JP3765024B2 - Optical information recording medium and recording, reproducing and erasing method thereof - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光情報記録媒体、詳細には有機材料で、可逆性を有する光情報記録媒体およびその記録、再生、消去方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、書き換え型の光情報記録媒体の記録層には、一般に無機材料が用いられ、例えば、カー効果を利用したTeFeCo等の合金からなる光磁気記録材料やカルコゲナイド薄膜により相変化を利用した相変化型光記録材料などがある。これら無機系材料は有害物質を多く含んでおり、また、その成膜方法が蒸着やスパッタリングなどに限定されるためコスト高になるというデメリットを有していることから有機系材料が注目されている。
【0003】
有機系の書き換え型材料としては、スピロピラン等のフォトクロミック化合物(特開昭59−227972号公報)や液晶高分子と色素との混合物(特開平2−136289号公報)などが提案されている。しかしながら、スピロピラン等のフォトクロミック化合物は、記録状態の安定性や記録・消去の繰り返し性、読みだし破壊等の問題があり、実用的には未だ未解決の問題か多い。一方、液晶高分子と色素の混合物系材料の可逆変化メカニズムは、液晶高分子の側鎖の配列状態が変化することで液晶高分子と色素間の相互作用が変化し、結果として記録層の光学特性を可逆的に変化させるものである。
【0004】
その他書き換え型の記録材料として、特開平4−339865号公報など種々のものが提案されているが、有機系の材料として実用的に十分なものは未だなく、新規な材料が待たれている。これまでの有機の書き換え型の材料としては、以下のようなものが提案されている。
【0005】
特開昭63−199684号公報では、マグネシウムフタロシアニンをポリマーマトリックス中に分散させた記録層を用い、色素単量体状態と会合体状態による追記型および書き換え型光情報記録媒体が提案されている。しかし、この発明においては、具体的なマグネシウムフタロシアニンおよびポリマーの構造および効果が開示されていないこと、また可逆性を生じさせるためには、クロロホルム等のハロゲン系溶媒で処理する必要があり、書き換え型光情報記録媒体としては実用的でない。
【0006】
特開昭63−201926号公報では、マグネシウムフタロシアニン結晶相を用いた追記型および書き換え型光情報記録媒体が提案されている。しかし、この発明においては、色素膜の製造方法が真空蒸着法を用い、さらにその後溶媒中で浸潰し、乾燥させるといった作業が必要となり、生産性に問題を有している。また可逆性を生じさせるためには、クロロホルム等のハロゲン系溶媒で処理する必要があり、書き換え型光情報記録媒体としては実用的でない。また記録膜のスペクトルが非常にブロードであり、高密度化のため利用される短波長用の光源、例えば現状で有望な630〜690nmの半導体レーザには適していない。
【0007】
特開平3−124488号公報および特開平3−124490号公報では、色素と樹脂からなる膨張層と保持層を有する書き換え型光情報記録媒体が提案されている。しかし、この発明においては、色素は単なる光吸収材として利用されており、色素の凝集状態の変化を利用するものではなく、記録はバンプを形成することにより行われている。そのため、ジッタが悪くなる恐れがあり、記録層の上に反射層を設けた反射型の光情報記録媒体、すなわち、CD互換タイプの光情報記録媒体としては不向きである。さらには、記録と消去が異なる波長のレーザが必要であること、製造法等の問題によりコスト高になることが懸念される。
【0008】
特開平3−124491号公報では、ナフタロシアニンに重合性基を導入することによって、色素自体、あるいは樹脂中に化学的に固定した書き換え可能な光情報記録媒体が提案されている。しかし、この発明では、色素は光吸収材として用いられ、記録はバンプ形成等により行われている。さらに特開平6−223374号公報では、光透過性の基板と光照射によって会合状態を生じる色素材料を含有する記録膜が提案されているが、明細書中に書き換えの記載がなく、また、記録モードが光照射を受けた部分の反射率が大きくなる、いわゆるLow to High記録である。
【0009】
特開平6−251417号公報では、フタロシアニンポリマーを用いることで良好な記録を実現させているが、上記同様、明細書中に書き換えの記載がなく、また、記録モ−ドがLow to High記録で通常の光ディスクとは記録極性が逆となっている。特開平6−251418号公報では特定のフタロシアニンに融点が140℃〜250℃の範囲にある有機化合物との混合膜により記録・消去を達成している。しかしこの場合もLow to High記録で通常の光ディスクとは記録極性が逆であり、また、変化のレベルが42%から56%で、あまり大きくない。特開平6−279597号公報ではポリアルキルアクリレート系樹脂とフタロシアニン化合物を含有してなる近赤外線吸収フィルムが提案されているが、明細書中に書き換えの記載がなく、耐光性改善のための方法として提案されている。
【0010】
これらの記録材料はほとんどLow to High記録で、未記録状態で60〜70%以上の反射率が必要なCDファミリー系のメディアとしては適用できない。また、従来、可逆のメカニズムについて詳しく説明してある例はほとんどなく、概念的説明にとどまっており、したがって材料設計の指針を明確化できていない。また、大容量、高速化の要求から、情報の書き換えと共に、情報の保存やバックアップを目的とした追記型の光情報記録媒体も必要である。このような追記型のメディアとしては、現在、CD−Rが存在するが、現状の記録方法が色素分子の分解や基板の変形によるものであるため、さらなる高密度化、高転送レート化を達成することは非常に困難であると考えられる。
【0011】
近年DVD(ディジタルビデオディスク)の規格が統一され、片面で4.7GB以上というギガバイトストレージが登場し、コンピュータ用データストレージとともに、映画等の動画、高品質音楽が1枚のディスクに収納される。このDVDにおいても追記型DVD−Rや、DVD−RAM等が登場してくる。この場合高密度記録とともに、高転送速度が要求され、これらの条件を満足させる記録媒体が研究されている。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、有機材料で可逆性を持った記録材料および高速で記録、再生が可能で、さらに追記も可能な記録材料を提供するもので、同時にCD系メディアおよびDVD系メディアと互換性のある書き換え型および追記型光情報記録媒体を提供するものである。すなわち、本発明では、現状において市場に出まわっているPDやCD−Eのような、また、今後登場すると思われるDVD−RAMのような書き換え型の記録媒体を提供すると共に、現行のCD−Rや今後登場してくるDVD−R系のような一回だけ書き込み可能な高感度な追記型光情報記録媒体も提供するものである。
【0013】
現在、CD系メディアやPD、MD、MO等の光ディスクは、記録容量が最高で650MB程度であり、また追記型としては有機材料が、書き換え型としては無機材料が用いられている。この容量域においては、相変化材料などの無機材料の実績から、書き換え型の材料として有機材料が置き換わることは考えられない。しかしながら、今後DVD系のメディアが普及していくにつれ、追記型は勿論であるが書き換え型においても有機材料の適用の可能性がある。なぜなら無機材料は感度が悪いこと、および有機材料に対して1〜2桁熱伝導率、熱拡散係数が大きいからである。また、ROMとの互換性を考えると追記型、書き換え型ともにROMのような高反射率が要求される場合もあるが、このような高反射率は無機材料では達成することができないからである。
【0014】
現状でもDVD−ROMが容量4.7GB以上であるのに対し、相変化材料を用いたDVD−RAMは、マークエッジ記録やランド・グルーブ記録を用いることによっても容量が2.9GB程度になってしまっている。そこで本発明では、高感度化および高転送レート化が可能な材料として有機材料を検討した。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、第一に、少なくとも色素分子を含む材料からなり、色素分子の凝集状態の変化に伴って異なるスペクトルを示す記録層を含む光情報記録媒体であって、前記色素分子が下記式(1)で表される構造を有することを特徴とする光情報記録媒体が提供される。
【0016】
【化3】
式中、X〜Xは、それぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアルコキシ基、置換基を有してもよいアリールオキシ基、置換基を有してもよいアルキルチオ基、置換基を有してもよいアリールチオ基、ニトロ基、シアノ基、スルホン酸基、スルホン酸アミド基またはスルホン酸エステル基を表す。
また、 〜X に付されたk、l、m、nは置換基X〜Xの置換数で0〜4の整数を表す。
【0023】
に、光情報記録媒体の未記録状態に対して外部エネルギーを照射し、上記色素分子のスペクトルを変化させることにより記録を行うことを特徴とする上記第一に記載の光情報記録媒体の記録方法が提供される。
【0024】
に、光情報記録媒体の未記録状態に対して外部エネルギーの照射により、前記色素分子のスペクトルが変化する領域の波長を用いて記録を再生することを特徴とする上記第一に記載の光情報記録媒体の再生方法が提供される。
【0025】
に、光情報記録媒体の未記録状態に対して、第一の外部エネルギーの照射により色素分子のスペクトルを変化させて記録が行われた記録状態に対して、第二の外部エネルギーの照射により色素分子のスペクトルを未記録状態と同じスペクトルに戻すことにより記録を消去することを特徴とする上記第一に記載の光情報記録媒体の消去方法が提供される。
【0026】
参考例として、上記色素分子が下記式(2)で表される構造を有する光情報記録媒体が提供される。
【0027】
【化4】
(2)において、R1〜R3化はアルキル基で、R1〜R3のうちのいずれか一つのアルキル基は直鎖部分が6以上で、他の二つのアルキル基は直鎖部分が6以下で、うち一つのアルキル基は直鎖部分が3のアルキル基を表す。X〜Xは、それぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアルコキシ基、置換基を有してもよいアリールオキシ基、置換基を有してもよいアルキルチオ基、置換基を有してもよいアリールチオ基、ニトロ基、シアノ基、スルホン酸基、スルホン酸アミド基またはスルホン酸エステル基を表す。また、k、l、m、nは置換基X〜Xの置換数で0〜4の整数を表す。
【0028】
以下に本発明を詳細に説明する。
上述のように本発明は、フタロシアニンの中心金属に特定の置換基を有する色素が良好なスペクトルシフトを示すことを発見し、該置換基のアルキル基の長さ、あるいは高分子化合物の添加により追記特性(一度だけ情報が書き込め、記録された情報は容易に消去することができない)を示す場合と、可逆特性を示す場合と、そのどちらでもない場合(スペクトルシフトが生じない、あるいはシフト量が小さい)とが出現することを見出したものである。
【0029】
