(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１種以上の光重合性化合物、熱硬化性化合物、熱硬化架橋剤を含む体積型ホログラム記録用感光性組成物であって、該熱硬化架橋剤が、カルボキシル基を２個以上有する化合物を、下記一般式で示されるビニルエーテル化合物でブロックしたブロック化カルボン酸化合物からなる潜在性熱硬化架橋剤であることを特徴とする体積型ホログラム記録用感光性組成物。
【化１】
0004155771.tif 000006
（但し、Ｒ1 はＣn Ｈ2n+1である。）
【請求項２】
１種以上の光重合性化合物、熱硬化性化合物、熱硬化架橋剤、バインダー樹脂を含む体積型ホログラム記録用感光性組成物であって、該熱硬化架橋剤が、カルボキシル基を２個以上有する化合物を、下記一般式で示されるビニルエーテル化合物でブロックしたブロック化カルボン酸化合物からなる潜在性熱硬化架橋剤であることを特徴とする体積型ホログラム記録用感光性組成物。
【化２】
0004155771.tif 000007
（但し、Ｒ1 はＣn Ｈ2n+1である。）
【請求項３】
前記光重合性化合物と前記熱硬化性化合物の屈折率が異なることを特徴とする請求項１又は２記載の体積型ホログラム記録用感光性組成物。
【請求項４】
前記バインダー樹脂に熱硬化性官能基が導入されていることを特徴とする請求項２又は３記載の体積型ホログラム記録用感光性組成物。
【請求項５】
前記バインダー樹脂にブロック化された熱硬化架橋剤が導入されていることを特徴とする請求項２乃至４の何れか１項記載の体積型ホログラム記録用感光性組成物。
【請求項６】
更に光重合開始剤を含むことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項記載の体積型ホログラム記録用感光性組成物。
【請求項７】
更に増感色素を含むことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項記載の体積型ホログラム記録用感光性組成物。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか１項記載の体積型ホログラム記録用感光性組成物を透明フィルム基材に塗布して作製される体積型ホログラム記録用感光性記録媒体。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れか１項記載の体積型ホログラム記録用感光性組成物を透明フィルム基材に塗布して塗膜を形成し、
少なくとも、該塗膜に干渉露光する干渉露光工程、屈折率変調を促進するために加熱をする屈折率変調促進工程、熱硬化のために加熱をする加熱硬化工程を施すことを特徴とする体積型ホログラムの作製方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は体積型ホログラムを記録できる新規感光性組成物及びそれを用いて製造された体積型ホログラム記録用感光性媒体に関し、グラフィックアート（ＧＡ）、セキュリティーカード、或いはカラーフィルター、ディスプレイ用反射板、ヘッドアップディスプレイ等の光学素子（ＨＯＥ）、データ貯蔵に用いることができる新規感光性組成物及びそれを用いて製造された体積型ホログラム記録用感光性媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、対象物の三次元情報を、対象物に照射した光と参照光とにより、記録層内部に屈折率差を生じさせて干渉縞を記録したものは体積型ホログラムとして知られている。近年、体積型ホログラムの製造において湿式現像処理が不要で、量産可能な、乾式現像タイプの体積型ホログラム記録用感光性組成物が注目されている。
【０００３】
このような体積型ホログラム記録用感光性組成物としてはデュポン社のオムニデックスシリーズ（商品名）が、現在、唯一量産レベルで市販されている。この材料はラジカル重合性モノマーとバインダー樹脂、光ラジカル重合開始剤、増感色素を主成分とし、ラジカル重合性モノマーとバインダー樹脂の屈折率差を利用したものである。すなわち、フィルム状に形成された該感光性樹脂組成物を干渉露光すると、光が強い部分にてラジカル重合が開始され、それに伴いラジカル重合性モノマーの濃度勾配ができ、光が弱い部分から強い部分にラジカル重合性モノマーの拡散移動が起こる。結果として干渉光の光の強弱に応じて、ラジカル重合性モノマーの疎密ができ、屈折率の差として現れる。この材料系は現在報告されている体積型ホログラム用フォトポリマーとしては最も性能は良く、Ｋｏｇｅｌｎｉｋ理論より計算される屈折率変調量Δｎは最大で０．０６程度まで達する。しかしながら、該オムニデックスシリーズ（商品名、デュポン社製）は、熱に弱い、着色しているという問題があり、光学材料用途には制限がある。
【０００４】
