CN1757065A - 多堆叠信息载体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种信息载体，其包括至少两个信息堆叠，每一堆叠包括第一电极(11、15)、第二电极(13、17)以及在第一和第二电极之间的信息层(12、16)，信息层包括在第一和第二电极之间施加适当电势差之时能够发生旋转的分子。

Description

多堆叠信息载体
技术领域
本发明涉及一种多堆叠光学信息载体。
本发明还涉及一种用于扫描多堆叠光学信息载体的扫描装置。
本发明还涉及一种从多堆叠光学信息载体读取信息的方法、一种在多堆叠光学信息载体上记录信息的方法以及擦除多堆叠光学信息载体的方法。
本发明特别涉及用于从多堆叠光盘读取数据和/或在多堆叠光盘上记录数据的光盘设备和光学数据存储器。
背景技术
在光学记录领域中，增大信息载体的容量是趋势。已经研究的用于增大数据容量的方法包括在信息载体中使用多个信息层。例如，DVD(Digital Video Disc数字视频光盘)可以包括两个信息层。利用局部折射率变化和表面起伏结构的存在，通过光束在信息层上记录信息，或从信息层读取信息。
然而，在这种信息载体中的信息层数量是受到限制的。首先，由于光束的光强度随着每个又一寻址层而减小。实际上，当光束为了寻址一层而不得不通过多个层时，在非寻址层中产生相互作用，降低了光束的强度。此外，非寻址层中写入信息图案的局部折射率变化引起透射光束的折射、吸收和/或散射，导致写入和读取变差。
因此，传统的光学数据存储技术不适用于多层信息载体，对于包括多于三层的信息载体而言特别如此。
发明内容
本发明的目的是提供一种信息载体，其所包括的层数能够增大。
为此，本发明提出一种信息载体，其包括至少两个信息堆叠，其中每个信息堆叠包括第一电极、第二电极以及在第一和第二电极之间的信息层，其中信息层包括在第一和第二电极之间施加适当电势差之时能够发生旋转的分子。
依据本发明，信息层包括通过电势差能够发生旋转的分子。这样可以改变信息堆叠的信息层的光学特性，其中在所述信息堆叠的两个电极之间施加电势差。因此，通过对信息堆叠施加适当电势差，可以扫描具有适合于与光束相互作用的光学特性的一个层，而将其它层的光学特性选择为减小这些非寻址层和光束之间的相互作用。结果，增大了通过所有信息堆叠的光的总透射，从而增加了层的数量。
在本发明的有利实施例中，信息层中的分子是液晶分子，所述液晶分子当受到第一和第二电极之间施加的电势差而产生的电场的影响时可能够发生旋转。
在本发明的另一有利实施例中，所述分子包括带电的取代基，所述取代基当受到第一和第二电极之间施加的电势差而产生的电流的影响时能够发生旋转。
在本发明的优选实施例中，通过光束可以局部降级所述信息层以便在所述信息层上写入信息。可以通过光束来例如退火、改变、熔融、固定或光化地退化信息层以便写入信息，从而使所述信息层的分子不再可能出现进一步的取向变化。不管在第一和第二电极之间施加了什么电势差，所述层的降级部分基本上保持为透明的。依据该实施例，用户可以在信息载体上写入数据，其中禁止使信息堆叠的一些区域改变它们的光学特性。
在本发明的优选实施例中，第一电极具有电导，可以通过光束局部减小所述电导以便将信息写入信息堆叠中。依据该实施例，用户可以在信息载体上写入数据，其中禁止信息堆叠的一些区域改变它们的光学特性。
有利的是，信息层的分解温度高于使第一电极的电导减小的温度。这允许信息写入信息堆叠中，而不使信息层降级。
优选的是，所述信息堆叠进一步包括在第一电极和信息层之间的热绝缘层。在这种情况中，可以不使信息层降级而写入信息，即使信息层的分解温度小于或等于使第一电极的电导减小的温度也是如此。如果绝缘层是电绝缘层，那么可以使用在电场的影响下能够发生旋转的分子的实施例。如果使用导电层，那么也可以使用在电流的影响下能够发生旋转的分子的实施例。
在本发明的另一优选实施例中，所述信息层包括矩阵，该矩阵包括两种类型的表面带电的胶体微粒，一种具有负电荷，一种具有正电荷，所述表面带电的胶体微粒包括液晶分子，所述矩阵具有通过光束可局部降低以在信息层上写入信息的粘性(viscosity)。依据该实施例，用户可以写入信息，然后在信息载体上将其擦除和重写。
本发明还涉及一种用于通过光束扫描信息载体的光学扫描设备，所述信息载体包括至少两个信息堆叠，其中每个信息堆叠包括第一电极、第二电极以及在第一和第二电极之间的信息层，其中信息层包括在第一和第二电极之间施加适当电势差之时能够发生旋转的分子，所述光学扫描设备包括用于产生光束的装置、用于将所述光束聚焦在信息层上的装置，以及用于在信息堆叠的第一和第二电极之间施加电势差的装置。
有利的是，所述光学设备包括用于支撑信息载体的夹持器(clamper)，所述夹持器包括用于在信息堆叠的第一和第二电极之间施加电势差的接触点。因此，传统的光学设备可以用于扫描依据本发明的信息载体，其中增加所述在传统光学设备的夹持器中的接触点和用于在这些接触点之间施加电势差的装置。
