專利名稱：包含熱變色層的多疊片光學(xué)信息載體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過(guò)激光束記錄信息的多疊片光學(xué)信息載體，所述光學(xué)信息載體包含一個(gè)基片層；至少兩個(gè)記錄面，每個(gè)記錄面包含一個(gè)記錄層，至少一個(gè)散熱層和所述記錄層與所述至少一個(gè)散熱層之間的電介質(zhì)層；至少一個(gè)分離所述至少兩個(gè)記錄面的間隔層；以及一個(gè)覆蓋層。
例如從美國(guó)專利US 6190750得知此類多疊片光學(xué)信息載體。此類光學(xué)信息載體在DVD或DVR技術(shù)中用作可記錄(寫(xiě)入一次)或可重寫(xiě)(寫(xiě)入多次)信息載體，例如包含兩層相變材料的雙層盤(pán)片。光學(xué)信息載體也可以擁有超過(guò)兩個(gè)記錄層，即在每層上面有幾個(gè)記錄疊片，以及相變材料之外的其它記錄材料。
在此類光學(xué)信息載體中，記錄層使用相變材料制成，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。特別有用的化合物在國(guó)際專利申請(qǐng)WO 01/13370和WO 97/50084中說(shuō)明。所述材料的特征在于，所述相變材料可以具有結(jié)晶和非晶相。非晶相通過(guò)以下方法實(shí)現(xiàn)先使用聚焦激光束將所述最初結(jié)晶記錄層局部加熱至其熔化溫度以上，然后驟冷(快速冷卻)。結(jié)晶相通過(guò)以下方法實(shí)現(xiàn)使用聚焦激光點(diǎn)將非晶材料加熱至玻璃轉(zhuǎn)化溫度以上，使相變材料重結(jié)晶。這些相變是可逆的，使得這種材料適合于多次寫(xiě)入。也可以一次寫(xiě)入。通過(guò)施用高(寫(xiě))和較低(擦除)激光功率的一系列激光脈沖，得到代表二進(jìn)位數(shù)據(jù)的非晶標(biāo)記和結(jié)晶間隔的交變序列。非晶和結(jié)晶相的不同光學(xué)屬性可用于讀取數(shù)據(jù)。此類相變材料也可以應(yīng)用于只能寫(xiě)一次的盤(pán)片。相變材料的初始狀態(tài)可以是結(jié)晶體的沉積非晶狀，已寫(xiě)入標(biāo)記的相為其對(duì)應(yīng)物。這表示非晶標(biāo)記可以通過(guò)熔化-驟冷相變層來(lái)寫(xiě)入。結(jié)晶標(biāo)記可以通過(guò)最初非晶材料的結(jié)晶來(lái)寫(xiě)入。
在雙疊片信息載體中，兩個(gè)信息(記錄)層均由相同的光學(xué)激光束寫(xiě)入和讀取。為了從光學(xué)上訪問(wèn)深記錄疊片，第一記錄疊片必須是半透明的。為了將數(shù)據(jù)寫(xiě)入深記錄疊片，第一記錄疊片需要大約50％的透明度。如果第一記錄疊片的反射為10％，則仍存在大約40％的入射光吸收。只有從記錄疊片去掉厚金屬散熱層才能達(dá)到50％的透射度。這些厚金屬層一般用于傳統(tǒng)的相變記錄疊片。去掉厚金屬散熱層會(huì)導(dǎo)致冷卻速度減慢。通過(guò)添加薄金屬層，例如10nm的Ag層，或半透明散熱層可以增強(qiáng)熱響應(yīng)。在通過(guò)添加這些半透明散熱層大大提高冷卻速度的同時(shí)，吸收仍為40％。這樣，需要大得多的激光功率熔化-驟冷相變層以將非晶標(biāo)記寫(xiě)入結(jié)晶層。通常，在使用半透明散熱層達(dá)到ZnS-SiO2的5倍左右的熱傳導(dǎo)率時(shí)需要兩倍的寫(xiě)入功率，ZnS-SiO2一般用于單疊片相變盤(pán)片。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種在寫(xiě)入過(guò)程中，特別是在第一記錄疊片中具有增強(qiáng)的敏感度的多疊片光學(xué)信息載體。
