专利名称：可改写的光学记录载体的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可改写的光学记录载体，包括一个由多个层组成的记录叠层，该多层包括第一介电层(I1)、包括相变记录材料(PC)的记录层和第二介电层(I2)。
纵观所有已知的可改写光学记录介质，例如CD-RW、DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW和Blu-ray光盘(BD)，都应用了一种包括这种相变记录叠层的记录叠层。通常PC层夹在两介电ZnS-SiO2层之间的叠层中。目前，对于可擦除相变记录选择的介质是具有耐磨的多晶结构的合金，如由Sb和Te再加上In、Ge和/或Ag组成的合金。在这种记录叠层的一侧(I2-侧)上，设置一个典型地由诸如金、银或铝的金属组成的镜面层。在CD/DVD的情况下，记录叠层布置成其另一侧(I1-侧)在诸如聚碳酸酯的基底上，并且将一个覆盖层附着在镜面层的相对侧上。根据记录信号调制的写入激光束从基底侧(首先是I1-侧)入射到记录介质。在BD的情况下，记录叠层布置成其镜面层(I2-侧)在基底上，并将一个覆盖层附着在与镜面层相对的记录叠层(I1-侧)上。然后写入激光束从该侧(首先是I1-侧)入射到记录介质。
在两种情况中光束被聚焦在记录叠层上。当光盘相对于聚焦的激光束移动时，激光束基本上被记录层吸收。因此，局部加热了合金。当经过一段时间温度超过其熔点(大约500℃至700℃)时，相变材料会转化成非晶态。通过相邻的介电层快速散热可迅速冷却合金，从而使非晶相稳定。因此写入标记沿轨迹保持。给激光束施加减小的功率可允许擦除写入的标记。因此，记录层被加热到大约200℃的温度，并促使相变回到晶相。由于原子必须在升高的温度保持足够长以便再结晶，虽然再结晶作用是一个相当缓慢的过程，但是在PC介质中的非晶体化可以非常快。
通常，叠层具有高到低的信号极性，即其在晶体相(基态)具有高的反射能力，而该反射能力在非晶体相(写入态)会减小。因此，聚焦在所述记录叠层上的读出电子束在叠层上以不同的强度被反射，该强度取决于该电子束是否撞击写入的非晶标记(凹坑)或未写入的晶体区域(面)。
因此，介电层和反射层具有几种作用保护记录层免受机械损坏，形成一个可光学上调整的结构，该结构具有最优化的反射率和/或吸收率(光学性能)，以及为了快速冷却和更好的免受热损害的防护允许调整光盘的热特性。
正如在图3中所看到的，光学性能周期地取决于第一介电层厚度d1。特别地，非晶体和晶体反射在某些d1值处具有最小值和最大值。该周期可以以下式表示d1＝(m*λ)/(2*n)(1)其中m是一个整数，λ是激光的波长，你n是I1层材料的折射率。光学对比是晶体反射和非晶体反射之间的差值，利用晶体反射使其标准化，因此，光学反差以相同的周期变化。
PC层在其晶体态和非晶体态具有不同的折射率。因此对反射率起主要作用的PC层和相邻的介电层之间的折射率失配可导致非晶体和晶体反射率之间的相移。在如图3所示的高到低的信号极性的情况下，I1层的厚度d1最好选择成使得非晶体反射接近其最小值。在晶体基态区域(面)处反射的光的强度按照入射光束的百分比用平方表示。三角形表示在按百分比的非晶写入状态区域(凹坑)被反射的光。圆圈表示按百分比的晶体和非晶体之间的光学对比，由此，光学对比表示当入射光撞击由晶态反射标准化的凹坑时被反射的光的衰减。因此，当非晶体反射接近其最小值时，可以获得最大的光学对比和最好的信号调制。十字表示晶态和非晶态之间的光学相移。由此，根据图3，作为第一近似值，光学性能不取决于光学对比最大值的数量级。到目前为止，m可以是任意参数。
然而，由具有常规的光学写入头的写入装置产生的激光束被聚焦成具有短的焦距。光束的入射角度通过其宽度上在入射点发生变化，参见图4。图4中401表示聚焦前的激光束，402是聚焦透镜，403是聚焦之后的会聚的激光束，404是与记录叠层406的表面405垂直的激光束(401，403)的中心线，407是入射角度(α)，更加精确地，是处于聚焦光束中的光线和法线入射之间的角度。例如，BD系统的会聚激光束的平均角度α是大约35°。
利用这种方法，通过介电层的有效光路loff根据下式随着角度α而变化loff(α)＝l0/cos(α) (2)
其中l0表示垂直于表面的光路。正如从等式2中所看到的，对于预定的法线路径长度l0，有效路径长度随着角度α而增大。例如，如果考虑35°的角度，则有效路径长度增大了22％。反过来路径长度的差值Δl＝l0*(1/cos(α)-1) (3)会导致相移，并因此降低光盘的光学性能。也就是说，介电层越薄，光学性能可以调节得越好。因此，从光学性能的观点来看，第一介电层厚度d1选择成尽可能得薄-或者从反射量最小的意义上来说，其厚度选择成第一最小值(m＝1)。
尽管可写入的光学记录载体在数据容量方面逐渐增大，但是物镜的数值孔径也增大了，同时激光波长减小了。例如，总体数据容量从650MB(CD，NA＝0.45，λ＝780nm)增大到4.7GB(DVD，NA＝0.65，λ＝670nm)，最后增大到25GB(BD，NA＝0.85，λ＝405nm)。在BD系统的情况下，为了获得可接受的光学性能，第一介电层的典型厚度仅为大约40nm。最终，对于具有更短波长的UV-记录，I1层必须更加薄。
但是从热防护的观点来看，第一介电层在一方面保护了记录层，而在另一方面保护了(聚碳酸酯)基底(CD/DVD)或覆盖层(BD)免受热损害。如果选择得太薄，就不能够充分地减少在写入/擦除和到达基底/覆盖层时产生的热量。因此在到基底/覆盖层的接口处的温度可能超过基底/覆盖层材料的融化温度，从而导致光学记录载体损坏。这种损坏将导致读出信号降低，并增大了噪音和出错率。因此第一介电层必须选择得足够厚。或者从反射量最小的意义上来说，d1选择成最小值m＞1。所以，对相邻基底(在CD/DVD的情况下)的或者相邻覆盖层(在BD的情况下)的最佳热防护和最佳光学性能是对立的工作。
因此，本发明的目的是提供一种可改写的光学记录载体，其具有良好的光学特性的叠层设计，从而提供充分的热防护。
根据本发明的第一方面，通过一个如在开头段落中描述的可改写光学记录载体可实现这个目的，其特征在于隔热层邻近第一介电层布置。
根据本发明的第二方面，其构成了本发明的第一方面的另一种布置，该可改写光学记录载体还包括一个承载所述多层的叠层的基底，该多层叠层具有布置在所述第一介电层和所述基底之间的所述隔热层。
根据本发明的第三方面，其构成了本发明的第二方面的另一种布置，所述隔热层的折射率接近所述基底的折射率。
根据本发明的第四方面，其构成了本发明的第一方面的另一种布置，所述记录载体还包括一个附着在所述隔热层上的覆盖层。
根据本发明的第五方面，其构成了本发明的第四方面的另一种布置，所述隔热层的折射率接近所述覆盖层的折射率。
根据本发明的第六方面，其构成了本发明的第二或第三方面的另一种布置，所述基底材料是聚碳酸酯或PMMA。
根据本发明的第七方面，其构成了本发明的第四或第五方面的另一种布置，所述覆盖层是聚碳酸酯或透明的聚合树脂。
根据本发明的第八方面，其构成了本发明的第一至第七方面中任何一个的另一种布置，所述隔热层材料包括作为主要成分的SiO2、Al2O3。
根据本发明的第九方面，其构成了本发明的第一至第八方面中任何一个的另一种布置，所述第一和第二介电层材料包括下面组分中的一个或其混合物ZnS、SiO2、Si3N4、Al2O3或Ta2O5。
根据本发明的第十方面，其构成了本发明的第一至第九方面中任何一个的另一种布置，所述相变记录材料包括Ge、In、Sb和Te的混合物。
结合附图通过下面对本发明优选实施例的描述，本发明的上述和其它目的、特征和优点将是显而易见的，其中
图1示出了根据本发明的第一实施例的可改写光学记录载体的横截面视图；图2示出了根据本发明的第二实施例的可改写光学记录载体的横截面视图；图3示出了取决于第一介电层厚度的光学性能；以及图4示出了会聚激光束的光程。
正如在图1中所看到的，根据本发明的第一实施例的可改写光学记录载体100包括一个记录叠层110，其由一个夹在第一介电I1层114和第二介电I1层116之间的记录PC层112组成。介电层材料可以包括下面组分中的一个或其组合ZnS、SiO2、Si3N4、Al2O3或Ta2O5，例如(ZnS)80(SiO2)20。PC层可以由Sb和Te再加上In、Ge和/或Ag组成，例如GeInSbTe。在记录载体100的顶部，入射光束的方向用箭头118表示，可以发现基底120典型地由聚碳酸酯或PMMA或类似物组成。将隔热层122淀积(颠倒示出)在基底上。按照I1-PC-I2的顺序将记录叠层110层压(在下面示出)在隔热层上。因此，将作为良好热绝缘体的隔热层靠近与PC层相对的I1层布置，由此减小热量从记录PC层112经过114朝基底120传播。镜面层(mirror layer)124包括铝、银或金或其混合物，例如具有一定百分比的Ti或金的Al，并将镜面层淀积(在下面示出)在I2层116上，由此形成了一个MIPI-叠层。最后为了保护镜面层免受机械损坏，镜面层124可以覆盖有一个层126，该层由聚碳酸酯或者由透明的聚合树脂/漆例如Sylgard 184等类似物组成。根据图1的布置是按照DVD-和CD可改写的标准叠层设计。
典型地如图2所示的根据本发明的第二实施例的可改写光学记录载体200按照BD叠层设计，但是镜面层224被淀积在基底226(自底向上)上。记录叠层210按照I2-PC-I1的顺序被淀积在镜面层上。隔热层222附着在记录叠层210的I1层214上。最后，用覆盖层220覆盖隔热层。在这种情况下以箭头218表示的入射光束入射到覆盖层侧上的叠层。
在根据图1和图2的两个实施例中，I1-层可以包括一个多层结构，其中离相变层最远的I1-多层的子层具有与基底/覆盖层不同的折射率。
在这两个实施例中的隔热层材料选择成在给定波长的写入/擦除激光束中具有与基底/覆盖层充分接近的折射率。例如，当在第二实施例中的覆盖层材料是聚碳酸酯或Sylgard 184时，激光束的波长是405nm，正如在BD系统中给出的，覆盖层材料的折射率是1.5。那么用于隔热层122的合适材料可能是SiO2，其在405nm的波长处也具有1.5的折射率，并具有相对低的特定导热率。然后通过简单地选择隔热层122的合适厚度来调节热绝缘，而不会降低叠层的光学性能。Al2O3也是一种用于隔热层122的合适材料。并且隔热层可以是多层结构。因此，I2层厚度可以为了最佳光学和热性能的要求所需的薄。
应该注意本发明不限于上面的优选实施例。可以应用其它的记录层材料、介电层材料、隔热层材料、反射层材料、基底材料和/或覆盖层材料。此外，本发明不限于具有如这里所描述的单一记录层结构的光学记录载体。根据本发明可以提供包括两个或超过两个具有光学特性的记录层的多记录层结构。由此，可以提供如这里所描述的两个或多个记录叠层，两个记录叠层或者仅仅其中之一包括一个隔热层。
权利要求
1.一种可改写的光学记录载体(100，200)，包括一个由多个层组成的记录叠层(110，210)，该多层包括第一介电层(114，214)，包括相变记录材料的记录层，和第二介电层(116，216)，其特征在于隔热层(122，222)邻近所述第一介电层布置。
2.如权利要求1所述的可改写的光学记录载体，其特征在于该可改写光学记录载体还包括一个承载所述多层的叠层的基底(120)，该多层叠层具有布置在所述第一介电层和所述基底之间的所述隔热层。
3.如权利要求2所述的可改写的光学记录载体，其特征在于所述隔热层的折射率接近所述基底的折射率。
4.如权利要求1所述的可改写的光学记录载体，其特征在于所述记录载体还包括一个附着在所述隔热层上的覆盖层(220)。
5.如权利要求4所述的可改写的光学记录载体，其特征在于所述隔热层的折射率接近所述覆盖层的折射率。
6.如权利要求2或3所述的可改写的光学记录载体，其特征在于所述基底材料是聚碳酸酯或PMMA。
7.如权利要求4或5所述的可改写的光学记录载体，其特征在于所述覆盖层是聚碳酸酯或透明的聚合树脂。
8.如前述权利要求中的任何一项权利要求所述的可改写的光学记录载体，其特征在于所述隔热层材料包括作为主要成分的SiO2或Al2O3。
9.如前述权利要求中的任何一项权利要求所述的可改写的光学记录载体，其特征在于所述第一和第二介电层材料包括下面组分中的一个或其混合物ZnS、SiO2、Si3N4、Al2O3或Ta2O5。
10.如前述权利要求中的任何一项权利要求所述的可改写的光学记录载体，其特征在于所述相变记录材料包括Ge、In、Sb和Te的混合物。
全文摘要
本发明涉及一种可改写的光学记录载体(100)，包括一个由层(114)、包括相变记录材料的记录层和第二介电层(116)组成的记录叠层(110)，并具有邻近所述第一介电层布置的隔热层(122)。
文档编号G11B7/24GK1720572SQ200380104814
公开日2006年1月11日 申请日期2003年12月3日 优先权日2002年12月13日
发明者A·米吉里特斯基 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司