JP2004302007A

JP2004302007A - 光導波路部材及び光メモリ素子

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Publication number: JP2004302007A
Application number: JP2003093465A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Ezaki; 聡江崎; Hiroshi Ishihara; 啓石原; Takeshi Fujiwara; 毅藤原
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2004-10-28

Abstract

【課題】再生画面におけるノイズ画像が低減され、光メモリ素子に記録されている情報が確実に再生されるようにした光導波路部材及び光メモリ素子を提供すること。
【解決手段】光導波路として機能する光透過性樹脂からなるコア層１０１と、このコア層１０１の両面から挟む形で設けられた光透過性樹脂からなる第１及び第２のクラッド層１０２とを備えた複数の光導波路部材１０３と、この複数の光導波路部材１０３から構成された積層体を上下から挟む２枚の樹脂フィルム１０５，１０５’とを有し、光導波路部材１０３中に含有されるベンゼン環の濃度が、単位重量当たり４×１０^−４モル以下であり、再生像における本信号像強度に対するサテライト信号像強度の割合が０．３以下である、再生像のノイズが大幅に低減された光メモリ素子１００。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光メモリ素子及び光メモリ素子の製造方法に関し、より詳しくは、再生画面におけるノイズ画像が低減された光メモリ素子及び光メモリ素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光透過性材料である光硬化性樹脂を用いて形成された、予め所定の散乱光を生じるようにパターンが刻まれた平面型の光導波路中に光を導入し、光導波面の外部に画像を結像させる光メモリ素子が報告されている（特許文献１、特許文献２）。例えば、図３に模式的に示した光メモリ素子３００は、光導波路として機能するように屈折率や膜厚が調整され、表面に微細な凹凸が形成された光硬化性樹脂からなるコア層３０１と、このコア層３０１を挟む形でその両面部に設けられた光硬化性樹脂からなる第１及び第２のクラッド層３０２とを備えた光導波路デバイス３０６が複数積層された構造を有し、コア層３０１にレーザ光３０３を導入すると、導入光の一部が微細な凹凸部分で散乱し、散乱光３０４がクラッド層３０２を通じて外部に散乱する。
【０００３】
光硬化性樹脂を用いることにより、コア層３０１の表面に微細な凹凸を簡便な方法で形成することが可能となり、この微細な凹凸により、コア層３０１は情報の記録層として機能する。また、外部に散乱した散乱光３０４は、所定距離に設置した受像機３０５に受光され、結像画像を２次元のデジタルパターン化してデジタル信号化され、既存のディジタル画像処理装置により所望の画像処理が行われる。このような光導波路デバイス３０６を複数積層した光メモリ素子３００の容量は積層数に比例し、ＲＯＭ等の記録媒体として使用できる。このような光メモリ素子３００における１層の容量は、理論上、約１ギガバイト程度であり、３００層程度まで積層することが可能であるといわれており、将来的には、動画像の記録等に十分対応できる大容量の光硬化性樹脂製ＲＯＭとして使用されることが有望視されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２７７１４号公報
【特許文献２】
特開２００２−３５８７８９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような光硬化性樹脂により形成された光メモリ素子にレーザ光を照射し、コア層から外部に散乱した散乱光を所定距離に設置したＣＣＤ受像機に受光し、適当な画像処理を行って再生像を得ると、再生像の近傍にサテライト信号と呼ばれるノイズ画像が発生することがある。このサテライト信号は、設計上得られるはずがない結像像である。このようなサテライト信号が観測されると、本来観測されるべき信号（本信号）に対するサテライト信号の比が増大し、延いてはエラーレートが大きくなり、実質的に、コア層に記録された光情報が正確に再生できなくなるので、対策が必要とされている。
【０００６】
本発明は、このような光導波路部材を有する光メモリ素子を開発する中で浮き彫りになった課題を解決すべくなされたものである。即ち本発明の目的は、再生画面におけるノイズ画像が低減され、光メモリ素子に記録されている情報が確実に再生されるようにした光メモリ素子及び光メモリ素子の製造方法に関する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決すべく、本発明においては、コア層中に含有されるベンゼン環濃度を一定の範囲以下にしている。即ち、本発明が適用される光導波路部材は、結像させる情報に応じた所定の散乱光を生じさせるための凹凸パターンを備えた光透過性樹脂からなるコア層と、このコア層の両面に形成された光透過性樹脂からなる一組のクラッド層と、を有し、コア層及びクラッド層の単位重量当たりに含有されるベンゼン環の濃度が、４×１０^−４モル以下であることを特徴とするものである。特に、本発明が適用される光導波路部材を構成するコア層の単位重量当たりに含有されるベンゼン環の濃度が、１１×１０^−４モル以下であることが好ましく、この光導波路部材を有することにより、光メモリ素子の再生画面におけるノイズ画像が低減される。
