KR20050027566A - Method for manufacturing hologram recording photopolymer using photoreactive polymer binder - Google Patents
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Abstract
Description
본 연구는 기존의 포토폴리머와 비교하여 회절효율의 안정성을 향상시키는데 그 목적이 있다. 이는 광 간섭에 의해 어두운 영역에서 밝은 영역으로 확산된 단량체의 광중합 또는 광가교에 의해 밝은 영역에서의 굴절률이 증가하게 되는데, 이 경우 지지층으로 사용되는 고분자 바인더와 새로이 형성된 고분자와는 물리적인 결합에 의해 혼합되어 있는 것이 기존의 형태이다. 이를 개선하여 혼합 단량체로부터 새로이 형성되는 고분자와 기존의 고분자 바인더와의 부분적인 화학 결합을 유도하여 회절효율을 더욱 향상 시키고 그들의 안정성을 향상 시키는데 주 목적이 있다.The purpose of this study is to improve the stability of diffraction efficiency compared with conventional photopolymers. This increases the refractive index in the bright region by photopolymerization or photocrosslinking of the monomer diffused from the dark region to the bright region by optical interference. In this case, the polymer binder used as the support layer and the newly formed polymer are physically bonded. The mixture is a conventional form. The main purpose is to improve the diffraction efficiency and to improve their stability by inducing partial chemical bonds between newly formed polymers and existing polymer binders by improving them.
홀로그램 구현을 위한 포토폴리머인 경우, 함유하고 있는 저분자 단량체의 광중합에 의하여 광 간섭 패턴을 홀로그램으로 저장 할 수 있는 장점으로 말미암아 광메모리 시스템의 매질과 광확산판, 광파장 분할기, 반사형, 투과형 컬러필터 등 많은 용도가 제안되고 있다. 널리 사용되어지고 있는 홀로그램용 포토폴리머 화합물의 조성은 광증감제, 단량체, 개시제, 고분자 바인더로 구성되어져 있는데, 두 간섭 빔의 조사에 따라 광증감제의 특정 파장의 광흡수로부터 개시제가 활성화되어 고분자 바인더에 혼합되어 있는 단량체들의 중합이 일어나기 시작한다. 이때, 두 입사 빔의 간섭 현상에 의해 보강 간섭이 일어난 영역에서 활발한 광중합 반응이 진행되어 단량체가 고분자로 전이되고 상쇄 간섭이 일어난 영역에서는 광흡수에 의한 단량체의 개시가 일어나지 않아 미반응된 단량체가 높은 농도로 존재하게 된다. 이러한 단량체의 농도 구배를 줄여 농도의 평형 상태를 이루기 위해 단량체는 상쇄 간섭 영역에서 보강 간섭 영역으로 확산이 일어나게 된다. 즉, 두 입사 빔의 간섭 패턴에 따라 단량체와 고분자의 농도 구배가 발생하게 되고, 확산, 중합되어 두 영역의 굴절율의 변조가 가능하게 된다.In the case of the photopolymer for the hologram, the optical interference pattern can be stored as a hologram by the photopolymerization of the low molecular monomers, so that the medium, the light diffuser, the optical wavelength divider, the reflection type and the transmissive color filter of the optical memory system can be used. Many uses have been proposed. The photopolymer compound for holograms, which is widely used, is composed of a photosensitizer, a monomer, an initiator, and a polymer binder. The initiator is activated by light absorption of a specific wavelength of the photosensitizer by irradiation of two interference beams. Polymerization of the monomers mixed in the binder begins to occur. At this time, the active photopolymerization reaction proceeds in the region where constructive interference occurs due to the interference of two incident beams, so that the monomer is transferred to the polymer, and in the region where the destructive interference occurs, the initiation of the monomer by light absorption does not occur and thus the unreacted monomer is high. Will be present in concentration. In order to achieve a concentration equilibrium by reducing the concentration gradient of the monomer, the monomer is diffused from the destructive interference region to the constructive interference region. That is, concentration gradients of monomers and polymers are generated according to the interference patterns of two incident beams, and diffusion and polymerization are performed to modulate refractive indexes of two regions.
