TWI438561B - 儲存全像資料之方法 - Google Patents

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Description

儲存全像資料之方法
本揭示案係關於用於儲存全像資料之方法。另外，本揭示案係關於具有由此等方法得出之增強之資料儲存容量的全像資料儲存媒體及物品。
全像儲存為以全像圖形式之資料儲存，全像圖為一感光性媒體中藉由兩個光束之交叉而產生之具有三維干涉圖案的影像。一含有數位編碼資料之信號光束與一參考光束之重疊形成一在全像資料儲存媒體之體積內的干涉圖案。全像資料儲存媒體通常包含在用干涉圖案照射儲存媒體時引起一化學反應的光化學反應物質，該化學反應在一給定體積元素下作為干涉圖案的特徵之函數而改變或調變媒體之折射率。此調變用來作為全像圖而記錄來自信號之強度與相位資訊。稍後可藉由將儲存媒體單獨曝露於參考光束來擷取全像圖，該參考光束與所儲存之全像資料相互作用以產生一與用以儲存全像影像之初始信號光束成比例的重建信號光束。因此，在全像資料儲存中，經由三維干涉圖案而將資料儲存於媒體之整個體積中。
每一全像圖可含有自1至1×106 或1×106 以上之間的任何數目之位元之資料。全像儲存優於基於表面之儲存格式(包括CD或DVD)之一獨特優點為可使用一多路傳輸技術(諸如藉由變化信號及/或參考光束角度、波長或媒體位置)將大量的全像圖以重疊方式儲存於感光性媒體之相同體積中。然而，對作為一可行技術實現全像儲存之一主要阻礙為一可靠且經濟上可行之儲存媒體的開發。
早期全像儲存媒體使用無機光致折射晶體(諸如摻雜或未摻雜鈮酸鋰(LiNbO3 ))，在該等晶體中，入射光產生折射率改變。此等折射率改變係歸因於引起一最終經由一線性電光效應而修改折射率之誘發內部電場的電子之光誘發形成及隨後之截獲。然而，LiNbO3 昂貴，展現相對不良之效率，隨著時間的過去而衰減，且需要厚晶體來觀察任何顯著的折射率改變。
因此，存在對於可藉以達成增強的全像資料儲存容量的改良之全像資料儲存方法及材料之需要。另外，亦存在對於用以增強所儲存全像資料之穩定性，使得(例如)資料不會因曝露於環境光、適當溫度改變，或在讀出期間而被抹除的方法之需要。
本文中揭示用於在一具有增強之資料儲存容量的儲存媒體中儲存全像資料的方法，及使用此等方法所製造之物品。
在一態樣中，本發明提供一種用於儲存全像資料之方法，該方法包含：步驟(A)：提供一光學透明基板，其包含一聚合物組合物及一吸光發色團，該聚合物組合物包含一連續相及一分散相，該分散相之尺寸小於約200 nm；及步驟(B)：用一全像干涉圖案照射該光學透明基板之一體積元素，其中該圖案具有一第一波長及一強度，該第一波長及該強度均足以在該基板之該體積元素內引起該分散相之至少一部分的相變，以在該經照射之體積元素內產生對應於該全像干涉圖案的折射率變化，進而產生對應於該體積元素之光學可讀資料。
在另一態樣中，本發明提供一種包含一光學透明基板的全像資料儲存媒體，該光學透明基板包含一聚合物組合物及一吸光發色團，該聚合物組合物包含一連續相及一分散相，該分散相之尺寸小於約200 nm。
在又一實施例中，本發明提供一種資料儲存媒體，其具有儲存於其中之至少一光學可讀資料，該資料儲存媒體包含：一聚合物組合物及一吸光發色團，該聚合物組合物包含一連續相及一分散相，該分散相之尺寸小於約200 nm；其中該光學可讀資料係儲存為一在該光學透明基板之至少一體積元素內圖案化的全像圖。
參照以下詳細描述，可更易於理解本發明之此等及其他特徵、態樣及優點。
本發明之一些態樣及本文所使用之一般科學原理可藉由參考以下申請案而更清楚地理解：2005年6月23日公開之美國專利申請案2005/0136333(序號10/742,461)；2006年4月6日公開之美國專利申請案2006/0073392 A1(序號10/954,779)；及2005年10月27日提出申請之具有序號11/260,806之同在申請中之申請案；所有申請案以引用之方式全部併入本文中。
如本文所界定，應用至一光學透明基板或一光學透明塑膠材料之術語"光學透明"意謂該基板或塑膠材料具有小於1之吸收率。亦即，入射光之至少10%以在約300至約800奈米之間的範圍內之至少一波長透過該材料。舉例而言，當組態為一具有一適合用於全像資料儲存中之厚度的薄膜時，該薄膜在約300與約800奈米之間的範圍中之至少一波長下展現小於1之吸收率。
如本文中所界定，術語"體積元素"意謂一總體積的三維部分。
如本文中所界定，術語"光學可讀資料"可理解為儲存為在光學透明基板之一或多個體積元素內圖案化之全像圖的資料。
如所指出，全像資料儲存依賴於包含作為儲存全像圖之一方法之光化學活性染料的光學透明基板引入折射率的局部變化。如在尚未曝露於電磁輻射之體積元素的情況下，或在感光性組份已在所有體積元素內被照射至相同程度之體積元素的情況下，光學透明基板之一個別體積元素內的折射率可在所有體積元素內恆定。咸信已在全像資料寫入過程期間曝露於電磁輻射之大多數體積元素將含有一複雜全像圖案，且因而，體積元素內之折射率將隨體積元素而變化。在體積元素內之折射率隨體積元素而變化之情況下，將體積元素認為係具有一"平均折射率"係方便的，可將該平均折射率與在照射之前的相應體積元素之折射率進行比較。因此，在一實施例中，一光學可讀資料包含至少一體積元素，其具有一不同於光學透明基板之一(該)相應體積元素在照射之前的折射率。
資料儲存傳統上係藉由以一分級方式(連續正弦變化)而非離散步驟局部地改變資料儲存媒體之折射率且接著使用如繞射光學元件之誘發改變而達成。
體積光學儲存系統(volumetric optical storage system)具有滿足高容量資料儲存之需求的潛能。與將數位資訊儲存於單一(或至多兩個)反射層中的傳統光碟儲存格式(諸如緊密光碟(CD)及數位化通用光碟(DVD)格式)不同，根據本發明之一態樣，表示數位內容之全像圖作為局部折射率改變而儲存於配置於儲存媒體中之堆疊(例如，垂直)、經定向(例如，橫向)之磁軌中的複數個體積中。該等橫向定向之磁軌中之每一者可界定一相應的橫向(例如徑向)定向之層。
根據本發明之一態樣，可將單一位元或若干組位元之資料編碼為個別顯微全像圖，其中每一顯微全像圖大體上包含於一相應體積元素中。在一實施例中，媒體採取可射出成形熱塑性碟片之形式，且展現一或多個非線性函數特徵。非線性函數特徵可體現為一作為至一能量源(諸如，全像干涉圖案(入射光學強度)或熱)之曝露的非線性函數的折射率改變。在此等實施例中，藉由在媒體之一給定體積元素內產生干涉條紋，可在該體積元素中將一或多個位元之資料選擇性地編碼為表示所儲存全像資料之可偵測折射率調變。
根據本發明之一態樣，一非線性函數特徵可建立一臨限能量響應條件，低於該臨限能量響應條件，無折射率之實質改變發生於光學透明基板中，且超過臨限能量響應條件，誘發光學透明基板之折射率的可量測改變。以此方式，可藉由將含資料之體積元素曝露於一具有小於臨限能量之有效能量的讀取光束來讀取或恢復儲存於光學透明基板之一選定體積元素內之全像資料。類似地，可使用一具有超過臨限能量之有效能量的光束來寫入或抹除全像資料。因此，在一實施例中，可建立體積之密集矩陣，其每一者可具有或不具有一大體上含於其中之顯微全像圖。該等顯微全像圖中之每一者在光學透明基板中體現為具有不同折射率之子區域的交替圖案，該等子區域對應於用以寫入顯微全像圖之逆傳播光束之干涉條紋。當折射率調變作為距一目標體積(諸如，一經編碼之位元中心)之距離的函數而迅速衰減時，可更密集地壓縮體積。
根據本發明之一態樣，一特定體積元素中之折射率改變可由對應於穿過該體積元素之逆傳播雷射束的干涉條紋的局部加熱圖案誘發。在一實施例中，折射率改變係由熱塑性媒體之非晶態與晶態之間的密度差異所引起。可藉由將目標體積元素曝露於一全像干涉圖案之干涉條紋而熱活化該等目標體積元素來在媒體內之目標體積元素內選擇性地誘發自一狀態至另一狀態的轉變。
在一實施例中，本發明提供一種用於在一光學透明基板內儲存全像資料之方法，該光學透明基板包含一具有一連續相及一分散相的聚合物組合物。該聚合物組合物可包含一聚合摻合物，其中包含該摻合物之組份形成一連續相及一分散相。或者，聚合物組合物可包含一形成一連續相及一分散相之嵌段共聚物，例如，A嵌段體形成該連續相且B嵌段體形成該分散相的A－B嵌段共聚物。通常，聚合物組合物之分散相採取具有小於約200奈米(nm)之大小的微小晶疇的形式。此意謂當分散相之晶疇可在大小上不同時，越過分散相之晶疇的平均最長路徑長度將在長度上小於約200 nm。在一實施例中，越過分散相之一晶疇的平均最長路徑長度將在長度上小於約100 nm。在另一實施例中，越過分散相之一晶疇的平均最長路徑長度將在長度上小於約50 nm。在又一實施例中，越過分散相之一晶疇的平均最長路徑長度將在長度上小於約40 nm。分散相之晶疇實質上貫穿連續相均勻分布。苯乙烯與氧化乙烯之嵌段共聚物說明形成一連續相(聚苯乙烯嵌段體)及一分散相(聚氧化乙烯嵌段體)且適於在根據本發明之方法所使用的聚合物組合物中使用的共聚物。