フタロシアニンまたはナフタロシアニン化合物は、現状でも光情報記録媒体の材料として最も適した材料の1つである。しかし、CD−R、すなわちユーザが1回だけ情報を書き込めるタイプのメディアにおいては、フタロシアニンまたはナフタロシアニン化合物は単に情報記録時のレーザ光吸収用として使用され、記録はレーザ光吸収によるフタロシアニンまたはナフタロシアニン化合物の分解、あるいはフタロシアニンまたはナフタロシアニン化合物のレーザ光吸収による基板の変形により行われている。そのため、可逆性は持たせることはできない。また、この記録メカニズムでは、高速再生時のジッタが大きくなり高転送レート化を図ることができないという問題を有する。特にDVD系メディアにおいては、再生時の高速化とともに記録時の高速化も要求され、そのためには記録膜の感度が非常に重要であり、現状のCD−Rような熱分解、熱変形による記録では高出力のレーザが必要になるし、記録レスポンスの点から好ましくない。
【0030】
またDVD系のメディアにおいては、DVD−ROMが4.7GB〜の容量を有することから追記型、書き換え型としても同等の容量を有することが好ましい。しかしながら、現在RAMとして脚光を浴びているものは相変化型の材料を用いており、マークエッジ記録やランド・グルーブ方式等の高密度化手法を用いても容量が2.9GB程度にとどまっている。これは無機材料が基本的に感度が悪いこと、有機材料に比べて1〜2桁熱伝導率、熱拡散係数が大きいことによる。したがって、高速で高感度に記録でき、低ジッタで情報が再生できる記録材料が非常に望まれる。
【0031】
本発明ではフタロシアニンまたはナフタロンアニン化合物を従来のように単なる吸収剤として使用するのでなく、フタロシアニンまたはナフタロシアニン化合物自体の物性変化を直接的に利用することで、可逆型であっても追記型であっても、基板変形、色素の物理的変化等による表面形状の変化を伴わない光情報記録媒体用材料、光情報記録媒体およびその記録、再生、消去方法を提供する。
【0032】
フタロシアニンまたはナフタロシアニン化合物等の色素化合物による可逆性は、例えば結晶状態、凝集状態、会合状態、構造・電子的状態等の変化により生ずるものであり、追記性・可逆性発現の機構で分類すると、色素−色素間相互作用を制御するタイプ(基本的に色素のみの1成分系)と、色素−色素間相互作用と色素−他分子間相互作用を制御するタイプ(2成分以上の系)に分けられる。色素−色素間相互作用と色素−他分子間相互作用間を制御するタイプは、色素−色素間の相互作用を容易に変化させることができない色素に対して追記性・可逆性を持たせたもので、例えば色素の凝集状態と色素分散状態のように2つの安定した状態をつくり出すことにより追記性・可逆性をもたせることができる。つまり、色素化合物単独では色素分子どうしの相互作用による会合、凝集状態は形成できるが、色素分子どうしの相互作用をなくした色素分子の分散状態を作ることができなかったり、あるいは分散状態をつくることができても安定でない場合が多い(経時的安定性が悪く、徐々に会合、凝集状態へ戻ってしまう)。
【0033】
そのため本発明では場合により色素分子と1つ以上の高分子化合物の混合体を光情報記録媒体の記録材料として用い、未記録または消去状態を色素分子の会合、凝集状態とし、記録状態を色素分子と高分子化合物が相互作用した色素分子の分散状態とする、あるいは未記録または消去状態を色素分子と高分子化合物が相互作用した色素分子の分散状態とし、記録状態を色素分子の会合、凝集状態とするところに特徴がある。但し、この2つの安定状態は色素の凝集状態と分散状態に限らず、ある1つの安定色素凝集状態ともう1つの別な安定色素凝集状態であっても良い。したがって、本発明では場合により会合、あるいは凝集状態を形成可能な色素分子と、該色素分子と相互作用し、色素分子の前記の会合、あるいは凝集状態とは異なる色素の凝集状態や色素の分散状態を形成させられるような高分子化合物が使用されてよい。
【0034】
まず、本発明で用いることのできる最適色素構造について説明する。
凝集状態の変化を利用する可逆性は、色素分子と色素分子間の相互作用が変化するもので、図1に示すように、色素分子が他色素分子と相互作用しない単独に存在する状態、すなわち分散された状態に対して、色素分子が凝集するとスペクトルが短波長、あるいは長波長へシフトを起こす。あるいは、ある色素の凝集状態に対し、色素−色素間相互作用が変化し、前記の凝集状態とは異なる色素凝集状態を示すことで、スペクトルが短波長、あるいは長波長へシフトを起こす。
【0035】
2つ以上の色素分子が分子オーダーの距離、あるいはそれ以下に近づいた場合は、色素のいわゆるJ−会合、H−会合等の会合現象が見られ、これは凝集状態の変化にあたるものである。一般的にいって、結晶状態の変化は膜の表面状態変化が激しく、光メモリーには適していないため、色素の凝集状態を可逆的に変化させることのできる色素を探索する必要がある。
【0036】
本発明は、色素分子のスペクトルを変化させることができない、あるいは不可逆となるような、色素分子の基本骨格どうしの分子間力や静電力、双極子相互作用等の力による会合、凝集を防ぎ、色素分子のスペクトルを外部からコントロールできるような程度に会合、凝集させられるような、また、色素分子が互いに相互作用を生じないことを防ぎ、色素分子のスペクトルを外部からコントロールできるような程度に会合、凝集させられる色素分子として、色素分子に置換基を設けた色素、好ましくは中心金属に置換基を有する色素、さらに好ましくは中心金属にアルキル置換基を有する色素を取り上げ、この置換基の凝集力や置換基の空間的広がりにより会合、凝集させ、この効果により色素基本骨格のπ共役系の相互作用を生じ、色素のある状態に対して、色素分子のスペクトルを変化させることに特徴がある。
【0037】
このように本発明における色素は、色素分子に置換基、好ましくは中心金属に置換基、さらに好ましくは中心金属にアルキル置換基を有する。色素分子に置換基がない場合や(中心金属以外の部分に置換された置換基も含めて)、置換基が小さい場合などは、色素分子間の距離が狭く、色素分子どうしの相互作用力が大きい。このため外部エネルギーによる記録、さらには消去処理を施しても、この相互作用力を変えることができず、スペクトルを変化させることができない。したがってスペクトル可動性がないため形状変化を伴わない追記もできないし、勿論可逆性は生じない。
【0038】
他方置換基が3次元的に非常に大きい場合などは、色素基本骨格どうしの相互作用が弱められ、置換基の分子間力相互作用により色素分子が会合、凝集状態を形成するが、色素分子の基本骨格間の距離が大きくなり、色素分子基本骨格のπ共役系間の相互作用がほとんどなくなる可能性もある。そのため、記録による色素分子間相互作用の変化が少なくなり、可逆性も期待できない(ある1つの安定色素凝集状態ともう1つの安定色素凝集状態のスペクトル差が小さくなる)。したがって、記録により色素分子間の相互作用力を変えることができ(スペクトルの可動性)、しかも場合によりその相互作用力変化に可逆性を持たせるためには、色素分子どうしを十分なスペクトルシフトを起こすような距離圏内に引込み、しかもスペクトル可動性、可逆性をもたせるために色素分子どうしを近づけすぎないようにすることが重要である。
【0039】
また、本発明ではスペクトル可動性、可逆性の発現、安定性の向上、成膜性や膜均一性の改善のため、色素に高分子化合物を添加するが(例えば1つの色素安定凝集状態として、色素の分散状態を利用する場合)、色素の分散状態を形成するためには高分子化合物と色素が相互作用しなければならない。そのため、色素側に高分子化合物と相互作用しやすいような部位を有することが必要である(勿論高分子化合物にも色素と相互作用しやすいような部位が必要)。
【0040】
本発明のうち、好ましい色素構造は、色素分子どうしを近づけすぎないようにするために、色素分子の中心金属に置換基を設け、かつ、色素分子どうしを十分なスペクトルシフトを起こすような距離圏内に引込むようにする作用を置換基の凝集力(分子間力)および置換基の空間的広がりに持たせるものである。また、この置換基は高分子化合物とも相互作用できるような形状、大きさ、種類からなることが好ましい。
【0041】
フ夕ロシアニンまたはナフタロシアニン化合物を置換基の付く場所で大きく分類すると、
▲1▼ α位に置換基を有するタイプ
β位に置換基を有するタイプ
▲3▼ 中心金属に置換基を有するタイプ
に分けられる。
【0042】
これらのうち、α位に置換基を有するタイプおよびβ位に置換基を有するタイプのフタロシアニンまたはナフタロシアニン化合物は異性体の存在や、置換基の回転・振動によるエネルギー準位の存在により、スペクトルが広がりやすい。したがって、会合などの凝集状態変化によるスペクトル変化が生じても、その変化が非常に大きくなければ記録コントラストは低い(図2)。
【0043】
他方中心金属に置換基を有するタイプ、いわゆる軸配位子型のフタロシアニンまたはナフタロシアニン化合物は、一般的に軸配位子の影響がフタロシニンまたはナフタロシアニン化合物の基本骨格に与える影響が少ないため、軸配位子の回転・振動によるエネルギー状態間にほとんど差がない。また、α位やβ位に置換基を導入しなければ、異性体も存在しないため、スペクトルの広がりがなく、溶液状態のような鋭いピークを持つスペクトルを示す。したがって、このような軸配位子型の色素は、会合、凝集状態の変化による色素分子と色素分子間の相互作用変化によって、わずかにスペクトルが変化しても、もとの(ある安定状態)スペクトルが非常にシャープであるため記録コントラストが高くなる(図1)。
【0044】
さらに、CD系、DVD系メディアと互換性を持たせる構造とした場合、すなわち記録層の上に金属反射層を設けた時、α位に置換基を有するタイプおよびβ位に置換基を有するタイプのフタロシアニンまたはナフタロシアニン化合物は、スペクトルがブロードで、もともと追記変化および可逆変化の2つの安定状態を含んだスペクトル形状を示すこと、本来、メイン構造の色素には存在しないはずの波長領域にも、異性体の存在や、置換基の回転・振動によるエネルギー準位の存在により吸収が存在することなどにより、初期から記録・再生波長に比較的大きな吸収がある場合が多くなり、初期(未記録、消去時)の反射率が低下する恐れがある。つまり未記録・消去時の反射率を高くするような記録・再生波長を選択すると(その波長ではほとんど吸収がない)、その波長に大きな吸収をもたせるようになるほど、スペクトルを動かすことができない可能性がある。
【0045】
他方中心金属に置換基を有するタイプ、いわゆる軸配位子型のフタロシアニンまたはナフタロシアニン化合物は逆に未記録・消去時の反射率を高くするような記録・再生波長を選択しても、その波長に大きな吸収をもたせるようになるくらい、スペクトルを動かすことが可能である(少しのスペクトル変化で良い)。この軸配位子は無置換状態の場合のように、色素分子間の相互作用が非常に大きい状態から、色素分子間の距離を広げる働きを担い、スペクトル可動性、可逆性を持たせることが可能になると同時に、色素間の相互作用を失わせない作用を担う。つまり、軸配位子を適当に選ぶことによって軸配位子の凝集力および軸配位子の空間的広がりで色素分子間の距離、凝集する角度等の凝集状態をコントロールできるため、さらには高分子化合物との混合系において、色素の軸配位子が高分子化合物とも相互作用しやすいため、記録コントラストが高く、良好な可逆性を有する記録材料の提供が可能となる。