根據(jù)本發(fā)明，這一目的通過(guò)如權(quán)利要求1所述的信息載體實(shí)現(xiàn)，其特征在于，至少一個(gè)記錄疊片還包含至少一個(gè)熱變色層，它具有溫度相關(guān)的光學(xué)特性，用于在記錄過(guò)程中提高至少一個(gè)所述記錄疊片的敏感度。
本發(fā)明基于只有在第一記錄疊片中寫(xiě)入數(shù)據(jù)，即激光束聚集于所述相變記錄疊片時(shí)才能感知到熱變色層存在的想法。更準(zhǔn)確地說(shuō)，雙疊片光學(xué)記錄載體可被視為一個(gè)實(shí)例，它包含由大約10-100μm厚(較低值是指高密信息載體，如BD[前DVR系統(tǒng)]，較高值是指例如DVD雙疊片盤(pán)片)的間隔層分離的兩個(gè)記錄疊片。在一種狀態(tài)下，當(dāng)入射激光束聚集于深記錄疊片時(shí)，第一記錄疊片會(huì)遇到散焦的激光束。雖然第一記錄疊片的吸收仍為40％，但光能量在很大的面積上散開(kāi)。光能量密度如此之低，無(wú)法有效加熱第一記錄疊片。在這種情況下，附加的熱變色層仍保持低溫，所述熱變色層的光學(xué)屬性無(wú)顯著變化。
在另一種狀態(tài)下，當(dāng)激光束聚集于第一記錄疊片時(shí)，由于衍射有限光點(diǎn)，光能量密度要高得多。被吸收激光功率，入射光的40％，現(xiàn)在集中于很小的面積，對(duì)應(yīng)的溫度升高輕易達(dá)到相變材料的熔化溫度。如果熱變色層鄰近相變層，所述熱變色層也將顯著升溫(100-200℃)。這樣的升溫足夠讓所述熱變色層的光學(xué)屬性發(fā)生顯著變化。這導(dǎo)致熱變色層的反射提高或吸收提高。吸收提高會(huì)導(dǎo)致溫度升高。這樣，就達(dá)到了自我增強(qiáng)的效果，使更多的激光能量可有效用于加熱第一記錄疊片以便寫(xiě)入和擦除數(shù)據(jù)。
多疊片光學(xué)信息載體的優(yōu)選實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中定義。在第一實(shí)施例中，熱變色層具有溫度相關(guān)的吸收特性，最好使用熱變色染料，特別是花青和鈦菁染料作為材料。按照候選的實(shí)施例，熱變色層具有溫度相關(guān)的反射特性，最好使用二氧化釩作為材料。
在每個(gè)記錄疊片包含至少一個(gè)熱變色層的實(shí)施例中，可以在寫(xiě)入過(guò)程中進(jìn)一步提高靈敏度。此外，在另一個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)記錄疊片包含至少兩個(gè)熱變色層，即記錄層每側(cè)一個(gè)熱變色層，由電介質(zhì)層分隔。這樣，每個(gè)記錄疊片也可能包含兩個(gè)以這種方式安排的熱變色層。
現(xiàn)在參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明，附圖中

圖1以圖解法示出根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)信息載體的第一實(shí)施例的橫截面，圖2以圖解法示出根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)信息載體的另一實(shí)施例的橫截面，圖3示出作為兩種記錄速度的DC電源的函數(shù)的DC寫(xiě)入期間和之后的反射，
圖4示出作為溫度函數(shù)的鈦菁染料的反射，以及圖5示出IPI-染料疊片的溫度相關(guān)的反射。
圖1以圖解法示出根據(jù)本發(fā)明的雙層信息載體的第一實(shí)施例的橫截面。從上(即激光L入射處)到下顯示為-用作保護(hù)的覆蓋層C，-第一透明散熱層H1，例如用氧化銦錫(ITO)、氮化鋁(AIN)或氮化鉿(HfN)制成，-作為干涉層的電介質(zhì)層I，例如用Ta2O5、ZnS-SiO2、TiO2作成，-作為吸收層的第一熱變色層T1，例如用熱變色染料制成，-電介質(zhì)層I，-第一相變記錄層P1，例如用Ge2Sb2Te5或摻雜質(zhì)的SbTe制成，-電介質(zhì)層I，-第二熱變色層T2，-電介質(zhì)層I，-第二散熱層H2，-隔離層R，從光學(xué)上和熱上分隔兩個(gè)記錄疊片(10-100μm)-電介質(zhì)層I-第三散熱層H3，-電介質(zhì)層I-第三熱變色層T3-電介質(zhì)層I-第二相變記錄層P2，-電介質(zhì)層I，-作為吸收層的第四熱變色層T4，-電介質(zhì)層I，-第四散熱層H4，它不必須是半透明的，但可以用金屬制成，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聚集于第二記錄疊片L2時(shí)，仍有50％的入射激光能量可用于寫(xiě)入較低的L2疊片，因?yàn)樵诟哌_(dá)100℃的溫度時(shí)熱變色層T1、T2具有足夠高的透射率。但是，在激光束L聚集于上面的記錄疊片L1時(shí)，L1疊片包括附加的熱變色層T1和T2會(huì)變熱。這與熱變色層光學(xué)屬性的重大變更有關(guān)，并且由于熱變色層T1、T2的反射和吸收提高進(jìn)而導(dǎo)致L1疊片的吸收提高。這樣，更多的激光能量可有效用于加熱第一記錄層P1并提供自增強(qiáng)的效果。
可以選擇相變層P1與熱變色層T1、T2之間電介質(zhì)層I的厚度，使這些層的降溫導(dǎo)致T1和T2的最佳升溫，得到最佳的吸收(即溫度不應(yīng)超過(guò)250℃以防熱變色層分解)。對(duì)于本發(fā)明寫(xiě)入一次的變體，這種分解不是問(wèn)題，因此這些較高的溫度也是允許的。此外，所述疊片中的其他層在整個(gè)疊片的熱響應(yīng)中起了作用，所以，其厚度和熱屬性(讀取材料)應(yīng)仔細(xì)選擇以確保熱變色層的最佳升溫。
所述實(shí)施例可以修改，例如只提供具有一個(gè)或兩個(gè)附加熱變色層的上面的記錄疊片L1，如圖所示，而不提供較低的記錄疊片L2。此外，可以提供兩個(gè)以上的記錄疊片。再者，在記錄層P1、P2的各側(cè)提供的電介質(zhì)層I也可以去掉。
根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)信息載體的另一實(shí)施例在圖2中以圖解法顯示為一個(gè)橫截面。其中，還是提供兩個(gè)記錄疊片L1、L2，每個(gè)分別包含一個(gè)附加的熱變色層T1或T2。在這個(gè)實(shí)施例中，采用的熱變色層T1、T2顯示出溫度相關(guān)的反射特性，即熱變色層T1、T2的反射率隨溫度提高。最好采用二氧化釩VO2作為此類熱變色層的材料。
已經(jīng)研究?jī)深惐P(pán)片(CD-R)的溫度相關(guān)吸收，即花青和鈦菁染料。鈦菁染料的溫度相關(guān)吸收如圖3所示。DC寫(xiě)入期間和之后的反射示為施加的連續(xù)寫(xiě)入電源的函數(shù)。可以觀察到清晰的功率范圍，其中反射可逆地下降。這表示在寫(xiě)入過(guò)程中，在升高的溫度下，疊片的吸收顯著增加，但在激光點(diǎn)通過(guò)之后，疊片冷卻之后，反射保持其初始值(在室溫)。
還測(cè)量鈦菁染料的作為溫度函數(shù)的反射變化，參見(jiàn)圖4。實(shí)驗(yàn)在N2和O2環(huán)境下進(jìn)行?？梢郧逦^察到兩種現(xiàn)象。反射逐步可逆的減小歸因于升溫導(dǎo)致的吸收提高。此外，所述染料在275℃左右的不可逆降級(jí)。
兩種結(jié)果說(shuō)明所述染料的吸收是溫度相關(guān)的。如果染料層用于IPI相變疊片中，導(dǎo)致IPI染料疊片，所述染料層會(huì)在溫度升高時(shí)開(kāi)始吸收激光。為防止所述染料層降級(jí)，以應(yīng)用于可重寫(xiě)格式，記錄層(P)和熱變色染料層(T)之間的電介質(zhì)層的最好為10-200nm，特別是30-100nm。
在另一個(gè)實(shí)施例中，提議使用染料層作為熱變色反射體溫度升高時(shí)，折射系數(shù)變更導(dǎo)致所述記錄層的吸收提高。光學(xué)計(jì)算證明這點(diǎn)。
在寫(xiě)入一次的PC盤(pán)片上應(yīng)用附加染料層也是可行的多疊片盤(pán)片IPI-染料-間隔-IPI-染料等，或染料-IPI-染料-間隔-染料-IPI-染料-間隔等。
記錄和染料層之間的電介質(zhì)層最好在0和50nm之間，則可以允許染料降級(jí)。
圖5顯示IPI-染料疊片溫度相關(guān)的反射，在加熱和冷卻記錄疊片的過(guò)程中測(cè)量。從測(cè)量中可以清晰觀察到由熱變色層引起的疊片的可逆光學(xué)屬性變化。所示為歸一化反射1和歸一化透射2的測(cè)量。
權(quán)利要求
1.通過(guò)激光束記錄信息的多疊片光學(xué)信息載體，所述光學(xué)信息載體包含-基片層，-至少兩個(gè)記錄疊片，每個(gè)包含一個(gè)記錄層，至少一個(gè)散熱層和所述記錄層與所述至少一個(gè)散熱層之間的電介質(zhì)層，-至少一個(gè)間隔層，分離所述至少兩個(gè)記錄疊片，以及-一個(gè)覆蓋層，其特征在于，至少一個(gè)記錄疊片還包含至少一個(gè)熱變色層，它具有溫度相關(guān)的光學(xué)特性，用于在記錄過(guò)程中提高至少一個(gè)所述記錄疊片的靈敏度。
2.如權(quán)利要求1所述的多疊片光學(xué)信息載體，其特征在于，所述至少一個(gè)熱變色層具有溫度相關(guān)的吸收特性。
3.如權(quán)利要求2所述的多疊片光學(xué)信息載體，其特征在于，所述熱變色層基本上用熱變色染料制成，特別是花青或鈦菁染料。
4.如權(quán)利要求1所述的多疊片光學(xué)信息載體，其特征在于，所述至少一個(gè)熱變色層具有溫度相關(guān)的反射特性。
5.如權(quán)利要求4所述的多疊片光學(xué)信息載體，其特征在于，所述熱變色層基本上用二氧化釩制成。
6.如權(quán)利要求1所述的多疊片光學(xué)信息載體，其特征在于，每個(gè)記錄疊片包含至少一個(gè)熱變色層。
7.如權(quán)利要求1所述的多疊片光學(xué)信息載體，其特征在于，至少一個(gè)記錄疊片包含位于所述記錄層兩側(cè)的熱變色層和分離所述熱色變層與所述記錄層的電介質(zhì)層。
8.如權(quán)利要求1所述的多疊片光學(xué)信息載體，其特征在于，所述記錄層用相變材料制成。
9.如權(quán)利要求1所述的多疊片光學(xué)信息載體，其特征在于，所述記錄層用寫(xiě)入一次的材料制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及通過(guò)激光束記錄信息的多疊片光學(xué)信息載體，所述光學(xué)信息載體包含一個(gè)基片層(S)；至少兩個(gè)記錄疊片(L1、L2)、每個(gè)記錄疊片包含一個(gè)記錄層(P1、P2)、至少一個(gè)散熱層(H1－H4)和所述記錄層(P1、P2)與所述至少一個(gè)散熱層(H1－H4)之間的電介質(zhì)層(I)；至少一個(gè)分離所述至少兩個(gè)記錄疊片(L1、L2)的間隔層(R)以及一個(gè)覆蓋層(C)。為了在寫(xiě)入過(guò)程中提高靈敏度，根據(jù)本發(fā)明，提議最好在第一記錄疊片(L1)中，至少一個(gè)記錄疊片(L1、L2)還包含至少一個(gè)熱變色層(T1、T2、T3)，它具有溫度相關(guān)的光學(xué)特性，用于在記錄過(guò)程中提高至少一個(gè)所述記錄疊片(L1)的靈敏度。
文檔編號(hào)G11B7/253GK1672203SQ03817537
公開(kāi)日2005年9月21日 申請(qǐng)日期2003年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月24日
發(fā)明者E·R·梅德斯 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司