专利名称：多叠层光学数据存储介质及其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于利用聚焦辐射光束进行记录的多叠层光学数据存储介质，该聚焦辐射光束波长为λ并且在记录过程中入射通过介质的入射面，该介质至少包括-第一基底，在其一侧上具有-第一记录叠层L0，包含可记录类型L0记录层，以及L0记录层和第一基底之间的第一反射层，-第二基底，在其一侧上具有-第二记录叠层L1，包含可记录类型L1记录层，其厚度为tRL1并且对于波长λ的复折射率为nλ-i*kλ，还包含在离入射面最远的面上邻接L1记录层的第二反射层，并且所述第二记录叠层L1比L0记录叠层更接近入射面，-间隔层，对于辐射光束是透明的，其夹在记录叠层之间，所述透明间隔层的厚度远远大于聚焦辐射光束的焦点深度。
本发明还涉及这种介质的使用。
开篇段落中所述的光学记录介质的实施例可以从欧洲专利申请EP1067535A2中获知。该介质的最常见实施例是圆盘。
关于光学记录的市场，很明显到目前为止最重要而且最成功的格式是一次性写入格式、可记录光盘(CD-R)。尽管很长时间以来预测可改写光盘(CD-RW)要占据主导地位，但是CD-R介质的市场份额仍旧至少大于CD-RW一个数量级。而且，驱动器的最重要参数是R介质的最大写入速度，而不是RW介质的最大写入速度。当然，市场仍然可能向CD-RW偏斜，例如这是由于CD-RW的Mount Rainier标准造成的。然而，R格式由于其100％的兼容性已经证明具有非常大的吸引力。
目前，数字通用盘(DVD)作为数据存储容量比CD高得多的介质已经获得了一定的市场份额。当前，这种格式仅有只读(ROM)和可改写(RW)这两种形式。在可改写DVD(DVD+RW)标准之后，开发了一种新的可记录(R)，即一次性写入DVD+R标准。该新的DVD+R标准作为对于DVD+RW的重要支持而得到了越来越多的关注。一种可能的情况是终端用户对于光学一次性写入格式过于熟悉，以至于与可改写格式相比他们更容易接受这种格式。
R和RW格式容量有限并且因此记录时间有限的原因是由于仅存在单叠层介质。注意，对于是一种ROM盘的视频DVD而言，双层介质已经具有相当大的市场份额。双层DVD ROM格式称为DVD-9，其中9表示以GB为单位的近似数据存储容量。双层，即双叠层DVD+RW盘是可行的。然而，更加清楚的是，完全兼容的盘，即在DVD-9的反射和调制技术要求内的盘非常难以实现并且至少需要非晶体/晶体相变材料性质的重大突破，该相变材料用作例如DVD+RW介质中的记录层。在没有完全兼容性的情况下，双层DVD+RW在市场中的成功就值得怀疑。
为了获得与双层DVD-ROM标准相兼容的双层DVD+R介质，上层L1和下层L0的有效反射率至少应为18％。有效表示所述反射被测量为当存在叠层L0和L1时从该介质返回并且分别聚焦到L0和L1上的有效光部分。这表明这样的L0叠层需要高得多的反射率级别，例如大于50％，优选大于60％，这是固为L1叠层吸收了绝大部分入射光和出射光。应当注意，在本文献中，已经改变了L0和L1的符号规则，原先符号L0是“最接近”的叠层，即最接近辐射光束入射面的叠层目前，L0是最深的叠层，L1是更接近光束入射面的叠层。在EP1067535A2中，描述了一种半透明膜，其对应于开篇段落的介质的第二反射层。半透明膜由介电薄膜，例如SiC或者Au构成。不利的是，SiC或者Au制成的半透明膜具有较低的反射率值或者较为昂贵。
为了获得一种与双层DVD-ROM标准相兼容的双层DVD+R介质，聚焦到L0或者L1叠层的数据轨道上的光束的有效反射率应当大于18％。使用Ag的缺点在于难以得到大于50％的透射率，这是为了获得反射率大于18％的L0叠层的实际需要。只有在不实际的薄染料层的情况下，具有Ag制成的第二反射层的L1叠层的透射率才会大于50％。薄染料层可能会损害记录特性。不推荐使用更薄的Ag层来获得更高的透射率，这是因为可能会出现关于均匀性、表面粗糙度、再现性等方面的问题。
本发明的目的是提供一种开篇段落中提到的类型的光学数据存储介质，该介质在读取已写入的数据过程中就反射率级别而言与DVD-9ROM标准是兼容的。
根据本发明，利用一种光学存储介质实现了这个目的，该介质的特征在于第二反射层主要包含金属Cu并且厚度tMLn为从8-20nm范围中选择的值，可记录L1记录层的厚度tRL1和kλ满足公式tRL1*kλ≤8nm。已经发现，当使用这个厚度范围的Cu时，实现了反射率与透射率之间的最佳平衡。与其它金属相比，在所述厚度范围中Cu表现出较高的透射率值。Cu的另一优点在于其具有高热传导性并且比较便宜。高热传导性对于相邻记录层的冷却特性是有利的。良好的冷却对于线性高记录速度越来越重要，例如20m/s或更大。tRL1*kλ的乘积不应超过8nm，否则由于L1记录层对于辐射光束过高的吸收率将会导致不再满足光学透射率级别的需要。
在一个实施例中，可记录类型L1记录层包含有机染料。有机染料经常用作一次性写入记录层并且可以选择为对于辐射光束波长具有较有利的光学透射率。
在另一实施例中，tRL1是从70-125nm范围中选择的值。为了获得反射率值大于18％的第二L1记录叠层，这个范围是特别有利的。
在一个实施例中，第一辅助层位于第二反射层和间隔层之间，其对于辐射光束是透明的并且厚度小于15nm。第一辅助层用作屏蔽层，以便防止L1记录层与间隔层之间的化学反应。
在另一实施例中，第二辅助层位于第二反射层与L1记录层之间，其对于辐射光束是透明的并且厚度小于15nm。第二辅助层用作屏蔽层，以便防止L1记录层与第二反射层之间的化学反应。该辅助层可以包含从包括硅的氧化物和氮化物的组中选择的材料。也可以使用其它透明材料。
将参照附图更加详细地描述本发明，在附图中
图1示意表示了根据本发明的多叠层光学数据存储介质的实施例的横截面图，图2表示了对于使用根据本发明的Cu或者Ag时的以上介质，作为L1记录叠层厚度函数的透射率，该记录叠层包含有机染料，图3表示了对于使用根据本发明的Cu或者Ag时的以上介质，作为L1记录叠层厚度函数的反射率，该记录叠层包含有机染料，图4表示了对于包括不同厚度的Cu层的L1叠层的反射率和透射率值的测量结果。
在图1中，表示了用于使用聚焦辐射光束20进行记录的多叠层光学数据存储介质10。在记录过程中，辐射光束20入射通过介质10的入射面11并且其具有655nm的波长。该介质10包括第一基底1a，在其一侧具有第一记录叠层13，记作L0，包含有机染料制成的可记录类型L0记录层5以及例如Al制成的第一反射层3，该第一反射层位于L0记录层5与第一基底1a之间并且厚度为100nm。第二基底1b在其一侧具有第二记录叠层12，记作L1，包括可记录类型L1记录层4，该记录层包含有机染料并且厚度为tRL1，对于655nm波长的复折射率为2.44-0.061，第二记录叠层还包括第二反射层6，其在离入射面11最远的一侧邻接L1记录层4。第二记录叠层L112比L0记录叠层13更接近入射面11。对辐射光束透明的间隔层9位于记录叠层12与13之间。透明间隔层9的厚度为50μm，其远远大于聚焦辐射光束20的焦点深度。第二反射层6主要包含金属Cu并且厚度tML1为20nm，可记录L1记录层4的厚度tRL1为80nm。tRL1*kλ-665nm的值为1.6nm。基底在记录叠层侧的表面优选具有伺服轨道，可以通过光学方式扫描该轨道。这种伺服轨道通常由螺旋形凹槽构成并且在注模或者挤压过程中利用模具形成在基底上。可选择的是，这些凹槽可以在复制过程中形成在间隔层的合成树脂中，例如UV光可固化丙烯酸酯。染料记录层的厚度在凹槽部分和邻近凹槽的部分(即脊上)之间可以是不同的。这是因为在该染料层涂敷到包含凹槽的表面上时使该染料层变平造成的。在这种情况下，tRL1的最佳近似值可以是平均厚度。应当注意，第二基底1b也可以是比较薄的覆盖层，例如100μm。第一辅助层位于第二反射层6与间隔层9之间，其对于辐射光束是透明的并且由(ZnS)80(SiO2)20制成，厚度为10nm。测得的L1叠层的光学反射率和透射率值分别为25％和53％(参见图4)。
在图2中，表示了当厚度为10nm的第二反射层6为Cu(由曲线21表示)或者Ag(由曲线22表示)时计算得到的作为可记录类型L1记录层4的厚度tRL1的函数的光学透射率，该L1记录层4包含复折射率为2.44-0.061的有机染料。注意，Ag不满足在染料L1记录层4的可用厚度范围内透射率级别大于50％的要求。辐射光束波长为655nm并且Cu的复折射率为n＝0.227-3.665i，Ag的复折射率为n＝0.16-5.34i。只有在不实际的薄染料层的情况下，薄Ag层的透射率达到50％以上。薄染料层可能会损害记录特性。不推荐使用更薄的Ag层来实现更高的透射率，这是可能会出现均匀性、表面粗糙度、再现性等方面的问题。注意0.06的k值较高并且通常使用的染料对于辐射光束波长的k值为0.02左右。
在图3中，表示了当厚度为10nm的第二反射层6为Cu(由曲线31表示)或者Ag(由曲线32表示)时计算得到的作为可记录类型L1记录层4的厚度tRL1的函数的光学反射率，该L1记录层4包含复折射率为2.44-0.06i(λ＝655nm)的有机染料。注意，当使用Cu作为第二反射层时L1记录层的可用厚度范围在70到125nm之间。Ag在反射率级别大于18％时具有更宽的范围，但是不可使用，这是因为其未达到透射率要求(参见图2)。注意0.06的k值较高并且通常使用的染料对于辐射光束波长的k值为0.02左右。
在图4中，表示了在λ＝655nm时，对L1叠层的反射率和透射率值的测量结果，该L1叠层按照顺序包括以下层-580μm聚碳酸酯基底1b，辐射光束入射通过该基底，-80nm有机染料层，其折射率为2.44-0.02i，-厚度为10、15或20nm的Cu层，分别由附图标记41、42或43表示，-由(ZnS)80(SiO2)20制成的10nm覆盖层，-通过压敏粘合剂(PSA)与覆盖层粘接的间隔层9，其由一片聚碳酸酯制成。该覆盖层防止PSA材料与Cu层的化学作用。当上述叠层具有不同厚度的Cu层时，L1叠层的光学反射率和透射率值在下表中表示表1
注意，该表中的值不符合图2和图3中计算得到的曲线，其中取了不同的k值。
应当注意，上述实施例举例说明而不是限制了本发明，本领域技术人员能够在不背离所附权利要求范围的情况下设计出许多可选实施例。在权利要求书中，置于括号中的任何附图标记不应构成对权利要求的限定。词语“包括”不排除不同于权利要求中列出的元件或步骤的出现。元件前的词语“一”或“一种”不排除多个这种元件的出现。在相互不同的从属权利要求中列举了某些测量结果这一事实并不表示这些测量结果的组合不能用来实现发明目的。
根据本发明，提供了一种多叠层光学数据存储介质。该介质包括第一基底，在其一侧具有第一记录叠层，记作L0，还包括第二基底，在其一侧具有第二记录叠层，记作L1，该叠层包括厚度为tRL1的可记录类型L1记录层，其对于λ波长的复折射率为nλ-i*kλ，第二反射层在离该介质的辐射光束入射面最远的一侧邻接L1记录层，所述第二记录叠层L1比L0记录叠层更接近入射面。辐射光束透明间隔层位于记录叠层之间。为了实现就反射率级别而言与DVD-9 ROM标准的兼容性，第二反射层主要包含金属Cu并且厚度tMLn为从8-20nm范围中选择的值，可记录L1记录层的厚度tRL1和kλ满足公式tRL1*kλ≤8nm。
权利要求
1.一种用于利用聚焦辐射光束进行记录的多叠层光学数据存储介质，该聚焦辐射光束波长为λ并且在记录过程中入射通过介质的入射面，该介质至少包括-第一基底，在其一侧上具有-第一记录叠层，记为L0，包含可记录类型L0记录层，以及位于L0记录层和第一基底之间的第一反射层，-第二基底，在其一侧上具有-第二记录叠层L1，包含可记录类型L1记录层，其厚度为tRL1并且对于波长λ的复折射率为nλ-i*kλ，还包含在离入射面最远的面上邻接L1记录层的第二反射层，并且所述第二记录叠层L1比L0记录叠层更接近入射面，-间隔层，对于辐射光束是透明的，其夹在记录叠层之间，所述透明间隔层的厚度远远大于聚焦辐射光束的焦点深度，其特征在于第二反射层主要包含金属Cu并且厚度tMLn为从8-20nm范围中选择的值，可记录L1记录层的厚度tRL1和kλ满足公式tRL1*kλ≤8nm。
2.根据权利要求1所述的多叠层光学数据存储介质，其中该可记录类型L1记录层包含有机染料。
3.根据权利要求2所述的多叠层光学数据存储介质，其中tRL1是从70-125nm范围中选择的。
4.根据权利要求2所述的多叠层光学数据存储介质，其中第一辅助层夹在第二反射层和间隔层之间，其对于辐射光束是透明的并且厚度小于15nm。
5.根据权利要求2或4所述的多叠层光学数据存储介质，其中第二辅助层夹在第二反射层与L1记录层之间，其对于辐射光束是透明的并且厚度小于15nm。
6.根据权利要求4或5所述的多叠层光学数据存储介质，其中该辅助层包含从包括硅的氧化物和氮化物的组中选择的材料。
7.上述权利要求中任一项所述的光学数据存储介质在多叠层记录中的应用，其中第二记录叠层L1具有大于18％的反射率级别以及大于50％的透射率级别。
全文摘要
本发明涉及一种多叠层光学数据存储介质(10)。该介质包括第一基底(1a)，在其一侧上具有第一记录叠层(13)，记作L
文档编号G11B7/24GK1708799SQ200380102470
公开日2005年12月14日 申请日期2003年10月22日 优先权日2002年11月6日
发明者M·范施恩德, H·C·F·马坦斯, B·蒂克, G·周 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司