CN100437788C - 包括数据层和检测层的信息载体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及信息载体，包括：规定数据图案的掩膜层(ML)，叠置在所述掩膜层(ML)上面的检测层(DL)，并包括由嵌在用于检测所述数据图案的电极之间的有机感光材料制成的至少一个分段。用途：光存储。

Description

包括数据层和检测层的信息载体

发明领域

本发明涉及用来存储数据的新型信息载体，以及在这样的信息载体中规定数据图案的方法。

本发明可用于光数据存储装置领域。

发明背景

今天，光存储装置广泛使用于内容发布，例如基于DVD(数字通用盘)标准的存储系统。光存储装置比起硬盘和固态存储有很大的优点，即这种信息载体的复制是容易和便宜的。

然而，由于在驱动器中有大量运动部件，考虑到在这样的操作期间所述运动部件所需要的稳定性，使用这种类型的存储装置的已知的应用在执行读操作对于震动不是鲁棒的。因此，已知的存储装置解决方案不能容易地用于经受震动的应用，诸如便携式设备。

发明目的和概要

本发明的目的是提出一种信息载体，包括：

-规定数据图案的掩膜层，

-叠置在所述掩膜层上的检测层，它包括由有机感光材料制成的、嵌在用于检测所述数据图案的电极之间的至少一个分段。

作为用于检测数据的传感器的分段是信息载体的一部分。这样，避免了在数据媒体与分开的检测器之间对准的问题。这个信息载体对于震动是鲁棒的，因为它形成单独的单元。

在优选实施例中，数据图案由透明的和非透明的基本区域组成。将信息编码的这种方法是容易的和成本低廉的。

在优选实施例中，每个传感器的尺寸被做成面对多个基本区域。这允许以成本低廉的方式增加存储容量。

本发明的另一个目的是提出一种信息载体，它包括：其中包括至少一个分段的层，所述至少一个分段包括用于规定数据图案的活化的和钝化的基本区域，所述至少一个分段由嵌在检测所述数据图案用的电极之间的有机感光材料制成。

这个信息载体利用LED分段被局部钝化的可能性。这样，单独的层不仅被用作为数据检测器，而且也用作为数据媒体。在本实施例中，掩膜层用由一系列活化的和钝化的基本区域规定的数据图案代替。这个信息载体对于震动是也鲁棒的，因为它形成单独的单元。

本发明的另一个目的是提出一种信息载体，包括多个在顶部互相堆叠的层，每个层包括至少一个分段的层，所述至少一个分段包括用于规定数据图案的活化的和钝化的基本区域，所述至少一个分段由嵌在用于检测所述数据图案的电极之间的有机感光材料制成。

这个多层的实施例允许增加存储容量。

本发明的另一个目的是提出一种在包括检测层的信息载体中规定数据图案的方法，所述数据图案是通过在所述检测层上印刷暗色的基本区域的步骤而得到的。

本发明的另一个目的是提出一种在包括由有机感光材料制成的层的信息载体中规定数据图案的方法，所述数据图案是通过改变所述材料的特性以便创建钝化的基本区域的步骤而得到的。

本发明的另一个目的是提出一种在信息载体中规定数据图案的方法，该信息载体包括由嵌在电极之间的有机感光材料制成的层，所述数据图案是通过消除所述电极之一以便创建钝化的基本区域的步骤而得到的。

