(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）重合性化合物、（ｂ）光重合開始剤、及び（ｃ）有機微粒子を含有し、パターン露光としての干渉露光により前記重合性化合物及び前記有機微粒子が移動することにより空間的な屈曲率変調パターンとしてのホログラムを形成するために使用される、感光性組成物であって、
前記有機微粒子の干渉露光の波長に対する屈折率と、前記重合性化合物より与えられる重合体の干渉露光の波長に対する屈折率との差が０．００１以上、１．０以下であり、
前記有機微粒子が式（１）又は式（２）で表されるハイパーブランチポリマーである感光性組成物。
【化１】
0005008080.tif 000007
（式中、ｎは、繰り返し構造単位の数であって２〜１０００００の整数を表す。）
【化２】
0005008080.tif 000008
（式中、ｎは、繰り返し構造単位の数であって２〜１０００００の整数を表す。）
【請求項２】
前記重合性化合物が、干渉露光の波長に対する屈折率が１．３〜２．０である重合体を与える化合物である、請求項１に記載の感光性組成物。
【請求項３】
前記有機微粒子の干渉露光の波長に対する屈折率と、前記重合体のホログラム記録のための干渉露光の波長に対する屈折率との差が０．０１以上、１．０以下である、請求項１に記載の感光性組成物。
【請求項４】
前記有機微粒子は、平均粒径が１ｎｍ以上、１００ｎｍ未満である請求項１に記載の感光性組成物。
【請求項５】
前記重合性化合物、光重合開始剤及び有機微粒子の合計質量に占める前記有機微粒子の質量の割合が３質量％〜６０質量％である、請求項１に記載の感光性組成物。
【請求項６】
前記重合性化合物が、エチレン性不飽和結合を有する化合物であり、前記光重合開始剤が光ラジカル重合開始剤である、請求項１に記載の感光性組成物。
【請求項７】
前記重合性化合物が、カチオン重合性の部位を有する化合物であり、前記光重合開始剤が光酸発生剤である、請求項１に記載の感光性組成物。
【請求項８】
請求項１に記載の感光性組成物を支持体上に塗布することによって得られるホログラム記録層。
【請求項９】
支持体、前記支持体の上に請求項１に記載の感光性組成物を塗布することによって得られるホログラム記録層、及び前記ホログラム記録層の上層を覆う保護材、を含むホログラム記録媒体。
【請求項１０】
前記支持体及び前記保護材が共に透明な樹脂フィルムである、請求項９に記載のホログラム記録媒体。
【請求項１１】
請求項１に記載の感光性組成物を支持体に塗布し塗布膜を形成する工程、及び前記塗布膜に干渉露光する工程、を含むパターンの形成方法。
【請求項１２】
前記有機微粒子は、前記重合性化合物と分散が容易であることを特徴とする請求項１に記載の感光性組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターン露光することにより、組成物中の各成分に移動が生じ、各成分の空間分布が変化したパターンを形成できる感光性組成物、その組成物を用いたパターンの形成方法、当該感光性組成物が体積位相型ホログラムを記録するホログラム記録層のためのホログラム記録材料用組成物、当該ホログラム記録層及び当該ホログラム記録層を含む体積位相型ホログラム記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホログラフィック回折格子（ホログラム）は光の明暗（干渉）パターンを感光材料等に屈折率あるいは吸収率のパターンとして記録したものであり、多機能を有することから回折光学素子、ホログラフィック光メモリ、狭帯域波長フィルター、フォトニック結晶、光導波路結合器、光インターコネクション、立体画像ディスプレイ、ヘッドアップディスプレイなどフォトニクスや情報ディスプレイ等の幅広い分野において数多くの応用が報告されている。
【０００３】
これらの応用では高い屈折率変化と記録感度が通常要求される。加えて、ホログラフィック露光時に生じるポリマー化に伴う重合収縮による記録されたホログラムの機械的な歪みから生じる再生光品質の劣化を防ぐため、低重合収縮性も要求される。
【０００４】
従来の代表的なホログラム記録材料用組成物としては、重クロム酸ゼラチン感光材料や、漂白処理した銀塩感光材料が使用されてきた。これらは高い回折効率を持つが、ホログラム作成時の処理が複雑で、特に湿式現像処理が必要であるという欠点があった。
かかる欠点を克服する乾式のホログラム感光材料として、デュポン社のオムニデックスシリーズが市販されている。この材料はラジカル重合モノマーとバインダーポリマー、光ラジカル重合開始剤、増感色素を主成分として、ラジカル重合モノマーとバインダーポリマーの屈折率差を利用してホログラムを記録するものである。すなわち、フィルム状に形成された該感光性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モノマーの拡散移動が起こる。結果として干渉光の強弱に応じて、ラジカル重合モノマー密度および重合したポリマーの密度の疎密ができ、それらとバインダーポリマーの屈折率の差としてホログラムが形成される。この材料系は現状報告されているホログラム用フォトポリマーとしては最も性能は良いが、３０μｍ程度の厚みに限定されること、そして、耐熱性、透明性に問題が指摘されている。
【０００５】
また、ラジカル重合とカチオン重合を併用した材料系（特許文献１参照。）や、カチオン重合を利用した材料系（特許文献２参照。）が報告されているが、これらは有機材料のみで構成されており、お互いのポリマー同士は分子レベルで相溶しないためこの材料系で形成したホログラム記録膜は相分離による透明性の低下が生じ、それに基づく光散乱損失の増大などの問題点がある。さらに機械的強度、環境安定性に関し未だ不十分である。
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材料系が開示されている（特許文献３参照。）。ネットワークを形成し得る無機材料をバインダーとして用いる場合には、耐熱性、対環境性、機械強度に優れると共に、光重合性の有機モノマーとの屈折率差を大きく取れるという利点があるが、この材料系で形成したホログラム記録膜はどちらかと言えば脆くて、柔軟性や加工性、コーティング適性に劣るという問題点、及び無機バインダーと有機モノマーとの相溶性が良くないので、均一な塗工材料を調整するのが困難という問題点がある。
また、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（特許文献４参照。）。しかし、この発明ではマトリックスに流動性を持たせる必要があり、固体性が悪いだけでなく、金属粒子界面と固体マトリックスとの界面密着性が悪く、脆くなったり界面への水の侵入などの問題がある。
また、有機−無機ハイブリッドポリマーと光重合反応性基を有する有機金属微粒子を用いたホログラム記録材料が開示されている（特許文献５参照。）。しかし、この発明では干渉縞を固定する為に加熱及び紫外線重合が必要となり、工業プロセスとして課題がある。
より簡便な方法でホログラム記録を行う材料として、無機微粒子を光重合性モノマーに分散させたホログラム記録材料が開示されている（特許文献６及び非特許文献１参照。）。しかし、この発明では用いた無機微粒子の粒径が大きいことと粒度分布の巾が広い為、光散乱損失が大きいという課題がある。この課題を克服する目的で、用いる無機微粒子の粒径を小さくし光散乱損失を低下させた材料が報告されている（非特許文献２参照。）。しかしながら、光重合性モノマー中での無機微粒子の二次凝集が生じ、材料の安定性や性能に課題が残る。
有機微粒子を用いた体積ホログラム積層体が報告されている（特許文献７参照。）。この発明では、有機微粒子はホログラム層の塗膜強度を低下させ脆弱性を上昇させることによりセキュリティを向上させる目的で使用されているため、ホログラム層に用いた感光材料と略等しい屈折率のものを使用する必要があり、感光剤中で干渉露光時に粒子の移動による屈折率差を形成することができない。また、使用されている有機微粒子は、いわゆる線状高分子微粒子であるため感光材料への相容性が低く透明性が低いといった課題がある。
