JPH07299963A - 光記録媒体 - Google Patents

光記録媒体

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JPH07299963A
JPH07299963A JP6326526A JP32652694A JPH07299963A JP H07299963 A JPH07299963 A JP H07299963A JP 6326526 A JP6326526 A JP 6326526A JP 32652694 A JP32652694 A JP 32652694A JP H07299963 A JPH07299963 A JP H07299963A
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    • G11B7/24Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material
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  • Optical Record Carriers And Manufacture Thereof (AREA)
  • Thermal Transfer Or Thermal Recording In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属−TCNQ及びその誘導体に比べて溶解
度が優れ、溶液コーティングによりピンホールがない均
質記録膜の製作が可能であり、有機電荷移動錯体が高分
子型で種々の基板に対する接着力が優れ、製造工程の生
産性が優秀である光記録媒体を提供することである。 【構成】 高分子物質層である記録層がTCNQ及びそ
の誘導体と側鎖ポリカチオン系高分子との電荷移動錯体
で構成される光記録媒体である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】 本発明はレーザーを用いて記録
及び再生を可能にした光記録媒体に関するもので、高密
度・大容量の情報記録材料で各種情報記録用媒体又は画
像記録用媒体として使用できるようにしたものである。
より詳しくは、本発明は光学的及び電気的スイッチング
装置(optical and electrical switching device )と
光記録に適用できる、側鎖にTCNQ(tetracyano qui
no dimethane)及びその誘導体と電荷移動錯体(charge
transfer salt or complex )を形成し得る、陽イオン
を含有する側鎖ポリカチオン(polycation)系高分子か
らなる光記録媒体に関するものである。
【0002】
【従来の技術】社会全般による情報量の増加は高密度及
び大容量の記録媒体を要求して、光磁気方式の記録媒体
が登場することになった。このような方式は記録密度が
高く、非接触式記録再生方式を使用して、記録保存が容
易であり、寿命が長い利点を有するが、重金属系の磁性
体を使用し、製造工程上に真空蒸着又はスパッタリング
装置を必要とするため製造上の多くの困難がある。
【0003】最近、このような欠点を解決するために、
安価であるとともに製造工程が簡単である有機薄膜を使
用する例が増えている。このような有機薄膜は光学的及
び電気的スイッチング分野でも注目を浴びているが、こ
のスイッチングは加熱処理による分子運動又は有機薄膜
の電気的破損に関係する。又、スイッチングはスイッチ
ング媒体における電気化学的変化によっても行われ、一
例として、金属がTCNQ(tetracyanoquinochange
)、TNAP(tetracyanonaphthoquinodimethane
)、TCNE(tetracyanoethylene)、DDQ(diche
orodicyanobenzoquinone )又はTCNQ誘導体と結合
されたもののような電荷移動錯体における電気化学的変
化に起因するスイッチングが米国特許第4,574,3
66号;4,507,672号;4,371,883号
に開示されている。前記三つの特許におけるスイッチン
グに用いられるTCNQ及びTCNQ誘導体材料は10
億分の1秒の時間間隔を有する優秀なスイッチング特性
を表す。一方、ジョンズホプキンズ(Johns Hopkins )
大学の R.S.Potember 等はTCNQ及びその誘導体の金
属錯体のスイッチング特性を光記録媒体、特に消去可能
な光記録媒体に適用する技術を開発した(米国特許4,
825,408;4,731,756;4,684,5
98;4,663,270)。又、東レ(Toray )社は
780〜830nmで光を吸収する金属TCNQを用い
たWORM型(Write Once Read Many type )光記録媒
体を紹介している(日本国特開昭62−164589;
63−255851及び日本国特開平1−29409
1)。電子供与体(electron donor)と電子受容体(el
ectron acceptor )含む電荷移動錯体は相対的に高い電
気的インピーダンスを有する第1電荷状態と相対的に低
