチルメルカプト)エチル基等が挙げられる。
また、Xは酸素又は硫黄をヘテロ原子として含んでいてもよいアルキレン鎖又はアラルキレン鎖である。アルキレン鎖としては、炭素数1~10の直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン鎖を例示することができ、例えば、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ヘキサメチレン基、デカメチレン基、プロピレン基、シクロヘキシレン基等が挙げられる。酸素又は硫黄のヘテロ原子を含んでいてもよいアルキレン鎖としては、オキシエチレンやオキシプロピレンを繰り返し単位とするポリオキシアルキレン鎖を例示することができる。
酸素又は硫黄のヘテロ原子を含んでいてもよいアラルキレン鎖のアルキレン部分としては、上述のアルキレン鎖を挙げることができる。
上記の一般式(4)で表されるジナフトチオフェン系モノマーは公知の種々の合成方法により合成し得るが、例えば、特開2014-196288に記載された合成方法に基づいて合成することができる。
本実施形態において、一般式(4)で表されるジナフトチオフェン系モノマーとして、例えば、ジナフトチオフェンメタクリラート(スガイ化学工業社製、「DNTMA」、屈折率:1.89)が好適に用いられる。
本実施形態のホログラム記録用組成物は、別の好適な態様としては、単官能及び多官能のアクリレート又はメタクリラートと、後述する無機微粒子とを少なくとも含む。当該ホログラム記録用組成物が無機微粒子を含む場合は、ラジカル重合性モノマーは屈折率が低いものを用いることが好ましい。
単官能のアクリレートとしては、例えば、アルキルアクリレート(ラウリルアクリレート、テトラデシルアクリレート、ステアリルアクリレート、イソステアリルアクリレート、ベヘニルアクリレート等);イソボロニルアクリレート;メトキシポリエチレングリコールアクリレート;メトキシポリプロピレングリコールアクリレート;ベンゼン環含有アクリレート(フェノキシエチレングリコールアクリレート、フェノキシジエチレングリコールアクリレート等)等を例示することができる。また、単官能のメタクリラートとしては、上述した化合物のメタクリラートを例示することができる。
一方、多官能のアクリレートとしては、例えば、アルキルジアクリレート(1,6-ヘキサンジオールジアクリレート、1,9-ノナンジオールジアクリレート、イソノナンジオールジアクリレート、1,10-デカンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート等);ポリエチレングリコールジアクリレート;ジプロピレングリコールジアクリレート;トリプロピレングリコールジアクリレート;ポリテトラメチレングリコールジアクリレート等を例示することができる。また、多官能のメタクリラートとしては、上述した化合物のメタクリラートを例示することができる。
なお、これらの化合物のうち、無機微粒子との組み合わせの観点から、化合物の屈折率が高くないことが好ましく、ベンゼン環等の芳香族構造を有さないモノマーを用いることが好ましい。より具体的には、(飽和)アルキル、(飽和)脂環式炭化水素構造を有するモノマーを用いることが好ましい。
また、本実施形態のラジカル重合性モノマーは、下記の一般式(1-10)で表される化合物でもよい。当該化合物は、高い屈折率を有し、透明性や有機溶剤に対する溶解性も良好である。
一般式(1-10)中、Xは酸素原子、窒素原子、リン原子、炭素原子又はケイ素原子である。Xが酸素原子である場合、aは0であり、Xが窒素原子又はリン原子である場合、aは1であり、Xが炭素原子又はケイ素原子である場合、aは2である。
及びYはそれぞれベンゼン環又はナフタレン環であり、Y及びYが同時にベンゼン環であることはない。Y又はYがベンゼン環である場合、前記ベンゼン環であるY又はYに対応するb又はcは4である。Y及び/又はYがナフタレン環である場合、前記ナフタレン環であるY及び/又はYに対応するb及び/又はcは6である。
~Rはそれぞれ水素又は*-Z(R(*は結合位置を表す。)で表される置換基である。R~Rがそれぞれ複数存在する場合には、複数のR~Rは互いに同一であっても異なっていてもよいが、一般式(1-10)中の全てのR~Rが同時に水素であることはない。
は単結合、2価以上の飽和炭化水素基又は2価以上の不飽和炭化水素基を表し、当該飽和炭化水素基又は不飽和炭化水素基はエーテル結合及び/又はチオエーテル結合を含んでもよい。Zが単結合である場合、dは1であり、Zが飽和炭化水素基又は不飽和炭化水素基である場合、dは1以上の整数である。
は水素又は重合性置換基を表す。Rが複数存在する場合は、複数のRは互いに同一であっても異なっていてもよいが、一般式(1-10)中の全てのRが同時に水素であることはない。
すなわち、一般式(1-10)で表される化合物は、以下の構造を有しうる。
一般式(2-11)~(2-15)中、Y及びYはそれぞれベンゼン環又はナフタレン環であり、Y及びYが同時にベンゼン環であることはない。Y又はYがベンゼン環である場合、前記ベンゼン環であるY又はYに対応するb又はcは4である。Y及び/又はYがナフタレン環である場合、前記ナフタレン環であるY及び/又はYに対応するb及び/又はcは6である。
、R、R 11及びR12はそれぞれ水素又は*-Z(R(*は結合位置を表す。)で表される置換基である。R~Rがそれぞれ複数存在する場合には、複数のR~Rは互いに同一であっても異なっていてもよいが、一般式(2-11)~(2-15)中のR、R、R 11及びR12の全てが同時に水素であることはない。
は単結合、2価以上の飽和炭化水素基又は2価以上の不飽和炭化水素基を表し、当該飽和炭化水素基又は不飽和炭化水素基はエーテル結合及び/又はチオエーテル結合を含んでもよい。Zが単結合である場合、dは1であり、Zが飽和炭化水素基又は不飽和炭化水素基である場合、dは1以上の整数である。
は水素又は重合性置換基を表す。Rが複数存在する場合は、複数のRは互いに同一であっても異なっていてもよいが、一般式(2-11)~(2-15)中の全てのRが同時に水素であることはない。
また、上記一般式(1-10)において、Y及びYはそれぞれベンゼン環又はナフタレン環であり、Y及びYが同時にベンゼン環であることはない。
フェニル(C)及びナフチル(C10)の分子屈折は、フェニル(C):25.5、ナフチル(C10):43.3である(光学,第44巻第8号,2015年,p298-303)。本実施形態において、屈折率の高い化合物を得る観点から、Y及びYはそれぞれ分子屈折の値が高いナフタレン環であることが好ましい。
すなわち、一般式(1-10)で表される化合物は、以下の構造を有しうる。
一般式(3-1)~(3-3)及び(4-1)~(4-6)中、Xは酸素原子、窒素原子、リン原子、炭素原子又はケイ素原子である。Xが酸素原子である場合、aは0であり、Xが窒素原子又はリン原子である場合、aは1であり、Xが炭素原子又はケイ素原子である場合、aは2である。
、R21~R26、及びR31~R36はそれぞれ水素又は*-Z(R(*は結合位置を表す。)で表される置換基である。R、R21~R26、及びR31~R36は互いに同一であっても異なっていてもよい。また、Rが複数存在する場合には、複数のRは互いに同一であっても異なっていてもよい。但し、一般式(3-1)~(3-3)及び(4-1)~(4-6)中のR、R21~R26、及びR31~R36が全て同時に水素であることはない。
は単結合、2価以上の飽和炭化水素基又は2価以上の不飽和炭化水素基を表し、当該飽和炭化水素基又は不飽和炭化水素基はエーテル結合及び/又はチオエーテル結合を含んでもよい。Zが単結合である場合、dは1であり、Zが飽和炭化水素基又は不飽和炭化水素基である場合、dは1以上の整数である。
は水素又は重合性置換基を表す。Rが複数存在する場合は、複数のRは互いに同一であっても異なっていてもよいが、一般式(3-1)~(3-3)及び(4-1)~(4-6)中の全てのRが同時に水素であることはない。
上記一般式(1)において、Zは単結合、2価以上の飽和炭化水素基又は2価以上の不飽和炭化水素基を表す。当該飽和炭化水素基又は不飽和炭化水素基はエーテル結合及び/又はチオエーテル結合を含んでもよい。
が2価以上の飽和炭化水素基である場合、当該飽和炭化水素基は、直鎖状、分岐状若しくは環状の置換又は無置換の炭化水素基であってよい。一般に、有機化合物は単純炭素鎖数が長いほど溶解度を得やすい傾向にあるが、その一方で単純炭素鎖数が長いほど屈折率が低くなる傾向がある。そのため、当該飽和炭化水素基は単純炭素鎖数が1~15であることが好ましく、1~10であることがより好ましい。
また、Zが2価以上の不飽和炭化水素基である場合、当該不飽和炭化水素基は、直鎖状、分岐状若しくは環状の置換若しくは無置換の炭化水素基又は芳香族基であってよい。当該不飽和炭化水素基は単純炭素鎖数が1~15であることが好ましく、1~10であることがより好ましい。当該不飽和炭化水素基が芳香族基を含む場合、当該芳香族基は下記の化学式(5-1)~(5-8)で表される置換若しくは無置換の2価以上の芳香族基であることが好ましい。ベンゼン環が4つ以上直線状につながると、可視光領域に吸収を持ち、色を有するようになるため、透明性の観点から好ましくない場合がある。そのため、当該芳香族基は、ベンゼン環が4つ以上直線状に並んでいない構造であることが好ましく、直線形状としてはベンゼン環、ナフタレン環又はアントラセン環までであることが好ましい。
上記一般式(1-10)において、Rが示す重合性置換基としては、重合性の不飽和基を有するもの、又は反応活性な置換基を有するものが挙げられる。重合性の不飽和基を有するものとしては、ビニル基、アクリル基、メタクリル基、アクリルアミド基、メタクリルアミド基、シアノアクリレート基、シアノメタクリレート基、ビニルエーテル基、シアン化ビニル基、ニトロ化ビニル基、共役ポリエン基、ハロゲン化ビニル基、ビニルケトン基、スチリル基等が挙げられる。反応活性な置換基を有するものとしては、エポキシ基、オキセタン基、水酸基、アミノ基、カルボキシル基、酸無水物基、酸ハライド基、イソシアネート基等が挙げられる。
