专利名称：多层光记录介质、信息记录方法以及信息再生方法
技术领域：
本发明涉及使用光进行信息的记录再生的多层光记录介质、以及在该介质上记录、再生信息的方法。
背景技术：
光盘最大的特征是，能从记录再生装置取出记录介质(盘)和记录介质便宜。因此，在光盘装置中，希望在不失去该特征的情况下进行高速、高密度化。
已知的有各种用光照射记录膜记录信息的原理，在把有机材料作为记录层的光盘中已实用化的有CD-R或者DVD-R。它们用激光照射使在记录光源的波长中包含具有吸收的色素的记录层变质来进行记录。另外，利用膜材料的相变化(也称相转移、相变态)等、由于热引起的原子排列变化，用于可多次改写的信息记录介质。相变化光盘的基本结构是，在基板上层叠保护层、Ge-Sb-Te系列等记录层、保护层、反射层的结构。在相变化光盘中，正在开发记录膜达到到4层的多层光盘。但是在迄今的多层记录介质中，在3层或3层以上，各层的透过率和记录灵敏度有折衷关系，不可能得到再生信号质量和记录灵敏度之中哪个都不牺牲。另外，需要使层间隔做到大于等于20μm，以使不受相邻的层中记录的信息的坏影响(层间串扰)，层数多的话记录介质制作困难。
在特开2003-346378号公报中，记载了使用电致彩色发光材料、通过电压选择层的方式的光盘。作为装置，为从记录、再生装置的静止部分向旋转的盘供给电压，在旋转轴或其附近配置电压传送机构。在特开2003-346378号公报、特开2004-310912号公报中叙述了向层选择方式的光盘的电压传送机构。
电致彩色发光盘，通过下面透明电极、电致彩色发光膜、固体电解质膜、上面透明电极形成。通过在该上下透明电极间施加电压，固体电荷质膜内的H+(质子)或者阳离子进入电致彩色发光膜内，改变电致彩色发光材料的化学结构这样来进行着色。
专利文献1特开2003-346378号公报。
专利文献2特开2004-310912号公报。
发明内容
基于电压的层选择型光盘，具有能够把记录层的层数做的非常多这样的优点。因此，在迄今的电压传送机构中，为进行该记录层的层选择，在盘侧、装置侧设置和记录层的层数相同数目的针电极，进行通过切换的层选择。存在在今后伴随层数的增加配置大量的针电极的问题。对此，考虑以下两种应对方案。其一是把电极做进行微细化来对应多层化的方法。在该方法中，要求把盘、装置双方的微细的电极一对一固定的正确的定位精度，进而要求微细的电极加工、配线。因此，盘、装置的成本增高。另一是不改变电极的大小、增加电极面积来对应多层化的方法。在该方法中，不需要电极的微细化，但是伴随电极数的增加电极部分的面积要增加。其结果，导致记录面积降低(容量降低)。这意味着记录区域的每位的单价升高。
层选择型光盘，需要未被选择的记录区域透明。但是，伴随多层化，构成一张盘的层数也增大，每一层的微小的吸收的影响变大，信号强度降低。
ISOM2005中叙述了在使用层选择方式的电致彩色发光材料的光盘中多层化时必要的各膜的光学特性计算值(“Optical Characteristics forLayer-Selection-type Recordable Optical Disk(LS-R)”，A.Hirotsune等人，ISOM/ODS 2005 Tech.Degest(2005)MC7)。此时，在构成使用现状的电致彩色发光材料的光盘的材料中吸收最多、而在将来吸收变少困难的是透明电极层。在透明电极中，主要使用以ITO为代表的透明导电膜，但是该透明导电膜的透过率和导电率有折衷关系。下面，叙述其理由。
在古典电子论中，金属中的自由载流子吸收的吸收系数αf可用下式表示(J.I.Ponkove，“Optical Pr ocessing in Semiconductors”)αf＝Nq2λ2/(m*8∏2nc3τ) (1)这里，N为载流子密度、n为折射率、τ是散射的阻尼时间。
在半导体中，因为τ随散射的机制不同具有不同的波长依赖性，所以αf可以用下式表示。
αf＝Aλ1.5+Bλ2.5+Cλ3.5(2)这里，A。B、C是是由材料决定的常数。另一方面，成为薄板的电阻的基础的直流的导电率σ可以用下式表示。
σ＝Nqμ(3)这里，N是载流子密度，μ是移动度。该移动度μ在等方向的散射的场合，可以表示为μ＝q τ/m*，导电率σ可以用下式表示。
σ＝Nq2τ/m*(4)这里，如假定τ和自由载流子吸收的τc相同，则在自由载流子吸收和在导电率之间，成立下式的关系。
αf＝σλ2τc2/(8∏2nc3)(5)为降低透明电极的电阻率，需要提高吸收率(降低透过率)。亦即，在层选择型光盘中，理想的是一边解决该折衷关系一边大容量化。
本发明的目的在于，解决这些问题，实现稳定的大容量记录、层选择。
根据本发明的多层光记录介质，具有在一对电极间层叠形成的多个电致彩色发光记录层。配置多个电致彩色发光记录层，以使随着记录层接近光入射侧，单调增加或减小着色所需要的外加电压的阈值，或者使随着记录层接近光入射侧，单调增加或减小截止频率。
通过在所述一对电极上施加由直流电压的电压值、施加时间、交流电压的频率、振幅的任何一个的控制或者该控制的组合形成的层选择电压，能够选择性地只着色多个记录层中希望的一层。如对于该多层光记录介质进行记录、再生操作，则可以只对于选择的、着色的记录层进行信息的记录或者再生。
根据本发明，与现有的结构相比，减少透明电极层的层数，与此伴随电极数也减少。因为通过减少构成盘的层数，增加了盘的透明性，增加了能够层叠的层数，所以能够增加一张盘的容量。另外，因为减少了电极数，可以把在装置和介质中由于电极数增加引起的装置结构的变更抑制到最小限度。通过这些特征，能够提供廉价且能够高密度记录的装置、介质。
