JPH06242712A - ホログラム記録材料およびホログラムの製造方法 - Google Patents

ホログラム記録材料およびホログラムの製造方法

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JPH06242712A
JPH06242712A JP2785893A JP2785893A JPH06242712A JP H06242712 A JPH06242712 A JP H06242712A JP 2785893 A JP2785893 A JP 2785893A JP 2785893 A JP2785893 A JP 2785893A JP H06242712 A JPH06242712 A JP H06242712A
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JP2785893A
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Yasushi Oe
靖 大江
Kunihiro Ichimura
國宏 市村
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Toppan Inc
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Toppan Printing Co Ltd
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  • Non-Silver Salt Photosensitive Materials And Non-Silver Salt Photography (AREA)
  • Holo Graphy (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】優れた感度を示し、ドライ処理可能なホログラ
ム用記録材料及びその使用法に関する。 【構成】ラジカル重合可能な単量体と、カチオン重合可
能な単量体と、ジアリールヨードニウム塩と、p−ジア
ルキルアミノベンジリデン誘導体と、高分子結着剤の組
合せからなるホログラム記録材料は、可視光域に優れた
感度、さらには高解像性を有しており、さらに、湿式処
理を行うことなく耐候性、耐熱性に優れたホログラムが
得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、可視光線、特にアルゴ
ンレーザ光に対して高感度で感光し、湿式処理を行わ
ず、しかも、回折効率等の諸特性値が良好で、保存安定
性に優れた体積位相型ホログラム記録材料およびその使
用方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ホログラムは三次元立体像を再生するこ
とから、その優れた意匠性が好まれ、書籍、雑誌等の表
紙、POPディスプレイ、ギフト等に利用されている。
また、ホログラムはサブミクロンオーダーの情報を記録
していることと等価である為、有価証券、クレジットカ
ード等の偽造防止にも利用されている。さらに、近年に
おいては、ディスプレイ用途の他に、自動車搭載用のヘ
ッドアップディスプレイに代表されるホログラム光学素
子(HOE)への応用が期待されている。
【0003】ホログラム記録材料は、可視発振波長を持
つレーザ光に高感度で感光し、しかも高い解像性を示す
ことが要求される。また、実際に使用するに当たって
は、ホログラムの回折効率、再生光の波長再現性やバン
ド幅(再生光ピークの半値幅)等の特性が目的に合うこ
とが要求される。具体的には、HOE用の記録材料とす
るためには、回折効率が空間周波数5000〜6000
本で90%以上、再生光のピークの半値幅(バンド幅)
が20〜30nm、再生波長のピーク波長は、撮影波長
から5nm以内であることが望ましく、さらに、長期に
わたって保存安定性に優れていることも必要となる。
【0004】従来、ホログラム記録材料として、漂白処
理銀塩および重クロム酸ゼラチン系の感光材料が一般に
使用されてきた。しかし、これらのホログラム記録材料
は、いずれも感光板の製作、記録後の処理等に煩雑な湿
式処理を必要とし、さらに、耐環境特性、例えば耐湿
性、耐候性に劣るという問題点を有していた。