홀로그래픽 소자용 재료에 있어서 기존에 사용되어져 왔던 DuPont사의 포토폴리머에 대하여는 많은 연구 및 응용성이 잘 알려져 있으나, 재료의 개발이 한정되어져 있고, 자외선 조사에 의한 후경화 공정 시 광안정성 면에서 문제점이 발견되는 단점이 있었다. 따라서 그와 경쟁 할 수 있을 정도의 높은 회절효율과 안정적인 홀로그램을 유지하는 국산 포토폴리머의 개발이 시급한 실정에 있다.DuPont's photopolymer, which has been used in holographic device materials, is well known for its research and application. However, the development of materials is limited, and there are problems in terms of light stability during the post-curing process by UV irradiation. There were disadvantages to be discovered. Therefore, there is an urgent need to develop a domestic photopolymer that maintains a high diffraction efficiency and a stable hologram to compete with it.
한편, 그들의 응용범위로서는 최근 액정디스플레이 기술의 급격한 발달과 함께 대면적, 고휘도, 고효율, 저소비전력, 광균일성, 색재현성, 시야각 등이 개선된 평판 디스플레이의 필요성이 요구되고 있는 가운데 광확산판등이 그 중요한 부품으로서 중요성이 크게 대두되고 있다. 특히 차세대 정보저장 매체로부터 홀로그래픽 메모리 미디어 제작을 위해 포토폴리머는 3-D 디스플레이와 함께 매우 중요한 매질로서 부각되고 있다. 그러므로 높은 회절 효율을 가지며 안정성이 뛰어난 포토폴리머의 개발은 학문적인 가치뿐만 아니라 차세대 정보통신 산업적인 응용 면에 있어서도 중요한 의미를 가진다 할 수 있다.On the other hand, as their application ranges, with the recent rapid development of liquid crystal display technology, the need for a flat panel display with improved large area, high brightness, high efficiency, low power consumption, light uniformity, color reproducibility, viewing angle, etc. As this important part, the importance is greatly raised. Especially for the production of holographic memory media from next generation information storage media, photopolymers have emerged as a very important medium with 3-D displays. Therefore, the development of high diffraction efficiency and high stability photopolymer has important meaning not only in academic value but also in next-generation information and communication industrial applications.
따라서 본 발명은 두 빔의 간섭패턴에 의해 홀로그램을 구현할 수 있고 정보를 저장할 수 있는 고회절 효율 및 기억된 홀로그램의 광안정성이 증진된 포토폴리머 개발을 기술적 과제로 한다. 본 연구에 있어서 발명자들은 포토폴리머 화합물에 광반응성 바인더를 사용함으로써 홀로그램의 제작 시, 두 빔의 보강간섭 영역에서 단량체의 광중합과 함께 지지층으로 사용되는 고분자 바인더와의 광중합반응을 유도함으로써 높은 회절 효율 및 환경에 대한 안정성이 증진된 홀로그램의 생성을 유도할 수 있었다.Therefore, the present invention is to develop a photopolymer that can implement a hologram by the interference pattern of two beams and can store information, and the photopolymer having improved light stability of the stored hologram is improved. In the present study, the inventors used a photoreactive binder for the photopolymer compound to induce a photopolymerization reaction with a polymer binder used as a support layer together with photopolymerization of monomers in the reinforcement interference region of two beams. It was able to induce the production of holograms with enhanced environmental stability.
본 발명에 의하여 광반응성 고분자 (화학식 1, 화학식 2) 를 바인더로 사용하여 높은 회절 효율 및 환경에 대한 안정성이 증진된 포토폴리머를 제공한다.The present invention provides a photopolymer having a high diffraction efficiency and environmental stability by using a photoreactive polymer (Formula 1, Formula 2) as a binder.
＜ 화학식 1 ＞<Formula 1>
＜ 화학식 2 ＞<Formula 2>
바인더를 형성하는 고분자 구조는 비닐계, 아크릴레이트계, 셀룰로스, 셀룰로스 에스테르등 할로겐 산이 반응하여 에스테르 결합을 형성하거나, 동종의 알코올기 또는 그 밖에 반응성 기들과 반응을 진행하여 에테르, 에스테르 또는 우레탄 등을 형성 할 수 있는 히드록시 기를 포함하는 고분자이다.The polymer structure for forming the binder may include an ester bond by reaction of a halogen acid such as vinyl, acrylate, cellulose, cellulose ester, or the like with an alcohol group or other reactive groups to form an ether, ester or urethane. It is a polymer containing a hydroxyl group which can form.
