DE69212369T2 - Optisches Aufzeichnungsmedium - Google Patents

Optisches Aufzeichnungsmedium

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Description

    HINTERGRUND DER ERFINDUNG GEBIET DER ERFINDUNG:
  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Träger bzw. ein Material für die optisches Aufzeichnung. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein optisches Aufzeichnungsmaterial für eine Mehrfachaufzeichnung unter Anwendung eines photochemischen Lochbrennens (photochemical hole burning).
    • BESCHREIBUNG DES IN BEZIEHUNG STEHENDEN STANDS DER TECHNIK
  • Es ist bekannt, daß Information in einem optischen Aufzeichnungsmaterial unter Anwendung eines photochemischen Lochbrennens (nachstehend wird darauf als PHB Bezug genommen) aufgezeichnet werden kann.
  • Es wird in diesem PHB-Verfahren ein optisches Aufzeichnungsmaterial verwendet, das eine optische Aufzeichnungsschicht aufweist, in der Wirtsmoleküle, wie ein Hochpolyrner wie Polymethylmethacrylat (nachstehend wird darauf als PMMA Bezug genommen) in einem Lösungsmittel, wie Alkohol, gelöst sind und Gastmoleküle, wie Phthalocyanin (nachstehend wird als H&sub2;PC darauf Bezug genommen) oder Chinizarin (nachstehend wird darauf als DAQ Bezug genommen), darin in verdünntem Zustand diffundiert werden, wobei dieses Lösungsmittel dann auf Glas oder eine Hochpolymerfolie aufgebracht und getrocknet wird [IBM Journal Research Development (J. RES. DEVLOP.), Bd. 26, Nr. 2, S. 198-207 (März, 1982)].
  • Wenn das Aufzeichnungsmaterial auf eine äußerst tiefe Temperatur gehalten wird, zum Beispiel der Temperatur von verflüssigtem Helium (4,2 K), wird die Energie der speziellen Gastmoleküle auf einen speziellen Energiezustand eingefroren, der durch die Wechselwirkung mit den Wirtsmolekülen, die für die Gastmoleküle spezifisch ist, festgelegt ist, wodurch ihr Energiezustand vom Energiezustand anderer Gastmoleküle unterschieden werden kann. Als Ergebnis ist die Wellenlängenposition eines Absorptionsspektrums der spezifischen Gastmoleküle auf eine bestimmte Position festgelegt. Wenn unter dieser Bedingung ein Lichtstrahl mit einer spezifischen Wellenlänge (λn) auf dem Aufzeichnungsmaterial einfällt, absorbieren nur die Gastmoleküle mit einer Absorption an dieser Wellenlängenposition Licht und gehen in einen anderen Energiezustand über. Als Ergebnis wird die Absorbanz (absorbance) der Aufzeichnungsschicht für die spezielle Wellenlänge (λn) erniedrigt, was zu einem Loch an der Positionvon (λn) in dem Spektrum führt. Die Nutzbarmachung des Vorhandenseins und der Abwesenheit dieses Lochs als binär kodierte Signale aus 0 und 1 gestattet eine optische Aufzeichnung (siehe Fig. 6). Wenn zwei oder mehrere Arten von Wellenlängen (λn) eines Lichtstrahl für die Aufzeichnung verwendet werden, kann bei jeder Wellenlänge eine Aufzeichnung durchgeführt werden (siehe Fig. 7), was hinsichtlich der Abmessungen der Wellenlänge als Mehrfachaufzeichnung bezeichnet wird.
  • In dem vorstehend beschriebenen herkömmlichen Aufzeichnungsmaterial, das heißt einem optischen Aufzeichnungsmaterial, in dem PAQ oder ähnliches für die Gastmoleküle und PMMA oder ähnliches für die Wirtsmoleküle verwendet wird, entspricht jedoch der Wellenlängenbereich eines Lasers zur Erzeugung von Löchern nicht dem Wellenlängenbereich eines Halbleiterlasers (siehe Fig. 8). Ein Verwendung eines Farbstofflasers ist nicht hilfreich. Ein Farbstofflaser weist im allgemeinen einen großen Aufbau auf, ist nicht einfach zu verwenden und seine Handhabung ist nicht einfach.
  • Deshalb sollte, wenn ein optisches Aufzeichnungssystem konstruiert wird, ein Laser, wie eine Haibleiterschicht, die leicht systematisiert werden kann, bevorzugt verwendet werden.
    • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung wurde gemacht, um die vorstehend erwähnten Probleme vom Stand der Technik zu lösen.
  • Dementsprechend ist es eine Aufgabe der Erfindung ein optisches Aufzeichnungsmaterial zur Verfügung zu stellen, das geeignet ist mit einem Halbleiterlaser wirkungsvoll eine optische Aufzeichnung durchzuführen.
  • Nachdem die Erfinder der vorliegenden Erfindung aktive Studien betrieben hatten, waren sie in der Lage, die vorstehend erwähnten Probleme vom Stand der Technik zu lösen.
  • Erfindungsgemäß wird ein optisches Aufzeichnungsmaterial zur Verfügung gestellt, das für das photochemische Lochbrennen mit einem Halbleiterlaser geeignet ist und eine Aufzeichnungsschicht aufweist, die die nachstehenden Bestandteile umfaßt: Gastmoleküle von mindestens einer Art, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 4-Amino,2,6-bis(4-butylphenoxy)-1,5,8-trihydroxyanthrachinon, 4,8-Diamino-2- (hexyloxyphenyl)-1,5-dihydroxyanthrachinon und 4,11-Diamino- 5,10-dihydro-2-(3-octyloxy)propyl-3-oxonaphtho[2,3-f]isoindolin-1,5,10-trion; und
  • eine polymere Verbindung, die durch die allgemeine Formel (1) dargestellt wird:
  • (wobei R&sub1; H oder CH&sub3; verkörpert, R&sub2; C&sub2;H&sub4;, C&sub3;H&sub6; oder C&sub4;H&sub8; verkörpert, und n eine ganze Zahl verkörpert), als Wirtsmoleküle.
  • Vorausgesetzt in der vorstehend beschriebenen allgemeinen Formel ist:
  • R&sub1; = CH&sub3; und R&sub2; = C&sub2;H&sub4;, dann wird PHEMA erhalten,
  • R&sub1; = CH&sub3; und R&sub2; = C&sub3;H&sub6;, dann wird PHPMA erhalten,
  • R&sub1; = CH&sub3; und R&sub2; = C&sub4;H&sub8;, dann wird PHBMA erhalten,
  • R&sub1; = H und R&sub2; = C&sub2;H&sub4;, dann wird PHEAC erhalten,
  • R&sub1; = H und R&sub2; = C&sub3;H&sub6;, dann wird PHPAC erhalten, und
  • R&sub1; = H und R&sub2; = C&sub4;H&sub8;, dann wird PHBAC erhalten.
    • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Fig. 1 ist eine Ansicht, die das Ergebnis eines Lichtabsorptionsspektrums zeigt, nachdem ein Aufzeichnungsmaterial gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung mit einem Halbleiterlaser bestrahlt wurde;
  • Fig. 2 ist eine Ansicht, die das Ergebnis eines Lichtabsorptionsspektrums zeigt, nachdem ein Aufzeichnungsmaterial gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung mit einem Halbleiterlaser bestrahlt wurde;
  • Fig. 3 ist eine Ansicht, die das Ergebnis eines Lichtabsorptionsspektrums zeigt, nachdem ein Aufzeichnungsmaterial gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung mit einem Halbleiterlaser bestrahlt wurde;
  • Fig. 4 ist eine Ansicht, die das Ergebnis eines Lichtabsorptionsspektrums zeigt, nachdem ein Aufzeichnungsmaterial gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung mit einem Halbleiterlaser bestrahlt wurde;
  • Fig. 5 ist eine Ansicht, die das Ergebnis eines Lichtabsorptionsspektrums zeigt, nachdem ein Aufzeichnungsmaterial gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung mit einem Halbleiterlaser bestrahlt wurde;
  • Fig. 6 ist eine Ansicht einer grundlegenden optischen Aufzeichnung unter Verwendung des PHB;
  • Fig. 7 ist eine Ansicht, die ein Lichtabsorptionsspektrum eines optischen Aufzeichnungsmaterials zeigt, das geeignet ist, zwei oder mehrere Arten von Wellenlängen zu verwenden; und
  • Fig. 8 ist eine Ansicht, die ein Lichtabsorptionsspektrum zeigt, nachdem ein herkömmliches optisches Aufzeichnungsmaterial mit einem Farbstofflaser bestrahlt wurde.
    • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFUHRUNGSFORMEN
  • Die Erfindung wird nachstehend detaillierter beschrieben.