有機微粒子を用いた体積ホログラム記録用感光性組成物が報告されている（特許文献８参照。）。この発明では、粒子系が１００ｎｍ以上の有機微粒子を体積ホログラム層に脆性を付与する目的で使用されている。この有機微粒子は通常の線状高分子微粒子であるため、１００ｎｍ以下の粒径では嵩高く感光材料への添加が難しく、１００ｎｍ以上の粒径では光散乱損失が大きいという課題がある。また、ラジカル重合とカチオン重合を併用した材料系であるため、お互いのポリマー同士は分子レベルで相溶しないためこの材料系で形成したホログラム記録膜は相分離による透明性の低下が生じ、それに基づく散乱損失の増大などの問題点がある。
また、有機微粒子を増粘剤として利用することを記載したホログラム記録材料用組成物が報告されている（特許文献９参照。）。使用される微粒子は増粘効果を得るため粒径が０．１〜２０μｍと大きく、ホログラム記録層へ使用した場合、散乱損失による記録密度の低下に問題点がある。またこの発明では低屈折重合体中での高屈折率のモノマーの干渉露光により屈折率分布を生じさせる記録方式であり、記録後の層分離による散乱損失という課題がある。
多分岐型高分子微粒子を用いた積層体が報告されているが（特許文献１０参照。）、この発明は、静電的相互作用を用いた交互吸着法による高分子微粒子層積層体を作成するものであり、干渉露光によって粒子を移動させることによるパターン形成は不可能である。
【特許文献１】
特開平５−１０７９９９号公報（特許請求の範囲）
【特許文献２】
米国特許第５７５９７２１号明細書（全文）
【特許文献３】
特開平６−０１９０４０号公報（特許請求の範囲）
【特許文献４】
特表２０００−５０８７８３号公報（特許請求の範囲）
【特許文献５】
特開２００２−２３６４４０号公報（特許請求の範囲）
【特許文献６】
特開２００３−８４６５１号公報（特許請求の範囲）
【特許文献７】
特開２００４−４８４６号公報（特許請求の範囲）
【特許文献８】
特開２００５−３７９４号公報（特許請求の範囲）
【特許文献９】
特開２００３−２９６０４号公報（段落番号［００７２］）
【特許文献１０】
特開２００３−９４５４６号公報（特許請求の範囲）
【非特許文献１】
「アプライド・フィジックス・レターズ（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．）」，（米国），２００２年，第８１巻，ｐ．４１２１−４１２３
【非特許文献２】
「アプライド・オプティクス（Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ．）」，（米国），２００４年、第４３巻，ｐ．２１２５−２１２９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
［０００６］
本発明は光散乱損失が低く、回折効率の高いホログラムを永続的に形成できる感光性組成物、及びホログラムの形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
［０００７］
本発明者らは、鋭意検討した結果、有機微粒子、光重合開始剤及び重合性化合物を含む感光性組成物より優れたホログラフィック回折格子（ホログラム）が得られることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、第１観点として、（ａ）重合性化合物、（ｂ）光重合開始剤、及び（ｃ）有機微粒子を含有し、パターン露光としての干渉露光により前記重合性化合物及び前記有機微粒子が移動することにより空間的な屈曲率変調パターンとしてのホログラムを形成するために使用される、感光性組成物であって、
前記有機微粒子の干渉露光の波長に対する屈折率と、前記重合性化合物より与えられる重合体の干渉露光の波長に対する屈折率との差が０．００１以上、１．０以下であり、
前記有機微粒子が式（１）又は式（２）で表されるハイパーブランチポリマーである感光性組成物、
【化１】
0005008080.tif 000002
（式中、ｎは、繰り返し構造単位の数であって２〜１０００００の整数を表す。）
【化２】
0005008080.tif 000003
（式中、ｎは、繰り返し構造単位の数であって２〜１０００００の整数を表す。）
第２観点として、前記重合性化合物が、干渉露光の波長に対する屈折率が１．３〜２．０である重合体を与える化合物である、第１観点に記載の感光性組成物、
第３観点として、前記有機微粒子の干渉露光の波長に対する屈折率と、前記重合体のホログラム記録のための干渉露光の波長に対する屈折率との差が０．０１以上、１．０以下である、第１観点に記載の感光性組成物、
第４観点として、前記有機微粒子は、平均粒径が１ｎｍ以上、１００ｎｍ未満である第１観点に記載の感光性組成物、
第５観点として、前記重合性化合物、光重合開始剤及び有機微粒子の合計質量に占める前記有機微粒子の質量の割合が３質量％〜６０質量％である、第１観点に記載の感光性組成物、
第６観点として、前記重合性化合物が、エチレン性不飽和結合を有する化合物であり、前記光重合開始剤が光ラジカル重合開始剤である、第１観点に記載の感光性組成物、
第７観点として、前記重合性化合物が、カチオン重合性の部位を有する化合物であり、前記光重合開始剤が光酸発生剤である、第１観点に記載の感光性組成物、
第８観点として、第１観点に記載の感光性組成物を支持体上に塗布することによって得られるホログラム記録層、
第９観点として、支持体、前記支持体の上に第１観点に記載の感光性組成物を塗布することによって得られるホログラム記録層、及び前記ホログラム記録層の上層を覆う保護材、を含むホログラム記録媒体、
第１０観点として、前記支持体及び前記保護材が共に透明な樹脂フィルムである、第９観点に記載のホログラム記録媒体。
第１１観点として、第１観点に記載の感光性組成物を支持体に塗布し塗布膜を形成する工程、及び前記塗布膜に干渉露光する工程、を含むパターンの形成方法、
第１２観点として、前記有機微粒子は、前記重合性化合物と分散が容易であることを特徴とする第１観点に記載の感光性組成物である。
【発明の効果】
［０００８］
本発明により、パターン露光によりパターンを形成することができる感光性組成物を提供することができる。
本発明の感光性組成物にパターン露光することによって、組成物中の成分の空間分布の変化によるパターンを形成することができる。特に、干渉露光によってホログラムを形成することができる。
また、本発明の感光性組成物よりホログラム記録層を提供することができる。当該ホログラム記録層に干渉露光を行うことにより、ホログラムを記録することができる。
本発明により、低光分散損失で高回折効率を有するホログラムを提供することができる。
本発明により得られるホログラムでは、含有される有機微粒子が高い材料設計自由度を有することから、該有機微粒子に光学的な機能性を付与することが可能である。従って、該ホログラフィック回折格子は多機能光学素子として、回折光学素子、ホログラフィック光メモリ、狭帯域波長フィルター、フォトニック結晶、光導波路結合器、光インターコネクション、立体画像ディスプレイ、ヘッドアップディスプレイなどフォトニクスや情報ディスプレイ等の幅広い分野への応用が可能である。さらには、該有機微粒子に他の化学物質を付与させることで、該化学物質の空間的な配列を純光学的にワンステップの処理で実現出来るため、化学的あるいは生物学的なセンサーやフィルターへの応用も可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ホログラム形成過程の概念図。
【図２】体積ホログラム記録媒体に対する二光束干渉露光を行う装置の概念図。
【図３】実施例１における体積ホログラム記録媒体の回折効率の露光時間変化を表すグラフ。
【図４】実施例２における体積ホログラム記録媒体の回折効率の露光時間変化を表すグラフ。
【図５】実施例３における体積ホログラム記録媒体中の微粒子の移動を示す透過顕微鏡写真。
【図６】比較例１における体積ホログラム記録媒体の回折効率の露光時間変化を表すグラフ。  １  ホログラム記録媒体    ２  Ｎｄ：ＹＶＯ4レーザー    ３  ビームエキスパンダ  ４  Ｈｅ−Ｎｅレーザー    ５、６、７、８、９、１０、１１  ミラー  １２  ビームサンプラー    １３  ハーフミラー    １４、１５  半波長板  １６、１７  偏光プリズム    １８、１９、２０  光検出器
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の感光性組成物は、（ａ）重合性化合物、（ｂ）光重合開始剤、及び（ｃ）有機微粒子を含む。以下、各成分について説明する。