【0046】
このような理由により、中心金属に置換基を有するタイプ、いわゆる軸配位子型のフタロシアニンまたはナフタロシアニン等の化合物を有機光情報記録媒体用材料として選択したことが本発明の重要な点である。
【0047】
さて、大きなスペクトル変化を起こすためには、まず色素分子どうし、つまり色素基本骨格のπ共役系どうしを、置換基どうしの分子間力等の相互作用でスペクトルの変化が十分大きくなるような距離圏に引きこむことが必要である。この場合、色素分子どうしが接近しすぎてもスペクトル可動性、可逆性を失う可能性があるため好ましくないが、中心金属に置換基を有するタイプ、いわゆる軸配位子型のフタロシアニンまたはナフタロシアニン等の化合物はその軸配位子によって、色素分子どうしが接近できる距離、角度等の凝集状態をコントロールすることができるので都合がよい。
【0048】
本発明では特定軸配位子の長さおよび軸配位子の空間的広がりをコントロールすることで、追記性、可逆性を制御できることを見出した。
【0049】
ところで、色素−色素間の相互作用によるスペクトルは、単分子状態のハミルトニアンに双極子−双極子相互作用の項を取り込むことで近似できる。双極子−双極子相互作用は次式で表される(図12参照)。
【0050】
【数1】
E(μμ)=−(μA・μB/r3){2cosθAcosθB−sinθA
sinθBcos(φA−φB)}
【0051】
いま双極子−双極子相互作用の項のみを考え、この相互作用によるエネルギー変化を調べると図3のようになり、フタロシアニンまたはナフタロシアニン等の化合物における主骨格環がθ方向に、φ方向に、あるいはθ方向、φ方向の混合で、どのような配置をとるかによってスペクトルの変化量も変わることがわかる。双極子−双極子相互作用の式を見てわかるように、この相互作用によるエネルギー変化を大きくするためには、双極子モーメントの大きさμA、μBを大きくする、距離rを小さくする、あるいはθ、φを最適化することが必要である。
【0052】
双極子モーメントの大きさμA、μBを大きくすることは、フタロシアニンまたはナフタロシアニン等の化合物における主骨格環を変えることに対応するため、容易に分子設計できない。また前述のように、距離rを極端に小さくすることはスペクトル可動性、可逆性を失うため好ましいものでない。
【0053】
本発明は、双極子−双極子相互作用力の変化、すなわち色素基本骨格π共役系間の相互作用力変化によるスペクトルシフトを大きくすることを、スペクトル可動性、可逆性を失わない範囲での色素基本骨格間距離r、θ方向、φ方向の配置をコントロールすることにより行う。このコントロールは中心金属の置換基、すなわち軸配位子を選択することで達成できることを見出した。
【0054】
2つの色素凝集状態として色素分散状態と色素凝集状態を用いる場合、色素凝集状態はランダムに色素が凝集した状態であっても良いが、色素分散状態と色素凝集状態間のスペクトル変化を大きくするためには、色素がある程度規則性をもって凝集することが好ましい。2つの凝集状態として1つの色素凝集状態と、もう1つの色素凝集状態を用いる場合、少なくともどちらかの凝集状態がある程度規則性をもって凝集することが好ましい。
【0055】
本発明ではこのようにある程度規則性をもって凝集させることを、軸配位子を選択することで達成させられることをも見出した。つまり、軸配位子を変えることで、軸配位子の傾き、立体障害性、かさ高さ、たわみやすさ等をコントロールでき、したがって色素分子どうしの相互作用配置、凝集状態の規則性を変えることができる。このような軸配位子としてはアルキル基が好ましい。これはアルキル基が適当な凝集力を有し、アルキル基を大きくしても色素基本骨格π共役系間の相互作用を持たることができるためである。例えば下記式(2)および(3)で示される化合物のR1、R2、R3におけるアルキル基は、前述の双極子−双極子相互作用によるエネルギー変化を見てわかるように、非会合、非凝集のいわゆる色素分子の分散状態、あるいはある1つの色素凝集状態からのスペクトル変化量を大きくするために、他方の色素凝集状態は規則性を持って凝集することが好ましく、このような状態にするためには例えば軸配位子が比較的立った状態になるアルキル基が選択され、色素分子、どうしが、いわゆるH会合した状態をとるような、または軸配位子が極端に寝た状態になるアルキル基が選択され、色素分子どうしが、いわゆるJ会合した状態をとるような状態が好ましく、このような状態をとるための最適組合わせが存在する。
【0056】
【化5】
式(2)中のX〜Xは、それぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアルコキシ基、置換基を有してもよいアリールオキシ基、置換基を有してもよいアルキルチオ基、置換基を有してもよいアリールチオ基、ニトロ基、シアノ基、スルホン酸基、スルホン酸アミド基、スルホン酸エステル基を示す。k、l、m、nは置換基X〜Xの置換数で0〜4の整数を示す。
【0057】
2つの色素凝集状態として、色素の分散状態に近い状態と色素の凝集状態を安定的に形成しやすい色素構造としては、例えば、上記式(2)で示される化合物において、R1、R2、R3はアルキル基であり、R1、R2、R3はアルキル基の種類が異なっていてもよく、好ましい1例としては、R3はR1とR2のうち炭素数の大きいアルキル基よりも炭素数で3つ以上の差を有するアルキル基、または、上記式(2)で示される化合物において、R1、R2、R3はアルキル基であって、R1、R2、R3はアルキル基の種類が異なっていてもよく、R1、R2は炭素数3以下のアルキル基であり、R3はR1とR2のうち炭素数の大きいアルキル基よりも炭素数で3つ以上の差を有するアルキル基がスペクトル変化を大きくできる最適組合わせであることを見出した。
【0058】
具体的に説明すると、上記式(2)で示される化合物において、R1、R2、R3が同一で大きなアルキル基である場合は空間的に密で、色素基本骨格π共役系どうしがあまり近づけなく(rが大きくなる)、色素基本骨π共役系の相互作用が低下するためスペクトルシフト量が小さい。また、アルキル基3つがすべて大きなアルキル基であると、そのアルキル基部分が結晶化しやすくなり、光情報記録媒体としては使用できない。そこで、上記式(2)で示される化合物において、R1、R2、R3のうち一つのアルキル基は直鎖部分が6以上で、他の二つのアルキル基は直鎖部分が6以下で、うち一つのアルキル基は直鎖部分が3のアルキル基とすることで、上記の問題が改善できる。これによって、大きなスペクトル変化を生じる可逆性記録材料が提供される。
【0059】
軸配位子に適したアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、n−ペンチル基、ネオペンチル基、イソアミル基、2−メチルブチル基、n−へキシル基、2−メチルペンチル基、3−メチルぺンチル基、4−メチルペンチル基、2−エチルブチル基、n−へプチル基、2−メチルヘキシル基、3−メチルヘキシル基、4−メチルヘキシル基、5−メチルヘキシル基、2−エチルペンチル基、3−エチルペンチル基、n−オクチル基、2−メチルヘプチル基、3−メチルヘプチル基、4−メチルヘプチル基、5−メチルヘプチル基、2−エチルヘキシル基、3−エチルヘキシル基、n−ノニル基、n−デシル基、n−ドデシル基等の一級アルキル基、イソプロピル基、sec−ブチル基、1−エチルプロピル基、1−メチルブチル基、1,2−ジメチルプロピル基、1−メチルヘプチル基、1−エチルブチル基、1,3−ジメチルブチル基、1,2−ジメチルブチル基、1−エチル−2−メチルプロピル基、1−メチルヘキシル基、1−エチルヘプチル基、1−プロピルブチル基、1−イソプロピル−2−メチルプロピル基、1−エチル−2−メチルブチル基、1−プロピル−2−メチルプロピル基、1−メチルヘプチル基、1−エチルヘキシル基、1−プロピルペンチル基、1−イソプロピルペンチル基、1−イソプロピル−2−メチルブチル基、1−イソプロピル−3−メチルブチル基、1−メチルオクチル基、1−エチルヘプチル基、1−プロピルヘキシル基、1−イソブチル−3−メチルブチル基等の二級アルキル基、tert−ブチル基、tert−へキシル基、tert−アミル基、tert−オクチル基等の三級アルキル基、シクロヘキシル基、4−メチルシクロヘキシル基、4−エチルシクロヘキシル基、4−tert−ブチルシクロヘキシル基、4−(2−エチルヘキシル)シクロヘキシル基、ボルニル基、イソボルニル基、アダマンタン基等のシクロアルキル基等が挙げられる。
【0060】
また、上記式(2)中のX〜Xは、それそれ独立に水素原子、ハロゲン原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアルコキシ基、置換基を有してもよいアリールオキシ基、置換基を有してもよいアルキルチオ基、置換基を有してもよいアリールチオ基、ニトロ基、シアノ基、スルホン酸基、スルホン酸アミド基、スルホン酸エステル基を示す。k、l、m、nは置換基X〜Xの置換数で0〜4の整数を示す。上記式(2)中のX1〜X4は、好ましくは置換基があまり立体的に大きくなく、置換基の数としても少ないものが良い。これは置換基として立体的に大きいもの、また、置換基を数多く導入することは、軸配位子型色素のスペクトルの特徴をなくすものだからである。
【0061】
ところで本発明では、上述したような構造を有する色素と可逆性およびスペクトルシフト性の相関を検討した結果などから、上記の例示軸配位置換基構造R1〜R3よりもさらに良好な可逆性およびスペクトルシフト性を示す置換基を検討し、スペクトルシフト量を大きくすることを可能にするために色素π共役系どうしの相互作用確率を高め、かつ、場合により可逆性をも付与することを目的とし鋭意実験を行った結果、上記式(1)に示す軸配位置換基が優れた可逆性およびスペクトルシフト性を示すことを見出した。
【0074】
記録層の形成にあたっては、光エネルギーの効率、波長整合性、色素の分子集合状態、分散状態、結晶状態の変化促進のために、他の色素を添加してもよい。そのような色素としては、例えばポリメチン色素、ナフタロシアニン系、フタロシアニン系、スクアリリウム系、コロコニウム系、ピリリウム系、ナフトキノン系、アントラキノン(インダンスレン)系、キサンテン系、トリフェニルメタン系、アズレン系、テトラヒドロコリン系、フェナンスレン系、トリフェノチアジン系染料およひ金属錯体化合物などが挙げられ、上記の染料を単独で用いてもよいし、2種以上の組合わせにしてもよい。
【0075】
また、上記染料中に金属、金属化合物、例えばIn、Te、Bi、Al、Be、TeO2、SnO、As、Cdなどを分散混合、あるいは積層の形態で用いることもできる。さらに、上記染料中に高分子材料、例えばアイオノマー樹脂、ポリアミド系樹脂、ビニル系樹脂、天然高分子、シリコーン、液状ゴムなどの種々の材料、もしくはシランカップリング剤などを分散混合して用いてもよいし、あるいは特性改良の目的で、安定剤(例えば遷移金属錯体)、分散剤、難燃剤、滑剤、帯電防止剤、界面活性剤、可塑剤などと一緒に用いることができる。
【0076】