【０００８】
次に、本発明が適用される光導波路部材は、結像させる情報に応じた所定の散乱光を生じさせるための凹凸パターンを備えた光透過性樹脂からなるコア層と、このコア層の両面に形成された光透過性樹脂からなる一組のクラッド層と、を有するものであって、このようなコア層は、放射線硬化性単量体及び／又はオリゴマー１００重量部と、これに対して分子内にベンゼン環が結合された分子構造を有する放射線開始剤０．０１重量部以上３重量部以下を配合してなる放射線硬化性樹脂組成物の硬化物から形成されることを特徴としている。このような硬化物から形成されたコア層を備える光導波路部材を用いることにより、再生画面のノイズ画像が低減され、記録されている情報が確実に再生される光メモリ素子を得ることができる。
【０００９】
一方、本発明は、結像させる情報に応じた所定の散乱光を生じさせるための凹凸パターンを備えた光透過性樹脂からなるコア層と、このコア層に積層された光透過性樹脂からなるクラッド層とを有し、このコア層から生じた所定の散乱光に基づく本信号像強度に対するサテライト信号像強度の比が０．３以下であることを特徴とする光メモリ素子として把握される。特に、この光メモリ素子を構成するコア層及びクラッド層の単位重量当たりに含有されるベンゼン環の濃度が、４×１０^−４モル以下であることが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本実施の形態が適用される光メモリ素子及び光メモリ素子の製造方法について詳述する。
図１は、本実施の形態が適用される光メモリ素子を説明するための図である。図１に示された光メモリ素子１００（積層型の光メモリ素子、積層導波路型ホログラム素子、ＭＷＨ素子）は、光導波路として機能する光透過性樹脂からなるコア層１０１と、このコア層１０１の両面から挟む形で設けられた光透過性樹脂からなる第１及び第２のクラッド層１０２とを備えた複数（ここでは３個）の光導波路部材１０３と、この複数の光導波路部材１０３から構成された積層体を上下から挟む２枚の樹脂フィルム１０５，１０５’と、最下層を形成してこれらの積層体を載置する硬化クラッド材層１０４と、この硬化クラッド材層１０４と樹脂フィルム１０５とを接着するための硬化コア材層１０６と、樹脂フィルム１０５，１０５’を光導波路部材１０３の上下に設けた第１及び第２のクラッド層１０２にそれぞれ接着させるための２個の硬化コア材層１０６’，１０６”と、を有する。
【００１１】
本実施の形態が適用される光メモリ素子１００が有する光導波路部材１０３は、前述したように、光導波路として機能するコア層１０１と、このコア層１０１の両面から挟む２個のクラッド層１０２とから構成される。コア層１０１の表面には凸部１０８が設けられ、結像させる情報に応じた所定の散乱光を生じさせるための凹凸パターンが形成されている。また、コア層１０１は、光透過性樹脂により光導波路として機能するように屈折率や膜厚が調整されている。凸部１０８を設けることにより形成された凹凸パターンは、強度，位相，角度などに関する情報を含むものとして構成され、例えば、強度情報と位相情報とを含むもの、強度情報と角度情報とを含むもの、強度情報のみを含むもの等が挙げられる。
【００１２】
コア層１０１及びクラッド層１０２は、光透過性樹脂から形成され、また、光メモリ素子１００を製造する際にコア材やクラッド材を硬化させるために照射する光の波長域において光透過性である。コア層１０１又はクラッド層１０２の波長５５０ｎｍにおける光透過率は、通常、８０％以上、好ましくは８５％以上である。また、屈折率は、通常、１．４５以上、好ましくは、１．４８以上である。但し、通常、１．６０以下、好ましくは、１．５５以下である。尚、コア層１０１の屈折率に比べて、クラッド層１０２の屈折率は僅かに小さくなるように調製されている。また、コア層１０１の厚さは、通常、０．５μｍ以上である。但し、通常、３μｍ以下、好ましくは、２μｍ以下である。クラッド層１０２の厚さは、通常、１μｍ以上、好ましくは、３μｍ以上である。但し、通常、５０μｍ以下、好ましくは、２０μｍ以下である。
【００１３】
本実施の形態が適用される光メモリ素子１００は、コア層１０１と２個のクラッド層１０２とから構成される光導波路部材１０３中に含有されるベンゼン環の濃度が、単位重量（１ｇ）当たり４×１０^−４モル以下、好ましくは３×１０^−４モル以下であることが必要である。但し、０．１×１０^−４モル以上、好ましくは０．５×１０^−４モル以上である。コア層１０１と２個のクラッド層１０２とから構成される光導波路部材１０３中に含有されるベンゼン環の濃度が過度に大きい場合は、光メモリ素子１００により得られる再生像にノイズが生じ、光メモリ素子１００に記録されている情報が確実に再生されない場合がある。
【００１４】
光導波路部材１０３を構成するコア層１０１とクラッド層１０２とは、通常、層を形成する光透過性樹脂の組成及び層の厚さが異なり、それぞれの層に含有されるベンゼン環の濃度は異なっている。この場合、光導波路部材１０３全体として含有され単位重量（１ｇ）当たりのベンゼン環の濃度は、次式により求められる。
