KR960002002B1 - 중합체성 액정 가역적 광 데이타 저장 매체, 및 이를 사용하는 가역적 광 데이타 저장 장치 및 방법 - Google Patents

중합체성 액정 가역적 광 데이타 저장 매체, 및 이를 사용하는 가역적 광 데이타 저장 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

중합성체 액정 가역적 광 데이터 저장 매체, 및 이를 사용하는 가역적 광 데이터 저장 장치 및 방법
제1도는 본 발명의 장치의 양태에 도식적인 수직 단면도이다.
제2a도는 직경이 10μ인 곡선 레이저 비적(curved laser track)의 편광 현미경 영상이다.
제2b도는 제2a도의 약 2 : 1 확대 영상이다.
본 발명은 중합체성 액정 가역적 광데이타 저장 매체, 이를 사용하는 가역적 광 데이타 저장 장치 및 가역적 광 데이타 저장방법에 관한 것이다.
고체 결정상과 유동 용융물(이후, "등방성 용융물"이라고 함) 사이에 규칙적인 결정 상태와 불규칙적인 용융상태의 구조적, 동작 특성을 갖는 중간상이 특정 물질내에서 형성된다는 것은 공지되어 있다. 이와 같이, 이들 중간상은 유동상일지라도, 예를 들면, 대부분의 결정성 물질뿐만 아니라 부분결정성 물질의 특성인 광학적 특징을 갖는다. 즉, 이들 중간상은 복굴절성을 갖는다. 이와 같은 뚜렷한 이유 때문에, 중간상은 "메조상(mesophases)" 또는 "액정상"이라고 한다.
메조상은 온도변화에 의해 수득할 수 있거나[이러한 상은 "열호변성 액정(thermotropic liquid crystal)"으로서 알려져 있다] 또는 농도 변화에 의해 용액내에서 수득할 수 있다.
이후에는 열호변성 액정만을 고려할 것이다. 이들 메조상의 존재 영역을 나타내기 위해, 일반적으로, 예를 들면, 열량법(calorimetry)으로 또는 현미경으로 측정할 수 있는, 결정 상태로부터 액정 상태로, 그리고 액정 상태로부터 등방성 용융물로의 전이온도(투명점)를 구체적으로 기술한다. 또한 이러한 액정 상태가 존재하는 경우, 상응하는 전이온도를 일반적으로 기술한다. 메모상의 발생은 분자의 기하하적 특징과 관련된다. 따라서, 구형 분자는 메조상을 형성할 수 없으나, 형태가 원통형 또는 원판형으로서 광범위하게 나타날 수 있는 분자는 메조상을 형성할 수 있다. 동시에, 이런 분자들은 견고할 수 있으며 이들의 최소 치수에 대한 최대 치수의 비(예 : 원통 길이/원통 직경)는 분명하게 약 3의 임계값을 초과해야 한다.
즉, 원통형 분자를 포함하는 가장 간단한 경우 메조상의 구조는 소위 "네마틱 상(nematic phase)"중의 분자들의 중심들이 불규칙적인(등방성 용융물질에서와 같음) 반면, 분자의 세로축은 서로 평행하게 배향되어 있다는 점이 특징이다. 이것은 불규칙적으로 분포되어 있는 등방성 용융물질의 상태와는 상이하다. 그 결과, 이방성의 기계적, 전기적 및 광학적 특성이 생긴다.
"콜레스테릭 상(cholesteric phase)"에 있어서, 분자의 세로축의 배열 방향의 연속적인 나선형 변화는 또 다른 배열 형태인데, 이는 큰 광학 활성 또는 선택적 광반사와 같은 특정한 광학 특성을 유발한다. 마지막으로, 소위 "스멕틱 상(smectic phase)"에 있어서는, 네막틱 상태의 특징적인, 상술한 배열 질서이외에, 분자들의 무게 중심들의 공간에서, 예를 들면 1개의 공간 축을 따르는 또는 기타의 스멕틱 변형에 있어서는 2개 또는 3개의 상호 독립적인 축을 따르는 규칙적인 배열이 형성된다. 이들 상은 액체가 아니다.
원판형 분자는 원판의 법선들이 서로 평행하게 배향되거나(참조 : 네마틱 상) 또는 원판들이 규칙적 형태 또는 불규칙적 형태로 원주내에 배열(원주상 구조로서 알려짐)되는 소위 "디스코틱 상(discotic phase)"을 형성할 수 있다.
사용상 매우 중요한, 액정 구조의 특징 변수는 배열 질서 특성의 척도인 배열 질서 변수(alignment order parameter)이다. 이와 같은(등방성 용융물에서와 같이) 완전히 불규칙적인 경우의 값인 0 내지 모든 분자 세로축이 완전히 평행 배열인 경우의 값인 1 사이의 범위에서 변화된다.
계산기, 시계 또는 디지탈 측정 장치내의 표시소자와 같은, 공업 제품내에 액정 물질이 광범위하게 존재하는 것은 소위 디렉터(director)에 의해 나타낼 수 있는 배열 방향을 전기장, 자기장 또는 역학적 장을 외부에서 인가하여 쉽게 변화시킬 수 있다는 특성에 근거를 두고 있다. 이들 장(field)에 의해 야기된 광학 특성의 변화는 정보 표시용 표시소자내의 편광판, 셀벽등과 같은 부품과 함께 이용될 수 있다. 동시에 셀벽은 유동적인 메조상을 보호하고 필수적인 액정 필름의 거시 형태를 미리 결정하는 작용을 한다.
최근에, 액정상의 특성을 중합체의 특성과 결합시키는 것이 다수의 적용 범위에 있어서 유리할 수 있다고 인지되었다. 이러한 경우, 중합체의 유리한 특성은 이러한 물질로부터 얇고 안정한 형태의 필름을 제조할 수 있게 하는 우수한 기계적 특성과 미리 결정된 배열 구조를 고정시킬 수 있게 하는 고체화 과정(유리 전이)의 발현이다. 예를 들면, 열량법으로 측정 할 수 있는 유리전이온도(Tg)에 대한 구체적 기술은 고체 액정상이 존재하는 영역을 규정하는 작용을 한다. 이 온도 이상에서, 중합체는 점탄성 또는 점소성 상태이다.
일반적으로 액정상의 형성 및 특히 중합체 시스템내에서의 이러한 상의 형성에 대한 이론과 또한 실험적 관찰은 액정 중합체를 유발시키는 방법이 저분자량 액정의 특징인 강성 메소제닉 구조 단위를 연성 스페이서 그룹 및 연성 쇄분자와 결합시켜 사용함으로써 발견될 수 있다는 것을 보여준다. 동시에, 매우 상이한 원리의 해석도 가능하다. 측쇄 액정의 부류에 있어서, 메소제닉 그룹은 연성 스페이서에 의해 또는 이들 스페이서 없이 연성 또는 반연성인 주쇄(main chain)에 고정된다. 이러한 경우, 메소제닉 그룹은 원통형 또는 원판형일 수 있다. 주쇄는 또한 연성 단위에 의해 분리되는 메소제닉 그룹을 함유할 수 있다. 하나의 중합체내에 형성되는 상이한 스페이서 및/또는 메소제닉 그룹을 갖는 2개의 중합체는 또한 액정상을 형성할 수 있다.
