CN1922672A - 包括含氢键的分子的光学记录介质 - Google Patents

包括含氢键的分子的光学记录介质 Download PDF

Info

Publication number
CN1922672A
CN1922672A CNA2005800050743A CN200580005074A CN1922672A CN 1922672 A CN1922672 A CN 1922672A CN A2005800050743 A CNA2005800050743 A CN A2005800050743A CN 200580005074 A CN200580005074 A CN 200580005074A CN 1922672 A CN1922672 A CN 1922672A
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
molecule
medium
orientation
liquid crystal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA2005800050743A
Other languages
English (en)
Inventor
J·T·A·维德比克
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Koninklijke Philips Electronics NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koninklijke Philips Electronics NV filed Critical Koninklijke Philips Electronics NV
Publication of CN1922672A publication Critical patent/CN1922672A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/24—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material
    • G11B7/241—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material
    • G11B7/242—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of recording layers
    • G11B7/244—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of recording layers comprising organic materials only
    • G11B7/246—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of recording layers comprising organic materials only containing dyes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/52—Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
    • C09K19/54—Additives having no specific mesophase characterised by their chemical composition
    • C09K19/542—Macromolecular compounds
    • C09K19/544—Macromolecular compounds as dispersing or encapsulating medium around the liquid crystal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/52—Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
    • C09K19/60—Pleochroic dyes
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/24—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material
    • G11B7/241—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material
    • G11B7/242—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of recording layers
    • G11B7/244—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of recording layers comprising organic materials only
    • G11B7/25—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of recording layers comprising organic materials only containing liquid crystals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K2019/0488—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit characterized by a special bonding
    • C09K2019/0492—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit characterized by a special bonding the special bonding being an hydrogen bond
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/52—Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
    • C09K19/54—Additives having no specific mesophase characterised by their chemical composition
    • C09K19/542—Macromolecular compounds
    • C09K2019/546—Macromolecular compounds creating a polymeric network
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/24—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material
    • G11B7/241—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material
    • G11B7/242—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of recording layers
    • G11B7/244—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of recording layers comprising organic materials only
    • G11B7/246—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of recording layers comprising organic materials only containing dyes
    • G11B2007/24612—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of recording layers comprising organic materials only containing dyes two or more dyes in one layer
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/24—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material
    • G11B7/241—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material
    • G11B7/242—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of recording layers
    • G11B7/244—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of recording layers comprising organic materials only
    • G11B7/246—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of recording layers comprising organic materials only containing dyes
    • G11B2007/24624—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of recording layers comprising organic materials only containing dyes fluorescent dyes
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/24—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material
    • G11B7/241—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material
    • G11B7/242—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of recording layers
    • G11B7/244—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of recording layers comprising organic materials only
    • G11B7/246—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of recording layers comprising organic materials only containing dyes
    • G11B7/2467—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of recording layers comprising organic materials only containing dyes azo-dyes
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/24—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material
    • G11B7/241—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material
    • G11B7/242—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of recording layers
    • G11B7/244—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of recording layers comprising organic materials only
    • G11B7/246—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of recording layers comprising organic materials only containing dyes
    • G11B7/247—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of recording layers comprising organic materials only containing dyes methine or polymethine dyes
    • G11B7/2472—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of recording layers comprising organic materials only containing dyes methine or polymethine dyes cyanine

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Optical Record Carriers And Manufacture Thereof (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Optical Recording Or Reproduction (AREA)
  • Manufacturing Optical Record Carriers (AREA)
  • Thermal Transfer Or Thermal Recording In General (AREA)

Abstract

本发明涉及一种包括至少一个液晶(LC)层的光学记录介质，所述液晶层包括各向异性对齐的LC聚合物网络、低分子量分子和可选的染料，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实行氢键结合的官能团；本发明还涉及一种用于制造所述光学记录介质的方法，包括步骤：a.在一基底上施加至少一个LC层，所述LC层包括LC单体、低分子量分子和可选择的染料，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实行氢键结合的官能团；b.将所述混合物加热到相变温度以上；c.将所述LC单体定向成一个方向；和d.将定向的LC单体变换成一聚合物网络；此外本发明还涉及一种用于在所述光学记录介质的一个区域中写入信息的方法，其中在至少一个LC层中的至少一个区域被加热至一相变温度以上，并通过下列步骤来提供光学可读取的信息：a.在所述区域中将LC分子和选择性的染料定向成不同于聚合物网络的取向方向的方向；b.将所述LC层的区域冷却至低于所述相变温度以冻结定向的LC分子和选择性的染料的方向；和c.可选地重复步骤a和b。

