专利名称：双叠层光学数据存储介质及其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种双叠层光学数据存储介质，其至少用于使用波长介于400nm和410nm之间且数值孔径(NA)介于0.84和0.86之间、在读取期间进入该介质的入射面的聚焦辐射束进行读取，包括-基板，在其侧面上有-第一多层叠层，称为L0，包括第一信息层，-第二多层叠层，称为L1，包括第二信息层，L1位于距离所述入射面最近的位置上，而L0比L1离所述入射面远，-位于L0和L1之间的辐射束透明间隔层，-位于所述入射面和L1之间的辐射束透明覆盖层，-称为TS0的透射叠层，其厚度为dTS0且有效折射率为nTS0，该透射叠层包含介于L0和入射面之间的所有层，-称为TS1的透射叠层，其厚度为dTS1且有效折射率为nTS1，该透射叠层包含介于L1和入射面之间的所有层。
本发明还涉及这种介质的应用。
背景技术：
从论文《使用指定功能树脂进行的新复型工艺，用于具有0.1mm厚度的覆盖层的双层盘(New Replication Process UsingFunction-assigned Resins for Dual-layered Disc with 0.1mmthick Cover layer)》(作者K.Hayashi、K.Hisada和E.Ohno，技术文摘ISOM 2001，台湾省台北市)中了解到了这样的光学记录介质的一种实施方式。其中公开了30μm的最小间隔层厚度。
对获得适用于记录和再现的存储容量为8吉比特(GB)或以上的光学存储介质而言，推动力是永恒存在的。这一要求可通过某些数字视频盘得到满足，或者有时也通过数字通用盘格式(DVD)得到满足。DVD格式可分为专用于再现的DVD-ROM、也可用于可重写数据存储的DVD-RAM、DVD-RW和DVD+RW以及可重记录一次的DVD-R。目前，DVD格式包括容量为4.7GB、8.5GB、9.4GB和17GB的盘。
8.5GB的，尤其是9.4GB(DVD-9)和17GB(DVD-18)的格式表现出更加复杂的结构并且通常包括多个信息存储层。4.7GB单层可重写DVD格式的操作简易度可与传统的激光唱盘(CD)相比，但是不能为视频记录提供充足的存储容量。
最近提出的高存储容量格式是数字视频记录(DVR)。目前正在开发两种格式红光DVR和蓝光DVR，后者也称为蓝色射线(Blu-ray)盘(BD)，其中红光和蓝光指的是记录和读取所使用的辐射束波长。这种盘解决了容量问题，并且，按照其最简单的形式，具有适用于高密度数字视频记录和存储的单存储层格式，在蓝光DVR格式下，具有22GB以上的容量。
DVR盘一般来说包括一个盘状基板，在该基板的一面或两面上具有信息存储层。DVR盘还包括一个或多个辐射束透射层。这些层能够透射用于对盘进行读取和写入的辐射束。例如，覆在信息记录层上的透射覆盖层。一般来说，对于高密度盘而言，使用具有高数值孔径(NA)(例如高于0.60)的透镜来聚焦具有相对较低波长的辐射束。对于NA高于0.60的系统而言，由于例如厚度变化和盘倾斜的容限的降低，应用基板厚度在0.6-1.2mm的范围之内的基板入射记录方式变得越来越困难。出于这一原因，在使用的盘需高NA记录和读取的时候，对第一记录叠层的记录层进行的聚焦，是从与基板相反的一侧进行的。因为要对第一记录层进行必要的保护以免受环境影响，所以使用了至少一个相对较薄(例如厚度低于0.5mm)的辐射束透射覆盖层，辐射束是穿过这个覆盖层进行聚焦的。显然，不再需要基板能够透射辐射束，从而其它的基板材料(例如，金属或其合金)得以采用。