图1是本发明的电致彩色发光盘的电气等价电路模型图。
图2是在关注了在本发明的电致彩色发光盘中流经的电气路径时的电气等价电路模型图。
图3是表示在关注了本发明的电致彩色发光盘中流经的电气路径时的电气等价电路模型的另一个例子的图。
图4是模拟具有不同电气特性的电致彩色发光膜的直流电压的时间响应性的图。
图5是模拟具有不同电气特性的电致彩色发光膜的直流电压施加后的时间响应性的图。
图6是改变直流电压施加时间进行的层选择的说明图。
图7是消色时进行逆向直流电压施加的层选择的说明图。
图8是改变直流电压施加电压进行的层选择的说明图。
图9是间歇进行直流电压施加的方法的说明图。
图10是表示具有不同电气特性的电致彩色发光膜的交流电压的振幅比以及相位差的角速度依赖性模拟结果的图。
图11是改变交流电压施加的频率进行的层选择的说明图。
图12是使用改变了振幅的交流电压的层选择的说明图。
图13是使用具有偏移的交流电压的层选择的说明图。
图14是连续层叠多层电致彩色发光记录膜时的电气的等价电路模型图。
图15是表示本发明的一个实施例的信息记录介质的结构的图。
图16是表示设置信息记录介质的盘保持器一部分的电极的图。
图17是表示本发明的一个实施例的信号输入输出的框图。
图18是表示本发明的一个实施例的信息记录介质的结构的图。
图19是表示本发明的一个实施例的信息记录介质的结构的图。
图20是表示本发明的一个实施例的信息记录介质的结构的图。
符号说明1基板2透明反射膜3透明电极
4还元型电致彩色发光层5离子通过控制层6固体电解质层7氧化型电致彩色发光层8透明电极9基板10透明电极11引出电极12电极(盘侧)13电极(盘托装置侧)171信息记录介质(光盘)172电动机173光头174前置放大器175记录波形发生电路176激光驱动电路1778-16调制器178L/G伺服电路1798-16解调器具体实施方式
在本发明的信息记录介质中，使用电压选择式的层选择型多层光盘。在使用电压层选择式多层光盘记录介质时，设各记录层的基本状态为透明状态。在夹持记录层的电极层间只给施加电压的层着色。在本说明书中，把通过H+(质子)或者阳离子给电致彩色发光材料着色时的外加电压的方向定义为正。若通过记录激光照射失去着色功能而形成记录标记的话，层全部返回到透明时看不见记录标记，在其他层的记录、再生时不会成为故障。由此，因为没有其他层的干扰所以可以使层间隔变窄，比现有的多层盘能够做得层数更多，容量更大。
本说明书中所述的电致彩色发光材料层，除通过施加电压直接着色的材料的层外，也指具有通过施加电压发光的区域和接收该光着色或者消色的区域的层。为实现这样的记录介质，作为记录层，可以使用有机或者无机电致彩色发光材料层和固体电解质层的层叠膜、或者电致发光材料和光彩色发光材料的混合材料层或者层叠膜。由此，能够使只有任意选择的层吸收光，其他层几乎不吸收光。作为电致彩色发光材料，例如有氧化钨、噻吩系列有机分子的聚合体。作为其他的电致彩色发光材料，可以使用产业图书(株)平成3年6月28日初版发行的“电致彩色发光显示器”中叙述的各种材料等已知的多种电致彩色发光材料。
在本发明中，不是在现有的一组透明电极间夹持一层电致彩色发光记录膜的结构，而采用在一组透明电极间夹持多个电致彩色发光记录膜的结构。此时成为在一组透明电极中上、下合起来只露出两根针电极的状态，但是通过在该针电极上施加特定的电压，能够着色任意的层。
通过以上的结构，能够更加减少就其多层化而言成为最大问题的透明电极层的数目。这意味着能够增加能够层叠的层数，增大盘的容量。亦即，能够多层化的盘构造设计变得容易，另外在成本方面也具有优点。特别是作为透明电极在各种盘中使用的ITO，是包含铟的贵重资源，其枯竭成为问题，材料自身也昂贵，因为能够减少其使用量，从环境、成本的观点来看也是希望的。
在本发明中，在连接电压传送机构的电源中，使用设置能够变化直流电压值和/或直流、交流的施加方式的的机构的电源。在该电源中，也可以原样不变使用能够向外部输出任意的电压波形的、现在市售的脉冲发生器。
如下进行信息的记录再生。在旋转轴上固定的盘载放部上设置具有用一对电极夹持的通过电压施加着色的多个记录层的盘，通过盘按压部按压固定在盘载放部上载放的盘。该按压部与盘一起旋转。在从在盘载放部的盘接触面上设置的一对接触电极向包含多个记录层中的指定的一个记录层的一对电极上施加电压，以使指定的一个记录层着色。关于施加的电压在实施例中详细叙述。使着色这样指定的记录层，对于着色的记录层通过光照射进行信息的记录、再生。
为着色电致彩色发光膜，需要从电解质层向电致彩色发光层移动离子或者电荷，为越过界面移动所需要的能量(电压)具有阈值。下面，把离子或者电荷作为离子记述。该阈值，随电致彩色发光材料的种类、在电解质中包含的有助于着色的离子的含有量、即使是相同材料其膜质、界面的状态而变化。另外，通常电致彩色发光膜，在停止施加电压的时刻，向电致彩色发光层移动的离子返回固体电解质层而消色。即使仅停止施加电压也在消色方向前进，像着色时有阈值那样，该阈值与消色的时间有关系。阈值高的状态的电致彩色发光膜一旦着色保留长时间不消失。
在本发明中，使用电致彩色发光膜具有的3个特征。
(1)为使电致彩色发光膜通过电压着色需要具有阈值。
(2)所属阈值与电致彩色发光膜消色的时间有关。
(3)电致彩色发光膜可以认为是由电阻、电容成分组成的电路。
