JP2723729B2

JP2723729B2 - 光メモリー素子

Info

Publication number: JP2723729B2
Application number: JP3324720A
Authority: JP
Inventors: 和夫伴; 一平伊納; 賢司太田
Original assignee: Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Current assignee: Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Priority date: 1991-12-09
Filing date: 1991-12-09
Publication date: 1998-03-09
Anticipated expiration: 2013-03-09
Also published as: JPH05159372A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、記録媒体としてフォト
クロミック材料を用いた光メモリー素子に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】ＣＤ（コンパクトディスク）のようにピ
ット（物理的凹凸）により予め情報を記録した読み出し
専用型光ディスクや、物理的な穴を明けることにより情
報を追記できる追記型光ディスクでは、レーザー光を透
明基板側から入射させ、光ディスクからの反射光の光量
変化を検出することにより情報の再生を行うようになっ
ており、これによって、再生装置の光学系の小型化を実
現している。

【０００３】上記の読み出し専用型光ディスクや追記型
光ディスクの複製光ディスクの製造は、「’９０年薄膜
応用電子デバイス−Markets & technology−」（平成２
年３月５日、プレスジャーナル社発行、第２２５〜２２
６頁）に記載されているように、スタンパーを用いた射
出成形法により行われている。

【０００４】この方法は、成形サイクルが短く、転写性
が良く、スタンパーの寿命も長いため、最も生産性に優
れた複製光ディスクの製造方法になっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
光ディスクの複製方法では、スタンパーの交換を行う
際、調整および成形条件の設定にかなりの時間を要する
だけでなく、成形が安定するまで、１００回程度の試し
打ちを必要とする。このため、１０〜１０００枚程度の
少量の複製光ディスクを生産する場合、生産効率が大幅
に低下し、複製光ディスク１枚当たりのコストが高くな
ってしまうという問題点を有している。

【０００６】また、上記スタンパーはマスター原盤から
電鋳により製造されるので、ウェットプロセスを必要と
し、その製造工程がかなり煩雑であるという問題点を有
している。

【０００７】これらの問題点を解決するため、フォトク
ロミック材料を記録膜に用いた光ディスクを使うと共
に、記録情報に対応したマスクパターンを有するフォト
マスクをこの光ディスクの記録膜上に重ね、フォトマス
ク側から光照射することにより、マスクパターンの情報
を光ディスクに転写するという複製方法が提案されてい
る。

【０００８】この方法は、フォトマスクを作りさえすれ
ば、情報を簡単に複製できる点で優れている。また、複
製情報が不要になれば、これを消去し、新しいフォトマ
スクを用いて、異なる複製情報に書き換えることも可能
である。

【０００９】しかしながら、上記の光ディスクは基板上
にフォトクロミック材料からなる記録膜を形成した構成
であるため、反射光による情報の再生を行えない。この
ため、再生装置の光学系を小型化できないという問題点
を有している。

【００１０】なお、反射光による情報の再生を行うこと
ができるように、記録膜上に反射膜を形成することが考
えられるが、反射膜を設けると、上記のフォトマスクに
よる情報の複製ができなくなってしまう。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る光
メモリー素子は、上記の課題を解決するために、透光性
のある基体上に、フォトクロミック材料からなる記録膜
と、誘電体膜が順次形成されており、誘電体膜の屈折率
および膜厚は基体側から入射した再生光を反射しやす
く、誘電体膜側から入射した記録光を透過しやすいよう
に設定されていることを特徴としている。

【００１２】請求項２の発明に係る光メモリー素子は、
上記の課題を解決するために、透光性のある基体上に、
フォトクロミック材料からなる記録膜と、複数の誘電体
層からなる誘電体膜が順次形成されており、各誘電体層
の屈折率および膜厚は基体側から入射した再生光を反射
しやすく、誘電体膜側から入射した記録光を透過しやす
いように設定されていることを特徴としている。

