CN1317702C - 读写多层可记录干涉式光碟上数据的方法及光碟的制造法 - Google Patents

Abstract

可记录袖珍碟片包括其上具有由不同记录平面组成之多个影像层的0.6毫米透明塑胶或玻璃基板，各记录平面由透明塑胶层彼此隔离，其包含与另一具有不同折射系数之透明层相结合的有机染料层并采用不同的彩色染料。存储和读取数据至/自上述可记录袖珍碟片的方法利用高功率彩色激光写入各记录平面和低功率单色激光进行读取，各记录平面的微米变化是独特的且根据单色读取激光的色彩进行选择以获得最小交叉干扰。

Description

读写多层可记录干涉式光碟上数据的方法 及光碟的制造法

技术领域

本发明涉及可记录式袖珍碟片，具体而言涉及具有很高存储容量的多层可记录式袖珍碟片以及具有多重可记录层袖珍碟片的制造方法。

背景技术

目前，袖珍碟片只读存储器(CD-ROM)碟片和驱动器广泛应用于电脑数据存储、音乐家声音记录及录像之中。鉴于对CD-ROM出版物的广泛需求，从母版制作CD-ROM复制版的量已相当大。

CD-ROM的制造关系到复制保真度和制造成本。CD-ROM生产制造方法与半导体的制造方法，特别是遮罩的制造方法极为相似。

母版法，顾名思义，是指从该碟片生产其它所有碟片的碟片制造方法。该制造方法的第一步是制作用于复制的母版。可利用激光在光阻表面上烧灼含有数据的凹坑和平台，该烧灼从中心记录道开始并以螺旋图形向外移动。

在检验玻璃母版的精确性之后，常规复制机制作一个压模。不同的复制方法需要的压模略有不同，但其功能相同，即在批量生产碟片上浮雕出数据模式。通过注模成型法，制成一系列中间版，它们提供了一批可生产正型碟片影像的负型压模。这部分生产周期的家族树结构导致了用于各代不同碟片的名称，如母碟、父碟和子碟或女碟等。

典型地，袖珍碟片(CDs)由聚碳酸酯塑胶制成，该塑胶比聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)更不易受吸水和热的侵害，因而广泛应用于薄片影碟之中。影碟由两片夹置在一起的极板组成，因此比CDs更加刚硬。制造商采取预防措施以避免热及吸水而引起的弯曲，例如使用将聚碳酸酯树脂加热并灌注于该碟片成型制模内的某种注模成型法。压模将数据模式压印于冷却塑胶之内，然后将该碟片放入真空室，在该室中加上铝反射层并涂敷保护漆。标签通过丝网印制形成于该漆面上。

注模成型法具有许多优点。在世界范围内的许多工厂均使用此技术，且其特征是众所周知的。典型情况是，制造厂初投产时产量会很低，而后随着经验的增加会显著上升。注模成型法的批评家声称，该方法杂乱无章且需要大量资本花费于设备和无尘室，同时在成型期间，塑胶中可能出现聚碳酸酯失真，从而损害或偏折激光读取光线。尽管注模成型法存在上述缺点，有不少生产厂家至今仍采用该方法进行生产。

例如，明尼苏达矿业及制造公司(3M)使用现有技术的光聚合作用(2P)法，其中将预先切好的聚碳酸酯前体树脂置于母版与底板之间，然后予以浮雕。然后，该聚碳酸酯先质夹心填料经紫外线固化。该复制方法具有快速的优点，此优点部分是由于在生产期间避免了对塑胶的任何加热或冷却的缘故。该方法的批评家声称产量仍然很低，因为固化不当或弯翘会使许多碟片报废。

荷兰Venlo的DOCData公司和洛杉矶的COMDisc公司使用了两种截然不同的方法，力图通过连续印刷或浮雕技术获得快速、低成本的袖珍碟片复制。这两种系统已在实验室中成形，但均未投入商业应用。尽管上述两种技术已显示出应用前景并引起了广泛的注意，但仍无大公司投资于其中任何一种方法。

母版是数据记录的原始拷贝，该数据记录来自艺术家和程序设计师所提供的磁带或软件。激光和电子光束(E-光束)作为曝光工具用以在玻璃及光板上的光阻体上进行处理。半导体光罩的制作方法与此类似。

压模为复制自母版的副母版。电镀和光聚物为两种一般方法，用来填满光阻影像中的间隙以便生产出与母版反型的副母版拷贝，以便使最终生产的拷贝为母版之正型。

现有技术的光聚合作用(2P)法开始于受到照射的单体以形成聚合物。在数据记录碟片复制中，此方法需要用于紫外线照射和压制单体溶液的昂贵设备。

结合本文的相应美国专利申请描述了旋涂法是一种能再生小至0.4微米、浅至0.1微米之微结构的有效技术。在旋涂-剥离法中，聚合物溶液以溶剂制备并利用过滤法加以纯化。首先，该聚合物被旋涂于待复制的母版上。然后，对该聚合物进行通风和干燥，以便得到严格的、但却为母版之负型复制品的薄膜，该薄膜形成于母版之上。接着，该薄膜复制品被固化，再直接将其自母版上剥离。这种方法适用于制作塑胶压模以便产生标准密度CD(例如储存600MB的CD)。旋涂-剥离法还适用于高密度CD的生产。

在常规注模成型法中，热融塑胶在高压下被注入密闭空腔内。在此空腔内部，利用具有浮雕影像模板的压模作为母版将其有形影像特征传递给该注入塑胶。之后，该热融塑胶冷却并固化而形成固态塑胶圆盘。如此拷贝而形成的图形可以表示视像、声音和/或计算机数据。

利用光聚合作用制作塑胶拷贝无需进行加热。取代热融塑胶，将液态光敏单体注入含有塑胶压模的空腔之内。使用紫外线对与压模紧密相接触的单体进行固化，该紫外(UV)线将此液态单体固化成固体而形成塑胶圆盘。

高密度CD必须适应用户日益增加的数据存储需求。在高分辨率视像中，数据存储需要巨大的容量。对于一部整本电影，需要1千兆(10⁹)比特以上的存储容量。能够用于这种用途之高密度CDs的设计和生产目前受到现有技术中缺点的限制，该现有技术使用标准60吨压注模成型法以及由镍制成的压模。由于使用高温溶化塑胶，则在第一影像上不可能利用热塑胶层叠附加影像层，这是由于其下方各层将再度溶化的缘故。然而，一种重要的、利用具有凹坑和平台之多重影像层的高密度CD制作技术为极高存储密度需求提供了解决方案。最低限度上讲，仅靠注模成型法并非生产高密度CDs的实用方法。

在高密度CDs的开发和市场推广方面已形成了各种产业集团。Time、Warner和Toshiba提出了另一种双层CD结构，它可通过分别注模成型“A”面再成型“B”面(半高度为0.6mm)，然后再利用铝反射层将该两面背靠背以层状结构结合在一起，最终形成1.2mm的总厚度。此背靠背层状结构和铝反射层使数据影像与表面隔离，从而保护信息免受拼凑。该双面CD可利用常规单面CD播放机进行读取，但其二极管激光器必须配置成具有0.6mm非常规聚焦长度，以取代通常的1.2mm长度。同样，可以一次只读取其一面。其第二面则靠翻面该CD进行读取，就象对流行的聚乙烯LP唱片及盒式磁带所做的那样。当然，可组合使用两个读取器，其一在顶部而另一在底部，但这样设备的成本将较高。层叠部件于一起的方法不能用来构造三层CDs，因为若总厚度太大，则将无法用二极管激光器头读取较深叠层。因此，为将总厚度设置在合理的范围之内，使用多层薄膜必须使得能够读取到最深层。实际上，薄叠层无法用注模成型技术制成，因为要在空腔内保持均匀间隔并控制弯翘和收缩将变得极其困难。

与本发明类似，Sony与Philips之间的另一CD设计集团专门致力将一个读取头置于一面上，且采用1.2mm的标准CD厚度。其中采用多重叠层，它们以30至40微米间隔分段。所有数据只能从一面读取，所以这些叠层必须透明，或至少半透明。3M公司开发了一种与Sony-Philips规格一致的CD制造方法。其中使用了光聚合作用法。例如，CD的叠层“A”利用标准的注模成型技术制成。利用第二压模将叠层“B”加在第一叠层的底部，且与顶部第一叠层之间夹有一光聚合作用单体层。使用高压迫使较冷的液态单体进入该第一层与压模之间的空隙。为获得复制压模影像所需之紧密材料的一致性，该压力是必须的。该注入单体借助紫外线加以固化，例如从上侧透过“A”叠层塑胶引入射线。通常，将压模从新CD上分离并将其送去进行最终贴标签和印刷操作。光聚合作用法引入了单体并利用紫外线对其进行固化，而不象标准注模成型法中那样利用加热和冷却。这种方法更加优越，因为只需简单重复相同过程就可建立更多叠层。总厚度可容易得到控制，因为各个光聚层可具有40微米的最小厚度。

