专利名称：以旋镀模压方式制作多层光学记录媒体的方法
技术领域：
本发明是有关一种光学记录媒体的制作方法，特别是一种利用旋镀模压的方式制作多层光学记录媒体的方法。
现在传统CD系列光碟片均为单面单层的结构，以一片12公分直径的CD光碟片来说，其可使用容量约为650MB，而近两年开始推出的DVD唯读型光碟片则有单面单层结构、单面双层结构、双面单层结构以及双面双层结构等四种不同的规格。以一片12公分直径的DVD-ROM光碟片而言，单面单层结构可使用的基本容量为4.7GB(DVD-5)，双面双层为17GB(DVD-18)，目前DVD-5(4.7GB)，DVD-9(8.5GB)和DVD-10(9.4GB)已有商品推出，而DVD-18(17GB)虽有规格，却尚无商品化产品出现，其主要是在制作方法上有其瓶顶存在。
其中，双面双层DVD—ROM光碟片的规格是在单面0.6mm厚度的基板(Substrate)上有两层记录层，两层记录层之间有半反射层(如Au，SiN等)，而第二层记录层上则镀全反射层(如AL等)，再将两个单面双记录层的0.6mm厚基板的全反射层面胶合在一起，即成为双面双层唯读型DVD光碟片。目前在技术上要制作双面双层唯读型DVD光碟片的可能方法有下列三种(1)用注塑成型(Injection Molding)的方法直接射出双面双层光碟片；此方法是将两片有讯号的模板(Stamper)分别放在射出模具的固定面与移动面，再以高温高压直接将塑料(如Poly carbonate)压入模具(Cavity)中，射出有双面讯号的薄膜。这种作法因需高温高压，封模板的磨耗相当严重，另外，由模具中取出射出的塑胶成品时，其厚度又不能太薄，又由于热应力或塑胶收缩不平均赞成完成品的扭曲变开，常超出规格书的要求，因此，这种方法不太可行。
(2)用光敏聚合物(Photo-Polymer(2P))方法制作此方法是先在已有讯号的模板上涂布一层易于变形的高分子材料，利用高压将这些高分子材料压向模板，借以转印模板上的讯号，再利用紫外线(UV)照射使其硬化(Curing)，然后将此硬化后的薄层粘合在另一有记录讯号并需镀上半反射层的基板上，再以溅镀(Sputtering)方式于贴上的薄层上镀全反向层，就形成了单面双层的光碟片的结构。将两片0.6mm厚度的单面双层的基板的全反射面粘合在一起，即可成为双面双层的DVD光碟片(如DVD—18)，这种方法目前有日本的Hitachi及美国的WAMO等一些公司积极进行试验中，此方法有可能制作DVD—18等光碟片，但其缺点为需要用高压方式来获得良好的讯号转印，对板的磨耗严重，另外在粘合的技术方面，需要控制高良率相当不容易。
(3)用旋涂和剥离(Spin-On And Peel(SOAP))方法制作此方法是美国PicoMedia公司所发明的旋涂和剥离(SOAP)制作薄膜的方法，其方法是将一种高分子树脂溶液滴在旋转中的模板上，接着，转涂布此高分子树指溶液覆盖在整个模板上，当此高分子树脂的溶剂挥发硬化后，形成一层含有讯号的薄膜将此薄膜与另一层具有层并镀有半反射层的基板粘合成具有双层讯号的光片，在此粘上去的薄膜上利用溅镀方法镀上全反射层(如AL等)，则成为真正的单面双层唯读型DVD光碟片(如DVD—18)。
由上述三种方法，我们可以看出第二与第三种方法较有可能做出单面多层光碟片或双面双层唯读型DVD光碟片(DVD—18)，但此两种方法均有薄膜粘合在基板上的制程，在制程上易造成氧泡(Bubble)或皱纹(Wrinkle)等现象，造成制造良率不高的困扰。因此，本发明针对上述方法的问题提出不需薄膜粘合制程的新方法，可较容易制作出多层光碟片。
本发明主要的目的即是要提供一种避免薄膜与基板的粘合制程，而达到高良率的制作多层光学记录媒体的方法。
虽然前述2P法与SOAP法可能制作出单面多层或双面双层等的光碟片，但此两种方法均有薄膜基板胶合的制程步骤，容易赞成氧泡(Bubble)或皱纹(Wrinkle)的现象，造成制作过程良率不易提升的问题，本发明所用的旋镀模压法(Spin Coating and Pressing，SCP)，将避免此薄膜胶合的制程，直接将高分子溶液用旋转涂布的方式覆在基材上，再借着此高分子溶液层尚未完全硬化的阶段，在常温下将具有记录讯号的模板借轻微的压力直接压合在此高分子溶液薄膜上，同时利用紫外线予以固化而产生讯号层，此方法在多层光碟片量产的制程中不必用到高温高压的制程，因此，不会造成氧泡或皱纹的现象，不但可使模板的寿命得以延长，且可达到较高的制造良率。
本发明的第一实施例系在一空白平面基板上，以SCP法分别制作第一讯号层及第二讯号层，而得一单面双层的光学记录媒体。
在第二实施例中，系在一具有第一讯号层的基材上，再以SCP法制作第二讯号层，也得一单面双层的光学记录媒体。
而第三实施例系将第一实施例与第二实施例所制作得的单面双层光学记录媒体，将其全反射层面对面互相结合，则形成一双面双层的光学媒体。
又第四实施例系于第一实施例与第二实施例的制作过程中，以SCP法制作讯号层的步骤重复实施，借此，可形成一单面三层的光学媒体，甚或可形成单面多层的光学记录媒体。
有关本发明的详细内容及技术，此就配合图式说明如下第1A—1H图，系为借由本发明SCP方法在空白平面基板制作单面双层光学记录媒体实施步骤图；第2A—2F图，系为借由本发明SCP方法在有记录讯息的基板上制作单面双层光学记录媒体的实施步骤图；第3图，系为借由本发明SCP法制作双面双层光碟片的结构示意图；第4图，系为借由本发明SCP法制作双面双层光碟片的另一结构示意图。
第5图，系为借由本发明SCP法制作单面三层光碟片的结构示意图；以及第6图，系为借由本发明SCP法制作单面三层光碟片的另—结构示意图。
本发明所揭露的制作多层光学记录媒体方法，系强调先用旋镀(Spin Coating)的方法将高分子溶液，例如高分子树脂(Polymerresien)类的丙烯酸类聚合物(Acrylic polymer)、聚醚酰亚胺(Poly-Ether-Imide(PEI))、光敏酰亚胺(photo Imide(PI)等，涂布在基板上，借着旋镀的技术控制，如旋镀速度与此高分子溶液的浓度等，使此高分子溶液层的厚度在约为10μm—100μm厚度的范围均匀分布，再以带有记录讯号图案的模板在常温、用轻微的压力压印在未完全硬化的高分子溶液层上，使此高分子溶液层上产生记录讯号，经紫外线硬化(UV Curing)的过程后将模板拿开，则可使这层经旋镀的高分子溶液层变成一层具有记录讯号的讯号层，如此多次重复SCP制程则可产生有多层讯号层的多层光学记录媒体，依此SCP方法我们可以下列实施例的具体实施步骤作一说明。
实施例一首先，请参阅(第1A—1H图)所示，系图解说明在空白平面基板(Mirror Substrate)上用SCP方法制作单面双层光学记录媒体的详细实施步骤图，此实施例是将一个厚度为1.2mm(或0.6mm)的空白平面基板10放在转涂布机(Spin Coater)上(第1A图)，旋转涂布一高分子溶液层12于基板10(第1B图)，其厚度约为15—25μm，再用一具有记录讯号的模板30将讯息压印在此尚未硬化的高分子溶液层12上(第1C图)，同时将其固化，待此高分子溶液层12硬化后，将模板30拿开，即形成有讯息的第一讯号层13(第1D图)，在此薄层13上用溅镀(Sputtering)方法镀上半反射层14(第1E图)，其中，半反射层14的厚度约为10—30nm，而半反射层14的材质为金属或介电材料，例如金(Au)、铝(Al)、银(Ag)、矽(Si)、氮化铝(AIN)、氮化矽(SiN)及碳化矽(SiC)等材质，再以SCP方法旋转涂布上另一层高分子溶液层16(第1F图)，然后在此第二讯号层17上利用溅镀方法再镀上一材料性质与半反射层14相同的全反射层20(第1H图)，如此即成为一单面双层光碟片。
实施例二接着，如(如第2A—2F图)所示，系图解说明在有记录讯息的基板40上用SCP方法制作单面双层光学记录媒体的详细实施步骤图，此方法是将一个厚度为1.2mm(或0.6mm)的射出有记录讯息的基板40(第2A图)，先用溅镀方法镀上一层半反射层42(第2B图)，再将此基板40放在旋转涂布机上，于半反射层42上面涂布高分子溶液层44(第2C图)，其厚度约为40—50μm，然后用一具有记录讯号的模板60将讯息压印在此尚未硬化的高分子溶液层44上(第2D图)，待此高分子溶液层44硬化后，将模板60拿开，即形成具有讯息的第二讯号层45(第2E图)，然后用溅镀方法在此第二讯号层45上镀上全反射层50(第2F图)，如此即成为一单面双层光碟片。
实施例三请参考(第3图)与(第4图)，系为借由本发明SCP方法制作双面双层光碟片(如DVD—18)的结构。其中，(第3图)系在实施例一中最后得到的单面双层光碟片，包括基板10a、10b，第一讯号层13a、13b，半反射层14a、14b，第二讯号层17a、17b及全反射层20a、20b，将此两片单面双层光碟片的全反射层20a、20b面对面相互粘合在一起，即成为一完整的双面双层光碟片，如果所使用实施例一中所制作出的单面双层光碟片的直径为0.6mm，而所压印的讯息为DVD的规格，则此两片单面双层的全反射层粘合在一起后则成为双面双层的DVD—18。
而(第4图)系在实施例二中最后所得到的单面双层光碟片，包括基板40a、40b，半反射层42a、42b，第二讯号层45a、45b，将此两片单面双层光碟片的全反射层50a、50b面对面相互粘合在一起，即成为一完整的双面双层光碟片。
实施例四又请参考(第5图)，系为借由本发明SCP方法制作单面三层光碟片的结构，其中，在实施例一中(第1G图)所得的单面双层光碟片，在尚未加全反射层20前，再经由实施例一中的(第1E图—第1G图)步骤的制程，于第二讯号层17上溅镀上半反射层18，利用SCP法制作第三讯号层19，最后在溅镀上全反射层20，即可得到一单面三层光碟片。
而(第6图)也为借由本发明SCP方法制作单面三层光碟片的另一例子，其中，在实施例二中(第2E图)所得的单面双层光碟片在尚未加全反射层50前，再经由实施例二中的(第2B图—第2E图)步骤的制程，于第二讯号层45上溅镀上半反射层46，利用SCP法制作第三讯号层47，最后再溅镀上全反射层50，也可得到一单面三层光碟片。
因此，由实施例四可以看出，重复以下步骤形成半反射层于先前的讯号层上，再旋转涂布高分子溶液层于半反射层上，接者，压印模板于未完全硬化的高分子溶液层，且固化高分子溶液层成为另一讯号层，再剥离模板与此讯号层，则可陆续形成复数层讯号层，可再制作出更多层的光学记录媒体。
根据本发明的SCP方法不像用2P方法需要高压来复制模板上的记录讯息，而容易造成模板较大磨耗的问题，另外，本发明比起2P与SOAP两种方法在制程上则没有粘合记录层薄膜时，容易产生泡沫与皱纹的困扰。
再者，本发明较射出成型方法的更多，因射出成型法需高温高压，因此模板的磨损严重，同时射出成型法所得的厚度要控制在100以下并不容易，而本发明可容易的控制高分子记录薄膜在10—100之间，不必用到高温高压的过程。综上所述，可以看出本发明比起2P法、SOAP法与机械射出成型法具有相当大的优点。
根据本发明所揭露的制作多层光学记录媒体的方法，其效果为1、可在常温及轻微压力下复制模板上的记录讯息，稳定度高，适合用以量产多层光学记录媒体；2、不必用到高温高压的过程，故模板所遭受的磨耗较小，可延长模板的寿命；以及3、可容易的控制高分子溶液层所形成的讯号层厚度在10-100μm之间。
虽然以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但这种描述并不是对本发明的限定。在不脱离本发明的精神和范围的前提下，本领域的技术人员可进行更改和修正。所以本发明的保护范围是由所附的权利要求书限定。
权利要求
1.一种以旋镀模压方式形成含有记录讯息的记录层的方法，该方法至少包含利用旋转涂布的方式在光学记录媒体的基材表面均匀涂布高分子树脂溶液的手段；在该高分子树脂溶液尚未完全硬化前，利用一包含有记录讯息的模板将讯息压印在该高分子树脂溶液的手段；以及固化该高分子树脂溶液，并且将该模板与该固化的高分子树脂溶液剥离，而使该固化的高分子树脂溶液成为记录有该讯息的记录层的手段。
2.如权利要求1所述的以旋镀模压方式在光学记录媒体形成含有记录讯息的记录层的方法，其中该高分子树指溶液层的厚度系介于10μm—100μm之间。
3.如权利要求1所述的以旋镀模压方式在光学记录媒体形成含有记录讯息的记录层的方法，其中该高分子树脂系选自丙烯酸类聚合物、聚醚酰亚胺(PEI)、光敏酰亚胺(PI)所构成的族群。
4.如权利要求1所述的以旋镀模压方式在光学记录媒体形成含有记录讯息的记录层的方法，其中该高分子树脂溶液可利用紫外线照射予以固化(UV Curing)。
5.如权利要求1所述的以镀模压方式在光学记录媒体形成含有记录讯息的记录层的方法，其中该高分子树脂溶液可借自然固化的方式予以固化。
6.一种以旋镀模压方式制作多层光学记录媒体的方法，其步骤包括提供一具有第一讯号的基材及一具有记录讯息图案的模板；形成一半反射层于该第一讯号层；旋转涂布一高分子树脂溶液层于该半反射层；压印该模板于该未完全硬化的高分子树指溶液层，且固化该高分子树脂溶液层成为一第二讯号层；将该模板自该第二讯号层剥离；以及形成一全反射层于该第二讯号层，以形成一单面双层的光学记录媒体。
7.如权利要求6所述的以镀模压方式制作多层光学记录媒体的方法，其中该第一讯号层系形成于该基材的表面。
8.如权利要求6所述的以旋镀模压方式制作多层光学记录媒体的方法，其中该具有第一讯号层的基材系借由下列步骤制成提供一空白平面基板旋转涂布该高分子树脂溶液层于该基板；压印该模板于该未完全硬化的高分子树脂溶液层，且固化该高分子树脂溶液层成为该第一讯号层；以及将该模板与该第一讯号层剥离。
9.如权利要求6所述的以旋镀压方式制作多层光学记录媒体的方法，其中于形成该全反射层步骤之前更包含借由重复下列步骤以制成单面多层光学记录媒体形成一半反射层于前述的讯号层；旋转涂布该高分子树脂溶液层于该半反射层；压印该模板于该未完全硬化的高分子树脂溶液层，且固化该高分子树脂溶液层成为一讯号层；以及将该模板与该讯号层剥离，以陆续形成复数层该讯号层。
10.如权利要求9所述的以旋转模压方式制作多层光学记录媒体的方法，其中更包含将两片具有复数层该讯号层的基板，以该于反射层面对面相合形成一片双面多层的光学记录媒体。
11.如权利要求6所述的以镀模压方式制作多层光学记录媒体的方法，其中更包含将两片具有双层该讯号层的基板，以该全反射层面对面相结合形成一片双面双层的光学记录媒体。
12.如权利要求6所述的以旋镀模压方式制作多层光学记录媒体的方法，可借由加紫外线以固化(UV Curing)该高分子树脂溶液层。
13.如权利要求6所述的以旋镀模压方式制作多层光学记录媒体的方法，其中该高分子树脂溶液层可借自然固化的方式使之固化。
14.如权利要求6所述的以旋镀模压方式制作多层光学记录媒体的方法，其中该高分子树脂溶液层的厚度系介于10μm—100μm之间。
15.如权利要求6所述的以旋镀模压方式制作多层光学记录媒体的方法，其中该高分子树脂系选自丙烯酸类聚合物、聚醚酰亚胺(PEI)、光敏酰亚胺(PI)所构成的族群。
16.如权利要求6所述的以旋镀模压方式制作多层光学记录媒体的方法，其中该半反射层的厚度约为10—30nm。
17.如权利要求6所述的以旋镀模压方式制作多层光学记录媒体的方法，其中该半反射层的材质为金属或介电材料。
18.如权利要求17所述的以旋镀模压方式制作多层光学记录媒体的方法，其中该半反射层的材质系选自于金(Au)、铝(Al)、银(Ag)、矽(Si)、氮化铝(AlN)、氮化矽(SiN)及碳化矽(SiC)所构成的族群。
19.如权利要求6所述的以镀模压方式制作多层光学记录媒体的方法，其中该全反射层的材质为金属或介电材料。
20.如权利要求19所述的以旋镀模压方式制作多层光学记录媒体的方法，其中该全反射层的材质系选自于金(Au)、铝(Al)、银(Ag)、矽(Si)、氮化铝(AlN)、氮化矽(SiN)及碳化矽(SiC)所构成的族群。
全文摘要
本发明为一种以旋镀模压方式制作多层光学记录媒体的方法;本发明主要是利用旋转涂布的方式将高分子溶液均匀涂布在基材上,待高分子溶层尚未完全硬化前,利用模板将记录讯息压印在高分子溶液层上,借此,可在常温及轻微压力下复制模板上的记录讯息,具有稳定度高且适合量产多层光学记录媒体的功效。
文档编号G11B7/26GK1327233SQ0010908
公开日2001年12月19日 申请日期2000年6月6日 优先权日2000年6月6日
发明者黄得瑞 申请人:财团法人工业技术研究院