JP3896565B2 - 液晶性物質を用いた光情報記録方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶記録媒体を用いた光情報記録方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光反応性を有する液晶性化合物又は液晶性組成物の液晶配列に由来する光学的性質を利用した従来の光による情報記録は、主にそれらの化合物又は組成物に対し、その液晶相において光照射を行って、その分子組成、光学的性質を変化させ、その後ガラス転移温度以下に急冷却することで画像等の情報を記録させるものであった（特許第３０１５８１５号、Ｎ．Ｔａｍａｏｋｉ ｅｔ ａｌ．，Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．，１２，９４−９７（２０００）．）。また高分子液晶化合物を用いた光情報記録には、ガラス転移温度付近の温度で光照射を行って分子組成を変化させ、その後昇温して完全な液晶相をとらせることで、情報の書込み、表示を行う例がある（Ａ．Ｙ．Ｂｏｂｒｏｖｓｋｙ ｅｔ ａｌ．，Ｌｉｑ．Ｃｒｙｓｔ．，２５，６７９−６８７（１９９８）．）。
しかしながら、このような光反応性を有する液晶性化合物又は液晶性組成物に対してその液晶相において光照射を行い、画像等の情報を記録する従来の方法は、光照射で情報を書き込む間、液晶相を維持するために温度を一定に保つ必要があった。また、前記のような従来法においては、高分子液晶化合物を用いた場合には液晶分子の再配列速度が遅く、情報を表示させるのに非常に時問がかかり、再配列の間、液晶相を維持するために温度を一定に保つ必要があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、光反応性を有する液晶性化合物又は液晶性組成物からなる記録媒体を用いる光情報記録方法において、その記録媒体に対する光照射時に、該記録媒体を液晶相に加熱保持する必要のない方法を提供することをその課題とする。
【０００４】
本発明者らは、前記課題を解決すべく、鋭意研究を重ねた結果、以下のようにして課題を解決することができることを見出して、本発明を完成させた。
（１）分子量が３０００以下で、ガラス転移温度が３５℃以上でかつガラス転移温度以上の温度で液晶相をとる光反応性の液晶性化合物からなる記録媒体に対して、そのガラス固体状態で光照射を行い、その後、加熱して液晶相もしくは等方性液体相を発現させ、さらにその後、ガラス転移温度以下まで冷却することからなり、該液晶性化合物がコレステリルエステルからなる光情報記録方法。
（２）主構成成分が分子量３０００以下のコレステリルエステルで、全体としてガラス転移温度が３５℃以上でかつガラス転移温度以上の温度で液晶相をとる液晶性組成物からなる記録媒体に対して、そのガラス固体状態で光照射を行い、その後、加熱して液晶相もしくは等方性液体相を発現させ、さらにその後、ガラス転移温度以下まで冷却する光情報記録方法。
【０００５】
本発明の光情報記録方法は、その記録媒体に対する光照射による情報の書込みは、液晶状態で行うのではなく、固体状態であるガラス（アモルファス）状態で行うことを特徴とする。このガラス状態の保持には、特別の加熱は必要とされず、常温に保持すればよい。本発明で用いる記録媒体は、（i）分子量が３０００以下で、ガラス転移温度が３５℃以上でかつガラス転移温度以上の温度で液晶相をとるコレステリルエステルからなる液晶性化合物、又は（ii）主構成成分が分子量３０００以下のコレステリルエステルで、全体としてガラス転移温度が３５℃以上でかつガラス転移温度以上の温度で液晶相をとる液晶性組成物から構成される。
本発明においては、このような記録媒体に対して、そのガラス固体状態で光照射して分子組成を変化させて情報を書き込む。その後加熱して液晶相もしくは等方性液体相を発現させるが、このような液晶相や液体相は、先にガラス固体状態での光化学反応で変化した分子組成を反映した選択反射等の光学的性質を示すため、光照射部と未照射部の光学的性質に違いが生じ、書き込んだ情報を表示させることができる。また、その表示は低分子化合物を用いているため、液晶分子の再配列速度が速く、迅速に行えるので、瞬間的に温度をかけるだけで達成できる。さらに、その後再度ガラス転移温度以下まで冷却することで表示させた情報を保存することが可能となる。この場合の冷却速度は、２０℃／分以上、好ましくは６０℃／分以上である。
【０００６】
本発明で用いる記録媒体材料は、前記特性を有するものであればよい。このような材料としては、従来公知の材料の中から選択すればよい。本発明においては、特に、以下に示すコレステリルエステル（化合物１〜化合物３）及びアゾベンゼン誘導体（化合物４）が好ましい。
【０００７】
【化１】

