專利名稱：包含電致變色材料的多疊層信息載體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多疊層光信息載體。
本發(fā)明還涉及一種用于掃描所述多疊層光信息載體的掃描設(shè)備。
本發(fā)明還涉及一種從所述多疊層光信息載體上進(jìn)行讀取的方法、一種在所述多疊層光信息載體上進(jìn)行記錄的方法以及一種擦除所述多疊層光信息載體的方法。
具體的說，本發(fā)明與光數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和用于從多疊層光盤上進(jìn)行讀取和/或向多疊層光盤上進(jìn)行記錄的光盤裝置有關(guān)。
背景技術(shù)：
在光記錄領(lǐng)域，增大信息載體的容量是一種趨勢(shì)。已經(jīng)經(jīng)過調(diào)查考證的可以用于增大數(shù)據(jù)容量的方式是在信息載體中使用多個(gè)信息層。例如，DVD(數(shù)字視頻盤)可以包括兩個(gè)信息層。利用局部折射率的改變或表面起伏結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，借助于光束將所述信息記錄在信息層上或從信息層上讀出。
然而，這種信息載體中的信息層的數(shù)量是受到限制的。首先，因?yàn)楣馐膹?qiáng)度隨附加尋址層的增加而降低。實(shí)際上，當(dāng)光束不得不穿越多層來尋址一層時(shí)，非尋址層中會(huì)產(chǎn)生相互作用，降低光束的強(qiáng)度。此外，非尋址層中寫入信息圖案的局部折射率的變化會(huì)引起穿越光束的折射和散射，導(dǎo)致寫入和讀出惡化。
因此，傳統(tǒng)的光數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)不適用于多層信息載體，特別是包含三個(gè)以上的層的信息載體。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種信息載體，其可以包括更多的層。
為此，本發(fā)明提出了一種信息載體，用于借助具有一波長(zhǎng)的光束掃描信息，所述信息載體包括至少兩個(gè)信息疊層，其中，每個(gè)疊層都包括反電極、電解質(zhì)層和包含電致變色材料的信息載體，其在所述光束波長(zhǎng)下的光學(xué)性能取決于施加在信息層與反電極之間的電勢(shì)差。
根據(jù)本發(fā)明，信息層包括電致變色材料，其光學(xué)性能可以通過施加電勢(shì)差進(jìn)行改變。因此，通過向疊層施加適當(dāng)?shù)碾妱?shì)差，能夠掃描具有適于與光束相互作用的光學(xué)性能的一層，而將其他層的光學(xué)性能選擇為使這些非尋址層與光束之間的相互作用降低。結(jié)果，可以增加層的數(shù)量。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，信息層用作另一信息層的反電極。這減少了疊層的層的數(shù)量。因此，信息載體不會(huì)體積龐大，簡(jiǎn)化了信息載體的制造過程。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，所述信息載體包括坑和脊。這種信息載體可以通過傳統(tǒng)技術(shù)例如壓紋制造出來。根據(jù)該優(yōu)選實(shí)施方式，在制造過程中寫入信息。正如下文中所詳細(xì)描述的，層的切換使得在對(duì)信息載體進(jìn)行讀取的過程中僅獲得一個(gè)與光束相互作用的層。因此，這種信息載體中信息層的數(shù)量相對(duì)較多。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施方式中，電致變色材料具有吸收或釋放電子的能力，該能力可以借助于光束被局部降低，從而將信息寫入到信息層上。根據(jù)該實(shí)施方式，用戶可以將信息寫入到信息載體上。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施方式中，電解質(zhì)層具有取決于溫度的遷移率閾值。根據(jù)該實(shí)施方式，用戶可以寫入信息，然后擦除信息并將信息重寫到信息載體上。
優(yōu)選的，信息層還包括在所述光束的波長(zhǎng)下具有取決于溫度的光學(xué)特性的熱致變色材料。當(dāng)電解質(zhì)層具有取決于溫度的遷移率閾值時(shí)，允許在信息載體上重寫數(shù)據(jù)，信息載體的層在信息載體讀出過程中都具有相同的光學(xué)性能。因此，非尋址層與光束相互作用，這減少了層的可能數(shù)量。熱致變色材料的使用減輕了光束與層之間的相互作用，因?yàn)闊嶂伦兩牧细纳屏斯馐捅粚ぶ穼又g的相互作用。
信息疊層最好還包括光導(dǎo)層，使電子可以在以所述光束的波長(zhǎng)照射時(shí)在信息層中傳輸。當(dāng)電解質(zhì)層具有取決于溫度的遷移率閾值時(shí)，允許在信息載體上寫入標(biāo)記，信息寫入過程中電解質(zhì)層中熱量的擴(kuò)散使標(biāo)記相對(duì)較大。光導(dǎo)層的使用減小了寫入標(biāo)記的尺寸，從而增大了信息載體的數(shù)據(jù)容量。
本發(fā)明還涉及一種借助具有一波長(zhǎng)的光束掃描信息載體的光學(xué)掃描設(shè)備，所述信息載體包括至少兩個(gè)信息疊層，其中，每個(gè)疊層都包括反電極、電解質(zhì)層和信息層，所述信息層包括電致變色材料，其在所述光束的波長(zhǎng)下的光學(xué)性能取決于在信息層和反電極之間施加的電勢(shì)差，所述光學(xué)掃描設(shè)備包括用于產(chǎn)生光束的裝置，用于將所述光束會(huì)聚在信息層上的裝置和用于在疊層的信息層與反電極之間施加電勢(shì)差的裝置。