【００１１】
（ａ）重合性化合物
本発明における重合性化合物は、光重合開始剤の作用によって重合する重合性の部位を分子内に一個以上、好ましくは一個乃至六個有する化合物であれば特に制限はない。重合性の部位としては、ラジカル重合性の部位であるエチレン性不飽和結合が挙げられる。あるいは、重合性の部位としては、カチオン重合性の部位であるビニルエーテル構造、ビニルチオエーテル構造、エポキシ環やオキセタン環等の環状エーテル構造等が挙げられる。
なお、本発明における重合性化合物の意味するところは、所謂高分子物質でない化合物、である。従って、狭義の単量体化合物だけでなく、二量体、三量体、オリゴマーや反応性高分子をも包含するものである。
そのような重合性化合物としては、ラジカル重合性の部位であるエチレン性不飽和結合を有する化合物が挙げられる。あるいは、重合性化合物としては、カチオン重合性の部位であるビニルエーテル構造、エポキシ環またはオキセタン環を有する化合物が挙げられる。
エチレン性不飽和結合を有する化合物としては、例えば、不飽和カルボン酸、脂肪族ポリヒドロキシ化合物と不飽和カルボン酸とのエステル化合物、芳香族ポリヒドロキシ化合物と不飽和カルボン酸とのエステル化合物、脂肪族ポリヒドロキシ化合物及び芳香族ポリヒドロキシ化合物等の多価ヒドロキシ化合物と不飽和カルボン酸及び多価カルボン酸とのエステル化反応により得られるエステル化合物、脂肪族ポリアミン化合物と不飽和カルボン酸とのアミド化合物等が挙げられる。
具体的には、不飽和脂肪酸、脂肪族ポリヒドロキシ化合物と不飽和カルボン酸とのエステル化合物、芳香族ポリヒドロキシ化合物と不飽和カルボン酸とのエステル化合物が挙げられる。
不飽和脂肪酸の具体例としては、フェノキシエチレングリコールアクリレート、フェノキシジエチレングリコールアクリレート、２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピルアクリレート、３−クロロ−２−ヒドロキシプロピルメタクリレート、２−アクリロイロキシエチルコハク酸、２−アクリロイロキシエチルフタル酸、及びイソボロニルアクリレート等が挙げられる。また、これらのアクリル酸エステル化合物のアクリレート部分をメタクリレートに代えたメタクリル酸エステル化合物、同様にイタコネートに代えたイタコン酸エステル化合物、クロトネートに代えたクロトン酸エステル化合物、及びマレエートに代えたマイレン酸エステル化合物等も挙げられる。
脂肪族ポリヒドロキシ化合物と不飽和カルボン酸とのエステル化合物の具体例としては、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、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールエタントリアクリレート、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テトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、及びグリセロールアクリレート等のアクリル酸エステル化合物が挙げられる。また、これらのアクリル酸エステル化合物のアクリレート部分をメタクリレートに代えたメタクリル酸エステル化合物、同様にイタコネートに代えたイタコン酸エステル化合物、クロトネートに代えたクロトン酸エステル化合物、及びマレエートに代えたマイレン酸エステル化合物等も挙げられる。
芳香族ポリヒドロキシ化合物と不飽和カルボン酸とのエステル化合物としては、ヒドロキノンジアクリレート、ヒドロキノンジメタクリレート、レゾルシンジアクリレート、レゾルシンジメタクリレート、及びピロガロールトリアクリレート等が挙げられる。
脂肪族ポリヒドロキシ化合物及び芳香族ポリヒドロキシ化合物等の多価ヒドロキシ化合物と不飽和カルボン酸及び多価カルボン酸とのエステル化反応により得られるエステル化合物としては必ずしも単一物では無いが代表的な具体例を挙げれば、アクリル酸、フタル酸及びエチレングリコールの縮合物、アクリル酸、マレイン酸及びジエチレングリコールの縮合物、メタクリル酸、テレフタル酸及びペンタエリスリトールの縮合物、アクリル酸、アジピン酸、ブタンジオール及びグリセリンの縮合物等が挙げられる。
エチレン性不飽和結合を有する化合物としては、また、多価イソシアネートとヒドロキシアルキル不飽和カルボン酸エステルとの反応によって得ることができるウレタン化合物や、多価エポキシ化合物とヒドロキシアルキル不飽和カルボン酸エステルとの反応によって得ることができる化合物を挙げることができる。
本発明に用いられるエチレン性不飽和結合を有する化合物としては、また、例えば、エチレンビスアクリルアミド等のアクリルアミド化合物、フタル酸ジアリル等のアリルエステル化合物、及びジビニルフタレート等のビニル基含有化合物等が有用である。
本発明においては、エチレン性不飽和結合を有する化合物としては、アクリル酸エステル化合物またはメタクリル酸エステル化合物が特に好ましい。
これらのエチレン性不飽和結合を有する化合物は単独で用いても良いし、必要に応じ混合して用いてもよい。
ビニルエーテル構造を有する化合物としては、例えば、ビニル−２−クロロエチルエーテル、ビニル−ノルマルブチルエーテル、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、及びビニルグリシジルエーテル等を挙げることができる。
エポキシ環を有する化合物としては、例えば、ジグリセロールポリジ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−へ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、ｐ−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ーテル、ｏ−フタル酸ジグリシジルエーテル、ジブロモフェニル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、２，２−ビス（４−グリシジルオキシフェニル）プロパン、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、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、及びジ−２，３−エポキシシクロペンチルエーテル等を挙げることができる。
オキセタン環を有する化合物としては、例えば、３−エチル−３−ヒドロキシメチルオキセタン、３−エチル−３−（フェノキシメチル）オキセタン、３，３−ジエチルオキセタン、及び３−エチル−３−（２−エチルヘキシロキシメチル）オキセタン等のオキセタン環を一つ有する化合物、１，４−ビス｛［（３−エチル−３−オキセタニル）メトキシ］メチル｝ベンゼン、ジ（１−エチル（３−オキセタニル））メチルエーテル、及びペンタエリスリトールテトラキス（３−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を二つ以上有する化合物を挙げることができる。
【００１２】
（ｂ）光重合開始剤
本発明における光重合開始剤としては、パターン露光によって前記重合性化合物の重合を開始することができる機能を有する化合物であれば特に限定はない。
パターン露光の方法としては、フォトマスク露光、フェーズマスク露光、及び干渉露光等が挙げられる。これらのうち干渉露光が好ましい。
干渉露光の光源としては、一般に干渉性の高いレーザー光であり、光重合開始剤に高感度であればよく、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）、Ｎｄ：ＹＡＧレーザー（５３２
ｎｍ）、Ｎｄ：ＹＶＯ4レーザー（５３２ｎｍ）、ＩｎＧａＮレーザー（４０５ｎｍ）等が使用される。
重合性化合物として前記のエチレン性不飽和結合を有する化合物が使用された場合、光重合開始剤としてはパターン露光時に活性ラジカルを生成する光ラジカル重合開始剤が好ましい。
重合性化合物として前記のカチオン重合性の部位であるビニルエーテル構造、エポキシ環またはオキセタン環を有する化合物が使用された場合、光重合開始剤としては干渉露光時にルイス酸あるいはブレンステッド酸を生成する光酸発生剤が好ましい。