【化２】

【化３】

【化４】

【０００８】
前記式中、ｎは２〜１０、好ましくは６又は８であり、Ｒ¹は炭素数１〜２０、好ましくは４〜１６のアルキル基を示し、Ｒ²は炭素数１〜２０、好ましくは７〜１４のアルキル基を示す。
【０００９】
本発明で記録媒体として用いる材料は、前記した如き単独の材料に限定されるものではなく、混合物からなるものであってもよい。混合物の場合、少なくとも２種の化合物を混合したもの（組成物）が、室温でも安定なガラス固体を形成し、ガラス転移温度以上の温度で液晶相を発現するものであればよい。このような組成物は、前記化合物の２種以上を混合することによって得ることができる。また、組成物の場合は、混合される個々の化合物が前記条件をすべて満たす必要はなく、組成物全体として前記条件を満たせばよい。
【００１０】
光記録媒体は少なくとも一方が透明の二枚の基板もしくはフィルム間に前記化合物又は組成物を挟んだもの又は一枚の基板上に製膜したものである。基板は、石英板以外にも通常のガラス、高分子薄膜や金属板などでもよいが、二枚のうち一枚は少なくとも一部の光が透過するような透明性が必要である。前記化合物または組成物を二枚の基板間に挟む方法としては、まず前記化合物または組成物を溶融状態かもしくは液晶状態の温度に加熱し、一方の基板に添加後もう一方の基板をのせるか、平行に保たれた二枚の基板間に減圧やキャピラリー現象を利用して添加する方法がある。また、後述する方法で１枚の基板上に記録媒体を作成した後に、もう一方の基板をのせる方法もある。基板間の間隔は特に限定されるものではないが、２ミクロンから１００ミクロン程度が望ましい。
また、一枚の基板上に前記化合物又は組成物の記録媒体を作成する方法としては、バーコーター、スピンコーター等を用いて基板上に塗布する溶液塗布法や真空蒸着法等がある。
【００１１】
本発明で用いる記録媒体に対する部分的もしくは全体的な加熱はサーマルヘッド、加熱ロール、レーザー光線などあらゆる方法が可能である。また液晶温度範囲への温度コントロールが必要な加熱はサーマルヘッドや加熱ロール等の温度をコントロールするかレーザー光線の強度やスポット径を調節すること、もしくは全体を一定の温度まで加熱した後でイメージ状の平らな金属板やゴム板で必要な温度まで降温することで可能である。光反応性液晶化合物または組成物を光反応させるための光源は、水銀灯、キセノンランプ、タングステンランプ、レーザーなど化合物の吸収波長に合わせて選択できる。
ガラス転移点以下への冷却は試料全体を冷媒もしくは冷却された雰囲気の中に浸せきする方法、試料の一部又は全体を冷却されたヘッドに接触させる方法等がある。
【００１２】
【実施例】
次に本発明を実施例によりさらに詳述する。
【００１３】
実施例１
化合物Ａ（前記一般式（１）において、ｎ＝８）を厚さ０．１８ｍｍの二枚のガラス板間にはさみ、全体を９５℃に加熱して溶融し、試料部の厚さが約１０ミクロンとなるように調整した。次にこの化合物Ａのコレステリック液晶温度である７０℃に保たれたホットステージ上にサンプルをのせると、全体がコレステリック液晶配列に由来する緑の反射色を呈し、その後氷水の中に浸漬して０℃まで急冷することによって緑の反射色を維持し、ガラス固体化した記録媒体を得た。
次に、この記録媒体に室温でマスクを介して高圧水銀灯からの紫外線を部分的に１０秒間照射した。そのとき、緑の反射色に変化は無かった。光照射後、記録媒体を７０℃に保たれたホットステージ上にのせたところ、コレステリック液晶相が瞬時に発現し、未照射部は緑色、照射部は青の反射色を呈した。さらに、媒体を氷水の中に浸漬して０℃まで急冷するとガラス固体化がおこり、各反射色が固定された。
【００１４】
実施例２
実施例１と同様の化合物と方法を用いて作成したガラス固体化した記録媒体に室温でマスクを介して高圧水銀灯からの紫外線を部分的に３０秒間照射した。そのとき、元の緑の反射色に変化は無かった。光照射後、記録媒体を７０℃に保たれたホットステージ上にのせたところ、未照射部はコレステリック液晶相が瞬時に発現し緑色になり、照射部は等方性液体相で透明になった。さらに、媒体を氷水の中に浸漬して０℃まで急冷すると未照射部は緑の反射色を維持したままガラス固体化し、照射部は結晶化して光学的には光散乱状態になり、表示された情報が保存できた。
【００１５】
実施例３
化合物Ｂ（前記一般式（２）において、Ｒ¹＝Ｃ₇Ｈ₁₅、ｎ＝８）を厚さ０．１８ｍｍの二枚のガラス板間にはさみ、全体を１１５℃に加熱して溶融し、試料部の厚さが約１０ミクロンとなるように調整した。次にこの化合物Ｂのスメクチック液晶温度である１００℃に保たれたホットステージ上にサンプルをのせるとスメクチック液晶が発現し、全体が濁った状態になった。その後氷水の中に浸漬して０℃まで急冷することによって液晶配列を維持し、ガラス固体化した記録媒体を得た。
