DE4329351A1 - Verfahren zur Aufzeichnung, Wiedergabe und Löschung von Informationen auf und von einem optischen Aufzeichnungsmedium - Google Patents

Verfahren zur Aufzeichnung, Wiedergabe und Löschung von Informationen auf und von einem optischen Aufzeichnungsmedium

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Aufzeichnungsmedium und - genauer gesagt - ein Verfahren zur Aufzeichnung, Wiedergabe und Löschung von Informationen auf und von einem optischen Aufzeichnungsmedium, das ein photochromes Material für einen Aufzeichnungsfilm verwendet.
Photochromes Material wird in verschiedenen Bereichen eingesetzt, wie etwa für einen Lichtstärke-Einstellfilter, eine Display-Einheit, eine Lichtstärke-Meßeinheit, ein Aufzeichnungsmedium in einem photographischen Drucksystem und Farbstoff, etc.
Wegen der Möglichkeit seiner Verwendung als ein reversibles Speichermedium, das Aufzeichnung mit hoher Informations­ dichte ermöglicht, hat photochromes Material vor kurzem Aufmerksamkeit im Bereich optischer Aufzeichnungsmedien erhalten, die einen Laserstrahl einsetzen.
Aufzeichnung, Wiedergabe und Löschung eines optischen Aufzeichnungsmediums, das einen Aufzeichnungsfilm aufweist, der aus einem solchen photochromen Material hergestellt ist, insbesondere Aufzeichnungsmaterial von Bis(thienylethen­ anhydrid)-Typ, werden im allgemeinen auf die folgende Art und Weise ausgeführt.
Wenn zum Beispiel der Aufzeichnungsfilm mit einem Aufzeichnungslicht mit einer Wellenlänge von 420 nm bestrahlt wird, tritt eine Färbungsreaktion auf dem bestrahlten Bereich auf, die gefärbte aufgezeichnete Pits bildet. Wenn die aufgezeichneten Stellen mit Löschungslicht mit einer Wellenlinie von 550 nm bestrahlt werden, verschwindet die Farbe der gefärbten aufgezeichneten Vertiefungen (Pits), wodurch diese gelöscht werden.
Wenn Licht einer Wellenlänge von 420 nm verwendet wird, um Information wiederzugeben (zu lesen), bleibt der gefärbte Pitbereich jedoch intakt, aber der andere ungefärbte Bereich drumherum wird gefärbt. Als ein Ergebnis wird der gesamte Bereich um die Stelle herum gefärbt, was eine Unterscheidung des tatsächlich aufgezeichneten Bereiches vom nicht­ aufgezeichneten Bereich unmöglich macht. Mit anderen Worten wird die aufgezeichnete Information gelöscht. Wenn Licht einer Wellenlänge von 550 nm verwendet wird, um die Information zu lesen, werden andererseits die aufgezeichneten Pits gefärbt, was die Information löscht. Die größte Engstelle eines optischen Aufzeichnungsmediums, das ein photochromes Material verwendet, ist, daß keine wiederholte Informationswiedergabe (Ablesung) möglich ist.
Als eine Lösung für diesen Nachteil ist kürzlich ein Verfahren vorgeschlagen worden, gemischtes Licht aus Licht mit einer Wellenlänge von 420 nm (im weiteren einfach als "420 nm-Licht" bezeichnet) einzusetzen und Licht mit einer Wellenlänge von 550 nm (im weiteren einfach als "550 nm- Licht" bezeichnet) um die aufgezeichnete Information wiederzugeben. Das Prinzip dieses Verfahrens wird im weiteren kurz beschrieben. (1) Bei Wiedergabe eines aufgezeichneten Teils erzeugt das Aufzeichnungsmaterial, wenn der aufgezeichnete Teil mit Mischlicht aus 420 nm-Licht und 550 nm-Licht bestrahlt wird, Wärme, wenn das 550 nm- Licht absorbiert wird, so daß seine Farbe verschwindet. Die Wärme beschleunigt die Farbreaktion mit dem 420 nm-Licht, was den gefärbten Zustand aufrechterhält. (2) Wenn ein nicht-aufgezeichneter Bereich mit dem Mischlicht aus 420 nm- Licht und 550 nm-Licht bestrahlt wird, absorbiert dieser Bereich das 550 nm-Licht nicht, so daß keine Wärme erzeugt wird. Wenn der nicht-aufgezeichnete Teil das 420 nm-Licht absorbiert, findet eine leichte Färbungsreaktion statt, die durch das 550 nm-Licht gelöscht wird. Der nicht- aufgezeichnete Bereich bleibt daher nicht-aufgezeichnet.
