(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
体積ホログラムを調製する方法であって：
(a)化学線放射に曝露する際に酸を生じ得る、酸発生剤；および(b)該酸発生剤により生じた酸により切断され得る、ポリマー、を含有するホログラフィ記録媒体を供給する、工程であって、該ポリマーが、複数の高屈折率部分と、複数の低屈折率部分と、該高屈折率部分および低屈折率部分に結合している複数の酸感受性結合基とを含有し、該酸感受性結合基は、該酸発生剤により発生する酸により切断される、工程と；
該ホログラフィ記録媒体に、該酸発生剤が感受性であるコヒーレントな化学線放射の参照ビームと、同じコヒーレントな化学線放射の対象ビーム（object beam）とを通過させて、それにより該ホログラフィ記録媒体内に干渉パターンを形成し、そして該干渉パターンの明領域中で、該酸発生剤による酸の発生および該酸による酸感受性結合基の切断を起こし、それにより、該ポリマーから該高屈折率部分または該低屈折率部分のいずれかの分離を引き起こし、そして該媒体内に体積ホログラムを形成する工程と、を包含し、
ここで、該ポリマーは、以下の式からなる群：
0003727070.tif 000004
0003727070.tif 000005
0003727070.tif 000006
0003727070.tif 000007
0003727070.tif 000008
から選択される、方法。
【請求項２】
ホログラムを調製する方法であって：
該方法は、以下の工程：
(a)化学線放射に曝露する際に酸を生じ得る、酸発生剤；および(b)該酸発生剤により生じた酸により切断され得る、ポリマー、を含有するホログラフィ記録媒体を供給する、工程であって、該ポリマーが、複数の高屈折率部分と、複数の低屈折率部分と、該高屈折率部分および低屈折率部分に結合している複数の酸感受性結合基とを含有し、該低屈折率の部分の少なくとも１つがパーフルオロアルキル基を含み、該酸感受性結合基は、該酸発生剤により発生する酸により切断され得る、工程と；
該媒体に、該酸発生剤が感受性であるコヒーレントな化学線放射の参照ビームと、同じコヒーレントな化学線放射の対象ビームとを通過させて、それにより該媒体内に干渉パターンを形成し、そして該干渉パターンの明領域中で、該酸発生剤による酸の発生および該酸による酸感受性結合基の切断を起こし、それにより、該ポリマーから該高屈折率部分または該低屈折率部分のいずれかの分離を引き起こし、そして該媒体内にホログラムを形成する工程と、を包含する、方法。
【発明の詳細な説明】
本発明は、ホログラムを形成するためのホログラフィ媒体およびその使用についてのプロセスに関する。より詳細には、本発明は、ホログラフィ曝露の間に２成分に分離するポリマーを含むこのような媒体に関する。
体積位相型（volume-phase）ホログラム形成のための先行技術のプロセスにおいて、干渉縞は、重合可能なモノマーまたはオリゴマーとポリマー性バインダーとの均質な混合物を含むホログラフィ記録媒体の中に形成され；重合可能なモノマーまたはオリゴマーはもちろん、干渉縞を形成するために使用される放射に対して感光性であるか、または感光性を与えなければならない。その縞の明領域において、モノマーまたはオリゴマーは重合されて、バインダーのものとは異なる屈折率を有するポリマーを形成する。モノマーまたはオリゴマーの明領域への拡散は、これらの領域からのバインダーの化学的分離および暗領域における濃縮という結果を伴って、モノマーまたはオリゴマーから形成されるポリマーとバインダーとの間に空間的な分離を生じ、それによりホログラムを形成するために必要とされる屈折率の改変を与える。典型的に、ホログラフィ曝露の後に、媒体の化学線照射へのブランケット曝露である後処理工程が、モノマーまたはオリゴマーの重合を完結し、そしてホログラムを定着するために必要とされる。