이들 측쇄 액정 뿐만 아니라, 직쇄 중합체는 또한 특징 조건하에 액정상을 나타낸다. 이러한 상이 형성되는 조건은 쇄가 강성 그룹으로부터 또는 강성 그룹과 연성 그룹으로부터 완전히 형성되는 것이다. 상이한 메소제닉 그룹 및 /또는 스페이서 그룹을 갖는 공중합체도 액정상을 형성할 수 있다. 메소제닉 그룹은 원통형 또는 봉상으로 되려는 경향이 있다. 메조상의 특성과 이들 상 및 유리 상태의 존재 영역은 대략 메소제닉 그룹의 구조, 스페이서의 길이와 연성, 주쇄의 연성, 입체규칙도 및 길이를 조절하여 조정할 수 있다.
현재까지는, 실제로 강성 단위만을 갖거나 주로 강성 단위를 갖는 주쇄 중합체가 시판되어 왔다. 이러한 중합체는 강도 및 강성(stiffness)에 대해 매우 높은 값을 갖는다(예를 들면, 자기-강화 플라스틱). 이들은 극도의 기계적 특성이 요구되는 공업 제품을 형성하는데 사용된다[참조 : krik-Othmer, Encyclopaedia of Chemical Technology, 3rd Ed., Vol. 14, pages 414-421, (1981); J. H. Wendorff, Kunststoffe[Plastics] 73, 524-528(1983); M. G. Dobb, J. E. McIntyre Adv, Polym. Sci. 60/61, 61-98(1984)].
연성 단위와 강성 단위를 갖는 중합체는 통상적으로 유용한 시스템에서 아직 사용되지 않고 있다. 이들의 장점은 배열 질서 변수의 값이 높다(측쇄 액정에 비해)는 것이다[참조 : C. Noel, F. Laupretre, C. Friedrich, B. Fagolle, L. Bosio Polymer, 25, 808-814(1984); B. Wunderlich, I. Grebowicz, Adv, Polymer, Sci. 60/61, 1-60(1984), krik-Othmer, Encyclopaedia of Chemical Technology, 3rd Ed., Vol. 14, pages 414-421, (1981)]
최근, 또한 메소제닉 측쇄 그룹을 가진 중합체에 대해 관심이 증가되고 있다[참조 : S. B. Clough, A. Blumstein, E. C. Hsu, Macromolecules 9, 123(1976); V. N. Tsekov et al., Europ. Polymer I. 9, 481(1973); L. Strzelecky, L. Libert, Bull. Soc. Chim. France 297(1973); H. Finkelmann in "Polymer Liquid Crystals", Academic Press, 1982; J. Frenzel, G. Rehage, Macromal. Chem 184, 1689-1703(1983), Macromol Chem Rapid Commun, 1, 129(1980); D. Hoppner, J. H. Wendorff, Die Angewandte Makromolekulare Chemie 125, 37-51(1984), 독일연방공화국 특허 제2,722,589호, 독일연방공화국 특허 제2,831,909호, 독일연방공화국 특허 제3,020,645호, 독일연방공화국 특허 제3,027,757호, 독일연방공화국 특허 제3,211,400호 및 유럽 특허 제90,282호].
미합중국 특허 제4,293,435호는 유리 상태로의 전이와 연관된 액정 중합체의 특정한 작용의 공업적 용도를 기술하고 있다. 이러한 경우, 규정된 방식으로 액정 중합체의 배열과 배향을 바꾸는 조건(예 : 전기장, 자기장 또는 압력)을 사용하여 정보를 저장한다. 이러한 기술은 영국 특허 제2,146,787호에 기재되어 있으며, 여기서는 미합중국 특허 제4,293,435호에 나타낸 유리전이온도(Tg) 이하에서의 고체 상태로의 장치의 보관은 Tg가 통상의 실온(Ta)보다 높다는 것을 의미하며, 즉 중합체 시스템은 감지 시간내에 정보를 기록하는 것이 바람직한 경우, Ta보다 약 100℃ 이상의 온도에서 사용된다는 것을 지적하고 있다. 이러한 온도는 불편하여 장기간 지속될 경우 중합체 분해와 관련될 것이다. 영국 특허 제2,146,787호에 따라, 특정 중합체 측쇄 액정을 사용하는 경우, 이러한 단점을 피할 수 있다. 이 경우, 장치를 보관하기 위해 Tg 이하의 온도 범위를 더 이상 유지할 필요가 없으나, 그럼에도 불구하고 Tg 이상과 중합체 물질이 액화되기 시작하는 온도(Tf) 이하에서 수년 동안 안정하게 보관해야 한다.
Tr는 유리전이온도로부터 증가하는 온도에서 2개의 직교 편광 필터 사이의 액정 중합체를 통해 빛이 통과함으로써 측정할 수 있다. 스멕틱-등방성상 전이온도 이하에서는 광투과율이 갑자기 다소 증가한다. 이러한 광투과율 증가는 그 영역내에서는 이방성이지만 거의 불투명한 상태로부터 매우 복굴정성이 크고 투명한 상태로의 전이를 일으킨다. 온도 Tf 이상의 온도 영역은 "유동 영역"으로서 공지되어 있다. 광 투과율은 등방성(투명한) 상이 최초로 형성되는 지점을 나타내는 Tm에서 광투과율이 최대로 될 때까지 온도가 증가함에 따라 증가한다.
직교 편광판의 경우, 등방성 상의 형성은 빛의 소멸을 유발하므로, 복굴절성의 원인이 되는 최종적인 구조 형태가 사라지는 소위 투명 온도(clear temperature)(Tc)에 도달할 때까지, 온도 증가는 등방성 영역의 크기가 증가할 정도로 광 투과율을 감소시킨다.
영국 특허 제2,146,787호에는 메소제닉 측쇄를 가진 액정 중합체를 함유하는 피복 물질을 갖는 장치와 물질의 온도가 Tg 내지 Tf인 점성 상태로부터 적어도 물질의 일부를 유동 영역으로 열적 전환시키기 위한 장치가 기술되어 있다. 또한, 유동 영역내의 적어도 물질의 일부에 영향을 주는 장치를 기술하고 있다. 이러한 장치들을 유동 영역을 냉각시키고 점성 상태로 복귀시킨 후 보유되어 도입된 물질 및 정보내의 분자의 텍스쳐의 선택적 변화를 야기시킨다. 영국 특허 제2,146,787호의 경우, 중합체 물질을 사용하는 것이 필수조건이며 이를 위해 다음과 같은 것이 유효하다: Tf＜Ta＜Tg. 또한, 피복 물질이 스apr토제닉 측쇄를 가진 액정 중합체를 함유하는 장치가 기술되어 있다. 디페닐시아노 측쇄 또는 벤조산 에스테르 측쇄를 가진 폴리실옥산 형태의 중합체성 액정이 특히 바람직하다.
높은 기록 밀도 이외에, 또한 가역적 저장 가능성을 제공하는 광 저장 매체에 대한 관심이 증가하고 있다.
상술한 광 데이타 저장의 문제에 대한 해결책은 비교적 제한된 기술적 해결책이다. 따라서, 영국 특허 제2,146,787호에 기술된 장치는 중합체 물질이 점성 상태를 유지하도록 온도를 선택하는 필수 조건과 함께 액정 측쇄 중합체의 사용을 기본으로 하고 있다. 바람직하게는 디페닐시아노 또는 벤조산 에스테르측쇄를 가진 폴리실옥산 액정에 대해 특히 분리시켜 기술한다.
분자 운동 및 한정된 완화 시간 및, 예를 들면 시스템에 영향을 주는 장(field) 간섭 가능성 때문에 저장된 정보의 안정성은 절대 보장되지 않는다. 또한, 너무 좁지 않은 한계내에서 수행할 수 있는 기술적 해결책이 바람직할 것이다.