優(yōu)選的，所述光學(xué)設(shè)備包括用于接收信息載體的夾持器，所述夾持器包括用于在疊層的信息層和反電極之間施加電勢(shì)差的觸點(diǎn)。因此，傳統(tǒng)光學(xué)設(shè)備可以用于掃描根據(jù)本發(fā)明的信息載體，因?yàn)榭梢蕴砑铀鰝鹘y(tǒng)光學(xué)設(shè)備的夾持器的觸點(diǎn)和用于在這些觸點(diǎn)之間施加電勢(shì)差的裝置。
本發(fā)明還涉及一種借助具有一波長(zhǎng)的光束從信息載體上讀出信息的方法，所述信息載體包括至少兩個(gè)信息疊層，其中，每個(gè)疊層都包括反電極、電解質(zhì)層和信息層，所述信息層包括電致變色材料，其在所述光束的波長(zhǎng)下的光學(xué)性能取決于在信息層和反電極之間施加的電勢(shì)差，所述方法包括在要讀出信息的信息疊層的信息層和反電極之間施加電勢(shì)差和將光束會(huì)聚在所述疊層的信息層上的步驟。
本發(fā)明還涉及一種借助具有一波長(zhǎng)的光束將信息記錄到信息載體上的方法，所述信息載體包括至少兩個(gè)信息疊層，其中，每個(gè)疊層都包括反電極、電解質(zhì)層和信息層，所述信息層包括電致變色材料，其在所述光束的波長(zhǎng)下的光學(xué)性能取決于在信息層和反電極之間施加的電勢(shì)差，所述方法包括將光束會(huì)聚在要記錄信息的疊層的信息層上以局部降低電致變色材料吸收或釋放電子的能力的步驟。
本發(fā)明還涉及一種借助具有一波長(zhǎng)的光束將信息記錄到信息載體上的方法，所述信息載體包括至少兩個(gè)信息疊層，其中，每個(gè)疊層都包括反電極、具有取決于溫度的遷移率閾值的電解質(zhì)層和信息層，所述信息層包括電致變色材料，其在所述光束的波長(zhǎng)下的光學(xué)性能取決于在信息層和反電極之間施加的電勢(shì)差，所述方法包括將光束會(huì)聚在要記錄信息的信息疊層的信息層上以將所述疊層的電解質(zhì)層局部加熱到高于所述遷移率閾值，以及在所述疊層的信息層和反電極之間施加電勢(shì)差的步驟。
本發(fā)明還涉及一種從已經(jīng)根據(jù)上述方法記錄有信息的信息層上擦除信息的方法，所述擦除方法包括借助于光束將所述疊層的電解質(zhì)層加熱到高于所述遷移率閾值，以及在所述疊層的信息層和反電極之間施加反相電勢(shì)差的步驟。
本發(fā)明的這些和其他方面通過參考下文中所描述的具體實(shí)施方式
將更加明顯和易于解釋。


現(xiàn)在將參考附圖借助于實(shí)施例來更詳細(xì)的描述本發(fā)明。
圖1a和1b示出了根據(jù)本發(fā)明的第一ROM信息載體；圖2a、2b和2c示出了根據(jù)本發(fā)明的第二、第三和第四ROM信息載體；圖3a、3b和3c示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的第一、第二和第三ROM信息載體；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的WORM信息載體；圖5a和5b示出了根據(jù)本發(fā)明的第一和第二RW信息載體；和圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)設(shè)備。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本發(fā)明的第一ROM信息載體圖示于圖1a中。這種信息載體包括第一信息層11、第一電解質(zhì)層12、第一反電極13、間隔層14、第二信息層15、第二電解質(zhì)層16和第二反電極17。第一信息層11、第一電解質(zhì)層12和第一反電極13形成第一信息疊層，第二信息層15、第二電解質(zhì)層16和第二反電極17形成第二信息疊層。兩個(gè)信息疊層由間隔層14分離。根據(jù)本發(fā)明的信息載體可以包括兩個(gè)以上的信息疊層。例如，根據(jù)本發(fā)明的信息載體可以包括10、20或多至100或更多的信息疊層。例如，根據(jù)本發(fā)明的信息載體(包括6個(gè)信息疊層)圖示于圖1b中。
所述信息載體是ROM(只讀存儲(chǔ)器)信息載體，這意味著用戶不能在所述載體上記錄信息。信息記錄于制造過程中，不能被擦除。信息層11和15包含坑和脊，其借助于傳統(tǒng)技術(shù)得到，例如壓紋和印刷。
所述信息載體通過光束進(jìn)行掃描，所述光束具有波長(zhǎng)1。第一和第二電解質(zhì)層12和16、第一和第二反電極13和17以及間隔層14被選擇為在波長(zhǎng)1下是透明的，或在所述波長(zhǎng)下至少具有非常低的吸收率，以不與光束相互作用。
第一和第二信息層11和15包括電致變色材料。電致變色材料是具有可隨電子吸取或損耗發(fā)生改變的光學(xué)性能的材料。電致變色材料對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是已知的。例如，出版物“電致變色基本原理和應(yīng)用(ElectrochromicFundamentals andApplications)”，由Paul M.S.Monk等人撰寫，發(fā)表于1995年，描述了電致變色材料的特性。尤其，用在根據(jù)本發(fā)明的信息載體中的電致變色材料是噻吩衍生物，例如聚(3，4-亞乙二氧基噻吩)，也稱為PEDT或PEDOT，其公開于例如“聚(3，4-亞乙二氧基噻吩)和其衍生物過去、現(xiàn)在和未來(Poly(3，4-ethylenedioxythiophene)and Its DerivativesPast，Present and Future”中，所述出版物由L.Bert Goenendaal等人撰寫，發(fā)表于高級(jí)材料200，12，No.7。