このようなタイプのホログラフィ記録媒体の処方における２つの主な困難な点がある。第１に、この媒体の成分は、この媒体が、ホログラフィ曝露の前に２つの離散相に分離しないように互いに相溶性でなければならず、そして実際の商品のためには、数ヶ月の保存の間、この媒体が広い温度範囲に供され得る間に（例えば、媒体の移送の間のトラック中で）、この記録媒体が、相分離が起こらないことが必要である。しかし、ホログラフィ曝露中に媒体から生じる２相が、屈折率において大きな相違を示すこともまた所望される。なぜなら、このような屈折率の大きな相違は、製造されるホログラムのホログラフィ効率を改善するからである。不幸にも、相溶性および高い屈折率の相違に関するこれらの要件は、互いに両立しない傾向にある。高い屈折率成分は、典型的に、多くの芳香族核を含むが、低い屈折率成分は、典型的に、フッ化アルキルまたは類似の基を含む。このような芳香族成分およびフッ化アルキル成分は、均質な混合物を形成しない傾向がある。例えば、高級芳香族ポリマーおよびパーフルオロアルキルアクリレートまたはメタクリレートモノマーまたはオリゴマーを含み、長期間広い温度範囲で均質かつ安定である記録媒体を製造することは困難である。有用な媒体が処方され得るが、使用され得る成分の範囲は制限され（このことは、媒体のコストを増大する傾向がある）、そして実際は、技術者は、通常、幾分不十分な妥協を強いられ、その結果、（最適より劣るが）作動可能な相溶性および（最適より劣るが）作動可能な屈折率の相違を有する媒体となる。
第２に、このようなホログラフィ記録媒体の物理的特性は不十分な傾向にある。このような媒体は、ポリマー性バインダーと重合可能なモノマーまたはオリゴマーの混合物を含むので、これらは、軟質か、あるいはかなり粘着性の半固体でさえある傾向にある。このような軟質で粘着性の混合物は、ホログラムを形成するために通常使用される媒体の薄層にダメージを与えることなく取り扱うことは困難であり、そして保存および取り扱い中に汚れ、ゴミ、および他の物質を取り込みやすい。媒体上での汚れ、ゴミなどの存在は、もちろん非常に望ましくない。なぜなら、得られるホログラムの品質に悪い影響を与えるからである。
JP-A-91118591は、リリーフホログラム（relief hologram）の形成のための記録媒体を記載する。この記録媒体は、少なくともエステル基を有するポリマー、光酸発生剤（photoacid generator）（通常、ジアリールヨードニウム塩）、および酸発生剤の増感剤としてジアルキルアミノフェニルジエンまたはトリエンを含む。記録媒体の層はホログラフィ曝露され、次いで、加熱されて湿潤プロセスなしにリリーフホログラムを形成する。
本発明は、体積ホログラム（volume hologram）形成用のホログラフィ記録媒体を提供する。この媒体は、先行技術の媒体にみられる非相溶性および粘着性の問題が本質的にない。JP-A-91118591に記載される媒体と同様に、本発明の媒体は、ポリマーの酸開裂によっている；しかし、本発明の媒体は、体積ホログラムを形成し、ホログラム生成のための曝露後の加熱を必要としない。しかし、室温より高いガラス転移温度を有するいくつかのポリマーの場合、そのガラス転移温度を越えるポリマーの加温は、体積ホログラムの開発に必要であり得る。
従って、本発明は、ホログラムを調製するプロセスを提供する。本発明は、以下の工程を包含する：(a)化学線放射に曝露する際に酸を生じ得る、酸発生剤；および(b)該酸発生剤により生じた酸により切断され得る、ポリマー、を含有するホログラフィ記録媒体を供給する、工程と；該媒体に、該酸発生剤が感受性であるコヒーレントな化学線放射の参照ビームと、同じコヒーレントな化学線放射の対象ビーム（object beam）とを通過させて、それにより該媒体内に干渉パターンを形成し、そして該干渉パターンの明領域中で、該酸発生剤による酸の発生および該酸による酸感受性結合基の切断を起こす、工程。本発明の記録媒体は、該ポリマーが、複数の高屈折率部分と、複数の低屈折率部分と、該高屈折率部分および低屈折率部分に結合している複数の酸感受性結合基とを含有し、該酸感受性結合基は、該酸発生剤により発生する酸により切断され得、それによって該ポリマーから該高屈折率部分または該低屈折率部分のいずれかを分離させ、そして該媒体中でボリュームホログラム（volume hologram）を形成することを特徴とする。
