(57)【要約】  本発明は、異方性の整列させられたＬＣ重合体ネットワーク、少なくとも一部がＬＣ且つ配向可能なものであると共に少なくとも一部が相互に水素結合することをもたらす官能基を有する、低分子量の分子、及び、自由選択で色素を含む少なくとも一つの液晶性の（ＬＣ）層を含む光記録媒体に関し、且つ、ａ）ＬＣ単量体、少なくとも一部がＬＣ且つ配向可能なものであると共に少なくとも一部が相互の水素結合をもたらす官能基を有する、低分子量の分子、及び、自由選択で色素を含む少なくとも一つのＬＣ層を基体上へ設けるステップ、ｂ）その混合物を相転移温度より上に加熱するステップ、ｃ）それらＬＣ単量体を一つの方向へと配向させるステップ、並びに、ｄ）それら配向させられたＬＣ単量体を重合体のネットワークへ転換するステップを含む前記の光記録媒体を製造する方法に関する。さらに、その光記録媒体のあるエリアに情報を書き込む方法を、請求しておいたが、そこでは、それらＬＣ層の少なくとも一つにおける少なくとも一つのエリアは、相転移温度より上まで加熱されると共に、そのエリアには、ａ）前記のエリアにおいてそれらＬＣ分子及び自由選択でその色素をその重合体のネットワークの配向の方向と異なるある方向に配向させること、ｂ）それら配向させられたＬＣ分子及び自由選択でその色素の方向を凍結させるために、前記の相転移温度より下までそのＬＣ層の前記のエリアを冷却すること、並びに、ｃ）自由選択でステップａ）及びｂ）繰り返すことによって、光学的に読み取り可能な情報が提供される。
2007525780.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異方性の整列させられたＬＣ重合体ネットワークを含む少なくとも一つの液晶性の（ＬＣ）層、少なくとも一部がＬＣ且つ配向可能なものであると共に少なくとも一部が相互に水素結合することをもたらす官能基を有する低分子量の分子、及び自由選択で色素を含む光記録媒体。
【請求項２】
前記低分子量の分子は、相互に水素結合することをもたらす官能基を有さないＬＣ分子及び相互に水素結合することをもたらす官能基を有する分子の混合物である、請求項１に記載の媒体。
【請求項３】
官能基を備えた前記低分子量の分子の少なくとも一部は、液晶性である、請求項１又は２に記載の媒体。
【請求項４】
当該媒体は、蛍光性の色素を含む、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の媒体。
【請求項５】
前記重合体ネットワークは、前記ＬＣ層の、０．１から４０重量％、及び、前記低分子量の分子６０−９９．９重量％を含む、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の媒体。
【請求項６】
前記重合体ネットワークは、前記ＬＣ層の、０．１から４０重量％、好ましくは５−１０重量％、及び、前記低分子量の分子６０−９９．９重量％、好ましくは８５−９５重量％を含み、且つ、官能基を備えた及び官能基無しの低分子量の分子の比は、１：３０から３０：１までである、請求項２乃至４のいずれか一項に記載の媒体。
【請求項７】
少なくとも二つのＬＣ層を含む請求項１乃至６のいずれか一項に記載の媒体。
【請求項８】
前記ＬＣ層の少なくとも一つは、予め記録された記録制御情報又はライトワンス情報を含む、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の媒体。
【請求項９】
前記ＬＣ層の少なくとも一つは、基体に提供される、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の媒体。
【請求項１０】
ａ．  ＬＣ単量体、少なくとも一部がＬＣ且つ配向可能なものあると共に少なくとも一部が相互に水素結合することをもたらす官能基を有する低分子量の分子、及び自由選択で色素を含む少なくとも一つのＬＣ層を基体に設けるステップ
ｂ．  相転移温度より上まで混合物を加熱するステップ、
ｃ．  該ＬＣ単量体を一つの方向へ配向させるステップ、及び、
ｄ．  該配向させられたＬＣ単量体を重合体のネットワークへ転換するステップ
を含む、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の光記録媒体を製造する方法。
【請求項１１】
前記配向させられたＬＣ単量体は、化学線の照射によって、重合体のネットワークへ転換させられる、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ＬＣ層の少なくとも一つにおける少なくとも一つのエリアは、相転移温度より上まで加熱させられると共に
ａ．  該エリアにおいて、前記重合体のネットワークの配向の方向と異なる方向へ前記ＬＣ分子及び自由選択で前記色素を配向させること、
ｂ．  前記配向させられた分子及び自由選択で前記色素の方向を凍結させるように、前記ＬＣ層の該エリアを該相転移温度より下まで冷却すること、並びに
ｃ．  ステップａ．及びｂ．を自由選択で繰り返すこと
によって光学的に読み取り可能な情報が提供される、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の光記録媒体のエリアに情報を書き込む方法。
【請求項１３】
