KR100317294B1 - Polymers for storing an information, thin film coated with said polymers, apparatus and method for storing an information using said thin film - Google Patents
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Abstract
본 발명은 레이저 광원에 민감한 정보 저장용 고분자 화합물, 상기 화합물이 코팅된 기록 박막, 상기 기록 박막을 사용하는 정보 저장 장치 및 정보 저장 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광응답성(photoresponsive) 유기염료인 디스퍼스 레드1(disperse red1)이 반복단위 구조당 2개씩 측쇄에 결합된 정보 저장용 고분자 화합물, 상기 화합물이 코팅된 박막, 및 상기 박막을 포함하는 가역적 및 광학적 디지털 정보기록 및 판독장치와 이를 이용한 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a polymer compound for storing information sensitive to a laser light source, a recording thin film coated with the compound, an information storage device using the recording thin film, and an information storage method, and more particularly, to a photoresponsive organic dye. Reversible and optical digital information recording and reading device comprising a polymer compound for information storage, a thin film coated with the compound, and the thin film in which disperse red 1 is bound to two side chains per repeating unit structure, and It relates to the method used.
Description
본 발명은 레이저 광원에 민감한 정보 저장용 고분자 화합물, 상기 고분자 화합물이 코팅된 기록 박막, 상기 기록 박막을 사용하는 정보 저장 장치 및 정보 저장 방법과 관한 것으로, 보다 상세하게는 광응답성(photoresponsive) 유기염료인 디스퍼스 레드1(disperse red1)이 반복단위 구조당 2개씩 측쇄에 결합된 정보 저장용 고분자 화합물, 상기 화합물이 코팅된 박막에, 및 상기 박막을 포함하는 가역적및 광학적 디지털 정보기록 및 판독 장치와 이를 이용한 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a polymer compound for storing information sensitive to a laser light source, a recording thin film coated with the polymer compound, an information storage device using the recording thin film, and an information storage method, and more particularly, to a photoresponsive organic material. Reversible and optical digital information recording and reading apparatus comprising a polymer compound for storing information in which a dye disperse red 1 is bonded to two side chains per repeating unit structure, the thin film coated with the compound, and the thin film And a method of using the same.
일반적으로 광학적 정보 저장 방법은 단파장의 레이저와 상기 레이저에 민감한 유기 염료계 화합물로 구성되는 정보 저장 매체를 이용하므로 고밀도의 정보 저장을 가능하게 한다는 장점이 있다. 이때, 상기 유기염료계 화합물들은 구조변환이 용이하고 박막제조를 위한 가공성이 우수하므로 상기 유기 염료계 화합물 또는 이들 화합물들을 치환기로 갖는 광기능성 고분자들을 정보 기록 매체로 이용하는 가역적 및 광학적 정보 저장방법이 미국특허 제5,262,081호, 제5,445,853호, 제5,296,321호, 제4,666,819호, 제5,384,221호, 독일특허 제3,623,395호, 영국특허 GB 2. 146787A호, 일본 공개특허공보(평) 제1-294791호 등에 보고되어 왔다.In general, the optical information storage method uses an information storage medium composed of a short wavelength laser and an organic dye-based compound sensitive to the laser, thereby enabling high-density information storage. In this case, since the organic dye-based compounds are easy to convert the structure and excellent processability for manufacturing a thin film, the reversible and optical information storage method using the organic dye-based compound or optical functional polymers having these compounds as a substituent as an information recording medium is known in the United States. Patent Nos. 5,262,081, 5,445,853, 5,296,321, 4,666,819, 5,384,221, German Patent No. 3,623,395, British Patent GB 2.146787A, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-294791, and the like. come.
정보 기록-소거-판독-재기록이 가능한 상기 가역적 정보 저장 방법의 원리는 다음과 같다. 정보 기록을 위한 레이저를 유기 염료계 화합물이 포함된 정보 기록 매체에 조사(irradiation)하게 되면, 상기 유기 염료계 화합물들은 그것들의 분자구조에 의존하여 색깔변화, 복굴절(birefringence) 변화, 상전이(결정상 ↔ 무정형, 또는 등방상 ↔ 이방상)와 같은 3가지 광학적 성질변화를 일으키게 된다.The principle of the reversible information storage method capable of information recording-erasing-reading-rewriting is as follows. When the laser for information recording is irradiated to an information recording medium containing an organic dye compound, the organic dye compounds are changed in color, birefringence and phase transition depending on their molecular structure. Amorphous, or isotropic ↔ anisotropic phase).
상기한 공지의 기술에 이용될 수 있는 유기염료계 화합물로는 시아닌 (cyanine), 프탈로시아닌(phthalocyanine), 스퀄리움(squarilium), 디티올금속착물염(dithiol metal complex salt), 퀴논(quinone), 스피로피란 (spiropyran) 또는 아조벤젠(azobenzene) 계열 등의 수많은 염료들이 보고되어 왔다.The organic dye compounds that can be used in the above known techniques include cyanine, phthalocyanine, squarilium, dithiol metal complex salts, quinones, spiro Numerous dyes have been reported, such as the pyranpyran or azobenzene series.
상기 화합물들의 분자구조를 살펴보면 상기 화합물들은 분자구조 내에 쌍극자 모멘트(dipole moment)를 유발하는 각각 다른 극성그룹을 포함하고 있다. 따라서 상기 화합물을 포함하는 물질로 이루어진 정보 저장 매체에 특정파장의 편광된 빛을 조사하면, 상기 물질을 이루는 분자들은 극성그룹에서 유발된 쌍극자 모멘트들의 상호인력으로 인하여 조사된 빛의 편광면 (plane of polarization)에 수직하게 배열된다. 이렇게 배향된 분자들로부터 전술한 3가지의 광학적 성질변화가 유발되는 원리를 이용하여 정보 저장매체에 원하는 정보를 기록할 수 있다.Looking at the molecular structure of the compounds, the compounds contain different polar groups inducing a dipole moment in the molecular structure. Therefore, when polarized light having a specific wavelength is irradiated onto an information storage medium made of a material containing the compound, molecules of the material are irradiated by the mutual attraction of the dipole moments induced in the polar group. perpendicular to the polarization). From the oriented molecules, desired information can be recorded on the information storage medium by using the above-described three principles of optical property change.
상기한 공지의 기술을 보다 상세히 살펴보면, 정보 저장 매체로서 사용된 유기염료계 화합물들은 도입된 극성분자의 구조에 따라 300에서 800nm 사이의 파장을 갖는 자외선(Ultraviolet) 또는 적외선(Infrared) 빛을 흡수한다. 그러므로 정보 저장 소자의 개발을 위해서는 광학적 성질변화를 일으키는 정보 기록 매체와 함께 빛의 파장을 결정하는 광원을 선택하는 것 또한 중요하다.Looking at the above known techniques in more detail, the organic dye-based compounds used as information storage medium absorbs ultraviolet or infrared light having a wavelength between 300 and 800 nm depending on the structure of the polar molecules introduced . Therefore, for the development of the information storage element, it is also important to select a light source that determines the wavelength of light together with the information recording medium causing the optical property change.
일반적으로 광학적 정보 저장 방법에 사용되는 광원으로 780, 630, 488, 514, 360 또는 325 nm의 파장을 갖는 Ga/As, He-Ne, 아르곤 이온(Ar ion), Nd/YAG 또는 He-Cd 등과 같은 레이저들이 주로 알려져 왔다.Generally, the light source used in the optical information storage method is Ga / As, He-Ne, Ar ion, Nd / YAG, or He-Cd having a wavelength of 780, 630, 488, 514, 360 or 325 nm. The same lasers have been known mainly.
그러나 광학적 정보 저장 매체들을 응용하는 컴팩트디스크(CD) 또는 레이저디스크(LD)에서는 이들 광원들 중 780nm의 파장을 갖는 Ga/As와 630nm의 파장을 갖는 He-Ne 레이저들만이 상기 디스크를 구동하는 디스크 드라이브의 소형 광원으로 상용화되어 있다.However, in a compact disc (CD) or a laser disc (LD) for applying optical information storage media, only a Ga / As having a wavelength of 780 nm and a He-Ne laser having a wavelength of 630 nm of the light sources drive the disc. It is commercially available as a compact light source for a drive.
하지만 상기 광원들은 600nm 이상의 파장을 갖는 비교적 긴 적외선 빛을 발진하므로 광학적 정보 저장 장치의 기록광원으로 사용될 경우 정보 저장 밀도를 감소시키는 원인이 된다.However, since the light sources emit relatively long infrared light having a wavelength of 600 nm or more, when used as a recording light source of an optical information storage device, the information storage density is reduced.
즉, 정보 기록 단계에서 광학적 성질변화를 일으키는 유기염료계 화합물을 포함하는 물질로 이루어진 박막(thin film)에 장파장의 편광된 기록 광원을 조사하면, 단파장의 기록광원을 사용할 때보다 빛이 조사된 정보 기록 매체의 조사 면적이 넓어진다. 그러므로 최근 상용화 단계에 있는 단파장(520nm 이하)의 아르곤이온 레이저를 기록 광원으로서 사용한다면 기록되는 매체의 면적을 줄일 수 있기 때문에 단위면적 당 정보기록의 밀도를 증가시킬 수 있다.That is, when a long wavelength polarized recording light source is irradiated on a thin film made of a material containing an organic dye-based compound that causes optical property change in the information recording step, light is irradiated than when using a short wavelength recording light source. The irradiation area of the recording medium is widened. Therefore, when the short wavelength (520 nm or less) argon ion laser in the commercialization stage is used as a recording light source, the area of the recording medium can be reduced, so that the density of information recording per unit area can be increased.
본 출원인은 전술한 정보의 저장밀도를 향상시키기 위하여, 아조 벤젠 계열의 유기염료 화합물을 측쇄에 갖는 고분자 화합물들을 개발하였다. 또한, 상기 고분자 화합물들은 아조 벤젠 계열이 측쇄에 치환되어 있어 300 내지 400nm의 단파장의 기록광에 민감하다.The present applicant has developed high molecular compounds having an azo benzene-based organic dye compound in the side chain in order to improve the storage density of the information described above. In addition, the polymer compounds are sensitive to the recording light having a short wavelength of 300 to 400nm because the azo benzene series is substituted in the side chain.
그러므로, 본 출원인들은 상기 고분자 화합물에 대한 가역적 및 광학적 정보저장 매체들로의 응용성을 조사하여 대한민국 특허 제 77801호( 1991년 2월 27일 출원)로 특허등록을 받았으며 대한민국 특허 출원번호 1997년 제 40216호 (1997년 8월 22일 출원)에 공개하였다.Therefore, the applicants have been patented by Korean Patent No. 77801 (filed February 27, 1991) by investigating the applicability of the polymer compound to reversible and optical information storage media. 40216 (filed Aug. 22, 1997).