【００１３】請求項３の発明に係る光メモリー素子は、
上記の課題を解決するために、透光性のある基体上に、
第１の誘電体膜と、フォトクロミック材料からなる記録
膜と、第２の誘電体膜が順次形成されており、第１の誘
電体膜の屈折率および膜厚は基体側から入射した再生光
を透過しやすいように設定されており、かつ、第２の誘
電体膜の屈折率および膜厚は基体側から入射した再生光
を反射しやすく、第２の誘電体膜側から入射した記録光
を透過しやすいように設定されていることを特徴として
いる。

【００１４】

【作用】請求項１の構成によれば、透光性のある基体上
に、フォトクロミック材料からなる記録膜と、誘電体膜
を順次形成し、誘電体膜の屈折率および膜厚を基体側か
ら入射した再生光を反射しやすく、誘電体膜側から入射
した記録光を透過しやすいように設定したので、記録情
報に応じたパターンを有するフォトマスクを誘電体膜に
重ねて、誘電体膜側から記録光を照射すれば、記録情報
を記録膜に転写できる。これにより、容易に複製光メモ
リー素子が得られる。しかも、基体側から再生光を照射
し、その反射光から記録情報を再生できるので、再生装
置の光学系をコンパクトにできる。

【００１５】請求項２の構成によれば、透光性のある基
体上に、フォトクロミック材料からなる記録膜と、複数
の誘電体層からなる誘電体膜を順次形成し、各誘電体層
の屈折率および膜厚を基体側から入射した再生光を反射
しやすく、誘電体膜側から入射した記録光を透過しやす
いように設定したので、請求項１の構成による作用に加
え、再生光の反射率と、記録光の透過率が高くなる。こ
れにより、記録情報の記録膜への転写および情報の再生
をより確実に行うことができる。

【００１６】請求項３の構成によれば、透光性のある基
体上に、第１の誘電体膜と、フォトクロミック材料から
なる記録膜と、第２の誘電体膜を順次形成し、第１の誘
電体膜の屈折率および膜厚を基体側から入射した再生光
を透過しやすいように設定し、かつ、第２の誘電体膜の
屈折率および膜厚を基体側から入射した再生光を反射し
やすく、第２の誘電体膜側から入射した記録光を透過し
やすいように設定したので、請求項１の構成による作用
に加え、基体側からの再生光が記録膜により多く入射す
ると共に、その反射光がより多く戻る。これにより、情
報の再生をより確実に行うことができる。

【００１７】

【実施例】本発明の第１実施例を図１ないし図３に基づ
いて説明すれば、以下のとおりである。

【００１８】本実施例の光メモリー素子は、図１に示す
ように、ガラスの基板１（基体）と、基板１上に形成さ
れたフォトクロミック材料からなる記録膜２と、記録膜
２上に形成された誘電体膜３から構成されている。

【００１９】記録膜２は、図３の分子構造を有するジア
リールエテン誘導体（有機合成化学協会誌、第４９巻、
第１１頁、１９９１年）をポリスチレン薄膜中に分散さ
せた構成になっている。記録膜２の膜厚は２μｍであ
り、上記ジアリールエテン誘導体をポリスチレンと共に
溶剤に分散し、この分散液を基板１上にスピンコートす
ることにより形成されている。

【００２０】このようにして得られた記録膜２は、波長
が４４０ｎｍ付近の光を照射すると着色し、波長が５５
０ｎｍ以上の光を照射すると消色する。

【００２１】誘電体膜３はＡｌＮからなっている。膜厚
は１００ｎｍであり、記録膜２上にスパッタリング法に
より形成されている。

【００２２】次に、上記の光メモリー素子を用いた情報
の複製方法を図２に基づいて説明する。

【００２３】まず、光メモリー素子を初期化するため、
同図（ａ）に示すように、波長が５５０ｎｍ以上の消去
光９を基板１側から記録膜２の全面に照射し、記録膜２
を消色状態にする。

【００２４】次に、同図（ｂ）に示すように、誘電体膜
３にフォトマスク１０を重ねる。そして、波長が４４０
ｎｍ付近の記録光１１をフォトマスク１０側から記録膜
２に照射する。

【００２５】フォトマスク１０は、透明基板１０ａ上に
Ｔａ等の金属膜からなる遮光部１０ｂ・１０ｂ…を記録
情報に応じたパターンになるように形成した構成になっ
ている。遮光部１０ｂ・１０ｂ…は記録光１１を透過し
ないので、遮光部１０ｂ・１０ｂ…の直下の記録膜２に
は記録光１１は照射されない。

【００２６】記録光１１が照射された記録膜２の部位１
２・１２…は、同図（ｃ）に示すように、消色状態から
着色状態に変化する。すなわち、フォトマスク１０の情
報が着色パターンとして記録膜２に転写されたことにな
る。なお、部位１２・１２…の着色は光学顕微鏡の観察
により確認された。

【００２７】以上のように、フォトマスク１０の情報を
光メモリー素子に簡単に転写できるので、複製光メモリ
ー素子を簡単に製造できる。

【００２８】上記の光メモリー素子に対して、波長が７
００ｎｍ付近の再生光１３を対物レンズ１４で収斂させ
（同図（ｃ））、基板１側から記録膜２に照射し、その
反射光より、良好な再生信号が得られた。また、このと
きの反射率は約２０％であった。因みに、誘電体膜３を
形成していない場合の反射率は約５％であった。

【００２９】次に、消去光９を基板１側から記録膜２の
全面に照射したところ、記録膜２はすべて消色し、初期
状態に戻ることが確認された。そして、再度、誘電体膜
３にフォトマスク１０を重ね、記録光１１をフォトマス
ク１０側から記録膜２に照射してから、記録膜２を光学
顕微鏡で観察したところ、記録光１１が照射された記録
膜２の部位１２・１２…が再び着色していた。すなわ
ち、複製情報を書き換えることが可能であることが確認
できた。

【００３０】本発明の第２実施例を図４に基づいて説明
すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前
記の実施例の図面に示した部材と同一の機能を有する部
材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。

【００３１】本実施例の光メモリー素子と前記実施例の
光メモリー素子の相違点は、誘電体膜３が２種類の誘電
体層３ａ・３ｂで構成されていることにある。

【００３２】誘電体層３ａ・３ｂは、それぞれ膜厚が６
０ｎｍのＴｉＯ₂、膜厚が４０ｎｍのＡｌＮからなって
おり、記録膜２上にスパッタリング法によって順次積層
されている。

【００３３】本実施例の光メモリー素子も前記実施例と
同様に複製を簡単に製造でき、反射光により良好な再生
信号が得られた。また、このときの反射率は約３０％で
あった。さらに複製情報を書き換えることが可能である
ことも確認できた。

【００３４】本発明の第３実施例を図５に基づいて説明
すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前
記の実施例の図面に示した部材と同一の機能を有する部
材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。

【００３５】本実施例の光メモリー素子と前記第１実施
例の光メモリー素子の相違点は、プラスチック・フィル
ム８上に形成された誘電体膜３が接着層７により記録膜
２上に貼り付けられていることと、この誘電体膜３が誘
電体多層膜で構成されていることにある。

【００３６】接着層７には、紫外線硬化型樹脂が用いら
れているが、これに限る必要はない。

【００３７】本実施例の光メモリー素子も前記実施例と
同様に複製を簡単に製造でき、反射光により良好な再生
信号が得られた。また、このときの反射率は約６０％で
あった。さらに複製情報を書き換えることが可能である
ことも確認できた。

【００３８】なお、本実施例の光メモリー素子では、複
製時、フォトマスク１０（図２（ｂ））は、プラスチッ
ク・フィルム８上に重ねられる。

【００３９】本発明の第４実施例を図６に基づいて説明
すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前
記の実施例の図面に示した部材と同一の機能を有する部
材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。