  • Ein optisches Aufzeichnungsmaterial der Erfindung kann wirkungsvoll unter Verwendung eines Halbleiterlasers mittels eines Verfahrens, in dem Wirtsmoleküle und Gastmoleküle auf geeignete Weise kombiniert sind, eine optische Aufzeichnung durchführen; diese Moleküle werden gleichförmig gemischt und auf einen geeigneten Schichtträger aufgebracht und getrocknet.
  • Für die Wirtsmoleküle des optischen Aufzeichnungsmaterials der Erfindung sollten bevorzugt PHEMA, PHPMA, PHBMA, PHEAC, PHPAC und PHBAC mit einem Molekulargewicht von 100.000 bis 2.000.000 verwendet werden, und unter dem Gesichtspunkt der Erhöhung der Temperatur des Glasübergangspunktes sind besonders PHEMA, PHPMA und PHBMA bevorzugt. Unabhängig davon können die Arten der Einheiten der Bestandteile (ingredient units) der allgemeinen Formel (1) der Wirtsmoleküle gleich sein oder nicht gleich sein.
  • Um das PHB wirkungsvoll durchzuführen beträgt das Verhältnis von Gastmolekülen/Wirtsmolekülen in Form des Molverhältnisses ausgedrückt bevorzugt 10&supmin;² bis 10&supmin;&sup6; und bevorzugter 10&supmin;³ bis 10&supmin;&sup5;.
  • Um die Gastmoleküle in verdünnter Form und gleichmäßig in den Wirtsmolekülen zu diffundieren, sollten diese Moleküle zum Beispiel in einem organischen Lösungsmittel gelöst werden. Als bevorzugte organische Lösungsmittel können ein alkoholisches Mischlösungsmittel aus Alkohol, wie Methanol, Ethanol oder Methoxyethanol, und Tetrahydofuran (nachstehend wird darauf als THF Bezug genommen) angeführt werden.
  • Wie vorstehend beschrieben ist, wenn Gastmoleküle/Wirtsmole küle, die zum Beispiel in einem alkoholischen Mischlösungsmittel gelöst sind, auf einen geegneten Schichtträger, wie Glas, aufgebracht und getrocknet werden, das optische Aufzeichnungsmaterial der Erfindung vollständig, und es kann mittels eines Halbleiterlasers ein PHB erfolgen.
  • Die Verwendung von 4-Amino, 2,6-bis(4-butylphenoxy)-1,5,8- trihydroxyanthrachinon, 4,8-Diamino-2-(hexyloxyphenyl)-1,5- dihydroxyanthrachinon und 4,11-Diamino-5,10-dihydro-2-(3- octyloxy)propyl-3-oxonaphto[2,3-f]isoindolin-1,5,10-trion für die Gastmoleküle führt dazu, daß das konjugierte π-Elektronensystem der Gastmoleküle stärker ausgedehnt bzw erweitert wird als zum Beispiel das des DAQ, wodurch der Wellenlängenbereich eines Lasers, der darin Löcher erzeugt, erweitert wird.
  • Zudem führt die Verwendung einer Verbindung, wie sie durch die allgemeine Formel (1) ausgedrückt wird, mit zwei funktionellen Gruppen, einer Carbonylgruppe mit großer Polarität und einer Hydroxylgruppe, für die Wirtsmoleküle zu einer Erweiterung des Wellenlängenbereichs der Lichtabsorption eines mit den vorstehenden Gastmolekülen gebildeten optischen Aufzeichnungsmaterials. Somit kann ein Halbleiterlaser als Lichtquelle für die optische Aufzeichnung verwendet werden.
  • Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Ausführungsformen erklärt.
    • Erste Ausführungsform
  • Für die Gastmoleküle der optischen Aufzeichnungsschicht wurde 4,8-Diamino-2-(hexyloxyphenyl)-1,5-dihydroxyanthrachinon (nachstehend wird darauf als DAHAQ Bezug genommen) verwendet. Für die Wirtsmoleküle wurde PHEMA mit einem Molekulargewicht von ungefähr 1.000.000 verwendet. Die Gastmoleküle DAHAQ und die Wirtsmoleküle PHEMA wurden so angesetzt, daß das Verhältnis der beiden Moleküle in Form des Molverhältnises ausgedrückt 10&supmin;&sup4; betrug. Sie werden in einem Mischlösungsmittel aus Ethanol und THF gelöst, auf eine Glasplatte (Breite: 1 cm, Länge: 1 cm und Dicke: 0,5 mm) aufgebracht und getrocknet, wodurch ein optisches Aufzeichnungsmaterial hergestellt wird.
