專利名稱：：包括含氫鍵的分子的光學(xué)記錄介質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種光學(xué)記錄介質(zhì)，一種用于制造所述光學(xué)記錄介質(zhì)的方法和一種在所述介質(zhì)中寫入信息的方法。本發(fā)明屬于光學(xué)記錄介質(zhì)領(lǐng)域，例如致密盤(CD)和數(shù)字帶或卡，所謂的WORM介質(zhì)(一次寫入多次讀取致密盤或帶)和可寫入的CD和帶。這些類型的介質(zhì)允許用戶寫入信息。在傳統(tǒng)的只讀CD中，以在盤中模壓的凹坑的形式存儲(chǔ)信息。讀取是基于規(guī)則凹坑邊緣結(jié)構(gòu)上的衍射進(jìn)行的。衍射級(jí)的干擾取決于激光光斑的位置。這會(huì)導(dǎo)致反射調(diào)制，反射被用于讀取信息。傳統(tǒng)的只讀CD只適用于大規(guī)模生產(chǎn)，因?yàn)樯a(chǎn)步驟(用于獲得寫入盤)是相當(dāng)復(fù)雜的并因此只有在大量生產(chǎn)時(shí)才是成本高效的。因此需要能夠以較小數(shù)量生產(chǎn)或者甚至能夠由用戶自己寫入的CD和數(shù)字帶或卡。例如，光學(xué)記錄介質(zhì)包括具有可變形表面的光透射基底、覆蓋在可變形表面上的光吸收層和覆蓋在光吸收層上的光反射層，所述可變形表面通過在光吸收層吸收寫入激光束時(shí)產(chǎn)生的能量而可變形，以形成光可讀取凹坑。讀取還是基于衍射級(jí)的干擾進(jìn)行。在用讀取激光進(jìn)行照射期間，光傳播通過光吸收層并被反射層反射。因?yàn)榘伎觾?nèi)的折射系數(shù)不同于其外部(脊)的折射系數(shù)，所以凹坑內(nèi)的光路長(zhǎng)度不同于脊的光路長(zhǎng)度。落在凹坑內(nèi)的激光會(huì)與落在脊上的光發(fā)生干涉，從而會(huì)引發(fā)衍射。衍射級(jí)的干擾取決于讀取光斑的確切位置。最后的反射調(diào)制被用于讀取信息。在光數(shù)據(jù)存儲(chǔ)領(lǐng)域還已知使用具有玻璃轉(zhuǎn)變溫度Tg的液晶分子。例如，文獻(xiàn)US5976638涉及一種包括同向(homotropically)取向的液晶聚合物薄膜的光學(xué)記錄介質(zhì)，所述液晶聚合物薄膜包含具有玻璃轉(zhuǎn)變溫度Tg的液晶分子和二色染料分子，所述液晶分子和二色染料分子都垂直于所述薄膜表面取向。通常，二色染料的吸收偶極矩與發(fā)色團(tuán)的長(zhǎng)軸一致，并因此二色染料分子的吸收率是清楚導(dǎo)向的。在非寫薄膜中，液晶分子連同二色染料分子同向取向的，并對(duì)入射光只顯示出較低的吸收率。通過局部加熱或通過照射(例如通過激光)至高于液晶分子的玻璃轉(zhuǎn)變溫度Tg的溫度，所述同向取向被轉(zhuǎn)變成各向同性取向。隨著照射或加熱區(qū)域被快速冷卻下來(低于液晶結(jié)晶聚合物的Tg)，各向異性取向被凝固住。因?yàn)槎玖弦矊⒈桓飨蛲缘娜∠?，所以這導(dǎo)致對(duì)入射光相當(dāng)高的吸收。該方法的缺點(diǎn)是當(dāng)用于信息存儲(chǔ)時(shí)，LC分子的松弛時(shí)間較長(zhǎng)，在所述松弛時(shí)間期間必須要將寫入的跡線(或數(shù)據(jù)凹坑)的整個(gè)長(zhǎng)度保持在高于玻璃轉(zhuǎn)變溫度(Tg)以上的溫度。另一個(gè)缺點(diǎn)是需要將寫入?yún)^(qū)域快速的冷卻至低于玻璃轉(zhuǎn)變溫度的溫度，以便在各向異性取向的二色染料分子中凝固。在液晶顯示領(lǐng)域，已知使用稀薄各向異性液晶聚合物網(wǎng)絡(luò)。而各向異性LC聚合物網(wǎng)絡(luò)本身又是由存在有豐富的第二類型液晶分子的交聯(lián)液晶分子制成的，兩種類型的液晶分子都在例如由對(duì)齊層確定的方向上對(duì)齊。所述網(wǎng)絡(luò)對(duì)第二類型的LC分子施加力，從而將它們錨定到網(wǎng)絡(luò)中。并且，通過施加電場(chǎng)，能夠使第二類型的LC分子在第二方向上定向。然而，一旦切斷外部場(chǎng)，網(wǎng)絡(luò)力就會(huì)驅(qū)使第二類型的分子回到它們的初始取向，結(jié)果它們的第二取向不穩(wěn)定。本發(fā)明的目的是提供一種光學(xué)記錄介質(zhì)，其結(jié)合了在寫入期間具有較高的寫入速度和良好的靈敏度的寫入和未寫入數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。在試圖將用于LC顯示器的上述方法應(yīng)用于光學(xué)信息存儲(chǔ)領(lǐng)域的過程中，發(fā)現(xiàn)通過施加的外部場(chǎng)定向的LC分子的取向狀態(tài)，即第二取向是不穩(wěn)定的，從而需要接通所述外部場(chǎng)，以便防止所述LC分子松弛和重新定向。