상기 분자단 X 위치에는 광조사에 의해 발생되는 라디칼에 의해 이중 결합이 중합체화 될 수 있는 저분자 화합물이 위치 할 수 있으며 고분자와의 연결기는 에스테르, 에테르, 우레탄 등 히드록시와 반응하여 생성 될 수 있는 모든 연결기를 가질 수 있다.In the molecular position X position, a low molecular compound in which a double bond may be polymerized by a radical generated by light irradiation may be located, and a linkage with the polymer may be generated by reacting with hydroxy such as ester, ether or urethane. It can have all the connectors.
이하 본 발명을 좀더 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
포토폴리머 제조를 위하여 고분자 바인더에 혼합되는 단량체들은 라디칼 활성종에 의해 개시될 수 있는 이중결합을 함유하는 비닐계나, 아크릴레이트, 메타크릴레이트계 단량체로 비스페놀 A 에톡시 디아크릴레이트나 비스페놀 A 프로폭실레이트 글리세롤레이트 디아크릴레이트 또는 펜타에리쓰리톨 트리아크릴레이트 등을 사용하였으며, 테트라브로모 풀루오레신 화합물은 가시광 광증감용 색소로 사용하였다. 트리에타놀라민은 전자이송 화합물로 사용하였다. 상기 화합물들을 혼합하여 제작한 포토폴리머 용액을 스핀코팅 또는 캐스팅 방법 또는 닥터블레이드를 이용하여 일정한 두께의 막으로 제작하였으며, 회절격자 형성 실험에 사용하였다.The monomers mixed in the polymeric binder for the preparation of the photopolymer are vinyl, acrylate, or methacrylate based monomers containing double bonds that can be initiated by radically active species, such as bisphenol A ethoxy diacrylate or bisphenol A propoxyl. Late glycerol diacrylate or pentaerythritol triacrylate was used, and the tetrabromo pulluolesine compound was used as a dye for visible light photosensitization. Triethanolamine was used as the electron transfer compound. The photopolymer solution prepared by mixing the compounds was prepared as a film having a constant thickness by using a spin coating or casting method or a doctor blade, and used in a diffraction grating formation experiment.
앞서 제작한 포토폴리머 막에 488 nm, 514 nm, 또는 532 nm 파장중 하나를 선택하여 두 개의 광을 일정한 각도에서 커플링 시킴으로 해서 매질 내에 간섭 패턴을 형성 시킬 수 있었다. 즉, 광의 간섭 현상에 따라 보강간섭과 상쇄간섭이 일정한 패턴으로 막 표면 및 내부 구조에서 반복되며, 이때 보강간섭이 일어나는 선택적인 영역에서 염료 구조로 된 광증감제의 증감작용에 의해 아민개시제에서 라디칼이 발생된다. 이렇게 발생된 라디칼에 의하여 혼합된 단량체의 고분자화 반응이 개시되며 이러한 고분자화 반응은 두 빔의 보강 간섭이 일어나는 영역에서 진행되어 진다고 알려져 있고 본 발명자들에 의해서도 적외선 분광분석에 의해 그 고분자화 되는 구조변화가 확인되었다. 선택된 영역에서 단량체의 고분자화 반응이 진행되어지므로 상쇄 간섭 영역과 보강 간섭 영역에서의 단량체의 농도 구배가 발생하게 되고, 상대적으로 단량체의 농도가 높은 상쇄 간섭 영역에서 농도가 낮은 보강 간섭 영역으로 단량체의 확산이 진행된다. 그러므로 고분자화 반응이 진행되어지는 보강 간섭 영역과 상쇄 간섭 영역에서 농도 차이가 생기게 되며 생성되는 올리고머나 고분자 밀도 증진에 의해 격자가 생성되게 된다. 이러한 원리로부터 주기적인 굴절을 분포 형성이 가능하며 입사광의 각도 및 강도 광조사 시간의 변화로부터 회절효율의 변화에 대한 조절이 가능하다.By selecting one of 488 nm, 514 nm, or 532 nm wavelengths in the previously prepared photopolymer film, two lights were coupled at a constant angle to form an interference pattern in the medium. That is, reinforcement interference and destructive interference are repeated on the surface of the film and internal structure in a constant pattern according to the interference phenomenon of light. Is generated. The polymerization reaction of monomers mixed by the generated radicals is initiated, and the polymerization reaction is known to proceed in the region where constructive interference of two beams occurs, and the inventors also polymerize the structure by infrared spectroscopy. Change was confirmed. As the polymerization reaction of the monomer proceeds in the selected region, the concentration gradient of the monomer occurs in the destructive interference region and the constructive interference region, and the monomer concentration is reduced from the destructive interference region having a relatively high concentration of the monomer to the constructive interference region having a low concentration. Diffusion proceeds. Therefore, there is a difference in concentration in the constructive interference region and the destructive interference region where the polymerization reaction proceeds, and the lattice is generated by the increase in the oligomer or polymer density generated. From this principle, it is possible to form a periodic refraction distribution and to control the change of diffraction efficiency from the change of the angle of the incident light and the intensity light irradiation time.