보다 상세하게 상기 기술을 살펴보면, 상술된 아조벤젠계 화합물이 측쇄에 치환된 고분자 화합물을 기판에 코팅하여 박막을 제조하고, 상기 제조된 박막에 저출력의 자외선 편광을 조사하여 우수한 해상력으로 고밀도의 정보를 기록하고 상기 기록된 정보를 소거한 후 재기록할 수 있다.Looking at the technology in more detail, the azobenzene compound is coated with a polymer compound substituted in the side chain on a substrate to produce a thin film, and the high-density information is recorded with excellent resolution by irradiating the ultraviolet light of low power to the prepared thin film The recorded information can be erased and then rewritten.
상기한 발명의 또 다른 특징은 상기 아조벤젠계 화합물이 상기 고분자 화합물의 반복구조당 두 개씩 측쇄에 결합되어 있다.Another feature of the above invention is that the azobenzene compound is bonded to the side chain, two per repeating structure of the polymer compound.
상기 매체들은 미국특허 제5,173,381호, 독일특허 제3,623,395호, 미국특허 제4,837,745호 및 일본공개특허 공보 소63-87626호에서 사용된 기존의 것보다 정보의 해상력(resolution) 및 기록속도(수백 나노초)가 훨씬 빠름을 보였다.The media have a resolution and recording speed of information (hundreds of nanoseconds) than conventional ones used in US Pat. No. 5,173,381, German Pat. No. 3,623,395, US Pat. No. 4,837,745 and Japanese Patent Laid-Open No. 63-87626. Showed much faster.
상기 펄스 레이저의 장점은 사용되는 고분자 화합물들의 분자 구조에 바탕을 둘 뿐 아니라, 기록광으로서 단파장의 자외선(365nm)을 10 나노초 (nanosecond) 이하로 발진하는 Nd/YAG 펄스(pulse) 레이저를 사용하였기 때문에 고밀도의 정보를 수백 나노초의 빠른 속도로 기록할 수 있었다.The advantage of the pulsed laser is not only based on the molecular structure of the polymer compounds used, but also a Nd / YAG pulsed laser that emits short-wave ultraviolet (365 nm) below 10 nanoseconds as recording light. This enables high-density information to be recorded at hundreds of nanoseconds.
하지만 이런 단파장의 펄스레이저는 광원발진의 물질로서 무기물 단결정을 사용함으로 인하여 가격이 비싸고 부피가 크다는 단점이 있어, 소형의 광학적 정보 저장 장치의 구성을 어렵게 하는 문제가 있다.However, such a short wavelength pulse laser has a disadvantage that it is expensive and bulky due to the use of an inorganic single crystal as a material of light source oscillation, which makes it difficult to construct a small optical information storage device.
따라서 최근에는 상기 사용된 자외선보다는 파장이 다소 길지만 파장의 변조가 가능하고 가격이 저렴한 소형의 아르곤 이온 레이저를 정보 저장의 기록광원으로 응용하려는 연구가 활발히 수행되고 있다.Therefore, in recent years, research has been actively conducted to apply a small-sized argon-ion laser as a recording light source for information storage, although the wavelength is slightly longer than the used ultraviolet rays, and the wavelength can be modulated.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 정보 저장을 위한 고분자 화합물을 제공하고, 그것을 코팅한 박막을 기록 박막으로 제공한다.The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, and provides a polymer compound for information storage, and provides a thin film coated thereon as a recording thin film.
또한, 상기 기록 박막에 정보를 기록하고 판독하는 정보 저장 장치와 정보 저장 방법을 제공한다.The present invention also provides an information storage device and an information storage method for recording and reading information on the recording thin film.
도 1은 본 발명에 따른 가역적 및 광학적 정보 저장 장치이고;1 is a reversible and optical information storage device according to the present invention;
도 2는 본 발명에 따른 고분자 화합물이 코팅된 기록 박막에 1 내지 5mW세기의 선형 편광 아르곤 레이저를 10 마이크로초 동안 조사하여 기록된 디지털 정보를 광학 편광 현미경으로 판독하여 얻은 디지털 정보 화상이고;2 is a digital information image obtained by reading a digital polarized light of 1 to 5 mW intensity linearly polarized argon laser to a recording thin film coated with a polymer compound according to the present invention for 10 microseconds and reading the digital information recorded by an optical polarized light microscope;
도 3은 본 발명의 한 실시예에서 p-자이렌과 말론산 에스테르의 중합으로 제조된 중합체에 8mW/㎠ 세기의 아르곤 이온 레이저 광원으로 정보를 기록하고 동시에 기록된 정보에 대해 판독광 SDL 800의 투과강도를 측정한 결과를 나타내는 그래프이고;FIG. 3 shows the recording of the reading light SDL 800 for recording information with an argon ion laser light source of 8 mW / cm 2 intensity on a polymer prepared by the polymerization of p-xylene and malonic acid ester in one embodiment of the present invention. It is a graph showing the result of measuring the penetration strength;
도 4는 도 3에서 사용된 중합체가 코팅된 정보 기록 박막에 저장된 정보의 온도에 따른 안정성을 나타내는 그래프이고;4 is a graph showing stability with temperature of information stored in the polymer-coated information recording thin film used in FIG. 3;
도 5는 본 발명의 한 실시예에서 10mW/㎠ 세기인 아르곤 이온 레이저 편광을 5분 동안 조사한 후 기록 박막의 유리 전이 온도 이하로 냉각시켜 저장한 아날로그 정보를 광학 편광 현미경으로 판독하여 얻은 아날로그 정보 화상의 모식도이고; 및FIG. 5 shows an analog information image obtained by reading an optically polarized microscope for analog information stored by cooling the glass transition temperature below the glass transition temperature of the recording thin film after irradiating argon ion laser polarization with 10 mW / cm 2 intensity for 5 minutes in one embodiment of the present invention. Is a schematic diagram of; And
도 6은 본 발명에 구조식 1의 중합체와 폴리비닐카바졸의 중합으로부터 제조된 중합체를 코팅한 기록박막에 대한 정보 판독을 나타내는 그래프이다.FIG. 6 is a graph showing information reading on a recording thin film coated with a polymer prepared from polymerization of the polymer of formula 1 and polyvinylcarbazole in the present invention.
도면의 주요부분에 대한 부호의 상세한 설명Detailed description of the symbols for the main parts of the drawings
1:아르곤(+) 이온 레이저 및 드라이버 9:포토다이오드1: Argon (+) ion laser and driver 9: Photodiode
2:IR 레이저 및 드라이버 10:디지털 전압계2: IR laser and driver 10: digital voltmeter
3:볼록 렌즈 1 11:거울 13: Convex lens 1 11: Mirror 1
4:블록 렌즈 2 12:웨이브 플레이트4: Block lens 2 12: Wave plate
5:편광 프리즘 13:가변 감쇄기5: polarizing prism 13: variable attenuator
6:고분자 화합물이 코팅된 슬라이드 글라스6: Slide glass coated with polymer compound
7:분석기 14:거울 27: Analyzer 14: Mirror 2
8:볼록 렌즈 3 15:편광 프리즘8: Convex lens 3 15: polarization prism
16:컴퓨터16: Computer
본 발명은 하기 구조식의 디스퍼스 레드1이 중합체 반복단위의 측쇄에 두개씩 결합되는 것을 특징으로 하는 정보 저장용 고분자 화합물을 제공한다.The present invention provides a polymer compound for storing information, wherein Disperse Red 1 of the following structural formula is bonded to the side chain of the polymer repeating unit two by two.
바람직하게 본 발명은 구조식 1로 나타내지는 정보 저장용 고분자 화합물:Preferably the present invention is a polymer compound for information storage represented by the formula 1:
을 제공하며, To provide
이때, 상기 n은 정수이며, 상기 m은 2, 4, 6, 8 또는 10이며, 상기 R은Wherein n is an integer, m is 2, 4, 6, 8 or 10, and R is
이며, 상기 고분자 화합물의 중량 평균 분자량은 2,000 내지 15,000이다. The weight average molecular weight of the polymer compound is 2,000 to 15,000.
또한 본 발명은 하기의 구조식 2로 나타내지는 정보 저장용 고분자 화합물:In addition, the present invention is a polymer compound for information storage represented by the following Structural Formula 2:
구조식 2Structural Formula 2
을 제공하며, To provide
이때, 상기 n은 정수이며;Wherein n is an integer;
상기remind
는 벤젠기에 결합된 두 개의 -CH2-가 오르토, 메타, 또는 파라 위치에 결합되는 것을 나타내며;Represents that two -CH 2 -bonded to the benzene group are bonded to the ortho, meta, or para position;
상기 R은R is
이며; Is;
상기 고분자 화합물의 중량 평균분자량은 약 2,000 내지 15,000이다.The weight average molecular weight of the high molecular compound is about 2,000 to 15,000.
한편 본 발명은 하기의 구조식 3으로 나타내지는 정보저장용 고분자 화합물:Meanwhile, the present invention is a polymer compound for information storage represented by the following Structural Formula 3:
을 제공하며, To provide
이때, 상기 n은 정수이며;Wherein n is an integer;
상기 R은R is
이며; Is;
상기 고분자 화합물의 중량 평균분자량은 약 2,000 내지 15,000이다.The weight average molecular weight of the high molecular compound is about 2,000 to 15,000.
또다른 한편, 본 발명은 하기의 구조식 4로 나타내지는 정보저장용 고분자 화합물:On the other hand, the present invention is a polymer compound for information storage represented by the following structural formula 4:
을 제공하며, To provide
이때, 상기 R은Wherein R is
이며; Is;
상기 X는 몰비로 3 내지 97%이며;X is 3 to 97% in molar ratio;
상기 Y는 몰비로 97 내지 3%이며;Y is from 97 to 3% in molar ratio;
상기 고분자 화합물의 중량 평균분자량은 약 2,000 내지 15,000이다.The weight average molecular weight of the high molecular compound is about 2,000 to 15,000.
한편 본 발명에 따른 구조식 1, 2 및 3의 정보 저장용 고분자 화합물은 약 3,000 내지 10,000의 중량 평균 분자량이 바람직하다.Meanwhile, the polymer compound for storing information of Structural Formulas 1, 2 and 3 according to the present invention preferably has a weight average molecular weight of about 3,000 to 10,000.
