CN1802701A - 电致发光光学记录媒质 - Google Patents

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Abstract

一种光学存储设备，其包括叠层，该叠层具有第一电极层、电致发光层和关于所述电致发光层与所述第一电极相对的第二电极层，其特征在于将光引发导体层设置在所述电致发光层与所述第一或第二电极中的一个电极之间。还提出了一种在该光学记录媒质中形成记录结构的方法。另外，提出了用于记录和再现存储在该光学存储设备上的信息的***。在用于再现信息的***中，入射光束引起所述光引发导体层中导电性增大，并且将响应于所述入射光束从所述电致发光层发出的光引导到探测器上。在用于记录信息的***中，生成降解所述光引发导体层材料和/或所述电致发光层材料的入射光束。

Description

电致发光光学记录媒质
技术领域
本发明涉及一种光学记录媒质，例如包括叠层的光卡或者光盘，该叠层具有第一电极层、电致发光层和关于所述电致发光层与所述第一电极相对的第二电极层。本发明特别涉及一种基于电致发光材料的光学只读存储器(ROM)和一次性写入多次读取(WORM)设备，当在由这种电致发光材料制成的层或者包括该材料的层上施加电场时该材料能够发光。本发明还涉及用于将信息记录到该光学记录媒质和/或从该光学记录媒质再现信息的信息记录和再现***。最后，本发明涉及一种在该光学记录媒质内形成记录结构的方法。
背景技术
从WO00/48197中获知了这样的光学ROM设备，其包括由塑料制成的电致发光层，该塑料例如聚碳酸脂、聚氯乙稀或者聚甲基丙烯酸脂，该层起到电致发光层的机械基板的作用。数据存储在由包括电致发光材料的电致发光层限定的平面内的多个区域(坑)配置中。尤其是，每个坑在该坑的底部包含一层电致发光材料并且其溶解在增塑剂中。通过坑的分布实现了发光的像素化和图形化。利用透明电极的导线网施加电压。
另外，在WO00/48197中，提出了一种在电致发光层中具有螺旋凹槽的光学WORM设备。每个凹槽包含记录媒质的一个薄有源层，该层包括电致发光材料和染料成分。由扫描有源层表面的聚焦激光束实现在该设备中的信息记录。染料吸收激光辐射，从而将激光能量转变为热量，造成有源层的物理和化学变化。
当在电致发光层上施加电场时，从覆盖有电极的层的整个表面区域观察到光发射。因此，为了再现存储在该媒质上的数据，必须构建该媒质。在现有的光学存储设备中，由多个区域或者片(页)形成该结构。复杂的电极结构和电连接***可以仅激励选定的页，并且引起对应于存储在该存储设备上选定页中的信息的光发射。这种存储设备的制造成本非常高。另外，信息读取相当复杂。利用物镜将选定页发射的光聚焦到CCD阵列上。更准确地讲，从一页上的每个坑发射的光聚焦到相应的CCD像素上。因此，CCD像素的数量势必对应于每页上的坑的数量。据此，该CCD和用于处理CCD信号的电子设备复杂，这最终将提高该再现装置的成本。
发明内容
由于对于具有更大数据存储量的存储媒质的需求不断增长，仍然需要具有高工作效率、密集数据存储量和低生产成本的媒质。另外，需要能够提供简易数据记录和再现的***。
根据本发明的第一方面，利用开篇段落中所述的光学存储器实现了该目的，其特征在于将光引发导体层设置在所述电致发光层与所述第一或第二电极中的一个电极之间。
可以通过利用适于引起光引发导体层中更大导电性的一个或多个入射光束扫描该叠层，从而局部和连续激励对应于所存储的信息的电致发光层中的电致发光，来读出该设备上存储的数据。可以应用根据CD和DVD所知的读出技术，而无需复杂的电极结构和电连接***以仅激励选定的页。该存储设备和相应的再现装置的生产成本低于已知电致发光存储设备和CCD再现装置的生产成本。
原则上，由任意适当的导体形成该电极，该导体包括但不限于各种传导材料，包括氧化铟锡、诸如金、铝、钙、铜、铟、碘、银之类的金属和其它金属及其合金、诸如碳纤维之类的导电纤维，和/或诸如导电掺杂聚苯胺和导电掺杂多分子(polymole)之类的导电有机聚合物。至少一个电极应当由透明材料形成，例如氧化铟锡，或者由部分透明的材料形成，例如导电掺杂聚苯胺，从而能够从外部探测到电致发光层内生成的光。
可以按照上述方式构成电致发光层，即以位于电致发光层载体材料相同平面中的坑的形式嵌入溶解在增塑剂中的电致发光材料，该载体材料由适当的塑料材料制成，优选为聚碳酸脂、聚氯乙稀或者聚甲基丙烯酸脂。可能的电致发光材料例如是电致发光有机聚合物，其可以具有侧基，以便增强其固态的光致发光。另外，可以使用分子光发射器。其它的例子是激光染料，例如香豆素、尼罗红、若丹明、金属络合物，例如3(8-羟基喹啉并)铝。在(小)分子的情况下，希望使用多层结构，其中发光层夹在空穴传输层和电子传输层之间。在这种情况下，根据本发明的电致发光层对应于所述多层结构。可以使用的无机电致发光材料是硒化镉、冬酰脲镉、磷化铟的纳米颗粒。
根据本发明的光引发导体层应理解为包括导光材料的层，其中当吸收光时，电子从其价带激发到其导带，从而提高导电性。在这种情况下，该光引发导体层典型是由具有导光特性的半导体材料制成的。该材料的选择取决于用于读出所存储的数据的光的波长。如果使用可见光波段的电磁辐射，则硒化镉(CdSe)或者硫化镉(CdS)是优选的。另外，可以使用的光导体是氧化锌、硫化锌。除了半导体材料之外，还可以使用许多有机染料、有机聚合物及其组合。部花青、酞菁染料以及polytiophenes、二萘嵌苯、功能性buckminsterfullerene及其混和物。
或者，根据本发明的光引发导体层应理解为包括能够通过升高温度提高其导电性的材料(热导体)的层，因此在吸收光时温度升高。作为热导体，可以使用例如具有低激发能量的无机半导体。另外，可以使用多层结构，其中在独立的吸收层中部分吸收入射光，从而间接加热附着于该吸收层的导体层。在这种情况下，根据本发明的光引发导体层对应于所述多层结构。
根据构成了本发明第一方面的进一步改进的第二方面，该叠层还包括设置在电致发光层与光引发导体层之间的第三电极。根据构成了本发明第一或第二方面中任意一个方面的进一步改进的第三方面，该光学存储设备包括多个所述叠层，这些叠层相互叠置，其中所述叠层之一的第二电极对应于下一叠层的第一电极。
根据构成了本发明第一或第二方面中任意一个方面的进一步改进的第四方面，该光学存储设备包括多个所述叠层，这些叠层相互叠置，因此相邻的叠层被绝缘层分开。
根据构成了本发明第一到第四方面中任意一个方面的进一步改进的第五方面，信息存储在包括电致发光材料的电致发光层内的区域中。
根据构成了本发明第一到第四方面中任意一个方面的进一步改进的第六方面，信息存储在包括光引发导体材料的光引发导体层内的区域中。
根据构成了本发明第一到第六方面中任意一个方面的进一步改进的第七方面，该光学存储设备包括在电致发光层内由部分降解部分未降解的电致发光层材料构成的记录结构。
根据构成了本发明第一到第六方面中任意一个方面的进一步改进的第八方面，该光学存储设备包括在光引发导体层内由部分降解部分未降解的光引发导体层材料构成的记录结构。
另外，根据本发明的第九方面，利用一种信息再现***实现上述目的，该***包括根据本发明第一到第八方面中任意一个方面的光学记录媒质以及信息再现装置，该信息再现装置包括用于生成适于引起所述光引发导体层的导电性增长的入射光束的光源，用于将所述入射光束引导到所述光学存储设备上的分束器，用于将入射光束聚焦到所述叠层上的光学元件，用于生成在所述光学存储设备与所述聚焦光束之间的相对运动的装置，以及用于响应所述入射光束探测从所述电致发光层发出的光的探测器，因此所述分束器还用于将从所述叠层发出的所述光引导到所述探测器上。
另外，根据本发明的第十方面，利用一种信息记录***实现上述目的，该***包括根据本发明第一到第八方面中任意一个方面的光学记录媒质以及信息记录装置，该信息记录装置包括用于生成适于使所述光引发导体层材料和/或所述电致发光层材料降解的入射光束的光源。
另外，根据本发明的第十一方面，利用一种在根据本发明第一到第六方面中任意一个方面的光学记录媒质中形成记录结构的方法实现上述目的，该方法包括以下步骤：向所述光学记录媒质施加具有透明区域和不透明区域的掩模，并且利用所述施加的掩模使所述光学记录媒质暴露于能够使所述电致发光层材料或者所述光引发导体层材料降解的电磁辐射。
附图说明
通过结合相应附图，根据以下对于优选实施例的描述，将理解本发明的上述和其它目的、特征和优点，在附图中
图1表示了根据本发明第一实施例的光学存储设备的横截面图；
图2表示了根据本发明第二实施例的光学存储设备的横截面图；
图3表示了根据本发明第三实施例的光学存储设备的横截面图；
图4表示了根据本发明的读出***的示意图；
图5表示了根据本发明第四实施例的包括多个叠层的光学存储设备的横截面图；
图6表示了用于构建根据本发明的光学存储设备的方法的示意图。
具体实施方式
根据图1的光学存储设备100的第一实施例包括记录叠层102，其具有第一电极104、叠加到第一电极104上的电致发光层106、叠加到电致发光层106上的光导体层108以及叠加到光导体层108上的第二电极110。该记录叠层附着于衬底112，该衬底典型是由聚碳酸脂、PMMA、玻璃等制成的。
本发明不限于图1所示的层排列。例如，在根据图2所示的本发明第二实施例的光学存储设备200中，能发现重新排列的层顺序，其中电致发光层206与光引发导体层208交换了位置。
如图3所示的光学存储设备300的第三实施例包括设置在电致发光层306与光导体层308之间的记录叠层302中的附加(第三)电极314。第三电极的目的是在电致发光层与光引发导体层之间提供具有适于电致发光的电子功函数的界面。当热导体用作光引发导体层时，该结构是必要的。
在每个实施例中，根据WO00/48197获知，数据能够存储在电致发光层中，而光引发导体材料均匀施加到光引发导体层上，或者数据可以存储在光引发导体层中。在后一种情况下，可以将数据存储在由包括光引发材料的光引发导体层限定的平面内的多个坑的排列中。尤其是，每个坑包含一层光引发导体材料，而电致发光材料均匀地施加到电致发光层上。该信息可以存储在电致发光层以及光引发导体层中。在任一情况下，通过坑的分布实现了发光的像素化和构图化。
另外，可以按照WO00/48197所述的方式获得光学WORM设备：当化合物热降解时其生成自由基(例如偶氮二异丁腈)。通过将被染料吸收并且随后转化为热量的写入光束聚焦而实现局部写入效果。这些自由基与电致发光材料的荧光急冷剂反应，该材料通过这种方式漂白。可选择的是，可以利用UV光或者通过过量加热来漂白或者降解电致发光材料。但是根据本发明的光学存储设备显示出更多的选择：原则上数据记录可以发生在光引发导体层、电致发光层或者这两层中。例如，也可以利用UV光或者通过过量加热漂白或降解光导体层材料。
以下结合附图4描述存储在构成根据本发明的光学存储设备400一部分的记录叠层中的数据的再现：分束器423引导光源(未示出)生成的激光束420，并且利用诸如透镜424或者透镜***的光学元件将该光束聚焦到记录叠层402上。根据本发明的光不限于可见电磁辐射光谱。同样可以利用具有更短或更长波长的辐射，例如紫外或红外光。当聚焦光束421通过光引发导体层408并且如果信息存储在该层内，则该光束照射到具有光引发导体材料的坑时，导电性局部增加，并且由于施加到电极404、410上的电压使得电流从该层的一个表面垂直流到另一表面。如果信息仅存储在电致发光层中，并且光引发导体层均匀施加到光引发导体层上，则出现相同的效果。在这两种情况下，电致发光层406上的电场在被入射聚焦激光束421照射的区域中增大。因此，电致发光层406根据是否存储了信息而从该区域中具有电致发光材料的坑或者从被入射的聚焦激光束照射的区域(如果电致发光材料均匀施加到电致发光层上)发光。所发出的光通过同一透镜424返回或收集，其(部分地)通过分束器423，该分束器将部分所发出的光422引导到探测器426上。该分束器423可以是半透明反射镜或者棱镜。分束器423还可以是与四分之一波片相组合的偏振滤光片，以便反射线性偏振入射光束420以及透射所收集的荧光422，反之亦然。可选择的是，如果入射光束420和所发出的光422的波长不同，则可以提供二色分光镜，以便透射入射光束以及反射所收集的荧光。
可以提供用于在光学存储设备与聚焦激光束421之间相对运动的装置(未示出)。这些装置例如可以是根据CD和DVD驱动器所公知的存储设备的旋转驱动器，和/或可以是用于包括所述光源、分束器和透镜的读取头或者存储设备的纵向/横向运动的调整装置。因此，因为坑以及不是坑的区域(脊)由于存储设备和光头的相对运动而按照已知的方式交替，所以探测器426生成读出信号，该不是坑的区域不会造成光发射。因此，根据本发明，成功地再现了信息。因此，可以将该装置、特别是该探测器426设计得更简单，因此比用于同时读出孔页面的CCD阵列更便宜。
根据图5的光学记录载体的横截面图表示了多层结构500，其包括与图1所示相同的多个记录叠层502、532，它们附着于衬底512。也可以将根据本发明的任意其它记录叠层对组合起来。注意，根据图5所示的实施例，第一叠层502的第二电极510对应于第二记录叠层532的第一电极534。可选择的是，可以将根据本发明的两个记录叠层附着在一起，二者之间具有透明绝缘间隔层(图5中未示出)，使得第一叠层502的第二电极510与第二叠层532的第一电极534形成在电绝缘的独立层中。
根据ROM、WORM和可重写CD和DVD，可以获知围绕多个同心圆轨道或者在连续的螺旋上记录光盘上的信息。因此，在该媒质上形成了凹槽结构；在(预先记录)ROM媒质的情况下，表示信息的标记序列形成了这种(不连续的)结构，在可记录WORM或者可重写媒质的情况下，提供预先存在的凹槽。在任意情况下，这种结构的目的是提供用于控制物镜在数据流中的位置以及用于沿着数据轨道引导读取和/或写入激光束的装置。
可以在根据本发明的光学存储设备中的电致发光层、光引发导体层或者这两层中提供这种用于跟踪目的的结构。因此，该结构的位置不取决于将信息存储在电致发光层内还是光导体层内。可以将这种结构用于旋转盘和非旋转卡。对于旋转盘而言，可以提供螺旋槽，对于非旋转卡而言，还可以使用平行凹槽。可以在旋转该盘时通过使用物镜将激光束聚焦成小光点来读出和写入该盘。当没有扫描聚焦激光束时可以横向扫描该非旋转卡，反之亦然。
通过使所述光学记录媒质部分地暴露于电磁辐射，可以将这种跟踪方案用于根据本发明的光学存储设备，因此必须选择该辐射的波长，以便降解该荧光层材料或者光引发导体层材料，或者这二者。因为当利用UV光照射大多数有机分子时，在存在氧气的情况下这些分子能够被光漂白，所以优选UV光。为了获得希望的轨道图案，应当通过掩蔽作为用于数据存储的预定轨道的区域的掩模将辐射施加到记录叠层或者独立层上。
在图6A和6B中，表示了这种方法。例如由玻璃制成的掩模或分划板(reticle)652(仅表示了其一部分)包含将要转移到光学存储设备的图案。该掩模在为了数据存储而预先确定的区域(轨道)654中为不透明的，而在其它区域656中为透明的。可以将该掩模作为整体应用到光学存储设备，或者在制造该光学存储设备的过程中，将其直接应用到单独的记录叠层或者所希望的层506上，例如电致发光层或者光引发导体层。因此，使该掩模接近该层606、叠层或者设备。然后使掩模652与层606、叠层或设备的组合暴露于从掩模侧面入射的紫外辐射，如箭头650所示。
照射图6B所示的光通过掩模的层606的区域660、叠层或设备，随后使该区域漂白或降解。因此，在这些区域中，各个层有选择性地或者该叠层或媒质作为整体失去了其电致发光和/或光导引特性。
因此，按照上述方式处理光学存储设备上的数据存储仅可能发生在没有降解的区域中。引导到该设备上的读取或写入光束将仅沿着未降解轨道中的标记序列产生可探测信号。这些标记形成了非连续结构，使得能够按照上述方式探测到从该结构发出的光，并且将其用作跟踪信号。
注意，本发明不限于以上的优选实施例。可以采用其它电致发光层材料、电极层材料、光引发导体层材料和衬底材料。另外，可以在与衬底相对的表面上将覆盖层附着于光学存储设备。
此外，本发明不限于具有单独或双重记录叠层结构的光学存储设备。可以提供包括不只两个记录叠层的多个记录叠层结构。因此，可以提供具有不同的层的排列的记录叠层。

Claims (11)

1.一种光学存储设备，其包括叠层，该叠层具有第一电极层、电致发光层和关于所述电致发光层与所述第一电极相对的第二电极层，其特征在于将光引发导体层设置在所述电致发光层与所述第一或第二电极中的一个电极之间。
2.根据权利要求1所述的光学存储设备，其中所述叠层还包括设置在电致发光层与光引发导体层之间的第三电极。
3.根据权利要求1或2所述的光学存储设备，其包括多个所述叠层，这些叠层相互叠置，其中所述叠层之一的第二电极对应于下一叠层的第一电极。
4.根据权利要求1或2所述的光学存储设备，其包括多个所述叠层，这些叠层相互叠置，因此相邻的叠层被绝缘层分开。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的光学存储设备，其中信息存储在包括电致发光材料的电致发光层内的区域中。
6.根据权利要求1-4中任意一项所述的光学存储设备，其中信息存储在包括光引发导体材料的光引发导体层内的区域中。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的光学存储设备，其包括在电致发光层内由部分降解和部分未降解的电致发光层材料构成的记录结构。
8.根据权利要求1-6中任意一项所述的光学存储设备，其包括在光引发导体层内由部分降解和部分未降解的光引发导体层材料构成的记录结构。
9.一种信息再现***，该***包括根据权利要求1-8中任意一项所述的光学存储设备以及信息再现装置，该信息再现装置包括用于生成引起所述光引发导体层的导电性增长的入射光束的光源，用于将所述入射光束引导到所述光学存储设备上的分束器，用于将入射光束聚焦到所述叠层上的光学元件，用于生成在所述光学存储设备与所述聚焦光束之间的相对运动的装置，以及用于响应所述入射光束来探测从所述电致发光层发出的光的探测器，其中所述分束器还用于将从所述叠层发出的所述光引导到所述探测器上。
10.一种信息记录***，该***包括根据权利要求1-8中任意一项所述的光学存储设备以及信息记录装置，该信息记录装置包括用于生成使所述光引发导体层材料和/或所述电致发光层材料降解的入射光束的光源。
11.一种在根据权利要求1-6中任意一项所述的光学记录媒质中形成记录结构的方法，该方法包括以下步骤：
向所述光学记录媒质施加具有透明区域和不透明区域的掩模，和
利用所述施加的掩模使所述光学记录媒质暴露于能够使所述电致发光层材料或者所述光引发导体层材料降解的电磁辐射。
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