然而，還發(fā)現(xiàn)通過給每個(gè)存儲(chǔ)層裝備電極和通過在寫入信息時(shí)局部破壞所述電極而能夠?qū)⒃摲椒ㄓ糜谛畔⒋鎯?chǔ)。因此，只有非寫入數(shù)據(jù)凹坑中的LC分子將會(huì)受到施加的電場(chǎng)的影響，并在讀取而進(jìn)行尋址時(shí)被迫改變它們的取向。這種方法的一個(gè)缺陷是電極的使用，這使得其執(zhí)行起來復(fù)雜且昂貴。這些和其它問題和缺點(diǎn)根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)記錄介質(zhì)而得以解決。為此，本發(fā)明涉及一種包括至少一個(gè)液晶(LC)層的光學(xué)記錄介質(zhì)，所述液晶層包括各向異性對(duì)齊的LC聚合物網(wǎng)絡(luò)、低分子量分子和可選的染料，所述低分子量分子的至少一部分是LC并且是可定向的，并且它的一部分具有用于彼此實(shí)行氫鍵結(jié)合的官能團(tuán)。所述層具有玻璃基質(zhì)的形態(tài)，理想的是在環(huán)境溫度下具有較低的初始遷移率(其與粘性成反比，并因此具有較高的粘性)，而在高溫時(shí)會(huì)獲得較高的遷移率以便于液晶導(dǎo)向偶極子的重新定向。在這兩個(gè)極端之間，呈現(xiàn)有一個(gè)陡峭的、可逆的溫度閾值。該閾值對(duì)于寫入會(huì)引入非線性，這尤其與多層數(shù)據(jù)存儲(chǔ)概念相關(guān)，因?yàn)殚撝禇l件只有在聚焦層中才會(huì)得到滿足，而非聚焦層將具有仍然低于閾值的溫度分布。一個(gè)陡峭的閾值是優(yōu)選的，以便最小化單個(gè)信息位之間和鄰近層之間所需的溫度差。在本發(fā)明中，使用一種液晶材料的組合，其會(huì)表現(xiàn)出基于多氫鍵的非共價(jià)相互作用。這些材料會(huì)以介于共價(jià)鍵(200-400kJmole-1)的強(qiáng)度和弱范德瓦爾斯力的強(qiáng)度(約1kJmole-1)之間的強(qiáng)度顯示出相互作用。氫鍵通常是在包括氧、氮或氟的官能團(tuán)之間形成的，所述官能團(tuán)承載有氫原子并且這種原子在相同或不同的分子中。相互作用的強(qiáng)度取決于濃度和溫度。一般，相互作用隨著溫度升高而被弱化。分子的濃度不但是通過某一體積內(nèi)的剪力數(shù)(shearnumber)來確定，而且還通過每個(gè)分子可能的氫鍵數(shù)量來確定。這例如會(huì)導(dǎo)致基于氫鍵結(jié)合能力的特殊架構(gòu)的設(shè)計(jì)，其已經(jīng)對(duì)電光特性進(jìn)行了評(píng)估甚至在達(dá)到高溫條件下存在的其它架構(gòu)是基于在施主和受主團(tuán)中具有特殊排布的三四氫鍵。除了寬溫度范圍之外，這些分子的另一個(gè)重要特征是它們對(duì)粘性的強(qiáng)烈溫度依存性和所覆蓋的量級(jí)的巨大變化。該依存性強(qiáng)于通常在傳統(tǒng)的共價(jià)鏈接材料中觀察到的依存性所述傳統(tǒng)的共價(jià)鏈接材料對(duì)溫度閾值的存在和陡峭度具有重要的因果關(guān)系。盡管系統(tǒng)的粘性一般可通過在基質(zhì)中加入低分子量(液晶)分子來降低，從而會(huì)導(dǎo)致所需溫度閾值的猛烈降低甚或消失，基于氫鍵的材料的存在由于其陡峭的粘性-溫度依存性而將會(huì)保存或恢復(fù)該溫度閾值。該溫度閾值的存在對(duì)于本發(fā)明的理念來說是極其重要的，不但用于單層存儲(chǔ)而且用于多層存儲(chǔ)，因?yàn)樗鼤?huì)對(duì)寫入引入非線性效應(yīng)并使單個(gè)信息位(不但包括橫向上的，而且包括鄰近層之間的)之間的所需溫度差最小化。閾值的位置、粘性的絕對(duì)值和粘性-溫度依存性的陡峭度可通過適當(dāng)調(diào)節(jié)基質(zhì)(例如，基于氫鍵的材料)的組成和/或結(jié)構(gòu)來進(jìn)一步定制。具有用于實(shí)行氫鍵結(jié)合的官能團(tuán)的低分子量分子不一定是LC分子。如果只有具有用于實(shí)行氫鍵結(jié)合的官能團(tuán)的低分子量分子被使用，則至少一部分是LC和可定向的并且具有特定的相態(tài)轉(zhuǎn)變(第一或第二級(jí)，或玻璃轉(zhuǎn)變)。因此，所期望的系統(tǒng)將組成a.形成連續(xù)相的用作移動(dòng)部分的低分子量液晶材料或混合物，并且其可優(yōu)選的但不一定必須的，包括具有玻璃轉(zhuǎn)變或第一或第二級(jí)溫度引入的相變(例如，熔融轉(zhuǎn)變)的液晶材料或混合物，所述玻璃轉(zhuǎn)變或第一或第二級(jí)溫度引入的相變用作溫度閾值，在該溫度閾值以下整個(gè)系統(tǒng)會(huì)呈現(xiàn)出較低的遷移性，而在該溫度閾值以上整個(gè)系統(tǒng)會(huì)呈現(xiàn)出較高的遷移性。整個(gè)系統(tǒng)的遷移性在很大程度上是通過連續(xù)相的遷移性確定的。b.