下面给出本发明的详细说明和其它方面。

附图简述

现在对于此后描述的实施例和结合附图来说明本发明的具体的方面，图中相同的部分或子步骤用相同的方式表示：

图1显示用于读出信息载体的系统的第一实施例，

图2显示用于读出信息载体的系统的第二实施例，

图3是用于宏单元扫描的部件的详细的视图，

图4显示宏单元扫描的原理，

图5是图2所示的第二系统的三维图，

图6显示用于在信息载体上移动图1和图2所示的系统的第一装置，

图7显示用于在信息载体上移动图1和图2所示的系统的第二装置，

图8显示图7所示的第二装置的详细的单元，

图9显示由LED分段阵列组成的检测器，

图10显示LED分段的电流-电压曲线，

图11显示按照本发明的第一信息载体，

图12显示在按照本发明的第一信息载体中数据存储的例子，

图13显示按照本发明的第二信息载体，

图14显示在按照本发明的第二信息载体中数据存储的例子，

图15显示按照本发明的第三种信息载体，

图16显示LED分段的光致氧化原理。

发明详细说明

图1和图2显示用于读出被存储在信息载体上的数据的系统的第一和第二实施例。

信息载体是用来存储按数组(如按数据矩阵)组织的二进制数据以及用来在传输中被读出。信息载体包括由玻璃或塑料制成的掩膜层。掩膜层包括基本上透明的和不透明的区域，用于规定代表存储在信息载体上的二进制数据的状态的数据图案。

图1的实施例包括光学单元102，用于从输入光束104生成光点阵列103，所述光点阵列103用来扫描信息载体101。

光学单元102相应于二维微透镜阵列，在其输入端加上相干输入光束104。微透镜102被放置成平行于并远离信息载体102，以使光点被聚焦在信息载体上。微透镜的数字孔径和品质决定光点的尺寸。例如，可以使用具有等于0.3的数字孔径的微透镜的二维阵列102。输入光束104可以由扩展输入激光束用的波导(未示出)或由耦合的微透镜的二维阵列实现。

光点被加到信息载体101的透明的或不透明的区域。如果光点被加到不透明的区域，则作为响应，信息载体不生成输出光束。如果光点被加到透明的区域，则作为响应，信息载体生成输出光束，并且所述输出光束被检测器105检测。检测器105因此被使用来检测在其上加上了光点的区域的二进制数据值。

检测器105有利地由CMOS或CCD像素的阵列制成。例如，检测器的一个像素被放置在包含信息载体的一个数据(即，一个比特)的基本数据单元区的对面。在这种情形下，检测器的一个像素要用来检测信息载体的一个数据。

图2的实施例包括光学单元202，用于从输入光束204生成光点阵列203，所述光点阵列203用来扫描信息载体201。

光学单元202相应于二维孔径阵列，在其输入端施加上相干输入光束204。孔径相应于例如具有1μm或更加小得多的直径的圆孔。输入光束204可以由用于扩展输入激光束的波导(未示出)或由被耦合的微激光器的二维阵列实现。

光点被施加到信息载体201的透明的或不透明的区域。如果光点被加到不透明的区域，则作为响应，信息载体不生成输出光束。如果光点被加到透明的区域，则作为响应，信息载体生成输出光束，并且所述输出光束被检测器205检测。与图1所示的第一实施例相类似，检测器205因此被使用来检测其上施加了光点的区域的数据的二进制数值。

检测器205有利地由CMOS或CCD像素的阵列制成。例如，检测器的一个像素被放置在包含信息载体的数据的基本数据区的对面。在这种情形下，检测器的一个像素用来检测信息载体的一个数据。

光点阵列203由在利用Talbot效应的孔径阵列202生成，Talbot效应是按如下工作的衍射现象。当诸如输入光束204的相干光束被施加到具有诸如孔径阵列202的周期性衍射结构的物体(因此形成发光体)时，衍射光在位于离衍射结构预定的距离z0的平面上重新组合成发射器的同样的图像。距离z0被称为Talbot距离。Talbot距离由关系式z0＝2.n.d²/λ给出，其中d是光发射器的周期间隔，λ是输入光束的波长，以及n是传播空间的折射率。更一般地，重新成像出现在离发射器间隔更远的其它距离上，这些距离是Talbot距离的倍数，以使得z(m)＝2.n.m.d²/λ，其中m是整数。这样的重新成像也出现在对于m＝1/2+一个整数的距离上，但在这里，图像被偏移半个周期。重新成像也出现在对于m＝1/4+一个整数和对于m＝3/4+一个整数的距离上，但这样的图像具有加倍的频率，这意味着，光点的周期相对于孔径阵列而言是周期的一半。

Talbot效应的使用允许在离孔径阵列202相对较大的距离上(例如几百微米，用z(m)表示)生成高质量的光点阵列，而不需要用光学透镜。因此，例如有可能把覆盖层插入在孔径阵列202与信息载体201之间，以避免后者被污染(例如，灰尘，指印...)。而且，这容易实现，以及与使用微透镜阵列相比较，允许增加施加到信息载体的光点的密度。

图3显示按照本发明的系统的详细视图。图上显示检测器305，用来从信息载体301所生成的输出光束检测数据。检测器包括表示为302-303-304的各像素，为了更好地理解，显示的像素的数目是有限的。具体地，像素302用来检测被存储在信息载体的数据区域306上的数据，像素303用来检测被存储在数据区域307上的数据，以及像素304用来检测被存储在数据区域308上的数据。每个数据区域(也称为宏单元)包括一组基本数据。例如，数据区域306包括被表示为306a-306b-306c-306d的二进制数据。

在本实施例中，检测器的一个像素用来检测一组数据，在这个数据组中间的每个基本数据由通过图1所示的微透镜阵列102或通过图2所示的孔径阵列生成的单个光点接连地读出。这种读出信息载体上的数据的方式在下面被称为宏单元扫描。

根据图3，图4通过例子显示信息载体401的宏单元扫描。

被存储在信息载体401上的数据具有两个状态，分别用黑色区域(即，不透明的)或用白色区域(即，透明的)表示。例如，黑色区域相应于“0”二进制状态，而白色区域相应于“1”二进制状态，

当检测器405的像素由信息载体401生成的输出光束照明时，像素被显示为白色区域。在这种情形下，像素发出具有第一状态的电输出信号(未示出)。然而，当检测器405的像素没有接收到来自信息载体的任何输出光束时，像素由截面线区域表示。在这种情形下，像素发出具有第二状态的电输出信号(未示出)。

在本例中，每个数据组包括四个基本数据，单个光点同时被加到每个数据组。由光点403对于信息载体401的扫描例如是从左到右进行的，其横向位移增量等于两个基本数据之间的距离。

在位置A，所有的光点加到不透明的区域，这样，检测器的所有的像素处在第二状态。

在位置B，在光点向右移位后，左面的光点加到透明的区域，这样，相应的像素处在第一状态，而两个另外的光点加到非透明的区域，这样，检测器的两个相应的像素处在第二状态。

在位置C，在光点进一步向右移位后，左面的光点加到不透明的区域，这样，相应的像素处在第二状态，而两个另外的光点加到透明的区域，这样，检测器的两个相应的像素处在第一状态。

在位置D，在光点再一次向右移位后，中心光点加到不透明的区域，这样，相应的像素处在第二状态，而两个另外的光点加到透明的区域，这样，检测器的两个相应的像素处在第一状态。

当光点加到面对检测器的一个像素的数据组的所有的数据时，对信息载体401的扫描完成。这表示对信息载体的二维扫描。组成在检测器的一个像素对面的数据组的基本数据被单个光点接连地读出。

应当指出，替代读出二进制基本数据，数据可以例如使用多电平方案以较高的分辨率被编码。一个例子是通过区分四个灰度级别(0，1/4，1/2，3/4)按每个像素检测出两个基本比特。这将比一个使用二进制编码的系统有加倍的数据密度。

图5是图2所示的系统的三维视图。它包括用于生成加到信息载体501上的光点阵列的孔径阵列502。每个光点被加到和扫描信息载体501的二维数据组(由醒目的方块表示)。响应于这个光点，信息载体生成(或如果光点被加到不透明的区域则不生成)输出光束作为响应，该输出光束由在被扫描的数据组的对面的检测器503的像素所检测。对信息载体501的扫描是在孔径阵列502沿x和y轴移位时执行的。

