CN101872628A - 光学数据存储介质及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及制作具有高密度数据层的多层光学数据存储介质的方法以及由此类方法制作的多层光学数据存储介质。

Description

光学数据存储介质及其制作方法
技术领域
本发明一般地涉及光学数据存储介质及其制作方法。更具体地描述了具有包括高密度数据层在内的多个数据层的光学数据存储介质及其制作方法。本发明减少了制造多层高密度数据存储介质的时间和复杂性。
背景技术
光学介质是主要的低成本高密度数据存储介质，因为这种介质提供高存储容量以及单位字节的合理成本。人们熟知的光学数据介质的应用是诸如压缩盘(CD)、数字多用途盘(DVD)等格式、诸如DVD-5和DVD-9等多层结构、诸如DVD-10和DVD-18等多面格式、诸如CD-R、CD-RW、DVD-R、DVD-RW、DVD+R、DVD+RW、DVD-RAM等一次写入及多次写入格式。近年来，技术的进步推出了诸如HD-DVD和蓝光碟(Blu-raydiscTM)等甚至更高存储密度的介质。
在预录制光学介质中，数据所采用的形式是在塑料工件表面上的凹洞和凹槽，用注塑、压塑、压印等方法形成数据层。在数据层上涂覆反射层以使数据得以由光学系统读取。对于CD技术而言，凹洞的最小长度通常是0.83微米(μm)，用输出波长为约785纳米(nm)的激光器读取，使用的透镜数值孔径是约0.45。大多数CD格式提供的数据密度是每一层约0.74吉字节(GB)。用DVD技术实现了更高的密度。为了读取DVD层中通常其最小凹洞长度为0.40μm的较小凹洞，使用的是波长约为653nm的红色激光束，透镜的数值孔径是约0.6。这比CD上可用的数据存储密度高得多。例如，在DVD-5格式中，所实现的数据存储密度是每层4.7GB。HD-DVD和蓝光存储介质的存储密度分别是约每层15GB和每层23至27GB。实现这种高存储密度使用了波长输出约为405nm的GaN半导体激光器。对于HD-DVD和蓝光技术，分别使用数值孔径0.65和0.85的透镜。HD-DVD和蓝光碟数据层的最小凹洞长度通常分别是0.2μm和0.15μm。
为了在一张碟片上存储更多的数据，使用多个数据层可能是有益的。可以使用各种方法制造多层数据存储介质。例如，制作有两个信息层的DVD碟片的一种方法是将只有单层DVD一半厚度的两个碟片粘合在一起。可以使一个数据层能够从正面读取，而另一个数据层可以从背面读取，或者可以使两个数据层都从单侧读取。如果是后一种情况，针对比较靠近激光源的数据层采用半反射层，而针对另一数据层采用全反射层。这样可以使一部分的激光穿过半反射层和第一数据层到达下面的高反射层，以便读取第二数据层。
制造多层碟片的方法是已知的。例如，史蒂文斯的美国专利US6177168揭示了使用注塑成型技术制造多层DVD的方法。模制了三个工件，其中两个具有一个金属信息层而另一面是平的，第三个具有在相反两侧的两个金属信息层。三个工件采用三明治构型粘合在一起，将具有两个信息层的工件置于中间。所揭示的方法用在制备诸如HD-DVD或蓝光格式的数据层等具有高密度数据层的多层碟片时产生各种问题。上述文献指出，外层工件的厚度应当是约0.550毫米(mm)，而中间工件的厚度由提供结构整体性的最小厚度确定，在示例实施方式中是约0.300mm。然而，用于HD-DVD的蓝光碟片的波长和数值孔径对光学路径的长度提出了苛刻的误差要求。在此方面，针对这两种格式的焦距预算(focus budget)分别是HD-DVD1.7μm、蓝光格式1μm。考虑到注塑成型工件通常最小厚度相对较大而高密度格式的误差要求又严格，注塑成型一般不适合制作从同一侧读取的多个高密度数据层。
因此，仍然需要一种改进的制作包括诸如HD-DVD或蓝光格式数据层等高密度格式数据层的多层光学数据存储介质的方法。还需要一种此类光学数据存储介质。
发明内容
本发明的第一方面提供制作光学数据存储介质的方法。该方法包括：(a)提供第一独立工件，该第一工件包括前表面和后表面，该第一工件前表面和后表面中的至少一个具有包括多个数据凹洞的第一数据层；(b)在靠近该第一数据层处形成第一反射层；(c)提供第二独立工件，该第二工件包括前表面和后表面，该第二工件前表面和后表面中的至少一个具有包括多个数据凹洞的第二数据层；(d)在靠近该第二数据层处形成第二反射层；(e)在第一工件上设置聚合物层；(f)将模具压入该聚合物层，在聚合物层中形成第三数据层，其中该第三数据层包括多个最小凹洞长度小于等于0.25μm的数据凹洞；(g)从聚合物层上分离模具；(h)在靠近该第三数据层处形成第三反射层；和(i)将该第一工件连接于该第二工件。