在圖1的實(shí)施例中，第一和第二信息層11和15的電致變色材料是相同的，都具有還原狀態(tài)和氧化狀態(tài)。將電致變色材料選擇為當(dāng)其處于還原狀態(tài)時(shí)在波長(zhǎng)1下具有高吸收率和反射率，當(dāng)其處于氧化狀態(tài)時(shí)在波長(zhǎng)1下具有低吸收率和反射率。當(dāng)然，也可以使用其它的電致變色材料，當(dāng)其處于氧化狀態(tài)時(shí)在波長(zhǎng)1下具有高吸收率和反射率，當(dāng)其處于還原狀態(tài)時(shí)在波長(zhǎng)1下具有低吸收率和反射率。
當(dāng)為了從第一信息層11讀出信息而掃描第一信息層11時(shí)，在第一信息層11和第一反電極13之間施加電勢(shì)差V1，第一信息層11的電勢(shì)高于第一反電極13的電勢(shì)。電流從第一信息層11流向第一反電極13，而電子被從第一反電極13輸送到第一信息層11。電子由電致變色材料吸收，所述材料被還原。由于電中和的原因，來自第一電解質(zhì)層12的正離子被第一信息層11吸收，或負(fù)離子被第一信息層11排出，來自第一電解質(zhì)12的負(fù)離子被第一反電極13吸收或正離子被第一反電極13排出。因此，第一反電極是接收離子或貢獻(xiàn)離子的電極。電勢(shì)差V1如此選定即使得在施加時(shí)，第一信息層11的吸收率和反射率在波長(zhǎng)1下變得相對(duì)較高。所需的電勢(shì)差V1與波長(zhǎng)1、電致變色材料、電解質(zhì)、反電極和信息疊層中可選的附加電極有關(guān)。
之后，一旦第一信息層11中的吸收率和反射率已經(jīng)變高，就可以削減電勢(shì)差。實(shí)際上，所使用的電致變色材料顯示雙穩(wěn)態(tài)，這意味著它們的光學(xué)性能在沒有施加電勢(shì)差時(shí)持續(xù)。由于第一信息層11的吸收率和反射率很高，因此，可以通過傳統(tǒng)讀出技術(shù)從所述信息層中讀出信息，例如用于例如CD-ROM的讀出的相差讀出原理。
信息疊層的電解質(zhì)層包括電解質(zhì)，其應(yīng)當(dāng)能夠向所述信息疊層的信息層和反電極提供離子。最好在根據(jù)本發(fā)明的信息載體中使用固體或彈性聚合體電解質(zhì)。這些電解質(zhì)由包括離子易變組的聚合物構(gòu)成，或由具有溶解鹽的聚合物構(gòu)成。具有溶解鹽的聚合物的例子是交鍵聚醚、聚氧化乙烯、聚乙烯醇或聚甲基丙烯酸甲酯，其具有鹽，例如氯酸鋰、triflic酸或磷酸。
一旦已經(jīng)讀出了第一信息層11的信息，就掃描第二信息層15。首先，第一信息層11被變?yōu)橥该鳎驗(yàn)榈谝恍畔?1和第一反電極13之間施加了電勢(shì)差-V1，其相比于V1為反相電勢(shì)差。結(jié)果，第一信息層11的電致變色材料被氧化，在該狀態(tài)下，其在波長(zhǎng)1下具有低吸收率和反射率。之后可以削減電勢(shì)差-V1，因?yàn)榈谝恍畔?1的電致變色材料具有雙穩(wěn)態(tài)。然后，第二信息層15被變?yōu)槲阵w，因?yàn)榈诙畔?5和第二反電極17之間施加了電勢(shì)差V2。在所述實(shí)施例中，V2等于V1，因?yàn)榈谝缓偷诙畔B層包括相同的電致變色材料。如果第一和第二信息層11和15中使用不同的電致變色材料，則V2不同于V1。一旦第二信息層15已經(jīng)變成吸收體，就削減電勢(shì)差V2，因?yàn)樗捎玫碾娭伦兩牧鲜请p穩(wěn)態(tài)的。
一旦第二信息層15的吸收率已經(jīng)變高，就可以從所述信息層中讀出信息。第一信息層11不會(huì)干擾信息的讀出，因?yàn)榈谝恍畔?1已經(jīng)變?yōu)橥该?。結(jié)果，可以僅尋址一個(gè)信息層，而信息載體的其它層為透明的或具有低吸收率和反射率?？梢酝ㄟ^在不同的信息疊層的信息層與反電極之間施加適當(dāng)?shù)碾妱?shì)差來尋址所期望的層。
根據(jù)本發(fā)明的包括上述層的信息載體可以采用傳統(tǒng)技術(shù)制造，例如壓紋、模塑、光刻技術(shù)、微觸印刷或蒸汽淀積。
圖2a、2b和2c示出了根據(jù)本發(fā)明的第二、第三和第四ROM信息載體。在這些附圖中，與圖1a相同的附圖標(biāo)記代表相同的部分。這些信息載體包括第一和第二信息疊層。第一信息疊層包括第一電極21和第二電極22。第二信息疊層包括第三電極23和第四電極24。第一、第二、第三和第四電極21到24被選擇為在波長(zhǎng)1下是透明的。
在圖2a中，第一和第二信息層11和15通過傳統(tǒng)技術(shù)例如壓紋形成圖案。第一和第二電極21和23分別通過傳統(tǒng)技術(shù)例如蒸汽淀積沉積在第一和第二信息層11和15上。
為了將第一信息層11在波長(zhǎng)1下從透明狀態(tài)切換到吸收狀態(tài)，在第一和第二電極21和22之間施加適當(dāng)?shù)碾妱?shì)差。所述電勢(shì)差尤其與第一和第二電極21和22的性質(zhì)相關(guān)。用于第一和第二電極21和22的材料的例子是IT0(銦錫氧化物)、PPV(poly(phenylenevinylene))、PEDOT(聚(3，4-亞乙二氧基噻吩)和其它聚噻吩衍生物。為了將第一信息層11在波長(zhǎng)1下從吸收狀態(tài)切換到透明狀態(tài)，在第一和第二電極21和22之間施加反相電勢(shì)差。所述過程也適用于第二信息疊層。
在圖2b中，第一和第二電解質(zhì)層12和16形成圖案。第一和第二信息層11和15(包括電致變色材料)沉積在電解質(zhì)層12和16的脊上。信息層11和15是連續(xù)層，唯一的不連續(xù)處是由獨(dú)立的坑引起的。信息層11和15借助于傳統(tǒng)技術(shù)例如膠印沉積在形成圖案的電解質(zhì)層12和16上。電極21和23沉積在信息層11和15上。電勢(shì)差分別施加在第一和第二電極21和22以及第三和第四電極23和24之間。
在圖2c中，第一和第二電解質(zhì)層12和16形成圖案。第一和第二信息層11和15(包括電致變色材料)借助于傳統(tǒng)技術(shù)例如蒸汽淀積沉積在形成圖案的電解質(zhì)層12和16上。電極21和23沉積在信息層11和15上。電勢(shì)差分別施加在第一和第二電極21和22以及第三和第四電極23和24之間。
圖3a示出了第一ROM信息載體，其中，信息層用作另一信息層的反電極。所述信息載體包括第一、第二和第三信息層301、303和305以及第一和第二電解質(zhì)層302和304。第一信息層301、第一電解質(zhì)層302和第二信息層303形成第一信息疊層。第二信息層303、第二電解質(zhì)層304和第三信息層305形成第二信息疊層。第一和第二信息疊層由此具有兩個(gè)信息層和兩個(gè)反電極。
在第一信息疊層中，第二信息層303用作第一信息層301的反電極，第一信息層301用作第二信息層303的反電極。實(shí)際上，第一和第二信息層301和303包括電致變色材料，并由此成為接收離子和貢獻(xiàn)離子的電極。在第二信息疊層中，第三信息層305用作第二信息層303的反電極，第二信息層303用作第三信息層305的反電極。
為了尋址第一信息層301，第一信息層301被變?yōu)槲阵w，因?yàn)榈谝恍畔?01和第二信息層303之間施加了適當(dāng)?shù)碾妱?shì)差V1。然后，為了尋址第二信息層303，第一信息層301被變?yōu)橥该?，因?yàn)榈谝恍畔?01和第二信息層303之間施加了反相電勢(shì)差-V1。第二信息層303由此被還原，在波長(zhǎng)1下變?yōu)槲阵w。因此，可以尋址和掃描第二信息層303。
為了尋址第三信息層305，在第二信息層303和第三信息層305之間施加了電勢(shì)差V2。所述電勢(shì)差V2等于-V1，因?yàn)樾畔?01、303和305中的電致變色材料是相同的。第三信息層305被還原，并在波長(zhǎng)1下變?yōu)槲阵w，第二信息層303被氧化，在波長(zhǎng)1下變?yōu)橥该?。結(jié)果，只有第三信息層305在波長(zhǎng)1下為吸收體，所以第一和第二信息層301和303不會(huì)干擾第三信息層305的掃描。
圖3b示出了第二ROM信息載體，其中，信息層用作另一信息層的反電極。所述信息載體包括第一、第二、第三和第四信息層301、303、305和307、間隔層304、第一和第二電解質(zhì)層302和306以及第一、第二、第三和第四電極311到314。第一電極311、第一信息層301、第一電解質(zhì)層302、第二信息層303和第二電極312形成第一信息疊層。第三電極313、第三信息層305、第二電解質(zhì)層306、第四信息層307和第四電極314形成第二信息疊層。第一和第二信息疊層由間隔層304分離。
為了尋址第一信息層301，第一信息層301變?yōu)槲阵w，因?yàn)榈谝浑姌O311和第二電極312之間施加了適當(dāng)?shù)碾妱?shì)差V1。然后，為了尋址第二信息層303，通過在第一電極311和第二電極312之間施加反向電勢(shì)差-V1將第一信息層301變?yōu)橥该鳌＝Y(jié)果，第二信息層303在波長(zhǎng)1下變?yōu)槲阵w。因此，可以尋址和掃描第二信息層303。
之后，為了尋址第三信息層305，需要將第二信息層303變?yōu)橥该?，以使?duì)第三信息層305的掃描不受到第二信息層303的干擾。這不能通過在第一電極311和第二電極312之間施加電勢(shì)差V1而實(shí)現(xiàn)，因?yàn)榈谝恍畔?01將在波長(zhǎng)1下變?yōu)槲阵w，由此干擾第三信息層305的掃描。結(jié)果，在第一電極311和第二電極312之間施加電勢(shì)差V1，以使在所述電勢(shì)差下第一信息層301和第二信息層302是透明的。這是有可能的，因?yàn)樘囟娭伦兩牧系奈章嗜Q于所施加的電勢(shì)差，正如“電致變色基本原理和應(yīng)用”第145頁(yè)所描述的。例如，可以施加電勢(shì)差V1/2。為了使第一和第二信息層301和303變?yōu)橥该鞫┘拥碾妱?shì)差尤其與所使用的電致變色材料有關(guān)。
之后，通過在第三電極313和第四電極314之間施加電勢(shì)差V2來尋址第三信息層305。在本實(shí)施例中，V2等于V1，因?yàn)樾畔又兴褂玫碾娭伦兩牧鲜窍嗤摹Ｈ缓?，為了尋址第四信息?07，在第三電極313和第四電極314之間施加反相電勢(shì)差-V2。
圖3c示出了第三ROM信息載體，其中，信息層用作另一信息層的反電極。
所述信息載體包括第一、第二和第三信息層301、303和305、第一和第二電解質(zhì)層302和304以及第一、第二、第三、第四、第五和第六電極321到326。第一電極321、第一信息層301、第一電解質(zhì)層302、第二信息層303和第四電極324形成第一信息疊層。第三電極323、第二信息層303、第二電解質(zhì)層304、第三信息層305和第六電極326形成第二信息疊層。在該信息載體中，六個(gè)電極321到326是多孔的，這意味著來自電解質(zhì)302和304的離子可以穿過這些電極321到326。
為了尋址第一信息層301，第一信息層301被變?yōu)槲阵w，因?yàn)榈谝浑姌O321和第四電極324之間施加了適當(dāng)?shù)碾妱?shì)差V1。由于第二和第三電極322和323是多孔的，離子可以在第一和第二信息層301和303之間流動(dòng)，所以可以進(jìn)行電化學(xué)過程。
然后，為了尋址第二信息層303，通過在第一電極321和第四電極324之間施加反向電勢(shì)差-V1將第一信息層變?yōu)橥该鳌５诙畔?03從而被還原，在波長(zhǎng)1下變?yōu)槲阵w。因此，可以尋址和掃描第二信息層303。
為了尋址第三信息層305，在第三電極323和第六電極326之間施加電勢(shì)差V2。所述電勢(shì)差V2等于-V1，因?yàn)樾畔?01、303和305中的電致變色材料是相同的。第三信息層305被還原，在波長(zhǎng)1變?yōu)槲阵w，第二信息層303被氧化，在波長(zhǎng)1下變?yōu)橥该?。結(jié)果，只有第三信息層305在波長(zhǎng)1下是吸收體，所以第一和第二信息層301和303不會(huì)干擾第三信息層305的掃描。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的WORM(一次寫入多次讀出)信息載體。所述信息載體包括第一信息層41、第一電解質(zhì)層42、第一反電極43、間隔層44、第二信息層45、第二電解質(zhì)層46和第二反電極47。第一信息層41、第一電解質(zhì)層42和第一反電極43形成第一信息疊層，第二信息層45、第二電解質(zhì)層46和第二反電極47形成第二信息疊層。兩個(gè)信息疊層由間隔層44分離開。
第一和第二信息層41和45包括能夠吸取或釋放電子的電致變色材料，其可以借助于波長(zhǎng)1下的光束被局部還原。為了局部降低電致變色材料吸取或釋放電子的能力，需要相對(duì)較高功率的光束。高功率在材料中被吸收，例如通過熔融、退火、光化學(xué)反應(yīng)、熱損傷或劣化，改變其材料特性。所述相對(duì)較高的功率用在向信息載體上寫入信息的過程中，而在讀出過程中使用較小的功率，后者不能降低電致變色材料吸收或釋放電子的能力。
為了在第一信息層41上寫入信息，具有相對(duì)較高的功率的光束聚焦在第一信息層41上，以局部降低電致變色材料吸收或釋放電子的能力，來寫入標(biāo)記。在圖4中，標(biāo)記由虛線表示，在標(biāo)記處，電致變色材料吸收或釋放電子的能力已經(jīng)被降低。信息層中標(biāo)記的深度可以進(jìn)行選擇，因?yàn)楣馐墓β适亲兓模蛘咴诠馐劢乖跇?biāo)記上的過程中的時(shí)間是可變的。采用不同的標(biāo)記深度可以實(shí)現(xiàn)多電平記錄。在單電平記錄中，典型的使用兩個(gè)反射狀態(tài)或電平，而在多電平記錄的情況下，為表示數(shù)據(jù)定義了更多的反射電平。
為了在第二信息層45上寫入信息，具有相對(duì)較高的功率的光束聚焦在第二信息層45上，以局部降低電致變色材料吸收或釋放電子的能力，來寫入標(biāo)記。
需要寫入信息的信息層可以在相對(duì)較高功率的光束聚焦于其上之前被變?yōu)槲阵w。這提高了相對(duì)高功率的光束的吸收率，使得電致變色材料吸收或釋放電子的能力降低更多。
為了從第一信息層41中讀出信息，通過在第一信息層41和第一反電極43之間施加適當(dāng)?shù)碾妷篤1將所述第一信息層41變?yōu)樵诓ㄩL(zhǎng)1下成為吸收體。除了標(biāo)記寫入的位置，第一信息層41變?yōu)槲阵w，因?yàn)檫@些標(biāo)記吸收或釋放電子的能力對(duì)于實(shí)現(xiàn)這些標(biāo)記的電致變色材料的還原來說太小。因此，第一信息層41中的標(biāo)記和非標(biāo)記區(qū)域之間的吸收和反射的差別用于從第一信息層41中讀出信息。
為了從第二信息層45中讀出信息，通過在第一信息層41和第一反電極43之間施加反向電壓-V1將第一信息層41變?yōu)樵诓ㄩL(zhǎng)1下是透明的。由此，包括標(biāo)記在內(nèi)整個(gè)第一信息層41變?yōu)橥该鳌５谝恍畔?1由此不會(huì)干擾對(duì)第二信息層45的掃描。之后，通過在第二信息層45和第二反電極47之間施加適當(dāng)?shù)碾妷篤2(等于V1)將第二信息層45變?yōu)樵诓ㄩL(zhǎng)1下成為吸收體。除了標(biāo)記已經(jīng)寫入的位置，第二信息層45變?yōu)槲阵w。然后，可以從第二信息層45中讀出信息。
重要的是，應(yīng)當(dāng)注意，具有能夠吸收或釋放電子的電致變色材料的信息層可以與附加的電極一同使用，如圖2a到2c所描述的，所述電致變色材料可以借助于波長(zhǎng)1下的光束局部還原。還應(yīng)當(dāng)注意，這些信息層也可以用在圖3a到3c所描述的那些信息載體上，其中，一個(gè)信息層用作另一信息層的反電極。
圖5a示出了根據(jù)本發(fā)明的第一RW(可重寫)信息載體。所述信息載體包括第一信息層41、第一電解質(zhì)層42、第一反電極43、間隔層44、第二信息層45、第二電解質(zhì)層46和第二反電極47。第一信息層41、第一電解質(zhì)層42和第一反電極43形成第一信息疊層，第二信息層45、第二電解質(zhì)層46和第二反電極47形成第二信息疊層。兩個(gè)信息疊層由間隔層44分離開。
第一和第二電解質(zhì)層42和46具有取決于溫度的遷移率閾值。這意味著，低于所述閾值，這些電解質(zhì)層內(nèi)的離子的遷移率低，而高于所述閾值，離子遷移率高。這種電解質(zhì)層的例子是具有適當(dāng)?shù)牟ＡЩD(zhuǎn)變的聚合體基體、在集合和自由形態(tài)之間表現(xiàn)出適當(dāng)?shù)娜Q于溫度的平衡的非共價(jià)鍵集合體以及具有相對(duì)較強(qiáng)的溫度相關(guān)粘度的聚合體基體。