【0005】これに対して、耐環境特性に優れ、かつ、
高解像度、高回折効率などのホログラム記録材料の有す
べき特性を備えた材料として、ポリ−N−ビニルカルバ
ゾールを用いたホログラム記録材料があげられる。例え
ば、架橋剤として環状シス−α−ジカルボニル化合物と
増感剤からなるホログラム記録材料(特開昭60−45
283号公報参照)、1,4,4,5,6,7,7−ヘ
キサクロロ−5−ノボルネン−無水−2,3−ジカルボ
ン酸と色素からなるホログラム記録材料(特開昭60−
227280号公報参照)、2,3−ボルナンジオンと
チオフラビンからなるホログラム記録材料(特開昭60
−260080号公報参照)、チオフラビンTとヨード
ホルムからなるホログラム(特開昭62−123489
号公報参照)等が提案されている。
【0006】これらのホログラム記録材料は、ポリ−N
−ビニルカルバゾールを主剤とした感光材料であるた
め、化学的安定でかつ高解像度、耐環境特性に優れてい
るものの、ポリ−N−ビニルカルバゾールは結晶化して
非常に白化しやすく、透明性の再現性がわるく、また溶
剤も限られてしまうという問題を有している。さらに、
感度特性において、なお一層の向上が望まれている。
【0007】高感度で光硬化出来る材料として、光重合
開始剤の構成成分として、3−ケトクマリン類とジアリ
ールヨードニウム塩との組み合わせを用いる光硬化樹脂
組成物(特開昭60−88005号公報参照)、さら
に、該光重合開始剤と担持重合体としてポリメチルメタ
クリレートとを組み合わせたホログラム記録材料(特開
平4−31590号公報参照)が提案された。このもの
は、化学的に安定でかつ高解像度、高感度を有している
ものの、湿式処理により空隙を形成させるため、再生波
長のピーク波長のばらつきやピーク波長の半値幅の拡
大、さらには耐熱性に劣るという問題を有していた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、化学的安定
性例えば耐環境性に優れ、湿式処理することなく、高解
像度、高回折効率、高透明性、再生波長再現性および感
光特性に優れたホログラム記録材料を提供する。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者は、以上の諸特
性を有した記録材料を得るべく鋭意研究を重ねた結果、
本発明をなすに至ったものである。
【0010】すなわち本発明は、(A)ラジカル重合可
能な単量体と、(B)カチオン重合可能な単量体と、
(C)ジアリールヨードニウム塩と、(D)一般式
(I):
【0011】
【化3】
【0012】(式中、R1 、R2 は低級アルキル基を示
し、Xは水素原子、フェニル基、アシル基、シアノ基、
アンモニオ基またはアルコキシカルボニル基から選ばれ
た残基であり、Yはアシル基、シアノ基、アンモニオ基
またはアルコキシカルボニル基から選ばれた残基であ
り、nは0または1である)で表されるp−アミノベン
ジリデン誘導体と、(E)担持重合体の組合せからなる
ことを特徴とするホログラム記録材料である。なお、担
持重合体がPMMAであり、その重量平均分子量が10
万以上であることが好ましい。
【0013】また、(A)ラジカル重合可能な単量体
と、(B)カチオン重合可能な単量体と、(C)ジアリ
ールヨードニウム塩と、(D)一般式(I):
【0014】
【化4】
【0015】(式中、R1 、R2 は低級アルキル基を示
し、Xは水素原子、フェニル基、アシル基、シアノ基、
アンモニオ基またはアルコキシカルボニル基から選ばれ
た残基であり、Yはアシル基、シアノ基、アンモニオ基
またはアルコキシカルボニル基から選ばれた残基であ
り、nは0または1である)で表されるp−アミノベン
ジリデン誘導体と、(E)担持重合体の組合せからなる
ホログラム記録材料を基板上に塗布し、該ホログラム記
録材料上に酸素遮断膜を設け、可視レーザ光源からの参
照光と情報光との干渉により生じる干渉縞パターンを記
録後、酸素遮断膜を除去し、可視光で全面露光、さら
に、加熱処理することを特徴とするホログラムの製造方
法である。
【0016】以下、本発明を詳細に説明する。
【0017】成分(A)であるラジカル重合可能な単量
体としては、エチレン性の不飽和結合を少なくとも1個
以上含む化合物であり、1官能であるビニルモノマーの
他にオリゴマーを含むものであり、またこれらの混合物
