CN1826648A - 设置有至少一个感光层和一个可变形层的光数据记录介质 - Google Patents

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Abstract

本发明的光记录介质包括第一和第二基底(2、8)和设置于其间且优选由无机材料制成的至少一个第一光敏层(5)。所述第一光敏层(5)配备有在写和/或读操作期间通过第二基底接收光辐射(6)的前表面(5a)。第一透光(6)可变形层(7)设置于第一光敏层(5)和第二基底(8)之间。第一基底(2)配备有前表面(2b)，如此形成该前表面的结构，使得有可能形成优选为螺旋形状的凹槽，其使得可以通过自动聚焦控制和跟踪系统来进行精确的数据写和/或读。

Description

设置有至少一个感光层和一个可变形层的光数据记录介质
技术领域
本发明涉及包括第一和第二基底的光记录介质，在第一和第二基底之间设置有至少一个第一光敏层，该第一光敏层包括在写和/或读操作期间通过第二基底来接收光辐射的前表面。
背景技术
例如在CD-R(可记录光盘)和DVD-R(可记录数字化多功能光盘)型介质上的光记录最通常地通过沉积在塑料基底(substrate)上且被反射金属层覆盖的着色剂材料层来实现。但是，着色剂材料的不可逆光记录技术有时导致高的成本，特别就着色剂的价格和着色剂处理阶段的人工成本而言更是如此。
还提出过利用无机材料来实现光记录介质。无机材料表现出生产成本和高线速度的性能优势。存在不同的在无机材料的层中写的方法。最广泛研究的不可逆技术包括通过激光烧蚀形成标记。标记的存在造成盘表面上激光束的反射的局部减小。该反射的减小被读取为具有较低的激光功率。
但是，进行的测试并不与当前的书面规范相对应。当执行测试时使用的功率实际上包括于40mW和300mW之间且标记的尺寸为约10μm，而在DVD-R上写时使用的写功率应为10mW且标记的尺寸应为约400nm。已经研究了许多材料，特别是碲及其与锗、硒和锑的合金。但是它们通常不能获得好质量的写和充分的高数据存储密度。另外，碲在环境温度下不稳定且存在氧化和结晶的危险。由激光烧蚀写入可能导致在由激光束形成的标记周围形成小块(pad)。这样的小块可以引起信号的噪声。这是为什么直到现在还优选使用有机着色剂的记录技术的原因。
发明内容
本发明的目的是提供一种通过至少一光敏层来工作且能够表现高数据存储密度的光记录介质。
根据本发明，该目标通过将对光辐射透明的第一可变形层设置在第一光敏层和第二基底之间来实现。
根据本发明的发展，第一光敏层包括无机材料。
根据本发明的另一发展，第一基底包括构图的前表面。
根据优选的实施例，第一可变形层包括预先通过光辐射交联(cross-linked)的聚合物，优选地选自硅树脂。
根据本发明的另一特征，第一可变形层具有小于或等于200微米的厚度。
根据本发明的另一发展，该介质包括至少一个设置于第一可变形层和第二基底之间的半透明第二光敏层，和设置于第二光敏层和第二基底之间的第二可变形层。
附图说明
从仅作为非限定性实例给出且在附图中表示的本发明的具体实施例的以下描述，其他特征和优点将变得更加显见，在附图中：
图1是根据本发明的介质的第一实施例的横截面示意图；
图2和3示意性地分别表示在写之前和之后根据本发明的介质的一部分的横截面；
图4和5分别是根据本发明的介质的第二和第三实施例的横截面示意图。
具体实施方式
光记录介质，例如不可逆介质，优选地为光盘的形式，但是其还可以为芯片卡的形式。它包括第一和第二基底，在第一和第二基底之间设置至少一优选包括无机材料的光敏层。介质的记录基于当其前表面通过第二基底接收光辐射时光敏层的局部化的变形。因此，第二基底对于光辐射透明，所述光辐射优选为聚焦的功率调制的激光束。
光敏层优选地包括能够通过光辐射的作用局部变形的无机材料，且其必须保证光辐射光足够的反射和部分吸收。光敏层平均吸收的能量(energyabsorbed par the photosensitive layer)引起层中的局部温度升高，其导致根据光敏层的无机材料的本质显著的泡或孔形式的局部变形。形成的孔或泡构成了光敏层中的标记。因为光敏层的标记比层的非变形区反射更小，所以有可能通过检测形成的标记来读取介质。于是标记的长度和其之间的间距使数据能够编码。还可以通过施加光辐射的功率的特定调制，即所述相应于写策略的特定功率调制，从而改变标记的长度。
标记的形状由光敏层的材料的类型来决定。于是在作者为M.Terao等的文章(“Chalcogenide thin films for laser-beam recordings by thermal creation ofholes”，J.Appl.Phys.50(11)November 1979，page 6881到6886)中已经描述了能够形成孔的材料，比如碲与锑或硒基合金化的材料。
但是，为了获得更大的数据存储密度，优选地采用能够形成泡的材料。如此的材料一般具有相对高的熔点且它们包括至少一种容易喷涂的元素。在通过形成泡来写的情形，一般调整光敏层的材料的组成以保证与盘上雕刻的起伏(jitter)的好的标准偏差相容的泡形成的质量。可以使用硫基、硒基、碲基、砷基、锌基、镉基和磷基合金。例如，光敏层可以包括碲化锌合金(Zn-Te)、硒化锌合金(ZnSe)、磷和锌合金(PZn)、砷和锌合金(AsZn)或碲化镉合金(CdTe)。对于由碲化锌合金制成的Zn-Te层，最适当的比例是65％原子比的锌和35％原子比的碲，且层厚优选地包括于15和50nm之间且优选地等于40nm。
根据本发明，对于光辐射透明且非双折射的可变形层设置于光敏层和第二基底之间，从而光辐射在到达光敏层之前从其透过。可变形层优选地具有包括于20和80之间的肖式(Shore)A硬度和小于或等于200μm的厚度，且更具体而言包括于2μm和100μm之间的厚度。其优选地包括预先由光辐射交联的聚合物，比如选自硅树脂的聚合物。更具体而言，聚合物可以为聚二甲基硅氧烷(PDMS)且聚合物的粘度在交联前优选小于6000mPa.S。可变形层也可以为“双组分”，即包括混合时会聚合的组分，例如Sylgard 184或Loctite 5091。可变形层为当在光敏层上执行写操作时能够跟随光敏层的变形的层。写光辐射透过变形层和光敏层的至少一部分，使得能够在可变形层中产生叠加到光敏层中产生的突起的变形。
第一和第二基底优选地由塑料材料制成，比如聚碳酸酯(PC)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)且它们通过模制实现。第一基底包括随意的背面和优选地被构图的前表面。于是，前表面包括凹槽，优选地为螺旋形状且能够通过自动聚焦控制和磁道监视系统来进行精确的数据写和读。构图第一基底的前表面还使得能够执行磁道(track)监视，因此当生产介质时将前表面的起伏(relief)转移到光敏层和可变形层。在该情形，第一基底包括激光束聚焦于其上的升起的部分。第一基底的基底厚度和螺旋节距是可变的，取决于所需记录介质的类型要求的规格。例如，对于DVD或HD-DVD(高清晰度DVD)，第一基底具有0.6mm的厚度，而为了生产使用蓝激光的光盘，更多被称为“蓝光”光盘，第一基底的厚度为1.1mm。另外，第一基底的螺旋节距对于DVD是0.74μm且对于“蓝光DVD”或HD-DVD是0.32μm。常规地，第一基底上升起的部分具有等于螺旋的半周期的最大宽度。
第二基底为非双折射且优选地包括平的前和背面。其厚度由所需介质的格式的类型来决定。于是，对于DVD，第二基底和设置于第一和第二基底之间的层厚度总和必须为约0.6mm，而对于“蓝光DVD”盘，厚度的总和必须为约100μm。
例如，在图1所示的第一实施例中，光记录介质1包括由塑料制成的第一基底2。第一基底2包括随意的背面2a和构图的前表面2b。于是前表面2b包括升起的部分2c，将其设计为能够在升起的部分2c的上方设置的区域上写和读介质1。
金属层3设置于第一基底2的前表面上，在第一基底2和光敏层5之间，金属层3优选地具有大于或等于15纳米的厚度且更具体而言为介于20纳米和30纳米之间的厚度。当光敏层5在预定的波长范围中几乎不吸收时，例如当光敏层由碲化锌形成且光辐射的波长范围介于630nm和650nm之间时，设计用来改善光敏层5的光学性质的金属层3就更加特别适当。金属层3还使光敏层5的热行为得以改善。它可以由银、金、铝或铜形成。
还可以在金属层3和光敏层5之间设置由介电材料4制成的层。介电材料层4还能够改善光敏层5的光学性质和写质量。它优选地包括硫化锌(ZnS)、硫化锌和二氧化硅(ZnS-Si02)、氮化硅(Si3N4)或碳化硅(SiC)，且它具有优选地小于20nm的小厚度。
设计为被光辐射6作用而局部变形的碲化锌光敏层5具有介于20nm和30nm之间的厚度，且其包括通过其接收光辐射6的前表面5a。分别由金属和介电材料制成的两层使无机叠层能够与光敏层一起形成，其能够获得高初始反射同时保持好的写灵敏度和好的对比度。在形成孔的写机制的情形中，分别由金属和介电材料制成的两层可以被由无机材料制成的抗氧化保护层取代。无机材料优选地为氧化铝且该层具有7mm的厚度。
可变形层7设置于光敏层5的前表面5a，且可变形层7由PDMS制成且具有小于或等于100μm的厚度。只要可变形层7具有足够的粘结力，可以将其直接放置与第二基底8的背面8a接触。否则，如图1所示，在可变形层7和第二基底8之间设置胶层9，以保证两者之间的好的结合。胶层9优选地通过在可变形层7上旋涂来沉积，且一旦将第二基底8设置于由胶层9、可变形层7、无机叠层和第一基底2形成的组件上，就通过透过第二基底8的光辐射来固化胶层9。为了组装第一和第二基底，在第二基底8的背面8a上还可以通过层压沉积作为胶层9的粘结接触型的胶膜，也称为“压敏粘结剂”或“PSA”。
在光敏层的前表面上设置可变形层7促进在光敏层5中产生精确的标记。诚然，当光敏层5变形时，可变形层7具有与光敏层相伴的相同类型的变形。于是，可变形层7能够限制特别由于当执行写时光辐射热的散射引起的写标记的加宽。于是，可变形层7使得更好质量的标记可以获得。图2和3分别示出了在写步骤之前和之后记录介质1的一部分，其包括具有构图的前表面2b的第一基底2，在前表面2b上顺序沉积了光敏层5和可变形层7。以该方式，在已经将介质暴露于光辐射之后，在升起的部分2c上方泡5b形成于光敏层5中，且可变形层7还经历了变形，该变形的形状与泡5b的形状互补。
在可替换的实施例中，金属层可以设置于光敏层5和可变形层7之间来改善光敏层5的反射，金属层优选地具有小于或等于15nm的厚度。其优选地由金、铜、银或铝制成。因为金属层非常薄，其以与光敏层5相同的方式变形。还可以在所述金属层和可变形层7之间设置透明且非常薄的抗氧化保护层。
表I在以下示出了根据本发明的不同记录介质的结构的几个实例。
                                  表I
  介质的类型   第一基底   第一层无机材料   第二层无机材料   可变形层   胶   第二基底
  DVD R4.7Go   PC0.6mm   ZnTe   PDMS双组分20μm   PC0.58mm
  DVD R   PC   ZnTe   PDMS双组分   可交联   PC
  4.7Go   0.6mm   20μm   丙烯酸胶   0.58mm
  蓝光 R25Go   PC1.1mm   ZnTe   PDMS双组分100μm   PC(80μm)具有20μm可交联的PDMS膜
  蓝光 R25Go   PC1.1mm   ZnTe   PDMS双组分100μm
  蓝光 R25Go   PC1.1mm   ZnTe   PC(80μm)具有20μm可交联的PDMS膜
  蓝光 R25Go   PC1.1mm   ZnTe   PC80μm
  DVD R4.7Go   PC0.6mm   ZnTe   非常薄的金属   PDMS双组分20μm   PC0.58mm
  DVD R4.7Go   PC0.6mm   ZnTe   非常薄的金属   PDMS双组分20μm   可交联丙烯酸胶   PC0.58mm
  蓝光25Go   PC1.1mm   ZnTe   非常薄的金属   PDMS双组分20μm   PC(60μm)具有PSA胶的膜(20μm)
  蓝光25Go   PC1.1mm   ZnTe   非常薄的金属   PDMS双组分100μm
  蓝光 R25Go   PC1.1mm   ZnTe   非常薄的金属   PC(80μm)具有PDMS层(20μm)
  蓝光 R25Go   PC1.1mm   ZnTe   非常薄的金属   PDMS双组分20μm   PC(80μm)
  DVD R4.7Go   PC0.6mm   厚金属   ZnTe   PDMS双组分20μm   PC0.58mm
  DVD R4.7Go   PC0.6mm   厚金属   ZnTe   PDMS双组分20μm   可交联丙烯酸   PC0.58mm
 胶
  蓝光 R25Go   PC1.1mm   厚金属   ZnTe   PDMS双组分20μm  PC(60μm)具有PSA胶的膜(20μm)
  蓝光 R25Go   PC1.mm   厚金属   ZnTe   PDMS双组分100μm
  蓝光 R25Go   PC1.1mm   厚金属   ZnTe  PC(80μm)具有PDMS层(20μm)
  蓝光 R25Go   PC1.1mm   厚金属   ZnTe   PDMS双组分20μm  PC(80μm)
具有比如以上表中所述的结构的记录介质具有实现容易且不昂贵且能够实现高存储容量的优点。另外，它使生产包括深度介于30nm和70nm之间的螺旋的第一基底成为可能，而对于包括着色剂材料的介质该深度为180nm。该小深度使得压合基底更容易且缩短制造周期。
