DE10042603A1

DE10042603A1 - Photochrome Verbindung und optische Funktionsvorrichtungen, bei denen diese verwendet werden

Info

Publication number: DE10042603A1
Application number: DE10042603A
Authority: DE
Inventors: Masato Fukudome; Kazushi Kamiyama
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1999-08-31
Filing date: 2000-08-30
Publication date: 2001-06-28
Anticipated expiration: 2020-08-31
Also published as: DE10042603B4; US6359150B1; FR2799200A1; FR2799200B1

Abstract

Es werden neue photochrome Diarylethenverbindungen zur Verfügung gestellt. Die photochromen Verbindungen können selbst einen amorphen dünnen Film gemäß einem Beschichtungsverfahren bilden und besitzen eine ausgezeichnete Thermostabilität. Die amorphen dünnen Filme aus photochromer Verbindung zeigen einen großen Brechungsindexunterschied zwischen den Isomeren der photochromen Verbindung. Die Verwendung eines solchen amorphen dünnen Films liefert eine optische Funktionsvorrichtung, die für eine optische Speichervorrichtung und eine optische Schaltvorrichtung geeignet ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine neue photochrome Verbindung und eine optische Funktionsvorrichtung, bei der diese verwendet werden. Die Erfindung betrifft insbesonde re neue photochrome Verbindungen auf der Grundlage einer Diarylethenstruktur, die einen amorphen dünnen Film von sich aus bilden können, und optische Funktionsvorrichtun gen, die für die optische Speicherung und Schaltung geeig net sind.

Beschreibung des Standes der Technik

Wie in der folgenden Formel angegeben, bedeutet eine pho tochrome Verbindung ein Molekül oder eine Molekülaggrega tion, die sich als Antwort auf eine Bestrahlung mit Licht zwischen zwei unterschiedlichen Formen reversibel umwan deln kann, d. h. Isomere A und B. Mit anderen Worten, wie es in der folgenden Formel dargestellt ist, ändert sich das Isomere A, beispielsweise isomerisiert in das Isomere B durch Bestrahlung von Licht mit einer Wellenlänge von λ₁, und das Isomere B lagert sich wieder in das Isomere A durch Bestrahlung mit Licht mit einer Wellenlänge von λ₂ um

Da die Isomeren A und B unterschiedliche optische Eigen schaften, wie Absorptionsfähigkeit, Brechungsindex, opti sche Rotationsvermögen und Permittivität besitzen, ermög licht das oben erwähnte Phänomen der reversiblen optischen Antwort, dass die Verbindung in einem Memorymaterial (bzw. Speichermaterial) verwendet werden kann. In einem spezifi schen Fall kann bei der Verwendung der Verbindung für ei nen Speicher die Information über Transformation des Iso meren A in das Isomere B durch Bestrahlung mit Licht mit einer Wellenlänge (λ₁) aufgezeichnet werden. Die aufge zeichnete Information kann aufgrund des Unterschieds der optischen Eigenschaften einschließlich der Extinktion und des Brechungsindex zwischen den beiden Isomeren (d. h. den Isomeren A und B) gelesen werden. Weiter kann die aufge zeichnete Information über Retransformation des Isomeren B in das Isomere A durch Bestrahlung mit Licht mit einer an deren Wellenlänge (λ₂) gelöscht werden.

Damit die photochrome Verbindung für die optische Auf zeichnung einschließlich eines optischen Speichers verwen det werden kann, ist es erforderlich, dass die photochrome Verbindung 1) eine ausgezeichnete Speicherung der Informa tion ermöglicht, d. h. dass die Isomeren der Verbindung A und B ausgezeichnete thermische und chemische Stabilitäten aufweisen; 2) eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen sich wiederholende Vorgänge des Schreibens und Löschens be sitzt, d. h. dass die oben erwähnte reversible Reaktion wiederholt durchgeführt werden kann; 3) ein großer Unterschied im Brechungsindex oder in der Extinktion zwischen den Isomeren A und B auftritt, der ausreicht, ein Lesesi gnal mit hohem C/N-Verhältnis zu erhalten; und 4) leicht einen dünnen Film bildet.

Als photochrome Verbindungen mit ausgezeichneter Thermo stabilität und Beständigkeit bei der sich wiederholenden Isomerisierung wurden in den vergangenen Jahren Diaryl ethenderivate untersucht. Die Diarylethenderivate erleiden Ringöffnungs- und Ringschlussreaktionen, wie es in der folgenden Formel dargestellt ist, wobei sie gefärbt bzw. gebleicht werden. Zusätzlich sind beide Isomeren, d. h. die ringgeöffneten und die ringgeschlossenen Formen, der Di arylethenderivate thermisch stabil.

Bei den bekannten Derivaten, wie sie in der obigen Formel dargestellt sind, bedeuten X bzw. Y ein Sauerstoffatom, ein Schwefelatom oder ein Stickstoffatom eines sekundären oder tertiären Amins; R¹ und R² bedeuten je eine Alkylgrup pe; R³ und R⁴, R⁵ und R⁶ werden je ausgewählt aus der Grup pe bestehend aus einer Alkylgruppe, einer Alkoxylgruppe und einem Wasserstoffatom.

Für die bekannten photochromen Verbindungen auf der Grund lage von Diarylethenderivaten ist es unvermeidbar, dass sie in einer Polymermatrix, wie Polymethylmethacrylat und Polystyrol, dispergiert sind, damit sie einen dünnen Film bilden. Ein solcher dünner Film aus einer photochromen Verbindung muss große Änderungen in der Extinktion und im Brechungsindex zwischen den Isomeren der Verbindung zei gen, die ausreichen, dass ein Ablesesignal mit einem hohen C/N-Verhältnis erhalten wird. Es ist daher wichtig, die Moleküldichte der in dem Film enthaltenen photochromen Verbindung zu erhöhen. Es können jedoch nicht mehr als 30 Gew.-Teile der photochromen Verbindung gleichmäßig in 100 Gew.-Teilen Polymermatrix, wegen der gegenseitigen Lös lichkeit zwischen der photochromen Verbindung und der Po lymermatrix dispergiert werden, wodurch ein dünner Film mit schlechten Eigenschaften erhalten wird. Es besteht da her ein Bedarf, eine photochrome Verbindung zu entwickeln, die selbst einen dünnen Film bilden kann.

M. Irie, Chem. Lett. 899 (1995) und die japanische nicht geprüfte Patentpublikation Nr. 8-119963 beschreiben eine photochrome Verbindung, die einen dünnen Film selbst ohne Verwendung einer Polymermatrix bilden kann. Gemäß der Be schreibung wird die photochrome Verbindung auf ein Substrat unter Bildung eines kristallisierten Films der photochromen Verbindung abgeschieden. Bei der Massenpro duktion ist die Bildung eines solchen dünnen Films durch Dampfabscheidung jedoch nachteilig. Für die Massenproduk tion des Films ist es wünschenswert, dass die photochrome Verbindung einen dünnen Film gemäß einem Beschichtungsver fahren einschließlich einer Spinbeschichtung bildet.

In der nichtgeprüften japanischen Patentpublikation Nr. 9- 241254 wird eine photochrome Verbindung beschrieben, die einen dünnen Film ohne Verwendung einer Polymermatrix und zusätzlich gemäß einem Beschichtungsverfahren, beispiels weise gemäß Spinbeschichtung, bilden kann. In dieser Lite raturstelle wird eine photochrome Verbindung vorgeschla gen, bei der mindestens eine der heterocyclischen Aryl gruppen, die das Diarylethenderivat ergeben, eine Adaman tylgruppe enthält. Die photochrome Verbindung zeigt selbst einen amorphen festen Zustand ohne Verwendung einer Poly mermatrix. Zusätzlich kann die photochrome Verbindung selbst einen dünnen Film gemäß einem Beschichtungsverfah ren, wie durch eine Spinbeschichtung, bilden. Jedoch werden in der Literaturstelle keine optischen Eigenschaften, beispielsweise der Brechungsindex und die thermische Sta bilität der Verbindung, beschrieben. Es ist daher unbe kannt, ob die Verbindung günstige Eigenschaften besitzt, die ausreichen, damit sie praktisch für eine optische Auf zeichnungsvorrichtung verwendet werden kann.

In Jpn. J. Appl. Phys. 38 (1999) L119 ist ebenfalls eine photochrome Diarylethenverbindung beschrieben, die selbst einen dünnen Film bilden kann. Diese Verbindung besitzt jedoch eine niedrige Glasübergangstemperatur von etwa 70°C. Es ist daher unmöglich, die Verbindung für eine op tische Funktionsvorrichtung, die eine praktische Thermo stabilität erfordert, zu verwenden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ei ne photochrome Verbindung zur Verfügung zu stellen, die selbst einen amorphen dünnen Film ohne Dispersion in einer Polymerharzmatrix bilden kann. Die photochrome Verbindung kann ebenfalls eine große Änderung in ihren optischen Ei genschaften, wie die Extinktion und, der Brechungsindex, zwischen dem Beginn und dem Ende der Bestrahlung mit Licht zeigen. Weiterhin hat sie ausgezeichnete thermische und chemische Stabilität, da sie eine Glasübergangstemperatur von über 100°C hat. Erfindungsgemäß soll eine optische Funktionsvorrichtung, bei der die photochrome Verbindung verwendet wird, zur Verfügung gestellt werden.

Die Erfinder haben das Folgende gefunden. Ein voluminöser Substituent, der an eine heterocyclische Arylgruppe gebun den ist, die ein Diarylethenskelett einer photochromen Verbindung bildet, ermöglicht die Herstellung eines dünnen Films aus der photochromen Verbindung selbst. Zusätzlich ist es bei der Verwendung eines Substituenten mit minde stens drei Arylen als voluminöse Substituenten möglich, eine ausgezeichnete Thermostabilität, d. h. eine Glasüber gangstemperatur über etwa 100°C, der photochromen Verbindung zu erhalten, wodurch die vorliegende Erfindung ver vollständigt wurde.

Gegenstand der Erfindung sind photochrome Diarylethenver bindungen, die in den folgenden Formeln (1) und (2) darge stellt sind, worin R⁵ und R⁶ je eine organische Gruppe mit mindestens drei Arylen bedeuten.

In den obigen Formeln ist der Ring B eine heterocyclische Arylgruppe, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Furan, Thiophen und Pyrrol; der Ring A ist mindestens einer, aus gewählt aus der Gruppe bestehend aus einer alicyclischen Gruppe, einem aromatischen Ring, Maleinsäureanhydrid und einer Maleimidgruppe; der Ring C ist ein Benzolring oder eines seiner Derivate; R¹ und R² sind je ein Wasserstoff atom und eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, und sie können gleich oder unterschiedlich voneinander sein; und R³ und R⁴ sind je eine, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Wasserstoffatom, einer Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, einer Cyanogruppe, einer Aryl gruppe, einem Halogenatom, einer Nitrogruppe, einer Amino gruppe und einer Alkoxylgruppe, und sie können gleich oder unterschiedlich voneinander sein.

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine optische Funk tionsvorrichtung, die für einen optischen Speicher geeig net ist, unter Verwendung der erfindungsgemäßen oben er wähnten photochromen Verbindung. Die optische Funktions vorrichtung umfasst ein Substrat und eine amorphe dünne Filmschicht, hergestellt aus der oben erwähnten photochro men Verbindung, die auf das Substrat aufgebracht ist.

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine optische Funk tionsvorrichtung, die für ein optisches Schalten geeignet ist, bei der die oben erwähnte erfindungsgemäße photochro me Verbindung verwendet wird. Die optische Funktionsvor richtung umfasst ein lichtdurchlässiges Substrat, eine transparente Kunststoffschicht, die auf das Substrat auf gebracht ist, einen ersten und einen zweiten optischen Hohlleiter, die im Inneren der transparenten Kunststoff schicht gebildet sind, wovon jeder eine erste und eine zweite Verzweigungssektion für die Verzweigung von Licht, das durch den ersten und zweiten optischen Hohlleiter hin durchgeht, umfasst. Der erfindungsgemäße dünne Film aus photochromer Verbindung wird als Plattierschicht auf den ersten optischen Hohlleiter zwischen den ersten und zwei ten Verzweigungssektionen davon verwendet.

Der Ausdruck "Aryl" bedeutet in der vorliegenden Beschrei bung eine cyclische Gruppe mit Aromatizität, die π Elek tron, entsprechend der Hückel-Regel hat. Die cyclischen Verbindungen umfassen einen Benzolring, einen kondensier ten Ring, einen Heteroring und Derivate von diesen.

In der folgenden genauen Beschreibung werden die Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung näher er läutert.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Fig. 1 bis 3 sind Querschnitte und erläutern erfin dungsgemäße optische Funktionsvorrichtungen, die für opti sche Speicher geeignet sind;

Die Fig. 4A und 4B sind schematische Ansichten, die ein optisches System erläutern, das eine optische Funktions vorrichtung aufweist, bei der ein Brechungsindexunter schied ausgenutzt wird;

Die Fig. 5A und 5B sind Querschnitte und erläutern eine optische Funktionsvorrichtung einschließlich einer Schutz schicht;

Die Fig. 6 ist eine Ansicht, in der eine erfindungsgemäße optische Funktionsvorrichtung erläutert wird, die für ein optisches Schalten geeignet ist;

Die Fig. 7 ist ein Reaktionsschema, bei dem ein Verfahren zur Synthese der photochromen Verbindung gemäß dem Ausfüh rungsbeispiel 1 dargestellt ist;

Die Fig. 8 und 9 zeigen Absorptionsspektren von der photochromen Verbindung in flüssigem Zustand und in Form eines dünnen Films, erhalten gemäß Ausführungsbeispiel 1;

Die Fig. 10 und 11 sind graphische Darstellungen und zeigen die Beziehungen zwischen der Zeit der Bestrahlung mit ultraviolettem Licht und der Änderung des Brechungsin dex eines dünnen Films von Ausführungsbeispiel 1 und Ver gleichsbeispiel 2;

Die Fig. 12 ist eine graphische Darstellung und zeigt die Beziehung zwischen der Dichte der photochromen Verbindung und der Extinktion eines dünnen Films vom dispergierten Typs;

Die Fig. 13 zeigt ein Reaktionsschema, in dem Verfahren zur Synthese der photochromen Verbindung gemäß Ausfüh rungsbeispiel 2 dargestellt sind;

Die Fig. 14 zeigt die spektrale Absorptionsänderung der photochromen Verbindung in flüssigem Zustand, erhalten ge mäß Ausführungsbeispiel 2;

Die Fig. 15 ist ein Reaktionssschema und zeigt Verfahren zur Synthese der photochromen Verbindung gemäß Ausfüh rungsbeispiel 3;

Die Fig. 16 und 17 zeigen die spektralen Absorptionsän derungen dünner Filme photochromer Verbindungen, erhalten gemäß dem Ausführungsbeispiel 3 und Vergleichsbeispiel 3;

Die Fig. 18 ist eine graphische Darstellung, in der die Beziehungen zwischen der Bestrahlungszeit mit ultraviolet tem Licht und der Änderung des Brechungsindex der dünnen Filme in Ausführungsbeispiel 3 und Vergleichsbeispiel 3 dargestellt sind.

GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN ERFINDUNSGEMÄSSEN AUS FÜHRUNGSFORMEN

Die erfindungsgemäße photochrome Verbindung ist eine Ver bindung mit Diarylethenskelett, die in Formel (1) oder (2) dargestellt ist. Die Formel (1) zeigt photochrome Verbin dungen auf Grundlage eines Diarylethenderivats mit einem Ring A und einem Heteroring B, und die Formel (2) zeigt photochrome Verbindungen auf der Grundlage eines Diaryl ethenderivats mit einem Ring A, einem Heteroring B und ei nem aromatischen Ring C, konjugiert mit dem Heteroring B.

In den obigen Formeln ist der Ring B ein fünf-gliedriger Ring mit einem Heteroatom; X und Y sind jeweils eins von einem Sauerstoffatom (im Falle, wenn der Ring B Furan ist), Schwefelatom (im Falle, wenn der Ring B Thiophen ist) und NR (N: Stickstoffatom; R: Wasserstoffatom oder Alkylgruppe), wenn der Ring B Pyrrol ist. Obgleich X und Y gleich oder verschieden voneinander sein können, sind sie bevorzugt gleich. In dem am meisten bevorzugten Fall ist der Ring B Thiophen. Das liegt daran, dass die erhaltene offene Ringform der photochromen Verbindung in diesem Fall die höchste Thermostabilität aufweist.