본 연구에서는 이러한 포토폴리머 제조를 위한 formula에서 가장 농도가 높은 고분자 바인더 개발에 주안점을 두고, 확산되는 단량체의 중합과 함께 고분자 바인더의 작용기와의 반응에 의해 광가교 또는 광중합이 유도되어 새로이 형성된 고분자와 바인더간의 공유결합을 성공시켰다. 이로서 광반응 성능을 고분자 바인더에 도입함으로써 온도 변화에 따른 고분자 사슬의 역이행 운동을 억제하여 회절효율의 안정성 향상과 더불어 효율이 뛰어난 포토폴리머의 개발에 성공하였다. 일반적으로 광메모리 매질 및 광확산판등에 사용하는 포토폴리머의 경우, 홀로그램의 기록 이후, 자외선 광조사에 의한 후경화 공정이 필요하며 이때 보강 간섭 영역에서 미반응된 단량체의 광중합 뿐만 아니라, 상쇄 간섭영역에 존재하는 미확산 단량체 역시 반응하여 일반적으로 보강 간섭과 상쇄간섭부의 굴절율의 차이가 감소하여 회절효율의 값이 약간 감소하는 현상이 관측된다. 본 발명자들은 이러한 포토폴리머 화합물에 상기 화학식 1 혹은 2 계열의 광중합 성능을 가진 고분자를 바인더로 사용함으로써 가시광 조사 및 자외선 광조사에 의한 후경화 과정에서 바인더 고분자 사슬간의 광가교반응을 유도하였다. 광가교화 반응 메커니즘은 포토폴리머 시료에 가시광/자외선 조사 전후의 적외선 분광 스펙트럼을 이용하여 증명될 수 있으며 아래 도 1에 나타내었다.This study focuses on the development of polymer binder with the highest concentration in formula for preparing photopolymer, and photocrosslinking or photopolymerization is induced by polymerization of diffusion monomer and reaction with functional group of polymer binder. Covalent bonding between binders was successful. As a result, the photoreaction performance was introduced into the polymer binder to suppress the reverse movement of the polymer chains due to temperature changes, thereby improving the stability of the diffraction efficiency and developing a highly efficient photopolymer. In general, a photopolymer used in an optical memory medium and a light diffusion plate requires post-curing by UV light irradiation after hologram recording, and at this time, not only photopolymerization of unreacted monomers in the constructive interference region, but also a destructive interference region. The non-diffusion monomers present in the reaction also react with each other, and the difference in refractive index between the constructive interference and the destructive interference decreases. The present inventors induce a photocrosslinking reaction between binder polymer chains in the post-curing process by visible light irradiation and ultraviolet light irradiation by using a polymer having a photopolymerization performance of Formula 1 or 2 series as a binder in such a photopolymer compound. The photocrosslinking reaction mechanism can be demonstrated using infrared spectroscopy spectra before and after visible / ultraviolet radiation on the photopolymer sample and is shown in FIG. 1 below.
