(57)【要約】本発明は、書き込まれたデータ及び書き込まれていないデータの安定性と、高い書き込み速度及び書き込みの間の優れた感度とを併せ持つ光メモリの製造、かような光メモリ、及びかようなメモリに書き込む方法に関する。前記光メモリは、高分子ネットワーク（１０８）を形成する１方向に整列された第１のタイプのＬＣ分子（１０２）と、垂直な方向に配向された第２のタイプのＬＣ分子（１０４）とを持つ液晶（ＬＣ）層を持つ。ここで前記第２のタイプのＬＣ分子は準安定である。第２のタイプのＬＣ分子（１０４）に対して作用させられる力を利用することにより、整列された架橋結合された分子のネットワークによって、配向の準安定状態からの第２のタイプのＬＣ分子（１０４）についての緩和速度の増大が達成される。このことは、増大された書き込み速度でデータを書き込むために前記緩和を利用することを可能とする。
2005530300.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの方向に整列され高分子ネットワークを形成する第１のタイプの液晶分子と、
第２の方向に配向された第２のタイプの液晶分子とを含む液晶層を有し、前記第２のタイプの液晶分子の配向は準安定である、データの光記憶のためのコンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項２】
前記液晶層は、０．１乃至１０重量パーセントの前記第１のタイプの液晶分子と、８０乃至９９．９重量パーセントの前記第２のタイプの液晶分子とを含む、請求項１に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項３】
幾つかの液晶層を有する、請求項１に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項４】
少なくとも１つの前記液晶層がデータで予め書き込まれている、請求項３に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項５】
前記液晶層は蛍光色素分子を含む、請求項１に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項６】
データの光記憶のためのコンピュータ読み取り可能な媒体を製造する方法であって、前記方法は、
ガラス性液晶層を提供するため、第１のタイプの液晶分子及び第２のタイプの液晶分子を有する混合物を基板に塗布するステップを有し、前記第２のタイプの液晶分子はガラス転移温度と関連し、前記方法は更に、
前記液晶層を前記ガラス転移温度より高い温度まで加熱するステップと、
第１の方向への前記液晶分子の整列を提供するステップと、
前記第１のタイプの液晶分子の液晶高分子ネットワークを形成するために、前記液晶層に放射を供給するステップと、
前記液晶層に電場又は磁場を印加し、前記第２のタイプの液晶分子の第２の方向への配向を引き起こすステップと、
前記媒体中に液晶分子の配向の準安定状態が確立されるように、前記電場又は磁場の印加の間、前記ガラス転移温度よりも低い温度まで前記液晶層を冷却するステップと、
を有する方法。
【請求項７】
前記塗布される混合物が蛍光色素分子を有する、請求項６に記載のデータの光記憶のためのコンピュータ読み取り可能な媒体を製造する方法。
【請求項８】
前記コンピュータ読み取り可能な媒体が幾つかの液晶層を有する、請求項６に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体を製造する方法。
【請求項９】
データの書き込みが少なくとも１つの層において実行される、請求項８に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体を製造する方法。
【請求項１０】
予めパターン成型された熱スタンプを印加することにより、１以上のビットエリアが同時に加熱される、請求項９に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体を製造する方法。
【請求項１１】
前記整列を提供するステップは、前記液晶分子の混合物の塗布に先立ち、配向膜を前記基板に塗布するステップを含む、請求項６に記載のデータの光記憶のためのコンピュータ読み取り可能な媒体を製造する方法。
【請求項１２】
前記整列を提供するステップは、前記液晶層に印加される外部電場の利用を含む、請求項６に記載のデータの光記憶のためのコンピュータ読み取り可能な媒体を製造する方法。
【請求項１３】
前記整列を提供するステップは、前記液晶層に印加される外部磁場の利用を含む、請求項６に記載のデータの光記憶のためのコンピュータ読み取り可能な媒体を製造する方法。
【請求項１４】
少なくとも１つの液晶高分子ネットワークを形成するために供給される前記放射は電磁放射であり、紫外光、Ｘ線又はガンマ線のうちの１つである、請求項６に記載のデータの光記憶のためのコンピュータ読み取り可能な媒体を製造する方法。
【請求項１５】