光聚合作用法的主要优点是它适宜于在已有塑胶层上沉积附加塑胶层，而不会影响含有数据的下层。但是，这种光聚合作用法仍然是一种注入法，仍需要利用高压，且难于制作具有精确厚度的均匀薄膜。此光聚合作用法依赖的变量太多，以致无法很好地控制各个叠层的厚度。可使用复杂的厚度测量装置以保证光聚合材料所需的30微米间隙，但这将使制作过程变得复杂，并使产品更加昂贵。

E.Hamada等人在光学数据存储会议(1989)所出版之SPIE第1078卷第80～87页上发表论文，介绍了一种CD兼容、具有高反射率的单次写入式碟片。其中，光吸收层包含有机染料，该染料在暴露于记录激光下时会分解并导致基板树脂膨胀和挤入。然而这种碟片不能提供比其它CD更大的数据存储容量。

所需要的是一种多层可记录碟片和实现相应结构的方法。

发明内容

因此，本发明的一个目的在于提供高密度可记录光碟。

本发明的另一个目的在于提供制作最终用户用于记录之多层高密度空白光碟的批量生产方法。

简言之，本发明的可记录袖珍碟片方案包括0.6mm透明塑胶基板，其上生长着具有若干不同记录平面的薄膜影像层。各个记录平面由一透明塑胶层与相邻平面相隔离。各个记录平面包括与具有不同折射系数之透明聚碳酸酯层相结合的有机染料层。在各个记录平面使用不同的主色染料。

本发明一个用以在具有不同色彩染料层之多层可记录袖珍碟片上存储和读取数据的方法实施例采用高功率彩色激光写入各个记录平面并采用低功率单色读取激光，该读取激光对于由各个记录平面透明聚碳酸酯层中亚微米变化所引起的建设性和破坏性光干涉效应是敏感的。用于各个记录平面的亚微米变化是独特的，且根据单色读取激光的色彩进行选择，以便令记录平面数据通道之间具有最小的交叉干扰。

本发明一个用以批量生产双层可记录光碟的实施例，包括利用注入法成形基板和第一可记录层，在该注入法中，借助压力注入加热塑胶以挤压其与具有代表预先记录凹槽之有形浮雕图形的第一压模紧密接触。然后，将该聚合基板与第一压模相分离。加入一层可光化学分解染料。在该染料层上沉积一部分反射层以完成第一可记录层。第二聚合物溶液或可UV固化之单体液体沉积于具有预先记录凹槽的第二压模上，且第二压模进行旋转。固化后形成透明膜并将其从第二压模上分离。然后，此聚合物膜与部分反射层、基板和具有暴露凹槽结构的第一可记录层相层叠。在预先记录凹槽上沉积另一染料层，并在该染料层上添加另一反射层，从而完成第二可记录层。需要预先记录凹槽引导写入激光以实现聚焦。所有可记录层必须具有预先凹槽以利于激光写入。进一步的处理步骤可包含在反射层上增加一层保护层并印刷或贴标签，就象目前单层CD-R制造一样。

本发明的一个优点是提供了一种方法，它允许在高密度CD中简便、准确地制作若干叠层。

本发明的另一个优点是可以以低成本精确制造多层薄膜介质、多重通道及多重检测器。

本发明的另一个优点是提供了一种方法，它不需要会令影像层弯翘或造成叠层厚度不均匀的高压。

本发明的又一个优点是提供了一种高密度可记录光碟。

本发明的再一个优点是提供了一种制造高密度可记录光碟的方法。

根据上述目的，本发明提供一种制作可记录光碟的方法，包括以下步骤：在具有预先记录凹槽的母碟上沉积聚合物溶液或可用UV固化的单体液体；用该聚合物溶液或可用UV固化的单体液体旋涂该母碟以形成具有0至10微米第一厚度的第一透明膜；固化该第一透明膜使之硬化；制作扁平碟形、厚度约为0至1.2毫米之间的透明塑胶或玻璃基板；自该母碟上剥离该第一透明膜并将其与该透明塑胶或玻璃基板相连接以暴露具有凹槽侧的表面；在该第一透明膜具有凹槽侧的表面上旋涂第一彩色染料层，其中该第一彩色染料层与第一透明膜的材料具有明显不同的折射系数；在该第一彩色染料层上沉积第一反射层以完成第一可记录层；以及涂敷保护漆层以完成单层碟片。

上述方法还包括以下步骤：在第二母碟上进行上述沉积、旋涂和固化步骤以得到第二透明膜；自该第二母碟上剥离该第二透明膜并将其与该第一可记录层相层叠以暴露具有凹槽侧的表面；重复旋涂和沉积步骤以完成第二可记录层；以及涂敷保护漆层以完成双层碟片，或增加更多可记录层而形成多层结构，然后再涂敷保护漆层以完成该碟片。

上述方法还包括以下步骤：通过沉积多个叠层形成多层存储碟片以获得空间分辨率，使得各层之间的间隔大于读取激光的聚焦深度，其中各层可以单独定址而没有来自其它各层的交叉干扰。

上述方法还包括以下步骤：利用相同色彩(波长)激光“W1”加热第一彩色染料层的部分而在该第一彩色染料层和第一透明膜上写入第一组数据，使得该第一彩色染料层之加热部分的厚度收缩而第一透明膜的厚度膨胀，其中光通过该加热与未加热部分的透光率明显不同，从而该加热部分表示数字1而未加热部分表示数字0，或者相反。

上述方法还包括以下步骤：对该第一彩色染料层和第一透明膜的受热及未受热部分利用第一单色激光“R1”进行曝光而读取该第一组数据；以及将该透射率变化解释为代表该第一组数据的数字编码。

上述方法还包括以下步骤：优化激光功率“W1”与写入时间，使得透明膜之加热和未加热部分的厚度与“R1”谐振，导致相关于“R1”的建设性和破坏性光干涉效应，从而实现频谱分辨率。

上述方法中使用聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和硝化纤维等塑胶材料以及低膨胀率玻璃、化学调和玻璃或其它光学玻璃等玻璃材料；使用花青染料及酞菁染料等光敏性和光分解染料，且使用银、金或铝等金属部分反射层；以及使用通过可反转相位转移而改变颜色的光敏性材料，以用于可反转和可抹除存储器。

上述方法还包括以下步骤：利用荧光染料或吸收体掺杂聚合物溶液或单体液体；利用该溶液或该单体液体制作具有预先记录凹槽的透明薄膜；以及利用荧光染料的发射峰值或吸收体的吸收峰值监视读取信号的波长。

本发明还提供一种制作可记录光碟的方法，包括以下步骤：利用注模成型法制作扁平碟形、厚度约为0至1.2毫米之间、且具有预先记录凹槽的透明塑胶碟片；在该凹槽侧沉积第一有机染料层，且沉积部分反射性叠层以完成第一可记录层；在具有预先记录凹槽的母碟上沉积聚合物溶液或可由UV固化的单体液体；旋涂该具有聚合物溶液或可由UV固化之单体液体的母碟以形成具有第一厚度在0至10微米之间的透明膜；固化该透明膜使之硬化；自该母碟上剥离该透明膜并将其与该第一可记录层的塑胶碟片相连接以暴露具有凹槽侧的表面；在该透明膜具有凹槽侧的表面上旋涂第二彩色染料层，其中该彩色染料层与透明膜的材料具有显著不同的折射系数；在该彩色染料层上沉积部分反射性叠层以完成第二可记录层；以及涂敷保护漆层以完成该碟片。

上述方法还包括以下步骤：重复沉积、旋涂和固化步骤；自该母碟上剥离该透明膜并将其与该双层碟片相层叠以暴露具有凹槽侧的表面；在该透明膜具有凹槽侧的表面上旋涂第三彩色染料层，其中该彩色染料层与透明膜的材料具有显著不同的折射系数；在该第三彩色染料层上沉积第三部分反射性叠层以完成第三可记录层；以及涂敷保护漆层以完成该碟片，或增加更多可记录层而形成多层结构，然后再涂敷保护漆层以完成该碟片。

上述方法还包括以下步骤：在多层存储碟片上层叠多个叠层以使得各层之间的间隔大于读取激光的聚焦深度。

上述方法还包括以下步骤：使用聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和硝化纤维等塑胶材料以及低膨胀率玻璃、化学调和玻璃或其它光学玻璃等玻璃材料；使用花青染料及酞菁染料等光敏性和光分解染料，且使用银、金或铝等金属部分反射层；以及使用通过可反转相位转移而改变颜色的光敏性材料，以用于可反转和可抹除存储器。