また、ラジカル重合とカチオン重合を併用した体積型ホログラム用の材料系が報告されている。例えば、特許第２８７３１２６号では高屈折率ラジカル重合性モノマーとしてジアリルフルオレン骨格を有するモノマー及び該ラジカル重合性モノマーより屈折率が小さいカチオン重合性モノマーを使用した系が開示されている。この系では、ホログラム露光時にラジカル重合により高屈折率成分が重合し、光照射部分にラジカル重合性モノマーが拡散移動し、次いで定着露光でカチオン重合により像を固定することで、組成分布に従って屈折率の差が形成され、干渉縞が形成される。
【０００５】
また、カチオン重合を利用した体積型ホログラム用の材料系が、例えば、ＵＳＰ５７５９７２１に開示されている。この材料系ではラジカル重合系にみられるような酸素阻害がないという利点があるが、カチオン重合の感度（Ｐｈｏｔｏｓｐｅｅｄ）は悪く、また、長波長領域に感度を持たせることが困難であるという問題がある。
【０００６】
また、無機物質ネットワークと光重合性モノマーを併用した体積型ホログラム用の有機−無機ハイブリッド材料系が特許第２９５３２００号に開示されている。この系ではリジッドな無機のネットワーク中に有機ポリマーが進入しているので、ホログラム記録媒体が固くなりすぎ、フィルムとして巻取が困難となり加工適性が悪く、また、塗膜形成の際に長時間必要なことが問題である。
【０００７】
また、特表２０００−５０８７８３では、固体マトリックスに金属超微粒子を分散した材料がホログラム記録材料として開示されているが、マトリックスに流動性を持たせる必要があり、加工適正に問題がある。
【０００８】
また、耐熱性に優れた体積型ホログラム用材料系として、熱硬化性エポキシオリゴマー、ラジカル重合可能な脂肪族モノマー、ラジカル種を発生する光開始剤、カチオン重合を活性化する光開始剤、増感色素を含むホログラム記録材料が特許第３０７５０８１号公報に開示されている。しかしながら、該公報による体積型ホログラムにおいてはΔｎは十分に満足できるものではない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、高Δｎを実現することができ、光学特性に優れるとともに、耐熱性にも優れた体積型ホログラム記録用感光性組成物を提供し、また、該組成物を用いて形成した体積型ホログラム記録用感光性媒体を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するための本発明の体積型ホログラム記録用感光性組成物は、１種以上の光重合性化合物、熱硬化性化合物、熱硬化架橋剤を含む体積型ホログラム記録用感光性組成物であって、該熱硬化架橋剤が、カルボキシル基を２個以上有する化合物を、下記一般式で示されるビニルエーテル化合物でブロックしたブロック化カルボン酸化合物からなる潜在性熱硬化架橋剤であることを特徴とするタイプＩの体積型ホログラム記録用感光性組成物である。
【００１１】
【化３】
0004155771.tif 000002
（但し、Ｒ1 はＣn Ｈ2n+1である。）
【００１２】
別の態様の本発明の体積型ホログラム記録用感光性組成物は、タイプＩの体積型ホログラム記録用感光性組成物にさらにバインダー樹脂を含むタイプIIの体積型ホログラム記録用感光性組成物である。即ち、タイプIIの体積型ホログラム記録用感光性組成物は、１種以上の光重合性化合物、熱硬化性化合物、熱硬化架橋剤、バインダー樹脂を含む体積型ホログラム記録用感光性組成物であって、該熱硬化架橋剤が、カルボキシル基を２個以上有する化合物を、下記一般式で示されるビニルエーテル化合物でブロックしたブロック化カルボン酸化合物からなる潜在性熱硬化架橋剤であることを特徴とするタイプIIの体積型ホログラム記録用感光性組成物である。
【００１３】
【化４】
0004155771.tif 000003
（但し、Ｒ1 はＣn Ｈ2n+1である。）
【００１４】
本発明の体積型ホログラム記録用感光性組成物に使用される潜在性熱硬化架橋剤は、特定加熱条件下で活性になり、熱硬化性化合物の硬化を促進するものであり、干渉露光工程、屈折率変調促進を目的とした加熱工程では反応せず、最終的な加熱を行う加熱硬化工程において前記各工程より高い温度で、即ち、ブロック部位が外れる温度で加熱することで、タイプＩ又はタイプIIの体積型ホログラム記録用感光性組成物の塗膜を熱硬化させるためのものである。
【００１５】
本発明における熱硬化システムでは、潜在性熱硬化架橋剤を使用しており、干渉露光工程、屈折率変調促進工程における加熱温度では反応しないため、ホログラム性能の発現を全く阻害せず、ホログラム性能を低下させることなく耐熱性の優れた体積型ホログラムを提供することができる。
【００１６】
本発明の体積型ホログラムの作製方法は、前記したタイプＩ又はタイプIIの体積型ホログラム記録用感光性組成物を透明フィルム基材に塗布して塗膜を形成し、少なくとも、該塗膜に干渉露光する干渉露光工程、屈折率変調を促進するために加熱をする屈折率変調促進工程、熱硬化のために加熱をする加熱硬化工程を施すことを特徴とする。
【００１７】