Der Ring C ist ein Benzolring oder sein Derivat. Das Deri vat umfasst Verbindungen, in denen ein Teil oder alle Was serstoffatome durch Alkylgruppen, Halogenatome, Aminogrup pen, Carboxylgruppen, Cyanogruppen, Phenylgruppen oder ähnliche ersetzt sind.

Der Ring A ist eine alicyclische Gruppe, ein aromatischer Ring, eine Anhydrid- oder Maleimidgruppe. Wenn der Ring A eine alicyclische Gruppe ist, ist er bevorzugt ein vier- bis sieben-gliedriger Ring. Die alicyclische Gruppe ist nicht auf einen alicyclischen Kohlenwasserstoff beschränkt und kann eine Gruppe sein, bei der ein Halogenatom einen Teil oder alle Wasserstoffatome alicyclischer Kohlenwas serstoffe ersetzt. Das bevorzugte Halogenatom ist ein Flu oratom. Das liegt daran, dass bei dem Verfahren zur Syn these der photochromen Verbindung das substituierte Fluoratom der Verbindung eine ausgezeichnete Reaktivität verleiht und eine erhöhte Ausbeute ergibt. Spezifisch kann der Ring A Maleinsäureanhydrid, wie in den Formeln (3)-1 oder (3)-2 gezeigt; Maleimid, wie in den Formeln (4)-1 oder (4)-2 gezeigt; Perfluorcyclopentyliden wie in den Formeln (5)-1 oder (5)-2 gezeigt und ähnliches, sein. Von diesen ist das Perfluorcyclopentyliden am meisten bevor zugt.

R¹ und R² bedeuten in den Formeln (1) bis (5) je ein Was serstoffatom und eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlen stoffatomen, und sie können gleich oder unterschiedlich voneinander sein. R³ und R⁴ bedeuten in den Formeln (1), (3)-1, (4)-1 und (5)-1 je ein Wasserstoffatom, eine Alkyl gruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, eine Cyanogruppe, eine Arylgruppe, ein Halogenatom, eine Nitrogruppe, eine Aminogruppe oder Alkoxylgruppe, und sie können gleich oder unterschiedlich voneinander sein. R⁹ bedeutet in den For meln (4)-1 und (4)-2 ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, eine Cyanogruppe, eine Arylgruppe, ein Halogenatom, eine Nitrogruppe, eine Amino gruppe oder eine Alkoxylgruppe.

R⁵ und R⁶ bedeuten in den Formeln (1) bis (5) je eine orga nische Gruppe, die drei Aryle enthält, d. h. eine organi sche Gruppe, in der drei Aryle (Ar) an das Atom Z mit ei ner Wertigkeit von mehr als 3 gebunden sind. Die drei Ary le enthaltende organische Gruppe ist für den Fall, wenn das Atom Z eine Wertigkeit von 3 besitzt, in der Formel (6) dargestellt und in dem Fall, wenn das Atom Z eine Wer tigkeit von 4 besitzt, in der Formel (7) dargestellt.

In den obigen Formeln ist jedes der Aryle, Ar¹, Ar² und Ar³ ein Benzolring, wie Phenyl, ein kondensierter Ring, wie Naphthyl, ein Heteroring, wie Pyridyl, oder Derivate von diesen. Die Aryle können gleich oder verschieden voneinan der sein. Die Derivate können ein Aryl sein, in dem ein Teil oder alle Wasserstoffatome des aromatischen Rings oder des Heterorings durch mindestens einen Substituenten, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Alkylgruppe, Arylgruppe, einem Halogenatom, einer Nitrogruppe, einer Alkoxygruppe und einer Cyanogruppe, ersetzt sind.

Das tertiäre Atom Z umfasst ein Atom mit einer Wertigkeit von 3, wie ein Stickstoffatom und ein Phosphoratom; und ein Atom mit einer Wertigkeit von 4, wie ein Kohlenstoff atom und ein Si-Atom. Von diesen ist das Stickstoffatom bevorzugt. In diesem Falle kann ein großer molarer Absorp tionskoeffizient der photochromen Verbindung wegen der Wechselwirkung zwischen der Elektronenanziehungsfähigkeit, bedingt durch das Stickstoffatom, und der Elektronendonor fähigkeit, bedingt durch das Diarylethenskelett, erhalten werden.

Wenn das Atom Z eine Wertigkeit von 3 besitzt, kann eine der Arylgruppen, die an das Atom Z gebunden ist, an den Ring B oder den Ring C direkt oder über eine Atomgruppie rung mit konjugierter Doppelbindung gebunden sein. Wenn das Atom Z eine Wertigkeit von 4 besitzt, kann das Atom Z an den Ring B oder den Ring C unter Verwendung der ver bleibenden Bindung des Atoms Z, die keine Arylgruppe auf weist, über eine Atomgruppierung mit konjugierter Doppel bindung gebunden sein.

Die Atomgruppierung, die eine konjugierte Doppelbindung zwischen der drei Aryle enthaltenden Gruppe und dem Ring B oder dem Ring C hat, verlängert das konjugierte System in dem Molekül der photochromen Verbindung, wodurch die Wel lenlänge des Absorptionsmaximums des gebleichten Isomeren (ringoffene Form) der Verbindung zu der längerwelligen Seiten hin verschoben wird. Dies ermöglicht nicht nur, dass ultraviolettes Licht, sondern ebenfalls ein Halblei terlaser, wie blaues Licht, die Verbindung von der offenen Ringform in die geschlossene Ringform der Verbindung iso merisiert. D. h., ein UV-Laser kann durch einen blauen Halbleiterlaser für eine solche Isomerisierung ersetzt werden, was eine Reduzierung der Größe der erhaltenen op tischen Funktionsvorrichtung ergibt.

Beispiele der Atomgruppierung mit konjugierter Doppelbin dung umfassen Monoen (im Falle von m = 1 in der folgenden Formel); und Dien (im Falle von m = 2 in der folgender For mel), eine Phenylengruppe und eine Biphenylgruppe.

In der obigen Formel bedeuten R¹¹ und R¹² jeweils ein Was serstoffatom und eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlen stoffatomen, und sie können gleich oder verschieden von einander sein.

Als Phenylengruppe kann man o-, m- oder p-Phenylen verwen den. Von diesen ist p-Phenylen am meisten bevorzugt, da das p-Substitutionsprodukt die Kristallisationsgeschwin digkeit der Verbindung wirksamer unterdrücken kann als die anderen Substitutionsprodukte.

Die photochrome Verbindung mit der oben erwähnten chemi schen Struktur kann eine photochrome Reaktion eingehen, die aus ihrer Diarylstruktur resultiert. Sie kann eben falls selbst einen stabilen amorphen Festzustand ohne Dis persion in einer Polymermatrix bilden, da die voluminöse Gruppe in der Verbindung, die drei Aryle enthält, die Kri stallisationsgeschwindigkeit unterdrückt.

Nach Wiederholung einer solchen optischen reversiblen Re aktion, d. h. der photochromen Reaktion zwischen der offe nen und der geschlossenen Ringform als Antwort auf die Be strahlung mit Licht verschlechtern sich die optischen Ei genschaften der Verbindung kaum. Sowohl die gefärbten als auch die gebleichten Isomeren dieser Verbindung sind ther misch stabil und thermisch irreversibel, da beide eine ho he Glasübergangstemperatur von über 100°C besitzen. Es wurde berichtet, dass eine photochrome Verbindung, bei der der Heteroring B eine Alkylaminogruppe (eine Gruppe, die ein Stickstoffatom, gebunden an eine Alkylgruppe, enthält) besitzt, eine schlechte Dauerhaftigkeit und Stabilität aufweist. Andererseits zeigt die erfindungsgemäße photo chrome Verbindung, bei der ein Heteroring B eine Gruppe enthält, die drei Aryle (beispielsweise eine Triarylamino gruppe) aufweist, eine ausgezeichnete Dauerhaftigkeit ge genüber sich wiederholenden photochromen Reaktionen, und kann daher praktisch verwendet werden.

Ein allgemeines Verfahren zur Synthese der photochromen Verbindung mit der oben erwähnten chemischen Struktur wird im Folgenden erläutert, dies soll jedoch keine Beschrän kung sein.

STUFE (a)

BROMIERUNG

STUFE (b)

BINDUNG AN EINE GRUPPE, DIE DREI ARYLE ENTHÄLT

STUFE (c)

BINDUNG AN DEN RING A

Ein Heteroring, substituiert mit zwei Bromatomen, wird durch Reaktion zwischen einer heterocyclischen Verbindung entsprechend dem Ring B und Brom (Stufe (a): Bromierung) erhalten. Der erhaltene zweifach-substituierte Heteroring wird mit Zinkchlorid unter Bildung einer Zinkverbindung umgesetzt. Danach wird die Zinkverbindung weiter mit einer Verbindung umgesetzt, die eine Gruppe enthält, die drei Aryle, gebunden an Iod, enthält. Als Folge wird eine Ver bindung erhalten, bei der ein Bromatom des zweifach Brom substituierten Heterorings mit der Gruppe, die drei Aryle enthält, substituiert ist (Stufe (b): gebunden an eine drei Aryle enthaltende Gruppe). Bei dem Verfahren der Stu fe (b) wird bevorzugt ein Palladiumkatalysator verwendet. Dann wird der einfach Bromsubstituierte Heteroring, der eine drei Aryle enthaltende Gruppe enthält, und bei der Stufe (b) erhalten wurde, mit Butyllithium umgesetzt, wo bei ein Lithium-Halogenaustausch stattfindet, und ein Anion der Gruppe, die drei Aryle enthält, gebildet wird. Das gebildete Anion wird dann mit einer Verbindung mit Ring A, die eine halogenierte Ethengruppe hat, umgesetzt, wobei eine photochrome Verbindung erhalten wird, die die drei Aryle enthaltende Gruppe, gebunden an das Diarylethenske lett, enthält (Stufe (c): Bindung an Ring A).

Das oben erwähnte Verfahren beginnt mit der zweifachen Bromierung, gefolgt von dem Austausch eines der Bromatome mit einer Gruppe, die drei Aryle enthält, und dann Aus tausch des anderen Broms mit dem Ring A. Ein anderes Ver fahren zur Synthese der photochromen Verbindung wird in dem folgenden Reaktionsschema dargestellt, welches mit der Synthese des Heterorings B mit einer Gruppe, die drei Ary le enthält, beginnt, gefolgt von einer Iodierung der 3- Stellung des Rings B und dann Austausch des Tods mit dem Ring A.

STUFE (d)

BINDUNG AN EINE DREI ARYLE ENTHALTENDE GRUPPE

STUFE (e)

IODIERUNG

STUFE (f)

BINDUNG AN DEN RING A

Bei der Stufe (d) wird eine Lösung, die den Ring B, n-BuLi und Zinkchlorid enthält, mit einem Iodid einer Gruppe, die drei Aryle enthält, vermischt, wobei ein Ring B, der eine drei Aryle enthaltende Gruppe enthält, gebildet wird. Bei der Stufe (e) wird die 3-Stellung des gebildeten Rings B mit einer Gruppe, die drei Aryle enthält, iodiert. Bei der Stufe (f) wird das Iod, das an den Ring B gebunden ist, mit dem Ring A ausgetauscht, wobei die gewünschte photo chrome Verbindung erhalten wird.

Bei der Synthese der photochromen Verbindung mit einer konjugierten Doppelbindung zwischen ihrem Diarylethenske lett und der drei Aryle enthaltenden Gruppe kann als Iodid einer Gruppe, die drei Aryle enthält, eine Verbindung ver wendet werden, bei der eine konjugierte Doppelbindung zwi schen der drei Aryle enthaltenden Gruppe und Iod gebunden ist.

Spezifisch sind bevorzugte photochrome erfindungsgemäße Verbindungen wie folgt.

In der Formel (11) ist eine photochrome Verbindung darge stellt, die unter Verwendung einer organischen Gruppe, bei der die drei Arylgruppen an ein Stickstoffatom gebunden sind, als die drei Aryle enthaltende Gruppe und wobei dann die organische Gruppe direkt an das Diarylethenskelett ge bunden wird, ohne dass eine konjugierte Doppelbindung da zwischen liegt, hergestellt wird. Die Formel (12) stellt eine photochrome Verbindung dar, bei der die drei Aryle enthaltende Gruppe, d. h. eine Gruppe mit drei Arylen, ge bunden an ein Stickstoffatom direkt an den Ring C des Di arylethenskeletts gebunden ist.

In den obigen Formeln ist der Ring A eine alicyclische Gruppe, ein aromatischer Ring, eine Anhydrid- oder Malei midgruppe, wie bei dem Ring A in den Formeln (1) bis (5). Wenn der Ring A eine alicyclische Gruppe ist, ist er be vorzugt ein vier- bis sieben-gliedriger Ring. Ein Teil oder alle Wasserstoffatome der alicyclischen Gruppe können durch Halogenatome substituiert sein.

Der Ring B der Formeln ist ein Heteroring, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Furan, Thiophen und Pyrrol.

Der Ring C der Formeln ist ein Benzolring oder eines sei ner Derivate. Die Derivate umfassen Verbindungen, bei de nen ein Teil oder alle Wasserstoffatome des Benzolrings durch eine Alkylgruppe, ein Halogenatom, eine Aminogruppe, eine Carboxylgruppe, eine Cyanogruppe, eine Phenylgruppe oder ähnliche Gruppe substituiert ist (sind).

R¹ und R² bedeuten in den Formeln (11) und (12), wie bei den Formeln (1) bis (5), jeweils ein Wasserstoffatom bzw. eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, und sie können gleich oder verschieden voneinander sein, und R⁴ in den Formeln (11) und (12) werden, wie in den Formeln (1) bis (5), jeweils ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Wasserstoffatom, einer Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, einer Cyanogruppe, einer Arylgruppe, einem Halogenatom, einer Nitrogruppe, einer Aminogruppe und einer Alkoxylgruppe, und sie können gleich oder ver schieden voneinander sein.

Jedes der Aryle, Ar¹, Ar² und Ar³ in den Formeln (11) und (12) ist, wie bei den Formeln (6) und (7) erklärt, ein Benzolring, ein kondensierter aromatischer Ring, ein He teroring oder ein Derivat davon. Die Aryle können gleich oder verschieden voneinander sein.

Die bevorzugten Beispiele von photochromen Verbindungen, die in den Formeln (11) und (12) gezeigt werden, werden durch die Formeln (13) bzw. (14) dargestellt.

Beide der obigen offenen Ringformen können zu ihren ge schlossenen Ringformen durch Bestrahlung mit UV-Licht von 350 nm oder weniger isomerisieren, und sie können dann wieder in die offene Ringform durch Bestrahlung mit sicht barem Licht von 450 nm oder mehr umgewandelt werden. Zu sätzlich können die amorphen dünnen Filme, die jeweils ausschließlich aus der obigen Verbindung gebildet wurden, eine Isomerisierung von der offenen Ringform zu der ge schlossenen Ringform außer durch Bestrahlung mit UV-Licht durch Bestrahlung mit blauem Licht von etwa 400 nm, isome risiert werden. Wenn die amorphen dünnen Filme ausschließ lich durch die Verbindungen, die in den Formeln (13) und (14) dargestellt werden, gebildet werden, nimmt, da der Freiheitsgrad der drei Aryle enthaltenden Gruppe in dem dünnen Film beschränkt ist, der Winkel zwischen einer Ebe ne eines Heterorings und der anderen Ebene des anderen He terorings derart ab, dass diese Ebenen sich der gleichen Ebene nähern, wodurch x Elektronen bis zur drei Aryle ent haltenden Gruppe konjugieren können. Es wird daher ange nommen, dass die Absorptionswellenlänge der offenen Ring form sich zu der langwelligen Seite verschiebt. Zusätzlich besitzen die Verbindungen eine extrem hohe Isomerisie rungsrate von fast 100%. Der Grund wird wie folgt angese hen. Das tertiäre Stickstoffatom besitzt eine Elektronen anziehungfähigkeit, bedingt durch sein nicht gepaartes Elektron, während der Ring A eine Elektronendonorfähigkeit besitzt. Dies bewirkt den Ladungsübergang zwischen dem Stickstoffatom und dem Ring A, wodurch die Isomeren stabi lisiert werden. Jede der offenen und geschlossenen Ring formen besitzt eine Glasübergangstemperatur über 100°C, wodurch sie thermisch stabil sind.

