全息記錄介質(zhì)的制作方法
【專利摘要】本文公開了新型硝酮化合物、包括硝酮化合物和聚合物粘合劑的全息記錄介質(zhì)、制造全息記錄介質(zhì)的方法，其中硝酮化合物作為光致變色染料與聚合物粘合劑混合以形成全息組合物并將全息組合物成型為全息數(shù)據(jù)記錄介質(zhì)。本文還公開了用于通過將全息記錄介質(zhì)暴露于引起硝酮化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)變化的波長下彼此相干的信號和參比光源記錄全息圖的方法。
【專利說明】全息記錄介質(zhì)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及用于記錄和存儲全息圖的介質(zhì)，并且更具體地涉及包括可用作光反應(yīng)性活性染料的硝酮化合物的全息記錄介質(zhì)。
【背景技術(shù)】
[0002]全息圖通常是由以圖案衍射光以產(chǎn)生可讀或可見的全息圖的全息記錄介質(zhì)中的干涉條紋形成的。多種技術(shù)已經(jīng)被用于產(chǎn)生不同類型的全息圖。無論是為了安全目的還是為了品牌保護，體積全息圖是越來越流行的用于真品鑒定的機制。體積全息圖還可以用于其他目的如數(shù)據(jù)存儲、或為了裝飾、說明、或藝術(shù)目的。為了鑒定目的應(yīng)用體積全息圖主要是由它們會相對難以復(fù)制所推動。體積全息圖是通過干涉兩個相干光束以產(chǎn)生干涉圖案并將該圖案存儲于全息記錄介質(zhì)中而產(chǎn)生的。在它們干涉前，通過將數(shù)據(jù)或圖像傳遞給兩個相干光束中的一個，可以將信息和影像存儲于全息圖中。通過利用匹配用于產(chǎn)生全息圖的兩個原始光束中任何一個的幾何形狀和波長的光照射全息圖可以讀出全息圖，并且將會顯示出存儲在全息圖中的任何數(shù)據(jù)或圖像。因為記錄全息圖需要復(fù)雜的方法，所以可以在物品如信用卡、軟件、護照、服裝等上見到其用于認證的用途。
[0003]早期的全息記錄介質(zhì)使用無機光折變晶體如摻雜的或未摻雜的鈮酸鋰(LiNbO3)，其中入射光發(fā)生折射率的變化。這些折射率的變化是由于光誘導(dǎo)的創(chuàng)建和后續(xù)的電子捕獲，電子捕獲引起誘導(dǎo)的內(nèi)部電場，其最終通過線性電光效應(yīng)改變折射率。然而，LiNbO3是昂貴的，表現(xiàn)出相對較差的效率，隨時間逐漸消失，而且需要厚晶體以觀察任何顯著的折射
率變化。
[0004]最近的研究已經(jīng) 開發(fā)了能夠維持較大折射率變化的聚合物，這歸因于光誘導(dǎo)的聚合方法。這些材料(其被稱為光聚合物)相對于LiNbO3及其變體具有顯著改善的光學(xué)靈敏度和效率。光聚合物全息記錄介質(zhì)(如在例如美國專利號US7，824，822B2.US7, 704，643B2、US4, 996, 120A、US5, 013, 632A中公開的)。已經(jīng)采用了“單一化學(xué)”光聚合物系統(tǒng)，其中介質(zhì)包括至少一種光活性可聚合的液態(tài)單體或低聚物、引發(fā)劑、惰性聚合物填料、和可選地敏化劑(增敏劑，sensitizer)的均勻混合物。因為其最初具有大份額的單體或低聚物形式的混合物，所以介質(zhì)能夠具有使紫外(UV)固化步驟成為必需的凝膠狀稠度以提供形態(tài)和穩(wěn)定性。不幸的是，UV固化步驟會消耗大部分的光活性單體或低聚物，使可用于數(shù)據(jù)存儲的光活性單體或低聚物顯著減少。此外，即使在高度控制的固化條件下，UV固化步驟經(jīng)常會導(dǎo)致可變的聚合度，因此導(dǎo)致介質(zhì)樣品中較差的均勻性。
[0005]其他類型的介質(zhì)和記錄技術(shù)也已用于產(chǎn)生體積全息圖。例如，重鉻酸鹽明膠、液晶材料、照相乳劑、以及如在 P.Hariharan, Optical Holography-Principles, techniques,and applications2nd ed.Cambridge University Press, 1996 中所公開的其他都能用于產(chǎn)生體積全息圖。
[0006]另一類型的全息記錄介質(zhì)使用了分散在聚合物粘合劑中的光反應(yīng)性染料。該方法表現(xiàn)出許多優(yōu)點。不同于許多其他體積全息記錄介質(zhì)，基于光反應(yīng)性染料的介質(zhì)能夠與能夠為具體種類的熱塑性塑料(如聚碳酸酯)提供許多有益的物理性能(如韌性、透光率、抗劃性、強度、柔性等)以及提供利用常規(guī)熱塑性塑料制造技術(shù)來制造全息物品的便利性的多種不同類型的聚合物粘合劑如熱塑性塑料一同使用。不同種類的熱塑性塑料具有優(yōu)點和缺點的不同組合，其能夠用于期望的最終用途。