本発明の体積型ホログラムの作製方法の加熱変調促進工程における加熱は、モノマーの移動を促進させることにより屈折率変調をさらに増大させるために行う。特に、タイプIIの体積型ホログラム記録用感光性組成物のようにモノマーの移動の阻害要因となるバインダー樹脂が含まれる場合には、加熱変調促進工程における加熱により、バインダー樹脂のガラス転移点付近まで加熱することにより、モノマー成分の移動を活発に行わせることができるため、塗膜における屈折率変調量Δｎを増大させ、明瞭な体積型ホログラムを形成することができる。
【００１８】
本発明による体積型ホログラムは、熱硬化性化合物、熱硬化架橋剤を含む組成物により形成されているので、耐熱性に優れている。本発明の体積型ホログラムの製造の加熱硬化工程における加熱温度は６０℃以上が好ましく、さらに好ましくは８０℃以上、続いて好ましくは１００℃以上、最も好ましくは、１２０〜２００℃であり、該加熱温度を所定時間維持することにより、潜在性熱硬化架橋剤のブロック化剤が外れ、活性となり、熱硬化性化合物の熱硬化を促進する。
【００１９】
本発明の体積型ホログラム記録用感光性組成物においては、光重合性化合物と熱硬化性化合物の屈折率を異なるようにし、屈折率差を大きくすることが、塗膜における屈折率変調量Δｎを増大させ、明瞭な体積型ホログラムを形成するのに好ましい。
【００２０】
本発明の体積型ホログラム記録用感光性組成物には、さらに、光重合開始剤、増感色素を含ませることが望ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
光重合性化合物
光重合性化合物とは、露光により光重合可能な化合物をいい、光重合性化合物としては、光ラジカル重合性化合物や光カチオン重合性化合物が挙げられる。
【００２２】
ｉ）光ラジカル重合性化合物
光ラジカル重合性化合物としては、少なくとも一つの付加重合可能なエチレン性不飽和二重結合を持つ化合物が挙げられ、例えば不飽和カルボン酸、及びその塩、不飽和カルボン酸と脂肪族多価アルコール化合物とのエステル、不飽和カルボン酸と脂肪族多価アミン化合物とのアミド結合物が挙げられる。
【００２３】
具体例として、脂肪族多価アルコール化合物と不飽和カルボン酸とのエステルのモノマーを次に例示する。
【００２４】
該モノマーにはアクリル酸エステルとして、エチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、１，３−ブタンジオールジアクリレート、テトラメチレングリコールジアクリレート、プロピレングリコ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、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリ（アクリロイルオキシプロピル）エーテル、トリメチロールエタントリアクリレート、ヘキサンジオールジアクリレート、１，４−シクロヘキサンジオールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ペンタエリスリトールジアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールジアクリレート、ジペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ソルビトールトリアクリレート、ソルビトールテトラアクリレート、ソルビトールペンタアクリレート、ソルビトールヘキサアクリレート、トリ（アクリロイルオキシエチル）イソシアヌレート、ポリエステルアクリレートオリゴマー、２−フェノキシエチルアクリレート、２−フェノキシエチルメタクリレート、フェノールエトキシレートモノアクリレート、２−（ｐ−クロロフェノキシ）エチルアクリレート、ｐ−クロロフェニルアクリレート、フェニルアクリレート、２−フェニルエチルアクリレート、ビスフェノールＡの（２−アクリルオキシエチル）エーテル、エトキシ化されたビスフェノールＡジアクリレート、２−（１−ナフチルオキシ）エチルアクリレート、ｏ−ビフェニルメタクリレート、ｏ−ビフェニルアクリレートなどが挙げられる。
【００２５】
また、前記モノマーにはメタクリル酸エステルとして、テトラメチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリメチロールエタントリメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、１，３−ブタンジオールジメタクリレート、ヘキサンジオールジメタクリレート、ペンタエリスリトールジメタクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ジペンタエリスリトールジメタクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート、ソルビトールトリメタクリレート、ソルビトールテトラメタクリレート、ビス−〔ｐ−（３−メタクリルオキシ−２−ヒドロキシプロポキシ）フェニル〕ジメチルメタン、ビス−〔ｐ−（アクリルオキシエトキシフェニル〕ジメチルメタン、２，２−ビス−（４−メタクリロイルオキシフェニル）プロパン、メタクリル酸−２−ナフチル等が挙げられる。