Weitere bevorzugte Beispiele von erfindungsgemäßen photo chromen Verbindungen sind in den Formeln (15) und (16) an gegeben. Jede der Verbindungen besitzt eine Atomgruppe mit einer konjugierten Doppelbindung mit Triphenylamin als R⁵ bzw. R⁶ in den oben erwähnten allgemeinen Formeln. Die Formel (15) bedeutet eine photochrome Verbindung, bei der die Atomgruppierung mit einer konjugierten Doppelbindung zwischen dem Diarylethenskelett und Triphenylamin gebunden ist, und die Formel (16) stellt eine photochrome Verbin dung dar, bei der die Atomgruppe mit einer konjugierten Doppelbindung zwischen dem Diarylethenskelett mit einem Ring C und Triphenylamin gebunden ist.

In den obigen Formeln sind Ar¹, Ar², Ar³, R¹ und R² ähnlich den entsprechenden in den Formeln (11) und (12).

R¹¹ und R¹² werden bei den Formeln (15) und (16) jeweils ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus einem Wasserstoffatom und einer Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffa tomen, und sie können gleich oder unterschiedlich sein.

Solch eine photochrome Verbindung, wie in den Formeln (15) und (16) dargestellt, die eine Gruppe mit einer konjugier ten Doppelbindung zwischen dem Diarylethenskelett und Tri phenylamin aufweist, besitzen ein verlängertes konjugier tes System in dem Molekül der photochromen Verbindung, was eine Verlagerung der Wellenlänge des Absorptionsmaximums der offenen Ringform zu der langwelligen Seite ergibt. Als Folge kann selbst Licht mit mehr als 400 nm die Isomeri sierung zu der geschlossenen Ringform induzieren.

Diese Verbindungen können auf gleiche Weise wie in dem oben erwähnten Verfahren synthetisiert werden, ausgenom men, dass die folgende Iodverbindung mit drei Arylen als Verbindung mit einer Gruppe mit drei Arylen bei der Stufe (b) oder (d) verwendet wird.

Weitere bevorzugte Beispiele der erfindungsgemäßen photo chromen Verbindungen sind in den Formeln (17) und (18) dargestellt. Jede der Verbindungen besitzt eine Atomgruppe mit einer konjugierten Doppelbindung mit Triphenylamin als R⁵ bzw. R⁶ in den oben erwähnten allgemeinen Formeln. Die Formel (17) stellt eine photochrome Verbindung dar, bei der das Kohlenstoffatom mit drei Arylen an die Diaryl ethenstruktur über eine konjugierte Doppelbindung mit 1 oder mehr als 2 Phenylengruppen gebunden ist. Die Formel (18) stellt eine photochrome Verbindung dar, bei der das Kohlenstoffatom mit drei Arylen an die Diarylethenstruktur mit der Ringstruktur C über eine konjugierte Doppelbindung mit 1 oder mehr als 2 Phenylgruppen gebunden ist.

In den obigen Formeln bedeutet jedes der Aryle Ar², Ar³ und Ar⁴ einen Benzolring, wie Phenyl, einen kondensierten Ring, wie Naphthyl, einen Heteroring, wie Pyridyl, oder Derivate von diesen. Diese Aryle können gleich oder ver schieden voneinander sein.

R¹, R², R³ und R⁴ bedeuten in den Formeln (17) und (18) Atomgruppierungen, ähnlich den entsprechenden in den For meln (11) und (12). Das Symbol "n" bedeutet eine ganze Zahl von 1 oder 2.

In der Phenylengruppe, die als konjugiertes Dien verwendet wird, kann ein Teil oder können alle Wasserstoffatome sub stituiert sein durch eine Alkylgruppe, Alkoxygruppe, Ni trogruppe, Cyanogruppe, ein Halogenatom, ein Aminogruppe oder ähnliche, und zwar innerhalb des Bereichs, der keine nachteiligen Wirkungen ergibt.

In den photochromen Verbindungen, die durch die Formeln (17) und (18) dargestellt werden, unterdrückt das volumi nöse Triarylmethylen die Kristallisationsgeschwindigkeit unter Bildung eines stabilen amorphen Zustands. Zusätzlich kann die Anwesenheit der Phenylengruppe, d. h. die Anwesen heit einer konjugierten Doppelbindung, die Wellenlänge für die Ringschlussreaktion zu der langwelligen Seite verla gern, und als Folge kann selbst Licht von mehr als 400 nm Wellenlänge die Isomerisierungsreaktion induzieren.

Die photochromen Verbindungen können auf gleiche Weise wie bei der Stufe (b) oder (d) des zuvor erwähnten Verfahrens hergestellt werden, ausgenommen, dass eine Verbindung ver wendet wird, bei der eine Triarylmethylengruppe an Iod über eine Monophenylen- oder Diphenylengruppe gebunden ist, wie es in der folgenden Formel dargestellt wird.

Die oben erwähnten photochromen Verbindungen, die in den Formeln (11) bis (18) dargestellt sind, besitzen eine ver ringerte Kristallisationsgeschwindigkeit, bedingt durch die voluminöse Gruppe mit drei Arylen, wodurch sie selbst einen amorphen dünnen Film bilden. Die gebildeten amorphen dünnen Filme können ebenfalls die reversible photochrome Reaktion zeigen, wie es mit den Verbindungen in einem Flüssigkeitssystem, das die Verbindungen enthält, der Fall ist. Außerdem bestehen solche amorphen dünnen Filme aus den photochromen Verbindungen. Sie unterscheiden sich von den bekannten dünnen Filmen, bei denen die photochrome Verbindung in einer Polymermatrix dispergiert ist (im Fol genden als "dünner Film des dispergierten Typs" bezeich net). Die erfindungsgemäßen dünnen Filme zeigen daher eine größere Änderung der optischen Eigenschaften, d. h. des Lichtabsorptionskoeffizienten, des Brechungsindex, der op tischen Rotationsvermögen, der Permittivität oder ähnli chem, bedingt durch die Isomerisierung, verglichen mit dem bekannten dünnen Film des dispergierten Typs. Spezifisch ändert sich der Brechungsindex des dünnen Films, herge stellt aus den erfindungsgemäßen photochromen Molekülen durch Isomerisierung, in der Größenordnung von 10^-2 oder mehr, wohingegen der des bekannten dünnen Films des dis pergierten Typs sich in der Größenordnung von 10^-4 ändert. Der erfindungsgemäße dünne Film kann für einen optischen Transmissionsweg einer optischen Schaltvorrichtung verwen det werden, vorausgesetzt, dass die optische Schaltvor richtung mit hoher Geschwindigkeit in der Lage ist, eine Schaltung innerhalb einiger Nanosekunden auszuführen.

Der amorphe dünne Film, der aus den erfindungsgemäßen pho tochromen Verbindungen hergestellt wurde, kann gemäß einem Beschichtungsverfahren, das im allgemeinen zur Herstellung eines dünnen organischen Films verwendet wird, einschließ lich eines Spinbeschichtungsverfahrens, eines Stabbe schichtungsverfahrens, eines Eintauchverfahrens, eines Ex trudierverfahrens in geschmolzenem Zustand und eines Sprühverfahrens hergestellt werden. Spezifisch kann der dünne Film aus photochromer Verbindung durch Auflösen der photochromen Verbindung in einem organischen Lösungsmittel mit hoher Viskosität, beispielsweise Toluol, Butylacetat und Alkohole, Auftragung der erhaltenen Lösung auf ein Substrat und Verflüchtigung des Lösungsmittels durch Wär mebehandlung bei etwa 80 bis 150°C hergestellt werden.

Der erhaltene dünne Film zeigt eine photochrome Reaktion, d. h. Isomerisierung, als Antwort auf die Bestrahlung mit Licht einer spezifischen Wellenlänge.

Optische Funktionsvorrichtung

Bei der erfindungsgemäßen optischen Funktionsvorrichtung wird ein amorpher dünner Film, hergestellt aus der erfin dungsgemäßen photochromen Verbindung, verwendet.

Die optische Funktionsvorrichtung, die für einen optischen Speicher geeignet ist, umfasst ein Substrat, eine Auf zeichnungsschicht, aufgetragen auf das Substrat, wobei die Aufzeichnungsschicht aus einem amorphen dünnen Film aus der erfindungsgemäßen photochromen Verbindung hergestellt ist.

Erfindungsgemäß umfasst die optische Funktionsvorrichtung irgendeinen Typ Lichtzuführung aus dem Substrat, Lichtzu führung zu der Aufzeichnungsschicht direkt, Lesen der In tensität des reflektierten Lichts, wobei der Unterschied der Lichtdurchlässigkeit für das Aufzeichnen und Lesen verwendet wird, und wobei der Unterschied des Brechungsin dex für die Aufzeichnung und das Lesen verwendet wird.

Wie in Fig. 1 dargestellt wird, gehört die optische Funk tionsvorrichtung P1 zu den Typen, bei denen Licht von dem Substrat zugeführt wird und die Intensität des reflektier ten Lichts gelesen wird. Diese Vorrichtung umfasst ein durchlässiges Substrat 1, eine Aufzeichnungsschicht 2, hergestellt aus einem dünnen Film aus photochromer Verbin dung, aufgetragen auf das Substrat 1, und eine Reflexions schicht 3, aufgetragen auf die Aufzeichnungsschicht 2.

Als Substrat 1 kann irgendein durchlässiges Substrat, bei spielsweise hochtransparentes Glas, hochtransparenter Kunststoff und ähnliches, wie ein Polyesterharz, ein Acrylharz, ein Polyamidharz, ein Polycarbonatharz, ein Po lyolefinharz, ein Phenolharz, ein Epoxyharz und ein Polyi midharz, verwendet werden.

Das Substrat 1 besitzt bevorzugt eine Dicke von 0,5 bis 1,5 mm. Wenn die Dicke kleiner ist als es diesem Bereich entspricht, kann das Substrat leicht verformt werden. Wenn andererseits die Dicke größer ist als es diesem Bereich entspricht, nimmt die Durchlässigkeit für die Aufzeichnung und das Lesen ab, was eine Verschlechterung der Eigen schaften der Vorrichtung mit sich bringt.

Die Aufzeichnungsschicht 2 ist aus dem dünnen Film aus er findungsgemäßer photochromer Verbindung zusammengesetzt.

Wie oben beschrieben, wird der Film aus der photochromen Verbindung in amorphem Zustand gebildet, und er kann aus der photochromen Verbindung selbst gemäß einem Beschich tungsverfahren ohne Dispersion in einer Polymermatrix her gestellt werden.

Die Aufzeichnungsschicht 2 besitzt bevorzugt eine Dicke von 100 Å bis 5 µm und bevorzugter 1000 Å bis 1 µm. Wenn die Dicke 100 Å oder geringer ist, ist es nicht möglich, die optischen Eigenschaften einer solchen dünnen Aufzeich nungsschicht durch Lichtbestrahlung zu verändern. Wenn an dererseits die Aufzeichnungsschicht eine zu große Dicke von 5 µm oder darüber besitzt, nimmt die Photoreaktionsge schwindigkeit der Schicht in Dickerichtung auf unerwünsch te Weise ab. Zusätzlich besitzt die erfindungsgemäße Auf zeichnungsschicht, die ein dünner Film, hergestellt aus der photochromen Verbindung selbst, ist, eine höhere Dich te der photochromen Verbindung als der bekannte dünne Film des dispergierten Typs. Dies bewirkt eine große Änderung der optischen Eigenschaften durch Lichtbestrahlung, die ausreicht, nachweisbar zu sein, selbst, wenn die Aufzeich nungsschicht eine geringe Dicke von 1 µm umfasst.

Die Reflexionsschicht 3 ist eine Schicht zur Reflexion des einfallenden Lichts, das durch die Aufzeichnungsschicht hindurchgegangen ist, und wurde aus einem nichtkorrodier baren Metall oder Halbmetall mit hoher Reflexionsrate durch Dampfabscheidung oder ein ähnliches Verfahren herge stellt. Das Metall kann umfassen Au, Al, Ag, Cu, Cr, Ni und ähnliche, und das Halbmetall kann umfassen Si und ähn liche. Die Reflexionsschicht 3 besitzt bevorzugt eine Dic ke von 50 bis 3000 Å und bevorzugter 100 bis 3000 Å. Wenn die Dicke weniger als 50 Å ist, ist die Reflexionsschicht zu dünn, um ausreichend Licht, das durch die Aufzeich nungsschicht hindurchgeht, zu reflektieren. Andererseits ist eine Dicke der Reflexionsschicht von etwa 3000 Å aus reichend zur Reflexion der Hauptmenge des durchgelassenen Lichts, und daher muss die Reflexionsschicht keine Dicke besitzen, die größer ist als 3000 Å. Eine solche nicht erforderliche große Dicke verhindert eine Kompaktion der erhaltenen optischen Funktionsvorrichtung, und weiterhin bewirkt sie eine Erhöhung der Vorrichtungskosten.

Die optische Funktionsvorrichtung P1, die die oben erwähn te Struktur aufweist, kann Information durch Isomerisie rung der photochromen Verbindung (d. h. des Isomeren A) der Aufzeichnungsschicht zu dem Isomeren B durch einfallendes Licht L1 von der Substratseite 1 aus aufzeichnen. In die sem Fall werden die Isomeren A und B als Isomeres des An fangszustands bzw. als Isomeres des Aufzeichnungszustands bezeichnet. Obgleich es keine Beschränkung gibt, welche die offene Ringform oder die geschlossene Ringform der Verbindung in dem Isomeren des Aufzeichnungszustands ver wendet wird, ist es im Allgemeinen bevorzugt, die offene Ringform (gebleicht) als Isomeres des Anfangszustands und die geschlossene Ringform (gefärbt) als Isomeres des Auf zeichnungszustands zu verwenden. Bei einer solchen bevor zugten Einstellung wird eine Lichtquelle mit kürzerer Wel lenlänge für die Aufzeichnung verwendet. Das Licht mit kürzerer Wellenlänge ergibt einen kleineren Punktdurchmes ser auf der Aufzeichnungsschicht, was eine höhere Auf zeichnungsdichte ergibt.

Die aufgezeichnete Information kann durch Bestrahlung mit Licht mit einer solchen Wellenlänge gelöscht werden, durch die das Isomere B, das bei der Aufzeichnung gebildet wird, wieder in das Isomere A überführt wird.

Die aufgezeichnete Information kann durch das eintretende Licht L2 und dann Detektion des Lichtes L2, das nach dem Durchgang durch die Aufzeichnungsschicht 2 austritt und durch die Reflexionsschicht 3 reflektiert wird, gelesen werden. Als Licht L2, d. h. als Licht zum Lesen kann man irgendein Licht mit einer solchen Wellenlänge verwenden, die einen nachweisbaren optischen Unterschied zwischen den Isomeren A und B ergibt. Jedoch wird im Allgemeinen ein Licht für die Aufzeichnung oder ein Licht für die Löschung verwendet, um die Zahl der Lichtquellen in der optischen Funktionsvorrichtung zu verringern und die Forderung zu erfüllen, die optische Funktionsvorrichtung zu kompaktie ren. Wenn Licht für die Aufzeichnung zum Lesen der aufge zeichneten Information verwendet wird, kann das Licht teilweise durch den nicht-Aufzeichnungsteil der Aufzeich nungsschicht absorbiert werden. Wenn andererseits Licht für das Löschen verwendet wird, kann das Licht teilweise von dem Aufzeichnungsteil der Aufzeichnungsschicht absor biert werden. Wenn jedoch das Lieht zum Lesen so einge stellt wird, dass es eine geringere Intensität als das für das Aufzeichnen und Löschen verwendet, kann die Aufzeich nung neuer Information oder unerwünschtes Löschen der auf gezeichneten Information vermieden werden. Dementsprechend kann das Lesen der aufgezeichneten Information durch Lesen der Intensität des Lichtes L2, das von dem Aufzeichnungs teil der Aufzeichnungsschicht reflektiert wird, wenn Licht für die Aufzeichnung verwendet wird, oder durch Lesen der Intensität von Licht L2, das durch den nicht- Aufzeichnungsteil der Aufzeichnungsschicht reflektiert, wenn Licht für das Löschen verwendet wird, durchgeführt werden.