双叠层光学存储介质具有两个反射信息层，这两个反射信息层是从介质的同一侧进行读取的。在这种双叠层介质的情形中，其中存在第二记录叠层，在记录叠层之间需要辐射束透射间隔层。第一记录叠层对辐射束波长必须至少部分透明，以便使得从第二记录叠层的记录层进行读取成为可能。这种间隔层的厚度通常大于30μm。辐射束透射层或存在于辐射源与距离基板最远的记录叠层之间的层通常称为覆盖层。当使用预制薄片作为透射层时，需要额外的透射粘接层来将覆盖层彼此粘接在一起。
在DVR盘中，必须要对盘的径向延伸方向上的辐射束透射层厚度的变化和非均匀程度加以小心控制，以使照射辐射线的光程长度的变化最小化。尤其是在使用波长基本等于405nm且NA基本等于0.85的辐射束的BD或蓝光DVR型中，焦点处辐射束的光学质量对透射层厚度的变化相对敏感。层的总厚度须具有最佳值，以便获得聚焦辐射束的例如在第一信息记录层上的最小光学球面像差。与这一最佳厚度发生例如+/-5μm的偏离就已经引入了相当大量的此类像差。由于这一范围很小，因此为了最优利用系统的容限并且实现介质制造的高产量，透射层的平均厚度等于或接近其最佳厚度是很重要的。假设厚度误差是围绕着厚度的额定设置的高斯分布，很明显，当制造期间额定厚度的目标设置值基本等于DVR盘的技术要求中的覆盖层的最佳厚度时，生产出来的盘中不满足上述技术要求的盘的数量是最少的。最近针对DVD双层盘公开了两项间隔层厚度的研究成果。其中使用了数值孔径0.6、通过0.58mm的基板读取并且波长405nm的光。Lee等人发现了最佳间隔层厚度为30μm(Jpn.J.Appl.Phys.Vol 40(2001)，第1643-1644页)，而Higuchi和Koyanagi发现40μm的间隔层厚度最佳(Jpn.J.Appl.Phys.Vol.39(2000)933[4])。
对于具有0.1mm的薄覆盖层和0.85的高NA以及405nm波长的系统而言，需要对球面像差(与λ/NA4成正比)进行额外的修正。忽略来自相邻层的干扰，认为最低30μm的间隔层是必须的。这具有这样的缺点，用于读取这样的介质的驱动器的设计在这样的情况下必然相当复杂，才能覆盖球面像差修正所需要的范围。此外，这样的介质的覆盖层可能会变得相对较薄，并且底下的层易于受到损坏。
发明内容
本发明的一个目的是提供本文起始段落中介绍的那种能够从第一信息层和第二信息层中可靠地读取信息的介质。
按照本发明，这一目的是通过一种光学数据存储介质实现的，该介质的特征在于所述间隔层的厚度是从20-30μm的范围内选取的，取决于折射率nTS0的厚度dTS0处于附图1中上面的阴影区中，而取决于折射率nTS1的厚度dTS1处于附图1中下面的阴影区中。透射叠层(TS)的规格包括相关记录叠层上面的所有可能的层，比如，在多薄膜的情况下的粘接层、在TS0情况下的间隔层和L1的半透明记录叠层以及覆盖层和可能存在的保护涂层)。从EP1047055A中获知使用聚合物层(例如，聚碳酸酯(PC)薄层)作为光透射覆盖层或间隔层，并且借助可UV固化液体树脂或压敏粘接剂(PSA)的薄的旋涂层将这样的层粘接到信息存储层上。
为了为具有高NA的蓝光系统找到最小间隔层厚度，研究了在从所述介质读取时作为间隔层厚度的函数的数据质量的相关性。我们发现，总的来说，间隔层的厚度或第一信息层和第二信息层的间隔量取决于光学介质驱动器的光拾取单元(OPU)中的光检测器的尺寸、从光检测器到介质的放大系数、第一和第二信息层的反射率以及这两层之间的距离，即，间隔层的厚度。稳定的OPU设计严格限定了光检测器的尺寸和物镜及准直透镜的放大倍数。老化和对齐误差的容限要求最小检测器尺寸为100μm且放大倍数大约为10。首先对杂散光对记录性能的影响进行了模拟。主要的影响来自于导致信噪比降低的信号调制度的减小(附图3)。在第二个步骤中，使用射线跟踪模拟了作为间隔层厚度的函数的杂散光的量(附图4)。
按照一种实施方式，在所述介质的整个区域上测得的dTS0和dTS1与介于所述介质的半径23mm和24mm之间的dTS0和dTS1的各自的平均值之间的最大偏差不超过±2μm。这样的优点是，在光学介质驱动器对介质的第一信息层或介质的第二信息层进行扫描的时候，不需要对球面像差进行实质性的修正。在扫描期间，OPU将会在介质旋转的同时沿径向向内或向外快速移动。当TS0和TS1的厚度变化处于所述限制之内时，在介质的整个区域内，球面像差都处于可接受的范围之内。仅仅当OPU从聚焦到第一信息层上切换到聚焦到第二信息层上时需要进行修正，反之亦然。
按照另一种实施方式，nTS0和nTS1的值都为1.6并且满足下述条件95μm≤dTS0≤105μm且70μm≤dTS1≤80μm。大多数用作透明层的塑料材料具有1.6的折射率或者基本接近这个折射率。在这种情况下，当厚度落在所给出的范围内时，可靠读取是能够实现的。
按照再另一种实施方式，间隔层厚度为25μm或者基本接近25μm，并且覆盖层厚度为75μm或基本接近于75μm。从加工制造的角度看，使用基本为固定值的间隔或覆盖层厚度是有利的。例如，一种制造方法包括应用具有预定厚度的压敏粘接剂(PSA)，该粘接剂在与介质的其它层相接触之后进行UV固化。这种材料通常被提供为在一侧或两侧上带有PSA的薄膜片，并且这些薄膜片制作得具有预定的厚度。
下面将参照附图对本发明进行更加详细地解释说明，其中附图1表示作为折射率的函数的透射叠层TS0和TS1的厚度的允许区域。
附图2示意性地表示按照本发明的双叠层记录介质的设计方案。
附图3表示读取时作为来自相邻的、焦点外的信息层的杂散光的函数的数据比时钟的抖动的模拟。
附图4表示作为间隔层厚度的函数的反射到光检测器上的光的射线跟踪模拟。
具体实施例方式
在附图1中，示出了TS0和TS1的允许厚度。取决于折射率nTS0的厚度dTS0处于上面的阴影区1中，而取决于折射率nTS1的厚度dTS1处于下面的阴影区2中。间隔层24(附图2)具有从20-30μm范围内选择出来的厚度。
在附图2中，给出了按照本发明的双叠层光学数据存储介质20的一种实施方式。在读取期间，波长λ为405nm且数值孔径(NA)为0.85的聚焦激光束29进入介质20的入射面26。在聚碳酸酯制成的基板21的侧面上有包括第一信息层的第一多层叠层22，称为L0，包括第二信息层的第二多层叠层23，称为L1。L1位于最接近入射面26的位置上，而L0位于比L1离入射面26更远的位置上。UV固化树脂(例如，通过DIC制成的SD694)制成的透明间隔层26位于L0和L1之间。透明覆盖层25位于入射面26和L1之间并且可以由同样的材料制成，或者也可以使用压敏粘合剂(PSA)由PC或PMMA薄片制成。间隔层也可以是与PSA结合的薄片。名为TS0的透射叠层的厚度dTS0为100μm且有效折射率nTS0＝1.6，并且包含介于L0和入射面26之间的所有层。L1叠层23具有相对较低的厚度，其厚度至多几百个nm，这所造成的影响可以忽略不计。自然地，L1确对光透射有所影响，但是这一方面本文并不做讨论。称为TS1的透射叠层的厚度dTS1为75μm且有效折射率nTS1为1.6，并且包含介于L1与入射面(26)之间的所有层。间隔层(24)的厚度为25μm。在折射率nts0＝1.6的情况下厚度dTS0＝100μm落在附图1中上面的阴影区中，而在折射率nTS1＝1.6的情况下厚度dTS1＝75μm落在附图1中下面的阴影区中。
在附图3中，曲线30表示读取L0的第一信息层时模拟的数据比时钟的抖动(％)，该抖动是来自聚焦层外部的杂散光的函数，例如来自L1的第二信息层的杂散光。没有杂散光的抖动选定为5.8％。在杂散光的水平为15％的情况下，抖动从5.8％增加到了6.5％，这是可容许的。
在附图4中，曲线40表示作为间隔层厚度的函数的、反射到光检测器上的光的光线跟踪模拟。杂散光的15％上限由虚线41表示。针对OPU检测器计算了作为间隔层厚度的函数的杂散光，该OPU检测器的大小为100μm并且放大系数为10。能够确保少于15％杂散光的最小间隔层24(附图2)厚度是20μm。
按照本发明介绍了一种双叠层光学数据存储介质，至少用于使用波长λ介于400nm和410nm之间且数值孔径(NA)介于0.84和0.86之间的聚焦辐射束进行读取。该介质具有基板和称为L0并包括第一信息层的第一多层叠层，以及称为L1并包括第二信息层的第二多层叠层。位于L0和L1之间的辐射束透明间隔层。称为TS0的透射叠层，其厚度为dTS0且有效折射率为nTS0，该透射叠层包含介于L0和介质入射面之间的所有层。称为TS1的透射叠层，其厚度为dTS1且有效折射率为nTS1，该透射叠层包含介于L1和入射面之间的所有层。所述间隔层的厚度是从20-30μm的范围内选取的，取决于折射率nTS0的厚度dTS0和取决于折射率nTS0的厚度dTS1处于指定的区域中。这样就实现了L0和L1的各自的第一和第二信息层的可靠读取。
权利要求
1.一种双叠层光学数据存储介质，至少用于使用波长λ介于400nm和410nm之间且数值孔径(NA)介于0.84和0.86之间、在读取期间进入该介质的入射面的聚焦辐射束进行读取，包括-基板，在其侧面上有-第一多层叠层，称为L0，包括第一信息层，-第二多层叠层，称为L1，包括第二信息层，L1位于距离所述入射面最近的位置上，而L0比L1离所述入射面更远，-位于L0和L1之间的辐射束透明间隔层，-位于所述入射面和L1之间的辐射束透明覆盖层，-称为TS0的透射叠层，其厚度为dTS0且有效折射率为nTS0，该透射叠层包含介于L0和入射面之间的所有层，-称为TS1的透射叠层，其厚度为dTS1且有效折射率为nTS1，该透射叠层包含介于L1和入射面之间的所有层，其特征在于所述间隔层的厚度是从20-30μm的范围内选取的，取决于折射率nTS0的厚度dTS0处于附图1中上面的阴影区中，而取决于折射率nTS0的厚度dTS1处于附图1中下面的阴影区中。
2.按照权利要求1所述的光学数据存储介质，其中，在所述介质的整个区域上测得的dTS0和dTS1与介于所述介质的半径23mm和24mm之间的dTS0和dTS1的各自的平均值之间的最大偏差不超过±2μm。
3.按照权利要求1或2所述的光学数据存储介质，其中nTS0和nTS1的值都为1.6并且满足下述条件95μm≤dTS0≤105μm且70μm≤dTS1≤80μm。
4.按照权利要求1-3中任何一项所述的光学数据存储介质，其中间隔层厚度为25μm或者基本接近25μm，并且覆盖层厚度为75μm或基本接近于75μm。
5.前述任何一项权利要求所述的光学数据存储介质在从第一信息层和第二信息层上实现可靠数据读取方面的应用。
全文摘要
描述了一种双叠层光学数据存储介质(20)，其用于使用波长λ介于400nm和410nm之间且数值孔径(NA)介于0.84和0.86之间的聚焦辐射束(29)进行读取。该介质具有基板(21)和称为L0(22)并包括第一信息层的第一多层叠层，以及称为L1(23)并包括第二信息层的第二多层叠层。一辐射束(29)透明间隔层(24)位于L0和L1之间。称为TS0的透射叠层，其厚度为d
文档编号G11B7/24038GK1659644SQ03813362
公开日2005年8月24日 申请日期2003年6月11日 优先权日2002年6月14日
发明者J·W·赫尔米格, A·米吉里特斯基, T·W·图克, S·斯塔林加 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司