本発明はまた、以下を含むホログラフィ記録媒体を提供する：(a)化学線放射への曝露の際に酸を生じ得る、酸発生剤；および(b)該酸発生剤により生じた酸により切断され得る、ポリマー。本発明の記録媒体は、該ポリマーが、複数の高屈折率部分と、複数の低屈折率部分と、該高屈折率部分および低屈折率部分に結合している複数の酸感受性結合基とを含有し、該酸感受性結合基は、該酸発生剤により発生する酸により切断され得、それによって該ポリマーから該高屈折率部分または該低屈折率部分のいずれかを分離させ、該媒体は、該化学線放射の２つのビーム間で形成された干渉パターンへの照射の際に、屈折率が異なる領域を形成し得、それによりボリュームホログラムを生じることを特徴とする。
添付の図面は、本発明のプロセスおよび記録媒体に使用するための、種々の特に好ましいポリマーの式を示す。
既に述べたように、本発明のホログラフィ記録媒体は、酸発生剤およびポリマーを含む。このポリマーは、酸感受性連結基により連結される高屈折率部分および低屈折率部分を含む。媒体を、化学線放射により形成される干渉パターンに曝露するとき、このパターンの明領域において、酸発生剤は酸を発生し、この酸は、酸感受性連結基を開裂し、それによって、高屈折率部分または低屈折率部分のいずれかを、他の部分をなおポリマーに結合して残したまま、ポリマーから分離する。この遊離部分は、パターンの明領域から暗領域へと拡散し、それにより、屈折率の異なる領域を形成する。例えば、ポリマーにおける連結基の開裂により低屈折率部分が遊離される場合、これらの低屈折率部分は、パターンの明領域から暗領域に拡散し、それゆえ、暗領域において低屈折率部分の余剰を生じ、そして明領域において低屈折率部分の不足を生じる。結果として、干渉パターンの曝露後、この媒体は屈折率の異なる領域（明領域は、暗領域よりも高い屈折率を有する）を有し、それにより、媒体内に体積ホログラムを形成する。
本発明のホログラム記録媒体は、単一のポリマーおよび酸発生剤のみを含む必要があるので、バインダーおよびモノマーまたはオリゴマー（これは、屈折率の点でバインダーと著しく異なる）を含む先行技術媒体において問題である相溶性の問題に悩まされず；化学的性質が全く異なる場合でさえも、明らかに、高屈折率部分および低屈折率部分が、単一のポリマー内で互いに共有結合している間、相分離し得ない。同様に、ホログラフィ媒体は、重合可能なモノマーおよびオリゴマーを含まないので、それは非粘着性にでき、従って、取り扱いが容易であり、かつ先行技術のホログラフィ記録媒体に付着する汚れ、ゴミなどで引き起こされる問題がない。
本発明の記録媒体で使用される酸発生剤（generator）は、化学線放射への曝露により酸を生成する任意の酸発生剤であり得る。ただし、もちろん、酸発生剤は、ポリマーおよび記録媒体中に存在するあらゆる他の材料と相溶性である。用語「酸発生剤（acid generator）」は、本明細書中で、酸の放射誘導形成の原因となる媒体の成分を言うために使用される。従って、酸発生剤は、酸を直接生成する単一の化合物のみを含んでもよい。あるいは、酸発生剤は、酸を発生する酸発生成分および化学線放射の特定の波長に対して酸発生成分を感受性にする１つ以上の増感剤を含み得る。その詳細を以下に説明する。酸発生剤から生成する酸は、ブレンステッド酸またはルイス酸のいずれであっても良い。ただし、もちろん、酸は、ポリマー中に存在する酸感受性結合の切断を誘導するタイプおよび強度のものである。