在一實施例中，聚合物組合物經選擇使得分散相以非晶態或晶態而初始存在於聚合物組合物中。在用一全像干涉圖案照射包含聚合物組合物(其包含連續相及分散相)的光學透明基板時，存在於聚合物組合物中之吸光發色團吸收光且形成作為全像干涉圖案之強度的函數之熱點。該等熱點對應於全像干涉圖案內之建設性干涉的區域。在建設性干涉之區域內所產生之熱引起一熱點內的分散相之彼部分經歷自非晶態至晶態，或自晶態至非晶態之相變。儘管在照射之後，熱消散至周圍聚合物組合物中，但熱點外部之溫度上升不足以實現熱點外部的分散相之相變。
在一實施例中，分散相貫穿連續相均勻分布。通常，分散相穿過連續相均勻分布為奈米晶疇，越過奈米晶疇之最長平均路徑長度小於約200 nm。可藉由多種機制在將光學透明基板曝露於全像干涉圖案時發生對應於一光學可讀資料之光學透明基板內之折射率的改變。在一第一實例中，建設性干涉之區域內的局部加熱引起分散相在熱點之區域中與連續相聚結，進而形成折射率梯度。在一第二實例中，包含一分散相及一連續相之聚合物組合物在全像干涉圖案之建設性干涉之區域內加熱之後經歷一有序至無序轉變。在一實施例中，發生在熱點中之相變導致連續相與分散相之間的初始折射率錯配的增加。在一替代性實施例中，發生在熱點中之相變導致連續相與分散相之間的初始折射率錯配的減小。在又一實施例中，發生在熱點中之相變導致連續相與分散相之間的折射率錯配的形成。
根據本發明之一態樣，藉由使用一種對所經受功率密度展現非線性響應之記錄材料，可減輕在全像圖形成期間對受影響之體積元素而非目標體積元素中的動態範圍之損耗。換言之，展現非線性記錄性質之光學透明基板可與一顯微全像圖之形成結合使用。光學透明基板之非線性記錄性質用於促進與光強度非線性(例如，平方、立方，或具有臨限類型)之光學透明基板內的全像圖的記錄，使得記錄僅在高於某一臨限光強度時發生。光學透明基板之此非線性記錄特徵減小或消除非處理體積元素中之動態範圍的損耗，且促進顯微全像圖及目標體積元素的尺寸之減小。
圖1展示用於使用逆傳播光束在媒體內形成一全像圖的例示性組態100。顯微全像記錄由干涉以在一記錄媒體130之一體積140中形成條紋的兩個逆傳播光束110、120產生。可藉由將呈近繞射極限直徑(諸如，約1微米(μm)或更小)之光束110、120聚焦於記錄媒體140內之一目標體積(例如，所要位置)處來達成干涉。可使用一用於光束110之習知透鏡115及用於光束120之透鏡125來聚焦光束110、120。雖然展示簡單透鏡化，但當然可使用複合透鏡格式。圖2展示用於使用逆傳播光束在全像圖支援媒體內形成全像圖的替代性組態200。在組態200中，透鏡125已由曲面鏡220代替，以使得光束110之聚焦反射120與光束110本身相干涉。組態100、200要求兩個透鏡115與125或透鏡115與鏡220相對於彼此之高精度對準。
圖10A至圖10B及圖11A至圖11B說明一線性記錄媒體之記錄特徵，而圖10C至圖10D及圖11C至圖11D說明一臨限類型之非線性記錄媒體的記錄特徵。更特定言之，圖10A至圖10D展示干涉兩個聚焦的、逆傳播光束(如圖1及圖2所展示)產生光強度之一調變，其中位置0(－0.5與0.5之間的中間位置)對應於沿兩個聚焦光束之媒體厚度的焦點。在呈現線性記錄性質之媒體的情況下，如圖10B中所展示之折射率調變將引起如圖10A中所展示的強度概況。雖然折射率調變最終可在位置0附近最大化，但應注意，其大體上延伸於材料之整個厚度上且不限於(例如)圖10B中之位置(橫座標)值，使得所得顯微全像圖並非大體上含於媒體內之一特定體積元素內，其中多個體積被一個堆疊於另一個上。相反，對於一展現非線性或臨限性質(例如，諸如圖10C及圖10D中所展示之臨限條件)之記錄媒體，記錄1010大體上僅發生於達到臨限條件1020的體積元素中，使得所得顯微全像圖大體上含在所選體積元素中，其中多個體積元素被一個堆疊於另一個上。圖10D說明誘發干涉條紋之顯微全像圖延伸約1至20 μm的實例。在一實施例中，誘發干涉條紋之顯微全像圖延伸大致約3 μm。類似特徵展現於顯微全像圖之橫向維度中，如在圖11A至圖11D中所說明。如在圖11A至圖11D中所示範，藉由使用臨限類型之非線性響應材料，減輕了一記錄媒體之非目標體積元素之動態範圍之不良損耗。
雖然為了解釋之目的論述了臨限類型非線性響應材料，但應瞭解，對一階近似，折射率調變之振幅隨線性響應材料中之光強度而線性地變化(參見圖10A至圖10B、11A至圖11B)。因此，儘管具有記錄臨限之材料可證明對於對至全像干涉圖案之曝露展現非線性光學響應的材料尤其理想(該曝露引起記錄媒體內之目標體積元素之折射率的調變)，但折射率調變之振幅變化(例如，如大於1之功率(或功率之一組合))可能顯著減輕其他受影響體積中之動態範圍消耗。
已提議將光聚合物作為全像儲存系統之記錄媒體候選物。基於光聚合物之媒體展現合理折射率改變及敏感性。全像資料被記錄於夾在玻璃基板之間的凝膠狀媒體內。然而，需要提供一簡單化的記錄媒體，諸如，一模製碟片。光聚合物亦為線性響應材料且因此不符合對在此申請案中所述之高密度單一位元全像光學資料儲存的臨限要求。此外，光聚合物系統對環境條件(亦即，環境光)敏感，且通常在記錄過程之前、期間甚至有時在記錄過程之後要求特殊處理。亦需要消除此等缺點。
根據本發明之一態樣，折射率調變係由曝露於光束所誘發之聚合物相變材料被用作全像資料儲存媒體。在一實施例中，由熱誘發材料之非晶質與晶質組份之間的局部改變而導致折射率的可偵測改變。此情形提供使用相對較低之光學曝露能量所誘發之潛在較大的折射率調變。此種材料亦可提供臨限條件，其中低於一臨限之光學曝露能量對材料之折射率影響較小或無影響，而高於該臨限之光學曝露能量將引起可偵測之折射率改變。
更特定言之，易於受到由曝露於全像干涉圖案而誘發之相變的影響的聚合物組合物可提供較大折射率改變(△n>0.001)，具有良好敏感性(S>500 cm/J或500 cm/J以上)，且可用作可射出成形、環境穩定、熱塑性、光學透明基板。此外，此等材料擁有用於大體上臨限響應記錄過程中的潛力，進而使得相同波長雷射能夠用於讀取及寫入，同時防止周圍光曝露使所儲存資料實質上降級。在一實施例中，可偵測之折射率改變對應於熱塑性共聚物之組份中之一組份的非晶態與晶態之間的折射率差。在一實施例中，藉由將光學透明基板提昇至高於分散相之熔融溫度(Tm )且接著快速冷卻("浮滅")光學透明基板以誘發材料之先前結晶組份冷卻於一非晶態中來預致敏包含一包含晶質分散相的共聚物之光學透明基板用於記錄全像圖。
參看圖14A及圖14B，其說明本發明之特徵，其中作為藉由存在於目標體積元素中之吸光發色團的能量吸收的結果，一全像干涉圖案與光學透明基板之一目標體積元素相互作用以加熱該目標體積元素之至少一部分。一旦體積元素之溫度上升至高於一臨界溫度(例如，目標體積元素內之一晶質分散相之熔融溫度(Tm )(圖14A))，目標體積元素內之該晶質分散相之至少一部分的熔融發生。由於目標體積元素內之熱消散至相鄰體積元素中，因此目標體積元素之溫度降低且目標體積元素內之分散相的至少一部分被固定在非晶態中。目標體積元素在曝露於全像干涉圖案之前與曝露之後之間的折射率差提供記錄表示光學可讀資料之全像圖的有效方法。臨界溫度可高於或低於一嵌段共聚物之非結晶部分的玻璃轉移溫度(Tg )。在入射光束之能量不足以使目標體積元素內之材料的溫度提昇到高於臨界溫度的情況下，大體上無折射率之改變發生。此展示於圖14B中，其中一高於臨界值Fcrit 之光學通量引起一導致全像圖的寫入之相變，且小於該臨界值Fcrit 之光學通量大體上不引起此改變，且因此適於讀取所記錄之全像圖且因而恢復所記錄之資料。
為了進一步解釋之非限制性目的，由F CRIT ＝L ×ρ ×c p ×△T 給出臨界值，其中L為顯微全像圖之長度或深度，ρ為材料密度，cp 為材料之比熱，且△T為所經受之溫度改變(亦即，Tg －T0 ，其中Tg 為玻璃轉移溫度，且T0 為材料之周圍溫度)。作為實例，其中使用密度為1.2 g/cm3 、比熱為1.2 J/(K．g)之聚碳酸酯，顯微全像圖之長度為5×10－4 cm，且溫度改變為125℃(K)，FCRIT ＝90 mj/cm2 。轉換成能量項，達到臨界通量FCRIT 所需要之能量(ECRIT )為，其中A為全像圖之橫向面積，且wo 為光束腰。提供ECRIT 所需之焦點處之能量EF 為，其中e － αL 為透射率，α ＝α 0 ＋α NL F ，α 0 為材料之線性吸收，αNL 為材料之非線性吸收，F為最大入射光學通量，且L為顯微全像圖之長度。傳送至材料以提供焦點處之所需能量EF 的入射能量EIN 為，其中e－αL 為透射率，α ＝α 0 ＋α NL F ，α0 為材料之線性吸收，αNL 為材料之非線性吸收，F為最大入射光學通量，L為顯微全像圖之長度，且D為材料之深度(或長度)(例如媒體碟片之厚度)。現亦參看圖15A至圖15C，假設光束腰wo 為0.6×10－4 cm，全像圖之橫向面積A為5.65×10－9 cm2 。又假設顯微全像圖之深度L為5×10－4 cm，且材料(例如，整個媒體碟片)之深度D為1 mm，則入射能量EIN 與α之間的預測關係展示於圖15A中。進一步假設材料之線性吸收α0 為0.018 l/cm，且材料之非線性吸收αNL 為1000 cm/J(且材料長度仍為0.1 cm)，則透射率與通量之間的預測關係展示於圖15B中。使用該等相同假設，光束腰與距離之間的預測關係、及正規化吸收與距離之間的預測關係展示於圖15C中。
如圖16A及16B中所展示，在一實施例中，包含一聚合物組合物(其包含一連續相、一分散相)及一吸光發色團的適當記錄媒體曝露於一全像干涉圖案將導致以折射率之調變的形式在記錄媒體之體積元素內形成全像圖。對應於全像干涉圖案之干涉條紋之折射率的調變由與聚合物組合物之分散相相關聯之相變產生，在某些情況下，由聚合物組合物內之晶質奈米晶疇之形成或破壞而產生。在一實施例中，分散相包含非晶質奈米晶疇，該等包含分散相之非晶質奈米晶疇在曝露於全像干涉圖案後即轉換成晶質奈米晶疇。在另一實施例中，晶質奈米晶疇在曝露於全像干涉圖案後即轉換成非晶質奈米晶疇。因此，一相變基於晶質奈米晶疇之形成或破壞而賦予一折射率調變。包含分散相之奈米晶疇實質上小於所使用之光的波長。使用由兩個逆傳播光束所產生之全像干涉圖案來預測圖16B之值，每一光束具有75 mW之一入射、單一光束功率(P1＝P2)，α＝20 cm－1 ，及1 ms之曝露時間(τ)。所得折射率改變預測為形成圖16C中所展示之顯微全像圖的約0.04 RI單位(△n＝0.04)。如其中可見，體現為對應於由逆傳播光束所產生之干涉條紋之一系列折射率改變的顯微全像圖實質上僅發生於局部加熱超過一臨限條件(例如，溫度超過將具有分散相之奈米晶疇之至少一些轉換成晶質或非晶質奈米晶疇所需的臨界溫度)之處。在一實施例中，臨限條件為超過分散相之玻璃轉移溫度(Tg )的溫度。在另一實施例中，臨限條件為超過為晶質之分散相之熔點(Tm )的溫度。在一替代性實施例中，臨限條件為分散相與連續相聚結的溫度。在又一實施例中，臨限條件係為非晶質之分散相之結晶溫度(Tc )的溫度。此等臨限條件有時在本文中被稱為臨限記錄條件。
在一實施例中，聚合物組合物包含具有連續相及分散相之均聚物。用來使用之適當均聚物包括(作為非限制性實例)顯示部分結晶度的均聚物。在另一實施例中，可使用由非晶質聚合物與晶質聚合物組成之均聚物的摻合物。在又一實施例中，聚合物組合物包含可為無規共聚物或嵌段共聚物的共聚物。在一實施例中，聚合物組合物可包含兩種或兩種以上均聚物、兩種或兩種以上共聚物，或至少一種均聚物及至少一種共聚物。具有相對較大的嵌段體之嵌段共聚物為用來製備用於全像資料儲存之光學透明基板的尤其有用之聚合物組合物。不可混溶的聚合物摻合物(其中微相分離引起小於全像干涉圖案之波長(亦即，小於約200 nm)的分散相之晶疇)亦可用作臨限材料。通常，將全像圖儲存於光學透明基板內之一深度處，該光學透明基板包含約0.5至20微米深的聚合物組合物，其中在某些實施例中，約3微米為最佳全像圖深度。
由吸光發色團之存在致敏及區域化之熱誘發相變良好地適用於記錄全像資料，且賦能潛在較大的敏感性。根據本發明之一態樣，本發明之處理提供用於光學誘發折射率改變之非線性響應機制。此機制(或臨限條件)使得相同波長之光束能夠分別以低功率與高功率用於資料的讀取與記錄。此特徵亦防止環境光使儲存資料實質降級。具有反飽和吸收性質之染料(其中吸收為通量之函數且隨通量增加而增加)可用作吸光發色團。由於反飽和吸收性質，存在於聚合物組合物中之發色團對光的吸收在(多個)光束聚焦處最大，此意謂背景線性吸收小。在低通量下，此等材料可為高度光學透明的，且在約300與約800奈米之間的範圍內展現遠小於1(例如，0.01至0.1)之吸收率。展現RSA性質之染料包括卟啉(porphyrin)及酞菁。在本文僅作為非限制性實例提及卟啉及酞菁，且顯示RSA性質之廣泛種類之其他染料係可能的。
在一實施例中，根據本發明之方法所使用之聚合物組合物為可射出成形熱塑性聚合物組合物。在一實施例中，該可射出成形熱塑性聚合物組合物用於射出成形光學透明基板(例如，全像資料儲存碟片)。模製之條件可以使得產生一包含一聚合物組合物之模製物品的方式來控制，該聚合物組合物包含一連續相及一分散相，其中該分散相為晶質。或者，模製之條件可經控制使得分散相為非晶質。包含非晶質相及晶質相之共聚物在某些情況下良好地適用於用於製備本發明之光學透明基板的可射出成形熱塑性聚合物組合物。在一實施例中，將一包含非晶質相及晶質相之共聚物在一輥磨機上與一反飽和染料摻合，且將所得摻合物熔融擠出且粒化。接著將所得離心塊射出成形成適用於全像資料儲存的碟片。由可射出成形熱塑性聚合物組合物之使用所提供之優點在於易於經由射出成形來製備穩定的光學透明基板且後處理步驟得以最少化。在一實施例中，藉由射出成形一包含一吸光發包團之共聚物組合物來製備光學透明基板，使得當將光學透明基板曝露於一全像干涉圖案時，光學透明基板對該全像干涉圖案之敏感性、所得折射率調變之振幅，及所儲存之光學可讀資料之穩定性可藉由適當選擇存在於共聚物組合物中之共聚物質來控制。此外，使用本發明之方法，大於對習知光聚合物所觀測之折射率調變的折射率調變在一些情況下係可能的。光學透明基板之敏感性可在某些實施例中在很大程度上視所使用之吸光發光團的光學吸收性質而定。如所指出，在一實施例中，吸光發光團為反飽和吸收染料(RSA染料)。在已知反飽和吸收染料之情況下，可達成高達習知全像光聚合物之2至3倍之敏感性。臨限條件亦提供以相同波長讀取及寫入資料，且在記錄資料後需要很少或不需要後處理的能力。此與光聚合物相反，後者在記錄資料之後通常要求整個基板曝露以使得系統充分固化。最後，由熱塑性聚合物組合物所製備之光學透明基板提供易於再循環在全像資料儲存碟片之製造期間所產生的廢料以及消費後碎片。
因此，根據本發明之一態樣，非晶質/晶質共聚物可用以支援光誘發之相變及所得折射率調變。線性吸收染料可結合非晶質/晶質相變材料使用，以將光能轉換為溫度上升。反飽和吸收染料可用以有效產生溫度上升。經由對折射率改變賦能臨限條件之染料及相變/相分離材料，可將光活化與折射率改變誘發相分離。
作為進一步解釋，嵌段共聚物由共價接合之兩種或兩種以上化學不同聚合物鏈或嵌段體組成。歸因於不同嵌段體之間的化學不相容性及連接性約束，某些嵌段共聚物可自發地相分離(phase－segregate)成良好界定之形態，諸如，層狀、圓柱形、球形，及雙螺旋形形態，從而提供不同相之間的奈米級對比度。所得形態進而視個別嵌段體之相對長度及組合物以及其相互作用的程度而定。此現象由F.S.Bates及G.H.Fredrickson於Phys.Today, (1999年)，第52卷，第32頁加以論述。
組成嵌段共聚物之個別聚合物或嵌段體可為半晶質的，且可視溫度而顯示非晶質及/或晶質特性。在高於個別嵌段體之玻璃轉移溫度(Tg )及熔融溫度(Tm )下對共聚物的短暫(或長期)加熱或退火之後即可誘發此等系統之微相分離。當退火溫度高於可結晶嵌段體之熔點時，所得微相分離之嵌段共聚物為非晶質。在冷卻至低溫之後，可結晶嵌段體結晶，同時保持原始微相之形狀。在如由Loo等人所報告之Physical Review Letters(2000年)，第84卷，第4120頁之聚(乙烯)/(苯乙烯－丁烯)嵌段共聚物中說明此現象之一實例，其中聚(乙烯)嵌段體之結晶發生於微相分離之嵌段共聚物的離散的25 nm球體內。亦已由Huang等人在Macromolecules(2001年)，第34卷，第6649頁中之聚(苯乙烯)/聚(氧化乙烯)及聚苯乙烯均聚物中示範了離散圓柱形晶疇中之有限的結晶。在一實施例中，諸如82% 18% PS/PEO之雙嵌段共聚物尤其良好地適用於全像資料儲存。在某些實例中，雙嵌段共聚物包含附著至相對高分子量單分散第二聚合物鏈"B"的相對高分子量單分散第一聚合物鏈"A"。此嵌段共聚物可被稱作"AB"式雙嵌段共聚物。該兩種嵌段體經選擇使得聚合物A與聚合物B彼此不可混溶。因此，當將雙嵌段共聚物澆鑄成一薄膜或模製成一厚的零件時，個別嵌段體彼此發生相分離。然而，由於各別聚合物化學結合至彼此，因此聚合物嵌段體不能宏觀相分離。實情為，聚合物微相分離成非常小的晶疇，且該晶疇大小由兩種個別聚合物嵌段體之分子重來確定。兩種嵌段體之重量比可用於控制個別微相之幾何形狀。舉例而言，在PS/PEO雙嵌段共聚物(其中PEO組份以對應於少於約20 wt%之重量分率的量存在)中，PEO組份(分散相)將在PS連續相內形成球體。根據本發明之可用於全像資料儲存媒體之製備的其他雙嵌段共聚物包括聚丁二烯/聚氧化乙烯(PB/PEO)，及類似材料。PS/PEO及PB/PEO雙嵌段共聚物可自Polymer Sources公司購得。
對於全像資料儲存應用而言，有用的係：嵌段共聚物之形態在微相分離之後在形成分散相的嵌段體之進一步結晶及/或熔融期間保持不變。(連續相及分散相有時亦分別被稱作多數嵌段體及少數嵌段體。)在多數嵌段體(亦被稱作基質)於少數嵌段體之結晶期間處於玻璃狀或高度交聯狀態的情況下，可容易地滿足此條件。換言之，有用的係：用於全像資料儲存應用之嵌段共聚物經選擇使得用於嵌段共聚物之有序－無序轉變的溫度高於基質形成嵌段體之玻璃轉移溫度且使得後者高於形成分散相之嵌段體的結晶溫度及熔融溫度：Torder－disorder >Tglass (基質)>Tcrystallization (分散相)及Tmelting (分散相)。對於本文所提議之PS－PEO嵌段共聚物系統，Torder－disorder >250℃，Tg(PS)~100℃且PEO之Tcrystallization 及Tmelting 均低於100℃。在PB－PEO嵌段共聚物系統之情況下，儘管未經處理之聚丁二烯之玻璃轉移溫度可非常低且與PEO分散相的結晶溫度相當，但可執行對連續PB相之進一步處理(諸如，交聯)以固定基質鏈且因此保持由相分離所建立的形態。
如所指出，分散相可呈現為嵌段共聚物之連續相內的良好界定之晶疇，舉例而言，呈現為分散在連續相內之球體或桿體。連續相內之分散相結構之晶疇大小視個別嵌段體的分子量而定，但可在自對於包含低分子量嵌段體之聚合物的約5奈米至對於包含高分子量嵌段體之聚合物的約200奈米的範圍內。含有至少一種嵌段共聚物之摻合物可展現個別嵌段體之分子量與分散相的晶疇大小之間的類似關係。對於全像資料儲存應用而言，有用的係：嵌段共聚物形成分散在連續相內的球形或圓柱形結構。若包含雙嵌段共聚物中之分散相的少數嵌段體為可結晶的，則可在分散相之結構內形成奈米級大小晶體。存在於嵌段共聚物之分散相中之此奈米級大小晶體通常具有相對於包含相同結構單元的參考均聚物之一降低之結晶溫度。舉例而言，大量PEO均聚物通常在約30℃與約50℃之間結晶且在約60℃下熔融。相比之下，在PS－PEO嵌段共聚物中，PEO嵌段體之結晶溫度降低至約－30℃。咸信PEO嵌段體之結晶溫度之較大變化(在此實例中幾乎為80℃)係歸因於非均質結晶與均質結晶之間的差異。分散相之結晶溫度與熔融溫度之間的分離使得某些雙嵌段共聚物尤其適用於全像資料儲存。此外，由於奈米結晶晶疇之較小大小，包含一奈米晶質分散相及一非晶質連續相之嵌段共聚物可對於人類觀察者看起來透明，且展現最小瑞立(Rayleigh)光散射(另一重要特徵)。
在一實施例中，將一諸如酞菁染料(諸如，Irgaphor Ultragreen MX(購自Ciba)、銅酞菁、鉛酞菁、鋅酞菁、銦酞菁、銦四丁基酞菁、鎵酞菁、鈷酞菁、鉑酞菁、鎳酞菁、四－4－磺酸根基苯基卟啉基－銅(II)(tetra－4－sulfonatophenylporphyrinato－copper(II))或四－4－磺酸根基苯基卟啉基－鋅(II))之光化學穩定及熱穩定染料添加至一形成一分散PEO相及連續PS相的PS/PEO嵌段共聚物。接著將組合物射出成形為120 mm直徑的碟片。在模製處理期間，嵌段共聚物經受超過聚苯乙烯及聚(氧化乙烯)之玻璃轉移溫度(Tg )及聚(氧化乙烯)之熔融溫度(Tm )之溫度，從而產生一包含聚合物組合物之模製光學透明基板(120 mm碟片)，該聚合物組合物包含一連續PS相及一分散PEO相，其中連續相及分散相均為非晶質的，且分散相之晶疇在大小上小於約200 nm。可稱此實例之嵌段共聚物包含微相分離。或者，可使用用以使用諸如溶劑澆鑄或旋塗之技術形成薄膜或零件的低溫技術。當高溫射出成形或壓縮成形技術不適於聚合物及/或染料時，可使用此等技術。光碟或薄膜冷卻至低於100℃(亦即，聚苯乙烯之多數嵌段體之玻璃轉移溫度)使微相分離之結構凍結。碟片或薄膜進一步冷卻至低於約－30℃使聚(氧化乙烯)相在大部分分散相結晶。由於多種原因，在分散相之每一晶疇內，僅聚(氧化乙烯)鏈之部分結晶發生。此情形係歸因於聚合物晶體缺陷、聚合物摺疊(polymer folding)之限制，及結晶必須發生於奈米大小的晶疇中的事實。在一態樣中，本發明提供一包含一連續相及一分散相之聚合物組合物，該分散相之尺寸小於約200 nm，其中該連續相及該分散相均包含染料，且其中分散相至少部分為晶質的。本文證實，如將在實例中可見，分散相之結晶甚至在存在染料分子的情況下仍發生。在一實例中，藉由將光學透明基板冷卻至低溫(例如，－30℃)及隨後將光學透明基板升溫至室溫來使分散相結晶。在光學透明基板包含一PEO/PS嵌段共聚物的情況下，分散PEO相在低溫下經歷結晶且在將光學透明基板加熱至一高於分散PEO相之熔點(約60℃)的溫度之前保持為晶質。再者，在晶質分散相之晶疇大小足夠小的情況下(例如，小於200奈米(<200 nm))，光學透明基板將對人類觀察者看起來透明。
在一實施例中，在光學透明基板曝露於一或多個記錄光束(例如，高功率雷射束)之後，存在之吸光發色團(例如，染料)即吸收干涉條紋處之強光，從而瞬間將曝露於干涉條紋之光學透明基板之體積元素中的溫度提高至高於聚(氧化乙烯)相之熔融溫度(Tm)的點。在曝露於全像干涉圖案之干涉條紋之體積元素中，晶質分散相熔融且在返回至環境溫度之後保持非晶質，從而產生非晶質分散相晶疇與晶質分散相晶疇之間的折射率錯配，此形成所記錄全像資料作為顯微全像圖之基礎。為讀取所記錄顯微全像圖及恢復相應資料為顯微全像圖反射而隨後曝露於低能雷射束不會引起材料中的任何實質改變，因為可以不會將分散相加熱到高於組分聚合物組合物之分散相之Tm或高於連續相的Tg的雷射功率來讀取全像資料。因此，在一實施例中，提供一種非線性光學響應全像資料儲存媒體，其實質上長期穩定且在讀取所記錄顯微全像圖之後不會降級。
雖然分散相可被組態為分散於連續相中之球體、圓柱體及薄層，但其他結構類型係可能的。多種嵌段共聚物，包括聚苯乙烯/聚丁二烯、聚苯乙烯/聚乙烯、聚(氧化乙烯)/聚(甲基丙烯酸第三丁酯)、聚(氧化乙烯)/聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(氧化乙烯)/聚苯乙烯/聚(氧化乙烯)、氫化聚乙烯/(苯乙烯－丁烯)或聚乙烯/聚(乙烯基環己烷)、聚苯乙烯/聚(乳酸)、聚苯乙烯/聚(己內酯)、聚丁二烯/聚(己內酯)、聚(二甲基矽氧烷)/聚(己內酯)、聚(二甲基矽氧烷)/耐綸－6及聚碳酸酯/聚烯烴嵌段共聚物，可替代地使用且允許晶質晶疇之不同形成溫度，以及其被破壞的溫度。
如所指出，在某些實施例中，吸光發色團為反飽和吸收劑且達成對區域化將全像圖寫入至光學透明基板中時所產生之熱的良好控制。顯微全像圖之橫向擴展可顯著小於聚焦雷射束之腰的直徑。因此，藉由使用根據本發明之一態樣的非線性記錄媒體，可實現限制或消除所記錄顯微全像圖以外之記錄材料的動態範圍的消耗，且因此增加每一顯微全像圖之反射率從而增加資料儲存容量。在一實施例中，吸光發色團溶解於該等相之一者中，較佳溶解於可結晶相中。在一替代性實施例中，將吸光發色團附著至嵌段共聚物之嵌段體中之一或多者。接著可將承載吸光發色團之嵌段共聚物模製或以其他方式處理(溶劑澆鑄、擠壓)成光學透明基板，在該光學透明基板內可記錄全像干涉圖案且可自其恢復光學可讀資料。在一實施例中，"A"表示完全非晶質嵌段體(諸如PS)，"B"表示可結晶嵌段體(諸如PEO)，且"D"表示線性或RSA類型之染料。可在處理後即將染料分子"D"簡單地添加至雙嵌段共聚物，在此情況下，染料將基於其分配係數而分布於兩種聚合物相之間。可將官能性添加至染料分子以優先使其在一個相中比在另一相中更易溶解。或者，可以各種方式將染料分子附著至嵌段共聚物。例如，三嵌段體或多嵌段共聚物可形成為類型"ABD"或"DBABD"。在一實施例中，染料分子將集中於多嵌段共聚物之"B"相的中心。在一替代性實施例中，染料分子形成圍繞B相之一殼。在一實施例中，用於製備光學透明基板之聚合物組合物為含有染料之類型"ADB"或"BDADB"的多嵌段共聚物，且其中該染料集中於"A"相與"B"相之間的介面附近。在另一實施例中，一以吸光發色團"D"封端之"A"型均聚物(本文表示為"AD")與一"AB"型嵌段共聚物摻合以形成一摻合物組合物，可由該摻合物組合物製備光學透明基板。視吸光發色團對"A"嵌段體或"B"嵌段體組分之親和力而定，吸光發色團"D"可集中於"A"嵌段體相、"B"嵌段體相中或集中於聚合物組合物之"A"嵌段體相與"B"嵌段體相之間的介面處。在一替代性實施例中，聚合物組合物包含一具有一分散相及一連續相之"AB"嵌段共聚物、一以吸光發色團"D"封端之"A"型均聚物(本文表示為"AD")，及一以吸光發色團"D"封端之"B"型均聚物(本文表示為"BD")，其中吸光發色團"D"集中在該連續相與該分散相之間的介面處、集中在連續相中，或集中在分散相中。
如所指出，根據本發明之方法所使用之聚合物組合物在某些實施例中表示臨限材料，其相對於其他聚合物組合物展現增強之全像圖記錄特徵。增強之全像圖記錄特徵包括用於一顯微全像系統之較高可達成記錄資料傳輸率。在某些實例中，由全像資料儲存媒體之臨限特徵所導致之逐步折射率調變可產生反射性比記錄於線性響應材料中之顯微全像圖小的顯微全像圖。然而，反射率對資料儲存應用可保持足夠高。現亦參看圖12，預期反射率將隨著增加折射率調變而增加。在一實施例中，全像圖形成期間之熱擴散效應經控制使得僅曝露於全像干涉圖案的體積元素達到實現相變所需的臨限溫度。為了保持折射率圖案中的條紋，可將熱擴散實質上限制於達到相變溫度之條紋之間的區域。圖12中之曲線1210對應於一線性響應材料，且圖12中之曲線1220對應於一臨限響應材料。現亦參看圖13A及圖13B，其展示作為位置之函數的預期溫度上升概況。因此，預期自目標體積洩漏至周圍體積之熱洩漏不應將周圍體積提高至臨限溫度1020。
如所指出，使用本發明之方法可使用多種吸光發色團。在一實施例中，吸光發色團為一熱及光化學穩定的染料。就熱及光化學穩定而言，其意謂染料在記錄期間在曝露於全像干涉圖案之後不經歷顯著轉換，且在由一讀取光束讀取所記錄全像資料時亦不會降級。因而，一般而言，熱及光化學穩定染料在記錄步驟期間在光學透明基板曝露於全像干涉圖案期間經歷小於1%的降級。在另一實施例中，熱及光化學穩定染料在記錄步驟期間在光學透明基板曝露於全像干涉圖案期間經歷小於0.25%的降級。在又一實施例中，熱及光化學穩定染料在記錄步驟期間在光學透明基板曝露於全像干涉圖案期間經歷小於0.1%的降級。反飽和吸收劑(RSA)(亦被稱為激發態吸收劑)尤其有吸引力。此等吸收劑包括多種金屬酞菁及芙染料，其在與染料之其他強吸收良好分離之光譜的一部分中具有非常弱之吸收性，但當光強度超過一臨限位準時將展現強健的短暫三重態－三重態(triplet－triplet)吸收。圖17中展示對應於使用擴展之二甲胺基二硝基二苯乙烯(dimethylamino dinitrostilbene)之非限制性實例的資料。與此一致，預期一旦併有二甲胺基二硝基二苯乙烯之媒體中之逆傳播光束的干涉條紋處之光強度超過臨限位準，則染料在一聚焦點強烈吸收且可將材料之相應體積快速加熱至高溫。因此，根據本發明之一態樣，熱澆流事件(thermal gating event)用於使得相對低的能量能夠將資料寫入至光學透明基板之目標體積元素中，同時最小化非目標體積元素中之不當曝露誘發改變。
如所指出，光學透明基板包含一聚合物組合物及一吸光發色團，該聚合物組合物可為共聚物組合物或摻合物組合物，該聚合物組合物包含一連續相及一分散相，該分散相之尺寸小於約200 nm，意謂跨越分散相之晶疇的最長路徑長度在長度上平均小於約200 nm。光學透明基板可包含具有足夠光學品質(例如，在所關心波長下的低散射、低雙折射率及可忽略的損耗)之任何塑膠材料以使全像儲存材料中之資料可讀。可使用諸如寡聚物、聚合物、樹枝狀聚合物、離聚物、共聚物(諸如嵌段共聚物、無規共聚物、接枝共聚物、星型嵌段共聚物)的有機聚合材料及其類似物，或包含前述聚合物中之至少一者之組合。可使用熱塑性聚合物或熱固性聚合物。適合之熱塑性聚合物之實例包括聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚醯胺、聚酯、聚烯烴、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚酯、聚醯胺醯亞胺、聚芳酯(polyaromaticate)、聚芳碸(polyaromaticsulfone)、聚醚碸、聚苯硫醚、聚碸、聚醯亞胺、聚醚醯亞胺、聚醚酮、聚醚醚酮、聚醚酮酮、聚矽氧烷、聚胺酯、聚芳醚(polyaromaticene ether)、聚醚、聚醚醯胺、聚醚酯或其類似物，或包含前述熱塑性聚合物中之至少一者的組合。適合之熱塑性聚合物的一些更可能實例包含(但不限於)非晶質及半晶質熱塑性聚合物及聚合物摻合物，諸如：聚氯乙烯、直鏈及環狀聚烯烴、氯化聚乙烯、聚丙烯及其類似物；氫化聚碸、ABS樹脂、氫化聚苯乙烯、間規及雜排聚苯乙烯、聚環己基乙烯、苯乙烯－丙烯腈共聚物、苯乙烯－順丁烯二酸酐共聚物及其類似物；聚丁二烯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、甲基丙烯酸甲酯－聚醯亞胺共聚物；聚丙烯腈、聚縮醛、聚苯醚，其包含(但不限於)由2,6－二甲苯酚衍生之聚丙烯腈、聚縮醛、聚苯醚及與2,3,6－三甲苯酚之共聚物，及其類似物；乙烯－乙酸乙烯酯共聚物、聚乙酸乙烯酯、乙烯－四氟乙烯共聚物、芳族聚酯、聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯及聚偏二氯乙烯。
在一些實施例中，光學透明基板包含聚合物組合物，該聚合物組合物包含聚碳酸酯。聚碳酸酯可為芳族聚碳酸酯、脂族聚碳酸酯或包含芳族與脂族結構單元之聚碳酸酯。
用於製備光學透明基板之聚合物組合物可包含其他添加劑，諸如熱穩定劑；抗氧化劑；光穩定劑；增塑劑；抗靜電劑；脫模劑；額外樹脂；黏合劑、起泡劑；及其類似物，以及前述添加劑之組合。
通常，組成光學透明基板之聚合物組合物應能夠耐受用於製備全像資料儲存媒體之處理條件，例如，在將聚合物組合物模製成全像資料儲存碟片的步驟期間。
在一實施例中，將聚合物組合物射出成形以形成一可用於生產全像資料儲存媒體的物品(光學透明基板)。經射出成形之物品可具有任何幾何形狀。適合之幾何形狀的實例包括圓形碟片、方形板、多邊形或其類似形狀。物品之厚度可在一實施例中自至少100微米且在另一實施例中自至少250微米變化。至少250微米之厚度有用於生產與目前數位儲存碟片之厚度相當的全像資料儲存碟片。
如此所產生的模製資料儲存媒體可用於產生可用於以全像圖形式儲存資料的資料儲存物品。以具有一第一波長之全像干涉圖案照射資料儲存物品中之資料儲存媒體以記錄至少一光學可讀資料。光學可讀資料係作為一在資料儲存媒體之至少一體積元素內圖案化之全像圖而儲存。
本文中所揭示之方法可用於生產全像資料儲存媒體，該媒體在一實施例中可用於按位元類型資料儲存，且在另一實施例中可用於資料之按頁類型儲存。在又一實施例中，該等方法可用於在資料儲存媒體之多個層中儲存資料。
在另一實施例中，本發明提供一包含聚合物組合物及一吸光發色團之資料儲存媒體，聚合物組合物包含一連續相及一分散相，其中分散相之晶疇在大小上小於約200 nm。在又一實施例中，本發明提供一具有儲存於其中之至少一光學可讀資料的資料儲存媒體，該資料儲存媒體包含一聚合物組合物及一吸光發色團，該聚合物組合物包含一連續相及一分散相，該分散相之尺寸小於約200 nm，其中將該至少一光學可讀資料作為全像圖儲存於資料儲存媒體中。
無需進一步詳細闡述，咸信熟習此項技術者可使用本文之描述最大程度地利用本發明。包括以下實例以對熟習此項技術者在實踐所申請之發明時提供額外指導。所提供之實例僅為有助於本申請案之教示之成果之代表。因此，此等實例並非意欲以任何方式限制如所附之申請專利範圍中所限定之本發明。
實驗部分
實例1藉由以1.5 ml苯溶解25.8 mg聚合物來製備2%的聚苯乙烯溶液(125－250k之Mw)。經由0.45 μm濾紙過濾溶液且將整個樣本澆注至一50 mm矽晶圓上且以1500 rpm旋塗60秒。藉由在一真空烘箱中乾燥該樣本約2小時來進一步移除溶劑。隨後將經塗佈之晶圓分割成較小塊以產生1－2 cm2 樣本。將此等經分割之樣本中的三個在120℃下退火2.5小時以使聚合物提高到高於其Tg，移除任何殘餘溶劑，並解除可能在旋塗期間發生的應力。用一分光橢偏儀量測此等3個樣本之厚度及折射率(RI)。儘管僅在589.9 nm下針對此等實例記錄RI及RI之改變，但所觀測之RI之改變或缺乏改變跨越多個波長相同，包括自399.4 nm至589.9 nm的區域。樣本間厚度自112 nm稍微變化至115 nm，但RI非常一致(1.589、1.590及1.589)。將樣本中之兩個冷卻至－40℃隔夜且對每一樣本在相同位置中重新量測RI且發現RI未改變(與上文第一及第三樣本相比的1.589及1.589)。接著在一熱板上在85℃下加熱該2個樣本5分鐘且在冷卻回至室溫之後，量測RI且發現其實質上未改變。重複加熱至85℃，RI無任何改變(1.588及1.589)之相同觀測發生。因此，此實驗證實非晶質聚苯乙烯之折射率在120℃至－40℃之溫度振盪內，及返回至85℃保持不變。
實例1說明聚苯乙烯作為一非晶質連續相之適合性，此係由於其在低溫下不結晶且非晶質聚苯乙烯之折射率在廣泛溫度範圍內保持不變。
實例2自Polymer Source公司獲得PS/PEO雙嵌段共聚物之一樣本，其含有~18 wt%之PEO(分散相)PS(連續相)，且PS嵌段體具有51k之Mw，PEO嵌段體具有11.5k的Mw。如實例1中藉由在矽晶圓上旋塗嵌段共聚物之2%溶液及在120℃下退火12小時來製備樣本。在退火之後，將經分割之樣本冷卻至室溫。退火過程包含將聚合物加熱到高於PS之玻璃轉移溫度(100℃)及PEO之熔點(>60℃)，同時保持低於嵌段共聚物之有序－無序轉變(250°)。儘管嵌段共聚物之塗佈初始為一單一相，但以此方式對樣本之退火引起嵌段體之相分離，該等嵌段體在冷卻回至室溫之後保持分離。此等樣本之厚度自143 nm至157 nm變化，但RI非常一致(1.584、1.584及1.583)。在－40℃下凍結該等樣本中之兩個且重新量測RI展示0.005至1.589之RI的平均增加。在重新加熱樣本至85℃持續5分鐘之後，觀測到RI減小回至幾乎最初RI(實際：1.583)。凍結樣本之後RI之此增加及藉由加熱樣本高於PEO的熔點但低於PS之Tg而使RI隨後減小回至原始RI展示分散相中之PEO的結晶增加RI，而分散相中之PEO的熔融降低RI。隨後實例將展示已在此等樣本中驗證之PEO非晶質晶疇及晶質晶疇。
實例2說明聚苯乙烯－聚(氧化乙烯)嵌段共聚物用作根據本發明之方法的聚合物組合物的適合性。
實例3以用於實例2中之相同雙嵌段共聚物來完成第二組實驗以示範材料之臨限性質。如實例2中製備及凍結樣本。在此實例中，再次用橢偏儀量測已允許升溫至室溫的經凍結之樣本，且與經退火之樣本相比展示~0.005的RI增加。接著在一熱板上在50℃下加熱樣本5分鐘且記錄RI。在加熱至65℃之後重複此量測，且在兩種情況下，橢偏儀未記錄到RI之任何改變。然而，加熱此同一樣本至85℃及100℃歷時5分鐘在兩種情況下確實再次導致RI減小0.005。因此，材料保持一RI直至將樣本加熱至高於一臨限條件(PEO之熔點)，此隨後引起一RI改變。此處所記錄之溫度係關於熱板之表面，且樣本之實際溫度實際上可稍微較低。
實例3說明PS－PEO嵌段共聚物用作根據本發明之一態樣的臨限響應材料的適合性。
實例4自Polymer Source公司獲得兩種PS/PEO雙嵌段共聚物，其在PS之連續相中含有~20 wt%的PEO(分散相)且具有51k/11.5k及227/61K的PS/PEO Mw。亦自Polymer Source公司獲得具有11K之分子量之PEO均聚物之一樣本。在差示掃描熱量測定(DSC,differential scanning calorimetry)鋁樣本盤中溶劑澆鑄嵌段共聚物及均聚物於苯中的2 wt%溶液。使樣本在室溫下經受真空隔夜以移除任何殘餘溶劑。
第一系列之DSC實驗藉由以每分鐘10℃之恆定速率將樣本自室溫加熱至150℃來進行。對PS－PEO嵌段共聚物之熱流曲線之嚴格檢查顯示僅100℃附近的PS基質的玻璃轉移。由於未針對嵌段共聚物樣本觀測到任何熔融轉變，因此判定PEO嵌段體之分散相為非晶質。一PEO均聚物參考樣本展現60℃下的明顯熔融轉變。
在第二系列實驗中，將樣本保持於150℃持續至少5分鐘且隨後以10℃/min的恆定速率冷卻至－80℃，同時記錄熱流特性。PS－PEO嵌段共聚物中之有限的奈米結晶與PEO均聚物中之大量結晶之間的比較顯示有限結晶情況下的結晶溫度之急劇差異/降低(約72℃)(參見圖3a之冷卻曲線)。在圖3b中展示以10℃/min之恆定速率對結晶之後的所有樣本的DSC加熱掃描，其中可觀測到在均聚物系統反共聚物系統中的PEO晶體的熔融。今管結晶溫度存在急劇差異，但PEO晶體之熔融在兩種情況下在非常類似的範圍中發生。在熔融曲線之下的面積表示此等晶體之熔合熱。可藉由用100%晶質PEO之熔合熱(△H0 ＝200 J/g)除量測之熔合熱來估計結晶PEO之體積分率。PEO晶體在均聚物、PS－PEO 51k－11.5K及227－61k中之體積分率分別等於0.89、0.51及0.65。
PS－PEO嵌段共聚物之折射率可簡單地根據： 來估計。其中φPEO 、nPEO 、nPS 分別為PEO在嵌段共聚物中之體積分率及PEO及PS的折射率。非晶質PS晶疇之折射率為常數且等於1.590。相比之下，PEO晶疇之折射率視PEO鏈為晶質還是非晶質而定：nPEO ＝α.nc PEO ＋(1－α)na PEO ，其中α為結晶度，且nc PEO 及na PEO 分別為純晶質及純非晶質PEO的折射率。因而PS－PEO嵌段共聚物之折射率在結晶前後的相對改變可表達為△n＝<n(PS－PEO)>crystalline －<n(PS－PEO)>＝α φPEO (nc PEO －na PEO )。例如，若nc PEO ＝1.507(經由橢圓偏光量測術而實驗確定)及na PEO ＝1.456(參考Ingham等人，Journal或Polymer Science(1965年)，第3卷，第2707頁)，則PS－PEO(51K－11.5K)嵌段共聚物在結晶前後的估計之△n等於0.047，其中PEO之體積分率及結晶度分別等於0.18及0.51。n之估計值(基於結晶度)與實例3中之△n的實驗確定值非常良好地一致。
實例5自Polymer Source公司獲得一PS/PEO雙嵌段共聚物，其PS中含有~18 wt%之PEO且具有51k/11.5k之PS/PEO Mw。製備此嵌段共聚物與Irgaphor Ultragreen MX染料(購自Ciba)之混合物，其中染料濃度在0.25 wt%與71 wt%之間變化。在設計用於差示掃描熱量測定(DSC)之特殊鋁盤中溶劑澆鑄此等混合物於苯中之2 wt%溶液。樣本在室溫下經受真空隔夜以移除任何殘餘溶劑。對此等混合物執行類似於實例4中所描述之DSC冷卻及加熱掃描的DSC冷卻及加熱掃描。在此等嵌段共聚物/染料混合物中再次觀測到結晶溫度之急劇降低(約75℃)，從而證實PEO晶體之有限的結晶。如對於實例4中之純嵌段共聚物所觀測，在約60℃下觀測到PEO晶體之熔融。亦觀測到PEO晶體之熔合熱作為染料濃度之函數的系統減小。如在實例4中，估計混合物中之結晶度且繪示於圖4中。對於含有大於約30 wt%之染料濃度的混合物，觀測到結晶度的系統減小。對於全像資料儲存應用，染料濃度之有用範圍在0.25與1 wt%之間。在此濃度範圍(圖4中已圈出)中，PEO之結晶度的減小對於全像資料儲存應用可忽略。
實例5說明聚苯乙烯作為一非晶質連續相的適合性，此係因為其不會在低溫下結晶。對含有一RSA染料之嵌段共聚物樣本執行之類似橢圓偏光實驗提示，在廣泛範圍內，基於分散相之相變，染料結構不會干擾RI改變之形成。
實例6自Polymer Source公司獲得一PS/PEO雙嵌段共聚物之樣本，其含有~21 wt% PEO，且PS嵌段體具有227k之Mw，PEO嵌段體具有61k之Mw。以1500 rpm旋塗此嵌段共聚物於苯中之2 wt%溶液60秒。使樣本在室溫下經受真空隔夜以移除任何殘餘溶劑。在旋塗期間，PS－PEO之相分離發生。接著在50℃下對樣本進行退火至少2小時。圖5a展示PS－PEO嵌段共聚物在PEO晶疇之自組裝及結晶之後的一輕敲模式原子力顯微鏡(AFM)相位影像。在AFM相位成像中，探測樣本之不同區域之機械性質之間的對比。在圖5a中，玻璃狀PS基質以及非晶質及晶質PEO區域被突出。在60℃下加熱此等樣本5分鐘之後，PEO奈米晶體之熔融發生。圖5b展示該樣本在60℃下的處理之後的一輕敲模式原子力顯微鏡相位影像。如可在此圖中所見，加熱之後保持了PS－PEO嵌段共聚物之球形形態。然而，僅"軟質"非晶質PEO區域可在相位影像中偵測到。此PS－PEO嵌段共聚物中之非晶質相與晶質相之間的轉變完全可逆。
實例7製備Irgaphor Ultragreen MX之儲備溶液，其每ml甲苯含有1.87 mg染料。藉由用334 μL儲備染料溶液及666 μL純甲苯溶解0.250克單分散PS(購自Pressure Chemical，具有61k之Mw)來製備適用於旋轉澆鑄之溶液，從而產生聚合物於甲苯中之25 wt%溶液，其相對於聚合物具有0.25 wt%染料。以2000 rpm在矽晶圓之小樣本(1－2 cm2 )及玻璃載片上進行旋轉澆鑄60秒以產生約3.2 μm厚的薄膜。在150℃下對樣本進行退火隔夜以移除微量溶劑、減小旋轉澆鑄期間所形成的應力，並將聚合物及RSA染料曝露於初始熱歷程。在對玻璃載片進行退火處理之後的UV－Vis分光術展示RSA染料在聚合物基質中完全無損。
在3個步驟中量測樣本之光誘發折射率改變。第一，使用一聚焦之連續波(CW,continuous－wave)633 nm紅色He－Ne雷射束在一100 μm區域之上探測樣本輪廓。當使樣本垂直於紅色光束沿其焦平面移動時，記錄來自樣本的反射干涉信號。第二，將樣本移動至最近探測之100 μm區域之中點且接著將其曝露於一定劑量的聚焦(15 μm焦點大小)綠色雷射脈衝以便形成樣本之局域加熱並潛在地形成樣本之折射率的改變。綠色脈衝來自Q切換倍頻523 nm雷射。脈衝寬度為20 ns。重複率為1.5 KHz。使用外部衰減器來調整脈衝能量。使用機械擋板來控制曝露時間。最後，在曝露之後，使用與第一步驟中相同之方法在相同100 μm區域之上探測樣本，並記錄反射干涉信號。藉由比較曝露前後所獲得之信號，顯示樣本之光誘發改變。應注意，各圖中之曲線的形狀由於光點之間的表面及大量聚合物變化而不同。由PEO之熔融所引起的RI之局部改變將簡單地使曲線改變，因為在RI改變之後，光穿過聚合物之反射不同。將摻雜0.25 wt% RSA染料之3.2 μm厚的PS薄膜以1.5 KHz重複率曝露於0.7 mW之綠色脈衝串0.4秒。如圖6中所展示，自曝露前後之反射信號未量測到表示RI改變的任何改變。
實例8以類似於實例8之方式使用具有與PS樣本相當之總Mw(分別為51k/11.5k之PS/PEO)的PS/PEO雙嵌段共聚物製備樣本。在150℃下對所有樣本進行退火14小時以影響相分離並確保PS及PEO相均為非晶質。使用與實例8中相同之方法測試此等含有RSA染料之非晶質雙嵌段共聚物的樣本。使用0.7 mW、1.5 KHz重複率持續0.4 s之相同曝露條件，當比較曝露前後時，如圖7中所展示，未自反射信號量測到表示RI改變的任何改變。證實對完全非晶質聚合物系統之局部加熱不引起RI之任何改變。
實例9使實例8所製備之額外薄膜樣本於<－40℃之溫度下經受凍結隔夜以如先前實例使PEO相結晶。使用與實例7及實例8中相同之方法，且在0.7 mW、1.5 KHz重複率持續0.4 s之相同曝露條件下進行測試，如圖8a中所展示，自曝露前後之反射信號量測到表示RI改變的改變。以相同重複率持續相同持續時間減小曝露劑量至0.3 mW，未量測到RI之任何改變(圖8b中所展示)且因此臨限特性無任何改變。
實例10經由溶劑澆鑄或模製處理製備具有在532 nm下展示反飽和吸收性質之Ciba染料的PS/PEO雙嵌段共聚物的厚基板。零件厚度至少10微米且在顯微全像圖記錄之前對零件進行退火及結晶化。將自一雷射源(例如，以10 kHz之重複率產生1 ns至10 ns脈衝之長相干性長度、倍頻、Q切換、二極體激發、固態Nd：YAG雷射)輸出之脈衝雷射束分成具有相等功率(使用(例如)半波板及偏光光束分光器或50%反射率的塗介電質鏡面)及相同偏光狀態的兩個光束。使用鏡面將光束導引為逆傳播組態，其中一光束自一側進入基板，而另一光束直接自相反側進入。使用透鏡將光束聚焦至基板中，且光束經對準使得來自兩個光束之焦點在樣本中在3個維度中完全重疊。由於光束之重疊，在焦點處形成一駐波干涉圖案，該駐波干涉圖案由正弦變化之亮強度區域及暗強度區域組成。每一光束之脈衝能量經選擇為至少每脈衝1 nJ，使得反飽和吸收劑染料吸收足夠的入射光能且將吸收的光能轉換成熱。對於較長脈衝，需要較高脈衝能量。熱使亮光點中之樣本的溫度上升到高於PEO晶疇之熔融溫度且為PEO晶疇供應能量以自初始晶態熔融成非晶態。此晶質至非晶質轉變產生一折射率改變，給定為△n，接著可使其與繞射效率相關：
其中L為顯微全像圖之長度，且λ為雷射之波長，在此實例中為532 nm。對於5 μm長度之全像圖的0.001至0.01的折射率改變，繞射效率為約0.001或0.1%至0.1或10%。亦可藉由增加每脈衝之能量來增加全像圖長度及橫向大小。接著藉由使用大體上低於每脈衝1 nJ之脈衝能量來讀出顯微全像圖，使得無材料的部分被提高至超過PEO嵌段體之熔融溫度的溫度。
以上本文中所描述之全像資料儲存方法及物品具有許多優點，包括提供具有增強資料儲存壽命之全像資料儲存，此引起此種基於光化學活性染料之全像儲存媒體之更大商業生存力。
在一態樣中，可由形成球體之嵌段體的分子量來確定嵌段共聚物(BCP,block copolymer)中之球體大小。因此，基於分別具有11.5k及51k之Mw之PEO/PS的單分散BCP可形成直徑為18 nm的球體。具有分別為5k及25k之嵌段體的BCP可形成直徑~10-12nm的球體。若PEO相為多分散，則可形成不同大小之球體。具有不同大小之球體可能不會有害，除非其引起隨後導致折射率之不同改變的不同量之結晶度。如下中所展示，已發現球體形成BCP中之百分比結晶度在PEO之Mw的數量級改變時保持相對恆定(參見下表)。因此，由於可能形成一定範圍之球體大小且其具有相同結晶度，因此更易於獲得之多分散BCP應有用。
此外，已發現可藉由在寫入一全像圖之前對晶體進行退火來達成晶體品質及增強的結晶。因此，可實施一處理以獲得結晶，其中可射出成形BCP以產生已經歷所要相分離的碟片；將碟片暫時冷卻至至少-40℃以起始晶體成核；及在恰好低於球體之熔點下對碟片進行退火以重排晶體並產生可增加碟片之容量及敏感性的較高結晶度。在PEO/PS之情況下，退火溫度為約45℃。
根據本發明之其他態樣，提供一嵌段共聚物之一例示性實施例，其中所有嵌段體為非晶質且與RSA染料混合。形成共聚物之個別嵌段體可為(但不限於)以下聚合物之任何組合：(例如)聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丁二烯、聚乙烯基吡啶、聚二甲基矽氧烷、聚異戊二烯、聚乙烯基環己烷、聚甲基丙烯酸、及聚丙烯酸。
在一實例中，一嵌段共聚物，諸如聚苯乙烯/聚甲基丙烯酸甲酯(PS－PMMA)，具有RSA染料(諸如，Ciba染料)。該嵌段共聚物中聚苯乙烯與聚甲基丙烯酸甲酯之體積分率可在0.05至0.95之範圍中，使得在相分離之後，形成已知有序嵌段共聚物形態中之任一種，包括層狀、球形、圓柱形、雙螺旋形、穿孔層狀等。含有小濃度(諸如，0.25 wt%)染料的嵌段共聚物與RSA染料之混合物仍允許相分離之後形成以上形態。
製備PS－PMMA/Ciba RSA染料於甲苯中之一溶液，自該溶液旋塗或旋轉澆鑄較薄或較厚的薄膜。接著在160℃至190℃之溫度範圍中進一步對此等薄膜進行退火以允許嵌段共聚物/染料混合物的自組裝。將一個具有在2至5微米之範圍中之尺寸的此等薄膜之一區域曝露於532 nm雷射光之脈衝。RSA染料將吸收此入射光之多數，從而將輻射轉換成熱。因此，曝露區域中之嵌段共聚物/染料系統之溫度將相對於未曝露的周圍區域上升。若入射雷射脈衝之強度使得曝露區域中之嵌段共聚物/染料系統之溫度被提昇到高於250℃，則可發生一有序至無序相轉變。因此，在已曝露於光之薄膜區域中，獲得一均一形態(無任何凸出特徵)。在具有均一形態之此等區域中，PS與PMMA彼此緊密混合。與有序未曝露區域相比，具有均一形態之曝露區域展現光學特性之改變(諸如，折射率改變)。此系統可用於全像資料儲存應用。
根據另一例示性實施例，使用一嵌段共聚物，諸如，具有一RSA染料(諸如，Ciba RSA染料)之聚苯乙烯/聚甲基丙烯酸甲酯(PS－PMMA)。該嵌段共聚物中聚苯乙烯與聚甲基丙烯酸甲酯之體積分率可約在0.05至0.95之範圍中，使得在相分離之後，形成已知有序嵌段共聚物形態之任一種，包括層狀、球形、圓柱形、雙螺旋形、穿孔層狀等。含有小濃度(諸如，0.25 wt%)之染料的嵌段共聚物與RSA染料之混合物仍允許相分離之後以上形態的形成。
製備PS－PMMA/Ciba染料於甲苯中之一溶液，自該溶液旋塗或旋轉澆鑄薄的或厚的薄膜。此等薄膜展現一均一無特徵形態，其中緊密混合PS及PMMA兩者。將一個具有在2至5微米之範圍中之尺寸的此等薄膜之一區域曝露於532 nm雷射光之脈衝。RSA染料將吸收此入射光之多數，從而將輻射轉換成熱。因此，曝露區域中之嵌段共聚物/染料系統之溫度將相對於未曝露的周圍區域上升。若入射雷射脈衝之強度使得曝露區域中之嵌段共聚物/染料系統的溫度被提昇到高於PS及PMMA嵌段體之玻璃轉移溫度且低於250℃(優先在150至190℃之範圍中)，則可發生一無序至有序相轉變。在此轉變或相分離之後，獲得嵌段共聚物之非常有序的形態特徵。具有一有序形態之曝露區域展現與無序未曝露區域相比的光學特性之改變(諸如，折射率改變)。此系統可用於全像資料儲存應用。
根據另一例示性實施例，將兩種或兩種以上非晶質聚合物之一摻合物與一RSA染料混合。該等摻合組分可為(但不限於)以下聚合物之任何組合：(例如)聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丁二烯、聚乙烯基吡啶、聚二甲基矽氧烷、聚異戊二烯、聚乙烯基環己烷、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸、聚碳酸酯、ultem。亦可藉由將兩種或兩種以上共聚物或均聚物與共聚物混合來形成摻合物。
在一實例中，將聚苯乙烯(PS)與聚丁二烯(PB)之摻合物與RSA染料(諸如，Ciba染料)混合。聚苯乙烯與聚丁二烯之體積分率可在0.20至0.80之範圍中，使得此等兩種聚合物之相分離可視摻合物組合物而發生於良好界定的溫度範圍中。如與嵌段共聚物實例相對，相分離之後所觀測之形態不展現任何特定次序。含有小濃度(諸如，0.25 wt%)染料的摻合物與RSA染料之混合物仍允許相分離。
製備PS－PB摻合物/Ciba RSA染料於甲苯中之溶液，自該溶液旋塗或旋轉澆鑄較薄或較厚的薄膜。此等薄膜展現一均一無特徵形態，其中PS與PB緊密混合。將一個具有在2至5微米之範圍中之尺寸的此等薄膜之一區域曝露於532 nm雷射光之脈衝。RSA染料將吸收此入射光之多數，從而將輻射轉換成熱。因此，曝露區域中之PS/PB/染料摻合物系統之溫度將相對於未曝露的周圍區域上升。由於此溫度上升，兩種聚合物之間的相分離發生。微相晶疇之大小將視聚合物摻合物曝露於高溫的時間長短而定。在聚合物摻合物系統中，通常觀測到宏觀相分離之晶疇隨退火時間的粗化。由於雷射脈衝之持續時間非常短，因此可觀測到具有小於光之波長之尺寸的小宏觀相分離之晶疇。與無序未曝露區域相比，具有相分離有序形態之曝露區域展現光學特性之改變(諸如，折射率改變)。此系統可用於全像資料儲存應用。
雖然已在典型實施例中說明且描述了本揭示案，但因為可在不以任何方式脫離本揭示案之精神的情況下作出各種修改及取代，所以並不意欲將本揭示案限於所展示之細節。因而，可僅使用常規實驗而使熟習此項技術者想到本文中所揭示之揭示案的另外修改及均等物，且咸信所有此等修改及均等物皆在如藉由以下申請專利範圍所界定之本揭示案的精神及範疇內。
100‧‧‧組態
110‧‧‧逆傳播光束
115‧‧‧透鏡
120‧‧‧逆傳播光束
125‧‧‧透鏡
130‧‧‧記錄媒體
140‧‧‧體積
200‧‧‧組態
220‧‧‧曲面鏡
1010‧‧‧記錄
1015‧‧‧臨限條件
1020‧‧‧臨限溫度
1210‧‧‧曲線
1220‧‧‧曲線
圖1說明使用逆傳播光束在一媒體內形成一全像圖之組態；圖2說明一使用逆傳播光束在一媒體內形成一全像圖之替代性組態；圖3a說明與PS－PEO嵌段共聚物中之有限的奈米結晶及PEO均聚物中的大量結晶相關聯的一系列冷卻曲線；圖3b說明與均聚物及共聚物系統中之PEO晶體之熔融相關聯的一系列熔融曲線；圖4為一描繪PS/PEO雙嵌段共聚物與Irgaphor Ultragreen MX染料混合物中之結晶度作為混合物濃度之函數的圖；圖5a展示一PS－PEO嵌段共聚物樣本在PEO晶疇之自組裝及結晶之後的輕敲模式原子力顯微鏡(AFM,atomic force microscopy)相位影像；圖5b展示該樣本在60℃下的處理之後的一輕敲模式原子力顯微鏡相位影像；圖6描繪說明一摻雜RSA染料之PS薄膜在曝露於綠色脈衝串前後之反射信號的曲線；圖7描繪說明一摻雜RSA染料之PS/PEO薄膜在曝露於綠色脈衝串前後之反射信號的曲線；圖8a及圖8b描繪說明一摻雜RSA染料之PS/PEO薄膜在不同操作條件下曝露於綠色脈衝串前後之反射信號的曲線；圖10A至圖10B說明在一大體上線性光學響應媒體中的光強度及相應折射率之改變；圖10C至圖10D說明在一大體上非線性光學響應媒體中的光強度及相應折射率之改變；圖11A至圖11B說明在一大體上線性光學響應媒體中的光強度及相應折射率之改變；圖11C至圖11D說明在一大體上非線性光學響應媒體中的光強度及相應折射率之改變；圖12說明作為折射率調變之函數的預期顯微全像圖反射率；圖13A及圖13B說明在不同時間作為位置之函數的預期溫度上升概況；圖14A及圖14B說明作為上升溫度及對應的顯微全像圖讀取模式及寫入模式之函數的預期折射率改變；圖15A至圖15C說明作為相應光學通量之函數的將材料 溫度提升至臨界溫度所需之光束入射光束能量與正規化線性吸收之間的預期關係、使用反飽和吸收劑時光束腰與距離之間的關係，及使用反飽和吸收劑時透射與通量之間的關係；圖16A及圖16B說明一媒體內之預期逆傳播光束曝露，及相應溫度上升；圖16C說明對應於圖16A及圖16B之溫度上升的預期折射率改變；及圖17說明在25℃及160℃下作為波長之函數的二甲胺基二硝基二苯乙烯之吸收率。
100．．．組態
110．．．逆傳播光束
115．．．透鏡
120．．．逆傳播光束
125．．．透鏡
130．．．記錄媒體
140．．．體積

Claims (15)

  1. 一種用於儲存全像資料之方法，該方法包含：步驟(A)：提供光學透明基板，其包含聚合物組合物及吸光發色團，該聚合物組合物包含連續相及分散相，該分散相包含非線性材料且該分散相之尺寸小於約200nm；及步驟(B)：用全像干涉圖案局部照射該光學透明基板之體積元素及活化對應至該體積元素之一或多個吸光發色團，其中該全像干涉圖案具有第一波長及強度，該第一波長及該強度均足以在該基板之該體積元素內引起該分散相之至少一部分之相變以在該經照射之體積元素內產生對應於該全像干涉圖案的折射率變化，進而產生對應於該體積元素之光學可讀資料。
  2. 如請求項1之方法，其中該聚合物組合物包含熱塑性聚合物。
  3. 如請求項1之方法，其中該聚合物組合物包含熱塑性共聚物。
  4. 如請求項1之方法，其中該聚合物組合物包含聚烯烴及聚醚。
  5. 如請求項1之方法，其中該聚合物組合物包含嵌段共聚物，該嵌段共聚物包含聚烯烴結構單元及聚醚結構單元。
  6. 如請求項1之方法，其中該分散相之尺寸小於約40nm。
  7. 如請求項1之方法，其中該吸光發色團為線性響應吸收 劑。
  8. 如請求項1之方法，其中該吸光發色團為反飽和吸收劑(RSA發色團)。
  9. 如請求項1之方法，其中該第一波長係在約300nm至約800nm之範圍中。
  10. 如請求項1之方法，其中該相變為自非晶態至晶態之改變。
  11. 如請求項1之方法，其中該相變為自晶態至非晶態之改變。
  12. 如請求項1之方法，其中該聚合物組合物包含選自由以下各物組成之群的至少一共聚物：聚苯乙烯/聚丁二烯、聚苯乙烯/聚乙烯、聚(氧化乙烯)/聚(甲基丙烯酸第三丁酯)、聚(氧化乙烯)/聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(氧化乙烯)/聚苯乙烯/聚(氧化乙烯)、氫化聚乙烯/(苯乙烯-丁烯)或聚乙烯/聚(乙烯基環己烷)、聚苯乙烯/聚(乳酸)、聚苯乙烯/聚(己內酯)、聚丁二烯/聚(己內酯)、聚(二甲基矽氧烷)/聚(己內酯)、聚(二甲基矽氧烷)/耐綸-6及聚碳酸酯/聚烯烴嵌段共聚物。
  13. 一種用於儲存全像資料之方法，該方法包含：步驟(A)：提供光學透明基板，其包含嵌段共聚物組合物及吸光發色團，該嵌段共聚物組合物包含連續相及分散相，該分散相之尺寸小於約200nm，該吸光發色團為一反飽和吸收劑；及步驟(B)：用全像干涉圖案照射該光學透明基板，其中 該圖案具有第一波長及強度，該第一波長及該強度均足以在該基板之體積元素內引起該分散相之至少一部分的相變，及在該經照射之體積元素內產生對應於該全像干涉圖案的折射率變化，進而產生對應於該體積元素之光學可讀資料。
  14. 一種用於儲存資料之方法，該方法包含：步驟(A)：提供光學透明基板，其包含聚合物組合物及吸光發色團，該聚合物組合物包含連續相及分散相，該分散相之尺寸小於約200nm；及步驟(B)：以波長及強度照射該光學透明基板之體積元素，該波長及該強度均足以在該基板之該體積元素內引起該分散相之至少一部分的相變，以在該經照射之體積元素內產生對應於光學可讀資料的折射率變化。
  15. 一種資料儲存媒體，其具有儲存於其中的至少一光學可讀資料，該資料儲存媒體包含：聚合物組合物及吸光發色團，該聚合物組合物包含連續相及分散相，該分散相之尺寸小於約200nm；其中該光學可讀資料係經儲存為在光學透明基板之至少一體積元素內圖案化的全像圖。
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