CN1662973A

CN1662973A - 在玻璃基体中使用预先取向的多层光学存储器

Info

Publication number: CN1662973A
Application number: CN038141876A
Authority: CN
Inventors: E·皮特斯; D·J·布罗尔; C·布希
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2002-06-19
Filing date: 2003-06-04
Publication date: 2005-08-31
Also published as: JP2005530300A; CA2489777A1; US20050254405A1; TW200405295A; EP1518234A1; MXPA04012267A; WO2004001733A1; AU2003233111A1

Abstract

本发明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。

Description

在玻璃基体中使用预先取向的多层光学存储器

技术领域

本发明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。

背景技术

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T_g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T_g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T_g)，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(T_g)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。

发明内容

按照本发明的第一方面，本发明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。按照本发明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。

本发明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。

由于利用了按照本发明第一方面的稀疏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。

由于按照本发明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，使用本发明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T_g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。因此本发明需要很少的能量(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％，来限定本发明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。

按照本发明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T_g，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T_g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量级的时间间隔内足以实现取向的整个转换。

按照上面介绍的方式，使用毫微秒量级长度的加热脉冲，写入处理，即，数据的存储，收到了良好的速度性能。

上面介绍的写入数据的方法将因此收益于所述速率性能。

参照下文中介绍的实施方式，本发明的这些和其它的方面将会显而易见。

附图说明

通过参照下面的详细说明，同时结合附图加以考虑，本发明的这些和其它特征与优点将会得到更好的理解，在附图中：

附图1表示上、中、下图，这些图示意性地表示在稀疏取向液晶聚合物网络中形成包含亚稳定取向的LC分子的LC层所经历的不同状态。

附图2表示生产用于光学数据存储的计算机可读介质的优选实施方式的流程图。

附图3表示用于光学数据存储的多层计算机可读介质的结构。

附图4表示将数据写入到计算机可读介质中的方法的流程图。

具体实施方式

本发明涉及提供一种光学计算机可读介质，并且尤其涉及使用各向异性聚合物网络的光学存储器。

现在将给出附图1中的上、中、下图的说明，针对按照本发明的优选实施方案提供计算机可读介质的方案，这些画面图示了形成包含亚稳定取向的LC分子的稀疏液晶(LC)层所经历的不同状态。这样的LC层可以通过首先在预涂覆了对准层的基板上施加混合物而得到。这一混合物是这样制备的：在溶剂中溶解几个百分比的第一类液晶分子102(这些液晶分子102具有彼此交联的能力，即，它们是活性的)、一定量的二色性荧光染料分子106和第二类液晶分子104。这一状态示意性地在附图1的上图中进行了图示。一旦温度上升到了第二类液晶分子的玻璃转变温度以上，并且此时温度低于同样的分子的清除温度，第一和第二类液晶分子会自己对准在由下面的对准层定义的方向上。

通过第一类LC分子102的聚合，形成了对准的LC分子的聚合物网络108，如附图1的中图所示。所述对准的第一类LC分子102的取向在所形成的各向异性聚合物网络108中得以维持，并且限定了该网络的取向。

这样就获得了第二类LC分子104对各向异性LC聚合物网络108的强力锚定，并且这样将通过LC聚合物网络108的取向确定LC分子的取向。不过，在外场(例如，电场或磁场)的作用下，仍然可能改变第二类LC分子104和二色性荧光染料分子106的整体取向(使导向子轮廓发生变形)，以实现第二种整体取向，该第二种整体取向不同于这些分子的第一种取向，附图1的下图中示出了这种第二种取向。各向异性LC聚合物网络108的取向本身并不是借助施加了这个场而得以改变的。由于这样获得了LC分子104对LC聚合物网络108的强力锚定，导向子轮廓的形变将会造成变形能大大增加。一旦切断了所施加的外场，高变形能将会驱使第二类LC分子104驰豫到或接近于它们的原始取向，与LC聚合物网络108的取向一致。大量分子的这一驰豫重取向迫使二色性荧光染料分子106相应地改变它们的取向。与不存在LC聚合物网络并且LC分子的锚定仅仅是在对准层上进行的情况相比，由各向异性聚合物网络施加的力增大了驰豫速率。

不过，通过使用与玻璃转变温度T_g相关的液晶分子作为第二类LC分子104并且通过在切断所述外场之前将温度降低到低于T_g的温度，得以将所述第二类LC分子104和荧光染料分子106的第二取向凝结住并且维持住。这样就得到了在一个方向上对准的聚合物网络108和取向在第二方向上的第二类液晶分子104和荧光染料分子106，如附图1的下图中示意性地所示的。因此所得到的第二类LC分子的取向状态是取向的亚稳定状态。

具有采用亚稳定状态能力的分子可用于存储数据。在写入数据位的时候，这个位的具有亚稳定取向的分子返回到它们的原始取向，而未写入数据位的分子保持在它们的亚稳定取向下。

由于液晶分子在写入和未写入的位中取向不同，所以在折射率上显示出的差异是微小的。然而，由于在本说明书后面将会阐明的原因，在本实施例中，在计算机可读介质的生产阶段中可以将这种差异最小化。

这样，就介绍完了按照本发明的优选实施方式的计算机可读介质。

现在将参照附图2介绍按照本发明的生产光学存储介质的优选方法。

步骤202，在制备好的基板(步骤202)上涂覆一个对准层(步骤204)，以对准所要施加到所述基板上的分子。随后将包括两种不同类型的液晶分子的混合物涂覆在基板上的对准层的顶上，以便形成LC层(步骤206)，其中两种不同类型的液晶分子中的一种具有在使用例如紫外(UV)光照射的情况下形成网络的能力，而另一种没有这种能力。所述混合物还包括荧光染料分子和光引发剂分子(未示出)。

在要设置多于一个LC层的情况下，在步骤208中选择“Y”，即，当要设置叠层时，涂覆一个钝态层(步骤210)，然后进行前述的步骤204-206。重复进行这一过程，直到得到了所需层数的LC叠层，并且此后在步骤208中选择选项“N”，作为对“形成叠层吗？”的回答。

随后，将(多个)LC层加热到温度T，该温度高于所施加的液晶混合物的玻璃转变温度T_g并且低于所述混合物的清除温度T_c(步骤212)。在这个阶段，在温度T下，两种类型的液晶分子和荧光染料分子对准并取向在由对准层确定的方向上。在将整个结构或样本保持在温度T下的同时，使用UV光照射所述样本(步骤214)，导致第一类液晶分子彼此交联，形成了聚合物强制LC层。

将样本维持在温度T下，在整个所述样本上施加电场，例如，通过方便地使用电晕放电来施加电场，导致第二类液晶分子将它们的取向改变为基本垂直于所述网络方向的方向(步骤216)。随后将样本冷却到低于所述玻璃转变温度T_g的温度(步骤218)。这样，就得到了包含取向的亚稳定状态的计算机可读介质，其中第二类液晶分子优选地取向为垂直于各向异性LC聚合物网络的方向(步骤220)，如附图1的下图中适应性地图示的那样。

附图3中示意性地画出了这一如此制得的介质，附图3表示所述结构中不同层的侧视图，其中，基板302由对准层304覆盖，在该对准层304上制备了聚合物强制玻璃质LC层306，该LC层306包含各向异性LC聚合物网络、处于取向亚稳定状态下的第二类液晶分子和二色性荧光分子。如果要施加多于一个聚合物强制玻璃质LC层，那么就在玻璃质LC层306上设置一个惰性钝态层308，然后是一个对准层310，接着是另一个玻璃质LC层312，如附图3中虚线所示。可以重复进行与施加这三个层相应的步骤，直到获得了所需的层数。

现在将对用于光学数据存储的计算机可读介质的用法加以解释说明：

信息是通过将激光聚焦在包含亚稳定取向状态的玻璃质LC层上(或通过对该玻璃质LC层进行局部加热)来保存的。在焦点上，光束导致照射点处的局部温度升高到玻璃转变温度以上，造成第二类液晶分子从玻璃质到液晶或液相的相变，具有这样的结果：第二类液晶分子的亚稳定状态消失，并且所述液晶分子驰豫并且采取按照LC聚合物网络指向的取向。这相当于写入一位或位转移。于是，写入位，例如，相当于“零”，而未写入位相当于“一”。写入数据位的第二类液晶分子从而沿着LC聚合物网络的方向对准，而未写入数据位并非如此，而是沿着垂直于所述网络方向的方向取向，处于亚稳定状态。

本发明的另一个方面致力于利用聚合物强制LC层的不良导热性克服写入速度过低的问题，现在将参照附图4对此进行介绍。

该方法由将计数器值X设置为1开始(步骤402)。对于每个所要写入的数据位，确定这个数据位是“一”还是“零”(步骤404)。针对“一”或“零”，由激光脉冲或加热装置对所要写入的LC层的区域加热，以便使所寻址到的区域达到高于T_g的温度T，并且从而写入所述数据位。如果所要写入的所有数据位都已被写入(步骤406)，即，计数器值X达到了最终数值(最后一个数据位)，本方法结束(步骤410)。如果所有数据位并没有全部得到写入(步骤406)，将计数器值X设置为X+1(步骤408)，将激光束移动到另一个区域，或者按照另外一种方案安排加热装置去加热另一个区域，由此将会重复步骤404和406。对于需要加热的数据位，对寻址到的数据区域所要加热到的温度T加以调整，使得第二类液晶分子的驰豫在被寻址区域的温度降低到玻璃转变温度T_g的时间间隔内得以充分完成。由于计算机可读介质的不良导热性，长度为毫微秒量级的加热脉冲足以在微秒量级的时间间隔内实现取向的充分完整的转换(驰豫)。因此，借助使用毫微秒长度的加热脉冲，能够实现用于写入的高数据速率。

写入和未写入数据位的读取能够根据折射率、吸收或荧光的差异来完成。在荧光的情况下，读取是例如通过激发二色性荧光分子并且随后检测所发出的荧光来进行的。荧光分子是依据它们的吸收截面得以激发的。这样，取向在不同方向上的荧光分子将会受到不同程度的激发，导致了所发出的光强度的差异-从而相应于所存储的不同信息类型(一或零)。

如前面所指出的，写入和未写入位中的分子之间的折射率稍有不同。如果在数据存储介质中存在多于一个玻璃质LC层，写入和未写入位的折射率之间的任何差异都会降低针对底层的光束的质量，并且因此也会降低数据存储介质的性能。在单层系统中，基于写入和未写入位之间的折射率或吸收的差异进行的读取，与荧光辐射相比，是同样合适的。在具有彼此交替叠置的数个玻璃质LC层、钝态层和对准层的情况下，最好要使这一折射率差异最小。幸运的是，包括二色性荧光发色团的本发明的一种实施方式能够实现材料的精细选择，以最小化所述折射率差异，并且如此对具有多层结构的光学存储介质进行了开拓。

可以按照多种方式改变本发明，例如：

按照本发明的第二种实施方式的生产计算机可读介质的方法，是这样进行叠层的：通过在基板上涂覆对准层、涂覆包括LC分子的混合物，在涂覆惰性钝态层之前，将所涂覆的混合物加热到高于T_g且低于T_c的温度并且用UV光照射该样本，造成聚合反应。其后，重复这一段落中的步骤，直到获得了所需的层数，从而产生了多层光学存储介质。按照这种实施方式，最好刚好在涂覆惰性钝态层之前，将该样本冷却到低于T_g的温度T。

按照另一种实施方式，叠层是这样获得的：使用对准层、有效层和钝态层来独立地对多个薄的透明基板进行处理，然后再将经过处理的基板叠置在一起来实现多层光学存储介质。

按照本发明的一种不同的实施方式，具有数个LC层的计算机可读介质，即，多层计算机可读介质，在至少一个所述LC层中包含预先写入的数据，

按照本发明的另一种实施方式，生产具有至少一个预写入LC层的多层计算机可读介质的方法包括：在含有处于亚稳定取向状态的第二类LC分子的聚合物强制LC层上施加具有与所要写入的数据相应的写入位图案的火印。在施加了这一预先构图的印记的时候，将所要加热的与该印记的写入位图案相应的数据区域加热到高于T_g的温度，能够实现第二类LC分子从亚稳定状态到低能驰豫状态的转换，即，位转移。在不受到加热的与写入位图案相应的数据区域中的第二类LC分子会保持它们的亚稳定取向状态。使用例如由金属制成的火印的写入处理，优选地用于同时写入超过一个数据位，即，并行数据写入。受益于并行写入处理的数据写入和/或数据复制的任何方面都有可能是这种写入技术的应用。例如CD、DVD、激光盘、MD(且举几种)的制造(和可行的应用)都是本发明的这种实施方式感兴趣的显而易见的领域。

上面提到的基板可以例如由聚碳酸酯或聚降冰片烯或适于上面列举的处理步骤的其它材料制成。此外，所述基板最好在所述计算机可读介质的应用(即，写入和读出)期间对所施加的电磁光透明，即，可见光、紫外光、红外光。

按照本发明的另一种实施方式，所述基板是可与所形成的样本分离的，即，所述基板仅在初始和中间处理步骤期间起到支撑的作用。

在施加包括液晶分子的混合物之前施加的对准层用于将液晶分子在一个方向上对准。这个对准层可以例如是摩擦对准层或光对准层。

包含在LC混合物中的LC分子的对准此外可以按照另外一种方案通过在样本上施加外部电场或磁场来实现。

活性混合物是通过使用任何用于涂覆的适当技术施加到基板上的，比如印刷、旋涂、刮墨刀涂覆、浸渍、注模或者其它工业上可控的涂覆方法。

按照本发明的另一种实施方式，包含在所述混合物中的荧光染料分子可由不同类型的荧光分子替代，例如，荧光液晶分子。

按照本发明的再另一种实施方式，基于各向异性分子的取向变化的存储介质都是可以应用的。

还可以根据写入和未写入数据位之间很小的折射率差异来读取存储在计算机可读介质中的信息，在这种情况下没有将这种折射率差异完全最小化。

另外，可以利用照射光吸收的差异来读取所存储的信息，这种吸收的差异造成了反射的差异。

写入和未写入位的透明度或透射率的差异也可用于读取计算机可读介质。

对于包括两种类型的液晶分子的混合物的照射，可以使用电磁照射或电子束照射来引发所述第一类液晶分子进行交联，以形成各向异性LC聚合物网络。在电磁照射中，另外还可以使用除了紫外光以外的波长，例如，可见光、X射线或伽马射线。

由施加所述外部电场造成的所述第二类液晶分子的取向状态，可能不同于与第一类LC分子的各向异性LC聚合物网络的方向相比更佳的基本垂直的取向。第二类LC分子的有效取向是由LC聚合物网络的相对取向和所施加的外场决定的。

生产计算机可读介质的方法的另外一个方面是，液晶分子的对准至少部分地是由用于将液晶分子混合物施加到基板上的技术实现的。这些技术是，比如，旋涂、刮墨刀涂覆或印刷技术。

亚稳定状态是由第一类LC分子和第二类LC分子的结合实现的，其中第一类LC分子可以形成稀疏聚合物网络，该第一类LC分子例如为具有诸如双丙稀酸脂、双环氧化物或类似的反应基的LC分子，第二类LC分子在室温下形成玻璃，并且在经过提升的温度下可能成为向列或近晶液晶相。这一第二类液晶分子通常是低分子量LC侧链低聚物、低分子量LC主链低聚物或高分枝LC分子。应当使这两种类型的LC分子的结合最优化，以获得亚稳定状态，从而能够实现高速率写入。在二色性吸收或荧光染料溶解在用于形成聚合物强制玻璃质LC层(LC凝胶体)的溶剂中的时候，可以独立地对它们进行最优化。

通过如此介绍的本发明，存储器具有如下优点：

写入状态是第二类液晶分子已经驰豫的状态，并且这一状态是低能状态，具有很高稳定性。这样，使用本发明的方法，使得所保存的信息的稳定性得到了提高。如上面所提到的，由于当温度保持在低于T_g的温度下时第二类LC分子固定不动，结果造成写入和未写入数据位都是稳定的。

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样本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。

而且还能够通过例如短激光脉冲在写入的时候将活性层加热到高于T_g的温度。在写入的时候，写入光束然后继续移动，以写入其它位，同时由于介质的不良导热性的作用，第一个位的温度保持在T_g以上一定量的时间。对写入区域所加热到的温度进行调整，使得写入区域的温度高于T_g的持续时间足够的长，以实现第二类LC分子的完全驰豫。结果，激光束可以继续移动，而重取向处理继续在写入位中进行，只要温度T＞T_g。

取向的各向异性荧光分子(即，荧光团)在存储原理中的应用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的吸收率差异，并且因此实现了1∶7的荧光发射差异。

采用取向的各向异性荧光分子还能够实现荧光的各向异性发射。与各向同性取向的荧光分子相比，所述光的发射增大了三倍，或者现实一点讲是两倍，这可以用来提高收集效率，得到更高的数据速率。

由于荧光染料分子的对准取向，导致光的发射是各向异性的，这增大了一个方向上的荧光信号强度。

由于荧光分子的对准，使得进一步增大截面成为可能。

由于荧光染料分子在写入的时候改变了它们的取向，所以荧光辐射以实用的方式开启。因此未写入区域不对背景作出贡献，造成干扰背景光的降低。

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。因此本发明需要很少的能量(毫微秒量级的激光脉冲)来写入数据。而且，随着在写入的时候处于焦点上的被寻址数据位的温度必须要保持在玻璃转变温度以上期间的时间得到了减少，热串扰的可能性也得到了降低。

Claims

1.一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层。

9.按照权利要求8所述的生产计算机可读介质的方法，其中数据的写入是在至少一层上进行的。

10.按照权利要求9所述的生产计算机可读介质的方法，其中通过应用预先构图的火印对多于一个的位区域同时进行加热。

11.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，其中实现对准的步骤包括在施加所述液晶分子的混合物之前将一个对准层施加到所述基板上。

12.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，其中实现对准的步骤包括使用施加到LC层上的外部电场。

13.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，其中实现对准的步骤包括使用施加到LC层上的外部磁场。

14.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，其中为了形成至少一个液晶聚合物网络而提供的辐射是电磁辐射以及UV光、X射线或伽马射线之一。

15.按照权利要求6所述的方法，其中所提供的辐射是电子束辐射。

16.按照权利要求6所述的方法，其中第一类液晶分子是活性的，而第二类液晶分子是无活性的液晶分子。

17.按照权利要求6所述的方法，其中加热的步骤包括加热到高于玻璃转化温度T_g且低于清除温度T_c的温度。

18.将数据写入到按照权利要求1所述的计算机可读介质中的方法，包括下述步骤，

对于LC层中每个所要写入的位区域，

对LC层中的所述位区域施加热脉冲，使得所述区域的温度T变得高于所述位区域中的第二类LC分子的玻璃转化温度T_g。

19.按照权利要求18所述的写入数据的方法，其中向位区域施加热脉冲是通过将短激光脉冲聚焦在所述位区域上来进行的。