Description

包括含氢键的分子的光学记录介质
本发明涉及一种光学记录介质，一种用于制造所述光学记录介质的方法和一种在所述介质中写入信息的方法。
本发明属于光学记录介质领域，例如致密盘(CD)和数字带或卡，所谓的WORM介质(一次写入多次读取致密盘或带)和可写入的CD和带。这些类型的介质允许用户写入信息。
在传统的只读CD中，以在盘中模压的凹坑的形式存储信息。读取是基于规则凹坑边缘结构上的衍射进行的。衍射级的干扰取决于激光光斑的位置。这会导致反射调制，反射被用于读取信息。传统的只读CD只适用于大规模生产，因为生产步骤(用于获得写入盘)是相当复杂的并因此只有在大量生产时才是成本高效的。因此需要能够以较小数量生产或者甚至能够由用户自己写入的CD和数字带或卡。例如，光学记录介质包括具有可变形表面的光透射基底、覆盖在可变形表面上的光吸收层和覆盖在光吸收层上的光反射层，所述可变形表面通过在光吸收层吸收写入激光束时产生的能量而可变形，以形成光可读取凹坑。读取还是基于衍射级的干扰进行。在用读取激光进行照射期间，光传播通过光吸收层并被反射层反射。因为凹坑内的折射系数不同于其外部(脊)的折射系数，所以凹坑内的光路长度不同于脊的光路长度。落在凹坑内的激光会与落在脊上的光发生干涉，从而会引发衍射。衍射级的干扰取决于读取光斑的确切位置。最后的反射调制被用于读取信息。
在光数据存储领域还已知使用具有玻璃转变温度Tg的液晶分子。例如，文献US5976638涉及一种包括同向(homotropically)取向的液晶聚合物薄膜的光学记录介质，所述液晶聚合物薄膜包含具有玻璃转变温度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，二色染料的吸收偶极矩与发色团的长轴一致，并因此二色染料分子的吸收率是清楚导向的。在非写薄膜中，液晶分子连同二色染料分子同向取向的，并对入射光只显示出较低的吸收率。通过局部加热或通过照射(例如通过激光)至高于液晶分子的玻璃转变温度Tg的温度，所述同向取向被转变成各向同性取向。随着照射或加热区域被快速冷却下来(低于液晶结晶聚合物的Tg)，各向异性取向被凝固住。因为二色染料也将被各向同性的取向，所以这导致对入射光相当高的吸收。
该方法的缺点是当用于信息存储时，LC分子的松弛时间较长，在所述松弛时间期间必须要将写入的迹线(或数据凹坑)的整个长度保持在高于玻璃转变温度(Tg)以上的温度。
另一个缺点是需要将写入区域快速的冷却至低于玻璃转变温度的温度，以便在各向异性取向的二色染料分子中凝固。
在液晶显示领域，已知使用稀薄各向异性液晶聚合物网络。而各向异性LC聚合物网络本身又是由存在有丰富的第二类型液晶分子的交联液晶分子制成的，两种类型的液晶分子都在例如由对齐层确定的方向上对齐。所述网络对第二类型的LC分子施加力，从而将它们锚定到网络中。并且，通过施加电场，能够使第二类型的LC分子在第二方向上定向。然而，一旦切断外部场，网络力就会驱使第二类型的分子回到它们的初始取向，结果它们的第二取向不稳定。
本发明的目的是提供一种光学记录介质，其结合了在写入期间具有较高的写入速度和良好的灵敏度的写入和未写入数据的稳定性。
在试图将用于LC显示器的上述方法应用于光学信息存储领域的过程中，发现通过施加的外部场定向的LC分子的取向状态，即第二取向是不稳定的，从而需要接通所述外部场，以便防止所述LC分子松弛和重新定向。然而，还发现通过给每个存储层装备电极和通过在写入信息时局部破坏所述电极而能够将该方法用于信息存储。因此，只有非写入数据凹坑中的LC分子将会受到施加的电场的影响，并在读取而进行寻址时被迫改变它们的取向。这种方法的一个缺陷是电极的使用，这使得其执行起来复杂且昂贵。
这些和其它问题和缺点根据本发明的光学记录介质而得以解决。
为此，本发明涉及一种包括至少一个液晶(LC)层的光学记录介质，所述液晶层包括各向异性对齐的LC聚合物网络、低分子量分子和可选的染料，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实行氢键结合的官能团。
所述层具有玻璃基质的形态，理想的是在环境温度下具有较低的初始迁移率(其与粘性成反比，并因此具有较高的粘性)，而在高温时会获得较高的迁移率以便于液晶导向偶极子的重新定向。在这两个极端之间，呈现有一个陡峭的、可逆的温度阈值。该阈值对于写入会引入非线性，这尤其与多层数据存储概念相关，因为阈值条件只有在聚焦层中才会得到满足，而非聚焦层将具有仍然低于阈值的温度分布。一个陡峭的阈值是优选的，以便最小化单个信息位之间和邻近层之间所需的温度差。
在本发明中，使用一种液晶材料的组合，其会表现出基于多氢键的非共价相互作用。这些材料会以介于共价键(200-400kJ mole-1)的强度和弱范德瓦尔斯力的强度(约1kJ mole-1)之间的强度显示出相互作用。氢键通常是在包括氧、氮或氟的官能团之间形成的，所述官能团承载有氢原子并且这种原子在相同或不同的分子中。相互作用的强度取决于浓度和温度。一般，相互作用随着温度升高而被弱化。分子的浓度不但是通过某一体积内的剪力数(shear number)来确定，而且还通过每个分子可能的氢键数量来确定。这例如会导致基于氢键结合能力的特殊架构的设计，其已经对电光特性进行了评估：甚至在达到高温条件下存在的其它架构是基于在施主和受主团中具有特殊排布的三四氢键。除了宽温度范围之外，这些分子的另一个重要特征是它们对粘性的强烈温度依存性和所覆盖的量级的巨大变化。该依存性强于通常在传统的共价链接材料中观察到的依存性：所述传统的共价链接材料对温度阈值的存在和陡峭度具有重要的因果关系。尽管系统的粘性一般可通过在基质中加入低分子量(液晶)分子来降低，从而会导致所需温度阈值的猛烈降低甚或消失，基于氢键的材料的存在由于其陡峭的粘性-温度依存性而将会保存或恢复该温度阈值。该温度阈值的存在对于本发明的理念来说是极其重要的，不但用于单层存储而且用于多层存储，因为它会对写入引入非线性效应并使单个信息位(不但包括横向上的，而且包括邻近层之间的)之间的所需温度差最小化。阈值的位置、粘性的绝对值和粘性-温度依存性的陡峭度可通过适当调节基质(例如，基于氢键的材料)的组成和/或结构来进一步定制。具有用于实行氢键结合的官能团的低分子量分子不一定是LC分子。如果只有具有用于实行氢键结合的官能团的低分子量分子被使用，则至少一部分是LC和可定向的并且具有特定的相态转变(第一或第二级，或玻璃转变)。
因此，所期望的系统将组成：
a.形成连续相的用作移动部分的低分子量液晶材料或混合物，并且其可优选的但不一定必须的，包括具有玻璃转变或第一或第二级温度引入的相变(例如，熔融转变)的液晶材料或混合物，所述玻璃转变或第一或第二级温度引入的相变用作温度阈值，在该温度阈值以下整个系统会呈现出较低的迁移性，而在该温度阈值以上整个系统会呈现出较高的迁移性。整个系统的迁移性在很大程度上是通过连续相的迁移性确定的。
b.优选为一小部分溶解的各向异性(优选的为荧光)染料或染料的混合物，其是用于数据存储的对比度产生(平面对同向状态)所需的；
c.对齐的液晶网络，用作温度引入移动相或移动相的重新定向的驱动力；
d.基于氢键的材料或混合物，其(i)在升高的温度下(例如200℃)会降低系统的粘性，(ii)由于其固有的陡峭粘性-温度依存性，将会保留或恢复具有例如第一或第二级温度引入转变的液晶材料或混合物的温度阈值；(iii)在环境温度下将会达到较高的粘性，这是从其固有的陡峭粘性-温度依存性产生的；和
e.可选择的，各向同性或各向异性添加剂，例如热引发剂、光引发剂、抑制剂、自由基清除剂(radical scavenger)、链转移剂、稳定剂、可塑剂、表面活性剂、感光剂、掺杂剂或其组合。
在一个优选实施例中，所述低分子量分子是具有和不具有用于彼此实行氢键结合的官能团的分子部分的混合物。所述分子中的至少一个应该具有采用信息存储的亚稳(meta-stable)状态的能力。在写入信息时，这些位的分子例如通过加热返回到它们的原始取向。如果在其它LC和可定向分子的混合物中没有使用，则具有用于实行氢键结合的官能团的低分子量分子的至少一部分，优选的为全部，是LC且是可定向的。
不具有用于实行氢键结合的官能团的分子的示例是显示出玻璃化的低分子量、杆形(棒状(calamitic))或盘形(碟状(discotic))液晶。例子是在分子的中心具有稠环系统的中康酯(mesogenic)化合物，例如图Va中所示的化合物，或具有偶氮苯官能度的中康酯化合物，例如图Vb中所示的化合物，或所谓的暹罗双胎分子，如图Vc所示。其它示例可见诸文献(例如，Wedler，W.，Demus，D.，Zaschke，H.，Mohr，K.，Schafer，W.和Weissflog，W.，J.Mater.Chem.，1(3)，347-356(1991))。
具有用于实行氢键结合的官能团的分子的示例是例如反-(1R，2R)-二(十二烷酰基氨基)环己烷(trans-(1R，2R)-bis(dodecanoylamino)cyclohexane)(图Vd中的结构a)，或2-丁基酰脲基-6-甲基嘧啶酮(2-butylureido-6-methyl pyrimidone)(图Vd中的结构b)。