上記の一般式(1-10)において、Xが窒素原子であり、かつ、Y及びYがそれぞれナフタレン環であることが好ましい。すなわち、前記化合物は、下記の一般式(1-1)で表される化合物であることが好ましい。
一般式(1-1)中、R、R21~R26、及びR31~R36は水素又は*-Z(R(*は結合位置を表す。)で表される置換基である。R、R21~R26、及びR31~R36は互いに同一であっても異なっていてもよい。但し、R、R21~R26、及びR31~R36が全て同時に水素であることはない。
は単結合、2価以上の飽和炭化水素基又は2価以上の不飽和炭化水素基を表し、当該飽和炭化水素基又は不飽和炭化水素基はエーテル結合及び/又はチオエーテル結合を含んでもよい。Zが単結合である場合、dは1であり、Zが飽和炭化水素基又は不飽和炭化水素基である場合、dは1以上の整数である。
は水素又は重合性置換基を表す。Rが複数存在する場合は、複数のRは互いに同一であっても異なっていてもよいが、一般式(1-1)中の全てのRが同時に水素であることはない。
一般式(1-1)において、Rが*-Z(R(*は結合位置を表す。)で表される置換基であり、R21~R26及びR31~R36が水素であることが好ましい。
また、上記一般式(1-10)において、Xが炭素原子であり、かつ、Y及びYがそれぞれナフタレン環であることが好ましい。すなわち、前記化合物は、下記の一般式(1-2)で表される化合物であることが好ましい。
一般式(1-2)中、R11、R12、R21~R26、及びR31~R36は水素又は*-Z(R(*は結合位置を表す。)で表される置換基である。R11、R12、R21~R26、及びR31~R36は互いに同一であっても異なっていてもよい。但し、一般式(1-2)中のR11、R12、R21~R26、及びR31~R36が全て同時に水素であることはない。
は単結合、2価以上の飽和炭化水素基又は2価以上の不飽和炭化水素基を表し、当該飽和炭化水素基又は不飽和炭化水素基はエーテル結合及び/又はチオエーテル結合を含んでもよい。Zが単結合である場合、dは1であり、Zが飽和炭化水素基又は不飽和炭化水素基である場合、dは1以上の整数である。
は水素又は重合性置換基を表す。Rが複数存在する場合は、複数のRは互いに同一であっても異なっていてもよいが、一般式(1-2)中の全てのRが同時に水素であることはない。
一般式(1-2)において、R11及び/又はR12が*-Z(R(*は結合位置を表す。)で表される置換基であり、R21~R26及びR31~R36が水素であることが好ましい。
一般式(1-10)で表される化合物の好ましい単官能の例示化合物の化学構造式は以下である。
一般式(1-10)で表される化合物の屈折率の下限値は、好ましくは1.60であり、より好ましくは1.65であり、更に好ましくは1.70である。一方、一般式(1-10)で表される化合物の屈折率の上限値は、例えば1.80であるが、1.80超であってもよい。
なお、屈折率は臨界角法又は分光エリプソメトリー法で測定することができる。例えば臨界角法においては、エルマ販売株式会社製アッベ屈折率計ER-1を用いて測定することができる(測定波長は可視光領域で、486nm、589nm、656nm等を用いて測定する)。
[2-3.マトリクス樹脂]
本実施形態のホログラム記録用組成物に含まれるマトリクス樹脂としては、特に限定されることなく、随意のマトリクス樹脂を用いることができる。
当該マトリクス樹脂として、例えば、ポリ酢酸ビニル又はその加水分解物等の酢酸ビニル系樹脂;ポリ(メタ)アクリル酸エステル又はその部分加水分解物等のアクリル系樹脂;ポリビニルアルコール又はその部分アセタール化物;トリアセチルセルロース;ポリイソプレン;ポリブタジエン;ポリクロロプレン;シリコーンゴム;ポリスチレン;ポリビニルブチラール;ポリ塩化ビニル;ポリアリレート;塩素化ポリエチレン;塩素化ポリプロピレン;ポリ-N-ビニルカルバゾール又はその誘導体;ポリ-N-ビニルピロリドン又はその誘導体;スチレンと無水マレイン酸の共重合体又はその半エステル;アクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸、メタクリル酸エステル、アクリルアミド、アクリルニトリル、エチレン、プロピレン、塩化ビニル、酢酸ビニル等の共重合可能なモノマー群の少なくとも1つを重合成分とする共重合体等が挙げられ、これらのうち1種又は2種以上を用いることができる。さらに、共重合成分として、熱硬化または光硬化可能な硬化性官能基を含有するモノマーを使用することもできる。

また、当該マトリクス樹脂として、オリゴマータイプの硬化性樹脂を使用することもできる。例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールS、ノボラック、o-クレゾールノボラック、および、p-アルキルフェノールノボラック等の各種フェノール化合物と、エピクロロヒドリンとの縮合反応により生成されるエポキシ化合物等が挙げられ、これらのうち1種又は2種以上を用いることができる。
[2-4.光重合開始剤]
本実施形態のホログラム記録用組成物に含まれる光重合開始剤としては、特に限定されることなく、随意の光重合開始剤を用いることができる。
本実施形態における光重合開始剤として、ラジカル重合開始剤(ラジカル発生剤)若しくはカチオン重合開始剤(酸発生剤)、又はその両方の機能を有するものを例示することができる。なお、当該光重合開始剤として、アニオン重合開始剤(塩基発生剤)を用いてもよい。
ラジカル重合開始剤(ラジカル発生剤)としては、イミダゾール誘導体、ビスイミダゾール誘導体、N-アリールグリシン誘導体、有機アジド化合物、チタノセン類、アルミナート錯体、有機過酸化物、N-アルコキシピリジニウム塩、チオキサントン誘導体等を例示することができる。
具体的には、1,3-ジ(t-ブチルジオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3’,4,4’-テトラキス(t-ブチルジオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3-フェニル-5-イソオキサゾロン、2-メルカプトベンズイミダゾール、ビス(2,4,5-トリフェニル)イミダゾール、2,2-ジメトキシ-1,2-ジフェニルエタン-1-オン(商品名:イルガキュア651、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製)、1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトン(商品名:イルガキュア184、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製)、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)-ブタノン-1(商品名:イルガキュア369、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製)、ビス(η5-2,4-シクロペンタジエン-1-イル)-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(商品名:イルガキュア784、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製)等を例示することができるが、これらに限定されるものではない。
カチオン重合開始剤(酸発生剤)としては、スルホン酸エステル、イミドスルホネート、ジアルキル-4-ヒドロキシスルホニウム塩、アリールスルホン酸-p-ニトロベンジルエステル、シラノール-アルミニウム錯体、(η6-ベンゼン)(η5-シクロペンタジエニル)鉄(II)等を例示することができる。
具体的には、ベンゾイントシレート、2,5-ジニトロベンジルトシレート、N-トシフタル酸イミド等を例示することができるが、これらに限定されるものではない。
ラジカル重合開始剤(ラジカル発生剤)としてもカチオン重合開始剤(酸発生剤)としても用いられるものとしては、ジアリールヨードニウム塩、ジアリールヨードニウム有機ホウ素錯体、芳香族スルホニウム塩、芳香族ジアゾニウム塩、芳香族ホスホニウム塩、トリアジン化合物、鉄アレーン錯体系等を例示することができる。
具体的には、4-イソプロピル-4’-メチルジフェニルヨードニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラート、ジフェニルヨードニウム、ジトリルヨードニウム、ビス(p-tert-ブチルフェニル)ヨードニウム、ビス(p-クロロフェニル)ヨードニウム等のヨードニウムのクロリド、ブロミド、ホウフッ化塩、ヘキサフルオロホスフェート塩、ヘキサフルオロアンチモネート塩等のヨードニウム塩、トリフェニルスルホニウム、4-tert-ブチルトリフェニルスルホニウム、トリス(4-メチルフェニル)スルホニウム等のスルホニウムのクロリド、ブロミド、ホウフッ化塩、ヘキサフルオロホスフェート塩、ヘキサフルオロアンチモネート塩等のスルホニウム塩、2,4,6-トリス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン、2-フェニル-4,6-ビス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン、2-メチル-4,6-ビス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン等の2,4,6-置換-1,3,5-トリアジン化合物を例示することができるが、これらに限定されるものではない。
[2-5.アントラセン系化合物]