酸発生剤がブレンステッド酸を生成する場合、この酸は、好ましくは、約０未満のpKaを有する。公知の超酸前駆体（例えば、ジアゾニウム、スルホニウム、ホスホニウムおよびヨードニウム塩）は、本発明の媒体中で用いられ得る。しかし、ヨードニウム塩が一般的に好ましい。ジアリールヨードニウム塩は、本発明の媒体中で良好な性能を発揮することが見いだされている。具体的に好ましいジアリールヨードニウム塩は、（4-オクチルオキシフェニル）フェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネートである。トリアリールスルホニウム塩もまた、本発明のプロセスにおいて良好な結果を与えている。このタイプの具体的に好ましい材料は、商品名Cyracure UVI-6974で、Union Carbide Corporation Danbury Connecticut、United States of Americaにより販売されているものである。ルイス酸発生剤の中で、フェロセニウム塩が本発明の媒体に良好な結果を与えることが分かっている。具体的に好ましいフェロセニウム塩は、シクロペンタジエニルクメン鉄(II)ヘキサフルオロホスフェート（商品名Irgacure 261で、Ciba-Geigy Corporation、７ Skyline Drive、Hawthorne New York 10532-2188、United States of Americaにより市販）である。この材料は、いずれの増感剤もなしで476〜488nmの可視放射に感受性であり、そして他の可視波長において増感され得るという利点を有する。
いずれの増感剤もなしで、ヨードニウム塩は、代表的には、約300nm未満の遠紫外線領域の放射のみに感受性であり、そして遠紫外線の使用は、ホログラムの製造に不便である。なぜなら、所定のレベルの性能の紫外線レーザーは、実質的に可視レーザーよりも高価だからである。しかしながら、増感剤の非存在下では実質的に感受性でないような化学線放射の様々な波長に対して、様々な増感剤の添加によりヨードニウム塩が感受性になり得ることは周知である。特に、ヨードニウム塩は、少なくとも２つのアルキニル基で置換された特定の芳香族炭化水素を用いる増感剤により可視放射に対して増感され得る。このタイプの具体的に好ましい増感剤は、5,12-ビス（フェニルエチニル）-ナフタセン(naphthacene)および9,10-ビス（フェニルエチニル）アントラセンである。前者は、ヨードニウム塩をアルゴンイオンレーザーからの514nmの放射、および周波数２倍（frequency-doubled）のＹＡＧレーザーからの532nmの放射に対して感受性にする。一方後者は、ヨードニウム塩をアルゴンレーザーからの476nm青色光に対して感受性にする。これらのすべてのレーザーは、ホログラムの製造のための好都合な供給源である。
5,12-ビス（フェニルエチニル）ナフタセンはまたフェロセニウム塩を同様の波長に対して感受性にし、そしてそれは光脱色可能であるためにホログラフィ媒体の可視吸収が曝露の間に減少し、したがって、ホログラム中の低い最小光学密度（Ｄmin）製造が補助されるという利点を有する。
ホログラフィ記録材料の感受性は、米国特許第5453345号、米国特許第5441850号、および米国特許第5286612号に記載されているように、その中に二次的な酸発生剤を取り込むことにより増加され得る。このような記録媒体において、二次的な酸発生剤は、酸発生剤により形成される酸（「一次酸（primary acid）」と呼ばれる）により分解され得る。二次的な酸発生剤のこの分解は、二次的な酸を発生し、これは、それ自身で酸感受性結合基の切断を生じさせる。前記の特許において詳細に説明したように、１モルの一次酸は、多くのモル数（代表的には約２０モル）の二次酸の発生を引き起こし得る。二次酸発生剤により得られる一次酸の「増幅」は、画像形成（imaging）中の媒体中の酸濃度の高度な増大をもたらし、それゆえに媒体の感受性が増大する。