또한 상기 구조식 4의 정보 저장용 고분자 화합물에서 상기 X는 바람직하게 몰비로 5% 내지 30%이며 상기 Y는 바람직하게 몰비로 95% 내지 70%이다.In addition, in the polymer compound for storing information of Structural Formula 4, X is preferably 5% to 30% in molar ratio and Y is preferably 95% to 70% in molar ratio.
또한 본 발명은 상기 구조식 1 내지 4의 정보 저장용 고분자 화합물 중 어느 하나의 고분자 화합물과, 폴리메틸메타크릴레이트 또는 폴리비닐카바졸을 테트라하이드로푸란(THF) 용매내에서 혼합시켜 만든 정보저장용 블렌드(blend) 공중합체를 제공한다.In another aspect, the present invention is a blend for storing information made by mixing any one of the polymer compounds of the above-mentioned information storage polymer compounds of Formulas 1 to 4 and polymethyl methacrylate or polyvinylcarbazole in a tetrahydrofuran (THF) solvent (blend) copolymers.
상기 블렌드 공중합체는 상기 구조식 1 내지 4의 정보 저장용 고분자 화합물 중 어느 하나의 고분자 화합물이 중량비로 바람직하게 5 내지 30% 포함될 수 있다.The blend copolymer may include 5 to 30% by weight of any one of the polymer compound of the polymer compound for storing information of Structural Formulas 1 to 4.
또한 본 발명은 아르곤 레이저 광원(2)과, 이 광원으로부터 조사되는 청색 레이저가 입사되는 편광판(15)과, 상기 편광판(15)을 통과한 청색 레이저가 입사되는 광감쇠기(13)와,상기 광감쇠기(13)를 통과한 편광이 입사되는 웨이브 플레이트(12) 및 상기 웨이브 플레이트를 통과한 편광의 경로상에 위치한, 본 발명에 따른 정보 저장용 고분자 화합물이 도포된 기록 박막(6)을 포함하여 구성되는 가역적, 광학적 정보기록장치를 제공한다.The present invention also provides an argon laser light source 2, a polarizing plate 15 to which a blue laser irradiated from the light source is incident, an optical attenuator 13 to which a blue laser passing through the polarizing plate 15 is incident, and the light A wave plate 12 into which the polarized light passing through the attenuator 13 is incident and a recording thin film 6 coated with the polymer compound for information storage according to the present invention, which is located on a path of the polarized light passing through the wave plate. Provided is a reversible and optical information recording apparatus configured.
이때 상기 기록 박막은 (a) 상기 고분자 화합물을 유기용매에 녹여 박막을 제조하는 단계; (b) 상기 박막을 고분자 화합물 고유의 용융온도로 가열하는 단계; (c) 상기 가열한 박막을 유리전이온도(Tg) 이하로 냉각시켜 박막 고분자의 등방상태를 고정시키는 단계로 형성될 수 있다.At this time, the recording thin film (a) dissolving the polymer compound in an organic solvent to prepare a thin film; (b) heating the thin film to a melting temperature inherent to the polymer compound; (c) cooling the heated thin film to a glass transition temperature (T g ) or less to fix an isotropic state of the thin film polymer.
또한 상기 아르곤 레이저 광원은 400 내지 520nm사이의 단파장을 방출한다.The argon laser light source also emits short wavelengths between 400 and 520 nm.
상기 가역적, 광학적 정보기록장치는 광감쇠기와 웨이브 플레이트 사이에 음향 광학변조기를 추가로 포함하여 아르곤 레이저 편광의 투과를 차폐함으로써 정보 기록 속도를 1마이크로초까지 이룰 수 있다.The reversible and optical information recording apparatus further comprises an acousto-optic modulator between the optical attenuator and the wave plate to shield the transmission of argon laser polarization to achieve an information recording rate of up to 1 microsecond.
하기 위한 광원 감쇠기를 추가로 포함할 수 있고 상기 웨이브 플레이트는 λ/2의 파장을 가진다.A light source attenuator may be further included, wherein the wave plate has a wavelength of λ / 2.
또 다른 한편 본 발명은 IR 레이저 광원(2)과, 이로부터 조사된 광이 입사되는 광학렌즈(3, 4)와, 상기 광학렌즈를 통과한 광이 입사되는 제1편광판(5)과, 상기 제1편광판(5)을 통과한 광의 경로상에 위치한, 본 발명에 따른 고분자 화합물이도포된 기록 박막(6)과, 상기 기록 박막(6)을 통과한 경로상에 위치해 있으며, 상기 제1편광판(5)의 편광축과 수직인 편광축을 갖는 제2편광판(7) 및 상기 제2편광판(7)을 통과한 광을 입력하여 상기 기록 박막(6) 상에 기록된 정보를 출력하는 출력장치를 포함하는 가역적, 광학적 정보판독장치를 제공한다.On the other hand, the present invention provides an IR laser light source (2), an optical lens (3, 4) to which light irradiated therefrom, a first polarizing plate (5) to which light passing through the optical lens is incident, and A recording thin film 6 coated with a polymer compound according to the present invention, which is located on a path of light passing through the first polarizing plate 5, and is located on a path passing through the recording thin film 6, wherein the first polarizing plate A second polarizing plate (7) having a polarization axis perpendicular to the polarization axis of (5) and an output device for inputting light passing through the second polarizing plate (7) to output the information recorded on the recording thin film (6). It provides a reversible, optical information reading apparatus.
이때 상기 기록 박막은 바람직하게 정보기록장치의 기록박막 제조방법과 동일하다.The recording thin film is preferably the same as the recording thin film manufacturing method of the information recording apparatus.
상기 IR 레이저 광원으로는 파장이 847nm인 Ga/As 또는 파장이 633nm인 He-Ne인 광원이 바람직하다.As the IR laser light source, a light source of Ga / As having a wavelength of 847 nm or He-Ne having a wavelength of 633 nm is preferable.
상기 기록 박막은 제1 및 제2편광판의 편광축과 각각 (1+n)π/4(이때, n은 0, 2, 4 또는 6)의 각도를 형성하여 위치된다.The recording thin film is positioned by forming an angle of (1 + n) π / 4 (where n is 0, 2, 4 or 6) with the polarization axes of the first and second polarizing plates, respectively.
상기 출력장치는 바람직하게 광의 세기를 전류의 세기로 감지하는 디지털 볼트계(10)와, 감지된 전류의 세기를 시간별로 처리하는 컴퓨터(16)로 구성되어 정보를 기록함과 동시에 실시간으로 판독할 수 있다.The output device is preferably composed of a digital voltmeter 10 for sensing the intensity of light as the intensity of the current, and a computer 16 for processing the intensity of the sensed current by time to record information and to read in real time. have.
또한 본 발명은 상기 가역적, 광학적 정보판독장치의 제조방법으로 제조되는 가역적, 광학적 정보판독장치를 제공한다.The present invention also provides a reversible and optical information reading apparatus manufactured by the method for manufacturing the reversible and optical information reading apparatus.
본 발명은 (a) 본 발명에 따른 고분자 화합물을 박막에 도포하는 단계; (b) 상기 도포된 고분자 화합물을 사용된 화합물의 용융온도 이상으로 가열하여 등방 상태로 배열시킨 다음, 상기 고분자 화합물의 유리전이온도(Tg)이하로 급냉시켜 기록 박막을 형성하는 단계; (c) 상기 기록 박막에, 아르곤 레이저 광원으로부터 조사되어 제1편광판, 광감쇠기 및 웨이브 플레이트를 순차적으로 통과한 편광을 이용하여 디지털 정보를 기록하는 단계; (d) 상기 디지털 정보가 기록된 기록 박막에 IR 레이저 광원으로부터 조사되어 광학렌즈 및 제2편광판을 순차적으로 통과한 편광을 통과시킨 다음, 상기 통과된 편광을 제2편광판의 편광축과 수직인 편광축을 갖는 제3편광판에 통과시켜 출력장치에 입력시킴으로써 디지털 정보를 판독하는 단계; (e) 상기 기록 및 판독된 디지털 정보를 기록 박막에서 소거하는 단계; 및, (f) 상기 디지털 정보가 소거된 기록 박막에서 (c) 및 (d)단계를 반복하여 수행함으로써 정보를 재기록 및 재판독하는 단계를 포함하는 가역적, 광학적 디지털 정보저장방법을 제공한다.The present invention (a) applying a polymer compound according to the invention on a thin film; (b) forming the recording thin film by heating the coated polymer compound above the melting temperature of the used compound and isotropically arranging the same, followed by quenching below the glass transition temperature (T g ) of the polymer compound; (c) recording digital information on the recording thin film by using polarized light which is irradiated from an argon laser light source and sequentially passed through a first polarizing plate, a light attenuator, and a wave plate; (d) passing the polarized light which is irradiated from the IR laser light source to the recording thin film on which the digital information is recorded and sequentially passed through the optical lens and the second polarizing plate, and then passing the polarized light perpendicular to the polarizing axis of the second polarizing plate Reading digital information by passing it through a third polarizing plate and inputting it to an output device; (e) erasing the recorded and read digital information from the recording thin film; And (f) rewriting and rereading the information by repeating steps (c) and (d) on the recording thin film in which the digital information has been erased.
한편 본 발명은 (a) 본 발명에 따른 고분자 화합물을 박막에 도포하는 단계; (b) 상기 도포된 고분자 화합물을 사용된 화합물의 용융온도 이상으로 가열하여 등방 상태로 배열시킨 다음, 상기 고분자 화합물의 유리전이온도(Tg)이하로 급냉시켜 기록 박막을 형성하는 단계; (c) 상기 기록 박막에 미세패턴이 기록된 포토마스크를 올려놓은 다음, 아르곤 레이저 광원으로부터 조사되어 제1편광판, 광감쇠기 및 웨이브 플레이트를 순차적으로 통과한 편광을 통과시켜 기록 박막에 아날로그 정보를 기록하는 단계; (d) 상기 아날로그 정보가 기록된 기록 박막에 IR 레이저 광원으로부터 조사되어 광학렌즈 및 제2편광판을 순차적으로 통과한 편광을 통과시킨 다음, 상기 통과된 편광을 제2편광판의 편광축과 수직인 편광축을 갖는 제3편광판에 통과시켜 출력장치에 입력시킴으로써 아날로그 정보를 판독하는 단계; (e) 상기기록 및 판독된 아날로그 정보를 기록 박막에서 소거하는 단계; 및, (f) 상기 정보가 소거된 기록 박막에서 (c) 및 (d)단계를 반복하여 수행함으로써 정보를 재기록 및 재판독하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가역적, 광학적 아날로그 정보저장방법을 제공한다.On the other hand the present invention (a) applying a polymer compound according to the invention on a thin film; (b) forming the recording thin film by heating the coated polymer compound above the melting temperature of the used compound and isotropically arranging the same, followed by quenching below the glass transition temperature (T g ) of the polymer compound; (c) a photomask having a fine pattern recorded thereon is placed on the recording thin film, and then analog information is recorded on the recording thin film by passing polarized light sequentially irradiated from an argon laser light source and passing through the first polarizing plate, the optical attenuator, and the wave plate. Doing; (d) passing the polarized light which is irradiated from the IR laser light source to the recording thin film on which the analog information is recorded and sequentially passed through the optical lens and the second polarizing plate, and then passing the polarized light perpendicular to the polarizing axis of the second polarizing plate Reading analog information by passing it through a third polarizing plate and inputting it to an output device; (e) erasing the recorded and read analog information from a recording thin film; And (f) rewriting and rereading the information by repeating steps (c) and (d) on the recording thin film from which the information has been erased. do.