本実施形態のホログラム記録用組成物に含まれるアントラセン系化合物は、干渉露光時に明部で生じる重合反応の反応速度を制御する効果を有する。反応速度制御がホログラムの分離構造形成に有利に働くため、得られるホログラムの回折特性を良好なものとすることができる。また、当該アントラセン系化合物は図1に示すようなアントラセン骨格由来の特異的な吸収域を長波長側(350nm~400nm付近)に有するため、UVの吸収効率が高くなり、UV照射工程におけるUVのエネルギー利用効率を上げることができるとともに、UVによって黄変する物質にUVが照射されることを抑制できるため、ホログラムの黄変を抑え、透明性も良好なものとすることができる。
本実施形態のアントラセン化合物は、以下の一般式(5)で表される化合物であることが好ましい。
上記式(5)中、R51及びR52としては、例えば、アルキル基(メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基等のC1-12アルキル基等);シクロアルキル基(シクロへキシル基等);アリール基(フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等);アラルキル基(ベンジル基、フェネチル基等)等の炭化水素基;アルコキシ基(メトキシ基、エトキシ基等のC1-12アルコキシ基等)、ヒドロキシアルキル基(ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基等)、シクロアルコキシ基(シクロへキシルオキシ基等)、アリールオキシ基(フェノキシ基等)、アラルキルオキシ基(ベンジルオキシ基等)等の基-OR53[式中、R53は水素原子又は炭化水素基(前記例示の炭化水素基等)を示す。];アルキルチオ基(メチルチオ基、エチルチオ基等)、シクロアルキルチオ基(シクロへキシルチオ基等)、アリールチオ基(チオフェノキシ基等)、アラルキルチオ基(ベンジルチオ基等)等の基-SR35(式中、R53は前記と同じ。);アシル基(アセチル基等);アルコキシカルボニル基(メトキシカルボニル基等);水素原子;ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等);ニトロ基;シアノ基;置換アミノ基(ジメチルアミノ基等のジアルキルアミノ基等)等が挙げられる。なお、式(5)におけるR51及びR52は互いに異なっていてもよく、同一であってもよい。
上記式(5)中、Y51及びY52としては、例えば、アルキル基(メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、t-ブチル基等のC1-12アルキル基等)、アリール基(フェニル基等のC6-10アリール基)等の炭化水素基;水素原子;ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子等)等が挙げられる。なお、式(5)におけるY51及びY52は互いに異なっていてもよく、同一であってもよい。
上記の一般式(5)で表されるアントラセン化合物は、公知の種々の合成方法により合成し得るが、例えば、特開2018-018061に記載された合成方法に基づいて合成することができる。
本実施形態において、一般式(5)で表されるアントラセン系化合物のうち、例えば、9,10-ジブトキシアントラセン(川崎化成工業社製、「UVS-1331」)、9,10-ジエトキシアントラセン(川崎化成工業社製、「UVS-1101」)、2-tert-ブチルアントラセン(東京化成工業社製)、9-(ヒドロキシエチル)アントラセン(東京化成工業社製)、N-フェニル-9-アントラミン(東京化成工業社製)が好適に用いられる。
ホログラム記録用組成物中のアントラセン系化合物の含有量は当業者により適宜設定されてよいが、アントラセン系化合物によるUV吸収を良好なものとする観点から、ホログラム記録用組成物の全質量に対して、0.08~10質量%であることが好ましく、0.08~7質量%であることがより好ましい。アントラセン系化合物の含有量が0.08質量%未満の場合には、アントラセン系化合物によるUV吸収が十分でない場合がある。一方、アントラセン系化合物の含有量が10質量%を超えると、アントラセン系化合物の種類によっては結晶化してしまうおそれがある。
[2-6.無機微粒子]
本実施形態のホログラム記録用組成物は、無機微粒子を含んでいてもよい。無機微粒子を用いることによって、屈折率変調量(Δn)を高めることができる。無機微粒子は、特に限定されないが、TiO微粒子又はZrO微粒子であることが好ましい。
本実施形態のホログラム記録用組成物中には、1種の無機微粒子が含まれてもよく、2種以上の無機微粒子が含まれてもよい。例えば、上記のTiO微粒子とZrO微粒子とを併用してもよい。
本実施形態のホログラム記録用組成物は、好適な態様としては、前述した単官能及び多官能のアクリレート又はメタクリラートと、TiO微粒子とを少なくとも含む。
本実施形態のホログラム記録用組成物は、好適な態様としては、前述した単官能及び多官能のアクリレート又はメタクリラートと、ZrO微粒子とを少なくとも含む。
ホログラム記録用組成物中の無機微粒子の含有量は当業者により適宜設定されてよいが、ホログラム記録用組成物の全質量に対して、15~85質量%であることが好ましい。
[2-7.可塑剤]
本実施形態のホログラム記録用組成物は、可塑剤を含んでいてもよい。可塑剤は、ホログラム記録用組成物の接着性、柔軟性、硬さ及びその他の物理的特性を調整するために有効である。

当該可塑剤として、例えば、トリエチレングリコール、トリエチレングリコールジアセテート、トリエチレングリコールジプロピオネート、トリエチレングリコールジカプリレート、トリエチレングリコールジメチルエーテル、ポリ(エチレングリコール)、ポリ(エチレングリコール)メチルエーテル、トリエチレングリコールビス(2-エチルヘキサノエート)、テトラエチレングリコールジヘプタノエート、ジエチルセケート、ジブチルスベレート、トリス(2-エチルヘキシル)ホスフェート、イソゾロビルナフタレン、ジイソプロピルナフタレン、ポリ(プロピレングリコール)、トリ酪酸グリセリル、アジピン酸ジエチル、セバシン酸ジエチル、スペリン酸・ノブチル、リン酸トリブチル、リン酸トリス(2-エチルヘキシル)等を例示することができ、これらのうち1種又は2種以上を用いることができる。

また、当該可塑剤として、カチオン重合性化合物を用いることができる。当該カチオン重合性化合物として、例えば、エポキシ化合物やオキセタン化合物が挙げられる。本実施形態の可塑剤は、露光後に硬化し、得られるホログラムの回折特性の保持性を良好なものとすることができる観点から、カチオン重合性化合物が好ましく、なかでも、エポキシ化合物及びオキセタン化合物から選ばれる1種以上を用いることがより好ましい。
エポキシ化合物としては、例えば、グリシジルエーテル等を用いることができる。当該グリシジルエーテルとして、具体的には、アリルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、1,4-ブタンジオールジグリシジルエーテル、1,5-ペンタンジオールジグリシジルエーテル、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、1,8-オクタンジオールジグリシジルエーテル、1,10-デカンジオールジグリシジルエーテル、1,12-ドデカンジオールジグリシジルエーテル、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコ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、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、ビスフェノールFジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンジグリシジルエーテル、グリセリントリグリシジルエーテル、ジグリセロールトリグリシジルエーテル、ソルビト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等を例示することができ、これらのうち1種又は2種以上を用いることができる。
オキセタン化合物としては、例えば、3-エチル-3-ヒドロキシメチルオキセタン、2-エチルヘキシルオキセタン、キシリレンビスオキセタン、3-エチル-3{[(3-エチルオキセタン-3-イル)メトキシ]メチル}オキセタン、2-ヒドロキシエチルビニルエーテル、4-ヒドロキシブチルビニルエーテル、ジエチレングリコールモノビニルエーテル、2-エチルヘキシルビニルエーテル等を例示することができ、これらのうち1種又は2種以上を用いることができる。
ホログラム記録用組成物中の可塑剤の含有量は当業者により適宜設定されてよいが、ホログラム記録用組成物の全質量に対して、5~40質量%であることが好ましい。
[2-8.重合禁止剤]
本実施形態のホログラム記録用組成物は、重合禁止剤を含んでいてもよい。重合禁止剤は、特に限定されないが、例えば、ヒドロキノン等のキノン系化合物;ヒンダードフェノール系化合物;ベンゾトリアゾール化合物;フェノチアジン等のチアジン系化合物等が挙げられ、これらのうち1種又は2種以上を用いることができる。
ホログラム記録用組成物中の重合禁止剤の含有量は当業者により適宜設定されてよいが、ホログラム記録用組成物の全質量に対して、0.01~1.0質量%であることが好ましく、0.05~0.5質量%であることがより好ましい。
[2-9.その他の成分]
本実施形態のホログラム記録用組成物は、上記した成分以外に、増感色素、連鎖移動剤、溶媒等を含んでもよい。