単位重量当たりのベンゼン環の濃度（モル）＝ａＸ＋（１−ａ）Ｙ（１）
式（１）中、ａはコア層１０１と２個のクラッド層１０２との合計の厚さを１としたときのコア層１０１の厚さであり、（１−ａ）は２個のクラッド層１０２の厚さであり、Ｘは単位重量当たりのコア層１０１中に含有されるベンゼン環の濃度（モル）であり、Ｙは単位重量当たりのクラッド層１０２に含有されるベンゼン環の濃度（モル）である。
【００１５】
本実施の形態が適用される光メモリ素子１００は、コア層１０１中に含有されるベンゼン環の濃度が、単位重量当たり１１×１０^−４モル以下、好ましくは１０×１０^−４モル以下であることが、特に必要である。但し、０．１×１０^−４モル以上、好ましくは０．５×１０^−４モル以上である。コア層１０１中に含有されるベンゼン環の濃度が、この範囲である場合は、光メモリ素子１００により再生された再生像は、サテライト信号像によるノイズ画像がほとんど観測されないほどに低減され、再生信号のエラーレートが低くなるため、光メモリ素子１００に記録されている情報が確実に再生される。
【００１６】
本実施の形態が適用される光メモリ素子１００は、上述したように、情報用凹凸パターンが形成されたコア層１０１とコア層１０１の両面に積層されるクラッド層１０２とから構成された光導波路部材１０３を１個又は複数個積層させた構造を有し、コア層１０１の端面から入射されたレーザ光をコア層１０１に導き、コア層１０１に形成された情報用凹凸パターンにより散乱された散乱光をその出力面から外部へ信号光として出射させ、ＣＣＤ受像機等により再生像を得るものとして構成される。
【００１７】
このコア層１０１から散乱された散乱光からは、通常、本信号像とサテライト信号像とが観測される。本信号像とは、設計上あるべき位置に、所期の信号像が結像するものである。一方、サテライト信号像とは、所期の信号像と同じ像が、設計上あるべき位置とは異なる位置に結像するものである。また、本信号像とサテライト信号像のそれぞれの信号強度を測定するには、例えば、信号光を結像したＣＣＤ受像機等の出力信号を測定すればよい。
【００１８】
本実施の形態が適用される光メモリ素子１００は、光メモリ素子１００を構成する光導波路部材１０３中に含有される単位重量（１ｇ）当たりのベンゼン環の濃度を、４×１０^−４モル以下であることにより、コア層１０１に形成された情報用凹凸パターンにより散乱された散乱光に基づく本信号像強度に対するサテライト信号像強度の割合が０．３以下、好ましくは、０．１５以下である性能を有している。即ち、本実施の形態が適用される光メモリ素子１００により再生された再生像は、サテライト信号像によるノイズ画像がほとんど観測されないほどに低減され、再生信号のエラーレートが低くなるため、光メモリ素子１００に記録されている情報が確実に再生される。
【００１９】
光導波路部材１０３を構成するコア層１０１又はクラッド層１０２を形成する光透過性樹脂としては、特に限定されないが、通常、光開始剤等の放射線開始剤の存在下で放射線硬化性単量体及び／又はオリゴマーに紫外線又は電子線等を照射し、放射線硬化反応により硬化させる放射線硬化性樹脂が挙げられる。これらの放射線硬化性樹脂としては、例えば、アクリル系光硬化性樹脂、チオール系光硬化性樹脂、エポキシ系光硬化性樹脂等が挙げられる。これらの光硬化性樹脂が得られるための光硬化性単量体としては、具体的には、アクリル系光硬化性樹脂としては、例えば、ジエチレングリコールジアクリレート、ジエ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アクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、１，３−ブチレングリコールジアクリレート、１，３−ブチレングリコールジメタクリレート、１，４−ブタンジオールジアクリレート、１，４−ブタンジオールジメタクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジメタクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、ビス（オキシメチル）トリシクロ［５．２．１．０２，６］デカンジアクリレート、ビス（オキシメチル）トリシクロ［５．２．１．０２，６］デカンジメタクリレート、ビス（オキシメチル）ペンタシクロ［６．５．１．１３，６．０２，７．０９，１３］ペンタデカンジメタクリレート、ビス（オキシメチル）ペンタシクロ［６．５．１．１３，６．０２，７．０９，１３］ペンタデカンジメタクリレート、２，２−ビス（４−（アクリルオキシジエトキシ）フェニル）プロパン、２，２−ビス（４−（メタクリルオキシジエトキシ）フェニル）プロパン、トリシクロ［５．２．１．０２，６］デカン−３，８−ジイルジメチルジアクリレート、トリシクロ［５．２．１．０２，６］デカン−３，８−ジイルジメチ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アクリレート、トリメチロールプロパンエトキシトリアクリレート、トリメチロールプロパンエトキシトリメタクリレート、テトラメチロールメタントリアクリレート、テトラメチロールメタントリメタクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、テトラメチロールメタンテトラメタクリレート、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トリメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラメタクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート、トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアネートトリアクリレート、トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレートトリメタクリレート等が挙げられる。