이러한 광반응성 고분자를 바인더로 사용함으로써 포토폴리머의 선형광학 특성을 향상시키고 홀로그램의 안정성 및 광회절 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 상기 기술한 광반응성 고분자를 바인더로 사용함으로 인한 효과에 대하여서는 후술하는 실시예로부터 명확하게 될 것이다.By using such a photoreactive polymer as a binder, there is an advantage to improve the linear optical characteristics of the photopolymer and to improve the stability of the hologram and the optical diffraction efficiency. The effect of using the photoreactive polymer described above as a binder will be apparent from the examples described below.
[실시예 1]Example 1
화학식 1계열의 고분자 바인더를 이용한 포토폴리머의 제조Preparation of Photopolymer Using Polymer Binder of Formula 1
화학식 1의 고분자계열 화합물 (화학식 3) 1.0 g을 테트라하이드로퓨란 5 ml에 용해시켜 비스페놀 A 에톡실레이트 디아크릴레이트 1.2 g (0.0023 mol)과 섞어준 다음, 트리에타놀라민 0.04 g (2.7×10-4 mol), 테트라브로모 플루오레신 0.0004 g (5.8×10-7 mol)을 모두 함께 섞어 혼합 용액을 제조하고 질소 버블링을 통하여 용존 산소를 제거하고 질소 분위기에서 48시간 정도 상온에서 암실에 보관하였다.1.0 g of the polymer compound (Formula 3) was dissolved in 5 ml of tetrahydrofuran and mixed with 1.2 g (0.0023 mol) of bisphenol A ethoxylate diacrylate, followed by 0.04 g (2.7 × 10 − ) of triethanolamine. 4 mol) and tetrabromo fluorescein 0.0004 g (5.8 × 10 -7 mol) are mixed together to prepare a mixed solution, remove dissolved oxygen through nitrogen bubbling, and store in a dark room at room temperature for 48 hours in nitrogen atmosphere. It was.
상기 제조한 용액을 스핀 코팅 또는 캐스팅 방법에 의해 박막 또는 후막을 제조하였으며 홀로그램 기록용 시료로 사용하기 위해 암실에서 진공 건조하였다. 화학식 3에서 X는 H, 또는 아크릴로일기, 아세텔기, 부틸로일기의 혼합된 형태로 존재한다.The prepared solution was prepared by thin coating or thick film by spin coating or casting, and vacuum dried in a dark room for use as a sample for hologram recording. X in formula (3) is present in H or a mixed form of acryloyl group, acetel group, butyloyl group.
＜ 화학식 3 ＞<Formula 3>
[실시예 2]Example 2
화학식 2계열의 고분자 바인더를 이용한 포토폴리머의 제조Preparation of Photopolymer Using Polymer Binder of Formula 2 Series
화학식 2의 고분자계열 화합물 (화학식 4) 1.0 g을 실시예 1에서 보인 것과 동일한 방법으로 포토폴리머 용액을 제조하였으며 스핀 코팅 또는 캐스팅 방법에 의해 박막 또는 후막을 제조하였으며 홀로그램 기록용 시료로 사용하기 위해 암실에서 건조하였다. 여기서 알파메틸 스티렌이 치환되지 않은 비닐알코올 반복 단위도 소량 존재한다.A photopolymer solution was prepared by the same method as shown in Example 1 with 1.0 g of the polymer compound of Formula 2, a thin film or a thick film was prepared by spin coating or casting, and used as a sample for hologram recording. Dried at. There is also a small amount of vinyl alcohol repeating units in which the alpha methyl styrene is not substituted.
＜ 화학식 4 ＞<Formula 4>
전술한 실시예에서 제조한 포토폴리머 시료에 가시광/자외선 조사 전후의 적외선 분광 스펙트럼을 통하여 고분자로의 중합반응과, 고분자 바인더와 단량체의 중합반응에 의한 고분자 화합물간의 가교결합을 예측할 수 있다.It is possible to predict the crosslinking between the polymer compound and the polymer compound due to the polymerization reaction of the polymer binder and the monomer through the infrared spectral spectrum before and after the visible light / ultraviolet irradiation to the photopolymer sample prepared in the above-described embodiment.