好ましいタイプの、本発明の媒体中で使用されるポリマーは、主鎖および主鎖に結合した複数の側鎖を有する。好都合には、主鎖はポリメチレンまたはアルキル置換ポリメチレン（これらは、ビニルまたはメチルビニル基を含むモノマーの重合により製造される）、あるいはポリシロキサン鎖（このタイプのポリマーは、適切なモノマーによるポリヒドロシランのヒドロシリル化により調製され得る）である。それぞれの側鎖は、酸感受性結合基の一つおよび少なくとも１つの高もしくは低屈折率部分を酸感受性結合基と主鎖の反対側に含む。酸感受性結合基の切断により、結合基の「外側の（outboad）」側の側鎖の高もしくは低屈折率部分は、主鎖から脱離する。このようなポリマーにおいて、結合基の切断の結果として失われない低もしくは高屈折率部分は、結合基が切断される際に失われないように、主鎖そのものの中か、失われる部分を含むものと異なりそして酸感受性結合基を含まない側鎖の中にか、あるいは失われる部分を含む側鎖の中であるが主鎖と結合基との間に、配置され得る。ポリマーは、１つ以上のタイプの高および低屈折率部分を含み得、そしてそのような場合、失われない部分は、１つ以上の前記の位置を占め得る。
すでに示したように、本発明の媒体中で使用されるポリマー中の酸感受性結合基の切断は、高屈折率部分または低屈折率部分を遊離し得る。しかしながら、使用されるポリマーを選択する際、異なる屈折率の領域の形成およびそれ故、最終ホログラムの効率は、干渉パターンの明るい領域から暗い領域への遊離部分の拡散に依存するので、酸感受性結合基の切断によって遊離する部分の拡散性を考慮すべきである。従って、遊離部分は、使用するポリマー中での高い拡散性が求められる。
ポリマー技術者は、ポリマーの屈折率を増加させるかまたは減少させる部分のタイプに気が付き、従って、本発明のプロセスおよび媒体に使用されるポリマー中に含有する適切な高屈折率部分および低屈折率部分を選択するのに困難はない。他の部分が使用され得るけれども、一般に、好ましい高屈折率部分は、芳香族核（例えば、フェニル基およびナフチル基）であり、一方、好ましい低屈折率部分は、好ましくは１つ以上のフッ素置換基を有するアルキル基およびシクロアルキル基であり、パーフルオロアルキル基が特に好ましい。ジアルキルシロキサン基がまた、本発明のポリマー中の低屈折率部分として大変有用である。
好ましい酸感受性結合基は、エステル（-C(=O)-O-）結合（安定なカルボカチオンにフラグメント化する）であり、オキサレート（-O-C(=O)-C(=O)-O-）結合が特に好ましい。ある場合、切断して、重合可能な基（例えばビニル基）を生成する結合基の使用が望まれ得る。得られる重合可能な基は、切断の後に残る変性ポリマー、または切断によって遊離する部分のどちらかに位置し得る。ホログラフィ曝露の後、結合基の切断によって曝露されたホログラフィ記録媒体内にこのようにして生成された重合可能な基は、重合可能な基を重合させるのに有効な条件に供され得、従って、残る変性ポリマーを架橋するかまたは分離部分を重合し、そして両方の場合でホログラムの安定性を増す。
特定の好ましいポリマーを添付図の図１〜９に示す。図１に示したポリマーは、２つの異なるタイプの側鎖（一般にそれぞれＡおよびＢで示す）を有するポリメチレン主鎖を含む。側鎖Ａは、単に、ポリマーの高屈折率部分の１つとして供するα−ナフチル基を含む。側鎖Ｂは、主鎖から外へ順番に、（ａ）4-((4-エチルフェノキシ)メチル)フェニル基（これは、第２の高屈折率部分として供する）、（ｂ）エチル基のα炭素原子に結合したエステル結合基、および（ｃ）エステル結合基のカルボニル基に結合し、ポリマーの低屈折率部分として供するパーフルオロプロピル基を含む。化学者には周知のように、このポリマーを強酸で処理すると、側鎖Ａは影響されないが、側鎖Ｂ中のエステル結合は切断する（図１で破線で示すように）。これはパーフルオロプロピル基の損失（パーフルオロ酪酸として）を伴うが、主鎖に結合した4-((4-ビニルフェノキシ)メチル)フェニル基が形成する。従って、ポリマーの酸への曝露によって、低屈折率部分が失われ、一方、両方のタイプの高屈折率部分が、主鎖に結合したままであり、従って屈折率の増加したポリマーが生成する。さらに、パーフルオロ酪酸の脱離は、切断の後に残るポリマーに結合したビニル基（p-アルコキシスチレン基として）を残すので、このポリマーは、これらのビニル基をカチオン重合またはフリーラジカル重合に供することによって架橋され得、それによって、生成するホログラムを安定させる。
図１のポリマーにおいて、xは、好ましくは0.5未満であり、そしてより好ましくは約0.2である。
図２で示されるポリマーは、図１で示されるポリマーに大変似ているが、図１のポリマーに存在する4-((4-エチルフェノキシ)メチル)フェニル基は、トリル基によって置換され、一般にＢ’で示す側鎖を生成している。酸への曝露により、図２のポリマーは切断し、ベンジルカチオンを形成し、図１のポリマーができるように、直接ビニル基に脱離できない。しかしながら、このベンジルカチオンは、求核試薬または芳香族環と反応してプロトンを放出し得、それによって、低屈折率部分を放出する触媒サイクルが継続する。このベンジルカチオンが他のポリマー鎖に結合した芳香環と反応する場合、変性ポリマーは架橋し、そして得られるホログラムは安定化される。
図２のポリマーにおいて、yは好ましくは0.5未満であり、そしてより好ましくは約0.3である。
図３で示されるポリマーは、図２で示されるポリマーと同じ側鎖Ｂ’を有するが、図１および２のポリマーに存在するナフチル側鎖Ａは、エステル結合基およびエステル結合基に結合するブチル基を含む側鎖（一般にＣで示す）によって置換されている。このブチル基は、ポリマーのガラス転移温度（Ｔg）を低下させるのに役立ち、そして従ってホログラム形成に必要なポリマーの薄いフィルムを形成することをより容易にする。従って、図３で示されるポリマーは、１つの低屈折率部分（側鎖Ｂ’のパーフルオロプロピル基）および１つの高屈折率部分（側鎖Ｂ’のトリル基）を有する。図３のポリマーを酸で処理することによって、図３で破線で示すように、側鎖Ｂ’のエステル結合のみが切断し、そして低屈折率のパーフルオロプロピル部分が失われる。
図３のポリマーはまた、その主鎖が側鎖Ｃを有する炭素原子がメチル置換されている点で図１および図２のポリマーと違う。図３のポリマーにおいて、zは好ましくは約0.5である。
図４のポリマーは、図１および図３のポリマーの効率的な合成物であり、図３のポリマーの側鎖Ｃおよびメチル置換主鎖、および図１のポリマーの側鎖Ｂを有する。従ってこのポリマーは、比較的低いＴgを有し、そして切断によって、ビニル基を生成する。このビニル基は、上記の図１ポリマーと同様に、重合しホログラムを安定させ得る。
図５のポリマーは、ナフチル側鎖Ａをフェニル側鎖（Ａ’で示す）に置き換え、そしてフェニル基に隣接する炭素原子上の２つのメチル基を置換しＢ”で示す側鎖を与えることによって、図２のポリマーの側鎖Ｂ’をさらに変性した、事実上、図２のポリマーの修正版である。明白に、酸への曝露によって、図５のポリマーは、パーフルオロ酪酸を失い、側鎖Ｂ”のベンゼン環に結合したメチルビニル基を生成し、それによってホログラムを図１および図４のポリマーですでに記載したのと同じように、架橋によって安定化することが可能となる。
図５のポリマーにおいて、ｗは好ましくは0.5未満、そしてより好ましくは約0.4である。
図６のポリマーは、１つのみのタイプの側鎖を有するという点で、以上で説明したポリマーとは異なる。この側鎖は、主鎖から外側に順番に、（ａ）4-((4-メチルフェノキシ)メチル)フェニル基（これは高屈折率部分として供する）、（ｂ）基（ａ）に結合するオキサレート(-O-C(=O)-C(=O)-O-）結合基、および（Ｃ）オキサレート結合基の外側端に結合し、ポリマーの低屈折率部分として供するオクチル基を含む。このポリマーの強酸での処理によって、ポリマーは、図６で破線で示した点で切断され、そしてオクチル低屈折率部分は失われる。一方、高屈折率部分は、主鎖に結合して残る。