【００２０】
また、ビスフェノール化合物としては、ビスフェノールＡジアクリレート、ビスフェノールＡジメタクリレート、ビスフェノールＡアクリレートメタクリレート及びこれらの混合物、ビスフェノールＡビス［（オキシエチル）エーテル］＝ジアクリレート、ビスフェノールＡビス［（オキシエチル）エーテル］＝ジメタクリレート、ビスフェノールＡビス［（オキシエチル）エーテル］＝アクリレートメタクリレート及びこれらの混合物、テトラブロモビスフェノールＡビス［（オキシエチル）エーテル］＝ジアクリレート、テトラブロモビスフェノールＡビス［（オキシエチル）エーテル］＝ジメタクリレート、テトラブロモビスフェノールＡビス［（オキシエチル）エーテル］＝アクリレートメタクリレート及びこれらの混合物、ビスフェノールＡビス［（ジオキシエチル）エーテル］＝ジアクリレート、ビスフェノールＡビス［（ジオキシエチル）エーテル］＝ジメタクリレート、ビスフェノールＡビス［（ジオキシエチル）エーテル］＝アクリレートメタクリレート及びこれらの混合物、ビスフェノールＡビス［（ポリオキシエチル）エーテル］＝ジアクリレート、ビスフェノールＡビス［（ポリオキシエチル）エーテル］＝ジメタクリレート、ビスフェノールＡビス［（ポリオキシエチル）エーテル］＝アクリレートメタクリレート等が挙げられる。
【００２１】
チオール系光硬化性樹脂が得られるための光硬化性単量体としては、例えば、ペンタエリスリトールテトラキス（β−チオプロピオネート）、ペンタエリスリトールテトラキス（チオグリコレート）、トリメチロールプロパントリス（β−チオプロピオネート）、トリメチロールプロパントリス（チオグリコレート）、エチレングリコールビス（β−チオプロピオネート）、エチレングリコールビス（チオグリコレート）、ジエチレングリコールビス（β−チオプロピオネート）、ジエチレングリコールビス（チオグリコレート）、トリエチレングリコールビス（β−チオプロピオネート）、トリエチレングリコール（チオグリコレート）、ブタンジオールビス（β−チオプロピオネート）、ブタンジオールビス（チオグリコレート）、ジペンタエリスリトールヘキサキス（β−チオプロピオネート）、ジペンタエリスリトールヘキサキス（チオグリコレート）等のチオグリコール酸エステル又チオプロピオン酸エステルが挙げられる。
【００２２】
また、トリス［２−（β−チオプロピオニルオキシ）エチル］イソシアヌレート、トリス（２−チオグリコニルオキシエチル）イソシアヌレート、トリス［２−（β−チオグリコニルオキシエトキシ）エチル］イソシアヌレート、トリス（２−チオグリコニルオキシエトキシ）エチル］イソシアヌレート、トリス［３−（β−チオプロピオニルオキシ）プロピル］イソシアヌレート、トリス（３−チオグリコニルオキシプロピル）イソシアヌレート等のチオール基含有イソシアネート；ベンゼンジメルカプタン、キシリレンジメルカプタン、４，４′−ジメルカプトジフェニルスルフィド等のチオール基含有炭化水素が挙げられる。
【００２３】
また、エポキシ系光硬化性樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡ−エピクロールヒドリン型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、長鎖脂肪族型エポキシ樹脂、臭素化エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、複素環式系エポキシ樹脂等のカチオン系紫外線硬化性エポキシ樹脂が挙げられる。
【００２４】
前述した放射線硬化性樹脂は、通常、光開始剤等の放射線開始剤の存在下で放射線硬化性単量体及び／又はオリゴマーに紫外線等を照射して放射線硬化反応を行うことにより得られる。放射線開始剤としては、紫外線等の活性エネルギー線により開始反応を生じるものであれば、特に限定されないが、例えば、アセトフェノン系光開始剤、ベンゾフェノン系光開始剤等が挙げられる。アセトフェノン系化合物としては、例えば、１−フェニル−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、４−ジフェノキシジクロロアセトフェノン、ジエトキシジアセトフェノン、１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン等が挙げられる。ベンゾフェノン系化合物としては、例えば、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸メチル、４−フェニルベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、３，３′−ジメチル−４−メトキシベンゾフェノン、ジフェノキシベンゾフェノン等が挙げられる。
【００２５】