적외선 분광 분석법에 의한 결과를 살펴보면, 광조사 전의 적외선 분광스펙트럼 분석결과에서는 아크릴레이트의 알파와 베타 카본간의 이중결합의 특성피크가 1605cm-1 부근에서 나타났으며 (도1), 광조사 후 그 흡수가 현저히 감소하는 것으로부터 고분자로의 중합반응이 진행되었음을 예측할 수 있다. 이는 광증감제로 사용된 테트라브로모 플루오레신 화합물의 가시광 광증감작용에 의해 라디칼 개시제에서 생성된 라디칼로부터 아크릴레이트의 이중결합에서 광중합 반응이 진행됨에 기인한 것으로 해석된다.As a result of infrared spectroscopy, the infrared spectrophotometric analysis before light irradiation showed that the characteristic peak of double bond between alpha and beta carbon of acrylate was around 1605cm -1 (Fig. 1), and the absorption after light irradiation It can be predicted that the polymerization reaction to the polymer has proceeded from the significant decrease of. This is interpreted to be due to the progress of the photopolymerization reaction at the double bond of the acrylate from the radical generated in the radical initiator by the visible light sensitization of the tetrabromo fluorescein compound used as the photosensitizer.
또한, 1724cm-1 부근의 에스테르 밴드의 초기 급격한 감소현상은 광조사 전에는 분자간 상호작용이 없는 위치로 존재하던 카르보닐기들이 광반응이 진행됨에 따라 수소결합에 의해 구속된 형태로 변함에 따라 분자 몰 흡광 계수가 작은 카르보닐기로 변화를 의미하게 된다. 그리고 단량체에 두 개의 아크릴기, 그리고 고분자 바인더 측쇄의 아크릴기들은 두 고분자 사슬간에 이관능성 단량체가 확산 후 가교제 역할을 하여 두 사슬간에 가교결합이 명확하게 일어나는 것으로 알려져 있다.In addition, the initial rapid decrease of the ester band around 1724cm -1 is due to the molecular molar extinction coefficient as the carbonyl groups, which existed at positions without intermolecular interaction before light irradiation, become constrained by hydrogen bonds as the photoreaction proceeds. Means a small carbonyl group. In addition, two acrylic groups in the monomer and acrylic groups in the polymer binder side chain are known to crosslink between the two chains by acting as a crosslinking agent after diffusion of the difunctional monomer between the two polymer chains.
[ 비교예 1 ]Comparative Example 1
셀룰로스 아세테이트 부티레이트 고분자를 바인더로 이용한 포토폴리머의 제조Preparation of Photopolymer Using Cellulose Acetate Butyrate Polymer as Binder
셀룰로스 아세테이트 부티레이트 [아세테이트: 14%, 부티레이트: 37%, 히드록실 : 49%) 동일 성분 고분자 1.0 g을 고분자 바인더만 다른 형태로 실시예 1에서 보인 것과 동일한 부가물의 조성과 방법으로 포토폴리머 용액을 제조하였으며 스핀 코팅 또는 캐스팅 방법에 의해 박막 또는 후막을 제조하였으며 홀로그램 기록용 시료로 사용하기 위해 암실에서 건조하였다.Cellulose acetate butyrate [acetate: 14%, butyrate: 37%, hydroxyl: 49%) A photopolymer solution was prepared by the same adduct composition and method as shown in Example 1 in which 1.0 g of the same component polymer was different from only a polymeric binder. Thin films or thick films were prepared by spin coating or casting and dried in a dark room for use as samples for hologram recording.
[ 비교예 2 ]Comparative Example 2
폴리(비닐알코올-co-비닐아세테이트) 고분자를 바인더로 이용한 포토폴리머의 제조Preparation of photopolymer using poly (vinyl alcohol-co-vinylacetate) polymer as binder
폴리(비닐알코올-co-비닐아세테이트) [비닐알코올: 18%, 비닐아세테이트: 82%] 동일성분 고분자 1.0 g을 고분자 바인더만 다른 형태로 실시예 2에서 보인 것과 동일한 부가물의 조성과 에틸아코올을 용제로하여 포토폴리머 용액을 제조하였으며 스핀 코팅 또는 캐스팅 방법에 의해 박막 또는 후막을 제조하였으며 홀로그램 기록용 시료로 사용하기 위해 암실에서 건조하였다.Poly (Vinyl Alcohol-co-Vinyl Acetate) [Vinyl Alcohol: 18%, Vinyl Acetate: 82%] The same adduct composition and ethyl alcohol as shown in Example 2 in the form of the polymer of 1.0 g of the same component as the polymer binder were obtained. A photopolymer solution was prepared as a solvent, a thin film or a thick film was prepared by spin coating or casting, and dried in a dark room for use as a sample for hologram recording.