Die optische Funktionsvorrichtung P2, die in Fig. 2 dar gestellt ist, gehört zu dem Typ, bei denen das eintretende Licht von der Substratseite eintritt und der Unterschied der Extinktion des reflektierten Lichts gemessen wird. Die optische Funktionsvorrichtung P2 besitzt ein opakes Substrat 1' für die Reflexion von Licht, so dass keine weitere Reflexionsschicht, wie eine Reflexionsschicht 3 der optischen Vorrichtung von P1, erforderlich ist. Auf dem Substrat 1' ist die Aufzeichnungsschicht 2 auf einen dünnen Film der erfindungsgemäßen photochromen Verbindung aufgebracht.

Das opake Substrat 1' kann aus einem opaken Kunststoff, wie einem Epoxyharz, aus Keramik wie Aluminiumoxid, aus Metall wie Aluminium und Gold, oder ähnlichen Materialien hergestellt sein. Das Substrat 1' besitzt bevorzugt eine Dicke von 0,5 bis 1,5 mm. Wenn die Dicke geringer ist als dieser Bereich, vertont sich das Substrat leicht. Wenn andererseits die Dicke größer ist als dieser Bereich, nimmt die Lichtdurchlässigkeit für die Aufzeichnung und das Lesen ab, was eine Verschlechterung der Eigenschaften der erhaltenen Vorrichtung bewirkt.

Wie bei der optischen Funktionsvorrichtung P1 ist die Auf zeichnungsschicht 2 aus einem dünnen Film der photochromen Verbindung mit einer Dicke von etwa 100 Å bis 5 µm gebil det.

Die optische Funktionsvorrichtung P2 besitzt die oben er wähnte Struktur und kann Information durch Isomerisierung der photochromen Verbindung (d. h. des Isomeren A) der Auf zeichnungsschicht zu dem Isomeren H durch das einfallende Licht von der Seite der Aufzeichnungsschicht 2 aus auf zeichnen. Die aufgezeichnete Information kann leicht durch Bestrahlung mit Licht mit einer solchen Wellenlänge ge löscht werden, dass sich das Isomere B wieder in das Iso mere A zurück umwandelt.

Ähnlich wie bei der optischen Funktionsvorrichtung P1 kann die aufgezeichnete Information leicht durch Licht mit ei ner Wellenlänge, die einen nachweisbaren Unterschied der optischen Eigenschaften zwischen den Isomeren ergibt, ab gelesen werden.

Als Licht zum Lesen wird in der Praxis Licht für die Auf zeichnung oder Licht zum Löschen verwendet. Durch Einstel lung des Lichts zum Lesen auf geringere Intensität als für die Aufzeichnung und Löschen kann die Extinktion von Licht L2, das durch das Substrat 1' reflektiert wird, abgelesen werden, um die aufgezeichnete Information abzulesen, ohne dass neue Information aufgezeichnet wird oder ein uner wünschtes Löschen der aufgezeichneten Information statt findet.

Die optische Funktionsvorrichtung P3, die in Fig. 3 er läutert wird, gehört zu den Typen, bei denen ein Unter schied der Lichtdurchlässigkeit zwischen dem einfallenden und dem heraustretenden Licht für die Leseinformation ver wendet wird. Bei der optischen Funktionsvorrichtung P3 ist die Aufzeichnungsschicht 2 des dünnen Films der erfin dungsgemäßen photochromen Verbindung auf dem lichtdurch lässigen Substrat 1 angeordnet.

Als lichtdurchlässiges Substrat 1 kann man irgendein Substrat verwenden, das in einer optischen Funktionsvor richtung P1 verwendet werden kann. Als photochrome Verbin dung der Aufzeichnungsschicht kann man ähnliche Verbindun gen verwenden, wie sie in den optischen Funktionsvorrich tungen P1 und P2 verwendet werden. Die optische Funktions vorrichtung P3 muss auf solche Weise gebaut sein, dass sie einen ausreichend großen Lichtdurchlässigkeitsunterschied aufweist.

Bei der optischen Funktionsvorrichtung P3 isomerisiert die photochrome Verbindung (d. h. das Isomere A) der Aufzeich nungsschicht durch den Licht L3-Eingang von der Seite der Aufzeichnungsschicht zu dem Isomeren b, wobei Information aufgezeichnet wird. Die aufgezeichnete Information kann durch Bestrahlung mit Licht mit solcher Wellenlänge ge löscht werden, dass sich das Isomere B wieder in das Iso mere A umwandelt. Ähnlich wie bei der optischen Funktions vorrichtung P1 kann die Information mit Licht mit solcher Wellenlänge gelesen werden, dass ein nachweisbarer Unter schied der optischen Eigenschaften erhalten wird. Als Licht zum Lesen kann in der Praxis Licht für die Aufzeich nung oder Licht zum Löschen verwendet werden. Durch Einstellung des Lichts zum Lesen auf eine Energie, die gerin ger ist als die für die Aufzeichnung und Löschen, können ein Aufzeichnen neuer Information und das unerwünschte Lö schen der aufgezeichneten Information verhindert werden. Wenn das Licht für die Aufzeichnung als Licht zum Lesen L4 verwendet wird, wird die Intensität des Lichtes L4, das von dem aufgezeichneten Teil der Aufzeichnungsschicht 2 reflektiert wird, durch Lesen der aufgezeichneten Informa tion abgelesen. Wenn andererseits das Licht zum Löschen als Licht zum Lesen L4 verwendet wird, wird die Intensität des Lichtes L4, das durch den nicht-aufgezeichneten Teil der Aufzeichnungsschicht 2 reflektiert wird, zum Lesen der aufgezeichneten Information verwendet.

Die optische Funktionsvorrichtung P3 kann ebenfalls ver wendet werden, um die aufgezeichnete Information aufgrund des Unterschieds in dem Brechungsindex zu lesen, wenn sie in ein optisches System, wie in Fig. 4 dargestellt, ein gebaut ist. Da der dünne Film aus erfindungsgemäßer photo chromer Verbindung einen großen Unterschied im Brechungs index zwischen den beiden Isomeren zeigt, kann die aufge zeichnete Information gelesen werden, indem ein solcher Unterschied im Brechungsindex ausgenutzt wird. Diese Art von optischem System kann zu einem dreidimensionalen Auf zeichnungs-Speicher und einem Hologram-Speicher verwendet werden.

In dem optischen System von Fig. 4 ist die optische Funk tionsvorrichtung P3 so angeordnet, dass ein aufgespaltenes Licht von dem Strahlaufspalter 21 durch den Spiegel 22a reflektiert wird und in die Aufzeichnungsschicht 2 der op tischen Funktionsvorrichtung P3 eintritt, und das andere Licht wird durch den Spiegel 22 reflektiert und tritt in die Aufzeichnungsschicht 2 der optischen Funktionsvorrich tung P3 durch die Verschlussblende S1 ein. Wie in Fig. 4A dargestellt, wird zur Aufzeichnung von Information auf der Aufzeichnungsschicht 2 und Löschen der Information von der Aufzeichnungsschicht 2 Licht zum Einleiten verwendet, das die photochrome Reaktion bewirken kann und dann von den Spiegeln 22a und 22b reflektiert und in die Aufzeichnungs schicht2 geleitet wird, wobei die Verschlussblende S1 ge öffnet ist.

Als Licht zum Lesen der Information kann irgendein Licht verwendet werden, das eine solche Wellenlänge aufweist, dass ein großer Brechungsindexunterschied zwischen dem Licht, das durch den aufgezeichneten Teil der Aufzeich nungsschicht und dann durch den nicht-aufgezeichneten Teil hindurchgeht, erhalten wird. Jedoch bevorzugt wird Licht mit der gleichen Wellenlänge wie das Licht für die Auf zeichnung oder für die Löschung verwendet, um die Zahl der Lichtquellen in der optischen Funktionsvorrichtung zu er niedrigen und die Forderungen zu erfüllen, die optische Funktionsvorrichtung zu kompaktieren. Das Lesen der aufge zeichneten Information in diesem System erfolgt mit der Verschlussblende S1 wie in Fig. 4B gezeigt ist. Einer der Strahlen, der durch den Strahlenaufspalter 21 hindurchge gangen ist, wird von dem Spiegel 22a reflektiert und in die Aufzeichnungsschicht 2 der optischen Funktionsvorrich tung P3 geleitet. Der andere Strahl wird von dem Spiegel 22b reflektiert und dann mit der Verschlussblende S1 bloc kiert. Danach wird die Brechungsindexverteilung des Lich tes, das durch die Aufzeichnungsschicht 2 und das Substrat 1 hindurchgegangen ist, mit dem Detektor 25 nachgewiesen. Entsprechend dem Unterschied in der nachgewiesenen Bre chungsindexverteilung und der Anfangsverteilung vor der Aufzeichnung kann die aufgezeichnete Information gelesen werden.

Alle optischen Funktionsvorrichtungen, die in den Fig. 1 bis 3 erläutert werden, besitzen je ein Substrat und ei ne Aufzeichnungsschicht, und einige der Vorrichtungen be nötigen entsprechend den Aufzeichnungs- und Lesesystemen außerdem eine Reflexionsschicht. Jedoch können, wie in den Fig. 5A und 5B gezeigt, die Vorrichtungen eine Mehr schichtstruktur aufweisen, wobei, sofern erforderlich, ei ne Schutzschicht die Reflexionsschicht oder die Aufzeich nungsschicht bedeckt. In Fig. 5A ist eine optische Funk tionsvorrichtung mit einer Schutzschicht 4, die die Auf zeichnungsschicht 2 bedeckt, dargestellt, und in Fig. 5B ist gezeigt, dass die Schutzschicht 4 die Reflexions schicht 3 überzieht.

Als Schutzschicht kann man einen dünnen Film aus transpa rentem Harz, wie Poly(meth)acrylat und Polycarbonat, ver wenden.

Die optische Funktionsvorrichtung, die für eine optische Schaltvorrichtung geeignet ist, wird im Folgenden erläu tert.

Die optische Funktionsvorrichtung für die optische Schal tung umfasst ein lichtdurchlässiges Substrat, eine trans parente Kunststoffschicht, aufgebracht auf das Substrat, erste und zweite optische Hohlleiter, die im Inneren der transparenten Kunststoffschicht gebildet sind, wovon jeder erste und zweite Verzweigungssektionen für die Verzweigung von Licht, das durch die ersten und zweiten optischen Hohlleiter hindurchgeht, aufweist. Der erste optische Hohlleiter zwischen den ersten und zweiten Verzwei gungssektionen ist mit einer Bedeckungsschicht, zusammen gesetzt aus dem Film aus der erfindungsgemäßen photochro men Verbindung, überzogen. Als spezifisches Beispiel wird eine optische Hohlleitervorrichtung H in Fig. 6 des 2X2- Mach-Zehnder-Typs dargestellt.

In der optischen Hohlleitervorrichtung H ist auf dem opti schen Hohlleitersubstrat 11, das aus einem transparenten Material wie Glas besteht, eine transparente Kunststoff schicht 12 angeordnet ist, in der die optischen Hohlleiter eingebettet sind. Die Kunststoffschicht 12 kann aus Methylpolymethacrylat (PMMA) oder einem ähnlichen Material hergestellt werden. Die Kunststoffschicht 12 ist aus unte ren und oberen Kunststoffschichten 12a, 12b zusammenge setzt und wird wie folgt hergestellt: die untere Kunst stoffschicht 12a aus fluoriertem PMMA, auf der die ersten und zweiten optischen Hohlleiter 14, 15 durch Einbettung angeordnet sind, wird auf dem Substrat 11 ausgebildet. Dann wird die obere Kunststoffschicht 12b auf die untere Kunststoffschicht 12a aufgebracht, so dass die Kunststoff schichten sich zu einem Ganzen vereinigen. Die optischen Hohlleiter 14, 15 werden längs der Wegrichtung des Si gnallichts gebildet. Jeder optische Hohlleiter besitzt zwei Krümmungen, wo die optischen Hohlleiter 14, 15 näher aneinander kommen (d. h., wo die Breite zwischen den opti schen Hohlleitern kleiner ist), wobei die Verzweigungssek tionen B1 und B2 gebildet werden. Die optische Funktions sektion 16, d. h. eine Überzugsschicht, hergestellt aus dem dünnen Film aus photochromer Verbindung, ist zwischen den Verzweigungssektionen B1 und B2 des ersten optischen Hohl leiters aufgebracht.

Die optische Hohlleitervorrichtung H kann eine Schaltfunk tion, wie im Folgenden erläutert, aufweisen. Zuerst wird ein Signallicht (beispielsweise Infrarotlicht mit einer Wellenlänge von 1,55 µm) in die ersten und zweiten opti schen Hohlleiter 14, 15 durch ihre entsprechenden Enden, d. h. die Öffnungen 1 und 2, eingeleitet. Die Signallicht wellen, die durch die ersten und zweiten optischen Hohl leiter 14, 15 hindurchgehen, interferieren miteinander in der Verzweigungssektion B1. Die Lichtwellen vereinigen ich miteinander erneut in der Verzweigungssektion B2. Bei Bestrahlung mit Licht, das zur Isomerisierung der photo chromen Verbindung, die in der optischen Funktionssektion 16 enthalten ist, fähig ist ultraviolettes Licht von 380 nm oder weniger oder blaues Licht von 380 bis 450 nm, von der Rückseite des Substrats 11 geht das Licht durch das Substrat 11 und die untere Kunststoffschicht 12a hindurch und isomerisiert dann die photochrome Verbindung der opti schen Funktionssektion 16. Der Brechungsindex des Lichtes, das durch den ersten optischen Hohlleiter 14 hindurchgeht, ändert sich in der optischen Funktionssektion 16. Dement sprechend werden in der Verzweigungssektion B2 Lichtstrah len, die durch den ersten optischen Hohlleiter 14 hin durchgehen, mit den Lichtstrahlen vereinigt, die durch den zweiten optischen Hohlleiter 15 hindurchgehen, wobei diese Lichtstrahlen miteinander auf der Grundlage der Phasendif ferenz zwischen ihnen interferieren. Dann treten die Lichtstrahlen aus den optischen Hohlleitern 14, 15 durch die Öffnungen 3, 4 aus. Als Ergebnis unterscheiden sich die austretenden Strahlen von den entsprechenden eintre tenden Lichtstrahlen in der Intensität. Mit anderen Worten ist das Intensitätsverhältnis des austretenden Lichtes zu dem eintretenden Licht an den Öffnungen 3, 4 unterschied lich. Daher kann die Lichtphasendifferenz an der Verzwei gungssektion B2 durch Änderung des Brechungsindex, bedingt durch die optische Funktion 16, durch Bestrahlung mit Licht für die Isomerisierung der photochromen Verbindung (Licht für die Isomerisierung) kontrolliert werden, und eine solche geeignete Kontrolle des Lichtphasenunter schieds ermöglicht die geeignete Kontrolle der austreten den Lichtintensitäten an den Öffnungen 3 und 4, was eine Schaltfunktion ergibt.

Bevorzugt wird die optimale Länge der optischen Funktions sektion 16 gemäß der Änderung des Brechungsindex bestimmt.

Unter Verwendung der erfindungsgemäßen photochromen Ver bindung kann ein optisches Schalten erreicht werden, das nur durch Licht kontrolliert wird. Bei bekanntem optischen Schalten unter Verwendung von Photoreflexionsmaterial muss eine Spannung oder ein Strom zum Betrieb des optischen Schaltens verwendet werden, was eine Schwierigkeit war. Das optische Schalten unter Verwendung des dünnen Films aus erfindungsgemäßer Verbindung ist nur durch Licht kontrollierbar und kann ohne den Verbrauch zusätzlicher Ener gie betrieben werden. Zusätzlich besitzt die optische Funktionsvorrichtung für das optische Schalten unter Ver wendung des dünnen Films aus photochromer Verbindung eine ausgezeichnete Hochgeschwindigkeitsschaltfähigkeit, be dingt durch die schnelle Isomerisierung nur durch Bestrah lung mit Licht.

BEISPIELE AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 1 Photochrome Verbindung des Tri phenylamin-Typs und die optische Funktionsvorrichtung un ter Verwendung derselben Synthese der photochromen Verbindung

Die photochrome Verbindung des Triphenylamin-Typs wird ge mäß den in Fig. 7 dargestellten Reaktionen synthetisiert.

(1) Stufe 1 Synthese von 2,4-Dimethylthiophen

25,5 g (0,26 mol) 3-Methylthiophen, 125 ml trockener Ether und 33,2 g TMEDA (Tetramethylethylendiamin) werden in ei nem 300-ml-Dreihalskolben vermischt und auf 0°C gekühlt. Zu dem gekühlten Gemisch wird langsam eine n- Butyllithiumlösung zugetropft, die durch Auflösen von 204 ml n-Butyllithium (n-BuLi) in Hexan erhalten wird. Nach dem Eintropfen wird die entstehende Lösung eine Stunde bei 0°C und zwei Stunden bei Raumtemperatur gerührt.

Unter erneuter Eiskühlung der entstehenden Lösung werden 17,5 ml Methyliodid zugegeben. Dann wird die Lösung zwei Stunden bei 0°C und drei Stunden bei Raumtemperatur ge rührt. Nach dem Rühren wird die Lösung durch Zugabe von Wasser in eine organische Phase und eine Wasserphase ge trennt. Dann wird die Wasserphase mit Ether extrahiert. Die organische Phase wird mit verdünnter Chlorwasserstoffsäure und zusätzlichem Wasser gewaschen und anschlie ßend über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet. Das verwendete Magnesiumsulfat wird mit einem Glasfilter ent fernt, und das Lösungsmittel wird im Vakuum entfernt. Die erhaltene Flüssigkeit wird durch Silicagelsäulenchromato graphie gereinigt und im Vakuum destilliert, wobei eine gebleichte Flüssigkeit von 2,4-Dimethylthiophen erhalten wird. Die Ausbeute bei dieser Stufe betrug 19,8 g, und das Ausbeuteverhältnis betrug 68%.

(2) Stufe 2 Synthese von 2,4-Dimethyl-5-(4-(N,N'-bis(4- methylphenyl)amino)phenyl)thiophen

22,4 g (0,2 mol) 2,4-Dimethylthiophen, erhalten gemäß Stu fe 1 werden in einen Dreihalskolben gegeben, und 200 ml trockener Ethylether und 22,5 g (0,22 mol) TMEDA werden dazugegeben. Dann werden zu dem Gemisch 177 ml n- Butyllithium/Hexanlösung (1,4 mol/l) zugegeben, wobei bei Raumtemperatur gerührt wird. Die entstehende Lösung wird dann zwei Stunden bei Raumtemperatur gerührt.

Nach dem zweistündigen Rühren werden 200 ml Zinkchlo rid/Etherlösung (0,2 mol Zinkchlorid) zu der entstehenden Lösung gegeben, und anschließend wird weitere fünf Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Die erhaltene Lösung wird als Reaktionslösung A bezeichnet.

In einem anderen 500-ml-Dreihalskolben werden 92,3 g (0,2 mol) 4-Iod-4',4"-dimethyltriphenylamin, 2,31 g (0,2 mol) Tetrakis(triphenylphospin)palladium und 200 ml trockenes Tetrahydrofuran vermischt. Dann wird das Gemisch eine Stunde bei Raumtemperatur gerührt. Nach dem Rühren während einer Stunde wird das Gemisch in die Reaktionslösung A bei Raumtemperatur getropft, die wie oben beschrieben herge stellt wurde. Das Reaktionsgemisch wird dann auf 50°C er hitzt, zwei Stunden bei 50°C gerührt und weitere fünf Stunden bei Raumtemperatur gerührt.

Nach dem Rühren wurde die erhaltene Lösung durch Zugabe von Wasser in eine organische Phase und eine Wasserphase getrennt. Dann wurde die Wasserphase mit Ether extrahiert. Die organische Phase wurde mit verdünnter Chlorwasser stoffsäure und zusätzlich mit Wasser gewaschen und an schließend über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet. Das verwendete Magnesiumsulfat wurde mit einem Glasfilter entfernt, und dann wurde das Lösungsmittel im Vakuum ent fernt. Die erhaltene Flüssigkeit wurde durch Silicagelsäu lenchromatographie und Destillation im Vakuum gereinigt, wobei eine gebleichte Flüssigkeit von 2,4-Dimethyl-5-(4- (N,N'-bis(4-methylphenyl)amino)phenyl)thiophen erhalten wurde. Die Ausbeute betrug bei dieser Stufe 70,74 g, und das Ausbeuteverhältnis betrug 92%.

(3) Stufe 3 Synthese von 3-Iod-2,4-dimethyl-5-(4-(N,N'- bis(4-methylphenyl)amino)phenyl)thiophen

38,3 g (0,1 mol) 2,4-Dimethyl-5-(4-(N,N'-bis(4-methylphe nyl)amino)phenyl)thiophen, erhalten gemäß der vorigen Stu fe, wurden in einen Dreihalskolben gegeben, und 650 ml Es sigsäure und 650 ml Tetrachlorkohlenstoff wurden zugege ben. Weiter zugesetzt wurde eine Lösung, hergestellt durch Auflösen einer wässrigen Lösung aus Iodwasserstoffsäure (Iodwasserstoffsäure: 3,8 g (0,022 mol)) in 10 ml Wasser und 8,73 g (0,034 mol) Iod. Dann wurde das erhaltene Ge misch am Rückfluss während zwei Stunden erhitzt. Nach dem Erhitzen am Rückfluss wurde die erhaltene Lösung durch Zu gabe von Wasser in eine organische Phase und eine Wasser phase geteilt. Die Wasserphase wurde mit Chloroform extra hiert. Die organische Schicht wurde mit einer wässrigen Lösung aus Natriumcarbonat, Natriumthiosulfat und zusätz lichem Wasser gewaschen und anschließend über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet. Das verwendete Magnesiumsulfat wurde mit einem Glasfilter entfernt, und dann wurde das Lösungsmittel im Vakuum entfernt. Die erhaltene Flüssig keit wurde durch Silicagelsäulenchromatographie gereinigt und im Vakuum destilliert, wobei eine gebleichte Flüssig keit aus 3-Iod-2,4-dimethyl-5-(4-(N,N'-bis(4-methylphe nyl)amino)phenyl)thiophen erhalten wurde. Die Ausbeute bei dieser Stufe betrug 36,65 g, und das Ausbeuteverhältnis betrug 72%.

(4) Stufe 4 Synthese der in Formel (21) gezeigten photo chromen Verbindung

35,63 g (0,07 mol) der in Stufe 3 erhaltenen Verbindung wurden in einen 500-ml-Dreihalskolben gegeben, und 150 ml trockenes Tetrahydrofuran wurden zugegeben. Das Gemisch wurde abgekühlt, indem der Kolben in ein Trocken eis/Methanolbad gestellt wurde. Zu dem gekühlten Gemisch wurden langsam 75 ml (0,105 mol) n-Butyllithium (n- BuLi)/Hexanlösung zugetropft. Nach dem Zutropfen wurde die entstehende Lösung eine Stunde bei -78°C gerührt.

Zu der entstehenden Lösung wurden 2,35 ml (0,0175 mol) Perfluorcyclopenten zugegeben, und anschließend wurde fünf Stunden bei 0°C gerührt. Nach dem Rühren wurde die Lösung durch Zugabe von Wasser in eine organische Phase und in eine Wasserphase getrennt. Dann wurde die Wasserphase mit Ether extrahiert. Die organische Phase wurde mit verdünn ter Chlorwasserstoffsäure und zusätzlich mit Wasser gewa schen und anschließend über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet. Das verwendete Magnesiumsulfat wurde mit einem Glasfilter entfernt, und dann wurde das Lösungsmittel im Vakuum entfernt. Die erhaltene Flüssigkeit wurde durch Si licagelsäulenchromatographie gereinigt und im Vakuum de stilliert, wobei der gewünschte farblose Feststoff der photochromen Verbindung, die in Formel (21) dargestellt ist, erhalten wurde. Die Ausbeute betrug bei dieser Stufe 38,08 g, und das Ausbeuteverhältnis betrug 58%.

Von jeder der erhaltenen Verbindungen der oben erwähnten Stufen wurde eine Strukturanalyse mittels 1H-NMR, 13C-NMR, FT-IR und GC/MS durchgeführt. Aus den Ergebnissen folgte, dass alle Verbindungen die gewünschten Produkte waren.

Eigenschaften der photochromen Verbindung 1. Optische Absorptionseigenschaften

Von den erhaltenen photochromen Verbindungen wurde die Ex tinktionsänderung, bedingt durch Bestrahlung mit ultravio lettem Licht geprüft. Die Absorptionsspektren wurden an der erhaltenen photochromen Verbindung in Hexan vor und nach der Bestrahlung mit ultraviolettem Licht gemessen. Die Ergebnisse sind in Fig. 8 dargestellt.

Wie aus Fig. 8 folgt, hatte die Verbindung vor der Be strahlung mit ultraviolettem Licht (d. h. die offene Ring form) Absorptionsmaxima bei Wellenlängen von 306 und 333 nm. Zusätzlich wurde gefunden, dass die Verbindung an die sen Punkten große molare Absorptionskoeffizienten zeigte, deren spezifische Werte 48000 (306 nm) und 52000 (333 nm) betrugen. Wenn die Verbindung mit ultraviolettem Licht mit einer Wellenlänge von 313 nm bestrahlt wurde, verfärbte sich die Lösung, die die Verbindung enthielt, blau. Es wurde gefunden, dass die maximale Absorption nahe bei 595 nm lag und dass der molare Absorptionskoeffizient an die ser Stelle 21000 betrug.

2. Photochrome Reaktion und Stabilität der photochromen Verbindung

Die photochrome Verbindung gemäß Formel (21) weist die in den folgenden Formeln gezeigte Isomerisierungsreaktion auf.

Mit anderen Worten schließt die offene Ringform (21) den Ring, d. h. erleidet eine Ringschlussreaktion durch Be strahlung mit ultraviolettem Licht zu der geschlossenen Ringform (21a). Dann wandelt sich die geschlossene Ring form wieder in die offene Ringform 21 um, d. h. sie erlei det eine Ringöffnungsreaktion durch Bestrahlung mit sicht barem Licht.

Die Ringschluss- und Ringöffnungsreaktionen besitzen eine Quantenausbeute von 0,44 bzw. 0,005. Zusätzlich wurde ge funden, dass die Verbindung mit Licht in photo-stationärem Zustand eine Isomerisierungsrate zur geschlossenen Ring form (21a) von fast 100% zeigt.

Gemäß den Ergebnissen der DSC-Messung besitzt die ge schlossene Ringform (21) eine Glasübergangstemperatur von 103°C, und die offene Ringform (21a) besitzt eine nahe 124°C. Es ist eine Neuerung, dass eine solche photochrome Diarylethenverbindung eine Glasübergangstemperatur über 100°C zeigt.

Die geschlossene Ringform (21a) besitzt einen pyretischen Peak, der durch die Isomerisierung, bedingt durch Wärme (Retransformierung durch Wärme), bei etwa 180°C resul tiert. Dies zeigt, dass Hitze von etwa 200°C zur Ringöff nungsreaktion zu der offenen Ringform (21a) führt, ob gleich sie bei Raumtemperatur ausreichend stabil ist.

Herstellung eines dünnen Films aus photochromer Verbindung

Die photochrome Triarylphenylaminverbindung (21), die ge mäß dem obigen Verfahren synthetisiert wurde, wurde in To luol gelöst. Die erhaltene Toluollösung wurde auf ein Si licasubstrat gemäß einem Spinbeschichtungsverfahren aufge tragen, und dann wurde bei 90°C getrocknet, wobei ein dün ner Film aus photochromer Triarylphenylaminverbindung (Filmdicke: 1 µm) erhalten wurde.

Der erhaltene dünne Film wurde durch Röntgenbeugung und ebenfalls mit dem Polarisationsmikroskop untersucht. Es wurde nur ein breites Halosignal bei der Röntgenbeugungs messung beobachtet. Bei der Betrachtung im Polarisations mikroskop wurde beobachtet, dass der Film schwarz war, da Licht in gekreuztem Nicol-Zustand nicht durchgelassen wur de. Als Folge wurde bewiesen, dass der dünne Film ein ho mogener amorpher Film war.

Es wurde ebenfalls bewiesen, dass sich selbst nachdem der dünne Film, der mehr als sechs Monate stehengelassen wur de, kaum einen Fehler, bedingt durch Kristallisation zeig te, und daher wurden die Eigenschaften des dünnen Films nicht verschlechtert. Dies war überraschend, verglichen mit einem allgemeinen dünnen organischen Film, der leich ter kristallisiert, und wenn er während langer Zeit ste hengelassen wird, leicht kristallisiert, und wobei der kristallisierte Teil Fehler bildet und die Eigenschaften des dünnen Films verschlechtert.

Eigenschaften des dünnen Films 1. Photochrome Reaktionen

In Fig. 9 sind die Absorptionsspektra des erhaltenen dün nen Films vor und nach der Bestrahlung mit ultraviolettem Licht (313 nm) aufgeführt.

Wie aus Fig. 9 folgt, besitzt der dünne Film vor der Be strahlung mit ultraviolettem Licht (offene Ringform des dünnen Films) Absorptionspeaks bei Wellenlängen um 306 und 333 nm. Andererseits war der dünne Film nach der Bestrah lung mit ultraviolettem Licht (geschlossene Ringform des dünnen Films) grün gefärbt und besaß eine maximale Absorp tion um 606 nm. Wenn der dünne Film nach der Bestrahlung mit ultraviolettem Licht mit Licht von 542 nm bestrahlt wurde, wurde der dünne Film erneut gebleicht und hatte ei ne spektrale Absorption, die ähnlich war wie vor der Be strahlung mit ultraviolettem Licht. Es wurde gefunden, dass diese Änderung der Absorptionswellenlänge reversibel ist. Mit anderen Worten, es wurde bewiesen, dass die Ver bindung eine reversible photochrome Reaktion eingehen kann, selbst wenn sie in Form eines dünnen Films vorliegt.

Es wurde weiterhin gefunden, dass der dünne Film der pho tochromen Verbindung im Ausführungsbeispiel 1 eine Licht isomerisierungsreaktion selbst mit dem He-Cd-Laser (Wellenlänge: 442 nm) erleidet. Dieses Phänomen wurde in den Fällen nicht beobachtet, wenn die Verbindung in einem Lösungsmittel (Verbindung in flüssigem Zustand) gelöst wurde und die Verbindung einen bekannten dünnen Film durch Dispersion der Verbindung in einer Polymermatrix bildete (ein dünner Film des dispergierten Typs). In diesen Fällen (d. h. der Verbindung in flüssigem Zustand und des dünnen Films des dispergierten Typs) wurden die Absorptionsspek tra durch die Matrix oder das Lösungsmittel beeinflusst. Andererseits nimmt bei dem erfindungsgemäßen amorphen dün nen Film, der aus der photochromen Verbindung selbst her gestellt ist, der Winkel zwischen einer Ebene des einen Thiophenrings und der anderen Ebene des anderen Thiophen rings auf solche Weise ab, dass diese Ebenen auf der glei chen Ebene liegen, was eine verlängerte Länge der π Elek tronenkonjugation ermöglicht. Man nimmt an, dass dadurch die Absorptionswellenlänge länger wird, insbesondere län ger als 400 nm. Daher kann die photochrome Triphenylamin verbindung vom Ausführungsbeispiel 1 nicht nur durch ul traviolettes Licht, sondern ebenfalls durch blaues sicht bares Licht isomerisiert werden.

