CN101533657A - 制造光学数据载体的方法 - Google Patents

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Abstract

一种制造光学数据载体的方法，其中在所述光学数据载体的一侧上提供实质上未硬化的树脂层。该实质上未硬化的树脂层被压印以具有限定了图形的浮雕图案。

Description

制造光学数据载体的方法
技术领域
本发明的实施例涉及一种制造光学数据载体的方法。本发明的实施例还涉及一种光学数据载体和用于制造光学载体的装置。
背景技术
诸如压缩盘(CD)、数字通用盘(DVD)和蓝光盘(BD)的光学数据载体经常在其读/写侧的相反侧被提供以图形。上述图形的至少一部分可被压印出来，即一部分图形可基于浮雕图案(relief pattern)。这个方法例如可以提供作为图形的全息图。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种具有限定图形的浮雕图案的光学数据载体的制造方法。另外的目的是提供相应的光学数据载体以及用于制造光学数据载体的相应的装置。这些目的分别通过权利要求1、9和13实现。
更多的细节将从附图以及随后的描述中变得显而易见。
附图说明
图1示出根据一个实施例的制造光学数据载体的方法；
图2进一步用以示出根据另一个实施例的制造光学数据载体的方法；
图3示出一种光学数据载体的结构；
图4示出根据另一个实施例的光学数据载体的结构；
图5示出根据另一个实施例的光学数据载体的结构；
图6示出根据另一个实施例的光学数据载体的结构；
图7示出根据另一个实施例的光学数据载体的结构；
图8示出根据另一个实施例的光学数据载体的结构；
图9示出一种用于制造光学数据载体的装置。
具体实施方式
下面对实施例进行描述。所有被描述的实施例可以任何方式组合，即不存在某些被描述的实施例不可与其他实施例组合的限制。另外应注意的是，贯穿于所述附图中的相同的附图标记表示相同或相似的部件。
图1中，在S100中提供光学数据载体。该光学数据载体可为盘状。可选择地，该光学数据载体可为矩形的，例如该光学数据载体为卡片状时。该光学数据载体可以是标准格式的，例如音频压缩盘(CD)、CD-ROM、数字通用盘(DVD)、双盘(dual disk)、蓝光盘(BD)、或高密度DVD(HD-DVD)。
该光学数据载体可以是在其非读/写侧上具有保护层的“完全地完成的”盘。可选择地，该光学数据载体仍然处于“原始状态”，且该盘的非读/写侧没有保护层。
在图1的S102中，在该光学数据载体的一侧上提供实质上未硬化的树脂层。例如，该实质上未硬化的树脂层可被提供在该光学数据载体的非读/写侧上。“实质上未硬化”意味着未充分硬化，因为随着时间的过去，与空气的接触可开始微小程度的硬化过程。在另一个实施例中，该树脂层可以完全未硬化。因此该树脂层也可被认为是“湿的”和/或具有高粘性的。
然后，在S104中，用浮雕图案压印该实质上未硬化的树脂层。该浮雕图案可限定诸如全息图的图形。该图形还可为“凹坑工艺(pit art)”，即在树脂层中由凹坑实现的图形。
这样，在S104中，该树脂层在未硬化的状态下被压印以具有浮雕图案。因此，用以压印的力为弱力，例如在0.45N/cm2至8.85N/cm2(5千克至100千克)范围内。该用于压印的力比起压印在硬化状态下的树脂层所需要的力相当地弱。因为未硬化的树脂层非常柔软(高粘性)，所以该树脂层非常紧密地贴合所施加的压模(薄垫片)的轮廓。因此浮雕图案的压印也可以被认为是将该浮雕图案按压、印或冲压到未硬化的树脂层中。
因为仅用几千克压印(印，冲压)浮雕图案，所以光学数据载体不会受到重压。另外，因为树脂层在未硬化的状态下被压印以具有浮雕图案，可以实现高质量的图像，这是因为未硬化的树脂层可以很容易充满用于压印的压模的任何空间(模具、间隙)。结果是图形的显著的外观，其中避免了甚至最小的表面缺陷和夹气(air inclusion)。当如上所述压印未硬化的树脂层时，表面缺陷可在几个微米的范围内，例如3-5微米。当压印硬化的树脂层时，压模(或薄垫片)会碰到并且刮擦硬化的树脂层，并且产生在300-500微米范围内的表面缺陷。