記録層の形成は、蒸着、スパッタリング、CVDまたは溶剤塗布などの通常の手段によって行うことができる。塗布法を用いる場合には、上記染料などを有機溶媒に溶解させて、スプレー、ローラーコーティング、ディッピングおよびスピンコーティングなどの慣用のコーティング法によって行われる。有機溶媒としては、一般にメタノール、エタノール、イソプロパノールなどのアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン類、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミドなどのアミド類、ジメチルスルホキシドなどのスルホキシド類、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルなどのエーテル類、酢酸メチル、酢酸エチルなどのエステル類、クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン、四塩化炭素、トリクロロエタンなどの脂肪族ハロゲン化炭素類、あるいは、ベンゼン、キシレン、モノクロロベンゼン、ジクロロベンゼンなどの芳香族類、メトキシエタノール、エトキシエタノールなどのセルソルブ類、ヘキサン、ペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンなどの炭化水素類などを用いることができる。
【0077】
記録層の膜厚は、100Å〜10μm、好ましくは200Å〜2000Åが適当である。
【0078】
《基板》
基板の必要特性としては、基板側より記録・再生を行う場合のみ使用レーザ光に対して透明でなければならず、記録層側から記録・再生を行う場合は透明である必要はない。基板材料としては例えば、ポリエステル、アクリル樹脂、ポリアミド、ポリカーボネート樹脂、ポリオレフィン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミドなどのプラスチック、あるいはガラス、セラミック、金属などを用いることができる。なお、基板の表面にトラッキング用の案内溝や案内ピット、さらにアドレス信号などのプレフォーマットが形成されていてもよい。
【0079】
《下引き層》
下引き層は、(a)接着性の向上、(b)水またはガスなどのバリアー、(c)記録層の保存安定性の向上、(d)反射率の向上、(e)溶剤からの基板の保護、(f)案内溝、案内ピット.プレフォーマット等の形成などを目的として使用される。(a)の目的に対しては高分子材料、例えばアイオノマー樹脂、ポリアミド樹脂、ビニル系樹脂、天然樹脂、天然高分子、シリコーン、液状ゴムなどの種々の高分子物質およびシランカップリング剤などを用いることができ、(b)および(c)の目的に対しては、上記高分子材料以外に無機化合物、例えばSiO2、MgF2、SiO、TiO2、ZnO、TiN、SiNなど金属または半金属、例えばZn、Cu、Ni、Cr、Ge、Se、Au、Ag、Alなどを用いることができる。また、(d)の目的に対しては金属、例えばAl、Ag等や金属光沢を有する有機薄膜、例えばメチン染料、キサンテン系染料等を用いることができ、(e)および(f)の目的に対しては紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂、熱可塑性樹脂等を用いることができる。下引き層の膜厚は0.01〜30μm、好ましくは0.05〜10μmが適当である。
【0080】
《保護層・基板表面ハードコート層》
保護層または基板表面ハードコート層は、(a)記録層(反射吸収層)を傷、ホコリ、汚れ等から保護する、(b)記録層(反射吸収層)の保存安定性の向上、(c)反射率の向上等を目的として使用される。これらの目的に対しては、前記下引き層に示した材料を用いることができる。また無機材料として、SiO、SiO2なども用いることができ、有機材料として、ポリメチルアクリレート、ポリカーボネート、エポキシ樹脂、ポリスチレン、ポリエステル樹脂、ビニル樹脂、セルロース、脂肪族炭化水素樹脂、芳香族炭化水素樹脂、天然ゴム、スチレン−ブタジエン樹脂、クロロプレンゴム、ワックス、アルキッド樹脂、乾性油、ロジン等の熱軟化性、熱溶融性樹脂も用いることができる。上記材料のうち保護層または基板表面ハードコート層に最も好ましい物質は、生産性に優れた紫外線硬化樹脂である。保護層または基板表面ハードコート層の膜厚は、0.01〜30μm、好ましくは0.05〜10μmが適当である。
【0081】
本発明において、前記下引き層、保護層または基板表面ハードコート層には、記録層の場合と同様に、安定剤、分散剤、難然剤、滑剤、帯電防止剤、界面活性剤、可塑剤等を含有させることができる。
【0082】
《金属反射層》
反射層は単体で高反射率の得られる、腐食されにくい金属、半金属等が挙げられ、材料例としてはAu、Ag、Cu、Cr、Ni、Alなどが挙げられ、好ましくはAu、Alがよい。これらの金属、半金属は単独で使用してもよく、2種以上の合金としてもよい。膜形成方法としては、蒸着、スパッタリングなどが挙げられ、膜厚としては50〜3000Å、好ましくは100〜1000Åてある。
【0083】
【実施例】
以下実施例によりさらに具体的に説明する。
下記式(7)で示されるフタロシアニン化合物において、nが7、11である化合物を合成した。このフタロシアニン化合物をクロロホルムに溶解させ、スピンコーティング法によりガラス基板上に薄膜を形成した。
【0084】
【化6】
【0085】
このサンプルの分光特性を測定したところ、図4〜図5のようになり、この色素が複数の安定した凝集状態を形成することがわかった。また、それぞれのクロロホルム溶液のスペクトルは、図6〜図7に示すとうりで、両者の溶液状態では色素間相互作用がほとんどなく、分子が単一分散状態となっている。このことから、本発明の色素が、固体となるときに特異な凝集状態を生じていることがわかる。
【0086】
n=11のサンプルに対して、初期と100℃、150℃に加熱したときのスペクトルを測定したところ、図8に示すように凝集状態を変化させることができ、スペクトルの変化を生じた。さらに、この凝集状態の変化は、可逆性をも持たせることができた。このサンプルの初期、100℃、150℃の加熱による膜状態を高分解能の顕微鏡で観察した結果、表面形状にまったく変化はなく、均一膜であった。
【0087】
比較例として、上記式(7)のn−C37基に代えて、CH3基、C25基、i−C37基を有する式(8)〜(10)のフタロシアニン化合物を合成した。
【0088】
【化7】
【化8】
【化9】
【0089】
これらのフタロシアニン化合物も上記同様クロロホルムに溶解させ、スピンコーティング法によりガラス基板上に薄膜を形成させた。これらのサンプルの分光特性を測定したところ、図9〜図11のようになり、色素分子がランダムに凝集していると推測される。但し、図9はSiPc[−OSi(CH3281722を(式(8))、図10はSiPc[−OSi(C2528172を(式(9))、図11はSiPc[−OSi(i−C3728172(式(10))の薄膜スペクトルである。このうち図10のSiPc[−OSi(C2528172を(式(9))は、他の色素に比べて薄膜が結晶化しやすく、膜質は不良であった。これも置換基の凝集力および空間的広がりによる特有の効果により生じているものと考えられる。また、これらのサンプルは、100℃および150℃の加熱ではスペクトルがシフトしなかった。これらのことから、本発明の色素構造が、その色素構造により規則的な1つ以上の色素凝集状態を形成させる特有の効果があることがわかった。
【0090】
【発明の効果】
本発明によれば、第一に、少なくとも色素分子を含むむ材料、あるいは少なくとも色素分子と高分子化合物を含む混合系材料からなり、色素分子の凝集状態変化に伴って異なるスペクトルを示す光情報記録媒体であって、色素分子が上記式(1)で示される構造を有することにより、大きなスペクトルシフトを示す光情報記録媒体が得られる。
【0091】
第二に、上記本発明の記録媒体の未記録状態に対して、外部エネルギーを照射し、それにより色素分子のスペクトルを変化させて記録を行うことにより大きなスペクトルシフトを生じさせる記録方法が得られる。
【0092】
第三に、上記本発明の記録媒体の未記録状態に対して、外部エネルギーの照射により色素分子のスペクトルが変化する領域の波長で情報の再生を行うことにより、大きな記録コントラスト信号を得る再生方法が得られる。
【0093】
第四に、上記本発明の記録媒体の未記録状態に対して、第1の外部エネルギーの照射により色素分子のスペクトルを変化させることで情報の記録が行われた記録状態に対し、第2の外部エネルギーの照射により色素分子のスペクトルを未記録の状態と同じスペクトルに戻すことで良好な消去特性を得る消去方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】色素分子が凝集するとスペクトルがシフトすることを示す図。
【図2】スペクトル変化が小さければ記録コントラストは低いことを示す図。
【図3】色素−色素間の相互作用によるエネルギー変化とスペクトルの変化量との関係を示す図。
【図4】試作したフタロシアニン化合物の薄膜の分光特性を示す図。
【図5】試作したフタロシアニン化合物の薄膜の分光特性を示す図。
【図6】試作したフタロシアニン化合物の溶液状態の分光特性を示す図。
【図7】試作したフタロシアニン化合物の溶液状態の分光特性を示す図。
【図8】薄膜を加熱することにより分光特性が変化する状態を示す図。
【図9】試作したフタロシアニン化合物の薄膜の分光特性を示す図。
【図10】試作したフタロシアニン化合物の薄膜の分光特性を示す図。
【図11】試作したフタロシアニン化合物の薄膜の分光特性を示す図。
【図12】数式1を説明するための補助的説明図。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical information recording medium, and more particularly, to an optical information recording medium which is an organic material and has reversibility, and a recording, reproducing and erasing method thereof.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an inorganic material is generally used for a recording layer of a rewritable optical information recording medium. For example, a phase change using a phase change by a magneto-optical recording material made of an alloy such as TeFeCo using a Kerr effect or a chalcogenide thin film. Type optical recording material. These inorganic materials contain a lot of harmful substances, and organic materials are attracting attention because they have the demerit of high cost because the film formation method is limited to vapor deposition and sputtering. .
