专利名称：多层光盘及其制造的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明关于一般的信息储存装置领域，并更特别关于多层光盘及其制造方法(包括大量生产)。
背景技术：
信息储存光学系统用来储存大量多种多样的数据以及记录和读取它们的方式。
高清晰度电视、高清晰度视频和高速互联网需要具有高记录容量的廉价载体。光盘上一层的数据记录密度可分别通过使用较短的激光波长和较小的凹坑来提高。另一种方式是增加数据层的数量，即使用多层光盘。传统的DVD在光盘的一面最多有两层。
激光束很常用于读取光信息储存装置上的信息，激光束聚焦在其中一个数据层上，反射光束经凹坑和平地(pit-and-land)调整后作进一步记录。
授予拉塞尔(Russel)的美国第4,090,031号和第4,219,704号专利为一种多层光盘，其在光盘的一面含有记录的信息，且激光束以数字或模拟形式的沿磁轨扫描记录在光盘上的数据。此类光盘的读取装置设计可使读取数据的光束依次聚焦在每一层上。读取数据的光源和检测系统第一次置于光盘的一面。这就是尽管他们有机会制造透明的层(具有不同光传输容量或由不同染料或光致发光材料制成)，但仍倾向于制造反射涂层的原因。通过改变透镜的焦距或更换滤光片，读取装置会一层一层地重新调整(如这些层由含有不同染料或光致发光材料制成)。
转让给飞利浦(Philips)的美国第4,450,553号专利，提到了制造多层(至少两层)光盘的可能性，方法是用具有20％到60％(取决于层的数量)的反射系数的介质层来覆盖数据层的凹凸纹，该介质层不吸收激光波长的光，或用具有测定的厚度和材料的薄金属涂层，以致每层信号都大致相等(根据公共印刷数据)。介质涂层的例子为硒化锌(zinc selenide)、氧化铋(bismuth oxide)、硫化镉(cadmium sulphide)、碲化镉(cadmium telluride)，及它们的组合物。
转让给IBM的美国第5,255,262、5,202,875、5,373,499、5,446,723、5,610,901、5,666,344号专利，其关于多层光盘和相关的驱动器，指出所有在先的系统在从不同的层读取数据上通常非常复杂，即通过改变透镜的焦距并移除相邻层的串话干扰和产生跟踪信号。作者为实施该方案提供了一个更简单的系统和物理依据。同时，这些专利并未提到任何明确的光盘制造技术。
现参照美国第5,255,262号专利，其披露一种包含许多基板的光盘，该基板带有被空气或透明的100至300mμ厚的固态层分开的多个信息层，固态层具有不同的反射系数。只有最后的数据表面才被完全反射的涂层覆盖。上基板(激光信号穿过它而来)为1.2mm厚，其他基板为0.4mm厚(一般从0.2至0.8mm不等)。层的传输率为可自选的，在此专利中为96％(无涂层)，这可减少来自相邻层的假信号。为了减少必需的激光能量，数据层需以具有4％(λ/2n)至20％(λ/4n)反射的介质层覆盖，其中n为反射系数。二氧化锆(ZrO2)、硫化锆(ZrS)、氮化硅(SiN)和氧化混合物被用作介质涂层。本专利也强调制造像WORM和可记录型(相变、磁光)那样的数据层及其组合。它详尽地叙述了关于获取跟踪信号的资料。驱动器使用了具有780nm波长的半导体激光和像差补偿器；伺服系统调整聚焦透镜(具有NA 0.55)的位置。补偿器具有多级设计，第一级为0.4mm厚，第二级为0.8mm厚及第三级为1.2mm厚(这是考虑到此类补偿器的不同类型)。
参照美国第5,373,499号专利，其考虑使用一种颇为困难的方法来消除多层光盘的球面像差，方法是通过选择厚度和反射系数，致使读取每个信息层时光程都是相同的。
参照美国第5,666,344号专利，其披露了一种双层光盘，其中第一数据表面沉积有一些半导体涂层(包含碳、硅、锗、锡、铅或非晶硅)，及如AB般的化合物，当中B＝氮、磷、砷、锑、铋，A＝B、铝、镓、铟、铊、硼等，并在上述物之上有透明介质保护层。层的厚度等于25至5000A。共同发明人指出，从每一数据层反射的光的强度应该是一样的。
生产常见的双层光盘DVD-9时，可以利用在传统的模具中注塑的常规程序(根据已转让给松下公司(Matsushita Corporation)的美国第5,876,823号专利中披露的技术)，和经改进的所谓的2P程序(光聚合物压模)，这在转让给华纳先进媒体组织(WAMO)的美国第6,117,284号专利中有披露。前者的程序会利用注塑机将信息层压在DVD的第一块基板(0.6mm)上，然后用沉积的部分反射涂层(例如金、银、或硅)覆盖，同样的方法并分别地用来制造在DVD的第二块基板(0.6mm)上的第二数据层的凹凸纹，该凹凸纹进一步以完全反射涂层覆盖。然后两基板“背靠背”地粘合在一起。
依照第二种方法，带有第一数据层的凹凸纹的基板首先由半反射涂层覆盖，然后是紫外光固化光聚合物；然后第二压模机压入紫外光固化光聚合物，制成第二数据层。随后压模机被分开，第二数据层覆盖上反射涂层和粘合剂层。在制造DVD-9的情况中，下一步为粘上空白的基板，在制造DVD-14的情况中，下一步为粘上带有单信息层的第二基板，至于制造DVD-18的情况下，“三明治”的第二半包括以同样的方式制造的第三和第四数据层。