増感色素は、光重合開始剤の光に対する感度を増感せしめることができる。具体的には、チオピリリウム塩系色素、メロシアニン系色素、キノリン系色素、ローズベンガル系色素、スチリルキノリン系色素、ケトクマリン系色素、チオキサンテン系色素、キサンテン系色素、オキソノール系色素、シアニン系色素、ローダミン系色素、ピリリウム塩系色素、シクロペンタノン系色素、シクロヘキサノン系色素等が例示される。シアニン、メロシアニン系色素の具体例としては、3,3’-ジカルボキシエチル-2,2’-チオシアニンブロミド、1-カルボキシメチル-1’-カルボキシエチル-2,2’-キノシアニンブロミド、1,3’-ジエチル-2,2’-キノチアシアニンヨージド、3-エチル-5-[(3-エチル-2(3H)-ベンゾチアゾリリデン)エチリデン]-2-チオキソ-4-オキサゾリジン等が挙げられ、クマリン、ケトクマリン系色素の具体例としては、3-(2’-ベンゾイミダゾール)-7-ジエチルアミノクマリン、3,3’-カルボニルビス(7-ジエチルアミノクマリン)、3,3’-カルボニルビスクマリン、3,3’-カルボニルビス(5,7-ジメトキシクマリン)、3,3’-カルボニルビス(7-アセトキシクマリン)等が挙げられ、これらのうち1種又は2種以上を用いることができる。
連鎖移動剤は、重合反応の成長末端からラジカルを引き抜き、成長を停止させるとともに、新たな重合反応開始種となり、ラジカル重合性モノマーに付加して新たなポリマーの成長を開始させうる。連鎖移動剤を用いることで、ラジカル重合の連鎖移動の頻度が増加することにより、ラジカル重合性モノマーの反応率が増加し、光に対する感度を向上させることができる。また、ラジカル重合性モノマーの反応率が増加し、反応寄与成分が増加することで、ラジカル重合性モノマーの重合度を調整することが可能である。
当該連鎖移動剤として、例えば、α-メチルスチレンダイマー、2-メルカプトベンゾオキサゾール、2-メルカプトベンゾチアゾール、tert-ブチルアルコール、n-ブタノール、イソブタノール、イソプロピルベンゼン、エチルベンゼン、クロロホルム、メチルエチルケトン、プロピレン、塩化ビニル等が挙げられ、これらのうち1種又は2種以上を用いることができる。
溶媒は、粘度調整、相溶性調節のほか、製膜性等を向上させるために有効でありうる。
当該溶媒として、例えば、アセトン、キシレン、トルエン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、ベンゼン、塩化メチレン、ジクロロメタン、クロロホルム、メタノール等が挙げられ、これらのうち1種又は2種以上を用いることができる。
[2-10.ホログラム記録用組成物の製造方法]
本技術に係る第1の実施形態のホログラム記録用組成物は、ラジカル重合性モノマーと、マトリクス樹脂と、光重合開始剤と、アントラセン系化合物とを所定量で、前述した溶媒に常温等で添加し、溶解混合させて、例えば製造することができる。また、用途や目的等に応じて、前述した無機微粒子、可塑剤、重合禁止剤、増感色素、連鎖移動剤等を添加してもよい。後述するホログラム記録媒体に、本技術に係る第1の実施形態のホログラム記録用組成物が用いられるときは、当該ホログラム記録用組成物は塗布液として用いられてよい。
<3.第2の実施形態(ホログラム記録媒体)>
[3-1.ホログラム記録媒体]
本技術に係る第2の実施形態のホログラム記録媒体は、ラジカル重合性モノマーと、マトリクス樹脂と、光重合開始剤と、アントラセン系化合物と、を少なくとも含有する光硬化性樹脂層を含む、ホログラム記録媒体である。本実施形態のホログラム記録媒体は、本技術に係る第1の実施形態のホログラム記録用組成物を含むものである。
本実施形態のホログラム記録媒体は、光硬化性樹脂層と、少なくとも1つの透明基材とを含んでいてもよく、光硬化性樹脂層が当該少なくとも1つの透明基材上に形成されてもよい。
ここで、本実施形態のホログラム記録媒体の一例の断面模式図を図2に示す。図示するホログラム記録媒体1は、透明保護フィルム11(透明基材)とガラス又はフィルム基板(透明基材)13との間に、光硬化性樹脂層12が配置されて3層構造で構成されている。このように、本実施形態のホログラム記録媒体は、光硬化性樹脂層が1つめの透明基材上に形成され、さらに、1つめの透明基材が形成されていない、光硬化性樹脂層の主面に2つめの透明基材が形成されて3層構造で構成されてもよい。
本技術に係る第2の実施形態のホログラム記録媒体によれば、露光後に加熱工程を経ることなく、高い屈折率変調量(Δn)を有するホログラムを得ることができる。また、当該ホログラム記録媒体によれば、ホログラムの透明性を良好なものとすることができる。
[3-2.光硬化性樹脂層]
本技術に係る第2の実施形態のホログラム記録媒体に含まれる光硬化性樹脂層は、ラジカル重合性モノマーと、マトリクス樹脂と、光重合開始剤と、アントラセン系化合物と、を少なくとも含有する。当該光硬化性樹脂層は、本技術に係る第1実施形態のホログラム記録用組成物の材料を含むものであり、上記2.で各材料について説明した内容の全てが、本実施形態におけるホログラム記録媒体の光硬化性樹脂層にも当てはまる。当該ホログラム記録媒体の光硬化性樹脂層は、本技術に係る第1実施形態のホログラム記録用組成物とその他の材料から構成されてもよく、本技術に係る第1実施形態のホログラム記録用組成物から構成されてもよい。
本実施形態のホログラム記録媒体の光硬化性樹脂層の厚さは、当業者により適宜設定されてよいが、回折効率と光に対する感度の観点から、0.1~100μmであることが好ましく、1~30μmであることがより好ましい。
[3-3.透明基材]
本技術に係る第2の実施形態のホログラム記録媒体は、少なくとも1つの透明基材を含んでもよい。当該透明基材としては、ガラス基板、透明性を有する樹脂の基板等が用いられてよい。
透明性を有する樹脂の基板として、具体的には、ポリエステルフィルム、例えばポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリフッ化エチレン系フィルム、ポリフッ化ビニリデンフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、ポリ塩化ビニリデンフィルム、エチレン-ビニルアルコールフィルム、ポリビニルアルコールフィルム、ポリメチルメタクリレートフィルム、ポリエーテルスルホンフィルム、ポリエーテルエーテルケトンフィルム、ポリアミドフィルム、テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニル共重合フィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム等;ポリイミドフィルム等が挙げられる。
本実施形態のホログラム記録媒体の透明基材の厚さは、当業者により適宜設定されてよいが、ホログラム記録媒体の透明性と剛性の観点から、0.1~100μmであることが好ましく、1~30μmであることがより好ましい。ホログラム記録媒体の保護フィルムとして上記で例示したフィルムを用い、フィルムを塗布面上にラミネートすることができる。この場合、ラミネートフィルムと塗布面との接触面は、後から剥がしやすいように離型処理がされていてもよい。
[3-4.ホログラム記録媒体の製造方法]
本技術に係る第2の実施形態のホログラム記録媒体は、透明基材上に、上記2.で説明したホログラム記録用組成物からなる塗布液を、スピンコーター、グラビアコーター、コンマコーター又はバーコーター等を用いて塗布し、その後乾燥して光硬化性樹脂層を形成することにより、例えば得ることができる。
<4.第3の実施形態(ホログラム)>
[4-1.ホログラム]
本技術に係る第3の実施形態のホログラムは、本技術に係る第2の実施形態のホログラム記録媒体を用いて得られる。本実施形態のホログラムは、例えば上記ホログラム記録媒体に対して後述の方法で露光を行うことで得ることができる。当該ホログラムは、例えばラジカル重合性モノマー及びマトリクス樹脂由来の構成単位を含むポリマー及び/又はオリゴマーと、光重合開始剤が外部エネルギーの照射により活性種を発生して構造変化したものと、増感色素化合物の消色体と、を少なくとも含有する。なお、当該ホログラムは、ホログラムフィルム、ホログラフィック光学素子を含むものである。
本技術に係る第3の実施形態のホログラムは、露光後に加熱工程を経ることなく、高い屈折率変調量(Δn)を有するものである。また、当該ホログラムは、透明性も良好である。
本実施形態のホログラムはアントラセン系化合物を含むため、図1に示すようなアントラセン骨格由来の特異的な吸収域を長波長側(350nm~400nm付近)に有する。
[4-2.ホログラムの製造方法]
本技術に係る第3の実施形態のホログラムは、例えば、本技術に係る第2の実施形態のホログラム記録媒体に対して、可視光領域の半導体レーザーを用いて二光束露光を行った後、UV(紫外線)を全面に照射することで未硬化のモノマー等を硬化させ、屈折率分布をホログラム記録媒体に固定させることによって得ることができる。二光束露光の条件は、ホログラムの用途や目的等に応じて当業者により適宜設定されてよいが、好適には、ホログラム記録媒体上での片光束の光強度を0.1~100mW/cmとし、1~1000秒間の露光を行い、二光束のなす角度が0.1~179.9度となるようにして干渉露光を行うことが望ましい。
<5.第4の実施形態(光学装置及び光学部品)>
本技術に係る第4の実施形態の光学装置及び光学部品は、本技術に係る第3の実施形態のホログラムを用いたものである。
当該光学装置及び光学部品として、例えば、アイウエア、ホログラフィックスクリーン、透明ディスプレイ、ヘッドマウントディスプレイ、ヘッドアップディスプレイ等の画像表示装置、撮像装置、撮像素子、カラーフィルター、回折レンズ、導光板、分光素子、ホログラムシート、光ディスク及び光磁気ディスク等の情報記録媒体、光ピックアップ装置、偏光顕微鏡、センサー等を例示することができる。
本技術に係る第4の実施形態の光学装置及び光学部品は、回折特性に優れるホログラムを用いている。そのため、光学特性及び光学的安定性の高い光学装置及び光学部品を実現することができる。さらに、本実施形態に係る光学装置及び光学部品は透明性も良好であるため、例えば本技術をディスプレイに用いた場合には、高いシースルー性を有するディスプレイとすることができる。
なお、本技術に係る実施形態は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
また、本明細書に記載された効果はあくまでも例示であって限定されるものではなく、また他の効果があってもよい。