【００２６】
ii) 光カチオン重合性化合物
光カチオン重合とは、露光により組成物中の光カチオン重合開始剤が分解して酸を発生し、発生した酸によって、光カチオン重合性化合物を重合させる反応をいう。光カチオン重合に用いられる光カチオン重合性化合物には、例えば、エポキシ環やオキセタン環に代表される環状エーテル類、チオエーテル類、ビニルエーテル類が挙げられる。さらに、具体的な化合物としては、ポリアルキレン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、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、ジグリシジルヘキサヒドロフタレート、トリメチロールプロパンジグリシジルエーテル、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、シクロヘキセンオキシド等のエポキシ環含有化合物、３−エチル−３−［（２−エチルヘキシロキシ）メチル］オキセタン、ビス｛[ １−エチル（３−オキセタニル)]メチル｝エーテル等のオキセタン環含有化合物が挙げられる。
【００２７】
また、本発明の体積型ホログラム記録用感光性組成物において、熱硬化性化合物との屈折率差を大きくするために、光重合性化合物として、屈折率ができるだけ高いもの若しくは低いものを使用することが望ましい。
【００２８】
特に、屈折率が１．５５以上のモノマーとしては、芳香族環を含むもの、臭素化、塩素化されたものが挙げられる。例えば、フェノールエトキシレートモノアクリレート、２−（ｐ−クロロフェノキシ）エチルアクリレート、ｏ−ビフェニルアクリレート、ビニルナフタレン、２−ビニルチオフェン、ジアリルフタレート、ナフチルメタクリレート、Ｎ−ビニルカルバゾール、ビス（４−メタクリロイルチオフェニル）スルフィド、ｐ−ブロモフェニルメタクリレート、２，３−ジブロモプロピルメタクリレート、ｏ−クロロスチレン、ペンタクロロフェニルメタクリレート、ペンタブロモフェニルメタクリレート等が例示される。
【００２９】
また、特に屈折率が１．４９以下のモノマーとしては、ポリエチレングリコールモノアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ヘキサンジオールジアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート等の脂肪族系モノマー、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−ヘプタデカフルオロデシルメタクリレート、１Ｈ，１Ｈ，５Ｈ−オクタフルオロペンチルメタクリレート、２−（パーフルオロ−３−メチルブチル）エチルメタクリレート、２−（パーフルオロデシル）エチルメタクリレート、３−（１Ｈ，１Ｈ，９Ｈ−ヘキサデカフルオロノニロキシ）−１，２−エポキシプロパン、１，４−ｂｉｓ（２’，３’−エポキシプロピル）−パーフルオロ−ｎ−ブタン等の含フッ素系モノマー等が例示される。
【００３０】
上記に例示された化合物のオリゴマータイプやポリマータイプのものも使用することが可能である。
【００３１】
熱硬化性化合物
熱硬化性化合物としては、熱硬化可能な官能基を有しているものであれば、後述の潜在性熱硬化架橋剤との組み合わせを適宜選択することで、どれでも使用することが可能である。熱硬化可能な化合物としては、フェノール系化合物、エポキシ系化合物、イソシアネート系化合物、アミド系化合物が代表的なものとして挙げられる。
【００３２】
また、これらの熱硬化性化合物と前記光重合性化合物の屈折率の差が大きく異なるものを使用することが屈折率変調を増大させるために好ましい。
【００３３】
潜在性熱硬化架橋剤
本発明において潜在性熱硬化架橋剤とは、干渉露光工程では反応せず且つ屈折率変調促進工程における加熱温度では反応せず、加熱硬化工程における加熱温度で活性になる熱硬化架橋剤をいう。潜在性熱硬化架橋剤としては、ブロック化ポリカルボン酸化合物が用いられる。
【００３４】
カルボン酸化合物のカルボキシル基がブロック化された、いわゆるブロック化カルボン酸化合物としては、例えば、ビニルエーテル類でカルボキシル基がブロックされたものが上市されている（例えば、日本油脂株式会社製）。カルボン酸化合物は熱硬化性化合物の一つであるが、難溶解性、高反応性といった問題がある。しかしながら、カルボキシル基をブロック化することで、室温で硬化反応を起こすことがなく化学的にも安定するといった利点がある。しかも  カルボキシル基をブロック化した熱硬化架橋剤は、ブロック化する前の化合物が固体であったものが、液状の形態をとるものが多い。ホログラム記録時の干渉露光において、潜在性熱硬化架橋剤が液状である場合には、潤滑剤的な効果が発揮され、屈折率変調成分である光重合性化合物の拡散が、速やかに行なわれ、結果的に得られたホログラムにおいて高い屈折率差を得ることが可能になるという利点がある。
【００３５】
本発明で使用するビニルエーテル化合物でブロックしたカルボン酸化合物を製造するのに使用可能なカルボン酸化合物には、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等の不飽和カルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、１，３，５−トリメシン酸、１，２，４−トリメリット酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、ピロメリット酸等の芳香族カルボン酸、コハク酸、アジピン酸、１，２，３，４−ブタンテトラカルボン酸等の脂肪族カルボン酸、これらのオリゴマー、ポリマータイプのものが例示される。これらのカルボン酸化合物のカルボキシル基をブロック化するためのブロック化剤には、ビニルエーテル化合物として、アルキルビニルエーテル、例えば、エチルビニルエーテル、ｎ−プロピルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、ｎ−ブチルビニルエーテル等が例示される。
【００３６】
これらのブロック化カルボン酸化合物は、ブロック化前には難溶性の固体であるものが、ブロック化されることで液状となり、溶解性が向上する。ｎ−プロピルビニルエーテルでブロック化したカルボン酸のブロック化前後の性状、脱ブロック化温度を下記の表１に示す。
【００３７】
【表１】
0004155771.tif 000004
【００３８】
これらのブロック化熱硬化架橋剤は、前記した温度範囲で加熱することにより、ブロック化剤が外れ、活性となる。例えば、１２０〜２００℃で５〜６０分間の加熱により活性化される。
【００３９】
硬化反応としては、カルボキシル基とアミノ基、ヒドロキシル基、エポキシ基、オキセタニル基、オキサゾリン、シクロカーボネート、金属アルコキシドの組み合わせ等があるが、硬化性化合物として、上記カルボキシル基、ヒドロキシル基、エポキシ基、オキセタニル基、等を有する化合物であれば、組み合わせを考慮した上でどれを使用しても良い。
【００４０】
潜在性熱硬化架橋剤としてブロック化カルボン酸を使用する場合、脱ブロック化後のカルボン酸と反応し、架橋体を形成できる官能基としては、上記のように様々なものが挙げられるが、代表的な架橋システムの一つであるカルボキシル基とエポキシ基の架橋メカニズムについては、例えば、色材，６７，１２，Ｐ．７６６〜７７４（１９９４）や、色材，６９，１１，Ｐ．７３５〜７４２（１９９６）、日本化学会誌，Ｎｏ．１２，Ｐ．８３１〜８４０（２０００）等に記載されている。
【００４１】
すなわち、ビニルエーテルブロック化カルボキシル基とエポキシ基の作用による架橋反応としては、下記反応式に表すように、１．脱ブロック化によるカルボキシル基の生成、２．脱ブロック化したカルボキシル基とエポキシ基のエステル化反応、３．前記２．で生成したエステル中のヒドロキシル基に、脱ブロック化したビニルエーテルが付加する反応、の逐次反応が考えられる。脱ブロック化されたビニルエーテル基は、１．で生成するエステル化合物中のヒドロキシル基に付加することで、硬化膜中にフリーに存在して膜物性を低下させる恐れはない。
【００４２】
【化５】
0004155771.tif 000005
【００４３】
カルボキシル基とエポキシ基が作用する架橋反応としては、他にもエポキシ同士の重合等が考えられるが、組成中に触媒として弱いルイス酸を添加すると、ブロック化カルボン酸の脱ブロック化、カルボン酸とエポキシのエステル化を促進することができる。このようなルイス酸としては、２−エチルヘキシル酸亜鉛等が例示される。
【００４４】
これらの反応については、ＩＲ測定等により把握することができる。脱ブロック化プロセスについては、脱ブロック化されて再生するカルボキシル基由来の吸収（例えば、３５００ｃｍ-1（−ＯＨ）の有無により確認できる。また、カルボキシル基とエポキシ基のエステル化は、エポキシ基由来の吸収（例えば、９１０ｃｍ-1）の減少や、生成するヒドロキシル基（３５００ｃｍ-1）の有無により確認できる。更に、脱ブロック化による生成したビニルエーテルのヒドロキシル基への付加も同様にヒドロキシル基由来の吸収の減少により確認できる。
【００４５】
バインダー樹脂
得られる体積型ホログラムの膜強度を向上させる目的として、バインダー樹脂を添加してもよい。
【００４６】
バインダー樹脂としては、ポリメタアクリル酸エステル又はその部分加水分解物、ポリ酢酸ビニル又はその加水分解物、ポリビニルアルコールまた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、ポリクロロプレン、ポリ塩化ビニル、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またはその半エステル、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を主骨格とし、主鎖もしくは側鎖に熱硬化性官能基を導入したものも使用することができる。熱硬化性官能基が導入されたバインダー樹脂を使用する場合、該バインダー樹脂と熱硬化性化合物との架橋反応により、よりネットワークが緻密になり、膜の機械物性、耐熱性に優れたホログラムを得ることができる。
【００４７】
また、主鎖もしくは側鎖にブロック化された熱硬化架橋性基（熱硬化性架橋剤）を導入したバインダー樹脂も使用することができ、この場合も同様に、該バインダー樹脂と熱硬化性化合物との架橋反応によりよりネットワークが緻密になり、膜の機械物性、耐熱性に優れたホログラムを得ることができる。
【００４８】
また、バインダー樹脂として数平均分子量が１０００〜１００００程度のいわゆるオリゴマーも使用することができる。このような分子量のオリゴマーを用いることにより、露光時に屈折率変調成分である光重合性化合物の移動が活発になり、光重合性化合物（モノマー）との分離を明瞭に行い、最終的に得られる体積型ホログラムにおいて高い屈折率差を得ることが可能となる。
【００４９】
光重合開始剤
次に光重合開始剤について説明する。光重合開始剤には、光ラジカル重合開始剤、或いは光カチオン重合開始剤が使用できる。
【００５０】
光ラジカル重合開始剤としては、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が挙げられ、更に具体的には、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）等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００５１】
光カチオン重合開始剤としては、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)等が例示され、更に具体的には、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が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００５２】
光ラジカル重合開始剤としても、光カチオン重合開始剤としても用いられるものとしては、芳香族ヨードニウム塩、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、鉄アレーン錯体等が例示され、更に具体的には、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−トリアジン化合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００５３】
光重合開始剤は、記録されたホログラムの安定化の観点から、ホログラム記録後に分解処理されるのが好ましい。
【００５４】
増感色素
ホログラムの記録に使用するレーザー光の波長に対する感度を向上させることを目的として、増感色素を添加することができる。このような増感色素としては、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、スチリルキノリン系色素、クマリン系色素、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等が例示される。
【００５５】
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’−ベンズイミダゾール）７−Ｎ，Ｎ−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（７−アセトキシクマリン）等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００５６】
可視光増感色素は、光学素子のような高透明性が要求される場合には、ホログラム記録後の後工程、加熱や紫外線照射による分解等により無色になるものが好ましい。
【００５７】
配合割合
イ）バインダー樹脂が含まれない場合
熱硬化性化合物は光重合性化合物１００重量部に対して、１０〜１０００重量部、好ましくは１０〜１００重量部の割合で使用されることが望ましい。潜在性熱硬化架橋剤は熱硬化性化合物の配合量を考慮した上で、適宜添加量を計算して配合する。光重合開始剤は光重合性化合物１００重量部に対して１〜１０重量部、好ましくは５〜１０重量部の割合で使用されることが望ましい。増感色素は光重合性化合物１００重量部に対して、０．０１〜１重量部、好ましくは０．０１〜〜０．５重量部の割合で使用されることが望ましい。
【００５８】
ロ）バインダー樹脂が含まれる場合
光重合性化合物は、バインダー樹脂１００重量部に対して好ましくは１０〜１０００重量部、より好ましくは１０〜１００重量部の割合で使用されることが望ましい。
