专利名称：包含热变色层的多叠片光学信息载体的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过激光束记录信息的多叠片光学信息载体，所述光学信息载体包含一个基片层；至少两个记录面，每个记录面包含一个记录层，至少一个散热层和所述记录层与所述至少一个散热层之间的电介质层；至少一个分离所述至少两个记录面的间隔层；以及一个覆盖层。
例如从美国专利US 6190750得知此类多叠片光学信息载体。此类光学信息载体在DVD或DVR技术中用作可记录(写入一次)或可重写(写入多次)信息载体，例如包含两层相变材料的双层盘片。光学信息载体也可以拥有超过两个记录层，即在每层上面有几个记录叠片，以及相变材料之外的其它记录材料。
在此类光学信息载体中，记录层使用相变材料制成，例如硫族化物合金、Ge2Sb2Te5合金、SbTe合金等。更多的有用合金包括In-Sb-Te、Te-Se-Te、Ag-k-Sb-Te、Ge-In-Sb-Te或Ge-Te。特别有用的化合物在国际专利申请WO 01/13370和WO 97/50084中说明。所述材料的特征在于，所述相变材料可以具有结晶和非晶相。非晶相通过以下方法实现先使用聚焦激光束将所述最初结晶记录层局部加热至其熔化温度以上，然后骤冷(快速冷却)。结晶相通过以下方法实现使用聚焦激光点将非晶材料加热至玻璃转化温度以上，使相变材料重结晶。这些相变是可逆的，使得这种材料适合于多次写入。也可以一次写入。通过施用高(写)和较低(擦除)激光功率的一系列激光脉冲，得到代表二进位数据的非晶标记和结晶间隔的交变序列。非晶和结晶相的不同光学属性可用于读取数据。此类相变材料也可以应用于只能写一次的盘片。相变材料的初始状态可以是结晶体的沉积非晶状，已写入标记的相为其对应物。这表示非晶标记可以通过熔化-骤冷相变层来写入。结晶标记可以通过最初非晶材料的结晶来写入。
在双叠片信息载体中，两个信息(记录)层均由相同的光学激光束写入和读取。为了从光学上访问深记录叠片，第一记录叠片必须是半透明的。为了将数据写入深记录叠片，第一记录叠片需要大约50％的透明度。如果第一记录叠片的反射为10％，则仍存在大约40％的入射光吸收。只有从记录叠片去掉厚金属散热层才能达到50％的透射度。这些厚金属层一般用于传统的相变记录叠片。去掉厚金属散热层会导致冷却速度减慢。通过添加薄金属层，例如10nm的Ag层，或半透明散热层可以增强热响应。在通过添加这些半透明散热层大大提高冷却速度的同时，吸收仍为40％。这样，需要大得多的激光功率熔化-骤冷相变层以将非晶标记写入结晶层。通常，在使用半透明散热层达到ZnS-SiO2的5倍左右的热传导率时需要两倍的写入功率，ZnS-SiO2一般用于单叠片相变盘片。
因此，本发明的一个目的是提供一种在写入过程中，特别是在第一记录叠片中具有增强的敏感度的多叠片光学信息载体。
根据本发明，这一目的通过如权利要求1所述的信息载体实现，其特征在于，至少一个记录叠片还包含至少一个热变色层，它具有温度相关的光学特性，用于在记录过程中提高至少一个所述记录叠片的敏感度。
本发明基于只有在第一记录叠片中写入数据，即激光束聚集于所述相变记录叠片时才能感知到热变色层存在的想法。更准确地说，双叠片光学记录载体可被视为一个实例，它包含由大约10-100μm厚(较低值是指高密信息载体，如BD[前DVR系统]，较高值是指例如DVD双叠片盘片)的间隔层分离的两个记录叠片。在一种状态下，当入射激光束聚集于深记录叠片时，第一记录叠片会遇到散焦的激光束。虽然第一记录叠片的吸收仍为40％，但光能量在很大的面积上散开。光能量密度如此之低，无法有效加热第一记录叠片。在这种情况下，附加的热变色层仍保持低温，所述热变色层的光学属性无显著变化。
在另一种状态下，当激光束聚集于第一记录叠片时，由于衍射有限光点，光能量密度要高得多。被吸收激光功率，入射光的40％，现在集中于很小的面积，对应的温度升高轻易达到相变材料的熔化温度。如果热变色层邻近相变层，所述热变色层也将显著升温(100-200℃)。这样的升温足够让所述热变色层的光学属性发生显著变化。这导致热变色层的反射提高或吸收提高。吸收提高会导致温度升高。这样，就达到了自我增强的效果，使更多的激光能量可有效用于加热第一记录叠片以便写入和擦除数据。
多叠片光学信息载体的优选实施例在从属权利要求中定义。在第一实施例中，热变色层具有温度相关的吸收特性，最好使用热变色染料，特别是花青和钛菁染料作为材料。按照候选的实施例，热变色层具有温度相关的反射特性，最好使用二氧化钒作为材料。
在每个记录叠片包含至少一个热变色层的实施例中，可以在写入过程中进一步提高灵敏度。此外，在另一个实施例中，至少一个记录叠片包含至少两个热变色层，即记录层每侧一个热变色层，由电介质层分隔。这样，每个记录叠片也可能包含两个以这种方式安排的热变色层。
现在参照附图对本发明进行更详细的说明，附图中
图1以图解法示出根据本发明的光学信息载体的第一实施例的横截面，图2以图解法示出根据本发明的光学信息载体的另一实施例的横截面，图3示出作为两种记录速度的DC电源的函数的DC写入期间和之后的反射，
图4示出作为温度函数的钛菁染料的反射，以及图5示出IPI-染料叠片的温度相关的反射。
图1以图解法示出根据本发明的双层信息载体的第一实施例的横截面。从上(即激光L入射处)到下显示为-用作保护的覆盖层C，-第一透明散热层H1，例如用氧化铟锡(ITO)、氮化铝(AIN)或氮化铪(HfN)制成，-作为干涉层的电介质层I，例如用Ta2O5、ZnS-SiO2、TiO2作成，-作为吸收层的第一热变色层T1，例如用热变色染料制成，-电介质层I，-第一相变记录层P1，例如用Ge2Sb2Te5或掺杂质的SbTe制成，-电介质层I，-第二热变色层T2，-电介质层I，-第二散热层H2，-隔离层R，从光学上和热上分隔两个记录叠片(10-100μm)-电介质层I-第三散热层H3，-电介质层I-第三热变色层T3-电介质层I-第二相变记录层P2，-电介质层I，-作为吸收层的第四热变色层T4，-电介质层I，-第四散热层H4，它不必须是半透明的，但可以用金属制成，例如Ag、Al，以及
-基片S，例如用聚碳酸脂制成。
如上所述，在激光束L聚集于第二记录叠片L2时，仍有50％的入射激光能量可用于写入较低的L2叠片，因为在高达100℃的温度时热变色层T1、T2具有足够高的透射率。但是，在激光束L聚集于上面的记录叠片L1时，L1叠片包括附加的热变色层T1和T2会变热。这与热变色层光学属性的重大变更有关，并且由于热变色层T1、T2的反射和吸收提高进而导致L1叠片的吸收提高。这样，更多的激光能量可有效用于加热第一记录层P1并提供自增强的效果。
可以选择相变层P1与热变色层T1、T2之间电介质层I的厚度，使这些层的降温导致T1和T2的最佳升温，得到最佳的吸收(即温度不应超过250℃以防热变色层分解)。对于本发明写入一次的变体，这种分解不是问题，因此这些较高的温度也是允许的。此外，所述叠片中的其他层在整个叠片的热响应中起了作用，所以，其厚度和热属性(读取材料)应仔细选择以确保热变色层的最佳升温。
所述实施例可以修改，例如只提供具有一个或两个附加热变色层的上面的记录叠片L1，如图所示，而不提供较低的记录叠片L2。此外，可以提供两个以上的记录叠片。再者，在记录层P1、P2的各侧提供的电介质层I也可以去掉。
根据本发明的光学信息载体的另一实施例在图2中以图解法显示为一个横截面。其中，还是提供两个记录叠片L1、L2，每个分别包含一个附加的热变色层T1或T2。在这个实施例中，采用的热变色层T1、T2显示出温度相关的反射特性，即热变色层T1、T2的反射率随温度提高。最好采用二氧化钒VO2作为此类热变色层的材料。
已经研究两类盘片(CD-R)的温度相关吸收，即花青和钛菁染料。钛菁染料的温度相关吸收如图3所示。DC写入期间和之后的反射示为施加的连续写入电源的函数。可以观察到清晰的功率范围，其中反射可逆地下降。这表示在写入过程中，在升高的温度下，叠片的吸收显著增加，但在激光点通过之后，叠片冷却之后，反射保持其初始值(在室温)。
还测量钛菁染料的作为温度函数的反射变化，参见图4。实验在N2和O2环境下进行。可以清晰观察到两种现象。反射逐步可逆的减小归因于升温导致的吸收提高。此外，所述染料在275℃左右的不可逆降级。
两种结果说明所述染料的吸收是温度相关的。如果染料层用于IPI相变叠片中，导致IPI染料叠片，所述染料层会在温度升高时开始吸收激光。为防止所述染料层降级，以应用于可重写格式，记录层(P)和热变色染料层(T)之间的电介质层的最好为10-200nm，特别是30-100nm。
在另一个实施例中，提议使用染料层作为热变色反射体温度升高时，折射系数变更导致所述记录层的吸收提高。光学计算证明这点。
在写入一次的PC盘片上应用附加染料层也是可行的多叠片盘片IPI-染料-间隔-IPI-染料等，或染料-IPI-染料-间隔-染料-IPI-染料-间隔等。
记录和染料层之间的电介质层最好在0和50nm之间，则可以允许染料降级。
图5显示IPI-染料叠片温度相关的反射，在加热和冷却记录叠片的过程中测量。从测量中可以清晰观察到由热变色层引起的叠片的可逆光学属性变化。所示为归一化反射1和归一化透射2的测量。
权利要求
1.通过激光束记录信息的多叠片光学信息载体，所述光学信息载体包含-基片层，-至少两个记录叠片，每个包含一个记录层，至少一个散热层和所述记录层与所述至少一个散热层之间的电介质层，-至少一个间隔层，分离所述至少两个记录叠片，以及-一个覆盖层，其特征在于，至少一个记录叠片还包含至少一个热变色层，它具有温度相关的光学特性，用于在记录过程中提高至少一个所述记录叠片的灵敏度。
2.如权利要求1所述的多叠片光学信息载体，其特征在于，所述至少一个热变色层具有温度相关的吸收特性。
3.如权利要求2所述的多叠片光学信息载体，其特征在于，所述热变色层基本上用热变色染料制成，特别是花青或钛菁染料。
4.如权利要求1所述的多叠片光学信息载体，其特征在于，所述至少一个热变色层具有温度相关的反射特性。
5.如权利要求4所述的多叠片光学信息载体，其特征在于，所述热变色层基本上用二氧化钒制成。
6.如权利要求1所述的多叠片光学信息载体，其特征在于，每个记录叠片包含至少一个热变色层。
7.如权利要求1所述的多叠片光学信息载体，其特征在于，至少一个记录叠片包含位于所述记录层两侧的热变色层和分离所述热色变层与所述记录层的电介质层。
8.如权利要求1所述的多叠片光学信息载体，其特征在于，所述记录层用相变材料制成。
9.如权利要求1所述的多叠片光学信息载体，其特征在于，所述记录层用写入一次的材料制成。
全文摘要
本发明涉及通过激光束记录信息的多叠片光学信息载体，所述光学信息载体包含一个基片层(S)；至少两个记录叠片(L1、L2)、每个记录叠片包含一个记录层(P1、P2)、至少一个散热层(H1－H4)和所述记录层(P1、P2)与所述至少一个散热层(H1－H4)之间的电介质层(I)；至少一个分离所述至少两个记录叠片(L1、L2)的间隔层(R)以及一个覆盖层(C)。为了在写入过程中提高灵敏度，根据本发明，提议最好在第一记录叠片(L1)中，至少一个记录叠片(L1、L2)还包含至少一个热变色层(T1、T2、T3)，它具有温度相关的光学特性，用于在记录过程中提高至少一个所述记录叠片(L1)的灵敏度。
文档编号G11B7/253GK1672203SQ03817537
公开日2005年9月21日 申请日期2003年6月25日 优先权日2002年7月24日
发明者E·R·梅德斯 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司