為了將標(biāo)記寫在第一信息層41上，將光束聚焦在所述標(biāo)記上。加熱所述標(biāo)記下的電解質(zhì)層，所述標(biāo)記下的電解質(zhì)層的溫度超過遷移率閾值。在第一信息層41和第一反電極43之間施加適當(dāng)?shù)碾妱?shì)差V1。由于在光束不會(huì)聚的區(qū)域的離子遷移率低，因此電致變色過程僅發(fā)生在離子遷移率高的區(qū)域，即寫入標(biāo)記的區(qū)域。結(jié)果。第一信息層41只有在光束會(huì)聚的區(qū)域變?yōu)槲阵w，標(biāo)記寫在所述光束會(huì)聚的位置。之后，為了在第一信息層41上寫入另一標(biāo)記，光束會(huì)聚在所述要寫入其他標(biāo)記的位置處。當(dāng)隨后削減電勢(shì)差V1時(shí)，寫入標(biāo)記由于電致變色材料的雙穩(wěn)態(tài)保持為吸收體。重復(fù)相同的過程，以在第二信息層45上寫入標(biāo)記。
對(duì)電解質(zhì)層進(jìn)行選擇，以具有分解溫度，所述分解溫度低于取決于溫度的遷移率閾值。在這種情況下，信息層不會(huì)在寫入過程中被劣化，這意味著，寫入過程是可逆的。
為了從第一信息層41中讀出信息，將光束聚焦在所述信息層上，標(biāo)記和非標(biāo)記區(qū)之間的吸收率的差別用于讀出。由于標(biāo)記保持為吸收體，同時(shí)沒有任何被施加的電勢(shì)差，因此，第一信息層41和第一反電極43之間不需要差電勢(shì)。重復(fù)相同的過程，以從第二信息層45中讀出信息。
所述信息載體的信息層上寫入的信息可以被擦除，可以在這些信息層上重寫信息。為了擦除寫在第一信息層41上的信息，以相對(duì)高功率的光束掃描所述第一信息層41。加熱第一電解質(zhì)層42，第一電解質(zhì)層42的溫度超過遷移率閾值。在第一信息層41和第一反電極43之間施加電勢(shì)差-V1。結(jié)果，寫入標(biāo)記變?yōu)檠趸瘧B(tài)，并由此變?yōu)橥该鳌＿@樣，整個(gè)第一信息層41變?yōu)橥该鳎梢詫?biāo)記重寫到所述第一信息層41上，如上所述。重復(fù)相同的過程，以擦除第二信息層45上寫入的信息。
重要的是，應(yīng)當(dāng)注意，可以例如利用電致變色材料來設(shè)計(jì)具有圖5a的信息載體的WORM信息載體，所述材料顯示出不可逆變化，即其一旦已被氧化就不能還原，或反之亦然。顯示出不可逆變化的電致變色材料的例子是亞甲紅、亞甲橙和羊毛罌紅。也可以避免用戶施加反相電勢(shì)差，以使得寫入數(shù)據(jù)不能被擦除。這種限制也包括在例如信息載體的所謂導(dǎo)入?yún)^(qū)。
在上述實(shí)施例中，第一信息層41干擾第二信息層45的讀出，因?yàn)槠浒ㄎ諛?biāo)記，所述吸收標(biāo)記與光束相互作用。實(shí)際上，為了能夠讀出寫在信息層上的信息，標(biāo)記的吸收率需要相對(duì)較高。例如，寫入標(biāo)記需要百分之20的吸收率。對(duì)于0.25的填充率，導(dǎo)致信息層的吸收率約為百分之5。填充率表示標(biāo)記和非標(biāo)記區(qū)域之間的比率。如果信息載體包括很多信息層，那么最下層之上的信息層的存在將干擾最下層信息的讀出。結(jié)果，在這種情況下，層的數(shù)量限制為約20。
為了提高這種RW信息載體的層的數(shù)量，信息層還包括在光束波長(zhǎng)下具有取決于溫度的光學(xué)特性的熱致變色材料。
在這種情況下，以上文中所述的方式執(zhí)行信息寫入，但是需要對(duì)電致變色材料和電勢(shì)差進(jìn)行選擇，以使寫入標(biāo)記的吸收率較低，例如百分之2。為了從第一信息層41中讀出信息，將光束會(huì)聚在所述信息層41上。由于寫入標(biāo)記具有非零吸收率，因此，光束被吸收，第一信息層41的寫入標(biāo)記被加熱。寫入標(biāo)記的溫度達(dá)到閾值，高于所述閾值，熱致變色材料在波長(zhǎng)1下的吸收率變得相對(duì)較高。因此，寫入標(biāo)記的吸收率變得足夠高，能夠從第一信息層41中讀出信息。重復(fù)相同的過程，來從第二信息層45中讀出信息。在從第二信息層45中讀出信息的過程中，光束會(huì)聚在第二信息層45上。因此，不會(huì)加熱第一信息層41的寫入標(biāo)記，所述寫入標(biāo)記的吸收率相對(duì)較低。結(jié)果，當(dāng)信息層包括熱致變色材料時(shí)，第一信息層41很少干擾第二信息層45的讀出。結(jié)果，可以通過利用熱致變色材料增加信息層的數(shù)量。
熱致變色材料可以與信息層中的電致變色材料混合。也可以在每個(gè)信息疊層中增加一層，所述層包括熱致變色材料，并與包含電致變色材料的層相鄰。在這種情況下，信息層是包含電致變色材料的層與包含熱致變色材料的層的組合。
圖5b示出了根據(jù)本發(fā)明的第二RW信息載體。在所述附圖中，與圖5a中相同的附圖標(biāo)記代表相同的部分。所述信息載體還包括第一光導(dǎo)層51、第一工作電極53、第二光導(dǎo)層52和第二工作電極54。第一工作電極53和第一光導(dǎo)層屬于第一信息疊層，第二工作電極54和第二光導(dǎo)層52屬于第二信息疊層。將第一和第二工作電極53和54選擇為在波長(zhǎng)1下是透明的。
當(dāng)在所述光束的波長(zhǎng)下進(jìn)行照射時(shí)，光導(dǎo)層使電子可以在其信息疊層的工作電極和信息層之間傳輸。