因为光学数据载体具有较小的分子应力且能够实现高质量的图像，所以制造成本由于低次品率(高产出率)被降低了。另外，光学数据载体可具有更长的寿命和更高的质量。此外，由于低的压力，压模可比在使用高的压力时寿命更长。因为在高的压力下，在压模和数据载体表面之间的灰尘会损坏压模。在低的压力下，灰尘没有这样的负面效果。
图2示出了本发明另一个实施例，其中在实质上未硬化的层的硬化过程开始之后，移除用于压印的压模。在图2所示的实施例中，除了图1中的框S100、S102和S104之外，在S106中，当以浮雕图案压印树脂层时，树脂层被硬化。这样，在图2所示的实施例中，当树脂层被硬化时，用于压印的压模保持在压印位置，即与该树脂层接触。硬化可以用例如紫外(UV)光来实现。
这样，硬化过程可在压印过程中被执行。压模可在树脂层完全硬化后被移去。可选择地，当移去该压模时，树脂层可以未完全硬化，而是仅硬化到一定程度使得浮雕图案保持足够稳定而基本上不受移除压模影响。
本发明另一个实施例中(在图中未示出)，可在实质上未硬化的树脂层的硬化过程开始之前一个预定时间段，将压模移去。该时间段可取决于未硬化的树脂层的粘性，并被选择成使得在硬化开始时浮雕图案保持基本上未改变。因此，该预定时间段是一个很短的时间段，例如在几个毫秒范围内。
图3和图4展示了本发明的两个实施例，其中压缩盘(CD)用作数据载体。
图3展示了CD 300的截面图。CD 300包括形成CD 300的读/写侧304的聚碳酸酯层302。另外，在聚碳酸酯层302中形成凹坑和岸台306，例如在CD 300为音频CD的情况下形成包括音频内容的凹坑和岸台306。
CD 300还包括反射层308、第一保护层309、树脂层310和第二保护层314。省去第一保护层309和第二保护层314也是可行的。在此情况下，树脂层310将邻接聚碳酸酯层302。此外，在此情况下，树脂层310可用作凹坑和岸台结构306的保护层。
可选择地，可在浮雕图案312上，即，在树脂层310上或树脂层310和第二保护层314之间，提供另外的反射层320。另外的反射层320可增强浮雕图案的效果。在浮雕图案限定了全息图的情况下，可增强全息效果。而且，由于压印未硬化的树脂层而产生的浮雕图案具有高精度，用于制造所述反射层320的反射材料可更精确地贴合浮雕的轮廓。因此，图像质量非常高。
树脂层310包括被压印的浮雕图案312，该浮雕图案至少部分地限定图形。当处于未硬化的状态时，树脂层310被压印出浮雕图案312。这样，树脂层的分子应力水平低于在未硬化状态下压印树脂层以具有浮雕图案时所产生的另一分子应力水平。换句话说，树脂层310实质上不具有或仅具有非常小的分子应力。另外，与用高压力(诸如在大于或等于88.6N/cm2(大于或等于1000千克)的范围内)压印浮雕时所产生的分子应力相比，层302、309的分子应力是非常低的。
另外，树脂层310不具有不希望的压印人工产物(artifact)，例如微裂缝、毛边等，而这些不希望的压印人工产物在用高压力以及在固化状态下压印树脂层使其具有浮雕图案时将会出现。