기존의 열가소성 고분자 바인더와 광반응성기를 도입한 고분자를 이용하여 제조한 포토폴리머들을 비교하면 회절 효율 및 그들의 동역학적 거동 그리고 회절 안정성면에서 분명한 차이를 나타낸다.Comparing the photopolymers prepared using the conventional thermoplastic polymer binder and the polymer incorporating the photoreactive group shows clear differences in diffraction efficiency, their dynamic behavior and diffraction stability.
도 2에서는 실시예 1과 실시예 2를 통하여 제조된 포토폴리머의 홀로그램의 제작 시, 간섭패턴을 형성하는 두 빔의 강도의 변화에 따른 각각의 회절효율의 광 조사시간에 따른 변화를 보인 것이다. 두개의 포토폴리머를 비교하면 셀룰로스 계열의 고분자 바인더를 사용하였을 때가 회절효율이 높고, 빠른 회절격자 형성능을 가지는 것을 확인 할 수 있었다.In FIG. 2, when the holograms of the photopolymers prepared in Examples 1 and 2 are manufactured, changes in diffraction efficiency according to light irradiation time according to changes in intensity of two beams forming an interference pattern are shown. Comparing the two photopolymers, it was confirmed that the use of a cellulose-based polymer binder had high diffraction efficiency and fast diffraction grating formation ability.
도 3에서 볼 수 있듯이 두 가지 포토폴리머 모두 가시광 조사에 의해 회절효율이 포화/안정화 된 다음에 두 빔을 제거하여 경시 안정성을 관찰한 결과 모두 상온에서 그 안정성이 우수한 것으로 평가되었다.As shown in FIG. 3, both photopolymers were saturated / stabilized by visible light irradiation, and then the two beams were removed to observe stability over time.
도 4, 5에서 실시예와 비교예의 특성 비교에서 보듯이 가시광 조사에 의한 회절효율의 포화치는 물론 두 광원을 제거하고 자외선 광조사에 의한 후경화 공정을 거친 후의 회절 효율의 변화에 있어서도 다른 양상을 보이고 있다. 새로이 형성된 고분자와 고분자 바인더와의 광중합이나, 광가교가 일어나지 않은 비교예인 경우는 60도 유지시 회절효율의 감소현상이 두드러지게 나타나나, 실시예인 경우는 새로운 고분자 사슬과 고분자 바인더와의 반응으로 말미암아 회절 효율의 열 안정성이 많이 개선 됨을 알 수 있다.As shown in the comparison of the characteristics of the Examples and Comparative Examples in FIGS. 4 and 5, the saturation value of the diffraction efficiency by the visible light irradiation as well as the change in the diffraction efficiency after the two light sources are removed and subjected to the post-curing process by the ultraviolet light irradiation are different. It is showing. The photopolymerization of the newly formed polymer and the polymer binder or the comparative example without optical crosslinking showed a significant decrease in diffraction efficiency at 60 ° C. In the case of the example, the reaction between the new polymer chain and the polymer binder resulted in the reaction. It can be seen that the thermal stability of the diffraction efficiency is much improved.
이것은 광 간섭에 의해 굴절률 변조 과정 중, 지지층으로 사용되는 고분자 바인더와 새로이 형성된 고분자와 물리적인 결합에 의해 혼합되어 있는 기존의 형태에서 광반응 성능을 도입한 고분자 바인더를 사용함으로써 혼합 단량체로부터 새로이 형성되는 고분자와 기존의 광반응성 고분자 바인더와의 부분적인 화학결합을 유도하여 높은 회절효율과 그들의 안정성 향상에 기여한 것으로 확인해 볼 수 있다.It is newly formed from mixed monomers by using a polymer binder which is used as a support layer and a polymer binder which has introduced photoreaction performance in a conventional form, which is mixed by a physical bond with a newly formed polymer during refractive index modulation process by optical interference. Induced partial chemical bonds between the polymer and the conventional photoreactive polymer binder, it can be confirmed that contributed to the high diffraction efficiency and their stability.