이때 상기 디지털 또는 아날로그 정보저장방법에서 상기 기록 박막은 제2 및 제3편광판의 편광축과 각각 (1+n)π/4°(이때, n은 0, 2, 4 또는 6)의 각도를 형성하여 위치된다.In this digital or analog information storage method, the recording thin film forms an angle of (1 + n) π / 4 ° (where n is 0, 2, 4 or 6) with the polarization axes of the second and third polarizing plates, respectively. Is located.
또한 상기 아날로그 정보판독단계는 상기 박막에 기록된 아날로그 정보를 서로 수직하게 교차된 제2편광판 및 제3편광판이 부착되어 있는 저출력 광학 편광현미경을 이용하여 판독되는 것이 바람직하다.In addition, the analog information reading step is preferably read by using a low-power optical polarizing microscope is attached to the second polarizing plate and the third polarizing plate perpendicularly intersecting the analog information recorded on the thin film.
상기 디지털 또는 아날로그 정보저장방법에서 (f)의 정보소거단계는 (c)단계의 웨이브 플레이트가 λ/2의 파장을 가질 경우, λ/4의 파장을 갖는 웨이브 플레이트에 의해 투과된 원편광을 기록 박막에 통과시켜 정보를 기록 박막에서 소거하는 단계이거나 또는 기록 박막을 사용된 고분자 화합물의 용융온도 이상으로 가열하여 디지털 정보를 기록 박막에서 소거하는 단계임이 바람직하다.In the digital or analog information storage method, the information erasing step of (f) records circularly polarized light transmitted by the wave plate having a wavelength of λ / 4 when the wave plate of (c) has a wavelength of λ / 2. It is preferable that the information is erased from the recording thin film by passing through the thin film, or the digital information is erased from the recording thin film by heating the recording thin film to a temperature higher than the melting temperature of the polymer compound used.
구조식 1의 정보 저장용 고분자 화합물은 하기 구조식의 말론산 에스테르 단량체와 두 개의 브롬이 첫 번째 탄소와 m번째 탄소에 각각 치환된 CmH2mBr2(m은 2, 4, 6, 8 또는 10)를 중합하여 제조될 수 있다.The polymer compound for storing information of Structural Formula 1 may be selected from the group consisting of the malonic ester monomer of the following formula and two bromines substituted with the first carbon and the mth carbon, respectively, C m H 2m Br 2 (m is 2, 4, 6, 8, or 10 ) Can be prepared by polymerizing.
상기 R은R is
이다. to be.
구조식 2의 정보 저장용 고분자 화합물은 하기 구조식의 말론산 에스테르 단량체와 두 개의 브롬이 치환된 자이렌을 중합하여 제조될 수 있다.The polymer compound for storing information of Structural Formula 2 may be prepared by polymerizing a malonic ester monomer of the following Structural Formula and two bromine-substituted styrenes.
상기 R은R is
이다. to be.
구조식 3의 화합물은 실리케이트 에스테르 단량체의 중합으로부터 제조될 수 있고 구조식 4의 정보 저장용 고분자 화합물은 하기 구조식의 실리케이트 에스테르 단량체와 메틸메타크릴레이트(MMA)를 중합하여 제조될 수 있다.The compound of formula 3 can be prepared from the polymerization of silicate ester monomer and the polymer compound for storing information of formula 4 can be prepared by polymerizing methyl methacrylate (MMA) with the silicate ester monomer of the following formula.
상기 R은R is
이다. to be.
또한 본 발명에 따른 고분자 화합물들의 유리전이온도(Tg)는 약 20 내지 100 ℃ 사이에서 나타난다.In addition, the glass transition temperature (T g ) of the polymer compounds according to the present invention is shown between about 20 to 100 ℃.
본 발명의 고분자 화합물에서 사용되는 단량체 및 중합체들의 최대 흡수파장은 450 내지 500nm 사이의 값을 갖는다. 따라서 상기 고분자 화합물은 아르곤 이온 레이저에서 발진되는 청색의 빛을 최대의 효율로 흡수할 수 있으므로 상기 청색 빛에서 복굴절과 같은 광학적 성질 변화를 최고의 속도로 일으킬 수 있다.The maximum absorption wavelength of the monomers and polymers used in the polymer compound of the present invention has a value between 450 and 500 nm. Therefore, the polymer compound may absorb the blue light emitted by the argon ion laser with the maximum efficiency, thereby causing the optical property change such as birefringence in the blue light at the highest speed.
또한 구조식 2의 고분자 화합물 중 두 개의 -CH2-기가 벤젠기에 파라위치로 위치된 고분자 화합물과 구조식 4를 갖는 고분자 화합물을 각각 기록 박막으로 사용하는 경우, 외부 온도 80 ℃에서도 기록된 정보가 변화되지 않은 매우 우수한 정보 저장 안정성을 보였다.In addition, when the polymer compound having two -CH 2 -groups in the benzene group and the polymer compound having the structural formula 4 and the polymer compound having the structural formula 4 are used as the recording thin films, the recorded information does not change even at an external temperature of 80 ° C. Showed very excellent information storage stability.
본 발명에 따른 고분자 화합물들은 중합체의 반복단위에 대한 R 그룹의 무게비가 60%에서 80% 사이의 값을 갖는다. 미국특허 제4,551,819호, 제5,024,784호, 제5,173,381호, 독일특허 제3,623,395호 및 일본공개특허공보 소63-87626호의 기술에서 중합체의 반복단위에 대한 유기염료들의 무게비는 15%에서 40% 사이의 값으로 나타난다. 이는 공지의 기술에서 사용된 중합체에 비해 본 발명의 중합체가 고농도의 광학적 특성을 갖는 그룹을 더 많이 포함하고 있음을 나타낸다.The polymer compounds according to the present invention have a weight ratio of 60% to 80% of the R group to the repeating units of the polymer. In the techniques of US Pat. Nos. 4,551,819, 5,024,784, 5,173,381, German Patent No. 3,623,395 and Japanese Patent Laid-Open No. 63-87626, the weight ratio of organic dyes to repeating units of the polymer is between 15% and 40%. Appears. This indicates that the polymers of the present invention contain more groups with high concentrations of optical properties than the polymers used in the known art.
상기 중합체는 결국 기존의 기술들에서 도달할 수 없었던 마이크로초(microsecond)의 빠른 정보 기록 속도를 나타낼 수 있도록 하였으며 또한 저장된 정보의 안정성을 우수하게 하는 특성을 갖는다.The polymer, in turn, is capable of exhibiting a fast microsecond information recording rate which has not been reached in conventional technologies and also has the property of excellent stability of stored information.
이와 같이 상기 고분자 화합물을 이용하는 본 발명의 정보 기록 장치 및 정보판독 장치는 상기 종래 장치에 비해 정보 기록 속도 및 정보 저장 안정성이 향상되어 있다.As described above, the information recording apparatus and the information reading apparatus of the present invention using the polymer compound have improved information recording speed and information storage stability as compared with the conventional apparatus.
이하에서는, 본 발명에 따른 고분자 화합물이 코팅된 정보 기록 박막과 광학 장치를 이용한 가역적 광학적 정보 저장 방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, a reversible optical information storage method using an information recording thin film coated with a polymer compound and an optical device according to the present invention will be described in detail.
디지탈 방식의 정보 저장Digital Information Storage
본 발명은 아조벤젠그룹을 포함한 디스퍼스 레드1이 측쇄에 2개씩 결합된 중합체를 유리판 위에 도포한 후, 상기 중합체가 도포된 유리판을 사용된 중합체의 용융온도(Tm)이상으로 가열한 후, 유리전이온도(Tg)이하로 급냉시켜 분자들이 무질서한 상태 즉, 등방상 상태로 고정된 도1의 기록박막(6)과 같은 필름을 얻었다.According to the present invention, after disperse red 1 containing azobenzene group is coated on a glass plate with a polymer bound to two side chains, the glass plate coated with the polymer is heated to a melting temperature (T m ) or higher of the polymer used, and then glass The film was quenched below the transition temperature T g to obtain a film such as the recording thin film 6 of FIG. 1, in which molecules were fixed in an disordered state, that is, in an isotropic state.
상기 필름에 도 1의 장치도에 도시한 아르곤이온 레이저로부터 원하는 세기의 청색 편광을 조사하여 디지탈 정보를 기록한 후 필름에 도포시킨 고분자의 Tg이하로 냉각시켜 정보를 저장하였다.The film was irradiated with blue polarized light having a desired intensity from the argon ion laser shown in the device diagram of FIG. 1 to record digital information, and then cooled to below T g of the polymer applied to the film to store the information.
이때, 디지털 정보를 기록하기 위해서 조사하는 청색광의 세기 및 조사시간은 필름에 도포시킨 고분자 박막의 두께 및 구조에 의존한다.At this time, the intensity and irradiation time of the blue light irradiated for recording the digital information depend on the thickness and structure of the polymer thin film coated on the film.
본 발명의 정보 저장 원리는 기록 박막이 편광에 노출될 때, 빛에 조사된 부분은 고분자에 포함된 아조벤젠기에서 하기의 광이성화반응 (photoisomerization)이 발생함에 따라 고분자가 등방상 상태에서 균일하게 배향되는 원리를 이용하는 것이다.According to the information storage principle of the present invention, when the recording thin film is exposed to polarized light, the portion irradiated with light is uniformly oriented in the isotropic state as the following photoisomerization occurs in the azobenzene group included in the polymer. Is to use the principle.
