JPH0419640A - 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［有］））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（ｂ）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）　（ｂ）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）および働
）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
、アゾベンゼン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（ｂ）
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表示材料は、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、フォトクロミッ
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
にくいということてあり、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。

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、
液晶相の両側に偏光層を設け、液晶層に荷電することに
より液晶状態を変換し、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
れたツイスト不マチンク液晶層と、該液晶層の両側に配
置された電極層と、該各電極層に積層され、光を不透過
にする様に偏光方向を調節して配置された外側および内
側偏光層と、該内側偏光層の入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し、前記電極層間
が電源を介して接続されてい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。

この図において、図中上側が光の入射側、図中下側が光
の反射、透過側で図中上側から、外側偏光層１、電極層
２、液晶層３、電極層２、内側偏光層４および記録層５
が順次配置されている。

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、偏光層は液晶用のセルと一体に形成されてもよい
。さらに、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、ねじれた液晶状態を維
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、この液晶層は荷電されることにより光軸にそって
配向される。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等方性と
ならず、無荷電状態で入射した光を回転させて出射し、
荷電状態で入射した光をそのまま回転させずに出射する
ものであればよい。

液晶層に荷電する時間、すなわち外光を透過させ得る時
間は、コンデンサー等によって任意に設定でき、また照
射光を必要時間だけ連続的に照射してもよい。

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

電極層は、液晶層に荷電し、その配向を光軸にそって配
向する様に変更させるためのもので、例えば、インジウ
ムティンオキサイド（以下、ＩＴＯと言う）の如き、い
わゆる透明電極を用いれば良い。

電極層は、特定の波長または光強度を与えた場合に作動
する光センサを介して接続することができる。

記録層は、熱的に安定なフォトンクロミンク化合物で有
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。

〔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。また、電極層および電源は、液晶
層に荷電して液晶層を記聞方向を光軸に沿う様に配向し
、外側偏光層から入射した光を回転させることなく、そ
のまま透過させる。

［実施例］ 本発明の光記録表示材料の一実施例を第２図から第６図
（ａ）並びに第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状態の断面図
、第３図（ａ）（ｂ）（Ｃ）（ｄ）は同上動作を示す断
面図、第７図（ｂ）は例として同上記録層に用いられる
フォトクロミック化合物の構造式である。

第２図において、１１は液晶層で、この液晶層１１の両
側には、液晶配向用のポリイミドフィルム１２、電極層
としての１７０層１３および液晶用セルエ４がそれぞれ
配置されている。そして、光の入射側（図中上側）の液
晶用セル１４には外側偏光層１５が、光の反入射側（図
中下側）の液晶用セル１４には内側偏光層１６が積層さ
れている。

また、内側偏光層１６には、記録層１７、記録層用基板
１８および反射層１９が配置されている。

前記液晶層１１、液晶配向用ポリイミドフィルム１２．
１７０層１３および液晶用セル１４は、ポリイミドフィ
ルムを用いて一方向処理（平行処理）したＩＴＯを有す
るガラスセル中に、第４図に示す化合物（メルク社製４
−シアノ−４゛−ペントキシビフェニール）を液晶状態
で封入することにより形成されている。液晶用セル１４
の厚みは１０μとした。

前記外側および内側偏光層１５．１６は、厚さ０．５閣
の偏光膜（日本ポラロイド社製ＨＮ−４２８Ｅ）が用い
られ、これら偏光層１５．１６は同一方向に偏光するよ
うに配置されている。

前記記録層１７および記録層用基板１８は、フォトクロ
ミック化合物として、熱的に安定な図７（ｂ）に示す化
合物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ＭＥＫＰ
Ｏ（メチルエチルケトンパーオキサイド）を混入し、よ
く混合した後、石英板上に塗布、スピンコーターによっ
て３〜５μの厚さとした後、５０゜のオーブン中５時間
放置してＭＭＡの共重合体のフィルムとして形成されて
いる。

反射層１９は、ガラス板上にＡｇを蒸着処理したもので
ある。

さらに、１７０層１３は、電源としての電池２ｏおよび
光電センサ２１を介して接続さている。

次に、動作を第３図（ａ）　（ｂ）　（ｃ）（ｄ）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１５を通って
コヒーレントな光にされた後、液晶用セル１４．１７０
層１３および液晶配向用ポリイミドフィルム１２を通っ
て液晶層１１に入射する。この液晶層１１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、液晶配向用ポリイミドフィルム１２．１７０層１３
および液晶用セル１４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１
６の偏光方向と異なるので、内側偏光層１６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
１７に達しない。

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、特定の波長または強
度を有する光すを光電センサ２１に照射する。

すると、光電センサ２１は電気回路を閉とし、電池１０
から１７０層１３に電力が供給され、液晶層１１が荷電
される。これにより、液晶層１１はそれまでの配向を崩
し、荷電方向に配列しなおす。したがって、外側偏光層
１５から入射してきたコヒーレントな光は、そのまま回
転させられることなく液晶層１１を透過するので、内側
偏光層１６の偏光方向と−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。

そして、以上のよう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（ｂ）に示すように、フォトク
ロミック化合物を励起させる記録用レーザー光Ｃを照射
し、記録層１７に記録部２２を形成する。

このとき、フォトクロミック化合物の吸収スベクトルが
第６図（ａ）のようであれば、その記録用レーザー光Ｃ
はλ１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１７に形成された記録部２２を消去する。

読取りを行うには、第３図（Ｃ）に示すように、λ１ま
たはλ２のいずれかの波長で、記録層１７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２２を透過した後反射層１９で反射されて
検出器２３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２２に吸収されるため、その反射強度を測定すれば、
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（ｄ）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、反射層を設けず、
記録層用基板から外部に出たレーザー光ｄを検出器２３
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、外側および内側偏光層
が液晶用セルを兼用している他は、第２図に示す実施例
と同様である。

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、図中上側より上側偏光層１５
、ＩＴＯ１１３、液晶配向用ポリイミドフィルム１２、
液晶層１１、液晶配向用ポリイミドフィルム１２．１７
０層１３、内側偏光層１６、記録層１７、記録層用基板
１８および反射層１９が、順次配置されている。そして
、ＩＴＯ層１３間は、電池２０および光電センサ２１を
介して接続されている。

以上のような光記録表示材料の性能を試験した結果につ
いて説明する。

試験Ｉ 前記第２図に示す光記録表示材料から反射層１９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０であり、していることを確認した。

次に、１００−キセノン光をセンサーに照射し、液晶に
荷電せしめることで液晶を等方性として外光を導入可能
とし、その間に２０ｍＷの色素レーザーを０．５秒間照
射し、１分後１００−のキセノン光と０．１ｍ−の色素
レーザー（λ−３３５ｒ＋ｍ　）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、　１　ｍＷの色素レーザ
ーの透過強度の９５％であった。従って、フォトクロ化
合物が先の２０ｍＷレーザーによって記録されたことが
ｉ認できた。

次に、同様にして１００−のキセノン光と２０ｍＷの色
素レーザー（λ−４５０ｎｍ　）を用いて記録の消去動
作を行なった後、同様にして１分後に１００−のキセノ
ン光と０．１　ｍＷの色素レーザー（λ＝　３３５ｒ＋
ｎ＋　）を照射し、セル後方に設置したモノクロメータ
−（λ＝３３５ｎｍ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、１外光を遮断 ｍＷ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１による光記録表示材料を太陽下で１００ｈｒ曝露
した後、試験ｌと同様な検査を行ったところ、同等異常
なく作動することが確認できた。

試験■ 試験ｌと同様なセルのヘースとして、Ａｇ蒸着をほどこ
したガラス板を反射層として第２図に示すようにして用
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。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、ツイストネマチック液晶
層を、２枚の偏光層で挟むことにより、外光を遮断し、
必要をされる場合にのみ液晶層を荷電して液晶相を等方
性とすることで記録等に関する各種光記録表示材料を透
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図は本発明の光記録表示材料の基本層構成を示す分
解斜視図、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２図（ａ）（ｂ）　（ｃ）（ｄ）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図もフォトクロ
ミック化合物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。 １．１５・・・外側偏光層　　２．１３・・・電極層３
．１１・・・液晶層　　　　４．１６・・・内側偏光層
５．１７・・・記録層

Claims (4)

【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
   、該液晶層の両側に配置された電極層と、該各電極層に
   積層され、光を不透過とする様に偏光方向を調節して配
   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
   を有し、前記電極層間が電源を介して接続されているこ
   とを特徴とする光記録表示材料
2. （２）前記電極層と電源との間に光センサを配置し、該
   光センサが受光したとき液晶層に荷電するようにした請
   求光（１）に記載の光記録表示材料
3. （３）前記記録層の内側に、反射層が配置されている請
   求項（２）に記載の光記録表示材料
4. （４）前記記録層の内側に、透過層が配置されている請
   求項（２）に記載の光記録表示材料