本发明还涉及一种通过光束从信息载体读取信息的方法，所述信息载体包括至少两个信息堆叠，其中每个信息堆叠包括第一电极、第二电极以及在第一和第二电极之间的信息层，其中信息层包括在第一和第二电极之间施加适当电势差之时能够发生旋转的分子，所述方法包括步骤：在要从其中读取信息的信息堆叠的第一和第二电极之间施加电势差，以及将光束聚焦在所述信息堆叠的信息层上。
本发明进一步涉及一种通过光束在信息载体上记录信息的方法，所述信息载体包括至少两个信息堆叠，其中每个信息堆叠包括第一电极、第二电极以及在第一和第二电极之间的信息层，其中所述信息层包括在第一和第二电极之间施加适当电势差之时能够发生旋转的分子，所述方法包括步骤：将光束聚焦在要在其上记录信息的信息堆叠的第一电极上以便局部减小第一电极的电导。
本发明还涉及一种通过光束在信息载体上记录信息的方法，所述信息载体包括至少两个信息堆叠，其中每个堆叠包括第一电极、第二电极以及在第一和第二电极之间的信息层，其中信息层包括在第一和第二电极之间施加适当电势差之时能够发生旋转的分子，所述方法包括步骤：将光束聚焦在要在其上记录信息的信息堆叠的信息层上以便局部降级信息层。
本发明还涉及一种通过光束在信息载体上记录信息的方法，所述信息载体包括至少两个信息堆叠，其中每个信息堆叠包括第一电极、第二电极以及在第一和第二电极之间的信息层，其中所述信息层包括矩阵，所述矩阵包括两种类型的表面带电的胶体微粒，一种具有负电荷，一种具有正电荷，所述表面带电的胶体微粒(colloidal particle)包括液晶分子，所述矩阵具有通过光束可局部降低的粘性，所述方法包括步骤：将光束聚焦在要在其上记录信息的信息堆叠的信息层上以便局部降低所述信息层的矩阵的粘性，和在所述信息堆叠的第一电极和第二电极之间施加电势差。
本发明进一步涉及一种擦除信息层上的信息的方法，其中已经依据如前面所述的方法记录了信息，所述擦除方法包括步骤：将光束聚焦在所述信息层上以便局部降低所述信息层的矩阵的粘性，并且在所述信息堆叠的第一电极和第二电极之间施加电势差。
本发明的这些和其他方面将从参照下文中描述的实施例中显而易见并进行阐明。
附图说明
现在通过举例、参照附图更加详细地说明本发明，其中：
图1a和1b示出了依据本发明的第一ROM信息载体；
图2a、2b和2c示出了依据本发明的第二、第三和第四ROM信息载体；
图3a、3b、3c和3d示出了依据本发明的第一、第二、第三和第四WORM信息载体；
图4示出了依据本发明在RW信息载体中未写入信息的层的结构；
图5示出了依据本发明在RW信息载体中的写入信息的层的结构；
图6示出了依据本发明的光学设备。
具体实施方式
图1a中表示了依据本发明的第一ROM(Read Only Memory只读存储器)信息载体。这种信息载体包括第一、第二、第三和第四电极11、13、15和17，第一和第二信息层12和16以及衬垫层(spacer)14。第一电极11、第一信息层12和第二电极13形成第一信息堆叠，第三电极15、第二信息层16和第四电极17形成第二信息堆叠。通过衬垫层14将两个信息堆叠隔离开。依据本发明的信息载体可以包括多于两个的信息堆叠。例如，依据本发明的信息载体可包括10、20或多达100或更多的信息堆叠。例如，图1b中绘制了依据本发明的包括8个信息堆叠的信息堆叠。
所述信息载体是ROM(只读存储器)信息载体，这意味着用户不能在该载体上记录信息。信息是在制造过程中记录的，并且不能被擦除。信息层12和16包括凹坑(pit)和凸区(land)，可以通过如压印和印制的传统技术来获得这些凹坑和凸区。
该信息载体旨在用波长为1的光束来扫描。为了不与光束相互作用，第一、第二、第三和第四电极11、13、15和17以及衬垫层14被挑选成对波长1是透明的，或者至少对该波长的吸收非常低。
信息堆叠的信息层包括在第一和第二电极之间施加适当电势差之时能够相对于其初始取向而发生旋转的分子。可以使用直流电压来实现这一点，但是优选使用交流电压。
为了获得第二信息层16，通过如压印的传统技术，对包括这些分子的层进行构图。然后，通过如旋涂、浸涂、气相淀积或溅射淀积的传统技术，在已构图的第二信息层16上沉积第三电极15。然后，例如通过旋涂来沉积衬垫层14，并且在衬垫层14上沉积第二电极13。然后，在第二电极13上沉积包括所述分子的层。为了获得第一信息层12对该层进行构图。重复这些操作，以获得包括多个信息堆叠的信息载体。
当在电极之间施加电势差时能够转向给定方向的分子例如是液晶分子。这种液晶单元例如在Peter.Collings，Jay S.Patel所撰写的，于1997年在纽约的Oxford University Press出版的“Handbook ofLiquid Crystal Research”中有所说明。例如，当在第一和第二电极11和13之间施加适当电势差之时，会产生电场，该电场的方向基本上垂直于第一和第二电极11和13。当第一信息层12的液晶分子受到该电场的影响时，转向该电场的方向。
当使用具有正介电各向异性的液晶分子时，出现这种情况。然而，依据本发明也可以使用具有负介电各向异性的液晶分子。在这种情况下，第一信息层12的液晶分子转向与电场方向垂直的方向。下面的描述适用于具有正介电各向异性的液晶分子。