光ラジカル重合開始剤としては、パターン露光時に活性ラジカルを生成する化合物であれば特に限定されないが、例えば、アゾ系化合物、アジド系化合物、ジアゾ系化合物、ｏ−キノンジアジド系化合物、有機過酸化物、ベンゾフェノン類、ビスクマリン、ビスイミダゾール化合物、チタノセン化合物、有機チオール化合物、ハロゲン化炭化水素化合物、トリクロロメチルトリアジン化合物、あるいはヨードニウム塩化合物、スルホニウム塩化合物などのオニウム塩化合物等が用いられる。これらのうち、チタノセン化合物が好ましい。
光ラジカル重合開始剤は単独で用いても良いし、必要に応じ混合して用いてもよい。
チタノセン化合物は、特に限定はされないが、具体的には、ジシクロペンタジエニル−チタン−ジクロリド、ジシクロペンタジエニル−チタン−ビスフェニル、ジシクロペンタジエニル−チタン−ビス（２，３，４，５，６−ペンタフルオロフェニル）、ジシクロペンタジエニル−チタン−ビス（２，３，５，６−テトラフルオロフェニル）、ジシクロペンタジエニル−チタン−ビス（２，４，６−トリフルオロフェニル）、ジシクロペンタジエニル−チタン−ビス（２，６−ジフルオロフェニル）、ジシクロペンタジエニル−チタン−ビス（２，４−ジフルオロフェニル）、ビス（メチルシクロペンタジエニル）−チタン−ビス（２，３，４，５，６−ペンタフルオロフェニル）、ビス（メチルシクロペンタジエニル）−チタン−ビス（２，３，５，６−テトラフルオロフェニル）、ビス（メチルシクロペンタジエニル）−チタン−ビス（２，６−ジフルオロフェニル）、及びジシクロペンタジエニル−チタン−ビス（２，６−ジフルオロ−３−（１Ｈ−ピロール−１−イル）−フェニル）等を挙げることができる。
アジド系化合物としては、ｐ−アジドベンズアルデヒド、ｐ−アジドアセトフェノン、ｐ−アジド安息香酸、ｐ−アジドベンザルアセトフェノン、４，４’−ジアジドカルコン、４，４’−ジアジドジフェニルスルフィド、２，６−ビス（４‘−アジドベンザル）−４−メチルシクロヘキサノン、及びα−シアノ−４，４’−ジベンゾスチルベン等が挙げることができる。
アゾ系化合物としては、１，２−ナフトキノン−ジアジド（２）−４−スルホン酸ナトリウム塩、１，２−ナフトキノン−ジアジド（２）−５−スルホン酸エステル、及び１，２−ナフトキノン−ジアジド（２）−４−スルホニルクロリド等を挙げることができる。
ジアゾ系化合物としては、１−ジアゾ−２，５−ジエトキシ−４−ｐ−トリルメルカプトベンゼンボロフルオリド、１−ジアゾ−４−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノベンゼンクロリド、及び１−ジアゾ−４−Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノベンゼンボロフルオリド等を挙げることができる。
ｏ−キノンジアジド系化合物としては、１，２−ナフトキノン−ジアジド（２）−４−スルホン酸ナトリウム塩、１，２−ナフトキノン−ジアジド（２）−５−スルホン酸エステル、及び１，２−ナフトキノン−ジアジド（２）−４−スルホニルクロリド等を挙げることができる。
ベンゾフェノン類としては、例えばベンゾフェノン、４，４’−ビスジエチルアミノベンゾフェノン、１，４−ジベンゾイルベンゼン、１０−ブチル−２−クロロアクリドン、２−ベンゾイルナフタレン、４−ベンゾイル  ビフェニル、４−ベンゾイルジフェニルエーテル、ベンジル等を挙げることができる。
ビスクマリンとしては、例えば３，３’−カルボニルビス（７−（ジエチルアミノ）−２Ｈ−クロメン−２−オン）等が挙げられ、これはみどり化学株式会社でＢＣ（ＣＡＳ［６３２２６−１３−１］）として市販されている。
ビスイミダゾール化合物としては、２，２’−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，５，４’，５’−テトラキス（３，４，５−トリメトキシフェニル）１，２’−ビスイミダゾール、及び２，２’−ビス（ｏ−クロロフェニル）４，５，４’，５’−テトラフェニル−１，２’−ビスイミダゾール等が挙げることができる。
光酸発生剤としては、パターン露光時にルイス酸あるいはブレンステッド酸を生成する化合物であれば特に限定されないが、例えば、ジアリルヨードニウム塩化合物、トリアリールスルホン酸塩化合物、ジアゾニウム塩化合物などのオニウム塩化合物、及び鉄アレーン錯体化合物等を挙げることができる。
ジアリルヨードニウム塩化合物としては、例えば、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、（４−メチルフェニル）[４−（２−メチルプロピル）フェニル]ヨードニウム、及び３，３’−ジニトロフェニルヨードニウム等の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、及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ン酸塩化合物としては、例えば、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、及び４−チオフェニルトリフェニルスルホニウム等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、及びヘキサフルオロアンチモネート等を挙げることができる。
鉄アレーン錯体化合物としては、ビスシクロペンタジエニル−（η６−イソプロピルベンゼン）−鉄（ＩＩ）ヘキサフルオロホスフェート等が挙げられる。
光酸発生剤は単独で用いても良いし、必要に応じ混合して用いてもよい。
本発明の感光性組成物において、重合性化合物としてラジカル重合性の部位であるエチレン性不飽和結合を有する化合物が使用された場合には、光重合開始剤としては、基本的には光ラジカル重合開始剤が用いられる。重合性化合物としてカチオン重合性の部位であるビニルエーテル構造、エポキシ環またはオキセタン環を有する化合物が使用された場合には、光重合開始剤としては、基本的には光酸発生剤が用いられる。
【００１３】
（ｃ）有機微粒子
有機微粒子としては、本発明の目的を達成することができる有機化合物で構成された粒子であれば特に限定されないが、光散乱損失を低減させる必要があるため、平均粒子径が１００ｎｍ以下である有機微粒子が望ましい。有機微粒子の平均粒子径としては、例えば１ｎｍ〜１００ｎｍ、または２ｎｍ〜５０ｎｍ、または３ｎｍ〜３０ｎｍである。
有機微粒子の平均粒子径（ｎｍ）は、透過型電子顕微鏡で測定できる。また、有機微粒子の分子量分布は、ゲル浸透クロマトグラフィーで測定できる。
有機微粒子の具体例としては、ハイパーブランチポリマー、デンドリマー、スターバーストポリマー、フラーレン、ナノダイヤ等が挙げられる。好ましくは主鎖が高度に分岐した高分子であり、例えばハイパーブランチポリマー、デンドリマー又はスターバーストポリマーであり、これらのうちハイパーブランチポリマーが分散性、透明性、経済性の面から特に好ましい。
主鎖が高度に分岐することにより樹脂成分とのからみあいが少なくなるために分子が粒子様に振舞い、樹脂中の移動が容易になる。そのため、光照射した際に大きく移動することが可能となり、その結果暗部と明部の屈折率差が大きくなり、効果的な回折格子（データ記録）が可能となる。
ハイパーブランチポリマーは一般的に、ＡＢ２、ＡＢ３のように一分子中にＡ官能基を１官能基有し且つＡ官能基と反応しうるＢ官能基を２官能基以上有するＡＢｘ型化合物や、ＡＢ＊型と呼ばれる重合点と開始剤それぞれ1つずつ兼ね備えた化合物とを縮合、付加、あるいは挿入反応などを利用して重合したものを指し、高度に分岐した高分子である。
ＡＢ＊型分子は、重合点にあたるＡ官能基と開始剤となるＢ＊官能基とが反応し、反応後にＡ官能基は消失するがＢ＊は脱離、付加により反応後でもＢ＊としての反応性を残したままとなる化合物である。
ここで例えばＡＢ２型の場合、Ａ官能基がカルボキシル基の場合にはＢ官能基はアミノ基があげられ、この場合はハイパーブランチポリアミドとなる。また、ＡＢ＊型の場合、Ａ官能基がスチレン性二重結合の場合にはＢ＊官能基はジチオカーバメート基があげられ
、その場合はハイパーブランチポリスチレンとなる。
ハイパーブランチポリマーの構造例としては、例えば、岡田鉦彦編著；「デンドリマーの科学と機能」（２０００年、アイピーシー発行）ｐ．７９−１１６に記載されているポリフェニレン構造、ポリエステル構造、ポリカーボネート構造、ポリエーテル構造、ポリチオエーテル構造、ポリエーテルケトン構造、ポリエーテルスルホン構造、ポリアミド構造、ポリエーテルアミド構造、ポリアミドアミン構造、ポリウレタン構造、ポリウレア構造、ポリシロキシシラン構造、ポリカルボシラン構造、ポリエチニレン構造、ポリフェニレンビニレン構造、ポリアニリン構造、ポリアクリレート構造、ポリメタクリレート構造
、ポリスチレン構造、ポリアミン構造等が挙げられる。
デンドリマーの構造例としては、例えば、Ｇ．Ｒ．Ｎｅｗｋｏｍｅら；“Ｄｅｎｄｒｉｍｅｒｓ  ａｎｄ  Ｄｅｎｄｒｏｎｓ”（２００１年、ＷＩＬＬＹ−ＶＣＨ発行）に記載されている諸構造や、Ｃ．Ｊ．Ｈａｗｋｅｒら；Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１９９０年，第１１２巻，ｐ．７６３８−７６４７に報告例のある３，５−ジオキシベンジル基等のジオキシベンジル基を繰返し単位とするポリベンジルエーテルデンドリマー構造、Ａ．Ｍｏｒｉｋａｗａら；Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，１９９３年，第２６巻，ｐ．６３２４−６３２９、Ｔ．Ｍ．Ｍｉｌｌｅｒら；Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１９９３年，第１１５巻，ｐ．３５６−３５７、Ｃ．Ｊ．Ｈａｗｋｅｒら；Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，１９９６年，第２９巻，ｐ．４３７０−４３８０、Ａ．Ｍｏｒｉｋａｗａ；Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，１９９８年，第３１巻、ｐ．５９９９−６００９、Ａ．Ｍｏｒｉｋａｗａら：Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，１９９９年，第３２巻、ｐ．１０６２−１０６８、Ａ．Ｍｏｒｉｋａｗａら；Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｊｏｕｒｎａｌ，２０００年，第３２巻，ｐ．２３４−２４２、Ａ．Ｍｏｒｉｋａｗａら；Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｊｏｕｒｎａｌ，２０００年，第３２巻，ｐ．２５５−２６２に報告例のある様々な繰返し単位を有するポリエーテルケトンデンドリマー構造、Ｄ．Ａ．Ｔｏｍａｌｉａら；Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．Ｅｎｇｌ．，１９９０年，第２９巻、ｐ．１３８−１７５に報告のあるポリアミドアミンデンドリマー構造、Ｅ．Ｍ．Ｍ．ｄｅ  Ｂｒａｂａｎｄｅｒ−ｖａｎ  ｄｅｎ  Ｂｅｒｇら；Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．Ｅｎｇｌ．，１９９３年，第３２巻、ｐ．１３０８に報告例のあるポリプロピレンイミンデンドリマー構造、Ｍ．Ｊａｙａｒａｍａｎら；Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１９９８年，第１２０巻，ｐ．１２９９６−１２９９７に報告例のある脂肪族ポリエーテルデンドリマー構造、Ｈ．Ｉｈｒｅら；Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，１９９８年，第３１巻、ｐ．４０６１−４０６８に報告のある脂肪族ポリエステルデンドリマー構造が挙げられる。
スターバーストポリマーの構造例には、石津浩二編著；「分岐ポリマーのナノテクノロジー」（２０００年、アイピーシー発行）ｐ．２７−４９に記載されているスターポリブタジエンのようなスターポリマー構造、ポリ（スチレン−ｂｌｏｃｋ−イソプレン）スター・ブロック共重合体構造、（ポリスチレン−ｓｔａｒ−ポリイソプレン−ｓｔａｒ−ポリブタジエン）スター・ブロック共重合体構造、（ポリスチレン−ｓｔａｒ−ポリイソプレン−ｓｔａｒ−ポリメタクリル酸メチル）スター・ブロック共重合体構造等が挙げられる。
【００１４】
ホログラムなどのパターンは、光の干渉パターンを記録層に含まれる少なくとも二種の成分の屈折率の差を利用して記録するものである。
そのため、本発明では、パターンを形成するためのパターン露光の条件下、例えばホログラム記録のための干渉露光の条件下で、上記の重合性化合物より生じる重合体の屈折率と、有機微粒子の屈折率とに差のあることが必要である。例えば、多数のパターン露光情報を１枚のホログラムに多重記録する場合には記録に際して大きなダイナミックレンジが必要となるために、重合体の屈折率と有機微粒子の屈折率に０．００１〜１．０、または０．０１〜１．０の差があることが必要である。
例えば、有機微粒子のホログラム記録のための干渉露光に用いる光の波長に対する屈折率と、重合性化合物より干渉露光の条件下で生じる重合体のホログラム記録のための干渉露光に用いる光の波長に対する屈折率との差が０．００１〜１．０、または０．０１〜１．０、または０．０２〜０．５０、または０．０３〜０．１５であることが必要である。そして、このような観点から、有機微粒子と重合性化合物が選択される。
そして、重合性化合物としては、ホログラム記録のための干渉露光に用いる光の波長に対する屈折率が１．３〜２．０または１．４〜１．８である重合体を与える化合物が好ましく使用される。例えば、波長５８９ｎｍの光に対する屈折率が１．３〜２．０または１．４〜１．８である重合体を与える化合物が好ましく使用される。
重合体の屈折率は、重合性化合物及び光重合開始剤からなる組成物を支持体上に塗布し、必要に応じて乾燥を行った後、ホログラム記録のための干渉露光に用いる光を用いた条件下で露光することによって重合体を得、その重合体の屈折率を測定することにより求めることができる。そして、このようにして得られる重合体の屈折率と有機微粒子の屈折率とをもとにして、本発明のホログラム記録材料用組成物の重合性化合物と有機微粒子を選択することができる。
【００１５】
本発明の感光性組成物には、上記成分（ａ）〜（ｃ）の他、必要に応じて、重合禁止剤、増感剤、連鎖移動剤、可塑剤、着色剤等の添加剤を加えてもよい。また、膜厚の均一性を持たせ、光照射での重合で形成されたホログラムを安定に存在させるために結合材としてバインダー樹脂を加えてもよい。
【００１６】
重合禁止剤とは一般的に重合を遅延、もしくは禁止させる化合物であり、本発明では特に限定されるものではないが、ラジカル重合系の場合は、フェノール、カテコール、ベンゾキノン、ハイドロキノン、またはこれらのエステル、エーテル化物やアルキル化したことによるヒンダードフェノール類、フェノチアジン、ヒンダードアミン類、ＴＥＭＰＯの様なヒドロキシアミン類、ニトロソアミン類があげられる。カチオン重合の場合は塩基性を示す化合物があげられ、好ましくは有機アミン類があげられる。
【００１７】
本発明における光ラジカル重合開始剤は、単独で用いても良いが、光を吸収する成分である増感剤と組み合わせて用いてもよい。
好ましい増感剤としては、例えば、２，６−ジエチル−１，３，５，７，８−ペンタメチルピロメテン−ＢＦ2錯体、１，３，５，７，８−ペンタメチルピロメテン−ＢＦ2錯体の様なピロメテン錯体、またはエオシン、エチルエオシン、エリスロシン、フルオレセイン、ローズベンガルの様なキサンテン系色素、または１−（１−メチルナフト〔１，２−ｄ〕チアゾール−２（１Ｈ）−イリデン−４−（２，３，６，７）テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ〔ｉｊ〕キノリジン−９−イル）−３−ブテン−２−オン、１−（３−メチルベンゾチアゾール−２（３Ｈ）−イリデン−４−（ｐ−ジメチルアミノフェニル）−３−ブテン−２−オンの様なケトチアゾリン系化合物、または２−（ｐ−ジメチルアミノスチリル）−ナフト〔１，２−ｄ〕チアゾール、２−〔４−（ｐ−ジメチルアミノフェニル）−１，３−ブタジエニル〕−ナフト〔１，２−ｄ〕チアゾールの様なスチリルまたはフェニルブタジエニル複素環化合物、または２，４−ジフェニル−６−（ｐ−ジメチルアミノスチリル）−１，３，５−トリアジン、２，４−ジフェニル−６−（（〔２，３，６，７〕テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ〔ｉｊ〕キノリジン−９−イル）−１−エテン−２−イル）−１，３，５−トリアゾンの様なナンスリル−（（〔２，３，６，７〕テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ〔ｉｊ〕キノリジン−９−イル）−１−エテン−２−イル）ケトン、２，５−ビス（ｐ−ジメチルアミノシンナミリデン）シクロペンタノンの様なアミノフェニル不飽和ケトン化合物、または５，１０，１５，２０テトラフェニルポルフィリン、ヘマトポリフィリンの様なポリフィリン類等を挙げることができる。これらの内、特にピロメテン錯体が好ましく、可視光での無色透明性が要求される用途ではシアニン系色素が好ましい。
また、光ラジカル重合開始剤としてチタノセン化合物を用いた場合には、増感剤としてはベンゾフェノン類、ビスクマリン、ビスイミダゾール化合物、ピロメテン化合物を用いることが好ましい。
また、水素供与体であるチオール、アルキルアミン類、アミノ酸類を使用することによってさらに高感度化することも可能であり、チオールとしては２−ベンゾオキサゾール  チオール、２−ベンゾチアゾール  チオール、アミノ酸類としてはＮ−フェニルグリシン、４−シアノ−Ｎ−フェニルグリシン等が挙げられる。
【００１８】
本発明における光カチオン重合開始剤もまた、単独で用いても良いが、光を吸収する成分である増感剤と組み合わせて用いてもよい。本発明に用いることのできる増感剤を例示すると、カルバゾール、Ｎ−エチルカルバゾール、Ｎ−ビニルカルバゾール、Ｎ−フェニルカルバゾール等のカルバゾール誘導体、１−ナフトール、２−ナフトール、１−メトキシナフタレン、１−ステアリルオキシナフタレン、２−メトキシナフタレン、２−ドデシルオキシナフタレン、４−メトキシ−１−ナフトール、グリシジル−１−ナフチルエーテル、２−（２−ナフトキシ）エチルビニルエーテル、１，４−ジヒドロキシナフタレン、１，５−ジヒドロキシナフタレン、１，６−ジヒドロキシナフタレン、２，７−ジヒドロキシナフタレン、２，７−ジメトキシナフタレン、１，１’−チオビス（２−ナフトール）、１，１’−ビ−２−ナフトール、１，５−ナフチルジグリシジルエーテル、２，７−ジ（２−ビニルオキシエチル）ナフチルエーテル、４−メトキシ−１−ナフトール、ナフトール誘導体とホルマリンとの縮合体等のナフタレン誘導体、９，１０−ジメトキシアントラセン、２−エチル−９，１０−ジメトキシアントラセン、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジメトキシアントラセン、２，３−ジメチル−９，１０−ジメトキシアントラセン、９−メトキシ−１０−メチルアントラセン、９，１０−ジエトキシアントラセン、２−エチル−９，１０−ジエトキシアントラセン、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジエトキシアントラセン、２，３−ジメチル−９，１０−ジエトキシアントラセン、９−エトキシ−１０−メチルアントラセン、９，１０−ジプロポキシアントラセン、２−エチル−９，１０−ジプロポキシアントラセン、２−ｔブチル−９，１０−ジプロポキシアントラセン、２，３−ジメチル−９，１０−ジプロポキシアントラセン、９−イソプロポキシ−１０−メチルアントラセン、９，１０−ジベンジルオキシアントラセン、２−エチル−９，１０−ジベンジルオキシアントラセン、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジベンジルオキシアントラセン、２，３−ジメチル−９，１０−ジベンジルオキシアントラセン、９−ベンジルオキシ−１０−メチルアントラセン、９，１０−ジ−α−メチルベンジルオキシアントラセン、２−エチル−９，１０−ジ−α−メチルベンジルオキシアントラセン、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ−α−メチルベンジルオキシアントラセン、２，３−ジメチル−９，１０−ジ−α−メチルベンジルオキシアントラセン、９−（α−メチルベンジルオキシ）−１０−メチルアントラセン、９，１０−ジ（２−ヒドロキシエトキシ）アントラセン、２−エチル−９，１０−ジ（２−カルボキシエトキシ）アントラセン等のアントラセン誘導体、１，４−ジメトキシクリセン、１，４−ジエトキシクリセン、１，４−ジプロポキシクリセン、１，４−ジベンジルオキシクリセン、１，４−ジ−α−メチルベンジルオキシクリセン等のクリセン誘導体、９−ヒドロキシフェナントレン、９，１０−ジメトキシフェナントレン、９，１０−ジエトキシフェナントレン等のフェナントレン誘導体などを挙げることができる。これら誘導体の中でも、特に、炭素数１〜４のアルキル基を置換基として有していても良い９，１０−ジアルコキシアントラセン誘導体が好ましく、アルコキシ基としてはメトキシ基、エトキシ基が好ましい。
また、チオキサントン誘導体としては、例えば、チオキサントン、２，４−ジメチルチオキサントン、２，４−ジエチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン２−クロロチオキサントン等を挙げることができる。
【００１９】
上述のラジカル開始剤、例えばジシクロペンタジエニル−チタンのようなチタノセン化合物もまた光酸発生剤の増感剤として作用することが知られており、この場合は光酸発生剤とラジカル重合開始剤との組み合わせ、そしてまた光酸発生剤とラジカル重合開始剤、ラジカル重合開始剤用の増感剤をそれぞれ組み合わせて使用することができる。
【００２０】
増感剤の量は、使用する媒体の厚さによって増減する必要があるが、重合開始剤に対し重量比で０．０１％から１０％、好ましくは０．１％から５％である。
【００２１】
バインダー樹脂としては重合性化合物と相溶性の良いものが好ましく、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、ポリビニルカルバゾール、エチルセルロース、及びアセチルセルロース等が挙げられる。
【００２２】
本発明の感光性組成物よりパターンを形成するには、まず、当該組成物を樹脂フィルムなどの適当な支持体上に塗布することによって塗布膜が形成される。次いで、その塗布膜にパターン露光が行われる。パターン露光は、パターンを形成することのできる露光方法であれば特に制限はない。パターン露光としては、例えば干渉露光が挙げられる。また、パターン露光としては、適当なマスクを通して露光する方法（フォトマスク露光及びフェーズマスク露光等）が挙げられる。
【００２３】
本発明の感光性組成物は重合性化合物、光重合開始剤、及び有機微粒子を含んでいる。そのため、例えば、マスクを通して露光が行われると、露光された部分において重合性化合物の重合反応が起こり重合体となる。その結果、露光部分において重合性化合物の化学ポテンシャルが減少し、それを補うように非露光部から露光部へ重合性化合物の移動が起こる。一方、露光部では重合性化合物の減少とともに、光重合に関与しない有機微粒子の化学ポテンシャルが増加するため、それを抑えるように有機微粒子は、露光部から非露光部への移動をする。こうした各成分の移動は光重合が完了するまで本質的に継続する。結果として、有機微粒子の空間分布は固定され、露光部と非露光部での成分と密度差によってパターンが形成される。すなわち、本発明の感光性組成物より形成されるパターンは、パターン露光によって組成物中の各成分の相互拡散が起こった結果生じた各成分の空間分布の差を利用したものである。
【００２４】
本発明の感光性組成物を用いてホログラム記録層を作るには、まず、重合性化合物、光重合開始剤、及び有機微粒子を、必要に応じ、増感剤及びバインダー樹脂等の添加剤とともに混合し、それらの混合物を支持体上に塗布することによって、または、それらの混合物に溶剤を加えて混合した後、支持体上に塗布し、必要に応じて乾燥することによって、支持体上にホログラム記録層が形成され、ホログラム記録媒体が得られる。また、さらに、ホログラム記録層の上を保護材で覆うことによってホログラム記録媒体とすることもできる。ホログラム記録層の厚さとしては、例えば１〜１０００μｍであり、または３０〜５００μｍであり、または５０〜２００μｍである。
【００２５】
溶剤としては、例えば、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、トルエン、キシレン、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、メチルセロソブルアセテート、酢酸エチル、１，４−ジオキサン、１，２−ジクロルエタン、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が挙げられ、またはそれらの混合溶剤も使用することができる。溶剤は、上記成分（ａ）〜（ｃ）の合計質量に対して０．５〜２０倍の質量で使用することができる。
【００２６】
支持体としては、透明なガラス板、アクリル板等が使用できる。また支持体としては、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等の透明な樹脂フィルムを使用することもできる。
本発明の感光性組成物の支持体上への塗布の方法としては、直接滴下する方法に加え、従来公知の方法、例えば、回転塗布、ワイヤーバー塗布、ディップ塗布、エアーナイフ塗布、ロール塗布、ブレード塗布、及びカーテン塗布等を用いることができる。
【００２７】
保護材としては、酸素による感度低下や保存安定性の劣化等の悪影響を防止するための公知の材料を使用することができる。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等の透明な樹脂フィルムが挙げられる。また、水溶性ポリマー等の塗布によって形成される樹脂フィルムを用いることもできる。
【００２８】
本発明の感光性組成物は有機微粒子と重合性化合物を含んでいる。そして、当該組成物から得られるホログラム記録層では有機微粒子が重合性化合物中に分散されているので、干渉縞の明部に当たる領域と暗部に当たる領域の屈折率差が大きくなる。そのため、当該組成物から得られる記録層は、回折効率の高いホログラムが形成することができるホログラム記録層となる。
【００２９】
次に、本発明のホログラム記録層を用いたホログラム記録方法について図１を用いて説明する。まず、本発明のホログラム記録層を有するホログラム記録媒体に二つの互いにコヒーレントなレーザー光を同時に照射するとホログラム記録層上に明部と暗部が縞状に並ぶ干渉縞（図中の周期的濃淡のパターン）が形成される。このような空間的に不均一な光照射の場合には、明部においてより多くの重合性化合物（モノマー）が消費され重合物となるにつれて重合性化合物の化学ポテンシャルが減少し、それを補うように暗部から明部へ重合性化合物の移動(拡散)がもたらされる。一方、明部では重合性化合物の減少とともに、光重合に関与しない有機微粒子の化学ポテンシャルが増加するため、それを抑えるように有機微粒子は、明部から暗部への逆拡散をする。こうした相互拡散過程は光重合が完了するまで本質的に継続する。結果として、有機微粒子の空間分布は固定され、明部と暗部での組成と密度差のため、屈折率格子(ホログラム)が形成され、ホログラムが記録される。再生時には、該ホログラムが形成された領域に再生光を照射すると、回折が起こり、ホログラム像が再生される。
また、体積位相型ホログラムの屈折率変調は概ね構成成分の体積比と屈折率の積の総和によって決定される。そこで、重合性化合物と有機微粒子の移動量が屈折率変調を大きくするために重要な要素であるが、組成物中に分散できる有機微粒子の量には限界があることからあまり多いと分散しにくくなるとともに、該有機微粒子が少なすぎると定常的な屈折率変調を大きく出来なくなる。
そのため、本発明の感光性組成物では、前記（ａ）重合性化合物、（ｂ）光重合開始剤、及び（ｃ）有機微粒子の合計質量に占める有機微粒子の質量の割合が例えば３質量％〜６０質量％、または１０質量％〜５０質量％、または２０質量％〜４０質量％であることが好ましい。また、前記重合性化合物、光重合開始剤、及び有機微粒子の合計質量に占める重合性化合物の割合としては、例えば３５質量％〜９２質量％であり、または４７質量％〜８７質量％であり、または５８〜７８質量％である。そして光重合開始剤の割合としては、例えば０．０１質量％〜５質量％であり、または０．１質量％〜３質量％であり、または０．５〜２質量％である。
また、本発明の感光性組成物が成分（ａ）〜（ｃ）以外のその他の成分（但し、溶剤は除く）を含む場合には、その含有量としては、成分（ａ）〜（ｃ）の合計質量に対して０．０００１〜１倍の質量、または０．０１〜０．５倍の質量で使用することができる。
【００３０】
次に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【実施例】
【００３１】
実施例１
感光性組成物の調製
トルエン０．２５３ｇに有機微粒子：式（１）のハイパーブランチポリマー（日産化学工業（株）製、商品名オプトビーズＨＰＳ−Ｈ）０．１ｇを溶解し、重合性化合物：トリシクロデカンジメタノールジメタクリレート（新中村化学工業株式会社製、商品名：ＮＫエステルＤＣＰ）０．２１２ｇを加え均一に分散した後、光重合開始剤：ジシクロペンタジエニル−チタン−ビス（２，６−ジフルオロ−３−（１Ｈ−ピロール−１−イル）−フェニル）（チバスペシャリティケミカル社製、商品名Ｉｒｇａｃｕｒｅ７８４）０．００２ｇを溶解させ、感光性組成物を調製した。
【化３】
0005008080.tif 000004
ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される、式（１）のハイパーブランチポリマーの重量平均分子量Ｍｗは３８，９００、分散度Ｍｗ／Ｍｎは４．８であった。
波長５８９ｎｍの光に対する式（１）のハイパーブランチポリマーの屈折率は１．６１、トリシクロデカンジメタノールジメタクリレートから得られた重合体の屈折率は１．５３であり、両者の屈折率の差は０．０８であった。
トリシクロデカンジメタノールジメタクリレートの重合体の屈折率の測定は、トリシクロデカンジメタノールジメタクリレートにＩｒｇａｃｕｒｅ７８４を１重量％溶解させた組成物を、スライドグラスの両端部にスペーサとして厚さ５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムを貼ったスライドガラスの中央（スペーサに挟まれた領域）に滴下し、スライドグラスをかぶせ固定し、波長５３２ｎｍのＮｄ：ＹＶＯ4レーザーを、露光パワー密度１００ｍＷ／ｃｍ2で５分間一様露光して得られたフィルムをスライドグラスから剥離し、アッベ屈折計（アタゴ社製、ＤＲ−Ｍ４型、干渉フィルター５８９ｎｍ）で行った。
式（１）のハイパーブランチポリマーの密度は１．０５ｇ／ｃｍ3であるから、その体積は０．１０１／１．０５＝０．０９６２ｃｍ3である。トリシクロデカンジメタノールジメタクリレートの重合体の密度は１．１６ｇ／ｃｍ3であるから、その体積は０．２１２／１．１６＝０．１８３ｃｍ3である。従ってハイパーブランチポリマーとトリシクロデカンジメタノールジメタクリレートの重合状態の体積に占めるハイパーブランチポリマーの割合は、０．０９６２／（０．０９６２＋０．１８３）＝０．３４、即ち３４体積％であった。
回折効率の測定
スライドガラスの両端部にスペーサとして厚さ５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムを貼り、スライドガラス中央（スペーサに挟まれた領域）に上記感光性組成物を滴下し、オーブン中、８０℃で約２５分間乾燥し、ホログラム記録層を形成した。その後、スライドガラスをかぶせ、膜厚が約５１μｍの体積位相型ホログラム記録媒体を作製した。
本記録媒体に対し、図２に示す装置によって、二光束干渉露光を行い体積ホログラムの記録を試みた。ホログラム記録媒体に対し、波長５３２ｎｍのＮｄ：ＹＶＯ4レーザーを用いて、露光パワー密度１００ｍＷ／ｃｍ2で二光束干渉露光（格子間隔１μｍ）を行った。Ｎｄ：ＹＶＯ4レーザーから出射した光はビームエキスパンダを経てハーフミラーで２本に分割され、それぞれミラーを経てホログラム記録媒体に照射され、両光の干渉縞が記録されホログラムが形成される。
同時に、ホログラム記録媒体が感光しない波長６３２．８ｎｍのヘリウムネオン（Ｈｅ−Ｎｅ）レーザーをホログラム記録媒体に照射し回折光を光検出器で検出することによりホログラム形成過程をモニターし、回折効率を評価した。本サンプルの回折効率の時間による変化を表すグラフを図３に示す。回折効率は急激に増加し、約２０秒で８０％に達し、その後も高い回折効率が維持された。すなわち回折効率が１００％に近い体積位相型ホログラムが永続的に形成されることが確認できた。
