JP2005537954A - マルチスタック光学情報担体 - Google Patents

Abstract

本発明は、光学ビームの手段によって情報を記録するためのマルチスタック光学情報担体に関し、前記光学情報担体は、基体の層（Ｓ）、各々が記録層（Ｐ１−Ｐ７）を含む少なくとも二つの記録スタック、少なくとも二つの記録スタックを分離する少なくとも一つのスペーサ層（Ｒ）、及びカバー層（Ｃ）を含む。書き込みの間における感度を改善するために、本発明によれば、記録層（Ｐ１−Ｐ７）が、記録及び／又は読み出しの間に、アドレス指定された記録層（Ｐ１−Ｐ７）の感度を選択的に改善するための温度に依存する光学特性を有する熱変色性材料を含むことが提案される。

Description

本発明は、光学ビームによって情報を記録するためのマルチスタック光学情報担体に関し、前記の光学情報担体は、
基体の層、
各々が記録層を含む少なくとも二つの記録スタック、
少なくとも二つの記録スタックを分離する少なくとも一つのスペーサ層、及び
カバー層
を含む。

ＤＶＤに使用される二つの記録層の規格のような、情報を担持する二つの記録層が、二つの分離された記録スタックに設けられる、現行の多層技術、及び、例えば特許文献１から知られているような１０〜２０個の記録層の蛍光の技術は、レーザービームをそれに集束させることによって、書き込み／読み取りのためにその層を扱う。書き込みについての選択性は、アドレス指定されてない平面におけるよりもはるかに高い、焦点スポットにおけるレーザーの強度によって達成され、それによって、所望のスポットのみを閾値温度より上に加熱する。読み出しの選択性を、（半）共焦点の設定の使用によって達成することができる。アドレス指定のこの方法では、材料と光の相互作用は、強度において線形である。線形の方法は、光は、ｎ番目の層に到達するために、入射の放射との相互作用が起こっているｎ−１個のアドレス指定されてない層を通過する必要があるという事実を欠点としてもつ。さらに、照明された領域より上で積算されるのは、アドレス指定された層における相互作用と同じ程度の相互作用である。これは、これらのアドレス指定されてない層におけるエネルギーの損失とアドレス指定された層における光の十分な相互作用との間のトレードオフに帰着する。

読み出しについては、これは、検出に利用可能である信号強度における有意な減少に帰着し、このように達成可能なデータ転送速度を減少させる。アドレス指定されてない層からの望まれないバックグラウンドを、共焦点の検出によって除去することができる。

一定の層の特性を備えたシステムについては、最適な読み出しについての以下の表式
Ｐ_ｉ∝Ｒ×（１−Ｒ）^２ｉ−２ （反射において）
が得られる。

最も深い層の最大の有効反射を得るためには、界面の反射を、Ｎを層の総数としてＲ＝１／（２Ｎ−１）のように選ぶべきである。

Ｐ_ｉ∝ａ（１−η_ｎｆａ）^ｉ−１ （ａは、相対吸収であり、η_ｎｆは、焦点外の層における蛍光性の領域と光ビームの重なりであり、良好な近似に対して０．２５の充填率に等しい）の信号の出力を備えた蛍光の場合には、最適な相対吸収は、ａ＝（η_ｎｆＮ）^−１である。線形の多層システムにおける最適な相互作用は、このように、層の数に反比例する。

有意な数の層を備えたシステムにおける書き込みについては、これは、書き込みの効果を達成するために通常はるかに大量のエネルギーをアドレス指定された層内に堆積させる必要があるので、読み出しに対するよりも重大な制限を課す。従って、出力の要件は、ひどく高くなり、アドレス指定されてない層の望まれない加熱は、材料及び媒体の安定性に不利である。
国際公開第９８／５０９１４Ａ１号パンフレット

従って、本発明の目的は、多くの記録層の一つを、アドレス指定されてない記録層との多くの相互作用なしに、データの書き込み／読み出しのために有効にアドレス指定することができる、マルチスタック光学情報担体を提供することである。

この目的は、本発明によれば、記録層が、記録及び／又は読み出しの間に、アドレス指定された記録層の感度を選択的に改善するための、温度に依存する光学特性を有する熱変色性材料を含むことを特徴とする請求項１に記載のマルチスタック光学情報担体によって達成される。

本発明は、記録層の光学特性が、温度依存性を示すように記録層の光学特性を変化させるために、熱変色性材料の効果を活用するという発想に基づく。このように、アドレス指定された記録層の感度を、アドレス指定されてない層のものより上に、増加させることができる。好ましくは、記録層の反射率又は吸収を、好適な実施形態によって提案されるように、適切な熱変色性材料の使用によって、温度に依存するものにする。特に、反射率又は吸収を、それぞれ、高温で増加させる。