図７に示すポリマーはまた、１つのみのタイプの側鎖を有する。この側鎖は、（ａ）一緒に低屈折率部分を形成するエステル結合およびジメチレン基（ポリマーのポリメチレン主鎖がまた、低屈折率部分として作用する）、（ｂ）基（ａ）に結合するオキサレート結合基、および（ｃ）オキサレート結合基の外側端に結合し、ポリマーの高屈折率部分として供する4-メトキシベンジル基を含む。このポリマーは、高屈折率部分の損失および減少した屈折率のポリマーの生成を伴って、図７で破線で示した点で切断される。
添付図の図８および９は、ポリシロキサン主鎖を有する好ましいポリマーを示す。図８に示すポリマーは、ポリマーの高屈折率部分として供する2-ナフチルエチル基を含む第１の側鎖Ｄ、および第２の側鎖Ｅを有する。この第２の側鎖Ｅは、主鎖から外側に順番に、（ａ）3-(p-トリロキシ)-プロピル基、（ｂ）トリロキシ基のp-メチル炭素原子に結合したエステル結合基、および（ｃ）エステル結合基のカルボニル基に結合し、ポリマーの低屈折率部分として供する1-エチルペンチル基を含む。図１〜６を参照した上記の他のポリマーの説明から明らかなように、図７のポリマーを酸に曝露することによって、側鎖Ｄは影響されないが、側鎖Ｅのエステル結合は切断され、恐らくエチルヘキサン酸として1-エチルペンチル基を失なう。
図９に示すポリマーは、図８のポリマーと同じポリシロキサン主鎖および第１の側鎖Ｄを有する。しかしながら、図９のポリマーにおいて、第２の側鎖Ｆは、（ａ）3,3-ジメチルプロピル基、（ｂ）プロピル基の3-炭素原子に結合したエステル結合基、および（ｃ）エステル結合基のカルボニル基に結合し、ポリマーの低屈折率部分として供するヘプチル基を含む。図９のポリマーを酸に曝露することにより、側鎖Ｆのエステル結合は、オクタン酸の損失、およびプロピル基の3-炭素原子に正電荷の生成を伴って、切断される。図１および図４のポリマーで以上で説明したのと同じように、得られるカルボカチオンは、不安定であり、そしてプロトンを失い、それによって側鎖Ｆが3-メチルブト-1-エニル基に変わる。
図１〜９で示したポリマーは、ポリマー化学者に周知の通常の方法によって容易に合成され得る。図１〜５のポリマーは、対応する「ヒドロキシ官能」ポリマー（すなわち、パーフルオロブタン酸部分がヒドロキシル基によって置換された対応するポリマー）をパーフルオロブタン酸無水物と反応させることによって調製される。ヒドロキシ官能ポリマーそれ自身は、対応するヒドロキシ官能スチレン誘導体をスチレン（図５のポリマー）、2-ビニルナフタレン（図１および図２のポリマー）またはブチルメタクリレート（図３および図４のポリマー）と共重合することによって、調製される。すでに説明したように、図８および図９のポリシロキサンは、対応するポリ（メチルヒドロシロキサン）を側鎖を形成するのに必要とされるモノマーの混合物と、好ましくはPt(O)触媒を用いて、ヒドロシリル化することによって合成され得る。
例示としてのみであるが、本発明の媒体およびプロセスに使用される特に好ましい成分、条件および技術の詳細を示すために、以下の実施例をここで示す。
実施例１：ポリメチレン主鎖を有するポリマー
図１〜７で示すポリマーを、別々に、テトラヒドロフラン（THF）中に、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（光酸(photoacid)発生剤）3〜5％および9,10-ビス(フェニルエチニル)アントラセン増感剤1.5〜2％（記載のパーセントは、ポリマーの重量を基準にした重量％である）と共に溶解した。THF中のポリマーの濃度は、5〜10w/v％であった。コントロールを与えるために、ポリスチレン（酸発生剤および増感剤を含む）および図２および図４のポリマー（酸発生剤および増感剤を含まない）を含む類似のTHF溶液を調製した。