孔径阵列502、信息载体501和检测器503是以平行平面的形式被叠置的。唯一的移动部分是孔径阵列502。

应当指出，图1所示的系统的三维视图在用微透镜阵列代替孔径阵列502时是与图5所示的系统的三维视图相同的。

由光点阵列扫描信息载体是在平行于信息载体的平面上进行的。扫描装置规定光点在两个方向x和y上的平移运动，以便扫描信息载体的整个表面。

在图6所示的第一解决方案中，扫描装置相应于一个H桥。生成光点阵列的光学单元(即，微透镜阵列或孔径阵列)在第一滑板601中实施，它是沿y轴相对于第二602滑板而移动的。为此，第一滑板601包括与导轨607-608接触的关节603-604-605-606。第二滑板603可藉助于与导轨609-610接触的关节611-612-613-614沿x轴移动。滑板601和602藉助于执行机构(未示出)(诸如步进电动机、用作为传动装置的磁或压电执行机构)进行平移。

在图7所示的第二解决方案中，扫描装置保持在框架701中。用于悬挂框架701的单元在图8上以详细的三维视图被显示。这些单元包括：

-第一弹簧片702，

-第二弹簧片703，

-第一压电单元704，用于向扫描装置701提供沿x轴的驱动，

-第二压电单元705，用于向扫描装置701提供沿y轴的驱动。

图7所示的第二解决方案比起图6所示的第一解决方案具有较少的机械传动。与框架701相接触的压电单元受到电控以使得电压变化，从而导致压电单元的尺寸改变，造成框架701沿x和/或y轴位移。

位置Posl显示扫描装置701在第一位置，而位置Pos2显示扫描装置701在沿x轴平移后的第二位置。弹簧片702和703的挠性是明显的。

类似的结构可以用四个压电单元构建，两个额外的压电单元取代簧片702和703。在这种情形下，相反的一对压电单元将以与一个对抗性的肌肉对相同的方式在一个方向上一起起作用。

图9显示检测器DEC，它是在图1和图2上使用的检测器105-205的替换的解决方案。检测器DEC由用作为传感器的分段阵列组成，每个传感器由嵌在电极之间的有机光敏材料组成。

检测器的分段由有机发光二极管(OLED)、小分子OLED(smOLED)、聚合物OLED(PolyOLED)、冻结/掺杂发光电化学电池(LEEC)、有机光电电池、或被称为

电池的混合有机/无机太阳能电池组成。这些传感器在下面被称为LED分段。

这种检测器等价于像素化的(pixelated)矩阵，其中该矩阵的每个元素相应于用作为传感器的LED分段。检测器包括处在它的周界处的电触点：用于对检测器的行进行寻址的电触点C_R和用于对检测器的列进行寻址的电触点C_C。

这些电触点都用来接收来自一个其中插入了信息载体的播放器的电功率，并用来把由LED分段生成的信号输出到所述播放器。

矩阵的每个分段被电子电路和逻辑块经由电触点分别驱动。电子电路和逻辑块可以直接合并到用于规定有源矩阵检测器的检测器的基片上。在这种情形下，用作为传感器的多个分段的状态可以同时被读出。电子电路和逻辑块也可以位于播放器之外以便规定一种无源矩阵检测器。在这种情形下，除了馈电线外没有电路合并在基片上。读出操作通过寻址行和列而被驱动，这样，每次显示一行的信息。快速而接连地改变各行就形成了检测器的整个图像。

图10显示LED分段的典型的电流电压曲线。这个图表明，LED分段在超过极化阈值TH时用作为发光器，而在低于阈值TH时，LED分段用作为光接收器。在本发明的意义上，LED分段利用电压V进行极化，这样，它用作为接收器。优选地，电压V是负的，以便改进光检测。

图11显示按照本发明的信息载体的截面图。这个信息载体同时包括了用于存储的数据的装置和用于检测所述数据的装置。这个信息载体利用LED分段的小的厚度，这使得有可能把LED分段和掩膜层叠在一起以便规定单个单元。这个信息载体包括掩膜层ML和检测层DL：