本発明によれば、熱変色性材料は、同時に、記録材料であり得るが、追加の記録材料が、記録層に存在することもまた可能である。好ましくは、本発明は、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−Ｒ、又はＢＤ（ブルーレイ・ディスク）のようなＲＯＭ又はＷＯＲＭ（ライトワンス・リードメニー）型の光ディスクにおいて適用される。

好適な実施形態において、記録層は、温度に依存する反射特性を有する熱変色性材料を含む。このような実施形態においては、高温における屈折率の不調和を、読み出しに使用することができる。

好ましくは、周囲温度での熱変色性材料の屈折率を、前記の基体及びスペーサ層の屈折率に調和させる。

好適な実施形態において、熱変色性材料で達成される局所的に増加した吸収及び高温を、第二の材料又は反射スタックの温度に依存する反射特性を切り替えるために、使用する。

好都合な実施形態によれば、異なる劣化温度を有する二つの別個の熱変色性材料を、記録層において使用する。好ましくは、トラックの溝が、第一の劣化温度よりも有意に高い第二の劣化温度を有する熱変色性材料によって囲まれる一方で、トラックは、第一の劣化温度を有する熱変色性材料で作られる。このように、第一の材料のみが、書き込みの間に劣化させられることになる、
別の実施形態によれば、熱変色性材料は、温度に依存する吸収特性を有し、特に、高温における増加した吸収を有する。その変化は、好ましくは、非永久的であり、理想的には、情報が書き込まれるものであるアドレス指定された層上に集束させられたレーザーによって発生させられる加熱の放射を切るとき、直ちに逆戻りする。熱変色性の効果が、相互作用における非線形性を導入するので、熱変色性の効果を、放射の吸収を使用する任意の記憶機構による書き込み、例えば、光誘起の化学反応による書き込みに、使用することができる。熱書き込みの場合には、すでに強い非線形性があり、熱変色性の効果の追加の利益は、記録層の良好なアドレス指定能力である。強度において通常線形である化学反応及び光互変性の反応の場合には、熱変色性の効果を、書き込みの閾値を導入するために、使用することができ、このように、これらの技術を、記憶の用途に、より良好に適合したものにする。

原則として、同様に読み出しのための一つの層の選択的なアドレス指定について、同じ効果を使用することができる。

熱変色性の効果を利用するために特に適合させられる一つの記憶技術は、記憶された情報の蛍光の読み出しに基づいたものである。その一般的な概念は、知られており、例えば、国際公開第９８／５０９１４Ａ１号パンフレットに記載されている。不可干渉性の蛍光は、読み出しの間に入射ビームに応じて放出され、記録された情報を伝える。焦点が合った層では、光学ビームのより高い強度が、アドレス指定されてない層に関して、温度における増加を引き起こす。それによって、読み取りの波長における蛍光性の分子の吸収率は、強く増加させられ、原則として、読み取りのビームの１００％の吸収を、それによって、強調させた蛍光の信号を可能にする。

有意な境界条件は、読み出し毎に行われる必要がある可逆的な熱変色性の効果の循環性である。また、その効果を誘導するために必要とされる温度差は、材料の安定性の理由のみならず出力の消費のために、相対的に低いべきである。一方、それは、記憶デバイスの動作温度より上にある必要がある。

熱変色性材料及び蛍光材料（色素）は、第一の実施形態においては、異なる実体である、すなわち、純粋な材料が、互いに混合される。あるいは、蛍光の機能及び熱変色性の機能を、同じ部分において組み合わせることができる。このように、これらの材料の一方及び両方を、前記の単数又は複数の材料の溶解、別個の固相又は別個の液相としての分散、異なる結合剤又は担体の材料上の吸着、錯化などのいずれかによって、不活性な基材において使用することができる。基材は、固体性又は半固体性のもの、好ましくは、重合体性のような有機質のものであり得る。しかしまた、例えば、有機系のゲルタイプの（網目構造タイプの）基材も、可能である。

異なる材料を、本発明による熱変色性材料として使用することができる。それらの好適な実施形態は、請求項１０から１６までに定義される。記録材料は、それ自体、熱変色性及び記録性の両方を組み合わせてもよい、相変化材料又はライトワンス材料であり得る。