결국 본 연구에서 발명의 핵심은 이러한 광반응성 고분자를 바인더로 사용함으로써 포토폴리머와 홀로그램의 안정성 및 광회절 효율을 향상시킬 수 있다는 데 있다.In conclusion, the key point of the present invention is that the photoreactive polymer can be used as a binder to improve the stability and optical diffraction efficiency of the photopolymer and the hologram.
이상의 설명으로부터 명백하게 기술된 바와 같이 본 발명의 광반응성 고분자를 바인더로 사용하는 포토폴리머 화합물은 홀로그래픽 소자제작을 위한 재료로 응용시 우수한 박막의 제작이 가능하고, 두 빔의 광조사에 의해 용이하게 높은 회절 효율과 또한 생성된 홀로그램의 안정성이 증진되는 효과를 나타내는 새로운 포토폴리머 화합물이다.As apparent from the above description, the photopolymer compound using the photoreactive polymer of the present invention as a binder can be manufactured as an excellent material for manufacturing a holographic device, and can be easily manufactured by applying two beams of light. It is a novel photopolymer compound that exhibits the effect of enhancing high diffraction efficiency and also stability of the resulting hologram.
도 1은 본 발명에 따른 광반응성 고분자들을 바인더로 이용한 포토폴리머의 가시광 조사 전, 후에 따른 적외선 분광 스펙트럼의 변화를 보인 것이다.Figure 1 shows the change in the infrared spectral spectrum before and after the visible light irradiation of the photopolymer using the photoreactive polymers according to the present invention as a binder.
도 2는 실시예 1과 실시예 2를 통하여 제조된 포토폴리머의 홀로그램의 제작 시, 간섭패턴을 형성하는 두 빔의 강도의 변화에 따른 각각의 회절효율의 광 조사시간에 따른 변화를 보인 것이다.Figure 2 shows the change in the light irradiation time of each diffraction efficiency according to the change in the intensity of the two beams forming the interference pattern in the production of the hologram of the photopolymer prepared through Example 1 and Example 2.
도 3은 실시예 1과 실시예 2를 통하여 제조된 포토폴리머의 홀로그램의 제작 시, 두 광원 조사에 의해 격자 형성 후 두 광원을 제거한 후의 각각의 회절효율의 상온에서의 안정성을 보인 것이다.Figure 3 shows the stability at room temperature of the diffraction efficiency after the two light sources are removed after lattice formation by the irradiation of two light sources in the production of holograms of the photopolymers prepared through Examples 1 and 2.
도 4는 실시예 1과 실시예 2를 통하여 제조된 포토폴리머들의 막 위에 가시광 조사에 의해 회절효율을 포화치에 도달시킨 다음, 두 광원을 제거하고, 자외선 광조사에 의한 잔류 단량체의 후경화 공정을 거쳐 열처리 동안의 회절효율의 변화를 통한 안정성을 나타낸 것이다.4 is a saturation efficiency of the diffraction efficiency is reached by the visible light irradiation on the film of the photopolymers prepared in Example 1 and Example 2, and then removes the two light sources, and the post-cure process of the residual monomer by ultraviolet light irradiation It shows stability through the change of diffraction efficiency during heat treatment.
도 5는 비교예 1과 비교예 2를 통하여 제조된 포토폴리머들의 막 위에 가시광 조사에 의해 회절효율을 포화치에 도달시킨 다음, 두 광원을 제거하고, 열처리에 의한 공정 동안의 회절효율의 변화를 통한 안정성을 나타낸 것이다.FIG. 5 shows that the diffraction efficiency reaches a saturation value by visible light irradiation on the films of Comparative Polymers prepared by Comparative Example 1 and Comparative Example 2, and then the two light sources are removed, and the change of the diffraction efficiency during the process by heat treatment is performed. Stability is shown.
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2003
- 2003-09-15 KR KR1020030063858A patent/KR20050027566A/en not_active Application Discontinuation
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |