JPH0419639A - 光記録表示材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、光によって制御される記録表示材料に関する
ものである。

［従来の技術〕 光によって制御される記録表示材料の機能は、読み取り
のみ可能、書込みおよび読み取りが可能、ならびに書込
み、読み取りおよび消去が可能、の３種類の態様がある
。これらの内、今後主流となるものは、書込み、読み取
りおよび消去が可能なタイプの記録表示材料である。そ
して、この種の光記録表示材料は、いわゆるフォトクロ
ミズムを用いた技術、または液晶の相変化とフォトクロ
ミズムとを融合させた技術が用いられていた。

前記フォトクロミズムを用いた技術は、物質特有の吸収
スペクトルを光励起することにより変化させ、新たな吸
収スペクトルを発現させることを利用するものである。

例えば、第６図（ａ）に示すスペクトルが、光励起によ
り第６図（ｂ）に示すスペクトルになったとすると、λ
１に着目すれば、光励起前がｏｎ（第６図（ａ））光励
起後がｏｆｆ（第６図（ｂ））となり、記録・表示に利
用できる。この第６図（ａ）に示すスペクトルから第６
図（ｂ）に示すスペクトルに光励起することが書込み動
作とすれば、第６図０））に示すスペクトルから第６図
（ａ）に示すスペクトルに光励起することが消去動作と
なる。

従来、このような特性を持つ化合物としては、第７図（
ａ）［有］）および（Ｃ）に示すスチルベン、フルギド
およびジアリルエテン酸無水物、第８図（ａ）および（
ｂ）に示すアゾベンゼンおよびスチルベン、等の化合物
があった。

前記液晶とフォトクロミズムとを融合させた技術は、光
照射による立体構造の変化を液晶に伝達し、液晶として
の固有の性能を破壊することを利用するものである。

例えば、第８図（ａ）に示すアゾベンゼンを液晶相に混
合または結合したとする。このとき、アゾベンゼンに対
して励起光が未照射の時は、第９図（ａ）に示すように
、アブベンゼン３１の構造が液晶３２に類似しているた
め、モニター光ｇは光透過状態になっている。また、ア
ゾベンゼン３１に励起光を照射した時は、第９図［有］
）に示すように、アゾベンゼン３１が構造変化を起こし
て液晶３２の構造を破壊するため、その破壊部分でモニ
ター光ｇは光散乱を起こし光不透過状態になっている。

この場合、光透過状態をＯｎとすれば、光不透過状態が
ｏｆｆとなり、そして構造変化を起こしたアゾベンゼン
を別波長で元の構造に戻すことが消去動作となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来の光記録媒体は、以下に示す欠点があった
。

第１の欠点は、外光に対して不安定で記録の保持に相当
の努力を要する点である。

すなわち、書込みの照射光が紫外光であるとすれば、消
去光は可視光であるので（書込みの照射光が可視光であ
れば消去光は紫外光）、記録の保持のためには外光を完
全に遮断しなければならない。特に、記録媒体としてフ
ロッピーディスクの形態にした場合は、３．５インチで
は外光を遮断できるように思えるが、記録動作のための
シャッターは容易に開は得るため、外光下でそのような
ことを行えば、簡単に記録が抹消されてしまう。このよ
うな欠点は本技術に特有な問題であるが、ディスクのケ
ースからの問題解決はなされていないのが実情である。

さらに、最近のＦＡの進歩に伴って使用されつつある、
いわゆるプログラマブルタグのごとく、常に外光にされ
されるような環境下で使用される記録表示材料には使用
できない。

第２の欠点は、熱的安定性に欠ける点である。

すなわち、第８図（ａ）および第８図（ｂ）に示すアゾ
ベンゼンおよびスチルベンでは、室温で数時間から数日
の内にシス状態から元のトランス状態に戻ってしまう。

したがって、フォトクロミズム法では、フォトクコミッ
ク化合物として、第７図（ｂ）　（Ｃ）に示すフルギド
およびジアリルエテン酸無水物が提案されている。

また、フォトクロミズムと液晶を融合させた技術では、
シス対を液晶が取り囲むことでトランス体への戻りを防
ごうとしているが、この効果が充分であるということは
、逆に光照射によるアゾベンゼン等の構造変化が起こり
にくいということであり、書込みおよび消去が高速に行
えないものであった。

さらに、トランス体からシス体への光異性化を容易にす
るため、液晶が等方性になるぎりぎりの温度に前もって
加熱しておかなければならなかった。

さらにまた、何らかの理由で等方性になる温度以上の環
境に置かれた場合は、先の記録が消滅してしまうもので
あった。

さらに、液晶自体、熱によってその液晶性が破壊される
欠点を有している。

本発明は、以上の欠点を解消し、外光に安定で、高速に
書込みおよび消去することができる光記録表示材料を提
供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段］ 本発明は、上記目的を達成するためになされたもので、
熱の液晶性を破壊する性質を積極的に取り込み、液晶層
の両側に偏光層を設け、液晶層に熱を与えることにより
液晶性を破壊し、外光を遮断したり透過させたり自由に
できるようにしたものである。

すなわち、本発明の光記録表示材料は、平行配列処理さ
れたツイストネマチック液晶層と、該液晶層の両側にあ
って、光を不透過とする様に偏光配向を調節して配置さ
れた外側および内側偏光層と、該内側偏光層の内側に配
置されたフォトクロミック化合物からなる記録層とを有
することを特徴として構成されている。

本発明の光記録表示材料の基本的層構成を第１図に基づ
いて説明する。

第１図（ａ）は各層を分離した斜視図、第１図（ｂ）は
各層を分離した断面図である。

これらの図において、図中上側が光の入射側で図中上側
から外側偏光層１、液晶層２、内側偏光層３および記録
層４が順次設けられている。

外側偏光層と内側偏光層は同一の偏光方向を持つように
配置されており、すなわち同一の偏光面を持つ光のみ透
過するようになっている。この偏光層には、偏光膜、偏
光板等が用いられる。また、外側偏光層の外側（光の入
射側）には、保護層を設けることができる。

液晶層は、平行配列処理されたツイストネマチック液晶
で形成されており、入射した光を所定角度回転させて出
射するものである。したがって、液晶状態を維持してい
るときは、外側偏光層から入射した光を回転させている
ので、液晶層を透過した光は内側偏光層で遮断される。

この回転角度としては、９０度が好ましい。

また、この液晶層はレーザー光等により熱を与えられる
と、液晶性が破壊され通常の液体の等方性となる。した
がって、このとき外側偏光層から入射した光をそのまま
ｍ個光面を回転させることなく一透過させるので、液晶
層から出射された光は内側偏光層を透過し記録層に達す
る。

すなわち、液晶層は、使用される環境温度下で入射した
光を回転させて出射し、熱が与えられた状態で入射した
光を回転させずにそのまま出射するものであればよい。

このような液晶層には、例えば、第４図の４−シアノ−
４゛−ペントキシビフェニールがあげられる。

記録層は、熱的に安定なフォトクロミック化合物で有れ
ば種類を問わず、これ自身をポリマー化して基板上に塗
布、固定したものでも、あるいは他のバインダーに封じ
たものでも良い。

記録層の記録を読み取るには、透過光を利用しても、反
射光を利用してもよい。

すなわち、透過光を利用する場合は、フォトクロミック
化合物から成る記録層の塗布された基板自体を光透過性
の物質、例えば、硝子、ポリカーボネート等であって、
読み取りのためのモニター光を透過し得る物質で形成し
、透過したモニター光を下方に配置した受光器で読み取
る。

また、反射光を利用する場合は、フォトクロミック化合
物から成る記録層の塗布された基板を光を反射する物質
で形成するか、または光を透過し得る基板の下部に反射
層を設け、その反射光を上方に配置した受光器で読み取
る。

前記記録層と内側偏光層の間、または内側偏光層と液晶
層の間に、熱吸収層を配置することが好ましい。この熱
吸収層は液晶を励起させるレーザ光の熱を吸収し、記録
層に悪影響を及ぼさないようにするものである。この熱
吸収層により、記録層はより完全に保護される。

［作用］ 本発明の光記録表示材料は、外側偏光層が外光をコヒー
レントな光にして液晶層に入射させ、液晶層は外側偏光
層から入射したコヒーレントな光を、所定角度回転させ
て、またはそのまま透過させる。内側偏光層は、液晶層
から入射した所定角度回転した光を遮断し、または液晶
層から入射したそのまま透過した光を透過させる。記録
層は、内側偏光層から入射した光により、記録または記
録の消去がなされる。

〔実施例］ 本発明による光記録表示材料の一実施例を第２図、第３
図（ａ）（ｂ）　（Ｃ）　（ｄ）（ｅ）および第７図（
ｂ）に基づいて説明する。

第２図は光記録表示材料の各層を分離した断面図、第３
図（ａ）　（ｂ）　（ｃ）（ａ）（ｅ）は光記録表示材
料（７）　動作ヲ示す断面図、第７図（ｂ）はフォトク
ロミック化合物の構造を示す図である。

第２図において、図中上側が光の入射側で、図中下側が
光の反入射側である。そして、光の入射側から、保護層
１１、外側偏光層１２、液晶用セル１３、液晶層１４、
液晶用セル１５、内側偏光層１６、熱吸収層１７、記録
層１８および光反射層または光透過層１９が順次配置さ
れている。

保護層１１は、外側偏光膜に対してのキズ、汚れを防止
するためのものである。

外側および内側偏光層１２．１６は、厚さ０．５　ｍｍ
の偏光膜（日本ポラロイド社製ＨＮ−４２ＨＥ）が用い
られ、これら偏光層１２．１６は同一方向に偏光するよ
うに配置されている。

液晶層１４および液晶用セル１３．１５は、１０−の厚
さの一方向処理（平行処理）したガラスで形成され、こ
の液晶用セル１３．１５の間に、第４図に示す４−シア
ノ−４′−ペントキシビフェニール（メルク社製）を液
晶状態で封入し、液晶用セル１３．１５に平行配列した
液晶層１４が形成されている。

熱吸収層１７は、熱レーザーによる記録層の損傷を保護
するために配置されている。

記録層１８は、フォトクロミック化合物として熱的に安
定な一光記録表示材料が使用される環境温度以内では液
晶性を消失しない一第７図℃）に示すフルギドを用い、
このフルギド１０部を１００部のＭＭＡ（メチルメタア
クリレート）と３０部のスチレンに溶解し、０．５部の
ＭＥＫＰＯ（メチルエチルケトンパーオキサイド）しよ
く混合した後石英板上に塗布する。そして、スピンコー
ターによって３〜５ｎの厚さとした後、５０″Ｃのオー
ブン中に５時間放置してＭＭＡＯ共重合体のフィルムと
した。この共重合体のフィルムが記録層１８となり、上
記石英板が反射層１９となっている。この石英板は光反
射のためにＡｇの蒸着膜をほどこしである。

次に、動作を第３図（ａ）（ｂ）（ｃ）（ａ）　（ｅ）
に基づいて説明する。

外光の遮断動作について説明する。

光記録表示材料を特に何もしない状態におくと、第３図
（ａ）に示すように、外光ａは外側偏光層１２を通って
コヒーレントな光にされた後、液晶用セル１３を通って
液晶層１４に入射する。この液晶層１４に入射した外光
ａは、偏光方向が所定角度回転させられて出射させられ
、液晶用セル１５を通って内側偏光層１６に達する。し
かし、この外光ａは、その偏光方向が内側偏光層１６の
偏光方向と異なるので、内側偏光Ｎ１６に入射すること
ができず遮断される。

したがって、外光ａは記録層１８に達しない。

次に、外光の透過動作について説明する。

まず、第３図（′ｂ）に示すように、記録層１８のフォ
トクロミック化合物のスペクトルを励起しない波長であ
って、しかも液晶の相変化を来すような熱を与えるレー
ザー光すを照射する。すると、液晶相１４は液晶性が破
壊され、等吉相となって透明化した窓２０が形成される
。したがって、外側偏光層１２から入射してきたコヒー
レントな光は、回転することなくそのまま液相層１４を
透過するので、内側偏光層１６の偏光方向と一致し内側
偏光層１６を透過し、記録層１７にまで達することがで
きる。

なお、熱レーザー光すは、フオトクロミ・ツク化合物の
吸収スペクトルが第６図（ａ）（ｂ）のようであれば、
７３以上の波長であることが必要である。

そして、以上の用に外光が透過可能な状態において、記
録動作、消去動作および読み取り動作を行う。

記録を行うには、第３図（Ｃ）に示すように、フォトク
ロミンク化合物を励起させる記録用レーザ光Ｃを、窓２
０を介して記録層１８に入射させ、当該部位に記録部２
１を形成する。この時、フォトクロミック化合物の吸収
スペクトルが第６図（ａ）のようであれば、その記録用
のレーザー光Ｃはλｌの波長である。

消去を行うには、記録と同様に、λ２の波長の光を照射
し、記録層１８に形成された記録部２１を消去する。

読み取りを行うには、第３図（ｄ）に示すように、λ１
またはλ２のいずれかの波長で、記録層１８のフォトク
ロミック化合物に変化を与えないような微弱なレーザー
光ｄを照射する。例えば、λ１の波長の場合は、レーザ
ー光ｄは記録部２１を透過した後反射層１９で反射され
て検出器２２に取り込まれるため、記録の有無が明らか
になる。また、λ２の波長の場合は、レーザー光ｄは記
録部２１に吸収されるため、その反射強度を測定すらば
、今度は逆に反射の減少となって、記録の有無が明らか
になる。