-掩膜层ML规定打算要存储的数据的数据图案。掩膜层可以由玻璃或塑料制成，其中数据图案由代表要存储的二进制数据状态的基本上透明的和不透明的基本区域组成。替换地，基本上不透明的基本区域是在检测层的表面印上暗色的基本区域这一步骤(激光或喷墨印刷)而制成的。

-检测层DL是叠在掩膜层ML上的，它包括用作为传感器的LED分段S1-S9(这个分段的数目没有限制)。为了增加存储容量，一个分段优选地这样来确定其尺寸(如图所示)，以便通过使用如上所述的宏单元扫描来面对包括多个基本区域(即，规定多个比特)的矩阵。替换地，一个分段的尺寸更为基本地被确定成面对单个基本区域(即，规定单个比特)，而不使用宏单元扫描。

图12显示在如图11所示的、按照本发明对信息载体中的两个相邻的宏单元数据进行宏单元扫描的例子。数据图案由附着在检测器上和用于规定基本上不透明的基本区域(黑色方块)和基本上透明的基本区域(白色方块)的掩膜层来建立。分段S3面对由光点LS3来对其进行光扫描的宏单元数据，而分段S4则面对由光点LS4来对其进行光扫描的宏单元数据。各光点在扫描方向D上被同时和横向地移位(通过未示出的传动装置)，以使得光点能施加到每个宏单元数据的每个基本区域上。当基本区域被光点扫描时，相应的分段产生双电平的输出信号：如果扫描的基本区域基本上是不透明的话，是第一电平L；以及如果扫描的基本区域基本上是透明的话，是第二电平H。因此可以产生传输输出信号T3和T4，从而反映存储在掩膜层中的二进制数据图案。

图13显示按照本发明的改进的信息载体的截面，它包括由有机光敏材料制成的单独的层L1。这个单独的层不仅起到以LED分段作为传感器的检测器的作用，而且还起到数据媒体的作用，因为每个分段包括用于规定数据图案的活化的和钝化的基本区域。

信息载体包括分段S1-S9(这个分段的数目没有限制)，每个分段包括多个由矩形表示的活化的和钝化的基本区域。

活化的基本区域相应于那些LED分段特性保持不变的区域。当输入光点施加到活化的基本区域时，由相应的LED分段生成具有第一状态的输出信号，这样，得到第一状态的二进制数据。

钝化的基本区域是通过涉及有机材料的局部化学改性步骤的方法而实现的。例如，化学改性可以相应于破坏双键、减小有机材料传导率、修改有机材料的吸收特性、或通过在氧气氛围中的漂白处理而得到的有机材料的光致氧化。聚合物的光致氧化局部地破坏和钝化聚合物，这导致局部的高阻抗特性，以及在光点照射下不给出任何电流。当输入光点施加到钝化区域时，由相应的LED分段生成具有第二状态的输出信号，这样，就得到第二状态的二进制数据。漂白处理因此导致数据图案容易被读出和变换成二进制序列，以便从L1层恢复存储的数据。数据图案可以由一个记录设备来写入，该记录设备在氧气氛围中生成一种被要存储的数据调制的紫外线辐射，其化学反应显示于图16。替换地，这个步骤可以在信息载体制造期间完成。

替换地，钝化区域可以用包括这样步骤的方法来规定，该步骤是：消除LED分段的电极之一(即，阳极或阴极)，导致成为一个只保持一个电极的局部区域。

图14显示按照本发明的如图13所示的信息载体中的两个相邻的宏单元数据进行宏单元扫描的例子。数据图案建立在每个LED分段中规定的活化的基本区域(白色方块)和钝化的基本区域(黑色方块)中。传感器S3面对由光点LS3进行光扫描的宏单元数据，而传感器S4面对由光点LS4进行光扫描的宏单元数据。各光点在扫描方向D上被同时和横向地移位(通过未示出的传动装置)，以使得光点被施加到每个宏单元数据的每个基本区域上。当光点施加到基本区域时，相应的分段产生一个双电平输出信号：如果扫描的基本区域是钝化的话，是第一电平L；以及如果扫描的基本区域是活化的话，是第二电平H。因此可以生成反映存储在L1层中的二进制数据图案的传输输出信号T3和T4。