Selbst wenn dieses herkömmliche Verfahren eingesetzt wird, tritt eine leichte Farbreaktion zum Zeitpunkt der Wiedergabe eines nicht-aufgezeichneten Teils ein, obgleich dieser Teil nicht als ein aufgezeichneter Teil aufgezeichnet wurde. Wenn die Wiedergabe wiederholt durchgeführt wird, wird die leichte Färbung eine Temperaturveränderung triggern, so daß die Temperatur des nicht-aufgezeichneten Teils aufgrund der Absorption des 550 nm-Lichts ansteigen wird. Schließlich wird der nicht-aufgezeichnete Teil genügend gefärbt sein, so daß er nicht länger vom aufgezeichneten Teil unterscheidbar ist.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Aufzeichnung, Wiedergabe und Löschung von Information auf und von einem optischen Aufzeichnungsmedium zur Verfügung zu stellen, das aufgezeichnete Information sogar bei wiederholter Wiedergabe sicher bewahren kann und richtige Informationsaufzeichnung und -löschung gewährleistet.
Das vorliegende Verfahren ist darauf gerichtet, ein Verfahren zur Aufzeichnung, Wiedergabe und Löschung von Information auf und von einem optischen Aufzeichnungsmedium bereitzustellen, das einen Aufzeichnungsfilm umfaßt, der ein photochromes Material vom Bis(thienylethenanhydrid)-Typ mit einem Ringöffnungs/Ringschlußbereich, der eine Ringöffnungs/Ringschlußreaktion durch Lichtanregung bewirkt, und ein Bindemittel enthält, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt: Bestrahlen des Aufzeichnungsfilms mit einem Licht mit einer ersten Wellenlänge von 300 bis 500 nm zu einem Zeitpunkt der Informationsaufzeichnung in der Art und Weise, daß eine Temperatur des Aufzeichnungsfilms eine erste Temperatur T1 annimmt, um den Ringöffnungs/Ringschlußbereich des photochromen Materials zu schließen, wodurch Aufzeichnung bewirkt wird; Bestrahlen des Aufzeichnungsfilms mit einer ersten Wellenlänge von 300 bis 500 nm zu einem Zeitpunkt der Informationswiedergabe in der Art und Weise, daß die Temperatur des Aufzeichnungsfilms eine zweite Temperatur T2 annimmt, wodurch Wiedergabe bewirkt wird; und Bestrahlen des Aufzeichnungsfilms mit Licht mit einer zweiten Wellenlänge von 500 bis 700 nm zu einem Zeitpunkt der Informationslöschung in der Art und Weise, daß die Temperatur des Aufzeichnungsfilms die erste Temperatur T1 annimmt, um den Ringöffnungs/Ringschlußbereich des photochromen Materials zu öffnen, wodurch Löschung bewirkt wird, wobei die erste Temperatur T1 bei der Informationsaufzeichnung und -löschung höher ist als die zweite Temperatur T2 bei der Informationswiedergabe.
Ein optisches Aufzeichnungsmedium gemäß der vorliegenden Erfindung wird in Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung näher beschrieben. Dabei zeigt die einzige Zeichnung
einen vergrößerten Querschnitt eines erfindungsgemäßen optischen Aufzeichnungsmediums.
In Fig. 1 umfaßt das optische Aufzeichnungsmedium 1 einen Aufzeichnungsfilm 3 auf einem Substrat 2. Normalerweise wird der Aufzeichnungsfilm 3 mit dem Aufzeichnungslicht von der Seite des durchsichtigen Substrats 2 her bestrahlt, um Aufzeichnung auf dem Aufzeichnungsfilm 3 zu bewirken.
Verschiedene Arten bekannter Schichten können zwischen dem Substrat 2 und dem Aufzeichnungsfilm 3 vorgesehen sein.
Der Aufzeichnungsfilm 3 enthält photochromes Material vom Bis(thienylethenanhydrid)-Typ, dargestellt durch die folgende allgemeine Formel (I)
in der P und Q ein substituierter oder unsubstituierter Benzolring oder Naphthalinring ist, der wie erforderlich bereitgestellt ist, und diese Ringe identischen Typs oder verschiedenen Typs sein können. Wenn P oder Q nicht gebildet wird, kann Substitution einer Alkylgruppe oder dergleichen in einer Thienylgruppe durchgeführt werden. Me stellt eine Methylgruppe dar.
Das photochrome Material ist in einer Menge von 1 bis 100 Gewichtsteilen, vorzugsweise 5 bis 20 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile eines später zu beschreibenden Bindemittels enthalten. Wenn die Menge des photochromen Materials 100 Gewichtsteile übersteigt, ist es schwierig, dieses Material im Bindemittel zu lösen. Wenn diese Menge geringer wird als 1 Gewichtsteil, ist es schwierig, einen aufgezeichneten Bereich von einem nicht-aufgezeichneten Bereich bei der Wiedergabewellenlänge zu unterscheiden.
Der Aufzeichnungsfilm 3 enthält außerdem ein Bindemittel, das zur Gruppe gehören kann, die aus Polycarbonaten, Polystyrolen, Polyvinylchloriden, Polymethylmethacrylaten, amorphen Polyolefinen, Polysulfonen, Polyallylsulfonen, Polyetherimiden, Polyarylaten, Polyethersulfonen oder dergleichen besteht.
Informationsaufzeichnung, -wiedergabe und -löschung auf oder von einem Aufzeichnungsmedium mit diesem Aufzeichnungsfilm 3 werden wie folgt ausgeführt.
Zum Zeitpunkt der Informationsaufzeichnung wird der Aufzeichnungsfilm 3 mit einer ersten Wellenlänge von 300 bis 500 nm in der Art und Weise bestrahlt, daß die Temperatur des Aufzeichnungsfilms eine erste Temperatur T1 annimmt, um den Ringöffnungs/Ringschlußbereich des photochromen Materials zu schließen, wodurch Aufzeichnung bewirkt wird.
Die erste Temperatur T1 wird in geeigneter Weise unter Berücksichtung des zu verwendenden Bindemitteltyps oder der Temperatur der thermischen Verformung des Bindemittels bestimmt. Die erste Temperatur T1 wird um mehr als 0 bis 80°C niedriger festgesetzt als die thermische Verformungs­ temperatur. Dies wird deswegen gemacht, weil oberhalb der thermischen Verformungstemperatur eine Veränderung in der Form des Bindemittels anfängt aufzutreten und das Bindemittel, selbst wenn Löschung durchgeführt wird nicht zu seiner ursprünglichen Form zurückkehrt, und wenn die ersten Temperatur T1 um mehr als 80°C niedriger ist als die thermische Verformungstemperatur, wird keinerlei Temperaturabhängigkeit der Aufzeichnungs-(Färbungs)-Reaktion auftreten. Wenn zum Beispiel Polycarbonate als das Bindemittel verwendet werden, wird die erste Temperatur T1 auf 100 bis 140°C, vorzugsweise 130 bis 140°C festgesetzt.
Zum Wiedergabezeitpunkt wird der Aufzeichnungsfilm 3 mit Licht mit der ersten Wellenlänge von 300 bis 500 nm in der Art und Weise bestrahlt, daß die Temperatur des Aufzeichnungsfilms eine zweite Temperatur T2 annimmt, wodurch Wiedergabe bewirkt wird.
In diesem Fall wird die zweite Temperatur T2 niedriger festgesetzt als die erste Temperatur T1, die bei der Informationsaufzeichnung verwendet wird. Der Grund für solche Temperatureinstellungen ist wie folgt: während ein nicht-aufgezeichneter Bereich zu einem gewissen Grade gefärbt wird, wenn er wiedergegeben wird, bleibt der Bereich, auf dem bei der ersten Temperatur T1 Information aufgezeichnet worden ist, immer stärker gefärbt, was es möglich macht, den ausgezeichneten Bereich vom nicht- ausgezeichneten Bereich zu unterscheiden. Die zweite Temperatur T2 wird, wie die erste Temperatur T1, in geeigneter Weise entsprechend des verwendeten Bindemitteltyps bestimmt. Wenn zum Beispiel Polycarbonate als das Bindemittel verwendet werden, wird die zweite Temperatur T2 auf 20 bis 60°C, vorzugsweise 20 bis 30°C festgesetzt.
Zum Löschungszeitpunkt wird der Aufzeichnungsfilm mit Licht mit einer zweiten Wellenlänge von 500 bis 700 nm in der Art und Weise bestrahlt, daß die Temperatur des Aufzeichnungsfilms die erste Temperatur T1 annimmt, um den Ringöffnungs/Ringschlußbereich des photochromen Materials zu öffnen, wodurch Löschung bewirkt wird. Der Grund, warum die erste Temperatur T1 bei der Informationslöschung gleichgesetzt wird mit der zweiten Temperatur T2 bei der Informationswiedergabe, ist, daß der Aufzeichnungsfilm (vor Aufzeichnung) vollständig in den Anfangszustand zurückversetzt wird, mit derselben thermischen Hysterese.
Eine detaillierte Beschreibung der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die speziellen experimentellen Beispiele angegeben.
Zunächst werden 10 Gewichtsteile Bis(thienylethenan­ hydrid), dessen P und Q in der allgemeinen Formel (I) Benzolringe darstellen, mit 100 Gewichtsteilen Polycarbonat als einem Bindemittel vermischt, und diese Mischung wurde in etwa 10 µm Dicke auf ein Glassubstrat aufgebracht, um einen Aufzeichnungsfilm zu bilden.
Die folgenden Experimente wurden unter Verwendung der so hergestellten Proben in einem initialisierten Zustand (nicht-aufgezeichnete Proben) durchgeführt. In den Experimenten war das verwendete Aufzeichnungslicht Licht mit einer Wellenlänge von 420 nm, was einen derartigen stationären Lichtzustand gewährleistet, daß die Temperatur des Aufzeichnungsfilms die erste Temperatur T1=140°C annimmt, das verwendete Wiedergabelicht Licht mit einer Wellenlänge von 420 nm, was einen derartigen stationären Lichtzustand gewährleistet, daß die Temperatur des Aufzeichnungsfilms die zweite Temperatur T2=20°C annimmt, und das verwendete Löschungslicht Licht mit einer Wellenlänge von 550 nm, was einen derartigen stationären Lichtzustand gewährleistet, daß die Temperatur des Aufzeichnungsfilms die erste Temperatur T1=140°C annimmt.
Experiment 1
Eine initialisierte Probe wurde mit Licht mit einer Wellenlänge von 420 nm und einer Ausgangsleistung von 0,1 mi für 50 Sekunden bestrahlt, um den Aufzeichnungsfilm in einem derartigen stationären Lichtzustand zu färben, daß die Temperatur des Aufzeichnungsfilms die zweite Temperatur T2 =20°C annimmt. Als die Lichtextinktion bei einer Wellenlänge von 550 nm zu diesem Zeitpunkt gemessen wurde, betrug sie 0,153.
Experiment 2
Eine initialisierte Probe wurde mit Licht mit einer Wellenlänge von 420 nm und einer Ausgangsleistung von 10 mi für 50 Sekunden bestrahlt, um den Aufzeichnungsfilm in einem derartigen stationären Lichtzustand zu färben, daß die Temperatur des Aufzeichnungsfilms die erste Temperatur T1=140°C annimmt. Als die Lichtextinktion bei einer Wellenlänge von 550 nm zu diesem Zeitpunkt gemessen wurde, betrug sie 0,419. Aus den Ergebnissen der Experimente 1 und 2 wird deutlich, daß der Färbungsgrad größer wird, je höher die Temperatur ist.
Experiment 3
Die Temperatur der im obengenannten Experiment 2 gefärbten Probe wurde an einem dunklen Ort auf 20°C gebracht, und während diese Temperatur gehalten wurde, wurde dieselbe Lichtbestrahlung durchgeführt, wie im obigen Beispiel 1, d. h. der Aufzeichnungsfilm wurde mit Licht mit einer Wellenlänge von 420 nm und einer Ausgangsleistung von 0,1 mi bestrahlt, bis ein stationärer Lichtzustand erreicht wurde. Als die Lichtextinktion bei einer Wellenlänge von 550 nm gemessen wurde, fiel sie nur auf 0,189. Zum Vergleich wurde der entgegengesetzte Ansatz geprüft; die Temperatur der in Experiment 2 gefärbten Probe wurde an einem dunklen Ort auf 20°C gebracht, die Probe wurde mit Licht mit einer Wellenlänge von 550 nm zeitweise bestrahlt, um zu bewirken, daß die Färbung vollständig verschwindet, und dann wurde die Probe mit Licht mit einer Wellenlänge von 420 nm und einer Ausgangsleistung von 0,1 mi für 30 Sekunden so bestrahlt, daß die Temperatur des Aufzeichnungsfilms die zweite Temperatur T2=20°C in einem stationären Lichtzustand annimmt, wie in Experiment 1, wodurch der Aufzeichnungsfilm gefärbt wird. Als die Lichtextinktion bei einer Wellenlänge von 550 nm gemessen wurde, betrug sie ebenfalls 0,189. Aus diesen Ergebnissen wird deutlich, daß die Lichtextinktion des aufgezeichneten Bereichs, einmal ausgezeichnet bei einer hohen Temperatur T1 von 140°C, wegen keinerlei thermischer Hysterese, auf bis zu 0,189 fällt, sogar wenn mit einem Wiedergabelicht mit einer niedrigen Temperatur T2 von 20°C bestrahlt wird.
Experiment 4
Die im zweiten Schritt von Experiment 2 gefärbte Probe wurde mit Licht mit einer Wellenlänge von 550 nm und einer Ausgangsleistung von 20 mi für 50 Sekunden bestrahlt, um die Färbung des Aufzeichnungsfilms in solch einem stationären Lichtzustand vollständig zu beseitigen, daß die Temperatur des Aufzeichnungsfilms die erste Temperatur T1=140°C annahm. Dann wurde die Temperatur der resultierenden Probe an einem dunklen Ort auf 20°C gebracht und die Probe wurde mit Licht mit einer Wellenlänge von 420 nm und einer Ausgangsleistung von 0,1 mi bestrahlt, um den Aufzeichnungsfilm zu färben, wie in Experiment 1. Als die Lichtextinktion bei einer Wellenlänge von 550 nm gemessen wurde, betrug sie 0,153. Aus diesen Ergebnissen wird deutlich, daß der aufgezeichnete Bereich, einmal aufgezeichnet bei einer hohen Temperatur T1 von 140°C, wegen Löschung, die mit thermischer Hysterese bei derselben hohen Temperatur von T1 =140°C durchgeführt wird, in seinen ursprünglichen Zustand zurückkehrt und daß, wenn danach mit Licht mit einer Wellenlänge von 420 nm bei einer niedrigen Temperatur von T2=20°C bestrahlt wird, die Lichtextinktion 0,153 beträgt. Mit anderen Worten sind die Ergebnisse dieselben wie diejenigen von Experiment 1.
Diskussion der Ergebnisse der obigen Experimente
Beim Aufzeichnen von Information wird mit Licht mit einer Wellenlänge von 420 nm bestrahlt, während die erste Temperatur T1 von 140°C gehalten wird (stationärer Lichtzustand). Dann wird aus den Ergebnissen von Experiment 2 deutlich, daß die Lichtextinktion des gefärbten, aufgezeichneten Bereichs (Wellenlänge von 550 nm) 0,419 wird, während die Lichtextinktion des nicht- aufgezeichneten Bereichs (Wellenlänge von 550 nm) 0 wird.
Bei der Wiedergabe von Information wird mit Licht mit einer Wellenlänge von 420 nm bestrahlt, während die Temperatur T2=20°C gehalten wird, die niedriger ist als die erste Temperatur T1 von 140°C (stationärer Lichtzustand). Dann wird aus den Ergebnissen von Experiment 3 deutlich, daß die maximale Veränderung der Lichtextinktion des gefärbten, aufgezeichneten Bereichs im Bereich von 0,419 bis 0,189 liegt. Im Hinblick auf den nicht-aufgezeichneten Bereich liegt der Färbungsgrad, obgleich der nicht-aufgezeichnete Bereich gefärbt ist, nur im Bereich von 0 bis maximal 0,153, wie aus den Ergebnissen der Experimente 1 bis 4 deutlich wird. Das heißt, wenn die Aufzeichnung bei einer hohen Temperatur von T1=140°C durchgeführt wird und die Wiedergabe später bei einer Temperatur T2=20°C durchgeführt wird, die niedriger ist als die erste Temperatur, sind die maximalen Veränderungen der Lichtextinktion sowohl des aufgezeichneten Bereichs als auch des nicht- aufgezeichneten Bereichs, selbst wenn sie tatsächlich auftreten, 0,198 bzw. 0,153. Es besteht ein klarer Unterschied zwischen diesen Lichtextinktionen, was Ablesung (Wiedergabe) der aufgezeichneten Information ermöglicht.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen sowie in der Zeichnung offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Claims (3)

1. Verfahren zur Aufzeichnung, Wiedergabe und Löschung von Information auf und von einem optischen Aufzeichnungsmedium, das einen Aufzeichnungsfilm umfaßt, der ein photochromes Material vom Bis(thienylethenanhydrid)-Typ, dargestellt durch die unten angegebene allgemeine Formel (I) und mit einem Ringöffnungs/Ringschlußbereich, der eine Ringöffnungs/Ringschlußreaktion durch Lichtanregung bewirkt, und ein Bindemittel enthält, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt:
Bestrahlen besagten Aufzeichnungsfilms mit einer ersten Wellenlänge von 300 bis 500 nm zu einem Zeitpunkt der Informationsaufzeichnung in der Art und Weise, daß die Temperatur besagten Aufzeichnungsfilms eine erste Temperatur T1 annimmt, um besagten Ringöffnungs/Ringschlußbereich besagten photochromen Materials zu schließen, wodurch Aufzeichnung bewirkt wird;
Bestrahlen besagten Aufzeichnungsfilms mit einer ersten Wellenlänge von 300 nm bis 500 nm zu einem Zeitpunkt der Informationswiedergabe in der Art und Weise, daß besagte Temperatur besagten Aufzeichnungsfilms eine zweite Temperatur T2 annimmt, wodurch Wiedergabe bewirkt wird; und
Bestrahlen besagten Aufzeichnungsfilms mit einer zweiten Wellenlänge von 500 bis 700 nm zu einem Zeitpunkt der Informationslöschung in der Art und Weise, daß besagte Temperatur besagten Aufzeichnungsfilms besagte erste Temperatur T1 annimmt, um besagten Ringöffnungs/ Ringschlußbereich besagten photochromen Materials zu öffnen, wodurch Löschung bewirkt wird, wobei besagte erste Temperatur T1 in besagtem Informationsaufzeichnungs- und Löschungsschritt höher ist als besagte zweite Temperatur T2 bei besagter Informationswiedergabe: in der P und Q ein substituierter oder unsubstituierter Benzolring oder Naphthalinring ist, bereitgestellt wie erforderlich, und diese Ringe identischen Typs oder unterschiedlichen Typs sein können, und Me eine Methylgruppe ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß besagte erste Temperatur T1 durch die thermische Verformungstemperatur besagten Bindemittels bestimmt und so festgesetzt wird, daß sie um mehr als 0 bis 80°C niedriger ist als besagte thermische Verformungstemperatur.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß besagtes Bindemittel ein Polycarbonat ist, besagte erste Temperatur T1 100 bis 140°C ist, und besagte zweite Temperatur T2 20 bis 60° ist.
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