なお、本技術は、以下のような構成をとることもできる。
〔1〕
ラジカル重合性モノマーと、マトリクス樹脂と、光重合開始剤と、アントラセン系化合物と、を少なくとも含有するホログラム記録用組成物。
〔2〕
前記ラジカル重合性モノマーが、単官能モノマーと多官能モノマーとである、〔1〕に記載のホログラム記録用組成物。
〔3〕
前記ラジカル重合性モノマーの屈折率が1.6以上である、〔1〕又は〔2〕に記載のホログラム記録用組成物。
〔4〕
前記ラジカル重合性モノマーが、カルバゾール系モノマー、フルオレン系モノマー、ジナフトチオフェン系モノマーから選ばれる1種以上である、〔1〕~〔3〕のいずれか1つに記載のホログラム記録用組成物。
〔5〕
前記ラジカル重合性モノマーが、下記の一般式(1-10)で表される化合物である、〔1〕~〔3〕のいずれか1つに記載のホログラム記録用組成物。
(該一般式(1-10)中、Xは酸素原子、窒素原子、リン原子、炭素原子又はケイ素原子である。Xが酸素原子である場合、aは0であり、Xが窒素原子又はリン原子である場合、aは1であり、Xが炭素原子又はケイ素原子である場合、aは2である。
及びYはそれぞれベンゼン環又はナフタレン環であり、Y及びYが同時にベンゼン環であることはない。Y又はYがベンゼン環である場合、前記ベンゼン環であるY又はYに対応するb又はcは4である。Y及び/又はYがナフタレン環である場合、前記ナフタレン環であるY及び/又はYに対応するb及び/又はcは6である。
~Rはそれぞれ水素又は*-Z(R(*は結合位置を表す。)で表される置換基である。R~Rがそれぞれ複数存在する場合には、複数のR~Rは互いに同一であっても異なっていてもよいが、該一般式(1-10)中の全てのR~Rが同時に水素であることはない。
は単結合、2価以上の飽和炭化水素基又は2価以上の不飽和炭化水素基を表し、当該飽和炭化水素基又は不飽和炭化水素基はエーテル結合及び/又はチオエーテル結合を含んでもよい。Zが単結合である場合、dは1であり、Zが飽和炭化水素基又は不飽和炭化水素基である場合、dは1以上の整数である。
は水素又は重合性置換基を表す。Rが複数存在する場合は、複数のRは互いに同一であっても異なっていてもよいが、該一般式(1-10)中の全てのRが同時に水素であることはない。)
〔6〕
無機微粒子をさらに含有する、〔1〕又は〔2〕に記載のホログラム記録用組成物。
〔7〕
カチオン重合性化合物をさらに含有する、〔1〕~〔6〕のいずれか1つに記載のホログラム記録用組成物。
〔8〕
前記カチオン重合性化合物が、エポキシ化合物及びオキセタン化合物から選ばれる1種以上である、〔1〕~〔7〕のいずれか1つに記載のホログラム記録用組成物。
〔9〕
重合禁止剤をさらに含有する、〔1〕~〔8〕に記載のホログラム記録用組成物。
〔10〕
ラジカル重合性モノマーと、マトリクス樹脂と、光重合開始剤と、アントラセン系化合物と、を少なくとも含有する光硬化性樹脂層を含む、ホログラム記録媒体。
〔11〕
前記ラジカル重合性モノマーが、単官能モノマーと多官能モノマーとである、〔10〕に記載のホログラム記録媒体。
〔12〕
前記ラジカル重合性モノマーの屈折率が1.6以上である、〔10〕又は〔11〕に記載のホログラム記録媒体。
〔13〕
前記ラジカル重合性モノマーが、カルバゾール系モノマー、フルオレン系モノマー、ジナフトチオフェン系モノマーから選ばれる1種以上である、〔10〕~〔12〕のいずれか1つに記載のホログラム記録媒体。
〔14〕
前記ラジカル重合性モノマーが、下記の一般式(1-10)で表される化合物である、〔10〕~〔12〕のいずれか1つに記載のホログラム記録媒体。
(該一般式(1-10)中、Xは酸素原子、窒素原子、リン原子、炭素原子又はケイ素原子である。Xが酸素原子である場合、aは0であり、Xが窒素原子又はリン原子である場合、aは1であり、Xが炭素原子又はケイ素原子である場合、aは2である。
及びYはそれぞれベンゼン環又はナフタレン環であり、Y及びYが同時にベンゼン環であることはない。Y又はYがベンゼン環である場合、前記ベンゼン環であるY又はYに対応するb又はcは4である。Y及び/又はYがナフタレン環である場合、前記ナフタレン環であるY及び/又はYに対応するb及び/又はcは6である。
~Rはそれぞれ水素又は*-Z(R(*は結合位置を表す。)で表される置換基である。R~Rがそれぞれ複数存在する場合には、複数のR~Rは互いに同一であっても異なっていてもよいが、該一般式(1-10)中の全てのR~Rが同時に水素であることはない。
は単結合、2価以上の飽和炭化水素基又は2価以上の不飽和炭化水素基を表し、当該飽和炭化水素基又は不飽和炭化水素基はエーテル結合及び/又はチオエーテル結合を含んでもよい。Zが単結合である場合、dは1であり、Zが飽和炭化水素基又は不飽和炭化水素基である場合、dは1以上の整数である。
は水素又は重合性置換基を表す。Rが複数存在する場合は、複数のRは互いに同一であっても異なっていてもよいが、該一般式(1-10)中の全てのRが同時に水素であることはない。)
〔15〕
無機微粒子をさらに含有する、〔10〕又は〔11〕に記載のホログラム記録媒体。
〔16〕
カチオン重合性化合物をさらに含有する、〔10〕~〔15〕のいずれか1つに記載のホログラム記録媒体。
〔17〕
前記カチオン重合性化合物が、エポキシ化合物及びオキセタン化合物から選ばれる1種以上である、〔10〕~〔16〕のいずれか1つに記載のホログラム記録媒体。
〔18〕
重合禁止剤をさらに含有する、〔10〕~〔17〕のいずれか1つに記載のホログラム記録媒体。
〔19〕
〔10〕~〔18〕のいずれか1つに記載のホログラム記録媒体を用いた、ホログラム。
〔20〕
アントラセン骨格由来の吸収を有する、〔19〕に記載のホログラム。
〔21〕
〔19〕又は〔20〕に記載のホログラムを用いた光学装置。
〔22〕
〔19〕又は〔20〕に記載のホログラムを用いた光学部品。
以下に、実施例を挙げて、本技術の効果について具体的に説明する。なお、本技術の範囲は本実施例に限定されるものではない。また、以下において、「実施例1」、「実施例3」、「実施例5」、「実施例10~20」、「実施例23」、及び「実施例25」は、それぞれ、「参考例1」、「参考例3」、「参考例5」、「参考例10~20」、「参考例23」、及び「参考例25」と読み替えるものとする。

<実施例1>
(ホログラム記録用組成物1の調製)
以下に示す表1の量に従って、ラジカル重合性モノマーとしてビスフェノキシエタノールフルオレンジアクリレート(大阪ガスケミカル社製、「EA-0200」、屈折率:1.62)及びアクリル酸2-(9H-カルバゾール-9-イル)エチル(SIGMA ALDRICH社製、「EACz」、屈折率:1.65)、マトリクス樹脂としてポリ酢酸ビニル(電気化学工業社製、「SN-55T」)、可塑剤としてセバシン酸ジエチル(和光純薬工業社製、「SDE」)、増感色素としてローズベンガル(SIGMA ALDRICH社製、「RB」)、重合開始剤として4-イソプロピル-4’-メチルジフェニルヨードニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラート(東京化成工業社製、「I0591」)、連鎖移動剤として2-メルカプトベンゾオキサゾール(東京化成工業社製、「2-MBO」)、アントラセン化合物として9,10-ジブトキシアントラセン(川崎化成工業社製、「UVS1331」)をアセトン溶媒中で常温で混合し、ホログラム記録用組成物1を調製した。
(ホログラム記録媒体1の作製)
上記ホログラム記録用組成物1を、厚さ2.5μmのポリビニルアルコールフィルム上にバーコーターで乾燥膜厚が3μmになるように塗布し、次いで、厚さ1.0mmのガラス基板上に光硬化性樹脂層の薄膜面を圧着し、ガラス基板、光硬化性樹脂層及びポリビニルアルコールフィルムをこの順で積層してなるホログラム記録媒体1を得た。
(ホログラム1の作製)
上記ホログラム記録媒体1に対し、露光波長532nmの半導体レーザーを用いて露光量156mJ/cmで二光束露光を行った後、UV(紫外線)を全面に照射することで未硬化のモノマーを硬化させ、屈折率分布を媒体1に固定した。二光束露光の条件は、記録媒体上での片光束の光強度を2.6mW/cmとして、30秒間露光を行い、二光束のなす角度が3.0度となるように干渉露光を行った。これにより、ホログラム記録媒体1に屈折率分布を形成し、ホログラム1を得た。
(ホログラム1の評価)
作製されたホログラム1の屈折率変調量(Δn)及び透明性(UV照射後の黄変)の評価を以下の方法で行った。
屈折率変調量(Δn)は、ホログラムに入射して得られる透過率スペクトルの最大透過率及び半値幅から、Kogelnikの結合波理論(Bell System Technical Journal,48, 2909(1969))を用いて評価した。透過率スペクトルは、光源として浜松ホトニクス社製のスポット光源を、分光器としてオーシャンオプティクス社製の小型ファイバ光学分光器USB-4000を用い、400-700nmにおける透過率を測定することによって得た。
透明性は、得られたホログラム1を目視で評価し、黄変が小さかった場合に「小」、黄変が大きかった場合に「大」とした。
<実施例2~7>
(ホログラム記録用組成物2~7の作製)
実施例2では、可塑剤として1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル(ナガセケムテックス社製、「EX-212L」)を用いたこと以外は、実施例1と同様な材料を用い、表1に示した量に従って実施例1と同様な方法でホログラム記録用組成物2を得た。
実施例3では、アントラセン系化合物の量を表1に示すように変更したこと以外は、実施例1と同様な材料を用い、表1に示した量に従って実施例1と同様な方法でホログラム記録用組成物3を得た。
実施例4では、可塑剤として1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル(ナガセケムテックス社製、「EX-212L」)を用いたこと以外は、実施例3と同様の材料を用い、表1に示した量に従って実施例1と同様な方法でホログラム記録用組成物4を得た。
実施例5では、アントラセン系化合物の量を表1に示すように変更したこと以外は、実施例1と同様な材料を用い、表1に示した量に従って実施例1と同様な方法でホログラム記録用組成物5を得た。
実施例6では、可塑剤として1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル(ナガセケムテックス社製、「EX-212L」)を用いたこと以外は、実施例5と同様の材料を用い、表1に示した量に従って実施例1と同様な方法でホログラム記録用組成物6を得た。
実施例7では、重合禁止剤としてフェノチアジン(和光純薬工業社製、「PT」)を用いたこと以外は、実施例6と同様な材料を用い、表1に示した量に従って実施例1と同様な方法でホログラム記録用組成物7を得た。
(ホログラム記録媒体2~7の作製)
上記ホログラム記録用組成物2~7を用いて、実施例1と同様な方法でホログラム記録媒体2~7を作製した。
(ホログラム2~7の作製)
上記ホログラム記録媒体2~7を用いて、表1に示した露光条件に従って実施例1と同様な方法でホログラム2~7を作製した。
(ホログラム2~7の評価)
作製されたホログラム2~7の屈折率変調量(Δn)及び透明性(UV照射後の黄変)を実施例1と同様な方法で評価した。
また、実施例2、4、6及び7については、回折特性の保持性の評価を以下の方法で行った。得られたホログラム2、4、6及び7を60℃、湿度80%の環境で100時間静置し、回折光の色味の変化を目視で評価し、試験前後で色味に変化が見られなかった場合に「〇」、変化が見られた場合に「×」と評価した。
<実施例8~16>
(ホログラム記録用組成物8~16の作製)
実施例8では、可塑剤として1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル(ナガセケムテックス社製、「EX-212L」)を用い、UV増感剤として9,10-ジエトキシアントラセン(川崎化成工業社製、「UVS1101」)を用いたこと以外は、実施例1と同様な材料を用い、表2に示した量に従って実施例1と同様な方法でホログラム記録用組成物8を得た。
実施例9では、重合禁止剤としてフェノチアジン(和光純薬工業社製、「PT」)を用いたこと以外は、実施例8と同様な材料を用い、表2に示した量に従って実施例1と同様な方法でホログラム記録用組成物9を得た。
実施例10では、アントラセン系化合物として2-tert-ブチルアントラセン(東京化成工業社製)を用いたこと以外は、実施例1と同様の材料を用い、表2に示した量に従って実施例1と同様な方法でホログラム記録用組成物10を得た。
実施例11では、アントラセン系化合物として9-(ヒドロキシメチル)アントラセン(東京化成工業社製)を用いたこと以外は、実施例1と同様な材料を用い、表2に示した量に従って実施例1と同様な方法でホログラム記録用組成物11を得た。
実施例12では、アントラセン系化合物としてN-フェニル-9-アントラミン(東京化成工業社製)を用いたこと以外は、実施例1と同様の材料を用い、表2に示した量に従って実施例1と同様な方法でホログラム記録用組成物12を得た。
実施例13では、増感色素としてメチレンブルー(東京化成工業社製、「MB」)を用い、重合開始剤として4-イソプロピル-4’-メチルジフェニルヨードニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラート(東京化成工業社製、「I0591」)に加えてテトラブチルアンモニウム=ブチルトリフェニルボラト(昭和電工社製、「P3B」)を用いたこと以外は、実施例1と同様な材料を用い、表2に示した量に従って実施例1と同様な方法でホログラム記録用組成物13を得た。
実施例14では、重合禁止剤としてフェノチアジン(和光純薬工業社製、「PT」)を用いたこと以外は、実施例13と同様な材料を用い、表2に示した量に従って実施例1と同様な方法でホログラム記録用組成物14を得た。
実施例15では、増感色素としてサフラニンo(SIGMA ALDRICH社製、「SFO」)を用い、重合開始剤として4-イソプロピル-4’-メチルジフェニルヨードニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラート(東京化成工業社製、「I0591」)に加えてテトラブチルアンモニウム=ブチルトリフェニルボラト(昭和電工社製、「P3B」)を用い、連鎖移動剤を用いなかったこと以外は、実施例1と同様な材料を用い、表2に示した量に従って実施例1と同様な方法でホログラム記録用組成物15を得た。
実施例16では、重合禁止剤としてフェノチアジン(和光純薬工業社製、「PT」)を用いたこと以外は、実施例15と同様な材料を用い、表2に示した量に従って実施例1と同様な方法でホログラム記録用組成物16を得た。
(ホログラム記録媒体8~16の作製)
上記ホログラム記録用組成物8~16を用いて、実施例1と同様な方法でホログラム記録媒体8~16を作製した。
(ホログラム8~16の作製)
上記ホログラム記録媒体8~16を用いて、表2に示した露光条件に従って実施例1と同様な方法でホログラム8~16を作製した。
(ホログラム8~16の評価)
作製されたホログラム8~16の屈折率変調量(Δn)及び透明性(UV照射後の黄変)を実施例1と同様な方法で評価した。
また、実施例8及び9については、回折特性の保持性を実施例2、4、6及び7と同様な方法で評価した。
<実施例17~25>
(ホログラム記録用組成物17~25の作製)
実施例17では、増感色素としてアストラゾンオレンジG(SIGMA ALDRICH社製、「AOG」)を用い、重合開始剤として4-イソプロピル-4’-メチルジフェニルヨードニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラート(東京化成工業社製、「I0591」)に加えてテトラブチルアンモニウム=ブチルトリフェニルボラト(昭和電工社製、「P3B」)を用いたこと以外は、実施例1と同様な材料を用い、表3に示した量に従って実施例1と同様な方法でホログラム記録用組成物17を得た。
実施例18では、重合禁止剤としてフェノチアジン(和光純薬工業社製、「PT」)を用いたこと以外は、実施例17と同様な材料を用い、表3に示した量に従って実施例1と同様な方法でホログラム記録用組成物18を得た。
実施例19では、増感色素として3,3’-ジエチルオキサカルボシアニンヨージド(SIGMA ALDRICH社製、「DEOCYI」)を用い、重合開始剤として4-イソプロピル-4’-メチルジフェニルヨードニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラート(東京化成工業社製、「I0591」)に加えてテトラブチルアンモニウム=ブチルトリフェニルボラト(昭和電工社製、「P3B」)を用いたこと以外は、実施例1と同様の材料を用い、表3に示した量に従って実施例1と同様な方法でホログラム記録用組成物19を得た。
実施例20では、重合禁止剤としてフェノチアジン(和光純薬工業社製、「PT」)を用いたこと以外は、実施例19と同様な材料を用い、表3に示した量に従って実施例1と同様な方法でホログラム記録用組成物20を得た。
実施例21では、マトリクス樹脂としてポリ酢酸ビニル(電気化学工業社製、「SN-09T」)を用い、可塑剤として1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル(ナガセケムテックス社製、「EX-212L」)を用い、重合禁止剤としてフェノチアジン(和光純薬工業社製、「PT」)を用いたこと以外は、実施例1と同様の材料を用い、表3に示した量に従って実施例1と同様な方法でホログラム記録用組成物21を得た。
実施例22では、マトリクス樹脂としてポリ酢酸ビニル(電気化学工業社製、「SN-77T」)を用いたこと以外は、実施例21と同様な材料を用い、表3に示した量に従って実施例1と同様な方法でホログラム記録用組成物22を得た。
実施例23では、ラジカル重合性モノマーとしてN-ビニルカルバゾール(東京化成工業社製、屈折率:1.68)を用い、重合禁止剤としてフェノチアジン(和光純薬工業社製、「PT」)を用いたこと以外は、実施例1と同様な材料を用い、表3に示した量に従って実施例1と同様な方法でホログラム記録用組成物23を得た。
実施例24では、ラジカル重合性モノマーとしてジナフトチオフェンメタクリラート(スガイ化学工業社製、「DNTMA」、屈折率:1.89)を用い、可塑剤として1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル(ナガセケムテックス社製、「EX-212L」)を用いたこと以外は、実施例1と同様な材料を用い、表3に示した量に従って実施例1と同様な方法でホログラム記録用組成物24を得た。
実施例25では、ラジカル重合性モノマーとしてラウリルアクリレート(東京化成工業社製、屈折率:1.44)及びポリテトラメチレングリコールジアクリレート(新中村化学工業社製、「A-PTMG-65」、屈折率:1.46)、無機微粒子としてZrO微粒子(堺化学工業社製、「SZR-K」、屈折率:2.1)、マトリクス樹脂としてポリ酢酸ビニル(電気化学工業社製、「SN-55T」)、増感色素としてローズベンガル(SIGMA ALDRICH社製、「RB」)、重合開始剤として4-イソプロピル-4’-メチルジフェニルヨードニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラート(東京化成工業社製、「I0591」)、連鎖移動剤として2-メルカプトベンゾオキサゾール(東京化成工業社製、「2-MBO」)、重合禁止剤としてフェノチアジン(和光純薬工業社製、「PT」)、アントラセン系化合物として9,10-ジブトキシアントラセン(川崎化成工業社製、「UVS1331」)を用い、表3に示した量に従って実施例1と同様な方法でホログラム記録用組成物25を得た。
(ホログラム記録媒体17~25の作製)