優(yōu)選為一小部分溶解的各向異性(優(yōu)選的為熒光)染料或染料的混合物，其是用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的對(duì)比度產(chǎn)生(平面對(duì)同向狀態(tài))所需的；c.對(duì)齊的液晶網(wǎng)絡(luò)，用作溫度引入移動(dòng)相或移動(dòng)相的重新定向的驅(qū)動(dòng)力；d.基于氫鍵的材料或混合物，其(i)在升高的溫度下(例如200℃)會(huì)降低系統(tǒng)的粘性，(ii)由于其固有的陡峭粘性-溫度依存性，將會(huì)保留或恢復(fù)具有例如第一或第二級(jí)溫度引入轉(zhuǎn)變的液晶材料或混合物的溫度閾值；(iii)在環(huán)境溫度下將會(huì)達(dá)到較高的粘性，這是從其固有的陡峭粘性-溫度依存性產(chǎn)生的；和e.可選擇的，各向同性或各向異性添加劑，例如熱引發(fā)劑、光引發(fā)劑、抑制劑、自由基清除劑(radicalscavenger)、鏈轉(zhuǎn)移劑、穩(wěn)定劑、可塑劑、表面活性劑、感光劑、摻雜劑或其組合。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述低分子量分子是具有和不具有用于彼此實(shí)行氫鍵結(jié)合的官能團(tuán)的分子部分的混合物。所述分子中的至少一個(gè)應(yīng)該具有采用信息存儲(chǔ)的亞穩(wěn)(meta-stable)狀態(tài)的能力。在寫入信息時(shí)，這些位的分子例如通過加熱返回到它們的原始取向。如果在其它LC和可定向分子的混合物中沒有使用，則具有用于實(shí)行氫鍵結(jié)合的官能團(tuán)的低分子量分子的至少一部分，優(yōu)選的為全部，是LC且是可定向的。不具有用于實(shí)行氫鍵結(jié)合的官能團(tuán)的分子的示例是顯示出玻璃化的低分子量、桿形(棒狀(calamitic))或盤形(碟狀(discotic))液晶。例子是在分子的中心具有稠環(huán)系統(tǒng)的中康酯(mesogenic)化合物，例如圖Va中所示的化合物，或具有偶氮苯官能度的中康酯化合物，例如圖Vb中所示的化合物，或所謂的暹羅雙胎分子，如圖Vc所示。其它示例可見諸文獻(xiàn)(例如，Wedler，W.，Demus，D.，Zaschke，H.，Mohr，K.，Schafer，W.和Weissflog，W.，J.Mater.Chem.，1(3)，347-356(1991))。具有用于實(shí)行氫鍵結(jié)合的官能團(tuán)的分子的示例是例如反-(1R，2R)-二(十二烷酰基氨基)環(huán)己烷(trans-(1R，2R)-bis(dodecanoylamino)cyclohexane)(圖Vd中的結(jié)構(gòu)a)，或2-丁基酰脲基-6-甲基嘧啶酮(2-butylureido-6-methylpyrimidone)(圖Vd中的結(jié)構(gòu)b)。所述光學(xué)記錄介質(zhì)包括染料，優(yōu)選的為熒光染料。這種染料的示例是1，1′-二乙基-2，2′-羰花青碘化物(1，1’-diethyl-2，2’-carbocyanineiodide)、2-[6-(二乙基氨基)-3-(二乙基亞氨基)-3H-夾氧-9-雜蒽基]苯甲酸(2-[6-(diethylamino)-3-(diethylimino)-3H-xanthen-9-y1]benzoicacid)、2，3，5，6-1H，4H-四氫-9-(3-吡啶基)-喹嗪并[9，9a，1-gh]香豆素(2，3，5，6-1H，4H-tetrahydro-9-(3-pyridyl)-quinolizino[9，9a，1-gh]coumarin)、2-(對(duì)二甲基氨基苯乙烯基)-吡啶基甲基碘化物(2-(p-dimethylaminostyryl)-pyridylmethyliodide)、2-(對(duì)二甲基氨基苯乙烯基)-苯并噻唑基乙基碘化物(2-(p-di-methylaminostyryl)-benzothiazolylethyliodide)、香豆素7、香豆素152、香豆素314、香豆素1水合高氯酸鹽和香豆素153。構(gòu)成聚合物網(wǎng)絡(luò)的聚合物是通過使單體，例如(多官能)液晶丙烯酸鹽、環(huán)氧化物、異丁烯酸鹽、硫代烯醇，例如圖Ve中的C3M。在一優(yōu)選實(shí)施例中，所述聚合物網(wǎng)絡(luò)包括LC層的0.1至40wt.％，優(yōu)選的為5-10wt.％，而低分子量分子包括LC層的60-99.9wt.％，優(yōu)選的為85-95wt.％。另外，如果低分子量分子是具有和不具有功能團(tuán)的分子的混合物，則帶有和不帶有官能團(tuán)的低分子量分子的優(yōu)選比例是從1∶30到30∶1，優(yōu)選的從1∶10到10∶1，更優(yōu)選的從1∶5到5∶1。所述介質(zhì)可具有包括預(yù)記錄的記錄控制信息或一次寫入信息的LC層中至少之一。通常，LC層中的至少一個(gè)被布置在基底上。