上述方法还包括以下步骤：利用相同色彩(波长)激光“W1”加热第一彩色染料层的部分而在该第一彩色染料层和第一透明膜上写入第一组数据，使得该第一彩色染料层之加热部分的厚度收缩而第一透明膜的厚度膨胀，其中光通过该加热与未加热部分的透光率明显不同，从而该加热部分表示数字1而未加热部分表示数字0，或者相反；以及利用相同色彩(波长)激光“W2”加热第二彩色染料层的部分而在该第二彩色染料层和第二透明膜上写入第二组数据，使得该第二彩色染料层之加热部分的厚度收缩而第二透明膜的厚度膨胀，其中光通过该加热与未加热部分的透光率明显不同，从而该加热部分表示数字1而未加热部分表示数字0，或者相反。

上述方法还包括以下步骤：利用相同色彩(波长)激光“W1”加热第一彩色染料层的部分而在该第一彩色染料层和第一透明膜上写入第一组数据，使得该第一彩色染料层之加热部分的厚度收缩而第一透明膜的厚度膨胀，其中光通过该加热与未加热部分的透光率明显不同，从而该加热部分表示数字1而未加热部分表示数字0，或者相反；利用相同色彩(波长)激光“W2”加热第二彩色染料层的部分而在该第二彩色染料层和第二透明膜上写入第二组数据，使得该第二彩色染料层之加热部分的厚度收缩而第二透明膜的厚度膨胀，其中光通过该加热与未加热部分的透光率明显不同，从而该加热部分表示数字1而未加热部分表示数字0，或者相反；利用相同色彩(波长)激光“W3”加热第三彩色染料层的部分而在该第三彩色染料层和第三透明膜上写入第三组数据；以及在其余各层中进行数据的进一步写入，直到所有数据均被写入多层碟片为止。

上述方法还包括以下步骤：对该第一彩色染料及塑胶层和第一透明膜的受热及未受热部分利用该第一单色激光“R1”进行曝光而读取该第一组数据，并将该光强度变化解释为代表该第一组数据的数字编码；以及对该第二彩色染料及塑胶层和第二透明膜的受热及未受热部分利用该第二单色激光“R2”进行曝光而读取该第二组数据，并将该光强度变化解释为代表该第二组数据的数字编码。

上述方法还包括以下步骤：对该第一彩色染料及塑胶层和第一透明膜的受热及未受热部分利用该第一单色激光“R1”进行曝光而读取该第一组数据，并将该光强度变化解释为代表该第一组数据的数字编码；对该第二彩色染料及塑胶层和第二透明膜的受热及未受热部分利用该第二单色激光“R2”进行曝光而读取该第二组数据，并将该光强度变化解释为代表该第二组数据的数字编码；对该第三彩色染料及塑胶层和第三透明膜的受热及未受热部分利用该第三单色激光“R3”进行曝光而读取该第三组数据，并将该光强度变化解释为代表该第三组数据的数字编码；以及在其余各层中以类似方式进行数据的进一步读取，直到所有数据均从多层碟片读出为止。

上述方法中制作透明膜的步骤包括利用荧光染料或吸收体作为该透明膜的掺杂物。

上述方法中沉积彩色染料及塑胶层的步骤是根据该各个彩色染料及塑胶层的深度顺序选择该彩色染料的色彩。

上述方法中沉积彩色染料及塑胶层的步骤是根据该各个彩色染料及塑胶层的深度顺序选择该彩色染料的色彩；读取和写入步骤是，对于该读取和写入激光W1、R1、W2和R2而言，该彩色染料色彩的选择应使第一染料层对W2和R2波长为透明，而对W1波长为不透明；以及读取和写入步骤是，对于该读取和写入激光W1、R1、W2和R2而言，应使该第二染料层对W2波长为不透明。

附图说明

本发明的上述及其它目的和优点，在那些熟知本技术的人读过以下经各种图表描述的优选方案详细说明之后，无疑会变得更加明显。

图1为本发明第一光碟方案的横截面图。

图2为本发明用以制造图1所示光碟之第一种方法实施方案的流程图。

图3为本发明第二光碟方案的横截面图。

图4为本发明用以制造图1及图3所示光碟之第二种方法实施方案的流程图。

图5为共振膜厚度图，它可根据不同激光色彩而使用。

图6描述了薄膜厚度相对于400纳米和700纳米激光透射百分比的变化。

图7为用于400纳米激光谐振腔袖珍碟片的横截面图。

图8为用于700纳米激光谐振腔袖珍碟片的横截面图。

图9A至9C描述了本发明用以向多层可记录光碟写入或从它读取数据的方法。该方法通过三层可记录袖珍碟片之状态的改变而描述。图9A表示该可记录袖珍碟片为空白碟片；图9B表示该可记录袖珍碟片被写入数据；图9C表示从该可记录袖珍碟片上读取数据。

图10A和10B描述了用于多层可记录光学存储器的数据写入及读取策略。

具体实施方式

图1描述了本发明的一种光碟方案，在本文中用参考数字10予以表示。光碟10与一般大众极为熟知的袖珍光碟(CD)相似。数字资料记录于光碟10的一个或多个影像层之中。例如，在如图所示光碟10的双层形式中，第一影像层12层叠于第二影像层14之上，其间具有透明粘贴层16。第一影像层12包括自较小“d1”至较大“d2”的两种厚度，“d1”和“d2”之间的实际差异为通过第一影像层12之有形浮雕表示资料的数据位提供了机会。部分反射性材料使得光线能较深地透过而进入光碟10并进入叠层16和14。第二影像层14包括自较小“d3”至较大“d4”的两种厚度。“d3”和“d4”之间的实际差异为通过第二影像层14之有形浮雕表示资料的数据位提供了另一个机会。反射层24使第二影像层14得到完善。

标准袖珍碟片之“d1”和“d2”的规格为大约1.2mm，且没有叠层14和检测器28。叠层20为全反射铝，而叠层16则为保护及标签层。在此方案中，因为“d1”和“d2”相当厚，故注模成型法是适用的。

Sony和Philips相应袖珍碟片之“d1”和“d2”的规格为大约1.2mm，但叠层20为部分反射层。叠层16可被视为隔离层，它将叠层12和14隔开30微米。激光二极管和检测器28不存在，但可将激光二极管和检测器26制成焦距可调且通过简单调节该焦距便可随意读取叠层12或14。叠层12可利用注模成型法制成，但叠层14则适于采用旋涂-剥离法(SOAP)和/或光聚合作用法(2P)进行制作。在此方案中，叠层22可被视为薄膜层，而叠层24则可被视为最终的全反射铝层。在叠层24上涂有附加保护及标签层。

Time-Warner-Toshiba相应袖珍碟片之“d1”和“d2”两者的规格均为大约0.6mm，叠层24也为大约0.6mm。叠层20和22均为全反射层，所以对其上数据每次只能读取一面。叠层16为层叠粘胶层。激光二极管和检测器28不存在，但必须对激光二极管和检测器26重新进行配置以使其焦距为0.6mm。在数据区域不允许存在标签。与LP唱片类似，所有标签均在中心环状区域进行制作。

本发明基于借助旋涂-剥离法在0至10微米之间精确制作具有浮雕影像之薄膜的能力。这使得有可能实现全塑胶薄膜光学存储媒介，其中利用折射系数的变化而导致反射。这涉及叠层20包含透明塑胶材料的情形。唯一要求是其折射系数必须与叠层18的显著不同。类似地，叠层24的折射系数必须与叠层22的不同。正是由于这种折射系数的差异在“d1”和“d2”处(且类似地在“d3”和“d4”处)导致了不同的激光强度。这些是重要的，因为在多层结构中，可以以这种方式实现部分反射而无需反射金属涂层。它允许制作更多叠层。

同时，这种薄膜制作方法允许在多层结构中采用全塑胶薄膜光学存储媒介，并采用具有可调焦距的单一检测器每次读取一个叠层。这涉及取消检测器28且叠层16为30微米以上的情形。由于大多数激光的焦距深度较小，从而当检测器26聚焦于叠层12上时叠层14将偏焦，反之亦然。另外，采用薄膜允许在叠层之间实现精确隔离，这是其它任何方法所不能达到的。

