(57)【要約】重合体材料（４２）の光学的な性質を変更することによってデータを記憶することを含む光学データの記憶方法、読み取り方法、デバイス（４０）、及び記憶媒体（４２、４３）であって、それによって、書き込みは、光配向性単位の再配向によって、典型的には再配向を開始させる波長における光で照明することによって開始され、それによって、データの読み取りは、双極子放射体からの異方性の放出の収集を含む。
2005530306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重合体材料を含む記憶媒体に、それの光学的性質を変更することによって、データを書き込む方法であって、
当該方法は、
前記材料をガラス転移温度（Ｔｇ）より上に加熱するステップ、
前記材料の整列を行うステップ、
ある時間周期の間に、ある波長における光で照明する手段による、又は他の手段による、前記重合体材料における光配向性基（Ｒ）の再配向によって、前記書き込みを開始するステップを含み、
前記他の手段は、前記再配向を開始すると共に読み取りの過程の間に前記記憶媒体からの異方性の放出を可能とする、方法。
【請求項２】
前記材料は、双極子放射体を含み、
前記整列は、前記記憶媒体の前記整列された異方性の双極子放射体からの異方性の放出を可能とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記双極子放射体は、蛍光性であり、
前記整列は、蛍光性の双極子放射体の異方性の放出を可能とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記光配向性基の再配向は、前記重合体材料に存在する一つ以上の異方性の基の再配向を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
開始及び加熱は、単一のビームによって行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
開始は、第一のビームによって行われ、
加熱は、第二のビームで達成される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
開始は、前記重合体、好ましくはＬＣ重合体が、再配向する時間尺度よりもとても短い時間周期、典型的には１０−５０ｎｓのようなナノ秒の時間領域内の時間周期の間に行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
光学データの記憶用のデバイスであって、
記憶媒体としての重合体材料、
前記材料をガラス転移温度（Ｔｇ）より上に加熱する手段、
前記材料の整列を行う手段、及び
ある時間周期の間に、ある波長における光で照明することによる、又は他の手段による、前記重合体の光配向性単位の再配向によって、前記書き込みを開始する手段
を含み、
前記他の手段は、前記再配向を開始し、それによって、前記重合体材料に、それの光学的性質を変更することによって、データを記憶することができ、読み取りの過程の間に当該デバイスからの異方性の放出を可能とする、デバイス。
【請求項９】
前記重合体材料は、読み取りの過程の間に当該デバイスからの異方性の双極子放出を可能とするために、整列させることができる双極子放射体をさらに含む、請求項８に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記双極子放射体は、読み取りの過程の間に当該デバイスからの蛍光の異方性の放出を可能とするために、異方性の蛍光性の発色団を含む、請求項９に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記蛍光性の発色団は、液晶系、有機色素、ナノチューブ、ナノワイヤー、及び上述した基から選択される任意の分子を含有する置換基を備えた重合体の群から選択される、双極子モーメントを備えた任意の蛍光性の有機又は無機の分子を構成する、請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記重合体材料は、一つ以上の異方性の重合体を含む、請求項８に記載のデバイス。
【請求項１３】
重合体の層、好ましくは重合体の膜は、透明な台板に提供される、請求項８に記載のデバイス。
【請求項１４】
当該デバイスは、組み合わせられた熱源手段及び光源手段を含み、それによって、前記重合体の膜は、加熱されてもよく、前記膜の分子の秩序又は配向は、変動させられてもよい、請求項８に記載のデバイス。
【請求項１５】
当該デバイスは、前記重合体の層の配向用に整列層のような物理的配向手段及び／又は透明電極手段を含む、請求項８に記載のデバイス。
【請求項１６】
前記熱源手段及び／又は光源手段は、レーザーを含む、請求項８に記載のデバイス。
【請求項１７】
前記重合体の膜の吸収の性質は、特定の波長及び強度のレーザービームで記憶されると共に異なる波長又は前記書き込みの閾値よりも有意に下の異なる強度を有するが前記記憶されたデータを撹乱しない別のレーザービームで読み出される、データを提供する、請求項８に記載のデバイス。
【請求項１８】
重合体材料を含み、それの光学的性質を変更することによってデータを記憶することに適合した、記憶媒体であって、
前記重合体材料は、ある波長における光による照射で再配向させることが、前記再配向を開始する時間周期の間にできると共にその後整列される光配向性基（Ｒ）を含み、
前記光配向性基は、典型的にはガラス転移温度（Ｔｇ）より上の適切な温度で自己組織化することができ、
前記重合体材料は、異方性の蛍光性の放射体を含み、前記記憶されたデータを読み取る間に蛍光の異方性の放出を可能とする、記憶媒体。
【請求項１９】
アゾベンゼン、ビアゾベンゼン、トリアゾベンゼン、及びアゾキシベンゼン、並びに前記化合物のアルキル置換された誘導体、スチルベン又はスピロピランの基より選択される基を含む、請求項１８に記載の記憶媒体。
【請求項２０】
前記重合体材料は、単一の重合体の層を含む、請求項１８に記載の記憶媒体。
【請求項２１】
前記重合体材料は、多数の重合体の層を含む、請求項１８に記載の記憶媒体。
【請求項２２】
請求項９に記載のデバイスに記憶されるデータを読み取る方法であって、
当該方法は、
前記異方性の蛍光性の双極子放射体が光を放出することを引き起こす波長における光で照明するステップ、及び
前記双極子放射体からの前記異方性の放出を収集するステップ
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学データの記憶のための方法、デバイス、及び記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの光学的な記憶の技術が存在する。技術の一つの例は、書き込むときの記憶層の反射率を変化させることに基づく。入射する及び射出する光に対する光路が可逆であることを意味する、干渉性の入射する光の反射としての射出する光もまた干渉性であるという事実により、単層に対する対物レンズの収集効率がいつも１００％であるという点で、この技術に基づくシステムは、好都合な性質を有する。しかしながら、この記憶技術は、典型的には、ゴースト像、干渉性の光の結果としての干渉性のクロストーク、及び入射レーザー光及び信号光の両方に対する各々の層に関する乏しい透過のために、積層式の記憶デバイスにおける多層記録に適切ではない。さらに別の欠点は、書き込まれた及び書き込まれてないメモリセルの屈折率における差が、光学ビームが、それが異なる層を横断するように散乱することを、引き起こし、減少したビームの質に帰着することである。
【０００３】
他の技術は、色素などのような蛍光材料の用法を伴ってもよい。一つは、重合体の基材に溶解させる蛍光色素を使用することである。この場合には、屈折率を、基板のものに調整して、光学ビームの散乱に関連する問題を回避することができる。さらに、多層の記憶媒体を、それらが蛍光の信号の波長で透明であるように、選ぶことができ、標準的な反射の技術と関連した損失及び撹乱の半分を有効に除去する。蛍光色素を使用する手段によって、記憶デバイスを得るためのいくつかの可能性がある。Ｗｒｉｔｅ  Ｏｎｃｅ  Ｒｅａｄ  Ｍａｎｙ（ＷＯＲＭ）データ記憶のようなデータの不可逆的な記憶は、重合体の基材における蛍光材料の光漂白によって可能である。その材料は、書き込みレーザービームによる照射によって直接加熱される。あるいは、初期に、消光剤の分子を、いわゆる“蛍光体”を含む蛍光材料を含有する層より上の層に蒸着させる。その材料をレーザービームによって加熱するとき、消光剤の分子は、分解すると共にラジカルを形成し、それらラジカルは、温度が、消光剤の分子のガラス転移温度及び溶融及び／又は分解温度のような、重合体の基材の先の調節された遷移温度を超えるとき、蛍光体へ拡散することができる。蛍光体の化学的な構造、よって蛍光スペクトル及び蛍光の効率は、ラジカルが、蛍光体と反応してしまった後に、変化させられる。“読み取りビーム”の照射で、反応した蛍光体によって放出された蛍光の信号は、未反応の蛍光体によって放出された信号と顕著に異なる。そして、この特徴は、記憶されたデータを読み取るために、使用される。しかしながら、この概念は、ラジカルの遅い拡散により、書き込みの間における低いデータ速度の不都合を欠点としてもつ。さらに、照明された色素の一部のみが、光漂白されることになり、低いデータ速度に帰着するので、得られるコントラストは、乏しい。
【０００４】
蛍光に基づいた別の技術は、重合体の基材で蛍光体と共に消光剤の分子を共同で溶解させることである。このような方法で、ラジカルは、それらラジカルが加熱で形成されるが、蛍光体を含有する層の中に拡散する必要がないが、それらと直接反応することができる。これは、増加したコントラスト、及びこのように、増加したデータ速度に帰着する。しかしながら、欠点は、書き込まれてないメモリセルの安定性を顕著に減少させることである。
【０００５】
蛍光を利用する記憶技術として知られている限りでは、放出された光の光路は、入射レーザーの光路の逆ではなく、よって、入射及び放出された光路の可逆性は、真実ではない。このような技術を使用する、エネルギー及び位相のような放出された光子の光学特性は、入射光子の光学特性と同じではない。これが、多くの利点を実際に有する（以下を参照のこと）一方で、一つの不都合は、放出される光が、入射光に使用されるＮＡ（開口数）によって定義されたものよりも大きい立体角の下で放出されることである。従って、顕著な量の信号強度は、放出された光の信号の収集の間に失われる。単純な幾何学的な考慮によって、等方的な光の放出に関する収集効率が、〜（ＮＡ／２ｎ）２であり、ここでＮＡは、入射光に対する開口数であり、ｎは、使用される基板の屈折率であることを示すことができる。ある一定の波長におけるポリカーボナートの基板の０．６のＮＡ及び１．６２の屈折率に対して、これは、たった３．６％の収集効率に帰着する。
【０００６】
さらに、特許文献１から、三次元の光学的な記憶能力を有する材料を含むデータ記憶方法及びデバイスは、知られており、ここで前記材料は、基材を通じて分散された感光材料のみならず重合体の基材及びネマチック液晶の小滴を含む。データの記憶は、干渉性の偏向した赤外光によりデータ記憶材料の帯域を照明することによって行われ、それによって照明された材料の配向方向を整列させ、感光材料の整列を引き起こす。記憶された光学データの読み取りは、データ記憶材料の照明を含み、そのデータ記憶材料は、そこに記憶された光学データを有し、ネマチック液晶の小滴の整列された配向方向の帯域の感光材料が、整列されてない配向方向の帯域と比較して、より強い強度で蛍光を放出することを引き起こし、整列された配向方向の帯域内の蛍光を検出する。
【０００７】
この書き込み及び読み取りのデバイス及び方法は、相対的に複雑であるという性質を有し、従って、データ記憶の用途に関して高価になりそうである。このようなデバイス及びこのような方法の別の性質は、１００ｍｓ程度の相対的に長い切り替え時間であり、その切り替え時間は、このように、速いデータ速度を不可にする。
【０００８】
速い書き込みスピード、書き込みの間における良好な感度、並びに書き込まれた及び書き込まれてない記憶領域の高い安定性と組み合わせて、増加した検出された信号の強さ及びデータ速度に至る、光の放出に対する、より高い収集効率をどのように達成するかは、なお問題である。
【０００９】
さらに、大きい容量を得るために記憶層を積層することに関して、散乱を含む問題を解決する必要がある。
【特許文献１】国際公開第０２／４７０９０Ａ１号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、記憶媒体に記憶されたデータを読み取るときに、顕著な量の異方性の放出を提供することである。
【００１１】
また、本発明は、前記データの書き込み及び読み取りの間に良好な感度でデータの光学的な記憶を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のある態様によれば、今、光学データの記憶の特に有益な形態が、非常に短い光のパルスによって開始される、整列された異方性の分子の（再）配向によって提供され、その整列された異方性の分子が、その後、ある時間周期の間に自己組織化し、その時間周期は、典型的には、光のパルスに対する時間周期よりも長いことが、見出されてきた。典型的には、この光は、レーザー光である。好ましくは、配向（又は分子の秩序）の変動が、光の照射によって、特にレーザービームによって、達成される。一般に、その方法は、分子の部分の局所的な再配向又は配向度の減少を通じたレーザービームによって、光学情報が記憶されるような様式で、行われる。
【００１３】
本発明の別の態様によれば、記憶媒体として重合体材料を使用する光学データの記憶用のデバイスが提供され、それによって、そのデバイスは、光配向性基を含む重合体の、分子の秩序の又は配向の局所的な変動によってデータを記憶するために、重合体材料で少なくとも部分的に作られた膜を含む。
【００１４】
本発明の好適な実施形態によれば、重合体材料を含む記憶媒体に、それの光学的性質を変更することによって、データを書き込むための方法が提供され、前記方法は、
その材料をガラス転移温度（Ｔｇ）より上に加熱する、
その材料の整列を行う、及び
ある時間周期の間に、ある波長における光で照明する手段による、又は記憶されたデータの読み取りの間に異方性の放出を可能とする、再配向を開始する他の手段による、重合体材料における光配向性基の再配向によって、書き込みを開始する
ステップを含む。
【００１５】
本発明の別の実施形態によれば、
記憶媒体としての重合体材料、
その材料をガラス転移温度（Ｔｇ）より上に加熱するための手段、
前記材料の整列を行うための手段、及び
ある時間周期の間に、ある波長における光で照明することによる、又は再配向を開始し、それによって、重合体材料を含むデバイスに、それの光学的性質を変更することによって、データを記憶することができ、記憶されたデータの読み取りの間に異方性の放出を可能とする他の手段による、重合体の光配向性単位の配向によって、書き込みを開始するための手段
を含む、光学データの記憶用のデバイスが提供される。
【００１６】
本発明のさらに別の実施形態によれば、光学的性質を変更することによってデータを記憶することに適合した、重合体材料を含む記憶媒体が提供され、前記重合体材料は、光配向性基を含み、その基を、再配向を開始する時間周期の間に、ある波長における光による照明で再配向させることができ、その基は、典型的にはガラス転移温度（Ｔｇ）より上の適切な温度で自己組織化することができる。
【００１７】
本発明のなおさらに別の実施形態によれば、記憶媒体としての重合体材料、その材料をガラス転移温度（Ｔｇ）より上に加熱するための手段、その材料の整列を行うための手段、重合体の光配向性単位の再配向によって書き込みを開始するための手段、及び整列させることができる双極子放射体を含む、光学データ記憶デバイスに記憶されたデータを読み取るための方法が提供され、前記方法は、
異方性の蛍光性の双極子放射体が光を放出することを引き起こす波長における光で照明する、及び
前記双極子放射体からの異方性の放出を収集する、
ステップを含む。
【００１８】
本発明が、高速でのデータの光学的な記憶を提供すると共に記憶された情報の高い安定性を提供することの他には。ここで、用語“高速”は、１０−５０ｎｓ内のような、ナノ秒内よりも顕著に遅くはないことを意味する。書き込みを開始することは、ＬＣ重合体のような重合体が再配向する時間尺度よりも顕著に短い時間周期の間に行われる。
【００１９】
本発明のこれらの及び他の態様は、以後に記載した実施形態から明らかであると思われる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
また、本発明は、添付した図面と併せて読まれる本発明の好適な実施形態の次の記載から、より明確に理解されると思われる。
【００２１】
今、本発明の好適な実施形態による多官能性の重合体を図説する図１の参照と共に始めて、本発明を記載することにする。
【００２２】
情報を記憶するために要求される、異なる性質は、図１に図説するような多官能性の重合体において、組み合わせられる。重合体１０は、三つ以上の異なる官能基を含む。第一の基Ｒ１は、液晶性を誘発し、第二の基Ｒ２は、光配向性基であり、第三の基Ｒ３は、蛍光性の発色団を含有する。自由選択で、第四の基Ｒ４は、例えば、重合体のガラス転移温度Ｔｇを調整するための、追加の官能性を所有することができるか、又は消光剤の官能性を組み込む。このような方法で、独立に分離された基の異なる作用を最適化する及び微調整することが、可能である。もちろん、本発明の思想から逸脱することなく、より多くの官能基を、必要に応じて加えることができる。
【００２３】
また、異なる官能性を、一つの基で組み合わせる、例えば、蛍光性の部位及びメソゲン基を、蛍光性の液晶性の基に組み合わせることができるとすれば、三つより少ない官能基を備えた重合体を使用することも可能である。他の組み合わせもまた可能である。例えば、第三の基Ｒ３の作用は、光配向性基Ｒ２に組み込まれる。
【００２４】
好ましくは、重合体には、データ記憶用の異方性の重合体の高い安定性を提供するが同時に遅い切り替えに関連する問題を回避する、基が提供される。記憶は、適切な分子の基における光で誘発される変化に基づき、それらの基を、重合体の主鎖の中に又は側基に提供することができる。
【００２５】
図１に記載した重合体は、それの側基に提供された官能基を備えた重合体の単なる例であり、要件を満足する他の構成もまた用いることができる。
【００２６】
液晶性を誘発する第一の基Ｒ１を、例えば、“Ｈａｎｄｂｏｏｋ  ｏｆ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ”，Ｐｅｔｅｒ  Ｊ．Ｃｏｌｌｉｎｇｓ，Ｊａｙ  Ｓ．Ｐａｔｅｌ（Ｅｄｓ．），Ｏｘｆｏｒｄ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｐｒｅｓｓ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，１９９７に記載されるような、本質的に知られた様式で提供することができ、従って、その基を、より詳細に記載することはしないことにする。例として、第一の基Ｒ１は、スペーサ単位を含む、繰り返し単位、及び、メソゲン基のような液晶の特質を提供する基を含む。液晶性単位は、典型的には、側基に提供されるが、また、重合体１０の骨格に又は両方に存在してもよい。
【００２７】
第二の基Ｒ２は、異性体になることが可能である感光性単位を含む。感光性単位は、典型的には、側基に提供されるが、また、重合体１０の骨格に又は両方に存在してもよい。通常、これらの感光性基は、一般式
Ｒ−ＰＨ
の一つ以上に基づき、ここでＰＨは、好ましくは、アゾベンゼン、ビアゾベンゼン、トリアゾベンゼン、及びアゾキシベンゼン、並びにそれらのアルキル置換された誘導体、スチルベン又はスピロピランの基を含む群より選択される、感光性基であり、ここでＲは、重合体１０への光化学単位の化学結合を可能とする基、典型的には、重合又は重縮合が可能である基を表す。
【００２８】
例えば、アゾベンゼンの基は、再書き込み可能である。適切な波長の光の照射で、アゾベンゼン単位は、窒素−窒素二重結合の周辺で可逆的なシス−トランスの異性化を受けることになる。この過程においては、アゾベンゼン単位が、吸収断面積を減少させると共にそれらの吸収の双極子モーメントを光の伝播方向に沿って配向させるための、駆動力がある。図２は、アゾベンゼンの基を含む反応性の単量体を図説する。
【００２９】
また、シス−トランス異性体を形成することができるもの以外の基を使用することも可能であり、それらの基は、光の照射によって分子の秩序を可逆的に変化させることができ、それらの基の特定の例を、それらが、当業者には自明であるので、ここでは議論しないことにする。また、例えばシンナマートの基によって、不可逆的な書き込みを提供することも可能である。このような基は、適切な波長の光の照射で、光付加反応を受け、その基は、光のＥ−ベクトルに垂直な配向に帰着する。この反応は、可逆的ではないので、その書き込みを、ＷＯＲＭタイプ書き込みの例として考慮することができる。図３は、シンナマートの基を含む反応性の単量体を図説する。
【００３０】
現在、ＷＯＲＭ光学データ記憶ディスク、いわゆる“ＣＤ−Ｒ”に対する大きな需要があり、この需要は、増加すること、光学データディスクの記憶容量の増加が期待される。内容の分配にＷＯＲＭ媒体を使用するとき、書き込みの過程は、連続であり得るであろう（データのビットは、相次いで書き込まれる）。しかしながら、安価な光学データ記憶媒体の製造工程において、連続の書き込みの過程を組み込むことは、経済的には興味がない。製造する間におけるデータの複製は、典型的には、それを並行の書き込み過程で、例えば、スタンパー又は型を介してすることができるときにのみ、採算が取れる。これは、ハードディスク及びソリッドステートメモリのような他の記憶の選択肢に対して光学的な記憶の本質的な利点の一つである。従って、ＲＯＭ媒体において、いくつかのタイプの並行の書き込みを使用することは、たとえこれが、ここで開示されないとしても、好適である。
【００３１】
図１において、双極子モーメントを有する放射体を含む第三の基Ｒ３は、光配向性基Ｒ２に隣接して位置決めされる。記憶材料を、ある時間周期の間に、ある一定の波長を有する光で照明すると、（上述したように）含まれる光配向性基は、回転させられる。この回転で、それは、典型的には、９０°であり、よって、第二の基Ｒ２に隣接した基は、回転させられ、それは、第三の基Ｒ３が、回転した第二の基Ｒ２と一緒に回転せざるを得ないことを意味する。第三の基Ｒ３のこの回転は、前記基の吸収断面積における変化をもたらす。従って、これは、回転してない基準と比較すると、入射光の吸収におけるコントラストを与える。吸収におけるこのコントラストは、その後、放出された蛍光の強度における差に至る。
【００３２】
また、吸収断面積の変化は、第二の基Ｒ２に対して、ある場合には、その基に依存して、第一の基Ｒ１に対してもまた、当てはまる。分子の幾何学的配置及び誘発された局所的な非平衡状態の変動は、屈折率、複屈折、又は吸収の性質のような光学的性質における変動を引き起こし、ここで、それら変動の後者を、データを記憶するためのデバイス及びそれの記憶の原理を以下にさらに記載するとき、記載することにする。
【００３３】
図１の官能基の順序を、実例の目的でのみ示し、よって、全てこの発明の範囲内にある様々な順序を包含するように、変化させることができる。
【００３４】
図４において、積層された記憶層を有するデータを記憶するためのデバイス４０を、積層された層の平面の表面に垂直な方向における断面で図説する。台板４１は、重合体の層４２で覆われる。台板４１は、典型的には、表面積で数ｃｍ２であり、その上に蒸着させたＩｎＯ２／ＳｎＯ２層のような絶縁層を有してもよい、及び／又は、自由選択で、その上に蒸着させた整列誘発層もまた有する。ポリイミドの配向層又はシンナマート若しくはクマリン誘導体からなる光配向性の層のような、このような整列層は、適切な整列を誘発するために、その後の機械的な又は光化学的な相互作用を要求することもある。さらに、重合体の層４２を、例えば、スピンコートする又は別の適切な方法で設けることができ、重合体の層の厚さは、典型的には、１０−３から１０−６ｍまでであり得る。
【００３５】
重合体の層４２は、分離層４３で覆われ、自由選択で４２及び４３における境界に上述したような整列層で被覆され、それによって、三つの重合体の層を図説するこの特定の実施形態においては、この組み合わせ、すなわち、自由選択で前記整列層を含む、重合体の層４２、分離層４３は、数回、積層され得る。しかしながら、典型的には十個より多い、多数の重合体の層４２を提供することができる。あるいは、重合体を、他の適切な材料を備えた薄層として、又は基材の層における被覆物として、たとえこれらの例がこの図に図説されないとしても、提供することができる。
【００３６】
一つの重合体の層へ書き込むとき、光源からの（“光”で標識付けした矢印によって図説する）第一のレーザービームを、データ記憶媒体におけるある一定の領域に集束させ、それによって、この領域における重合体は、光配向性基により、再配向するが、そのレーザービームを、以下でさらに開示することにする。例えば青色の光を有する、第一のレーザービームは、再配向を開始させ、それによって、重合体をそれのガラス転移温度Ｔｇより上に加熱するには十分高い強度の（同じ源からの）第二のビームが、再配向を完了させる。そして、結果として生じる、書き込まれた領域を、光学データとして読み取ることができる。
【００３７】
例えば、光学データ記憶デバイス４０は、光ディスクの形態にあり得るが、それによって、このディスクが、光学記録再生装置又は光学カードにおいて回転するとき、典型的にはビットの形態におけるデータを、探査レーザービームによって、円形のトラックの中に対して読み取る。別の可能性は、ホログラフィーの記憶を提供することであり得るであろうが、それによって画像のホログラムが、干渉縞として記録される。これらの及び他の用途を、このような技術は、この技術分野内で周知であるので、より詳細には記載しないことにする。今、図５ａ−ｃは、重合体を書き込まれてない状態から書き込まれた状態へどのように転化するかを図説している。重合体は、それらの三つを示すが、図４における断面に垂直な方向で、すなわち、“光”で表示した矢印と同じ方向で、図説する。図５ａは、開始前だが、整列後の状況を示す。図５ｂは、重合体の層の部分の中央領域５２（局所的な集束領域）の開始を示し、ここでは中央の重合体が、その左隅の矢印によって示される。図５ｃは、書き込まれた後における重合体の層の部分を示す。今、中央の領域５２は、整列後の方向に対して本質的に垂直である方向における基を含む。この方向は、本発明の原理を図説することのみが意図されており、従って、この特定の方向には限定されない。
【００３８】
手短に言えば、それは、以下の次の段落で、より明確になると思われるような、読み取りの過程の間における、放出された光の増加した収集効率を可能とする整列された領域５２のこの再配向である。
【００３９】
図５ａにおける多官能性の重合体の初期の配向を、例えば、せん断又は延伸のような表面の効果によって、界面活性剤の分子のような組み込まれた添加剤によって、若しくはそれに提供される（上に述べたような）整列誘発層によって、又は整列場、特に磁場若しくは電場のような場の効果によって、達成することができる。
【００４０】
また、整列誘発層及び整列場を組み合わせることも可能である。整列誘発層は、例えば、重合体における官能基のホメオトロピックな整列を強要することができるであろう。整列誘発層の整列させる力を、データ層の蒸着の間に整列場の力によって覆すことができる。このような方法で、平面の整列が得られる。今、書き込みの過程の間に、光配向性単位によって発揮される力及び整列誘発層の力は、協同して、全ての官能基の再配向を引き起こすことになる。このような方法で、書き込みのスピードを向上させることができる。整列誘発層が平面の整列を引き起こす通常の場合には、整列誘発層及び光配向性単位によって発揮される力は、書き込みの過程の間で、互いに反対であり、書き込みのスピードを制限する。
【００４１】
図５ｂに図説されるように再配向を開始する第一のレーザービームは、その開始よりも長い時間周期の間における、開始された重合体材料の自己組織化が、結局、図５ｃに図説するようなそれの最終的な配向になることをとる一方で、移動する。要求される時間周期は、重合体のタイプ、層の厚さ、局所的な温度、整列誘発層によって自由選択で被覆される基板における重合体の固着エネルギーによって決定され、それらの全ては、もちろん、切り替え時間に関する要件を満足するために、適切に選ばれる必要がある。典型的な例は、ナノ秒内における第一のレーザービーム及び数ミリ秒の第二の加熱ビームの類のものであり得るが、特定の例は、それぞれ、おおよそ６ｎｓ及び３ｍｓであり得る。この時間周期は、他の基に関する駆動力が、相対的に小さい（弾性エネルギーである）、すなわち、後者の切り替えは、より速いので、光配向性基以外の基の再配向によって決定される。また、加熱及び光再配向が、両方とも短いレーザーパルスでなされること、並びに、その材料が、その媒体の乏しい熱伝導性の結果として、数ミリ秒の間、Ｔｇより上に留まり、自己組織化を可能にすることも、可能である。また、短いレーザーパルスを使用して、試料をＴｇより上に加熱する（ここでそれは、ミリ秒（ｍｓ）の間留まることになる）と共に、より長い時間周期にわたる第二の照射を光再配向のために使用することも、可能である。
【００４２】
レーザービームは、例えば、典型的にはおおよそ４００ｎｍの波長を備えたダイオードレーザーを起源とすることができる。しかしながら、書き込み及び読み取り用の両方に、波長の選択に大きな柔軟性がある。例えば、適切な波長における感度を提供するために、色素を加えることができる。本発明の好適な実施形態によれば、書き込みビーム及び加熱ビームの両方を、開始すると共に加熱する（図４に図説するような）一つのビームに組み合わせることができる、又は代わりに、その方法の非線形性を増加させるために所望の書き込み位置を除きどこでも空間的に分離することができる。
【００４３】
本発明の一般的な好適な実施形態によってデータを書き込むための方法を、図６に与えるようなフローチャートで図説することができる。第一のステップ６１において、重合体材料を、ガラス転移温度Ｔｇより上の温度まで加熱し、第二のステップ６２において、加熱された材料を整列させ、第三のステップ６３において、再配向を開始させる光で照明する手段による重合体の光配向性基の配向によって、書き込みを開始する。
【００４４】
記憶された情報を消去することを、ガラス転移温度Ｔｇより上に温度を増加させると共に電場又は磁場において冷却することによって、得ることができる。また、それを、Ｔｇより上のとき整列層に対する再整列によって、又は逆転させた光配向の過程によって、得ることもできる。
【００４５】
ガラス転移温度Ｔｇは、典型的には、周囲温度より上にある。しかしながら、記憶されたデータを、所望の温度における記憶の間に劣化させないことになることが確実であるために、ガラス転移温度を超える制御を有することは、好適である。例えばビニル系樹脂を主材料とした重合体を使用する、このような方法は、周知であり、従って、そのような方法を、ここではさらに記載しないことにする。レーザーパルスを適用する必要がある時間尺度は、異方性の分子が再配向する時間尺度よりもとても短い。それによって、速い記録データ速度を、高い記録安定性と組み合わせることができる。
【００４６】
基を電場によって整列させるとすれば、二つの側から重合体の層を囲む、透明電極を提供することができる。しかしながら、電極を、そのデバイスに組み込む必要はない。それを製造する間に、電極をその媒体に組み込まないときでさえ、電場を印加することは、可能である。ＷＯＲＭの用途に対して、典型的には、電極は、要求されることも望まれることもない。（限定された）ＲＷの用途に対しては、全デバイスに対して一般的な再配向の可能性を提供するための、全ての記憶層を間に挟む二つの一般的な電極のみを構想することもまた可能である。電極が、あらゆる層を間に挟むとすれば、より多くの局所的な抹消及び層当たりの初期の材料の配向は、可能である。原則として、内部の電極無しのＲＷ媒体を達成するように、外部の全体的な整列場を提供するために、ユーザーの駆動でさえなすことができるであろう。この場合に要求される高い電圧のために（その電圧は、電極の分離と共に線形に増加する）、これは、たとえそれが可能であるとしても、最も実用的な解決手段ではないかもしれない。
【００４７】
例えば、単色の干渉性の光で単数又は複数の重合体の層を照射することによって、情報の読み取りを行うことができる。典型的には、レーザー光を使用して、第三の基Ｒ３に含まれる異方性の蛍光性の発色団の配向における変化を使用するによって、データを読み取る。これらの蛍光性の発色団を、好ましくは、液晶系、有機色素、ナノチューブ、ナノワイヤー、及び上に述べた基から選択される任意の分子を含有する置換基を備えた重合体の群より選択される、双極子モーメントを備えた任意の蛍光性の有機又は無機の分子で構成することができる。しかしながら、述べたもの以外の基もまた、代わりに又は組み合わせで、使用してもよい。
【００４８】
“書き込まれた”及び“書き込まれてない”領域における蛍光性の発色団の遷移双極子モーメントの異なる配向は、吸収において、このように、蛍光において、コントラストを引き起こす。そのコントラストは、典型的には、約１：７であり得る。もちろん、配向を変化させる他の異方性の基、例えば、光配向性基もまた用いることができる。また、その開始が十分に早いという条件で、強烈な書き込みビームからの光で照明されるときに光学的性質を変化させると共に書き込みビームのものよりも低い強度を有する読み取りビームによってそれらの性質を読み取ることができる、異方性のもの以外のタイプの基も可能であることもある。重合体それ自体におけるというよりもむしろ配合物における光学的性質を提供すること、又は添加剤を使用することもまた可能である。
【００４９】
加えて、異方性の蛍光性の発色団を含む第三の基Ｒ３は、典型的には、上で説明したように整列される。図７を参照して、放出された光の収集効率に関する開口数の依存性を明確に示す。制限された開口数（ＮＡ）により、実際には、放出された光の一部のみが収集される。発色団の等方性の配向（Ｓ＝０）に対しては、放出された光の４％のみが、収集される（ＮＡ＝０．６）。しかしながら、異方性の蛍光性の発色団の整列によって、蛍光性の異方性の放出を達成することができる。完全に整列された発色団に対しては、収集効率は、〜３（ＮＡ／２ｎ）２であり、ここでＮＡ及びｎは、上述したようなものである。この場合には、秩序パラメータＳ＝１である。しかしながら、これらの異方性の発色団の現実的な整列に対しては、基Ｒ１によって誘発された液晶相のタイプにもまた依存する、秩序パラメータＳは、０．５−０．９に、典型的には０．６５の近くに、等しい。これによって、放出された蛍光性の光の収集効率を、Ｓ＝０である等方的に配向した異方性の発色団のものと比較すると、２倍だけ増加させる。従って、異方性の双極子放出のこの効果は、非常に有用であり、よって、この発明の発明的な思想によって可能とされる。
【００５０】
蛍光性の単層又は多層の記憶用の異方性の双極子放出を伴った最適化された媒体と題された、この発明の発明的な概念は、先行技術に対していくつかの好都合なものを有する。
【００５１】
これらの利点は、次のもの、異方性の放出を通じた増加した蛍光の信号強度（現実的には、光子において二倍）、増加した吸収断面積（与えられた最適な吸収に対して、より薄い層を可能とする）、記憶された情報の増加した安定性、可能にさせられた速い書き込みのスピード、及び可能にさせられた材料の性質の独立した最適化、である。
【００５２】
本発明は、書き込まれた及び書き込まれてないビットの屈折率における小さい差もまた提供するので、これは、光が異なる層を横断すると、たとえそれが従来技術と比較して小さいとしても、ビームの質の減少に帰着することになる。多くの、十個より上ぐらいの、重合体の層を有する積層されたデバイスにおいて、書き込まれた及び書き込まれてないビットの間における差を、材料の注意深い選択によって、すなわち、典型的には、第四の補償する基を選択することによって、さらに減少させることができる。あるいは、この差を代わりに増加させて、これを光学パラメータとして検知することによって、例えば、透過に設定された微分位相差顕微鏡によって使用することができるであろう。
【００５３】
たとえ蛍光を使用する手段によって読み取ることのみを例において記載するとしても、分子の配向に依存した光学パラメータを検知することが可能な任意の他の方法を用いることができる。
【００５４】
また、光学データの記憶用のデバイスを、例えば、光学的な信号処理、フーリエ変換、記載した以外の記録の目的に、使用することができる。
【００５５】
次の特許請求の範囲に使用するように、単語“含む”は、含むが必ずしも限定されないことを意味する。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の好適な実施形態による多官能性の重合体を図説する。
【図２】アゾベンゼンの基を含む反応性の単量体を図説する。
【図３】シンナマートの基を含む反応性の単量体を図説する。
【図４】積層された記憶層を有する、データを記憶するためのデバイスを図説する。
【図５】ａ、ｂ、及びｃは、図１の重合体を、書き込まれてない状態から書き込まれた状態へどのようにして転化させるかを図説する。
【図６】本発明による書き込みの方法の好適な実施形態を図説するフローチャートである。
【図７】三つの異なる程度の秩序に対する、対物レンズの開口数の関数として放出された光の収集効率を視覚化する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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