正如所提及的，因为通过提供未硬化状态下的树脂层310并在未硬化状态下将树脂层310压印出浮雕图案312来制造CD 300，聚碳酸酯层302和第一保护层309不具有或仅具有非常小的分子应力，小于树脂层310在硬化的状态下被压印出浮雕图案312时发生的相应分子应力。换句话说，如果树脂层310在硬化的状态下被压印出浮雕图案312，则需要高的压力且可能需要对树脂层310加热。这将引起下面的层309、302上具有相当大的应力，因而产生分子应力。由于有可能在树脂层310处于未硬化状态时以非常低的压力将树脂层310压印出浮雕图案312，所以在层309、302中这样的分子应力可被避免。当在硬化的状态下将树脂层310压印出浮雕图案312时，将需要88.6N/cm2至886N/cm2(1至10吨)或更大的压力。当在未硬化的状态下将树脂层310压印出浮雕图案312时，诸如在0.45N/cm2到17.7N/cm2之间(在5千克到200千克之间)的低压力就足够了。浮雕图案312可包括凸起和/或凹腔，该凸起和凹腔限定了，由于诸如在第二保护层314和树脂层310间的边界上的光的折射/反射的光学效应，而从CD 300的非读/写侧316可视的图形。所述光学效应由在反射层308上的反射支持。所述光学效应的增强可由可选择的另外的反射层320实现。
图形可以为诸如全息图、花押字(monogram)等。这样，凸起/凹腔318具有不同的高度/深度H1、H2是可能的。
树脂层310的材料可被称为“凹坑树脂”，因为相同的材料可同样用于具有包含数据的凹坑和岸台的层。
图4示出了根据本发明的另一实施例的CD 400的截面图。图4所示的实施例与图3所示的实施例类似，然而，在树脂层310和第一保护层309之间，提供了另外的树脂层402。
另外的树脂层402可由相对于树脂层310和第一保护层309具有好的粘附属性的材料制成。换句话说，树脂层310、另外的树脂层402、和第一保护层309(也为称作下层)分别包括第一、第二以及第三材料或由第一、第二以及第三材料组成，其中在第一和第二材料之间的第一粘附力和在第二和第三材料之间的第二粘附力大于在第一和第三材料之间的第三粘附力。
因此，另外的树脂层402还可以被认为是“适应层(adaptation layer)”或“粘附层”，其在CD的下层(图4所示的实施例中的第一保护层309)上实现树脂层310的高的粘附力。
此外，通过提供夹在树脂层310和第一保护层309之间的另外的树脂层402，用于树脂层310的材料的设计变得更加灵活。
关于树脂层310的材料，需要注意的是，应选择在下层上具有高的粘附力的材料，但当压印浮雕图案312时，在树脂层310的材料和用于压模的材料之间的粘附力应该是低的。
图5示出了DVD 500的截面图。DVD 500包括第一聚碳酸酯层502、第二聚碳酸酯层504、树脂层506和保护层508。保护层508是任选的并可被省去。
第一聚碳酸酯层502形成DVD 500的读/写侧510。在第一聚碳酸酯层502的读/写侧510的相反侧上，第一聚碳酸酯层502包括凹坑和岸台514。该凹坑和岸台514被提供有反射层516。
DVD 500的读/写侧510的相反侧，通过保护层508形成非读/写侧512。
可以有另外的多个层。例如，可在层502和504之间提供粘合剂层以提高层502和504的粘附。
如图3和图4中的实施例一样，树脂层506包括限定图形的浮雕图案518。如前所述，该图形可为全息图等，并且该浮雕图案518的凸起/凹腔可具有不同的高度。
同样，如在图3和图4中一样，可选择地，可在浮雕图案518上，即在树脂层506上，或在树脂层506和保护层508之间，提供另外的反射层520。另外的反射层520可增强浮雕图案的效果。在浮雕图案限定了全息图的情况下，可增强全息效果。而且，由于压印未硬化的树脂层而产生的浮雕图案具有高精度，用于制造所述另外的反射层520的反射材料，可更精确地贴合浮雕的轮廓。因此，图像质量非常高。
此外，正如与图3和4相关所描述的，由于在未硬化的状态下将树脂层506压印出浮雕图案518，层502、504、506和508都不具有或仅具有非常小的分子应力。因此，在压印时不施加高的压力并且层502、504中的分子应力很低。再如与图3和4相关所描述的，可以实现高质量图形，理由已经在上文中解释。
在图5的例子中，示出了一个单侧单层DVD(DVD5)。然而，所解释的原理可同样地适用于单侧双/两层的DVD(DVD9)或HD-DVD或其他具有相同或至少相似结构的光学数据载体。