즉, 정보 기록시 조사된 청색 편광에 의해 안정한 트란스(trans) 형태의 아조벤젠 그룹이 시스(cis) 형태로 광이성화반응을 일으키게 되고 무질서한 디스퍼스 레드1 분자들은 청색편광이 조사된 편광방향에 대하여 수직 방향으로 배열하게 된다. (Nature 1991, 351, 49; Makromol. Chem. Rapid Commun.,8,477 (1987); Applied optics,23, 4309(1984))That is, a stable trans form azobenzene group causes photoisomerization reaction in cis form by the blue polarization irradiated during information recording, and disordered Disperse Red 1 molecules are perpendicular to the polarization direction irradiated with blue polarization. Will be arranged in the direction. (Nature 1991, 351, 49; Makromol. Chem. Rapid Commun., 8, 477 (1987); Applied optics, 23 , 4309 (1984))
보다 상세하게, 기록박막에서 등방상태로 무질서하게 배열된 디스퍼스레드1 분자들은 청색 편광에 노출되면, 편광 방향에 대하여 수직하게 배열됨으로써 복굴절(birefringence)을 유발하는 반면, 편광에 노출되지 않는 등방상태의 분자들은 복굴절을 유도하지 않게 되는 것이다.More specifically, Disperse 1 molecules arranged in an isotropic state in the recording thin film are arranged perpendicular to the direction of polarization when exposed to blue polarization, thereby causing birefringence, while not being exposed to polarization. Molecules do not induce birefringence.
이때 복굴절이 유도된 정보 저장 부분의 정보신호 값은 "1", 편광에 노출되지 않는 등방상 부분의 정보신호 값은 "0"이 된다. 상기 값의 차이로부터 디지털 정보가 저장된다.At this time, the information signal value of the information storage portion where the birefringence is induced is "1", and the information signal value of the isotropic portion not exposed to polarization is "0". Digital information is stored from the difference in the values.
상기 디지털 정보의 신호는 정보 판독시 판독광의 투과도에 직접적인 영향을 준다.The signal of the digital information directly affects the transmittance of the read light when reading the information.
본 발명의 방법은 자외선이나 레이저광에 의해 액정상에서 등방상으로 상전이를 일으키는 기존의 열기록 방법 (polym. commun., 24,346 (1983)) 및 홀로그램방법 (독일특허 제3,623,395호)과는 정반대의 원리를 응용한 기술이다.The method of the present invention is the opposite of the conventional thermal recording method (polym. Commun., 24,346 (1983)) and the hologram method (German Patent No. 3,623,395) which cause phase transition from liquid crystal phase to isotropic phase by ultraviolet rays or laser light. Is a technology applied.
또한 상기 방법은 본 발명자들에 의해 최초로 개발되었고 전술한 대한민국특허 제77801호 및 최근 공개된 공개특허공보 특1999-17317호에 이미 보고되었다.In addition, the method was first developed by the present inventors and has already been reported in the above-mentioned Korean Patent No. 77801 and recently published Patent Publication No. 1999-17317.
상기 한국 특허 또는 한국 공계공보에서 개시한 필름에 도포된 고분자 화합물, 즉 정보 기록 매체는 자외선에 민감한 유기염료가 결합된 고분자 화합물로서, 본 발명에서 개발한 청색레이저에 의해 광반응을 일으키는 고분자 화합물과는 근본적인 차이가 있다.The polymer compound coated on the film disclosed in the Korean patent or the Korean Industrial Publication, that is, the information recording medium is a polymer compound combined with an organic dye sensitive to ultraviolet rays, and the polymer compound causing the photoreaction by the blue laser developed in the present invention. There is a fundamental difference.
새로운 정보 저장 방법을 개발하기 위해서는 광학장치의 개발과 함께 광원에 민감한 물질의 개발이 무엇보다 우선되어야 한다.In order to develop a new information storage method, the development of a light source-sensitive material along with the development of an optical device should be a priority.
디지털 정보의 판독Reading digital information
본 발명은 도 1의 광학 장치도에 도시한 본 발명의 디지털 정보 판독 장치에의해 저장된 정보를 판독할 수 있다.The present invention can read information stored by the digital information reading device of the present invention shown in the optical device diagram of FIG.
즉, 두 개의 직교된 편광판 사이에 정보가 저장된 박막을 넣고 IR 레이저를 조사한다. 이때 청색편광에 노출된 정보 저장 부분은 복굴절이 유발되어 조사된 판독광의 투과도가 최대가 된다. 반면에 편광에 노출되지 않은 부분은 복굴절이 유도되지 않기 때문에 투과도가 "0"이 된다.That is, a thin film in which information is stored is inserted between two orthogonal polarizers and irradiated with an IR laser. In this case, the information storage portion exposed to the blue polarized light causes birefringence to maximize the transmittance of the irradiated read light. On the other hand, since the birefringence is not induced in the part not exposed to polarized light, the transmittance becomes "0".
정보 기록시 입사된 기록광의 편광축이 정보 판독 장치의 두 개의 IR 편광판의 교차된 편광방향에 대하여 45°일 때 복굴절이 유도된 정보 저장 부분의 IR 투과도는 최대가 되며, 반대로 편광에 노출되지 않은 부분은 두 개의 편광판에 의해 IR 빛이 차단된다.When the polarization axis of the recording light incident upon the information recording is 45 ° with respect to the crossed polarization directions of the two IR polarizers of the information reading device, the IR transmittance of the birefringent-induced information storage portion becomes maximum, whereas the portion not exposed to polarization The IR light is blocked by the two polarizers.
따라서 상기 차이로부터 발생하는 IR 레이저 빛의 투과도의 차이가 광검출기에 감지된다. 이때 광검출기는 검출기에 입사된 빛의 세기를 전압변화로 나타내어 디지탈전압계에 숫자로 보이게 되며, 이것은 다시 컴퓨터를 거쳐 판독된다.Thus, the difference in the transmittance of the IR laser light resulting from the difference is detected by the photodetector. At this time, the photodetector represents the intensity of light incident on the detector as a voltage change, which is displayed numerically on the digital voltmeter, which is read back through a computer.
판독광원으로는 파장이 847nm인 갈륨/비소(Ga/As) 레이저 또는 파장이 635nm 인 헬륨-네온(He-Ne) 레이저가 이용될 수 있다.As a read light source, a gallium / arsenic (Ga / As) laser having a wavelength of 847 nm or a helium-neon (He-Ne) laser having a wavelength of 635 nm may be used.
한편 청색편광 레이저에 노출된 부분과 노출되지 않은 부분의 IR 투과도 차이에 의해 정보가 판독되므로, 정보기록 시에 입사되는 편광의 각도를 변화시킴으로써 서로 다른 정보를 동일한 기록층에 여러번 중첩하여 저장할 수도 있다.On the other hand, since the information is read by the IR transmittance difference between the portion exposed to the blue polarization laser and the portion not exposed, different information can be stored in the same recording layer several times by changing the angle of polarization incident upon the information recording. .
즉 정보 기록 매체로 사용된 등방상의 고분자 박막에 청색 레이저 편광을 조사할 경우, 편광에 노출된 디스퍼스레드1 분자들은 조사된 편광방향에 대하여 수직방향으로 배열된다.That is, when blue laser polarization is irradiated on an isotropic polymer thin film used as an information recording medium, the disperse 1 molecules exposed to polarization are arranged in a direction perpendicular to the irradiated polarization direction.
따라서 정보 판독시 복굴절(Δn)이 유도되는 박막을 서로 수직한 편광판 사이에 놓고 사용한 IR 광의 세기를 측정하면 하기 식이 주어진다. 즉,Therefore, the following equation is given by measuring the intensity of IR light used by placing a thin film in which birefringence Δn is induced between the polarizing plates perpendicular to each other. In other words,
여기서, Δn은 정보기록 박막의 복굴절, λ은 정보판독시 사용된 IR 광의 파장, I0은 시료를 통과하기전의 빛의 세기, I는 시료를 통과한 빛의 세기, d는 시료의 두께 및 θ는 편광판의 축과 아르곤 이온 레이저 편광에 의해 배향된 고분자 사슬의 광축 사이의 각도를 나타낸다.Where Δn is the birefringence of the information recording thin film, λ is the wavelength of IR light used for reading the information, I 0 is the intensity of light before passing through the sample, I is the intensity of light passing through the sample, and d is the thickness of the sample and θ. Represents the angle between the axis of the polarizing plate and the optical axis of the polymer chain oriented by argon ion laser polarization.
그러므로 편광판의 축과 정보 기록 매체의 광축과의 각도가 45°, 135°, 225°또는 315°일 때 레이저에 조사되지 않은 부분과 조사된 부분의 IR 투과광의 세기는 "0" 및 sin2(πdΔn/λ)의 두 값으로 나타난다.Therefore, when the angle between the axis of the polarizing plate and the optical axis of the information recording medium is 45 °, 135 °, 225 ° or 315 °, the intensity of the IR transmitted light of the unirradiated and irradiated portions is "0" and sin 2 ( π dΔn / λ).
이를 이용하면, 온상태(on-state) 즉, sin2(πdΔn/λ)와 오프상태 (off-state) 즉, 0의 정보를 매체에 공간적으로 기록하고 검출할 수 있다.By using this, information on-state, that is, sin 2 (πdΔn / λ) and off-state, that is, zero, can be spatially recorded and detected on a medium.
또한 만약 정보 기록 박막에 입사되는 청색 레이저 편광의 각도를 임의로 변화시키면, 서로 다른 정보를 동일한 기록층에 중첩하여 저장할 수 있다.Also, if the angle of blue laser polarization incident on the information recording thin film is arbitrarily changed, different information can be superimposed and stored in the same recording layer.
예를 들면 입사되는 편광의 각도를 원래 각도에 대하여 1°변화시키면 위 식에서 θ는 (θ+1)°로 변하게 되며 상기 정보판독 시에 서로 수직한 두 편광판의 각도가 상기 변화된 각을 갖는 편광축에 대하여 45°, 135°, 225°또는 315°일 때 신호/잡음비(S/N ratio)가 최대가 된다.For example, if the angle of incident polarization is changed by 1 ° with respect to the original angle, θ is changed to (θ + 1) °, and the angles of the two polarizing plates perpendicular to each other at the time of reading the information are on the polarized axis having the changed angle. At 45 °, 135 °, 225 ° or 315 °, the S / N ratio is maximized.
아날로그 방식의 정보 저장Analog information storage
전술한 디지털 정보 저장 방법에서 2 내지 50㎛의 선폭(line width)을 갖는 미세패턴이 기록된 포토마스크(photomask)를 기록 박막 위에 올려놓는 것을 제외하고는 디지털 방법과 동일한 방식으로 정보를 저장하였다.In the above-described digital information storage method, the information was stored in the same manner as the digital method except that a photomask on which a fine pattern having a line width of 2 to 50 μm was recorded was placed on the recording thin film.
그러나 포토마스크에 기록된 아날로그 정보의 해상력이 우수한 사진(도 5)을 얻기 위해서는 청색광의 세기가 5㎽/㎠ 이상, 조사시간이 5분 이상인 조건으로 정보를 기록하는 것이 바람직하다. 상기 조건은 편광현미경(polarizing microscope)을 이용하여 아날로그 정보를 판독할 때 외부에서 반사되어 들어오는 가시광선의 세기보다 아날로그 정보의 투과도가 훨씬 높아야 하기 때문에 필요하다.However, in order to obtain a photograph (FIG. 5) having excellent resolution of the analog information recorded on the photomask, it is preferable to record the information under the condition that the intensity of blue light is 5 mW / cm 2 or more and the irradiation time is 5 minutes or more. This condition is necessary because the transmittance of the analog information must be much higher than the intensity of visible light reflected from the outside when the analog information is read using a polarizing microscope.
아날로그 정보의 판독Reading Analog Information
상기와 같이 기록된 아날로그 정보는 서로 수직하게 교차된 편광판을 포함하는 저출력의 광학 편광현미경(optical polarizing microscope)에 의해 판독될 수 있다.The analog information recorded as described above may be read by a low power optical polarizing microscope including a polarizing plate perpendicular to each other.
이때 정보 기록시 입사되는 청색 레이저 편광 축이 광학 편광현미경의 교차된 편광방향(crossed polarization direction)에 대하여 45°일 때 최대의 콘트라스트를 갖는 우수한 해상력의 정보를 얻을 수 있다.At this time, when the blue laser polarization axis incident upon the information recording is 45 ° with respect to the crossed polarization direction of the optical polarizing microscope, information of excellent resolution with maximum contrast can be obtained.
저장된 정보의 소거 및 재기록Erase and rewrite stored information
도 1에서, 광감쇠기(13)를 통과한 청색레이저 편광을 정보 기록시 사용했던 λ/2의 웨이브 플레이트 대신에 λ/4의 웨이브 플레이트(12)로 회전시켜 원편광을 얻을 수 있고 상기 원편광을 정보가 기록된 기록 박막(6)에 조사하여 정보를 소거할 수 있거나, 또는 박막에 사용된 고분자의 용융 온도 이상으로 상기 박막을 가열하면, 정보기록 단계에서 청색레이저 편광에 의해 수직으로 배열된 디스퍼스레드1 분자들이 등방상태로 재배열되므로 정보를 소거할 수 있다.In FIG. 1, the circularly polarized light can be obtained by rotating the blue laser polarized light that has passed through the optical attenuator 13 into the wave plate 12 of λ / 4 instead of the wave plate of λ / 2 used in the information recording. Can be erased by irradiating the recording thin film 6 on which the information is recorded, or when the thin film is heated above the melting temperature of the polymer used in the thin film, it is arranged vertically by blue laser polarization in the information recording step. Dispersed 1 molecules are rearranged to isotropic state, which can erase information.
이어서 정보가 소거된 기록박막을 상온으로 냉각시킨 후, 상기 기록 박막에 전술한 정보기록 과정을 반복적으로 사용함으로써 새로운 정보를 재기록할 수 있다.Subsequently, after the information thin film is cooled to room temperature, new information can be rewritten by repeatedly using the above-described information recording process on the recording thin film.
본 발명에 따른 정보 저장용 고분자 화합물이 코팅된 기록 박막은 공지의 기술에서 볼 수 없었던 우수한 해상력과 정보의 저장 안정성을 보였다.The recording thin film coated with the polymer compound for information storage according to the present invention exhibited excellent resolution and storage stability of information which could not be seen in the known art.
이하, 본 발명을 실시예를 들어 설명하고자 한다. 그러나 본 발명이 이들 실시예의 경우에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to Examples. However, the present invention is not limited to these examples.
실시예Example
본 발명에 따른 정보 저장용 고분자 화합물의 제조Preparation of Polymer Compound for Storage of Information According to the Present Invention
실시예 1 : 구조식 1의 정보 저장용 고분자 화합물 제조Example 1 Preparation of Polymer Compound for Storage of Information of Structural Formula 1
1. 말론산 에스테르 단량체의 제조1. Preparation of malonic ester monomer
디스퍼스 레드1 2.0 g (6.42×10-3mol)과 THF 용매 70㎖를 3-구 둥근 플라스크에 넣은 다음 0에서 5 ℃ 사이로 냉각시켰다. 이 용액에 말로닐디클로라이드(Malonyl dichloride) 0.22㎖ (3.21×10-3mol)가 들어있는 THF (5㎖)용액을 적하깔대기를 통하여 천천히 가하였다. 반응 혼합물을 48시간 동안 교반하면서 반응시켰다. 반응 후 회전식 증발기로 용매인 THF를 제거하였다. 생성된고체를 클로로포름 35㎖에 녹인 후 증류수 (200㎖ × 4회)로 세척한 다음 회전식 증발기로 클로로포름을 제거하였다. 얻어진 고체를 소량의 클로로포름에 녹인 후 클로로포름과 에틸아세테이트의 비가 5 : 1인 혼합용액을 전개액으로 하여 칼럼크로마토그래피 분리를 실시한 후 말론산에스테르 단량체를 얻었다.2.0 g (6.42 × 10 −3 mol) of Disperse Red1 and 70 mL of THF solvent were placed in a three-necked round flask and cooled between 0-5 ° C. To this solution was slowly added THF (5 mL) solution containing 0.22 mL (3.21 x 10 -3 mol) of malonyl dichloride through a dropping funnel. The reaction mixture was reacted with stirring for 48 hours. After the reaction, the solvent, THF, was removed by a rotary evaporator. The resulting solid was dissolved in 35 ml of chloroform, washed with distilled water (200 ml × 4 times), and chloroform was removed with a rotary evaporator. The obtained solid was dissolved in a small amount of chloroform, and then chromatographed separation was performed using a mixed solution having a ratio of 5: 1 of chloroform and ethyl acetate as a developing solution to obtain a malonic ester monomer.
수율은 35% 이었고, 녹는점은 130℃ 이었다. 합성된 순수한 단량체의 UV/VIS 스펙트럼을 조사한 결과, 466nm에서 최대 흡수파장 (λmax)을 보였다.The yield was 35%, the melting point was 130 ℃. UV / VIS spectra of the synthesized pure monomers showed a maximum absorption wavelength (λ max ) at 466 nm.
2. 구조식 1의 정보 저장용 고분자 화합물 제조2. Preparation of polymer compound for storing information of formula 1
상기에서 합성된 말론산에스테르 단량체 1.0g (1.435×10-3mol), NaH 0.17g (2.87×10-3mol)과 THF 17㎖를 2-구 둥근 플라스크에 넣고 상온에서 10분 동안 교반하였다. 이 용액에 1,6-디브로모헥산(dibromohexane) 0.22㎖ (1.435×10-3mol)이 들어있는 THF (3㎖) 용액을 적하깔때기를 통하여 천천히 가한 다음, 65 ℃에서 48시간 동안 축합중합반응시켰다. 중합 후 얻은 반응 용액을 500㎖의 메탄올에 침전시킨 후 여과, 건조시켜 구조식 1의 중합체를 얻었다. 합성된 붉은색의 중합체의 중합전환률은 60% 이었다. 합성된 중합체의 중량평균분자량은 약 5,000이었다. 중합체의 분자량은 중합시간을 변화시켜 조절할 수 있다. 이 중합체의 Tg는 약 30℃이었으며, Tm은 측정되지 않았다. 구조식 1의 화합물 중 m이 6일 때 이 중합체의 최대 흡수파장은 464nm 이었다.1.0 g (1.435 × 10 −3 mol) of the synthesized malonic acid ester monomer, 0.17 g (2.87 × 10 −3 mol) of NaH, and 17 ml of THF were added to a two-necked round flask and stirred at room temperature for 10 minutes. To this solution was slowly added a THF (3 mL) solution containing 0.22 mL (1.435 × 10 -3 mol) of 1,6-dibromohexane through a dropping funnel, followed by condensation polymerization at 65 ° C. for 48 hours. Reacted. The reaction solution obtained after polymerization was precipitated in 500 ml of methanol, filtered and dried to obtain the polymer of Structural Formula 1. The polymerization conversion rate of the synthesized red polymer was 60%. The weight average molecular weight of the synthesized polymer was about 5,000. The molecular weight of the polymer can be controlled by varying the polymerization time. The T g of this polymer was about 30 ° C. and T m was not measured. When m in the compound of Formula 1 was 6, the maximum absorption wavelength of this polymer was 464 nm.
또한 m이 2, 4, 8, 또는 10인 정보 저장용 고분자 화합물들은 전술한 반응에서 1,6-디브로모헥산 대신에 1,2-디브로모에탄(dibromoethane), 1,4-디브로모부탄(dibromobutane), 1,8-디브로모옥탄(dibromooctane), 또는 1,10-디브로모데칸(dibromodecane)을 사용하여 합성할 수 있다.In addition, polymers for storing information having m of 2, 4, 8, or 10 are 1,2-dibromoethane, 1,4-dibro, instead of 1,6-dibromohexane in the above reaction. Synthesis can be carried out using dibromobutane, 1,8-dibromooctane, or 1,10-dibromodecane.
구조식 1Structural Formula 1
실시예 2 : 구조식 2의 정보 저장용 고분자 화합물 제조Example 2 Preparation of Polymer Compound for Storage of Information of Structural Formula 2
상기 실시예 1에서 말론산 에스테르 단량체를 이용한 구조식 1의 고분자 화합물 제조에서, 1,6-디브로모헥산 대신에 α,α'-디브로모파라자이렌(dibromo-p-xylene),α,α'-디브로모오르소자이렌(dibromo-o-xylene) 또는 α,α'-디브로모메타자이렌(dibromo-m-xylene) 0.38g (1.435×10-3mol)을 사용한 것 이외에는 실시예 1의 2와 동일한 방법으로 중합반응을 일으켜 구조식 2의 중합체들을 합성하였다. 이들 중합체들 중 말론산 에스테르와 α,α'-디브로모파라자이렌의 중합으로 제조된 하기의 구조를 갖는 호모중합체의 경우, 중량평균분자량과 Tg는 각각 약 5,500 및 약 90℃이었다. 이 중합체의 최대 흡수파장은 466nm 이었다.In preparing the polymer compound of Structural Formula 1 using the malonic ester monomer in Example 1, instead of 1,6-dibromohexane, α, α'-dibromoparaxylene (dibromo-p-xylene), α, except that 0.38 g (1.435 × 10 -3 mol) of α'-dibromo-or-xylene or di, mo'-dibromo-m- ylene Polymerization was carried out in the same manner as 2 in Example 1 to synthesize polymers of Structural Formula 2. Among these polymers, for the homopolymer having the following structure made by polymerization of malonic ester and α, α'-dibromoparaxylene, the weight average molecular weight and T g were about 5,500 and about 90 ° C., respectively. The maximum absorption wavelength of this polymer was 466 nm.