得られたTHF溶液を、赤色光下、清浄なガラススライド上に塗布し、そして乾燥し、厚さ2〜20μmのフィルムを得た。ある場合には、適切な厚みのフィルムを与えるために、複数回の塗布が必要であった。（使用した酸発生剤および増感剤の組み合わせは、赤色光では感光しないが、他の可視波長では感光するので、赤色光が必要であった。）塗布後、スライドを65℃で短時間保持するか、または窒素パージした保管箱中で一晩乾燥し、いくらか残ったTHFを除いた。その後、ホログラフィ曝露まで、スライドを暗所で保管した。
ホログラフィ曝露を、塗布スライドを青色476nmアルゴンレーザー（電力密度約1mWcm-2）からの２つのコヒーレントなビーム間に形成された干渉縞に曝露することによって行った。ホログラムの形成をモニターすることを可能にするため、ヘリウム／ネオンレーザーからの633nmのビームをブラッグ角でフィルムの曝露部分を透過させ、このビームの第１次回折をモニターした。１〜５分の曝露時間がホログラムの形成に必要なことが以下の表１に示されている。実質的に周囲温度以上のガラス転移温度を有するポリマーの場合、ホログラムパターンの観察のために、曝露後、短時間の７０℃でのベーキングが必要であり、そして表１は、各々の場合で、そのようなベーキングが必要であったかどうかを示す。
0003727070.tif 000002
全てのポリマーは、フィルムの厚さが増加するとホログラフィ効率が増加することを示した。コントロールのフィルムはいずれも、５分間の曝露後および曝露後のベーキングの後、ホログラム形成のいずれかの徴候をも示さなかった。
表１のデータから、図１〜７のポリマーの全てが、許容し得る条件下でホログラム形成を示したことが分かる。
実施例２：ポリシロキサン主鎖を有するポリマー
図８および図９で示されるポリマーを別々に、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（光酸発生剤）4または5％、および5,12-ビス（フェニルエチニル）ナフタセン増感剤0.2％と共に、ジクロロメタン中に溶解した（記載のパーセントは、ポリマーの重量を基準にした重量％である）。ジクロロメタン中のポリマーの濃度は、50w/v％であった。次いで、溶液にゆっくりアルゴン気流を流しジクロロメタンを除いた。使用した正確な組成を以下の表２に示す。
得られたポリマー試料を50μmのポリテトラフルオロエチレンスペーサーによって離した２枚のガラス板の間に置いた。この操作は赤色光下で行った。（使用した酸発生剤および増感剤の組み合わせは、赤色光では感光しないが、他の可視波長では感光するので、赤色光が必要であった。）その後、ホログラフィ曝露まで、ガラス板を暗所で保管した。
ホログラフィ曝露を、塗布板を緑色514nmアルゴンイオンレーザー（電力密度9.3mW/cm2）からの２つのコヒーレントなビーム間に形成された干渉縞に曝露することによって行った。ホログラムの形成をモニターすることを可能にするため、ヘリウム／ネオンレーザーからの633nmのビームをブラッグ角でフィルムの曝露部分を透過させ、このビームの第１次回折をモニターした。以下の表２に示すように、１０秒の曝露後、ホログラムの形成は明白であり、曝露時間につれて、ホログラフィ効率が増加した。フィルムの加熱は、観察可能なホログラムを製造するのに必要でなかった。
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これらの実験から、図８および図９のシロキサンポリマーが、許容し得る条件下でホログラム形成を生成したことが分かる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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