【００３２】
実施例２
感光性組成物の調製
トルエン０．２５３ｇに有機微粒子：式（２）のハイパーブランチポリマー（日産化学工業（株）製、商品名オプトビーズＨＰＥＭＡ−Ｈ）０．１ｇを溶解し、重合性化合物：ｐ−ビス（β−メタクリロイルオキシエチルチオ）キシリレン０．１９６ｇを加え均一に分散した後、光重合開始剤：ジシクロペンタジエニル−チタン−ビス（２，６−ジフルオロ−３−（１Ｈ−ピロール−１−イル）−フェニル）（チバスペシャリティケミカル社製、商品名Ｉｒｇａｃｕｒｅ７８４）０．００２２ｇを溶解させ、感光性組成物を調製した。
【化４】
0005008080.tif 000005
ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される、式（２）のハイパーブランチポリマーの重量平均分子量Ｍｗは３６，１００、分散度Ｍｗ／Ｍｎは２．２であった。
波長５８９ｎｍの光に対する式（２）のハイパーブランチポリマーの屈折率は１．５１、ｐ−ビス（β−メタクリロイルオキシエチルチオ）キシリレンから得られた重合体の屈折率は１．５９であり、両者の屈折率の差は０．０８であった。
ｐ−ビス（β−メタクリロイルオキシエチルチオ）キシリレンの重合体の屈折率測定は、実施例１と同様に行った。
式（２）のハイパーブランチポリマーの密度は１．１７ｇ／ｃｍ3であるから、その体積は０．１００６／１．１７＝０．０８４６ｃｍ3である。ｐ−ビス（β−メタクリロイルオキシエチルチオ）キシリレンの重合体の密度は１．２５ｇ／ｃｍ3であるから、その体積は０．１９６／１．２５＝０．１５６８ｃｍ3である。従ってハイパーブランチポリマーとｐ−ビス（β−メタクリロイルオキシエチルチオ）キシリレンの重合状態の体積に占めるハイパーブランチポリマーの割合は、０．０８４６／（０．０８４６＋０．１５６８）＝０．３５、即ち３５体積％であった。
回折効率の測定
実施例１と同様の方法によって、膜厚が約３１μｍの体積位相型ホログラム記録媒体を作製した。
そして、実施例１と同様の方法によって回折効率を測定した。本サンプルの回折効率の時間による変化を表すグラフを図４に示す。
【００３３】
実施例３
透過型電子顕微鏡での観測
実施例１と同様の方法によって、ハイパーブランチポリマー（日産化学工業（株）製、商品名オプトビーズＨＰＳ−Ｈ、ポリスチレン換算で測定される重量平均分子量Ｍｗは３８，９００、分散度Ｍｗ／Ｍｎは４．９）を重合性化合物：ｐ−ビス（β−メタクリロイルオキシエチルチオ）キシリレンに分散し、光重合開始剤：ジシクロペンタジエニル−チタン−ビス（２，６−ジフルオロ−３−（１Ｈ−ピロール−１−イル）−フェニル）（チバスペシャリティケミカル社製、商品名Ｉｒｇａｃｕｒｅ７８４）を加え、ＨＰＳ−Ｈが３４体積％となる感光性組成物を調製した。この組成物を実施例１と同様な方法で、体積位相型ホログラム記録媒体を作製し、実施例１と同様な方法で、体積位相ホログラムを作成した。
得られたフィルムを、直接ミクロトームで面内方向に数１０ｎｍ程度の厚みに薄片化し、四酸化ルテニウム（ＲｕＯ4）で染色処理した後、透過型電子顕微鏡（日立製作所製、Ｈ８０００）で観測した。その結果を図５に示す。図中の黒い点がＨＰＳ−Ｈ粒子を表し、ＨＰＳ−Ｈ粒子がホログラフィック露光により純光学的に周期配列していることが確認できた。
【００３４】
実施例４
感光性組成物の調製
テトラヒドロフラン２．０ｇに有機微粒子：式（１）のハイパーブランチポリマー（日産化学工業（株）製、商品名オプトビーズＨＰＳ−Ｈ、ポリスチレン換算で測定される重量平均分子量Ｍｗは１９，７００、分散度Ｍｗ／Ｍｎは３．３）０．５ｇを溶解し、重合性化合物：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（ダイセル化学工業株式会社製、商品名セロキサイド２０２１Ｐ）０．１ｇ、１，４−ビス｛［（３−エチル−３−オキセタニル）メトキシ］メチル｝ベンゼン（東亜合成株式会社製、商品名ＯＸＴ−１２１）０．９ｇを加え均一に分散した後、光重合開始剤：ジシクロペンタジエニル−チタン−ビス（２，６−ジフルオロ−３−（１Ｈ−ピロール−１−イル）−フェニル）（チバスペシャリティケミカル社製、商品名Ｉｒｇａｃｕｒｅ７８４）０．２５ｇ、（４−メチルフェニル）［４−（２−メチルプロピル）フェニル］ヨードニウムのヘキサフルオロホスフェート塩（チバスペシャリティケミカル社製、商品名Ｉｒｇａｃｕｒｅ２５０）０．０５ｇを溶解させ、感光性組成物を調製した。
実施例１〜２と同様の方法によって、膜厚が約７８μｍの体積位相型ホログラム記録媒体を作製した。そして、実施例１〜２と同様の方法によって回折効率を測定したところ６６％の回折効率を有する体積位相型ホログラムの形成が確認できた。
【００３５】
実施例５
感光性組成物の調製
テトラヒドロフラン２．０ｇに有機微粒子：式（３）のハイパーブランチポリマー（日産化学工業（株）製、商品名オプトビーズＨＰＳ、ポリスチレン換算で測定される重量平均分子量Ｍｗは１９，０００、分散度Ｍｗ／Ｍｎは３．９）０．５ｇを溶解し、重合性化合物：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（ダイセル化学工業株式会社製、商品名セロキサイド２０２１Ｐ）０．１ｇ、１，４−ビス｛［（３−エチル−３−オキセタニル）メトキシ］メチル｝ベンゼン（東亜合成株式会社製、商品名ＯＸＴ−１２１）０．９ｇを加え均一に分散した後、光重合開始剤：ジシクロペンタジエニル−チタン−ビス（２，６−ジフルオロ−３−（１Ｈ−ピロール−１−イル）−フェニル）（チバスペシャリティケミカル社製、商品名Ｉｒｇａｃｕｒｅ７８４）０．２５ｇ、（４−メチルフェニル）［４−（２−メチルプロピル）フェニル］ヨードニウムのヘキサフルオロホスフェート塩（チバスペシャリティケミカル社製、商品名Ｉｒｇａｃｕｒｅ２５０）０．０５ｇを溶解させ、感光性組成物を調製した。
【化５】
0005008080.tif 000006
実施例１〜２と同様の方法によって、膜厚が約５５μｍの体積位相型ホログラム記録媒体を作製した。そして、実施例１〜２と同様の方法によって回折効率を測定したところ６７％の回折効率を有する体積位相型ホログラムの形成が確認できた。
【００３６】
実施例６
感光性組成物の調製
テトラヒドロフラン２．０ｇに有機微粒子：式（１）のハイパーブランチポリマー（日産化学工業（株）製、商品名オプトビーズＨＰＳ−Ｈ、ポリスチレン換算で測定される重量平均分子量Ｍｗは３８，０００、分散度Ｍｗ／Ｍｎは５．１）０．５ｇを溶解し、重合性化合物：トリシクロデカンジメタノールジアクリレート（新中村化学工業株式会社製、商品名：ＮＫエステルＡ−ＤＣＰ）１．０ｇを加え均一に分散した後、光重合開始剤：ジシクロペンタジエニル−チタン−ビス（２，６−ジフルオロ−３−（１Ｈ−ピロール−１−イル）−フェニル）（チバスペシャリティケミカル社製、商品名Ｉｒｇａｃｕｒｅ７８４）０．０１ｇ、Ｎ−フェニルグリシン（市販の試薬）０．０２ｇ、ヘキサアリルビイミダゾール（みどり化学株式会社製、商品名：ＢＣ）０．００５ｇを溶解させ、感光性組成物を調製した。
実施例１〜２と同様の方法によって、膜厚が約５１μｍの体積位相型ホログラム記録媒体を作製した。そして、実施例１〜２と同様の方法によって回折効率を測定したところ約８０％の回折効率を有する体積位相型ホログラムの形成が確認できた。
【００３７】
比較例１
回折効率の測定
有機微粒子を含まない以外は実施例１と同様にして膜厚が約４４μｍの体積ホログラム記録媒体を作製した。本媒体に対し、図２に示す装置によって実施例１と同様に二光束干渉露光を行い、体積ホログラムの記録を行った。本サンプルの回折効率の時間による変化を表すグラフを図６に示す。回折効率は一旦向上するが時間の経過とともに下がっていき、最終的にはほとんど消えてしまう。これは重合性化合物の単一成分であるため、全体が重合すると屈折率変調が消失することに対応している。
【図１】
0005008080.tif 000009
【図２】
0005008080.tif 000010
【図３】
0005008080.tif 000011
【図４】
0005008080.tif 000012
【図５】
0005008080.tif 000013
【図６】
0005008080.tif 000014