在玻璃基体中使用预先取向的多层光学存储器制造技术

本发明专利技术涉及产生光学存储器的方法，该光学存储器将写入和未写入数据的稳定性与写入期间的高写入速度和良好的灵敏度结合了起来，本发明专利技术还涉及这样一种光学存储器以及在这样一种存储器中写入数据的方法。所述光学存储器具有液晶（ＬＣ）层，该液晶层包括：第一类ＬＣ分子（１０２），该第一类ＬＣ分子在一个方向上对准并且形成一个聚合物网络；第二类ＬＣ分子（１０４），该第二类ＬＣ分子沿着垂直方向取向，其中所述第二类液晶分子的取向是亚稳定的。通过利用由对准的交联分子的网络施加在第二类ＬＣ分子（１０４）上的力，实现了第二类型的分子（１０４）从取向的亚稳定状态驰豫的速率增加，这使得利用所述驰豫来以得到数据写入的增大的写入速率成为可能。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及光学存储设备，并且具体来讲，涉及一种在用于光学数据存储的玻璃基体中采用了预先取向的计算机可读介质和产生所述介质的方法。
技术介绍
在光学数据存储领域中，众所周知可以采用具有玻璃转变温度的液晶分子。例如文献US5976638中谈到了一种光学记录介质，这种光学记录介质包括同向的液晶聚合物薄膜，该薄膜包含具有玻璃转变温度Tg的液晶分子和二色性染料分子，这两种分子的取向都与薄膜表面垂直。一般来说，二色性染料的吸收偶极矩与发色团的长轴一致，因此，二色性染料分子的吸收是指向清晰的。在未写入薄膜中，液晶分子是同向的，并且二色性染料分子也是同向的，并且仅表现出很低的入射光吸收性能。通过局部加热或通过照射(例如通过激光)达到液晶分子的玻璃转变温度Tg以上的温度，所述同向将会转变成各向同性取向。随着受照射或受热区域迅速冷却(低于液晶晶体状聚合物的Tg)，各向同性取向将会凝结。由于二色性染料也会同样地各向同性地取向，因此这导致了很高的入射光吸收。这种方法的一个缺点是，在用于信息存储时，LC分子的驰豫时间较长，在这一驰豫时间内，所写入的轨迹(或数据凹坑)的整个长度必须要保持在玻璃转变温度(Tg)以上的温度。另一个缺点是，需要快速将写入区域冷却到低于玻璃转变温度的温度，以便凝结各向同性取向的二色性染料分子。这一方法局限性是，需要利用二色性染料，以便产生对入射光的吸收反差。(在液晶显示器领域中)使用稀疏的各向异性液晶聚合物网络。一般来说，各向异性LC聚合物网络本身是在存在充裕的第二类液晶分子的情况下由交联的液晶分子制成的，两种类型都对准在例如由对准层确定的方向上。该网络对第二类LC分子施加一个力，使它们锚定在网络上。通过电场，还能够将第二类LC分子取向在第二方向上。不过，一旦切断所述外部电场，网络力将会驱使第二类分子返回到它们的初始取向，造成它们的第二取向不稳定。所介绍的用于光学数据存储的方法的局限性在于，通过施加外场得以取向的LC分子的取向状态，即第二取向，是不稳定的，需要始终接通所述外场以防止所述LC分子驰豫和再次改变取向。不过，通过为每个存储层配备电极并且通过在写入信息的时候局部破坏所述电极，可以将这一方法用于信息存储。因此，仅有未写入数据凹坑中的LC分子在读取状态下被寻址到的时候会受到电场的影响并且被迫改变它们的取向。这种方法的缺点是使用了电极，这样造成实施起来复杂程度较高并且比较昂贵。
技术实现思路
按照本专利技术的第一方面，本专利技术的目的是提供一种光学存储器，这种光学存储器将写入和未写入数据的稳定性与写入期间的高写入速度和良好的灵敏度结合了起来。按照所述的方面，这一目的是通过一种生产用于光学数据存储的计算机可读介质的方法来实现的，该方法包括步骤在基板上施加混合物，用来制备玻璃质LC层，该混合物包括第一类液晶分子和第二类液晶分子，所述第二类液晶分子与玻璃转变温度和清除有关，将玻璃液晶混合物加热到高于玻璃转变温度的温度，实现液晶分子沿第一方向对准，对LC层和液晶分子提供辐射，以形成第一类液晶分子的液晶聚合物网络，对LC层施加电场或磁场，使得非活性液晶分子的取向处于第二方向上，在施加所述电场或磁场期间，将LC层冷却到低于所述玻璃转变温度的温度，从而在所述介质中建立液晶分子取向的亚稳定状态。通过成功地将具有玻璃转变温度的LC分子选择为第二类液晶分子，解决了稀疏各向异性LC聚合物网络中所捕获的LC分子的不稳定性问题。按照本专利技术的生产计算机可读介质的方法成功地产生了在稀疏各向异性LC聚合物网络中的亚稳定取向状态下捕获的LC分子。这一目的也是通过一种用于光学数据存储的计算机可读介质来实现的，该介质包括LC层，其包括第一类液晶分子，该第一类液晶分子在一个方向上对准并且形成一个聚合物网络；和第二类液晶分子，该第二类液晶分子沿着第二方向取向，其中所述第二类液晶分子的取向是亚稳定的。本专利技术包括成功地利用了具有玻璃转化温度的液晶分子，所述分子将被取向和凝结住，以便建立稀疏LC聚合物网络中的亚稳定取向状态。由于利用了按照本专利技术第一方面的稀疏LC聚合物网络，克服了LC分子取向的过低驰豫速率的问题。由稀疏LC聚合物网络作用在第二类LC分子上的力，迫使所述第二类LC分子重取向并且采取由对准层确定的低能取向，增大了所述第二类液晶分子的驰豫速率。由于按照本专利技术的计算机可读介质的写入状态是第二类液晶分子已经驰豫到的状态，这种状态从而是一种低能状态，具有高稳定性。这样，使用本专利技术的方法就增大了所存储的信息的稳定性。而且，由于在将介质保持在低于Tg的温度下时第二类LC分子的不可移动性，所以写入和未写入位都是稳定的。由聚合的第一类液晶构成的LC聚合物网络对第二类液晶分子在它们的亚稳定取向状态下施加了强大的驱动力。一旦使用例如激光或通过局部加热将(多个)被寻址的数据位的温度升高到玻璃转变温度以上，所述网络就迫使第二类LC分子重取向到它们的驰豫状态，从而增大了所述第二类LC分子的驰豫速率。这样能够实现高速度数据存储。与缺少施加这样的驱动力的LC聚合物网络时的毫秒量级的标准重取向时间相比，在存储处理中第二类分子的驰豫时间(转换时间)降低到了微秒量级。因此本专利技术需要很少的能量(毫微秒量级的激光脉冲)来写入数据。由于在写入的时候寻址到的数据位的温度必须要保持在玻璃转变温度以上的时间得到了减少，所以热串扰的可能性被进一步降低。按照从属权利要求2的计算机可读介质具有这样的优点第一和第二类液晶分子的相对百分比对稀疏LC聚合物网络是有利的。预计至少需要重量百分比为0.1％的所述第一类LC分子来形成这样一种稀疏各向异性LC聚合物网络。此外，估算出重量百分比10％是要形成稀疏网络所需的第一类LC分子的浓度上限。分别估算出了较低和较高浓度的重量百分比80％和99.9％，来限定本专利技术的计算机可读介质的适当功能。取向的各向异性荧光分子(即，荧光团)在存储原理中的应用，使得能够在读取存储介质时增大吸收截面。在荧光分子完美对准的情况下，与各向同性取向的荧光分子相比，吸收截面增大了三倍。通过将对准好的荧光分子旋转90°，实现了1∶7吸收率差异，并且因此实现了1∶7的荧光发射差异。按照从属权利要求5的计算机可读介质和按照从属权利要求7的方法具有这样的优点，可以借助荧光来实现计算机可读介质的读取，即，通过激发发色团和检测所发出的荧光。前面已经介绍了使用荧光发色团的优点。如上面现有技术中介绍的那样，在同向的液晶晶体聚合物薄膜中写入信息的情况下，在从同向到各向异性取向的整个驰豫过程期间，所述薄膜需要保持在高于玻璃转变温度的温度。由于这一驰豫时间相对较长，基于这一技术的存储器将因此承受相对较低的写入速度。按照本专利技术第二方面的目的致力于提供一种使用液晶写入信息的方法，这种方法克服了写入速度过低的问题。按照这一第二方面，这一目的是通过一种将数据写入计算机可读介质的方法来解决的，其中，在短时间段内，例如借助加热脉冲，对数据位所要写入的LC层的区域施加热量，以便使所述数据位达到温度T，该温度T高于Tg，从而在第二类LC分子的整个驰豫过程期间，即，在从取向的亚稳定状态到低能状态的转换，所述区域的温度都保持在玻璃转变温度Tg以上。由于计算机可读介质的不良导热性的作用，毫微秒长的加热脉冲在微秒本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于光学数据存储的计算机可读介质，包括：ＬＣ层，包括第一类液晶分子，该第一类液晶分子在一个方向上对准并且形成一个聚合物网络，和第二类液晶分子，该第二类液晶分子沿着第二方向取向，其中所述第二类液晶分子的取向是亚稳定 的。

【技术特征摘要】
EP 2002-6-19 02077424.61.一种用于光学数据存储的计算机可读介质，包括LC层，包括第一类液晶分子，该第一类液晶分子在一个方向上对准并且形成一个聚合物网络，和第二类液晶分子，该第二类液晶分子沿着第二方向取向，其中所述第二类液晶分子的取向是亚稳定的。2.按照权利要求1所述的计算机可读介质，其中LC层包含重量百分比为0.1-10％的所述第一类液晶分子和重量百分比为80-99.9％的所述第二类液晶分子。3.按照权利要求1所述的计算机可读介质，包括多个LC层。4.按照权利要求3所述的计算机可读介质，其中至少一个LC层被预先写入了数据。5.按照权利要求1所述的计算机可读介质，其中LC层包含荧光染料分子。6.生产用于光学数据存储的计算机可读介质的方法，包括步骤在基板上施加混合物，用来制备玻璃质的LC层，该混合物包括第一类液晶分子和第二类液晶分子，所述第二类液晶分子与玻璃转变温度有关，将液晶层加热到高于玻璃转变温度的温度，实现液晶分子沿第一方向的对准，对LC层提供辐射，以形成第一类液晶分子的液晶聚合物网络，对LC层施加电场或磁场，使第二类液晶分子取向在第二方向上，和在施加所述电场或磁场期间，将LC层冷却到低于所述玻璃转变温度的温度，从而在所述介质中建立液晶分子取向的亚稳定状态。7.按照权利要求6所述的生产用于光学数据存储的计算机可读介质的方法，对于该方法，施加的混合物包括荧光染料分子。8.按照权利要求6所述的生产计算机可读介质的方法，对于该方法，所述计算机可读介质包括多个LC...

【专利技术属性】
技术研发人员：E皮特斯，DJ布罗尔，C布希，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]