JP2001281796A - 有機光記録媒体および光記録再生装置 - Google Patents
有機光記録媒体および光記録再生装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 拡散係数Ｄと移動度μとの比（Ｄ／μ）が大
きく、外部から電場を印加せずに記録可能な有機光記録
媒体を提供する。 【解決手段】 電荷発生能と電荷輸送能と電場により光
学特性が変化する能力を有し、かつ前記能力の少なくと
も１種を備えた有機分子を含有する膜からなり、外部か
らの電場を印加しない状態で電磁波を照射して異符号の
電荷を空間的に分離せしめ、この電荷により発生する内
部電場による光学特性の変化によって光照射パターンが
記録される有機光記録媒体である。電荷輸送能を有する
有機分子の平均分子間距離を特定の範囲に規定したこと
を特徴とする。
きく、外部から電場を印加せずに記録可能な有機光記録
媒体を提供する。 【解決手段】 電荷発生能と電荷輸送能と電場により光
学特性が変化する能力を有し、かつ前記能力の少なくと
も１種を備えた有機分子を含有する膜からなり、外部か
らの電場を印加しない状態で電磁波を照射して異符号の
電荷を空間的に分離せしめ、この電荷により発生する内
部電場による光学特性の変化によって光照射パターンが
記録される有機光記録媒体である。電荷輸送能を有する
有機分子の平均分子間距離を特定の範囲に規定したこと
を特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、有機光記録媒体お
よび光記録再生装置に関する。
よび光記録再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の光磁気記録や光熱相変化型の媒体
（光ディスク等）に比べはるかに高密度な記録を行なう
光記録媒体の１つとして、フォトリフラクティブ媒体が
知られている。このフォトリフラクティブ媒体は、高密
度画像など容量の大きなデータを記録することが可能で
あり、次のようなメカニズムによって記録層の屈折率を
変化せしめる媒体である。すなわち、電磁波を照射する
ことによって、その内部に存在する電荷を空間的に分離
せしめ、この電荷により発生した電場によって、記録材
料の屈折率を変化させる媒体（フォトリフラクティブ媒
体）である。媒体内部に発生する電場を大きくすれば、
ポッケルス効果に起因してより大きな屈折率変化を得る
ことが可能となる。このようなフォトリフラクティブ媒
体は、電磁波の干渉パターンを直接、屈折率格子として
記録することができることから、ホログラフィックメモ
リー、および光演算素子等への応用も期待されている。
（光ディスク等）に比べはるかに高密度な記録を行なう
光記録媒体の１つとして、フォトリフラクティブ媒体が
知られている。このフォトリフラクティブ媒体は、高密
度画像など容量の大きなデータを記録することが可能で
あり、次のようなメカニズムによって記録層の屈折率を
変化せしめる媒体である。すなわち、電磁波を照射する
ことによって、その内部に存在する電荷を空間的に分離
せしめ、この電荷により発生した電場によって、記録材
料の屈折率を変化させる媒体（フォトリフラクティブ媒
体）である。媒体内部に発生する電場を大きくすれば、
ポッケルス効果に起因してより大きな屈折率変化を得る
ことが可能となる。このようなフォトリフラクティブ媒
体は、電磁波の干渉パターンを直接、屈折率格子として
記録することができることから、ホログラフィックメモ
リー、および光演算素子等への応用も期待されている。
【０００３】近年、作製の容易さから、有機高分子化合
物を用いたフォトリフラクティブ媒体の開発が盛んにな
っている（例えば、特公平６−５５９０１号公報等）。
しかしながら、これらの媒体を利用するに際しては、電
極を設け外部から電場を印加する必要があった（例え
ば、特開平６−１７５１６７号公報）。これは、次のよ
うな事情による。
物を用いたフォトリフラクティブ媒体の開発が盛んにな
っている（例えば、特公平６−５５９０１号公報等）。
しかしながら、これらの媒体を利用するに際しては、電
極を設け外部から電場を印加する必要があった（例え
ば、特開平６−１７５１６７号公報）。これは、次のよ
うな事情による。
【０００４】電磁波の干渉パターンをフォトリフラクテ
ィブ媒体に照射すると、この電磁波の強度に応じた非平
衡なキャリアがフォトリフラクティブ媒体中に発生す
る。電磁波の照射面に平行となるように、外部電場Ｅex
をフォトリフラクティブ媒体に印加した際に発生する電
場Ｅは、次式（５）で表わされる。
ィブ媒体に照射すると、この電磁波の強度に応じた非平
衡なキャリアがフォトリフラクティブ媒体中に発生す
る。電磁波の照射面に平行となるように、外部電場Ｅex
をフォトリフラクティブ媒体に印加した際に発生する電
場Ｅは、次式（５）で表わされる。
【０００５】Ｅ＝Ｅ0[(１＋ｉＥex／Ｅd)／｛１＋ｉＥ
ex／（Ｅd＋Ｅq）｝](Ｉ1＋Ｉ0)（５） Ｅ0＝ｉＥd／（１＋Ｅd／Ｅq） （５ａ） Ｅd＝（２πＤ）／（μΛ） （５ｂ） Ｅq＝（ｅＮΛ）／（２πε） （５ｃ） Ｉ0は照射光強度の空間平均であり、Ｉ1は照射光強度の
極大値と極小値との差である。また、Λは最近接の極大
値間の距離（空間波長）である。εはフォトリフラクテ
ィブ媒体の誘電率であり、Ｎは空間電荷の濃度、Ｄは拡
散係数、μは移動度である。ｅは素電荷量、ｉは虚数単
位であり、位相を表している（例えばＰｏｃｈｉ Ｙｅ
ｈ著、Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｏ Ｐｈｏｔｏｒ
ｅｆｒａｃｔｉｖｅ Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ Ｏｐｔｉｃ
ｓ，Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ社、１９９３年３
章）。
ex／（Ｅd＋Ｅq）｝](Ｉ1＋Ｉ0)（５） Ｅ0＝ｉＥd／（１＋Ｅd／Ｅq） （５ａ） Ｅd＝（２πＤ）／（μΛ） （５ｂ） Ｅq＝（ｅＮΛ）／（２πε） （５ｃ） Ｉ0は照射光強度の空間平均であり、Ｉ1は照射光強度の
極大値と極小値との差である。また、Λは最近接の極大
値間の距離（空間波長）である。εはフォトリフラクテ
ィブ媒体の誘電率であり、Ｎは空間電荷の濃度、Ｄは拡
散係数、μは移動度である。ｅは素電荷量、ｉは虚数単
位であり、位相を表している（例えばＰｏｃｈｉ Ｙｅ
ｈ著、Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｏ Ｐｈｏｔｏｒ
ｅｆｒａｃｔｉｖｅ Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ Ｏｐｔｉｃ
ｓ，Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ社、１９９３年３
章）。
【０００６】物理的には、Ｅdは電荷の拡散による電場
を表わし、Ｅqはイオン化した不純物および移動できな
い電荷による空間電場を表わしている。通常は、拡散係
数Ｄと移動度μとの間には、アインシュタインの関係式
Ｄ／μ＝ｋＴ／ｅ（ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温
度）が成り立つと考えられているので、Ｅdは物質に依
存しない定数となる。このため、大きな電場Ｅを得るに
は、Ｅdに比べてＥqを十分大きくするとともに、Ｅexを
大きくする必要があった。Ｅdに比べてＥqを大きくする
ためには、上記式（５ｃ）において、ΛおよびＮを大き
くする必要がある。しかしながらΛを大きくすると、体
積ホログラムではなく平面ホログラムとなるため、記録
素子にした際の読み出しが困難となり記録密度が小さく
なってしまう。また一方、空間電荷の濃度Ｎを増やした
場合には、その電荷による散乱が原因となって、移動度
が低下してしまうという欠点が生じる。
を表わし、Ｅqはイオン化した不純物および移動できな
い電荷による空間電場を表わしている。通常は、拡散係
数Ｄと移動度μとの間には、アインシュタインの関係式
Ｄ／μ＝ｋＴ／ｅ（ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温
度）が成り立つと考えられているので、Ｅdは物質に依
存しない定数となる。このため、大きな電場Ｅを得るに
は、Ｅdに比べてＥqを十分大きくするとともに、Ｅexを
大きくする必要があった。Ｅdに比べてＥqを大きくする
ためには、上記式（５ｃ）において、ΛおよびＮを大き
くする必要がある。しかしながらΛを大きくすると、体
