JP2930955B2 - 強誘電性高分子光メモリー - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ビニリデン系重合体（以下、PVD系重合体
と記す）を記録層として用いた強誘電性高分子光メモリ
ーに関するもので光メモリーカードや光ディスク等にも
応用できるものである。

［従来の技術］ PVD系重合体を記録媒体とした高分子光メモリーは、
すでに知られている。

これは、PVD系重合体の強誘電性を利用した画期的な
光メモリーで、その記録原理は特開昭59−215096及び同
59−215097号公報、あるいはIEEE Trans.Electr.Ins.,E
I−21（３）,539（1986）、高分子加工35,418（1986）
に開示されているように、強誘電性高分子材料が電界に
よって分極する性質を利用して、高い電界を印加して一
方向に分極させた該強誘電性高分子材料に対して、抗電
界以下の弱い逆電界を印加した状態で任意の部分に光ビ
ームを照射加熱して該光照射部のみを選択的に分極反転
せしめることにより書き込みを可能にし、さらに光また
は熱による焦電効果を利用して読み出すことができると
いうものである。

このうち、光ビームの吸収を上部電極で行う方式の光
メモリーでは、光照射後、発生した熱が記録層内に十分
浸透しないうちに上部電極内で拡散して上部電極の温度
が下がってしまうという問題、また、熱が浸透して高温
になった部分においても分極が反転するのに要する時間
だけ高温状態を保てないという問題を有していた。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、強誘電性高分子物質を記録媒体として使
い、上部電極層に光を吸収させて加熱する光メモリーに
おいて、上部電極層に接して、熱伝導率が小さく、比熱
が大きい物質より成る層を設けることにより、記録層へ
の熱の浸透量を増やし、光メモリーの感度と記録密度を
高めようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するための本発明の構成は、強誘電性
高分子膜からなる記録層と、それを挾む電極層とが基板
上に保持されている光メモリーにおいて、記録層を挾ん
で基板と反対側が不透明電極層（上部電極）で、かつ該
電極の外側（記録層と反対側）に該電極よりも熱伝導率
の小さい物質よりなる層（蓄熱層）を有する強誘電性高
分子光メモリーである。

以下本発明の構成を図面に基づいて説明する。図面は
本発明の強誘電性高分子光記録媒体の構成の模式図であ
る。この図中の１が該光記録媒体の記録層であるPVD系
重合体膜から成る部分である。２は上部電極層であり、
３が下部電極層である。４は下部電極層３を支持する基
板である。また５は上部電極層２の上に設けた蓄熱層で
ある。

ここで、「上部」「下部」という表現は、基板を下に
して使う場合に対応させている。しかし、本発明の光メ
モリーは、基板を上にしても、あるいは斜めに傾けて使
用してもよいものである。

既述のとおり、本光メモリーでは、記録層を光ビーム
で照射加熱して書き込み読み出しを行う。入射光により
記録層を加熱する方法としては、記録層に光吸収剤を混
合して光を吸収させる方法、記録層の内部にあるいは記
録層に接して光吸収層を設ける方法、電極層に光を吸収
させる方法などがあるが、本発明はこれらのうち上部電
極層に光を吸収させる方式のものに適用される。記録層
に光吸収剤を混合して光を吸収させる方法の場合、熱に
よって変質せず長期間安定な光吸収剤を開発しなければ
ならないが、本方式ではその必要がないという長所があ
る。

本光メモリーに使われる強誘電性高分子材料の場合、
分極を反転させるのにマイクロ秒以上の比較的長い時間
がかかる。このため、書き込み時間を短縮するために、
分極が反転する間光を照射し続けるのでなく、照射後も
しばらくは冷めないように光のエネルギー密度を高くし
て光を当ててすぐ次の位置の照射に移るようにしてい
る。そうすると、光が当っていた部分は、発生した熱が
拡散して冷めていく過程の間も必要な時間高温であり続
ける。