而且，信息层可以包括单一类型的液晶分子，或者包括两种或多种类型的液晶分子的混合物。此外，信息层可以显示一个或多个与温度有关或与浓度有关的液晶相，如向列相(nematic phase)、近晶相(smectic phase)、手性向列相(chiral nematic phase)、铁电相(ferroelectric phase)或者圆盘形相(discotic phase)。
而且，信息层可以结合其它部件。例如，如在由R.A.M Hikmet撰写、G.P.Crawford，S.Zumer编辑、于1996年在伦敦的Taylor &Francis出版的“Liquid crystal in complex geometries.Formed bypolymer and porous networks”中所记载的，可将液晶分子结合到各向同性或各向异性网络中。这种网络强制的液晶层例如可以在原处产生，其中例如在所述参考中所述，利用UV-光来照射先前施加的反应混合物。
当第一和第二电极11和13之间没有施加电势差时，第一信息层12的液晶分子的方向是随机的，这样，第一信息层12对波长1基本上就是透明的。当在第一和第二电极11和13之间施加适当电势差之时，第一信息层12的液晶分子转向通过所述电势差而产生的电场的方向，这导致第一信息层12变为对波长1是吸收性和/或反射性的。这是折射率变化的结果，由第一信息层12的液晶分子的重新取向而引起。
依据本发明使用的这些分子也可以是包括带电的取代基的多个分子，所述带电的取代基转向由两个电极之间施加的电势差而产生的电流的方向。这种分子的例子是离子键聚合物或聚合电解质。聚合电解质或离子键聚合物由包含离子的聚合物构成，包括具有相对少量的单体单元的聚合物主干，所述单体单元具有作为侧基或结合到主链中的离子功能。在大部分情况下，可使用具有羧酸、磺酸或磷酸的结构，其部分或完全地与阳离子中和。例如由L.Holliday撰写并在1975年伦敦的Applied Science Publisher出版的“Lonic Polymer”中描述了这些材料。这些材料的具体例子例如是聚2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸(2-acrylamido-2-methylpropanesulphonic acid)、聚乙烯磺酸(ethylene sulphonic acid)、聚苯乙烯磺酸(styrene sulphonicacid)以及如聚乙烯-共甲基丙烯酸(ethylene-co-methyl acrylicacid)的共聚物(copolymer)的锌或钠盐。
可选择的是，可以改变这些聚合电解质或离子键聚合物，以包括中康酯单元(mesogenic unit)，存在于聚合主链、侧链或两者中。例如在Wilbert等人的Macromolecular Symposia(1997)，117 229-232的“Liquid-crytalline inomer”中描述了这种液晶离子键聚合物的具体例子。
而且，可以与采用的离子键聚合物或聚合电解质一起使用如溶剂、潜溶剂或软化添加剂的可选添加剂，以调节信息层的粘性，并且便于和优化材料的重新取向。
当在第一和第二电极11和13之间没有施加电势差时，第一信息层12的分子的方向是随机的，这样，第一信息层12对波长1基本上就是透明的。当在第一和第二电极11和13之间施加适当电势差之时，第一信息层12的分子全部转向某一方面，这导致第一信息层12变为对波长1是吸收性和/或反射性的。
所述方向取决于用在第一信息层12中的材料的性质。如果第一信息层12仅包括带电的取代基，所述方向是由所述电势差产生的电流的方向。如果所述信息层包括含有中康酯单元的带电的取代基，所述方向取决于中康酯单元的液晶分子的性质。
下面的描述适用于包括液晶分子的信息层。类似的描述适用于包括具有带电的取代基的分子的信息层，其可选地包括中康酯单元。
当为了从第一信息层12读取信息而扫描第一信息层12时，在第一和第二电极11和13之间施加电势差V1。这样，在第一和第二电极11和13之间形成电场。这样，第一信息层12的液晶分子转向该电场的方向，即基本上垂直于第一和第二电极11和13的方向。结果，第一信息层12变为对波长1是吸收性和/或反射性的。
电势差V1被挑选成当施加该电势差时，使得第一信息层12在波长l的吸收和反射变得相对高。电势差V1取决于波长1、液晶分子的化学结构、第一信息层12的层厚度以及第一和第二电极11和13。可用于第一和第二电极11和13的材料的例子是ITO(Indium Tin Oxide铟锡氧化物)、PEDOT(聚3，4-乙烯二羟噻吩(3，4-ethylenedioxythiophen))以及PPV(聚苯基乙炔(phenylenevinylene))。
然后，一旦第一信息层12的吸收和/或反射很高，就可以利用传统的读出技术(如用于读出CD-ROM的相差读出原理和幅度差读出)来从该信息层读取信息。
一旦已经读出第一信息层12的信息，就扫描第二信息层16。首先，使第一信息层12在去除电势差V1时是透明的。第一和第二电极11和13之间的电场消失，液晶分子向回旋转至其初始取向，这样，第一信息层12就变为透明的。