【００５９】
熱硬化性化合物は、バインダー樹脂１００重量部に対して好ましくは１０〜１０００重量部、より好ましくは１０〜１００重量部の割合で使用されることが望ましい。
【００６０】
潜在性熱硬化架橋剤は熱硬化性化合物の配合量を考慮した上で、適宜添加量を計算して配合する。
【００６１】
光重合開始剤は、バインダー樹脂１００重量部に対して好ましくは１〜１０重量部、より好ましくは５〜１０重量部の割合で使用されることが望ましい。
【００６２】
増感色素は、バインダー樹脂１００重量部に対して好ましくは０．０１〜１重量部、より好ましくは０．０１〜０．５重量部の割合で使用されることが望ましい。
【００６３】
溶剤
前記した体積型ホログラム記録感光性組成物は、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロルベンゼン、テトラヒドロフラン、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、酢酸エチル、１，４−ジオキサン、１，２−ジクロロエタン、ジクロルメタン、クロロホルム、メタノール、エタノール、イソプロパノール等、またはそれらの混合溶剤に溶解されていてもよく、該溶液は塗布液とされる。
【００６４】
基材フィルム
体積型ホログラム記録用感光性媒体の基材フイルムとしては、透明性を有するものであり、ポリエチレンフイルム、ポリプロピレンフイルム、ポリフッ化エチレン系フイルム、ポリフッ化ビニリデンフイルム、ポリ塩化ビニルフイルム、ポリ塩化ビニリデンフイルム、エチレン−ビニルアルコールフイルム、ポリビニルアルコールフイルム、ポリメチルメタクリレートフイルム、ポリエーテルスルホンフイルム、ポリエーテルエーテルケトンフイルム、ポリアミドフイルム、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合フイルム、ポリエチレンテレフタレートフイルム等のポリエステルフイルム、ポリイミドフイルム等の樹脂が例示され、膜厚としては２〜２００μｍ、好ましくは１０〜５０μｍである。
【００６５】
塗膜形成
上記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、バーコーター等の方法により、上記基材上に塗布し、乾燥することで本発明の体積型ホログラム記録用感光性媒体を得る。塗布液の粘度が低い場合、特にタイプのＩのようなバインダー樹脂を用いない場合には、ガラス板の間に塗布液をサンドイッチして、周囲を封止するような形で体積型ホログラム記録用感光性媒体の塗膜を形成することが望ましい。
【００６６】
体積型ホログラム材料層の厚みは１〜１００μｍ、好ましくは１０〜４０μｍとするのが良い。また、乾燥後の体積型ホログラム材料層に粘着性がある場合、保護フィルムとして、上記基材フィルムで例示されているフィルムを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の体積型ホログラム材料層との接触面は、後から剥がしやすいように離型処理されていても良い。
【００６７】
ホログラムの記録に用いる光
ホログラムの記録に用いる光には、コヒーレント（可干渉性）に優れた可視レーザー光、例えば、アルゴンイオンレーザー（４５８ｎｍ、４８８ｎｍ、５１４．５ｎｍ）、クリプトンイオンレーザー（６４７．１ｎｍ）、ＹＡＧレーザー（５３２ｎｍ）等からのレーザー光が使用される。
【００６８】
ホログラムの記録
ホログラムの記録方式としては、例えば、次の３方式が挙げられる。
１．媒体の感材面を原版に密着させて、感材側からレーザー光を照射する。原版からの反射レーザー光と入射レーザー光の干渉により記録する密着露光方式；
２．媒体がガラスやフィルムに挟まれている場合、原版との間にインデックスマッチング液を介して密着させ、媒体側からレーザー光を入射し、原版からの反射レーザー光と入射レーザー光の干渉により記録する密着露光方式；
３．レーザー光を二方向に分割し、一方を感材に直接入射し、他方は記録したい物体に入射し、物体からの反射光と直接入射光の干渉により記録する方式。
【００６９】
体積型ホログラムの形成のメカニズム及び体積型ホログラムの特徴
本発明における体積型ホログラム記録用感光性組成物の体積型ホログラム記録メカニズムは、次のように説明される。即ち、フィルム状に形成された該感光性組成物をレーザーで干渉露光すると、光が強い部分にて光重合が開始され、それに伴い光重合性化合物の濃度勾配ができ、光が弱い部分から強い部分に光重合性化合物の拡散移動が起こる。結果として干渉光の光の強弱に応じて、光重合性化合物の疎密ができ、屈折率の差として現れる。また、光が弱い部分には、非反応性である熱硬化性ブロック化熱硬化性化合物の濃度が濃くなる。
【００７０】
この際に、光重合性化合物として屈折率が低い化合物、ブロック化熱硬化性化合物として芳香族環等を持つ屈折率が高い化合物を使用することで、屈折率変調をより大きくとることが出来る。
【００７１】