图6示出了根据本发明另一个实施例的另一个DVD 600的截面图。与图3和4中的实施例类似，图6的实施例与图5的实施例相比，另外的树脂层602被提供于树脂层506和第二聚碳酸酯层504之间。如图4的实施例一样，另外的树脂层602可称为“适应层”，该层在层506和602之间以及层602和504之间实现强的粘附力。
如图5和图6，可以具有另外的层。例如，可在层502和504之间提供粘合剂层以改善层502和504之间的粘附。
图7示出了蓝光盘(BD)550的截面图。蓝光盘550包括覆盖层552、聚碳酸酯层554、树脂层556和保护层558。另外，蓝光盘550包括被反射层562所覆盖的凹坑和岸台结构560。
树脂层556包括浮雕图案566。如图3至6中的实施例一样，可选择地，可在浮雕图案566上提供另外的反射层564以增强浮雕图案的效果。如前所述，如果浮雕图案限定全息图，全息效果将增强。同样如前所述，由于压印未硬化的树脂层而产生的浮雕图案具有高精度，用于制造所述另外的反射层564的反射材料可更精确地贴合浮雕的轮廓。因此，图像质量非常高。
此外，如图3至6中一样，由于在未硬化的状态下将树脂层556压印出浮雕图案566，层552、554、556和558都不具有或仅具有非常小的分子应力。因此，在压印时不施加高的压力并且这些层中的分子应力很低。如上所述，可以实现高质量图形，理由已经在上文中解释。
图8示出了另一个蓝光盘570的截面图。与图3和4的实施例类似，当图8的实施例与图7的实施例相比时，另外的树脂层568被提供于树脂层556和聚碳酸酯层554之间。如上面所解释的，另外的树脂层568可以称为“适应层”，该层在树脂层556和聚碳酸酯层554之间实现强的粘附力。
图7和8所示的实施例示例性示出了具有25GB存储容量的蓝光盘(BD25)。因此，在图7和8的实施例中，仅存在一个凹坑和岸台结构560。然而，上述所解释的原理同样地可适用于具有更高存储容量的蓝光盘，例如50GB，75GB，100GB(BD 50，BD 75，BD 100)或存储容量更高的蓝光盘。在这种情况下，可有两个、三个、四个或更多具有凹坑和岸台结构的层。所述层可以被不同的反射材料覆盖，并且在不同的具有凹坑和岸台结构的层之间可以设置相应的间隔层。
需要注意的是，尽管图3至8涉及标准数据载体(CD，DVD，蓝光)的例子，但是用限定了图形的浮雕压印实质上未硬化的树脂层的原理同样适用于其他任何光学数据载体。而且图3至6的结构仅是例子，不同的结构是可能的。实际上，可在下面具有任意结构的数据载体的那侧上提供未硬化的树脂层。换句话说，图3至8的下面的层的结构仅仅是例举，而其他结构是可能的。
图9示出了用于制造光学数据载体的装置700。装置700包括支持部件702，该支持部件702由另外的支持部件704支持。支持部件702可由透明材料制成，例如由玻璃制成。另外的支持部件704不需要是透明的，并且其可由例如金属制成。
可选择地，装置700包括弹性支持部件706，其由例如硅或类似材料制成。弹性支持部件706具有“弹簧功能”。因此，在下面所描述的压印过程中，施加于压模/数据载体上的力可沿压模/数据载体的表面均匀地分布。
当制造上述包括浮雕图案的光学数据载体时，光学数据载体708被放置在弹性支持部件706上，并且在该光学数据载体708的表面上提供未硬化的树脂层710。
为了压印该未硬化的树脂层710以具有浮雕图案，使用包括相应浮雕图案714的压模712。由箭头716所示，压模712可上升/下降以实现压印过程。
从图9中应该清楚知道，为了用相应的浮雕图案压印未硬化的树脂层710，压模712下降并被按压于未硬化的提供于光学数据载体708上的树脂层710上。可以用0.45N/cm2至17.70N/cm2(5千克至200千克)范围内的压力，即低压力，将压模712按压于未硬化的树脂层710/光学数据载体708上。
当压模712位于压印位置，即压模712处于浮雕图案714与未硬化的树脂层710相接触的低位置时，该未硬化的树脂层710通过开启提供紫外(UV)光718的光源(图9未示出)来进行硬化。紫外光718穿过支持部件702、弹性支持部件706和光学数据载体708以硬化该树脂层710。
因此，如上所述，弹性支持部件706可由透明材料制成。
在另一个实施例中，压模的第一和/或第二部分722、724可由透明材料制成，例如由玻璃制成。这样，可从压模内或压模上方提供用于硬化的紫外光。而且，在此情况下，支持部件702、弹性支持部件706和光学数据载体708可由非光透射材料制造。
代替在光学数据载体和支持部件702之间提供弹性支持部件706，弹性支持部件706也可提供在压模712的第一部分722和第二部分724(也称为薄垫片)之间。
在另一个实施例中，装置700还可以包括真空腔720，该真空腔用于在树脂层710的压印/硬化进程中建立真空。通过在真空条件下压印树脂层710，可以避免树脂中的气泡。此外，由于树脂层是“湿的”，仅需要非常低的压力用于对压模712第二部分724中的浮雕图案714的完美转印。另外，不需要热源或类似物，而在硬化的树脂中进行压印是需要的。
由于低的压力，光学数据载体708不受到任何的压力，因此制备出的产品的质量高。另外，由于树脂层710在未硬化的状态下被压印，树脂完美地贴合压模712上浮雕图案714的所有刻痕和拐角(凹腔/凸起)，从而在制备出的光学数据载体上具有高质量外观的浮雕图案。结构越小，线条越精细，图像的质量越高。
此外，由于树脂层710在压印过程中处于未硬化的状态，因此压模712仅需要压在树脂层710上一段非常短的时间。例如，十分之几秒(0.1-0.6秒)或甚至更少的时间就足够了。取决于未硬化的树脂层的材料，硬化可能需0.6-12秒的时间。这样，提高了制造的速度，这是大批量生产的一个重要因素。
压模712可由诸如镍的金属制备。如上所述，选择用于树脂层710的材料，使得其不“粘住”压模712。换句话说，为树脂层710所选择的材料应容易从压模712的材料上移除。
在用闪烁的紫外光718硬化树脂层710之后，压模712被移去并且对装置700(压印单元)通风。

Claims (21)

1、一种制造光学数据载体(708)的方法，包括：
在所述光学数据载体(708)的一侧上提供实质上未硬化的树脂层(710)；
用浮雕图案(714)压印所述实质上未硬化的树脂层(710)，其中，所述浮雕图案(714)限定了图形。
2、如权利要求1所述的方法，其中压模(712)被用于压印，且在所述实质上未硬化的树脂层(710)的硬化过程开始后移开所述压模(712)。
3、如权利要求2所述的方法，其中用0.45N/cm2至17.70N/cm2范围内的力将该压模按压于该未硬化的树脂层(710)上。
4、如权利要求2或3所述的方法，其中压模(712)被用于压印，且在所述实质上未硬化的树脂层(710)的硬化过程开始之前一段预定的时间，将所述压模(712)移开。
5、如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述侧与所述光学数据载体(708)的读/写侧相反。
6、如权利要求4所述的方法，其中，当压印时，所述读/写侧被置于透明载体(706)上，且所述硬化过程包括穿过所述透明载体将紫外光施加于所述实质上未硬化的树脂层(710)。
7、如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中压模(712)被用于压印，并且施加于用于压印的所述压模(712)上的压力取决于所述实质上未硬化的树脂层(710)的粘性。
8、如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述光学数据载体(708)是盘状的。