通常、電極層として使われる物質は熱伝導率が大変大
きく比熱が小さいため、発生した熱が電極層内を急速に
拡散し記録密度やS/N比の低下を引き起こしてしまう。
これを防ぐためには電極層の厚さをできるだけ薄くしな
ければならない。しかし、そうすると電極層の熱容量が
小さくなりすぎ、発生した熱が記録層に充分浸透する前
に上部電極層の温度が上がりすぎてしまい、また光照射
を止めると熱が記録層に充分浸透する前に上部電極層の
温度が下がってしまう。すなわち記録層を高温化しまた
高温状態を必要な時間維持するのに充分なだけの時間上
部電極層を高温状態にしておけないという問題が存在し
ていた。高温状態にある時間を増やすために光の照射時
間を長くすれば、上部電極層が熱くなりすぎて記録層の
上部電極層に接する部分が熱のため変質してしまう。ま
た、上部電極層が熱くなりすぎないよう照射光のエネル
ギー密度を弱めれば、温度を上げるのに長い時間を要す
るようになるため、その間に熱が電極層内を拡散しやは
り記録密度やS/N比の低下を引き起こしてしまう。

これを改善するには、上部電極層としてなるべく熱伝
導率が小さく比熱の大きい物質を使うというのが一つの
方法であるが、電極として望ましい性質を備えている物
質の範囲内では、選択の余地が限られている。しかし、
上部電極層に接して熱伝導率が小さく比熱の大きい物質
より成る層を設けてその層に熱が蓄積されるようにすれ
ば、あたかも上部電極層の熱伝導率が下がり比熱が大き
くなったかのような効果が生じるはずである。電極層と
記録層とは密着している必要があるため、記録層と上部
電極層との間にはこの層は挿入できないが、上部電極の
上側に付加することは可能である。本発明者は、上部電
極層の上側に熱伝導率が小さく比熱の大きい物質より成
る層を付加することによって上部電極温度の時間変化を
遅くして上部電極層が高温状態にある時間を伸ばし記録
層への熱の浸透量を増やすことに成功した。

この新たに付加する層は、熱伝導率が上部電極層の熱
伝導率よりも小さいものである必要がある。また、比熱
はできるかぎり大きいことが望ましいが、これは必須の
条件ではない。さらに、照射光が上部電極側から入射す
る光メモリーの場合は、できるかぎり透明であることが
望ましい。この層の材料としては、ポリエチレン、ポリ
プロピレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、
ポリカーボネート、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、
ポリビニルアルコール、ポリビニルアセテート、ポリオ
レフィン、ABS樹脂、ポリウレタン、ポリスルホン、ポ
リエーテルスルホン、ポリアミド、ポリ塩化ビニリデ
ン、ポリエステル、フッ化樹脂、フェノール樹脂、エポ
キシ樹脂、セルロース類等の各種プラスチックやガラ
ス、セラミックスなどが挙げられるが、特にこれらに限
定されるものではない。これらの物質を用いてこの層を
形成する方法としては、浸漬コーティング、スプレーコ
ーティング、スピナーコーティング、ブレードコーティ
ング、ローラコーティング、カーテンコーティング等の
溶液塗布法などが挙げられるが、本発明はこの形成法に
限定されるものではない。なお、この層は、記録層を
傷、ほこり、汚れ等から守り記録層の保存安定性を向上
させる保護層としての役割もはたす。

次に蓄熱層以外の部分について記す。

記録層を構成するPVD系重合体には種々の化合物が報
告されているが、本記録媒体においては強誘電性を有
し、かつ誘電ヒステリシス測定で矩形を示すようなもの
が望ましく、たとえばふっ化ビニリデンのホモ重合体、
及びふっ化ビニリデンを50重量％以上含むふっ化ビニリ
デン共重合体である。該共重合体としてはふっ化ビニリ
デンと三ふっ化エチレン、六ふっ化プロピレン、三ふっ
化塩化エチレン等との共重合体等を挙げることができ
る。また、ポリシアン化ビニリデン、シアン化ビニリデ
ン及び酢酸ビニル共重合体等も挙げられるが、これらの
中でも弗化ビニリデン及び三弗化エチレン共重合体［以
下Ｐ（VDF−TrFE）と略す］が最も好ましい。

該記録層のPVD系重合体膜を製造する方法としては浸
漬コーティング、スプレーコーティング、スピナーコー
ティング、ブレードコーティング、ローラコーティン
グ、カーテンコーティング等の溶液塗布法によって形成
することができる。この中でも浸漬コーティングやスピ
ナーコーティング、ローラーコーティング等によるもの
がPVD系重合体膜を均一な膜厚に形成する上に、超薄膜
が得られる点からも好ましい。

本強誘電性高分子記録媒体が光メモリーとして機能す
るためには下部電極層または蓄熱層の少なくとも一方が
照射光に対してできる限り透明であることが望ましく、
上部電極層は不透明または半透明である必要がある。