積ホログラムではなく平面ホログラムとなるため、記録
素子にした際の読み出しが困難となり記録密度が小さく
なってしまう。また一方、空間電荷の濃度Ｎを増やした
場合には、その電荷による散乱が原因となって、移動度
が低下してしまうという欠点が生じる。
【０００７】外部電場を印加したときの電場の形成に必
要な時間は、電荷のドリフト速度により決定されるた
め、移動度の低下は書き込み速度の低下を意味する。し
たがって、移動度の低下は極力避けなければならない。
要な時間は、電荷のドリフト速度により決定されるた
め、移動度の低下は書き込み速度の低下を意味する。し
たがって、移動度の低下は極力避けなければならない。
【０００８】なお、外部から電場Ｅexを印加した場合、
可動な電荷（キャリア）は、電場方向に移動するため、
Ｅは外部電場の方向にほぼ一致する。ポッケルス効果に
よる屈折率変調は電場方向に行なわれるので、この屈折
率の変化を電磁波により読み出すためには、電場の方向
を電磁波の入射方向に垂直に近づける必要がある。この
ために、電場を印加する電極形状を工夫する必要があ
り、安価に作製することができなかった。さらに、通常
の光ディスクには利用できない等、用途が限定されてし
まっていた。
可動な電荷（キャリア）は、電場方向に移動するため、
Ｅは外部電場の方向にほぼ一致する。ポッケルス効果に
よる屈折率変調は電場方向に行なわれるので、この屈折
率の変化を電磁波により読み出すためには、電場の方向
を電磁波の入射方向に垂直に近づける必要がある。この
ために、電場を印加する電極形状を工夫する必要があ
り、安価に作製することができなかった。さらに、通常
の光ディスクには利用できない等、用途が限定されてし
まっていた。
【０００９】通常の物質、すなわち、Ｄ／μがアインシ
ュタインの関係式に従うため極めて小さい物質において
は、室温（３００Ｋ）での空間波長Λ＝１μｍでの拡散
による電場Ｅdは０．１６３ＭＶ／ｍであり、十分に大
きくない。そのため、このような物質を用いたフォトリ
フラクティブ媒体では、外部から１０ＭＶ／ｍ以上の電
場が印加されてきた（例えば、Ｗ．Ｅ．Ｍｏｅｒｎｅｒ
ａｎｄ ＳｃｏｔｔＭ．Ｓｉｌｅｎｃｅ，Ｃｈｅｍ．
Ｒｅｖ．９４，ｐｐ１２７〜１５５（１９９４））。こ
の場合と同程度の内部電場を、Ｄ／μが５以上、好まし
くは１０以上の物質では、外部から電場を印加せずに発
生させることが可能となる。そこで、Ｄ／μを大きくす
る施策の開発が望まれていた。
ュタインの関係式に従うため極めて小さい物質において
は、室温（３００Ｋ）での空間波長Λ＝１μｍでの拡散
による電場Ｅdは０．１６３ＭＶ／ｍであり、十分に大
きくない。そのため、このような物質を用いたフォトリ
フラクティブ媒体では、外部から１０ＭＶ／ｍ以上の電
場が印加されてきた（例えば、Ｗ．Ｅ．Ｍｏｅｒｎｅｒ
ａｎｄ ＳｃｏｔｔＭ．Ｓｉｌｅｎｃｅ，Ｃｈｅｍ．
Ｒｅｖ．９４，ｐｐ１２７〜１５５（１９９４））。こ
の場合と同程度の内部電場を、Ｄ／μが５以上、好まし
くは１０以上の物質では、外部から電場を印加せずに発
生させることが可能となる。そこで、Ｄ／μを大きくす
る施策の開発が望まれていた。
【００１０】しかしながら、従来のフォトリフラクティ
ブ媒体は、Ｄ／μが充分に大きくないため、外部から電
場を印加せずに大きな内部電場を形成することができな
かった。
ブ媒体は、Ｄ／μが充分に大きくないため、外部から電
場を印加せずに大きな内部電場を形成することができな
かった。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、拡散係数Ｄと
移動度μとの比（Ｄ／μ）が大きく、外部から電場を印
加せずに大きな内部電場を形成して記録可能な有機光記
録媒体を提供することを目的とする。
移動度μとの比（Ｄ／μ）が大きく、外部から電場を印
加せずに大きな内部電場を形成して記録可能な有機光記
録媒体を提供することを目的とする。
【００１２】また本発明は、拡散係数Ｄと移動度μとの
比（Ｄ／μ）が大きな有機光記録媒体に、外部から電場
を印加せずに大きな内部電場を形成して情報を記録する
ための光記録再生装置を提供することを目的とする。
比（Ｄ／μ）が大きな有機光記録媒体に、外部から電場
を印加せずに大きな内部電場を形成して情報を記録する
ための光記録再生装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、電荷発生能と電荷輸送能と電場により光
学特性が変化する能力を有し、かつ前記能力の少なくと
も１種を備えた有機分子を含有する膜からなる有機光記
録媒体であって、前記有機光記録媒体は、外部からの電
場を印加しない状態で電磁波を照射して異符号の電荷を
空間的に分離せしめ、この電荷により発生する内部電場
による光学特性の変化によって光照射パターンが記録さ
れ、以下に示す関係を満たすことを特徴とする有機光記
録媒体を提供する。 ａ＜２．０ （１） １．０＜ｐ1 （２） ａmax−０．１＜ａ＜ａmax＋０．３ （３） ここで、ａは、電荷輸送能を有する単位ユニットまたは
分子間の平均距離（ｎｍ）、ｐ1は、電荷輸送能を有す
る単位ユニットまたは分子の永久双極子モーメント（ｄ
ｅｂｙｅ）、ａmaxは、下記数式で表される値が極大値
を有するときのａの値である。
に、本発明は、電荷発生能と電荷輸送能と電場により光
学特性が変化する能力を有し、かつ前記能力の少なくと
も１種を備えた有機分子を含有する膜からなる有機光記
録媒体であって、前記有機光記録媒体は、外部からの電
場を印加しない状態で電磁波を照射して異符号の電荷を
空間的に分離せしめ、この電荷により発生する内部電場
による光学特性の変化によって光照射パターンが記録さ
れ、以下に示す関係を満たすことを特徴とする有機光記
録媒体を提供する。 ａ＜２．０ （１） １．０＜ｐ1 （２） ａmax−０．１＜ａ＜ａmax＋０．３ （３） ここで、ａは、電荷輸送能を有する単位ユニットまたは
分子間の平均距離（ｎｍ）、ｐ1は、電荷輸送能を有す
る単位ユニットまたは分子の永久双極子モーメント（ｄ
ｅｂｙｅ）、ａmaxは、下記数式で表される値が極大値
を有するときのａの値である。
【数３】
【００１４】ここで、εrは媒体の比誘電率、ｋはボル
ツマン定数、Ｔは温度（Ｋ）、Ｐnは着目分子の双極子
モーメント、ｎは媒体が含有する材料、すなわち分子ま
たは高分子の種類の数であり、ｎ＝１，２，３，・・・
ｎ＝１は電荷輸送材であり、γは、電荷輸送分子が１つ
存在する単位立方体中に存在する着目分子の数であり、
γ＝（Ｍm／Ｍn）（Ｃn／Ｃ1）から計算できる。ここ
で、Ｍmは、電荷輸送能を有する分子または着目分子の
単位ユニット（電荷輸送材）の分子量；Ｍnは、着目分
子の分子量または着目高分子の単位ユニットの分子量；
Ｃ1は、電荷輸送材の全媒体に対する重量比；Ｃnは、そ
れ以外の材料の全媒体に対する重量比である。Ｃは正の
数値を有するパラメータであり、用いる材料とその混合
比とによって変化する定数であり、典型的には１０〜１
５の値をとる。ｂnは、ａmとａ／（（γ）1/3）との関
係に応じて、次のように決定される。
ツマン定数、Ｔは温度（Ｋ）、Ｐnは着目分子の双極子
モーメント、ｎは媒体が含有する材料、すなわち分子ま
たは高分子の種類の数であり、ｎ＝１，２，３，・・・
ｎ＝１は電荷輸送材であり、γは、電荷輸送分子が１つ
存在する単位立方体中に存在する着目分子の数であり、
γ＝（Ｍm／Ｍn）（Ｃn／Ｃ1）から計算できる。ここ
で、Ｍmは、電荷輸送能を有する分子または着目分子の
単位ユニット（電荷輸送材）の分子量；Ｍnは、着目分
子の分子量または着目高分子の単位ユニットの分子量；
Ｃ1は、電荷輸送材の全媒体に対する重量比；Ｃnは、そ
れ以外の材料の全媒体に対する重量比である。Ｃは正の
数値を有するパラメータであり、用いる材料とその混合
比とによって変化する定数であり、典型的には１０〜１
５の値をとる。ｂnは、ａmとａ／（（γ）1/3）との関
係に応じて、次のように決定される。
【数４】
【００１５】ここで、ａmは、着目分子を立方体とみな
したときの一辺の長さであり、以下に示す数式で表され
る。 ａm＝（Ｍn／Ａρ）1/3×１０7 （ｎｍ） ここで、Ｍnは着目分子の分子量または着目高分子の単
位ユニットの分子量、Ａはアボガドロ数、ρは媒体の比
重である。ａ／（（γ）1/3）は、着目分子の平均分子
間距離である。
したときの一辺の長さであり、以下に示す数式で表され
る。 ａm＝（Ｍn／Ａρ）1/3×１０7 （ｎｍ） ここで、Ｍnは着目分子の分子量または着目高分子の単
位ユニットの分子量、Ａはアボガドロ数、ρは媒体の比
重である。ａ／（（γ）1/3）は、着目分子の平均分子
間距離である。