9、如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中在所述光学数据载体的下层上提供另外的树脂层，所述另外的树脂层被夹置于所述下层和所述实质上未硬化的树脂层之间，其中所述实质上未硬化的树脂层、所述另外的树脂层以及所述下层分别包括第一、第二和第三材料，其中在所述第一材料和第二材料之间的第一粘附力和在所述第二材料和第三材料之间的第二粘附力大于在所述第一材料和第三材料之间的第三粘附力。
10、如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述压印至少部分在真空中进行。
11、一种光学数据载体(300)，包括：
具有被压印的浮雕图案(312)的树脂层(310)，其中所述被压印的浮雕图案(312)限定了图形，且其中所述树脂层(310)的第一分子应力水平低于当在88.6N/cm2或更高的压力下用浮雕图案压印硬化的树脂层时所产生的第二分子应力水平。
12、如权利要求11所述的光学数据载体(300)，其中在所述光学数据载体的另外的层上提供所述树脂层(310)，所述另外的层(309，302)具有各自的第三分子应力水平，所述第三分子应力水平分别低于当用浮雕图案压印硬化的树脂层由此对所述另外的层(309，302)施加力导致在所述另外的层(309，302)中产生相应的分子应力时的所述相应的分子应力。
13、如权利要求11或12所述的光学数据载体(300)，其中所述树脂层不具有不希望的压印人工产物，而如果在硬化的状态下用所述浮雕图案压印所述树脂层将出现该人工产物。
14、如权利要求11或12所述任一项的光学数据载体(300)，其中另外的树脂层(402)夹置于所述树脂层(310)和下层(309)之间，其中所述树脂层(310)、所述另外的树脂层(402)和所述下层(309)分别包括第一、第二和第三材料，其中在所述第一材料和第二材料之间的第一粘附力和在所述第二材料和第三材料之间的第二粘附力大于在所述第一材料和第三材料之间的第三粘附力。
15、一种装置(700)，包括：
支持部件(706)，具有适用于支持光学数据载体(708)的第一侧，所述支持部件由透明材料制成；
压模(712)，其包括限定图形的浮雕图案(714)，其中所述压模(712)适用于用所述浮雕图案(714)压印所述光学数据载体(708)的实质上未硬化的树脂层(710)；以及
光源，其位于所述支持部件的第二侧，并且适用于提供硬化光(718)，其中所述第二侧与所述第一侧相反，且所述硬化光(718)穿过所述支持部件(706)。
16、如权利要求15所述的装置(700)，其中所述光源适于当所述压模(712)在压印位置时提供所述硬化光(718)，在所述压印位置所述压模(712)与所述实质上未硬化的树脂层(710)接触。
17、如权利要求15所述的装置(700)，其中所述压模(712)适于在所述实质上未硬化的树脂层(710)的硬化过程开始之前一段预定的时间被移开。
18、如权利要求15至17中的任一项所述的装置(700)，其中用于压印的所述压模(712)所施加的压力取决于所述实质上未硬化的树脂层(710)的粘性。
19、如权利要求15至17中的任一项所述的装置(700)，包括在所述光学数据载体(708)上提供所述实质上未硬化的树脂层(710)的部件。
20、如权利要求19所述的装置(700)，包括在所述光学数据载体的下层上提供另外的树脂层的部件，所述另外的树脂层夹置于所述下层和所述实质上未硬化的树脂层之间，其中所述实质上未硬化的树脂层、所述另外的树脂层和所述下层分别包括第一、第二和第三材料，其中在所述第一材料和第二材料之间的第一粘附力和在所述第二材料和第三材料之间的第二粘附力大于在所述第一材料和第三材料之间的第三粘附力。
21、如权利要求15所述的装置(700)，包括真空腔，该真空腔适于至少在所述压模(712)和所述实质上未硬化的树脂层(710)之间提供真空。
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