本発明で採用される透明電極とはスズをドープした酸
化インジウム（ITO）や酸化スズ、アンドープの酸化イ
ンジウム等の蒸着、CVD、スパッタリング膜等が挙げら
れ、半透明電極には金、白金、銀、銅、鉛、亜鉛、アル
ミニウム、ニッケル、タンタル、チタン、コバルト、ニ
オブ、パラジウム、スズ等の各種金属の蒸着、CVD、ス
パッタリング膜等が挙げられるが本発明は特にこれらに
限定されるものではない。

またこれらの電極の支持体材料としては、ポリエチレ
ン、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポ
リスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリ
ビニルアルコール、ポリビニルアセテート、ポリアミ
ド、ポリイミド、ポリオレフィン、アクリル樹脂、フェ
ノール樹脂、エポキシ樹脂及び上記の誘導体等の各種プ
ラスチックやガラス、石英板、セラミックなどが好適で
あるが、電極同様照射光に対して透明であることが望ま
しく、又電極との絶縁を兼ねているものであることが好
ましいが、電極同様本発明は特にこれらに限定されるも
のではない。

照射光源は量産性及び価格的には半導体レーザー（L
D）が最適と考えられる。LD光の照射方向は上部・下部
何れの電極側からでも構わないが、その際に少なくとも
光源が上部にあれば蓄熱層が、光源が下部にあれば基板
と下部電極層が照射光に対して透明であることが望まし
い。

以下実施例によって本発明を具体的に説明するが、本
発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。

実施例 厚さ約1mmのITO蒸着ポリスチレン基板上にＰ（VDF−T
rFE）膜をスピンコート法により厚さ1.0μｍで塗布して
記録層を形成した。この試料の上部電極層としてクロム
を厚さ0.1μｍで蒸着し、さらにその上にポリエチレン
膜をスピンコート法により厚さ2.0μｍで塗布した。そ
の後該Ｐ（VDF−TrFE）膜に100Vの電圧をかけてポーリ
ング処理を施した。さらに25Vの逆電界をかけながら、
発振波長830nmの半導体レーザー（以下LDと略す）を用
いて基板側から強度8.5mW,e^-1半径0.7μｍのガウスビー
ムを58μｓ間照射することによりクロム層を加熱して情
報を記録した。その後、LD光強度を0.16mWに弱めて10kH
zでチョッピングしながら再度Ｐ（VDF−TrFE）層にLD光
を照射して電極間に生じる焦電電流を計測して記録した
情報の読み出し操作を行ったところ、記録された領域
（分極が反転した領域）の大きさが直径3.7μｍである
ことが判明した。

比較例 ポリエチレン膜の作成過程のみを省いて実施例と同じ
やり方で作成したポリエチレン膜のない光メモリーに対
して、実施例と同じ方法で29μｓ間基板側からクロム層
を加熱した。以下実施例と同様の方法により情報を読み
出そうとしたところ、記録された領域（分極が反転した
領域）が存在しないことが判明した。次に、同じ光メモ
リーの別の箇所に対して、同じ方法で30μｓ間クロム層
を加熱したところ、光照射点において記録層のクロム層
均傍に熱変形が生じた。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の光メモリーは蓄熱層５
に上部電極層２で発生した熱の一部を保持させることに
より、上部電極層２の温度変化を緩やかにすることがで
き、熱が上部電極層２内を横に拡がりすぎるのを抑えつ
つ記録層１を必要な時間高温に保つことができる。この
ことは光メモリーの書き込みの高速化、記録密度の向
上、感度の向上に有効である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の光メモリーの具体例の構成を示す断面の
模式図である。 １……記録層、２……上部電極層、３……下部電極層、
４……基板、５……蓄熱層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 好夫 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株 式会社リコー内 (56)参考文献 特開 昭63−244341（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G11B 9/02 G11B 11/12 G06K 19/00 B42D 15/10 B41M 5/26

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】強誘電性高分子膜からなる記録層と、それ
   を挾む電極層とが基板上に保持されている光メモリーに
   おいて、記録層を挾んで基板と反対側が不透明電極層
   （上部電極層）で、かつ該電極の外側（記録層と反対
   側）に該電極よりも熱伝導率の小さい物質よりなる層
   （蓄熱層）を有することを特徴とする強誘電性高分子光
   メモリー。