光致聚合物组合物、衍射光栅及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种光致聚合物组合物、衍射光栅及其制备方法所述组合物包括如下组分：书写单体，基质，以及光引发剂体系，其中，所述光引发剂体系包括光敏型染料化合物和共引发剂，所述光敏型染料化合物和共引发剂的重量比为1:(10～3)，所述光敏型染料化合物包括三芳基甲烷染料。烷染料。烷染料。

【技术实现步骤摘要】
光致聚合物组合物、衍射光栅及其制备方法


[0001]本专利技术属于光学材料和设备领域，具体涉及光致记录材料及其形成的衍射光栅，特别指用于全息记录的光致聚合物组合物、衍射光栅及其制备方法或者是使用光致聚合物形成的全息记录体系。

技术介绍

[0002]增强现实(augment reality，AR)，是将真实世界信息和虚拟世界信息实时叠加到同一个画面或空间的新技术。通过计算机生成提示信息、虚拟物体或虚拟场景，并叠加到真实世界中被人类器官所感知，从而达到增强现实的感官体验。目前AR技术已广泛应用在游戏、零售、教育、工业、军事和医疗等领域。
[0003]全息光致聚合物(photopolymer，PP)是一种新型全息材料，具有成本低廉、加工成本低、色彩表现好等突出优势，在AR显示领域具有广阔的应用前景。全息光致聚合物广泛应用于3D显示、安全防伪和数据存储等高科技领域。增强现实(AR)设备的兴起，激发了人们对使用光致聚合物制作全息图的兴趣。一般地，AR显示包含耦入(couple in)、波导(waveguide)和耦出(couple out)三个部件，光致聚合物通过衍射式光波导和全息体光栅原理实现AR显示。
[0004]光致聚合物通过全息记录，形成衍射光栅，用作耦入或耦出部件。耦入部件负责吸收入射光线，光线在预先记录的光栅中发生衍射，改变了光线的方向传播。衍射光线在波导部件中经过多次全反射后到达耦出部件。耦出部件也是预先记录的光栅，光线再次发生衍射改变传播方向到达人眼，从而实现了图像传输。因此，耦入、耦出部件的光透过特性直接决定了图像的显示效果。
[0005]光致聚合物组合物主要有单体、基质和引发剂组成。其中，引发剂中包含了染料和共引发剂。染料吸收可见光，使共引发剂产生自由基，自由基使单体发生聚合，单体和基质发生相分离形成光栅。染料的颜色由其吸收波长决定，特定吸收波长的染料可以得到特定周期的光栅，从而实现特定波长光的传输。例如，红色染料可以吸收绿光，用532nm激光(绿光)曝光后得到的体光栅能衍射绿光，实现绿光的显示。在全息记录后，需要将光致聚合物进行漂白处理，否则染料的颜色将严重干扰图像的显示。现有技术的光致聚合物漂白后，染料褪色不充分，褪色后仍为浅黄色，不利于用于图像显示。
[0006]引用文献1公开了一种光聚合型感光高分子材料、制备方法及其应用。其光聚合型感光高分子材料，按重量百分比包括如下组分：丙烯酸酯类成膜树脂预聚体5％-50％；多异氰酸酯类固化剂5％-50％；丙烯酸类单体5％-40％；光引发剂0.05％-5％；溶剂30％-70％。该光聚合型感光高分子材料不含有增塑剂，使得由此光聚合型感光高分子材料经常温曝光形成的全息图像不易发生变形或颜色变化。但是，引用文献1中所作用的光引发剂是热引发剂，需要用热固化的方式才可制备得到光聚合型感光高分子材料，导致光聚合型感光高分子材料的性能较差，影响曝光效率。
[0007]引用文献2公开了一种具有改进的光敏性的全息介质，涉及包含基质聚合物、书写
单体和光引发剂并进一步包含式(I)的化合物的新型光聚合物制剂其中A1、A2和A3各自独立地为氢、氟、氯、溴或碘，R1、R2、R3、R4和R5各自独立地为氢、卤素、氰基、硝基、氨基、烷基亚氨基、叠氮基、异氰基、烯胺基、甲酰基、酰基、羧基、羧酸酯、羧酰胺、原酸酯、磺酸酯、磷酸酯、有机磺酰基、有机亚砜基、任选氟代的烷氧基或任选取代的芳族、杂芳族、脂族、芳脂族、烯属或炔属基团，且合适的基团可经任意取代的桥相互连接，或两个或更多个式(I)的化合物可经基团R1、R2、R3、R4和R5的至少一个相接，其中这些基团此时可为2-至4-重官能桥，条件是基团R1、R2、R3、R4和R5的至少一个不是氢。该光敏性的全息介质虽然具有更高光敏性，并因此非常适用于使用脉冲激光器曝光。但是对该全息介质的组合物在制备得到的衍射光栅漂白后，染料褪色不充分，褪色后仍为浅黄色，不利于用于图像显示。
[0008]因此，尽管目前对光致聚合物材料进行了一定程度的研究，但在提高光栅产品的使用性能方面仍然存在着进一步提高的余地。
[0009]引用文献：
[0010]引用文献1：CN 104059402A
[0011]引用文献2：CN 106030711A