所述光学记录介质包括染料，优选的为荧光染料。这种染料的示例是1，1′-二乙基-2，2′-羰花青碘化物(1，1’-diethyl-2，2’-carbocyanine iodide)、2-[6-(二乙基氨基)-3-(二乙基亚氨基)-3H-夹氧-9-杂蒽基]苯甲酸(2-[6-(diethylamino)-3-(diethylimino)-3H-xanthen-9-y1]benzoic acid)、2，3，5，6-1H，4H-四氢-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-(对二甲基氨基苯乙烯基)-吡啶基甲基碘化物(2-(p-dimethylaminostyryl)-pyridylmethyl iodide)、2-(对二甲基氨基苯乙烯基)-苯并噻唑基乙基碘化物(2-(p-di-methylaminostyryl)-benzothiazolylethyl iodide)、香豆素7、香豆素152、香豆素314、香豆素1水合高氯酸盐和香豆素153。
构成聚合物网络的聚合物是通过使单体，例如(多官能)液晶丙烯酸盐、环氧化物、异丁烯酸盐、硫代烯醇，例如图Ve中的C3M。
在一优选实施例中，所述聚合物网络包括LC层的0.1至40wt.％，优选的为5-10wt.％，而低分子量分子包括LC层的60-99.9wt.％，优选的为85-95wt.％。
另外，如果低分子量分子是具有和不具有功能团的分子的混合物，则带有和不带有官能团的低分子量分子的优选比例是从1∶30到30∶1，优选的从1∶10到10∶1，更优选的从1∶5到5∶1。
所述介质可具有包括预记录的记录控制信息或一次写入信息的LC层中至少之一。通常，LC层中的至少一个被布置在基底上。
本发明还提供一种用于制造所述光学记录介质的方法，包括步骤：
a.在基底上施加至少一个LC层，所述LC层包括LC单体、低分子量分子和可选择的染料，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实行彼此进行氢键结合的官能团；
b.将所述混合物加热到相变温度以上；
c.将所述LC单体定向成一个方向；
d.优选的通过光化照射将定向的LC单体变换成聚合物网络。
本发明还提供一种用于在所述光学记录介质的一个区域中写入信息的方法，其中在至少一个LC层中的至少一个区域被加热至相变温度以上，并通过下列步骤来提供光学可读取的信息：
a.在所述区域中将LC分子和选择性的染料定向成不同于聚合物网络的取向方向的方向；
b.将所述LC层的区域冷却至低于所述相变温度以冻结定向的LC分子和选择性的染料的方向；和
c.选择性地重复步骤a和b。
本发明的优点是便于使用玻璃液晶基质的网络增强的重定向的光存储理念的实际应用，其具有的额外优点是增加了存储信息的稳定性、与传统网络增强液晶显示器相比具有较快的写入速度、材料性能最佳化的独立可能性，另外在各向异性荧光染料的情况下，荧光的各向异性发射在光子中具有双重增益和通过写入来接通荧光，由此减少了背景信号。
本发明提供具有比传统系统陡峭的粘性-温度依存性的光学读取介质，并能用在各种应用中，例如光学(多层)数据存储、信号发送和安全显示功能。
本发明可应用于单层，但也可应用于多层光数据存储，尤其是用在荧光多层存储系统中。一个额外的优点是能够使用现有的和可购得的材料，可选择这样的材料以允许通过调节基质(例如，基于氢键的材料)的组成和/或结构来适应温度阈值的位置和陡峭度。
另外，本发明还可应用于其它应用，例如指示器和信号发送的应用，例如用于保密、安全和警告目的。因为起源于结合的染料分子的重新定向的信息对比度的变化依存于温度，所以可设想这样一种系统，其中当超过某一安全温度时，可将一个初始透明的、初始非吸收的和非彩色的系统变换成一个不透明的、吸收的和彩色的系统。原则上，这种转变是单向的，但例如将所述系统并入在电极之间时可容易的将其扩展成可逆的、双稳态的系统。
下面通过附图和非限制性实施例来阐释本发明。
图1显示了上、中、下三个方框，它们示意的表示在形成包括在稀薄定向LC聚合物网络中指定(tapped)的以亚稳取向的LC分子的LC层期间所经过的不同状态；
图2表示一个制造用于光学信息存储的可读介质的优选实施例方法的流程图；
图3表示用于光学信息存储的多层光学读取介质的构成；
图4表示将数据写入到光学读取介质中的方法的流程图。
现在将对图1的上、中和下三个方框做出说明，图1示出了在形成包含以亚稳取向(meta-stable orientation)LC分子的稀薄液晶层期间所经过的不同状态，以用于提供根据一优选实施例的光学读取介质。这种LC层可通过将一种混合物施加到用对齐层预先涂覆的基底上来获得。这种混合物是通过溶解少量百分比的能够彼此交联(即它们是相互反应的)的液晶单体102、一定量的二色荧光染料分子106和液晶分子104的混合物来制备的，所述液晶分子的混合物包含能够形成氢键的分子，并且还包含不具有这种功能的LC分子。该状态被示意的表示在图1的上部方格中。一旦将温度升高到液晶分子混合物的玻璃转变温度以上和低于同种混合物的清除(clearing)温度，所述单体和分子自身会在由底层的对齐层所规定的方向上对齐。
通过使LC单体102聚合，就形成了对齐的LC聚合物的聚合物网络，如图1的中间方框所示。所述LC单体102的对齐的网络的取向被维持在形成的各向异性聚合物网络108中并规定了相同的网络的取向。
由此获得了LC分子104对各向异性LC聚合物网络108的坚固锚定，并因此将通过LC聚合物网络108的取向来确定LC分子的取向。然而，在外部场(例如电场或磁场)的作用下，仍能够改变LC分子104和二色荧光染料分子106的整体取向(使导向偶极子分布变形)以获得第二整体取向，其不同于这些分子的第一取向，这被示出在图1的下部方框中。通过施加这种场不会改变各向异性LC聚合物网络108自身的取向。由于如此获得的LC分子104对LC聚合物网络108的坚固锚定，导向偶极子分布的变形将导致变形能量相当大的增加。一旦切断施加的外部场，较高的变形能量会驱使LC分子104松弛或接近它们的原始取向，与LC聚合物网络108的取向一致。这种大量分子的松弛再取向迫使二色荧光染料分子106相应的改变它们的取向。与不存在LC聚合物网络和只在对齐层处执行LC分子的锚定的情况相比，通过各向异性聚合物网络施加的力增加了松弛率。
然而，通过使用与玻璃转变温度Tg相关的液晶分子作为LC液晶分子104和通过在切断所述外部场之前将温度降低至低于Tg的温度，所述LC分子104和二色荧光染料分子106的第二取向被凝固住并被保持。由此就获得了在一个方向上对齐的聚合物网络108和在一第二方向上取向的液晶分子104和荧光染料分子106，如图1的下部方框示意所示。如此获得的LC分子的取向状态是取向的亚稳状态。
能够采用亚稳状态的分子能够用于数据存储。当进行数据位的写入时，该位的亚稳取向中的分子返回它们的原始取向，而非写入数据位的分子呆在它们的亚稳取向。
由于写入和非写入位中的液晶分子的不同取向，这些位会显示出略微不同的折射系数。然而该差别在光学可读取介质的生产阶段被最小化。这样已经说明了根据一优选实施例的光学读取介质。
现在将参照图2说明产生根据本发明的光学存储介质的优选方法。
在步骤204，在步骤202提供的基底上施加对齐层，以使将要施加到所述基底上的分子对齐。在步骤206，一种包括液晶分子和液晶单体的混合物随后被施加到基底上的对齐层的顶部以便形成LC层，其中所述单体在用例如紫外(UV)光照射时能够形成一个网络，而另一种液晶分子不具有该能力。所述混合物优选的还包括荧光、染料分子和发光分子(未示)。
在将要提供一个以上的LC层的情况中，在步骤208选择“Y”，即当要提供叠层时，在先前提到的步骤204-206之前的步骤210施加一钝化层。重复该过程直到已经获得了期望数量的LC叠层，并因此在步骤208选择另一个可选的“N”作为“是否堆叠？”的应答。
随后，在步骤212将LC层加热至高于所施加的液晶混合物的玻璃转变温度(Tg)和低于所述混合物的清除温度(Tc)的温度(T)。在该阶段，在温度T下，液晶分子和单体以及荧光染料分子在由对齐层所确定的方向上被对齐和取向。在所述温度T下保持整体结构或样本的同时，在步骤214通过UV光照射所述样本，从而使第一种类型的液晶分子彼此交联，由此形成聚合物增强LC层。
在温度T下保持样本的同时，在步骤216例如通过方便的使用电晕放电将电场施加在所述样本上，从而使液晶分子将它们的取向改变为基本上垂直于所述网络的方向的方向。随后，在步骤218将样本冷却至低于所述玻璃转变温度Tg的温度。因此在步骤220就获得了包含亚稳取向状态的光学读取介质，其中液晶分子优选的被取向为垂直于各向异性LC聚合物网络的方向，如图1的下部方框所示意表示的。
这样提供的介质被示意的表示在图3中，图3示出了其结构的不同层的侧视图，其中基底302由对齐层304覆盖，在对齐层304上施加有包含各向异性LC聚合物网络、处于亚稳取向状态的液晶分子和二色荧光分子的聚合物增强玻璃态LC层306。如果将要施加一个以上的聚合物增强玻璃态LC层，则在玻璃态LC层306上提供惰性钝化层308，其后是对齐层310和另一玻璃态LC层312，如图3中虚线所示。可重复与这三个层的施加相应的步骤直到已经获得期望的层数量。
可选择的，也可在多层结构中将下一层堆叠在前一层之前执行上述的加热、照射步骤、施加电场和冷却。
现在将解释所述光学读取介质用于光学信息存储的应用。
通过将激光会聚到(或通过局部加热)包含亚稳取向状态的玻璃态LC层上来存储信息。在会聚过程中，光束使照射点处的局部温度升高到玻璃转变温度以上，从而使液晶分子的相态从玻璃态相转变为液态结晶相或液相，其结果是液晶分子的亚稳状态突然消失并且所述液晶分子松弛下来并采用根据LC聚合物网络引导的取向。这对应于一个数据位的写入或一个位转变。那么一个写入位例如对应于“零”，而非写入位对应于“一”。在亚稳状态中，写入数据位的第二类型的液晶分子由此在LC聚合物网络的方向上被对齐，而非写入数据位不对齐，相反而是取向在垂直于所述网络方向的方向上。
本发明的另一个方面的目的在于克服写入速度太低的问题，利用聚合物增强LC层的差热导率。现在将参照图4对其进行说明。
所述方法开始于在步骤402将计数器的值X设置为1。对于在将在步骤404写入的每个数据位，确定该数据位是“一”还是“零”。对于“一”或“零”，通过激光脉冲或加热装置对将要写入的LC层的区域施加热量以便使寻址区域达到高于Tg的温度T，并由此写入所述数据位。如果在步骤406已经对所有数据位都进行写入了，即计数器值X已经达到最后的数值(最后的数据位)，则所述方法在步骤410结束。如果还未对所有数据位进行写入(步骤406)，则在步骤408将计数器的值X设置为X+J，将激光束移至另一个区域，或者作为选择布置加热装置，由此步骤404和406将被重复。对于需要加热的位，调节寻址数据区被加热的温度T使得基本上以寻址区域的温度降至玻璃转变温度Tg的时间间隔来完成液晶分子的松弛。由于光学读取介质的差导热率，长度在纳秒数量级的加热脉冲足以允许在微秒级的时间间隔期间完成基本完整的取向(松弛)切换。因此，通过使用纳秒长的加热脉冲，对于写入能够允许较高的数据率。
可在折射系数、吸收率、或荧光的差值的基础上来进行写入和非写入数据位的读取。在基于荧光时，读取例如是通过激发二色荧光分子并且随后检测发射的荧光执行的。根据它们的吸收有效截面来激发荧光分子。由此将在不同方向上取向的荧光分子激发至不同的程度，从而会导致发射光强度差，因此会对应于存储的不同类型的信息(“一”和“零”)。
如先前所述的，写入和非写入位的分子之间的折射系数略微不同。如果在数据存储介质中存在一个以上的玻璃LC层，则写入和非写入位的折射系数之间的任何差异都将降低用于下层的射束质量，并因此还会降低数据存储介质的性能。在单层系统中，与荧光相比，基于写入和非写入位之间的折射系数或吸收率的差进行的读取同样适用。在若干个玻璃态LC钝化层和对齐层彼此交替堆叠的情况下，有利的是最小化该折射系数差。幸运的是，涉及二色荧光发光团的本发明的一个实施例允许对材料进行细心选择以便使所述折射系数最小化并因此揭露具有多层架构的光存储介质。
下面例举一些实施例。
实施例1(光数据存储)
将包括下列组成的混合物沉积在例如盘或卡的基底上：(1)活性液晶单体，(2)适当的在环境温度以上具有第一或第二级转变的活性或惰性材料，可选择具有中康酯(mesogenic)的性能的，(3)各向异性染料，优选的为荧光染料，(4)拥有一个或多个分子内和至少一个或多个分子间氢键的材料或材料混合物，和选择的(5)热引发剂、光引发剂、抑制剂、自由基清除剂(radical scavenger)、链转移剂、稳定剂、可塑剂、表面活性剂、感光剂或掺杂剂。选择液晶混合物的双折射例如以使寻址和非寻址状态之间的散射效应最小化。混合物的沉积是使用传统的技术来实现的，例如旋涂、掺混刮粉、(化学)蒸镀、溅射、铸造、微接触印刷和喷射造型法。可以在其中间相中施加所述混合物，但优选的是在其各向异性状态下，其后是快速或慢速冷却成期望的中间相(例如，向列相、碟状液晶分子相或手相向列相)，从而允许实现没有缺陷的形态。可在选择的涂覆有透明的导电体(例如，铟锡氧化物或聚(3，4-聚乙烯二氧化噻吩)衍生物)的一个或两个边界层之间限制混合物。为了便于整体对齐，可在单个或两个边界层上使用对齐引入条件，例如机械对齐定向层、光引入对齐层、表面活性剂、剪力或流速感应力和磁场或电场。
对于每层重复该过程，通过使用中间钝化层来分开活性层。中间层的折射系数与活性层的折射系数近似匹配，以使散射效应最小化。
将混合物加热至高于混合物的最终第一或第二级转变的温度(其可不同于具有第一或第二级转变的纯粹混合物的温度)，但低于混合物的澄清温度。在存在结合有光引发剂的情况下优选的使用UV光照射所述混合物，并且形成对齐的各向异性网络。
在保持温度高于第一或第二级转变的同时，施加电场，从而对移动液晶相和结合的各向异性染料(或染料混合物)实行再定向。可选择的，可使用磁场或电晕放电来加强再定向。
在保持用于重新定向的有效场的同时，将温度冷却至低于混合物的第一或第二级转变，并且移动液晶部分的亚稳状态被冻结。
信息的写入和读取是通过局部照射实现的，例如使用激光束或发光二极管。为了在读取和写入之间进行区分，不同的强度被使用，其中足以将材料局部加热至高于第一或第二级转变的较高强度用于写入。
实施例2(显示功能)
该实施例是根据实施例1，具有下列不同：设计是单层设计。在初始化阶段，可局部写入信息作为产生图像的手段。在活性状态下，引入的对比来自于环境温度的变化。可使用热和电场的结合来实现再生。电极的模制是可选的。