本发明的又一方面提供一种光学数据存储介质。该光学数据存储介质包括：第一独立工件，该第一工件包括前表面和后表面，该第一工件前表面和后表面中的至少一个具有包括多个数据凹洞的第一数据层；在靠近该第一数据层处的第一反射层；第二独立工件，该第二工件包括前表面和后表面，该第二工件前表面和后表面中的至少一个具有包括多个数据凹洞的第二数据层；在靠近该第二数据层处的第二反射层；在第一工件上的包括第三数据层的聚合物层，其中该第三数据层包括多个最小凹洞长度小于等于0.25μm的数据凹洞；以及在靠近该第三数据层处的第三反射层。
在本发明中，术语“在靠近...处”囊括了所标识的项目彼此直接接触、由一个或多个其它层或材料或者它们的组合分隔开。在反射层处于靠近数据层处的上下文中，这种“靠近”使得数据层得以由基于激光器的光学系统根据来自反射层的反射及非反射信号读取。
同样在本发明中，术语“高密度数据层”是指包括最小凹洞长度小于等于0.25μm，比如小于等于0.21μm、小于等于0.17μm或者小于等于0.15μm，例如0.2μm(HD-DVD格式)或约0.15μm(蓝光格式)的凹洞的数据层。
同样在本发明中，术语“高反射层”是指在读取波长的反射率在约80％以上的层，其中读取波长通常是在400nm至800nm，例如对于CD是785nm，对于DVD是650nm，而对于蓝光和HD-DVD格式是405nm。
同样在本发明中，术语“半反射层”是指在读取波长的反射率足以使与该层相关联的数据层的读取得以进行、同时又在该读取波长有足够的透射以使相当大量的光透过以便使激光束可以到达下面的反射层，并反射回来经过该半反射层到达光学信号检测器，使下面的数据层的读取得以进行的层。半反射层的反射率通常在读取波长为约18％到50％。
同样在本发明中，术语“反射层”涵盖了高反射层和半反射层。
在本发明中，“Tg”，即玻璃化转变温度，是用差示扫描量热法(DSC)测量的，取热流-温度转变的中点作为Tg值。
附图简要说明
现参考以下附图对本发明进行讨论，其中相同的附图标记指代相同特征，其中：
图1示出依据本发明一个示例性方面的具有第一和第二数据层的第一独立工件以及具有第三数据层的第二独立工件；
图2示出依据本发明又一示例性方面的具有4个数据层的光学数据存储介质；
图3示出依据本发明一个示例性方面的具有第一数据层的第一独立工件以及具有第二数据层的第二独立工件；
图4示出依据本发明又一示例性方面的具有3个数据层的光学数据存储介质；
图5示出依据本发明又一示例性方面的具有3个数据层的光学数据存储介质。
具体实施方式
现在参考附图描述本发明的示例性方面。图1示出第一和第二独立工件100、101。第一独立工件100在工件前表面上有编码信息数据层102，在工件后表面上有编码信息数据层104。第二独立工件101在工件前表面上有编码信息数据层106，后表面108是平表面。应该理解，在附图上下文中，名称“前表面”或“前侧”以及“后表面”或“后侧”是指所指定组件(例如工件或光学数据存储介质)的相反的两个侧面，而不是指实际应用中的特定功能或取向。第一和第二工件100、101中的任一个或者二者可以如第二工件101所示独立地在前表面或后表面上有单一数据层，或者如第一工件100所示具有在前表面及后表面上数据层的两层数据层结构。数据层102、104、106各自包括多个以预定模式精确地排列的小型信息凹洞109及平面(land)110。一旦形成，各数据层102、104、106即作为将设置于信息凹洞和平面上的各个关系反射层的模板。
第一工件100个第二工件101应当有足够的厚度以便能独立并承受需要执行的工艺过程，例如旋涂、粘合、压塑、镀金属、烘焙以及其它用于光学数据存储介质制造的生产工艺，而不会发生物理扭曲或翘曲。此外，光要通过第一和/或第二工件用于读取和/写入数据的，此类工件应当有足够的透明度，以准许用于在光学数据存储介质上读取或写入的激光有相当大的比例透过。尽管满足以上要求的工件最小厚度将取决于所使用的特定材料，但典型的工件厚度是约0.3mm以上，例如是0.4mm以上，以确保足够的刚性及结构整体性。虽然有以上情况，市场上的光学数据存储介质通常具有标准化的厚度规格。例如，蓝光格式碟片的标准厚度在约1.10和1.22mm之间。虽非意在限制本发明，此类针对当前市场上的碟片的工业标准在实践中会提出实用性设计限制。除了市场规范和机械约束之外，诸如焦距预算等光学规范会对工件的厚度以及光学数据存储介质中各层产生限制。例如，第一独立工件100和第二独立工件101的厚度可以分别是0.57至0.60mm和0.59至0.61mm。在示例性光学数据存储介质中，第一工件100的厚度是约0.59mm，第二工件101厚度约0.6mm。
考虑到聚合物化学性质、前体、合成方法、反应条件、及潜在添加剂的多样性，大量聚合物体系都可用来形成工件100、101。对所用材料进行变化的动力源自对特定材料性质的需求，例如坚挺度、透水性或透气性、光学透明度以及温度稳定性中的一项或多项。适合于工件100、101的材料是本领域已知的，例如包括聚碳酸酯、(甲基)丙烯酸酯、改性聚苯醚、聚苯醚/聚苯乙烯合金、聚环烯烃类(比如聚降冰片烯)、以及它们的组合和掺混物。这些材料中聚碳酸酯是典型的，例如拜尔公司的MakrolonTMDP1-1265。按照应用的要求，工件通常是光学透明的材料。工件可以采用本领域已知的技术制造，例如注塑成型或压塑成型、溶液浇铸或挤出技术。取决于所用的工艺，形成数据层102、104、106可能要求额外的压印步骤以形成凹洞109和平面110。
图2示出依据本发明第一示例性方面的光学数据存储介质200，其具有4个编码信息数据层。该光学数据存储介质具有如上所述的第一和第二工件100、101。该光学数据存储介质还包括：靠近第一数据层102处的第一反射层202；靠近第二数据层104处的第二反射层204；在第一反射层202上的聚合物层206，该聚合物层包括高密度格式(有多个数据凹洞，其最小凹洞长度为小于等于0.25μm)的第三编码信息数据层208；靠近第三数据层208处的第三反射层210；在该光学数据存储介质前侧214位于第三反射层上的盖层212；靠近第四数据层106处的第四反射层216；以及在第一工件100的第二反射层204与第二工件101的第四反射层216之间的粘合剂层218。粘合剂层218使第一工件100粘合于第二工件101。数据存储介质可包括其它层或材料，例如在光学数据存储介质的前侧214及后侧218之一者或两者上的标签(未示出)，在光学数据存储介质的后侧218上的盖层(未示出)，或者附加的保护层，比如防手印层、耐刮擦层和防湿层。至少第三数据层属于高密度格式，诸如蓝光格式。第一数据层102、第二数据层104和第四数据层106中的一个或多个可以是与第三数据层208相同的格式，或者是不同的格式，诸如CD、DVD或不同的高密度格式。在一种示例性装置中，第一数据层102和第三数据层208属于相同或不同的高密度格式。
第一、第二、第三和第四反射层202、204、210、216处于靠近各自数据层102、104、208、106处，使基于激光的光学系统能读取数据层得以进行。在该示例装置中，第一、第二、第三和第四反射层202、204、210、216各自与其相关联的数据层102、104、208、106直接接触。然而，应当清楚，如果需要，在反射层与相关联的数据层之间可以设置一个或多个层或材料，诸如提高反射层与数据层之间粘合性的材料，只要数据层可以由光学系统读取即可。
反射层202、204、210、216一般与其相关联的数据层102、104、208、106是保形的。取决于光学数据存储介质发挥功能的方式，反射层可以独立地选择为高反射性的或半反射性的。例如，如果第一和第二反射层202、204是全反射的，而第三和第四反射层210和216是半反射的，则第一和第三数据层102、208中包含的数据可以从光学数据存储介质的前侧214读取，而第二和第四数据层104、106中包含的数据可以从各自数据存储介质的后侧218读取。在本发明的示例性方面，光学数据存储介质在第一数据格式中可以从一侧读取，而在第二数据格式中从相反侧读取。例如，光学数据存储介质在诸如蓝光格式等高密度格式中可以从前侧214读取，而在DVD或其它格式中可以从相反侧218读取。
作为另一个例子，如果第二和第四反射层204、216是高反射的，而第一和第三反射层202和210是半透射的，则第一、第二和第三数据层102、104、208中包含的数据可以从光学数据存储介质的前侧214读取，而第四数据侧106中包含的数据可以从后侧218读取。
作为另一个例子，第一、第二和第三反射层202、204、210可以是半透射的，而第四反射层216是高反射的。在这种情况下，第一、第二、第三和第四数据层102、104、208、106均可以从光学数据存储介质的前侧214读取。
如以上所讨论，标签(未示出)可以任选地设置于光学数据存储介质的前侧214及后侧218中任一者或二者上。取决于光线是否通过标签来引入，标签可以是对读取波长不透明的或基本上透明的。后一种配制可以提供“透读”能力，以便在读取数据的同时向用户提供关于光学数据存储介质内容的信息。
现在描述制作图2所示光学数据存储介质的示例性方法。尽管为了示例性装置而描述了特定的工艺顺序，但应当清楚，本领域技术人员可以方便地实现其它顺序。
具有数据层102、104、106的第一和第二独立工件100、101可以参照图1所述来制作。在第一工件100的第二数据层104上形成第二反射层204，在第二工件101的第四数据层106上形成第四反射层216。如上所述，第二和第四反射层204、216在读取波长可以是高反射的或半反射的。用于光学数据存储介质的合适的高反射和半反射材料及其沉积技术在本领域是已知的，例如参见美国专利5171392、6、007889、6280811、6451402、6764735、6790503、6544616B2、6852384、和6841219、7384677。典型的高反射材料包括例如铝、铜、银、金、及其合金。其中，铝及铝合金通常用于低数据密度格式，而银及银合金通常用于高数据密度格式。尽管取决于所使用的具体材料，但高反射层通常厚度是40至100nm。合适的半反射层材料包括例如硅、金、银、银基合金、铜、铜基合金，其中的银基合金是与选自下组的一种或多种合金材料的合金：金、钯、铜、铑、钌、锇、铱、锌、铝、铂、镁、硅、镉、锡、锂、镍、钴、锰、铟、铬、锑、镓、硼、钼、锆、铍、钛和锗；其中的铜基合金是与选自下组的一种或多种合金材料的合金：银、镉、金、镁、铝和镍。尽管取决于具体材料，但半反射材料的典型厚度是5至70nm。材料的透射/反射性质在一定程度上取决于材料的厚度，涂层越薄通常透射率越大。应当清楚，反射层可以是单一层或者是包括叠置的多个相同或不同材料的层。反射层可以用众所周知的沉积技术沉积，诸如包括溅射、蒸镀和离子镀、无电镀在内的物理气相沉积法(PVD)以及化学气相沉积法(CVD)，对具体技术的选择取决于所沉积的材料以及其它考虑因素。薄膜的透射及反射性质取决于诸如薄膜厚度、材料组成、光波长及表面糙度等因素。
接下来可以采用已知材料和技术将第一和第二工件粘合在一起，方法是在第一工件和第二工件之一或二者之上涂覆一层粘合剂218。例如，可将粘合剂涂覆在第一工件100的后侧在第二反射层204上和/或在第二工件的前侧在第四反射层216上。随后，使第一工件100的后侧与第二工件101的前侧接触并施加压力。可用于涂覆粘合剂的涂布技术包括例如旋涂、辊涂和丝网印刷。典型的粘合剂包括热融胶及可紫外固化的光敏聚合物，诸如紫外固化丙烯酸类，例如
Figure GSA00000039158600091
Plastilack RengoluxTM 3203-098紫外固化粘合剂。在热融胶技术中，将熔融的热塑性树脂设置在第一和第二加工的工件之一或二者上，加压把工件压合在一起。在紫外粘合法中，粘合剂是可紫外固化型的，通常通过旋层法(spin lamination)涂覆在第一和第二加工的工件之间。在本方法中，将液体紫外固化粘合剂涂覆在第一或第二工件上。第一和第二工件中的另一个放置在涂覆了粘合剂的工件之上，随后将所得结构高速旋转。该旋转步骤使粘合剂铺展在工件的粘合表面上。用紫外辐射，粘合剂即固化成固态，两瓣就粘合在一起成为整体的结构。
在将第一和第二工件100、101粘合之后，可以对第一工件的前表面进行处理。可以如参照第二和第四反射层204、216所述的方法制作第一反射层202。接下来在第一反射层204上形成聚合物层206。如上所述，第三数据层属于高密度格式如蓝光格式并具有最小凹洞长度为小于或等于0.25μm的凹洞，比如小于或等于0.21μm、小于或等于0.17μm或小于或等于0.15μm，例如HD-DVD格式约为0.2μm，蓝光格式约为0.15μm。例如，形成聚合物层206的材料和技术可以参见美国专利申请2008/0226889A1，申请人是Bu等，其内容通过引用结合于此。
依据一个示例性方面，用于形成聚合物层的固化组合物包括一种或多种可聚合材料、聚合引发剂以及任选的一种或多种添加剂。适合用在可固化组合物中的可聚合材料包括例如选自烯键式不饱和单体、烯键式不饱和低聚物、环氧单体、环氧低聚物、环氧化物、内酯、内酰胺以及亚胺类。例如，可聚合材料包括至少一种单官能材料和至少一种多官能材料。
合适的单官能材料包括例如选自以下的那些：单官能(甲基)丙烯酸酯、环氧(甲基)丙烯酸酯及氨基甲酸酯-(甲基)丙烯酸酯。单官能材料可以选自单烯键式不饱和材料，如单烯键式不饱和丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。单烯键式不饱和材料通常重均分子量例如为100至100000，比如100至50000、100至25000、100至15000、100至10000、100至5000、100至4000、100至3000、100至2000、100至1000或100至500。