액정 직쇄 및 측쇄 중합체내의 광 정보 저장법은 독일연방공화국 특허 제P 36 03266.2호, 제P 36 03267.0호 및 제P 36 03168.9호에 기술되어 있다. 이러한 경우, 등방성 상내의 부분적 가열에 의해 또는 이방성 상내의 분자의 재방향에 의해 저장을 수행한다. 그러나, 이러한 "기록(writing)" 방법은 비교적 고밀도의 기록 레이저(writing laser)를 필요로 한다.
본 발명에 이르러, 본 발명자들에 의해 특히 유리한 형태의 광 데이타 저장법은 본 발명의 한 가지 실시태양에 따르는 장치를 사용하여 설취할 수 있음이 밝혀졌다.
따라서, 본 발명의 한가지 실시태양에 따라 광호변성 그룹을 함유하는 액정 중합체의 거시적으로 배열된 필름을 포함하는 중합체성 액정 저장 매체를 포함하는 가역적 광 데이타 저장장치를 제공하며, 이때 광 데이타라는 선택적으로 작용하는 광원에 의한 광학 이성질체화에 의해 유발된 분자의 부분적인 배향변화(disorientation)에 의해 저장된다.
본 발명에 또다른 태양에 따라, 영상화할 물질을 간섭성 단색 광원으로 조사하는 단계와 홀로그래피 방법으로 기록하며 전술한 바와 같이 이에 의해 생긴 장치내의 간섭 패턴을 저장하는 단계를 포함하는 광 데이타의 가역적 저장방법을 제공하며, 이때 간섭 패턴은 동일 광원으로부터 방사되는 기준 광파(reference light wave)에 비해, 영상이 저장되는 물질로부터 산란된 광의 방향, 진폭 및 위상의 위치에 특징이 있다.
적합한 주파수의 광원, 바람직하게는 레이저에 의해, 부분적으로 유도된 광학 이성질체화에 따라 배열 질서가 파괴되기 때문에, 정보가 광학적으로 저장된다. 저장 매체는 편리하게는 당연히 본 발명의 양태를 형성하고 있는 장치의 일부이다.
저장 매체의 등방성 상태에서 부분적 가열에 의한 정보 저장에 비해서, 장치는 매우 낮은 기록 밀도의 레이저를 필요로 하는 잇점을 갖는다. 이러한 경우, 매체내에 정보가 저장되는 매체 온도는 액정 주쇄 중합체의 유리전이온도 Tg 이하의 공간적으로 안정한 상태의 범위내에서 존재할 수 있다. 또다른 방법으로, 매체내에 정보가 저장되는 저장 매체 온도는 또한 액정 직쇄 중합체의 유리전이온도 Tg 이상의 점탄성 상태 범위내에서 존재할 수 있다. 생성된 거시적 등방성 영역을 유리전이온도 Tg 이하에서 동결시킨다. 생성된 산란 중심을 광학 정보로서 판독할 수 있다.
다양한 배열방법을 위한 액정 중합체의 구조에 대한 요구 사항이 문헌에 기록되어 있다. 따라서, 예를 들면, 전기상에서의 등방성 배열은 사용된 주파수 범위에서 포지티브 이방성인 유전체가 필요하다. 이와 반대로, 균일한 배향은 흔히 구조화된 폴리이미드로부터 생성된 표면을 제한시켜 수득할 수 있다. 이방성 형태를 가진 메소제닉 그룹은 당해 목적을 위해 필요하다[참조 : R. Kelker, R. Hatz, Handbook of Liquid Crystals, Verlag, Chemie 1981; Pranoto W. Haase Mol. Cryst. Liq, Cryst, 98, 299-308(1983), R. Zentel, R. Ringsdorf; Macromol. Chem. 182, 1245-1256(1982); Liquid Crystals and Ordered Fluids, A. Griffin, J. F. Johnsen, Vol. 4, Plenum Press, New York 1984].
본 발명에서 저장 매체의 작용에 대한 필수 조건은 저장 매체내의 적어도 한가지 형태의 광호변성 그룹이 존재하는 것이다. 이 필수 조건은 광호변성 그룹을 함유하는 단량체를 액정 중합체의 중합체 구조내로 혼입시키고/거나 화합물, 바람직하게는 광호변성 그룹을 가진 저분자량 화합물을 액정 중합체에 첨가함으로써 수행할 수 있다.
광호변성 그룹을 함유하는 단량체는 단지 단량체 종류로만 또는 다른 단량체와 함께 공단량체로서 존재할 수 있으며, 이들은 하기에 더욱 상세히 기술된 액정 중합체의 성분일 수 있다.
본 발명에서 사용하기 위한 적합한 광호변성 그룹은 각각 아조벤젠, 아족시벤젠 및 스틸벤에 상응하는 하기 구조식을 갖는다.
Figure kpo00001
(이후, "구조 단위" M0).
이들이 단량체인 경우, 이들은 또한 상술한 구조 단위 M0이외에 중합 또는 중축합에 관련된 통상의 단위를 함유할 수 있다.
따라서, 광호변성 그룹을 수반하는 단량체는 일반식(I), (Ⅳ) 및 (VI)의 화합물로부터 유도될 수 있거나, 이들 일반식중의 M, M' 또는 M''를 구조 단위 M0으로 치환시켜서 폴리실록산 부류(하기 참조)로부터 유도될 수 있다. 이들 단량체는 이후에서 기술하는 단량체와 유사하게 처리, 예를 들면, 중합시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 광호변성 그룹은 또한 저분자량 혼합물의 성분일 수도 있다. 유사하게, 이들은 바람직하게는 그룹 M0을 함유하며, 이때 2개의 페닐 라디칼이 일반적으로 불활성 그룹, 예를 들면 탄소수 1 내지 20, 바람직하게는 탄소수 6 내지 18의 알콕시 또는 알킬 그룹에 의해 치환된다(예를 들면, 하기 화합물).
Figure kpo00002
일반적으로 사용할 수 있는 액정 직쇄 중합체(LCMCP)는 쇄가 일반적으로 쇄를 따라 규칙적으로 교호하는 비교적 강성인 메소제닉 그룹과 연성 스페이서 그룹으로부터 형성된다는 원리에 따른다. 그러나, 대부분의 경우, 다양한 길이의 스페이서 그룹 또는 다양한 메소제닉 그룹이 쇄를 형성하고, 이 쇄를 따라 이들 구조 단위가 규칙적으로 또는 불규칙적으로 형성(상기 참조)되는 방법으로 형성 원리를 다양하게 하는 것이 유리할 수도 있다. 결합 메카니즘은 편리하게는 축합(중축합)의 메카니즘이다.
하기 증축합 생성물(폴리 에스테르)이 특히 흥미있다.
A) 스페이서로서, 메소제닉 단위를 함유하는 일반식(I)의 디올과 일반식(II)의 지방족 디카복실산의 중축합물.
HO-M-OH (I)
HOOC-(CH2)n-COOH (II)
상기식에서, M은 메소제닉 단위이고, m은 2 내지 20의 정수이다.
메소제닉 단위 M은 필수적으로 문헌에서 발견되는 유리 저분자량의 메소젠(mesogen)으로부터 생성된다.
메소제닉 단위 M은 바람직하게는 직접적으로 또는 일반식(III)에 따르는 브릿지에 의해 서로 연결되는 페닐라디칼을 2개 함유한다.
Figure kpo00003
상기식에서, L은 라디칼 -CH=N-,
Figure kpo00004
, -C≡C-,
Figure kpo00005
,
Figure kpo00006
,
Figure kpo00007
또는 페닐렌 그룹이고, m 및 m'은 0 또는 1이며, 경우에 따라, 1 또는 2개의 페닐 그룹은 메틸 그룹 또는 할로겐(예 : 염소, 브롬 등)에 의해 거의 대칭적으로 치환될 수 있다.
B) 메소제닉 단위를 함유하는 일반식(IV)의 디카복실산과 일반식(V)의 지방족 디올과의 중축합 생성물.
HOOC-M'-COOH (IV)
OH-A-OH (V)
상기식에서, M'은 m'가 일반적으로 0인 조건하에 일반식(II)에 따르는 M과 동일한 의미이며, A는 C1내지 C2알킬 라디칼에 의해 임의로 치환되고 하나 이상의 에테르 산소원자에 의해 임으로 차단되며 2 내지 20개의 쇄 원을 가진 알킬 쇄이다.
C) 메소제닉 단위, 바람직하게는
Figure kpo00008
를 함유하는 디이소시아네이트(VI)와 일반식(V)의 지방족디올과의 증축합 생성물.
O=C=N-M"-N=C=O (VI)
상기식에서, M"는 일반식(I)에 따르는 M과 동일한 의미이다.
D) 일반식(VII)의 비스페놀 유도체, (치환된) 하이드로퀴논(VIII) 또는 특히 m 및 m'가 0인 경우 일반식(I)의 페닐 화합물 또는 디올, 또는 화합물(IX)과 테레프탈산 또는 일반식(X)의 다페닐 다카복실산과의 중축합 생성물.
Figure kpo00009
상기식에서, p는 2 내지 20, 바람직하게는 2 내지 12의 정수이고, R'는 메틸, 페닐, 염소 또는 브롬이며, P'는 2 내지 20, 바람직하게는 2 내지 12의 정수이다.
E) 일반식(XI)의 디아닐린과 쉬프 염기(Schiff base)를 형성하는 테레프탈알데히드와의 중축합 생성물.
Figure kpo00010
상기식에서, p는 위에서 정의한 바와 같다.
위에서 상세히 논의된 화학적 구조 이외에도, 또한, 예를 들면, 다음과 같은 액정상의 형성을 유발시킨다 : a) 예를 들면, 하기 구조식[일반식(Ⅶ)]의 폴리에스테르 아미드형 화합물 또는 b) 예를 들면, 하기 구조식[일반식(XIII)]의 폴리실록산형 화합물 및 또한 원판형 메소제닉 그룹과 연성그룹으로부터 형성된 중합체.
Figure kpo00011
상기식에서, Xn'는 길이 n'(n'=2 내지 20)의 연성 스페이서 단위이고, M은 메소제닉 그룹이며, n''는 상술과 유사한 정수이고, X는 실록산 단위의 수(X는 일반적으로 2 내지 38이다)이다[참조 : I. Watanabe, W. R. Krigbaum, J. Polym. Sci. Polym, Phys. Ed. 23 565-574(1985); A. Blumstein, Polym. J. 17, 277-288(1985); S. B. Clough, A. Blumstein, E. C. Hso, Macromolecules 9, 123-127(1976); C. Noel, F. L. Laupetre, C. Friedric, B. Fayolleh, L. Bosio, Polymer 25, 808-814; R. W. Lenz, Polym. J. 17, 105-155(1985)].
중축합은 편리하게는 그 자체로 공지된 방법에 따라 수행한다. A) 및 B)의 형태의 에스테르화 반응에 있어서, 예를 들면, 강산(p-톨루엔설폰산), 금속 산화물, 약산의 알칼리 금속염 또는 알칼리 토금속염 또는 알코올레이트에 의해 에스테르 평형을 조절하기 위해 산성 및 염기성 촉매를 사용할 수 있다. 경우에 따라, 중합은 또한 용융물로서 수행할 수 있다.
일반적으로, 중축합물의 분자량은 바람직하게는 1,000 내지 20,000이고, 본 발명에 따라 사용하는 액정 중합체의 유리전이온도(Tg)는 바람직하게는 -40℃ 내지 110℃의 범위이다[유리전이온도 Tg에 대해, 참조 : I Brandrup and E. H. Immergut, Polymer Handbook, 2nd Ed., III-139, J. Wiley, 1975].
본 발명에서 사용될 수 있는 중합체성 액정(PLC)은 일반식(XIV)에 의해 도식적으로 나타낼 수 있는 완전한 반복 단위 또는 부분적인 반복 단위로 이루어진다.
Figure kpo00012
상기식에서, D-E는 중합체의 주쇄 성분을 나타내고, X는 스페이서 단위이며, Y는 메소제닉 측쇄 그룹이다.
이들 중합체에 있어서, 메소제닉 측쇄 그룹은 생성되는 액정 특성의 원인이 되며 스멕토제닉 형태의 측쇄가 특히 흥미있다.
일반식(XIV)에 있어서, 성분 D=E는 바람직하게 자유 라디칼 중합을 수행할 수 있는 단위 D'-E'에 상응한다(상승하는 단량체 : D'=E'-X-Y). 단위 D-E는 바람직하게 자유 라디칼' 중합을 할 수 있는 비닐 화합물내에 존재하는 것과 같은 비닐그룹, 예를 들면
Figure kpo00013
단위(여기서, R1은 수소 또는 메틸이고, Q는
Figure kpo00014
또는 -C6H5- 그룹과 같은 이중결합을 활성화시키는 작용기이며, R2는 수소 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬이다)이다.
스페이서 그룹 X는 1 내지 14개의 쇄 원, 바람직하게는 n이 1 내지 14인 알킬렌 그룹[-(CH2)n-]을 가진(연성) 쇄이며, 필요에 따라, 예를 들면, 염소와 같은 할로겐에 의해 각각의 쇄 원이 치환되거나, 에테르 브릿지에 의해 치환될 수 있다.
메소제닉 측쇄 Y는, 경우에 따라, 예를 들면, 실제 메소제닉 그룹 M에 스페이서 그룹 X를 가교시키는
Figure kpo00015
또는
Figure kpo00016
그룹(여기서, R2는 위에서 정의한 의미를 갖는다)과 같은 그룹을 함유할 수 있다.
메소제닉 측쇄 그룹 Y[적합한 메소제닉 그룹에 대한 목록은 문헌(참조 : Kelker and Hatz, Handbook of Liquid Crystals, Verlag Chemie 1980, pp. 67-113)에서 발견할 수 있다]의 경우, 바람직하게는 가교에 의해 결합된 작용기 LF는, 예를 들면, 하기 일반식(XV)으로 나타낼 수 있는 방향족 라디칼을 함유하는 메소제닉 그룹 M이다.
Figure kpo00017
상기식에서, L은 라디칼
Figure kpo00018
및 -CH=CH를 포함하는 브릿지이거나,
Figure kpo00019
,
Figure kpo00020
또는
Figure kpo00021
이거나, -C≡C-이며, r은 0 또는 1 이고, R은
Figure kpo00022
;
Figure kpo00023
또는
Figure kpo00024
라디칼이거나, r이 0인 경우, R은 또한
Figure kpo00025
라디칼이며, L' 및 r'은 L 또는 m과 동일한 의미를 가지고, R3은 수소, (O)S-(CH2)t'H, -CH 또는 할로겐, 바람직하게는 불소, 염소 또는 브롬이며, t는 및 t'는 1 내지 8, 바람직하게는 1 내지 6의 정수이고, s는 0 또는 1이다.
일반식(XIV)의 바람직한 중합체는 M이 다음과 같은 메소제닉 그룹인 중합체이다.
Figure kpo00026
또한(메트) 아클릴산의 유도체가 바람직하다. 이 경우에 있어서, D'≡E'가
Figure kpo00027
또는
Figure kpo00028
이고 스페이서 X가 -(CH2)n-그룹(여기서, n은 1 내지 14이다)인 유도체이다.
본 발명에서 사용할 수 있는 중합체성 액정은 또한 중축합 생성물일 수 있다. 따라서 일반식(XVI)의 폴리에스테르가 특히 바람직하다.
[T-OOC-CH-COO]- (XVI)
상기 식에서, T는 선형 알킬 라디칼(디올 HO-T-OH로부터 유도됨) 또는 파라-알킬화된 아릴, 특히 닐 라디킬이다[참조 : B. Reck, H. Ringsdorf in Macromol. Chem. Rapid Commun, 6, 291-299(1985)].
메소제닉 그룹 M으로서
Figure kpo00029
라디칼과 스페이서 X로서 -(CH2)6- 라디칼을 함유하는 중합체가 흥미있으며, -(CH2)9- 또는
Figure kpo00030
그룹이 라디칼 T로서 바람직하다.
일반적으로, 중합체성 액정(PLC)의 분자량(
Figure kpo00031
)은 편리하게는 5,000 내지 200,000 보다 바람직하게는 103 내지 105, 더욱 바람직하게는 약 100,000(겔 투과 크로마토그래피로 측정)의 범위이다. 등방성 상의 점도는 바람직하게는 104Poise의 범위이다.
본 발명에 따라 사용하는 액정 중합체의 유리전이온도(Tg)는 편리하게 -40 내지 110℃, 보다 바람직하게는 -10 내지 80℃의 범위이다[유리전이온도 Tg에 대해, 참조 : I. Brandrup and E. H. Immergut, Polymer Handbook, 2nd Ed., III-139, J. Wiley 1975].
구조 단위 M°은 또한 바람직하게는 단량체의 측쇄 그룹내에 위치하는, 액정 직쇄 중합체내의 광호변성 그룹으로서 사용된다. 이들은 공단량체로서 혼합물 형태로 사용할 수 있으며, 유일한 메소제닉 그룹으로서 사용할 수도 있거나, 저분자량의 성분으로서 광호변성 그룹을 사용할 수도 있다.
장치에 있어서 정보 저장법을 위해 제시된 액정 중합체의 흡광 거동은 기록 레이저의 파장과 조화되어야 한다. 이것은, 예를 들면, 적합한 염료 또는 광호변성 그룹을 혼합하거나 이들을 액정 중합제에 공중합시켜 수행할 수 있다. 동시에, 이 그룹 자체는 메소제닉 특성을 가질 수 있다. 바람직하게는 메소제닉 그룹 자체가 필요한 파장 범위내에서 흡광하는 중합체성 액정, 즉 극단적인 예로서 메소제닉 광호변성 물질 또는 염료가 100% 공중합된 경우에 상응하는 액정을 사용할 수 있다. 저장 매체의 필요한 흡광도는 농도에 따라 설정된다.
적합한 염료는 문헌에서 공지되어 있으며, 액정 상으로 혼합하기에 적합한 염료는 다수의 조건을 충족시키는 염료이다[참조 : J. Constant al., K. Phy. D : Appl. Phys. Vol. 11, pp. 479 ff(1987)]. 적합한 광호변성 그룹은 문헌에 공지되어 있거나 공지된 방법 또는 공지된 방법과 유사하게 제조할 수 있다[참조 : ch. Leier, G. Petzl, J. prakt. Chem. 321, 197(1979), J. L. R. Williams, R. C. Daly Prog. Polym. Sci. Vol 5, 61-93, pp. 73 ff(1977)].
중합체는 고체 또는 가요성 매트릭스 층상의 피복물로서 얇은 필름 형태 또는 적층물 형태로 사용할 수 있으며, 중합체 필름의 두께는 유리하게는 10-3내지 10-6m의 범위이다. 제1도에서, 장치는 수평으로 평행하게 배열된 2개의 분리된 투명한 판(2)을 포함하는 기록 셀(recording cell)(1)을 포함한다. 투명한 판(2)은 바람직하게는 적절히 분리된, 바람직하게는 1mm 미만, 더욱 바람직하게는 약 10μm로 분리된 유리판이다. 각각의 판의 면적은 수 ㎠ 내지 dm2이다. 유리판(2)의 2개의 내부 표면은 전도성을 갖도록 InO2/SnO2로 증착시켜 외부에 대해 전도성 접촉을 형성시킨다. 이러한 형태로 제조한 유리판을 온도에 안정한 접착제, 예를 들면, 실리콘 접착제로 서로 고정시켜 수 mm 폭을 가진, 단지 하나의 입구 및 하나의 출구를 갖는 셀과 같은 빈 내부 공동을 형성시킨다.
셀에 있어서, 2개의 유리판(2)은 바람직하게는 폴리이미드 플라스틱으로부터 제조한 적합한 크기의 2개의 적합한 스페이서(3)에 의해 영구적으로 분리된다. 또한, 기록 셀은 전극(4)을 갖는다. 접착제가 건조되면, 셀을 등방성 상태에 있는, 바람직하게는 일반식(I)의 액정 중합체로 가열성 장치에 충전시킨다. 따라서, 비어 있는 셀 공동에 모세관 적용의 결과로서 용융된 중합체를 완전히 충전시킨다.
부분적으로 개방된 셀을 사용할 때에 비하여, 이 방법의 정점은, 특히 확실히 기포를 포함하지 않는다는 것이다. 또한, 특정 한계내에서 변화할 수 있는 기하학적 구조(표면 크기, 거리)를 가진 표준화된 셀 블랭크(Cell blank)를 저렴한 가격으로 제조할 수 있으며, 필요에 따라, 제2단계에서 적합한 액정 중합체를 사용하여 위와 같은 방법으로 충전시킬 수 있다. 배열장, 특히 자기장 및 전기장을 적용시키거나 표면효과에 의해 그 자체로 공지되어 있는 방법으로 배열시킨다. 유사하게, 필요한 배열은 적합한 전단 또는 연신에 의해 만들 수 있다. 바람직하게는 전기장을 사용하는 경우, 기록 셀(1)에 대해 Tg 이상의 온도에서 교류 전압을 사용하여 충전시키고, 사용한 전압을 유지시키면서 셀을 실온으로 냉각시킨다. 그후, 배열된 액정 필름을 수득한다.
액정 중합체의 유리전이온도(Tg)는 실온(Ta) 이상이다.(실온은 20℃의 온도로 간주). 단색 간섭광을 중합체 필름에 조사하여 정보를 판독할 수 있다. 정보를 저장하기 위해, 본 발명에 따르는 장치내에서 액정 중합체 필름을 다양하게 배열할 수 있다 :
1) 메소제닉 그룹을 중합체성 필름 피복물의 수직 표면에 평행하도록 일정하게 배열할 수 있다. 이것은 피복된 판(2)에(투명한) 전극으로 교류 전기장을 적용시켜서 성취할 수 있으며, 이때, 전기장은 자기장을 적용하거나 표면처리에 의해 중합체 필름 피복물의 수직에 평행하게 인가한다.
2) 메소제닉 그룹은 필름의 수평면에 평행하게 배열하거나 경사지게 할 수 있으며 거시적으로 미리 결정된 방향에 대해 평행하게 배열할 수 있다. 이것을 판(2)을 폴리이미드와 같은 적합한 물질로 피복하고 당해 피복물을 목적하는 바람직한 배열을 따라 구성함으로써, 또는 기판을 산화 실리콘으로 적합하게 경사 증착시켜 수행할 수 있다. 필요한 배열은 또한 적합한 전단 또는 연신에 의해 만들 수 있다. 위의 1) 및 2) 둘다의 경우에 있어서, 배열은 액정 상태에서 형성되며, 냉각에 의해 유리 상태로 동결시킨다. 상술한 바와 같이 제조된 기록 셀(1)은 광 정보를 저장하기 위한 실제적인 저장 매체를 형성한다. 그 방법은 일반적으로 중합체성 액정 분자를 함유하는 저장 매체내의 중합체성 액정 분자의 규칙적인 상태를 부분적으로 변화시키는 것을 기본으로 한다.
저장 매체내에 함유된 액정 필름은 거시적으로 배열되거나 배열되지 않은 형태로 존재할 수 있다. 규칙적인 상태는 부분적인 전기장, 자기장 또는 표면 활성장에 의해 변화될 수 있다. 동시에, 저장 매체는 부분적으로 또는 전체적로 열원을 사용하여 가온시킬 수 있다. 열원이 선택적으로 부분적으로 작용하는 경우, 규칙적인 상태의 변화는 저장 매체의 전면적에 대해 작용하는 전기장, 자기장 또는 표면 활성장에 의해 유발될 수 있다. 특히 유리한 적용은 산란 중심 효과와 비선형 광학 효과[임으로 유발된 프레드릭스 전이(Frederiks transition)를 기본으로 한다.
[정보 저장방법]
[산란 중심법]
원칙적인, 정보 입력은 배열된 액정 중합체 필름의 부분적으로 배향 변화를 일으키는 것에 촛점을 맞춘 레이저 빔에 의해 산란 중심이 발생하는 것을 포함한다. 부분적으로 생성된 거시적 등방성 영역을 유리전이온도 이하로 동결하거나 Tg 이상의 점탄성 온도 범위내에서 유지시킨다. 이러한 경우 다음과 같은 하기 방법을 유리하게 수행한다 : 액정 중합체로부터 형성된 필름에서, 간섭계에 의해 형성된 격자(grid)의 간섭이 최대인 상태로 부분적으로 유발된 광학 이성질체화에 의해 배향 변화가 생긴다. 또한, 초점을 맞춘 레이저 빔을 사용할 수 있을지라도, 레이저 빔, 예를 들면, 아르곤 레이저로부터 파장이 514.5㎜인 광을 사용하며, 레이저 빔과 저장 매체는 일정한 형태로 서로 대향하게 이동시킨다. 레이저 광 방사를 중단시키고 계속적으로 냉각시키면 안정한 배향 변화(거시적 등방성) 영역이 형성된다. 이로 인해 형성된 산란 중심을 광 정보로서 판독할 수 있다. 적합한 파장과 세기를 갖는 다른 레이저 빔을 사용하여 유사한 형태로 판독하기 때문에, 저장된 정보는 소거되지 않는다. 적합한 파장과 세기를 갖는 레이저 빔을 사용하여 정보를 입력시킬 수 있으며, 다른 파장을 갖는 기타의 레이저 빔을 사용하여, 정보를 소거시키지 않으면서, 정보를 판독할 수 있도록 저장 매체의 흡광 작용을 유리하게 선택해야 한다.
기재된 기록 셀의 저장 특성을 평가하기 위한 실험적 준비는 마흐-젠더(Mach-Zehnder) 간섭계를 기본으로 한다[참조 : Encyclopadie Naturwissenschaft und Technik(Encyclopaedia of Science and Technology), Vol. 2, Verlag Moderne Industrie, 1980]. 이것은 100μm 내지 1.0μm의 분리 표시를 가진 사인파(sinusoidal) 세기 격자를 형성하여 2개의 선형 편광 평면 부분파를 겹치게 한다. 볼록 렌즈와 함께, 평면파를 구형파와 겹치게 함으로써 지금까지 사용된 프레스넬 영역이 플레이트(Fresnel zone plate)에 유사한 세기 분포가 실현된다.
[저장된 정보 소멸]
저장된 정보는 전기장 또는 자기장내에서 항상 온도를 증가(TNI 이상)시키고 냉각시켜 다시 소거시킬 수 있다. 저장된 장보는 전기장 또는 자기장내에서 온도를 증가시키고 계속 냉각시킴으로써 부분적인 영역내에서 원래의 배열 상태를 재형성시켜 부분적으로 소거시킬 수 있다. 또한, 전기장 또는 자기장내에서 저장 매체의 온도를 증가시키고 냉각시킴으로써 원래의 상태가 재형성되기 때문에 입력된 모든 정보를 소거시킬 수 있다.
이러한 경우, 다음의 방법을 유리하게 수행한다 : 처음의 기록 방법을 위한 준비와 유사하게, 액정 중합체내에 저장된 정보는 사용된 교류 전압(지침값 500V, γ=1kHz)을 사용하여 기록 셀(1)을 Tg 이상에서 가열한 다음 냉각시킴으로써 소거된다. 기록 및 소거 방법을 수회 반복한 후, 기록 셀에 대한 비가역적 변화는 수행된 어떠한 단계에서도 일어나지 않는다는 것이 명백해진다.
[가역적 아날로그 데이타 저장]
(참조 : 제2a도 및 제2b도)
기술한 바와 같이, 비선형 광학 효과의 사용은 데이타를 광학적 방법에 의해 유사하게 지정하고, 광학적 방법에 의해 데이타를 판독하며, 필요에 따라, 데이타를 다시 소거하고 다시 데이타를 입력시키는 가능성을 제공한다. 데이타 저장은 본 발명에 따르는 저장 매체내에서 홀로그래프 방법으로 수행할 수 있다. 일반적으로, 저장되는 정보는 영상 물질 구조, 예를 들면, 인쇄된 페이지 또는 그래프식 모양과 같은 대상에 관한 것이다. 이러한 목적을 위해, 저장되는 구조는 간섭성 단색 광원에 의해 제거된다. 동일 광원으로부터 생성되는 기준 광파에 비해 저장되는 구조로부터 산란된 빛의 방향, 진폭 및 위상 위치에 의해 측정되는 간섭 패턴은 홀로그래피 방법으로 기록되며 유리하게는 거시적으로 배열된 액정 중합체 필름내에 저장된다(상기 참조). 또한 여기서, 액정 중합체 필름의 두께는 유리하게는 1 내지 20μm이다. 수평으로 평행은 투명한 판은 PMMA와 같은 투명 플라스틱, 바람직하게는 무기 유리로부터 제조할 수 있다.
염료는 유리하게는 저장 매체내에 존재한다. 이러한 경우, 염료 분자는 액정 중합체의 성분일 수 있거나 저장 매체와 함께 혼합될 수 있고 그 내부에 분포될 수 있다. 액정 중합체의 유리전이온도(Tg)는 실온(Tg) 이상이다. 정보는 간섭성 단색광을 중합체에 조사하여 판독할 수 있다. 정보 저장을 위해 본 발명에 따르는 장치내에서 액정 중합체 필름을 다양하게 배열할 수 있다.
1) 메소제닉 그룹을 중합체 필름 층의 수직면에 평행하도록 일정하게 배열한다. 이것은(투명한) 전극으로 피복된 판(2)에 교류 전기장을 인가함으로써 수행할 수 있으며, 이때 전기장 인가 또는 표면 처리에 의해 중합체 필름층에 수직으로 평행하게 된다.
2) 메소제닉 그룹은 필름 수평면에 평행하게 배열되거나 경사지며 거시적으로 미리 결정된 방향에 대해 평행하게 배열된다. 이것은 판(2)을 폴리이미드와 같은 적합한 물질로 피복시키고, 당해 피복물을 목적하는 바람직한 배향을 따라 구성하므로써, 또는 기판을 산화 실리콘으로 적합하게 경사 증착시킴으로써 수행할 수 있다. 필요한 배열은 적합한 전단 또는 연신에 의해 유사하게 만들 수 있다.
위의 1) 및 2) 둘다의 경우에서, 배열이 액정 상태로 형성된다.
배열을 냉각시켜 유리 상태로 동결시킨다. 상술한 방법으로 저장을 수행하며, 저장 매질의 흡수 영역내에 파장이 존재하는 레이저를 단색 광원으로 사용한다. 저장 매체에 의해 훨씬 더 적은 정도로 흡수되는 파장을 갖는 레이저를 사용하여 판독한다. 또한, 저장과 판독은 실온에서 고체 필름에서 수행할 수 있다. 정보는 유리전이온도(Tg) 이상의 이방성 또는 등방성 영역내에서 샘플을 가열시켜 소거시킨다.
[가역적 디지탈 데이타 저장]
본 발명의 또 다른 실시 양태는 광학적 방법에 의해 디지탈 데이타를 저장하고, 광학적 방법에 의해 판독하며, 정보를 소거 및 기록하는 것에 관한 것이다. 이러한 경우, 디지탈 위상 구조는 단색 레이저 빔에 의해 저장 매체중의 광학적으로 투명한, 미리 배열된 액정 중합체 필름내에 형성된다. 레이저 빔 및 저장 매체는 일정한 형태로 서로 대향되게 이동시키며 레이저 빔의 세기를 변조(modulation)한다. 저장된 정보는 저장 매체 및 일정한 세기와 적합한 파장을 가지며 저장된 정보에 영향을 주지 않는 레이저 빔의 일정한 대향적인 이동에 의해 판독한다.
저장 매체는 가역적 아날로그 데이타 저장과 유사하게 기술적으로(중합체 배열) 제조한다. 상술한 방법으로 기술을 수행하며 저장 매체의 흡광 영역내에 파장이 존재하는 레이저를 단색 광원으로 사용한다. 사용된 저장 매체에 의해 훨씬 더 적은 정도로 흡수되는 파장을 갖는 레이저에 의해 판독한다. 기록과 판독은 실온에서 고체 필름에서 수행할 수 있다. 유리전이온도(Tg) 이상의 이방성 또는 등방성 영역내에서 샘플을 가열하여 정보를 소거시킨다.
[가역적 합성 홀로그래피]
이 방법에서, 디지탈 방법, 기록 빔 및 저장 매체의 일정한 대향적인 이동에 의해(가역적 디지탈 데이타 저장을 위해) 상술한 방법으로 미리 배열된 액정 플라스틱 필름내에 위상 구조를 형성시킨다. 이러한 경우, 레이저 빔 및 저장 매체의 일정한 대향적 이동에 의해 디지탈 저장의 경우에서와 같이 재생이 일어나지는 않으나, 그 대신 기준파를 사용하여 합성 홀로그램을 완전히 조사하므로써 재생된다. 필요한 세기 변조를 위해 필요한 정보는 컴퓨터에 의해 미리 측정되어야 한다. 기술한 방법은 특히, 예를 들면, 렌즈와 같은 한정된 광학적 특성을 가진 위상 구조를 생성시킨다. 이것은 디지탈 형태로 평가되기 때문에, 복잡한 가공방법(유리 연마, 광내기)을 상당히 간소화시킬 수 있다. 이러한 방법으로 생성된 저중량의 광학 부재(안경 렌즈, 렌즈)는 또한 매우 중요하다.
[실험 방법]
사용된 장치는 제1도에 나타낸 것과 같은 기록 셀(1)이다. 저장 매체는 분자량이 약 7×103이고 필름 두께가 약 10μm인 반복 단위를 가진 중합체이다.
Figure kpo00032
수평으로 평행한 투명한 판(2)은 폴리이미드 피복 유리를 포함한다.
따라서, 제조된 기록 셀을 양면이 투명한 가열 블럭(heating block)내로 도입하고, TLC-I(=액정 상태로부터 등방성 상으로의 전이온도)로부터 약 10℃ 이하의 온도로 가열한다.
파장이 514.5㎜인 아르곤 레이저(1Watt)로 초점을 맞춘 레이저 광을 조사한다(10μm에 초점을 맞춘 50mWatt). 이 동안, 중합체는 등방성 상으로 부분적으로 전환된다[부분적인 재배열 방법에 의해 투명점 온도(clearing point temperature)가 상당히 감소될 수 있기 때문에 이 동안에 부분적으로 도달한 온도는 주위의 LC 매트릭스의 투명점 온도이어야 할 필요는 없다].
레이저 빔 방사를 중단한 후, 유리상태로 부분적인 배향 변화를 종결시킨다. 내부에 기록된 정보는 투명한 매트릭스내의 산란 중심으로서 존재한다(제2a도는 직경이 10μm인 곡선 레이저 비적의 편광 현미경 영상이다).
제한된 범위의 부분적 가온 또는 그 대신 전체 필름을 유리전이온도(Tg)와 투명점 온도(TLC-I) 사이의 온도로 부분적으로 가온시켜 소거시킨다. TNI로부터 5℃ 이하의 온도가 지침 온도로 제공될 수 있다.
이로부터 거시적 배열이 형성된다.
본 발명의 또 다른 태양에 따라, 단량체의 자유 라디칼 중합에 의해 제조된 단독 중합체를 제공한다.
Figure kpo00033
상기 식에서, R1은 수소 또는 메틸이다. R1은 수소이고 분자량 MW이 4,000 내지 10,000인 단독 중합체가 바람직하다. 또한, R1이 메틸이고 분자량이 4,000 내지 50,000인 단독 중합체가 바람직하다.
[단량체의 단독 중합체의 제조]
Figure kpo00034
슐랭크(Schlenk) 플라스크에서, 단량체 약 3g을 1,4-디옥산 10ml에 용해시키고 아조-비스(2,4-디메틸발레로니트릴) 1mol%(단량체 기준)를 가한다. 이 단량체 용액을 반복적으로 진공시켜 탈기시키고, 헬륨으로 세정한 다음, 70℃에서 온도 조절하에 중합시킨다. 생성된 중합체를 차가운 에테르를 사용하여 참전시키고, 메틸렌 클로라이드에 용해시키며 메탄올내에 침전시킨다.
위의 방법은 단량체가 박층 크로마토그래피에 더 이상 검출되지 않을 때까지 반복한다. 정제된 중합체를 오일 펌프 진공하에 39 내지 40℃에서 건조시킨다.
폴리메타크릴레이트의 수율은 이론치의 37 내지 74%이다. 비교가능한 아크릴레이트의 중합에 의해 이론치의 15% 수율로 수득한다. 각각의 경우(매 2시간마다) 개시제 1mol%를 계속해서 3배량으로 계량하여 가함으로써 폴리아크릴레이트의 수율을 이론치의 37%로 향상시킬 수 있다.
Figure kpo00035
1) 측정 : 열광학적 분석; 불확실한 값
2) 측정 : 최대 피크에서의 시차 주사 열계량법
* 조절 배취

Claims (37)

  1. 선택적으로 작용하는 광원에 의한 이성질체화에 의해 유도되는 분자들의 부분적인 배향변화(disorientation)에 의해 데이타를 저장하는, 광호변성 그룹(photochromic group)을 함유하는 액정 중합체의 거시적으로 배열된 필름을 포함하는 중합체성 액정 가역적 광 데이타 저장 매체.
  2. 제1항에 있어서, 정보가 기록되는 저장 매체의 온도가 액정 중합체의 유리전이온도(Tg) 이상의 점탄성 범위내인 중합체성 액정 가역적 광 데이타 저장 매체.
  3. 제1항에 있어서, 기록하는 동안 저장 매체의 온도가 유리전이온도 이상이기 때문에 형태 안정한 상태로 존재하는 중합체성 액정 가역적 광 데이타 저장 매체.
  4. 제1항 내지 제38항 중의 어느 한 항에 있어서, 전기장, 자기장 또는 표면 활성장내에서 부분적으로 온도를 증가시키고 냉각시킴으로써 원래의 배열 상태가 재형성되어 저장된 정보가 선택적으로 소거되는 중합체성 액정 가역적 데이타 저장 매체.
  5. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 전기장, 자기장 또는 표면 활성장내에서 온도를 증가시키고 저장 매체를 냉각시켜 저장된 모든 정보가 소거되고 초기 상태가 재형성되는 중합체성 액정 가역적 광 데이타 저장 매체.
  6. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 적합한 파장과 적합한 세기를 갖는 레이저 빔을 사용하여 정보를 기록할 수 있고 다른 파장을 갖는 다른 레이저 빔을 사용하여, 정보를 소거시키지 않으면서, 정보를 판독할 수 있도록 저장 매체중의 광호변성 그룹이 선택되는 중합체성 액정 가역적 광 데이타 저장 매체.
  7. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 광호변성 그룹이 쇄 분자의 일부인 중합체성 액정 가역적 데이타 저장 매체.
  8. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 광호변성 분자를 액정 중합체와 혼합한 중합체성 액정 가역적 광 데이타 저장 매체.
  9. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 액정 측쇄 중합체가 저장 매체로서 사용되는 중합체성 액정 가역적 광 데이타 저장 매체.
  10. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 액정 직쇄 중합체가 저장 매체로서 사용되는 중합체성 액정 가역적 광 데이타 저장 매체.
  11. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 중합체가 스메틱 상을 형성하는 중합체성 액정 가역적 광 데이타 저장 매체.
  12. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 사용된 광호변성 그룹이 방향족 아조 화합물인 중합체성 액정 가역적 광 데이타 저장 매체.
  13. 기록 셀(1)이 하나 이상의 스페이서(3)에 의해 분리된 2개의 평행한 투명 판(2)과 전극(4)을 포함하고 판 사이의 공간에 제36항 내지 제47항 중의 어느 한 항에서 청구한 중합체성 액정 저장 매체가 충전되며, 선택적으로 작용하는 광원을 사용하는 광학 이성질체화에 의해 유도되는 분자의 부분적인 배향 변화에 의해 데이타가 저장되는 가역적 광 데이타 저장 장치.
  14. 제13항에 있어서, 레이저를 포함하는 장치.
  15. 제13항에 있어서, 적합한 파장과 적합한 세기를 갖는 레이저 빔을 사용하여 정보를 기록할 수 있고 다른 파장을 갖는 다른 레이저 빔을 사용하여, 정보를 소거시키지 않으면서, 정보를 판독할 수 있도록 저장 매체중의 광호변성 그룹을 선택하는 장치.
  16. 제15항에 있어서, 염료 함유 공단량체 단위를 액정 중합체에 공급시킴으로써 액정 중합체의 흡광 거동이 기록 레이저의 방사 파장과 조화를 이루고, 이로써 레이저가 열원으로서 작용할 수 있는 장치.
  17. 제16항에 있어서, 기록후, 열원으로서의 레이저 방사를 중단시킴으로써 부분적인 정보를 중합체의 유리상태로 고정시키는 장치.
  18. 제15항에 있어서, 방향족 핵에 존재하는 치환체를 변화시킴으로써 광호변성 그룹을 레이저의 방사 파장과 조화를 이루게 한 장치.
  19. 제13항 내지 제18항 중의 어느 한 항에 있어서, 가역적 광 정보 저장을 위한 장치.
  20. 제13항 내지 제18항 중의 어느 한 항에 있어서, 광학적 시그널 프로세싱(signal processing)을 위한 장치.
  21. 제20항에 있어서, 푸리에 변환 및 합성적(Fourier transformation and convolution)을 위한 장치.
  22. 제13항 내지 제18항 중의 어느 한 항에 있어서, 영상 시스템을 제조하기 위한 장치.
  23. 제13항 내지 제18항 중의 어느 한 항에 있어서, 렌즈에 상당하는 영상 특성을 가진 홀로그램의 형성 및 저장을 위한 장치.
  24. 제13항 내지 제18항 중의 어느 한 항에 있어서, 간섭성 광 관련 기술에 사용하기 위한 장치.
  25. 제18항에 있어서, 3개의 모든 좌표 축에 의해 생긴 정보 밀도[길이단위당 라인(line) 수로 표시함]를 한편으로는 저장 매질의 1차 크기로 제한하고 다른 한편으로는 최대 2000라인/mm로 제한하는 장치.
  26. 간섭성 단색 광원을 영상화할 물질에 조사하는 단계 및 제13항 내지 제18항 중의 어느 한 항에서 청구한 장치내에 형성된 간섭 패턴을 홀로그래피 방법으로 기록 및 저장하는 단계를 포함하는 광 데이타의 가역적 저장 방법에 있어서, 간섭 패턴이, 동일 광원으로부터 방출되는 기준 광파에 비해, 영상이 저장되는 물질로부터의 산란된 광의 방향, 진폭 및 위상 위치에서 특징이 있는 방법.
  27. 제26항에 있어서, 아날로그 형태로 광학적으로 저장된 정보가 간섭성 단색광을 거시적으로 배열된 필름에 조사함으로써 판독되는 방법.
  28. 기록시, 목적한 횡단면을 갖는 레이저 빔을 사용하여, 제13항 내지 제18항 중의 어느 한 항에서 청구한 장치내의 저장 매체로서의 거시적으로 배열된 필름내에 디지탈 위상 구조를 형성시키는 광 데이타의 가역적 저장 방법.
  29. 제28항에 있어서, 정보를 기록, 판독하는 동안 레이저 빔과 저장 매체가 규정된 방식으로 서로 대향되게 이동하는 방법.
  30. 제29항에 있어서, 이동 도중에 기록에 적합한 방식으로 레이저 빔의 세기를 변조(modulation)하는 방법.
  31. 제30항에 있어서, 기록 도중에 디지탈 수단에 의해 미리 특정된 세기 변조를 통해 저장 매체내에 위상 구조를 형성시키고, 생성된 합성 홀로그램에 기준파를 사용하여 조사함으로써 재생시키는 방법.
  32. 제31항에 있어서, 위상 구조의 형성을 위해 필요한 세기 변조가 컴퓨터에 의해 측정되는 방법.
  33. 제26항 또는 제27항에 있어서, 3개의 모든 좌표 축에 의해 생성된 정보 밀도[길이단위당 라인(line)수로 표시함]를 한편으로는 저장 매질의 1차 크기로 제한하고 다른 한편으로는 최대 2000라인/mm로 제한하는 방법.
  34. 제28항 내지 제32항 중의 어느 한 항에 있어서, 3개의 모든 좌표 축에 의해 생성된 정보 밀도[길이단위당 라인(line) 수로 표시함]를 한편으로는 저장 매질의 1차 크기로 제한하고 다른 한편으로는 최대 2000라인/mm로 제한하는 방법.
  35. 단량체의 자유 라디칼 중합에 의해 제조된 하기 일반식의 단독 중합체.
    Figure kpo00036
    상기 식에서, R1은 수소 또는 메탈이다.
  36. 제35항에 있어서, R1이 수소이고, 분자량(MW)이 4,000 내지 10,000 단독 중합체.
  37. 제35항에 있어서, R1이 메틸이고, 분자량(MW)이 4,000 내지 50,000 단독 중합체.
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