【００４０】本実施例の光メモリー素子と前記第２実施
例の光メモリー素子の相違点は、記録膜２上の誘電体膜
３（第１の誘電体膜）に加え、基板１と記録膜２の間に
も誘電体膜４（第１の誘電体膜）を形成したことにあ
る。

【００４１】誘電体膜４は、２種類の誘電体層４ａ・４
ｂからなっており、誘電体層４ａ・４ｂは、それぞれ膜
厚が４３ｎｍのＡｌＮ、膜厚が４０ｎｍのＺｎＳからな
っており、基板１上にスパッタリング法によって順次積
層されている。

【００４２】なお、記録膜２はジアリールエテン誘導体
（図３）をポリスチレンと共に溶剤に分散し、この分散
液を誘電体層４上にスピンコートすることにより形成さ
れている。

【００４３】本実施例の光メモリー素子も前記実施例と
同様に複製を簡単に製造でき、反射光により良好な再生
信号が得られた。また、このときの反射率は約５０％で
あった。さらに複製情報を書き換えることが可能である
ことも確認できた。

【００４４】以上の第１〜第４実施例では、基板１の材
料としてガラスを用いたが、基板１は透光性があれば良
く、例えば、ポリカーボネイト等のプラスチックを用い
てもよい。

【００４５】また、記録膜２は、ジアリールエテン誘導
体（図３）をポリスチレンと共に溶剤に分散し、この分
散液を基板１（または、誘電体膜４）上にスピンコート
することにより形成されたが、これに限る必要はない。

【００４６】例えば、スピロピラン誘導体やフルギド誘
導体等のフォトクロミック材料をＰＭＭＡ（Polymethyl
methacrylate ）やポリスチレン等の樹脂と共に溶剤に
溶解、または分散し、この混合液を基板１（または、誘
電体膜４）上にスピンコーティングしてもよい。

【００４７】記録膜２上に形成される誘電体膜３は、記
録光１１を透過しやすく、かつ、再生光１３を反射しや
すいように設定されている。これにより、フォトマスク
１０による情報の転写および反射光による情報の再生を
効率よく行うことができる。

【００４８】これを実現するためには、誘電体膜３を屈
折率および膜厚の異なる複数の誘電体層（いわゆる、多
層膜）で構成する方が好ましい。各誘電体層の屈折率お
よび膜厚の設定は、既存の多層膜干渉フィルターの設計
技術を応用できる。

【００４９】基板１上に形成される誘電体膜４は、再生
光１３の透過率が高くなるように設定されている。これ
により、反射光による情報の再生を効率よく行うことが
できる。これを実現するためには、上記の誘電体膜３と
同様に、誘電体膜４を屈折率および膜厚の異なる複数の
誘電体層（いわゆる、多層膜）で構成する方が好まし
い。

【００５０】誘電体膜３・４の各誘電体層には、Ｆｅ₂
Ｏ₃、ＴｉＯ₂、ＣｄＳ、ＺｎＳ、ＳｉＯ、Ｓｉ
₃Ｎ₄、ＡｌＮ、ＣａＦ₂、ＬｉＦ、ＭｇＦ₂、ＮａＦ
等の材料を使用できる。これらは、蒸着法、または、ス
パッタリング法によって容易に成膜できる。

【００５１】また、以上の実施例では、記録光１１に短
波長の光を用い、再生光１３および消去光９に長波長の
光を用いたが、これとは逆に、記録光１１に長波長の光
を用い、再生光１３および消去光９に短波長の光を用い
てもよい。

【００５２】上記の光メモリー素子は、具体的には例え
ば、光ディスク、光カード、光テープ等に応用できる。
なお、光テープに応用する場合、基板１の代わりに、フ
レキシブルなテープ・ベース（基体）を使用すればよ
い。テープ・ベース材料としては、例えば、ポリスチレ
ンテレフタレートがある。