前記ＬＣ分子及び自由選択で前記色素は、前記ＬＣ層へ電場又は磁場を印加することによって、配向させられる、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光記録媒体、前記の光記録媒体を製造するための方法、及び、前記の媒体に情報を書き込むための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、コンパクトディスク（ＣＤ）及びディジタルテープ又はカード、いわゆるＷＯＲＭ媒体（追記型（write-once-read-many-times）コンパクトディスク又はテープ）、並びに、書き換え可能なＣＤ及びテープのような、光記録媒体の分野にある。これらのタイプの媒体は、消費者によって情報が書き込まれることを可能にする。
【０００３】
従来の読み取り専用ＣＤにおいては、情報は、ピットに記憶され、それらピットは、そのディスクに型押しされる。読み取りは、規則的なピットの縁の構造における回折に基づく。回折された次数の干渉は、レーザースポットの位置に依存したものである。これは、反射におけるある変調に帰着し、その反射は、その情報を読み取るために使用される。その従来の読み取り専用ＣＤは、（書き込まれたディスクを得るための）生産ステップがむしろ複雑な且つ従って大量生産においてのみ対費用効果の高いものであると、大規模生産にのみ適当なものである。よって、より少量で生産することができるか、又は、消費者自身が書き込むことさえできる、ＣＤ及びディジタルテープ又はカードに対する要望がある。たとえば、その光記憶媒体は、変形可能な表面を有する光を透過させる基板、その変形可能な表面にかぶせる光吸収性の層、及び、その光吸収性の層にかぶせる光反射性の層を含み、前記の変形可能な層は、光学的に読み取り可能なピットを形成するための、その光吸収性の層による書き込みのレーザービームの吸収で発生させられたエネルギーによって変形可能なものである。読み取りは、重ねて、回折させられた次数の干渉に基づく。読み取りのレーザーでの照射の間に、光は、その光吸収性の層を伝わると共にその反射性の層によって反射させられる。ピット内の屈折率が、それ（ランド）の外側の屈折率と異なると、そのピット内の光路長は、そのランドのものと異なる。そのピット内に届くレーザー光は、回折を引き起こす、そのランドに届く光と干渉する。それら回折された次数の干渉は、読み取りスポットの正確な位置に依存する。結果として生じる反射の変調は、その情報を読み取るために使用される。
【０００４】
データの光記憶の分野においては、ガラス転移温度Ｔｇを有する液晶の分子を使用することもまた、知られている。たとえば、特許文献１は、ガラス転移温度Ｔｇを有する液晶分子及び二色性の色素分子を含有する、ホモトロピックに配向させられた液晶性の重合体フィルムを含む光記録媒体に関わり、両方の分子が、そのフィルムの表面に対して垂直に配向させられる。
【０００５】
一般には、二色性の色素の吸収双極子モーメントは、発色団の長軸と一致すると共に、従って、二色性の色素の分子の吸収は、明らかに方向性のあるものである。書き込まれてないフィルムにおいて、それら液晶分子は、よって、それら二色性の色素分子は、ホメオトロピックに配向させられると共に入射光の低い吸収のみを示す。それら液晶分子のガラス転移温度Ｔｇより上の温度までの、局所的な加熱によって、又は、照射によって（例えば。レーザーによって）、前記のホメオトロピックな配向は、等方性のものへと転換させられる。照射された又は加熱されたエリアが（その液晶性の重合体のＴｇより下に）急速に冷却されると、その等方的な配向は、凍結させられる。その二色性の色素が、同様に、等方的に配向させられることになると、これは、その入射光の実質的により高い吸収に帰着する。
【０００６】
この方法の不都合は、それらＬＣ分子の長い緩和時間であり、その緩和時間の全体の長さの間に、書き込まれる痕跡（又はデータピット）が、情報の記憶に使用されるとき、そのガラス転移温度（Ｔｇ）より上の温度に保たれる必要がある。
【０００７】
さらなる不都合は、等方的に配向させられた二色性の色素の分子を凍結させるために、その書き込まれたエリアを、そのガラス転移温度より下の温度まで急速に冷却する必要がある。
【０００８】
液晶ディスプレイの分野においては、希薄な異方性の液晶重合体ネットワークを使用することが、知られている。そして、その異方性ＬＣ重合体ネットワークそれ自体は、典型的には、豊富な第二のタイプの液晶分子の存在下で、架橋させられた液晶分子で作られるが、両方のタイプは、たとえば、整列層によって決定された方向に整列させられる。そのネットワークは、第二のタイプのＬＣ分子に力を発揮し、それらを、そのネットワークにつなぎとめる。なお、電場を印加することによって、第二の方向に第二のタイプのＬＣ分子を配向させることは、可能なことである。しかしながら、外部の場のスイッチを切る際に、そのネットワークの力は、第二のタイプの分子をそれらの初期の配向へと逆戻りに駆動し、それらの第二の配向を不安定なものにする。
【特許文献１】米国特許第６，９７６，６３８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、書き込まれた及び書き込まれてないデータの安定性を、書き込みの間における高い書き込みのスピード及び良好な感度と組み合わせる、光記録媒体を提供することである。
【００１０】
情報の光記憶の分野に対してＬＣディスプレイ用の上文に記載した方法を適用する試行において、印加された外部の場によって配向させられたＬＣ分子の配向の状態が、即ち、第二の配向状態が、不安定なものであり、前記のＬＣ分子が緩和すること及び再配向することを予防するために、前記の外部の場のスイッチを入れることを要求することが、見出された。しかしながら、この方法を、各々の記憶層に電極を備え付けることによって、及び、情報を書き込む際に、前記の電極を局所的に破壊することによって、情報の記憶のために利用することができることもまた、見出された。従って、書き込まれてないデータピットにおけるＬＣ分子のみが、読み取りの際にアドレス指定されるとき、印加された電場によって影響されると共にそれらの配向を変化させることを強いることになる。このような方法の欠点は、実施を複雑な且つ高価なものにする、電極の使用法である。
【００１１】
これらの及び他の問題及び不都合は、本発明の光記録媒体に従って、解決された。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この目的のために、本発明は、異方性の整列させられたＬＣ重合体ネットワーク、少なくとも一部がＬＣ且つ配向可能なものであると共に少なくとも一部が相互に水素結合することをもたらすための官能基を有する低分子量の分子、を含む少なくとも一つの液晶性の（ＬＣ）層、並びに、自由選択で色素を含む光記録媒体に関する。
【００１３】
高い移動度が、再配向を容易にするために、高い温度で得られる（低い粘度）のに対して、前記の層は、液晶性のディレクターの周囲温度で理想的には（粘度に反比例する、よって、高い粘度を有する）低い初期の移動度を有する、ガラス質の基材の形態を有する。これらの二つの極端の間には、急峻な可逆性の温度閾値が、存在する。その閾値は、書き込みのための非線形性を導入するが、その非線形性は、焦点外の層が、その閾値よりなお下の温度プロファイルを有することになるのに対して、その閾値の条件が、焦点内の層においてのみ満足させられると、多層データ記憶の概念に特に関連性のあるものである。急峻な閾値は、個々の情報ビットの間の及び隣接した層の間の要求された温度差を最小化するために、好適なものである。
【００１４】
本発明においては、多数の水素結合に基づいた非共有結合性の相互作用を示す液晶性の材料の組み合わせが、使用される。これらの材料は、共有結合のもの（２００−４００ｋＪモル−１）と弱いファンデルワールス（van  der  Waals）力のもの（約１ｋＪモル−１）との間における強さとの相互作用を表示する。水素結合は、一般には、水素原子を所持する、酸素、窒素、又はフッ素、及び、同じ又は異なる分子におけるこのような原子を含む官能基の間に形成される。その相互作用の強さは、濃度及び温度依存性のものである。一般には、その相互作用は、温度を増加させると共に、弱めさせられる。分子の濃度は、ある一定の容積内の占有率の数によって決定されるだけでなく、分子当たりの可能性のある水素結合の量によってもまた決定される。これは、たとえば、電気光学的な特性について評価されてきた、水素結合する能力に基づいた、特別な体系の設計に至ってきた。高い温度までさえ存在する他の体系は、供与体の基及び受容体の基における特別な配置を備えた三重の四重の水素結合に基づく。広い温度範囲は別として、これらの分子の別の重要な特徴は、粘度のそれらの強い温度依存性及び覆われる規模における大きい変化である。この依存性は、従来の共有結合で連結された材料に一般に観察されるものよりも強いものであり、その依存性は、温度閾値の存在及び急峻さについて重要な結論を有する。
その系の粘度を、劇的な低下に又はその要求された温度閾値の消失さえにも帰着する、基材への低分子量の（液晶性の）分子の追加を通じて、一般に低下させることができるのに対して、水素結合に基づいた材料の存在は、それの急峻な固有の粘度−温度依存性のおかげで、この温度閾値を保存する又は元通りにすることになる。この温度閾値の存在は、それが、書き込みについて非線形の効果を導入すると共に側方の及び隣接した層の間の両方で、個々の情報ビットの間の要求された温度差を最小化すると、単一の層の記憶及び多層の記憶の両方について、この発明の概念について最高に重要なものである。その閾値の位置、その粘度の絶対値、及び、その粘度の急峻さ−温度依存性を、その基材、例えば、水素結合に基づいた材料の組成及び／又は構造を適切に調節することによって、さらに仕立てることができる。水素結合することをもたらすための官能基を有する低分子量の分子は、必ずしもＬＣ分子ではない。水素結合することをもたらすための官能基を有する低分子量の分子のみが、使用されるとすれば、少なくとも一部は、ＬＣ且つ配向可能なものであると共に特定の相間移動（一次若しくは二次、又はガラス転移）を有するべきである。
【００１５】
結果として、所望の系は、
ａ．  可動性の部分として役に立つ、連続的な相を形成すると共に、好ましくは、温度閾値として役に立つ、ガラス転移又は溶融物の転移のような一次若しくは二次の温度で誘起される相転移を備えた液晶性の材料又は混合物を含むが、必ずしも含まない、低分子量の液晶性の材料又は混合物を構成することになるが、その温度閾値より下では、全体的な系の低い移動度が存在すると共にその閾値温度より上では、その全体的な系の高い移動度が存在する。その全体的な系の移動度は、主として、その連続的な相のものによって決定されることになる。
【００１６】
その所望の系は、
ｂ．  好ましくは、データの記憶に使用されるコントラストの発生（平面の状態対ホメオトロピックな状態）に必要とされる、少量の溶解させた異方性の（好ましくは、蛍光性の）色素又は色素の混合物、
ｃ．  温度で誘起されるもの又はその可動性の相の配向についての駆動力として作用する、整列させられた液晶性のネットワーク、
ｄ．  （ｉ）上昇した温度（例えば、２００℃）でその系の粘度を低下させることになる、（ｉｉ）例えば、一次又は二次の温度で誘起される転移を備えた液晶性の材料又は混合物の温度閾値を、それの固有の急峻な粘度−温度依存性のおかげで、保存する又は元通りにすることになる、（ｉｉｉ）それの固有の急峻な粘度−温度依存性から結果として生じる、周囲温度で高い粘度をもたらすことになる、水素結合に基づいた材料又は混合物、並びに、
ｅ．自由選択で、熱開始剤、光開始剤、阻害剤、ラジカル捕捉剤、連鎖移動剤、安定化剤、可塑剤、界面活性剤、増感剤、ドーパント、又はそれらの組み合わせのような等方性の又はメソゲンの添加剤
を構成する。
【００１７】
好適な実施形態において、それら低分子量の分子は、分子の混合物であり、それらの一部は、相互に水素結合することをもたらすための官能基を有すると共に、それらの一部は、相互に水素結合することをもたらすための官能基を有さない。それら分子の少なくとも一つは、情報の記憶について準安定な状態を採用する能力を有するべきである。情報を書き込む際に、これらのビットの分子は、たとえば、加熱することによって、それらの元来の配向に戻る。他のＬＣ且つ配向可能な分子の混合物に使用されないとすれば、水素結合するための官能基を備えたそれら低分子量の分子の少なくとも一部は、好ましくは全部は、ＬＣ且つ配向可能なものである。
【００１８】
水素結合することをもたらすための官能基を有さない分子の例は、ガラス化を示す、低分子量の棒の形状の（棒状の）又は円盤の形状の（円盤状の）液晶である。例は、図５ａに示す化合物のような、それら分子の中央に縮合した環の系を備えたメソゲンの化合物、若しくは、図５ｂに示す化合物のようなアゾベンゼンの官能性を備えたメソゲンの化合物、又は、いわゆる、図５ｃに示すようなシャム双生児分子（Siamese-twin  molecules）である。他の例を、たとえば、文献（例えば、Ｗｅｄｌｅｒ，Ｗ．，Ｄｅｍｕｓ，Ｄ．，Ｚａｓｃｈｋｅ，Ｈ．，Ｍｏｈｒ，Ｋ．，Ｓｃｈａｆｅｒ，Ｗ．，ａｎｄ  Ｗｅｉｓｓｆｌｏｇ，Ｗ．，Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｃｈｅｍ．，１（３），３４７−３５６（１９９１））に見出すことができる。
【００１９】
水素結合することをもたらすための官能基を有する分子の例は、たとえば、トランス−（１Ｒ，２Ｒ）−ビス（ドデカノニルアミノ）−シクロヘキサン（図５ｄにおける構造ａ）又は２−ブチルウレイド−６−メチルピリミドン（図５ｄにおける構造ｂ）である。
【００２０】
その光記録媒体は、色素、好ましくは蛍光性の色素を含む。このような色素の例は、１，１’−ジエチル−２，２’−カルボシアニド＝ヨージド（11’-diethyl-2,2’-carbocyanide  iodide）、２−［６−（ジエチルアミノ）−３−（ジエチルイミノ）−３Ｈ−キサンテン−９−イル］安息香酸、２，３，５，６−１Ｈ，４Ｈ−テトラヒドロ−９−（３−ピリジル）−キノリジノ［９，９ａ，１−ｇｈ］クマリン、２−（ｐ−ジメチルアミノスチリル）−ピリジルメチル＝ヨージド、２−（ｐ−ジメチルアミノスチリル）−ベンゾチアゾリルエチル＝ヨージド、クマリン７、クマリン１５２、クマリン３１４、クマリン１ヒドロペルクロラート、及びクマリン１５３である。
【００２１】
重合体ネットワークを構成する重合体は、たとえば、図５ｅにおけるＣ３Ｍのような、（多官能性）液晶性のアクリラート、エポキシド、メタクリラート、チオールエンのような、単量体を重合させることによって作られる。
【００２２】
好適な実施形態においては、その重合体ネットワークは、そのＬＣ層の、０．１から４０重量％、好ましくは、５〜１０重量％、及び、それら低分子量の分子６０−９９．９重量％、好ましくは８５−９５重量％を含む。
【００２３】
さらに、それら低分子量の分子が、官能基を備えた及び官能基無しの分子の混合物であるとすれば、官能基を備えた及び官能基無しの低分子量の分子の好適な比は、１：３０から３０：１まで、好ましくは１：１０から１０：１まで、より好ましくは１：５から５：１までである。
【００２４】
その媒体は、予め記録された記録制御情報又はライト−ワンス情報を含むＬＣ層の少なくとも一つを有することができる。通常、それらＬＣ層の少なくとも一つは、基体に提供される。
【００２５】
本発明は、
ａ．  ＬＣ単量体、少なくとも一部がＬＣ且つ配向可能なものであると共に少なくとも一部が相互に水素結合することをもたらすための官能基を有する低分子量の分子、及び、自由選択で色素を含む少なくとも一つのＬＣ層を基体へ適用するステップ、
ｂ．  混合物を相転移温度より上まで加熱するステップ、
ｃ．  それらＬＣ単量体を一つの方向へと配向させるステップ、及び、
ｄ．  好ましくは化学線の照射によって、それら配向させられた単量体を重合体のネットワークに転換するステップ
を含む、前記の光記録媒体を製造するための方法をさらに提供する。
【００２６】
本発明は、また、その光記録媒体のあるエリアに情報を書き込むための方法を提供するが、そこでは、それらＬＣ層の少なくとも一つにおける少なくとも一つのエリアは、相転移温度より上まで加熱されると共に、その少なくとも一つのエリアには、
ａ．  前記のエリアにおいて、それらＬＣ分子及び自由選択でその色素を、その重合体のネットワークの配向の方向と異なるある方向へ配向させること、
ｂ．  それら配向させられたＬＣ分子及び自由選択でその色素の方向を凍結させるために、ＬＣ層の前記のエリアを前記の層転移温度より下まで冷却すること、並びに、
ｃ．  ステップａ．及びｂ．を自由選択で繰り返すこと
によって、光学的に読み取り可能な情報が提供される。
【００２７】
本発明の利点は、記憶された情報の増加させた安定性、従来のネットワークで強化された液晶ディスプレイに匹敵する速い書き込みのスピード、材料の性質の最適化の独立した可能性、異方性の蛍光性の色素の場合における、光子においての二倍のゲインを有する蛍光の異方的な放出、及び、書き込むによる蛍光における切り替え、それによって背景の信号を減少させることの付加的な利点を有する、ガラス質の液晶性の基材のネットワークで強化された再配向を使用する、光記憶の概念の現実的な実施の簡便化である。
【００２８】
本発明は、従来の系よりも急峻な粘度−温度依存性を有する光読み取り媒体を提供すると共に本発明を、光学的な（多層の）データ記憶、信号伝達、及び、安全表示機能のような様々な用途で使用することができる。
【００２９】
本発明を、単一の層に、しかしまた、多層の光データ記憶の概念に、特に蛍光性の多層記憶系において、適用することができる。付加的な利点は、既存の及び商業的に入手可能な材料を、使用することができ、それら材料を、その基材、例えば、水素結合に基づいた材料の組成及び／又は構造を調節することによってその温度閾値の位置及び急峻さを仕立てることを許容するために、選択することができることである。
【００３０】
さらには、本発明を、また、防護、安全、及び警戒の目的に使用される、指示器及び信号伝達の用途のような、他の用途に適用することができる。組み込まれた色素の分子の再配向を起源とする系のコントラストにおける変化が、温度依存性のものであるので、たとえば、初期に透明な、初期に非吸収性の、及び着色されてない系が、ある一定の安全温度が超えられるとき、不透明な、吸収性の、及び着色された系へと変換させられる系が、予見されることもある。原則として、この転移は、一方向性のものであることができるが、しかし、その転移を、その系がたとえば電極の間に組み込まれるとき、可逆性の双安定性の系へ容易に拡張させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明は、後に続く図及び非限定的な実施形態によって、以下に図示される。
【００３２】
今、好適な実施形態に従った読み取り媒体を提供するための、準安定な配向でＬＣ分子を含有する希薄な液晶層の形成の間に通過させられる異なる状態を図示する図１の上側の、中央の、及び下側のパネルを参照することにする。このようなＬＣ層を、整列層で予め被覆される基板上へ混合物を第一に適用することによって、得ることができる。この混合物は、相互に架橋する能力を備えた、即ち、それらは反応性である、少数パーセントの液晶性の単量体１０２、ある量の二色性の蛍光性の色素分子１０６、及び、水素結合を形成する機能を備えた分子を含有すると共にさらにこのような機能を有さないＬＣ分子をもまた含有することもある、液晶分子１０４の混合物を溶解させることによって、調製される。この状態は、図１の上部のパネルに概略的に図示される。その温度を液晶分子の混合物のガラス転移温度より上に且つ同じ混合物の透明化温度より下に上昇させる際に、それら単量体及びそれら分子は、それら自体、下にある整列層によって定義された方向に整列する。
【００３３】
ＬＣ単量体１０２を重合させることによって、整列されたＬＣ重合体の重合体ネットワーク１０８が、図１の中央のパネルに示すように、形成される。ＬＣ単量体１０２の前記の整列されたネットワークの配向は、形成された異方性の重合体ネットワーク１０８において維持されると共に同じネットワークの配向を定義する。
【００３４】
異方性のＬＣ重合体ネットワーク１０８へのＬＣ分子１０４の強いつなぎとめは、このように得られると共に、ＬＣ分子の配向は、ＬＣ重合体ネットワーク１０８の配向によって、このように決定されることになる。にもかかわらず、外部の場（例えば、電場又は磁場）の下では、ＬＣ分子１０４及び二色性の蛍光性の色素分子１０６の全体的な配向を、図１の下側のパネルに示される、これらの分子の第一の配向を異なる第二の全体的な配向を達成するために、変化させる（ディレクターのプロファイルを変形させる）ことは、なお可能なことである。異方性のＬＣ重合体ネットワーク１０８の配向は、それ自体、この場の印加によっては、変化させられない。このように得られたＬＣ重合体ネットワーク１０８へのＬＣ分子１０４の強いつなぎとめのおかげで、そのディレクターのプロファイルの変形は、その変形のエネルギーの実質的な増加に帰着することになる。印加された外部の場の切り替えの際に、その高い変形のエネルギーは、ＬＣ重合体ネットワーク１０８の配向と一致する、それらの元来の配向へ緩和する又はそれらの元来の配向へ接近するように、ＬＣ分子１０４を駆動する。それに応じて、豊富な分子のこの緩和の再配向は、二色性の蛍光性の色素分子１０６が、それらの配向を変化させることを強いる。その異方性の重合体ネットワークによって発揮された力は、存在するＬＣ重合体ネットワークが無いと共にＬＣ分子のつなぎとめが整列層のみで行われる場合と比較すると、その緩和速度を増加させる。
【００３５】
しかしながら、ＬＣ分子１０４としてのガラス転移温度Ｔｇと関連した液晶分子を使用することによって、及び、前記の外部の場のスイッチを切るより先に、その温度をＴｇより下の温度まで減少させることによって、前記のＬＣ分子１０４及び二色性の蛍光性の色素分子１０６の第二の配向は、凍結させられると共に維持される。このように、得られるものは、図１の下側のパネルに概略的に示されるように、一つの方向に整列させられた重合体ネットワーク１０８並びに第二の方向に配向させられた液晶分子１０４及び蛍光性の色素分子１０６である。このように達成される、ＬＣ分子の配向の状態は、配向の準安定な状態である。
【００３６】
準安定な状態を採用する能力を備えた分子を、データの記憶に使用することができる。データビットの書き込みの際に、書き込まれないデータビットの分子が、それらの安定な配向に留まるのに対して、このビットの準安定な配向における分子は、それらの元来の配向へ戻る。
【００３７】
それら書き込み及び書き込まれないデータビットにおける液晶分子の異なる配向のおかげで、これらは、わずかに異なる屈折率を示す。しかしながら、この差は、その光読み取り媒体の生産段階で最小化される。このように、好適な実施形態に従った光読み取り媒体を、説明してきた。
【００３８】
今、本発明に従った光記憶媒体を生産する好適な方法を、図２に関係して説明することにする。
【００３９】
ステップ２０２で提供された基板上へ、前記の基板上へ設けられる分子を整列させるための、整列層が、ステップ２０４で設けられる。その後、液晶分子及び液晶単量体を含む混合物は、その混合物の単量体が、例えば紫外（ＵＶ）光での照射でネットワークを形成する能力を有すると共に他方がこの能力を有さないが、ステップ２０６でＬＣ層を形成するために、基板上の整列層の上部へ設けられる。前記の混合物は、また、好ましくは蛍光性の、色素分子及び（示さない）光開始剤の分子を含む。
【００４０】
一つを超えるＬＣ層が提供される場合には、“Ｙ”が、ステップ２０８で選ばれる、即ち、層のスタックが提供されるとき、受動的な層が、ステップ２１０で設けられ、その後に、先に述べたステップ２０４−２０６が続く。これは、所望の数のＬＣ層のスタックが得られてしまうまで、繰り返され、よって、ステップ２０８で選択肢“Ｎ”が、“積み重ねる？”に対する回答として、選ばれる。
【００４１】
その後、ＬＣ層は、ステップ２１２で、設けられた液晶混合物のガラス転移温度（Ｔｇ）より上に且つ前記の混合物の透明化（Ｔｃ）温度より下にある温度（Ｔ）まで加熱される。この段階では、温度Ｔで、それら液晶分子及び単量体並びに蛍光性の色素分子が、その整列層によって決定されるような方向に、整列させられると共に配向させられる。前記の温度Ｔに全体の構造又は試料を保つ一方で、前記の試料は、ステップ２１４でＵＶ光によって照射され、第一のタイプの液晶分子が相互に架橋することを引き起こし、重合体で強化されたＬＣ層を形成する。
【００４２】
その試料を温度Ｔに維持すると、電場が、例えば、都合の良いことにはコロナ放電を使用することによって、前記の試料にわたって印加され、ステップ２１６で、それら液晶分子が、それらの配向を、前記のネットワークの方向に対して実質的に垂直な方向へと変化させることを引き起こす。その後、その試料は、ステップ２１８で前記のガラス転移温度Ｔｇより下の温度まで冷却される。液晶分子が、好ましくはその異方性のＬＣ重合体ネットワークの方向に対して垂直に、配向させられる、配向の準安定な状態を含有する光読み取り媒体は、図１の下側のパネルに概略的に図解されるように、ステップ２２０でこのように得られる。
【００４３】
このこのように提供された媒体は、基板３０２が整列層３０４によって覆われる構造の異なる層の側面図を示す、図３に概略的に描かれるが、その整列層上へは、その異方性のＬＣ重合体ネットワークを含有する重合体で強化されたガラス質のＬＣ層３０６、配向の準安定な状態における液晶分子、及び、二色性の蛍光性の分子が、提供される。一つを超える重合体で強化されたガラス質のＬＣ層が、設けられるとすれば、不活性な受動的な層３０８が、ガラス質のＬＣ層３０６上へ提供され、破線によって図３に示唆されるように、その後に整列層３１０及び別のガラス質のＬＣ層３１２が続く。これらの三つの層の適用に対応するステップを、所望の数の層が得られてしまうまで、繰り返すことができる。
【００４４】
あるいは、上述した加熱、照明のステップ、電場の印加、及び冷却を、次の層が、多層のレイアウトにおいて先のものの上へ積み重ねられる前にもまた、行うことができる。
【００４５】
今、情報の光学的な記憶用の光読み取り媒体の使用法を、説明することにする。
【００４６】
情報は、配向の準安定な状態を含有する、ガラス質のＬＣ層上へレーザーを集束させることによって（又は局所的な加熱によって）、記憶される。焦点において、光ビームは、照明された点での局所的な温度が、そのガラス転移温度より上に増加することを引き起こし、それら液晶分子の準安定な状態が消失すると共に前記の液晶分子が緩和すると共にそのＬＣ重合体ネットワークに従って方向付けられる配向を採用するという結果を伴って、ガラス質の相から液晶性の又は液体の相への液晶分子についての相転移を引き起こす。これは、一つのビットの書き込み又はあるビット転移に対応する。そして、例えば、“書き込まれてないビットが、“一”に対応する一方、書き込まれたビットは、“零”に対応する。書き込まれてないデータビットが、準安定な状態で、このように整列させられず、むしろ前記のネットワークの方向に対して垂直な方向に配向させられるのに対して、その書き込まれたデータビットの第二のタイプの液晶分子は、ＬＣ重合体ネットワークの方向に、このように整列させられる。
【００４７】
本発明の別の態様は、その重合体で強化されたＬＣ層の乏しい熱伝導性を使用して、低すぎる書き込みスピードの問題を克服することに向けられ、今、図４を参照して説明されることになる。
【００４８】
その方法は、ステップ４０２で計数器の値Ｘを１に設定することによって始まる。ステップ４０４で書き込まれるものであるデータビット毎について、このデータビットが“一”であるか又は“零”であるかいずれであるかが、決定される。“一”又は“零”のいずれかについて、そのアドレス指定されたエリアがＴｇより上の温度Ｔに到達するために、レーザーパルス又は加熱デバイスによって書き込まれるものであるＬＣ層のエリアに、熱が、適用されると共に、それによって前記のデータビットを書き込む。書き込まれるものである全てのデータビットが、ステップ４０６で書き込まれてしまった、即ち、計数器の値Ｘが、最後の数（最後のデータビット）に到達してしまったとすれば、その方法は、ステップ４１０で終了させられる。全てのデータビットが、書き込まれてしまってない（ステップ４０６）、計数器の値Ｘが、ステップ４０８でＸ＋Ｊに設定されるとすれば、そのレーザービームは、別のエリアへ移動させられるか、又は、代わりに、その加熱デバイスが、別のエリアを加熱するために、配置され、それによって、ステップ４０４及び４０６が、繰り返されることになる。加熱することを要求するビットについては、温度Ｔは、その温度までアドレス指定されたデータエリアが加熱されるが、その液晶分子の緩和が、そのアドレス指定されたエリアの温度がガラス転移温度Ｔｇまで減少する間の時間のスパンで、実質的に成し遂げられるように、調節される。その光読み取り媒体の乏しい熱伝導性のおかげで、ナノ秒の程度の長さを備えた熱パルスは、マイクロ秒の程度の時間のスパン内での配向（緩和）における実質的に完全な切り替えを許容するためには、十分なものである。よって、ナノ秒の長さの熱パルスを使用することによって、書き込み用の高いデータ速度が、可能とされる。
【００４９】
書き込まれた及び書き込まれてないデータビットの読み取りを、屈折率、吸収、又は蛍光における差を基にして、することができる。蛍光の場合には、読み取りは、例えば、二色性の蛍光性の分子の励起及びその後における放出された蛍光の光の検出によって、行われる。蛍光性の分子は、それらの吸収断面積に従って、励起される。異なる方向に配向させられた蛍光性の分子は、このように、異なる程度に励起されることになり、このように異なるタイプの記憶された情報（一及び零）に対応する、放出された光の強度における差に至る。
【００５０】
先に示唆するように、書き込まれた及び書き込まれていないビットにおける分子の間の屈折率は、わずかに異なる。一つを超えるガラス質のＬＣ層が、そのデータ記憶媒体に存在するとすれば、書き込まれた及び書き込まれてないビットの屈折率の間におけるいずれの差も、下にある層について、そのビームの質を、従って、そのデータ記憶媒体の性能もまた減少させることになる。単一の層の系において、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屈折率又は吸収における差に基づく読み取りは、蛍光と比較して、同じ程度に適切なものである。相互に交互に積み重ねられた数個のガラス質のＬＣの受動的な層及び整列層を備えた場合には、ことは、この屈折率差を最小化することは、好都合なことである。幸いにも、二色性の蛍光性の発色団を伴うこの発明の一つの実施形態は、前記の屈折率差を最小化するために、材料の注意深い選択を可能とすると共に、このように、多層化された体系を有する光記憶媒体を開拓する。
【００５１】
以後に、いくつかの実施形態を例示する。
【００５２】
［実施形態１（光データ記憶）］
１）反応性の液晶性の単数又は複数の単量体、２）自由選択でメソゲンの性質を備えた、周囲温度よりもはるかに上の一次又は二次の転移を備えた反応性又は不活性な材料、３）異方性の色素、好ましくは蛍光性の色素、４）一つ又は多数の分子内の及び少なくとも一つの又は多数の分子間の水素結合を所有する材料又は材料の混合物、並びに、自由選択で５）熱開始剤、光開始剤、阻害剤、ラジカル捕捉剤、連鎖移動剤、安定化剤、可塑剤、界面活性剤、増感剤、又はドーパントのような一つ以上の添加剤からなる混合物を、ディスク又はカードのような、基板に堆積させた。液晶性の混合物の複屈折を、アドレス指定された及びアドレス指定されてない状態の間における散乱の効果を最小化するように、選んだ。その混合物の堆積を、スピンコーティング、ドクターブレーディング、（化学）蒸着、スパッタリング、鋳込み、マイクロ密着焼き付け、及び射出成形のような従来の技術を使用して、成し遂げた。その混合物を、それの中間相で、しかし好ましくは、欠陥の無い液晶性の形態を許容する、その後に所望の中間相（例えば、ネマチック、スメクチック、又はカイラルネマチック相）への速い又は遅い冷却が続く、それの等方的な状態で、適用することができる。その混合物を、自由選択で酸化スズインジウム又はポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）誘導体のような透明な電気伝導体で被覆された一つ又は二つの境界層の間に閉じこめた。モノリシックな整列を容易にするために、整列を誘起する条件を、機械的に整列された配向層、光誘起された整列層、界面活性剤、剪断又は流れで誘起される力、及び、磁場又は電場のような、単一の境界層上で又両方の境界層上で使用することができる。
【００５３】
この手順を、活性な層を分離するための中間の受動的な層の使用と共に、各々の層について繰り返した。その中間の層の屈折率を、散乱の効果を最小化するために、それら活性な層のものに対して、密接に調和させた。
【００５４】
その混合物を、一次又は二次の転移を備えた純粋な化合物のものと異なるものであり得る、その混合物の結果として生じる一次又は二次の転移より上の、しかし、その混合物の透明化温度より下の、温度まで加熱した。その混合物を、好ましくは組み込まれた光開始剤の存在下においてＵＶ光で照明し、整列された異方性のネットワークを形成した。
【００５５】
その温度を、その一次又は二次の転移より上に維持する一方で、その可動性の液晶性の相及びその組み込まれた異方性の色素（又は色素の混合物）の再配向を果たす、電場を、印加した。あるいは、磁場又はコロナ放電を、その再配向を強化するために、使用することができる。
【００５６】
再配向に使用された有効な場を維持する一方で、その温度を、その混合物の一次又は二次の転移より下に冷却したと共に、その可動性の液晶性のフラクションの準安定な状態を凍結させる。
【００５７】
情報の書き込み及び読み取りを、例えば、レーザービーム又は発光ダイオードを使用する、局所的な照明によって、成し遂げた。読み取りと書き込みとの間で区別するために、その材料をその一次又は二次の転移より上に局所的に加熱するために十分な、書き込み用のより高い強度を備えた、異なる強度を、使用した。
【００５８】
［実施形態２（表示機能）］
この実施形態は、以下に示す差を備えた実施形態１に従ったものである：その設計は、単一の層の設計であった。初期化の段階で、情報は、画像を発生させる手段として、局所的に書き込まれることもある。活性な状態においては、その誘起されたコントラストは、その環境の温度の変化から結果として生じる。再生は、熱及び電場の組み合わせを使用して、成し遂げられることもある。電極のパターン化は、自由選択のものであった。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】希薄な配向させられたＬＣ重合体ネットワークに捕捉された、準安定な配向におけるＬＣ分子を含むＬＣ層の形成の間に通過させられる異なる状態を概略的に図示する、上側の、中央の、及び下側のパネルを示す。
【図２】情報の光記憶用の読み取り可能な媒体を製造するための好適な実施形態の方法のフローチャートを示す。
【図３】情報の光記憶用の多層化された光読み取り媒体の構築を描く。
【図４】光読み取り媒体へデータを書き込む方法のフローチャートを示す。
【図５ａ】分子の中央に縮合した環の系を備えたメソゲンの化合物の例を示す図である。
【図５ｂ】アゾベンゼンの官能性を備えたメソゲンの化合物の例を示す図である。
【図５ｃ】シャム双生児分子の例を示す図である。
【図５ｄ】水素結合することをもたらすための官能基を有する分子の例を示す図である。
【図５ｅ】液晶性の単量体の例Ｃ３Ｍを示す図である。
【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Ｖａ】
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【図Ｖｂ】
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【図Ｖｃ】
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【図Ｖｄ】
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【図Ｖｅ】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年9月11日(2006.9.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図５ｄ】
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【図５ｅ】
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【国際調査報告】
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