[0007]光反應(yīng)性染料是當暴露于染料吸收范圍內(nèi)的波長時經(jīng)歷光誘導(dǎo)的化學(xué)反應(yīng)以形成至少一種光化產(chǎn)品的化合物。這種反應(yīng)可以是光分解反應(yīng)如氧化、還原、或斷鍵以形成較小的組分，或分子重排如σ遷移重排，或加成反應(yīng)(包括周環(huán)環(huán)加成反應(yīng))。光暴露誘導(dǎo)的化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致全息記錄介質(zhì)中在介質(zhì)的暴露部分和未暴露部分之間的折射率差異，其使得當介質(zhì)暴露于彼此相干的干涉信號和參比光源時形成光衍射干涉條紋圖案。 [0008]可以通過多種不同的標準來評估在全息記錄介質(zhì)中使用的光反應(yīng)性染料的性能，包括但不限于量子效率、衍射效率、靈敏度、熱穩(wěn)定性、光譜吸光度、以及與在全息記錄/存儲介質(zhì)中使用的聚合物粘合劑的相容性。
[0009]量子效率(QE)是對每個被吸收的給定波長的光子的光化學(xué)躍遷概率的量度，并且因此是使用入射光來實現(xiàn)染料從一種分子形式至另一種分子形式的光化學(xué)轉(zhuǎn)化的效率的量度。通過以下等式給出量子效率
[0010]
【權(quán)利要求】
1.一種全息記錄組合物，包含聚合物粘合劑和根據(jù)下式的硝酮化合物:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全息記錄組合物，其中，R1和R2各自獨立地為C1-C8烷基。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全息記錄組合物，其中，R1和R2各自獨立地為C1-C6烷基。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全息記錄組合物，其中，R1和R2各自獨立地為C1-C4烷基。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全息記錄組合物，其中，R1和R2各自獨立地為甲基或乙基。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全息記錄組合物，其中，R1是甲基且R2是乙基。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的全息記錄組合物，其中，所述聚合物粘合劑是熱塑性聚合物、熱固性聚合物、或涂料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項所述的全息記錄組合物，其中，所述聚合物粘合劑是聚碳酸酯、聚酯碳酸酯、或它們的混合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項所述的全息記錄組合物，其中，所述聚合物粘合劑具有至少120°C的玻璃轉(zhuǎn)化溫度。
10.一種根據(jù)下式的化合物:
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的化合物，其中，R1和R2各自獨立地為C1-C8烷基。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的化合物，其中，R1和R2各自獨立地為C1-C6烷基。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的化合物，其中，R1和R2各自獨立地為C1-C4烷基。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的化合物，其中，R1和R2各自獨立地為甲基或乙基。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的化合物，其中，R1是甲基且R2是乙基。
16.一種組合物，包含權(quán)利要求10-15中任一項所述的化合物和聚合物。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的組合物，其中，所述聚合物是具有所述化合物分散其中的聚合物粘合劑。
18.—種制造全息記錄介質(zhì)的方法，包括: 將根據(jù)權(quán)利要求10-15中任一項所述的化合物與熔融熱塑性聚合物粘合劑混合以形成混合物，以及將所述混合物成形為全息記錄介質(zhì)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述熔融熱塑性聚合物粘合劑在至少120°C的溫度下。
20.一種記錄體積全息圖的方法，包括將包含權(quán)利要求1-9中任一項所述的組合物的全息記錄介質(zhì)暴露于引起式(I)的所述化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)變化的波長下彼此相干的信號和參比光源。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，R1和R2各自獨立地為C1-C6烷基。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，R1和R2各自獨立地為甲基或乙基。
【文檔編號】G03F7/00GK103619809SQ201280032235
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月29日
【發(fā)明者】山塔拉姆·納拉亞恩·奈克, 邁克爾·T·塔克莫里, 蘇密特·賈殷, 普拉迪普·納德卡爾尼, 馬克·A·謝弗頓, 基蘭·阿倫庫馬爾·普哈馬尼, 維諾德庫馬爾·瓦蘇德萬, 加里·戴維斯 申請人:沙特基礎(chǔ)創(chuàng)新塑料Ip私人有限責任公司