在图4和5所示的可替换实施例中，光记录介质1包括第一和第二基底1和8，在其之间设置无机材料叠层和第一可变形层7，如图1所示。于是，无机材料的第一叠层依次包括金属层3、由介电材料4制成的层和第一光敏层5。为了增加数据存储容量，介质1还包括由半透明无机材料制成的第二光敏层10，在其上设置透明的第二可变形层11。第二光敏层10设置于第一可变形层7和第二基底8之间，且第二可变形层11设置于第二光敏层10和第二基底8之间。
在图4中，通过组装分别包括至少一光敏层和至少一可变形层的第一和第二基底2和8来实现介质1。通过沉积在第一变形层7和第二光敏层10之间的胶层9来执行组装。与在前的基底2相同的方式，第二光敏层10包括构图的前表面10a，即前表面10a包括设计为聚焦第二光辐射12的升起部分10b。这样就有可能在相应于第一和第二光敏层的两层上写和读光记录介质。这使得介质的记录容量基本能够加倍。于是，在DVD型介质的情形，有可能获得8.5Go而不是4.7Go的容量。
在图5中，第一基底最初支撑优选为无机材料的叠层、第一可变形层7、第二光敏层10和第二可变形层11。然后通过设置于第二可变形层和第二基底8之间的胶层9将第二基底8固定于组件。在该情形，第二光敏层10的前表面是平的，而第一可变形层7包括构图的前表面7a。于是，可变形层的前表面7a包括设计为聚焦第二光辐射12的升起部分7b。
在可替换的实施例中，在第一可变形层7上旋涂比可变形层更硬的聚合物层且然后将其交联。在该情形，第一变形层7的前表面是平的，且较硬的聚合物层包括构图的前表面。如此的层使得在执行写时能够控制光敏层的变形的取向。
本发明不限于上述的实施例。于是，第一基底可以为吸收剂。因此其可以在表面上或在体积中着色。另外，图1到5为具体实施例的示意图，为了清晰的目的，图1到5中所示的不同层的厚度不是按比例的。

Claims (17)

1.光记录介质，包括第一和第二基底(2、8)，在其间设置有至少一个第一光敏层(5)，所述第一光敏层(5)包括在写和/或读操作期间通过所述第二基底(8)接收光辐射(6)的前表面(5a)，其特征在于对于所述光辐射(6)透明的第一可变形层(7)设置于所述第一光敏层(5)和所述第二基底(8)之间。
2.根据权利要求1所述的介质，其特征在于所述第一光敏层(5)包括无机材料。
3.根据权利要求1和2之一所述的介质，其特征在于所述第一基底(2)包括构图的前表面(2b)。
4.根据权利要求1到3的任一项所述的介质，其特征在于所述第一可变形层(7)包括通过光辐射预先交联的聚合物。
5.根据权利要求3所述的介质，其特征在于所述聚合物选自硅树脂。
6.根据权利要求1到4的任一项所述的介质，其特征在于所述第一可变形层(7)具有小于或等于200微米的厚度。
7.根据权利要求1到5的任一项所述的介质，其特征在于所述介质(1)包括设置于所述第一基底(2)和所述第一光敏层(5)之间的介质层(4)。
8.根据权利要求1到7的任一项所述的介质，其特征在于所述介质(1)包括设置于所述第一基底(2)和所述第一光敏层(5)之间的第一金属层(3)。
9.根据权利要求1到8的任一项所述的介质，其特征在于所述介质(1)包括设置于所述第一基底(2)和所述第一光敏层(5)之间的抗氧化保护层。
10.根据权利要求1到9的任一项所述的介质，其特征在于所述介质(1)包括设置于所述第一光敏层(5)和所述第一可变形层(7)之间的第二金属层。
11.根据权利要求10所述的介质，其特征在于对于所述光辐射透明的抗氧化保护层设置于所述第二金属层和所述第一可变形层(7)之间。
12.根据权利要求1到11的任一项所述的介质，其特征在于所述介质(1)包括至少一个设置于所述第一可变形层(7)和所述第二基底(8)之间的半透明第二光敏层(10)，和设置于所述第二光敏层(10)和所述第二基底(8)之间的第二可变形层(11)。
13.根据权利要求12所述的介质，其特征在于所述第二光敏层(10)包括无机材料。
14.根据权利要求12和13之一所述的介质，其特征在于所述第二光敏层(10)包括构图的前表面(10a)。
15.根据权利要求12和13之一所述的介质，其特征在于所述第一变形层(7)包括构图的前表面(7a)。
16.根据权利要求1到15的任一项所述的介质，其特征在于所述介质(1)是光盘的形式。
17.根据权利要求1到15的任一项所述的介质，其特征在于所述介质(1)是芯片卡的形式。
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