  • Dieses optische Aufzeichnungsmaterial wird in einer Kühlvorrichtung aufbewahrt und ein Halbleiterlaserstrahl (Wellenlänge: 670 nm, Energiedichte: 50 µW/cm²) wurde unter einem Zustand eingestrahlt, bei dem das optische Aufzeichnungsmaterial bei der Temperatur des verflüssigten Heliums (4,2 K) gekühlt wird. Danach wurde das Absorptionsspektrum beobachtet.
  • Es ist aus den Ergebnissen der in Fig. 1 gezeigten Beobachtung zu erkennen, daß durch den Halbleiterlaserstrahl ein Loch erzeugt worden war.
  • Es wird angenommen, daß das PHB in der ersten Ausführungsform deshalb zustande kommt, weil sich die Wechselwirkung zwischen den OH-Gruppen, NH&sub2;-Gruppen und C=O-Gruppen (die DAHAQ-Moleküle weisen all diese Gruppen auf) und den OH- Gruppen und C=O-Gruppen (die PHEMA-Moleküle weisen diese beiden Gruppen auf) vor und nach der Bestrahlung des DAHAQ mit dem Laserstrahl ändert. Es wird angenommen, daß das konjugierte π-Elektronensystem des DAHAQ stärker erweitert wird als das des DAQ im Stand der Technik, wodurch sich der Wellenlängenbereich des PHB ausdehnt. Deshalb gestattet die Verwendung dieses optischen Aufzeichnungsmaterials eine optische Aufzeichnung unter Einsatz des PHB mit einem Halbleiterlaser.
    • Zweite Ausführungsform
  • Für die Gastmoleküle der optischen Aufzeichnungsschicht wurde 4,11-Diamino-5,10-dihydro-2-(3-octyloxy)propyl-3- oxonaphtho[2,3-f]isoindolin-1,5,10-trion (nachstehend wird darauf als DAN Bezug genommen) verwendet. Für die Wirtsmoleküle wurde PHEMA mit einem Molekulargewicht von ungefähr 1.000.000 verwendet. Das optische Aufzeichnungsmaterial wurde unter den gleichen Bedingungen wie in der ersten Ausführungsform hergestellt, außer daß das Verhältnis der Gastmoleküle DAN zu den Wirtsmolekülen PHEMA so eingestellt wurde, daß es in Form des Molverhältnises ausgedrückt 10&supmin;&sup4; betrug.
  • Dann wurde ein Lichtstrahl (Wellenlänge: 750 nm, Energiedichte: 80 µW/cm²) unter den gleichen Bedingungen wie in der ersten Ausführungsform eingestrahlt. Danach wurde das Absorptionsspektrum beobachtet.
  • Es ist aus den Ergebnissen der in Fig. 2 gezeigten Beobachtung zu erkennen, daß bei einer Wellenlänge nahe 750 nm ein Loch erzeugt worden war. Deshalb gestattet die Verwendung dieses optischen Aufzeichnungsmaterials eine optische Aufzeichnung unter Einsatz des PHB mit einem Halbleiterlaser.
    • Dritte Ausführungsform
  • Für die Gastmoleküle der optischen Aufzeichnungsschicht wurde 4-Amino-2,6-bis(4-butylphenoxy)-1,5,8-trihydroxyanthrachinon (nachstehend wird darauf als ABTAQ Bezug genommen) verwendet. Für die Wirtsmoleküle wurde PHEMA mit einem Molekulargewicht von ungefähr 1.000.000 verwendet. Das optische Aufzeichnungsmaterial wurde unter den gleichen Bedingungen wie in der ersten Ausführungsform hergestellt, außer daß das Verhältnis der Gastmoleküle ABTAQ zu den Wirtsmolekülen PHEMA so eingestellt wurde, daß es in Form des Molverhältnises ausgedrückt 10&supmin;&sup4; betrug.
  • Dann wurde ein Lichtstrahl (Wellenlänge: 630 nm, Energiedichte: 100 µW/cm²) unter den gleichen Bedingungen wie in der ersten Ausführungsform eingestrahlt. Danach wurde das Absorptionsspektrum beobachtet.
  • Es ist aus den Ergebnissen der in Fig. 3 gezeigten Beobachtung zu erkennen, daß bei einer wellenlänge nahe 630 nm ein Loch erzeugt worden war. Deshalb gestattet die Verwendung dieses optischen Aufzeichnungsmaterials eine optische Aufzeichnung unter Einsatz des PHB mit einem Halbleiterlaser.