であってもよい。具体的には、(メタ)アクリル酸、イ
タコン酸、マレイン酸、(メタ)アクリルアミド、ジア
セトンアクリルアミド、2−ヒドロキシエチル(メタ)
アクリレート等の高沸点ビニルモノマー、さらには、脂
肪族ポリヒドロキシ化合物、例えば、エチレングルコー
ル、ジエチレングルコール、トリエチレングリコール、
テトラエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、
1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、
1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオー
ル、1,10−デカンジオール、トリメチロールプロパ
ン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、
ソルビトール、マンニトールなどのジあるいはポリ(メ
タ)アクリル酸エステル類、芳香族ポリヒドロキシ化合
物、例えば、ヒドロキノン、レゾルシン、カテコール、
ピロガロール等のジあるいはポリ(メタ)アクリル酸エ
ステル、イソシアヌル酸のエチレンオキシド変性(メ
タ)アクリル酸エステル等が挙げられるがこの限りでは
ない。
【0018】成分(B)であるカチオン重合可能な単量
体としては、ビニルエーテル、エポキシ環、オキタセン
環、テトラヒドロピラン環を少なくとも1個以上含むの
化合物であり、1官能であるものの他にオリゴマーを含
むものであり、またこれらの混合物であってもよい。具
体的には、ビスフェノール−Aのビニルエーテル、グリ
シジルエーテル、エピチオプロピルエーテルならびに、
フタル酸やグルタル酸のビニロキシブチルエステル、
(ビニロキシメチルシクロヘキシル)メチルエステル等
が挙げられるがこの限りではない。
【0019】成分(C)であるジアリールヨードニウム
塩は、光照射によって酸を発生する性質を持つ。本発明
で用いられる化合物としては、Macromolecu
les,10,1307(1977).に記載の化合
物、例えば、ジフェニルヨードニウム、ジトリルヨード
ニウム、(p−アニシル)フェニルヨードニウム、ビス
(m−ニトロフェニル)ヨードニウム、ビス(p−te
rt−ブチルフェニル)ヨードニウムなどのクロリド
塩、ブロミド塩、あるいは、ホウフッ化塩、ヘキサフル
オロフォスフェート塩、ヘキサフルオロアルセネート塩
をあげることができる。
【0020】成分(D)であるp−ジアルキルアミノベ
ンジリデン誘導体はジアリールヨードニウム塩の光分解
を分光増感する機能を有する。一般式(I)で表される
ジアルキルアミノベンジリデン化合物としては、以下の
化合物を例示することができる。
【0021】
【化5】
【0022】成分(E)である担持重合体としては、ポ
リ(メタ)アクリル酸エステル、スチレン−アクリロニ
トリル樹脂、ポリエステル、ポリウレタン、ポリカーボ
ネ−ト、フェノール樹脂、酪酸酢酸セルロース等を挙げ
ることができるが、この限りではない。
【0023】本発明のホログラム記録材料に含有される
成分(A)のラジカルモノマーおよび成分(B)のカチ
オンモノマーの量は、担持重合体(E)100部に対し
てそれぞれ25から50部の範囲をとることが可能であ
る。成分(C)のジアリールヨードニウム塩の量は、担
持重合体(E):ジアリールヨードニウム塩の重量比で
1:0.03から1:0.2までの範囲をとることが可
能である。さらに、増感剤剤(D)ジアリールヨードニ
ウム塩の重量比で0.1:1から1:1までの範囲をと
ることが可能である。
【0024】本発明のホログラム記録材料には、所望に
応じて公知のバインダー、可塑剤、連鎖移動剤などの添
加物を加えてもよい。
【0025】本発明のホログラム記録材料を用いてのホ
ログラムの製造に適した可視光レーザ光源としては、ヘ
リウム−カドミウムレーザ、アルゴレーザが利用でき
る。
【0026】次にホログラムの製造方法ついて説明す
る。まず、支持体上に、ラジカルモノマー(A)、カチ
オンモノマー(B)、ジアーリルヨードニウム塩
(C)、増感剤(D)および担持重合体(E)との混合
物を溶剤に溶かしたホログラム記録材料をスピンコート
等の方法によって塗布し、感光層を形成した後、該感光
層上にポリビニルアルコール等の酸素遮断膜を設けた。
【0027】このホログラム記録材料を、図1に示す二
光束干渉光学系にて露光を行った。図1を詳述するとレ
ーザ発振器1としてアルゴンレーザ488nm光を用い
た。レーザ発振器1から発振したレーザ光は複数の反射
ミラー2通過後、ビームスプリッター3により二光束
(情報光8、参照光9)分割される。さらに二光束は、
各々レンズ4及びピンホール5を通過後、ホログラム記
録材料6上で干渉を起こし干渉縞パターンを発生させる
ので、それをホログラム記録材料6に記録した。その
後、酸素遮断膜を除去後、キセノン灯あるいはアルゴン
レーザ光をレンズで広げた光によって、所定時間全面露
光したものを暗所で加熱した。加熱温度は60〜150
℃、好ましくは、90〜120℃である。これ以下であ
れば、画像形成に要する時間は著しく長くなるし、これ
以上にしても画像形成の時間を短縮することができな
い。加熱時間は加熱温度に依存するが、1〜20分、好
ましくは、5〜10分である。全面露光および加熱後、
残存色素が退色し、無色透明に近いホログラムが得られ
た。
【0028】
【作用】本発明のホログラム記録材料及びその使用方法
は、従来のホログラム記録材料よりも、再生光のピーク
波長ならびにそのバンド幅の再現性が優れており、さら
に耐環境特性も優れていることから、ホログラム光学素
子への応用が可能となる。
【0029】
【実施例】以下、実施例をもって本発明をさらに詳細に
説明するが、本発明は、これに限定されるものではな
い。
【0030】<実施例1〜3>ポリメタクリル酸メチル
(PMMA、アルドリッチ社製、重量平均分子量71
万)100部、イソシアヌル酸トリアリル(東亜合成化
学工業社製、アロニックスM−315)およびビス(ビ
ニロキシメチルシクロヘキシルメチル)グルタレート
(Allied−Signal Inc.、VECTO
MER 4020)を両モノマーの合計で70部(それ
ぞれの配合比は表1に示す)、ジフェニルヨードニウム
ヘキサフルオロフォスフェート5部、2−ベンゾイル−
3−(p−ジメチルアミノフェニル)−2−プロペンニ
トリル2.5部を700部のジエチレングリコールジメ
チルエーテルに溶解させたものを感光液とした。該感光
液をガラス板に、膜厚が約7ミクロンになるように塗布
後、ポリビニルアルコール(PVA)膜で覆い、ホログ
ラム記録用感光板を作製した。
【0031】この感光板を、図1に示すホログラム作製
用光学系でアルゴンレーザ488nm光を用いて露光
し、PVA膜を除去してから30Wキセノン灯で5分間
全面露光後、100℃、10分間、ポストベークを行
い、反射型ホログラムを作製した。
【0032】回折効率は、日本分光工業(株)型分光光
度計で測定した。該装置は、幅3mmのスリットを有し
たフォトマルチメーターを、試料を中心にした半径20
cmの円周上に設置できる。幅0.3mmの単色光を試
料に45度の角度で入射し、試料から回折光を検出し
た。正反射光以外で最も大きな値と、試料を置かずに直
接入射光を受光したときとの比を回折効率とした。結果
を表1に示す。
【0033】<実施例4〜6>実施例1におけるカチオ
ン重合用モノマーをビス(ビニロキシブチル)イソフタ
レート(VECTOMER4010)に変えた以外は、
実施例1と同様に操作してホログラムを作製した。結果
を表1に示す。
【0034】<実施例7〜9>実施例1におけるカチオ
ン重合用モノマーをビニルエーテルウレタンオリゴマー
(VECTOMER VINYL ETHER URE
THANE OLIGOMER 2020、2010)
に変えた以外は、実施例1と同様に操作してホログラム
を作製した。結果を表1に示す。
【0035】<実施例10〜12>実施例1におけるカ
チオン重合用モノマーをビスフェノールA ジビニルエ
ーテルに変えた以外は、実施例1と同様に操作してホロ
グラムを作製した。結果を表4に示す。
【0036】
【表1】
【0037】これらのホログラムを25℃、60%RH
の環境下に180日間放置しても回折効率の低下は認め
られなかった。
【0038】<比較例1>実施例1におけるPMMAの
代わりに重量平均分子量が7万のPMMAに変えた以外
は、実施例1と同様に操作してホログラムを作製した
が、露光量60mJ/cm2 で回折効率が40%であっ
た。
【0039】<比較例2>実施例1におけるカチオン重
合用モノマーを加えずにイソシアヌル酸トリアリル70
部のみを加えた以外は、実施例1と同様に操作してホロ
グラムを作製したが、ホログラムは得られなかった。
【0040】
【発明の効果】本発明のホログラム記録材料及びホログ
ラムの製造方法によれば、可視光域に優れた感度、さら
には高解像性を有し、回折効率、透明性の優れているホ
ログラムを湿式処理することなく、加熱及び後露光のみ
で作製可能となる。
【0041】
【図面の簡単な説明】
【図1】ホログラム作製のための二光束による光学系を
示す説明図である。
【符号の説明】
1 レーザ発振器 2 反射ミラー 3 ビームスプリッター 4 レンズ 5 ピンホール 6 ホログラム記録材料 7 レーザビーム 8 情報光 9 参照光
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年3月3日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0019
【補正方法】変更
【補正内容】
【0019】成分(C)であるジアリールヨードニウム
塩は、光照射によってラジカル及びカチオンを発生する
性質を持つ。本発明で用いられる化合物としては、Ma
cromolecules,10,1307(197
7).に記載の化合物、例えば、ジフェニルヨードニウ
ム、ジトリルヨードニウム、(p−アニシル)フェニル
ヨードニウム、ビス(m−ニトロフェニル)ヨードニウ
ム、ビス(p−tert−ブチルフェニル)ヨードニウ
ムなどのクロリド塩、ブロミド塩、あるいは、ホウフッ
化塩、ヘキサフルオロフォスフェート塩、ヘキサフルオ
ロアルセネート塩をあげることができる。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0035
【補正方法】変更
【補正内容】
【0035】<実施例10〜12>実施例1におけるカ
チオン重合用モノマーをビスフェノールA ジビニルエ
ーテルに変えた以外は、実施例1と同様に操作してホロ
グラムを作製した。結果を表1に示す。
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G03H 1/20 8106−2K

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(A)ラジカル重合可能な単量体と、
    (B)カチオン重合可能な単量体と、(C)ジアリール
    ヨードニウム塩と、(D)一般式(I): 【化1】 (式中、R1 、R2 は低級アルキル基を示し、Xは水素
    原子、フェニル基、アシル基、シアノ基、アンモニオ基
    またはアルコキシカルボニル基から選ばれた残基であ
    り、Yはアシル基、シアノ基、アンモニオ基またはアル
    コキシカルボニル基から選ばれた残基であり、nは0ま
    たは1である)で表されるp−アミノベンジリデン誘導
    体と、(E)担持重合体の組合せからなることを特徴と
    するホログラム記録材料。
  2. 【請求項2】担持重合体がPMMAであり、その重量平
    均分子量が10万以上であることを特徴とする請求項1
    記載のホログラム記録材料。
  3. 【請求項3】(A)ラジカル重合可能な単量体と、
    (B)カチオン重合可能な単量体と、(C)ジアリール
    ヨードニウム塩と、(D)一般式(I): 【化2】 (式中、R1 、R2 は低級アルキル基を示し、Xは水素
    原子、フェニル基、アシル基、シアノ基、アンモニオ基
    またはアルコキシカルボニル基から選ばれた残基であ
    り、Yはアシル基、シアノ基、アンモニオ基またはアル
    コキシカルボニル基から選ばれた残基であり、nは0ま
    たは1である)で表されるp−アミノベンジリデン誘導
    体と、(E)担持重合体の組合せからなるホログラム記
    録材料を基板上に塗布し、該ホログラム記録材料上に酸
    素遮断膜を設け、可視レーザ光源からの参照光と情報光
    との干渉により生じる干渉縞パターンを記録後、酸素遮
    断膜を除去し、可視光で全面露光、さらに、加熱処理す
    ることを特徴とするホログラムの製造方法。
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