【００１６】なお、本発明において単位ユニットとは、
例えば高分子材料の場合には、その繰り返し単位をい
う。
例えば高分子材料の場合には、その繰り返し単位をい
う。
【００１７】また本発明は、前述の有機光記録媒体に情
報の記録再生を行なう光記録再生装置であって、記録光
を集光して前記有機光記録媒体中にマークを形成するこ
とにより情報の記録を行なう記録手段と、再生光を照射
した際にマークの有無によって光の反射率または透過率
が異なることを利用して記録の再生を行なう再生手段と
を具備する光記録再生装置を提供する。
報の記録再生を行なう光記録再生装置であって、記録光
を集光して前記有機光記録媒体中にマークを形成するこ
とにより情報の記録を行なう記録手段と、再生光を照射
した際にマークの有無によって光の反射率または透過率
が異なることを利用して記録の再生を行なう再生手段と
を具備する光記録再生装置を提供する。
【００１８】さらに本発明は、前述の有機光記録媒体に
情報の記録再生を行なう光記録再生装置であって、二次
元に加工した情報が付加された記録光を参照光とともに
媒体に照射することにより情報の記録を行なう記録手段
と、参照光のみを照射した際の出射光を二次元の検出器
で検出することにより記録の再生を行なう再生手段とを
具備する光記録再生装置を提供する。
情報の記録再生を行なう光記録再生装置であって、二次
元に加工した情報が付加された記録光を参照光とともに
媒体に照射することにより情報の記録を行なう記録手段
と、参照光のみを照射した際の出射光を二次元の検出器
で検出することにより記録の再生を行なう再生手段とを
具備する光記録再生装置を提供する。
【００１９】本発明の有機光記録媒体において、前記電
荷発生能を有する有機分子は、電荷移動錯体であること
が好ましい。
荷発生能を有する有機分子は、電荷移動錯体であること
が好ましい。
【００２０】また本発明における電場により変化する光
学特性としては、光吸収率、発光の効率、および屈折率
が挙げられる。
学特性としては、光吸収率、発光の効率、および屈折率
が挙げられる。
【００２１】以下、本発明を詳細に説明する。
【００２２】本発明者らは、鋭意研究した結果、媒体と
してその電荷輸送特性である拡散係数Ｄと移動度μとの
比（Ｄ／μ）が大きい物質を用いることによって、大き
な内部電場を形成できることを見出し、それをもとにし
て本発明を成すに至った。これについて、以下に詳細に
説明する。
してその電荷輸送特性である拡散係数Ｄと移動度μとの
比（Ｄ／μ）が大きい物質を用いることによって、大き
な内部電場を形成できることを見出し、それをもとにし
て本発明を成すに至った。これについて、以下に詳細に
説明する。
【００２３】本発明者らは、過渡光電流の解析により、
移動度と拡散係数の同時測定を可能にする方法を得てい
る（平尾、西沢、杉内，Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅ
ｗＬｅｔｔｅｒｓ．Ｖｏｌ．７５，Ｎｏ．９、ｐｐ１７
８７〜１７９０（１９９５年））。この方法は、以下の
ようにして行われる。すなわち、まず、膜状に形成され
た試料を２つの電極で挟み、界面近傍でのみ吸収される
パルス光を一方の電極側から照射する。その際に流れる
過渡電流の実験波形に、理論的に得られた式をフィッテ
イングすることにより拡散係数Ｄと移動度μとが同時に
得られる。
移動度と拡散係数の同時測定を可能にする方法を得てい
る（平尾、西沢、杉内，Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅ
ｗＬｅｔｔｅｒｓ．Ｖｏｌ．７５，Ｎｏ．９、ｐｐ１７
８７〜１７９０（１９９５年））。この方法は、以下の
ようにして行われる。すなわち、まず、膜状に形成され
た試料を２つの電極で挟み、界面近傍でのみ吸収される
パルス光を一方の電極側から照射する。その際に流れる
過渡電流の実験波形に、理論的に得られた式をフィッテ
イングすることにより拡散係数Ｄと移動度μとが同時に
得られる。
【００２４】この方法を用いて、電荷発生能と電荷輸送
能と電場により光学特性が変化する能力を有し、かつ前
記能力の少なくとも１種を備えた有機分子を含有する膜
の輸送係数を測定した結果、本発明をなすに至った。
能と電場により光学特性が変化する能力を有し、かつ前
記能力の少なくとも１種を備えた有機分子を含有する膜
の輸送係数を測定した結果、本発明をなすに至った。
【００２５】フォトリフラクティブ媒体中に形成する内
部電場は、拡散係数Ｄとドリフト移動度μとの比に比例
すると考えられる。したがって、高い内部電場を形成す
るには、Ｄ／μが大きくなる条件を見出せばよい。
部電場は、拡散係数Ｄとドリフト移動度μとの比に比例
すると考えられる。したがって、高い内部電場を形成す
るには、Ｄ／μが大きくなる条件を見出せばよい。
【００２６】従来は、Ｄ／μは下記数式（６）で表され
ると考えられてきた。
ると考えられてきた。
【００２７】
【数５】
【００２８】上記数式（６）中、ａは分子間距離（ｎ
ｍ）、ｋはボルツマン定数、Ｐは分子の双極子モーメン
ト（ｄｅｂｙｅ）、εrは媒体の比誘電率、Ｔは温度
（Ｋ）、ＣD/μはパラメータである。
ｍ）、ｋはボルツマン定数、Ｐは分子の双極子モーメン
ト（ｄｅｂｙｅ）、εrは媒体の比誘電率、Ｔは温度
（Ｋ）、ＣD/μはパラメータである。
【００２９】ある媒体のパラメーターを前述の式（６）
に代入してＤ／μを得て、その結果を分子間距離ａ（ｎ
ｍ）に対してプロットすると、図１で表される関係が得
られる。この系では、分子の大きさが０．９ｎｍ程度で
あるので、隣接する分子の中心間の距離である平均分子
間距離は０．４５ｎｍよりも大きい。この範囲では、図
１のグラフからわかるように、Ｄ／μは平均分子間距離
ａ（ｎｍ）に対して単調減少する。そのため、分子間距
離ａ（ｎｍ）は小さいほどＤ／μが大きくなると考えら
れてきた。
に代入してＤ／μを得て、その結果を分子間距離ａ（ｎ
ｍ）に対してプロットすると、図１で表される関係が得
られる。この系では、分子の大きさが０．９ｎｍ程度で
あるので、隣接する分子の中心間の距離である平均分子
間距離は０．４５ｎｍよりも大きい。この範囲では、図
１のグラフからわかるように、Ｄ／μは平均分子間距離
ａ（ｎｍ）に対して単調減少する。そのため、分子間距
離ａ（ｎｍ）は小さいほどＤ／μが大きくなると考えら
れてきた。
【００３０】しかしながら、分子間距離ａ（ｎｍ）とＤ
／μとの関係を本発明者らが実際に測定したところ、図
２に示すように分子間距離ａ（ｎｍ）に対してＤ／μは
極大値を有することが明らかになった。これについて詳
細に調べた結果、Ｄ／μは前述の式（６）よりもむしろ
下記に示す式（７）で記述すべきであることを見出し
た。
／μとの関係を本発明者らが実際に測定したところ、図
２に示すように分子間距離ａ（ｎｍ）に対してＤ／μは
極大値を有することが明らかになった。これについて詳
細に調べた結果、Ｄ／μは前述の式（６）よりもむしろ
下記に示す式（７）で記述すべきであることを見出し
た。
【００３１】
【数６】
【００３２】ここで、ａは、電荷輸送能を有する単位ユ
ニットまたは分子間の平均距離（ｎｍ）、εrは媒体の
比誘電率、ｋはボルツマン定数、Ｔは温度（Ｋ）、Ｐn
は分子の双極子モーメント、γは、電荷輸送分子が１つ
存在する単位立方体中に存在する着目分子の数、Ｃは定
数であり、ｂnは、ａmとａ／（（γ）1/3）との関係に
応じて、次のように決定される。
ニットまたは分子間の平均距離（ｎｍ）、εrは媒体の
比誘電率、ｋはボルツマン定数、Ｔは温度（Ｋ）、Ｐn
は分子の双極子モーメント、γは、電荷輸送分子が１つ
存在する単位立方体中に存在する着目分子の数、Ｃは定
数であり、ｂnは、ａmとａ／（（γ）1/3）との関係に
応じて、次のように決定される。
【００３３】
【数７】
【００３４】ここで、ａmは、着目分子を立方体とみな
したときの一辺の長さ、ａ／（（γ）1/3）は、着目分
子の平均分子間距離である。
したときの一辺の長さ、ａ／（（γ）1/3）は、着目分
子の平均分子間距離である。
【００３５】パラメーターを前述の式（７）に代入して
Ｄ／μを求め、その値を分子間距離に対してプロットし
た結果を図３のグラフに示す。図３のグラフから明らか
なように、Ｄ／μは、ある分子間距離ａ（ｎｍ）で極大
値を有する。
Ｄ／μを求め、その値を分子間距離に対してプロットし
た結果を図３のグラフに示す。図３のグラフから明らか
なように、Ｄ／μは、ある分子間距離ａ（ｎｍ）で極大
値を有する。
【００３６】平均分子間距離ａ（ｎｍ）は、下記数式
（８）で表される。
（８）で表される。
【００３７】
【数８】