    • Vierte Ausführungsform
  • Für die Gastmoleküle der optischen Aufzeichnungsschicht wurde ABTAQ verwendet. Für die Wirtsmoleküle wurde PHPMA mit einem Molekulargewicht von ungefähr 1.000.000 verwendet. Das optische Aufzeichnungsmaterial wurde unter den gleichen Bedingungen wie in der ersten Ausführungsform hergestellt, außer daß das Verhältnis der Gastmoleküle ABTAQ zu den Wirtsmolekülen PHPMA so eingestellt wurde, daß es in Form des Molverhältnises ausgedrückt 10&supmin;&sup4; betrug.
  • Dann wurde ein Lichtstrahl (Wellenlänge: 630 nm, Energiedichte: 100 µW/cm²) unter den gleichen Bedingungen wie in der ersten Ausführungsform eingestrahlt. Danach wurde das Absorptionsspektrum beobachtet.
  • Es ist aus den Ergebnissen der in Fig. 4 gezeigten Beobachtung zu erkennen, daß bei einer Wellenlänge nahe 630 nm ein Loch erzeugt worden war. Deshalb gestattet die Verwendung dieses optischen Aufzeichnungsmaterials eine optische Aufzeichnung unter Einsatz des PHB mit einem Halbleiterlaser.
    • Fünfte Ausführungsform
  • Für die Gastmoleküle der optischen Aufzeichnungsschicht wurde DAHAQ verwendet. Für die Wirtsmoleküle wurde PHBMA mit einem Molekulargewicht von ungefähr 1.000.000 verwendet. Das optische Aufzeichnungsmaterial wurde unter den gleichen Bedingungen wie in der ersten Ausführungsform hergestellt, außer daß das Verhältnis der Gastmoleküle DAHAQ zu den Wirtsmolekülen PHBMA so eingestellt wurde, daß es in Form des Molverhältnises ausgedrückt 10&supmin;&sup4; betrug.
  • Dann wurde ein Lichtstrahl (Wellenlänge: 670 nm, Energiedichte: 50 µW/cm²) unter den gleichen Bedingungen wie in der ersten Ausführungsform eingestrahlt. Danach wurde das Absorptionsspektrum beobachtet.
  • Es ist aus den Ergebnissen der in Fig. 5 gezeigten Beobachtung zu erkennen, daß bei einer Wellenlänge nahe 670 nm ein Loch erzeugt worden war. Deshalb gestattet die Verwendung dieses optischen Aufzeichnungsmaterials eine optische Aufzeichnung unter Einsatz des PHB mit einem Halbleiterlaser.

Claims (4)

1. Optischer Aufzeichnungsträger, der für ein photochemisches Lochbrennen mit einem Halbleiterlaser geeignet ist, und eine Aufzeichnungsschicht aufweist, die die nachstehenden Bestandteile umfaßt:
Gastmoleküle von mindestens einer Art, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 4-Amino, 2,6-bis(4-butylphenoxy)1,5,8-trihydroxyanthrachinon, 4,8-Diamino-2-(hexyloxy phenyl)-1,5-dihydroxyanthrachinon und 4,11-Diamino-5,10dihydro-2-(3-octyloxy)propyl-3-oxonaphtho[2,3-f]isoindolin-1,5,10-trion; und
eine polymere Verbindung, die durch die allgemeine Formel (1) ausgedrückt wird:
(wobei R&sub1; H oder CH&sub3; verkörpert, R&sub2; C&sub2;H&sub4;, C&sub3;H&sub6; oder C&sub4;H&sub8; verkörpert, und n eine ganze Zahl verkörpert), als Wirtsmoleküle.
2. Optischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, wobei das Verhältnis der Gastmoleküle zu den Wirtsmolekülen in Form des Molverhältnisses ausgedrückt 10&supmin;² bis 10&supmin;&sup6; beträgt.
3. Optischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, wobei das Verhältnis der Gastmoleküle zu den Wirtsmolekülen in Form des Molverhältnisses ausgedrückt 10&supmin;³ bis 10&supmin;&sup5; beträgt.
4. Verfahren der optischen Aufzeichnung, in dem ein optischer Aufzeichnungträger nach einem der Ansprüche 1 bis 3 unter Verwendung eines Halbleiterlasers belichtet wird.
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