JPH05107999A - 体積ホログラム記録用感光性組成物 - Google Patents
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- C08F2/00—Processes of polymerisation
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-
- G—PHYSICS
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Abstract
の干渉によって生じる干渉縞を屈折率の異なる縞として
記録するのに使用される体積ホログラム記録用感光性組
成物において、上記組成物が、(a)常温で液状であるカ
チオン重合性化合物、(b)ラジカル重合性化合物、(c)特
定波長のレーザー光またはコヒーレンス性の優れた光に
感光して成分(b)を重合させる光ラジカル重合開始剤
系、及び(d)上記特定波長の光に対しては低感光性であ
り、別の波長の光に感光して成分(a)を重合させる光カ
チオン重合開始剤系の各成分を含み、かつ成分(a)の平
均の屈折率が成分(b)の平均の屈折率より低いことを特
徴とする。 【効果】 回折効率、波長選択性、屈折率変調及び皮膜
強度に優れた体積ホログラムを容易に製造できる。
Description
感光性組成物及びそれを用いた体積ホログラムの製造法
に関する。より詳しくは本発明は、回折効率、波長選択
性、屈折率変調及び皮膜強度等に優れたホログラムを与
える体積ホログラム記録用感光性組成物及びそれを用い
てホログラムを容易に製造出来る体積ホログラムの製造
法に関する。
体光と参照光)を干渉させて物体光の波面を干渉縞とし
て感光材料に記録したもので、このホログラムに元の参
照光と同一条件の光を当てると干渉縞による回折現象が
生じ、元の物体光と同一の波面が再生できる。
つかの種類に分類されるが、近年、干渉縞を記録層内部
の屈折率差で記録する言わゆる体積ホログラムが、その
高い回折効率や優れた波長選択性により、三次元ディス
プレーや光学素子などの用途に応用されつつある。
材料としては、従来から芸術分野で使用されているハロ
ゲン化銀や重クロム酸ゼラチンを使用したものが一般的
である。しかしながら、これらは、湿式現像や煩雑な現
像定着処理を必要とすることからホログラムを工業的に
生産するには不適であり、記録後も吸湿などにより像が
消失するなどの問題点を有していた。
に、フォトポリマーを使用して単純な乾式処理だけで体
積ホログラムを作製することが米国特許第3,658,5
26号、同第3,993,485号などで提案されてい
る。また、フォトポリマーによるホログラムの推定形成
メカニズムについても、「応用光学(APPLIED O
PTICS)」[B.L.ブース(B.L.Booth),第14
巻,No.3,第593−601頁(1975)及びW.
J.トムリンソン(W.J.Tomlinson),E.A.チャ
ンドロス(E.A.Chandross)等,第15巻、No.2、
第534−541頁(1976)]などで考案されてい
る。しかし当初のこれらの技術は、特に重要な性能であ
る屈折率変調という点で前述の従来技術には及ばなかっ
た。その改良技術として、例えば、米国特許第4,94
2,102号や同第4,942,112号などが提案され
ているが、これらは、屈折率変調能を向上させるために
非反応性の可塑剤などを使用するため、形成されたホロ
グラムの皮膜強度に問題点を有しており、屈折率変調も
十分ではなかった。
波長選択性、屈折率変調及び皮膜強度等に優れたホログ
ラムを与える体積ホログラム記録用感光性組成物及び及
びそれを用いてホログラムを容易に製造出来る体積ホロ
グラムの製造法を提供することを、目的とする。
たはコヒーレンス性の優れた光の干渉によって生じる干
渉縞を屈折率の異なる縞として記録するのに使用される
体積ホログラム記録用感光性組成物において、この組成
物が、
合物、(b)ラジカル重合性化合物、(c) 特定波長のレー
ザー光またはコヒーレンス性の優れた光に感光して成分
(b)を重合させる光ラジカル重合開始剤系、及び(d) 上
記特定波長の光に対しては低感光性であり、別の波長の
光に感光して成分(a)を重合させる光カチオン重合開始
剤系の各成分を含み、かつ成分(a)の平均の屈折率が成
分(b)の平均の屈折率より低いことを特徴とする体積ホ
ログラム記録用感光性組成物を提供する。更に本発明
は、支持体上に塗布された上記体積ホログラム記録用感
光性組成物に対し、光ラジカル重合開始剤系(c)が感光
するレーザー光又はコヒーレンス性の優れた光を照射
し、次いで光カチオン重合開始剤系(d)が感光する上記
レーザー光又はコヒーレンス性の優れた光とは別の波長
の光を照射することを特徴とする体積ホログラムの製造
法を提供する。
ーレンス性の優れた光に対して「低感光性」の光カチオン
重合開始剤系とは、以下の条件で熱分析を行ったときの
当該光カチオン重合開始剤系によって開始された光重合
に起因するDSC値の最大値が測定試料1mg当たり500
μW以下で0μWを含むものを言う。 測定装置:セイコー電子工業(株)製SSC5200H熱分析シス
テムにおいて示差走査熱計量DSC220と光源装置UV-1を使
用 測定試料:対象となる光カチオン重合開始剤系をユニオ
ンカーバイド社製UVR-6110(カチオン重合性化合物)に対
して3wt%溶解させることにより調製(有機溶剤を加え
て溶解させた後に有機溶剤を蒸発させても良い。) 照射光 :干渉フィルター(半値巾約10nm)を使用してレ
ーザー光またはコヒーレンス性の優れた光と同程度の波
長に調節した光を200mJ/cm2照射
(a)は、レーザー光またはコヒーレンス性の優れた光の
照射(以下、第1露光という)によって後述のラジカル重
合性化合物(b)を重合させた後、その次に行う全面露光
(以下、後露光と言う)によって組成物中の光カチオン重
合開始剤系(d)が分解して発生したブレンステッド酸あ
るいはルイス酸によってカチオン重合するものである。
カチオン重合性化合物(a)としては、ラジカル重合性化
合物(b)の重合が終始比較的低粘度の組成物中で行なわ
れる様に常温液状のものを用いる。そのようなカチオン
重合性化合物(a)としては、例えば「ケムテク・オクト・
(Chemtech.Oct.)」[J.V.クリベロ(J.V.Cri
vello)、第624頁、(1980)]、特開昭62−14
9784号公報、日本接着学会誌[第26巻、No.5,
第179−187頁(1990)]などに記載されている
ような化合物が挙げられる。
は、ジグリセロールポリグリシジルエーテル、ペンタエ
リスリトールポリグリシジルエーテル、1,4−ビス
(2,3−エポキシプロポキシパーフルオロイソプロピ
ル)シクロヘキサン、ソルビトールポリグリシジルエー
テル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテ
ル、レゾルシンジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサ
ンジオールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコ
ールジグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテ
ル、パラターシャリーブチルフェニルグリシジルエーテ
ル、アジピン酸ジグリシジルエステル、オルソフタル酸
ジグリシジルエステル、ジブロモフェニルグリシジルエ
ーテル、ジブロモネオペンチルグリコールジグリシジル
エーテル、1,2,7,8−ジエポキシオクタン、1,6−
ジメチロールパーフルオロヘキサンジグリシジルエーテ
ル、4,4'−ビス(2,3−エポキシプロポキシパーフル
オロイソプロピル)ジフェニルエーテル、3,4−エポキ
シシクロヘキシルメチル−3',4'−エポキシシクロヘ
キサンカルボキシレート、3,4−エポキシシクロヘキ
シルオキシラン、1,2,5,6−ジエポキシ−4,7−メ
タノペルヒドロインデン、2−(3,4−エポキシシクロ
ヘキシル)−3',4'−エポキシ−1,3−ジオキサン−
5−スピロシクロヘキサン、1,2−エチレンジオキシ
−ビス(3,4−エポキシシクロヘキシルメタン)、4',
5'−エポキシ−2'−メチルシクロヘキシルメチル−
4,5−エポキシ−2−メチルシクロヘキサンカルボキ
シレート、エチレングリコール−ビス(3,4−エポキシ
シクロヘキサンカルボキシレート)、ビス−(3,4−エ
ポキシシクロヘキシルメチル)アジペート、ジ−2,3−
エポキシシクロペンチルエーテル、ビニル−2−クロロ
エチルエーテル、ビニル−n−ブチルエーテル、トリエ
チレングリコールジビニルエーテル、1,4−シクロヘ
キサンジメタノールジビニルエーテル、トリメチロール
エタントリビニルエーテル、ビニルグリシジルエーテ
ル、及び式
用してよい。
(b)は、分子中に少なくとも1つのエチレン性不飽和二
重結合を有するものが好ましい。またラジカル重合性化
合物(b)の平均屈折率は上記カチオン重合性化合物(a)の
それよりも大きく、好ましくは0.02以上大きい。化
合物(b)の平均屈折率が化合物(a)のそれ以下の場合は、
屈折率変調が不十分となり好ましくない。ラジカル重合
性化合物(b)の具体例としては、例えばアクリルアミ
ド、メタクリルアミド、スチレン、2−ブロモスチレ
ン、フェニルアクリレート、2−フェノキシエチルアク
リレート、2,3−ナフタレンジカルボン酸(アクリロキ
シエチル)モノエステル、メチルフェノキシエチルアク
リレート、ノニルフェノキシエチルアクリレート、β−
アクリロキシエチルハイドロゲンフタレート、フェノキ
シポリエチレングリコールアクリレート、2,4,6−ト
リブロモフェニルアクリレート、ジフェン酸(2−メタ
クリロキシエチル)モノエステル、ベンジルアクリレー
ト、2,3−ジブロムプロピルアクリレート、2−ヒド
ロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート、2−ナ
フチルアクリレート、N−ビニルカルバゾール、2−
(9−カルバゾリル)エチルアクリレート、トリフェニル
メチルチオアクリレート、2−(トリシクロ[5,2,10
2・6]ジブロモデシルチオ)エチルアクリレート、S−(1
−ナフチルメチル)チオアクリレート、ジシクロペンタ
ニルアクリレート、メチレンビスアクリルアミド、ポリ
エチレングリコールジアクリレート、トリメチロールプ
ロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリア
クリレート、ジフェン酸(2−アクリロキシエチル)(3
−アクリロキシプロピル−2−ヒドロキシ)ジエステ
ル、2,3−ナフタリンジカルボン酸(2−アクリロキシ
エチル)(3−アクリロキシプロピル−2−ヒドロキシ)
ジエステル、4,5−フェナントレンジカルボン酸(2−
アクリロキシエチル)(3−アクリロキシプロピル−2−
ヒドロキシ)ジエステル、ジブロムネオペンチルグリコ
ールジアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサア
クリレート、1,3−ビス[2−アクリロキシ−3−(2,
4,6−トリブロモフェノキシ)プロポキシ]ベンゼン、
ジエチレンジチオグリコールジアクリレート、2,2−
ビス(4−アクリロキシエトキシフェニル)プロパン、ビ
ス(4−アクリロキシジエトキシフェニル)メタン、ビス
(4−アクリロキシエトキシ−3,5−ジブロモフェニ
ル)メタン、2,2−ビス(4−アクリロキシエトキシフ
ェニル)プロパン、2,2−ビス(4−アクリロキシジエ
トキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−アクリロ
キシエトキシ−3,5−ジブロモフェニル)プロパン、ビ
ス(4−アクリロキシエトキシフェニル)スルホン、ビス
(4−アクリロキシジエトキシフェニル)スルホン、ビス
(4−アクリロキシプロポキシフェニル)スルホン、ビス
(4−アクリロキシエトキシ−3,5−ジブロモフェニ
ル)スルホン、及び上記におけるアクリレートをメタク
リレートに変えた化合物、更には特開平2−24720
5号公報や特開平2−261808号公報に記載されて
いるような分子内に少なくともS原子を2個以上含む、
エチレン性不飽和二重結合含有化合物が挙げられ、これ
らの1種以上を使用してよい。
(c)は、ホログラム作製のための第1露光によって活性
ラジカルを生成し、その活性ラジカルが、本発明の構成
成分の1つである上記ラジカル重合性化合物(b)を重合
させるような開始剤系であればよい。そのような光ラジ
カル重合開始剤系(c)としては、例えば米国特許第4,7
66,055号、同第4,868,092号、同第4,96
5,171号、特開昭54−151024号公報、同5
8−15,503号公報、同58−29,803号公報、
同59−189,340号公報、同60−76735号
公報、特開平1−28715号公報、特願平3−556
9号及び「プロシーディングス・オブ・コンフェレンス
・オン・ラジエーション・キュアリング・エイジア」
(PROCEEDINGS OF CONFERENC
E ON RADIATION CURING ASI
A)」(P.461〜477、1988年)等に記載されて
いる公知な開始剤系が使用出来るがこの限りでない。
を吸収する成分である増感剤と活性ラジカル発生化合物
や酸発生化合物を組み合わせて用いることが出来る、こ
とを意味する。光ラジカル重合開始剤系における増感剤
は可視レーザー光を吸収するために色素のような有色化
合物が用いられる場合が多いが、最終的なホログラムに
無色透明性が要求される場合(例えば、自動車等のヘッ
ドアップディスプレーとして使用する場合)の増感剤と
しては、特開昭58−29803号公報、特開平1−2
87105号公報、特願平3−5569号に記載されて
いるようなシアニン系色素の使用が好ましい。シアニン
系色素は一般に光によって分解しやすいため、本発明に
おける後露光、または室内光や太陽光の下に数時間から
数日放置することでホログラム中の色素が分解されて可
視域に吸収を持たなくなり、無色透明なホログラムが得
られる。シアニン系色素の具体例としては、アンヒドロ
−3,3'−ジカルボキシメチル−9−エチル−2,2'チ
アカルボシアニンベタイン、アンヒドロ−3−カルボキ
シメチル−3',9−ジエチル−2,2’チアカルボシア
ニンベタイン、3,3',9−トリエチル−2,2'−チア
カルボシアニン・ヨウ素塩、3,9−ジエチル−3'−カ
ルボキシメチル−2,2'−チアカルボシアニン・ヨウ素
塩、3,3',9−トリエチル−2,2'−(4,5,4',5'
−ジベンゾ)チアカルボシアニン・ヨウ素塩、2−[3−
(3−エチル−2−ベンゾチアゾリデン)−1−プロペニ
ル]−6−[2−(3−エチル−2−ベンゾチアゾリデン)
エチリデンイミノ]−3−エチル−1,3,5−チアジア
ゾリウム・ヨウ素塩、2−[[3−アリル−4−オキソ−
5−(3−n−プロピル−5,6−ジメチル−2−ベンゾ
チアゾリリデン)−エチリデン−2−チアゾリニリデン]
メチル]3−エチル−4,5−ジフェニルチアゾリニウム
・ヨウ素塩、1,1',3,3,3',3'−ヘキサメチル−
2,2'−インドトリカルボシアニン・ヨウ素塩、3,3'
−ジエチル−2,2'−チアトリカルボシアニン・過塩素
酸塩、アンヒドロ−1−エチル−4−メトキシ−3'−
カルボキシメチル−5'−クロロ−2,2'−キノチアシ
アニンベタイン、アンヒドロ−5,5'−ジフェニル−9
−エチル−3,3'−ジスルホプロピルオキサカルボシア
ニンヒドロキシド・トリエチルアミン塩、2−[3−(3
−エチル−2−ベンゾチアゾリデン)−1−プロペニル]
−6−[2−(3−エチル−2−ベンゾチアゾリデン)エ
チリデンイミノ]−3−エチル−1,3,5−チアジアゾ
リウム・ヨウ素塩が挙げられ、これらの1種以上を使用
してよい。
い活性ラジカル発生化合物としては、上記の特開昭58
−29803号公報、特開平1−287105号公報、
特願平3−5569号に記載されているようなジアリー
ルヨードニウム塩類、あるいは2,4,6−置換−1,3,
5−トリアジン類が挙げられる。高い感光性が必要なと
きは、ジアリールヨードニウム塩類の使用が特に好まし
い。上記ジアリールヨードニウム塩類の具体例として
は、ジフェニルヨードニウム、4,4'−ジクロロジフェ
ニルヨードニウム、4,4'−ジメトキシジフェニルヨー
ドニウム、4,4'−ジターシャリーブチルジフェニルヨ
ードニウム、3,3'−ジニトロジフェニルヨードニウム
などのクロリド、ブロミド、テトラフルオロボレート、
ヘキサフルオロホスフェート、ヘキサフルオロアルセネ
ート、ヘキサフルオロアンチモネートなどが例示され
る。又2,4,6−置換−1,3,5−トリアジン類の具体
例としては、2−メチル−4,6−ビス(トリクロロメチ
ル)−1,3,5−トリアジン、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、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−(p−メトキ
シフェニルビニル)−1,3,5−トリアジン、2−(4'
−メトキシ−1'−ナフチル)−4,6−ビス(トリクロロ
メチル)−1,3,5−トリアジンなどが例示される。
系(d)は、第1露光に対しては低感光性で、第1露光と
は異なる波長の光を照射する後露光に感光してブレンス
テッド酸あるいは、ルイス酸を発生し、これらが前記の
カチオン重合性化合物(a)を重合させるような開始剤系
であればよい。本発明の特徴は、レーザー光またはコヒ
ーレンス性の優れた光の照射でラジカル重合性化合物を
重合する間は常温液状のカチオン重合性化合物がほとん
ど反応しないまま存在することにある。これによって従
来技術よりも大きい屈折率変調が得られると考えられ
る。したがって、光カチオン重合開始系としては第1露
光の間はカチオン重合性化合物を重合させないものが特
に好ましい。光カチオン重合開始剤系(d)としては、例
えば「UV硬化;科学と技術(UV CURING;SCI
ENCE AND TECHNOLOGY)」[pp.23
〜76、S.ピーター・パーパス(S.PETER P
APPAS)編集、ア・テクノロジー・マーケッティン
グ・パブリケーション(A TECHNOLOGY M
ARKETING PUBLICATION)]及び「コ
メンツ・インオーグ.ケム.(Comments Inorg.Che
m.)」[B.クリンゲルト、M.リーディーカー及びA.
ロロフ(B.KLINGERT、M.RIEDIKER
and A.ROLOFF)、第7巻、No.3、pp10
9−138(1988)]などに記載されているものが挙
げられ、これらの1種以上を使用してよい。
ン重合開始剤系(d)としては、ジアリールヨードニウム
塩類、トリアリールスルホニウム塩類あるいは鉄アレン
錯体類等を挙げることができる。
リールヨードニウム塩類で好ましいものとしては、前記
光ラジカル重合開始剤系(c)で示したヨードニウムのテ
トラフルオロボレート、ヘキサフルオロホスフェート、
ヘキサフルオロアルセネートおよびヘキサフルオロアン
チモネート等が挙げられる。トリアリールスルホニウム
塩類で好ましいものとしては、トリフェニルスルホニウ
ム、4−ターシャリー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、トリス
(4−メトキシフェニル)スルホニウム、4−チオフェニ
ルトリフェニルスルホニウムなどのスルホニウムのテト
ラフルオロボレート、ヘキサフルオロホスフェート、ヘ
キサフルオロアルセネートおよびヘキサフルオロアンチ
モネート等が挙げられる。
高分子結合剤、熱重合防止剤、シランカップリング剤、
可塑剤、着色剤などを併用してよい。高分子結合剤は、
ホログラム形成前の組成物の成膜性、膜厚の均一性を改
善する場合や、レーザー光あるいはコヒーレンス性の優
れた光の照射による重合で形成された干渉縞を後露光ま
での間、安定に存在させるために使用される。高分子結
合剤は、カチオン重合性化合物やラジカル重合性組成物
と相溶性のよいものであれば良く、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
テルの共重合体、塩化ビニルとアクリロニトリルの共重
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など
が挙げられる。高分子結合剤は、その側鎖または主鎖に
カチオン重合性基などの反応性を有していても良い。
成物全重量に対し、カチオン重合性化合物(a)は2〜7
0wt%(特に10〜50wt%)、ラジカル重合性化合物
(b)は30〜90wt%(特に40〜70wt%)、光ラジカ
ル重合開始剤系(c)は0.3〜8wt%(特に1〜5wt%)
及び光カチオン重合開始剤系(d)は0.3〜8wt%(特に
1〜5wt%)がそれぞれ好ましい。
されてよい。例えば上述の必須成分(a)〜(d)および任意
成分をそのままもしくは必要に応じて溶媒(例えばメチ
ルエチルケトン、アセトン、シクロヘキサノンなどのケ
トン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチレングリコ
ールジアセテートなどのエステル系溶媒、トルエン、キ
シレンなどの芳香族系溶媒、メチルセロソルブ、エチル
セロソルブ、ブチルセロソルブなどのセロソルブ系溶
媒、メタノール、エタノール、プロパノールなどのアル
コール系溶媒、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどの
エーテル系溶媒、ジクロロメタン、クロロホルムなどの
ハロゲン系溶媒)を配合し、冷暗所にて例えば高速撹拌
機を使用して混合することにより調製できる。
は、上記感光性組成物を通常の方法によりガラス板、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、アクリル板などの透明な支持体上に塗布し、必要
に応じて乾燥することにより形成することができる。塗
布量は適宜選択されるが、例えば乾燥塗布重量が1g/m2
〜50g/m2であってよい。さらに通常は、この記録層の
上に保護層として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、ポリプロピレンフィルムな
どを設けて使用される。このように中間層が本発明組成
物による記録層である3層体を作製する別の方法とし
て、例えば、どちらか一方に剥離しやすい処理が施され
ている2つのポリエチレンテレフタレートフィルムの間
に記録層を形成しておき、使用時に片方のフィルムを剥
離してその面を適当な支持体上にラミネートしてもよ
い。また例えば2板のガラス板の間に本発明組成物を注
入することも出来る。
光やコヒーレンス性の優れた光(例えば波長300〜1
200nmの光)による通常のホログラフィー露光装置に
よって前記ラジカル重合性化合物(b)を重合させてその
内部に干渉縞が記録される。本発明の組成物の場合、こ
の段階で、記録された干渉縞による回折光が得られホロ
グラムとすることが出来る。しかし未反応のまま残って
いるカチオン重合性化合物(a)を更に重合させるため
に、後露光として光カチオン重合開始剤系(d)の感光す
る光(例えば波長200〜700nmの光)をホログラムに
全面照射して、本発明のホログラムが得られる。この
際、未反応のまま残っているラジカル重合性化合物が同
時に硬化してもよい。なお、後露光の前に記録層を熱や
赤外線で処理することで回折効率、回折光のピーク波
長、半値巾などを変化させることも出来る。
折格子、干渉フィルター、ヘッドアップディスプレイ装
置、一般的な三次元ディスプレイ、光ファイバー用結合
器、ファクシミリ用光偏光器、IDカードなどのメモリ
材料、建築用窓ガラス、広告宣伝媒体等に使用し得る。
成物により、回折効率、波長選択性、屈折率変調及び皮
膜強度等に優れた体積ホログラムを容易に製造出来る。
後述の各実施例及び各比較例で示される感光性組成物を
用いて、以下の方法で試験板を作成し、露光して各ホロ
グラムを得、この物性評価を以下の方法で行なった。
ン重合開始剤(系)成分(d)を1.5gのエタノール中に溶
解または分散した後、0.7gのメチルエチルケトン及
び所定量のカチオン重合性化合物(a)、ラジカル重合性
化合物(b)及び高分子結合剤を加え撹拌、濾過を経て感
光液を得た。この感光液をアプリケーターを使用して1
6cm×16cmのガラス板上に塗布し、60℃で5分間乾
燥させた。さらにその上に厚さ80μmのポリエチレン
フィルム(東燃化学(株)LUPIC LI)をラミネート
用ローラーを使用してラミネートし、この板を3〜4cm
角に分割して試験板とした。
5nm光を用いて行った。反射型ホログラムの記録方法の
概略図を図1に、透過型ホログラムの場合を図2に示
す。いづれの場合も、試験板面における1つの光束の光
強度は3mw/cm2とし、露光は10秒間または30秒間行
った。
水銀灯の光をポリエチレンフィルム側から5分間照射
し、さらにポリエチレンフィルムを剥離して記録層側か
ら5分間照射した。
V−2100と付属の積分球反射装置ISR−260に
よるホログラムの反射率測定から求めた。透過型ホログ
ラムの回折効率は、上記分光光度計によるホログラムの
透過率測定から求めた。また、回折効率測定部分の膜厚
は、フィッシャー社製膜厚測定器ベータースコープ85
0を用いて測定した。このようにして得られた回折効率
と膜厚の値から、屈折率変調(干渉縞の屈折率変化の半
分の値)を計算して求めた。計算式は「カップルド・ウエ
ーブ・セオリー・フォー・シック・ホログラム・グレー
ティングス」(Coupled Wave Theory for Thick
Hologram Gratings)[H.コゲルニク(H.Kogeln
ik),ベル・シスト・テク・J.(Bell Syst.Tech.
J.)第48巻、第2909−2947頁(1969)]に
記載されているものを用いた。屈折率変調の値は膜厚に
依存せず、この値によって組成物の屈折率変調能が比較
できる。
比較するために鉛筆硬度試験を行った。
物を調製し、前記の方法で各ホログラムを作成し、前記
のようにしてこの評価を行なった。
反射型ホログラムを作成した例を示す。ラジカル重合性
化合物(b)としてAEPM、光ラジカル重合開始剤系(c)
としてはDYE−1とDPI・SbF6の組み合わせを用
いた。光カチオン重合開始剤(d)はDPI・SbF6を兼
用させた。第1露光は全て514.5nmで10秒間行った。
価結果を示す。いづれの例においても実用範囲にある無
色透明な反射型ホログラムが得られた。
定し、ラジカル重合性化合物(b)の種類と組み合わせを
変えて反射型ホログラムを作成した例を示す。他の条件
は全て実施例1〜9と同様に行った。表−2に各成分の
配合量とホログラムの評価結果を示す。いづれの例にお
いても十分実用範囲にある無色透明な反射型ホログラム
が得られた。
ン重合性化合物(a)とラジカル重合性化合物(b)を適正な
組み合わせで使用しなかった場合、反射型ホログラムが
全く得られないか、得られても性能が不十分であること
を示す例である。表−3に各成分の配合量とホログラム
の評価結果を示す。本発明においては比較例3〜5のよ
うにカチオン重合性化合物(a)の方がラジカル重合性化
合物(b)よりも高屈折率の場合は屈折率変調が著しく劣
る。この事よりE.A.チャンドロス(E.A.Chandr
oss)らの干渉縞形成メカニズムとは異なるメカニズムが
働いていると考えられる。
オン重合開始剤(d)を使用して反射型ホログラムを作成
した例を示す。実施例15の第1露光をアルゴンレーザ
ーの488nmで行い、実施例16、18の露光時間を3
0秒にした以外は全て実施例−1と同様に行った。表−
4に各成分の配合量とホログラムの評価結果を示す。実
施例14、15におけるDPI・SbF6とDPI・PF
6は、光ラジカル重合開始剤系(c)における活性ラジカル
発生化合物と光カチオン重合開始剤(d)の2つの機能を
有するので重量を2等分して両者に記載した。実施例1
5のホログラムは増感剤DYE−3によって黄色に着色
していたが、いづれの例においても実用範囲にある反射
型ホログラムが得られた。
1、及び実施例−11と同様に行って反射型ホログラム
を作成した。ホログラムの評価結果を表−5に示す。こ
の2つの例では、液の粘度が高分子結合剤を使用すると
きより低くなるため膜厚のコントロールが多少困難であ
ったが、両例とも屈折率変調は、P−1を使用した場合
と同等の値が得られた。
板は、実施例−1及び実施例−11と同じものを用い
た。得られたホログラムの評価結果を表−5に示す。い
ずれの例においても実用範囲にある無色透明な透過型ホ
ログラムが得られた。
以外は全て実施例1と同様に行ったところ、実用範囲に
ある無色透明な反射型ホログラムが得られた。評価結果
は以下の通りである。 膜厚:17.1μm 回折光ピーク波長:510nm 回折効率:25% 屈折率変調:0.0045 鉛筆硬度:3H
し、第1露光としてヘリウムネオンレーザーの632.8nm
光(1つの光束の光強度0.15mW/cm2)を60秒間露光
した以外は全て実施例1と同様に行ったところ、赤色光
を回折する反射型ホログラムが得られた。評価結果は以
下の通りである。 膜厚:17.4μm 回折光ピーク波長:625nm 回折効率:32% 屈折率変調:0.0063
硬度は、実施例1,11,19,22及び23のホログラ
ムが3Hで、実施例7のそれは2Hであった。また、上
記各実施例において光カチオン重合開始剤として用いた
DPI・SbF6とTPS・PF6をそれぞれ前述の熱分
析試験にかけたところ、DSC値の最大値はいずれも約
0μWであった。ただし、この値は、上記各化合物によ
って開始された光重合に起因するDSC値であるため、
UVR−6110単独で試験した場合のDSC値(吸収
熱)を差し引いた値である。
とを比較するために行った試験結果である。表−6の備
考欄に示した事項以外は全て本願の実施例−1と同じ条
件でホログラムを作成した。ホログラムの評価結果を表
−6に示す。
の化合物の略称は以下の通りである。屈折率は、アッベ
屈折計を用いて測定した。
ン重合開始剤系(d) ・DYE−1……3,9−ジエチル−3'−カルボキシメ
チル−2,2'−チアカルボシアニン、ヨウ素塩 ・DYE−2……アンヒドロ−1−エチル−4−メトキ
シ−3'−カルボキシメチル−5'−クロロ−2,2'−キ
ノチアシアニンベタイン ・DYE−3……3,3'−カルボニルビス(7−ジエチ
ルアミノクマリン) ・DYE−4……2−[3−(3−エチル−2−ベンゾチ
アゾリデン)−1−プロペニル]−6−[2−(3−エチル
−2−ベンゾチアゾリデン)エチリデンイミノ]−3−エ
チル−1,3,5−チアジアゾリウム・ヨウ素塩 ・NPG……N−フェニルグリシン ・BTTB……3,3'4,4'−テトラ(t−ブチルパーオ
キシカルボニル)ベンゾフェノン ・TCMT……2,4,6−トリス(トリクロロメチル)−
1,3,5−トリアジン ・DPI・Cl……ジフェニルヨードニウムクロリド ・DPI・SbF6……ジフェニルヨードニウムヘキサフ
ルオロアンチモネート ・TPS・PF6……トリフェニルスルホニウムヘキサ
フルオロホスフェート
ト/2−ヒドロキシプロピルメタクリレートの共重合体
(共重合比88/2/10) Mw≒50,000 ・PVAC……ポリビニルアセテート「Aldrich.No.
18,948−0」 ・CAB……セルロースアセテートブチレート「Aldric
h.No.18,096−3」 ・TEGD……トリエチレングリコールジメチルエーテ
ル ・DES……セバシン酸ジエチル ・PNA……1−フェニルナフタレン
の概略図を示す。
の概略図を示す。
の平行光
ーレンス性の優れた光に対して「低感光性」の光カチオン
重合開始剤系とは、以下の条件で熱分析を行ったときの
当該光カチオン重合開始剤系によって開始された光重合
に起因するDSC値の最大値が測定試料1mg当たり500
μW以下で0μWを含むものを言う。 測定装置:セイコー電子工業(株)製SSC5200H熱分析シス
テムにおいて示差走査熱量計DSC220と光源装置UV-1を使
用 測定試料:対象となる光カチオン重合開始剤系をユニオ
ンカーバイド社製UVR-6110(カチオン重合性化合物)に対
して3wt%溶解させることにより調製(有機溶剤を加え
て溶解させた後に有機溶剤を蒸発させても良い。) 照射光 :干渉フィルター(半値巾約10nm)を使用してレ
ーザー光またはコヒーレンス性の優れた光と同程度の波
長に調節した光を200mJ/cm2照射
硬度は、実施例1,11,19,22及び23のホログラ
ムが3Hで、実施例7のそれは2Hであった。また、上
記各実施例において光カチオン重合開始剤として用いた
DPI・SbF6とTPS・PF6をそれぞれ前述の熱分
析試験にかけたところ、DSC値の最大値はいずれも約
0μWであった。ただし、この値は、上記各化合物によ
って開始された光重合に起因するDSC値とするため、
UVR−6110単独で試験した場合のDSC値(吸収
熱)を差し引いた値である。
を吸収する成分である増感剤と活性ラジカル発生化合物
や酸発生化合物を組み合わせて用いることが出来る、こ
とを意味する。光ラジカル重合開始剤系における増感剤
は可視レーザー光を吸収するために色素のような有色化
合物が用いられる場合が多いが、最終的なホログラムに
無色透明性が要求される場合(例えば、自動車等のヘッ
ドアップディスプレーとして使用する場合)の増感剤と
しては、特開昭58−29803号公報、特開平1−2
87105号公報、特願平3−5569号に記載されて
いるようなシアニン系色素の使用が好ましい。シアニン
系色素は一般に光によって分解しやすいため、本発明に
おける後露光、または室内光や太陽光の下に数時間から
数日放置することでホログラム中の色素が分解されて可
視域に吸収を持たなくなり、無色透明なホログラムが得
られる。シアニン系色素の具体例としては、アンヒドロ
−3,3'−ジカルボキシメチル−9−エチル−2,2'チ
アカルボシアニンベタイン、アンヒドロ−3−カルボキ
シメチル−3',9−ジエチル−2,2’チアカルボシア
ニンベタイン、3,3',9−トリエチル−2,2'−チア
カルボシアニン・ヨウ素塩、3,9−ジエチル−3'−カ
ルボキシメチル−2,2'−チアカルボシアニン・ヨウ素
塩、3,3',9−トリエチル−2,2'−(4,5,4',5'
−ジベンゾ)チアカルボシアニン・ヨウ素塩、2−[3−
(3−エチル−2−ベンゾチアゾリデン)−1−プロペニ
ル]−6−[2−(3−エチル−2−ベンゾチアゾリデン)
エチリデンイミノ]−3−エチル−1,3,5−チアジア
ゾリウム・ヨウ素塩、2−[[3−アリル−4−オキソ−
5−(3−n−プロピル−5,6−ジメチル−2−ベンゾ
チアゾリリデン)−エチリデン−2−チアゾリニリデン]
メチル]3−エチル−4,5−ジフェニルチアゾリニウム
・ヨウ素塩、1,1',3,3,3',3'−ヘキサメチル−
2,2'−インドトリカルボシアニン・ヨウ素塩、3,3'
−ジエチル−2,2'−チアトリカルボシアニン・過塩素
酸塩、アンヒドロ−1−エチル−4−メトキシ−3'−
カルボキシメチル−5'−クロロ−2,2'−キノチアシ
アニンベタイン、アンヒドロ−5,5'−ジフェニル−9
−エチル−3,3'−ジスルホプロピルオキサカルボシア
ニンヒドロキシド・トリエチルアミン塩が挙げられ、こ
れらの1種以上を使用してよい。
い活性ラジカル発生化合物としては、上記の特開昭58
−29803号公報、特開平1−287105号公報、
特願平3−5569号に記載されているようなジアリー
ルヨードニウム塩類、あるいは2,4,6−置換−1,3,
5−トリアジン類が挙げられる。高い感光性が必要なと
きは、ジアリールヨードニウム塩類の使用が特に好まし
い。上記ジアリールヨードニウム塩類の具体例として
は、ジフェニルヨードニウム、4,4'−ジクロロジフェ
ニルヨードニウム、4,4'−ジメトキシジフェニルヨー
ドニウム、4,4'−ジターシャリーブチルジフェニルヨ
ードニウム、3,3'−ジニトロジフェニルヨードニウム
などのクロリド、ブロミド、テトラフルオロボレート、
ヘキサフルオロホスフェート、ヘキサフルオロアルセネ
ート、ヘキサフルオロアンチモネート、トリフルオロメ
タンスルホネート、9,10−ジメトキシアントラセン
−2−スルホネートなどが例示される。又2,4,6−置
換−1,3,5−トリアジン類の具体例としては、2−メ
チル−4,6−ビス(トリクロロメチル)−1,3,5−ト
リアジン、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、2,4−ビス
(トリクロロメチル)−6−(p−メトキシフェニルビニ
ル)−1,3,5−トリアジン、2−(4'−メトキシ−1'
−ナフチル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−1,3,
5−トリアジンなどが例示される。
リールヨードニウム塩類で好ましいものとしては、前記
光ラジカル重合開始剤系(c)で示したヨードニウムのテ
トラフルオロボレート、ヘキサフルオロホスフェート、
ヘキサフルオロアルセネート、ヘキサフルオロアンチモ
ネート、トリフルオロメタンスルホネート、9,10−
ジメトキシアントラセン−2−スルホネート等が挙げら
れる。トリアリールスルホニウム塩類で好ましいものと
しては、トリフェニルスルホニウム、4−ターシャリー
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、トリス(4−メトキシフェニ
ル)スルホニウム、4−チオフェニルトリフェニルスル
ホニウムなどのスルホニウムのテトラフルオロボレー
ト、ヘキサフルオロホスフェート、ヘキサフルオロアル
セネート、ヘキサフルオロアンチモネート、トリフルオ
ロメタンスルホネート、9,10−ジメトキシアントラ
セン−2−スルホネート等が挙げられる。
Claims (5)
- 【請求項1】 レーザー光またはコヒーレンス性の優れ
た光の干渉によって生じる干渉縞を屈折率の異なる縞と
して記録するのに使用される体積ホログラム記録用感光
性組成物において、該組成物が、 (a) 常温で液状であるカチオン重合性化合物、 (b) ラジカル重合性化合物、 (c) 特定波長のレーザー光またはコヒーレンス性の優
れた光に感光して成分(b)を重合させる光ラジカル重合
開始剤系、及び (d) 該特定波長の光に対しては低感光性であり、別の
波長の光に感光して成分(a)を重合させる光カチオン重
合開始剤系 の各成分を含み、かつ成分(a)の平均の屈折率が成分(b)
の平均の屈折率より低いことを特徴とする、体積ホログ
ラム記録用感光性組成物。 - 【請求項2】 前記光ラジカル重合開始剤系(c)に含有
される増感剤がシアニン系色素である、請求項1記載の
組成物。 - 【請求項3】 前記光ラジカル重合開始剤系(c)に含有
される活性ラジカル発生化合物がジアリールヨードニウ
ム塩である、請求項1記載の組成物。 - 【請求項4】 高分子結合剤をさらに含有する、請求項
1記載の組成物。 - 【請求項5】 支持体上に塗布された請求項1記載の体
積ホログラム記録用感光性組成物に対し、光ラジカル重
合開始剤系(c)が感光するレーザー光又はコヒーレンス
性の優れた光を照射し、次いで光カチオン重合開始剤系
(d)に感光する上記レーザー光又はコヒーレンス性の優
れた光とは別の波長の光を照射する、ことを特徴とする
体積ホログラムの製造法。
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