图15显示包括在顶部互相叠置的多个层的另一个改进的信息载体：如图13所示的第一层L1和第二层L2。在这个图上的层数被限于2，仅仅是为了更好地理解。

通过使用了具有基本上透明的基片和包括基本上透明的电极(例如用氧化铟锡(ITO)制成的LED分段)使这个多层信息载体成为可能。

优选地，第一层L1的LED分段面对第二层L2的LED分段。单个光点被加到第一层L1的基本区域，但因为这个层是基本上透明的，所以光点也同时加到第二层L2的基本区域。这使得有可能同时生成反映被存储在L1层和L2层中的二进制数据图案的两个输出信号。

有利地，为了改进由LED分段生成的读出信号的信号噪声比，可以执行锁定放大。为此，输入光点的频率被调制到一个已知的高频，然后在围绕这个已知的频率放大由LED分段生成的读出信号。

动词“包括”和它的变形的使用不排除与权利要求中所阐述的不同的单元或步骤的存在。在单元或步骤前面的冠词“一个”的使用不排除多个这样的单元或步骤的存在。

Claims (15)

1.信息载体，包括：

-规定数据图案的掩膜层，

-叠置在所述掩膜层上面的检测层，它包括由有机感光材料制成的、嵌在用于检测所述数据图案的电极之间的至少一个分段。

2.如权利要求1中要求的信息载体，其中数据图案由透明的和非透明的基本区域组成。

3.如权利要求2中要求的信息载体，其中该至少一个分段的尺寸被做成面对多个所述基本区域。

4.包括一个层的信息载体，该层包括至少一个分段，所述至少一个分段包括用于规定数据图案的活化的和钝化的基本区域，每个活化的区域在受到照射后产生比任何钝化的区域更高的电流，并且所述至少一个分段由嵌在用于检测所述数据图案的电极之间的有机感光材料制成。

5.包括多个在顶部互相叠置的层的信息载体，每个层包括至少一个分段，所述至少一个分段包括用于规定数据图案的活化的和钝化的基本区域，每个活化的区域在受到照射后产生比任何钝化的区域更高的电流，并且所述至少一个分段由嵌在用于检测所述数据图案的电极之间的有机感光材料制成。

6.如权利要求4或5中要求的信息载体，其中钝化的基本区域对应于有机感光材料的经化学改性的区域，或对应于仅仅具有一个电极的区域。

7.如权利要求1、4或5中要求的信息载体，其中嵌在电极之间的有机感光材料由有机发光二极管组成。

8.如权利要求1、4或5中要求的信息载体，其中嵌在电极之间的有机感光材料由小分子有机发光二极管组成。

9.如权利要求1、4或5中要求的信息载体，其中嵌在电极之间的有机感光材料由聚合物有机发光二极管组成。

10.如权利要求1、4或5中要求的信息载体，其中嵌在电极之间的有机感光材料由冻结/掺杂发光电化学电池组成。

11.如权利要求1、4或5中要求的信息载体，其中嵌在电极之间的有机感光材料由有机光电电池组成。

12.如权利要求1、4或5中要求的信息载体，其中嵌在电极之间的有机感光材料由混合有机/无机太阳能电池组成。

13.改变如权利要求1中规定的信息载体中的数据图案的方法，包括在所述检测层上印刷暗色的基本区域的步骤。

14.改变如权利要求4或5中规定的信息载体中的数据图案的方法，包括改变所述有机感光材料的特性以便创建钝化的基本区域的步骤。

15.改变如权利要求4或5中规定的信息载体中的数据图案的方法，包括消除所述电极中的一个或多个以便创建钝化的基本区域的步骤。

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