在圖5a的信息載體中，標(biāo)記的寫入需要在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)將光束會(huì)聚到所述標(biāo)記上。實(shí)際上，電致變色過程需要特定時(shí)間，例如，幾毫秒。在所述相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)間周期內(nèi)，光束產(chǎn)生的熱擴(kuò)散到電解質(zhì)層中，從而導(dǎo)致標(biāo)記超過預(yù)期的長(zhǎng)度，因?yàn)殡娊赓|(zhì)層的離子遷移率閾值在超過預(yù)期的大范圍內(nèi)增加。結(jié)果，僅能寫入相對(duì)較大的標(biāo)記，這導(dǎo)致每信息層的數(shù)據(jù)容量相對(duì)較低。
為了解決上述問題，每個(gè)信息疊層都包括光導(dǎo)層，其使得僅在波長(zhǎng)1下進(jìn)行照射時(shí)電子可以在其信息疊層的工作電極和信息層之間輸送。
為了將標(biāo)記寫入到第一信息層41上，將光束會(huì)聚在所述標(biāo)記上。結(jié)果，僅是位于所述標(biāo)記之上的部分照射于波長(zhǎng)1之下。由此，電致變色過程僅發(fā)生在所述標(biāo)記上，因?yàn)殡娮拥奈諆H在所述標(biāo)記中被啟動(dòng)。加熱所述標(biāo)記下的電解質(zhì)層，所述標(biāo)記下的電解質(zhì)層的溫度超過遷移率閾值。在第一工作電極53和第一反電極43之間施加適當(dāng)?shù)碾妱?shì)差V1。結(jié)果，第一信息層41僅在光束聚焦的位置上變?yōu)橥该?，?biāo)記寫入到光束會(huì)聚的位置上。重復(fù)相同的過程，來將標(biāo)記寫入到第二信息層45上。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)設(shè)備。這種光學(xué)設(shè)備包括用于產(chǎn)生光束602的輻射源601、準(zhǔn)直透鏡603、分束器604、物鏡605、伺服透鏡606、檢測(cè)裝置607、測(cè)量裝置608和控制器609。所述光學(xué)設(shè)備用于掃描信息載體610。信息載體610包括兩個(gè)信息疊層611和612，每個(gè)疊層都包括至少一個(gè)信息層。
在掃描操作(其可以是寫操作或是讀操作)期間，輻射源601產(chǎn)生的光束602掃描信息載體610。準(zhǔn)直透鏡603和物鏡605將光束602會(huì)聚到信息載體610的信息層上。準(zhǔn)直透鏡603和物鏡605是會(huì)聚裝置。在掃描操作期間，可以檢測(cè)聚焦誤差信號(hào)，相應(yīng)于光束602在信息層上的位置誤差。所述聚焦誤差信號(hào)可以用來校正物鏡605的軸向位置，以補(bǔ)償光束602的聚焦誤差。所述信號(hào)發(fā)送到控制器609，其驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器，以軸向移動(dòng)物鏡605。
聚焦誤差信號(hào)和寫入到信息層上的數(shù)據(jù)由檢測(cè)裝置607檢測(cè)出來。被信息載體610反射的光束602被物鏡605轉(zhuǎn)換為平行光束，之后經(jīng)過分束器604，到達(dá)伺服透鏡606。之后所述反射光束達(dá)到檢測(cè)裝置607。
輻射源601、準(zhǔn)直透鏡603、分束器604、物鏡605、伺服透鏡606、檢測(cè)裝置607、測(cè)量裝置608和控制器609形成光拾取單元。所述光拾取單元可以旋轉(zhuǎn)和平移，以掃描整個(gè)信息載體610。
光學(xué)設(shè)備還包括夾持器620，用于接收信息載體610。夾持器620包括觸點(diǎn)621到624。將這些觸點(diǎn)621到624設(shè)計(jì)為使信息載體610處于光學(xué)設(shè)備中時(shí)，其可以使電勢(shì)差施加于信息疊層的信息層和反電極上。在本實(shí)施例中，當(dāng)信息載體610處于光學(xué)設(shè)備中時(shí)，第一觸點(diǎn)621與第一信息疊層611的信息層電接觸，第二觸點(diǎn)622與第一信息疊層611的反電極電接觸，第三觸點(diǎn)623與第二信息疊層612的信息層電接觸，第四觸點(diǎn)624與第二信息疊層612的反電極電接觸。然后在觸點(diǎn)間施加電勢(shì)差。例如，可以在第一和第二觸點(diǎn)621和622之間施加適當(dāng)?shù)碾妱?shì)差來使第一信息疊層611的信息層在波長(zhǎng)1下變?yōu)槲阵w。
應(yīng)當(dāng)注意，在另一實(shí)施方式中，與寫在信息載體610中的信息相應(yīng)的信號(hào)在第二物鏡、第二伺服透鏡和第二檢測(cè)裝置的傳輸中被檢測(cè)出來，所述第二物鏡、第二伺服透鏡和第二檢測(cè)裝置關(guān)于信息載體610與物鏡605、伺服透鏡606和檢測(cè)裝置607相對(duì)設(shè)置。
還應(yīng)當(dāng)注意，在另一實(shí)施方式中，信息載體610可以具有位于整個(gè)載體的背面的鏡面，所述鏡面反射穿過所有信息疊層傳輸?shù)墓馐?，包括被尋址疊層。在這種情況下，圖6所示的光學(xué)掃描設(shè)備可以用于讀出數(shù)據(jù)。
附加的權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記都不構(gòu)成對(duì)權(quán)利要求的限制。顯而易見，動(dòng)詞“包括”的使用和結(jié)合并不排除任意權(quán)利要求中所定義的元件之外的任何其他元件的存在。元件前的詞語(yǔ)“一個(gè)”并不排除多個(gè)這種元件的存在。
權(quán)利要求
1.一種借助具有一波長(zhǎng)的光束(602)掃描信息的信息載體(610)，所述信息載體包括至少兩個(gè)信息疊層(611，612)，其中，每個(gè)疊層都包括反電極(13，17)、電解質(zhì)層(12、16)和信息層(11，15)，所述信息層包括電致變色材料，其在所述光束的波長(zhǎng)下的光學(xué)性能取決于在信息層和反電極之間施加的電勢(shì)差。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信息載體，其中，信息層(303)用作另一信息層(301)的反電極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信息載體，其中，所述信息載體包括坑和脊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信息載體，其中，電致變色材料具有吸收或釋放電子的能力，所述能力可借助于光束被局部降低，從而將信息寫入到信息層上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信息載體，其中，電解質(zhì)層(42、46)具有取決于溫度的遷移率閾值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的信息載體，其中，信息疊層還包括在所述光束的波長(zhǎng)下具有取決于溫度的光學(xué)特性的熱致變色材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的信息載體，其中，信息疊層還包括光導(dǎo)層(51，52)，使電子可以在以所述波長(zhǎng)光束照射時(shí)在信息層中傳輸。
8.一種借助具有一波長(zhǎng)的光束(602)掃描信息載體(610)的光學(xué)掃描設(shè)備，所述信息載體包括至少兩個(gè)信息疊層(611，612)，其中每個(gè)疊層都包括反電極、電解質(zhì)層和信息層，所述信息層包括電致變色材料，其在所述光束的波長(zhǎng)下的光學(xué)性能取決于在信息層和反電極之間施加的電勢(shì)差，所述光學(xué)掃描設(shè)備包括用于產(chǎn)生光束的裝置(601)，用于將所述光束會(huì)聚在信息層上的裝置(603，605)和用于在疊層的信息層與反電極之間施加電勢(shì)差的裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光學(xué)掃描設(shè)備，所述光學(xué)設(shè)備包括用于接收信息載體的夾持器(620)，所述夾持器包括用于在疊層的信息層和反電極之間施加電勢(shì)差的觸點(diǎn)(621-624)。
10.一種借助具有一波長(zhǎng)的光束從信息載體上讀出信息的方法，所述信息載體包括至少兩個(gè)信息疊層，其中，每個(gè)疊層都包括反電極、電解質(zhì)層和信息層，所述信息層包括電致變色材料，其在所述光束的波長(zhǎng)下的光學(xué)性能取決于在信息層和反電極之間施加的電勢(shì)差，所述方法包括在要讀出信息的信息疊層的信息層和反電極之間施加電勢(shì)差和將光束會(huì)聚在所述疊層的信息層上的步驟。
11.一種借助具有一波長(zhǎng)的光束將信息記錄到信息載體上的方法，所述信息載體包括至少兩個(gè)信息疊層，其中，每個(gè)疊層都包括反電極、電解質(zhì)層和信息層，所述信息層包括電致變色材料，其在所述光束的波長(zhǎng)下的光學(xué)性能取決于在信息層和反電極之間施加的電勢(shì)差，所述方法包括將光束會(huì)聚在要記錄信息的信息疊層的信息層上以局部降低電致變色材料吸收或釋放電子的能力的步驟。
12.一種借助具有一波長(zhǎng)的光束將信息記錄到信息載體上的方法，所述信息載體包括至少兩個(gè)信息疊層，其中，每個(gè)疊層都包括反電極、具有取決于溫度的遷移率閾值的電解質(zhì)層和信息層，所述信息層包括電致變色材料，其在所述光束的波長(zhǎng)下的光學(xué)性能取決于在信息層和反電極之間施加的電勢(shì)差，所述方法包括將光束會(huì)聚在要記錄信息的信息疊層的信息層上以將所述疊層的電解質(zhì)層局部加熱到高于所述遷移率閾值，以及在所述疊層的信息層和反電極之間施加電勢(shì)差的步驟。
13.一種從已經(jīng)根據(jù)權(quán)利要求12所述方法記錄有信息的信息層上擦除信息的方法，所述擦除方法包括借助于光束將所述疊層的電解質(zhì)層加熱到高于所述遷移率閾值，以及在所述疊層的信息層和反電極之間施加反相電勢(shì)差的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種借助某一波長(zhǎng)的光束掃描信息的信息載體。所述信息載體包括至少兩個(gè)信息疊層。每個(gè)疊層都包括反電極(13，17)、電解質(zhì)層(12、16)和信息層(11，15)。所述信息層包括電致變色材料，其在所述光束的波長(zhǎng)下的光學(xué)性能取決于在信息層和反電極之間施加的電勢(shì)差。
文檔編號(hào)G11B7/24038GK1754216SQ200480005354
公開日2006年3月29日 申請(qǐng)日期2004年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月27日
發(fā)明者J·維德比克, M·巴里斯特雷里, M·維斯恩德馬克, E·梅恩德斯, C·布斯奇 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司