Selbst in dem Fall, dass der dünne Film wie in dem Ausfüh rungsbeispiel 1 eine geringe Dicke von 1 µm aufweist, zeigt er eine große Änderung des Absorptionsspektrums, die ausreicht, die photochromen Reaktionen zu erkennen. Man nimmt an, dass der Grund hierfür der folgende ist. Unter Verwendung des bekannten dünnen Films ist es unverzicht bar, dass er eine große Dicke besitzt und die Menge an photochromer Verbindung erhöht wird, damit eine große Än derung des Absorptionsspektrums, die ausreicht, die photo chromen Reaktionen zu erkennen, erhalten wird. Im Gegen satz dazu kann im Fall einer Verwendung des erfindungsge mäßen dünnen Films, der aus der photochromen Verbindung selbst hergestellt ist, dieser eine große Menge an photo chromer Verbindung enthalten, die ausreicht, die optischen Eigenschaften zu ergeben, selbst wenn er eine geringe Dic ke besitzt. Unter Verwendung des erfindungsgemäßen dünnen Films aus der photochromen Verbindung kann eine Verringe rung der Größe der optischen Funktionsvorrichtung erhalten werden.

2. Dauerhaftigkeit

Wenn die photochromen Reaktionen zehntausend Mal oder mehr wiederholt werden, verschlechtern sich die Eigenschaften des erhaltenen dünnen Films, bedingt durch Zersetzung der Verbindung in dem Film nicht. Wenn der dünne Film 5000 Stunden oder länger bei 80°C in der Dunkelheit aufbewahrt wird, verschlechtern sich die Eigenschaften des dünnen Films ebenfalls nicht.

3. Brechungsindex

Der erhaltene dünne Film wurde mit Lasern mit 633, 817 und 1550 nm Wellenlänge bestrahlt. Dann wurde für jeden Laser die Beziehung zwischen der Dauer der Bestrahlung mit ul travioletter Licht und dem Brechungsindex das dünnen Films geprüft. Die Ergebnisse sind in Fig. 10 dargestellt.

Wie aus Fig. 10 hervorgeht, wird der Brechungsindex klei ner, wenn die Wellenlänge des Lasers länger wird. Wird je doch irgendeiner dieser Laser verwendet, beträgt der Un terschied des Brechungsindex etwa 0,01 (1,2 × 10^-2) vor der Bestrahlung mit ultraviolettem Licht (d. h. zum Zeitpunkt 0) und nach der Bestrahlung mit ultraviolettem Licht (d. h. zum Zeitpunkt, wenn die Erhöhung des Brechungsindex kon stant wird, d. h. wenn der Film in photostationärem Zustand vorliegt). Gemäß Fig. 10 wurde weiterhin gefunden, dass sich der. Brechungsindex erhöht, wenn die photochrome Reak tion durch Ultraviolettbestrahlung abläuft. Unter Verwen dung des erfindungsgemäßen dünnen Films aus photochromer Verbindung ist es möglich, den Brechungsindex des dünnen Films durch Kontrolle der verwendeten Menge an Bestrah lungslicht (insbesondere die Intensität der Lichtbestrah lung oder die Bestrahlungszeit) analog zu kontrollieren. Der dünne Film kann daher geeigneterweise für die Holo gramm-Speicher, für eine mehrschichtige Aufzeichnungsvor richtung und ähnliche verwendet werden.

Herstellung einer optischen Aufzeichnungsvorrichtung Optische Aufzeichnungsvorrichtung des P1-Typs

Eine optische Aufzeichnungsvorrichtung P1 des P1-Typs wur de hergestellt durch Verwendung einer Polycarbonatplatte als Substrat 1; Auftragung der photochromen Verbindung ge mäß Ausführungsbeispiel 1 auf das Substrat als Aufzeich nungsschicht; Abscheidung von Al auf der photochromen Ver bindung unter Bildung einer Reflexionsschicht und Bildung einer Schutzschicht, hergestellt aus Acrylharz auf der Re flexionsschicht.

Die optische Aufzeichnungsvorrichtung P1 wurde mit ultra violettem Licht bestrahlt, um die photochrome Verbindung der Aufzeichnungsschicht in den gefärbten Zustand zu über führen, d. h. für die Initiierung. Danach wurde die opti sche Aufzeichnungsvorrichtung auf eine Vorrichtung mon tiert, deren Pickup mit einem Halbleiterlaser (Wellenlän ge: 680 nm) beladen ist. Dann erfolgten die Bewertungen der Aufzeichnung und des Lesens.

Bei den Bewertungen wird für die Aufzeichnung von Informa tion ein Laser mit 680 nm Wellenlänge und 10 mW Intensität zum Bestrahlen der Vorrichtung zur Isomerisierung der pho tochromen Verbindung der Aufzeichnungsschicht verwendet. Danach wird für das Lesen der aufgezeichneten Information ein Laser von 680 nm Wellenlänge und 0,2 mW Intensität verwendet, und die Vorrichtung wird damit bestrahlt, und es wird die Intensität des reflektierten Lichts gemessen. Als Ergebnis wird ein Lesesignal mit hohem C/N-Verhältnis von 50 dB oder mehr erhalten. Selbst nach zehntausend Mal Lesen konnte mit der Vorrichtung das Lesen ohne Ver schlechterung durchgeführt werden.

Optische Aufzeichnungsvorrichtung des P3-Typs

Eine optische Aufzeichnungsvorrichtung P3 des P3-Typs wur de durch Bildung eines Films aus der photochromen Verbin dung von Ausführungsbeispiel 1 auf einem Polycarbo natsubstrat hergestellt.

Zum Bestrahlen der optischen Aufzeichnungsvorrichtung wur de ein He-Cd-Laser (Wellenlänge: 442 nm) verwendet, und es wurde Information aufgezeichnet. Die aufgezeichnete Infor mation konnte durch Brechungsindexdifferenz abgelesen wer den, die unter Verwendung eines Halbleiterlasers (Wellen länge: 830 nm) gemessen wurde.

Herstellung einer optischen Hohlleitervorrichtung

Eine optische Hohlleitervorrichtung mit der in Fig. 6 dargestellten Bauart wurde unter Verwendung von PMMA für die transparente Kunststoffschicht 12 und unter Verwendung eines erfindungsgemäßen dünnen Films aus photochromer Ver bindung für die optische Funktionssektion 16 hergestellt.

Ein Licht mit einer Wellenlänge von 1,55 µm wurde in die erhaltene optische Hohlleitervorrichtung durch die Öffnungen 1, 2 als Signallicht eingeleitet. Wenn mit ultravio lettem Licht von der Rückseite des Substrats belichtet wurde, änderte sich der Brechungsindex des Signallichts. Dies zeigt, dass diese Vorrichtung Licht mit 1,55 µm Wel lenlänge schalten kann. Zusätzlich besitzt diese Hohllei tervorrichtung eine Schaltgeschwindigkeit, die um das 10⁴- fache höher ist als die eines optischen Hohlleiters, bei dem ein dünner Film des dispergierten Typs verwendet wird, was in dem folgenden Vergleichsbeispiel 2 erläutert wird.

Vergleichsbeispiel 1

Wie in der folgenden Formel erläutert, wurde eine photo chrome Verbindung synthetisiert, bei der eine Diarylethyl aminophenylgruppe anstelle der Bis(4-methylphenyl)- amino)phenylgruppe von Ausführungsbeispiel 1 verwendet wurde und an das Diarylethenskelett gebunden ist. Die pho tochrome Verbindung wurde in Toluol gelöst, und es wurde ein dünner Film mit einem Spinbeschichtungsverfahren ge bildet. Direkt nach der Bildung des Films begann die Ver bindung zu kristallisieren. Daher konnte kein homogener amorpher dünner Film erhalten werden.

Vergleichsbeispiel 2

30 Gew.-Teile Triphenylaminverbindung, synthetisiert gemäß Ausführungsbeispiel 1, wurden in PMMA gelöst, wobei ein dünner PMMA-Film des dispergierten Typs (Filmdicke: 1 µm) gemäß einem Spinbeschichtungsverfahren gebildet wurde. Da mit der Film eine ausreichend große Änderung der Absorpti onsspektra vor und nach der Lichtbestrahlung für die Er kennung der photochromen Reaktion besitzt, muss der dünne Film eine Dicke von mehr 1 µm besitzen.

Der so erhaltene dünne Film wurde mit Licht einer Wellen länge von 633 und 817 nm bestrahlt. Dann wurde für jedes Licht die Beziehung zwischen der Dauer der Bestrahlung mit ultraviolettem Licht und dem Brechungsindex des dünnen Films untersucht. Die Ergebnisse sind in Fig. 11 darge stellt.

Wie in Fig. 11 dargestellt, beträgt der Unterschied des Brechungsindex etwa 2 × 10^-3 vor der Bestrahlung mit ultra violettem Licht 22630 00070 552 001000280000000200012000285912251900040 0002010042603 00004 22511(d. h. zum Zeitpunkt 0) und nach der Be strahlung mit ultraviolettem Licht (d. h. zum Zeitpunkt, wenn der dünne Film in photostationärem Zustand vorliegt). Andererseits besitzt der dünne Film von Ausführungsbei spiel 1 einen Brechungsindexunterschied von 1,2 × 10^-2. D. h. dieser dünne Film des dispergierten Typs in dem Ver gleichsbeispiel 1 besitzt einen kleineren Brechungsindex unterschied als der amorphe dünne Film, bestehend aus der photochromen Verbindung.

Die Beziehung zwischen der Dispersionsdichte der Triphe nylaminverbindung zu PMMA und der Extinktion wurden eben falls untersucht. Die Ergebnisse sind in Fig. 12 darge stellt. Gemäß Fig. 12 besitzt der dünne Film ein Extink tionsmaximum, wenn die Dichte der photochromen Verbindung 30 Gew.-Teile beträgt. Selbst durch Erhöhung der Dichte der photochromen Verbindung wurde gefunden, dass es schwierig ist, eine Extinktion zu erhalten, die größer ist als wann die Dichte 30 Gew.-Teilen entspricht.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 2 Photochrome Verbindung mit Tri phenylamin und konjugierter Doppelbindung und optische Funktionsvorrichtung unter Verwendung derselben Synthese der photochromen Verbindung

Eine photochrome Verbindung mit Triphenylamin und einer konjugierten Doppelbindung wird gemäß dem in Fig. 13 dar gestellten Reaktionsschema synthetisiert.

(1) Stufe 1

2,4-Dimethylthiophen wurde auf gleiche Weise wie in Stufe 1 von Ausführungsbeispiel 1 synthetisiert.

(2) Stufe 2 Synthese von 2,4-Dibrom-3,5-dimethylthiophen

11,2 g (0,1 mol) 2,4-Dimethylthiophen, erhalten gemäß Stu fe 1, und 400 ml Essigsäure wurden in einen 500-ml- Dreihalskolben gegeben und 32 g (0,2 mol) Brom wurden bei Raumtemperatur unter Rühen zugetropft. Nach 20stündigem Rühren bei Raumtemperatur wurde das Gemisch mit Natrium thiosulfat und Natriumcarbonat neutralisiert. Die erhalte ne Lösung wurde mit Ether extrahiert. Die organische Phase (d. h. die Etherphase) wurde mit Wasser gewaschen und an schließend über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet. Das verwendete Magnesiumsulfat wurde mit einem Glasfilter entfernt, und dann wurde das Lösungsmittel im Vakuum ent fernt. Die erhaltene Flüssigkeit wurde durch Silicagelsäu lenchromatographie gereinigt und im Vakuum destilliert, wobei eine gebleichte Flüssigkeit aus 2,4-Dibrom-3,5- dimethylthiophen erhalten wird.

(3) Stufe 3 Synthese von 3-Brom-2,4-dimethyl-5-(4-(N,N'- bis(4-methylphenyl)amino)phenylethenyl)thiophen

54,2 g (0,2 mol) 2,4-Dibrom-3,5-dimethylthiophen, erhalten gemäß der vorherigen Stufe, 200 ml trockener Ethylether, 22,5 g (0,22 mol) TMEDA wurden in einem 500-ml- Dreihalskolben vermischt. Dann wurden 157 ml n- Butyllithium/Hexanlösung (1,4 mol/l) dem Gemisch unter Rühren bei Raumtemperatur zugegeben, und anschließend wur de zwei Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Nach Rühren während zwei Stunden wurden 200 ml Zinkchlorid/Etherlösung (0,2 mol Zinkchlorid) zu der entstehenden Lösung zugege ben, und anschließend wurde fünf Stunden bei Raumtempera tur gerührt. Die erhaltene Lösung wurde als Reaktionslö sung B bezeichnet.

In einen anderen 500-ml-Dreihalskolben wurden 85 g (0,2 mol) Iodid, 2,31 g Tetrakis(triphenylphosphin)palladium und 200 ml trockenes Tetrahydrofuran gegeben. Die Reakti onslösung wurde vier Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Nach dem Rühren während vier Stunden wurde die Reaktions lösung zur Reaktionslösung B, die wie oben erläutert her gestellt wurde, bei Raumtemperatur getropft. Das Reakti onssystem wurde anschließend auf 50°C erhitzt und dann wurde fünfzehn Stunden bei 50°C gerührt.

Nach dem Rühren wurde die erhaltene Lösung durch Zugabe von Wasser in organische Phase und Wasserphase getrennt. Die Wasserphase wurde mit Ether extrahiert. Die organische Phase wurde mit verdünnter Chlorwasserstoffsäure und mit Wasser gewaschen und anschließend über wasserfreiem Magne siumsulfat getrocknet. Das verwendete Magnesiumsulfat wur de mit einem Glasfilter entfernt, und dann wurde das Lö sungsmittel im Vakuum entfernt. Die erhaltene Flüssigkeit wurde durch Silicagelsäulenchromatographie gereinigt und im Vakuum destilliert, wobei eine gebleichte Flüssigkeit aus 3-Brom-2,4-dimethyl-5-(4-(N,N'-bis(4-methylphenyl)- amino)phenylethenyl)thiophen erhalten wurde.

(4) Stufe 4 Synthese der photochromen Verbindung (Formel (22) gemäß Fig. 13)

Die gewünschte photochrome Verbindung wurde auf gleiche Weise wie in Stufe 4 des Ausführungsbeispiels 1 syntheti siert, ausgenommen, dass 41,93 g (0,07 mol) 3-Brom-2,4- dimethyl-5-(4-(N,N'-bis(4-methylphenyl)amino)phenylethy lenthiophen, erhalten gemäß Stufe 3 des Ausführungsbei spiels, anstelle von 3-Iod-2,4-dimethyl-5-(4-(N,N'-bis(4- methylphenyl)amino)phenyl)thiophen verwendet wurden, die Menge an Perfluorcyclopenten 4,03 ml (0,03 mol) betrug und bei 0°C sieben Stunden gerührt wurde.

Für jede der gemäß den obigen Stufen erhaltenen Verbindun gen wurde eine Strukturanalyse gemäß 1H-NMR, 13C-NMR, FT- IR und GS/MS durchgeführt. Als Folge wurde bewiesen, dass alle diese Verbindungen die gewünschten Produkte waren.

Eigenschaften der photochromen Verbindung 1. Optische Absorptionseigenschaften

Die Absorptionsspektra der erhaltenen photochromen Verbin dung in Hexan wurden vor und nach der Bestrahlung mit ul traviolettem Licht gemessen. Die Ergebnisse sind in Fig. 14 dargestellt.

Wie in Fig. 14 gezeigt, besitzt die offene Ringform der Verbindung ein Absorptionsmaximum bei einer Wellenlänge von 353 nm, und die Absorptionsbande erstreckt sich bis auf 450 nm. Verglichen mit dem Absorptionsspektrum der photochromen Verbindung mit keiner konjugierten Doppelbin dung zwischen dem Diarylethenskelett und einer drei Aryle enthaltenden Gruppe im Ausführungsbeispiel 1 (Fig. 8) be sitzt die Verbindung dieses Ausführungsbeispiels eine län gere Absorptionswellenlänge, die nicht nur das ultravio lette Licht sondern ebenfalls blaues Licht abdeckt.

Nach Bestrahlung mit ultraviolettem Licht war die Lösung, die die Verbindung enthielt (geschlossene Ringform) gefärbt und ihr Absorptionsmaximum wurde um 635 nm beobach tet.