第３図（ｅ）は、透過光を測定することにより読み取り
を行う場合の断面図で、この場合は、反射層の代わりに
透過層２３を設け、記録層１８から透過層２３を介して
外部に出たレーザー光ｄを検出器２２で測定する他は、
反射光を利用する場合と同様である。

第５図は、本発明の光記録表示材料の他の実施例の分解
断面図である。

この図に示す光記録表示材料は、熱吸収層１７が、液晶
用セル１５と内側偏光層１６の間に配置されている他は
、第２図に示す実施例を同様である。

すなわち、この図において、図中上側が光の入射側、図
中下側が光の反入射側で、図中上側より保護層１１、上
側偏光層１２、液晶用セル１５、液晶層１４、液晶用セ
ル１５、熱吸収層１７、内側偏光層１６、記録層１８お
よび光反射層１９が、順次配置されている。

以上のような光記録表示材料の性能の試験結果について
説明する。

試験■ 前記第２図に示す光記録表示材料から熱吸収層１７を除
いた光記録表示材料を可視紫外分光光度計により測定し
たところ、２００〜７００ｎｍの測定波長範囲ではその
透過光強度はほぼＯであり、外光を遮断していることを
確認した。

次に、１０００ｄのＨｅ−Ｎｅレーザと２０ｍ−の色素
レーザー（λ＝　４５０ｎｍ）を０．５秒間同軸で照射
し、１分後１０１００ＯのＨｅ−Ｎｅレーザーと０．１
　ｍＷの色素レーザー（λ＝　３５５ｎｍ）を照射し、
セル後方に設置したモノクロメータ−（λ−３５５ｎｍ
に設定）を介してフォトセルで受光したところ、その透
過強度は、ブランク状態で測定した０、１ｍＷの色素レ
ーザーの透過強度の３０％であった。従って記録が消去
されたことが確認できた。

試験■ 試験Ｉと同一の光記録表示材料を太陽下で１００ｈｒ曝
露した後、試験■と同様な検査を行ったところ、回答異
常なく作動することが確認できた。

試験■ 反射層１９として、Ａｇ蒸着をほどこしたガラス板を用
い、試験Ｉと同様な光照射を記録体に対して６０°の角
度で行い、反射光をモノクロメータ−を介してフォトセ
ルで受光したところ、透過光に比較して約２０％のダウ
ンは認められるものの、記録の有無についての検出は充
分に可能であった。

試験■ 第２図に示す光記録表示材料を用い、試験■及び■と同
一の試験を行なったが、同様の結果を得た。

〔発明の効果］ 以上の様に、本発明によれば、ライス）２マチンク液晶
層を２枚の偏光層にはさむことにより、外光を遮断し、
必要とされる場合にのみ熱レーザー等によって液晶層を
等方性とすることで記録に関する各稲光を透過させるの
で、好ましざる時に記録の消失をきたすことを防げ、記
録を安定して保持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）（ｂ）は本発明の光記録表示材料の基本構
成をしめす分解斜視図および断面図、第２図は本発明の
光記録表示材料の一実施例の分解断面図、第３図（ａ）
（ｂ）（Ｃ）（ｄ）（ｅ）は同上動作を示す断面図、第
４図は液晶の構造を示す構造式、第５図は本発明の光記
録表示材料の他の実施例の分解断面図、第６図（ａ）（
ｂ）は光記録の原理を示すスペクトル図、第７図（ａ）
　（ｂ）　（Ｃ）はフォトクロミック化合物の構造を示
す構造式、第８図は液晶の構造を示す構造式、第９図（
ａ）　（ｂ）はフォトクロミズムと液晶の相変化を融合
させた技術の原理を示す模式図である。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）平行配列処理されたツイストネマチック液晶層と
   、該液晶層の両側にあって、光を不透過とする様に偏光
   方向を各々配置された外側および内側偏光層と、該内側
   偏光層の内側に配置されたフォトクロミック化合物から
   なる記録層とを有することを特徴とする光記録表示材料
2. （２）前記記録層の内側に反射層が配置されている請求
   項（１）に記載の光記録表示材料
3. （３）前記記録層の内側に透過層が配置されている請求
   項（１）に記載の光記録表示材料
4. （４）前記記録層と内側偏光層との間に、熱吸収層が配
   置されている請求項（１）、（２）または（３）に記載
   の光記録表示材料
5. （５）前記内側偏光層と液晶層との間に、熱吸収層が配
   置されている請求項（１）、（２）または（３）に記載
   の光記録表示材料
6. （６）前記外側偏光層の光の入射側に、保護層が配置さ
   れている請求項（１）、（２）、（３）、（４）または
   （５）に記載の光記録表示材料