また、２，６−ジメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、２，４，６−トリメチルベンゾイルフェニルホスフィン酸メチルエステル、２，６−ジクロルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、２，６−ジメトキシベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド等のアシルホスフィンオキシド及びアシルホスフィン酸エステル類等を挙げることができる。
【００２６】
また、カチオン系紫外線硬化性エポキシ樹脂の硬化反応に使用するカチオン重合型の光開始剤としては、スルホニウム塩、ヨードニウム塩、ジアゾニウム塩等が挙げられる。ヨードニウム塩としては、例えば、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスフェード、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、ジフェニルヨードニウムテトラフルオロボレート、ジフェニルヨードニウムテトラキス（ペンタフルオロフェニル）ボレート、ビス（ドデシルフェニル）ヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、ビス（ドデシルフェニル）ヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、ビス（ドデシルフェニル）ヨードニウムテトラフルオロボレート、ビス（ドデシルフェニル）ヨードニウムテトラキス（ペンタフルオロフェニル）ボレート等が挙げられる。
【００２７】
さらに、４−メチルフェニル−４−（１−メチルエチル）フェニルヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、４−メチルフェニル−４−（１−メチルエチル）フェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、４−メチルフェニル−４−（１−メチルエチル）フェニルヨードニウムテトラフルオロボレート、４−メチルフェニル−４−（１−メチルエチル）フェニルヨードニウムテトラキス（ペンタフルオロフェニル）ボレート等が挙げられる。
【００２８】
これらの放射線開始剤は二種以上を併用することができる。放射線開始剤の配合量は、特に限定されないが、通常、放射線硬化性単量体及び／又はオリゴマー１００重量部に対し、０．０１重量部以上、好ましくは、０．０５重量部以上である。但し、通常、１０重量部以下、好ましくは、５重量部以下、より好ましくは、３重量部以下、特に好ましくは、２重量部以下である。
【００２９】
本実施の形態が適用される光メモリ素子１００において、コア層１０１を放射線硬化性樹脂により形成する際に、放射線開始剤として、例えば、アセトフェノン系光開始剤、ベンゾフェノン系光開始剤等のように、分子内にベンゼン環が結合された分子構造を有する化合物を使用する場合は、コア層１０１は、放射線硬化性単量体及び／又はオリゴマー１００重量部と、これに対して、分子内にベンゼン環が結合された分子構造を有する放射線開始剤３重量部以下、好ましくは、２重量部以下を配合した放射線硬化性樹脂組成物を放射線硬化反応を行うことにより硬化させて形成することが必要である。コア層１０１を形成するために使用される放射線硬化性樹脂組成物中の、分子内にベンゼン環が結合された分子構造を有する放射線開始剤の配合量が過度に多い場合は、コア層１０１に含有されるベンゼン環の濃度が増大し、光メモリ素子１００により得られる再生像にノイズが生じるサテライト現象が観測されるので好ましくない。
【００３０】
本実施の形態が適用される光メモリ素子１００において、樹脂フィルム１０５，１０５’としては、光透過性材料であれば特に限定されないが、例えば、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等の熱可塑性樹脂フィルム等が挙げられる。また、非晶質ポリオレフィン樹脂フィルム（例えば、ジェイエスアール社製アートン（登録商標））等も使用することができる。樹脂フィルム１０５，１０５’は、コア層を導波させるレーザ光の波長域において透明で、光学的な特性や膜厚の均一性、力学的な強度等が許す限り、できるだけ薄い方が良く、例えば、１００μｍ以下の厚さのものが好ましい。
【００３１】
尚、本実施の形態が適用される光メモリ素子１００において、２つの硬化コア材層１０６，１０６’及び硬化クラッド材層１０４は、それぞれ、コア層１０１とクラッド層１０２とを形成するために使用する材料と同様に、光透過性材料であるコア材及びクラッド材を用いて形成される。但し、２つの硬化コア材層１０６，１０６’は、光導波路部材１０３を構成するコア層１０１と異なり、凹凸パターンが設けられておらず、専ら、硬化クラッド材層１０４と樹脂フィルム１０５との間の接着のために用いられ、情報再生層としては機能しない。また、硬化クラッド材層１０４も、光導波路部材１０３を構成する２つのクラッド層１０２と異なり、光導波路部材１０３を構成するものではなく、専ら、後述する光メモリ素子１００を作製するための使用する作製用ベース基板としてのガラス基板等と硬化コア材層１０６との接着のために用いられる。また、接着剤としてのコア材又はクラッド材は、屈折率が特定値のものを用いる必要はなく、樹脂フィルム１０５や、後述する光メモリ素子１００を製造する際に使用される作製用ベース基板の材質を考慮して接着相性の良い組み合わせを選定すれば良い。例えば、光硬化型、熱硬化型、室温硬化型、ホットメルト型、２液混合型等の各種の型の接着剤が適用可能であり、材質としては、アクリル系、エポキシ系、シアノアクリレート系、ウレタン系、オレフィン系等を用いることができる。