2. Photochrome Reaktionen und Stabilität der photochromen Verbindung

Die photochrome Verbindung gemäß Formel (22) zeigt die in den folgenden Formeln angegebenen Isomerisierungsreaktio nen. Die Ringschlussreaktion tritt wirksam durch Bestrah lung mit Licht von 400 nm ein, wohingegen die Ringöff nungsreaktion wirksam durch Bestrahlung mit Licht von 600 bis 700 nm stattfindet.

Es wurde bestätigt, dass eine Probe der offenen Ringform (22) zu einer isotropen Flüssigkeit bei 200°C schmilzt, und durch Kühlen der Flüssigkeit auf Raumtemperatur geht sie in einen transparenten und stabilen Glaszustand über. Wenn die Probe im Glaszustand erneut erhitzt wurde, wurde ein Glasübergangsphänomen bei 106°C beobachtet. Dies be deutet, dass die offene Ringform (22) eine Glasübergang stemperatur von 106°C hatte. Sie wird somit für die prak tische Verwendung als ausreichend thermostabil angesehen.

Herstellung eines dünnen Films aus photochromer Verbindung

Nach dem Auflösen der erhaltenen photochromen Verbindung (Formel (22)) in Toluol wurde die Lösung auf ein Silica substrat gemäß einem Spinbeschichtungsverfahren aufgetra gen, und anschließend wurde bei 80°C getrocknet, wobei ein dünner Film aus photochromer Verbindung (Filmdicke: 0,2 µm) gebildet wurde.

Der erhaltene dünne Film wurde durch Röntgenbeugung und ebenfalls mittels eines Polarisationsmikroskops unter sucht. Es wurde nur ein breites Halosignal bei der Rönt genbeugungsmessung beobachtet. Bei der Betrachtung im Po larisationsmikroskop wurde ein schwarzer Film beobachtet, da in gekreuztem Nicol-Zustand das Licht nicht hindurch ging. Diese Ergebnisse zeigen, dass der dünne Film ein homgener amorpher Film war.

Eigenschaften des dünnen Films 1. Dauerhaftigkeit

Es wurde gefunden, dass selbst nachdem der dünne Film län ger als drei Monate aufbewahrt wurde, er kaum einen Feh ler, der auf die Kristallisation zurückzuführen war, zeig te, und dass sich daher seine Eigenschaften nicht ver schlechtert hatten. Dies bedeutet, dass der erfindungsge mäße dünne Film eine ausgezeichnete Dauerhaftigkeit be sitzt, verglichen mit einem allgemeinen organischen dünnen Film, der wahrscheinlich kristallisiert und wenn er lange Zeit aufbewahrt wird, leichter kristallisiert und dann der kristallisierte Teil Fehler bildet, wodurch die Eigen schaften des dünnen Films verschlechtert werden.

Selbst nachdem der dünne Film während 900 Stunden bei 80°C in der Dunkelheit aufbewahrt wurde, blieben die optischen Eigenschaften des dünnen Films unverändert. Nach zehntau send Mal oder mehr Wiederholungen der photochromen Reak tionen hatten sich die Eigenschaften des dünnen Films kaum verschlechtert.

2. Brechungsindex

Die Änderung des Brechungsindex vor und nach der Bestrah lung mit ultraviolettem Licht des erhaltenen photochromen dünnen Films wurde untersucht. Der Unterschied des Bre chungsindex vor der Bestrahlung und im photostationären Zustand betrug 6 × 10^-2. Ähnlich wie bei Ausführungsbei spiel 1 war der Brechungsindexunterschied größer als bei einem dünnen Film des dispergierten Typs aus einer bekann ten photochromen Verbindung.

Eine optische Aufzeichnungsvorrichtung des P1-Typs wurde hergestellt durch: Verwendung einer Polycarbonatplatte als Substrat 1; Auftragung der photochromen Verbindung von Ausführungsbeispiel 2 auf das Substrat als Aufzeichnungs schicht durch Spinbeschichtungsverfahren; Abscheiden einer Reflexionsschicht auf der photochromen Verbindung; und Bildung einer Schutzschicht, hergestellt aus Acrylharz, auf der Reflexionsschicht.

Die optische Aufzeichnungsvorrichtung P1 wurde auf eine Vorrichtung montiert, deren Pickup mit einem Halbleiterla ser (Wellenlänge: 400 und 680 nm) ausgestattet war. Dann erfolgten die Bewertungen der Aufzeichnung und des Lesens.

Bei den Bewertungen wird für die Aufzeichnung von Informa tion ein Laser mit 400 nm Wellenlänge und 10 mW Intensität zum Bestrahlen der Vorrichtung zur Isomerisierung der pho tochromen Verbindung der Aufzeichnungsschicht verwendet. Danach wird für das Lesen der aufgezeichneten Information ein Laser von 680 nm Wellenlänge und 0,2 mW Intensität verwendet, und die Vorrichtung wird damit bestrahlt, und es wird die Intensität des reflektierten Lichts gemessen. Als Ergebnis wird ein Lesesignal mit hohem C/N-Verhältnis von 50 dB oder mehr erhalten.

Optische Aufzeichnungsvorrichtung des P3-Typs

Eine optische Aufzeichnungsvorrichtung des P3-Typs wurde hergestellt, indem die photochrome Verbindung von Ausfüh rungsbeispiel 2 auf ein Polycarbonatsubstrat aufgetragen wurde.

Die Aufzeichnungsvorrichtung wurde in dem in Fig. 4 ge zeigten optischen System angeordnet. Dann wurde mit einem He-Cd-Laser (Wellenlänge: 442 nm) zur Isomerisierung der Verbindung, die in der Aufzeichnungsschicht eingeschlossen war, zur Aufzeichnung einer Information bestrahlt. Dann wurde ein Halbleiterlaser (Wellenlänge: 830 nm) für die Bestrahlung zur Messung des Brechungsindex des durchgelas senen Lichts verwendet. Der Unterschied zwischen dem er haltenen Brechungsindex und dem Anfangsbrechungsindex (d. h. dem Brechungsindex vor der Aufzeichnung) wurde abge lesen, wobei die aufgezeichnete Information gelesen wurde.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 3 Photochrome Tetraphenylmethylenver bindung Synthese der photochromen Tetraphenylmethylenverbindung

Eine photochrome Tetraphenylmethylenverbindung wird gemäß den Stufen wie in Fig. 15 dargestellt synthetisiert.

(1) Stufe 1 (nicht dargestellt) Synthese von 2,4-Dime thylthiophen

2,4-Dimethylthiophen wurde auf gleiche Weise wie bei Stufe 1 von Ausführungsbeispiel 1 synthetisiert.

(2) Stufe 2 Synthese von 2,4-Dimethyl-5-(4-(tri-phenylme thyl)phenyl)thiophen

Die gewünschte gebleichte Flüssigkeit aus 2,4-Dimethyl-5- (4-(triphenylmethyl)phenyl)thiophen wurde auf gleiche Wei se wie bei Stufe 2 des Ausführungsbeispiels 1 syntheti siert, ausgenommen, dass 89,2 g (0,2 mol) 4-Iodtetra phenylmethan anstelle von 4-Iod-4',4"-dimethyltriphenyl amin verwendet wurden.

(3) Stufe 3 Synthese von 3-Iod-2,4-dimethyl-5-(4-triphe nylmethyl)phenyl)thiophen

Die gewünschte gebleichte Flüssigkeit von 3-Iod-2,4- dimethyl-5-(4-(triphenylmethyl)phenyl)thiophen wurde auf gleiche Weise wie bei Stufe 3 des Ausführungsbeispiels 1 synthetisiert, ausgenommen, dass 43,0 g (0,1 mol) 2,4- Dimethyl-5-(4-(triphenylmethyl)phenyl)thiophen anstelle von 2,4-Dimethyl-5-(4-(N,N'-bis(4-methylphenyl)amino)-phe nyl)thiophen verwendet wurden.

(4) Stufe 4 Synthese der photochromen Verbindung (Formel (23) in Fig. 14)

Die gewünschte photochrome Verbindung wurde auf gleiche Weise wie in Stufe 4 von Ausführungsbeispiel 1 syntheti siert, ausgenommen, das 38,92 g (0,07 mol) 3-Iod-2,4- dimethyl-5-(4-(triphenylmethyl)phenyl)thiophen, erhalten gemäß Stufe 3 dieses Ausführungsbeispiels anstelle von 3- Iod-2,4-dimethyl-5-(4-(N,N'-bis(4-methylphenyl)amino)phe nyl)thiophen verwendet wurde, die Menge an Perfluorcyclo penten 2,35 ml (0,0175 mol) betrug und das Rühren bei 0°C während sieben Stunden erfolgte.

Von jeder der erhaltenen Verbindungen der oben erwähnten entsprechenden Stufen wurde eine Strukturanalyse mittels 1H-NMR, 13C-NMR, FT-IR und GC/MS durchgeführt. Die Ergeb nisse zeigten, dass alle diese Verbindungen die gewünsch ten Produkte waren.

Eigenschaften der photochromen Verbindung 1. optische Absorptionseigenschaften

Die Absorptionsspektra der erhaltenen photochromen Verbin dung (Formel (23)) wurden gemessen. Als Ergebnis hatte sie eine Absorptionsmaximum bei den Wellenlängen 260 und 330 nm. Nach der Bestrahlung mit ultraviolettem Licht mit ei ner Wellenlänge von 313 nm war die Lösung, die die offene Ringform (Formel (23)) enthielt, gefärbt, und ihr Absorp tionsmaximum wurde um 610 nm beobachtet.

2. Photochrome Reaktion und Stabilität der photochromen Verbindung

Es wurde bestätigt, dass die photochrome Verbindung gemäß Formel (23) die reversible Isomerisierungsreaktion, die in der folgenden Gleichung dargestellt ist, eingeht.

Es wurde gefunden, dass die Kristalle der offenen Ring form, erhalten durch Umkristallisation bei 265°C unter Er halt einer isotropen Flüssigkeit schmolzen, und durch Küh len der Flüssigkeit auf Raumtemperatur ging sie in einen transparenten und stabilen Glaszustand über. Wenn die Ver bindung im Glaszustand erneut erhitzt wurde, wurde ein Glasübergangsphänomen bei 110°C beobachtet.

Herstellung eines dünnen Films aus photochromer Verbindung

Die erhaltene photochrome Verbindung (Formel (23)) wird in Toluol gelöst, und die Lösung wird auf ein Silicasubstrat gemäß einem Spinbeschichtungsverfahren aufgetragen, und anschließend wird bei 80°C getrocknet, wobei ein dünner Film aus photochromer Verbindung (Filmdicke: 0,2 µm) er halten wird.

Der erhaltene dünne Film wird durch Röntgenbeugung und ebenfalls mit dem Polarisationsmikroskop untersucht. Es wird bei der Röntgenbeugungsmessung nur ein breites Halo signal beobachtet. Bei der Betrachtung mit dem Polarisati onsmikroskop wurde beobachtet, dass der Film schwarz war, da Licht in dem gekreuzten Nicol-Zustand nicht durchgelassen wurde. Folglich wurde bewiesen, dass dieser Film ein homogener amorpher Film ist.

Zum Vergleich dieses dünnen Films wurde auch ein dünner Film des dispergierten Typs (Filmdicke: 0,2 µm) der photo chromen Verbindung von diesem Ausführungsbeispiel herge stellt (dies wird als Vergleichsbeispiel 3 im Folgenden bezeichnet). Zur Herstellung des dünnen Vergleichsfilms wurde eine Dispersionsflüssigkeit verwendet, in der 30 Gew.-Teile photochrome Verbindung in 100 Gew.-Teilen PMMA dispergiert waren, und die Dispersionsflüssigkeit wurde auf ein Substrat gemäß einem Spinbeschichtungsverfahren aufgebracht, ähnlich wie bei dem dünnen Film von Ausfüh rungsbeispiel 3.

Es wurde bestätigt, dass die Verbindung, die in dem dünnen Vergleichsfilm des Films des dispergierten Typs enthalten war, ebenfalls lichtreversible Isomerisierungsreaktionen zeigte.

Eigenschaften des dünnen Films 1. Dauerhaftigkeit

Selbst wenn der dünne Film des Ausführungsbeispiels 3 län ger als drei Monate stehengelassen wurde, trat kaum eine Kristallisation darin auf. Dies bewies, dass der dünne Film ein homogener amorpher Film war.

2. Optische Absorptionseigenschaften

Die Absorptionsspektra wurden von den erhaltenen dünnen Filmen aus gebleichter photochromer Verbindung (offene Ringform) vor und nach der Bestrahlung mit ultraviolettem Licht von 313 nm gemessen. Die Ergebnisse des dünnen Films, erhalten gemäß Ausführungsbeispiel 3 und Ver gleichsbeispiel 3 sind in den Fig. 16 bzw. 17 dargestellt. Wie in Fig. 16 gezeigt wird, zeigte der dünne Film vor der Bestrahlung mit ultraviolettem Licht ein Ab sorptionsmaximum bei 310 nm. Der dünne Film zeigte nach der Bestrahlung mit ultraviolettem Licht einen weiteren Absorptionspeak bei 616 nm.

Mit ultravioletten Licht von 313 nm Wellenlänge wurde be strahlt, bis der dünne Film einen photostationären Zustand erreichte, und dann wurde die Extinktion bei 610 nm gemes sen. Weiterhin wurde die Erhöhungsrate der erhaltenen Ex tinktion zu der Anfangsextinktion vor der Bestrahlung mit ultraviolettem Licht untersucht. Der dünne Film von Aus führungsbeispiel 3 zeigte eine etwa dreifach größere Ex tinktionsänderung als Vergleichsbeispiel 3 (d. h., der dün ne Film des dispergierten Typs). Es wird angenommen, dass der Grund hierfür der folgende ist. Der amorphe dünne Film von Ausführungsbeispiel 3 enthält mehr an photochromer Verbindung als der bekannte dünne Film des dispergierten Typs, wenn diese Filme die gleiche Dicke aufweisen. Somit kann der dünne Film von Ausführungsbeispiel 3 optische Ei genschaften wirksamer zeigen, die sich von der photochro men Verbindung ableiten.

3. Brechungsindex

Die gebleichten (offene Ringform) dünnen Filme von Ausfüh rungsbeispiel 3 und Vergleichsbeispiel 3 wurden mit ultra violettem Licht (He-Ne-Laser) bestrahlt, um die Beziehung zwischen der Dauer der Bestrahlung mit ultraviolettem Licht und die Änderung des Brechungsindex des dünnen Films zu untersuchen. Die Ergebnisse sind in Fig. 18 darge stellt.

Wie in Fig. 18 gezeigt, ist der Brechungsindexunterschied des dünnen Films von Ausführungsbeispiel 3 vor der Be strahlung mit ultraviolettem Licht (d. h. zum Zeitpunkt 0) und nach der Bestrahlung mit ultraviolettem Licht (d. h. in photostationärem Zustand) 5 × 10^-2, wohingegen der des dün nen Films des Vergleichsbeispiels 3 7 × 10^-3 beträgt. Es wird angenommen, dass der Grund hierfür der folgende ist. Der dünne Film von Ausführungsbeispiel 3 ist ein amorpher Film, hergestellt aus der photochromen Verbindung selbst. Der Brechungsindex ändert sich aufgrund der Änderung der photochromen Molekülstruktur durch Lichtbestrahlung stär ker als in dem dünnen dispergierten PMMA-Film von Ver gleichsbeispiel 3.

Eine optische Aufzeichnung P1 des P1-Typs wurde herge stellt durch: Bildung eines dünnen Films aus photochromer Verbindung gemäß Ausführungsbeispiel 3 auf einem licht durchlässigen Polycarbonatsubstrat; Herstellung einer Al- Reflexionsschicht auf dem dünnen Film; und Bildung einer Schutzschicht aus Acrylharz auf der Reflexionsschicht.

Die optische Aufzeichnungsvorrichtung P1 wurde zur Initi ierung mit ultraviolettem Licht bestrahlt, um die in der Aufzeichnungsschicht vorhandene photochrome Verbindung in den gefärbten Zustand zu überführen. Danach wurde die op tische Aufzeichnungsvorrichtung P1 auf eine Vorrichtung montiert, die mit einem Halbleiterlaser (Wellenlänge: 680 nm) ausgestattet war. Dann erfolgten die Bewertungen für die Aufzeichnung und das Lesen.