前記供給される放射は電子ビーム放射である、請求項６に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１のタイプの液晶分子は反応性の液晶分子であり、前記第２のタイプは非反応性の液晶分子である、請求項６に記載の方法。
【請求項１７】
前記加熱するステップは、前記ガラス転移温度より高く且つクリア温度よりも低い温度まで加熱するステップを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１８】
書き込まれるべき液晶層における全てのビットエリアについて、
前記液晶層における前記ビットエリアに対して、前記エリアの温度が前記ビットエリア中の前記第２のタイプの液晶分子のガラス転移温度よりも高くなるように、加熱パルスを印加するステップを有する、請求項１に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体にデータを書き込む方法。
【請求項１９】
前記ビットエリアに対する前記加熱パルスの印加は、前記ビットエリアに短いレーザパルスをフォーカスさせることにより実行される、請求項１８に記載のデータを書き込む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に光記憶装置に関し、より詳細にはデータの光記憶のためのガラス基盤における予めの配向を利用したコンピュータ読み取り可能な媒体、及び前記媒体を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
データの光記憶の分野においては、ガラス転移温度を持つ液晶分子を利用することが良く知られている。例えば、米国特許US5,976,638の文献は、ガラス転移温度Ｔｇを持つ液晶分子と二色性色素分子とを含む、ホメオトロピックに配向した液晶高分子フィルムを有する光記録媒体であって、前記液晶分子と前記二色性色素分子とが共に前記フィルムの表面に垂直に配向している光記録媒体に関するものである。
【０００３】
一般に、二色性色素の吸収双極子モーメントは、発色団の長軸と一致し、それ故二色性色素分子の吸収は明らかに指向性である。
【０００４】
書きこまれていないフィルムにおいては、液晶分子及びそれ故二色性色素分子はホメオトロピックに配向され、入射光の低い吸収のみを示す。前記液晶分子のガラス転移温度Ｔｇを超える温度への局所的な加熱によって又は（例えばレーザによる）照射によって、前記ホメオトロピックな配向は等方性の配向へと変換される。前記照射された又は加熱されたエリアが（前記液晶結晶高分子のＴｇより低く）急速に冷却されるにつれて、前記等方性の配向が凝結させられる。前記二色性色素も同様に等方性に配向されるため、このことは入射光のよりかなり高い吸収に帰着する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この方法の不利な点は、ＬＣ分子の長い緩和時間である。情報記憶用に利用される場合には、当該緩和時間の間、書き込まれたトレース（即ちデータピット）の長さ全体がガラス転移温度（Ｔｇ）より高い温度に維持される必要がある。
【０００６】
更なる不利な点は、前記等方性に配向された二色性色素分子を凝結させるために、前記書き込まれたエリアを前記ガラス転移温度より低い温度に急速に冷却する必要性である。
【０００７】
この方法の制約は、前記入射光に対する吸収コントラストを生成するために、二色性色素を利用する必要性である。
【０００８】
（液晶ディスプレイの分野においては）希釈した異方性液晶高分子ネットワークを利用することも知られている。異方性ＬＣ高分子ネットワーク自体は典型的に、豊富な第２のタイプの液晶分子の存在の下、架橋結合した液晶分子から形成される。両方のタイプとも、例えば配向膜によって定義される方向に整列されている。前記ネットワークは前記第２のタイプのＬＣ分子に対して力を作用させ、これら分子を該ネットワークに固定する。更に、電場を印加することにより、前記第２のタイプのＬＣ分子を第２の方向に配向させることが可能である。しかしながら、この外場をスイッチオフすると、前記ネットワークの力は前記第２のタイプの分子を最初の配向の状態に戻し、第２の配向を不安定なものとする。
【０００９】
データの光記憶のための上述の方法の制約は、印加される外場によって配向されるＬＣ分子の配向、即ち前記第２の配向の状態が不安定であり、前記ＬＣ分子が緩和し再配向することを防ぐために前記外場をスイッチオンする必要があることである。しかしながらこの方法は、各記憶層に電極を備えることにより、及び情報の書き込みの際に前記電極を局所的に無効にすることにより、情報記憶のために利用されることができる。それ故、書き込まれていないデータピットにおけるＬＣ分子のみが、前記印加される電場の影響を受け、読み取りに際してアドレス指定されたときに配向を変化させるよう強いられる。この方法の欠点は、この実装を複雑且つ高価なものとする電極の利用である。
【００１０】
本発明の第１の態様による目的は、書き込まれた及び書き込まれていないデータの安定性と、書き込みの間の高い書き込み速度及び優れた感度とを兼ね備えた光メモリを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記態様によれば本目的は、データの光記憶のためのコンピュータ読み取り可能な媒体を製造する方法であって、前記方法は、
ガラス性液晶層を提供するため、第１のタイプの液晶分子及び第２のタイプの液晶分子を有する混合物を基板に塗布するステップを有し、前記第２のタイプの液晶分子はガラス転移温度及びクリア温度と関連し、前記方法は更に、
前記ガラス性混合物を前記ガラス転移温度より高い温度まで加熱するステップと、
第１の方向への前記液晶分子の整列を提供するステップと、
前記第１のタイプの液晶分子の液晶高分子ネットワークを形成するために、前記液晶層に及び従って前記液晶分子に放射を供給するステップと、
前記液晶層に電場又は磁場を印加し、非反応性の液晶分子の第２の方向への配向を引き起こすステップと、
前記媒体中に液晶分子の配向の準安定状態が確立されるように、前記電場又は磁場の印加の間、前記ガラス転移温度よりも低い温度まで前記液晶層を冷却するステップと、
を有する方法により達成される。
【００１２】
ガラス転移温度を持つＬＣ分子を前記第２のタイプの液晶分子としてうまく選択することにより、希釈された異方性ＬＣ高分子ネットワークにおいてトラップされたＬＣ分子の不安定性の問題が解決される。本発明によるコンピュータ読み取り可能な媒体を製造する方法は、前記希釈された異方性ＬＣ高分子ネットワークにおける配向の準安定状態においてトラップされたＬＣ分子をうまく生成する。
【００１３】
本目的はまた、１つの方向に整列され高分子ネットワークを形成する第１のタイプの液晶分子と、第２の方向に配向された第２のタイプの液晶分子とを含む液晶層を有し、前記第２のタイプの液晶分子の配向は準安定である、データの光記憶のためのコンピュータ読み取り可能な媒体によって達成される。
【００１４】
本発明は、希釈されたＬＣ高分子ネットワークにおいて配向の準安定状態を確立するために、配向され凝結されるべきガラス転移温度を持つ液晶分子の首尾良い利用を有する。
【００１５】
本発明の第１の態様による、希釈されたＬＣ高分子ネットワークの利用により、ＬＣ分子の配向のための低すぎる緩和速度という問題が克服される。前記希釈されたＬＣ高分子ネットワークによって前記第２のタイプのＬＣ分子に作用される力は、前記第２のタイプのＬＣ分子を再配向させ、及び前記配向膜によって決定される低エネルギー配向を採用させ、前記第２のタイプの液晶分子の緩和時間を増大させる。
【００１６】
本発明によるコンピュータ読み取り可能な媒体の書き込まれた状態は、前記第２のタイプの液晶分子が緩和した状態であるため、当該状態はそれ故より低いエネルギー状態であり、高い安定性を持つ。かくして、記憶された情報の安定性が、本発明の方法を利用して増大させられる。それにもかかわらず、前記媒体がＴｇより低い温度に維持された場合の前記第２のタイプのＬＣ分子の非可動性の結果として、書き込まれたビット及び書き込まれていないビットの両方とも安定である。
【００１７】
重合された第１のタイプの液晶でできたＬＣ高分子ネットワークは、前記第２のタイプの液晶分子に対して、該分子の配向の準安定状態において強い駆動力を作用させる。例えばレーザを用いて又は局所加熱によって、アドレス指定されたデータビットの温度が前記ガラス転移温度より高く増加させられると、前記ネットワークは前記第２のタイプのＬＣ分子を、該分子の緩和された状態に再配向させ、これにより前記第２のタイプのＬＣ分子の緩和速度を増大させる。かくしてこのことは高い速度のデータ記憶を可能とする。
【００１８】
保存処理における前記第２のタイプの分子の緩和時間（切り換え時間）は、かような駆動力を作用させるＬＣ高分子ネットワークのないミリ秒のオーダーの標準的な再配向時間に比べて、マイクロ秒のオーダーに減少させられる。それ故本発明は、データを書き込むために、より少ないエネルギー（ナノ秒のオーダーのレーザパルス）しか必要としない。それ故、書き込みの際にアドレス指定されたデータビットの温度が前記ガラス転移温度よりも高いままである必要がある時間が減少させられるため、熱的クロストークの確率は更に減少させられる。
【００１９】
従属する請求項２によるコンピュータ読み取り可能な媒体は、前記第１及び第２のタイプの液晶分子の相対的な百分率が、希釈されたＬＣ高分子ネットワークのために好適であるという利点を持つ。かような希釈されたＬＣ高分子ネットワークを形成するために、少なくとも０．１重量％の前記第１のタイプのＬＣ分子が必要とされることが推計される。更に、希釈されたネットワークを形成するために、第１のタイプのＬＣ分子の濃度上限として１０重量％が推計される。それぞれ濃度の下限及び上限である重量で８０％及び９９．９％が、本発明のコンピュータ読み取り可能な媒体の適切な機能のための推計される限界である。
【００２０】
記憶原理に配向された異方性蛍光分子（即ちフルオロフォア（fluorophore））を利用することは、前記記憶媒体を読み取るときに、増大された吸収断面積を可能とする。完全に整列された蛍光分子を用いることにより、等方性に配向された蛍光分子と比較して、前記吸収断面積が３倍増大させられる。前記整列された蛍光分子を９０°回転させることにより、１：７のコントラストの吸収従って蛍光発光が現実的となる。
【００２１】
従属する請求項５によるコンピュータ読み取り可能な媒体、及び従属する請求項７による方法は、前記コンピュータ読み取り可能な媒体の読み取りが、蛍光即ち発色団の励起及び発光される蛍光の検出により為されるという利点を持つ。蛍光発色団を利用することによる更なる利点は上述されている。
【００２２】
上述の先行技術に記載されたような、ホメオトロピックに配向された液晶高分子フィルムに情報を書き込む場合においては、前記フィルムは、前記ホメオトロピックな配向から等方性の配向への完全な緩和の間、前記ガラス転移温度よりも高い温度に維持される必要がある。当該緩和時間は比較的長いため、この手法に基づくメモリは従って比較的に低い書き込み速度を被る。
【００２３】
本発明の第２の態様による目的は、低すぎる書き込み速度の問題を克服する、液晶を利用した情報の書き込みの方法を提供することに向けられたものである。
【００２４】
当該第２の態様によれば本目的は、コンピュータ読み取り可能な媒体にデータを書き込む方法であって、例えば加熱パルスを利用することにより、短い持続時間の間、ビットが書き込まれるべきＬＣ層のエリアに、前記データビットが温度Ｔに到達するために加熱が適用され、ここでＴは上述のＴｇであり、これにより前記第２のタイプのＬＣ分子の完全な緩和の間、即ち前記準安定状態から配向の低エネルギー状態への切り換えの間、前記エリアの温度が前記ガラス転移温度Ｔｇよりも高くとどまる方法により解決される。
【００２５】
前記コンピュータ読み取り可能な媒体の低い熱伝導率のため、マイクロ秒のオーダーの時間の間に配向の完全な切り換えを可能とするためには、ナノ秒の長さの加熱パルスで十分である。
【００２６】
ナノ秒の長さを持つ加熱パルスを利用する上述した方法により、書き込み処理即ちデータの保存が、優れた速度性能を享受する。
【００２７】
データを書き込む上述した方法はかくして、前記速度性能から利益を得るであろう。
【００２８】
本発明のこれらの及び他の態様は、以下に説明される実施例を参照しながら説明され明らかとなるであろう。
【００２９】
本発明のこれらの及び他の特徴は、添付する図と共に考慮された場合に、以下の詳細な説明への参照により、より良く理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明は、コンピュータ読み取り可能な光媒体の提供に関し、より詳細には異方性高分子ネットワークを利用した光メモリに関する。
【００３１】
ここで、図１の上段、中段及び下段の図へと参照が与えられる。これらは、好適な実施例によるコンピュータ読み取り可能な媒体の提供のために、準安定配向におけるＬＣ分子を含む希釈された液晶（ＬＣ）層の形成の間に経過される異なる状態を示す。かようなＬＣ層は、最初に配向膜が予め塗布された基板に混合物を塗布することにより得られる。当該混合物は、数パーセントの第１のタイプの液晶分子１０２（ここで、これらは互いに対して架橋結合する能力を持ち、即ち反応性である）、一定の量の二色性蛍光色素分子１０６、及び第２のタイプの液晶分子１０４を溶媒に溶解させることにより準備される。この状態は図１の上段の図において模式的に示されている。前記第２のタイプの液晶分子のガラス転移温度よりも高く、且つ同じ分子のクリア温度（clearing temperature）より低くまで温度が上昇すると、前記第１及び第２のタイプの液晶分子が、下にある配向膜によって定義される方向に自ら整列する。
【００３２】
第１のタイプのＬＣ分子１０２の重合化により、図１の中段の図において示されるように、整列したＬＣ分子の高分子ネットワーク１０８が形成される。前記整列した第１のタイプのＬＣ分子１０２の配向は、形成された異方性高分子ネットワーク１０８において維持され、同一のネットワークの配向を規定する。
【００３３】
第２のタイプのＬＣ分子１０４の異方性ＬＣ高分子ネットワークへの強い固定がかくして得られ、前記ＬＣ分子の配向はかくしてＬＣ高分子ネットワーク１０８の配向により決定される。それにもかかわらず、外場（例えば電場又は磁場）の下、第２のタイプのＬＣ分子１０４と、二色性蛍光色素分子１０６との全体の配向を変化させ（配向子プロファイルの再形成）、これらの分子の第１の配向とは異なる、第２の全体の配向を達成することが依然として可能である。該第２の配向は図１の下段の図に示される。異方性ＬＣ高分子ネットワーク１０８の配向自体は、当該外場の印加によって変化させられない。かくして得られたＬＣ分子１０４のＬＣ高分子ネットワーク１０８への強い固定のため、ディレクタ（director）プロファイルの変形が変形エネルギーのかなりの増大に帰着する。印加された外場をスイッチオフすると、高い変形エネルギーが、第２のタイプのＬＣ分子１０４を、ＬＣ高分子ネットワーク１０８の配向と一致する元の配向へと、又は該元の配向に近い配向へと緩和させる。豊富な分子の当該緩和再配向は従って、二色性蛍光色素１０６に、該色素の配向を変化させるように強いる。前記異方性高分子ネットワークによって作用させられる力は、ＬＣ高分子ネットワークが存在せず、前記ＬＣ分子の固定が配向膜においてのみ実行される場合に比べて、緩和速度を増大させる。
【００３４】
しかしながら、ガラス転移温度Ｔｇと関連する液晶分子を第２のタイプのＬＣ分子１０４として利用することにより、及び前記外場をスイッチオフする前に温度をＴｇより低い温度まで低下させることにより、第２のタイプのＬＣ分子１０４及び二色性蛍光色素分子１０６の前記第２の配向は、凝結され維持される。かくして得られるものは、図１の下段の図に模式的に示されるように、ある方向に整列された高分子ネットワーク１０８、並びに第２の方向に配向された第２のタイプの液晶分子１０４及び蛍光色素分子１０６である。かくして得られる前記第２のタイプのＬＣ分子の配向の状態は、配向の準安定状態である。
【００３５】
準安定状態を採用する能力を持つ分子は、データの記憶のために利用されることができる。データビットの書き込みの際、当該ビットの準安定配向にある分子は、当該分子の元の配向へと戻り、これに対して書き込まれていないデータビットの分子は該分子の準安定配向にとどまる。
【００３６】
書き込まれたビットと書き込まれていないビットとにおける液晶分子の異なる配向のため、これらはわずかに異なる屈折率を示す。本説明において後に明らかとなる理由のため、本実施例においては、この相違は前記コンピュータ読み取り可能な媒体の製造段階において最小化される。
【００３７】
かくして、好適な実施例によるコンピュータ読み取り可能な媒体が説明された。
【００３８】
本発明による光記憶媒体を製造する好適な方法は、図２に関連して以下に説明される。
【００３９】
ステップ２０２において準備された基板に、前記基板に塗布されるべき分子を整列させるために、ステップ２０４において配向膜が塗布される。ステップ２０６において、２つの異なるタイプの液晶分子を有する混合物が次いで、ＬＣ層を形成するために前記基板上の前記配向膜の上端に塗布される。前記２つのタイプは、一方が例えば紫外（ＵＶ）光を用いた放射によってネットワークを形成する能力を持ち、他方は持たないものである。前記混合物はまた、蛍光色素分子及び光開始剤（photoinitiator）分子（図示されていない）を有する。
【００４０】
１より多いＬＣ層が備えられるべきである場合、ステップ２０８において「Ｙ」が選択される。即ち、層の積層が備えられるべきである場合、ステップ２１０において不動態層が塗布され、上述したステップ２０４乃至２０６が後続する。このことは、所望の数のＬＣ層の積層が得られ、それ故ステップ２０８において他の選択肢「Ｎ」が「積層？」への答えとして選択されるまで繰り返される。
【００４１】
次いでステップ２１２において、ＬＣ層が温度Ｔ、即ち前記塗布された液晶混合物のガラス転移温度Ｔｇより高く且つ前記混合物のクリア温度Ｔｃよりも低い温度まで加熱される。この段階においては、温度Ｔにおいて前記２つのタイプの液晶分子及び蛍光色素分子が整列させられ、前記配向膜によって決定される方向に配向される。全体の構造即ち試料を温度Ｔに維持しつつ、ステップ２１４において前記試料はＵＶ光によって照射され、前記第１のタイプの液晶分子を互いに架橋結合させ、高分子化されたＬＣ層を形成する。
【００４２】
前記試料を温度Ｔに維持しつつ、ステップ２１６において、例えば便利にもコロナ放電を利用することにより前記試料に電場が印加され、前記第２のタイプの液晶分子に、該分子の配向を前記ネットワークの方向と略垂直な方向に変化させる。次いでステップ２１８において、前記試料はガラス転移温度Ｔｇよりも低い温度に冷却される。かくしてステップ２２０において、図１の下段の図に模式的に示されているように、前記第２のタイプの液晶分子が好適には前記異方性のＬＣ高分子ネットワークの方向に垂直に配向されている配向の準安定状態を含むコンピュータ読み取り可能な媒体が得られる。
【００４３】
かくして提供される当該媒体は、構造の種々の層の側面図を示す図３において模式的に示されている。ここでは基板３０２が配向膜３０４によって被覆される。該配向膜３０４上には、異方性ＬＣ高分子ネットワークを含む高分子化されたガラス性ＬＣ層３０６と、配向の準安定状態にある前記第２のタイプの液晶分子と、前記二色性蛍光分子とが備えられる。１より多い高分子化されたガラス性ＬＣ層が塗布されるべき場合は、図３において破線によって示されるように、不活性不動態層３０８がガラス性ＬＣ層３０６上に備えられ、配向膜３１０及びもう１つのガラス性ＬＣ層３１２が後続する。これら３つの層の塗布に対応するステップは、所望の数の層が得られるまで繰り返される。
【００４４】
データの光記憶のためのコンピュータ読み取り可能な媒体の利用法が、以下に説明される。
【００４５】
配向の準安定状態を含むガラス性ＬＣ層にレーザをフォーカスすることにより（又は局所的に加熱することにより）、情報が記憶される。フォーカスにおいて、光ビームは  照射された点における局所的な温度を前記ガラス転移温度を超えて上昇させ、前記第２のタイプの液晶分子を、ガラス性相から液晶又は液体相へと相転移させ、その結果前記第２のタイプの液晶分子の準安定状態が消失し、前記液晶分子は緩和し前記ＬＣ高分子ネットワークによって向けられる配向を採用する。このことは１ビットの書き込み又はビット遷移に対応する。このとき例えば、書き込まれたビットは「０」に対応し、書き込まれていないビットは「１」に対応する。前記書き込まれたビットの前記第２のタイプの液晶分子はかくしてＬＣ高分子ネットワークの方向に整列させられ、一方で前記書き込まれていないビットはかように整列させられず、準安定状態において前記ネットワークの方向に垂直な方向に配向される。
【００４６】
本発明の他の態様は、高分子化されたＬＣ層の低い熱伝導率を利用して低すぎる書き込み速度の問題を克服することに向けられたものであり、以下図４を参照しながら説明される。
【００４７】
本方法は、ステップ４０２においてカウンタ値Ｘを１に設定することにより開始する。ステップ４０４において、書き込まれるべき全てのデータビットに対して、当該データビットが「１」であるか又は「０」であるかが決定される。「１」又は「０」のいずれかに対して、レーザパルス又は加熱装置によって書き込まれるべきＬＣ層のエリアに熱が加えられる。これにより、アドレス指定されたエリアがＴｇより高い温度Ｔに到達し、これにより前記データビットを書き込む。ステップ４０６において書き込まれるべき全てのデータビットが書き込まれた場合、即ちカウンタ値Ｘが最後の番号（最後のデータビット）に到達した場合、ステップ４１０において本方法は終了する。ステップ４０６において全てのデータビットが書き込まれていない場合は、ステップ４０８においてカウンタ値ＸがＸ＋１に設定され、レーザビームが他のエリアに移動され、又は代替として加熱装置が他のエリアを加熱するように配置され、ステップ４０４及び４０６が繰り返される。加熱を必要とするビットについては、前記アドレス指定されたデータエリアが加熱される温度Ｔは、前記第２のタイプの液晶分子の緩和が、前記アドレス指定されたエリアがガラス転移温度Ｔｇまで低下する時間の間に略達成されるように調節される。前記コンピュータ読み取り可能な媒体の低い熱伝導率のため、マイクロ秒のオーダーの時間内の配向の略完全な切り換え（緩和）を可能とするためには、ナノ秒のオーダーの長さを持つ加熱パルスで十分である。それ故、ナノ秒の長さの加熱パルスを利用することにより、書き込みのための高いデータ速度が可能とされる。
【００４８】
前記書き込まれた及び書き込まれていないデータビットの読み取りは、屈折率、吸収率又は蛍光の差に基づいて為される。蛍光の場合には、読み取りは例えば二色性蛍光分子の励起、及び続いて発せられた蛍光の検出によって実行される。蛍光分子は、該分子の吸収断面積に従って励起される。異なる方向に配向された蛍光分子はかくして異なる程度に励起され、発せられる光の強度の違いをもたらし、かくして異なるタイプの記憶される情報（１及び０）に対応する。
【００４９】
前に示したように、書き込まれたビットと書き込まれていないビットとの間において、屈折率は僅かに異なる。データ記憶媒体に１より多いガラス性ＬＣ層が存在する場合、いずれの書き込まれたビットの屈折率と書き込まれていないビットの屈折率との間の差も、下にある層についての前記ビームの品質、及びそれ故前記データ記憶媒体の性能をも低下させる。単一の層のシステムにおいては、書き込まれたビットと書き込まれていないビットとの屈折率又は吸収率の差に基づく読み取りは、蛍光に比べて同様に適している。互いに交互に積み重ねられた幾つかのガラス性ＬＣ層、不動態層及び配向膜を持つ場合には、屈折率の差を最小化することが有利である。幸運にも、二色性蛍光発色団を含む本発明の一実施例は、前記屈折率の差を最小化するための物質の注意深い選択を可能とし、かくして多層構造を持つ光記憶媒体の可能性を広げる。
【００５０】
本発明は、例えば以下のように、多くの方法で変更されても良い。
【００５１】
前記コンピュータ読み取り可能な媒体を製造する方法の、本発明の第２の実施例においては、前記基板上に、配向膜を塗布し、前記ＬＣ分子を有する前記混合物を塗布し、前記塗布された混合物をＴｇより高く且つＴｃより低い温度まで加熱し、ＵＶ光によって試料を照射し、重合化を引き起こして、しかる後に不活性不動態層を塗布することにより、積層化が実行される。その後、本段落におけるステップが、所望の数のＬＣ層が得られるまで繰り返され、多層光記憶媒体を生成する。本実施例においては、前記試料が好ましくは前記不活性不動態層が塗布される直前にＴｇより低い温度Ｔまで冷却される。
【００５２】
更に他の実施例においては、配向膜、活性層及び不動態層とは別個に薄い透明な基板を加工し、しかる後に前記加工された基板を共に積み重ねて多層光記憶媒体を実現することにより、積層が得られる。
【００５３】
本発明の別の実施例においては、幾つかのＬＣ層を持つコンピュータ読み取り可能な媒体、即ちコンピュータ読み取り可能な多層媒体は、少なくとも１つの前記ＬＣ層に予め書き込まれたデータを含む。
【００５４】
本発明の更に他の実施例においては、少なくとも１つの予め書き込まれたＬＣ層を持つコンピュータ読み取り可能な多層媒体を製造する方法は、準安定配向状態にある前記第２のタイプのＬＣ分子を含む高分子化されたＬＣ層への熱スタンプの印加を有する。該熱スタンプは、書き込まれるべきデータに対応する書き込みビットパターンを持つ。この予めパターン成型されたスタンプを印加すると、前記スタンプの書き込みビットパターンに対応する加熱されるべきデータエリアが、Ｔｇより高い温度まで加熱され、前記第２のタイプのＬＣ分子についての準安定状態から低エネルギー緩和状態への切り換え、即ちビット遷移を可能とする。前記書き込みビットパターンに対応する、加熱されるべきでないデータエリアにおける前記第２のタイプのＬＣ分子は、該分子の配向の準安定状態を維持する。例えば金属でできた熱スタンプを利用する書き込み処理は、好ましくは１より多いデータビットの同時書き込み、即ち並行データ書き込みのために利用される。並行書き込み処理から利益を受けるデータ書き込み及び／又はデータ複製のいずれの態様も、この書き込み手法のとり得る応用である。例えば幾つか挙げるとＣＤ、ＤＶＤ、レーザディスク、ＭＤの製造（及びことによると利用）が、本発明の本実施例の関心のある明らかな分野である。
【００５５】
上述の基板は、例えばポリカーボネート（polycarbonate）若しくはポリノルボネン（polynorbonene）又は以上に例示した処理ステップのために適切な他の物質でできていても良い。更に前記基板は好ましくは、前記コンピュータ読み取り可能な記憶媒体の利用（即ち書き込み及び読み取り）の間に当てられる電磁光、即ち可視光、紫外光、赤外光に対して透明である。
【００５６】
本発明の更に他の実施例においては、前記基板は形成されている試料から取り外しが可能である。即ち前記基板は、単に最初の又は中間の処理ステップの間の支持として機能する。
【００５７】
前記液晶分子を有する混合物の塗布に先立って塗布される前記配向膜は、前記液晶分子を１つの方向に整列させるように働く。当該配向膜は例えば、ラビングされた（rubbed）配向膜又は光配向膜であっても良い。
【００５８】
ＬＣ混合物中に含まれるＬＣ分子の整列は、更に代替として、前記試料に外部電場又は磁場を印加することにより実現されても良い。
【００５９】
前記活性の混合物は、印刷、スピンコーティング（spin-coating）、ドクターブレード・コーティング（doctor blade coating）、ディッピング（dipping）、キャスティング（casting）又は他の工業的に制御可能な被覆方法のような、被覆のためのいずれかの適切な手法を利用することにより前記基板に塗布される。
【００６０】
本発明の他の実施例においては、前記混合物中に含まれる蛍光色素分子は、例えば蛍光液晶分子のような異なるタイプの蛍光分子によって代用される。
【００６１】
本発明の更に他の実施例においては、異方性分子の配向の変化に基づくいずれの記憶メカニズムも適用可能である。
【００６２】
前記書き込まれたビットと前記書き込まれていないビットとの間の小さな屈折率の差（この場合には完全に最小化されていない）に基づいて、前記コンピュータ読み取り可能な媒体に保存された情報を読み取ることも可能である。
【００６３】
反射の差を引き起こす、照射された光の吸収の差が、前記記憶された情報を読み取るために代替として利用されても良い。
【００６４】
書き込まれたビットと書き込まれていないビットとの透明さ即ち透過率の差も、前記コンピュータ読み取り可能な媒体を読み取るために利用されても良い。
【００６５】
前記２つのタイプの液晶分子を有する前記混合物の照射のために、前記第１のタイプの液晶分子を架橋結合させて異方性ＬＣ高分子ネットワークを形成するために、電磁放射又は電子ビーム放射が利用されても良い。電磁放射内では、例えば可視光、Ｘ線又はガンマ放射のような、紫外光以外の波長が代替として利用されても良い。
【００６６】
前記外部電場の印加により引き起こされる、前記第２のタイプの液晶分子の配向の状態は、前記第１のタイプのＬＣ分子の異方性ＬＣ高分子ネットワークの方向に対して略垂直な好適な配向とは異なっても良い。前記第２のタイプのＬＣ分子の効果的な配向は、前記ＬＣ高分子ネットワークと前記印加される電場との相対的な配向によって決定される。
【００６７】
コンピュータ読み取り可能な媒体を製造する方法の代替の態様は、前記液晶分子の整列が、少なくとも部分的に、前記液晶分子の混合物を前記基板に塗布するために利用される手法によって提供されるものである。これらの手法はスピンコーティング、ドクターブレード・コーティング又は印刷手法といったものである。
【００６８】
前記準安定状態は、例えばジアクリレート（diacrylate）、ジエポキシド（diepoxide）等のような反応性の群を持つＬＣ分子のような希釈された高分子ネットワークを形成することができる第１のタイプのＬＣ分子と、室温ではガラスを形成し上昇した温度においてはネマチック又はスメクチックの液晶相を持つ第２のタイプのＬＣ分子との組み合わせにより可能とされる。当該第２のタイプの液晶分子は典型的に、低分子量のＬＣ側鎖低重合体、低分子量のＬＣ主鎖低重合体、又は高分岐ＬＣ分子である。これら２つのタイプのＬＣ分子の組み合わせは、高速での書き込みを可能とする準安定状態を得るように最適化されるべきである。二色性吸収又は蛍光色素は、形成される高分子化されたガラス性ＬＣ層（ＬＣゲル）のために利用される溶媒中に溶解する限り、独立に最適化されても良い。
【００６９】
本発明を用いて、以下の利点を持つメモリがかくして説明された。
【００７０】
書き込まれた状態は、前記第２のタイプの液晶分子が緩和した状態であり、従って当該状態は低エネルギー状態であり、高い安定性を持つ。記憶された情報の安定性は、本発明の方法を利用してかくして増大される。上述したように、前記書き込まれたデータビット及び前記書き込まれていないデータビットは共に、前記媒体がＴｇより低い温度に維持される場合、前記第２のタイプのＬＣ分子の非可動性の結果として安定している。
【００７１】
重合化された前記第１のタイプの液晶でできたＬＣ高分子ネットワークは、配向の準安定状態にある前記第２のタイプの液晶分子に対して強い駆動力を作用させる。例えばレーザ又は局所的な加熱を利用して試料の温度が前記ガラス転移温度を超えて上昇させられると、前記ネットワークは、前記第２のタイプのＬＣ分子に該分子の緩和状態に再配向させ、これにより前記第２のタイプのＬＣ分子の緩和速度を上昇させる。このことはかくして、高速なデータ記憶を可能とする。
【００７２】
書き込みの際に例えば短いレーザパルスによって、Ｔｇより高い温度まで前記活性層を加熱することも可能である。書き込みのとき、前記書き込みビームは他のビットを書き込むために移動し、一方、前記媒体の低い熱伝導率の結果、一定量の時間の間最初のビットの温度はＴｇより高いままでとどまる。前記書き込まれたエリアが加熱される温度は、前記書き込まれたエリアの温度がＴｇより高い時間が、前記第２のタイプのＬＣ分子の完全な緩和を可能とするために十分に長くなるように調節される。結果として、温度Ｔ＞Ｔｇである限り、前記書き込まれたビットにおける再配向過程が継続する間、前記レーザビームが移動することができる。
【００７３】
記憶原理に配向された異方性蛍光分子（即ちフルオロフォア）を利用することは、前記記憶媒体を読み取るときに、増大された吸収断面積を可能とする。完全に整列された蛍光分子を用いることにより、等方性に配向された蛍光分子と比較して、前記吸収断面積が３倍増大させられる。前記整列された蛍光分子を９０°回転させることにより、吸収従って蛍光発光における１：７のコントラストが現実的となる。
【００７４】
配向された異方性蛍光分子の利用は更に、蛍光の異方性の発光を可能とする。等方性に配向された蛍光分子と比較して、３倍、現実的に言えば２倍のゲインが前記光の発光において得られ、集光効果を改善するために利用されることができ、より高いデータ速度に導く。
【００７５】
前記蛍光色素分子の整列された配向のため、発光は１方向において蛍光信号強度を増大させる異方性のものである。
【００７６】
前記蛍光分子の整列の結果、増大された断面積が更に可能となる。
【００７７】
書き込みのとき、前記蛍光色素分子は該分子の配向を変化させるため、蛍光が実際的にスイッチオンされる。それ故前記書き込まれていないエリアは背景に寄与せず、背景光の干渉の減少をもたらす。
【００７８】
保存処理における前記第２のタイプの分子の緩和時間（切り換え時間）は、かような駆動力を作用させるＬＣ高分子ネットワークがない状態で、ミリ秒のオーダーの標準的な再配向時間と比較すると、マイクロ秒のオーダーに減少させられる。それ故本発明は、データを書き込むために、より少ないエネルギー（ナノ秒のオーダーのレーザパルス）しか必要としない。熱的クロストークの確率は更に減少させられる。なぜなら、書き込みのときにフォーカスにおいて、アドレス指定されたデータビットの温度が前記ガラス転移温度よりも高いままでいる必要がある時間が減少させられるからである。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】希釈された配向された液晶高分子ネットワークにトラップされた、準安定配向におけるＬＣ分子を含むＬＣ層の形成の間に経過される種々の状態を模式的に示す上段、中段及び下段の図を示す。
【図２】データの光記憶のためのコンピュータ読み取り可能な媒体を製造する方法の好適な実施例のフロー図を示す。
【図３】データの光記憶のための多層のコンピュータ読み取り可能な媒体の構造を示す。
【図４】コンピュータ読み取り可能な媒体にデータを書き込む方法のフロー図を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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