실시예 3 : 구조식 3의 폴리실리케이트에스테르의 제조Example 3 Preparation of Polysilicate Ester of Structural Formula 3
1. 실리케이트 에스테르 단량체의 제조1. Preparation of Silicate Ester Monomers
디스퍼스레드1 1.13g (4.14×10-3mol)과 메틸렌클로라이드 50㎖를 3-구 둥근 플라스크에 넣고 질소분위기 하에서 3-메타아크릴옥시프로필메틸디클로로실란(3-Methacryloxypropylmethyldichlorosilane) 0.5g (2.07×10-3mol)이 들어있는 메틸렌클로라이드 (10㎖) 용액을 적하깔대기를 통하여 천천히 가하였다. 반응 혼합물을 48시간 동안 교반하면서 반응시켰다. 반응 용액을 200㎖의 증류수로 4회 추출한 후, 회전식 증발기로 메틸렌디클로라이드를 제거하였다. 생성된 고체를 소량의 클로로포름에 녹인 후 클로로포름과 에틸아세테이트의 비가 7 : 1인 혼합용액을 전개액으로 하여 칼럼크로마토그래피 분리를 실시한 후 실리케이트에스테르 단량체를 얻었다. 수율은 40% 이었고, 녹는점은 88.5℃ 이었다. 순수한 단량체의 최대 흡수파장은 482nm이었다.Dispersed 1 1.13 g (4.14 × 10 -3 mol) and 50 ml of methylene chloride were placed in a three-necked round flask and under a nitrogen atmosphere, 0.5 g (2.07 × 10) of 3-Methacryloxypropylmethyldichlorosilane. A solution of methylene chloride (10 ml) containing -3 mol) was slowly added through a dropping funnel. The reaction mixture was reacted with stirring for 48 hours. After the reaction solution was extracted four times with 200 ml of distilled water, methylene dichloride was removed by a rotary evaporator. The resulting solid was dissolved in a small amount of chloroform and subjected to column chromatography separation using a mixed solution of chloroform and ethyl acetate in a ratio of 7: 1 as a developing solution to obtain a silicate ester monomer. The yield was 40%, the melting point was 88.5 ℃. The maximum absorption wavelength of pure monomer was 482 nm.
2.구조식 3의 정보 저장용 폴리실리케이트 중합체 제조2.Preparation of polysilicate polymer for storing information of formula 3
상기에서 합성한 실리케이트에스테르 단량체 0.4g (5.01×10-4mol), 라디칼 개시제인 AIBN 0.012g (7.3×10-5mol) 및 THF 4㎖를 앰플에 넣고 동결-해동(freeze-thawing) 방법으로 용액 내에 존재하는 산소를 제거한 후, 앰플을 밀봉하였다. 이 용액을 65℃ 오븐 속에서 48 시간 동안 라디칼 중합반응을 시켰다. 중합 후 500㎖의 메탄올에 침전시킨 후 여과, 건조시켜 구조식 3의 폴리실리케이트에스테르 호모 중합체를 얻었다. 합성된 고분자의 중합전환률, 중량평균분자량, Tg및 최대 흡수파장은 각각 50%, 6,500, 48 ℃ 및 474nm이었다. 중합체의 분자량은 개시제 농도를 조절하면 5,000에서 10,000 사이로 조절할 수 있다.0.4 g (5.01 × 10 −4 mol) of the silicate ester monomer synthesized above, 0.012 g (7.3 × 10 −5 mol) of AIBN, a radical initiator, and 4 ml of THF were added to an ampoule and freeze-thawing. After removing the oxygen present in the solution, the ampoule was sealed. The solution was subjected to radical polymerization in a 65 ° C. oven for 48 hours. After polymerization, precipitated in 500 ml of methanol, followed by filtration and drying to obtain a polysilicate ester homopolymer of Structural Formula 3. Polymerization conversion, weight average molecular weight, T g and maximum absorption wavelength of the synthesized polymer were 50%, 6,500, 48 ° C. and 474 nm, respectively. The molecular weight of the polymer can be controlled between 5,000 and 10,000 by adjusting the initiator concentration.
구조식 3Structural Formula 3
실시예 4 : 폴리실리케이트 에스테르-PMMA 공중합체 제조Example 4 Preparation of Polysilicate Ester-PMMA Copolymer
실시예 3에서 합성된 실리케이트에스테르 단량체 0.4g (5.01×10-4mol), AIBN 0.017g (1.0×10-4mol), 기존의 단량체 MMA 0.15g (1.5×10-3mol) 및 THF 5.6㎖를 앰플에 넣었다. 개시제인 AIBN을 용액 속에 존재하는 산소를 제거한 다음 동결-해동 방법으로 앰플을 밀봉하였다. 이 용액을 65 ℃ 속에서 48시간 동안 라디칼 공중합반응시켰다. 중합 후 500㎖의 메탄올에 침전시킨 후 여과, 건조시켜 구조식 4를 갖는 붉은 색의 실리케이트에스테르-PMMA 공중합체를 얻었다. 본 중합실험에서 첨가된 실리케이트에스테르 단량체와 MMA 단량체의 몰비는 25% 대 75% 이었다. 이외에, 실리케이트 단량체와 기존의 MMA 단량체의 몰비를 75% 대 25%, 50% 대 50%, 또는 5% 대 95%로 변화시키면서 전술한 공중합반응을 일으켰다. 그 결과 X 대 Y의 농도비가 서로 다른 공중합체들을 제조할 수 있었다. 결과는 하기표와 같다.0.4 g (5.01 × 10 −4 mol) of silicate ester monomers synthesized in Example 3, 0.017 g (1.0 × 10 −4 mol) of AIBN, 0.15 g (1.5 × 10 −3 mol) of conventional monomer MMA, and 5.6 mL of THF Into the ampoule. The initiator AIBN was deoxygenated in the solution and then the ampoule was sealed by freeze-thaw method. The solution was subjected to radical copolymerization at 65 ° C. for 48 hours. After polymerization, precipitated in 500 ml of methanol, filtered, and dried to obtain a red silicate ester-PMMA copolymer having Structural Formula 4. The molar ratio of silicate ester monomer and MMA monomer added in this polymerization experiment was 25% to 75%. In addition, the above-mentioned copolymerization reaction was caused by changing the molar ratio of the silicate monomer and the existing MMA monomer to 75% to 25%, 50% to 50%, or 5% to 95%. As a result, copolymers having different concentration ratios of X to Y could be prepared. The results are shown in the table below.
a구조식 4의 공중합체에 존재하는 실리케이트에스테르단량체와 MMA 단량의 몰비는 H-NMR 스펙트럼분석에 의해 계산하였다.The molar ratio of the silicate ester monomer and MMA monomers present in the copolymer of a structural formula 4 was calculated by the H-NMR spectrum analysis.
bTg는 DSC에 의한 열분석법으로 측정하였다. b T g was determined by thermal analysis by DSC.
본 발명의 정보 기록 및 정보 판독 장치를 이용한 정보 기록 및 판독 결과Information recording and reading results using the information recording and information reading apparatus of the present invention
실시예 5 : 디지털 정보가 기록된 기록 박막의 제조 및 판독 결과Example 5 Preparation and Reading Results of Recording Thin Films with Digital Information Recorded
1. 본 발명의 정보 기록 장치를 이용한 기록 박막의 제조1. Fabrication of recording thin film using information recording apparatus
실시예 2에서 합성한 폴리(말론산에스테르) 호모중합체를 THF 용매에 4% 농도로 녹였다. 이 용액을 유리판 (2㎝ × 2㎝) 위에 떨어뜨린 다음 스핀코팅하여 0.2㎛의 두께를 갖는 박막을 제조한 후 감압 하에서 용매를 제거하였다. 이것을 가열판 위에 놓고 100 ℃에서 2분간 가열시키고 나서 사용된 중합체의 Tg이하로 냉각시켜 등방상 상태가 고정된 박막을 얻었다. 이 정보 기록 박막에 도 1의 광학장치에 도시한 아르곤 이온 레이저(Model: INNOVA 400 ; 파장: 488nm) 편광을 조사하여 디지탈 정보를 기록하였다. 그 후 사용된 고분자 화합물의 Tg이하로 냉각시켜 기록된 정보를 저장하였다. 이때 정보기록의 속도와 저장 안정성은 기록광의 세기 및기록 매체로 사용된 고분자 박막의 두께와 분자구조에 의존하였다.The poly (malonic acid ester) homopolymer synthesized in Example 2 was dissolved in THF solvent at 4% concentration. The solution was dropped on a glass plate (2 cm × 2 cm), followed by spin coating to prepare a thin film having a thickness of 0.2 μm, and then the solvent was removed under reduced pressure. This was placed on a heating plate and heated at 100 ° C. for 2 minutes, and then cooled to below T g of the polymer used to obtain a thin film having a fixed isotropic state. The information recording thin film was irradiated with an argon ion laser (Model: INNOVA 400; wavelength: 488 nm) polarization shown in the optical device of FIG. 1 to record digital information. The recorded information was then stored by cooling below the T g of the polymer compound used. The speed and storage stability of the information recording depended on the intensity of the recording light and the thickness and molecular structure of the polymer thin film used as the recording medium.
2. 1에서 제조된 디지털 정보가 기록된 박막의 판독에 따른 결과2. Result of reading thin film on which digital information manufactured in 1 is recorded
도 2는 상기 폴리(말론산에스테르)중합체가 코팅된 기록박막 층에 1 내지 5㎽ 세기의 선형 편광 아르곤 이온 레이저를 10 마이크로초 동안 조사하여 기록한 디지탈 정보를 광학편광 현미경에 의해 얻은 화상(50배)이다. 화상에서 밝은 부분은 기록편광에 대하여 수직하게 배열되면서 복굴절에 의해 기록된 디지털 정보를 나타낸다.FIG. 2 is an image obtained by optical polarization microscopy of digital information obtained by irradiating a linearly polarized argon ion laser of 1 to 5 GHz intensity on a recording thin film layer coated with the poly (malonic acid ester) polymer for 10 microseconds. )to be. The bright parts in the image represent digital information recorded by birefringence while being arranged perpendicular to the recording polarization.