本発明による情報担体に情報を記録する方法は、請求項１８に記載される。前記の方法は、通常は記憶に対して実用向きではない書き込み方法を可能とする熱変色性の効果の非線形性を、それが、強度において線形であると共に安定な書き込みに必要とされる固有の閾値を示さない（情報が、繰り返される読み取りによって、又は、異なる層における書き込みによって、消去されることになる）ので、活用する。これは、書き込みの波長における初期の吸収が、ゼロであるとすれば、最も良く作動することに留意するべきである。吸収される強度において線形である非熱的な過程を伴った書き込みに二つの異なる波長を使用することを提案する。第一に、加熱の波長は、第二の書き込みの波長におけるその材料の吸収率を（本質的にゼロから）増加させるために、熱変色性の効果と併せて使用される。そして、その第二の波長で、情報が、加熱された層においてのみ選択的に書き込まれる。

このように、加熱の波長は、第二の波長における真の書き込みチャンネルを可能とする鍵である。

今、本発明を、図面を参照して、より詳細に説明することにする。

図１は、本発明によるマルチスタック光学情報担体の第一の実施形態を示す。その担体の上部には、保護用のカバー層Ｃが設けられ、そのカバー層に、レーザービーム又はＬＥＤによって発生させられた光のような、光学ビームＬが入射する。その後、多くの記録スタックが、本例では、各々が単一の記録層Ｐ１からＰ７までを含む、７個の記録スタックが、設けられる。記録スタックは、このように記録層Ｐ１からＰ７までもまた、隣接する記録層を光学的に及び熱的に分離するためのスペーサ層Ｒによって分離される。最も深い記録層７より下に、例えばポリカーボナートの基板Ｓが、設けられる。

このように、本発明による情報担体は、複数の非活動的な且つ受動的なスペーサ層Ｒ及び能動的な記録層Ｐ１〜Ｐ７の交互のスタックによって形成される。スペーサ層Ｒは、光学的に非活動的であると共に透明であり、好ましくは１μｍと１００μｍとの間の、特に５μｍと３０μｍとの間の、厚さを有する。記録層Ｐ１からＰ７までは、好ましくは０．０５μｍと５μｍとの間の厚さを有する。

記録の機能性及び情報担持の機能性の他には、入射する光の、アドレス指定された記録層との相互作用を増加させる一時的な可逆的な効果を提供するために、熱変色の機能性が、前記の記録層Ｐ１〜Ｐ７に提供される。その実施に依存して、屈折率の虚部及び／又は実部における変化は、吸収、反射、及び透過の特性における変化をもたらし、そしてその変化は、読み出しに使用される。これらの機能性は、好ましくは、一つの材料において組み合わせられるが、蛍光記憶システムの場合には、また、異なる材料に分離され得る。

アドレス指定された記録層を除く全てにおいて、光の強度は、低いので、吸収プロフィールにおける変化、すなわち、スペクトルの偏移若しくは形態における変化を意味する変化が、全く起こらないように、又は、その変化が、所望の波長での吸収率における増加を導入するほど大きくないもの、例えば、スペクトルのより高い吸収の部分がレーザーの波長に到達することなく温度について線形であるかもしれないレーザーの波長に向かったプロフィールのスペクトルの偏移であるように、熱プロフィールは、閾値温度より下に留まる。従って、アドレス指定された記録層においてのみ、所望の波長における吸収率を増加させるためには十分有意である温度における増加が、達成される。

記録層の組成は、熱変色性材料の選択に依存する。所望の熱変色性材料を示す好適な材料を以下に詳細に説明することにする。

記録層及びスペーサ層の屈折率を、界面における反射を最小にするために、焦点外の層に接触させられる温度に対して、調和させるべきである。

蛍光の読み出しを使用する実施形態において、記録層Ｐ１〜Ｐ７は、蛍光材料をさらに含む。記録層にこのような蛍光材料を有する光学情報担体及びそれの製造方法は、国際公開第９８／５０９１４号パンフレットから知られている。そこでは、記録層は、蛍光材料で被覆されるか、又は表面の構造（ピット）が、蛍光材料で充填されるか、いずれかである。光学ビームが、記録層に当たるとき、蛍光が、放出される。放出された光は、入射レーザー光と異なる波長を有する、すなわち、光のスペクトルの赤色端に向かって偏移させられ、現行の光学デバイスにおける反射された光と対照的に、事実上、不可干渉性である。発光スペクトルが、吸収スペクトルとの重なりを有さないとすれば、放出された光は、データ又は他のマークによって影響されず、隣接する記録層を乱されずに横断する。駆動装置の読み出しシステムにおいて、光は、情報を運ぶ蛍光が検出されるように、色フィルター処理され、このように、迷光の効果を減少させる。追加のフィルター処理は、焦点外の層からの蛍光を減少させるために、半共焦点の設定で行われる。都合良くは、本発明を、このような記録層で実施することができる。