至此为止，DVD-9的制造过程(双层、单面)，在传统的模具中注塑〔松下公司(Matsushita)〕的方法包括以下步骤
按照经改进的2P程序〔华纳先进媒体组织(WAMO)〕的DVD-9的制造方法包括以下步骤
DVD-9可以通过第一和第二种方法来制造，而DVD-14和DVD-18(双面，分别有3或4层)仅需要华纳先进媒体组织(WAMO)的技术。某些生产DVD-9和DVD-18的公司使用了此技术。
参照美国第6,177,168号专利，其披露改进的四层三明治(双层，双面)的制造方法，该三明治中带有第一和最后信息凹凸纹的外基板以传统的方式制造——注塑再加以溅镀部分反射层。三明治的中间所用的设备与制造第一和最后层所用的同样，但压模机(具有第二和第三数据层的凹凸纹)从模具的冲压面和底座面两面都是固定的，因此这些数据凹凸纹将压在内层上(不一定是由具光学性能的材料制成)并随后涂上反射材料。之后该层粘合在带事先已制成的第一和第四数据层的两基板之间，这样就制成了四层光盘(双面，每面有双层)。
参照转让给华纳先进媒体组织(WAMO Corporation)的美国第6,309,496号专利，其叙述了利用一种塑料原模来转移数据凹凸纹的DVD-14和DVD-18光盘的制造技术。
华纳先进媒体组织(WAMO Corporation)生产双面3或4层光盘的技术包括以下步骤
当前大部分二、三、四层DVD的生产线都使用了上述的华纳先进媒体组织(WAMO)的技术(如见于www.technicolor.com/images/TCP/content/DVDDummies.pdf)。
参照图1和2，其展示一种传统的华纳先进媒体组织(WAMO)的双层单面DVD光盘生产方法。镍压模机注塑出作为第二层11，带有数据凹凸纹的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基板10。随后该基板以完全反射层12(铝)溅镀。同时，通过注塑亦生产出作为第一层13，带有数据凹凸纹的聚碳酸脂(polycarbonate)基板14。然后，基板以部分反射层15溅镀。各自带有信息层的聚碳酸脂(polycarbonate)基板14和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基板10利用紫外光固化光聚合胶(photopolymeric glue)16，通过DVD粘合的方式，将两基板粘合在一起而让数据层向内。然后，基板10分开，反射层12便转移到聚碳酸脂(polycarbonate)基板14上。另一聚碳酸脂(polycarbonate)基板17粘合在三明治上方，而基板10则可作进一步使用。
上述生产多层光盘的方法具有一些缺点合格的光盘产量低，分开基板10并转移超薄(少于50μm)反射层12到聚碳酸脂(polycarbonate)上的次品率高，以及由于光聚合胶(photopolymeric glue)16收缩导致数据层12可能进一步破裂或变形。除此之外，该方法不适用于生产每面超过2层的光盘。
最近，有许多发生在多层光盘生产的领域的事件。至少三种具有超过14至15GB容量的多层单面光盘的生产标准已经开始在高清晰度电视和高速互联网(100Gb/秒)的市场上竞争。一方面，DVD协会(DVD Consortium)(9个生产光盘、驱动器和计算机的顶尖公司)已经发展并采用了所谓的蓝光光盘的标准(BD，单层单面容量达27GB，双层单面容量达50GB)。同时东芝和NEC公司都发展了AOD标准(高级光盘，单层15GB，双层30GB)，并且DVD论坛(DVD-Forum)采用了该标准作为进一步生产DVD的基本标准。两个系统都使用具有波长为405nm的蓝色激光二极管〔被日亚公司(Nichia company)垄断，其仍然很昂贵〕。
DVD协会(DVD Consortium)计划使用大孔径透镜(NA＝0.85)，为在透镜和数据层之间的距离设立了严格的标准。这就是为什么蓝光光盘包括“半个”1.1mm厚的数据层和由超硬材料制成的0.1mm厚保护层，而不是两个大致相等的各为0.6mm厚的半个。当用手拿时该薄层并不能防止被划花，这就是生产商计划把光盘放入卡盒中的原因，但使用时很不方便。东芝和NEC公司也计划使用蓝色激光来增加他们的AOD光盘的记录密度，尽管他们希望依赖传统的双层DVD的生产方法并使用具有NA＝0.65的透镜的驱动器。两种系统都具有36Mb/秒的读盘速度。
并且最后，由台湾和中国大陆生产商使用红色激光发展出EVD标准(增强型多用途光盘)是采用了不同的压缩格式(VP-5，VP-6，而不是MPEG-2)，致使把每层可储存的信息增加到每层9Gbit。
所有的新格式(除了EVD)通常意味着转换到另一种技术阶段——在蓝光光盘留下最小的凹坑(pits)，例如大小必须为0.58μm，并且磁轨之间的距离为0.32μm，从透镜到数据层的距离为100μm。以上所有都使整个系统(光盘+驱动器)生产的程序变得复杂。同时经过MPEG-2压缩两小时长的HD TV格式的电影约有15GB，那么所有由“蓝光光盘”格式提供的容量明显过大。
发明内容
在这领域中有需要提供一种生产多层光学信息载体的新方法，此类方法特别适于多层光学记忆装置的大量生产之上。
本发明提供一种生产在每一层都具有高记录密度的多层反射光盘的方法和技术。在单/双层光盘的每种格式的框架下，此方法改变了其制造的技术，因而有可能把数据层的数量增加到3、4层并更多，而不用改变它们的光学性能，因此，和单层光盘相比，本发明的光盘具有多二、三、四倍等的数据容量。每层的记录格式可保持不变，尤如在一相应的单层光盘上一样。除此之外，本技术应用的技术方法使其只需通过提升相应的单/双层光盘生产线，就能建立生产多层光盘的生产线。
与完全反射层(在单层光盘内涂有例如金属)或部分反射(约30％，涂有例如半导体)的第二层和在双层光盘内涂有例如金属的完全反射的第一层不同，所有多层光盘的层都涂上例如像类金刚石碳(DLC)那样的介质薄层，形成低的反射系数(份数和个位数百分比)。更重要的是，所有层包括最后层均具有同样的反射系数。
图1和2描述华纳先进媒体组织(WAMO)生产两层单面(DVD)光盘的现有技术；图3至6描述按照本发明的原理制造多层光盘的步骤；且图7描述把压模机从多层结构上拉离的步骤。
具体实施例方式
在此建议的生产多层光盘方法，一方面可避免以华纳先进媒体组织(WAMO)技术生产此类光盘的方法所存在的缺点，另一方面可利用传统的DVD机器(注塑机、接合机、沉积机等)生产单面多层光盘。
本发明利用注塑设备而不需要额外设备的制造多层光盘的方法，展示于图3至7。
展示于图3的为此过程的初始步骤，利用注塑机形成具有部分反射的覆盖层32〔类金刚石碳(DLC)为佳〕的聚碳酸脂(polycarbonate)基板30和最好覆盖有防粘层35(例如二氧化硅)的塑料原模。
在此所述为利用镍压模机注塑形成基板的步骤，此基板为例如具有数据的表面31的聚碳酸脂(polycarbonate)30。低反射薄膜32沉积在基板上，例如类金刚石碳(DLC)。相似地，利用注塑方法，制成塑料〔例如聚碳酸脂(polycarbonate)〕原模33，其具有数据的凹凸纹34。此外，经由二甲基二氯硅烷(dimethyldichloresilane)处理之后，带来了例如二氧化硅的防粘涂层35。
图4展示了塑料原模33和含有数据层32的基板30的胶固反应过程。此过程使用了DVD接合方法，用上光聚合胶(photopolymer glue)40，其具有低的收缩率并可由二丙烯酸脂聚乙二醇(diacrylate polyethylene glycol)组成。塑料原模33随后被拉离，以形成第二层的具有数据的凹凸纹41。然后，具有数据的凹凸纹41盖上低反射率的涂层42，例如类金刚石碳(DLC)。
图5展示了形成第三数据层的过程。塑料原模50最好如制作原模33的方法般，带有防粘涂层51〔例如以二甲基二氯硅烷(dimethyldichloresilane)额外处理之后的例如二氧化硅(SiO2)〕，其之后以光聚合物52，用DVD接合方法来粘合，随后被拉离，形成第三层53的数据凹凸纹。凹凸纹53溅镀上低反射涂层54〔类金刚石碳(DLC)为佳〕。
图6展示了三层单面光盘80的完整结构。所有层和凹凸纹的功能在之前的附图中已解释过。具有三个数据层的基板30与空白基板60通过标准DVD接合步骤粘合。所需数量的数据层也可同样地形成。
如图7所示的为从带有数据层77的基板76把原模75拉离的步骤。光盘71包括数据层76的基板和塑料原模75，被保持在固定器74中，两支针状物73放置于光盘72的侧缘面。把针状物73抵住侧缘面72之后，它们移开导致光盘沿着防粘的沉积的线分成两部分，即把原模从具有转移了的数据层的基板分开。或者，可使用一支针状物73。在其抵住侧表面72后，其相对于固定器74移动，致使把原模从光盘撕离。
按照另一实施例，多层光盘可用相似于上述用于生产3和4层DVD的华纳先进媒体组织(WAMO)技术形成。至此为止，所需数量的单层(相似于DVD-14)或双层(相似于DVD-18)“三明治”用上述技术形成并进一步互相粘合。
如果驱动器的透镜光圈增加到0.65(这对DVD-R驱动器来说是常见的)，具有每层4.7GB的密度的标准DVD ROM可适合于每层5GB(甚至6GB)。本发明的技术可使标准的DVD生产线按本发明升级为生产具有理想容量的多层反射光盘，如-具有15GB容量的三层反射光盘；-具有20GB容量的四层反射光盘；-具有25GB容量的五层反射光盘；-具有30GB容量的六层反射光盘等等。
此技术也可用于生产以蓝色激光运作的光盘[蓝光光盘，索尼和DVD协会(DVDConsortium)](每层具有约20至25GB的容量)。其可改进生产线以生产双层(40至50GB容量)、三层(60至75GB容量)等的光盘。
针对波长来说，此技术可用于生产现有或在不久的将来设计出的任何反射型光盘(CD、DVD类、ROM、RW、WORM)。
前面已经指出，本文的技术的设计充分考虑到了驱动器行业的技术能力。读取多层反射光盘的驱动器也可由改进后的现有生产线来制造。多层光盘具有理想的容量和不同类型层的组合(唯读、可刻录、可重写)可按本发明制造来作不同应用(例如高清晰度电视，三维电视，电脑游戏等)。
以下披露三个图3至6的技术的例子。
例1.类金刚石碳(DLC)层的溅镀方法。具有120mm直径、0.54mm厚度的基板10，用聚碳酸脂(polycarbonate)通过注塑制造成形，并包含形式为0.12μm深的凹坑的数据，被置于冷凝器类的等离子增强化学气相沉积(Plasma EnhancedChemical Vapor Deposition)设备的低电极，其利用嵌入式自动调温器使温度大体上保持在30℃。电极的恒温是必需的，这可使基板被溅镀时不会受起伏的温度和过热影响(这可导致不均匀的溅镀)。一层类金刚石碳(DLC)以下列条件沉积在基板上反应室具有1.5lph氰化甲烷(acetonitril)蒸汽、1lph氩、20Pa真空、发电机功率为500Watt、发电机功频率为400kHz。溅镀的时间为6分钟。在工业型的环境下，如使用溅镀设备则可在更短时间内达到同样效果。
例2.生产塑料原模的方法。通过注塑制造的聚碳酸酯(polycarbonate)基板，包含0.12μm高小凸块形式的数据(利用金属压模机-“母模”制造)，被置于等离子增强化学气相沉积(PEVCD)设备内反应室的低恒温状态的电极上，然后其以下列条件用二氧化硅(SiO2)溅镀一小时反应室具有气化的0.9lph六甲基二硅氮烷(hexamethyldisilazane)，1.0lph氩和1.5lph氧，反应室气压25Pa，发电机功率300Watt。随后基板用液体二甲基二氯硅烷(dimethyldichloresilane)处理15秒，然后后者剩下的部分用异丙醇(isopropyl alcohol)移除。原模已可作进一步使用。
例3.DVD接合机中，相似于例1的具有类金刚石碳(DLC)(第一数据层)溅镀层的基板与带有第二层数据的塑料原模粘合，按例2生产。胶层的厚度可设在35至40μm，在粘合30分钟后，光盘分成数层并且塑料原模的数据凹凸纹转移至溅镀有类金刚石碳(DLC)的基板，之后塑料原模松开，原模便可再用来制造下一只光盘。为移除静电应力，基板和原模的表面都要用异丙醇(isopropyl alcohol)清洗。在按例1的方法制成的双层光盘半成品上，以类金刚石碳(DLC)进行第二次溅镀，然后用DVD接合机与含第三层信息的塑料原模粘合。分开之后制成的光盘半成品用异丙醇(isopropyl alcohol)清洗，并用DVD接合机与空白聚碳酸酯(polycarbonate)粘合，形成三层光盘。
在此应特别强调，本发明所述应用到等离子沉积的所有和每一个步骤，也能同样地通过溅镀完成。上述步骤所需的时间可有很大变化，取决于为达到所需标准而加速生产的过程所使用的设备。
带有至少一个信息层的ROM型的多层光盘，层结合的结构和方法能够把各层之间的串话抑制在普通双层DVD光盘的标准水平下。应注意来自不同层的信息信号强弱实质上都是均一的，原因非为不同层的反射系数有异，而是包括最后一层在内的每一层都有小的反射系数。按本发明生产的光盘包括0.4-0.6mm厚的聚碳酸酯(polycarbonate)的标准塑料复制品，其带有第一数据层的凹凸纹，覆盖有折射率超过1.6的低反射薄膜，例如DLC(类金刚石碳)、硅、或任何其他能提供均匀层的材料。
最好，为了能以任何其他层的同一方向读取资料，最后数据层的螺旋应以相反的方向缠绕，这需要一个合适的镍压模机。
下列材料为可用作复制品的的材料聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate)、聚甲基丙烯酸烷基酯(polyalkylmethacrylates)、聚芳基甲基丙烯酸脂(polyarylmethacrylates)、聚烷基丙烯酸脂(polyalkylacrylates)、聚芳基丙烯酸脂(polyarylacrylates)、聚丙烯腈(polyacrylonitrils)、聚丁二烯(polybutadienes)、聚异戊二烯(polyizoprenes)、聚对苯二甲酸乙二脂(polyethylenetereephtalates)、聚氯丁烯(polychloroprenes)、聚己二酸乙二酯(polyethylenadipates)、聚酰胺(polyamides)、聚对苯二甲酸乙二脂(polyethylenterphtalates)、聚氯丁烯(polychloroprenes)、聚己二酸乙二酯(polyethylenadipates)、聚酰胺(polyamides)、聚氯乙烯(polyvinylchlorides)、聚氟乙烯(polyvinylfluorides)、聚乙烯醇(polyvinyl alcohol)、聚乙烯醇缩丁荃(polyvinylbutiral)、聚苯乙烯(polystirols)、聚烷基苯乙烯(polyalkylstirols)、多卤苯乙烯(polyhalogenstirols)、聚甲醛(polyoximethylenes)、聚环氧乙烷(polyethylenoxides)、聚环氧丙烷(polypropylenoxides)、聚四氢呋喃(polytetramethylenoxide)、聚乙二酸丁二酯(polytetramethylenadipates)、聚乙烯萘(polyvinylnaphtalenes)、多芳基化合物(polyarylates)、聚四氟乙烯(polytetrafluorethylene)、聚氨基甲酸脂(polyurethanes)、聚甲基硅氧烷(polymethylsiloxanes)、聚乙烯烷基醚(polyvinyalkyl ethers)、聚乙酸乙烯脂(polyvinylacetates)、聚异丁烯(polyizobutylenes)、聚乙烯肉桂酸盐(polyvinylcinnamates)、聚乙烯酚(polyvinylphenol)及其烷基和芳基醚(alkyl and aryl ethers)、聚酯(polyesters)、聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpirolidones)和/或其共聚物(copolymers)而不是聚碳酸酯(polycarbonate)。
取决于复制品材料的类型，可使用不同的材料以提供实质上统一的低反射信息层，例如类金刚石碳(DLC)、硅(Si)、硅基碳化物(SixCy)，硅基氢碳化物(SiCyHz)、二氧化钛(TiO2)、氮化钛(TiN)等。最好信息层的反射率的范围在大约0.5-10％之间，且最好在1-5％之间。通过反射信息层不同厚度的沉积可得到反射率的理想值。
在三层光盘的情况下，第一层的复制品可在一个标准的DVD注塑设备上用聚碳酸酯(polycarbonate)形成，并具有0.48-0.58mm的厚度。凹坑尺寸(长、深、宽、轨道间的距离)可与DVD标准一致。第一和第二层间、第二和第三层间的距离为大约10-50μm。数据层的凹凸纹可由基于类金刚石碳(DLC)的合成物覆盖。最后层的复制品可为0.6-0.7mm厚并可用聚碳酸酯(polycarbonate)通过具有反向螺旋磁轨的镍压模机注塑机而成〔聚碳酸酯(polycarbonate)基板的厚度根据生产过程的便利和实用性可有极大的差异〕。结果，不需把光盘螺旋方向转换就可在驱动器上读取所有层(包括最后层)。在最后的基板上可做标记以便使各层配对得更好。
根据本发明的另一方面，第一数据层侧的光盘表面可由保护层覆盖，例如二氧化硅(SiO2)可防止机械损伤(划花、指印)，以便当需要时可清洁表面。
根据本发明的又一方面，具有数据凹凸纹的最后一层可使用厚度为0.6-0.7mm的聚碳酸酯(polycarbonate)基板取代。
此外，光盘表面的非活性(后)面可由吸光物质(例如煤烟)覆盖，其吸收读出激光辐射以防止假的反射。吸光染料可加入到基板聚合物中。
根据本发明的一方面，多层光盘的生产方法可包括通过普通用于DVD注塑机形成的非消耗性消耗塑料压模机(其可使用超过100次)，该注塑机以使用具有相应的数据层凹凸纹的镍压模机，生产除第一和最后层外的所有层。
根据本发明的另一方面，使用对齐标记可更精确地配对各层，而该标记是和某一特别的镍压模机中心的精确位置对应的。
此外，塑料压模机可覆盖有专门的防粘薄膜，例如包括硅(Si)、二氧化硅(SiO2)、硅基氧化物(SiOx)、硅基氮化物(SixNy)、硅基氮氧化物(SixOyNz)、硅基碳化物(SixCy)、硅基氢碳化物(SixCyHz)、硅基氢氟化物(SixFyHz)等。
低压(10-50Pa)等离子化学沉积或任何其他溅镀技术也可用来形成半透明(低反射)信息层〔例如在类金刚石碳(DLC)的基板上〕。
至少第二信息层可在DVD标准接合机内用光聚合物胶，在第一数据层的凹凸纹上成形，光聚合物胶按粘性、光学性质、与附近表面的粘附力、分辨能力来选择，例如按IRR-469〔由比利时联合化工集团(UCB group)制定)选择，并可使用无环丙烯酸氨基甲酸脂(aliphatic acrylo-urethanes)、环氧丙烯酸脂(epoxyacrylates)、聚酯丙烯酸(polyester acrylates)和氨基甲酸脂甲基丙烯酸酯(urethane methacrylates)。
为了防止在投放和固化光聚合物时出现泡沫，使用了例如初步的真空处理和在氦气中处理。
根据本发明的另一方面，多层光盘的组装可按相反的顺序进行——以具有最后信息层的厚基板开始，而以具有第一信息层的薄基板结束。
信息标签可在最后数据层一侧的光盘的外表面形成。
可重复使用的塑料原模可通过众所周知的方法制造，例如注塑，2P程序，热压花等。数据层的凹凸纹使用例如2P程序，通过使用该可重复使用的具有相应的内容的塑料原模来转移。基于这个目的，人们可使用例如传统的DVD接合机〔由松下公司、克劳斯玛菲公司(Krauss-Maffei)等制造销售〕。然后置于塑料原模上的光聚合物沉积到旋转的基板上，并且随着旋转速度增加，离心力加强，去除了过量的液态光聚合物，并且靠近光盘中心的光聚合物被真空吸管固定。当光聚合物层变得平滑后，便可用紫外光固化光聚合物。
为了易于去除塑料原模，其覆盖有防粘涂层，例如硅(Si)、二氧化硅(SiO2)、硅基氧化物(SiOx)、硅基氮化物(SixNy)、硅基氮氧化物(SixOyNz)、硅基碳化物(SixCy)、硅基氢碳化物(SixCyHz)、硅基氢氟化物(CxFyHz)及其类似物，它们可通过等离子增强化学气相沉积〔Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition(PECVD)〕或大多数溅镀设备来施加。二氧化硅涂层也能在含氧等离子体内通过涂层处理来成形，涂层包括硅基碳化物(SixCy)，硅基氮化物(SixNy)，硅基氢碳化物(SixCyHz)和其他含硅的薄膜。为了进一步改善涂层的防粘性，可硅化该涂层，使用例如二烷基二氯硅烷(dialkyldichloresilanes)、三烷基二氯硅烷(trialkyldichloresilanes)、芳基烷基二氯硅烷(arylalkyldichloresilanes)、芳基二烷基氯硅烷(aryldialkylchloresilanes)以及其他硅化剂。硅化过程也可利用溶剂在液相下进行，溶剂有例如芳香族的(aromatic)或脂肪族的(aliphatic)碳氢化合物(hydrocarbon)，或不用溶剂，例如用纯二甲基氯硅烷(dimethylchloresilane)；或在气相下用硅化剂，而其具有能使硅化反应过程有效地进行的气化压力。涂层里的羟基(hydroxyl)二氧化硅(SiO2)组被有机硅基(silicon-organic radicals)取代到减少粘附力所需的程度。
最后被粘到完成的“三明治”上的为空白基板或具有最后数据层凹凸纹的基板。其能够用可吸收读盘激光波长的吸光物质来染色，例如一种染料。其外表面能用一种吸光物质涂上，例如烟黑，但这是非必需的。
此类涂层优点其中之一是此技术的生态安全性以及清洗等离子反应室时的容易的程序。
此类涂层也能用于生产其设计为通过蓝色激光纪录和读取信息的光盘。此类涂层通过例如等离子增强化学气相沉积〔Plasma-Enhanced Chemical VaporDeposition(PECVD)〕或磁控管溅镀或其他类的溅镀设备来沉积。为使来自每一层的信号相似和是所需程度的信号，被溅镀层[例如类金刚石碳(DLC)]所需的厚度是在溅镀过程中选择的(例如在10-200nm之间)。除了类金刚石碳(DLC)，还可使用下列的涂层硅(Si)、硅基碳化物(SixCy)、硅基氢碳化物(SixCyHz)、二氧化钛(TiO2)、氮化钛(TiN)，以及其他具有高折射系数并提供实质上均匀层的涂层。
为了提高配对精度，初始的金属原模在信息螺旋的真正中心是有标记的；随后该标记在注塑过程中转移到基板和塑料压模机。其使跟踪配对精度为10μm(传统的DVD精度为20-40μm)。
如果我们使用标准的，不具有补偿器的DVD透镜来从多层光盘读取信息，(从激光束一侧起)第一基板的厚度必需比DVD标准的薄，应为0.50-0.58mm。通过改变在不同的层上的反射薄膜〔例如类金刚石碳(DLC)〕的厚度而制造的多层光盘，人们能以沿透镜的聚焦线的球面像差去弥补信息信号的改变。
按本发明制造的用于多层光盘的读盘装置，最好包括一个像差补偿器、光学和电子串话抑制装置和用于多层光盘的伺服系统(自动对焦和自动跟踪)。更可使用额外的软件和/或硬件设备，例如高清晰度电视解码器，三维变换器等。为了能读取按本发明生产的多层光盘，应使用低于毫瓦等级的信号驱动器。此应能就第二、第三、第四层的等重新校正，例如伺服系统(自动对焦)提供的选择。
为了克服各层间的串话(特别是抑制附近的激光产生的读出信号的干扰)，应该使用下列技术1.由透镜的校正和光检测器共同的位置提供的光学过滤；2.电子过滤。通过电子仪器的协助，由频率过滤提供(信息信号频率和各层间串话频率的差距需足够大)；3.减少激光辐射时间相干性。由激光辐射的时间调制提供。
当层的数量超过3层，最好能使用额外的补偿器，例如改变光束的相空间型以便当从一层到另一层重新对焦时能克服像差的装置。为达到这个目的，可使用自适应透镜或双组透镜，或固定相调节器(例如液晶的调节器)，其能固定在光学读取头的外面以便光学读取头自身的设计不改变。
当使用多层光盘作为高清晰度视频的载体时，可把一个特殊的控制器固定于驱动器内以对压缩的例如MPEG-2高清晰度视频等进行解码。
通常，现有的video-DVD光盘使用基于MPEG-2信息编码方法。要表现出video-DVD的质量便需要读盘的速度为6-11Mbit/秒(可变的bit速度)。为了获得高清晰度质量，读盘速度必须有20-40Mbit/秒。在蓝光光盘中速度是恒定的，即等于36Mbit/秒。微软编码(WMV9)提供了适用于video DVD格式的读盘速度但给予更好的质量。然而，最初该编码是设计来通过电脑观看高清晰度电视。此外，WMV9质量以大约30Mbit/秒的交换速度低于高清晰度电视的质量。这就是为什么按我们的情况，我们使用具有可变的11-34Mbit/秒的bit速度的MPEG-2来提供的质量比得上蓝光光盘的质量。然而，所有其他类型的编码也是可行的，并能容易地应用在本发明上。
明显地，对本技术领域的专家来说，各种不脱离本发明的精神和范围的改造和修正都是可能的，在此所述的仅为一例，并不能限制发明者的权利。
本领域的专家会理解到上文提出本发明的实施例可作修正和改造，而不脱离附属权利要求所述范围。
权利要求
1.一种制造多层光学载体的方法，包括-模造出基板，其中具有以信息凹坑和当中相间的空间(spacestherebetween)的形式刻录的表面凹凸纹的数据层，并用部分反射层涂上该数据层以形成一基板结构，-在该基板结构上形成至少一光学透明层，具有以信息凹坑和当中相间的空间的形式刻录的表面凹凸纹，-在该表面涂上至少一层光学透明的部分反射层。
2.权利要求1的方法，其中该至少一光学透明层是在基板上一层一层形成的，而其具有表面凹凸纹。
3.权利要求1的方法，其中该至少一光学透明层包括介质材料。
4.权利要求1的方法，其中该至少一光学透明层包括半导体材料。
5.权利要求1的方法，其中该具有至少部分反射层的涂层包括在真空中进行的热溅镀。
6.权利要求3的方法，其中部分反射层的材料从下列选择包括类金刚石碳(DLC)、硅基碳化物(SixCy)、硅基氢碳化物(SiCyHz)、二氧化钛(TiO2)、氮化钛(TiN)组的物料。
7.权利要求4的方法，其中部分反射层的材料为硅。
8.权利要求3的方法，其中该介质材料具有的折射率与该具有表面凹凸纹的光学透明层的折射系数不同。
9.权利要求1的方法，其中该基板包括从下列选择的聚合基料，包括聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate)、聚甲基丙烯酸烷基酯(polyalkylmethacrylates)、聚芳基甲基丙烯酸脂(polyarylmethacrylates)、聚烷基丙烯酸脂(polyalkylacrylates)、聚芳基丙烯酸脂(polyarylacrylates)、聚丙烯腈(polyacrylonitrils)、聚丁二烯(polybutadienes)、聚异戊二烯(polyizoprenes)、聚对苯二甲酸乙二脂(polyethylenetereephtalates)、聚氯丁烯(polychloroprenes)、聚己二酸乙二酯(polyethylenadipates)、聚酰胺(polyamides)、聚对苯二甲酸乙二脂(polyethylenterphtalates)、聚氯丁烯(polychloroprenes)，聚己二酸乙二酯(polyethylenadipates)，聚酰胺(polyamides)、聚氯乙烯(polyvinylchlorides)、聚氟乙烯(polyvinylfluorides)、聚乙烯醇(polyvinyl alcohol)、聚乙烯醇缩丁荃(polyvinylbutiral)、聚苯乙烯(polystirols)、聚烷基苯乙烯(polyalkylstirols)、多卤苯乙烯(polyhalogenstirols)、聚甲醛(polyoximethylenes)、聚环氧乙烷(polyethylenoxides)、聚环氧丙烷(polypropylenoxides)、聚四氢呋喃(polytetramethylenoxide)、聚乙二酸丁二酯(polytetramethylenadipates)、聚乙烯萘(polyvinylnaphtalenes)、多芳基化合物(polyarylates)、聚四氟乙烯(polytetrafluorethylene)、聚氨基甲酸脂(polyurethanes)、聚甲基硅氧烷(polymethylsiloxanes)、聚乙烯烷基醚(polyvinyalkyl ethers)、聚乙酸乙烯脂(polyvinylacetates)、聚异丁烯(polyizobutylenes)、聚乙烯肉桂酸盐(polyvinylcinnamates)、聚乙烯酚(polyvinylphenol)及其烷基和芳基醚(alkyl and aryl ethers)、聚酯(polyesters)，聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpirolidones)和/或其共聚物(copolymers)而不是聚碳酸酯(polycarbonate)。
10.一种制造多层光学载体的方法，包括模造出第一基板，其中具有以信息凹坑和当中相间的空间的形式刻录的表面凹凸纹的数据层，并用部分反射层涂上该数据层以形成一第一基板结构，模造出至少一额外基板，其中具有以信息凹坑和当中相间的空间刻录的形式的表面凹凸纹的数据层，并用部分反射层涂上该数据层以形成至少一额外基板结构，在该至少第一基板结构上形成至少一光学透明层，其具有以信息凹坑和当中相间的空间的形式刻录的表面凹凸纹，在该表面涂上至少一层光学透明的部分反射层，并以粘性材料使其中该第一和至少一额外基板结构互相接触。
11.权利要求10的方法，还包括在该至少一额外基板上形成至少一光学透明层，其以具有信息凹坑和当中相间的空间的形式刻录的表面凹凸纹，并用部分反射层涂上该表面。
12.权利要求10的方法，其中形成该组具有表面凹凸纹的光学透明层的过程包括注塑。
13.权利要求11的方法，其中形成该组具有表面凹凸纹的光学透明层的过程包括注塑。
14.权利要求10的方法，其中形成该组具有表面凹凸纹的光学透明层的过程包括光聚合复制。
15.权利要求11的方法，其中形成该组具有表面凹凸纹的光学透明层的过程包括光聚合复制。
16.权利要求10的方法，其中该至少部分反射层包括一介质材料。
17.权利要求10的方法，其中该至少部分反射层包括一半导体材料。
18.权利要求10的方法，其中该具有至少部分反射层的涂层包括在真空中进行热溅镀。
19.权利要求16的方法，其中部分反射层的材料从下列选择包括类金刚石碳(DLC)、硅基碳化物(SixCy)、硅基氢碳化物(SiCyHz)、二氧化钛(TiO2)、氮化钛(TiN)组的物料。
20.权利要求17的方法，其中部分反射层的材料为硅。
21.权利要求16的方法，其中该介质材料具有的折射系数与该具有表面凹凸的光学透明层的折射率不同。
22.权利要求10的方法，其中该基板包括从下列选择的聚合基料，包括聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate)、聚甲基丙烯酸烷基酯(polyalkylmethacrylates)、聚芳基甲基丙烯酸脂(polyarylmethacrylates)、聚烷基丙烯酸脂(polyalkylacrylates)、聚芳基丙烯酸脂(polyarylacrylates)、聚丙烯腈(polyacrylonitrils)、聚丁二烯(polybutadienes)、聚异戊二烯(polyizoprenes)、聚对苯二甲酸乙二脂(polyethylenetereephtalates)、聚氯丁烯(polychloroprenes)、聚己二酸乙二酯(polyethylenadipates)、聚酰胺(polyamides)、聚对苯二甲酸乙二脂(polyethylenterphtalates)、聚氯丁烯(polychloroprenes)、聚己二酸乙二酯(polyethylenadipates)、聚酰胺(polyamides)、聚氯乙烯(polyvinylchlorides)、聚氟乙烯(polyvinylfluorides)、聚乙烯醇(polyvinyl alcohol)、聚乙烯醇缩丁荃(polyvinylbutiral)、聚苯乙烯(polystirols)、聚烷基苯乙烯(polyalkylstirols)、多卤苯乙烯(polyhalogenstirols)、聚甲醛(polyoximethylenes)、聚环氧乙烷(polyethilenoxides)、聚环氧丙烷(polypropylenoxides)、聚四氢呋喃(polytetramethylenoxide)、聚乙二酸丁二酯(polytetramethylenadipates)、聚乙烯萘(polyvinylnaphtalenes)多芳基化合物(polyarylates)、聚四氟乙烯(polytetrafluorethylene)、聚氨基甲酸脂(polyurethanes)、聚甲基硅氧烷(polymethylsiloxanes)、聚乙烯烷基醚(polyvinyalkyl ethers)、聚乙酸乙烯脂(polyvinylacetates)、聚异丁烯(polyizobutylenes)、聚乙烯肉桂酸盐(polyvinylcinnamates)、聚乙烯酚(polyvinylphenol)及其烷基和芳基醚(alkyl and aryl ethers)、聚酯(polyesters)、聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpirolidones)和/或其共聚物(copolymers)而不是聚碳酸酯(polycarbonate)。
全文摘要
多层光盘以及用于制造这种光盘的方法和设备。这种技术增加了各种格式的反射光盘的层数。这种技术许可利用现有的具有合理的改进的CD/DVD生产线生产各种格式(CD ROM，DVD ROM，蓝光，HD－DVD，DVD－R，DVD－RW等)的多层光反射盘。
文档编号G11B7/242GK101053029SQ200580030009
公开日2007年10月10日 申请日期2005年7月7日 优先权日2004年7月7日
发明者尤真·莱维池, 维拉迪米尔·宾余科夫, 瑟基·迈格尼特斯基, 迪米垂·马拉科夫 申请人:新介质事业有限公司