本發(fā)明還提供一種用于制造所述光學(xué)記錄介質(zhì)的方法，包括步驟a.在基底上施加至少一個(gè)LC層，所述LC層包括LC單體、低分子量分子和可選擇的染料，所述低分子量分子至少部分是LC并且是可定向的，且其至少部分具有用于實(shí)行彼此進(jìn)行氫鍵結(jié)合的官能團(tuán)；b.將所述混合物加熱到相變溫度以上；c.將所述LC單體定向成一個(gè)方向；d.優(yōu)選的通過光化照射將定向的LC單體變換成聚合物網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明還提供一種用于在所述光學(xué)記錄介質(zhì)的一個(gè)區(qū)域中寫入信息的方法，其中在至少一個(gè)LC層中的至少一個(gè)區(qū)域被加熱至相變溫度以上，并通過下列步驟來提供光學(xué)可讀取的信息a.在所述區(qū)域中將LC分子和選擇性的染料定向成不同于聚合物網(wǎng)絡(luò)的取向方向的方向；b.將所述LC層的區(qū)域冷卻至低于所述相變溫度以凍結(jié)定向的LC分子和選擇性的染料的方向；和c.選擇性地重復(fù)步驟a和b。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是便于使用玻璃液晶基質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)的重定向的光存儲(chǔ)理念的實(shí)際應(yīng)用，其具有的額外優(yōu)點(diǎn)是增加了存儲(chǔ)信息的穩(wěn)定性、與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)液晶顯示器相比具有較快的寫入速度、材料性能最佳化的獨(dú)立可能性，另外在各向異性熒光染料的情況下，熒光的各向異性發(fā)射在光子中具有雙重增益和通過寫入來接通熒光，由此減少了背景信號(hào)。本發(fā)明提供具有比傳統(tǒng)系統(tǒng)陡峭的粘性-溫度依存性的光學(xué)讀取介質(zhì)，并能用在各種應(yīng)用中，例如光學(xué)(多層)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、信號(hào)發(fā)送和安全顯示功能。本發(fā)明可應(yīng)用于單層，但也可應(yīng)用于多層光數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，尤其是用在熒光多層存儲(chǔ)系統(tǒng)中。一個(gè)額外的優(yōu)點(diǎn)是能夠使用現(xiàn)有的和可購得的材料，可選擇這樣的材料以允許通過調(diào)節(jié)基質(zhì)(例如，基于氫鍵的材料)的組成和/或結(jié)構(gòu)來適應(yīng)溫度閾值的位置和陡峭度。另外，本發(fā)明還可應(yīng)用于其它應(yīng)用，例如指示器和信號(hào)發(fā)送的應(yīng)用，例如用于保密、安全和警告目的。因?yàn)槠鹪从诮Y(jié)合的染料分子的重新定向的信息對(duì)比度的變化依存于溫度，所以可設(shè)想這樣一種系統(tǒng)，其中當(dāng)超過某一安全溫度時(shí)，可將一個(gè)初始透明的、初始非吸收的和非彩色的系統(tǒng)變換成一個(gè)不透明的、吸收的和彩色的系統(tǒng)。原則上，這種轉(zhuǎn)變是單向的，但例如將所述系統(tǒng)并入在電極之間時(shí)可容易的將其擴(kuò)展成可逆的、雙穩(wěn)態(tài)的系統(tǒng)。下面通過附圖和非限制性實(shí)施例來闡釋本發(fā)明。圖1顯示了上、中、下三個(gè)方框，它們示意的表示在形成包括在稀薄定向LC聚合物網(wǎng)絡(luò)中指定(tapped)的以亞穩(wěn)取向的LC分子的LC層期間所經(jīng)過的不同狀態(tài)；圖2表示一個(gè)制造用于光學(xué)信息存儲(chǔ)的可讀介質(zhì)的優(yōu)選實(shí)施例方法的流程圖；圖3表示用于光學(xué)信息存儲(chǔ)的多層光學(xué)讀取介質(zhì)的構(gòu)成；圖4表示將數(shù)據(jù)寫入到光學(xué)讀取介質(zhì)中的方法的流程圖?，F(xiàn)在將對(duì)圖1的上、中和下三個(gè)方框做出說明，圖1示出了在形成包含以亞穩(wěn)取向(meta-stableorientation)LC分子的稀薄液晶層期間所經(jīng)過的不同狀態(tài)，以用于提供根據(jù)一優(yōu)選實(shí)施例的光學(xué)讀取介質(zhì)。這種LC層可通過將一種混合物施加到用對(duì)齊層預(yù)先涂覆的基底上來獲得。這種混合物是通過溶解少量百分比的能夠彼此交聯(lián)(即它們是相互反應(yīng)的)的液晶單體102、一定量的二色熒光染料分子106和液晶分子104的混合物來制備的，所述液晶分子的混合物包含能夠形成氫鍵的分子，并且還包含不具有這種功能的LC分子。該狀態(tài)被示意的表示在圖1的上部方格中。一旦將溫度升高到液晶分子混合物的玻璃轉(zhuǎn)變溫度以上和低于同種混合物的清除(clearing)溫度，所述單體和分子自身會(huì)在由底層的對(duì)齊層所規(guī)定的方向上對(duì)齊。通過使LC單體102聚合，就形成了對(duì)齊的LC聚合物的聚合物網(wǎng)絡(luò)，如圖1的中間方框所示。所述LC單體102的對(duì)齊的網(wǎng)絡(luò)的取向被維持在形成的各向異性聚合物網(wǎng)絡(luò)108中并規(guī)定了相同的網(wǎng)絡(luò)的取向。由此獲得了LC分子104對(duì)各向異性LC聚合物網(wǎng)絡(luò)108的堅(jiān)固錨定，并因此將通過LC聚合物網(wǎng)絡(luò)108的取向來確定LC分子的取向。然而，在外部場(chǎng)(例如電場(chǎng)或磁場(chǎng))的作用下，仍能夠改變LC分子104和二色熒光染料分子106的整體取向(使導(dǎo)向偶極子分布變形)以獲得第二整體取向，其不同于這些分子的第一取向，這被示出在圖1的下部方框中。通過施加這種場(chǎng)不會(huì)改變各向異性LC聚合物網(wǎng)絡(luò)108自身的取向。由于如此獲得的LC分子104對(duì)LC聚合物網(wǎng)絡(luò)108的堅(jiān)固錨定，導(dǎo)向偶極子分布的變形將導(dǎo)致變形能量相當(dāng)大的增加。一旦切斷施加的外部場(chǎng)，較高的變形能量會(huì)驅(qū)使LC分子104松弛或接近它們的原始取向，與LC聚合物網(wǎng)絡(luò)108的取向一致。這種大量分子的松弛再取向迫使二色熒光染料分子106相應(yīng)的改變它們的取向。與不存在LC聚合物網(wǎng)絡(luò)和只在對(duì)齊層處執(zhí)行LC分子的錨定的情況相比，通過各向異性聚合物網(wǎng)絡(luò)施加的力增加了松弛率。然而，通過使用與玻璃轉(zhuǎn)變溫度Tg相關(guān)的液晶分子作為L(zhǎng)C液晶分子104和通過在切斷所述外部場(chǎng)之前將溫度降低至低于Tg的溫度，所述LC分子104和二色熒光染料分子106的第二取向被凝固住并被保持。由此就獲得了在一個(gè)方向上對(duì)齊的聚合物網(wǎng)絡(luò)108和在一第二方向上取向的液晶分子104和熒光染料分子106，如圖1的下部方框示意所示。如此獲得的LC分子的取向狀態(tài)是取向的亞穩(wěn)狀態(tài)。能夠采用亞穩(wěn)狀態(tài)的分子能夠用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。當(dāng)進(jìn)行數(shù)據(jù)位的寫入時(shí)，該位的亞穩(wěn)取向中的分子返回它們的原始取向，而非寫入數(shù)據(jù)位的分子呆在它們的亞穩(wěn)取向。由于寫入和非寫入位中的液晶分子的不同取向，這些位會(huì)顯示出略微不同的折射系數(shù)。然而該差別在光學(xué)可讀取介質(zhì)的生產(chǎn)階段被最小化。這樣已經(jīng)說明了根據(jù)一優(yōu)選實(shí)施例的光學(xué)讀取介質(zhì)?，F(xiàn)在將參照?qǐng)D2說明產(chǎn)生根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)的優(yōu)選方法。在步驟204，在步驟202提供的基底上施加對(duì)齊層，以使將要施加到所述基底上的分子對(duì)齊。在步驟206，一種包括液晶分子和液晶單體的混合物隨后被施加到基底上的對(duì)齊層的頂部以便形成LC層，其中所述單體在用例如紫外(UV)光照射時(shí)能夠形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，而另一種液晶分子不具有該能力。所述混合物優(yōu)選的還包括熒光、染料分子和發(fā)光分子(未示)。在將要提供一個(gè)以上的LC層的情況中，在步驟208選擇“Y”，即當(dāng)要提供疊層時(shí)，在先前提到的步驟204-206之前的步驟210施加一鈍化層。重復(fù)該過程直到已經(jīng)獲得了期望數(shù)量的LC疊層，并因此在步驟208選擇另一個(gè)可選的“N”作為“是否堆疊？”的應(yīng)答。隨后，在步驟212將LC層加熱至高于所施加的液晶混合物的玻璃轉(zhuǎn)變溫度(Tg)和低于所述混合物的清除溫度(Tc)的溫度(T)。在該階段，在溫度T下，液晶分子和單體以及熒光染料分子在由對(duì)齊層所確定的方向上被對(duì)齊和取向。在所述溫度T下保持整體結(jié)構(gòu)或樣本的同時(shí)，在步驟214通過UV光照射所述樣本，從而使第一種類型的液晶分子彼此交聯(lián)，由此形成聚合物增強(qiáng)LC層。在溫度T下保持樣本的同時(shí)，在步驟216例如通過方便的使用電暈放電將電場(chǎng)施加在所述樣本上，從而使液晶分子將它們的取向改變?yōu)榛旧洗怪庇谒鼍W(wǎng)絡(luò)的方向的方向。隨后，在步驟218將樣本冷卻至低于所述玻璃轉(zhuǎn)變溫度Tg的溫度。因此在步驟220就獲得了包含亞穩(wěn)取向狀態(tài)的光學(xué)讀取介質(zhì)，其中液晶分子優(yōu)選的被取向?yàn)榇怪庇诟飨虍愋訪C聚合物網(wǎng)絡(luò)的方向，如圖1的下部方框所示意表示的。這樣提供的介質(zhì)被示意的表示在圖3中，圖3示出了其結(jié)構(gòu)的不同層的側(cè)視圖，其中基底302由對(duì)齊層304覆蓋，在對(duì)齊層304上施加有包含各向異性LC聚合物網(wǎng)絡(luò)、處于亞穩(wěn)取向狀態(tài)的液晶分子和二色熒光分子的聚合物增強(qiáng)玻璃態(tài)LC層306。如果將要施加一個(gè)以上的聚合物增強(qiáng)玻璃態(tài)LC層，則在玻璃態(tài)LC層306上提供惰性鈍化層308，其后是對(duì)齊層310和另一玻璃態(tài)LC層312，如圖3中虛線所示。可重復(fù)與這三個(gè)層的施加相應(yīng)的步驟直到已經(jīng)獲得期望的層數(shù)量。可選擇的，也可在多層結(jié)構(gòu)中將下一層堆疊在前一層之前執(zhí)行上述的加熱、照射步驟、施加電場(chǎng)和冷卻?，F(xiàn)在將解釋所述光學(xué)讀取介質(zhì)用于光學(xué)信息存儲(chǔ)的應(yīng)用。通過將激光會(huì)聚到(或通過局部加熱)包含亞穩(wěn)取向狀態(tài)的玻璃態(tài)LC層上來存儲(chǔ)信息。在會(huì)聚過程中，光束使照射點(diǎn)處的局部溫度升高到玻璃轉(zhuǎn)變溫度以上，從而使液晶分子的相態(tài)從玻璃態(tài)相轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)結(jié)晶相或液相，其結(jié)果是液晶分子的亞穩(wěn)狀態(tài)突然消失并且所述液晶分子松弛下來并采用根據(jù)LC聚合物網(wǎng)絡(luò)引導(dǎo)的取向。這對(duì)應(yīng)于一個(gè)數(shù)據(jù)位的寫入或一個(gè)位轉(zhuǎn)變。那么一個(gè)寫入位例如對(duì)應(yīng)于“零”，而非寫入位對(duì)應(yīng)于“一”。在亞穩(wěn)狀態(tài)中，寫入數(shù)據(jù)位的第二類型的液晶分子由此在LC聚合物網(wǎng)絡(luò)的方向上被對(duì)齊，而非寫入數(shù)據(jù)位不對(duì)齊，相反而是取向在垂直于所述網(wǎng)絡(luò)方向的方向上。本發(fā)明的另一個(gè)方面的目的在于克服寫入速度太低的問題，利用聚合物增強(qiáng)LC層的差熱導(dǎo)率?，F(xiàn)在將參照?qǐng)D4對(duì)其進(jìn)行說明。所述方法開始于在步驟402將計(jì)數(shù)器的值X設(shè)置為1。對(duì)于在將在步驟404寫入的每個(gè)數(shù)據(jù)位，確定該數(shù)據(jù)位是“一”還是“零”。對(duì)于“一”或“零”，通過激光脈沖或加熱裝置對(duì)將要寫入的LC層的區(qū)域施加熱量以便使尋址區(qū)域達(dá)到高于Tg的溫度T，并由此寫入所述數(shù)據(jù)位。如果在步驟406已經(jīng)對(duì)所有數(shù)據(jù)位都進(jìn)行寫入了，即計(jì)數(shù)器值X已經(jīng)達(dá)到最后的數(shù)值(最后的數(shù)據(jù)位)，則所述方法在步驟410結(jié)束。如果還未對(duì)所有數(shù)據(jù)位進(jìn)行寫入(步驟406)，則在步驟408將計(jì)數(shù)器的值X設(shè)置為X+J，將激光束移至另一個(gè)區(qū)域，或者作為選擇布置加熱裝置，由此步驟404和406將被重復(fù)。對(duì)于需要加熱的位，調(diào)節(jié)尋址數(shù)據(jù)區(qū)被加熱的溫度T使得基本上以尋址區(qū)域的溫度降至玻璃轉(zhuǎn)變溫度Tg的時(shí)間間隔來完成液晶分子的松弛。由于光學(xué)讀取介質(zhì)的差導(dǎo)熱率，長(zhǎng)度在納秒數(shù)量級(jí)的加熱脈沖足以允許在微秒級(jí)的時(shí)間間隔期間完成基本完整的取向(松弛)切換。因此，通過使用納秒長(zhǎng)的加熱脈沖，對(duì)于寫入能夠允許較高的數(shù)據(jù)率?？稍谡凵湎禂?shù)、吸收率、或熒光的差值的基礎(chǔ)上來進(jìn)行寫入和非寫入數(shù)據(jù)位的讀取。在基于熒光時(shí)，讀取例如是通過激發(fā)二色熒光分子并且隨后檢測(cè)發(fā)射的熒光執(zhí)行的。根據(jù)它們的吸收有效截面來激發(fā)熒光分子。由此將在不同方向上取向的熒光分子激發(fā)至不同的程度，從而會(huì)導(dǎo)致發(fā)射光強(qiáng)度差，因此會(huì)對(duì)應(yīng)于存儲(chǔ)的不同類型的信息(“一”和“零”)。如先前所述的，寫入和非寫入位的分子之間的折射系數(shù)略微不同。