【００３８】ここで、Ｍmは電荷輸送分子または電荷輸
送性ポリマーの単位ユニットの分子量、Ｃ1は媒体中の
電荷輸送材の重量比、Ａはアボガドロ数、ρは媒体の比
重である。
送性ポリマーの単位ユニットの分子量、Ｃ1は媒体中の
電荷輸送材の重量比、Ａはアボガドロ数、ρは媒体の比
重である。
【００３９】また、電荷輸送分子が１つ存在する単位立
方体中に存在する着目分子の数であるγは、一辺がａの
立方体中に存在する非線形光学材料の分子またはポリマ
ーの単位ユニットである。
方体中に存在する着目分子の数であるγは、一辺がａの
立方体中に存在する非線形光学材料の分子またはポリマ
ーの単位ユニットである。
【００４０】電荷輸送能を有する単位ユニットまたは分
子の平均分子間距離ａが大きすぎる場合には、トランス
ファー積分が小さくなるため、電荷輸送能を有する単位
ユニット間または分子間での電荷の移動する確率が低く
なり、実質的には電荷は輸送されなくなる。また、永久
双極子モーメントｐ1が小さすぎる場合には、媒体中の
エネルギーゆらぎおよびポテンシャルゆらぎが小さくな
り、キャリアの拡散が起こりづらくなる。
子の平均分子間距離ａが大きすぎる場合には、トランス
ファー積分が小さくなるため、電荷輸送能を有する単位
ユニット間または分子間での電荷の移動する確率が低く
なり、実質的には電荷は輸送されなくなる。また、永久
双極子モーメントｐ1が小さすぎる場合には、媒体中の
エネルギーゆらぎおよびポテンシャルゆらぎが小さくな
り、キャリアの拡散が起こりづらくなる。
【００４１】したがって、本発明においては、ａ＜２．
０、１．０＜ｐ1と限定した。
０、１．０＜ｐ1と限定した。
【００４２】Ｄ／μが大きくなれば、上述の（５）式よ
り拡散による電場Ｅdが大きくなるため、外部からの電
場印加が不要になる。通常は、アインシュタインの関係
式Ｄ／μ＝ｋＴ／ｅ（ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温
度）が成立するので、Ｄ／μは材料には依存しない定数
である。しかしながら本発明では、最も安定な結晶状態
ではなくアモルファスな状態で電荷輸送分子を利用して
いる。しかも電荷輸送分子間の波動関数の重なりは小さ
く、２つの分子間でのエネルギーのやりとりはほとんど
存在しない。したがって、本発明においては、電荷が必
ずしも安定な分子に移動できるとは限らず、アインシュ
タインの関係式が成立するための条件である「熱平衡な
状態」にならない。（例えば、Ｒ．Ｒｉｃｈｅｒｔ，
Ｌ．Ｐａｕｔｍｅｉｅｒ，ａｎｄ Ｈ．Ｂａｓｓｌｅ
ｒ，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．６３，５４７（１９
８９））。この結果、Ｄ／μは温度だけでなく、材料に
依存するようになるのである。
り拡散による電場Ｅdが大きくなるため、外部からの電
場印加が不要になる。通常は、アインシュタインの関係
式Ｄ／μ＝ｋＴ／ｅ（ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温
度）が成立するので、Ｄ／μは材料には依存しない定数
である。しかしながら本発明では、最も安定な結晶状態
ではなくアモルファスな状態で電荷輸送分子を利用して
いる。しかも電荷輸送分子間の波動関数の重なりは小さ
く、２つの分子間でのエネルギーのやりとりはほとんど
存在しない。したがって、本発明においては、電荷が必
ずしも安定な分子に移動できるとは限らず、アインシュ
タインの関係式が成立するための条件である「熱平衡な
状態」にならない。（例えば、Ｒ．Ｒｉｃｈｅｒｔ，
Ｌ．Ｐａｕｔｍｅｉｅｒ，ａｎｄ Ｈ．Ｂａｓｓｌｅ
ｒ，Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．６３，５４７（１９
８９））。この結果、Ｄ／μは温度だけでなく、材料に
依存するようになるのである。
【００４３】なお、Ｄ／μがアインシュタインの関係式
に合わない可能性は、シミュレーションを用いて示唆さ
れていたにすぎない（Ｐ．Ｍ．Ｂｏｒｓｅｎｂｅｒｇｅ
ｒ，Ｅ．Ｈ．Ｍａｇｉｎ，Ｍ．ｖａｎ ｄｅｒ Ａｕｗ
ｅｒａｅｒ，ａｎｄ Ｆ．Ｃ．ｄｅ Ｓｃｈｒｙｖｅ
ｒ，Ｐｈｙｓ．Ｓｔａｔｕｓ Ｓｏｌｉｄｉ（ａ），１
４０，９（１９９３））。本発明者らは、それを実際に
測定し、確認することができたのである。それによっ
て、電荷輸送材の平均分子間距離ａが前述の範囲内とな
るよう光記録媒体を作製することによって、大きなＤ／
μが形成されることを見出した。
に合わない可能性は、シミュレーションを用いて示唆さ
れていたにすぎない（Ｐ．Ｍ．Ｂｏｒｓｅｎｂｅｒｇｅ
ｒ，Ｅ．Ｈ．Ｍａｇｉｎ，Ｍ．ｖａｎ ｄｅｒ Ａｕｗ
ｅｒａｅｒ，ａｎｄ Ｆ．Ｃ．ｄｅ Ｓｃｈｒｙｖｅ
ｒ，Ｐｈｙｓ．Ｓｔａｔｕｓ Ｓｏｌｉｄｉ（ａ），１
４０，９（１９９３））。本発明者らは、それを実際に
測定し、確認することができたのである。それによっ
て、電荷輸送材の平均分子間距離ａが前述の範囲内とな
るよう光記録媒体を作製することによって、大きなＤ／
μが形成されることを見出した。
【００４４】上述のように、本発明者らは、媒体とし
て、その電荷輸送特性である拡散係数Ｄと移動度μとの
比が大きく、かつ両者の絶対値も相対的に大きな系を見
出し、干渉縞照射によって、大きな内部電場を高速に形
成することが可能であることを見出した。この結果、光
記録媒体として用いる場合、外部電場は不要となり、し
たがって、外部電場を印加するための電極も不要にな
る。
て、その電荷輸送特性である拡散係数Ｄと移動度μとの
比が大きく、かつ両者の絶対値も相対的に大きな系を見
出し、干渉縞照射によって、大きな内部電場を高速に形
成することが可能であることを見出した。この結果、光
記録媒体として用いる場合、外部電場は不要となり、し
たがって、外部電場を印加するための電極も不要にな
る。
【００４５】フォトリフラクティブ媒体では、光照射に
よって発生したキャリアが、電荷輸送材間をホッピング
することで輸送する。この輸送は、電場方向のドリフト
移動と拡散とからなり、それぞれ拡散係数（Ｄ）とドリ
フト移動度（μ）とで記述できる。そして、このＤ／μ
が大きくなれば、外部電場を印加せずに内部電場を形成
できる。
よって発生したキャリアが、電荷輸送材間をホッピング
することで輸送する。この輸送は、電場方向のドリフト
移動と拡散とからなり、それぞれ拡散係数（Ｄ）とドリ
フト移動度（μ）とで記述できる。そして、このＤ／μ
が大きくなれば、外部電場を印加せずに内部電場を形成
できる。
【００４６】本発明の光記録媒体における電荷発生材と
しては、書き込み光を吸収して電荷を発生する任意の材
料を用いることができる。かかる材料としては、例え
ば、セレンおよびセレン合金、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、Ａｓ
Ｓｅ、ＺｎＯ、α−Ｓｉなどの無機光導電体、金属フタ
ロシアニン、無金属フタロシアニン、またそれらの誘導
体等のフタロシアニン色素／顔料、ナフタロシアニン色
素／顔料、モノアゾ、ジスアゾ、トリスアゾなどのアゾ
系色素／顔料、ペリレン系染顔料、インジゴ系染顔料、
キナクリドン系染顔料、アントラキノン、アントアント
ロン等の多環キノン系染顔料、シアニン系染顔料、例え
ば、ＴＴＦ−ＴＣＮＱやＰＶＫ−ＴＮＦで代表されるよ
うな電子受容性物質と電子供与性物質とからなる電荷移
動錯体、アズレニウム塩、Ｃ60、Ｃ70で代表されるフラ
ーレンならびにその誘導体等が挙げられる。なかでも、
電荷移動錯体は、本発明で使用される電荷発生材として
好ましい。
しては、書き込み光を吸収して電荷を発生する任意の材
料を用いることができる。かかる材料としては、例え
ば、セレンおよびセレン合金、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、Ａｓ
Ｓｅ、ＺｎＯ、α−Ｓｉなどの無機光導電体、金属フタ
ロシアニン、無金属フタロシアニン、またそれらの誘導
体等のフタロシアニン色素／顔料、ナフタロシアニン色
素／顔料、モノアゾ、ジスアゾ、トリスアゾなどのアゾ
系色素／顔料、ペリレン系染顔料、インジゴ系染顔料、
キナクリドン系染顔料、アントラキノン、アントアント
ロン等の多環キノン系染顔料、シアニン系染顔料、例え
ば、ＴＴＦ−ＴＣＮＱやＰＶＫ−ＴＮＦで代表されるよ
うな電子受容性物質と電子供与性物質とからなる電荷移
動錯体、アズレニウム塩、Ｃ60、Ｃ70で代表されるフラ
ーレンならびにその誘導体等が挙げられる。なかでも、
電荷移動錯体は、本発明で使用される電荷発生材として
好ましい。
【００４７】これらの電荷発生材は、単独で使用しても