遵照这3个特征，通过控制在电致彩色发光盘上施加电压，可以以比现有的透明电极层少的介质结构、针电极少的装置结构，选择任意的记录层。
这里为考察电致彩色发光膜的着色机构，考虑图1所示的电气等价电路模型。为模型的简略化，把电致彩色发光膜、电解质层作为一组的电致彩色发光膜。这里，如考虑记录膜的垂直、水平方向，考虑等价电路模型的话，成为下面的样子。
在各元件的电阻R上附加下标表示。各透明电极(RITO_L、RITO_U)的水平、垂直(//、)的电阻成分为(RITO_L//、RITO_U//)、(RITO_L、RITO_U)，各透明电极和电致彩色发光膜的界面的电阻成分为(RITO_Li、RITO_Ui)，电致彩色发光记录膜的电阻成分为REC。另外，电致彩色发光记录膜的电容成分表示为CEC。如图1所示，电致彩色发光记录膜的电阻成分、电容成分并联的元件在记录膜面方向上成为多个连续的的形式。
假定仅着色电压流过的路径，则该等价电路模型可以简化为图2的样子。这里，只注意第n号电压流过的路径，把流过各元件的电流定义为式(6)、式(7)的样子。
In＝IRn+ICn(6)
I=Σk=1IIk...(7)]]>这里，In是流过第n号电致彩色发光电路的电流，IRn是流过第n号电致彩色发光电路的电阻成分的电流，ICn是流过第n号电致彩色发光电路的电容成分的电流。另外，I表示流过电路全体的电流，其值成为流过全体元件的电流的总和，用式(7)表示。
此外，根据电致彩色发光盘的介质结构，也有成为图3所示那样的等价电路模型的。这是在图1所示的电致彩色发光记录膜的电阻成分、电容成分并联的元件上，在电容成分前再附加一个电阻成分的形式。
本发明着眼于电致彩色发光盘具有的电气特性，其等价电路形状不限于图2所示的一例。以下的实施例中的模拟以及制作的介质，是图2所示的等价电路模型。
]>这里，使用递推公式，解式(8)的微分方程。
i=1R(V-1C∫idt)=1R(V-1Ci)...(8.1)]]>in+1=1R(V-1C(in+in-1))...(8.2)]]>这里，in-1、in、in+1分别表示时刻n-1、n、n+1的电流。在(8-1)式中把积分置换为总和∑，展开为(8-2)式的递推公式。求得的电致彩色发光记录膜的电容成分中的电压VC可以用式(9)表示。
VC=1CΣi...(9)]]>
这里，图4表示计算使用各种电阻R、电容C时的、VC的过渡现象的结果。图4左端的图线是对于R＝500Ω、C＝1pF的膜的结果、中央的图线是对于R＝500Ω、C＝0.11pF的膜的结果、右端的图线是对于R＝500Ω、C＝0.005pF的膜的结果。可知通过变化透明电极的电阻成分RITO、电致彩色发光记录膜的电容成分CEC，同阶跃形状的直流电压施加时的在电致彩色发光记录膜中的电压VC变化。再有，如注意电压刚施加后，则如图5那样。
接着，利用电致彩色发光膜具有阈值这件事实。为消色、着色电致彩色发光膜所需要的阈值，因为随电致彩色发光材料的种类、在电解质中包含的有助于着色的离子的含有量、即使是相同材料其膜质、界面的状态等而变化，所以存在装置依赖性，控制如何决定阈值非常难。
因此，在新的电致彩色发光膜和固体电解质膜之间作为离子通过控制膜设置一层SiO2中间层，通过控制其膜厚，或者固体电解质层的膜厚、固体电解质层中包含的有助于着色的水分量，可以改变上述阈值。
整理以上各点，在本发明中，预先准备控制透明电极的电阻成分RITO、电致彩色发光记录膜的电容成分CEC的盘，能够控制基于直流电压的施加时间的着色状况。
这里，假定着色所需要的电压(阈值)为3V。如并联连接上述3种电致彩色发光膜，则在这些电致彩色发光膜上施加同量的电压。如在各电致彩色发光膜上仅在5秒施加3V的直流电压，则仅C＝0.005pF的膜着色。如施加180秒(3分钟)的电压，则不仅C＝0.005pF的膜、C＝0.1pF的膜也着色。如施加300秒(5分钟)的电压，则全部3个膜都着色。亦即，通过控制施加电压量和时间，可以选择着色的电致彩色发光膜。
在本实施例中，在记录膜的层叠方向看，使单调增加或者减少为使电致彩色发光膜着色的阈值那样配置3个记录膜。亦即，在离记录再生时使用的光束入射侧近的一方，配置着色需要最长时间的电致彩色发光记录膜(在上述例子中C＝1pF的膜)，随着远离入射侧，顺序配置着色时间短的膜。或者在离光束入射侧近的一方，配置着色需要最短时间的电致彩色发光记录膜，随着远离入射侧，顺序配置着色时间长的膜。
图6表示用于层选择的台状直流电压。如以在离光束入射侧近的一方，配置着色需要的外加电压的阈值高的电致彩色发光记录膜，随着远离入射侧，顺序配置着色需要的外加电压的阈值低的电致彩色发光记录膜的场合为例说明，则在到某希望的层n着色所需要的时间 tn施加正电压，着色从离光束入射侧最远的层到选择层的全部层。实际上，因为在着色后进行记录再生，所以比tn大的、比下一层着色的时间tn+1短的时间好。设该时间为tCOL。接着，如停止施加电压，则电致彩色发光膜在时间tDE-COLn消色。此时，因为消色也从离开光束入射侧的最远的层顺序开始，所以成为等待规定的时间后只着色希望的层的状态。
在把着色需要的外加电压的阈值和层叠顺序反过来的场合，通过施加电压着色以及通过停止施加电压消色，从最接近光束入射侧的记录膜的顺序开始。但是，为仅着色希望的层的过程在任何场合都相同。
图6表示在第一周期只着色第一层(从入射侧看最里侧的层)、在第二周期着色第一层、第二层、在第三周期着色第一～第n层全部层时的、施加电压的时间变化。在这一场合，消色需要的时间和着色需要的时间同样，随着色层的数目增加而增加。通过这样控制直流电压的电压量，可以选择着色的电致彩色发光膜。另外，如图6所示，通过一起控制直流电压的施加时间、施加量，可以选择着色的电致彩色发光膜。
在消色时也可以如图7那样施加逆电压VDE-COL。通过施加逆电压，可以快速进行消色。
也可以控制着色、消色使用的电压值。例如如图8所示，通过越选择多个层时，越施加大的电压，能够使着色、消色需要的时间与层数无关为恒定。如使用这种电压施加方法，在信息读出时访问离开的层时也能使和访问邻接层时的时间相同。
在选择某层进行信息的读写时，如图9所示，比之消色时，在逆电压施加量VDE-COL或者逆电压施加时间tDE-COL变小的状态下，以阶跃进行电压施加。亦即，需要瞬时释放在等价电路模型内的电致彩色发光记录膜电容器上积蓄的电荷。通过重复进行该阶跃，可以恒定地维持着色层的状态。因为这样间歇重复正负的电压施加的方法，比之长时间施加恒定电压，膜上积蓄的能量，换言之，膜上积蓄的热量会变少，所以对于电致彩色发光记录膜的长寿命化也有效果。
基于交流电压的层选择作为实施例2，说明通过控制交流电压的频率进行层选择的实施例。进行了交流电压施加时的电气模拟。考虑在上述的RC串联电路上施加交流输入电压的情况。此时，电路方程式成为式(10)。
Ri+1C∫idt=Vsin(ωt)...(10)]]>V是施加的交流电压的振幅，ω是交流电压的振动数，t是时间。因为“电流”＝“电容器上积蓄的电荷q的时间变化(微分)”，所以把式(10)变形为式(11)。
Rdqdt+1Cq=Vsin(ωt)...(11)]]>对于在电容器中积蓄的电荷q解上述微分方程式后，成为式(12)的样子。
q=e-∫1CRdt{∫VRsin(ωt)e∫1CRdtdt}]]>=V1ω(R2+1ω2C2)(1ωCsin(ωt)-Rcos(ωt))...(12)]]>如设Z＝√(R2+1/ω2C2)、另外，θ＝tan-1(1/ωCR)，则可以用式(13)表示在电容器上积蓄的电荷q。
q=-VωZcos(ωt+θ)...(13)]]>这里，图10表示使用各种电阻R、电容C时的、计算角速度ω和输入交流振幅Vin和输出交流振幅Vc的比Vc/Vin、以及相位差θ的结果。图10左边的图线是对于R＝500Ω、C＝0.1μF的膜的结果、中央的图线是对于R＝500Ω、C＝1μF的膜的结果、右边的图线是对于R＝500Ω、C＝10μF的膜的结果。观察图线可知，串联RC电路作为低通滤波器工作。因此可知，通过改变透明电极的电阻成分RITO、电致彩色发光记录膜的电容成分CEC，交流电压施加时的电致彩色发光记录膜中的电压VC变化。这里，作为决定输出电压的参数，关注截止频率。
在本实施例中，在记录膜的层叠方向看，使单调增加或者减少为使电致彩色发光记录膜的截止频率那样配置3个记录膜。亦即，在离记录再生时使用的光束入射侧近的一方，配置电致彩色发光记录膜的截止频率最小的电致彩色发光记录膜，把截止频率最大的电致彩色发光记录膜配置在离光束入射侧最远的位置。或者，在离光束入射侧近的一方，配置电致彩色发光记录膜的截止频率最大的电致彩色发光记录膜，截止频率越小的电致彩色发光记录膜，配置在离光束入射侧越远的位置。
这里，假定着色需要的电压(阈值)为3V、施加电压为10V。在施加某任意角速度的交流电压时，得到输出比0.3(图中用对数轴表示，Log(0.3)约0.5)这是用于着色的条件。例如，在上述3种电致彩色发光膜的场合，如在各电致彩色发光膜上施加104rd/sec的角速度(Log(10000)＝4)的交流电压，则只着色图10左边所示的C＝0.1μF的膜(位于离光束入射侧最远的膜)。如施加3×103rd/sec的角速度(Log(3000)＝3.5)的交流电压，则不仅着色C＝0.1μF的膜、还着色在图10的中央所示的C＝1μF的膜。在施加103rd/sec的角速度(Log(1000)＝3)的交流电压时，包含图10右边所示的C＝10μF的膜的全部3个膜都着色。这里，因为角速度ω和频率f的关系由ω＝2πf给出，所以通过变化施加的交流电压的频率，能够选择着色的记录膜。
如下决定用于层选择的交流电压。只注意交流波形1个周期，考虑方法基本等同于施加阶跃状的直流电压。到为着色某一希望的层n需要的时间tn施加正电压VCOL，着色从最接近光束入射侧的层或者最远离的层到选择层的全部层。接着，电致彩色发光膜总是相同时间施加相同量的负电压来进行消色。因为交流的缘故，施加电压时刻变化，有助于电致彩色发光记录膜的着色、消色的电压为其一部分。
图11表示第一块只着色例如位于离开光束入射侧最远的第一层；第二块着色第一层、第二层；第三块着色第1～n层的全部层时的、施加电压形状。
和施加直流电压时同样，也可以控制着色、消色中使用的电压值。例如，如图12所示，通过在越选择多的层时，越进行多的电压的施加，因为着色需要的电压输出比变化，所以可以改变装置的输出频率。如使用该电压施加方法，就能够使用更窄频率范围的电源来进行层选择。
也可以在施加交流电压上设置偏移。例如如图13所示，通过在施加电压上施加正的偏移，可以控制在电致彩色发光记录膜上施加的正电压和负电压的时间比、电压量。在电致彩色发光记录膜中，与着色需要的正电压比较，负电压小。如使用这样的电压施加方法，则不会在电致彩色发光膜上施加过电压，能够期望提高耐久性。
多层连续层叠时的任意一层的选择方法连续层叠多层时的电致彩色发光盘的电气等价电路为图14。
图14是串联配置多个电致彩色发光膜，但是作为盘的结构，也可以并联配置它们。无论做成哪种情况，都可给出电气等价电路，所以通过解电路方程式能够求出在各电致彩色发光膜上施加的电压值。
在迄今的说明中，在选择某一个电致彩色发光膜时，例如着色、消色在从最里侧选择的电致彩色发光膜间存在的全部电致彩色发光膜。因此，在下一阶跃施加电压，可以只选择任意一层。
(1)越往离开光束入射侧远的里侧配置越容易着色的层(着色、消色需要的电压的阈值越高的，配置在跟前)。或者，反过来，越接近光束入射侧，配置着色越容易的层。
(2)从着色最容易的层到选择的层着色全部层。
(3)施加逆向电压，使到选择的层跟前的层消色。
在这样的结构中，包含多个电致彩色发光膜层的记录膜，需要满足(1)、(3)的条件，但是因为可以认为越难着色的层，一旦着色后消色也越难，所以用以下的方法可以制作满足该条件的记录膜。为控制这样的条件，如也在阈值的说明中涉及到的，可以举出下面的(1)～(3)的方法。
(1)改变多个记录膜的制膜条件或者膜厚，控制阈值、电气等价电路的方法。
(2)在电致彩色发光膜和供给离子的固体电解质膜之间设置离子通过控制膜，改变该离子通过控制膜的制膜条件或者膜厚，控制阈值、电气等价电路的方法。
(3)使用多种电致彩色发光膜、或者固体电解质膜、离子通过控制膜，控制阈值、电气等价电路的方法。
基于直流电压控制的层选择如图15所示，在直径12cm、厚度为0.6mm的表面上有轨道间距0.74μm、深60nm、沟宽0.35μm槽内记录用的寻道用的槽，在作为上述槽的摆动具有地址信息的聚碳酸酯基板1上形成Ag94Pd4Cu2半透明反射层2、ITO透明电极3，作为记录膜，使用还原型的电致彩色发光材料层4、离子通过控制层5、固体电解质层6、再一层离子通过控制层5、氧化型的电致彩色发光层7，两次重复该层叠进行层叠，制作含三层记录层的多层记录介质，用ITO透明电极8夹持。最后通过涂布形成紫外线硬化树脂层。
在电致彩色发光材料层中，作为着色材料使用氧化钨WO3以及氧化铟IrOx(x是不到1的正数)的层。其上通过离子通过控制层层叠固体电解质材料。电致彩色发光材料层通过溅射形成。电致彩色发光材料层，通过在上下电极间施加电压着色。各层通过溅射或者涂布形成，使光从上方入射。激光的波长取660mm，轨道间距取0.74μm。
各记录层使用在固体电解质的上面再加一层的3层结构。在3层结构的场合，例如做成作为氧化着色型第一着色层的IrOx或者NiOx(x是不到1的正数)的层、作为固体电解质的Ta2O5的层、作为还原着色型第二着色层的WO3的3层。在这一结构中，通过用氧化型、还原型两方的彩色发光材料膜夹持固体电解质膜，有效利用固体电解质中有助于着色的离子，可以减低着色时需要的电压。
层结构，是在丙烯基紫外线硬化树脂上有三连Li(正式名为三氟甲烷磺酸Li)、固体电解质层上有五氧化钽Ta2O5。电致彩色发光材料层由3层组成，例如是作为氧化着色型第一着色层的IrOx或者NiOx(x是不到1的正数)的层100nm、作为固体电解质的Ta2O5的层300nm、作为还原着色型第二着色层的WO3或者MoOx的层150nm的3层。电致彩色发光材料层，也可以由2层构造。在2层的场合，例如作为固体电解质层使用五氧化钽Ta2O5厚300nm，由WO3组成的着色材料层150nm的两层。
也可以在各自的记录层中使用这里举出来的多种电致彩色发光材料。因为在每种材料中为发生电致彩色发光现象需要的能量即本发明中的阈值不同，所以可以进行通过改变电致彩色发光材料的种类、厚度、密度的层选择。
使用无机材料层的场合的优点，因为光学性质(折射率)和透明电极ITO相近，能够进行通过溅射的高精度的膜厚控制，所以能够制作具有再现性良好的高透明性、以及设计的电气特性的多层信息记录介质。另外，因为构成多层信息记录介质的层全部可通过溅射制膜，所以能够使用已有的光盘制造线制作。
作为电致彩色发光材料层中使用的材料，也可以使用聚噻吩系列有机高分子、噻吩系列有机物的齐聚物或聚合物等有机材料。导电性有机材料，具有可通过涂布形成、着色效率优良的特征。噻吩的聚合体通过真空蒸镀或者电解重合形成。在电解重合中，作为单体使用作为噻吩衍生物的聚合物(3甲基噻吩)，作为支持电解质使用LiBF4，作为溶煤使用苯基氰。
使用有机材料层的场合的优点在于，具有导电性，导电率随温度上升增高，另外因为也可使具有光导电性，所以通过电场可加速光载流子，通过温度上升能够提高记录灵敏度，像WO3那样着色消色不需要向膜中增加减少水分(质子)。通过使Li等的离子向分子附近移动，向分子中给予电子用光能够形成激励状态，由此引起着色。因为导电率比无机的固体电解质大，所以使用有机和无机的固体电解质，也能够控制着色需要的电压的阈值。
为各记录层的着色需要的电压的阈值、电气特性值的控制，通过改变作为离子通过控制层5的SiO2的厚度来进行。从接近基板侧的层，把SiO2的膜厚做成0nm(无)、3nm、10nm厚。着色需要的电压的阈值、电气特性值，预先制作分别具有SiO2的离子通过控制层的单层的试样，通过该试样的测定结果来求得。阈值，一边慢慢使直流电压的大小增大一边通过给试样着色，来测定能够确认透过率变化时的电压值，电气特性值，通过阻抗测定计算等价电路来求得。
如果把SiO2的膜厚做成0nm、3nm、10nm厚，则在单层的试样中着色需要的阈值变大为0.1V、0.3V、0.9V，电阻以及电容成分的值(0.5kΩ，15μF)、(4.0k Ω，20μF)、(8.0k Ω，40μF)也变大。该特性值，满足为从所述多个记录层中选择任意一层所需要的必要的介质的条件。
在透明电极上施加与想要进行记录或者再生的记录层对应的电压后，因为仅该层着色，吸收、反射激光，所以照射波长600nm的激光后能够仅对着色的层选择性地进行信息的读出和记录。此时，其他的记录层无色，任何变化都没有。
进而在其上如图16所示，粘贴了直径120mm、厚度为0.6mm的聚碳酸脂基板9。光从该粘贴的基板侧入射。此外，代替离开光入射侧最远的透明电极，也可以使用W-Ti等金属电极。在反射层兼电极和上述透明电极10上，在各自的外圆周部设置引出电极11，为连接记录再生装置的盘旋转轴上的各自别的电极，连接盘中心孔附近的多个电极12。盘从图的状态使上下反转安装在旋转轴上。在旋转轴的盘托部分上在与盘的电极对应的位置上有在上下方向上具有少许弹性的多个电极13，接触盘的各电极。
对于上述记录介质，进行信息的记录再生。使用图17说明信息记录再生的操作。首先，对于作为进行记录再生时的电动机的控制方法，采用了在进行记录再生的每一区域中使盘的转速变化的ZCAV(Zoned Constant LinearVelocity)方式进行说明。
各自的数据以8位作为1单位，向8-16调制器177发送。在信息记录介质171上记录信息时，使用把8位信息变换为16位的调制方式即所谓的8-16调制方式进行记录。在该调制方式中，在介质上进行与8位信息对应的3T～14T的标记长度的信息的记录。图中的8-16调制器177执行该调制。此外，这里所谓T表示信息记录时的时钟的周期。使盘与光点的相对速度成为15m/s的线速度那样旋转盘。
把由8-16调制器177变换的3T～14T的数字信号，向记录波形发生电路175转发，生成多脉冲记录波形。在记录波形发生电路175内，把3T～14T的信号按时间序列交互与“0”和“1”对应。另外，在上述记录波形发生电路175内，在形成用于形成标记部的一系列的大功率脉冲序列时，有多脉冲波形表，其与根据标记部的前后的空白部的长度使多脉冲波形开始的脉冲宽度和最后尾的脉冲宽度变化的方式(自适应型记录波形控制)对应，由此，发生能够极力排除标记间发生的标记间热干涉的影响的多脉冲记录波形。
通过记录波形发生电路175生成的记录波形，向激光驱动电路176转发，激光驱动电路176根据该记录波形，使光头173内的半导体激光器发光。在光头173内，作为信息记录用的激光光束使用660nm的半导体激光器。另外，该激光通过NA0.65的物镜聚焦到光盘171的记录层上，通过照射激光光束进行信息的记录。
按上述记录原理，在同一或者不同的记录轨道上，从单一的光头或者多个光头形成多个光点，通过使用容易同时进行记录的多个光点，能够实现高速化。
此次，为确认是否能够进行层选择，层叠大小不同的记录膜，单独制作记录膜存在的区域，目视确认各记录层的着色、消色。
在记录膜的一对透明电极上施加2V、1分钟的直流电压，哪一个记录层都不着色。施加3V的直流电压后，可以确认，只最接近基板1的没有离子通过控制层SiO2的第一层的记录膜在1分钟后着色，在该状态施加10分钟电压后，在中央配置的离子通过控制层SiO2膜厚3nm的第二层的记录膜开始一点一点地着色。但是在该状态下即使施加1小时电压，也不能确认最接近光入射侧的离子通过控制层SiO2膜厚10nm的第三层的记录膜着色。
施加7V的直流电压后，目视确认只最接近基板1的没有离子通过控制层SiO2的第一层的记录膜在2秒种后着色，在该状态下施加1分钟电压后，在中央配置的离子通过控制层SiO2膜厚3nm的第二层的记录膜一点一点地着色，在该状态下施加10分钟电压后，最跟前的离子通过控制层SiO2膜厚10nm的第三层的记录膜也着色。
接着，研究通过逆电压的消色。在施加7V的直流电压10分钟后，在全部记录膜着色的状态下，若施加-1V的逆电压1分钟，则只有最里侧的第一层的记录膜消色。再一次，施加7V的直流电压返回全部记录膜着色的状态，施加-2V的逆电压2分钟后，里侧的第一层以及中央的第二层的记录层消色，只有最跟前的第三层的记录层有点多少变淡但仍为着色。
施加10分钟3V的电压后，最里的第一层的记录膜和中央第二层的记录膜着色，施加-1V的逆电压1分钟后，只有最里侧的第一层的记录膜消色。中央第二层的记录膜的着色，仍然是有点多少变淡但仍为着色。
整理以上的结果如下。
(1)只选择基板侧的第一层的方法施加1分钟3V的直流电压。
(2)只选择中央第二层的方法施加10分钟3V的直流电压，施加1分钟-1V的逆电压。
(3)只选择跟前的第三层的方法施加10分钟7V的直流电压，施加2分钟-2V的逆电压。
该结果表示，在具有多层具有不同的着色所需要的施加电压的阈值的记录膜的介质中，通过控制直流电压的施加电压量、施加时间，能够进行希望的层选择。
此外，此次，因为在单层膜中求得了阈值、电气等价电路，未必能求得实际的层叠样本内的各记录膜的正确的阈值、电气等价电路。因此，层选择条件要通过实际施加电压、研究着色状态来求。
基于交流电压控制的层选择说明不是用直流电压而是用交流电压作为施加电压进行层选择的例子。
介质，不使用实施例4的3层结构，电致彩色发光膜使用单层。在这种场合，从着色需要的电压值、着色效率的观点看，使用作为还原型的WO3的层好。着色需要的电压值比3层结构的高，但有介质结构变简单、容易求电气特性的优点。
如图18所示，在直径12cm、厚度为0.6mm的表面上有轨道间距0.74μm、深60nm、沟宽0.35μm槽内记录用的寻道槽，在作为上述槽的摆动具有地址信息的聚碳酸酯基板1上形成Ag94Pd4Cu2半透明反射层2、ITO透明电极3，作为记录膜，使用还原型的电致彩色发光材料层4、离子通过控制层5、固体电解质层6、再一层离子通过控制层5、氧化型的电致彩色发光层7，重复两次该层叠，制作含三层记录层的多层记录介质，用ITO透明电极8夹持。最后通过涂布形成紫外线硬化树脂层。
在电致彩色发光材料层中，作为着色材料使用氧化钨WO3的层。其上通过离子通过控制层层叠固体电解质材料。电致彩色发光材料层，通过在上下电极间施加电压进行着色。各层通过溅射或者涂布形成，使光从上方入射。激光的波长取660mm，轨道间距取0.74μm。层结构，是在丙烯基系列紫外线硬化树脂上使用三连Li(正式名为三氟甲烷磺酸Li)，固体电解质层上使用五氧化钽Ta2O5。电致彩色发光材料层由2层组成，是使用五氧化钽Ta2O5厚300nm的固体电解质层、和由WO3组成的着色材料层150nm的两层。
为各记录层的着色需要的电压的阈值、电气特性值的控制，通过改变作为离子通过控制层5的SiO2的膜厚来进行。从接近基板侧的层开始，把SiO2的膜厚做成10nm、3nm、0nm(无)。
施加振幅5V、频率102Hz的交流电压后，可以确认只有从激光入射侧看最跟前的无离子通过控制层SiO2的记录膜在1分钟后着色。但是，在该状态下即使施加1小时电压，也不能确认从激光入射侧看第二号的第二层以及位于最里侧的第一层的记录膜着色。
施加振幅5V、频率105Hz的交流电压后，可以确认从激光入射侧看最跟前的无离子通过控制层SiO2的第三层的记录膜以及在从激光入射侧看第二号的第二层上配置的离子通过控制层SiO2膜厚3μm的记录膜在1分钟后着色。但是，在该状态下即使施加1小时电压，也不能确认从激光入射侧看位于最里侧的第一层的记录膜着色。
施加振幅5V、频率107Hz的交流电压后，可以确认全部记录膜在1分钟后着色。这些记录膜几乎同时着色。
接着，对于通过逆电压的消色，使用了在直流电压中讨论的条件。在全部记录膜着色的状态下，在施加2分钟-3V的逆电压后，从激光入射侧看最跟前的第三层的记录层、从激光入射侧看第二号的第二层的记录层消色，只有从激光入射侧看位于最里侧的第一层的记录层多少变淡的部分还着色。在从激光入射侧看最跟前的第三层的记录层、从激光入射侧看第二号的第二层的记录层着色的状态下施加1分钟-2V的逆电压后，只有从激光入射侧看最跟前的第三号的记录层消色，从激光入射侧看第二号的第二层的记录层的着色多少有些变淡但仍维持着色状态。
整理以上的结果如下。
(1)只选择从激光入射侧看最跟前的记录膜的方法施加振幅5V、频率102Hz的交流电压1分钟。
(2)只选择从激光入射侧看第二号的记录层的方法施加振幅5V、频率105Hz的交流电压1分钟，施加-2V的逆电压1分钟。
(3)只选择从激光入射侧看位于最里侧的第三号的记录层的方法施加振幅5V、频率107Hz的交流电压1分钟，施加-3V的逆电压2分钟。
此外，在把作为离子通过控制层的SiO2的膜厚从接近基板侧的层开始做成0nm(无)、3nm、10nm的图19的介质的场合，第一层的记录层和第二层的记录层的层选择方法与上述相反。即，(1)只选择从激光入射侧看最跟前的记录膜的方法施加振幅5V、频率107Hz的交流电压1分钟，施加-3V的逆电压2分钟。
(2)只选择从激光入射侧看第二号的记录层的方法施加振幅5V、频率105Hz的交流电压1分钟，施加-2V的逆电压1分钟。
(3)只选择从激光入射侧看位于最里侧的第三号的记录层的方法施加振幅5V、频率102Hz的交流电压1分钟。
层选择中使用交流电压的最大的优点是，和直流电压时不同，不需要大地变化电压值(振幅)、施加时间。这是因为，如在电气等价电路中触及到的，记录膜具有电容成分，所以通过改变频率能够有效地使阻抗值变化，能够控制施加在电致彩色发光膜上的电压值。也可以在该交流电压上增加偏移。通过增加偏移，可以增加单位时间内施加的电压量，可缩短着色、消色需要的时间。
该结果表示，在具有为着色需要的施加电压的阈值不同的多层记录膜的介质中，通过控制交流电压的施加频率、直流电压的振幅，能够进行希望的层选择。
只基于直流电压的方向的层选择说明只控制施加的直流电压的方向(正负)进行层选择的例子。在本实施例中未记载的电致彩色发光记录膜的结构等和实施例4相同。
在层选择型光盘中，在满足各记录膜的阈值、电气等价电路的条件的同时进行连续层叠时，随着层数变多，从激光入射侧看在里侧配置的记录层的膜厚或者着色需要的施加电压条件越来越变得非常严格。
因此，考虑注意电压的方向，不太大改变施加电压量的大小、时间，仅用电压的方向进行层选择的膜结构。图20表示在本实施例的层选择型光盘中的层结构。和图15相同，在直径12cm、厚度为0.6mm的表面上有轨道间距0.74μm、深60nm、沟宽0.35μm槽内记录用的寻道槽，在作为上述槽的摆动具有地址信息的聚碳酸酯基板1上形成Ag94Pd4Cu2半透明反射层2、ITO透明电极3，作为记录膜，使用还原型的电致彩色发光材料层4、固体电解质层6、氧化型的电致彩色发光层7。接着，与迄今层叠的顺序相反，再一次重复进行层叠，制作含二层记录层的多层记录介质。离子通过控制层5，不一定必须，而是作为第一层和第二层的边界导入。最后，用ITO透明电极8夹持该多层记录层。
构成膜的一个一个的层，与图15时没有变化。但是，层叠顺序不同，改变了施加电压的方向，这样，就可以仅给图20中的单片的记录膜着色。另外，在该结构的场合，假定想再一个单片膜着色，因为要施加使其余的记录膜消色的逆电压，所以可以实现层选择的高速化。
层结构，在丙烯基系列紫外线硬化树脂上使用三连Li(正式名为三氟甲烷磺酸Li)、固体电解质层上使用五氧化钽Ta2O5。电致彩色发光材料层由3层或2层组成，在3层的场合，例如有作为氧化着色型第一着色层的IrOx或者NiOx(x是不到1的正数)的层100nm、作为固体电解质的Ta2O5的层300nm、作为还原着色型第二着色层的WO3的层150nm。
此外，记录膜也可以不是用3层结构，而用还原型电致彩色发光材料的WO3和固体电解质的Ta2O5的2层结构构成。在这一场合，可以做成只用WO3夹持Ta2O5的两侧非常简单的结构。在2层的场合，例如是使用五氧化钽Ta2O5厚300nm的固体电解质层、和由WO3组成的着色材料层150nm的两层。在这种场合也可以仅改变直流电压施加的方向着色、选择单片记录膜。
基于控制本实施例的电压的方向的层选择，在一对透明电极之间仅包含有2层记录膜，在这种场合，也可以将使用多层记录膜的信息记录介质的透明电极数减半。另外，也可并用基于控制该电压的方向的层选择，和基于控制阈值、电气等价电路的层选择。
权利要求
1.一种多层光记录介质，其特征在于，具有一对电极；和在所述一对电极间层叠形成的多个电致彩色发光记录层；通过在所述一对电极上施加由直流电压的电压值、施加时间、交流电压的频率、振幅的任何一个控制或者该控制的组合形成的层选择电压，只着色所述多个记录层中希望的一层。
2.根据权利要求1所述的多层光记录介质，其特征在于，所述多个电致彩色发光记录层，从接近光入射侧的一侧朝向远的一侧单调增加或者单调减少着色需要的施加电压的阈值。
3.根据权利要求1所述的多层光记录介质，其特征在于，所述多个电致彩色发光记录层，从接近光入射侧的一侧朝向远的一侧单调增加或者单调减少截止频率。
4.根据权利要求1所述的多层光记录介质，其特征在于，所述电致彩色发光记录层，具有层叠氧化着色型电致彩色发光材料层、固体电解质层、和还原着色型电致彩色发光材料层的结构。
5.根据权利要求1所述的多层光记录介质，其特征在于，所述电致彩色发光记录层，具有层叠氧化着色型或者还原型电致彩色发光材料层、和固体电解质层的结构。
6.根据权利要求1所述的多层光记录介质，其特征在于，所述电致彩色发光记录层，具有作为第一层层叠氧化着色型或者还原型电致彩色发光材料层、作为第二层层叠固体电解质层、和作为第三层层叠具有和第一层同样的着色机构的氧化着色型或者还原型电致彩色发光材料层的3层结构。
7.根据权利要求1所述的多层光记录介质，其特征在于，具有多组所述一对电极和所述多个电致彩色发光记录层的组。
8.一种信息记录方法，其特征在于，使用使从接近光入射侧的一侧朝向远的一侧单调增加或者单调减少着色需要的施加电压的阈值那样在一对电极之间层叠了多个电致彩色发光记录层的多层光记录介质、或者使从接近光入射侧的一侧朝向远的一侧单调增加或者单调减少截止频率那样在一对电极之间层叠了多个电致彩色发光记录层的多层光记录介质，给所述一对电极施加层选择电压，以使所述多个电致彩色发光记录层中已选择的一个记录层着色，用光照射所述多层光记录介质来在所述选择的记录层上记录信息。
9.根据权利要求8所述的信息记录方法，其特征在于，所述层选择电压是控制施加时间的直流电压。
10.根据权利要求8所述的信息记录方法，其特征在于，所述层选择电压是控制电压值的直流电压。
11.根据权利要求8所述的信息记录方法，其特征在于，所述层选择电压是控制载有偏移的振幅值的交流电压。
12.根据权利要求8所述的信息记录方法，其特征在于，所述层选择电压是控制频率的交流电压。
13.根据权利要求8所述的信息记录方法，其特征在于，所述层选择电压是对控制施加时间的直流电压、控制电压值的直流电压、控制振幅值的交流电压、控制频率的交流电压进行了两种或者两种以上组合的电压。
14.一种信息再生方法，其特征在于，使用使从接近光入射侧的一侧朝向远的一侧单调增加或者单调减少着色需要的施加电压的阈值那样在一对电极之间层叠了多个电致彩色发光记录层的多层光记录介质、或者使从接近光入射侧的一侧朝向远的一侧单调增加或者单调减少截止频率那样在一对电极之间层叠了多个电致彩色发光记录层的多层光记录介质，给所述一对电极施加层选择电压，以使所述多个电致彩色发光记录层中已选择的一个记录层着色，用光照射所述多层光记录介质来从所述选择的记录层再生信息。
15.根据权利要求14所述的信息再生方法，其特征在于，所述层选择电压是控制施加时间的直流电压。
16.根据权利要求14所述的信息再生方法，其特征在于，所述层选择电压是控制电压值的直流电压。
17.根据权利要求14所述的信息再生方法，其特征在于，所述层选择电压是控制载有偏移的振幅值的交流电压。
18.根据权利要求14所述的信息再生方法，其特征在于，所述层选择电压是控制频率的交流电压。
19.根据权利要求14所述的信息再生方法，其特征在于，所述层选择电压是对控制施加时间的直流电压、控制电压值的直流电压、控制振幅值的交流电压、控制频率的交流电压进行了两种或者两种以上组合的电压。
全文摘要
本发明的目的是提供能够以少的电极数实现高速记录、高密度记录的层选择型光盘。在一对电极3、8之间配置可独立选择的多个记录膜。通过控制各个记录膜着色需要的电压的阈值、电气特性，改变在一对电极间施加的电压，可以选择任意的层。
文档编号G11B7/24GK101064122SQ200610126540
公开日2007年10月31日 申请日期2006年8月25日 优先权日2006年4月24日
发明者向尾将树, 前田武志, 广常朱美 申请人:株式会社日立制作所