(57)【要約】ＲＯＭ−、ＷＯＲＭ−、またはＲＷ−タイプの多層データキャリヤの新しい構造と、キャリヤへ及びキャリヤからデータを書き込み、読み出し、削除、及び再書込みする一般的なモードのいくつかの実施形態が開示される。データの書込みが可能な感光性記録層として機能する光異方性材料から作られた少なくとも１つの配向層を有する電気的に制御された薄い液晶層セルを構成する複数構成要素からなる構造として、各データ保持層が作製される。異方性吸収材料は、蛍光性または非蛍光性のものであってよい。このタイプの構造により、液晶マトリクスに分散された蛍光分子の吸収及び照射能力を電気的に制御する。これにより、ピットごと及びページごとのモードの両方の読出しモードにおいて、隣接するデータ保持層からの蛍光クロストークを部分的または完全になくすことができ、キャリヤの情報層の数を増やし、読出しモードでの寄生収差ひずみを最小限にする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層複合蛍光液晶光データキャリヤであって、
平行面に配置された複数のデータ保持層を含み、
前記データ層が同一パッド上に配置され、透明中間層で分割され、
前記データ保持層の各々が、２つの同様の光学的に透明な電極から作られた電気的に制御された薄い液晶セルを構成する複数構成要素からなる構造として製造され、前記透明電極が、固体層または２つの相互に直交するストリップのシステムとして作られ、少なくとも１つの配向層でコーティングされ、スペーサにより分割され、前記スペーサ間の空間に、ゲスト・ホスト液晶組成及びホストとして使用される光化学的に安定した異方性吸収の蛍光物質が充填されるデータキャリヤ。
【請求項２】
光学的に透明な電極が、ガラスまたはポリマー中間層の両側に適用され、好ましくは、すべての書込み、読出し、蛍光、及び削除照射に対して光学的に等方性及び透明であり、前記中間層の少なくとも１つが滑らかな表面を有しているのに対して、他方側は、小さなピットの形のトラックを含む請求項１に記載のデータキャリヤ。
【請求項３】
すべてのデータ保持及び中間層の屈折率及びホメオトロピック状態にあるゲスト・ホストＬＣ組成（またはプレーナ状態、その特性及び書込みモード及び（または）読出しデータによる）が、書込み蛍光（データ保持）及び読み出し（データ励起）及び削除照射の波長で、互いに同一または近いものである請求項１及び２に記載のデータキャリヤ。
【請求項４】
前記データ保持層が、書込み、蛍光（情報キャリヤ）及びその励起（読出し）及び削除照射の波長に対して多層干渉反射防止フィルタの形で作られる請求項１に記載のデータキャリヤ。
【請求項５】
前記ＬＣ層の厚みは、前記層に形成された情報保持ピットの最小サイズに応じた大きさである請求項１に記載のデータキャリヤ。
【請求項６】
液晶組成に溶解可能な物質を含み、前記物質が、所定のスペクトルで蛍光性のものになる光化学的に安定した物質であるため、多数の光子（量子）を放出すると高度に蛍光性のものであり、これらの物質が、強靭なロッド状またはディスク状のクラスタに配向された分子を有し、前記分子の長波吸収振動子が、長軸に沿って、または長軸に交差して方向付けられる請求項１から５のいずれか一項に記載のデータキャリヤ。
【請求項７】
マルチコア濃縮芳香族炭化水素及びそれらの誘導体などの芳香族炭化水素及びそれらの誘導体、アリールエチレン基及びアリールアセチレン基を含む芳香族炭化水素基及びそれらの誘導体（１、２−ジアリールエチレン、ジアリールポリエン、スチルベン官能基置換、及び１、４−ジスチリルベンゼン置換など）及びポリフェニル炭化水素、５−（フラン、チオフェン、ピロール、及びそれらの誘導体など）を含む組成、六員分子（１つまたは２つの窒素原子組成または１つまたは２つの酸素原子組成など）、複素環式組成、カルボニル基（クマリン及びカルボステネイト（ｃａｒｂｏｓｔｅｎａｔｅｄ）物質、アントロン及び芳香族酸誘導体、オキサゾール−５置換、インジゴイド及びチオインジゴイド、キノンなど）を含む組成、ナフタル酸化合物、及びキサンテン基、アクリジン基、オキサジン基、アジン基、ペリレン基、テリレン基、ビアロントロン（ｖｉａｌｏｎｔｈｒｏｎｅ）基、シアニン基、フタロシアニン基、ポルフィリン基などの有機配位子及び有機染料を有する金属の複合化合物を含む光化学的に安定した組成から選択された蛍光物質を含む請求項１及び６に記載のデータキャリヤ。
【請求項８】
ネマティック、スメティック、またはコレステリック液晶、または液晶を得るための他の物質を有するそれらの混合物を含む請求項１及び７に記載のデータキャリヤ。
【請求項９】
液晶及び蛍光物質が、１：０．０１〜１：０．８のモル比で混合された請求項８に記載のデータキャリヤ。
【請求項１０】
光化学的に安定した異方性吸収の蛍光材料が、液晶特性を備えた物質の分子と共有結合を有する請求項１に記載のデータキャリヤ。
【請求項１１】
照射により影響され、照射を吸収すると、蛍光発光可能であるため、光化学的に安定した異方性吸収の蛍光材料として液晶物質を含む請求項１に記載のデータキャリヤ。
【請求項１２】
ポリマー膜の一方向機械的ラビング、ラングミュア・ブロジェット膜、または斜め吹き付けにより製造可能であり、または、光異方性材料とうまく作用する非接触式光配向方法を用いて作られる少なくとも１つの配向層を含む請求項１に記載のデータキャリヤ。
【請求項１３】
滑らかで（両面）厚みが等しい分割層の間に配置されたスペーサを含み、前記スペーサが、三次元パターン化された外観を有し、ゲスト・ホスト液晶組成の必要な厚みを確保して、ＲＯＭタイプのデータ層として同時に作用する請求項１に記載のデータキャリヤ。
【請求項１４】
リソグラフィまたはレーザスキャニングを適用することにより、感光性ポリマーまたはポジまたはネガのフォトレジスタから作製されてよい三次元パターン化されたスペーサを含む、請求項１及び１３に記載のデータキャリヤ。
【請求項１５】
ＲＯＭタイプのデータ層として同時に作用する三次元パターン化されたスペーサを含み、前記スペーサが、射出圧縮成形技術または光重合組成に基づいた２Ｐプロセスにより成形され、前記分割層の表面の１つに配置される請求項１及び１３に記載のデータキャリヤ。
【請求項１６】
１つまたは両方の配向層を有さないものであってよい請求項１３及び１５に記載のデータキャリヤ。
【請求項１７】
配向層の１つが、ＲＯＭ−、ＷＯＲＭ−、及びＲＷタイプの発光層記録層としても作用し、前記層が、ゲスト・ホスト液晶組成に溶解されない光異方性材料から作られる請求項１に記載のデータキャリヤ。
【請求項１８】
前記感光性配向記録層の最小厚みが、１つの単分子層と同程度の厚みのものであってよい請求項１及び１７に記載のデータキャリヤ。
【請求項１９】
記録、再生、または消去動作のビームを案内するトラック領域が、光異方性材料から作られる感光性配向記録層に形成される請求項１に記載のデータキャリヤ。
【請求項２０】
液晶分子と前記感光性配向記録層表面の分子との間の接着のエネルギー値が、偏光照射への露光エネルギーにより制御可能である請求項１及び請求項１７に記載のデータキャリヤ。
【請求項２１】
ＷＯＲＭタイプの前記感光性配向記録層が、ジアセチレン誘導体またはポリビニルシンナメートなど、単分子不可逆光化学反応または二分子光化学反応に基づいて光異方性材料から作製される請求項１に記載のデータキャリヤ。
【請求項２２】
データ層が、以下のタイプ、すなわち、ＣＤ−またはＤＶＤ−読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、書込み１回読出し多数（ＷＡＲＭ）、書き換え可能（ＲＷ）、またはまたはさまざまな光ディスク、カードまたはテープにおけるそれらを混合したタイプのものであってよい請求項１に記載のデータキャリヤ。
【請求項２３】
光化学的に安定した異方性吸収の非蛍光物質が、ポリマーマトリクスに導入され、または、成膜特性を高めるように働く少数の特別な添加物を有するホモジニアス単一物質として使用されてよい請求項１及び請求項２２に記載のデータキャリヤ。
【請求項２４】
前記データ層が、複数構成要素からなる構造としてデザインされ、少なくとも１つの配向層を有する電気的に制御された薄い液晶セルを構成する請求項１及び２２に記載のデータキャリヤ。
【請求項２５】
蛍光多層データキャリヤ上に（から）データを書き込み、読み出し、及び削除するデバイスであって、
固体層として、または２つの相互に直交するストリップのシステムとして製造され、少なくとも１つの配向層でコーティングされ、スペーサにより分割された２つの同様の光学的な透明な電極からなる電気的に制御された薄い液晶セルを構成する複数構成要素からなる構造の複数データ保持層を含む多層複合蛍光液晶光情報キャリヤであって、前記スペーサ間の空間に、ゲスト・ホスト液晶組成及びホストとして使用される光化学的に安定した異方性吸収の蛍光物質が充填される、光情報キャリヤと、
前記データキャリヤに格納された情報の光学的または熱光学的書込み、光学的読出し、及び光学的または熱光学的削除を行うための波長を有する電磁気照射源と、
書込み、読出し、及び削除照射を特徴とする偏光を設定する偏光光学手段と、
ピットごとまたはページごとのモードにおいて、情報を書き込み、読み出し、及び削除する電磁気ビームの所定の空間構成を形成する光学手段と、
読み出されるデータ保持蛍光照射の強度及び（または）偏光特徴（部分的に偏光された照射の主要な配向の偏光程度及び芳香）をピットごとまたはページごとに光電検出したあと、それをデータ保持電気信号に変換する受光手段と、
実時間または書込み完了後すぐに、書込みモード修正のフィードバック信号を送信可能な、書込みデータの品質制御及び修正を行う光電子手段と、
電極間に配置されたゲスト・ホスト液晶組成の吸収及び蛍光能力を制御するために、任意の所与の固体またはストリップ電極対に電圧を供給する手段と、
を含むデバイス。
【請求項２６】
光異方性材料から作られる感光性配向記録層の吸収スペクトルと、多層データキャリヤ蛍光物質のスペクトルは、部分的または完全に重なり合う請求項５に記載のデバイス。
【請求項２７】
ＷＯＲＭ−またはＲＷ−タイプの多層光キャリヤ上に書き込まれているデータを書き込み、読み出し、削除、及び修正するように、光照射の同一の波長を有するが、異なる時間、エネルギー、及び偏光パラメータを有する照射源を含む請求項２５及び２６に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
背景技術
本発明は、ピットごとまたはページごとに情報を記録し読み取るための光メモリシステムに関し、さらに詳しく言えば、蛍光読出し情報を有するＲＯＭ、ＷＯＲＭ、ＲＷ−多層光メモリシステム、またはそれらの組み合わせに関する。
【０００２】