如果在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)中存在一個(gè)以上的玻璃LC層，則寫入和非寫入位的折射系數(shù)之間的任何差異都將降低用于下層的射束質(zhì)量，并因此還會(huì)降低數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)的性能。在單層系統(tǒng)中，與熒光相比，基于寫入和非寫入位之間的折射系數(shù)或吸收率的差進(jìn)行的讀取同樣適用。在若干個(gè)玻璃態(tài)LC鈍化層和對(duì)齊層彼此交替堆疊的情況下，有利的是最小化該折射系數(shù)差。幸運(yùn)的是，涉及二色熒光發(fā)光團(tuán)的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例允許對(duì)材料進(jìn)行細(xì)心選擇以便使所述折射系數(shù)最小化并因此揭露具有多層架構(gòu)的光存儲(chǔ)介質(zhì)。下面例舉一些實(shí)施例。實(shí)施例1(光數(shù)據(jù)存儲(chǔ))將包括下列組成的混合物沉積在例如盤或卡的基底上(1)活性液晶單體，(2)適當(dāng)?shù)脑诃h(huán)境溫度以上具有第一或第二級(jí)轉(zhuǎn)變的活性或惰性材料，可選擇具有中康酯(mesogenic)的性能的，(3)各向異性染料，優(yōu)選的為熒光染料，(4)擁有一個(gè)或多個(gè)分子內(nèi)和至少一個(gè)或多個(gè)分子間氫鍵的材料或材料混合物，和選擇的(5)熱引發(fā)劑、光引發(fā)劑、抑制劑、自由基清除劑(radicalscavenger)、鏈轉(zhuǎn)移劑、穩(wěn)定劑、可塑劑、表面活性劑、感光劑或摻雜劑。選擇液晶混合物的雙折射例如以使尋址和非尋址狀態(tài)之間的散射效應(yīng)最小化?；旌衔锏某练e是使用傳統(tǒng)的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的，例如旋涂、摻混刮粉、(化學(xué))蒸鍍、濺射、鑄造、微接觸印刷和噴射造型法?？梢栽谄渲虚g相中施加所述混合物，但優(yōu)選的是在其各向異性狀態(tài)下，其后是快速或慢速冷卻成期望的中間相(例如，向列相、碟狀液晶分子相或手相向列相)，從而允許實(shí)現(xiàn)沒有缺陷的形態(tài)?？稍谶x擇的涂覆有透明的導(dǎo)電體(例如，銦錫氧化物或聚(3，4-聚乙烯二氧化噻吩)衍生物)的一個(gè)或兩個(gè)邊界層之間限制混合物。為了便于整體對(duì)齊，可在單個(gè)或兩個(gè)邊界層上使用對(duì)齊引入條件，例如機(jī)械對(duì)齊定向?qū)?、光引入?duì)齊層、表面活性劑、剪力或流速感應(yīng)力和磁場(chǎng)或電場(chǎng)。對(duì)于每層重復(fù)該過程，通過使用中間鈍化層來分開活性層。中間層的折射系數(shù)與活性層的折射系數(shù)近似匹配，以使散射效應(yīng)最小化。將混合物加熱至高于混合物的最終第一或第二級(jí)轉(zhuǎn)變的溫度(其可不同于具有第一或第二級(jí)轉(zhuǎn)變的純粹混合物的溫度)，但低于混合物的澄清溫度。在存在結(jié)合有光引發(fā)劑的情況下優(yōu)選的使用UV光照射所述混合物，并且形成對(duì)齊的各向異性網(wǎng)絡(luò)。在保持溫度高于第一或第二級(jí)轉(zhuǎn)變的同時(shí)，施加電場(chǎng)，從而對(duì)移動(dòng)液晶相和結(jié)合的各向異性染料(或染料混合物)實(shí)行再定向?？蛇x擇的，可使用磁場(chǎng)或電暈放電來加強(qiáng)再定向。在保持用于重新定向的有效場(chǎng)的同時(shí)，將溫度冷卻至低于混合物的第一或第二級(jí)轉(zhuǎn)變，并且移動(dòng)液晶部分的亞穩(wěn)狀態(tài)被凍結(jié)。信息的寫入和讀取是通過局部照射實(shí)現(xiàn)的，例如使用激光束或發(fā)光二極管。為了在讀取和寫入之間進(jìn)行區(qū)分，不同的強(qiáng)度被使用，其中足以將材料局部加熱至高于第一或第二級(jí)轉(zhuǎn)變的較高強(qiáng)度用于寫入。實(shí)施例2(顯示功能)該實(shí)施例是根據(jù)實(shí)施例1，具有下列不同設(shè)計(jì)是單層設(shè)計(jì)。在初始化階段，可局部寫入信息作為產(chǎn)生圖像的手段。在活性狀態(tài)下，引入的對(duì)比來自于環(huán)境溫度的變化。可使用熱和電場(chǎng)的結(jié)合來實(shí)現(xiàn)再生。電極的模制是可選的。權(quán)利要求1.一種包括至少一個(gè)液晶(LC)層的光學(xué)記錄介質(zhì)，所述液晶層包括各向異性對(duì)齊的LC聚合物網(wǎng)絡(luò)、低分子量分子和可選的染料，所述低分子量分子的至少一部分是LC并且是可定向的，并且它的至少一部分具有用于彼此實(shí)行氫鍵結(jié)合的官能團(tuán)。