２種類以上の化合物を使用しても構わない。
２種類以上の化合物を使用しても構わない。
【００４８】電荷発生材は、書き込み光を吸収して電荷
を発生するものである必要があるので、書き込み光に対
する光学濃度が非常に高い電荷発生材を用いた場合に
は、素子の内部の電荷発生材まで書き込み光が到達しな
いおそれがある。このような不都合を避けるために、素
子とした際の光学密度が１０-6から１０の範囲であるこ
とが好ましい。
を発生するものである必要があるので、書き込み光に対
する光学濃度が非常に高い電荷発生材を用いた場合に
は、素子の内部の電荷発生材まで書き込み光が到達しな
いおそれがある。このような不都合を避けるために、素
子とした際の光学密度が１０-6から１０の範囲であるこ
とが好ましい。
【００４９】また、電荷発生材の添加濃度が高すぎる場
合も、内部まで書き込み光が到達しないため、内部まで
書き込むことが困難となる。一方、添加濃度が過剰に低
い場合には発生する電荷密度が低く、所望の内部電場が
得られない。したがって、電荷発生材の添加濃度は、素
子としたときの光学密度が１０-6から１０の範囲内とな
るように調整することが好ましい。
合も、内部まで書き込み光が到達しないため、内部まで
書き込むことが困難となる。一方、添加濃度が過剰に低
い場合には発生する電荷密度が低く、所望の内部電場が
得られない。したがって、電荷発生材の添加濃度は、素
子としたときの光学密度が１０-6から１０の範囲内とな
るように調整することが好ましい。
【００５０】電荷発生材の添加量は、具体的には、記録
媒体全体に対して０．０１重量％〜２０．０重量％程度
とすることが望まれる。０．０１重量％未満の場合に
は、光照射で発生する単位体積当たりの電荷が小さく、
十分な内部電荷の発生が困難となり、一方２０．０重量
％を越えると、電荷発生材同士の会合確率が高くなり、
媒体の導電率が上昇して高い内部電場を発生できなくな
るおそれがある。
媒体全体に対して０．０１重量％〜２０．０重量％程度
とすることが望まれる。０．０１重量％未満の場合に
は、光照射で発生する単位体積当たりの電荷が小さく、
十分な内部電荷の発生が困難となり、一方２０．０重量
％を越えると、電荷発生材同士の会合確率が高くなり、
媒体の導電率が上昇して高い内部電場を発生できなくな
るおそれがある。
【００５１】また、本発明の光記録媒体に用いられる電
荷輸送材は、ホールまたはエレクトロンを輸送するもの
であり、例えばホッピング伝導により電荷を輸送する機
能を有する任意の材料を使用することができる。電荷輸
送材は、分子単独でもポリマーでも、さらには他のポリ
マーとの共重合体となっていてもよい。例えば、以下に
列挙するものが挙げられる。すなわち、インドール、カ
ルバゾール、オキサゾール、イソオキサゾール、チアゾ
ール、イミダゾール、ピラゾール、オキサアジアゾー
ル、ピラゾリン、チアチアゾール、トリアゾールなどの
含窒素環式化合物、またはその誘導体、またはこれらを
主鎖または側鎖に有する化合物、ヒドラゾン化合物、ト
リフェニルアミン類、トリフェニルメタン類、ブタジエ
ン類、スチルベン類、アントラキノンジフェノキノン等
のキノン化合物類またはその誘導体、またはこれらを主
鎖または側鎖に有する化合物、Ｃ60、Ｃ70等のフラーレ
ンならびにその誘導体である。さらには、ポリアセチレ
ン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン等の
π共役系高分子やオリゴマー；またはポリシラン、ポリ
ゲルマン等のσ共役系高分子やオリゴマー；アントラセ
ン、ピレン、フェナントレン、およびコロネンなどの多
環芳香族化合物等が挙げられる。
荷輸送材は、ホールまたはエレクトロンを輸送するもの
であり、例えばホッピング伝導により電荷を輸送する機
能を有する任意の材料を使用することができる。電荷輸
送材は、分子単独でもポリマーでも、さらには他のポリ
マーとの共重合体となっていてもよい。例えば、以下に
列挙するものが挙げられる。すなわち、インドール、カ
ルバゾール、オキサゾール、イソオキサゾール、チアゾ
ール、イミダゾール、ピラゾール、オキサアジアゾー
ル、ピラゾリン、チアチアゾール、トリアゾールなどの
含窒素環式化合物、またはその誘導体、またはこれらを
主鎖または側鎖に有する化合物、ヒドラゾン化合物、ト
リフェニルアミン類、トリフェニルメタン類、ブタジエ
ン類、スチルベン類、アントラキノンジフェノキノン等
のキノン化合物類またはその誘導体、またはこれらを主
鎖または側鎖に有する化合物、Ｃ60、Ｃ70等のフラーレ
ンならびにその誘導体である。さらには、ポリアセチレ
ン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン等の
π共役系高分子やオリゴマー；またはポリシラン、ポリ
ゲルマン等のσ共役系高分子やオリゴマー；アントラセ
ン、ピレン、フェナントレン、およびコロネンなどの多
環芳香族化合物等が挙げられる。
【００５２】上述したような電荷発生材から生じたキャ
リアは、電荷輸送材に注入された後、電荷輸送材間を移
動して電場を形成する。
リアは、電荷輸送材に注入された後、電荷輸送材間を移
動して電場を形成する。
【００５３】なお、本発明の光記録媒体に含有される電
場により光学特性が変化する材料は、上述したような電
荷発生材や電荷輸送材を兼ねていてもよい。
場により光学特性が変化する材料は、上述したような電
荷発生材や電荷輸送材を兼ねていてもよい。
【００５４】本発明の光記録媒体は、例えば、電場によ
り光学特性が変化する材料と、電荷発生材と電荷輸送材
とを混合して溶液を得、溶媒を蒸発させることによって
作製することができる。ここで用い得る溶媒としては、
例えば、トリクロロエタン、トルエン等が挙げられる。
あるいは、溶媒を用いず、例えば分子混合物を加熱した
状態で微粒子を混合させ、急冷させることによって本発
明の光記録媒体を作製してもよい。
り光学特性が変化する材料と、電荷発生材と電荷輸送材
とを混合して溶液を得、溶媒を蒸発させることによって
作製することができる。ここで用い得る溶媒としては、
例えば、トリクロロエタン、トルエン等が挙げられる。
あるいは、溶媒を用いず、例えば分子混合物を加熱した
状態で微粒子を混合させ、急冷させることによって本発
明の光記録媒体を作製してもよい。
【００５５】なお、本発明の光記録媒体を溶液から作製
する場合には、溶液中に非線形光学分子を溶解させても
よく、電荷発生材等の成分がポリマーでない場合には、
さらにポリマーをマトリックスとして溶解させてもよ
い。使用され得るポリマーとしては、例えば、ポリエチ
レン樹脂、ナイロン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカー
ボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ブチラール樹脂、
ポリスチレン樹脂およびスチレン−ブタジエン共重合体
樹脂等が挙げられる。これらは、単独で用いても２種以
上を混合して用いてもよい。
する場合には、溶液中に非線形光学分子を溶解させても
よく、電荷発生材等の成分がポリマーでない場合には、
さらにポリマーをマトリックスとして溶解させてもよ
い。使用され得るポリマーとしては、例えば、ポリエチ
レン樹脂、ナイロン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカー
ボネート樹脂、ポリアリレート樹脂、ブチラール樹脂、
ポリスチレン樹脂およびスチレン−ブタジエン共重合体
樹脂等が挙げられる。これらは、単独で用いても２種以
上を混合して用いてもよい。
【００５６】また、非線形光学材料としては、例えばＣ
60やＣ70などのフラーレンを用いることができるが、上
述したような電荷発生材、電荷輸送材、マトリックス、
あるいは光異性化材料が非線形光学材料としての機能を
兼ねてもよい。
60やＣ70などのフラーレンを用いることができるが、上
述したような電荷発生材、電荷輸送材、マトリックス、
あるいは光異性化材料が非線形光学材料としての機能を
兼ねてもよい。
【００５７】本発明の光記録媒体は、２つの光による干
渉縞を形成することによって情報が記録されるので、光
源としては可干渉性（コヒーレント）の光を用いること
ができる。干渉縞を得るには、同一の光源の光を分割し
て用いることが好ましいが、出力波長の同じ２つの光源
に相互に帰還をかける（出力光を相手に入力する）等し
て、異なる光源を用いることも可能である。
渉縞を形成することによって情報が記録されるので、光
源としては可干渉性（コヒーレント）の光を用いること
ができる。干渉縞を得るには、同一の光源の光を分割し