도 3은 디지탈의 정보를 가역적(기록-판독-소거-재기록)으로 저장하는 방법을 조사하기 위하여 실시한 기초실험이다. 즉 상기 폴리(말론산에스테르) 중합체로부터 제조된 기록 박막 층에 아르곤이온 레이저 광원(광원세기: 8㎽/㎠)을 이용하여 정보를 기록함과 동시에 기록된 정보에 대해 판독광(SDL 800)의 투과강도(transmitted intensity)를 측정한 실험이다. 투과세기는 기록광의 조사시간에 대한 함수로 실시간으로 기록된다. 즉, 도 3에 보여지는 바와 같이 기록광원을 켜면 기록 박막 층에 있는 고분자들이 배열되어 정보가 기록(투과강도의 증가로 나타남)되며, 그후 아르곤이온 레이저 원편광(저장된 정보의 소거 및 재기록에서 서술됨)을 조사함으로서 기록된 정보가 소거됨을 알 수 있다. 또 소거된 정보는 전술한 정보기록 과정을 반복하여 다시 재기록 할 수 있음을 보여준다. 이런 정보의 가역성은 매우 안정적으로 균일하게 반복됨을 보여준다.3 is a basic experiment conducted to investigate a method of reversibly storing digital information (record-read-erase-rewrite). That is, the information is recorded on the recording thin film layer prepared from the poly (malonic acid ester) polymer using an argon ion laser light source (light intensity: 8 mA / cm 2), and the read light (SDL 800) is transmitted to the recorded information. This is an experiment to measure the transmitted intensity. The transmission intensity is recorded in real time as a function of the irradiation time of the recording light. That is, as shown in FIG. 3, when the recording light source is turned on, the polymers in the recording thin film layer are arranged so that the information is recorded (indicated by an increase in the transmission intensity), and then argon ion laser circularly polarized light (described in the erasing and rewriting of stored information). The recorded information is erased. The erased information can be rewritten again by repeating the above-described information recording process. The reversibility of this information shows that it is very stable and uniformly repeated.
이외에, 기록된 정보를 사용된 정보기록매체의 용융온도 이상으로 가열하여 소거할 수도 있다.In addition, the recorded information may be erased by heating above the melting temperature of the used information recording medium.
도 4는 구조식 2에서 두 개의 -CH2-가 상호 파라위치에 결합된 중합체가 코팅된 정보 기록 매체에서 저장된 정보의 온도에 따른 안정성을 조사한 결과이다. 즉 온도에 대한 정보의 저장 안정성을 조사하기 위하여, 기록 박막이 코팅된 유리판을 일정한 온도로 유지되어 있는 두 개의 알루미늄 판으로 제조된 가열판 속에 넣고 기록광원을 조사하면서 판독광의 투과강도를 특정하였다. 그 결과 75℃에서도 기록된 정보가 안정하게 저장됨을 볼 수 있다.4 is a result of investigating the stability according to the temperature of the information stored in the polymer-coated information recording medium in which two -CH 2 -are bonded to each other in the para position in the formula (2). That is, in order to investigate the storage stability of the information about the temperature, the glass plate coated with the recording thin film was placed in a heating plate made of two aluminum plates kept at a constant temperature, and the transmission intensity of the read light was specified while irradiating the recording light source. As a result, it can be seen that the recorded information is stored stably even at 75 ℃.
이런 결과는 지금까지 알려진 공지의 기술에서 사용된 정보저장매체로는 달성될 수 없다.This result cannot be achieved with an information storage medium used in the known art so far.
실시예 6 : 폴리실리케이트 중합체가 코팅된 기록 박막에 아날로그Example 6 Analog to Recording Thin Film Coated with Polysilicate Polymer
정보를 기록하고 판독하는 방법How to record and read information
실시예 3에서 제조된 폴리실리케이트에스테르 호모중합체가 코팅된 기록박막 위에 아날로그 정보가 그려져 있는 포토마스크(선폭 : 2∼50 ㎛)를 놓고 아르곤이온 레이저 편광을 조사하여 아날로그 정보를 기록하였다.On the recording film coated with the polysilicate ester homopolymer prepared in Example 3, a photomask (line width: 2 to 50 µm) on which analog information was drawn was placed, and the analog information was recorded by irradiating argon ion laser polarization.
도 5는 10㎽/㎠의 세기를 갖는 아르곤이온 레이저 편광을 5분 동안 조사한 다음 기록박막의 Tg이하로 냉각시켜 저장한 아날로그 정보를 광학편광현미경으로 얻은 아날로그 정보 화상이다. 여기서 화살표(→)로 나타낸 정보의 선폭은 2㎛이며, 기록된 정보의 해상력은 매우 우수하였다.FIG. 5 is an analog information image obtained by an optical polarizing microscope of analog information obtained by irradiating argon ion laser polarization having an intensity of 10 μs / cm 2 for 5 minutes and then cooling it below T g of the recording thin film. Here, the line width of the information indicated by the arrow (?) Was 2 m, and the resolution of the recorded information was very good.
실시예 7 : 블렌드 중합체의 제조 및 상기 중합체가 코팅된 박막의 정보 기Example 7 Preparation of Blended Polymers and Information Groups of Thin Films Coated with the Polymers
록 및 판독Lock and read
실시예 1에서 합성한 중합체와 기존의 중합체 PVK를 THF에 녹여 4% 고분자 용액을 만든 후, 유리판에 코팅하여 정보 기록 박막을 약 0.3㎛의 두께로 제조하였다. 이때 구조식 1의 중합체와 PVK의 중량비는 10%대 90% 이었다. 상기 박막에 실시예 5의 정보기록 및 판독 단계와 같은 방법으로 실험을 수행하였다.The polymer synthesized in Example 1 and the conventional polymer PVK were dissolved in THF to form a 4% polymer solution, and then coated on a glass plate to prepare an information recording thin film having a thickness of about 0.3 μm. At this time, the weight ratio of the polymer of the formula 1 and PVK was 10% to 90%. Experiments were performed on the thin film in the same manner as in the information recording and reading step of Example 5.
도 6은 실시예 1에서 제조된 구조식 1의 중합체와 PVK가 중합된 블렌드 중합체가 도포된 기록 박막에서 정보를 판독한 결과를 나타내는 그래프로, 이것으로부터 상기 블렌드 중합체도 본 발명의 가역적 및 광학적 정보 기록 매체로서 응용될 수 있음을 알 수 있었다.FIG. 6 is a graph showing the results of reading information from a recording thin film coated with a polymer of formula 1 prepared in Example 1 and a blend polymer polymerized with PVK, from which the blend polymer also records the reversible and optical information of the present invention. It can be seen that it can be applied as a medium.
상기 실시예에서 정보 저장 장치에서 아르곤 이온 레이저로는 COHERENT의 파장 458, 476, 488, 496 또는 515㎚을 갖고 모델명 INNOVA 400인 레이저가 바람직하게 사용될 수 있었다.In the above embodiment, as the argon ion laser in the information storage device, a laser having a wavelength of 458, 476, 488, 496 or 515 nm of COHERENT and having a model name INNOVA 400 could be preferably used.
상기 IR 레이저로는 SPECTRA DIODE LAPS의 파장 847㎚, 최대 전력 100mW(100mA)을 갖는 Ga/As 레이저로 모델명 SDL-5412-H1 또는 SDL 800인 IR 레이저가 사용될 수 있었다.As the IR laser, a Ga / As laser having a wavelength of 847 nm of SPECTRA DIODE LAPS and a maximum power of 100 mW (100 mA) could be an IR laser having a model name SDL-5412-H1 or SDL 800.
상기 편광기로는 NEWPORT의 620 내지 1000㎚의 파장에서 사용가능하고 1000:1의 구별비(extinction ratio)를 갖는 모델명 05FC16PB5의 편광기(broad band polarization beam spliter cube)가 사용될 수 있었다.As the polarizer, a broad band polarization beam spliter cube of model name 05FC16PB5, which may be used at a wavelength of 620 to 1000 nm of NEWPORT and has an extension ratio of 1000: 1, may be used.
그리고, 상기 멀티미터로는 휴렛 패커드사(HEWLETT PACKARD)의 모델명 34401A인 멀티미터(multimeter)가 사용될 수 있었다.In addition, a multimeter having a model name 34401A of HEWLETT PACKARD could be used as the multimeter.
따라서 본 발명에 따른 고분자 물질, 그것을 코팅한 기록 박막 및 도1의 광학장치를 이용하면 다음과 같은 여러 가지 장점을 얻을 수 있다.Therefore, using the polymer material, the recording thin film coated with the same, and the optical device of FIG. 1 according to the present invention, various advantages as follows can be obtained.
첫째, 공지의 기술인 열기록방법과 홀로그램 정보 저장 기술에서의 정보 기록시 액정 고분자의 균일한 전배향(pre-orientation)이 필수적이므로 특수한 전자 광학 전지(electro-optical cell) 장치를 필요하였으나 본 발명은 필요로 하지 않는다.First, since a uniform pre-orientation of the liquid crystal polymer is essential when recording information in the known thermal recording method and hologram information storage technology, a special electro-optical cell device is required. I don't need it.
따라서, 전배향시 가해지는 고전압에 의해 발생하는 에너지 손실 및 아조벤젠 그룹과 같은 유기재료의 분해 가능성이 전혀 없으므로 고해상도의 정보를 안정하게 저장할 수 있다는 장점이 있다.Therefore, there is no energy loss caused by the high voltage applied during full orientation and the possibility of decomposition of organic materials such as azobenzene groups, so there is an advantage that the information of high resolution can be stably stored.
둘째, 청색 편광에 의해 유도된 정보 저장 부분과 편광에 노출되지 않은 등방상 부분 사이에서 발생하는 콘트라스트비의 차이가 매우 크므로 정보의 해상력을 나타내는 신호/잡음 (S/N)의 비가 매우 높다는 장점이 있다.Second, the difference in contrast ratio between the information storage portion induced by the blue polarization and the isotropic portion not exposed to the polarization is very large, so that the ratio of signal / noise (S / N) representing the resolution of the information is very high. There is this.
셋째, 기존의 열기록 방법에서 열 확산에 의해 정보 기록시 나타났던 콘트라스트비의 저하(Macromolecules,24,42(1990)) 문제도 없기 때문에 이로 인한 해상력의 저하를 막을 수 있는 장점이 있다.Third, there is no problem of lowering the contrast ratio (Macromolecules, 24, 42 (1990)) , which has been observed when recording information by heat diffusion in the conventional thermal recording method.
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