合适的多官能材料包括例如选自二官能及三官能(甲基)丙烯酸酯、环氧(甲基)丙烯酸酯及氨基甲酸酯-(甲基)丙烯酸酯的材料。该至少一种的多官能材料可以选自多烯键式不饱和材料，例如具有2到4个可聚合乙烯基或2到3个可聚合乙烯基的材料。多烯键式不饱和材料的重均分子量例如是100至100000，比如100至50000、100至25000、100至15000、100至10000、100至5000、100至4000、100至3000、100至2000、100至1000或100至500。
聚合引发剂可以选自阳离子引发剂、自由基引发剂、及它们的组合。聚合引发剂可以进一步选自光引发剂、热引发剂、及它们的组合。合适的热引发剂包括例如选自过氧化物类、过硫酸盐及叠氮化物类的热自由基固化引发剂。合适的光引发剂包括例如二苯甲酮、苯乙酮衍生物、α羟基酮、单酰基氧化膦、二酰基氧化膦。聚合引发剂通常是光引发剂，其在固化组合物中所占的量足以提供快速固化、合理的成本、良好的表面、彻底的固化、以及老化后也不会泛黄。
可固化组合物还包括一种或多种可任选的添加剂。此类可任选的添加剂包括例如紫外吸收剂、填料、链转移剂、增塑剂、润湿剂、稳定剂、促粘剂、流平剂、缓蚀剂、防腐剂、脱模添加剂、脱模剂、防粘剂、含氟化合物、活性稀释剂(例如苯氧基丙烯酸乙酯)和含硅烷化合物。通常会使用脱模添加剂。脱模添加剂可以是一种选择性地迁移到未固化的可固化组合物空气界面的材料。示例性脱模添加剂包括二甲基二氯硅烷、三甲基氯硅烷及其它硅烷化剂、聚全氟醚、聚醚改性聚硅氧烷如聚醚改性聚二硅氧烷、以及它们的组合。
用于形成聚合物层的示例性可固化组合物包括：50到65重量％的低聚物，选自重均分子量300至2000的双酚A环氧丙烯酸酯、环氧乙烷、2，2′-[(1-甲基亚乙基(ethylidine))双(4，1-亚苯氧基亚甲基)]二-均聚物，重均分子量300至500的2-丙烯酸酯，二缩水甘油醚双酚A的二丙烯酸酯和烷氧基化的双酚A二丙烯酸酯；10到20重量％的低Tg单体，选自C6-C22烷基丙烯酸酯和C6-C22烷氧基丙烯酸酯，例如选自2(2-乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯，丙烯酸异癸酯，以及它们的组合；9到14重量％的高Tg单体，其中高Tg单体是丙烯酸异冰片酯；10到16重量％的二官能单体，选自1，6-己二醇二丙烯酸酯，三环十二烷二甲醇二丙烯酸酯及它们的组合；4到9重量％的光引发剂，其中光引发剂是1-羟基-环己基-苯基-酮；以及0到1.5重量％的脱模添加剂，其中脱模添加剂是聚醚改性聚二甲基硅氧烷。
依据制作聚合物层206的示例性方法，可固化组合物以未固化态沉积在第一反射层202上。可以用已知的涂布技术用可固化组合物涂布第一工件，所述涂布技术诸如辊涂、缝模涂布、丝网、旋涂、斑模涂布(patch diecoating)、缝模或挤出涂布、滑动或分级(cascade)涂布、幕涂、凹版涂布、浸涂、喷涂、弯液面涂布(meniscus)、刷涂、气刀刮涂、丝网印刷、静电印刷、热印及喷墨打印。其中旋涂是典型方法。使沉积的可固化组合物接受刺激中，通常是光化辐照，诸如紫外线辐照，促使沉积的可固化组合物发生聚合，形成固化的可固化组合物。第三数据层208通过压纹法形成在聚合物层的表面中。在这种工艺中，将模压入固化的可固化组合物中，在其中形成各要素(feature)，这些要素可以以高密度格式如蓝光或HD-DVD格式的可读信息。然后将模从固化的可固化组合物上分离。聚合物层通常平均厚度是0.02至0.03mm，例如0.024到0.026mm，比如约0.025mm。需要注意，在模与固化的可固化组合物相接触时，第三数据层208的形成并不要求用光化辐照进行固化。
在将模压入固化的可固化组合物之时的模温度(即压印温度)通常高于将模从固化的可固化组合物分离之时的模温度(即分离温度)。所述模、固化的可固化组合物和工件中的至少一个进行加热，然后将模压入固化的可固化组合物，而且在将模与固化的可固化组合物分离之前冷却。模通常在2.75至27.5兆帕(MPa)的压力(即压印压力)压入固化的可固化组合物。在固化的可固化组合物表面和模表面的至少一个上施涂脱模添加剂。
在形成第三数据层208后，采用以上对第一、第二和第四反射层202、204、216描述的材料和技术在第三数据层208上形成第三反射层210。
依据本发明的又一方面，采用以上对聚合物层206和第三数据层所描述的材料和技术在第三数据层208和第三反射层210上形成一个或多个附加数据层。有利的是，附加数据层采取最小凹洞长度小于或等于0.25μm的附加高密度数据层的形式。第一附加数据层的形成方法是提供聚合物层并采用与以上对第三数据层描述的相同方式处理该聚合物层。与第三数据层一样，附加数据层使用模具形成，并在靠近第四数据层处形成反射层。该过程可以针对所需附加数据层的数目重复进行。
