[發明專利]光致聚合物組合物、環硫/環氧書寫單體與光柵

有效

• 申請號: 202011184197.0
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112300098B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 陳淑丹;魏一振;張卓鵬
• 申請（專利權）人: 杭州光粒科技有限公司
• 主分類號: C07D303/34
• 分類號: C07D303/34;C07D303/27;C07D417/14;C07D409/14;C07D331/02;C07D409/12;G03F7/004;G03F7/027;G02B5/18
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 張雪嬌

本發明提供了一種環硫/環氧書寫單體，如式(I)所示；其中，所述X為缺少a+a'個H形成的烷烴基團、含硫醚的基團、含醚鍵的基團、芳烴基團、環烷烴基團或雜環基團；所述Y與Y'各自獨立地為亞烷基、亞芳基、S與O中的一種或上述基團中的兩種或兩種以上通過單鍵連接形成的基團；所述n與n'各自獨立地為0～2的整數；所述Z與Z'各自獨立地為S或O；且所述X、Y、Y'、Z與Z'中至少有一個包含S。與現有技術相比，本發明通過硫元素的引入有效提高了單體的折射率，進一步提高了單體與成膜劑的折射率差，從而得到具有高折射率調制度的光致聚合物材料。

技術領域

本發明屬于光學材料技術領域，尤其涉及一種光致聚合物組合物、環硫/環氧書寫單體與光柵。

背景技術

全息記錄材料是利用光學干涉的原理，能夠將物光波的全部信息(包括振幅和位相)以干涉紋的形式記錄下來的一類材料。在典型的加工方式中，光致聚合物組合物通過可見光激光照射形成元件，用于全息記錄的光致聚合物組合物中的單體通過聚合反應而形成(固化的)聚合物，其結果，可以在光致聚合物組合物形成的元件中產生能夠形成干涉圖案的結構特征。與此同時，通過對折射率的調制，使得可以形成具有高衍射效率的相位全息圖。光敏/光致聚合物材料具有高靈敏度、高分辨率、高信噪比、成本低廉、加工工藝簡單等特點，是體全息器件領域最有潛力的記錄材料之一。

作為全息記錄材料的光敏/光致聚合物體系一般包含染料、光引發劑、一種或多種單體、成膜劑等。記錄光照射聚合物后，染料被光子激發，隨后與引發劑相互作用產生自由基或離子引發單體分子發生聚合反應。其中，曝光的區域單體聚合后濃度降低，與暗區形成單體濃度梯度，使得暗區的單體向亮區擴散，并使聚合物在亮區富集，最后通過均勻曝光處理進行定影，使殘余的單體完全聚合，最終在介質內形成位相型全息圖。因此，理論上單體與成膜劑的折射率差值越大，最終光致聚合物光柵的折射率調制度也越大。

目前杜邦公司(如專利號US5013632，US5098803，US4950567，US4959284，US4987230，US4994347，US5292620，US5402514的美國專利)，寶麗來公司，佳能公司，富士公司和科思創公司(公開號為CN107223121A，CN102667934B，CN102667936B的中國專利)等都推出了各自研發的光敏/光致聚合物全息記錄材料，但其中多數產品都存在折射率調制度不夠高，角度選擇性不夠大的問題，難以滿足市場對寬FOV成像體系的要求。因此，開發更高折射率的單體，提高折射率調制度以及衍射效率，是目前光致聚合物材料的主要研發方向之一。

根據Lorentz-Lorenz關系式，材料的折射率與材料的摩爾體積以及本身結構的摩爾折射率有關，如式(1)所示：

式(1)中，n代表材料的折射率，[R]代表分子的摩爾折射率，V₀代表摩爾體積。由式(1)可以看出如果材料有較大的摩爾折射率或較小的摩爾體積，可獲得較高的折射率。例如在分子結構中導入芳香環、除氟以外的鹵素原子、硫原子、重金屬等，均可以有效的提高材料的折射率。但芳香環的摩爾色散較大，過量引入會影響到聚合物作為光學材料使用時的光學性能；同時芳香環、溴原子和重金屬元素的引入也會降低材料的溶解性；而碘的穩定性不佳，引入碘會降低材料的光、熱穩定性。

發明內容

有鑒于此，本發明要解決的技術問題在于提供一種光致聚合物組合物、環硫/環氧書寫單體與光柵，該環硫/環氧書寫單體具有較高的折射率、較低的粘度和較高的溶解度，將其用于光致聚合物組合物中提高了與成膜劑的折射率差值，從而得到具有高折射率調制度的光致聚合物組合物。

本發明提供了一種環硫/環氧書寫單體，如式(I)所示：

其中，所述X為缺少a+a'個H形成的烷烴基團、含硫醚的基團、含醚鍵的基團、芳烴基團、環烷烴基團或雜環基團；

當X中與Y連接的原子為S或O時，所述a為0或1；