Bei der Bewertung für die Aufzeichnung von Information wurde ein Laser mit einer Wellenlänge von 680 nm und einer Intensität von 10 mW zur Bestrahlung der Vorrichtung ver wendet, um die photochrome Verbindung der Aufzeichnungs schicht zu isomerisieren. Danach wurde zum Lesen der auf gezeichneten Information ein Laser mit der gleichen Wel lenlänge wie für die Aufzeichnung und mit verringerter Intensität verwendet, und die Vorrichtung wurde bestrahlt, um die Intensität des reflektierten Lichts zu messen. Als Ergebnis wurde ein Lesesignal mit hohem C/N-Verhältnis von 50 dB oder höher erhalten.

Optische Aufzeichnungsvorrichtung des P3-Typs

Eine optische Aufzeichnungsvorrichtung P3 des P3-Typs wur de hergestellt, indem ein dünner Film aus photochromer Verbindung gemäß Ausführungsbeispiel 3 auf einem licht durchlässigen Polycarbonatsubstrat gebildet wurde. Die er haltene optische Aufzeichnungsvorrichtung wurde in dem op tischen System, das in Fig. 4 dargestellt ist, angeord net, und dann wurde ein Ar-Laser (Wellenlänge: 363 nm) zum Bestrahlen des Systems zur Aufzeichnung von Information verwendet. Die aufgezeichnete Information konnte aufgrund des Brechungsindexunterschieds, der mit einem Halbleiter laser (Wellenlänge: 830 nm) gemessen wurde, gelesen wer den.

Claims

1. Photochrome Diarylethenverbindungen, dargestellt durch die folgenden Formeln (1) oder (2)
worin R⁵ und R⁶ je eine organische Gruppe bedeuten, die mindestens 3 Aryle enthält, worin der Ring B ein Hetero ring ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Furan, Thiophen und Pyrrol; der Ring A mindestens ein Ring ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer alicy clischen Gruppe, einem aromatischen Ring, einer Maleinsäu reanhydrid- und Maleimidgruppe; der Ring C ein Benzolring ist oder eines seiner Derivate; R¹ und R² jeweils eine Gruppe sind, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Wasserstoffatom und einer Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlen stoffatomen, und diese gleich oder verschieden voneinander sein können und R³ und R⁴ jeweils eine Gruppe sind, ausge wählt aus der Gruppe bestehend aus einem Wasserstoffatom, einer Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, einer Cyanogruppe, einer Arylgruppe, einem Halogenatom, einer Nitrogruppe, einer Aminogruppe und einer Alkoxylgruppe, und diese gleich oder verschieden voneinander sein können.

2. Photochrome Verbindungen nach Anspruch 1, worin R⁵ und R⁶ je eine Diarylaminoarylgruppe, dargestellt durch die folgende Formel
bedeuten, worin Ar¹, Ar² und Ar³ jeweils eine Gruppe sind, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Benzolring, einem kondensierten Ring, einem Heteroring und Derivaten von diesen, und gleich oder unterschiedlich sein können.

3. Photochrome Verbindungen nach Anspruch 1, worin R⁵ und R⁶ jeweils eine Triarylmethylenphenylengruppe, darge stellt durch die folgende Formel
bedeuten, worin n eine ganze Zahl von 1 oder 2 bedeutet;
Ar², Ar³ und Ar⁴ jeweils ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus einem Benzolring, einem kondensierten Ring, einem Heteroring und Derivaten davon, und diese gleich oder unterschiedlich sein können.

4. Photochrome Verbindungen nach Anspruch 1, worin R⁵ und R⁶ jeweils eine Gruppe sind, die drei Aryle enthält, dargestellt durch die folgende Formel
worin Ar¹, Ar² und Ar³ jeweils ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus einem Benzolring, einem kondensierten Ring, einem Heteroring und den Derivaten von diesen, und diese gleich oder unterschiedlich sein können; m eine gan ze Zahl von 1 oder 2 bedeutet; R¹¹ und R¹² jeweils ausge wählt werden aus der Gruppe bestehend aus einem Wasser stoffatom und einer Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffa tomen, und sie gleich oder unterschiedlich voneinander sein können; und Z ein Element mit einer Wertigkeit von 3 bedeutet.

5. Photochrome Verbindungen nach Anspruch 4, worin Z ein Stickstoffatom bedeutet.

6. Photochrome Verbindungen nach Anspruch 1, worin R⁵ und R⁶ je eine Gruppe bedeuten, die drei Aryle enthält, dargestellt durch die folgende Formel
worin Ar¹, Ar² und Ar³ jeweils ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus einem Benzolring, einem kondensierten Ring, einem Heteroring und Derivaten von diesen, und diese gleich oder unterschiedlich sein können; m eine ganze Zahl von 1 oder 2 bedeutet; und Z ein Element mit einer Wertig keit von 3 bedeutet.

7. Photochrome Verbindungen nach Anspruch 1, worin der Ring A Perfluorcyclopentyliden bedeutet.

8. Photochrome Verbindungen nach Anspruch 1, worin der Ring B Thiophen bedeutet.

9. Optische Funktionsvorrichtung, umfassend:
ein Substrat; und
einen amorphen dünnen Film, aufgebracht auf das Substrat, wobei der dünne Film aus einer photochromen Verbindung hergestellt ist, die durch die folgenden Formeln darge stellt wird:
worin der Ring B ein Heteroring ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Furan, Thiophen und Pyrrol; der Ring A mindestens ein Ring ist, ausgewählt aus der Gruppe be stehend aus einer alicyclischen Gruppe, einem aromatischen Ring, einer Maleinsäureanhydrid- und Maleimidgruppe; der Ring C ein Benzolring ist oder eines seiner Derivate; R¹ und R² jeweils ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus einem Wasserstoffatom und einer Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, und diese gleich oder unterschiedlich voneinander sein können; und R³ und R⁴ je ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus einem Wasserstoffatom, einer Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, einer Cyanogruppe, einer Arylgruppe, einem Halogenatom, einer Nitro gruppe, einer Aminogruppe und einer Alkoxylgruppe, und diese gleich oder verschieden voneinander sein können; und R⁵ und R⁶ je eine Gruppe, die mindestens drei Aryle ent hält, bedeuten.

10. Optische Funktionsvorrichtung nach Anspruch 9, weiter umfassend eine Reflexionsschicht, die auf den amorphen dünnen Film aufgebracht ist.

11. Optische Funktionsvorrichtung nach Anspruch 9, weiter enthaltend eine Schutzschicht zum Schutz des dünnen Films.

12. Optische Funktionsvorrichtung nach Anspruch 10, wei ter enthaltend eine Schutzschicht zum Schutz der Refle xionsschicht.

13. Verfahren zur Aufzeichnung und zum Lesen von Informa tion unter Verwendung einer optischen Funktionsvorrichtung einschließlich eines lichtdurchlässigen Substrats und ei nes amorphen dünnen Films aus einer photochromen Verbin dung, dargestellt durch die folgenden Formeln, wobei der dünne Film auf das Substrat aufgebracht ist und das Ver fahren umfasst:
Bestrahlung der optischen Funktionsvorrichtung mit Licht zur Aufzeichnung unter Isomerisierung des lichtbestrahlten Bereichs der photochromen Verbindung, so dass auf dem amorphen dünnen Film Information aufgezeichnet wird; und
Bestrahlung der optischen Funktionsvorrichtung mit der aufgezeichneten Information mit Licht zum Lesen, so dass das Licht zum Lesen durch den amorphen dünnen Film hin durchgeht; und
Nachweis des Brechungsindex des durchgelassenen Lichts, so dass die Information aufgrund des Unterschieds zwischen dem nachgewiesenen Brechungsindex und dem Anfangs- Brechungsindex des amorphen dünnen Films vor der Bestrah lungsstufe mit Licht für die Aufzeichnung gelesen werden kann:
worin der Ring B ein Heteroring ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Furan, Thiophen und Pyrrol; der Ring A mindestens ein Ring ist, ausgewählt aus der Gruppe be stehend aus einer alicylischen Gruppe, einem aromatischen Ring, einer Maleinsäureanhydrid- und Maleimidgruppe; der Ring C ein Benzolring ist oder eines seiner Derivate; R¹ und R² jeweils ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus einem Wasserstoffatom und einer Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, und diese gleich oder verschieden voneinander sein können; und R³ und R⁴ jeweils ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus einem Wasserstoffatom, einer Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, einer Cyanogruppe, einer Arylgruppe, einem Halogenatom, einer Nitrogruppe, einer Aminogruppe und einer Alkoxylgruppe, und diese gleich oder unterschiedlich voneinander sein können; und R⁵ und R⁶ jeweils eine Gruppe, die mindestens drei Aryle enthält, bedeuten.

14. Verfahren zum Aufzeichnen und Lesen von Information unter Verwendung einer optischen Funktionsvorrichtung ein schließlich eines lichtdurchlässigen Substrats und eines amorphen dünnen Films aus einer photochromen Verbindung, dargestellt durch die folgenden Formeln, wobei der Film auf das Substrat aufgebracht ist und das Verfahren um fasst:
Bestrahlung der optischen Funktionsvorrichtung mit Licht für die Aufzeichnung unter Isomerisierung des lichtbe strahlten Bereichs der photochromen Verbindung, so dass Information auf dem amorphen dünnen Film aufgezeichnet wird,
Bestrahlung der optischen Funktionsvorrichtung mit der aufgezeichneten Information mit Licht zum Lesen, so dass das Licht zum Lesen durch den amorphen dünnen Film hin durchgeht, und
Lesen der Information aufgrund der Extinktion des durchge lassenen Lichts:
worin der Ring B ein Heteroring ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Furan, Thiophen und Pyrrol; der Ring A mindestens ein Ring ist, ausgewählt aus der Gruppe be stehend aus einer alicyclischen Gruppe, einem aromatischen Ring, einer Maleinsäureanhydrid- und Maleimidgruppe; der Ring C ein Benzolring ist oder eines seiner Derivate; R¹ und R² jeweils ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus einem Wasserstoffatom und einer Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, und diese gleich oder verschieden voneinander sein können; und R³ und R⁴ jeweils ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus einem Wasserstoffatom, einer Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, einer Cyanogruppe, einer Arylgruppe, einem Halogenatom, einer Nitrogruppe, einer Aminogruppe und einer Alkoxylgruppe, und diese gleich oder unterschiedlich voneinander sein können, und R⁵ und R⁶ jeweils eine Gruppe, die mindestens drei Aryle enthält, bedeuten.

15. Verfahren zum Aufzeichnen und Lesen unter Verwendung einer optischen Funktionsvorrichtung, umfassend einen amorphen dünnen Film aus einer photochromen Verbindung, dargestellt durch die folgende Formeln, und eine Refle xionssektion zur Reflexion von Licht, das durch den dünnen Film hindurchgegangen ist, wobei das Verfahren umfasst:
Bestrahlung der optischen Funktionsvorrichtung mit Licht für die Aufzeichnung unter Isomerisierung des lichtbe strahlten Bereichs der photochromen Verbindung, so dass Information auf dem dünnen Film aufgezeichnet wird,
Bestrahlung der optischen Funktionsvorrichtung mit der aufgezeichneten Information mit Licht zum Lesen, so dass das Licht zum Lesen von der Reflexionssektion reflektiert wird; und
Lesen der Information aufgrund der Extinktion des reflek tierten Lichts:
worin der Ring B ein Heteroring ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Furan, Thiophen und Pyrrol; der Ring A mindestens ein Ring ist, ausgewählt aus der Gruppe be stehend aus einer alicyclischen Gruppe, einem aromatischen Ring, einer Maleinsäureanhydrid- und Maleimidgruppe; der Ring C ein Benzolring ist oder eines seiner Derivate; R¹ und R² jeweils ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus einem Wasserstoffatom und einer Alkylgruppe mit 1 bis Kohlenstoffatomen, und diese gleich oder verschieden voneinander sein können; und R³ und R⁴ jeweils ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus einem Wasserstoffatom, einer Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, einer Cyanogruppe, einer Arylgruppe, einem Halogenatom, einer Nitrogruppe, einer Aminogruppe und einer Alkoxylgruppe, und diese gleich oder verschieden voneinander sein können, und R⁵ und R⁶ jeweils eine Gruppe, die mindestens drei Ary le enthält, bedeuten.

16. Optische Funktionsvorrichtung, umfassend:
ein lichtdurchlässiges Substrat;
eine transparente Kunststoffschicht, die auf das Substrat aufgebracht ist;
ein erster und ein zweiter optischer Hohlleiter, gebildet im Inneren der transparenten Kunststoffschicht, wovon je der einen ersten und zweiten Verzweigungsteil zum Verzwei gen des Lichts, das dort hindurchgeht, umfasst; und
einen dünnen Film aus einer photochromen Verbindung, dar gestellt durch die folgenden Formeln, wobei der dünne Film auf den ersten optischen Hohlleiter zwischen den ersten und zweiten Verzweigungssektionen davon als Überzug aufge bracht ist:
worin der Ring B ein Heteroring ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Furan, Thiophen und Pyrrol; der Ring A mindestens ein Ring ist, ausgewählt aus der Gruppe be stehend aus einer alicyclischen Gruppe, einem aromatischen Ring, einer Maleinsäureanhydrid- und Maleimidgruppe; der Ring C ein Benzolring ist oder eines seiner Derivate; R¹ und R² jeweils ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus einem Wasserstoffatom und einer Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, und diese gleich oder verschieden voneinander sein können; und R³ und R⁴ jeweils ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus einem Wasserstoffatom, einer Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, einer Cyanogruppe, einer Arylgruppe, einem Halogenatom, einer Nitrogruppe, einer Aminogruppe und einer Alkoxylgruppe, und diese gleich oder unterschiedlich voneinander sein können; und R⁵ und R⁶ jeweils eine Gruppe, die mindestens drei Aryle enthält, bedeuten.

17. Optische Schaltverfahren unter Verwendung einer opti schen Funktionsvorrichtung, umfassend ein lichtdurchlässi ges Substrat, eine transparente Kunststoffschicht, aufge bracht auf das Substrat, erste und zweite optischen Hohl leiter, gebildet im Inneren der transparenten Kunststoff schicht, worin jeder mindestens eine erste und zweite Ver zweigungssektion, die in Bewegungsrichtung des Lichts von einander beabstandet angeordnet sind, zum Verzweigen des Lichts, das durch jeden optischen Hohlleiter hindurchgeht, und einen dünnen Film aus einer photochromen Verbindung, dargestellt durch die folgenden Formeln, wobei der dünne Film als Überzug auf dem ersten optischen Hohlleiter zwi schen den ersten und zweiten Verzweigungssektionen davon vorgesehen ist und das Verfahren umfasst:
Einleiten eines Signallichts in die ersten und zweiten op tischen Hohlleiter; und
Bestrahlung mit Licht, das die photochrome Verbindung iso merisieren kann, so dass das Signallicht durch einen iso merisierten Bereich der photochromen Verbindung hindurch geht und das Signallicht, das durch den zweiten Hohlleiter hindurchgeht, miteinander in der zweiten Verzweigungssek tion interferieren, um die Intensität von jedem Si gnallicht, das aus den ersten und zweiten Hohlleitern aus tritt, zu kontrollieren:
worin der Ring B ein Heteroring ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Furan, Thiophen und Pyrrol; der Ring A mindestens ein Ring ist, ausgewählt aus der Gruppe be stehend aus einer alicyclischen Gruppe, einem aromatischen Ring, einer Maleinsäureanhydrid- und Maleimidgruppe; der Ring C ein Benzolring ist oder eines seiner Derivate; R¹ und R² jeweils ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus einem Wasserstoffatom und einer Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, und diese gleich oder verschieden voneinander sein können; und R³ und R⁴ jeweils ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus einem Wasserstoffatom, einer Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, einer Cyanogruppe, einer Arylgruppe, einem Halogenatom, einer Nitrogruppe, einer Aminogruppe und einer Alkoxylgruppe, und diese gleich oder verschieden voneinander sein können; und R⁵ und R⁶ jeweils eine Gruppe, die mindestens drei Ary le enthält, bedeuten.