【００３２】
次に、本実施の形態が適用される光メモリ素子の製造方法について、図２（Ａ）〜（Ｅ）に基づき詳述する。
図２（Ａ）〜図２（Ｅ）は、本実施の形態が適用される光メモリ素子の製造方法を説明するための図である。ここには、クラッド層に光透過性スタンパをラミネートして凹凸パターンを転写する方法（クラッド転写法）により光メモリ素子の製造する方法が示されている。
【００３３】
（基体接着工程）
図２（Ａ）に示すように、まず、光メモリ素子を製造するための作製用ベース基板１０７上に、所定の膜厚（例えば、硬化時に約５μｍ）となるように液状紫外線硬化性樹脂からなるクラッド材を塗布し、紫外線を照射して硬化させ硬化クラッド材層１０４を形成する。作製用ベース基板１０７としては、例えば、数ｍｍ厚のガラス基板、ポリカーボネート製基板、非晶質ポリオレフィン製基板等の硬質基板（例えば、厚さ約０．１ｍｍ〜約３ｍｍ程度）を用いる。尚、作製用ベース基板１０７は、クラッド層１０２やコア層１０１を形成するために用いられる紫外線硬化性樹脂の収縮により、クラッド層１０２やコア層１０１が反らないだけの強度を備えるものであれば良い。
【００３４】
次に、硬化クラッド材層１０４の表面上に、液状紫外線硬化性樹脂から成るコア材を所定の膜厚（完全硬化時に約１．８μｍ程度）になるように塗布し、次に、塗布したコア材の表面上に、樹脂フィルム１０５を、気泡が入らないように貼着（ラミネート）し、この状態で、紫外線を照射してコア材を硬化させ、硬化コア材層１０６を形成するとともに、樹脂フィルム１０５と硬化コア材層１０６とを接着する。尚、コア材及びクラッド材の塗布方法は、例えば、スピンコート法、ブレードコート法、グラビアコート法、ダイコート法等の湿式製膜法が好ましい。
【００３５】
（コア層形成工程）
次に、樹脂フィルム１０５上に、所定の膜厚（例えば、完全硬化時に約１．８μｍ）となるように、コア材を塗布した後、紫外線照射により硬化させて硬化コア材層１０６’を形成する。次に、この硬化コア材層１０６の表面上に、所定の膜厚（例えば、完全硬化時に約１５〜約２０μｍ）となるようにクラッド材を塗布し、続いて、図２（Ｂ）に示すように、塗布されたクラッド材の表面上に、結像させたい画像（情報）に応じた所望の凹凸パターン（凸形状；ピット）を表面に刻まれた光透過性スタンパ２０１をラミネート（貼着）し、この状態で、光透過性スタンパ２０１の裏面側から紫外線を照射して、塗布されたクラッド材を一部硬化させたクラッド層１０２を形成する。
【００３６】
次に、図２（Ｃ）に示すように、光透過性スタンパ２０１をクラッド層１０２剥離（分離）した後、紫外線を照射して、クラッド層１０２を完全に硬化させ、光透過性スタンパ２０１の凹凸パターンが転写された凹部１０９を有するクラッド層１０２を形成する。続いて、図２（Ｄ）に示すように、クラッド層１０２の表面上に、コア材を所定の膜厚（完全硬化時に約１．８μｍ程度）になるように塗布し、図２（Ｅ）に示すように、塗布されたコア材に紫外線を照射して硬化させ、光透過性スタンパ２０１の凹凸パターンが転写された凸部１０８を有するコア層１０１を形成する。尚、クラッド層１０２は上述したように１層として形成しても良いが、膜厚を安定させるために２層に分けて形成してもよい。
【００３７】
（積層体形成工程）
以後、上述と同様の処理（図２（Ａ）〜（Ｅ））を繰り返し、光メモリ素子を作製するための作製用ベース基板１０７上に、コア層１０１及びクラッド層１０２から構成される光導波路部材を所望の積層数（例えば、１００層程度）になるまで連続して積層する。
【００３８】
尚、図示しないが、本実施の形態が適用される光メモリ素子の製造方法においては、上述のように、光導波路部材を所望の数だけ積層させた後、最後に最上層のクラッド層１０２の表面上に、所定の膜厚（例えば、完全硬化時に約１．８μｍ）となるように、コア材を塗布し、その表面上に、樹脂フィルム１０５’を貼着（ラミネート）し、この状態で、紫外線照射によりコア材を硬化させて硬化コア材層１０６”を形成するとともに、樹脂フィルム１０５’と硬化コア材層１０６”とを接着させ、最上層に樹脂フィルム１０５’を有する積層体を形成する。
【００３９】
（積層体分離工程）
最後に、このようにして作製された積層体（コア層１０１及び２個のクラッド層１０２からなる光導波路部材の積層体を樹脂フィルム１０５，１０５’で挟んだ構造体）は、光メモリ素子を作製するための作製用ベース基板１０７から剥離（分離）し、光メモリ素子が製造される。
【００４０】
このように、本実施の形態では、積層されたコア層１０１とクラッド層１０２とがいずれも光透過性樹脂により形成され、しかも、凹凸パターンが形成されるコア層１０１には光硬化性樹脂を用いているので、従来のようにフォトレジストの露光、現像処理等を用いなくても、スタンパからの転写によって、コア層１０１の表面に容易に所望形状の凹凸部を形成することが可能になる。
【００４１】