技术实现思路

[0012]专利技术要解决的问题
[0013]针对本领域中通过光致聚合物组合物制备衍射光栅时，由于对衍射光栅漂白后，染料褪色不充分，褪色后仍残留浅黄色，不利于用于图像显示的技术问题，本专利技术提供了一种光致聚合物组合物，通过适当的光敏型染料化合物使用，能够使得最终得到的衍射光栅的染料褪色充分，能够提高光透过率，增强图像显示。
[0014]此外，本专利技术还提供了一种利用上述光致聚合物组合物制备衍射光栅的方法以及利用该衍射光栅而得到光波导元件。
[0015]用于解决问题的方案
[0016]经过专利技术人潜心研究，发现通过如下技术方案的实施能够有效解决上述技术问题：
[0017][1]、本专利技术首先提供了一种光致聚合物组合物，所述组合物包括如下组分：
[0018]书写单体，
[0019]基质，以及
[0020]光引发剂体系，
[0021]其中，所述光引发剂体系包括光敏型染料化合物和共引发剂，所述光敏型染料化合物和共引发剂的重量比为1:(10～3)，
[0022]所述光敏型染料化合物包括三芳基甲烷染料。
[0023][2]、根据[1]所述的组合物，所述三芳基甲烷染料中的芳基包括具有取代基或不具有取代基的苯基或萘基，所述取代基选自C1～C5的烷基和极性基团中的一种或多种，并且，所述苯基或萘基中的至少一个被所述极性基团所取代，所述极性基团选自胺基、磺酸基
或卤素中的一种或多种。
[0024][3]、根据[1]或[2]所述的组合物，以所述组合物的总重量计，所述光敏型染料化合物的含量为0.01～2％。
[0025][4]、根据[1]～[3]任一项所述的组合物，所述书写单体包括折射率为1.50以上的丙烯酸酯类单体和/或环氧类化合物。
[0026][5]、根据[1]～[4]任一项所述的组合物，所述基质包括成膜性组分和/或折射率低于1.50的可聚合单体。
[0027][6]、根据[1]～[5]任一项所述的组合物，以所述组合物的总重量计，所述书写单体的含量为30～60％，所述基质的含量为20～50％，所述光引发体系的含量为0.1～3％。
[0028][7]、进一步，本专利技术也一种衍射光栅，所述光栅包括具有光栅结构的树脂膜，所述树脂膜为根据以上[1]～[6]任一项所述的组合物固化而得到。
[0029][8]、此外，本专利技术也提供了一种衍射光栅的制备方法，其包括如下步骤：
[0030]混合的步骤，将根据以上[1]～[6]任一项所述的组合物各组分混合而得到混合体；
[0031]形成光栅结构的步骤，将所述混合体成膜并在所述膜的至少部分位置上形成光栅结构，
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光致聚合物组合物，其特征在于，所述组合物包括如下组分：书写单体，基质，以及光引发剂体系，其中，所述光引发剂体系包括光敏型染料化合物和共引发剂，所述光敏型染料化合物和共引发剂的重量比为1:(10～3)，所述光敏型染料化合物包括三芳基甲烷染料。2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述三芳基甲烷染料中的芳基包括具有取代基或不具有取代基的苯基或萘基，所述取代基选自C1～C5的烷基和极性基团中的一种或多种，并且，所述苯基或萘基中的至少一个被所述极性基团所取代，所述极性基团选自胺基、磺酸基或卤素中的一种或多种。3.根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，以所述组合物的总重量计，所述光敏型染料化合物的含量为0.01～2％。4.根据权利要求1～3任一项所述的组合物，其特征在于，所述书写单体包括折射率为1.50以上的丙烯酸酯类单体和/或环氧类化合物。5.根据权利要求1～4任一项所述的组合物，其特征在于，所述基质包括成膜性组分和/或折射率低...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱毅伟，魏一振，张卓鹏，
申请(专利权)人：杭州光粒科技有限公司，
类型：发明
国别省市：