2.如權(quán)利要求1所述的介質(zhì)，其中所述低分量分子是不具有用于彼此實(shí)行氫鍵結(jié)合的官能團(tuán)的LC分子和具有用于彼此實(shí)行氫鍵結(jié)合的官能團(tuán)的分子的混合物。3.如權(quán)利要求1或2所述的介質(zhì)，其中所述具有官能團(tuán)的至少部分的分子量分子是液晶。4.如權(quán)利要求1到3中任何一個(gè)所述的介質(zhì)，其中所述介質(zhì)包括熒光染料。5.如權(quán)利要求1到4中任何一個(gè)所述的介質(zhì)，其中所述聚合物網(wǎng)絡(luò)包括LC層的0.1至40wt.％，而低分子量分子包括LC層的60-99.9wt.％。6.如權(quán)利要求2到4中任何一個(gè)所述的介質(zhì)，其中所述聚合物網(wǎng)絡(luò)包括LC層的0.1至40wt.％，優(yōu)選為5-10wt.％，而低分子量分子包括LC層的60-99.9wt.％，優(yōu)選為85-95wt.％，并且具有和不具有官能團(tuán)的低分量分子的比為1∶30到30∶1。7.如權(quán)利要求1到6中任何一個(gè)所述的介質(zhì)，包括至少兩個(gè)LC層。8.如權(quán)利要求1到7中任何一個(gè)所述的介質(zhì)，其中所述LC層中的至少一個(gè)包括預(yù)記錄的控制信息或一次寫入信息。9.如權(quán)利要求1到8中任何一個(gè)所述的介質(zhì)，其中所述LC層中的至少一個(gè)被提供在基底上。10.一種用于制造如權(quán)利要求1到9中的任何一個(gè)所述的光學(xué)記錄介質(zhì)的方法，包括步驟a.在基底上施加至少一個(gè)LC層，所述LC層包括LC單體、低分子量分子和可選擇的染料，所述低分子量分子至少部分是LC并且是可定向的，且其至少部分具有用于實(shí)行彼此進(jìn)行氫鍵結(jié)合的官能團(tuán)；b.將所述混合物加熱到相變溫度以上；c.將所述LC單體定向成一個(gè)方向；以及d.將定向的LC單體轉(zhuǎn)變成聚合物網(wǎng)絡(luò)。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中通過光化學(xué)照射將所述定向的LC單體轉(zhuǎn)變成聚合物網(wǎng)絡(luò)。12.一種用于在如權(quán)利要求1到9中的任何一個(gè)所述的光學(xué)記錄介質(zhì)的一個(gè)區(qū)域中寫入信息的方法，其中在至少一個(gè)LC層中的至少一個(gè)區(qū)域被加熱至相變溫度以上，并通過下列步驟來提供光學(xué)可讀取的信息a.在所述區(qū)域中將LC分子和選擇性的染料定向成與聚合物網(wǎng)絡(luò)的取向方向不同的方向；b.將LC層的所述區(qū)域冷卻至低于所述相變溫度以凍結(jié)定向的LC分子和選擇性的染料的方向；和c.選擇性地重復(fù)步驟a和b。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中通過對(duì)LC層施加電場(chǎng)或磁場(chǎng)來對(duì)LC分子和選擇性的染料進(jìn)行定向。全文摘要本發(fā)明涉及一種包括至少一個(gè)液晶(LC)層的光學(xué)記錄介質(zhì)，所述液晶層包括各向異性對(duì)齊的LC聚合物網(wǎng)絡(luò)、低分子量分子和可選的染料，所述低分子量分子的至少一部分是LC并且是可定向的，并且它的一部分具有用于彼此實(shí)行氫鍵結(jié)合的官能團(tuán)；本發(fā)明還涉及一種用于制造所述光學(xué)記錄介質(zhì)的方法，包括步驟a.在一基底上施加至少一個(gè)LC層，所述LC層包括LC單體、低分子量分子和可選擇的染料，所述低分子量分子至少一部分是LC并且是可定向的，且其至少一部分具有用于彼此實(shí)行氫鍵結(jié)合的官能團(tuán)；b.將所述混合物加熱到相變溫度以上；c.將所述LC單體定向成一個(gè)方向；和d.將定向的LC單體變換成一聚合物網(wǎng)絡(luò)；此外本發(fā)明還涉及一種用于在所述光學(xué)記錄介質(zhì)的一個(gè)區(qū)域中寫入信息的方法，其中在至少一個(gè)LC層中的至少一個(gè)區(qū)域被加熱至一相變溫度以上，并通過下列步驟來提供光學(xué)可讀取的信息a.在所述區(qū)域中將LC分子和選擇性的染料定向成不同于聚合物網(wǎng)絡(luò)的取向方向的方向；b.將所述LC層的區(qū)域冷卻至低于所述相變溫度以凍結(jié)定向的LC分子和選擇性的染料的方向；和c.可選地重復(fù)步驟a和b。文檔編號(hào)G11B7/247GK1922672SQ200580005074公開日2007年2月28日申請(qǐng)日期2005年2月3日優(yōu)先權(quán)日2004年2月17日發(fā)明者J·T·A·維德比克申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司