上記ホログラム記録用組成物17~25を用いて、実施例1と同様な方法でホログラム記録媒体17~25を作製した。
(ホログラム17~25の作製)
上記ホログラム記録媒体17~25を用いて、表3に示した露光条件に従って実施例1と同様な方法でホログラム17~25を作製した。
(ホログラム17~25の評価)
作製されたホログラム17~25の屈折率変調量(Δn)及び透明性(UV照射後の黄変)を実施例1と同様な方法で評価した。また、実施例21、22、24及び25については、回折特性の保持性を実施例2、4、6及び7と同様な方法で評価した。
<試験例1及び2>
試験例1として、化学式(6-3)で表される化合物の作製(試験例1)、及び、試験例2として、化学式(6-8)で表される化合物の作製(試験例2)について説明をする。
(試験例1)
[化学式(6-3)で表される化合物の作製]
下記の化学式(6-3)で表される化合物を合成し、下記の化学式(6-3)で表される化合物を試験例1の化合物とした。
[化学式(6-3)で表される化合物の合成方法]
化学式(6-3)で表される化合物の合成方法(合成ルート)は以下のとおりである。
(A工程)
上記に示される合成ルート中のA工程について説明する。
不活性雰囲気下、水酸化カリウム(関東化学社製)20gを混合したN,N-ジメチルホルムアミド(関東化学社製)溶液110mLを調製し、化合物1(7H-ジベンゾ[c,g]カルバゾール(東京化成工業社製))15gを加え1時間攪拌した後、2-ブロモエタノール(東京化成工業社製)を25g加え20時間反応させた。水を加えてクエンチし、分液漏斗を用いてトルエンにて抽出しカラム精製を行うことで目的物(中間体1)を10g得た。
(B工程)
上記に示される合成ルート中のB工程について説明する。
塩化メチレン(関東化学社製)50mLにトリエチルアミン(関東化学社製)6mLを混合した溶液に中間体Aを9g溶解させ、氷浴で冷却した。その後、塩化アクリル(東京化成工業社製)3mLを少しずつ加え、自然昇温にて室温にし、4時間反応させた。水を加えてクエンチし、分液漏斗を用いて塩化メチレン(関東化学社製)にて抽出した後、有機層を食塩水で洗浄し、シリカろ過後、カラム精製を行って試験例1の化合物(化学式(6-3)で表される化合物)を6g得た。
NMRを用いて、試験例1の化合物(化学式(6-3)で表される化合物)の構造を同定した。NMRの結果は以下のとおりである。
1H NMR (CDCl):4.60-4.64(2H),4.85-4.89(2H),5.74-5.76(1H),5.95-6.05(1H),6.25-6.31(1H),7.49-7.55(2H),7.65-7.69(2H),7.70-7.77(2H),7.91-7.94(2H),8.03-8.06(2H),9.18-9.22(2H)
(試験例2)
[化学式(6-8)で表される化合物の作製]
下記の化学式(6-8)で表される化合物を合成し、下記の化学式(6-8)で表される化合物を試験例2の化合物とした。
[化学式(6-8)で表される化合物の合成方法]
化学式(6-8)で表される化合物の合成方法(合成ルート)は以下のとおりである。
(A1工程)
上記に示される合成ルート中のA1工程について説明する。不活性雰囲気下、1-ブロモ-3,5-ジメトキシベンゼン(東京化成工業社製)24g、リン酸三カリウム(関東化学社製)36g、化合物1(7H-ジベンゾ[c,g]カルバゾール(東京化成工業社製))15gのトルエン(関東化学社製)溶液300mLを調製した後、1,2-シクロヘキサンジアミン(東京化成工業社製)25mL、ヨウ化銅(和光純薬工業社製)20gを加え、加熱還流にて反応させ中間体2を10g得た。
(B1工程)
上記に示される合成ルート中のB1工程について説明する。中間体2 9gをクロロホルム(関東化学社製)125mLに溶かし、氷水で冷やした後、三臭化ホウ素を溶かしたジクロロメタン溶液(濃度1mol/L)を100mL滴下し、氷冷下で攪拌した後、室温にて4時間反応させた。氷水を加えてクエンチし、へプタン(関東化学社製)を加えて冷蔵庫にて再結晶を行い、中間体3を8g得た。
(C1工程)
上記に示される合成ルート中のC1工程について説明する。テトラヒドロフラン(関東化学社製)50mL、トリエチルアミン(関東化学社製)8.5mL及びブチルヒドロキシトルエン(東京化成工業社製)30mgを混合した溶液に中間体3を5g溶かした。その後、塩化アクリル(東京化成工業社製)3.5mLを少しずつ加え、室温で30分反応させた後、水を加えてクエンチし、ろ過処理とカラム精製にて試験例2の化合物(化学式(6-8)で表される化合物を3.5g得た。


NMRを用いて、試験例2の化合物(化学式(6-8)で表される化合物)の構造を同定した。NMRの結果は以下のとおりである。
1H NMR (CDCl):6.05-6.08(2H),6.29-6.39(2H),6.63-6.69(2H),7.25-7.27(1H),7.35-7.36(2H),7.53-7.54(2H),7.69-7.72(4H),7.86-7.90(2H),8.03-8.06(2H),9.21-9.24(2H)
試験例1の化合物(6-3)の屈折率は1.78であった。また、試験例2の化合物(6-8)の屈折率は1.75であった。なお、屈折率は以下の方法によって測定した。
試験例1及び2のそれぞれの化合物のアセトン溶液又はクロロホルム溶液を作製し、それぞれ室温25±1℃における589nmの光に対する平均屈折率をアッベ屈折率計(エルマ販売株式会社製、ER-1)で測定し、各化合物の体積分率に対してプロットすることで検量線を作製した。なお、各化合物の密度は乾式密度計(アキュピックII 1340-10CC(島津製作所社製))で求めた値を用いた(試験例1:1.22g/cm、試験例2:1.31g/cm)。検量線を外挿し、各化合物の体積分率が1となるときの屈折率を各化合物の屈折率とした。
<実施例26>
(ホログラム記録用組成物26の作製)
実施例26では、ラジカル重合性モノマーとして、上記の試験例1で示された化学式(6-3)で表される化合物(屈折率:1.78)を用い、可塑剤として、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル(ナガセケムテックス社製、「EX-212L」)を用い、マトリクス樹脂としてポリ酢酸ビニル(電気化学工業社製、「SN-77T」)を用い、重合禁止剤として、フェノチアジン(和光純薬工業社製、「PT」)を用いたこと以外は、実施例1と同様な材料を用い、表3に示した量に従って実施例1と同様な方法でホログラム記録用組成物26を得た。
(ホログラム記録媒体26の作製)
上記ホログラム記録用組成物26を用いて、実施例1と同様な方法でホログラム記録媒体26を作製した。
(ホログラム26の作製)
上記ホログラム記録媒体26を用いて、表3に示した露光条件に従って実施例1と同様な方法でホログラム26を作製した。
(ホログラム26の評価)
作製されたホログラム26の屈折率変調量(Δn)及び透明性(UV照射後の黄変)を実施例1と同様な方法で評価した。また、実施例26については、回折特性の保持性を実施例2、4、6及び7と同様な方法で評価した。
<比較例1~8>
(ホログラム記録用組成物101~108の作製)
比較例1では、アントラセン系化合物を用いなかったこと以外は、実施例1と同様な材料を用い、表4に示した量に従って実施例1と同様な方法でホログラム記録用組成物101を得た。
比較例2では、重合禁止剤としてフェノチアジン(和光純薬工業社製、「PT」)を用い、アントラセン系化合物を用いなかったこと以外は、実施例1と同様な材料を用い、表4に示した量に従って実施例1と同様な方法でホログラム記録用組成物102を得た。
比較例3では、アントラセン系化合物を用いなかったこと以外は、実施例13と同様の材料を用い、表4に示した量に従って実施例1と同様な方法でホログラム記録用組成物103を得た。
比較例4では、アントラセン系化合物を用いなかったこと以外は、実施例15と同様の材料を用い、表4に示した量に従って実施例1と同様な方法でホログラム記録用組成物104を得た。
比較例5では、アントラセン系化合物を用いなかったこと以外は、実施例17と同様の材料を用い、表4に示した量に従って実施例1と同様な方法でホログラム記録用組成物105を得た。
比較例6では、アントラセン系化合物を用いなかったこと以外は、実施例19と同様の材料を用い、表4に示した量に従って実施例1と同様な方法でホログラム記録用組成物106を得た。
比較例7では、ラジカル重合性モノマーとしてポリエステルアクリレート(2官能、東亞合成社製、「アロニックスM-6200」、屈折率:1.52)及びエチルヘキシルアクリレート(東京化成工業社製、屈折率:1.44)、可塑剤として4,4’-ビス[(3-エチルオキセタン-3-イル)メトキシメチル]ビフェニル(宇部興産社製、「OXBP」)及びビスオキシラニルベンゼン(新日鐵化学社製、「芳香族エポキシ」)、重合開始剤としてチオビス(4,1-フェニレン)-S,S,S’,S’-テトラフェニルジスルホニウムビスヘキサフルオロホスフェートとジフェニル(4-フェニルチオフェニル)スルホニウムヘキサフルオロホスフェート(還元電位:-1.06V~-1.10V)のプロピレンカーボネート溶液(ダウケミカル社製、「UVI-6992」)及びビス(4-tert-ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート(日油社製、「パーロイルTCP」)、アントラセン系化合物として9,10-ジブトキシアントラセン(川崎化成工業社製、「UVS1331」)を用い、表4に示した量に従って実施例1と同様な方法でホログラム記録用組成物107を得た。
比較例8では、ラジカル重合性モノマーとしてビスフェノキシエタノールフルオレンジアクリレート(大阪ガスケミカル社製、「EA-0200」、屈折率:1.62)及びN-ビニルカルバゾール(東京化成工業社製、屈折率:1.68)、重合開始剤として和光純薬工業社製の「WPI113」、アントラセン系化合物として9,10-ジブトキシアントラセン(川崎化成工業社製、「UVS1331」)を用い、表4に示した量に従って実施例1と同様な方法でホログラム記録用組成物108を得た。