て用いることが好ましいが、出力波長の同じ２つの光源
に相互に帰還をかける（出力光を相手に入力する）等し
て、異なる光源を用いることも可能である。
【００５８】情報を記録する際には、２つの光の一方に
情報を付加させ、これともう一方の光との間に生ずる干
渉縞を媒体に記録する。このため、２つの光間に光路差
を生じるので、コヒーレント長の短い光であると干渉縞
を生じない。このような理由から、光路差より長いコヒ
ーレンスをもつレーザーが、光源として好ましい。通
常、コンピューター用の端末やビデオ編集、またはデー
タベース用メモリ等への応用を考えると、装置内部での
光路差は１ｃｍ以上程度と考えられるので、ガスレーザ
ーや半導体レーザー、特に帰還をかけコヒーレンス長を
長くした半導体レーザーが光源として好ましく用いられ
る。
情報を付加させ、これともう一方の光との間に生ずる干
渉縞を媒体に記録する。このため、２つの光間に光路差
を生じるので、コヒーレント長の短い光であると干渉縞
を生じない。このような理由から、光路差より長いコヒ
ーレンスをもつレーザーが、光源として好ましい。通
常、コンピューター用の端末やビデオ編集、またはデー
タベース用メモリ等への応用を考えると、装置内部での
光路差は１ｃｍ以上程度と考えられるので、ガスレーザ
ーや半導体レーザー、特に帰還をかけコヒーレンス長を
長くした半導体レーザーが光源として好ましく用いられ
る。
【００５９】また、本発明の光記録媒体は、集光させた
光ビームを光記録ディスク中またはその近傍を走査させ
て、マークを三次元的に記録する光記録装置、ならびに
ビームを走査させて記録されたマークから情報を読み取
る光記録再生装置も用いることができる。
光ビームを光記録ディスク中またはその近傍を走査させ
て、マークを三次元的に記録する光記録装置、ならびに
ビームを走査させて記録されたマークから情報を読み取
る光記録再生装置も用いることができる。
【００６０】具体的には、記録光を集光して前記有機光
記録媒体中にマークを形成することにより情報の記録を
行なう記録手段と、再生光を照射した際にマークの有無
によって光の反射率または透過率が異なることを利用し
て記録の再生を行なう再生手段とを具備する光記録再生
装置を用いて、本発明の有機光記録媒体に情報を記録再
生することができる。あるいは、二次元に加工した情報
が付加された記録光を参照光とともに媒体に照射するこ
とにより情報の記録を行なう記録手段と、参照光のみを
照射した際の出射光を二次元の検出器で検出することに
より記録の再生を行なう再生手段とを具備する光記録再
生装置を用いて、本発明の有機光記録媒体に情報を記録
再生することもできる。
記録媒体中にマークを形成することにより情報の記録を
行なう記録手段と、再生光を照射した際にマークの有無
によって光の反射率または透過率が異なることを利用し
て記録の再生を行なう再生手段とを具備する光記録再生
装置を用いて、本発明の有機光記録媒体に情報を記録再
生することができる。あるいは、二次元に加工した情報
が付加された記録光を参照光とともに媒体に照射するこ
とにより情報の記録を行なう記録手段と、参照光のみを
照射した際の出射光を二次元の検出器で検出することに
より記録の再生を行なう再生手段とを具備する光記録再
生装置を用いて、本発明の有機光記録媒体に情報を記録
再生することもできる。
【００６１】本発明の光記録媒体は、電荷輸送材能を有
する有機分子の平均分子間距離を特定の範囲内に規定し
ているので、Ｄ／μが大きく、外部から電場を印加せず
に内部電場を形成することが可能である。したがって、
回折効率は高く、記録の保存安定性も優れた光記録媒体
が得られる。
する有機分子の平均分子間距離を特定の範囲内に規定し
ているので、Ｄ／μが大きく、外部から電場を印加せず
に内部電場を形成することが可能である。したがって、
回折効率は高く、記録の保存安定性も優れた光記録媒体
が得られる。
【００６２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例および比較
例を示して、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明
はこれらの例に限定されるものではない。
例を示して、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明
はこれらの例に限定されるものではない。
【００６３】（実施例１）以下に示す処方で各成分をト
ルエンに分散および溶解して、トルエン溶液を調製し
た。
ルエンに分散および溶解して、トルエン溶液を調製し
た。
【００６４】 非線形光学材料および電荷発生材： カーボンクラスターＣ70 ０．３重量％ 電荷輸送材：（Ｃ−１） ３３．２重量％ マトリックス：ポリスチレン ６６．５重量％ ここで用いた各成分を、以下の化学式に示す。
【００６５】
【化１】
【００６６】得られたトルエン溶液を加熱減圧すること
により溶媒を除去して、乾燥物質を得た。一方、石英基
板を予め１２０℃に加熱しておき、この上に膜厚調整用
のスペーサーおよび前述の乾燥物質を配置して溶解させ
た。さらに、その上からもう１枚の石英基板を押し当て
ることにより、膜厚１５０μｍの試料を作製した。
により溶媒を除去して、乾燥物質を得た。一方、石英基
板を予め１２０℃に加熱しておき、この上に膜厚調整用
のスペーサーおよび前述の乾燥物質を配置して溶解させ
た。さらに、その上からもう１枚の石英基板を押し当て
ることにより、膜厚１５０μｍの試料を作製した。
【００６７】このとき、電荷輸送材として配合された化
合物（Ｃ−１）の永久双極子モーメントｐ1は２．７１
（ｄｅｂｙｅ）であり、平均分子間距離ａは１．３０
（ｎｍ）であるので、前述の式（１）および式（２）で
表される関係は満たされている。また、Ｔ＝３００
（Ｋ）、εr＝３．５、ρ＝１．０１５として式（４）
で表される値を計算したところ、この値が極大となるａ
maxは１．１（ｎｍ）であった。
合物（Ｃ−１）の永久双極子モーメントｐ1は２．７１
（ｄｅｂｙｅ）であり、平均分子間距離ａは１．３０
（ｎｍ）であるので、前述の式（１）および式（２）で
表される関係は満たされている。また、Ｔ＝３００
（Ｋ）、εr＝３．５、ρ＝１．０１５として式（４）
で表される値を計算したところ、この値が極大となるａ
maxは１．１（ｎｍ）であった。
【００６８】したがって、ａmax−０．１＜ａ＜ａmax＋
０．３の範囲内にあるので、前述の式（３）の関係も満
たされている。
０．３の範囲内にあるので、前述の式（３）の関係も満
たされている。
【００６９】次に、光照射によって膜内に形成される電
場に基づく光学特性の変化による回折格子の回折効率の
測定を行なって、得られた試料の光記録媒体としての性
能を評価した。
場に基づく光学特性の変化による回折格子の回折効率の
測定を行なって、得られた試料の光記録媒体としての性
能を評価した。
【００７０】図４は、本発明の光記録媒体を用いた書き
込み・読み出しの原理を説明する模式図である。
込み・読み出しの原理を説明する模式図である。
【００７１】図示するように、レーザー光源７から照射
されたヘリウム−ネオンレーザーのビームを、ビームス
プリッター８を用いて物体光２と参照光３との二つに分
け、ミラー９および１０により試料１上で交わるように
照射した。これによって、試料１にレーザー光による干
渉縞を形成した。こうして生じた干渉縞により内部電場
が発生して光学特性の変調が起こり、媒体に回折格子が
形成される。光記録媒体として利用する場合には、物体
光を記録する物体からの反射光または液晶表示素子等で
構成される透過型の画像表示素子（ページャ）を透過さ
せた光を試料上に照射し、これに交わりかつ照射面を被
覆するように参照光を照射する。このまま１０秒間放置
して書き込みを行なった。
されたヘリウム−ネオンレーザーのビームを、ビームス
プリッター８を用いて物体光２と参照光３との二つに分
け、ミラー９および１０により試料１上で交わるように
照射した。これによって、試料１にレーザー光による干
渉縞を形成した。こうして生じた干渉縞により内部電場
が発生して光学特性の変調が起こり、媒体に回折格子が
形成される。光記録媒体として利用する場合には、物体
光を記録する物体からの反射光または液晶表示素子等で
構成される透過型の画像表示素子（ページャ）を透過さ
せた光を試料上に照射し、これに交わりかつ照射面を被
覆するように参照光を照射する。このまま１０秒間放置
して書き込みを行なった。
【００７２】その後、物体光２を遮断し、書き込み時と
同様の参照光３のみを照射することによって再生を行な
った。書き込みが行なわれていれば、物体光と参照光と