[0003]
As an organic rewritable material, a photochromic compound such as spiropyran (Japanese Patent Laid-Open No. 59-227972), a mixture of a liquid crystal polymer and a dye (Japanese Patent Laid-Open No. 2-136289), and the like have been proposed. However, photochromic compounds such as spiropyran have problems such as recording state stability, repeatability of recording and erasing, and reading destruction, and are still unsolved in practical use. On the other hand, the reversible change mechanism of the liquid crystal polymer and dye mixture system material changes the interaction between the liquid crystal polymer and the dye by changing the alignment state of the side chain of the liquid crystal polymer. The characteristic is reversibly changed.
[0004]
Various other rewritable recording materials such as Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-339865 have been proposed. However, there is no practically sufficient organic material, and a new material is awaited. The following materials have been proposed as conventional organic rewritable materials.
[0005]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-199684 proposes a write-once and rewritable optical information recording medium using a recording layer in which magnesium phthalocyanine is dispersed in a polymer matrix, and a dye monomer state and an aggregate state. However, in this invention, the specific structure and effect of magnesium phthalocyanine and polymer are not disclosed, and in order to generate reversibility, it is necessary to treat with a halogen-based solvent such as chloroform. It is not practical as an optical information recording medium.
[0006]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-201926 proposes a write-once and rewritable optical information recording medium using a magnesium phthalocyanine crystal phase. However, in the present invention, the production method of the dye film uses a vacuum deposition method, and after that, it is necessary to perform operations such as pulverization in a solvent and drying, which has a problem in productivity. Further, in order to generate reversibility, it is necessary to treat with a halogen-based solvent such as chloroform, which is not practical as a rewritable optical information recording medium. Further, the spectrum of the recording film is very broad, and it is not suitable for a short wavelength light source used for increasing the density, for example, a 630-690 nm semiconductor laser that is currently promising.
[0007]
Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 3-124488 and 3-124490 propose a rewritable optical information recording medium having an expansion layer made of a dye and a resin and a holding layer. However, in the present invention, the dye is merely used as a light absorbing material and does not use the change in the aggregation state of the dye, and recording is performed by forming bumps. For this reason, there is a possibility that the jitter is deteriorated, and it is not suitable as a reflection type optical information recording medium in which a reflection layer is provided on the recording layer, that is, a CD compatible type optical information recording medium. Furthermore, there is a concern that a laser having a different wavelength for recording and erasing is necessary, and the cost is increased due to problems such as a manufacturing method.
[0008]
Japanese Patent Laid-Open No. 3-124491 proposes a rewritable optical information recording medium that is chemically fixed in a dye itself or a resin by introducing a polymerizable group into naphthalocyanine. However, in the present invention, the dye is used as a light absorbing material, and recording is performed by bump formation or the like. Further, JP-A-6-223374 proposes a recording film containing a light-transmitting substrate and a dye material that forms an association state by light irradiation. However, there is no rewrite in the specification, and recording The mode is so-called Low to High recording in which the reflectance of the portion irradiated with light increases.
[0009]
In Japanese Patent Laid-Open No. 6-251417, good recording is realized by using a phthalocyanine polymer. However, as described above, there is no description of rewriting in the specification, and the recording mode is Low to High recording. The recording polarity is opposite to that of a normal optical disc. In JP-A-6-251418, recording / erasing is achieved by a mixed film of a specific phthalocyanine and an organic compound having a melting point in the range of 140 ° C. to 250 ° C. However, also in this case, the recording polarity is opposite to that of a normal optical disk in Low to High recording, and the level of change is 42% to 56%, which is not so large. JP-A-6-279597 proposes a near-infrared absorbing film containing a polyalkyl acrylate resin and a phthalocyanine compound, but there is no rewrite in the specification, and as a method for improving light resistance. Proposed.
[0010]
These recording materials are mostly Low to High recording, and cannot be applied as CD family media that require a reflectance of 60 to 70% or more in an unrecorded state. Conventionally, there are few examples in which the reversible mechanism has been described in detail, and only a conceptual explanation has been given, and therefore, guidelines for material design have not been clarified. In addition, due to the demand for large capacity and high speed, a write-once type optical information recording medium for the purpose of information storage and backup as well as information rewriting is required. As such write-once media, CD-R currently exists, but since the current recording method is based on decomposition of dye molecules and deformation of the substrate, higher density and higher transfer rate are achieved. It seems to be very difficult to do.
[0011]
In recent years, DVD (digital video disc) standards have been unified, and a gigabyte storage of 4.7 GB or more on one side has appeared. Along with computer data storage, movies and other high-quality music are stored on a single disc. Also in this DVD, a write-once DVD-R, a DVD-RAM, etc. appear. In this case, a high transfer speed is required in addition to high-density recording, and a recording medium that satisfies these conditions has been studied.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a recording material which is an organic material having reversibility and a recording material which can be recorded and reproduced at a high speed and which can be additionally recorded. And a rewritable and recordable optical information recording medium compatible with DVD-based media. That is, the present invention provides a rewritable recording medium such as a PD or CD-E that is currently on the market, or a DVD-RAM that is expected to appear in the future. The present invention also provides a high-sensitivity write once optical information recording medium that can be written only once, such as R and a DVD-R system that will appear in the future.
[0013]
Currently, CD media and optical disks such as PD, MD, and MO have a maximum recording capacity of about 650 MB, organic materials are used as write-once media, and inorganic materials are used as rewritable media. In this capacity region, it is unlikely that an organic material will be replaced as a rewritable material due to the results of inorganic materials such as phase change materials. However, as DVD-based media become widespread in the future, there is a possibility that organic materials can be applied to the rewritable type as well as the write-once type. This is because inorganic materials have poor sensitivity, and have a thermal conductivity and thermal diffusion coefficient that are 1 to 2 orders of magnitude higher than those of organic materials. Moreover, considering the compatibility with ROM, both the write once type and the rewritable type may require high reflectivity like ROM, but such high reflectivity cannot be achieved with inorganic materials. .
[0014]
At present, DVD-ROM has a capacity of 4.7 GB or more, whereas DVD-RAM using a phase change material has a capacity of about 2.9 GB by using mark edge recording or land / groove recording. I'm stuck. Therefore, in the present invention, an organic material has been studied as a material capable of increasing the sensitivity and the transfer rate.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
  According to the present invention, firstly, a material comprising at least a dye molecule is used.ColorShow different spectra with changes in the aggregation state of elementary moleculesIncluding recording layerAn optical information recording medium is provided, wherein the dye molecule has a structure represented by the following formula (1).
[0016]
[Chemical Formula 3]
Where X1~ X4Each independently has a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group which may have a substituent, an aryl group which may have a substituent, an alkoxy group which may have a substituent, or a substituent. An aryloxy group which may have a substituent, an alkylthio group which may have a substituent, an arylthio group which may have a substituent, a nitro group, a cyano group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid amide group or a sulfonic acid ester group.
Also,X 1 ~ X 4 Attached tok, l, m, n are substituents X1~ X4Represents an integer of 0 to 4.
[0023]
  FirsttwoIn addition, recording is performed by irradiating external energy to the unrecorded state of the optical information recording medium and changing the spectrum of the dye molecule.As described in the firstAn optical information recording medium recording method is provided.
[0024]
  FirstthreeIn addition, the recording is reproduced by using the wavelength of the region where the spectrum of the dye molecule changes by irradiation of external energy with respect to the unrecorded state of the optical information recording medium.As described in the firstA method for reproducing an optical information recording medium is provided.
[0025]
  FirstFourIn addition, in contrast to an unrecorded state of an optical information recording medium, recording is performed by changing the spectrum of the dye molecule by irradiation with the first external energy. Characterized by erasing the record by returning the spectrum of the molecule to the same spectrum as in the unrecorded stateAs described in the firstA method for erasing an optical information recording medium is provided.
[0026]
  As a reference example,The dye molecule has a structure represented by the following formula (2)Optical information recording mediumIs provided.
[0027]
[Formula 4]
formula(2)R1 to R3 are alkyl groups, and any one of R1 to R3 has a straight chain portion of 6 or more, and the other two alkyl groups have a straight chain portion of 6 or less, of which one One alkyl group represents an alkyl group having a straight chain portion of 3. X1~ X4Each independently has a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group which may have a substituent, an aryl group which may have a substituent, an alkoxy group which may have a substituent, or a substituent. An aryloxy group which may have a substituent, an alkylthio group which may have a substituent, an arylthio group which may have a substituent, a nitro group, a cyano group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid amide group or a sulfonic acid ester group. K, l, m, and n are substituents X1~ X4Represents an integer of 0 to 4.
[0028]
The present invention is described in detail below.
As described above, the present invention has found that a dye having a specific substituent on the central metal of phthalocyanine exhibits a good spectral shift, and is added by adding the length of the alkyl group of the substituent or a polymer compound. When it shows characteristics (information can be written only once and recorded information cannot be easily erased), when it shows reversible characteristics, or neither (spectrum shift does not occur or shift amount is small) ) And appear.
[0029]
Phthalocyanine or naphthalocyanine compounds are still one of the most suitable materials for optical information recording media. However, in a CD-R, that is, a medium of a type in which a user can write information only once, phthalocyanine or naphthalocyanine compounds are simply used for laser light absorption during information recording, and recording is performed for phthalocyanine or naphthalocyanine by laser light absorption. This is carried out by decomposition of the compound or deformation of the substrate by laser light absorption of the phthalocyanine or naphthalocyanine compound. Therefore, it cannot have reversibility. In addition, this recording mechanism has a problem that jitter at the time of high-speed reproduction increases and a high transfer rate cannot be achieved. In particular, DVD media are required to have a high speed during recording as well as a high speed during reproduction. For this purpose, the sensitivity of the recording film is very important, and recording by thermal decomposition and thermal deformation like the current CD-R is required. Then, a high-power laser is required, which is not preferable from the viewpoint of recording response.
[0030]
Further, in the DVD type media, since the DVD-ROM has a capacity of 4.7 GB or more, it is preferable that the write-once type and the rewritable type have the same capacity. However, what is currently attracting attention as a RAM uses a phase change type material, and the capacity is only about 2.9 GB even if a high density method such as mark edge recording or land / groove method is used. . This is due to the fact that inorganic materials have basically poor sensitivity and that the thermal conductivity and thermal diffusion coefficient are larger by 1 to 2 digits than organic materials. Therefore, a recording material that can record at high speed and with high sensitivity and can reproduce information with low jitter is highly desired.