尚、本実施の形態が適用される光メモリ素子の製造方法では、上述のコア層形成工程において、塗布されたコア材を硬化させてコア層１０１を形成する処理（図２（Ｅ）参照）を、コア材の表面の周囲の酸素濃度を低減させた状態で行なうことが好ましい。酸素濃度を低減させた状態とは、例えば、酸素濃度が５容量％以下の状態、窒素ガス雰囲気下、不活性ガス（例えば、Ａｒ，Ｈｅ，Ｎｅ等などの希ガスを含む）雰囲気下等が挙げられる。
【００４２】
尚、本実施の形態では、クラッド層１０２に光透過性スタンパ２０１をラミネートして凹凸パターンを転写するクラッド層転写法を採用しているが、これに限定されるものではなく、コア層１０１に光透過性スタンパ２０１をラミネートして凹凸パターンを転写するコア層転写法により光メモリ素子を製造することも可能である。
【００４３】
【実施例】
以下に実施例を挙げて、本実施の形態を、より具体的に説明する。尚、本実施の形態は、実施例に限定されるものではない。また、実施例、比較例及び表中の部又は％は、特に断らない限り総て重量基準である。
（光透過性スタンパ）
表面に画像情報に応じた凹凸形状を有する金属ニッケル製スタンパ上に、表２に示した組成からなるクラッド材ａを塗布し、紫外線照射（８００ｍＪ／ｃｍ^２）によりて硬化させ、５μｍ厚の硬化クラッド材層（屈折率＝１．４９）を形成した。次に、この硬化クラッド材層上に、表１に示した組成からなるコア材ａを塗布し、さらに、厚さ１００μｍの樹脂フィルム（ジェイエスアール株式会社製：アートンフィルム）を、ゴムローラで圧着しながら、ゆっくりと貼着し、紫外線照射（８００ｍＪ／ｃｍ^２）によりて硬化させ、１．８μｍ厚の硬化コア材層（屈折率＝１．４９）を形成し、樹脂フィルムと硬化コア材層／硬化クラッド材層とを接着した後、金属ニッケル製スタンパから樹脂フィルムと硬化コア材層／硬化クラッド材層とを一体に分離し、光透過性スタンパを作製した。尚、紫外線照射によりコア材ａ又はクラッド材ａを硬化させる操作は、酸素濃度１％以下の窒素雰囲気下にて行った。
【００４４】
【表１】

【００４５】
【表２】

【００４６】
（再生像の観察）
作製した光メモリ素子を、ダイシングソーを用いて縦４５ｍｍ、横３８ｍｍの大きさに切断し、評価用片を作成した。一方、波長６８０ｎｍ、強度約５ｍＷの半導体レーザを、縦５μｍ、横約１ｃｍの光束に絞り、コア層に入るように調整した。各層でデータが描画されている領域の幅は２６．５ｍｍである。コア層に入射したレーザ光がコア層内を伝播し、凹凸によってコア層と垂直方向に散乱した散乱光により結像した再生像を直接ＣＣＤ上に投影し、所期の画像（本信号）及びノイズ画像（ノイズ信号）を観察した。
次に、ＣＣＤにて受光した光をディジタル画像処理装置で画像処理し、本信号とノイズ信号の強度を測定し、サテライト信号強度α（ノイズ信号強度／本信号強度）を求めた。
【００４７】
（コア層及びクラッド層のベンゼン環濃度）
コア層及びクラッド層の１ｇ当たりのベンゼン環濃度は、後述するように、計算により求めた（単位：モル）。尚、コア層及びクラッド層に含まれるベンゼン環濃度は、前述した光メモリ素子の評価用片について、共焦点顕微ラマン分光光度計の測定結果から、ベンゼン環に相当する面積に基づき求めることができる。
【００４８】
（実施例１）
１．６ｍｍ厚のガラス基板上に、表２に示した組成のアクリル系紫外線硬化性樹脂組成物（屈折率ｎ＝１．４９）であるクラッド材ａを塗布した後、紫外線照射（８００ｍＪ／ｃｍ^２）により硬化させ、５μｍ厚の硬化クラッド材層を形成し、この硬化クラッド材層上に、表１に示した組成のアクリル系紫外線硬化性樹脂組成物（屈折率ｎ＝１．４９）であるコア材ａを塗布した後、厚さ１００μｍの樹脂フィルム（ジェイエスアール株式会社製アートン（登録商標））をゴムローラで圧着しながら、ゆっくりと貼着し、この上から紫外線を照射（８００ｍＪ／ｃｍ^２）して、樹脂フィルムを硬化コア材層／硬化クラッド材層と接着し、さらに、この樹脂フィルム上に、コア材ａを塗布した後、紫外線照射（２４００ｍＪ／ｃｍ^２）により硬化させ、１．８μｍ厚の硬化コア材層を形成し、その上に、クラッド材ａを塗布した後、紫外線照射（８００ｍＪ／ｃｍ^２）により硬化させ、５μｍ厚の硬化クラッド材層を形成した。
【００４９】
次に、この硬化クラッド材層の上に、さらに、クラッド材ａを塗布し、続いて、予め表面に画像情報に応じた凹凸形状が形成された光透過性スタンパを、転写面がクラッド材に接する向きに、ゴムローラで圧着しながら、ゆっくりと貼着し、この上から、紫外線を照射（１０ｍＪ／ｃｍ^２）して、クラッド材ａを硬化させた後、光透過性スタンパのみを剥離し、その後、さらに紫外線を照射（８００ｍＪ／ｃｍ^２）して、クラッド材ａを完全に硬化させ、１２μｍ厚のクラッド層（屈折率ｎ＝１．５１）を形成した。
【００５０】
次に、このクラッド層上に、コア材ａを塗布し、紫外線照射（２４００ｍＪ／ｃｍ^２）により硬化させ、１．８μｍ厚のコア層（屈折率ｎ＝１．５２）を形成した。さらに、このコア層上に表２に示したクラッド材ａを塗布した後、紫外線照射（８００ｍＪ／ｃｍ^２）により硬化させ、１２μｍ厚のクラッド層（屈折率ｎ＝１．５１）を形成した。最後に、ガラス基板を剥離し、樹脂フィルム上に形成された１単位の光導波路部材を有する光メモリ素子を作製した。尚、紫外線照射によりコア材ａ又はクラッド材ａを硬化させる操作は、酸素濃度１％以下の窒素雰囲気下にて行った。
【００５１】
表１に示した組成からなるコア材ａを使用して形成したコア層中に含有される１ｇ当たりのベンゼン環の濃度は、以下のようにして求められる。
