TW201432676A - 用於多層光學資料儲存之堆疊薄膜反射層 - Google Patents

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    • Y10T428/31938—Polymer of monoethylenically unsaturated hydrocarbon

Abstract

本發明揭示一種包括一堆疊交錯薄膜結構之組件(10、110、210、310)，該堆疊交錯薄膜結構包含對光呈惰性之複數個層(12、24、124、224、14、30、130、230)。交替層摻雜有一反飽和吸收劑(RSA)材料(20)，或該RSA材料(20)定位於鄰近惰性層(12、24、124、224、14、30、130、230)之間。在一些實施例中，該等惰性交替層具有不同折射率。本發明亦揭示一種資料儲存裝置(100)及製造方法(700、800)。

Description

用於多層光學資料儲存之堆疊薄膜反射層 相關申請案交叉參考
此申請案部分係關於通常讓與2012年4月30日申請之標題為STACKED FILM OPTICAL DATA STORAGE DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURE(代理人檔案第253010-1號)之美國申請案第13/459,840號，及2012年7月31日申請之標題為STACKED FILM THRESHOLD COMPONENT,DEVICE,AND METHOD OF MANUFACTURE(代理人檔案第253373-1號)之美國申請案第13/563,194號之二者，該等案之全文以引用的方式併入本文中。
本發明大體上係關於堆疊薄膜組件、採用該等組件之裝置、製造該等裝置及/或組件之方法及在特定實施例中併入本發明之態樣之在一裝置上錄製及/或讀取全像圖之方法。
微全像資料儲存使在一單一光碟中能夠存在大量資料層以達成高資料容量。在每一資料層中，藉由一微全像圖之一存在或缺乏代表數位資料「0」或「1」。微全像圖在讀出射束照明時充當一局域反射器。一微全像圖之存在或缺乏提供一「高」或「低」反射信號，該「高」或「低」反射信號提供所儲存資訊。
一微全像圖之光學錄製要求來自光碟之兩面之兩個具有重疊焦點區域之反向傳播聚焦相干雷射射束。在焦點區域處之兩個射束之干 擾引起材料之局部改變造成一折射率調變圖案，此即為微全像圖。此等兩個射束之良好排列通常要求在動態錄製期間運作的一五軸伺服系統。另外，穿過光碟之深度在全部層處錄製要求一良好像差補償光學系統，其在高數值孔徑的情形非常有挑戰性。因此，其光學及伺服系統都比在僅使用一單一聚焦射束用於錄製及/或讀出之習知光碟機系統中所要求的更複雜且昂貴。
有人提出「預格式化」之概念以克服此問題。(例如，參見美國專利第7,388,695號)。在此方案中，在一光碟機中使用之前用微全像圖層「預格式化」空白光碟。此「預格式化」步驟係光碟製造中之一步驟。接著在一光碟機中使用該等預格式化光碟用於錄製及讀出。透過使用一單一聚焦雷射射束擦除或修改微全像圖完成錄製。用於「預格式化」之該系統係一高品質昂貴雙面微全像圖錄製系統。
因此，在既有光學資料儲存結構、製造方法、錄製方法及/或用於讀取之方法上持續存在改良之機會。
本發明藉由減少光學預格式化資料儲存裝置之需要克服至少一些上述缺點。更明確而言，本發明旨在提供一堆疊薄膜組件、裝置及代替使用臨限材料之製造、錄製及/或讀取方法，而僅要求使用商業上可得之聚合物及反飽和吸收劑(RSA)染料。
因此，根據本發明之一態樣，一組件包括一堆疊薄膜結構，該堆疊薄膜結構包括交錯堆疊之對光呈惰性之具有一第一折射率之複數個層與對光呈惰性之具有一第二折射率之複數個層，其中第一折射率與第二折射率不同；及包括一反飽和吸收劑(RSA)材料之複數個層，其中該複數個層之各者定位於對光呈惰性之具有該第一折射率之該複數個層之一者與對光呈惰性之具有該第二折射率之該複數個層之一者之間。
根據本發明之另一態樣，製造之一方法包括：提供對光呈惰性之具有一第一折射率之複數個層；提供對光呈惰性之具有一第二折射率之複數個層，其中第一折射率與第二折射率不同；將一反飽和吸收劑(RSA)材料塗佈於對光呈惰性之具有第一折射率之層及對光呈惰性之具有第二折射率之層之至少一者；及將對光呈惰性之具有該第一折射率之該複數個層黏附至對光呈惰性之具有該第二折射率之該複數個層，使得對光呈惰性之具有該第一折射率之該複數個層與對光呈惰性之具有該第二折射率之該複數個層交錯，藉此形成具有定位於對光呈惰性之具有該第一折射率之層與對光呈惰性之具有該第二折射率之層之間之該RSA材料之一組件。