接下来在光学数据存储介质的前侧214在第三反射层210上形成盖层212。盖层212可以例如产生以下功能中的一种或多种：防止对下面的第三反射层和第三数据层造成损伤；提供耐刮擦和手印；充当防湿层；充当阻气层；充当平化层；充当光路长度。尽管图中是单层，但盖层可以包括多个层。使用多个层时，则第二盖层可以包括一种层积结构，包括例如光路长度层、防刮擦层、及防手印层。用于盖层的合适材料包括例如紫外线固化丙烯酸类或清漆，可任选地包含硅酮和/或无机纳米颗粒，比如氧化硅纳米颗粒。紫外固化丙烯酸类通常是二功能或三官能的丙烯酸类，包括氨基甲酸酯-丙烯酸共聚物和环氧-丙烯酸共聚物。合适的盖层材料例如参见欧洲专利申请公开EP0916705A2。合适的盖层材料市场上有售，比如日本TDK公司的DurabisTM牌(TDK Corp.，Japan)和DaicureTM牌(例如Daicure ClearSD 511)(DIC Eques涂料公司，荷兰)。用于形成盖层的材料可以是液态的，并且可以例如通过旋涂法施涂。盖层还可以是高分子膜形式的，诸如聚碳酸酯薄膜，薄膜可以在第三反射层上胶粘于或层积在工件上。合适的高分子膜市场上有售，例如加拿大蒙特利尔的塔格雷技术国际公司(TargrayTechnology International Inc.)的EuroplexTM聚碳酸酯薄膜PC 0F405。盖层的所需厚度取决于诸如数据层格式及所用光的波长等因素。如果是蓝光格式数据层，盖层可以是例如0.025到0.075mm，而DVD和HD-DVD数据层格式的厚度是0.6mm。在示例性光学数据存储介质中，对下面的蓝光数据层盖层是约75μm。
标签(未示出)可以如上所述地在数据存储介质的盖层212和/或后侧218上施加在光学数据存储介质的前侧还/或后侧。依据本发明制作的光学数据存储介质可以用市场上的光盘系统读取和/或写入。
现在参照图3和4描述具有三个数据层的另一个示例性光学数据存储介质。图3示出独立压印了数据的第一和第二工件300、301，可以用于形成图4所示的光学数据存储介质400。第一和第二独立工件300、301分别与以上关于工件100、101描述的相同，除了这两个工件都只在工件的前侧有单个编码信息数据层102、106，后侧是平面107、108。在另一方面，第一和第二工件300、301都可以在后表面上具有附加数据层(未示出)而不是如图所示的平面107、108。
图4示出具有三个编码信息数据层的光学数据存储介质400。数据存储介质400的各要素总体上与以上参照图2所描述的相同，除非另行指出。该光学数据存储介质包括第一和第二独立工件300、301，如以上关于图3所述。光学数据存储介质400包括靠近第一数据层102的第一反射层202，在第一反射层上的聚合物层206，包括高密度格式的第二数据层208，靠近第二数据层208的第二反射层210，以及在第二反射层上在光学数据存储介质前侧214的第一盖层212。该光学数据存储介质还包括靠近第三数据层106的第三反射层216以及在第一工件300后侧107与第二工件101的第三反射层216之间的粘合剂层218，用于将第一工件300粘接于第二工件301。数据存储介质还可包括在第二工件的第一盖层212和后侧表面108之任一个或二者上的标签(未示出)。
以上针对反射层202、204、210、216对材料、取向和技术的描述适用于该例示存储介质的反射层。与图2所示示例性光学数据存储介质一样，根据装置所需的功能，可以对图4中数据存储介质的反射层独立地选择具备特定的反射率/透过率特性。例如，如果第一和第三反射层202、216是全反射的，而第二反射层210是半反射的，则第一和第二数据层102、208中包含的数据可以从光学数据存储介质的前侧214读取，而第三数据层106中包含的数据可以从光学数据存储介质的后侧218读取。在本发明的示例性方面，光学数据存储介质在第一数据格式中可以从一侧读取而在第二数据格式中从相反侧读取。例如，光学数据存储介质在高密度格式如蓝光格式中可以从前侧214读取而在DVD格式中可以从相反一侧218读取。
作为另一个例子，第一和第二反射层202、210可以是半透射的，而第三反射层216是高反射的。在这种情况下，第一、第二和第三数据层102、208、106都可以从光学数据存储介质的前侧214读取。
现在描述形成图4所示的光学数据存储介质的示例性方法。除非另行指出，否则关于制作图2所示光学数据存储介质所描述的材料和技术适用于图4所示的存储介质。制作有第一和第三数据层102、106的第一和第二独立工件300、101。第三反射层216形成在第三数据层106上，第一和第二工件300、101用粘合剂层218粘合在一起。在第一数据层102上形成第一反射层202，带有高密度格式的第二数据层208的聚合物层206形成在第一反射层上。在第二数据层208上形成第二反射层210，在光学数据存储介质的前侧214在第二反射层210上形成第一盖层212。可在盖层212和第二工件的后表面108中的任意一个或二者上沉积任选的标签(未示出)。
图5示出具有三个数据层的又一个示例性光学数据存储介质。该数据存储介质一如关于图4所描述，但第一工件有一个平的前表面，且第一数据层102形成作为第一工件后表面的一部分。在一个示例性方面，属于高密度格式如蓝光格式的第三数据层208，第一和第二数据层102、106独立地属于不同格式如DVD。
以下描述依据本发明的另一示例性光学数据存储介质及其制作方法。
实施例1
如图2所示的光学数据存储介质200制作如下，其中两个蓝光数据层102、208可从碟片的前侧214读取，而两个DVD数据层104、106可从碟片的后侧218读取。采用通过注塑压塑法，用拜尔MakrolonTM DP1-1265聚碳酸酯分别形成厚度0.59mm和0.6mm的第一和第二工件100、101。第一工件的数据层102、104分别属于蓝光格式和DVD格式。第二工件的数据层106属于DVD格式。在第一工件100的数据层104上通过溅射法形成全反射层204(55nm的铝)。在第二工件101的数据层106上通过溅射法形成半反射层216(11纳米银/锡，99.5/0.5重量％)。通过旋转层积法用可紫外固化的粘合剂218(25μm的
Figure GSA00000039158600151
Plastilack RengoluxTM 3203-098)将第一和第二工件100、101粘合在一起，并用紫外辐照将粘合剂固化。在数据层102上通过溅射法形成全反射层202(10纳米银/锡，99.5/0.5重量％)。在全反射层204上通过旋涂如上所述的组合物形成可固化聚合物层206(25μm)。该可固化聚合物层用Xe闪光灯进行紫外辐照固化。用脱模添加剂处理具有蓝光格式要素的镍质DVD压模(stamper)。将工件和压模送入包括上卡盘和下卡盘的压纹系统。将压模加热至95℃，在40kN的压力下使之与固化的聚合物层接触，将压模压在固化的聚合物层上保持120秒钟。将压模和卡盘冷却至50℃以下，并移除压力。工件和压模从系统中取出，将压模与聚合物层分离。在数据层208上通过溅射法形成半反射层210(25纳米银/锡，99.5/0.5重量％)。接下来在光学数据存储介质的前侧214在第三反射层210上形成包括两层的罩层212。采用旋涂法并紫外线固化在第三反射层上的第一层(Daicure EX-8226，70μm)和在第一层上的硬涂层(Daicure EX-741，5μm)形成所述罩层212。所得结构有以下构型的反射层(从顶至底方向)：半反射层210/全反射层202/全反射层204/半反射层216。
可固化聚合物组合物：制作可固化聚合物层的组合物制造如下。在配有机械式搅拌器的不锈钢反应器中加入：掺混了1400克己二醇二丙烯酸酯的5600克二官能双酚A基环氧丙烯酸酯(掺混物可以CN104B80在Sartomer公司购得)；1300克丙烯酸异冰片酯(可以SR506从Sartomer公司购得)；以及1000克2-(2-乙氧基乙氧基)丙烯酸乙酯(可以SR256从Sartomer公司购得)。将反应器内容物混合10分钟，然后加入700克1-羟基-环己基-苯基酮(可以Irgacure 184从汽巴化学公司购得)。反应器内容物再混合30分钟。反应器内容物用0.1μm孔径的Nanoshield纳米过滤器(CUNO LLC公司有售)过滤，并将过滤后的材料脱气处理。
实施例2
用以上实施例1相同的步骤和材料制造图2所示的光学数据存储介质200，其中两个蓝光数据层102、208和蓝光DVD数据层104、106可从碟片的前侧214读取，不同之处在于反射层。用溅射法形成的反射层有以下结构(从顶至底)：半反射层210(20纳米银/锡，99.5/0.5重量％)/半反射层202(22纳米银/锡，99.5/0.5重量％)/半反射层204(22纳米银/锡，99.5/0.5重量％)/全反射层216(50纳米银/锡，99.5/0.5重量％)。
实施例3
以下制作图5所示的光学数据存储介质500，其中两个DVD数据层102、106可从后侧218读取，而一个蓝光数据层208可从前侧214读取。标准DVD9工件101通过注塑压塑法用拜尔MakrolonTM DP1-1265聚碳酸酯形成，厚度为0.6mm。在工件101的数据层106上通过溅射法形成半反射层216(11纳米银/锡，99.5/0.5重量％)。第二DVD9工件300通过注塑压塑法用拜尔MakrolonTM DP1-1265聚碳酸酯形成，厚度为0.59mm。在第二工件300的数据层102上通过溅射法形成全反射层202(55纳米的铝)。通过旋转层积法用紫外固化粘合剂218(25μm的
Figure GSA00000039158600161
PlastilackRengoluxTM 3203-098)将工件101、300粘合在一起，并用紫外辐照将粘合剂固化。在工件300的顶表面上通过旋涂如实施例1所述的组合物形成可固化聚合物层206(25μm)。该可固化聚合物层用Xe闪光灯进行紫外辐照固化。用脱模添加剂处理具有蓝光格式要素的镍质DVD压模。将工件和压模送入包括上卡盘和下卡盘的压纹系统。将压模加热至95℃，在40kN的压力下使之与固化的聚合物层接触，将压模压在固化的聚合物层上保持120秒钟。将压模和卡盘冷却至50℃以下，并移除压力。工件和压模从系统中取出，将压模与聚合物层分离。在数据层208上通过溅射法形成全反射层210(40纳米银/锡，99.5/0.5重量％)。接下来在光学数据存储介质的前侧214在第三反射层210上形成包括两层的罩层212。在第三反射层上采用旋涂法并用紫外线固化在第三反射层上的第一层(Daicure EX-8226，95μm)和在第一层上的硬涂层(Daicure EX-741，5μm)，形成所述盖层212。所得结构有以下构型的反射层(从顶至底方向)：全反射层210/全反射层202/半反射层216。

Claims (10)

1.一种形成光学数据存储介质的方法，该方法包括：
(a)提供第一独立工件，该第一工件包括前表面和后表面，该第一工件前表面和后表面中的至少一个具有包括多个数据凹洞的第一数据层；
(b)在靠近该第一数据层处形成第一反射层；
(c)提供第二独立工件，该第二工件包括前表面和后表面，该第二工件前表面和后表面中的至少一个具有包括多个数据凹洞的第二数据层；
(d)在靠近该第二数据层处形成第二反射层；
(e)在第一工件上设置聚合物层；
(f)将模具压入该聚合物层，在聚合物层中形成第三数据层，其中该第三数据层包括多个最小凹洞长度小于或等于0.25μm的数据凹洞；
(g)从聚合物层上分离模具；
(h)在靠近该第三数据层处形成第三反射层；
(i)将该第一工件连接于该第二工件。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，第二数据层包括多个最小凹洞长度小于或等于0.25μm的数据凹洞。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，提供聚合物层的步骤包括在第一工件上形成可固化层并用光能和/或热能使可固化层固化，然后将模具压入该聚合物层。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，通过旋涂将聚合物层施涂于第一独立工件。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，第一和第二独立工件各自通过模塑法形成。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，第一工件还包括包含多个数据凹洞的第四数据层，其中，在第一工件的前表面设置第一数据层，在第一工件的后表面设置第四数据层，以将第一数据层设置在第三数据层和第四数据层之间，该方法还包括在靠近第四数据层处形成第四反射层。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，第一数据层和/或第二数据层的最小凹洞长度大于或等于0.35μm。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
在第三数据层上提供第二聚合物层；
将模具压入第二聚合物层，在第二聚合物层中形成第四数据层；
将模具从第二聚合物层分离，其中，第四数据层包含多个最小凹洞长度小于或等于0.25μm的数据凹洞；和
在靠近第四数据层处形成第四反射层。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，第一和第三反射层是半透射的。
10.一种光学数据存储介质，该介质包括：
第一独立工件，该第一工件包括前表面和后表面，该第一工件前表面和后表面中的至少一个具有包括多个数据凹洞的第一数据层；
在靠近该第一数据层处的第一反射层；
第二独立工件，该第二工件包括前表面和后表面，该第二工件前表面和后表面中的至少一个具有包括多个数据凹洞的第二数据层；
在靠近该第二数据层处的第二反射层；
在第一工件上包含第三数据层的聚合物层，其中，第三数据层包括多个最小凹洞长度小于或等于0.25μm的数据凹洞；和
在靠近该第三数据层处的第三反射层。
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