NL8701620A - Inrichting en werkwijze voor de reversibele optische informatie-opslag, toepassing van de inrichting en homopolymeren die daarbij worden toegepast. - Google Patents

Description

n ij-TyJL.u t .

£

Inrichting en werkwijze voor de reversibele optische informatie-opslag, toepassing van de inrichting en homopolymeren die daarbij worden toe-gepast.

5

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor de reversibele optische data-opslag onder toepassing van polymere vloeibare kristallen.

Stand van de techniek 10 Tussen de vaste kristallijne fase en de stroombare smelt, in het volgende als isotrope smelt aangeduid, treden in bepaalde stoffen tussenfasen op, die in structureel en dynamisch opzicht zowel de geordende kristallijne toestand alsook de ongeordende smelttoestand in zich verenigen. Zo zijn deze fasen weliswaar stroombaar, maar bezitten bijvoor-15 beeld optische eigenschappen, die karakteristiek zijn voor het merendeel van de kristallijne, echter ook ten dele kristal!ijne stoffen: zij zijn dubbel brekend. Men spreekt uit overwegingen, die onmiddellijk zijn in te zien, van tussenfasen (mesofasen) of ook van vloeibaar-kris-tallijne fasen. Deze tussenfasen zijn via een temperatuurvariatie te 20 verkrijgen - in dit geval spreekt men van thermotrope vloeibare kristallen - of ook in oplossing via concentratievariaties. In het volgende zullen alleen thermotrope vloeibare kristallen beschouwd worden. Ter karakterisering van de bestaansgebieden van deze tussenfasen geeft men in het algemeen de bijvoorbeeld cal onmetrisch of door middel van een 25 polarisatiemicroscoop bepaalde overgangstemperaturen van de kristallij-ne toestand in de vloeibaar-kristallijne toestand alsmede van de vloei-baar-kristallijne toestand in die van de isotrope smelt (klaarpunt) aan. Voorts wordt bij het aanwezig zijn van verschillende vloeistof-kristallijne toestanden de sprong van de overeenkomstige overgangstem-30 peraturen aangegeven. Het optreden van mesofasen is gekoppeld met bijzonderheden in de molecuul geometrie. Bol vormige moleculen kunnen geen mesofasen vormen, wel echter moleculen, waarvan de vorm zich grofweg als cilindervormig of schijfvormig laat kenmerken. Daarbij kunnen de moleculen star zijn en moet de verhouding van hun maximale tot hun mi-35 nimale afmeting (bijv. cilinderlengte/cilinderdiameter) een kritische waarde van ongeveer 3 duidelijk overschrijden.

De structuur van dergelijke mesofasen is nu gekenmerkt, doordat in het eenvoudigste geval voor cilindervormige moleculen, in de zogenaamde nematische fase, de molecuul centra ongeordend zoals in een iso-40 trope smelt verdeeld zijn, terwijl de lengteassen van de moleculen c *7 Γ « -** * > I '.· i - δ ï 'i 2 evenwijdig aan elkaar georiënteerd zijn. Dit is afwijkend van de toestand in de isotrope smelt, waar de molecuulassen statistisch verdeeld verkeren. Anisotrope mechanische, elektrische echter ook optische eigenschappen zijn het gevolg. Bij de cholesterische fase komt er als 5 extra ordeningsprincipe een continue spiraal vormige variatie van de oriënteringsrichting van de lengteassen van het molecuul bij, hetgeen tot bijzondere optische eigenschappen, zoals sterke optische aktiviteit of selectieve reflectie van licht, leidt. Bij de zogenaamde smectische fasen treedt tenslotte in aanvulling op de reeds beschreven oriënta-10 tieordening, zoals zij voor de nematische toestand kenmerkend is, een regelmatige opstelling van de zwaartepunten van het molecuul in de ruimte erbij op, bijvoorbeeld alleen langs een ruimtelijke as echter ook in andere smectische modificaties, langs twee of zelfs drie van elkaar onafhankelijke assen. Toch zijn deze fasen stroombaar. Schijfvor-15 mige moleculen kunnen zogenaamde diskotische fasen vormen, waarin slechts de schijfnormalen evenwijdig aan elkaar georiënteerd zijn (vgl. nematische fase) ofwel waarin de schijven binnen kolommen op regelmatige of onregelmatige wijze opgesteld zijn. Men spreekt in dit geval van kolomachtige structuren.

20 Een kenmerkende en voor de toepassing zeer belangrijke grootheid van vloeibaar-kristal!ijne structuren is de oriëntatie-ordeningspara-meter, die een maat voor de kwaliteit van de oriënteringsrichting is.

De waarde ervan ligt tussen 0 bij volledige desoriëntatie (zoals in de isotrope smelt) en 1 bij perfecte evenwijdige oriëntatie van alle 25 moleculaire lengteassen.

De ruime verbreiding van vloeibaar-kristal!ijne stoffen in technische produkten zoals aanwijselementen in zakrekenmachines, armbandhorloges of digitale meetapparaturen berust op de eigenaardigheid, dat de oriëntatierichting, die zich door de zogenaamde richter laat verte-30 genwoordigen, zich door de van buiten inwerkende elektrische, magnetische of mechanische velden gemakkelijk laat veranderen. De daardoor bepaalde veranderingen in de optische eigenschappen kunnen in combinatie met andere componenten, zoals polarisatoren, cel wanden enz. in aanwijselementen voor de informatievoorstelling toegepast worden. De celwanden 35 dienen daarbij voor de bescherming van de stroombare mesofasen en bepalen de vereiste macroscopische vorm van de film van het vloeibare kristal .

In de laatste jaren heeft men ingezien, dat het voor vele toepassingsgebieden voordelig kan zijn, de eigenschappen van vloeibaar-kris-40 tallijne fasen met die van polymeren te combineren. De voordelige poly- Λ7Π 1 n ** & V» £ .. „ Kj * 3 * « meereigenschappen zijn daarbij goede mechanische eigenschappen, hetgeen de vervaardiging van dunne films met stabiele vorm uit dergelijke stoffen mogelijk maakt, alsmede het optreden van een invriesproces {glas-overgang), hetgeen het fixeren van een vooraf bepaalde oriëntatie-5 structuur mogelijk maakt. De opgave van de bijvoorbeeld calorimetrisch bepaalde glastemperatuur Tg dient voor het kenmerken van het bestaans-gebied van de vaste vloeibaar-kristallijne fase. Boven deze temperatuur heeft het polymeer een viskeus-elastische of taai-elastische toestand.

Theorieën over de vorming van vloeibaar-kristallijne fasen in 10 het algemeen en over de vorming van dergelijke fasen in polymeersysternen in het bijzonder alsmede experimentele bevindingen laten zien, dat de weg tot de vloeibaar-kristallijne polymeren via de toepassing van starre mesogene structuureenheden, zoals zij voor kleinmoleeulige vloeibare kristallen kenmerkend zijn, in verbinding met flexibele 15 spacergroepen en flexibele ketenmoleculen leidt. Daarbij zijn zeer verschillende opbouwprincipes mogelijk. De mesogene groepen zijn bij de klasse van de zijketen-vloeibare kristallen via een flexibele spacer, eventueel ook zonder deze spacer, aan een flexibele of semiflexibele hoofdketen gefixeerd. Bij de mesogene groepen kan het daarbij om cilin-20 dervormige of schijfvormige gaan. De hoofdketen kan daarbij ook mesogene groepen bevatten, die door flexibele eenheden gescheiden zijn. Co-polymeren, die gekenmerkt zijn, doordat binnen een polymeer verschillende spacers en/of mesogene groepen voorkomen, kunnen eveneens vloei-baar-kristallijne fasen vormen.

25 Naast deze zijketen-vloeibare kristallen vertonen ook hoofdketenpolymeren onder bepaalde omstandigheden vloeibaar-kristallijne fasen.

De voorwaarden hiervoor zijn, dat de ketens volledig uit starre groepen of wel uit starre en flexibele groepen zijn opgebouwd. Copolymeren uit verschillende mesogene groepen en/of spacergroepen kunnen eveneens 30 vloeibaar-kristallijne fasen vormen. De mesogene groepen kunnen een meer cilindervorm!ge resp. een meer staafvormige vorm bezitten. De aard van de mesofasen alsmede de bestaansgebieden van deze fasen alsmede van de glastoestand kunnen via de structuur van de mesogene groepen, via de spacer!engte en -flexibiliteit, de flexibiliteit van de hoofdketen als-35 mede via hun tacticiteit en lengte voedingsgewijze worden ingesteld.

Op de markt ingevoerd zijn tot dusverre nagenoeg alleen hoofdketenpolymeren met uitsluitend starre eenheden of met overwegend starre eenheden. Zij bezitten uiterst hoge waarden voor de sterkte en de stijfheid. Men spreekt van zichzelf versterkende thermoplastische 40 kunststoffen. Hun toepassingsgebieden zijn technische onderdelen, waar- S7ü- : o 4 in extreme mechanische eigenschappen vereist zijn. (Vgl. Kirk-Othmer, Encyclopedia Chemical Technology, 3de druk, deel JL4, blz. 414-421, (1981); J.H. Wendorff, Kunststoffe 73 (1983) 524-528; M.G. Dobb, J.E. McIntyre Adv. Polym. Sci. 60/61 (1984), 61-98.

5 Polymeren met flexibele en starre eenheden hebben nog niet in op de markt ingevoerde systemen toepassing gevonden. Hun voordeel bestaat in een in vergelijking tot de zijketen-vloeibare kristallen hoge waarde van de oriëntatieordeningsparameter (vgl. C. Noel, F. Laupretre, C. Friedrich, B. Fagolle, L. Bosio. Polymer 25 (1984), 808-814; B.

10 Wunderlich, I. Grebowicz Adv. Polymer. Sci. 60/61 (1984), 1-60,

Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, 3de dr. deel J4, blz. 414-421 (1981. Ook de polymeren met mesogene zijgroepen kregen in de laatste tijd sterke aandacht (vgl. S.B. Clough, A. Blumstein en E.C. Hsu, Macromolecules 9. (1976), 123; V.N. Tsekov et al, Europ. Polymer I. 15 2 (1973), 481; L. Strzelecky en L. Libert, Bull. Soc. Chim. France 297 (1973); H. Finkelmann in "Polymer Liquid Crystals", Academie Press, 1982; J. Frenzel, G. Rehage, Macromol. Chem 184 (1983), 1689-1703, Macromol Chem Rapid Commun. _1 (1980), 129; D. Hoppner, J.H. Wendorff, Die Angewandte MakromoTekulare Chemie 125 (1984), 37-51, 20 DE-A-2.722.589, DE-A-2.831.909, DE-A-3.020.645, DE-A-3.027.757, DE-A-3.211.400, EU-A-90.282.

Uit het Amerikaanse octrooi schrift 4.293.435 is een technisch gebruik van het specifieke gedrag van de vloeibaar-kristallijne polymeren, die met de overgang in de glastoestand verbonden is, bekend. Daar-25 bij wordt door toepassing van omstandigheden, die op gedefinieerde'wijze opstelling en oriëntatie van de vloeibaar-kristal!ijne polymeren veranderen (zoals bijv. elektrisch en magnetisch veld resp. druk) informatie opgeslagen. Deze stand der techniek wordt in het Britse octrooi schrift 2.146.787 besproken. Er wordt op gewezen, dat de in het 30 Amerikaanse octrooi schrift beoogde opslag van de inrichting in de vaste toestand beneden glastemperatuur (Tg) betekent, dat Tg boven de gebruikelijke kamertemperatuur (Ta) ligt, d.w.z. dat,het polymeersysteem bij temperaturen wordt toegepast, die in de orde van grootte van 100°C boven Ta liggen, wil men binnen redelijke tijden de informatie opnemen.

35 Dergelijke temperaturen zijn onpraktisch en brachten op langere termijn een afbraak van het polymeer met zich mee. Deze moeilijkheden kunnen volgens het Britse octrooischrift vermeden worden, wanneer men bepaalde polymere zijketen-vloeibare kristallen toepast. Dan is het niet langer noodzakelijk door het behoeden van de inrichting een temperatuurtrajekt 40 beneden de Tg aan te houden, maar een stabiele opslag gedurende vele S7 0 1 C; 20 5 jaren zal bij temperaturen boven Tg en beneden een temperatuur (Tf), waarbij het polymeermateriaal vloeibaar begint te worden, mogelijk zijn.

De bepaling van de Tf kan door het volgen van de lichtdoorgang 5 door een vloeibaar-kristallijn polymeer tussen twee gekruiste polarisa-tiefliters met vanaf de glastemperatuur stijgende temperatuur uitgevoerd worden. Enkele graden beneden de smectisch-isotrope fasenovergang neemt de lichtdoorlatendheid plotseling toe. Deze toename is van de overgang van een anisotrope echter weinig doorlatende tot een in hoge 10 mate dubbel brekende, doorlatende toestand van het trajekt afkomstig. Het temperatuurtrajekt boven deze temperatuur Tf wordt als "vloeibaar trajekt" (fluid region) aangeduid. Met stijgende temperatuur stijgt ook de lichtdoorlatendheid tot zij bij een Tm haar maximum bereikt. De Tm markeert het punt waarop de isotrope (heldere) fase voor het eerst op-15 treedt.

Omdat het optreden van de isotrope fase bij gekruiste polarisato-ren tot een extinctie van het licht leidt, brengt een verdere tempera-tuursverhoging een daling van de lichtdoorgang in die mate met zich mee, als de isotrope gebieden in grootte toenemen tot de zogenaamde 20 klaartemperatuur (Tc) bereikt is, waarbij de laatste resten van de voor de dubbele breking verantwoordelijke structuur verdwenen zijn.

In het Britse octrooischrift 2.146.787 worden rechten gevraagd voor een inrichting met een materiaal laag, die een vloeibaar-kristallijn polymeer met mesogene zijketen bevat, alsmede inrichtingen voor 25 het thermisch omzetten van ten minste een deel van het materiaal uit de viskeuze toestand, waarbij zich de temperatuur van het materiaal in het trajekt Tg tot Tf bevindt, in het vloeibare trajekt en inrichtingen voor de beïnvloeding van ten minste een deel van het materiaal in het vloeibare trajekt, waarmee men een selectieve verandering in de textuur 30 van de moleculen in het materiaal teweegbrengt en daardoor informatie invoert, die ook na afkoeling van het vloeibare trajekt en terugkeer in de viskeuze toestand behouden blijft. Voor het Britse octrooischrift is het derhalve een essentiële voorwaarde polymeermateriaal toe te passen waarvoor geldt: Tf y Ta ) Tg. Voorts wordt een inrichting beschre-35 ven, waarin de materiaallaag een vloeibaar-kristallijn polymeer met een smectogene zijketen bevat. Bijzonder de voorkeur verdienen polymere vloeibare kristallen van het polysiloxaantype met difenylcyaan-zijketen of benzoëzuurester-zijketen.

Opgave en oplossing 40 Nog steeds bestaat een grote interesse voor optische opslagmedia, 1701c20 6 die naast hoge opnamedichtheden ook de mogelijkheid tot reversibele opslag bezitten. De hiervoor toegelichte oplossingen van het probleem van de optische data-opslag stellen relatief nauw begrensde technische oplossingen voor. Zo berust de inrichting volgens het Britse octrooi-5 schrift op de toepassing van vloeibaar-kristallijne zij ketenpolymeren met de essentiële voorwaarde, dat de temperatuur zodanig gekozen wordt, dat het polymeermateriaal in een viskeus toestandsgebied gehouden wordt. De gedifferentieerde openbaarmaking strekt zich tot vloeibare kristallen van polysiloxaan, bij voorkeur met difenylcyaan- of 10 benzoëzuurester-zijketens uit. De stabiliteit van de opgeslagen informatie is zowel vanwege de aanwezige beweeglijkheid van de moleculen en de uiteindelijke relaxatie alsook door de mogelijkheid van de beïnvloeding van het systeem bijvoorbeeld door storingsvelden niet ondubbelzinnig gewaarborgd. Te wensen zouden voorts technische oplos-15 singen zijn, waarvan de realisatie binnen een niet te nauwe speelruimte uitvoerbaar zou zijn.

In de Duitse octrooiaanvragen P 3.603.266.2, P 3.603.267.0 en P 3.603.168.9 wordt de opslag van optische informatie in vloeibaar-kristall ijne hoofdketen- en zij ketenpolymeren beschreven. Daarbij heeft 20 de opslag via een plaatselijke verwarming in de isotrope fase resp. via een heroriëntatie van de moleculen in de anisotrope fase plaats. Deze schrijfprocessen vereisen relatief hoge intensiteiten van de schrijf-laser.

Gevonden werd nu, dat een bijzonder gunstige vorm van de optische 25 data-opslag door toepassing van de inrichting volgens de uitvinding kan worden bereikt. De uitvinding heeft derhalve betrekking op een inrichting voor de reversibele optische informatie-opslag met een polymeer vloeibaar-kristallijn opslagmedium, waarbij het opslagmedium uit een macroscopisch georiënteerde film van een vloeibaar-kristallijn poly-30 meer, dat fotochrome groepen bevat, bestaat en waarbij de informatie-opslag door plaatselijke desoriëntatie van de moleculen, geïnduceerd door foto-isomerisatie door middel van een selectief werkende lichtbron plaatsheeft.

De werkwijze van de informatie-opslag verloopt in het algemeen als 35 volgt:

Door middel van een lichtbron met geschikte frequentie, bij voorkeur een laser, wordt via een plaatselijk geïnduceerde foto-isomerisatie de oriëntatie-ordening vernietigd en derhalve optisch informatie opgeslagen. Doelmatig is het opslagmedium een deel van een inrichting.

40 Tegenover een informatie-opslag via een plaatselijke verwarming in 870 1 «9 o 7 de isotrope toestand van het opslagmedium heeft de inrichting het voordeel van een zeer geringe schrijfintensiteit van de laser. Daarbij kan de temperatuur van het opslagmedium, waarbij de informatie wordt opgeslagen, in het trajekt van de ruimtelijk stabiele toestand beneden de 5 glastemperatuur Tg van het vloeibaar-kristallijne hoofdketenpolymeer liggen. Alternatief kan de temperatuur van het opslagmedium, waarbij de informatie wordt opgeslagen, ook in het viskeus elastische toestands-traject boven de g1astemperatuur Tg van het vloeibaar-kristallijne hoofdketenpolymeer liggen. Het gevormde, macroscopisch isotrope gebied 10 wordt beneden de glastemperatuur Tg ingevroren. De opgewekte strooicen-tra kunnen als optische informatie uitgelezen worden.

De eisen aan de structuur van de vloeibaar-kristallijne polymeren voor de verschillende oriëntatiewerkwijzen zijn in de literatuur gedocumenteerd. io vereist bijvoorbeeld een homoötrope oriëntatie in 15 het elektrische veld een positieve diëlectriciteitsanisotropie voor het toegepaste frequentiegebied. Een homogene oriëntatie daarentegen kan vaak door begrenzingsoppervlakken uit gestructureerd polyimide opgewekt worden. Hiervoor zijn mesogene groepen met anisotrope vorm vereist. Vgl. R. Kelker, R. Hatz Handbook of Liquid Crystals Verlag Chemie 20 1981. Vgl. Pranoto, W. Haase Mol. Cryst. Liq. Cryst. 98 (1983), 299-308, R. Zentel, R. Ringsdorf; Macromol. Chem. 182 (1982), 1245-1256. Vgl. Liquid Crystals and Ordered Fluids, A. Griffin, J.F: Johnsen deel 4; Plenum Press, New York 1984.

Voorwaarde voor de functiegeschiktheid van het opslagmedium in de 25 zin van de onderhavige uitvinding is de aanwezigheid van ten minste een soort fotochrome groepen in het opslagmedium. Deze voorwaarde kan eenmaal door inbouw van dergelijke fotochrome groepen bevattende monomeren in het polymeerverband van de vloeibaar-kristallijne polymeren bereikt worden en/of doordat men aan de vloeibaar-kristallijne polymeren ver-30 bindingen van bij voorkeur het kleinmoleculige type toevoegt, die fotochrome groepen bevatten.

De fotochrome groepen bevattende monomeren kunnen de enige mono-meersoorten vormen of zij kunnen als comonomeren tezamen met andere monomeren bestanddelen van de in het volgende nader toegelichte vloei-35 baar-kristallijne polymereen zijn.

Als fotochrome groepen, die voor de toepassing volgens de uitvinding geschikt zijn, kunnen de structuren met de formules 17, 18 en 19, die met azobenzeen, azoxybenzeen en stilbeen overeenkomen, die in het volgende als “structuureenheid M°" aangeduid worden, vermeld wor-4C den. Voor zover het on monomeren gaat bevatten deze naast de bovenge- S7ÖI320 8 noemde structuureenheden M° nog de gebruikelijke aan het polymerisatie- resp. polycondensatieproces deelnemende eenheden.

De monomeren, die fotochrome groepen dragen, kunnen derhalve van de verbindingen met de formule 1, resp. 4 resp. 6 of van het type van 5 de polysiloxanen (zie "vloeibaar-kristallijne polymeren" in het volgende) afgeleid worden, doordat men M resp. M', resp. M" in deze formules door de structuureenheden M° vervangt.

Deze monomeren worden volgens de uitvinding ook analoog aan het in het volgende beschrevene toegepast, bijv. gepolymeriseerd.

10 Zoals reeds vermeld, kunnen de fotochrome groepen ook bestanddelen van verbindingen van het kleinmoleculige type zijn. Deze bevatten bij voorkeur eveneens de groepen M°, waarbij de beide fenylresten in de regel met (inerte) groepen gesubstitueerd zijn, bijv. met alkoxy- of alkyl groepen met in de regel 1 tot 20 kool stofatomen, bij voorkeur 6 15 tot 18 koolstofatomen. Genoemd kan bijv. de verbinding met formule 20 worden.

De vloeibaar-kristallijne polymeren - Vloeibaar-kristallijne hoofdketenpolymeren -De volgens de uitvinding toepasbare vloeibaar-kristallijne hoofd-20 ketenpolymeren FHP gehoorzamen in het algemeen aan het principe, dat de ketens uit relatief starre, mesogene groepen en flexibele spacergroepen zijn opgebouwd, daarbij zullen de starre en flexibele groepen zich in het algemeen regelmatig langs de keten afwisselen. Het kan echter in vele gevallen voordelig zijn het opbouwprincipe zodanig te variëren, 25 dat spacergroepen met verschillende lengte resp. verschillende mesogene groepen de keten opbouwen, waarbij het optreden van deze structuureenheden regelmatig of ongeordend langs de keten plaatsheeft (vgl. "stand der techniek").

Het verknopingsmechanisme is in het algemeen dat van de condensa-30 tie (polycondensatie).

Van bijzonder belang zijn de polycondensatieprodukten: type polyester A. Een, de mesogene eenheid bevattend diol met formule 1, waarin M de mesogene eenheid voorstelt met een alifatisch dicarbonuur met de formu-35 le 2, waarin n een getal van 2 tot 20 voorstelt, als spacer. De mesogene eenheden M stammen in hoofdzaak af van de vrije kleimoleculige mesogenen van de stand der techniek. Bij voorkeur bevatten de mesogene eenheden M twee fenylresten, die direkt of via een brug met elkaar verbonden zijn volgens de formule 3, waarin L de resten 8701820 9

O

* -CH = N - CH - N - C s. C - QC - - HC = C -, Ί l 0 ch3 5 - CH = N - N = CH - CH3 ch3 of een fenyleengroep voorstelt en m en m' nul of een voorstellen en 10 eventueel een of beide fenylresten in meerderheid symmetrisch met methyl groepen of halogeen, zoals chloor, broom, enz. gesubstitueerd kunnen zijn.

B. Een, de mesogene eenheid bevattende dicarbonzuur met de formule 4, waarin M* dezelfde betekenis als M volgens formule 2 bezit, met dien 15 verstande, dat m' in de regel nul voorstelt, met een alifatisch diol met de formule V, waarin A een, eventueel met Οχ - C2 al kyl resten gesubstitueerde, eventueel door een of meer etherzuurstofatomen onderbroken alkylketen met 2 tot 20 ketenleden voorstelt.

C. Een, de mesogene eenheid bevattend diisocyanaat met formule 6, 20 waarin M" dezelfde betekenis als M volgens formule 1 bezit, bij voorkeur de betekenis met formule 21 met het alifatische diol met formule 5.

D. Een bisfenolderivaat met formule 7, waarin p een getal van 2 tot 20, bij voorkeur van 2 tot 12 voorsteït, of een (gesubstitueerd) 25 hydroxychinon met formule 8, waarin R1 methyl, fenyl, chloor of broom voorstelt, of een fenylverbinding of een diol met formule I, in het bijzonder wanneer m en m' nul voorstellen, resp. een verbinding met formule 9 met tereftaalzuur of een di fenyldicarbonzuur met formule 10, waarin p* een getal van 2 tot 20, bij voorkeur 2 tot 12 voorstelt.

30 E. Een dianiline met formule 11, waarin p de boven aangeduide betekenis bezit met tereftaalaldehyd tot een Schiffse base* Naast de reeds uitvoering besproken chemische structuren leiden bijv. ook de volgende tot vorming van vloeibaar-kristallijne fasen: type polyesteramide 35 bijvoorbeeld met de structuur met formule 12, waarin Xn, flexibele spacer-eenheden met de lengte n‘ voorsteït (n* = 2 tot 20) of

Type polysiloxanen bijvoorbeeld met de structuur met formule 13, waarin M een mesoge-40 ne groep en n" een getal analoog aan n voorstellen en X het aantal van & 7 η Λ λ λ # / ν I o l ü 10 de siloxaaneenheden (in het algemeen X = 2 - 38) betekent, alsmede polymeren, die uit schijfvormige mesogene groepen en flexibele groepen zijn opgebouwd.

[Vgl. I. Watanabe, W.R. Krigbaum J. Polym. Sci. Polym. Phys. Ed. 23 5 (1985), 565 - 574; A. Blumstein Polym. J. V_ (1985), 277-288; S.B.

Clough, A. Blumstein, E.C. Hso Macromolecules 9. (1976), 123-127; C. Noel, F.L. Laupetre, C. Friedrich, B. Fayolle, L. Bosio, Polymer 25 (1984), 808-814; R.W. Lenz Polym. J. 17 (1985), 105-155].

De uitvoering van de polycondensatie heeft op op zichzelf bekende 10 wijze plaats. Bij de veresteringsreacties volgens de typen A. en B. kunnen voor de instelling van het esterevenwicht zure of basische kata-lysen toegepast worden, zoals bijvoorbeeld door sterke zuren (p-tolueensulfonzuur), metaaloxiden, alkalimetaal- of aardalkalimetaal-zouten van zwakke zuren of alkanolaten. De polymerisatie kan eventueel 15 ook in de smelt worden uitgevoerd.

In het algemeen liggen de molecuul gewichten van de polycondensaten in het traject van 1000 tot 20.000.

De glastemperatuur (Tg) van de volgens de uitvinding toegepaste, vloeibaar-kristallijne polymeren ligt in het algemeen in het trajekt 20 tussen -40°C en 110°C. (Voor glastemperatuur Ig vgl. I. Brandrup en E.H. Immergut Polymer Handbook, 2de druk, III -139, J. Wiley, 1975).

VI oei baar-kri stalli j ne zij ketenpolymeren

De volgens de uitvinding toepasbare polymere vloeibare kristallen PFK bestaan geheel of ten dele uit zich herhalende eenheden, die sche-25 matisch door de algemene formule 14 kunnen worden weergegeven, waarbij D - E de elementen van de hoofdketen van het polymeer, X een afstandhoudende eenheid ("spacer") en Y een mesogene nevengroep voorstellen.

Daarbij zijn de mesogene nevengroepen verantwoordelijk voor het resulterende vloeibaar-kristalkarakter. Van bijzonder belang zijn zij-30 ketens van het smectogene type.

De elementen D - E komen daarbij bij voorkeur overeen met door radicalen polymeriseerbare eenheden D' = E' (overeenkomend monomeer: D' = E' - X - Y).

Bij voorkeur gaat het bij de eenheden D - E om vinyl groepen, zoals 35 zij in de door radicalen polymeriseerbare vinyl verbindingen aanwezig zijn, bijvoorbeeld om eenheden ?1 H2C = C - Q -, waarin Ri waterstof of methyl en Q een de dubbele 40

8701S2Q

11 binding activerende functie, zoals de groep 0 0 R2 0 Ü * ï - C - 0 - C - N -; - C -; - C5H5 - voorstellen, waarin R2 5 de betekenis waterstof of alkyl met 1 tot 6 kool stofatomen bezit.

De spacergroep X stelt een (flexibele) keten met 1-14 ketenleden voor, bij voorkeur een alkyleengroep - (CH2)n waarin η 1 tot 4 voorstelt, waarbij eventueel afzonderlijke ketenleden gesubstitueerd 10 kunnen zijn, bijvoorbeeld door halogeen, zoals chloor, óf door een etherbrug vervangen kunnen zijn.

De mesogene zijketen Y bevat eventueel een de spacergroep X met de eigenlijke mesogene groep M verknopende functie VF, zoals bijvoorbeeld een - 0 15 0 0 0 0 li il c „ a -C-0-;-C-N-;-0-C-;of-N Οι i R2 R2 20 groep, waarin R3 de bovenbeschreven betekenis bezit. Voorts geldt voor de mesogene nevengroep Y het volgende: Een opstelling van geschikte mesogene groepen bevindt zich in Kelker and Hatz, Handbook of Liquid Crystals, Verlag Chemie 1980, blz. 67 - 113.

Bij voorkeur via de genoemde verknopende functie VF gebonden is een 25 bijvoorbeeld aromatische resten bevattende mesogene groep M, die bij voorkeur door de formule 15 kan worden weergegeven, waarin L een brug, bestaande uit de resten

0 0 Η H

30 - è - 0 -, - 0 - C - N = C -, - 6 = N -, - CH - CH of een rest -CH = N - CH -, een rest met de formule 22; - CH = N - , - C ^ C - ; CH3 0 35 m nul of 1 en R een rest met de formule 23 of 24 of in het geval r nul voorstelt R ook een rest met de formule 25 voorstellen en L' en r' de zelfde betekenis als L resp. m bezitten en waarin R3 waterstof (0)s - -CN of halogeen, in het bijzonder fluor, chloor of 40 broom en t en t' een getal van 1 tot 8, in het bijzonder 1 tot 6, en s 670 1 320 12 nul of 1 voorstellen.

In het bijzonder genoemd worden polymeren met de formule 14, waarin M de mesogene groepen met de formules 26 tot en met 33 voorstel!t.

De voorkeur verdienen voorts derivaten van (meth)acryl zuur.

5 D' » E' stelt daarbij CHg = C - CO - 0 resp. CH2 = C - CO - N - en zodanige derivaten,

Rl Rl R2 10 waarbij de spacer C een - (CH2)n-groep met n = 1-14 voorstelt, voor.

De volgens uitvinding toepasbare polymere vloeibare kristallen kunnen ook het produkt van een polycondensatie zijn. In het bijzonder genoemd kunnen polyesters met de formule 16 worden, waarin T een (van 15 het diol DO - T - OH afgeleide) lineaire alkyl rest of een parastandige gealkyleerde aryl- in het bijzonder fenylrest voorstelt (vgl. bijv-:B. Reck, H. Ringsdorf in Makromol. Chem. Rapid Commun. £ (1985) 291-299. Van belang is een polymeer, dat als mesogene groep M een rest met de formule 34 en als spacer X een - (CH2)6-rest bezit. Als rest T kun-20 nen bijvoorbeeld de groepen - (CH2)g- of met de formule 35 genoemd worden.

In het algemeen ligt het molecuul gewicht van de polymere vloeibare kristallen PFK in het traject Mw = lo3 tot 105, in het algemeen in het traject van 5000 tot 200.000, bij voorkeur ongeveer 100.000 25 (bepaling door gel-permeatiechromatografie). De viscositeiten in de isotrope fase liggen - als richtwaarde - in het traject 104 poise.

De glastemperatuur (Tg) van de volgens de uitvinding toegepaste vloeibaar-kristallijne polymeren ligt in het algemeen in het trajekt van -40 tot 110°C, in het bijzonder in het traject van -10 tot 80°C.

30 (Voor glastemperatuur Tg: Vgl, I. Brandrup en E.H. Immergut, Polymer Handbook 2de dr. III - 139, J. Wiley, 1975).

Als fotochrome groepen vinden ook bij vloeibaar-kristallijne hoofdketenpolymeren die (hiervoor genoemde) met de structuureenheid M° bij voorkeur toepassing. Zij bevinden zich in de nevengroep van 35 de monomeren. Deze kunnen als comonomeren, als enige mesogene groepen of de fotochrome groepen kunnen als kleinmoleculige component in de vorm van een bijmengsel toegepast worden.

De inrichting

De inrichting komt primair met de in de hoofdconclusie en hiervoor 40 (vgl. opgave en oplossing) opgestelde kenmerken overeen. Het voor het 8701320 13 informatie-opslagproces voorgestelde vl oei baar-kri stal lijne polymeer dient in het absorptiegedrag ervan aan de golflengte van de schrijf-laser aangepast te worden. Dit kan bijvoorbeeld plaatshebben door het bijmengen van een geschikte kleurstof resp. fotochrome groep of door 5 het copolymeren daarvan in de polymeerketen. Daarbij kan de groep zelf een mesogeen karakter bezitten. Bij voorkeur kan een polymeer vloeibaar kristal toegepast worden, waarvan de mesogene groepen zelf in het vereiste golflengtegebied absorberen, dat dus met het extreme geval van een voor 100% gecopolymeriseerde mesogene fotochrome stof resp. kleur-10 stof overeenkomt. De vereiste extinctie van het opslagmedium wordt via de concentratie ingesteld.

Geschikte kleurstoffen zijn uit de literatuur bekend. Als geschikte kleurstoffen voor het mengen in de vloeibaar-kristallijne fase worden zodanige genoemd, die aan een reeks voorwaarden voldoen. (Vgl.

15 bijv. J. Constant et al, K. Phy. D: Appl. Phys. deel 11, blz. 479 e.v. (1978). Geschikte fotochrome groepen zijn uit de literatuur bekend (vgl. Ch. Leier, G. Petzl J. Prakt. Chem. 321 (1979), 197, J.L.R. Williams, R.C.: Daly Prog. Polym. Sci. deel 5. 61-93, blz. 73 é.v.

(1977) resp. zij kunnen volgens bekende werkwijzen of in analogie aan 20 op zichzelf bekende werkwijzen bereid worden.

Het polymeer kan in de vorm van een dunne laag (film) of van een laminaat, als bekleding van een vaste of buigzame matrixlaag toegepast worden. De dikte van de polymeerfilm ligt voordelig in het traject van 10“3 tot 10“® m. In de hier vermelde ontwikkeling (zie fig.1) 25 omvat de inrichting volgens de uitvinding een registratiecel (1), bestaande uit twee planparallel opgestelde transparante platen (2), bij voorkeur glasplaten op een geschikte afstand, in het algemeen minder dan 1 mm, bij voorkeur bij ongeveer 10/im. Het grondvlak bedraagt enkele cm2 tot dm2. De beide binnenvlakken van de glasplaten (2) 30 waren met In02/Sn02 geleidend opgedampt en een geleidend contact naar buiten was tot stand gebracht. De zo geprepareerde glasplaten (2) werden met behulp van een tegen temperatuur bestand kleefmiddel, bijvoorbeeld een polysiloxaankleefmiddel zo aan elkaar vastgemaakt, dat een cel achtige lege binnenruimte met telkens slechts een inlaat en uit-35 laat van enkele mm breedte gevormd wordt.

De gewenste afstand van de beide glasplateen (2) wordt daarbij door twee geschikte afstandshouders (3) van de passende afmeting, bij voorkeur uit polyimidekunststof, vast ingesteld. De registratiecel bevat voorts elektroden (4). Na het opdrogen van het kleefmiddel wordt de 40 cel op een verwarmbare inrichting met het in de isotrope toestand aan- 8701620 te · 14 wezige, vloeibaar-kristallijne polymeer, bij voorkeur met de formule 1, gevuld. Door capillairwerking bepaald vult zich aldus de nog vrije celruimte volledig met de polymeersmelt.

Het voordeel van de handelwijze ten opzichte van de toepassing van 5 een nog ten dele open cel ligt o.a. daarin, dat de insluiting van luchtbellen betrouwbaar verhinderd wordt. Bovendien kunnen zo met geringe kosten gestandaardiseerde onbewerkte celprodukten met binnen bepaalde grenzen variabele geometrie (uitwendig afmetingen, afstand) vervaardigd worden, die (zie fig.1) vervolgens bij behoefte in een tweede 10 trap op aangegeven wijze met de overeenkomstige vloeibaar-kristallijne polymeren gevuld kunnen worden. De oriëntatie heeft op op zichzelf bekende wijze plaats door het aanleggen van een georiënteerd veld (alignment field), in het bijzonder een magnetisch en speciaal een elektrisch veld of via oppervlakte-effecten. Eveneens kan de vereiste 15 oriëntatie door geschikt spannen of strekken opgewekt worden. In het geval van de (voorkeurs)toepassing van het elektrische veld wordt aan de aldus gevulde registratiecel (1) bij temperaturen boven Tg (definitie zie hiervoor) een wisselspanning aangelegd en onder het aanhouden van de aangelegde spanning tot kamertemperatuur afgekoeld. Er resul-20 teert een georiënteerde vloeibare-kristal film.

De glastemperatuur Tg van het vloeibaar-kristallijne polymeer ligt boven de kamertemperatuur Ta. Als kamertemperatuur wordt een temperatuur van 20°C aangenomen. Het uitlezen van de informatie kan door belichten van de polymeerfilm met monochromatisch coherent licht plaats-25 vinden. Voor de opslag van de informatie zijn verschillende oriëntatiemogelijkheden van de vloeibaar-kristallijne polymeerfilm in de inrichting volgens de uitvinding (zie fig·1) mogelijk: 1) De mesogene groepen worden evenwijdig aan de normaal van het vlak van de polymere filmlaag eenvormig gericht. Dit kan door het aan-30 leggen van een el ektrisch wi ssel veld aan de met (transparante) elektroden beklede platen (2), waarbij het elektrische veld evenwijdig aan de normaal van de polymere filmlaag ligt, door het aanleggen van een magneetveld of door een oppervlaktebehandeling plaatshebben.

35 2) De mesogene groepen worden evenwijdig of op het platte filmvlak gekanteld en evenwijdig aan een macroscopisch vooraf gegeven richting georiënteerd. Dit kan door bekleding van de platen (2) door middel van een geschikt materiaal zoals polyimide en door het structureren van deze bekleding langs de gewenste voorkeurs-40 oriëntatie of door geschikte schuine opdamping van de substraten 870 1 620 \ 15 Φ J» met siliciumdioxide plaatshebben. Eveneens kan de vereiste oriëntatie door geschikt spannen of strekken opgewekt worden.

In beide gevallen 1) en 2) heeft de oriëntatie in de vloeibaar-kristallijne toestand plaats.

5 De oriëntatie wordt door afkoelen in de glastoestand ingevroren.

De zoals hierboven aangegeven vervaardigde registratiecel (1) vormt het eigenlijke opslagmedium voor het opslaan van optische informatie. De werkwijze is in het algemeen gebaseerd op de plaatselijke, selectieve variatie van de ordeningstoestand van de polymere vloeibare-kristalmo-10 leculen in een deze moleculen bevattend opslagmedium,

De in het opslagmedium aanwezige vloeibare-kristal film kan in macroscopisch georiënteerde of gedesoriënteerde vorm verkeren. De variatie van de ordeningstoestand kan door plaatselijke elektrische, magnetische of aan de oppervlakte werkzame velden plaatshebben. Daarbij 15 kan het opslagmedium plaatselijk of in totaal met de warmtebron verwarmd worden. Wanneer de warmtebron selectief plaatselijk werkt, kan de variatie van de ordeningstoestand door een via de totale dimensie van het opslagmedium heen werkend elektrisch, magnetisch of aan de oppervlakte werkzaam veld geïnduceerd worden. Bijzonder voordelige toepas-20 singen zijn gebaseerd op het strooicentra-effeet en op het niet lineaire optische effect (optisch geïnduceerde Frederiks-overgang).

Proces van de inf onnatie-opslag -strooicentramethode

Het registreren van informatie bestaat in principe in de opwekking 25 van strooicentra, door middel van een scherp ingestelde laserstraal, die in de georiënteerde vloeibaar-kristallijne polymeerlaag plaatselijk een desoriëntatie bewerkstelligt. Het plaatselijk gevormde macroscopisch isotrope gebied wordt onder de glastemperatuur ingevroren of blijft in het viskeus elastische temperatuurtrajekt boven Tg. Bij 30 voorkeur gaat men daarbij als volgt tewerk: volgens de uitvinding wordt in de uit het vloeibaar-kristal!ijne polymeer gevormde film door een plaatselijk geïnduceerde foto-isomerisatie bij de interferentiemaxima van een interferometrisch opgewekt rooster een desoriëntatie bewerkstelligd. Toegepast wordt een laserstraal, bijv. licht met de golfleng-35 te 514,5 nm van een argon-laser. Ook wordt een scherp ingestelde laserstraal toegepast, waarbij laserstraal en opslagmedium op gedefinieerde wijze relatief ten opzichte van elkaar bewogen worden. Uitschakelen van het laserlicht en daaropvolgend afkoelen leiden tot de stabiele gedesoriënteerde (macroscopisch isotrope) gebieden. De daardoor opgewekte 40 strooicentra kunnen als optische informatie uitgelezen worden. Het uit- 5701820 16 leesproces vindt op analoge wijze met een andere laserstraal met geschikte golflengte en intensiteit plaats, zodat de opgeslagen informatie niet verstoord wordt. Het absorptiegedrag van het opslagmedium wordt voordelig zodanig gekozen, dat de informatie met een laserstraal 5 van geschikte golflengte en intensiteit ingelezen en met een andere laserstraal met een andere golflengte zonder verstoring van de informatie uitgelezen kan worden. De proefopbouw voor de beoordeling van de opslageigenschappen van de beschreven registratiecel is gebaseeerd op een Mach-Zehnder-interferometer (vgl. Encyclopëdie Naturwissenschaft 10 und Technik. B. 2, Verlag Moderne Industrie, 1980). Hiermee kunnen voor de interferentie van twee lineair gepolariseerde vlakke deelgolven sinusvormige intensiteitroosters met lijnafstanden tussen 100/un en ljOyun opgewekt worden. In verbinding met een convexe lens wordt door interferentie van een platte golf met een bol vormige golf de 15 intensiteitsverdeling analoog aan een Fesnelse zoneplaat gerealiseerd worden.

Uitwissen van de opgeslagen informatie

In principe kan de opgeslagen informatie door verhoging van de temperatuur (boven TNI) en afkoelen in het elektrische of magne-20 tische veld weer uitgewist worden. Het uitwissen van opgeslagen informatie kan locaal door temperatuurverhoging en daarop volgende afkoeling in het elektrische of magnetische veld onder het weer herstellen van de oorspronkelijke oriëntatietoestand in het locale gebied bereikt worden. Alternatief kan ook de totale ingevoerde informatie uitgewist en 25 de oorspronkelijke toestand weer hersteld worden, doordat men de temperatuur van het opslagmilieu verhoogt en in het elektrische of magnetische veld afkoelt.

Voordelig wordt daarbij als volgt tewerk gegaan:

Analoog aan de voorbereiding voor het eerste registratieproces wordt de 30 in de vloeibaar-kristallijne polymeren opgeslagen informatie door verwarmen van de registratiecel (1) boven Tg en het daaropvolgend afkoel en bij aangebrachte wisselspanning (richtwaarde 500 V, v=lKhz) uitgewist. Nadat het registratie- en uitwisproces meervoudig herhaald was, stond vast, dat bij geen van de uitgevoerde trappen onomkeerbare veranderin-35 gen aan de registratiecel optreden.

Omkeerbare analoge gegevensopslag

Zoals reeds vermeld, biedt de toepassing van het niet lineaire optische effect de mogelijkheid langs optische weg gegevens analoog op te 40 slaan, ze op optische wijze te lezen, bij behoefte uit te wissen en 3701820 • ir 17 herhaald gegevens te registreren. De opslag van gegevens heeft door middel van holografische methoden in het opslagmilieu volgens de uitvinding plaats. In de regel betreft de informatie, die moet worden opgeslagen, voor afbeelding geschikte materiële structuren, bijvoor-5 beeld onderwerpen zoals gedrukte pagina's of grafische beelden. Hiertoe wordt de structuur, die moet worden opgeslagen, door middel van een coherente, monochromatische lichtbron belicht. Het interferentiepatroon, dat door richting, amplitude en fasetoestand van het door de structuur, die moet worden opgeslagen, verstrooide licht met betrekking tot een 10 van dezelfde lichtbron afkomstige referent!elichtbron bepaald wordt, wordt in de doelmatig macroscopisch georiënteerde film uit vloeibaar kristallijn polymeer holografisch geregistreerd en opgeslagen (vgl.: het opslagmedium). De dikte van de film van het vloeibaar-kristallijne polymeer ligt doelmatig ook hier tussen 1 en 20/un. De plan-15 parallele, transparente platen kunnen uit doorzichtige kunststoffen, zoals PMMA of bij voorkeur uit anorganische glazen, vervaardigd zijn.

Doelmatig bevinden zich in het opslagmedium kleurstoffen. De kleurstofmoleculen kunnen daarbij bestanddelen van het vloeibaar-kris-tallijne polymeer zijn of zij kunnen met het opslagmedium zijn gemengd 20 en daarin zijn verdeeld. De glastemperatuur Tg van het vloeibaar-kris-tallijne polymeer ligt boven de kamertemperatuur Ta. Het uitlezen van de informatie kan door belichten van de polymeerfilm met monochroma-tisch coherent licht plaatsvinden. Voor de opslag van de informatie zijn verschillende oriënteringsmogelijkheden van de vloeibaar-kris-25 tallijne polymeerfilm in de inrichting volgens de uitvinding (vgl. fig.1) mogelijk.

1) De mesogene groepen worden evenwijdig aan de normaal van het oppervlak van de polymere filmlaag uniform uitgericht. Dit kan door het aanbrengen van een elektrisch wisel veld aan de met de met 30 (transparante) elektroden beklede platen (2), waarbij het elektrische veld evenwijdig aan de normaal van de polymere filmlaag ligt, door het aanbrengen van een magneetveld of door oppervlaktebehan-deli ng plaats h ebben.

2) De mesogene groepen worden evenwijdig of ten opzichte van het 35 platte filmvlak gekanteld en evenwijdig aan een macroscopisch voorafbepaal de richting georiënteerd. Dit kan door bekleden van de platen (2) door middel van een geschikt materiaal zoals poly-imide en door het structureren van deze bekleding langs de gewenste voorkeursoriëntatie of door geschikte scheve bedamping van 40 de substraten met siliciumoxide plaatshebben. Eveneens kan de ver- 87 0 1 '20 V 't- 18 eiste oriëntatie door geschikt afsnijden of strekken opgewekt worden.

In beide gevallen 1) en 2) heeft de oriëntatie in de vloeibaar-kristallijne toestand plaats.

5 De oriëntatie wordt door afkoel en in de glastoestand bevroren.

De opslag heeft op de bovenbeschreven wijze plaats, waarbij als mono-chromatisch lichtbron een laser wordt toegepast, waarvan de golflengte in het absorptiegebied van het opslagmedium ligt.

Uitgelezen wordt door middel van een laser, waarvan de golflente 10 in veel geringere mate door het opslagmedium geabsorbeerd wordt. Het opslaan en het uitlezen kan daarbij bij kamertemperatuur aan de vaste film plaatshebben. Het uitwissen van de informatie heeft door verwarming van het monster in het anisotrope of isotrope gebied boven de glastemperatuur Tg plaats.

15 Omkeerbare digitale opslag van gegevens

Een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding betreft de digitale opslag van gegevens langs optische weg, waarbij ook hier het uitlezen langs optische weg, het uitwissen en het weer registreren van informatie beoogd is. Daarbij wordt in de optisch heldere, vooraf georiën-20 teerde vloeibaar-kristallijne polymeerfilm van het opslagmedium door middel van een monochromatische laserstraal een digitale fasenstructuur opgewekt. Laserstraal en opslagmedium worden op gedefinieerde wijze met betrekking tot elkaar bewogen en de intensiteit van de laserstraal wordt gemoduleerd. Het uitlezen van de opgeslagen informatie heeft door 25 gedefinieerde relatieve beweging van het opslagmedium en een laserstraal met constante intensiteit en geschikte golflengte, die de opgeslagen informatie niet beïnvloed laat, plaats.

De technische voorbereiding van het opslagmedium (uitrichting van de· polymeren) heeft analoog aan de omkeerbare analoge opslag van gege-30 vens plaats. De opslag heeft op de bovenbeschreven wijze plaats, waarbij als monochromatische lichtbron een laser wordt toegepast, waarvan de golflengte in het absorptiegebied van het opslagmedium ligt. Uitgelezen wordt door middel van een laser, waarvan de golflengte in veel geringere mate door het toegepaste opslagmedium geabsorbeerd wordt. Het 35 opslaan en het uitlezen kan daarbij bij kamertemperatuur aan de vaste film plaatshebben. Het uitwissen van de informatie heeft door verwarming van het monster in het anisotrope of isotrope gebied boven de glastemperatuur Tg plaats.

Omkeerbare synthetische holografie 40 Hierbij wordt op de boven (voor de omkeerbare digitale opslag van 8701820 * 19 gegevens) beschreven wijze langs digitale weg, door gedefinieerde relatieve beweging van registratiestraal en opslagmedium, een fasenstructuur in een vooraf georiënteerde kunststoffilm van vloeibaar kristal opgewekt. De reproductie heeft nu niet zoals in het geval van de digi-5 tale opslaginrichting door gedefinieerde relatieve beweging van laserstraal en opslagmilieu plaats, maar door volledig grondig belichten van het synthetische hologram net een referentiebron. De noodzakelijke informatie voor het vaststellen van de vereiste intensiteitsmodulatie dient vooraf rekenkundig vastgesteld te worden. Het beschreven proces 10 maakt de vervaardiging van fasenstructuren met gedefinieerde optische eigenschappen, zoals bijv. lenzen e.a. mogelijk. Omdat dit rekenkundig in digitale vorm plaatsheeft, kunnen gecompliceerde verwerkingsprocessen (slijpen van glas, politouren) aanzienlijk vereenvoudigd worden.

Zeer wezenlijk is ook het geringe gewicht van de op deze wijze vervaar-15 digde optische componenten (brillenglazen, lenzen).

Experimentele uitvoering

Als inrichting wordt de in fig.1 beschreven registratiecel (1) toegepast. Als opslagmedium dient een polymeer met de zich herhalende eenheid met de formule 36 met een molecuul gewicht van ongeveer 7.103.

20 Laagdikte ongeveer 1/un. De planparallel opgestelde transparante platen (2) bestaan uit met polyionide bekleed glas.

Men brengt de aldus geprepareerde registratiecel in een tweezijdig transparant verwarmingsblok over en men verwarmt op een temperatuur tot ongeveer 10° beneden (= temperatuur van de overgang van de 25 vloeibaar-kristallijne tot de isotrope fase).

Men straalt nu gefocusseerd laserlicht van een argon!aser (1 Watt) van de golflengte 514,5 nm naar binnen (50 mWatt tot 10/un ge-focüsseerd). Daarbij wordt locaal het polymeer in de isotrope fase omgezet.

30 (De daarbij locaal bereikte temperatuur behoeft niet noodzakelijkerwijze de klaartemperatuur van de omgevende LC-matrix te zijn, omdat door locale herschikkingsprocessen een sterke verlaging van de klaarpunts-temperatuur teweeggebracht kan worden).

Na het uitschakelen van de laserstraal is de locale desoriënta-35 tie in de glastoestand bevroren. Daardoor is de geregistreerde informatie als strooicentrum in de transparante matrix aanwezig. (Afbeelding 1 = polarisatiemicroscopische opname van een gebogen laserspoor met diameter lOyun).

De uitwissing heeft door locale verwarming van begrensde gebieden 40 of alternatief van de totale registratielaag op temperaturen tussen de 370 1 320 20 glastemperatuur Tg en de klaartemperatuur Tj_^_j plaats: als houvast wordt 5°C beneden T^j aangegeven. Daardoor wordt de macroscopische oriëntatie hersteld.

Bereiding van homopolymeren van de monomeren met de formule 37.

5 In een slingerreservoir wordt ongeveer 3 g monomeer in 10 ml 1,4-dioxon opgelost en 1 mol.% azo-bis-(2,4-dimethylvaleronitril) (betrokken op het monomeer) wordt toegevoegd. De oplossing van het monomeer wordt door meermalen evacueren en spoelen met helium ontgast en in een thermostaat bij 70°C gepolymeriseerd. De gevormde polymeren worden 10 met koude ether neergeslagen, in dichloormethaan opgelost en in methanol neergeslagen.

Dit proces wordt zolang herhaald tot in het dunnelaag-chromatogram geen monomeer meer te herkennen is. Het gezuiverde polymeer wordt onder een met de oliepomp opgewekt vacuum bij 30-40°C gedroogd.

15 De opbrengsten aan polymethacrylaten liggen bij 37-74% van de theorie.

Bij de vergelijkbare polymerisatie van acrylaten worden opbrengsten van ongeveer 15% van de theorie verkregen.

De opbrengst aan polyacrylaat kon door driemaal nadoseren van tel-20 kens 1 mol' initleermiddel (elke 2 uren) tot 37% van de theorie verbeterd worden.

Rl Opbrengst % Mol.gew. \c-I

25 H 15 4.430 125 ^ °C

H 15 6.430 139 ^ °C

H 37 6.990 139 ^ °C

CH3 47 45.000 163 ^ °C

* CH3 57-74 7050 - 50.000 160-130 ^ °C

30 CH3 37 19.400 162 2) °C

1) Bepaling: thermooptische analyse; de waarden zijn met onzekerheden bel ast 2) Bepaling: differentiële aftastingcalorimetrie bij het het maximum 35 van de piek.

* geregelde schattingen 8791620

Claims (22)

1. Inrichting voor de omkeerbare optische opslag van informatie met een polymeer vloeibaar kristal!i.in opslagmedium, met het kenmerk, 5 dat het opslagmedium uit een macroscopisch georiënteerde film van een vloeibaar kristallijn polymeer, dat fotochrome groepen bevat, bestaat, waarbij de opslag van informatie door locale desoriëntatie van de moleculen, geïnduceerd door foto-isomerisatie door middel van een selectief werkende lichtbron, plaatsheeft.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de tempe ratuur van het opslagmedium, waarbij de informatie wordt opgeslagen, in de viscoelastische toestand boven de glastemperatuur Tg van het vloei-baar-kristallijne polymeer ligt.

3. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de tempe- 15 ratuur van het opslagmedium bij de opslag beneden de glastemperatuur ligt, zodat een toestand met stabiele vorm aanwezig is.

4. Inrichting volgens conclusies 1 tot 3, met het kenmerk, dat het uitwissen van de opgeslagen informatie selectief via een locale tempe-ratuurverhoging en afkoeling in een elektrisch, magnetisch of opper- 20 vlakkig werkzaam veld plaatsheeft, waarbij de oorspronkelijke oriën-tatietoestand weer hersteld wordt.

5. Inrichting volgens conclusies 1 tot 3, met het kenmerk, dat het uitwissen van de totale opgeslagen informatie en het herstel van de uitgangstoestand via een temperatuurverhoging en afkoeling van het op- 25 slagmedium in het elektrische, magnetische of oppervlakkig werkzame veld plaatsheeft.

6. Inrichting volgens conclusies I tot 5, met het kenmerk, dat bij de inrichting een laser geplaatst is.

7. Inrichting volgens conclusies 1 tot 6, met het kenmerk, dat de 30 fotochrome groepen in het opslagmedium zodanig worden gekozen, dat de informatie met een laserstraal van geschikte golflengte en geschikte intensiteit kan worden opgeslagen en met een andere laserstraal van andere golflengte zonder verstoring van de informatie kan worden uitgelezen.

8. Inrichting volgens conclusies 1 tot 5, met het kenmerk, dat de fotochrome groepen bestanddeel van de ketenmoleculen zijn.

9. Inrichting volgens conclusies 1 tot 5, met het kenmerk, dat fotochrome moleculen met het vloeibaar-kristallijne polymeer zijn gemengd.

10. Inrichting volgens conclusies 3 tot 9, met het kenmerk, dat δ 7 C 1 o 2 ö ^ m het vloeibaar-kristallijne polymeer door copolymerisatie van kleurstof bevattende comonomeereenheden in zijn absorptiegedrag zodanig aan de emissiegolflengte van de registratiel aser wordt aangepast, dat de re-gistratielaser als warmtebron dient.

11. Inrichting volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat de plaatselijke informatie door uitschakeling van de laser als warmtebron na de opslag in de glastoestand van het polymeer gefixeerd wordt.

12. Inrichting volgens conclusies 1 tot 10, met het kenmerk, dat vloeibaar kristallijne zijketenpolymeren als opslagmedium toegepast 10 worden.

13. Inrichting volgens conclusies 1 tot 10, met het kenmerk, dat vloeibaar kristallijne hoofdketenpolymeren als opslagmedium toegepast worden.

14. Inrichting volgens conclusies 1 tot 12, met het kenmerk, dat 15 de polymeren een smeetische fase vormen.

15. Inrichting volgens conclusies 1 tot 13, met het kenmerk, dat als fotochrome groepen aromatische azoverbindingen toepassing vinden.

16. Inrichting volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat de fotochrome groep door variatie van de substituenten aan de aromatische kern 20 aan de emissiegolf!engte van de laser wordt aangepast.

17. Werkwijze voor de omkeerbare optische informatie-opslag, met het kenmerk, dat men - uitgaande van voor afbeelding geschikte materiële structuren - de structuur, die moet worden opgeslagen, door middel van een coherente monochromatische lichtbron belicht, en het 25 interferentiemonster, dat door richting, amplitude en fasetoestand van het door de structuur, die moet worden opgeslagen, verstrooide licht met betrekking tot een van dezelfde lichtbron afkomstige referentie-Tichtbron bepaald wordt, in een inrichting, die een macroscopisch georiënteerde film uit een vloeibaar kristallijn hoofdketenpolymeer als 30 opslagmilieu volgens conclusies 1-16 bevat, holografisch registreert en opslaat.

18. Werkwijze volgens conclusie 17, met het kenmerk, dat men het uitlezen van de analoog optisch opgeslagen informatie door belichting van de macroscopisch georiënteerde film met monochromatisch coherent 35 licht uitvoert.

19. Werkwijze voor de omkeerbare optische informatie-opslag, met het kenmerk, dat men voor het opslaan door middel van een laserstraal van willekeurige doorsnede een digitale fasenstructuur in een macroscopisch georiënteerde film als opslagmedium van de inrichting 40 volgens conclusies 1 tot 16 opwekt. 8701320 "* Λ m => ^ -

20. Werkwijze volgens conclusie 19, met het kenmerk, dat men de laserstraal en het opslagmedium zowel bij het opslaan als bij het uitlezen van de informatie op gedefinieerde wijze met betrekking tot elkaar beweegt.

21. Werkwijze volgens conclusie 20, met het kenmerk, dat men bij het opslaan tijdens het bewegen de intensiteit van de laserstraal op geschikte wijze moduleert.

22. Werkwijze volgens conclusie 21, met het kenmerk, dat men bij het opslagproces langs digitale weg via een vooraf gegeven intensi- 10 teitsmodulatie een fasenstructuur in het opslagmedium opwekt en de reproductie door belichten van het verkregen synthetische hologram met een referentiebron uitvoert.

23. Werkwijze volgens conclusie 22, met het kenmerk, dat men de voor het opwekken van de fasenstructuur vereiste intensiteitsmodulatie 15 rekenkundig bepaalt.

24·. Werkwijze volgens conclusies 18 tot 22, met het kenmerk, dat men de opgewekte informatiedichtheid (uitgedrukt in lijnen per lengte-eenheid) met betrekking tot alle drie coördinatieassen enerzijds door de lineaire afmetingen van het opslagmedium en anderzijds door maximaal 20 2000 lijnen per mm beperkt.

25. Toepassing van de inrichting volgens conclusies 1 tot 16 voor de omkeerbare, optische opslag van de informatie.

26. Toepassing van de inrichting volgens conclusies 1 tot 16 voor de optische signaalverwerking.

27. Toepassing van de inrichting volgens conclusie 26 voor de Fourier-transformatie en -convolutie.

28. Toepassing van de inrichting volgens conclusies 1 tot 16 voor de vervaardiging van afbeeldingssysternen.

29. Toepassing van de inrichting volgens conclusies 1 tot 16 voor 30 het opwekken en opslaan van hologrammen, die vergelijkbare afbeeldings- eigenschappen hebben als lenzen.

30. Toepassing van de inrichting volgens conclusies 1 tot 16 in de coherent optische correlatietechniek.

31. Homopolymeren, bereid door polymerisatie onder inwerking van 35 radicalen van het monomeer met de formule 37, waarin Κχ waterstof of methyl voorstelt.

32. Homopolymeren volgens conclusie 31, waarin Ηχ waterstof m voorstelt, met een molecuulgwicht Mw van 4000 - 10.000.

33. Homopolymeren volgens conclusie 31, waarin ϋχ methyl voor-40 stelt, met een molecuulgwicht Mw van 4000 - 50.000. 87 0 1 's i 0 L 2_ HO - M - OH HOOC - (CH2)n - COOH A L· L HOOC - M* - COOH OH - A - OH

0. C = N - M1' - N = C = O 1 8, ηοΟ·° <cH2)p °0^h H° <0^* JL HO-Q - HO jO. HOOC 0 " (CH2)p’ “ 0 C00H ü HnN 0 - (ch2>P · O0Nh2 3701620 -*» V. il -öi'iO-'-O' L· "ch31 ch3 .—v o o « 1 H *» -* SiO— Si - (CH2)n" - 0-^ Y>C-0-M-0-C _ ch3_ x ch3 0~ (CH2) n" j| ik _!&_ 16. CD *]- —^~\-(L)r - r r n x - Y \_/ ' r I T - OOC - CH - COOj- il Ë, — Ό*"*0" ·Οι = κ0 -Q*-?Q- ' y '-' o H J!L 1L C8H170<> = Κ-^^-Ο C8Hl7^

22. A JL -<rr%- -<^>^3 -0)-¾ -0)-¾ _26_ n_ Ά· 970i520 t s> V- 21 j& -qL-O», -0^00 Bi J2, O'^-0JW>'CH’N"iWWK>'3 Ά 3k /y(iyK3 f> » Nh^^-CN 35. - CH2H^) “ch2 - Ü ( - CH- - CH ) «Z I n ,—· COO(CH2)6 -o CN 37 CH2 · C1 - C - 0 - (CH2)6 - O -φ- N = N φ CN 87ö1620