本発明においては、屈折率変調を促進するために加熱をする屈折率変調促進工程を設けているので、モノマーの移動が促進され、特に、タイプIIの体積型ホログラム記録用感光性組成物では、バインダー樹脂はガラス転移付近に加熱されるため、モノマーの移動が促進され、屈折率変調が増大することにより鮮明な画像のホログラムを得ることができる。
【００７２】
さらに、本発明においては、熱硬化架橋剤として、屈折率変調促進工程における加熱温度では反応せず、加熱硬化工程における加熱温度で活性となる潜在性熱硬化架橋剤を用いているので、屈折率変調促進工程では熱硬化反応が行われないため、屈折率変調促進工程を安定に行わせることかできる。次いで、本発明においては、塗膜の加熱硬化のための加熱硬化工程を設けているために、得られた塗膜は、耐熱性の高いものとなる。
【００７３】
この加熱硬化工程を実施するにあたって、屈折率変調を増大するための加熱プロセスと塗膜の熱硬化のための加熱プロセスを同時に行なっても良い。また本発明においては、干渉露光後、紫外線による全面露光等を適宜行ってもよい。
【００７４】
【実施例】
〔実施例１〕
下記の通りの成分を配合して、体積型ホログラム記録用感光性組成物溶液を作製した。
アクリル酸エチル／ヒドロキシルエチルメタクリレート共重合体（１００／６０）（バインダー樹脂として）                                        １００重量部
ポリエチレングリコールジアクリレート（光重合性化合物として）８０重量部
ビスフェノールＡ型ジグリシジルエーテル（熱硬化性化合物として）
８０重量部
ブロックカルボン酸（１，２，４−トリメリット酸のカルボキシル基をエチルビニルエーテルでブロック化したもの）（潜在性熱硬化架橋剤として）      ３０重量部
イルガキュア７８４（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ（株）製）（光重合開始剤として）                                                          ５重量部
トルエン                                                    ３０重量部
メチルエチルケトン                                          ３０重量部
上記溶液を３８μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム（東レ製ルミラーＴ−６０）上にバーコーターを使用して、乾燥膜厚２０μｍとなるように塗布し、体積型ホログラム記録用感光性媒体を作製した。
【００７５】
感光層側をミラーにラミネートし、ＰＥＴ側から５１４．５ｎｍアルゴンイオンレーザー光を入射して、体積型ホログラムを記録した。
【００７６】
次いで、屈折率変調量増大のプロセスとして、１００℃で３０分間加熱し、更に熱硬化のために１５０℃で３０分間加熱することで固定化された体積型ホログラムを得る。
【００７７】
分光評価結果から計算した結果、Δｎ０．０２７を得た。また、耐熱性評価を動的粘弾性測定から実施した結果、ガラス転移温度は約１３０℃であった。
【００７８】
〔比較例１〕（潜在性ではない架橋剤を用いた例）
実施例１の体積型ホログラム記録用感光性組成物溶液の組成中、潜在性熱硬化架橋剤の代わりに潜在性ではない熱硬化架橋剤として、１，２，４−トリメリット酸を使用した以外、実施例１と同様にして体積型ホログラムを作製した。
【００７９】
その結果、得られた体積型ホログラムのΔｎは０．００９となり、十分なホログラム性能を得ることはできなかった。屈折率変調促進工程である１００℃、３０分間の加熱時に熱硬化反応が起こり、モノマーの移動が阻害されたためと推察される。
【００８０】
また、実施例１の溶液と比較例１の溶液の保存安定性を比較したところ、５０℃の保存条件において、実施例１の溶液では変化が無かったのに対して、比較例１の溶液においては１週間程度でゲル化して使用不能となった。
【００８１】
【発明の効果】
本発明の体積型ホログラム記録用感光性組成物を用いて製造した体積型ホログラムは、高Δｎであり光学特性に優れるとともに、耐熱性にも優れている。
【００８２】
本発明の体積型ホログラム記録用感光性組成物には、潜在性熱硬化架橋剤を含み、該潜在性熱硬化架橋剤は特定加熱条件下で活性になるもので、干渉露光工程、加熱による屈折率変調促進工程では反応せず、最後にブロック部位が外れる温度で加熱することで塗膜を熱硬化させることができるという特徴を持つ。このような性質により、屈折率変調促進工程において、バインダー樹脂のガラス転移点付近まで加熱することによりモノマー成分の移動を活発に行わせ、塗膜における屈折率変調量Δｎを増大させることにより、明瞭なホログラムを形成することができる。
【００８３】
本発明よる体積型ホログラムは、熱硬化性化合物、熱硬化架橋剤を含む組成物により形成されているので、耐熱性を高くすることができる。