上述した実施形態によれば、熱変色性材料は、蛍光材料と異なり、その蛍光材料は、特に色素であるが、入射の放射による励起の後には、その放射は、読み出しの間に、それの励起エネルギーを蛍光材料へ伝達する。

別の好適な実施形態によれば、熱変色性の効果を示す材料は、また、読み出しの間に放射の増加した吸収によって、放出された信号を増加させるような、蛍光特性をも有する。

蛍光の読み出しを使用する実施に従った光学担体の記録及び読み出しの原理を、図２に図説する。励起光Ｌ１は、ビームスプリッター２（好ましくは、励起波長で反射性であると共に蛍光の波長で透過する二色性ミラー）によって担体１上へ方向付けられ、球面収差（ＳＡ）補償器３を通過し、対物レンズ４によって、アドレス指定される記録層上へ集束させられる。上述したように及び図１に示すように、記録層１からの蛍光である、情報を伝える光Ｌ２は、対物レンズ４、球面収差補償器３、及びビームスプリッター２を通過しており、別のレンズ５によって光検出器６上へ方向付けられる。二色性ミラーに加えて、検出器６上に届く迷光の量を減少させるために、色フィルターを、ビームスプリッター２の後部における検出光の経路中に置くことができる。半共焦点の検出は、図２に示すように、検出器の大きさをスポット像の大きさに適切に調和させることによって、又は、検出の経路中に適切な大きさのピンホールを使用することによって、達成される。

本発明の効果を図３において図説する。周囲温度では、レーザーの波長におけるレーザーの相対吸収は、小さい。従って、焦点外の記録層の全ては、入射光に対してほとんど透明である。アドレス指定された記録層でのみ、レーザーの強度は、その光学特性を有意に変化させるためにその材料を十分に加熱するには十分高く、それによって、その温度及び局所的な加熱をさらに増加させる。

本発明の以下の別の実施形態をより詳細に説明することにするが、ここで、熱変色性材料は、温度に依存する反射特性を示す。反射型の多層システムは、既存の光記憶ロードマップの直接的拡張であり、球面収差補償の手段のみを加える必要があるので、既存の駆動装置の設定との最良の可能な互換性を提示する。熱変色性材料は、周囲温度で正確に、基体の材料の屈折率に調和させられる屈折率を有する。従って、反射は、基体−記録層の界面で起こらないことになる。その材料は、焦点において自己増幅する熱変色性の効果を誘導するのに十分である周囲温度で、若干の限定された吸収を示す。焦点において、自己増幅した加熱により、図３に示すように、吸収プロフィールが偏移するだけでなく、クラマース−クローニッヒの関係式に従って、屈折率の実部もまた偏移する。

今、青色波長の記録用に考慮される典型的な色素は、（吸収の最大の位置対使用されるレーザーの波長に依存する）おおよそｎ_Ｄ＝２．２の屈折率を有し、このように、標準的なポリカーボナートの基体の材料（ｎ_ＦＰＣ〜１．５）について、おおよそＲ＝（（ｎ_Ｄ−ｎ_ＦＰＣ）／（ｎ_Ｄ＋ｎ_ＦＰＣ））^２＝３．６％の、最高の反射率をもたらす。

これが、二重層のＲＷＢＤディスクの反射率と同じ程度の大きさであると共に、層の総数と無関係に層毎に達成され得ることに留意するべきである。さらに、標準的な対物レンズ及びタイミングの方法を、本実施に使用することができる。屈折率におけるより大きい差を備えた材料（例えば、ｎ≧１．３を備えたフッ素化された重合体）を使用することは、その反射率を増加させるであろう。

ＲＯＭシステムの実施において、熱変色性の層を、（湿式の型押し、射出成形、（フォト）リソグラフィの技術、マイクロ接触印刷、蒸着のような従来の確立された技術を使用して）反射の際に、ちょうど標準的なＲＯＭシステムにおけるように、最適な読み出し及びトラッキング信号を与えるように最適化されたピットの形状及び深さで、パターニングする。小さい反射率は別として、熱変色性の効果の存在についての駆動装置へのどんなフィードバックも、要求されず、且つ、このように焦点深度を変動させることによって導入される収差を補償するという要望を除く標準的な今利用可能な駆動装置とたいてい互換性を有し得る。

以下の実施において現行のディスクシステムに類似のトラックを示すことを述べるべきである。しかしながら、これが、限定であることを意味せず、他の実施は、例えばもしかすると非走査データアクセス及び／又は２Ｄ情報符号化を備えたカードシステムにおいて、広いビームの照明及びＣＣＤセンサーを使用する検出を備えた非走査カードのように、ちょうど同様に可能である。さらに、図面は、一定尺度でないことに留意するべきである。

図５（ａ）及び（ｂ）は、組み合わせられた振幅及び位相の格子（図５（ａ））並びに純粋な位相の格子（図５（ｂ））を備えた実施の熱変色性ＲＯＭの反射システムの側面図を示す。その担体は、基体のカバー層Ｓ、型押しされたＲＯＭ構造を備えた熱変色性の層１０、及び（もしかすると粘着層を含有する）スペーサ層Ｒを含む。層Ｓ、１０、Ｒの屈折率は、周囲温度で同一である。加熱された領域２０は、光学ビームの形状を示す。温度は、ビームウェストにおいてのみ、周囲のものよりも有意に増加する。

実施の異なる選択肢は、反射型のＲＯＭシステムについて可能である。特に、図５に示す実施は別として、単一の熱変色性の層の均質な厚さを備えた実施もまた可能である。

図６は、図５に示す熱変色性ＲＯＭ（走査）反射システムにおける熱プロフィールの上面図を示す。領域３０は、走査スポットによって発生させられる平面内の温度プロフィールを示す中央の領域４０で活性化される熱変色の性質をもつ。

今、ＷＯＲＭシステムにおける反射型の実施形態の実施を説明することにする。原則として、高い書き込みの効果から低い書き込みの効果までを、単純に、閾値温度より上にその材料を加熱することによって、達成することができるが、その温度では、それは、熱変色の性質を失うと共に、周囲の基体／スペーサの材料のものに調和した屈折率ｎを備えたそれの非反射性の状態へ永久に逆に戻る。述べた閾値を超えた転移が、熱変色性材料の劣化によって成し遂げられるか又は付随されるとすれば、その材料が、発生した小部分の平均の屈折率が、周囲の基材のものに近接して調和するように、選ばれることを、注意をする必要がある。

以下に記載された第一の実施に使用されるような、この書き込みの概念の非常に肯定的な特徴は、変調の、結果として生じる高い値（原則として１００％）である。これは、最も高いデータの空間周波数が、変調伝達関数の遮断周波数に接近して存在すると共にこのように光学システムによって強く減衰される、高密度のシステムに対して高いデータ転送速度を達成するために重要である。従って、高変調は、達成可能なデータ転送速度に対して、直接的に有益である。

第一のＷＯＲＭの実施において、一つの単一の熱変色性材料は、トラックにおいて使用されると共に堆積させられる。熱変色性材料を、そのようなものとして使用することができるか、又は、溶解、分散、結合剤における吸着、錯化などによってホストの基材中に組み込むことができる。その層の厚さは、適切な情報及びトラッキング信号を提供するように選ばれる。その概念を、図７及び８に図説する。例示のために、トラックを、直線として示すことに留意する。もちろん、例えば、タイミング情報を、標準的な記録に使用されるようなトラックのウォブルの中に入れることができる。

図７（ａ）及び（ｂ）は、書き込まれてないトラックを備えた第一の実施の側面図（図７（ａ））及び上面図（図７（ｂ））を示す。図８（ａ）及び（ｂ）は、書き込まれたトラックを備えた第一の実施の側面図（図８（ａ））及び上面図（図８（ｂ））を示す。熱変色性材料５０は、トラック中に堆積させられ、６０で示すように局所的に劣化させられる。スペーサ層Ｒは、屈折率で調和させられており、非活動的である。書き込みの後に、トラックの劣化してない部分のみが、まだ、反射した光の変調が達成されるように熱変色性の効果を示す。

第二のＷＯＲＭの実施を、図９及び１０に図説する。そこでは、両方とも熱変色性の効果を示す、異なる劣化温度を備えた二つの材料を使用する別の概念が適用される。図９（ａ）及び（ｂ）は、書き込まれてないトラックを備えた第一の実施の側面図（図９（ａ））及び上面図（図９（ｂ））を示す。図１０（ａ）及び（ｂ）は、書き込まれたトラックを備えた第一の実施の側面図（図１０（ａ））及び上面図（図１０（ｂ））を示す。

トラックは、大部分は、書き込みの過程の間に接触させられる典型的な処理温度程度の劣化温度を備えた熱変色性材料７０からなる。トラックの溝は、材料８０によって囲まれ、また熱変色の性質を示すが、劣化温度は、書き込みの過程の間に接触させられる温度よりも有意に高い。レーザースポットの中央における強度と比較して、予め溝を彫られたトラックの端で（すなわち、より低い温度）このより高い劣化温度及びより低い光の強度により、図１０ａに９０で示すように、材料７０のみが、書き込みの間に劣化させられることになる。

重ねて、熱変色性材料を、そのようなものとして使用することができるか、又は、溶解、分散、結合剤における吸着、錯化などによってホストの基材中に組み込むことができる。トラックの溝を、例えば、型押し又はマイクロ接触印刷のような従来の技術を使用して、製作することができる。

この実施の利点は、書き込まれてない及び書き込まれた状態の両方で連続的なサーボ信号を発生させることである。この実施における達成されたコントラストは、記録スタックの詳細な配置及び材料の性質に依存する。材料８０から作られた“ランド”層は、厚さｄ_１の記憶層よりも下に余分な伸張を備えたｄ_１＋ｄ_２の最大の厚さを有する。図９及び１０は、ある実施を示すが、可能な他のバリエーション、例えば、ｄ_１＝０及びｄ_２＝０を有する均質な厚さを備えた層がある。

また、多層構造も、透過における読み出しについて最適化することができる。ここで、吸収、反射、及び、活性化された層を通じた光学ビームの透過の間に導入される位相差は、検出器における信号の出力の変調を引き起こす。この実施は、可能であるシステムの可能な変動である。

光学特性が温度の関数として変化する多くの材料がある。熱変色性の挙動は、いくつかの異なる起源を有し得る。所望の効果を達成するために使用することができる材料のいくつかの部類を以下に記載する。

伸張した（π−）共役した分子又は重合体において、熱変色性の効果は、温度による配座の自由度における変化によって引き起こされる。低い温度では、配座の自由度は、限定され、結果として、共役した分子は、相対的に平面の幾何学的配置を有する。温度を増加させるにつれて、配座の自由度における増加があり、分子の幾何学的配置は、あまり平面ではない。その結果として、分子における有効な共役は、温度を増加させると共に減少し、吸収帯の青方偏移に帰着する。吸収の立ち上がりにおける偏移は、最小限だけである。

温度に伴った効果は、有意であるが、伸張した共役した分子の実際の使用は、限定されるように見える。温度を増加させることは、吸収帯の青方偏移に帰着し、現在では、熱変色性の効果は、より低い温度で（室温より下で）最も著しいものであるように見える。熱変色性の効果は、熱振動における変化によって引き起こされるので、それは、非常に速いものであり得る（＜ｐｓ）。

ｐＨにおける変化と共に色（吸収スペクトル）を変化させる多くの化合物が、知られている。このような化合物の例は、図１１に図説するようなフルオラン誘導体及び結晶の紫色のラクトンである。これらのｐＨに敏感な色素を、顕色剤及び溶剤と混合するとすれば、熱変色性の混合物を得ることができる。可逆的な系について、不可逆的な熱変色性の系を得るために強酸を使用することができる一方で、顕色剤は、弱酸である。ｐＨに敏感な色素及び顕色剤を、第三の化合物、一般的にはアルコール又はエステル中で溶解させるか又は混合する。第三の化合物（溶剤）の融点は、色の変化が起こることになる温度を決定する。溶剤が溶融すると、色素は、（弱）酸と反応することができ、色の変化に帰着する。一般に、無色の色素が、徐冷で形成される一方で、着色した形態を、急冷によって凍結させることができる。

いくつかの系は、加熱で赤方偏移を示す。着色についての正確な速度定数は、現在知られてないが、しかしながら、有意な着色を、米国特許第５，３９５，８１５号明細書から知られている感熱ヘッドを使用することによって、１ｍｓ内で達成することができる。

スピロピラン類、スピロビクロメン類、及びスピロオキサジン類のほとんどの誘導体は、熱変色性の挙動のみならず光互変性を示す。適切な波長の光を備えた放射で、又は加熱で、これらの化合物は、図１２に図説するような両性イオン性及び高度に着色された種への可逆的な開環反応を受ける。

光互変性の過程についての速度定数は、非常に高い。照射によって、開環した種は、１０ｎｓ内に（スピロピラン類）又はピコ秒内に（スピロビクロメン類）形成される。熱変色性の過程についての速度定数は、有意に、より低くいこともあり、照射による脱色反応は、非常に速い。従って、これらの化合物は、記憶媒体における所望の熱変色性の効果を得るには、ほとんどおそらく、あまり適さない。

スピロピラン類の耐疲労性は、あまり高くないが、しかしながら、スピロビクロメン類及びスピロオキサジン類は、高い耐疲労性をもつ。

また、ガラス質の重合体の基材中に立体障害された光互変性材料を溶解させることも可能である。光互変性の過程についての速度定数は、重合体材料における体積の量に強く依存し、従って、それらは、温度に強く依存する。立体障害された光互変性の化合物については、Ｔ_ｇより下では重合体の基材における自由体積は、不十分であることになる。その重合体のガラス転移温度より上では、増加した自由体積の結果として光互変性の過程の速度定数における有意な増加があることになる。結果として、脱色反応のみならず着色の反応速度の両方が、増加することになる。その平衡は、温度が増加するにつれて、無色の形態に向かって移動するが、しかしながら、他の光互変性の色素については、その状況は、全く異なるかもしれない。

別の可能性は、可逆的な凝集／解離を使用することである。色素の光学特性は、分子の凝集によって有意に変化することになる。異なるタイプの凝集体を、例えばＪタイプの凝集体及びＨタイプの凝集体を形成することができる。Ｈタイプの凝集体の形成が、吸収の最大の青方偏移及び図４に示すような吸収の立ち上がりの赤方偏移に帰着することになる一方で、Ｊタイプの凝集体の形成は、吸収の最大の赤方偏移に帰着することになる。この方式、すなわち、色素の分子の凝集及び解離は、温度による吸収スペクトルの変化に帰着することになる。

熱変色性の効果を、蛍光の読み出しに基づく記憶システムに使用すると共に、加熱及び蛍光の励起用に同じ波長が使用されるとすれば、その材料の蛍光の量子効率を、例えば、有効であるための熱変色性の効果に要求される加熱をちょうど達成するために、選ばなければならず、吸収されたエネルギーの残りの部分は、蛍光として再放出される。

本発明によれば、書き込み及び／又は読み取りが非線形になるようなアドレス指定された層との入射光の相互作用を増加させるために、記録担体の吸収及び／又は反射スペクトルの温度依存性を使用する。局所的にのみ、光学ビームの焦点で、その相互作用を、それの初期における低い値から、効率的な書き込み又は大きい読み出し信号に必要とされる水準まで、増加させる。これは、熱変色性材料を使用することによって達成される。

従って、本発明は、以下の利点を有する。強調された光学的な相互作用（例えば、吸収、反射、透過したビームの変調）を、非常に高く（原則として１００％まで）、線形の多層の技術に許容可能なものよりもはるかに大きく、することができる。蛍光のシステムの場合には、原則として、（それぞれ２０及び１００層の媒体の場合に）５〜２５倍の読み出しされた信号の強さにおける増加は、従って、可能である。アドレス指定されてない焦点外の層によるバックグラウンドに対する寄与を、大きく減少させ、このように、信号の変調を増加させる。小さい焦点外の寄与のために、半共焦点の検出に対する需要は、緩和される。あるいは、それら層は、低いクロストーク及び安定な焦点トラッキングを保つ一方で、互いにより接近して置かれ、与えられた数の層についての収差の補正に対する要求を減少させる。蛍光の読み出し及び吸収スペクトルの赤方偏移の場合には、放出された蛍光の再吸収は、焦点外の層に関する有効なストークスシフトが、より大きくなるので、強く抑制される。熱プロフィールの中央における熱的に活性化されたビットのみが、読み出し信号に寄与するので、近隣のトラック間の径方向のクロストークは、より少ない符号間干渉（ＩＳＩ）のみならず、あまりない。強く局在化した熱プロフィールにより、事実上、システムの空間分解能は、線形のシステムのものより上に、高められる（超分解能）が、ここで、それは、境界の光学的な強度プロフィールによって決定される。この効果を、システムの縁を増加させるために、又は、記憶層当たりの側方の密度を増加させるために、使用することができる。

本発明によるマルチスタック光学情報担体の断面を示す。 本発明による情報担体上の読み取り及び書き込みを図説する。 増加させられる吸収の原理を図説する。 凝集体の形成による吸収スペクトルにおける変化を図説する、特に青方偏移を示す。 （ａ）及び（ｂ）は、実施の熱変色性ＲＯＭ担体の側面図を示し、ここで熱変色性材料は、温度に依存する反射特性を示す。 図７に示す担体の上面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、書き込まれてないトラックを備えたＷＯＲＭの実施の概念を示す。 （ａ）及び（ｂ）は、書き込まれてないトラックを備えた図９のＷＯＲＭの実施を示す。 （ａ）及び（ｂ）は、書き込まれてないトラックを備えた別のＷＯＲＭの実施の概念を示す。 （ａ）及び（ｂ）は、書き込まれてないトラックを備えた図１１のＷＯＲＭの実施を示す。 ｐＨにおける変化を有する化合物を示す。 スピロピランにおける開環によって熱変色性の効果を図説する。

Claims (18)

1. 基体の層、
   各々が記録層を含む少なくとも二つの記録スタック、
   該少なくとも二つの記録スタックを分離する少なくとも一つのスペーサ層、及び
   カバー層
   を含む、
   光学ビームによって情報を記録するマルチスタック光学情報担体において、
   該記録層は、記録及び／又は読み出しの間に、アドレス指定された記録層の感度を選択的に改善する温度に依存する光学特性を有する熱変色性材料を含む
   ことを特徴とするマルチスタック光学情報担体。
2. 前記熱変色性材料は、温度に依存する反射特性を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載のマルチスタック光学情報担体。
3. 前記熱変色性材料の屈折率は、前記基体及び前記スペーサ層の屈折率に調和させられる
   ことを特徴とする請求項２に記載のマルチスタック光学情報担体。
4. 前記記録層は、異なる劣化温度を有する二つの熱変色性材料を含む
   ことを特徴とする請求項２に記載のマルチスタック光学情報担体。
5. 前記熱変色性材料は、温度に依存する吸収特性を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載のマルチスタック光学情報担体。
6. 前記記録層は、読み出しの間に入射光学ビームに応じて不可干渉性の蛍光を放出する蛍光材料を含むか、又は該蛍光材料によって被覆され、
   該蛍光は、前記アドレス指定された層に記録された前記情報を伝える
   ことを特徴とする請求項５に記載のマルチスタック光学情報担体。
7. 前記熱変色性材料の熱変色の機能性及び前記蛍光材料の蛍光の機能性は、同じ部分で組み合わせられる
   ことを特徴とする請求項６に記載のマルチスタック光学情報担体。
8. 前記熱変色性材料及び／又は前記蛍光材料は、不活性な基材に使用され、
   該基材は、固体性又は半固体性のもの、特に有機質、重合体性又は有機系のゲルタイプの性質のものである
   ことを特徴とする請求項１又は６に記載のマルチスタック光学情報担体。
9. 前記熱変色性材料及び／又は前記蛍光材料は、溶解によって、別個の固相又は液相としての分散によって、異なる結合剤若しくは担体の材料における吸着によって、又は錯化によって、前記不活性な材料に使用される
   ことを特徴とする請求項８に記載のマルチスタック光学情報担体。
10. 前記熱変色性材料は、特に１％と１００％との間のパイ共役した材料の濃度を有する、重合体の基材におけるパイ共役した材料の純粋な伸張したパイ共役したオリゴマー又は重合体を原則的に含む
    ことを特徴とする請求項１に記載のマルチスタック光学情報担体。
11. 前記熱変色性材料は、ｐＨに敏感な色素の分子及び顕色剤を原則的に含む
    ことを特徴とする請求項１に記載のマルチスタック光学情報担体。
12. 前記熱変色性材料は、有極性のホスト材料を含む
    ことを特徴とする請求項１に記載のマルチスタック光学情報担体。
13. 前記熱変色性材料は、特に溶解させられると共に１％と２５％との間の濃度を有する、スピロピラン類、スピロビクロメン類、又はスピロオキサジン類が含まれる重合体の材料を原則的に含む
    ことを特徴とする請求項１に記載のマルチスタック光学情報担体。
14. 前記熱変色性材料は、特に溶解させられると共に１％と２５％との間の濃度を有する、
    立体障害された光互変性の色素が含まれる重合体の材料を原則的に含む
    ことを特徴とする請求項１に記載のマルチスタック光学情報担体。
15. 前記熱変色性材料は、特に溶解させられると共に１％と２５％との間の濃度を有する、
    熱変色性の色素が、特にシアニン又はフタロシアニン色素が、含まれる重合体の材料を原則的に含む
    ことを特徴とする請求項１に記載のマルチスタック光学情報担体。
16. 前記熱変色性材料は、特にＪタイプの凝集体又はＨタイプの凝集体を形成する、
    色素の分子が凝集させられている色素の材料を原則的に含む
    ことを特徴とする請求項１に記載のマルチスタック光学情報担体。
17. 前記記録層は、記録材料として、相変化材料又はライトワンス材料をさらに含む
    ことを特徴とする請求項１に記載のマルチスタック光学情報担体。
18. 光学ビームの使用によって請求項１に記載のマルチスタック光学情報担体における情報を記録する方法であって、
    該情報が記録されることになる記録層に第一の加熱波長における該光学ビームを、該記録層を加熱するために方向付けるステップ、及び
    該加熱された記録層に第二の書き込み波長における該光学ビームを方向付けるステップ
    を含む方法。

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