い電気的インピーダンスを有する第2電荷状態を有する
特性を有し、電荷移動錯体の光又は電場に対応するスイ
ッチング能力は電荷移動錯体のこのような特性により提
供される。電荷移動錯体の消去可能な光記録媒体への適
用原理は、電荷移動錯体で構成された記録層に光又は電
場を加えると、電子供与体と受容体であるTCNQ間に
電子移動が起こって中性のTCNQが遊離されて出るこ
とになり、これにより記録部の色が変化することであ
る。一例として、CuTCNQの場合は、記録前の薄い
緑色から記録後の黄色に変化する。消去はCuとTCN
Qが再結合される温度の熱を加えることによりなされ
る。
【0004】
【化1】
【0005】しかしながら、この時に生成されたTCN
Q又はその誘導体は反復スイッチング時及び反復記録/
消去時に電場又はレーザーが触れた部位で局部的移動
(migration )又は分散(diffusion )が起こって、少
量ずつなくなるため、これらの装置の有効寿命を短縮さ
せる問題点がある。
【0006】これを改善するための試みがホシノ(Hosi
no)により行われたところ、これはCuTCNQ層上に
ZnSの保護層を形成して(TCNQ)°の昇華を防止
することにより、半導体レーザーを使用して50回の記
録/消去を行ったと報告している(Japanese Journal o
f Applied Physics,part 2,25(4),L341,1986)。
【0007】一方、R.W.DaY 等は電子供与体として金属
を使用し、電子受容体としてエチレンユニット(ethyle
ne unit )を骨格とする高分子の側鎖に有機電荷移動錯
体を形成するTCNQ単位を導入することにより、TC
NQ又はその誘導体の移動又は分散問題を多少解決した
(米国特許4,806,995;5,026,774
【0008】)。
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記ホ
シノ等の方法では、前記記録/消去の回数が大部分実際
の適用に不充分であるものであった。又、この方法は、
記録層の製造において、金属を供与体として使用すべき
であるが、金属−TCNQの場合は溶解度が低くて金属
層とTCNQ層をそれぞれスパッタリングと真空蒸着と
いう高価で複雑な工程により製作すべきであるため、製
造原価が上昇し、収率が低下する等、記録層を有機材料
であるTCNQ電荷移動錯体で代替することにより得ら
れる製造原価の節減と製造工程の生産性の向上等の利点
が無くなる。さらに、大部分のTCNQ系電荷移動錯体
は溶解度が低く熱安定性も低くて、その利用分野が固体
電解コンデンサー、導電性を用いた帯電防止剤等のよう
な分野に限定されるという問題点がある。
【0009】一方、前記 R.W.DaY 等の方法も金属供与
体を使用しなければならない等の限界があった。
【0010】従って、本発明の目的は金属−TCNQ及
びその誘導体に比べて溶解度が優れて、溶液コーティン
グによりピンホールがない均質記録膜の製作が可能であ
り、有機電荷移動錯体が高分子型で種々の基板に対する
接着力が優れて、製造工程の生産性が優秀である光記録
媒体を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】前記目的は、側鎖にTC
NQ又はその誘導体と電荷移動錯体を形成し得る側鎖ポ
リカチオン系高分子を有機供与体として用いる本発明に
より達成できる。
【0012】即ち、本発明は記録層がTCNQ又はその
誘導体と側鎖ポリカチオン系高分子との電荷移動錯体で
構成されることを特徴とする光記録媒体を提供するもの
である。
【0013】本発明の光記録媒体を構成する側鎖ポリカ
チオン系高分子はアミノスチレン単独で構成された重合
体又はビニールピリジン単独で構成された重合体又はス
チレンとビニールピリジンの共重合体の4級化物であ
る。高分子の分子量は3×104 〜2×106 程度であ
って、共重合体の場合、ビニールピリジンの構造が30
%以上である場合だけ、光記録に適用する時の記録効率
が高められる。
【0014】本発明の側鎖ポリカチオン系高分子電荷移
動錯体の製造方法は次の二種があり、その一つはモノマ
ーをカチオン化及び4級化(quaternization)させ、こ
こにTCNQ及びその誘導体を導入した後、これを重合
させることであり、他の一つは既に重合された反応性の
ポリカチオン側鎖にTCNQ及びその誘導体を導入する
方法である。
【0015】前者の方法は電荷移動錯体が高分子に均一
に導入される利点があるが、ラジカル及び陰イオン重合
の場合はTCNQのラジカル及び陰イオン安定化傾向の
ために所望生成物を得ることができなく、陽イオン重合
の場合は極端に気をつけなければ望むものでない重合体
が生成され得るため、後者の方法が望ましい。
【0016】
【実施例】以下、本発明を詳細に説明する。
【0017】本発明の側鎖ポリカチオン系高分子電荷移
動錯体の製造において、先ず精製されたモノマーを使用
して一定分子量の重合体を製造した後、高分子側鎖のポ
リマリックアミンをアルキルハライド又はスルファート
を使用して4級化させる(式(1) )。次いで、4級化さ
れた高分子を溶媒(アルコール又は水)に溶かし、Li
TCNQと反応させて高分子ポリカチオン−TCNQ錯
体を造る(式(2) )。
【0018】製造された高分子錯体を熱いベンゼンで処
理して中性TCNQを除去する。
【0019】
【化2】
【0020】合成された錯体はアミド系溶媒、例えばD
MF(Dimethylformamide )、DMA(Dimethylacetam
ide )、NMP(N-methylpyrolidone)又はニトロメタ
ン(Nitromethane)、アセトニトリル(Acetonitrile)
等に溶け、共重合体の場合はアセトンのような溶媒にも
よく溶けるため、金属TCNQとは異なり、薄膜の形成
が容易である。
【0021】一般に、光記録媒体を製造する場合、本発
明の高分子物質は基板上にポリマーをコーティングする
等の周知の技術により基板上に適用される。この時に使
用される基板材料としては、ポリエステル、アクリル樹
脂、ポリオレフィン樹脂、ポリカーボネート等のプラス
チック、セラミック、ガラス又は金属類等が利用でき
る。必要によっては、高分子物質層と基板間に誘電体層
のような中間層を設置して、高分子−TCNQの溶液コ
ーティングによる基板の損傷を防止することができ、そ
の上に反射層(Al又はAu等の金属薄膜)又は/及び
保護層を設計する。
【0022】高分子物質で構成される有機薄膜は適宜な
有機溶剤(アルコール類、ケトン類、アミド類、スルホ
キシド類、エーテル類、脂肪族ハロゲン化炭化水素類及
び芳香族類等)に溶かした状態で一般の塗布法(例え
ば、沈積コーティング法、スプレーコーティング法、ス
ピンコーティング法、ローラーコーティング法、バーコ
ーティング法)により形成する。層の厚さは、記録パワ
ー、速度、変調周波数等によって100Å〜l0μm程
度の範囲内で適宜に設計する。層の厚さがl00Å未満
であれば適正S/N比を提供するのに不充分であり、l
0μmを超えるとフィルム上のスイッチングされた部分
とスイッチングされなかった部分間の光学的コントラス
トが足りなくなる。誘電体層及び反射層は電子ビーム
(electron beam )法又はスパッタリング法により形成
でき、保護層は一般にUV(紫外線)硬化樹脂を使用す
る。層構成はレーザー光の入射方向によって異なり、基
板入射型の場合、基板/(誘電層)/前記高分子物質で
構成される有機薄膜/反射層/(保護層)で構成され、
記録膜(層)入射型の場合、基板/反射層/前記高分子
物質で構成される有機薄膜/保護層の順に構成できる。
前記誘電体層と保護層は必要によって省略できる。
【0023】記録時は、光学的記録光が有機電荷移動フ
ィルム上の特定表面に照射される。記録光としてはアル
ゴン又はCO2 レーザー及び半導体レーザーのようなレ
ーザーが使用される。
【0024】充分な強度の記録光が有機電荷移動フィル
ム上の任意部位に照射されると、その光が触れた部位で
高分子側鎖の有機電荷移動錯体が電気化学的に変化さ
れ、第1状態から第2状態にスイッチングされながら変
色され、このように光を特定位置から”ON”又は”O
FF”に転換することにより光記録媒体に”l”又は”
0”のロジック状態にセッティングされる。記録の再生
時は、記録光より低い強度の再生光を有機電荷移動フィ
ルム上に照射する時、記録された部分と記録されなかっ
た部分の光学的特性(例えば、反射率)の差で情報を読
むこととなる。記録部位の消去は、120〜180℃の
温度範囲、好ましくは140〜l60℃の温度範囲内で
加熱処理して行う。
【0025】以下、実施例に基づいて本発明を詳細に説
明するが、本発明が下記の実施例により限定されるもの
ではない。
【0026】合成例1:側鎖高分子ポリカチオン錯体の
合成(アミノスチレン単独重合体) 4−ジメチルアミノスチレノンをAIBN(azoisobuty
ronitri1e )を開始剤としてバルク状態で重合した後、
合成された高分子をエチルアセテートに溶かしてからメ
チル沃化物を加え、逆流させながら反応させる。4級化
された高分子を水に溶かした後、LiTCNQと反応さ
せて生成された黒褐色の沈澱物をアルコールで洗浄し乾
燥して、アミノスチレン単独重合体であるポリ(4−ジ
メチルアミノスチレン−TCNQ)を収得した。
【0027】合成例2:側鎖高分子ポリカチオン錯体の
合成(ビニールパラジン単独重合体) 4−ビニールパラジンをBPO(benzoylperoxide )を
開始剤としてバルク状態で重合した後、これをニトロメ
タン溶媒中でブチル沃化物に4級化させる。これを水に
溶かしてLiTCNQと反応させると、ビニールピリジ
ン単独重合体である褐色の沈澱物(ポリー(4−ビニー
ル−1−ブチルピリジニウム−TCNQ))が得られ
た。
【0028】合成例3:側鎖高分子ポリカチオン錯体の
合成(共重合体) スチレンと2−ビニールピリジンを、スチレン含量を7
0%としAIBN(azoisobutyronitrile )を開始剤と
して、50℃、バルク状態で重合した。この共重合体を
エチルアセテートとニトロメタンが1:1に混ぜられた
溶媒に溶かしn−ブチル沃化物と反応させて4級化させ
た。このポリカチオンを無水エーテルで沈澱させた後、
80℃の真空オーブンで乾燥させた。
【0029】アルコールと水が混合された溶媒に4級化