薄膜还允许使用全塑胶薄膜光学存储媒介，其中利用干涉分光效应在具有精确指定厚度的媒质中产生激光波前的建设性和破坏性效应。在此方案中，使用具有多种色彩的多重检测器。所有各层的位置可以同时确定。它代表了较为精确的设计。厚度“d1”、“d2”、“d3”和“d4”相对于检测器26和28中激光二极管的特定色彩而加以优化。原则上讲，叠层16可以省却，且检测器26和28并非区别于焦距而是区别于色彩。叠层18和22的材料可以相同，且叠层20和24的材料可以相同。然而，叠层18和20将具有不同的折射系数。

常规技术CD采用一个影像层且依靠凹坑与平台系统散射或反射光线。因此，反射光强度会受到激光被反射程度的影响。这样，反射光振幅便可运载被调制数字资料振幅。

本发明不同之处在于，厚度“d1”至“d4”非常小且处于光线色彩的量级。光干涉分光现象被用来确定第一激光二极管和检测器26以及“d1”和“d2”的大小。类似地，这种基准效应被用来选择第二激光二极管和检测器28的工作色彩以及“d3”和“d4”的大小。以下事实也可以表明其优越性，即激光二极管和检测器28到叠层14的焦距与激光二极管和检测器26到叠层12的焦距明显不同。例如，前者的焦距可为1.2mm，而后者的焦距可大于其30微米。为利用此焦距差的优点，激光二极管和检测器26和28配置有采用常规技术和材料的适当光学系统(例如透镜)。

由于自透明叠层18和22近侧及远侧反射光线的相对相位可相互加减，所以合成反射的强度可发生显著变化。当第一激光二极管和检测器26选择工作于400纳米色彩时，自第一影像层12反射的光强度将为最小，例如，此时透明叠层18的厚度为0.37微米，而自第一影像层12反射的光强度将为最大，例如，此时透明叠层18的厚度为0.61微米。因此，如果“d1”设置为最小而“d2”设置为最大(或者相反)，则反射光强度的对比度最佳(这一点如图7所示)。

类似地，当第二激光二极管和检测器28选择工作于700纳米色彩时，自第二影像层14反射的光强度将为最小，例如，此时透明叠层22的厚度为0.47微米，而自第二影像层14反射的光强度将为最大，例如，此时透明叠层22的厚度为0.34微米。因此，如果“d3”设置为最小而“d4”设置为最大(或者相反)，则反射光强度的对比度最佳(这一点如图8所示)。

因此，激光二极管和检测器26和28的两种不同工作色彩允许多重数据通道的同时数据存取而不会产生通道交叉干扰。在本发明的另外代换方案中，使用两层以上影像层和不同色彩激光二极管与检测器以获得三层以上的层叠通道。

常规CD批量生产制造技术无法与在塑胶中形成亚微米图形，或者象视像CD或电脑CD-ROM的制造中那样，在光碟中制作两个以上的这种影像层。

尽管此处本发明所涉及的叠层12和14均为薄膜存储装置，但至少其一个影像层可采用常规厚膜型(1.2mm)以获得碟片的物理刚性。以下说明假定叠层12为厚型而叠层14为薄型。

图2为本发明方法的实施方案，用参考数字40予以表示。方法40包括借助常规技术利用金属塑胶压模将热融塑胶注入密闭空腔而制作诸如叠层18之第一影像层和基板的步骤42。此压模具有浮雕图形，该浮雕被制成平面图形以表示第一影像层12的数据。该浮雕图形的起伏等于(d2-d1)的高度。在步骤44中，利用常规技术将部分反射性材料层(例如由铝组成的叠层20)喷镀于叠层18之上。在步骤46中，聚合物膜被分别旋涂于具有浮雕图形之独立的第二压模，该浮雕被制成平面图形以表示第二影像层14的数据。例如，采用了所联合之相应专利申请中所描述的材料和技术。第二压模中图形的几何高度决定了差值(d4-d3)，而粘性、旋涂速度和旋涂时间之组合则决定了厚度d3的值。在步骤48中，旋涂层22同粘贴层16粘结于叠层20，从而开始建立构成碟片10的最终叠层。根据所使用的粘结材料，使用溶剂蒸发法或紫外线曝光法对粘贴层16进行固化。第二压模直到粘贴层16被固化且去除气泡之后才从叠层22上分离。在步骤50中，将第二压模从叠层22上分离。在步骤52中，利用常规技术将全反射层(例如叠层24)蒸镀于叠层22上。在步骤54中，通过施加保护层和用以识别所埋入数据信息及生产来源的标签而完成该光碟制作。

方法40还描述了制作简单双层袖珍碟片的另外步骤44、46、48和50。在步骤46和48中，本发明要求用聚合物溶液或相应单体溶液形成旋涂层，随后以UV辐射(光聚合作用法或2P法)加以固化。这两种方式大致可以互换，也就是说，可先形成聚合物，待干燥后再自薄膜溶解于溶液中，或可先旋涂单体，再利用光辐射进行固化。最终的薄膜通常是相同的。上述选择严格遵循设计过程进行，且一般的理化原理是相同的。从根本上说，本发明要求在母版上进行旋涂的复制方法，而在其它的操作模式中(例如3M的操作模式)则采用液态单体注入法。

即使叠层20和24为透明材料(例如不同类型的塑胶)也可以使用方法40。从叠层18至叠层22，这些材料必须具有不同的折射系数。可以用旋涂法沉积叠层20和24。不需要金属沉积。最后，重复步骤44、46和48将制成多层袖珍碟片。

图3描述了本发明的一种光碟方案，在本文中用参考数字60予以表示。光碟60与光碟10类似，但基于不同的光学现象。利用色彩(例如绿色和红色)将数据资料记录在光碟60的一个或多个影像层中。例如，在所示光碟60的双层形式中，红色之第一影像层62层叠于绿色之第二影像层64之上，其间具有透明粘贴层66。第一影像层62由具有红色荧光染料掺杂物的透明材料68所组成，其厚度是变化的。厚度的实际差异为通过第一影像层62之有形浮雕表示资料的数据位提供了机会。部分反射性材料70允许绿色光线进入光碟60更深处，例如进入多层66和64。第二影像层64由掺杂有绿色荧光染料的透明材料层72所组成。资料的数据位由叠层72中的有形浮雕所表示。反射层74使第二影像层64得到完善。

分别配备有一对绿色和红色激光二极管和检测器76和78，其具有足够能量输出以激励荧光染料，且具有足够灵敏度以检测彩色应答。反射回激光二极管和检测器76和78的光强度依赖于光线是从叠层62的平台图形80返回还是从其凹坑图形82返回，以及是从叠层64的平台图形84返回还是从其凹坑图形86返回。凹坑82反射回检测器78的光强大于平台80。类似地，。凹坑86反射回检测器76的光强大于平台84。激光二极管和检测器76和78可以包括可调光学滤波器或色彩滤波器以帮助改善叠层62与64之间检测数据的鉴别。

因此，激光二极管和检测器76和78之两种不同色彩操作，允许多重数据通道的同时数据存取而不会产生交叉通道干扰。在本发明的替代方案中，使用两个以上影像层及不同色彩激光二极管和检测器，且利用作为掺杂物的相应彩色荧光染料而获得三个以上重叠通道。

图4为本发明方法的实施方案，用参考数字90予以表示。方法90包括借助常规技术利用金属塑胶压模将热融塑胶注入密闭空腔而制作诸如叠层68之第一影像层和基板的步骤92。此压模具有浮雕图形，该浮雕被制成平面图形以表示第一影像层62的数据。该浮雕图形的起伏等于(d2-d1)的高度。在步骤94中，利用常规技术将部分反射性材料层(例如由铝组成的叠层70)喷镀于叠层68之上。在步骤96中，利用本发明的旋涂-剥离法，聚合物膜被分别旋涂于具有浮雕图形之独立的第二压模，该浮雕被制成平面图形以表示第二影像层64的数据。例如，采用了所述编加入本专利申请的那个未批专利申请中的所公开的材料和技术。第二压模中图形的几何高度决定了平台80与凹坑82的差值，而粘性、旋涂速度和旋涂时间之组合则决定了厚度。在步骤98中，旋涂层72同粘贴层66粘结于(例如)光碟60。根据所使用的粘结材料，使用溶剂蒸发法或紫外线曝光法对粘贴层66进行固化。第二压模直到粘贴层66被固化且去除气泡之后才从叠层72上分离。在步骤100中，将第二压模从叠层72上分离。在步骤102中，利用常规技术将全反射层(例如叠层74)蒸镀于叠层72上。在步骤104中，光碟60被涂敷保护层并加上标签。

假设发光体(荧光染料)被掺杂于光碟60的叠层68和72之中。在另一方案中，吸收体也可掺杂于叠层68和72之中。如果掺入吸收体，则光亮度将呈相反状态，即较厚区域吸收较强而反射较小。这只是在设计中欲使信号检测最佳的一种选择问题。材料与检测器的具体组合将确定光学配置以及工作激光的色彩，不过在设计中驱动与媒体的类型必须兼容。

同样，可以使用具有不同折射系数的透明材料而不用金属反射层。另外，将使用塑胶材料旋涂取代金属沉积。

在本发明的替代方案中，可以将荧光染料法与碟片10中谐振腔的概念相结合。平台80和凹坑82的厚度可根据红色激光的建设性和破坏性干涉进行优化，而平台84和凹坑86的厚度可根据绿色激光的干涉分光效应进行优化。本发明的实际情况是，各种增强方法并不相互排斥，反之可结合用于一种设计以获得最佳效果。

图5给出了可用于不同激光色彩的谐振膜厚度。其中所包含余弦函数的振荡作用导致谐振和反谐振效应。当厚度与系数的乘积对应激光色彩的偶数和奇数倍时，透光强度达到最高值。图5根据建设性和破坏性干扰的阶数描述了峰谷结构。例如，“阶数5”表示第五阶关于具有最大透光率的建设性干扰，而“阶数4.5”则表示具有最小透光率或最大反射率的破坏性干扰。

图6描述了膜厚度相对于激光(例如400纳米和700纳米激光)透射百分比的变化。在0.34微米膜厚度附近，400纳米和700纳米激光的透光率均为最小，比如84％。400纳米激光在0.41微米膜厚度处达到最大值100％，而700纳米激光则直至膜厚度增加到0.47微米才达到最大值。适当地选择膜厚度可使一种色彩的透光率差值达到最大，而一种色彩的透光率差值达到最小，反之亦然。

注模成型、光聚物和本发明之旋涂-剥离(SOAP)等复制方法在表I中进行了比较。

                       表I

加工方法	注模成型法	光聚物法	SOAP
				高压	是	是	否
加热	是	否	否
				固化	冷却	紫外线	空气干燥
溶剂	否	否	是
				多层	最多2层	2-10层	2-10层
厚度	极厚	10-30微米	1-15微米
				均匀性	0.1毫米	1微米	0.1微米
浮雕特征	0.8微米	0.4微米	0.1微米
				密度	低	高	超高
谐振腔	否	否	是

在一种方案中，使用各层经较好调谐之谐振腔的双层袖珍碟片，经过适当选择激光频率而在各层之间给出最小交叉串扰。例如，选择400纳米和700纳米作为两激光通道频率，采用0.34微米和0.47微米叠层一空腔，以及0.37微米和0.63微米叠层二空腔，所得的应答列于表II之中。

                  表II

	膜厚度	400纳米发射激光	700纳米发射激光
				层1	0.34微米	85％	85％
	0.47微米	85％	100％
				层2	0.37微米	94％	85％
	0.63微米	85％	85％

各个彩色激光的光透率百分比数值取自图6中曲线。叠层一对700纳米激光给出15％的光透率差(85％对100％)，而对400纳米激光的光透率差为零(85％对85％)。因而，在这些条件下，各层之间的交叉串扰为零或最小。类似地，叠层二对400纳米激光给出9％的光透率差(94％对85％)，而对700纳米激光的光透率差为零(85％对85％)。同样，在这些条件下，各层之间的交叉串扰为零或最小。还可能有其它形式的此类有利组合，特别是具有更多频率选择时。

每当利用聚合物溶液和旋涂与干燥法形成膜时，也可以利用单体和UV固化形成膜。每当采用金属沉积实现反射时，也可以采用另外具有不同折射系数的塑胶膜实现同一目的，并且可应用于图形、浮雕或数据侧。使用两层以上但至多五层透明膜。金属反射局限于两层。每当使用发光体(荧光染料)时，也可以使用吸收体(吸收染料)。

薄膜可以是，也可以不是谐振腔，但通常谐振腔却必须是薄膜。薄膜可以具有，也可以不具有特定色彩，但谐振腔则必须具有特定色彩。这是由于薄膜可以处于曲线(图6)的任意位置，而根据定义，谐振腔必须设置在尖峰或凹谷处。

通常，第一叠层利用注模成型法做得较厚(1.2mm)，而其余各叠层则利用对聚合物溶液或单体进行旋涂与固化做得很薄。各种技术并不相互排斥，也就是说，在一个完整而复杂的方案中可以同时使用SOAP、2P、谐振腔、发光体、吸收体和不同焦距。

具有光阻的玻璃仅用于母版，而压模则通常为具有浮雕的金属或塑胶。本发明的薄膜技术可适用于两者，但通常需要一些叠层以增强硬度。

对多重叠层，可使用具有不同焦距的多个激光，也可使用具有固定焦距但可在各层之间移动的单个激光。媒体中不同叠层可以是同样材料，因为检测器可以相互区别(空间分辨率)。对多重叠层，存在利用具有给定位置相同焦距之多个激光的情形。此时媒体必须由具有特定色彩(频谱分辨率)的叠层组成。表III描述了本发明的各种方案。

                                     表III

	方法分立或结构
			复制品	(1)旋涂-剥离法
塑胶	(1)聚合物溶液，溶剂蒸发	(2)单体液体，光线固化
			媒质	(1)薄膜(2)谐振腔	(3)掺杂物(发光体或吸收体)
背面反射器	(1)金属反射	(2)不同折射系数的塑胶
			驱动，读取器	(1)空间分辨率，可变焦距	(2)空间分辨率，可变焦距
写入	(1)空间分辨率(2)频谱分辨率	(3)同时空间及频谱分辨率，不同焦距和色彩

注：薄膜对于频谱分辨率不适用。激光可以是单个而可调或多个而固定。

图7为用于400纳米激光谐振腔袖珍碟片的横截面图。

图8为用于700纳米激光谐振腔袖珍碟片的横截面图。

图9A至9C描述了本发明用以向多层可记录光碟写入或从它读取数据的方法。该方法通过三层可记录袖珍碟片(CD-R)100之状态的改变而描述，该CD-R为与消费者熟悉之普通袖珍碟片(CD)相似的扁圆形碟片。图9A表示CD-R100为空白碟片；图9B表示CD-R100被写入数据；图9C表示从CD-R100上读取数据。

CD-R100的结构如图9A至9C所示且包括厚度约为0.6mm的透明塑胶基板102。影像层104为连接于基板102的薄膜且在反射金属层107背后具有保护层106。保护层106可以由UV固化树脂制成并如工业实践中一样包括制造者标志和其它标识信息。薄膜影像层104利用本文所描述的旋涂-剥离法逐层制造。第一记录层108、第二记录层110和第三记录层112由透明层114、部分反射性金属层115、另一透明层116和另一部分反射性层117所分离。反射层可利用具有良好至极佳反射性的金属或金属合金(例如金或铝)通过蒸镀沉积而成。尽管所述三层记录层位于CD-R100的一侧，但它仍在本发明范围之内，即包括两个以上记录层于CD-R100之一或其两侧上，且可使用旋涂-剥离法制作此种替代结构。在任何情况下，其总厚度的典型值为1.2mm，即为标准消费品CD的厚度。

第一记录层108包括红色染料层118和透明聚碳酸酯层120。例如，可使用有机染料材料并利用旋涂-剥离法形成该叠层。关键在于，所选用于该三层记录层的两种材料应具有截然不同的折射系数，例如其一为1.6而另一为1.4。类似地，第二记录层110包括黄色染料层122和透明聚碳酸酯层124。第三记录层112包括绿色染料层126和透明聚碳酸酯层128。第一至第三叠层的色彩顺序并非关键。关键在于所涉及色彩组合的选取。目的在于要使各个色彩具有显著不同的频谱，例如采用原色而不用副色。色彩可利用塑胶基材料中加入有机染料而实现。用于染料层及各个记录层之透明聚碳酸酯层材料的化学性质是这样的：当利用强度足够之适当彩色激光加热染料层时，染料层厚度将收缩而透明聚碳酸酯层将膨胀，其变化大小相等方向相反。

透明聚碳酸酯层120、124和128必须具有预先记录凹槽，它们在旋涂-剥离步骤期间赋予各层，该步骤被用来在凹槽母版上分别脱机制作。各个透明聚碳酸酯层120、124和128被剥离并连接于叠层，从而最终形成CD-R100。这些凹槽最终将帮助数据写入操作过程停留在各个记录层的轨道上，就象常规技术一样，且如同E.Hamada等人所详细介绍的那样。

透明聚碳酸酯层120、124和128的各自厚度130、132和134，这一组厚度是关键的。染料层118、122和126的各个厚度则并非特别重要。一般而言，各个透明聚碳酸酯层120、124和128的厚度应区别于其它透明聚碳酸酯层120、124和128的厚度，且处于如图6所示的厚度范围，例如0.30至0.60微米。这是由于可利用本文所描述光干涉现象编码二进制数据资料这一优点。最终用来读取该编码数据的激光色彩将决定透明聚碳酸酯层120、124和128应当采用何种厚度。

图9B描述了一组较高功率且不同色彩的写入激光136、138和140。为了描述方便，用红色、黄色和绿色加以标识，以表示它们对应于彩色染料层118、122和126。通过对此三种彩色激光136、138和140的开关操作将数据记录在各个记录层108、110和112。最好是先对最深层进行记录并采用足够完成此工作的能量，以避免数据意外地写入毗邻的记录层。当激光色彩与染料层色彩匹配时，能量将被吸收。足够的能量吸收将导致发热。为了对记录层中的数据进行编码，数据0(ZERO)可以用未加热的斑点表示，而数据1(ONE)则可以用加热的斑点表示，这种加热足以造成染料层收缩和透明聚碳酸酯层膨胀。或采用相反的方案。在图6中，所需要的收缩和膨胀量是明显的。例如，如果所涉及之透明聚碳酸酯层的厚度最初为0.33微米且选用400纳米的激光进行读取，则透明聚碳酸酯层应当膨胀至0.40微米。这将导致透光率自85％至100％的转移，用以表示二进制的0或1。因此，将一组厚度142、144和146按照光干涉效应分别与厚度130、132和134进行了对比。从而，在各种应用中，可能需要对控制染料层和透明聚碳酸酯层的塑胶化学性质以及各个高功率写入激光136、138和140的曝光时间与强度进行严格的平衡，以便维持厚度130与142、132与144及134与146之间的必要关系。

对于刚才所述在各层之间(例如绿色、黄色、红色各层)进行频谱分离的选择，记录层108、110和112在深度上可充分地分离，从而可采用区分激光136、138和140之间焦点光学深度的方法以取代刚才所述的彩色分离方案。事实上，136、138和140可为上下移动的相同激光。112、110与108必须隔离大约30微米，以避免层间的交叉串扰。这是简化方案的空间分辨率，但它仍需要用SOAP法制作薄膜。

图9C描述了一组较低功率的读取激光150、152和154。它们各自包括具有不同色彩(例如1,000纳米、700纳米和400纳米)的单色光源，且各自包括光振幅检测器。各个读取激光150、152和154可一次使用一个对各个数据记录通道进行存取，或在各自隔离以防止交叉串扰的条件下同时操作。各个读取激光150、152和154分别存取记录层108、110和112。

由于来自透明聚碳酸酯层120、124和128近侧及远侧反射光线的相对相位可以相互加减，所以合成光反射强度可以发生显著的变化，例如从85％到100％。当选择第一激光二极管和检测器154工作于400纳米色彩时，若透明叠层128的厚度为0.37微米，则来自记录层112的反射光强度最小。若透明叠层128的厚度为0.61微米，则来自记录层112的反射光强度最大，例如此时来自写入激光140的热能使得染料层126发热并收缩，且该局部热量导致透明叠层128自0.37微米膨胀至0.61微米。因此，如果选择厚度134等于最小透光率(图6)、厚度146等于最大透光率，或相反，则反射光强度的对比度为最佳。从而，关键在于，叠层126和128中所使用的材料应分别适应于读取激光154工作频率选择和图6曲线所表示的谐振腔函数而收缩和膨胀。

类似地，当选择第二激光二极管和检测器152工作于700纳米色彩时，若透明叠层124的厚度为0.47微米，则来自第二记录层110的反射光强度最小。若透明叠层124的厚度为0.34微米，则来自第二记录层110的反射光强度最大。因此，如果选择厚度132等于最小透光率、厚度144等于最大透光率，或相反，则反射光强度的对比度为最佳。

因此，激光二极管和检测器152及154的两种不同工作色彩允许无跨通道干扰地进行多重数据通道数据存取，特别是在通过选择厚度134、146、132和144而精确确定图6所示函数曲线上的工作点之后更是如此。在本发明的替代方案中，采用了两个以上影像层和不同色彩二极管与检测器以获得更多的重叠通道，例如记录层108和读取激光150。在这种情况下，还必须精心选择厚度130和142。这样，对于三个记录层108、110和112，最好在涉及的所有三个频率及所有六个厚度之间进行平衡选择，以便相同记录层中多对厚度对相应激光二极管色彩提供显著的透射率差，而其它两对厚度则提供零或极小透射率差。在双层记录层的应用中就是这种情形，此时采用400纳米色彩并选择0.37微米及0.61微米厚度和采用700纳米色彩并选择0.47微米及0.34微米厚度。

用于读取及写入三个记录层108、110和112的激光色彩与各个染料层118、122和126之染料的选择应当依次进行。此处为方便起见将读取和写入激光记为“W1、R1、W2、R2、W3和R3”，其中W1和R1涉及最外层记录层(例如图9A至9C中的记录层112)。必须认识到，为了使W3和R3到达染料层118，上层染料层122和126必须对W3和R3色彩是透明的。但W2必须具有短于R3的色彩，以便染料层122对W3色彩呈不透明而对R3色彩呈透明。类似地，还必须认识到，为了使W2和R2到达染料层122，上层染料层126必须对W2和R2色彩是透明的。但W1必须具有短于R2的色彩，以便染料层126对W1色彩呈不透明而对R2色彩呈透明。对特定色彩呈现不透明性是使特定染料层吸收写入激光能量以实现加热的机构。通常，对某种色彩呈不透明的上层染料层将阻止该种色彩到达更深处。在一种双层方案的实例中，R1＝450纳米，W1＝450纳米，R2＝560纳米，W2＝560纳米。因此，最外层染料层应当在450纳米的不透明状态与530纳米的透明状态之间变化。这使得560纳米的W2可穿透较深以到达下一层，而该层本身又应在560纳米的不透明状态与750纳米的透明状态之间变化。

图10A和10B描述了用于多层碟片数据写入及读取的两种不同策略。可根据能够获得之激光或经济因素进行选择，以实现高性能或低成本，或同时实现两者。图10A适用于仅采用空间分辨率的情形，因为该读取策略依赖于不同叠层之间的较大隔离且仅使用一个激光，即R1＝R2＝R3＝R且R＞W3＞W2＞W1。换言之，单个读取激光的波长大于所有可使用之写入激光的波长。图10B适用于采用频谱分辨率的情形，因为该读取策略依赖于激光波长差且需要多个激光，即W1＝R1＜W2＝R2＜W3＝R3。换言之，需要三个读取激光，但可以与写入激光相同。在更复杂情况下，诸如染料吸收在频谱应答上没有明确截断，此原理仍可以应用，且将提供最小的交叉串扰。

本发明用以在光碟上制作并记录数据之方法的实施方案包括以下步骤。制作厚度约为0.6至1.2mm、扁平碟片形状的透明塑胶基板；将聚合物溶液沉积于预先记录凹槽母版碟片上；旋转该具有聚合物溶液的母版以形成具有第一微米级厚度的第一透明膜128；固化第一透明膜128以使之硬化；从母版上剥离第一透明膜128并将其粘贴至透明塑胶基板102上；将第一有机彩色染料及塑胶层126沉积于第一透明膜128上，其中第一有机彩色染料及塑胶层126与第一透明膜128具有明显不同的折射系数；将第一部分反射性金属层沉积于第一有机彩色染料及塑胶层126上；将聚合物溶液沉积于预先记录凹槽母版碟片上；旋转该具有聚合物溶液的母版以形成具有第二微米级厚度的第二透明膜124；固化第二透明膜124以使之硬化；从母版上剥离第二透明膜124并将其粘贴至透明塑胶基板102上；将第二有机彩色染料及塑胶层122沉积于第二透明膜124上，其中第二有机彩色染料的色彩可与第一有机彩色染料不同，且第二有机彩色染料及塑胶层122与第二透明膜124具有明显不同的折射系数；将第二部分反射性金属层沉积于第二有机彩色染料及塑胶层122上。利用相同色彩激光140加热第一有机彩色染料及塑胶层126的部分而在第一有机彩色染料及塑胶层126和第一透明膜128上写入第一组数据，使得第一有机彩色染料及塑胶层126之加热部分的厚度收缩而第一透明膜128的厚度膨胀，其中由于建设性及破坏性光干涉效应，穿过该受热和未受热部分的光透率对于第一单色激光154而言明显不同，且其中第一单色激光具有彩色。利用相同色彩激光138加热第二有机彩色染料及塑胶层122的部分而在第二有机彩色染料及塑胶层122和第二透明膜124上写入第二组数据，使得第二有机彩色染料及塑胶层122之加热部分的厚度收缩而第二透明膜124的厚度膨胀，其中由于建设性及破坏性光干涉效应，穿过该受热和未受热部分的光透率对于第二单色激光152而言明显不同，且其中第二单色激光的色彩与第一单色激光明显不同。对第一有机彩色染料及塑胶层126和第一透明膜128的受热及未受热部分利用第一单色激光154进行曝光并将建设性及破坏性光干涉效应解释为代表第一组数据的数字编码，从而读取第一组数据。对第二有机彩色染料及塑胶层122和第一透明膜124的受热及未受热部分利用第二单色激光152进行曝光并将建设性及破坏性光干涉效应解释为代表第二组数据的数字编码，从而读取第一组数据。作为选择，可添加另外的记录层并用其存储数据。

上述方法可适用于面对激光一侧为塑胶和玻璃碟片而以铝制碟片作为后侧支撑的情形。本发明不局限于三层，而可用于多至五层。干涉分光法只是频谱分辨率方法之一，还有其它方法利用荧光染料或吸收体掺杂和空间分辨率。在本发明中，色彩一词与波长为同义语而不应解释为原色。目前，可选用之激光波长的频谱很宽。甚至可以采用在窄域内连续可调的激光。蓝色约为480纳米，绿色约为570纳米，而黄色约为620纳米。现代光学已足够精确，以致可毫无问题地使用620和630纳米。

尽管本发明根据目前之优选方案而进行说明，但应当理解的是本发明不局限于此。对于那些熟知此技术的人，在阅读上述说明之后，各种替代和改进方案将无疑会变得显而易见。因此，所有属于本发明精髓与范围的各种替代和改进方案均应包含在本发明内容中。

Claims (23)

1.一种制作可记录光碟的方法，包括以下步骤：在具有预先记录凹槽的母碟上沉积聚合物溶液或可用UV固化的单体液体；用该聚合物溶液或可用UV固化的单体液体旋涂该母碟以形成具有0至10微米第一厚度的第一透明膜；固化该第一透明膜使之硬化；制作扁平碟形、厚度约为0至1.2毫米之间的透明塑胶或玻璃基板；自该母碟上剥离该第一透明膜并将其与该透明塑胶或玻璃基板相连接以暴露具有凹槽侧的表面；在该第一透明膜具有凹槽侧的表面上旋涂第一彩色染料层，其中该第一彩色染料层与第一透明膜的材料具有明显不同的折射系数；在该第一彩色染料层上沉积第一反射层以完成第一可记录层；以及涂敷保护漆层以完成单层碟片。

2.根据权利要求1的方法，其中还包括以下步骤：在第二母碟上进行上述沉积、旋涂和固化步骤以得到第二透明膜；自该第二母碟上剥离该第二透明膜并将其与该第一可记录层相层叠以暴露具有凹槽侧的表面；重复旋涂和沉积步骤以完成第二可记录层；以及涂敷保护漆层以完成双层碟片，或增加更多可记录层而形成多层结构，然后再涂敷保护漆层以完成该碟片。

3.根据权利要求2的方法，其中还包括以下步骤：通过沉积多个叠层形成多层存储碟片以获得空间分辨率，使得各层之间的间隔大于读取激光的聚焦深度，其中各层可以单独定址而没有来自其它各层的交叉干扰。

4.根据权利要求1的方法，其中还包括以下步骤：利用相同色彩激光“W1”加热第一彩色染料层的部分而在该第一彩色染料层和第一透明膜上写入第一组数据，使得该第一彩色染料层之加热部分的厚度收缩而第一透明膜的厚度膨胀，其中光通过该加热与未加热部分的透光率明显不同，从而该加热部分表示数字1而未加热部分表示数字0，或者相反。

5.根据权利要求4的方法，其中还包括以下步骤：对该第一彩色染料层和第一透明膜的受热及未受热部分利用第一单色激光“R1”进行曝光而读取该第一组数据；以及将该透射率变化解释为代表该第一组数据的数字编码。

6.根据权利要求5的方法，其中还包括以下步骤：优化激光功率“W1”与写入时间，使得透明膜之加热和未加热部分的厚度与“R1”谐振，导致相关于“R1”的建设性和破坏性光干涉效应，从而实现频谱分辨率。

7.根据权利要求1的方法，其中：使用塑胶材料以及玻璃材料；使用光敏性和光分解染料，且使用金属部分反射层；以及使用通过可反转相位转移而改变颜色的光敏性材料，以用于可反转和可抹除存储器。

8.根据权利要求1的方法，其中还包括以下步骤：利用荧光染料或吸收体掺杂聚合物溶液或单体液体；利用该溶液或该单体液体制作具有预先记录凹槽的透明薄膜；以及利用荧光染料的发射峰值或吸收体的吸收峰值监视读取信号的波长。

9.一种制作可记录光碟的方法，包括以下步骤：利用注模成型法制作扁平碟形、厚度约为0至1.2毫米之间、且具有预先记录凹槽的透明塑胶碟片；在该凹槽侧沉积第一有机染料层，且沉积部分反射性叠层以完成第一可记录层；在具有预先记录凹槽的母碟上沉积聚合物溶液或可由UV固化的单体液体；旋涂该具有聚合物溶液或可由UV固化之单体液体的母碟以形成具有第一厚度在0至10微米之间的透明膜；固化该透明膜使之硬化；自该母碟上剥离该透明膜并将其与该第一可记录层的塑胶碟片相连接以暴露具有凹槽侧的表面；在该透明膜具有凹槽侧的表面上旋涂第二彩色染料层，其中该彩色染料层与透明膜的材料具有显著不同的折射系数；在该彩色染料层上沉积部分反射性叠层以完成第二可记录层；以及涂敷保护漆层以完成该碟片。

10.根据权利要求9的方法，其中还包括以下步骤：重复沉积、旋涂和固化步骤；自该母碟上剥离该透明膜并将其与该双层碟片相层叠以暴露具有凹槽侧的表面；在该透明膜具有凹槽侧的表面上旋涂第三彩色染料层，其中该彩色染料层与透明膜的材料具有显著不同的折射系数；在该第三彩色染料层上沉积第三部分反射性叠层以完成第三可记录层；以及涂敷保护漆层以完成该碟片，或增加更多可记录层而形成多层结构，然后再涂敷保护漆层以完成该碟片。

11.根据权利要求9或10的方法，其中还包括以下步骤：在多层存储碟片上层叠多个叠层以使得各层之间的间隔大于读取激光的聚焦深度。

12.根据权利要求9或10的方法，其中还包括以下步骤：使用塑胶材料以及玻璃材料；使用光敏性和光分解染料，且使用金属部分反射层；以及使用通过可反转相位转移而改变颜色的光敏性材料，以用于可反转和可抹除存储器。

13.根据权利要求9的方法，其中还包括以下步骤：利用相同色彩激光“W1”加热第一彩色染料层的部分而在该第一彩色染料层和第一透明膜上写入第一组数据，使得该第一彩色染料层之加热部分的厚度收缩而第一透明膜的厚度膨胀，其中光通过该加热与未加热部分的透光率明显不同，从而该加热部分表示数字1而未加热部分表示数字0，或者相反；以及利用相同色彩激光“W2”加热第二彩色染料层的部分而在该第二彩色染料层和第二透明膜上写入第二组数据，使得该第二彩色染料层之加热部分的厚度收缩而第二透明膜的厚度膨胀，其中光通过该加热与未加热部分的透光率明显不同，从而该加热部分表示数字1而未加热部分表示数字0，或者相反。

14.根据权利要求10的方法，其中还包括以下步骤：利用相同色彩激光“W1”加热第一彩色染料层的部分而在该第一彩色染料层和第一透明膜上写入第一组数据，使得该第一彩色染料层之加热部分的厚度收缩而第一透明膜的厚度膨胀，其中光通过该加热与未加热部分的透光率明显不同，从而该加热部分表示数字1而未加热部分表示数字0，或者相反；利用相同色彩激光“W2”加热第二彩色染料层的部分而在该第二彩色染料层和第二透明膜上写入第二组数据，使得该第二彩色染料层之加热部分的厚度收缩而第二透明膜的厚度膨胀，其中光通过该加热与未加热部分的透光率明显不同，从而该加热部分表示数字1而未加热部分表示数字0，或者相反；利用相同色彩激光“W3”加热第三彩色染料层的部分而在该第三彩色染料层和第三透明膜上写入第三组数据；以及在其余各层中进行数据的进一步写入，直到所有数据均被写入多层碟片为止。

15.根据权利要求13的方法，其中还包括以下步骤：对该第一彩色染料及塑胶层和第一透明膜的受热及未受热部分利用该第一单色激光“R1”进行曝光而读取该第一组数据，并将该光强度变化解释为代表该第一组数据的数字编码；以及对该第二彩色染料及塑胶层和第二透明膜的受热及未受热部分利用该第二单色激光“R2”进行曝光而读取该第二组数据，并将该光强度变化解释为代表该第二组数据的数字编码。

16.根据权利要求14的方法，其中还包括以下步骤：对该第一彩色染料及塑胶层和第一透明膜的受热及未受热部分利用该第一单色激光“R1”进行曝光而读取该第一组数据，并将该光强度变化解释为代表该第一组数据的数字编码；对该第二彩色染料及塑胶层和第二透明膜的受热及未受热部分利用该第二单色激光“R2”进行曝光而读取该第二组数据，并将该光强度变化解释为代表该第二组数据的数字编码；对该第三彩色染料及塑胶层和第三透明膜的受热及未受热部分利用该第三单色激光“R3”进行曝光而读取该第三组数据，并将该光强度变化解释为代表该第三组数据的数字编码；以及在其余各层中以类似方式进行数据的进一步读取，直到所有数据均从多层碟片读出为止。

17.根据权利要求9或10的方法，其中制作透明膜的步骤包括利用荧光染料或吸收体作为该透明膜的掺杂物。

18.根据权利要求9或10的方法，其中沉积彩色染料及塑胶层的步骤是根据该各个彩色染料及塑胶层的深度顺序选择该彩色染料的色彩。

19.根据权利要求9或10的方法，其中：沉积彩色染料及塑胶层的步骤是根据该各个彩色染料及塑胶层的深度顺序选择该彩色染料的色彩；读取和写入步骤是，对于该读取和写入激光W1、R1、W2和R2而言，该彩色染料色彩的选择应使第一染料层对W2和R2波长为透明，而对W1波长为不透明；以及读取和写入步骤是，对于该读取和写入激光W1、R1、W2和R2而言，应使该第二染料层对W2波长为不透明。

20.光碟，包括：扁平碟形、厚度约为0.6至1.2毫米之间的透明塑胶或玻璃基板(102)；具有预先记录凹槽和第一微米级厚度且与该基板(102)相接的第一透明膜(128)；沉积于第一透明膜(128)上的第一彩色染料及塑胶层(126)，其中该第一彩色染料及塑胶层(126)与第一透明膜(128)的材料具有明显不同的折射系数；沉积于该第一彩色染料及塑胶层(126)上的第一部分反射性金属层；具有预先记录凹槽和与第一微米级厚度显著不同之第二微米级厚度且沉积于该第一部分反射性金属层上的第二透明膜(124)；沉积于第二透明膜(124)上的第二彩色染料及塑胶层(122)，其中该第二彩色染料色彩与该第一彩色染料不同，且其中该第二彩色染料及塑胶层(122)与第二透明膜(124)的材料具有明显不同的折射系数；以及沉积于该第二彩色染料及塑胶层(122)上的第二部分反射性金属层。

21.光碟写入系统，包括：光碟、第一激光写入装置和第二激光写入装置；

其中光碟包括：扁平碟形、厚度约为0.6至1.2毫米之间的透明塑胶或玻璃基板；具有预先记录凹槽和第一微米级厚度且与该基板相接的第一透明膜；沉积于第一透明膜上的第一彩色染料及塑胶层，其中该第一彩色染料及塑胶层与第一透明膜的材料具有明显不同的折射系数；沉积于该第一彩色染料及塑胶层上的第一部分反射性金属层；具有预先记录凹槽和与第一微米级厚度显著不同之第二微米级厚度且沉积于该第一彩色染料及塑胶层上的第二透明膜；沉积于第二透明膜上的第二彩色染料及塑胶层，其中该第二彩色染料色彩与该第一彩色染料不同，且其中该第二彩色染料及塑胶层与第二透明膜的材料具有明显不同的折射系数；沉积于该第二彩色染料及塑胶层上的第二部分反射性金属层；

其中第一激光写入装置利用相同色彩激光“W1”加热该第一彩色染料及塑胶层的部分而在该第一彩色染料及塑胶层和第一透明膜上写入第一组数据，使得该第一彩色染料及塑胶层之加热部分的厚度收缩而该第一透明膜的厚度膨胀，其中光通过该加热与未加热部分的透光率对于第一单色激光而言明显不同，且其中该第一单色激光具有亚微米色彩；

其中第二激光写入装置利用相同色彩激光“W2”加热该第二彩色染料及塑胶层的部分而在该第二彩色染料及塑胶层和第二透明膜上写入第二组数据，使得该第二彩色染料及塑胶层之加热部分的厚度收缩而该第二透明膜的厚度膨胀，其中光通过该加热与未加热部分的透光率对于第二单色激光而言明显不同，且其中该第二单色激光所具有的微米色彩与该第一单色激光显著不同。

22.光碟读取系统，包括：光碟、第一激光读取装置和第二激光读取装置；

其中光碟包括：扁平碟形、厚度约为0.6至1.2毫米之间的透明塑胶或玻璃基板；具有预先记录凹槽和第一微米级厚度且与该基板相接的第一透明膜；沉积于第一透明膜上的第一彩色染料及塑胶层，其中该第一彩色染料及塑胶层与第一透明膜的材料具有明显不同的折射系数；沉积于该第一彩色染料及塑胶层上的第一部分反射性金属层；具有预先记录凹槽和与第一微米级厚度显著不同之第二微米级厚度且沉积于该第一彩色染料及塑胶层上的第二透明膜；沉积于第二透明膜上的第二彩色染料及塑胶层，其中该第二彩色染料色彩与该第一彩色染料不同，且其中该第二彩色染料及塑胶层与第二透明膜的材料具有明显不同的折射系数；沉积于该第二彩色染料及塑胶层上的第二部分反射性金属层；

其中第一激光读取装置对该第一彩色染料及塑胶层和第一透明膜的受热及未受热部分利用第一单色激光“R1”进行曝光而读取该第二组数据，并将该光强度变化解释为代表该第一组数据的数字编码；

其中第二激光读取装置对该第二彩色染料及塑胶层和第二透明膜的受热及未受热部分利用第二单色激光“R2”进行曝光而读取该第二组数据，并将该光强度变化解释为代表该第二组数据的数字编码。

23.光碟写入及读取系统，包括：光碟、第一激光写入装置、第二激光写入装置、第一激光读取装置和第二激光读取装置；

其中光碟包括：扁平碟形、厚度约为0.6至1.2毫米之间的透明塑胶或玻璃基板；具有预先记录凹槽和第一微米级厚度且与该基板相接的第一透明膜；沉积于第一透明膜上的第一彩色染料及塑胶层，其中该第一彩色染料及塑胶层与第一透明膜的材料具有明显不同的折射系数；沉积于该第一彩色染料及塑胶层上的第一部分反射性金属层；具有预先记录凹槽和与第一微米级厚度显著不同之第二微米级厚度且沉积于该第一彩色染料及塑胶层上的第二透明膜；沉积于第二透明膜上的第二彩色染料及塑胶层，其中该第二彩色染料色彩与该第一彩色染料不同，且其中该第二彩色染料及塑胶层与第二透明膜的材料具有明显不同的折射系数；沉积于该第二彩色染料及塑胶层上的第二部分反射性金属层；

其中第一激光写入装置利用相同色彩激光“W1”加热该第一彩色染料及塑胶层的部分而在该第一彩色染料及塑胶层和第一透明膜上写入第一组数据，使得该第一彩色染料及塑胶层之加热部分的厚度收缩而该第一透明膜的厚度膨胀，其中光通过该加热与未加热部分的透光率对于第一单色激光而言明显不同，且其中该第一单色激光具有亚微米波长；

其中第二激光写入装置利用相同色彩激光“W2”加热该第二彩色染料及塑胶层的部分而在该第二彩色染料及塑胶层和第二透明膜上写入第二组数据，使得该第二彩色染料及塑胶层之加热部分的厚度收缩而该第二透明膜的厚度膨胀，其中光通过该加热与未加热部分的透光率对于第二单色激光而言明显不同，且其中该第二单色激光所具有的微米波长与该第一单色激光显著不同；

其中第一激光读取装置对该第一彩色染料及塑胶层和第一透明膜的受热及未受热部分利用第一单色激光“R1”进行曝光而读取该第一组数据，并将该光强度变化解释为代表该第一组数据的数字编码；

其中第二激光读取装置对该第二彩色染料及塑胶层和第二透明膜的受热及未受热部分利用第二单色激光“R2”进行曝光而读取该第二组数据，并将该光强度变化解释为代表该第二组数据的数字编码。

Images