の重ね合わせで生じた干渉縞により内部電場が発生して
光学特性の変調が起こり、媒体に回折格子が形成されて
いることになっている。したがって、参照光３は媒体１
により回折され、参照光３の成分と物体光２の反射方向
成分４および透過方向成分５の成分に分けられる。
同様の参照光３のみを照射することによって再生を行な
った。書き込みが行なわれていれば、物体光と参照光と
の重ね合わせで生じた干渉縞により内部電場が発生して
光学特性の変調が起こり、媒体に回折格子が形成されて
いることになっている。したがって、参照光３は媒体１
により回折され、参照光３の成分と物体光２の反射方向
成分４および透過方向成分５の成分に分けられる。
【００７３】そこで、物体光が透過してくる方向５に、
再生ビームの強度を測定するための光パワービームや再
生像を取り込むためのＣＣＤ等の光検出器６を予め設置
しておけば、この光検出器によって照射していないはず
の物体光、すなわち再生像が観測され、光メモリーとし
て機能する。
再生ビームの強度を測定するための光パワービームや再
生像を取り込むためのＣＣＤ等の光検出器６を予め設置
しておけば、この光検出器によって照射していないはず
の物体光、すなわち再生像が観測され、光メモリーとし
て機能する。
【００７４】ここで、参照光に再生される物体光の強度
（Ｉobj.）と照射した参照光の強度（Ｉref.）との比
（Ｉobj.／Ｉref.）を回折効率として求めた。
（Ｉobj.）と照射した参照光の強度（Ｉref.）との比
（Ｉobj.／Ｉref.）を回折効率として求めた。
【００７５】前述の手順にしたがって測定された本実施
例の膜の回折効率は、５．０％であり、記録は約８ヶ月
間読みとり可能であった。
例の膜の回折効率は、５．０％であり、記録は約８ヶ月
間読みとり可能であった。
【００７６】（比較例１）電荷輸送材（Ｃ−１）の含有
量を９０重量％に増加し、マトリックスとしてのポリス
チレンの含有量をその分減少させた以外は、実施例１と
同様にしてトルエン溶液を調製し、これを用いて前述と
同様の手法で膜厚１５０μｍの試料を作製した。
量を９０重量％に増加し、マトリックスとしてのポリス
チレンの含有量をその分減少させた以外は、実施例１と
同様にしてトルエン溶液を調製し、これを用いて前述と
同様の手法で膜厚１５０μｍの試料を作製した。
【００７７】このとき、電荷輸送材として配合された化
合物（Ｃ−１）の永久双極子モーメントｐ1は２．７１
（ｄｅｂｙｅ）、平均分子間距離ａは０．９３（ｎｍ）
であり、式（４）で表される値が極大となるａmaxは
１．１（ｎｍ）であった。
合物（Ｃ−１）の永久双極子モーメントｐ1は２．７１
（ｄｅｂｙｅ）、平均分子間距離ａは０．９３（ｎｍ）
であり、式（４）で表される値が極大となるａmaxは
１．１（ｎｍ）であった。
【００７８】したがって、ａmax−０．１＜ａ＜ａmax＋
０．３の範囲から外れているので、前述の式（３）の関
係は満たされていない。
０．３の範囲から外れているので、前述の式（３）の関
係は満たされていない。
【００７９】得られた試料の特性を、実施例１の場合と
同様にして評価した結果、フォトリフラクティブ効果は
発現したものの、その回折効率は０．００２％と、実施
例１に比べて極端に低かった。また、試料に記録された
情報は約３時間で読み取り不可能になった。
同様にして評価した結果、フォトリフラクティブ効果は
発現したものの、その回折効率は０．００２％と、実施
例１に比べて極端に低かった。また、試料に記録された
情報は約３時間で読み取り不可能になった。
【００８０】（実施例２）まず、以下に示す処方で各成
分をトルエンに分散および溶解して、トルエン溶液を調
製した。
分をトルエンに分散および溶解して、トルエン溶液を調
製した。
【００８１】 非線形光学材料：（Ｎ−１） ２０．０重量％ 電荷発生材： カーボンクラスターＣ70と（Ｃ−２）との混合物 ０．６重量％ 電荷輸送材：（Ｃ−３） １５．０重量％ マトリックス：ポリスチレン ６４．４重量％ ここで用いた各成分を、以下の化学式に示す。
【００８２】
【化２】
【００８３】さらに、得られたトルエン溶液に、用意し
た微粒子を固形物に対する体積分率が０．７となるよう
に混合した。このトルエン溶液を加熱減圧することによ
り溶媒を除去して、乾燥物質を得た。一方、石英基板を
あらかじめ１２０℃に加熱しておき、この上に膜厚調整
用のスペーサーおよび前述の乾燥物質を配置して溶解さ
せた。さらに、その上からもう１枚の石英基板を押し当
てることにより、膜厚１ｍｍの試料を作製した。
た微粒子を固形物に対する体積分率が０．７となるよう
に混合した。このトルエン溶液を加熱減圧することによ
り溶媒を除去して、乾燥物質を得た。一方、石英基板を
あらかじめ１２０℃に加熱しておき、この上に膜厚調整
用のスペーサーおよび前述の乾燥物質を配置して溶解さ
せた。さらに、その上からもう１枚の石英基板を押し当
てることにより、膜厚１ｍｍの試料を作製した。
【００８４】このように作製した試料の吸収スペクトル
を測定したところ、電荷発生材として配合された（Ｃ−
２）とＣ70とは電荷移動錯体を形成していた。
を測定したところ、電荷発生材として配合された（Ｃ−
２）とＣ70とは電荷移動錯体を形成していた。
【００８５】このとき、電荷輸送材として配合された化
合物（Ｃ−３）の永久双極子モーメントｐ1は１．７９
（ｄｅｂｙｅ）であり、平均分子間距離ａは１．５７
（ｎｍ）であるので、前述の式（１）および式（２）で
表される関係は満たされている。また、Ｔ＝３００
（Ｋ）、εr＝３．８、ρ＝１．０２０として式（４）
で表される値を計算したところ、この値が極大となるａ
maxは１．３（ｎｍ）であった。
合物（Ｃ−３）の永久双極子モーメントｐ1は１．７９
（ｄｅｂｙｅ）であり、平均分子間距離ａは１．５７
（ｎｍ）であるので、前述の式（１）および式（２）で
表される関係は満たされている。また、Ｔ＝３００
（Ｋ）、εr＝３．８、ρ＝１．０２０として式（４）
で表される値を計算したところ、この値が極大となるａ
maxは１．３（ｎｍ）であった。
【００８６】したがって、ａmax−０．１＜ａ＜ａmax＋
０．３の範囲内にあるので、前述の式（３）の関係も満
たされている。
０．３の範囲内にあるので、前述の式（３）の関係も満
たされている。
【００８７】次に、記録光を集光することにより膜内に
ピット状の変化を形成して、得られた試料の光記録媒体
としての性能を評価した。
ピット状の変化を形成して、得られた試料の光記録媒体
としての性能を評価した。
【００８８】図５は、本発明の光記録媒体を用いた書き
込み・読み出しの原理を説明する模式図である。
込み・読み出しの原理を説明する模式図である。
【００８９】図示するように、光記録ディスク１６は半
径方向Ｂにも移動可能に設置されているので、回転と同
時に半径方向Ｂにも光記録ディスク１６を移動すること
ができる。
径方向Ｂにも移動可能に設置されているので、回転と同
時に半径方向Ｂにも光記録ディスク１６を移動すること
ができる。
【００９０】情報の記録に当たっては、まず、レンズ１
２を固定し、光記録ディスク１６を回転すると同時に光
記録ディスク１６の半径方向Ｂに光記録ディスク１６を
移動させた。これによって、記録マーク（ピット）が平
面状に配列された層を光記録ディスク１６に形成した。
続いて、光記録ディスク１６を回転させつつレンズ１２
を上昇させることによって、記録時と同様に光ビーム１
１が螺旋状に走査し、記録マークが螺旋状に配列された
部分が光記録ディスク１６内に形成された。このとき、
光ビーム１１としてはシャッタ等によるオンオフされた
パルス波が用いられた。
２を固定し、光記録ディスク１６を回転すると同時に光
記録ディスク１６の半径方向Ｂに光記録ディスク１６を
移動させた。これによって、記録マーク（ピット）が平
面状に配列された層を光記録ディスク１６に形成した。
続いて、光記録ディスク１６を回転させつつレンズ１２
を上昇させることによって、記録時と同様に光ビーム１
１が螺旋状に走査し、記録マークが螺旋状に配列された
部分が光記録ディスク１６内に形成された。このとき、
光ビーム１１としてはシャッタ等によるオンオフされた
パルス波が用いられた。
【００９１】これを順次繰り返して、記録マーク（ピッ
ト）の配列を光記録ディスク１６に形成した。記録後の
光記録ディスク１６においては、記録マークが渦巻状に
配列された層が８０層形成されており、各層の層間は、
記録マークを螺旋状に配列したものであった。その記録
マークの配列は、図５にその該略図を示すようなもので
あった。
ト）の配列を光記録ディスク１６に形成した。記録後の
光記録ディスク１６においては、記録マークが渦巻状に