ビスフェノールＦエトキシ変性ジアクリレート（日本化薬社製；カヤラッドＲ−７１２）は１分子中にベンゼン環を２個有し、コア材ａ１ｇ当たりのベンゼン環数に換算すると、｛（２０／１０２）／４８４｝×２＝８．１０×１０^−４モルとなる。
また、光重合開始剤である２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン（チバガイギー社製ダロキュア１１７３）は１分子中にベンゼン環を１個有し、コア材ａ１ｇ当たりのベンゼン環数に換算すると、（２／１０２）／１６４＝１．２０×１０^−４モルとなる。
従って、表１に示した組成からなるコア材ａを使用して形成したコア層中に含有される１ｇ当たりのベンゼン環の濃度は、（８．１０×１０^−４モル＋１．２０×１０^−４モル）＝９．３０×１０^−４モルとなる。
【００５２】
また、表２に示した組成からなるクラッド材ａを用いて形成したクラッド層中に含有させる１ｇ当たりのベンゼン環の濃度は、１．２０×１０^−４モルとなる。
【００５３】
コア層の膜厚が１．８μｍであり、クラッド層の膜厚が１２μｍであるので、光導波路部材１ｇ当たりのベンゼン環の濃度は、［｛１．８／（１２＋１．８）｝×９．３０×１０^−４］＋［｛１２／（１２＋１．８）｝×１．２０×１０^−４］＝２．２５×１０^−４モルとなる。
【００５４】
このように作製した光メモリ素子に所定の条件でレーザ光をコア層に入射させて得られた再生像は、所期の画像（本信号）の他にはノイズ画像（ノイズ信号）がほとんど観察されず、また、サテライト信号強度の比（α）は０．０８であった。この結果から、ベンゼン環の濃度が４．０×１０^−４モル以下である光導波路部材から構成された光メモリ素子は、再生画面におけるノイズ画像が低減され、光メモリ素子に記録されている情報が確実に再生されることが分かる。
【００５５】
（比較例１）
表１及び表２に示したように、光重合開始剤である２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン（チバガイギー社製ダロキュア１１７３）を７．５部配合したコア材ｂ及びクラッド材ｂを使用した以外は、実施例１と同様の操作を行って光メモリ素子を作製した。
光メモリ素子１ｇ当たりのベンゼン環モル数は、［｛１．８／（１２＋１．８）｝×１１．９４×１０^−４］＋［｛１２／（１２＋１．８）｝×４．２６×１０^−４］＝５．２９×１０^−４モルとなる。
【００５６】
このように作製した光メモリ素子に所定の条件でレーザ光をコア層に入射させて得られた再生像は、所期の画像（本信号）の他にノイズ画像（ノイズ信号）が明確に観察された。また、サテライト信号強度の比（α）は０．３９であった。この結果から、ベンゼン環の濃度が４．０×１０^−４モルを超えた光導波路部材から構成された光メモリ素子は、再生画面におけるノイズ画像が増大し、光メモリ素子に記録されている情報が確実に再生されないことが分かる。
【００５７】
【発明の効果】
かくして本発明によれば、再生画面におけるノイズ画像が低減された光メモリ素子及び光メモリ素子の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態が適用される光メモリ素子の構成を説明するための図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｅ）は、本実施の形態が適用される光メモリ素子の製造方法を説明するための図である。
【図３】従来の光メモリ素子の動作原理を説明するための図である。
【符号の説明】
１００，３００…光メモリ素子、１０１，３０１…コア層、１０２，３０２…クラッド層、１０３…光導波路部材、１０４…硬化クラッド材層、１０５…樹脂フィルム、１０６…硬化コア材層、１０７…作製用ベース基板、１０８…凸部、２０１…光透過性スタンパ、３０３…レーザ光、３０４…散乱光、３０５…受像機

Claims

結像させる情報に応じた所定の散乱光を生じさせるための凹凸パターンを備えた光透過性樹脂からなるコア層と、
前記コア層の両面に形成された光透過性樹脂からなる一組のクラッド層と、を有し、
前記コア層及び前記クラッド層の単位重量当たりに含有されるベンゼン環の濃度が、４×１０^−４モル以下であることを特徴とする光導波路部材。
前記コア層の単位重量当たりに含有されるベンゼン環の濃度が、１１×１０^−４モル以下であることを特徴とする請求項１記載の光導波路部材。
結像させる情報に応じた所定の散乱光を生じさせるための凹凸パターンを備えた光透過性樹脂からなるコア層と、
前記コア層の両面に形成された光透過性樹脂からなる一組のクラッド層と、を有し、
前記コア層は、放射線硬化性単量体及び／又はオリゴマー１００重量部と、これに対して分子内にベンゼン環が結合された分子構造を有する放射線開始剤０．０１重量部以上３重量部以下を配合してなる放射線硬化性樹脂組成物の硬化物から形成されることを特徴とする光導波路部材。
結像させる情報に応じた所定の散乱光を生じさせるための凹凸パターンを備えた光透過性樹脂からなるコア層と、
前記コア層に積層された光透過性樹脂からなるクラッド層と、を有し、
前記コア層から生じた所定の散乱光に基づく本信号像強度に対するサテライト信号像強度の比が０．３以下であることを特徴とする光メモリ素子。
前記コア層及び前記クラッド層の単位重量当たりに含有されるベンゼン環の濃度が、４×１０^−４モル以下であることを特徴とする請求項４記載の光メモリ素子。