されたポリカチオンを入れてからLiTCNQと反応さ
せた。
【0030】これにより、スチレンとビニールピリジン
の共重合体である濃緑色のポリ(スチレン−2−ビニー
ル−1−ブチルピリジウム−TCNQ)が得られた。
【0031】実施例l〜4:光記録媒体への応用(記録
膜入射型)−保護層、誘電体層不必要 実施例1:合成例1のポリ(4−ジメチルアミノスチレ
ン−TCNQ)1gを50mlのN,N−ジメチルホルム
アミドに溶かし、反射層としてAlが蒸着されているP
C(polycarbonate )基板上に1500rpmでスピン
コーティングし乾燥させると、厚さ1μm程度の記録膜
が生成された。本記録媒体を830nmの光記録評価設
備(DDU-1000, Pulstec, lnc. )で評価した。記録パワ
ー8.9mw、周波数720KHz、duty比50
%、線速度l.2〜5m/秒に変えながら記録した結
果、15〜30dBのCNRが観察された。
【0032】実施例2:合成例2のポリ(4−ビニール
−1−ブチルピリジニウム−TCNQ)1gを50mlの
2,2,3,3−テトラフルオロ−1−プロパノールに
溶かしたことを除き、実施例1と同様に実施した。やは
り20〜30dBのCNRが観察された。
【0033】実施例3:合成例3のポリ(スチレン−2
−ビニール−プチルピリジニウム−TCNQ)(スチレ
ン:ビニールピリジン、70:30)1gを40mlの
2,2,3,3−テトラフルオロ−1−プロパノ−ルに
溶かしたことを除き、実施例1と同様に実施及び評価し
た。その結果、15〜20dBのCNRを表した。
【0034】実施例4:合成例3のポリ(スチレン−2
−ビニール−1−ブチルピリジニウム−TCNQ)(ス
チレン:ビニールピリジン、50:50)共重合体のビ
ニールピリジンの含量を50%に増加させたことを除
き、実施例3と同様に実施及び評価した。その結果、C
NR比は25〜40dBの高い値を表した。
【0035】実施例5(基板入射型):50:50共重
合体を、シクロヘキサノンを溶媒とし、シリコン窒化物
(誘電体層)が200Å厚さの誘電層を成したPC基板
上に1000rpmでコーティングした。ここに、再び
電子ビームを用いてAlを反射膜として形成させた後、
UV硬化樹脂(VR-77, epoxy系)を10μm程度の厚さ
にコーティングし、UV照射して保護層を形成した。こ
れを実施例1と同様に評価した。この場合もやはり20
〜35dB程度のCNRが観察された。
【0036】又、前記記録媒体(実施例1〜5)を消去
温度120〜140℃の範囲で10〜30分程度処理し
た後、残留信号を測定した。測定結果、10〜15dB
の残留信号が残ることから、消去されないことを確認し
た。初期記録時と同一条件で再記録する時も10〜15
dB程度しか記録されなくて、再記録可能な記録媒体に
なることができず、WORM型の記録媒体として使用で
きることが分かった。
【0037】
【発明の効果】本発明は前記のような原理により消去可
能な記録媒体への適用も考慮したが、記録後140〜1
60℃で消去した時に残留信号が発生し、再記録時に初
期信号の約半分程度のみが検出される等、消去可能な記
録媒体としては不充分であった。しかし、色素を使用し
なくても高いCNRを表す等、WORM型媒体としては
良い結果を表した。
【0038】又、本発明の光記録媒体は金属−TCNQ
及びその誘導体に比べて溶解度が優れているので溶液コ
ーティングによる記録膜の製作が可能であり、又、高分
子型であって種々の基板への接着性が優れており、製造
工程の生産性が優秀であるという利点がある。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 記録層がTCNQ及びその誘導体と側鎖
    ポリカチオン(Polycation)系高分子との電荷移動錯体
    で構成されたことを特徴とする光記録媒体。
  2. 【請求項2】 前記側鎖ポリカチオン系高分子がアミノ
    スチレン又はビニールピリジンの単独重合体又はスチレ
    ンとビニールピリジンの共重合体の4級化物であること
    を特徴とする請求項1記載の光記録媒体。
  3. 【請求項3】 前記側鎖ポリカチオン系高分子が前記共
    重合体である場合、前記ビニールピリジン構造が30%
    以上であることを特徴とする請求項2記載の光記録媒
    体。
  4. 【請求項4】 前記記録層は100Å〜10μmである
    ことを特徴とする請求項1記載の光記録媒体。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006061419A3 (en) * 2004-12-09 2007-01-04 Fraunhofer Ges Forschung Photoactive film, its preparation and use, and preparation of surface relief and optically anisotropic structures by irradiating said film

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