根據本發明之另一態樣，一組件包括：一堆疊薄膜結構，該堆疊薄膜結構包括交錯堆疊之對光呈惰性之複數個第一層與對光呈惰性之複數個第二層交錯，進一步其中該複數個第二層摻雜有一反飽和吸收劑(RSA)材料。
根據本發明之另一態樣，製造之一方法包括：提供對光呈惰性之具有一第一折射率之複數個層；提供對光呈惰性之具有一第二折射率之複數個層，具有第二折射率之該複數個層進一步包含摻雜其中之一反飽和吸收劑(RSA)材料；及將對光呈惰性之具有該第一折射率之該複數個層黏附至對光呈惰性之具有該第二折射率之該複數個層，使得對光呈惰性之具有該第一折射率之該複數個層與對光呈惰性之具有該第二折射率之該複數個層交錯，藉此形成具有定位於對光呈惰性之具有該第一折射率之層之間之該等摻雜RSA材料負載層之一堆疊組件。
將自以下詳細描述及圖式明白本發明之各種其他特徵及優點。
10、110、210、310‧‧‧堆疊薄膜結構或結構
12、24、124、224‧‧‧對光呈惰性之具有一第一折射率之複數個層
14、30、130、230‧‧‧對光呈惰性之具有一第二折射率之複數個層
20‧‧‧RSA層/RSA材料
22‧‧‧修改版本
42‧‧‧障壁塗層
44‧‧‧第一基板層
46‧‧‧伺服層
50‧‧‧第二基板層
100‧‧‧資料儲存裝置
300‧‧‧聚焦錄製雷射射束
305‧‧‧射束在組件之一部分上照射之位置
400‧‧‧聚焦讀取雷射射束
405‧‧‧修改部分/全像圖
410、420‧‧‧反射光
430‧‧‧應用光
500、600‧‧‧系統
520‧‧‧塗佈裝置
530‧‧‧固化裝置
552‧‧‧複數個滾輪
610‧‧‧黏附裝置
700‧‧‧方法
710‧‧‧提供對光呈惰性之具有一第一折射率之複數個層
712‧‧‧提供對光呈惰性之具有一第二折射率之複數個層
714‧‧‧將RSA材料塗佈於對光呈惰性之層之至少一者
716‧‧‧將具有第一折射率之複數個光層黏附至具有第二折射率之複數個光層，在其至少一者上塗佈RSA材料，藉此形成一交錯組件
800‧‧‧方法
810‧‧‧提供對光呈惰性之複數個第一層
812‧‧‧提供對光呈惰性之進一步摻雜有RSA材料之複數個第二層
814‧‧‧將複數個第一層與複數個第二層(具有RSA)彼此黏附，藉此形成一交錯結構
當參考附圖閱讀以下詳細描述時，將更能理解本發明之此等及 其他特徵、態樣及優點，所有圖式之相同符號代表相同部分，其中：圖1係根據本發明之一實施例之一堆疊薄膜組件之一部分之一截面正視圖。
圖2及圖3係根據本發明之一實施例之圖1之堆疊薄膜組件之一部分分別經歷錄製及讀取之截面正視圖。
圖4及圖5係根據本發明之另一實施例之一堆疊薄膜組件之一部分分別經歷錄製及讀取之截面正視圖。
圖6及圖7係根據本發明之另一實施例之一堆疊薄膜組件之一部分分別經歷錄製及讀取之截面正視圖。
圖8及圖9係根據本發明之另一實施例之一堆疊薄膜組件之一部分分別經歷錄製及讀取之截面正視圖。
圖10係使用根據本發明之一實施例之一組件之一資料儲存裝置之一部分之一截面正視圖。
圖11係採用根據本發明之一實施例之一組件之製造方法之一系統之一示意圖。
圖12係採用根據本發明之一實施例之一組件之製造方法之一系統之一示意圖。
圖13係描繪根據本發明之一實施例之一組件之製造方法之一流程圖。
圖14係描繪根據本發明之另一實施例之一組件之製造方法之一流程圖。
除非另外定義，本文中使用之技術及科學術語具有與熟習此項技術者關於當前所揭示目的通常理解相同的意義。如本文中所使用的術語「第一」、「第二」及類似者並不表示任何順序、數量或重要性，而寧可說是用於將一元件與另一元件區分。術語「一」及「該」不表 示數量之一限定，而寧可說是表示所引用物項之至少一者之存在，且術語「前」、「後」、「底」及/或「頂」僅用於描述之方便，且不限制對任何一位置或空間之定向，除非另外提及。
若揭示範圍，針對相同組件或性質之全部範圍之終端係包含性及獨立可組合的(例如，「高達約25重量%」之範圍包含「約5重量%至約25重量%」之範圍之末端及全部中間值等)。與一數量連接使用之修飾詞「約」係包含所規定值且具有藉由上下文指示之含義(例如，包含與特定數量之量測相關之誤差程度)。因此，藉由術語「約」修飾之值不必要僅限制於先前規定之值。
如本文中所使用，術語「非線性敏化劑」係指對光強度具有依賴性之一靈敏度之一材料，即在較高(錄製)強度處靈敏度高且在較低(讀出)強度處低。