次に、この記録媒体に室温でマスクを介して高圧水銀灯からの紫外線を部分的に３０秒間照射した。光照射後、記録媒体を１００℃に保たれたホットステージ上にのせたところ、瞬時に、未照射部はスメクチック液晶相、照射部は等方性液体相になり、照射部、未照射部でコントラストが生じた。媒体を氷水の中に浸漬して０℃まで急冷すると照射部のスメクチック液晶相はガラス固体化、照射部の等方性液体相は結晶化がおこり、表示された情報が保存できた。
【００１６】
実施例４
化合物Ｂを化合物Ｃ（前記一般式（３）において、ｎ＝８）に５重量％混合した組成物を厚さ０．１８ｍｍの二枚の石英板間にはさみ、全体を１３０℃に加熱して溶融し、試料部の厚さが約１０ミクロンとなるように調整した。次に９０℃に保たれたホットステージ上にサンプルをのせるとコレステリック液晶配列に由来する赤の反射色を呈し、その後氷水の中に浸漬して０℃まで急冷することによって赤の反射色を維持しガラス固体化した記録媒体を得た。この記録媒体に室温でマスクを介して高圧水銀灯からの紫外線を部分的に３０秒間照射した。そのとき、赤の反射色に変化は無かった。光照射後、記録媒体を一旦１３０℃にした後速やかに９０℃に保たれたホットステージ上にのせたところ、瞬時にコレステリック液晶相が発現し、未照射部は赤色、照射部は青の反射色を呈した。さらに、媒体を氷水の中に浸漬して０℃まで急冷するとガラス固体化がおこり、各反射色が固定された。
【００１７】
実施例５
化合物Ｄ（一般式（４）において、Ｒ²＝Ｃ₁₂Ｈ₂₅）を化合物Ｃに２重量％混合した組成物を厚さ０．１８ｍｍの二枚の石英板間にはさみ、全体を１３０℃に加熱して溶融し、試料部の厚さが約１０ミクロンとなるように調整した。次に９０℃に保たれたホットステージ上にサンプルをのせるとコレステリック液晶配列に由来する黄色の反射色を呈し、その後氷水の中に浸漬して０℃まで急冷することによって黄色の反射色を維持しガラス固体化した記録媒体を得た。この記録媒体に室温でマスクを介して高圧水銀灯からの紫外線を部分的に３０秒間照射した。そのとき、黄色の反射色に変化は無かった。光照射後、記録媒体を一旦１３０℃にした後速やかに９０℃に保たれたホットステージ上にのせたところ、瞬時にコレステリック液晶相が発現し、未照射部は黄色、照射部は青の反射色を呈した。さらに、媒体を氷水の中に浸漬して０℃まで急冷するとガラス固体化がおこり、各反射色が固定された。
【００１８】
実施例６
化合物Ａの塩化メチレン溶液（１５重量％）を、厚さ０．１８ｍｍのガラス基板上にバーコーターで塗布製膜し厚さが約３ミクロンの黄緑色の反射色を呈するガラス固体化した記録媒体を得た。この記録媒体に室温でマスクを介して高圧水銀灯からの紫外線を部分的に３０秒間照射した。光照射後、７０℃に保たれたホットステージ上にのせたところ、瞬時に、未照射部はコレステリック液晶相、照射部は等法性液体相が発現した。さらに、媒体を氷水の中に浸漬して０℃まで急冷すると未照射部は緑の反射色を維持したままガラス固体化し、照射部は結晶化して光学的には光散乱状態になり、情報が保存できた。
【００１９】
実施例７
化合物Ｂを化合物Ｃに５重量％混合した組成物の塩化メチレン溶液（１０重量％）を厚さ０．１８ｍｍのガラス基板上にバーコーターで塗布製膜し、厚さが約３ミクロンの黄色の反射色を呈するガラス固体化した記録媒体を得た。この記録媒体に室温でマスクを介して高圧水銀灯からの紫外線を部分的に３０秒間照射した。光照射後、記録媒体を一旦１３０℃にした後速やかに９５℃に保たれたホットステージ上にのせたところ、コレステリック液晶相が瞬時に発現し、未照射部は黄緑色、照射部は青の反射色を呈した。さらに、媒体を氷水の中に浸漬して０℃まで急冷するとガラス固体化がおこり、各反射色が固定された。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、光照射時に液晶性物質を液晶相に加熱保持する従来の情報記録方法とは異なり、その情報の記録を常温で行うことができるので、省エネルギー的に有利である上、その情報の表示を迅速に行うことができる。

Claims (2)

1. 分子量が３０００以下で、ガラス転移温度が３５℃以上でかつガラス転移温度以上の温度で液晶相をとる光反応性の液晶性化合物からなる記録媒体に対して、そのガラス固体状態で光照射を行い、その後、加熱して液晶相もしくは等方性液体相を発現させ、さらにその後、ガラス転移温度以下まで冷却することからなり、該液晶性化合物がコレステリルエステルからなることを特徴とする光情報記録方法。
2. 主構成成分が分子量３０００以下のコレステリルエステルで、全体としてガラス転移温度が３５℃以上でかつガラス転移温度以上の温度で液晶相をとる液晶性組成物からなる記録媒体に対して、そのガラス固体状態で光照射を行い、その後、加熱して液晶相もしくは等方性液体相を発現させ、さらにその後、ガラス転移温度以下まで冷却することを特徴とする光情報記録方法。