光學數據存儲介質以及這種介質的應用的制作方法

專利名稱：光學數據存儲介質以及這種介質的應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種光學數據存儲介質，用于借助波長為λ并且在記錄過程中穿入該介質的入射面的聚焦射束進行記錄，該介質至少包括基底，包含深度為g的導槽，所述導槽存在于基底上與入射面相對的一側，在基底上所述導槽一側上的記錄疊層，該疊層包括一次性寫入的記錄層，由波長為λ時復折射率為n~R=nR-i*kR]]>的材料構成，其紋槽部分的厚度為dRG，紋槽之間部分的厚度為dRL，該記錄層與基底相鄰，由基本透明的材料構成的非金屬層，與一次性寫入記錄層相鄰。
本發明還涉及這種光學數據存儲介質在標準光學數據存儲介質讀取/記錄設備中的應用。
背景技術：
光學數據存儲領域中的推動因素之一是數據容量的增加。現在正在開發的是一種雙疊層數字通用盤可記錄介質(DL-DVD+R)，這種記錄介質將數據存儲容量提高為幾乎12cm DVD可記錄盤的兩倍雙層DVD+R的存儲容量為8.5GB，相比于單層DVD+R的存儲容量4.7GB，幾乎為兩倍。也可以通過形成四疊層DVD可記錄盤(QL-DVD+R)而再獲得兩倍的數據存儲容量。這種四疊層介質極有可能也將建立在反射存儲層的基礎上。目前，很少傾向于考慮可轉換層，如熱致變色、光致變色或電致變色層。應當注意，雖然疊層包括兩層以上的層，但是術語疊層通常被稱為層。術語介質和盤可互換地使用。
在使用雙疊層DVD+R盤的情況下，現已認識到，由于染料在記錄/讀取波長下具有固有的高透明度，因此染料是用作記錄材料的最具有吸引力的候選物。因此，對于多疊層盤而言，也可以將染料用作記錄材料。通常將傳統DVD+R疊層用作最下方的疊層。多疊層設計由符號Ln表示，其中，n表示0或正整數。射束最先到達的疊層，即最接近入射面的疊層被稱為L0，而逐漸遠離輻射源的每一疊層分別以L1......Ln表示。因而，在雙疊層介質的情況下，示出了兩個疊層L0和L1，其中，L0表示“頂部”記錄層，L1表示“最深”記錄層。雙疊層DVD+R中的L0疊層可以使用薄的半透明金屬反射層，例如10nm的Ag層。這種L0疊層具有約60％的透射率。然而，在QL-DVD+R盤中，也可以存在另外的L2和L3疊層，此時，L0和L1疊層需要更高的70-80％的透射值，以從位置較深的L2和L3中獲取足夠的信號。由于層的均勻性很成問題，因此不選擇采用更薄的金屬層來提高透射率。但是，可以通過將染料與非金屬反射層如現有技術中已知的介質鏡組合來獲得高透明度的疊層。
對于真正有用的疊層設計來說，必須同時優化幾個參數反射和透射率，寫入標記的調制和每個疊層的伺服跟蹤信號。
為了能夠跟蹤空白可記錄光盤(單疊層、雙疊層或多疊層)，在基底或中間層上設置了所謂導槽或預置紋槽，其上沉積有光學記錄疊層。預置紋槽導致從紋槽反射的光與從紋槽(紋脊)之間的部分反射的光之間出現相差。由于紋脊和紋槽上的復反射幅度不同，因而入射射束即激光發生衍射。當對其進行適當檢測時，反射光的第±1衍射級和第0衍射級之間的串擾導致了所謂推挽信號，光學跟蹤系統可以使用所述信號將激光光點保持在預置紋槽上。實際上，所述方法采用了兩個設置在已經被光學數據存儲介質反射的射束的光路上的輻射感應的檢測器，以使檢測器能夠接收反射射束徑向上的不同部分。兩個檢測器的輸出信號之差包含有關激光光點相對于紋槽的徑向位置的信息。如果輸出信號相等，則激光光點的中心位置與紋槽的中心或相鄰紋槽之間的中心位置重合。因此，在記錄過程中，使用紋槽來檢測由聚焦激光束形成在記錄層上激光寫入光點相對于紋槽的徑向位置，以校正寫入光點的徑向位置。結果，上述方案降低了對驅動器以及用于移動寫入射束和光學數據存儲介質彼此的相對位置的引導機構的要求，從而使寫入設備可以采用更加簡單而廉價的結構。為了使光驅動器能夠在空白盤上適當尋跡，推挽信號必須具有正確的符號和足夠的數值。所需的數值通常在特定光盤的標準中指定。通常，推挽信號的符號和幅度主要被從紋脊和紋槽上反射的光之間的相位差所控制。引導紋槽或預置紋槽軌道通常包括透明基底或中間層上的螺旋紋槽，記錄層是如有機染料之類的材料構成的薄層。引導紋槽沿整個光學數據存儲介質表面延伸。強度足夠高的聚焦激光束可以在記錄層上產生光可檢測的改變或標記。這種寫入標記的調制深度M定義為標準化為兩種強度的最大值的從紋槽的寫入部分接收的光強與從紋槽的未寫入部分接收的光強的差。
現已發現，特殊染料形成的層非常適合用作預置紋槽后的光學數據存儲介質基底上的記錄層。這種染料可以是，例如，花青化合物或偶氮染料，這種染料可以通過在基底表面上旋涂這種化合物的溶液而沉積。當一層染料涂敷到預置紋槽后的光學數據存儲介質基底上時，紋槽被部分或全部填滿，紋槽位置的層的厚度dRG通常大于紋槽之間的厚度dRL。紋槽之間的區域被稱為紋脊。由于層厚度的這種差異，該差值等于dRG-dRL，因此，紋槽位置的記錄層反射的輻射線與紋脊位置的記錄層反射的輻射線之間產生了附加的相移。該附加相移產生了差分跟蹤信號，該信號不同于dRG＝dRL情況下的差分跟蹤信號。校平參數可以定義為L＝(dRG-dRL)/g。當L＝1時，紋槽完全被記錄層填平，就是說在記錄層與基底相反的表面上不再存在紋槽結構。這會使紋槽非常淺(dRG＞＞g)。然而，在大多數實際情況下，如，可記錄光盤(CD-R)或可記錄DVD(DVD+R)盤的情況下，校平參數L范圍為0.2到0.5。例如，對于典型的DVD+R來說，紋槽深度為160nm，紋槽中染料的厚度為100nm，紋脊上染料厚度為40nmL＝(100-40)/160＝0.375。當通過不同的技術如蒸鍍技術沉積染料時，校平參數幾乎為零，即紋脊上和紋槽內的染料厚度相同。

發明內容
本發明的一個目的在于提供一種首段所描述的那種光學數據存儲介質，該介質具有足夠的推挽信號和足夠的記錄標記調制。
根據本發明的如首段所描述的那種光學數據存儲介質可以實現上述目的，其特征在于，在λ以nm表示的情況下，紋槽深度在(λ/655)*20nm＜g＜(λ/655)*140nm的范圍內。
本發明是基于對下述問題的認識而作出的對于根據首段所述的具有非金屬反射層的光學存儲介質來說，紋槽的推挽信號的數值和標記調制的數值是不足的。如圖3所示，在金屬和非金屬反射層的情況下，標準化的推挽信號PP(下文中進行定義)之間的基本上是存在差別的。更重要的是，對于在具有金屬反射層的單層DVD+R中所采用的典型的170nm的紋槽深度而言，在采用染料在介質上的疊層結構的情況下，推挽信號幾乎為零，這意味著在這種盤上進行跟蹤實際上是不可能的。通常形成為螺旋形的導槽具有軌道間距，其平均寬度w最好在0.3到0.7倍于p的范圍范圍內。對于DVD來說，軌道間距p約為0.74μm。對于DVD來說，波長λ約為655nm。對于不同的波長而言，其最佳范圍需要控制在例如λ＝405nm乘以405/655。因此，對于λ＝405nm的情況而言，其最佳范圍為(405/655)*20nm＜g＜(405/655)*140nm。通常，推挽信號通過從二分束檢測器的右和左檢測器中減去信號IR和IL而提取出來，該二分束檢測器在掃描引導紋槽的過程中位于激光束的反射光路中。在光盤標準規格中，推挽信號通常定義為標準化參數PP＝<IR-IL>/[IR+IL]，其中，當激光點跨越引導紋槽徑向向外移動時，方程式<IR-IL>表示IR-IL的最大差值，[IR+IL]表示IR+IL的平均值。應當注意，該PP信號不同于定義為(IR-IL)的PP(以斜體字表示)所表示的未標準化的推挽信號。作為紋槽深度的函數的包括非金屬反射層的疊層的未標準化推挽信號PP的形狀明顯不同于圖3中所示的標準金屬反射層的情況。不同的軌道間距和/或紋槽寬度可以略微影響推挽信號的幅度，但是相比于紋槽深度的影響，其影響效果是相當小的。通常，紋槽形狀如圖1所示，該附圖中示出了紋槽深度的定義。根據DVD+R標準，紋槽的相位深度應不超過90度，這意味著，在現有的計算方式中，正常疊層的推挽信號應為正值。
可以在采用非金屬反射層的情況下使用不同于對具有金屬反射層的傳統盤所使用的150nm到180nm范圍內的紋槽深度的所要求的范圍內的紋槽深度來解決上述現有技術中所認識到的問題。這種解決方式的優點在于，可以在這種具有非金屬反射層疊層的盤上獲得徑向推挽跟蹤信號，此外，寫入標記的調制是充分的。
在實施例中，非金屬層主要包括從透明塑料、硅、硅的氧化物、硅的氮化物和硅的碳化物中選擇出來的材料。
這些材料是適當的候選物，因為它們具有相對較高的透明度和穩定性。其它適合的介質材料通常是ZnS-SiO2、和氧化物和氮化物。
對于λ＝655nm，例如用于DVD，最好選擇20nm＜g＜125nm。這對于可靠讀出最大調制值是十分重要的。在紋槽深度范圍為g＞125nm的情況下，調制值M下降到相對較小的數值。因此，最好選擇所述用于非金屬反射層可記錄DVD型疊層的紋槽深度范圍。
對于λ＝655nm，最好選擇50nm＜g＜125nm，因為對于非常淺的紋槽而言，推挽信號PP太小，這會造成無法可靠跟蹤。
按照一種實施方式，在λ＝655nm的情況下，記錄層具有厚度dRG，并且，145nm≤dRG*nR＜245nm，非金屬層主要包括SiO2，并具有厚度在10nm≤dT≤120nm范圍內的厚度dT。在采用這種非金屬層材料的優選實施例中，可以采用下面的近似值dT＝110nm，dRG＝80nm，g＝80nm，染料為在記錄波長下具有n~R=2.45-i*0.08]]>的偶氮染料。
按照另一種實施例方式，在λ＝655nm的情況下，記錄層具有厚度dRG，并且，132nm≤dRG*nR＜220nm，非金屬層主要包括SiC，并具有厚度在10nm≤dT≤60nm范圍內的厚度dT。在采用這種非金屬層材料的優選實施例中，可以采用下面的近似值dT＝52nm，dRG＝70nm，g＝120nm，染料為在記錄波長下具有n~R=2.24-i*0.02]]>的偶氮染料。
按照另一種實施方式，在λ＝655nm的情況下，記錄層具有厚度dRG，并且，154nm≤dRG*nR＜264nm，非金屬層主要包括非晶Si(a-Si)，并具有厚度在1nm≤dT≤20nm范圍內的厚度dT。在采用這種非金屬層材料的優選實施例中，可以采用下面的近似值dT＝10nm，dRG＝100nm，g＝120nm，染料為在記錄波長下具有n~R=2.24-i*0.02]]>的偶氮染料。
按照另一種實施方式，與另外的基底相鄰的位置上存在至少一個另外的記錄疊層，所述基底包括與g的范圍相同的深度為g’的導槽，導槽位于另外的基底上與入射面相對的一側上，另外的記錄疊層包括-另外的一次性寫入的記錄層，由波長為λ時復折射率n~,R=n,R-i*k,R]]>的材料構成，其紋槽部分的厚度為d’RG，紋槽之間部分的厚度為d’RL，該記錄層與基底相鄰，-基本由透明材料構成的另外的非金屬層，與另外的一次性寫入記錄層相鄰。可以重復設置包括非金屬反射層的記錄疊層，以形成多疊層可記錄介質。非金屬層的使用是有益的，因為采用非金屬反射層可以獲得相對較高的透射性。特別在使用三個以上的記錄疊層的情況下，由于非金屬層的光透射性較高，因而最好采用非金屬層。
光學數據存儲介質的基底至少可以透射射束波長。對于DVD而言，基底是盤形的，直徑為120mm，厚度為0.6mm，另一基底厚度為0.6mm，記錄疊層夾在基底與另一基底之間。導槽通常由螺旋形紋槽構成，在注塑或加壓的過程中以壓模的方式形成在基底或另一基底上。這些紋槽也可以在復制過程中形成在合成樹脂上，如，UV光固化丙烯酸脂，所述材料在固化之后用作另一基底。
將根據本發明的光學數據存儲介質用在標準光學數據存儲介質記錄/讀取設備中具有不需要在記錄/讀取設備的推挽信號處理電子電路中進行修正的優點，其中，所述標準光學數據存儲介質記錄/讀取設備適于借助推挽方法對標準可記錄光學數據存儲介質的導槽進行跟蹤，所述導槽位于金屬反射層附近。所述推挽信號具有足夠的數值。


現在將參考附圖對本發明進行詳細的闡述，其中圖1是根據本發明的光學存儲介質的示意性草圖，圖2是根據本發明的具有兩個記錄疊層的光學存儲介質的示意性草圖。
圖3示出了λ＝655nm時金屬(Ag)金屬反射層和介質(SiO2)反射層上的標準化推挽信號對紋槽深度的曲線圖。
圖4A示出了λ＝655nm時作為紋槽深度的函數的80nmAZO染料/110nm SiO2疊層對三個校平值L的標準化推挽信號PP。
圖4B示出了λ＝655nm時作為紋槽深度的函數的80nmAZO染料/110nm SiO2疊層對三個校平值L的調制度M。
圖5A示出了λ＝655nm時作為紋槽深度的函數的70nmAZO染料/52nm SiC疊層對三個校平值L的標準化推挽信號PP。
圖5B示出了λ＝655nm時作為紋槽深度的函數的70nmAZO染料/52nm SiO2疊層對三個校平值L的調制度M。
圖6A示出了λ＝655nm時作為紋槽深度的函數的100nmAZO染料/10nma-Si疊層對三個校平值L的標準化推挽信號PP。
圖6B示出了λ＝655nm時作為紋槽深度的函數的100nmAZO染料/10nma-Si疊層對三個校平值L的調制度M。
具體實施例方式
圖1中示出了根據本發明的用于借助于聚焦射束9進行記錄的光學數據存儲介質10的示意性橫截面圖。射束是激光束，其波長λ約為655nm，并且在記錄過程中穿入介質的入射面8。聚焦射束的數值孔徑(NA)為0.65。介質包括基底1，包括深度為g的導槽。導槽位于基底上與入射面8相對的一側。層中的記錄疊層2、3位于基底1上的導槽一側。記錄疊層包括一次性寫入的記錄層2，由在所述波長下復折射率為n~R=2.45-i*0.08]]>的偶氮染料構成，其紋槽部分的厚度為dRG＝80nm，紋槽之間的厚度為dRL＝32nm，相當于校平值L＝0.4。一次性寫入記錄層2與基底1相鄰。與一次性寫入記錄層2相鄰的是SiO2構成的非金屬層3。紋槽深度g＝80nm。另一基底4與SiO2層相鄰。標準化推挽信號PP的數值與調制度M分別為0.96和0.42，該數值足以正確跟蹤和讀出。
圖2中示出了根據本發明的光學數據存儲介質20的另一實施方式的示意性橫截面圖。附圖標記1、2、3、4、8和9代表與圖1中所示的相同的特征。另外的記錄疊層2’、3’與另外的基底4相鄰。另外的記錄疊層2’、3’包含與記錄疊層2、3相同的材料。
在圖3中，比較了在金屬Ag反射層和介質SiO2反射層上的染料的標準化推挽信號PP對紋槽深度g的關系曲線。染料在紋槽中的厚度為80nm，校平值L＝0.4，染料實部折射率為2.3，λ＝655nm，NA＝0.65。金屬或介質反射層的情況下的標準化推挽信號PP實質上是不同的。更加重要的是，對于在具有金屬反射層的單層DVD+R中所使用的典型的170nm的紋槽深度，在染料在介質上疊層的情況下標準化的推挽信號幾乎為零，在這種盤上進行跟蹤實際上是不可能的。在下文對圖4A-6B的描述中，所使用的波長為λ＝655nm，而NA＝0.65。
圖4A中示出了作為紋槽深度g的函數的80nm AZO染料/110nmSiO2疊層對三個校平值L的標準化推挽信號PP。應當注意，在g＝125nm的范圍之外，標準推挽信號值PP出現了下降，并且遠遠低于正確跟蹤值。同樣的情形也出現在小數值例如＜20nm的情況下。
圖4B示出了作為紋槽深度g的函數的80nmAZO染料/110nmSiO2疊層對三個校平值L的調制度M。用于這一疊層的優選的紋槽深度為80nm。
圖5A示出了作為紋槽深度g的函數的70nm AZO染料/52nm SiC疊層對三個校平值L的標準化推挽信號PP。應當注意，PP值保持在一個可接受的幅度上，直到g＝180nm。然而，調制度M在g的較低數值處就趨于下降。因此，需要在PP和M之間進行折衷。
圖5B示出了作為紋槽深度g的函數的70nm AZO染料/52nm SiC疊層對三個校平值L的調制度M。應當注意，g＝125nm之后，調制值M出現了下降，其數值過低，不能正確的進行讀出。用于這種疊層的優選紋槽深度為120nm。
圖6A示出了作為紋槽深度g的函數的100nm AZO染料/10nma-Si疊層對三個校平值L的標準化推挽信號PP。
圖6B示出了作為紋槽深度g的函數的100nmAZO染料/10nma-Si疊層對三個校平值L的調制度M。應當注意，g＝125nm之后，調制值M出現了下降，其數值過低，不能正確的進行讀出。用于這種疊層的優選紋槽深度g為120nm。
應當注意，上述實施方式是示例性的而不對發明進行限定，在不背離附加的權利要求所定義的范圍的條件下，本領域技術人員可以設計出許多替換性的實施方式。在權利要求中，括號內的任意附圖標記都不對權利要求作出限定。詞語“包括”并不排除權利要求所列出的那些元件或步驟之外的元件或步驟的存在。元件之前的詞語“一個”并不排除多個這種元件的存在。在互不相同的權利要求中描述了某些方式并不表示不能對這些方式進行組合來實現更好的效果。
根據本發明，描述了一種借助于波長為λ的聚焦射束來進行記錄的光學數據存儲介質。射束在記錄過程中穿入介質的入射面。所述介質至少包括基底，具有深度為g的導槽。導槽位于基底上與入射面相對的一側。層中的記錄疊層與基底上的導槽側相鄰。疊層包括一次性寫入的記錄層，由波長為λ時復折射率為n~R=nR-i*kR]]>的材料構成，其紋槽部分的厚度為dRG，紋槽之間部分的厚度為dRL。基本上由透明材料構成的非金屬層與一次性寫入的記錄層相鄰。當λ以nm表示時，紋槽深度在(λ/655)*20nm＜g＜(λ/655)*140nm的范圍內。該范圍可獲得足夠的推挽跟蹤信號和足夠的記錄標記調制度。
權利要求
1.一種光學數據存儲介質(10)，用于借助波長為λ并且在記錄過程中穿入介質的入射面(8)的聚焦射束(9)進行記錄，讀介質至少包括-基底(1)，包括深度為g的導槽，導槽存在于基底上與入射面(8)相對的一側，-多個層的記錄疊層(2，3)，位于基底(1)上的導槽一側，所述疊層包括-一次性寫入的記錄層(2)，由波長為λ時復折射率為n~R=nR-i*kR]]>的材料構成，其紋槽部分內的厚度為dRG，紋槽之間部分的厚度為dRL，該記錄層與所述基板相鄰，-非金屬層(3)，由基本透明的材料構成，與一次性寫入的記錄層(2)相鄰，其特征在于，當λ以nm表示時，紋槽深度g在(λ/655)*20nm＜g＜(λ/655)*140nm的范圍內。
2.根據權利要求1所述的光學數據存儲介質(10)，其中，非金屬層(3)主要包括從透明塑料、硅、硅的氧化物、硅的氮化物和硅的碳化物中選擇出來的材料。
3.根據權利要求1或2所述的光學數據存儲介質(10)，其中，波長λ約為655nm。
4.根據權利要求3所述的光學數據存儲介質(10)，其中，g＜125nm。
5.根據權利要求3或4所述的光學數據存儲介質(10)，其中，g＞50nm。
6.根據權利要求3-5其中之一所述的光學數據存儲介質(10)，其中，記錄層(2)具有厚度dRG，并且，145nm≤dRG*nR＜245nm，非金屬層主要包括SiO2，并且厚度dT在5nm≤dT≤120nm的范圍內。
7.根據權利要求3-5其中之一所述的光學數據存儲介質(10)，其中，記錄層具有厚度dRG，并且，132nm≤dRG*nR＜220nm，非金屬層主要包括SiC，并具有在5nm≤dT≤60nm范圍內的厚度dT。
8.根據權利要求3-5其中之一所述的光學數據存儲介質(10)，其中，記錄層具有厚度dRG，并且，154nm≤dRG*nR＜264nm，非金屬層主要包括非晶Si，并具有在1nm≤dT≤20nm范圍內的厚度dT。
9.根據上述權利要求其中之一所述的光學數據存儲介質(20)，其中，至少一個另外的記錄疊層(2’，3’)相鄰于-一個另外的基底(4)，包括具有與g處于同一范圍的深度g’的導槽，導槽位于另外的基底(4)上與入射面(8)相對的一側上，-所述另外的記錄疊層(2’，3’)包括-一個另外的一次性寫入的記錄層(2’)，由波長為λ時復折射率為n~'R=n'R-i*k'R]]>的材料構成，其紋槽部分的厚度為d’RG，紋槽之間部分的厚度為d’RL，該記錄層與基底相鄰，-一個由基本透明的材料構成的另外的非金屬層(3’)，與另外的一次性寫入的記錄層(2’)相鄰。
10.一種根據上述權利要求中任意一個所述的光學數據存儲介質(10，20)的應用，該應用為在標準光學數據存儲介質記錄/讀取設備中使用，該記錄/讀取設備適于借助推挽方法跟蹤標準可記錄光學數據存儲介質的導槽，所述導槽位于金屬反射層附近。
全文摘要
本發明描述了一種用于借助波長為λ的聚焦射束(9)進行記錄的光學數據存儲介質(10)。射束在記錄過程中穿入介質的入射面(28)。介質至少包括具有深度為g的導槽的基底(1)。導槽位于基底上與入射面相對的一側上。層中的記錄疊層(2，3)，位于鄰近基底(1)的導槽一側。所述疊層包括一次性寫入的記錄層(2)，由波長為λ時復折射率為
文檔編號G11B7/24GK1647167SQ03807608
公開日2005年7月27日 申請日期2003年4月1日 優先權日2002年4月2日
發明者H·C·F·馬坦施 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司