然后，使第二信息层16在第三和第四电极15和17之间施加电势差V2时是吸收性的。在该例中，由于第一和第二信息堆叠包括相同的液晶分子，因此V2等于V1。如果在第一和第二信息层12和16中使用能够转向给定方向的不同分子，那么V2就有可能与V1不相同。并且，如果信息层12和16的厚度不同，那么可能需要不同的电势差。
一旦第二信息层16是吸收性和/或反射性的，就可以从第二信息层16读出信息。由于所述第一信息层12已经变为透明的，因此第一信息层12不会干扰信息的读出。结果，仅仅寻址一个信息层就成为了可能，而信息载体的其他信息层基本上是透射的。通过在不同信息堆叠的电极之间施加适当电势差来寻址期望的层。
如果第一信息层12在反射和/或吸收状态中是足够透明的，那么也可以不是在已经使第二信息层16是吸收性/或反射性的之前，而是在这之后将第一信息层12变为透明状态。
通过传统的技术可以制造依据本发明的包括上述多个层的信息载体，所述传统的技术如压印、模塑、光刻技术、微接触印刷或气相淀积。
在上文的描述中，当在第一和第二电极之间没有施加电势差时，液晶分子的取向是随机的。当施加电势差时，它们转向与通过电势差产生的电场相平行或垂直的方向，这取决于液晶分子的性质。
应该注意，当没有施加电势差时，液晶分子还可以处于一定的方向，而该方向当在第一和第二电极之间施加电势差时可加以改变。例如，当没有施加电势差时，液晶分子可以平行于第一和第二电极，假定这种取向导致透明的信息层。然后，当施加电势差时，液晶分子转向垂直于第一和第二电极的方向，在这种情况中，考虑的信息层变为吸收性和/或反射性的。
在后者的情况中，当去除电势差时，液晶分子应该返回到其初始取向。在用于信息层的各向异性网络中可以实现上述情况。例如，如果当没有施加电势差时，液晶分子的取向是平面的，即平行于第一和第二电极，那么就结合具有正介电各向异性的液晶分子来使用沿平面取向的各向异性网络。如果当没有施加电势差时液晶分子的取向是垂直的(homeotropic)，即垂直于第一和第二电极，那么就结合具有负介电各向异性的液晶分子来使用垂直取向的各向异性网络。
可替代的是，可以对第一和第二电极进行化学和机械改变，以便在不施加电压时产生液晶对准的优选取向。
可替代的是，可以使用包围信息层的附加对准层。在信息堆叠的电极和信息层之间安置附加信息层。优选使用两个对准层，不过也可以仅使用这些对准层中的一个。
可以使用对准层，如通常用于传统的液晶显示器的构造的那些对准层、如摩擦的聚酰亚胺对准层、或光致对准层，如香豆素衍生物或肉桂酸盐衍生物。可以通过传统的加工技术再次实现这些层的沉积，所述加工技术如旋涂或浸涂。根据对准层的类型，需要随后的摩擦，或短暂的UV-曝光，以产生期望的取向。包围信息层的所使用的对准层优选是相同的，但也可以是不同的。使用聚酰亚胺的的好处在于：它们具有显著的温度稳定性，其完全高于大多数有机聚合物公共遵守的典型的退化温度。
图2a示出了依据本发明的第二ROM信息载体。在该附图中，与图1a中相同的数字代表相同的部件。信息载体包括第一、第二、第三和第四电极11、13、15和17，第一和第二信息层12和16以及衬垫层14。第一电极11、第一信息层12和第二电极13形成第一信息堆叠，第三电极15、第二信息层16和第四电极17形成第二信息堆叠。通过衬垫层14将两个信息堆叠分隔开。
下文中描述用于制造图2a的信息载体的制造过程的例子。通过如压印的传统技术，对第四电极17进行构图。然后，在已构图的第四电极17上沉积第二信息层，并在第二信息层16上沉积第三电极15。然后，在第三电极15上沉积衬垫层14，并在衬垫层14上沉积第二电极13。然后重复上面所述的操作，从而获得包括多个信息堆叠的信息载体。
为了寻址第一和第二信息层12和16，分别在第一和第二电极11和13之间以及第三和第四电极15和17之间施加电势差。
图2b示出了依据本发明的第二ROM信息载体。该信息载体包括第一、第二、第三电极21、23和25以及第一和第二信息层22和24。第一电极21、第一信息层22和第二电极23形成第一信息堆叠，第二电极23、第二信息层24和第三电极25形成第二信息堆叠。
下文中描述用于制造图2b的信息载体的制造过程的例子。通过如压印或印制的传统技术，对包括液晶分子的层进行构图。获得第二信息层24。然后，在已构图的第二信息层24上沉积第二电极23，并在第二电极23上沉积包括液晶分子的层。然后重复上面所述的操作，从而获得包括多个信息堆叠的信息载体。
为了寻址第一和第二信息层22和24，分别在第一和第二电极21和23之间以及第二和第三电极23和25之间施加电势差。
图2c示出了依据本发明的第三ROM信息载体。该信息载体包括第一、第二、第三电极21、23和25，以及第一和第二信息层22和24。第一电极21、第一信息层22和第二电极23形成第一信息堆叠，第二电极23、第二信息层24和第三电极25形成第二信息堆叠。
下文中描述用于制造图2c的信息载体的制造过程的例子。通过如压印的传统技术，对第三电极25进行构图。然后在已构图的第三电极25上沉积第二信息层24，并在第二信息层24上沉积第二电极23。然后对第二电极23进行构图，并在已构图的第二电极23上沉积第一信息层22。重复上面所述的操作，从而获得包括多个信息堆叠的信息载体。
为了寻址第一和第二信息层22和24，分别在第一和第二电极21和23之间以及第二和第三电极23和25之间施加电势差。
图3a示出了依据本发明的第一WORM(write once read many一次写入多次读出)信息载体。该信息载体包括第一、第二、第三和第四电极31、33、35和37，第一和第二信息层32和36以及衬垫层34。第一电极31、第一信息层32和第二电极33形成第一信息堆叠，第三电极35、第二信息层36和第四电极37形成第二信息堆叠。通过衬垫层34将两个信息堆叠分隔开。
第一和第二电极31和35具有电导，通过波长1的光束可以局部地减小所述电导。为了局部地减小第一和第三电极31和35的电导，需要功率相对高的光束。例如通过熔融、退火、光化反应、热破坏或退化使高的功率被吸收在材料中，并改变它的材料特性。在信息载体上写入信息的过程中使用相对高的功率，而在读取过程中使用较低的功率，该功率不能减小第一和第三电极31和35的电导。
为了在第一信息层32上写入信息，将功率相对高的光束聚焦于第一电极31上，从而局部减小第一电极31的电导，以写入标记。在图3a中，通过虚线表示第一电极31的电导减小的标记。
为了在第二信息层36上写入信息，将功率相对高的光束聚焦于第三电极35上，从而局部减小第三电极35的电导。
为了从第一信息层32读取信息，在第一电极31和第二电极33之间施加合适的电势差V1。在第一电极31和第二电极33之间产生电场，除了已经写入标记之处不产生电场之外，这是因为这些标记的电导太小，以至于不允许产生电场。因此，第一信息层32的液晶分子受电场的影响，除了位于写入到第一电极31的标记之下的部分不受电场的影响之外。结果，第一信息层32变为吸收性和/或反射性的，除了位于已写入的标记之下的那些部分中的信息层之外。
因此，位于标记之下的那些部分和未做标记的区域之下的那些部分之间的吸收和反射之差用于从第一信息层32读取信息。
为了从第二信息层36读取信息，在去除了电势差V1之时，使第一信息层32对波长1是透明的。因此，整个第一信息层32变成透明的。因此，第一信息层32不会干扰第二信息层36的扫描。然后，在第三电极35和第四电极37之间施加等于V1的适当电压V2，使第二信息层36对波长1是吸收性和/或反射性的。第二信息层36变为吸收性和/或反射性的，除了位于写入到第三电极35的标记之下的那些部分中的信息层之外。然后，可以从第二信息层36读取信息。
应该注意，与在图3a中表示的标记宽度相比，层的厚度不必对应于实物。信息层的厚度小于标记的宽度是有利的。如果信息层的厚度大于标记的宽度，那么甚至在位于标记之下的部分中也可以产生电场。于是，液晶分子受电场影响的部分可能会比期望的更大，这样就减小了这种信息载体的数据容量。对于光学记录来说，标记通常大于500纳米。结果，低于300纳米的信息层的厚度是优选的，从而避免了在已写入标记之下的部分中产生电场。
还应该注意，信息层的分解温度优选高于使第一电极的电导减小的温度。在写入过程中即使光束没有直接聚焦于信息层之上，该信息层仍将达到与写入标记的电极的温度不远的温度。
然而，如图3b所示，可以在依据本发明的WORM信息载体中使用分解温度低于使第一电极的电导减小的温度的信息层。在图3b中，信息载体进一步包括第一和第二热绝缘层38和39，所述热绝缘层分别设置于第一电极31和第一信息层32之间、以及第二电极35和第二信息层36之间。
第一和第二热绝缘层38和39被挑选成使其对波长1是透明的，并且具有高于使第一和第三电极31和35的电导减小的温度的分解温度。例如，ZnS-SiO2层可用作热绝缘层，以及耐高温聚合物(polymer)，如聚酰亚胺(polyimide)、聚醚酰亚胺(polyetherimide)、聚酯酰亚胺(polyesterimide)、聚硫胺亚胺(polyamidimide)、聚酰胺(polyamide)、聚甲基戊烯(polymetylpentene)、聚醚醚酮(polyetheretherketone)以及聚醚砜(polyethersulfone)。第一和第二热绝缘层38和39具有相对低的导热性。结果，在写入过程中第一和第二信息层32和36的温度低于第一和第三电极31和35的温度。因此，第一和第二信息层32和36可以具有相对较低的分解温度。
图3c示出了依据本发明的第三WORM信息载体。与图3a的第一WORM信息载体相比，图3c的信息载体进一步包括第一、第二、第三和第四附加电极310至313。这些附加电极用于当其中写入标记的第一和第三电极31和35部分降级时克服电阻的局部增大。具有高的降级温度的有机导电聚合物或比如ITO(铟锡氧化物)的无机层可用作附加电极。
图3d示出了依据本发明的第四WORM信息载体。该信息载体包括第一、第二、第三和第四电极31、33、35和37，第一和第二信息层32和36以及衬垫层34。第一电极31、第一信息层32和第二电极33形成第一信息堆叠，第三电极35、第二信息层36和第四电极37形成第二信息堆叠。通过衬垫层34将两个信息堆叠分隔开。
可以通过光束局部降级(例如光化学地退火、改变、熔融、固定或退化)信息层。为了局部降级第一和第二信息层32和36，需要功率相对高的光束。高的功率在材料中被吸收，并例如通过熔融、退火、光化反应、热破坏或退化来改变它的材料特性。在信息载体上写入信息的过程中使用相对高的功率，而在读出过程中使用较低功率，该功率不能使第一和第二信息层32和36降级。
信息堆叠的信息层的局部降级，导致降级区域中的分子在所述信息堆叠的第一和第二电极之间施加电势差时失去其旋转能力。因此，不管在该信息堆叠的第一和第二电极之间施加什么电势差，降级区域都保持为透明的。
为了在第一信息层32上写入信息，将功率相对高的光束聚焦于第一信息层32之上，从而使第一信息层32局部降级，以写入标记。在图3d中，用虚线表示第一信息层32降级的标记。在光束功率改变之时，或在光束聚焦于标记之上的持续时间改变之时，可以挑选信息层中标记的深度。具有不同的标记深度允许多级别的记录。在单级别的记录中，通常使用两个反射状态或级别，而在多级别记录的情况下，更多的反射级别被定义成表示数据。
为了在第二信息层36上写入信息，将功率相对高的光束聚焦于第二信息层36之上，从而使第二信息层36局部降级，以写入标记。
在把功率相对高的光束聚焦于必须要在其上写入信息的信息层之前，可以使该信息层成为吸收性的。这提高了对功率相对高的光束的吸收，增大了信息层的局部降级。
为了从第一信息层32读取信息，在第一电极31和第二电极33之间施加适当电压V1，使所述第一信息层32对波长1是吸收性的。第一信息层32变为吸收性和/或反射性的，除了已经在其中写入标记的区域除外，原因在于这些标记的分子不能旋转。因此，第一信息层32的标记和未标记的区域之间的吸收和/或反射之差用于从第一信息层32读取信息。
为了从第二信息层36读取信息，去除在第一电极31和第二电极33之间的电势差V1，使第一信息层32对波长1是透明的。因此，包括标记的整个第一信息层32变为透明的。第一信息层32因此不会干扰对第二信息层36的扫描。然后，在第三电极35和第四电极37之间施加等于V1的适当电压V2，使第二信息层36对波长1是吸收性和/或反射性的。第二信息层36变为吸收性和/或反射性的，除了已经在其中写入标记的区域除外。然后，可以从第二信息层36读取信息。
图4示出了依据本发明的未写入的RW(Rewritable可重写的)信息载体的结构。在图4中，仅表示信息载体的一个信息堆叠，其它的信息堆叠是类似的。该信息堆叠包括第一和第二电极41和43，以及信息层42。该信息层包括矩阵421和表面带电的胶体微粒，如微粒422和423。由球体表示表面带电的胶体微粒，并且该胶体微粒包括由短棒表示的液晶分子。棒形的表示并不把液晶的使用限制在棒形，而是也可以使用香蕉形或盘形液晶。矩阵421具有粘性，该粘性可借助于波长为1且功率相对高的光束而局部减小，以在信息层42上写入信息。在信息的读出过程中，使用功率较低的光束，该功率不能减小矩阵421的粘性。矩阵421被挑选成对波长1是透明的。
矩阵421可由其转变过程与温度相关的材料组成，所述材料可以是一级转变、二级转变或玻璃转变。优选的是，这种转变在远远高于周围温度，并且大大超过信息载体的典型的上限处理温度，但低于信息层中临近层的降级温度的情形之下进行。此外，矩阵可具有无机性质，但优选具有有机性质，如聚合性质。特别是，聚合物矩阵可由例如均聚物(homoplolymer)、共聚物(copolymer)或共混聚合物(polymerblends)组成。具有如玻璃转变的、与温度相关的转变的聚合物的例子是聚苯乙烯(polystyrene)和聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate)。
获得嵌入带电胶体微粒中的液晶分子的方法对本领域的普通技术人员来说是已知的。例如，如P.S.Drzaic撰写的，于1995年在新加坡的World Scientific上发表的“Liqud crystal dispersion”中所述，从涉及显示器的聚合物分散液晶(PDLC)开关获知封装的液晶。然而，通过通常交联的矩阵来固定液晶微滴的位置。例如在S.-A.Cho，N.-H.Park，J-W.Kim，K.-D.Sun，Colloidsandsurface，A：Phys-icochemical and engineering aspect，196，217(2002)中已经描述了能够在矩阵中连续分散的单独封装的液晶或液晶微囊的合成和使用。
各种液晶分子都可以用于如图4所示的信息载体中。例如，可以采用具有正或负介电各向异性的液晶分子。而且，也可以从例如棒形、香蕉形和圆盘形类型中选择液晶分子的类型。
当信息层42未被写入时，表面带电的胶体微粒随机地分散于矩阵421中。如图4所示，表面带正电的胶体微粒可以与表面带负电的胶体微粒成簇，以形成稳定的集合体。
在这种情况中，不管在第一和第二电极41和43之间施加了什么电势差，信息层42基本上对波长1是透明的。实际上，包括液晶分子的表面带电的微粒是胶体性的，这意味着表面带电的微粒与矩阵421的体积相比的体积分数相对较小。例如，该体积分数小于10％。优选的是，该体积分数小于5％。也可以在表面带正电的微粒和表面带负电的微粒中使用不同的液晶分子，以增强记录信息层的对比度。
为了在信息层42上写入标记，将功率相对高的光束聚焦于所述标记上。对位于该标记之下的矩阵421的部分进行加热，并达到减小其粘性的温度。在第一和第二电极41和43之间施加适当电势差V1，其在信息层42中产生电场，从而使表面带负电的胶体微粒与表面带正电的胶体微粒分隔开。这样获得写入的信息层，其在图5中表示。
图5示出了依据本发明的已写入的RW信息载体的结构。在该图中，与图4中相同的数字代表相同的部件。
在已经写入标记的信息层42的部分中，在负电极的表面处捕获表面带正电的微粒，在这种情况中，负电极是第一电极41，在正电极的表面处捕获表面带负电的微粒，在这种情况中，正电极是第二电极43。一旦标记已经写入，就不再把功率相对高的光束聚焦于所述标记之上。因此，将位于所述已写入标记之下的矩阵421的部分冷却，同时在冷却过程中保持电势差，并且带电微粒保持于各自的电极表面处，这是由于矩阵421的粘性阻止了这些带电微粒的迁移。
结果，一旦在信息层42上记录了信息，该第一信息层42就包括写入部分(在该部分中，在第一和第二电极41和43的表面处捕获表面带电的微粒)和未写入部分(在该部分中，表面带电的微粒随机地分散在矩阵421中)。
为了从信息层42读取信息，将低功率光束聚焦于该信息层上，并在第一和第二电极41和43之间施加适当电势差V2。电势差V2可以不同于V1。实际上，为了使带电微粒能够在矩阵421中迁移，使用电势差V1，而为了使液晶分子旋转，使用电势差V2。
如在图4的描述中所述，即使这些未写入部分中的液晶分子受电场的影响，信息层42的未写入部分也保持为透明的，这是由于带电微粒与矩阵421的体积相比的体积分数相对较小。然而，当在第一和第二电极41和43之间施加电势差V2时，信息层42的写入部分变为对波长1是吸收性和反射性的，因为液晶分子在小体积(即第一电极41附近)中的浓度相对高所导致的，这些分子全部转向相同的方向。结果，信息层42的未写入部分和写入部分之间的吸收和/或反射的差可以用于读出。
当扫描信息载体的另一信息层时，去除电势差V2，使信息层42是透明的。
可以擦除在图4和5中给出的信息载体的信息层上写入的信息，并且可以在这些信息层上重写信息。为了擦除在信息层42上写入的信息，用功率相对高的光束扫描信息层42。将矩阵421加热，并且降低矩阵421的粘性。在第一和第二电极41和43之间施加反向电势差-V3，以便使带电的胶体微粒能够沿着在写入过程中获得的迁移方向相反的方向迁移。选择电势差-V3的幅度以及在第一和第二电极41和43之间施加反向电势差-V3所持续的时间，以获得如图4所述的信息层42，表面带电的胶体微粒随机地分散于矩阵421中。如上面所述，然后可以在信息层42上重写标记。
需要注意，可以设计具有图4和5的信息载体的WORM信息载体。例如阻止使用者施加反向电势差以致写入的数据不能够被擦除就成为可能。例如可以在信息载体的所谓引入中包括这种限制。
还应该注意，在如图4和5所示的信息载体中可以进行多级别的记录。通过对在第一和第二电极41和43之间施加电势差V1使用不同的持续时间，可以使在负电极41的表面处捕获的带正电微粒和在正电极43的表面处捕获的带负电微粒具有不同的浓度。
图6示出了依据本发明的光学设备。这种光学设备包括用于产生光束602的辐射源601、准直透镜603、分束器604、物镜605、伺服透镜606、检测装置607、测量装置608和控制器609。该光学设备用于扫描信息载体610。信息载体610包括两个信息堆叠611和612，每一信息堆叠都包括至少一个信息层。
在可以是写入操作或读取操作的扫描操作过程中，通过由辐射源601产生的光束602来扫描信息载体610。准直透镜603和物镜605将光束602聚焦在信息载体610的信息层上。准直透镜603和物镜605是聚焦装置。在扫描操作过程中，可检测聚焦误差信号，该聚焦误差信号对应于光束602在信息层上的定位的定位误差。该聚焦误差信号可用于校正物镜605的轴向位置，以补偿光束602的聚焦误差。发送信号至控制器609，该制器驱动传动装置，以轴向移动物镜605。
通过检测装置607检测聚焦误差信号和在信息层上写入的数据。由信息载体610反射的光束602通过物镜605变为平行光束，然后经分束器604到达伺服透镜606。然后该反射光束到达检测装置607。
该光学设备进一步包括用于支撑信息载体610的夹持器620。所述夹持器620包括触点621至624。将这些触点621至624设计成当信息载体610放在光学设备中时，它们允许在信息堆叠的第一和第二电极之间施加电势差。在该例子中，当将信息载体610放在光学设备中时，第一接触点621与第一信息堆叠611的第一电极电接触，第二接触点622与第一信息堆叠611的第二电极电接触，第三接触点623与第二信息堆叠612的第一电极电接触，第四接触点624与第二信息堆叠612的第二电极电接触。然后，在接触点之间施加电势差。例如，为了使第一信息堆叠611的信息层对波长1是吸收性和/或反射性的，在第一和第二接触点621和622之间施加适当电势差。
应该注意，在另一实施例中，通过第二物镜、第二伺服透镜和第二检测装置可在传输中检测与信息载体610中写入的信息相对应的信号，第二物镜、第二伺服透镜和第二检测装置与物镜605、伺服透镜606和检测装置607放置在相对于信息载体610相反的位置。
还应该注意，在另一实施例中，信息载体610可以在整个载体背面具有反射镜，所述反射镜反射透过所有信息堆叠(包括一个被寻址的信息堆叠)的光束。在这种情况中，如图6所示的光学扫描设备可用于读取数据。
下面权利要求中的任何附图标记不应当理解为限制该权利要求。显而易见，动词“包括”及其变化的使用不排除在任何权利要求中限定的那些元件之外存在的任何其它元件。在元件之前的词“一个”或“一”不排除存在多个这种部件。

Claims (16)

1.一种信息载体(610)，包括至少两个信息堆叠(611、612)，其中每个信息堆叠包括第一电极(11、15)、第二电极(13、17)以及在第一和第二电极之间的信息层(12、16)，其中信息层包括在第一和第二电极之间施加适当电势差之时能够发生旋转的分子。
2.如权利要求1所述的信息载体，其中所述分子是液晶分子，所述液晶分子在受到由第一和第二电极之间施加的电势差而产生的电场的影响之时能够发生旋转。
3.如权利要求1所述的信息载体，其中所述分子包括带电的取代基，所述取代基在受到第一和第二电极之间施加的电势差而产生的电流的影响之时能够发生旋转。
4.如权利要求1所述的信息载体，其中可以通过光束局部降级所述信息层以在所述信息层上写入信息。
5.如权利要求1所述的信息载体，其中第一电极(31、35)具有电导，可以通过光束局部减小所述电导以在所述信息层上写入信息。
6.如权利要求5所述的信息载体，其中所述信息层(32、36)的厚度小于三百纳米。
7.如权利要求5所述的信息载体，其中所述信息层的分解温度高于使第一电极的电导减小的温度。
8.如权利要求5所述的信息载体，其中所述信息堆叠进一步包括在第一电极和信息层之间的热绝缘层(38、39)。
9.如权利要求1所述的信息载体，其中所述信息层(42)包括矩阵(421)，所述矩阵(421)包括两种类型的表面带电的胶体微粒，一种具有负电荷，一种具有正电荷(422、423)，所述表面带电的胶体微粒包括液晶分子，所述矩阵具有粘性，可以通过光束局部降低该粘性以在信息层上写入信息。
10.一种用于通过光束(602)扫描信息载体(610)的光学扫描设备，所述信息载体包括至少两个信息堆叠(611、612)，其中每个信息堆叠包括第一电极、第二电极以及在第一和第二电极之间的信息层，其中所述信息层包括在第一和第二电极之间施加适当电势差之时能够发生旋转的分子，所述光学扫描设备包括用于产生光束的装置(601)、用于将所述光束聚焦在信息层上的装置(603、605)，以及用于在信息堆叠的第一和第二电极之间施加电势差的装置。
11.如权利要求8所述的光学扫描设备，所述光学设备包括用于支撑信息载体的夹持器(620)，所述夹持器包括用于在信息堆叠的第一和第二电极之间施加电势差的接触点(621-624)。
12.一种通过光束从信息载体读取信息的方法，所述信息载体包括至少两个信息堆叠，其中每个信息堆叠包括第一电极、第二电极以及在第一和第二电极之间的信息层，其中所述信息层包括在第一和第二电极之间施加适当电势差之时能够发生旋转的分子，所述方法包括步骤：在要从中读取信息的信息堆叠的第一和第二电极之间施加电势差，和将光束聚焦在所述信息堆叠的信息层上。
13.一种通过光束在信息载体上记录信息的方法，所述信息载体包括至少两个信息堆叠，其中每个信息堆叠包括第一电极、第二电极以及在第一和第二电极之间的信息层，其中所述信息层包括在第一和第二电极之间施加适当电势差之时能够发生旋转的分子，所述方法包括步骤：将光束聚焦在要在其上记录信息的信息堆叠的第一电极上，以局部减小第一电极的电导。
14.一种通过光束在信息载体上记录信息的方法，所述信息载体包括至少两个信息堆叠，其中每个信息堆叠包括第一电极、第二电极以及在第一和第二电极之间的信息层，其中所述信息层包括在第一和第二电极之间施加适当电势差之时能够发生旋转的分子，所述方法包括步骤：将光束聚焦在要在其上记录信息的信息堆叠的信息层上以便局部降级信息层。
15.一种通过光束在信息载体上记录信息的方法，所述信息载体包括至少两个信息堆叠，其中每个信息堆叠包括第一电极、第二电极以及在第一和第二电极之间的信息层，其中所述信息层包括矩阵，所述矩阵包括两种类型的表面带电的胶体微粒，一种具有负电荷，一种具有正电荷(422、423)，所述表面带电的胶体微粒包括液晶分子，所述矩阵具有通过光束可局部降低的粘性，所述方法包括步骤：将光束聚焦在要在其上记录信息的信息堆叠的信息层上以便局部降低所述信息层的矩阵的粘性，和在所述信息堆叠的第一电极和第二电极之间施加电势差。
16.一种从信息层擦除信息的方法，在所述信息层上已经通过权利要求15的方法记录了信息，所述擦除方法包括步骤：将光束聚焦在所述信息层上以便局部降低所述信息层的矩阵的粘性，和在所述信息堆叠的第一电极和第二电极之间施加电势差。
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