Claims (13)

1.一种包括至少一个液晶(LC)层的光学记录介质，所述液晶层包括各向异性对齐的LC聚合物网络、低分子量分子和可选的染料，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实行氢键结合的官能团。
2.如权利要求1所述的介质，其中所述低分量分子是不具有用于彼此实行氢键结合的官能团的LC分子和具有用于彼此实行氢键结合的官能团的分子的混合物。
3.如权利要求1或2所述的介质，其中所述具有官能团的至少部分的分子量分子是液晶。
4.如权利要求1到3中任何一个所述的介质，其中所述介质包括荧光染料。
5.如权利要求1到4中任何一个所述的介质，其中所述聚合物网络包括LC层的0.1至40wt.％，而低分子量分子包括LC层的60-99.9wt.％。
6.如权利要求2到4中任何一个所述的介质，其中所述聚合物网络包括LC层的0.1至40wt.％，优选为5-10wt.％，而低分子量分子包括LC层的60-99.9wt.％，优选为85-95wt.％，并且具有和不具有官能团的低分量分子的比为1∶30到30∶1。
7.如权利要求1到6中任何一个所述的介质，包括至少两个LC层。
8.如权利要求1到7中任何一个所述的介质，其中所述LC层中的至少一个包括预记录的控制信息或一次写入信息。
9.如权利要求1到8中任何一个所述的介质，其中所述LC层中的至少一个被提供在基底上。
10.一种用于制造如权利要求1到9中的任何一个所述的光学记录介质的方法，包括步骤：
a.在基底上施加至少一个LC层，所述LC层包括LC单体、低分子量分子和可选择的染料，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实行彼此进行氢键结合的官能团；
b.将所述混合物加热到相变温度以上；
c.将所述LC单体定向成一个方向；以及
d.将定向的LC单体转变成聚合物网络。
11.根据权利要求10所述的方法，其中通过光化学照射将所述定向的LC单体转变成聚合物网络。
12.一种用于在如权利要求1到9中的任何一个所述的光学记录介质的一个区域中写入信息的方法，其中在至少一个LC层中的至少一个区域被加热至相变温度以上，并通过下列步骤来提供光学可读取的信息：
a.在所述区域中将LC分子和选择性的染料定向成与聚合物网络的取向方向不同的方向；
b.将LC层的所述区域冷却至低于所述相变温度以冻结定向的LC分子和选择性的染料的方向；和
c.选择性地重复步骤a和b。
13.根据权利要求12所述的方法，其中通过对LC层施加电场或磁场来对LC分子和选择性的染料进行定向。
CNA2005800050743A 2004-02-17 2005-02-03 包括含氢键的分子的光学记录介质 Pending CN1922672A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP04100626 2004-02-17
EP04100626.3 2004-02-17

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN1922672A true CN1922672A (zh) 2007-02-28

Family

ID=34896073

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2005800050743A Pending CN1922672A (zh) 2004-02-17 2005-02-03 包括含氢键的分子的光学记录介质

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20080152830A1 (zh)
EP (1) EP1719125A1 (zh)
JP (1) JP2007525780A (zh)
KR (1) KR20060121968A (zh)
CN (1) CN1922672A (zh)
TW (1) TW200609938A (zh)
WO (1) WO2005083695A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009028572A1 (ja) * 2007-08-31 2009-03-05 Asahi Glass Company, Limited 液晶ポリマー積層体の製造方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5019476A (en) * 1988-11-16 1991-05-28 Olympus Optical Co., Ltd. Optical recording medium
JP2516071B2 (ja) * 1989-06-23 1996-07-10 日本ビクター株式会社 光記録媒体
NL9000808A (nl) * 1990-04-06 1991-11-01 Koninkl Philips Electronics Nv Vloeibaar kristallijn materiaal en beeldweergeefcel die dit materiaal bevat.
US5976638A (en) * 1993-01-26 1999-11-02 Akzo Nobel Nv Optical recording medium comprising a homeotropically oriented liquid crystalline polymer film comprising dichroic dye
JP3519623B2 (ja) * 1998-03-13 2004-04-19 株式会社東芝 記録媒体およびその製造方法
JP3382580B2 (ja) * 1999-02-19 2003-03-04 キヤノン株式会社 液晶素子
JP4678912B2 (ja) * 2000-03-29 2011-04-27 株式会社Ａｄｅｋａ 高分子液晶
JP4183950B2 (ja) * 2002-02-21 2008-11-19 隆史 加藤 光応答性液晶組成物、情報記録媒体および情報記録方法
JP4285935B2 (ja) * 2002-03-06 2009-06-24 株式会社リコー 液晶ゲル組成物とそれを用いた表示媒体及び表示装置並びに表示体
WO2004001733A1 (en) * 2002-06-19 2003-12-31 Koninklijke Philips Electronics N.V. Multi-layer optical storage using pre-orientation in a glass matrix

Also Published As

Publication number Publication date
WO2005083695A1 (en) 2005-09-09
EP1719125A1 (en) 2006-11-08
KR20060121968A (ko) 2006-11-29
JP2007525780A (ja) 2007-09-06
US20080152830A1 (en) 2008-06-26
TW200609938A (en) 2006-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3164321B2 (ja) 液晶素子および表示装置、それらを用いた表示方法
JPH0643148B2 (ja) 光学的記録媒体
JPH05264972A (ja) 表示素子および表示装置
JPH05303086A (ja) 液晶素子および表示装置、それを用いた表示方法
CN1180410C (zh) 光记录介质和利用光记录介质的记录和/或重放方法及装置
EP0713784B1 (en) Data recording medium
JP4469336B2 (ja) 情報記録媒体およびその製造方法、並びに記録再生方法、光学情報記録再生装置
CN1922672A (zh) 包括含氢键的分子的光学记录介质
US20050254405A1 (en) Multi-layer optical storage using pre-orientation in a glass matrix
JP2004535036A (ja) 情報の記録及び読出し手段を備えた多層複合液晶光メモリシステム
US20060087948A1 (en) Optimized medium with anisotropic dipole emission for fluorescent single or multilayer storage
CN1180411C (zh) 光记录介质和光记录方法
CN1662967A (zh) 光学数据存储
CN1732520A (zh) 双折射光学部件
JPH05281521A (ja) 液晶表示素子、液晶素子および表示装置
JPH05139081A (ja) カード型光記録媒体およびその製造方法
JPH06167723A (ja) 液晶表示素子、表示媒体、表示素子および表示装置
CN1163872C (zh) 对偶氮液晶聚合物进行数据记录、擦除和读取的方法
JP2981641B2 (ja) 情報記録媒体
JPH02269097A (ja) 情報記録表示カード
JP2001184715A (ja) 光情報媒体
JPS63240532A (ja) 記録媒体
CN1226729C (zh) 短波长dvd可擦重写光信息存储材料的制备方法
KR20050021012A (ko) 글래스 매트릭스에서의 사전배향을 이용한 다층 광학저장장치
JP2001266404A (ja) 光情報媒体

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication