CN1647173A - 双叠层光学数据存储媒质 - Google Patents
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Abstract
描述了一种利用聚焦辐射光束(29)进行记录和读取的双叠层光学数据存储媒质(30)。该光束通过第一辐射光束入射面(21)进入该媒质(30)。该媒质至少具有第一衬底(1a)，并且在第一衬底(1a)的至少一侧上具有包括第一信息层(3)的第一叠层(2)，包括第二信息层(6)的第二叠层(5)，以及位于第一叠层(2)和第二叠层(5)之间的第一透明间隔层(4)。该第一叠层(2)比第二叠层(5)更接近第一辐射光束的入射面(21)。该第一信息层(3)是从包括只读层和一次性写入层的组中选出的一种，并且第二信息层(6)是从包括只读层、一次性写入层和可重写层的组中选出的一种。第一信息层(3)的类型不同于第二信息层(6)的类型。实现了该媒质与只读标准的兼容性，同时保持了可写性和可擦性的优点。还描述了具有第三和第四叠层(7，10)的双面型媒质。
Description
本发明涉及一种利用聚焦辐射光束进行记录和读取的双叠层光学数据存储媒质，该辐射光束通过第一辐射光束入射面进入该媒质，所述媒质至少具有第一衬底，在该第一衬底的至少一侧上具有：
-第一叠层，包括第一信息层，
-第二叠层，包括第二信息层，所述第一叠层比第二叠层更接近该第一辐射光束入射面，
-第一透明间隔层，位于第一叠层和第二叠层之间。
可以从日本专利申请JP-11066622中获知开篇段落中所述光学记录媒质的实施例。
已经证明只读数字通用盘(DVD-ROM)是一种非常成功的光学存储媒质。DVD-ROM的标准规格描述了单叠层盘(类型A；数据容量＝4.7GB)以及双叠层盘(类型C；数据容量＝8.5GB)。十分需要一种与类型A和类型C的DVD-ROM标准相兼容的一次性和/或可重写媒质。此外，还描述了双面型单叠层盘(类型B；数据容量＝9.4GB)和双面型双叠层盘(类型D；数据容量＝17.0GB)。十分需要与DVD-ROM标准相兼容的可记录和/或可重写媒质。近来，已经引入了一种新的格式，称作蓝光盘(BD)，其具有更高的存储容量。这种系统利用蓝色辐射光束波长以及对于聚焦辐射光束的较高数值孔径。对于这种格式还将引入一次性写入(R)和可重写(RW)类型。
对于单叠层DVD(类型A)，已经确定了一种兼容的可记录格式(DVD+R)和近兼容的可重写格式(DVD+RW)。对于双叠层DVD(类型C)，在本申请人提交的没有预先公开的欧洲专利申请第02075226.7号(PHNL020086)中描述了一种基于染料的兼容双叠层可记录DVD(+R)媒质。双叠层可重写DVD(+RW)媒质也是可行的，但是似乎不能使这种媒质与DVD-ROM标准相兼容，这是因为所使用的可重写材料的有限反射率和透射率造成的，例如相变材料。
与单层DVD+R相比，双叠层DVD+R数据容量的增加以及其与只读标准的兼容性都是显而易见的优点。然而缺点在于提供具有预录数据的盘很麻烦。此外，已经废弃的数据不能被重写。
本发明的目的是提供一种开篇段落中所述类型的双叠层光学数据存储媒质，其与双叠层ROM型的所述媒质相兼容，并具有可重写部分或只读部分。
这个目的是利用根据本发明的双叠层光学数据存储媒质而实现的，该媒质的特征在于第一信息层是从包括只读层和一次性写入层的组中选出的一种，并且第二信息层是从包括只读层、一次性写入层和可重写层的组中选出的一种，而且第一信息层的类型不同于第二信息层的类型。
本申请人已经认识到双叠层可记录(即一次性写入)媒质的问题在于必须媒质接媒质地顺序写入预录只读数据，该预录只读数据是制造者希望记录在该媒质上的。这个问题是通过提供一种媒质来解决的，该媒质中的第一和第二信息层之一是具有预压信息的只读层，例如标准的DVD-ROM。另一个问题是希望添加其个人信息的最后使用者将不能再删除这些信息。本申请人进一步认识到，利用根据本发明不同类型的记录层的组合，仍然可以获得与双层(＝叠层)DVD-ROM标准相兼容的双叠层媒质。重要的是认识到第一信息层不能是可重写层，这是因为不可能达到两个叠层的有效反射率的技术要求，即与双叠层ROM类型相兼容。为了实现这种兼容性，适合的可重写层具有非常小的光学透射率，即非常大的吸收率。例如，类型C DVD-ROM标准中的一个重要的参数就是存储层的反射率，对于两个层中的每一个，该反射率必须在18％到30％之间。因此，最接近兼容DVD+R+RW媒质的辐射光束入射面的第一信息层应具有高透射率，足够的反射率和低吸收率。对基于例如染料的一次性写入层或者只读层来讲，是能够达到这些标准的，但是对于具有较高光学吸收率的可重写层来讲却不能达到。换句话说，第一信息层是一次性写入(例如具有较低吸收率的基于染料的层)层或者只读ROM层(低吸收率)，而第二信息层是较高反射的可重写层，例如基于相变材料或其它可擦除材料，像磁光材料。应当注意，对于一次性写入层，任何对辐射光束波长具有较低吸收率的类型的层都是适合的，本发明的一次性写入层不限于染料层。
在实施例中，第二信息层是可重写层。这种媒质的优点在于可以重写一半盘的容量。一种非常有前景的用途是例如用于存储例如高质量家用视频的一次性写入(R)+可重写(RW)双叠层DVD媒质的使用。诸如来源于便携式摄像机的原始视频素材，可以存储在一次性写入层上，如果数据容量需要，还可以部分存储在可重写层上，同时可以在可重写层上存储并重写编辑和/或场景选择信息，即可以轻松修改这些信息。或者可选择地，可以在只读层上提供具有视频编辑软件的预录实例影片，这样最终用户将其个人原始资料添加到可重写层上并利用该软件编辑它，在实践了一些实例之后，接着将经过编辑的版本记录到可重写层上。为了节约空间可以删除该原始素材。所提供的实例是与类型C的DVD-ROM标准相兼容的，这意味着可以在任何DVD播放器和DVD记录器上播放该实例。
在另一实施例中，第一辐射光束入射面位于与第一衬底分开的第一保护覆盖层。近来的趋势是将具有较高数值孔径(NA)的物镜用于聚焦辐射光束。这可以获得提供更高数据密度的更小的光点。对于这种系统，优选使辐射光束通过较薄的透明覆盖层聚焦，该层为十几毫米的数量级或更小，例如100μm。该优点在于这种较薄的覆盖层使该聚焦光点更不容易受到由于该光学媒质倾斜而引起的光学像差的影响，而且该物镜可以具有较小的焦距，同时对于操作该物镜依旧有足够的自由工作距离(FWD)。
在又一实施例中，该媒质还包括与第一辐射光束入射面相对的第二辐射光束入射面，以及第三叠层，其包括从包含只读层和一次性写入层的组中选出的第三信息层，第四叠层，其包括从包含只读层、一次性写入层和可重写层的组中选出的第四信息层，所述第三叠层位于比第四叠层更接近第二辐射光束入射面的位置，位于第三叠层和第四叠层之间的第二透明间隔层，并且该第三信息层的类型与第四信息层的类型不同。
单面双叠层光学数据存储媒质的最大数据容量被限制在例如对于DVD8.5GB。为了在一张盘上存储DVD格式的包括附加特征的两版本影片，例如对于美国发行的电影所经常采用的全屏幕和宽屏幕的类型，8.5GB的存储容量通常是不够的。因此提出了一种兼容双面双叠层光学记录媒质的媒质。所提出的媒质与其只读类型相兼容，例如类型D的DVD-ROM标准并因此其具有两倍的总存储容量，例如如果是DVD-ROM类型，存储容量为17.0GB。双面双叠层光学数据存储媒质可以包括两个一次性写入信息层和两个可重写信息层，例如DVD+R+RW。两个可重写层位于多个一次性写入层之间，这是因为如上所述的可重写(例如相变)和一次性写入(例如染料)之间的光学性质差异。可以从该盘的一侧访问一个一次性写入层和一个可重写层，而从该盘的另一侧来访问另外两个层。
如果是双面双叠层DVD-ROM兼容的实施例，第一和第二辐射光束入射面分别在第一和第二衬底中。
在特定实施例中，第二辐射光束入射面在第一衬底中，第一辐射光束入射面在与第一衬底分开的第一保护覆盖层中。这个实施例将该媒质一侧上的较低密度双叠层格式与另一侧上的高密度双叠层格式组合起来。例如组合DVD/BD。
在另一实施例中，第二辐射光束入射面在第二保护覆盖层中，第一辐射光束入射面在与第一衬底分开的第一保护覆盖层中。在这种情况下，在双面双叠层光学数据存储媒质的两面上都具有保护覆盖层。至少第一衬底位于第二和第四叠层之间。第二衬底可以邻近该第一衬底。后者可以出现在当分开制作该媒质的两面，并在生产过程后来的步骤中，通过将第一衬底与第二衬底结合而将两面连接在一起的时候。
对于与双叠层DVD-ROM技术规格相兼容的光学数据存储媒质，当辐射光束的波长约为655nm时，该叠层的有效反射率级至少为0.18。
对于与双叠层BD技术规格相兼容的光学数据存储媒质，当辐射光束的波长约为405nm时，该叠层对于双层BD-RW的有效反射率级的范围是0.04到0.08，对于单层BD-RW的有效反射率级的范围是0.12到0.24。
对于在一面上与双叠层DVD-ROM技术规格相兼容并在另一面上与双叠层BD技术规格相兼容的双面光学数据存储媒质，当辐射光束的波长约为655nm时，第一和第二叠层的有效光学反射率级至少为0.18，当辐射光束的波长约为405nm时，第三和第四叠层的有效光学反射级至少为0.04。
以下将参照附图更加详细地描述本发明，其中
图1示出根据本发明的双叠层光学数据存储媒质的实施例的示意图，
图2示出根据本发明的双叠层光学数据存储媒质的另一实施例的示意图，
图3示出根据本发明的双面双叠层光学数据存储媒质的实施例的示意图，
图4示出根据本发明的双面双叠层光学数据存储媒质的另一实施例的示意图，
在图1中，示出了利用聚焦辐射光束29进行记录和读取的双叠层光学数据存储媒质30。辐射光束29通过第一辐射光束入射面21进入该媒质30。该媒质至少具有第一衬底1a并且在第一衬底1a的至少一侧上具有第一叠层2，其包括第一信息层3，以及第二叠层5，其包括第二信息层6。第一叠层2位于比第二叠层5更接近第一辐射光束入射面的位置。第一透明间隔层4位于第一叠层2和第二叠层5之间。第一信息层3是一次性写入层，第二信息层6是可重写层。现在将更加详细地论述本实施例。
衬底1a在第一叠层2侧的具有伺服预制槽或引导槽图案，该衬底是聚碳酸酯(n＝1.58)制成的，厚度为580μm。在记录和/或读取期间，该伺服预制槽用于引导聚焦辐射光束29。第一叠层2是一次性写入叠层，其包括由花青染料或偶氮染料(n＝2.2；k＝0.01)制成的第一信息层3，厚度为90nm。该染料可以通过旋涂或蒸发来沉积。厚度为8nm的Au(n＝0.28；k＝3.9)制半透明反射层位于第一信息层3和间隔层4之间并通过如溅射来沉积。第一透明间隔层4由UV可固化树脂或压敏粘合剂(PSA)(n＝1.5)制成，厚度为40-60μm。第二叠层5依次包括：由ZnS/SiO2(80∶20)(n＝2.15)制成的厚度为135nm的第一介电层，并通过溅射来沉积，由相变GeInSbTe合金(结晶度：n＝2.9；k＝4.8)制成的可重写记录层，厚度为12nm并通过溅射来沉积，由ZnS/SiO2(80∶20)(n＝2.15)制成的第二介电层，厚度为23nm并通过溅射来沉积，由Al(n＝1.97；k＝7.83)制成的反射层，厚度为100nm并通过溅射来沉积。第二衬底1b邻近第二叠层5，该衬底由聚碳酸酯制成(n＝1.58)，厚度为580μm。衬底1b在第二叠层5侧的表面上具有伺服预制槽或引导槽图案。
所列出的是对于辐射光束波长为λ＝655nm的光学参数n和k。计算得到的反射率和透射率是：
第一叠层2：
反射率(R1)＝20.2％
透射率(T1)＝64.1％
第一叠层2的有效反射率：＝R1＝20.2％
第二叠层5：
反射率(R2)＝49.1％
第二叠层5的有效反射率：＝T1×T1×R1＝20.2％
两个层的有效反射率都完全符合DVD-ROM标准：
18％＜R＜30％。
在图2中，示出了利用聚焦辐射光束29进行记录和读取的双叠层光学数据存储媒质30。辐射光束29通过第一辐射光束入射面21进入该媒质30。该媒质具有透明覆盖层1c。第一叠层2存在第一衬底1a上，其包括第一信息层3，和包括第二信息层6的第二叠层5。第一叠层2位于比第二叠层5更接近第一辐射光束入射面21的位置。第一透明间隔层4位于第一叠层2和第二叠层5之间。第一信息层3是一次性写入层，第二信息层5是可重写层。现在将更加详细地论述本实施例。
覆盖层1c是由UV可固化树脂制成的，其厚度为100μm，可以通过旋涂并随后UV固化来使用该覆盖层。第一叠层2是一次性写入叠层，包括由有机色素(n＝2.4；k＝0.02)制成的第一信息层3，厚度为50nm。该色素可以通过旋涂或蒸发来沉积。由例如SiO2(n＝1.5；k＝0.0)制成的透明介电层(未示出)，位于第一信息层3和间隔层4之间以及第一信息层3和覆盖层1c之间，其厚度均为20nm。这些层是通过例如溅射沉积而成的。间隔层4由UV可固化树脂制成并且厚度为20μm。第一透明间隔层4在透明SiO2层侧具有伺服预制槽图案。第二叠层5依次包括：由ZnS/SiO2(80∶20)(n＝2.2)制成的第一介电层，厚度为50nm并通过溅射沉积而成，由相变GeInSbTe合金(结晶度：n＝1.5；k＝3.5)制成的可重写记录层，厚度为13nm并通过溅射沉积而成，由ZnS/SiO2(80∶20)(n＝2.2)制成的第二介电层，厚度为17nm并通过溅射沉积而成，由Ag(n＝0.08；k＝2.1)制成的反射层，厚度为120nm并通过溅射沉积而成。第一衬底1a由聚碳酸酯(n＝1.58)制成，厚度为1100μm，并且在第二叠层5侧具有伺服预制槽或引导槽图案。
所列出的是对于辐射光束波长为λ＝405nm的光学参数n和k。该反射率和透射率是：
第一叠层2：
反射率(R1)＝15％
透射率(T1)＝65％
第一叠层2的有效反射率：＝R1＝15％
第二叠层5：
反射率(R2)＝29％
第二叠层5的有效反射率：＝T1×T1×R1＝12％
两个层的有效反射率都完全符合单层BD-RW标准：12％＜R＜24％。
在图3中，示出了与类型D的DVD-ROM标准相兼容的双面双叠层光学数据存储媒质30。附图标记1a，21，2，3，5，6对应于图1的描述。第一透明间隔层4由UV可固化树脂制成，并在第二叠层5侧的表面上具有伺服预制槽或引导槽图案。图1的衬底1b被耦合层12取代。该媒质还包括与第一辐射光束入射面21相对的第二辐射光束入射面22，以用于记录和读取包括第三信息层8的第三叠层7和包括第四信息层11的第四叠层10。第三叠层7位于比第四叠层10更接近第二辐射光束入射面22的位置。第二透明间隔层9位于第三叠层7和第四叠层10之间。层和叠层1b，7，8，9，10和11分别与层和叠层1a，2，3，4，5，6相同。因此双面双叠层媒质在其由耦合层12接合在一起的两面上具有相同的设计，该耦合层12可以是厚度为20-300μm的PSA。为了使该媒质30的总厚度不超过DVD盘标准中具体要求的最大厚度(即1500μm)，根据衬底1a和1b以及间隔层4和9的厚度，可以调整耦合层12的厚度。然而，为了防止用于读取和写入信息层的聚焦辐射光束29中出现过多的光学像差，衬底的厚度范围也受到限制。
第二叠层5和第四叠层10的预制槽(或引导槽)也可以出现在耦合层12中，在这种情况下，耦合层可以构成在两面上都具有预制槽的塑料片。这样，间隔层4和9可以由不具有预制槽的UV可固化树脂或压敏粘合剂(PSA)构成。
对于λ＝655nm，计算得到的反射率和透射率为：
第一叠层2和第三叠层7：
反射率(R1)＝20.2％
透射率(T1)＝64.1％
第一或第三叠层2或7的有效反射率：＝R1＝20.2％
第二叠层5和第四叠层10：
反射率(R2)＝49.1％
第二或第四叠层5或10的有效反射率：＝T1×T1×R1＝20.2％
两个层的有效反射率都完全符合DVD-ROM标准：
18％＜R＜30％。
在图4中，示出了利用聚焦辐射光束29进行记录和读取的双面双叠层光学数据存储媒质30。辐射光束29通过第一辐射光束入射面21进入该媒质30。该媒质具有透明覆盖层1c。第一衬底1a上具有：第一叠层2，其包括第一信息层3，第二叠层5，其包括第二信息层6。第一叠层2位于比第二叠层5更接近第一辐射光束入射面21的位置。第一透明间隔层4位于第一叠层2和第二叠层5之间。第一信息层3是一次性写入层，第二信息层5是可重写层。现在将更加详细地论述本实施例。
覆盖层1c是由UV可固化树脂制成的，其厚度为100μm，可以通过旋涂并随后UV固化来使用该覆盖层。第一叠层2是一次性写入叠层，包括由有机色素(n＝2.4；k＝0.02)制成的第一信息层3，厚度为50nm。该色素可以通过旋涂或蒸发来沉积。由例如SiO2(n＝1.5；k＝0.0)制成的透明介电层(未示出)位于第一信息层3和间隔层4之间以及第一信息层3和覆盖层1c之间，其厚度均为20nm。这些层是通过例如溅射沉积而成的。间隔层4由UV可固化树脂制成并且厚度为20μm。在第一透明间隔层4透明SiO2层侧具有伺服预制槽图案。第二叠层5依次包括：由ZnS/SiO2(80∶20)(n＝2.2)制成的第一介电层，厚度为50nm并通过溅射沉积而成，由相变GeInSbTe合金(结晶度：n＝1.5；k＝3.5)制成的可重写记录层，厚度为13nm并通过溅射沉积而成，由ZnS/SiO2(80∶20)(n＝2.2)制成的第二介电层，厚度为17nm并通过溅射沉积而成，由Ag(n＝0.08；k＝2.1)制成的反射层，厚度为120nm，并能够旋涂来沉积。第一衬底1a由聚碳酸酯(n＝1.58)制成，厚度约为0.50mm并且其在第二叠层5侧具有伺服预制槽或引导槽图案。该媒质30还包括与第一辐射光束入射面21相对的第二辐射光束入射面22，以及包括第三信息层8的第三叠层7，该第三信息层是从包括只读层和一次性写入层的组中选出的，和包括第四信息层11的第四叠层10，该第四信息层11是从包括只读层、一次性写入层和可重写层的组中选出的，所述第三叠层7位于比第四叠层10更接近第二辐射光束入射面22的位置，以及位于第三叠层7和第四叠层10之间的第二透明间隔层9。第三信息层8的类型不同于第四信息层11的类型。出现了第二衬底1b。第二辐射光束入射面22位于第二保护覆盖层1d中。对各个附图标记1d，7，8，9，10，11和1b已作必要的修正以对应于上述的附图标记1c，2，3，4，5，6和1a的描述。通过已知的方法将衬底1a和1b结合在一起。衬底1a和1b可以组合在一起从而形成一个单独的衬底，在这种情况下这个衬底的厚度约为1.00mm，并且在该单独衬底的两面上具有预制槽。
所列出的是对于辐射光束波长为λ＝405nm的光学参数n和k。该反射率和透射率是：
第一叠层2和第三叠层7：
反射率(R1)＝15％
透射率(T1)＝65％
第一叠层2或7的有效反射率：＝R1＝15％
第二叠层5和第四叠层10：
反射率(R2)＝29％
第二叠层5或10的有效反射率：＝T1×T1×R1＝12％
所有叠层的有效反射率都完全符合单层BD-RW标准：12％＜R＜24％。
应当注意，上述实施例阐述了本发明而非限制本发明，本领域技术人员可以在不背离权利要求范围的情况下设计出许多可选的实施方式。在权利要求中，置于括号中的附图标记不应构成对权利要求的限制。词语“包括”不排除不同于权利要求列出的元件或步骤的出现。元件前的词语“一个”和“一种”不排除多个这样的元件的出现。起码的事实是：在相互不同的从属权利要求中叙述了某些方法，不表示这些方法的组合不能用于使优点突出。
描述了一种利用聚焦辐射光束进行记录和读取的双叠层光学数据存储媒质。该光束通过第一辐射光束入射面进入该媒质。该媒质至少具有第一衬底，并且在第一衬底的至少一侧上具有第一叠层，其包括第一信息层，及包括第二信息层的第二叠层，以及位于第一叠层和第二叠层之间的第一透明间隔层。第一叠层存在于比第二叠层更接近第一辐射光束入射面的位置。第一信息层是从包括只读层和一次性写入层类型的组中选出的一种，第二信息层是从包括只读层、一次性写入层和可重写层类型的组中选出的一种。第一信息层的类型不同于第二信息层的类型。实现了该媒质与只读标准的兼容性，同时保留了可写性和可擦性的优点。还描述了具有第三和第四叠层的双面型媒质。
Claims (10)
1.一种利用聚焦辐射光束进行记录和读取的双叠层光学数据存储媒质，该聚焦辐射光束通过第一辐射光束入射面进入该媒质，所述媒质至少具有第一衬底，并且在该第一衬底的至少一侧上具有：
-第一叠层，其包括第一信息层，
-第二叠层，其包括第二信息层，所述第一叠层位于比第二叠层更接近第一辐射光束入射面的位置，
-第一透明间隔层，其位于第一叠层和第二叠层之间，
其特征在于，第一信息层是从包括只读层和一次性写入层的组中选出的一种，并且第二信息层是从包括只读层、一次性写入层和可重写层的组中选出的一种，以及第一信息层的类型不同于第二信息层的类型。
2.根据权利要求1所述的双叠层光学数据存储媒质，其中第二信息层是可重写层。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的双叠层光学数据存储媒质，其中第一辐射光束入射面位于与第一衬底分开的第一保护覆盖层上。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的双叠层光学数据存储媒质，其中该媒质还包括与第一辐射光束入射面相对的第二辐射光束入射面，以及
-第三叠层，其包括第三信息层，该第三信息层是从包括只读层和一次性写入层的组中选出的，
-第四叠层，其包括第四信息层，该第四信息层是从包括只读层、一次性写入层和可重写层的组中选出的，所述第三叠层位于比第四叠层更接近第二辐射光束入射面的位置，
-第二透明间隔层，其位于第三叠层和第四叠层之间，且该第三信息层的类型不同于第四信息层的类型。
5.根据权利要求3和4所述的双叠层光学数据存储媒质，其中第二辐射光束入射面位于第一衬底上。
6.根据权利要求3和4所述的双叠层光学数据存储媒质，其中第二辐射光束入射面位于第二保护覆盖层上。
7.根据权利要求4，5或6中任一项所述的双叠层光学数据存储媒质，其中第四信息层是可重写层。
8.根据权利要求1，2，4或7中任一项所述的双叠层光学数据存储媒质，其中该叠层对于波长约为655nm的辐射光束的有效反射率级至少为0.18。
9.根据权利要求3，6或7中任一项所述的双叠层光学数据存储媒质，其中该叠层对于波长约为405nm的辐射光束的有效反射率级至少为0.04。
10.根据权利要求5或7中任一项所述的双叠层光学数据存储媒质，其中第一和第二叠层对于波长约为405nm的辐射光束的有效反射率级至少为0.04，第三和第四叠层对于波长约为655nm的辐射光束的有效反射率级至少为0.18。
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