[0031]
In the present invention, phthalocyanine or naphthalone anine compound is not used as a mere absorbent as in the prior art, but by directly utilizing physical property changes of phthalocyanine or naphthalocyanine compound itself, reversible type or write-once type can be used. The present invention also provides an optical information recording medium material, an optical information recording medium, and a recording, reproducing, and erasing method thereof that do not involve changes in the surface shape due to substrate deformation, physical changes in the dye, and the like.
[0032]
Reversibility by a pigment compound such as a phthalocyanine or naphthalocyanine compound is caused by, for example, a change in a crystalline state, an aggregation state, an association state, a structure / electronic state, etc. The type that controls the dye-dye interaction (basically a one-component system consisting of only a dye) and the type that controls the dye-dye interaction and the dye-other molecule interaction (two-component or more) It is done. The type that controls the interaction between the dye-dye and the interaction between the dye-other molecules is a type that has write-once and reversibility for dyes that cannot easily change the dye-dye interaction. Thus, for example, by creating two stable states such as a dye aggregation state and a dye dispersion state, it is possible to provide writeability and reversibility. In other words, the dye compound alone can form an association or aggregation state due to the interaction between the dye molecules, but it cannot create a dispersion state of the dye molecules without the interaction between the dye molecules, or create a dispersion state. In many cases, however, it is not stable (the stability over time is poor, and it gradually returns to an aggregated or aggregated state).
[0033]
Therefore, in the present invention, in some cases, a mixture of a dye molecule and one or more polymer compounds is used as a recording material for an optical information recording medium, an unrecorded or erased state is set to an association or aggregation state of the dye molecule, and the recording state is set to the dye molecule. The dye molecule in which the polymer compound interacts with the dispersion state, or the unrecorded or erased state is the dispersion state of the dye molecule in which the dye molecule interacts with the polymer compound, and the recording state is the association or aggregation state of the dye molecule There is a feature. However, the two stable states are not limited to the dye aggregation state and the dispersion state, but may be one stable dye aggregation state and another stable dye aggregation state. Therefore, in the present invention, a dye molecule capable of forming an association or aggregation state in some cases and a dye molecule that interacts with the dye molecule and is different from the association or aggregation state of the dye molecule or a dye dispersion state. High molecular compounds that can be formed may be used.
[0034]
First, the optimum dye structure that can be used in the present invention will be described.
The reversibility utilizing the change in the aggregation state is a change in the interaction between the dye molecule and the dye molecule. As shown in FIG. 1, the dye molecule exists in a single state where it does not interact with other dye molecules, When dye molecules aggregate in the dispersed state, the spectrum shifts to a short wavelength or a long wavelength. Alternatively, the dye-dye interaction is changed with respect to the aggregation state of a certain dye, and the spectrum is shifted to a short wavelength or a long wavelength by showing a dye aggregation state different from the aggregation state.
[0035]
When two or more dye molecules approach a molecular order distance or less, an association phenomenon such as so-called J-association or H-association of the dye is observed, which corresponds to a change in the aggregation state. Generally speaking, since the change in the crystal state is a large change in the surface state of the film and is not suitable for optical memory, it is necessary to search for a dye that can reversibly change the aggregation state of the dye.
[0036]
The present invention prevents association or aggregation due to forces such as intermolecular force or electrostatic force between the basic skeletons of the dye molecules, dipole interaction, etc., which cannot change or become irreversible the spectrum of the dye molecules, Associates and aggregates to such an extent that the spectrum of the dye molecule can be controlled from the outside, and prevents the dye molecules from interacting with each other and associates to such an extent that the spectrum of the dye molecule can be controlled from the outside. As a dye molecule to be aggregated, a dye having a substituent on the dye molecule, preferably a dye having a substituent on the central metal, more preferably a dye having an alkyl substituent on the central metal, And aggregate and aggregate due to the spatial spread of the substituent, and this effect causes the interaction of the π-conjugated system of the dye basic skeleton, Against that state, it is characterized in changing the spectrum of the dye molecule.
[0037]
Thus, the dye in the present invention has a substituent in the dye molecule, preferably a substituent in the central metal, and more preferably an alkyl substituent in the central metal. When there is no substituent in the dye molecule (including a substituent substituted by a part other than the central metal), or when the substituent is small, the distance between the dye molecules is narrow, and the interaction force between the dye molecules is small. large. For this reason, even if recording with external energy and further erasing are performed, this interaction force cannot be changed, and the spectrum cannot be changed. Therefore, since there is no spectrum mobility, additional writing without shape change cannot be performed and, of course, reversibility does not occur.
[0038]
On the other hand, when the substituent is very large three-dimensionally, the interaction between the dye basic skeletons is weakened, and the dye molecules associate and form an aggregated state due to the intermolecular force interaction of the substituents. There is a possibility that the distance between the basic skeletons becomes large and the interaction between the π-conjugated systems of the dye molecule basic skeletons is almost eliminated. Therefore, the change in the interaction between dye molecules due to recording is reduced, and reversibility cannot be expected (the spectral difference between one stable dye aggregation state and another stable dye aggregation state is small). Therefore, it is possible to change the interaction force between dye molecules by recording (spectrum mobility) and, in some cases, to make the change in interaction force reversible, the dye molecules must have a sufficient spectral shift. It is important that the dye molecules are not too close to each other in order to be drawn within the range where they occur, and to have spectral mobility and reversibility.
[0039]
Further, in the present invention, a polymer compound is added to a dye for the purpose of improving spectral mobility, reversibility, improvement of stability, film formability and film uniformity (for example, as one dye stable aggregation state, In the case of using the dispersion state of the dye), the polymer compound and the dye must interact to form the dispersion state of the dye. Therefore, it is necessary to have a site on the dye side that can easily interact with the polymer compound (of course, the polymer compound also needs a site that can easily interact with the dye).
[0040]
Among the present inventions, a preferable dye structure has a range in which a substituent is provided on the central metal of the dye molecule so as not to bring the dye molecules too close to each other and a sufficient spectral shift occurs between the dye molecules. The action of attracting the substituents is given to the cohesive force (intermolecular force) of the substituent and the spatial spread of the substituent. In addition, the substituent preferably has a shape, size, and type that can interact with the polymer compound.
[0041]
Broadly categorizing fucocyanine or naphthalocyanine compounds in places where substituents are attached,
(1) Type having a substituent at the α-position
Type with substituent at β-position
(3) Type with a substituent on the central metal
It is divided into.
[0042]
Of these, phthalocyanine or naphthalocyanine compounds of the type having a substituent at the α-position and the type having a substituent at the β-position have spectra due to the presence of isomers and the presence of energy levels due to the rotation and vibration of the substituents. Easy to spread. Therefore, even if a spectrum change due to a change in aggregation state such as association occurs, the recording contrast is low unless the change is very large (FIG. 2).
[0043]
On the other hand, the type having a substituent in the central metal, so-called axial ligand type phthalocyanine or naphthalocyanine compound, generally has little influence on the basic skeleton of the phthalosinine or naphthalocyanine compound due to the influence of the axial ligand. There is almost no difference between the energy states due to the rotation and vibration of the ligand. Further, if no substituent is introduced at the α-position or β-position, no isomer exists, and therefore there is no spectrum broadening and a spectrum having a sharp peak like a solution state is shown. Therefore, such an axial ligand type dye has the original (a certain stable state) even if the spectrum is slightly changed due to the change in the interaction between the dye molecule and the dye molecule due to the change in association and aggregation state. Since the spectrum is very sharp, the recording contrast is high (FIG. 1).
[0044]
Further, when the structure is compatible with CD-type and DVD-type media, that is, when a metal reflective layer is provided on the recording layer, a type having a substituent at the α-position and a type having a substituent at the β-position The phthalocyanine or naphthalocyanine compound has a broad spectrum and exhibits a spectral shape that originally includes two stable states, a postscript change and a reversible change, and even in a wavelength region that should not exist in the dye of the main structure. Due to the presence of isomers and the presence of energy levels due to the rotation and vibration of substituents, there are many cases where there is relatively large absorption at the recording / reproducing wavelength from the beginning, and the initial (unrecorded, The reflectance during erasing may be reduced. In other words, if you select a recording / reproducing wavelength that increases the reflectivity during unrecorded / erased (there is almost no absorption at that wavelength), the spectrum may not move as much as it has a larger absorption at that wavelength. There is.
[0045]
On the other hand, the type having a substituent in the central metal, so-called axial ligand type phthalocyanine or naphthalocyanine compound, on the contrary, even if the recording / reproducing wavelength is selected so as to increase the reflectance at the time of unrecorded / erased, the wavelength It is possible to move the spectrum so that it has a large absorption (a small spectral change is sufficient). This axial ligand can increase the distance between the dye molecules from the state where the interaction between the dye molecules is very large, as in the case of the unsubstituted state, and can have spectral mobility and reversibility. At the same time, it is capable of maintaining the interaction between the dyes. In other words, by appropriately selecting the axial ligand, the aggregation state such as the distance between the dye molecules and the angle of aggregation can be controlled by the coagulation force of the axial ligand and the spatial spread of the axial ligand. In the mixed system with the molecular compound, since the axial ligand of the dye easily interacts with the polymer compound, it is possible to provide a recording material having high recording contrast and good reversibility.
[0046]
For this reason, it is an important point of the present invention that a compound having a substituent in the central metal, that is, a so-called axial ligand type phthalocyanine or naphthalocyanine is selected as a material for an organic optical information recording medium. .
[0047]
Now, in order to cause a large spectral change, first the distance range where the change in the spectrum is sufficiently large due to the interaction between the dye molecules, that is, the π-conjugated systems of the basic dye skeleton, and the intermolecular force between the substituents. It is necessary to pull in. In this case, even if the dye molecules are too close to each other, it is not preferable because spectral mobility and reversibility may be lost, but a type having a substituent in the central metal, so-called axial ligand type phthalocyanine or naphthalocyanine, etc. This compound is advantageous because the aggregation state such as the distance and angle at which the dye molecules can approach each other can be controlled by the axial ligand.
[0048]
In the present invention, it has been found that the writeability and reversibility can be controlled by controlling the length of the specific axial ligand and the spatial extent of the axial ligand.
[0049]
By the way, the spectrum due to the interaction between the dye and the dye can be approximated by incorporating a dipole-dipole interaction term into a single-molecule Hamiltonian. The dipole-dipole interaction is expressed by the following equation (see FIG. 12).
[0050]
[Expression 1]
E (μμ) = − (μA・ ΜB/ RThree) {2cosθAcosθB-SinθA
sinθBcos (φA−φB)}
[0051]
Now considering only the term of dipole-dipole interaction and examining the energy change due to this interaction, it becomes as shown in FIG. Alternatively, it can be seen that the amount of change in the spectrum varies depending on the arrangement of the θ direction and φ direction. As can be seen from the dipole-dipole interaction equation, in order to increase the energy change due to this interaction, the magnitude of the dipole moment μA, ΜBIs increased, the distance r is decreased, or θ and φ are optimized.
[0052]
Dipole moment magnitude μA, ΜBIncreasing the size corresponds to changing the main skeleton ring in a compound such as phthalocyanine or naphthalocyanine, and thus cannot be easily molecularly designed. As described above, it is not preferable to make the distance r extremely small because spectrum mobility and reversibility are lost.
[0053]
The present invention relates to a method of increasing a spectral shift due to a change in dipole-dipole interaction force, that is, a change in interaction force between a dye basic skeleton and a π-conjugated system, within a range in which spectrum mobility and reversibility are not lost. This is done by controlling the arrangement of basic inter-frame distances r, θ direction, and φ direction. It has been found that this control can be achieved by selecting a central metal substituent, ie an axial ligand.
[0054]
When the dye dispersion state and the dye aggregation state are used as the two dye aggregation states, the dye aggregation state may be a state in which the dye is randomly aggregated, but in order to increase the spectral change between the dye dispersion state and the dye aggregation state For this, it is preferable that the dye aggregates with a certain degree of regularity. When one dye aggregation state and another dye aggregation state are used as the two aggregation states, it is preferable that at least one of the aggregation states aggregates with some regularity.
[0055]
In the present invention, it has also been found that aggregation with some degree of regularity can be achieved by selecting an axial ligand. In other words, by changing the axial ligand, it is possible to control the inclination, steric hindrance, bulkiness, flexibility, etc. of the axial ligand, thus changing the interaction arrangement between the dye molecules and the regularity of the aggregation state. be able to. Such an axial ligand is preferably an alkyl group. This is because the alkyl group has an appropriate cohesive force, and even when the alkyl group is enlarged, the interaction between the dye basic skeleton and the π-conjugated system can be achieved. For example, the alkyl groups in R1, R2, and R3 of the compounds represented by the following formulas (2) and (3) are non-aggregated and non-aggregated as can be seen from the energy change due to the dipole-dipole interaction described above. In order to increase the amount of spectral change from a so-called dye molecule dispersion state or one dye aggregation state, it is preferable that the other dye aggregation state aggregates with regularity. For example, an alkyl group in which the axial ligand is in a relatively standing state is selected, and the dye molecule, an alkyl in which the so-called H-association state is taken or the axial ligand is in an extremely lying state A group is selected, and a state in which the dye molecules are in a so-called J-association state is preferable, and there is an optimum combination for taking such a state.
[0056]
[Chemical formula 5]
formula(2) MediumX1~ X4Each independently has a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group which may have a substituent, an aryl group which may have a substituent, an alkoxy group which may have a substituent, or a substituent. An aryloxy group which may have a substituent, an alkylthio group which may have a substituent, an arylthio group which may have a substituent, a nitro group, a cyano group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid amide group and a sulfonic acid ester group. k, l, m, n are substituents X1~ X4The integer of 0-4 is shown by the number of substitution.
[0057]
  As the two dye aggregation states, as a dye structure that can easily form a state close to a dye dispersion state and a dye aggregation state stably, for example, the above formula(2)In the compound shown, R1, R2, and R3 are alkyl groups, and R1, R2, and R3 may have different types of alkyl groups. As a preferred example, R3 has a larger number of carbon atoms out of R1 and R2. An alkyl group having 3 or more carbon atoms different from the alkyl group, or the above formula(2)In the compound shown, R1, R2, and R3 are alkyl groups, and R1, R2, and R3 may be different types of alkyl groups, R1 and R2 are alkyl groups having 3 or less carbon atoms, and R3 is It has been found that an alkyl group having a difference of 3 or more in carbon number compared to an alkyl group having a large number of carbon atoms in R1 and R2 is an optimal combination capable of increasing the spectral change.
[0058]
  Specifically, the above formula(2)In the compound shown, when R1, R2, and R3 are the same and are a large alkyl group, they are spatially dense, the dye basic skeleton π conjugated system is not very close to each other (r becomes large), and the dye basic bone π conjugated system The amount of spectral shift is small because the interaction of Further, when all three alkyl groups are large alkyl groups, the alkyl group portion is easily crystallized and cannot be used as an optical information recording medium. Therefore, the above formula(2)In the compounds shown, one of R1, R2, and R3 has an alkyl group having a straight chain portion of 6 or more, the other two alkyl groups have a straight chain portion of 6 or less, and one of the alkyl groups has a straight chain portion. By using the alkyl group of 3, the above problem can be improved. This provides a reversible recording material that produces large spectral changes.
[0059]
Suitable alkyl groups for the axial ligand include methyl, ethyl, n-propyl, n-butyl, isobutyl, n-pentyl, neopentyl, isoamyl, 2-methylbutyl, n-to Xyl group, 2-methylpentyl group, 3-methylpentyl group, 4-methylpentyl group, 2-ethylbutyl group, n-heptyl group, 2-methylhexyl group, 3-methylhexyl group, 4-methylhexyl group 5-methylhexyl group, 2-ethylpentyl group, 3-ethylpentyl group, n-octyl group, 2-methylheptyl group, 3-methylheptyl group, 4-methylheptyl group, 5-methylheptyl group, 2- Primary alkyl group such as ethylhexyl group, 3-ethylhexyl group, n-nonyl group, n-decyl group, n-dodecyl group, isopropyl group, sec-butyl group, 1-ethyl group Rupropyl group, 1-methylbutyl group, 1,2-dimethylpropyl group, 1-methylheptyl group, 1-ethylbutyl group, 1,3-dimethylbutyl group, 1,2-dimethylbutyl group, 1-ethyl-2-methyl Propyl group, 1-methylhexyl group, 1-ethylheptyl group, 1-propylbutyl group, 1-isopropyl-2-methylpropyl group, 1-ethyl-2-methylbutyl group, 1-propyl-2-methylpropyl group, 1-methylheptyl group, 1-ethylhexyl group, 1-propylpentyl group, 1-isopropylpentyl group, 1-isopropyl-2-methylbutyl group, 1-isopropyl-3-methylbutyl group, 1-methyloctyl group, 1-ethyl Secondary alkyl groups such as heptyl group, 1-propylhexyl group, 1-isobutyl-3-methylbutyl group, ter Tertiary alkyl group such as -butyl group, tert-hexyl group, tert-amyl group, tert-octyl group, cyclohexyl group, 4-methylcyclohexyl group, 4-ethylcyclohexyl group, 4-tert-butylcyclohexyl group, 4 Examples thereof include cycloalkyl groups such as-(2-ethylhexyl) cyclohexyl group, bornyl group, isobornyl group and adamantane group.
[0060]
  Also, the above formula(2) MediumX1~ X4Each independently has a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group which may have a substituent, an aryl group which may have a substituent, an alkoxy group which may have a substituent, or a substituent. An aryloxy group which may have a substituent, an alkylthio group which may have a substituent, an arylthio group which may have a substituent, a nitro group, a cyano group, a sulfonic acid group, a sulfonic acid amide group or a sulfonic acid ester group . k, l, m, n are substituents X1~ X4The integer of 0-4 is shown by the number of substitution. Above formula(2) MediumX1~ XFourPreferably, the substituent is not so sterically large and the number of substituents is small. This is because the substituent is sterically large and the introduction of a large number of substituents eliminates the spectral characteristics of the axial ligand type dye.
[0061]
By the way, in the present invention, the reversibility and spectrum better than those of the above exemplified axial coordination substituent structures R1 to R3 from the result of examining the correlation between the reversibility and the spectral shift property with the dye having the above structure. In order to increase the probability of interaction between dye π-conjugated systems in order to make it possible to increase the amount of spectral shift by studying substituents that exhibit shiftability, we have earnestly aimed to impart reversibility in some cases. As a result of experiments, it was found that the axial coordination substituent represented by the above formula (1) exhibits excellent reversibility and spectral shift.
[0074]
In forming the recording layer, other dyes may be added in order to promote changes in light energy efficiency, wavelength matching, dye molecular assembly state, dispersion state, and crystal state. Examples of such dyes include polymethine dyes, naphthalocyanine series, phthalocyanine series, squarylium series, colokonium series, pyrylium series, naphthoquinone series, anthraquinone (indanthrene) series, xanthene series, triphenylmethane series, azulene series, tetrahydro Examples thereof include choline-based, phenanthrene-based, triphenothiazine-based dyes and metal complex compounds, and the above dyes may be used alone or in combination of two or more.
[0075]
Further, metals and metal compounds such as In, Te, Bi, Al, Be, TeO are included in the dye.2SnO, As, Cd, etc. can also be used in the form of dispersion mixing or lamination. Further, polymer materials such as ionomer resins, polyamide resins, vinyl resins, natural polymers, silicones, liquid rubbers, or silane coupling agents may be dispersed and mixed in the dyes. Alternatively, for the purpose of improving the properties, it can be used together with a stabilizer (for example, a transition metal complex), a dispersant, a flame retardant, a lubricant, an antistatic agent, a surfactant, a plasticizer and the like.
[0076]
The recording layer can be formed by ordinary means such as vapor deposition, sputtering, CVD or solvent coating. When using a coating method, the above-described dye or the like is dissolved in an organic solvent, and a conventional coating method such as spraying, roller coating, dipping or spin coating is performed. As the organic solvent, generally alcohols such as methanol, ethanol and isopropanol, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone and cyclohexanone, amides such as N, N-dimethylacetamide and N, N-dimethylformamide, and sulfoxides such as dimethyl sulfoxide , Ethers such as tetrahydrofuran, dioxane, diethyl ether and ethylene glycol monomethyl ether, esters such as methyl acetate and ethyl acetate, aliphatic halogenated carbons such as chloroform, methylene chloride, dichloroethane, carbon tetrachloride and trichloroethane, or Aromatics such as benzene, xylene, monochlorobenzene and dichlorobenzene, cellosolves such as methoxyethanol and ethoxyethanol, hexane and pentane Cyclohexane, and the like can be used hydrocarbons such as methylcyclohexane.
[0077]
The film thickness of the recording layer is 100 to 10 μm, preferably 200 to 2000 μm.
[0078]
"substrate"
As a necessary characteristic of the substrate, it must be transparent to the laser beam used only when recording / reproducing is performed from the substrate side, and is not necessarily transparent when recording / reproducing is performed from the recording layer side. As the substrate material, for example, polyester, acrylic resin, polyamide, polycarbonate resin, polyolefin resin, phenol resin, epoxy resin, polyimide or other plastics, glass, ceramic, metal, or the like can be used. A tracking guide groove or guide pit, and a preformat such as an address signal may be formed on the surface of the substrate.
[0079]
<Underlayer>
The undercoat layer comprises (a) improved adhesion, (b) a barrier such as water or gas, (c) improved storage stability of the recording layer, (d) improved reflectance, and (e) a substrate from a solvent. Protection, (f) guide grooves, guide pits. It is used for the purpose of forming preformats. For the purpose of (a), polymer materials such as ionomer resins, polyamide resins, vinyl resins, natural resins, natural polymers, silicones, liquid rubbers and various polymer substances and silane coupling agents are used. For the purposes of (b) and (c), an inorganic compound such as SiO2, MgF2, SiO, TiO2, ZnO, TiN, SiN, or other metals or metalloids such as Zn, Cu, Ni, Cr, Ge, Se, Au, Ag, Al, or the like can be used. For the purpose of (d), metals such as Al and Ag, and organic thin films having a metallic luster such as methine dyes and xanthene dyes can be used. For the purposes of (e) and (f) In contrast, an ultraviolet curable resin, a thermosetting resin, a thermoplastic resin, or the like can be used. The thickness of the undercoat layer is 0.01 to 30 μm, preferably 0.05 to 10 μm.
[0080]
<Protective layer / substrate surface hard coat layer>
The protective layer or the substrate surface hard coat layer (a) protects the recording layer (reflection absorption layer) from scratches, dust, dirt, etc. (b) improves the storage stability of the recording layer (reflection absorption layer), (c ) Used for the purpose of improving the reflectance. For these purposes, the materials shown for the undercoat layer can be used. As inorganic materials, SiO, SiO2Can be used, such as polymethyl acrylate, polycarbonate, epoxy resin, polystyrene, polyester resin, vinyl resin, cellulose, aliphatic hydrocarbon resin, aromatic hydrocarbon resin, natural rubber, styrene-butadiene resin, Thermosoftening and heat melting resins such as chloroprene rubber, wax, alkyd resin, drying oil and rosin can also be used. Among the above materials, the most preferable substance for the protective layer or the substrate surface hard coat layer is an ultraviolet curable resin excellent in productivity. The film thickness of the protective layer or the substrate surface hard coat layer is 0.01 to 30 μm, preferably 0.05 to 10 μm.
[0081]
In the present invention, as in the case of the recording layer, the undercoat layer, the protective layer, or the substrate surface hard coat layer includes a stabilizer, a dispersant, a refractory agent, a lubricant, an antistatic agent, a surfactant, and a plasticizer. Etc. can be contained.
[0082]
《Metal reflective layer》
Examples of the reflective layer include a metal, a semi-metal, and the like, which can obtain a high reflectivity and are not easily corroded, and examples of materials include Au, Ag, Cu, Cr, Ni, Al, etc., preferably Au and Al. Good. These metals and metalloids may be used alone or in combination of two or more. Examples of the film forming method include vapor deposition and sputtering. The film thickness is 50 to 3000 mm, preferably 100 to 1000 mm.
[0083]
【Example】
Hereinafter, the embodiment will be described in more detail.
In the phthalocyanine compound represented by the following formula (7), a compound in which n is 7, 11 was synthesized. This phthalocyanine compound was dissolved in chloroform, and a thin film was formed on a glass substrate by a spin coating method.
[0084]
[Chemical 6]
[0085]
When the spectral characteristics of this sample were measured, it was as shown in FIGS. 4 to 5 and it was found that this dye formed a plurality of stable aggregate states. Moreover, the spectrum of each chloroform solution is as shown in FIGS. 6-7, and there is almost no interaction between pigment | dyes in both solution states, and the molecule | numerator is a single dispersion state. This shows that the pigment | dye of this invention has produced the specific aggregation state when it becomes solid.
[0086]
When the spectrum of n = 11 was measured at the initial stage and when it was heated to 100 ° C. and 150 ° C., the aggregation state could be changed as shown in FIG. 8, and the spectrum was changed. Furthermore, the change in the aggregation state could be reversible. As a result of observing the initial film state of the sample by heating at 100 ° C. and 150 ° C. with a high-resolution microscope, the surface shape did not change at all and was a uniform film.
[0087]
As a comparative example, nC of the above formula (7)ThreeH7Instead of CHThreeGroup, C2HFiveGroup, i-CThreeH7The phthalocyanine compounds of formulas (8) to (10) having a group were synthesized.
[0088]
[Chemical 7]
[Chemical 8]
[Chemical 9]
[0089]
These phthalocyanine compounds were also dissolved in chloroform as described above, and a thin film was formed on a glass substrate by spin coating. When the spectral characteristics of these samples are measured, it becomes as shown in FIGS. 9 to 11 and it is estimated that the dye molecules are randomly aggregated. However, FIG. 9 shows SiPc [-OSi (CHThree)2C8H17]22 (Formula (8)), FIG. 10 shows SiPc [-OSi (C2HFive)2C8H17]2(Equation (9)), FIG. 11 shows SiPc [-OSi (i-CThreeH7)2C8H17]2It is a thin film spectrum of (Formula (10)). Of these, SiPc [-OSi (C2HFive)2C8H17]2(Equation (9)), the thin film was more easily crystallized than other dyes, and the film quality was poor. This is also considered to be caused by a peculiar effect due to the cohesive force and spatial spread of the substituent. Further, these samples did not shift in spectrum when heated at 100 ° C. and 150 ° C. From these facts, it was found that the dye structure of the present invention has a unique effect of forming one or more regular dye aggregation states by the dye structure.
[0090]
【The invention's effect】
According to the present invention, firstly, an optical information recording comprising a material containing at least a dye molecule, or a mixed material containing at least a dye molecule and a polymer compound, and showing a different spectrum as the aggregation state of the dye molecule changes. When the dye molecule has the structure represented by the above formula (1), an optical information recording medium exhibiting a large spectral shift can be obtained.
[0091]
Second, a recording method can be obtained in which a large spectral shift is caused by irradiating external energy to the unrecorded state of the recording medium of the present invention, thereby changing the spectrum of the dye molecule and recording. .
[0092]
Third, a reproducing method for obtaining a large recording contrast signal by reproducing information at a wavelength in a region where the spectrum of the dye molecule changes due to irradiation of external energy with respect to the unrecorded state of the recording medium of the present invention. Is obtained.
[0093]
Fourth, in contrast to the unrecorded state of the recording medium of the present invention described above, the second state corresponds to the recorded state in which information is recorded by changing the spectrum of the dye molecule by irradiation with the first external energy. An erasing method for obtaining good erasing characteristics can be obtained by returning the spectrum of the dye molecule to the same spectrum as in an unrecorded state by irradiation with external energy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing that a spectrum shifts when dye molecules aggregate.
FIG. 2 is a diagram showing that the recording contrast is low when the spectral change is small.
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between an energy change due to a dye-dye interaction and a spectrum change amount.
[Fig. 4]The figure which shows the spectral characteristics of the thin film of the phthalocyanine compound made as an experiment.
FIG. 5 is a graph showing the spectral characteristics of a prototype thin film of a phthalocyanine compound.
[Fig. 6]The figure which shows the spectral characteristic of the solution state of the phthalocyanine compound made as an experiment.
FIG. 7 is a graph showing the spectral characteristics of the solution state of a prototype phthalocyanine compound.
FIG. 8 is a diagram showing a state in which spectral characteristics change by heating a thin film.
FIG. 9 is a graph showing the spectral characteristics of a prototype thin film of a phthalocyanine compound.
FIG. 10 is a graph showing the spectral characteristics of a prototype thin film of a phthalocyanine compound.
FIG. 11 is a graph showing the spectral characteristics of a prototype thin film of a phthalocyanine compound.
FIG. 12 is a supplementary explanatory diagram for explaining Formula 1;

Claims (4)

少なくとも色素分子を含む材料からなり、色素分子の凝集状態の変化に伴って異なるスペクトルを示す記録層を含む光情報記録媒体であって、前記色素分子が下記式(1)で表される構造を有することを特徴とする光情報記録媒体。
式中、X〜Xは、それぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアルコキシ基、置換基を有してもよいアリールオキシ基、置換基を有してもよいアルキルチオ基、置換基を有してもよいアリールチオ基、ニトロ基、シアノ基、スルホン酸基、スルホン酸アミド基またはスルホン酸エステル基を表す。
また、 〜X に付されたk、l、m、nは置換基X〜Xの置換数で0〜4の整数を表す。
An optical information recording medium comprising a recording layer made of a material containing at least a dye molecule, and having a recording layer showing a different spectrum in accordance with a change in the aggregation state of the dye molecule, wherein the dye molecule has a structure represented by the following formula (1): An optical information recording medium comprising:
In the formula, X 1 to X 4 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group which may have a substituent, an aryl group which may have a substituent, or an alkoxy which may have a substituent. Group, aryloxy group which may have a substituent, alkylthio group which may have a substituent, arylthio group which may have a substituent, nitro group, cyano group, sulfonic acid group, sulfonic acid amide group Or represents a sulfonate group.
Also, k attached to X 1 ~X 4, l, m , n represents an integer of 0 to 4 in substitution number of the substituents X 1 to X 4.
光情報記録媒体の未記録状態に対して外部エネルギーを照射し、前記色素分子のスペクトルを変化させることにより記録を行うことを特徴とする請求項1に記載の光情報記録媒体の記録方法。  The recording method for an optical information recording medium according to claim 1, wherein recording is performed by irradiating external energy to the unrecorded state of the optical information recording medium and changing a spectrum of the dye molecules. 光情報記録媒体の未記録状態に対して外部エネルギーの照射により、前記色素分子のスペクトルが変化する領域の波長を用いて記録を再生することを特徴とする請求項1に記載の光情報記録媒体の再生方法。  2. The optical information recording medium according to claim 1, wherein recording is reproduced using a wavelength in a region where a spectrum of the dye molecule changes by irradiation of external energy with respect to an unrecorded state of the optical information recording medium. How to play. 光情報記録媒体の未記録状態に対して、第一の外部エネルギーの照射により色素分子のスペクトルを変化させて記録が行われた記録状態に対して、第二の外部エネルギーの照射により色素分子のスペクトルを未記録状態と同じスペクトルに戻すことにより記録を消去することを特徴とする請求項1に記載の光情報記録媒体の消去方法。  In contrast to the unrecorded state of the optical information recording medium, recording was performed by changing the spectrum of the dye molecules by irradiation with the first external energy. 2. The method for erasing an optical information recording medium according to claim 1, wherein the recording is erased by returning the spectrum to the same spectrum as in the unrecorded state.
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