如本文所使用，術語「靈敏度」定義為關於用於以雷射光照射薄膜之一點之通量之量獲得之指數改變之量。通常線性材料及/或線性敏化劑之靈敏度在各種強度上不改變。
如本文所使用，術語「通量」意指穿過射束橫截面之一單位區域之光學射束能量之量(量測單位為，例如，焦耳/平方釐米)，同時術語「強度」意指光學輻射流量強度，例如，在單位時間內穿過射束橫截面之一單位區域之能量之量(量測單位為，例如，瓦特/平方釐米)。
如本文所使用，參考在一折射率中之改變之術語「沒改變」意指包含具有在一段時期內其折射率小於約0.05%之改變之一材料或材料之組合。
本文所使用之術語「鄰接」意指兩個或多個元件彼此實體接觸或在兩個或多個元件之間可有一(若干)空隙層。即以某種方式結合之該等兩個或多個元件形成一單一構造。
本文所使用之術語「高強度」包含自約50MW/cm2至約500 MW/cm2之一範圍中之光。本文所使用之術語「低強度」包含自約0.1MW/cm2至約30MW/cm2之一範圍中之光。
根據本發明之一實例，參考圖式，圖1描繪一堆疊薄膜結構或結構10之一截面正視圖。為商業上可得之聚合物及(若干)反飽和吸收劑(RSA)材料之使用提供本發明之態樣。亦即，本發明之態樣不需要臨限材料。結構10包括對光呈惰性之具有一第一折射率之複數個層12。結構10進一步包括對光呈惰性之具有一第二折射率之複數個層14。層12之第一折射率與層14之第二折射率不同。如所展示，對光呈惰性之具有一第一折射率之複數個層12及對光呈惰性之具有一第二折射率之複數個層14經組態使得其在結構10內交錯或交替。
如所展示，介於對光呈惰性之具有一第一折射率之複數個層12與對光呈惰性之具有一第二折射率之複數個層14之間係一層20，其中層20包括一反飽和吸收劑(RSA)材料。可將層或RSA層20放置於對光呈惰性之具有一第一折射率之複數個層12上及/或在對光呈惰性之具有一第二折射率之複數個層14上。不管怎樣，最終結構10包括一層狀結構，其中RSA層20最終定位於對光呈惰性之具有第一折射率之複數個層12與對光呈惰性之具有第二折射率之複數個層14之間。
可將各種合適RSA材料使用於RSA層20。在特定實施例中，所使用之RSA材料對具有自約300奈米至約800奈米之一範圍中之一波長之光敏感。在另一特定實施例中，所使用之RSA材料對具有自約380奈米至約420奈米之一範圍中之一波長之光敏感。
合適RSA染料包含(但不限於)例如一光化學穩定及熱穩定染料，諸如一金屬酞青素染料，諸如Irgaphor Ultragreen Mx(商業上可購自Ciba)、銅酞青、鉛酞青、鋅酞青、銦酞青、四丁基銦酞青、鎵酞青、鈷酞青、鉑酞青、鎳酞青、四-4-磺酸鹽苯基卟啉-銅(Ⅱ)或四-4-磺酸鹽苯基卟啉-鋅(II)。已知之激發此等各種「綠色」RSA染料之合適 雷射包含綠色雷射(例如，532奈米)。在美國專利申請案第11/376,545號(現頒布為美國專利第7,388,695號，其全文為任何及全部目的以引用的方式併入本文中，只要與本文之教示不直接對立)中揭示此等各種綠色RSA染料。
其他合適RSA染料包含在(例如)405奈米之一波長時與入射光輻射之照射上能夠產生光激發之「藍色」RSA染料。在美國專利第8,182,967號(代理人檔案第236639-1號)及美國專利申請案第12/551,455(代理人檔案第236540-1號)中揭示若干合適RSA染料且該等案之內容為任何及全部目的以引用的方式併入本文中，只要不與本文之教示直接對立。此等藍色RSA染料通常包含亞酞青及基於鉑乙炔基之染料。特定實例包含(但僅限於)3,5-二溴磷含苯氧基亞酞青]硼(Ⅲ)、3-碘載體含氧亞酞青]硼(Ⅲ)、反式-二(三丁基磷化氫)二(4-乙炔基聯苯基)鉑(PPE)、反式-二(三丁基磷化氫)二(4-乙炔基-1-(2-苯基乙炔基)苯)鉑(PE2)。
用作RSA層20之其他合適RSA染料包含紫質素之類的化合物及類似物。
對光呈惰性之具有一第一折射率之複數個層12及對光呈惰性之具有一第二折射率之複數個層14可包括對光呈惰性或約略對光呈惰性之任何合適材料或材料之組合。層12、14之合適材料之實例包含，但不限於，聚(甲基丙烯酸烷基酯)，諸如聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMAA)、聚乙烯醇、聚(丙烯酸酯)、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚(偏二氯乙烯)、聚(醋酸乙烯酯)，其組合物及類似物。層12、14之合適材料之其他實例包含聚(亞乙烯基氟化物-鈷-三氟乙烯)≡PVDF，聚(乙烯吡咯烷酮)≡PVP或苯乙烯-丙烯腈≡SAN之各種組合。
應注意當圖1描繪結構10之一特定實施例時，在不脫離本發明之情況下可利用其他組態。例如，RSA層20如圖1中所展示除了定位於 層12與層14之間之介面處，可另外定位於層14與層12之間之介面處(未在圖1中展示)。僅用於繪示目的，吾人可給具有一第一折射率之層12賦予一代號「A」，給具有一第二折射率之層14賦予一代號「B」且給RSA層20賦予一代號「C」。因此，在本發明之態樣下，層12、14及RSA層20之組合或順序之各種可能實施例包含A-C-B-C-A-C-B-C-A；或在另一實施例中A-C-B-A-C-B-A-C-B-A；或B-C-A-B-C-A-B-C-A-B；或A-B-A-C-B-A-B-C-A-B-A-C等等。
在某些實施例中，對光呈惰性之具有一第一折射率之複數個層12與對光呈惰性之具有一第二折射率之複數個層14之厚度可為相同的。在其他實施例中，對光呈惰性之具有一第一折射率之複數個層12與對光呈惰性之具有一第二折射率之複數個層14之厚度可為不同的。對光呈惰性之複數個層12、14之各者之一厚度可為(例如)自約20奈米至約500奈米之一範圍中。與對光呈惰性之其他複數個層12、14之厚度相比，RSA材料之層20通常係可忽略的。RSA材料之層20可為(例如)厚度小於約5奈米。
此外，當圖1分別展示對光呈惰性之具有一第一折射率之層12及對光呈惰性之具有一第二折射率之層14之五個及四個之數量，在不脫離本發明之意圖之情況下可使用其他數量。例如，對光呈惰性之具有一第一折射率之層12及對光呈惰性之具有一第二折射率之層14可為包含(例如)在結構10中交錯之二層至多達約五十層之間之實際上任何數量。
再參考圖1，將P展示為結構10之一週期，如在方程式1中所定義：P=λ/2n 方程式1
其中n係結構10之有效折射率neffective。層12具有一第一折射率n1 及一厚度d1。類似地，層14具有一第二折射率n2及一厚度d2。以此方式，結構10之組件(例如，12、14)經組態以符合方程式2：n1d1+n2d2=λ/2 方程式2
以此方式，堆疊結構10在其配置中係週期性的。取決於所採用特定材料及其各自折射率，經證實可使用不同厚度之材料。
參考圖2及圖3，其展示分別經歷一錄製射束及讀取射束之自圖1之實施例之序列截面正視圖。在圖2中，組件10接受一聚焦錄製雷射射束300，使得射束300照射在組件10之一部分上之305處。由於聚焦錄製雷射射束300之應用，藉此如圖3中所描繪修改組件10之部分405。如圖3中示意性展示，其結果修改RSA材料20之部分22。取決於使用什麼RSA材料，選擇一合適聚焦錄製射束300將RSA材料20之正常修改提供至經修改版本22。RSA材料上之錄製射束300之應用引起RSA材料加熱且產生藉此引起介面效應之破壞之變形。如圖3中所展示，可將一聚焦讀取雷射射束400應用於組件10。如所描繪，取決於是否將聚焦讀取雷射射束400應用於接收聚焦錄製射束300之部件405(圖2)，自組件10之反射光將作出不同回應。如圖3之左部分所展示，歸因於在經修改之部分405上之讀取射束400之應用散射反射光410故沒有顯著信號返回至偵檢器(即數位「0」)。對比地，圖3之右部分，歸因於未藉由一錄製射束300修改之組件10之部分上之讀取射束400之應用，反射光420有甚少或沒有散射故偵檢器能接收到反射信號(即，數位「1」)。
參考圖4，根據本發明之一實施例描繪一堆疊薄膜結構或結構110之一截面正視圖。結構110包括對光呈惰性之具有一第一折射率之複數個層24。結構110進一步包括對光呈惰性之具有一第二折射率之複數個層30。層24之第一折射率及層30之第二折射率不同。如所展示，對光呈惰性之具有一第一折射率之複數個層24及對光呈惰性之具有一 第二折射率之複數個層30經組態在結構110內交錯或交替。
如所展示，對光呈惰性之具有一第二折射率之複數個層30摻雜有一反飽和吸收劑(RSA)材料。將在本文之別處討論用作摻雜劑之合適RSA材料。類似地，關於層12、14將在別處討論層24、30之合適材料。
如圖4中所展示，組件110接收一聚焦錄製雷射射束300，使得射束300照射在組件110之一部分上之305處。由於聚焦錄製雷射射束300之應用，藉此如圖5中所描繪修改組件110之部分405。如圖5中示意性展示，結果修改摻雜第二層30之部分32。取決於在層30中摻雜什麼RSA材料，選擇一合適聚焦錄製射束300將材料第二層30之合適修改提供至經修改版本22。RSA材料上之錄製射束300之應用引起RSA材料加熱且產生藉此引起介面效應破壞之變形。如圖5中所展示，可將一聚焦讀取雷射射束400應用於組件110。如所描繪，取決於是否將聚焦讀取雷射射束400應用於接收聚焦錄製射束300之部分405(圖4)，自組件10之反射光將作出不同回應。如圖5之左部分展示，歸因於修改部分405上之讀取射束400之應用，散射反射光410。對比地，圖5之右部分，歸因於未藉由一錄製射束300修改之組件110之部分上之讀取射束400之應用，反射光420具有甚少或不具有散射。
綜合參考圖6至圖9，其描繪本發明之其他堆疊組件210、310。如圖6中所展示，組件210包括一堆疊薄膜結構，該堆疊薄膜結構包括交錯堆疊之對光呈惰性之複數個第一層124與對光呈惰性之複數個第二層130。對光呈惰性之複數個第二層130可包括一區塊共聚物。在一實施例中，對光呈惰性之複數個第一層124亦可包括一區塊共聚物。對光呈惰性之複數個第二層130進一步摻雜有一反飽和吸收劑(RSA)材料。將在本文別處討論合適RSA材料。類似地，將在別處關於層12、14、24、30討論層124、130之合適材料。
在一實施例中，可存在奈米大小聚氧化乙烯(PEO)晶體，該晶體均勻散射穿過包括對光呈惰性之複數個第二層130之一聚苯乙烯(PS)矩陣。顆粒可為足夠小(例如，<25奈米)以便防止光散射。然而，在晶體狀相位中其增加其PEO/PS體積折射率。當一RSA染料在焦點吸收能量，其快速地耗散熱量且融化在該區域之晶體。接著在PS中之非晶型PEO導致折射率在該區域減小。結果，產生變化的折射率(即，全像圖)之一特徵邊緣。以此方式，在對光呈惰性之複數個第二層130中使用之RSA染料充當區塊共聚物內之加熱器，使得區塊共聚物體驗一相位轉變。
如圖6中所展示，將一聚焦錄製雷射射束300應用於結構210之部分305。取決於所使用之特定實施例及所使用之層124、130及特定RSA材料之相對折射率，摻雜層130上之射束300之應用將改變層130之折射率，使得層124、130之折射率係相同的或類似的，且藉此在讀出時應用光穿過組件210之透明區域405(見圖7)而不返回至偵檢器。部分305在包括全像圖405之折射率中具有改變。
參考圖7，可將一聚焦讀取雷射射束400應用於在其上錄製全像圖405之組件210。如所描繪，取決於是否將聚焦讀取雷射射束400應用於接收聚焦錄製射束300之全像圖部分405(圖6)，自組件210之所應用光將作出不同回應。如圖7之右部分所展示，歸因於經一錄製射束300修改之組件210之部分上之讀取射束400之應用，所應用光430具有一點點或不具有散射。歸因於在此等部分405中之組件210之透明度，光束400穿過組件210而不反射。
如圖8中所展示，組件310包括一堆疊薄膜結構，該堆疊薄膜結構包括交錯堆疊之對光呈惰性之複數個第一層224與對光呈惰性之複數個第二層230。對光呈惰性之複數個第二層230可包括一區塊共聚物。在一實施例中，對光呈惰性之複數個第一層224亦可包括一區塊 共聚物。對光呈惰性之複數個第二層230進一步摻雜有一反飽和吸收劑(RSA)材料。在本文別處討論合適RSA材料。類似地，在別處關於層12、14、24、30、124、130討論層224、230之合適材料。
在一實施例中，可存在奈米大小聚氧化乙烯(PEO)晶體，該晶體均勻散射穿過包括對光呈惰性之複數個第二層230之一聚苯乙烯(PS)矩陣。顆粒可足夠小(例如，<25奈米)，以便防止光散射。然而，在晶體狀相位中其增加其PEO/PS體積之折射率。當一RSA染料在焦點處吸收能量時，其快速地耗散熱且融化在該區域之晶體。接著在PS中之非晶型PEO導致折射率在該區域減小。結果，產生變化的折射率(即，全像圖)之一特徵邊緣。以此方式，在對光呈惰性之複數個第二層230中使用之RSA染料充當在區塊共聚物內之加熱器，使得區塊共聚物體驗一相位轉變。
如圖8中所展示，將一聚焦錄製雷射射束300應用於結構310之部分305。取決於所使用之特定實施例及所使用之層224、230及特定RSA材料之相對折射率，層224、230之折射率係相同的或類似的。在摻雜層230上之射束300之應用之後將改變層230之折射率，使得層224、230之折射率結果變得彼此不同，且藉此讀出所應用光400之後直接反射回組件420之區域405中之偵檢器(參見圖9)。具有折射率之改變之部分305包括全像圖405。如前文所討論，在實施例中之部分305之加熱沒那麼嚴重且不致使介面變形。因此，儘管存在折射率之一改變，但不存在或只存在一點點光散射。
參考圖9，可將一聚焦讀取雷射射束400應用於其上錄製全像圖405之組件310。如所描繪，取決於是否將聚焦讀取雷射射束400應用於接收聚焦錄製射束300之全像圖部分405(圖8)，自組件310之應用光將作出不同回應。如圖9中所展示，歸因於藉由一錄製射束300修改之組件310之部分上之讀取射束400之應用，反射光420具有一點點或不 具有散射。歸因於組件310之其他區域(即，非全像圖405)之透明度，光束400可穿過組件310而不反射。
參考圖10，根據本發明之一實施例，展示一資料儲存裝置之一部分之一截面正視圖及資料儲存裝置組件。描繪為100之資料儲存裝置包含一資料儲存裝置組件10、110、210、310及其他元件。
資料儲存裝置100包括具有與其鄰接之資料儲存裝置組件10、110、210、310之一基板層44。如所展示可為一第二基板層50鄰接資料儲存裝置組件10、110、210、310之一第二面。第二基板層50可進一步在其中包含一伺服層46。
資料儲存裝置100可進一步包含在裝置100之一面或兩面上之一合適障壁塗層42。可將現在已知或後期開發之任何合適材料用於障壁塗層42。此外，資料儲存裝置100可包含一防刮擦塗層及一防反射塗層之一或多者。因為上面係自該面在資料儲存裝置100上引導讀取及/或書寫動作，儘管防刮擦塗層及/或防反射塗層可放置於資料儲存裝置100之兩面，通常此等塗層僅塗佈於資料儲存裝置100之上面。
結果，本發明之資料儲存裝置100可最終經組態以便充當一微全像圖資料儲存裝置。在一實施例中，微全像圖資料儲存裝置可包括一光碟。合適光碟可包含，但不限於，標準光碟大小，諸如具有約1.2毫米或約100微米之一總厚度之一光碟(即，「撓性光碟」)。然而，可構造光碟成為包含自約100微米至約1.2毫米之一範圍之任何總厚度，包含，例如，具有100微米、400微米、600微米或1200微米之一總厚度之光碟，及類似物。
基板層44、50可包括一可塑造非光聚合物塑膠基板。在聚合物矩陣中使用於基板層44、50之合適聚合物之特定實例包含，但不限於，聚(甲基丙烯酸烷基酯)，諸如聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚乙烯醇、聚(丙烯酸酯)、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚(偏二氯乙烯)、聚(醋 酸乙烯酯)，其組合物及類似物。基板層50可進一步包含其中包括凹槽或凹槽層及在凹槽層上之一二色性層之一伺服層46。
在以下參考中討論合適基板層44、50、伺服層46、凹槽層、二色性層之實例，但不限於通常讓與標題為「Disc Structure For Bit-Wise Holographic Storage」(代理人檔案第228365-3號)之美國專利公開案第2011/0080823號，專利申請案第12/996,144號及標題為「Disc Structure For Bit-Wise Holographic Storage」(代理人檔案第228365-1號)之美國專利第8,194,520號，專利申請案號第12/346,378號中所列之該等材料。兩個文件之全文藉此以引用的方式併入。
現參考圖11及圖12，根據所展示之本發明之實施例，採用一資料儲存裝置組件10、110、210、310之製造方法之各種系統之示意圖。另外，圖13及14描繪流程圖，該流程圖描繪圖11及12中之系統可採用之一組件之製造方法。圖11及12分別展示系統500、600之部分。如所討論，系統500、600可採用複數個滾輪552及其他已知元件(未展示)及一黏附裝置610以構造至少一資料儲存裝置組件10、110、210、310之層12、14、24、30、124、130、224、230部分。可使用包含一熱壓機、一熱軋層壓裝置610(見例如，圖12)、一光學固化劑及類似物之任何合適黏附裝置610。
此方法可包含可達成成百上千層之層倍增混合擠壓技術之使用。此程序大體上包括穿過垂直分離流且水平地將其傳播進入下一晶粒之一系列晶粒之兩個分離聚合物之混合擠壓。因此，最初2層倍增為2n+1層至具有<10奈米厚之個別層之最多2048層「見參考：Y.Jin、H.Tai、A.Hilner、E.Baer、James S.Shirk，Journal of Applied Polymer Science，第103卷，第1834-1841頁(2007年)」。使用此技術以製造具有類似於本發明之態樣中所要求之該等層厚度及間隔之一全部聚合物融化處理分佈式布拉格(Bragg)反射器。「見參考資料： Kenneth D.Singer、Tomasz Kazmierczak、Joseph Lott、Hyunmin Song、Yeheng Wu、James Andrews、Eric Baer、Anne Hiltner及Christoph Weder，OPTICS EXPRESS 2008，第16卷，第14號，10360」。因此，組件10、110、210、310(例如，層12、14)可在一單一動作中製造(例如，製造複數個層12、14、24、30、124、130、224、230)並黏附至在程序末端之其他層以產生包括可個別地堆疊以製造資料儲存裝置100之層12、14之一資料儲存裝置100。在其他實施例中，倍增混合擠壓技術亦包含3層混合擠壓，使得在一單一動作中有機會製造整個堆疊10、110、210、310且用以後續製造資料儲存裝置100。
如圖13中所展示為700之一方法可包括在710處提供對光呈惰性之具有一第一折射率之複數個層。類似地，不同於第一折射率，在712處提供對光呈惰性之具有一第二折射率之複數個層。在714處，將RSA材料塗佈於對光呈惰性之該等層之至少一者。接著在716處，將具有第一折射率之複數個光層黏附至具有第二折射率之複數個光層，在其上塗佈具有RSA材料之層之至少一者，藉此形成一交錯組件10、110、210、310。
在圖14中將描繪圖12中之系統可使用之組件110、210、310之製造之另一方法之一流程圖展示為800。系統600可採用包含滾輪552及適合之複數個其他元件(未展示)之一捲輪式薄膜輸送(roll-to-roll)系統，以便提供一組件110、210、310。
方法800包括在810處提供對光呈惰性之複數個第一層。在812處提供進一步摻雜有RSA材料之對光呈惰性之複數個第二層。在814處，複數個第一層及複數個第二層(具有RSA)彼此黏附，藉此形成一交錯結構。
在其他實施例中，亦可處理組件10、110、210、310及/或其資料 儲存裝置110穿過各種(若干)薄膜滾輪鼓及/或(若干)熱壓機及(若干)薄膜滾輪鼓及/或(若干)熱壓機之組合，以便形成一薄片。另外，在一實施例中經由圖12中展示之捲輪式薄膜輸送系統600運輸及排列複數個層12、14及複數個其他組件。可藉由黏附裝置530、610或類似物提供黏附。
方法中之其他態樣可包含，但不限於，將組件10、110、210、310進一步黏附至一或多個基板層，其中基板層包括一非光聚合物塑膠基板及在其中之一伺服層，藉此定義一資料儲存裝置。可進一步將裝置切割至一預定義大小及形狀，以便定義一合適資料儲存光碟。可將(若干)額外塗層塗佈於包含一障壁塗層、一抗反射塗層及一抗刮擦塗層之光碟之一或兩個表面。通常將障壁塗層塗佈於光碟之兩面，同時僅僅將抗反射塗層及抗刮擦塗層塗佈於光碟之一面(讀取/書寫面)。
在另一實施例中可如針對圖11至圖14中描繪之系統及方法討論者，經由類似方式(例如，捲輪式薄膜輸送系統)運輸及排列此等複數個組件10、110、210、310。經排列複數個單位全像圖及間隔薄膜結構或組件可彼此黏附，藉此形成一組件。在方法中之其他薄膜處理步驟可包含在塗佈、增加/移除保護遮罩薄膜前之表面清潔、處理等。
塗層裝置520可為用於塗佈包含，但不限於一狹縫式塗佈、一坡流塗佈、幕式塗佈、凹面塗佈及類似物之任何合適RSA材料20之任何合適裝置。類似地，固化裝置530提供之固化可藉由包含，但不限於，加熱、紫外線固化及類似之任何合適方法。至於所建構之其他資料儲存裝置，方法中之其他步驟可包含，例如，將堆疊薄膜結構黏附至一或多個基板層，將裝置切割至一預定義大小及形狀及/或如本文所討論塗佈各種塗層。
此外，雖然可在光學資料儲存及檢索之區域中使用本文所繪示及描述之實施例，但未如此限制本發明之態樣。組件、併入該組件之 裝置及製造方法可在其他技術區域中使用及用於包含，但不限於其他非線性光學用途(諸如可再程式化布拉格反射器)之其他技術努力。
因此，根據本發明之一實施例，一組件包括一堆疊薄膜結構，該堆疊薄膜結構包括交錯堆疊之對光呈惰性之具有一第一折射率之複數個層與對光呈惰性之具有一第二折射率之複數個層，其中第一折射率與第二折射率不同；及包括一反飽和吸收劑(RSA)材料之複數個層，其中複數個層之各者定位於對光呈惰性之具有第一折射率之複數個層之一者與對光呈惰性之具有第二折射率之複數個層之一者之間。
根據本發明之另一態樣，一製造方法包括：提供對光呈惰性之具有一第一折射率之複數個層；提供對光呈惰性之具有一第二折射率之複數個層，其中第一折射率與第二折射率不同；將一反飽和吸收劑(RSA)材料塗佈於對光呈惰性之具有該第一折射率之層與對光呈惰性之具有該第二折射率之層之至少一者；及將對光呈惰性之具有該第一折射率之複數個層黏附至對光呈惰性之具有該第二折射率之複數個層，使得對光呈惰性之具有該第一折射率之複數個層與對光呈惰性之具有該第二折射率之複數個層交錯，藉此形成具有定位於對光呈惰性之具有該第一折射率之層與對光呈惰性之具有該第二折射率之層之間之RSA材料之一組件。
根據本發明之另一實施例，一組件包括：包括交錯堆疊之對光呈惰性之複數個第一層與對光呈惰性之複數個第二層之一堆疊薄膜結構，此外，其中複數個第二層摻雜有一反飽和吸收劑(RSA)材料。
根據本發明之另一態樣，一製造方法包括：提供對光呈惰性之具有一第一折射率之複數個層；提供對光呈惰性之具有一第二折射率之複數個層，具有第二折射率之該複數個層進一步包含摻雜其中之一反飽和吸收劑(RSA)材料；及，將對光呈惰性之具有該第一折射率之複數個層黏附至對光呈惰性之具有該第二折射率之複數個層，使得對 光呈惰性之具有該第一折射率之複數個層與對光呈惰性之具有該第二折射率之複數個層交錯，藉此形成具有定位於對光呈惰性之具有該第一折射率之層之間之摻雜RSA材料負載層之一堆疊組件。
雖然本文僅繪示及/或描述發明之某些特徵，熟習此項技術者將想到許多修改及改變。儘管討論個別實施例，本發明涵蓋全部該等實施例之全部組合。應理解隨附申請專利範圍意欲涵蓋落入本發明之意圖內之全部此等修改及改變。
10‧‧‧堆疊薄膜結構或結構
12‧‧‧對光呈惰性之具有一第一折射率之複數個層
14‧‧‧對光呈惰性之具有一第二折射率之複數個層
20‧‧‧RSA層/RSA材料

Claims (9)

  1. 一種組件(10、110、210、310)，其包括：一堆疊薄膜結構，其包括交錯堆疊之對光呈惰性之具有一第一折射率之複數個層(12、24、124、224)與對光呈惰性之具有一第二折射率之複數個層(14、30、130、230)，其中該第一折射率與該第二折射率不同；及複數個層，其包括一反飽和吸收劑(RSA)材料(20)，其中該複數個層(20)之各者定位於對光呈惰性之具有該第一折射率之該複數個層(12、24、124、224)之一者與對光呈惰性之具有該第二折射率之該複數個層(14、30、130、230)之一者之間。
  2. 如請求項1之組件(10、110、210、310)，其中該RSA材料(20)包括一金屬酞青、一亞酞青、一卟啉及一基於鉑乙炔基染料之至少一者。
  3. 如請求項1之組件(10、110、210、310)，對光呈惰性之該複數個層(12、24、124、224、14、30、130、230)之各者之一厚度在自約20奈米至約500奈米之一範圍中。
  4. 如請求項1之組件(10、110、210、310)，其中該RSA材料(20)對具有自約300奈米至約800奈米之一範圍中之一波長之光敏感。
  5. 如請求項4之組件(10、110、210、310)，進一步其中該RSA材料(20)對具有自約380奈米至約420奈米之一範圍中之一波長之光敏感。
  6. 一種資料儲存裝置(100)，其包括：一基板層(44)，其包括一可塑造非光聚合物塑膠基板及在其中之一伺服層(46)；及如請求項1之該組件(10、110、210、310)，其鄰接該基板層 (44)。
  7. 如請求項6之資料儲存裝置(100)，其中該組件(10、110、210、310)包括具有一第一折射率n1之一第一組件(10、110、210、310)及具有一第二折射率n2之一第二組件(10、110、210、310)，其中n1與n2不同。
  8. 如請求項6之資料儲存裝置(100)，其進一步包括在該資料儲存裝置(100)之一前表面及一後表面之至少一者上之一塗層(42)，該塗層包括一障壁塗層、一抗反射塗層及一抗刮擦塗層之一者。
  9. 如請求項6之資料儲存裝置(100)，其中該資料儲存裝置之一形狀係一圓盤、正方形及矩形之一者。
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