【００５３】

【発明の効果】請求項１の発明に係る光メモリー素子
は、以上のように、透光性のある基体上に、フォトクロ
ミック材料からなる記録膜と、誘電体膜が順次形成され
ており、誘電体膜の屈折率および膜厚は基体側から入射
した再生光を反射しやすく、誘電体膜側から入射した記
録光を透過しやすいように設定されているので、記録情
報に応じたパターンを有するフォトマスクを誘電体膜に
重ねて、誘電体膜側から記録光を照射すれば、記録情報
を記録膜に転写できる。これにより、容易に複製光メモ
リー素子が得られる。しかも、基体側から再生光を照射
し、その反射光から記録情報を再生できるので、再生装
置の光学系をコンパクトにできるという効果を奏する。

【００５４】請求項２の発明に係る光メモリー素子は、
以上のように、透光性のある基体上に、フォトクロミッ
ク材料からなる記録膜と、複数の誘電体層からなる誘電
体膜が順次形成されており、各誘電体層の屈折率および
膜厚は基体側から入射した再生光を反射しやすく、誘電
体膜側から入射した記録光を透過しやすいように設定さ
れているので、請求項１の構成による効果に加え、再生
光の反射率と、記録光の透過率が高くなる。これによ
り、記録情報の記録膜への転写および情報の再生をより
確実に行うことができるという効果を奏する。

【００５５】請求項３の発明に係る光メモリー素子は、
以上のように、透光性のある基体上に、第１の誘電体膜
と、フォトクロミック材料からなる記録膜と、第２の誘
電体膜が順次形成されており、第１の誘電体膜の屈折率
および膜厚は基体側から入射した再生光を透過しやすい
ように設定されており、かつ、第２の誘電体膜の屈折率
および膜厚は基体側から入射した再生光を反射しやす
く、第２の誘電体膜側から入射した記録光を透過しやす
いように設定されているので、請求項１の構成による効
果に加え、基体側からの再生光が記録膜により多く入射
すると共に、その反射光がより多く戻る。これにより、
情報の再生をより確実に行うことができるという効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示すものであり、光メモ
リー素子の概略の断面図である。

【図２】図１の光メモリー素子を用いた複製方法を示す
説明図である。

【図３】図１の光メモリー素子の記録層に用いられるジ
アリールエテン誘導体の分子構造である。

【図４】本発明の第２実施例を示すものであり、光メモ
リー素子の概略の断面図である。

【図５】本発明の第３実施例を示すものであり、光メモ
リー素子の概略の断面図である。

【図６】本発明の第４実施例を示すものであり、光メモ
リー素子の概略の断面図である。

【符号の説明】

１基板２記録膜３誘電体膜（第２の誘電体膜）３ａ誘電体層３ｂ誘電体層４誘電体膜（第１の誘電体膜）４ａ誘電体層４ｂ誘電体層７接着層８プラスチック・フィルム９消去光１０フォトマスク１０ｂ遮光部１１記録光１２部位１３再生光

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平２−251948（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−109245（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−195341（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】透光性のある基体上に、フォトクロミック
材料からなる記録膜と、誘電体膜が順次形成されてお
り、誘電体膜の屈折率および膜厚は基体側から入射した
再生光を反射しやすく、誘電体膜側から入射した記録光
を透過しやすいように設定されていることを特徴とする
光メモリー素子。
【請求項２】透光性のある基体上に、フォトクロミック
材料からなる記録膜と、複数の誘電体層からなる誘電体
膜が順次形成されており、各誘電体層の屈折率および膜
厚は基体側から入射した再生光を反射しやすく、誘電体
膜側から入射した記録光を透過しやすいように設定され
ていることを特徴とする光メモリー素子。
【請求項３】透光性のある基体上に、第１の誘電体膜
と、フォトクロミック材料からなる記録膜と、第２の誘
電体膜が順次形成されており、第１の誘電体膜の屈折率
および膜厚は基体側から入射した再生光を透過しやすい
ように設定されており、かつ、第２の誘電体膜の屈折率
および膜厚は基体側から入射した再生光を反射しやす
く、第２の誘電体膜側から入射した記録光を透過しやす
いように設定されていることを特徴とする光メモリー素
子。