(ホログラム記録媒体101~108の作製)
上記ホログラム記録用組成物101~108を用いて、実施例1と同様な方法でホログラム記録媒体101~108を作製した。
(ホログラム101~108の作製)
上記ホログラム記録媒体101~108を用いて、表4に示した露光条件に従って実施例1と同様な方法でホログラム101~108を作製した。
(ホログラム101~108の評価)
作製されたホログラム101~108の屈折率変調量(Δn)及び透明性(UV照射後の黄変)を実施例1と同様な方法で評価した。
また、比較例1~7については、回折特性の保持性を実施例2、4、6及び7と同様な方法で評価した。
<実験結果>
上記した実施例1~26、比較例1~8のホログラムの実験結果を表1~4に示す。なお、表1~4において各成分の数値は質量%で示している。
表1~4より、ラジカル重合性モノマーと、マトリクス樹脂と、光重合開始剤と、アントラセン系化合物とを組み合わせることによって、露光後に加熱工程を経ることなく、高い屈折率変調量(Δn)を有するホログラムを得ることができることがわかった。また、得られるホログラムは、UV照射後の黄変が小さく、透明性も良好なものであった。
また、可塑剤としてカチオン重合性化合物であるエポキシ化合物又はオキセタン化合物を用いると、回折特性の保持性も向上することがわかった。なお、ホログラム26において、EA-0200の一部を化学式(6-8)で表される化合物に置き換えて得られるホログラムはUV照射後の黄変が小さく、透明性も良好なものであると考えられる。
以上のとおり、本技術によれば、ラジカル重合性モノマーと、マトリクス樹脂と、光重合開始剤と、アントラセン系化合物とを組み合わせることによって、露光後に加熱工程を経ることなく、回折特性に優れるホログラムを得ることができる。
1 ホログラム記録媒体
11 透明保護フィルム(透明基材)
12 光硬化性樹脂層
13 ガラス又はフィルム基板(透明基材)

Claims (22)

  1. ラジカル重合性モノマーと、マトリクス樹脂と、光重合開始剤と、アントラセン系化合物と、カチオン重合性化合物と、を少なくとも含有し、
    前記ラジカル重合性モノマーが、単官能のカルバゾール系モノマー又は単官能のジナフトチオフェン系モノマーと、多官能のフルオレン系モノマーとを少なくとも含み、
    前記カチオン重合性化合物が、エポキシ化合物及びオキセタン化合物から選ばれる1種以上である、
    ホログラム記録用組成物。
  2. 前記多官能のフルオレン系モノマーが、2官能のフルオレン系モノマーである、請求項1に記載のホログラム記録用組成物。
  3. 前記ラジカル重合性モノマーの屈折率が1.6以上である、請求項1又は2に記載のホログラム記録用組成物。
  4. 前記ホログラム記録用組成物は、前記ラジカル重合性モノマーとして、前記単官能のカルバゾール系モノマー及び前記多官能のフルオレン系モノマーのみ、又は、前記単官能のジナフトチオフェン系モノマー及び多官能のフルオレン系モノマーのみ、を含む、請求項1~3のいずれか一項に記載のホログラム記録用組成物。
  5. ラジカル重合性モノマーと、マトリクス樹脂と、光重合開始剤と、アントラセン系化合物と、カチオン重合性化合物と、を少なくとも含有し、
    前記カチオン重合性化合物が、エポキシ化合物及びオキセタン化合物から選ばれる1種以上であり、
    前記ラジカル重合性モノマーが、下記の一般式(1-10)で表される化合物を含む、
    ホログラム記録用組成物。

    (該一般式(1-10)中、Xは酸素原子、窒素原子、リン原子、炭素原子又はケイ素原子である。Xが酸素原子である場合、aは0であり、Xが窒素原子又はリン原子である場合、aは1であり、Xが炭素原子又はケイ素原子である場合、aは2である。
    及びYはそれぞれベンゼン環又はナフタレン環であり、Y及びYが同時にベンゼン環であることはない。Y又はYがベンゼン環である場合、前記ベンゼン環であるY又はYに対応するb又はcは4である。Y及び/又はYがナフタレン環である場合、前記ナフタレン環であるY及び/又はYに対応するb及び/又はcは6である。
    ~Rはそれぞれ水素又は*-Z(R(*は結合位置を表す。)で表される置換基である。R~Rがそれぞれ複数存在する場合には、複数のR~Rは互いに同一であっても異なっていてもよいが、該一般式(1-10)中の全てのR~Rが同時に水素であることはない。
    は単結合、2価以上の飽和炭化水素基又は2価以上の不飽和炭化水素基を表し、当該飽和炭化水素基又は不飽和炭化水素基はエーテル結合及び/又はチオエーテル結合を含んでもよい。Zが単結合である場合、dは1であり、Zが飽和炭化水素基又は不飽和炭化水素基である場合、dは1以上の整数である。
    は水素又は重合性置換基を表す。Rが複数存在する場合は、複数のRは互いに同一であっても異なっていてもよいが、該一般式(1-10)中の全てのRが同時に水素であることはない。)
  6. 無機微粒子をさらに含有する、請求項1~5のいずれか一項に記載のホログラム記録用組成物。
  7. 前記アントラセン系化合物の含有量が、前記ホログラム記録用組成物の全質量に対して0.08~10質量%である、請求項1~6のいずれか一項に記載のホログラム記録用組成物。
  8. 前記アントラセン系化合物は、9,10-ジブトキシアントラセン、9,10-ジエトキシアントラセン、2-tert-ブチルアントラセン、9-(ヒドロキシエチル)アントラセン、及びN-フェニル-9-アントラミンのうちの1以上を含む、請求項1~7のいずれか一項に記載のホログラム記録用組成物。
  9. 重合禁止剤をさらに含有する、請求項1~8のいずれか一項に記載のホログラム記録用組成物。
  10. ラジカル重合性モノマーと、マトリクス樹脂と、光重合開始剤と、アントラセン系化合物と、カチオン重合性化合物と、を少なくとも含有し、
    前記ラジカル重合性モノマーが、単官能のカルバゾール系モノマー又は単官能のジナフトチオフェン系モノマーと、多官能のフルオレン系モノマーとを少なくとも含み、
    前記カチオン重合性化合物が、エポキシ化合物及びオキセタン化合物から選ばれる1種以上である、
    光硬化性樹脂層を含む、ホログラム記録媒体。
  11. 前記多官能のフルオレン系モノマーが、2官能のフルオレン系モノマーである、請求項10に記載のホログラム記録媒体。
  12. 前記ラジカル重合性モノマーの屈折率が1.6以上である、請求項10又は11に記載のホログラム記録媒体。
  13. 前記光硬化性樹脂層は、前記ラジカル重合性モノマーとして、前記単官能のカルバゾール系モノマー及び前記多官能のフルオレン系モノマーのみ、又は、前記単官能のジナフトチオフェン系モノマー及び多官能のフルオレン系モノマーのみ、を含む、請求項10~12のいずれか一項に記載のホログラム記録媒体。
  14. ラジカル重合性モノマーと、マトリクス樹脂と、光重合開始剤と、アントラセン系化合物と、カチオン重合性化合物と、を少なくとも含有し、
    前記カチオン重合性化合物が、エポキシ化合物及びオキセタン化合物から選ばれる1種以上であり、
    前記ラジカル重合性モノマーが、下記の一般式(1-10)で表される化合物を含む、
    光硬化性樹脂層を含む、ホログラム記録媒体。

    (該一般式(1-10)中、Xは酸素原子、窒素原子、リン原子、炭素原子又はケイ素原子である。Xが酸素原子である場合、aは0であり、Xが窒素原子又はリン原子である場合、aは1であり、Xが炭素原子又はケイ素原子である場合、aは2である。
    及びYはそれぞれベンゼン環又はナフタレン環であり、Y及びYが同時にベンゼン環であることはない。Y又はYがベンゼン環である場合、前記ベンゼン環であるY又はYに対応するb又はcは4である。Y及び/又はYがナフタレン環である場合、前記ナフタレン環であるY及び/又はYに対応するb及び/又はcは6である。
    ~Rはそれぞれ水素又は*-Z(R(*は結合位置を表す。)で表される置換基である。R~Rがそれぞれ複数存在する場合には、複数のR~Rは互いに同一であっても異なっていてもよいが、該一般式(1-10)中の全てのR~Rが同時に水素であることはない。
    は単結合、2価以上の飽和炭化水素基又は2価以上の不飽和炭化水素基を表し、当該飽和炭化水素基又は不飽和炭化水素基はエーテル結合及び/又はチオエーテル結合を含んでもよい。Zが単結合である場合、dは1であり、Zが飽和炭化水素基又は不飽和炭化水素基である場合、dは1以上の整数である。
    は水素又は重合性置換基を表す。Rが複数存在する場合は、複数のRは互いに同一であっても異なっていてもよいが、該一般式(1-10)中の全てのRが同時に水素であることはない。)
  15. 前記光硬化性樹脂層は、無機微粒子をさらに含有する、請求項10~14のいずれか一項に記載のホログラム記録媒体。
  16. 前記アントラセン系化合物の含有量が、前記光硬化性樹脂層の全質量に対して0.08~10質量%である、請求項10~15のいずれか一項に記載のホログラム記録媒体。
  17. 前記アントラセン系化合物は、9,10-ジブトキシアントラセン、9,10-ジエトキシアントラセン、2-tert-ブチルアントラセン、9-(ヒドロキシエチル)アントラセン、及びN-フェニル-9-アントラミンのうちの1以上を含む、請求項10~16のいずれか一項に記載のホログラム記録媒体。
  18. 前記光硬化性樹脂層は、重合禁止剤をさらに含有する、請求項10~17のいずれか一項に記載のホログラム記録媒体。
  19. 請求項10~18のいずれか一項に記載のホログラム記録媒体を用いた、ホログラム。
  20. アントラセン骨格由来の吸収を有する、請求項19に記載のホログラム。
  21. 請求項19に記載のホログラムを用いた光学装置。
  22. 請求項19に記載のホログラムを用いた光学部品。
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