配列された層が８０層形成されており、各層の層間は、
記録マークを螺旋状に配列したものであった。その記録
マークの配列は、図５にその該略図を示すようなもので
あった。
【００９２】さらに、前述と同様の装置を用いて、記録
された情報の再生を行なった。光源として波長６８０ｎ
ｍの半導体レーザーを用いて、再生用の光ビーム１１を
記録時と同様にして光記録ディスク１６を走査させ、光
記録ディスク１６からの透過光をフォトディテクタ１５
により再生光として検出した。このとき、再生光の強度
変化の大きさに応じてレンズ移動機構に対してフィード
バックをかけ、光ビーム１１に集光するレンズ１２の上
下移動を補正し、マークの有無を判別できる条件に調節
した。
された情報の再生を行なった。光源として波長６８０ｎ
ｍの半導体レーザーを用いて、再生用の光ビーム１１を
記録時と同様にして光記録ディスク１６を走査させ、光
記録ディスク１６からの透過光をフォトディテクタ１５
により再生光として検出した。このとき、再生光の強度
変化の大きさに応じてレンズ移動機構に対してフィード
バックをかけ、光ビーム１１に集光するレンズ１２の上
下移動を補正し、マークの有無を判別できる条件に調節
した。
【００９３】この結果、本実施例の光記録ディスクは、
記録密度１０10ｂｉｔｓ／ｃｍ3を実現でき、しかも５
ｂｐｓで読み出すことができた。
記録密度１０10ｂｉｔｓ／ｃｍ3を実現でき、しかも５
ｂｐｓで読み出すことができた。
【００９４】（比較例２）（Ｃ−３）の添加量を７０．
０重量％に変更した以外は、実施例２と同様の手法で、
膜厚１ｍｍの試料を作製した。
０重量％に変更した以外は、実施例２と同様の手法で、
膜厚１ｍｍの試料を作製した。
【００９５】このとき、電荷輸送材として配合された化
合物（Ｃ−３）の永久双極子モーメントｐ１は１．７９
（ｄｅｂｙｅ）、平均分子間距離ａは１．０３（ｎｍ）
であり、式（４）で表される値が極大となるａmaxは
１．３（ｎｍ）であった。
合物（Ｃ−３）の永久双極子モーメントｐ１は１．７９
（ｄｅｂｙｅ）、平均分子間距離ａは１．０３（ｎｍ）
であり、式（４）で表される値が極大となるａmaxは
１．３（ｎｍ）であった。
【００９６】したがって、ａmax−０．１＜ａ＜ａmax＋
０．３の範囲から外れているので、前述の式（３）の関
係は満たされていない。
０．３の範囲から外れているので、前述の式（３）の関
係は満たされていない。
【００９７】得られた試料の特性を実施例２の場合と同
様にして評価した結果、フォトリフラクティブ効果は発
現しなかった。
様にして評価した結果、フォトリフラクティブ効果は発
現しなかった。
【００９８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、拡
散係数Ｄと移動度μとの比（Ｄ／μ）が大きく、外部か
ら電場を印加せずに大きな内部電場を形成して記録可能
な有機光記録媒体が提供される。また本発明によれば、
拡散係数Ｄと移動度μとの比（Ｄ／μ）が大きな有機光
記録媒体に、外部から電場を印加せずに大きな内部電場
を形成して情報を記録するための光記録再生装置が提供
される。
散係数Ｄと移動度μとの比（Ｄ／μ）が大きく、外部か
ら電場を印加せずに大きな内部電場を形成して記録可能
な有機光記録媒体が提供される。また本発明によれば、
拡散係数Ｄと移動度μとの比（Ｄ／μ）が大きな有機光
記録媒体に、外部から電場を印加せずに大きな内部電場
を形成して情報を記録するための光記録再生装置が提供
される。
【図１】従来の関係式にしたがった分子間距離ａ（ｎ
ｍ）とＤ／μとの関係を表すグラフ図。
ｍ）とＤ／μとの関係を表すグラフ図。
【図２】実測値による分子間距離ａ（ｎｍ）とＤ／μと
の関係を表すグラフ図。
の関係を表すグラフ図。
【図３】本発明にしたがった分子間距離ａ（ｎｍ）とＤ
／μとの関係を表すグラフ図。
／μとの関係を表すグラフ図。
【図４】本発明の光記録媒体を用いた書き込み・読み出
しの原理の一例を説明する模式図。
しの原理の一例を説明する模式図。
【図５】本発明の光記録媒体を用いた書き込み・読み出
しの原理の他の例を説明する模式図。
しの原理の他の例を説明する模式図。
１…試料 ２…レーザー光源からの物体光 ３…レーザー光源からの参照光 ４…物体光の反射方向成分 ５…物体光の透過方向成分 ６…光検出器 ７…レーザー光源 ８…ビームスプリッター ９…ミラー １０…マイクロミラーアレー型空間変調器 １１…光ビーム １２，１３…レンズ １４…アパーチャー １５…フォトディテクタ １６…光ディスク １７…記録マーク（ピット）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ１１Ｂ 7/24 ５１６ Ｇ１１Ｂ 7/24 ５１６ (72)発明者 塚本 隆之 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 松本 一紀 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 Ｆターム(参考） 2H123 AA00 AA51 2K008 AA04 BB04 CC03 DD12 FF17 HH06 HH25 HH28 5D029 JA04 5D090 AA01 BB16 CC06 CC14 DD02 EE01 KK12 KK14 LL05
Claims (4)
- 【請求項１】 電荷発生能と電荷輸送能と電場により光
学特性が変化する能力を有し、かつ前記能力の少なくと
も１種を備えた有機分子を含有する膜からなる有機光記
録媒体であって、 前記有機光記録媒体は、外部からの電場を印加しない状
態で電磁波を照射して異符号の電荷を空間的に分離せし
め、この電荷により発生する内部電場による光学特性の
変化によって光照射パターンが記録され、 以下に示す関係を満たすことを特徴とする有機光記録媒
体。 ａ＜２．０ （１） １．０＜ｐ1 （２） ａmax−０．１＜ａ＜ａmax＋０．３ （３） ここで、 ａは、電荷輸送能を有する単位ユニットまたは分子間の
平均距離（ｎｍ）、 ｐ1は、電荷輸送能を有する単位ユニットまたは分子の
永久双極子モーメント（ｄｅｂｙｅ）、 ａmaxは、下記数式で表される値が極大値を有するとき
のａの値である。 【数１】 ここで、 εrは媒体の比誘電率、ｋはボルツマン定数、 Ｔは温度（Ｋ）、Ｐnは着目分子の双極子モーメント、 γは、電荷輸送分子が１つ存在する単位立方体中に存在
する着目分子の数、Ｃは定数であり、 ｂnは、ａmとａ／（（γ）1/3）との関係に応じて、次
のように決定される。 【数２】 ここで、 ａmは、着目分子を立方体とみなしたときの一辺の長
さ、 ａ／（（γ）1/3）は、着目分子の平均分子間距離であ
る。 - 【請求項２】 前記電荷発生能を有する有機分子が、電
荷移動錯体である請求項１に記載の有機光記録媒体。 - 【請求項３】 請求項１の有機光記録媒体に情報の記録
再生を行なう光記録再生装置であって、 記録光を集光して前記有機光記録媒体中にマークを形成
することにより情報の記録を行なう記録手段と、 再生光を照射した際にマークの有無によって光の反射率
または透過率が異なることを利用して記録の再生を行な
う再生手段とを具備する光記録再生装置。 - 【請求項４】 請求項１の有機光記録媒体に情報の記録
再生を行なう光記録再生装置であって、 二次元に加工した情報が付加された記録光を参照光とと
もに媒体に照射することにより情報の記録を行なう記録
手段と、 参照光のみを照射した際の出射光を二次元の検出器で検
出することにより記録の再生を行なう再生手段とを具備
する光記録再生装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000098028A JP2001281796A (ja) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | 有機光記録媒体および光記録再生装置 |
| US09/805,128 US6577591B2 (en) | 2000-03-31 | 2001-03-14 | Optical recording medium |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2000098028A JP2001281796A (ja) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | 有機光記録媒体および光記録再生装置 |
Publications (1)
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