既存の光メモリシステムは、一層または二層の情報層を有する二次元データキャリヤを利用する。光データを記録するさいの従来の技術的解決策のほとんどは、情報層の局所領域（ピット）における反射されたレーザ照射強度の変化の記録を提案している。これらの変化は、ＣＤまたはＤＶＤ読出し専用メモリ（ＲＯＭタイプ）のレリーフ光ディスクでの干渉効果、金属膜にある孔の燃焼、染料の脱色、広く使用されているＣＤ−書込み１回読出し多数（ＷＯＲＭ）−システムにおけるポリカーボネートの局所的な溶融、相転移書き換え（ＲＷ）−システムにおける反射率の変化などの結果であり得る［Ｂｏｕｗｈｕｉｓ  Ｇ．ら、「光ディスクシステムの原理（Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ  ｏｆ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄｉｓｃｓ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）」、Ｐｈｉｌｉｐｓ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ、Ｅｉｎｄｈｏｖｅｎ、Ａｄａｍ  Ｈｉｌｇｅｒ  Ｌｔｄ．，Ｂｒｉｓｔｏｌ及びＢｏｓｔｏｎ］。
【０００３】
記録密度を上げるために、これらのキャリヤは、大口径レンズ（高ＮＡ対物レンズ）と組み合わせたより短い波の照射源への移行［Ｉ．Ｉｃｈｉｍｕｒａら、ＳＰＩＥ、３８６４、２２８０］、低減したトラックピッチ、及びランドグルーブ記録タイプの光ディスクのグルーブ深さを増大すること［Ｓ．Ｍｏｒｉｔａら、ＳＰＩＥ、３１０９、１６７］などの方法を用いる。情報を読み取る新しい媒体及び方法は、情報の高密度記憶用［Ｔ．Ｖｏ−Ｄｉｎｙら、ＳＰＩＥ、３４０１、２８４］に、ピット深さの調整用［Ｓ．Ｓｐｉｅｌｍａｎら、ＳＰＩＥ、３１０９、９８］に、及び対称パターンに配設された正方形の情報ピットを有する光ディスク用［Ｓａｔｏｈら、米国特許第５，５７２，５０８号］に用いられる。
【０００４】
米国特許第４，６３４，８５０号及び同第４，７８６，７９２号（Ｄｒｅｘｌｅｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｃｏｒｐ．）では、データ密度を高めると同時に、エラーを最小限に抑えるために、ディジタル光データの「４倍記憶密度」または「マイクロチェスボード」フォーマットが用いられており、データは、モーションピクチャフィルム（または光メモリカード）上に光学的に格納可能なディジタルデータ量の４倍の量までＣＣＤ光検出器アレイにより読み取られる。
【０００５】
三次元（ホモジニアス）感光性媒体により、１立方センチメートル当たり数テラビットを超えるこのような情報記録密度を達成することができる。これらの媒体は、二光子吸収においてさまざまな光物理学的及び光化学的な非線形効果を示す。これらの三次元ＷＯＲＭ−及びＲＷ−情報キャリヤにおける最適な記録及び読出し性能は、感光性要素と、例えば、光発光性材料［Ｄ．Ｐａｒｔｈｅｎｏｐｏｕｌｏｓら、Ｓｃｉｅｎｃｅ、１９８９、２４５、８４３］または光退色材料が利用される場合、中間仮想レベルを介した光反応の生成物との両方による二光子吸収のプロセス、または光屈折結晶またはポリマー及び光ポリマーが使用される場合、屈折パラメータの変化を記録するプロセス［Ｙ．Ｋａｗａｔａら、Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．、１９９８、２３、７５６］及び［Ｒ．Ｂｏｒｉｓｏｖら、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．、１９９８、Ｂ６７、１］である。
【０００６】
原則的に、この書込み及び読出しモードにより、情報媒体内の変化した情報特性を有するピット（従来の反射ＣＤ−またはＤＶＤ−ＲＯＭで使用される情報ピットに類似）に局所的に情報を記録することができるようになる。
【０００７】
しかしながら、この原理を実際に実行するには、このタイプの記録に要求されるフェムト秒レーザ照射源が高コストで大型であること、さらに、媒体の感光性が極めて低いことによる難題がある。一般的に、このように媒体の感光性が極めて低い原因として、本願発明者等が現時点で知る感光性材料の二光子吸収断面積パラメータが極めて低いことが挙げられる。
【０００８】
技術的に、多層光情報キャリヤを使用することは、より効率的なことであろう。しかしながら、これらには、ある一定の制限がかかり、特に、媒体内の深くで、データキャリヤ媒体及びデータ読出しモード及びデバイス（ＷＯＲＭ−及びＲＷ−光メモリデタの書込みモード）のデザイン及び特性に関するさらなる問題が生じる。
【０００９】
反射モードにおいて、多層光情報キャリヤの各情報層は、部分的反射コーティングで被覆される。これにより、媒体を介して所与の情報層へ通過すること、及び受信側に戻ることによる読出し及び反射情報ビームの強度が低減する。
【００１０】
さらに、それらのコヒーレントな特徴により、通過中の両方のビームが、予測困難な屈折と、情報層の断片（ピット及びグルーブ）での干渉ゆがみを被る。
【００１１】
このような理由から、蛍光読出しを有する多層蛍光光情報は、部分的反射コーティングがないため好ましい。この場合、屈折及び干渉ゆがみは、蛍光照射の非コヒーレント特徴、読出しレーザ波長と比較してより長い波長、及び入射レーザ及び蛍光照射に対する光媒体の透明性及び等質性（異なる層の同様の反射率）により、かなり少なくなる。したがって、多層蛍光キャリヤは、反射光メモリと比較していくつかの利点を備える。
【００１２】
米国特許第４，２０２，４９１号では、データスポットが赤外線照射を発光する蛍光リンク層が使用されている。特開昭６３−１９５８３８号公報では、基層の艶消し面にデータキャリヤ層が適用された蛍光読出しモードを有するＷＯＲＭディスクが提案されている。書込み及び読出し照射の光拡散が強いため、ＷＯＲＭディスクに基づいて多層情報構造を作ることは絶対に不可能である。しかしながら、蛍光組成を用いて多層光ディスクを作ることは可能である。この技術は、米国特許第６，０２７，８５５号及び同第５，９４５，２５２号、及び欧州特許公開公報第００９６３５７１号に記載されている。
【００１３】
米国特許第６，００９，０６５号及び同第６，０７１，６７１号（Ｖ．Ｇｌｕｓｈｋｏ及びＢ．Ｌｅｖｉｃｈ）には、多層蛍光光ディスクから情報をビットごとに読み取るためのデバイスが記載されている。
【００１４】
現在、あらゆるタイプの多層蛍光データキャリヤ（光ディスク及びカード）の一般的な要求は、データキャリヤが、記録情報の最大可能量及び密度、最大可能読出し速度、及び「信号と雑音」間の高比率を備えなければならないことである。情報ピットのサイズを最小限にし、各情報層における記録密度を増大させる場合、さらに、情報層の数を増やし、波長がより短い読出し照射源を用いる場合、この要求を満たすことができる。高速読出しを達成することができるように、情報蛍光信号の最大可能容量を作り出す必要がある。
【００１５】
実際の記録密度と、光データ書込みの上述したパラメータの残りは、記録照射源の波長によってだけではなく、記録用に使用される実際の記録媒体、入力／出力モード、光メモリデバイスの特性によって決定される。
【００１６】
蛍光多層メモリに関して言えば、いくつかの追加の要求が満たされなければならない。すなわち、記録照射は、三次元媒体の微小位置の境界内においてのみ吸収されなければならず、その書込み及び／または読出し照射は、ある一定のしきい値効果を達成することができる程度に強いものでなければならない。そうでなければ、記録媒体内の深くにある情報ビットの記録は、媒体を通過する際に記録ビームの全ルートにそった光学特性の変化により達成されることになる。
【００１７】
さらに、蛍光分子が一光子読出し照射を吸収すると、光ディスク及びカードの形態のデータ読出しモードのデザインに特定の差が観察される。読出し照射１７（２３）及び蛍光照射２４及び２５に対して透明であるポリマー層１２（２２）により、情報保持層１１（２１）が分離されている多層情報媒体１０（２０）内での２つの可能な読出しオプションを示す図１及び図２を参照されたい。一般的に、ディスクシステムは、鋭く集束されたレーザビーム２３（図２）により達成されるビットごとのデータ読出しを利用する。
【００１８】
情報ピット（２６）からの蛍光照射（２４）を受光収集するプロセスにある空間フィルタリングにより、層間でのクロストークがほとんど生じないようにすることができる。このクロストークは、読出し照射（２３）が突き抜けるときに生じる隣接する情報層の蛍光励起（２５）により発生する。したがって、これらのデータキャリヤを利用する場合、十分許容可能な低コントラストが得られる（バックグラウンド蛍光強度ＩＦｌ（ｂａｃｋ）の差とそれらの総和Ｋ＝（Ｉｆｌ（ｐｉｔ）−Ｉｆｌ（ｂａｃｋ））／（Ｉｆｌ（ｐｉｔ）＋Ｉｆｌ（ｂａｃｋ））の比率）。Ｋ＝各別々の情報層からの記録された信号の１／２〜２／３。
【００１９】
これが起こると、別々の情報層（２１）が完全に固化されることがある。蛍光材料は、微小ピット（情報ピット）（２６）と間の空間（２７）の両方を充填することがある。
【００２０】
この現象により、公知の加熱成形技術（射出圧縮成形技術）を用いたり、スピンコーティング、またはローラまたは浸漬コーティングのいずれかを使って後で情報保持層（２１）にコーティングを施されたレリーフマスターディスク（オリジナルディスク）からの光重合可能な組成に基づいた２Ｐプロセスを用いたりすることができる。
【００２１】
光カードなどの多層蛍光データキャリヤにより、情報（１４）の全ページの多チャネル（ページごとの）読出しを使用することができ、これらは、数千のピット（１６）から構成され、これは、ＣＣＤカメラが行うものである。このとき、ページ（１４）の三次元画像フィルタリングが、層間のクロストークにより著しく妨げられることがあり、このクロストークは、隣接する層により発光される蛍光（２５）により発生し、その結果として、コントラストが実際に下がるため、受光器が受け取る像のコントラストが低くなることが観察される。このような理由から、光カードを使用するさい、各層に高コントラスト（Ｋ〜１．０）を達成することが重要である。高レベルのコントラストを達成するために、情報層（１１）をアイランド状構造としてグループ化する一方で、情報ピット（１６）のみに蛍光材料が充填されなければならない。データ保持層からなるこの構造を製造するために、非常に高度な技術を用いる必要がある。
【００２２】
さらに、層内の蛍光情報ピットが全層面積の約５０パーセントを占めるとき、書込みパーセンテージが上記に参照したもの同程度の大きさであっても、この層により放出され受光デバイスに進む情報信号の強度は、読出しモードで多層キャリヤから受信器に到達する全蛍光フローの強度の約１／Ｎであり、Ｎはキャリヤにある情報層の数を表す。
【００２３】
本発明により、ＲＯＭ−、ＷＯＲＭ、またはＲＷタイプの蛍光多層データキャリヤの新しい構造と、そのキャリヤへ／キャリヤからデータの書込み及び読出しを行うタイプ及びモードのいくつかのオプションが得られる。これらのオプションにより、液晶マトリクスに希釈される蛍光分子の吸収及び照射能力を電気的に制御することができる。また、これにより、「ピットごと」または「ページごと」のモードの両方での読出し中、隣接するデータ保持層の間の蛍光クロストークを完全または部分的になくすことができる。これを行うさい、情報信号の蛍光強度を制御し、層間の距離を短くすることもでき、これにより、キャリヤの情報層の数を増やし、読出しプロセスにおける収差及びひずみを低減することができる。さらに、提案された解決策により、一回の書込みまたは再書込みのさまざまな非線形及び線形の光化学的及び光物理学的機構の応用領域が拡大される。また、データキャリヤにデータを記録、読出し、及び削除するための同一の照射源を用いることもできる。
【００２４】
それに加えて、本発明は、ホスト蛍光物質として光化学的に安定した異方性吸収の非蛍光物質を使用する多層情報キャリヤの他のデザインを含む一方で、液晶マトリクスにホスト分子が全くなくてもよい。
【００２５】
本発明の詳細及び利点は、本願発明者等が開発した情報キャリヤにおけるデータの書込み、読出し、及び再書込み原理をさらに詳細に記載した以下の記載を読むことにより、さらに明らかになるであろう。また、本発明の多数の図面及び説明も提供する。
【００２６】
蛍光多層光データキャリヤの構造及び動作原理を理解しやすいようにするために、図面が構成部品の実際のサイズ及び比率を示していないことに注目されたい。
【００２７】
以下、本発明を支持する図面を参照しながら、本発明について記載する。
【００２８】
図３は、電動式ゲスト・ホスト液晶システムに基づいて製造された複合多層（動作原理を理解しやすいように、二層を選択）光データキャリア（３００）からなる提案された構造の一般化されたオプションの略図的断面図である。
【００２９】
主要構成部品として、データキャリヤ（３００）は、「パッド」（基板）（３０１）が備え付けられ、複数のデータ保持層（データ層）（３０２）を含み、これらの層は、［米国特許第６，００９，０６５号、同第６，０７１，６７１号、国際公開公報ＷＯ９９／２４５２７号など］に記載される公知の蛍光データキャリヤとは異なり、一層構造ではなく多層構造を構成する。一般的に、この多層構造は、電気的に作動可能であり、スペーサ（３０６）により分離される配向層（３０４及び３０５）がコーティングされた２つの同様の光学的に透明な電極（３０３０からなる薄い液晶セル（ＬＣ）としてデザインされている。スペーサ（３０６）により分割された配向層間の空間には、ホスト物質（３０８）として用いられる光化学的に安定で異方性吸収の蛍光材料を含有する、ゲスト・ホスト液晶（ＬＣ）組成（３０７）が充填される。
【００３０】
所定のスペクトルで蛍光性になり異方性吸収が可能な光化学的に安定した物質が必要であるため、液晶組成中で十分に溶解可能であり、多数の光子（量子）の照射時に高度に蛍光性のある物質を選択した。これらの物質中、分子は強靭なロッド状またはディスク状のクラスタに揃えられ、それらの長波吸収振動子が、長軸に沿って（例えば、スチルベンなど）、または長軸に交差して（例えば、テトラセン、ペンタセン、及び他のポリアセンなど）方向付けられる。
【００３１】
本発明において、マルチコア濃縮芳香族炭化水素などの芳香族炭化水素及びそれらの誘導体、アリールエチレン基及びアリールアセチレン基を含む芳香族炭化水素基及びそれらの誘導体（１．２−ジアリールエチレン、ジアリールポリエン、スチルベン官能基置換、及び１．４−ジスチリルベンゼン置換など）、及びポリフェニル炭化水素、５−（フラン、チオフェン、ピロール、及びそれらの誘導体など）を含む組成、複素環式組成、カルボニル基（クマリン及びカルボステネイト（ｃａｒｂｏｓｔｅｎａｔｅｄ）物質、アントロン及び芳香族酸誘導体、オキサゾール−５置換、インジゴイド及びチオインジゴイド、キノンなど）を含む組成、ナフタル酸化合物、及びキサンテン基、アクリジン基、オキサジン基、アジン基、ペリレン基、テリレン基、ビアロントロン（ｖｉａｌｏｎｔｈｒｏｎｅ）基、シアニン基、フタロシアニン基、ポルフィリン基などの有機配位子及び有機染料を有する金属の複合化合物を含む光化学的に安定した組成から、これらの蛍光物質を選択した。
【００３２】
液晶と染料は、１：０．０１〜１：０．８のモル比で混合した。液晶に関して、サーモトロピックまたはリオトロピックのスメティックまたはコレステリック液晶またはそれらの混合物を用いることができるが、ネマティック液晶または他の結晶との混合物がより好ましい。
【００３３】
光化学的に安定の異方性吸収材料は、液晶特性を有する材料の分子と共有結合を有するものであってよい。照射により影響を受けそれを吸収すると蛍光発光可能であるため、蛍光剤としての役割を担うものであってよい液晶物質である。
【００３４】
データ層（３０２）は、「中間層」（３０９）により分離されており、中間層は、光学的に高品質のものであり、データ（蛍光）の保持及び削除も可能な書込み及び読出し照射に対して透過性のものである。中間層は、数ミクロンから数百ミクロンの厚みのものである。保護層（３１０）は、機械的ダメージ及び攻撃的媒体の悪影響から光データ保持媒体を保護する。焦点が合っていない層により生じる光反射、散乱、及び回折の寄生効果をなくすためには、所与の波長に対して互いに非常に近接したすべてのデータ、中間、及び保護層に対して屈折パラメータを選択することが重要である。また、ゲスト・ホストＬＣ組成（３０７）に対して同じパラメータが選択されなければならず、これは、ホメオトロピック（または、その性質及び読出し及び／または書込みモードに応じてプレーナ状態）であってよい。必要に応じて、所定の波長のデータ層（３０２）は、反射防止及び干渉コーティングを有する多層として組み立てられてよい。このタイプの層を組み立てるためには、何層かの追加層（図３には図示せず）を構造に追加しなければならない。
【００３５】
データ層と中間層は、光または熱にさらされると固化する接着剤（３１１）を使って１つの多層キャリヤ（３００）に接着される。
【００３６】
コントローラ３１２が、個々の電気制御を行う。これは、電源３１３からの電力供給を用い、組成３０８のＬＣ分子、ひいては、この組成の一部であるホスト蛍光分子（３０８）を配向する役目をもつ。コントローラ３１２及び電源（３１３）は、独自に動作するデータ書込み及び／または読出しデバイス（図３には図示せず）に設置されるため、多層キャリヤ（３００）の外側に配置される。
【００３７】
光学的に透明な電極（３０３）に関しては、ＰＣ液晶（ＬＣ）スクリーンに一般的に使用される透明電極層を使用した。これらの層は、インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）、スズ酸化物などの金属酸化物から作られる。これらの層の厚みは、約０．００１〜１ｍｍｃである。これらの層は、ホモジニアス膜（３０３）として、または２つの相互に直交するストリップ（図４）４１、４２として製造されて、多層キャリヤへ（または多層キャリヤから）データを書き込み、読み出し、または削除する一般モードにおいて、電力を節約してよい。後者の場合、液晶セルの各々は、多層キャリヤ（３００）のデータ層（３０２）の一層の所与の領域（ページ）４３にあるデータを書き込み、読み出し、または削除するさい、スペクトル領域を通過するホスト蛍光励起（３０８）の係数を制御するシャッタアレイとして機能する。また、これは、蛍光強度を制御する。中間ガラスまたはポリマー層（３０９）の両側が電極（３０３）でコーティングされる（ガラスまたはポリマーには、マイラー（Ｍｙｌａｒ）（Ｄｕｐｏｎｔ）、ポリカーボネート、エポキシ樹脂、感光性樹脂、光重合組成物などを選択できる）。中間層は、それらの光学特性が変わらないかぎり、等方性であることが好ましい。
【００３８】
配向層（３０４）の表面をホモジニアスにするために、従来、液晶（ＬＣ）スクリーン技術で用いられていた配向層を用いてもよい。この技術については、［Ｐ．Ｃｈａｔｅｌａｉｎ、Ｂｕｌｌ．Ｓｏｃ．Ｆｒａｎｃ．Ｍｉｎｅｒ．６６、１０５（１９４３）］にすでに記載されている。この方法は、厚みが1ミクロンより薄いポリイミドタイプのポリマー膜を使用する。膜は、一方向に機械的にラビングされ、透明電極（３０３）（図３）の１つまたは電極４１または４２の１つをコーティングする。
【００３９】
しかしながら、この技術は、中間層の厚みが非常に薄い場合（約１０ｍｍｃ以下）や、層が微レリーフ表面（３０９）を使用する場合、ほとんど適用できないか、まったく適用できない。この場合、液晶層のプレーナ配列の非接触方法、例えば、ある透明材料を斜めに吹き付ける方法［Ｊ．Ｌ．Ｊａｎｎｉｎｇ、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．２１、１７３（１９７２）］、またはラングミュア・ブロジェット多層分子膜の使用［Ｅ．Ｇｕｙｏｎ、Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．１０、６８１（１９７３）］など、を用いる他の公知の技術を採用してもよい。
【００４０】
本発明において、いわゆる光異方性材料、すなわち、本来等方性の感光性材料を使って液晶の配向を行う技術を使用しており、これらの材料は、偏光された光照射、及び偏光されていなくても誘導された光照射を吸収するとき光異方性を示す。この技術は、本発明の発明者の一人により１９９０年に見い出されたものである［Ｖ．Ｋｏｚｅｎｋｏｖら、１１  ＵＳＳＲ  Ｏｐｔｉｃ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、Ｋｒａｎｓｎｏｙａｒｓｋ、１９９０、ｐ．１３０（ロシア語）］。
【００４１】
材料の深さ内とその表面上の両方での配向分子分布の異方性により、光異方性が生じる。これらは、異方性の特性を有する残りの初期分子であってよく、または、光化学反応の結果として形成された新しい異方性生成物であってよい。これが起こるとき、活性化照射が光異方性材料に無事に到達すると、残りの初期分子の永久双極子の主要な配向が材料平面に従い、活性化照射の電場ベクトルに対して直交に配向されることになる。このように配向する結果、異方性材料の表面上に位置する異方性分子と、光化学反応の結果として形成される異方性生成物との組み合わせを達成する。この組み合わせは、材料平面に沿って、及び光異方性材料の表面分子の主要な配向の方向に従った一定方向に、液晶分子を配向することができる。
【００４２】
本発明において、これらの材料から作られる層は、遠心技術、溶液浸漬を用いて、またはラングミュア・ブロジェット法に従って、または真空熱吹き付けにより製造されてよい。配向特性を追加するための非接触式及び非機械式の光学的方法により、超薄の中間層（３０９）を作ることができ、または、層表面の１つだけが微レリーフでコーティングされれば、微レリーフ表面層を作ることができる。
【００４３】
データ層（３０２）に薄いＬＣセルが使用される場合、配向層（３０４）を用いなくてもよい。本発明において、逆透明電極３０３（図３）上または電極４２（または４１）（図４）上に設けられた配向層（３０５）は、その配向の役割に加えて、記録層の役割も担う。これらの層は、ポリマー層の機械的ラビング、斜め吹き付けにより製造することができ、またはラングミュア・ブロジェット膜から作ることができる（ＲＯＭタイプのデータキャリヤ用）。また、光異方性材料とうまく作用する上記に参照した光配向方法を使用することもできる（ＲＯＭ−、ＷＯＲＭ−、またはＲＷタイプのデータキャリヤ用）。
【００４４】
後者の場合、書込みが完了した後、層は、従来のＣＤまたはＣＤ−ＲＯＭシステムの反射ピットに類似したデータ（情報マークまたはピット）３１４を保持する多数の微小領域を含むことになる。これらは、バックグラウンド領域（３１５）に位置し、外面（３１６及び３１７）及びＬＣ層（３０７）内の両方で、電気的に制御されたＬＣ複合ゲスト・ホスト層３０７と比較すると、異なる分子クラスタ、ひいては、異なる配向性能をもつことになる。
【００４５】
ＬＣ分子を電気的に制御して整列するのと同時に、ＬＣ中に希釈されたホスト蛍光異方性分子（３０８）も、より整列及び配向されるようになり、読出し照射を吸収し始める。これが起こると、電極３０３または４１及び４２にかかる電圧の有無に応じて、データ保持層の吸収係数及び蛍光強度も変化することになる。
【００４６】
光配向層として光等方性材料を適用するさいのこのような技術的解決策には、従来使用されていたＬＣ分子配向の接触式及び非接触式の非光学的方法と比較して、いくつかの利点がある。ここで、以下に利点を挙げる。
【００４７】
・表面配向性能の所定の空間構成をもつ光パターニング配向表面を形成するさいの簡易性。
【００４８】
・光品質の点から見た場合の表面上でのＬＣ分子の良好な配向。
【００４９】
・配向層表面の分子との接着性Ｗ３を制御可能なこと。
【００５０】
最後に挙げた利点が特に重要であり、データ層（３０２）における高密度表面データ書込みのさい、ＬＣ層の厚みは、記録層（３０５）に記録された情報ピットのサイズに相関されなければならず、言い換えれば、ピットが約０．４ｍｍｃであれば、ＬＣ層は約０．１〜０．４ｍｍｃの厚みのものでなければならない。
【００５１】
さらに、高い接着性（Ｗ３）の配向表面及びプロセスを制御する実際の電場において、例えば、約０．０１ｍｍｃの厚みの領域にあるネマティックＬＣに、分子を電気的に再配向することは不可能である。言い換えれば、中間相と直接接触するいくつかの分子層からなる層でそれを行うことは不可能である。光異方性材料の露光エネルギーを制御すれば、ＬＣプレーナ配向の軸を形成するだけでなく、ＬＣ分子とフォトアライナの表面分子との間の接着性である接着エネルギー値（Ｗ３）を制御することができるようになり、結果的に、それらの電気光学的挙動に影響を与えることができるようになる。
【００５２】
したがって、本発明において、データ層（３０２）、層（３０４）（利用可能な場合）の提案された電気的に制御された複数構成要素からなる電気的構造体は、従来の配向層の役割を担うのに対して、配向層（３０５）も、ＲＯＭ−、ＷＯＲＭ−またはＲＷタイプの記録層として直接動作する。この場合、配向特性を変化させるプロセスで形をなすように情報ピットの隠れパターンが形成され、それらの変化は、ＬＣ分子に関連して表面に沿って調整される。必要であれば、このパターンは、高度の蛍光強度で自動的に読み取られて（視覚化されて）よく、これは、データ保持層３０２のゲスト・ホスト液晶セルにより行われる。また、この層は、ホスト（３０８）として異方性吸収蛍光分子を用いる配向記録層（３０５）を含む。
【００５３】
提案された複合蛍光多層光データキャリヤは、ＣＤ−またはＤＶＤ−読出し専用メモリ（ＲＯＭ：ｒｅａｄ  ｏｎｌｙ  ｍｅｍｏｒｙ）、−書込み１回読出し多数（ＷＯＲＭ：ｗｒｉｔｅ  ｏｎｃｅ  ｒｅａｄ  ｍａｎｙ）、書き換え可能（ＲＷ：ｒｅｗｒｉｔａｂｌｅ）、またはさまざまな光ディスク、カードまたはテープにおけるそれらを混合したタイプとして製造されてよい。このようなキャリヤの空間に沿った情報ピットの二次元分布の形状は、直線として描かれてよく、または、螺旋状または円形状のトラックであってよく、この場合、ＥＦＭ（８−１４変調）１４ディジタルチャネル変調コードを用いて、データフローが書き込まれる。また、配向記録層（３０５）の表面上での二次元データ符号化のＥＴＴ（８−１０）法を用いて記録された４つの隣接するバイトの形で、データが書き込まれてもよい。
【００５４】
蛍光を励起する読出し照射に向けられた光を発光する二色性分子（３０８）の軸の配向を変化させることによって、蛍光強度を制御することが可能である。吸収蛍光材料（３０８）の二色特性の結果として、それにより発光される光は、最大強度のものである。しかしながら、最大強度を達成するために、分子は、読出し照射の吸収が最大になるように配向されなければならない。コントローラ３１２により作られる電場を用いて、液晶マトリクス（３０７）の方向を変化させることにより、蛍光分子（３０８）による読出し照射の吸収強度、ひいては、それらにより発光される蛍光データ保持光の強度を制御することができる。必要であれば、読出し照射の強度を変化させることなく、電場パラメータを徐々に変化させることができ、蛍光の光強度も徐々に変化することになる。
【００５５】
例えば、負の誘電異方性を有するネマティックＬＣ（５０１）のホメオトロピックテクスチャ、または一方向に配向され正の誘電異方性を有するネマティックＬＣ（５０２）のホモジニアス（プレーナ）テクスチャの静電変形に基づいて、提案された光メモリシステムが構造化されてよい。これらの変形は、ネマティックマトリクス（５０４）（図５ａ）に希釈された二色性蛍光物質（５０３）の分子の配向を相関させて変化させることにより達成される。
【００５６】
ネマティック液晶、例えば、正の誘電異方性を有するネマティック液晶は、二色性を有する物質（５０３）の細長い分子を配向し、それらを互いに平行に配置し、さらには、ＬＣ層の分子（５０２）に対しても平行に配置するマトリクスの機能を果たす。電場において液晶マトリクスの配向が変化すると、二色性材料（５０３）の配向が変化し、その結果、読出し（または書込み）及び削除の照射（５０５）に対して、薄いゲスト・ホストＬＣ層（５０４）の吸収性（理論的には最大ゼロ）及び発光性能（同様に最大ゼロ）が変化する。
【００５７】
例えば、電圧が供給されていないとき（Ｖ＝０）、電極表面（３０３）に対して平行に二色性分子（５０３）を配向したければ、正の誘電異方性（５０２）を有するネマティック試料に配向されたプレーナ構造を形成する必要がある。さらに、所定の波長で、読出し照射を最大限に吸収するように（図５ｂ、曲線１）、ひいては、読出しモードにおいて最大の蛍光発光を行うように（図５ｂ、曲線１’）、二色性を有する分子（５０３）を選択する必要がある。電場Ｖ＝Ｖ１による影響を受けると、マトリクスとして選択した正の異方性ネマティックＬＣ（５０２）は、そのテクスチャを変化させてホメオトロピックになるのに対して、二色性物質（５０３）の分子は、偏光されたものであっても、偏光されていないものであってもよい光波の電気ベクトルの振動方向に対して垂直に配向することになる。分子は、実質的に透明であるため、読出し照射の波長での吸収及び蛍光発光は存在しないことになる（図５ｂ、それぞれ曲線２及び曲線２’）。
【００５８】
この場合、読出し中の層を除くすべての焦点が合っていない層に、蛍光バックグラウンド（５０６）が存在しなくなることにより、それらにより発生してしまう蛍光クロストークをなくし、読出しモードにおける「信号と雑音」の比を高めることができる。層５０４の吸収性能を実質的にゼロに最小限に抑えることができ、これにより、吸収範囲が完全または部分的に重なり合う光異方性及び蛍光材料を使用することができるようになる。
【００５９】
読出しデバイスにより使用される電力を節約するために、負の誘電異方性を有するネマティック結晶を使用することが好ましい。電極（３０３）に電圧が供給されていないとき、すべてのデータ保持層（３０２）は、読出し照射を吸収せず、結果的に、まったく蛍光発光を行わない。電極（３０３）（または電極４１及び４２の特定のストリップ）に対しての電力供給の制御は、所定のデータ層（３０２）またはこの層の所定のデータページ（４４）から読み取るためにのみ必要である。
【００６０】
既存する単層蛍光データ保持システムと比較した場合、蛍光データ保持層３０２の提案された複数構成要素からなる構造の別の利点は、ゲスト・ホスト組成３０７に対して光パターニング配向層としても作用する記録層（３０５）が、最大、わずか１０オングストロームの厚みの単層まで、望みどおりの薄さにしてよいことである。同時に、その吸収性能も非常に小さくなるが、読出し、書込み、及び削除照射の強度は、実質的に、このような多層媒体を通過するプロセスにおいて同じままである（下がらない）。
【００６１】
さらに、感光性の配向記録層（３０５）と異方性吸収蛍光材料（３０８）の吸収範囲がすべてまたは部分的に重なり合う状況において、電気を用いて異方性蛍光分子の吸収性能を制御することが可能である。これにより、同一の波長を用いる照射源で、ＷＯＲＭまたはＲＷタイプのキャリヤにデータの書込み、読出し、または削除をすることができる。さらに、単一書込みまたは書き換えデータに対して、さまざまな線形及び非線形の光化学及び光物理デバイスを使用するさらなる機会が得られる。
【００６２】
感光性記録層（３０５）の厚みを、最大、単一分子層のサイズまで薄くしても、データ書込みプロセスにおける感光性に影響を与えることがないだけでなく、従来の単層蛍光記録層ではよくあるように、読出しプロセスにおいてデータ（蛍光）信号のパラメータに影響を与えることもないことに注目されたい。これが達成されるのは、書込み中のデータが、記録層（３０５）の表面（３１６）の配向特性の変化として格納される一方で、読出しモードにあるデータ保持信号が、蛍光分子（３０８）を有する電気的に制御されたゲスト・ホストＬＣ層（３０７）により強化されるためである。信号強化は、記録層（３０５）の厚みに左右されるものではなく、ＬＣ層（３０７）の厚みと、そこでの蛍光物質（３０８）の濃度によってのみ影響を与えられる。提案された読出し技術は、情報ピット（３１４）のサイズの変化は想定していない。さらに、焦点が合っていない層からデータピットに向かう書込み及び（または）読出し照射の寄生屈折効果をなくすために、可能な限り薄くすることが好ましい。
【００６３】
このデータキャリヤの動作原理をさらに詳細に説明するために、電極（３０３）に制御電圧Ｖが印加されていない場合（Ｖ＝０）と、電圧が印加されている場合（Ｖ＝Ｖ１）のＷＯＲＭ−またはＲＷタイプの１つのこのような複数構成要素からなるデータ層（３０２）、提案されたデータキャリヤ（３００）の略図的平面図（図６ａ）と断面図（図６ｂ）である図６ａ、図６ｂを参照されたい。
【００６４】
図６ａの矢印（６０１及び６０２）は、それぞれ情報ピット（３１４）及びバックグラウンド領域（３１５）の表面３１６及び３１７上での配向方向、ひいては、光学的に形状付けられた光パターニング記録配向層（３０５）の方向を示す。例えば、これらの方向は、９０°の角度に位置されてよいのに対して、ホモジニアス層（３０４）の表面上の配向方向（６０３）は、層３０５にピット３１４が位置する領域の配向方向（６０１）に平行であってよい。
【００６５】
この場合、ゲスト・ホストＬＣ層（３０７）の三次元像（パターン）は、光パターニングの形状をとり、情報ピット（６０６）の表面３１６を越えた位置にある領域６０８に位置する液晶（６０４）分子及び蛍光分子（６０５）は、図面の配向方向（６０１）に平行に配向される。バックグラウンド領域３１７の前面に位置する領域６０７は、ねじれネマティックのような様相を示し、層表面（３０４）上に位置する液晶分子（６０４）及び蛍光分子（６０５）は、図面に対して平行に配向される。反対の表面上では、それらは表面に対して直角に配向され、言い換えれば、ねじれ効果の場合、反対の電極上でのＬＣプレーナ配向の方向は直角をなすことになる。
【００６６】
読出し段階において、ゼロ電圧（Ｖ＝０）でのデータ保持層（３０２）のこのような多層構造は、図面に示す偏光（６１１）を有する偏光子を用いて記録層（３０５）により放出される線形偏光照射を受ける。このプロセスにおいて、読出し照射は、蛍光物質の分子（６０５）により吸収され、ひいては、再度放出される（６１２）（Ｉｎ（ｐｉｔ））。しかしながら、この現象は、情報ピット（３１４）の表面（３１６）の前にあるＬＣ組成６０８の領域でしか観察されず、バックグラウンド表面（３１７）を越えた位置にあるＬＣ組成の領域（６０７）は、このタイプの読出し照射偏光の状況下でこの照射にさらされると透明になる。視覚的に、非蛍光バックグラウンド（Ｉｎ（ｂａｃｋ））に対して情報ピットの蛍光パターンを観察する。また、蛍光照射も偏光される。受光デバイスの前方に位置する追加の偏光子を作動すれば、外部照射に対するある一定のバックグラウンド露光過度を回避することができるようになる（図６に図示せず）。
【００６７】
書込み照射偏光面の方向が直角に変化すると、負の読出しモードを生じることがあり、すなわち、非蛍光の情報ピットを有する発光バックグラウンドを観察することになる。読出しモードにおいて他の層から蛍光クロストークをなくすために、図６ｂに示すように、それらに電圧をかけなければならない。その結果として、マトリクスにあるすべてのＬＣ分子（６１４）とマトリクスにあるＬＣ蛍光分子（６１３）が、電極に対して垂直に配向する一方で、焦点が合わない層は、読出し照射に対して完全に透明なものになる。
【００６８】
電圧が印加されず、ＬＣ材料が負の誘電異方性を有する場合、蛍光物質は、電極の方へ直交して配向し、読出し照射を吸収せず、層に対して直交する方向に向けられる。読出し段階において、選択されたデータ層に電圧が供給され、その結果として、蛍光物質（３０８）の分子をもつＬＣ層（３０７）は、記録配向層（３０５）に記録されたデータに相関されたプレーナ配向のパターニング特徴を得ることになる。
【００６９】
例えば、図７は、パターニング配向表面の形のもの、及び読出し照射の異なる偏光状態にある従来の高蛍光の読出し信号の対応するタイプに情報が記録される場合、光異方性材料から作られる記録配向層（３０５）を形成するいくつかのオプションを示す。このとき、キャリヤの所与の微小領域で情報ピットが利用可能であるか、または利用不能であるかということが、情報ピット位置とバックグラウンドとの間の蛍光強度の差により、定量的に検出される。また、情報を読み出すための一般的な蛍光方法、例えば、［米国特許第６，００９，０６５号及び同第６，０７１，６７１号（Ｇｌｕｓｈｋｏ及びＬｅｖｉｃｈ）］に記載されている方法にも同じことが当てはまる。
【００７０】
図７ａは、情報ピット（７０１）とバックグラウンド領域（７０２）が互いに直交する位置関係にある表面を有し、同じことがそれらの配向能力（７０３及び７０４）に当てはまることを示す。パターン化された記録層（３０５）のこのような配置により、線形偏光された（７０５または７０６）照射による読出しが行われる場合、Ｋ＝＋１または−１（正または負）に等しい最大コントラストが得られる。しかしながら、偏光されていない照射（７０７）は、この目的のために使用することはできず、この場合、強度に基づいた従来の読出し方法を用いれば、コントラストが下がるか、またはゼロになってしまうためである。
【００７１】
この欠点は、本発明において提案するデータ読出し方法により修正可能である。この方法は、偏光された照射または偏光されていない読出し照射が吸収されているとき、蛍光信号における蛍光信号の強度の差（例えば、偏光のさまざまな程度）ではなく、異方性の有無により送信される信号を検出することができる。また、本発明の技術は、偏光光軸の方向の差を検出することもできる。
【００７２】
実際、個々の異方性吸収分子の蛍光発光も異方性である。したがって、空間中で配向されず７ａに示す構成の場合、線形偏光された（７０５または７０６）照射により読出しが行われているときだけではなく、偏光されていない（７０７）照射により行われているときであっても、蛍光データ保持照射が偏光されることになる。さらに、偏光されていない照射の場合、情報ピット位置の領域（７０１）とバックグラウンド領域（７０２）の蛍光発光の偏光ベクトルは、互いに対して直交する位置になり、読出しデバイスの受光セルの前方に位置する偏光子で容易に識別できる。
【００７３】
図７ｂは、バックグラウンド領域（７０８）に配向特性（７０９）がなく、情報ピット表面（７１０）に方向付けられたプレーナ配向（７１１）がある場合の別の可能性のある構成を示す。この場合、強度に基づいた一般的な読出し技術によっても、偏光された照射（７１４）及び偏光されていない照射（７１２）を用いることができ、この場合、モジュールＫ＝１／３の後にコントラストを求めることができるが、偏光された照射（７１３）より、蛍光信号の強度Ｉｎ（ｂａｃｋ）がその最大値の２倍になるとき、Ｋ＝−１と等しいコントラストが得られる。偏光された読出し照射（７１３または７１４）モードの状況において、例えば、読出し照射偏光面を回転するスイッチングモジューレータを含む光学システム、及び読出し照射偏光ベクトルの二重回転周波数で蛍光発光により送信される電気信号の可変成分を引き続き光電検出するための受光デバイスを用いて、発光信号の偏光を検出できる。この場合、ランダムに配向された蛍光分子を含むバックグラウンド領域（７０９）により放出された蛍光の強度は変化せず、この照射により送信された電気信号のコントラスト成分がカットオフされる。
【００７４】
偏光されていない読出し照射（７１２）が適用されると、偏光された蛍光は、情報ピット（７１１）によってのみ照射され、その存在は、受光デバイスの前方に配置された別の偏光子を追加することによっても検出できる。強度と偏光の両方による単一の光子読出しにより、ビットごと及びページごとの両方の読出しを実行することができるようになる。
【００７５】
本発明により、配向記録層及びゲスト・ホストタイプの液晶組成を形成するために光異方性材料を用いる蛍光データ保持層の複数構成要素からなる構造が提供される。「ゲスト」には、異方性吸収が可能な光化学的に安定した蛍光物質を使用しており、これにより、ＲＯＭ−、ＷＯＲＭ−、またはＲＷ−タイプの光キャリヤを作製することができる。さらに、ＲＯＭタイプの複数構成要素からなるデータ層は、液晶スクリーンに従来使用される配向層を利用して製造することもできる。
【００７６】
図８ａは、透明電極（８１３）及び同じ方向の配向を確保する配向層（８１３）を用いる同じ厚みの分割層（８１２）間に位置するスペーサ（８１１）を使用するＲＯＭタイプの提案されたデータ層（８１０）のオプションの１つを示す。
【００７７】
この特定の場合において、スペーサ８１１は、情報ピット（８１６）に蛍光分子（８１５）を有するＬＣゲスト・ホスト層の必要な厚みを確保するだけでなく、ＲＯＭタイプのデータ層の役割も担う。これは、三次元のパターニングされた外観を有し、感光性のアクリル樹脂またはポジまたはネガのフォトレジスタから作製することができる。そこに記録されたデータは、接触または投射リソグラフィまたは電子写真術の従来の方法により、または感光性表面に沿って走査変調されたレーザ照射を行った後に現像を行う方法により形成することができる。アライナ（８１３）として、光異方性材料から作られるフォトアライナか、従来のＬＣアライナのいずれかを使用できる。本発明において、図８ａに示す図において、アライナ（８１３）の１つまたは両方が省略されてもよい。
【００７８】
図８ｂは、ＲＯＭタイプの蛍光データ層（８０２）の複数構成要素からなる構造の別のオプションを示す。この場合、データ保持微レリーフ表面（８２２）及び平坦な表面（８２３）を有する分割層（８２１）は、射出圧縮成形技術または光重合組成に基づいた２Ｐプロセスを用いて、反射性ＣＤ−またはＤＶＤ−光ディスクのように作製される。透明電極（８２４）は、分割層（８２１）の両側で吹き付けられて、配向コート８２５及び８２６がコーティングされる。データ層（８２６）に与える可能性のあるダメージを回避するために、配向特性を展開させるように光学的な方法及び光異方性材料を使用した。情報ピット（８２７）に、蛍光物質を含むゲスト・ホストＬＣ組成８２８を充填した。上記に参照した場合のように、ここでも、配向層の少なくとも１つ（８２５または８２６）がなくてもよい。
【００７９】
図８ｃは、ＷＯＲＭ−またはＲＷ−タイプのデータ層（８３０）の提案された表面の１つを示す。この場合、平坦な表面（８２３）と、直線、同心、または螺旋状のトラックまたはチャネル（８３４）を有する表面（８３３）とを有する分割層は、射出圧縮成形技術、または光重合圧縮に基づいた２Ｐプロセスを用いて作製される。トラックのサイズ及び形状は、蛍光分子８３６を有するゲスト・ホストＬＣ８３５の配向特性と、所望のトラッキングモードとに基づいて選択される。透明電極８３７は、分割層（８３３）の両側で吹き付けられる。ＬＣ層８３５が非常に薄ければ（１ミクロン未満）、配向層（８３８）は省略されてよく、配向層（８４０）は、光異方性材料から作られる。
【００８０】
書込みまたは削除データに同一の照射源が使用される場合、これらのプロセスは、所定の層の前、さらには所定の層にあるすべてのデータ層のゲスト・ホストＬＣ組成（８３９）のホメオトロピック配向モードにおいて生じ、読出しモードにおいて、これらのプロセスは、ＬＣ組成（８３９）が平面に沿って配向された読出し中の層を除くすべての層において繰り返される。
【００８１】
図９ａ、図９ｂは、ＷＯＲＭまたはＲＷタイプのデータ層（３０２）の提案された複数構成部品からなる構造の配向記録層（３０５）（平面図）を示し、図３にそれを一般化した図が示されており、データが書き込まれる前（図９ａ）と書き込まれた後（９ｂ）を示す。光カード９１０（または光ディスク９２０）として作製されたデータキャリヤのトラック９１１（９２２）は、光異方性材料から作られる感光性の配向記録層９１２（９２２）に位置する。この層９１２（９２２）は、第１の複数構成要素からなるデータ層３０２において光化学的に安定した異方性吸収蛍光分子から作られるゲスト・ホストＬＣ組成層の光パターニングされた光配向層としても作用する。例えば、この層は、ランダムに配向された分子クラスタ９１４（９２４）を有するバックグラウンド領域９１３（９２３）を有する。また、これは、直線（光カード９１０の場合）または螺旋状（光ディスク９２０の場合）のトラック９１１（９２１）を有し、ほとんどの場合、分子クラスタが主要な配向９１５（９２５）を有する。この場合、これらの分子クラスタの主要な配向の方向（矢印を使って示されている図９を参照）は、光カード（９１０）の直線トラック（９１１）の場合のように、トラックに対して一定の角度Ψｉに配置されてよく、または、光ディスクの同心トラック（９２１）の場合のように、トラックに沿って（交差して）配置されてよい。
【００８２】
各感光性配向記録層ｉ９１２（９２２）のこの表面構造は、整列した分子配向に沿って方向調整される。この配向は、表面に沿って集束及び走査される線形偏光照射（図９に図示せず）にこのｉ層（多層データキャリヤ３００の作製前）をさらすことにより達成でき、この層の初期分子構造はまだ配向されていない状態９１４（９２４）であるため、この照射は、層の光異方性材料により吸収される。
【００８３】
また、最近ではフォトリソグラフィ技術が非常に一般的になっているため、偏光照射により投射または接触式の光印刷を用いることもできる。この照射は、透明なトラックを有する金属めっきされたポジフォトテンプレートを通る。配向されていないトラック９１１（９２１）を有する構造を作製するために、配向されたバックグラウンド９１３（９２３）に対してネガフォトテンプレートを使用する必要がある。
【００８４】
後に、多層複合液晶光キャリヤを作製できる。これらは、事前に準備した所与の角度ΨＩの配向記録層を使用して作られる。中間層（３０９）の一方側がそれらの層と、さらに電極３０３でコーティングされる。
【００８５】
すでに記載したように、多層キャリヤの記録層の１つ上にデータが記録されているとき、それよりも前に電圧を印加することにより、すべての複数構成要素からなるデータ層の所望の吸収能力を達成してよく、この電力は、外部コントローラ（３１２）からそれらの層に供給される。
【００８６】
さらに、ビットごとの書込みモードにおいて、書込みビーム（図９に図示せず）は、トラック位置領域９１１（９２１）にあるスポット９１６または９１７（９２６または９２７）上に集束され、光異方性材料で作られた記録媒体９１２（９２２）により部分的に吸収される。光物理的性質、光化学または光熱プロセスの結果として、物質内、さらに、最も重要なもの、露光領域９１６または９１７（９２６または９２７）の表面上の初期分子クラスタが修正され、これらの変化により、ゲスト・ホストＬＣ層３０７に対する配向能力も変化する。これらの変化は、光異方性材料のタイプ及び書込みパルスのパラメータ（時空間でのパルスの強度及びエネルギーの分布、パルス持続時間、スポット９１６または９１７（９２６または９２７）での分子クラスタ９１５の配向に対する書込み照射偏光ベクトルの偏光状態及び方向）に左右される。これらの変化は、表面分子９１８（９２８）の空間配向の方向の変化（または負の場合の形成）として表れる。例えば、これらの配向方向は、微小領域９１６（９２６）において直交方向に変化するか、または、図９に示すように、正の場合、微小領域９１７（９２７）において完全にずれて配向された状態９１９（９２９）になることがある。修正された表面９１８、９１９、９２８、及び９２９と直接接触するＬＣ層３０７の配向は、それに応じて変化する。
【００８７】
第１の記録オプションは、光化学または光物理学的記録機構で光異方性材料を使用し、この場合、偏光ベクトルポインティングで偏光照射により、例えば、トラック９１１（９２１）にある初期分子配向９１６（９２６）に対して直交して書込みが行われる。
【００８８】
第２のオプションは、光熱記録機構を用いることであり、この場合、微小領域の溶融９１７（９２７）の後、材料が冷却して、分子配向９１９（９２９）が失われることにより書込みが行われる。この方法により書き込まれたデータピットは、ＬＣ組成の蛍光分子により吸収された異なる波長をもつ照射源と、さらに、書込み用に使用した同じ照射源の両方により、図６及び図７に示すモードで読出し可能である。しかしながら、後者の場合、より低い照射強度を用いなければならない。
【００８９】
線形振動子として蛍光分子を異方的に吸収するすべての振動子を与えることが完全に確実なことではないことに注目されたい。したがって、このような分子が、完全なホメオトロピッククラスタに配向されているとしても、読出し照射の一部を吸収することになる。さらに、前述したように、表面付近領域、例えば、ネマティックＬＣの表面付近領域と、ひいては、配向記録層９１２（９２２）の中間相と直接接触した状態にある領域に溶解した蛍光分子は、電場による影響を受けると、それらを完全に再度配向することができない。
【００９０】
このようなことすべてにより、焦点が合っていない層からなる蛍光バックグラウンドの照明の不完全な損失が生じ得る。本発明では、より高い効率性でこの現象をなくすことに努め、角度Ψ個別値である追加コードを用いた。多層データキャリヤ３００の記録層９１２（９２２）の各々のトラック９１１（９２１）に向いた分子クラスタ９１５（９２５）の主要な配向の方向は、角度Ψ個別値でコード化されるため、追加の特徴を有する。これは、読出し中の層の異方性（部分的に偏光された）蛍光照射を追加的に偏光分離（デコード）するための読出し段階において使用される。これは、他のすべての焦点が合っていない層からくる異方性の部分的に偏光された蛍光照射から、この層を分離するのに役立つ。
【００９１】
すべての光異方性材料は、光化学機構であるか、光物理学機構であるかにかかわらず、光異方性及び、ひいては、ＬＣを再配向する能力を生じさせる可逆性を特徴とする。この場合、光異方性とともに、これらの配向能力が削除されてもよい。言い換えれば、記録光異方性層に記録されたある局所データが、光学的または光熱的に削除できる。この記録層において、純粋な熱処理方法、すなわち、層全体を加熱する方法を用いて、完全に書込みデータを削除することができる。
【００９２】
同じまたは異なる偏光ベクトルをもつ初期の光照射により偏光された誘導異方性の光軸の同一の修正配向を用いて、データが復元（または再書込み）されてよい。しかしながら、これらの可逆性サイクル数は、これらの材料の光異方性を作り出す特定の機構に応じるものである。
【００９３】
本発明により、ＷＯＲＭタイプのデータキャリヤでの単分子の不可逆的な光化学反応または二分子の光化学反応に基づいて光異方性材料を用いることが提案される。後者の場合、低感光性または高感光性の物質を基に作られた材料を使用することがあり、例えば、ラングミュア・ブロジェット多分子膜、または１０，１２−カルボン酸のノナコザデイン（ｎｏｎａｃｏｚａｄｅｉｎ）の吹き付け膜などのジアセチレン誘導体基である［Ｋｏｚｅｎｋｏｖ  Ｖ．ら、Ｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎｓ、ｔｈｅ  ＵＳＳＲ  Ａｃａｄｅｍｙ  ｏｆ  Ｓｃｉｅｎｃｅ、１９７７、２３７、３、ｐ．６３３］。しかしながら、これらの可逆性は小さく、各サイクルで光化学プロセスで使用される感光性分子の数に制限される。しかしながら、これらの材料は、分子回転をなくす状況でのＷＯＲＭタイプ記録媒体として、本発明の目的に合わせて使用することができる。さらに、プロセス中または記録中、または書込み完了後の書き込まれたデータに修正を加えるために、光誘導された異方性の小さな可逆性を利用することもできる。
【００９４】
また、ほとんどの光発色性材料は、光誘導された光異方性の効果を示す。しかしながら、これらは、逆照射率緩和を示し、非常に高い量子解放を有することにより、初期及び／または光誘導された状態の両方で光発色性分子の不可逆的な破壊を生じてしまうため、本発明の目的にはあまり有益ではない。
【００９５】
本発明の目的に合わせて、光化学的に安定し、異方性吸収の非蛍光物質から作られる光異方性材料を最良に利用することができる。さまざまな可逆性及び不可逆性の光化学反応の結果として光誘導された光異方性の効果（ヴァイゲルト効果）を示す材料と異なり、これらの材料では、物質分子が、偏光された照射及び偏光されていないが誘導さていた照射を吸収するとき、分子配向の光物理学的プロセスの結果として、光異方性が作り出される。さらに、このプロセスは、分子クラスタのあらゆる化学的または形態的変化を伴わない。
【００９６】
これが起こると、異方性の光化学的に安定した非蛍光分子の多くの部分が、光波の電場ベクトルに対して直交する方向に位置する平面に沿って、または、偏光されていない照射の場合、その伝播方向に配向される。これらの材料は、光化学的に安定したものであり、そのおかげで、記録データの修正を行うことができるだけでなく、無限数の「書込み・削除」サイクルを確保でき、言い換えれば、それらにデータの書込み及び再書込みを無限に行うことができる。このデータは、長年にわたって格納されてよい。さらに、これらの材料により、データを破壊することなくデータの読出しができるようになる。
【００９７】
さらに、提案された本発明において、このような媒体でのデータの書込み、読出し、削除、及び再書込みを伴うすべての動作は、同一の照射源により実行することができる。そのパラメータ（時間、電力、及び偏光光パルス）を再設定する必要さえない。これらの材料は、ＲＯＭ−、ＷＯＲＭ−、及びＲＷタイプのデータキャリヤとして使用できる。これらの複合多層データキャリヤは、それらの構成が、ＲＯＭ−、ＷＯＲＭ、及びＲＷタイプの記録層を含むことができるため、特に有能である。これらの層は、同様または異なる組成の材料から作られてよい。これにより、これらの複合多層データキャリヤの製造技術がかなり単純化され、それらの機能の範囲が拡張する。
【００９８】
これらの光異方性材料で使用される光化学的に安定し、異方性吸収の非蛍光物質は、分子レベルでポリマーマトリクス内に導入されてよく、または、それらの成膜特性を高める少数の特殊な添加物を有するホモジニアス単一物質として使用されてもよい。
【００９９】
これらの可能性として、誘導または削除のさまざまな段階において偏光照射による影響を受けた単一の物質膜における誘導と光異方性照射率緩和（２ビーム屈折）の典型的な運動グラフを示す図１０を参照されたい。
【０１００】
図１０から分かるように、材料は、初期の熱力学的安定状態で等方性を示す。この状態を論理ゼロ「０」と見なす。照射プロセスでデータが書き込まれると、材料は、光異方性の性質を獲得し、異方性が漸近的に光安定パラメータに達していく（グラフ１）。露光が非常に短い場合（または、電力がわずかな場合）、照射率緩和プロセスが観察されることがあり（グラフ２）、これにより、誘導された異方性が、ある一定の安定値まで完全または部分的に低下し、これは、露光層エネルギーの増大とともに増大する。このような低下は、ブラウン分子回転拡散の結果として生じ、光化学的に安定した分子のランダムなずれを招きかねない。しかしながら、露光エネルギーが高くなるほど、照射率緩和の速度は低速化し、さらには存在しなくなる（グラフ３）。
【０１０１】
さらに、活性照射の十分に高い露光（約０．１〜１ｎＪ／η２）の停止により、層の分子のさらに整列した自己配向が生じ（グラフ４）、新しい熱力学的に安定した状態に達することになる。このような「上向きの照射率緩和」の速度は、層の熱の上昇とともに増大する。このように高度に配向された状態を論理「１」と見なす。この状態は、温度が光異方性材料の溶融温度に達するまで安定した状態が続く。
【０１０２】
これらの媒体におけるこの光誘導された光異方性の最大値は、液晶における対応値に近づく。したがって、配向状態パラメータＳは、以下のように表されてよい。
【０１０３】
Ｓ＝（Ｄ１１−Ｄ１）／（Ｄ１１＋２Ｄ１）      （１）
及び２ビーム屈折率Δｎの値は、
Δｎ＝ｎ１−ｎ１１      （２）
これらの値は、それぞれ０．８及び０．３に達し得る。
【０１０４】
式中、ｎ１１及びＤ１１は、活性照射の偏光ベクトルに対してそれぞれ平行または垂直であってよい活性照射偏光により作り出された測定照射の偏光成分ベクトルに対する材料の屈折指標の値と光密度の値である。
【０１０５】
これらの材料の光誘導された状態（表面分子の整列した配向を含む）が、少なくとも１０年以上の間維持されることを確証した。
【０１０６】
このようにして書き込まれたデータの蛍光読出しは、図６及び図７に示すモードにおいて実行されてよい。しかしながら、このように整列して配向された層を、同様であるが、偏光されていないか、または円形に偏光された照射源に短期または低強度でさらすと、部分的なずれが生じ（グラフ５）、液晶に関して言えば、その配向特性の部分的劣化を招く。読出し照射の偏光ベクトルの方向を変え、それを直交方向にしたとき、同じ結果に達することがある。しかしながら、照射源が遮断されると、光誘起され熱力学的に安定した状態を回復でき（グラフ４’）、同じことが、液晶の配向特性にも当てはまる。光化学的に安定した異方性吸収の非蛍光物質から作られた光異方性材料のこのような特徴により、提案された複数構成要素からなる蛍光データシステムにデータが記録され配向記録層にこれらの材料が使用される場合、実質的に、データに何らダメージを与えることなく、データの読出しができるようになる。さらに、照射率緩和の記号及び速度間の相互作用により（グラフ２、４、及び４’）、吸収エネルギーが非常に小さければ、「自己削除」を誘発することがあるため（図１０のグラフ２を参照）、書込みモードにおいて焦点が合っていない層の光異方性「バックグラウンド」ターゲットがなくなる。
【０１０７】
記録データの削除は、読出しと同じモードで行われてよいが、これにはより多くの照射エネルギーが必要である。このプロセスにおいて、削除中の微小領域において、完全な熱（光熱）分子ずれ（及び液晶を配向させる能力の損失）のいずれかを観察することがある（グラフ６）。これは、層の局所的な溶融とその後の冷却により、または直交偏光された照射による影響を領域が受けたときの直交再配向（グラフ６’）（ＬＣに関して言えば、配向能力の方向の変化）により起こり得る。
【０１０８】
後者の場合、露光パワーが書込みモードの露光パワーと同じとき、別の熱力学的に安定した状況（層の融点より低い温度）に達し得ることに注目されたい。この状況は高く、初期配向状態に対して直交方向に向けられるため、それを論理負単位「−１」と見なす。これが起こると、新しいデータの削除及び書込みを同時に行ってよい。
【０１０９】
再書込みモードは、初期書込みに類似する（グラフ７）。本発明において、所与の感光性配向記録層におけるすべての書込み及び削除動作は、層そのものを含む所与の層の前に位置するすべての焦点が合っていない層に電圧を供給することにより実行される（正の誘電異方性をもつＬＣ組成の場合）。他のオプションでは、所与の層にのみ電圧を供給してよい（負の誘電異方性を有するＬＣ組成の場合）。言い換えれば、読出し中の層を除くすべてのデータ層に電圧を供給するとき（第１のオプション）か、または、読出し中の層にのみ電圧を供給するとき（第２のオプション）のいずれかで、データ読出しが可能である。
【０１１０】
読出しモードにおいて、本発明では、２つの機能を実行可能な所与の配向記録層９１２（９２２）の異方性光特性の大量修正を利用しない。しかしながら、これらを、品質制御用、または記録済みデータまたは書込み中のデータの修正用に使用してよい。これらの媒体において、実時間で、さらには記録処理の完了後にそれを行うことが可能である。これらの動作は、時間及び（または）空間パラメータ、及び照射強度と書込みパルスエネルギーの分布を調節することにより実行される。また、記録デバイスの偏光または記録デバイスの光学システムを調節してもよい。
【０１１１】
実際のところ、光異方性材料の光誘起された異方性は、これらの光配向及び光化学プロセスに必要な時間が、１００ミリ秒を超えることがないため、露光プロセスにおいて直接生じる。また、発生した２ビーム屈折（ＴＢＲ）は、感光性記録層のスペクトル領域外に位置する領域である透明領域に誘導される。
【０１１２】
これらすべてにより、光活性ではない照射を使用するとき、例えば、実時間または書込み完了後に、Ｈｅ−Ｎｅ（λ＝６３２．８ｎｍ）または半導体（λ〜７００ｎｍ）を用いるとき、この非破壊的方法を使って、書込み中のデータを制御することができる。
【０１１３】
露光段階において、読出しモードで層９１２（９２２）に偏光された光活性照射を使用するとき、蛍光データピット前駆体の出現を観察することがあり、これは、表面上の隠れ分子配向の形状をとり、等方性バックグラウンドに対して配置された三次元異方性位相（２ビーム屈折）変調パターンを与えることがある。層が非常に薄いことから、層内とその表面上（９１２）（９２２）間の整列した分子配向の程度の間に１対１の対応性を観察する。
【０１１４】
露光された記録層と光検出器との間に配置された偏光検光子を使って、隠れ三次元ピット前駆体パターンを三次元変調されたパターンに変換して、非光活性の偏光された照射により書込み品質を制御してよい。
【０１１５】
読出し照射強度の空間分布（Ｉ（ｘ，ｙ））は、隠れピット前駆体パターンと検光子とを通過した後、書込みプロセスに案内された２ビーム屈折（ＴＢＲ）の値を用いて決定されてよい。
【０１１６】
Ｉ（ｘ、ｙ）＝Ｉ０×Ｓｉｎ２（πΔｎ（ｘ，ｙ）ｄ／λ）＝Ｃｏｎｓｔ×（Δｎ（ｘ，ｙ））２      （３）
式中、Δｎ（ｘ，ｙ）＝Ψ（Ｈ（ｘ，ｙ））−エネルギーの空間分布Ｈ（ｘ，ｙ）をもつ活性照射により形成及び影響されたピットの前駆体に向けられたＴＢＲ空間分布
ｄ−記録層の厚み
λ−読出し照射の波長
Ｉ０−データキャリヤに到達する読出し照射の強度
Ｃｏｎｓｔ＝Ｉ０×（πｄ／λ）２
Ｘ，Ｙ−記録層位置の平面上の三次元（空間）軸
偏光子及び検光子の両方の光軸が直交するのに対して、角度Ψに向いた対応するＴＢＲ記録Ｉ層の光軸は、これらの軸に対して４５°の角度の位置にあると仮定してもよい。
【０１１７】
式３を簡潔に理解するために、記録層が非常に薄いことから、活性照射の波長での吸収も非常に小さく、層の深さＺ内の強度、ひいては、そのＴＢＲが同様であるのに対して、位相遅延（φ）の値も非常に小さい（φ＝πΔｎ（ｘ，ｙ）ｄ／λ）と仮定してよい。
【０１１８】
図１１及び図１２は、層内の隠れ情報ピットパターンの品質を制御及び修正するための提案された技術を用いて、データ書込みを行うための２つの可能なオプションの略図を示す。
【０１１９】
図１１のオプションは、実時間でＤＲＡＷ技術（即時書込み即時読出し）を用いて、記録された情報の隠れパターンをビットごとに読み出すことにより、ビットごとのデータ書込みの制御及び修正を行う。書込みプロセスにおいて、変調器１１０３が、レーザビーム１１０１を変調し、このレーザビームは、偏光器１１０２により偏光されたもので、記録信号１１０４により記録される。
【０１２０】
変調された記録ビーム（１１０５）は、レンズ（対物レンズ）（１１０６）により、多層データキャリヤ（１１０８）の記録層（１１０７）に集束される。デバイスは、各ピットが個別に露光される特別なビーム走査方法を用いる。この方法では、フォトテンプレートが不要である。所定のデータパターンを獲得するために、本発明は、ビームを走査するための特別のプログラミングデバイスを用いる。
【０１２１】
層９１２（９２２）内の露光領域において、蛍光情報ピットの前駆体の連続的な出現を観察することがあり、パターンは、等方性バックグラウンドに対して観察されることがある２ビーム屈折及び空間変調されたパターンの形状を獲得する。ＴＢＲ値及び隠れパターンでのその空間分布（前駆体空間トポロジー）は、記録パルスエネルギーの値及び空間分布を用いて決定することができる。後者は、対応する変調コード（１１０４）を使って決定され、レンズ焦点の品質に左右される。
【０１２２】
情報ピットのこれらの位相前駆体の隠れ像は、集束光の非活性レーザ照射（１１１０）（例えば、照射波長が６３２．８ｎｍに等しいヘリウム・ネオン・レーザ（１１０９））により、ビットごとのモードで実時間で読み取られてよい。これを行うために、再生ビーム（１１１０）は、偏光子（１１１１）により線形偏光ビームに変換される。このビームは、ダイクロイックミラー（１１１３）を通るとき、レンズ（１１１６）により、記録層（１１０７）上に書込みを行う書込みビーム（１１０５）の集束領域上に集束される。この層の微小領域を通過すると、蛍光ピット前駆体の書き込まれた隠れ異方性パターンを保持可能な線形偏光再生ビーム（１１１２）は、楕円偏光ビーム（１１１４）に変換され、このビームは、検光子（１１１５）を部分的に通過する。レンズ（１１１６）は、この蛍光ピット前駆体の視覚化された像を光電検出器（１１１７）に投影し、この検出器は、電気信号（１１１８）を送出する。この信号は、コンピュータにより処理された後、露光デバイス制御ユニット（図１１に図示せず）に達する。
【０１２３】
したがって、実時間で形成され、蛍光情報ピット前駆体の隠れ像のパラメータを高精度に測定する提案された方法を用いることで、書込み照射の電力及び偏光、露光時間、さらには、レンズ焦点（１１０６）の補正による露光ビームの強度分布の品質を調節することにより、フィードバックを得ることができるようになる。
【０１２４】
図１２は、光検出器（１１１７）としてＣＣＤカメラ（１１１９）が使用された提案された方法を用いる別の可能な変形例を示す。この場合、書込みが完了するとすぐに、多層データキャリヤ（１１２０）の記録層において、蛍光情報ピット前駆体の隠れパターンの空間トポロジーの品質を、選択的に、または必要に応じて、完全に制御することができる。図１２の読出し図は、図１１に示す図に類似しており、また、偏光子（１１１１）及び検光子（１１１５）を含むが、レンズ（１１１６）は、記録層の全隠れパターンを即座に読み出し、これは、レンズ（１１１６）により、ＣＣＤカメラ（１１１９）の位置平面に投影される。このように隠れパターンを分析できることにより、例えば、複合多層データキャリヤのＲＯＭタイプの記録層を形成するための最適な状況を作り出すことができる。
【０１２５】
少なくとも１つの初期パターニング（ＲＯＭタイプのシステムの場合）または光異方性の感光性（ＷＯＲＭ−またはＲＷ−タイプのシステムの場合）の配向層を有する電気的に制御された薄い液晶セルを構成する複数構成要素からなる構造として、蛍光データ保持層をデザインする提案された技術的な解決策により、さまざまな構成要素の中の機能を分散させることができるようになる。
【０１２６】
ＷＯＲＭ−またはＲＷ−タイプのシステムで書込みを行うとき、記録層としても作用する配向層の１つに書込みを行う。ここで、ＬＣ層に関して言えば、表面空間変調された配向能力によりデータが書き込まれ、言い換えれば、光パターニング光配向層を形成することができる。
【０１２７】
読出しモードにおいて、キャリヤのタイプ（ＲＯＭ−、ＷＯＲＭ−、またはＲＷ−タイプ）にかかわらず、異方性吸収の光化学的に安定した蛍光ホスト物質を有するゲスト・ホストＬＣマトリクスを使用する。ＷＯＲＭ−またはＲＷタイプの複合蛍光液晶データキャリヤにおいて、書込み及び読出しモードにおける機能をこのように分散させると、これらのデバイスで使用される蛍光組成の要求が劇的に単純化される。このようなシステムに光化学的に安定した蛍光物質を使用すると、例えば、二分子光化学反応に基づき自然蛍光物質を用いるか、または光生成物が蛍光性を備えるものであるＷＯＲＭ−感光性システムの現在既存する蛍光データ層の照射率保存の問題を完全に解決することができる。これは、それらの発生することがある照射率熱化学または拡散プロセスに関係する。これらのプロセスは、蛍光分子から作られた跡を作り出し、また、読出しモードにおいてバックグラウンド蛍光照射を作り出すか、または、初期蛍光染料の照射率分解による蛍光信号の強度を現象させる。
【０１２８】
前述したように、光発色反応に基づいたＲＷ−感光性システムには以下の欠点がある。すなわち、逆照射率プロセス、及び光発色分子の光破壊による可能な低い「書込み−削除−書込み」サイクルである。
【０１２９】
本発明において、ＲＯＭ−、ＷＯＲＭ−、またはＲＷメモリタイプの多層複合ＬＣ光システムの別のオプションをさらに提案する。蛍光異方性吸収物質ではなく、このオプションでは所定の読出し波長で異方性吸収物質にもなる非蛍光性の光化学的に安定した物質を用いる。これらの物質は、添加剤としてホスト分子に使用される。この目的にあわせて、液晶組成に十分に希釈可能な非蛍光物質を選択する必要がある。これらの分子は、ロッド状またはディスク状の形のものであり、それらの長波振動子は、長軸に沿って、または長軸に交差した位置にある。これらの物質は、ゲスト・ホスト原理で動作するＬＣスクリーンに用いられる。また、負の二色性をもつ異方性染料を使用することもできる。
【０１３０】
この場合、上記に参照したすべての光メモリデザイン（図３〜６、図７〜９、図１１、図１２）及びデータの書込み、読出し、及び削除動作（図７、図１０）は同じままである。しかしながら、情報ピット及びバックグラウンド位置での読出し照射強度の量的な差を検出することによって、または、読出し照射の異方性の特性の有無（偏光程度）の測定または光軸の方向の差の測定を行うことによって、読出しが行われる。
【０１３１】
また、この読出しモードは、上述した光メモリの蛍光システムにおいても使用できることに注目されたい。
【０１３２】
提案された解決策の別のオプションは、非異方性蛍光または非蛍光添加物分子を含むＬＣ組成の使用に関係する。この場合、多層データ層の組成も同じままである。
【０１３３】
図１１及び図１２に示すように、２つの偏光子間に多層データ保持構造を配置することにより、読出しが可能になる。このプロセスにおいて、偏光子の光軸は、検光子の光軸に対して直交でなければならない。データ層Ｉから読み取られ、情報ピットＩｉｐｉｔ位置領域及びバックグラウンドＩｉｂａｃｋ領域の検光子を通る照射強度は、以下のように表される。
【０１３４】
Ｉｉｐｉｔ＝Ｉ０・Ｓｉｎ（２ａｉｐｉｔ）・Ｓｉｎ２（π（Δｎｉｐｉｔ・ｄｉｐｉｔ＋Δｎｉｌｃ・ｄｉｌｃ）／λ）      （４）
Ｉｉｂａｃｋ＝Ｉ０・Ｓｉｎ（２ａｉｂａｃｋ）・Ｓｉｎ２（π（Δｎｉｂａｃｋ・ｄｉｂａｃｋ＋Δｎｉｌｃ・ｄｉｌｃ）／λ）
式中、Ｉ０は、多層データキャリヤの層ｉに達する読出し照射の強度である。
【０１３５】
Δｎｉｐｉｔ，ｂａｃｋ，ｌｃ、ｄｉｐｉｔ，ｂａｃｋ，ｌｃは、配向記録層ｉ及び隣接するＬＣ層ｉの情報ピット位置領域における書込み照射により誘起されたＤＬＰ値と、それに応じた厚みである。
【０１３６】
ａｉｐｉｔ，ｂａｃｋは、情報ピットとバックグラウンドＩデータ層位置領域のそれぞれの偏光子（検光子）の光軸とＤＬＰ光軸の方向間の角度である。
【０１３７】
λは、読出し照射波長である。
【０１３８】
１に等しい最大コントラストを得るために、偏光子に向いた角度ａｉｐｉｔは４５°に等しくなければならず、偏光子に対する角度ａｉｂａｃｋは９０°（または０°）に等しくなければならない。この場合、Ｉｉｐｉｔ値＝０及びＩｉｐｉｔ＝Ｉ０・Ｓｉｎ２（πΔｎｉｌｃ・ｄｉｌｃ／λ）（ｄｉｂａｃｋ＜＜ｄｉｌｃ）である。
【０１３９】
ＬＣ組成に蛍光または異方性吸収物質を含んでも、または含まなくてもよいＷＯＲＭタイプのこれらの複合多層光メモリシステムにデータを書込み別の方法は、アライナの表面のずれを使った光熱書込みである。この目的にあわせて、吸収書込み照射及び機械的にラビングされた層またはラングミュア・ブロジェット層を使用してよく、これらの層は、斜め吹き付け及び何らかの他の層でコーティングされる。書込みモードにおける吸収を高めるために、この照射を吸収できる何らかの物質を追加することもでき、それらは、ＬＣ層に追加されてもよい。これらは、熱発色性または光発色性物質のいずれかであり得る。また、ＶＯ２タイプの電気発色性有機または無機物質とともに、電場発色性物質を使用することもできる。
【０１４０】
したがって、本発明の提案により、ＲＯＭ−、ＷＯＲＭ−、またはＲＷ−タイプの多層複合液晶光メモリシステムの新しい構造及びこの構造へ（この構造から）のデータの書込み及び読出しを行う方法が得られる。本発明のシステムにおいて、データ保持層の液晶マトリクスに溶解された蛍光分子の吸収及び照射能力を電気的に制御することができる。また、ピットごと及びページごとのモードの両方での読出し中、隣接するデータ層からの蛍光クロストークを部分的または完全になくすことができる。
【０１４１】
さらに、読出し照射の強度を変えずに、蛍光データ信号の強度を電気的に制御する（及び、必要であれば、滑らかに制御する）さらなるオプションもある。特に、蛍光クロストークを削減または完全になくすことにより、層間の距離を最小限に抑えることができる。これにより、寄生収差ひずみを減少させ、キャリヤのデータ層の数が増大することができるため、読出し蛍光照射からの光をより多く集めることができ、読出し光ヘッドのデザインを単純化することができる。さらに、提案された解決策は、可能な応用領域を拡大させ、これは、単一または複数のデータ書込みのさまざまな非線形だけでなく、線形の光化学的または光物理学的機構にも当てはまる。また、これにより、このようなキャリヤへのデータの書込み、読出し、及び削除を行うために同じ照射源を用いることもできる。
【０１４２】
光パターニングされた光配向層の役割も担う記録媒体として、光化学的に安定した異方性吸収の非蛍光物質に基づいた光異方性材料を使用することにより、蛍光データ読出しを備えた再書込み可能な多層メモリシステムを実質的に適用することができる。
【０１４３】
本発明は、提案されたゲスト・ホスト液晶データ保持層の成分組成及び構造の以下の例を用いて説明されてよい。
【０１４４】
例１．スペーサがデータキャリヤ層としても作用するＲＯＭタイプの蛍光データ保持層
蛍光物質−１．４−ｂｉｓ（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノフェニル−１，３，４−オキサジアジル）ベンゼンまたは１，８−ナフタレン−１’，２’ベンズイミダゾール
液晶−４−オクチルオキシ４’−シアノビジェニル（８ＯＣＢ）
例２．ＷＯＲＭタイプの蛍光データ保持層
光アライナ−パラメトキシポリビニルシンナメート
蛍光物質−染料＃１（図１３）
液晶−ＬＣＭ４４０（ＮＩＯＰｉＫ、ロシア）
例３．ＲＷタイプの蛍光データ保持層
光アライナ−染料＃２
蛍光物質−染料＃１
液晶−ＬＣＭ８０７（ＮＩＯＰＩＫ、ロシア）
例４．二色性染料を含むＲＷタイプのデータ保持層
光アライナ−染料＃２
液晶−ＬＣＭ８０７
二色染料―染料＃３
例５．染料を含まないＲＷタイプのデータ保持層
光アライナ−染料＃２
液晶−ＬＣＭ４４０
上記で参照した例は、多層複合蛍光液晶光メモリシステムの提案された構造と、その構造へ／構造からのデータ書込み及び読出し方法を例示したものにすぎない。これらの例は、特許請求の範囲に記載される請求項を制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１４５】
【図１】読み取られることになっていない情報層により作られる蛍光バックグラウンドを有する多層蛍光情報キャリヤからのページごとのデータ読出しの略図である。
【図２】読み取られることになっていない情報層により作られる蛍光バックグラウンドを有する多層蛍光情報キャリヤからのビットごとのデータ読出しの略図である。
【図３】「液晶−蛍光染料」タイプの複合多層データキャリヤからなる提案された構造の一般的オプションの略図的断面図である。
【図４】２つの相互に直交するストリップの形をした透明電極を有するデータ保持層の略図である。
【図５】蛍光−液晶データ層の配向及びスイッチング構成である。
【図６】電極への電圧の印加時と非印加時の１つのデータ保持層の平面図及び断面図である。
【図７ａ．ｂ】パターン化及び配向された表面を有する記録層を形成するさまざまなオプションと、これらの表面からの蛍光信号を読み取るモードである。
【図８ａ．ｂ．ｃ】ＲＯＭ−、ＷＯＲＭ−、またはＲＷ−タイプの複合データ保持層の構造のオプションである。
【図９ａ．ｂ】それぞれ、ビーム入射による書込み前及び後の光カード及び光ディスクに示されたトラックの略図的平面図である。
【図１０】光化学的に安定した異方性吸収物質を含む光異方性材料の誘導、削除、光異方性暗緩和の運動曲線の典型的な図である。上向き（↑）と下向き（↓）の矢印は、光活性照射をオン及びオフするときを示す。記号Ａ→Ｂ及びＢ←Ａは、偏光された光活性照射が直交モードに切り換えられたときを示す。記号「０」、「１」、及び「−１」は、熱動力学的観点での開始位置及び２つの光誘起及び安定状況をそれぞれ示す。
【図１１】ビットごとの制御と実時間でのデータ書込みの品質の調整を確保する多層蛍光液晶光データキャリヤにデータが書き込まれるときの、ビットごとのデータ書込みデバイスのオプションの１つの略図である。
【図１２】多層複合蛍光液晶光キャリヤの書き込まれた記録層の品質をページごとに制御するデザインされたオプションの１つである。
【図１３】染料の構造式である。
【図１】
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【図２】
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【図５】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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